WO2006062100A1 - 軸流ファン - Google Patents

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WO2006062100A1
WO2006062100A1 PCT/JP2005/022376 JP2005022376W WO2006062100A1 WO 2006062100 A1 WO2006062100 A1 WO 2006062100A1 JP 2005022376 W JP2005022376 W JP 2005022376W WO 2006062100 A1 WO2006062100 A1 WO 2006062100A1
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WO
WIPO (PCT)
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hub
blade body
wall portion
donut
shaped wall
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/022376
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Shigeyuki Takaoka
Tadashi Ohnishi
Jiro Yamamoto
Kouji Somahara
Original Assignee
Daikin Industries, Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries, Ltd. filed Critical Daikin Industries, Ltd.
Publication of WO2006062100A1 publication Critical patent/WO2006062100A1/ja

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/325Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow fans
    • F04D29/329Details of the hub
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/64Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps
    • F04D29/644Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/646Mounting or removal of fans

Definitions

  • the present invention relates to an axial fan such as a propeller fan, and more particularly, to a so-called split combination type axial fan that is formed by combining a hub and a blade body, which are separately molded integrally with a resin. .
  • a pin hole is provided around the disk-like protrusion on the bottom wall of the hub, and the blade body enters the pin hole.
  • a pin is provided to be engaged with the pin hole.
  • an axial fan according to the present invention is integrally formed of a grease material, and has a hub provided with a bearing portion and a plurality of blades with respect to the cylindrical base portion.
  • the hub is integrally formed, and the hub is fitted into the cylindrical base portion of the blade to be integrally coupled.
  • the axial fan of the present invention can use the entire outer peripheral side surface of the hub as a coupling portion to which an external force acts, so that the coupling force between the hub and the blades can be increased.
  • the axial fan according to the present invention is integrally formed of a resin material, and has an inner wall portion orthogonal to the axial center inside a cylindrical outer wall portion, and a bearing portion is provided on the inner wall portion.
  • a hub having a formed hub and a blade body in which a plurality of blades are coupled to a cylindrical base and formed integrally with a resin material, and the hub includes a donut-shaped wall portion on an end surface on the intake side;
  • the blade body has a bowl-shaped wall portion having a radial width dimension substantially the same as the radial width dimension of the donut-shaped wall section at the intake side end of the cylindrical base portion.
  • the hub is fitted into the cylindrical base of the blade body so that the wall abuts against the donut-shaped wall of the hub, and the two are joined together.
  • a pin extending in the axial direction is formed on one of the bowl-shaped wall portion of the blade body and the donut-shaped wall portion of the hub, and the other pin is provided with the pin. It is preferable that a pin hole is inserted into which the pin is inserted.
  • the pin is formed so as to protrude in the axial direction toward the donut-shaped wall portion of the blade-shaped wall force hub of the blade body, the pin hole is formed so as to penetrate the donut-shaped wall portion, and the pin is It is preferable that the donut-shaped wall portion is configured to project through the pin hole of the donut-shaped wall portion, and the tip portion of the pin is crushed by heating to form a crimped portion. With this configuration, the axial connection between the hub and the blade body is firmly performed. In particular, when the hub and the blade are made of different materials, the resin welding method cannot be used, but the axial direction can be coupled by this method.
  • the blade body may have a connecting wall portion that is folded back to the exhaust side so as to be fitted to the inner peripheral side of the doughnut-shaped wall portion. If comprised in this way, the intensity
  • a groove portion that opens to the outside is formed in the exhaust side end edge of the hub, and the blade body and the hub are fitted so that the exhaust side end edge of the base portion in the blade body fits in the groove on the intake side. Are preferably bonded. In this way, the coupling force with the hub in the vicinity of the exhaust side edge of the blade body is improved, and the centrifugal force due to the weight of the blade body and the air force due to the blowing action act on the shaft portion via the blade. The coupling between the hub and the blades can be effectively maintained even with respect to the moment.
  • the hub and the blade body include a base portion of the blade body between an outer peripheral surface of the outer wall portion of the hub and an inner peripheral surface of the base portion of the blade body, in the vicinity of a root portion where the blade is coupled to the base portion.
  • a protrusion is formed so as to form a spiral staircase
  • a groove is formed so as to form a spiral staircase in order to fit the protrusion on the outer wall of the hub, and the protrusion is formed in the groove. It is desirable that the hub and the blade body be coupled by being inserted.
  • the radial coupling force between the blade body and the hub is improved, and the centrifugal force with respect to the weight of the blade and the air force by the air blowing action act on the shaft portion via the blade.
  • the coupling force between the blade and the hub can be further improved.
  • the hub and the blades may be formed of different materials, and the grease material of the hub may be configured to be stronger than the grease material of the blade body.
  • Yo The hub must support the centrifugal force acting on its entire circumference, and also support all the air forces acting on the blades. Because it is necessary, a larger force acts than the blade. Therefore, it is preferable to use a high-strength material that is more expensive than the blades for the hub.
  • the grease material for the hub and the grease material for the blades may be different. Also, the grease material for the hub and the grease material for the blades may be different. Also, the grease material for the hub and the grease material for the blades may be different. Also, the grease material for the hub and the grease material for the blades may be different. Also,
  • a general-purpose plastic material is preferable for the blade body where a general-purpose engineering plastic is preferable for the hub. With this configuration, it is possible to configure an axial fan that is economical and has high strength.
  • productivity can be improved if the hub and the blade body are welded by a grease welding method on a contact surface orthogonal to the axial direction.
  • the hub and the blades can be joined to each other by an adhesive. If it does in this way, a hub and a blade can be combined firmly.
  • FIG. 1 is a plan view of an axial fan according to Embodiment 1 of the present invention as viewed from the intake side.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view of a blade body constituting an axial fan as viewed from the intake side force.
  • FIG. 4 is a perspective view of the hub constituting the axial fan as seen from the intake side force.
  • FIG. 5 is a perspective view of the hub as seen from the exhaust side force.
  • FIG. 6 (a) and (b) are cross-sectional views taken along line 6-6 in Fig. 1.
  • (a) shows the state immediately before the assembly of the blade body and hub, and
  • (b) shows the blade body and hub. The state after assembly is shown.
  • FIG. 7 (a) and (b) show the direction of the force acting on the blade of the axial fan, (a) shows the direction of the centrifugal force of the blade during operation, and (b) Indicates the direction of fluid pressure acting on the blade.
  • FIG. 8 is a plan view of an axial fan according to Embodiment 2 in which intake side force is also viewed.
  • FIG. 9 is a perspective view of a coaxial fan viewed from the intake side.
  • FIG. 10 is a perspective view of the hub constituting the coaxial flow fan when the intake side force is also viewed.
  • FIG. 11 (a), (b) and (c) are cross-sectional views of the coupling portion between the hub and the blade body, (a) is a cross-sectional view taken along the line 11a 11a in Fig. 8, and (b) FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line l ib—l ib in FIG. 8, and (c) is a cross-sectional view taken along the line 11c 11c in FIG.
  • FIG. 12 instead of bonding with an adhesive in the second embodiment, bonding by a resin welding method is used. It is the figure which showed the hub, blade
  • FIG. 13 is a view showing a modification of the pin in the second embodiment.
  • FIG. 14 is a view showing a modification of the pin fixing method in the second embodiment.
  • the axial fan according to the present invention has a hub 1 integrally formed of a grease material and a plurality of blades 21 (three in this embodiment). It consists of a wing body 2 that is integrally molded with a fat material.
  • the hub 1 includes a cylindrical outer wall portion 11, and an inner wall portion 12 that is orthogonal to the shaft center is formed therein, and a bearing portion 13 is formed on the inner wall portion 12. Is formed.
  • An inward donut-shaped wall portion 14 is formed on the intake side end surface of the hub 1, and the donut-shaped wall portion 14 and the inner wall portion are interposed between the donut-shaped wall portion 14 and the inner wall portion 12.
  • a tapered inclined wall portion 15 that connects 12 is formed.
  • a plurality of ribs 16 that connect the inner wall portion 12 and the outer wall portion 11 are formed radially on the exhaust side of the inner wall portion 12 of the hub 1. As shown in FIG. 1, two ribs 16 are arranged for one blade 21, and one of the ribs 16 is connected to the vicinity of the root of the front edge 21 a of the blade 21. In this coupling portion, the moment due to the air force on the blade is maximized.
  • the hub 1 is made of a high-strength resin material in which glass fibers and my strength (mica) are mixed as a reinforcing additive in a general-purpose plastic in consideration of increasing strength. Or, if more strength is required, general-purpose engineering plastics such as polybutylene terephthalate (PBT) are used.
  • the blade body 2 is formed by integrally forming a plurality of blades 21 with a resin material with respect to the cylindrical base portion 22.
  • the inner diameter of the cylindrical base portion 22 is formed so as to fit the hub 1 therein.
  • the blade body 2 has an inward bowl-shaped wall portion 23 having a radial width dimension substantially the same as the radial width dimension of the donut-shaped wall portion 14 of the hub 1 on the intake side of the cylindrical base portion 22.
  • a connecting wall portion 24 that is folded back to the exhaust side so as to be fitted into the inner periphery of the donut-shaped wall portion 14 from the inner peripheral edge of the bowl-shaped wall portion 23.
  • the connecting wall 24 is The lower surface is formed in a tapered shape along the inclined wall portion 15 of the hub 1.
  • an arrow R in FIGS. 1 and 3 indicates the rotation direction of the blade body 2.
  • the blade body 2 is made of general-purpose plastics such as polypropylene (PP) and AS resin (acrylonitrile styrene resin), or these.
  • PP polypropylene
  • AS resin acrylonitrile styrene resin
  • a glass fiber or a resin material mixed with my strength is used.
  • the hub 1 and the blade body 2 configured as described above are integrally formed of a resin material in separate steps, respectively, and then, as shown in Fig. 6 (a), from the exhaust side of the blade body 2 Covering the hub 1, the hub 1 is fitted into the cylindrical base 22 of the blade body 2. Then, the outer peripheral surface of the outer wall portion 11 of the hub 1 and the inner peripheral surface of the cylindrical base portion 22 of the blade body 2 are bonded to each other by the adhesive, and the donut-shaped wall portion 14 of the hub 1 is The inclined wall portion 15 of the hub 1 and the coupling wall portion 24 of the blade body 2 are bonded to each other, and as shown in FIG. 6 (b), the hub 1 and the blade body 2 are bonded to each other. Are joined together.
  • the force acting on the blade body 2 is a centrifugal force F1 generated by the dead weight of the blade body 2 as shown in FIG. 7 (a), such as the outer wall portion 11 of the hub 1, the base portion 22 of the blade body 2, etc. In contrast, it acts as a radial force. Therefore, the outer wall portion 11 of the hub 1 and the base portion 22 of the blade body 2 are required to have a strength capable of withstanding the radial force, and the coupling force between the hub 1 and the blade body 2 can also withstand the radial force. Strength is required.
  • the force acting on the axial fan is not limited to this radial force.
  • the air force F2 acting on the blade body during the air blowing operation and the stopped blade There is F3 of air force by wind force acting on the body. Since these forces F2 and F3 have an axial component, a moment M acts on the root of the blade. Therefore, the hub 1 and the blade body 2 are required to have a strength and a binding force that can withstand such air forces F2, F3 and moment M.
  • the hub 1 is made of a high-strength grease material in which glass fiber or my strength is mixed as a reinforcing additive to a general-purpose plastic.
  • general-purpose engineering plastics such as polybutylene terephthalate (PBT) are used.
  • the resin material of the blade body 2 is a general-purpose plastic such as polypropylene (PP) or AS resin, or a resin material obtained by mixing these materials with reinforcing fibers as a reinforcing additive. Is used.
  • the contact area between the hub 1 and the blade body 2 is increased so that the bonding force by bonding can be strengthened.
  • the outer wall 11 of the hub 1 is attached to the blade body so that it can withstand the radial force such as centrifugal force F1 and the air force F2 and F3 with axial force F, and the moment M acting on the root of the blade 21.
  • 2 has a structure that fits inside the base 22, and further, a hook-like wall portion 23 and a connecting wall portion 24 are formed on the intake side of the blade body 2, and this connecting wall portion 24 is connected to the donut-shaped wall portion of the knob 1. It is configured so as to be fitted on the inner peripheral side of 14.
  • Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. 8 to 11 (a) to (c).
  • the same elements as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified.
  • a cylindrical pin 25 extending in the axial direction is provided on the inwardly saddle-shaped wall portion 23 of the blade body 2. It is formed so as to protrude toward the wall portion 14.
  • nine pins 25 are arranged on the circumference of a constant radius with a predetermined interval.
  • a pin hole 17 for inserting each pin 25 is formed in the donut-shaped wall portion 14 of the hub 1.
  • Each pin 25 passes through the corresponding pin hole 17.
  • each pin 25 can be used for positioning the mounting angle of the blade body 2.
  • the mounting angle of the blade body 2 is determined so that one rib 16 is disposed in the vicinity of the root portion of the leading edge 2a where the force acting on the hub 1 from the blade 21 is maximum.
  • a groove 18 is formed in the outer wall 11 of the hub 1 so as to form a spiral step shape.
  • the base 22 of the blade body 2 has a spiral staircase shape.
  • a protruding portion 27 protruding in the axial direction is formed, and the protruding portion 27 is fitted into the groove portion 18 and coupled.
  • the protrusion 27 and the groove 18 are formed in a spiral staircase shape, as shown in FIGS. 8 and 11 (a) to (c), the protrusion 27 and the groove 27 The fitting position of the groove 18 is shifted downward. .
  • Embodiment 2 Since Embodiment 2 has such a configuration, the centrifugal force Fl caused by the weight of the blade body 2 and the moment M acting on the root portion of the air forces F2 and F3 via the blade 21 are applied.
  • the coupling force in the radial direction between the blade body 2 and the hub 1 can be further improved.
  • 8 to 11 (a) to (c) are for explaining the structure and do not represent the actual dimensions, so the radial thickness and axial direction of the protrusion 27 and the groove 18 are not shown. The height dimension can be appropriately changed without being restricted by this figure.
  • a groove 19 that opens to the outside is formed at the exhaust side edge of the hub 1.
  • the blade body 2 and the hub 1 are coupled so that the exhaust side edge 28 of the base portion 22 in the blade body 2 is fitted into the groove portion 19 from the intake side.
  • the second embodiment has such a configuration, the coupling force in the radial direction near the exhaust side edge 28 of the base 22 of the blade body 2 is improved, and the centrifugal force Fl caused by the weight of the blade 21 and The coupling between the hub and the blade body can be effectively maintained for each of the moments M that the air forces F2 and F3 act on the root portion via the blade 21.
  • Embodiment 1 and Embodiment 2 are as described above. However, the present invention can be modified and modified as follows based on these embodiments.
  • the blade body 2 is not limited to the one having the three blades 21. Needless to say, the blade body 2 is also applicable to the one having two or more blades 21. it can.
  • the present invention may be formed as one that does not include the coupling wall portion 24, or one that does not include the inward saddle-like wall portion 23 and the coupling wall portion 24. it can. In this case, the binding force is reduced as compared with that described in the first embodiment.
  • the number of ribs 16 can be changed, the shape of the ribs 16 can be changed, or the ribs 16 can be eliminated.
  • the grease material of the hub 1 and the blade body 2 may be the same.
  • the axial contact force is applied to the contact surface orthogonal to the shaft to bond them by the grease welding method.
  • the contact surface includes a contact surface between the donut-shaped wall portion 14 of the hub 1 and the bowl-shaped wall portion 23 of the blade body 2, and a connecting wall portion 24 between the inclined wall portion 15 of the hub 1 and the blade body 2. The contact surface can be mentioned.
  • Examples of the resin welding method include ultrasonic welding, vibration welding, hot plate welding, riveting method, and laser welding.
  • the same material is used for the hub and the blade body 2, and instead of bonding the hub 1 and the blade body 2 with an adhesive at the contact surface, the direction perpendicular to the shaft is used. Bonding can be performed by the resin welding method by applying axial pressing force at the contact surface.
  • the contact surfaces in this case are contact surfaces as shown by P1 to P4 in FIG.
  • the contact surfaces Pl, P2 between the donut-shaped wall portion 14 of the hub 1 and the bowl-shaped wall portion 23 of the blade body 2, the contact surface P3 between the tip surface of the protrusion 27 and the bottom surface of the groove portion 18, and the blade body 2 This is a contact surface P4 between the distal end surface of the exhaust side edge 28 of the base 22 and the bottom surface of the groove portion 19 of the exhaust side edge of the hub 1.
  • the pin 25 is formed in the inwardly saddle-shaped wall portion 23 of the blade body 2, and the pin hole 17 is formed in the donut-shaped wall portion 14 of the hub 1.
  • a pin hole may be formed in the inwardly saddle-shaped wall portion 23 of the body 2 and a pin may be formed in the donut-shaped wall portion 14 of the hub 1.
  • the pin 25 formed on the bowl-shaped wall portion 23 of the blade body 2 is not limited to a columnar shape but may have another shape.
  • a pin 35 having an arc-shaped cross section as shown in FIG. In this case, of course, the shape of the pin hole must be changed in accordance with the shape of the pin 35.
  • the quantity and arrangement of pins 25 and 35 can be changed as appropriate.
  • the tip end portion of the pin 25 formed so as to protrude from the bowl-shaped wall portion 23 of the blade body 2 through the donut-shaped wall portion 14 of the hub 1 is heated.
  • the force squeeze portion 25a may be formed by crushing (see FIG. 14).

Landscapes

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Abstract

 樹脂材料によって一体成形されたハブ1は軸受部13を備えている。樹脂材料によって一体成形された羽根体2は、円筒状基部22と複数の羽根21とを備えている。軸流ファンはハブ1を羽根体2の筒状基部22内に嵌入して一体に結合したものである。従って、外力が作用する結合部として、ハブ1の外周側面全体を利用することができるので、ハブ1と羽根体2との結合力を大きくすることができる。

Description

明 細 書
軸流ファン
技術分野
[0001] 本発明は、プロペラファンなどの軸流ファンに係り、特に、それぞれ別個に榭脂にて 一体成形されたハブと羽根体とを組み合わせて形成する、所謂分割組合せ方式の 軸流ファンに関する。
背景技術
[0002] 榭脂成形の軸流ファンとして、成形金型を簡略化しながら理想形状の羽根を得るた め、ハブと羽根体とを別々に成形し、両者を組合せて軸流ファンを形成することが提 案されている。このような軸流ファンとしては、例えば特許文献 1に記載されたものが ある。この従来技術では、別個に形成されたノ、ブと羽根体との結合は次のように行わ れていた。すなわち、有底円筒状のハブの底壁に軸受けを形成するとともに、ハブの 底壁の軸受の周囲に小径の円盤状突部を形成し、一方、複数枚の羽根を一体成形 した羽根体中央部の孔部にこの円盤状突部を嵌入して固定するものであった。また、 、羽根体中央部の孔部に円盤状突部を嵌入することに加え、前記ハブの底壁におけ る円盤状突部の周囲にピン孔を設け、羽根体にこのピン孔に進入するピンを設け、こ のピンがピン孔に係合されて 、た。
[0003] 一般的に、軸流ファンでは、軸部に対し、羽根の回転に伴って発生する遠心力や 羽根に作用する空気によるモーメントが生起される。し力しながら、上記従来の軸流 ファンでは、円盤状突部が小径で突出高さが小さいため、これら力に対抗するには 強固のものではなかった。また、ピンとピン孔との係合も、力の支持面を大きく形成で きな 、ため、ハブと羽根体との結合強度を強くすることができな 、と 、う問題があった 特許文献 1:特許第 3500292号公報
発明の開示
[0004] 本発明は、このような背景に基づきなされたものであって、別々に成形されたハブと 羽根体との結合力を大きくした軸流ファンを提供することを目的とする。 [0005] 上記の目的を達成するため、本発明に係る軸流ファンは、榭脂材料によって一体 成形され、かつ、軸受部を備えたハブと、筒状基部に対し複数の羽根が榭脂材料に よって一体成形された羽根体とを有し、前記ハブが羽根体の筒状基部内に嵌入され て一体に結合されて 、ることを特徴とする。
[0006] 従って、本発明の軸流ファンは、外力が作用する結合部として、ハブの外周側面全 体を利用することができるので、ハブと羽根体との結合力を大きくすることができる。
[0007] また、本発明に係る軸流ファンは、榭脂材料によって一体成形され、かつ、円筒状 の外壁部の内部に軸心に直交する内壁部を有し、この内壁部に軸受部を形成した ハブと、円筒状の基部に対し複数の羽根が結合され、かつ、榭脂材料によって一体 に成形された羽根体とを有し、前記ハブは吸気側端面にドーナツ型壁部を備え、前 記羽根体は、円筒状基部の吸気側端に径方向の幅寸法が前記ドーナツ型壁部の径 方向の幅寸法と略同一の鍔状壁部を有し、さらに、羽根体の鍔状壁部がハブのドー ナツ型壁部に当接するように、ハブが羽根体の円筒状基部内に嵌入されて、両者が 一体に結合されて!ヽることを特徴とする。
[0008] このようにすると、ハブの円筒状の外壁部の外周側面と羽根体の円筒状の基部の 内周面との接触面と、ハブの吸気側端面に形成されるドーナツ型壁部と羽根体の鍔 状壁部との接触面とを、結合部として利用することができるので、ハブと羽根体との結 合力をより一層大きくすることができる。
[0009] また、本発明にお 、ては、前記羽根体の鍔状壁部とハブのドーナツ型壁部との何 れか一方に、軸方向に延びるピンが形成され、他方にはそのピンが挿入されるピン 孔が形成されて ヽることが好ま ヽ。
[0010] このように構成すれば、ピン結合が付加されるので、さらに強固にハブと羽根体とを 結合することができる。
前記ピンは羽根体の鍔状壁部力 ハブのドーナツ型壁部に向けて軸方向に突出 するように形成され、前記ピン孔は前記ドーナツ型壁部を貫通するように形成され、 前記ピンはドーナツ型壁部のピン孔を貫通して当該ドーナツ型壁部力 突出するよう に構成されるとともに、そのピンの先端部が加熱により押しつぶされてカシメ部が形成 されていることが好ましい。 [0011] このように構成すれば、ハブと羽根体との軸方向の結合が強固に行われる。特に、 ハブと羽根体とを異種材料とした場合に、榭脂溶着法が使用できないが、この方法 で軸方向を結合することができる。
[0012] 前記羽根体は、鍔状壁部の内周側縁部力 ドーナツ型壁部の内周側に嵌り込むよ うに排気側に折り返された結合壁部を有するようにしてもょ ヽ。このように構成すれば 、遠心力に対する強度が向上し、ハブと羽根体の結合力をさらに向上させることがで きる。
[0013] 前記ハブの排気側端縁には外側に開口する溝部が形成され、前記羽根体におけ る基部の排気側端縁が吸気側力 この溝部に嵌り込むように、羽根体とハブとが結 合されていることが好ましい。このようにすれば、羽根体の排気側端縁部付近におけ るハブとの結合力が向上し、羽根体の重量による遠心力及び送風作用による空気の 力が羽根を介して軸部に作用するモーメントに対しても、ハブと羽根体との結合を効 果的に維持することができる。
[0014] 前記ハブと前記羽根体とは、羽根が前記基部に結合される根元部付近の、ハブの 外壁部の外周面と羽根体の基部の内周面との間において、羽根体の基部には螺旋 階段状を成すように突部が形成され、一方、ハブの外壁部には前記突部を嵌入させ るため、螺旋階段状を成すように溝部が形成され、前記突部が溝部に嵌入されること により、前記ハブと羽根体とが結合されて 、ることが望まし 、。
[0015] このようにすれば、羽根体とハブとの径方向における結合力が向上し、羽根の重量 に対する遠心力及び送風作用による空気の力が羽根を介して軸部に作用するモー メントの双方に対抗するため、羽根体とハブとの結合力をさらに向上させることができ る。
[0016] 前記ハブの内壁部の排気側において、当該内壁部と外壁部とを連結する複数の放 射状のリブが形成されていることが望ましい。このようにすれば、ハブの肉厚を薄くし ても強度を維持することができるので、生産性を向上することができる。
[0017] また、前記ハブと前記羽根体とは、異種材料により形成され、ハブの榭脂材料が羽 根体の榭脂材料より強度的に強 ヽ材料カゝらなるように構成してもよ ヽ。ハブはその全 周に作用する遠心力を支持し、更には羽根に作用する空気の力をも全て支持する必 要があるので、羽根に比してより大きな力が作用する。したがって、ハブには羽根より 高価な高強度材料を使うことが好ま 、。
[0018] 本発明では、ハブの榭脂材料と羽根体の榭脂材料とを異ならせることもできる。また
、このような材料としては、ハブには汎用エンジニアリングプラスチックが好ましぐ羽 根体には汎用プラスチック材料が好ましい。このように構成すると、経済的で強度の 大き 、軸流ファンを構成することができる。
[0019] また、前記ハブと前記羽根体とは、軸方向に直交する接触面において榭脂溶着法 により溶着すれば、生産性を向上させることができる。
[0020] また、前記ハブと前記羽根体とは、相互の接触面にお!、て接着剤により接合するこ ともできる。このようにすれば、強固にハブと羽根体とを結合することができる。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明の実施の形態 1に係る軸流ファンを吸気側から見た平面図である。
[図 2]図 1における 2— 2線断面図である。
[図 3]軸流ファンを構成する羽根体を吸気側力 見た斜視図である。
[図 4]軸流ファンを構成するハブを吸気側力 見た斜視図である。
[図 5]ハブを排気側力 見た斜視図である。
[図 6] (a) , (b)は図 1の 6— 6線における断面図であって、(a)は羽根体とハブの組立 直前の状態を示し、 (b)は羽根体とハブの組立後の状態を示す。
[図 7] (a) , (b)は軸流ファンの羽根体に作用する力の方向を示し、(a)は運転時にお ける羽根体の遠心力の作用方向を示し、 (b)は羽根に作用する流体の圧力の作用 方向を示す。
[図 8]実施の形態 2に係る軸流ファンを吸気側力も見た平面図である。
[図 9]同軸流ファンを吸気側から見た斜視図である。
[図 10]同軸流ファンを構成するハブを吸気側力も見た斜視図である。
[図 11] (a) , (b) , (c)はハブと羽根体との結合部分の断面図であり、(a)は図 8の 11a 11a線における断面図であり、(b)は図 8の l ib— l ib線における断面図であり、 ( c)は図 8の 11c 11c線における断面図である。
[図 12]実施の形態 2における接着剤による接着に代えて、榭脂溶着法による接着を 行う場合のハブと羽根体と接着位置を示した図である。
[図 13]実施の形態 2におけるピンの変形例を示した図である。
[図 14]実施の形態 2におけるピンの固定方法についての変形例を示した図である。 発明を実施するための最良の形態
[0022] 以下、本発明を具体ィ匕した実施の形態 1に係る軸流ファンを図 1〜図 7を参照しな がら説明する。
[0023] 本発明に係る軸流ファンは、図 1及び図 2に示すように、榭脂材料によって一体成 型されたハブ 1と、複数の羽根 21 (本実施の形態では 3枚)が榭脂材料によって一体 成型された羽根体 2とから構成されている。ハブ 1は、図 2〜図 4に示すように、円筒 状の外壁部 11を備え、その内部には、軸心と直交する内壁部 12が形成され、この内 壁部 12に軸受部 13が形成されている。そして、このハブ 1の吸気側端面には内向き のドーナツ型壁部 14が形成され、このドーナツ型壁部 14と内壁部 12との間には、ド 一ナツ型壁部 14と内壁部と 12を連結するテーパ状の傾斜壁部 15が形成されて 、る
[0024] また、ハブ 1の内壁部 12の排気側には、内壁部 12と外壁部 11とを連結する複数の リブ 16が放射状に形成されている。リブ 16は図 1に示すように、 1枚の羽根 21に対し て 2個配置されており、その内の 1個は羽根 21の前縁 21aの根元付近に結合されて いる。この結合部分では、羽根に対する空気の力によるモーメントが最大となる。また 、ハブ 1には、強度を高くすることを考慮して、汎用プラスチックに補強添加材として ガラス繊維やマイ力 (雲母)を混入した高強度の榭脂材料が使用される。または、更 に強度が必要な場合は、ポリブチレンテレフタレート (PBT)等の汎用エンジニアリン グプラスチックが用いられて 、る。
[0025] 次に、羽根体 2は、円筒状基部 22に対し複数の羽根 21が榭脂材料により一体成 形されたものである。円筒状基部 22の内径は、ハブ 1が嵌入される大きさに形成され ている。また、羽根体 2は、円筒状基部 22の吸気側にハブ 1のドーナツ型壁部 14の 径方向の幅寸法と略同一の径方向の幅寸法を備えた内向きの鍔状壁部 23を有し、 さらに、鍔状壁部 23の内周縁からドーナツ型壁部 14の内周に嵌り込むように排気側 に折り返された結合壁部 24を有している。この結合壁部 24は、この実施の形態では 下面がハブ 1の傾斜壁部 15に沿うようにテーパ状に形成されている。
[0026] なお、図 1及び図 3における矢印 Rは羽根体 2の回転方向を示している。また、羽根 体 2に作用する力はハブに作用する力よりも小さいので、羽根体 2には、ポリプロピレ ン (PP)、 AS樹脂(アクリロニトリルスチレン榭脂)などの汎用プラスチック、または、こ れら材料に補強添加材として、ガラス繊維やマイ力を混ぜた榭脂材料が使用されて いる。
[0027] 上記のように構成されたハブ 1及び羽根体 2は、それぞれ別個の工程で榭脂材料 により一体成形された後、図 6 (a)に示すように、羽根体 2の排気側からハブ 1に被せ られて、ハブ 1が羽根体 2の円筒状基部 22内に嵌入される。そして、接着剤によって 、ハブ 1の外壁部 11の外周面と羽根体 2の円筒状基部 22の内周面とが接着され、か つ、ハブ 1のドーナツ型壁部 14と羽根体 2の鍔状壁部 23とが接着され、更に、ハブ 1 の傾斜壁部 15と羽根体 2の結合壁部 24とが接着されて、図 6 (b)に示すように、ハブ 1と羽根体 2とが一体に結合されている。
[0028] 羽根体 2に作用する力は、図 7 (a)に示されるような羽根体 2の自重により発生する 遠心力 F1であり、ハブ 1の外壁部 11、羽根体 2の基部 22などに対し径方向の力とし て作用する。したがって、ハブ 1の外壁部 11、羽根体 2の基部 22には径方向の力に 耐え得る強度が要求され、また、ハブ 1と羽根体 2との結合力もこの径方向の力に耐 え得る強度が要求される。
[0029] 軸流ファンに作用する力はこのような径方向の力のみではなぐ図 7 (b)に示すよう に、送風運転中に羽根体に作用する空気の力 F2や、停止中の羽根体に作用する風 力による空気の力 F3などがある。これらの力 F2、 F3は軸方向の成分を有するため、 羽根の根元部に対してモーメント Mが作用している。したがって、ハブ 1及び羽根体 2 には、このような空気の力 F2、 F3及びモーメント Mに対しても耐え得る強度及び結合 力が要求される。
[0030] このような要求を満たすため、ハブ 1の材料には汎用プラスチックに補強添加材とし てガラス繊維やマイ力を混入した高強度な榭脂材料を使用する。または、更に強度 が必要な場合は、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等の汎用エンジニアリングプラス チックが用いられている。 [0031] 一方、羽根体 2の榭脂材料としては、ポリプロピレン (PP)、 AS榭脂などの汎用ブラ スチック、または、これら材料に補強添加材として、ガラス繊維やマイ力を混ぜた榭脂 材料が使用されている。また、ハブ 1と羽根体 2との結合強度を増加するため、ハブ 1 と羽根体 2との接触面積を増加させて接着による結合力を強化できるようにしている。 また、遠心力 F1などの径方向の力や軸方向の力を伴う空気の力 F2、 F3、羽根 21の 根元部に作用するモーメント Mに耐え得るように、ハブ 1の外壁部 11を羽根体 2の基 部 22の内部に嵌める構造を取り、さらに、羽根体 2の吸気側に鍔状壁部 23及び結合 壁部 24を形成し、この結合壁部 24をノヽブ 1のドーナツ型壁部 14の内周側に嵌り込 むように構成して 、るのである。
[0032] (実施の形態 2)
次に、実施の形態 2について、図 8〜図 11 (a) - (c)を参照しながら説明する。これ ら図面において実施の形態 1と同一の要素には同一の符号を付し、その説明を簡略 化する。
[0033] 実施の形態 2は、実施の形態 1におけるハブ 1と羽根体 2との結合部分の構造を変 更したものである。実施の形態 2においては、図 8及び図 11 (a)—(c)に示すように、 羽根体 2の内向き鍔状壁部 23には、軸方向に延びる円柱状のピン 25がドーナツ型 壁部 14に向けて突出するように形成されている。この実施形態では、 9個のピン 25が 一定半径の円周上に所定の間隔をお 、て配置されて 、る。
[0034] 一方、ハブ 1のドーナツ型壁部 14には、各ピン 25を嵌入するためのピン孔 17が形 成されている。そして、各ピン 25は対応するピン孔 17を貫通している。
[0035] 実施の形態 2はこのような構成を有するので、ハブ 1と羽根体 2との径方向の結合力 が強化されている。また、各ピン 25は、羽根体 2の取付角度の位置決めに使用するこ とができる。羽根体 2の取付角度は、羽根 21からハブ 1に作用する力が最大となる前 縁 2aの根元部付近に 1個のリブ 16が配置されるように、定められる。
[0036] また、実施の形態 2においては、図 10に示すように、ハブ 1の外壁部 11には、螺旋 階段状を成すように、溝部 18が形成されている。図 11 (a)— (c)に示すように、羽根 21が基部 22に結合される根元部付近の、ハブ 1の外壁部 11の外周面と羽根体 2の 基部 22の内周面との間において、羽根体 2の基部 22には、螺旋階段状を成すように 軸方向に突出する突部 27が形成され、その突部 27が溝部 18に嵌入されて結合さ れている。
[0037] 突部 27と溝部 18とが螺旋階段状に形成されているため、図 8及び図 11 (a) - (c) に示すように、前縁 2aに向力 につれ、突部 27と溝部 18の嵌合位置が下方にシフト している。。
[0038] 実施の形態 2はこのような構成を有するので、羽根体 2の重量による遠心力 Fl、及 び、空気の力 F2、 F3が羽根 21を介してその根元部に作用するモーメント Mに対抗 するための、羽根体 2とハブ 1との径方向における結合力をさらに向上させることがで きる。なお、図 8から図 11 (a) - (c)は、構造を説明するためのものであって実寸法を 表したものではないので、突部 27及び溝部 18の径方向の厚みや軸方向の高さ寸法 はこの図に拘束されることなく適宜変更して実施することができる。
[0039] また、実施の形態 2においては、ハブ 1の排気側端縁に、外側に開口する溝部 19 が形成されている。そして、羽根体 2における基部 22の排気側端縁 28が吸気側から 溝部 19に嵌り込むように、羽根体 2とハブ 1とが結合されている。
[0040] 実施の形態 2はこのような構成を有するので、羽根体 2の基部 22の排気側端縁 28 付近の径方向に対する結合力が向上し、羽根 21の重量による遠心力 Fl、及び、空 気の力 F2、 F3が羽根 21を介して根元部に作用するモーメント Mのそれぞれに対し、 ハブと羽根体との結合を効果的に維持することができる。
[0041] 実施の形態 1及び実施の形態 2は以上の説明の通りであるが、本発明は、これら実 施の形態にぉ 、て次のように変更して具体ィ匕することもできる。
[0042] (1) 実施の形態 1及び 2において、羽根体 2は、 3枚の羽根 21を有するものに限 定されないことは言うまでもなぐ 2枚以上の複数枚の羽根 21を有するものにも適用 できる。
[0043] (2) 本発明は、実施の形態 1において、結合壁部 24を備えないもの、又は、内向 き鍔状壁部 23及び結合壁部 24を備えな ヽものとしても形成することができる。なおこ の場合は、実施の形態 1に記載のものと比較すれば結合力は低下する。
[0044] (3) 実施の形態 1及び 2において、リブ 16の個数を変更したり、リブ 16の形状を変 更したり、リブ 16を廃止したりすることもできる。 [0045] (4) 実施の形態 1においてハブ 1及び羽根体 2の榭脂材料を同一のものとしてもよ い。また、この場合には、ハブ 1と羽根体 2とを接触面において接着剤により結合する 代わりに、軸と直交する接触面に軸方向の押圧力を加えて榭脂溶着法により結合す ることができる。この場合の接触面としては、ハブ 1のドーナツ型壁部 14と羽根体 2の 鍔状壁部 23との接触面、及び、ハブ 1の傾斜壁部 15と羽根体 2の結合壁部 24との 接触面を挙げることができる。
[0046] また、榭脂溶着法としては、超音波溶着、振動溶着、熱板溶着、リベッティング法、 レーザ溶着など挙げることができる。同様に、実施の形態 2においても、ハブ及び羽 根体 2の榭脂材料を同一のものとし、ハブ 1と羽根体 2とを接触面において接着剤に より接着する代わりに、軸と直角方向の接触面で軸方向の押圧力を加えて榭脂溶着 法により結合することができる。この場合の接触面は、図 12における P1〜P4に示す ような接触面である。すなわち、ハブ 1のドーナツ型壁部 14と羽根体 2の鍔状壁部 23 との接触面 Pl、 P2、突部 27の先端面と溝部 18の底面との接触面 P3、及び、羽根体 2における基部 22の排気側端縁 28の先端面とハブ 1の排気側端縁の溝部 19の底 面との接触面 P4である。
[0047] (5) 実施の形態 2において、羽根体 2の内向き鍔状壁部 23にピン 25が形成され、 ハブ 1のドーナツ型壁部 14にピン孔 17が形成されていたが、羽根体 2の内向き鍔状 壁部 23にピン孔を形成し、ハブ 1のドーナツ型壁部 14にピンを形成するようにしても よい。
[0048] (6) 実施の形態 2において、羽根体 2の鍔状壁部 23に形成するピン 25は、円柱 状に限らず他の形状のものでもよい。例えば、図 13に示すような円弧状の断面を有 するピン 35にしてもよい。この場合、そのピン 35の形状に合わせてピン孔の形状を 変更しなければならないことは勿論である。また、ピン 25、 35の数量、配置なども適 宜変更することができる。
[0049] (7) 実施の形態 2において、羽根体 2の鍔状壁部 23からハブ 1のドーナツ型壁部 14を貫通して突出するように形成されたピン 25の先端部を、加熱により押しつぶして 、力シメ部 25aを形成してもよい(図 14参照)。このように構成すれば、ハブ 1と羽根体 2とを軸方向に結合することができる。また、ハブ 1と羽根体 2とを異種材料とした場合 に、榭脂溶着法が使用できないが、この方法で軸方向を結合することもできる。

Claims

請求の範囲
[1] 榭脂材料によって一体成形され、かつ、軸受部を備えたハブと、筒状基部に対し複 数の羽根が榭脂材料によって一体成形された羽根体とを有し、前記ハブが羽根体の 筒状基部内に嵌入されて一体に結合されていることを特徴とする軸流ファン。
[2] 榭脂材料によって一体成形され、かつ、円筒状の外壁部の内部に軸心に直交する 内壁部を有し、この内壁部に軸受部を形成したノヽブと、円筒状の基部に対し複数の 羽根が結合され、かつ、榭脂材料によって一体に成形された羽根体とを有する軸流 ファンにおいて、
前記ハブは吸気側端面にドーナツ型壁部を備え、前記羽根体は、円筒状基部の 吸気側端に径方向の幅寸法が前記ドーナツ型壁部の径方向の幅寸法と略同一の鍔 状壁部を有し、さらに、羽根体の鍔状壁部がハブのドーナツ型壁部に当接するように 、ハブが羽根体の円筒状基部内に嵌入されて、ハブと羽根体とがー体に結合されて V、ることを特徴とする軸流ファン。
[3] 前記羽根体の鍔状壁部とハブのドーナツ型壁部との何れか一方に、軸方向に延び るピンが形成され、他方にはそのピンが挿入されるピン孔が形成されていることを特 徴とする請求項 2記載の軸流ファン。
[4] 前記ピンは羽根体の鍔状壁部力 ハブのドーナツ型壁部に向けて軸方向に突出 するように形成され、前記ピン孔は前記ドーナツ型壁部を貫通するように形成され、 前記ピンはドーナツ型壁部のピン孔を貫通して当該ドーナツ型壁部力 突出するよう に構成されるとともに、そのピンの先端部が加熱により押しつぶされてカシメ部が形成 されて 、ることを特徴とする請求項 3記載の軸流ファン。
[5] 前記羽根体は、鍔状壁部の内周側縁部力 ドーナツ型壁部の内周側に嵌り込むよ うに排気側に折り返された結合壁部を有することを特徴とする請求項 2〜4の何れか 1項記載の軸流ファン。
[6] 前記ハブの排気側端縁には外側に開口する溝部が形成され、前記羽根体におけ る基部の排気側端縁が吸気側力 この溝部に嵌り込むように、羽根体とハブとが結 合されていることを特徴とする請求項 1〜5の何れか 1項に記載の軸流ファン。
[7] 前記ハブと前記羽根体とは、羽根が前記基部に結合される根元部付近の、ハブの 外壁部の外周面と羽根体の基部の内周面との間において、羽根体の基部には螺旋 階段状を成すように突部が形成され、一方、ハブの外壁部には前記突部を嵌入させ るため、螺旋階段状を成すように溝部が形成され、前記突部が溝部に嵌入されること により、前記ハブと羽根体とが結合されていることを特徴とする請求項 1〜6の何れか 1項に記載の軸流ファン。
[8] 前記ハブの内壁部の排気側において、当該内壁部と外壁部とを連結する複数の放 射状のリブが形成されていることを特徴とする請求項 2〜7の何れ力 1項に記載の軸 流ファン。
[9] 前記ハブと前記羽根体とは、異種材料により形成され、ハブの榭脂材料が羽根体 の榭脂材料より強度的に強い材料力 なることを特徴とする請求項 1〜8の何れか 1 項に記載の軸流ファン。
[10] 前記ハブは汎用エンジニアリングプラスチック力 なり、前記羽根体は汎用プラスチ ック材料力もなることを特徴とする請求項 9記載の軸流ファン。
[11] 前記ハブと前記羽根体とは、軸方向に直交する接触面において榭脂溶着法により 溶着されていることを特徴とする請求項 2〜: LOの何れか 1項に記載の軸流ファン。
[12] 前記ハブと前記羽根体とは、相互の接触面において接着剤により接合されているこ とを特徴とする請求項 2〜10の何れか 1項に記載の軸流ファン。
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