JP6180400B2 - 遠心送風機用羽根車および遠心送風機 - Google Patents

Description

本発明は、遠心送風機用羽根車および遠心送風機に係り、特に、羽根どうしが連結リングで連結された構造を有する遠心送風機用羽根車および遠心送風機に関する。

家電機器、ＯＡ機器、産業機器の冷却、換気、空調や、車両用の送風機などに、遠心送風機が広く用いられている。この種の遠心送風機としては、軸心に駆動シャフトが固定される円盤状の主板における片面に、複数の湾曲する羽根が固定された羽根車を備えている。そして、羽根の外周側の先端部に、各羽根を連結する連結リングが固定された形式のものが特許文献１等で知られている。

ところで、この種の送風機では、羽根車に発生する回転アンバランスを抑える手段が設けられ、特許文献１では、連結リングに設ける肉盗み部によって羽根車の回転バランスを取ることができる旨の記載がなされている（段落０１０５）。羽根車の回転バランス調整は、周方向において回転アンバランスが発生している位置の軸対称位置に回転アンバランスを相殺するバランスウエイトを取り付けるといった手段が一般的であり、特許文献２には、上記連結リングに相当するベルマウスの外周縁にクリップ状のバランスウエイトを挟み付けて取り付ける構成のターボ送風機が記載されている。

特開２０１４−０８８７８７号公報 特開平１１−２１０６９０号公報

上記従来の送風機における回転バランスの調整手段では、容易に、かつ短時間で回転バランスの調整を行うことができるかという点で量産性に問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、回転バランスの調整を容易に、かつ短時間で行うことができ、量産性に優れた遠心送風機用羽根車と、そのような羽根車を用いた遠心送風機を提供することにある。

本発明の遠心送風機用羽根車は、主板と、軸方向一方側が前記主板に結合された複数の羽根と、前記複数の羽根の軸方向他方側を連結する連結リングと、を備えた遠心送風機の羽根車であって、前記主板の外周部の軸方向一方側の面に、バランスウエイトを取り付けるための第１の周溝が全周にわたって形成され、前記連結リングに、バランスウエイトを取り付けるための第２の周溝が全周にわたって形成され、前記主板の軸方向他方側の面であって前記第１の周溝に対応する部分に環状の盛り上がり部が形成されており、前記主板の前記第１の周溝および前記連結リングの前記第２の周溝の少なくとも一方は、内周側と外周側の壁部を有し、半径方向に対する該内周側の壁部の傾斜角度をα、半径方向に対する該外周側の壁部の傾斜角度をβとした場合、角度αが角度βよりも小さいことを特徴とする（請求項１）。

本発明の羽根車によれば、主板の第１の周溝と連結リングの第２の周溝の双方にバランスウエイトを入れて取り付けることで回転バランスを調整することができる。主板の第１の周溝は主板の外周部に形成されているため、内周側にバランスウエイトを取り付ける場合に比べると少ない量のバランスウエイトで効果的に回転バランスの調整が達成される。また、第１の周溝は主板の外周部の軸方向一方側の面に形成され、第２の周溝は羽根の軸方向他方側を連結する連結リングに形成されており、いずれも軸方向外方に開放しているため、バランスウエイトを取り付ける作業がしやすい。これらの結果、本発明の羽根車は、容易に、かつ短時間で回転バランスの調整を行うことができるとともに、優れた量産性を有する。また、主板においては第１の周溝に対応する部分に環状の盛り上がり部が形成されているため、当該部分の肉厚が薄くならず強度が確保される。

本発明は、前記主板は軸方向他方側に突出するカップ状のハブ部を有し、該ハブ部にシャフトが固定されている形態を含む（請求項２）。

また、本発明は、前記連結リングは前記複数の羽根の半径方向外側に配置され、該複数の羽根の半径方向外側の面を連結している形態を含む（請求項３）。この形態では連結リングが複数の羽根の半径方向外側に配置されることにより、該連結リングに形成した第２の周溝に取り付けるバランスウエイトの量を少なくすることができる。本発明では、この第２の周溝が、前記連結リングの軸方向他方側の面に形成されている形態を含む（請求項４）。また、この第２の周溝が、前記連結リングの半径方向外側に形成されている形態も含む（請求項５）。

また、本発明は、前記主板の前記第１の周溝および前記連結リングの前記第２の周溝の少なくとも一方が、内周側と外周側の壁部を有し、半径方向に対する該内周側の壁部の傾斜角度をα、半径方向に対する該外周側の壁部の傾斜角度をβとした場合、角度αが角度βよりも小さい。このような形態の周溝では周溝の幅が大きくなり、このためバランスウエイトが可塑性を有する粘土状物の場合、そのバランスウエイトをへらなどで当該周溝の外周側の壁部に付着させて埋め込む作業が容易になり、また、遠心力によってバランスウエイトが外周側の壁部に押し付けられるので、当該周溝からバランスウエイトが剥離することが抑えられる。

また、本発明は、前記連結リングの内径寸法は前記主板の外径寸法よりも大きい形態を含む（請求項６）。この形態では、連結リングの周溝に取り付けるバランスウエイトをより外周側に取り付けることができ、バランスウエイトの少量化に寄与する。

また、本発明は、前記主板の前記盛り上がり部の肉厚寸法は該主板の肉厚寸法以下である形態を含む（請求項７）。この形態では、盛り上がり部による強度確保を可能としながら盛り上がり部の過剰な突出を抑えることができる。

次に、本発明の遠心送風機は、請求項１〜７のいずれかに記載の羽根車を備えることを特徴とする（請求項８）。

本発明によれば、回転バランスの調整を容易に、かつ短時間で行うことができ、量産性に優れた遠心送風機用羽根車と、そのような羽根車を用いた遠心送風機が提供されるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る遠心送風機の縦断面図である。 同遠心送風機が備える羽根車の平面図である。 同羽根車の上側斜視図である。 同羽根車の下側斜視図である。 主板の周溝を示す断面図である。 連結リングの周溝を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
［１］遠心送風機の基本構成
図１は、一実施形態に係る羽根車３を備えた遠心送風機１の縦断面図、図２は羽根車３の平面図、図３、図４は羽根車３の上側斜視図、下側斜視図である。この遠心送風機１は、板状のベース２と、羽根車３と、羽根車３を回転させるモータ４とを備えている。

ベース２は水平に設置され、このベース２の上に、軸受２３を介して羽根車３が回転可能に支持されている。羽根車３は、ベース２と平行に配設される円盤状の主板３１と、主板３１の上面に形成された複数の羽根３２と、複数の羽根３２の外周に配置された連結リング３３とを有している。羽根車３は、主板３１、複数の羽根３２、連結リング３３が例えば合成樹脂の一体成形によって製造される。

図１に示すように、羽根車３は上面が流体吸い込み口３０１、側周面が流体吹き出し口３０２となり、モータ４によって図２の矢印Ｒ方向に回転させられる。羽根車３が回転すると流体吸い込み口３０１から空気（流体）を吸い込み、その空気を、流体吹き出し口３０２から排出する。空気は、羽根車３の中心に固定されたシャフト３４から離れる方向に排出される。

図１に示すように、主板３１の中央部には、円筒部３１２および蓋部３１３を有するカップ状のハブ部３１１が形成されている。ハブ部３１１は、周囲の主板３１の平坦部から上方に突出しており、その内部にモータ４が収容されている。ハブ部３１１の蓋部３１３の中心に、モータ４を貫通して上下方向に延びるシャフト３４の上端部が固定されている。シャフト３４は、例えばハブ部３１１にインサート成型により同軸的に固定される。上記ベース２の中心にはボス２１が形成され、このボス２１内に上下方向に延びるスリーブ２２が立設して固定されている。そしてこのスリーブ２２内に、上下一対の軸受２３を介してシャフト３４が回転可能に支持されている。軸受２３は転がり軸受に限定されるものではなく、含油軸受などの滑り軸受を用いてもよい。

図２に示すように、各羽根３２は、外周側から内周側に向かうにつれて回転方向に沿うよう湾曲して形成され、全体として渦巻き状を呈しており、内周側の端部とハブ部３１１の円筒部３１２との間には隙間が空いている。羽根３２は、主板３１上に周方向に等間隔をおいて突設され、高さはハブ部３１１よりも高く形成されている。各羽根３２は、連結リング３３によって互いに連結されている。羽根３２の高さはハブ部３１１より低く設定される場合もある。

連結リング３３は、各羽根３２の外周側の端部であってその上端部を連結し、かつ、各羽根３２から外周側に突出する状態に環状に形成されている。図１に示すように、連結リング３３は接続部３３１を介して各羽根３２に接続され、その内径寸法は、主板３１の外径寸法と同じかそれよりも大きく設定されている。連結リング３３の内径寸法と主板３１の外径寸法をこのような関係に設定することで、羽根車３を成形するための金型を、可動側と固定側の２分割構造とすることができ、その結果、低コスト化が図られ、量産性も向上する。

図１に示すように、羽根車３を回転駆動するモータ４は、上記スリーブ２２の外周面に固定されたステータ４１と、上記ハブ部３１１の円筒部３１２の内周面にステータ４１に対し隙間を空けて対向して固定されたロータマグネット４２とから構成される。ロータマグネット４２の外周側にはヨーク４２１が固定されている。ステータ４１は、ロータマグネット４２に向かって放射状に延びるステータコア４１１と、ステータコア４１１に装着されたインシュレータ４１２と、インシュレータ４１２に巻かれたコイル４１３とから構成される。ステータ４１の下側には、羽根車３の回転駆動を制御する回路基板４１４が配置されている。

モータ４によれば、上記回路基板４１４を介してコイル４１３に電流が流され、その電流が回路基板４１４の駆動回路によって制御されることによりステータコア４１１が順次励磁される。これによってロータマグネット４２が固定された羽根車３が、シャフト３４を中心に図２において矢印Ｒ方向に回転する。羽根車３が回転すると、一体に回転する羽根３２により上方の流体吸い込み口３０１から空気が吸い込まれ、その空気が側方の流体吹き出し口３０２から吹き出されるといった送風作用が発生する。

［２］回転バランスの調整手段
続いて、上記羽根車３の回転バランスの調整手段について説明する。羽根車３の主板３１の下面側（軸方向一方側）における外周縁には、図５に示すように下方に開口する周溝（第１の周溝）３１４が全周にわたって形成されている。一方、連結リング３３の上面側（軸方向他方側）には、図６に示すように上方に開口する周溝（第２の周溝）３３４が全周にわたって形成されている。

図５に示すように、主板３１の周溝３１４の上側（軸方向他方側）には、周溝３１４に沿った環状の盛り上がり部３１５が形成されている。盛り上がり部３１５の肉厚寸法３１５ｔは、主板３１の肉厚寸法３１ｔと同等か、もしくはそれよりも薄く設定されている。

本実施形態の羽根車３によれば、図５および図６に示すように、主板３１の周溝３１４と連結リング３３の周溝３３４の双方に適宜重量のバランスウエイトＷを入れて取り付けることで、回転バランスを調整することができる。バランスウエイトＷとしては、取り付け時には可塑性と粘着性とを有し、取り付け後に硬化して付着する特性を有するパテ等の粘土状物が好適に用いられる。その場合には、周溝３１４，３３４内にへら等の道具を使用して適量のパテを埋め込むことで、周溝３１４，３３４からはみ出さずに取り付けることができる。

本実施形態では、バランスウエイトＷが取り付けられる各周溝３１４，３３４は羽根車３の外周部に配置されているため、内周側にバランスウエイトを取り付ける場合に比べると少ない量のバランスウエイトＷで効果的に羽根車３の回転バランスの調整が達成される。また、各周溝３１４，３３４は羽根車３の外周部に配置され周囲が開放しているため、バランスウエイトＷを取り付ける作業がしやすい。これらの結果、羽根車３の回転バランスの調整を、容易に、かつ短時間で行うことができ、その結果、優れた量産性を有する。また、主板３１においては周溝３１４に対応する部分に盛り上がり部３１５が形成されているため、当該部分の肉厚が薄くならず強度が確保される。

また、連結リング３３の内径寸法が主板３１の外径寸法よりも大きいことにより、連結リング３３の周溝３３４に取り付けるバランスウエイトＷをより外周側に取り付けることができ、このため、バランスウエイトＷのさらなる少量化が可能となる。また、主板３１の周溝３１４の上方に形成した盛り上がり部３１５の肉厚寸法３１５ｔを主板３１の肉厚寸法３１ｔ以下としたため、盛り上がり部３１５による強度確保を可能としながら盛り上がり部３１５の過剰な突出を抑えることができる。

また、主板３１の周溝３１４においては、図５に示すように、周溝３１４を形成する内周側の壁部３１４ａと外周側の壁部３１４ｂは、内周側の壁部３１４ａの半径方向に対する傾斜角度をα、外周側の壁部３１４ｂの半径方向に対する傾斜角度をβとした場合、角度βは９０°（直角）程度あり、角度αは９０°よりも小さく、例えば４０〜５０°程度に設定されている。このような設定により周溝３１４の幅が大きくなり、パテのようなバランスウエイトＷを周溝３１４に埋め込みやすく、また、遠心力によって周溝３１４からバランスウエイトＷが剥離することが抑えられる。

なお、連結リング３３の周溝３３４も同様に外周側の壁部の傾斜角度が内周側の壁部よりも大きくなるように形成されていてもよい。また。各周溝３１４，３３４には、周方向に仕切り壁を設けることによってポケットを形成し、仕切り壁間にバランスウエイトＷを取り付けることでバランスウエイトＷの周方向への移動を抑える構成であってもよい。また、連結リング３３に形成する周溝は、複数の羽根３２の半径方向外側に形成されていてもよい。

１…遠心送風機
３…羽根車
３１…主板
３１ｔ…主板の肉厚寸法
３１１…ハブ部
３１４…主板の周溝（第１の周溝）
３１５…盛り上がり部
３１５ｔ…盛り上がり部の肉厚寸法
３２…羽根
３３…連結リング
３３４…連結リングの周溝（第２の周溝）
３４…シャフト
Ｗ…バランスウエイト

Claims (8)

1. 主板と、
   軸方向一方側が前記主板に結合された複数の羽根と、
   前記複数の羽根の軸方向他方側を連結する連結リングと、を備えた遠心送風機の羽根車であって、
   前記主板の外周部の軸方向一方側の面に、バランスウエイトを取り付けるための第１の周溝が全周にわたって形成され、
   前記連結リングに、バランスウエイトを取り付けるための第２の周溝が全周にわたって形成され、
   前記主板の軸方向他方側の面であって前記第１の周溝に対応する部分に環状の盛り上がり部が形成されており、
   前記主板の前記第１の周溝および前記連結リングの前記第２の周溝の少なくとも一方は、内周側と外周側の壁部を有し、半径方向に対する該内周側の壁部の傾斜角度をα、半径方向に対する該外周側の壁部の傾斜角度をβとした場合、角度αが角度βよりも小さいことを特徴とする遠心送風機用羽根車。
2. 前記主板は軸方向他方側に突出するカップ状のハブ部を有し、該ハブ部にシャフトが固定されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心送風機用羽根車。
3. 前記連結リングは前記複数の羽根の半径方向外側に配置され、該複数の羽根の半径方向外側の面を連結していることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心送風機用羽根車。
4. 前記第２の周溝は前記連結リングの軸方向他方側の面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の遠心送風機用羽根車。
5. 前記第２の周溝は前記連結リングの半径方向外側に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の遠心送風機用羽根車。
6. 前記連結リングの内径寸法は前記主板の外径寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の遠心送風機用羽根車。
7. 前記主板の前記盛り上がり部の肉厚寸法は該主板の肉厚寸法以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の遠心送風機用羽根車。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の羽根車を備えることを特徴とする遠心送風機

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