JP2017122394A - ターボファン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】主板24と、シュラウド26と、複数の羽根部材27とを備えたターボファンにおいて、羽根部材27は、フランジ部45を備え、フランジ部45を主板24に溶着させて羽根部材27と主板24とが接合されている。
【選択図】図5
Description
このようなターボファンとして、従来、例えば、中央部にモータの回転軸に固定されるボスを有する主板と、吸込み導風壁を形成するシュラウドと複数の羽根部材を熱可塑性樹脂で別々に成形し、主板は、複数の羽根部材との嵌合部を有し、シュラウドは複数の羽根部材との嵌合部を有し、複数の羽根部材を、主板とシュラウドの複数の嵌合部に回転軸に平行に嵌合させ超音波溶着にて一体化するようにした技術が開示されている(例えば、特許文献1を参照。)。
嵌合部を形成しないようにすれば、乱流の問題は解決できるが、羽根部材を溶着する際に、羽根部材を固定する手段が必要となり、生産性が著しく低下してしまうという問題がある。
特に、近年のターボファンにおいては、乱流の発生を防止するとともに風量を確保するため、羽根部材が主板に対して傾斜する傾向があり、かつ、主板とシュラウドとの取り付け角度が異なるように羽根部材がねじれた形状に形成されることがある。そのため、羽根部材を固着する際に、羽根部材を支持することが極めて困難であるという問題を有している。
図1は、本発明に係るターボファンを適用した天井埋込型空気調和機の実施形態を示す縦断面図である。図2は、天井埋込型空気調和機の斜視図である。
この室内ユニット10は、図1に示すように、下面が開放された箱型に形成された空気調和機本体14を備えており、空気調和機本体14の外側角部には、吊り用金具18が取り付けられている。空気調和機本体14は、吊り用金具18に連結された吊りボルト15で天井11から吊り下げられた状態で設置される。この空気調和機本体14の内側には、発泡スチロール製の断熱部材16が、空気調和機本体14の側板17の内面に接した状態で配置され、側板17における結露を防止している。
モータ収容部25には、ファンモータ21が収容されており、ファンモータ21の回転シャフト22は、下方に延在しモータ収容部25の底面に連結されている。そして、ファンモータ21を回転駆動させることにより、回転シャフト22を介してターボファン23を回転動作させるように構成されている。
シュラウド26の下方には、オリフィス28が配置されており、オリフィス28は、周面が弧状に形成された環状に形成されている。
熱交換器30は、冷房運転時には、冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時、冷媒の凝縮器として機能する熱交換器30である。熱交換器30は、空気調和機本体14の内部に吸い込まれる室内の空気と冷媒との熱交換を行って、冷房運転時には、空調室内の空気を冷却し、暖房運転時には、室内の空気を加熱することができるように構成されている。
化粧パネル33の中央部分には、ドレンパン31の吸い込み口32に連通する吸い込み口34が形成されており、化粧パネル33の吸い込み口34部分には、吸い込み口34を覆う吸い込みグリル35が着脱可能に取り付けられている。吸い込みグリル35の空気調和機本体14側には、空気中の塵などを除去するためのフィルタ36が設けられている。
図3は、ターボファンの底面図である。図4はターボファンの斜視図である。図5は、ターボファンの分解斜視図である。図6は、羽根部材と主板を示す斜視図である。図7は、羽根部材と主板を示す分解斜視図である。図8は、羽根部材の底面側からみた斜視図である。図9は、主板の受け入れ用溝部分を示す斜視図である。図10は、羽根部材と主板の接合部分を示す断面図である。図11は、シュラウドの溶着用係合部を示す斜視図である。図12は、シュラウドの溶着用係合部に羽根部材の溶着支持部を装着した状態を示す斜視図である。図13は、溶着用ピンによりかしめた状態を示す断面図である。図14は、シュラウドの溶着用係合部に羽根部材の溶着支持部を装着した状態の他の例を示す斜視図である。図15は、溶着用ピンによりかしめた状態の他の例を示す断面図である。図16は、溶着用ピンの溶着例を示す断面図である。
本実施形態においては、図5に示すように、羽根部材27は、正圧側に位置する正圧側羽根部材40と、負圧側に位置する負圧側羽根部材41とを備えている。
正圧側羽根部材40は、正圧側の面を構成する羽根本体42と、底板43とを備えており、図8に示すように、底板43には、取り付け用孔44が形成されている。正圧側羽根部材40の下端部には、底板43の形成側と反対側に延在するフランジ部45が形成されている。正圧側羽根部材40の上部には、異なる高さに形成された段状の溶着支持部46が形成されている。溶着支持部46の各段の上面は、平坦面とされており、これら各溶着支持部46には、図6に示すように、溶着用ピン47が突設されている。
そして、係合突起を係合スリット50に係合させるとともに、係合ピン49を係合凹部に係合させることにより、正圧側羽根部材40の周縁部と負圧側羽根部材41の周縁部とを接触させて羽根部材27を構成するようになっている。
なお、本実施形態においては、正圧側羽根部材40に底板43およびフランジ部45を形成する構成としたが、負圧側羽根部材41に底板43およびフランジ部45を形成する構成としてもよい。
受け入れ凹部60の一側には、羽根部材27の固定作業を行う際に、羽根部材27を支持するための羽根支持用リブ61が立設されている。羽根支持用リブ61は、負圧側羽根部材41の下端部を被覆するように構成されている。前述のように、羽根部材27は、正圧側羽根部材40と負圧側羽根部材41とで構成されており、正圧側羽根部材40の底板43と負圧側羽根部材41の下端部との境界部が形成される。そのため、羽根支持用リブ61で羽根部材27の境界部を被覆することで、正圧側羽根部材40と負圧側羽根部材41とが外れてしまうことを防止するようにしている。
さらに、受け入れ凹部60の底面の外周近傍には、溶着用リブ63が形成されている。このように溶着用リブ63を受け入れ凹部60の底面の外周近傍に形成することにより、羽根部材27の底板43とフランジ部45とを受け入れ凹部60に設置した際に、底板43とフランジ部45の外周付近を溶着用リブ63で支持することができるので、羽根部材27を安定して支持することが可能となる。
また、溶着用リブ63は、ほぼ環状に形成されているが、一部には形成されていない。前述のように羽根部材27は、底面に形成された係合スリット50と係合突起とを係合させるものであるため、溶着用リブ63を溶融した際に、係合部分に樹脂が入り込まないようにするためである。
なお、本実施形態においては、溶着用リブ63を受け入れ凹部60に形成するようにしているが、これに限定されない。例えば、溶着用リブ63をフランジ部45の底面の外周近傍に形成するようにしてもよい。
そして、受け入れ凹部60の内側に、取り付け用ピン62を羽根部材27の取り付け用孔44に係合させ、羽根部材27を設置した状態で、受け入れ凹部60の裏側から超音波などを用いた溶着を行うことで、溶着用リブ63を溶融して、主板24に対して羽根部材27を固着する。
このとき、羽根部材27にフランジ部45を形成するとともに、受け入れ凹部60に羽根支持用リブ61を形成するようにしているので、羽根部材27が安定した状態で、溶着作業を行うことが可能となる。
例えば、羽根支持用リブ61をフランジ部45の外周に沿って形成し、この羽根支持用リブ61により、羽根部材27を支持した状態で、溶着するようにしてもよい。
また、羽根支持用リブ61を形成せず、フランジ部45のみにより、羽根部材27を支持した状態で、溶着するようにしてもよい。
また、溶着用係合部70には、溶着用ピン47が挿通される溶着用孔71が形成されている。溶着用孔71の周囲には、円形状の溶着ガイド用座部72が形成されている。
そして、超音波溶着により、溶着用ピン47を溶融させることで、羽根部材27とシュラウド26とをかしめ固定するように構成されている。
例えば、ホーンの接触面形状が球面状の場合、図13に示すように、溶着用ピン47の溶融後の形状は、球面状となる。この場合に、ホーンの接触面形状に応じて溶着用ピン47の先端形状を変更することが好ましい。例えば、ホーンの接触面形状が球面状の場合は、溶着用ピン47の先端部を中央が突出したテーパ形状に形成する。
このように、溶着用ピン47の溶融後の形状を断面形状半円形状に形成すると、溶着用ピン47と溶着用孔71との境界部分の厚さ寸法が中央部より厚くなるので、剪断強度や引っ張り強度を向上させることが可能となる。
このとき、溶着ガイド用座部72を形成しているので、ホーン80の位置決めを確実に行うことができ、安定した溶着を行うことが可能となる。
なお、本実施形態においては、溶着手段として、超音波溶着を用いた場合について説明しているが、その他、インパルス溶着(ヒータ溶着)や赤外線ヒータ溶着などの溶着手段でも、同様の効果を得ることができる。
まず、負圧側羽根部材41の係合突起を正圧側羽根部材40の係合スリット50に係合させるとともに、係合ピン49を係合凹部に係合させることにより、正圧側羽根部材40の周縁部と負圧側羽根部材41の周縁部とを接触させて羽根部材27を形成する。
続いて、受け入れ凹部60の内側に、取り付け用ピン62を羽根部材27の取り付け用孔44に係合させ、羽根部材27を設置した状態で、受け入れ凹部60の裏側から超音波溶着を行うことで、溶着用リブ63を溶融して、主板24に対して羽根部材27を固着する。
このとき、羽根部材27にフランジ部45を形成するとともに、受け入れ凹部60に羽根支持用リブ61を形成するようにしているので、羽根部材27が安定した状態で、溶着作業を行うことが可能となる。さらに、受け入れ凹部60の内側外周縁に凹部64を形成するようにしているので、溶着用リブ63を溶融した場合に生じるバリを凹部64に流すことができ、バリが外部に露出してしまうことを防止することができる。
このように主板24に羽根部材27を固着した状態で、主板24の面とフランジ部45の面とがほぼ面一に形成され、これにより、羽根部材27の正圧側における空気の乱流の発生を防止することができる。
この状態で、ホーン80を溶着用ピン47に押し当てて超音波振動を付与することで、溶着用ピン47を溶融させ、羽根部材27とシュラウド26とをかしめ固定する。
このとき、羽根部材27の溶着支持部46を溶着用係合部70に係合させた状態で、羽根部材27とシュラウド26とを安定して支持することができ、溶着作業を容易に行うことが可能となる。
これによれば、羽根部材27にフランジ部45を形成するようにしているので、羽根部材27を安定して支持することができ、溶着作業を容易に行うことが可能となる。
これによれば、羽根部材27およびフランジ部45を受け入れる受け入れ凹部60を形成するようにしているので、羽根部材27を安定して支持することができ、溶着作業を容易に行うことが可能となる。
これによれば、羽根支持用リブ61により、羽根部材27を安定して支持することができ、溶着作業を容易に行うことが可能となる。
これによれば、羽根支持用リブ61により、正圧側羽根部材40と負圧側羽根部材41との境界部を被覆するようにしているので、正圧側羽根部材40および負圧側羽根部材41が外れてしまうことを防止することができる。
これによれば、溶着用リブ63を受け入れ凹部60の外周近傍に形成することにより、羽根部材27の底板43とフランジ部45とを受け入れ凹部60に設置した際に、底板43とフランジ部45の外周付近を溶着用リブ63で支持することができるので、羽根部材27を安定して支持することが可能となる。
これによれば、受け入れ凹部60の内側外周縁に凹部64を形成するようにしているので、溶着用リブ63を溶融した場合に生じるバリを凹部64に流すことができ、バリが外部に露出してしまうことを防止することができる。
これによれば、羽根部材27の溶着支持部46を溶着用係合部70に係合させた状態で、羽根部材27とシュラウド26とを安定して支持することができ、溶着作業を容易に行うことが可能となる。
なお、本実施形態においては、主板24と羽根部材27とを一体成型した場合にも適用することが可能である。
これによれば、溶着用ピン47と溶着用孔71との境界部分の厚さ寸法が厚くなるので、剪断強度や引っ張り強度を向上させることが可能となる。
これによれば、溶着ガイド用座部72を形成しているので、ホーン80の位置決めを確実に行うことができ、安定した溶着を行うことが可能となる。
これによれば、ホーン80のガイドピン81を凹部73に挿入して溶着を行うことにより、ホーン80を溶着用ピン47の中心に位置させることができ、溶着用ピン47に対するホーン80の位置決めを確実に行うことができる。
14 空気調和機本体
24 主板
23 ターボファン
26 シュラウド
27 羽根部材
40 正圧側羽根部材
41 負圧側羽根部材
42、48 羽根本体
43 底板
44 取り付け用孔
45 フランジ部
46 溶着支持部
47 溶着用ピン
49 係合ピン
50 係合スリット
60 受け入れ凹部
61 羽根支持用リブ
62 取り付け用ピン
63 溶着用リブ
64 凹部
70 溶着用係合部
71 溶着用孔
72 溶着ガイド用座部
73 凹部
80 ホーン
81 ガイドピン
Claims (11)
- 主板と、シュラウドと、複数の羽根部材とを備えたターボファンにおいて、
前記羽根部材は、フランジ部を備え、
前記フランジ部を前記主板に溶着させて前記羽根部材と前記主板とが接合されていることを特徴とするターボファン。 - 前記主板に、前記羽根部材および前記フランジ部を受け入れる受け入れ凹部を形成し、前記受け入れ凹部に溶着用リブを形成し、前記溶着用リブの溶融により前記羽根部材と前記主板とが接合されていることを特徴とする請求項1に記載のターボファン。
- 前記主板に、羽根支持用リブを形成したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のターボファン。
- 前記羽根部材は、2つの羽根部材の周縁部を接触させて形成されており、前記羽根支持用リブは、前記羽根部材の接触部を被覆することを特徴とする請求項3に記載のターボファン。
- 前記溶着用リブは、前記受け入れ凹部の外周近傍に形成されていることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか一項に記載のターボファン。
- 前記溶着用リブは、前記フランジ部の外周近傍に形成されていることを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか一項に記載のターボファン。
- 前記受け入れ凹部の内側外周縁には、凹部が形成されていることを特徴とする請求項2から請求項6のいずれか一項に記載のターボファン。
- 羽根部材は、溶着支持部を備え、前記溶着支持部に溶着用ピンを突設し、
シュラウドに前記溶着支持部が係合される溶着用係合部を形成するとともに、前記溶着用ピンが挿通される溶着用孔を形成し、前記溶着用ピンの溶融により前記羽根部材と前記シュラウドとが接合されていることを特徴とするターボファン。 - 前記溶着用ピンの溶融後の形状は、前記溶着用ピンと前記溶着用孔との境界部分の厚さ寸法が中央部より大きい形状であることを特徴とする請求項8に記載のターボファン。
- 前記溶着用係合部の前記溶着用孔の周囲には、溶着ガイド用座部が形成されていることを特徴とする請求項8または請求項9に記載のターボファン。
- 前記溶着用ピンの先端部中央には、凹部が形成されていることを特徴とする請求項8または請求項9に記載のターボファン。
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