CN105705797A - 涡轮风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种涡轮风扇，与现有涡轮风扇相比生产率优异且价格低廉。本发明的涡轮风扇的特征在于，利用热塑性树脂分别成形主板、导风板及多个扇叶部件，所述主板在中央部具有固定在电动机旋转轴上的凸座，所述导风板形成吸入导风壁，所述主板具有与所述多个扇叶部件嵌合的嵌合部，所述导风板具有与所述多个扇叶部件嵌合的嵌合部，所述扇叶部件是以通过中空成形或吹塑成形成为一体的方式成形的扇叶部件，且使所述多个扇叶部件平行于旋转轴地嵌合在所述主板与所述导风板的所述多个嵌合部，并通过超声波焊接而一体化。

Description

涡轮风扇
技术领域
本发明涉及一种搭载于空气调节机的利用热塑性树脂成形的涡轮风扇，且涉及一种实现焊接组装性提高及生产率提高的涡轮风扇。
背景技术
现有涡轮风扇包括风扇主体和导风板，所述风扇主体是由主板与背侧具有开口的袋状中空构造的多个叶片利用热塑性树脂进行一体成形而成。另外，风扇主体的各叶片上形成着从叶片前端部连通到叶片中空部的嵌合母部，在导风板的对应各叶片的位置形成着从导风板向风扇高度方向延出的嵌合公部。
而且，在导风板的嵌合公部插入到风扇主体的嵌合母部后，导风板的表面与成为风扇主体的倾斜面的叶片前端焊接部及导风板的嵌合公部的侧面与风扇主体的嵌合母部的侧面被固定而成为一体，形成涡轮风扇。固定这样形成的导风板与风扇主体这两者时，利用导风板的嵌合公部与风扇主体的嵌合母部，可容易且准确地进行定位，因此制造精度提高，并且可提高生产率(例如参照专利文献1)。
现有涡轮风扇如所述般构成，导风板与风扇主体固定时的制造精度提高，可提高生产率。然而，导风板与风扇主体的焊接面是导风板的表面与成为风扇主体的倾斜面的叶片前端焊接部及导风板的嵌合公部的侧面与风扇主体的嵌合母部的侧面，导风板与风扇主体组装并焊接时两者会对涡轮风扇的旋转轴方向(上下方向)加压，但由于风扇主体的叶片前端焊接部在叶片旋转方向上倾斜设置，因此叶片前端焊接部成为倾斜面，所以上下方向的力分散，水平方向的力附加到叶片而导致焊接力降低，有可能无法均等地焊接。
另外，由于仅导风板的嵌合公部与风扇主体的嵌合母部的侧面吸收水平方向的力，因此有可能应力集中于导风板的嵌合公部与导风板的连接面而导致破损。
为了解决所述问题，提出并公开有专利文献2的涡轮风扇及其制造方法。
然而，专利文献2的形状的涡轮风扇是如图14所示的形状。虽然图14中未图示，但涡轮风扇的叶片部分与底板是一体成形的，所以存在成形用模具变得复杂的问题。另外，在导风板也设有凸状嵌合部，所述凸状嵌合部和叶片部分数量相同且用于与叶片部分进行固定接合。所以，存在成形导风板的模具也变得复杂，制造成本上升的问题。
另外，专利文献1及专利文献2的涡轮风扇是主板与叶片部分一体化，所要制造的模具变得复杂，成为制品成本上升的主要原因。
背景技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3509456号公报
专利文献2：日本专利特开2007-120445号公报
发明内容
[发明要解决的问题]
为了解决所述问题，本发明提供一种涡轮风扇，通过超声波焊接将涡轮风扇的构成零件即主板、导风板、及通过中空成形或吹塑成形而一体化的扇叶部件(叶片)进行组装而一体化。通过本发明，不使用复杂的模具便可制造涡轮风扇，且可明显降低所述涡轮风扇的成本。
本发明是鉴于所述情况而完成的，其目的在于提供一种与现有涡轮风扇相比生产率优异且价格低廉的涡轮风扇。
[解决问题的手段]
用于解决所述问题的第1发明的涡轮风扇的特征在于：利用热塑性树脂分别成形主板、导风板及多个扇叶部件，所述主板在中央部具有固定在电动机旋转轴上的凸座，所述导风板形成吸入导风壁，所述主板具有与所述多个扇叶部件嵌合的嵌合部，所述导风板具有与所述多个扇叶部件嵌合的嵌合部，所述扇叶部件是以通过中空成形或吹塑成形成为一体的方式成形的扇叶部件，且使所述多个扇叶部件平行于旋转轴地嵌合在所述主板与所述导风板的所述多个嵌合部，并通过超声波焊接而一体化。
根据第1发明，分别独立地制造涡轮风扇的主板、导风板及扇叶部件并进行组装，通过超声波焊接使涡轮风扇固定。另外，扇叶部件是通过中空成形或吹塑成形而一体化的。成形各构成部件的模具的形状简化，涡轮风扇的制造成本明显变低。而且，由于通过超声波焊接来组装各构成部件，因此相比于激光焊接法可价格低廉地制造涡轮风扇。而且是将扇叶部件一体成形，可提高制造涡轮风扇时的良率。
根据第1发明，第2发明的涡轮风扇的特征在于，为了将所述扇叶部件中空成形或吹塑成形而形成在所述扇叶部件的空气抽吸孔是设置在所述扇叶部件上嵌入到所述主板的嵌合部或所述导风板的嵌合部的部位。
根据第2发明，通过中空成形或吹塑成形而成形扇叶部件时所形成的空气抽吸孔是设置在扇叶部件嵌入到主板侧嵌合部的部位、或扇叶嵌入到导风板侧嵌合部的部位中的任一个。所以，空气抽吸孔是收纳于主板侧的扇叶部件的嵌合部或导风板侧的扇叶部件的嵌合部，因此扇叶部件内部的中空空间与外部大气不易连通，所以即使扇叶部件的正压侧及负压侧为薄壁，也可以确保作为扇叶部件的强度。
根据第1发明或第2发明，第3发明的涡轮风扇的特征在于，在所述主板与所述扇叶部件嵌合的嵌合部、及所述导风板与所述扇叶部件嵌合的嵌合部设有焊接边缘。
根据第3发明，由于在主板及导风板与扇叶部件接合的部分设有焊接边缘，因此不施加过度的加压力便可进行超声波焊接。所以，可确保涡轮风扇的品质并且提高良率。
根据第1发明至第3发明中的任一发明，第4发明的涡轮风扇的特征在于，设置在所述导风板与所述扇叶部件的嵌合部的焊接边缘是从嵌合部中央朝扇叶部件的正压侧或负压侧偏置而设。
根据第4发明，由于在扇叶部件嵌合到导风板的部分偏离其中央地设有焊接边缘，因此即使超声波焊接加工的加压力通过主板或导风板而施加到扇叶部件，扇叶部件也可以保持适当的姿势而进行超声波焊接。所以，可确保涡轮风扇的品质并且提高良率。
根据第1发明至第3发明中的任一发明，第5发明的涡轮风扇的特征在于，设置在所述导风板与所述扇叶部件的嵌合部的焊接边缘是设置在嵌合部中央。
根据第5发明，在扇叶部件的顶出风的正压面与其相反面为从其顶部到底部形状相同的扇叶部件的情况下，表现出与第4发明相同的效果。
根据第1发明至第3发明中的任一发明，第6发明的涡轮风扇的特征在于，所述扇叶部件在与主板嵌合的嵌合部、及与导风板嵌合的嵌合部设有焊接边缘。
根据第6发明，表现出与第4发明及第5发明相同的效果。
根据第1发明至第6发明中的任一发明，第7发明的涡轮风扇的特征在于，以比如所述扇叶部件的空气抽吸孔被供扇叶部件插入的所述主板侧的嵌合部或导风板侧的嵌合部堵住的形态设有焊接边缘。
根据第7发明，以比如扇叶部件的空气抽吸孔被供扇叶部件插入的所述主板侧的嵌合部或导风板侧的嵌合部堵住的形态设有焊接边缘。所以，当扇叶部件嵌入到主板侧嵌合部与导风板侧嵌合部并通过超声波焊接而接合时，扇叶部件内部的中空空间与外部大气完全不连通，更明显地表现出第2发明的效果。
附图说明
图1是表示本发明的涡轮风扇的主板、导风板及扇叶部件组装时的安放状态的立体图。
图2是表示本发明的涡轮风扇完成后的状态的立体图。
图3是本发明的涡轮风扇的主板的整体概略图。
图4是图3的主板与扇叶部件的嵌合部的放大图。
图5是图3的主板与扇叶部件的嵌合部的焊接边缘的说明图。
图6是使图3的主板与扇叶部件嵌合后的状态的说明图。
图7是从背侧观察本发明的涡轮风扇的导风板的整体概略图。
图8是图7的导风板与扇叶部件的嵌合部的放大图。
图9是图7的导风板与扇叶部件的嵌合部的放大图。
图10是使图7的导风板与扇叶部件嵌合后的状态的说明图。
图11是本发明的涡轮风扇的扇叶部件的整体概略图。
图12是扇叶部件的成形步骤的说明图。
图13是主板的嵌合部的焊接边缘的另一形态的说明图。
图14是表示现有样式的涡轮风扇完成后的状态的立体图。
具体实施方式
通过图1至图14对本发明的涡轮风扇进行说明。
图1是表示本发明的涡轮风扇的主板、导风板及扇叶部件组装时的安放状态的立体图，图2是表示本发明的涡轮风扇完成后的状态的立体图，图3是本发明的涡轮风扇的主板的整体概略图，图4是图3的主板与扇叶部件的嵌合部的放大图，图5是图3的主板与扇叶部件的嵌合部的焊接边缘的说明图，图6是使图3的主板与扇叶部件嵌合后的状态的说明图，图7是从背侧观察本发明的涡轮风扇的导风板的整体概略图，图8是图7的导风板与扇叶部件的嵌合部的放大图，图9是图7的导风板与扇叶部件的嵌合部的放大图，图10是使图7的导风板与扇叶部件嵌合后的状态的说明图，图11是本发明的涡轮风扇的扇叶部件的整体概略图，图12是成形图11的扇叶部件的步骤的说明图，图13是主板的嵌合部的焊接边缘的另一形态的说明图，及图14是表示现有样式的涡轮风扇完成后的状态的立体图。
图2中，本发明的涡轮风扇1包括圆板状主板2、形成风扇的吸入导风路的导风板3、及连接主板2与导风板3的多个扇叶部件4。各零件是使用热塑性树脂个别地射出成形。扇叶部件4是嵌入到设置在主板2及导风板3的周边部的多个部位的嵌合部并进行组装接合。接合是通过超声波焊接而接合。此外，扇叶部件4的构造在<3>中详细叙述，如图1所示，具有顶出风的正压面及作为其相反面的负压面。为了实现涡轮风扇的送风特性，正压面与负压面呈现所需的曲面形状。但是，也存在如图14所示般顶出风的正压面与其相反面(负压面)为从其顶部到底部形状相同(直线)的情况。
以往，在将各部件个别成形并组装接合的情况下，通过超声波焊接进行接合时难以通过激光焊接法进行。激光焊接法可无需对接合对象物施加加压力而通过激光照射进行接合。然而，该装置价格高。所以，通过该装置所制造的涡轮风扇价格也变高。本发明是用于解决这种问题。本发明能够将个别成形的构成部件如图1所示般配置并通过超声波焊接进行组装接合。发明人对构成部件的构成及构造施加各种改良，从而达成本发明。以下对各部件的构成及构造进行说明。
<1>主板的构造
如图3所示，主板2具有：凸形状轮毂22，以覆盖电动机的方式形成在所述主板的中央部；及凸座21，供电动机的轴沿高度方向(图1至图3的上下方向)插入并固定在轮毂22的中心部。另外，如图3所示，在主板的周缘部，相应于扇叶部件4的个数而设有与扇叶部件4进行组装接合时嵌入扇叶部件的嵌合部23。
嵌合部23如图4所示般构成。所述嵌合部23包括具有特定高度及厚度而在主板上竖立设置且以环绕的方式形成的壁部231、销部232及焊接边缘233。图11所示的扇叶部件4是通过下述中空成形或吹塑成形而一体成形的。该扇叶部件4的底部42嵌入到该嵌合部23。此时，在扇叶部件4的底部42设有图11所示的孔46，销232插通到该孔(参照图6)。扇叶部件4的底部42被该壁部231与销232嵌入而定位。另外，如果在嵌合部23嵌入扇叶部件4的底部42，则如图6所示般成为扇叶部件的底部42的底面与焊接边缘233接触的状态。焊接边缘如图4及图5所示般以包围销232且沿着壁部231的方式在内侧设有2列。该焊接边缘的截面呈大致三角形状。
图6表示即将通过超声波焊接来接合主板2与扇叶部件4之前的状态。通过如图4及图5所示般构成铗合部23，即使受到超声波焊接时的加压力，也可以用稳定的姿势接合。
<2>导风板的构造
通过图7说明导风板3。图7是以可看到嵌合部33的方式从背面观察图1及图2的导风板3的附图。如图7所示，导风板3在中央部具有大的开口部31。另外，在周边部32，在与嵌合到主板2的扇叶部件4相对的位置，具备和扇叶部件为相同数量的与扇叶部件的顶部43(参照图11)嵌合的嵌合部33。周边部32朝外周方向呈现大致倾斜面。如图8所示，嵌合部33构成为，吻合于扇叶部件的顶部43的形状而呈现阶梯状，且扇叶部件4的顶部43沿其壁部332嵌入而定位。以下，根据本实施方式的形状，将嵌合部33称为嵌合凹部33。
另外，如图9所示，在嵌合凹部33的顶壁部331设有焊接边缘333。焊接边缘在阶梯部分的顶壁部设有一列。该焊接边缘333并非设置在嵌合凹部33的顶壁部331的中央，而是相对于壁部332偏向扇叶部件的正压面侧(扇叶部件顶出风的一面侧)或负压面侧(与正压面侧为相反面侧)而设置。此外，本实施例的图9中是偏向正压侧。焊接边缘的截面呈大致三角形状。如果扇叶部件4的顶部43嵌入到该嵌合凹部，则顶部43成为接触焊接边缘333的状态(参照图10)。
在扇叶部件4的形状如图14的扇叶部件般顶出风的正压面与其相反面为从其顶部到底部形状相同(直线)的扇叶部件的情况下，焊接边缘可设为以下构成。即，设置在嵌合凹部33的顶壁部331的焊接边缘333可设为沿着嵌合凹部33的壁部332而设置在该嵌合凹部中央的构成。
图10表示即将通过超声波焊接来接合导风板3与扇叶部件4之前的状态。通过如图8及图9所示般构成铗合凹部33，即使受到超声波焊接时的加压力，也可以用稳定的姿势接合。
<3>扇叶部件的构造
通过图11及图12对扇叶部件4进行说明。由于扇叶部件具有多片，因此为了使涡轮风扇轻量化，必须使内部空腔化。所以，本发明的扇叶部件4是通过中空成形或吹塑成形一体化而成形的。如图11所示，扇叶部件4具备嵌入到主板2的嵌合部23的底部42与嵌入到导风板3的嵌合凹部33的顶部43。相当于扇叶部件的叶片部分的正压面为44，负压面为45。此外，在底部42设有供主板2的嵌合部23的销232插通的孔46。该孔46是吹塑成形时所形成的空气抽吸孔。虽然未图示，但该孔46也可以设置在扇叶部件4的顶部43。该情况下，插通到孔46的销设置在嵌合凹部33。主板2与导风板3在各自的嵌合部23与嵌合凹部33嵌入多个扇叶部件4的底部42与顶部43并进行组装，并通过超声波焊接进行接合。
通过图12，对利用吹塑成形将扇叶部件4一体化成形的成形方法进行说明。吹塑成形可使用公知方法。大致如下所述般通过图12的步骤1～步骤4而成形。
1)步骤1
使熔融的筒状树脂R从喷嘴N流入到模具M打开后之间的空间。
2)步骤2
将模具M关闭，夹入筒状树脂R。
3)步骤3
从关闭的模具M的接合面插入喷嘴n，从喷嘴n注入空气，树脂R作为中空的扇叶部件4成形并冷却。
4)步骤4
将模具M打开，取出扇叶部件4。
通过所述吹塑成形，可获得壁厚大致均匀且内部空间为中空的扇叶部件4。
如图11所示，本发明的扇叶部件4形成有空气抽吸孔46。关于该孔46，如图6所示般该孔被主板23的嵌合部233的底部堵住，通过超声波焊接来接合主板。所以，扇叶部件的内部与外部大气不易连通，扇叶部件的刚性提高，成为即使被施加上下方向的加压力也不易变形的构造。
另外，作为提高将主板、导风板及扇叶部件接合为一体后的扇叶部件的刚性的方法，可采用如下方法。通过图13对该方法进行说明。图13(a)是嵌合部23的立体图，图13(b)是从上方观察嵌合部23的图。
作为设置在主板2的与扇叶部件4的嵌合部23的焊接边缘，除了图4的焊接边缘233以外，也在销232的周围设有焊接边缘234与235。由此，如果在销232插通到扇叶部件的孔46后进行超声波焊接，则焊接边缘234与235发生熔融，填充扇叶部件4的孔46与销232之间的间隙。由此，扇叶部件的内部空间与外部大气完全不连通，扇叶部件的刚性进一步提高。所以，对于涡轮风扇成形时的加压力的刚性提高，可获得品质更好的涡轮风扇。另外，也有助于涡轮风扇的性能提高。
另外，在此前的说明中，超声波焊接时发挥作用的焊接边缘是设置在主板的嵌合部与导风板的嵌合凹部。但并不限定于此，例如也可以设为以下构成。即，焊接边缘也可以设为如下构成，并非设置在嵌合部，而是设置在扇叶部件的底部42与顶部43。
<4>涡轮风扇的组装接合
关于如所述般构成的主板2、导风板3及多个扇叶部件4，如图1所示，在主板2的嵌合部23嵌合扇叶部件4的底部42，在导风板3的嵌合凹部33嵌合扇叶部件4的顶部43，进行暂时组装。以下将所述暂时组装的构件称为“工件”。该状态下，扇叶部件4的底部42如图6所示般为与主板2的嵌合部23的焊接边缘进行接触的状态。另外，扇叶部件4的顶部43如图10所示般为与导风板3的嵌合凹部33的焊接边缘进行接触的状态。
将所述暂时组装的工件载置于超声波焊接机的治具上。超声波焊接机的焊头对工件的导风板3的特定位置进行接触加压，焊接边缘发生熔融，工件一体化。将工件载置于超声波焊接机的治具上的方法可以如图1所示般将主板2安放于治具上，也可以反转而将导风板安放于治具上。
在该超声波焊接加工过程中，主板2的嵌合部23的构成、导风板3的嵌合凹部33的构成、及嵌入扇叶部件4的构成相互作用，各部件不发生位置偏移，且可与扇叶部件4进行超声波焊接。所以，可通过超声波焊接加工获得稳定品质的涡轮风扇。而且，制造成本明显低于激光焊接法。
[符号的说明]
1：涡轮风扇
2：主板
21：凸座
22：轮毂
23：嵌合部
231：壁部
232：销部
233：焊接边缘
234：焊接边缘
235：焊接边缘
3：导风板
31：开口部
32：周边部
33：嵌合凹部
331：顶壁部
332：壁部
333：焊接边缘
4：扇叶部件
41：主体
42：扇叶部件的底部
43：扇叶部件的顶部
44：扇叶部件的正压面
45：扇叶部件的负压面
46：孔
M：模具
N：喷嘴
n：喷嘴
R：树脂

Claims (7)

1.一种涡轮风扇，其特征在于：
利用热塑性树脂分别成形主板、导风板及多个扇叶部件，所述主板在中央部具有固定在电动机旋转轴上的凸座，所述导风板形成吸入导风壁，
所述主板具有与所述多个扇叶部件嵌合的嵌合部，
所述导风板具有与所述多个扇叶部件嵌合的嵌合部，
所述扇叶部件是以通过中空成形或吹塑成形成为一体的方式成形的扇叶部件，且
使所述多个扇叶部件平行于旋转轴地嵌合在所述主板与所述导风板的所述多个嵌合部，并通过超声波焊接而一体化。
2.根据权利要求1所述的涡轮风扇，其特征在于：为了将所述扇叶部件中空成形或吹塑成形而形成在所述扇叶部件的空气抽吸孔是设置在所述扇叶部件上嵌入到所述主板的嵌合部或所述导风板的嵌合部的部位。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮风扇，其特征在于：在所述主板与所述扇叶部件的嵌合部、及所述导风板与所述扇叶部件的嵌合部设有焊接边缘。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮风扇，其特征在于：设置在所述导风板与所述扇叶部件的嵌合部的焊接边缘是从嵌合部中央朝扇叶部件的正压侧或负压侧偏置而设。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮风扇，其特征在于：设置在所述导风板与所述扇叶部件的嵌合部的焊接边缘是设置在嵌合部中央。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮风扇，其特征在于：所述扇叶部件在与主板嵌合的嵌合部、及与导风板嵌合的嵌合部设有焊接边缘。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的涡轮风扇，其特征在于：以所述扇叶部件的空气抽吸孔被供扇叶部件插入的所述主板侧的嵌合部或导风板侧的嵌合部堵住的形态下设有焊接边缘。
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