JPH0798000A - 多翼遠心送風機の羽根車の構造、及びその製法。 - Google Patents

多翼遠心送風機の羽根車の構造、及びその製法。

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JPH0798000A
JPH0798000A JP5263122A JP26312293A JPH0798000A JP H0798000 A JPH0798000 A JP H0798000A JP 5263122 A JP5263122 A JP 5263122A JP 26312293 A JP26312293 A JP 26312293A JP H0798000 A JPH0798000 A JP H0798000A
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impeller
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center disk
blades
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Takao Kobayashi
崇男 小林
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers
    • F04D29/282Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers the leading edge of each vane being substantially parallel to the rotation axis
    • F04D29/283Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers the leading edge of each vane being substantially parallel to the rotation axis rotors of the squirrel-cage type
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 送風機羽根車の軽量化及び低騒音化を図る。 【構成】 羽根車の機能を「流体機器としての羽根」と
「回転体としての車」とに分離して追求し、次に、この
二つを結合させて「理想的な羽根・車」を得るという設
計手法に基づき、金属性のエンドリング1,2と翼取付
部5とディスクプレートによって形成された「車」に、
非金属の翼即ち「羽根」を取り付けて、羽根車の軽量化
及び低騒音化を可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空調、換気、排気、機
器冷却等の装置に使用される前向多翼遠心送風機(通
称、シロッコファン)の両吸込型羽根車(以後、単に羽
根車と呼称する)の構造及び、その製法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の羽根車は、材質と製法により下記
の3タイプに大別される。
【0003】Aタイプ:個々に独立した金属製の羽根
(以後、ブレードと呼称する)の多数個を、相対した金
属製のエンドリング2枚に、カシメ、ハゼ折り、溶接等
で固着して円筒体を形成し、その中央部にセンターディ
スクを一枚又は2枚挿入し、ブレードとセンターディス
クとをカシメ等により固着して、羽根車を形成する。優
れた先願例として、米国特許第2,285,182号が
ある。
【0004】Bタイプ:一枚の金属板にプレス加工によ
って多数枚のブレードを切り起こし、円筒状に丸め、そ
の付き合わせ部を溶接し、両端をカーリングして円筒体
を形成し、その中央部にセンターディスクを挿入し、ブ
レードとセンターディスクをカシメ等により固着して、
羽根車を形成する。優れた先願例として、米国特許第
3,335,482号がある。
【0005】Cタイプ:プラスチック材を射出成形して
作った片吸い込み羽根車を背中合わせに2個固着して、
ホイールを形成する。この先願例は無い。
【0006】上述の3タイプの羽根車には、下記のよう
な長所短所がある。
【0007】Aタイプ:ブレード、エンドリング、セ
ンターディスクの3種類の部品の数拾点を組み付けるの
で羽根車の剛性に劣り、そのため金属板の板厚を厚くし
てカバーするので重くなる。部品数拾点を組み付ける
ので生産性に劣り、又、加工誤差、組付け誤差が集積す
るので円筒度・新円度に劣りダイナミックバランスが良
くない。ブレードが固有振動数の高い鋼、アルミ等の
金属から成るので騒音が高い。ブレード断面形状は一
定の厚みを持った金属板からなる円弧形状の為、気体の
剥離や渦が生じ、空力特性・騒音特性に劣る。
【0008】Bタイプ:剛性の高い構造であるので、
板厚も薄く軽量である。部品数も少ないので(2種類
2点)生産性も良く、且つ加工誤差・組付け誤差の集積
も少ないので円筒度・新円度に優れダイナミックバラン
スも良い。金属板の成形によるので、Aタイプ同様に
空力特性・騒音特性に劣る。限られた円周上に、多数
枚のブレードを切り起こすので、ブレード幅(半径方
向)とブレード枚数に設計上の制約があり、要求される
風量・風圧が得難い短所がある。
【0009】Cタイプ:素材が強度において金属板に劣
るので、口径の大きな、又、幅の広い羽根車は遠心力に
耐え切れず破壊に至る短所がある。プラスチックは物性
的に高温クリープの短所があり、運転場所に制約があ
る。しかしプラスチックは固有振動数が低いので低騒
音である。ブレードは翼形の断面形状に成形できるの
で気体剥離や渦の発生が少なく、空力特性・騒音特性に
於いて最も優れている。
【0010】この様に、3タイプそれぞれに一長一短が
あり満点の送風機は無いので、運転場所や運転条件によ
って次善のホイールを選択して使用していた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】近年、送風機が居住空
間や作業空間に近接して設置される例が多く、送風機の
低騒音化が強く要求されている。特に空調装置や換気装
置等においては、床の有効利用の観点から天井埋め込み
型或は天井釣下げ型が増加している。そのため、送風機
の一層の軽量化や低騒音が要求されている。この要求レ
ベルは、上述した従来の羽根車の構造や製法では到底解
決できるものではない。
【0012】
【課題を解決するための手段】本来、送風機の羽根車に
は、二つの異なった機能が同時に要求されている。一つ
は流体機器としての機能(送風効率・低騒音という空力
特性や騒音特性)であり、もう一つは高速回転体として
の機能(剛性・動バランス等の機械特性)であり、これ
らは二律背反の関係にある。即ち、回転体機能を高める
には、鋼板にビード加工した構造が最適であるが、流体
機器としての機能は著るしく低下する。又、流体機器機
能を高めるにはプラスチック材が最適であるが、回転体
機能は低下する。従来の羽根車の設計においては、この
二律背反の要求を同時に追求していたので、妥協の産物
である中途半端な結果しか得られなかった。本願発明
は、この二つの機能、「理想的な流体機器である羽根」
と「理想的な高速回転体である車」を、先ず分離して徹
底的に追求し、次にこの二つを結合させて「理想的な羽
根・車」を得ると言う新規な設計手法により課題を解決
した。
【0013】1.本願発明による設計手法を図1〜図5
を基に説明する。先ず「車」の設計から入る。上述の
3タイプのホイールの中で最も回転体として優れている
Bタイプのを「車」の基本構造として選び、送風機の運
転条件に対して最適の金属材を採用する。次に、従来
は二つの機能を同時に追求していた「羽根」即ちブレー
ド3を流体機器の構成要素である翼部6と、回転体とし
ての構成要素である翼取付部5とに分離して追及する。
一枚の金属板を連続して切り起こしてなるこの翼取付部
5には、流体機器としては厳禁であったビード7を成形
して設け、次にこの金属板を円筒状に丸め、端部を付き
合わせて溶接して円筒体10を得る。この円筒体10の
両端部をカーリングしてエンドリング1、2を形成すれ
ばより強固な円筒体となる。この円筒体の中央部にディ
スク4を挿入して、翼取付部5とカシメ等で固着すれ
ば、理想的な回転体「車」が得られる。この車の素材
は、送風機の運転条件に適した金属板(例:鋼、ステン
レス、アルミ、チタン等)を選べば良い。このように、
翼取付部5が回転体としての「車」の機能を受け持つの
で、翼部6は流体機器としての「羽根」の機能のみを追
求すれば良い。その結果、従来、流体機器には最適だが
回転体としては、強度不足・剛性不足・クリープ性等の
ため不適当であった素材が使用可能になった。設計者
は、強度・剛性・クリープを考えずに、「羽根」の条件
にのみ最適な素材(例えばプスチック類、セラミック
類)を採用し、最適な形状でブレードを設計し製作する
ことが可能となった。
【0014】2.本願発明による最も一般的な製法は、
コイル材を順送プレス加工により翼取付部5を連続し
て切り起こし、図3の中間素材9を成形する。送り桟幅
は通常の順送りプレス加工よりも1〜3m/m広く、位
置決め孔11は翼取付部5の一枚に毎に明ける。次に
連続した翼取付部5をアウトサート射出成形型に、プレ
ス加工用の位置決め孔11を射出成形型の位置決め孔と
して利用してセットし、翼部6を射出成形法にて取り付
ける。位置決め孔11を利用して、必要なブレード枚
数分だけ正確に切断する。位置決め孔11を利用し
て、正確に丸めて円筒とする。位置決め孔11を利用
して、正確にその付き合わせ部を溶接し、図6の円筒1
0を作る。送り桟幅からなる両端部をカーリングし
て、エンドリング1、2となし、強固な円筒体を作る
センターディスク4を挿入し翼取付部5とカシメ等によ
つて固着して羽根車を組み立てる。の工程では、コイ
ル材の代わりに短尺材でも良い。の工程では、センタ
ーディスク4をディスク基部14に受け部15をアウト
サート射出成形法で設けた構造とし、該受け部と翼部6
と接着または超音波溶接等で固着する方法でも良い。本
生産工法では、通常のプレス加工では最終工程で除去さ
れる送り桟と位置決め孔を次工程においても利用し、最
終的には製品(羽根車)の中に包含してしまう点が特徴
である。この生産工法の工程の変形例として、翼取付
部5への翼部6の取付は、断面が翼形状をした押出材を
切断して得た翼部6を、手作業で翼取付部5にかぶせ
て、接着してブレード3を形成しても良い。
【0015】
【実施例1】 本願発明の好ましい実施例
を図1〜図5によって説明する。本実施例は空気調和装
置の一種であるエアーハンドリングユニットの天井埋め
込み型に使用される両吸込み型シロッコファンの羽根車
(口径284mm・幅240mm・翼数48枚・翼弧長
29.0mm)である。従来、Aタイプの羽根車が使用
されていたが、重量軽減(2.8kgから2.1kg)
と騒音低減(56dbから53dbに)が要求されてい
た。Bタイプの羽根車では、翼の弧長が18,6mmと
短いので、風量・風圧は要求レベルに遥かに達しない。
Cタイプの羽根車では近くに補助ヒーターが設けられて
いるので、熱によるクリープ(ひいては破壊に至る)が
あり採用できなかった。本願発明による設計製作では、
亜鉛メッキ鋼板(板厚0.4mm・板幅260mm・
コイル材)に順送りプレス加工で、翼取付部5を等間隔
(18.6mm)に設け、板幅方向に平行して2本のビ
ード(幅2mm・高さ1.5mm)を入れて補強する。
又、翼取付部5の左右両端部に各1箇所、内部に数箇
所、直径2〜5mm程度の共材固着用小孔8を明けてお
く。尚、順送りプレス加工用の送り桟と、送り桟にに明
けている位置決め用のパイロット孔11はそのまま残し
ておき、次工程における位置決め孔として利用する。
この翼取付部5に、アウトサート射出成形法で、耐熱プ
ラスチックを材料として、翼部6を成形すると同時に覆
設して取り付け、羽根を形成する。小孔8において、射
出された樹脂同士が溶着して一体となり、金属の翼取付
部5と樹脂の翼部6との剥離等の問題が解決される。
次に48枚の羽根を設けた亜鉛メッキ鋼板を丸めて円筒
を作り、両端を付き合わせプラズマ溶接で接合し円筒体
10を得る。次に、円筒状の両端をカーリング加工し
て円筒体の剛性を強化する。48枚の溝状のスリット
部12を持ったセンターディスク4を、そのスリット部
12にブレード3が収まるように挿入し、カシメ部13
の山を潰して、翼取付部5とセンターディスクをかしめ
て固着し羽根車をを形成する。このようにして設計製作
して得た羽根車は重量2.0kgと軽くなり、騒音は5
2.5dbと要求レベルを達成した。
【0016】
【実施例2】化学工場の換気或は排気装置のように、腐
食性の気体が存在する場合は、アルミ合金板またはステ
ンレス板を使用する。
【0017】
【実施例3】高温の気体が存在する場合は、翼にセラミ
ック材を使用する。
【0018】
【実施例4】羽根車は重量に比較して容積が非常に大き
いので、完成品として運ぶのは効率的ではない。そのた
め、連続したブレードを持つプレス中間素材9を切り離
さずにコイル状に巻いて、その中央部の空間にセンター
ディスクを納めて、全世界の工場に送り、現地の工場で
は位置決め用パイロット孔11を活用して、必要なブレ
ードの数だけ切り離して、羽根車を組み立てれば、世界
の何処ででも、容易にローコストで羽根車が作れる。
【0019】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば設計の
自由度が増した結果、送風機の運転条件に最適な材料を
最適な形状に設計出来るので、本発明による製法の効果
と相まって、25%の軽量化且つ6%の低騒音化を可能
とした。口径のより大きな羽根車程、この効果は増大す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す、羽根車の側面図及び一
部拡大図である。
【図2】本発明の実施例を示す、羽根車の正面図であ
る。
【図3】プレス加工中間素材9の説明図である。
【図4】円筒体10の説明図である。
【図5】センターディスク4の説明図である。
【符号の説明】
1 エンドリング 2 エンドリング 3 ブレード 4 センターディスク 5 翼取付部 6 翼部 7 ビード 8 共材接着用小孔 9 プレス加工中間素材 10 円筒体 11 位置決め用パイロット孔 12 センターディスクのスリット部 13 センターディスクのカシメ部 14 ディスク基部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対のエンドリング1、2と複数のブレー
    ド3とセンターディスク4からなる両吸い込み型前向き
    多翼遠心送風機の羽根車において、ブレード3は金属性
    の翼取付部5と該翼取付部に覆設固着された非金属性の
    翼部6からなり、エンドリング1、2と翼取付部5は一
    枚の金属板からなり、センターディスク4はブレード3
    に固着される事を特徴とする羽根車の構造。
  2. 【請求項2】翼取付部5はビード7を持つ事を特徴とす
    る請求項1に記載の羽根車の構造。
  3. 【請求項3】翼取付部5は共材固着用小孔8を持つ事を
    特徴とする請求項1又は請求項2に記載の羽根車の構
    造。
  4. 【請求項4】センターディスク4と翼取付部5との固着
    方法はカシメによる事を特徴とする請求項1又は請求項
    2又は請求項3に記載の羽根車の構造。
  5. 【請求項5】センターディスク4は、金属性のティスク
    基板14と該ディスク基板に固着された非金属製のブレ
    ード受け部15とからなり、該ブレード受け部と翼部6
    が固着される事を特徴とする請求項1又は請求項2又は
    請求項3に記載の羽根車の構造。
  6. 【請求項6】順送プレス加工法で連続して翼取付部5を
    切り起こし成形して、該翼取付部にプラスチック製の翼
    部6をアウトサート射出成形法にて覆設固着する事を特
    徴とする請求項1又は請求項2又は請求項3に記載の羽
    根車の製法。
  7. 【請求項7】翼取付部5の順送プレス加工で使用した位
    置決め用パイロット孔11は、次工程のアウトサート射
    出成形及び切断及びエンドリング端部の溶接においても
    位置決め用孔として活用し、プレス加工用送り桟がカー
    リングされるとともにエンドリング1、2に包含される
    事を特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項3に記
    載の羽根車の製法。
JP5263122A 1993-09-28 1993-09-28 多翼遠心送風機の羽根車の構造、及びその製法。 Pending JPH0798000A (ja)

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