WO2003087582A1 - Rotor de ventilateur centrifuge et procede de fabrication de ce rotor de ventilateur - Google Patents

Description

明 細 書 遠心ファンロータ及びその製造方法 技術分野

本願発明は、 遠心ファンロータ及びその製造方法に関するものである。 背景技術

例えば、 遠心ファンロータの一例であるターボファンロータは、 図 1に示す ように、 主板 1の外周部 1 a とシユラウド 2との間に複数の羽根 3， 3……を架 設して構成されている。 該各羽根 3は、 反回転方向に傾斜した後退翼の形状に形 成されている。 尚、 符号 4はモータ回転軸を枢着するボスである。

前記構成のターボファンロータを合成樹脂で製造する場合、 ターボファン口 一タが三次元形状であるため、 型抜きの難しさから一体成形が難しい。

そこで、従来の製造方法としては、主板 1と羽根 3 , 3……とを一体成形し、 該羽根 3， 3……の先端部を、 合成樹脂製のシュラウド 2の内面に溶着する方法 があった。 また、 他の製造方法としては、 主板 1と羽根 3， 3……の半分を一体 成形するとともに、 羽根 3， 3……の半分とシュラウド 2とを一体成形した後、 羽根 3， 3……の半分同士を溶着する方法があった。 一解決課題一

ところが、 前記方法の場合、 精密度を要求される溶着工程が必要となるとこ ろから、 製造コス トが高くなるという問題があった。 ■

更に、溶着に向かない安価でリサイクル性の良いポリプロピレピレン（即ち、 P P ) を材料として使用できないという問題もあった。

また、 経年変化により運転中の遠心力によって溶着部分が剥離してしまうお それがあった。

本願発明は、 前記の点に鑑みてなされたもので、 溶着という手段を用いるこ となく、 係合手段によりロータを組み立てることにより、 安価でリサイクル性に 富むファンロータを製造し得るようにすることを目的とするものである。 発明の開示

第 1の発明は、 先ず、 主板 1の外周部 1 a とシユラウド 2との間に複数の羽 根 3 , 3……が配置されてなる遠心ファンロータを対象としている。 そして、 前 記主板 1と羽根 3， 3……とを合成樹脂で一体成形してなるロータ半製品 A ^、' 合成樹脂で一体成形した前記シュラウド 2とが別物で形成されている。 更に、 '前 記シユラウド 2又は前記各羽根 3には、 係合爪が一体形成される一方、 前記各羽 根 3又は前記シュラウド 2には、前記係合爪が係合する係合部が形成されている。 加えて、 前記係合爪と係合部とを係合して前記ロータ半製品 Aとシユラウド 2と が結合されている。

また、 第 2の発明は、 前記第 1の発明において、 前記係合爪と前記係合部と が、 その係合方向が、 前記各羽根 3に遠心力が作用した時に係合力が増大する方 向となるように構成されている。

また、 第 3の発明は、 前記第 2の発明において、 前記係合爪が、 前記シユラ ウド 2の内面に一体に突設された内向きの爪片 5であり、 前記係合部が、 前記各 羽根 3の外面側に形成された係合凹部 6である。

また、 第 4の発明は、 前記第 2の発明において、 前記係合爪が、 前記各羽根 3の先端部に一体に突設された外向きの爪片 9であり、 前記係合部が、 前記シュ ラウド 2に形成された係合穴 1 0である。

また、 第 5の発明は、 前記第 1の発明において、 前記主板 1の外周部 1 a背 面に、 リブ 8がー体形成されている。

また、 第 6の発明は、 先ず、 主板 1の外周部 1 a とシユラウド 2との間に複 数の羽根 3， 3……を配置してなる遠心ファンロータの製造方法を対象としてい る。 そして、 前記主板 1 と羽根 3， 3……とからなるロータ半製品 Aを合成樹脂 で一体成形し、且つ前記シュラウド 2を別個に合成樹脂で一体成形する。その後、 前記シユラウド 2又は前記各羽根 3に一体形成された係合爪と、 前記各羽根 3又 は前記シュラウド 2に形成された係合部とを係合させてロータ半製品 Aとシユラ ウド 2とを結合する。 P03 04244

3

また、 第 7の発明は、 前記第 6の発明において、 前記係合爪と前記係合部と の係合方向が、 前記各羽根 3に遠心力が作用した時に係合力が増大する方向とな るように設定されている。

また、 第 8の発明は、 前記第 7の発明において、 前記係合爪が、 前記シユラ ウド 2の内面に一体に突設された内向きの爪片 5とする一方、 前記係合部が、 前 記各羽根 3の外面側に形成された係合凹部 6とした。

また、 第 9の発明は、 前記第 7の発明において、 前記係合爪が、 前記各羽根 3の先端部に一体に突設された外向きの爪片 9とする一方、 前記係合部は、 前記 シュラウド 2に形成された係合穴 1 0とした。

また、 第 1 0の発明は、 前記第 6発明において、 前記主板 1の外周部 1 a背 面に、 前記ロータ半製品 Aの成形時にリブ 8を一体に形成した。 つまり、 第 1の発明及び第 6の発明では、 主板 1と羽根 3 , 3……とからな るロータ半製品 Aを合成樹脂で一体成形した後、 シユラウド 2又は前記各羽根 3 に一体形成された係合爪と、 前記各羽根 3又は前記シュラウド 2に形成された係 合部とを係合させることにより、 ファンロータを組み立てることができる。 した がって、 従来のように溶着という手段を用いなく ともよいこととなり、 安価なポ リプロピレピレンを材料として採用でき、 製造コス トの低廉化およびリサイクル 性の向上を図ることができる。

また、 第 2の発明及び第 7の発明では、 運転中に遠心力が作用しても、 結合 爪と係合部との係合が外れるということがなくなる。 この結果、 耐久性が大幅に 向上するとともに、 運転中に係合部分においてビビリ音が生ずるということがな くなる。

また、 第 3の発明及び第 8の発明では、 爪片 5と係合凹部 6とを係合させる という簡単な手段によって羽根 3とシュラウド 2とを強固に結合させることがで きる。

また、 第 4の発明及び第 9の発明では、 爪片 9と係合穴 1 0とを係合させる という簡単な手段によって羽根 3とシユラウド 2とを強固に結合させることがで きる。 4

また、 第 5の発明及び第 1 0の発明では、 ロータ半製品 Aにおける主板外周 部 1 aがー体成形直後においては成形型と同形状 （即ち、 水平形状） を呈してい る。 その後の冷却後においてはリブ 8が形成されている側 （即ち、 背面側） に若 干反り返る。 換言すれば、 羽根 3が遠心力によって変形するのと同方向に変形す る。 このことから、 ロータ半製品 Aの一体成形直後にシュラウド 2との組付を行 えば、 組付作業が容易となる。 更に、 組付後には係合力が増大することとなり、 組付作業性が向上するばかりでなく、 運転中に係合が外れるということがなくな る。 一発明の効果—

第 1の発明及び第 6の発明は、 主板 1の外周部 1 aとシユラウド 2との間に 複数の羽根 3， 3……を架設してなる遠心ファンロータを製造するに当たって、 前記主板 1と羽根 3， 3……とからなるロータ半製品 Aを合成樹脂で一体成形し 且つ前記シュラウド 2を別個に合成樹脂で一体成形する。 そして、 前記シュラウ ド 2又は前記各羽根 3に一体形成された係合爪と前記各羽根 3又は前記シュラゥ ド 2に形成された係合部とを係合させて前記ロータ半製品 Aとシユラウド 2とを 結合する。 したがって、 この発明によれば、 従来のように溶着という手段を用い なくともよいこととなり、 安価なポリプロピレピレンを材料として採用でき、 製 造コストの低廉化およびリサイクル性の向上を図ることができるという効果があ る。

また、 第 2の発明及び第 7の発明は、 前記係合爪と前記係合部との係合方向 を、 前記羽根 3， 3……に遠心力が作用した時に係合力が増大する方向となるよ うに設定している。 したがって、 この発明によれば、 運転中に遠心力が作用して も、 結合爪と係合部との係合が外れるということがなくなる。 この結果、 耐久性 が大幅に向上するとともに、 運転中に係合部分においてビビリ音が生ずるという ことがなくなる。

また、 第 3の発明及び第 8の発明は、 前記係合爪を、 前記シュラウド 2の内 面に一体に突設された内向きの爪片 5とする一方、 前記係合部を、 前記各羽根 3 の外面側に形成された係合凹部 6としている。 したがって、 この発明によれば、 爪片 5と係合凹部 6とを係合させるという簡単な手段によって羽根 3とシュラウ ド 2とを強固に結合させることができる。

また、 第 4の発明及び第 9の発明は、 前記係合爪を、 前記各羽根 3の先端部 に一体に突設された外向きの爪片 9とする一方、 前記係合部を、 前記シュラウド 2に形成された係合穴 1 0としている。 したがって、 この発明によれば、 爪片 9 と係合穴 1 0とを係合させるという簡単な手段によって羽根 3 とシュラウド 2と を強固に結合させることができる。

また、 第 5の発明及び第 1 0の発明は、 前記主板 1の外周部 1 a背面に、 前 記ロータ半製品 Aの成形時にリブ 8を一体に形成している。 したがって、 この発 明によれば、 ロータ半製品 Aにおける主板外周部 1 aがー体成形直後においては 成形型と同形状 （即ち、 水平形状） を呈しているが、 冷却後においてはリブ 8が 形成されている側 （即ち、 背面側） に若干反り返る。 換言すれば、 羽根 3が遠心 力によって変形するのと同方向に変形する。 このため、 ロータ半製品 Aの一体成 形直後にシュラウド 2との組付を行えば、 組付作業が容易となる。 この結果、 組 付後には係合力が増大することとなり、 組付作業性が向上するばかりでなく、 運 転中に係合が外れるということがなくなる。 図面の簡単な説明

図 1は、 一般の遠心ファンロータの一例であるターボファンロータを示す斜 視図である。

図 2は、 本願発明の第 1の実施の形態に係る遠心ファンロータの半断面図で ある。

図 3は、 本願発明の第 1の実施の形態に係る遠心ファンロータにおけるロー タ半製品の成形直後と冷却後との状態を示す半断面図である。

図 4は、 本願発明の第 1の実施の形態に係る遠心ファンロータにおける主板 の要部拡大平面図である。

図 5は、 本願発明の第 2の実施の形態に係る遠心ファンロータの半断面図で ある。 発明を実施するための最良の形態

以下、 添付の図面を参照して、 本願発明の幾つかの好適な実施の形態につい て詳述する。

本実施の形態において製造される遠心ファンロータ （即ち、 ターボファン口 ータ） は、 従来技術の項において既に説明したもの （即ち、 図 1に示すもの） と 同様な構造である。 このターボファンロータは、 主板 1の外周部 1 a とシュラウ ド 2との間に複数の羽根 3 , 3……を架設して構成されている。 該各羽根 3は、 反回転方向に傾斜した後退翼の形状に構成されている。 符号 4はモータ回転軸を 枢着するボスである。 一第 1の実施の形態一

図 2ないし図 4には、 本願発明の第 1の実施の形態に係る遠心ファンロータ が示されている。

この遠心ファンロータ （即ち、 ターボファンロータ） においては、 図 2に示 すように、 シュラウド 2の内面には、 係合爪となる内向きの爪片 5がー体に突設 されている。 一方、 前記各羽根 3の外面側には、 係合部となる係合凹部 6が形成 されている。 そして、 前記係合凹部 6に前記爪片 5を係合させることにより、 各 羽根 3とシユラウ ド 2とが結合されている。 符号 7はシュラウド 2の成形時に爪 片 5を一体成形するための抜き穴である。

このターボファンロータを製造するには、 先ず、 主板 1と羽根 3 , 3……と からなるロータ半製品 Aを合成樹脂 （例えば、 ポリプロピレピレン） により一体 成形する。 一方、 シュラウド 2を爪片 5とともに合成樹脂 （例えば、 ポリプロピ レビレン） により一体成形する。 しかる後、 羽根 3の係合凹部 6に対してシユラ ゥド 2の爪片 5を係合させることにより、 ロータ半製品 Aとシュラウド 2とを一 体的に結合する。

このようにすると、 爪片 5と係合凹部 6とを係合させるという簡単な手段に よって羽根 3とシユラウド 2とを強固に結合させることができることとなり、 従 来のように溶着という手段を用いなく ともよいこととなる。

したがって、 安価なポリプロピレピレンを材料として採用でき、 製造コス ト JP03/04244

7

の低廉化およびリサイクル性の向上を図ることができる。

しかも、 前記シュラウド 2側の内向きの爪片 5と羽根 3の外周面に形成され た係合凹部 6との係合により結合するようにしている。 この結果、 爪片 5と係合 凹部 6との係合方向が、 羽根 3に遠心力が作用した時に係合力が増大する方向と なる。

したがって、 運転中に遠心力が作用しても、 爪片 5と係合凹部 6との係合が 外れるということがなくなる。 この結果、 耐久性が大幅に向上するとともに、 運 転中に係合部分においてビビリ音が生ずるということがなくなる。

ところで、 本実施の形態においては、 前記主板 1の外周部 1 a背面には、 口 ータ半製品 Aの成形時にリブ 8 , 8……がー体に形成されている。 該リブ 8， 8 ……は、 成形後の冷却時に主板外周部 1 aを背面側に反り返らせる作用をなす。 つまり、 冷却時においてはリブ 8， 8……の表面がまず最初に冷却固化して収縮 する。 このことから、 主板外周部 l aをリブ 8， 8……が形成されている背面側 に反り返らせることとなるのである。 該リブ 8 , 8……は、 図 4に示すように、 肉盛り形状とされ、 半径方向、 円周方向およびこれらを結ぶ方向に形成されてい る。

このようにすると、 ロータ半製品 Aにおける主板外周部 1 aは、 一体成形直 後においては、 図 3に 2点鎖線で示すように、成形型と同形状（即ち、水平形状） を呈しているが、 冷却後においては、 図 3に実線で示すように、 リブ 8 , 8…… が形成されている側 （即ち、 背面側） に若干反り返る。 換言すれば、 羽根 3， 3 ……が遠心力により変形するのと同方向に変形する。 したがって、 ロータ半製品 Aの一体成形直後にシュラウド 2との組付を行えば、 組付作業が容易となるとと もに、 組付後には係合力が増大することとなる。 この結果、 組付作業性が向上す るばかりでなく、 運転中に係合が外れるということがなくなる。 ' 一第 2の実施の形態一

図 5には、 本願発明の第 2の実施の形態に係る遠心ファンロータが示されて いる。

この場合の遠心ファンロータ （即ち、 ターボファンロータ） においては、 図 5に示すように、 羽根 3の先端部には、 係合爪となる外向きの爪片 9が一体に突 設されている。 一方、 シュラウド 2には、 係合部となる係合穴 1 0が形成されて いる。 そして、 前記係合穴 1 0に前記爪片 9を係合させることにより、 羽根 3と シュラウド 2とが結合されている。

このターボファンロータを製造するには、 まず主板 1 と羽根 3， 3……とか らなるロータ半製品 Aを爪片 9とともに合成樹脂（例えば、ポリプロピレピレン） により一体成形する。 一方、 シュラウド 2を合成樹脂 （例えば、 ポリプロピレピ レン） により一体成形する。 しかる後、 シュラウド 2の係合穴 1 0に対して羽根 3の爪片 9を係合させることにより、 ロータ半製品 Aとシュラウド 2とを一体的 に結合する。

このようにすると、 爪片 9と係合穴 1 0とを係合させるという簡単な手段に よって羽根 3とシユラウド 2とを強固に結合させることができることとなり、 従 来のように溶着という手段を用いなく ともよいこととなる。

したがって、 安価なポリプロピレピレンを材料として採用でき、 製造コス ト の低廉化おょぴリサイクル性の向上を図ることができる。

しかも、 羽根 3側の外向きの爪片 9とシュラウド 2に形成された係合穴 1 0 との係合により結合するようにしているため、 爪片 9と係合穴 1 0との係合方向 が、 羽根 3に遠心力が作用した時に係合力が増大する方向となる。

したがって、 運転中に遠心力が作用しても、 爪片 9と係合穴 1 0との係合が 外れるということがなくなる。 この結果、 耐久性が大幅に向上するとともに、 運 転中に係合部分においてビビリ音が生ずるということがなくなる。

また、 本実施の形態の場合にも、 第 1の実施の形態におけると同様に、 主板 1の外周部 l a背面には、 ロータ半製品 Aの成形時にリブ 8， 8……がー体に形 成され、 第 1の実施の形態におけると同様な作用効果が得られる。

なお、 本願発明は、 ターボファンロータ以外の遠心ファンロータの製造方法 にも適用可能なことは勿論である。 産業上の利用可能性

以上のように、 本発明に係る遠心ファンロータ及ぴその製造方法は、 ターボ ファンロータなどの製造に有用であり、 特に、 合成樹脂で成形する場合に適して いる。

Claims

請 求 の 範 囲

1. 主板 （1) の外周部 （l a) とシユラウド （2) との間に複数の羽根 （3, 3…… ) が配置されてなる遠心ファンロータであって、

前記主板 （1 ) と羽根 （3, 3……） とを合成樹脂で一体成形してなるロー タ半製品 （A) と、 合成樹脂で一体成形した前記シュラウド （2) とが別物で形 成され、

前記シュラウド （2) 又は前記各羽根 （3) には、 係合爪が一体形成される 一方、 前記各羽根 （3) 又は前記シュラウド （2) には、 前記係合爪が係合する 係合部が形成され、

前記係合爪と係合部とを係合して前記ロータ半製品 （A) とシユラウド（2) とが結合されていることを特徴とする遠心ファンロータ。

2. 請求項 1において、

前記係合爪と前記係合部とは、 係合方向が、 前記各羽根 （3) に遠心力が作 用した時に係合力が増大する方向となるように構成されていることを特徴とする 遠心ファンロータ。

3. 請求項 2において、

前記係合爪は、 前記シュラウド （2) の内面に一体に突設された内向きの爪 片 （5) であり、

前記係合部は、 前記各羽根 （3) の外面側に形成された係合 部 （6) であ ることを特徴とする遠心ファンロータ。

4. 請求項 2において、

前記係合爪は、 前記各羽根 （3) の先端部に一体に突設された外向きの爪片 (9) であり、

前記係合部は、 前記シュラウド （2) に形成された係合穴 （1 0) であるこ とを特徴とする遠心ファンロータ。 有

5. 求項 1において、

前記主板 （1) の外周部 （l a) 背面には、 リブ （8) がー体形成されてい ることを特徴とする遠心ファンロータ。

6. 主板 （1) の外周部 （l a) とシユラウド （2) との間に複数の羽根 （3， 3… · · · ) を配置してなる遠心ファンロータの製造方法であって、

前記主板 （1) と羽根 （3， 3……） とからなるロータ半製品 （A) を合成 樹脂で一体成形し、 且つ前記シュラウド （2) を別個に合成樹脂で一体成形した 後、

前記シュラウド （2) 又は前記各羽根 （3) に一体形成された係合爪と、 前 記各羽根 （3) 又は前記シュラウド （2) に形成された係合部とを係合させて口 ータ半製品 （A) とシユラウド （2) とを結合することを特徴とする遠心ファン ロータの製造方法。

7. 請求項 6において、

前記係合爪と前記係合部との係合方向は、 前記各羽根 （3) に遠心力が作用 した時に係合力が増大する方向となるように設定されていることを特徴とする遠 心ファンロータの製造方法。

8. 請求項 7において、

前記係合爪は、 前記シュラウド （2) の内面に一体に突設された内向きの爪 片 （5) とする一方、 前記係合部は、 前記各羽根 （3) の外面側に形成された係 合凹部 （6) としたことを特徴とする遠心ファンロータの製造方法。

9. 請求項 7において、

前記係合爪は、 前記各羽根 （3) の先端部に一体に突設された外向きの爪片 (9) とする一方、 前記係合部は、 前記シュラウド （2) に形成された係合穴 （1 0) としたことを特徴とする遠心ファンロータの製造方法。

1 0. 請求項 6において、

前記主板 （1) の外周部 （l a) 背面には、 前記ロータ半製品 （A) の成形 時にリブ（ 8 )を一体に形成したことを特徴とする遠心ファンロータの製造方法。