(57)【要約】【課題】  送風機の騒音低減策として、翼の負圧力面の空気の剥離による騒音の低減のため、翼の正圧力面から負圧力面に空気を透過させ負圧力面の空気の剥離を防止する多孔質材を翼に使用する方法があるが、強度上多孔質材が厚くなって羽根車の重量が増加したり、薄い多孔質材の翼への取り付け部が負圧面の段差となって、空気の乱れが生じて騒音低減効果が少ない、或いは取り付け部から多孔質材が剥がれるという課題があった。【解決手段】  窓を有する第１の翼片５と、フレーム７と通気性シート８とからなる第２の翼６を一体成形して翼の負圧面に段差が生じないように、かつ通気性シート８が剥がれないようにした翼によって羽根車を構成するようにした。またその羽根車の製造方法として通気性シート８にしわ等が生じないように金型に通気性シート８に張力を与えるような嵌合部を設けるようにした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窓を有した第１の翼片、前記窓に係着されるフレームと、このフレームと前記第１の翼片との間に挟着され、負圧力面が前記第１の翼片と面一になるように張設された通気性シートとからなり、前記第１の翼片と一体となって翼を構成する第２の翼片、前記翼を所定の枚数保持するハブを備えたことを特徴とする羽根車。
【請求項２】
通気性シートが、多孔質フィルムまたは不織布であることを特徴とする請求項１に記載の羽根車。
【請求項３】
通気性シートをフレームの内縁に相当する形状の凸部を有する第１の金型に係止する工程、前記第１の金型にフレームの外縁に相当する形状の凹部を有する第２の金型を前記凸部と前記凹部を密着して重ねて前記通気性シートに張力を与える工程、前記第１の金型と第２の金型の間に形成された閉路状のキャビティ内の前記通気性シートと前記第１の金型との間に樹脂を射出して第２の翼片を形成する工程、前記第２の翼片と第１の翼片とハブを一体に形成する工程を備えたことを特徴とする羽根車製造法。
【請求項４】
フレームの外縁に突出部が形成されるように第１の金型または第２の金型に凹部を設けたことを特徴とする請求項３に記載の羽根車製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、送風機に使用される羽根車及びその羽根車の製造法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、生活環境や作業環境の向上のために送風機の騒音を低減することは重要な技術課題の１つである。騒音の１つである羽根車が回転するときに発生する所謂風切り音を低減するため、翼の全部または一部を通気性を有する多孔質材により構成する方法が知られている。
【０００３】
これは、羽根車の騒音は翼の負圧力面を流れる空気が翼から剥離するときに発生する渦状の乱れが原因の１つとされており、この空気の剥離を防ぐためのものである。即ち、空気の剥離は空気の速度分布が翼表面に近いほど低速であることが原因で発生するので、翼の多孔質材を透過して正圧力面から負圧力面に空気流の一部を導き、負圧力面付近の低速な空気流を加速し、速度分布をより均一にすることにより翼面からの空気の剥離を防止し、空気の乱れによる騒音を低減するものである。
【０００４】
従来の羽根車では、多孔質材として合成樹脂の粉末を溶着、焼結させて製造した多孔質の樹脂焼結材を金型に固定し、非多孔質材の合成樹脂を射出して翼を形成するもの（例えば、特許文献１参照）や、通気性のある布を羽根フレームの固定部に固定したもの（例えば、特許文献２参照）がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１２１９９号公報（第１図）
【０００６】
【特許文献２】特許第３３６６１５１号（特開平８−１８９４９８号）公報（第１、２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、従来の羽根車では多孔質の樹脂焼結材を金型に固定して非多孔質材の合成樹脂で一体射出成形するため、大きな射出成形圧力で樹脂焼結材が変形しないように、樹脂焼結材の肉厚を厚くする必要があり、羽根車の重量が増大するという課題があった。
また、通気性のある布を羽根フレームに固定して翼を構成しようとすると、薄い布をフレームに固定するための固定部が翼表面に段差となって突出するため、その部分で空気の乱れが生じて騒音低減効果があがらない、また布を羽根フレームに貼り付けて構成すると羽根車が回転して布に力が作用し貼り付け部が剥がれやすいという課題があった。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的として、通気性シートが翼と剥がれにくく、また通気性シートの取り付け部が翼表面に段差を生じないように取り付けることにより軽量で低騒音の羽根車を提供するものである。また、第２の目的として、このような羽根車を製造する製造法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係わる羽根車は、窓を有した第１の翼片、前記窓に係着されるフレームと、このフレームと前記第１の翼片との間に挟着され、負圧力面が前記第１の翼片と面一になるように張設された通気性シートとからなる前記第１の翼片と一体となって翼を構成する第２の翼片、前記翼を所定の枚数保持するハブを備えたものである。
【００１０】
また、この発明に係る羽根車製造法は、通気性シートをフレームの内縁に相当する形状の凸部を有する第１の金型に係止する工程、前記第１の金型にフレームの外縁に相当する形状の凹部を有する第２の金型を前記凸部と前記凹部を密着して重ねて前記通気性シートに張力を与える工程、前記第１の金型と第２の金型の間に形成された閉路状のキャビティ内の前記通気性シートと前記第１の金型との間に樹脂を射出して第２の翼片を形成する工程、前記第２の翼片と第１の翼片とハブを一体に形成する工程を備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の羽根車によれば、翼の負圧力面での空気の剥離、更にそれによる空気の乱れを抑え、その結果羽根車の騒音を低減することができ、軽量で通気性シートが剥がれにくい羽根車を提供することができる。
また、この発明の羽根車製造法によれば、通気性シートを一定の張力をもって剥がれにくく張設することができ、かつ負圧力面が面一な翼を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による羽根車１を示す図である。羽根車１は３枚の翼２を中央のハブ３により保持することで構成され、ハブ３は図示していないがモータ等の駆動装置に接続され、矢印４の方向に羽根車を回転させることにより空気を紙面の垂直下方向に送風するものである。翼２は窓５１を有する第１の翼片５と、この窓５１に係着された第２の翼片６により構成される。第２の翼片６はフレーム７とそのフレームに張設された通気性シート８とからなり、第１の翼片５が有する窓５１に負圧力面が面一になるように係着されて第１の翼片５と一体となって翼２を構成している。
図２は、図１の矢視Ａ−Ａから見た翼２の詳細な構造を示す断面図、また図３は同様に斜視図である。図２に示すように、通気性シート８は第１の翼片５とフレーム７の間に挟着されている。
【００１３】
次に動作について説明する。図１に示す羽根車は矢印４の方向、即ち図１において反時計回りに回転し、紙面の垂直下方向に空気を送風している。従って、翼２の紙面手前側が負圧力面となる。翼２の負圧力面における翼面に沿って流れる空気の速度分布は翼面に近いほど遅く、上層の空気との速度差により空気の剥離、更には乱れが生じて騒音が発生するが、その剥離の原因となる翼面での空気の速度分布の不均一を以下のように防止する。
【００１４】
図２は第１の翼片５と第２の翼片６を含む翼２の断面図で、図の上側が負圧力面、下側が正圧力面である。翼２が回転すると正圧力面から通気性シート８を透過して空気流の一部９が負圧力面に導かれる。この負圧力面に導かれた空気流９は負圧力面付近の低速な空気流１０を加速し、上層の空気流１１との速度差を解消して速度分布を均一にし、従って速度分布の不均一による空気の剥離、更には乱れを防止し、騒音を低減することができる。また、負圧力面の第１の翼片５と第２の翼片６の接続部を面一に構成しているため、この部分による空気の乱れが生ずることがなく、騒音低減効果が損なわれることはない。
【００１５】
この実施の形態１によれば、翼の負圧力面における空気の剥離、乱れを防止して羽根車の騒音を低減することができるとともに、軽量の通気性シート８を使用しているため羽根車を軽量にすることができ、また通気性シート８を第１の翼片５とフレーム７の間に挟着するようにしているため通気性シート８が容易に剥がれなくするようにできる。
【００１６】
実施の形態２．
図４、図５に基づいてこの発明の実施の形態２を説明する。羽根車の構成は実施の形態１と同様であり、図１に示す通りであるので説明は省略する。図４は、図１の矢視Ａ−Ａから見た翼２の詳細な構造を示す断面図で図の上側が負圧力面である。また図５は同様に斜視図である。図４と図５に示すように、フレーム７はその外縁に突出部７１を有し、その突出部７１は第１の翼片５が有する凹部５２に嵌着され、通気性シート８はフレーム７の負圧力面から突出部７１の上面まで張り付いており、第１の翼片５との間で挟着されている。第２の翼片６は、第１の翼片５が有する窓５１に負圧力面が面一になるように係着されて第１の翼片５と一体となって翼２を構成している。
【００１７】
羽根車が回転する時の騒音を低減する説明は、実施の形態１と同様であるため説明は省略する。
【００１８】
この実施の形態２によれば、翼の負圧力面における空気の剥離、乱れを防止して羽根車の騒音を低減することができるとともに、軽量の通気性シートを使用しているため羽根車を軽量にすることができ、また通気性シート８を第１の翼片５とフレーム７の突出部７１にまで亘って挟着するようにしているため通気性シート８がより剥がれにくくするようにでき、第１の翼片５と第２の翼片６が容易に外れないようにすることができる。
【００１９】
尚、実施の形態１及び２で示した通気性シートとしては、プラスティックを素材とする多孔質フィルム（通気性フィルムとも称される）や通気性を基本機能として有する不織布があり、発明者らはこの発明の効果を確認するため実施の形態２に示す羽根車を用いて騒音試験を実施したのでその概要と結果について以下に述べる。
【００２０】
羽根車のサンプル．
まず比較する羽根車として、図１に示すような翼２を第１の翼片５と第２の翼片６とで構成するのではなく、翼２全体をすべて非多孔質の合成樹脂で構成された羽根車を準備した（以下、従来品という）。次に、図１に示す羽根車で第２の翼片６に使用する通気性シート８として、２軸延伸ポリプロピレン多孔質フィルム（（株）トクヤマ製ＮＦシート）を使用した羽根車を製造した（以下、試作品１という）。更に、通気性シート８としてレーヨン不織布（（株）リブドゥコーポレーション（旧トーヨー衛材（株））製商品名サンモア）を使用した羽根車を製造した（以下、試作品２という）。
【００２１】
従来品、試作品１及び試作品２を同じ条件で作動させ、発生する騒音を測定した。その結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１に示すように、従来品に比べ試作品１は２ｄＢ、試作品２は３ｄＢの騒音が低減され、この発明の実施の形態２の効果が確認された。
【００２４】
実施の形態３．
実施の形態１に示した翼２の製造法について説明する。まず第２の翼片６の製造法であるが、第２の翼片６は樹脂製のフレーム７と通気性シート８を一体成形したものである。通気性シート８は薄く、かつ面状であるためしわが生じないように成形する必要があるが、その方法を図６〜図８に基づいて説明する。
【００２５】
図６は第１の金型である固定側型２０と第２の金型である可動側型３０の型閉時前における通気性シート８の係止状態を示す図であり、図７は金型閉時に通気性シート８が両金型間に緊張され、またフレーム７となる閉路状のキャビティ４０が形成される状況、図８はそのキャビティ４０内に樹脂が射出されて通気性シート８とフレーム７が一体成形される状況を示す断面図である。
【００２６】
図において、固定側型２０は、図２のフレーム７の内縁に相当する形状の凸部２１を有し、可動側型３０は同様に、フレーム７の外縁に相当する形状の凹部３１を有している。更に、固定側型２０には可動側型３０が有する嵌合部である閉路状の凸部３２と嵌合する嵌合部である閉路状の凹部２２があり、その閉路状の凹部２２の外側には通気性シート８を係止する係止部であるピン２３を複数有している。一方、可動側型３０には型閉時にこのピン２３を受け入れるピン用の穴３３が設けられている。
【００２７】
次に工程について説明する。まず、通気性シート８を固定側型２０のピン２３に係止する工程であるが、図６において、通気性シート８を複数のピン２３にある程度の張力を与えるように係止する。この張力は、複数あるピン２３に通気性シート８にしわが寄らないように複数あるピン２３に順に係止する程度でよく、後の工程で通気性シート８に張力を与えるため、この工程で許容範囲内の若干のしわが発生しても許容される。
【００２８】
次の工程である金型を閉じて通気性シート８に張力を与える工程は、図７に示すように可動側型３０の凸部３２で通気性シート８を固定側型２０の凹部２２に押し込むように可動側型３０を閉じる。そうすることにより通気性シート８はこの凹部２２と凸部３２の外側にあるピン２３で係止されているため張力が加わり伸ばされる。この状態では、固定側型２０の凸部２１の頂面と可動側型３０の凹部３１の底面、及び閉路状のキャビティ４０より外側の金型同士はその間に通気性シート８を挟着するように密着している。
【００２９】
次に第２の翼片を形成する工程であるが、図７に示す金型を閉じた後に形成されるキャビティ４０の通気性シート８と固定側型２０の間に樹脂を射出すると、図８に示すように通気性シート８はキャビティ４０内で射出された樹脂により可動側型３０に押し付けられ、フレーム７と一体に成形されて第２の翼片６が形成される。通気性シート８に与えられる張力は、前工程で可動側型３０の凸部３２で通気性シート８を固定側型２０の凹部２２に押し込むように可動側型３０を閉じるときの張力と、キャビティ４０内に樹脂を射出して通気性シートが可動側型３０に押し付けられるときの張力があり、その２工程の張力を考慮し、通気性シート８にしわが生じず、かつ使用する通気性シート８の強度を勘案して決めるとよい。
【００３０】
出来上がった第２の翼片６のフレーム７の外側に出る通気性シートは不要であり切断する。出来上がった第２の翼片６の断面を図９に示す。図９に示すように、フレーム７の外縁にも通気性シート８が張り付くように構成されている。
【００３１】
最後に、形成された第２の翼片６と第１の翼片５とハブ３を一体に形成する工程は、よく知られているようにハブ３の形状を含む羽根車金型に第２の翼片６を固定して樹脂を射出する一体成形であり、ここでの詳細説明は省略するが、第２の翼片６は図２に示したように第１の翼片５がフレーム７の外縁を覆い、かつ通気性シート８と第１の翼片が面一になるように羽根車金型内に設定して樹脂を射出する。そうすることにより、翼２の負圧力面が面一に構成され、かつ通気性シート８がフレーム７と第１の翼片５に挟着されるため通気性シート８が容易に剥がれないようにすることができる。
【００３２】
この実施の形態３によれば、通気性シート８がフレーム７に一定の張力をもってしわを生じないように調節された第２の翼片６を製造でき、更に翼２の負圧力面が面一に構成され、通気性シート８が容易に剥がれることのない羽根車１を得ることができる。
【００３３】
実施の形態４．
実施の形態２に示した翼２の製造法について説明する。まず第２の翼片６の製造法であるが、第２の翼片６は樹脂製のフレーム７と通気性シート８を一体成形したものである。通気性シート８は薄く、かつ面状であるためしわが生じないように一体成形する必要があるが、その方法を図１０〜図１２に基づいて説明する。
【００３４】
図１０は第１の金型である固定側型２０と第２の金型である可動側型３０の型閉時前における通気性シート８の係止状態を示す図であり、図１１は金型閉時に通気性シート８が両金型間に緊張され、またフレーム７となるキャビティ４０が形成される状況、図１２はそのキャビティ４０内に樹脂が射出されて通気性シート８とフレーム７が一体成形される状況を示す断面図である。
【００３５】
図において、固定側型２０は、図４のフレーム７の内縁に相当する形状の凸部２１と、可動側型３０を重ねたときにキャビティ４０の一部に第１の翼片５と係合する突出部７１を形成する形状の凹部２４を有し、可動側型３０は同様に、フレーム７の外縁に相当する形状の凹部３１を有している。その他の構成は、実施の形態３と同様であるため説明は省略する。
【００３６】
次に工程について実施の形態３と異なる点を説明する。図１１において金型を重ねたときに形成されるキャビティ４０にはフレーム７の突出部７１に相当する形状の凹部２４が形成される。このため、図１１に示すキャビティ４０の通気性シート８と固定側型２０の間に樹脂を射出すると、図１２に示すように通気性シート８はキャビティ４０内で射出された樹脂により可動側型３０に押し付けられ、突出部７１を有するフレーム７と一体に成形されて第２の翼片６が形成される。
【００３７】
出来上がった第２の翼片６の断面を図１３に示す。図１３に示すようにフレーム７の外縁に第１の翼片５と嵌着する突出部７１が形成され、かつ通気性シート８はこの突出部７１の上面まで張り付くように構成されている。通気性シート８に張力を与える工程、及び与えられる張力の考え方等についても実施の形態３と同様であるため説明は省略する。
【００３８】
最後に、形成された第２の翼片６と第１の翼片５とハブ３を一体に形成する工程において、第２の翼片６は図４に示したように第１の翼片５がフレーム７の外縁を覆い、かつ通気性シート８と第１の翼片５が面一になるように羽根車金型内に設定して樹脂を射出する。そうすることにより、第１の翼片５と第２の翼片６が容易に外れることがなく、かつ翼２の負圧力面が面一に構成され、更に通気性シート８はフレーム７の負圧力面から突出部７１の上面までの間に係着されて、第１の翼片５との間に挟着されるため通気性シート８がより剥がれにくくすることができる。
【００３９】
この実施の形態４によれば、通気性シート８がフレーム７に一定の張力をもってしわを生じないように調節された第２の翼片６を製造でき、かつ第１の翼片５と第２の翼片６が容易に外れることがなく、更に翼２の負圧力面が面一に構成され、通気性シート８がより剥がれにくい羽根車１を得ることができる。
【００４０】
尚、図１１、図１２においてキャビティ４０内に樹脂を射出してフレーム７と通気性シート８を一体成形する工程で、射出した樹脂が冷却するときの収縮率が通気性シート８の伸びよりも大きいと通気性シート８にしわが発生するおそれがある。実施の形態４により実際に翼を製造したときは通気性シートの伸びを５％となるように張力を与え、一方使用した樹脂の温度は摂氏２６０度、金型温度は摂氏４０度で、このときの樹脂の成形収縮率は１．２％となり通気性シートの伸び５％より小さく、通気性シートにしわやたるみが発生することはなかった。
尚、このことは実施の形態３においても大きな違いはないものと思われ、樹脂の冷却収縮に伴う通気性シート８のしわは問題にするほどのことはない。
【００４１】
また、実施の形態３及び４に示した凸部３２と凹部２２は閉路状としているが、通気性シート８にほぼ均一な張力を与えられるならば閉路状でない構成としてもよい。
更に、通気性シート８を固定側型２０に係止するためにピン２３を用いたが、通気性シート８を係止できるものであれば他の手段であってもよい。
更にまた、固定側型２０に図１４に示すようなフレーム７の突出部７１に相当する凹部２４を設けると図１５に示すような断面形状のフレームを有する第２の翼片６が得られ、可動側型２１に図１６に示すようなフレーム７の突出部７１に相当する凹部３４を設けると図１７に示すような断面形状のフレームを有する第２の翼片６が得られ、同様の効果が得られることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１の羽根車示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１の羽根車の翼の断面を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１の羽根車の翼のある断面から見た斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態２の羽根車の翼の断面を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２の羽根車の翼のある断面から見た斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態３の第２の翼片を製造する金型を閉じる前の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３の第２の翼片を製造する金型を閉じたときの断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３の第２の翼片を製造する金型を閉じて樹脂を射出した後を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３で製造した第２の翼片を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４の第２の翼片を製造する金型を閉じる前の断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態４の第２の翼片を製造する金型を閉じたときの断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態４の第２の翼片を製造する金型を閉じて樹脂を射出した後を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４で製造した第２の翼片を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態４の別の形態の金型を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態４の別の形態の金型で製造した第２の翼片を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態４の別の形態の金型を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態４の別の形態の金型で製造した第２の翼片を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  羽根車、２  翼、３  ハブ、４  羽根車の回転方向、５  第１の翼片、６  第２の翼片、７  フレーム、８  通気性シート、２０  固定側型、２１  凸部、２２  凹部、２３  ピン、２４  凹部、３０  可動側型、３１  凹部、３２  凸部、３３  ピン用の穴、３４  凹部、４０  キャビティ、５１  窓、５２  凹部、７１  突出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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