特開 2024-108236 送風機およびボイラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024108236

(43)【公開日】2024-08-13

(54)【発明の名称】送風機およびボイラ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/44 20060101AFI20240805BHJP

   F23L 5/04 20060101ALI20240805BHJP

   F23L 17/00 20060101ALI20240805BHJP

   F23L 1/00 20060101ALI20240805BHJP

   F04D 17/16 20060101ALI20240805BHJP

   F04D 29/58 20060101ALI20240805BHJP

   F04D 29/70 20060101ALI20240805BHJP

【ＦＩ】

F04D29/44 P

F23L5/04

F23L17/00 601Z

F23L1/00 B

F04D17/16

F04D29/58 P

F04D29/70 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023012497

(22)【出願日】2023-01-31

(71)【出願人】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142365

【弁理士】

【氏名又は名称】白井 宏紀

(72)【発明者】

【氏名】山口 幸洋

(72)【発明者】

【氏名】酒井 裕和

(72)【発明者】

【氏名】岩渕 貴之

【テーマコード（参考）】

3H130

3K023

【Ｆターム（参考）】

3H130AA12

3H130AA22

3H130AA29

3H130AB26

3H130AB60

3H130AC01

3H130BA46J

3H130DD01Z

3H130DG02X

3H130DG05X

3H130ED04J

3K023BA09

3K023HA19

(57)【要約】

【課題】排ガス中の水分がモータ内へ流入することを抑制することができる送風機およびボイラを提供することである。
【解決手段】吸気ケーシング４１を吸込口４４に備え、前記吸気ケーシング４１を介してガスを吸い込む送風機３であって、前記ガスは、湿度が所定値以上の高温ガスを含み、前記吸気ケーシング４１は、凝縮水を溜める溜まり部４５を含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸気ケーシングを吸込口に備え、前記吸気ケーシングを介してガスを吸い込む送風機であって、
前記ガスは、湿度が所定値以上の高温ガスを含み、
前記吸気ケーシングは、凝縮水を溜める溜まり部を含む、送風機。

【請求項2】

前記溜まり部の底部には、排水管が接続されている、請求項１に記載の送風機。

【請求項3】

前記送風機の羽根を収容する羽根ケーシングと、
前記羽根ケーシングにおいて生じた凝縮水を、前記溜まり部へ誘導する水誘導部とを備える、請求項１に記載の送風機。

【請求項4】

前記送風機の羽根を収容する羽根ケーシングと、
前記羽根と前記送風機のモータとの間であって当該モータの回転軸近傍のガスを前記吸気ケーシングに誘導するガス誘導部とを備える、請求項１に記載の送風機。

【請求項5】

請求項１～請求項４のいずれかに記載の送風機を備えるボイラであって、
前記送風機により送風されるガスをボイラ本体に誘導する送風路と、
前記ボイラ本体から排出された排ガスを前記吸気ケーシングへ循環させる排ガス再循環路とを備え、
前記高温ガスは、前記排ガス再循環路を介して循環された排ガスを含む、ボイラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、送風機およびボイラに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、排ガスの一部を吸気側に循環させて燃料ガス及び燃焼用空気と混合させて燃焼させることにより、排ガスを導出する排気通路から排出されるＮＯｘ濃度の低減を図るボイラがある。このようなボイラの送風機において、羽根ケーシングとモータとが隣接するように直接接続されていることがある（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－０６４９８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような羽根ケーシングとモータとが直接接続されている送風機では、羽根ケーシングから吹出口へ気体が圧出されることにより、モータ側へも大きく圧力が加わる。このため、再循環された排ガスの中に含まれる水分（凝縮水）が、羽根ケーシングとモータとの接続部の隙間からモータ内に流れ込むことで、モータのコイルが腐食あるいは漏電する虞があった。

【0005】

また、羽根ケーシングとモータとが隣接しないように、離して設けることにより、モータ側へ排ガス中の水分が流れ込むことを防止するものがあった。

【0006】

しかしながら、羽根ケーシングとモータとが隣離しないように、例えばベルトを設けた場合、ベルトのメンテナンスが必要となる上、構造も複雑になる。また、ボイラのサイズも大きくなり、部材が増えた分コストが上がっていた。

【0007】

本発明は、かかる実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、排ガス中の水分がモータ内へ流入することを抑制することができる送風機およびボイラを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の送風機は、吸気ケーシングを吸込口に備え、前記吸気ケーシングを介してガスを吸い込む送風機であって、前記ガスは、湿度が所定値以上の高温ガスを含み、前記吸気ケーシングは、凝縮水を溜める溜まり部を含む。

【0009】

上記の構成によれば、高温ガスによって生じた凝縮水が、吸気ケーシングの溜まり部に溜まるため、モータ内への凝縮水の流入を抑制することができる。

【0010】

好ましくは、前記溜まり部の底部には、排水管が接続されている。

【0011】

上記の構成によれば、溜まり部に溜まった凝縮水を、排水管から排水することができる。

【0012】

好ましくは、前記送風機の羽根を収容する羽根ケーシングと、前記羽根ケーシングにおいて生じた凝縮水を、前記溜まり部へ誘導する水誘導部とを備える。

【0013】

上記の構成によれば、羽根ケーシングにおいて生じた凝縮水が、モータ内へ流入する前に、水誘導部によって溜まり部へ誘導されるため、モータ内への凝縮水の流入を抑制することができる。

【0014】

好ましくは、前記送風機の羽根を収容する羽根ケーシングと、前記羽根と前記送風機のモータとの間であって当該モータの回転軸近傍のガスを前記吸気ケーシングに誘導するガス誘導部とを備える。

【0015】

上記の構成によれば、モータの回転軸近傍のガスがガス誘導部を介して吸気ケーシングへ誘導されることにより、羽根ケーシングからモータ側へ加わる圧力が低減されるため、モータ内へガスが流入してモータ内で結露させてしまうことを抑制することができる。

【0016】

好ましくは、前記本発明の送風機を備えるボイラであって、前記送風機により送風されるガスをボイラ本体に誘導する送風路と、前記ボイラ本体から排出された排ガスを前記吸気ケーシングへ循環させる排ガス再循環路とを備え、前記高温ガスは、前記排ガス再循環路を介して循環された排ガスを含む。

【0017】

上記の構成によれば、再循環された高温の排ガスによって生じた凝縮水が、送風機のモータ内へ流入することを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】ボイラの概略構成を説明するための図である。

【図2】送風機の概略側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、図１を参照しつつ、本発明の実施の形態に係るボイラ１の概略構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るボイラ１の構成を模式的に示す図である。

【0020】

ボイラ１は、燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラ本体２と、送風路３０を介してボイラ本体２内に空気を送り込む送風機３と、ボイラ本体２からの排ガスなどを導出する排気通路４と、排気通路４と接続され、ボイラ本体２内のバーナ１０に排ガスを循環させる排ガス再循環路５と、燃料を供給する燃料供給ライン２０とを備えている。さらに、ボイラ１は、流量調整部７を備えている。ボイラ１は、制御部８を備える。制御部８は、内部にメモリ、タイマ、および演算処理部を含むコンピュータにより実現され、ボイラ１の動作（例えば、燃焼量や、再循環させる排ガス流量等）を制御する。

【0021】

ボイラ１における排ガス再循環路５は、排気通路４と送風機３に接続されている。排ガス再循環路５は、後述する送風機３の吸込口４４（吸気ケーシング４１）と接続されることにより、排気通路４を通って排出される排ガスの一部をバーナ１０に送り込み、ボイラ本体内に再循環させるものである。また、排ガス再循環路５には、空気通路５ａが接続されているため、空気通路５ａにより供給された空気（外気）と、排気通路４を通って排出される排ガスの一部が混合され、送風機３に送り込まれる。なお、空気通路５ａが送風機３に直接接続されることにより、送風機３（吸気ケーシング４１）内で、排ガス再循環路５から送り込まれる排ガスと、空気通路５ａにより供給される空気とが混合されるようにしてもよい。

【0022】

流量調整部７は、排ガス再循環路５に供給する排ガス量、および、排ガス再循環路５に供給される排ガス量と混合される空気流量を、燃焼量に応じた流量となるように調整する。

【0023】

本実施の形態では、制御部８、ダンパ９および空気用ダンパ５ｂが流量調整部７を構成している。ダンパ９は、排ガス再循環路５に設けられており、空気用ダンパ５ｂは、空気通路５ａに設けられている。流量調整部７は、ダンパ９および空気用ダンパ５ｂの開度を制御部８によって調整することにより、排ガス再循環路５に供給する排ガス量および空気用ダンパ５ｂの調整を行う。

【0024】

燃料は、燃料供給ライン２０からボイラ本体２内のバーナ１０に供給される。なお、燃料は、ガスである例について説明するが、ガスなどの気体に限らず、油などの液体であってもよい。

【0025】

図１においては、排気通路４には、排ガスによって給水を予加熱するエコノマイザ（給水予熱器）４０が設けられている。なお、排気通路４には、ボイラの仕様等に応じて、エコノマイザ４０が設けられていないものであってもよい。

【0026】

次に本実施の形態に係るボイラ１の動作について説明する。本実施の形態に係るボイラ１は、排ガスの一部を吸気側に再循環させるボイラである。空気通路５ａから取り込まれた燃焼用空気（外気）は、排ガス再循環路５によって再循環させられた排ガスと混合され混合気（ガス）となり、後述する送風機３の吹出口３２から送風路３０を介してバーナ１０から燃料とともにボイラ本体２内の缶体内へ向けて噴出される。また、バーナ１０から噴出される混合気および燃料は、着火手段により着火され、燃焼する。ボイラ１は、燃焼に伴い生ずる燃焼ガスで、缶水を加熱し、蒸気を生成する。燃焼ガスは、排ガスとなり、排気通路４から大気中へ排出される。排ガスの一部は、排ガス再循環路５を経て吸気側に循環される。これにより、酸素濃度の低下した排ガスを吸気側に循環させることにより、バーナ１０における燃焼温度が低下する。その結果、排ガスに含まれるＮＯｘ濃度を低下させることが可能となる。

【0027】

本実施の形態では、制御部８、ダンパ９および空気ダンパ５ｂが流量調整部７を構成している。流量調整部７は、ボイラ１の燃焼量に応じてダンパ９および空気ダンパ５ｂの開度を制御部８により制御する。制御部８は、メモリに予め記憶された開度調整情報に基づいて、ダンパ９および空気ダンパ５ｂに対して開度を特定するための開度特定信号を送信する。開度特定信号が送信されることより、ダンパ９の開度が制御されて、ボイラ本体２に供給する再循環ガス流量を調整することができる。なお、開度調整情報とは、例えば、燃焼量に応じたダンパ９の開度を特定可能なテーブルや、燃焼量に応じた空気ダンパ５ｂの開度を特定可能なテーブルである。

【0028】

次に、本実施の形態に係る送風機３について説明する。図２に示すように、送風機３は、吸気ケーシング４１と、羽根ケーシング３１と、回転軸１２を回転駆動するモータ１１と、回転軸１２近傍の混合気（ガス）を羽根ケーシング３１から吸気ケーシング４１へ誘導するガス誘導管３４と、羽根ケーシング３１において生じた凝縮水を吸気ケーシング４１へ誘導する水誘導管４３とを備える。ガス誘導管３４、および、水誘導管４３は、羽根ケーシング３１および吸気ケーシング４１の外周（外側）に設けられている。また、混合気には、空気通路５ａから流入した空気と、排ガス再循環路５によって再循環された高温ガスとが含まれる。高温ガスには、水分（湿気）が含まれ（湿りガス、例えば湿度が４０％以上、４０％～９０％など）、温度が高いことから冷えた時（例えば、外気と混合した後）に結露によって凝縮水が生じやすい。

【0029】

送風機３は、吸込口として吸気ケーシング４１を備えている。吸気ケーシング４１には、吸込口４４となる開口が設けられている。排ガス再循環路５からの混合気（再循環された排ガスと空気）は、羽根ケーシング３１内において回転する羽根車３３により、吸込口４４などから吸引される。吸気ケーシング４１の下部には、送風機３内の凝縮水を溜める溜まり部４５と、排水管４２とが形成されている。溜まり部４５に溜まった凝縮水は、排気管４２を介し外部に排水される。

【0030】

羽根ケーシング３１は、吸気ケーシング４１の下流に設けられ、内部に羽根車３３を収容する羽根収容部３１ａと、羽根収容部３１ａのモータ１１寄りに形成された囲い部３１ｂとを備える。羽根車３３は、回転軸１２の先端に取り付けられることでモータ１１と接続されている。モータ１１により回転軸１２が駆動回転することに伴い羽根車３３が回転することで、吸込口４４から吸引された混合気が、羽根ケーシング３１の下流に設けられた吹出口３２から送風路３０へ圧出される。

【0031】

羽根収容部３１ａと、囲い部３１ｂとは、回転軸１２の近傍まで延びる壁部材３１ｃにより区画されているが、回転軸１２の近傍において流通している。このため、混合気の一部は、モータ１１側へ加わる圧力によって回転軸１２近傍にも流れ込む。羽根ケーシング３１に形成された囲い部３１ｂとモータ１１との隙間には、シール部材１３が設けられている。一方で、囲い部３１ｂと流通するガス誘導管３４は、吸気ケーシング４１に接続されている。吸気ケーシング４１は、羽根ケーシング３１内において回転する羽根車３３により、吸込口４４のみならず、ガス誘導管３４からも混合気を吸引する。このため、回転軸１２近傍に流れ込む混合気を、ガス誘導管３４を介して吸気ケーシング４１に誘導させることができる。また、壁部材３１ｃが設けられているために、回転軸１２近傍に流れ込む混合気のみを効率的に吸気ケーシング４１へ誘導させることができる。

【0032】

ここで、回転軸１２近傍に流れ込んだ混合気は高温ガスと混合されたガスであるため、モータ１１へ流れ込んだ場合、モータ１１内部において結露を生じさせて腐食あるいは漏電するなどの虞がある。しかし、本実施の形態における送風機３においては、前述したとおり、回転軸１２近傍に流れ込む混合気を、ガス誘導管３４を介して吸気ケーシング４１側に吸引させるように構成されている。そのため、回転軸１２近傍の混合気は、吸気ケーシング４１側に吸引されることによって、囲い部３１ｂからガス誘導管３４へ誘導することができる。これにより、モータ１１内への混合気の流入を抑制でき、その結果、モータ１１内部において腐食あるいは漏電することなどを防止することができる。

【0033】

また、送風機３の下部に設けられた水誘導管４３は、導入口が羽根ケーシング３１の囲い部３１ｂに接続され、導出口が吸気ケーシング４１の溜まり部４５に接続されている。ここで、上述したように、ガス誘導管３４によって、モータ１１内への混合気の流入を抑制することができるものの、羽根ケーシング３１内において凝縮水が発生し得る。しかし、囲い部３１ｂの下方において溜まり部４５へ通じる水誘導管４３が接続されているため、囲い部３１ｂ内に凝縮水が生じたとしても、凝縮水は水誘導管４３を介し溜まり部４５へ誘導され、排水管４２から外部に排水される。

【0034】

以上のように、本実施の形態における送風機３は、排ガスを再循環させるボイラ１に設けられているため、水分を含んだ高温ガス（湿りガス）が含まれたガス（混合気）を、吸気ケーシング４１へ吸い込む。送風機３へ吸い込んだ高温ガスによって生じた凝縮水は、吸気ケーシング４１の下部に設けられた溜まり部４５に溜まり、排水管４２から排水される。これにより、高温ガスによって生じた凝縮水を溜まり部４５に溜め、モータ１１内への凝縮水の流入を抑制することができる。

【0035】

また、送風機３の羽根ケーシング３１において圧出された高温ガスの一部が、モータ１１側へも圧出されたとしても、高温ガスが結露することにより生じた凝縮水は、羽根ケーシング３１の下方から、水誘導管４３によって吸気ケーシング４１の溜まり部４５へ誘導される。これにより、羽根ケーシング３１において生じた凝縮水が、モータ１１内へ流入する前に、水誘導管４３によって溜まり部４５へ誘導されるため、モータ１１内への凝縮水の流入を抑制することができる。

【0036】

さらに、羽根ケーシング３１内の羽根車３３と、モータ１１との間には、モータ１１側へ流れ込む虞があるモータ１１の回転軸１２近傍のガスを、吸気ケーシング４１に誘導するガス誘導管３４を備える。これにより、モータ１１の回転軸１２の近傍のガスが、ガス誘導管３４を介して吸気ケーシング４１に誘導（吸引）されることにより、羽根ケーシング３１からモータ１１側へ加わる圧力が低減されるため、モータ１１内へガスが流入してモータ内で結露させてしまうことを抑制することができる。

【0037】

本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な上記の実施の形態の変形例などについて説明する。

【0038】

上記実施の形態における送風機３では、ガス誘導管３４が、吸気ケーシング４１における回転軸１２がある側（羽根車３３の中心軸寄り）ではない側（図２における左側寄り）に、接続されている例について図示した。しかし、吸気ケーシング４１へのガス誘導管３４の接続部はこれに限られず、モータ１１の回転軸１２近傍のガスを吸気ケーシング４１に誘導させることができるものであれば、例えば、吸気ケーシング４１内の回転軸１２がある側（図２における吸気ケーシング４１の右側）に接続されていてもよい。また、ガス誘導管３４は、ガスの主要な誘導路（図２におけるガス誘導管３４の水平部）が吸気ケーシング４１と羽根ケーシング３１との上側外周を回るように（例えば、吸気ケーシング４１と羽根ケーシング３１との上面より上、あるいは、上面よりも下側であっても上側寄り）形成されていれば、接続部については、ガス誘導管３４の吸気ケーシング４１と羽根ケーシング３１各々のケーシング外周上面から接続されるものに限らず、ケーシング外周側面から接続されるようにしてもよい。

【0039】

上記実施の形態における送風機３では、水誘導管４３が、囲い部３１ｂの下方に接続されている例について図示した。しかし、水誘導管４３は、囲い部３１ｂの下方のみならず、羽根収容部３１ａの下方にも接続され、羽根収容部３１ａに溜まった凝縮水を排出できるようにしてもよい。

【0040】

上記実施の形態における送風機３は、排ガスを再循環させるボイラ１に設けられている例について説明した。しかし、排ガス再循環機構に設けられる送風機であれば、ボイラのバーナにガスを供給するもの以外にも種々の送風機に適用することができる。

【0041】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0042】

１ ボイラ
２ ボイラ本体
３ 送風機
４ 排気通路
５ 排ガス再循環路
５ａ 空気通路
５ｂ 空気用ダンパ
７ 流量調整部
８ 制御部
９ 排ガス用ダンパ
１０ バーナ
２０ 燃料供給ライン
３０ 送風路
４０ エコノマイザ
１１ モータ
１２ 回転軸
１３ シール部材
３１ 羽根ケーシング
３１ａ 羽根収容部
３１ｂ 囲い部
３１ｃ 壁部材
３２ 吹出口
３３ 羽根車
３４ ガス誘導管
４１ 吸気ケーシング
４２ 排水管
４３ 水誘導部
４４ 吸込口
４５ 溜まり部

【図1】

【図2】