JP4035935B2 - 送風機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は金属製の送風機および例えば低融点合金であるアルミニウム合金やマグネシウム合金のような金属を押出し成形し、機械加工を施すことにより一体翼部を形成する送風機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属製のシロッコファンは主に台所用途など火災の問題で金属製が必要な場合や周囲温度が高くなる恐れのある場合に使用され、其の製造には薄板鋼板や薄板アルミニウム板などを使用し、回転軸部を有する主板と吸込側部分の側板と複数の翼をカシメ結合などにより固定していた。薄板鋼板の構成は部品が重くなりバランス取り作業が重要となる。また薄板アルミニウム板を使用する場合は材料費が掛かり、カシメ部分の補強に溶接が困難であった。カシメ部分の結合が弱いためカシメた後に連続的に溶接にて補強したり、塗装、接着剤を使う、等に関する技術として実用新案登録第１７９２７３６号、実開昭６２−１４１９９号、特開平８−４２４９５号公報などが知られている。
【０００３】
次にプラスチックで一体成形する場合のシロッコファンの技術に付いては特開平９−１２６１８９号、特許登録２６６７７４８号公報が知られている。プラスチック樹脂で一体成形したファンの構成に付いて説明する。この遠心送風機はケースと底面の中に収納された主羽根と補助羽根とすり鉢状補強板により構成される羽根部を有し、この羽根部はモーターに直結され回転する。このような羽根部は分割された成形型の空洞部分に中央に設けたシャフトボスより外れた部分の樹脂注入ゲートから樹脂が注入され熱と温度が加えられて製品が一体に成形される。これにより薄い翼となる主羽根や補助羽根等も一体に形成される。一方アルミダイキャストのような製造法では金型の抜き勾配が大きくなることや溶融金属が流れにくいので１−２ミリメートルという薄い厚みの翼のような構造を形成させることは困難であった。
【０００４】
しかしながらプラスチック樹脂、特にファンのようにガラス繊維が混入された強度の強い特殊プラスチックの製品は再利用が難しく地球環境対策としてのリサイクルの問題より混合材料を止めて金属化への見直しが行われている。金属の部品でも分離しにくい異種金属の組み合わせや鋼板のように製造に多大のエネルギーがかかる金属の利用よりは融点の低い金属の利用が望まれている。融点の低い金属の代表であるマグネシウム合金を射出成形するチクソモールディング法に付いては日経メカニカル１９９６．１２．９、４９５号、日経メカニカル１９９８．３、５２２号、工業材料１９９８年５月号（Ｖｏｌ．４６Ｎｏ．５）、同１９９８年１０月号（Ｖｏｌ．４６Ｎｏ．１０）に詳しく報告されている。チクソモールディング法は近年の技術で開発ノウハウがなければ技術的に困難で開発費用もかかる。チクソモールディング法にて、シロッコファンを一体成形する技術に関する特許には特願平１１―０５５１２４号（平成１１年３月３日出願）がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
薄板鋼板や薄板アルミニウム板などを使用し、回転軸部を有する主板と吸込側部分の側板と複数の翼をカシメ結合などにより固定する構造では翼の数が多いので重くなり強度上の問題やバランス取り作業が必要になったり、カシメのように凹凸部が多くなり回転体では風切り音や騒音が大きいという問題があった。アルミニウムを使用する場合やプラスチックでは材料費が高かったり、あるいは強度を要求されるプラスチックではリサイクルに問題がある等地球環境から見て望ましくないという問題があった。更に、多翼ファンの製造方法としてアルミニウム合金を押出し成形して切削加工する方法の提案が特開昭５１−１３３８０８号公報のように提案されていたが、送風機として具体的な検討が為されないまま、この公報にも記載されているように費用の易い樹脂などの射出成形の方法による製造へ移行して実用化されることはなかった。
【０００６】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金のような金属を使用し性能が良い実用的な送風機を得ることを目的とする。また金属を押出し成形し、機械加工を施すことにより一体翼部を形成しファンとする信頼性の有る送風機を提供しようというものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の送風機は、マグネシウムまたはアルミニウムを含む金属材料よりなる円筒を形成する外周部と、この外周部の中空の円筒の内面に多数の翼を一体に設けるとともに翼の有効羽根部が外周側に露出した一体翼部と、この一体翼部と結合され中央部にモーターにより回転駆動する軸部を有する円板状の主板とを備えた羽根車を持つ送風機について、羽根車における円筒の内径部と翼後縁部を結合丸みを持って結合させ、有効羽根部外径が円筒内面より少なくとも結合丸みが残らないように小さく切削したものである。
【０００８】
請求項２の送風機は、マグネシウムまたはアルミニウムを含む金属材料よりなる複数の円筒を端部および中央部に形成する外周部と、この外周部の中空の円筒の内面に多数の翼を前記円筒と一体に設けるとともに翼の有効羽根部が外周側に露出した一体翼部と、この一体翼部の端部以外の円筒部分近傍において一体翼部と結合され中央部にモーターにより回転駆動する軸部を有する円板状の主板とを備えた羽根車を持つ送風機について、羽根車における円筒の内径部と翼後縁部を結合丸みを持って結合させ、有効羽根部外径が円筒内面より少なくとも結合丸みが残らないように小さく切削したものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の一実施例について図を用いて説明する。図１は本発明の一実施例であるシロッコファンの羽根車の構造の説明図を示しており、左図は正面図、右図は側面図である。図において２は一体翼部１を構成する円筒状に多数設けられた翼、３は翼２の両端で一体となって外周より支える補強リングであり、翼２と補強リング３は一体成形にて例えば、アルミニウムの押出し成形品を機械加工し製造する。４は円板状の主板にてその外周部に主板フランジ部４ａを有している。また、主板４の中央部にはボス穴部４ｃを有し、その両側にドーナツリング状の補強ワッシャー７で主板４のボス穴部４ｃをはさみ、回転軸穴６を有するボス部５がカシメられている。一体翼部１と主板４の結合は、主板４の外周部に設けられた主板フランジ部４ａの先端部に設けられたカシメシロ４ｂで一体翼部１の翼２の一端の補強リング３を覆うようにカシメる。２ａは羽根内径部に位置する翼前縁部であり、２ｂは翼２の外周部すなわち羽根外径部に位置する翼後縁部である。図１のファンの構成でモーター軸が軸穴６と結合して回転することにより一体翼部１が回転して空気を内径側から外径側へ吹出すことが出来る。翼の形状は押出し成形の金型の形状により自由に選択できるので効率の良い曲率の形状、正転と逆転を兼用した形状、不等間隔の翼ピッチ、角度をずらしたスキュー形状など簡単に量産が出来る。
【００２７】
Ｌは有効羽根幅で翼が外周側に露出しており送風機における実際に風が通過する部分である。すなわち一円を形成する補強リング部分を除いた部分で、翼と補強リングは一体に成形されているが、翼が露出された部分は補強リング内面より小さな径としている。この一体翼部１が回転することにより直結軸と結合する回転軸穴６を支える主板４側と反対側の空気吸込み側から空気を吸込んで有効羽根幅の寸法部分から外周側に吹出す。内径側に取り付けられる主板の軸方向位置は有効羽根幅の中には入らないように、且つ、出来るだけ風の流れに近接するように設けることにより風の流れを生かしファン効率を上げている。なおボス穴部に主板を挟んだワッシャー７が嵌めあいされた後でボス部５の片側からプレスによりその先端を変形させてボス部と主板を強固に一体にカシメているので送風機は一体として回転することが出来る。
【００２８】
次に図２乃至図７により、一体翼部の製造方法を説明する。図２は押出し成形を説明するフローチャート、図３は一体翼部を機械加工する前の部材説明図、図４はファン製造を説明するフローチャート、図５は加工治具を説明する斜視図、図６は一体翼部を説明する図で、左図は正面図、右図は側面図、図７は一体翼部を加工した後の説明図である。図２においてステップ１で溶解し鋳込むことによりアルミニウム合金のインゴットを製造し、ステップ２でインゴットを均質に処理したり地取りが行われ、ステップ３では加熱処理が、ステップ４では押し出しによりアルミニウム合金は所望の形状に押出される。図３は押出されたアルミニウム合金部材の形状を示しており、図において押出し羽根部１０は、例えばアルミニウムの押出し成形により製造する。軸方向に長い円筒の押出しリング部９はその外径寸法を、翼の外周部を支える補強リング３の外径寸法と同一とし、その内径寸法は同じく補強リング３の内径寸法と同一とする。ここで補強リング３の内径寸法は最終的に加工される羽根外径寸法よりわずかに大きい寸法とする。この寸法は例えば１ｍｍ程度としている。
【００２９】
図３や図６に示されるように押出し翼部１０は前記押出しリング部９の内径部に、その翼の外径部すなわち翼後縁部２ｂが結合され、この結合部は金型で成形される時の結合丸み１１を有している。この結合丸み１１は前記羽根外径の外周部に位置している。押出しリング部９の外周部を切削加工しその外径寸法を羽根外径寸法まで機械加工した場合には、押出しリング部９から翼部２が現われ、しかも前記結合丸み１１はなくなるが、この結合丸み１１が羽根の外周部と補強リング３との接続される部分に残り、吹出し風に影響を及ぼすことがなく効率が良く良好な送風を得ることが出来、しかも翼２の外周部すなわち羽根外径部に位置する翼後縁部２ｂと補強リング３の結合は強固になり、さらには押出し成形時の成形性も向上する。羽根内径部に位置する翼前縁部２ａは丸みを有している。例えば薄板鋼板でカシメ結合にて構成した従来の羽根ではこの端面は鋼板の切断面になるため丸みは有していないため、これらの羽根に比べ騒音が低下出来効率を良く出来る。また、補強リング３の外径や内径の寸法と羽根外径寸法との寸法差を利用し、後で示すように加工により補強リング３から羽根外径部に位置する翼後縁部２ｂにかけて丸みや曲率を設け回転に対する強度を向上させている。
【００３０】
樹脂にて一体成形した羽根においては翼前縁部２ａに丸みを有することは可能であるが、翼の軸方向側に金型との抜き勾配の関係から吸込側の翼形状に比べ主板側は翼の厚み寸法が厚くなる。本実施の形態の例においては金属の押出し成形品であり一体翼部は軸方向で全く同じ形状のため、翼形状が厚くなることによる特性悪化がなく、良好な特性を得ることが出来、しかも金属製のため使用温度の高い雰囲気や防火の目的で金属製で構成する必要が有る用途でも使用が可能である。また強度が高く高速でファンを回転させることができ大型や高能力のファンまで利用範囲が拡大できる。図４はファン製造を説明するフローチャートで、ステップ１１は図３で示された押出し羽根部１０の軸方向に長い円筒の押出しリング部９を個々のファンの長さに切断するステップ、ステップ１２は図５に示す加工治具を個々の長さに切断した部材の内径側に挿入する押出しリング部加工治具組み立てのステップである。図５は、加工治具の斜視図で、図で示す加工治具１２を押出し翼部１０の内面に挿入し、翼部２が加工治具１２の翼溝１３の中に収まった状態では機械加工の際に加わる力で翼部２が変形することがないため非常に高精度にしかも高速度に機械加工することが出来る。ここで治具１２の外径は機械加工する羽根外径寸法よりわずかに小さい寸法で例えば０．５ｍｍとすると良好な機械加工が出来る。また、加工治具１２の中心には加工治具軸穴１４が設けられているため、加工の際の軸中心が得られやすい。羽根外径寸法が小さい場合にはこのような加工治具を要せずに、例えば羽根内径部に外径寸法がこれよりわずかに小さい円筒状にて、かつこの外径寸法を調整できる治具を挿入し、羽根内径部に固定するだけで切削可能である。
【００３１】
ステップ１３は押出し羽根部１０の外周であるリング部９を補強リング３を除いて切削加工し翼部を完成させるステップで、この加工された後の形状を図７に示す。図７は一体翼部１を説明する図で、羽根外径部の翼後縁部２ｂを機械加工する場合、切削バイトを固定し押出し翼部１０を図の矢印の逆方向に回転させる。すなわち図の矢印の方向に切削する。バリ２１は切削バイトの切削の終わりの部分に発生する。この逆にした場合には切削のカスが翼間に入り込んで切削不可となる。バリ２１はブラスト処理と呼ばれる小さな粒を高速で衝突させることにより容易に取り除くことが出来る。矢印の方向は図５の治具１２の翼溝１３における曲率と反対の方向、すなわち翼溝は治具表面から直角よりも押出し翼部１０を図の矢印の方向に回転させる方向と反対側に向くように開口している。これは回転方向と翼溝の方向を同じ方向に傾けた場合加工屑の一部が溝内に巻き込まれ切削できなくなることを防ぐためである。すなわち円筒の外周部を取り除き翼を露出させる切削加工において高速加工のため翼を固定する治具を使用するが、翼の形状をファンとしての性能を得る形状にするため、翼外周径を補強リングより小さくして有効羽根幅の範囲では翼を一部切削することになる。この際翼を固定していた治具が現れてきて切削カスが治具に纏わり溝の中に入り込み易い。これは高速にすると顕著であり、翼間に入らないように翼溝の方向を切削バイトと被加工物をバリの発生する方向と逆の方向にする。ステップ１４は翼部と主板を結合し組み立てるステップ、ステップ１５は仕上げ加工をするステップである。ここで図１に示す一体翼部１は押出し成形品に機械加工を施したものであるため非常に高精度であり、また材料がアルミニウム合金やマグネシウム合金などで、しかも補強リングと翼部が一体構造であるため、強度が強く軽量となり、回転バランスが良くなる。
【００３２】
図８、図９は一体翼部の補強リング３と翼２の関係を示す図であって図８は補強リング内径と羽根外径の差が少ない例で、図９はファンの必要な風量や風圧などの特性から羽根外径をより小さくした例である。この様に図２や図４のように低融点の金属を押出し成形すると言う簡単で大量に製造できる方法により、且つ、寸法や形状を押さえた治具を使用した高速切削により、有効羽根幅やファン外径を自由に選択できる送風機が容易に、且つ大量に生産できる。
【００３３】
実施の形態２．
図１０、図１１は、本発明の別の一実施例であるシロッコファンの羽根車の構造の説明図を示しており、８は補助補強リング、１５は切削丸みである。図１０の左図は正面図、右図は側面図である。図１との相違部分のみ説明すると、８は補助補強リングにて一体翼部１の両端に設けられた補強リング３のほぼ中央に設けられている。ここで、一体翼部１の両端には補強リング３が同一形状で構成されているため、主板４との結合をどちらの端面に結合するかにより羽根の回転方向が逆の羽根を構成出来、本図は図１と回転方向が異なっている。また、一体翼部１と主板４の結合は、図１においては主板４の外周部に設けられた主板フランジ部４ａの先端に構成されたカシメシロ４ｂで一体翼部１の翼２の一端の補強リング３を覆うようにカシメていたが、本図においては主板フランジ部４ａの先端部にカシメシロ４ｂを有しておらず結合は接着で行っている。カシメ結合する場合にはカシメ治具を要し羽根が小型の場合等にはカシメる時に加えられる力により軸穴６と羽根外径がわずかに偏心する場合があるが接着の場合にはこの心配はない。但し、羽根がある程度大きくなった場合には接着剤のコストや接着時間の関係からカシメの方が適する。
【００３４】
図１１は図１０の一体翼部１の斜視図で１５は切削丸みである。翼の外周部を切削加工を施す際に切削バイトの端面に丸みを持たせた物を使用すれば、この切削丸みは容易に形成することが出来る。この部分の丸みは例えば片吸込羽根を樹脂成形する場合には容易に構成することが出来る。また主板の位置を後述するように補強リングの位置に簡単に取り付けることが出来るが、補強リングと翼が軸方向に金型をスライドさせるだけで一体に成形されている構成でなければ、例えば両吸込羽根の場合には金型構成上、翼の外周面はスライドコアとなるため構成できない。しかし、本発明のように後から機械加工で形成する場合は非常に容易に構成でき、前述した結合丸み１１と相まって翼２と補強リング３の結合が非常に強固なものとなる。この様に図１０、図１１のように補強リング３、補助補強リング８はこの金属製のファンでは自由に軸方向の位置や２、３と言う本数また補強リングの幅に制限されずリングを選択できるので、大型のファンや高速で使用するファンのように遠心力が大きくなっても変形せずに回転でき、バランス調整が簡単になるとともに、ファン剛性を簡単に変更できるので軸振動や円筒モードの固有振動と回転数との関係で発生する異常音を簡単に回避できる。図１２は、本発明の別の一実施例であるシロッコファンの羽根車の構造の説明図を示しており、左図は正面図、右図は側面図である。図１との相違部分のみ説明すると、一体翼部１は同一であるが、主板４は例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金等の低融点金属によりボス部５と一体成形にて構成されている。また一体翼部１と主板の結合は図１０と同様接着で行なっている。結合部分を減らすことにより一層組み立て易い、かつ強固で品質の安定した送風機が得られる。
【００３５】
実施の形態３．
図１３乃至図１７は、本発明の別の一実施の形態の例であるシロッコファンの羽根車の構造の説明図を示しており、図１３の左図は正面図、右図は側面図である。図１との相違部分のみ説明すると、大きく異なる点は羽根形状で、以上までの説明では片吸込羽根と呼ばれるいわゆる一方向から吸込むタイプのシロッコファンであったが本図では両吸込羽根と呼ばれるいわゆる２方向から吸込むタイプのシロッコファンである。このタイプの羽根は例えば大風量を処理する場合で、一般的にはカシメ結合にて製造する場合には、回転方向が異なる２つの片吸込羽根を背中合せに結合し製作し、片吸込羽根の場合の２倍の風量を処理する場合に使用される。また機器に組込で使用する場合で吸込み空間が多岐にわたる場合に使用される。
【００３６】
ここで、主板４とボス部５の結合方法は図１の場合と同一であるが、主板４と一体翼部１の結合方法は図１とは異なる。主板４の外径寸法は羽根内径寸法より大きく羽根外径寸法より小さく、その外周部は翼２の内径部に位置する翼前縁２ａが入り込む主板翼溝４ｄが設けられており、さらに主板翼溝４ｄの外周側は翼２が入り易いように面取部４ｅが設けられている。図１０の場合と同様左右の補強リング３のほぼ中央部に設けられた補助補強リング８の内径部に位置するところで主板４は翼部２と前記主板翼溝４ｄに翼前縁２ａが入り込む形で結合され、例えば主板翼溝４ｄの縁をプレスし主板翼溝幅を小さくすることによるカシメ結合等により結合される。ここで主板４とボス部５のカシメ方向を逆にすれば、図１０の場合と同様回転方向が逆の羽根を構成することが出来る。
【００３７】
図１４、図１５は、図１３の斜視図であり、図１４は補強リングと羽根外径の間の寸法が小さく切削丸み１５が補強側面から伸びているのがわずかにみえている例である。図１５は補強リングの径に対し羽根の外径が小さいファンの場合で、寸法差に対して徐々に径を変化させて強度を維持している。図１６は主板構造を説明する図で翼２が嵌められる主翼溝４ｄと主板４が一体翼部に挿入されても挿入し易いように面取部４ｅが設けられている。
【００３８】
図１７は、本発明の別の一実施の形態の例であるシロッコファンの羽根車の構造の説明図を示しており、今までの説明における外周側の円筒を内周側に設け、翼２をこの円筒の外周に押出し成形した押出し羽根部１６としたものであり、切削加工を円筒内部から行うことと、主板の取付を主板を加工した後の内周部の補強リング３に溶着することが異なる程度で他の構造、例えば翼２と補強リング３の接続形状や製造などは上記説明と同様であり同じ効果が得られる。この場合にも前記と同様に一体翼部は構成できるが、強度的には補強リングが羽根外径側に位置した場合に比べ不利となる。すなわち羽根前縁部２ａ側を補強リング１７で規制し翼後縁部２ｂに加わる力は、羽根後縁部２ｂ側を補強リング３で規制し羽根前縁部２ａに加わる力より大きくなるためである。但しアルミニウムの押出し成形の場合、図１７の形状の方が成形は容易であるが、機械加工は上述したように羽根内径部を固定し羽根外径部を切削加工する方がはるかに容易であり、図１７の形状は機械加工時に内径側側から加工するので、図５のような治具を外周側に設けなければならず、寸法が大型化しこの精度が悪くなり、且つ、加工速度が遅くなる。
【００３９】
図１８、図１９は今まで述べてきた一体翼部１に対するボス部５を取り付けた主板４の取付構造を説明する図で、４ａは主板フランジ部、４ｈは一体翼部と結合する翼部突起、４ｆは翼部と嵌め合う翼部溝、４ｇは補強リング溝である。図１８において図１の送風機構造のように一体翼部１の端部に設けた主板構造の取付部を示すもので一体翼部１と主板４のカシメ結合をより強固にするため、主板４の平面部の一体翼部１の翼前縁部２ａに位置する部分にその回転方向の位置を規制するこの翼２に嵌める翼部突起４ｈを設けている。この突起はプレス加工などにより容易に形成できる。図１９は図１２の送風機に対応する主板構成であって一体翼部１と主板４の結合をより強固にするため主板４の翼部溝４ｆと補強リング溝４ｇを設けたものでこの溝に翼２が入り込み主板を変形させないように固定するため主板４と一体翼部１が強固に結合され例えば一体成形で形成した羽根のように強い強度を有し、安定した回転が得られる。なお図１で述べた主板のカシメシロ４ｂは先端を羽根の内径側に曲げるもので、これは羽根の外周側から回転ローラを接触させて羽根の主板を回転させながらカシメ部を曲げるものでヘラ絞りのように行う。また小型のものではプレス加工により図１の様にカシメるのが一般的であるが、羽根の大きさや必要な強度により選択すればよく、例えばマグネシウム合金を使用した時に２液性のエポキシ接着剤などで接着したり、大型のファンで強度が必要なものは溶接で接合したり溶接とロールカシメとの併用などがある。
【００４０】
実施の形態４．
この発明では、外周側の円筒を加工する際に、押出し部材の削除されるリング内径より露出した翼外径が小さくなるように機械加工にて翼の外周部を切削する説明をしてきたが、この翼の外径寸法と送風機の性能との関係を図２０、図２１に示す。図２０は横軸に基準羽根外径に対する加工して変更した羽根外径の比をとっている。先に述べたように有効羽根幅とは送風機が回転した時に実際に風が通過する部分で図１では補強リングを除いた符号２ｂの部分で符号４ｂの部分を含んでいない。基準羽根幅とは基本となる羽根の有効羽根幅を示し、例えば、羽根外径Φ１８０ｍｍに羽根幅１００ｍｍを基準とするとこれの比例値が基準となり羽根外径Φ２３０の場合は１００ｍｍ×２３０ｍｍ／１８０ｍｍ＝１２８ｍｍが基準羽根幅となる。縦軸は基準羽根外径時の性能に対する外径を加工して寸法を変更した時の性能の比であり、性能特性として風量、静圧、軸動力を記載している。図１におけるリング径より片側(半径寸法)で約１ｍｍ小さくしたものを基準寸法とし羽根内径寸法を羽根外径寸法の８０％と仮定し、例えば、羽根外径寸法を基準寸法の９５％まで加工すると回転数が一定の場合は風量や静圧は外径比の２乗となり９０％程度となる。また軸動力すなわち駆動モーターの出力は外径比の４乗となり８１％程度となる。この様に羽根外径寸法の切削加工だけで性能が異なるファンを提供できるので、加工前の部品を準備しておけば要求された仕様に合う送風機を直ちに供給できる。また工場などで実際に使われている製品に対し、実際の風量に見合うモーターに対して送風機がマッチングせずに無駄なエネルギーで使われている場合でも後から外径を加工してエネルギーを削減することも出来る。
【００４１】
図２１は横軸に基準羽根幅に対する加工して変更した羽根幅の比をとり、縦軸は基準羽根幅時の性能に対する羽根幅を加工して寸法を変更した時の性能の比であり、性能特性として風量、静圧、軸動力を記載している。図２１は羽根幅のみを変更した例で、羽根幅を９０％とすると回転数が一定の場合は風量、軸動力は羽根幅に比例し９０％程度となる。静圧は変化しない。大型の誘導電動機でシロッコファンを回転駆動する場合、羽根負荷が大きくなりモーターのスベリ、すなわち（同期速度−実際の回転速度）／同期速度をスベリと言うが、大きくなりすぎて例えばこの値が０．１より大きくなると過負荷になりモーターの損失が増えて温度が高くなり効率が悪くなる。このような場合吹出し口を塞ぎ静圧を印加して羽根負荷を軽くして軸動力を下げるなどの対策が取られるが、この方法では性能が低下してしまう。この実施の形態の例のように必要な性能を羽根外径寸法、羽根幅により調整することにより使用するエネルギーを最も小さく出来る。すなわち羽根負荷である軸動力を１０％軽くするには羽根外径寸法を９５％まで切削加工するか羽根幅を９０％に加工すれば良い。羽根幅を変更する場合には、ベルマウスの位置関係の調整が必要で送風機の羽根回りケーシング構造をスライドさせる長穴などの構造としておく必要がある。但し部品としてはアルミニウム押出し成形品の段階の部品を準備しても、あるいは翼外周加工前の段階の部品を準備した場合でも同様な効果を奏することは当然である。
【００４２】
実施の形態５．
図２２、図２３、図２４は本発明のラインフローファンの例を説明する図である。シロッコファンが開口した内周部から吸い込んで外周へ吹出す構造で有るのに対し、ラインフローファンは横断流ファンであり、ファンの両側面は主板で閉塞されており外周から吸い込んでほぼ反対側の外周へ吹出す構成をとっている。図２２において左側はＸ−Ｘ断面図、右側は側面図で、１８は主板４の反対側を塞ぐ主板Ｂ１８、１９は回転軸である。構造は図１０で説明した構成と主板１８部分を除きほぼ同じである。図２３は図２２の一体翼部の斜視図であり、翼のピッチＰ１、Ｐ２の寸法を変えることにより不等ピッチ構造を採用している。翼全体の各ピッチを変更することにより回転音を低減できる。図２４は同様に図２２の別の形態の斜視図であり、翼を長手方向、すなわち軸方向に斜めに変形させた構造で、スキューをつけたものである。この変形量を調節して回転音を低減することが出来る。押出し成形品の場合、翼を不等ピッチにしたりスキューをつけることは羽根の形状をいろいろな種類選択すると同じように金型により容易に対応できる。例えば押出し金型の翼の溝を軸方向にまっすぐでなくスキューを付けていれば押出した成形品もスキューがついて成形できる。
【００４３】
図２５はこの発明の送風機を製造する手順の１例を示すフローチャートであり、３０は材料にアルミニウムを使用した押出し成形品を一体翼部に機械加工して製作するブロック、３１はアルミニウム板をプレス加工して主板の製作を行うブロック、３２は補強ワッシャーを製作するブロック、３３はアルミニウム押出し成形品によりボスを製作するステップで有る。ステップ２１は押出し羽根部１０を軸方向を切断するステップ、ステップ２２は切断した軸方向端面を切削加工するステップ、ステップ２３は軸方向を加工した押出し羽根部１０の内周に加工治具をセットするステップ、ステップ２４は翼の外周部を切削加工するステップ、ステップ２５は加工した一体翼部１をバリなどの除去のためにブラスト処理するステップ、ステップ２６は主板を製作するステップ、ステップ２７は補強ワッシャーをプレスにより製作し主板４と組み立てるステップ、ステップ２８は一体翼部１と主板４とを結合するステップ、ステップ２９は機械加工されたボス部５を主板４と結合し送風機の羽根部全体を完成させるステップ、ステップ３０は表面処理の要否を判断し要ならステップ３１で表面を処理させるステップ、ステップ３２はバランス修正の要否を判断し要ならステップ３３でバランス修正を行わせるステップで、これにより製品が完成する。
【００４４】
この製造手順でどのような多翼ファンでも同一の金属を使用した送風機が、短期間に安定した品質で量産出来る。図における表面処理の要否の判断は使用する材料の種類、使用環境などで判断され、また、バランス修正の要否はファンの大きさ、回転速度、結合方法による変形量などで判断される。なおこのフローチャートは新製品として新しい羽根を製造する場合の一例であって結合する手順を変えたり、途中までの部品として保管し注文に応じて組み合わせを選択することは容易である。更にブロック３０の機械加工にチャッキング装置やベルトコンベアを組み合わせたＮＣマシンを使用し、一品を機械加工するたびに機械加工を制御する装置の中のマイコンに記憶された羽根外径寸法や羽根幅寸法に変えながら連続して加工することが出来る。製品が完成された後要求される送風特性に変更が生じたり、または、製品を使用後や目的を変えて別の用途に使用する際などは図２５のフローの一部を利用して再使用等に適用出来る製品へ変更できる。これには、先ず完成された送風装置のカバー類などを取り外し必要に応じ直結されたモーターから羽根を取り外す。羽根の内周側に切削加工用の治具をステップ２３のようにセットし、ステップ２４の切削加工、ステップ２５のブラスト処理、ステップ３１の表面処理のごとく後は必要に応じた処理を行えば良い。この結果、仕様変更や使っている最中に別の用途への変更などに自由に対応でき、使用エネルギーを低減するプランを簡単に遂行できるし、リユース等環境問題を解決できる送風機を提供できる。
【００４５】
以上述べたように実施の形態の送風機は、中央部が中空の円筒の内面に多数の翼の外周部を結合させたアルミニウム合金やマグネシウム合金などの押出し成形品を羽根の有効幅より多少長く切断し、更には両端面に補強リング部分のみ残し円筒の外周部を翼が表面に出て若干小さくなるまで切削加工し、翼部と補強リング部を一体に形成した一体翼部の一方の端面に、その中央部にモーターにて回転駆動する軸部を有する円板状の主板を結合しシロッコファンを構成させたので、翼部は押出し成形品のため、翼形状は特性や強度により任意の形状に設計でき、例えば翼の内径部は丸みを形成でき、騒音を低下出来る。また一体翼部は押出し成形品を切削加工を施すことにより形成されるため、羽根幅寸法は金型に関係なく任意に設計でき、カシメ結合羽根のように羽根幅を変更する毎に翼部の金型製作や羽根のカシメ治具を製作する必要がない。また一体翼部の主板を結合する面を変更するだけで回転方向が逆の羽根を製造することが出来る。また翼部は押出し成形品のため翼の厚みなどの形状は軸方向で同一であり、例えば樹脂で一体成形した翼形状のように、吸込側の翼形状に比べ主板側が抜き勾配の関係で厚肉になり特性が悪化する等の問題はなくなる。また、翼部と補強リング部は一体成形品のためカシメ結合羽根のように結合部がないため、非常に強度に優れさらに寸法精度の良い羽根が出来るとともにバランス修正の必要性を大幅に低減できる。また、一体翼部は押出し成形品を切削加工すれば製造出来るため、例えばＮＣ旋盤等を使用し製造の合理化が容易である。また、一体翼部はアルミニウム合金やマグネシウム合金などの押出し成形品のため、例えば鋼板製のカシメ結合羽根に比べ非常に軽量にでき、強度に優れる。更に、一体翼部はアルミニウム合金やマグネシウム合金などの押出し成形品のためカシメ結合羽根に比べ、金型製作費用が安価に出来る。
【００４６】
また、押出し成形品を切削加工を施すことにより形成された一体翼部の一方の端部の補強リングの外周部を覆うように主板の外周部とカシメ結合する構成にしたので、一体翼部と主板部の結合を完全に行なうことができ、さらには主板の強度アップにもなる。
【００４７】
また、一体翼部の一方の端部全面と主板の接触部を接着結合または溶着結合したため、一体翼部と主板部の結合が非常に強固になり、さらにはカシメ結合のように結合時に大きな力を要しないため結合の寸法精度が良い。
【００４８】
また、一体翼部の両端部以外にも補強リング部を有したため、翼間の結合が翼の両端以外にも行なわれ得るため強度に優れ、例えば高速回転等にも耐える構造が自由に選択できる。
【００４９】
また、主板と軸部をアルミニウムやマグネシウムなどの低融点金属で一体成形にて構成したため、主板の厚みが自由に設計できるため必要な個所のみ厚みを大きくとれ、補強プレート等を要せずに強度を大幅にアップさせることができ、固有振動数もアップでき軽量で高速回転できる。また低融点金属にて構成したため、リサイクルが容易である。また軽量化でき取り扱いに大きな力が要らないので持ち運びに腰をいためるなどの問題がなくなる。
【００５０】
また翼部と補強リング部を一体に形成した一体翼部の軸方向の中央部の翼の内径部分に、モーターにて回転駆動する軸部を有する円板状の主板の外周部を結合し構成したため、カシメ結合羽根の場合のように２つのシロッコファンを連結し構成する必要がなく、両吸込シロッコファンが非常に安価に出来る。
【００５１】
また一体翼部の外周部の円板状の主板の外周部と結合する部分にも補強リング部を有する構造にしたため、一体翼部と主板の結合がより精度良くまた強固にできる。
【００５２】
また、押出し成形品を切削加工を施すことにより形成された一体翼部の補強リング部の内径寸法を切削加工を施す羽根外径寸法より多少大きくし、前記補強リング部の内径と前記羽根外径部（羽根後縁部）の結合部の補強リング部の内径寸法と羽根外径寸法の間に丸みを設けたため補強リングと羽根翼の結合が強固となり、羽根外径部は丸みがなくなり送風の影響がなく良好である。
【００５３】
また、押出し成形品を切削加工を施すことにより形成された一体翼部の補強リング部と切削加工を施す羽根外径部の結合部に丸みを設けたため補強リングと羽根翼の結合部から亀裂等が入りにくくなり結合が強固となる。
【００５４】
また、翼部外周の切削面にブラスト加工を施すことにより切削面の微細なバリを完全に取除く事が出来、清掃時のケガなどが防止でき、また例えば後処理で塗装する場合、エッジ部に塗膜が着かない等の不備がなくなる。
【００５５】
また、翼部と主板さらには軸部の全てを同一金属にて構成したため、リサイクルが容易となる。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１及び請求項２に関る発明は、仕様に応じた製品を簡単に製造でき、且つ、騒音の低下が計れるなど品質が良く性能の良い送風機が得られる。また、円筒と翼外周部との接続部の強度が高く、信頼性の高い送風機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施の形態によるシロッコファンの図で左図は正面図、右図は側面図である。
【図２】 この発明の一実施の形態による押出し成形を説明するフローチャートである。
【図３】 この発明の一実施の形態による一体翼部を機械加工により製造する前の材料を示す斜視図である。
【図４】 この発明の一実施の形態によるファン製造を説明するフローチャートである。
【図５】 この発明の一実施の形態による加工治具の斜視図である。
【図６】 この発明の一実施の形態による一体翼部の図で左図は正面図、右図は側面図である。
【図７】 この発明の一実施の形態による一体翼部を加工した後の説明図である。
【図８】 この発明の一実施の形態による一体翼部の補強リング３と翼２の関係を示す図である。
【図９】 この発明の一実施の形態による一体翼部の補強リング３と翼２の関係を示す図である。
【図１０】 この発明の別の一実施例であるシロッコファンの羽根車の構造の説明図である。
【図１１】 この発明の別の一実施例であるシロッコファンの羽根車の構造の説明図である。
【図１２】 この発明の別の一実施例であるシロッコファンの羽根車の構造の説明図である。
【図１３】 この発明の別の一実施例であるシロッコファンの羽根車の構造の説明図である。
【図１４】 この発明の別の一実施例であるシロッコファンの羽根車の構造の説明図である。
【図１５】 この発明の別の一実施例であるシロッコファンの羽根車の構造の説明図である。
【図１６】 この発明の別の一実施例である主板構造の説明図である。
【図１７】 この発明の別の一実施例であるシロッコファンの羽根車の構造の説明図である。
【図１８】 この発明の別の一実施例である主板構造の説明図である。
【図１９】 この発明の別の一実施例である主板構造の説明図である。
【図２０】 この発明の別の一実施例であるファンの翼の外径寸法と送風機の性能との関係を説明する図である。
【図２１】 この発明の別の一実施例であるファンの翼の羽根幅寸法と送風機の性能との関係を説明する図である。
【図２２】 この発明のさらに別の実施の形態であるラインフローファンの図で左図は正面図、右図は側面図である。
【図２３】 この発明のさらに別の実施の形態であるラインフローファンの一体翼部を加工した後の構造の説明図である。
【図２４】 この発明のさらに別の実施の形態であるラインフローファンの一体翼部を加工した後の構造の説明図である。
【図２５】 この発明の送風機を製造する手順の１例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 一体翼部、 ２ 翼部、 ２ａ 翼前縁部、 ２ｂ 翼後縁部、 ２ｃ 翼根元部、 ２ｄ 翼先端部、 ３ 補強リング、 ４ 主板、 ４ａ 主板フランジ部、 ４ｂ カシメシロ、 ４ｃ ボス部穴、 ４ｄ 主板翼溝、 ４ｅ面取部、 ５ ボス部、 ６ 回転軸穴、 ７ 補強リング、 ８ 補助補強リング、 ９ 押出しリング部、 １０ 押出し羽根部、 １１ 結合丸み、 １２ 加工治具、 １３ 翼溝、 １４ 加工治具軸穴、 １５切削丸み、 １８ 主板Ｂ、 ２１ バリ。

Claims (2)

1. マグネシウムまたはアルミニウムを含む金属材料よりなる円筒を形成する外周部と、この外周部の中空の円筒の内面に多数の翼を一体に設けるとともに翼の有効羽根部が外周側に露出した一体翼部と、この一体翼部と結合され中央部にモーターにより回転駆動する軸部を有する円板状の主板とを備えた羽根車を持つ送風機であって、前記羽根車における前記円筒の内径部と翼後縁部を結合丸みを持って結合させ、前記有効羽根部外径が前記円筒内面より少なくとも前記結合丸みが残らないように小さく切削したことを特徴とする羽根車を持つ送風機。
2. マグネシウムまたはアルミニウムを含む金属材料よりなる複数の円筒を端部および中央部に形成する外周部と、この外周部の中空の円筒の内面に多数の翼を前記円筒と一体に設けるとともに翼の有効羽根部が外周側に露出した一体翼部と、この一体翼部の端部以外の円筒部分近傍において前記一体翼部と結合され中央部にモーターにより回転駆動する軸部を有する円板状の主板とを備えた羽根車を持つ送風機であって、前記羽根車における前記円筒の内径部と翼後縁部を結合丸みを持って結合させ、前記有効羽根部外径が前記円筒内面より少なくとも前記結合丸みが残らないように小さく切削したことを特徴とする羽根車を持つ送風機。

Images