JP2008075626A - ターボファン及びこれを備えた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 シュラウドとブレードを超音波溶着により接合する際に位置決め精度を向上できるようにすること。
【解決手段】 ターボファン２３は、略円盤状のハブ２４と、このハブ２４に対向配置され、中央部に円形の開口２５ａを有しハブ２４に向かって拡開する円環状のシュラウド２５と、中央部に円形の開口２６ａを有しハブ２４とシュラウド２５の間の流路を上下方向に仕切る仕切板２６ｂに、複数の上部ブレード２６ｃと下部ブレード２６ｄを一体化した円環状のブレード仕切板２６とを備えている。ブレード仕切板２６の上部ブレード２６ｃの上端に段部２６ｅを設けるとともに、シュラウド２５の拡開部分に上部ブレード２６ｃの段部２６ｅに対応する段部２５ｂを設けて位置決めガイドとし、上部ブレード２６ｃの段部２６ｅの平坦面２６ｆに孔を設けるとともに、シュラウド２５の段部２５ｂの平坦面２５ｃに孔に対応するボスを設けるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明はターボファン及びこれを備えた空気調和機に係り、詳細には、天井埋込型空気調和機に備えた送風機に使用されるターボファンについて、ターボファンのシュラウドとブレードを超音波溶着により接合する際に位置決めの精度を向上できるようにしたものに関する。

従来から、ボスを形成した中央部を釣鐘状に突出させ駆動モータに連結されるハブと、中央に空気導入用の開口を有し、ハブに対向配置される円環状のシュラウドと、中央に空気導入用の開口を有し、ハブとシュラウド間の流路を上下方向に仕切る仕切板に、上部ブレードと下部ブレードを配置した円環状のブレード仕切板とを備えた二段式のターボファンが知られている。

この二段式のターボファンのブレード仕切板は、上部ブレードが仕切板の径方向に対し一定の傾斜角度をもって複数枚形成され、下部ブレードが仕切板の径方向に対し一定の傾斜角度をもって複数枚形成されたものとなっている。

このような二段式のターボファンが駆動モータにより回転駆動されると、シュラウド及びブレード仕切板の空気導入用の開口から周囲の空気が吸引され、上部ブレード及び下部ブレードとの作用により、シュラウドとハブとの間から、吸引された空気が放射状に周囲に放出されるようになっている。

以上説明してきた二段式のターボファンは、ハブと、シュラウドと、ブレード仕切板とをそれぞれ樹脂成型した後、樹脂成型されたハブと、シュラウドと、ブレード仕切板とを超音波溶着により接合して、一体化されるようになっている。

また、一般に樹脂成型された部材同士を超音波溶着により接合する溶着構造を示したものがある（例えば、特許文献１参照。）。図８に示すように、駆動源となるモータ５０と、このモータ５０の駆動力によって回転するインペラ５１と、このインペラ５１を回転自在に収納するポンプケース５２を有するポンプ装置では、ボンプケース５２が第１ケース部材３０と第２ケース部材４０とを所定部位で超音波溶着し一体化させることにより形成されるようになっている。

第１ケース部材３０は、その外周壁３０ａの先端部分にフランジ３０ｂが形成され、このフランジ３０ｂの第２ケース部材４０との対向部位に嵌合溝３０ｃが設けられている。一方、第２ケース部材４０は、第１ケース部材３０との対向部位に、嵌合溝３０ｃに対して所定の隙間Ｓが形成されるように嵌まり込む凸部４０ａが設けられている。

そして、凸部４０ａの先端部分には、さらに断面略三角形の突起４０ｂが設けられている。この突起４０ｂは、超音波溶着を行う際に第１ケース３０の嵌合溝３０ｃの内底壁と当接し溶融する部分となっており、この突起４０ｂの裾の部分となる凸部４０ａの先端部分も同様に溶融する部分となっている。

また、第２ケース部材４０には、第１ケース部材３０の対向部位において、凸部４０ａから見てケース体内側方向にずれた部位及び外側方向にずれた部位に凹部４０ｃ、４０ｄがそれぞれ設けられている。この凹部４０ｃ、４０ｄは、超音波溶着を行う際に発生するバリが隙間Ｓから溢れた場合の溜まり部となっており、ケース内外へのバリの流出を防いでいる。

更に、第２ケース部材４０には、第１ケース部材３０との対向部位よりケース体内側方向にずれた部位に、第１ケース部材３０の内周壁３０ｄに当接する位置決め部４０ｅが立設されている。この第２ケース部材４０の位置決め部４０ｅに第１ケース部材３０の内周壁３０ｄを当接させながら嵌め合わせることにより精度よく嵌め合わされる。

このようなポンプケース５２の溶着構造では、第１ケース部材３０のフランジ３０ｂに受け台５３を当接させた状態で、第２ケース部材４０の裏側、すなわち凸部４０ａを嵌合溝３０ｃの更に奥側に押し当てるように、ホーン５４で圧力をかけながら同時に超音波振動を与えることにより、突起４０ｂと凸部４０ａの先端部分とが溶融し、瞬時に冷却されて固まる性質を利用し、第１ケース部材３０と第２ケース部材４０とが溶着部位で一体化されたポンプケース５２となる。

一方、本出願人より出願の特願２００５−３４８６９５号では、ハブと、シュラウドと、ブレード仕切り板とからなり、それぞれ超音波溶着により接合することにより一体化した二段式のターボファンを提案している。具体的には、図９及び図１０に示すように、このターボファン６０は、略円盤状に形成されたハブ７０と、このハブ７０に相対向するように配置された円環状のシュラウド８０と、このシュラウド８０とハブ７０との間に配置された円環状の仕切板９０と、シュラウド８０と仕切板９０との間に配設された複数の上部ブレード１１０と、仕切板９０とハブ７０との間に配設された複数の下部ブレード１００とからなっている。

ハブ７０は、下部ブレード１００が上面の接合される平坦状に形成された基体部７０ａと、この基体部７０ａに連なり、上方に向かい釣鐘状に膨出された膨出部７０ｂと、この膨出部の上面に突出するように形成され、軸孔を穿設した円筒状のボス部７０ｃとからなっている。基体部７０ａの上面には下部ブレード１００の下端縁を位置決めする位置決め部７０ｄが形成されている。シュラウド８０は、円形状の空気導入用の開口８０ａを有し、外方に向かい拡開するように断面が略円弧状に形成されており、その周面は複数の位置決め部８０ｂが設けられている。

このように、二段式のターボファンやブレードの形状が複雑なターボファンでは、金型を使用して一体的に樹脂成型できない構造となっているため、ターボファンの部材を複数に分割して超音波溶着により接合する方法がとられている。特願２００５−３４８６９５号では、シュラウド８０と、ハブ７０と、上部ブレード１１０と下部ブレード１００とが基端部を仕切板９０に対し連ねて一体となって樹脂成型されたブレード仕切板６０ｂとからなる３つの樹脂成型モジュールを構成して、シュラウド８０とブレード仕切板６０ｂとは、上部ブレード１１０の上端縁をシュラウド８０の位置決め部８０ｂに一致させて超音波溶着により接合し、ブレード仕切板６０ｂとハブ７０とは、下部ブレード１００の下端縁をハブ７０の位置決め部７０ｄに一致させて超音波溶着により接合することにより、一体化した二段式のターボファン６０となっている。
特開２００２−１８９６０号公報（第３頁−第４頁、第１図）

しかしながら、特許文献１のボンプケース５２は、第１ケース部材３０の嵌合溝３０ｃに第２ケース部材４０の凸部４０ａが嵌められる溶着部位を有し、溶着部位以外の箇所に位置決め部４０ｅを設けているため、第１ケース部材３０と第２ケース部材４０の平坦面同士に溶着部位があって溶着精度がよく、第１ケース部材３０と第２ケース部材４０の位置決めの精度をよくすることができるが、特願２００５−３４８６９５号の特許出願のように、ターボファンでは、傾斜曲面を有するシュラウド８０と傾斜面を有するブレード仕切板６０ｂの上部ブレード１１０とを溶着することになるため、シュラウド８０とブレード仕切板６０ｂとの溶着部位が平坦面ではないため、位置決め部８０ｂを形成していたとしても超音波溶着する際に位置ずれを起こし易く、必ずしもシュラウド８０とブレード仕切板６０ｂの間の位置決めの精度がよくなかった。これは、超音波溶着が両部材のそれぞれ逆方向から超音波振動を与えるものであるため、超音波振動の方向に対して直交する平坦面同士ではない場合、超音波振動を与えている最中に位置ずれを起こしやすいからである。

そこで、ターボファンのシュラウドとブレードとを超音波溶着する場合、複数枚のブレードの上端に段部を設け、シュラウドの拡開する曲面部分にブレードの段部に対応する凹部内に形成した複数の段部を設けて、超音波溶着する部分に平坦面を形成することが考えられる。

しかしながら、ブレードとシュラウドの段部はそれぞれクリアランスを持っており、段部同士を嵌め合わせたときに位置決めガイドの役目を持っているが、クリアランスが大きくなって、そのクリアランスのため位置が一定にならない。

このため、ブレードとシュラウドとを超音波溶着した場合、超音波溶着している最中にクリアランスを持っているため、中央に留まらず片方に偏ってブレードの段部の一部が溶融して固まってしまい、シュラウドに対して、ブレードが冷えていく段階で変形した状態で取付けられてしまうという問題点があった。

よって、従来のターボファンでは、シュラウドに対してブレードが変形した状態で取付けられると、シュラウドの空気導入用の開口から吸引された空気が、正確にシュラウドとハブとの間から放射状に周囲に放出されないことになって、依然としてシュラウドとブレードの位置決め精度がよくないという問題点があった。

本発明は上記問題点に鑑み、シュラウドとブレードを超音波溶着により接合する際に位置決めの精度を向上できるようにしたターボファン及びこれを備えた空気調和機を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、複数のブレードを一体化した略円盤状に形成されたハブと、同ハブに対向配置され、中央部に円形の開口を有しハブに向かって拡開する円環状のシュラウドとを備え、前記ハブと前記シュラウドを超音波溶着により一体化してなるターボファンにおいて、前記ブレードの上端に段部を設けるとともに、前記シュラウドの拡開部分に前記ブレードの段部に対応する段部を設けて位置決めガイドとし、前記ブレードの段部の平坦面に孔を設けるとともに、前記シュラウドの段部の平坦面に前記孔に対応するボスを設けたことを特徴とする構成となっている。

請求項２記載の発明は、略円盤状に形成されたハブと、同ハブに対向配置され、中央部に円形の開口を有しハブに向かって拡開する円環状のシュラウドと、中央部に円形の開口を有し、ハブとシュラウド間の流路を上下方向に仕切る仕切板に、複数の上部ブレードと下部ブレードを一体化した円環状のブレード仕切板とを備え、前記ハブと前記シュラウドと前記ブレード仕切板を超音波溶着により一体化してなるターボファンにおいて、前記ブレード仕切板の上部ブレードの上端に段部を設けるとともに、前記シュラウドの拡開部分に前記上部ブレードの段部に対応する段部を設けて位置決めガイドとし、前記上部ブレードの段部の平坦面に孔を設けるとともに、前記シュラウドの段部の平坦面に前記孔に対応するボスを設けたことを特徴とする構成となっている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の本発明において、前記ボスは、前記上部ブレードと前記シュラウドとを接合する際に、前記上部ブレードの孔に嵌め合わされて超音波溶着することを特徴とする構成となっている。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のターボファンを備えたことを特徴とする空気調和機となっている。

請求項１記載の本発明によれば、前記ブレードの上端に段部を設けるとともに、前記シュラウドの拡開部分に前記ブレードの段部に対応する段部を設けて位置決めガイドとし、前記ブレードの段部の平坦面に孔を設けるとともに、前記シュラウドの段部の平坦面に前記孔に対応するボスを設けるようにした。このため、傾斜曲面ではなく段部同士の組合せによって位置決めの仮固定を容易にすることができ、この仮固定の後、ボスを孔に嵌め合わせることによって、シュラウドとブレードを超音波溶着により接合する際に位置決めの精度を向上することができる。

また、シュラウドとブレードにそれぞれ段部を設けることにより平坦面を形成し、かつ、シュラウドの平坦面にボスを設け、ブレードの平坦面にボスに対応する孔を形成したことにより、超音波溶着により接合し難い部分でも、位置ずれを起こすことを防止でき、更に、ボスを孔に嵌め合わせることにより、クリアランスを持った段部同士を中央部に位置決めすることができるので、超音波溶着している最中に、冷えて固まってしまう段階でも中央部に位置ずれなく留まることができ、ブレードがシュラウドに対して変形した状態で取付けられることを防止できる。

請求項２記載の本発明によれば、前記ブレード仕切板の上部ブレードの上端に段部を設けるとともに、前記シュラウドの拡開部分に前記上部ブレードの段部に対応する段部を設けて位置決めガイドとし、前記上部ブレードの段部の平坦面に孔を設けるとともに、前記シュラウドの段部の平坦面に前記孔に対応するボスを設けるようにした。このため、請求項１記載の本発明と同様な効果を得ることができる。

また、シュラウドと上部ブレードにそれぞれ段部を設けることにより平坦面を形成し、かつ、シュラウドの平坦面にボスを設け、上部ブレードの平坦面にボスに対応する孔を形成したことにより、請求項１記載の本発明と同様な効果を得ることができる。

請求項３記載の本発明によれば、前記ボスは、前記上部ブレードと前記シュラウドとを接合する際に、前記上部ブレードの孔に嵌め合わされて超音波溶着するようにした。このため、上部ブレードの段部の平坦面での溶着に加え、ボスでの溶着が加わり、シュラウドと上部ブレードとの溶着強度を向上することができる。

請求項４記載の本発明によれば、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の本発明と同様な効果が得られる空気調和機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。図１は本発明によるターボファンを備えた天井埋込型空気調和機の構成を示す断面図、図２は本発明によるターボファンの構成を示す分解斜視図、図３は本発明によるターボファンを示す図で（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’断面図、（Ｃ）は裏面図である。

図４は本発明によるターボファンのブレード仕切板を示す図で（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は裏面図、図５は本発明によるターボファンのブレード仕切板を示す斜視図で（Ａ）は正面斜めからみた斜視図、（Ｂ）は裏面斜めからみた斜視図、図６は本発明によるターボファンのシュラウドを示す図で（Ａ）は正面図、（Ｂ）は裏面図、（Ｃ）は斜視図、（Ｄ）は（Ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。

本発明によるターボファンは、図１乃至図３に示すように、天井埋込型空気調和機に備えた送風機２０に使用され、ターボファン２３は、略円盤状に形成されたハブ２４と、このハブ２４に対向配置され、中央部に円形の開口２５ａを有しハブ２４に向かって拡開する円環状のシュラウド２５と、中央部に円形の開口２６ａを有し、ハブ２４とシュラウド２５の間の流路を上下方向に仕切る仕切板２６ｂに、複数の上部ブレード２６ｃと下部ブレード２６ｄを一体化した円環状のブレード仕切板２６とを備えている。このターボファン２３は、ハブ２４とシュラウド２５とブレード仕切板２６をそれぞれ、図２に示す点線の部分を超音波溶着することにより一体化されている。

そして、本発明では、図５及び図６に示すように、ブレード仕切板２６の上部ブレード２６ｃの上端に段部２６ｅを設けるとともに、シュラウド２５の拡開部分に上部ブレード２６ｃの段部２６ｅに対応する段部２５ｂを設けて位置決めガイドとし、上部ブレード２６ｃの段部２６ｅの平坦面２６ｆに孔２６ｇを設けるとともに、シュラウド２５の段部２５ｂの平坦面２５ｃに孔２６ｇに対応するボス２５ｄを設けたところを特徴としている。

以下、本発明のターボファンを使用した天井埋込型空気調和機の構成を図１を用いて具体的に説明し、図２乃至図６を用いて本発明のターボファンを具体的に説明する。まず、天井埋込型空気調和機の構成は、図１に示すように、筐体１は、平面視で正方形であったものの四隅を欠落して八角形となした上面壁１ａと、この上面壁１ａの各辺部に沿って一体に設けられる側壁１ｂとからなり、筐体１の下面は開口している。

また、筐体１は、図示を省略した吊下げ手段によって天井裏２に吊下げ固定されており、筐体１の下面の開口が天井板３に設けられる開口部３ａと対向している。さらに筐体１には、その上面壁１ａおよび側壁１ｂの一部のそれぞれ内面に断熱材４が密着して取付けられている。

筐体１の上面壁１ａの中央部の内面に、送風機２０を構成するファンモータ２１が取付けられている。このファンモータ２１の軸方向は垂直方向に向けられ、下方に突出する回転軸２２に二段式のターボファンファン２３が取付けられている。このターボファン２３は、ファンモータ２１により回転駆動されると、この軸方向である下部側から空気を吸込んで、周方向へ吹出す送風作用をもっている。

さらに、送風機２０を中心に、その周囲を囲むように熱交換器６が配置されている。この熱交換器６は、平面視で略正方形となっており、送風機２０のターボファン２３から吹出される風を受ける位置に配置されている。また、熱交換器６は筐体１の下端の開口に断熱材４を介して嵌め込まれるドレンパン７の受け部上に載置されて、このドレンパン７と筐体１の上面壁１ａとの間に断熱材４を介して支持されている。

そして、ドレンパン７は、４つの辺部の内側に４つの吹出通風口７ａが形成され、中心部にベルマウス９が取付けられる吸込開口部８が形成されている。また、吹出通風口７ａの中央部に補強用の支柱部７ｃが形成されている。さらに、ドレンパン７は、図示を省略するが、平面視で正方形であったものの四隅を欠落して八角形となすように角部が形成され、筐体１の上面壁１ａと側壁１ｂによる成形に対応するようになっている。このドレンパン７は筐体１の側壁１ｂに断熱材４を介して嵌め込まれており、ドレンパン７の吹出通風口７ａには、送風機２０のターボファン２３から吹出され、熱交換器６により熱交換された空気を導入するようになっている。

ベルマウス９は、上端に円形の吸込基部９ａが形成され、下端にドレンバン７の吸込開口部８に対応する開口部９ｂが形成され、吸込基部９ａから開口部９ｂまで徐々に拡大する傾斜面を有している。このベルマウス９の吸込基部９ａは、送風機２０のターボファン２３と近接した位置に対向して配置されている。

また、化粧パネル１０は平面視で略正方形となっており、筐体１の下端の開口を閉塞するようになっている。この化粧パネル１０は、天井板３から室内Ｒに露出する位置にあって、中央部に略正方形の吸込口１０ａが設けられ、この周辺部に４つの長方形の吹出口１０ｂが開口している。さらに、化粧パネル１０の吸込口１０ａは、ベルマウス９の開口部９ｂと対向して設けられ、この吸込口１０ａにはベルマウス９と近接して、フィルタ１２、吸込グリル１１の順に取付けられている。

このように構成された天井埋込型空気調和機によれば、送風機２０の作用によって化粧パネル１０の吸込口１０ａから吸込まれた室内空気は、一次側空気としてベルマウス９の開口部９ｂに導入され、かつ、ベルマウス９の傾斜面から吸込基部９ａに向かって案内され、送風機２０のターボファン２３に導入されるようになっている。

一方、化粧パネル１０の吹出口１０ｂはドレンパン７の吹出通風口７ａと対向して連通するように設けられ、熱交換器６により熱交換された空気は、二次側空気として吹出通風口７ａを介して吹出口１０ｂに導入され、吹出口１０ｂから室内Ｒへ吹出されるようになっている。

次に、図２乃至図３を用いて、筐体１の上面壁１ａの中央部の内面に、ファンモータ２１の回転軸２２を介して取付けられている二段式のターボファン２３について概略的に説明する。図２乃至図３に示すように、ターボファン２３は、ハブ２４と、ブレード仕切板２６と、シュラウド２５という樹脂成型された３つの部材から構成されている。

ターボファン２３のハブ２４は、後述する下部ブレード２６ｄが上面で接合される平坦状に形成された基体部２４ａと、この基体部２４ａに連なり、上方に向かい釣鐘状に膨出された膨出部２４ｂと、この膨出部２４ｂの上面に突出するように形成され、軸孔を穿設した円筒状のボス部２４ｃとからなっている。基体部２４ａの上面には下部ブレード２６ｄの下端を位置決めする位置決め部２４ｄが形成されている。

シュラウド２５は、このハブ２４に対向配置され、中央部に円形の開口２５ａを有しハブ２４に向かって拡開する円環状に形成されている。ブレード仕切板２６は、ハブ２４とシュラウド２５の間に配置され、中央部に円形の開口２６ａを有し、ハブ２４とシュラウド２５の間の流路を上下方向に仕切る仕切板２６ｂに、複数の上部ブレード２６ｃと下部ブレード２６ｄを一体化した円環状に形成されている。

このターボファン２３は、これらのハブ２４とシュラウド２５とブレード仕切板２６を、図２に示す点線の部分において超音波溶着することにより図３（Ｂ）に示すように一体化されたものとなっている。この超音波溶着する部分は、ブレード仕切板２６の上部ブレード２６ｃの上端には段部２６ｅが形成され、シュラウド２５の拡開部分には上部ブレード２６ｃの段部２６ｅに対応する段部２５ｂが形成された構造となっており、ブレード仕切板２６とシュラウド２５との位置決めのガイド作用も兼ね備えている。また、ハブ２４に設けた位置決め部２４ｄが凹部を形成した構造となっており、この位置決め部２４ｄにブレード仕切板２６の下部ブレード２６ｄの下端が組合されるようになっている。

次に、これまで説明してきた本発明のブレード仕切板２６を図４及び図５を用いて詳細に説明する。ブレード仕切板２６の仕切板２６ｂは、シュラウド２５と同様な形状となっており、開口２６ａからハブ２４に向かって拡開する円環状に形成されている。この仕切板２６ｂの上面側に上部ブレード２６ｃが仕切板２６ｂの径方向に対し一定の傾斜角度をもって等間隔に複数枚形成されている。また、仕切板２６ｂの下面側に下部ブレード２６ｄが仕切板２６ｂの径方向に対し、上部ブレード２６ｃの傾斜角度とは相違する一定の傾斜角度をもって等間隔に複数枚形成されている。

そして、上部ブレード２６ｃの上端に形成された段部２６ｅは複数の平坦面２６ｆを有し、最上段の平坦面２６ｆに孔２６ｇが形成され、それぞれの平坦面２６ｆの全周には超音波溶着によって溶融して、シュラウド２５の拡開部分に形成された段部２５ｂと接合するエネルギーダイレクタ２６ｈが形成されている。また、下部ブレード２６ｃの下端面にはハブ２４の位置決め部２４ｄの凹部に合致するように突起部２６ｄａが形成され、それぞれの下端面の全周には超音波溶着によって溶融して、ハブ２４の位置決め部２４ｄと接合するエネルギーダイレクタ２６ｄｂが形成されている。

次に、これまで説明してきた本発明のシュラウド２５を図６を用いて詳細に説明する。シュラウド２５の拡開部分に形成された段部２５ｂは、凹部の形をした構造となっており、上部ブレード２６ｃの段部２６ｅに対応する位置で、かつ、上部ブレード２６ｃと同様に、シュラウド２５の径方向に対し一定の傾斜角度をもって等間隔に複数形成されている。

そして、シュラウド２５に形成された段部２５ｂは、上部ブレード２６ｃの段部２６ｅに対応するように複数の平坦面２５ｃを有し、最上段の平坦面２５ｃに、上部ブレード２６ｃの段部２６ｅの平坦面２６ｆに形成された孔２６ｇに対応するようにボス２５ｄが形成されている。

以上説明してきた本発明の二段式のターボファン２３を構成するハブ２４と、シュラウド２５と、ブレード仕切板２６とを一体化するために、超音波溶着する際には、まず、ハブ２４の位置決め部２４ｄにブレード仕切板２６の下部ブレード２６ｄに形成された突起部２６ｄａを合致させるとともに、上部ブレード２６ｃに形成された段部２６ｅにシュラウド２５に形成された段部２５ｂを嵌め合わせる。更に、シュラウド２５の段部２５ｂの平坦面２５ｃに形成されたボス２５ｄを、上部ブレード２６ｃの段部２６ｅの平坦面２６ｆに形成された孔２６ｇに嵌め合わせる。

次に、ハブ２４とシュラウド２５を上下方向から固定して圧力をかけながら同時に超音波振動を与えることにより、下部ブレード２６ｄに形成されたエネルギーダイレクタ２６ｄｂが溶融し、ハブ２４の位置決め部２４ｄに対し、瞬時に冷却されて固まって溶着されるとともに、上部ブレード２６ｃに形成されたエネルギーダイレクタ２６ｈが溶融し、シュラウド２５の段部２５ｂに形成された平坦面２５ｃに対し、瞬時に冷却されて固まって溶着される。これにより、ハブ２４とシュラウド２５とブレード仕切板２６とが溶着部位で一体化されたターボファン２３を製作することができる。

なお、これまで説明してきた実施例１においては、シュラウド２５の段部２５ｂ、上部ブレード２６ｃの段部２６ｅをそれぞれ、複数の平坦面２５ｃ、平坦面２６ｆを形成した複数段を備えたものとしたが、本発明はこれに限ることなく、１つの平坦面２５ｃ、平坦面２６ｆを形成した１段を備えたものであってもよい。また、最上段の平坦面２５ｃ、最上段の平坦面２６ｆにそれぞれ、１つのボス２５ｄ、孔２６ｇを形成したものとしたが、本発明はこれに限ることなく、その他の段の平坦面２５ｃ、平坦面２６ｆにそれぞれ、ボス２５ｄ、孔２６ｇを追加形成して複数のボス２５ｄ、孔２６ｇを形成したものであってもよい。

更に、上部ブレード２６ｃとシュラウド２５とを超音波溶着により接合する際に、シュラウド２５の平坦面２５ｃに形成したボス２５ｄの一部を、上部ブレード２６ｃの孔２６ｇに嵌め合わされた状態で超音波溶着するようにしてもよい。このとき、位置決めの役目となるボス２５ｄが全部溶融されないように、ボス２５ｄの大きさを決定している。このように、ボス２５ｄの一部を超音波溶着することにより、上部ブレード２６ｃの平坦面２６ｆの全周に形成したエネルギーダイレクタ２６ｈでの溶着に加え、ボス２５ｄでの溶着が加わり、シュラウド２５と上部ブレード２６ｃとの溶着強度を向上することができる。

これまで説明してきた本発明によれば、ブレード仕切板２６の上部ブレード２６ｃの上端に段部２６ｅを設けるとともに、シュラウド２５の拡開部分に上部ブレード２６ｃの段部２６ｅに対応する段部２５ｂを設けて位置決めガイドとし、上部ブレード２６ｃの段部２６ｅの平坦面２６ｆに孔２６ｇを設けるとともに、シュラウド２５の段部２５ｂの平坦面２５ｃに孔２６ｇに対応するボス２５ｄを設けるようにした。

このため、傾斜曲面ではなく、段部２５ｂと段部２６ｅ同士の組合せによって位置決めの仮固定を容易にすることができ、この仮固定の後、ボス２５ｄを孔２６ｇに嵌め合わせることによって、シュラウド２５と上部ブレード２６ｃを超音波溶着により接合する際に位置決めの精度を向上することができる。

また、シュラウド２５と上部ブレード２６ｃにそれぞれ段部２５ｂ、段部２６ｅを設けることにより平坦面２５ｃ、平坦面２６ｆを形成し、かつ、シュラウド２５の平坦面２５ｃにボス２５ｄを設け、上部ブレード２６ｃの平坦面２６ｆにボス２５ｄに対応する孔２６ｇを形成したことにより、超音波溶着により接合し難い部分でも、位置ずれを起こすことを防止できる。更に、ボス２５ｄを孔２６ｇに嵌め合わせることにより、クリアランスを持った段部２５ｂ、段部２６ｅ同士を中央部に位置決めすることができるので、超音波溶着している最中に、冷えて固まってしまう段階でも中央部に位置ずれなく留まることができ、上部ブレード２６ｃがシュラウド２５に対して変形した状態で取付けられることを防止できる。

なお、これまで説明してきた実施例１においては、ハブ２４と、シュラウド２５と、ブレード仕切板２６とを超音波溶着することにより一体化してなる二段式のターボファン２３を示したが、本発明はこれに限ることなく、一般のターボファン、例えば、複数のブレードを一体化した略円盤状に形成されたハブと、このハブに対向配置され、中央部に円形の開口を有しハブに向かって拡開する円環状のシュラウドとを備え、ハブとシュラウドを超音波溶着により一体化してなるターボファンに適用できるものである。

すなわち、このターボファンにおいて、ブレードの上端に段部を設けるとともに、シュラウドの拡開部分にブレードの段部に対応する段部を設けて位置決めガイドとし、ブレードの段部の平坦面に孔を設けるとともに、シュラウドの段部の平坦面にこの孔に対応するボスを設けた構成にするとよい。なお、必ずしも、複数のブレードをハブに一体化したものでなくても、ブレードの下端をハブに位置決めし超音波溶着したものでもよい。

以下、本発明の他の実施例によるターボファンの構成を図７を用いて具体的に説明する。図７に示す図は、（Ａ）はブレード仕切り板の正面斜めからみた斜視図、（Ｂ）はシュラウドの斜視図、（Ｃ）は上部ブレード及びシュラウドの要部拡大図、（Ｄ）は（Ｃ）のＣ−Ｃ’断面図である。なお、実施例１のターボファンの構成と同様な部分は同じ符号を付して説明する。また、実施例１のターボファンの構成と同様な部分は詳細な説明を省略する。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、このターボファンは、図示を省略したハブと、ブレード仕切り板２６と、シュラウド２５という樹脂成型された３つの部材から構成されている。図示を省略したハブは実施例１と同様な部材であるため、詳細な説明を省略する。

シュラウド２５は、図示を省略したハブに対向配置され、中央部に円形の開口２５ａを有しハブに向かって拡開する円環状に形成されている。ブレード仕切板２６は、ハブとシュラウド２５の間に配置され、中央部に円形の開口２６ａを有し、ハブとシュラウド２５の間の流路を上下方向に仕切る仕切板２６ｂに、複数の上部ブレード２６ｃと下部ブレード２６ｄを一体化した円環状に形成されている。

このターボファンは、これらのハブとシュラウド２５とブレード仕切板２６を、超音波溶着することにより、実施例１の図３（Ｂ）に示すように一体化されるようになっている。この超音波溶着する部分は、ブレード仕切板２６の上部ブレード２６ｃの上端には段部２６ｅが形成され、シュラウド２５の拡開部分には上部ブレード２６ｃの段部２６ｅに対応する段部２５ｂが形成された構造となっており、ブレード仕切板２６の上部ブレード２６ｃとシュラウド２５との位置決めのガイド作用も兼ね備えている。

次に、これまで説明してきた本発明のブレード仕切板２６を図７（Ａ）、図７（Ｃ）及び図７（Ｄ）を用いて詳細に説明する。ブレード仕切板２６の仕切板２６ｂは、シュラウド２５と同様な形状となっており、開口２６ａからハブ２４に向かって拡開する円環状に形成されている。この仕切板２６ｂの上面側に上部ブレード２６ｃが仕切板２６ｂの径方向に対し一定の傾斜角度をもって等間隔に複数枚形成されている。また、仕切板２６ｂの下面側に下部ブレード２６ｄが仕切板２６ｂの径方向に対し、上部ブレード２６ｃの傾斜角度とは相違する一定の傾斜角度をもって等間隔に複数枚形成されている。

そして、上部ブレード２６ｃの上端に形成された段部２６ｅは複数の平坦面２６ｆを有し、平坦面２６ｆ間の段差部分に溝２６ｉが形成され、それぞれの平坦面２６ｆの両側（上部ブレード２６ｃの長手方向）には超音波溶着によって溶融して、シュラウド２５の拡開部分に形成された段部２５ｂと接合する溶着用突起部２６ｊが形成されている。

次に、これまで説明してきた本発明のシュラウド２５を図７（Ｂ）、図７（Ｃ）及び図７（Ｄ）を用いて詳細に説明する。シュラウド２５の拡開部分に形成された段部２５ｂは、凹部の形をした構造となっており、上部ブレード２６ｃの段部２６ｅに対応する位置で、かつ、上部ブレード２６ｃと同様に、シュラウド２５の径方向に対し一定の傾斜角度をもって等間隔に複数形成されている。

そして、シュラウド２５に形成された段部２５ｂは、上部ブレード２６ｃの段部２６ｅに対応するように複数の平坦面２５ｃを有し、平坦面２５間の段差部分に、上部ブレード２６ｃの段部２６ｅの平坦面２６ｆ間の段差部分に形成された溝２６ｉに対応するようにリブ２５ｅが形成されている。

以上説明してきた本発明のターボファンを構成するハブと、シュラウド２５と、ブレード仕切板２６とを一体化するために、超音波溶着する際には、まず、図示を省略した、ハブの位置決め部にブレード仕切板２６の下部ブレード２６ｄに形成された突起部を合致させるとともに、上部ブレード２６ｃに形成された段部２６ｅにシュラウド２５に形成された段部２５ｂを嵌め合わせる。このとき、図７（Ｃ）の矢印で示すように、シュラウド２５の段部２５ｂの平坦面２５ｃ間の段差部分に形成されたリブ２５ｅを、上部ブレード２６ｃの段部２６ｅの平坦面２６ｆ間の段差部分に形成された溝２６ｉに嵌め合わせる。

次に、ハブとシュラウド２５を上下方向から固定して圧力をかけながら同時に超音波振動を与えることにより、図示を省略した、下部ブレード２６ｄに形成されたエネルギーダイレクタが溶融し、ハブの位置決め部に対し、瞬時に冷却されて固まって溶着されるとともに、上部ブレード２６ｃに形成された溶着用突起部２６ｊが溶融し、シュラウド２５の段部２５ｂに形成された平坦面２５ｃに対し、瞬時に冷却されて固まって溶着される。これにより、ハブとシュラウド２５とブレード仕切板２６とが溶着部位で一体化されたターボファンを製作することができる。

これまで説明してきた本発明によれば、ブレード仕切板２６の上部ブレード２６ｃの上端に段部２６ｅを設けるとともに、シュラウド２５の拡開部分に上部ブレード２６ｃの段部２６ｅに対応する段部２５ｂを設けて位置決めガイドとし、上部ブレード２６ｃの段部２６ｅの平坦面２６ｆ間の段差部分に溝２６ｉを設けるとともに、シュラウド２５の段部２５ｂの平坦面２５ｃ間の段差部分に溝２６ｉに対応するリブ２５ｅを設けるようにした。

このため、実施例１と同様に、傾斜曲面ではなく、段部２５ｂと段部２６ｅ同士の組合せによって位置決めの仮固定を容易にすることができ、この仮固定の後、リブ２５ｅを溝２６ｉに嵌め合わせることによって、シュラウド２５と上部ブレード２６ｃを超音波溶着により接合する際に位置決めの精度を向上することができる。

また、リブ２５ｅを溝２６ｉに嵌め合わせることにより、クリアランスを持った段部２５ｂ、段部２６ｅ同士を位置決めすることができるので、上部ブレード２６ｃが樹脂の収縮変形によりターボファンの中心方向、即ち、上部ブレード２６ｃの長手方向にずれ込むことを防止することができ、上部ブレード２６ｃがシュラウド２５に対して変形した状態で取付けられることを防止できる。

なお、これまで説明してきた実施例２においても、実施例１で説明したように、ハブと、シュラウド２５と、ブレード仕切板２６とを超音波溶着することにより一体化してなる二段式のターボファンに限ることなく、一段式のターボファン、例えば、複数のブレードを一体化したハブと、シュラウドとを超音波溶着することにより一体化してなるものに適用できるものである。

本発明によるターボファンを備えた天井埋込型空気調和機の構成を示す断面図である。 本発明によるターボファンの構成を示す分解斜視図である。 本発明によるターボファンを示す図で（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ’断面図、（Ｃ）は裏面図である。 本発明によるターボファンのブレード仕切板を示す図で（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は裏面図である。 本発明によるターボファンのブレード仕切板を示す斜視図で（Ａ）は正面斜めからみた斜視図、（Ｂ）は裏面斜めからみた斜視図である。 本発明によるターボファンのシュラウドを示す図で（Ａ）は正面図、（Ｂ）は裏面図、（Ｃ）は斜視図、（Ｄ）は（Ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。 本発明による他の実施例によるターボファンの構成を示す図で（Ａ）はブレード仕切り板の正面斜めからみた斜視図、（Ｂ）はシュラウドの斜視図、（Ｃ）は上部ブレード及びシュラウドの要部拡大図、（Ｄ）は（Ｃ）のＣ−Ｃ’断面図である。 従来の樹脂成型部材の溶着構造を示す断面図である。 従来のターボファンの構成を示す図で（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。 従来のターボファンの構成を示す分解斜視図である。

符号の説明

Ｒ 室内
１ 筐体
１ａ 上面壁
１ｂ 側壁
２ 天井裏
３ 天井板
３ａ 開口部
４ 断熱材
６ 熱交換器
７ ドレンパン
７ａ 吹出通風口
７ｃ 支柱部
８ 吸込開口部
９ ベルマウス
９ａ 吸込基部
９ｂ 開口部
１０ 化粧パネル
１０ａ 吸込口
１０ｂ 吹出口
１１ 吸込グリル
１２ フィルタ
２０ 送風機
２１ ファンモータ
２２ 回転軸
２３ ターボファン
２４ ハブ
２４ａ 基体部
２４ｂ 膨出部
２４ｃ ボス部
２４ｄ 位置決め部
２５ シュラウド
２５ａ 開口
２５ｂ 段部
２５ｃ 平坦面
２５ｄ ボス
２５ｅ リブ
２６ ブレード仕切板
２６ａ 開口
２６ｂ 仕切板
２６ｃ 上部ブレード
２６ｄ 下部ブレード
２６ｄａ 突起部
２６ｄｂ エネルギーダイレクタ
２６ｅ 段部
２６ｆ 平坦面
２６ｇ 孔
２６ｈ エネルギーダイレクタ
２６ｉ 溝
２６ｊ 溶着用突起部

Claims (4)

1. 複数のブレードを一体化した略円盤状に形成されたハブと、同ハブに対向配置され、中央部に円形の開口を有しハブに向かって拡開する円環状のシュラウドとを備え、前記ハブと前記シュラウドを超音波溶着により一体化してなるターボファンにおいて、前記ブレードの上端に段部を設けるとともに、前記シュラウドの拡開部分に前記ブレードの段部に対応する段部を設けて位置決めガイドとし、前記ブレードの段部の平坦面に孔を設けるとともに、前記シュラウドの段部の平坦面に前記孔に対応するボスを設けたことを特徴とするターボファン。
2. 略円盤状に形成されたハブと、同ハブに対向配置され、中央部に円形の開口を有しハブに向かって拡開する円環状のシュラウドと、中央部に円形の開口を有し、ハブとシュラウド間の流路を上下方向に仕切る仕切板に、複数の上部ブレードと下部ブレードを一体化した円環状のブレード仕切板とを備え、前記ハブと前記シュラウドと前記ブレード仕切板を超音波溶着により一体化してなるターボファンにおいて、前記ブレード仕切板の上部ブレードの上端に段部を設けるとともに、前記シュラウドの拡開部分に前記上部ブレードの段部に対応する段部を設けて位置決めガイドとし、前記上部ブレードの段部の平坦面に孔を設けるとともに、前記シュラウドの段部の平坦面に前記孔に対応するボスを設けたことを特徴とするターボファン。
3. 前記ボスは、前記上部ブレードと前記シュラウドとを接合する際に、前記上部ブレードの孔に嵌め合わされて超音波溶着することを特徴とする請求項２記載のターボファン。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のターボファンを備えたことを特徴とする空気調和機。

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