JP4334305B2 - 送風ファン - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機などに設置される送風ファンに関し、特にリサイクル性にも優れた送風ファンに関するものである。

空気調和機などに設置される送風ファンとして、複数の羽根を軸芯回りに所定間隔をおいて、かつ半径方向に対して所定角度傾斜させて円筒状に配列した翼部を、仕切板を介して軸芯方向に沿って連結したクロスフローファンが知られている。両端の翼部はそれぞれ側板に接合されており、クロスフローファンはこの一方の側板部でモータに取付けられ、他方の側板部に配置されたＳＵＳ等の金属製の軸で軸受けされる（たとえば特許文献１参照）。

図５はモーター側に配置される側板部の構造を示す。１００は翼部、１０１、１０２はそれぞれ翼部１００の端部が固着された側板部、仕切板である。モーター側の側板部１０１においては、この種のファンに一般に使用されるＤＣのトランジスターモータの固有振動が大きいことから、防振性を付与する目的で、モータ軸を固定する真鍮またはアルミ製の軸受け部１０３の外周にＣＲ（クロロプレン）ゴムなどの環状の防振ゴム部１０４を配置しており、この防振ゴム部１０４の外周部を環状の金属プレート１０５を介して、翼部１００が超音波溶着されたリング状の側板１０６の内周部に連結している。
モータ側の側板部の構造として他に、金属製のボス部（軸受け部）を合成樹脂製のリング状側板の内周部に熱可塑性エラストマーで連結したもの（たとえば特許文献２参照）や、ボス部とその周囲の円板状部を硬質のゴムやクロロプレン樹脂で形成し、その円板状部とリング状側板とを金属或いは硬質プラスチックス等の剛性の環状連結板で連結したもの（たとえば特許文献３参照）がある。
特開平１０−２１３０９１号公報 特開平８−４９６９１号公報 特開２００２−５４５９２号公報

しかしながら従来の送風ファンは、上記したように側板部１０１が樹脂と金属とゴムとで形成されているため、それを設置した家電の廃棄時に各構成材料を分別することなく再生するのは困難であり、リサイクル性が劣る問題があった。

本発明は上記課題を解決するもので、十分な防振性を有しながら、廃棄時には構成材料を分別することなく再生できる、リサイクル性の高い送風ファンを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、複数の羽根を円筒状に配列した翼部の両端部を側板に固着し、リング状に形成した一方の前記側板の内側に、モーター軸を軸受けする円筒状の軸受け部と、前記軸受け部と側板とを連結する防振部とを配した送風ファンにおいて、以下のいずれかの構成を具備することを特徴とする。
（１）前記リング状の側板は内周に薄肉部が形成され該薄肉部に複数の穴が形成されており、前記軸受け部は外周にリブが形成され該リブに複数の穴が形成されており、前記防振部は前記側板の薄肉部と前記軸受け部のリブとを包埋するように形成されていて、その材料が前記の各穴に侵入することで前記軸受け部および前記側板に接合されており、且つ、前記リング状の側板は、アクリロニトリル・スチレン系樹脂と耐熱ポリスチレン系樹脂との内のいずれかで構成され、ガラスファィバーが２０〜４０重量％混入された高剛性樹脂で形成されており、前記軸受け部と防振部とは、前記高剛性樹脂と相溶性が高い同一種の熱可塑性エラストマーで形成されており、前記熱可塑性エラストマーは、ポリエステル系熱可塑性エラストマーとオレフィン系熱可塑性エラストマーとよりなり、前記オレフィン系熱可塑性エラストマーが５〜３０重量％混入されており、前記防振部を形成する熱可塑性エラストマーは、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１ Ａ形により測定される硬度４５〜９８を有し、且つ、軸受け部を形成する熱可塑性エラストマーよりも低い硬度を有する。
（２）前記リング状の側板は内周に薄肉部が形成され該薄肉部に複数の穴が形成されており、前記軸受け部と防振部とは一体に成型されるとともに、前記防振部は前記側板の薄肉部を包埋するように形成されていて、その材料が前記の各穴に侵入することで前記側板に接合されており、且つ、前記リング状の側板は、アクリロニトリル・スチレン系樹脂と耐熱ポリスチレン系樹脂との内のいずれかで構成され、ガラスファィバーが２０〜４０重量％混入された高剛性樹脂で形成されており、前記軸受け部と防振部とは、前記高剛性樹脂と相溶性が高い熱可塑性エラストマーで形成されており、前記熱可塑性エラストマーは、ポリエステル系熱可塑性エラストマーとオレフィン系熱可塑性エラストマーとよりなり、前記オレフィン系熱可塑性エラストマーが５〜３０重量％混入されており、前記防振部を形成する熱可塑性エラストマーは、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１ Ａ形により測定される硬度４５〜９８を有する。

上記構成によれば、軸受け部と防振部の双方に熱可塑性エラストマーを用いているため、制振性を確保することができ、接合面の接着性も確保される。また高剛性樹脂、熱可塑性エラストマーを構成材料とし、金属やゴムを併用していないため、廃棄時に、リング状の側板、軸受け部、防振部を、一般に樹脂で形成される翼部、もう一方の側板とともに粉砕して、再生に供することができる。よって、金属やゴムを併用する従来の送風ファンに比べてリサイクルに優れ、コストも低減できる。なお、送風ファンは複数の翼部を仕切板を介して軸芯方向に沿って配列した構造のものであってもよく、その場合には仕切板も含めて同時に粉砕、再生可能となる。

本発明で使用する高剛性樹脂は、ＪＩＳ−Ｋ−７１７１により測定される曲げ弾性率６５００ＭＰａ以上が得られるものが好ましい。ファンの骨格たる翼部や仕切り板などを構成する高剛性樹脂が曲げ弾性率６５００ＭＰａ未満では、空気調和機用の送風ファンとしての用途には耐熱クリープ性が不十分であり、長期使用時や倉庫保管時に変形しやすく、バランス変化を生じやすい。曲げ弾性率７０００ＭＰａ以上がより好ましい。

また本発明で使用する熱可塑性エラストマーは、従来用いられているＣＲゴムに少なくとも匹敵する耐熱クリープ性、制振性を有し、上記した高剛性樹脂との相溶性の高いものを選定することが重要であり、それにより送風ファンのバランス変化量、再生材の物性低下を小さくすることができる。

本発明に使用可能な高剛性樹脂には、ポリスチレン系樹脂（ＰＳ）があり、たとえばアクリロニトリル・スチレン系樹脂（ＡＳ）、耐熱ポリスチレン系樹脂（耐熱ＰＳ）、は耐熱クリープ性に優れ、送風ファンの連続運転時の熱変形や繰り返し運転時の変形が少なく、剛性・耐熱性・制振性のバランスに優れた送風ファンを実現できる。耐熱ポリスチレン系樹脂は、スチレンと、耐熱性を付与したモノマー（たとえば、マレイン系のモノマーや、Ｎフェニルマレイミド系のモノマーや、メタクリル系モノマー）との共重合体や、シンジオタクチック構造のポリスチレンを含むもので、スチレンホモポリマーと比較して、流動性は同等で、荷重たわみ温度が５〜２０℃程度高い。

高剛性樹脂にガラスファィバー（ＧＦ）が２０〜４０重量％（ベース樹脂のＡＳやＰＳに対して）混入されるのが好ましい。それにより、ＪＩＳ−Ｋ−７１７１により測定される曲げ弾性率６５００ＭＰａ以上（前掲）の剛性および耐熱性を確保することができ、特に熱変形が起こり易いファンモーター側の側板の変形を抑えることが可能となる。

充填材としてのガラスファィバー（ＧＦ）の混入量が２０％未満では、曲げ弾性率が６５００ＭＰａ未満で、剛性が低くバランス変化量が大きくなり、４０％を超えると樹脂の成形加工時の流動性が低下し成形性が悪くなる。またたとえばアクリロニトリル・スチレン系樹脂（ＡＳ）への混入量が２０％の時に密度が約１．１５、３０％の時に約１．２５、４０％の時に約１．３８で、４０％を超えるとさらに密度が大きくなるため、形成される側板等の部材の重量が増し、バランス変化が大きくなる。このため、混入量２０〜４０％が適している。

リング状の側板と翼部とが同一種の高剛性樹脂材料で形成されるのが好ましい。加工時の材料数が少なくなるため管理しやすく、再生材も物性低下が少なく、安定する。

本発明で使用可能な熱可塑性エラストマーとしては、ポリエステル系熱可塑性エラストマーに、柔軟性を付与するオレフィン系熱可塑性エラストマーを適量混入したものを挙げることができる。これらの熱可塑性エラストマーはいずれも耐熱クリープ性に優れるため、送風ファンの連続運転時の熱変形や繰り返し運転時の変形が少ない。
この内、ポリエステル系熱可塑性エラストマーによって、送風ファンの連続運転時の熱変形や繰り返し運転時の変形が少なく、剛性・耐熱性・制振性のバランスに優れた送風ファンを実現できる。またアクリロニトリル・スチレン系樹脂などとの相溶性がよいためリサイクル性に優れることとなる。またオレフィン系熱可塑性エラストマーは特に制振効果が高いため、全体として制振性に優れることになり、剛性・耐熱性・制振性のバランスに優れた送風ファンを実現できる。

オレフィン系熱可塑性エラストマーの制振性が非常に高いことから、防振部の薄肉部（後述する）を０．５〜２ｍｍ程度の厚みとしても、送風ファンのバランス変化を十分に小さくすることができ、従来用いられていたＣＲゴム製の防振部が約５ｍｍであったのに比べて薄型化、軽量化できる。制振目的では０．５ｍｍでもよいが、耐熱クリープ性を確保するために、また超音波溶着による振動加熱での穴明きを回避するために２ｍｍ程度、あるいはそれ以上が望ましい。しかし２ｍｍ程度とすることによって柔軟性を確保することができ、送風ファンを空気調和機本体にセットする時に、この軸受け部の柔軟性を利用して斜めからファンモーターにセットしやすくなる。オレフィン系熱可塑性エラストマーは、上記したアクリロニトリル・スチレン系樹脂、耐熱ポリスチレン系樹脂との相溶性も良い。

オレフィン系熱可塑性エラストマーは、５〜３０重量％混入するのが好ましい。このことにより、連続運転時の熱変形や繰り返し運転時の変形が少なく、剛性・耐熱性・制振性のバランスに優れた送風ファンを実現できる。また再生材の物性低下が少なく、安定し、リサイクル性に優れる。オレフィン系熱可塑性エラストマーの混入比率が３０重量％を超えると、ファンのバランス変化が大きくなり、また熱可塑性エラストマー全体の引張り強度が３割以上低下し、物性低下が大きくなる。５重量％未満では制振効果が少なくなり、機器本体の振幅は従来品に近い値となる。

軸受け部を形成する熱可塑性エラストマーは、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１ Ａ形により測定される硬度７０〜９８を有するのが好ましい。これにより、モーター軸との締結による変形や熱変形が特に起こり易い軸受け部の変形を抑えることができ、長期にわたってバランス変化の少ない送風ファンを実現できる。硬度が７０未満では、剛性が低く耐熱クリープ性が低下しバランス変化が大きくなる。硬度が９８を超えると、剛性が高すぎてファン全体に振動が伝わりやすくなる。
防振部を形成する熱可塑性エラストマーは、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１ Ａ形により測定される硬度４５〜９８を有し、且つ軸受け部を形成する熱可塑性エラストマーよりも低い硬度を有するのが好ましい。モーター軸との締結による変形や熱変形が特に起こり易い軸受け部の変形を確実に抑えられる一方で、軸受け部の振動は硬度がより低い防振部によって抑えることができ、長期にわたってバランス変化が少なく、制振性の高い送風ファンを実現できる。

軸受け部と防振部とを同一種の熱可塑性エラストマーで形成してもよい。加工時の材料数が少なくなるため管理しやすく、再生材も物性低下が少なく、安定する。
軸受け部と防振部とを一体成型したものにあっては、軸受け部と防振部とが別体である場合に比べて、接合不良は起こりえず、工数も低減できる。
なお、本発明を構成するものではないが、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを単独で用いることも可能であり、いずれも、送風ファンの連続運転時の熱変形や繰り返し運転時の変形が少なく、剛性・耐熱性・制振性のバランスに優れた送風ファンを実現できる。
この内、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、アクリロニトリル・スチレン系樹脂などとの相溶性がよいためリサイクル性に優れる。ポリスチレン系熱可塑性エラストマーは、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン）系樹脂との相溶性に優れ、再生時の物性低下が小さい。ポリオレフィン系熱可塑性エラストマ−は、密度が低く、柔軟性、制振性、耐候性、耐熱老化性が優れ、低振動で熱変形が少なく、制振性が高く、ポリアミド系熱可塑性エラストマーは、耐衝撃性や耐熱性が高く、成形加工や着色性に優れており、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーは、繰り返しの疲労特性が良く、長期使用時の制振性が優れているが、いずれも、相溶性はポリスチレン系熱可塑性エラストマーに劣るので、再生利用のためには配合率を抑える必要がある。

本発明の送風ファンは、ファンモータ側に配置されるリング状の側板を高剛性樹脂により形成し、この側板の内側に配置される円筒状の軸受け部と防振部とを熱可塑性エラストマーにより形成したもので、予め熱可塑性エラストマーとして、ファンモーターからの応力が直接かかる軸受け部に熱変形が少なく硬度が高いものを選定することや、防振部により制振性の優れたものを選定することや、軸受け部と防振部とに同一硬度のものを選定することや、高剛性樹脂と相溶性の優れたものを選択することが可能であり、軸受け部と防振部との接合面の接着性も確保されるため、所望の剛性・耐熱性・制振性のバランスを具備することができる。よって、送風ファンが設置された機器本体の振動を効果的に低減できる。

特に耐熱クリープ性が要求される全長６３０ｍｍ以上の長尺の送風ファンを構成した場合、軸受け部と防振部に金属やＣＲゴムを用いた従来の送風ファンに比べて、機器本体の振幅を小さくすることができ、長期使用される空気調和機に設置した場合も熱変形は小さい。

また、軸受け部と防振部に金属やＣＲゴムを用いた従来の送風ファンとは異なって、廃棄時に、軸受け部、防振部、側板、および、側板に接合された翼部を同時に粉砕し、再生に供することが可能であり、再生材の物性低下も少ない。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の第１の実施形態における送風ファンの外観斜視図、図２は同送風ファンの断面図、図３は同送風ファンのモータ側の一端部を示す一部切り欠き断面図である。

図１に示すように、送風ファン１は、空気調和機用のクロスフローファンとして構成されており、複数の羽根２を円筒状に配列した翼部３を、仕切板４を介して軸芯方向に沿って複数個連結し、両端に側板部５，６を配している。一方の側板部５はファンモーターと接続可能に構成されており、他方の側板部６には空気調和機本体に軸受けされるＳＵＳなどの軸７が取り付けられている。

図２に示すように、仕切板４はリング状に形成されており、翼部３を構成する複数の羽根２を軸芯回りに所定間隔をおいて、かつ半径方向に対して所定角度傾斜して配列させる位置決め用の凹部４ａが両面に形成されている。図示を省略するが、側板部５，６にも複数の羽根の位置決め用の凹部が形成されている。翼部３，仕切り板４，側板部５，６は互いに超音波溶着され一体化されている。

図３に示すように、ファンモーターに接続固定される側板部５は、モーター軸を受ける円筒状の軸受け部８と、この軸受け部８の外周に接合されモーター軸による振動を抑制するリング状の防振部９と、この防振部９の外周に接合されたリング状の側板１０とで構成されており、この側板１０に前記翼部３の一端部が接合されている。軸受け部８とモーター軸とは、ねじ１１で固定される。

軸受け部８の外周には鍔状のリブ８ａが形成されており、このリブ８ａに複数の円形状の穴８ｂが周方向に沿って等間隔で形成されている。側板１０の内周には軸受け部８のリブ８ａとほぼ同等の厚みの薄肉部１０ａが形成されており、この薄肉部１０ａに複数の円形状の穴１０ｂが周方向に沿って等間隔で形成されている。穴８ｂ，１０ｂの数は８〜９個程度である。防振部９は、軸受け部８のリブ８ａと側板１０の薄肉部１０ａとを包埋するように形成されていて、その材料が穴８ｂ，１０ｂへ侵入することで軸受け部８，側板１０に確実に一体化されている。軸受け部８のリブ８ａを包埋した内周部と側板１０の薄肉部１０ａを包埋した外周部とは側板１０（薄肉部１０ａを除く）とほぼ同等の厚みであり、その間の中央領域は薄肉部９ａとされている。

翼部３，仕切り板４，側板１０，および側板部６（軸７を除く）は高剛性樹脂により形成されている。高剛性樹脂はここでは、アクリロニトリル・スチレン系樹脂（ＡＳ）、或いは耐熱ポリスチレン系樹脂（耐熱ＰＳ）にガラスファイバー（ＧＦ）を混入したものである。

軸受け部８および防振部９は熱可塑性エラストマーにより形成されている。熱可塑性エラストマーはここでは、ポリエステル系熱可塑性エラストマーにオレフィン系熱可塑性エラストマーを混入したものである。

以上のような送風ファン１は、熱可塑性エラストマーや高剛性樹脂（アクリロニトリル・スチレン系樹脂、或いは耐熱ポリスチレン系樹脂）は耐熱クリープ性に優れ、また熱可塑性エラストマーに特に制振性の高いオレフィン系熱可塑性エラストマーを混入しているため制振性に優れ、また軸受け部８と防振部９の双方を熱可塑性エラストマーで形成しているため互いの接合面の接着性を確保することができ、連続運転時の熱変形や繰り返し運転時の変形も少なく、剛性・耐熱性・制振性のバランスに優れたものとなる。よって、空気調和機本体の振動を従来よりも低減できる。

また、軸受け部８と防振部９に金属やゴムを用いていた従来の送風ファンとは異なって、廃棄時に、軸７を取り外したうえで、翼部３，仕切り板４，側板部６といっしょに、軸受け部８、防振部９、側板１０を粉砕し、再生に供することが可能であり、金属やゴムを用いるのに比べて製造コストも低減できる。軸受け部８と防振部９の熱可塑性エラストマーに側板１０等の高剛性樹脂との相溶性の優れたものを選択しておくことで、再生材の物性低下を小さくすることができ、リサイクル性を高めることができる。

図４は、本発明の第２の実施形態における送風ファンのモータ側の一端部を示す一部切り欠き断面図である。
この送風ファンは上記した第１の実施形態の送風ファンとほぼ同様の構成を有しているが、第１の実施形態における軸受け部８とリング状の防振部９とに代えて、これらが一体成型された一体品１２（軸受け部１２ａ，防振部１２ｂ）が側板１０に接合されている点が相違している。このような構造にあっては、軸受け部１２ａ，防振部１２ｂ間の接合不良は発生し得ず、工数も低減できる。

以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
（実施例１〜実施例９）
上記した第１の実施形態の送風ファン（外径Φ１００ｍｍ、長さ６５０ｍｍ；重量約６００ｇ、翼部の数１０、各翼部の羽根３５枚）を下記の部材を用いて組み立てた。部材どうしの溶着加工後にアニール処理を実施した。アニール処理は、成形歪と溶着歪を除去するために９０℃の温風循環炉に送風ファンを縦置きして約８時間放置するもので、この処理を施すことで、送風ファンの運転時の熱変形によるバランス変化量を低減できる。

１）翼部（３）、仕切り板（４）、側板部（６）および側板（１０）
ＧＦを２０，３０，または４０（％）混入したＡＳ系樹脂（実施例１〜７）、または、ＧＦを２０または３０（％）混入した耐熱ＰＳ系樹脂（実施例８，９）。ＧＦ混入量（％）、曲げ弾性率（ＭＰａ）、密度は表１に示す。

２）軸受け部（８）
オレフィン系エラストマー５，１５，２０，または３０（重量％）をポリエステル系熱可塑性エラストマー（残部）に混入した熱可塑性エラストマー。混合比率および硬度（ＪＩＳ−Ｋ−６３０１、Ａ形による）は表１に示す。

３）防振部（９）
オレフィン系エラストマー５，１５，２０，または３０（重量％）をポリエステル系熱可塑性エラストマー（残部）に混入した熱可塑性エラストマー。混合比率および硬度（ＪＩＳ−Ｋ−６３０１、Ａ形による）は表１に示す。

ここで使用したＡＳ系樹脂は、東レ（株）製トヨラック、ＡＳＧ２０またはＡＳＧ３０（商品名）である。また耐熱ＰＳ系樹脂は、メタクリル系モノマーをコモノマーとしたものである。ＧＦは、線径１２μｍ程度、成形後の繊維長さ平均０.５ｍｍ程度の、短繊維タイプのＧＦである。

軸受け部８、防振部９の熱可塑性エラストマーは、実使用の高温時や長期放置時の耐熱性、柔軟性、機械的強度等を考慮して、２５％の圧縮永久歪（ＪＩＳ−Ｋ−６３０１・１００℃・２２ｈ）で５０％以下となるように、東洋紡績（株）製のペルプレン（商品名）を改質したものである。

ポリエステル系熱可塑性エラストマーは、芳香族ポリエステル（ハード成分）と脂肪族ポリエーテル（ソフト成分）のコポリマーであり柔軟性、耐寒性、耐薬品性、成形性などバランスが取れ、制振性に優れている。

オレフィン系熱可塑性エラストマーは、ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂にＥＰＤＭ（ethylene-propylene-diene terpolymer）を分散させたものであり、柔軟性が高く、その分、制振性も高い。このため、このオレフィン系熱可塑性エラストマーを軸受け部に用いた送風ファンを空気調和機などの機器に設置する時に、軸受け部の柔軟性を利用してファンモーターに斜めから容易に挿入することができ、機器の運転時の本体振動を低減できる。

熱可塑性エラストマーは一般に、プラスチックスとゴムの中間的な弾性を示す材料であるが、上記した熱可塑性エラストマーは全体として、制振性、強度、柔軟性、成形性、耐熱性、耐熱クリープ性、耐薬品性などに優れる。特に軸受け部に、引張り強度（ＪＩＳ−Ｋ−７１１３）１０〜３５ＭＰａ、曲げ弾性率（ＪＩＳ−Ｋ−７２０３）５０〜３００ＭＰａの物性を有するものを使用することで、ファンのバランス変化を少なくし、耐熱クリープ性を維持することが可能となる。

これらポリエステル系熱可塑性エラストマーとオレフィン系熱可塑性エラストマーは、相溶化材や顔料とともに攪拌することによって、容易に均一に混合することができる。相溶化材を一部混入することによってより均一に混合することができる。

混合された熱可塑性エラストマーは加熱すると溶融するため、成形品を粉砕、加熱溶融し、射出成形などすることが可能であり、リサイクルに優れる。これに対し従来より防振材などに成形されてきたゴム（加硫ゴム）は加熱しても溶融しないため、リサイクル困難である。

比較のために、先に図５を用いて説明した従来の送風ファン、すなわち、側板部に真鍮製軸受け部１０３と防振ゴム部１０４と金属プレート１０５と樹脂側板１０６とを有した送風ファンのデータを表１に示す。防振ゴム部１０４には硬度５５のＣＲゴムが使用されている。

各実施例および従来例の送風ファンについて以下のようにして実用性を評価した。
（リサイクル性）
モーター側の側板部５のねじ１１と軸受け側の側板部６の軸７を取り外し、翼部３と仕切り板４と側板部５，６とを粉砕・混練した場合の再生可能性を検討した。相溶性が良く再生可能なものを○、相溶性はあまり良くないがファン総重量の５％以下の配合率（残部９５％はバージン材）で再生可能なものを△、相溶性が悪く分離しないと再生できないものは×とした。再生材の混入率５％では引張り強度や曲げ強度の低下は１０％未満である。
（側板部の接合力）
第１の実施形態の送風ファンについては、モーター側の側板部５の軸受け部８と防振部９と側板１０との接合力を調べた。軸受け部８に回転トルク計をセットして、剥離が起こった時点でのトルクを求め、５０ｋｇf・ｃｍ以上の接合強度があるものを、強固に接合されている（○）とした。

第２の実施形態の送風ファンについては、モーター側の側板部５の一体品１２（軸受け部１２ａ，防振部１２ｂ）と側板１０との接合力を調べた。一体品１２に回転トルク計をセットして、剥離が起こった時点でのトルクを求め、５０ｋｇf・ｃｍ）以上の接合強度があるものを、強固に接合されている（○）とした。
（耐熱性）
送風ファンの使用時の熱変形を事前評価する。すなわち、送風ファンの耐熱静止たわみ試験を実施し、試験前後のバランス変化量を測定して耐熱クリープ性を評価する。耐熱静止たわみ試験は、７０℃の恒温槽内に送風ファンを両端２点で支えて水平にセットし、１６８ｈ放置し、その前後のバランス変化量（ｇ・ｃｍ）をファン専用のバランスマシーン測定機で計測するものである。

バランス変化量の値は、出来るだけ小さい方が優れていている。長期保管や高温雰囲気に暴露された場合、この変化量が少ないものほど、熱変形が小さい。逆にバランス変化量が大きいものほど、バランス不良、熱変形が大きくなることを意味し、長期にわたって空気調和機に使用すると、振動が大きく、異常音等による不具合を生じることがある。
（本体振幅）
防音室内に空気調和機の室内機本体を設置し、その内部にセットした送風ファンを回転数６００〜１７００ｒｐｍで回転させ、特に共振しやすい回転数（例えば８００ｒｐｍ）での室内機本体の天面の振動の振幅幅（μｍ）を振動計で測定した。なお試験対象の送風ファンは同一の室内機本体に順次にセットした。ファン毎の初期のバランス量の差を少なくするために、予め左右部でのバランス量（アンバランス量）を約０.３ｇ・ｃｍに調整した。

結果を表２に示す。

表１に示すように、翼部３，仕切り板４，側板部６，側板１０に使用した樹脂の曲げ弾性率は、ＡＳにＧＦを２０％混入した実施例１で約６５００ＭＰａ、ＧＦを３０％混入した実施例２，３，６，７で約８５００ＭＰａ、ＧＦを４０％混入した実施例４，５で約１００００ＭＰａ、耐熱ＰＳにＧＦを２０％混入した実施例８で７０００、ＧＦを３０％混入した実施例９で８０００である。ＧＦ混入率が２０％より少ないと剛性が６５００ＭＰａ未満となり、ファンの耐熱クリープ性が悪くなる。またＧＦ混入率が４０％より多いとファンの耐熱クリープ性は良くなるものの、成形性が悪くなり、成形時にショートショットなどが起こりやすく、管理しにくい。

また実施例８では耐熱ＰＳ系樹脂を用いているため荷重たわみ温度１０７℃程度となり、実施例９では同様に荷重たわみ温度１１１℃程度となり、一般的なＰＳ樹脂（ＰＳ＋ＧＦ３０％では荷重たわみ温度９５℃程度）と比較して、１２〜１６℃程度高くすることができる。また流動性（ＪＩＳ−Ｋ−７２１０、２２０℃、荷重１．８１３ＭＰａ）は、耐熱ＰＳ＋ＧＦ３０％が約１０、ＡＳ＋ＧＦ３０％が約４であり、耐熱ＰＳ系樹脂を用いることによって成形加工性が向上する。

表２に示すように、実施例１から実施例９において、リサイクル性（相溶性）は「相溶性が良く再生可能」と評価されている。各実施例で軸受け部８、防振部９に使用された熱可塑性エラストマー（オレフィン系＋ポリエステル系）は側板等に使用された高剛性樹脂（ＡＳ＋ＧＦ，ＰＳ＋ＧＦ）との相溶性が良く、粉砕・混練・再生時に分離もなく良好な状態となった。熱可塑性エラストマーは加熱すると溶融するため、成形品を粉砕、加熱溶融、射出成形などによって容易にリサイクル可能である。これに対し、従来例に使用されたゴム（加硫ゴム）は加熱しても溶融しないため、リサイクルできない。

また実施例１から実施例９において、接合力は「強固に接合されている」と評価されている。これは、軸受け部８や側板１０に設けた穴８ａ，１０ａに熱可塑性エラストマーが入り込み、アンカー効果が出るのと、軸受け部８と防振部９との接合部および防振部９と側板１０との接合部で防振部９が軸受け部８または側板１０を包み込むことで、これら３部材が強固に接合され一体化されているためである。

ファンとしての耐熱クリープ特性を示すアンバランス変化量は、実施例１で２．０ｇ・ｃｍ、実施例２で１．８ｇ・ｃｍ、実施例３で１．６ｇ・ｃｍ、実施例４で１．５ｇ・ｃｍ、実施例５で１．２ｇ・ｃｍ、実施例６で１．５ｇ・ｃｍ、実施例７で１．９ｇ・ｃｍ、実施例８で２．０ｇ・ｃｍ、実施例９で１．９ｇ・ｃｍであり、従来例が２．２ｇ・ｃｍであるのに比べて優れている。実施例５が一番優れている。

また本体振幅は、実施例１が２３μｍ、実施例２が２５μｍ、実施例３と８が１９μｍ、実施例４と５が２２μｍ、実施例６と９が２０μｍ、実施例７が１７μｍであり、従来例が２７であるのに比べて優れている。
（実施例１０〜実施例１６）
上記した第２の実施形態の送風ファン（外径Φ１００ｍｍ長さ６５０ｍｍ）を下記の部材を用いて組み立てた。部材どうしの溶着加工後に実施例１〜９と同様のアニール処理を実施した。

１）翼部（３）、仕切り板（４）、側板部（６）および側板１０
ＧＦを２０，３０，または４０（％）混入したＡＳ系樹脂（実施例１０〜１４）、または、ＧＦを２０または３０（％）混入した耐熱ＰＳ系樹脂（実施例１５，１６）。ＧＦ混入量（％）、曲げ弾性率（ＭＰａ）、密度は表３に示す。

２） 軸受け部と防振部の一体品（１２）
オレフィン系エラストマー５，１５，２０，または３０（％）をポリエステル系熱可塑性エラストマー（残部）に混入した熱可塑性エラストマー。２５％の圧縮永久歪（ＪＩＳ−Ｋ−６３０１・１００℃・２２ｈ）で５０％以下のものを使用した。混合比率および硬度（ＪＩＳ−Ｋ−６３０１、Ａ形による）は表３に示す。

ＡＳ系樹脂、耐熱ＰＳ系樹脂、ＧＦ、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、オレフィン系エラストマーは実施例１〜実施例９と同一種を使用した。
（実用性評価）
実施例１〜９と同様にして実用性評価を実施した。結果を表４に示す。

表３に示すように、側板等に使用した樹脂の曲げ弾性率は、ＡＳにＧＦを２０％混入した実施例１０で約６５００ＭＰａ、ＧＦを３０％混入した実施例１１，１２で約８５００ＭＰａ、ＧＦを４０％混入した実施例１３，１４で約１００００ＭＰａ、耐熱ＰＳにＧＦを２０％混入した実施例１５で７０００、ＧＦを３０％混入した実施例１６で８０００である。ＧＦ混入率が２０％より少ないと剛性が６５００ＭＰａ未満となり、ファンの耐熱クリープ性が悪くなる。またＧＦ混入率が４０％より多いとファンの耐熱クリープ性は良くなるものの、成形性が悪くなり、成形時にショートショットなどが起こりやすく、管理しにくい。

実施例１５では上記した耐熱ＰＳ系樹脂を用いているため荷重たわみ温度１０７℃程度となり、実施例１６では同様に荷重たわみ温度１１１℃程度となり、一般的なＰＳ樹脂（ＰＳ＋ＧＦ３０％では荷重たわみ温度９５℃程度）と比較して、１２〜１６℃程度高くすることができる。また流動性（ＪＩＳ−Ｋ−７２１０、２２０℃、荷重１．８１３ＭＰａ）は、耐熱ＰＳ＋ＧＦ３０％が約１０、ＡＳ＋ＧＦ３０％が約４であり、耐熱ＰＳ系樹脂を用いることによって成形加工性が向上する。

表４に示すように、実施例１０から実施例１６において、リサイクル性（相溶性）は「相溶性が良く再生可能」と評価されている。各実施例で軸受け部と防振部の一体品に使用された熱可塑性エラストマー（オレフィン系＋ポリエステル系）と側板等に使用された高剛性樹脂（ＡＳ＋ＧＦ，ＰＳ＋ＧＦ）との相溶性が良く、粉砕・混練・再生するときに分離もなく良好な状態となった。熱可塑性エラストマーは加熱すると溶融するため、成形品を粉砕、加熱溶融、射出成形などすることによって容易にリサイクル可能である。これに対し、従来例に使用されたゴム（加硫ゴム）は加熱しても溶融しないため、リサイクルできない。

実施例１０から実施例１６において、接合力は「強固に接合されている」と評価されている。これは、側板１０に設けた穴１０ｂにオレフィン系エラストマーを混入したポリエステル系熱可塑性エラストマーが入り込みアンカー効果が出るのと、一体品１２と側板１０との接合部で一体品１２が側板１０を包み込むことで、これらが強固に接合され一体化されているためである。

ファンとしての耐熱クリープ特性を示すアンバランス変化量は、実施例１０で２．１ｇ・ｃｍ、実施例１１で１．８ｇ・ｃｍ、実施例１２と１６で１．４ｇ・ｃｍ、実施例１３と１４で１．３ｇ・ｃｍ、実施例１２で１．４ｇ・ｃｍであり、従来例が２．２ｇ・ｃｍであるのに比べて優れている。実施例１３と１４が特に優れている。

本体振幅は、実施例１０と１４と１５が２４μｍ、実施例１１が２６μｍ、実施例１３と１６が２３μｍ、実施例１２が２１μｍであり、従来例が２７であるのに比べて優れている。

なお、オレフィン系エラストマーを混入しないポリエステル系熱可塑性エラストマーを用いて第２実施形態の送風ファンを組み立てたところ、本体振動は従来品と同程度または従来品より少し劣った。オレフィン系エラストマーを混入することによって２〜１０μｍ程度以上良くなる。

オレフィン系エラストマーの混入比率が３０重量％を超えるとファンのバランス変化が大きくなり、５重量％未満では、本体振幅が従来品に近い値となり制振効果が少なくなる。また、３０重量％を超えると、熱可塑性エラストマー全体で、引張り強度が３割以上低下するというように、物性低下が大きくなる。従って５〜３０重量％が好ましい。

リサイクル時の物性を、第１の実施形態の送風ファン（ＡＳ＋ＧＦ３０％を用いた実施例２〜７）、２の実施形態の送風ファン（ＡＳ＋ＧＦ３０％を用いた実施例１１，１２）の全体を粉砕し、を粉砕し、２７５℃程度で加熱溶融し、送風ファンに再生した結果、引張り強度（ＪＩＳ−Ｋ−７１６１による）およびアイゾット衝撃値（ＪＩＳ−Ｋ−７１１０による）の低下は１０％未満であった。耐熱性の指標としての荷重たわみ温度（ＪＩＳ−Ｋ−７２０７・荷重１８．５ｋｇｆ・ｃｍ）は５℃未満であった。ＡＳ＋ＧＦ２０％、ＡＳ＋ＧＦ４０％を用いた他の実施例の送風ファンについても同様の結果が得られ、大きな低下はない。

（参考例１〜参考例１０）
上記した第１の実施形態の送風ファン（外径Φ１００ｍｍ、長さ６５０ｍｍ；重量約６００ｇ、翼部の数１０、各翼部の羽根３５枚）を、以下の表５に示す材料を用いて、実施例１〜実施例１６と同様にして組み立て、実用性を評価した。結果を表６に示す。

参考例１〜参考例６では、ポリエステル系熱可塑性エラストマーを使用した。使用したポリエステル系熱可塑性エラストマーは、ハード成分としての芳香族ポリエステルとソフト成分としての脂肪族ポリエーテルとを含んだコポリマーであり、強度、耐熱性、柔軟性、耐薬品性、成形性、耐クリープ性、制振性などに優れている。特に軸受け部に使用したポリエステル系熱可塑性エラストマーの物性は、引張り強度（ＪＩＳ−Ｋ−７１１３）１０〜３５ＭＰａ、曲げ弾性率（ＪＩＳ−Ｋ−７２０３）５０〜３００ＭＰａであり、バランス変化が少なく、耐熱クリープ性を維持するのに望ましいものである。参考例１では、特に実使用の高温時、長期放置時の耐熱性、柔軟性、機械的強度等を考慮して２５％の圧縮永久歪（ＪＩＳ−Ｋ−６３０１・１００℃・２２ｈ）で５０％以下のものを使用している。参考例２〜参考例６も同様に圧縮永久歪が５０％以下のものを使用している。

参考例１は、軸受け部に硬度７０（ＪＩＳ−Ｋ−６３０１、Ａ形）、防振部に硬度４５のポリエステル系熱可塑性エラストマーを用い、側板はＧＦ（ガラスファィバー）を２０％混入したＡＳ（アクリロニトリル・スチレン）系樹脂(以下、ＡＳ＋ＧＦ２０％)で形成されている。翼部と仕切り板も側板と同様の高剛性樹脂を用いている。側板に使用した樹脂の曲げ弾性率は、約７．０ＭＰａである（試験法ＪＩＳ−Ｋ−７２０３、以下省略）。

参考例２は、軸受け部に硬度８５、防振部に硬度７０のポリエステル系熱可塑性エラストマーを用い、側板はＧＦ（ガラスファィバー）を３０％混入したＡＳ（アクリロニトリル・スチレン）系樹脂(以下、ＡＳ＋ＧＦ３０％)で形成されている。翼部と仕切り板も側板と同じＡＳ＋ＧＦ３０％の高剛性樹脂を用いている。側板に使用した樹脂の曲げ弾性率は、約９．０ＭＰａである。

参考例３は、軸受け部に硬度９０、防振部に硬度８７のポリエステル系熱可塑性エラストマーを用い、側板はＡＳ＋ＧＦ３０％の高剛性樹脂で形成されている。翼部と仕切り板も側板と同じＡＳ＋ＧＦ３０％の高剛性樹脂を用いている。側板に使用した樹脂の曲げ弾性率は、約９．０ＭＰａである。
参考例４は、軸受け部に硬度９５、防振部に硬度８５のポリエステル系熱可塑性エラストマーを用い、側板はＧＦ（ガラスファィバー）を４０％混入したＡＳ（アクリロニトリル・スチレン）系樹脂(以下、ＡＳ＋ＧＦ４０％)で形成されている。翼部と仕切り板も側板と同じＡＳ＋ＧＦ４０％の高剛性樹脂を用いている。側板に使用した樹脂の曲げ弾性率は、約１０．５ＭＰａである。

参考例５は、軸受け部に硬度９８、防振部に硬度９０のポリエステル系熱可塑性エラストマーを用い、側板はＡＳ＋ＧＦ４０％の高剛性樹脂で形成されている。翼部と仕切り板も連結部と同じＡＳ＋ＧＦ４０％の高剛性樹脂を用いている。側板に使用した樹脂の曲げ弾性率は、約１０．５ＭＰａである。

参考例６は、軸受け部に硬度９５、防振部に硬度９５の同じポリエステル系熱可塑性エラストマーを用い、側板はＡＳ＋ＧＦ３０％の高剛性樹脂で形成されている。翼部と仕切り板も側板と同じＡＳ＋ＧＦ３０％の高剛性樹脂を用いている。側板に使用した樹脂の曲げ弾性率は、約９．０ＭＰａである。

参考例７は、軸受け部と防振部に、ポリウレタン系の熱可塑性エラストマーを用い、参考例８はポリスチレン系の熱可塑性エラストマーを用い、参考例９はポリオレフィン系の熱可塑性エラストマーを用い、参考例１０はポリアミド系の熱可塑性エラストマーを用いた。各熱可塑性エラストマーは、圧縮永久歪が５０％以下のものである。各参考例において、側板には翼部と仕切り板と軸受け側の側板部と同じＧＦ（ガラスファィバー）を混入したＡＳ（アクリロニトリル・スチレン）系樹脂の高剛性樹脂を使用した。

比較のために、先に図５を用いて説明した従来の送風ファン、すなわち、側板部に真鍮製軸受け部１０３と防振ゴム部１０４と金属プレート１０５と樹脂側板１０６とを有した送風ファンのデータを表５に示す。防振ゴム部１０４には硬度５５のＣＲゴムが使用されている。

表６からわかるように、実用性評価において、リサイクル性は、ポリエステル系熱可塑性エラストマーとＡＳ＋ＧＦ２０％の高剛性樹脂の相溶性が良く、粉砕・混練・再生するときに分離もなく良好な状態である。

接合力は、軸受け部や側板に設けた穴にポリエステル系熱可塑性エラストマーが入り込みアンカー効果が出るのと、防振部と軸受け部あるいは防振部と側板の接合部において防振部が軸受け部と連結部を包み込んでいるため強固に接合され一体化している。

耐熱性（アンバランス変化量）は、参考例１が２．０ｇ・ｃｍ、参考例２が１．７ｇ・ｃｍ、参考例３が１．５ｇ・ｃｍ、参考例４が１．４ｇ・ｃｍ、参考例５が１．２ｇ・ｃｍ、参考例６が１．５ｇ・ｃｍとなり、参考例５が一番優れている。一番変化量が大きい参考例１でも、従来例より良くなっている。

リサイクル時の物性は、側板と翼部と仕切り板（ＡＳ＋ＧＦ３０％）と、モーター側の側板部の軸受け部と防振部と側板の材料を粉砕したものの物性を評価した結果、引張り強度（ＪＩＳ−Ｋ−７１１３）やアイゾット衝撃値（ＪＩＳ−Ｋ−７１１０）の低下は１０％未満である。また、耐熱性も荷重たわみ温度（ＪＩＳ−Ｋ−７２０６・荷重１８．５ｋｇｆ・ｃｍ）で３℃未満である。ＡＳ＋ＧＦ２０％とＡＳ＋ＧＦ４０％も同様で大きな低下はない。

以上のように、参考例１〜参考例１０の送風ファンは、実施例１〜実施例１６の送風ファンと同様に、特に耐熱性（アンバランス変化量）が従来品より向上していることからわかるように、連続運転時の熱変形や繰り返し運転時の変形が少なく、剛性・耐熱性・制振性のバランスに優れる。またリサイクル性が高く、再生材の物性低下も小さい。

参考例１〜参考例１０のような熱可塑性エラストマー単体を用いる場合には、実施例１〜１６のような熱可塑性エラストマーのブレンド品を用いるのに比べて、超音波溶着時の穴開きが少なく、溶着性がよく、また耐熱性が高いという利点がある。たとえばブレンド品は溶融温度１７０〜２００℃であるのに対し、ポリエステル系熱可塑性エラストマーは溶融温度２３０〜２６０℃である。

参考例１〜参考例６に用いた熱可塑性エラストマーは、東洋紡績（株）製のペルプレン（商品名）を改質したもの。参考例７に用いた熱可塑性エラストマーは、東洋紡績（株）製の東洋紡ウレタン（商品名）を改質したもの。参考例８に用いた熱可塑性エラストマーは、クラレプラスチック（株）のハイブラー（商品名）を改質したもの。参考例９に用いた熱可塑性エラストマーは、東洋紡績（株）製のサーリンク（商品名）を改質したもの。参考例１０に用いた熱可塑性エラストマーは、宇部興産（株）のＵＢＥポリアミドエラストマーＰＡＥ（商品名）を改質したものである。

防振部９或いは一体品１２において、中央部に薄肉部９ａ，１２ｃを設けるのは防振効果を得るためであるが、耐熱クリープ性と防振効果を得るためには肉厚０．５〜２ｍｍ程度が望ましい。０．５ｍｍ未満では変形しやすく、２ｍｍを超えると振動が伝わりやすく制振性が悪くなる。

尚、上記した各実施例および参考例では、高剛性樹脂としてＡＳ系樹脂または耐熱ＰＳ系樹脂を用いたが、曲げ弾性率が６５００ＭＰａ以上のポリフェニレンエーテル・ポリスチレン系（ＰＰＥ＋ＰＳ）樹脂などの使用も考えられる。

また空気調和機用の送風ファンとして説明してきたが、温風暖房等を行う温風機器や暖房機器に用いられるものであってもよい。

本発明の送風ファンは、空気調和機、温風暖房等を行う温風機器や暖房機器などに有用である。

本発明の第１の実施形態における送風ファンの外観斜視図 図１の送風ファンの断面図 図１の送風ファンのファンモータ側の一端部を示す一部切り欠き断面図 本発明の第２の実施形態における送風ファンのファンモータ側の一端部を示す一部切り欠き断面図 従来の送風ファンのモーター側の一端部を示す一部切り欠き断面図

符号の説明

１ 送風ファン
３ 翼部
４ 仕切り板
５ モーター側の側板部
６ 軸受け側の側板部
８ 軸受け部
９ 防振部
10 側板
12 軸受け部と防振部の一体品

Claims (3)

1. 複数の羽根を円筒状に配列した翼部の両端部を側板に固着し、リング状に形成した一方の前記側板の内側に、モーター軸を軸受けする円筒状の軸受け部と、前記軸受け部と側板とを連結する防振部とを配した送風ファンにおいて、
   前記リング状の側板は内周に薄肉部が形成され該薄肉部に複数の穴が形成されており、
   前記軸受け部は外周にリブが形成され該リブに複数の穴が形成されており、
   前記防振部は前記側板の薄肉部と前記軸受け部のリブとを包埋するように形成されていて、その材料が前記の各穴に侵入することで前記軸受け部および前記側板に接合されており、且つ、
   前記リング状の側板は、アクリロニトリル・スチレン系樹脂と耐熱ポリスチレン系樹脂との内のいずれかで構成され、ガラスファィバーが２０〜４０重量％混入された高剛性樹脂で形成されており、
   前記軸受け部と防振部とは、前記高剛性樹脂と相溶性が高い同一種の熱可塑性エラストマーで形成されており、
   前記熱可塑性エラストマーは、ポリエステル系熱可塑性エラストマーとオレフィン系熱可塑性エラストマーとよりなり、前記オレフィン系熱可塑性エラストマーが５〜３０重量％混入されており、
   前記防振部を形成する熱可塑性エラストマーは、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１ Ａ形により測定される硬度４５〜９８を有し、且つ、軸受け部を形成する熱可塑性エラストマーよりも低い硬度を有することを特徴とする送風ファン。
2. 複数の羽根を円筒状に配列した翼部の両端部を側板に固着し、リング状に形成した一方の前記側板の内側に、モーター軸を軸受けする円筒状の軸受け部と、前記軸受け部と側板とを連結する防振部とを配した送風ファンにおいて、
   前記リング状の側板は内周に薄肉部が形成され該薄肉部に複数の穴が形成されており、
   前記軸受け部と防振部とは一体に成型されるとともに、前記防振部は前記側板の薄肉部を包埋するように形成されていて、その材料が前記の各穴に侵入することで前記側板に接合されており、且つ、
   前記リング状の側板は、アクリロニトリル・スチレン系樹脂と耐熱ポリスチレン系樹脂との内のいずれかで構成され、ガラスファィバーが２０〜４０重量％混入された高剛性樹脂で形成されており、
   前記軸受け部と防振部とは、前記高剛性樹脂と相溶性が高い熱可塑性エラストマーで形成されており、
   前記熱可塑性エラストマーは、ポリエステル系熱可塑性エラストマーとオレフィン系熱可塑性エラストマーとよりなり、前記オレフィン系熱可塑性エラストマーが５〜３０重量％混入されており、
   前記防振部を形成する熱可塑性エラストマーは、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１ Ａ形により測定される硬度４５〜９８を有することを特徴とする送風ファン。
3. リング状の側板と翼部とが同一種の高剛性樹脂材料で形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の送風ファン。

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