JP5163323B2 - 送風機用バランスウェイトおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、送風機のバランス調整に用いられるバランスウェイトおよびその製造方法に関する。

従来、この種のバランスウェイトが特許文献１に記載されている。この従来技術では、板状のバネ材を略Ｕ字状に形成し、この略Ｕ字状バネ材の一方の対向部を複数箇所、他方の対向部に向かって切り起こすことにより複数個の爪部を形成している。そして、複数個の爪部をブレードに係合させて、ブレードにバランスウェイトを固定している。

これにより、ブレードに固定されたバランスウェイトが１個の爪部を中心として回転するように動いてしまうことを抑制している。
特開２００６−３３６５３２号公報

しかしながら、上記従来技術では、複数個の爪部を切り起こすために折り曲げる部位が別々に独立しているので、切り起こし成形上の誤差により複数個の爪部の切り起こし高さが異なってしまいやすい。

そのため、実際には、複数個の爪部のうち最も切り起こし高さの高い爪部を中心としてバランスウェイトが回転するように動きやすいという問題がある。また、最も切り起こし高さの高い爪部に荷重が集中して爪部の付け根が疲労破壊しやすいという問題もある。

本発明は上記点に鑑みて、複数個の爪部の切り起こし高さを揃えることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一対の対向部（２４１、２４２）を有するように略Ｕ字状に曲げられた板バネ材からなる送風機用バランスウエイトであって、
一対の対向部のうち一方の対向部（２４１）には、他方の対向部（２４２）と反対側に向かって仮想線分で折り曲げられた折り曲げ面（２４３）が形成され、
折り曲げ面（２４３）は、仮想線分の両端部を起点として他方の対向部に向かって切り起こされた複数個の爪部（２４４）を有し、
複数個の爪部（２４４）の先端縁部（２４４ａ）は、仮想線分と平行な直線形状を有していることを特徴とする。

これによると、折り曲げ面（２４３）を仮想線分で折り曲げることで複数個の爪部（２４４）を同時に切り起こすことができるので、複数個の爪部（２４４）を切り起こすために折り曲げる部位を同じにすることができる。このため、成形上の誤差の影響を排除して複数個の爪部（２４４）の切り起こし高さを揃えやすい。

しかも、複数個の爪部（２４４）の先端縁部（２４４ａ）を仮想線分と平行な直線形状にしているので、成形上の誤差の影響をより排除して複数個の爪部（２４４）の切り起こし高さをより揃えやすい（後述の図５を参照）。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の送風機用バランスウエイトにおいて、複数個の爪部（２４４）を除く部位に切り欠き（２４５、２４６）が形成されていることを特徴とする。

これにより、重量調整を容易に行うことができる。なお、本発明における切り欠きとは、縁部を切り取ってできた切り欠きのみを意味するものではなく、縁部以外を穴状に打ち抜いてできた切り欠きをも含む意味のものである。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の送風機用バランスウエイトにおいて、切り欠き（２４５）は、他方の対向部（２４２）のうち複数個の爪部（２４４）と対向する部位に形成されていることを特徴とする。

これにより、略Ｕ字状に曲げ成形する際に複数個の爪部（２４４）が他方の対向部（２４２）と干渉してしまうことを回避できる。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の送風機用バランスウエイトにおいて、他方の対向部（２４２）の先端部（２４２ａ）は、一方の対向部（２４１）と反対側に向かってラッパ状に曲げられていることを特徴とする。

これにより、取り付け相手部品に対する組み付け性を向上できる。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の送風機用バランスウエイトにおいて、複数個の爪部（２４４）が、一対の対向部（２４１、２４２）の両方に形成されていることを特徴とする。

これによると、一対の対向部（２４１、２４２）のうちいずれか１つの対向部のみに爪部（２４４）を形成する場合に比べて、より確実に取り付け相手部品に固定することができる。

請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の送風機用バランスウエイトにおいて、一対の対向部（２４１、２４２）において、複数個の爪部（２４４）の位置が互いにずれていることを特徴とする。

これにより、略Ｕ字状に曲げ成形する際に一方の対向部側の爪部（２４４）と他方の対向部側の爪部（２４４）とが干渉してしまうことを回避できる。

請求項７に記載の発明では、請求項１に記載の送風機用バランスウエイトを製造する送風機用バランスウエイトの製造方法であって、
平たい板ばね材に折り曲げ面（２４３）をプレス成形にて形成する工程と、
折り曲げ面（２４３）が形成された板ばね材を、一対の対向部（２４１、２４２）を有するように曲げ成形する工程とを備えることを特徴とする。

これにより、請求項１に記載の送風機用バランスウエイトを良好に製造することができる。

請求項８に記載の発明では、請求項３に記載の送風機用バランスウエイトを製造する送風機用バランスウエイトの製造方法であって、
平たい板ばね材に折り曲げ面（２４３）および切り欠き（２４５）をプレス成形にて形成する工程と、
折り曲げ面（２４３）および切り欠き（２４５）が形成された板ばね材を、一対の対向部（２４１、２４２）を有するように曲げ成形する工程とを備えることを特徴とする。

これにより、請求項３に記載の送風機用バランスウエイトを良好に製造することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態による遠心式多翼ファンを有する遠心式送風機の断面図、図２は図１の遠心式多翼ファンにおける要部の斜視図、図３は図１のＡ部拡大図である。

遠心式送風機は、回転軸１１を有する電動モータ１と、この電動モータ１により回転駆動されて空気を吹き出す樹脂製の遠心式多翼ファン（以下、ファンと略す）２と、このファン２を収納するとともに、ファン２から吹き出す空気を集合させる渦巻き状の流路３１を有する樹脂製のスクロールケーシング（以下、ケーシングと略す）３とからなる。

ケーシング３には、ファン回転軸方向（以下、軸方向と略す）の一端側に向けて開口した空気の吸入口３２が形成されており、この吸入口３２の外縁部には、ファン２の内周側に向けて延びて吸入空気を吸入口３２に導くベルマウス３３が形成されている。

ファン２は、回転軸１１の周りに板状のブレード２１が多数枚配設されている。このブレード２１は、その軸方向一端側端部２１１すなわち吸入口３２側の端部が環状の側板２２によって連結されている。また、ブレード２１は、その軸方向他端側端部２１２すなわち反吸入口側端部が主板２３によって連結されている。

主板２３は、その中心部において回転軸１１に結合されており、電動モータ１の駆動力が回転軸１１および主板２３を介してファン２に伝達される。そして、このファン２は、電動モータ１により回転駆動されることにより、軸方向一端側からファン２内に空気を吸引し、その吸入した空気をファン径方向（以下、径方向と略す）の外側に向かって吹き出すようになっている。

側板２２の断面形状は、ブレード２１間の空気流路の断面積が径方向の内側から外側に向かって縮小するように、ブレード２１間を流通する主流の流線に沿うような形状（略円弧状）に形成されている。

また、側板２２は、ブレード２１の軸方向一端側端部２１１よりも軸方向外側に突出する環状の側板第１突出部２２１を備えている。より詳細には、この側板第１突出部２２１は、軸方向に延びる円筒形状になっている。そして、ベルマウス３３内に側板第１突出部２２１を配置してラビリンス構造にすることにより、ファン２から吹き出された空気がケーシング３のベルマウス３３とファン２の側板２２との隙間から吸入口３２側に逆流するのを抑制するようになっている。

本実施形態では、回転体であるファン２と電動モータ１の振動を打ち消すために、すなわちバランス調整を行うために、側板第１突出部２２１にバランスウェイト２４を取り付けている。

バランスウェイト２４は、略Ｕ字状に曲げられた板バネ材からなり、側板第１突出部２２１を挟み込むようにして吸入口３２側から側板第１突出部２２１に嵌められている。板バネ材の材質としては、ＳＵＳ、ＳＫ５などを選定することができる。

図４はバランスウェイト２４の単体図である。バランスウェイト２４の一対の対向部のうち第１対向部（一方の対向部）２４１には、第２対向部（他方の対向部）２４２と反対側に向かって仮想線分Ｌで折り曲げられた折り曲げ面２４３が形成されている。本例では、仮想線分Ｌがバランスウェイト２４の幅方向（図４（ａ）の左右方向）と平行になっている。

折り曲げ面２４３は、仮想線分Ｌの両端部を起点として第２対向部２４２に向かって切り起こされた２個の爪部２４４を有している。

図３に示すように、爪部２４４は、側板２２の内周面に係合してバランスウェイト２４の脱落を防止する役割を果たす。本例では、爪部２４４が、側板２２の内周面に形成された段差２２２に係合するようになっている。なお、側板２２の段差２２２は、ファン２に型割面を設定することによって生じる段差である。

図４に示すように、爪部２４４の先端縁部２４４ａは、仮想線分Ｌと平行な直線形状を有している。爪部２４４の先端縁部２４４ａは第２対向部２４２と所定寸法ｄだけ離間している。この所定寸法ｄの公差と、取り付け相手である側板第１突出部２２１の厚みの公差とで、爪部２４４の最大たわみ代および最小たわみ代が決まる。

最大たわみ代および最小たわみ代は、次の条件を満たすように設定される。まず、爪部２４４のたわみが最大になる最大たわみ時において、（１）最大応力がばねとしての許容応力を超えないこと、（２）最大応力発生部位である爪部２４４の付け根が疲労破壊しないこと、そして、爪部２４４のたわみが最小になる最小たわみ時において、ファン２の遠心力や振動などを受けても外れない、換言すれば、必要保持力が充分あること、が条件となる。

第２対向部２４２のうち爪部２４４と対向する部位には、略半円状の切り欠き２４５が形成されている。この切り欠き２４５は、バランスウェイト２４の成形時に爪部２４４が第２対向部２４２と干渉することを回避する役割と、バランスウェイト２４の重量を調整する役割とを果たす。切り欠き２４５は、略半円状以外の形状（例えば、穴形状）でもよい。

なお、本例では、バランスウェイト２４の爪部２４４が側板２２の内周面側に位置しているが、バランスウェイト２４の爪部２４４が側板２２の外周面側に位置していてもよい。

また、本例では、バランスウェイト２４の第２対向部２４２が側板第１突出部２２１に密着しているが、必ずしも側板第１突出部２２１に密着している必要はない。

また、本例では、バランスウェイト２４の折り曲げ面２４３近傍部位がブレード２１間に位置しているが、バランスウェイト２４の全体がブレード２１間に位置しないようになっていてもよい。すなわち、バランスウェイト２４の全体がブレード２１よりも軸方向外側に位置していてもよい。

次に、バランスウェイト２４の製造手順の一例を簡単に説明する。まず、図５に示すように、平たい板ばね材Ｗをガイド３０にセットし、板ばね材Ｗをプレス型３１で折り曲げることによって２つの爪部２４４を含む折り曲げ面２４３を形成する（プレス工程）。なお、ガイド３０は、板ばね材Ｗの幅方向位置（図５の左右方向位置）を規制する役割を果たすものである。図５中、一点鎖線ＣＬはガイド３０の幅方向中心を示している。

図示を省略しているが、プレス工程では、板ばね材Ｗをプレス型で打ち抜くことで切り欠き２４５も形成する。本例では、プレス工程後に板ばね材Ｗを所定長さに切断しているが、プレス工程前に板ばね材Ｗを所定長さに切断しておいてもよい。

そして、爪部２４４を含む折り曲げ面２４３および切り欠き２４５が形成された所定長さの板ばね材Ｗを略Ｕ字状に曲げ成形する。具体的には、板ばね材Ｗの一方の板面（略Ｕ字状のバランスウェイト２４の内側になる面）に所定のＲ形状のついた芯金を当てた状態で板ばね材Ｗを他方の板面（略Ｕ字状のバランスウェイト２４の外側になる面）側から押し曲げる（曲げ工程）。

この曲げ工程では、スプリングバックを見込んで板ばね材Ｗを余分に曲げるのであるが、プレス工程にて切り欠き２４５を形成しているので、板ばね材Ｗを余分に曲げても爪部２４４が第２対向部２４２と干渉することがない。

図６は、比較例によるバランスウェイト４０を示している。この比較例のバランスウェイト４０が本実施形態のバランスウェイト２４と相違する点は、爪部４０１の先端縁部４０１ａが仮想線分Ｌと平行な直線形状を有しておらず、尖っている点のみである。

図７は、比較例のバランスウェイト４０を製造手順の一例を示すものであり、上述した図５のプレス工程に対応している。この比較例では、図７（ａ）に示すように、板ばね材Ｗの幅方向中心がガイド３０の幅方向中心ＣＬと一致していれば、２つの爪部４０１の切り起こし高さが揃うこととなる。

しかしながら、図７（ｂ）に示すように、板ばね材Ｗの幅公差等に起因して板ばね材Ｗとガイド３０との間に隙間が生じて板ばね材Ｗの幅方向中心がガイド３０の幅方向中心ＣＬからずれた場合には、爪部４０１の先端縁部４０１ａが尖っている関係上、２つの爪部４０１の切り起こし高さが異なってしまう。

これに対し、本実施形態によるバランスウェイト２４では、爪部２４４の先端縁部２４４ａが仮想線分Ｌと平行な直線形状を有しているので、板ばね材Ｗの幅方向中心がガイド３０の幅方向中心ＣＬからずれた場合であっても、２つの爪部２４４の切り起こし高さを揃えることができる。

以上のことをまとめると、本実施形態によると、図４の仮想線分Ｌに示すように、２個の爪部２４４を切り起こすために折り曲げる部位を同じにしているので、成形上の誤差の影響を排除して２個の爪部２４４の切り起こし高さを揃えやすい。この点は、比較例も同様である。

そして、比較例にはない本実施形態の優れた効果として、本実施形態では、爪部２４４の先端縁部２４４ａを仮想線分と平行な直線形状にしているので、爪部４０１の先端縁部４０１ａが尖っている比較例に比べて、成形上の誤差の影響をより排除して２個の爪部２４４の切り起こし高さをより揃えやすい。

このようにして２個の爪部２４４の切り起こし高さが揃えられたバランスウェイト２４においては、バランスウェイト２４をファン２に取り付けると２つの爪部２４４にかかる荷重が均等になる。

その結果、ファン２に取り付けられたバランスウェイト２４が１つの爪部を中心として回転するように動いてしまうことを抑制できるとともに、１つの爪部に荷重が集中して爪部の付け根の応力が大きくなって疲労破壊してしまうことを抑制できる。

特に、図３に示すように側板第１突出部２２１からベルマウス３３までの距離が小さい場合には、バランスウェイト２４の位置がずれるとバランスウェイト２４がベルマウス３３と接触してしまうので、バランスウェイト２４が１つの爪部を中心として回転するように動くことを抑制することによりバランスウェイト２４がベルマウス３３と接触することを抑制でき、実用上の効果が大である。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、爪部２４４と対向する部位に切り欠き２４５を形成しているが、本第２実施形態では、図８に示すように、爪部２４４と対向する部位以外にも切り欠きを形成している。

図８の例では、第２対向部２４２に穴状の切り欠き２４６を形成している。このように、バランスウェイト２４のうち爪部２４４を除く部位に適宜切り欠きを形成することによって、バランスウェイト２４の重量を調整することができる。

（第３実施形態）
上記第１実施形態では、第２対向部２４２の先端部（図４では下端部）を平たくしているが、本第３実施形態では、図９に示すように、第２対向部２４２の先端部２４２ａを第１対向部２４１と反対側に向かってラッパ状に曲げている。

これにより、バランスウェイト２４をファン２に組み付ける際の組み付け性を向上することができる。

（第４実施形態）
上記第１実施形態では、爪部２４４を含む折り曲げ面２４３を一対の対向部２４１、２４２のうち第１対向部２４１のみに形成しているが、本第４実施形態では、図１０、図１１に示すように、爪部２４４を含む折り曲げ面２４３を第１対向部２４１のみならず第２対向部２４２にも形成している。

図１０の例では、第１対向部２４１と第２対向部２４２とで爪部２４４の上下方向位置が互いに同じになっている。これに対し、図１１の変形例では、第１対向部２４１と第２対向部２４２とで爪部２４４の上下方向位置が互いにずれているので、略Ｕ字状に曲げ成形する際に第１対向部２４１側の爪部２４４と第２対向部２４２の爪部２４４とが干渉してしまうことを回避できる。

本実施形態によると、爪部２４４を一対の対向部２４１、２４２の両方に形成しているので、バランスウェイト２４をより確実に固定することができる。

（第５実施形態）
上記第１実施形態は、第１対向部２４１を１つの仮想線分Ｌで折り曲げて第１対向部２４１に爪部２４４を２つ形成した例を示したが、本第５実施形態は、図１２に示すように、第１対向部２４１を２つの仮想線分Ｌで折り曲げて第１対向部２４１に爪部２４４を３つ形成した例を示すものである。

このように、一方の対向部を２つ以上の仮想線分Ｌで折り曲げて一方の対向部に爪部２４４を３つ以上形成したバランスウェイト２４においても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、バランスウェイト２４を側板２２に取り付けているが、これに限定されるものではなく、バランスウェイト２４をブレード２１や主板２３に取り付けてもよい。

また、上記各実施形態では、本発明を遠心式送風機に用いられるバランスウェイトに適用した例を示したが、これに限定されるものではなく、軸流送風機、貫流送風機等の種々の送風機に用いられるバランスウェイトに本発明を適用可能である。

本発明の第１実施形態による遠心式多翼ファンを有する遠心式送風機の断面図である。 図１の遠心式多翼ファンにおける要部の斜視図である。 図１のＡ部拡大図である。 第１実施形態のバランスウェイトの単体図である。 第１実施形態のバランスウェイトの製造工程の模式的な平面図である。 比較例のバランスウェイトの単体図である。 比較例のバランスウェイトの製造工程の模式的な平面図である。 第２実施形態のバランスウェイトの単体図である。 第３実施形態のバランスウェイトの単体図である。 第４実施形態のバランスウェイトの単体図である。 第４実施形態の変形例のバランスウェイトの単体図である。 第５実施形態のバランスウェイトの単体図である。

符号の説明

２４１ 第１対向部（一方の対向部）
２４２ 第２対向部（他方の対向部）
２４３ 折り曲げ面
２４４ 爪部
２４４ａ 先端縁部
２４５ 切り欠き

Claims (8)

1. 一対の対向部（２４１、２４２）を有するように略Ｕ字状に曲げられた板バネ材からなる送風機用バランスウエイトであって、
   前記一対の対向部のうち一方の対向部（２４１）には、他方の対向部（２４２）と反対側に向かって仮想線分で折り曲げられた折り曲げ面（２４３）が形成され、
   前記折り曲げ面（２４３）は、前記仮想線分の両端部を起点として前記他方の対向部に向かって切り起こされた複数個の爪部（２４４）を有し、
   前記複数個の爪部（２４４）の先端縁部（２４４ａ）は、前記仮想線分と平行な直線形状を有していることを特徴とする送風機用バランスウエイト。
2. 前記複数個の爪部（２４４）を除く部位に切り欠き（２４５、２４６）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の送風機用バランスウエイト。
3. 前記切り欠き（２４５）は、前記他方の対向部（２４２）のうち前記複数個の爪部（２４４）と対向する部位に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の送風機用バランスウエイト。
4. 前記他方の対向部（２４２）の先端部（２４２ａ）は、前記一方の対向部（２４１）と反対側に向かってラッパ状に曲げられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の送風機用バランスウエイト。
5. 前記複数個の爪部（２４４）が、前記一対の対向部（２４１、２４２）の両方に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の送風機用バランスウエイト。
6. 前記一対の対向部（２４１、２４２）において、前記複数個の爪部（２４４）の位置が互いにずれていることを特徴とする請求項５に記載の送風機用バランスウエイト。
7. 請求項１に記載の送風機用バランスウエイトを製造する送風機用バランスウエイトの製造方法であって、
   平たい板ばね材に前記折り曲げ面（２４３）をプレス成形にて形成する工程と、
   前記折り曲げ面（２４３）が形成された板ばね材を、前記一対の対向部（２４１、２４２）を有するように曲げ成形する工程とを備えることを特徴とする送風機用バランスウエイトの製造方法。
8. 請求項３に記載の送風機用バランスウエイトを製造する送風機用バランスウエイトの製造方法であって、
   平たい板ばね材に前記折り曲げ面（２４３）および前記切り欠き（２４５）をプレス成形にて形成する工程と、
   前記折り曲げ面（２４３）および前記切り欠き（２４５）が形成された板ばね材を、前記一対の対向部（２４１、２４２）を有するように曲げ成形する工程とを備えることを特徴とする送風機用バランスウエイトの製造方法。

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