(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の動翼が取り付けられた翼車と、
該翼車が一端部に取り付けられた主軸と、
該主軸を回転可能に支持する１つの軸受と、
前記主軸の他端部に対して一端部が取り付けられた中間軸と、
該中間軸の他端部に取り付けられた駆動機軸と、
該駆動機軸を回転させる駆動機と、
を備え、
運転中には、運転前に比べて、前記主軸の中心軸線と前記駆動機軸側の中心軸線との間にミスアライメントが生じる送風機であって、
前記主軸と前記中間軸とを剛に接続する固定軸継手と、
前記中間軸と前記駆動機軸とを前記ミスアライメントを許容して接続するたわみ軸継手と、
を備えていることを特徴とする送風機。
【請求項２】
前記翼車側の前記軸受を中心とするモーメントと、前記中間軸側の前記軸受を中心とするモーメントとが所定範囲内で釣り合っていることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
【請求項３】
各前記動翼を包囲して主流路を形成する外筒と、
該外筒内に設けられ、前記翼車、前記主軸、前記軸受、前記中間軸、前記固定軸継手および前記たわみ軸継手の少なくとも一部を収容する内筒と、
を備え、
前記内筒には、前記たわみ軸継手に向けて外気を導入するための開口部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の送風機。
【請求項４】
各前記動翼の外周側先端面には、前記軸受の中心から見て同一の半径となる凸曲面が形成され、
前記外筒の内周には、前記動翼の前記外周側先端面が通過する位置に、前記凸曲面に所定の隙間を介して対応する凹曲面が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の送風機。
【請求項５】
複数の動翼が取り付けられた翼車と、
該翼車が一端部に取り付けられた主軸と、
該主軸を回転可能に支持する１つの軸受と、
前記主軸の他端部に対して一端部が取り付けられた中間軸と、
該中間軸の他端部に取り付けられた駆動機軸と、
該駆動機軸を回転させる駆動機と、
を備えた送風機の運転方法であって、
運転中に、運転前に比べて、前記主軸の中心軸線と前記駆動機軸側の中心軸線との間にミスアライメントが生じた場合に、
前記主軸と前記中間軸とを固定軸継手によって剛に接続した上で、前記中間軸と前記駆動機軸とをたわみ軸継手によって前記ミスアライメントを許容した状態で運転を行うことを特徴とする送風機の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばボイラからの排ガスのように常温と異なる温度の作動流体を送風する送風機およびその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばボイラからの排ガスを通風させるための設備として送風機が知られている（特許文献１及び特許文献２）。このような送風機は、例えば軸流ファンとされており、外筒と内筒との間に形成された主流路に排ガスを流すようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７８６９３号公報
【特許文献２】実開昭５９−６２２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図６に示すように、軸流ファンとされた送風機は、外筒１０１と内筒１０２とを備え、共通軸線を有する外筒１０１と内筒１０２との間の主流路ＭＦに排ガスが流されるようになっている。外筒１０１と内筒１０２は、軸方向が略水平方向になるように設置されている。内筒１０２内には、翼車１０３と、翼車１０３が一端部に取り付けられた主軸１０４、主軸１０４を回転可能に支持する２つの主軸受１０５ａ，１０５ｂと、主軸１０４に固定されたカウンターウェイト１０６と、中間軸１０７とが設けられている。主軸１０４と中間軸１０７との間には、これら軸間のたわみ変形を許容する第１たわみ軸継手１０８が設けられている。
【０００５】
２つの主軸受１０５ａ，１０５ｂは、軸受箱１１８内に収容されている。軸受箱１１８は、軸受台１１９によって内筒１０２内にて鉛直下方から支持されている。片持ち支持された翼車１０３が鉛直下方に倒れ込むモーメントを受けるために、主軸受１０５ａ，１０５ｂが２つとされている。
【０００６】
カウンターウェイト１０６は、片持ち支持された翼車１０３の主軸受１０５ａ，１０５ｂを中心とするモーメントに対抗するために設けられている。カウンターウェイト１０６の荷重方向が矢印Ｃ１で示されている。
【０００７】
中間軸１０７の他端（同図において右端）には、モータ軸１０９が第２たわみ軸継手１１０を介して接続されている。モータ軸１０９は、電動機であるモータ１１１によって回転駆動されるようになっている。モータ軸１０９は、通常は２つのモータ軸受１１２ａ，１１２ｂによって回転可能に支持されている。
【０００８】
モータ１１１及びモータ軸１０９は、内筒１０２内に収容されておらず、内筒１０２及び外筒１０１の外側とされた大気中に設置されている。
モータ１１１は、基礎Ｂ上に設置されている。外筒１０１は、複数の脚部１１４を介して基礎Ｂ上に設置されている。内筒１０２は、複数の支持翼１１３を介して、外筒１０１に対して固定されている。
【０００９】
翼車１０３の周囲には、複数の動翼１１５が設けられている。動翼１１５が主軸１０４の中心軸線ＣＬ１回りに回転することによって、排ガスの流れが形成される。動翼１１５の下流側には、静翼１１６が設けられている。
【００１０】
図６に示したように、運転前の冷態時には、モータ軸１０９、中間軸１０７、主軸１０４の中心軸線が一致し、中心軸線ＣＬ１は外筒１０１と内筒１０２の軸方向と平行になるように組み立てられている。
これに対して、運転中には９０℃〜２００℃といった高温の排ガスが主流路ＭＦに流れるため、図７のような温態時には熱変形が生じる。具体的には、同図に示されているように、高温の排ガスが流れるため外筒１０１及び内筒１０２は温度上昇して熱変形し、全体が鉛直上方側（図７の上側）に変位する。一方、モータ１１１及びモータ軸１０９は、外筒１０１及び内筒１０２の外側で大気に曝されているため温度上昇せず、熱変形しない。したがって、内筒１０２内にて鉛直下方側から支持されている軸受箱１１８内に収容された主軸受１０５ａ，１０５ｂは、外筒１０１及び内筒１０２の熱変形とともに鉛直上方側に変位する一方で、熱変形の影響を受けないモータ軸１０９は変位しない。すなわち主軸１０４の中心軸線ＣＬ１は鉛直上方側へ変位する一方で、モータ軸１０９の中心軸線ＣＬ２は変位しない。これにより、主軸１０４の中心軸線ＣＬ１とモータ軸１０９の中心軸線ＣＬ２とがずれてミスアライメント（偏角）が中間軸１０７の軸方向前後で生じ、送風機の運転継続に支障が生じる可能性がある。図７では、中心軸線ＣＬ１，ＣＬ２間のミスアライメントが角度θで示されている。
【００１１】
図７のように中心軸線ＣＬ１，ＣＬ２間にミスアライメントが生じたとしても、中間軸１０７の両端に第１たわみ軸継手１０８及び第２たわみ軸継手１１０が設けられているため、熱変形による変位を吸収して、主軸１０４の中心軸線ＣＬ１は水平を維持したままとされる。これにより、主流路ＭＦに高温の排ガスが流れる場合であっても、熱変形を吸収して運転を継続することができる。
【００１２】
しかし、上記構成では以下の課題が存在する。
動翼１１５が取り付けられた翼車１０３を一端部に取り付けられた主軸１０４の変位を生じないように確実に支持することを優先して、主軸受１０５ａ，１０５ｂが２つとされているので、コストが増大するとともに、軸受箱１１８が大型化して、軸方向の寸法が増大する。
カウンターウェイト１０６を設置する必要があるため、コストが増大するとともに、軸方向の寸法が増大する。
たわみ軸継手１０８，１１０が２つとされているので、コストが増大する。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、運転中に主軸とモータ軸（駆動機軸）との間でミスアライメントが生じても、コストの増大を招かない簡便な構成で運転を継続できる送風機およびその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の送風機およびその運転方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる送風機は、複数の動翼が取り付けられた翼車と、該翼車が一端部に取り付けられた主軸と、該主軸を回転可能に支持する１つの軸受と、前記主軸の他端部に対して一端部が取り付けられた中間軸と、該中間軸の他端部に取り付けられた駆動機軸と、該駆動機軸を回転させる駆動機とを備え、運転中には、運転前に比べて、前記主軸の中心軸線と前記駆動機軸側の中心軸線との間にミスアライメントが生じる送風機であって、前記主軸と前記中間軸とを剛に接続する固定軸継手と、前記中間軸と前記駆動機軸とを前記ミスアライメントを許容して接続するたわみ軸継手とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
本発明者等は種々検討した結果、複数の動翼が取り付けられた翼車が一端部に取り付けられた主軸の中心軸線について、外筒または内筒の軸線方向となるように維持する条件を緩和するという新しい発想に帰着した。これにより、主軸を１つの軸受で支持することにより、軸受の個数を最小限に抑えて軸受箱が小型化し、軸方向長さを短くできるとともにコストを低減することができる。
１つの軸受で主軸を支持することに伴い、軸受を中心として、主軸の一端部に固定された翼車と動翼の荷重によるモーメントが発生する。本発明では、これに対抗するモーメントを発生する質量体として、中間軸の荷重を用いることとして、モーメントを受けるようにした。具体的には、主軸と中間軸とを剛に接続する固定軸継手によって中間軸を主軸と一体的に接続することで、モーメントを発生する質量として中間軸を加えることとした。これにより、カウンターウェイトを軸受よりも中間軸側に設ける必要がない。さらに、カウンターウェイトを省略できるので、軸方向長さを短くすることができ、コストを低減することができる。
一方、中間軸と駆動機軸とをミスアライメントを許容して接続するたわみ軸継手を採用することにより、駆動機軸はモーメントを発生する質量としては主として考慮しないこととした。ただし、たわみ軸継手を採用することにより、運転中には、運転前に比べて、主軸側の温度と駆動機軸側の温度との相違によって、主軸の中心軸線と駆動機軸側の中心軸線との間にミスアライメントが生じる状態であっても、ミスアライメントを許容して運転を継続することができる。
たわみ軸継手は、中間軸と駆動機軸との間に設けるだけで中心軸線のずれを吸収することができるので、主軸と中間軸との間に設けた固定軸継手に代えてたわみ軸継手を採用する必要がない。これにより、たわみ軸継手の数量を低減することができるので、コストを低減することができる。
【００１６】
さらに、本発明の送風機では、前記翼車側の前記軸受を中心とするモーメントと、前記中間軸側の前記軸受を中心とするモーメントとが所定範囲内で釣り合っていることを特徴とする。
【００１７】
軸受を中心とするモーメントを所定範囲内で釣り合わせることで、カウンターウェイトを設けなくても安定した運転が可能となる。モーメントの釣り合わせ方としては、例えば、中間軸の直径を変えて質量を調整することが好ましい。ここで、軸受の中心とは、より具体的には、軸受の軸線方向における中心であり、かつ軸受によって支持される主軸の回転中心を意味する。
なお、モーメントが所定範囲内で釣り合うとは、厳密な意味でモーメントが釣り合うことを意味しているのではなく、たわみ軸継手が変形する際にたわみ軸継手に負荷される荷重が、許容荷重内になるように調整されていればよいことを意味する。
【００１８】
さらに、本発明の送風機では、各前記動翼を包囲して主流路を形成する外筒と、該外筒内に設けられ、前記翼車、前記主軸、前記軸受、前記中間軸、前記固定軸継手および前記たわみ軸継手の少なくとも一部を収容する内筒とを備え、前記内筒には、前記たわみ軸継手に向けて外気を導入するための開口部が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
外筒と内筒との間に形成された領域に主流路が形成され、動翼の作用によって送風が行われる。
たわみ軸継手に向けて外気を導入する開口部を内筒に形成することとした。これにより、外気の流れでたわみ軸継手の風損による温度上昇を抑制し強度を維持できる。また、たわみ軸継手に例えば煤塵等の汚染物が付着することを防止できる。
たわみ軸継手を通過した外気は、例えば、内筒と動翼の隙間を通り主流路へと導かれる。これにより、排ガスからの熱影響で温度が上昇する中間軸を外気の流れで冷却するので、熱膨張変位が抑制されて、たわみ軸継手への変形負荷を軽減することができる。
【００２０】
さらに、本発明の送風機では、各前記動翼の外周側先端面には、前記軸受の中心から見て同一の半径となる凸曲面が形成され、前記外筒の内周には、前記動翼の前記外周側先端面が通過する位置に、前記凸曲面に所定の隙間を介して対応する凹曲面が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
動翼は、軸受を支持点として片持ち支持された翼車に取り付けられているので、動翼の外周側先端は、軸受を中心とするモーメントによって軸受の中心を回転中心として変位する。そこで、動翼の外周側先端面に、軸受の中心から見て同一の半径となる凸曲面を形成し、外筒の内周で動翼の外周側先端面が通過する位置に、凸曲面に対応する凹曲面を形成することとした。これにより、初期設置時点から動翼の外周側先端と外筒の内周との間に干渉防止の隙間を設ける必要がなくなるので、動翼が取り付けられた翼車が軸受の中心回りに変位しても、外筒の内周との間の隙間が大きく変化することがない。このように、動翼の外周側先端と外筒の内周との間の隙間から漏れる流体を可及的に少なくできるので、送風機の効率を向上させるとともに、運転可能な吐出圧力の上限も高く保つことができる。
【００２２】
また、本発明の送風機の運転方法は、複数の動翼が取り付けられた翼車と、該翼車が一端部に取り付けられた主軸と、該主軸を回転可能に支持する１つの軸受と、前記主軸の他端部に対して一端部が取り付けられた中間軸と、該中間軸の他端部に取り付けられた駆動機軸と、該駆動機軸を回転させる駆動機とを備えた送風機の運転方法であって、運転中に、運転前に比べて、前記主軸の中心軸線と前記駆動機軸側の中心軸線との間にミスアライメントが生じた場合に、前記主軸と前記中間軸とを固定軸継手によって剛に接続した上で、前記中間軸と前記駆動機軸とをたわみ軸継手によって前記ミスアライメントを許容した状態で運転を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
軸受を１つとした上で翼車のカウンターウェイトとして中間軸を用いるようにして、中間軸の駆動機側に１つのたわみ軸継手を設けて主軸と駆動機軸との間のミスアライメントを許容するようにしたので、簡便な構成にて軸方向寸法を低減できるとともにコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態を示した送風機の縦断面図である。
【図２】図１の送風機の横断面であり、（ａ）が運転前の冷態時を示し、（ｂ）が運転中の温態時を示す。
【図３】図１に対応し、運転中の温態時を示した縦断面図である。
【図４】図１の送風機の動翼先端の形状を具体的に示し、（ａ）は運転前の冷態時を示した縦断面図であり、（ｂ）は運転中の温態時を示した縦断面図である。
【図５】図４の比較例を示した縦断面図である。
【図６】参考例としての送風機を示した縦断面図である。
【図７】図６に対応し、運転中の温態時を示した縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、送風機１は、例えば９０℃〜２００℃とされたボイラからの排ガスを送風する軸流とされた１段の動翼１２を備えた１段型軸流ガスファンである。
【００２６】
送風機１は、外筒３と内筒５とを備えている。なお、本実施形態では、外筒３と内筒５の軸線方向が水平方向になるように設置されたものを一例として説明するが、軸線方向が水平方向に対して傾斜されて設置されてもよく、このような構成でも同様の効果を得ることができる。
【００２７】
外筒３は、基礎Ｂ上に、複数の支持脚７を介して固定されている。外筒３は、図１のように側面視した場合に、概略Ｌ字形とされている。外筒３の一端には、鉛直上部側に向いて開口する入口部３ａが設けられており、外筒３の他端には水平方向に向いて開口する出口部３ｂが設けられている。したがって、入口部３ａから流入した排ガスは、矢印Ａ１で示すように、鉛直下方側へ向けて流れた後に、水平方向へ向きを変えて、出口部３ｂから流出する。
【００２８】
内筒５は、水平方向に延在した状態で外筒３内にその大部分が収容されている。内筒５は、外筒３の中心軸線と同一となるように配置されている。内筒５と外筒３との間の領域が主流路ＭＦとなり、高温とされた排ガスが流れる。内筒５は、外筒３との間に設けられた複数の支持翼９によって支持されている。本実施形態では、軸方向（図において水平方向）に離れた２箇所に支持翼９が設けられている。また、図２に示すように、支持翼９は、等角度間隔で半径方向に延在して複数個（図２では８個）設けられている。
排ガス流れの上流側に位置する内筒５の一端５ａは、外筒３から外方に突出している。これにより、外筒３の外側（大気側）に配置したモータ（駆動機）１０から回転動力が得られるようになっている。
【００２９】
モータ１０は、電動機とされており、基礎Ｂ上に設置されている。モータ１０は、図示しない電力系統から供給された電力によってモータ軸（駆動機軸）１８を回転駆動する。モータ軸１８は、モータ１０内に設けられた２つのモータ軸受２０ａ，２０ｂによって回転自在に支持されている。モータ１０はモータ１０単独でもモータ軸を支持できるようになっており、２つのモータ軸受２０ａ，２０ｂは、モータ軸１８の軸方向に間隔を空けて設けられている。冷態時には、モータ軸１８の中心軸線ＣＬ２は、外筒３の軸戦方向と一致している。
【００３０】
モータ軸１８の先端には、モータ軸１８よりも大径とされた接続軸２２が固定されている。接続軸２２は、内筒５の一端壁５ｂに形成された孔に挿通されており、接続軸２２を境にして、モータ１０側（図１において右側）が内筒５の外部となり、翼車１４側（図１において左側）が内筒５の内部となる。
【００３１】
接続軸２２は、たわみ軸継手２４を介して、中間軸２６に接続されている。
たわみ軸継手２４は、中間軸２６の中心軸線ＣＬ１と、接続軸２２及びモータ軸１８の中心軸線ＣＬ２とが相対的に傾いてミスアライメント（偏角）が生じても、このミスアライメントを許容して回転を伝達できる軸継手となっている。たわみ軸継手２４としては、フランジ間に複数の薄板を積層して接続したフランジ型フレキシブルエレメントが採用され、例えば、市販品として入手可能なフレキシング・カップリングが用いられる。
【００３２】
たわみ軸継手２４は、内筒５内に形成したシールボックス３６内に配置されている。シールボックス３６のモータ１０側壁部すなわち内筒５の一端壁５ｂには、外気である空気とされたシールエアを外部から導入するためのシール用孔部（開口部）３８が形成されている。シールエアは、このシール用孔部３８からシールボックス３６内に導入される（矢印Ａ２参照）。また、シールエアは、接続軸２２と内筒５の一端壁５ｂとの隙間からもシールボックス３６内に導入される（矢印Ａ３参照）。
このようにシールエアが導入されることにより、シールボックス３６内でのたわみ軸継手２４の回転によって発生する風損による温度上昇が抑制され、たわみ軸継手２４の強度や寿命が維持され、低下が抑制されるので好ましい。また、シールエアが導入されることにより、たわみ軸継手２４に例えばシールボックス３６内で蓄積した煤塵等の汚染物の付着を防止して、たわみ軸継手２４の性能が維持されるので好ましい。
【００３３】
シールボックス３６の翼車１４側壁部４０には、冷却孔４２が形成されている。この冷却孔４２を介して、シールボックス３６内の空気（シールエア）が中間軸２６側（図において左側）へと流れる。この空気（シールエア）の流れによって、中間軸２６が冷却されることになる。これにより、排ガスからの熱影響で温度が上昇する中間軸２６が冷却されるので、熱膨張変位が抑制されて、たわみ軸継手２４への変形負荷を軽減することができ、たわみ軸継手２４の強度や寿命が維持され、低下が抑制されるので好ましい。
【００３４】
中間軸２６の一端部（図において左端部）には、固定軸継手２８を介して主軸１６が接続されている。固定軸継手２８は、フランジ間をボルトまたはリーマボルト及びナットを用いて剛に接続する構成とされており、中間軸２６と主軸１６とを固定する。したがって、中間軸２６と主軸１６の中心軸線ＣＬ１は、運転前の冷態時でも運転中の温態時でも一致する。
【００３５】
主軸１６は、１つの主軸受３０によって回転自在に支持されている。主軸受３０は、図４（ａ）に示されているように、主軸１６に対して潤滑剤を介して摺動接触する軸受メタル３０ａを備えたすべり軸受となっている。ただし、すべり軸受に代えて玉軸受等の転がり軸受を採用しても良い。軸受メタル３０ａの外周側には、球面座３１が設けられている。この球面座３１によって、主軸受３０の長手軸方向に延在する中心軸線ＣＬ１が中心Ｏ回りに回転できるようになっている。なお、球面座を用いずに、自動調芯型の玉軸受としても良い。
図１に示すように、主軸受３０は、軸受箱３２内に配置されている。軸受箱３２内は、図示しないが、外筒３の外部から導入された冷却空気によって冷却されるようになっていてもよい。軸受箱３２は、鉛直下方側から軸受台３４によって支持されている。軸受台３４は、内筒５の内周面に対して固定されている。
【００３６】
主軸１６の一端側（図において左端側）の先端には、翼車１４が固定されている。翼車１４は、略円板形状とされており、その外周には半径方向に延在する複数の動翼１２が取り付けられている。翼車１４の回転中心は、主軸１６の中心軸線ＣＬ１に一致している。
翼車１４は、内筒５内に配置されており、動翼１２は、内筒５と外筒３との間の主流路ＭＦに配置されている。翼車１４と内筒５との間には所定の隙間が形成されており、この隙間を介して、内筒５内の空気が圧力差によって主流路ＭＦに引き込まれるようになっている。
動翼１２の下流側（図において左側）には、半径方向に延在する複数の静翼１３が設けられている。静翼１３は、内筒５と外筒３との間に固定されている。
【００３７】
本実施形態では、主軸１６の一端側の先端に翼車１４が片持ち状態で取り付けられているので、翼車１４と動翼１２の荷重により、主軸受３０を中心とするモーメントが加わる。そして、主軸受３０が１つとされているので、主軸受３０は主軸受３０の中心Ｏ周りにモーメントが発生する。したがって、翼車１４によるモーメントに対抗してモーメントを受けるように、主軸１６に対して固定軸継手２８を介して剛に接続された中間軸２６による荷重が主軸受３０を中心にしたモーメントに加わるようになっている。中間軸２６による荷重方向が図１の矢印Ｃ２で示されている。また、主軸受３０を中心とするモーメントが所定範囲内で釣り合うように、中間軸２６の質量が調整されている。具体的には、中間軸２６の軸方向寸法を変えずに外径を調整することによって中間軸２６の質量を調整する。
ここで、主軸受３０を中心とするモーメントが釣り合いバランスするための中間軸２６の厳密な質量調整を必要とするものでない。モーメントが釣り合うとは、たわみ軸継手２４が変形する際にたわみ軸継手２４に負荷される荷重が、許容荷重内になるように調整されていればよいことを意味する。
【００３８】
図４には、各動翼１２の外周側の先端形状と、動翼１２の先端に対応する位置における外筒３の内周面形状が示されている。
各動翼１２の外周側の先端面には、曲面加工により、主軸受３０の中心Ｏから見て同一の半径Ｒ１（冷態時）となる凸曲面１２ａが形成されている。ここで、主軸受３０の中心Ｏとは、具体的には、主軸受３０の軸線方向における中心であり、かつ主軸受３０によって支持される主軸１６の回転中心を意味する。
そして、外筒３の内周面には、曲面加工により、動翼１２の先端が通過する位置に、凸曲面１２ａに所定の隙間をあけて対応する凹曲面３ｃが形成されている。すなわち、凹曲面３ｃは、主軸受３０の中心Ｏから見て同一の半径Ｒ２（＞Ｒ１；冷態時）となるように形成されている。凸曲面１２ａと凹曲面３ｃとの間隔は、軸方向（同図における左右方向）に略一定とされている。これにより、動翼１２が取り付けられた翼車１４が主軸受３０の中心Ｏ回りに変位しても、凸曲面１２ａと凹曲面３ｃとの間隔は大きく変化することがない。
このように、初期設置時点から動翼１２の外周側先端と外筒３の内周との間に干渉防止の隙間を設ける必要がなくなる。したがって、動翼１２の外周側先端と外筒３の内周の凹曲面３ｃとの間の隙間から漏れる流体を可及的に少なくできるので、送風機の効率を向上させるとともに、運転可能な吐出圧力の上限も高く保つことができる。
【００３９】
次に、上記構成の送風機１の動作について説明する。
運転前の冷態時には、送風機１の全体は外気温度など環境温度に略一致しており、外筒３や内筒５には熱変形が生じない。したがって、図１に示したように、主軸１６の中心軸線ＣＬ１とモータ軸１８の中心軸線ＣＬ２とは一致している。
この状態で、モータ１０を駆動して、モータ軸１８を回転させ、モータ軸１８に連結された中間軸２６及び主軸１６を回転させることによって、翼車１４を中心軸線ＣＬ１回りに回転させる。これにより、各動翼１２が主流路ＭＦ内で中心軸線ＣＬ１回りに回転し、ボイラ（図示せず）からの排ガスが主流路ＭＦ内に引き込まれ、矢印Ａ１方向に流れる。９０℃〜２００℃とされた高温の排ガスが主流路ＭＦ内を流れることによって、外筒３及び内筒５が加熱され、熱伸びが発生する。外筒３及び内筒５の熱伸びが発生すると、図２（ａ）の冷態時及び（ｂ）の温態時に示すように、外筒３の内径がφＤからφＤ’に増大し（Ｄ＜Ｄ’）、内筒５の内径がφｄからφｄ’に増大する（ｄ＜ｄ’）。これにより、外筒３及び内筒５は、熱伸びによって鉛直上方側に変位する。
【００４０】
このように、内筒５が鉛直上方側に変位すると、図３に示すように、内筒５に固定された軸受台３４に支持された軸受箱３２が鉛直上方側に変位するとともに、軸受箱３２内の主軸受３０も鉛直上方側に変位する。これにより、固定軸継手２８で接続された主軸１６と中間軸２６とは一体的に変位する。一方、モータ軸１８は、運転時でも温度上昇がなく中心軸線ＣＬ２の変位を生じないが、中間軸２６とモータ軸１８とはたわみ軸継手２４によって接続されているので、モータ軸１８は、中間軸２６の変位に影響されない。したがって、主軸１６及び中間軸２６の中心軸線ＣＬ１は、排ガスによる加熱の影響を受けないモータ軸１８の中心軸線ＣＬ２に対して、角度θだけ鉛直上方側に傾きミスアライメント（偏角）が生じる。主軸１６の一端側の先端に取り付けた翼車１４とこれに取り付けた各動翼１２は、中心軸線ＣＬ２に対して垂直な方向（本実施形態では鉛直上下方向）から角度θだけ傾斜して回転する。
本実施形態では、中間軸２６には軸線方向に所定の長さがあることによって、ミスアライメントの偏角量である角度θが低減され、実際には１０分の数°程度に抑えられることになり、たわみ軸継手２４には十分に許容可能な変位角度となる。換言すれば、中間軸２６の軸方向の長さは、たわみ軸継手２４の許容可能な変位角度以内になるような、所定の長さを保有している。
本実施形態の送風機１は、このようなミスアライメントが生じた状態を許容しつつ運転を継続することができる。
【００４１】
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、図６で示したように主軸１０４を２つの主軸受１０５ａ，１０５ｂで支持するのではなく、主軸１６を１つの主軸受３０で支持することとしたので、軸受の個数を最小限に抑えて軸受箱３２が小型化し、軸方向長さを短くできるとともにコストを低減することができる。
【００４２】
１つの主軸受３０で主軸を支持することに伴い、主軸受３０回りに、主軸１６の先端に固定された翼車１４と動翼１２の荷重によるモーメントが発生する。このため、翼車１４と動翼１２によるモーメントに対抗するモーメントを発生する質量体として、中間軸２６の荷重を用いることとして、モーメントを受けるようにした。これにより、図６で示したようにカウンターウェイト１０６を設ける必要がない。さらに、カウンターウェイトを省略できるので、軸方向長さを短くすることができるとともにコストを低減することができる。
【００４３】
中間軸２６とモータ軸１８との間にたわみ軸継手２４を採用することにより、運転中における温態時には、外筒３及び内筒５の熱伸びによって主軸１６の中心軸線ＣＬ１とモータ軸１８の中心軸線ＣＬ２とにミスアライメントが生じる状態であっても（図３参照）、継続して運転を行うことができる。
【００４４】
たわみ軸継手２４は、中間軸２６とモータ軸１８との間に設けるだけで中心軸線のずれを吸収することができるので、図６で示したように主軸１６と中間軸２６との間にたわみ軸継手を採用する必要がない。これにより、たわみ軸継手の数量を低減することができるので、コストを低減することができる。本実施形態では、中間軸２６の長さによってミスアライメントの偏角量である角度θが低減されるので、１つのたわみ軸継手２４であっても許容可能なミスアライメント量である。
【００４５】
たわみ軸継手２４に向けて外気（空気）を導入するシール用孔部３８（図１参照）を内筒５の一端壁５ｂに形成することとした。これにより、外気の流れでシールボックス３６内でのたわみ軸継手２４の風損による温度上昇が抑制され、たわみ軸継手２４の強度や寿命の低下を抑制する。また、外気の流れでたわみ軸継手２４に排ガス由来の煤塵等の汚染物が付着することを防止できる。
たわみ軸継手２４を通過した外気（空気）は、例えば、内筒５と動翼１２の隙間を通り主流路へと導かれる。これにより、排ガスからの熱影響で温度が上昇する中間軸２６を外気の流れで冷却するので、熱伸びによる変位が抑制されて、たわみ軸継手２４への変形負荷を軽減することができ、たわみ軸継手２４の強度や寿命の低下を抑制することができる。
【００４６】
図４に示したように、動翼１２の先端に凸曲面１２ａを形成し、かつ、外筒３の内周に凹曲面３ｃを形成することとしたので、図４（ａ）の冷態時から図４（ｂ）の温態時に変化して外筒３及び内筒５に熱伸びが生じて主軸受３０の中心０回りに動翼１２が回転しても、動翼１２の先端と外筒３との隙間が略一定に保たれる。
これに対して、図５に示すように、動翼１２の先端および外筒３の内周面をともに、中心軸線ＣＬ１を中心とする円筒面とした場合には、図５（ｂ）のように温態時に熱伸びした場合には動翼１２の先端と外筒３の内周面とが接触してしまう場合があるので、図５（ａ）の冷態時における動翼１２の先端と外筒３の内周面との間を初期段階から干渉防止として隙間を大きくとらざるを得ない。この隙間の増大により、隙間から漏れる気体が増加し、送風機効率の低下や、運転可能な吐出圧力の範囲の減少の要因となる。
図４に示した本実施形態では、凸曲面１２ａと凹曲面３ｃによって、熱伸びした場合でも隙間が略同等とされるので、隙間を小さく設定することができる。これにより、隙間から漏れる流体を可及的に少なくでき、送風機１の効率を向上させることができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、軸流ファンとされた送風機を一例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、遠心ファンとされた送風機にも適用できるものである。
また、外筒３と内筒５とが高温の排ガスによって熱伸びする例を示したが、排ガスに限らず他の作動流体によって熱伸びが生じる場合でもよい。
また、熱伸びによって主軸受３０が上昇することとしたが、主軸１６の中心軸線ＣＬ１とモータ軸１８の中心軸線ＣＬ２とが相対的に傾く関係であれば本発明を適用できる。例えば、モータ軸１８が周囲の温度環境によって熱伸びして主軸１６側に対して鉛直上方側に変位する場合でも良い。また基礎Ｂが、主軸１６側とモータ軸１８側とが相対的に変動する場合でも良い。
【符号の説明】
【００４８】
１  送風機
３  外筒
３ａ  入口部
３ｂ  出口部
３ｃ  凹曲面
５  内筒
５ａ  一端
５ｂ  一端壁
７  支持脚
９  支持翼
１０  モータ（駆動機）
１２  動翼
１２ａ  凸曲面
１３  静翼
１４  翼車
１６  主軸
１８  モータ軸（駆動機軸）
２０ａ  モータ軸受
２０ｂ  モータ軸受
２２  接続軸
２４  たわみ軸継手
２６  中間軸
２８  固定軸継手
３０  主軸受
３２  軸受箱
３４  軸受台
３６  シールボックス
３８  シール用孔部（開口部）
４０  翼車側壁部
ＭＦ  主流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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