JPH0654118B2 - 遠心送風機の羽根車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ この発明は、遠心送風機の羽根車に係わり、さらに詳し
くは、羽根、心板および側板が一体成形された羽根車の
羽根の改良に関する。

［従来の技術］ 遠心送風機の羽根車は、たとえば特開昭５３−１３４２
０８号公報や特開昭５３−１３４２０９号公報に記載さ
れているように、側板と、側板の内径よりも大きな外径
をもつ心板と、心板の中心に配置され、回転軸を受け入
れおよび固定のための孔をもつボスと、ひとつの円上に
位置しかつこの円の半径線に対してある角度で傾けて心
板と側板との間に配置されかつこれらに結合されている
と共に、流体が圧力を受ける羽根前面およびこれと反対
にある背面を具備していて、回転すると、流体が側板に
ある中央開口から羽根に導かれ、羽根によって圧力を受
け、側板および心板の間から吐出されるようになってい
る。

このような羽根車は、一般に、羽根、心板および側板を
別々につくり、これらを組み立てることによって製作さ
れる。しかし、組み立て精度のばらつきを避けられず、
寸法精度および機械的強度が低いばかりか、大きさ、位
置および角度の異なる不つりあいを多数もつことになる
ため、組み立てた後に動的つりあいの調整作業を必須と
し、さらに、接合が経年変化などによって弱くなると分
解するおそれもある。このため、一部を合成樹脂によっ
て一体成形し、樹脂成形された残部を接合することによ
って、あるいは全体を合成樹脂によって一体成形するこ
とが提案されている。たとえば、実開昭５７−８９８９
７号公報には、心板および羽根を一体成形し、側板を別
成形し、これらを溶剤などによって接合した羽根車が記
載されている。さらに、特公昭５２−４９５６９号公報
および実開昭５４−１１７５０８号公報には、流体入口
側にある側板の内径を流体出口側にある心板の外径より
も大きくして、羽根、心板および側板を二つの成形型に
よって一体成形している羽根車が記載されている。

［発明が解決しようとする課題］ これらのうち、全体を一体成形された羽根車は、組み立
て後に動的つりあいの調整を必要としないので製作を低
コストでおこなえ、しかも寸法精度および機械的強度の
高いものにすることができるが、後述のように、成形型
の合わせ面を羽根上に配置せざるをえないため、段差が
羽根表面に生じ、このために流体のスムーズな流れが阻
害され、また過流を発生し、性能が低下すると共に、騒
音も大きくなるという欠点がある。以下、これを第１図
ないし第６図について説明する。

第１図および第２図は、本発明と同日付で出願人が別途
特許出願した一体成形方法によってつくられた羽根車の
一例を示している。

この羽根車は、中央開口をもつ側板４と、モータの回転
軸などに結合される心板２と、心板と側板との間に配置
されかつこれらに結合されている羽根３とを具備してい
る。側板４は、この羽根車の回転中心軸方向に延びる部
分およびこれから滑らかにわん曲して半径方向に延びる
部分をもっている。心板２は、側板４の内径よりも小さ
な外径をもち、中央にモータの回転軸を受け入れかつ固
定するのためのボス１を中心に具備している。羽根２
は、回転中心軸を中心とする円上に配置されていると共
に、この円の半径線に対してある角度傾けて配置され、
流体が圧力を受ける前面およびこれと反対にある背面を
有している。図示の羽根車は、側板４が図面における上
端側をこの羽根車の回転中心軸と同心の円筒の形態に、
下端側を羽根３の形状に関連してわん曲された筒の形態
に構成され、羽根３と側板４の内面との結合端から回転
中心軸に向かって離れた羽根上の点と心板２の外周縁上
の点とを結ぶ線（成形型の合わせ面）５に関連する面を
合わせ面とする二つの成形型によって一体成形されてい
る。

第３図は上記のようにして成形された羽根の詳細を示し
ており、中央の図は羽根を平面に展開して示し、左側の
図は羽根上の点Ｐ、Ｑ、Ｒを通る線の左側の羽根の部分
の断面、つまり流体入口側部分の断面を、右側にある図
は点Ｐ、Ｑ、Ｒを通る線の右側の羽根の部分の断面、つ
まり流体出口側の断面をそれぞれ示している。第４図な
いし第６図は第３図における点Ｐ、Ｑ、Ｒに関連する部
分の断面をそれぞれ示している。

成形型の合わせ面５は、羽根車の回転中心軸に平行な直
線に対して角度Θk をなしかつ点Ｐ、Ｑ、Ｒを通る線と
なり、羽根の流体入口側が片方の成形型によって、羽根
の流体出口側がもう片方の成形型によって成形される。
成形に際して、型抜きをおこなえるようにするため、羽
根の流体入口側には抜き勾配として角度Θi が、羽根の
流体出口側には抜き勾配として角度Θo がそれぞれ与え
られている。抜き勾配の離型角度は羽根車のサイズや樹
脂の種類によって異なるが、たとえば角度２０′程度で
あって、従来は第３図に示すように羽根の前面側と背面
側と同一の角度であった。

羽根３における心板側あるいは下端側をL 、側板側ある
いは上端側をu 、これらの間の任意の部位をM 、羽根前
面を1 、羽根背面を2 、成形型の合わせ面によって羽根
３の前面および背面に成形される流体入口側をi 、流体
出口側部分をo で表わすと、流体入口側における羽根の
高さ方向の厚みｔui，ｔMi，ｔLiと、羽根前面と羽根断
面の幾何学的中心とを通る羽根形状中心面との厚みｔui
1 ，ｔui2 ，ｔMi1 ，ｔMi2 ，ｔLi1 ，ｔLi2 との関係
はつぎのようになる。

ｔui＝ｔui1 ＋ｔui2 （ t ui1 ＝ t ui2 ） ｔMi＝ｔMi1 ＋ｔMi2 （ t Mi1 ＝ t Mi2 ） ｔLi＝ｔLi1 ＋ｔLi2 （ t Li1 ＝ t Li2 ） 羽根３の流体出口側における羽根の高さ方向の厚みｔu
o，ｔMo，ｔLoと、羽根前面と羽根断面の幾何学的中心
との厚みｔuo1 ，ｔuo2 ，ｔMo1 ，ｔMo2 ，ｔLo1 ，ｔ
Lo2 との関係は次のようになる。

ｔuo＝ｔuo1 ＋ｔuo2 （ t uo1 ＝ t uo2 ） ｔMo＝ｔMo1 ＋ｔMo2 （ t Mo1 ＝ t Mo2 ） ｔLo＝ｔLo1 ＋ｔLo2 （ t Lo1 ＝ t Lo2 ） また、羽根３の流体入口側の下端における厚みｔLiと羽
根の上端における厚みｔuiとの関係および流体出口側の
下端側における厚みｔLoと上端側の厚みｔuoとの関係
は、羽根の高さをＨとすると次のようになる。

ｔLi＝ｔui＋２×Ｈi × tanΘi ＞ｔui ｔLo＝ｔuo−２×Ｈo × tanΘo ＞ｔuo 成形された羽根車の羽根は、このように、互いに反対を
向いた抜き勾配をもつため、羽根における流体入口側お
よび流体出口側が合わせ面５において不連続になり、第
４図ないし第６図に示すように、羽根３の前面および背
面における流体入口側と流体出口側との間に段差を生じ
る。この段差が羽根前面から突出している部分では流れ
を阻害して性能を低下を引き起こすだけでなく、騒音の
原因にもなる。特に、第４図に示す、羽根の上端におけ
る流体入口側部分の前面の厚みｔuiと流体出口側の前面
との厚みｔuoとの間にある段差を構成している面、つま
り羽根３の上端における流体入口側の前面と流体出口側
の前面とを接続している連結面は、羽根３が回転中心軸
の半径線に関して傾斜しているため、流体入口側から流
体出口側に向かって羽根前面上を流れる流体の流れに対
して鋭角を形成して傾斜し、流体入口側の前面と共にコ
ーナあるいは吹きだまりを形成し、羽根前面を流れてき
た流体がこのコーナにおいて乱れ、かなりの渦流がここ
に発生する。また、前記連結面では鋭角的に交差してい
るため、流体圧力背面側に生ずる凹部には、ファン回転
により応力が集中し、破損しやすくなるため板厚を厚く
するなどの対策が必要であった。

本発明の目的は、このような一体成形によって製作され
る遠心送風機の羽根車において、流体が羽根上をスムー
ズに流れることができるようにすることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、側板と、側板の
内径よりも小さな外径をもつ心板と、心板と側板との間
に配置されかつこれらに結合されていると共に、流体が
圧力をうけて流れる羽根前面およびこれと反対側の羽根
背面を有する羽根とを備え、羽根、心板および側板が分
割可能な成形型によって射出成形されたときに、羽根前
面および背面に成形型の合わせ面によって互いに隣接す
る流体入口側および流体出口側が形成され、形成された
流体入口側部分と流体出口側部分とは互いに反対を向い
た抜き勾配をもち、それらの合わせ面において不連続に
なっている遠心送風機の羽根車において、羽根前面にお
ける流体入口側の抜き勾配の離型角度を羽根背面におけ
る流体入口側の抜き勾配の離型角度より小さくすると共
に、羽根前面における流体出口側の抜き勾配の離型角度
を羽根背面における流体出口側の離型角度より大きくす
ることにより、前記不連続部の段差を小さくしたことを
特徴とする。

［作用］ 羽根車が回転されると、流体は羽根車開口に向かって導
かれ、羽根によって遠心力を与えられ、羽根車から吐出
される。このとき、本発明の羽根車では、羽根前面にお
ける流体入口側の抜き勾配の離型角度を羽根背面におけ
る離型角度より小さくすると共に、羽根前面における流
体出口側の抜き勾配の離型角度を羽根背面における離型
角度より大きくしたため、流体入口側と流体出口側との
間に形成される段差が小さくなって、流体が羽根表面を
スムーズに流れ、渦流を発生しない。

［実施例］ 本発明の遠心送風機の羽根車の実施例を図面を参照し、
以下説明する。

本発明の羽根車は、第１図および第２図に示すように、
全体が合成樹脂の成形物からなる遠心羽根車であり、ボ
ス１を有する心板２、羽根３および側板４が一体に形成
されている。

羽根３は、この羽根車の回転中心軸と中心軸を共有する
一つの円上に、等しい角度間隔を形成しかつ前記円の半
径線に対してある角度で傾斜して配置されている。側板
４は、下端側が羽根３の形状に関連してわん曲された筒
の形態を、上端側がこの羽根車の回転中心軸と同心の円
筒の形態をもっていて、羽根３と一体に形成されてい
る。心板２は、側板４の内径よりも小さい外径とされ、
羽根３の形状に関連した、ほぼ皿形の形態を有している
と共に、羽根３および側板４と一体に形成されている。
心板２の中央にはボス１が設けられている。このボスに
は回転軸が挿入されかつ固定される孔が形成されてい
る。

この羽根車は、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹
脂、アキレルベンゼンスルフォン酸樹脂などによって一
体成形されている。成形は、分割可能な二つの成形型に
よって、射出成形することによってなされる。成形型の
合せ面は、羽根３と側板４の内面との結合端からこの羽
根車の回転中心軸に向かって離れた羽根上の点Ｘと心板
２の外周縁上の点Ｚとを結ぶ線（成形型の合わせ面）５
に関連する面である。

第７図ないし第１０図は本発明による羽根車における羽
根３の詳細を示している。各々の羽根３の両面には、成
形型の合せ面によって、互いに隣接する流体入口側と流
体出口側とが形成される。羽根の流体入口側は、第７図
の中央の羽根３を平面投影図に示すように、羽根３にお
けるＸ点、Ｙ点およびＺ点を通る線（すなわち成形型の
合わせ面５）によって形成されるラインに対して左側の
部分である。羽根の流体出口側部分は前記ラインに対し
て右側の部分である。これらの流体入口側部分と流体出
口側部分との各々には、流体が遠心力を与えられながら
流れる羽根前面と、その裏側の羽根背面をもっている。
第８図は第７図のＸ点、第９図は第７図のＹ点、第１０
図は第７図のＺ点における羽根の断面形状を示してい
る。

本発明の羽根車においては、羽根前面における流体入口
側の抜き勾配に関連する離型角度Θi1が、羽根背面にお
ける流体入口側の抜き勾配に関連する離型角度Θi2がそ
れぞれ与えられ、羽根３の流体出口側部分における前面
には流体入口側の抜き勾配と反対を向いた抜き勾配に関
連する離型角度Θo1が、同様に流体出口における背面に
は流体入口側の抜き勾配と反対を向いた抜き勾配に関連
する離型角度Θo2がそれぞれ与えられており、かつ、こ
れらの離型角度は、羽根３の前面における流体入口側の
離型角度Θi1を羽根３の背面における流体入口側部分の
離型角度Θi2より小さくすると共に、羽根前面における
流体出口側の離型角度Θo1を羽根背面における流体出口
側の離型角度Θo2より大きくしている。

羽根３は、これによって、Ｘ点おける流体入口側の全厚
みｔui、羽根の厚み方向の幾何学的中心と羽根前面との
厚みｔui1 および羽根の厚み方向の幾何学的中心と羽根
背面との厚みｔui2 と、流体出口側の全厚みｔuo、羽根
の厚み方向の幾何学的中心と羽根前面との厚みｔuo1 お
よび羽根の厚み方向の幾何学的中心と羽根背面との厚み
ｔuo2 とが、 ｔui ≦ ｔuo ｔui1 ≦ ｔuo1 ｔui2 ≦ ｔuo2 になる。そして、羽根３は、点Ｚにおける流体入口側の
全厚みｔLi、羽根の厚み方向の幾何学的中心から羽根前
面までの厚みｔLi1 および羽根の厚み方向の幾何学的中
心から羽根背面までの厚みｔLi2 と、流体出口側におけ
る全厚みｔLo′、羽根の厚み方向の幾何学的中心から羽
根前面までの厚みｔLo1′および羽根の厚み中心から羽
根背面までの厚みｔLo2 とが、 ｔLi ＞ ｔLo′ ｔLi1 ＞ ｔLo1′ ｔLi2 ≦ ｔLo2 に構成される。

このため、羽根３のＸ点における断面形状は、第８図に
示すように、流体入口側部分の厚みｔuiが流体出口側の
厚みｔuoよりも小さくなると共に、羽根前面における流
体出口側の表面と流体入口側の表面との間が鋭角を形成
する連結面によって接続されているが、流体入口側の表
面からの突出の度合はきわめて小さくなる。羽根３のＹ
点における断面形状は、第９図に示すように、流体入口
側の厚みｔMi1 と流体出口側の厚みｔMo1 とが一致し、
羽根前面における流体入口側の表面と流体出口側部分の
表面とで平らな連結面を形成してそれらが互いに接続さ
れている。そして、羽根３のＺ点における断面形状は、
第１０図に示すように、流体入口側の厚みｔLi1 が流体
出口側の厚みｔLo1′よりも大きくなり、羽根背面にお
ける流体入口側の厚みｔLi2 と流体出口側の厚みｔLo2
とが同一になると共に、羽根前面における流体入口側の
表面が流体出口側の表面に対して鈍角を形成する連結面
によって接続され、この連結面における段差は大きくて
も、連結面が流体の流れにそった鈍角の形態となってい
る。なお、羽根背面のＸ点およびＹ点における断面形状
も、流体出口側の表面が流体入口側の表面に対して鈍角
を形成する連結面によって接続されている。

流体入口側におけるＸ点とＹ点との間にある部位の厚み
は、第７図中央の図における流体入口側では心板２の表
面に平行な直線で示されている断面ごとに異なっている
が、断面形状は第８図のＸ点の断面形状から第９図のＹ
点のそれに次第に変化している。また、Ｙ点とＺ点との
間の部位の全厚みも流体入口側では心板の表面に平行な
直線で示されている断面ごとに異なっているが、断面形
状は第９図のＹ点の断面形状から第１０図のＺ点のそれ
に次第に変化している。流体出口側における板厚も羽根
車の回転軸に直角な平行直線で示されている断面ごとに
異なっているが、断面形状は一方の点から他方の点に向
かって次第に変化している。また、流体入口側における
厚みは前述の直線の各々によって示された断面ごとに同
じになっており、流体出口側におけるこれらも前述の直
線の各々によって示された断面ごとに同じになってい
る。

上述した羽根車のボス１にはモータの回転軸が結合さ
れ、送風機に組み込まれる。羽根車がモータによって回
転されると、空気は側板４の内径によって形成される開
口に導かれ、羽根３の流体入口側部分の羽根前面を流れ
ると共に、羽根３によって遠心力を与えられ、羽根の流
体出口側から吐出される。

このときに、本発明による羽根車は、羽根３における流
体本流が流れる領域となる羽根のＹ点からＺ点までの領
域のうち、羽根のＹ点では流体入口側の厚みｔMi1 と流
体出口側の厚みｔMo1 とが一致し、Ｚ点では流体入口側
の羽根前面と流体出口側の羽根前面とが流体出口側の羽
根前面に対して鈍角を形成する連結面によって接続さ
れ、羽根前面における本流の流れるＹ点〜Ｚ点の領域に
空気の流れに対して鋭角となる段差がなくなる。羽根背
面においても、流体出口側の表面が流体入口側の表面に
対し鈍角を形成する連結面によって接続され、空気の流
れに沿った形態となっているため渦流を発生せず、しか
も、応力集中がないから羽根強度も高くなる。またＸ点
〜Ｙ点における流体本流域以外の領域は本流に比べ流速
が小さいうえ、流体入口側と出口側を連結する連結面の
段差も小さくなっているので、流体性能を低下させな
い。

なお、以上説明した実施例では、羽根前面における流体
入口側の表面と流体出口側の表面とこれらを接続する連
結面との交差部分にあるコーナが一つの平面によって形
成されているが、このコーナ部分を曲面に形成すればそ
の部分の応力集中を緩和できる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、一体成形にともな
う、流体の流れを阻害する羽根の段差が小さくなるの
で、流体はスムーズに流れ、性能のよい遠心送風機の羽
根車を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明と同日付で別途出願した一体成形方法に
よってつくられた羽根車の一例を示す平面図、第２図は
第１図の断面図、第３図は第１図，第２図に示す羽根車
を従来技術によって形成した場合の羽根の形状・板厚を
説明する説明図、第４図は第３図のＰ点での羽根断面
図、第５図は第３図のＱ点での羽根断面図、第６図は第
３図のＲ点での羽根断面図である。第７図ないし第１０
図は本発明の一実施例を説明する図で、第７図は羽根の
形状・板厚を説明する説明図、第８図は第７図のＸ点で
の羽根断面図、第９図は第７図のＹ点での羽根断面図、
第１０図は第７図のＺ点での羽根断面図である。 １……ボス、２……心板、３……羽根、４……側板、５
……成形型の合わせ面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大石 康郎 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内 (72)発明者 森 豊 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内 (72)発明者 前田 英二 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内 (72)発明者 春日部 公人 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所清水工場内 (72)発明者 林 政克 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所機械研究所内 (72)発明者 黒田 重昭 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭50−19052（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−117508（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−89897（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】側板と、側板の内径よりも小さな外径をも
   つ心板と、心板と側板との間に配置されかつこれらに結
   合されていると共に、流体が圧力をうけて流れる羽根前
   面およびこれと反対側の羽根背面を有する羽根とを備
   え、羽根、心板および側板が分割可能な成形型によって
   射出成形されたときに、羽根前面および背面に成形型の
   合わせ面によって互いに隣接する流体入口側部分および
   流体出口側部分が形成され、形成された流体入口側部分
   と流体出口側部分とは互いに反対を向いた抜き勾配をも
   ち、それらの合わせ面において不連続になっている遠心
   送風機の羽根車において、羽根前面における流体入口側
   の抜き勾配の離型角度を羽根背面における流体入口側の
   抜き勾配の離型角度より小さくすると共に、羽根前面に
   おける流体出口側の抜き勾配の離型角度を羽根背面にお
   ける流体出口側の抜き勾配の離型角度より大きくするこ
   とにより、前記不連続部の段差を小さくしたことを特徴
   とする遠心送風機の羽根車。