CN105143681A

CN105143681A - 送风机叶轮

Info

Publication number: CN105143681A
Application number: CN201380074428.4A
Authority: CN
Inventors: 渡辺仁; 堀収志
Original assignee: Nisshinbo Mechatronics Inc
Current assignee: Nisshinbo Mechatronics Inc
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2015-12-09
Also published as: JP2014134163A; WO2014109108A1

Abstract

本发明的目的在于提供一种叶轮，其通过使用树脂材料等，明显轻量化，且送风性能提高，并且简化了其制造步骤。本发明的叶轮是将数个叶片部件呈圆筒状固定在数片圆盘状固定板上所形成的送风机的叶轮，将叶轮的叶片部件的材质设为合成树脂材料，在0.3～1.2mm的范围内构成叶轮的叶片部件的平均厚度，且该叶轮是：在形成为圆筒状的叶片部件的延伸方向的一位置上，设置与各叶片部件一体形成的环状部件或板状部件而构成。

Description

送风机叶轮

技术领域

本发明涉及一种流体送风机等送风机中使用的叶轮。

背景技术

由于近年来在环境问题和资源节约方面的努力、以及送风机的性能的提高，而不断要求将叶轮轻量化，并且实现叶轮的低噪音及低振动。

现有的送风机的叶轮通过叶片部件的厚度减少，而实现送风性能的提高、轻量化，此外为了实现高刚性与高耐热性，一直使用普通铝材、含玻璃纤维的塑料、或高抗拉强度钢板作为叶片部件的材质。

但是，在叶片部件使用普通铝材的情况下，虽与钢板相比有轻量化的效果，但是作为材质的拉伸强度低，容易受外力影响而发生变形，因此在叶片部件的厚度减少方面存在极限，并且也没有获得充分的轻量化效果。另外，在叶片部件使用高抗拉强度的薄板钢板的情况下，虽通过叶片的厚度减少能够获得充分的送风性能，但是由于薄板钢板的比重大，所以在轻量化方面不能获得充分的效果。

作为所述问题的对策，专利文献1中提出一种叶轮，其通过向树脂材料中混合玻璃纤维使两者复合化，并减少叶片部件的厚度，而轻量化至现有的重量的约一半程度并且实现高强度。通过该专利文献1中提出的叶轮，能够实现比现有叶轮强度高且轻量化的叶轮。

[专利文献1]日本专利特开2011-247245号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

另外，将叶片部件设为通常厚度且增加了叶片部件的长度的风扇自先前以来就存在，但是根据成形时的模具等的情况，会使叶片部件的根部变厚，重量反而增加。因此，如果想要减少叶片部件的厚度来实现长叶片(longblade)化，那么会因强度不足导致变形严重，而在生产上存在问题。为了解决如上所述的问题，发明者研究将该现有的长风扇(longfan)及专利文献1的叶轮进一步轻量化，且能够简化叶轮的制造步骤的叶轮，发现了对长叶片化后的叶片部件追加强化环的解决方法，从而完成本发明。本发明通过对长叶片化后的叶片部件追加强化环而谋求叶轮的性能提高及生产性提高。

本发明是鉴于所述情况而完成，其目的在于提供一种叶轮，其通过使用树脂材料等，谋求比现有叶轮轻量且提高其送风性能，并且简化了制造步骤。

[解决问题的手段]

用来解决所述问题的第1发明的叶轮是将数个叶片部件呈圆筒状固定在数片圆盘状固定板上所形成的送风机的叶轮，其特征在于：将叶轮的叶片部件的材质设为合成树脂材料，在0.3～1.2mm的范围内构成叶轮的叶片部件的平均厚度，在形成为圆筒状的叶片部件的延伸方向的一位置上设置有与各叶片部件一体形成的环状部件或板状部件。

第1发明的叶轮在数个配置为圆筒状的叶片部件的一位置上，设置有与各叶片部件一体形成的环状部件或板状部件。因此，能够将叶片部件的长度设为现有长度的2倍程度。因此，能够将固定叶片部件的圆盘状固定板的片数减少至一半程度，从而能够使叶轮的重量少于专利文献1的叶轮。另外，通过将叶片部件的长度设为2倍程度，能够将叶片部件的圆盘状固定板的数量设为一半程度，并简化使叶片部件成形的步骤及将叶片部件与圆盘状部件连接的步骤，而明显提高叶轮的生产效率，削减产品成本。

第2发明的叶轮基于第1发明的叶轮，其特征在于：所述合成树脂材料为AS树脂、ABS树脂、PS树脂及PP树脂。

根据第2发明的叶轮，叶轮的原材料为通常的合成树脂，能够容易地实现第1发明。

第3发明的叶轮是将数个叶片部件呈圆筒状固定在数片圆盘状固定板上所形成的送风机的叶轮，其特征在于：将叶轮的叶片部件的材质设为合成树脂材料与纤维状原材料的复合材料，在0.3～1.2mm的范围内构成叶轮的叶片部件的平均厚度，还使叶片部件所含的纤维状原材料取向于叶片部件的表面的面内，在形成为圆筒状的叶片部件的延伸方向的一位置上设置有与各叶片部件一体形成的环状部件或板状部件。

根据第3发明的叶轮，能够表现出与第1发明同样的效果，并且由于叶片部件的材质为混合有合成树脂与纤维状原材料的复合原材料，因此强度提高，即便以比现有速度更高的速度旋转也只产生低噪音和低振动，能够提高送风效率。

第4发明的叶轮基于第3发明的叶轮，其特征在于：将叶片部件的材质设为合成树脂材料与纤维状原材料的复合材料，且将该复合材料设为纤维状原材料的含有率以重量比率计为10％～40％的树脂复合材料。

根据第4发明的叶轮，能够表现出与第3发明同样的效果。在第4发明中，叶轮的材质是设为合成树脂材料与纤维状原材料的复合材料，且该复合材料是设为纤维状原材料的含有率以重量比率计为10％～40％的树脂复合材料。此外，将叶轮的叶片部件的平均厚度减少至0.3mm～1.2mm。因此，能够将玻璃纤维配置在叶片部件的面内，从而能够提高叶片部件的强度。

第5发明的叶轮基于第3发明或第4发明的叶轮，其特征在于：所述纤维状原材料为玻璃纤维或碳纤维。

第5发明的叶轮的原材料为合成树脂与作为纤维状原材料的玻璃纤维或碳纤维，能够表现出与第3发明及第4发明同样的效果。

附图说明

图1是本发明的叶轮的说明图。

图2是本发明的图1的叶轮的构成单元的说明图。

图3是本发明的另一例的叶轮的说明图。

图4是本发明的图3的另一例的叶轮的构成单元的说明图。

图5是本发明的叶轮与现有叶轮的风量与消耗电力特性的比较图。

图6是本发明的叶轮与现有叶轮的风量与转数的关系的比较图。

图7是本发明的叶轮与现有叶轮的风量与噪音特性的比较图。

图8是现有叶轮的说明图。

图9是现有叶轮的构成单元的说明图。

[符号的说明]

1：叶轮

2：叶轮的构成单元

3：圆盘状部件

4：叶片部件

5：毂彀侧圆盘状固定板

6：转轴部

7：毂彀部

11：强化环

12：强化板

101：叶轮(现有叶轮)

102：叶轮的构成单元(现有叶轮)

103：圆盘状部件(现有叶轮)

104：叶片部件(现有叶轮)

105：毂彀侧圆盘状固定板(现有叶轮)

106：转轴部(现有叶轮)

107：毂彀部(现有叶轮)

具体实施方式

根据附图对本发明的实施例1进行说明。

图1是本发明的送风机叶轮的说明图。图2是图1的叶轮的构成单元的说明图。图2中，(a)是构成单元的正面图，(b)是构成单元的X方向箭视图，(c)是构成单元的Y方向剖面箭视图。图3是本发明的另一例的叶轮的说明图。图4是图3的另一例的送风机叶轮的构成单元的说明图。图5是本发明的叶轮与现有叶轮的风量与消耗电力特性的比较图。图6是本发明的叶轮与现有叶轮的风量与转数的关系的比较图。图7是本发明的叶轮与现有叶轮的风量与噪音特性的比较图。图8是现有叶轮的说明图。图9是现有叶轮的构成单元的说明图。

[实施例1]

<1>本发明的叶轮的构造

本发明的图1的叶轮1是由数个图2的叶轮的构成单元2、毂彀侧圆盘状固定板5、转轴部6及毂彀部7构成。转轴部6安装在叶轮1的一侧端部的构成单元2的圆盘状部件3上。毂彀侧圆盘状固定板5安装在叶轮1的另一侧端部的构成单元的叶片部件侧。毂彀部7设置在毂彀侧圆盘状固定板5上。

<2>叶片部件(构成单元2)的构造

叶轮1的构成单元2是由圆盘状部件3、叶片部件4及强化环11构成。材质可以使用AS树脂、ABS树脂、PS树脂及PP树脂等合成树脂。这里所记载的树脂仅为一例，只要为通常所使用且对成形品赋予一定强度的合成树脂，那么都可以充分使用。圆盘状部件3、叶片部件4及强化环11是通过射出成形、加压法或挤出法等而一体成形。关于各构成单元2的连接，可以通过超声波熔合法等接着法进行接合。另外，毂彀侧圆盘状固定板5可以通过超声波熔合法等接着法与叶轮1的毂彀侧端部的构成单元2的叶片部件4接合。

叶轮1的构成单元2的叶片部件4在其厚度上设置有成型用的脱模坡度。关于叶片部件4的厚度，平均厚度优选为0.3～1.2mm，更优选为0.4～0.8mm。如果叶片部件的平均厚度薄于0.3mm，那么有如下担忧：通过成形法成形时成形性恶化，在叶片部件的前端侧发生成形不良。如果叶片部件的平均厚度厚于1.2mm，那么有如下担忧：叶片部件变重，不能表现出由厚度减少带来的轻量化的效果。

另外，叶片部件4的长度为圆盘状部件3的直径的1.5～2倍程度的长度。因此，使强化环11一体成形，以使构成单元的叶片部件的刚性不会变弱。如图2(a)及(c)所示，强化环11以卷绕在呈圆筒状配置在圆盘状部件3的叶片部件的延伸方向(长度方向)的大致中央位置的外周的方式一体成形。强化环11在叶片部件的延伸方向(长度方向)上的宽度与厚度只要根据构成单元的尺寸适当决定即可。

<3>具体的实施例及比较例

以下列举实施例及比较例对本发明进行更具体的说明，但是本发明并不限定于下述实施例。

[实施例]

在本实施例中，利用作为合成树脂的AS树脂材料，制作构成单元2与毂彀侧圆盘状固定板5。构成单元的叶片部件为图2所示的形态，其平均厚度设为0.4mm、长度设为160mm，其片数设为35片。另外，关于构成单元的直径，在叶片部件4的最外部设为106mm。此外，在构成单元的叶片部件的长度方向的大致中央部(叶片部件长度160mm的中央位置)一体成形有强化环11。这种构成单元是通过射出成形，而由所述材质的原材料一体成形。此外，通过超声波熔合法，将4个这种构成单元和与构成单元为相同材质的毂彀侧圆盘状固定板5接合，以制作图1的叶轮1。所制作的叶轮全长640mm、直径106mm、总重量325gr。

[比较例]

在本比较例中，利用作为合成树脂的AS树脂材料，制作构成单元102与毂彀侧圆盘状固定板105。构成单元102的叶片部件104为图9所示的形态，其平均厚度设为0.4mm、长度设为80mm，其片数设为35片。另外，关于构成单元的直径，在叶片部件104的最外部设为106mm。此外，在构成单元102的叶片部件上没有设置如实施例的强化环11。这种构成单元是通过射出成形，而由所述材质的原材料一体成形。此外，通过超声波熔合法，将8个这种构成单元和与构成单元为相同材质的毂彀侧圆盘状固定板105接合，以制作图8的叶轮。所制作的叶轮全长640mm、直径106mm、总重量385gr。

对实施例及比较例中制作的叶轮进行以下试验并加以比较。

[1]送风效率

对于实施例及比较例中获得的叶轮，以如下方式评价送风效率。将通过所述方法制作的叶轮组装至空调室内机内，并将空调本机设置在风量测定装置上，以测定送风量、与驱动叶轮所需的消耗电力，图示于图5中。另外，同时测定送风量与叶轮的转数的关系，图示于图6中。图5及图6中都是实线为本发明叶轮的曲线图，虚线为现有叶轮的曲线图。

[2]噪音特性

对于实施例及比较例中获得的叶轮，以如下方式评价噪音特性。将通过所述方法制作的叶轮组装至空调室内机内，并将空调本机设置在风量测定装置上，以测定送风量、与叶轮的转数。此外，将空调本机设置为挂在噪音测定室墙上的状态，以测定噪音值、与叶轮的转数。将同一转数下的送风量与噪音值的关系图示于图7中。图中，实线为本发明叶轮的曲线图，虚线为现有叶轮的曲线图。

将送风效率(消耗电力)的评价结果示于图5。图5是对实施例与比较例的叶轮比较风量(m³/分钟)与消耗电力(W)的关系所得的图。根据图5，在风量为10m³/分钟时，其消耗电力是：本发明的叶轮比现有的叶轮减少了约20％。

另外，将测定风量与叶轮的转数的关系所得的结果示于图6。图6是对实施例与比较例的叶轮比较风量(m³/分钟)与叶轮的转数(rpm)的关系所得的图。根据图6，在叶轮的转数为1200rpm时，其风量是：本发明的叶轮比现有的叶轮增加了约6％。

将噪音特性的评价结果示于图6中。图7是对实施例与比较例的叶轮比较风量(m³/分钟)与噪音值(dB(A))的关系所得的图。根据图7，能够确认本发明的叶轮具有与现有的叶轮同等的性能。

以上对实施例与比较例的叶轮比较了送风效率、噪音特性。关于噪音特性，两者的特性为大致相同程度。但是，送风效率是作为实施例的本发明叶轮得到提高。该效果是通过对本发明的构成单元的叶片部件设置强化环，并增加叶片部件的长度而表现出来。本发明的叶轮在全长设为与现有叶轮相同的情况下，能够将要连接的构成单元的个数减少至一半程度。借此，构成单元的圆盘状部件3的数量也变成一半程度，从而减轻了整体重量。借此，使送风效率得到提高。

除了所述效果以外，因叶轮的叶片部件的重量减轻，原材料重量也减轻，削减了原材料费用。另外，通过将叶片部件的长度设为2倍程度，能够将叶片部件的圆盘状固定板的数量设为一半程度，并简化使叶片部件成形的步骤及将叶片部件与圆盘状部件连接的步骤，而明显提高叶轮的生产效率，削减产品成本。

[实施例2]

本实施例是对实施例1以如下方式变更材质所成，其他条件设为相同。因此，本实施例的叶轮的形状及其构成单元的形状与图1及图2相同。

对叶轮1的构成单元2及毂彀侧圆盘状固定板5的材质进行说明。作为材质，可以使用AS树脂与玻璃纤维的复合材料、或ABS树脂与玻璃纤维的复合材料、PS树脂与玻璃纤维的复合材料、或PP树脂与玻璃纤维的复合材料。在该情况下，优选将玻璃纤维的含有率设为以重量比率计占整体的10％～40％，此外更优选设为占整体的10％～30％。如果玻璃纤维的含有率以重量比率计超过整体的40％，那么有构成单元的叶片部件发生成形不良的担忧。另外，如果玻璃纤维的含有率以重量比率计低于10％，那么有叶片部件的强度降低的担忧。

另外，在实施例的叶轮的叶片部件中，将叶片部件的材质设为树脂材料与玻璃纤维的复合材料，可以使用该复合材料的弹性系数(E′)为2.5×10⁹Pa～1.2×10¹⁰Pa的复合材料。如果该复合材料的弹性系数(E′)不足2.5×10⁹Pa，那么会由于弹性系数低，而有完全不能表现出易恢复特性(复元性)的效果的担忧，如果超过1.2×10¹⁰Pa，那么有构成单元的叶片部件发生成形不良，而无法产品化的担忧。

另外，所述弹性系数(E′)是由所成形的叶片部件制成固定尺寸的试验片，通过粘弹性测定机(TA仪器公司制的RSA3)而测定。另外，弹性系数的测定是在升温速度7.2℃/分钟、及测定频率1Hz的条件下进行。另外，弹性系数是设为20℃下的测定值。

另外，本发明的叶轮的叶片部件所使用的树脂材料与玻璃纤维的复合材料的弹性系数(E′)有如下趋势：使图2所示的叶片部件的厚度变薄时会升高，使叶片部件的厚度变厚时会降低。当将厚度自0.5mm增厚至2mm时，弹性系数(E′)变为原来的大约一半。

另外，如果增加玻璃纤维的含量，那么弹性系数(E′)也有增加的趋势。如果将玻璃纤维的含量以重量比计自10％增加至40％，那么弹性系数(E′)会变为原来的大约3倍。

根据本实施例，能够表现出与实施例1同样的效果。此外，叶轮的强度提高，能够以比实施例1的叶轮更高的旋转速度使叶轮旋转，从而能够实现送风效率的进一步提高。

[实施例3]

本实施例是对实施例1将叶片部件4的强化环11变更为强化板12的实施形态。其他条件与实施例1相同。本实施例的叶轮的形状及其构成单元的形状如图3及图4所示。

本实施例的强化板12如图4所示，在构成单元的大致中央位置上成形为板状。另外，使强化板12的重量与实施例1的强化环为相同程度，并以连接叶片部件的整个剖面部分的方式成形为同心圆状。另外，理想情况是使强化板的厚度尽可能的薄。借此，能够增加叶片部件4的合计长度。根据本实施例，能够表现出与实施例1同样的效果。此外，通过超声波熔合将构成单元的叶片部件与另一构成单元的圆盘状部件3连接时，叶片部件4与圆盘状部件3的稳定性变得良好。

[实施例4]

本实施例是对实施例1将叶片部件4的强化环11变更为强化板12，此外将材质设为与实施例2相同的实施形态。其他条件与实施例1相同。本实施例的叶轮的形状及其构成单元的形状如图3及图4所示。

根据本实施例，能够表现出与实施例2同样的效果。

Claims

1.一种叶轮，其是将数个叶片部件呈圆筒状固定在数片圆盘状固定板上所形成的送风机的叶轮，其特征在于：

将叶轮的叶片部件的材质设为合成树脂材料，

在0.3～1.2mm的范围内构成叶轮的叶片部件的平均厚度，且

在形成为圆筒状的叶片部件的延伸方向的一位置上，设置有与各叶片部件一体形成的环状部件或板状部件。

2.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于：

所述合成树脂材料为AS树脂、ABS树脂、PS树脂及PP树脂。

3.一种叶轮，其是将数个叶片部件呈圆筒状固定在数片圆盘状固定板上所形成的送风机的叶轮，其特征在于：

将叶轮的叶片部件的材质设为合成树脂材料与纤维状原材料的复合材料，

在0.3～1.2mm的范围内构成叶轮的叶片部件的平均厚度，

还使叶片部件所含的纤维状原材料取向于叶片部件的表面的面内，且

4.根据权利要求3所述的叶轮，其特征在于：

将叶片部件的材质设为合成树脂材料与纤维状原材料的复合材料，且

将所述复合材料设为：纤维状原材料的含有率以重量比率计为10％～40％的树脂复合材料。

5.根据权利要求3或4所述的叶轮，其特征在于：

所述纤维状原材料为玻璃纤维或碳纤维。