JP6597952B2

JP6597952B2 - 軸流ファン

Info

Publication number: JP6597952B2
Application number: JP2015011645A
Authority: JP
Inventors: 昭宏近藤; 欣公田積; 巌矢嶋; 嘉朗土屋
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-01-23
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2019-10-30
Anticipated expiration: 2035-01-23
Also published as: JP2016136012A

Description

本発明は、軸流ファンに係り、より詳細には、樹脂射出成型で製造する軸流ファンのハブの構造に関する。

従来、軸流ファンは、略円筒形のハブと、前記ハブに所定の角度をもって前記ハブの外周に放射状に取り付けられる複数枚の羽根とを備えており、屋外で使用され、且つ略鉛直上方に空気を吹出すため、前記ハブの内周側に氷雪や粉塵などの異物が固着するのを避けるために、前記ハブの鉛直上方が略平面で閉じられており、前記ハブに前記羽根が保持される部分は、応力を小さくするために、滑らかに丸み付けが行われている構成となっていた（例えば、特許文献１参照）。
また異なる従来の技術で、前記ハブの外周面に加えて上流側の略平面で前記羽根を保持させることで、前記羽根を保持する面積を大きくして、応力を小さくするように構成した上吹き軸流ファンもある。
上記軸流ファンは羽根の前縁付近の保持部分を前記ハブの内周面よりも回転軸側に突出させることによって、ハブの上流側の平面で羽根を保持する面積を大きくして応力を小さくする構成となっており、且つ樹脂射出成型において成型後に樹脂に対して金型が移動できない形状（以下、アンダーカット）にならないようにハブの鉛直上方の端面まで柱状に肉盛りして構成されている。

特開２０１１−１６３２５９号公報

しかしながら、従来の構成では、樹脂射出成型においてアンダーカットを生じさせないために、ハブの下流側の端面まで柱状に肉盛りをしなければならず、樹脂射出成型に係る冷却時間が長くなってしまうという課題を有していた。
本発明は、従来の課題を解決するもので、樹脂射出成型の冷却時間を短縮することができる軸流ファンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、略円筒状のハブの外周面に、複数枚の羽根が樹脂一体成型により形成された軸流ファンにおいて、前記ハブは、中央部分と、前記中央部分の周囲を囲う側壁と、前記中央部分と前記側壁とをつなぐ複数本のリブと、を備え、回転方向の前方の稜線を前縁、後方の稜線を後縁とし、空気が流れてくる方向を上流、流れて行く方向を下流とした場合に、略一定の板厚の略円筒状の前記ハブは、前記羽根の前縁部分における前記リブに対応する部分の側壁を、回転軸側に略一定の板厚のまま凹ませて凹部を形成し、前記凹部に対応する前記ハブの上流側端部は、前記凹部に対応する側壁の外側に突出する形状の突出部を備え、前記羽根が前記ハブの外周面および前記突出部に保持されている、ことを特徴とする。

また、本発明は、前記ハブの下流側は、略平坦な端面で閉じられていることを特徴とする。

本発明によれば、ハブの上流側の略平面で羽根を保持する面積を大きくしつつ、ハブの外周面では回転軸側に凹む凹部を形成したため、樹脂射出成型の冷却時間を短縮できる。

本発明の実施形態に係る室外ユニットの側断面図である。上吹き軸流ファンを上側から見た斜視図である。上吹き軸流ファンを下側から見た斜視図である。羽根がハブの上流側端面で保持された箇所の断面図である。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
本実施形態に係る空気調和装置は、室外ユニット１０と室内ユニット（図示せず）とから構成されており、冷媒配管により接続された冷媒回路に冷媒を流して、冷房運転および暖房運転を行う。室外ユニット１０は、室外に設置され、室外空気と熱交換して冷房運転時には冷媒を凝縮させて外気に熱を放出し、暖房運転時には冷媒を蒸発させて外気から熱を取り込むものである。なお、以下に述べる上下および左右といった方向は、室外ユニット１０を設置した状態でその前面側から見た場合の方向を示している。
図１は、室外ユニット１０の側断面図である。室外ユニット１０は、図１に示すように、略直方体箱形状のユニットケース（筐体）１１を備え、このユニットケース１１は、底板１２と、この底板１２の４隅から鉛直方向に延びる支柱と、前面パネル１５とを有して構成される。底板１２上には、熱交換器２１が配置され、この熱交換器２１はユニットケース１１の前面を除いた３つの側面（左側面、背面及び右側面）を形成し、このユニットケース１１の左側面から背面及び右側面に沿わせて配置されている。

ユニットケース１１には、図１に示すように、熱交換器２１の上部に送風機（送風ファン）２２が配置され、この送風機２２は、熱交換器２１の上方に配置されるファンモーター２３と、このファンモーター２３の軸に取り付けられた上吹き軸流ファン２４とを備えて構成される。

熱交換器２１の上端に相当する位置には、四隅を支える支柱を連結する連結フレーム１６、１６が設けられ、ファンモーター２３は、これら連結フレーム１６、１６間に架け渡された一対の支持フレーム（不図示）に固定される。
上吹き軸流ファン２４の周囲には、上吹き軸流ファン２４の吸込側の空気を吹出側に案内するベルマウス２５が設けられ、このベルマウス２５の吹出開口２５Ａは、上吹き軸流ファン２４への人体などの接触を防止するファンガード２６で覆われる。また、ベルマウス２５の周囲には、発泡スチロール等の断熱材を介して化粧パネル２７が設けられている。
ファンモーター２３により上吹き軸流ファン２４が回転駆動されると、室外ユニット１０の周囲、より具体的には図１中の矢印Ｘで示すように、ユニットケース１１の前面を除いた左側面側、背面側及び右側面側から外気がユニットケース１１内に吸い込まれ、このユニットケース１１の上面部に設けられたベルマウス２５の吹出開口２５Ａを通じて外に排出される。つまり、この室外ユニット１０は、ユニットケース１１の側面から空気を吸い込んで、上面から熱交換後の空気を吹き出す上面吹き出しタイプに構成されている。

ユニットケース１１内には、底板１２上に、冷媒回路の一部を構成する２台の圧縮機３０Ａ，３０Ｂ、アキュムレータ３５、オイルセパレーター３６及びレシーバータンク（図示せず）が設けられるとともに、四方弁（図示せず）や膨張弁（図示せず）といった弁体などの冷媒回路構成部品が配管接続されて収容される。これら冷媒回路構成部品の配管の一端側は、熱交換器２１を介して室内ユニットと配管接続され、当該冷媒回路構成部品の配管の他端側は室内ユニットに配管接続され、これにより、冷媒を循環する冷媒回路が構成される。

アキュムレータ３５、オイルセパレーター３６及びレシーバータンクは、冷媒または冷凍機油を一時的に貯留する圧力容器であり、メンテナンス頻度が低いものである。一方、上記した圧縮機３０Ａ，３０Ｂや冷媒回路構成部品は、モーターやコイル等の電動要素を備えるため、メンテナンス頻度が高い。ユニットケース１１の前面側に底板１２から上方に延びる仕切り板３８が設けられ、この仕切り板３８は、途中まで上方に延びた後に前方に屈曲され、その上端部が電装箱３４に接続されている。ユニットケース１１内は、図１に示すように、仕切り板３８によって、熱交換室３９と機械室４０とに区分けされ、この機械室４０にメンテナンス頻度の高い圧縮機３０Ａ，３０Ｂや冷媒回路構成部品が収容され、熱交換室３９には、メンテナンス頻度の低い熱交換器２１、アキュムレータ３５、オイルセパレーター３６及びレシーバータンクが収容されている。
このため、前面パネル１５を取り外すことによって、作業者が前面側から圧縮機３０Ａ，３０Ｂや電装箱３４内の電装品等のメンテナンス作業を容易に行うことができ、更に、機械室４０に収容された圧縮機３０Ａ，３０Ｂ等の機器は、仕切り板３８により直接雨滴がかかることが防止される。

図２は、上吹き軸流ファン２４の構成を示している。図３は、上吹き軸流ファンを下側から見た斜視図である。また、図４は、羽根がハブの上流側端部で保持された箇所の断面図である。以下の説明において、空気が流れてくる方向を上流、流れて行く方向を下流とする。
この上吹き軸流ファン２４は、射出成型金型を利用した、樹脂一体成型により形成されており、略円筒状のハブ１２４と、ハブ１２４の外周面を囲う側壁１２６と、側壁１２６に一体成型された３枚の羽根１２５とを備えている。また、ハブ１２４の下流側端面１３３は、回転軸と直交する平坦な略平面によって閉じられている。
３枚の羽根１２５は、側壁１２６の高さ方向に延在しており、羽根１２５の基部１２５ａは、側壁１２６の周方向に側壁１２６の下流側端面１３３から上流側端部１３２（図３参照。）にかけて斜めに連続して保持され、また、ハブ１２４の上流側端部１３２で保持されている。

羽根１２５は、上吹き軸流ファン２４の回転方向Ｒの前方の稜線を前縁１２７とし、後方の稜線を後縁１２８としている。前縁１２７は、上吹き軸流ファン２４の外周側ほど回転方向Ｒ前方へ延びており、かつ、上流側へ傾斜している。また、後縁１２８は、上吹き軸流ファン２４の外周側ほど回転方向Ｒ後方へ延びている。
また、羽根１２５は中央部で上流側に凸となるように緩やかに湾曲しており、羽根１２５の厚さは、基部１２５ａ側で最も厚く、上吹き軸流ファン２４の外周側に向かうにつれて薄くなっている。また、前縁１２７は、丸みを帯びて構成されており、後縁１２８は、尖って構成されている。
また、羽根１２５の基部１２５ａは、前縁１２７の側において側壁１２６およびハブ１２４の上流側端部１３２で保持されており、基部１２５ａのうちそれ以外の部分では側壁１２６で保持されている。

側壁１２６には、羽根１２５の前縁１２７部分に対応する部分、すなわち、側壁１２６のうち羽根１２５の基部１２５ａよりも上流側の部分に、ハブ１２４の回転軸１３４側に押し込まれるように凹部１３５が形成されている。
この凹部１３５は、羽根１２５の基部１２５ａの幅方向の幅に加え、回転方向Ｒの前方向にやや延びて形成されている。また、凹部１３５は、凹部１３５の幅方向の中央部付近が最もハブ１２４の回転軸１３４側に押し込まれるように緩やかに傾斜して形成されている。
側壁１２６の板厚は、凹部１３５を含んで、略円筒状の側壁１２６の周方向及び高さ方向に略一定である。

上吹き軸流ファン２４を上流側から見ると、図３に示すように、ハブ１２４は、ボス１４２と、ボス１４２と側壁１２６とをつなぐ複数のリブ１４３（１４３ａ、１４３ｂ）と、を備えている。
このリブ１４３（１４３ａ、１４３ｂ）は、側壁１２６、ボス１４２と略等しい高さであり、所定の厚さを備え、ボス１４２の周方向略均等に９か所形成されている。このリブ１４３（１４３ａ、１４３ｂ）の高さは、側壁１２６の高さと略等しく、リブ１４３（１４３ａ、１４３ｂ）は、ハブ１２４の下流側端面１３３と一体に形成されている。
このリブ１４３のうち、ボス１４２と凹部１３５とをつなぐリブ１４３ａは、ボス１４２と側壁１２６とをつなぐリブ１４３ｂよりも厚く、側壁１２６の厚さと略等しく形成されている。ボス１４２と側壁１２６とをつなぐリブ１４３ｂは、側壁１２６の厚さよりも薄くなるように形成されている。ボス１４２と凹部１３５とをつなぐリブ１４３ａを他のリブ１４３ｂよりも厚く構成することで、側壁１２６のうち凹部１３５の形成される箇所を強固に補強できる。

図４は、羽根がハブの上流側端面で保持された箇所の断面図である。
羽根１２５の基部１２５ａは、側壁１２６の周方向に側壁１２６の下流側端面から上流側端部１３２にかけて斜めに保持され、また、ハブ１２４の上流側端部１３２で、ハブに保持されている。このハブ１２４の上流側端部１３２の厚さＴ２は、図４に示すように、側壁１２６の厚さＴ１よりも厚くなるように形成されている。
また、側壁１２６には、側壁１２６を外側から凹ませる凹部１３５が形成され、側壁１２６の厚さは、略均一に保持されている。このように、側壁１２６の厚さを略均一に保持することで、樹脂射出成型の冷却時間を短縮できる。
側壁１２６には、凹部１３５が形成されることで、上流側端部１３２は、側壁１２６の外側に突出部１２６ａが突出する形状とされている。

以上説明したように、本実施の形態によれば、側壁１２６のうち羽根１２５の基部１２５ａよりも上流側の部分に、ハブ１２４の回転軸１３４側に押し込まれるように凹部１３５を形成した。
そのため、側壁１２６の上流側端部１３２において羽根１２５の基部１２５ａを保持する面積を大きく保ちつつ、すなわち応力の増大を抑制しつつ、側壁１２６の厚さを略均一に薄く保持できる。側壁１２６の厚さを略均一に薄く保持することができるため、射出成型金型を利用した、樹脂一体成型の冷却時間を短縮できる。
また、本実施の形態によれば、樹脂射出成型時の冷却時間を短縮することができるので、時間当たりの生産量の増加やコストダウンが可能となる。
また、ハブ１２４の冷却時間が短縮されることにより、樹脂射出成型時の強度低下や、経時的な変形を抑制できる。
また、上吹き軸流ファン２４の製造にあたりアンダーカットを生じないため、樹脂射出成型での製造が容易になる。

また、本実施の形態によれば、冷却時の体積収縮の偏りが小さくなるので、残留応力の低減に繋がり、強度低下や、経時的な変形を抑制できる。

また、本実施の形態によれば、ボス１４２と、ボス１４２と側壁１２６とをつなぐ複数のリブ１４３（１４３ａ、１４３ｂ）を、周方向略均一に備えたため、ハブ１２４によって剛性を高くすることができで、羽根１２５の変形を小さくできる。

また、本実施の形態によれば、上吹き軸流ファン２４は、モーターシャフトに取り付けられるボス１４２を、円筒状乃至円盤状の金属製の別の部品とし、樹脂射出成型においてボス１４２をインサート成型するか、ボス１４２を成型後に取り付けてもよい。
金属で構成されたボス１４２によって、回転駆動力、すなわちトルクに対する強度を高めることができるので、ボス１４２において樹脂の部分は、側壁１２６の厚さと同様の板厚にすることができ、樹脂射出成型の冷却時間を短縮できる。

また、本実施の形態によれば、凹部１３５を形成したとしても、ハブ１２４の下流側端面１３３は、回転軸と直交する平坦な略平面によって閉じられている。
そのため、側壁１２６の上流側端部１３２において羽根１２５の基部１２５ａを保持する面積を小さくすることなく、また、側壁１２６の厚さを略均一に薄く保持する本構成においても、上吹き軸流ファン２４を上向きに配置した場合に、上方から降り積もるごみ等がハブ１２４の内部にたまることがない。

以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。あくまでも本発明の一実施の態様を例示するものであるから、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更、及び応用が可能である。
例えば、本実施の形態では、上吹き軸流ファン２４を用いたが、略鉛直上方へ送風する送風機のみならず、例えば横方向、斜め方向などへ送風する送風機にも適用できる。

また、例えば、同一の原理に基づく装置、すなわちハブ１２４と羽根１２５とが一体として構成されていて、回転させられることで流体を移動させる装置、すなわちポンプやスクリューや圧縮機等の用途にも適用可能である。

１０室外ユニット
２２送風機
２４上吹き軸流ファン
１２４ハブ
１２５羽根
１２５ａ基部
１２６側壁
１２７前縁
１２８後縁
１３２上流側端部
１３３下流側端面
１３４回転軸
１３５凹部
１４２ボス
１４３（１４３ａ、１４３ｂ）リブ
Ｒ回転方向
Ｔ１、Ｔ２厚さ

Claims

略円筒状のハブの外周面に、複数枚の羽根が樹脂一体成型により形成された軸流ファンにおいて、
前記ハブは、中央部分と、前記中央部分の周囲を囲う側壁と、前記中央部分と前記側壁とをつなぐ複数本のリブと、を備え、
回転方向の前方の稜線を前縁、後方の稜線を後縁とし、空気が流れてくる方向を上流、流れて行く方向を下流とした場合に、
略一定の板厚の略円筒状の前記ハブは、前記羽根の前縁部分における前記リブに対応する部分の側壁を、回転軸側に略一定の板厚のまま凹ませて凹部を形成し、
前記凹部に対応する前記ハブの上流側端部は、前記凹部に対応する側壁の外側に突出する形状の突出部を備え、
前記羽根が前記ハブの外周面および前記突出部に保持されている、
ことを特徴とする軸流ファン。
前記ハブの下流側は、略平坦な端面で閉じられていることを特徴とする請求項１に記載の軸流ファン。