JP3106766B2 - 渦流ブロワの羽根車の製造方法 - Google Patents

渦流ブロワの羽根車の製造方法

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JP3106766B2
JP3106766B2 JP05056717A JP5671793A JP3106766B2 JP 3106766 B2 JP3106766 B2 JP 3106766B2 JP 05056717 A JP05056717 A JP 05056717A JP 5671793 A JP5671793 A JP 5671793A JP 3106766 B2 JP3106766 B2 JP 3106766B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、渦流ブロワの羽根車の
製造方法に係り、特に3次元形状のブレードを備えた渦
流ブロワに利用して好適な羽根車の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、渦流ブロワに対する小形軽量化、
高吐出圧力化、更には低騒音化などに対する要求の高ま
りに応じ、羽根車の形状や構造についての提案が種々見
られるようになっている。その中の1つの提案として、
羽根車ブレードの3次元形状化がある。
【0003】そして、このような3次元形状のブレード
を備えた渦流ブロワの実用化に伴って、その製造方法が
大きな課題となってきている。つまり、従来の2次元形
状のブレードを有する渦流ブロワの羽根車は、比較的簡
単な形状であるため、主としてダイキャストなどの鋳造
法によって比較的容易に製造することができる。しかし
ながら、これらの従来技術では、羽根車ブレードの3次
元形状化に伴って製造が困難になってきている。
【0004】このような課題の解決策として、例えば特
開昭51−57011号公報では、このような羽根車を
鋳造で製造する際、羽根車を回転軸方向に2分割構成と
し、鋳造後、結合して羽根車を完成させることにより、
鋳型の中子が不要に出来るようにした方法について開示
している。
【0005】さらに、特開平2−922号公報では、ブ
レードケーシングとブレードとを別体に成形し、別工程
でこのブレードケーシングとブレードを塑性締結するこ
とによって3次元形状のブレードを備えた羽根車を製造
する方法を開示している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のように羽根車を
回転軸方向に2分割する方法では、羽根車のブレードの
高度な3次元形状化についての充分な配慮がなされてお
らず、より一層複雑な形状になってゆく羽根車について
は、対応が困難であるという問題があった。つまり、こ
のような複雑な形状を有する羽根車の製造を行なう場
合、ブレードが3次元形状を呈しているために、鋳造型
より製品を取り外しできなくなってしまい、一般ダイキ
ャストや金型鋳造では対応出来ないという問題がある。
【0007】他方、ブレードケーシングとブレードを別
体に成形して、別工程で塑性締結する方法は、高度な3
次元形状の羽根車を製作できる反面、ブレードケーシン
グに複数のブレードを組付けて塑性締結するために、き
わめて多くの工数を要するとともに、塑性締結のみでブ
レードケーシングとブレードを結合しているため、羽根
車駆動中のブレードの緩みに対する品質確保の点で若干
の問題点がある。
【0008】本発明は上記の点に鑑みて成されたもので
あり、その目的とするところは、かなり複雑な形状の渦
流ブロワの羽根車にも対応でき、羽根車のブレードの一
層の3次元形状化が可能で、羽根車駆動中のブレード緩
みを防止でき、一体形状の3次元形状ブレードを備えた
渦流ブロワの羽根車の製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、別工程で3次元形状に成形した複数のブ
レードを、シェルモールド法、あるいは炭酸ガス法を用
いて焼成、もしくは固化して構成した中子を、ブレード
ケーシングを成形する金型に配置した後、当該金型に注
湯し、前記複数のブレードを前記ブレードケーシングの
鋳込みに際して鋳ぐるみ、3次元形状のブレードを備え
た渦流ブロワの羽根車を一体に鋳造するものである。
【0010】すなわち、本発明の特徴とするところは、
回転軸を中心とした環状の溝を有するブレードケーシン
グと、このブレードケーシングの上記環状溝内に、この
溝を横切って円周方向に区画する複数のブレードを備え
た渦流ブロワの羽根車において、前記複数のブレードの
各々を予め成形し、当該成形した複数のブレードを前記
ブレードケーシングを成形する鋳造型に配置し、当該鋳
造型による前記ブレードケーシングの成形に際し、前記
複数のブレードを前記ブレードケーシングに鋳ぐるみ鋳
造し、前記複数のブレードと前記ブレードケーシングと
を一体成形することにある。
【0011】本発明の好適な実施態様によれば、複数ブ
レードは、シェルモールド法、あるいは炭酸ガス法を用
いて焼成、もしくは固化して、巾木のある1個の中子に
成形し、鋳造型に配置する。
【0012】また、本発明の好適な実施態様によれば、
ブレードケーシングに鋳ぐるみされる各ブレードの外縁
部には、抜け止め用の突起を設ける。
【0013】更に、本発明の好適な実施態様によれば、
ブレードに用いる材料の融点は、ブレードケーシングに
用いる材料の融点よりも高い。
【0014】更に、本発明は、回転軸を中心とした環状
の溝を有するブレードケーシングと、このブレードケー
シングの上記環状溝内に、この溝を横切って円周方向に
区画する複数のブレードを備えた渦流ブロワの羽根車に
おいて、前記複数のブレードの各々を独立に成形する工
程と、当該複数のブレードを中子として成形する工程
と、複数のブレードを鋳ぐるむ工程とを具備することを
特徴とする。
【0015】
【作用】複数の各ブレードを予め成形し、所定の位置に
当該複数のブレードを配置した中子を用いて当該複数の
ブレードをブレードケーシングに鋳ぐるみするため、羽
根車全体として見た場合には3次元形状等、複雑な形状
であっても、ブレード成形型、中子成形型、及び鋳造型
とも2次元的な型開閉のものでよく、容易に製造可能と
なる。
【0016】特に、ブレードについては、かなり複雑な
形状のものであっても、ダイキャストや金型鋳造の他、
プレス成形による対応も可能となり、高度な形状のブレ
ードを備えた羽根車でも容易に量産可能となる。
【0017】
【実施例】以下に、本発明による渦流ブロワの羽根車及
びその製造方法について図示の実施例により詳細に説明
する。
【0018】図2は本発明による渦流ブロワの一実施例
で、1は羽根車、2は昇圧路3を形成するケーシング、
4は羽根車1を駆動する電動機である。
【0019】昇圧路3は羽根車1の回転中心、つまり電
動機4の回転軸中心線5を中心とする円弧状に形成され
ており、回転軸中心線5と平行に開口し、且つ、図示の
ように半円弧状の溝として形成されている。
【0020】6はブレードケーシング、7は環状溝、8
はブレードである。この実施例によれば、ブレード8は
別部材として製作されたのち、ブレードケーシング6の
成形に際し、鋳ぐるみされて羽根車1が構成される。
【0021】ブレードケーシング6に形成されている環
状溝7は、回転軸中心線5を中心とする同心円からなる
環状溝として形成されており、その中に、それを横切る
方向に複数のブレード8が配置されている。
【0022】このとき、これらのブレード8は、図3に
示すように、回転軸中心線5から放射方向に向かうよう
に配置する場合と、図4に示すように、放射方向から所
定の角度傾けて配置する場合と、あるいは図5に示すよ
うに、ブレード自体が曲線をなすように配置する場合
等、種々の形態がある。
【0023】また、回転軸中心線5を中心とする同心円
で切断したブレードの断面形状も図6(a)に示すよう
に湾曲している場合と、図6(b)に示すように直線的
に傾斜している場合と、図6(c)に示すように回転軸
中心線5に平行な部分イと傾斜部ロが組合わさった場合
とがある。
【0024】さらに、羽根車1は図2に示すように片面
翼の場合と、図7(a)、図7(b)及び図7(c)に
示すように両面翼となる場合がある。
【0025】次に3次元形状のブレードを備えた羽根車
の製造方法の一実施例についてを説明する。これによれ
ば、まず、図8に示すようにブレード8を構成する。こ
のブレード8は、その外縁部の回転軸中心線5に平行と
なる部分に鋳ぐるみされる突起9を複数個設ける。この
各突起9には、図に示すように、抜け防止用の切欠き1
0を設ける。本実施例によれば、このように構成したブ
レード8を複数個、別工程で鋳ぐるみを行ない、3次元
形状のブレードを備えた羽根車1を構成する。この鋳ぐ
るみは、ブレード8とブレードケーシング6の材質及び
鋳ぐるみ条件によっては治金的な結合がなされない場合
があり、羽根車が駆動中にブレード8が抜け出す可能性
がある。そこで、その防止策として突起9、及びこの突
起9に抜け防止用の切欠き10を設けるのである。ま
た、ブレード8の抜け防止としては、図9に示す抜け防
止孔11を突起9に設けてもよい。
【0026】ブレード8の材質はブレードケーシング6
と同じ材質であってもよいが、羽根車1の特性を向上す
るためには、ブレード8の厚さを薄くする必要がある。
しかし、ブレード8の厚さをある程度以下にすると、鋳
ぐるみを行なう溶融金属の潜熱のためにブレード8にダ
レが発生してしまう。そのため、ブレード8の材質は、
ブレードケーシング6の材質の融点より、若干高い融点
のものがよく、ブレードケーシング6の材質をAC3A
やADC12などを使用する場合、ブレード8の材質は
A1100やA5052などの展伸材が望ましい。
【0027】ブレード8の製作方法としては、ダイキャ
ストや金型鋳造でもよいが、ブレード材質の融点や生産
性から見ると、展伸材を用いたプレス成形が良好であ
る。
【0028】次に、このように別工程で製作した複数の
ブレード8を、図10に示すように、鋳ぐるみされる突
起9を出した状態で、これを中子砂12で包み、巾木1
2aを有する1個の中子に成形する。
【0029】図11に上記中子を製作するときの中子成
形型の一実施例を示す。この中子成形型には、図8及び
図9に示すブレード8の突起9を挿入するための挿入溝
13を、中子成形下型14aの所定の位置に設ける。そ
の挿入溝13に、複数のブレード8を組付けたのち、中
子成形中型14bでブレード8を押える。そののち、中
子成形型内に中子砂12を供給し、振動ならびにスクイ
ズ等を行なって、砂ごめを行なう。そして、中子成形上
型14cでこれらを圧縮成形する。このとき、中子砂1
2にシェル材を用いてこれらを焼成してもよく、また、
水ガラスを含んだ中子砂を用い、炭酸ガスを吹き付ける
ことによって、これらを固化しても良い。ただし、鋳造
後の表面粗さを平滑にするには、細かいシェル材を用い
たシェルモールド法が良好である。
【0030】次に、上記方法で所定位置に複数のブレー
ド8を配置した中子を、図1に示すように巾木12a部
分を下にして、ブレードケーシング6を成形する鋳造型
15の鋳造下型15aにセットする。そして、その上
に、鋳造上型15b、及び掛堰16を置いて注湯する。
これにより、鋳造する羽根車の外周部の湯道17に設置
した複数の湯口18より溶融金属が供給されて、鋳ぐる
み鋳造が完了する。
【0031】凝固後に、掛堰16と鋳造上型15bの接
触面Aで凝固金属を切り離し、鋳造上型15bを上昇す
ることによって、製品の取り出しが可能となる。その
後、サンドブラストなどの方法によって中子砂12落し
を行ない、その後に湯口18を切り離しを行って、3次
元形状のブレード8を備えた羽根車1の製造が終了す
る。
【0032】以上、実施例のようにすれば、ブレードケ
ーシング6と複数のブレード8を備えた渦流ブロワの羽
根車の製造において、このブレードケーシング6とブレ
ード8を別部材とし、ブレードケーシング6に複数のブ
レード8を鋳ぐるみを行なって、羽根車1としているの
で、以下に説明するような優れた効果を容易に得ること
が出来る。
【0033】すなわち、このような羽根車の製造には、
ダイカストや低圧鋳造による方法が多く用いられるが、
この場合、従来技術では、湯回りなどの問題があるた
め、その肉厚寸法の低減が困難であり、結果として羽根
車の慣性2次モーメントの低減も困難となってしまう。
従って、駆動用電動機を小型化出来ない。しかしなが
ら、本実施例によれば、ブレードケーシング6とブレー
ド8とを別部材として作成できるので、湯回りなどを考
慮することなく、必要な肉厚の低減が可能で、駆動に必
要な電動機を充分に小型化することができる。
【0034】また、かなり複雑な形状の、渦流ブロワの
羽根車であっても、それら単体としては比較的単純な形
状のブレードケーシング6とブレード8とに分けて作成
できるので、ダイカストや鋳造に使用する金型を安価に
でき、生産数量が少ない場合でも容易に対応できる。
【0035】更に、ブレードケーシング6とブレード8
とに分けて作成できるので、これらの組合せにより、さ
らに異なった特性の羽根車を得ることが出来、安価で多
品種のブロワに容易に対応できる。
【0036】また更に、ブレードケーシング6とブレー
ド8を塑性締結する方法に比べて、ブレードケーシング
でブレードを鋳ぐるむ方法は振動などによる、ブレード
の緩みに対して、高い信頼性が得られる。
【0037】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、複雑な形状の渦流ブロワの羽根車にも対応で
き、羽根車のブレ−ドの一層の3次元形状化が可能で、
羽根車駆動中のブレ−ド緩みを防止でき、一体形状の3
次元形状ブレ−ドを備えた渦流ブロワの羽根車の製造方
法を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による鋳ぐるみ鋳造に使用した鋳造型の
一実施例を示す切断側面図である。
【図2】本発明による羽根車を備えた渦流ブロワの一実
施例を示す一部断面図である。
【図3】本発明による羽根車の一実施例を示す正面図で
ある。
【図4】本発明による羽根車の他の実施例を示す正面図
である。
【図5】本発明による羽根車の更に他の実施例を示す正
面図である。
【図6】本発明の一実施例を示すブレードの断面図であ
る。
【図7】本発明による羽根車の他の実施例を示す断面図
である。
【図8】本発明によるブレードの一実施例を示す図であ
り、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図9】本発明によるブレードの他の実施例を示す図で
あり、(a)は正面図、(b)は側面図である。
【図10】本発明による中子の一実施例を示す図であ
り、(a)は平面図、(b)は一部を切断して示す切断
側面図である。
【図11】本発明の一実施例による中子成形型の切断側
面図である。
【符号の説明】
1…羽根車、5…回転中心線、6…ブレードケーシン
グ、7…環状溝、8…ブレード、9…突起、10…抜け
防止切欠き、11…抜け防止孔、12…中子砂、12a
…巾木、14…中子成形型、15…鋳造型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大桐 武司 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 株式会社 日立製作所 習志野工場内 (72)発明者 石田 文昭 千葉県習志野市東習志野7丁目1番1号 株式会社 日立製作所 習志野工場内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04D 23/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転軸を中心とした環状の溝を有するブレ
    ードケーシングと、このブレードケーシングの上記環状
    溝内に、この溝を横切って円周方向に区画する複数のブ
    レードを備えた渦流ブロワの羽根車において、 前記複数のブレードの各々を予め成形し、当該成形した
    複数のブレードを前記ブレードケーシングを成形する鋳
    造型に配置し、当該鋳造型による前記ブレードケーシン
    グの成形に際し、前記複数のブレードを前記ブレードケ
    ーシングに鋳ぐるみ鋳造し、前記複数のブレードと前記
    ブレードケーシングとを一体成形する渦流ブロワの羽根
    車の製造方法。
  2. 【請求項2】複数ブレードは、シェルモールド法、ある
    いは炭酸ガス法を用いて焼成、もしくは固化して、巾木
    のある1個の中子に成形し、鋳造型に配置することを特
    徴とする請求項1記載の渦流ブロワの羽根車の製造方
    法。
  3. 【請求項3】ブレードケーシングに鋳ぐるみされる各ブ
    レードの外縁部には、抜け止め用の突起を設けたことを
    特徴とする請求項1又は請求項2記載の渦流ブロワの羽
    根車の製造方法。
  4. 【請求項4】ブレードに用いる材料の融点は、ブレード
    ケーシングに用いる材料の融点より高いことを特徴とす
    る請求項1又は請求項2記載の渦流ブロワの羽根車の製
    造方法。
  5. 【請求項5】回転軸を中心とした環状の溝を有するブレ
    ードケーシングと、このブレードケーシングの上記環状
    溝内に、この溝を横切って円周方向に区画する複数のブ
    レードを備えた渦流ブロワの羽根車において、 前記複数のブレードの各々を独立に成形する工程と、 当該複数のブレードを中子として成形する工程と、 複数のブレードを鋳ぐるむ工程とを具備する渦流ブロワ
    の羽根車の製造方法。
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