JPS62165056A - 変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、可変径変速ブーＩＪ　ｅ用いたベルト変速
機の改良に関し、特に入力軸と出力軸とを同軸状態に配
置して大出力負荷に対して信頼性、耐久性ならびに保守
の容易性を備えｔ変速機に関する。

〔従来技術〕

出力回転軸の回転数全連続的に制御する方法には大別す
ると、純電気的方式と純機械的方式とが存在する。

純電気的方式としては直流１！動機のワードレオナード
制御方式あるいは半導体サイリスタによるインバータ制
御方式などがある。また純機械的方式としては油圧を利
用し友トルクコンバータ方式を代表として、リングコー
ン変速機あるいはバイエル変速機（いずｎも商品名）な
どの金Ｍｅ擦方式と、ラチェットの送り量を制御するラ
チェット方式と、さらＶｃはベルト１使用した変速方式
が公知の動力変速方式として存在する。

しかるに純電気的方式は一般に回転動力系と変速制御系
の二つのｔｖ一本にまとめて電動機に送する友め変速制
御を行うこと自体は容易である反面。

各種の問題が残される。直流電動機でＦｉ直流電源等の
設備全別途に必要とさｒ＋　Ｌがも直流！動機の絶縁の
劣化に伴う保守経費が増大する。また半導体インバータ
方式は高調波成分により低速での回転効率の悪化とトル
ク応答性の悪化を招きさらに電波障害、騒音障害の原因
ともなっていた。

ま友純機械的方式は、動力の伝達は円滑に行い得るが、
変速操作をする際にオペレータが常時近くに居ることが
要求される友め自動化に難点かあつ几。しかも一般に純
機械的変速方式では変速制御部に加わる瞬間的な衝撃を
吸収することと伝達効率の向上を図ることとが両立しに
くい欠点があつｔつすなわち例えばトルクコンバータ方
式では変速比が急激に変動する衝撃は吸収するが１反面
伝達効率が著しく悪い面がある。１を金属摩擦方式は伝
達効率に優ｎでいても瞬時の衝撃に対して金属の接触伝
達部が損傷を受は易すく、シかも一担損傷すると以後の
変速動作に支障を来たし、更に現場での修理が不可能な
ため工場持込みを要しそのための経済的な消費が大きい
。

こｎに対してベルト変速機が他の機械式変速方式に比し
て、瞬間的な衝撃を吸収する要因と、動力の伝達効率を
向上させる要因との両方の要因を同時に解決し得る可能
性を備えているうすなわちベルト等の伝達張帯類では芯
線抗張体としてテトロン、ポリエステル、スチールコー
ト等カｆ　ワＡて来友が、引張り強度が強度ならびに屈
曲疲労の点で更に優ｎ７’ｈ材質が開発され、まに伝達
材質として本ポリクロロピレン、ポリウレタンなどに変
り更にＪｌｌ擦係数が大きく高伝動効率の素材が開発さ
れ始めている。

このためベルト変速機が期待されているにも拘わらず、
従来のベルト変速機の構造は、訪導電動機の回転軸を入
力軸としてこの軸と出力軸にそｎぞｎ駆動側および従動
側の変速シーＩＪ　を設置して一つの筐体に軸支させる
構造を採っている。従ってこの筐体の一方の平面側で入
力軸と出力用との導入および引出しを行い、他の平面側
を空間として残しこの空間を利用してベルト交換の作業
を行５７ｔめのスペースに使っていた。

従って、無段増速機としても働くベルト変速機の従動側
出力を更に減速させるＩＣは、上述の筐体の電動機が取
付けら詐る平面と同じ平面側に歯車減速機を配置してい
友。ところが歯車減速機は油漬けにする必要上、ベルト
変速機と歯車減速機とは筐体を個別に分離することが不
可欠であつ危。

このｔめ最終の変速出力軸ｔ−ｍ車減速機から導出させ
るような構造となってい友つ 〔問題点〕 このような可変径ツーＩＪ　を用いた従来のベルト変速
機では、構造的欠陥にもとづいた二つの問題点が存在し
ていた。

その一つは入出力軸等の構造的制約の友め適用すべき負
荷機器の大きさ、８に類に制約を受けることであり、他
の一つはベルト変速機自体の入出力軸が軸間固定である
ことにもとづきベルト交換等の保守作業が複雑になるこ
とである。

すなわち前者の問題点は既に述べたようにベルト変速機
と歯車減速機とが各々別筐体として構成するため大出力
の変速機では全重量が著しく増大し、しかも電動機、変
速機および減速機がそｎぞ１、一部分で変則的に固定し
ているだけなので、高速運転時には不用振動、騒音を招
く九め事実上の使用に耐えない。しかも保守の観点から
みても一部の機器に故障が発生すると、各機器を取外す
必要上、全体をいちいち負荷機器から取外すことが不可
欠であった。さらに例えば軸流送風ファンのように広平
面のスペースを必要とする負荷機器にあっては、上述し
友様な従来の変速機構造では空気流路中にアンバランス
な構成の変速機を配置せざるを得す１円滑な空気流を作
る上に障害となる欠点があつ７ｔ−、してみｎば、従来
の構造では適用すべき負荷機器は食品機械のような、ｌ
１４ＩＩ出力も小さく、シかも外形状の不部会が無視で
きる工うな分野にしか応用されず、適用範囲が自ずと制
約されてい７ｃ、、。

さらに後者のベルト変速機の保守作業の問題点としては
、軸間固定であることから、ベルトの交換は変速ジーり
自体の分解作業を伴わざる會得なかつ友。このことは既
に述べ友通り概念的には変速機筐体の他方の平面を作業
スペースとして確保せざるを得す、この点が従来のベル
ト変速機の構成上の考え方が固定化していた大きな原因
にもなってい友つ しかし乍ら、ベルト変速機を手動操作している限り、ベ
ルト交換の頻度は少ないが、２４時間の連続自動運転す
る場曾にはベルトの摩耗も早くその交換頻度は増大する
。その結果従来エリベルト交書保守の容易性が熱望され
てい友。

〔問題点を解決する定めの技術的手段〕本発明は、上述
した欠点を解決する友めになされ＊もので、特に従来の
純電気式ま友は純機械式変速方式の欠点を改める几め、
変速すべき主動力の伝達ケ行う部分を無段の増減速動作
全行う可変径ベルト変速装置からなる機械的構成に工っ
て。

ま良質速比を制御する部分を回路装置からなる電気的構
成によって、さらＶＣ！気信分信号械信号に変換す８′
ｆｃめのパイロット制御装置からなる電気機械変換機構
に１ってそｎぞ１を結甘しでメカトロニクス全形成し之
ものである。

また機械的構成部分としての動力伝達装ｆｉ１は。

初段に可変径ベルト変速＠を、また次段に定速比ベルト
減速機を設は両者を互いに中間軸で連結し。

しかも入力軸と出力軸とが同＠Ｉ＋となるように形成す
ることにエリ、全体を−まとめにし単一の７１ウジング
内に収納しｔ動力伝達装置が形成されている。

〔作用〕

この工うな構成にエリ入力軸と出力軸と全同軸に配置し
、しかも全体が単一のノ・ウジング内ＶＣユニット化で
きる構造となっているため、内部伝達装置の構造に変更
を加えることなく、ハウジング構造の変化だけでいかな
る種類の負荷機器にも適用できるし、超大出力の負荷機
器に適用しても全体の加重バランスが安定設置すること
ができる九め、変速機の応用、適用範囲を大幅に拡大で
きることになった。

またノぐイロット制御装置として従来のようにギヤを介
してハンドル回動させる工うな手動操作だけでなく、電
気的な制御信号で駆動し、全自動化の変速機への道が達
成された。

ま友更にベルト変速機の適用範囲を拡大するために全自
動化することに伴い、第一に保守の迅速化と、第二に雨
水、粉塵、塩分雰囲気など屋外悪条件下への適用性と、
さらＩ／ｃ第三に変速機内部機器の信頼性、耐久性の向
上との三つの要求が解決課題となるが１本発明ではこ几
等の課題を全て解決している。

すなわち第一のベルト交換保守は中間軸の摺動させるこ
とにエリ上下段の各ベル）を−挙に取外し交換できる。

ま之第二ｆ（全体全単一のハウジングに収納しているの
で、密閉化ないし半密閉化することが容易となり、仮に
密閉し友ときも呈内金冷却するためのブロワ装＠、ヲ設
置することにエリ、遠方の新鮮力冷却空気を導入できる
。そこで屋外悪条件雰囲気下でも全く正当な運転が可能
である。

さらに第三のベルト変速機の信頼性、耐久性の向上とし
てハウジング室内に強制的な通風冷却を行うことにより
、ベルトの高温劣化を防いでいる〇また起動制御回路に
エリ高速起動によるベルト芯体の消耗を防ぎベルトの長
寿命化を図っている。

〔リシ　Ｓた　イテｒ自 以下、本発明の実施例を図面と共に詳述する。

本発明の几装置は多眼５空気の接触を利用する冷却塔の
送畝抵さ０亥）ｊ抵’ｅ−Ｌ’ｌ説明する。

第１図は吸込式向流冷却塔と電子調節装置とターボ冷凍
機の関連図を示す。なお、冷凍機を例として開示したが
他のいかなる熱源であっても良い。

ＩＯは向流冷却塔であって、流体力学を配慮して先が細
く成形されたＦＲＰｙＡ胴側板＋１と水槽、１２とを有
し、その両者の間にバンチング・メタル・ルーバ１３が
あり空気吸込口を形成する。内部には通常の充填材１４
、散水導管１７、散水パイプ１５およびエリミネータ１
６が周知のよりうに配役される。冷却水は入口Ｉ８より
散水導管１７、四本のパイプ１５を経て充填材１４に飛
散し水槽１２から落込槽２０を経て出口１９へ流れる。

塔体１１の上方には、空気吹出口２Ｉがあり、そこに８
本の管ステー２３が放射状に配置されており、その中心
部に送風装置２５が装着される。

この送風装置２５は、三相誘導゛電動機２９と、箱形枠
体２７および蓋体２６で密閉されたベルト動力伝達装置
２６と、さらに軸流型送風ファン２４とを一体に組立て
られている。また密閉伝達装置２５０室内発熱を防熱す
るために湿り気の少ない冷却外気を導入口３２から配管
３１を経てその密閉室に導入され吐出口３３から排出さ
れる。送風装置２５および配管３１を除き、この種の冷
却塔を使用しても良い。この様な冷却塔１０は、化学工
業、製鉄分野、電力など各分野で用いている。バ、ここ
では空調分野の例としてターボ冷凍機・＋　Ｏ！’ζ流
入および流出配管３５お・よび３６と連結しており冷却
水が凝縮器４２と冷却塔１０の間をボ／プ４９によって
循環している。ターボ冷凍機４０は周知のように圧縮器
４１、凝縮器４２、膨張弁４３および蒸発器４４をそれ
ぞれ冷媒配管４５，４６゜４７および４８によって連結
されることにより構成されている。ここではこの冷凍機
４０の動作説明は省略するが、凝縮器４２は、そ、こで
発生する熱を外部すなわち冷却水に放出する必要がちる
ことと述べておく。

一方、本発明の主要部を為す送風装置２５は、三相電力
線ａ、信号線すおよびｐを含む配線３０を介して、三相
交流電力源３７および電子調節装置５０に接続されてい
る。調節装置５０は、出口冷却水の乾球温度検出器５１
の温度信号によって゛信号線すを経て伝達装置２６の変
速比を比例的制御する信号を供給すると共に、さらにス
イッチ出力信号を電力線３９に設けた接点開閉器３９に
も供給し、主電動機２９の動作と調節装置５０：＆−よ
び伝達装置２６の動作とが相互に調和する様な自動制御
を行わせている。また伝達装置２６の変速比を制御する
信号は、出口冷却水温度の・みで行っても良いが、調節
装置５０は各種の変形をすることが可能であす、例えば
ｉｔ図に示す様に、外気気象条件によって冷却塔ｌＯの
冷却容量を補償制御することも可能である。そのために
外気状態検出力器５２を調節装置５０内のブリッジ回路
に附加することも可能であり、さらにこの外気状態を検
出するものとして外気湿球温度検出器あるいは、外気エ
ンタルピ検出器でも良く、さらに安価な検出器として第
１図に示すように外気温度検出器５３と外気湿度検出器
５４との組み合せによって外気補償を行っても良い。

次に本発明の一実施例装置の送風制御装置の一部を構成
する送風装置１５０の構成を第２図Ａ乃至Ｆの各図より
説明する。

第２図Ａは、本発明の主要部をなす送風装置２５の部分
断面■を開示している。なあ・、第１図と同じ構成要素
には同一符号を使用したつ 可変送風制御装置２６は、上述のように通常の誘辱電動
機２９、ベルト動力伝、達装置２６および送唱りア／２
４で構成されている。なお、本実施例では、この三つの
要素が一体組付けされているが、後述するように送風フ
ァン２４を冷却塔空気吹出口２１に設置し、電動機２９
および伝達装置２６の一部分その空気吹出口２１外の近
傍て設置し両者を連結させても良い。通常の三相交流誘
導電動機２９はここで冷却塔空気吹出口２１内の多温度
雰囲気に置かれるため密閉型のものが庚用され、小型の
防熱ファ１５５が設けられる。電動機２９の内部には周
知のように固定子５６と回転子５７があり、二つのベア
リング５８によって入力回転軸６０が支承されている。

電動機２９はフランジ５９を介してベルト伝達装置２６
の箱形枠体２７にボルト止めされ、その回転軸６０が動
力入力軸として枠体内に突出延長している。一方、ベル
ト動力伝達装置２６は軽量化のためアルｉ合金鋳物成形
さｔｔた枠体２７と蓋体２８によって密閉室６１を形成
される。この密閉室内に突入した入力軸６０の先端には
駆動側プーリ装置６２がキーを介して装着されている。

このプーリ装置６２は、可変ベルト６３を介して連結さ
れる従動、側プーリ装置６４とともに初段変速機すなわ
ち可変径ベルト無段変速機６５を形成し、中間回転軸６
６に回転動力を伝達している。駆動側および従動側プー
リ装置６２および６４は、それぞれ図示の様に円錐状の
接触傾斜面６２ｃおよび６４ｃを有する固定プーリ６２
ａおよび６４λと摺動プーリ６２ｂおよび６４ｂとから
なる一対のプーリ機構を形成し、それぞれのプーリ間に
て可変ベルト６３を挾持できるようは、固定および摺動
プーリの両傾斜面が互に相対面するように配置される。

ただし、駆動側と従動側とでは、固定プーリと摺動プー
リの上下位置の関係を逆に構成して、可変ベルト６３が
左右に移動した際もベルト６３を水平に維持できるよう
Ｋしている。さＩｙ、Ｋ、駆動側プーリ装置６２には、
その固定プーリ６２ａと摺動ブー！Ｊ　６２　ｂとの両
頼斜面間隔を強制的に外部制御するための変速制御器６
７が一体に組付けである。この制御″？Ｓ　６７は、オ
イルレスメタルと介して嵌合しているプーリ６２ａの円
筒部６２ｄとプーリ６２ｂの円筒部６２ｅとの間で、ベ
アリング６８ａおよび６８ｂを介して支承される制御柱
７０を有し、さらにこの柱７０に設けたネジ１１Ｉ７１
と螺合したガイド７２をも有している。％ｔｌ制御柱７
０の先端には、後述するパイロット制御機とチェーン７
４を介して連結するためのスプロケット７３が固着され
ている。このスズロケット７３の回転と共に制御柱７０
が回動すると、そのネジ溝７１によってガイド７２が柱
７０に対して上下に移動するっこれに伴い、摺動ブー１
，１６２　ｂのみが、固定ブー’）　６２　ａに対して
上下に摺動するため、ベルト６３とプーリ装置６２との
接触円半径を可変に制御できるものである。一方、従動
側プーリ装置６４では、摺動ブーＩＪ　６４　ｂはコイ
ル・バネ６９によって常時所定バネ圧で固定プーリ６４
　ａに押圧されており、駆動側プーリ装置６２の動作に
よって、ベルト６３が移動すると、これに応じて自動的
にバネ６９．に反して摺動ブー’Ｊ　６４　ｂが上下し
、結果、駆動側および従動側プーリ両者によって中間軸
６６の回動が変速される。この様な可変径ベルト変速機
６５は、駆動側および従動側とでベルトとの接触円半径
が一致した点すなわち変速比１対ｌを境にして増速機と
してもまた饋速機としても機能する。特に冷却塔用伝達
装置として、初段にこの様な可変径変速機６５を設け、
しかもこの変速優６５が増速機としても動作することが
、後述する様に有利な機能をしている。

次に、中間軸６６は、その中゛央部を二つのベアリング
８１ａおよびｓｔｂを介して円筒支承体８０に回転可能
に支承され、さらにこの支承体８０は第２図Ｆでも述べ
るようＫ、破線で示した立脚台８６上を摺動可能で、ス
タッドボルト８２、ナツト８３および枠体底面突部８５
からなるティクアップ機構８４によって入力および中間
軸間距離の調節を、蓋体２８を外すこ−とＫよって容易
に行い得るように構成される。

さらに中間軸６６の下方自由端には、小径定速ズー９９
１を装着され、その側壁に設けた三つのベルト溝には、
三本のＶベルト９２ａ、９２ｂおよび９２ｃが出力回転
軸９５に装着した大径定速グーＩＪ　９３　Ｋも巻回さ
れて、減速比が一定の減速・機９０を形成している。さ
らに、本実施例装置では、この出力軸９５が、入力軸す
なわち電動機回転子６０と軸心が一致しているので、ベ
ルト張力の調整その他の保守作業を行うのに上述したテ
ィクアップ機構８４によって簡単に行うことができる。

一方、出力軸９５は、その中央部を二つのベアリング９
６ａおよび９６ｂを介して出力フランジ９９によって支
持されておる。このフランジ９９は、上側および下側フ
ランジ９９ａおよび９９ｃによってそれぞれ枠体２７と
、ステー２３の中心部に設けた円形設置台１００とに固
着されている。

また、設置台ｌＯＯの貫通孔を介して突出保持９９ｂを
通って下方に突き出し、その先端ではオイルシール９７
および止め蓋９８から出力軸９５の７ア／取付部９５′
が延長している。この取付部９５′、には、四枚の羽根
体１０１と装着具１０２とを有する公知の送風ファン２
４が、二つのナツトによって装備してあろう また１、駆動側プーリ装置６２の摺動プ’−’Ｊ６２ｂ
の裏面部には、そのプーリと共に回転する羽根車７７と
偏心型ケーシング７６とからなる防熱プロワ装置６７が
装着され、湿り分の少ない外気を室内６１に導入する役
目をしている。一方、室内６１で熱交換された空気は、
蓋体２８の上面に配した吐出口３３を介して室外に排気
している。室内６１は静圧が高いので吐出口３３より逆
流して高湿外気が侵入することは無いつケーシング７６
は渦巻状のシロッコファンでモ良い。

第２図Ｂは、第２図ＡのＢ　−Ｂ’線断面図を示す。

ここでは第２図Ａで記明した部分の再説明は省く。

第２図Ｂでは、変速制御器６７およびパイロット電動制
御器１１０の関係と円筒支承体８０の構成が主に記しで
ある。枠体２３−は楕円形しておシ、その一部２３′は
張力プーリ機構１２０を設置するため部分的に突出し、
また符号２７“は蓋体２８のため開放している。この枠
体２：３にはパイロット′Ｊｉ、動制御部１１０が装着
されており、それはカバー目４に保持した公知のリサイ
クル電動機Ｉｌｌ　、歯ｒＬ減速Ｐ！に１１２および小
径スプロケット１１３を含んでいるっ後述する外部比例
信号によって電動１１１１１が型動されると、これに伴
ってスプロケット１１３がチェーン伝達体７４を回動し
、大径スプロケット７３に伝達し、変速制御器６７が変
速機６５の変速比を連続的かつ無段に制御する。一方、
円筒支承体８０は、水平状に突出した板状固着腕８０ａ
を有し、そこに三つの長穴８７ａ、８７ｂおよび８７ｅ
が明けられている。また枠体２３の置部から隆起して先
端を台状に加工されている立脚柱８６ａ、８６ｂおよび
８６ｃに設けたスタッドボルトを、固着腕８０ａの長穴
８７ａ　、８７ｂおよび８７ｅを挿入して、支承体８０
はナツト８８ａ。

８８ｂおよび８８ｂで固着される。長穴８７ａ。

８７ｂおよび８７ｃは、ベルト変換および張力調整のた
めのものである。

第２図Ｃは、第２図Ａに置に開示した防熱用遠心プロワ
装置７５と駆動側グーり装置６２との関係と示す外観斜
視図である。図中、ケーシング７６は、筒部７６ａ、渦
巻部７６ｂおよび吐出部７６ｅからなり、筒部には第２
図Ａで示した導、入配管３１と連通ずるフレキシブル管
３１’が取り付けである。

渦巻部７６ｂの一側壁は、グー＋７６２　ｂ自体が壁と
して機能している。このように構成したプロワ装置７５
は、プーリ装置６２の回転とともに、矢印方向に冷風を
供給する。なお、このプロワ装置７５は、本実施例に限
るものではなく、湿り気の少い外気を室内６１に導入し
得るものなら如ｆ町なるものでも良い。例えば、直流電
動機付シロッコ・ファンを枠体に設置してもよく、また
吸引型ファンのみを枠体に配し入力軸６０の動力をベル
ト増速機によって駆動しても良い。

第２図りは、第２図Ｂに示したパイロット電動制御部１
１０の構成図を示す。カバー１１４の腕１１４ａに縦お
よび横板部１１６ａおよび１１６ｂで形成するＴ型保持
板１１６の一面側には、電動機１１１、減速機器２、歯
車伝達体＋１３およびスプロケット７３が設置され、ま
た池面側は端子室１１８　’ｚ影形成ているつこの端子
室１１８は操作蓋＋１７の開放端１１９によって外部か
らリード線を接続できるようにしている。端子室１１８
は、後述するポテンショメータ１３１が設置されている
。なお、この制御部１１０は公知の油圧機構にて置替え
ても良い。

第２図Ｅは、第２図ＡのＥ−Ｅ’線断面図を示している
。この第２図Ｅでは、主に定速比ベルト減速機９０と張
力調節プーリ機１’１ｑ１２０の構成を示している。ベ
ルト減速機９０は、出来るだけ大きな動力を伝達できる
様に、二つのグーＩＪ　９１および９３の半径比を大き
くした減速機に構成されている。一方、張力調節プーリ
機構１２０は、ベルト９２の伸びを補償するもので、枠
体２７の底面に植立したシャフト１２１に支承されるア
ーム１２２には支持柱１２３を取り付けられ、そこにベ
ルト９２の背面を押圧するプーリ体１２４が支承されて
いる。アーム１２２の先端１２５には、コイルバネ１２
６を押圧されている調節棒１２７がピボット状に係止さ
れている、調節棒１２７は、枠体２７″′に取り付けた
調節ネジ＋２８でベルト９２への押圧力を調節する様に
働き、その一端は、ネジ１２８に明けたテーパ穴を経て
室外に突出し、透明の防滴カバー１３０を通して押圧力
の大きさを目視し計量できるようＫなっている。

第２図Ｆは、既に第２図Ａ乃至Ｂで述べた、円筒支承体
８０と枠体２７との関係を示す斜視図である。既に述べ
たようＫ、プーリ装置６４および小径プーリ９１を装着
した中間軸６６を支承する支承体８０は、固着腕８０ａ
に設けた三つの長穴に、スタンドボルト８９ａ、１ｌＬ
９ｂおよび８９ｃを通しナツト８８ａ、８８ｂおよび８
８ｃで固着され、支承体内０の位置決めは、このナツト
を緩めているとき、第２図Ａに述べたティクアップ機構
８４によって行う。

本実施例に示した可変送風制御装置２６は、１つの小密
閉室６１内に可変径ベルト変速機６５を定速化減速機９
０と共に収納したが、これ等を分離しベルト変速機６５
および主電動機２９を冷却塔ＩＯのファンスタック外に
設置しても良いっまたこの実施レリでは定速化減速機に
ベルト変速機９０を１吏用したが、これは公知の歯車減
速機で構成することも可能である、。

第２図Ａ乃至Ｆに示す送風装置の動作について上述した
所から理解できるが、ここで簡単に述るっ本発明では、
主電動機２９０回転入力動力に対し、第一段の伝達機に
増減速型変速機すなわち可変径ベルト変速機６５を、さ
らに第二段の伝達機に定速化減速機９０を中間軸６６を
介して連結している。可変径ベルト変速機６５は、前述
のよってベルト６５と二つのプーリ装置６２および６４
との接触円半径が一致しているとそのときの変速比は１
対１でありこの位置を境として増速機にもまた減速機と
しても働く。

このことは、−見すると、一旦増速してから再び減速機
９０で減速するため無駄のように考えられるが、しかし
このことは冷却塔にとって極めて有利な条件となる。

すなわち、冷却塔の送風ファ／２４の所要軸馬力Ｗは回
転数Ｎの三乗に比例し、最大増速時に最大動力が必要と
なるので、このときの伝達馬力を基準ＶＣｆＥ、連撮を
設計すれば良い。しかし、冷却塔送風＠酸は、一般工作
機と異り、負荷の変動が少く、かつ比較的軽負荷である
。一方、ベルト自体のもつ許容伝達馬力Ｗｏは回転数Ｎ
とベルト張力Ｔとの積で定まるため、増速機として動く
伝達機金柑いると回転数Ｎが高いので張力Ｔは小さくて
済む、このため初段すなわち第一段伝達機に増速機とし
ても働く可変径プーリ変速機２６を使用すると、小型軽
量化が可能で、冷却装置１０に設置する際に極めて有利
で、かつ安価にすることができる？なお、本実施例のよ
うに伝達装置２６を一つの筐体内に設置すると、保守作
業上も極め容易になる。

次に第３図Ａの電子調節回路装置５０の構成および動作
を説明する。電子調節回路装置５ｏは、ここでは、冷却
水温度を全て自動制御するためサーボ調節器の例を開示
したもので、第２図Ａ乃至Ｆの送風装置２５と共に、本
発明の送風制御装置を達成するものである。なお、本発
明に使用する温度調節回路は、冷却水温度を手動設定し
実測温度との偏差で制御する公知の調節計を使用しても
良い。

第３図Ａ中、調節回路装置５０は比例調節回路１３０と
パイロット電動制御機１１０の一部と、さらに“ノット
・スタート起動制御回路１６０との三の回路部分から成
シ、第１図で示した通り、主送風電動機２９に供給する
三相給電線ａＩ＋ａ２およびａ３との関係が図示されて
いる。三相電力線ＲおよびＳ相からは調節回路装置５０
に給電線！５５および１５６から倍電圧整流回路１５３
を介して電力を供給している。起動制御回路１６０には
起動および停止スイッチ１６１および１６２と、三つの
リレーＩＲ，２Ｒおよび３Ｒとを有している。またこの
即制御回路１６０からパイロット電動制御機１１０のリ
サイクル電動機１１１にも電力を供給している。なお電
動制御機１１０に三相で付勢する電動機を使用しても良
い。

比例調節回路１３０は、二つのブリッジ回路１３２およ
び１３５が接地点１３３を介して接続され、上段ブリッ
ジ回路＋３２は伝達装置２６の変速比を調節フるための
フィードバック・ボテン／ヨメータ＋３１（以下ＦＯＰ
と呼ぶ）が設けられ、また下側ブリッジ回路１３５には
、冷却水出口温度検出器すなわち、ｐｔバルブの如き測
温抵抗体５１が接続されている。

この比例調節回路１３０では、冷却水出口温度のみによ
って送風ファンの回転数を制御した実施例を示している
。一方、各ブリッジ回路１３２および１３５の出力は、
それぞれ演算増幅器１３７および１３８に供給され、こ
こで前置増幅された後、それぞれの出力Ｘおよびｙは抵
抗を介して接続点１４１にて偏差信号を作り出され、さ
らに演算増幅器１４２に加えられる。なお、変速比また
は冷却水温度の状態は切換スイッチｉ３９を介して指示
計１４０で指示される。増幅器１４３の偏差信号出力は
、フィルタ１４３を経て演算増幅器１４４へ入力される
。この演算増幅器１４４の非反転入力には抵抗を介して
その出力から正帰還が、また反転入力には四つのダイオ
ードから成る公知の不感帯回路１４５を経て負帰還さ　
゛れている。これは出力のハンチングを防止するための
ものである。

増幅器１４４の出力はさらに、増速側、駆動回路目６お
よび減速側駆動回路！・１７に供給され、それぞれの半
導体スイッチ１４８および１４．９を介してリレー１５
０および＋５１の付勢が制御される。また、増速側回路
１４６にはトランジスタ・スイッチ１４８と直列に接点
２Ｒ４が、また減速側回路１４７ではトランジスタ・ス
イッチ１４９と並列に接点２Ｒ２がそれぞれ接続されて
いる。一方、リレー１５０および１５１は出力接点１５
０ａおよび１５１ａを有し、リサイクル電動機１１１０
回転を制御している。電動機ＩＩＩけ、１駆動コイル１
ｌｌａおよびｔ”ｔ　ｔ　ｂとコノデンサ１１２で構成
する公知の電動機で、その出力の過剰回転を防止するリ
ミットスイッチＨ８およびＬＳが接続され、電源端子１
５７からの電力供給を制御している。

一方、起動制御回路１６０は、主電動機２９とパイロッ
ト電動機１１１の相互関係を規制する機能と、起動時に
伝達機２６が最低速すなわち軽負荷状態から起動するよ
うにするソフト・スタート機能とを行わせるものである
。そこには、常開接点岬！およびｌＲ２を有するリレー
ＩＲと、常開接点２Ｒ１。

２Ｒ２および常閉接点２Ｒ３および２Ｒ４を有するリレ
ー２Ｒと、さらに常開接点３Ｒ１、３Ｒ２、３Ｒ３およ
び３Ｒ４を持つリレー３Ｒとを含んでおり一１比例調節
回路１３０、パイロット電動制御部１１０および主電動
機２９の三つの回路を制御している。符号１６３は、サ
ーマル・プロテクタである。

次に第３図Ａの動作を説明する前に第３図Ｂを述べてお
く。第３図Ｂは、電子式比例調節回路１３０に外気気象
状態信号によって冷却装置すなわち冷却塔の冷却容量を
補償させる機能を持たせた他の実施例を示している。こ
の実施例では、はぼ第３図Ａと同じ構成であるので、異
なる回路部分のみを示してあり、冷却水出口乾球温度検
出器５１以外に外気乾球温度検出器５３および外気相対
湿度検出器５４をそれぞれ図示のように接続されている
。既に述べたように冷却塔は、通常外気二／タルビ量ま
たは外気湿球温度に影響されるが、ここに使用した検出
器５３および５４け　実質的にこ九等の潰に近似した補
償を行わせるためである。

なお、精度の低いラフな制御を行うには、湿度検出器５
４を省いて単なる冷却水出口温度と外気温度の差で制御
しても良く、さらに前述した様に、冷却塔の原理に基づ
いて、外気温度検出器５３の代りに、端子ｍおよび０間
に公知の外気湿球温度検出器もしくは外気エンタルピ検
出器などの外気状態検出器５２（第１図参照）を使用し
増幅器１３８の出力信号として、冷却水出口温度とこれ
等の外気状態量との差を制御入力としても良いことは当
業者に明らかなことである。ただし、これ等の外気状態
検出器５２は、外気状態量を電気的な信号、９１１えば
抵抗値の変化量として変換できるものであることが必要
である。なお、当業者ならば、冷却水入口水温と出口水
温の差信号によっても制御でき、さらに本冷却装置を適
用する機器すなわち例えば冷凍機などの種類によっては
、冷却水入口温度によって制御した方が有利な場合もあ
り、これは周知のことである。

次に第３図ＡおよびＢの動作を簡単に述べる。

元スイッチ３８と予しめ投入しておき、次に起動スイッ
チ＋６１を抑圧投入すると２接点２Ｒ３、グロテクタ１
６３を経てリレー３Ｒが付勢されるので、接点３Ｒ１に
よって自己保持する。接点３Ｒ２の閉成で主電動機２９
が起動され、接点３Ｒ３を介して調節回路１３０に給電
され、さらに給電インタロック接点３Ｒ４の閉成により
パイロット部１１０へも給電される。このときリレー２
Ｒは消勢されているが、ローリミツトスイッチＬＳが閉
成され調節回路１６０が比例制御動に入ると、リレーＩ
Ｒは付勢されて、接点ＩＲ２が閉成し、パイロット部１
１０も動作を開始する。

まず、第１図に示す冷却塔の冷却水出口温度が比較的高
いときは、ブリッジ回路１３５の出力ｙはブリッジ回路
１３２の出力Ｘよシ高いため正信号が増幅器１４２の出
力２に表われ、比例スイッチ出力を増幅器１４４から供
給し、増速回路１４６のリレー１５０を駆動する。これ
に伴い接点１５０ｍが反転するため、リサイクル電動機
１１０は変速機６５が増変速機６５の変速制御部６７に
この信号が伝達され、プーリ装置６２および６４とベル
ト６３との接触円の半径が既に述べた様に変化し、これ
に伴い出力軸９５および送風ファン、の回転数が連続的
かつ比例的に増加して行く。増幅器１４２の出力が次第
に小さくなり不感帯回路１４５で定まる不感帯域に入る
と、リレー１５０は消勢されパイロット部１１０の動作
も停止し、主電動機２９のみが回動する。逆に冷却水出
口温度が次第に低下し、その結果出力Ｘが出力ｙに比し
犬きくなり、増幅器１４２に負信号出力が生じ所定の大
きさの値となると、減速指命回路１４７が付勢されてリ
レーｔＳｔを励磁し、今度はその接点ｔｓｔａのみが閉
成する。すると上述とは逆にリサイクルに電動機１１１
が、変速＠６５を減速する方向に回転する。このため伝
達機出力軸９５および送風ファンの回転数は次第に連続
的かつ比例的に減少して行き、やはり所定不感帯域に達
するとその減速動作を停止し、主送風電動機２９のみが
回動する。

この様な動作は、冷却水温が調節回路１６０で定められ
た所定比例帯領内で、その温度変化に怪って常時行われ
、冷却水温度を常に所定範囲内に保つ機能をする。また
第３図Ｂのブリッジ回路１３５′を使用すると外気気象
状態の変化に対しても応答し、例えば実質的に外気湿球
温度が低いときＫは、冷却塔の冷却効率も上昇するため
、送風ファン２４の回転数がその変化に応じて低下する
ように調節回路１６０が作動する。

次に、停止スイッチ１６２を押圧すると、接点３Ｒ１、
スイッチ１６２分経てリレー２Ｒが付勢され、接点２Ｒ
Ｉ　Ｋで自己保持され、接点２Ｒ３が開成する。さらに
接点２Ｒ２がトランジスタ１−４９を短絡するためリレ
ー１５１が付勢され、一方接点２Ｒ４が開成するのでリ
レー１５６は強制的に消勢される。このときリレー３Ｒ
はまた励磁されているので、主電動機２９０回転は持続
し、接点３Ｒ４も閉成しているため、パイロット部１１
０は、接点１５１ｍの反転によって、変速機６５を強制
的に減速状態に移行するように制御する。そのため、つ
いＫは、低速側リミットスイッチＬＳを開放するまでに
達し、リサイクル電動機ＩＩ＋は停止し、さらにリレー
ＩＲは消勢して接点ｔＲｔが開放されるためリレー３Ｒ
も消勢し、主送風電動機２９の回転は停止し、調節回路
１３０への給電も阻止され、接点３Ｒ１の開成によって
リレー２Ｒも自己保持を解かれ、全制唾系は停止する。

すなわち、起動制御回路１６０は、ベルト６３が減速比
の最も大きい状態すなわち従動側プーリ装置６４の最外
周の付近で挾持された状態で停止するように働く。この
ことは、ベルト交換または張力調節などの保守作業を極
めて容易に行わせる利点があり、さらに次の再起動の際
にば、必ず軽負荷すなわち最低速状態から起動するだめ
のソフトスタート機能を果している。このため主電動機
２９の消費電力が軽減されるだけでなく、場合によって
は電動機スタータ等の補助起動機が不用にできることも
ある。また、起動時に低速側スイッチＬＳが開成してい
ても、増速指命回路１４６が先に動作・するので、その
後スイッチＬＳは閉成され、調節回路１６０の比例動作
に支障が生じない。

〔発明の効果〕

以上のように１本発明の変速機によｎば、主動力の変速
機構を機械的手段で、ま几変速比の制御機構を電気的手
段で、更に両者の結付部分を電気機械変換手段でそｎぞ
ｎ構成しメカトロニクス化しているので、送風ファンの
ように大きい慣性モーメトヲ持つ工うな負荷に対しては
１機械部分と電気部分との互いの利点を結付させること
にエリ、最も適した安価な変速機を実現できる。

すなわち１機械的手段として無段増減速を行う可変径４
ルト変速装置を初段に用し次段で減速しているので、こ
のような構造の変速機では１例えば送風ファンに適用し
之場＠には送風ファンの最大負荷状態である最高回転時
に一担増速し次後に再び減速することになるが、このこ
とはその分だけベルトに加わる張力の負担が軽くて済む
ことを意味し、ひいては動力伝達機を小型にすることが
できるうコンノぞクト化を要求される負荷機器にあって
は本発明の変速機は極めて有利に働き、しかも変速範囲
が広く採ｎ全範囲で効率よく伝達するので、単に節電運
転だけでなく冷却水温などのプロセス量の定値制御など
には非常に効果的であり精度の高いプロセス制御に特に
有効である。ま几可変径ベルト変速機はベルトに工って
起動衝撃を有効に吸収し、しかも平常運転時には衝５Ｉ
Ａｋ受けることがないため機械部分の損傷が少く長寿命
化が図ｎ；ｂ−１ｔめ、その工業的価値は太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は２本発明の一実施例変速機を適用し友冷却装置
の概要構成図であり、 第２図Ａ乃至Ｆは、同実施例変速機の各部構造図であり
、第２図Ａは、同送風機の全体構造図である。ｆた 第２図Ｂは、第２図Ａのｒ３−８’線断面図を。 第２図Ｃけ、その駆動側プーリ装置の部分斜視図を 第２図ＤＦｉ、電気制御式のノぞイロット制御部の断面
図り 第２図Ｅは、第２図Ａ　１７）　ｇ　−Ｅ’線断面図を
、ま九 第２図Ｆは、その従動側プーリ装置の部分斜視′図を、
さらに 第３図Ａは、同実施例送風機の構成の一部である回路装
置の接続図であり、第３図Ｂは、同回路装置の他の実施
例ブリッジ回路結線図を示すつ図中、 １０・・・冷却装置すなわち冷却塔 ２５・・・送風装置 ４０・・・ターゼ冷凍機 ５０・・・電子調節回路装置 ６５・・・可変径ベルト変速機 ９０・・・定減比減速機 １１０・・・ノぞイロット電動制御部 １３０・・・調節回路 １６０・・・ンフ）−スタート起動制御回路特許出願人
　　東累自動機工株式会社 Ｆ１口、　３ＡＩ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）、［イ］、入力軸および中間軸間で無段の増減速
   動作をする可変径ベルト変速装置と、 ［ロ］、このベルト変速装置に機械的に連動して機械的
   変速信号を与えるパイロット制御装置と、［ハ］、出力
   軸および上記中間軸間に設けたベルト減速装置と、 ［ニ］、上記入出力軸を互に同軸に配置し、上記パイロ
   ット制御装置を側壁部に取付け室内にて上記ベルト変速
   装置に連結させるように上記ベルト変速装置および減速
   装置をまとめて収納する単一のハウジングと、 からなると共に、上記入力軸および出力軸が互いに同軸
   状態に配置されている上記出力軸を変速させてなる変速
   機。
2. （２）、［イ］、入力軸および中間軸間で無段の増減速
   動作をする可変径ベルト変速装置と、 ［ロ］、このベルト変速装置に機械的に連結し電気的変
   速信号を機械的変速信号に変換するパイロット制御装置
   と、 ［ハ］、出力軸および中間軸間で定速比動作をするベル
   ト減速装置と、 ［ニ］、上記入力軸および出力軸が同軸ないし近傍に配
   置し、上記可変径ベルト変速装置、パイロット制御装置
   およびベルト減速装置をまとめて収納する単一のハウジ
   ングと、さらに ［ホ］、上記パイロット制御装置に接続されて上記電気
   的変速信号を供給する回路装置と、 からなると共に、上記入力および出力軸が互いに同軸状
   態に配置されている上記出力軸を変速させてなる変速機
   。
3. （３）［イ］、入力軸および中間軸間で無段の増減速動
   作をする可変径ベルト変速装置と、 ［ロ］、このベルト変速装置に機械的に連結し電気的変
   速信号を機械的変速信号に変換するパイロット制御装置
   と、 ［ハ］、出力軸および中間軸間で定速比動作をするベル
   ト減速装置と、 ［ニ］、上記中間軸の中央部を支承する保持体を常時は
   固着する固定装置とベルト変換時は摺動させる巻上装置
   とからなる位置決め装置、 ［ホ］、上記入力軸および出力軸が同軸ないし近傍に配
   置し、上記可変径ベルト変速装置、パイロット制御装置
   およびベルト減速装置をまとめて収納する枠体、上記中
   間軸を支承したまま上記保持体を取外し可能に施した開
   口を封止する蓋体とを含む単一のハウジングと、さらに ［ヘ］、上記パイロット制御装置に接続されて上記電気
   的変速信号を供給する回路装置と、 からなると共に、出力軸が互に同軸状態に配置されてい
   る上記出力軸を変速させてなる変速機。
4. （４）、［イ］、入力軸および中間軸間で無段の増減速
   動作をする可変径ベルト変速装置と、 ［ロ］、このベルト変速装置に機械的に連結し電気的変
   速信号を機械的変速信号に変換するパイロット制御装置
   と、 ［ハ］、出力軸および中間軸間で定速比動作をするベル
   ト減速装置と、 ［ニ］、上記入力軸および出力軸が同軸ないし近傍に配
   置し、上記可変径ベルト変速装置、パイロット制御装置
   およびベルト減速装置をまとめて収納すると共に、室内
   を放熱するために室外より冷却空気の導入口および排出
   口を施された単一のハウジングと、 ［ホ］、上記冷却空気の導入口および排出口の空気流路
   のいずれかの位置に配置され該冷却空気を強制通風する
   ブロワ装置と、さらに ［ヘ］、上記パイロット制御装置に接続されて上記電気
   的変速信号を供給する回路装置と、 からなると共に、出力軸が互に同軸状態に配置されてい
   る上記出力軸を変速させてなる変速機。
5. （５）、［イ］、入力軸および中間軸間で無段の増減速
   動作をする可変径ベルト変速装置と、 ［ロ］、このベルト変速装置に機械的に連結し電気的変
   速信号を機械的変速信号に変換するパイロット制御信号
   と、 ［ハ］、出力軸および中間軸間で定速比動作をするベル
   ト減速装置と、 ［ニ］、上記入力軸および出力軸が同軸ないし近傍に配
   置し、上記可変径ベルト変速装置、パイロット制御装置
   およびベルト減速装置をまとめて収納する単一のハウジ
   ングと、さらに ［ホ］、上記パイロット制御装置に接続されて上記電気
   的変速信号を供給する変速指令回路と、上記入力軸の回
   動を停止する時に該変速指令回路から強制減速指令信号
   を供給し上記出力軸が最低回転数のとき上記入力軸の回
   動を停止させる起動制御回路とを有する回路装置と、か
   らなると共に、上記入力および出力軸が互いに同軸状態
   に配置されている上記出力軸を変速させてなる変速機。