JPWO2016143372A1 - インペラの製造方法 - Google Patents

Abstract

円錐台状のハブ（１１）と、このハブ（１１）の外周面（１２）に周方向に所定の間隔で設けられ一方向に傾斜する複数の羽根とからなるインペラの製造方法である。このインペラの製造方法は、ハブ（１１）の外周に脆弱な接続部（１６）を介して羽根が外方に広がるように接続された状態の成形品（１０ａ）を射出成形する射出成形工程と、接続部（１６）を中心にして羽根（１３）をハブ（１１）の外周面（１２）へ回転移動させる羽根回転移動工程と、羽根（１３）の端部をハブ（１１）に固定する固定工程とからなる。

Description

本発明は、圧縮機や自動車用エアコンディショナーに用いられるインペラの製造方法に関する。

自動車用エアコンディショナー等に用いられるインペラは、一般的に軸方向の一方に向かって拡径する略円錐台状のハブと、このハブの外周面に周方向に所定の間隔で設けられ一方向に傾斜する複数の羽根とを備えている。このようなハブに複数の羽根を備えたインペラの製造法が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１では、図１１に示されるように、インペラ１００は、軸方向の一方に向かって拡径する略円錐台状のハブ１０１と、このハブの外周面１０２に周方向に所定の間隔で設けられ一方向に傾斜する６枚の羽根１０３とを備えている。

インペラ１００は、アルミニウム合金製であり、ダイカスト鋳造法により製造されている。ダイカスト鋳造法による可能な形状範囲で、ハブ１０１と羽根１０３とを一体成形し、その後に羽根１０３の所要範囲について羽根１０３を引き起こすことで羽根の位置を修正する。

各羽根１０３は、隣接する一方の羽根１０３側に傾斜する形状を呈する。インペラ１００の性能を向上させるには、羽根１０３の枚数を増やし、外周面１０２に対する羽根１０３の角度も変えることが望ましいが、特許文献１のインペラの製造方法では樹脂製のインペラへの適応が難しい。この点、スライド型を利用したインペラの製造方法が知られている（例えば、特許文献２）。

特許文献２では、図１２に示されるように、金型は、インペラ１１０の軸方向に開閉可能な可動型及び固定型１１１と、インペラ１１１の軸直角方向に移動可能なスライド支持部１１２と、スライド支持部１１２に支持されるスライド型１１３とを備える。固定型１１１には、スライド支持部１１２を案内する溝１１４が放射状に形成されている。

スライド型１１３は、スライド支持部１１２にスライド方向に沿った回転軸１１５に回転可能に設けられている。このため、インペラ１１１の成形後にスライド支持部１１２を後退させると、インペラ１１１の羽根１１６の形状に沿ってスライド型１１３が回転し離型される。特許文献１の技術に比較し、特許文献２の技術では、インペラの羽根の枚数が増加される。

しかし、特許文献２の技術では、スライド型１１３のスペースを考慮すると羽根の多数個取りに限界がある。また、スライド支持部１１２に対してスライド型１１３が回転できる範囲は制限されており、ハブの外周面に対する羽根１０３の角度を変えて所望の形状を得ることができない。このため、羽根の数をさらに増加させ且つ所望の形状とする、より高性能のインペラを得ることが困難である。

また、固定型１１１にスライド型１１３を設けるため、金型が大型になる。加えて、スライド型１１３がスライド支持部１１２に回転可能に支持される構造のため、金型が複雑になる。このため、小型で簡単な構造の金型を使用し、羽根の枚数をより増加させ且つ所望の形状のインペラを得ることができるインペラの製造方法が求められている。

特開昭５７−１７１００４号公報 特許第４５２３０３２号公報

本発明は、小型で簡単な構造の金型を使用し、羽根の枚数をより増加させ且つ所望の形状のインペラを得ることができるインペラの製造方法を提供することを課題とする。

本発明によれば、円錐台状のハブと、このハブの外周面に周方向に所定の間隔で設けられ一方向に傾斜する複数の羽根とからなるインペラの製造方法において、前記ハブの外周に脆弱な接続部を介して前記羽根が外方に広がるように接続された状態の成形品を射出成形する射出成形工程と、前記接続部を中心にして前記羽根を前記ハブの外周面へ回転移動させる羽根回転移動工程と、前記羽根の端部を前記ハブに固定する固定工程と、からなることを特徴とするインペラの製造方法が提供される。

好ましくは、インペラは、軸方向で隣接する羽根同士が相互に重なり合う形状である。

本発明では、ハブの外周に脆弱な接続部を介して羽根が外方に広がるように接続された状態の成形品を射出成形する射出成形工程を有する。成形品は、ハブの外周に脆弱な接続部を介して羽根が外方に広がるように接続された形状であるので、形状が簡単であり、射出成形におけるアンダーカット部がない。このため、スライド型が不要となり、ハブと羽根を固定型及び可動型により一体成形でき、小型で簡単な構造の金型にすることができる。加えて、スライド型を考慮する必要がないので、金型のスペースを有効に活用でき、羽根の枚数を増加させるとともに、一度に多数のインペラを成形することができる。

さらに、接続部を中心にして羽根をハブの外周面へ回転移動させる羽根回転移動工程と、羽根の端部をハブに固定する固定工程とを備える。射出成形後に、羽根をハブの外周面に回転移動させ固定するので、羽根の形状や外周面に対する羽根の角度を自由にでき、所望の形状のインペラを得ることができる。

さらに、本発明では、インペラは、軸方向で隣接する羽根同士が相互に重なり合う形状である。本発明によれば、インペラの性能を向上させるために、インペラの形状を複雑にしても、簡単な構造の金型を使用し、安価で簡易に所望の形状のインペラを得ることができる。

本発明に係るインペラの平面図である。 インペラの側面図である。 射出成形で得られた成形品の平面図である。 金型の断面図である。 成形品の断面図である。 接続部の斜視図である。 インペラの作用図である。 別態様のインペラの平面図である。 別態様のインペラの羽根の斜視図である。 別態様のインペラのハブの斜視図である。 従来技術に係るインペラの斜視図である。 従来技術に係るインペラの製造方法を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。

先ず、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１、図２に示されるように、インペラ１０は、樹脂製であり、円錐台状のハブ１１と、このハブ１１の外周面１２に周方向に所定の間隔で設けられる複数の羽根１３と、駆動源から延びる回転軸が通される取付穴１４とからなる。複数の羽根１３は、外周面１２に周方向の一方に傾斜するように設けられている。また、インペラ１０は、隣接する羽根１３同士が軸方向で相互に重なり合う形状を呈する。

羽根１３の枚数を１４枚として従来技術のインペラの羽根の枚数よりも多くし、隣接する羽根１３同士を軸方向で相互に重なり合う形状とすることで、インペラ１０の性能を向上させることができる。

なお、実施例では、インペラ１０は、羽根１３の枚数が１４枚のいわゆる斜流ファンとしたが、これに限定されず、羽根１３の枚数は、１２枚、１６枚等複数あればよく、さらに隣接する羽根１３同士が軸方向で相互に重なり合わない形状であっても差し支えない。また、インペラ１０は、遠心式であって、羽根１３が前向きのいわゆるシロッコファンや、羽根１３が後向きのいわゆるターボファンであっても差し支えない。また、ハブ１１の形状は、略円錐台状であればよく、外周面１２が若干外側に膨らむ形状や、外周面１２が若干内側に凹む形状であっても差し支えない。

次に射出成形で得られた成形品について説明する。
図３に示されるように、成形品１０ａは、円錐台状のハブ１１と、このハブ１１の外周縁１５に設けられた接続部１６と、この接続部１６に外方に広がるように接続された羽根１３とを備える。ハブ１１の外周面１２には、接続部１６から斜め上方に延びるように接合溝１７が形成されている。

羽根１３は、接続部１６に揺動可能に設けられ棒状に形成される骨部２１と、この骨部２１に設けられ外方に延びる羽根本体部２２とを備える。骨部２１は、接合溝１７に嵌る形状を呈する。羽根本体部２２は若干曲がっており、骨部２１を接合溝１７に固定してインペラ１０（図２参照）とした際、インペラ１０の性能を向上させる理想形状を呈する。成形品１０ａは、軸方向で（平面視）、隣接する羽根１３同士が重なっていない。

なお、羽根本体部２２の形状は、実施例に限定されず、インペラ１０全体の性能を考慮し適宜変更しても差し支えない。また、接合溝１７の形状及び位置は、実施例に限定されず、インペラ１０全体の性能を考慮し適宜変更しても差し支えない。

次に金型及び射出成形工程について説明する。
図４に示されるように、射出成形機３０は、固定型３１と、可動型３２とからなる金型３３を有する。これらの固定型３１と可動型３２によって形成されるキャビティに、ゲート３４から樹脂を充填することで、成形品１０ａが成形される（射出成形工程）。

成形品１０ａの隣接する羽根１３同士は、軸方向で重なっていないので、射出成形におけるアンダーカット部がない。このため、金型３３は、スライド型が不要となり、ハブ１１と羽根１３を、固定型３１及び可動型３２のみにより一体成形できる。結果、小型で簡単な構造の金型３３にすることができる。加えて、スライド型を考慮する必要がないので、金型３３のスペースを有効に活用でき、羽根１３の枚数を増加させるとともに、一度に多数の成形品１０ａを成形することができる。

次に羽根回転移動工程について説明する。
図５（ａ）に示されるように、成形品１０ａは、羽根１３がハブ１１の外周面１２から離れた状態である。羽根１３を矢印（１）のように接続部１６を中心にして回動移動させる（羽根回転移動工程）。

図５（ｂ）に示されるように、骨部２１を接合溝１７に嵌めることで、羽根１３がハブ１１の外周面１２から外方に延びる状態となる。結果、成形品１０ａからインペラ１０を得られる。なお、骨部２１の接合溝１７への接合については後述する。

次に接続部１６について詳しく説明する。
図６に示されるように、ハブ１１の外周縁１５に接続部１６が設けられ、この接続部１６に骨部２１が接続されている。接続部１６は、外周縁１５と骨部２１との間にＶ字状の脆弱部１８が形成されている。脆弱部１８をＶ字状に形成することで、軸方向（図上下方向）の幅が狭まり、接続部１６を脆弱にでき、接続部１６にヒンジの機能を持たせることができる。結果、ハブ１１に対して、羽根１３を回転移動させることができる。

なお、実施例では脆弱部１８をＶ字状としたが、これに限定されず、Ｕ字状としてもよく、接続部１６の上下両側にＶ字状、Ｕ字状の窪みを形成しても差し支えない。また、ハブ１１に対して羽根１３を回転移動できれば、脆弱部１８を点接続に近い状態としても差し支えない。

次に固定工程及びインペラ１０の作用について説明する。
図７に示されるように、接合溝１７に接着剤を塗布する。羽根１３を矢印（２）のように接続部１６を中心に回転移動させ、骨部２１を接合溝１７に嵌めることで、骨部２１を嵌合溝１７に接着する。これで、羽根１３がハブに固定され、成形品１０ａからインペラ１０が得られる（固定工程）。接着剤は、加熱溶融して使用するホットメルト接着剤であってもよい。なお、便宜上、羽根１３を１つ記載したが、羽根１３は複数あるものとする。

射出成形後に、成形品１０ａの羽根１３をハブ１１の外周面１２に回転移動させ固定するので、羽根１３の形状や外周面１２に対する羽根の角度（いわゆる羽根巻き角）を自由にでき、所望の形状のインペラ１０を得ることができる。

インペラ１０の性能を向上させるために、インペラ１０の形状を軸方向で隣接する羽根１３同士が相互に重なり合う形状とし、インペラ１０の形状を複雑にしても、簡単な構造の金型３３（図４参照）を使用し、安価で簡易に所望の形状のインペラ１０を得ることができる。

次に別態様のインペラ１０について説明する。なお、図３に示した構成と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
図８、図９に示されるように、成形品１０ａの接合溝１７には、羽根１３をハブ１１に接合するための接合穴１９が形成されている。また、羽根１３の骨部２１には、接合穴１９に挿通するための凸形状部２３が形成されている。

次に別態様のインペラ１０における羽根１３の接合方法について説明する。
図９、図１０に示されるように、羽根１３を接続部１６を中心に回転移動させ、羽根１３の凸形状部２３を接合穴１９に挿通する。なお、便宜上、羽根１３を１枚のみ記載したが、羽根１３は複数あり、全ての羽根１３の凸形状部２３を接合穴１９に挿通するものとする。

図示しないかしめ部材を準備する。かしめ部材の当接面は、ハブ１１の内周面に沿った形状に形成されている。かしめ部材をハブ１１の内周面に移動して当接面を凸形状部２３に当接させる。

こうして一つの凸形状部２３がかしめ部材によってカシメられる。これを羽根１３の枚数繰り返すことで、羽根１３がハブ１１に固定される。このように複数の凸形状部２３を一般的なかしめ方法によりカシメることができる。

なお、カシメによって接合する際、凸形状部２３を熱して熱カシメとしても差し支えない。

尚、本発明のインペラの製造方法は、実施の形態では自動車のエアコンディショナー用のインペラに適用したが、これに限定されず、一般の送風機に採用されるインペラに適用することは差し支えない。また、羽根１３の接合溝１７への接合方法は、接着剤による接合、カシメによる接合に限定されず、接合溝１７及び骨部２１をコネクタ形状として嵌合することによる接合としても差し支えない。すなわち、羽根１３を接合溝１７を固定できれば接合方法は問わない。

本発明のインペラの製造方法は、自動車のエアコンディショナー用のインペラに好適である。

１０…インペラ、１０ａ…成形品、１１…ハブ、１２…ハブの外周面、１３…羽根、１６…接続部、３３…金型。

Claims (2)

1. 円錐台状のハブと、このハブの外周面に周方向に所定の間隔で設けられ一方向に傾斜する複数の羽根とからなるインペラの製造方法において、
   前記ハブの外周に脆弱な接続部を介して前記羽根が外方に広がるように接続された状態の成形品を射出成形する射出成形工程と、
   前記接続部を中心にして前記羽根を前記ハブの外周面へ回転移動させる羽根回転移動工程と、
   前記羽根の端部を前記ハブに固定する固定工程と、
   からなることを特徴とするインペラの製造方法。
2. 前記インペラは、軸方向で隣接する前記羽根同士が相互に重なり合う形状であることを特徴とする請求項１記載のインペラの製造方法。

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