CN103069175A

CN103069175A - 螺旋桨式风扇及其制造方法

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Publication number: CN103069175A
Application number: CN2011800343805A
Authority: CN
Inventors: 吉田春善
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2010-07-15
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2031-07-12
Also published as: EP2594806B1; JP2012021485A; EP2594806A4; WO2012008454A1; EP2594806A1; US9316233B2; US20130108461A1; CN103069175B; JP5454400B2

Abstract

本发明涉及的螺旋桨式风扇，具有由端面壁和周壁形成的轮毂和在该轮毂外周的多片叶片，且通过使用含有长纤维的树脂材料的注塑成型而成型，在一片上述叶片相对于上述轮毂的叶片根部所对应的上述端面壁的部位，设置多个用于注射含有上述长纤维的树脂材料的注射位置来成型。

Description

螺旋桨式风扇及其制造方法

技术领域

本发明的实施方式，涉及利用树脂材料的注塑成型而制造的螺旋桨式风扇及其制造方法，具体而言，涉及耐久性得到提高的螺旋桨式风扇及其制造方法。

背景技术

作为现有在空调机的室外机或空气清洁机、换气装置等中设置的、用于输送空气等流体的螺旋桨式风扇，已知有利用在丙烯树脂等热可塑性树脂中以规定的比例（例如，30重量％）混入玻璃纤维等的纤维强化塑料（FRP-Fiber Reinforced Plastic），在注射压力、模具温度等成型条件为规定值的情况下通过注塑成型而成型的技术。

在图5中，表示的是用于上述螺旋桨式风扇的注塑成型的普通的注塑成型机110。该注塑成型机110包括：使作为素材的树脂材料熔融并将其注射的注射单元111；将来自注射单元111的熔融树脂进行模具成型的模具112；在成型后打开模具112的模具开关机构113；和在开模后将成型品顶出从而使其脱模的顶出机构114。

接着，利用图6至图8说明使用该模具112的成型加工步骤。如图6所示，模具112是包括：固定模具121、移动模具122和位于这两者中间的中间模具123的三组型模具，在移动模具122的后方侧配置有由顶出机构114驱动的多个顶出销124。

接着，在将固定模具121、移动模具122和中间模具123以规定的合模压力接合的状态下，在移动模具122与中间模具123之间形成的未图示的模腔内，通过横跨固定模具121与中间模具123而形成的未图示的流道，从注射单元111注射熔融树脂从而形成与模腔的内面形状一致的成型品。

在图7中表示成型后将固定模具121、移动模具122和中间模具123相互分离而开模的状态。由于这种开模方式，在模腔内成型的成型品116以附着在移动模具122的成型面上的状态而残留，另外，在流道内固化的流道部件117以附着在固定模具121一侧的状态而残留。

在将模具112开模的状态下，如图8所示，让顶出销124前进，利用顶出销124使成型品116脱离移动模具122，并且使流道部件117脱离固定模具121。这样制造的成型品116就是如图3所示的作为成型目的物的螺旋桨式风扇101。另外，模具112中的螺旋桨式风扇101的注塑成型状态如图4所示。

如图3所示，螺旋桨式风扇101包括：大致有底圆筒形状的轮毂102，其具有周壁105和端面壁106，在端面壁106的中心部分设置有轮毂孔（boss）104，用于插入使螺旋桨式风扇101旋转的未图示的马达的驱动轴；和一体地安装在轮毂102的周壁105上的三片形状相同的叶片103。如上所述，该螺旋桨式风扇101是使用具备图4所示的模具112的注塑成型机110，通过注塑成型制造而成的。

如图4所示，若将移动模具122与中间模具123接合，则在移动模具122与中间模具123之间形成模腔127。另外，若将固定模具121与中间模具123接合，则在固定模具121与中间模具123之间形成用于将从注射单元111的注射喷嘴111a注射的熔融树脂供给模腔127的流道128。

在此，考虑到轮毂102的脱模性，模腔127被设定为以下形状：移动模具122一侧的成型面125构成叶片103的正压面103a，中间模具123一侧的成型面126构成叶片103的负压面103b。另外，流道128如图3所示，为与螺旋桨式风扇101的叶片103的片数对应的三叉分歧路状的形状，流道128的各分歧路部的下游端是作为将熔融树脂注入模腔127的注射口发挥作用的浇口129。

因此，从注射喷嘴111a以规定的注射压力使熔融树脂通过流道128向模腔127内注射，熔融树脂填充在模腔127内，从而使具有与模腔127的内面形状一致形状的螺旋桨式风扇101成型。

此时，在流道128内，由供给此处的熔融树脂形成具有与流道128的内面形状一致形状的流道部件117，流道部件117在各浇口129与螺旋桨式风扇101一体连接。在模具112开模时，在各浇口129将螺旋桨式风扇101与流道部件117切断分离。因而如图3所示，在成型后的螺旋桨式风扇101的端面壁106上，残留与流道部件117的切断痕迹，即、三处浇口痕迹118。

然而，螺旋桨式风扇的叶片形状通常对送风性能有很大影响，所以按照极其精密的计算而设计，特别是在制作螺旋桨式风扇时，必须仔细谨慎以得到与设计形状一致的叶片形状。

例如，若将流道128的浇口129设定在与模腔127的叶片103的翼面（图4所示的负压面103b）对应的位置，会在成型的螺旋桨式风扇101的各叶片103的翼面上分别形成浇口痕迹118，由于该浇口痕迹118的存在，翼面变得凹凸，导致翼面形状与设计形状不同，因此存在送风性能降低的可能性。

因此，在现有技术中一般来说，如图3和图4所示，避免将各浇口129设置在叶片103一侧，而设定在轮毂102的端面壁106上、且与周壁105的叶片103的叶片根部对应的位置。

再者，关于以上说明的现有的螺旋桨式风扇的形状、制造方法，记载在例如专利文献1中的现有技术说明中。

另外，在以上说明的现有的螺旋桨式风扇中，由于注塑成型时的浇口129的个数为，对于每个叶片103设置一处，所以如图9所示，从浇口129流入模腔127的熔融树脂如记号400所示的树脂的流向那样流动。

具体而言，从浇口129流入模腔127的熔融树脂从浇口129向模腔127内扩散流动，如图9所示的树脂的流向400(400a～400f）那样流动。叶片103与轮毂102的周壁105通过叶片根部200接合，从该叶片根部200到叶片103的前端部分的厚度，如图4所示，从叶片根部200朝向叶片103的前端部分逐渐变薄。

从浇口129流入的熔融树脂最先到达浇口129（浇口痕迹118）正下方的叶片根部200。由于上述的从叶片根部200到叶片103的前端部分的厚度不同，所以到达的熔融树脂会先在沿着叶片根部200的方向流动，而不是朝向叶片103的方向，即如图9所示的树脂的流向400a和400b那样流动。然后，以其他路径到达叶片根部200的熔融树脂被该树脂的流向400a和400b推动，如图9所示的树脂的流向400c～400f那样，以沿着叶片根部200的方向流动。

熔融树脂为纤维强化塑料，含有长纤维300，由于该长纤维300的取向方向与树脂的流向平行，因此基于上述的树脂的流向400a～400f，其取向方向以沿着叶片根部200的方向取向。在使螺旋桨式风扇101旋转时有可能由于施加于叶片根部200的力而在叶片根部200产生沿叶片根部200方向的龟裂，若该龟裂产生的方向与长纤维300的取向方向相同，则相对施加于叶片根部200的力的强度变差，所以在使螺旋桨式风扇101旋转时，即使转速（例如，2,500rpm）较低，也有可能在叶片根部200引起叶片103断裂。

[专利文献]

[专利文献1]日本专利第3928380号公报（第2～3页，图3～图8）

发明内容

本发明目的在于解决上述问题，提供一种螺旋桨式风扇及其制造方法，能够提高叶片的叶片根部的强度，即使以更高的转速旋转，叶片的叶片根部也不会断裂。

本发明为解决上述课题，涉及一种螺旋桨式风扇，具有由端面壁和周壁形成的轮毂和在该轮毂外周的多片叶片，且通过使用含有长纤维的树脂材料的注塑成型而成型，在一片叶片相对于轮毂的叶片根部所对应的端面壁的部位，设置多个用于注射含有长纤维的树脂材料的注射位置来成型。另外，含有长纤维的树脂材料的流动方向，被来自相邻的注射位置的树脂材料的流向所限制，而成为相对于叶片的叶片根部的宽度方向正交的方向。

另外，本发明涉及的螺旋桨式风扇，多个注射位置分散配置在以螺旋桨式风扇的旋转中心为中心的圆周方向上。进一步，本发明涉及的螺旋桨式风扇，多个注射位置分散配置在以螺旋桨式风扇的旋转中心为中心的同一圆周上。

另外，本发明的螺旋桨式风扇的制造方法，其使用具备模腔和流道的模具，通过流道向模腔内注射熔融树脂来使螺旋桨式风扇成型，该流道为含有长纤维的熔融树脂的注射通路且经由浇口与模腔连接，该螺旋浆式风扇具有由端面壁和周壁形成的轮毂和在该轮毂的外周的多片叶片，该螺旋浆式风扇的制造方法在于：在模腔与螺旋桨式风扇的叶片的叶片根部对应的端面壁的部位，设定有多个浇口。

本发明的螺旋桨式风扇及其制造方法，因为在模具中设置多个浇口，使得每一片叶片具备多个注射位置，并通过注塑成型来制造螺旋桨式风扇，因此在叶片的叶片根部，熔融树脂沿相对于叶片根部的宽度方向正交的方向流动，熔融树脂中含有的长纤维的取向方向也为相对于叶片根部的宽度方向正交的方向。从而能够提供一种螺旋桨式风扇，叶片的叶片根部的强度提高，并且耐久性进一步得到提高。

附图说明

图1A是利用本发明涉及的制造方法制造的螺旋桨式风扇的立体图。

图1B是图1A中的螺旋桨式风扇的A方向视图。

图2是表示基于本发明的制造方法的螺旋桨式风扇的叶片的叶片根部的状态的图。

图3是利用现有的制造方法制造的螺旋桨式风扇的立体图。

图4是表示基于现有的制造方法的螺旋桨式风扇的注塑成型状态的截面图。

图5是注塑成型机的整体图。

图6是表示模具的注塑成型状态的图。

图7是表示模具的开模状态的图。

图8是表示从模具取出的成型品的脱模状态的图。

图9是表示基于现有的制造方法的螺旋桨式风扇的叶片的叶片根部的状态的图。

[符号的说明]

1 螺旋桨式风扇

2 轮毂

3 叶片

3c 前缘

3d 后缘

4 轮毂孔（boss）

5 周壁

6 端面壁

7、7a～7e 浇口痕迹

8 流道部件

8a 分配部位

9、9a～9e 浇口

20 叶片根部

30 长纤维

40、40a～40i 树脂的流向

具体实施方式

以下参照附图，详细说明本发明的实施方式。其中，作为实施例，以设置于空调机的室外机的螺旋桨式风扇为例进行说明。但是，本发明并非由以下所示的实施方式限定，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变形。

[实施例]

图1A是利用本发明涉及的制造方法制造的螺旋桨式风扇的立体图，图1B是图1A中的螺旋桨式风扇的A方向视图。该螺旋桨式风扇1是利用在丙烯树脂或聚苯乙烯树脂等热可塑性树脂中以规定的比例（例如，10～40重量％）混入玻璃纤维或碳素纤维、滑石粉等具有针状形状或带状形状的长纤维（长度0.2～0.5ｍｍ）的纤维强化塑料（FRP-Fiber Reinforced Plastic），在注射压力、模具温度等成型条件为规定值的情况下通过注塑成型而成型。在此，长纤维为用于提高螺旋桨式风扇1的强度的添加物，取向大致平行于注塑成型时熔融状态的热可塑性树脂的流动方向的材料即可。

如图1A所示，螺旋桨式风扇1包括：大致有底圆筒形状的轮毂2，其具有周壁5和端面壁6，在端面壁6的中心部设置有轮毂孔4，用于插入使螺旋桨式风扇1旋转的未图示的马达的驱动轴；和一体地安装在轮毂2的周壁5上的三片形状相同的叶片3。在此，用于制造螺旋桨式风扇1的模具，除了后述的流道形状和注射位置以外，均与图4所示的现有的模具相同，因此省略详细说明。另外，关于在螺旋桨式风扇1的注塑成型中使用的注塑成型机、使用模具的成型加工步骤，由于与图5至图8所示的现有的注塑成型机和成型加工步骤相同，因此省略详细说明。

在用于制造螺旋桨式风扇1的模具的、未图示的固定模具与中间模具之间，形成如图1A所示的用于将从注塑成型机注射的熔融树脂供给模腔的流道8。该流道8为与螺旋桨式风扇1的叶片3的片数（三片）对应的三叉分歧路状的形状，各分歧路的下游端进一步分为三条分歧路，其前端成为浇口9（中央为9a，叶片3的前缘3c一侧为9b，叶片3的后缘3d一侧为9c）。

由供给流道8的熔融树脂形成的未图示的流道部件在各浇口9与螺旋桨式风扇1一体连接，在成型后的螺旋桨式风扇1的端面壁6上，如图1A和图1B所示，留下与流道部件的切断痕迹，也就是说，对于一片的叶片3残留有三处注射位置的浇口痕迹7。

如图1B所示，三处浇口痕迹7分别按照以下方式配置：中央的浇口痕迹7a配置在相对于叶片3的周壁5上的叶片根部20的宽度方向、从叶片根部20的右端（后缘3d一侧）和左端（前缘3c一侧）起，分别相距尺寸H的位置（在从螺旋桨式风扇1的旋转中心起，通过叶片根部20的宽度方向的中央部分的直线L上），并且在以螺旋桨式风扇1的旋转中心为中心的圆周C上；左右的浇口痕迹7b和浇口痕迹7c分别配置在从浇口痕迹7a起以螺旋桨式风扇1的旋转中心为中心分别向左右旋转20°的位置，并且在以螺旋桨式风扇1的旋转中心为中心的圆周C上。在此，对于叶片根部20，为了使熔融树脂更容易流动，并且，为了提高强度，也可以在叶片3的正压面侧和／或负压面侧设置具有规定的曲率半径（例如，3mm）的弧面。

另外，如图1B所示，叶片3按照以螺旋桨式风扇1的旋转中心为中心时相邻的叶片3彼此间的角度为120°的间隔配置，因此与各叶片3对应的三处浇口痕迹7（7a、7b和7c）也分别与叶片3同样地以120°的间隔配置。并且，各浇口9a、9b和9c以分别为与浇口痕迹7a、7b和7c对应的位置的方式设置在模具中。

接着，使用图1A、图1B和图2对利用本发明涉及的制造方法制造的螺旋桨式风扇1的效果进行说明。如上所述，在螺旋桨式风扇1的端面壁6上对于一片叶片3设置有三个浇口9。浇口9是与未图示的流道部件的接合部分，在螺旋桨式风扇1注塑成型时，熔融树脂从浇口9流入未图示的螺旋桨式风扇1的模具的模腔内。

在现有的螺旋桨式风扇的制造方法中，如使用图3和图9所说明的那样，由于对于各叶片只设置一处浇口，所以在叶片的叶片根部，熔融树脂中所包含的长纤维与叶片根部平行地取向，导致叶片根部的强度下降，从而即使转速（例如，2500rpm）较低也存在叶片根部断裂的危险。

然而，在本发明的螺旋桨式风扇的制造方法中，由于对于各叶片3设置有三个浇口9，所以如图2所示，熔融树脂从三处浇口9沿着周壁5（与之对应的模腔），如记号40所示的树脂的流向的路径那样向叶片根部20流动。

具体而言，从三个浇口9流入模腔的熔融树脂以从各浇口9呈放射状扩散的方式流动，如图2所示的树脂的流向40（40a～40i）那样流动。叶片3与轮毂2的周壁5通过叶片根部20接合，从该叶片根部20到叶片3的前端部分的厚度，从叶片根部20向叶片3的前端部分逐渐变薄。

从浇口9（浇口痕迹7）流入后到达叶片根部20的熔融树脂，首先向沿着截面面积大的叶片根部20的方向流动，而不向截面面积小的叶片3的方向流动，不过从各浇口9a～9c（浇口痕迹7a～7c）流入模腔并到达叶片根部20的熔融树脂，由于在大致相同的时刻到达叶片根部20，所以树脂的流向40a～40i相互限制其流动方向，因此树脂的流向40a～40i都成为相对于叶片根部20的正交方向。

由于熔融树脂是纤维强化塑料，包含长纤维30，但由于该长纤维30的取向方向与树脂的流向平行，因此如图2所示，长纤维30沿熔融树脂的流向以相对于叶片根部20的宽度方向正交的方向取向。在使螺旋桨式风扇1旋转时有可能由于施加于叶片根部20的力而在叶片根部20产生沿叶片根部20方向的龟裂，但是在本实施例中，因为该龟裂产生的方向与长纤维30的取向方向为正交的方向，所以相对施加于叶片根部200的力的强度得以提高，即使以更高的转速（例如，3500rpm）旋转螺旋桨式风扇1，叶片根部20也不会断裂。

在以上说明的实施例中，对设置三个浇口9的情况进行了说明，但是浇口也可以为两个或者四个以上。不过对于存在多个浇口的情况，若通过对应的浇口痕迹的位置来说明，则需要以图1B的直线L（叶片根部20的中央部分）为界限左右分散地配置。另外，虽然对三个浇口9分散配置在以螺旋桨式风扇1的旋转中心为中心的同一圆周上的情况进行了说明，不过只要在一个浇口（与之对应的浇口痕迹）与旋转中心连接的直线上没有配置其他浇口，则也可以如图1B所示，例如，将浇口痕迹7a配置成相对于浇口痕迹7c离旋转中心近的位置的浇口痕迹7d，将浇口痕迹7b配置成相对于浇口痕迹7d离旋转中心近的位置的浇口痕迹7e。

如上所述，本发明的螺旋桨式风扇及其制造方法是在模具中设定多个浇口，使得每一片叶片具备多个注射位置，并通过注塑成型来制造螺旋桨式风扇，因此在叶片的叶片根部，熔融树脂沿相对于叶片根部的宽度方向正交的方向流动，熔融树脂中含有的长纤维的取向方向也为相对于叶片根部的宽度方向正交的方向。从而能够提供一种螺旋桨式风扇，叶片的叶片根部的强度提高，并且耐久性进一步得到提高。

Claims

1.一种螺旋桨式风扇，具有由端面壁和周壁形成的轮毂和在该轮毂外周的多片叶片，且通过使用含有长纤维的树脂材料的注塑成型而成型，其特征在于：

在一片所述叶片相对于所述轮毂的叶片根部所对应的所述端面壁的部位，设置多个用于注射含有所述长纤维的树脂材料的注射位置来成型。

2.如权利要求1所述的螺旋桨式风扇，其特征在于：

多个所述注射位置设置成以下状态：含有所述长纤维的树脂材料在一片所述叶片相对于所述轮毂的叶片根部的流动方向，被来自相邻的所述注射位置的所述树脂材料的流向所限制，而成为相对于所述叶片的叶片根部的宽度方向正交的方向。

3.如权利要求1或2所述的螺旋桨式风扇，其特征在于：

多个所述注射位置分散配置在以所述螺旋桨式风扇的旋转中心为中心的圆周方向上。

4.如权利要求1或2所述的螺旋桨式风扇，其特征在于：

多个所述注射位置分散配置在以所述螺旋桨式风扇的旋转中心为中心的同一圆周上。

5.一种螺旋桨式风扇的制造方法，其使用具备模腔和流道的模具，通过所述流道向所述模腔内注射熔融树脂来使所述螺旋桨式风扇成型，所述流道为含有长纤维的所述熔融树脂的注射通路且经由浇口与所述模腔连接，所述螺旋浆式风扇具有由端面壁和周壁形成的轮毂和在该轮毂的外周的多片叶片，所述螺旋浆式风扇的制造方法的特征在于：

在所述模腔与所述螺旋桨式风扇的所述叶片的叶片根部对应的所述端面壁的部位，设定有多个所述浇口。