JP6486180B2 - プロペラファン - Google Patents

Description

本発明は、ブレードを回転させて送風するプロペラファンに関する。

モータの回転軸に固定された固定部に対してブレードが接合されたプロペラファンが用いられる。プロペラファンでは、固定部およびブレードがモータによって回転されることで、回転軸に沿った方向に送風を行う。ブレードと固定部との接合部分は、固定部およびブレードの回転によって発生する応力によって破壊されない十分な強度を確保する必要がある。特許文献１には、固定部とブレードとの接合部分に補強板を設けて、強度の補強を行う構成が開示されている。

特開２００２−００５０８６号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、補強板を取り付けることで、プロペラファンの重量が増大してしまう。また、使用材料および部品点数の増加によって、製造コストの増大を招くおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造コストの増大を抑えつつ、ブレードの接合強度の向上を図ることのできるプロペラファンを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、モータの回転軸に固定される固定部と、固定部の外周側に設けられて回転軸から離れる方向に延びる接合部と、接合部に接合されて、固定部の回転によって回転軸に沿って送風させる板状のブレードと、を備え、接合部は、固定部の反対側から固定部に向かう接合部側切欠きが形成されて、接合部側切欠きよりも固定部の回転方向前側となる前側接合部と、接合部側切欠きよりも固定部の回転方向後側となる後側接合部とを有し、ブレードの第１面が前側接合部に接合され、ブレードの第１面の裏面である第２面が後側接合部に接合されることを特徴とする。

本発明にかかるプロペラファンによれば、製造コストの増大を抑えつつ、ブレードの接合強度の向上を図ることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかるプロペラファンを示す図であって、送風方向の上流側から見た斜視図 実施の形態１にかかるプロペラファンを示す図であって、送風方向の下流側から見た斜視図 実施の形態１にかかるプロペラファンを示す図であって、回転軸に対して垂直な方向から見た側面図 実施の形態１におけるスパイダー部の斜視図 実施の形態１におけるブレードの斜視図 実施の形態１における前側接合部および後側接合部とブレードとの接合部分を簡素化して示した側面図 実施の形態１の変形例１にかかるプロペラファンを示す図であって、送風方向の上流側から見た斜視図 実施の形態１の変形例１におけるスパイダー部の斜視図 実施の形態１の変形例１におけるブレードの斜視図 実施の形態１の変形例２にかかるプロペラファンを示す図であって、送風方向の上流側から見た斜視図 実施の形態１の変形例２におけるスパイダー部の斜視図 実施の形態１の変形例２におけるブレードの斜視図 実施の形態１の変形例３にかかるプロペラファンを示す図であって、送風方向の上流側から見た斜視図 実施の形態１の変形例３におけるスパイダー部の斜視図 実施の形態１の変形例３におけるブレードの斜視図

以下に、本発明の実施の形態にかかるプロペラファンを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるプロペラファンを示す図であって、送風方向の上流側から見た斜視図である。図２は、実施の形態１にかかるプロペラファンを示す図であって、送風方向の下流側から見た斜視図である。図３は、実施の形態１にかかるプロペラファンを示す図であって、回転軸に対して垂直な方向から見た側面図である。図４は、実施の形態１におけるスパイダー部の斜視図である。図５は、実施の形態１におけるブレードの斜視図である。

本発明の実施の形態１にかかるプロペラファン１００は、図示しないモータの回転軸４を中心に回転されるスパイダー部１０と、スパイダー部１０に接合される複数のブレード１と、を備える。

図４に示すように、スパイダー部１０は、回転軸４に固定される固定部であるボス部３と、ボス部３の周囲に設けられた板部１１と、板部１１の外周側に設けられて回転軸４から離れる方向に延びる複数の接合部２と、を有する。接合部２は、ボス部３の外周側に設けられると換言できる。ブレード１は、接合部２に接合される。板部１１および接合部２は、一枚板から型取りして形成される。

本実施の形態１では、３枚のブレード１を用いたプロペラファン１００を例示しているがこれに限られず、ブレード１の枚数は２枚または４枚以上であってもよい。なお、以下の説明において、３枚のブレード１は同一形状であり、１枚のブレード１およびそれが接合される部材の形状についてのみ説明する。

プロペラファン１００は、モータの回転軸４が図１および図２の矢印Ｙに示す方向に回転することでボス部３が回転され、それに伴ってスパイダー部１０およびブレード１が回転される。ブレード１が回転することで、回転軸４に沿った方向、すなわち図３の矢印Ｘに示す方向に送風する。ブレード１の外縁のうち、回転方向の前側となる縁部を前側縁部１ａとし、回転方向の後側となる縁部を後側縁部１ｂとする。

図４に示すように、スパイダー部１０に設けられた接合部２には、ボス部３の反対側からボス部３に向かって延びる接合部側切欠き２ｃが形成される。接合部２は、接合部側切欠き２ｃよりもボス部３の回転方向前側となる前側接合部２ａと、接合部側切欠き２ｃよりもボス部３の回転方向後側となる後側接合部２ｂとに分けられる。

本実施の形態１では、前側接合部２ａと後側接合部２ｂとが、ブレード１の異なる面に接合される。図６は、実施の形態１における前側接合部２ａおよび後側接合部２ｂとブレード１との接合部分を簡素化して示した側面図である。図６では、ブレード１および接合部２の曲面で形成されているところを、平坦面で示して図面の簡素化が図られている。

図６に示すように、ブレード１のうち送風方向における下流側を向く第１面１ｃが、前側接合部２ａに接合される。また、ブレード１のうち送風方向上流側を向く第２面１ｄが、後側接合部２ｂに接合される。

このような配置を実現するためには、回転軸４に沿った方向において前側接合部２ａと後側接合部２ｂとの間にブレード１を差し込み可能な空間が形成されている必要がある。すなわち、前側接合部２ａと後側接合部２ｂとが、回転軸４に沿った方向に互いにずらして形成される必要がある。

例えば、ずれのない状態で前側接合部２ａと後側接合部２ｂとを形成した後で、前側接合部２ａおよび後側接合部２ｂの両方またはいずれか一方を曲げることで、前側接合部２ａと後側接合部２ｂとを回転軸４に沿った方向にずらしてもよい。また、最初からずれた状態で前側接合部２ａと後側接合部２ｂとを形成してもよい。

また、ブレード１と接合部２との接合方法は、スポット溶接またはリベットによって接合部５を形成する接合方法が挙げられる。また、接合部２の縁部分でブレード１と溶接する接合方法も挙げられる。

次に、プロペラファン１００で発生する応力について説明する。図３および図６に示すように、ブレード１は、ボス部３と板部１１との接合点Ｐを通って回転軸４に直交する軸直角面Ｒに対して、回転方向に傾斜している。ブレード１を傾斜させるために、ブレード１はねじれた形状を呈する。プロペラファン１００を回転させると、ブレード１の傾斜によって回転軸４に沿った方向、すなわち矢印Ｘに示す方向に、送風されることは上述した通りである。ブレード１が回転方向に傾斜することで、ブレード１のうち前側縁部１ａは軸直角面Ｒよりも送風方向の上流側に位置し、後側縁部１ｂは軸直角面Ｒよりも送風方向下流側に位置する。

プロペラファン１００が回転することで生じた遠心力によって、ブレード１のねじれが復元する方向に力が加わる。これにより、軸直角面Ｒより前側縁部１ａ側にある部位には、送風方向下流側に向けて変形するように応力が発生する。また、軸直角面Ｒより後側縁部１ｂ側にある部位には、送風方向上流側に向けて変形するように応力が発生する。一般的に、ブレード１は、接合部２よりも板厚が薄く形成される。これにより、ブレード１は接合部２よりも変形量が大きくなる。

ここで、本実施の形態１では、ブレード１のうち送風方向下流側に変形させる応力が生じる部位、すなわち軸直角面Ｒより前側縁部１ａ側にある部位は、送風方向下流側を向く第１面１ｃに前側接合部２ａが接合されている。したがって、軸直角面Ｒより前側縁部１ａ側にある部位が変形しようとする力を、前側接合部２ａの面で受けることになり、応力の軽減を図ることができる。

また、ブレード１のうち送風方向上流側に変形させる応力が生じる部位、すなわち軸直角面Ｒより後側縁部１ｂ側にある部位は、送風方向上流側を向く第２面１ｄに後側接合部２ｂが接合されている。したがって、軸直角面Ｒより後側縁部１ｂ側にある部位が変形しようとする力を、後側接合部２ｂの面で受けることになり、応力の軽減を図ることができる。

このように、接合部２を前側接合部２ａと後側接合部２ｂとに分け、それぞれが接合される面を第１面１ｃと第２面１ｄとに異ならせることで、ブレード１と接合部２との接合部分に生じる応力の軽減を図ることができる。これは、ブレード１と接合部２との接合強度の向上を図ることができると換言することができる。したがって、ブレード１と接合部２との接合強度を補強する補強部材を不要として、使用材料および部品点数の削減を図り、製造コストの抑制を図ることができる。

なお、ブレード１と接合部２との接合部分に生じる応力の軽減を図る観点から、接合部２に形成される接合部側切欠き２ｃの位置は、軸直角面Ｒと重なる位置とすることが好ましい。

なお、接合部２を前側接合部２ａと後側接合部２ｂとに分けずに、ブレード１の第１面１ｃと接合した場合には、軸直角面Ｒより後側縁部１ｂ側にある部位の変形しようとする方向と逆側の面から接合部２が接合されることになる。この場合、接合部２のうち後側縁部１ｂ側となる端部がブレード１の変形の支点になるため、応力が集中しやすくなる。そのため、ブレード１と接合部２との接合強度を補強するために、部品点数の増加または使用材料の増加等を招く可能性がある。

接合部２を前側接合部２ａと後側接合部２ｂとに分けずに、ブレード１の第２面１ｄと接合した場合には、同様の理由によって接合部２のうち前側縁部１ａ側となる端部に応力が集中しやすくなり、部品点数の増加または使用材料の増加等を招く可能性がある。

また、ブレード１を接合部側切欠き２ｃに嵌め込むことでブレード１の位置決めができるため、ブレード１とスパイダー部１０との組立作業の容易化を図ることができる。

なお、前側接合部２ａと後側接合部２ｂとが接合される面が、上述した例と逆であっても、ブレード１を挟み込んで保持する構成による接合強度の向上を図ることが可能である。

図７は、実施の形態１の変形例１にかかるプロペラファン１００を示す図であって、送風方向の上流側から見た斜視図である。図８は、実施の形態１の変形例１におけるスパイダー部１０の斜視図である。図９は、実施の形態１の変形例１におけるブレード１の斜視図である。本変形例１では、ブレード１にブレード側切欠き１ｅが形成されており、ブレード側切欠き１ｅと接合部側切欠き２ｃとが嵌り合う。ブレード側切欠き１ｅと接合部側切欠き２ｃとが嵌り合うことで、ブレード１とスパイダー部１０との組立時における位置決めがより確実に行えるため、組立作業のより一層の容易化を図ることができる。また、ブレード１にブレード側切欠き１ｅを形成することで、接合部側切欠き２ｃの短縮化を図ることができる。接合部側切欠き２ｃの短縮化を図ることで、前側接合部２ａと後側接合部２ｂで発生する応力を抑えることができる。また、ブレード１にブレード側切欠き１ｅを形成することで、接合部２へのブレード１の差し込み量を図１および図２に示した例と同様に確保することができる。これにより、ブレード１の内径側端部の位置も、図１および図２に示した例と同様の位置にできるので、翼面積の減少を抑えることができる。

図１０は、実施の形態１の変形例２にかかるプロペラファン１００を示す図であって、送風方向の上流側から見た斜視図である。図１１は、実施の形態１の変形例２におけるスパイダー部１０の斜視図である。図１２は、実施の形態１の変形例２におけるブレード１の斜視図である。

本変形例２では、ブレード１の第２面１ｄのうち、後側接合部２ｂと重なる部分に凹み１ｆが形成されている。これにより、ブレード１の第２面１ｄ側での後側接合部２ｂの突出量を抑えることができる。すなわち、ブレード１の第２面１ｄ側の凹凸を少なくすることができる。これにより、プロペラファン１００の回転時における第２面１ｄからの空気の剥離を抑えることができる。したがって、第２面１ｄからの空気の剥離によって発生する騒音を抑えることができる。

また、凹み１ｆを形成することで、前側接合部２ａと後側接合部２ｂとの間に必要な回転軸４に沿った方向へのずれ量も小さくすることができるため、スパイダー部１０の加工の容易化が図られる。これにより、スパイダー部１０の加工費用の抑制を図ることができる。

なお、ブレード１の第２面１ｄ側の凹凸を少なくして騒音の発生を抑えるという観点からは、凹み１ｆの深さと後側接合部２ｂの厚さとを等しくすることが好ましい。なお、凹み１ｆの深さと後側接合部２ｂの厚さが等しい場合には、凹み１ｆの深さと後側接合部２ｂの厚さが略等しい場合も含まれる。また、ブレード１の第１面１ｃ側で、前側接合部２ａと重なる部分に凹みを形成してもよい。

図１３は、実施の形態１の変形例３にかかるプロペラファン１００を示す図であって、送風方向の上流側から見た斜視図である。図１４は、実施の形態１の変形例３におけるスパイダー部１０の斜視図である。図１５は、実施の形態１の変形例３におけるブレード１の斜視図である。

本変形例３では、上記変形例１と上記変形例２とを組み合わせた構成となっており、ブレード１にブレード側切欠き１ｅが形成され、ブレード１の第２面１ｄのうち、後側接合部２ｂと重なる部分に凹み１ｆが形成されている。

これにより、ブレード１とスパイダー部１０との組立作業のより一層の容易化および第２面１ｄからの空気の剥離によって発生する騒音の抑制を図ることができる。

なお、スパイダー部１０は、ボス部３、板部１１、および接合部２が一体となって形成されてもよいし、別々の部品とされたボス部３、板部１１、および接合部２を接合して形成されてもよい。また、接合部２とブレード１とが同じ材料で構成されて、同種材料同士の接合とされてもよいし、接合部２とブレード１とが異なる材料で構成されて、異種材料同士の接合とされてもよい。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ ブレード、１ａ 前側縁部、１ｂ 後側縁部、１ｃ 第１面、１ｄ 第２面、１ｅ ブレード側切欠き、１ｆ 凹み、２ 接合部、２ａ 前側接合部、２ｂ 後側接合部、２ｃ 接合部側切欠き、３ ボス部（固定部）、４ 回転軸、５ 接合部、１０ スパイダー部、１１ 板部、１００ プロペラファン。

Claims (4)

1. モータの回転軸に固定される固定部と、
   前記固定部の外周側に設けられて前記回転軸から離れる方向に延びる接合部と、
   前記接合部に接合されて、前記固定部の回転によって前記回転軸に沿って送風させる板状のブレードと、を備え、
   前記接合部は、前記固定部の反対側から前記固定部に向かう接合部側切欠きが形成されて、前記接合部側切欠きよりも前記固定部の回転方向前側となる前側接合部と、前記接合部側切欠きよりも前記固定部の回転方向後側となる後側接合部とを有し、
   前記ブレードの第１面が前記前側接合部に接合され、前記ブレードの前記第１面の裏面である第２面が前記後側接合部に接合され、
   前記ブレードの前記第１面は、送風方向における下流側を向く面であり、
   前記ブレードの前記第２面は、送風方向における上流側を向く面であり、
   前記前側接合部と前記後側接合部とは、前記回転軸に沿った方向に互いにずらして形成されることを特徴とするプロペラファン。
2. 前記ブレードの前記第２面のうち、前記後側接合部と重なる部分に凹みが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプロペラファン。
3. 前記凹みの深さと前記後側接合部の厚さとが等しいことを特徴とする請求項２に記載のプロペラファン。
4. 前記ブレードには、前記接合部側切欠きと嵌り合うブレード側切欠きが形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のプロペラファン。

Images