JP2007120445A - ターボファン - Google Patents

Abstract

【課題】熱可塑性樹脂にて成形されるターボファンに関し、組立時の溶着を確実に行い、組立て不具合の発生を防止し、騒音の悪化の抑制を図ることを目的とする。
【解決手段】中央部にモータの回転軸に固定されるボス２ｂを有する主板２の周辺で該ボスの周囲に複数枚の翼３を立設した状態で一体成形されたファン本体９と、吸込み導風壁を形成するシュラウド４とが固着されて一体となるよう熱可塑性樹脂で成形されたターボファン１において、各翼３の翼先端側に、底部に回転軸と垂直な平坦面５ｂを有する凹状嵌合部５をそれぞれ形成し、かつシュラウド４のファン本体９の各翼３と相対する位置に、回転軸と平行に延出し、底部に回転軸と垂直な平坦面７ｂを有する凸状嵌合部７をそれぞれ形成し、少なくとも凹状嵌合部５と凸状嵌合部７の平坦面５ｂ、７ｂが密着して一体に接合されるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に搭載される熱可塑性樹脂にて成形されるターボファンに係り、騒音悪化を抑制しつつ溶着組立性の向上及び強度向上を図ったターボファンに関するものである。

従来のターボファンは、主板と裏側に開口をもつ袋状の中空構造の複数の翼とが熱可塑性樹脂にて一体成形されたファン本体と、シュラウドとで構成されている。
また、ファン本体のそれぞれの翼には翼先端部から翼中空部に連通する嵌合メス部が形成され、シュラウドの各翼相当位置にはシュラウドよりファン高さ方向に延出する嵌合オス部が形成されている。

そして、シュラウドの嵌合オス部はファン本体の嵌合メス部に挿入後、シュラウドの表面とファン本体の傾斜面となる翼先端溶着部及びシュラウドの嵌合オス部の側面とファン本体の嵌合メス部の側面が固着されて一体となり、ターボファンが形成されている。
このように形成されたシュラウドとファン本体の両者を固着させる際、シュラウドの嵌合オス部とファン本体の嵌合メス部とにより、容易かつ正確に位置決めが可能なため、製造精度が向上すると共に、生産性を向上させることができる（例えば、特許文献１参照）。
特許第３５０９４５６号公報

従来のターボファンは上述のように構成され、シュラウドとファン本体の固着時の製造精度が向上し、生産性の向上が可能である。
しかし、シュラウドとファン本体との溶着面は、シュラウドの表面とファン本体の傾斜面となる翼先端溶着部及びシュラウドの嵌合オス部の側面とファン本体の嵌合メス部の側面であり、シュラウドとファン本体の組立て溶着時にターボファンの回転軸方向（上下方向）に両者が加圧されるが、ファン本体の翼先端溶着部は翼の回転方向に傾斜設置されているので翼先端溶着部は傾斜面となり、そのために上下方向の力が逃げ、翼に水平方向の力が付加されて溶着力が低下し、均等に溶着されないおそれがある。
また、水平方向の力を吸収するのは、シュラウドの嵌合オス部とファン本体の嵌合メス部の側面のみであるため、シュラウドの嵌合オス部とシュラウドの接続面に応力が集中して破損するおそれがある。

本発明は上述のような問題点を解消するためになされたもので、熱可塑性樹脂にて成形されるターボファンに関し、組立て時の溶着を確実に行い、組立て不具合の発生を防止し、騒音の悪化の抑制を図ったターボファンを得ることを目的とする。

本発明に係るターボファンは、中央部にモータの回転軸に固定されるボスを有する主板の周辺で該ボスの周囲に複数枚の翼を立設した状態で一体成形されたファン本体と、吸込み導風壁を形成するシュラウドとが固着されて一体となるよう熱可塑性樹脂で成形されたターボファンにおいて、各翼の翼先端側に、底部に回転軸と垂直方向の平坦面を有する凹状嵌合部をそれぞれ形成し、かつシュラウドのファン本体の各翼と相対する位置に、回転軸と平行に延出し、底部に回転軸と垂直な平坦面を有する凸状嵌合部をそれぞれ形成し、少なくとも前記凹状嵌合部と前記凸状嵌合部の平坦面が密着して一体に接合されるようにしたものである。

以上説明したように、本発明によれば、各翼の翼先端側に形成された凹状嵌合部及びシュラウドのファン本体の各翼と相対する位置に形成された凸状嵌合部はそれぞれ回転軸と垂直な平坦面を有するので、シュラウドとファン本体の組立時のターボファン回転軸方向に加圧される際、少なくとも凸状嵌合部及び凹状嵌合部の両平坦面で確実に力を受けて溶着されるので、組立て不具合が防止でき、さらに凸状嵌合部及び凹状嵌合部のそれぞれの前記平坦面と側面、さらにシュラウド表面と翼先端側の接合面とが同時に溶着されてシュラウドとファン本体の溶着面となり、全体として溶着面が増加し強度が向上し、品質の高いターボファンが得られる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るターボファンのシュラウドとファン本体の組立時の状態を示す斜視図、図２は同ターボファンの構成を示す斜視図、図３は同ターボファンのファン本体の構成を示す斜視図、図４は同ターボファンのファン本体の翼一枚の部分を示す拡大斜視図、図５は同ターボファンのシュラウドのファン内部側から見た状態を示す斜視図、図６（ａ）はシュラウドとファン本体の組立時の状態の概略を示す縦断面図、図６（ｂ）はシュラウドとファン本体の組立時の状態の概略を示す斜視図、図７（ａ）はファン本体の嵌合凹部近傍の空気の流れＡの様子を示した斜視図、図７（ｂ）はファン本体の嵌合凹部近傍の空気流れＡの様子を示した模式図である。

図１、図２において、本発明の実施の形態１に係るターボファン１は、円盤状の主板２の周辺部に複数の翼３が立設した状態で一体成形されたファン本体９と、ファン本体９の複数の翼３の翼先端側に組み付けられ、ファンの吸込導風路を形成するシュラウド４とで構成されている。
その主板２は、その中央部にモータを覆うように形成された凸形状のハブ２ａと、ハブ２ａの中心部にモータのシャフトが高さ方向（図１の上下方向）に挿入されて固定されるボス２ｂとを有している。

また、図３、図４、図６（ａ）、（ｂ）において、主板２に立設する翼３は、その翼先端側の翼先端部３ａと、内部が中空の翼中空部３ｂとを有して形成されている。
そして、翼３の翼先端部３ａのうち、シュラウド４との接合面３ｃには、翼先端側に開口をもち翼先端部３ａから主板２側へ向け徐々に狭くなる凹状嵌合部５が形成されている。その凹状嵌合部５は回転軸方向に延びる凹状嵌合部側面５ａと、底部に回転軸と垂直方向で主板２と平行な底部である凹状嵌合部平坦面５ｂとを有している。

さらに、図５に示すように、シュラウド４には、ファン本体９の翼３と相対する位置に、先細り形状の凸状嵌合部７が形成されている。その凸状嵌合部７は回転軸方向に延びる凸状嵌合部側面５ａと、底部に回転軸と垂直方向で主板２と平行な底部である凸状嵌合部平坦面７ｂと、シュラウド外側表面に開口をもつ嵌合凹部７ｃとを有している。

ファン組立時、図２、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、翼３の凹状嵌合部５にシュラウド４の凸状嵌合部７が挿入され、ターボファン１の回転軸方向（上下方向）にシュラウド４、主板２が加圧される際、凸状嵌合部７及び凹状嵌合部５の各平坦面７ｂ、５ｂと各側面部７ａ、５ａ、さらにシュラウド４と翼先端部３ａの接合面３ｃとがシュラウド４とファン本体９の溶着面となり、例えば超音波溶着にて一体に組み立てられる。なお組立て固着方法として、接着剤等用いてもよい。

この実施の形態１のようにターボファン１を形成することにより、ファン本体９の翼先端部３ａの凹状嵌合部５とシュラウド４におけるファン本体９の翼３と相対する位置に形成される凸状嵌合部７とはそれぞれ回転軸と垂直な平坦面５ａ、７ａを有するので、シュラウド４とファン本体９の組立て溶着時においてターボファン１の回転軸方向（上下方向）に加圧される際、凸状嵌合部７及び凹状嵌合部５の両平坦面５ａ、７ａで確実に力を受けて溶着されるので、組立て不具合が防止できる。
さらに、凸状嵌合部７及び凹状嵌合部５のそれぞれの平坦面５ｂ、７ｂ及び側面５ａ、７ａ、さらにシュラウド４と翼３の接合面３ｃとが同時に溶着されてシュラウド４とファン本体９の溶着面となり、従来のターボファンに比べ全体として溶着面が増加して強度が向上し、品質の高いターボファンを得られる。

また、嵌合凹部がファン外側に突出している場合、この突出部によりシュラウド４の表面の空気の流れＡが拡散されて乱されることにより、吹出口８からの空気の流れと干渉、乱れ騒音が悪化してしまうが、この実施の形態１のように、シュラウド４の凸状嵌合部７のシュラウド外側表面に開口をもつ嵌合凹部７ｃは、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、シュラウド４の外側に突出せず、へこんだ凹形状となるため、シュラウド４の表面の空気の流れＡは嵌合凹部７ｃを通って拡散しないため、ファン吹出口８からの流れに乱れを与えず騒音悪化を抑制することができる。

実施の形態２．
図８は本発明の実施の形態２に係るターボファンの構成を示す斜視図、図９は同ターボファンのシュラウドとファン本体の組立時の状態を示す斜視図、図１０は同ターボファンのシュラウドのファン内部側から見た状態を示す斜視図である。
この実施の形態２において、実施の形態１と同様の構成は実施の形態１と同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。
図８、図９において、この実施の形態２における主板２に立設する翼３は実施の形態１の中空構造と異なり、薄肉で平板状に構成されている。

その翼３の翼先端部３ａのうち、シュラウド４との接合面３ｃには翼先端側に開口をもち翼先端部３ａから主板２側へ向け徐々に先細り形状の凹状嵌合部５が形成されている。その凹状嵌合部５は底部に主板２との平行の凹状嵌合部平坦面５ｂを有している。
また、図９、図１０に示すように、シュラウド４におけるファン本体９の翼３と相対する位置に、ファン内部側面から回転軸と平行に延出し、先細りの薄肉平板状の凸状嵌合部７が形成されている。その凸状嵌合部７は底部に回転軸と垂直で主板２と平行な平坦面７ｂを有している。

ファン組立て時、図９に示すように、翼３の凹状嵌合部５にシュラウド４と平板状の凸状嵌合部７が挿入され、ターボファン１の回転軸方向（上下方向）にシュラウド４、主板２が加圧される際、凸状嵌合部７及び凹状嵌合部５の各平坦面７ｂ、５ｂと各側面部７ａ、５ａ、さらにシュラウド４と翼先端部３ａの接合面３ｃとがシュラウド４とファン本体９の溶着面となり一体に組み立てられる。

この実施の形態２のようにターボファンを形成することにより、翼３が中空構造でなく薄肉平板状であっても、ファン本体９の翼３の凹状嵌合部５及びシュラウド４におけるファン本体４の翼３と相対する位置に形成される凸状嵌合部７には、それぞれ回転軸と垂直な平坦面５ｂ、７ｂを有するので、シュラウド４とファン本体９の組立て溶着時のターボファンの回転軸方向（上下方向）に加圧される際、凸状嵌合部７および凹状嵌合部５の両平坦面５ａ、７ａで確実に力を受けて溶着されので、組立て不具合が防止できる。
さらに、凸状嵌合部７及び凹状嵌合部５のそれぞれの平坦面５ｂ、７ｂ及び側面５ａ、７ａ、さらにシュラウド４と翼先端部３ａの接合面３ｃとが同時に溶着されてシュラウド４とファン本体９の溶着面となり、、従来のターボファンに比べ全体として溶着面が増加して強度が向上し、品質の高いターボファンを得られる。

また、この実施の形態２では、主板２に立設する翼３は薄肉で平板状に構成され、翼３の凹状嵌合部５に嵌合するシュラウド４におけるファン本体９の翼３と相対する位置に形成される凸状嵌合部７も薄肉平板状であるので、翼３とシュラウド４の凸状嵌合部７とが中空である実施の形態１に比べ、主板２と主板２に形成される翼３との一体成形が容易であり、シュラウド４とシュラウド４に形成される複数の凸状嵌合部７との一体成形も容易となった。

本発明の実施の形態１に係るターボファンのシュラウドとファン本体の組立時の状態を示す斜視図。 同ターボファンの構成を示す斜視図。 同ターボファンのファン本体の構成を示す斜視図。 同ターボファンのファン本体の翼一枚の部分を示す拡大斜視図。 同ターボファンのシュラウドのファン内部側から見た状態を示す斜視図。 （ａ）はシュラウドとファン本体の組立て時の縦断面概略図。（ｂ）はシュラウドとファン本体の組立て時の斜視概略図。 （ａ）はファン本体の嵌合凹部近傍の空気の流れＡの様子を示した斜視図。（ｂ）はファン本体の嵌合凹部近傍の空気の流れＡの様子を示した模式図。 本発明の実施の形態２に係るターボファンの構成を示す斜視図。 同ターボファンのシュラウドとファン本体の組立時の状態を示す斜視図。 同ターボファンのシュラウドのファン内部側から見た状態を示す斜視図。

符号の説明

１ ターボファン、２ 主板、２ａ ハブ、２ｂ ボス、３ 翼、３ａ 翼先端部、３ｂ 翼中空部、３ｃ 接合面、４ シュラウド、５ 凹状嵌合部、５ａ 凹状嵌合部側面、５ｂ 凹状嵌合部平坦面、７ 凸状嵌合部、７ａ 凸状嵌合部側面、７ｂ 凸状嵌合部平坦面、７ｃ 嵌合凹部、８ ファン吹出口、９ ファン本体、Ａ 空気の流れ。

Claims (4)

1. 中央部にモータの回転軸に固定されるボスを有する主板の周辺で該ボスの周囲に複数枚の翼を立設した状態で一体成形されたファン本体と、吸込み導風壁を形成するシュラウドとが固着されて一体となるよう熱可塑性樹脂で成形されたターボファンにおいて、
   各翼の翼先端側に、底部に回転軸と垂直な平坦面を有する凹状嵌合部をそれぞれ形成し、かつシュラウドのファン本体の各翼と相対する位置に、回転軸と平行に延出し、底部に回転軸と垂直な平坦面を有する凸状嵌合部をそれぞれ形成し、少なくとも前記凹状嵌合部と前記凸状嵌合部の平坦面が密着して一体に接合されたことを特徴とするターボファン。
2. 前記凸状嵌合部はシュラウド外側表面に開口をもつ嵌合凹部を有することを特徴とする請求項１記載のターボファン。
3. 前記凸状嵌合部は薄肉平板状であることを特徴とする請求項１記載のターボファン。
4. 前記凹状嵌合部を有する翼は薄肉平板状であることを特徴とする請求項１又は３記載のターボファン。
   

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