(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主板と、吸い込みリングと、前記主板と前記吸い込みリングとの間に設けられた複数のブレードとを備え、前記ブレードは、一端に凸状の嵌合部と、他端にフランジ部と中空形成される際に発生する穴とを有し、前記嵌合部を前記吸い込みリングに嵌合するとともに、前記フランジ部を前記主板に固定して形成するターボファンであって、
前記ブレードは、内周側の先端に厚肉部と、外周側の後端に薄肉部とを有し、
前記厚肉部は厚肉が前記主板側から前記吸い込みリング側に向けて大きくなりながら反回転側方向に倒れ、
前記薄肉部は薄肉のまま、前記吸い込みリング側が回転方向側に倒れており、
前記厚肉部の少なくとも一部は中空成形されているターボファン。
【請求項２】
前記フランジ部をインサート成形にて前記主板に固定したことを特徴とする請求項１記載のターボファン。
【請求項３】
一端に凸状の嵌合部と、他端にフランジ部と中空成形される際に発生する穴とを有するブレードを中空成形して形成した後、前記ブレードをインサートして、主板と一体に形成し、前記嵌合部を吸い込みリングに嵌合して形成するターボファンの製造方法であって、
前記ブレードは、内周側の先端に厚肉部と、外周側の後端に薄肉部とを有し、
前記厚肉部は厚肉が前記主板側から前記吸い込みリング側に向けて大きくなりながら反回転側方向に倒れ、
前記薄肉部は薄肉のまま、前記吸い込みリング側が回転方向側に倒れるように形成されるターボファンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば空気調和機に備えられるファンとして用いられるターボファンとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のターボファンについて空気調和機を例にして図８から図１１を用いて説明する。
図８は天井埋め込み型の室内ユニット３６を備えた空気調和機の構成模式図であり、同図に示すように天井埋め込み型の室内ユニット３６において送風回路は吸い込み部３７、エアーフィルタ（図示せず）、熱交換器（図示せず）、ターボファン（図示せず）、吹出し部３８を通過して流れる空気の流通路で構成されている。そこで、ターボファンは電動機（図示せず）と連結されて回転駆動されるようになっている。
【０００３】
この部分の構成について図９、図１０を用いて詳細に説明する。ターボファン３９は電動機のシャフト（図示せず）と契合するボス１の外周からホーン状に形成されたテーパー部２と、その外周からボス１の軸方向に直交する方向に円形状部３からなる主板４と、この主板４の先端部に連結され任意の間隔を存して設けられる複数のブレード５と、これらブレード５の他端部に架設される吸込みリング１０とから構成される。
【０００４】
さらにブレード５は低騒音化を図る目的から図９に示すように主板４の先端部が薄肉部４０でボス１の軸方向に向かうほど厚肉部４１になる断面翼形状が採用されている。また、図１０に示すようにターボファンの軽量化を図るためにブレード５と主板４との角隅部にコーナーＲ部４２を設け、このコーナーＲ部４２の肉厚を均一とすることにより凹部４３を設けてきた（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、主板４と複数のブレード５は一体で射出成形されており、吸い込みリング１０を別に成形した後に複数のブレード５に超音波溶着もしくは接着して得るようになっている。
【０００６】
また、図１１に示すようにターボファン３９は第１の可動側金型４４のキャビティ４５と第２の可動側金型４６のコア４７にてブレード５が形成される構成のものもある  （例えば特許文献２参照）  。
【特許文献１】実開平４−１１６６９８号公報（第１頁、第１図）
【特許文献２】特開平７−１０３１８４号公報（第３、４頁、第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来のターボファンの構成では、主板４と複数のブレード５を一体で射出成形するにあたり、ブレードの薄肉部４０と厚肉部４１が共存するため、樹脂の流れが均一とならず、厚肉部４１に流れやすくなるためショートショットになりやすい。それを防ぐために射出圧力、射出量を増やし樹脂の密度のバラツキが大きくなり、そのためターボファンの回転時に発生するアンバランスが大きくなる。また、厚肉部４１に樹脂を射出充填するため冷却時間が非常に長くなり成形に時間がかかる。また、厚肉部４１に樹脂が満たされているため樹脂重量が重くなることにより高価なターボファンになるという課題を有していた。
【０００８】
また、一体で成形された主板４と複数のブレード５に吸い込みリング１０を超音波溶着もしくは接着するという手間がかかるといった組立上の課題を有していた。
【０００９】
また、性能を向上するためのブレード５の形状は主板４に略垂直で吸い込みリング１０の方向に向かう途中で薄肉部４０は回転方向と逆向きに倒れる外周側のねじれ部１３と厚肉部４１は回転方向に倒れる内周側のねじれ部１２を設けることが望ましい。
【００１０】
特許文献２に係る発明では、ターボファン３９のブレード５が第１の可動側金型４４のキャビティ４５と第２の可動側金型４６のコア４７にて形成されるが、ターボファン３９はコア４７から金型の軸方向に可動するため、コア４７で形成されるブレード５の形状は、金型の開く方向に平行な形状しかできないため、ねじれ部１２及び１３を形成できずブ
レードの形状に規制がかかり自由なブレードの設計ができなく、高性能なターボファンが望めない。また、第１の可動側金型４４のキャビティ４５と第２の可動側金型４６のコア４７という複雑な金型構造のため保守点検が困難で高価な金型という課題を有していた。
【００１１】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、ターボファンのブレード形状の設計に自由度を広げたことにより性能向上を容易に行い、また軽量で生産性を向上しながら回転時のバランスも良好で単純な金型構造とし、安価なターボファン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】
【００１２】
上記課題を解決するために本願発明のターボファンは、回転駆動される主板と吸い込みリングとの間に複数のブレードが配置されて構成されるターボファンにおいて、ブレードは、一端に凸状の嵌合部と、他端にフランジ部と中空成形される際に発生する穴とを有し、嵌合部を吸い込みリングに嵌合するとともに、フランジ部を主板に固定して形成し、ブレードは、内周側の先端に厚肉部と、外周側の後端に薄肉部とを有し、厚肉部は厚肉が大きくなりながら反回転側方向に倒れ、薄肉部は薄肉のまま回転方向側に倒れており、厚肉
部の少なくとも一部は中空成形されている。
【００１３】
上記構成によって、ブレードを主板及び吸い込みリングとは別に中空成形した後に主板に取り付けるので、複雑な金型構造は必要とせずに容易に中空成形が可能となる軽量化を実現でき、また、金型構造からのブレード形状への規制が緩和されるので、自由なブレード形状の設計が可能となり、高性能なターボファンが得られる。
【００１４】
また、ブレードを成形する際に発生する穴をフランジ側に設けることにより翼形状が形成され、中空層の壁面が薄肉で均一な肉厚であり成形時間も短くなり、嵌合部及びフランジも形成できる。
【００１５】
さらに、ブレードの中空成形にて発生する穴を主板側に設けることにより吸い込みリング側に第１の嵌合部を形成し、吸い込みリングには第２の嵌合部を設けることにより、ブレードと吸い込みリングは超音波溶着や接着などで固定することなく、ブレードの第１の嵌合部と吸い込みリングの第２の嵌合部を契合するのみで組立が容易にでき安価なターボファンが得られる。
【００１６】
さらに、上記ブレードの形状により、主板側では風量を出しながらも吸い込みリング側では静音化することができる。
【００１７】
上記ブレードの中空成形によって、軽量で肉厚部を有するブレードが得られ、安価なターボファンが得られる。
【００１８】
また、本願の他の発明は、フランジ部をインサート成形にて主板に固定したことを特徴とするものである。
【００１９】
上記構成によって、主板を成形する際にブレードをインサートするのはフランジ基準でセットできるので容易に位置決めが可能となり、また、主板成形後は主板とブレードのフランジが溶融して一体となり強固なターボファンが得られる。
【００２０】
また、本願の他の発明は、一端に凸状の嵌合部と、他端にフランジ部と中空成形される際に発生する穴とを有するブレードを中空成形して形成した後、ブレードをインサートして、主板と一体に形成し、嵌合部を吸い込みリングに嵌合して形成する製造方法であって、前記ブレードは、内周側の先端に厚肉部と、外周側の後端に薄肉部とを有し、前記厚肉部は厚肉が大きくなりながら反回転側方向に倒れ、前記薄肉部は薄肉のまま回転方向側に倒れるように形成されるものである。
【００２１】
上記製造方法によって、ブレードの厚肉部に中空層が形成でき、ブレードの壁面が均一
で薄い厚さを実現できるので、冷却時間を短縮することにより成形時間が短縮され、また、主板の成形は単純な金型構造であることから吸い込みリングを主板と同じ金型内で成形できるため安価なターボファンを提供できる。
【発明の効果】
【００２２】
上記から明らかなように、本願発明のターボファン及びターボファンの製造方法によれば、軽量で成形及び組立の工数を低減することができるとともに回転時のバランスが良好で複雑な金型を必要とせず安価なターボファンを得られることが可能となる。しかも、ブレードの形状が金型構造に規制されることがない自由な設計が可能となるので高性能なターボファンの開発が可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお本願発明の実施の形態については空気調和機の天井埋め込み型の室内ユニットに用いられるターボファンを用いた形態について説明するが、本願発明の適用される形態はこれに限定されるものでなく、厚肉を有するブレードを備えたファンであれば、同様の効果を奏するものである。
【００２４】
また、図９〜図１１に示した構成要素については同じ図番を付して、その詳細な説明や他の構成要素との結合関係についての説明を省略する。
【００２５】
（実施の形態１）
まず最初に、図１を用いて本願発明に係る第１の実施形態について説明する。図１は本願発明の実施形態の分解斜視図であり、ターボファン３９は電動機のシャフト（図示せず）と契合するボス１の外周からホーン状に形成されたテーパー部２と、その外周からボス１の軸方向に直交する方向に円形状部３からなる主板４と、この円形状部３に中空成形した複数のブレード５が任意の間隔で取り付けられる。これらのブレード５は先端部６が主板４の内周側に、後端部７が外周側に位置するよう傾斜して取り付けられ、主板側にはフランジ８を有し、吸い込みリング側には第１の嵌合部９を設け、吸い込みリング１０には第２の嵌合部１１を有して、ブレード５の他端部に吸い込みリング１０が架設される構成をしている。
【００２６】
次に図２でブレード５の形態について説明する。図２（ｃ）はブレード５の主板側の断面形状であり主板４の内周側の先端部６が厚肉であり、主板４の外周側の後端部７が薄肉という翼形状をしており、図２（ｄ）は吸い込みリング側の断面形状であり、先端部６がさらに厚肉が大きくなりながら反回転方向側に倒れ、後端部７は薄肉のまま回転方向側に倒れるという内周側ねじれ部１２及び外周側のねじれ部１３を有するブレード５である。上記のようなブレード５形状にすることにより、主板４側では風量を出しながら吸い込みリング１０側では静音化するという高性能なブレード５となっている。
【００２７】
また図２（ｅ）は吸い込みリング１０側の第１の嵌合部９でありリブ１４とその先端に有するストッパー１５にて構成されており、図３に示すように吸い込みリングの第２の嵌合部１１と契合した際に、前記ストッパー１５にて吸い込みリング１０を挟み込んで固定する役割を持つ。
【００２８】
また、ストッパー１５のコーナー部１６にはＲ形状を設けており、騒音の発生を防ぐ。また、主板４側にはフランジ８を設けることにより、主板４の成形時においてブレード５をインサート成形する時に、ブレード５のセットを容易にし、また、主板４の成形時の樹脂とフランジ８が溶融して一体化となる。
【００２９】
上記のようなブレード５の形態を成形するのにブロー成形工法を用いて、その際に発生
する穴１７をフランジ側に設けることによりねじれ部を有する翼形状が形成され、中空層１８の壁面が薄肉で均一な肉厚であり成形時間も短くなり、第１の嵌合部９及びフランジ８も形成できる。
【００３０】
次に、図４を用いて前記ブロー成形以外の工法について説明する。図４はブレード５金型の断面図であり成形のフローを示している。
【００３１】
まず、図４（ａ）に示すように可動側金型２１と固定側金型２０が閉じた後に成形機のシリンダー２２内で溶融された樹脂がスプール・ランナー２３を通りキャビティ１９に注入される。
【００３２】
次に、図４（ｂ）に示すように、キャビティ１９よりも体積が３０〜７０％の樹脂２４をキャビティ１９のフランジ側２５から注入し、フランジ側２５に設けられたガス注入口２６より１００ｋｇ／ｃｍ２以上の高圧ガスを注入することによりブレードの厚肉部２７にも中空層１８が形成される。
【００３３】
そして、図４（ｃ）に示すように、キャビティ１９全体に薄肉部２８で形成された均一な肉厚であるため冷却時間が短くなる。
【００３４】
通常の成形では、厚肉部２７（図２にて厚肉部位を示す）が１０ｍｍ以上で厚肉部２７が樹脂で形成されているため、成形時間は約２分以上かかるが、上記の工法では１分以下と大幅に成形時間が短縮される。
【００３５】
上記の構成においてブレード５は金型による形状の規制がなく高性能な翼形状の設計が可能となり軽量で成形時間が短く、また、ブレード５と吸い込みリング１０とは超音波溶着などの工程を必要なく固定が可能となる。
【００３６】
次に図５を用いてターボファンの成形工程について説明する。図５は金型が開いている状態であり、前記ブレード５のフランジ８側を第２の可動側金型２９に向けて第１の可動側金型３０にインサートする際にフランジ８にて位置規制が精度よくでき、また、同時にボス１も第２の可動側金型２９にインサートする。
【００３７】
その後、図６のように第２の可動側金型２９を移動し金型を閉じて成形機のシリンダー３１内にて溶融された樹脂をスプール・ランナー３２を通して樹脂３３を射出注入するが、ブレード５のフランジ８と樹脂３３が溶融するため、図７のように主板４とブレード５が一体品３５となり第２の可動側金型２９から取り出せる。また、成形機の固定盤３４にて吸い込みリング１０を同時に成形し取り出すことにより、吸い込みリング用の金型を必要としない。
【００３８】
また、一体品３５と吸い込みリング１０を同時に取り出した後にすぐに吸い込みリング１０の第２の嵌合部１１をブレード５の第１の嵌合部９に契合することでターボファンを組立られ、溶着もしくは接着工程を省くことができる。
【００３９】
上記の製造方法において軽量なブレード５を主板４と精度よく安定した成形で一体化できるので、回転時のアンバランスが良好なターボファン３９を得ることができる。
【００４０】
また、吸い込みリング１０を主板４の成形金型で共取りできるので、吸い込みリング１０用金型が不要で、また別工程での成形が不要となり、かつ吸い込みリング１０とブレード５との溶着もしくは接着工程が不要であることから、安価なターボファンを提供することができる。
【００４１】
なお、上記ブロー成形の代わりに、インジェクションブロー成形やＤＳＩ（ダイ・スライド・インジェクション）も同様な効果を得ることができる。また、ストッパー１５は径方向での固定以外の場合でも、例えば図８に示すような円周方向やそれらの組み合わせでも同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本願発明は、空調機器のみならず、送風装置等の機器に用いられるターボファンに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態を示すターボファンの分解斜視図
【図２】（ａ）同一実施の形態の吸い込みリング側から見たブレードの斜視図（ｂ）同一実施の形態の主板側から見たブレードの斜視図（ｃ）同一実施の形態の主板側のブレード断面図（ｄ）同一実施の形態の吹き出しリング側のブレード断面図（ｅ）同一実施の形態の吸い込みリング側の第１の嵌合部の要部拡大図
【図３】同一実施の形態の第１の嵌合部と第２の嵌合部が契合した斜視図
【図４】（ａ）同一実施の形態のブレードの金型の成形前を示した断面図（ｂ）同一実施の形態のブレードの金型の成形中を示した断面図（ｃ）同一実施の形態のブレードの金型のガス注入後を示した断面図
【図５】同一実施の形態の金型の成形前を示した断面図
【図６】同一実施の形態の金型の成形中を示した断面図
【図７】同一実施の形態の金型の成形後を示した断面図
【図８】空気調和機である天井埋め込み型の室内ユニットの構成模式図
【図９】ターボファンの構成模式図
【図１０】従来のブレードと主板との角隅部の凹部を示した断面図
【図１１】従来のターボファン用金型の断面図
【符号の説明】
【００４４】
４  主板
５  ブレード
８  フランジ
９  第１の嵌合部
１０  吸い込みリング
１１  第２の嵌合部
１２  内周側のねじれ部
１３  外周側のねじれ部
１７  穴
１８  中空層
３９  ターボファン
４０  薄肉部
４１  厚肉部
【図１】
0004821084.tif 000002
【図２】
0004821084.tif 000003
【図３】
0004821084.tif 000004
【図４】
0004821084.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004821084.tif 000007
【図７】
0004821084.tif 000008
【図８】
0004821084.tif 000009
【図９】
0004821084.tif 000010
【図１０】
0004821084.tif 000011
【図１１】
0004821084.tif 000012