JP4453295B2

JP4453295B2 - 送風機用羽根車

Info

Publication number: JP4453295B2
Application number: JP2003286666A
Authority: JP
Inventors: 雅春太田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2003-08-05
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2023-08-05
Also published as: CN100419273C; JP2005054693A; CN1580579A

Description

本発明は、剛性・耐熱性・リサイクル性の優れた送風機用羽根車に関するものである。

従来、この種の送風機用羽根車は、図４・５に示すような構成のものが一般に知られている。すなわち円柱形状のハブ２の周囲に複数個の翼型の羽根３を設けて形成された送風機用羽根車１で、中央の軸受け部４（モータ固定用）にモーターの軸を通し、金属製の平具５にナットを締め付けてモータの軸に固定して送風機用羽根車を回転させて送風させるものである（例えば特許文献１参照）。

送風機用羽根車の材料は、開発当初はプレス加工して塗装した塗装鋼板やアルミ鋼板の金属を使用していたが、近年は、生産性や性能面を重視してポリプロピレン樹脂などで樹脂化し射出成形して製造されている。また、送風機用羽根車中央のボス部にはファンモーターからの振動を低減するために金属製の円筒内にＣＲゴムを設けた構造の防振材を用いたボス部を使用しているものもある。
特開平９−２２８９９３号公報

従来、樹脂製送風機用羽根車の構成において、ポリプロピレン（以下、ＰＰと称す）系樹脂にＧＦ(ガラスファイバー、以下ＧＦと称す)とマイカ（雲母）を混入した合成樹脂や、ＡＳ(アクリロニトリル・スチレン、以下ＡＳと称す)系樹脂、Ａ／ＥＰＤＭ／Ｓ(アクリロニトリル・エチレンプロピレン−ジエン・スチレン、以下Ａ／ＥＰＤＭ／と称す)系樹脂に、ＧＦを混入した合成樹脂を用い、特に耐候性・剛性・耐熱性の良好な送風機用羽根車を使用していた。

モーターと送風機用羽根車１との固定は、ハブ３の中央部の軸受け部４と金属製の平具にモーターの軸を通してナット締めで固定している。尚、軸受け部４の内側には、モーターの軸とＤカットで勘合させて位置ズレによる空回りを防止している。樹脂製の送風機用羽根車の場合、固定法においてＤカットのみでは、台風時の強風でファンが３０００ｒｐｍ以上の高速回転し、風の方向なども大きく変化するため、Ｄカットが削られ空回りすることがある。従って現在の平具仕様の送風機用羽根車の場合は、金属製の平具（亜鉛メッキ鋼板）を中央に入れて固定しているが、リサイクル時に樹脂と金属の分離が困難で、同時に粉砕して再生できなくリサイクル性が劣っている。

本発明はこのような課題を解決するもので、送風機用羽根車の平具に高剛性の樹脂を利用し、特に軸受け部に金属製の平具を使用しない、リサイクル性の優れた送風機用羽根車を提供することを目的とするものである。

請求項１記載の本発明の送風機用羽根車は、ハブの周囲に複数の羽根を備えた羽根車において、前記ハブの中心にはモータ軸の軸受けとなる円筒状の樹脂製軸受部を、ハブの外周には羽根を構成し、前記軸受け部に送風機用羽根車とモーターを固定する樹脂製の平具を設けて前記モータ軸を通して、前記平具の箇所でナットを固定し、前記平具が、ＰＰ（ポリプロピレン）とＰＡ（ポリアミド）とＧＦ（ガラスファイバー）で構成されたことを特徴とする。

請求項２記載の本発明の送風機用羽根車は、ハブや羽根の本体構成材料が、ＰＰ系樹脂、ＡＳ系樹脂、Ａ／ＥＰＤＭ／Ｓ系樹脂、ＡＳＡ（アクリロニトリル・スチレン・アクリル酸エステル、以下ＡＳＡ）系樹脂のいずれか一つの合成樹脂材とし、合成樹脂材料にＧＦを１０〜３０重量％を混入し、或いはＧＦとマイカを合わせて２０〜４０重量％を混入したことを特徴とする。

請求項３記載の本発明の送風機用羽根車は、前記平具が円筒状であり、平具の外周近くに円筒状の貫通孔を設けたこと特徴とする。。

請求項４記載の本発明の送風機用羽根車は、前記、円筒状の平具の外周部に凹凸状のリブを設けたことを特徴とする。

請求項５記載の本発明の送風機用羽根車は、前記平具の合成樹脂の曲げ弾性率（ＪＩＳ−Ｋ−７１７１）を７０００〜１１０００ＭＰａとしたことを特徴とする。

請求項６記載の本発明の送風機用羽根車は、前記平具を金型内に予め入れて、その後にハブと羽根の本体成形部を射出成形し、平具をインサート成形して一体化したことを特徴とする。

以上のように本発明は、樹脂製の平具を送風機用羽根車に用い、本体構成樹脂と平具を粉砕したリサイクル材を使用しても物性低下が少なく、熱変形や破壊回転強度の優れた送風機用羽根車が得られる。

本発明の請求項１記載の発明は、ハブの周囲に複数の羽根を備えた羽根車において、前記ハブの中心にはモータ軸の軸受けとなる円筒状の樹脂製軸受部を、ハブの外周には羽根を構成し、前記軸受け部に送風機用羽根車とモーターを固定する樹脂製の平具を設けて前記モータ軸を通して、前記平具の箇所でナットを固定し、前記平具が、ＰＰ（ポリプロピレン）とＰＡ（ポリアミド）とＧＦ（ガラスファイバー）で構成されたものである。この構成によれば、リサイクル時に送風機用羽根車から平具を外すことなく同時に粉砕できリサイクル性の向上が図れ、リサイクル時に平具を混入した構成材料においても、物性低下が少なく、特にナット締めによるへたりも無く、回転破壊強度が高く回転時の熱変形の小さい優れた送風機用羽根車が得られる。また、本体構成材料がＧＦとマイカを混入したＰＰ系の合成樹脂は、特に制振性に優れている。

本発明の請求項２記載の発明は、ハブや羽根の本体構成材料が、ＰＰ系樹脂、ＡＳ系樹脂、Ａ／ＥＰＤＭ／Ｓ系樹脂、ＡＳＡ系樹脂のいずれか一つの合成樹脂材とし、合成樹脂材料にＧＦを１０〜３０重量％を混入し、或いはＧＦとマイカを合わせて２０〜４０重量％を混入したものである。この構成によれば、空気調和機の送風機用羽根車において剛性・耐熱性・制振性のバランスの取れた合成樹脂となり、さらに耐候処理が容易に出き屋外で１０年以上の耐久性を確保することができる。

本発明の請求項３記載の発明は、前記平具が円筒状であり、平具の外周近くに円筒状の貫通孔を設けたものである。この構成によれば、ハブ中央部の軸受け部において平具に設けた貫通孔に本体構成材料が入り込み一体化して、平具が強固に接合される。

本発明の請求項４記載の発明は、前記円筒状の平具の外周部に凹凸状のリブを設けたものである。この構成によれば、平具外周部の凹部に本体構成樹脂が入り込み一体化し、送風機用羽根車を長期に連続運転や断続運転しても平具が空回りすることがない。

本発明の請求項５記載の発明は、前記平具の合成樹脂の曲げ弾性率（ＪＩＳ−Ｋ−７１７１）を７０００〜１１０００ＭＰａとしたものである。この構成によれば、樹脂製の平具に金属製のナットを３５ｋｇｆ・ｃｍ程度締め付けても、送風機用羽根車を長期に連続運転や断続運転をしてもナットの緩みが少なく、また外れることがない。

本発明の請求項６記載の発明は、前記平具を金型内に予め入れて、その後にハブと羽根の本体成形部を射出成形し、平具をインサート成形して一体化したものである。この構成によれば、従来の金属製の平具と同様の形態で、平具をインサート成形でき強固に一体化することができる。

以下、本発明の一実施例について図面及び表を参照して説明する。図１は本発明の第一の一実施例である、外周近くに貫通穴がある平具を設けた空気調和機の送風機用羽根車の縦断面図。図２は本発明の第一の一実施例である平具の平面図と断面図。図３は本発明の第二の実施例である、外周にギア状の凹凸を設けた平具の平面図と断面図。図４は本発明の第二の実施例である、外周に波状の凹凸を設けた平具の平面図と断面図。図５は送風機用羽根車の外観斜視図。図６は従来品である空気調和機の送風機用羽根車の縦断面図。図７は従来品の平具の平面図と断面図である。

図１〜７に示すように円筒形状のハブ２の周囲に複数個の翼型の羽根３を設けて形成された送風機用羽根車１で、ハブ２の中央にモータ軸の軸を受ける軸受け部４の内側にＤカットを設けて、モータ軸６０１を通して、平具の箇所でナット７を固定し送風機用羽根車を回転させて送風させるものである。

図１と図２には本発明の第一の実施例を示し、外周近くに貫通穴がある平具を設けたものである。また、図３は本発明の第二の実施例を示し外周にギア状の凹凸を設けた平具。また図４は、本発明の第二の実施例の、外周に波状の凹凸を設けた平具を示したものである。尚、従来品は金属製（亜鉛メッキ鋼版・厚み約３ｍｍ・外径約３４ｍｍ）の平具５を使用している。従来品の平具５は、インサート成形している。図１と図６は、図５のＡ−Ａ´部の縦断面図である。尚、送風機用羽根車１は¢４１０ｍｍの３枚羽根のもので、羽根中央部の断面部の最大肉厚は約６ｍｍにしたものである。尚、従来例も同じ¢４１０ｍｍの３枚羽根である。

また表１は、本発明の送風機用羽根車の構成材料、表２はリサイクル材料の物性と送風機用羽根車の特性を示す。

実施例１〜１１は、本発明の第一の実施例である外周近くに貫通穴がある平具を設けた送風機用羽根車である。実施例１２と実施例１３は、本発明の第二の実施例であり実施例１２は、外周にギア状の凹凸のある平具を設けた送風機用羽根車である。実施例１３は、外周に波状の凹凸のある平具を設けた送風機用羽根車である。尚、使用している樹脂製の平具の構成材料は、実施例１〜１３においてＰＰ＋ＰＡ系樹脂であり、ＧＦ混入率を３０或いは５０重量％している。

送風機用羽根車に使用した構成材料は表１に示すように合成樹脂の特性で、曲げ弾性率は、ＪＩＳ−Ｋ７１７１に準拠しＭＰａで示す。曲げ弾性率は数値が高いほど剛性が高い。

また、リサイクル材料の送風機用羽根車の特性で、リサイクル材の物性は曲げ弾性率の変化を見たものである。リサイクル材は、バージン材７０重量％に対してハブと羽根と平具を同時に粉砕した樹脂を３０重量％の比率で混合しリペレ化したものである。リペレ化とは、成形品の粉砕品などをペレット造成機に通して、再度一定長さの樹脂ペレット（長さ３〜５ｍｍ程度の円柱状の樹脂）を造ることを言う。

破壊回転数は、モーターに送風機用羽根車をセットし、まず２５００回転まで回転数を上げて、その後１分毎に１００ｒｐｍ程度上げ、送風機用羽根車が破壊した時の回転数を求めたものである。また、耐熱変形性は７０℃の恒温槽に、使用時の過負荷状態を考慮して約１３００ｒｐｍで７日間高速運転した時の、試験前後の羽根高さの変化量（ｍｍ）を測定したものである。

また、実施例の中で示す連続運転や断続運転とは下記の内容を示す。長期運転、４０℃の恒温室で最小７２０ｈ運転して異常が発生しないか実用性を評価するもので、通常は２０００ｈ程度まで継続評価する。また断続運転は、送風機用羽根車のＯＮ・ＯＦＦを考慮して室温約２０〜２５℃で最小１万回の断続運転をして平具周辺に異常が出ないか確認し、実用性を評価したものである。

まず、本発明の第一の実施例について説明する。第一の実施例は、図１に示す送風用羽根車１の構成材料に外周近くに貫通穴５０１ａがある平具５０１を設けたものである。ハブと羽根の本体構成材料が、実施例１〜６がＰＰ系樹脂、実施例７と８がＡＳ系樹脂、実施例９と１０がＡＥＳ系樹脂、実施例１１がＡＳＡ系樹脂を使用している。

実施例１〜６は合成樹脂としてＰＰ系樹脂に充填材としてＧＦとマイカを２０〜４０重量％混入したものである。ＧＦとマイカの混入率は、実施例１が２０重量％、実施例２〜４が３０重量％、実施例５〜６が４０重量％である。実施例１の曲げ弾性率は３３００ＭＰａで以下表に示す数値で省略する。実施例１に使用している平具の構成材料は、ＰＰ＋ＰＡ系樹脂でＧＦ混入率を３０重量％であり、曲げ弾性率は７０００ＭＰａである。

実施例１のリサイクル材料の物性と送風機用羽根車の特性で、リサイクル材の曲げ弾性率は３３００ＭＰａで、破壊回転数は３４００ｒｐｍ、羽根高さの変化量は２５ｍｍである。以下表１や表２に示す。実施例に使用したＰＰ系・ＡＳ系・ＡＥＳ系・ＡＳＡ系樹脂の耐候性は、合成樹脂にマイカやＧＦやエラストマーや顔料を混合（コンパウンド）するときに、紫外線吸収剤や酸化防止剤を０．５〜１％程度混入することにより強化でき、屋外で使用して太陽光に暴露されても１０年以上の耐久性を維持することができる。また、送風用羽根車は耐候性を良くするために黒色にしている。尚、ＰＰ系樹脂を使用した実施例１〜６の破壊回転数は３４００〜４０００と高く、特にＡＳ系樹脂の実施例７・８の２５００や３０００ｒｐｍと比較すると優れている。またＡＥＳ系樹脂やＡＳＡ系樹脂よりも柔軟で且つ剛性が高くなり、破壊回転数も高くなり優れている。

また、実施例に使用した本体構成構成材料の合成樹脂の曲げ弾性率は３３００〜９０００ＭＰａである。曲げ弾性率は、３３００ＭＰａ以下であると熱変形が大きくなり、９０００ＭＰａ以上であると曲げ弾性率は高いが、充填材が多くなり成形性が劣る。ＧＦとマイカの混入率で表すと２０〜４０重量％となり、混入率が２０重量パーセント以下では熱変形が大きくなり、４０重量％以上では熱変形が少なくなるが、充填材が多いため成形性が劣る。よってＧＦとマイカの混入率は２０〜４０重量％が適している。

表１と表２が示すように、図１の外周部に本体樹脂材料が通る貫通孔５０１ａを設けた平具５０１を本体構成樹脂と同時に粉砕してリペレ化しても、実施例においては曲げ弾性率の変化も無く、回転破壊数の低下もない状態で良好である。

次に、本発明の第二の実施例について説明する。第二の実施例は、一つは図３に示すように外周にギア状の凹凸（５０２ａと５０２ｂ）のある平具５０２を設けたもので、表−１と表−２の実施例１２に特性を示す。ハブと羽根の本体構成材料は、ＰＰ系樹脂にＧＦとマイカを３０重量％混入したもので、平具はＰＰ＋ＰＡ系樹脂でＧＦ混入率が５０重量％であり、曲げ弾性率は１１０００ＭＰａである。実施例１２においても、リサイクル材の曲げ弾性率や破壊回転数の低下はない状態であり良好である。

また一つは、図４に示すように外周に波状の凹凸（５０３ａと５０３ｂ）のある平具５０３を設けたもので、表−１と表−２の実施例１３に特性を示す。実施例１２と同様に、ハブと羽根の本体構成材料は、ＰＰ系樹脂にＧＦとマイカを３０重量％混入したもので、平具はＰＰ＋ＰＡ系樹脂でＧＦ混入率が５０重量％であり、曲げ弾性率は１１０００ＭＰａである。実施例１３においても、リサイクル材の曲げ弾性率や破壊回転数の低下はない状態であり良好である。尚、実施例１２や実施例１３においては、平具外周部の凹部５０２ｂや５０３ｂに本体構成樹脂が入り込み一体化し、送風機用羽根車を長期に連続運転や断続運転しても平具が空回りすることがない。また、実施例１２のギア状凹凸の方が実施例１３の波状の凹凸より、本体構成材料とより一体化して強固に接合している。

尚、実施例に使用した平具の合成樹脂の曲げ弾性率（ＪＩＳ−Ｋ−７１７１）は、７０００〜１１０００ＭＰaとしたものである。樹脂製の平具に金属製のナットを２５〜５０ｋｇｆ・ｃｍ程度締め付けても、送風機用羽根車を長期の連続運転や断続運転をしてもナットの緩みが少なく、また外れることがない。使用したナットは、ソルーン（（株）ＯＰＧ）でバネ反力によってトータル的に緩み止め効果の高い皿バネワッシャー付六角ナットを使用している。また、平具への締め付けトルクは３５ｋｇｆ・ｃｍ程度である。

尚、本発明では平具の構成材料としてＰＰ＋ＰＡ系樹脂のＧＦ３０〜５０重量％で説明したが
本体構成材料と相溶性の優れたもので、曲げ弾性率が７０００〜１１０００ＭＰ程度の高剛性樹脂であれば同様に実施で同様の効果が得られる。

本発明の第一の一実施例である、外周近くに貫通穴がある平具を設けた空気調和機の送風機用羽根車の縦断面図本発明の第一の一実施例である平具の平面図と断面図本発明の第二の実施例である、外周にギア状の凹凸を設けた平具の平面図と断面図本発明の第二の実施例である、外周に波状の凹凸を設けた平具の平面図と断面図送風機用羽根車の外観斜視図従来の送風機用羽根車の縦断面図とモーター軸とナット固定部の縦断面図従来の平具の平面図と断面図

符号の説明

１送風機用羽根車
２ハブ
３羽根
４軸受け部
７ナット
５０１、５０２、５０３平具

Claims

ハブの周囲に複数の羽根を備えた送風機用羽根車において、前記ハブの中心にはモータ軸の軸受けとなる円筒状の樹脂製軸受け部を設け、前記軸受け部に送風機用羽根車とモーターを固定する樹脂製の平具を設けて前記モータ軸を通して、前記平具の箇所でナットを固定し、前記平具が、ＰＰ（ポリプロピレン）とＰＡ（ポリアミド）とＧＦ（ガラスファイバー）で構成されたことを特徴とする送風機用羽根車。
送風機用羽根車のハブや羽根の本体構成材料が、ＰＰ（ポリプロピレン）系樹脂、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン）系樹脂、Ａ／ＥＰＤＭ／Ｓ（アクリロニトリル・エチレンプロピレン−ジエン・スチレン）系樹脂、ＡＳＡ（アクリロニトリル・スチレン・アクリル酸エステル）系樹脂のいずれか一つの合成樹脂材とし、合成樹脂材料にＧＦ（ガラスファイバー）を１０〜３０重量％を混入し、或いはＧＦ（ガラスファイバー）とマイカ（雲母）を合わせて２０〜４０重量％を混入した請求項１記載の送風機用羽根車。
平具が円筒状であり、前記平具の外周近くに円筒状の貫通孔を設けたこと特徴とする請求項１または２記載の送風機用羽根車。
平具が円筒状であり、前記平具の外周部に凹凸状のリブを設けたことを特徴とする請求項１または２記載の送風機用羽根車。
平具の合成樹脂の曲げ弾性率（ＪＩＳ−Ｋ−７１７１）を７０００〜１１０００ＭＰａとした、請求項１〜４のいずれかに記載の送風機用羽根車。
平具を金型内に予め入れて、その後にハブと羽根の本体成形部を射出成形し、平具をインサート成形して一体化したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の送風機用羽根車。