JP2005127208A - クロスフローファン及びクロスフローファンの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クロスフローファンの溶着工程およびアニール工程を不要とし、軸振れが無くなるので性能を向上することが可能であり、バランス修正工程が不要で組み立て工数を大幅に削減でき安価なクロスフローファンを提供することを目的とする。
【解決手段】羽根３と羽根溝５を係合したときに外周溝１０が形成され、また、第２の切り欠き１２とリブ１３が係合し羽根３の軸方向の端面と羽根溝５の間には隙間１４が形成されるので、外周溝１０に樹脂１５を注入し隙間１４にも流れることにより羽根３と羽根溝５が結合され、複数の羽根車２を超音波溶着を必要とせずに結合できる。したがって、クロスフローファン１の組立工程が大幅に減るので、安価なクロスフローファンが提供でき、また、超音波溶着時に発生する軸方向の軸振れがないので性能を向上することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、クロスフローファン及びクロスフローファンの製造方法に関するものであり、より詳しくは羽根車の結合構造及び結合方法に特徴を有するクロスフローファンに関するものである。

従来の空気調和機用のクロスフローファンについて図１４〜１６を用いて説明する。

図１４は空気調和機の室内ユニットの構成模式図であり、同図に示すように空気調和機の室内ユニット３３の送風回路（送風装置部分）は、吸い込み部３４、エアーフィルター３５、熱交換器３６、クロスフローファン１、吹出し部３７を通過して流れる空気の流通路で構成されている。また、クロスフローファン１はそれを回転駆動させるモーター３８の駆動軸３９と連結されている。
次にクロスフローファンの構成について図１５、１６を用いて説明する。図１５に示すように、クロスフローファン１はシャフト７を有する側板６と、複数の羽根車２、及びボス９を有するモータ側端部の羽根車８を基本的な構成部品としている。
また、図１６（ａ）は後述する従来のクロスフローファンの組み立て製造方法を示す構成図であり、図１６（ｂ）は羽根車２が相互に嵌合する構成を示す説明図である。
羽根車２は複数の羽根（ブレード）３が環状に回転方向に対して等間隔もしくは不等間隔にて取り付けられている。図１６（ｂ）に示すように、その一端部３ｘは仕切り板４と一体に形成されているとともに、他端部３ｙは仕切り板４に形成された羽根溝２ａに嵌合して固定されるように構成されている。

一方、羽根溝２ａ内には溶着用溶けリブ（図示せず）が予め入れられており、ブレード３の一端部３ｙが羽根溝２ａと嵌合したあと、熱溶着または超音波溶着させて、羽根車２を回転軸方向に複数結合して、クロスフローファンを構成している。

より具体的には、例えば、仕切り板４に超音波溶着機の振動を伝えるホーン（図示せず）を当て加圧し振動を加えることにより羽根３の軸方向の端面部に伝達振動が発生し、溶着用溶けリブ（図示せず）との間に発熱が起こり溶着用溶けリブが溶けることにより羽根３の一端部３ｙと羽根溝２ａが伝達溶着結合される。その後、数個の羽根車２を軸方向に数回超音波溶着にて伝達溶着結合した後に羽根車組立８の羽根３と羽根車２の羽根溝２ａを係合させ超音波溶着にて伝達溶着結合させることによりクロスフローファン１が組み立てられる。
また、軸方向の軸振れの対策として図１６（ａ）に示すように、少なくとも２つ以上の羽根車２を、押さえ囲み部材４０で囲み、軸方向の軸振れの矯正を行う製造方法がとられていた（例えば特許文献１参照）。
特開昭５５−１６０１９８号公報

しかしながら、上記従来のクロスフローファンの構成及び製造方法では、複数の羽根車２を順次組み合わせて超音波溶着する工程を複数回必要であるため、組立工数が多く、また、押さえ囲み部材４０で羽根車２との隙間を０または羽根車２を押さえ込む状態では超音波溶着の際、押さえ囲み部材４０に超音波エネルギーが吸収されるため、羽根３の軸方向の端面部と溶着用溶けリブの間に十分な超音波エネルギーが伝達せず伝達溶着が不十分となり結合力がばらつき、また、溶着時間が長くなる問題を発生していた。

また、そのため、押さえ囲み部材４０と羽根車２との間には隙間が必要であり、その隙間により軸方向の軸振れが発生するという課題を有していた。
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、クロスフローファンの羽根車同士を樹脂を注入して結合できる構造にすることにより超音波溶着工程を廃止し、羽根の軸方向の端面と羽根溝の間に樹脂を注入することにより強固結合を得ることができ、また、軸方向の軸振れを無くすことにより回転時のバランスが良好となりバランス修正工程が不要となるので安価なクロスフローファンを提供でき、また、円滑な回転ができるので性能がよく、アニール処理工程が不要となるので電気代の大幅削減も可能となるクロスフローファン及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本願発明のクロスフローファンは、羽根車の羽根が隣接する羽根車の仕切り板の羽根溝に係合し仕切り板の外周面に羽根溝の略高さの幅で外周溝を設け、係合した羽根の軸方向の端面の軸方向の外周部には外周溝にて形成される第１の切り欠きを有して外周溝に樹脂を注入して結合することを特徴とするものである。

上記構成によって、複数の羽根車は外周溝に樹脂を注入して結合されるので、超音波溶着工程及びアニール処理工程が廃止でき安価なクロスフローファンが得られる。

また、本願の他の発明は、羽根の軸方向の端面と羽根溝の略軸方向に隙間を設け、羽根の軸方向の端面に第２の切り欠きを設け仕切り板に第２の切り欠きに係合するリブを設けたことを特徴とするものである。

上記構成によって、羽根の第２の切り欠きと仕切り板のリブが係合することにより軸方向の位置決めが可能となるため、軸方向の長さの精度が良好なクロスフローファンが得られ、また、複数の羽根車は外周溝及び羽根の軸方向の端面と羽根溝間に樹脂を注入して結合され強固な結合力を得られながら超音波溶着工程及びアニール処理工程が廃止できるので安価で強固なクロスフローファンが得られる。

また、本願の他の発明は、羽根の軸方向の端面と羽根溝の略軸方向に隙間及び壁を設け樹脂を注入して結合することを特徴とする。

上記構成によって、複数の羽根車は羽根の軸方向の端面と羽根溝間に樹脂を注入し壁で止められるので、軸方向の中央側への流出がない安定した結合が可能なクロスフローファンが得られる。

また、本願の他の発明は、羽根の軸方向の端面に結合面積を増やす形状を設けたことを特徴とする。

上記構成によって、複数の羽根車は羽根の軸方向の端面と羽根溝間及び羽根の軸方向の端面の結合面積を増やす形状に樹脂を充填するので、注入した樹脂の接触面積が多く結合され強固な結合力のクロスフローファンを得られる。

また、本願の他の発明は、羽根の内周面が仕切り板の内径より小さく、羽根の軸方向の端面において内周面から仕切り板の略内径までの幅で羽根の軸方向の端面よりも略軸方向に長いリブを設けたことを特徴とする。

上記構成によって、羽根車の羽根を羽根溝に係合する際に法線方向にずれるのを抑える案内となるので、容易に羽根と羽根溝を係合できるクロスフローファンが得られる。
また、本願の他の発明は、少なくともひとつの羽根溝内において外周溝の外径以下の外周壁を設け、それに係合する羽根の軸方向の端面の外周部に外周壁の内径以下で第３の切り欠きを設けたことを特徴とする。
上記構成によって、羽根車組立の取り除かれた羽根に対する羽根車の羽根溝に外周溝から樹脂を注入するのを防ぎ、羽根車組立の少なくても１枚の羽根を取り除くことが可能となるクロスフローファンが得られる。
また、本願の他の発明は、上記記載の羽根車を射出成形する工程と、羽根と羽根溝を係合する工程及び外周溝に樹脂を注入する工程を有することを特徴とするクロスフローファンの製造方法を特徴とする。
上記構成によって、複数の羽根車は外周溝もしくは羽根の軸方向の端面と羽根溝の間に樹脂を注入して結合され、超音波溶着工程とアニール処理工程が廃止できるので、クロスフローファン組立工程における電気代が大幅に削減でき、新機種対応時の設備投資あるいは改造が不要となり経済である。

上記から明らかなように、本願発明のクロスフローファン及びクロスフローファンの製造方法によれば、羽根車の溶着工程を不要とし、また、溶着時に発生する軸方向の軸振れが無くなるので、バランス修正工程が不要となり組み立て工数を大幅に削減でき安価なクロスフローファンを得られることが可能である。

しかも、溶着時に発生していた歪みを除去するためのアニール工程が不要となるので、クロスフローファン組立工程における電気代が大幅に削減でき、また、溶着時に発生する軸方向の軸振れがほとんど無いので性能を向上することが可能である。

また、羽根の軸方向の端面と羽根溝の間に樹脂を注入するので強固な結合のクロスフローファンが得られ、また、溶着及びアニール工程を不要としたので新機種対応でのクロスフローファン組立での設備投資あるいは改造が不要となり経済的であるという効果を奏する。

以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお本願発明の実施の形態については空気調和機の室内ユニットに用いられるクロスフローファンについて説明するが、本願発明の適用される形態はこれに限定されるものではなく、複数の羽根車が溶着もしくは接着にて構成されていれば、同様の効果を奏するものである。

また、図１４から図１６に示したクロスフローファンの構成と同様の構成要素については同じ番号を付して、その詳細な説明や他の構成要素との結合関係についての説明を省略する。

（実施の形態１）
まず、図１から図６を用いて本願発明の係る第１の実施形態について説明する。

図１は本願発明の実施形態の分解斜視図である。クロスフローファン１はシャフト７を有する側板６と、複数の羽根車２と、ボス９を有する羽根車８の部品構成からなる。

図２は羽根車２の仕切り板４側からの斜視図であり、図３は仕切り板と反対側からの斜視図である。仕切り板４には羽根３の一端部３ｃと嵌合する羽根溝５が形成されている。

仕切り板４の外周面側には、羽根溝５の深さの外周溝１０を設けている。より詳細に示すと外周溝１０とは、図４に示すように、環状の外周形状を持つ仕切り板４の羽根３の一
端部３ｃが差し込まれる側の外周の一部を段差を設けるような形で外周よりも半径方向にへこんだ環状の窪みをいう。

また、羽根溝５はこの外周溝１０まで切り込んで形成されている。即ち、羽根溝の一部が外周溝１０に面しているように構成されている。羽根の一端部３ｃと羽根溝５が係合したときの羽根３の軸方向の外周部に外周溝１０に沿って形成される形状を軸方向に長い第１の切り欠き１１及び羽根３の軸方向の端面に第２の切り欠き１２を有し、第２の切り欠き１２に係合するリブ１３を仕切り板４に設けている。

図４は羽根３が隣接する羽根車２の羽根溝５および第２の切り欠き１２とリブ１３が係合し、羽根３の軸方向の端面と羽根溝５の間に隙間１４が設けられた状態を示す部分断面斜視図であり、図５は図４の状態のクロスフローファン１の外周溝１０及び隙間１４に樹脂１５が外周溝に合わせて環状に注入された状態を示す部分断面斜視図である。

また、図６、図７は本願発明の製造方法を示す模式図であり、図６のように羽根車射出成形用金型１６と羽根車組立射出成形用金型１７と側板射出成形用金型１８で羽根車２と羽根車組立８と側板６をそれぞれ射出成形した後、図７（ａ）のようにそれぞれの羽根３と羽根溝５をはめ合わせて組み立てを行う。

図７（ｂ）は羽根車の接合のための樹脂を注入するために金型１９ａ、１９ｂのクロスフローファン１の軸方向に平行な断面図である。外周溝１０と樹脂を注入する金型１９ａ、１９ｂにて形成される樹脂の流路２２が設けられ、仕切り板４の外周溝１０の幅よりも狭い樹脂の流路２２の幅であり、軸方向の両側にはクロスフローファン１を軸方向に押す第1のスライド２０と第２のスライド２１を設けている。

図７（ｃ）は図７（ｂ）におけるＺ部分での要部拡大図であり、外周溝１０への樹脂注入を行うための金型１９ａと外周溝１０、羽根車２との関係を示している。金型１９ａの外周溝１０と対向する部分には、環状溝部１９ｃが形成されており、樹脂はこの環状溝部１９ｃに注入されて外周溝１０を埋めるように流れ込む。そして図５に示すように環状の樹脂１５により、回転軸方向に隣接する羽根車２を溶着固定する。

上記のようなクロスフローファン１の結合構造にすることにより、羽根３と羽根溝５を係合したときに仕切り板４の外周部には羽根３の第1の切り欠きとで外周溝１０が形成される。また、第２の切り欠き１２とリブ１３が係合し羽根３の軸方向の端面と羽根溝５の間には隙間１４が形成され、羽根溝５と外周溝１０とがつながっているため、外周溝１０と隙間１４は連接する。また、外周溝１０の幅よりも樹脂の流路２２の幅が狭く、隙間１４は第２の切り欠き１２とリブ１３が係合することにより樹脂を注入しても洩れることがなく、樹脂の流路２２に樹脂１５を注入することにより羽根３と仕切り板４が結合されるので、複数の羽根車２を超音波溶着を必要とせずに結合できる。

また、第１のスライド２０と第２のスライド２１にて軸方向に押付ながら外周溝１０を通じて隙間１４に樹脂１５が注入されるので、注入圧力に負けて樹脂１５が洩れることなく羽根３の軸方向の端面と羽根溝５が結合され、強固なクロスフローファンを得ることができる。また、超音波溶着工程が不要となるため、超音波溶着時に発生する残留応力を取り除くアニール処理工程も不要となり、また、超音波溶着時に発生する軸方向の軸振れがないので、クロスフローファン１の回転時に発生するバランスを修正する工程が不要となる。

したがって、クロスフローファン１の組立工程である超音波溶着工程、アニール処理工程、バランス修正工程が不要となるので、安価なクロスフローファンが提供でき、また、
アニール工程が不要となるので、クロスフローファン組立工程における電気代が大幅に削減できる。また、羽根３の第２の切り欠き１２が仕切り板４のリブ１３と第１のスライド２０と第２のスライド２１にて軸方向に押付ながら係合するため、軸方向の位置決めが可能となり軸方向の長さの精度が良好なクロスフローファンが得られる。

なお、第２の切り欠き１２の代わりに突起を設け、それに係合する溝を仕切り板４に設けても同様の効果を得ることができる。

（実施の形態２）
次に、本願発明の実施の形態２について図８、９を用いて説明する。なお、実施の形態１と同様の構成要素については同一の図番を付して、その詳細な説明は省略する。

図８は本願発明の実施形態の羽根車２の部分斜視図であり、仕切り板４の外周面に外周溝１０を設け、羽根溝５内には羽根の軸方向の先端面の幅より小さい幅を有する段２３及び段２３の軸方向と同じ高さの壁２４を設ける。図９は羽根３と羽根溝５が係合した軸方向に平行な断面図であり、図９（ａ）は樹脂１５を注入する前であり、図９（ｂ）は樹脂１５を注入した後の断面図である。
上記のようなクロスフローファンの結合構造にすることにより、羽根３が羽根溝５に係合し第１のスライド２０と第２のスライド２１にて軸方向に押付けるので段２３及び壁２４により羽根３の軸方向の位置が決まり、羽根の軸方向の先端面と羽根溝５及び段２３、及び壁２４にて形成される空間２５が設けられ、羽根溝５と外周溝１０とがつながっているため、外周溝１０と空間２５は連接する。

樹脂の流路２２に樹脂１５を注入し外周溝１０から空間２５に流れ、段２３と仕切り板４の内周側に羽根溝の底面に対して起立して設けられた壁（起立壁）２４により流れを止めることにより羽根３の軸方向の端面と羽根溝５が結合され、強固なクロスフローファン１を得ることができる。また、超音波溶着工程が不要となるため、超音波溶着時に発生する残留応力を取り除くアニール処理工程も不要となり、また、超音波溶着時に発生する軸方向の軸振れがないので、クロスフローファン１の回転時に発生するバランスを修正する工程が不要となる。

したがって、クロスフローファン１の組立工程である超音波溶着工程、アニール処理工程、バランス修正工程が不要となるので、安価なクロスフローファンが提供できる。
なお、壁２４を羽根溝５ではなく、羽根３に設けても同様の効果を得ることができる。また、羽根溝５の段２３の代わりに羽根３の軸方向の先端部に段を設けても同様の効果を得ることができる。
（実施の形態３）
次に、本願発明の実施の形態３について図１０、１１を用いて説明する。図１０と図１１は、それぞれ羽根車２を仕切り板側、仕切り板と反対側からみた斜視図である。

本実施の形態において、実施の形態１と異なる点は、羽根の内周面２６が仕切り板４の内径２７より小さく、羽根３の軸方向の端面において内周面２６から仕切り板４の内径２７までの幅で羽根の軸方向に長いガイドリブ２８を設けたことである。また、図１１（ａ）は羽根３と羽根溝５が係合する前の状態の断面斜視図であり図１１（ｂ）は係合した後の断面斜視図である。

そして、この実施の形態によれば、羽根３と羽根溝５を係合する際に、少なくてもひとつの羽根車を回転させるが、ガイドリブ２８が仕切り板の内径２７面と当たりながら回転することにより、回転によるはみ出しはなくスムーズな回転をすることができるので、容易に羽根３と羽根溝５を係合することが可能となり、組立工数を削減できるので安価なク
ロスフローファン１を得ることができる。

なお、ガイドリブ２８の代わりに羽根３の軸方向の先端面の内径側に切り欠きと、仕切り板にそれをガイドするガイドリングを設けることにより同様の効果を得ることができる。

（実施の形態４）
次に、本願発明の実施の形態４について図１２を用いて説明する。図１２は羽根３と羽根溝５が係合し樹脂１５を注入した状態の部分断面斜視図であり、本実施の形態において実施の形態１と異なる点は、羽根３の軸方向の端面に樹脂１５との結合面積を増やす凹み２９を設けたものである。

そして、この実施の形態によれば、羽根３の軸方向の端面と樹脂１５が接触する面が多くなるため羽根３と羽根溝５との結合力が強固なクロスフローファン１を得ることができる。

なお、上記凹み２９は矩形にしたが、Ｒ形状、三角形状などでも、凹凸形状を設ければ同様の効果を期待することができる。

（実施の形態５）
次いで、本願発明の実施の形態５について図１３を用いて説明する。図１３は羽根３と羽根溝５が係合した状態の部分断面斜視図であり、本実施の形態において、羽根車組立８のボス部とモーターの駆動軸３９をねじにて容易に螺合締結するために羽根車組立８の複数の羽根３の少なくても１枚を取り除いており、取り除かれた羽根と係合する羽根車２の羽根溝に外周溝１０の外径以下の外周壁３０を設け、それと係合する羽根車２の羽根３の軸方向の端面に外周壁３０の内径以下の第３の切り欠き３１を設けたものである。

そして、この実施の形態によれば、樹脂１５を注入しても羽根車組立８の羽根３が無くて係合していない羽根車２の羽根溝５には外周壁３０にて樹脂１５は止められ洩れることがなく、また、羽根車２同士が係合する場合は、第３の切り欠き３１にて外周壁３０との干渉を回避しながら羽根溝５にて羽根３の軸方向の先端部３２を保持するので、少なくても１枚の羽根３を取り除いた羽根車組立８を有し、外周溝１０に樹脂１５を注入して結合するクロスフローファン１を得ることができる。

なお、外周壁３０と第３の切り欠き３１の代わりに、羽根車組立８の取り除いている羽根に係合する羽根溝を埋めても同様の効果を得ることができる。

本発明の実施形態１を示す分解斜視図 本発明の実施形態１を示す羽根車の仕切り板側からみた斜視図 本発明の実施形態１を示す羽根車の仕切り板と反対側からみた斜視図 本発明の実施形態１を示す羽根車を組み合わせた部分を示す部分断面斜視図 本発明の実施形態１を示す羽根車を組み合わせて樹脂を注入した部分を示す部分断面斜視図 本発明の実施形態１を示す射出成形用金型で成形した斜視図 （ａ）羽根車と羽根車完成と側板を組み合わせる工程をしめした斜視図（ｂ）本発明の樹脂を注入する金型のクロスフローファンの軸方向に平行な断面図（ｃ）図６（ｂ）のＺ部の要部拡大模式図 本発明の実施形態２を示す羽根車の部分斜視図 （ａ）本発明の実施形態２を示す樹脂を注入する前のクロスフローファンの断面図（ｂ）本発明の実施形態２を示す樹脂を注入した後のクロスフローファンの断面図 （ａ）本発明の実施形態３を示す羽根車の仕切り板側からの斜視図（ｂ）本発明の実施形態３を示す羽根車の仕切り板と反対側からの斜視図 （ａ）本発明の実施形態３を示す羽根と羽根溝が係合する前の断面斜視図（ｂ）本発明の実施形態３を示す羽根と羽根溝が係合した後の断面斜視図 本発明の実施形態４を示す羽根と羽根溝が係合し樹脂を注入した状態を示す部分断面斜視図 本発明の実施形態５を示す羽根と羽根溝が係合した部分断面斜視図 空気調和機の室内ユニットの構成模式図 クロスフローファンの構成模式図 従来のクロスフローファンの軸振れの対策を示した構成模式図

符号の説明

１ クロスフローファン
２ 羽根車
３ 羽根
４ 仕切り板
５ 羽根溝
６ 側板
８ 羽根車組立
１０ 外周溝
１１ 第１の切り欠き
１２ 第２の切り欠き
１３ リブ
１４ 隙間
１５ 樹脂
１９ 樹脂を注入する金型
２０ 第１のスライド
２１ 第２のスライド
２２ 樹脂の流路
２３ 段
２４ 壁
２５ 空間
２７ 仕切り板の内径
２８ ガイドリブ
２９ 凹み
３０ 外周壁
３１ 第３の切り欠き

Claims (7)

1. 複数のブレードを環状に配置して構成される羽根車の羽根が隣接する羽根車の仕切り板の羽根溝に係合し、仕切り板の外周面に羽根溝の略高さの幅で外周溝を設け、係合した羽根の軸方向の端面の軸方向の外周部には外周溝にて形成される第１の切り欠きを有して外周溝に樹脂を注入して結合固定することを特徴とするクロスフローファン。
2. 前記羽根の軸方向の端面と前記羽根溝の略軸方向との間に隙間を設け、羽根の軸方向の端面に第２の切り欠きを設け仕切り板に第２の切り欠きに係合するリブを設けたことを特徴とする請求項１記載のクロスフローファン。
3. 前記羽根の軸方向の端面と前記羽根溝の略軸方向に隙間及び壁を設け樹脂を注入して結合することを特徴とする請求項１記載のクロスフローファン。
4. 羽根の軸方向の端面に結合面積を増やす形状を設けたことを特徴とする請求項１記載のクロスフローファン。
5. 羽根の内周面が仕切り板の内径より小さく、羽根の軸方向の端面において内周面から仕切り板の略内径までの幅で羽根の軸方向の端面よりも略軸方向に長いリブを設けたことを特徴とする請求項１記載のクロスフローファン。
6. 少なくともひとつの前記羽根溝内において前記外周溝の外径以下の外周壁を設け、それに係合する羽根の軸方向の端面の外周部に外周壁の内径以下で第３の切り欠きを設けたことを特徴とする請求項１記載のクロスフローファン。
7. 請求項１から６のいずれかに示すクロスフローファンを形成するがごとく、羽根車を射出成形する工程と、軸方向に隣接して羽根と羽根溝を係合して前記羽根車を連接する工程と、外周溝に樹脂を注入する工程を有することを特徴とするクロスフローファンの製造方法。

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