KR20160083879A

KR20160083879A - 터보팬

Info

Publication number: KR20160083879A
Application number: KR1020167013047A
Authority: KR
Inventors: 히토시 와타나베; 이즈미 와다
Original assignee: 닛신보 메카트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2016-07-12
Also published as: JP2015086827A; CN105705797B; JP6001520B2; WO2015064514A1; WO2015064514A9; CN105705797A

Abstract

본 발명은, 종래의 터보팬에 비해 생산성이 우수하고, 저렴한 터보팬을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 본 발명의 터보팬은, 중앙부에 모터의 회전축에 고정되는 보스를 구비하는 메인판과, 바람 흡입/가이드용 벽을 형성하는 슈라우드와 복수의 날개 부재를 열가소성 수지로 별도로 성형하고, 상기 메인판은 상기 복수의 날개 부재와의 감합부를 구비하고, 상기 슈라우드는 상기 복수의 날개 부재와의 감합부를 구비하고, 상기 날개 부재는 중공 성형 또는 블로우 성형에 의해 일체가 되도록 성형한 날개 부재이고, 상기 복수의 날개 부재를, 상기 메인판과 상기 슈라우드의 상기 복수의 감합부에 회전축에 대해 평행하게 감합하여 초음파 용착에 의해 일체화한 것을 특징으로 하는 터보팬.

Description

터보팬{TURBO FAN}

본 발명은, 공기 조화기에 탑재되는 열가소성 수지로 성형되는 터보팬에 관한 것으로서, 용착 조립성의 향상 및 생산성 향상을 실현하기 위한 터보팬에 관한 것이다.

종래의 터보팬은, 메인판과 이면에 개구를 갖는 주머니 모양의 중공 구조의 복수의 날개가 열가소성 수지에 의해 일체로 성형된 팬 본체와, 슈라우드로 구성되어 있다. 또한, 팬 본체의 각각의 날개에는 날개 선단부에서 날개 중공부로 연통하는 감합 요부가 형성되고, 슈라우드의 각 날개 상당 위치에는 슈라우드보다 팬 높이 방향으로 연장되는 감합 철부가 형성되어 있다.

그리고, 슈라우드의 감합 철부는 팬 본체의 감합 요부에 삽입한 후, 슈라우드의 표면과 팬 본체의 경사면이 되는 날개 선단 용착부 및 슈라우드의 감합 철부의 측면과 팬 본체의 감합 요부의 측면이 고착되어 일체로 되어 터보팬이 형성되어 있다. 이와 같이 형성된 슈라우드와 팬 본체의 양자를 고착시킬 때, 슈라우드의 감합 철부와 팬 본체의 감합 요부에 의해, 용이하고 정확하게 위치 결정이 가능하기 때문에, 제조 정밀도가 향상되는 한편, 생산성을 향상시킬 수 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

종래의 터보팬은 상술한 바와 같이 구성되어, 슈라우드와 팬 본체의 고착시의 제조 정밀도가 향상되고, 생산성의 향상이 가능하다. 그러나, 슈라우드와 팬 본체의 용착면은, 슈라우드의 표면과 팬 본체의 경사면이 되는 날개 선단 용착부 및 슈라우드의 감합 철부의 측면과 팬 본체의 감합 요부의 측면이고, 슈라우드와 팬 본체의 조립 용착시에 터보팬의 회전축 방향(상하 방향)으로 양자가 가압되지만, 팬 본체의 날개 선단 용착부는 날개의 회전 방향으로 경사로 설치되어 있기 때문에 날개 선단 용착부는 경사면이 되고, 그 때문에 상하 방향의 힘이 손실되고, 날개에 수평 방향의 힘이 부가되어 용착력이 저하되어, 균등하게 용착되지 않을 우려가 있다.

또한, 수평 방향의 힘을 흡수하는 것은, 슈라우드의 감합 철부와 팬 본체의 감합 요부의 측면뿐이기 때문에, 슈라우드의 감합 철부와 슈라우드의 접속면에 응력이 집중하여 파손될 우려가 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해 특허문헌 2의 터보팬 및 그 제조 방법이 제안 개시되어 있다.

그러나 특허문헌 2의 형상의 터보팬은, 도 14에 나타내는 바와 같은 형상이다. 도 14에는 도시하지 않고 있지만, 터보팬의 날개 부분과 바닥판은 일체로 성형되어 있기 때문에 성형용 금형이 복잡해지는 문제가 있었다. 또한 슈라우드에도 날개 부분과 동일 수의, 날개 부분과 고착 접합하기 위한 철상 감합부가 마련되어 있다. 따라서 슈라우드를 성형하는 금형도 복잡해져, 제조 비용이 상승하는 문제가 있었다.

또한 특허문헌 1 및 특허문헌 2의 터보팬은, 메인판과 날개 부분은 일체화 되어 있고, 제조하는 금형이 복잡해져, 제품의 비용을 상승시키는 요인이 되고 있었다.

일본국 특허 제3509456호 공보 일본국 특허공개공보 2007-120445호 공보

이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명은, 터보팬의 구성 부품인 메인판, 슈라우드, 및 중공 성형 또는 블로우 성형에 의해 일체화한 날개 부재(날개)를, 초음파 용착에 의해 조립하여 일체화한 터보팬을 제공한다. 본 발명에 의해, 복잡한 금형을 사용하지 않고, 터보팬을 제조할 수 있어, 그 비용을 현저히 저감할 수 있다.

본 발명은, 상기한 사정을 감안하여, 종래의 터보팬에 비해 생산성이 우수하고, 저렴한 터보팬을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 제1발명의 터보팬은, 중앙부에 모터의 회전축에 고정되는 보스를 구비하는 메인판과, 바람 흡입/가이드용 벽을 형성하는 슈라우드와 복수의 날개 부재를 열가소성 수지로 별도로 성형하고, 상기 메인판은 상기 복수의 날개 부재와의 감합부를 구비하고, 상기 슈라우드는 상기 복수의 날개 부재와의 감합부를 구비하고, 상기 날개 부재는 중공 성형 또는 블로우 성형에 의해 일체가 되도록 성형한 날개 부재이고, 상기 복수의 날개 부재를, 상기 메인판과 상기 슈라우드의 상기 복수의 감합부에 회전축에 대해 평행하게 감합하여 초음파 용착에 의해 일체화한 것을 특징으로 한다.

제1발명에 의하면, 터보팬을, 메인판, 슈라우드 및 날개 부재를 각각 별도로 제조하고, 조립하여 터보팬을 초음파 용착에 의해 고착시키고 있다. 또한 날개 부재는 중공 성형 또는 블로우 성형으로 일체화된 것이다. 각 구성 부재를 성형하는 금형의 형상이 간소화되어 터보팬의 제조 비용이 현저히 저렴해진다. 또한 각 구성 부재를 초음파 용착에 의해 조립하고 있기 때문에, 터보팬을 레이저 용접법에 비해 염가로 제조할 수 있다. 또한 날개 부재를 일체로 성형한 것이기 때문에, 터보팬을 제조할 때의 수율을 향상시킬 수 있다.

제2발명의 터보팬은, 제1발명에 있어서, 상기 날개 부재를 중공 성형 또는 블로우 성형하기 위해 상기 날개 부재에 형성하는 공기 흡인 구멍은, 상기 날개 부재의 상기 메인판의 감합부 또는 상기 슈라우드의 감합부에 끼워지는 부위에 마련한 것을 특징으로 한다.

제2발명에 의하면, 날개 부재를 중공 성형 또는 블로우 성형에 의해 성형할 때 형성되는 공기 흡인 구멍은, 날개 부재가 메인판측의 감합부에 끼워지는 부위, 또는 날개가 슈라우드측의 감합부에 끼워지는 부위 중의 어느 하나에 마련되어 있다. 따라서 공기 흡인 구멍은, 메인판측의 날개 부재의 감합부 또는 슈라우드측의 날개 부재의 감합부에 수용되기 때문에, 날개 부재의 내부의 중공의 공간과 외기는 연통되기 어려우므로 날개 부재의 정압측 및 부압측이 두께가 얇아도 날개 부재로서의 강도를 유지할 수 있다.

제3발명의 터보팬은, 제1발명 또는 제2발명에 있어서, 상기 메인판과 상기 날개 부재와의 감합부, 및 상기 슈라우드와 상기 날개 부재와의 감합부에 용착 에지를 마련한 것을 특징으로 한다.

제3발명에 의하면, 메인판과 슈라우드가 날개 부재와 접합되는 부분에는 용착 에지가 마련되어 있기 때문에, 과도한 가압력을 가하지 않고 초음파 용착을 할 수 있다. 따라서 터보팬의 품질을 확보하면서 수율을 향상시킬 수 있다.

제4발명의 터보팬은, 제1발명 내지 제3발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 슈라우드와 상기 날개 부재와의 감합부에 마련한 용착 에지는, 감합부의 중앙에서 날개 부재의 정압측 또는 부압측으로 치우치게 하여 마련한 것을 특징으로 한다.

제4발명에 의하면, 날개 부재가 슈라우드에 감합되는 부분에, 그 중앙에서 치우치게 하여 용착 에지가 마련되어 있기 때문에, 초음파 용착 가공의 가압력이 메인판 또는 슈라우드를 통해 날개 부재에 가해져도 날개 부재가 적정한 자세를 유지하여 초음파 용착을 할 수 있다. 따라서 터보팬의 품질을 확보하면서 수율을 향상시킬 수 있다.

제5발명의 터보팬은, 제1발명 내지 제3발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 슈라우드와 상기 날개 부재와의 감합부에 마련한 용착 에지는, 감합부의 중앙에 마련한 것을 특징으로 한다.

제5발명에 의하면, 날개 부재의 바람을 밀어내는 정압면과 그 반대면이 그 정상부에서 저부에 걸쳐 동일 형상인 날개 부재인 경우, 제4발명과 동일한 효과를 발현한다.

제6발명의 터보팬은, 제1발명 내지 제3발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 날개 부재는, 메인판과의 감합부, 및 슈라우드와의 감합부에 용착 에지를 마련한 것을 특징으로 한다.

제6발명에 의하면, 제4발명 및 제5발명과 동일한 효과를 발현한다.

제7발명의 터보팬은, 제1발명 내지 제6발명 중 어느 한 발명에 있어서, 상기 날개 부재의 공기 흡인 구멍이, 날개 부재가 삽입되는 상기 메인판측의 감합부 또는 슈라우드측의 감합부에 의해 막혀지는 형태로 용착 에지를 마련한 것을 특징으로 한다.

제7발명에 의하면, 날개 부재의 공기 흡인 구멍이, 날개 부재가 삽입되는 상기 메인판측의 감합부 또는 슈라우드측의 감합부에 의해 막혀지는 형태로 용착 에지를 마련하고 있다. 따라서 날개 부재가 메인판측의 감합부와 슈라우드측의 감합부에 끼워져 초음파 용착에 의해 접합되면, 날개 부재의 내부의 중공의 공간과 외기는 완전히 연통되지 않게 되어, 제2발명의 효과가 더욱 현저하게 발현된다.

도 1은 본 발명의 터보팬의 메인판, 슈라우드 및 날개 부재의 조립시의 세팅 상태를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 터보팬의 완성된 상태를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명의 터보팬의 메인판의 전체 개략도.
도 4는 도 3의 메인판과 날개 부재와의 감합부의 확대도.
도 5는 도 3의 메인판과 날개 부재와의 감합부의 용착 에지의 설명도.
도 6은 도 3의 메인판과 날개 부재를 감합시킨 상태의 설명도.
도 7은 본 발명의 터보팬의 슈라우드를 이면에서 본 전체 개략도.
도 8은 도 7의 슈라우드와 날개 부재와의 감합부의 확대도.
도 9는 도 7의 슈라우드와 날개 부재와의 감합부의 확대도.
도 10은 도 7의 슈라우드와 날개 부재를 감합시킨 상태의 설명도.
도 11은 본 발명의 터보팬의 날개 부재의 전체 개략도.
도 12는 날개 부재의 성형 공정의 설명도.
도 13은 메인판에 있어서의 감합부의 용착 에지의 다른 형태의 설명도.
도 14는 종래형의 터보팬이 완성된 상태를 나타내는 사시도.

본 발명의 터보팬에 대해 도 1 내지 도 14에 의해 설명한다.

도 1은 본 발명의 터보팬의 메인판, 슈라우드 및 날개 부재의 조립시의 세팅 상태를 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명의 터보팬의 완성된 상태를 나타내는 사시도, 도 3은 본 발명의 터보팬의 메인판의 전체 개략도, 도 4는 도 3의 메인판과 날개 부재와의 감합부의 확대도, 도 5는 도 3의 메인판과 날개 부재와의 감합부의 용착 에지의 설명도, 도 6은 도 3의 메인판과 날개 부재를 감합시킨 상태의 설명도, 도 7은 본 발명의 터보팬의 슈라우드를 이면에서 본 전체 개략도, 도 8은 도 7의 슈라우드와 날개 부재와의 감합부의 확대도, 도 9는 도 7의 슈라우드와 날개 부재와의 감합부의 확대도, 도 10은 도 7의 슈라우드와 날개 부재를 감합시킨 상태의 설명도, 도 11은 본 발명의 터보팬의 날개 부재의 전체 개략도, 도 12는 도 11의 날개 부재를 성형하는 공정의 설명도, 도 13은 메인판에 있어서의 감합부의 용착 에지의 다른 형태의 설명도, 및 도 14는 종래 형의 터보팬이 완성된 상태를 나타내는 사시도이다.

도 2에 있어서, 본 발명의 터보팬(1)은, 원판 형상의 메인판(2), 팬의 바람 흡입/가이드로를 형성하는 슈라우드(3), 및 메인판(2)과 슈라우드(3)를 접속하는 복수의 날개 부재(4)에 의해 구성되어 있다. 각 부품은, 열가소성 수지를 사용하여 개별로 사출 성형된다. 날개 부재(4)는, 메인판(2) 및 슈라우드(3)의 주변부에 복수 개소 마련한 감합부에 끼워넣어 조립 접합된다. 접합은, 초음파 용착에 의해 접합된다. 한편 날개 부재(4)의 구조는, <3>에서 상술하지만, 도 1에 나타내는 바와 같이, 바람을 밀어내는 정압면과 그 반대면인 부압면을 구비한다. 정압면과 부압면은, 터보팬의 송풍 특성을 실현하기 위해 필요한 곡면 형상으로 되어 있다. 다만, 도 14에 나타내는 바와 같이, 바람을 밀어내는 정압면과 그 반대면(부압면)이 그 정상부에서 저부에 걸쳐 동일 형상(스트레이트)인 경우도 있다.

종래, 각 부재를 개별로 성형하고, 조립 접합하는 경우에는, 초음파 용착에 의해 접합하는 것은 어려워 레이저 용접법에 의해 진행되고 있었다. 레이저 용접법은, 접합하는 대상물에 가압력을 가할 필요가 없고, 레이저 조사에 의해 접합할 수 있다. 하지만, 그 장치는 고가인 것이다. 따라서 그 장치에 의해 제조된 터보팬은 고가인 것이 된다. 본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것이다. 본 발명은, 개별로 성형한 구성 부재를 도 1과 같이 배치하여 초음파 용착에 의해 조립 접합하는 것을 가능하게 하는 것이다. 발명자는, 구성 부재의 구성 및 구조에 다양한 개량을 더하여 본 발명에 도달했다. 이하 각 부재의 구성 및 구조에 대해 설명한다.

<1> 메인판의 구조

메인판(2)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 그 중앙부에 모터를 덮도록 형성된 볼록 형상의 허브(22)와, 허브(22)의 중심부에 모터의 샤프트가 높이 방향(도 1 내지 도 3의 상하 방향)으로 삽입되어 고정되는 보스(21)를 구비하고 있다. 또한 메인판의 주변부에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 날개 부재(4)와 조립 접합할 때 날개 부재를 끼워넣는 감합부(23)를 날개 부재(4)의 개수만큼 마련되어 있다.

감합부(23)는, 도 4와 같이 구성되어 있다. 소정 높이 및 두께를 구비하고 메인판 상에 세워 마련하여 주회하도록 형성한 벽부(231), 핀부(232) 및 용착 에지(233)에 의해 구성되어 있다. 도 11에 나타내는 날개 부재(4)는, 후술하는 중공 성형이나 블로우 성형에 의해 일체로 성형된 것이다. 이 날개 부재(4)의 저부(42)는, 이 감합부(23)에 끼워진다. 이 때, 날개 부재(4)의 저부(42)에는 도 11에 나타내는 구멍(46)이 마련되어 있고, 이 구멍에 핀(232)이 삽통된다(도 6 참조). 날개 부재(4)의 저부(42)는, 이 벽부(231)와 핀(232)에 의해 끼워져 위치 결정된다. 또한 감합부(23)에 날개 부재(4)의 저부(42)가 끼워지면, 도 6에 나타내는 바와 같이 날개 부재의 저부(42)의 저면이 용착 에지(233)에 접촉하는 상태가 된다. 용착 에지는, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 핀(232)을 둘러싸도록, 벽부(231)를 따라 내측에 2열 마련되어 있다. 그 단면은, 거의 삼각 형상으로 되어 있다.

도 6은, 메인판(2)과 날개 부재(4)가 초음파 용착에 의해 접합되는 직전의 상태를 나타내고 있다. 감합부(23)를 도 4 및 도 5와 같이 구성하는 것에 의해, 초음파 용착시의 가압력을 받아도 안정된 자세로 접합할 수 있다.

<2> 슈라우드의 구조

슈라우드(3)를 도 7에 의해 설명한다. 도 7은, 도 1 및 도 2의 슈라우드(3)를, 감합부(33)가 보이도록 이면에서 본 도면이다. 슈라우드(3)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 중앙부에는 큰 개구부(31)를 구비하고 있다. 또한 주변부(32)에는, 메인판(2)에 감합된 날개 부재(4)에 상대하는 위치에, 날개 부재의 정상부(43)(도 11 참조)와 감합되는 감합부(33)를 날개 부재와 동일 수 구비하고 있다. 주변부(32)는, 외주 방향으로 거의 경사면으로 되어 있다. 감합부(33)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 날개 부재의 정상부(43)의 형상에 맞춰 계단 형태로 되어 있고, 그 벽부(332)를 따라 날개 부재(4)의 정상부(43)가 끼워져 위치 결정되도록 구성되어 있다. 감합부(33)는, 이하 본 실시형태의 형상에 입각하여 감합 요부(33)라고 한다.

또한, 감합 요부(33)의 천장부(331)에는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 용착 에지(333)가 마련되어 있다. 용착 에지는, 계단 부분의 천장부에, 일렬 마련되어 있다. 이 용착 에지(333)는, 감합 요부(33)의 천장부(331)의 중앙이 아닌 벽부(332)에 대해 날개 부재의 정압면측(날개 부재가 바람을 밀어내는 면측) 또는 부압면측(정압면측과 반대면측)으로 치우치게 하여 마련하고 있다. 한편 본 실시예의 도 9에서는 정압측으로 치우치게 하고 있다. 용착 에지의 단면은, 거의 삼각 형상으로 되어 있다. 이 감합 요부에 날개 부재(4)의 정상부(43)가 끼워지면, 정상부(43)는 용착 에지(333)에 접촉하는 상태가 된다(도 10 참조).

날개 부재(4)의 형상이, 도 14의 날개 부재와 같이, 바람을 밀어내는 정압면과 그 반대면이 그 정상부에서 저부에 걸쳐 동일 형상(스트레이트)인 날개 부재의 경우, 용착 에지는 이하의 구성으로 할 수 있다. 즉, 감합 요부(33)의 천장부(331)에 마련한 용착 에지(333)는, 감합 요부(33)의 벽부(332)를 따라 그 감합 요부의 중앙에 마련하는 구성으로 할 수 있다.

도 10은, 슈라우드(3)와 날개 부재(4)가 초음파 용착에 의해 접합되기 직전의 상태를 나타내고 있다. 감합 요부(33)를 도 8 및 도 9와 같이 구성하는 것에 의해, 초음파 용착시의 가압력을 받아도 안정된 자세로 접합할 수 있다.

<3> 날개 부재의 구조

날개 부재(4)에 대해 도 11 및 도 12에 의해 설명한다. 날개 부재는, 복수개 있기 때문에, 터보팬을 경량화하기 위해, 내부를 공동화할 필요가 있다. 이 때문에 본 발명의 날개 부재(4)는, 중공 성형 또는 블로우 성형에 의해 일체화되어 성형된다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 날개 부재(4)는, 메인판(2)의 감합부(23)에 끼워지는 저부(42)와 슈라우드(3)의 감합 요부(33)에 끼워지는 정상부(43)를 구비하고 있다. 날개 부재의 날개 부분에 상당하는 정압면은 44이고, 부압면은 45이다. 또한 저부(42)에는, 메인판(2)의 감합부(23)의 핀(232)이 삽통되는 구멍(46)이 마련되어 있다. 이 구멍(46)은, 블로우 성형시에 형성되는 공기 흡인 구멍이다. 도시하지 않지만, 이 구멍(46)은, 날개 부재(4)의 정상부(43)에 마련할 수도 있다. 이 경우에는, 구멍(46)에 삽통되는 핀은, 감합 요부(33)에 마련하게 된다. 메인판(2)과 슈라우드(3)는, 각각의 감합부(23)와 감합 요부(33)에 복수의 날개 부재(4)의 저부(42)와 정상부(43)를 끼워넣어 조립되어 초음파 용착에 의해 접합된다.

도 12에 의해, 날개 부재(4)를 블로우 성형으로 일체화 성형하는 성형 방법에 대해 설명한다. 블로우 성형은, 공지의 방법을 사용할 수 있다. 대략적으로 다음과 같이 도 12의 공정 1~공정 4에 의해 성형된다.

1) 공정 1

노즐(N)로부터 용융한 통형상의 수지(R)를, 금형(M)이 개방된 사이의 공간에 주입한다.

2) 공정 2

금형(M)을 닫아 통형상의 수지(R)를 끼운다.

3) 공정 3

닫은 금형(M)의 결합면으로부터 노즐(n)을 삽입하고, 노즐(n)로부터 에어를 주입하여 수지(R)가 중공의 날개 부재(4)로 성형되어 냉각된다.

4) 공정 4

금형(M)을 개방하여 날개 부재(4)를 취출한다.

이와 같은 블로우 성형에 의해 두께가 거의 균일하고, 내부 공간이 중공인 날개 부재(4)가 얻어진다.

본 발명의 날개 부재(4)는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 공기 흡인 구멍(46)이 형성되어 있다. 이 구멍(46)은, 도 6에 나타내는 바와 같이 메인판(2)의 감합부(23)의 저부에 의해 그 구멍은 막아져서, 메인판을 초음파 용착에 의해 접합된다. 따라서 날개 부재의 내부와 외기가 연통되기 어려워지고, 날개 부재의 강성이 높아져 상하 방향의 가압력이 가해져도 변형하기 어려운 구조로 되어 있다.

또한 메인판, 슈라우드 및 날개 부재를 일체로 접합한 후의 날개 부재의 강성을 향상시키는 수단으로서 이하와 같은 방법을 채용할 수 있다. 그 방법에 대해 도 13에 의해 설명한다. 도 13(a)는 감합부(23)의 사시도이고, 도 13(b)는 감합부(23)를 상방에서 본 도면이다.

메인판(2)의 날개 부재(4)와의 감합부(23)에 마련하는 용착 에지로서, 도 4의 용착 에지(233) 이외에 핀(232)의 주변에 용착 에지(234)와 용착 에지(235)도 마련하고 있다. 이에 의해, 날개 부재의 구멍(46)에 핀(232)이 삽통된 후 초음파 용착하면 용착 에지(234)와 용착 에지(235)가 용융하여 날개 부재(4)의 구멍(46)과 핀(232) 사이의 틈을 메우게 된다. 이에 의해 날개 부재의 내부 공간과 외기는 완전히 연통하지 않게 되고, 날개 부재의 강성은 더욱 높아지게 된다. 따라서 터보팬 성형시의 가압력에 대한 강성이 높아지고, 더욱 품질이 좋은 터보팬이 얻어진다. 또한 터보팬의 성능 향상에도 이어진다.

또한 초음파 용착시에 작용하는 용착 에지는, 이상의 설명에서는, 메인판의 감합부와 슈라우드의 감합 요부에 마련하고 있었다. 그러나 이에 한정되지 않고, 예를 들면 이하의 구성으로 할 수도 있다. 즉, 용착 에지는, 감합부에 마련하지 않고, 날개 부재의 저부(42)와 정상부(43)에 마련하는 구성으로 할 수도 있다.

<4> 터보팬의 조립 접합

상기와 같이 구성된, 메인판(2), 슈라우드(3) 및 복수의 날개 부재(4)를 도 1에 나타내는 바와 같이, 메인판(2)의 감합부(23)에 날개 부재(4)의 저부(42)를 감합하고, 슈라우드(3)의 감합 요부(33)에 날개 부재(4)의 정상부(43)를 감합하여 임시 조립을 한다. 이와 같이 임시 조립된 것을, 이하 "워크"라고 한다. 이 상태에서, 날개 부재(4)의 저부(42)는, 도 6에 나타내는 바와 같이 메인판(2)의 감합부(23)의 용착 에지와 접촉하고 있는 상태이다. 또한, 날개 부재(4)의 정상부(43)는, 도 10에 나타내는 바와 같이 슈라우드(3)의 감합 요부(33)의 용착 에지와 접촉하고 있는 상태이다.

이와 같이 임시 조립된 워크를 초음파 용착기의 지그 상에 탑재한다. 워크의 슈라우드(3)의 소정 위치를 초음파 용착기의 혼(horn)이 접촉 가압하여, 용착 에지가 용융하여 워크는 일체화된다. 워크를 초음파 용착기의 지그 상에 탑재하는 방법은, 도 1에 나타내는 바와 같이 메인판(2)을 지그 상에 세팅해도 좋고, 반전시켜 슈라우드를 지그 상에 세팅해도 좋다.

이 초음파 용착 가공의 과정에 있어서, 메인판(2)의 감합부(23)의 구성, 슈라우드(3)의 감합 요부(33)의 구성, 및 날개 부재(4)를 끼워넣은 구성이 서로 작용하여, 각 부재가 위치가 어긋나지 않고, 또한 날개 부재(4)와 초음파 용착할 수 있다. 따라서 초음파 용착 가공에 의해 안정된 품질의 터보팬을 얻을 수 있다. 또한 제조 비용은, 레이저 용접법에 비해 현저히 저렴하다.

1: 터보팬
2: 메인판
21: 보스
22: 허브
23: 감합부
231: 벽부
232: 핀부
233: 용착 에지
234: 용착 에지
235: 용착 에지
3: 슈라우드
31: 개구부
32: 주변부
33: 감합 요부
331: 천장부
332: 벽부
333: 용착 에지
4: 날개 부재
41: 본체
42: 날개 부재의 저부
43: 날개 부재의 정상부
44: 날개 부재의 정압면
45: 날개 부재의 부압면
46: 구멍
M: 금형
N: 노즐
n: 노즐
R: 수지

Claims

중앙부에 모터의 회전축에 고정되는 보스를 구비하는 메인판과, 바람 흡입/가이드용 벽을 형성하는 슈라우드와 복수의 날개 부재를 열가소성 수지로 별도로 성형하고,
상기 메인판은 상기 복수의 날개 부재와의 감합부를 구비하고,
상기 슈라우드는 상기 복수의 날개 부재와의 감합부를 구비하고,
상기 날개 부재는 중공 성형 또는 블로우 성형에 의해 일체가 되도록 성형한 날개 부재이고,
상기 복수의 날개 부재를, 상기 메인판과 상기 슈라우드의 상기 복수의 감합부에 회전축에 대해 평행하게 감합하여 초음파 용착에 의해 일체화한 것을 특징으로 하는 터보팬.
제1항에 있어서,
상기 날개 부재를 중공 성형 또는 블로우 성형하기 위해 상기 날개 부재에 형성하는 공기 흡인 구멍은, 상기 날개 부재의 상기 메인판의 감합부 또는 상기 슈라우드의 감합부에 끼워지는 부위에 마련한 것을 특징으로 하는 터보팬.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 메인판과 상기 날개 부재와의 감합부, 및 상기 슈라우드와 상기 날개 부재와의 감합부에 용착 에지를 마련한 것을 특징으로 하는 터보팬.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슈라우드와 상기 날개 부재와의 감합부에 마련한 용착 에지는, 감합부의 중앙에서 날개 부재의 정압측 또는 부압측으로 치우치게 하여 마련한 것을 특징으로 하는 터보팬.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슈라우드와 상기 날개 부재와의 감합부에 마련한 용착 에지는, 감합부의 중앙에 마련한 것을 특징으로 하는 터보팬.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 날개 부재는, 메인판과의 감합부, 및 슈라우드와의 감합부에 용착 에지를 마련한 것을 특징으로 하는 터보팬.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 날개 부재의 공기 흡인 구멍이, 날개 부재가 삽입되는 상기 메인판측의 감합부 또는 슈라우드측의 감합부에 의해 막혀지는 형태로 용착 에지를 마련한 것을 특징으로 하는 터보팬.