(57)【要約】【課題】軽量であるとともに十分な強度を有し、容易に製造可能な動翼及び動翼の製造方法を提供する。【解決手段】動翼は、内部に空間部１５が形成された動翼本体１１と、動翼本体１１の空間部１５に連続配置して設けられ、内部の少なくとも一部には中空部２２が形成された立方体形状の複数の補強部材２１と、を備える。複数の補強部材２１の立方体形状の各辺は、動翼本体１１の長手軸線ＡＸとの直交面に対していずれの方向から見ても所定角度で傾斜するように設けられている。【選択図】図３Ａ
2020133483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空間部が形成された動翼本体と、
該動翼本体の前記空間部に連続配置して設けられ、内部の少なくとも一部には中空部が形成された立方体形状の複数の補強部材と、
を備える動翼。
【請求項２】
前記複数の補強部材の立方体形状の各辺は、前記動翼本体の長手軸線との直交面に対していずれの方向から見ても所定角度で傾斜するように設けられている請求項１に記載の動翼。
【請求項３】
前記複数の補強部材の立方体形状の各辺に対して、前記所定角度が４５°±１°である請求項２に記載の動翼。
【請求項４】
前記空間部の体積における、前記複数の補強部材の前記中空部以外の中実部分の体積が占める割合は１１．５％以上である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の動翼。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の動翼を備える送風機。
【請求項６】
内部に空間部が形成された動翼本体の前記空間部に、内部の少なくとも一部に中空部が形成された立方体形状の複数の補強部材を連続配置して設ける工程を有する動翼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、動翼、これを備えた送風機、及び動翼の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば火力発電プラントには、燃料燃焼用空気を送風する軸流ファン（ＦＤＦ（Ｆｏｒｃｅｄ  Ｄｒａｆｔ  Ｆａｎ）：押し込み通風機）や、固体燃料粉砕機の微粒粉搬送用ガスを送風するプライマリファン等がある。これらの軸流ファンに適用される動翼を軽量化することを目的として、中空構造の動翼を製造する技術に注目が集まってきている。例えば特許文献１には、中空構造の動翼を三次元積層造形機（３Ｄプリンタ）を用いて作製する技術が報告されている。また、特許文献２には、正方形等の横断面を有するセグメントにより構成された羽根車が報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１１７６２６号公報
【特許文献２】特開２００５−２９０９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、送風機の送風効率を損なうことなく軽量で必要な強度を有する動翼が求められてきている。また、動翼は交換部品の一つとなるため、製造にかかるコスト及びリードタイム（製作時間）の削減も課題となっている。
【０００５】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、軽量であるとともに十分な強度を有し、容易に製造可能な動翼及び動翼の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本開示は以下の手段を採用する。
本開示の動翼は、内部に空間部が形成された動翼本体と、該動翼本体の前記空間部に連続配置して設けられ、内部の少なくとも一部には中空部が形成された立方体形状の複数の補強部材と、を備える。
【０００７】
本開示の動翼においては、動翼本体の内部に形成された空間部に、内部の少なくとも一部には中空部が形成された立方体形状の複数の補強部材が（例えば隣接する立方体形状の面同士を共用するように）連続配置して設けられている。各補強部材の形状が立方体形状であるため、本開示の動翼は多方向（動翼本体の長手軸線方向及び長手軸線方向に交差する方向）に対して強度分布の均等性を得て、十分な強度を有する。また、各補強部材は内部に中空部が形成されているため、本開示の動翼は軽量となる。このため、動翼本体の強度の確保に必要な各補強部材や、翼根部の支持構造が簡略化できる。また、各補強部材を立方体形状とすることで、三次元積層造形機（３Ｄプリンタ）による動翼製造が可能となる。これにより、複雑な形状の動翼製造に当たって金型を複数使用する必要がなくなるため、動翼製造にかかるコスト及びリードタイム（製作時間）を削減して、製造を容易にすることができる。
【０００８】
上記動翼において、前記複数の補強部材の立方体形状の各辺は、前記動翼本体の長手軸線との直交面に対していずれの方向から見ても所定角度で傾斜するように設けられていることが好ましい。
【０００９】
各補強部材の立方体形状の各辺が動翼本体の長手軸線との直交面（本実施形態では例えば動翼本体の底面）に対していずれの方向から見ても所定角度で傾斜するように設けられた動翼および動翼本体であれば、３Ｄプリンタによる製造がより容易となる。従って、動翼製造にかかるコスト及びリードタイムを一層削減することができる。
【００１０】
上記動翼において、前記複数の補強部材の立方体形状の各辺に対して、前記所定角度が４５°±１°となるように設けられていることが好ましい。
【００１１】
各補強部材の立方体形状の各辺が、動翼本体の長手軸線との直交面（本実施形態では例えば動翼本体の底面）に対して交差するいずれの方向から見ても長手軸線との直交面に対する傾斜角の所定角度が４５°±１°となるように設けられていれば、３Ｄプリンタによる動翼製造が一層容易となる。また、傾斜角の所定角度を４５°±１°とすることで、製造された動翼においては、各補強部材が動翼本体の長手軸線方向に対して軸対称となるため、強度分布の均一性を向上するとともに、強度的に長手軸線に対するバランスのとれた構造となり、偏荷重の発生を抑制して損傷発生を抑制する。
【００１２】
上記動翼において、前記空間部の体積における、前記複数の補強部材の前記中空部以外の中実部分の体積が占める割合は１１．５％以上であることが好ましい。
【００１３】
動翼本体の空間部の体積における各補強部材の中空部以外の中実部分の体積が占める割合（各補強部材を構成する構成部材が動翼本体の空間部を占める割合：充填密度）が１１．５％以上であれば、動翼の強度や耐久性を十分に確保することができる。具体的には、動翼の翼端の周速が１２０〜１３０ｍ／ｓのときに必要とされる十分な強度を確保するには、上記の通り充填密度を１１．５％以上とするのが好ましい。
【００１４】
本開示の送風機は、上記の動翼を備える。
【００１５】
本開示の送風機であれば、上述の動翼を備えているため、軽量化による動翼本体の補強部材構造や翼根部の支持構造が簡易化するとともに、動翼製造にかかるコスト及びリードタイムを削減することができる。従って、経済性の高い送風機となる。
【００１６】
本開示の動翼の製造方法は、内部に空間部が形成された動翼本体の前記空間部に、内部の少なくとも一部に中空部が形成された立方体形状の複数の補強部材を連続配置して設ける工程を有する。
【００１７】
本開示の動翼の製造方法においては、内部に空間部が形成された動翼本体の空間部に、内部の少なくとも一部に中空部が形成された立方体形状の複数の補強部材を（例えば隣接する立方体形状の面同士を共有するように）連続配置して設ける。各補強部材の形状が立方体形状であるため、多方向（動翼本体の長手軸線方向及び長手軸線方向に交差する方向）に対して強度分布の均等性を得て、十分な強度を有する動翼を製造することができる。また、各補強部材は内部に中空部が形成されているため、軽量な動翼を製造することができる。このため、動翼本体の強度の確保に必要な各補強部材や、翼根部の支持構造が簡略化できて、製造が容易化する。また、各補強部材を立方体形状とすることで、３Ｄプリンタによる動翼製造が可能となる。これにより、複雑な形状の動翼製造に当たって金型を複数使用する必要がなくなるため、動翼製造にかかるコスト及びリードタイム（製作時間）を削減することができて、製造が容易になる。
【発明の効果】
【００１８】
本開示の動翼及び動翼の製造方法によれば、軽量であるとともに十分な強度を有し、容易に製造可能な動翼が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本開示の一実施形態に係る送風機を示す縦断面図である。
【図２Ａ】本開示の一実施形態に係る動翼を示す正面図である。
【図２Ｂ】本開示の一実施形態に係る動翼の一部を断面とした側面図である。
【図３Ａ】本開示の一実施形態に係る動翼本体の内部を示す正面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの動翼本体のＡ−Ａ側断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの動翼本体のＢ−Ｂ側断面図である。
【図３Ｄ】図３Ａの動翼本体のＣ−Ｃ側断面図である。
【図４Ａ】１個の補強部材を動翼本体の底面に配置した状態を示すイメージ図である。
【図４Ｂ】複数の補強部材を動翼本体の底面に互いに直交する２つの方向に連続配置した状態を示すイメージ図である。
【図４Ｃ】複数の補強部材を動翼本体の底面に互いに直交する３つの方向に連続配置した状態を示すイメージ図である。
【図５】補強部材の充填密度と補強部材の一辺の長さとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照して、本開示に係る好適な実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、上方とは鉛直上側の方向を、下方とは鉛直下側の方向を示している。
【００２１】
〔送風機〕
以下、本開示の一実施形態に係る軸流ファン（送風機）１について、図１を用いて説明する。図１では、動翼７の回転軸方向又は流路１０の流れる方向が図の水平方向である場合を示しているが、必ずしも流路方向が水平方向である必要はなく、水平方向より傾斜していてもよい。
【００２２】
軸流ファン１は、主軸２と、主軸２に設置固定された翼車３と、電動機４と、内筒５と、外筒６などを備える。翼車３には、複数枚の動翼７が翼車３の周方向に設置されている。主軸２と翼車３は、電動機４によって生じる動力が伝達されて、回転軸（図１の一点鎖線）周りに回転する。内筒５と外筒６の間には、空気や気体などの流体が流通可能な流路１０が形成される。翼車３に設けられた動翼７は、内筒５と外筒６との間に形成された流路１０の延長上に位置し、翼車３に設けた動翼７が回転することによって、流体が内筒５と外筒６との間に形成された流路１０内を流通する。
ここで翼車３は、動翼７を取り付けて支持する動翼取付環状部であり、翼車とは本実施形態で用いる呼び名称であり、この形状やサイズは流体の通過流量や流通圧力などにより適宜決定される。
【００２３】
なお、以下では、送風機の一例として軸流ファン１を挙げて、軸流ファン１に本開示を適用する場合について説明するが、本開示はこの例に限定されない。本開示は、例えば火力発電プラントの燃焼空気の送風用の軸流ファン（ＦＤＦ）のほか、固体燃料粉砕機の微粒粉搬送用ガスを送風するプライマリファン等にも適用できる。また本実施形態の軸流ファンは、常温レベルで腐食性のないガスの送風に適している。
【００２４】
翼車３には、翼車３の回転軸方向に対して垂直な面内に側板８が設置される。側板８は、図１に示すように、翼車３の軸方向端部に設置される。側板８は、翼車３の両端部の側面に設置されてもよいし、いずれか一方の端部の側面のみに設置されてもよい。また、側板８の表面には、側板８の周方向に沿って、環状の溝９が形成されることで、流路１０との間でガス流通を抑制している。
【００２５】
〔動翼〕
次に、図２Ａ〜図２Ｂを示して本実施形態に係る動翼について説明する。本実施形態に係る動翼は、例えば図１の軸流ファン１に適用される。
【００２６】
図２Ａに示すように、動翼７は、動翼本体１１と、動翼本体１１における底面１２側（Ｙ軸方向における動翼本体１１の一端側）に設けられ、翼車３側に埋め込まれて支持される翼根部１３と、を備えている。動翼本体１１の内部には、後述するように空間部が形成されている。本実施形態では、動翼本体１１における底面１２とは反対側（Ｙ軸方向における動翼本体１１の他端側）は開放されて開放部１４となっている。開放部１４は後述する空間部の一部と連通している。なお、動翼本体１１に開放部１４を設けることは必ずしも必要とされる構造ではない。
【００２７】
図２Ｂに示すように、動翼本体１１の内部には、動翼本体１１の長手軸線ＡＸ方向における一端側から他端側にかけて空間部１５が形成されている。動翼本体１１の空間部１５には、長手軸線ＡＸ方向における一端側から他端側にかけて、内部の少なくとも一部には中空部２２が形成された立方体形状の補強部材２１が複数連続配置されている。図２Ｂでは、動翼本体１１の内部の空間部１５は、補強部材２１を簡略化して記載している。動翼本体１１及び補強部材２１は例えば同じ材料で形成される。これらを形成する材料としては、例えば材質としてはプラスチック系や金属系を挙げることができる。具体的には、ポリカーボネート材やナイロン系材、及びこれらにカーボンファイバーを混ぜて補強したもの等を挙げることができる。動翼本体１１の空間部１５に対する補強部材２１の具体的な連続配置の仕方については後述する。
【００２８】
次に、図３Ａ〜図３Ｄを示して本実施形態に係る動翼本体の内部形状について具体的に説明する。図３Ａは本実施形態に係る動翼本体１１の内部を示す正面図である。なお、図３Ａ〜図３Ｄでは翼根部１３の図示を省略している。
【００２９】
図３Ａに示すように、動翼本体１１は、底面１２と外周面１６とを有しており、他端となる上部には開放部１４が形成されている。動翼本体１１の内部には、動翼本体１１の長手軸線ＡＸ方向における一端側から他端側、かつ動翼本体１１の長手軸線ＡＸ方向の中心から外周面１６にかけて空間部１５が形成されている。
【００３０】
空間部１５には、動翼本体１１の長手軸線ＡＸ方向における一端側から他端側、かつ動翼本体１１の長手軸線ＡＸ方向の中心から外周面１６にかけて、内部の少なくとも一部には中空部２２が形成された立方体形状の補強部材２１が複数連続配置されている。具体的には、正面視で動翼本体１１の内部構造が格子状となるように補強部材２１が複数連続配置されている。なお、図３Ａ中の補強部材２１の立方体形状の各辺を示す実線は、補強部材２１を構成する面の周囲の辺を示しており、補強部材２１を構成する各面の厚さは、材質と製造条件等から、例えば２ｍｍ以上である。本実施形態では、各補強部材２１を構成する各面の厚さは等しくされている。
【００３１】
空間部１５に設けられる各補強部材２１の立方体形状の各辺は動翼本体１１の長手軸線ＡＸとの直交面に対して所定角度で傾斜して設けられている。所定角度は材質、製造条件、製造誤差等を考慮して選定されるが、４５°±１°で傾斜するように設けられている。本実施形態では、空間部１５に設けられる補強部材２１のうち、最下端に設けられるもの（例えば図３Ａ中の補強部材２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ）の立方体形状の最下端の辺はいずれも動翼本体１１の底面１２と点で接続しており、設計、製作の基準位置の管理を容易にしている。なお、補強部材２１の立方体形状の最下端の辺と底面１２との接続箇所は、補強部材２１の頂角部分に限定されない。
【００３２】
図３Ａに示すように、本実施形態においては、各補強部材２１について、立方体形状の各辺の一辺の長さ、各面の厚さ、及び傾斜角度はいずれも等しくされて、強度分布の均等性を向上している。一方、動翼本体１１の特定方向に異方性強度を必要とする場合は、これに限定されない。
【００３３】
図３Ｂは図３Ａの動翼本体１１のＡ−Ａ側断面図である。具体的には、図３Ｂは図３Ａ中、補強部材２１Ａ及び補強部材２１Ｂが正面視で点で接続している点を含む側断面図である。図３Ｂにおいても、各補強部材２１の立方体形状の各辺は、動翼本体１１の長手軸線ＡＸとの直交面に対して所定角度として４５°±１°（以降は、範囲を省略して４５°と記載する）傾斜するように格子状に連続配置されている。図３Ｂにおいても、最下端に設けられる補強部材２１の立方体形状の最下端の辺はいずれも動翼本体１１の底面１２と点で接続している。なお、図３Ｂ中、白抜き矢印は正面方向を示しており、図３Ｃ，図３Ｄでも同様である。
【００３４】
図３Ｃは図３Ａの動翼本体１１のＢ−Ｂ側断面図である。具体的には、図３Ｃは図３Ａ中、補強部材２１Ｂが動翼本体１１の底面１２と点で接続している点を含む側断面図である。図３Ｃに示すように、正面側に設けられている補強部材２１Ｂは、立方体形状のうち正面側の略半分が欠けた形状となっている。図３Ｃにおいても、各補強部材２１の立方体形状の各辺は動翼本体１１の長手軸線ＡＸとの直交面に対して所定角度として４５°傾斜するように格子状に連続配置されている。図３Ｃにおいても、最下端に設けられる補強部材２１の立方体形状の最下端の辺はいずれも動翼本体１１の底面１２と点で接続している。
【００３５】
図３Ｄは図３Ａの動翼本体のＣ−Ｃ側断面図である。具体的には、図３Ｄは図３Ａ中、補強部材２１Ｃの立方体形状の各辺が隣接する他の補強部材や底面１２と正面視で点で接続していない部分における側断面図である。図３Ｄに示すように、正面側に設けられている補強部材２１Ｃは、立方体形状のうち正面側の一部が欠けた形状となっている。図３Ｄにおいても、各補強部材２１の立方体形状の各辺は動翼本体１１の長手軸線ＡＸとの直交面に対して所定角度として４５°傾斜するように格子状に連続配置されている。
【００３６】
図３Ａ〜図３Ｄに示すように、動翼本体１１の内部においては、各補強部材２１の立方体形状の各辺が、動翼本体１１の長手軸線ＡＸ方向に対して交差するいずれの方向（正面方向や側断面方向等）から見ても動翼本体１１の長手軸線ＡＸとの直交面に対する傾斜角が所定角度として４５°となるように設けられている。即ち、動翼７においては、各補強部材２１が動翼本体１１の長手軸線ＡＸ方向に対して軸対称な形状となるため、強度的にバランスのとれた構造となる。
【００３７】
次に、図４Ａ〜図４Ｃを示して本実施形態における補強部材の具体的な連続配置の仕方について具体的に説明する。なお、図４Ａ〜図４Ｃで示す立方体は、動翼７の内部の補強部材２１の構造を説明するために立方体を個別にイメージで図示したものである。本実施形態では、補強部材２１で複数の立方体を個別に製造しておき、各立方体を並べて繋げることで動翼本体１１の空間部１５に補強部材２１を設ける製造方法を用いない。動翼７の製造時に、三次元積層造形機（３Ｄプリンタ）を用いて、動翼本体１１の空間部１５に立方体を連続配置して、隣接する立方体形状の面同士を共用とする構造となるように補強する。この構造により、図４Ａ〜図４Ｃで示す各補強部材２１が複数連続配置されるように構成した動翼本体１１の内部構造となる。
【００３８】
図４Ａは１個の補強部材２１を動翼本体１１の底面１２に配置した状態を示すイメージ図である。本実施形態では、動翼本体１１の長手軸線ＡＸとの直交面が底面１２となっている。図４Ａに示すように、ＸＹ軸平面において、補強部材２１の立方体形状の各辺は動翼本体１１の底面１２に対する傾斜角が所定角度として４５°となるように設けられている。なお、図示しないが、ＹＺ軸平面及びＸＺ軸平面においても、補強部材２１の立方体形状の各辺は動翼本体１１の底面１２に対する傾斜角が４５°となるように設けられている。立方体形状の補強部材２１の立方体形状の各辺の一辺の長さ（補強部材２１のピッチ）Ｌは、３Ｄプリンタによる動翼７の製造の容易性を考慮すると、補強部材２１の壁面の厚さ以上とし、例えば２ｍｍ以上とすればよい。また、動翼本体１１の強度確保からは、補強部材２１の一辺の長さＬには上限があり、本実施形態では後述するように例えば５０ｍｍが上限となる。このため、好ましくは、Ｌは２ｍｍ〜５０ｍｍの範囲である。
【００３９】
図４Ｂは６個の補強部材２１を互いに直交する２つの方向に連続配置した状態を示すイメージ図である。具体的には、底面１２側から、補強部材２１が３個、２個、１個の順となるように、隣接する立方体形状の面同士を共有するように（隣接する補強部材２１同士の面が重なった位置になるように）連続配置される。図４Ｂにおいても、各補強部材２１の立方体形状の各辺が、ＸＹ軸平面、ＹＺ軸平面、及びＸＺ軸平面において動翼本体１１の底面１２に対する傾斜角が４５°となるように設けられている。
【００４０】
図４Ｃは１８個の補強部材２１を互いに直交する３つの方向に連続配置した状態を示すイメージ図である。具体的には、図４Ｂのように積み上げた６個の補強部材２１に対し、図４Ｂと同様に積み上げた６個の補強部材２１を２組用意し、これらを紙面奥行方向側に１組ずつ積み上げている。図４Ｃにおいても、各補強部材２１の立方体形状の各辺が、ＸＹ軸平面、ＹＺ軸平面、及びＸＺ軸平面において動翼本体１１の底面１２に対する傾斜角が４５°となるように設けられている。
【００４１】
次に、図５を示して動翼本体１１の空間部１５の体積における各補強部材２１の中空部２２以外の中実部分の体積が占める割合（各補強部材２１を構成する構成部材が動翼本体１１の空間部１５を占める割合：充填密度）の好適な範囲を決定する手法について具体的に説明する。
空間部１５における補強部材２１の充填密度は、補強部材２１を構成する面の厚さ及び補強部材２１の一辺の長さＬにより決定される。
【００４２】
図５は補強部材２１の充填密度と補強部材２１の一辺の長さＬとの関係を示すグラフである。図５中、縦軸は補強部材２１の充填密度（％）を示し、横軸は補強部材２１の一辺の長さＬを示している。図５中、実線で示すグラフは、補強部材２１を構成する面の厚さを２ｍｍとした場合のグラフである。図５中、一点鎖線で示すグラフは、補強部材２１を構成する面の厚さを２ｍｍより厚くした場合のグラフである。図５中、破線で示すグラフは、補強部材２１を構成する面の厚さを２ｍｍ未満とした場合のグラフである。
【００４３】
一例として、動翼７の翼端の周速が１２０〜１３０ｍ／ｓとしたときに動翼７及び動翼本体１１に必要な強度を確保する場合を挙げて説明する。この場合、図５中の実線のグラフに示すように、補強部材２１を構成する面の厚さを２ｍｍとし、補強部材２１の一辺の長さＬを２ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすれば（即ち、補強部材２１の充填密度を１１．５％以上１００％未満とすれば）、十分に動翼本体１１の強度を確保することができる。即ち、動翼７の翼端の周速が１２０〜１３０ｍ／ｓとした場合、補強部材２１の充填密度が１１．５％以上１００％未満となる範囲が、動翼本体１１に必要とされる強度を十分に確保することができる範囲（強度確保範囲）となる。なお、強度確保範囲は、動翼７の翼端の周速の値に基づいて適宜決定される。Ｌを２ｍｍ以上とすることで、補強部材２１の壁面の厚さ以上として、製造管理が容易となる。また、動翼本体１１に必要な強度に対して効率的にＬを大きくすることで、中空部２２が減少することによる高コスト化や重量の増加を防止することができる。一方、Ｌを５０ｍｍ以下とすることで、動翼本体１１の変形等により送風機の送風効率を損なうことなく動翼７及び動翼本体１１の強度及び耐久性を十分に確保することができる。
【００４４】
補強部材２１を構成する面の厚さが厚くなればなるほど各補強部材２１の中空部２２以外の中実部分の割合が増大（即ち、充填密度が増大）する。補強部材２１を構成する面の厚さが薄くなればなるほど各補強部材２１の中空部２２以外の中実部分の割合が減少（即ち、充填密度が減少）する。従って、補強部材２１を構成する面の厚さが２ｍｍを超える場合、図５中一点鎖線のグラフに示す通り、厚さが厚くなるにつれて強度確保範囲の充填密度を得るためのＬの上限値及び下限値は厚さ２ｍｍの場合に比べて大きくなっていく。一方、補強部材２１を構成する面の厚さが２ｍｍ未満となる場合、厚さが薄くなるにつれて強度確保範囲の充填密度を得るためのＬの上限値及び下限値は厚さ２ｍｍの場合に比べて小さくなっていく。これらを考慮して、動翼７及び動翼本体１１のサイズと必要とされる強度に応じて適切に補強部材２１の一辺の長さであるＬを選定する。
【００４５】
〔動翼の製造方法〕
次に、本開示の動翼の製造方法の一例について説明する。
本開示の動翼の製造方法は、内部に空間部が形成された動翼本体の空間部に、内部の少なくとも一部に中空部が形成された立方体形状の複数の補強部材を連続配置して設ける工程を有する。
【００４６】
なお、以下では、図２Ａに示す動翼７を製造する場合を一例として説明するが、これに限定されない。
【００４７】
本実施形態の動翼７の製造方法においては、動翼本体１１の空間部１５に、内部の少なくとも一部に中空部２２が形成された立方体形状の複数の補強部材２１を連続配置して設ける。補強部材２１の連続配置の仕方としては、例えば上記した図４Ａ〜図４Ｃの通り、補強部材２１を動翼本体１１の底面１２に隣接する立方体形状の面同士を共用とするように連続配置する手法を挙げることができる。
【００４８】
動翼７の製造は、例えば三次元積層造形機（３Ｄプリンタ）を用いて行うことができる。具体的には、ＦＤＭ（Ｆｕｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ：熱溶解積層）方式の３Ｄプリンタによって、動翼７を製造時に動翼本体１１の空間部１５を立方体が連続配置されたような構造として補強できるように、各補強部材２１が複数連続配置されるような動翼本体１１の内部構造とすることが可能である。
【００４９】
以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態の動翼７においては、動翼本体１１の内部に形成された空間部１５に、内部の少なくとも一部には中空部２２が形成された立方体形状の複数の補強部材２１が（例えば隣接する立方体形状の面同士を共用するように）連続配置して設けられている。各補強部材２１の形状が立方体形状であるため、本実施形態の動翼７は多方向（動翼本体１１の長手軸線ＡＸ方向及び長手軸線ＡＸ方向に交差する方向）に対して強度分布の均等性を得て、十分な強度を有する。また、各補強部材２１は内部に中空部２２が形成されているため、本実施形態の動翼７は軽量となる。このため、動翼本体１１の強度の確保に必要な各補強部材２１や、翼根部１３の支持構造が簡略化できる。また、各補強部材２１を立方体形状とすることで、３Ｄプリンタによる動翼製造が可能となる。これにより、複雑な形状の動翼製造に当たって金型を複数使用する必要がなくなるため、動翼製造にかかるコスト及びリードタイムを削減して、製造を容易にすることができる。
【００５０】
各補強部材２１の立方体形状の各辺が、動翼本体１１の長手軸線ＡＸとの直交面（本実施形態では例えば動翼本体１１の底面１２）に対していずれの方向から見ても所定角度で傾斜するように設けられた動翼７及び動翼本体１１であれば、３Ｄプリンタによる製造がより容易となる。従って、動翼製造にかかるコスト及びリードタイムを一層削減することができる。
【００５１】
各補強部材２１の立方体形状の各辺が、動翼本体１１の長手軸線ＡＸとの直交面（本実施形態では例えば動翼本体１１の底面１２）に対して交差するいずれの方向から見ても、長手軸線ＡＸとの直交面に対する傾斜角度が所定角度として４５°±１°となるように設けられた動翼７及び動翼本体１１であれば、３Ｄプリンタによる動翼７の製造が一層容易となる。また、傾斜角の所定角度を４５°±１°とすることで、製造された動翼７においては、各補強部材２１が動翼本体１１の長手軸線ＡＸ方向に対して軸対称となるため、強度分布の均一性を向上するとともに、強度的にバランスのとれた構造となり、偏荷重の発生を抑制して損傷発生を抑制する。
【００５２】
動翼本体１１の空間部１５の体積における各補強部材２１の中空部２２以外の中実部分の体積が占める割合（各補強部材２１を構成する構成部材が動翼本体１１の空間部１５を占める割合：充填密度）が１１．５％以上であれば、動翼７の強度や耐久性を十分に確保することができる。具体的には、動翼７の翼端の周速が１２０〜１３０ｍ／ｓとしたときに必要とされる十分な強度を確保するには、上記の通り充填密度を１１．５％以上とするのが好ましい。
【００５３】
本実施形態の送風機１であれば、上述の動翼７を備えているため、軽量化による動翼本体１１の補強部材構造や翼根部１３の支持構造が簡易化するとともに、動翼製造にかかるコスト及びリードタイムを削減することができる。従って、経済性の高い送風機１となる。
【００５４】
本実施形態の動翼７の製造方法においては、内部に空間部１５が形成された動翼本体１１の空間部１５に、内部の少なくとも一部に中空部２２が形成された立方体形状の複数の補強部材２１を（例えば隣接する立方体形状の面同士を共用するように）連続配置して設ける。各補強部材２１の形状が立方体形状であるため、多方向（動翼本体１１の長手軸線ＡＸ方向及び長手軸線ＡＸ方向に交差する方向）に対して強度分布の均等性を得て、十分な強度を有する動翼７を製造することができる。また、各補強部材２１は内部に中空部２２が形成されているため、軽量な動翼７を製造することができる。このため、動翼本体１１の強度の確保に必要な各補強部材２１や、翼根部１３の支持構造が簡略化できて、製造が容易化する。また、各補強部材２１を立方体形状とすることで、３Ｄプリンタによる動翼製造が可能となる。これにより、複雑な形状の動翼製造に当たって金型を複数使用する必要がなくなるため、動翼製造にかかるコスト及びリードタイムを削減することができて、製造が容易になる。
【００５５】
なお、上記した実施形態では、動翼本体１１の上端が開放されて開放部１４が設けられている場合を一例として説明したが、これに限定されない。例えば、動翼本体１１の上端が閉塞された態様としてもよい。なお、動翼本体１１の上端に開放部１４を設けることで製造コストを低減できる上、動翼本体１１の長手軸線ＡＸ方向の長さや補強部材２１の大きさ（一辺の長さＬ）に拠らず、動翼７を製造することが容易となる。また、開放部１４から動翼本体１１の内部にアクセスして充填材等の材料を盛り、動翼７の固有値を調整することができる。また、開放部１４に必要に応じてカウンタウエイトを設置することができるため、送風機（軸流ファン）１の回転バランスを取る際にも有効である。
【００５６】
なお、上記した実施形態では、補強部材２１を動翼本体の長手軸線ＡＸとの直交面に対していずれの方向から見ても傾斜するように設ける場合を一例として説明したが、これに限定されない。例えば、各補強部材２１が動翼本体１１の底面１２に平行となるように（底面１２と面接触するように）各補強部材２１を空間部１５に設ける態様としてもよい。
【００５７】
また、上記した本開示の動翼は、送風機に設ける動翼の全てに適用される必要はなく、例えば動翼の他端側となる上端を含む先端領域等、動翼の一部に適用される態様としてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１  軸流ファン（送風機）
２  主軸
３  翼車
４  電動機
５  内筒
６  外筒
７  動翼
８  側板
９  溝
１０  流路
１１  動翼本体
１２  底面
１３  翼根部
１４  開放部
１５  空間部
１６  外周面
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ  補強部材
２２  中空部
ＡＸ  長手軸線
Ｌ  一辺の長さ
【図１】
2020133483.tif 000003
【図２Ａ】
2020133483.tif 000004
【図２Ｂ】
2020133483.tif 000005
【図３Ａ】
2020133483.tif 000006
【図３Ｂ】
2020133483.tif 000007
【図３Ｃ】
2020133483.tif 000008
【図３Ｄ】
2020133483.tif 000009
【図４Ａ】
2020133483.tif 000010
【図４Ｂ】
2020133483.tif 000011
【図４Ｃ】
2020133483.tif 000012
【図５】
2020133483.tif 000013