(57)【要約】【課題】ケーシング内筒の大径化や羽根車の高回転化を行う際に、ハブリングの質量に作用する遠心力の増大を最小限にして、製作費を抑え、電源設備の大型化を最小限にことができる送風機を実現することを目的としている。【解決手段】ハブリング１とブレード４とブレード固定手段（ブレードブラケット２）とブレード角変更伝達手段（キャリアシャフト８、リンク１５）とケーシング内筒１７で構成され、ハブリング１の外径をケーシング内筒１７の外径よりも小径とすることによりハブリング１にかかる遠心力を軽減し、製作費を抑え、電源設備の大型化を最小限にしつつケーシング内筒１７の大径化や羽根車２４の高回転化ができる。【選択図】図３
2013047463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に取り付けられたハブリングと、
このハブリングの外周側に放射状に設けられるブレード固定手段と、
このブレード固定手段の先端に設けられるブレードと、
前記ハブリングの外側にあってブレード角を変更するブレード角変更伝達手段と、
前記ハブリングと同心に位置するケーシング内筒とを有し、
前記ハブリングの外径は、前記ケーシング内筒の外径よりも小さく、
前記ブレード角変更伝達手段を前記ハブリングの外周側に取り付け、
回転中心から前記ブレード固定手段の外周側端部までの距離は、前記ケーシング内筒の外外径と略同じ位置とした可変軸流送風機。
【請求項２】
複数ある前記ブレード固定手段の間に位置し、前記ハブリングの外周部から前記ケーシング内筒の外周面までの範囲に設けた気流遮蔽手段を有する請求項１記載の可変軸流送風機。
【請求項３】
前記ケーシング内筒とほぼ同じ径の円筒状のカバーに前記ブレード取付開口を設け、
前記カバーの内部に、前記ハブリング、前記ブレード固定手段、前記ブレード角変更伝達手段を設けた請求項１又は２記載の可変軸流送風機。
【請求項４】
前記ケーシング内筒とほぼ同じ径の円周上に気流生成手段を設けた請求項１又は２記載の可変軸流送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動翼の角度を任意に変更することにより風量を変更することが可能な送風機の動翼機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、道路トンネル内の換気装置に用いられる軸流送風機においては、トンネル内の交通量の変化などに対応して、送風量を変化させる制御が取り入れられていることが多い。その送風量を変化させる方法としては、送風機の回転数をインバータなどを用いて変化させる方法もある。しかし、大型の送風機では高価なインバータを用いずに送風機の動翼の角度を変更して送風量を変化させる方法も多くとられている。
【０００３】
その風量を可変とすることが可能な送風機の動翼機構では油圧又は空気圧を用いて羽根車内に配置した動翼の軸を回転させる方法が知られている。
【０００４】
以下、その方法について、図８及び図９を参照しながら説明する。
【０００５】
図８に示すように道路トンネル内の換気装置に用いる軸流送風機１１５は、ケーシング外筒１１７に同心となるようにケーシング内筒１１４が設けられている。そして、このケーシング内筒１１４と同心にして羽根車１１６が設けられている。この羽根車１１６は、ケーシング内筒１１４と外径を同じにしたハブリング１０１の外周側にブレード１０５が取り付けられている。なお、ケーシング内筒１１４内部には、後述する動翼可変機構（図示せず）、電動機（図示せず）が納められている。
【０００６】
図９を用いて、ブレード１０５の角度を変更する動翼可変機構について説明する。図９に示すように、ブレード１０５を保持するためのブラケットリテーナ１０２は、ハブリング１０１に加工されたブレード取付孔１１３に内面側から密着し、締結ボルト１０９で取り付けられている。ブレードブラケット１０３は、ハブリング１０１の内面に配置され、ブレード１０５を回転可能に保持する。ブレード１０５は、ブレード１０５に加工されたねじ１０６によりブレードブラケット１０３に結合されている。ブレードブラケット１０３には、カウンタウエイト１１１がカウンタバランスメンバ１１２を介して結合されている。カウンタバランスメンバ１１２は、カウンタウエイト１１１をブレード１０５に対して適切な位置に支持するものである。また、カウンタウエイト１１１はブレード１０５に発生する力とカウンタウエイト１１１により発生する力をバランスさせるためのものである。羽根車が回転しているとき、ブレード１０５には、遠心力によりブレード１０５とハブリング１０１との取付角度が小さくなる方向へ回転しようとする力が発生する。カウンタウエイト１１１は、ブレード１０５に対して適切な位置に配置することにより、遠心力によりブレード１０５とハブリング１０１との取付角度が大きくなる方向へ回転させる力を発生させ、バランスをとるのである。ブレード１０５の内周側端部１０７には、ハブリング１０１内部にある動翼可変機構（図示せず）からの駆動力をブレード１０５に伝達するためのカムフロア１０８が結合されている。ブレードブラケット１０３とブラケットリテーナ１０２の間には軸受１０４が配置されているため、油圧または空気圧を動力とした動翼可変機構からの駆動力をカムフロア１０８に与えることによりブレード１０５が軸を中心として回転してブレード１０５の角度を変更することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来の構成では、羽根車が回転しているとき、ブレード１０５及びブレードブラケット１０３などの角度変更のための機構全てに作用する遠心力はハブリング１０１で保持することになる。又、ハブリング１０１の部材にも遠心力は作用する。このため、ハブリング１０１はその全ての力を保持するだけの強度が必要である。羽根車１１６の回転数が高い場合は、それに応じてハブリング１０１に作用する遠心力も大きくなる。又、高静圧タイプの送風機では、ハブ比（口径に対するハブ径の比）が大きくなるので、口径が同じでもケーシング内筒１１４の外径が大きくなる。その場合、ハブリング１０１の外径も大きくなるため、それに応じてハブリング１０１に作用する遠心力も大きくなる。この増大する遠心力に対する強度を確保するためにハブリング１０１の外周部の肉厚を厚くしたり、ハブリング１０１の外周部の材質をより強度の高いものに変更する必要がある。
【０００９】
ハブリング１０１の外周部の肉厚を厚くすると、羽根車１１６全体の質量が増加し、その質量を保持するために電動機の軸受を大型化する必要がある。その結果電動機の枠サイズを大きくする必要がある。また、起動電流が多くなることや起動時間が長くなることによる電源設備の大型化も必要になるため、機器の製作費が高くなるという課題がある。また、ハブリング１０１の外周部の材質をより強度の高いものに変更すると、材料の単価が高くなることによって材料費が高くなる。また材料によっては溶接作業時に余熱しなければならないなどの余分の工数がかかるため、機器の製作費用が高くなるという課題がある。  本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ハブリングの外周部の材質及び肉厚寸法の変更を最小限にして羽根車の大型化や高回転化ができる送風機を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような課題を解決するために本発明は、
回転軸に取り付けられたハブリングと、
このハブリングの外周側に放射状に設けられるブレード固定手段と、
このブレード固定手段の先端に設けられるブレードと、
前記ハブリングの外側にあってブレード角を変更するブレード角変更伝達手段と、
前記ハブリングと同心に位置するケーシング内筒とを有し、
前記ハブリングの外径は、前記ケーシング内筒の外径よりも小さく、
前記ブレード角変更伝達手段を前記ハブリングの外周側に取り付け、
回転中心から前記ブレード固定手段の外周側端部までの距離は、前記ケーシング内筒の外外径と略同じ位置とした動翼可変機構を有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ブレード固定手段とブレードとブレード角変更伝達手段に発生する遠心力はハブリングで保持する。又、ハブリングに発生する遠心力も同様にハブリング自身で保持するが、ハブリングの外径はケーシング内筒の外径よりも小径であるため、ケーシング内筒の外径を大きくした場合や、回転数を高くした場合でも従来の構成の羽根車に比べてハブリングに発生する遠心力の増大を最小限にすることができる。このため、ハブリングの材質をより強度の高いものに変更することなく、また肉厚寸法を大きくすることなく、ケーシング内筒の外径を従来より大きくすることができる、もしくは羽根車の回転数を高くできる。したがって、材質を変えることによる製作時の余熱の追加などの工数を増やす必要が無いため、機器の製作費を抑えることができる。又、羽根車の質量増大を最小限にすることができるため、電動機の枠サイズや電源設備も最小限にできる。よって、機器の製作費を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１による軸流送風機の断面図
【図２】同軸流送風機の斜視図
【図３】同軸流送風機の要部構成を示す構成図
【図４】同軸流送風機の要部構成を示す斜視図
【図５】同軸流送風機のプレートの要部構成を示す斜視図
【図６】同軸流送風機のカバーの要部構成を示す斜視図
【図７】同軸流送風機の整流板の要部構成を示す斜視図
【図８】従来の軸流送風機の斜視図
【図９】従来の構成を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の第１の手段は、
回転軸に取り付けられたハブリングと、
このハブリングの外周側に放射状に設けられるブレード固定手段と、
このブレード固定手段の先端に設けられるブレードと、
前記ハブリングの外側にあってブレード角を変更するブレード角変更伝達手段と、
前記ハブリングと同心に位置するケーシング内筒とを有し、
前記ハブリングの外径は、前記ケーシング内筒の外径よりも小さく、
前記ブレード角変更伝達手段を前記ハブリングの外周側に取り付け、
回転中心から前記ブレード固定手段の外周側端部までの距離は、前記ケーシング内筒の外外径と略同じ位置とした動翼可変機構を有するものである。
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１〜７を用いて本発明の第１実施の形態について説明する。
【００１６】
図１及び図２に示すように、本実施の形態による軸流送風機２３は、ケーシング外筒３０の内部に、ケーシング外筒３０と同心に羽根車２４を備えたものである。羽根車２４の軸方向前後には、ケーシング内筒１７を備えている。羽根車２４は、回転軸１４を中心にハブリング１が設けられている。このハブリング１に放射状に後述する動翼可変機構とブレード４が取り付けられている。
【００１７】
図３、図４を用いて動翼可変機構について詳細に説明する。ハブリング１は、鋼鉄製の筒状のもので、筒の中心軸をなす部分に回転軸１４があり、回転軸１４を軸として回転するようになっている。このハブリング１の外周部には、円形のブレードブラケット取付用開口１０が等間隔に加工され、このブレードブラケット取付用開口１０の外側面には、ブレード固定手段となるブレードブラケット２が配置されている。ブレードブラケット２は、断面が円形の棒状をしており、両端の直径が中央部分の直径よりも大きい形状をしている。そして、ブレードブラケット２の一方は、ブレードブラケット取付用開口１０を通してハブリング１の内面側で軸受３、座金１３を介してブレードブラケット固定ナット１２で保持されている。すなわち、ブレードブラケット２は、ハブリング１に対してブレードブラケット取付用開口１０を軸にして回転可能になっている。ブレードブラケット取付用開口１０は、径の異なる開口を同心に形成したものとなっている。言い換えれば、大径の円形開口（開口１０ａ）内に、同心に小径の円形開口（開口１０ｂ）が形成されている。大径の円形開口（開口１０ａ）は、ハブリング１の外周側及び内周側に設けられている。羽根車２４の回転時は遠心力によりブレードブラケット２がラジアル方向へ引っ張られるので軸受３はハブリング１の内周側のみに配置することでブレード４の角度を滑らかに変化させることができる。ブレードブラケット２の外周側の端部には、ブレード４がブレード固定ねじ５により接続されている。また、ブレードブラケット２の外周側の端部の内側には、カウンタバランスメンバ７がカウンタバランスメンバ固定ねじ９により接続されている。そして、カウンタバランスメンバ７には、カウンタウエイト６とブレード角変更伝達手段であるキャリアシャフト８が固定されている。キャリアシャフト８は、ハブリング１内に設けたアクチュエーティングホイール１６からの駆動力を同じくブレード角変更伝達手段であるリンク１５を介してブレードブラケット２に伝達し、ブレード４の角度を変更することになる。
【００１８】
カウンタウエイト６は、ブレード４に対して適切な位置に配置することにより、羽根車２４が回転したときに発生する遠心力によりブレード４に作用するハブリング１に対する取付角度が小さくなる方向への力を、打ち消す様に作用させることができる。ここで、カウンタバランスメンバ７の形状は、カウンタウエイト６を適切な位置に配置することができるように、決定される。また、油圧または空気圧を動力としたアクチュエーティングホイール１６からの駆動力を適切にブレード４へ伝達するためにキャリアシャフト８の位置を決定し、その位置を保持するためにカウンタバランスメンバ７の形状を決定する。
【００１９】
上記構成では、羽根車２４の回転時にブレードブラケット２及びそれに接続されているブレード４、ブレード固定ねじ５、カウンタバランスメンバ７、カウンタウエイト６、キャリアシャフト８に作用する遠心力は軸受３を介して、回転軸１４に取り付けられたハブリング１で受けることになる。すなわち、軸流送風機のケーシング内筒１７の外径（ケーシング内筒外径Ａ）の大きさに影響されることなくハブリング１の外径（ハブリング外径Ｂ）を小さく抑えることができる。したがって、高静圧化のために軸流送風機のケーシング内筒外径Ａを大きくした場合でも、ハブリング外径Ｂはほとんど変えずに、ハブリング１の外周面の外側に配置された部材の遠心力の増大分に応じた分のハブリング１の強度向上のみで良く、ハブリング１の肉厚寸法は殆ど大きくする必要が無い。又、より強度の高い材質への変更も必要無い。結果として、従来の製造方法で製作が可能となり、製作費用の増加を最小限にすることができるという効果を得る。又、羽根車２４全体の質量増加も最小限にすることができるので、電動機の軸受の大型化による電動機の枠サイズの大型化や起動電流の増大または起動時間の増大による電源設備の大型化も最小限にすることができるという効果を得る。
【００２０】
また、このような構成によれば、高い回転数で羽根車２４を設計する場合にも、遠心力の作用は中心部分のハブリング１で受けることになるので、ハブリング外径Ｂを大きくする必要がない。
【００２１】
また、図５の通り複数のブレードブラケット２の間に気流遮断手段としてのプレート２０を配置することにより、送風機運転時にブレード流入側と流出側の圧力差によりケーシング内筒１７内で発生する空気の逆流を防止することができるという効果を得る。
【００２２】
また、図６に示すように、前記プレート２０の外周部にケーシング内筒１７の外径と同一面となるように円筒状のカバー２１を配置する。このカバー２１には、ブレード４をブレードブラケット２に取り付けるための開口３１が設けられる。このような構成により、ケーシング内筒１７の外面付近を流れる気流をよりスムーズにして送風機の効率低下及び騒音発生の防止を図ることができるという効果を得る。図６では、プレート２０の外周にカバー２１を設ける構成としたが、放射状の骨組みの外周にカバー２１を設ける構成としても良い。
【００２３】
また、図７に示すように、前記プレート２０の側面に気流生成手段である曲面または平面の整流板２２を設けることにより、ケーシング内筒１７の内部から外周側へ流れる気流を生成し、それによりケーシング内筒１７の外周側から内部側への空気の巻き込みを防止し、ケーシング内筒１７の外面付近を流れる気流をよりスムーズにして送風機の効率低下及び騒音発生の防止を図ることができるという効果を得る。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
比較的大風量で、風量を可変できる送風機を提供することができるため、工場、駐車場、道路トンネル、倉庫等の広い空間の換気用途に幅広く適用できる。
【符号の説明】
【００２５】
１      ハブリング
２      ブレードブラケット
３      軸受
４      ブレード
５      ブレード固定ねじ
６      カウンタウエイト
７      カウンタバランスメンバ
８      キャリアシャフト
９      カウンタバランスメンバ固定ねじ
１０    ブレードブラケット取付用開口
１０ａ  （大径の）開口
１０ｂ  （小径の）開口
１２    ブレードブラケット固定ナット
１３    座金
１４    回転軸
１５    リンク
１６    アクチュエーティングホイール
１７    ケーシング内筒
２０    プレート
２１    カバー
２２    整流板
２３    軸流送風機
２４    羽根車
３０    ケーシング外筒
３１    開口
Ａ      ケーシング内筒外径
Ｂ      ハブリング外径
１０１  ハブリング
１０２  ブラケットリテーナ
１０３  ブレードブラケット
１０４  軸受
１０５  ブレード
１０６  ねじ
１０７  内周側端部
１０８  カムフロア
１０９  締結ボルト
１１１  カウンタウエイト
１１２  カウンタバランスメンバ
１１３  ブレード取付孔
１１４  ケーシング内筒
１１５  軸流送風機
１１６  羽根車
１１７  ケーシング外筒
【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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【図８】
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【図９】
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