(57)【要約】【課題】三次元的な形状の羽根を備えていても、製造コストを抑制できる流体機械用羽根車を提供する。【解決手段】軸方向周りに回転可能な板状の基部２１と、前記基部２１から突出し、軸方向において前記基部２１を覆う三次元部２３２を有する、複数の羽根部２３…２３と、を備え、前記基部２１は、前記複数の羽根部２３…２３が有する前記三次元部２３２の軸方向における投影領域を含むように貫通した、複数の開口部２４…２４を有する流体機械用羽根車である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向周りに回転可能な板状の基部と、
前記基部から突出し、軸方向において前記基部を覆う三次元部を有する、複数の羽根部と、を備え、
前記基部は、前記複数の羽根部が有する前記三次元部の軸方向における投影領域を含むように貫通した、複数の開口部を有する流体機械用羽根車。
【請求項２】
第１部材と、
前記第１部材とは別体であって、前記第１部材に対して回転不能に係合した第２部材とを備え、
前記第１部材は、
軸方向周りに回転可能な板状の第１基部と、
前記第１基部から突出し、軸方向において前記第１基部を覆う三次元部を有する、複数の羽根部と、を備え、
前記第１基部は、前記複数の羽根部が有する前記三次元部の軸方向における投影領域を含むように貫通した、複数の開口部を有し、
前記第２部材は、前記第１部材に係合した際に、前記第１部材における前記複数の開口部を塞ぐ複数の閉塞部を備える流体機械用羽根車。
【請求項３】
前記第２部材は、
軸方向周りに回転可能な板状の第２基部を備え、
前記複数の閉塞部は前記第２基部から突出している、請求項２に記載の流体機械用羽根車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば送風機やポンプ等の流体機械において、流体（気体または液体）に運動エネルギーを与えるために用いられる流体機械用羽根車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
前記流体機械用羽根車について、従来種々の提案がなされている。例えば、特許文献１に記載の「電動送風機用インペラ」が挙げられる。特許文献１の記載によると、従来の電動送風機用インペラは、三次元的な曲面を持ったブレードと後面シュラウドとを樹脂で一体成形（成型）した構成としているため、ブレードの複雑な形状を製作することは困難であるという課題を有していたのに対し、特許文献１の発明は、簡単な構成で複雑な形状を有したブレードを加工できる電動送風機用インペラを提供することを目的の一つとしていた（特許文献１の０００２〜０００７段落）。
【０００３】
ここで、三次元的な曲面を持ったブレードと後面シュラウドとを型成形で一体形成しようとすると、後面シュラウドにおいてブレードを軸方向に投影した領域については、後面シュラウドとブレードとの間で金型の移動に支障が生じることにより、軸方向への離型が不可能であるため、例えば周方向に回転させて離型する特殊な金型を用いる必要があって、製造コストが大きくなるという問題があった。
【０００４】
一方、特許文献１に記載の電動送風機用インペラは、円錐台形状をした前面シュラウド及び後面シュラウドと、この前面シュラウド及び後面シュラウドとは別部材である複数のブレードとから構成され、これらが組み立てられてインペラが形成されていた。このため、特殊な金型を用いずに製造可能であった。
【０００５】
ところがこのような構成では、複数のブレードを個々に形成する必要があり、更に、複数のブレードを前面シュラウド及び後面シュラウドに取り付けてインペラを組み立てる必要があったので、組み立て工数がかかるために製造コストが大きくなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１２７５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑み、製造コストを抑制できる流体機械用羽根車を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る流体機械用羽根車の一例は、軸方向周りに回転可能な板状の基部と、前記基部から突出し、軸方向において前記基部を覆う三次元部を有する、複数の羽根部と、を備え、前記基部は、前記複数の羽根部が有する前記三次元部の軸方向における投影領域を含むように貫通した、複数の開口部を有する流体機械用羽根車である。
【０００９】
前記構成によれば、成形型を用いて流体機械用羽根車を成形する場合、三次元部を対向する一方の型（下型等）と他方の型（上型等）とで形成すると、前記一方の型のうち三次元部を形成した部分を、形成後の各開口部を通すことによって形成後の三次元部から離反させられる。このため、特殊な金型を用いずに、一方の型と他方の型とを相対的に軸方向に移動させるだけで離型可能である。
【００１０】
また、本発明に係る流体機械用羽根車の他の一例は、第１部材と、前記第１部材とは別体であって、前記第１部材に対して回転不能に係合した第２部材とを備え、前記第１部材は、軸方向周りに回転可能な板状の第１基部と、前記第１基部から突出し、軸方向において前記第１基部を覆う三次元部を有する、複数の羽根部と、を備え、前記第１基部は、前記複数の羽根部が有する前記三次元部の軸方向における投影領域を含むように貫通した、複数の開口部を有し、前記第２部材は、前記第１部材に係合した際に、前記第１部材における前記複数の開口部を塞ぐ複数の閉塞部を備える流体機械用羽根車である。
【００１１】
前記構成によれば、成形型を用いて流体機械用羽根車を成形する場合、第１部材の三次元部を対向する一方の型（下型等）と他方の型（上型等）とで形成すると、前記一方の型のうち三次元部を形成した部分を、形成後の各開口部を通すことによって形成後の三次元部から離反させられる。このため第１部材につき、特殊な金型を用いずに、一方の型と他方の型とを相対的に軸方向に移動させるだけで離型可能である。そして、成形時に形成された第１部材における複数の開口部が第２部材における複数の閉塞部に塞がれるため、羽根車の運転時に平板状の第１基部を通り抜けてしまう流体の流れが生じることがなく、性能低下が発生しない。
【００１２】
また一例として、前記第２部材は、軸方向周りに回転可能な板状の第２基部を備え、前記複数の閉塞部は前記第２基部から突出しているものとできる。
【００１３】
前記構成によれば、第２部材を一体に形成できるため、第２部材の製造が容易である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る流体機械用羽根車の一例によると、一方の型と他方の型とを相対的に軸方向に移動させるだけで離型可能である。このため、特殊な金型を用いる必要がないので、製造コストを抑制できる流体機械用羽根車を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る流体機械用羽根車を内蔵可能な電気掃除機を示す縦断面図である。
【図２】同実施形態に係る流体機械用羽根車を示す、正面側の斜視図である。
【図３】同流体機械用羽根車のうち第１部材を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は背面図である。
【図４】同流体機械用羽根車のうち第２部材を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は背面図である。
【図５】同流体機械用羽根車の分解斜視図である。
【図６】同流体機械用羽根車のうち第１部材を成形するための金型の一例を示し、上型と下型を合わせた状態における縦断面視の概略図である。
【図７】図６に示した金型において、上型と下型を離した状態における縦断面視の概略図である。
【図８】同流体機械用羽根車のうち第２部材を成形するための金型の一例を示し、上型と下型を合わせた状態における縦断面視の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る流体機械用羽根車１の一実施形態について説明する。本実施形態における流体機械用羽根車（以下、単に「羽根車」と記載）１は軸流型の羽根車であって樹脂製であり、例えば、図１に示すハンドクリーナー（携帯型の電気掃除機）Ｃに内蔵される（ただし、図１はハンドクリーナーＣ内における羽根車１の位置を説明するためのものに過ぎず、図１に示された羽根車の形状は本発明の羽根車の形状とは異なっている）。当該羽根車１は、背面側（ハンドクリーナーＣの後方側）に連結されたモータＭにより軸方向周りに回転されることによって、正面側（ハンドクリーナーＣの前方側）から入り径外方向に流れていく気流が生じ、この気流により外部に開口したノズルＮから集塵を収集する集塵室Ｓへと塵埃を吸い込むことができる。
【００１７】
本実施形態の羽根車１は、図２に示すような形状である。この羽根車１は、第１部材２（図３（Ａ）（Ｂ）参照）と、第１部材２の背面側に位置する、第１部材２とは別体の第２部材３（図４（Ａ）（Ｂ）参照）とが、図５に示すように重ね合わされ一体に組み合わされることで構成されている。後述のように、第１部材２及び第２部材３は、離型時に形状を維持する成形型（例えば金型等であり、砂型等の離型時に形状を維持しない成形型は含まない）を用いて別個に成形され、成形後に組み合わされて一体化される。
【００１８】
第１部材２は図３（Ａ）（Ｂ）に示すような形状である。第１部材２は、第１基部２１、ボス部２２、第１基部２１と一体である複数の羽根部２３…２３を備える。第１基部２１は、軸方向周りに回転可能な板状のものである。本実施形態の第１基部２１は、正面及び背面における表面が平面とされた円板状のものである。ボス部２２は、正面−背面方向に貫通した回転軸用穴２２１を備えた部分である。この回転軸用穴２２１を貫通するようにして、モータＭの回転軸等がボス部２２に取り付けられる。このため第１部材２は、モータＭの回転中心周りに回転可能である。
【００１９】
各羽根部２３は第１基部２１の正面から突出している。各羽根部２３は同一形状であり、複数（本実施形態では９枚）の羽根部２３…２３が周方向に均等に並んでいる。つまり、各羽根部２３は第１基部２１上で、羽根車１の回転中心軸を基準として回転対称に位置している。各羽根部２３は、図３（Ａ）及び図５に示すように、第１基部２１の正面から軸方向に延びるように突出し、径方向に湾曲しつつ延びる羽根基部２３１と、この羽根基部２３１と一体で、羽根基部２３１に対してねじれた形状であって、軸方向及び周方向に対して傾斜した方向に延びる三次元部２３２とを有する。この三次元部２３２は、軸方向において第１基部２１を覆っている。
【００２０】
なお、本実施形態における三次元部２３２は、各羽根部２３における径方向最内部の一箇所に位置しているが、三次元部２３２の位置関係及び数量は本実施形態のものに限定されない。また、本実施形態における三次元部２３２は、図５に示すように湾曲した略三角形形状とされているが、形状はこれに限定されず、例えば半円状等、種々の形状とできる。このように三次元部２３２は、流体を効率良く移動させることに適する種々の形状に形成できる。羽根基部２３１も同様であり、種々の形状とできる。
【００２１】
ここで、三次元部２３２と第１基部２１との間の空間は、正面方向に三次元部２３２が位置し、背面方向に第１基部２１が位置している。このため、第１基部２１が何の加工もされていない板状であったとすると、成形型のうち当該空間に位置する部分については、もし正面方向に移動させようとすると三次元部２３２に当たってしまい、もし背面方向に移動させようとすると第１基部２１に当たってしまうため離型できないことになる。このため従来、例えば回転させて離型する特殊な金型を用いる必要があったのである。この離型ができないとの問題は、本実施形態において下記の開口部２４が設けられたことにより解決されている。
【００２２】
第１基部２１は図３（Ｂ）に示すように、複数の羽根部２３…２３が有する三次元部２３２の軸方向（より詳しくは軸方向に平行な方向）における投影領域を少なくとも含むように正面−背面方向（第１基部２１の厚さ方向）に貫通した複数の開口部２４…２４を有する。そして軸方向に直交する断面における断面積に関し、各開口部２４の断面積が各三次元部２３２の断面積（より詳しくは、各三次元部２３２を形成する成形型の一部の断面積）以上とされている。
【００２３】
図６及び図７に示すように、第１部材２を成形する際に用いられる成形型Ｍ１は、第１部材２の背面側を含む領域を形成する下型Ｍ１１と、下型Ｍ１１に対向し、第１部材２の正面側を含む領域を形成する上型Ｍ１２とから構成される。離型時における下型Ｍ１１と上型Ｍ１２との相対的な移動方向（抜き方向）は、第１部材２の軸方向に沿う方向である。下型Ｍ１１には、三次元部２３２を形成するために突出部Ｍｐが形成されている。図６に示す成形時状態から、この突出部Ｍｐが開口部２４を通るように下型Ｍ１１を下方に移動させ、図７に示す離型状態とできる。このように、三次元部２３２を前記下型Ｍ１１等の一方の型と前記上型Ｍ１２等の他方の型とで形成すると、前記一方の型のうち三次元部２３２を形成した部分（突出部Ｍｐ）を、形成後の第１部材２における各開口部２４を通すことによって形成後の三次元部２３２から離反させられる。このため、従来のような特殊な金型を用いずに、前記一方の型と他方の型とを相対的に軸方向に移動させるだけで離型可能である。
【００２４】
第２部材３は図４（Ａ）（Ｂ）に示すような形状である。第２部材３は、第２基部３１、第１部材２の回転軸用穴２２１と略同径の回転軸用穴３２、第２基部３１と一体である複数の閉塞部３３…３３を備える。第２基部３１は、軸方向周りに回転可能な板状のものである。本実施形態の第２基部３１は、正面及び背面における表面が平面とされた円板状のものであって、外縁形状が第１基部２１の外縁形状と同一である。回転軸用穴３２にはモータＭの回転軸等が貫通する。
【００２５】
各閉塞部３３は第２基部３１の正面から突出している。各閉塞部３３は同一形状であり、第１部材２における複数の羽根部２３…２３と同数である複数（本実施形態では９個）の閉塞部３３…３３が周方向に均等に並んでいる。つまり、各閉塞部３３は第２基部３１上で、羽根車１の回転中心軸を基準として回転対称に位置している。なお、図４（Ｂ）に示すように、各閉塞部３３の背面側には凹部３４が形成されている。この凹部３４により、第２部材３樹脂の使用量を減少させることができるので、羽根車１を軽量化できる。
【００２６】
各閉塞部３３は、第１部材２と第２部材３とが係合した際に第１部材２の開口部２４を塞ぐ部分である。各閉塞部３３は、第１部材２における各開口部２４に対して係合可能な形状とされている。このため、各閉塞部３３と各開口部２４とは、軸方向に直交する断面における断面形状が同一である。
【００２７】
各閉塞部３３の第２基部３１からの突出高さは、第１部材２における第１基部２１の厚さと略同一とされている。このため、第１部材２と第２部材３とが一体化された際に各閉塞部３３の正面と第１部材２における第１基部２１の正面とが略同一面となる。このため、各閉塞部３３の正面と第１部材２における第１基部２１の正面との間に生じた段差によって羽根車１の性能悪化を招くことが抑制されている。
【００２８】
図８に示すように、第２部材３を成形する際に用いられる成形型Ｍ２は、第１部材２の背面側を含む領域を形成する下型Ｍ２１と、第１部材２の正面側を含む領域を形成する上型Ｍ２２とから構成される。離型時における下型Ｍ２１と上型Ｍ２２との相対的な移動方向（抜き方向）は、第２部材３の軸方向に沿う方向である。第２部材３には、第１部材２の三次元部２３２のような、成形型Ｍ２の離型を阻害する部分は形成されていないため、下型Ｍ２１と上型Ｍ２２とを相対的に軸方向に移動させるだけで離型可能である。
【００２９】
前述のように、成形型Ｍ２１，Ｍ２２により第１部材２及び第２部材３が形成される。図５に示すように、正面側に第１部材２を位置させ、背面側に第２部材３を位置させて、第１部材２の各開口部２４に第２部材３の各閉塞部３３を係合させ、第１部材２と第２部材３とを接着または溶着することで、第１部材２と第２部材３とが回転不能に係合することで、一体化されて１個の羽根車１を形成できる。なお、係合のみでも羽根車１の強度に問題がない場合には、第１部材２と第２部材３との接着または溶着を省略することもできる。第１部材２の各開口部２４が有していた、正面−背面方向に貫通する空間は、第２部材３の各閉塞部３３により塞がれる。また、第１部材２の各羽根基部２３１は、第２部材３の各閉塞部３３における一部と一体になる。
【００３０】
第１部材２、第２部材３の各々は一体に成形されるため、本実施形態のように羽根部２３が９枚設けられていても、例えば特許文献１に記載された、複数のブレードを個々に形成し、これら複数のブレードを前面シュラウド及び後面シュラウドに取り付けてインペラを組み立てるような構成に比べて、組み立て工数が圧倒的に小さくなるので、製造コストを低減できる。
【００３１】
このようにして形成された羽根車１を、例えば図１に示したようなハンドクリーナーＣに内蔵させる際は、正面側に側板（特許文献１に記載の前面シュラウドに相当）４を取り付けて使用する。側板４は図１に示すように中央に貫通孔４１を有しており、この貫通孔４１から流体（本実施形態では塵埃混じりの空気）を羽根車１の羽根部２３と第１基部２１とに囲まれた空間に導入できる。
【００３２】
成形時に形成された第１部材２における複数の開口部２４が第２部材３における複数の閉塞部３３…３３に塞がれるため、羽根車１が例えばハンドクリーナーＣに内蔵された場合、羽根車１の運転（回転）時に平板状の第１基部２１を通り抜けてしまう気流が生じることがなく、性能低下が発生しない。
【００３３】
なお、本発明に係る流体機械用羽根車は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３４】
例えば、第１基部２１及び第２基部３１は、前記実施形態では表面が平面とされた円板状のものであったが、これに限られず板状であれば種々の形状とできる。このため、表面を湾曲面としたり、正面、背面、側面に凹凸を有するものとしたりできる。また、円板状に限られず、多角形状とすることもできる。
【００３５】
また第２部材３は、第２基部３１を形成せずに、複数の閉塞部３３…３３のみから構成されることもできる。ただし、各閉塞部３３がばらばらであると管理等が面倒になるため、前記実施形態のように第２基部３１を形成することで複数の閉塞部３３…３３を一まとめにした方が、第２部材３を一体に形成できるため、製造が容易である。
【００３６】
また、前記実施形態では、第２部材３の各閉塞部３３と第１部材２の各開口部２４とは、軸方向に直交する断面における断面形状が同一であったがこれに限定されない。例えば、各閉塞部３３を各開口部２４よりも大きく形成することで、第１部材２と第２部材３とが係合した際に第１部材２の開口部２４を塞ぐよう構成することもできる。
【００３７】
更に、羽根車１を第１基部２１のみから構成されるようにすることもできる。この場合、第１部材２における各開口部２４を前記閉塞部以外の手段（例えばパテ埋め）により閉塞するか、流体が各開口部２４を通過することを阻害する手段（例えば邪魔板）を流体機械内に設けることが、性能低下を抑制するため必要である。
【００３８】
また、羽根車１の材料は樹脂に限定されず、アルミニウム合金のような、成形型により成形可能な、金属（鋳物）等の種々の材料とすることができる。
【００３９】
また、羽根車１が運動エネルギーを与える対象の流体は前記実施形態のような気体（ハンドクリーナーの場合、固体が含まれた気体）であってもよいし、ポンプ等、液体を扱う流体機械に対して適用する場合には液体であってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…流体機械用羽根車、２…第１部材、３…第２部材、２１…基部（第１基部）、２２…ボス部、２３…羽根部、２４…開口部、３１…第２基部、３２…回転軸用穴、３３…閉塞部、２３１…羽根基部、２３２…三次元部、Ｃ…ハンドクリーナー、Ｍ１，Ｍ２…成形型、Ｍ１１，Ｍ２１…下型、Ｍ１２，Ｍ２２…上型
【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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