JP4141283B2 - クーリングタワー用減速機、そのケーシング素材及びケーシング製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却水やプロセス流体等を冷却するクーリングタワーに適用されるクーリングタワー用減速機に関し、特に、低騒音化及び装置のコンパクト化が可能なクーリングタワー用減速機、そのケーシング素材及びケーシング製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、入力軸から入力される動力を減速し、クーリングタワー内に設置されたクーリングファンを回転駆動するクーリングタワー用減速機が広く知られている。図7は、このようなクーリングタワー用減速機が適用されたクーリングタワーの断面を示した図である。
【0003】
図示のクーリングタワー1は、空調用の冷凍機などで使用される冷却水や、原油の精製時などのプロセス流体などを冷却するための開放型冷却塔と称されるものであり、配管2を通してタワー部3内に温められた冷却水4を導き入れ、散水装置5で充填材6の表面に散布し、滴下する水7にファン装置20で取り入れた外気8を当てる。これにより水7の一部を蒸発させ、残りの水を冷却し、タワー部3の底部に溜まった冷却水9を配管10を通して図示せぬポンプで再び空調装置等に循環させる。
【0004】
タワー部3の上部には、蒸発した水分を外気に放出するためのクーリングファン装置20が設けられている。このクーリングファン装置20は、クーリングファン21、減速機22、モータ23、連結軸24及びこれらを搭載する据え付けベース25から構成されている。
【0005】
このようなクーリングタワーは、多くの文献に開示例がある(例えば特許文献1参照)。
【0006】
図8はクーリングファン装置20の側面図、図9は減速機22の断面図(A)、正面図(B)及び底面図(C)である。
【0007】
減速機22は、潤滑油Oiを封入したケーシング34内に、鉛直方向に軸線方向を向けた出力軸30、これと軸線方向が平行な前段軸31、水平方向に軸線方向を向けた入力軸32を有し、前段軸31の基端側(下端側)に配置した潤滑油ポンプ33等をケーシング34内、又はケーシング34の外面側に取り付けてある。
【0008】
入力軸32は、モータ23のモータ軸と連結軸24(図6参照)を介して連結され、モータ軸と一体的に回転する。この入力軸32に一体的に成形されたベベルピニオン35を前段軸31に取り付けたベベルギヤ36と噛合させ、前段軸31に取り付けた中間ギヤ37と出力軸30に取り付けた出力ギヤ38を噛合させ、モータ軸の回転を減速して出力軸30に伝達し、クーリングファン21を回転駆動する。これらの各軸30、31、32は、ケーシング34に取り付けた軸受39〜44により軸支されている。
【0009】
この種のクーリングファン装置においては、その構造上、水平方向に配置されたモータ23の動力を、鉛直方向に配置されたクーリングファン21の回転軸(減速機22の出力軸)30に伝達する必要があるため、クーリングタワー用の減速機22には、回転方向を直交する方向に変換する直交変換機構が必要となる。このようなクーリングタワー用減速機の直交変換機構としては、上記従来例に示したようなベベルピニオン35及びベベルギヤ36からなるベベルギヤセットが適用されるのが一般的である。
【0010】
【特許文献1】
特開平9−126687号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のクーリングタワー用減速機22は、直交変換機構としてベベルギヤセット(ベベルピニオン35、ベベルギヤ36)を適用しているため、装置の低コスト化が可能であるものの、駆動時の騒音が大きくなりやすいという問題があった。特に、このようなベベルギヤセットをクーリングタワー用減速機22の初段ギヤセットに適用した場合には、該ベベルギヤセットが最もモータ23に近い位置に配置され、高速で駆動されることになり、低騒音化が増々困難になってしまうという問題があった。
【0012】
又、直交変換機構としてウォームギヤを適用することも考えられるが、動力の伝達効率が悪い上に装置が大型化しやすく、コスト高になってしまうという問題があった。
【0013】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、低騒音化及び装置のコンパクト化が可能なクーリングタワー用減速機、そのケーシング素材及びケーシング製造方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力軸から入力される動力を減速し、クーリングタワー内に設置されたクーリングファンを回転駆動するクーリングタワー用減速機において、該減速機の初段ギヤセットを、前記入力軸に設けたハイポイドピニオン、及び該ハイポイドピニオンと噛合するハイポイドギヤからなるハイポイドギヤセットで構成し、更に該減速機のケーシング内部にヒータを備えて該ヒータの少なくとも一部を、前記ハイポイドピニオンの先端よりも出力軸側に配置するか、又は、前記ハイポイドギヤの軸方向投影面内に配置することによって、上記課題を解決したものである。
【0015】
本発明によれば、減速機の初段ギヤセットを、前記入力軸に設けたハイポイドピニオン、及び該ハイポイドピニオンと噛合するハイポイドギヤからなるハイポイドギヤセットで構成したため、直交変換機構としてベベルギヤセット等を適用した従来のクーリングタワー用減速機に比べ、駆動時の低騒音化が可能である。しかも、該クーリングタワー用減速機をモータ等の駆動装置と組み合わせた場合には、初段ギヤセットはギヤセットの中でも最も高速で駆動されることになり、駆動時に発生する騒音が問題となりやすいが、初段ギヤセットとしてハイポイドギヤセットを採用しているため、低騒音化の効果が極めて大きくなる。又、ハイポイドギヤセットの採用により、減速機の高効率化及びコンパクト化も同時に実現可能である。
【0017】
更に減速機のケーシング内部にヒータを備えると共に、該ヒータの少なくとも一部を、前記ハイポイドピニオンの先端よりも出力軸側に配置するか、又は、前記ハイポイドギヤの軸方向投影面内に配置しているので、従来よりも大型のヒータが配置可能となり、又、部品点数も削減できる。
【0018】
なお、前記減速機のケーシング素材に、前記ハイポイドギヤセットを設置するための肉厚部と、該ハイポイドギヤセットに代えて、ベベルピニオン及びこれと噛合するベベルギヤからなるベベルギヤセットを設置するための肉厚部を形成してもよく、このようなケーシング素材の肉厚部に個別の加工部を形成することによって、前記ハイポイドギヤセットを収容可能なハイポイド用ケーシング、又は、前記ベベルギヤセットを収容可能なベベル用ケーシングをそれぞれ製造可能である。従って、例えば、騒音の低減よりも低コスト化が重要視されるような状況においては、ハイポイドギヤセットに代えてベベルギヤセットを適用することが同一のケーシング素材を用いて可能となり、低コスト化が容易となる。
【0019】
又、このようなケーシング製造方法によって製造される前記ハイポイド用ケーシングと前記ベベル用ケーシングとの間で、前記肉厚部の加工部以外の形状を同一にしてもよい。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の例を図面に基づいて説明する。
【0021】
なお、以下の説明においては、図7〜図9に示す従来公知例の構成と同一または類似の部分については、下2桁が従来と同一となる番号を付すものとし、重複説明は適宜省略する。
【0022】
図1は本発明の実施形態の例に係るクーリングタワー用減速機(以下、単に減速機と称す。)100を適用したクーリングファン装置の断面図を示したものである。
【0023】
このクーリングファン装置120は、クーリングファン121と、減速機100とを備えている。該クーリングファン装置120は、減速機100によってモータ(図示略)から入力軸132に入力される動力を減速し出力軸130に伝達することで、該出力軸130に連結されたクーリングファン121を回転駆動する構造となっている。
【0024】
次に、図2及び図3を用いて、減速機100について詳細に説明する。なお、図2はこの減速機100の拡大断面図、図3は図2中の矢視III(図中上側)から見た断面を模式的に示した図である。
【0025】
該減速機100は、ハイポイドギヤセットGS1(150、152)及び平行軸ギヤセットGS2(137、138)からなる2段のギヤセットと、該2段のギヤセットGS1、GS2を収納するのに必要十分な大きさに最適設計されたケーシング134を有している。又、該ケーシング134の中には、鉛直方向に配置された出力軸130(軸心:L3)、これと軸線方向が平行な前段軸131(軸心:L2)、水平方向に配置された入力軸132(軸心:L1)が、それぞれ軸受139〜144を介して回転自在に支持されている。
【0026】
図3に示すように、前段軸131(の軸心L2)は、入力軸132(の軸心L1)に対して、平面視で直交した関係(ねじれの状態)にあり、距離e1だけオフセットされた位置に配置されている。又、前記出力軸130は、入力軸132の軸心L1と略直交するように配置されている。
【0027】
前記入力軸132の先端には、ハイポイドピニオン152が一体的に成形されている。このハイポイドピニオン152は、ケーシング134の内部において、前段軸131に装着したハイポイドギヤ150と噛合している。そして、これらハイポイドピニオン152とハイポイドギヤ150の組により、初段ギヤセットが構成されている。
【0028】
又、前段軸131と出力軸130には、ケーシング134の内部において互いに噛合する中間ギヤ137、出力ギヤ138がそれぞれ設けられている。そして、これら中間ギヤ137と出力ギヤ138の組により、2段目ギヤセットである平行軸ギヤセットGS2が構成されている。
【0029】
前記ケーシング134の底部134aには、図4に示すような肉厚部168が形成されている。この肉厚部168は、第1の肉厚部164(図中左側)と第2の肉厚部166(図中右側)とが一体となった形状を有している。第1の肉厚部164には、出力軸130を回転自在に支持する軸受140が設置可能である。一方、第2の肉厚部166は、図5の(A)に示すように、ケーシング素材の段階において前記ハイポイドギヤセットGS1を設置するための肉厚部166aと、図6に示すようなベベルギヤセットGS0を設置するための肉厚部166bを兼用できるような形状に形成されている。即ち、この第2の肉厚部166には、図5の(B)に示すように、ハイポイドギヤ150が設けられる前段軸(回転軸)131の軸受142用の加工部166a1を形成することも可能であり、又、図5の(C)に示すように、ベベルギヤ136が設けられる前段軸(回転軸)161の軸受(図示略)用の加工部166b1を形成することも可能である。
【0030】
このように、同一のケーシング素材を用いて、前記ハイポイドギヤセットGS1を収容する(ハイポイド用)ケーシング134と、前記ベベルギヤセットGS0を収容する(ベベル用)ケーシング163とをそれぞれ製造可能であり、しかも、これらのケーシング134、163は、前記第2の肉厚部166の加工部166a1、166b1以外の形状が同一である。従って、例えば、騒音の低減よりも低コスト化が重要視されるような状況においては、ハイポイドギヤセットGS1に代えてベベルギヤセットGS0を適用することが同一のケーシング素材を用いて可能となる。即ち、初段ギヤセットを変更した場合でも、ケーシング134を含む多くの構成部材(軸受139〜144、前段軸131、出力軸130等)が共用可能なため、低コスト化が容易である。
【0031】
なお、図6に示すように、初段ギヤセットとしてベベルギヤセットGS0を配置した場合には、該ベベルギヤセットGS0とケーシング163で規定される空間に、ヒータ158等を配置可能である。一方、図3に示すように、初段ギヤセットとしてハイポイドギヤセットGS1を配置した場合には、ハイポイドギヤ150が入力軸132の軸心L1に対して距離e1だけオフセットされた位置に配置されることになる。従って、ヒータ156の少なくとも一部をハイポイドピニオン152の先端よりも出力軸130側に配置することが可能で、ベベルギヤセットGS0を配置した場合に比べ、大型のヒータ156等を配置可能であると共に、部品点数も削減できる。
【0032】
次に、減速機100の作用について説明する。
【0033】
入力軸132から入力された回転動力は、ハイポイドピニオン152とハイポイドギヤ150からなるハイポイドギヤセットGS1→中間ギヤ137と出力ギヤ138からなる平行軸ギヤセットGS2→出力軸130の経路で2段減速され、最終的に出力軸130に伝達される。そして、該出力軸130に連結されたクーリングファン121が回転駆動される。
【0034】
本発明の実施形態の例に係るクーリングタワー用減速機100によれば、減速機の初段ギヤセットを、入力軸132に設けたハイポイドピニオン152、及び該ハイポイドピニオン152と噛合するハイポイドギヤ150からなるハイポイドギヤセットGS1で構成したため、直交変換機構としてベベルギヤセット等を適用した従来のクーリングタワー用減速機に比べ、駆動時の低騒音化が可能である。しかも、該減速機100をモータ等の駆動装置と組み合わせた場合には、初段ギヤセットはギヤセットの中でも最も高速で駆動されることになり、駆動時に発生する騒音が問題となりやすいが、初段ギヤセットとしてハイポイドギヤセットGS1を採用しているため、低騒音化の効果が極めて大きくなる。
【0035】
又、ハイポイドギヤセットGS1の採用により、減速機100のコンパクト化も同時に実現可能である。より具体的には、減速機100は、ハイポイドギヤセットGS1と平行軸ギヤセットGS2の2段ギヤセットで構成されているため、ベベルギヤセットと平行軸ギヤセットで構成された従来の減速機に比べ、入力軸132の軸L1方向のコンパクト化が実現できる。その上、減速機100の出力軸130を、入力軸132の軸心L1と直交するように配置したため、更なるコンパクト化(特に、入力軸132の半径方向のコンパクト化)が可能である。
【0036】
上記実施形態においては、クーリングタワー用の減速機100を、ハイポイドギヤセットGS1と平行軸ギヤセットGS2からなる2段ギヤセットとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、初段ギヤセットを、ハイポイドピニオン、及び該ハイポイドピニオンと噛合するハイポイドギヤからなるハイポイドギヤセットで構成した減速機であればよい。
【0037】
又、上記実施形態においては、ハイポイドピニオン152やベベルピニオン135を入力軸132、162の先端にそれぞれ一体的に成形したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ハイポイドピニオンやベベルピニオンを単体で成形し入力軸に取り付けた構造としてもよい。
【0038】
なお、前記ヒータ156の少なくとも一部をハイポイドピニオン152の先端よりも出力軸130側に配置したが、本発明はこれに限定されるものではない。従って、例えば、該ヒータ156の少なくとも一部を、前記ハイポイドギヤ150の軸方向投影面内に配置してもよく、この場合には、省スペース化が可能となる。又、ハイポイドギヤ150の軸心L2のずれを利用して、ハイポイドギヤ150の下端とケース134との間にヒータ156を配置することもできる。
【0039】
【発明の効果】
本発明によれば、低騒音化及び装置のコンパクト化が可能なクーリングタワー用減速機、そのケーシング素材及びケーシング製造方法を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の例に係るクーリングタワー用減速機を適用したクーリングファン装置の断面図
【図2】図1におけるクーリングタワー用減速機の拡大断面図
【図3】図2における矢視IIIから見た減速機の断面を模式的に示した図
【図4】本発明の実施形態の例に係るクーリングタワー用減速機のケーシングを図2における矢視Vから見た図
【図5】ハイポイド用ケーシング及びベベル用ケーシングを模式的に示した図
【図6】本発明の実施形態の例に係るクーリングタワー用減速機の初段ギヤセットにベベルギヤセットを適用した場合の減速機の断面を模式的に示した図
【図7】従来のクーリングタワー用減速機を適用したクーリングタワー断面図
【図8】図7のクーリングファン装置の側面図
【図9】図7の減速機の断面図(A)、正面図(B)及び底面図(C)
【符号の説明】
GS0…ベベルギヤセット
GS1…ハイポイドギヤセット
GS2…平行軸ギヤセット
100…減速機
121…クーリングファン
130…出力軸
131…前段軸
132、162…入力軸
134、163…ケーシング
135…ベベルピニオン
136…ベベルギヤ
137…中間ギヤ
138…出力ギヤ
139〜144…軸受
150…ハイポイドギヤ
152…ハイポイドピニオン
156、158…ヒータ
164、166、168…肉厚部
Claims (5)
- 入力軸から入力される動力を減速し、クーリングタワー内に設置されたクーリングファンを回転駆動するクーリングタワー用減速機において、
該減速機の初段ギヤセットを、前記入力軸に設けたハイポイドピニオン、及び該ハイポイドピニオンと噛合するハイポイドギヤからなるハイポイドギヤセットで構成し、
更に該減速機のケーシング内部にヒータを備えて該ヒータの少なくとも一部を、前記ハイポイドピニオンの先端よりも出力軸側に配置した
ことを特徴とするクーリングタワー用減速機。 - 入力軸から入力される動力を減速し、クーリングタワー内に設置されたクーリングファンを回転駆動するクーリングタワー用減速機において、
該減速機の初段ギヤセットを、前記入力軸に設けたハイポイドピニオン、及び該ハイポイドピニオンと噛合するハイポイドギヤからなるハイポイドギヤセットで構成し、
更に該減速機のケーシング内部にヒータを備えて該ヒータの少なくとも一部を前記ハイポイドギヤの軸方向投影面内に配置した
ことを特徴とするクーリングタワー用減速機。 - 請求項1又は2に記載の減速機のケーシング素材であって、前記ハイポイドギヤセットを設置するための肉厚部と、該ハイポイドギヤセットに代えて、ベベルピニオン及びこれと噛合するベベルギヤからなるベベルギヤセットを設置するための肉厚部を形成したことを特徴とするクーリングタワー用減速機のケーシング素材。
- 請求項3に記載のケーシング素材の肉厚部に個別の加工部を形成することによって、前記ハイポイドギヤセットを収容可能なハイポイド用ケーシング、又は、前記ベベルギヤセットを収容可能なベベル用ケーシングをそれぞれ製造可能としたことを特徴とするクーリングタワー用減速機のケーシング製造方法。
- 請求項4に記載のケーシング製造方法によって製造される前記ハイポイド用ケーシングと前記ベベル用ケーシングとの間で、前記肉厚部の加工部以外の形状を同一にした
ことを特徴とするクーリングタワー用減速機。
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