JP6479934B1 - 送風機用羽根車 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の羽根部材を円盤状固定板に円筒状に成形し構成ユニット化し、前記構成ユニットの羽根部材を別の構成ユニットの前記円盤状固定板に接続して形成される送風機の羽根車を、円盤状固定板の羽根部材が成形された側と反対面に、羽根部材先端を嵌合する嵌合溝を前記羽根部材と同数設け、嵌合溝の位置を前記円盤状固定板上における前記羽根部材の位置に対して嵌合溝の開口している方向から見て時計方向に回転させた位置に配置し、嵌合溝に前記羽根部材先端部を嵌合し、各構成ユニットを接続する構成とした。
【選択図】図3
Description
複数の羽根部材を円盤状部材に円筒状に成形し構成ユニット化し、前記構成ユニットの羽根部材を別の構成ユニットの前記円盤状部材に接続して形成される送風機の羽根車であって、
羽根車の羽根部材の材質を合成樹脂材料およびガラス繊維の複合材料とし、羽根車の羽根部材の平均肉厚を0.3〜0.8mmの範囲にて構成し、さらに羽根部材に含まれるガラス繊維を羽根部材の表面の面内に配向させ、
前記構成ユニットの複数の羽根部材は真直に成形されており、
前記円盤状部材の羽根部材が成形された側と反対面に、羽根部材先端を嵌合する嵌合溝を前記羽根部材と同数設け、
前記嵌合溝は、その嵌合溝の中心線位置を前記円盤状部材上における前記羽根部材の位置の中心位置を基準として1度から7度の範囲で前記嵌合溝の開口している方向から見て時計方向に回転させた位置に設け、
前記嵌合溝に前記羽根部材先端部を嵌合する際に羽根先端部が捩じれるように変形して嵌合し、各構成ユニットを接続した。
前記嵌合溝は、その底部は嵌合する羽根部材の先端形状とほぼ同一形状であり、嵌合溝に羽根部材を嵌め込む際に羽根部材の先端部が接触する部分を嵌合溝の中央部から周辺部に向かってその傾斜が徐々に緩やかになる様に変化する傾斜面を設けた。
羽根部材の材質を合成樹脂材料およびガラス繊維の複合材料とし、かつガラス繊維の含有率が重量比率で10%から40%となる樹脂複合材料とした。
羽根部材の材質を合成樹脂材料およびガラス繊維の複合材料とし、当該羽根部材の表面面方向の弾性係数(E’)が2.5×109Pa〜1.2×1010Paである。
図1は本発明の羽根車の正面図、図2は本発明の羽根車の構成ユニット及び嵌合溝の説明図、図3は構成ユニットの嵌合溝の実施形態の説明図、図4は 嵌合溝の断面形状の詳細説明図、図5は羽根部材先端部が嵌合溝に嵌め込まれる過程の説明図、図6は捩じり角度と風量の関係図、図7は捩じり角度と騒音レベルの関係図、図8は本発明(捩じり角度1度から2度、捩じり角度6度から7度)の羽根車の騒音スペクトル図、図9は本発明(捩じり角度2度から3度、捩じり角度5度から6度)の羽根車の騒音スペクトル図、図10は 本発明(捩じり角度3度から5度)の羽根車の騒音スペクトル図、図11は従来品の羽根車の騒音スペクトル図、図12は従来品の説明図、図13は現有品(特許文献1の羽根車)の説明図である。
本発明の図1の羽根車1は、複数の図2の羽根車の構成ユニット2、ボス側円盤状固定板5、及び軸部6とボス部7から構成されている。軸部6は、羽根車1の一方側の端部の構成ユニット2の円盤状部材3に取り付けされている。ボス側円盤状固定板5は、羽根車1の他方側の端部の構成ユニットの羽根部材側に取り付けされている。ボス部7は、ボス側円盤状固定板5に設けられている。
羽根車1の構成ユニット2は、円盤状部材3と羽根部材4から構成されている。材質は、AS樹脂、ABS樹脂またはPP樹脂が使用される。またこれら樹脂とガラス繊維との複合材料を使用することも可能である。ここに記載した樹脂等は一例であり、通常使われる合成樹脂として成形品に一定の強度をもたらす合成樹脂であれば十分使用することができる。またその合成樹脂とガラス繊維の複合材料も使用することができる。円盤状部材3と羽根部材4は、射出成形、プレス法又は押出法などにより一体で成形されている。各構成ユニット2の接続は、超音波溶着法等の接着法により接合することができる。またボス側円盤状固定板5は、羽根車1のボス側の端部の構成ユニット2の羽根部材4と超音波溶着法等の接着法により接合することができる。
羽根車1の構成ユニット2およびボス側円盤状固定板5の材質について説明する。材質としては、AS樹脂、ABS樹脂またはPP樹脂等の合成樹脂を使用することができる。本発明では、後述するように円盤状固定板に設けた嵌合溝に羽根部材の先端を、変形させて嵌め合わせるため、羽根部材の先端が柔軟性を有する平均肉厚とすることが必要である。
尚上記の弾性係数(E’)は、成形した羽根部材から所定の寸法の試験片を作成し粘弾性測定機(ティー・エイ・インスツルメント社製のRSA3)により測定した。また弾性係数の測定は、昇温速度、7.2℃/分、および測定周波数は1Hzにて行った。また弾性係数は、20℃における測定値とした。
またガラス繊維の含有量を増加させると、弾性係数(E’)も増加する傾向にある。ガラス繊維の含有量を重量比で10%から40%に増加させると弾性係数(E’)は、約3倍になる。
次に構成ユニットの接続方法について説明する。図2に示す構成ユニットを接続する場合、円盤状部材3の羽根部材4が成形されていない側に、接続する構成ユニットの羽根部材に対応させて、羽根部材の先端を嵌合させる嵌合溝8(図2(c)参照)を設けている。この嵌合溝に羽根部材の先端を嵌合させ、超音波溶着等の接着法で接続し羽根車を成形する。本発明では、羽根車の騒音性能を向上させるために、この羽根部材を嵌合させる嵌合溝の形状を工夫している。以下、嵌合溝8の実施形態について図3から図5により説明する。尚嵌合溝8は、図2(c)に示すように、構成ユニット2の円盤状部材3に複数個設けられているが、その中の一つ(図中のM部)について詳細説明する。他は同様である。
嵌合溝の本実施形態を図3から図5により説明する。本実施形態の嵌合溝8は、図3に示すようにその溝部の底部は構成ユニットの羽根部材4の先端部とほぼ同形状とし、円盤状部材3に配置する位置を、構成ユニットの羽根部材先端部の形状を円盤状部材3に投影した位置及び形状に対して以下のように位相をずらしたものである。ずらし方は図3のとおりである。図3において一点鎖線は、上述の羽根部材の先端部の形状を円盤状部材に投影した形状であり、嵌合溝8の底部とほぼ同じ形状である。
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に限定されるものではない。
本実施例では、ガラス繊維の含有率が重量比率で全体の20%としたAS樹脂の複合材料により、構成ユニットとボス側円盤状固定板を作製した。構成ユニットの羽根部材は、図2に示す形態であり、その平均肉厚は0.4mm、長さは79mmとし、その枚数は35枚とした。また構成ユニットの直径は、羽根部材4の最外部で、106mmとした。このような構成ユニットは、上記材質の素材により射出成形により成形した。さらにこのような構成ユニット8個と、構成ユニット2と同材質のボス側円盤状固定板5とを超音波溶着法により接合し図1の羽根車を作製した。作製した羽根車は、全長635mm、直径106mm、全重量は385grであった。
本比較例の羽根車は、嵌合溝8の捩じり角度θを嵌合溝の開口している方向から見て時計方向に0度、7.5度、10度とした以外は、実施例と同様にして羽根車を作製した。得られた羽根車の重量は、実施例1と同様であり385grであった。捩じり角度のこの順に比較例1から比較例3とする。
[1]風量特性及び騒音レベル
実施例及び比較例で得られた羽根車について、その風量特性を以下のように評価した。上記の方法により作製された羽根車をエアコン室内機に組み込み、エアコン実機を風量測定装置に設置して、送風量(m3/min)と、羽根車の回転数を測定した。さらにエアコン実機を騒音測定室に壁掛け状態に設置し、騒音レベル(dB(A))を測定した。測定結果を、捩じり角度と風量の関係を図6に、また捩じり角度と同一風量における騒音レベルの関係を図7に示した。
[2]Nz音
上記[2]の騒音特性を測定する際に騒音スペクトル図におけるNz音のレベルを比較評価した。本発明品は、捩じり角度を(捩じり角度1度から2度、捩じり角度6度から7度)、(捩じり角度2度から3度、捩じり角度5度から6度)及び(捩じり角度3度から5度)について図8から図10に示した。現有品の騒音スペクトル図を図11に示した。
図6は、捩じり角度と送風量の関係を示したものである。捩じり角度を0度から増加させると捩じり角度が7度まではほぼ一定であり、捩じり角度7度を超えると急激に減少する傾向がみられた。実施例1から7の発明品においては、安定的な風量が確保できる。
2 羽根車の構成ユニット
3 円盤状部材
4 羽根部材
5 ボス側円盤状固定板
6 軸部
7 ボス部
8 嵌合溝
200 比較例の羽根車(従来品)
300 現有品の羽根車
Claims (4)
- 複数の羽根部材を円盤状部材に円筒状に成形し構成ユニット化し、前記構成ユニットの羽根部材を別の構成ユニットの前記円盤状部材に接続して形成される送風機の羽根車であって、
羽根車の羽根部材の材質を合成樹脂材料およびガラス繊維の複合材料とし、羽根車の羽根部材の平均肉厚を0.3〜0.8mmの範囲にて構成し、さらに羽根部材に含まれるガラス繊維を羽根部材の表面の面内に配向させ、
前記構成ユニットの複数の羽根部材は真直に成形されており、かつ円盤状部材側から先端部に亘りテーパ状に薄くなるようにされ、
前記円盤状部材の羽根部材が成形された側と反対面に、羽根部材先端を嵌合する嵌合溝を羽根部材の中心線位置と嵌合溝の中心位置を一致させて、前記羽根部材と同数設け、
前記嵌合溝は、その嵌合溝の中心線位置を前記円盤状部材上における前記羽根部材の位置の中心位置を基準として1度から7度の範囲で前記嵌合溝の開口している方向から見て羽根部材の嵌合している部分の羽根車の外周側の先端が羽根車の回転軸に近づく方向に回転させた位置に設け、
前記嵌合溝に前記羽根部材先端部を嵌合する際に羽根部材の中心線位置は捩じれがない状態で嵌合し、さらに羽根部材はその全長(L)に対して円盤状部材側から0.6Lから0.7Lの部分は捩じれは無くそれ以外の部分で捩じれが生じ、かつ羽根先端では両端部が捩じれるように変形して嵌合し、各構成ユニットを接続したことを特徴とする羽根車。 - 前記嵌合溝は、その底部は嵌合する羽根部材の先端形状とほぼ同一形状であり、嵌合溝に羽根部材を嵌め込む際に羽根部材の先端部が接触する部分を嵌合溝の中央部から周辺部に向かってその傾斜が徐々に緩やかになる様に変化する傾斜面を設けたことを特徴とする請求項1に記載の羽根車。
- 羽根部材の材質を合成樹脂材料およびガラス繊維の複合材料とし、かつガラス繊維の含有率が重量比率で10%から40%となる樹脂複合材料としたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の羽根車。
- 羽根部材の材質を合成樹脂材料およびガラス繊維の複合材料とし、当該羽根部材の表面面方向の弾性係数(E’)が2.5×109Pa〜1.2×1010Paであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の羽根車。
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