(57)【要約】【課題】従来構成よりも同等若しくはそれ以上の軽量化及びコスト低減を可能としつつ、厳しい耐熱性能や耐ショック性などの環境性能の要求に対応可能であるインペラおよび該インペラを備えた遠心ファンを提供すること。【解決手段】  円筒部１４を有するカップ形状であり、該カップ縁部分から外周方向に延出するフランジ１８を備える金属製ハブ１３と、円筒部１４の回転軸を軸中心としてフランジ１８の外周位置に配置される複数の樹脂製羽根１１と、複数の樹脂製羽根１１を支持するとともに、フランジ１８が埋め込まれて該フランジを保持する樹脂製環状部１７とを備えるインペラおよび該インペラを備えた遠心ファン。【選択図】図３
2012215099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部を有するカップ形状であり、該カップ縁部分から外周方向に延出するフランジを備える金属製ハブと、
前記円筒部の回転軸を軸中心として前記フランジの外周位置に配置される複数の樹脂製羽根と、
前記複数の樹脂製羽根を支持するとともに、前記フランジが埋め込まれて該フランジを保持する樹脂製環状部とを備えるインペラ。
【請求項２】
前記樹脂製羽根と前記樹脂製環状部がエラストマー材を混入された樹脂よりなる請求項１に記載のインペラ。
【請求項３】
前記フランジの少なくとも前記樹脂製環状部内へ埋め込まれている部分が、前記円筒部回転軸に対して垂直以外の形状を有する請求項１又は２のいずれかに記載のインペラ。
【請求項４】
前記樹脂製羽根と前記樹脂製環状部がガラス繊維を混入された樹脂よりなる請求項１〜３のいずれか一項に記載のインペラ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のインペラと、前記インペラを回転させるモータ部とを備えた遠心ファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンモータなどの流体機器の回転部品として使用されるインペラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インペラを使用するファンモータには、適用される状況に合わせて多くの構成が提供されている。例えば、技術文献１の遠心ファンはアウターロータ型であり、回転によりエアの流れを発生させるインペラ部が、複数の主翼とその内周に一体に配置された複数の補助翼とを備える。インペラ部の回転中心部では、カップ部が配置されて、その外側面に補助翼が接続される。カップ部の外側は樹脂による略有底円筒状の外側カップ部となっており、インペラ部全体と一体的に成型され、金属製のヨーク部材が磁束の収束という一義的目的のため圧入固定される。
【０００３】
また、技術文献２の送風機用羽根車では、円筒形状のハブの周囲に複数の翼型羽根を備えている。これらのハブと翼型羽根は樹脂による一体成型となっており、ハブ中心部には金属製のヨークは配置されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２０３７８号公報
【特許文献２】特開２００５−５４６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、インペラを使用するファンモータなどは適用される環境が多岐に渡り、耐熱性についても、氷点下〜１００℃以上（具体的例としては、−４０℃〜１２５℃）の幅広い耐熱性能を求められる場合がある。
上記特許文献１においては、外側カップ部が樹脂材料で、この外側カップ部に圧入されているヨーク部は金属なので、両者の熱膨張係数が異なり、ヒートショックにより外側カップ部に亀裂が生じてしまうという問題があった。
【０００６】
また、上記特許文献２においては、羽根車全体が熱可塑性エラストマーを混入した樹脂を使用してはいるが、上記のような条件の幅広い温度範囲ではヒートショックによる亀裂を防止できないという問題があった。
【０００７】
従って、本発明は、従来構成よりも同等若しくはそれ以上の軽量化及びコスト低減を可能としつつ、厳しい耐熱性能や耐ショック性などの環境性能の要求に対応可能であるインペラ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】
【０００８】
本発明のインペラは、円筒部を有するカップ形状であって該カップ縁部分から外周方向に延出するフランジを備える金属製ハブと、前記円筒部の回転軸を軸中心として前記フランジの外周位置に配置される複数の樹脂製羽根と、前記複数の樹脂製羽根を支持するとともに、前記フランジが埋め込まれて該フランジを保持する樹脂製環状部とを備える構成である。
【０００９】
前記インペラは、前記樹脂製羽根と前記樹脂製環状部がエラストマー材を混入された樹脂よりなる構成が好ましい。
【００１０】
前記インペラは、前記フランジの少なくとも前記樹脂製環状部内へ埋め込まれている部分が、前記円筒部回転軸に対して垂直以外の形状を有する構成が好ましい。
【００１１】
前記インペラは、前記樹脂製羽根と前記樹脂製環状部がガラス繊維を混入された樹脂よりなる構成が好ましい。
【００１２】
前記インペラと、前記インペラを回転させるモータ部とを備える構成の遠心ファンを提供することが好ましい。
【００１３】
以上の構成によれば、ハブ部分がすべて金属製となり、樹脂と金属との接合部分がフランジのみの構成となるので、熱膨張係数の違いが影響する範囲を小さくすることができ、幅広い温度範囲の使用条件でもヒートショックによる亀裂の発生を抑制することができる。更に、ハブ部分の樹脂がないので、従来に比べてハブ部分の軽量化を図ることかでき、原材料コスト的にも有利となる。
【００１４】
更には、羽根と環状部の樹脂材料にエラストマー材を混入することで、樹脂材料に弾力性を与えて、ヒートショックによる亀裂発生の抑制効果を増すことができる。
【００１５】
羽根と環状部の樹脂材料にガラス繊維を混入することで、ヒートショックによる亀裂発生の抑制効果を得るとともに、耐ショック性を増すことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高温環境下でもヒートショックによる亀裂の発生を抑制しつつ耐ショック性の向上を図り、更に、ハブ部分の軽量化と共に原材料コスト的にも有利であるインペラを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係わるインペラの斜視図である。
【図２】図１に示したインペラの正面図である。
【図３】図２に示したインペラのＡ−Ａ線断面の矢視図である。
【図４】本発明の実施形態に係わるインペラのフランジの他の形状を示す部分断面図である。
【図５】本発明に係わるインペラを採用した遠心ファンの一実施形態であるブロアーの上面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係わるインペラの好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係わるインペラの斜視図、図２は、図１のインペラの正面図である。図３は、図２に示したインペラのＡ−Ａ線断面の矢視図である。
【００１９】
本実施形態のインペラ１０は、樹脂製の羽根１１と、カップ形状の金属製のハブ１３と、樹脂製の上側環状部１５と、樹脂製の下側環状部１７とにより構成されている。
金属製のハブ１３は、図３に示すように円筒部１４を備えるカップ形状であって、カップ形状の縁部１６から円筒部１４の外周方向にフランジ１８が延出している。ハブ１３の回転軸中心にはシャフト２１がボス２２により固定されている。
【００２０】
複数の樹脂製の羽根１１は、円筒部１４の回転軸（シャフト２１）を軸中心としてフランジ１８の外周位置に配置される。この羽根１１は、等間隔で円周上に配置され、樹脂製の上側環状部１５と下側環状部１７とに挟まれた多翼構造である。これら羽根１１と上側環状部１５と下側環状部１７とは樹脂からなる一体成型体である。
【００２１】
下側環状部１７は、一体成型時にフランジ１８の外周部が下側環状部１７に埋まり込む位置で成型される。これにより、フランジ１８と下側環状部１７とが一体となり、ひいては、樹脂製の羽根１１と、カップ形状の金属製のハブ１３と、樹脂製の上側環状部１５と、樹脂製の下側環状部１７とが一体のインペラ１０となる。
【００２２】
つまり、樹脂材料と金属材料との接合部分は金属製のフランジ１８の外周部のみとなり、ハブ１３の殆どを占めるカップ部には樹脂が無くなるので、亀裂が入るという対象そのものを無くすこととなる。また、熱膨張係数の違いが影響する接合部分はフランジ１８の外周部のみで接合範囲は小さく、高温環境下でもヒートショックの影響を受けにくくなる。更に、カップ部には樹脂が無くなるので、軽量化及び原材料削減にも有利に働く。しかも、ハブ１３は金属製であるので、ヨークとしての役割は変わっていない。
【００２３】
図３に示すように、フランジ１８の形状は、少なくとも下側環状部１７の内部で、円筒部１４の回転軸であるシャフト２１に対する垂直面から上側環状部１５方向へ傾いた形状である。すなわち、少なくとも下側環状部１７に埋め込まれるフランジ１８の一部と回転軸方向とは９０度よりも小さい角度を成している。この構造により、フランジ１８と下側環状部１７との接合力が向上し、接合範囲を小さくすることができ、高温環境下でも安定した回転を提供できる。
【００２４】
インペラ１０に使用される樹脂材料には、エラストマー材を混入させることができる。インペラ１０の本発明の構成とエラストマー材が混入された相乗効果により、インペラ１０に使用される樹脂材料の亀裂の発生が更に抑制される。
【００２５】
インペラ１０に使用される樹脂材料には、ガラス繊維を混入させることができる。混入量としては、重量％で１５〜４０％の範囲が適応範囲であり、３０％程度が最も好ましい。このガラス繊維を混入させることとインペラ１０の本発明の構成により、インペラ１０の耐ショック性が向上する。この耐ショック性とは、外部から与えられる衝撃（機械的な力）に対する耐性を意味する。更には、インペラ１０に使用される樹脂材料にガラス繊維を混入させることに加えて、エラストマー材を混入することにより、インペラ１０の耐ショック性が向上することに加えて、インペラ１０に使用される樹脂材料の亀裂の発生が更に抑制される。
【００２６】
図４は、本発明に係わるインペラのフランジの他の形状を示す部分断面図である。
図４に示すように、円筒部５４の縁部５６から延びるフランジ５８の断面形状は波形である。この波形形状によりフランジ５８と下側環状部１７との接合範囲（図４における左右方向）を広げることなく、接合力を更に向上させることができる。
この構成以外にも、ハブに形成されるフランジの形状は、少なくとも下側環状部１７の内部で、回転軸に対する垂直以外の形状とすることで、フランジと下側環状部１７との接合力が向上される。
【００２７】
図５は、本発明に係わるインペラを採用した遠心ファンの一実施形態であるブロアーの上面図、図６は、図５のＢ−Ｂ線の断面図である。
インペラ４０は、ブロアー３０のケース３３内部に配置される。ケース３３にはブロアー３０の上面に開口する吸引口３８ａと、ブロアー３０の側面に開口する吐出口３８ｂとが備えられている。ケース３３の底面に配置されるベース３５から突設する円筒壁３６の外周にステータアセンブリ３４が固定される。ステータアセンブリ３４はコア３４ａとコイル３４ｂからなる。円筒壁３６の内周には軸受け３７が固定され、軸受け３７にシャフト３１が回転自在に支持される。シャフト３１にはボス３２を介してインペラ４０のカップ形状のハブ４３が保持される。ハブ４３の円筒部にはマグネット３９が固定されている。
【００２８】
また、ボス３２と結合しているハブ４３の底部の外径は円筒部の外径よりも小さく、円筒部と底部の間は円錐台形状である。さらに、ハブ４３の高さは羽根の高さよりも低くされている。このような構造により、吸引口３８ａから空気が流れ込みやすくなっている。
【００２９】
羽根４１及びフランジ４８の構成は図１〜図３の羽根１１及びフランジ１８と同様である。すなわち、金属製のハブ４３の円筒部縁部からフランジ４８が延設されている。そして、インペラ４０の一体成型時にフランジ４８の外周部が羽根４１下部位置で樹脂内に埋まり込む位置で成型される。これにより、フランジ４８と羽根４１とが一体となり、ひいては、樹脂製の羽根１１と、カップ形状の金属製のハブ１３とが一体のインペラ４０となる。
【００３０】
金属製のハブ４３内に取り付けられたマグネット３９は、ステータアセンブリ３４と組み合わされた時、電気モータを形成し、これは、ステータアセンブリ３４内の印刷回路板上の励磁回路（図示せず）に電圧が印加された時、インペラ４０を回転させる。このインペラ４０の回転により、吸引口３８ａからのブロアー３０周辺の吸気と、吐出口３８ｂからの送気が実施される。
【００３１】
この時、ブロアー３０周辺が例えば１００℃といった高温でも、フランジ４８と羽根４１との接合範囲は小さく、エラストマー材の混入、更には、ガラス繊維の混入により、インペラ４０は高温環境下でもヒートショックの影響を受けにくくなっている。
【００３２】
なお、フランジ４８には羽根４１とハブ４３の円筒部との間の内周部において一部円周方向にスリット４９が回転バランスを取って備えられている。このスリット４９はブロアー３０内の気体の流れをより活発にし、ステータアセンブリ３４からの廃熱にも寄与する。
【００３３】
以上の構成のブロアー３０によれば、例えば−４０℃〜１２５℃といった耐熱要求にも十分に耐えることができ、安定した性能を有するブロアーが提供できる。
【００３４】
ここで、本発明の金属製のハブは、一般的には鉄であるが、磁束をもれなく収束でき、且つ回転部材としての強度を備える材料であれば良い。
また、インペラの羽根形状・種類としては、金属製ヨークが使用される構成のものであれば、適用可能である。
【００３５】
以上のように、本発明の上記実施形態によれば、インペラのハブ部分がすべて金属製となり、羽根である樹脂と金属との接合部分がハブから延びるフランジの外周部のみの構成なので、熱膨張係数の違いが影響する範囲を小さくでき、幅広い温度変化にさらされてもヒートショックによる亀裂の発生を抑制できる。更に、ハブ部分の樹脂がないので、従来に比べてハブ部分の軽量化を図ることかでき、原材料コスト的にも有利となる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３７】
１０，４０  インペラ
３０  ブロアー
１１，４１  樹脂製羽根部
１３，４３  金属製ハブ
１４，５４  円筒部
１６，５６  縁部
１７  樹脂製環状部
１８，４８，５８  フランジ
【図１】
2012215099.tif 000003
【図２】
2012215099.tif 000004
【図３】
2012215099.tif 000005
【図４】
2012215099.tif 000006
【図５】
2012215099.tif 000007
【図６】
2012215099.tif 000008