JP3026791B2 - 可変翼軸流ファン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、可変翼軸流ファ
ンに関し、更に詳細には、可変翼軸流ファンの可変翼ブ
レード旋回装置を改良した可変翼軸流ファンに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、可変翼軸流ファンの可変翼機構に
おいては、例えば図６に示すごとき可変翼ブレード旋回
装置が採用されている。

【０００３】すなわち、可変翼ブレード旋回装置１０１
は、ブレード１０３（一部図示省略）を支承するため、
ハブ本体１０５側に係止部１０７を一体的に削り出して
形成されている。この係止部１０７にブレードブラケッ
ト１０９が嵌装され、このブレードブラケット１０９に
複数本の締付ボルト１１１により前記ブレード１０３が
固着されている。なお、前記ブレードブラケット１０９
とハブ本体１０５との間にはベアリング１１３が設けら
れ、ブレード１０３は回動自在に支承されている。

【０００４】また、カウンタバランス部材１１５は、前
記ブレード１０３の基部１１７に設けられており、カウ
ンタバランスメンバ１１９にボルト１２１によりカウン
タバランス１２３が固着され構成されている。なお、符
号１２５はカムフロアであり、ブレード１０３の基部１
１７に固着され、図外の作動機構によりカムフロア１２
５を介してブレード１０３は回動される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の可変
翼軸流ファンの可変翼ブレード旋回装置１０１は、ブレ
ード１０３を支承するためハブ本体１０５側に係止部１
０７を一体的に削り出しているので、機械工作上最も難
しく高精度の工作機械と熟練度を必要とした複雑な加工
を要し、高価なものとなっていた。

【０００６】また、ブレード１０３は複数本の締付ボル
ト１１１によりブレードブラケット１０９に固着されて
いるが、ボルト締結部のブレード座面１２７の応力が高
く、且つ、取り付け穴、座ぐり加工などによる切り欠き
効果により、設計強度的な制限が存在し強度上問題があ
った。更に、締結ボルト１１１のゆるみ止めが難しく、
コストアップ、信頼性に対する疑問、分解点検時の障害
等があり、締結ボルト１１１取付けの加工上、および強
度上の問題よりブレート根本部１２９の形状に制約が生
じ、空力的最良形状に制限を受けるという問題もあっ
た。

【０００７】カウンタバランス部材１１５については、
分解に手間がかかり、且つ、ゆるみが発生し易く、微妙
なカウンタバランス角度の再調整が任意の角度で容易、
確実に行い得ないという問題があった。

【０００８】この発明の目的は、上記問題点を改善する
ため、可変翼ブレード旋回装置のブレードをハブ本体に
組込むのに必要な複雑なハブ側形状を別部品取付とし、
強度、ゆるみ止めに問題のあった締結ボルトを廃止し、
大口径のねじにより締結せしめることによって、大巾な
強度、信頼性の向上と、構造簡素化によるコストダウン
を図った可変翼軸流ファンを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の可変翼軸流ファンは、ハブ本体（７）の
円周に適宜な間隔で複数のブレード（５）を装着して設
けると共に、この各ブレード（５）を旋回せしめる旋回
装置を備えてなる可変翼軸流ファンであって、前記ハブ
本体（７）に形成した装着孔（７Ｈ）より大径のフラン
ジ部（１７Ｆ）を備えかつ軽合金からなる中空円筒形状
のブラケットリテーナ（１７）を前記装着孔（７Ｈ）に
装着せしめると共に、前記フランジ部（１７Ｆ）の上面
を前記ハブ本体（７）に形成した内周面（７Ａ）に当接
せしめた状態でハブ本体（７）にブラケットリテーナ
（１７）のフランジ部（１７Ｆ）を締結ボルト（５７）
により、着脱可能に設け、ブレード（５）の基部（９）
における外周部に大口径のネジ（１１）を形成せしめる
と共にこのネジ（１１）に前記ハブ本体（７）の装着孔
（７Ｈ）より大径のフランジ部（１３Ｆ）を下部に備え
た中空円筒形状のブレードブラケット（１３）を螺合せ
しめ、このブレードブラケット（１３）を前記ブラケッ
トリテーナ（１７）に装着せしめると共にブラケットリ
テーナ（１７）に対して軸受（１５）を介して回動自在
に設けてなることを特徴とするものである。

【００１０】この発明の可変翼軸流ファンを採用するこ
とにより、前記ブラケットリテーナ（１７）の下部に備
えたフランジ部（１７Ｆ）はハブ本体（７）に形成した
装着孔（７Ｈ）より大径となっていると共に、ブレード
ブラケット（１３）の下部に備えたフランジ部（１３
Ｆ）は前記装着孔（７Ｈ）より大径となっている。

【００１１】したがって、ブレード（５）に例えば遠心
力などの衝撃波が働いた場合、ブラケットリテーナ（１
７）、軸受（１５）およびブラケットリテーナ（１３）
の荷重はハブ本体（１７）の内周面（７Ａ）で受ける
が、ブラケットリテーナ（１７）を軽合金で製作するこ
とにより、軽合金が柔軟性を有しているから、ブラケッ
トリテーナ（１７）のフランジ部（１７Ｆ）で固有振動
数の低下、衝撃波の吸収等の効果を得て、軸受（１５）
の摩耗が減少し、大幅に軸受（１５）の寿命が伸ばされ
る。

【００１２】また、ハブ本体（７）の内周面（７Ａ）に
軽合金からなると共に下部にフランジ部（１７Ｆ）を備
えたブラケットリテーナ（１７）のフランジ部（１７
Ｆ）を締結ボルト（５７）により、を着脱自在に設け、
さらにブレードブラケット（１３）とブラケットリテー
ナ（１７）とを精度よく組付ければ、ハブ本体（７）の
装着孔（７Ｈ）加工は単純かつ精度を必要としない円筒
加工で済み、安価に製作される。

【００１３】而して、大巾な強度、信頼性の向上と、構
造の簡素化によるコストダウンが図られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例の形態を
図面に基づいて詳細に説明する。

【００１５】理解を容易にするために、先ず可変翼軸流
ファンの全体的構成について概略的に説明する。

【００１６】図３乃至図５を参照するに、可変翼軸流フ
ァン１は、可変ピッチすなわちピッチを変更可能とした
可変翼ブレード旋回装置３を備えたブレード５を、ハブ
本体７の外周に放射状に複数個配設し、ハブ本体７は図
示を省略したが電動機等に連結されている。

【００１７】可変翼ブレード旋回装置３を備えたブレー
ド５の構成は、ブレード５の基部９にネジ１１が設けら
れ、そのネジ１１にブレードブラケット１３が螺合され
ている。ブレードブラケット１３はスラスト軸受１５を
介し、ハブ本体７側に装着したブラケットリテーナ１７
に係合されている。

【００１８】上記構成により、ブレード５はスラスト軸
受１５を介し、ハブ本体７に対して回動自在に設けられ
ているので、ブレードピッチはハブ本体７の運転中に調
整を行なうことができる。

【００１９】ブレード５の調整機構として、詳細を後述
する図１に示されているように、ブレードブラケット１
３のフランジ部１３Ｆにおける下面より内方へ突出した
ブレード５の基部９先端である最下端部９Ａ（図３にお
いて下方向）には、カウンタバランス部材１９とカムフ
ロア部材２１が係止されている。

【００２０】すなわち、カウンタバランス部材１９は、
カウンタバランスメンバ２３の左右端にカウンタウェイ
ト２５が固着してあり、ブレード５の基部９とブレード
ブラケット１３との間に装着した楔部材２７であるテー
パーリング２９に螺合した固定ネジ３１により、カウン
タバランス部材１９はブレード５に固着してある。

【００２１】また、カムフロア部材２１は、前記カウン
タバランス部材１９の外側に設けられ、カムフロア３３
を回転自在に支承したカムレバー３５が、ブレード５の
基部９に装着されて構成されている。

【００２２】上記構成により、後述するアクチュエータ
３７によりカムフロア３３を介してブレード５は回動自
在となる。

【００２３】アクチュエータ３７は、ハブ本体７の内部
に設けられ、ハブ本体７に係止したアクチュエータリン
グ３９とハブキャップ４１に一体的に設けたスライド軸
軸受４３にて、カムディスク４５は前後方向（図３にお
いて左右方向）へ移動自在に装着されている。このカム
ディスク４５の先端側（図３において右側）の外周に、
前記カムフロア３３が嵌挿され、カムディスク４５の後
端側に一体的に設けたスライド軸４７の先端にロータリ
ーシール４９が装着されている。

【００２４】カムディスク４５の軸芯には、前記ロータ
リーシール４９の空気流入穴と連通する流路５１が穿設
され、カムディスク４５の内部は空気室５３が形成され
ている。なお、カムディスク４５とハブキャップ４１と
の間にはコイルスプリング５５が装着され、常時カムデ
ィスク４５をアクチュエータリング３９側へ付勢してい
る。

【００２５】上記構成により、図外の圧縮空気源より供
給された圧縮空気はロータリーシール４９より流路５１
を通り空気室５３に流入する。空気室５３に流入した圧
縮空気の押圧力によりカムディスク４５を、コイルスプ
リング５５の付勢力に抗して図３において左側へ移動さ
せる。カムディスク４５の移動により、カムディスク４
５に嵌挿したカムフロア３３は回動し、カムレバー３５
を介してブレード５を回動させ、ブレード５のピッチを
運転中に自由に変更できるようになっている。

【００２６】なお、本実施の形態では作動源として圧縮
空気を使用したが、油圧でも、電動機等により機械的に
作動させることも可能である。

【００２７】前記可変翼ブレード旋回装置３の可変翼部
取付構造について、更に詳細に説明する。

【００２８】図１および図２を参照するに、ハブ本体７
には装着孔７Ｈが形成されていると共に、この装着孔７
Ｈに、下部にフランジ部１７Ｆを備えた中空円筒形状の
ブラケットリテーナ１７が下方より装着されると共に、
フランジ部１７Ｆの上面が前記ハブ本体７の内周面７Ａ
に当接した状態で複数本の締結ボルト５７にて着脱可能
に固定され、ブレード５の下部に形成したフランジ部９
Ｆの下部に上記フランジ部９Ｆより小径の基部９の外周
部に設けたネジ１１に、下部にフランジ部１３Ｆを備え
た中空円筒形状のブレードブラケット１３を螺合し、ブ
レードブラケット１３のフランジ部１３Ｆの上面と前記
ブラケットリテーナ１７のフランジ部１７Ｆの下面との
間には、スラスト軸受１５が装着されている。なお、ブ
ラケットリテーナ１７がブレートブラケット１３に接す
る面には、複雑な段付形状の係止部５９が形成されてい
る。

【００２９】上記構成により、ブレード５はスラスト軸
受１５を介してハブ本体７に対して回動自在となる。そ
して、ハブ本体７にブラケットリテーナ１７を別部品と
して係止せしめ、従来のごときハブ本体７からの削り出
しによって係止部１０７を形成していたのと異なり、ブ
ラケットリテーナ１７とブレードブラケット１３とを精
度よく組み付ければ、ハブ本体に対するブラケットリテ
ーナ１７の取り付けは単に締結ボルト５７で固定すれば
よい。このため、ハブ本体７の装着孔７Ｈの加工は単純
かつ精度を必要としない円筒穴加工で済み、分割により
部品点数が増加するが、安価に製作できるようになっ
た。

【００３０】また、ブレードブラケット１３とブレード
基部９との結合は、大口径のネジ１１により結合されて
おり、強度の向上とゆるみ止めの効果があり、信頼性を
大巾に向上させることができる。更に、従来に比べブレ
ード根本部６１に締結ボルトがないので、切り欠きによ
る強度の低下がなく、ブレード根本部６１の形状に制約
が生じないので性能の向上が可能となる。

【００３１】前記ブラケットリテーナ１７の下部に備え
たフランジ部１７Ｆはハブ本体７に形成した装着孔７Ｈ
より大径となっていると共に、ブレードブラケット１３
の下部に備えたフランジ部１３Ｆは前記装着孔７Ｈより
大径となっている。

【００３２】ブレード５の基部９に螺合したブレードブ
ラケット１３のゆるみ止めとして、楔部材２７が設けら
れている。すなわち、ブレード５の基部９には楔部材２
７であるテーパリング２９が係合され、このテーパリン
グ２９はカウンタバランス部材１９のカウンタバランス
メンバ２３を貫通した複数本の固定ネジ３１で螺合され
ている。また、カウンタバランスメンバ２３の両先端に
はカウンタウェイト２５が固着されている。

【００３３】上記構成により、固定ネジ３１を締め上げ
ると、テーパリング２９は移動しテーパ面６３により楔
効果を発揮して、ブレードブラケット１３をカウンタバ
ランスメンバ２３を介してブレード５に固定することが
できる。なお、固定ネジ３１を弛めると、テーパリング
２９とブレードブラケット１３間のテーパ面６３に隙間
ができ、締結状態を解除できる。

【００３４】このため、簡単な構造にして信頼性が高
く、微妙なカウンタバランス角度の再調整が任意の角度
で容易にでき、据付現場における制御方式の変更など
に、フレキシブルに対応することができる。

【００３５】カウンタバランス部材１９の下側（図１に
おいて下側）には、カムフロア部材２１が装着されてい
る。すなわち、カムフロア３３を回転自在に支承したカ
ムレバー３５が、ブレードブラケット１３のフランジ部
１３Ｆにおける下面より内方へ突出したブレード５の基
部９の先端である最下端部９Ａにボルト等により締結さ
れている。その結果、ブレード５に対するカムフロア３
３の位置を任意に微調整可能に容易かつ簡単に取付ける
ことができる。

【００３６】上記構成により、カムフロア部材２１は前
述したアクチュエータ３７の作動により、カムフロア３
３よりカムレバー３５を介してブレード５を回動せし
め、運転中に自由にブレード角度を変更することができ
る。

【００３７】上述したごとく、従来の一体削り出しを止
めて、下部にフランジ部１７Ｆを備えたブラケットリテ
ーナ１７を設けたので、部品点数は増加するが、機械工
作上最も難しく高精度の工作機械と、熟練度の必要なハ
ブ本体加工が、単純かつ精度を必要としない構造とな
り、安価で効率の良い製作が可能となる。また、別部品
としたブラケットリテーナ１７は汎用自動旋盤等で低価
格で加工が可能となり、必要以上の高精度が容易に得ら
れるので、信頼性向上と組立工数の減少を図ることがで
きる。

【００３８】ブレード５に例えば遠心力などの衝撃波
（荷重）が働いた場合、ブラケットリテーナ１７、軸受
１５およびブレードブラケット１３の荷重はハブ本体７
の内周面７Ａで受けるが、前記ブラケットリテーナ１７
を軽合金で製作することにより、軽合金が柔軟性を有し
ているから、ブラケットリテーナ１７のフランジ部１７
Ｆで固有振動数の低下、衝撃波の吸収等の効果を得て、
スラスト軸受１５の摩耗が減少し、大幅に軸受１５の寿
命を延ばすことができる。また、軽合金は軟質材である
ことから、軸受１５は均一かつ平坦性の高い密着状態と
なり、非常に安定した取付け状態を得ることができる。
而して、軸受１５の信頼性を大幅に向上させることがで
きる。

【００３９】軽合金のブラケットリテーナ１７を設ける
ことにより、大幅な重量低減に寄与し、羽根車駆動部の
主軸および軸受１５への大幅な負荷低減となる。特に軽
合金のブラケットリテーナ１７の部位は、ハブ本体７の
外周部に位置しかつ個数もブレード５と同一数と多数で
あるため、軽量化に伴うフライホイール効果の減少は非
常に大きな利点となり、駆動系に対する大幅な負荷低減
となる。

【００４０】また、ハブ本体７のブレード取付け部は、
ハブ構造上厚肉となり、鋳造上引け巣の発生が高く、歩
留まりの低下を招いていたが、軽合金のブラケットリテ
ーナ１７を設けることにより、要求される鋳肌の条件が
緩和されると同時に、荷重の均等配分による肉厚の低減
が可能となり、歩留まりの大幅な改善が得られる。

【００４１】さらに、ハブ本体７は比較的腐食し易い鋳
鋼等が採用される。また、ブレード旋回用の軸受はハブ
本体開口部のブレード取付け部に位置し、外部の影響に
よるハブ開口部の腐食の影響を受け易く、シール、防錆
材等の特別な配慮が必要であったが、軸受１５の取付け
部をハブ本体７より離し、耐食性の高い軽合金のブラケ
ットリテーナ１７により保護することにより、軸受１５
の耐食性が向上し、より苛酷な環境での運転が可能とな
る。

【００４２】また、ブレード５の取り付け構造は、ネジ
１１によるため構造が簡単となり、信頼性、コストダウ
ンが得られ、従来のボルト組付けに比べブレード根本部
６１の形状に制約がなく、空力的最良形状に設計するこ
とができ、性能向上を図ることができる。

【００４３】なお、ブレードブラケット１３とブレード
５のゆるみ止めとしては、カウンタバランスメンバ２３
と楔部材２７であるテーパリング２９のテーパ面６３に
より、強力な楔効果が発揮され固着でき、確実なゆるみ
止めが得られる。また、楔部材２７はカウンタバランス
部材１９の取付固定を兼ねており、微妙なカウンタバラ
ンス角度の再調整が任意の角度で容易に確実にでき、据
付現場における制御方式の変更などにフレキシブルに対
応することが可能となる。

【００４４】なお、この発明は前述した実施の形態に限
定されることなく、適宜の変更を行なうことにより、そ
の他の態様で実施し得るものである。

【００４５】

【発明の効果】以上のごとき発明の実施の形態の説明よ
り理解されるように、この請求項１の発明によれば、ハ
ブ本体（７）の内周面（７Ａ）に軽合金からなると共に
ブラケットリテーナ（１７）の下部に備えたフランジ部
（１７Ｆ）の上面を当接した状態で、締結ボルト（５
７）により、着脱自在に設け、さらにブレードブラケッ
ト（１３）とブラケットリテーナ（１７）とを精度よく
組み付ければ、ハブ本体（７）の装着孔（７Ｈ）の加工
は単純かつ精度を必要としない円筒孔加工で済み、安価
に製作することができる。

【００４６】また、ブラケットリテーナ（１７）を軽合
金で製作することによって、軽合金が柔軟性を有してい
るから、固有振動数の低下、衝撃波の吸収等の効果が得
られ、軸受（１５）の摩耗が減少し、大幅に軸受（１
５）の寿命を延ばすことができる。また、軽合金は軟質
材であることから、軸受（１５）は均一かつ平坦性の高
い密着状態となり、非常に安定した取付け状態を得るこ
とができる。而して、軸受（１５）の信頼性を大幅に向
上させることができる。

【００４７】軽合金のブラケットリテーナ１７を設ける
ことにより、大幅な重量低減に寄与し、羽根車駆動部の
主軸および軸受への大幅な負荷低減となる。特に軽合金
のブラケットリテーナ１７の部位は、ハブ本体７の外周
部に位置しかつ個数もブレード５と同一数と多数である
ため、軽量化に伴うフライホイール効果の減少は非常に
大きな利点となり、駆動系に対する大幅な負荷低減とな
る。

【００４８】また、ハブ本体のブレード取付け部は、ハ
ブ構造上厚肉となり、鋳物上引け巣の発生が高く、歩留
まりの低下を招いていたが、軽合金のブラケットリテー
ナ１７を設けることにより、要求される鋳肌の条件が緩
和されると同時に、荷重の均等配分による肉厚の低減が
可能となり、歩留まりの大幅な改善が得られる。

【００４９】さらに、ハブ本体は比較的腐食し易い鋳鋼
等が採用される。また、ブレード旋回用の軸受はハブ本
体開口部のブレード取付け部に位置し、外部の影響によ
るハブ開口部の腐食の影響を受け易く、シール、防錆材
等の特別な配慮が必要であったが、軸受取付け部をハブ
本体より離し、耐食性の高い軽合金のブラケットリテー
ナ１７により保護することにより、軸受１５の耐食性が
向上し、より苛酷な環境での運転が可能となる。

【００５０】また、ブレード（５）の下部に形成した上
部フランジ部（９Ｆ）の下部に上部フランジ部（９Ｆ）
より小径の基部（９）における外周部に大口径のネジ
（１１）を形成せしめると共にこのネジ（１１）にブレ
ードブラケット（１３）を螺合せしめ、このブレードブ
ラケット（１３）を前記ブラケットリテーナ（１７）に
装着せしめると共にブラケットリテーナ（１７）に対し
て軸受（１５）を回動自在に設けたことによって、ブレ
ード（５）の取付けは充分な強度余裕を持つ大口径のネ
ジ（１１）により強固に組付けたので、強度上の信頼性
の向上を図ることができる。しかも、従来のボルト組付
けに比べブレード（５）の根本部の形状に制約がなく、
空力的最良形状に設計することができ、性能向上を図る
ことができる。

【００５１】前記ブラケットリテーナ（１７）の下部に
備えたフランジ部（１７Ｆ）はハブ本体（７）に形成し
た装着孔（７Ｈ）より大径となっていると共に、ブレー
ドブラケット（１３）の下部に備えたフランジ部（１３
Ｆ）は前記装着孔（７Ｈ）より大径となっている。

【００５２】したがって、ブレード（５）に例えば遠心
力などの衝撃波（荷重）が働いた場合、ブレードブラケ
ット（１３）、軸受（１５）およびブラケットリテーナ
（１７）の荷重はハブ本体（１７）の内周面（７Ａ）で
受けるが、ブラケットリテーナ（１７）を軽合金で製作
することにより、軽合金が柔軟性を有しているから、ブ
ラケットリテーナ（１７）のフランジ部（１７Ｆ）で固
有振動数の低下、衝撃波の吸収等の効果を得て、軸受
（１５）の摩耗を減少せしめることかてきると共に、大
幅に軸受（１５）の寿命を伸ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る主要部を示し、図１は図４にお
けるＩ矢視部の拡大図である。

【図２】図１における平面図である。

【図３】図１における断面図である。

【図４】この発明を実施する一実施例の可変翼軸流ファ
ンを示し、図３における一部断面を含む正面図である。

【図５】図４におけるＶ矢視図である。

【図６】従来の可変翼ブレード旋回装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 可変翼軸流ファン ３ 可変翼ブレード旋回装置 ５ ブレード ７ ハブ本体 ７Ｈ 装着孔 ７Ａ 内周面 ９ 基部 ９Ｆ 上部フランジ部 １３ ブレードブラケット １３Ｆ フランジ部 １５ スラスト軸受 １７ ブラケットリテーナ １７Ｆ フランジ部 １９ カウンタバランス部材

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハブ本体（７）の円周に適宜な間隔で複
   数のブレード（５）を装着して設けると共に、この各ブ
   レード（５）を旋回せしめる旋回装置を備えてなる可変
   翼軸流ファンであって、前記ハブ本体（７）に形成した
   装着孔（７Ｈ）より大径のフランジ部（１７Ｆ）を備え
   かつ軽合金からなる中空円筒形状のブラケットリテーナ
   （１７）を前記装着孔（７Ｈ）に装着せしめると共に、
   前記フランジ部（１７Ｆ）の上面を前記ハブ本体（７）
   に形成した内周面（７Ａ）に当接せしめた状態でハブ本
   体（７）にブラケットリテーナ（１７）のフランジ部
   （１７）を締結ボルト（５７）により、着脱可能に設
   け、ブレード（５）の基部（９）における外周部に大口
   径のネジ（１１）を形成せしめると共にこのネジ（１
   １）に前記ハブ本体（７）の装着孔（７Ｈ）より大径の
   フランジ部（１３Ｆ）を下部に備えた中空円筒形状のブ
   レードブラケット（１３）を螺合せしめ、このブレード
   ブラケット（１３）を前記ブラケットリテーナ（１７）
   に装着せしめると共にブラケットリテーナ（１７）に対
   して軸受（１５）を介して回動自在に設けてなることを
   特徴とする可変翼軸流ファン。