JP2002161893A - 軸流ファン - Google Patents
軸流ファンInfo
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- F16B2200/506—Flanged connections bolted or riveted
Abstract
動を実質的に低減させる軸流ファンを提供する。 【解決手段】 本発明は、ハブと、このハブより半径方
向外向きに延在する多数のアームと、ブレード部材とを
具え、各ブレード部材が前記各アームに固定され、前記
アームが可撓要素から構成され、この可撓要素が、動作
時において前記ブレード部材に作用する遠心力と、前記
ブレード部材に作用する引張力とが釣り合う所定の角度
に前記ブレード部材を傾斜させるような曲げ剛性を有す
る軸流ファンに関するものである。荷重の変動と、それ
による振動は、それゆえ実質的に低減され、その結果フ
ァンブレードおよび駆動機構の寿命が増加する。
Description
より詳細には、回転自在のハブにファンブレードを取り
付けるための改良された手段に関するものである。
幅広く使用され、この機械的エネルギーはモータによっ
て空気の移動のために供給される。軸流ファンは、空気
または他のガスの排出または供給が必要なあらゆる所で
使用される。
外向きに延在する多数のアームと、ブレード部材とを具
え、各ブレード部材が各アームに固定されている形式の
軸流ファンに関するものである。
なわちブレード根元部分に作用する相当な荷重を受け
る。ブレードに作用する荷重は、主としてブレードを空
気の流れとは反対の軸線方向に押圧するように作用する
引張力と、その次の、ブレードを空気の流れの方向に戻
そうとしてブレードを押圧するように作用する遠心力か
ら構成される。その結果、これらの荷重のあるもの、お
よびこれらの荷重の変化はブレードからその根元部分、
そして動力伝達グループ(ハブおよび駆動部)への振動
の伝搬の形で伝わり、ファン構造の実質的な摩耗をもた
らすこととなる。それゆえ、ブレードの内側端部とハブ
との結合は厳しいものとなる。疲労による割れから生じ
る破損の元となり得るからである。
例えば、ブレードを空気の流れと反対方向に、回転面に
対して傾斜させて固定する取り付けから構成される方法
によって得られている。このような組立体は図1に見ら
れ、図ではハブ1とブレード2がアーム3によって結合す
る状態が示されている。アーム3は締結具4によってハブ
1に固定され、ブレード2は固定具5によってアーム3に固
定されている。ブレードは、回転軸線AA'に直角な回転
面に対して角度αで傾斜している。ブレード2に作用す
る主な力は遠心力CFおよび引張力TFである。ここで空気
の流れの方向は矢印AFで示す。
て、ファンを元の計算によって見積もった条件で正確に
動作させた場合、すなわち所定かつ一定の回転速度で動
作させた場合にのみ、荷重を釣り合わせることができ
る。
ードの根元部分をヒンジによって結合することを提案す
るものであり、それによってファン動作時にブレードが
浮上することを可能とするものである。このような組立
体は図2に見られ、ここでは図1と同様に、ブレード2が
ハブ1とアーム3'によって結合している。アーム3'は締
結具4によってハブ1に固定され、ブレード2は固定具5に
よってアーム3'に固定されている。ブレード2に作用す
る主な力は遠心力CFおよび引張力TFである。ここで空気
の流れの方向は矢印AFで示す。符号6はヒンジを示し、
このヒンジ6はブレード2とハブ1との間の柔軟性のある
結合をもたらす。ヒンジの双方の部品はお互いに対して
移動可能であるが、これら部品は摩耗に晒され、頻繁な
保守が必要である。さらに、さらに、ヒンジの二つの部
品間の隙間は、腐食性要素の侵入または堆積物を形成さ
せる空間をもたらし、これらは究極的にはヒンジの両部
品の相対運動の妨げとなり得るものであり、ヒンジのブ
レードに作用する引張力および遠心力を釣り合わせる機
能を十分に果たすことを妨げるものとなる。
が単純で、荷重の変化と、それによる振動を実質的に低
減させる軸流ファンを提供することにある。
的は、ハブと、このハブより半径方向外向きに延在する
多数のアームと、ブレード部材とを具え、各ブレード部
材が前記各アームに固定されており、前記アームが可撓
要素から構成され、この可撓要素が、動作時において前
記ブレード部材に作用する遠心力と、前記ブレード部材
に作用する引張力とが釣り合う所定の角度に前記ブレー
ド部材を傾斜させるような曲げ剛性を有することを特徴
とする軸流ファンによって達成される。
素は、以下のようなファンの動作上の要求に従って、す
なわち、ファンの使用時にブレードが、引張力TFによっ
て発生する曲げモーメントが、遠心力によって発生する
反対方向への曲げモーメントと釣り合うように大きさが
設定される。その結果、ブレードの根元部分に作用する
荷重は互いに打ち消し合う傾向となり、また同時に、荷
重の変化とそれによるブレードから動力伝達グループへ
伝わる振動も実質的に減少し、それゆえファンブレード
および駆動機構の寿命が増加する。本発明によるファン
は、従来のファンよりも疲労に対する高い耐久性を有す
る。
低減は、より低価格な材料、より薄い材料、あるいはこ
れらの組み合わせの使用による設計を可能とするが、こ
れは本発明のさらなる利点を構成するものである。
して、例示によって説明する。
示し、ここでは軸流ファンは、ハブ1に可撓要素7によっ
て結合する多数のブレード部材12を具える。各可撓要素
は、ハブ1とは締結具4(既に公知のものであるため、こ
こではさらなる説明はしない)によって、またブレード
部材12とは固定具5(既に公知のものであるため、ここ
ではさらなる説明はしない)によって固定される。従来
のファンに関連して上述したように、ブレード部材12は
回転面に対して角度αで取り付けられることが有利であ
り、この回転面は回転軸線AA'と直角をなす。ブレード
部材12に作用する主な力は遠心力CFおよび引張力TFであ
る。なお、空気の流れる方向は矢印AFで示す。
断面を有することが望ましい。しかしながら、ブレード
部材12に加わる抗力を補償するための曲げ機能を充たす
限りにおいて、多数の異なる形状のものとして設計して
も良い。
繊維強化樹脂からなり、これは、実質的に小さな力が加
わった時でも曲がることが可能となるような弾性係数を
有することが知られている。
7に使用することができる。こうした積層構造体の両先
端部には、ブレード部材12およびハブ1の対応する部分
と適合する端部を設けることができる。これら端部は積
層構造体と一体化した部品として形成することが好まし
い。この他、ブレード部材12を積層構造体からなるもの
とし、それによって可撓要素7は、ブレード部材12と一
体化した部分を形成する。
ァンは、ハブ1に可撓要素7によって結合した、多数の翼
型形状のブレード部材12'を具える。翼型形状のブレー
ド部材12'は、通常、中空構造を有する空気力学的外形
に形成した翼形状に曲げたシートからなる。
可撓要素7がブレード部材12'の中空構造内に固定される
ことを可能とし、ここでは可撓要素7は、固定具5によっ
てブレード部材12'に、また締結具4によってハブ1に固
定される。従来のファンに関連して上述したように、ブ
レード部材12'は回転面に対して角度αで取り付けられ
ることが有利であり、この回転面は回転軸線AA'と直角
をなす。ブレード部材12'に作用する主な力は遠心力CF
および引張力TFである。なお、空気の流れる方向は矢印
AFで示す。
対して可変の角度αで取り付ける必要がなければ、積層
型の可撓要素7を使用することができ、可撓要素7は直接
ハブ1に取り付ける。
2'の傾斜角αを増加させることが望まれる場合、可撓要
素7をブレード部材12'内部へ延在させ、その後さらに外
側で固定する。ファンが動作している時、ブレード部材
12'(より高い剛性を有する)と可撓要素7との間の干渉
を避けるため、これら二つの部品を、これらの間に必要
な空間が残るような大きさとする。
て、可撓要素7の一方の先端部分は、ハブ1に強固に固定
された締結具4によって支持され、可撓要素7のもう一方
の先端部分はブレード部材(12,12')の本体に固定され
る。前記の実施形態は、ブレード部材(12,12')をファ
ンの回転面に対して可変の角度αで取り付ける必要があ
る場合に、有効に使用することには適していない。
る)可撓要素7の正しい動作のためには、可撓要素7がフ
ァンの回転面に対して直角な曲げを単独で達成するよう
に促されることが必要である。すなわち、可撓要素7の
大きい方の側部が、(できる限り)ファンの回転面に位
置しなければならない。
ード部材(12,12')を取り付ける、回転面に対する角度
αを変化させたとき、ブレード部材(12,12')と一体化
した可撓要素7もまた回転し、可撓要素7の大きい方の側
はもはやファンの回転面内には位置せず、それゆえ空気
流AFによって応力が加わることとなる。これは可撓要素
7の曲げ剛性を増加させることとなり、(可撓要素7を破
壊する荷重が加わらない時でさえも)可撓要素7が所望
の働きをすることを許容しない。
すものであり、これはファンの回転面に対して可変の角
度αでブレード部材(12,12')を取り付けて有効に使用
するのに適したものであって、図3および図4に示した実
施形態とは異なるものである。それは、可撓要素7の一
方の先端部がファンのハブ1に強固に固定され、一方、
可撓要素7の他方の先端部はブレード部材(12,12')の根
元の領域を支持する締結具4に固定されていることによ
る。可撓要素7の大きい側は常にファンの回転面内にあ
り(それゆえ可撓要素7は動作する、あるいは常に最適
な方法で動作することができる)、一方、(締結具4に
作用する)ブレード部材(12,12')が取り付けられてい
る回転面に対する角度αは、可撓要素7の回転を含まな
い特定用途による要求に応じて変更することができ、こ
の場合、可撓要素7は、もはやブレード部材(12,12')と
は一体化していない。
2,12')の重量および、可撓要素7の曲げ応力は、ブレー
ド部材(12,12')が過剰に、あるいはファンの他の要素
と干渉する範囲まで傾斜させることとなり得る。
(図示せず)を、ブレード部材を支持するために設ける
ことができる。
することが可能である。
図である。
図である。
示す図であり、図3aは側面図、図3bは上面図を示し、こ
こでは可撓要素がブレードの根元に固定されている。
示す図であり、図4aは側面図、図4bは上面図を示し、こ
こではブレード部材が中空ブレードであり、可撓要素が
中空ブレードの内側に固定されている。
示す図であり、図5aは側面図、図5bは上面図を示し、こ
こでは可撓要素がブレードに固定されている。
Claims (12)
- 【請求項1】 ハブ(1)と、このハブ(1)より半径方向外
向きに延在する多数のアームと、ブレード部材(12,12')
とを具え、各ブレード部材(12,12')が前記各アームに固
定されている軸流ファンであって、 前記アームが可撓要素(7)から構成され、この可撓要素
が、動作時において前記ブレード部材(12,12')に作用す
る遠心力(CF)と、前記ブレード部材(12,12')に作用する
引張力(TF)とが釣り合う所定の角度に前記ブレード部材
(12,12')を傾斜させるような曲げ剛性を有することを特
徴とする軸流ファン。 - 【請求項2】 前記ブレード部材(12,12')が中空構造を
有する空気力学的外形に形成した翼型に曲げ加工したシ
ートから構成されることを特徴とする、請求項1記載の
軸流ファン。 - 【請求項3】 前記可撓要素(7)を前記ブレード部材(1
2,12')内側の中空構造内部に固定したことを特徴とす
る、請求項2記載の軸流ファン。 - 【請求項4】 前記可撓要素(7)が円形断面を有するこ
とを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載の軸
流ファン。 - 【請求項5】 前記可撓要素(7)が繊維強化樹脂製であ
ることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載
の軸流ファン。 - 【請求項6】 前記可撓要素(7)が積層構造体から構成
されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項
記載の軸流ファン。 - 【請求項7】 前記積層構造体が、その両側の先端部に
おいて、前記ブレード部材(12,12')および前記ハブ(1)
の対応する部分に適合させた端部を具えることを特徴と
する、請求項6記載の軸流ファン。 - 【請求項8】 前記端部を前記積層構造体と一体化した
部品として形成したことを特徴とする、請求項7記載の
軸流ファン。 - 【請求項9】 前記ブレード部材(12,12')が積層構造体
から構成され、前記可撓要素(7)の積層構造体が前記ブ
レード部材(12,12')の一体化した部分を形成することを
特徴とする、請求項6〜8のいずれか1項記載の軸流フ
ァン。 - 【請求項10】 前記可撓要素(7)の一方の先端部が前
記ハブ(1)に強固に固定された締結具(4)に支持され、前
記可撓要素(7)の他方の先端部が前記ブレード部材(12,1
2')に固定されることを特徴とする、請求項1記載の軸
流ファン。 - 【請求項11】 前記可撓要素(7)の一方の先端部が前
記ハブ(1)に強固に固定され、前記可撓要素(7)の他方の
先端部が前記ブレード部材(12,12')の根元の領域を支持
する締結具(4)に固定されることを特徴とする、請求項
1記載の軸流ファン。 - 【請求項12】 前記ブレード部材(12,12')が、静止時
には前記ハブ(1)に固定された支持要素に支持されるこ
とを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項記載の
軸流ファン。
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