JP5967067B2

JP5967067B2 - 送風機

Info

Publication number: JP5967067B2
Application number: JP2013261125A
Authority: JP
Inventors: 雄一安田; 青木　普道; 普道青木; 和幸下村; 馨中谷; 孝明長嶋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: JP2015117613A

Description

本発明は、送風機に関するものである。

従来、ファンと電動機のシャフトの容易な着脱を可能とする換気扇等の送風機として、例えば特許文献１のような構成の取付装置を有したものが挙げられる。この取付装置では、電動機の回転軸（以下「シャフト」と称す）にはシャフトに直交するピンと、当該ピンに対してシャフトの先端側外周に形成された係合溝が具備され、またシャフト先端は、軸先端が細るようにテーパ状になっている。一方ファンは、円筒形状の羽根基部（以下「ファン中央部」と称す）とファン中央部の外周囲に放射状に突設される複数の翼から成り、ファン中央部には段付円筒状のボス部と、ボス部に軸方向に貫通し電動機のシャフトが嵌合される嵌合孔（以下「貫通孔」と称す）と、ボス部先端側に形成され前記ピンに係合する割り溝（以下「ピン溝」と称す）と、貫通孔を挟むように装着される二股形状のばね部材と、ばね部材の両腕部間に先端が挿入される楔形状を有する操作部材が具備される。

これらの構造により、ファンが電動機に装着されたとき、ばね部材がシャフトを挟むように係合溝と係合することで、シャフトに対してファンが軸方向に移動することを防止できる。また、同時にピンがピン溝に嵌合することで、シャフトの回転がファンに伝達されるようになる。シャフトからファンを着脱するときには、操作部材を押し込む、又は、貫通孔を通してテーパ上のシャフト先端をばね部材に押し当てることで、ばね部材がシャフトの直径以上に広げられ、ファンの着脱を可能としている。

このような取付装置を持つ送風機では、ファンやシャフトの形状寸法がばらついてもファンの着脱に問題がないように、ピンとピン溝の間には寸法のばらつきを吸収するための隙間ができるようになっている。しかし、ピンが具備されるシャフトは電動機のトルクムラによって回転速度が変化し、ピン溝が具備されるファンは慣性によってほぼ一定速度で回転する場合等のようにピンとピン溝の間に回転速度差が生じると、ピンとピン溝の間の隙間が広くなったり狭くなったりするため、ピンとピン溝が繰り返し衝突して、騒音が発生する。そこで、例えば特許文献２では、衝突による衝撃を緩和するため、ピンとピン溝の間に弾性体のワッシャーなどの緩衝材を設けることにより、騒音の発生を防止している。

実公平３−４１１１５号公報特開２００９−２５０１１４号公報

しかし、特許文献１及び特許文献２共にボス部がピン溝で分割されているため、ボス部の寸法精度が悪く、貫通孔とシャフトの寸法の公差を大きく取る必要があるため、ファンのがたつきも大きくなっていた。

本発明は、上記を鑑みてなされたものであって、ボス部にピン溝を設けずにファンとシャフトの着脱を可能とする送風機を得ることが目的である。

本発明の送風機は、外周溝と平行溝が形成されたシャフトを備え、前記外周溝は前記シャフトの回転軸に対して垂直な平面に沿って前記シャフトの外周に形成され、前記平行溝は前記シャフトの回転軸に対して平行であり前記外周溝から前記シャフトの先端に向けて形成されているモータと、前記外周溝と係合する水平部を有し並行に伸びる２本のばね腕部を備え、前記２本のばね腕部の少なくとも一方には前記水平部に対して垂直に伸び前記平行溝と係合する垂直係合部を有し、前記２本のばね腕部で前記シャフトを挟持するばね部材と、前記シャフトが挿入される貫通孔が形成された中央部と、前記中央部に前記貫通孔を中心に回転方向と半径方向に動かないように前記ばね部材を装着させるばね部材装着部と、を備えるファンと、を有することを特徴としている。

本発明に係る送風機は、貫通孔を中心に回転方向へ動かないようにばね部材がファンに装着されており、ばね部材の垂直係合部が、モータのシャフトに形成された平行溝に係合するため、ピン溝を設けずシャフトの回転をファンに伝えることができる。

本発明の送風機の一例である換気扇を示す分解斜視図である。本発明の送風機のファン全体を示す斜視図である。実施の形態１におけるモータのシャフトにファンが装着された状態でのファン中央部とモータを示す正面図である。実施の形態１におけるモータのシャフトにファンが装着された状態でのファン中央部とモータを示す側面図である。実施の形態１におけるばね部材の斜視図である。実施の形態１におけるばね部材とシャフトの係合を示した斜視図である。本発明の送風機の操作部材の斜視図である。実施の形態１におけるシャフトの回転速度に対してファンの回転速度が遅く、平行溝の壁面と垂直係合部が衝突した場合に、シャフト、ばね部材及びファンの間に発生する力の状態を示す正面図である。実施の形態１の第１の変形例におけるモータのシャフトにファンが装着された状態におけるファン中央部とモータを示す側面図である。実施の形態１の第２の変形例におけるモータのシャフトにファンが装着された状態におけるファン中央部とモータを示す側面図である。実施の形態２におけるばね部材とシャフトの係合を示した斜視図である。実施の形態２におけるシャフトの回転速度に対してファンの回転速度が遅く、平行溝の壁面と垂直係合部が衝突した場合に、シャフト、ばね部材及びファンの間に発生する力の状態を示す正面図である。

実施の形態１
図１は、本発明の送風機の一例である換気扇を示す分解斜視図である。換気扇１は、内部に風路を構成し正面側開口と背面側開口を持つケーシング１００と、ケーシング１００内に設けられた２本の固定足１１０及び固定足１１０に支持されたモータ１０とを備えている。また、ケーシング１００の正面側には、モータ１０のシャフト１１に着脱可能に取り付けられるファン２０と、ケーシング１００の正面側開口の周縁部に取り付けられるオリフィス２００が設けられている。さらに、ケーシング１００の背面側には背面側開口を覆い、該開口を開閉できるように回動する複数枚のシャッター板３００が設けられている。複数枚のシャッター板３００はケーシング１００内に設けられたシャッター連結板３１０とそれぞれ接続しており、このシャッター連結板３１０が動くことによりシャッター板３００は開閉することができる。

ケーシング１００の下部にはスイッチ部４００が設けられている。スイッチ部４００は、モータ１０を運転又は停止させるためのスイッチである可動レバー４１０と、モータ１０の配線に接続されているモータ電気端子（図示省略）と、電源に繋がる電源コード４４０が接続されているコード電気端子（図示省略）と、可動レバー４１０の一部と当該２つの電気端子を収納するスイッチカバー４２０より構成されている。可動レバー４１０の両端はスイッチカバー４２０より突出しており、一方の端部はシャッター連結板３１０と、もう一方の端部は引きひも４３０と接続されている。また、可動レバー４１０がモータ１０を運転又は停止させる方法としては、例えば可動レバー４１０のうちスイッチカバー４２０に収納されている箇所のみに導体が設けられ、可動レバー４１０が動くことにより当該導体がモータ電気端子とコード電気端子の両方と接する位置と接しない位置を切換えることにより、当該導体を通してモータ電気端子とコード電気端子の電気的な接続を操作するなどの方法が考えられる。

シャッター板３００がケーシング１００の背面側開口を閉じている閉塞状態では、モータ１０は停止しており、ファン２０は回転していない。シャッター３００が閉塞状態の場合に引きひも４３０を引くことにより、スイッチ部４００の可動レバー４１０が引き下げられる。引き下げられた可動レバー４１０はコード電気端子とモータ電気端子を電気的に接続させモータ１０を運転させる。モータ１０が運転しているため、ファン２０はモータ１０の回転と連動して回転し、換気流を起こす。また、可動レバー４１０の一端にはシャッター連結板３１０と繋がっているため、シャッター連結板４１０はケーシング１００の背面側開口を開く開放状態になるようにシャッター板１００を動作させる。このように、ケーシング１００の背面側開口が開いており、ファン２０が換気流を起こしているため、正面側開口から背面側開口に向かってケーシング１００内部の風路に空気が流れる。

また、シャッター３００が開放状態の場合に、再度引きひも４３０を引くことによって、可動レバー４１０はコード電気端子とモータ電気端子を電気的に切断させ、モータ１０を停止させる。モータ１０が停止するため、ファン２０の回転も停止し、換気流は無くなる。また、シャッター連結板３１０も、シャッター板３００を閉塞状態にするよう動作させる。そのため、ケーシング１００の背面側開口は閉じ、換気流は無くなったため、ケーシング１００内部の風路の空気の流れは止まる。

なお、換気扇１の構造は一例であって、例えば、ファン２０が回転した際に、背面側開口から正面側開口に向かってケーシング１００内部の風路に空気が流れる構成や、引きひも４３０の代わりにスイッチ部４００と電気的に繋がった壁スイッチを用い、スイッチ部４００はモータの運転又は停止を行うと同時に可動レバー４１０を操作しシャッター板３００の開閉を行う構成にするなど、換気扇１全体の構造は本発明を限定するものではない。

図２は、本発明の送風機のファン全体を示す斜視図である。ファン２０は、ファン中央部２１、ファン中央部２１の外周囲に放射状に設けられた翼２２より構成されている。ファン２０は、ファン中央部２１の正面側には平面部３０と、平面部３０を覆うカバー２３を備えている。平面部３０のうち、カバー２３に覆われている側の面をカバー側平面３０ａ、カバー側平面３０ａに対して逆側の面をモータ側平面３０ｂ（図４参照）とする。

図３は、実施の形態１におけるモータのシャフトにファンが装着された状態でのファン中央部とモータを示す正面図である。図４は、実施の形態１におけるモータのシャフトにファンが装着された状態でのファン中央部とモータを示す側面図である。なお、説明のため図３ではカバー２３を断面のみ表記し、また図４ではファン中央部２１を断面のみ表記し、またカバー２３を省略している。モータ側平面３０ｂの中央にはボス部２４が当該面に対して垂直に立設されている。ボス部２４中央にはボス部２４の先端からカバー側平面３０ａまで貫通している貫通孔２５を備えている。貫通孔２５の径はモータ１０のシャフト１１の径と略同じであるが、貫通孔２５やシャフト１１の形状寸法がばらついてもファン２０の着脱に問題が無いよう、貫通孔２５の径の方が大きくなるように形成されている。

ファン２０を装着したシャフト１１は、ボス部２４の先端から貫通孔２５に挿入されており、シャフト１１の先端はカバー側平面３０ａより突出している。また、シャフト１１において、カバー側平面３０ａより突出している部分には、シャフト１１の回転軸に対して垂直な平面に沿ってシャフト１１の外周を一周するよう形成された外周溝１２と、外周溝からシャフト１１の先端に向けてシャフト１１の回転軸に対して平行に形成された平行溝１３が形成されている。平行溝１３はシャフト１１の回転軸を中心に角度９０度ごとに設けられている。さらに、シャフト１１の外周溝より先端側の部分は先端に向かって細くなる形状に形成されている。なお、本実施例ではシャフト１１の外周溝１２は後述するばね部材４０の水平部４３と係合しやすくするため、外周溝１３が形成された箇所におけるシャフト１１の断面が正方形になるよう形成されているが、例えば当該断面が円形になるように外周溝１３を形成していても良い。

カバー側平面３０ａには、ばね部材４０と、操作部材５０と、ばね部材４０をカバー側平面３０ａに装着するゲート３１、第１のばね部材装着部３２及び第２のばね部材装着部３３と、操作部材５０をカバー側平面３０ａに装着する第１の操作部材装着部３４及び第２の操作部材装着部３５を備えている。

図５は実施の形態１におけるばね部材の斜視図である。ばね部材４０は、お互い並行に伸びる２本のばね腕部４２と、前記２本のばね腕部４２の端部のうち、同じ側に位置する片方の端部同士を繋ぐ二股底部４１をそれぞれ有しており、略Ｕ字状に形成されている。２本のばね腕部４２の間の距離は、シャフト１１の直径よりも短い。また、ばね腕部４２は、水平部４３、屈曲部４５の２つに分けることができる。水平部４３はばね腕部４２のうち、二股底部４１と同一平面上にそれぞれ伸びている部分を指している。水平部４３の中でも、二股底部４１とは反対側の端部では、２本のばね腕部４２の間隔が広がる方向に屈曲されており、この部分をばね腕先端部４４と称する。屈曲部４５は、水平部４３を含む平面に対して同一の方向に垂直に屈曲され、水平部４３を含む平面には含まれない部分を指している。屈曲部４５のうち、２本のばね腕部４２が含まれる平面に対して垂直である部分を、垂直係合部４６と称する。

図６は、ばね部材４０は、実施の形態１におけるばね部材とシャフトの係合を示した斜視図である。図６を用い、ばね部材４０がどのようにカバー側平面３０ａに装着されるかを説明する。ばね部材４０は、屈曲部４５をカバー２３の方向に向け、水平部４３がカバー側平面３０ａに沿うようにカバー側平面３０ａ上に設けられる。また、ばね部材４０は、カバー側平面３０ａを正面として見た際に、２本のばね腕部４２の間に貫通孔２５が位置し、さらに貫通孔２５にシャフト１１を挿入した際、平行溝１３と垂直係合部４６が一致可能な位置に設けられている。前述の通り、カバー側平面３０ａには、ゲート３１と、第１のばね部材装着部３２と、第２のばね部材装着部３３が設けられている。ゲート３１は、カバー側平面３０ａから門型に突出して設けられている。ゲート３１にはカバー側平面３０ａと平行な方向に空間が開いており、当該空間にばね腕部４２が通っている。そのため、ゲート３１によって、ばね部材４０はカバー側平面３０ａに対して垂直な方向へ動かないようにカバー側平面３０ａ上に装着されている。第１のばね部材装着部３２は、弾性体である緩衝材３６を介して二股底部４１及び二股底部４１付近のばね腕部４２と接するようにカバー側平面３０ａから突出して設けられている。そのため、第１のばね部材装着部３２によって、ばね部材４０は貫通孔２５を中心に遠心方向と、回転方向へ動かないようにカバー側平面３０ａ上に装着されている。第２のばね部材装着部３３は、ばね腕部４２の間に設けられ二股底部４１に接するよう突出して設けられている。そのため、第２のばね部材装着部３３によって、ばね部材４０は貫通孔２５を中心に求心方向へ動かないようにカバー側平面３０ａ上に装着されている。このようにばね部材４０は、第１，第２のばね部材装着部３２，３３によって、貫通孔２５を中心に遠心方向と、回転方向へ動かないようにカバー側平面３０ａ上に装着されている。ただし、ばね腕先端部４４の間の間隔が開く方向にばね腕部４２がカバー側平面３０ａに沿って弾性変形することができる。また、後述する理由により、貫通孔２５の中心から第１のばね部材装着部３２までの距離が、貫通孔２５の中心からからボス部２４の外周までの距離よりも遠くなる位置に、第１のばね部材装着部３２は設けられている。

図７は本発明の操作部材の斜視図である。操作部材５０は一方の先端の幅が狭く、もう一方の先端の幅が広くなるよう段が設けられた部材である。操作部材５０の幅が狭い方を幅狭部５０ａ、操作部材５０の幅が広い方を幅広部５０ｂと称する。幅狭部５０ａの先端には下部に楔形状のばね拡間部５１と、上部にばね支持部５２がそれぞれ形成されている。また、幅広部５０ｂの両側面のうち幅狭部５０ａ側の端には抜け防止突起５３が形成されており、抜け防止突起５３は幅狭部５０ａ側に向かうほど幅が狭くなるように形成されている。また、幅狭部５０ａと幅広部５０ｂの境である段の部分には幅広部５０ｂに向かって操作部材側嵌合溝５４が形成されている。

図６を用い、操作部材５０がどのようにカバー側平面３０ａに装着されているかを説明する。操作部材５０は、ばね拡間部５１をカバー側平面３０ａ側に向けて、ばね拡間部５１がばね部材４０のばね腕先端部４４と接するようにカバー側平面３０ａに装着される。また、カバー側平面３０ａより逆Ｌ字型に突出した２つの第１の操作部材装着部３４が幅広部５０ｂの両側面に、第１の操作部材装着部３４と同様の形状に突出した２つの第２の操作部材装着部３５が幅狭部５０ａの両側面にそれぞれ接することでカバー側平面３０ａ上に装着されている。また、第２の操作部材装着部３５は操作部材嵌合溝５４に挿入できるため、操作部材５０は、第１の平面３０に沿ってファン２０の半径方向のみに移動が可能である。そのため、ばね支持部５２は、ばね腕先端部４４がカバー側平面３０ａに対して垂直な方向への移動を妨げる役割を有している。また、操作部材５０の幅広部５０ｂの先端はカバー２３から突出しており、カバー２３でカバー側平面３０ａを覆っても操作部材５０を半径方向に移動させることは可能である。

図４及び図６を用い、使用者がファン２０をシャフト１１に取り付ける手順について説明する。まず、使用者はファン２０のモータ側平面３０ｂより貫通孔２５にシャフト１１を挿入させる。その状態で使用者がファン２０を押し込むと、シャフト１１の先端は貫通孔２５を介してカバー側平面３０ａに突出し、ばね腕部４２と接触する。また、前述の通りばね腕部４２はカバー側平面３０ａに沿って弾性変形が可能であり、シャフト１１の先端部は先端に向かって細くなる形状に形成されている。そのため、使用者がファン２０をさらに押し込むと、シャフト１１の先端部の傾斜がばね腕部４２の間隔を押し広げ、ばね腕部４２においてシャフト１１と接触する部分はシャフト１１の外周面に添って摺動する。ばね部材４０は、ゲート３１とばね支持部５２によって、カバー側平面３０ａに対して垂直な方向へ動かないため、ばね部材４０がファン２０から外れることは無い。使用者はばね腕部４２を摺動させて、水平部４３と外周溝１２並びに垂直係合部４６と平行溝１３をそれぞれ合致させると、ばね部材４０の弾性力によって２本のばね腕部４２の間の間隔が戻り、水平部４３と垂直係合部４６はそれぞれ外周溝１２と平行溝１３に係合する。このようにばね部材４０がシャフト１１を挟持することにより、ファン２０はシャフト１１に取り付けられる。

シャフト１１の平行溝１３とばね部材４０の垂直係合部４６は係合しているため、シャフト１１の回転力はばね部材４０を介してファン２０に伝達され、ファン２０はシャフト１１と同期して回転することができる。また、シャフト１１の外周溝１２とばね部材４０の水平部４３が係合しているため、取り付けられたファン２０が、カバー側平面３０ａに対して垂直方向に移動し、シャフト１１から自然に外れることを防止している。

次に使用者がファン２０をシャフト１１より取り外す手順について図４及び図６を用い説明する。まず、使用者は貫通孔２５に向かって操作部材５０を押し込む。押し込まれた操作部材５０はばね部材４０のばね腕先端部４４側に向かって移動する。ばね腕先端部４４と接しているばね拡間部５１は楔形になっているため、ばね部材４０は弾性変形する。２本のばね腕部４２がシャフトを挟持している箇所における２本のばね腕部４２の間隔がシャフト１１の直径よりも大きい寸法まで押し広げられるまで、使用者が操作部材５０を押し込むと、水平部４３と外周溝１２の係合並びに垂直係合部４６と平行溝１３の係合は外れる。ファン２０はカバー側平面３０ａに対して垂直方向へ移動することが可能となったため、使用者はファン２０をシャフト１１より取り外すことができる。なお、操作部材５０を押し込む力がなくなると、ばね腕部４２の弾性力によって操作部材５０がボス部２４から遠ざかるように移動し、ばね腕部４２の間隔は狭まる。

図８は、実施の形態１におけるシャフトの回転速度に対してファンの回転速度が遅く、平行溝の壁面と垂直係合部が衝突した場合に、シャフト、ばね部材及びファンの間に発生する力の状態を示す正面図である。図８のように平行溝１３と垂直係合部４６が衝突したとき、衝突点では衝撃力Ｆ_ａと衝撃力Ｆ_ｂがそれぞれシャフト１１からばね部材４０に負荷される。第１のばね部材装着部３２によって、ばね部材４０は貫通孔２５を中心に回転方向へ動かないようファン２０に装着されているため、トルクの釣り合いからばね部材４０と第１のばね部材装着部３２の接触点には衝撃力Ｆ_ｃが負荷される。また、各衝撃力の関係は式Ａで示される。なお、式Ａで使用されている各文字はそれぞれ、Ｔはファン２０に加えられたトルクを、Ｘは回転の中心である貫通孔２５の中心からばね部材４０と第１のばね部材装着部３２の接触点までの距離を、Ｙは回転の中心である貫通孔２５の中心から平行溝１３と垂直係合部４６の接触点までの距離を表している。

Ｔ＝（Ｆ_ａ＋Ｆ_ｂ）Ｙ＝Ｆ_ｃＸ（式Ａ）

式Ａより、衝撃力Ｆ_ｃは距離Ｘを大きくするほど小さくなることが分かる。シャフトに直交するピンと貫通孔に設けられたピン溝で嵌合させ回転力を伝達する従来の送風機では、ピンとピン溝の接触点は最大でもボス部２４の外周までしか確保することはできなかった。そのため、従来の送風機では、距離Ｘは貫通孔２５の中心からボス部２４の外周までの距離までしか取ることができなかった。しかし、本発明では第１のばね部材装着部３２を貫通孔２５の中心からボス部２４の外周よりも遠い位置に設けられているので、従来のピンとピン溝を用いた送風機よりもファン２０に伝わる衝撃力Ｆ_ｃは小さくなる。一般的に衝撃力が小さくなると衝撃力に起因する衝突音も小さくなるため、従来の送風機よりもファン２０とシャフト１１の回転速度差によって生じる騒音を小さくすることができる。

さらに、第１のばね部材装着部３２とばね部材４０の間には緩衝材３６が設けられているため、ファン２０に伝わる衝撃力Ｆｃはより小さくなる。また、特許文献２のようにピンとピン溝の間に緩衝材を設けると、ファンをシャフトから着脱する際に緩衝材がボス部先端に擦れ破損する問題があったが、本発明の緩衝材３６はファン２０とシャフト１１の着脱とは関係の無い箇所に設けられているため、緩衝材３６がファン２０とシャフト１１の着脱によって破損する問題は生じない。

なお、貫通孔２５の中心から平行溝１３と垂直係合部４６の接触点までの距離Ｙは、貫通孔２５の中心からボス部２４の外周よりも短いため、衝撃力Ｆ_ａと衝撃力Ｆ_ｂは、従来の送風機のピンとピン溝の間に生じる衝撃力よりも大きくなる。しかし、垂直溝１３と垂直係合部４６は加工が容易な形状である点、一般的なシャフト１１とばね部材４０は加工が容易な金属材料である点より、平行溝１３と垂直係合部４６の寸法のばらつきはピンとピン溝の間の寸法のばらつきに比べて小さい。そのため、寸法のばらつきを吸収するための隙間も狭いため、平行溝１３と垂直係合部４６が衝突する際に発生する衝突音も小さくなる。そのため、実施の形態１の送風機は従来の送風機よりもファン２０とシャフト１１の回転速度差によって生じる騒音を小さくすることができる。

また、シャフト１１の回転速度に対してファン２０の回転速度が速い場合には、衝撃力Ｆ_ａと衝撃力Ｆ_ｂはそれぞれ図８とは逆向きにばね部材４０に負荷されるため、図８で衝撃力Ｆ_ｃが生じているばね腕部４２と異なるばね腕部４２と第１のばね部材装着部３２の接触点に図８とは逆向きの衝撃力Ｆ_ｃが生じる。ただし、各衝撃力の関係は同じく式Ａで示されるため、説明を省略する。

以上のように実施の形態１の送風機はシャフト１１の外周溝１２とばね部材４０の水平部４３が係合し、シャフト１１の平行溝１３とばね部材４０の垂直係合部４６が係合することでシャフト１１とファン２０が装着される構成であるため、ボス部２４にピン溝が無くてもシャフト１１の回転力をファン２０に伝達できる。よって、ボス部２４の寸法精度を良くすることができ、貫通孔２５とシャフト１１の寸法の公差を小さくすることができ、ファン２０のがたつきも小さい送風機を得ることができる。

また、実施の形態１の送風機は、貫通孔２５の中心から第１のばね部材装着部３２までの距離が、貫通孔２５の中心からボス部２４の外周までの距離よりも遠くなる位置に第１のばね部材装着部３２を設けているため、ファン２０に伝わる衝撃力は小さく、当該衝撃力による騒音を小さくすることができ、さらに第１のばね部材装着部３２に設けられた緩衝材が着脱の際に破損する問題も生じない。

なお、実施の形態１では一例として換気扇について説明しているが、本発明はこれに限らず、例えば扇風機などのファンとモータのシャフトが係合しファンが回転することで風を発生させる送風機であれば良い。

また、実施の形態１では垂直係合部４６は１つの屈曲部４５に対して２箇所に形成されているが、これに限らず、例えば図９の実施の形態１の第１の変形例におけるモータのシャフトにファンが装着された状態におけるファン中央部とモータを示す側面図のようにばね部材４０の二股底部４１とばね腕先端部４４を同一の平面上に形成せず、屈曲部４５における垂直係合部４６を１箇所だけにし、カバー側平面３０ａに段差を設け、第１のばね部材装着部３２と操作部材５０を異なる段に設けるなど、１つのばね腕部４２に対して１箇所にのみ垂直係合部４６を形成しても良い。また、ばね腕部４２を屈曲させず、屈曲部４５を別部材として形成し、屈曲部４５とばね腕部４２を溶接等の接合方法によって接合するなど、ばね腕部４２を屈曲させずに屈曲部４５を形成しても良い。

さらに、実施の形態１では緩衝材３６は第１のばね部材装着部３２のうち二股底部４１と接する部分及びばね腕部４２と接する部分にも取り付けられているが、これに限らず、緩衝材３６は第１のばね部材装着部３２のうちばね腕部４２と接する部分のみに取り付けられていても構わない。また、緩衝材３６を設けずとも、目的であるピン溝を設けず、ファンとシャフトの容易な着脱を可能とする送風機を得ることは達成しているため、緩衝材３６を設けなくても構わない。

また、実施の形態１では、ばね部材４０からファン２０へ回転力を伝達する位置はばね腕部４２と第１のばね部材装着部３２の接触部分である。当該接触部分はシャフト１１の回転軸に対して垂直な面で貫通孔２５と比較した際に、カバー２３側に存在する。また、実際の貫通孔２５は全ての箇所において均等な穴径ではなく、貫通孔２５内で最も穴径が小さい最小径部が存在する。当該接触部分と貫通孔２５の最小径部はシャフト１１の回転軸に対して垂直な平面において、同一の平面上に形成されることはないため、最小径部を支点としてモーメントが発生してしまい、運転時に羽根が揺れ動く現象が生じる。この現象の対策として、例えば図１０の実施の形態１の第２の変形例におけるモータのシャフトにファンが装着された状態におけるファン中央部とモータを示す側面図のように、貫通孔２５をカバー側平面３０ａに向かうほど穴径が細くなるテーパ状に形成し、最小径部Ｐ１を意図的に設け、ばね腕部４２と第１のばね部材装着部３２の接触部分Ｐ２が最小径部Ｐ１とシャフト１１の回転軸に対して垂直な平面において、同一平面上に位置するように第１のばね部材装着部３２側のカバー側平面３０ａを形成するなどの方法が考えられる。

実施の形態２
図１１は、実施の形態２におけるばね部材とシャフトの係合を示した斜視図である。なお、ばね部材４０を除く構成要素は全て実施の形態１と同様のため、説明を省略する。実施の形態２におけるばね部材４０は、２本のばね腕部４２のうち、どちらか一方のばね腕部４２にのみ屈曲部４５が設けられている。そのため、屈曲部４５が設けられていない側のばね腕部４２は、水平部４３のみで構成されている。

実施の形態２のばね部材４０も実施の形態１のばね部材４０と同様に、水平部４３と垂直係合部４６はそれぞれ外周溝１２と平行溝１３に係合し、ファン２０はシャフト１１に装着させる。ただし、実施の形態１とは異なり、シャフト１１の回転をファン２０に伝達させる際に後述するようにシャフト１１周りで力の釣り合いが取れていない。そのため、ばね部材４０は、貫通孔２５を中心に回転方向へ動かないようファン２０に装着されているだけでなく、貫通孔２５を中心に半径方向へ動かないようにカバー側平面３０ａに装着する必要がある。実施の形態２において第１のばね部材装着部３２と第２のばね部材装着部３３は実施の形態１で説明したものと同様であるため、ばね部材４０は第１のばね部材装着部３２及び第２のばね部材装着部３３によって、貫通孔２５を中心に半径方向へ動かないようにカバー側平面３０ａに装着されている。そのため、実施の形態２においても、ファン２０をシャフト１１に装着した状態でモータ１０を駆動させシャフト１１を回転させると、ファン２０にシャフト１１の回転が伝達される。

図１２は、実施の形態２におけるシャフトの回転速度に対してファンの回転速度が遅く、平行溝の壁面と垂直係合部が衝突した場合に、シャフト、ばね部材及びファンの間に発生する力の状態を示す正面図である。図１２のように平行溝１３と垂直係合部４６が衝突したとき、衝突点では衝撃力Ｆ_ｄがシャフト１１からばね部材４０に負荷される。ばね部材４０は、第１のばね部材装着部３２及び第２のばね部材装着部３３によって、貫通孔２５を中心に半径方向へ動かないようにカバー側平面３０ａに装着されているため、力の釣り合いから二股底部４１と第１のばね部材装着部３２に衝撃力Ｆ_ｅが発生する。また、ばね部材４０は第１のばね部材装着部３２によってファン２０に対して貫通孔２５を中心に回転方向へ動かないようにカバー側平面３０ａに装着されているため、トルクの釣り合いからばね腕部４２と第１のばね部材装着部３２の接触点には衝撃力Ｆ_ｆが負荷される。各衝撃力の関係は式Ｂ及び式Ｃで示される。なお、式Ｂ及び式Ｃで使用されている文字Ｔ，Ｘ，Ｙが示している内容は実施の形態１の式Ａと同じなので割愛する。式Ｂより衝撃力Ｆ_ｆは距離Ｘを大きくするほど小さくなることが分かる。また、式Ｃより衝撃力Ｆ_ｅの大きさは衝撃力Ｆ_ｄと略等しいが、二股底部４１と第１のばね部材装着部３２の間には緩衝材３６を設けているため、緩衝材３６が変形することで実際にはファン２０に伝わる衝撃力Ｆ_ｄを緩和することができる。

Ｔ＝Ｆ_ｄＹ＝Ｆ_ｆＸ（式Ｂ）
Ｆ_ｄ＝Ｆ_ｅ（式Ｃ）

実施の形態２のように２本のばね腕部４２のうち、どちらか一方のばね腕部４２にのみ屈曲部４５が設けられている場合でも実施の形態１と同様の効果が得ることができる。

また、実施の形態２では、シャフト１１とファン２０の取り付けの際に、シャフト１１に対してファン２０が垂直係合部４６と平行溝１３が係合しないような軸周り位置、例えば平行溝１３に対して垂直係合部４６が４５度ずれた位置で取り付けられていても、屈曲部４５が形成されていない側のばね腕部４２の水平部４３は外周溝１２と係合するため、ファン２０が軸方向へ移動することはできない。そのため、この状態でシャフト１１が回転すれば、ファン２０がシャフト１１から脱落することなくシャフト１１が回転し、垂直係合部４６と平行溝１３が合致する位置までシャフト１１が回転すると垂直係合部４６は平行溝１３と係合し、ファン２０にシャフト１１の回転が伝達されるようになる。そのため、実施の形態１よりも容易にファン２０をシャフト１１に取り付けることができる。

なお、実施の形態２において、シャフト１１の回転速度に対してファン２０の回転速度が速い場合には、衝撃力Ｆ_ｄはそれぞれ図１２とは逆向きにばね部材４０に負荷されるため、二股底部４１と第２のばね部材装着部３３の接触点に図１２とは逆向きの衝撃力Ｆ_ｅが生じてしまい、第１のばね部材装着部３２に設けた緩衝材３６で衝撃力Ｆ_ｅを緩和することができない。この場合は、新たに緩衝材３６を二股底部４１と第２のばね部材装着部３３の間に設けることによって、シャフト１１の回転速度に対してファン２０の回転速度が速い場合でも衝撃力Ｆ_ｅを緩和することができる。

また、実施の形態１及び実施の形態２において、平行溝１３はシャフト１１の回転軸を中心に角度９０度ごとにシャフト１１に設けられているが、これに限らず、実施の形態１では平行溝１３は最低限シャフト１１の回転軸を中心に角度１８０度ごとにシャフト１１の外周に設けられていれば良く、また実施の形態２では平行溝１３は最低限シャフト１１の外周の１箇所に設けられていればよい。

１換気扇、１０モータ、１１シャフト、１２外周溝、１３平行溝、２０ファン、２１ファン中央部、２２翼、２３カバー、２４ボス部、２５貫通孔、３０平面部、３０ａカバー側平面、３０ｂモータ側平面、３１ゲート、３２第１のばね部材装着部、３３第２のばね部材装着部、３４第１の操作部材装着部、３５第２の操作部材装着部、３６緩衝材、４０ばね部材、４１二股底部、４２ばね腕部、４３水平部、４４ばね腕先端部、４５屈曲部、４６垂直係合部、５０操作部材、５０ａ幅狭部、５０ｂ幅広部、５１ばね拡間部、５２ばね支持部、５３抜け防止突起、５４操作部材嵌合溝、１００ケーシング、１１０固定足、２００オリフィス、３００シャッター板、３１０シャッター連結板、４００スイッチ部、４１０可動レバー、４２０スイッチカバー、４３０引きひも、４４０電源コード

Claims

外周溝と平行溝が形成されたシャフトを備え、前記外周溝は前記シャフトの回転軸に対して垂直な平面に沿って前記シャフトの外周に形成され、前記平行溝は前記シャフトの回転軸に対して平行であり前記外周溝から前記シャフトの先端に向けて形成されているモータと、
前記外周溝と係合する水平部を有し並行に伸びる２本のばね腕部を備え、前記２本のばね腕部の少なくとも一方には前記水平部に対して垂直に伸び前記平行溝と係合する垂直係合部を有し、前記２本のばね腕部で前記シャフトを挟持するばね部材と、
前記シャフトが挿入される貫通孔が形成された中央部と、前記中央部に前記貫通孔を中心に回転方向と半径方向に動かないように前記ばね部材を装着させるばね部材装着部と、を備えるファンと、
を有することを特徴とする送風機。
前記ばね部材は、前記２本のばね腕部の間隔が広がる方向に弾性変形可能なことを特徴とする請求項１に記載の送風機。
前記外周溝と前記平行溝は、前記シャフトの前記ファンから突出している部分に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の送風機。
前記外周溝は、前記シャフトの外周を一周するように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の送風機。
前記ばね部材は、前記シャフトの回転軸方向から見たときに、前記２本のばね腕部の間に前記貫通孔が位置することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の送風機。
前記ばね部材は、前記２本のばね腕部の端部のうち、同じ側に位置する片方の端部同士を繋ぐ二股底部を有しており、
前記ばね部材装着部は、前記二股底部と、前記２本のばね腕部の片方の端部にそれぞれ接するように形成されていることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の送風機。
前記中央部には、前記貫通孔が形成されているボス部が、前記ばね部材が装着される側とは反対側へ立設し、
前記貫通孔の中心から前記ばね部材装着部までの距離が、前記貫通孔の中心から前記ボス部の外周までの距離よりも遠くなる位置に、前記ばね部材装着部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の送風機。
前記ばね部材装着部は、前記二股底部と、前記２本のばね腕部の片方の端部に緩衝材を介してそれぞれ接していることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の送風機。
前記ファンの中央部には、前記貫通孔を中心に半径方向に移動可能に操作部材が装着されており、
前記操作部材は、前記２本のばね腕部のうち前記２本のばね腕部の片方の端部とは反対側の端部と接し、
前記操作部材を前記貫通孔に近づく方向に移動させると、前記２本のばね腕部の間隔が広がる方向に前記ばね部材が弾性変形することを特徴とする請求項６から請求項８のいずれかに記載の送風機。
前記シャフトの前記外周溝より先端側の部分は、先端に向かって細くなる形状に形成されていることを特徴とする請求項２から請求項９のいずれかに記載の送風機。