JPH08312588A - 自動反転式ジェットファン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡易かつコンパクトな構造で、反転不良を起こ
すことなく動翼開度を最適位置に確実に固定・保持でき
る自動反転式ジェットファンを提供する。 【構成】 各凹部２７内にバネ１２及びローラ１１が２
ヶ所ずつ設けられており、バネ１２の押し付け力は、各
動翼７のピッチ低下モーメントによりストッパ１０に作
用する力＜ストッパ１０がローラ１１を越えるために必
要な力Ｆ＜電動機２４の起動トルクによりストッパ１０
に作用する力となるように設定されている。これによ
り、電動機２４の起動トルクでストッパ１０が周方向へ
移動している間すなわち移動可能範囲の終点位置（スト
ッパプレート１３に当たる位置）に達するまでの間は、
バネ１２及びローラ１１はストッパ１０の移動を許容す
る。一方、ストッパプレート１３に当たる終点位置に達
し定常回転を開始した後は、各動翼７のピッチ低下モー
メントがストッパ１０に作用しても、バネ１２及びロー
ラ１１はストッパ１０を終点位置に保持するように機能
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主としてトンネル内送
気用に用いられるジェットファンに係わり、特に、翼を
正・逆反転して運転することができる自動反転式ジェッ
トファンに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、トンネル内送気用に用いられる
ジェットファンにおいては、電動機を正転・逆転させる
ことにより正方向・逆方向への吹き出しを行う。そして
この場合、通常、どちらの方向に送風する場合にも同等
の性能が要求される。従来のジェットファンは、翼を対
象翼とすることで上記要求を満たしていた。しかしなが
らこの場合、翼型翼を用いた一方向吹き出し送気用のブ
ースターファンに比べて送風性能が低くなることから、
近年、吹き出し方向を切り換えるときに翼型翼を１８０
度反転させる構成が提唱されている。このような構成の
公知技術例として、例えば以下のものがある。

【０００３】特開昭６１−２３２３０３号公報 この公知技術は、ジェットファンの電動機の起動トルク
と、羽根車のハブの慣性とを利用して動翼の反転を行う
ものである。すなわち、電動機の起動時に、電動機軸に
直接固定された大歯車と、電動機軸にベアリングを介し
て支持された大慣性力のハブとの間に回転数差を発生さ
せる。そしてこの回転数差を、大歯車と噛合する小歯車
を介して動翼に伝えることにより、動翼を反転させる。

【０００４】石川島播磨技報 第３０巻 第４号（平成
２年７月） 第２９０〜２９５頁 この公知技術は、ジェットファンの電動機の起動トルク
と、ブレーキを介して大歯車に作用させる抑制力とを利
用して動翼の反転を行うものである。すなわち、電動機
の駆動直後のきわめてファン回転数が低い時点において
電磁ブレーキで大歯車に拘束力を与え、電動機軸に固定
されたハブとの間に回転数差を発生させる。そしてこの
回転数差を、大歯車と噛合する小歯車を介して動翼に伝
えることにより、動翼を反転させる。

【０００５】特開昭６２−２９１４９９号公報 この公知技術は、公知技術と同様、ジェットファンの
電動機の起動トルクと、羽根車のハブの慣性とを利用し
て動翼の反転を行うものである。すなわち、電動機の起
動時に、大歯車とハブとの間に生じる回転数差を小歯車
を介して動翼に伝え反転させるが、このとき、偶数枚の
動翼を半数ずつ別個の２つの大歯車に噛合させることに
より、ピッチ低下モーメントをゼロにすることができ
る。

【０００６】特開昭５８−２０９９５号公報 この公知技術は、外部からの外力によって動翼の反転を
行うものである。すなわち、二重円筒に互いに交差する
スリットを設け、両スリットを貫通するガイドピンを軸
方向に往復動させることにより内外筒に相対回転運動を
起こさせる。これによって内筒に連結した大歯車に回転
運動を起こさせ、これを、大歯車に噛合する小歯車を介
して動翼に伝えることで動翼を反転させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
知技術には、以下の課題が存在する。すなわち、公知技
術及びにおいては、動翼反転時における動翼開度の
位置決めがハブと大歯車との間に設けたストッパによっ
て行われるが、この動翼開度の固定位置を十分に安定さ
せるのが困難であった。すなわち、ストッパーが当たる
前の反転不十分の状態で固定されたり、ストッパーが当
たった後にはね戻ってきた状態で固定されたりする可能
性があった。また、公知技術においては、２個の大歯
車を用い、これに偶数枚の動翼を交互に噛合させる構造
であることから、この噛合機構がきわめて複雑となり、
装置全体が大きくなるという課題があった。さらに、公
知技術においては、外力（人力又は動力）によるガイ
ドピンの軸方向運動を回転運動に変換する構成であるこ
とから、スリット内でガイドピンがスティックし、反転
不良を起こす可能性があった。

【０００８】本発明の目的は、簡易かつコンパクトな構
造で、反転不良を起こすことなく動翼開度を最適位置に
確実に固定・保持できる自動反転式ジェットファンを提
供することである。

【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、本発明によれば、電動機の駆動軸に対して相対回転
可能に設けられたハブと；このハブに回転可能に支持さ
れた複数の動翼軸と；これら複数の動翼軸にそれぞれ固
定された複数枚の動翼と；前記複数の動翼軸にそれぞれ
固定された複数の第１の歯車と；前記電動機の駆動軸に
接続され前記複数の歯車に噛合する１つの第２の歯車
と；前記電動機の駆動軸及びハブのうち一方に接続され
た凹部と、前記電動機の駆動軸及びハブのうち他方に接
続されるとともに前記凹部に係合し該凹部に対して相対
回転する凸部とを備え、前記凹部内における前記凸部の
周方向移動可能範囲を制限することにより前記電動機の
駆動軸と前記ハブとの相対回転を制限する回転制限機構
と；を有し、前記電動機の駆動軸の正・逆回転の切り換
えに対応して前記動翼の開度を切り換える自動反転式ジ
ェットファンにおいて、前記回転制限機構は、前記凹部
内に設けられ、前記凸部が前記凹部に対して相対回転を
始め前記周方向移動可能範囲の終点位置へ達するまでは
この移動を許容し、前記凸部が前記周方向移動可能範囲
の終点位置に達したときにはこれに応じて前記凸部を前
記終点位置に保持する凸部保持手段を有することを特徴
とする自動反転式ジェットファンが提供される。

【００１０】好ましくは、前記自動反転式ジェットファ
ンにおいて、前記凸部保持手段は、少なくとも前記凸部
が前記周方向移動可能範囲の終点位置に達したときに該
凸部に当接するローラと、前記ローラを支持する弾性部
材とを有することを特徴とする自動反転式ジェットファ
ンが提供される。

【００１１】さらに好ましくは、前記自動反転式ジェッ
トファンにおいて、前記弾性部材の押し付け力は、前記
凸部が前記ローラの山を越えるために必要な力Ｆが、動
翼のピッチ低下モーメントにより凸部に作用する力＜Ｆ
＜電動機の起動トルクにより凸部に作用する力となるよ
うに設定されていることを特徴とする自動反転式ジェッ
トファンが提供される。

【００１２】さらに好ましくは、前記自動反転式ジェッ
トファンにおいて、前記ローラ及び弾性部材は、前記凹
部内の周方向移動可能範囲の周方向両端近傍の２箇所に
設けられていることを特徴とする自動反転式ジェットフ
ァンが提供される。

【００１３】

【作用】以上のように構成した本発明においては、電動
機の駆動軸を例えば正回転から逆回転に切り換えて起動
すると、駆動軸がハブに対して相対回転する。ここで駆
動軸に接続された第２の歯車と、ハブに回転可能に支持
された動翼軸に固定された第１の歯車とが噛合している
ことから、ハブと駆動軸との回転数差によって動翼軸が
回転し、これによって動翼の開度が変化し始める。また
このとき、回転制御機構において、例えばハブに接続さ
れた凹部と電動機の駆動軸に接続された凸部とが係合し
ており、駆動軸とハブとの相対回転の開始とともに凸部
が凹部に対して相対回転を始めるが、凸部の周方向移動
可能範囲が制限されていることから、凸部がこの範囲の
終点位置に達したときに凸部・凹部の相対回転が停止し
てハブ・駆動軸の相対回転が停止し、動翼の開度変化も
停止する。ここで、このような凹部内での凸部の周方向
移動において凸部保持手段、例えば、押し付け力Ｆが動
翼のピッチ低下モーメントにより凸部に作用する力より
大きく電動機の起動トルクにより凸部に作用する力より
も小さい弾性部材に支持されるローラを、凹部内移動可
能範囲の周方向両端近傍の２ヶ所に設け、凸部が移動可
能範囲の終点位置に達するまでは凸部の移動を許容し、
終点に達したときには凸部を終点位置に保持する。これ
により、起動時に、終点位置に達する前の反転不十分の
状態で保持されたり、終点位置に達した後に衝撃ではね
戻ってきた状態で保持されることがなくなり、動翼開度
を設計上電動機回転方向に対して最適な位置に確実に固
定・保持することができ、また定常回転時にピッチ低下
モーメントが作用した場合でも、動翼を一定位置に保つ
ことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図３により
説明する。本実施例による自動反転式ジェットファンの
全体構造を表す縦断面図を図２に示す。図２において、
ジェットファン１００は、円筒状ダクト２２内に直結駆
動式の軸流ファン２３を取り付けて構成されている。こ
の軸流ファン２３では、正・逆回転自在の電動機２４の
電動機軸１に、動翼７及びハブを備えた羽根車２６が直
接取り付けられている。

【００１５】本実施例の要部である、羽根車２６におけ
る動翼７の取り付け構造を図１及び図３に示す。図１は
動翼７の取り付け部分付近の縦断面図であり、図３は反
転動作に係わる主要部の構造を表す、図１のＡ方向矢視
図にほぼ相当する図である。図１及び図３において、正
・逆回転可能な電動機軸１にスリーブ２がキー３によっ
て取り付けられている。このスリーブ２に、ベアリング
４，５を介しハブ６が回転可能に支持されている。また
スリーブ２の端面２Ａの周囲にはナット２０を介して大
歯車である１つの傘歯車９ｂが固定されている。ハブ６
には、複数枚の動翼７が電動機軸１から略放射状配置と
なるように複数の動翼軸８が配置され、また各動翼軸８
にそれぞれ設けられた傘歯車９ａが傘歯車９ｂと噛合
し、これによって各動翼７が回転可能となっている。傘
歯車９ｂにはそれぞれストッパ１０が固定されており、
このストッパ１０の周方向移動可能範囲を制限する凹部
２７を形成するための複数のストッパプレート１３が、
ハブ６に固定されている。このように制限されるストッ
パ１０の移動可能距離は、各動翼７をちょうど１８０度
反転する距離であり、かつ各動翼７の開度が最適となる
ように設定されている。そして各凹部２７には、凹部２
７内でのストッパ１０の周方向移動可能範囲の両端近傍
の２ヶ所に、バネ１２に支持されるローラ１１が設けら
れている。またこのとき各バネ１２の押し付け力は、ス
トッパ１０がローラ１１を越えるために必要な力Ｆが、 Ｆ＞各動翼７のピッチ低下モーメントによりストッパ１
０に作用する力 かつ Ｆ＜電動機２４の起動トルクによりストッパ１０に作用
する力 となるように設定されている。

【００１６】上記構成における反転動作を説明する。図
３において、電動機軸１を例えば逆回転から正回転に切
り換えて起動すると、慣性によりハブ６が静止したまま
の状態となることから電動機軸１がハブ６に対して相対
回転する。ここでスリーブ２を介し電動機軸１に連結さ
れた大歯車の傘歯車９ｂと、ハブ６に回転可能に支持さ
れた各動翼軸８に固定された各傘歯車９ａとが噛合して
いることから、ハブ６と電動機軸１との回転数差の分だ
け各動翼軸８が回転し、これによって各動翼７の開度が
変化し始める。そしてこのとき、傘歯車９ｂを介して電
動機軸１に接続されたストッパ１０が、隣あうストッパ
プレート１３，１３で構成される凹部２７に係合してお
り、電動機軸１とハブ６との相対回転の開始とともに、
ストッパ１０が、例えば図３中に一点鎖線で示す起点位
置からストッパプレート１３に対し矢印方向に相対回転
を始める。しかし、凹部２７によってストッパ１０の周
方向移動可能範囲が制限されていることから、ストッパ
１０がこの範囲の終点位置であるストッパープレート１
３に当たる位置（例えば図３中実線で示す位置）に達し
たときにストッパ１０・ストッパプレート１３の相対回
転が停止し、これによってハブ６・電動機軸１の相対回
転が停止し、各動翼７の開度変化も停止して各動翼７が
所定の設計開度となる。そして、こうしてストッパ１０
がストッパプレート１３に当たった後は、ハブ６は各動
翼７と共に回転し、定常送風状態となる。ここで、この
ような各凹部２７内にバネ１２及びローラ１１が２ヶ所
ずつ設けられており、バネ１２の押し付け力は、各動翼
７のピッチ低下モーメントによりストッパ１０に作用す
る力＜ストッパ１０がローラ１１を越えるために必要な
力Ｆ＜電動機２４の起動トルクによりストッパ１０に作
用する力となるように設定されている。すなわち、電動
機２４の起動トルクでストッパ１０が周方向へ移動して
いる間すなわち移動可能範囲の終点位置（ストッパプレ
ート１３に当たる位置）に達するまでの間は、ストッパ
１０に作用する力のほうがローラ１１の山越えに必要な
力Ｆよりも大きいので、バネ１２及びローラ１１はスト
ッパ１０の移動を許容する。一方、ストッパプレート１
３に当たる終点位置に達し定常回転を開始した後は各動
翼７のピッチ低下モーメントがストッパ１０に作用する
が、このストッパ１０に作用する力のほうがローラ１１
の山越えに必要な力よりも小さいので、バネ１２及びロ
ーラ１１はストッパ１０を終点位置に保持するように機
能する。これにより、電動機２４の起動時において、終
点位置に達する前の反転不十分の状態で保持されたり、
終点位置に達した後に衝撃ではね戻ってきた状態で保持
されることがなくなり、各動翼７の開度を設計上電動機
２４回転方向に対して最適な位置に確実に固定・保持す
ることができ、また定常回転時にピッチ低下モーメント
が作用した場合でも、各動翼７を一定位置に保つことが
できる。

【００１７】また、正回転から逆回転に切り換えたとき
も同様に作動することは言うまでもない。

【００１８】さらに上記以外に、回転方向と各動翼７の
位置が同じ、すなわち正回転が終了して一旦停止した後
に再び正回転方向へ起動、あるいは逆回転が終了して一
旦停止した後に再び逆回転方向へ起動、ということが考
えられるが、この場合は各動翼７の位置はそのままで、
ただちにハブ６が各動翼７と共に回転することとなる。

【００１９】以上説明したように、本実施例によれば、
電動機２４の起動時（低速時）に、各動翼７の開度を電
動機２４回転方向に対して設計上最適な位置に円滑・確
実に固定・保持することができ、また定常回転時にピッ
チ低下モーメントが作用した場合でも、各動翼７を一定
位置に保つことができ、常時最適状態で運転することが
できる。したがって、送風効率の良い翼型翼を確実に１
８０度回転させて使用し、ジェットファン１００自体の
性能を、正方向・逆方向吹き出しいずれの場合について
も同等にかつ高性能に維持できるので、効率良く換気を
行うことができる。

【００２０】なお、上記実施例においては、各凹部２７
内の、ストッパ１０の周方向移動可能範囲の両端近傍の
２ヶ所にバネ１２及びローラ１１を設けたが、これに限
られない。すなわち、周方向移動可能範囲が比較的小さ
い場合等は、比較的大径のローラ１１及びこれを支持す
るローラ１１を、各凹部２７内のストッパ１０の周方向
移動可能範囲の中央近傍に設けることで、上記と同様の
移動許容機能・終点位置保持機能を持たせてもよい。ま
たこの場合も、同様の効果を得る。また、上記実施例に
おいては、図３に示すように、４個のストッパプレート
１３で凹部２７を２ヶ所に形成したが、これに限られ
ず、少なくとも１ヶ所の凹部２７及びこれに係合するス
トッパ１０を備えていれば足り、これらの場合も同様の
効果を得る。さらに、上記実施例においては、凹部２７
を形成するストッパプレート１３がハブ６に接続され、
これに係合する凸部であるストッパ１０が電動機軸１に
接続されているが、これに限られない。すなわち、逆
に、電動機軸１に接続された凹部と、ハブ６に接続され
た凸部を係合させ、このときの凹部内にバネ１２及びロ
ーラを設ける構成としてもよい。この場合も同様の効果
を得る。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、回転制限機構で凸部が
移動可能範囲の終点位置に達するまでは凸部の移動を許
容し、終点に達したときには凸部を終点位置に保持する
ので、電動機起動時に、動翼開度を設計上電動機回転方
向に対して最適な位置に円滑かつ確実に固定・保持する
ことができ、また定常回転時にピッチ低下モーメントが
作用した場合でも動翼を一定位置に保つことができるの
で、常時最適状態で運転することができる。したがっ
て、送風効率の良い翼型翼を１８０度回転させて使用
し、ジェットファン自体の性能を、正方向・逆方向吹き
出しいずれの場合についても同等にかつ高性能に維持す
ることができる。またこのとき、外力を利用する場合の
ようにスティックによる反転不良を起こす心配がなく、
さらに小歯車である第１の歯車がすべて大歯車である１
個の第２の歯車に噛合する構成であるので、２個の大歯
車を用いる場合のように噛合機構が複雑となることがな
い。すなわち、簡易かつコンパクトな構造とすることが
でき、安価に製造することができる。また油等を使用し
ないのでメンテナンスが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による自動反転式ジェットフ
ァンの動翼の取り付け部分付近の縦断面図である。

【図２】図１に部分的に示した自動反転式ジェットファ
ンの全体構造を表す縦断面図である。

【図３】図１に示したジェットファンの反転動作に係わ
る主要部の構造を表す、図１のＡ方向矢視図にほぼ相当
する図である。

【符号の説明】

１ 電動機軸 ２ スリーブ ６ ハブ ７ 動翼 ８ 動翼軸 ９ａ 傘歯車（第１の歯車） ９ｂ 傘歯車（第２の歯車） １０ ストッパ １１ ローラ １２ バネ １３ ストッパプレート ２４ 電動機 ２６ 羽根車 ２７ 凹部 １００ ジェットファン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機の駆動軸に対して相対回転可能に
   設けられたハブと；このハブに回転可能に支持された複
   数の動翼軸と；これら複数の動翼軸にそれぞれ固定され
   た複数枚の動翼と；前記複数の動翼軸にそれぞれ固定さ
   れた複数の第１の歯車と；前記電動機の駆動軸に接続さ
   れ前記複数の歯車に噛合する１つの第２の歯車と；前記
   電動機の駆動軸及びハブのうち一方に接続された凹部
   と、前記電動機の駆動軸及びハブのうち他方に接続され
   るとともに前記凹部に係合し該凹部に対して相対回転す
   る凸部とを備え、前記凹部内における前記凸部の周方向
   移動可能範囲を制限することにより前記電動機の駆動軸
   と前記ハブとの相対回転を制限する回転制限機構と；を
   有し、前記電動機の駆動軸の正・逆回転の切り換えに対
   応して前記動翼の開度を切り換える自動反転式ジェット
   ファンにおいて、 前記回転制限機構は、前記凹部内に設けられ、前記凸部
   が前記凹部に対して相対回転を始め前記周方向移動可能
   範囲の終点位置へ達するまではこの移動を許容し、前記
   凸部が前記周方向移動可能範囲の終点位置に達したとき
   にはこれに応じて前記凸部を前記終点位置に保持する凸
   部保持手段を有することを特徴とする自動反転式ジェッ
   トファン。
2. 【請求項２】 請求項１記載の自動反転式ジェットファ
   ンにおいて、前記凸部保持手段は、少なくとも前記凸部
   が前記周方向移動可能範囲の終点位置に達したときに該
   凸部に当接するローラと、前記ローラを支持する弾性部
   材とを有することを特徴とする自動反転式ジェットファ
   ン。
3. 【請求項３】 請求項２記載の自動反転式ジェットファ
   ンにおいて、前記弾性部材の押し付け力は、前記凸部が
   前記ローラの山を越えるために必要な力Ｆが、 動翼のピッチ低下モーメントにより凸部に作用する力＜
   Ｆ＜電動機の起動トルクにより凸部に作用する力となる
   ように設定されていることを特徴とする自動反転式ジェ
   ットファン。
4. 【請求項４】 請求項２記載の自動反転式ジェットファ
   ンにおいて、前記ローラ及び弾性部材は、前記凹部内の
   周方向移動可能範囲の周方向両端近傍の２箇所に設けら
   れていることを特徴とする自動反転式ジェットファン。