(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に固定される主板と、
前記主板の端部から前記主板の中心に向けて設けられている溝部と、
前記溝部に挿入し固定される翼部と、
前記回転軸の方向に伸びる前記翼部の一端を補強する補強リングとを有し、
前記主板の直径を補強リングの内径よりわずかに小さい寸法とすると共に、
前記補強リングが設けられた位置で前記翼部と前記主板との固定を行なうことを特徴とする遠心送風機。
【請求項２】
回転軸と、
前記回転軸に固定される主板と、
前記主板の端部から前記主板の中心に向けて設けられている溝部と、
前記溝部に挿入し固定される翼部と、
前記回転軸の方向に伸びる前記翼部の一端を補強する補強リングとを有し、
前記主板の直径を補強リングの内径よりわずかに小さい寸法とすると共に、
前記補強リングが設けられた位置で前記翼部と前記主板との固定を行ない、
前記翼部の先端部は、前記溝部の内壁に接触していることを特徴とする遠心送風機。
【請求項３】
回転軸と、
前記回転軸に固定される主板と、
前記主板の端部から前記主板の中心に向けて設けられている溝部と、
前記溝部に挿入し固定される翼部と、
前記回転軸の方向に伸びる前記翼部の一端を補強する補強リングとを有し、
前記主板の直径を補強リングの内径よりわずかに小さい寸法とすると共に、
前記補強リングが設けられた位置で前記翼部と前記主板との固定を行ない、
前記翼部の先端部と前記溝部の内壁との距離は０．５ｍｍ以下であることを特徴とする遠心送風機。
【請求項４】
溝部の先端部は、前記溝部の幅よりも広くなっており、前記溝部の先端部から主板を折り曲げて翼部を固定することを特徴とする請求項１から請求項３いずれか記載の遠心送風機。
【請求項５】
溝部の先端部は、主板を折り曲げる側面だけが溝部よりも広く形成されていることを特徴とする請求項４記載の遠心送風機。
【請求項６】
溝部は略円弧形状であり、前記略円弧形状の中心点とは反対方向の主板を折り曲げて翼部を固定することを特徴とする請求項１から請求項５いずれか記載の遠心送風機。
【請求項７】
回転軸に固定される主板と、
端部に補強リングが設けられた翼部と、
前記主板の端部を前記補強リングにかしめることで前記主板と前記翼部とを固定する遠心送風機の製造方法であって、
前記回転軸の遠心方向に向かって前記翼部よりも外側にあり、前記遠心方向と鋭角をなす前記補強リングの端部に略直角に曲げた前記主板の端部をかぶせるステップと、押し付け面にテーパを有するかしめ治具を前記主板の端部に押し付けるステップとを有することを特徴とする遠心送風機の製造方法。
【請求項８】
円筒形状と、前記円筒形状の内側に前記円筒形状と一体に形成された翼形状と、前記円筒形状の内側と前記翼形状との間が一体に形成される側の前記翼形状の端部であって、前記円筒形状の内側と鋭角的に形成される面の反対側に形成された切欠部と、を有するように押出し成形するステップと、
前記円筒形の外周を前記切欠部に到達するまで切削して翼部を作製するステップと、
前記翼部を回転軸を有する主板に固定するステップとを有することを特徴とする遠心送風機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は遠心送風機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
遠心送風機には、例えば、特開２００１−１９３６８９号公報に示される構造を有しているものがある。図１２は、この遠心送風機の製造過程の途中の段階での構造であり、円筒形のアルミニウムの金属塊を型を使って押出しすることで、円筒の内部の中空部分と、円筒の外周に相当する押出しリング部１０１とに挟まれる環形部分に翼部１０２を成形した状態である。
【０００３】
図１３は、このように押出し成形により翼部１０２が作製された段階のものから、さらに、押出しリング１０１を切削する。この時、円筒形の両端部を残すように翼部１０２が露出するまで切削することで、切削残り代を円筒形の両端部を補強する補強リング１０３としている。
【０００４】
図１４は、このように作製された円筒形の内部の空間に主板１０４を嵌め込んだ状態での遠心送風機の正面図と断面図である。これは、主板１０４が円筒の一方の端部に設置される片吸込羽根タイプである。
【０００５】
また、図１５は、同じく円筒形の内部の空間に主板１０４を嵌め込んだ状態での遠心送風機の正面図と断面図である。これは、主板１０４が円筒の中央付近に設置される両吸込羽根タイプである。
【０００６】
このように、主板１０４の位置により片吸込と両吸込とを選択できるため、部品の共通化が図れる点で有効である。
【０００７】
一方、図１６は、このような遠心送風機における翼部１０２と、主板１０４に翼部１０２を嵌め込むために設けられる溝部１０５と嵌合部分の拡大図である。この図のように、溝部１０５は大部分が翼部１０２よりも狭い細隙であり、翼部１０２はこの細隙に面する主板１０４を折り曲げて広げた隙間に嵌め込み、一旦折り曲げた部分を逆に折り曲げ、元に戻すことで翼部１０２をかしめ加工して固定している。この時、溝部１０５の先端部分には主板１０４の折り曲げに対応するために細隙よりも幅の広いパンチ穴部１０６が設けられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような構成の遠心送風機は主板１０４に軸方向の力が加わった場合に、翼部１０２と主板１０４とが接続されている部位が変形しやすいという問題があった。
【０００９】
この発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、翼部１０２と主板１０４との接続部位の変形を防止し、特に高速回転運転した場合にも信頼性の高い遠心送風機を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
翼部の先端部は、溝部内壁に接触している。
【００１１】
翼部の先端部と溝部の内壁との距離は０．５ｍｍ以下である。
【００１２】
補強リングが設けられた位置で翼部と主板との固定を行なう
【００１３】
また、溝部の長さは翼部の長さの半分以上である。
【００１４】
さらに、溝部の先端部は、溝部の幅よりも広くなっており、溝部の先端部から主板を折り曲げて翼部を固定する
【００１５】
またさらに、溝部の先端部は、主板を折り曲げる側面だけが溝部よりも広く形成されている
【００１６】
さらにまた、溝部は略円弧形状であり、略円弧形状の中心点とは反対方向の主板を折り曲げて翼部を固定する。
【００１７】
回転軸の遠心方向に向かって翼部よりも外側にあり、遠心方向と鋭角をなす補強リングの端部に略直角に曲げた主板の端部をかぶせるステップと、押し付け面にテーパを有するかしめ治具を主板の端部に押し付けるステップとを有する。
【００１８】
翼形状の一端が切欠部となる構造を有する金型により円筒形の金属塊内部を押出し成形するステップと、
円筒形の外周を切欠部に到達するまで切削して翼部を作製するステップと、
翼部を回転軸を有する主板に固定するステップとを有する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における片吸込遠心送風機の構成図であり、図１（ａ）は、片吸込遠心送風機の正面図と断面図であり、正面図には遠心送風機端部に設けられた主板の形状が示されている。図中、中心に回転軸を嵌め込むための回転軸穴が設けられた円形状の主板１ａの外周に沿って設けられた溝部２ａに遠心送風機の円筒形の環状部分に設けられた翼部３ａが嵌め合っている。この場合は片吸込羽根タイプなので遠心送風機の円筒形端部に主板１ａが設けられている。
【００２０】
また、図１（ｂ）はこの主板１ａの溝部２ａと翼部３ａとの嵌合部分の拡大図である。図中、翼部３ａの先端である翼先端部４ａは嵌合したときに溝部２ａの内壁と接触する位置に設けられ、翼部３ａは溝部２ａのかしめ部５ａでかしめられている。このかしめは、主板１ａ上の点線で示される位置で折り曲げて、翼部３ａよりも溝部２ａを広くして、翼部３ａを挿入し、今度は一旦折り曲げたものを元に戻す方向に再度折り曲げることでなされている。なお、主板１ａの外周が、おおよそ翼部３ａの根元にあたる補強リング６ａから翼先端部４ａまでの中間付近までとなるように主板１ａの直径は設定されている。
【００２１】
すなわち、主板１ａは、溝部２ａに設けられたかしめ部５ａと、そのかしめ部に対向する溝部２ａの内壁と、翼先端部４ａと接触する溝部２ａの一部である溝先端部７ａの内壁とにより翼部３ａと固定されている。
【００２２】
これに対し、図２は前述したこれまでの主板と翼部との嵌合部分の構造を示す拡大図であり、この構造では、主板１ｂに設けられた溝部２ｂに嵌合された翼部３ｂの翼先端部４ｂは溝部２ｂの溝先端部７ｂの内壁から離れている。
【００２３】
これら二つの構造の遠心送風機について、遠心送風機の回転軸の軸方向（図１の矢印の向き）に力が作用した場合に、どの程度の力が主板にかかると、かしめ部分が変形して、主板と翼部が固定された位置からずれてしまうかを実験により比較すると、主板１ａがずれるのに必要とする力は主板１ｂの約３倍となり、軸方向に作用する力に対する強度が向上する。これは翼先端部４ａのような接触部分が増えたことにより、加わった力が分散されたためと考えられる。
【００２４】
また、実際にすべての翼先端部４ａを溝先端部７ａと完全に接触させることは困難である。すなわち、すべての翼先端部４ａと溝先端部７ａとが接触するように設計、加工された場合、翼部３ａは主板１ａの外周に沿って取り付けられる関係上、まったく遊びがなくなり、取付が困難となってしまう。そのため、翼先端部４ａを溝先端部７ａとの間には若干量の遊びを持たせるため距離を設ける必要がある。これにより、翼先端部４ａと溝先端部７ａが完全に接触する場所もあれば、わずかに隙間が生じる場所もあり、スムースに翼部３ａを主板１ａに取り付けることが可能となる。
【００２５】
なお、このような隙間部分の距離を０．５ｍｍ以下とすれば、軸方向の力が主板にかかったときに、主板が変形すれば消滅する程度の距離であるため、実際の荷重がかかったときには、予め翼先端部４ａと溝先端部７ａが完全に接触しているものと同じ強度が得られる。
【００２６】
また、このように翼先端部４ａが溝部２ａの内壁に接触する構成にすることにより、従来のものより主板１ａを嵌め込んだときに翼先端部４ａに生じる遊びが減るため、主板１ａの中心軸と翼部３ａの中心軸とを合わせることが容易である。
【００２７】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２における片吸込遠心送風機の構成図であり、図３（ａ）は、片吸込遠心送風機の正面図と断面図であり、正面図には遠心送風機端部に設けられた主板の形状が示されている。図中、中心に回転軸を嵌め込むための回転軸穴が設けられた円形状の主板１ｃの外周に沿って設けられた溝部２ｃに遠心送風機の円筒形の環状部分に設けられた翼部３ｃが嵌め合っている。この場合は片吸込羽根タイプなので遠心送風機の円筒形端部に主板１ｃが設けられている。
【００２８】
また、図３（ｂ）はこの主板１ｃの溝部２ｃと翼部３ｃとの嵌合部分の拡大図である。図中、翼部３ｃの先端である翼先端部４ｃは嵌合したときに溝部２ｃの内壁と接触する位置に設けられ、翼部３ｃは溝部２ｃのかしめ部５ｃが図中に示される点線部分で実施の形態１と同じように折り曲げられることで主板１ｃに対して固定されている。なお、主板１ｃの外周が、おおよそ翼部３ｃの根元にあたる補強リング６ｃに比べわずかに小さくなるように主板１ｃの直径は設定されている。
【００２９】
すなわち、主板１ｃは、図１と同様に、かしめ部５ｃと、そのかしめ部に対向する溝部２ｃの内壁と、翼先端部４ｃと接触する溝部２ｃの一部である溝先端部７ｃの内壁とにより翼部３ｃと固定されているとともに、主板１ｃの直径は主板１ａよりも大きくなるように設定されている。
【００３０】
このように主板１ｃの直径を主板１ａに比べ大きくした場合、主板面積の増大により材料コストが増加するが、運転時の送風特性が変化する。
【００３１】
図４は、主板１ａを用いた片吸込遠心送風機と主板１ｃを用いた片吸込遠心送風機の風量とファン効率との関係を示している。図中、風量の大きい領域では主板１ａを用いた片吸込遠心送風機にくらべ主板１ｃを用いた片吸込遠心送風機のほうが静圧及びファン効率が高いことがわかる。
【００３２】
これは、主板と補強リングとの間に生じる隙間が、主板１ａを用いた片吸込遠心送風機の隙間に比べ主板１ｃを用いた片吸込遠心送風機の隙間の方が小さいため、送風時の空気の漏れによるロスが少なくなると考えられる。
【００３３】
このように主板の直径を補強リングよりわずかに小さい寸法とすることで、静圧及びファン効率を向上させることができる。
【００３４】
実施の形態３．
この実施の形態では、主板に設けられた溝部の形状と遠心送風機の性能との関係について調べている。図５は片吸込遠心送風機の構成図であり、図５（ａ）は、片吸込遠心送風機の正面図と断面図、図５（ｂ）は主板の溝部と翼部との嵌合部分の拡大図である。
【００３５】
図５における遠心送風機の主板１ｄの溝部２ｄの形状は従来の形状に相当するものであり、既に図１において示したこの発明の主板１ａとの性能比較を行なう。まず、これらの主板１ｄと主板１ａとの構造上の相違点について説明する。図５における主板１ｄの溝部２ｄは、翼部３ｄを主板１ｄに固定するかしめ部５ｄと、かしめには寄与していないが翼先端部４ｄを収納する略円形状の溝先端部７ｄとからなる。一方、図１における主板１ａの溝部２ａは、翼部３ａを主板１ａに固定するかしめ部５ａと、かしめには寄与していないが翼先端部４ａを収納する略半円形状の溝先端部７ａとからなる。
【００３６】
図６は、これら溝先端部７ｄと溝先端部７ａの開口面積の違いが遠心送風機の性能に与える影響を調べた結果である。この図では横軸が風量であり縦軸が騒音レベルと比騒音レベルである。これより、主板１ｄの騒音レベルに比べて、溝先端部の開口面積を小さくした主板１ａの騒音レベルの方が小さくなる傾向にあることがわかる。
【００３７】
このように主板に設ける溝部の溝先端部を小さくすることで、運転時の騒音発生を抑制することができる。特に、金属製の遠心送風機は高強度であるという特性を生かして高速回転させる使用が多いため、騒音抑制技術は重要である。
【００３８】
なお、図１等から明らかなように、主板はかしめにより翼部と固定しているため、主板のかしめ部を折り曲げるための折り曲げ代として溝先端部は必要である。そのため、図１に示すような円形ではなく、もっと開口面積を小さくできるような、例えば溝部に略直角な方向に伸びる細隙であっても構わない。
【００３９】
また、図５の構造を有する遠心送風機を製造する場合、主板１ｄと翼部３ｄとを固定するためには、予め、遠心送風機が回転したときに翼部３ｄに圧力がかかる側（圧力面側）に位置する主板１ｄの一部を図中の点線部分で折り曲げ、主板１ｄの溝部２ｄに翼部３ｄを挿入し、その後固定すべき位置でこの折り曲げた部分を再度平らになるように伸ばすことで、かしめ加工している。こうすると溝部２ｄの片側に当る主板１ｄを折り曲げるだけで良いため生産性が向上する。
【００４０】
このとき、翼部３ｄの圧力面は、翼部３ｄに設けられた反りの内径方向に位置するので、主板１ｄを点線部分で折り曲げる場合に折り曲げ量を大きくとらなければ、主板１ｄと翼部３ｄとが干渉してしまう。
【００４１】
一方、例えば図１の構造を有する遠心送風機を製造する場合、主板１ａと翼部３ａとを固定するためには、予め、遠心送風機が回転したときに翼部３ａに圧力がかかる側と反対側（負圧面側）の主板１ａの一部を図中の点線部分で折り曲げ、主板１ａの溝部２ａに翼部３ａを挿入し、その後固定すべき位置でこの折り曲げた部分を再度平らになるように伸ばすことで、かしめ加工している。
【００４２】
このようにかしめ加工のために主板の折り曲げる部分を圧力のかかる側から反対側に変更すると、翼部３ａの負圧面は、翼部３ａに設けられた反りの外径方向に位置するので、主板１ａを点線部分で折り曲げる場合に折り曲げ量をそれほど大きくとらなくとも、主板１ａと翼部３ａとの干渉を回避できるので、翼部と主板とのかしめ加工が容易となり生産性が向上する。
【００４３】
実施の形態４．
図７は片吸込遠心送風機の断面の一部拡大図である。この図において、主板１ｅは例えば図１で示した主板１ａと同一形状のものであって、この主板１ｅと翼部３ｅとを固定する位置の最適化を図っている。主板１ｅは、基本的には翼部３ｅをかしめ部５ｅでかしめるだけなので、遠心送風機の円筒形状の軸方向に対してどの位置でも固定可能である。しかし、図中、Ａで示した範囲は補強リング６ｅの幅と同じであるため、特に高速回転による翼部３ｅのたわみ等の影響を受け難くい位置である。
【００４４】
従って、主板１ｅとの固定位置として、補強リング６ｅの幅（Ａの範囲）に収まる範囲内を選ぶことで、高速回転時の耐久性が高まる。なお、この図７では片吸込遠心送風機を例としているが、補強リングは押出し成形により翼部を作製後に円筒形状の外周を切削し、その切削の切残しを補強リングとして利用しているのであるから、この図のような円筒形の端部に設けるだけでなく、中央部などに補強リングを設けることも可能である。このようにすれば両吸込遠心送風機であっても、この実施の形態と同じようにして主板と翼部との固定部分の強度を向上させることが可能である。
【００４５】
実施の形態５．
図８は、実施の形態１〜４と異なり、主板に溝部を設けて翼部を固定する方法を採用していない片吸込遠心送風機の一般的な製造方法の流れを示している。図８（ａ）に示されるように翼部３ｆに対して略直角な断面形状を有する遠心送風機の円筒形の端部を主板１ｆに固定し片吸込遠心送風機を製造する場合、図８（ｂ）のように、予め主板１ｆの端部を約９０度に折り曲げ、これを円筒部の端部にあたる補強リング６ｆに密着させる。次に図８（ｃ）のように、接触面が下方に向かって約４５度のテーパ角を有する第一のかしめ治具８によって主板１ｆの端部は補強リング６ｆを覆うように折り曲げられる。その後図８（ｄ）のように、接触面がほぼ垂直な第二のかしめ治具９によって主板１ｆの端部が略コ字形状となるように折り曲げられ、主板１ｆと補強リング６ｆとは固定される。
【００４６】
このように、二種類のかしめ治具を用いてかしめ加工を行なう場合、二工程でかしめることとなる。
【００４７】
一方、図９は、主板に溝部を設けて翼部を固定する方法を採用していない片吸込遠心送風機の製造方法の流れを示している。図９（ａ）に示されるように翼部３ｇに対して鋭角な断面形状を有する遠心送風機の円筒形の端部を主板１ｇに固定し片吸込遠心送風機を製造する場合、図９（ｂ）のように、予め主板１ｇの端部を約９０度に折り曲げ、これを円筒部の端部にあたる補強リング６ｇに密着させる。次に図９（ｃ）のように、接触面が下方に向かって約４５度のテーパ角を有する第一のかしめ治具８によって主板１ｇの端部は補強リング６ｇを覆うように折り曲げられ、主板１ｇと補強リング６ｇとは固定される。
【００４８】
このように、補強リングにテーパを設けることで一種類のかしめ治具を用いてかしめ加工を行なうことが可能となり、一工程でかしめが完了する。
【００４９】
実施の形態６．
図１０は押出し成形加工によって作られた翼部の概略図であり、図１０（ａ）は、押出し成形加工直後の状態であって、Ｉ−Ｉ断面図でも明らかなように、翼部３ｈの周囲にはアルミニウムの円筒形状の金属塊が残っている。次に図１０（ｂ）は、押出し成形加工後に円筒の外周を、端部の補強リング６ｈを残して翼部３ｈが露出するまで切削したものである。この時のＩＩ−ＩＩ断面図には、翼部３ｈの一部が切削により鋭角のエッジ状となっていることがわかる。
【００５０】
このような鋭角のエッジでは安全上好ましくないため、押出し成形加工後に、バリ取りを行なう工程でバリ取りと同時にこのエッジを丸める加工を行なっているが、隣り合った翼部３ｈの間隔が狭く、またアルミニウムのように比較的軟らかい金属ではエッジ部分を効果的に丸める加工を施すのが難しい。
【００５１】
そのため、押出し成形加工に用いる金型の形状を見直し、円筒の外周切削後にエッジとなる部分を、押し出し加工によって除去するような金型を作製し、これを用いて押出し成形加工を行なう。図１１（ａ）は、円筒形の外周切削後に鋭角的なエッジとなる部分を切り欠いた形状の金型を用いて押し出し加工したものであり、切欠形状部１０は図１０（ｂ）でエッジとなる部分を予め押し出し加工によって除去されている。
【００５２】
このような円筒部の外周部分を翼部３ｉが露出するまで切削すると、図１１（ｂ）に示すように鋭角的なエッジ部分が予め存在しない翼部３ｉが得られ、エッジ部分の除去加工が不要となり、生産性が向上し、同時に、製品から確実にエッジが除けるので、安全性が向上する、
【００５３】
なお、アルミニウム合金ではなくマグネシウム合金等を用いても同様である。
【００５４】
【発明の効果】
このような形状をした主板及び翼部を用いて、かしめ加工で固定することで、金属で作られる遠心送風機の翼と主板との固定強度が向上する。
【００５５】
また、主板の溝先端部の面積を小さくすることで、送風・騒音特性が向上する。
【００５６】
さらに、翼の一端を切欠部となるような構造とすることで、エッジ部分の除去加工をしなくとも確実にエッジが除かれ生産性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１における片吸込遠心送風機の構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１における主板と翼部との嵌合部分の構成を示す拡大図である。
【図３】  この発明の実施の形態２における片吸込遠心送風機の構成図である。
【図４】  主板１ａを用いた片吸込遠心送風機と主板１ｃを用いた片吸込遠心送風機の風量とファン効率との関係である。
【図５】  この発明の実施の形態３における片吸込遠心送風機の構成図である。
【図６】  溝先端部７ｄと溝先端部７ａの開口面積の違いが遠心送風機の性能に与える影響を調べた結果である。
【図７】  この発明の実施の形態４における片吸込遠心送風機の断面の一部拡大図である。
【図８】  片吸込遠心送風機の一般的な製造方法の流れ図である。
【図９】  この発明の実施の形態５における片吸込遠心送風機の製造方法の流れ図である。
【図１０】  押出し成形加工によって作られた翼部の概略図である。
【図１１】  この発明の実施の形態６における押出し成形加工によって作られた翼部の概略図である。
【図１２】  従来の遠心送風機の製造途中の状態である。
【図１３】  従来の遠心送風機の製造途中の状態である。
【図１４】  従来の遠心送風機の正面図と断面図である。
【図１５】  従来の遠心送風機の正面図と断面図である。
【図１６】  従来の遠心送風機の主板と溝部の嵌合部分の拡大図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｇ  主板、  ２ａ〜２ｄ  溝部、  ３ａ〜３ｉ翼部、４ａ〜４ｄ  翼先端部、  ５ａ〜５ｄ  かしめ部、  ６ａ〜６ｈ  補強リング、７ａ〜７ｄ、溝先端部、  ８  第一のかしめ治具、  ９  第二のかしめ治具、  １０  切欠形状部。
【図１】
0003791407.tif 000002
【図２】
0003791407.tif 000003
【図３】
0003791407.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003791407.tif 000008
【図８】
0003791407.tif 000009
【図９】
0003791407.tif 000010
【図１０】
0003791407.tif 000011
【図１１】
0003791407.tif 000012
【図１２】
0003791407.tif 000013
【図１３】
0003791407.tif 000014
【図１４】
0003791407.tif 000015
【図１５】
0003791407.tif 000016
【図１６】
0003791407.tif 000017