JP6280884B2 - 可変静翼駆動装置、及び軸流流体機械 - Google Patents

Description

本発明は、可変静翼駆動装置、及び軸流流体機械に関する。

軸流流体機械に係る技術分野において、可変静翼と、可変静翼を駆動する可変静翼駆動装置とを備える軸流流体機械が知られている。軸流流体機械の一種である軸流送風機の一例が特許文献１に開示されている。駆動リングとレバーとアームとを使って可変静翼を駆動する装置の一例が特許文献２に開示されている。

特開平０９−１２６１９５号公報 実開平０４−０６２３９９号公報

可変静翼駆動装置の動きが阻害されたり、可変静翼駆動装置のアクチュエータで発生した動力が可変静翼に伝達されることが阻害されたりすると、可変静翼を円滑に駆動することが困難となる可能性がある。

本発明は、可変静翼を円滑に駆動することができる可変静翼駆動装置、及び軸流流体機械を提供することを目的とする。

本発明は、ロータが収容されるケーシングの内側に配置される可変静翼を駆動する可変静翼駆動装置であって、前記ケーシングの周囲に配置され、前記ロータの回転軸線を中心とする回転方向に移動可能な可動リングと、前記可動リングを移動するための動力を発生するアクチュエータと、前記ケーシングを貫く支持孔に配置され、前記可変静翼と接続される軸と、前記ケーシングの外側に配置され、前記軸に固定されるレバーと、前記レバーに支持される支持部と、前記可動リングに設けられた凹部に配置される摺動部とを有する摺動部材と、前記レバーと前記ケーシングとの間に配置され、前記レバーと前記ケーシングとを離す力を発生する第１弾性部材と、を備える可変静翼駆動装置を提供する。

本発明によれば、可動リングの凹部に摺動部材の摺動部が配置された状態で、アクチュエータの動力により可動リングが移動すると、摺動部材を支持するレバーが動く。レバーが動くことにより、軸を介してレバーに接続されている可動静翼が駆動される。レバーとケーシングとの間に、レバーとケーシングとを離す力を発生する第１弾性部材が設けられる。第１弾性部材によりレバーとケーシングとの間隙が維持され、レバーとケーシングとの接触が抑制される。レバーとケーシングとの接触が抑制されることにより、レバー及びレバーに固定されている軸の動きはケーシングに阻害されず、レバー及び軸は円滑に動くことができる。第１弾性部材は弾性変形可能であり、レバー及び軸の動きを阻害しない。可変静翼は、円滑に駆動することができる。

本発明に係る可変静翼駆動装置において、前記支持孔の内面と前記軸の外面との間に配置される筒部と、前記レバーと前記ケーシングとの間に配置されるフランジ部とを有する軸受筒を備え、前記第１弾性部材は、前記レバーと前記軸受筒との間に配置され、前記レバーと前記軸受筒とを離す力を発生してもよい。

これにより、軸は軸受筒によって円滑に回転することができる。ケーシングの内部の圧力により、軸受筒がケーシングから離れるように移動し、レバーと接触する可能性がある。レバーと軸受筒との間に、レバーと軸受筒とを離す力を発生する第１弾性部材が設けられる。第１弾性部材によりレバーと軸受筒との間隙が維持され、レバーと軸受筒との接触が抑制される。レバーと軸受筒との接触が抑制されることにより、レバー及び軸の動きは軸受筒に阻害されず、レバー及び軸は円滑に動くことができる。

本発明に係る可変静翼駆動装置において、前記軸と前記レバーとを着脱可能に固定する固定機構を備えてもよい。

これにより、可変静翼駆動装置の組立作業及び分解作業が円滑に実施される。

本発明に係る可変静翼駆動装置において、前記レバーは、前記軸が配置される開口と、前記開口に通じ前記レバーの一部を第１部分と第２部分とに分けるスリットとを有し、前記固定機構は、前記レバーに形成された孔及び前記軸に形成された孔に配置されるピン部材と、前記第１部分と前記第２部分とを締め付ける締結部材とを含んでもよい。

これにより、レバーの孔及び軸の孔にピン部材を挿入し、第１部分と第２部分とを締結部材で締め付けるだけで、軸とレバーとが固定される。軸が配置される開口が設けられたレバーの一部は、スリットによって第１部分と第２部分とに分けられている。これにより、軸を開口に配置する作業は円滑に実施される。また、締結部材による第１部分と第２部分との締め付けを解除し、ピン部材を抜くだけで、軸とレバーとが分離される。

本発明に係る可変静翼駆動装置において、前記軸は、セレーション部を含み、前記レバーは、前記セレーション部が配置される開口を有し、前記固定機構は、前記レバーと前記ケーシングとの間に配置されるライナと、前記軸に形成された孔に配置され前記軸に対する前記レバーの相対移動を規制する固定部材とを含んでもよい。

これにより、ライナの寸法が調整されることによって、レバーとケーシングとを離す第１弾性部材の力が調整される。また、ライナの寸法が調整されることによって、軸及び可動静翼の位置が調整される。また、セレーション部及び固定部材により、軸とレバーとの位置決めが円滑に実施される。

本発明に係る可変静翼駆動装置において、前記摺動部は、前記可動リングの中心に対する放射方向に移動可能であり、前記レバーと前記摺動部との間に配置され、前記摺動部を前記可動リングに押し付ける力を発生する第２弾性部材を備えてもよい。

これにより、第２弾性部材によって摺動部が可動リングに押し付けられるので、可動リングが縮径するように変形しても、可動リングの凹部の外側に摺動部が出てしまうことが抑制される。そのため、アクチュエータで発生した動力は、可変静翼に伝達される。可変静翼は、円滑に駆動することができる。

本発明は、ロータが収容されるケーシングの内側に配置される可変静翼を駆動する可変静翼駆動装置であって、前記ケーシングの周囲に配置され、前記ロータの回転軸線を中心とする回転方向に移動可能な可動リングと、前記可動リングを移動するための動力を発生するアクチュエータと、前記ケーシングを貫く支持孔に配置され、前記可変静翼と接続される軸と、前記ケーシングの外側に配置され、前記軸に固定されるレバーと、前記レバーに支持される支持部と、前記可動リングに設けられた凹部に配置され前記可動リングの中心に対する放射方向に移動可能な摺動部とを有する摺動部材と、前記レバーと前記摺動部との間に配置され、前記摺動部を前記可動リングに押し付ける力を発生する第２弾性部材と、を備える可変静翼駆動装置を提供する。

本発明によれば、可動リングの凹部に摺動部材の摺動部が配置された状態で、アクチュエータの動力により可動リングが移動すると、摺動部材を支持するレバーが動く。レバーが動くことにより、軸を介してレバーに接続されている可動静翼が駆動される。レバーと摺動部との間に、摺動部を可動リングに押し付ける力を発生する第２弾性部材が設けられる。これにより、可動リングが縮径するように変形しても、可動リングの凹部の外側に摺動部が出てしまうことが抑制される。そのため、アクチュエータで発生した動力が可変静翼に伝達されることは阻害されない。可変静翼は、円滑に駆動することができる。

本発明は、ロータと、前記ロータが収容されるケーシングと、前記ケーシングの内側に配置される可変静翼と、前記可変静翼を駆動する上記の可変静翼駆動装置と、を備える軸流流体機械を提供する。

本発明によれば、可変静翼を円滑に駆動することができる。

本発明によれば、可変静翼を円滑に駆動することができる可変静翼駆動装置、及び軸流流体機械が提供される。

図１は、第１実施形態に係る軸流流体機械の一例を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る可変静翼駆動装置の一例を模式的に示す斜視図である。 図３は、第１実施形態に係る可変静翼駆動装置の一部を示す斜視図である。 図４は、第１実施形態に係る可変静翼駆動装置の一部を示す側断面図である。 図５は、第１実施形態に係る可変静翼駆動装置の一部を示す平面図である。 図６は、比較例に係る可変静翼駆動装置の一例を模式的に示す図である。 図７は、図６の一部を拡大した図である。 図８は、比較例に係る可変静翼駆動装置の一例を模式的に示す図である。 図９は、比較例に係る可変静翼駆動装置の一例を模式的に示す図である。 図１０は、第１実施形態に係る可変静翼駆動装置の一部を模式的に示す斜視図である。 図１１は、第１実施形態に係る可変静翼駆動装置の動作の一例を模式的に示す図である。 図１２は、第１実施形態に係る可変静翼駆動装置の動作の一例を模式的に示す図である。 図１３は、第２実施形態に係る可変静翼駆動装置の一部を示す側断面図である。 図１４は、第３実施形態に係る可変静翼駆動装置の一部を示す側断面図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る軸流流体機械１の一例を模式的に示す図である。軸流流体機械１は、軸流送風機でもよいし、軸流圧縮機でもよい。軸流送風機は、例えば、製鉄所及び火力発電所において使用される。

図１に示すように、軸流流体機械１は、ロータ２と、ロータ２が収容されるケーシング３と、ケーシング３の内側に配置される可変静翼４と、可変静翼４を駆動する可変静翼駆動装置１０とを備えている。

ロータ２は、シャフト部材２Ａと、シャフト部材２Ａに設けられた複数の動翼２Ｂとを有する。ロータ２は、回転軸線ＡＸを中心に回転する。動翼２Ｂは、回転軸線ＡＸと平行な方向に複数段配置される。ロータ２は、複数段の動翼２Ｂを有する多段動翼方式である。ロータ２は、ケーシング３の内側で回転する。

ケーシング３は、ロータ２及び可変静翼４を収容する。ケーシング３は、車室とも呼ばれる。回転軸線ＡＸと平行な方向に関してケーシング３の一端部に、外部の気体が流入する流入口が設けられる。回転軸線ＡＸと平行な方向に関してケーシング３の他端部に、気体が流出する流出口が設けられる。

回転軸線ＡＸと平行な方向に配置される複数段の動翼２Ｂのうち流入口に最も近い動翼２Ｂは、第１動翼段を構成する。第１動翼段に次いで流入口に近い動翼２Ｂは、第２動翼段を構成する。動翼２Ｂがｎ段設けられている場合、回転軸線ＡＸと平行な方向に配置される複数段の動翼２Ｂのうち流出口に最も近い動翼２Ｂは、第ｎ動翼段を構成する。本実施形態において、ロータ２は、１４段の動翼２Ｂを有する。流出口に最も近い動翼２Ｂは、第１４動翼段を構成する。

可変静翼４は、ロータ２の周囲に配置される。可変静翼４は、回転軸線ＡＸと平行な方向に複数配置される。可変静翼４は、回転軸線ＡＸと直交する軸線Ｊを中心に回転する。軸線Ｊは、回転軸線ＡＸに対する放射方向に延びる線である。

回転軸線ＡＸと平行な方向に配置される複数段の可変静翼４のうち流入口に最も近い可変静翼４は、第１可変静翼段を構成する。第１可変静翼段は、第１動翼段よりも流入口側に配置される。本実施形態においては、第１０動翼段と第１１動翼段との間に、第１１可変静翼段が配置される。第１１動翼段と第１２動翼段との間に、第１２可変静翼段が配置される。第１２動翼段と第１３動翼段との間に、第１３可変静翼段が配置される。第１３動翼段と第１４動翼段との間に、第１４可変静翼段が配置される。第１動翼段から第１０動翼段までの各動翼段の間に、固定静翼段が配置される。

なお、上述の可変静翼段の配置は一例である。例えば、流入口に最も近い位置に第１可変静翼段が配置され、他の静翼段は固定静翼段でもよい。

可変静翼駆動装置１０は、可変静翼４を駆動する。可変静翼駆動装置１０は、軸線Ｊを中心に可変静翼４を回転する。

可変静翼段は、回転軸線ＡＸを囲む複数の可変静翼４を有する。可変静翼駆動装置１０は、可変静翼段に含まれる複数の可変静翼４を同時に駆動する。

図２は、本実施形態に係る可変静翼駆動装置１０の一例を模式的に示す斜視図である。なお、図２においては、回転軸線ＡＸを囲む複数の可変静翼４のうち、１つの可変静翼４を模式的に示す。また、図２では、ロータ２及びケーシング３の図示は省略する。

図１及び図２に示すように、可変静翼駆動装置１０は、ケーシング３の周囲に配置され、ロータ２の回転軸線ＡＸを中心とする回転方向に移動可能な可動リング１１と、可動リング１１を移動するための動力を発生するアクチュエータ１２と、ケーシング３を貫く支持孔１３に配置され、可変静翼４と接続される軸１４と、ケーシング３の外側に配置され、軸１４に固定されるレバー１５と、レバー１５に支持される摺動部材１６とを備えている。

また、可変静翼駆動装置１０は、可動リング１１を保持する保持部材１７と、保持部材１７と接続されるクランク軸１８を含むクランク機構１９と、クランク機構１９を支持するクランク支持台２０と、アクチュエータ１２とクランク軸１８とを連結する動力伝達機構２１とを有する。

本実施形態において、アクチュエータ１２は、油圧シリンダを含む。アクチュエータ１２で発生した動力は、動力伝達機構２１を介して、クランク軸１８に伝達される。クランク軸１８は、アクチュエータ１２で発生した動力によって回転する。クランク軸１８が回転すると、クランク軸１８の回転力は、クランク機構１９及び保持部材１７を介して可動リング１１に伝達される。可動リング１１は、ロータ２の回転軸線ＡＸを中心とする回転方向に移動（回転）する。可動リング１１が移動すると、可変静翼４は、軸線Ｊを中心に回転する。これにより、可変静翼４の角度（ピッチ角）が調整される。

図３は、本実施形態に係る可変静翼駆動装置１０の一部を示す斜視図である。図４は、本実施形態に係る可変静翼駆動装置１０の一部を示す側断面図である。図５は、本実施形態に係る可変静翼駆動装置１０の一部を示す平面図である。

図３、図４、及び図５に示すように、可変静翼駆動装置１０は、ケーシング３の周囲に配置される可動リング１１と、ケーシング３の内面３Ａと外面３Ｂとを結ぶ支持孔１３に配置され、可変静翼４と接続される軸１４と、ケーシング３の外側に配置されるレバー１５と、軸１４とレバー１５とを着脱可能に固定する固定機構２２と、レバー１５に支持される摺動部材１６と、レバー１とケーシング３との間に配置される第１弾性部材２５とを備えている。

また、可変静翼駆動装置１０は、少なくとも一部が支持孔１３に配置される軸受筒２３と、少なくとも一部が支持孔１３に配置される軸受筒２４とを備えている。本実施形態において、第１弾性部材２５は、レバー１５と軸受筒２３との間に配置される。

レバー１５は、ケーシング３及び軸受筒２３から離れている。レバー１５と軸受筒２３との間に間隙Ｇが形成される。レバー１５は、回転軸線ＡＸに対する放射方向に関して内側を向く第１面１５Ａと、回転軸線ＡＸに対する放射方向に関して外側を向く第２面１５Ｂとを有する。

レバー１５は、固定機構２２によって軸１４と固定される。固定機構２２は、軸１４とレバー１５とを着脱可能に固定する。本実施形態において、レバー１５は、軸１４が配置される開口１５Ｍと、開口１５Ｍに通じ、レバー１５の一部を第１部分１５１と第２部分１５２とに分けるスリット１５Ｓとを有する。固定機構２２は、レバー１５に形成された孔１５Ｈ及び軸１４に形成された孔１４Ｈに配置されるピン部材２６と、第１部分１５１と第２部分１５２とを締め付ける締結部材２７とを含む。ピン部材２６は、テーパピンを含む。締結部材２７は、ボルト部材及びナット部材を含む。

摺動部材１６は、レバー１５に支持される支持部１６Ａと、可動リング１１に設けられた凹部１１Ｕに配置される摺動部１６Ｂとを有する。摺動部１６Ｂは、コマとも呼ばれる。摺動部１６Ｂの表面は、曲面を含む。摺動部１６Ｂは、球面を含んでもよい。摺動部１６Ｂの表面の少なくとも一部は、可動リング１１の凹部１１Ｕの内面と接触する。摺動部１６Ｂの表面と凹部１１Ｕの内面とが接触した状態で、摺動部１６Ｂと可動リング１１とは相対移動可能である。摺動部１１６Ｂの表面は、凹部１１Ｕの内面と接触した状態で、凹部１１Ｕの内面に対して滑るように相対移動可能である。

レバー１５と摺動部材１６とは、締結部材２８を含む固定機構２９により固定される。本実施形態においては、支持部１６Ａにねじ溝が設けられ、支持部１６Ａは、ボルト部材として機能する。締結部材２８は、ナット部材を含む。レバー１５に設けられた孔に支持部１６Ａが配置され、支持部１６Ａと締結部材２８とが結合されることによって、レバー１５と摺動部材１６とが固定される。

軸受筒２３及び軸受筒２４は、黄銅製である。軸受筒２３及び軸受筒２４は、はめ輪とも呼ばれる。

軸受筒２３は、支持孔１３の内面と軸１４の外面との間に配置される筒部２３１と、レバー１５とケーシング３の外面との間に配置されるフランジ部２３２とを有する。フランジ部２３２は、ケーシング３の外面と対向する第３面２３Ａと、第３面２３Ａの反対側を向く第４面２３Ｂとを有する。

軸受筒２４は、支持孔１３の内面と軸１４の外面との間に配置される筒部２４１と、可動静翼４とケーシング３の内面との間に配置されるフランジ部２４２とを有する。

第１弾性部材２５は、レバー１５とケーシング３との間に配置される。本実施形態においては、レバー１５とケーシング３との間に軸受筒２３のフランジ部２３２が配置される。フランジ部２３２は、ケーシング３の外面に接触するように配置される。第１弾性部材２５は、レバー１５と軸受筒２３との間に配置される。本実施形態において、第１弾性部材２５は、板ばねである。

第１弾性部材２５は、レバー１５とケーシング３とを離す力を発生する。本実施形態において、第１弾性部材２５は、レバー１５と軸受筒２３との間に配置されており、レバー１５と軸受筒２３とを離す力を発生する。第１弾性部材２５は、レバー１５の第１面１５Ａと軸受筒２３の第４面２３Ｂとの間に配置されている。第１弾性部材２５は、レバー１５の第１面１５Ａと軸受筒２３の第４面２３Ｂとが近付かないように、弾性力を発生する。

図６及び図７は、比較例に係る可変静翼駆動装置１０Ｊの一例を模式的に示す図である。図７は、図６の一部を拡大した図である。比較例に係る可変静翼駆動装置１０Ｊは、第１弾性部材（２５）を備えていない。図６及び図７に示すように、レバー１５と軸受筒２３との間に間隙Ｇが形成される。レバー１５は、ケーシング３及び軸受筒２３と接触しない。これにより、レバー１５及びレバー１５に固定されている軸１４の動きは、ケーシング３及び軸受筒２３には損害されない。レバー５及び軸１４は、円滑に動くことができる。

図８は、ケーシング３及び軸１４の少なくとも一方の熱変形に起因して、レバー１５と軸受筒２３とが接触した状態を模式的に示す図である。軸流流体機械１の作動によりケーシング３の内部の温度が上昇し、ケーシング３及び軸１４の少なくとも一方が熱変形する可能性がある。ケーシング３の線膨張係数と軸１４の線膨張係数との差により、ケーシング３の熱伸び量と軸１４の熱伸び量とに差が生じる可能性がある。例えば、ケーシング３が鋳鋼製であり、軸１４がステンレス鋼製である場合、ケーシング３の熱伸び量が、軸１４の熱伸び量よりも大きい可能性がある。ケーシング３の熱伸び量が軸１４の熱伸び量よりも大きいと、図８に示すように、レバー１５と軸受筒２３のフランジ部２３２とが接触する可能性がある。レバー１５が軸受筒２３に接触したり、ケーシング３に接触したりすると、ケーシング１５及びケーシング１５に固定されている軸１４は、円滑に動くことができない可能性がある。

本実施形態においては、レバー１５と軸受筒２３との間に、レバー１５と軸受筒２３とを離す力を発生する第１弾性部材２５が設けられる。第１弾性部材２５により、ケーシング３が熱変形しても、レバー１５と軸受筒２３との間隙Ｇが維持され、レバー１５と軸受筒２３との接触、及びレバー１５とケーシング３との接触が抑制される。レバー１５と軸受筒２３との接触、及びレバー１５とケーシング３との接触が抑制されることにより、レバー１５及びレバー１５に固定されている軸１４の動きは、軸受筒２３及びケーシング３に阻害されず、レバー１５及び軸１４は円滑に動くことができる。第１弾性部材２５は弾性変形可能であり、レバー１５及び軸１４の動きを阻害しない。可変静翼４は、円滑に駆動することができる。

なお、本実施形態においては、ケーシング３の内部の温度条件を含む軸流流体機械１の作動条件を考慮して、間隙Ｇの初期値が定められている。間隙Ｇの初期値とは、常温（２３℃程度）の環境条件を含む初期条件における間隙Ｇの寸法である。軸流流体機械１が作動することにより、ケーシング３は、例えば２５０℃程度まで加熱される。２５０℃程度までケーシング３が加熱され、ケーシング３が熱変形しても、レバー１５と軸受筒２３及びケーシング３とが接触しないように、間隙Ｇの初期値が定められる。第１弾性部材２５、及び適切に定められている寸法を有する間隙Ｇにより、レバー１５と軸受筒２３及びケーシング３との接触が抑制される。

図９は、比較例に係る可変静翼駆動装置１０Ｊにおいて、ケーシング３の内部の圧力が上昇し、その圧力により、軸受筒２３が回転軸線ＡＸに対する放射方向に関して外側に移動した状態の一例を模式的に示す図である。軸流流体機械１の作動条件を考慮して間隙Ｇの寸法が適切に定められていても、ケーシング３の内部の圧力上昇により、図９に示すように、軸受筒２３が外側に移動する現象が発生する可能性がある。その結果、軸受筒２３の第３面２３Ａがケーシング３から離れ、レバー１５と軸受筒２３の第４面２３Ｂとが接触する可能性がある。このような現象が発生しても、レバー１５と軸受筒２３とが接触し、レバー１５及び軸１４の動きが阻害される可能性がある。

本実施形態においては、レバー１５と軸受筒２３のフランジ部２３２との間に、第１弾性部材２５が配置されている。第１弾性部材２５により、レバー１５と軸受筒２３との間隙Ｇが維持され、レバー１５と軸受筒２３との接触が抑制される。また、第１弾性部材２５は、レバー１５と軸受筒２３とを離す力を発生する。そのため、ケーシング３の内部の圧力が上昇しても、第１弾性部材２５の力により、軸受筒２３が外側に移動することが抑制される。レバー１５と軸受筒２３とを離す第１弾性部材２５の力は、ケーシング３の内部の圧力に拮抗する力に調整されている。レバー１５と軸受筒２３との接触が抑制されることにより、レバー１５及び軸１４の動きは軸受筒２３に阻害されず、レバー１５及び軸１４は円滑に動くことができる。

次に、本実施形態に係る可変静翼駆動装置１０の動作の一例について説明する。固定機構２２により、レバー１５と軸１４とが固定される。また、固定機構２９により、レバー１５と摺動部材１６とが固定される。可動リング１１の凹部１１Ｕに摺動部材１６の摺動部１６Ｂが配置される。

固定機構２２でレバー１５と軸１４とを固定する場合、軸１４をレバー１５の開口１５Ｍに配置し、レバー１５の孔１５Ｈ及び軸１４の孔１４Ｈにピン部材２６を挿入し、第１部分１５１と第２部分１５２とを締結部材２７で締め付けるだけで、軸１４とレバー１５とは作業性良く固定される。レバー１５の一部は、スリット１５Ｓによって第１部分１５１と第２部分１５２とに分けられている。これにより、軸１５を開口１５Ｍに配置する作業は円滑に実施される。

可動リング１１の凹部１１Ｕに摺動部材１６の摺動部１６Ｂが配置された状態で、アクチュエータ１２が作動することにより、アクチュエータ１２が発生する動力によって、可動リング１１が移動する。

図１０は、可動リング１１の凹部１１Ｕに配置されている摺動部１６Ｂの一例を模式的に示す斜視図である。図１１及び図１２は、凹部１１Ｕに摺動部１６Ｂが配置されている状態で、可動リング１１が移動した状態の一例を模式的に示す図である。図１１及び図１２に示すように、回転軸線ＡＸを中心とする回転方向に可動リング１１が移動することによって、摺動部１６Ｂと可動リング１１との相対位置は、例えば、図１１に示す状態から図１２に示す状態に変化する。摺動部１６Ｂの表面は曲面を含み、摺動部１６Ｂの表面と凹部１１Ｕの内面とが接触した状態で、摺動部１６Ｂと可動リング１１とは相対移動可能である。また、可動リング１１が移動することにより、凹部１１Ｕの内面において、摺動部１６Ｂが接触する位置が変化する。

回転軸線ＡＸを中心とする回転方向に可動リング１１が移動することによって、摺動部１６Ｂも、回転軸線ＡＸを中心とする回転方向に移動する。摺動部１６Ｂが移動すると、摺動部材１６を支持するレバー１５が動く。レバー１５が動くことにより、軸１４は、軸線Ｊを中心に回転する。軸１４が回転することによって、軸１４に接続されている可動静翼４が駆動される。

本実施形態においては、レバー１５と軸受筒２３との間に、レバー１５と軸受筒２３とを離す力を発生する第１弾性部材２５が設けられる。第１弾性部材２５により、ケーシング３が熱変形しても、レバー１５と軸受筒２３との間隙Ｇが維持され、レバー１５と軸受筒２３との接触が抑制される。また、第１弾性部材２５は、レバー１５と軸受筒２３とを離す力を発生するので、ケーシング３の内部の圧力が上昇しても、軸受筒２３の移動が抑制される。これにより、レバー１５及びレバー１５に固定されている軸１４の動きは軸受筒２３及びケーシング３に阻害されず、レバー１５及び軸１４は円滑に動くことができる。第１弾性部材２５は弾性変形可能であり、レバー１５及び軸１４の動きを阻害しない。そのため、可変静翼４は、円滑に駆動することができる。

例えば、メンテナンスにおいて、可変静翼駆動装置１０を分解する場合、締結部材２７による第１部分１５１と第２部分１５２との締め付けを解除し、ピン部材２６を抜くだけで、軸１４とレバー１５とが分離される。可変静翼駆動装置１０の分解作業は、円滑に実施される。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１弾性部材２５により、可変静翼駆動装置１０の動きが阻害されることが抑制される。したがって、可変静翼駆動装置１０は、可変静翼４を円滑に駆動することができる。

軸流流体機械１においては、ケーシング３の流出口に近いほど、すなわち、後段になるほど、ケーシング３の内部の温度及び圧力が高くなる。少なくとも最終段（本例では第１４可変静翼段）に設けられる可変静翼４を駆動する可変静翼駆動装置１０が、本実施形態で説明した第１弾性部材２５を備えることにより、最終段の可変静翼４は、円滑に駆動される。

本実施形態においては、レバー１５とケーシング３との間に、軸受筒２３のフランジ部２３２が配置されることとした。軸受筒２３により、軸１４は円滑に回転することができる。なお、レバー１５とケーシング３との間に、軸受筒２３のフランジ部２３２が配置されなくてもよい。フランジ部２３２が無い場合、レバー１５の第１面１５Ａとケーシング３の外面とが対向する。レバー１５とケーシング３との間に軸受筒２３のフランジ部２３２が設けられていない場合、ケーシング３の熱伸び量と軸１４の熱伸び量との差により、レバー１５とケーシング３とが接触する可能性がある。第１弾性部材２５がレバー１５とケーシング３との間に配置されることによって、レバー１５とケーシング３との接触は抑制される。そのため、レバー１５及び軸１４の動きは、ケーシング３によって阻害されず、レバー１５及び軸１４は円滑に動くことができる。以下の実施形態においても同様である。

＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図１３は、本実施形態に係る可変静翼駆動装置１０の一例を示す側断面図である。本実施形態において、摺動部１６Ｂは、可動リング１１の中心に対する放射方向に移動可能である。支持部１６Ａが、摺動部１６Ｂを移動可能に支持してもよい。レバー１５が摺動部材１５を移動可能に支持することによって、摺動部１６Ｂが移動されてもよい。

本実施形態においては、レバー１５と摺動部１６Ｂとの間に第２弾性部材３０が配置される。第２弾性部材３０は、支持部１６Ａの周囲に配置されるコイルばねでもよいし、板ばねでもよい。摺動部１６Ｂの直径は、支持部１６Ａの直径よりも大きく、第２弾性部材３０は、レバー１５の第１面１５Ａと摺動部１６Ｂの上面との間に配置可能である。

第２弾性部材３０は、摺動部１６Ｂを可動リング１１に押し付ける力を発生する。換言すれば、第２弾性部材３０は、レバー１５と摺動部１６Ｂとを離す力を発生する。

図１１及び図１２を参照して説明したように、回転軸線ＡＸを中心とする回転方向に可動リング１１が移動することによって、摺動部１６Ｂと可動リング１１との相対位置は変化する。摺動部１６Ｂの表面と凹部１１Ｕの内面とが接触した状態で、摺動部１６Ｂと可動リング１１とは相対移動する。

第２弾性部材３０が設けられていることにより、摺動部１６Ｂは、可動リング１１の凹部１１Ｕの内面に常に押し付けられる。また、摺動部１６Ｂは、可動リング１１の中心に対する放射方向に移動可能であり、可動リング１１が移動しても、摺動部１６Ｂと凹部１１Ｕの内面との接触力は、一定値に維持される。これにより、摺動部１６Ｂと可動リング１１とは、円滑に相対移動することができる。

可動リング１１は、縮径するように変形する可能性がある。換言すれば、可動リング１１は、摺動部１６Ｂから離れるように、内側に変形する可能性がある。その場合、可動リング１１の凹部１１Ｕの外側に摺動部１６Ｂが出てしまい、凹部１１Ｕから摺動部１１Ｂが外れてしまう可能性がある。

本実施形態によれば、第２弾性部材３０によって、摺動部１６Ｂは、可動リング１１の凹部１１Ｕの内面に常に押し付けられる。可動リング１１が内側に変形しても、第２弾性部材３０の力により、摺動部１６Ｂは、可動リング１１の変形に追従するように移動する。これにより、可動リング１１が縮径するように変形しても、可動リング１１の凹部１１Ｕの外側に摺動部１６Ｕが出てしまうことが抑制される。そのため、アクチュエータ１２で発生した動力が可変静翼４に伝達されることは阻害されない。アクチュエータ１２で発生した動力は、可変静翼４に十分に伝達され、可変静翼４は、円滑に駆動することができる。

なお、図１３に示す例では、可変静翼駆動装置１０は、第１弾性部材２５及び第２弾性部材３０の両方を有する。可変静翼駆動装置１０は、第２弾性部材３０を備え、第１弾性部材２５を備えなくてもよい。第２弾性部材３０が設けられることにより、凹部１１Ｕから摺動部１６Ｂが外れてしまうことが抑制されるので、アクチュエータ１２で発生した動力は可変静翼４に十分に伝達され、可変静翼４は、円滑に駆動することができる。以下の実施形態においても同様である。

＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図１４は、本実施形態に係る可変静翼駆動装置１０の一例を示す側断面図である。本実施形態において、軸１４は、セレーション部３１を含む。レバー１５は、セレーション部３１が配置される開口１５Ｍを有する。本実施形態において、レバー１５は、上述の実施形態で説明したようなスリット（１５Ｓ）を有しない。また、締結部材（２７）は設けられない。

レバー１５と軸１４とを固定する固定機構２２は、レバー１５と軸受筒２３との間に配置されるライナ３２と、軸１４に形成された孔１４Ｈに配置され、軸１４に対するレバー１５の相対移動を規制する固定部材であるピン部材２６とを含む。

本実施形態において、孔１４Ｈ及びピン部材２６は、回転軸線ＡＸに対する放射方向に関して、レバー１５の外側に配置される。ピン部材２６は、レバー１５の第２面１５Ｂに接触するように配置される。

ライナ３２は、レバー１５と軸受筒２３との間に配置される。ライナ３２は、レバー１５の第１面１５Ａに接触するように配置される。第１弾性部材２５は、ライナ３２と軸受筒２３のフランジ部２３２との間に配置される。

次に、本実施形態に係る可変静翼駆動装置１０の組立方法の一例について説明する。固定機構２２により、レバー１５と軸１４とが固定される。また、固定機構２９により、レバー１５と摺動部材１６とが固定される。可動リング１１の凹部１１Ｕに摺動部材１６の摺動部１６Ｂが配置される。

固定機構２２でレバー１５と軸１４とを固定する場合、フランジ部２３２の第３面２３Ｂに第１弾性部材２５が配置され、第１弾性部材２５の上にライナ３２が配置された後、レバー１５の開口１５Ｍに、軸１４のセレーション部３１を挿入する。レバー１５の開口１５Ｍには、セレーション部３１の凸部が配置される凹部が設けられる。セレーション部３１によって、軸線Ｊを中心とする回転方向のレバー１５と軸１４との相対位置が位置決めされる。

レバー１５の開口１５Ｍにセレーション部３１を挿入した後、軸１４の孔１４Ｈにピン部材２６が挿入される。ライナ３２は、レバー１５の第１面１５Ａと接触し、ピン部材２６は、第２面１５Ｂと接触する。レバー１５は、ライナ３２とピン部材２６とで挟まれる。これにより、軸線Ｊと平行な方向のレバー１５と軸１４との相対位置が位置決めされる。

本実施形態においては、セレーション部３１、ライナ３２、及びピン部材２６によって、軸線Ｊを中心とする回転方向及び軸線Ｊと平行な方向のレバー１５と軸１４との相対位置が固定される。

レバー１５と軸１４との固定を解除する場合、ピン部材２６を孔１４Ｈから抜いた後、セレーション部３１からレバー１５を抜けばよい。

本実施形態においては、ライナ３２の寸法（厚さ）が調整されることによって、レバー１５と軸受筒２３とを離す第１弾性部材２５の力が調整される。また、ライナ３２の寸法が調整されることによって、軸線Ｊと平行な方向に関する軸１４及び可動静翼４の位置が調整される。また、セレーション部３１及びピン部材２６により、軸１４とレバー１５との位置決めが円滑に実施される。

なお、本実施形態において、軸受筒２３は無くてもよい。その場合、ライナ３２は、レバー１５とケーシング３との間に配置される。

１ 軸流流体機械
２ ロータ
２Ａ シャフト部材
２Ｂ 動翼
３ ケーシング
３Ａ 内面
３Ｂ 外面
４ 可変静翼
１０ 可変静翼駆動装置
１０Ｊ 比較例に係る可変静翼駆動装置
１１ 可動リング
１１Ｕ 凹部
１２ アクチュエータ
１３ 支持孔
１４ 軸
１４Ｈ 孔
１５ レバー
１５Ａ 第１面
１５Ｂ 第２面
１５Ｈ 孔
１５Ｍ 開口
１５Ｓ スリット
１６ 摺動部材
１６Ａ 支持部
１６Ｂ 摺動部
１７ 保持部材
１８ クランク軸
１９ クランク機構
２０ クランク支持台
２１ 動力伝達機構
２２ 固定機構
２３ 軸受筒
２３Ａ 第３面
２３Ｂ 第４面
２４ 軸受筒
２５ 第１弾性部材
２６ ピン部材
２７ 締結部材
２８ 締結部材
２９ 固定機構
３０ 第２弾性部材
３１ セレーション部
３２ ライナ
１５１ 第１部分
１５２ 第２部分
２３１ 筒部
２３２ フランジ部
２４１ 筒部
２４２ フランジ部
ＡＸ 回転軸線
Ｇ 間隙
Ｊ 軸線

Claims (6)

1. ロータが収容されるケーシングの内側に配置される可変静翼を駆動する可変静翼駆動装置であって、
   前記ケーシングの周囲に配置され、前記ロータの回転軸線を中心とする回転方向に移動可能な可動リングと、
   前記可動リングを移動するための動力を発生するアクチュエータと、
   前記ケーシングを貫く支持孔に配置され、前記可変静翼と接続される軸と、
   前記ケーシングの外側に配置され、前記軸に固定されるレバーと、
   前記レバーに支持される支持部と、前記可動リングに設けられた凹部に配置され、前記可動リングの中心に対する放射方向に移動可能な摺動部とを有する摺動部材と、
   前記レバーと前記ケーシングとの間に配置され、前記レバーと前記ケーシングとを離す力を発生する第１弾性部材と、
   前記レバーと前記摺動部との間に配置され、前記摺動部を前記可動リングに押し付ける力を発生する第２弾性部材と、
   を備える可変静翼駆動装置。
2. 前記支持孔の内面と前記軸の外面との間に配置される筒部と、前記レバーと前記ケーシングとの間に配置されるフランジ部とを有する軸受筒を備え、
   前記第１弾性部材は、前記レバーと前記軸受筒との間に配置され、前記レバーと前記軸受筒とを離す力を発生する、
   請求項１に記載の可変静翼駆動装置。
3. 前記軸と前記レバーとを着脱可能に固定する固定機構を備える、
   請求項１又は請求項２に記載の可変静翼駆動装置。
4. 前記レバーは、前記軸が配置される開口と、前記開口に通じ前記レバーの一部を第１部分と第２部分とに分けるスリットとを有し、
   前記固定機構は、前記レバーに形成された孔及び前記軸に形成された孔に配置されるピン部材と、前記第１部分と前記第２部分とを締め付ける締結部材とを含む、
   請求項３に記載の可変静翼駆動装置。
5. 前記軸は、セレーション部を含み、
   前記レバーは、前記セレーション部が配置される開口を有し、
   前記固定機構は、前記レバーと前記ケーシングとの間に配置されるライナと、前記軸に形成された孔に配置され前記軸に対する前記レバーの相対移動を規制する固定部材とを含む、
   請求項３に記載の可変静翼駆動装置。
6. ロータと、
   前記ロータが収容されるケーシングと、
   前記ケーシングの内側に配置される可変静翼と、
   前記可変静翼を駆動する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の可変静翼駆動装置と、
   を備える軸流流体機械。

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