(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に配設された多数のブレード、前記多数のブレードの空気吸入側端部に形成された環状の保持リング、前記多数のブレードの反空気吸入側端部に形成された底プレート、および駆動軸に連結される支持部を有する多翼遠心式ファンであって、
前記底プレートには、前記支持部の外周近傍に径外方向に延びる複数のＶ字状溝が円周方向に等間隔に形成されていることを特徴とする遠心式多翼ファン。
【請求項２】
円周方向に配設された多数のブレード、前記多数のブレードの空気吸入側端部に形成された環状の保持リング、前記多数のブレードの反空気吸入側端部に形成された底プレート、および駆動軸に連結される支持部を有する多翼遠心式ファンであって、
前記底プレートには、前記支持部の外周近傍に径外方向に延びる複数のＷ字状溝が円周方向に等間隔に形成されていることを特徴とする遠心式多翼ファン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、遠心送風機等の回転装置に関するもので、回転体の回転方向の加振力を減衰し、共振周波数の伝達率を低下するようにした回転装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
従来の送風機としては、特開平４−２６５４９６号公報に示されるように、羽根車の取付ボス部とモータの回転軸との間に軟質プラスチックからなるブッシュを介在させたものが知られている。このものは、羽根車の取付ボス部とモータ回転軸とは別体のブッシュを介在させることで、振動を低減しようとするものである。
【０００３】
一般に、駆動軸とこの駆動軸に固定される回転体との接合部分は、例えば図２１に示すように、駆動軸１の端面形状がＤ形状になっており、このＤ形状の駆動軸１の外周部に従動側の回転体ボス部２が嵌合され、一体に固定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の駆動軸とこの駆動軸に固定される従動側の回転体ボス部とをＤ形状嵌合により全周で一体結合する構造であると、駆動軸の回転トルク変動の大部分が従動側の回転体ボス部に伝達されるため、発振側の加振力と従動側の固有周波数を原因とする共振の発生が問題となる。この共振の問題を解決する方法としては、▲１▼共振周波数をずらすため共振体の質量ｍ、粘性減衰係数ｃを変更する方法、▲２▼加振力を伝達しにくくするため駆動部と従動部との間にゴム等の別体部品を挿入し加振力を減衰させる方法等がある。
【０００５】
ところが、▲１▼のモーダル値の変更方法によると、一般に従動側の大幅な形状変更を必要としコストアップが大きくなりやすく、▲２▼の別体部品の挿入方法によると別体部品の使用にともないコストアップが大きくなる等の問題がある。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、駆動側と従動側との間に駆動軸または回転体と一体成形される梁部分を形成し、主に振動系のばね定数ｋを変更することで、駆動軸の回転方向の加振力を回転体に伝達しにくくする構造ないし形状にした回転装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための本発明の請求項１の遠心式多翼送風ファンは、円周方向に配設された多数のブレード、前記多数のブレードの空気吸入側端部に形成された環状の保持リング、前記多数のブレードの反空気吸入側端部に形成された底プレート、および駆動軸に連結される支持部を有する多翼遠心式フ了ンであって、
前記底プレートには、前記支持部の外周近傍に径外方向に延びる複数のＶ字状溝が円周方向に等間隔に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の遠心式多翼送風ファンは、円周方向に配設された多数のブレード、前記多数のブレードの空気吸入側端部に形成された環状の保持リング、前記多数のブレードの反空気吸入側端部に形成された底プレート、および駆動軸に連結される支持部を有する多翼遠心式ファンであって、
前記底プレートには、前記支持部の外周近傍に径外方向に延びる複数のＷ字状溝が円周方向に等間隔に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
【作用】
一般に、駆動軸と回転体を強固に接続すると、駆動源のトルク変動に伴う振動が駆動軸から回転体に直接伝達し、共振を起こしやすい。
本発明の請求項１または２による遠心式多翼ファンの構成によると、ゴム等の内部摩擦の大きな別部材を使用することなく、また、インバータ制御等で共振周波数をジャンプさせることなく、材質の減衰特性を生かすための効果的なＶ字状またはＷ字状の梁部ないし凹凸部を形成するものである。
【００１１】
図２２において、質量ｍに加振力Ｆｏが作用し、回転体に加振力Ｆｔが伝わるとき、振動伝達率τは、次の数１のように表される。
【００１２】
【数１】
0003768551.tif 000002
ここで、ω：円振動数、ω0 ：固有円振動数である。この場合の振動伝達率と振動伝達率τとの関係を図３に示す。ｆ：加振周波数、ｆ0 ：固有周波数とすると、ω／ω0 ＝ｆ／ｆ0 ＝１のとき、共振時である。
下記の数２のとき、振動伝達率τは急減し、加振力が伝わりにくくなる。
【００１３】
【数２】
0003768551.tif 000003
【００１４】
【数３】
0003768551.tif 000004
従って、kを小さくすれば加振力が伝わりにくくなる。
請求項１または２の遠心式多翼送風ファンによると、底プレートの回転軸中心近傍に周方向に複数の凹凸状のＶ状溝またはＷ状溝が形成されるため、このＶ状溝またはＷ状溝の梁部分の特徴形状部分によって所望のばね定数を設定できる。この梁部分により回転方向の固有振動数を変更することができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
(第１比較例)
車両用空調装置の空気を取り込む遠心送風機の第１比較例を図１および図２に示す。
【００１６】
図２に示すように、遠心送風機１０は、駆動モータ１２と、遠心多翼ファン１４と、ファンケース１６とからなる。
ファンケース１６は、周知のスクロール形状に樹脂成形されて形成されており、図示しない一部分に径外方向に延びる空気出口部が形成されている。そしてファンケース１６の中央底部に遠心多翼ファン１４を回転駆動する駆動モータ１２が支持固定されている。
【００１７】
駆動モータ１２は、樹脂製円筒状のモータケース１８の内部にモータ本体２０が固定されている。モータケース１８の外周部に遠心方向に延びるフランジ部２２が形成され、このフランジ部２２がファンケース１６の端部１６ａに結合固定されている。モータ本体２０の駆動軸２４に遠心多翼ファン１４が結合固定されている。
【００１８】
遠心多翼ファン１４は、ボス部２６と、ブレード２８と、シュラウド３０とから構成され、これらは樹脂にて一体成形されている。
ボス部２６は、その中央部に形成される円筒支持部３２で駆動軸２４に結合され、モータ本体２０の駆動力が駆動軸２４を経由して伝達される。ボス部２６は、空気の吸込側からみて凸状で中央部から径外方向に滑らかに湾曲するような曲面に形成されている。またボス部外周端部２６ａは、ブレード２８に接続されている。
【００１９】
ブレード２８は、ボス部外周端部２６ａから垂直上方に延びる。このブレード２８は、ボス部２６の外周端近傍に円周方向に所定の円弧間隔をおいて多数個が環状に配置される。
シュラウド３０は、ブレード２８の空気吸込側端部と接合され、空気取入口３６から取り入れた空気流れをファン軸方向よりファン径外方向へ方向転換するようにほぼ円弧状の断面形状に形成される。シュラウド３０の内周端３０ａには上方に突き出す環状の突起３０ｂが形成される。シュラウド３０は保持リングの役割を果たしている。
【００２０】
ファンケース１６は、空気取入口３６を形成するベルマウス４０を有し、このベルマウス４０はシュラウド３０の突起３０ｂを包み込むように断面半円弧状に形成される。このベルマウス内壁４０ａと突起３０ｂの間は微小間隔に設定されている。
ボス部２６の円筒支持部３２は、図２に示す前方側矢印Ｉ方向から見ると、図１に示すように構成される。駆動軸２４は、例えばステンレス製で、横断面がＤ状にカットされる直線状カット面２４ａを有し、残り横断面形状がＤ状の円弧面２４ｂとなっている。この直線状カット面２４ａは、図２に示すように、駆動軸先端部２４ｃから駆動軸付根部２４ｄまで軸方向に延びて形成されている。
【００２１】
ボス部２６の円筒支持部３２は、その内周壁に５個の凹凸状の梁部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅを有する。これらの梁部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅは、図２において円筒支持部前方端３２ｆから円筒支持部後方端３２ｇまで延びている。
梁部３２ａと３２ｄは、直線状カット面２４ａに平行な直径方向の両端に形成される一対のものである。また梁部３２ｂ、３２ｃは、円弧面２４ｂに部分接合するように半径内方向に延び、梁部３２ａ、３２ｄに対しそれぞれ６０°の角度をなし、かつ互いの角度が６０°の角度をなす位置に形成されている。また梁部３２ｅは、直線状カット面２４ａに直交する方向の半径内方向に延びて形成されている。この梁部３２ｅの梁幅は、他の梁部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄの梁幅よりも若干広幅に形成されている。これにより、駆動軸２４と円筒支持部３２の内周壁との間には円筒部前方端３２ｆから円筒部後方端３２ｇまで延びる穴部３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅが形成される。
【００２２】
図５において、従来の回転体の質量mを慣性モーメントとするとき、例えば図２１に示す従来例から図１に示す第１比較例に形状変更すると、軸部の形状変化によるモーメント変化は小さく無視でき、mは一定とみなすことができる。
この第１比較例のような構造では、梁部３２a、３２b、３２ｃ、３２d、３２eおよび穴部３６a、３６b、３６c、３６d、３６eを有する。この構造では、梁の固有振動数foは梁のばね定数に比例するから、梁の太さ、長さを下記数４を満足するように設定すれば、回転体の軸周り振動系で、低減を必要とする周波数の加振力(以後、加振カという)を減衰することができる。
【００２３】
【数４】
0003768551.tif 000005
梁部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅは、駆動軸２４の外周に形成される円弧面２４ｂおよび直線状カット面２４ａにボス部２６の円筒支持部３２を部分接合するもので、梁自身を構成する樹脂内部の歪の増加を許容する機能がある。またこれらの梁部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅは、仮に梁がつぶれたとしても回転力が伝達できるものである。
【００２４】
次に、第１比較例と従来の比較例の減衰特性を対比して説明する。図４は、第１比較例の減衰部を示す模式図で、梁部分を除く遠心多翼ファンの減衰部を示す第１の系５０と、梁部分に対応する減衰部を示す第２の系５２とからなる。これに対し図５は、従来の比較例の減衰部を示す模式図で、梁部分のない第１の系５０に対応する部分のみからなる。
【００２５】
従って本発明の第１比較例においては、従来の減衰部分に対応する第１の系５０に加えて梁部分に対応する第２の系５２をもつことから、トルク変動を第２の系５２が効果的にトルク変動を減衰する効果があることが削る。
（第２比較例）
次に第２比較例を図６に示す。
【００２６】
第２比較例は、第１比較例の梁部３２a、３２b、３２o、３２d、３２eおよび穴部３６a、３６b、３６o、３６d、３６eの軸方向長さを短くした例である。すなわち第１比較例の穴部の１つ３６bに着目すると、この穴部に対応する第２比較例の穴部３６０bが円筒部前方端３２fから後方側の中途部３２hまで延びている。中途部３２hから円筒部後方端３２gの軸方向位置には円筒支持部３２が中実に形成されている。その他の構成部分については第１比較例と同様であるので説明を省略する。
【００２７】
この第２比較例によっても梁部分と穴部分が形成されることで低剛性部分と高剛性部分とに剛性が変化されて回転方向の加振カが軽減できる効果がある。
(第３比較例)
本発明の第３比較例を図７および図８に示す。
この第３比較例は、駆動軸２４とポス部２６の円筒支持部３２との接合部に軸方向に１本の梁部３２０eを形成した例である。駆動軸２dの直線状カット面２４aに梁部３２０eが軸方向に接合し、この梁部３２０eの両側に穴部３６d、３６eが形成される。駆動軸２４の残りの円弧面２４bは円筒支持部３２の内周壁に密着固定されている。
【００２８】
この第３比較例においては、駆動軸２４の円弧面２４bとポス部２６の円筒支持部３２の内壁とは密接に接合されているが、駆動軸２４の直線状カット面２４aの一部と梁部３２０eとは密着接合されることから、梁部分のたわみ作用により駆動軸２４から遠心多翼ファン１４への加振力の低減が図れる。
(第４比較例)
本発明の第４比較例を図９に示す。
【００２９】
第４比較例は、駆動軸２４のD状の直線カット面をなくし、凹溝２４eを形成し、この凹溝２４eに嵌合する梁部３２１eをポス部２６の円筒支持部３２の内壁軸方向に延びるように形成した例である。
第４比較例では、凹溝２司eを除く円弧面２d fがボス部３２の内壁と密着固定されることから、駆動軸２４とボス部２６との接合強度がより高くなる効果がある。また、梁部３２１eによるたわみ効果により加振力の低減が効果的に行われる。
【００３０】
(第５比較例)
さらに第５比較例を図１０および図１１に示す。
第５比較例は、湾曲して形成されるボス部２６の駆動軸を中心とする円周方向に貫通穴６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８を形成した例である。これらの隣り合う貫通穴６ユ、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８の間にそれぞれ梁部７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８が形成される。これらの梁部７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８が加振力を低減するたわみ効果を有する。駆動軸２４は横断面円形であり、この円形外周部にポス部２６の円筒支持部３２の内壁が密着固定される。
【００３１】
(第６比較例)
次に、第６比較例を図１２に示す。
図１２に示す第６比較例は、図１０に示す穴部６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８に代えてボス部２６の同じ位置に非貫通の凹状溝８１(８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８)を形成した例である。凹状溝８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８は図示しない。
【００３２】
この第６比較例においては、凹状溝８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８がボス部２６の剛性を低減する形状効果を有するため、回転方向の加振カの低減効果が発揮される。
(第１実施例)
本発明の第１実施例を図１３〜図１６に示す。
【００３３】
この第１実施例は、本発明を遠心式多翼送風ファンに適用したもので、ポス部２６が円筒支持部３２と底プレート２８０からなる。円筒支持部３２は内部に図示しない駆動軸が挿入固定され、底プレート２８０はフ了ン吸込側から見ると外形が乳房状の形状をしており円筒支持部３２の外周部から径外方向に拡がっている。
【００３４】
梁部分２６０は、底プレート２８０の円筒支持部３２の外周近傍位置に形成される。梁部分２６０は、円筒支持部３２の周りに４５°間隔おきに合計８個形成され、樹脂により円筒支持部３２、底プレート２８０、ブレード２８等とともに一体成形されて形成されている。梁部分２６０は、１個の梁部分について着目すると、円筒支持部３２の中心から放射線方向にすなわち半径外方向に延びるＶ字谷状薄板部分を形成しており、この谷状薄板部分は円周方向に対向する２個の斜面２６１、２６２からなり、２個の斜面２６１と斜面２６１とが互いに交差する底部分が谷部２６３を形成している。谷部２６３は、図１４に示すように底プレート２８０の最も反吸入側部分に位置し円筒支持部３２の外周部に連結されている。この場合、１個の梁部分について１個の谷が形成されている。
【００３５】
この梁部分２６０の径方向内側部分と半径方向外側部分とで図示しない駆動軸の回転方向の加振力をブレード２８側に伝達しにくい構造ないし形状にしている。谷部２６３は図１６に示すように薄板状に滑らかに形成されており、また斜面２６１、２６２の上端部２６１ａ、２６２ａは円筒支持部３２の外周部に接続されている。
【００３６】
この第１実施例によると、梁部分２６０は１個の梁部分について着目すると、１本のV溝状リブを形成しており、回転方向の固有振動数を変更するのに十分な弾性を有している。これにより振動モードを効果的に低減し、かつその固有周波数をずらすことができる。またV字溝状の梁部分２６６によって、強度を確保しつつ回転方向の加振カを効果的に減衰することができる。
【００３７】
(第２実施例)
本発明の第２実施例を図１７〜図２０に示す。
前記第１実施例が１本リブを示すのに対し、この第２実施例では２本リブすなわちW溝状リブを示している。
図１７に示すように、断面形状がW字状の薄板状の梁部分２６６は、底プレート２８０の円筒支持部３２の外周近傍位置に形成される。梁部分２６６は、円筒支持部３２の周りに４５。間隔おきに合計８個形成され、樹脂により円筒支持部３２、底プレート２８０、ブレード２８等とともに一体成形されて形成されている。梁部分２６６は、１個の梁部分について着目すると、円筒支持部３２の中心から放射線方向にすなわち径外方向に延びるW字谷状薄板部分を形成している。
【００３８】
梁部分２６６は、図２０に示すように、斜面２６７と２６８の間に第１谷部２７１が形成され斜面２６９と２７０の間に第２谷部２７２が形成される。第１谷部２７１と第２谷部２７２の間には尾根部２７３が形成されている。第１谷部２７１と第２谷部２７２は図１８に示すように円筒支持部３２の外周部から底プレート２８０の中途部にかけて最も底側すなわち反吸込口側に滑らかに形成されている。
【００３９】
この梁部分２６６の径方向内側部分と半径方向外側部分とで図示しない駆動軸の回転方向の加振力をブレード２８側に伝達しにくい構造ないし形状にしている。第１谷部２７１と第２谷部２７２は図２０に示すように薄板状に滑らかに形成されており、また斜面２６７、２６８、２６９、２７０の上端部２６７ａ、２６８ａ、２６９ａ、２７０ａは円筒支持部３２の外周部に接続されている。
【００４０】
この第２実施例においても、円周方向の固有振動数を変更するのに十分な弾性を有し、振動モードを効果的に低減しかつその固有振動数を効果的にずらすことができる。またW字溝状の梁部分２６６であるから、強度を確保しつつ回転方向の加振力を効果的に減衰することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の回転装置ないし遠心式多翼送風ファンによると、回転体の回転方向の加振力を減衰し、共振周波数の伝達率を低下するため、回転体の共振による振動や異音の発生を効果的に抑制するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１比較例の駆動軸とボス部との接合部分を示すもので、図２に示す矢印I方向矢視図である。
【図２】第１比較例による遠心多翼ファンを示す部分断面図である。
【図３】本発明の振動伝達率の低減効果を示す説明図である。
【図４】第１比較例による減衰部の模式図である。
【図５】従来の比較例の減衰部を示す模式図である。
【図６】第２比較例を示す断面図である。
【図７】第３比較例の駆動軸とボス部との接合部分を示すもので、図８に示す矢印ＶＩＩＩ方向矢視図である。
【図８】第３比較例の遠心多翼ファンを示す断面図である。
【図９】第４比較例による駆動軸とポス部との接合部分を示す端面図である。
【図１０】第５比較例による駆動軸とポス部との接合部分を示すもので、図１１に示す矢印X方向矢視図である。
【図１１】第５比較例の遠心多翼ファンを示す断面図である。
【図１２】第６比較例の遠心多翼フ了ンを示す断面図である。
【図１３】本発明の第１実施例の遠心多翼ファンを示す平面図である。
【図１４】本発明の第１実施例の遠心多翼ファンを示す部分側面部分断面図である。
【図１５】本発明の第１実施例の遠心多翼ファンのＶ字状溝を示す断面図である。
【図１６】本発明の第１実施例の遠心多翼ファンのＶ字状溝を示すもので、図１５のXVI−XVI線断面図である。
【図１７】本発明の第２実施例の遠心多翼ファンを示す平面図である。
【図１８】本発明の第２実施例の遠心多翼ファンを示す部分側面部分断面図である。
【図１９】本発明の第２実施例の遠心多翼ファンのＷ字状溝を示す断面図である。
【図２０】本発明の第２実施例の遠心多翼ファンのＷ字状溝を示すもので、図１９のXX−XX線断面図である。
【図２１】従来例の駆動軸とボス部との接合部分を示す端面図である。
【図２２】従来の振動系を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  ケース
１２  モータ（駆動源）
１４  遠心多翼ファン
２４  駆動軸（回転体）
２６  ポス部（回転体）
２８  ブレード
３０  シュラウド(保持リング)
３２  円筒支持部(回転体、支持部)
３２a、３２b、３２o、３２d、３２e  梁部
３６a、３６b、３６c、３６d、３６e  穴部
２６０  梁部分（Ｖ字状溝）
２６６  梁部分（Ｗ字状溝）
２８０  底プレート
【図１】
0003768551.tif 000006
【図２】
0003768551.tif 000007
【図３】
0003768551.tif 000008
【図４】
0003768551.tif 000009
【図５】
0003768551.tif 000010
【図６】
0003768551.tif 000011
【図７】
0003768551.tif 000012
【図８】
0003768551.tif 000013
【図９】
0003768551.tif 000014
【図１０】
0003768551.tif 000015
【図１１】
0003768551.tif 000016
【図１２】
0003768551.tif 000017
【図１３】
0003768551.tif 000018
【図１４】
0003768551.tif 000019
【図１５】
0003768551.tif 000020
【図１６】
0003768551.tif 000021
【図１７】
0003768551.tif 000022
【図１８】
0003768551.tif 000023
【図１９】
0003768551.tif 000024
【図２０】
0003768551.tif 000025
【図２１】
0003768551.tif 000026
【図２２】
0003768551.tif 000027