(57)【要約】【課題】少なくとも１枚は形状が異なる複数の翼（40a〜40d）を有する羽根車（30）を備えた送風機において、運転後にクリープ変形した羽根車（30）の動作を安定させる。【解決手段】クリープ変形前の羽根車（30）の重心位置を第１位置（G1）とし、クリープ変形後の羽根車（30）の重心位置を第２位置（G2）とすると、クリープ変形に伴って重心位置が第１位置（G1）から第２位置（G2）へ変位する方向と逆の方向へクリープ変形前の重心位置を第１位置（G1）から第３位置（G3）へオフセットさせるバランサー（50）を羽根車（30）に設ける。【選択図】図５
2019196705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１枚は形状が異なる複数の翼（40a〜40d）を有する羽根車（30）を備え、
上記羽根車（30）は、クリープ変形前の羽根車（30）の重心位置を第１位置（G1）とし、クリープ変形後の羽根車（30）の重心位置を第２位置（G2）とすると、クリープ変形に伴って重心位置が第１位置（G1）から第２位置（G2）へ変位する方向（A）と逆の方向（B）へクリープ変形前の重心位置を第１位置（G1）から第３位置（G3）へオフセットさせるバランサー（50）を備えている
ことを特徴とする送風機。
【請求項２】
請求項１において、
クリープ変形の前後の重心位置の変位量をｒ、重心位置のオフセット量をｘとすると、
ｘ≦ｒ
であることを特徴とする送風機。
【請求項３】
請求項２において、
ｒ／２＜ｘ≦ｒ
であることを特徴とする送風機。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１つにおいて、
複数の翼（40a〜40d）は、それぞれ厚さ寸法が異なり、かつ不等ピッチで配置されている
ことを特徴とする送風機。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１つにおいて、
上記バランサー（50）は、羽根車（30）の一部の肉厚を他の部分の肉厚に対して変化させた部分（52a,52b）により構成されている
ことを特徴とする送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、送風機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば空気調和装置の室外機において、翼を不等ピッチで配置した羽根車を有する送風機を用い、騒音低減を図ったものがある（例えば、特許文献１参照）。不等ピッチの送風機では、一般に各翼の周方向ピッチが異なり、各翼の形状や厚さも異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０３２２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
羽根車には、重心を回転中心に合わせるためにバランサー（ウェイト）が設けられるが、送風機の経年変化で羽根車がクリープ変形すると、重心位置が初期の位置からずれてしまう。その結果、送風機の運転時に羽根車が振動し、動作が安定しなくなるおそれがある。
【０００５】
本開示の目的は、クリープ変形した羽根車の動作を安定させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の態様は、
少なくとも１枚は形状が異なる複数の翼（40a〜40d）を有する羽根車（30）を備え、
上記羽根車（30）が、クリープ変形前の羽根車（30）の重心位置を第１位置（G1）とし、クリープ変形後の羽根車（30）の重心位置を第２位置（G2）とすると、クリープ変形に伴って重心位置が第１位置（G1）から第２位置（G2）へ変位する方向（A）と逆の方向（B）へクリープ変形前の重心位置を第１位置（G1）から第３位置（G3）へオフセットさせるバランサー（50）を備えている
ことを特徴とする。
【０００７】
第１の態様のバランサー（50）を設けない構成では、クリープ変形後の重心位置である第２位置（G2）は、羽根車（30）の回転中心からのずれ量が第１位置（G1）のずれ量よりも大きくなる。これに対し、第１の態様では、クリープ変形前の羽根車（30）の重心位置を、第１位置（G1）に対して第２位置（G2）と逆の方向（B）へオフセットさせているので、クリープ変形後の重心位置が、第１位置（G1）と第２位置（G2）の間の、上記回転中心に近い位置になる。
【０００８】
本開示の第２の態様は、第１の態様において、
クリープ変形の前後の重心位置の変位量をｒ、重心位置のオフセット量をｘとすると、
ｘ≦ｒ
であることを特徴とする。
【０００９】
第２の態様では、オフセット量が変位量以下であるから、クリープ変形後の重心位置は、本開示のバランサー（50）を設けない構成におけるクリープ変形後の重心位置よりも、羽根車（30）の回転中心に近くなる。
【００１０】
本開示の第３の態様は、第２の態様において、
ｒ／２＜ｘ≦ｒ
であることを特徴とする。
【００１１】
第３の態様では、方向（B）へのオフセット量が方向（A）への変位量の１／２より大きいので、クリープ変形後の重心位置は、第１位置（G1）と第２位置（G2）の中点よりも羽根車（30）の回転中心に近くなる。また、オフセット量が変位量以下であるから、クリープ変形後の重心位置は、本開示のバランサー（50）を設けない構成でのクリープ変形後の重心位置よりも、羽根車（30）の回転中心に近くなる。
【００１２】
本開示の第４の態様は、第１から第３の態様の何れか１つにおいて、
複数の翼（40a〜40d）は、それぞれ厚さ寸法が異なり、かつ不等ピッチで配置されている
ことを特徴とする。
【００１３】
第４の態様では、複数の翼（40a〜40d）の厚さ寸法が互いに異なり、且つ翼（40a〜40d）が不等ピッチで配置された羽根車（30）において、クリープ変形後の重心位置がクリープ変形前の重心位置よりも近くなる。
【００１４】
本開示の第５の態様は、第１から第４の態様の何れか１つにおいて、
上記バランサー（50）が、羽根車（30）の一部の肉厚を他の部分の肉厚に対して変化させた部分（52a,52b）により構成されている
ことを特徴とする。
【００１５】
第５の態様では、羽根車（30）の一部の肉厚を他の部分の肉厚に対して変化させた部分（52a,52b）により構成された羽根車（30）と一体のバランサー（50）により、クリープ変形後の重心位置が上記回転中心に近い位置になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施形態に係る送風機の概略構成を示す正面図である。
【図２】図２は、図１の送風機の羽根車の平面図である。
【図３】図３は、羽根車のハブの断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、バランサーの正面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、バランサーの側面図である。
【図５】図５は、羽根車の正面図である。
【図６】図６は、実施形態の変形例１に係るハブの断面図である。
【図７】図７は、実施形態の変形例２に係るハブの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施形態の送風機（10）について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
〈全体構成〉
送風機（10）は、例えば空気調和機の室外ユニットに適用され、室外ユニット内の室外熱交換器に送風するのに用いられる。この送風機（10）は、軸流送風機であるプロペラファンで構成されている。図１に示すように、送風機（10）は、電動機（11）と、電動機（11）によって回転駆動される回転軸（20）と、回転軸（20）に連結された羽根車（30）とを備えている。
【００１９】
〈羽根車〉
図１，図２に示すように、羽根車（30）は、略円筒状の１つのハブ（31）と、ハブ（31）の外周面に支持される複数（この実施形態では４枚）の翼（40a〜40d）とを備えている。１つのハブ（31）と４枚の翼（40a〜40d）とは、一体に形成されている。羽根車（30）の材質は、例えば合成樹脂である。
【００２０】
〈ハブ〉
図３に示すように、ハブ（31）は、外筒（32）、第１端板（33）、第２端板（34）、及びボス部（35）を有する。外筒（32）は、中空円筒状に形成されている。第１端板（33）は、外筒（32）と一体に形成され、外筒（32）の軸方向の一端側（電動機（11）側）の開口を閉塞する。第２端板（34）は、外筒（32）の軸方向の他端側（電動機（11）と反対側）に装着され、その他端側の開口を閉塞する。ボス部（35）は、第１端板（33）の内壁の中央部からハブ（31）の内方へ突出している。ボス部（35）は、ハブ（31）の中心に形成され、送風機（10）の回転中心となる電動機（11）の回転軸（20）に連結される。
【００２１】
〈翼〉
図２に示すように、翼（40a〜40d）は、ハブ（31）の外周面から外側へ突出するように配置されている。４枚の翼（40a〜40d）は、ハブ（31）の周方向に所定の間隔をおいて配置されている。各翼（40a〜40d）は、羽根車（30）の径方向の外側に向かって広がる形状となっている。
【００２２】
各翼（40a〜40d）は、羽根車（30）の径方向の中心側（即ち、ハブ（31）側）の端部が翼元（41a〜41d）であり、羽根車（30）の径方向の外側の端部が翼端（42a〜42d）である。各翼（40a〜40d）の翼元（41a〜41d）は、ハブ（31）に接合されている。
【００２３】
各翼（40a〜40d）は、羽根車（30）の回転方向の前側の縁部が前縁（43a〜43d）であり、羽根車（30）の回転方向の後側の縁部が後縁（44a〜44d）である。各翼（40a〜40d）の前縁（43a〜43d）及び後縁（44a〜44d）は、翼元（41a〜41d）から翼端（42a〜42d）へ向かって羽根車（30）の外周側へ延びている。
【００２４】
各翼（40a〜40d）は、羽根車（30）の回転中心である回転軸（20）と直交する平面に対して傾いている。各翼（40a〜40d）は、羽根車（30）の回転方向の前側の面が正圧面になり、羽根車（30）の回転方向の後側の面が負圧面になるよう構成されている。
【００２５】
本実施形態の羽根車（30）では、各翼（40a〜40d）の周方向ピッチ（θ１,θ２,θ３,θ４）が互いに異なっている。つまり、この羽根車（30）は、不等ピッチで配置された複数の翼（40a〜40d）を有している。一方、各翼（40a〜40d）は、羽根車（30）の重心を羽根車（30）の回転軸（20）に近づけるように、それぞれの形状や厚さ寸法が互いに異なっている。なお、各翼（40a〜40d）の具体的な形状や厚さ寸法は、ハブ（31）と各翼（40a〜40d）の形状や大きさ、各翼（40a〜40d）の周方向ピッチ（θ１,θ２,θ３,θ４）、さらには求められる重心位置など、羽根車（30）の各部の具体的な値に応じて設計される。
【００２６】
この羽根車（30）は、各翼（40a〜40d）の形状や大きさが互いに異なっているため、互いに同じ形状（実質同一の形状）の複数の翼が形成された一般的な羽根車とは違って、所定期間の運転後のクリープ変形による翼（40a〜40d）ごとの変位量（変形量）が互いに異なる。そのため、本実施形態の羽根車（30）は、同一形状の複数の翼が形成された羽根車に比べて、製造直後の重心位置に対して、クリープ変形後の重心位置のずれ量が大きくなる。つまり、クリープ変形前はバランスが取れていた状態であっても、クリープ変形後にバランスが崩れて重心位置のずれ量が大きくなりすぎることがある。
【００２７】
〈バランサー〉
翼（40a〜40d）の形状が互いに異なる羽根車（30）では、図５に示すように、クリープ変形前（製造直後）の羽根車（30）の重心位置を第１位置（G1）とし、クリープ変形後の羽根車（30）の重心位置を第２位置（G2）とすると、クリープ変形に伴って、重心位置は、第１位置（G1）から第２位置（G2）へ、変位量（r）で示された寸法だけ、図面上に矢印（A）で表した方向へ変位する。
【００２８】
本実施形態では、クリープ変形前の羽根車（30）の重心位置を、矢印（A）とは逆向きの矢印（B）で表される方向へ、第１位置（G1）から第３位置（G3）へオフセットさせるバランサー（50）を設けている（図３参照）。このバランサー（50）を設けたことにより、クリープ変形に伴って、重心位置は第３位置（G3）から第４位置（G4）へ矢印（A）の方向へ変位するが、第４位置（G4）の中心（O）に対するずれ量は、第２位置（G2）のずれ量よりも小さくなる。つまり、クリープ変形後の羽根車（30）の重心位置は、バランサー（50）を設けない構成と比較して、回転軸（20）に近い位置になる。なお、図５では、各重心位置（G1〜G4）は、それぞれの位置の違いを明確に表すために、回転中心からのずれ量を誇張して表している。
【００２９】
図３に示すように、ハブ（31）には、外筒（32）の内面と第１端板（33）で形成される角部に、バランサー（50）を取り付けるためのバランサー取付部（55）が形成されている。バランサー取付部（55）は、ハブの径方向にのびる平板状の部分（図４Ｂの仮想線を参照）である。
【００３０】
バランサー（50）は、図４Ａ及び図４Ｂに示すクリップ状のウェイト（51）により構成されている。ウェイト（51）は、弾性を有する板材から形成され、２枚のプレート部（51a,51b）と、各プレート部（51a,51b）の間の連接部（51c）と、一方のプレート部（51b）の端部に形成された装着ガイド部（51d）とを有している。
【００３１】
図４Ｂに示すように、プレート部（51a,51b）の開放側の端部の間隔は、バランサー取付部（55）の厚さ寸法より小さい。そして、バランサー（50）をバランサー取付部（55）に装着すると、連接部（51c）が変形してバネ力によりバランサー取付部（55）を強く挟み付け、バランサー（50）の位置のずれが抑制される。バランサー（50）は、バランサー取付部（55）に対して、図３の上方向（第２端板（34）側）から取り付けてもよいし、図３の左方向（ボス部（35）側）から取り付けてもよい。図３の例は、バランサー（50）をボス部（35）側から取り付けた例である。
【００３２】
〈重心位置〉
次に、羽根車（30）のクリープ変形の前後の重心位置の変位量（r）と、クリープ変形前の重心位置のオフセット量（x）との関係について説明する。
【００３３】
図５を用いて既に説明したように、本実施形態では、クリープ変形前（例えば製造直後）の羽根車（30）の重心位置を第１位置（G1）とし、クリープ変形後の羽根車（30）の重心位置を第２位置（G2）としている。第１位置（G1）及び第２位置（G2）は、羽根車（30）にバランサー（50）を取り付けない場合の重心位置である。上述したように、複数の翼の形状が互いに異なる羽根車（30）では、重心位置の変位量が大きいため、クリープ変形前の重心位置に対してバランスを取るようにバランサーを設けても、クリープ変形後には重心位置が回転中心からずれてしまい、羽根車（30）が振動し、動作が安定しなくなる。
【００３４】
本実施形態では、第１位置（G1）から第２位置（G2）へ矢印（A）の変位方向へ重心位置が変位量（r）で表される寸法だけ変位するのに対して、クリープ変形前の羽根車（30）の重心位置を、矢印（A）とは逆向きの矢印（B）の方向へ、第１位置（G1）から第３位置（G3）までオフセットさせている。そして、そのオフセット量（x）を、上記変位量（r）に対して、
ｒ／２＜ｘ≦ｒ
の関係を満たすように設定している。オフセット量（x）は、クリープ変形後の翼（40a〜40d）ごとの変形状態を予測して、クリープ変形の前後での重心位置の変位量（r）を求め、上記の関係式を用いて算出される。また、オフセット方向（B）は、上記の変位方向（A）とは逆向きの方向（180°反対の方向、ないしほぼ180°反対の方向）に定められる。
【００３５】
−実施形態の作用・効果−
本実施形態では、形状が異なる複数の翼（40a〜40d）が不等ピッチで配置された羽根車（30）を有する送風機において、クリープ変形前の羽根車（30）の重心位置を第１位置（G1）とし、クリープ変形後の羽根車（30）の重心位置を第２位置（G2）とした場合に、羽根車（30）に、クリープ変形に伴って重心位置が第１位置（G1）から第２位置（G2）へ変位する方向（A）と逆の方向（B）へ、クリープ変形前の重心位置を第１位置（G1）から第３位置（G3）へオフセットさせるバランサー（50）を設けている。そして、クリープ変形の前後の重心位置の変位量（ｒ）と重心位置のオフセット量（ｘ）との関係を、ｒ／２＜ｘ≦ｒに定めている。
【００３６】
従来の羽根車では、重心を回転中心に合わせるためにバランサーを設けても、送風機を所定時間運転すると、経年変化により羽根車がクリープ変形して重心位置がずれてしまい、送風機の運転時に羽根車が振動し、動作が安定しなくなるおそれがあった。
【００３７】
本実施形態では、バランサー（50）を取り付け、上記オフセット量（x）を上記変位量（r）の１／２より大きくしているので、クリープ変形後の重心位置である第４位置（G4）は、第１位置（G1）と第２位置（G2）の中点よりも回転中心（O）に近くなる。また、オフセット量（x）が変位量（r）以下であるから、第４位置（G4）は、少なくとも第２位置（G2）より回転中心（O）に近くなる。
【００３８】
したがって、本実施形態のバランサー（50）を設けると、バランサー（50）を設けない場合と比べて、クリープ変形後の重心位置（G4）が回転中心（O）に近づく。そのため、本実施形態の送風機（10）の羽根車（30）は、クリープ変形後でも振動が小さい状態に保たれる。
【００３９】
また、クリープ変形前にバランサー（50）で設定した重心位置である第３位置（G3）は、上記変位量（r）の１／２よりオフセット量（x）が大きいので、バランサー（50）を設けない場合の重心位置である第１位置（G1）よりも、回転中心からは遠くなる。しかしながら、羽根車（30）の形状の経年変化であるクリープ変形は、ある程度の期間（例えば1年程度）が経過すると変形の上限に達し、それ以上は変形しなくなる。つまり、クリープ変形は、製品寿命の初期の段階で完了するので、その後の大半の製品使用期間は、質量バランスが改善された状態で送風機（10）を運転でき、羽根車（30）の振動や騒音を抑制できる。
【００４０】
−実施形態の変形例−
〈変形例１〉
図６は、実施形態の変形例１に係るハブ（31）の断面図である。この変形例は、バランサー取付部（55）の形状が図３とは異なる例である。このバランサー取付部（55）は、ハブ（31）の径方向線上に形成された板状の部分である点は図３と同様であるが、外筒（32）の内周面からボス部（35）の外周面まで形成されていて、かつボス部（35）側の高さより外筒（32）側の高さが高い点が、図３とは異なっている。そして、バランサー（50）として、図４に示したウェイト（51）が、バランサー取付部（55）の外筒（32）寄りの位置に装着されている。
【００４１】
この変形例１では、バランサー（50）の位置を図３の例よりも高い位置に設定できるので、重心位置の高さが高い羽根車（30）に適している。
【００４２】
その他の作用効果は上記実施形態と同様である。
【００４３】
〈変形例２〉
図７は、実施形態の変形例２に係るハブ（31）の断面図である。この変形例は、バランサー（50）の構成が図３，図６とは異なる例である。このハブ（31）のバランサー（50）は、外筒（32）の第１端板（33）寄りの部分に形成した厚肉部（52a）と、外筒（32）の第２端板（34）寄りの部分に形成した薄肉部（52b）により形成されている。厚肉部（52a）と薄肉部（52b）は、外筒（32）の周方向の一部に形成されている。なお、厚肉部（52a）と薄肉部（52b）は両方を形成する必要はなく、第３位置（G3）に設定すべき重心位置のオフセット量に合わせて、何れか一方を形成してもよい。以上のように、バランサー（50）は、羽根車（30）の一部の肉厚を他の部分の肉厚に対して変化させた部分（52a,52b）により構成してもよい。
【００４４】
この変形例２では、バランサー（50）が羽根車（30）と一体であるため、羽根車（30）の回転中にバランサー（50）の位置がずれない。したがって、設定した重心位置が回転中にずれてしまうのを抑制できる。
【００４５】
その他の作用効果は上記実施形態と同様である。
【００４６】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００４７】
例えば、上記実施形態では、クリープ変形前の羽根車（30）の重心位置を第１位置（G1）から第３位置（G3）までオフセットさせ、そのオフセット量（x）を、クリープ変形前後の重心位置の変位量（r）に対して、ｒ／２＜ｘ≦ｒの関係を満たすように定めているが、ｘ≦ｒの関係を満たすようにしてもよい。
【００４８】
この構成でも、オフセット量（x）は変位量（r）以下であるから、第４位置（G4）は、少なくとも第２位置（G2）より回転中心（O）に近くなる。また、オフセット量（x）は変位方向（A）とオフセット方向（B）の関係を定めていることから分かるように、ゼロよりは大きい（マイナスの値ではない）ので、クリープ変形後の重心位置である第４位置（G4）は、第２位置（G2）の中点よりも回転中心（O）に近くなる。
【００４９】
したがって、この構成においても、クリープ変形後の重心位置（G4）は、バランサー（50）を設けない場合と比べて、クリープ変形後の重心位置（G4）が回転中心（O）に近づくから、羽根車（30）の振動はクリープ変形後でも小さい状態に保たれる。
【００５０】
また、羽根車（30）の形状の経年変化であるクリープ変形が、製品寿命の初期で完了するので、その後は安定した運転を行えることも上記実施形態と同様である。
【００５１】
上記実施形態や変形例では、羽根車（30）に別部材のウェイト（51）をバランサー（50）として設けたり、ハブ（31）の一部の肉厚を変化させた厚肉部（52a）や薄肉部（52b）をバランサー（50）として設けたりする構成を採用しているが、各翼（40a〜40d）の肉厚や形状を部分的に変化させたり、各翼（40a〜40d）に別部材のウェイトを装着したりすることで、バランサー（50）を構成してもよい。
【００５２】
上記実施形態では、各翼（40a〜40d）の肉厚や形状が互いに異なる不等ピッチの羽根車（30）について説明したが、羽根車（30）は、少なくとも1枚は形状が異なる複数の翼を有するものであればよく、必ずしも不等ピッチでなくてもよい。
【００５３】
翼（40a〜40d）の枚数は４枚に限らず、３枚でもよいし、その他の枚数でもよい。
【００５４】
矢印（A）と矢印（B）の関係は、１８０°逆の方向でなくても、ほぼ逆の方向であればよい。
【００５５】
上記実施形態では軸流送風機であるプロペラファンについて説明したが、本開示の技術は遠心送風機など、他の形式の送風機にも適用できる。
【００５６】
以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能である。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上説明したように、本開示は、送風機について有用である。
【符号の説明】
【００５８】
10    送風機
30    羽根車
31    ハブ
40a   翼
40b   翼
40c   翼
40d   翼
50    バランサー
G1    第１位置
G2    第２位置
G3    第３位置
t1  肉厚
T2  肉厚
【図１】
2019196705.tif 000003
【図２】
2019196705.tif 000004
【図３】
2019196705.tif 000005
【図４Ａ】
2019196705.tif 000006
【図４Ｂ】
2019196705.tif 000007
【図５】
2019196705.tif 000008
【図６】
2019196705.tif 000009
【図７】
2019196705.tif 000010