JPH03253796A - 渦流ブロワの羽根車及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、渦流ブロワの羽根車及びその製造方法に係り
、特に３次元形状のブレードを備えた渦流ブロワに好適
な羽根車及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、渦流ブロワに対する小型軽量化、高吐出圧力化、
それに低騒音化などに対する要求の高まりに応じて、そ
の羽根車の形状や構造についての提案が種々見られるよ
うになっているが、その中の１提案として、羽根車ブレ
ードの３次元形状化がある。

そして、このような３次元形状のブレードを備えた渦流
ブロワの実用化に伴って、その製造方法が大きな課題と
なってきている。つまり、従来の２次元形状のブレード
を有する渦流ブロワの羽根車は、比較的簡単な形状なた
め、主としてダイキャストなど、鋳造により製造されて
いるが、この従来技術のように、鍛造によっていたので
は、羽根車ブレードの３次元形状化により製造が困難に
なってゆくからである。

そこで、このような課題の解決策として、例えば特開昭
５１−５７０１１号公報では、このような羽根車を鋳造
で製造する際、羽根車を回転軸方向に２分割構成とし、
鋳造後、結合して羽根車を完成させることにより、鋳型
の中子が不要に出来るようにした方法について提案して
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、羽根車ブレードの高度な３次元形状化
についての充分な配慮がされておらず、より一層複雑な
形状になってゆく羽根車については、対応が困難である
という問題があった。つまり、このような複雑な形状を
有する羽根車の製造には、一般にダイカストや金型鋳造
が用いられるが、このとき、ブレードが３次元形状を呈
してい４− ると、鋳造型から製品が外れなくなってしまうので、対
応出来なくなってしまうのである。

本発明の目的は、かなり複雑な形状の渦流ブロワの羽根
車にも容易に対応出来、羽根車ブレードの一層の３次元
形状化が可能で、渦流ブロワの高性能化が充分に得られ
るようにした、渦流ブロワの羽根車及びその製造方法を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、ブレードケーシン
グと複数のブレードとを有する渦流ブロワの羽根車にお
いて、そのブレードケーシングとブレードとを別部材と
し、ブレードケーシングにブレードを組付けた羽根車を
使用するようにしたものであり、さらに他の本発明は、
ブレードケーシングだけを独立に形成する工程と、ブレ
ードだけを独立に形成する工程と、ブレードをブレード
ケーシングに取付ける工程とにより羽根車を製造するよ
うにしたものである。

［作用］ ブレードケーシングとブレードとが別々に製造できるた
め、羽根車全体として見た場合には３次元形状を呈する
ものでも、ブレードケーシング、及びブレードをそれぞ
れの部材とした場合には、鋳造型としては２次元的な開
閉のものでよく、ダイカストや金型鋳造により容易に製
造可能になる。

特に、ブレードについては、かなり複雑な形状のものに
なっていても、そのまま対応可能で、ダイカストや金型
鋳造のほか、プレス成型による対応も可能になり、高度
な３次元形状の羽根車でも容易に量産可能になる。

〔実施例］ 以下、本発明による渦流ブロワの羽根車及びその製造方
法について、図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明による渦流ブロワの一実施例で、１は羽
根車、２は昇圧路３を形成するケーシング、４は羽根車
１を駆動する電動機である。

昇圧路３は羽根車１の回転中心、つまり電動機４の回転
軸中心線５を中心とする円弧状に形成さ＝６ れており、回転軸中心線５と平行に開口し、且つ、図示
のように半円弧状の溝として形成されている。

６はブレードケーシング、７は環状溝、８はブレードで
、ブレードケーシング６とブレード８とは別部材として
製作されたのち、組み合わされて羽根車１となる。

ブレードケーシング６に形成されている環状溝７は、回
転軸中心線５を中心とする同心円からなる環状溝として
形成されており、その中に、それを横切る方向に複数の
ブレード８が取付けられている。

このとき、これらのブレード８は、第２図に示すように
、回転軸中心線５から放射方向に向かうようにして取付
ける場合と、第３図に示すように、放射方向から所定の
角度傾けて取付ける場合と、それに第４図に示すように
、ブレード自体が曲線をなすように取付ける場合とがあ
る。

また、このときの回転軸中心線５を中心とする円周に沿
って切断した断面形状も、第５図に示すように、各ブレ
ードとも回転軸中心線５と平行になっている場合と、第
６図に示すように、ブレードが湾曲している場合とがあ
る。

次に、ブレードケーシング６に対するブレード８の取付
について説明する。

まず、第１図の実施例は、ブレード８に形成しである突
起部９を用いたかしめ（加締）工法によるもので、第７
図（ａ）に示すように、突起部９ａ、９ｂを有するブレ
ード８を用意し、これに応じて同図（ｂ）に示すように
、ブレードケーシング６にも貫通孔１０ａと切欠部１０
ｂを設けておく。そして、ブレード８の突起部９ａは貫
通孔１０ａに、また突起部９ｂは切欠部１０ｂに挿入し
た後、突起部９ａの先端部に、塑性変形加工の一種であ
るかしめ加工を施すことにより締め付け、ブレード８を
ブレードケーシング６に取付けるのである。

このときのかしめ加工の方法としては、冷間加工、熱間
加工の何れでも良いが、加工部の外観は熱間加工による
ほうが良好である。

そこで、熱間加工による場合の実施例について説明する
と、第８図（ａ）に示すように、耐熱鋼や− ステンレス鋼などの所定の導電特性と高温強度特性とを
有する材料から作られた上部電極１１と、銅などの導電
材料から作られた下部電極１２を用意し、下部電極１２
の上にブレードケーシング６を位置決めしてから、上部
電極１１により突起部９ａを加圧し、これらの電極１１
．１２間に通電することにより、この突起部９ａを加熱
しながら加圧によるかしめ加工するのである。なお、こ
れらの電極１１．１２としては、銅などの導電材料を用
いても加工可能であるが、このときでも、入力エネルギ
ーを減少させるためには、突起部９ａ側の電極１１の材
料としては、やはり耐熱鋼やステンレス鋼などが望まし
い。

このとき、第８図（ｂ）に示すように、環状溝７の形状
に合わせてブレード８をプレス加工し、これにより縁部
８ａを形成しておくようにすれば、かしめ加工時でのブ
レード８の安定性が増し、且つ、さらに良好な空密性を
与えることが出来る。

次に、第９図は、本発明の他の一実施例で、羽根車１の
回転軸中心線５を中心とする円周に沿って切断した断面
形状で示してあり、まず、第９図（ａ）の実施例では、
ブレードケーシング６の環状溝７の内周に、ブレード８
の厚みよりも若干幅の狭い挿入溝１３を形成し、この挿
入溝１３内にブレード８を圧入することにより、ブレー
ドケーシング６ヘブレード８を取付けるようにしたもの
で、この実施例によれば、ブレードケーシング６とブレ
ード８間での空密性が更に良好になり、吐出圧の向上に
有効である。

また、第９図（ｂ）の実施例は、さらにブレード８にか
しめ用の突起部９を設け、第９図（ａ）の実施例にかし
め工法を併用したもので、さらに優れた強度を得ること
が出来る。

第１０図は更に本発明の一実施例で、ブレードケーシン
グ６に設けである貫通孔１０ａに、ブレード８の突起部
９ａを挿入し、この突起部９ａのブレードケーシング６
の外側に突き出た部分９ａを、ブレード押え１４でブレ
ード８を押えながら、矢印口の方向に強制的に回転させ
られているロール１５を矢印イの方向に移動させて曲げ
加工する０− のである。なお、この曲げ加工が塑性変形加工の一種で
あることは言うまでもない。

ところで、この第１０図の実施例では、ブレードケーシ
ング６を固定した状態で、ロール１５を矢印イの方向に
動かし、矢印口で示すように回転させながら曲げ加工す
る場合のものであるが、反対に、ロール１５は回転だけ
させて移動は止め、固定した状態でブレードケーシング
６を矢印イとは反対の方向に動かして曲げ加工しても良
い。なお、この実施例では、ロール１５を矢印口の方向
、つまり、このロール１５による曲げ加工に際して、部
分９ａ’を引き込む方向に、強制的に回転させており、
この結果、曲げ加工によるかしめ状態が充分強固に得ら
れることになる。しかして、このロール１５の回転をフ
リーにし、曲げ加工時には、矢印口とは反対の方向に自
由回転するようにしてもよいことは言うまでもない。

第１０図の実施例における加工方法を更に具体的に示し
たのが第１１図で、同図（ａ）は上面図、（ｂ）は側断
面図で、ロール１５は回転円板１５ａに取付けてあり、
従って、この回転円板１５ａとブレード押え１４間に加
圧した状態で、この回転円板１５ａを矢印ハの方向に回
動させてやることにより、ブレードケーシング６の外側
に突き出た部分９ａ’を曲げ加工することかできる。な
お、このとき、ロール１５の個数としては、最小限１個
あればよい筈ではあるが、図示のように、少なくとも３
個設けるのが、安定した加工を得るための条件となるこ
とは言うまでもない。

次に、上記実施例におけるブレードケーシング６に設け
である貫通孔１０ａの形状について、第１２図により説
明する。

まず、第１２図（ａ）は、貫通孔１０ａの横断面形状を
直線状にしたものであるが、同図（ｂ）はブレードケー
シング６の内側にテーパ一部１６を設けたもの、更に同
図（ｃ）はテーパ一部１６に加えてブレードケーシング
６の外側に切欠部１７を設けたものであり、更には、こ
れらの組合せによる実施例も考えられる。

次に、これらの実施例の優劣についてみると、１ ＝１２ まず、貫通孔１０ａにブレード８の突起部９ａを挿入す
るときの作業性では、テーパ一部１６を有する第１２図
（ｂ）、（ｃ）の実施例が同図（ａ）の実施例よりも優
る。

そこで、これら第１２図（ｂ）、（Ｃ）の実施例の間で
見てみると、まず、第１２図（ｂ）の実施例では、第１
３図（ａ）に示すように、ロール１５による折り曲げ加
工時に、突起部９ａの最小曲率半径Ｒ−０になり、この
結果、曲げ外周部１８での最大伸び率＝１００％近くに
なって、ブレード８の材質によっては曲げ割れ発生の虞
れを生じる。

一方、第１２図（ｃ）の実施例では、第１３図（ｂ）に
示すように、切欠部１７による逃げにより、突起部９ａ
の最小曲率半径Ｒ，＞Ｏが与えられることになり、曲げ
割れ発生を充分に回避し、良好な加工を容易に得ること
ができる。

しかして、ブレード８に曲げ割れ発生の虞れの無い、或
いは、その虞れの少ない材料を用い、これに第１２図（
ｂ）の実施例を適用し、第１４図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ
）に示すように、ロール１５による折り曲げ加工を施し
た際には、まず同図（１））に示すように、折り曲げ加
工中、ブレードケーシング６の貫通孔１０ａの折り曲げ
部近傍に弾性変形限度内での変形Ａ、を生じ、この後、
同図（Ｃ）に示すように、加工終了後にも、この変形Ａ
１によって弾性変形Ａ２を生じる。この結果、以後、ブ
レード８には、この残留した弾性変形Ａ２による応力が
与えられた状態のままになるため、結局、この実施例に
よれば、曲げ加工部でのゆるみ止め防止機能を充分に与
えることがでる。

次に、第１５図は、本発明の更に別の一実施例で、この
実施例は、ブレードケーシング６の切欠部１０ｂにブレ
ード８の突起部９ｂを挿入した後、通電加熱による熱聞
かしめ加工し、締結するようにしたもので、このため、
まず、同図（ａ）の実施例では、図示のように、耐熱鋼
やステンレス鋼など所定の導電特性と高温強度特性を有
する材料からなる上部型ｐｆ！１１と下部電極１２の間
にブレードケーシング６を所定の状態で位置決めし、上
部電極１１により突起部９ｂを加圧し、これら上部３− ４ 電極】１と下部電極１２の間に直接通電することにより
、突起部９ｂを通電加熱し、熱聞かしめ加工するように
したものである。

ところで、この第１５図（ａ）の実施例は、ブレードケ
ーシング６もブレード８も共に導電性材料である必要が
有り、且つ、このとき、ブレードケ・−シング６が加熱
による影響を受けるのを避けたい材料の場合には不向き
である。

そこで、このような制約を受Ｇづたくない場合に適した
実施例として、第１５図（ｂ）の実施例がある。すなわ
ち、この第１５図（ｂ）の実施例は、ワーク受け１９を
用い、これによりブレードケーシング６を位置決めし、
耐熱鋼やステンレス鋼など所定の導電特性と高温強度特
性を有する材料からなる電極１１により、ブレード８の
両側にある突起部９ｂを加圧し、これら２個の突起部９
ｂ間に直列に通電して加熱し、熱聞かしめ加工するので
ある。

従って、この第１５図（ｂ）の実施例によれば、ブレー
ド８か導電性を備えていればよく、ブレードケーシング
６の導電性は問題にならないから、ブレードケーシング
６が非導電性の材料で作られていても良く、また、ブレ
ードケーシング６が直接加熱されることもないから、加
熱による影響を避けたい材料の場合でも容易に熱間がし
め加工により製造が可能である。

次に、ブレードケーシング６に形成しである切欠部Ｊｏ
ｂの形状について説明する。

まず、第１６図（ａ）は平面状の壁面１０ｃをもった、
単純な形状を有する切欠部１０ａを示したもので、この
実施例によっても充分に本発明の効果を得ることができ
るか、更に第１６図（ｂ）に示すように、壁面１０ｃの
一部にくぼみ部１０ｄをもうけ、これに対応してブ１ノ
ード８の突起部９ｂにも第２の突起部９ｃを形成してや
れば、上記したかしめ加工に際して、突起部９ｃが塑性
変形した部分がくぼみ部１０ｄ内に流動し充填されるの
で、更に強固な締結が得られ、高い強度の羽根車を容易
に作成することができる。

次に、更に別の本発明の一実施例を第１７図に５ ６ 示す。

この第１７図の実施例は、ブレード８の突起部９ａ、９
ｂの双方のブレードケーシング６に対する取付加工に、
折り曲げ加工を適用した場合のもので、同図（ａ）の平
面図と、そのＡ−Ａ断面図である同図（ｂ）、それにＢ
−Ｂ断面図である同図（ｃ）から明らかなように、ブレ
ード８の突起部９ａのみならず、突起部９ｂに対しても
、上記したように、ロール１５による折り曲げ加工を施
したものである。

第１８図（ａ）は更に本発明の他の一実施例で、ブレー
ドケーシング６の環状溝７の内面とブレード８との接合
部分に現われる隅角部に充填材２０を設けたものである
。

この充填材２０は上記した空密性の向上に役立つだけで
はなく、隅角部の形状を曲面化して空気の流れをスムー
ズにする働ぎをするので、渦流ブロワの特性改善に極め
て有効である。

第１８図（ｂ）は充填材２０を設けるための一実施例で
、ブレード８の材料として、本体材８ａの両面に、この
本体材８ａよりも融点の低い金属材料からなる被覆材８
ｂを有するものを用い、ブレードケーシング６に組付け
たあと、加熱雰囲気中で被覆材８ｂを溶融させ、第１８
図（ａ）に示すように、充填材２０を形成させるのであ
る。つまり、被覆材８ｂの加熱溶融により液状化した被
覆材８ｂは隅角部に集まるから、そこで冷却してやれば
所定の形状に固まり、充填材２０が形成されるのである
。

ところで、このような被覆材の溶融による充填材の形成
処理は、いわゆるロー付は処理となるので、所定のフラ
ックスの塗布を必要とし、且つ、その結果、フラックス
の除去も必要になる。

そこで、このようなフラックスの使用に伴う問題点のな
い、本発明の一実施例について、第１９図により説明す
る。

この第１９図の実施例は、超ａ波噴流式はんだ付は法に
よるもので、図において、２１は噴流式はんだ槽、２２
は超音波発振子、２３は溶融状態にあるはんだで、超音
波発振子２２を動作させる７ ８ と溶融はんだ２３が上方に噴流状態となって現われるよ
うになっている。

そこで、ブレードケーシング６にブレード８が突起部の
かしめや、挿入溝への圧入などの工法により取付けられ
ている羽根車ｌを、図示のように位置決めし、矢印二の
ように回転させてやれば、溶融はんだがブレードケーシ
ング６の環状溝内に噴射され、はんだにより、第１８図
（ａ）に示すように、充填材２０が形成され、かつ、ブ
レードケーシング６に対するブレード８の取（＝ｔの強
化も得られることになる。

この実施例によれば、超音波のエロージョン作用により
、はんだ付は面の酸化膜が破壊されるので、フラックス
の塗布は不要で、空密性と空力特性の極めて良好な羽根
車を効率的に、且つ、容易に得ることが出来る。

ところで、第９図の実施例の場合、ブレードケーシング
６の挿入溝１３にブレード８を挿入する前、この挿入溝
１３の中に適当な接着剤を塗布しておくようにしても良
い。

こうすることにより、ブレード８を挿入溝１３に圧入し
たとき、この接着剤の一部が隅角部にはみ出し、ここで
、あたかも充填材２０を設けたように固化するので、そ
の後、特にこの充填材をもうけるための作業工程を行な
うこと無く、容易に充填材２０を設けることが出来、従
って、これも本発明の実施例ということができる。

上記したように、本発明によれば、かなり複雑な３次元
形状のブレードを有する羽根車でも、容易に製造出来る
ので、ここで本発明により使用される３次元形状のブレ
ードについて、第２０図により説明する。

まず、第２０図（ａ）は断面形状が円弧状をしたブレー
ドの例、次に同図（ｂ）は、同じく中央で折れ曲がった
形状をしたブレードの例、そして同図（ｃ）はＳ字断面
形状のブレードの例である。

本発明によれば、これら第２０図（ａ）〜（ｃ）に示す
ような、複雑な３次元形状のブレードが任意に採用でき
るから、理論上、経験上から導きだせる、どのような形
状の羽根車でも自由に取り入れ９ ０ ることか出来、渦流ブロワの高性能化を充分に追及する
ことができる。

ところで、以上のように、本発明によれば、渦流ブロワ
の羽根車を構成するブレードケーシングとブレードとが
夫々別の部材で構成されているから、その製造方法も、
まず、ブレードケーシング自体を作成する工程と、ブレ
ードを作成する工程と、そのあと、これらの部材を組付
けて羽根車を完成させる工程とに分けることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ブレードケーシングと複数のブレード
とを有する渦流ブロワの羽根車において、そのブレード
ケーシングとブレードとを別部材とし、ブレードケーシ
ングにブレードを組付けて羽根車としているので、以下
に説明するような優れた効果を容易に得ることができる
。

■　このような羽根車の製造には、ダイカストや低圧鋳
造による方法が多く用いられるが、この場合、従来技術
では、湯回りなどの問題が有るため、その肉厚寸法の低
減が困難であり、結果として羽根車の慣性２次モーメン
ト（ＧＤ”）の低減も困難であり、駆動用電動機を小型
化出来ない。

しかしながら、本発明によれば、プレードケーシングと
ブレードとを別部材として作成できるので、湯回りなど
を考慮することなく、必要な肉厚の低減が可能で、駆動
に必要な電動機を充分に小型化することができる。

■　かなり複雑な形状の、渦流ブロワの羽根車であって
も、それら単体としては比較的単純な形状のブレードケ
ーシングとブレードとに分けて作成できるので、ダイカ
ストや鋳造に使用する金型がローコストにでき、生産数
量が少ない場合でも容易に対応できる。

■　ブレードケーシングとブレードとに分けて作成でき
るので、これらの組合せにより、さらに異なった特性の
羽根車を得ることが出来、ローコストで多品種のブロワ
に容易に対応できる。

■　鋳型に中子を用いなくでも、例えば３次元１ ２ 形状なと、極めて複雑な形状の羽根車にも容易に対応で
き、高性能の渦流ブロワをローコストで確実に提供する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による羽根車を備えた渦流ブロワの一実
施例を示す一部断面図、第２図、第３図、それに第４図
はそれぞれ本発明による羽根車の実施例を示す正面図、
第５図及び第６図はそれぞれ本発明の実施例を示す断面
図、第７図は本発明の一実施例におけるブレードケーシ
ングとブレードの説明図、第８図は本発明の一実施例に
おけるかしめ工法の説明図、第９図は本発明の一実施例
における挿入溝の説明図、第１０図は本発明の一実施例
における曲げ工法の説明図、第１１図は本発明の一実施
例において使用される曲げ加工装置の説明図、第１２図
は貫通孔の実施例を示す説明図、第１３図は貫通孔の形
状によるｌＩＩげ加工の違いを表わす説明図、第１４図
は貫通孔の形状による曲げ加工後の取付応力の発生を示
す説明図、第１５図は本発明の一実施例における通電加
熱によるかしめ工法の説明図、第１６図は形状を異にし
た切欠部の説明図、第１７図は本発明における曲げ加工
の他の一実施例を示す説明図、第１８図は本発明による
充填材を使用した一実施例の説明図、第１９図は本発明
において使用される超音波はんだ装置の説明図、第２０
図は本発明において使用されるブレードの形状説明図で
ある。 ■・・・・・・羽根車、２・・・・・・ケーシング、３
・・・・・・昇圧路、４・・・・・・電動機、５・・・
・・・回転軸中心線、６・・・・・・ブレードケーシン
グ、７・・・・・・環状溝、８・・・・・・ブレード、
９・・・・・突起部。 ＼ １く

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転軸を中心とした環状の溝を有するブレードケー
   シングと、このブレードケーシングの上記環状の溝内に
   、この環状の溝を横切って円周方向に区画する複数のブ
   レードを備えた渦流ブロワの羽根車において、上記ブレ
   ードケーシングと、上記ブレードとが別体に形成され、
   複数のブレードをブレードケーシングの上記環状の溝内
   に組付けることにより構成されていることを特徴とする
   渦流ブロワの羽根車。 ２、請求項１の発明において、上記ブレードケーシング
   が上記環状の溝内にブレード挿入溝を有し、このブレー
   ド挿入溝内に上記ブレードの周辺部が嵌入されているこ
   とを特徴とする渦流ブロワの羽根車。 ３、請求項１又は請求項２の発明において、上記ブレー
   ドケーシングが上記環状の溝内に貫通孔を、そして上記
   ブレードがその周辺部に突起部をそれぞれ有し、上記ブ
   レードケーシングに対する上記ブレードの組付けが、上
   記貫通孔に上記突起部を挿入後、該突起部に与えられる
   塑性変形工法により行なわれていることを特徴とする渦
   流ブロワの羽根車。 ４、請求項３の発明において、上記貫通孔に上記突起部
   を挿入後、該突起部に与えられる上記塑性変形工法がか
   しめ工法であることを特徴とする渦流ブロワの羽根車。 ５、請求項３の発明において、上記貫通孔に上記突起部
   を挿入後、該突起部に与えられる上記塑性変形工法が曲
   げ工法であることを特徴とする渦流ブロワの羽根車。 ６、回転軸を中心とした環状の溝を有するブレードケー
   シングと、このブレードケーシングの上記環状の溝内に
   、この環状の溝を横切って円周方向に区画する複数のブ
   レードを備えた渦流ブロワの羽根車の製造方法において
   、上記ブレードケーシングだけを独立に形成する工程と
   、上記ブレードだけを独立に形成する工程と、複数のブ
   レードをブレードケーシングの上記溝内に取付ける工程
   とで構成されていることを特徴とする渦流ブロワの羽根
   車の製造方法。