KR20190020619A - 원심식 팬 - Google Patents

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KR20190020619A
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Abstract

원심식 팬의 체절압을 향상시키는 동시에, 케이싱과 회전원판과의 사이의 부압의 유지를 도모한다.
회전원판(32)의 둘레가장자리측으로부터 입설된 복수의 날개편(31)이 회전축에 대해서 방사형상으로 설치된 날개 바퀴(30)를 케이싱내에 수용한다. 케이싱에 있어서의 회전원판측의 일단면을 형성하는 기저판(51a)에 케이싱의 외측으로부터 모터를 설치하는 동시에, 모터의 샤프트(41)를 회전원판의 중앙에 고정하여, 모터의 구동에 의해 날개 바퀴를 회전시킨다. 그리고, 회전원판에는, 날개 바퀴의 회전에 따라서 회전원판과 기저판과의 사이에서 날개 바퀴의 내부로와 기체를 환류시키는 복수의 환류공(32c)을, 회전원판의 지름방향에 있어서의 날개편의 내측가장자리에서 외측가장자리까지의 도중의 장소에 형성해 둔다.

Description

원심식 팬{CENTRIFUGAL FAN}
본 발명은, 연소장치 등에 송풍하는 원심식 팬에 관한 것이다.
연소장치 등에 이용되는 송풍기로서, 원심식 팬이 알려져 있다.(예를 들면, 특허문헌1). 원심식 팬은, 회전원판의 둘레가장자리측으로부터 입설된 복수의 날개편이 회전축에 대해서 방사형상으로 배치된 날개 바퀴나, 날개 바퀴를 수용하는 케이싱이나, 회전원판의 중앙에 샤프트가 고정되어 날개 바퀴를 회전시키는 모터 등을 갖고 있다. 케이싱은, 날개 바퀴의 회전축에 대한 반경이 날개 바퀴의 회전방향으로 커지는 형상으로 둘레면이 형성되어 있고, 둘레면의 반경이 큰 측으로부터 접선방향으로 송풍로가 연설되어 있다. 또한, 케이싱에는, 회전축의 축방향에 있어서의 회전원판측의 일단면에 케이싱의 외측으로부터 모터가 설치되어 있고, 회전원판과는 반대측의 타단면에 흡입구가 개구되어 있다. 모터의 구동으로 날개 바퀴를 회전시키면, 원심력으로 날개 바퀴의 내측으로부터 외측으로 공기가 불기시작하기 때문에, 흡입구로부터 흡수된 공기를, 송풍로에 접속된 연소장치 등으로 보낼 수 있다.
또한, 흡입구에서 공기뿐만 아니라 연료가스를 도입하는 것에 의해, 원심식 팬 내에서 미리 공기와 연료가스를 혼합하고, 혼합가스를 연소장치에 보내는 것도 실시하고 있다(예를 들면, 특허문헌2). 이렇게 한 원심식 팬에서는, 케이싱의 흡입구에 공급덕트가 접속되어 있고, 이 공급덕트의 상류측에서 공기와 연료가스가 특정 비율(공연비)로 조정된다.
(특허문허1) 특허공개2002－221192호 공보 특허공개2015－230143호 공보
그러나, 원심식 팬이 접속된 연소장치에서는, 혼합가스를 연소시키는 연소실이나, 연소배기가 통하는 배기덕트에 시간의 경과에 의한 부식 혹은 먼지 등의 퇴적이 생기거나, 연소배기를 배출하는 배기구에 강한 바람이 불어서 폐쇄가 일어나는 경우가 있고, 이러한 폐쇄에 의해, 원심식 팬에서 연소장치로 기체(공기나 혼합가스)를 보내지 못하게 되는 것이 문제가 되기 때문에, 폐쇄에 강한(즉, 체절압이 높은) 원심식 팬이 요구된다. 또한, 혼합가스를 보내는 원심식 팬에서는, 폐쇄가 진행되면, 케이싱과 회전원판과의 사이의 압력이 높아짐으로써, 모터의 샤프트를 따라서 혼합가스가 누출될 우려가 있다.
이 발명은, 종래의 기술이 갖는 상술한 과제에 대응하여 이루어진 것으로서, 원심식 팬의 체절압을 향상시키는 동시에, 케이싱과 회전원판과의 사이의 부압의 유지를 도모하는 것이 가능한 기술의 제공을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 원심식 팬은 다음의 구성을 적용했다. 즉, 회전원판의 둘레가장자리측으로부터 입설된 복수의 날개편이 회전축에 대해서 방사형상으로 배치된 날개 바퀴와, 해당 날개 바퀴를 수용하는 케이싱과, 해당 케이싱에 있어서의 상기 회전원판측의 일단면을 형성하는 기저판에 해당 케이싱의 외측으로부터 설치되는 동시에, 상기 회전원판의 중앙에 샤프트가 고정되어 상기 날개 바퀴를 회전시키는 모터와, 상기 케이싱에 있어서의 상기 기저판과는 반대측의 타단면을 형성하는 덮개판에 형성되어, 상기 복수의 날개편보다 내측의 위치에 개구한 흡입구와, 상기 날개 바퀴의 바깥둘레를 둘러싸는 상기 케이싱의 둘레벽으로부터 연설된 송풍로를 갖고, 상기 모터의 구동으로 상기 날개 바퀴를 회전시키는 것에 의해, 상기 흡입구로부터 흡수된 기체를, 상기 송풍로에 접속된 장치로 보내는 원심식 팬에 있어서,
상기 회전원판에는, 상기 날개 바퀴의 회전에 따라서 해당 회전원판과 상기 기저판과의 사이로부터 해당 날개 바퀴의 내부로와 상기 기체를 환류시키는 복수의 환류공이, 지름방향에 있어서의 상기 복수의 날개편의 내측가장자리로부터 외측가장자리까지의 도중의 장소에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 원심식 팬에서는, 회전원판의 지름방향에 있어서의 날개편의 내측가장자리에서 외측가장자리까지의 도중의 장소에 형성된 환류공을 통하여 회전원판과 기저판과의 사이로부터 기체를 날개 바퀴의 내부로와 환류시키도록 이루어져 있고, 환류공을 통한 기체의 환류가, 흡입구를 통하여 유입하는 기체의 흐름과 충돌하는 것을 피함으로써, 환류시키는 효과가 높아진다. 이 때문에, 송풍로에 접속된 장치의 폐쇄에 따라 원심식 팬에서 보내지는 풍량이 저하된 상태에 있어서도, 회전원판과 기저판과의 사이의 기체를 정체시키지 않고, 적극적으로 환류시켜서 날개 바퀴의 외측에 다시 불기시작하는 것에 의해, 환류공을 갖지 않는 경우에 비하여, 원심식 팬의 체절압을 향상시키는 것이 가능하다. 게다가, 장치의 폐쇄에 따라 회전원판과 기저판과의 사이에 기체가 흘러들어와도, 환류공을 통한 기체의 환류에 의해, 회전원판과 기저판과의 사이의 압력상승을 제어할 수 있기 때문에, 폐쇄시에 있어서의 회전원판과 기저판과의 사이의 부압을 유지하는 성능을 향상시키는 것이 가능해진다.
이러한 본 발명의 원심식 팬에서는, 복수의 환류공을, 회전원판의 지름방향에 있어서의 복수의 날개편의 내측가장자리와 외측가장자리와의 중간점보다 내측가장자리측의 장소에 형성해 두어도 좋다.
회전하는 날개 바퀴내의 압력은, 날개편의 중간점보다 내측가장자리측 쪽이, 기체가 불기시작하는 외측가장자리측에 비하여 낮게 되는(부압의 정도가 강하게 되는)경향이 있기 때문에, 날개편의 중간점보다 내측가장자리측의 장소에 환류공을 형성해 두는 것에 의해, 외측가장자리측의 장소에 형성하는 경우보다, 기체의 환류를 강하게 하는 것이 가능하다.
원심식 팬의 체절압을 향상시키는 동시에, 케이싱과 회전원판과의 사이의 부압의 유지를 도모한다.
도1은, 본실시예의 원심식 팬(20)이 접속된 연소장치의 예로서 급탕기(1)의 구성을 나타낸 설명도이다.
도2는, 본실시예의 원심식 팬(20)을 분해한 상태를 나타낸 사시도이다.
도3은, 본실시예의 원심식 팬(20)을, 모터(40)의 샤프트(41)를 포함하는 평면에서 절단한 단면도이다.
도4는, 회전하고 있는 날개 바퀴(30)내의 압력분포를 ＣＡＥ해석한 결과를 나타낸 설명도이다.
도5는, 본실시예의 회전원판(32)을 나타낸 평면도이다.
도6은, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이에서 혼합가스가 제2관통공(32c)을 통해서 날개 바퀴(30)의 내부로 되돌리는 흐름(환류)을 모식적으로 나타낸 설명도이다.
도7은, 원심식 팬(20)의 풍량과 정압과의 관계를 나타낸 풍량－정압특성그래프이다.
도8은, 본실시예의 원심식 팬(20)에 있어서의 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이의 부압을 유지하는 성능을, 종래예의 원심식 팬(20)과 비교한 설명도이다.
도9는, 원심식 팬(20)을 탑재한 급탕기(1)가 발하는 소음을, 날개 바퀴(30)의 회전수를 바꾸면서 측정한 결과를 예시한 그래프이다.
도1은, 본실시예의 원심식 팬(20)이 접속된 연소장치의 예로서 급탕기(1)의 구성을 나타낸 설명도이다. 도시되는 바와 같이 급탕기(1)의 하우징(2)의 내부에는, 연료가스와 연소용 공기와의 혼합가스를 연소시키는 버너를 내장한 연소유닛(3)이나, 연소유닛(3)의 하방에 설치된 열교환기(4)나, 연소유닛(3)에 혼합가스를 보내는 원심식 팬(20) 등이 설치되어 있다.
원심식 팬(20)의 흡입측에는, 공급덕트(10)가 접속되어 있고, 이 공급덕트(10)의의 상류측에, 연소용 공기를 공급하는 공기공급로(12)와, 연료가스를 공급하는 가스공급로(13)가 합류하는 합류부(11)가 형성되어 있다. 합류부(11)에는 유량조절밸브가 내장되어 있고, 원심식 팬(20)에 유입하는 연소용 공기 및 연료가스의 유량을 조절하는 것이 가능하게 이루어져 있다. 또한, 가스공급로(13)에는, 가스공급로(13)를 개폐하는 개폐밸브(도면표시 생략)나, 상류측으로부터 압송되는 연료가스의 압력을 대기압으로 내리는 제로거버너(14) 등이 설치되어 있다. 원심식 팬(20)을 구동하면, 공급덕트(10)로부터 연소용 공기와 연료가스가 원심식 팬(20)에 흡수되고, 혼합가스가 연소유닛(3)에 보내진다. 그리고, 본실시예의 원심식 팬(20)의 구조에 대해서는, 후에 별도 도면을 이용하여 설명한다.
원심식 팬(20)의 토출측에 접속된 연소유닛(3)에서는, 내장된 버너(도면표시 생략)에서 혼합가스의 연소가 실시된다. 도면에 표시된 예에서는, 버너로부터 아래를 향하여 혼합가스가 분출하도록 이루어져 있고, 아래를 향하여 불꽃이 형성되는 동시에, 연소배기가 하방의 열교환기(4)로 보내진다. 열교환기(4)의 일단에는 급수통로(5)가 접속되어 있고, 열교환기(4)의 타단에는 급탕통로(6)가 접속되어 있다. 급수통로(5)를 통해서 공급된 상수는, 열교환기(4)에서 버너의 연소배기와의 열교환에 의해 가열된 후, 뜨거운 물이 되어 급탕통로(6)로 유출한다.
열교환기(4)를 통과한 연소배기는, 배기덕트(7)를 통해서, 하우징(2)의 상부에 돌출된 배기구(8)로부터 외부로 배출된다. 또한, 도면에 나타낸 예에서는, 배기구(8)의 바깥둘레에 급기구(9)가 설치된 이중관구조로 이루어져 있고, 급기구(9)로부터 하우징(2)내로 들어온 연소용 공기가, 공기공급로(12)를 통해서 원심식 팬(20)으로 흡수된다.
도2는, 본실시예의 원심식 팬(20)을 분해한 상태를 나타낸 사시도이다. 그리고, 도2에서는, 원심식 팬(20)의 상하 배치가 도1에 대해서 반전되어 있다. 도면에 나타낸 바와 같이 원심식 팬(20)은, 회전하는 것에 의해 바람을 일으키는 날개 바퀴(30)나, 날개 바퀴(30)를 회전시키는 모터(40)나, 날개 바퀴(30)를 수용하는 케이싱(50) 등을 구비하고 있다.
날개 바퀴(30)는, 모터(40)의 샤프트(41)에 대해서 복수(본 실시예에서는 21페이지)의 날개편(31)이 방사형상으로 소정의 간격으로 배치되어 원통형상으로 이루어져 있다. 이들 날개편(31)은, 샤프트(41)의 축방향의 일단(도면 중의 하단)이 거의 원형인 회전원판(32)에 설치되어 있고, 타단(도면 중의 상단)이 환형의 지지판(33)에 설치되어 있다. 회전원판(32)은, 중앙에서 모터(40)의 샤프트(41)에 고정되어 있고, 모터(40)의 구동에 의해 샤프트(41)를 중심으로 날개 바퀴(30)가 회전한다.
케이싱(50)은, 모터(40)가 외측(도면 중의 하면)에 고정되는 오목형의 본체(51)와, 이 본체(51)에 대향하는 오목형의 덮개체(52)를 외측가장자리부분에서 접합하여 형성되고, 도면에 나타내지 않은 나사 등으로 고정된다. 또한, 케이싱(50)은, 샤프트(41)에 대한 반경이 날개 바퀴(30)의 회전방향(도면 중의 반시계회전)으로 커지는 형상으로 둘레벽이 형성되어 있다. 그리고, 둘레벽의 반경이 큰 측으로부터 접선방향으로 연설되어 송풍로(54)가 형성되어 있고, 송풍로(54)의 말단의 토출구(55)에 연소유닛(3)이 접속된다. 그리고, 덮개체(52)에는, 날개 바퀴(30)의 지름방향 내측의 위치에 개구한 흡입구(53)가 형성되어 있다. 이 흡입구(53)에 공급덕트(10)가 접속되고, 도면에 나타내지 않은 나사 등으로 공급덕트(10)가 덮개체(52)로 고정된다.
도3은, 본실시예의 원심식 팬(20)을, 모터(40)의 샤프트(41)를 포함하는 평면으로 절단된 단면도이다. 상술한 바와 같이 케이싱(50)은, 본체(51)와 덮개체(52)를 접합하여 형성되어 있고, 본체(51)와 덮개체(52)와의 사이에 Ｏ링(56)을 개재시킴으로써 기밀성이 유지되고 있다. 또한, 덮개체(52)에서 날개 바퀴(30)의 지지판(33)에 면하는 덮개판(52a)에는, 공급덕트(10)를 접합하기 위한 접합부(52b)가 형성되어 있고, 공급덕트(10)와 접합부(52b)와의 사이는, Ｏ링(57)을 개재시킴으로써 기밀성이 유지되고 있다. 이 접합부(52b)에 개구한 흡입구(53)는, 복수의 날개편(31)보다 내측에 위치하고 있다.
또한, 케이싱(50)의 본체(51)에서 날개 바퀴(30)의 회전원판(32)에 면하는 기저판(51a)에는, 모터(40)측(도면 중의 하측)을 향하여 돌출된 복수(예를 들면3개)의 돌출부(51b)가 형성되어 있고, 도면에 나타내지 않은 나사 등으로 모터(40)가 돌출부(51b)에 고정되어 있다. 샤프트(41)는 기저판(51a)을 관통하고 있고, 모터(40)와 기저판(51a)과의 사이는, 패킹(42)을 개재시킴으로써 기밀성이 유지되고 있다.
주지된 바와 같이 원심식 팬(20)에서는, 모터(40)의 구동에 의해서 날개 바퀴(30)가 회전하면, 복수의 날개편(31)의 사이에는 원심력에 의해 날개 바퀴(30)의 지름방향내측으로부터 외측으로 혼합가스가 불기시작하는 흐름이 생긴다. 그러면, 날개 바퀴(30)의 내측은 부압이 되기 때문에, 공급덕트(10)로부터 혼합가스가 흡입구(53)를 통해서 날개 바퀴(30)의 내측에 흡수된다. 도면 중의 검은테두리 화살표는, 날개 바퀴(30)내의 혼합가스의 흐름을 모식적으로 나타내고 있다. 그리고, 날개 바퀴(30)의 외측으로 불기 시작한 혼합가스는, 케이싱(50)의 둘레벽(50a)을 따라서 나아가고, 송풍로(54)(도2 참조)를 통해서 토출구(55)로부터 연소유닛(3)으로 보내진다.
도4는, 회전하고 있는 날개 바퀴(30) 내의 압력분포를 ＣＡＥ해석한 결과를 예시한 설명도이다. 우선, 도4(ａ)에는, 샤프트(41)를 포함하는 평면으로 절단된 원심식 팬(20)의 단면이 나타나 있고, 샤프트(41)로부터 케이싱(50)의 둘레벽(50a)까지의 사이를 확대하고 있다. 그리고, 도4(ｂ)에는, 회전원판(32)의 날개편(31)측의 면을 따른 도4(ａ) 중의 일점쇄선상에 있어서의 압력분포가 반경방향의 위치에 대해서 나타나 있다.
상술한 바와 같이 날개 바퀴(30)의 회전에 의한 원심력으로 날개편(31)과 날개편(31)과의 사이의 혼합가스가 날개 바퀴(30)의 외측으로 불기 시작하고, 불기 시작한 혼합가스가 케이싱(50)의 둘레벽(50a)에 충돌하는 것에 의해, 날개 바퀴(30)와 둘레벽(50a)과의 사이에서는 압력이 높아져 정압이 되고 있다. 한편, 날개 바퀴(30)의 외측으로 혼합가스가 불기 시작하는 것에 따라서, 날개 바퀴(30)의 지름방향의 날개편(31) 내측가장자리로부터 외측가장자리까지의 사이에서는 압력이 낮아져서 부압이 되고 있고, 특히, 날개편(31)의 내측가장자리와 외측가장자리와의 중간점보다 내측가장자리측에서는, 혼합가스가 불기 시작하는 외측가장자리측에 비해서 압력이 낮아(부압의 정도가 강해)지고 있다. 또한, 날개 바퀴(30)의 내측(날개편(31)의 내측가장자리보다 중앙측)에서는, 공급덕트(10)로부터 흡입구(53)를 통해서 유입하는 혼합가스가 회전원판(32)에 충돌하는 것에 의해, 날개편(31)과 날개편(31)과의 사이에 비해서 압력이 높게(부압의 정도가 약하게)되고 있다.
이와 같은 원심식 팬(20)이 접속된 급탕기(1)(도1참조)에서는, 연소유닛(3)이나 배기덕트(7)에 시간흐름에 따른 부식 혹은 먼지 등의 퇴적이 생기거나, 배기구(8)에 강한 바람이 불거나 하여 폐쇄가 발생하는 경우가 있다. 이러한 폐쇄에 의해서 연소유닛(3) 내의 압력이 높아지면, 원심식 팬(20)으로부터 연소유닛(3)으로의 혼합가스의 압송이 곤란해지기 때문에, 폐쇄에 강한(즉, 체절압이 높은) 원심식 팬(20)이 요구된다. 또한, 급탕기(1)의 폐쇄가 진행되면, 원심식 팬(20) 내의 날개 바퀴(30)와 둘레벽(50a)과의 사이의 압력이 상승하는 것에 의해, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이에도 혼합가스가 흘러 들고, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이가 정압이 되는 경우가 있다. 상술한 바와 같이 모터(40)와 기저판(51a)과의 사이는 패킹(42)으로 기밀성이 유지되고 있지만, 회전하는 모터(40)의 샤프트(41)의 주위는 기밀성을 확보하는 것이 곤란하기 때문에, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이가 정압이 되면, 혼합가스가 샤프트(41)를 따라서 누출될 우려가 있다. 따라서, 본실시예의 원심식 팬(20)에서는, 체절압을 향상시키는 동시에, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이의 부압의 유지를 도모하기 위하여, 날개 바퀴(30)에 이하와 같은 회전원판(32)을 적용하고 있다.
도5는, 본실시예의 회전원판(32)을 나타낸 평면도이다. 도면에서는, 날개편(31)이 입설되는 위치를 파선으로 나타내고 있다. 도면에 표시되는 바와 같이 회전원판(32)의 중앙에는, 모터(40)의 샤프트(41)가 삽통되는 삽통공(32a)이 형성되어 있다. 또한, 복수의 날개편(31)의 내측가장자리보다 중앙측의 장소에 복수의 제1관통공(32b)이 형성되어 있다. 도면에 나타낸 예에서는, 직경140ｍｍ의 회전원판(32)에 대해서, 동심의 직경이40ｍｍ인 원주상에 날개편(31)의 내측가장자리가 위치하고 있고, 그 내측의 직경이 35ｍｍ인 원주상에 직경이 4.5ｍｍ인 제1관통공(32b)이 등간격으로 6개 형성되어 있다.
그리고, 회전원판(32)에는, 복수의 날개편(31)의 내측가장자리로부터 외측가장자리까지의 도중의 장소에 복수의 제2관통공(32c)이 형성되어 있다. 도면에 나타낸 예에서는, 회전원판(32)과 동심의 직경이 70ｍｍ인 원주상에 직경이 4ｍｍ의 제2관통공(32c)이 형성되어 있고, 날개편(31)의 내측가장자리와 외측가장자리와의 중간점(직경90ｍｍ의 원주상)보다 내측가장자리측에 제2관통공(32c)이 위치하고 있다. 또한, 제2관통공(32c)은, 이웃하는 날개편(31)과 날개편(31)과의 사이에 1개씩 형성되어 있고, 날개편(31)이 21매인 것과 대응하여, 합계 21개의 제2관통공(32c)이 형성되어 있다. 그리고, 본실시예의 제2관통공(32c)은, 본 발명의 「환류공」에 해당한다.
이와 같은 회전원판(32)을 적용한 날개 바퀴(30)를 회전시키는 것에 의해, 상술한 바와 같이 날개편(31)과 날개편(31)과의 사이가 부압이 되는 것에 따라서, 도6에 검은테두리의 화살표로 모식적으로 나타내는 바와 같이, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이로부터 혼합가스가 제2관통공(32c)을 통해서 날개 바퀴(30)의 내부(날개편(31)와 날개편(31)과의 사이)로 되돌아오는 흐름(환류)을 일으킬 수 있다.
또한, 날개 바퀴(30)의 내측(날개편(31)의 내측가장자리보다 중앙측)이 부압이 되는 것에 따라서, 제1관통공(32b)에 있어서도, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이로부터 날개 바퀴(30)의 내부로의 혼합가스의 환류가 발생한다. 단, 도4(ｂ)를 이용하여 상술한 바와 같이, 날개 바퀴(30)의 내측은 날개편(31)과 날개편(31)과의 사이에 비해서 압력이 높고(부압의 정도가 약하고), 게다가 제1관통공(32b)을 통하여 혼합가스의 환류는, 흡입구(53)를 통하여 유입하는 혼합가스의 흐름과 대향하여 충돌하게 된다(도3참조). 따라서, 제1관통공(32b)이 혼합가스를 환류시키는 효과는, 제2관통공(32c)에 비해서 작고, 혼합가스의 환류는 오로지 제2관통공(32c)을 통하여 발생한다. 이러한 제1관통공(32b)은, 모터(40)의 진동에 의거하는 원심식 팬(20)의 공진음을 제어하는 것 등을 목적으로 하여, 종래부터 설치되는 경우가 있는, 본실시예의 원심식 팬(20)은, 제2관통공(32c)에 의해서 적극적으로 혼합가스를 환류시키는 것에 특징을 갖고 있다. 이하에서는, 본실시예의 원심식 팬(20)의 특성에 대해서, 회전원판(32)에 6개의 제1관통공(32b)을 갖지만 제2관통공(32c)은 갖지 않는 종래예의 원심식 팬(20)과 비교하면서 설명한다.
도7은, 원심식 팬(20)의 풍량과 정압과의 관계를 나타낸 풍량－정압특성그래프이다. 도면에서는, 종래예의 원심식 팬(20)의 풍량－정압특성을 파선으로 나타내고, 본실시예의 원심식 팬(20)의 풍량－정압특성을 실선으로 표시하고 있다. 도면에 나타내는 바와 같이 본실시예의 원심식 팬(20)에서는, 풍량이 0.4ｍ3／min이하로 저하한 상태의 정압이 종래예의 원심식 팬(20)에 비하여 높아져 있다. 그리고, 도면에 나타낸 예는, 원심식 팬(20)의 회전수를 330Hz로 한 경우이지만, 회전수를 변경한 경우라도 마찬가지의 경향이 보인다.
상술한 바와 같이 본실시예의 회전원판(32)의 제2관통공(32c)이 형성된 위치(날개편(31)과 날개편(31)과의 사이)는, 제1관통공(32b)의 위치(날개 바퀴(30)의 내측)보다 부압의 정도가 약하고, 게다가 제2관통공(32c)을 통한 혼합가스의 환류는, 흡입구(53)를 통하여 유입하는 혼합가스의 흐름과 충돌하는 것도 없기 때문에, 제2관통공(32c)이 혼합가스를 환류시키는 효과는, 제1관통공(32b)에 비해서 크다. 특히, 원심식 팬(20)의 날개 바퀴(30)와 둘레벽(50a)과의 사이의 압력이 상승하면, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이에 혼합가스가 흘러 들고, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이의 압력이 높아지는 것에 의해, 제2관통공(32c)을 통한 혼합가스의 환류가 다시 강해진다. 그 때문에, 회전원판(32)에 제2관통공(32c)을 갖는 본실시예의 원심식 팬(20)에서는, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이에 혼합가스를 정체시키지 않고, 적극적으로 환류시켜서 날개 바퀴(30)의 외측에 다시 불기 시작하는 것에 의해, 제2관통공(32c)을 갖지 않는 종래예의 원심식 팬(20)에 비해서, 체절압을 향상시킬 수 있다.
또한, 본실시예의 급탕기(1)에서는, 통상시(미폐쇄시)에 1.0ｍ3／min 전후의 풍량으로 연소유닛(3)에 혼합가스를 보내는 것을 상정하고 있다. 그래서, 본실시예의 원심식 팬(20)은, 회전원판(32)에 제2관통공(32c)을 갖지만, 풍량이 1.0ｍ3／min 전후인 상태의 정압에 대해서는, 제2관통공(32c)을 갖지 않는 종래예의 원심식 팬(20)과 거의 동등하다. 따라서, 본실시예의 원심식 팬(20)의 통상시의 사용에 있어서, 회전원판(32)에 형성된 제2관통공(32c)에 의한 큰 영향은 없다고 생각된다.
도8은, 본실시예의 원심식 팬(20)에 있어서의 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이의 부압을 유지하는 성능(이하, 부압유지성능)을, 종래예의 원심식 팬(20)과 비교한 설명도이다. 원심식 팬(20)의 부압유지성능을 평가하기 위하여, 급탕기(1)의 폐쇄정도를 다르게 하여, 회전중인 모터(40)의 전류값, 및 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이의 압력을 계측했다.
급탕기(1)의 폐쇄가 진행되면, 원심식 팬(20)으로부터의 혼합가스의 토출량이 줄고, 원심식 팬(20)의 작동량이 감소하게 되기 때문에, 모터(40)의 전류값은 저하되는 경향이 있다. 그로 인해, 기준치(미폐쇄시의 전류값)에 대한 전류값의 저하율에 의거하여, 폐쇄정도를 판단할 수 있다. 또한, 급탕기(1)의 폐쇄가 진행되어 원심식 팬(20)으로부터의 혼합가스의 토출량이 줄면, 원심식 팬(20)내에서는, 날개 바퀴(30)와 둘레벽(50a)과의 사이의 압력이 높아짐으로써, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이에도 혼합가스가 흘러 들고, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이의 압력이 상승한다.
도8에는, 폐쇄에 따라서 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이의 압력이 부압에서 정압으로 전환되는 경계(부압유지한계)에 있어서의 모터(40)의 전류값저하율이 예시되어 있고, 종래예의 원심식 팬(20)에서는, 전류값저하율 28％까지밖에 부압을 유지시킬 수 없는 것에 대해서, 본실시예의 원심식 팬(20)에서는, 전류저하율 38％까지 부압을 유지하는 것이 가능하다.
상술한 바와 같이 회전원판(32)에 형성된 제1관통공(32b)이나 제2관통공(32c)은, 회전하는 날개 바퀴(30)의 내부가 부압이 되는 것에 의해, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이로부터 혼합가스를 날개 바퀴(30)의 내부로 끌어 들이는(환류시키는) 효과가 있고, 통상시(미폐쇄시)에는, 종래예의 원심식 팬(20)도 본실시예의 원심식 팬(20)도 함께 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이가 부압이 되고 있다. 그래서, 제2관통공(32c)은, 제1관통공(32b)에 비해서, 날개 바퀴(30) 중에서 부압의 정도가 강한 위치에 형성되어 있고, 혼합가스를 환류시키는 효과가 크기 때문에, 회전원판(32)에 제2관통공(32c)을 갖는 본 실시예의 원심식 팬(20)에서는, 제2관통공(32c)을 갖지 않는 종래예의 원심식 팬(20)보다 폐쇄시에 있어서의 부압유지성능을 향상시킬 수 있다
또한, 본실시예의 급탕기(1)에서는, 회전중인 모터(40)의 전류값을 감시하여, 전류값저하율이 35％에 이르면, 폐쇄에 의한 불완전연소의 우려가 있기 때문에, 연소를 강제적으로 정지하도록 이루어져 있다. 그래서, 종래예의 원심식 팬(20)을 이용한 경우에는, 전류값저하율이 35％에 이르기 전에, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이가 정압이 되고, 샤프트(41)를 따라서 혼합가스가 누출되는 것이 우려된다. 이것에 대해서, 본 실시예의 원심식 팬(20)에서는, 전류값저하율이 35％에 이르러도, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이의 부압이 유지되고, 정압이 되기 전에 강제적으로 정지되게 되기 때문에, 샤프트(41)를 따라서 혼합가스가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
도9는, 원심식 팬(20)을 탑재한 급탕기(1)가 내는 소음을, 날개 바퀴(30)(모터(40))의 회전수를 변화시키면서 측정한 결과를 예시한 그래프이다. 도면에서는, 종래예의 원심식 팬(20)을 이용한 경우를 파선으로 표시하고, 본 실시예의 원심식 팬(20)을 이용한 경우를 실선으로 표시하고 있다. 우선, 도9(ａ)에는, 6차성분(회전주파수의 6배의 주파수)의 소음의 측정결과가 나타나 있다. 상술한 바와 같이 종래예의 원심식 팬(20)은, 회전원판(32)에 6개의 제1관통공(32b)을 갖고 있고, 이 제1관통공(32b)을 통한 혼합가스의 환류가, 흡입구(53)를 통하여 유입하는 혼합가스의 흐름과 충돌하는 것 때문에, 충돌에 의한 난류에 기인하여 6차성분의 소음이 발생한다.
이것에 대해서, 본 실시예의 원심식 팬(20)은, 회전원판(32)에 제2관통공(32c)을 갖고 있고, 혼합가스의 환류는 오로지 제2관통공(32c)을 통해서 일어난다. 그로 인해, 본 실시예의 원심식 팬(20)에서는, 종래예의 원심식 팬(20)에 비해서, 제1관통공(32b)을 통해서의 혼합가스의 환류가 줄고, 흡입구(53)를 통해서 유입하는 혼합가스의 흐름과의 충돌을 피할 수 있기 때문에, 충돌의 난류에 기인하는 6차성분의 소음의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 도9(ｂ)에는, 21차성분(회전주파수의 21배의 주파수)의 소음의 측정결과가 나타나 있다. 본 실시예의 원심식 팬(20)은, 회전원판(32)에 21개의 제2관통공(32c)을 갖고 있고, 이 제2관통공(32c)을 통하여 혼합가스가 환류하지만, 21차성분의 소음에 대해서는, 제2관통공(32c)을 갖지 않는 종래예의 원심식 팬(20)과 거의 동등하다. 따라서, 본 실시예의 원심식 팬(20)에 있어서, 회전원판(32)에 형성한 제2관통공(32c)에 의한 소음의 큰 영향은 없다고 생각된다.
이상에 설명한 바와 같이 본 실시예의 원심식 팬(20)에서는, 회전원판(32)의 복수의 제2관통공(32c)이, 회전원판(32)의 지름방향에 있어서의 날개편(31)의 내측가장자리로부터 외측가장자리까지의 도중의 장소에 형성되어 있고, 제2관통공(32c)을 통하여 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이로부터 혼합가스를 날개 바퀴(30)의 내부로 환류시키도록 이루어져 있다. 이 제2관통공(32c)을 통한 혼합가스의 환류는, 흡입구(53)를 통하여 유입하는 혼합가스의 흐름과 충돌하는 일이 없고, 제2관통공(32c)이 혼합가스를 환류시키는 효과는, 날개편(31)의 내측가장자리보다 중앙측에 형성된 제1관통공(32b)에 비해 크다. 이로 인해, 급탕기(1)의 폐쇄에 따라서 원심식 팬(20)으로부터 배출하는 풍량이 저하한 상태에 있어서도, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이의 혼합가스를 정체시키지 않고, 적극적으로 환류시켜서 날개 바퀴(30)의 외측으로 다시 불기 시작하는 것에 의해, 제2관통공(32c)을 갖지 않는 경우에 비해서, 원심식 팬(20)의 체절압을 향상시킬 수 있다. 게다가, 급탕기(1)의 폐쇄에 따라서 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이에 혼합가스가 흘러 들어도, 제2관통공(32c)을 통한 혼합가스의 환류에 의해, 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이의 압력의 상승을 억제할 수 있기 때문에, 폐쇄시에 있어서의 부압유지성능을 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예의 원심식 팬(20)에서는, 회전원판(32)에 제2관통공(32c)을 형성하는 것에 의해, 제1관통공(32b)을 통해서의 혼합가스의 환류가 줄고, 흡입구(53)를 통해서 유입하는 혼합가스의 흐름과의 충돌을 피하는 동시에, 제2관통공(32c)을 통한 혼합가스의 환류는, 흡입구(53)를 통하여 유입하는 혼합가스의 흐름과 충돌하는 일이 없기 때문에, 충돌의 난류에 기인하는 소음의 발생을 억제할 수 있다.
이상, 본 실시예의 원심식 팬(20)에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시예에 제한되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 형태로 실시하는 것이 가능하다.
예를 들면, 상술한 실시예의 원심식 팬(20)에서는, 회전원판(32)에 제1관통공(32b)과 제2관통공(32c)을 갖고 있고, 그 특성에 대해서, 제1관통공(32b)을 갖는 종래예의 원심식 팬(20)과 비교하여 설명했다. 그러나, 제1관통공(32b)은 필수는 아니고, 생략해도 좋다. 그래서, 상술한 실시예의 회전원판(32)(도5참조)으로부터 제1관통공(32b)을 생략한 원심식 팬(20)에서는, 회전원판(32)에 제1관통공(32b) 및 제2관통공(32c) 모두가 없는 원심식 팬(20)과 비교하면, 제2관통공(32c)을 통한 혼합가스의 환류에 의해서, 원심식 팬(20)의 체절압을 향상시키는 동시에, 폐쇄시에 있어서의 회전원판(32)과 기저판(51a)과의 사이의 부압유지성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 실시예의 원심식 팬(20)에서는, 회전원판(32)의 복수의 제2관통공(32c)이, 회전원판(32)의 지름방향에 있어서의 날개편(31)의 내측가장자리와 외측가장자리와의 중간점보다 내측가장자리측의 장소에 형성되어 있었다. 그러나, 제2관통공(32c)을 형성하는 장소는, 회전하는 날개 바퀴(30)내에서 부압이 되는 날개편(31)의 내측가장자리로부터 외측가장자리까지의 도중의 장소라면 좋고, 날개편(31)의 중간점보다 외측가장자리측에 형성해도 좋다. 날개편(31)의 중간점보다 외측가장자리측에서는, 내측가장자리측보다 날개편(31)과 날개편(31)과의 간격이 넓기 때문에(도5참조), 제2관통공(32c)의 직경을 크게 하는 것이 가능해진다. 단, 회전하는 날개 바퀴(30)내의 압력은, 날개편(31)의 중간점보다 내측가장자리측 쪽이, 혼합가스가 불기 시작하는 외측가장자리측에 비해서 낮아지는(부압의 정도가 강해지는)경향이 있기 때문에(도4(ｂ)참조), 상술한 본 실시예와 같이, 날개편(31)의 중간점보다 내측가장자리측의 장소에 제2관통공(32c)을 형성해 두는 것에 의해, 외측가장자리측의 장소에 형성하는 경우보다, 혼합가스의 환류를 강하게 하는 것이 가능해진다.
또한, 상술한 실시예의 원심식 팬(20)에서는, 날개 바퀴(30)에 21매의 날개편(31)이 설치되어 있고, 인접하는 날개편(31)과 날개편(31)과의 사이의 각각에 1개씩 제2관통공(32c)이 형성되고, 회전원판(32)에 합계 21개의 제2관통공(32c)을 갖고 있었다. 그러나, 반드시 날개편(31)과 날개편(31)과의 사이의 각각에 제2관통공(32c)을 형성하지 않으면 안되는 것은 아니고, 예를 들면, 하나 걸러서 형성해도 좋다. 또한, 날개편(31)과 날개편(31)과의 사이에 2개이상의 제2관통공(32c)을 지름방향으로 위치를 어긋나게 형성해도 좋다.
그리고, 상술한 실시예의 원심식 팬(20)에서는, 흡입구(53)로부터 흡수한 연소용 공기와 연료가스와의 혼합가스를, 송풍로(54)의 토출구(55)로부터 토출하도록 이루어져 있었다. 그러나, 흡입구(53)로부터 흡수되는 기체는, 혼합가스에 한정되지 않고, 연소용 공기 또는 연료가스를 단체(單體)로 흡수하도록 해도 좋다.
1: 급탕기 2: 하우징
3: 연소유닛 4: 열교환기
5: 급수통로 6: 급탕통로
7: 배기덕트 8: 배기구
9:급기구 10: 공급덕트
11:합류부 12: 공기공급로
13: 가스공급로 14: 제로거버너
20: 원심식 팬 30:날개 바퀴
31: 날개편 32: 회전원판
32ａ: 삽통공 32b: 제1관통공
32ｃ: 제2관통공 33: 지지판
40: 모터 41: 샤프트
42: 패킹 50: 케이싱
50ａ: 둘레벽 51: 본체
51ａ: 기저판 51ｂ: 돌출부
52: 덮개체 52ａ:덮개판
52ｂ: 접합부 53: 흡입구
54: 송풍로 55: 토출구
56: Ｏ링 57: Ｏ링

Claims (2)

  1. 회전원판의 둘레가장자리측으로부터 입설된 복수의 날개편이 회전축에 대해서 방사형상으로 배치된 날개 바퀴와, 해당 날개 바퀴를 수용하는 케이싱과, 해당 케이싱에 있어서의 상기 회전원판측의 일단면을 형성하는 기저판에 해당 케이싱의 외측으로부터 설치되는 동시에, 상기 회전원판의 중앙에 샤프트가 고정되어 상기 날개 바퀴를 회전시키는 모터와, 상기 케이싱에 있어서의 상기 기저판과는 반대측의 타단면을 형성하는 덮개판에 형성되어, 상기 복수의 날개편보다 내측의 위치에 개구한 흡입구와, 상기 날개 바퀴의 바깥둘레를 둘러싸는 상기 케이싱의 둘레벽으로부터 연설된 송풍로를 갖고, 상기 모터의 구동에 의해 상기 날개 바퀴를 회전시킴으로써, 상기 흡입구로부터 흡수된 기체를, 상기 송풍로에 접속된 장치로 보내는 원심식 팬에 있어서,
    상기 회전원판에는, 상기 날개 바퀴의 회전에 따라서 해당 회전원판과 상기 기저판과의 사이로부터 해당 날개 바퀴의 내부로와 상기 기체를 환류시키는 복수의 환류공이, 지름방향에 있어서의 상기 복수의 날개편의 내측가장자리로부터 외측가장자리까지의 도중의 장소에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 원심식 팬.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 환류공은, 상기 회전원판의 지름방향에 있어서의 상기 복수의 날개편의 내측가장자리와 외측가장자리와의 중간점보다 내측가장자리측의 장소에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원심식 팬.
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