(57)【要約】【課題】本発明は、金属ボスを簡単、安価、かつ、短時間でファンボスから分離でき、リサイクル性を向上させた空調用ファン、および、その空調用ファンを用いた空気調和機を提供することを目的とする。【解決手段】上記課題を解決するために、本発明においては、複数の樹脂製羽根と、外周側に前記複数の樹脂製羽根が配置される樹脂製ファンボスと、外周が前記樹脂製ファンボスの内周に嵌合するとともに、内周がシャフトに嵌合する金属ボスと、から構成される空調用ファンであって、前記金属ボスの外周面は、上側から下側に向かって広がるテーパ面である空調用ファンを用いた。【選択図】図１
2018066329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の樹脂製羽根と、
外周側に前記複数の樹脂製羽根が配置される樹脂製ファンボスと、
外周が前記樹脂製ファンボスの内周に嵌合するとともに、内周がシャフトに嵌合する金属ボスと、
から構成される空調用ファンであって、
前記金属ボスの外周面は、上側から下側に向かって広がるテーパ面であることを特徴とする空調用ファン。
【請求項２】
請求項１に記載の空調用ファンにおいて、
前記金属ボスと前記樹脂製ファンボスの接触部における、前記金属ボスの回転軸方向の長さは、前記樹脂製ファンボスの回転軸方向長さよりも長いことを特徴とする空調用ファン。
【請求項３】
請求項１または２に記載の空調用ファンにおいて、
前記回転軸方向に直角に交わる面における前記金属ボスの断面形状は、略多角形であることを特徴とする空調用ファン。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の空調用ファンにおいて、
前記金属ボスの下方側端面の一部に径方向に突出した突出部を有することを特徴とする空調用ファン。
【請求項５】
請求項４に記載の空調用ファンにおいて、
前記突出部と前記ファンボス部の間に隙間を設けたことを特徴とする空調用ファン。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の空調用ファンにおいて、
前記テーパ面が曲面を含むことを特徴とする空調用ファン。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の空調用ファンにおいて、
前記金属ボスは、金属ボス外周側と、金属ボス外周側と、それらの間に設けられたゴム材と、から構成されることを特徴とする空調用ファン。
【請求項８】
シャフトを介して回転駆動力を出力するモーターと、
前記金属ボスを介して前記シャフトに締結された、請求項１〜７の何れか一項に記載の空調用ファンと、
を具備することを特徴とする空気調和機。
【請求項９】
請求項８に記載の空気調和機において、
前記シャフトの先端には、
前記空調用ファンと、
該空調用ファンの前記シャフト上の動きを規制する座金と、
該座金を固定するナットと、
が設けられており、
前記座金の径は、前記金属ボスの反モーター側の径よりも大きく、かつ、
前記座金と前記ファンボスの間に隙間を設けたことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リサイクル性に優れた空調用ファンに関し、また、それを用いた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機に搭載される空調用ファンは樹脂製が多く、そのファンを回転させるモーターのシャフトは金属製が多い。このため、樹脂製の空調用ファンは金属製のシャフトとの接触部分を介してモーターの駆動力を受けて回転する構成となっていることが多い。
【０００３】
モーターの駆動力をファンに効率よく伝達するための構造として、金属製のシャフトの先端部を軸の径方向断面で見てＤ形にし、樹脂製のファンのシャフト挿入孔も同じＤ形にする構成が知られている（例えば、特許文献１の段落００５２、図３、図６など）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１のファンを長期間運転すると、樹脂が経年変化で劣化して、樹脂の締結部のＤ形の角に、シャフトのＤ形の角が食い込み、メンテナンスでファンを交換する際などにファンがシャフトから抜けなくなる、という問題の発生が考えられる。
【０００５】
また、ＡＣモーターなど電磁加振力（回転方向の振動）が大きいモーターの場合、その振動が樹脂製ファンのＤ形を削り取ってしまい、終には、モーターの駆動力を伝えられなくなり、ファンがシャフトから脱落する、という問題の発生も考えられる。
【０００６】
これらの問題を防ぐため、樹脂製ファンのシャフト締結部にＤ型のシャフト挿入孔を有する金属ボスを挿入し、シャフトと金属ボスの間で駆動力を伝達する、というものがある。この構造であれば、どちらも金属であるため上記問題が起こることはない。
【０００７】
図３〜図５を用いて、金属ボスを用いた従来の空調用プロペラファンの概形を説明する。
【０００８】
図３に示すように、従来のプロペラファン１０１は、側面に複数枚の羽根１０３を配置した略円筒状のファンボス１０２と、ファンボス１０２の中心に配置した略円管状の金属ボス３０１とから構成されており、後述するモーターシャフト１０４からの回転駆動力を金属ボス３０１を介してファンボス１０２に伝達することで、プロペラファン１０１が矢印方向に回転し、下から上に向かう矢印１１１方向の風が発生する。
【０００９】
次に、図４、図５を用いて、プロペラファン１０１の構造をさらに詳細に説明する。図５は、プロペラファン１０１のファンボス１０２と金属ボス３０１を下方から見た平面図であり、ファンボス１０２の内側には、金属ボス１０３と一体成型された樹脂ボス２０１と、樹脂ボス２０１から放射状に延びる樹脂リブ２０２が配置されている。また、図４は、モーターシャフト１０４に締結したプロペラファン１０１を図５の点線ＣＤに示す平面で切断した断面図であり、プロペラファン１０１が、プロペラファン１０１のモーターシャフト１０４上の移動を規制する座金１０６と、座金１０６を固定するナット１０７を用いてモーターシャフト１０４に締結された状態を示している。
【００１０】
これらの図面に示すように、金属ボス３０１とファンボス１０２を一体成型することで、図示しないモーターからの回転駆動力が金属ボス３０１を介してファンボス１０２に確実に伝えられ、上述した断面Ｄ型の金属シャフトを用いた場合の問題を解消することができる。なお、金属ボス３０１とファンボス１０２を固着させる方法としては、プロペラ１０１の射出成型前に金属ボス３０１を金型にセットし、溶かした樹脂を金型に流し込むんだ後に冷却することで、金属ボスと一体成型されたプロペラファン１０１を製造する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１３−１３６９７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
空気調和機を廃棄するときや、ファンの製造不良品を廃棄するときなどには、リサイクルの観点から、樹脂と金属を分離する必要がある。しかしながら、図３〜図５に示したプロペラファン１０１では、金属ボス３０１とファンボス１０２が一体成型されているため、両者を分離するには、何かしらの工具、装置でファンボス１０２を破壊して金属ボス３０１を分離するか、加熱により樹脂を溶かした後、金属ボス３０１を分離する必要があり、何れにしても時間、費用がかかるし作業者に危険が伴うという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、金属ボスを簡単、安価、かつ、短時間でファンボスから分離でき、リサイクル性を向上させた空調用ファン、および、その空調用ファンを用いた空気調和機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】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明においては、複数の樹脂製羽根と、外周側に前記複数の樹脂製羽根が配置される樹脂製ファンボスと、外周が前記樹脂製ファンボスの内周に嵌合するとともに、内周がシャフトに嵌合する金属ボスと、から構成される空調用ファンであって、前記金属ボスの外周面は、上側から下側に向かって広がるテーパ面である空調用ファンを用いた。ファンボスにモーターとのシャフト締結のために金属のボスを備え、前記ファンボスの周方向に複数の羽根を配置して構成し、前記金属ボスの中心を回転中心とした樹脂製ファンにおいて、前記金属ボスは前記ファンボスに嵌め込む構造となっており、また、前記ファンボスおよび金属ボスの接触面は前記シャフトの軸に対して傾けて（テーパ面）構成した。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、金属ボスを簡単、安価、かつ、短時間でファンボスから分離でき、リサイクル性を向上させた空調用ファン、および、その空調用ファンを用いた空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１のプロペラファンの断面図
【図２】実施例１のプロペラファンを下側（上流側）から見た平面図
【図３】従来のプロペラファンの斜視図
【図４】従来のプロペラファンの断面図
【図５】従来のプロペラファンを下側から見た平面図
【図６】上吹きタイプの空気調和機の室外機の構造図
【図７】図６のシュラウドを除いた上面図
【図８】実施例２の嵌め込み式金属ボスを適用したプロペラファン
【図９】実施例３の嵌め込み式金属ボスを適用したターボファン
【図１０】実施例３の空気調和機の室内機の構造図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の空調用ファン、および、それを用いた空気調和機について図面を用いて説明する。なお、以下では、図３〜図５で説明した従来のプロペラファン１０１と共通する点は重複説明を省略する。
【実施例１】
【００１８】
先ず、図６、図７を用いて、本実施例の空気調和機の概要を説明する。
【００１９】
図６は、上吹きタイプの空気調和機の室外機の構造図を示しており、図７はその室外機からシュラウドを除いた状態の上面図を示している。これらの図面に示すように、上吹きタイプの空気調和機の室外機４０１は、下部の底ベース４０２と、上部のシュラウド４０３の間に、圧縮機４０４、電気箱４０５、熱交換器４０６、モータークランプ４０７、モーター４０８、および、プロペラファン１００を設けたものであり、詳細には、底ベース４０２の上に圧縮機４０４等の部品を配置し、また圧縮機４０４等の部品の上方に電気箱４０５やプロペラファン１００とモーター４０８で構成された送風機を配置し、前記部品を、上から見て囲うように熱交換器４０６を配置したものである。
【００２０】
次に、図１、図２を用いて、本実施例の空調用ファンであるプロペラファン１００を説明する。図１は、嵌め込み式の金属ボス１０５を適用したプロペラファン１００の断面図を示しており、図２はプロペラファン１００を下側（上流側）から見た平面図を示している。なお、図１は、モーターシャフト１０４に締結したプロペラファン１００を図２の点線ＡＢに示す平面で切断した断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施例のプロペラファン１００は、モーターシャフト１０４との締結に用いる金属ボス１０５を樹脂ボス２０１の内側に配置している。従来のプロペラファン１０１は、樹脂ボス２０１と金属ボス３０１を射出成型により一体化したものであったが、本実施例のプロペラファン１００は、ファンボス１０２を成型した後に、金属ボス１０５に載せて嵌め込んだ構造であり、両者を容易に分離できる構造となっている。
【００２２】
ここで、金属ボス１０５をファンボス１０２に嵌め込む方法を詳細に説明する。図１の断面図から明らかなように、金属ボス１０５の外周面は、上方から下方に向けて広くなっている。また、ファンボス１０２の内周面も、上方から下方に向けて広くなっている。この結果、ファンボス１０２と金属ボス１０５が接触する接触面１０８は、モーターシャフト１０４の軸に対して傾いたテーパ面で構成され、ファンボス１０２自身の自重によりファンボス１０２と金属ボス１０５が嵌り合うことで両者が一体化することになる。本実施例ではこのような方法によりファンボス１０２と金属ボス１０５を一体化しているため、プロペラファン１００の廃棄時には、金属ボス１０５を、ファンボス上面１０９側から押す、あるいは、ファンボス下面１１０側から引っ張るだけで、簡単にファンボス１０２と金属ボス１０５を分離することができる。
【００２３】
ところで、金属ボス１０５には、モーターの駆動力をプロペラファン１００に伝えるという役割がある。本実施例では、特許文献１と同様に、モーターシャフト１０４から金属ボス１０５への駆動力の伝達は、お互いの径方向断面をＤ形にすることで確実な伝達を実現している。
【００２４】
一方、金属ボス１０５からファンボス１０２への駆動力の伝達は、従来のプロペラファン１０１ではファンボス１０２と金属ボス３０１を射出成型時に一体化することで確実な伝達を実現していた。しかしながら、本実施例のプロペラファン１００では、金属ボス１０５がファンボス１０２に固着しておらず、両者間の摩擦力で伝達する構造となっている。この摩擦力は羽根１０３が取り付けられたファンボス１０２の自重、および、風を吹出す反力（吹出し方向１１１の反対側）に略比例する。これらによって決定される摩擦力が十分であれば、金属ボス１０５とファンボス１０２の接触面１０８は円錐形状で良い。
【００２５】
しかし、摩擦力が足りない場合、接触面１０８の径方向断面は略多角形として、回転方向に滑らない形にするのが望ましい。図２にその例を示す。図２は径方向断面が略四角形、すなわち四角形の角を丸くした形としている。この形であれば、金属ボス１０５とファンボス１０２の接触面１０８で滑りが生じることはないので、モーターの駆動力を金属ボス１０５を介して確実にファンボス１０２に伝達することができる。なお、図２の金属ボス１０５は角を丸くしているが、角にしても駆動力は伝達できる。ただし、経年変化等でその角がファンボス１０２に食い込み、廃棄する際、ファンボスから金属ボスを分離するのが困難な場合もある。その場合、角を丸くしておけばその心配は無い。従って、角は丸くしておく方が望ましい。
【００２６】
また、単にファンボス１０２と金属ボス１０５を嵌め込み式にしただけでは、次の問題が生じるが、図１のように両者の接触面１０８をテーパー面とすることで下記の効果を得ることができる。
【００２７】
ファンボス１０２は樹脂製であるため、金属ボス１０５に比べ温度変化で大きく伸び縮みする。空気調和機の室外機であれば、例えば、冬季外気温度マイナス20度から夏季冷房運転時温度60度まで温度変化がある。従来の金属ボス３０１であれば、ファンボスと固着しているため、金属ボスを基準に伸び縮みするだけであるため伸縮量の相違が問題となることはない。一方、ファンボス１０２に嵌め込む金属ボス１０５の場合、温度が低く樹脂が縮んだ場合、ファンボス１０２と金属ボス１０５の間に隙間が生じ、金属ボス１０５が空回りし、モーターの駆動力をファンボス１０２に伝えられなくなる問題が生じる可能性がある。
【００２８】
この問題に対し、本実施例のプロペラファンの金属ボス１０５は、次のように対処している。すなわち、ファンボス１０２と金属ボス１０５の間に隙間ができた場合、ファンボス１０２が自重で接触面１０８に沿って下方に移動することで両者間の隙間が解消される。なお、ファンボス下面１１０側の径方向面積が、ファンボス上面１０９側より大きくなるよう構成しているため、ファンボス１０２が下方に移動しても抜けることはなく、空回りを防止することができ、モーターの駆動力をファンボス１０２に確実に伝達することができる。
【００２９】
また、図１に示すように、金属ボス１０５の回転軸方向の長さを、ファンボス１０２よりも長くして、ファンボス上面１０９およびファンボス下面１１０から突き出るように構成することで、温度変化により樹脂が伸び縮みしても、ファンボス上面１０９やファンボス下面１１０が金属ボス１０５の上下に飛び出すことを回避することができ、接触面１０８の面積を略一定に保つことができる。従って、円錐形の金属ボス１０５を用いる場合であっても、接触面１０８での摩擦力は変化せず、モーターの駆動力をファンボス１０２に確実に伝えることができる。
【００３０】
なお、図示しないが、ファンボス１０２と金属ボス１０５の接触面１０８の軸方向断面形状は直線形状に限られず、曲線形状であっても良い。
【００３１】
以上で説明した本実施例の構成によれば、金属ボスを簡単、安価、かつ、短時間でファンボスから分離でき、リサイクル性を向上させた空調用ファン、および、その空調用ファンを用いた空気調和機を提供することができる。
【実施例２】
【００３２】
次に、図８を用いて、実施例２の空調用ファンである、嵌め込み式金属ボスを適用したプロペラファン１００を説明する。なお、実施例１と共通する点は重複説明を省略する。
【００３３】
図８に示す本実施例のプロペラファン１００は、実施例１の金属ボス１０５に、モーター側端面の一部を径方向に突出させた突出部５０３を付加したものである。また、座金１０６の径を実施例１よりも大きくたものである。このように、ファンボス１０２の上下に、ファンボス１０２と径方向に重なる座金１０６と突出部５０３を設けることで、両者にストッパーとしての機能を持たせた。
【００３４】
実施例１でも説明したように、樹脂は金属に比べ周囲温度による伸び縮みが大きい。その結果、金属ボス１０５との間に径方向の隙間ができて、ファンが下方に移動することがある。例えば、樹脂が膨張した場合、径が小さくなったファンボス１０２は上方に移動することになる。実施例１のように上方のストッパーが設けられていないと、想定外の温度上昇が発生した場合には、上方に移動したファンボス１０２が金属ボス１０５から抜けおちてしまい、それが周りの部品、例えば、熱交換器と接触した場合、最悪、熱交換器が壊れ冷媒が漏れる虞もある。
【００３５】
これに対し、本実施例の構成では、ストッパーの役割を持つ座金１０６と突出部５０３によって、ファンボス１０２が金属ボス１０５から抜け落ちるのを確実に防止することができる。なお、本実施例では、想定内の温度変化で生じる樹脂の伸び縮みに起因するファンボス１０２の上下移動が発生しても、直ちに座金１０６や突出部５０３と接触することがないように、各ストッパーとファンボス１０２の間に隙間（５０２、５０４）を設けてている。
【００３６】
以上で説明したように、本実施例の構造によれば、想定外の温度変化が生じファンボス１０２が大きく膨張または収縮した場合であっても、ファンボス１０２が金属ボス１０５から抜け落ちることがない信頼性の高い空調用ファンを提供することができる。
【実施例３】
【００３７】
次に、図９の断面図を用いて、実施例３の空調用ファンである、嵌め込み式金属ボスを適用したターボファン６０１を示す。なお、実施例１または実施例２と共通する点は重複説明を省略する。
【００３８】
図９に示す本実施例のターボファン６０１は、ハブ６０２とシュラウド６０３の間に複数の翼６０４を設けて構成したものである。このターボファン６０１が回転することにより発生する空気の流れ６０５は、矢印に示すようにシュラウド６０３側から翼６０４側に向かう方向となる。ファンの種類は異なるが、嵌め込み式金属ボスの基本構造は、概ね実施例１と同じである。ただし、図９の金属ボス１０５は金属ボス外周側１０５ａと金属ボス内周側１０５ｂの間に筒状のゴム材である防振ゴム７０１を配置している。この防振ゴム７０１を配置する理由は、モーターの電磁振動を樹脂製ファンに伝えないためである。もし、防振ゴムが無ければ電磁振動は樹脂製ファンに伝わり、ファンはスピーカーとなって不快な音を発するが、防振ゴム７０１を用いることで、この不快な音の発生を抑制することができる。
【００３９】
なお、防振ゴム７０１とその周りの金属ボス１０５は固着、あるいは、図示しないが、図１の金属ボス１０５とファンボス１０２のように、お互いの接触面をテーパで構成する。後者の場合、金属ボスと防振ゴムの分離まで可能となる。
【００４０】
次に、図１０の断面図を用いて、本実施例のターボファン６０１を用いた、空気調和機の室内機の構造図を示す。ここに示すように、空気調和機の室内機８０１は、箱体の筐体８０２内に、モーター４０８を配置し、モーター４０８のシャフトにターボファン６０１を配置し、ターボファン６０１の上流側にグリル８０３とフィルタ８０４を配置し、ターボファン６０１の下流側に水受け８０６を下部に備えた熱交換器４０６を配置し、熱交換器４０６の下流に、ルーバー８０７を配置して構成している。
【００４１】
実施例１、２では、モーター４０８をプロペラファン１００の下方に配置しているのに対し、実施例３ではモーター４０８をターボファン６０１の上方に配置しているが、ともに、金属ボス１０５の断面形状を上側が狭く下側が広い形状としている。すなわち、実施例３の構成においても、ターボファン６０１自身の自重により、金属ボス１０５との嵌合が強まるのに加え、リサイクル時などには、ターボファン６０１の樹脂部と金属部の分離を実施例１、２と同様に簡単に実施することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１００、１０１：プロペラファン
１０２：ファンボス
１０３：羽根
１０４：モーターシャフト
１０５：金属ボス
１０５ａ：金属ボス外周側
１０５ｂ：金属ボス内周側
１０６：座金
１０７：ナット
１０８：接触面
１０９：ファンボス上面
１１０：ファンボス下面
１１１：吹出し方向
２０１：樹脂ボス
２０２：樹脂リブ
３０１：金属ボス
４０１：室外機
４０２：底ベース
４０３：シュラウド
４０４：圧縮機
４０５：電気箱
４０６：熱交換器
４０７：モータークランプ
４０８：モーター
５０１：ファンボス上面
５０２：ファンボス上面と座金の隙間
５０３：突出部５０４：ボスと金属ボスのストッパーとの隙間
６０１：ターボファン
６０２：ハブ
６０３：シュラウド
６０４：翼
６０５：空気の流れ
７０１：防振ゴム
８０１：空気調和機の室内機
８０２：筐体
８０３：グリル
８０４：フィルタ
８０５：ベルマウス
８０６：水受け
８０７：ルーバー
８０８：空気の流れ
【図１】
2018066329.tif 000003
【図２】
2018066329.tif 000004
【図３】
2018066329.tif 000005
【図４】
2018066329.tif 000006
【図５】
2018066329.tif 000007
【図６】
2018066329.tif 000008
【図７】
2018066329.tif 000009
【図８】
2018066329.tif 000010
【図９】
2018066329.tif 000011
【図１０】
2018066329.tif 000012