JP2008111393A - Centrifugal fan and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エアコン等の空調機器等に使用される遠心ファン及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a centrifugal fan used in an air conditioner such as an air conditioner, and a manufacturing method thereof.
遠心ファンは、1つの軸線周りに間隔を空けて配置される複数の羽根部材を2つの支持板で挟み込んだ形状をしてなり、その製造方法としては、金型費用や成形コストの削減等の製造上の利点を重視し、予め支持板の一方に羽根部材を一体に成形して半製品とし、この半製品における羽根部材の端部に、別体の支持板を超音波溶着、レーザー溶着や溶剤溶着等の手法により後付けするのが一般的である(例えば、特許文献1参照。)。
図8は、遠心ファンの一例であるターボファン20の斜視図である。このターボファン20は、複数の羽根部材21を一方の支持板としてなる主板22と共に一体成形した半製品20aと、他方の支持板としてなるシュラウド(吸込みリング)23とからなり、これらを超音波溶着することにより形成されている。
FIG. 8 is a perspective view of a
詳細には、図9の斜視図に示すように、半製品20aにおける羽根部材21の端部21aをシュラウド23の接合面23aに仮組みし、次いで、仮組みしたターボファン20のシュラウド23を図示せぬ台座に載置すると共に、図10の斜視図に斜線で示すような超音波溶着機ホーン(以下、「ホーン」という。)Hを用いて羽根部材21の端部21aをシュラウド23の接合面23aに超音波溶着させる。
In detail, as shown in the perspective view of FIG. 9, the
更に詳細には、図11の要部拡大斜視図に示すように、ホーンHにより主板22に超音波振動エネルギEwを与えつつ圧力Pを加える。主板22に与えられる超音波振動エネルギEwは、主板22中に矢印で示すような超音波振動を与え、この超音波振動が羽根部材21中を伝播して端部21aにまで達する。これにより、羽根部材21の端部21aが超音波振動エネルギEwによって溶融し、更に、ホーンHから加わる圧力Pが、この溶融した端部21aをシュラウド23の接合面23aに押圧させるため、羽根部材21の端部21aとシュラウド23の接合面23aとが溶着接合されることになる。
More specifically, as shown in the enlarged perspective view of the main part in FIG. 11, the pressure P is applied while applying ultrasonic vibration energy Ew to the
なお、羽根部材21の端部21aと、シュラウド23の接合面23aとにはそれぞれ、溶融を促進させるために、図12(a)に示すように、二筋の突状の溶着用ビードb1と、一筋の突状の溶着用ビードb2とが一体に設けられている。
In order to promote melting, the
この場合、羽根部材21の端部21aまで達した振動エネルギEwは、ビードb1に集中し、当該ビードb1と対向するシュラウド23の接合面23aに摩擦熱を発生させるため、ビードb1の溶融を起点とした周辺樹脂の溶融により、図12(b)に示すように、羽根部材21の端部21aと、シュラウド23の接合面23aとの相互間は更に強固に溶着される。
In this case, the vibration energy Ew reaching the
ところで、近年、より高性能化な遠心ファンの需要が高まっていることから、羽根部材の形状を三次元的に変化させることにより性能の向上を図る必要が生じている。 By the way, since the demand for higher performance centrifugal fans has increased in recent years, it has become necessary to improve the performance by changing the shape of the blade members three-dimensionally.
これに対し、羽根部材の形状を複雑化すれば、金型成形後の離型時に、製品と金型が干渉する問題が生じる。そこで、離型時の製品と金型との干渉を防止すべく、成形機に用いられる金型にスライド機構を設けたもの等が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、遠心ファンの更なる性能向上を図るに当たっては、羽根部材の三次元的な羽根面の形状には際限がない。このため、金型にスライド機構を設ける従来技術にあっても、羽根部材の羽根面の形状如何によっては、必ずしも、支持板と羽根部材とを一体成形できないことがある。 However, when further improving the performance of the centrifugal fan, the shape of the three-dimensional blade surface of the blade member is not limited. For this reason, even in the prior art in which the slide mechanism is provided in the mold, the support plate and the blade member may not necessarily be integrally formed depending on the shape of the blade surface of the blade member.
こうした場合、羽根部材及び2つの支持板をそれぞれ独立した3つの部品として予め別途成形し、羽根部材の両端部をそれぞれ各支持板に接合させるのが一般的である。 In such a case, the blade member and the two support plates are generally separately formed in advance as three independent parts, and both end portions of the blade member are generally joined to the respective support plates.
ところが、こうした接合方法を用いれば、初めに羽根部材と一方の支持板とを仮組みして超音波溶着により半製品としたのち、この半製品に更に他方の支持板を仮組みして再び超音波溶着する必要があり、溶着に要する作業工程が増えるという問題がある。 However, if such a joining method is used, the blade member and one support plate are first temporarily assembled to form a semi-finished product by ultrasonic welding, and then the other support plate is further temporarily assembled to the semi-finished product and then super-fitted again. There is a problem that it is necessary to perform sonic welding, and the number of work steps required for welding increases.
しかも、羽根部材、主板及びシュラウドの3つの部品をそれぞれ個々に溶着する場合には、予め羽根部材と主板とを一体成形して半製品としておき、この半製品における羽根部材の端部にシュラウドを超音波溶着する場合に比べて溶着箇所が増えるため、遠心ファン全体としての強度及び寸法精度を確保し難くなるという問題もある。 Moreover, when the three parts of the blade member, the main plate, and the shroud are individually welded, the blade member and the main plate are integrally molded in advance as a semi-finished product, and a shroud is attached to the end of the blade member in the semi-finished product. Since the number of welding locations increases compared to the case of ultrasonic welding, there is a problem that it is difficult to ensure the strength and dimensional accuracy of the entire centrifugal fan.
本発明の解決すべき課題は、様々な形状の羽根部材を採用することにより性能の向上を図ることを目的として羽根部材と2つの支持板との3つの部品をそれぞれ個々に溶着させるにあたり、羽根部材と2つの支持板との3つの部品の組み付け接合に要する作業工程を削減することができ、しかも、従来のように羽根部材と2つの支持板との3つの部品を個々に仮組みして溶着する場合に比べて強度及び寸法精度の向上を図れる遠心ファン及びその製造方法を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is that the three components of the blade member and the two support plates are welded individually for the purpose of improving the performance by adopting the blade members of various shapes. The work process required for assembling and joining the three parts of the member and the two support plates can be reduced, and the three parts of the blade member and the two support plates can be temporarily assembled individually as in the past. An object of the present invention is to provide a centrifugal fan capable of improving strength and dimensional accuracy as compared with the case of welding and a manufacturing method thereof.
本発明の遠心ファンは、1つの軸線周りに間隔を空けて配置されると共に、各々当該軸線方向に互いに対抗する2つの端部を有する複数の羽根部材と、前記羽根部材の前記2つの端部にそれぞれ当該羽根部材を挟み込むように繋がる2つの支持板とを備え、前記羽根部材の前記2つの端部の一方と前記2つの支持板の一方との相互間及び前記羽根部材の前記2つの端部の他方と前記2つの支持部材の他方との相互間にそれぞれ溶着部を有する遠心ファンであって、前記2つの支持板の少なくとも一方は、当該支持板を貫通する貫通孔を有し、前記羽根部材の前記2つの端部のうち、前記貫通孔と対向する端部は、前記貫通孔を貫通する突起を有し、この突起の先端は、前記一方の支持板の前記貫通孔を貫通した部分に、当該突起からの溶融変形により前記一方の支持板と溶着して新たな溶着部を形成する溶融変形部を有することを特徴とするものである。 The centrifugal fan of the present invention is arranged with a space around one axis and a plurality of blade members each having two ends facing each other in the axial direction, and the two ends of the blade member Two support plates that are connected so as to sandwich the blade member, respectively, between one of the two end portions of the blade member and one of the two support plates, and the two ends of the blade member. A centrifugal fan having a welded portion between the other of the two portions and the other of the two support members, wherein at least one of the two support plates has a through-hole penetrating the support plate, Of the two ends of the blade member, the end facing the through hole has a protrusion that penetrates the through hole, and the tip of the protrusion penetrates the through hole of the one support plate. In part, the melting change from the protrusion It is characterized in that it has a melting deformation portion forming a new welding unit supporting plate and welding of the one by.
本発明の遠心ファンにおいては、羽根部材と支持板との相互間の溶着部は、超音波振動エネルギ又はそれに類する振動エネルギにより接合されるものであればよく、羽根部材及び支持板の形状も、遠心ファンとしての機能が確保されれば特に限定されない。また、本発明の遠心ファンには、例えば、ターボファン、シロッコファン等が挙げられる。 In the centrifugal fan of the present invention, the welded portion between the blade member and the support plate may be joined by ultrasonic vibration energy or vibration energy similar thereto, and the shapes of the blade member and the support plate are If the function as a centrifugal fan is ensured, it will not be specifically limited. Examples of the centrifugal fan of the present invention include a turbo fan and a sirocco fan.
本発明の遠心ファンにおいて、前記支持板は、前記貫通孔の開口縁部に沿って切り欠かれて前記溶融変形部を埋設された段部を備えることが好ましい。 In the centrifugal fan of the present invention, it is preferable that the support plate includes a stepped portion that is notched along an opening edge portion of the through hole and in which the melt deformed portion is embedded.
本発明の遠心ファンの製造方法は、1つの軸線周りに間隔を空けて配置されると共に、各々当該軸線方向に互いに対抗する2つの端部を有する複数の羽根部材と、前記羽根部材の前記2つの端部にそれぞれ仮組み可能な2つの支持板とを用い、前記羽根部材と前記2つの支持板とを仮組みし、前記2つの支持板の一方に振動エネルギを与えつつ圧力を加えて前記2つの支持板の他方と共に前記羽根部材を挟み込むように前記2つの支持板を前記複数の羽根部材に溶着させてなる遠心ファンの製造方法であって、前記羽根部材と前記2つの支持板とを仮組みするに当たり、前記一方の支持板に形成した当該支持板を貫通する貫通孔に、この貫通孔と対向する、前記羽根部材の前記2つの端部の一方に一体に形成した突起を貫通させて、当該突起の先端を前記一方の支持板から露出させ、次いで、前記2つの支持板を前記複数の羽根部材に溶着させるに当たり、前記突起の先端に振動エネルギを与えつつ圧力を加えて、前記一方の支持板から遠い前記他方の支持板と、前記羽根部材の前記2つの端部の他方とを溶着させると同時に、又は、溶着させた後に、前記突起の先端に振動エネルギを与えつつ圧力を加えて、前記突起を溶融させて当該突起の先端を前記一方の支持板に溶着させ、更に、前記一方の支持板に振動エネルギを与えつつ圧力を加えて当該一方の支持板と前記羽根部材の前記一方の端部とを溶着させることを特徴とするものである。 The method of manufacturing a centrifugal fan according to the present invention includes a plurality of blade members that are arranged at intervals around one axis and each have two end portions that oppose each other in the axial direction, and the two of the blade members. Two support plates that can be temporarily assembled at each of the two ends, the blade member and the two support plates are temporarily assembled, and pressure is applied while applying vibration energy to one of the two support plates. A centrifugal fan manufacturing method in which the two support plates are welded to the plurality of blade members so as to sandwich the blade members together with the other of the two support plates, the blade member and the two support plates being In temporarily assembling, a protrusion formed integrally with one of the two end portions of the blade member facing the through hole is passed through a through hole that penetrates the support plate formed on the one support plate. The protrusion When the tip is exposed from the one support plate, and then the two support plates are welded to the plurality of blade members, pressure is applied while applying vibration energy to the tips of the protrusions, At the same time as or after welding the other end of the far support plate and the other end of the blade member, pressure is applied while applying vibration energy to the tip of the projection, and the projection The tip of the projection is welded to the one support plate, and pressure is applied while applying vibration energy to the one support plate, and the one end portion of the one support plate and the blade member. And are welded.
また、本発明の製造方法にあっては、前記一方の支持板における前記貫通孔の開口縁部に沿って切り欠いた段部を形成し、当該段部に、前記突起から溶融変形した部分を埋設することが好ましい。 Further, in the manufacturing method of the present invention, a stepped portion is formed along the opening edge of the through hole in the one support plate, and a portion melted and deformed from the protrusion is formed on the stepped portion. It is preferable to embed.
更に、本発明の製造方法にあっては、前記突起の先端に溝部を形成し、当該溝部を起点に前記突起の溶融変形を拡大させることが好ましい。 Furthermore, in the manufacturing method of the present invention, it is preferable that a groove is formed at the tip of the protrusion, and the melt deformation of the protrusion is expanded from the groove.
なお、本発明の製造方法において、前記突起を溶融させて当該突起の先端を前記一方の支持板に溶着させるに当たっては、前記他方の支持板と前記羽根部材の他方の端部との溶着と共に連続的に行なってもよいし、当該溶着後において、前記突起の先端に振動エネルギを与えつつ圧力を加えることにより行ってもよい。即ち、前記突起の先端に振動エネルギを与えつつ圧力を加えて当該一方の支持板から遠い他方の支持板と前記羽根部材の他方の端部とを溶着する工程と、前記突起の先端と共に前記一方の支持板に振動エネルギを与えつつ圧力を加えて当該一方の支持板と前記羽根部材の一方の端部とを溶着する工程とは、連続的に行っても、断続的に行ってもよい。 In the manufacturing method of the present invention, when the projection is melted and the tip of the projection is welded to the one support plate, the projection is continuous with the welding of the other support plate and the other end of the blade member. Alternatively, after the welding, the pressure may be applied while applying vibration energy to the tip of the protrusion. That is, applying pressure while applying vibration energy to the tip of the projection to weld the other support plate far from the one support plate and the other end of the blade member; The step of applying pressure while applying vibration energy to the support plate to weld the one support plate and the one end of the blade member may be performed continuously or intermittently.
また、本発明の製造方法においても、羽根部材と支持板との相互間は、超音波振動エネルギ又はそれに類する振動エネルギにより接合されるものであればよく、羽根部材及び支持板の形状も、振動エネルギを伝播できるものであれば特に限定されない。更に、製造可能な遠心ファンにも、例えば、ターボファン、シロッコファン等が挙げられる。 In the manufacturing method of the present invention, the blade member and the support plate may be joined to each other by ultrasonic vibration energy or similar vibration energy. There is no particular limitation as long as it can propagate energy. Further, examples of the centrifugal fan that can be manufactured include a turbo fan and a sirocco fan.
本発明の遠心ファンは、2つの支持板の少なくとも一方が、当該支持板を貫通する貫通孔を有し、前記羽根部材の前記2つの端部のうち、前記貫通孔と対向する端部は、前記貫通孔を貫通する突起を有し、この突起の先端は、前記一方の支持板の前記貫通孔を貫通した部分に、当該突起からの溶融変形により前記一方の支持板と溶着して新たな溶着部としてなる溶融変形部を有するから、性能向上を目的に複雑な形状の羽根部材を採用したことにより、羽根部材と2つの支持板との3つの部品を個々に仮組みして接合せざるを得ない場合であっても、本発明に係る上記構成は、羽根部材と2つの支持板とを一体に仮組みした後、支持板を貫通する前記突起の先端に振動エネルギを与えつつ圧力を加え、更に前記一方の支持板に振動エネルギを与えつつ圧力を加えることで実現できる。 In the centrifugal fan of the present invention, at least one of the two support plates has a through hole penetrating the support plate, and of the two end portions of the blade member, the end portion facing the through hole is: A protrusion penetrating the through hole, and a tip of the protrusion is welded to the one support plate by a melt deformation from the protrusion at a portion passing through the through hole of the one support plate. Because it has a melt-deformed part that serves as a welded part, the use of a blade member with a complex shape for the purpose of improving performance makes it necessary to temporarily assemble and join the three parts of the blade member and the two support plates individually. Even if the above-mentioned configuration according to the present invention is not obtained, after the blade member and the two support plates are temporarily assembled together, the pressure is applied while applying vibration energy to the tip of the projection penetrating the support plate. In addition, vibration energy is applied to the one support plate. It can be realized by adding Etsutsu pressure.
このため、本発明の遠心ファンによれば、羽根部材と2つの支持板との3つの部品を個々に仮組みして接合する場合であっても、3つの部品を一度に仮組みした状態で溶着することにより製造できるため、従来と比べて組み付け接合に要する作業工程の削減により、生産性が高く、生産コストの抑制も図れた遠心ファンを提供できる。 For this reason, according to the centrifugal fan of the present invention, even when the three parts of the blade member and the two support plates are individually temporarily assembled and joined, the three parts are temporarily assembled at a time. Since it can be manufactured by welding, a centrifugal fan with high productivity and reduced production cost can be provided by reducing the number of work steps required for assembly and joining as compared with the conventional case.
しかも、本発明の遠心ファンは、従来のように、一方の支持板に与えた振動エネルギを羽根部材を介して他方の支持板に伝播させるのではなく、羽根部材の端部に設けた突起を介して2つの支持板それぞれに直接振動エネルギを伝播させることにより実現可能な構成であるから、羽根部材と2つの支持板との3つの部品を溶着するに当たっては、支持板を貫通する前記突起の先端に振動エネルギを与えつつ圧力を加える場合と、更に前記一方の支持板に振動エネルギを与えつつ圧力を加える場合との各段階を経て確実に溶着されることになり、前記一方の支持板側における部分的な溶着不足や過剰な溶着を生じることなく、従来に比べて、当該一方の支持板側における溶着強度の向上が図られ、更に、突起を貫通孔に挿入又は嵌合させて位置決めされたことにより当該一方の支持板側における寸法精度の向上が図られた遠心ファンを提供できる。 Moreover, the centrifugal fan of the present invention does not propagate the vibration energy applied to one support plate to the other support plate via the blade member as in the prior art, but has a protrusion provided at the end of the blade member. Therefore, when welding the three parts of the blade member and the two support plates, the projections penetrating the support plate are not provided. When the pressure is applied while applying vibration energy to the tip, and further when the pressure is applied while applying vibration energy to the one support plate, the one support plate side is surely welded. In this case, the welding strength on the one support plate side is improved as compared with the conventional one without causing insufficient partial welding or excessive welding, and the protrusion is inserted or fitted into the through hole. Improvement in dimensional accuracy of the one of the support plate side by fit the can provide a centrifugal fan that is achieved.
また、本発明の遠心ファンの製造方法によれば、羽根部材と2つの支持板とを仮組みするに当たり、2つの支持板の一方に形成した貫通孔に、この貫通孔と対向する、前記羽根部材の前記2つの端部の一方に一体に形成した突起を貫通させて、当該突起の先端を前記一方の支持板から露出させ、次いで、前記2つの支持板を前記複数の羽根部材に溶着させるに当たり、前記突起の先端に振動エネルギを与えつつ圧力を加えて、前記一方の支持板から遠い前記2つの支持板の他方と前記羽根部材の前記2つの端部の他方とを溶着させると同時に、又は、溶着させた後に、前記突起の先端に振動エネルギを与えつつ圧力を加えて、前記突起を溶融させて当該突起の先端を前記一方の支持板に溶着させ、更に、前記一方の支持板に振動エネルギを与えつつ圧力を加えて当該一方の支持板と前記羽根部材の前記一方の端部とを溶着するため、従来のように、一方の支持板に羽根部材を仮組みして溶着する工程と、他方の支持板を更に仮組みして溶着する工程との2つの作業工程を経る必要がない。 In addition, according to the centrifugal fan manufacturing method of the present invention, when the blade member and the two support plates are temporarily assembled, the blade is opposed to the through hole formed in one of the two support plates. A protrusion formed integrally with one of the two end portions of the member is passed through, the tip of the protrusion is exposed from the one support plate, and then the two support plates are welded to the plurality of blade members. At the same time, pressure is applied while applying vibration energy to the tip of the projection to weld the other of the two support plates far from the one support plate and the other of the two end portions of the blade member, Alternatively, after welding, pressure is applied while applying vibration energy to the tip of the projection, the projection is melted, and the tip of the projection is welded to the one support plate. Giving vibration energy In order to weld the one support plate and the one end portion of the blade member while applying pressure, the step of temporarily assembling the blade member to one support plate and welding the other, There is no need to go through two work steps, a step of further temporarily assembling and welding the support plate.
従って、本発明の製造方法によれば、羽根部材と2つの支持板との3つの部品を個々に仮組みして接合する場合であっても、3つの部品を一度に仮組した状態で溶着できるため、従来と比べて組み付け接合に要する作業工程が削減されることにより、生産性が向上し、生産コストの抑制も図ることができる。 Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, even when the three parts of the blade member and the two support plates are individually temporarily assembled and joined, the three parts are welded in a temporarily assembled state at a time. Therefore, productivity can be improved and production cost can be reduced by reducing the work steps required for assembly and joining as compared with the prior art.
しかも、本発明の製造方法は、従来のように、一方の支持板に与えた振動エネルギを羽根部材を介して他方の支持板に伝播させるのではなく、羽根部材の端部に設けた突起を介して2つの支持板それぞれに直接振動エネルギを伝播させるから、羽根部材と2つの支持板との3つの部品を溶着するに当たっては、支持板を貫通する前記突起の先端に振動エネルギを与えつつ圧力を加える場合と、更に前記一方の支持板に振動エネルギを与えつつ圧力を加える場合との各段階を経て確実に溶着されることになり、前記一方の支持板側における部分的な溶着不足や過剰な溶着を生じることなく、従来に比べて、当該一方の支持板側における溶着強度の向上を図ることができ、更に、突起を貫通孔に挿入又は嵌合させて位置決めできることにより、当該一方の支持板側における寸法精度の向上を図ることができる。 Moreover, in the manufacturing method of the present invention, the vibration energy applied to one support plate is not propagated to the other support plate via the blade member as in the prior art, but a protrusion provided at the end of the blade member is used. Since vibration energy is directly propagated to each of the two support plates through the two support plates, when welding the three parts of the blade member and the two support plates, pressure is applied while applying vibration energy to the tip of the protrusion penetrating the support plate. And when the pressure is applied while applying vibration energy to the one support plate, the welding is surely performed, and partial welding shortage or excess on the one support plate side is achieved. As compared with the prior art, it is possible to improve the welding strength on the one support plate side, and further, the protrusion can be inserted or fitted into the through-hole and positioned. It is possible to improve the dimensional accuracy of one of the support plate side.
以下、図面を参照して、本発明の遠心ファン及びその製造方法を詳細に説明する。 Hereinafter, a centrifugal fan and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1(a),(b)はそれぞれ、本発明の一形態であるターボファン10の斜視図及び同形態を反転させた状態の側面図であり、図2は、図1(b)のターボファン10を分解した状態の斜視図である。
1 (a) and 1 (b) are a perspective view of a
ターボファン10は、熱可塑性樹脂からなり、図1に示すように、軸線O周りに間隔を空けて配置される7つの羽根部材11と、羽根部材11を挟み込むように繋がる主板12及びシュラウド13とを備える。
The
羽根部材11はそれぞれ、熱可塑性樹脂からなり、図2の一部に例示するように、2つの端部11a,11bを有し、ターボファンの性能向上を図ることを目的に、三次元的な羽根面形態をしている。
Each of the
主板12は、羽根部材11と同一の熱可塑性樹脂からなり、羽根部材11の一方の端部11aに繋がる一方の支持板である。主板12は、円盤状であって、その中心(軸線O)付近が***して突状部分12pを形成し、この突状部分12pには電動機のシャフトを固定するボスBが設けられている。
The
シュラウド13は、羽根部材11と同一の熱可塑性樹脂からなり、羽根部材11の他方の端部11bに繋がる他方の支持板である。シュラウド13は、その中心付近に空気の吸い込み口Aを形成する環状の絞り形状である。
The
遠心ファン10を製造するに当たっては、羽根部材11と、主板12及びシュラウド13の3つの部品を予め一体に仮組みし、主板12に振動エネルギEwを与えつつ圧力Pを加えて羽根部材11の端部11a,11bをそれぞれ、対向する主板12及びシュラウド13に溶着させる。
In manufacturing the
このため、遠心ファン10は、図1(b)に示す1つの羽根部材11に例示するように、羽根部材11の一方の端部11aと主板12との相互間及び羽根部材11の他方の端部11bとシュラウド13との相互間にそれぞれ溶着部M1,M2を有する。
For this reason, the
ここで、図面を参照して、ターボファン10の製造方法を説明する。
Here, a method of manufacturing the
図3は、羽根部材11、主板12及びシュラウド13を一体に仮組みする際の手順を示す斜視図である。また、図4は、羽根部材11と主板12とを仮組みした状態を拡大して示す斜視図であり、図5は、仮組みした状態のターボファン10を、ホーンHを用いて超音波溶着させる状態を示す斜視図である。更に、図6は、仮組みした状態のターボファン10を加圧すると共に超音波振動エネルギEwを与えたときの状態を例示する要部断面図である。加えて、図7(a),(b)はそれぞれ、羽根部材11の突起11cからの溶融変形の動きを説明する要部拡大断面図及び羽根部材11の溶融変形部11eを超音波振動エネルギEwの伝播経路と共に示す要部拡大断面図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a procedure when the
主板12には、図3に示すように、この主板12を貫通する貫通孔12Aが形成されている。そして主板12には更に、貫通孔12Aの開口縁部に沿って切り欠いた段部12sが形成されている。
As shown in FIG. 3, the
これに対し、羽根部材11の一方の端部11aには、貫通孔12Aを貫通する突起11cが一体に形成されている。そして羽根部材11の他方の端部11bには、シュラウド13の接合面13aに一体形成した凸部13pと嵌合する凹部11dが形成されている。
On the other hand, a
これにより、羽根部材11と主板12との相互間は、羽根部材11の突起11cを主板12に形成した貫通孔12Aに貫通させて、図4に示すように、当該突起11cの先端を主板12から露出させるように仮組みされる一方、羽根部材11とシュラウド13との相互間は、図6に示すように、羽根部材11の凹部11dにシュラウド13の凸部13pを嵌合させることにより仮組みされる。
Thereby, between the
次いで、図5に示すように、仮組みしたターボファン10の主板12側から、ホーンHを接近させて羽根部材11と主板12との相互間及び羽根部材11とシュラウド13との相互間をそれぞれ超音波溶着する。
Next, as shown in FIG. 5, from the
このとき、仮組みした羽根部材11の突起11cの先端は、図6に示すように、主板12の外表面12fからΔxだけ突出した状態で当該外表面12fから露出しているため、主板12に接近したホーンHは、主板12そのものとは接触することなく、羽根部材11の突起11cにのみ接触し、突起11cの先端に集中的に超音波振動エネルギEwを与えつつシュラウド13に向かう圧力Pを加える。
At this time, the tip of the
この結果、ホーンHからの超音波振動エネルギEwは、図6の矢印に示すように、羽根部材11中のみを伝播して、シュラウド13の凸部13pと嵌合しつつ接合面13aに接触する端部11bに達し、更に、ホーンHからの圧力Pも、羽根部材11中のみを伝わって当該端部11bがシュラウド13の接合面13a及び凸部13pを押圧するため、シュラウド13を保持する図示せぬ台座からの反力と合せて仮組みしたターボファン10を加圧状態で挟持する。
As a result, the ultrasonic vibration energy Ew from the horn H propagates only through the
これにより、羽根部材11の端部11bとシュラウド13との相互間は、突起11cから直接伝播される超音波振動エネルギEwと圧力Pとに基づく超音波溶着により一体に接合され、羽根部材11の端部11bとシュラウド13の接合面13aとの相互間及び、凹部11dと凸部13pとの相互間が、溶着部M2としてなる。
As a result, the
その後、ターボファン10を仮組み状態のまま、上記接合から連続又は断続して、ホーンHを用いて突起11cの先端に更に超音波振動エネルギEwを与えつつ圧力Pを加えると、突起11cは、図7(a)に示すように、ホーンHによる継続的な加圧で矢印Dに示す方向に溶融変形を開始する。
After that, when the pressure is applied while applying the ultrasonic vibration energy Ew to the tip of the
図7(a)に示す突起11cからの溶融変形は、主板12における、貫通孔12Aの外表面12fに、貫通孔12Aの開口縁部に沿って切り欠いた段部12sが形成されているため、図7(b)に示すように、段部12sを埋没させるように変形し、主板12と溶着してなる溶融変形部11eを形成する。
The melt deformation from the
これにより、羽根部材11と主板12との相互間は、先ず、超音波振動エネルギEwと圧力Pとによって突起11cの先端から溶融した溶融変形部11eが主板12の外表面12fに溶着することにより、一体に接合され、本来の溶着部M1と異なる新たな溶着部M3を形成する。しかも、本形態に係る突起11cの先端には、図3,4に示すように、突起11cの長手方向に沿って伸びる一筋の溝部11gが形成されている。この溝部11gによれば、当該溝部11gを起点に突起11cの溶融変形を、段部12sを埋没させるように拡大させることができる。
As a result, the
更に、突起11cからの溶融変形が進行し、図7(b)に示すように、突起11cの先端面と、主板12の外表面12fとが同一の表面レベルに達すれば、ホーンHは、突起11cの先端が完全に溶融して主板12の外表面12fよりも低い位置にある場合には、主板12に、図7(b)の矢印に示すように、超音波振動エネルギEwを与えつつ圧力Pを加え、又は、突起11cの先端が完全に溶融せずに主板12の外表面12fと同一の表面レベルにある場合には、突起11cと共に主板12に、図7(b)の矢印に示すように、超音波振動エネルギEwを与えつつ圧力Pを加える。
Furthermore, if the melt deformation from the
このようにホーンHを介して超音波振動エネルギEwと圧力Pとを加え続ければ、超音波振動エネルギEwが羽根部材11の端部11aと主板12の裏面12rにおける貫通孔12Aの開口縁部付近との相互間に集中すると共に、主板12がホーンHと羽根部材11の端部11aとにより加圧状態に挟持される。
If the ultrasonic vibration energy Ew and the pressure P are continuously applied through the horn H in this way, the ultrasonic vibration energy Ew is near the opening edge of the through
これにより、上記溶着部M3が形成されるのに引き続き、羽根部材11の端部11aと主板12の裏面12rとの相互間が超音波溶着により一体に接合され、本来の溶着部M1としてなる。
Thus, following the formation of the weld portion M3, the
特に、本形態に係る主板12の裏面12rには、図7に示すように、羽根部材11の端部11aと対向する位置にそれぞれ、一筋の突状の溶着用ビードb3が一体に形成されている。この場合、主板12に与えられた振動エネルギEwは、溶着用ビードb3に集中し、当該溶着用ビードb3と対向する羽根部材11の端部11aに摩擦熱を発生させるため、ビードb3の溶融を起点とした周辺樹脂の溶融により、羽根部材11の端部11aと、主板12の裏面12rとの相互間は更に強固に溶着される。
In particular, on the
上述したように、本発明に従う遠心ファン10では、主板12及びシュラウド13のうちの主板12が、当該主板12を貫通する貫通孔12Aを有し、また、貫通孔12Aと対向する端部11aが、貫通孔12Aを貫通する突起11cを有しており、更に、この突起11cの先端は、主板12の貫通孔12Aを貫通した部分に、当該突起11cからの溶融変形により主板12と溶着して新たな溶着部M3を形成する溶融変形部11eを一体に有するから、性能向上を目的に複雑な形状の羽根部材11を採用したことにより、羽根部材11と主板12及びシュラウド13との3つの部品を個々に仮組みして接合せざるを得ない場合であっても、本発明に係る上記構成は、羽根部材11と主板12及びシュラウド13を一体に仮組みした後、主板12を貫通する突起11cの先端に超音波振動エネルギEwを与えつつ圧力Pを加え、更に主板12に(突起11cの先端が溶融により主板12の外表面と表面レベルが同一である場合には突起11cと共に)超音波振動エネルギEwを与えつつ圧力Pを加えることで実現できる。
As described above, in the
このため、遠心ファン10によれば、羽根部材11と主板12及びシュラウド13との3つの部品を個々に仮組みして接合する場合であっても、3つの部品を一度に仮組みした状態で溶着することにより製造できるため、従来と比べて組み付け接合に要する作業工程の削減により、生産性が高く、生産コストの抑制も図れた遠心ファンを提供できる。
For this reason, according to the
しかも、遠心ファン10は、従来のように、主板12に与えた超音波振動エネルギEwを羽根部材11を介してシュラウド13に伝播させるのではなく、羽根部材11の端部11aに設けた突起11cを介して主板12及びシュラウド13それぞれに直接超音波振動エネルギEwを伝播させることにより実現可能な構成であるから、羽根部材11と主板12及びシュラウド13との3つの部品を溶着するに当たっては、主板12を貫通する突起11cの先端に超音波振動エネルギEwを与えつつ圧力Pを加える場合と、更に主板12に(突起11cの先端が完全に溶融してない場合には突起11cと共に)超音波振動エネルギEwを与えつつ圧力Pを加える場合との各段階を経て確実に溶着されることになり、主板12側における部分的な溶着不足や過剰な溶着を生じることなく、従来に比べて、主板12側における溶着強度の向上が図られ、更に、突起11cを貫通孔12Aに挿入又は嵌合させて位置決めされたことにより主板12側における寸法精度の向上が図られた遠心ファンを提供できる。
Moreover, the
また、上述の製造方法によれば、羽根部材11と主板12及びシュラウド13とを仮組みに当たり、主板12に形成した貫通孔12Aに、この貫通孔12Aと対向する、羽根部材11の端部11aに一体に形成した突起11cを貫通させて、当該突起11cの先端を主板12から露出させ、次いで、主板12及びシュラウド13を複数の羽根部材11に溶着させるに当たり、突起11cの先端に超音波振動エネルギEwを与えつつ圧力Pを加えて、当該主板12から遠いシュラウド13と羽根部材11の端部11bとを溶着させると同時に、又は、溶着させた後に、突起11cの先端に超音波振動エネルギEwを与えつつ圧力Pを加えて、突起11cを溶融させて当該突起11cの先端を主板12の外表面12fに溶着させ、更に、主板12に(突起11cの先端が溶融により主板12の外表面と表面レベルが同一である場合には突起11cと共に)超音波振動エネルギEwを与えつつ圧力Pを加えて当該主板12と羽根部材11の端部11aとを溶着させるため、従来のように、主板12に羽根部材11を仮組みして溶着する工程と、シュラウド13を更に仮組みして溶着する工程との2つの作業工程を経る必要がない。
Further, according to the manufacturing method described above, the
従って、上述の製造方法によれば、羽根部材11と主板12及びシュラウド13との3つの部品を個々に仮組みして接合する場合であっても、3つの部品を一度に仮組した状態で溶着できるため、従来と比べて組み付け接合に要する作業工程が削減されることにより、生産性が向上し、生産コストの抑制も図ることができる。
Therefore, according to the above-described manufacturing method, even when the three parts of the
しかも、上述の製造方法は、従来のように、主板12に与えた超音波振動エネルギEwを羽根部材11を介してシュラウド13に伝播させるのではなく、羽根部材11の端部11aに設けた突起11cを介して主板12及びシュラウド13それぞれに直接超音波振動エネルギEwを伝播させるから、羽根部材11と主板12及びシュラウド13の3つの部品を溶着するに当たっては、主板12を貫通する突起11cの先端に超音波振動エネルギEwを与えつつ圧力Pを加える場合と、更に主板12に(突起11cの先端が溶融により主板12の外表面と表面レベルが同一である場合には突起11cと共に)超音波振動エネルギEwを与えつつ圧力Pを加える場合との各段階を経て確実に溶着されることになり、主板12側における部分的な溶着不足や過剰な溶着を生じることなく、従来に比べて、主板12側における溶着強度の向上を図ることができ、更に、突起11cを貫通孔12Aに挿入又は嵌合させて位置決めできることにより、主板12側における寸法精度の向上を図ることができる。
Moreover, the above-described manufacturing method does not propagate the ultrasonic vibration energy Ew applied to the
上述したところは、本発明の好適な形態であるが、当業者によれば、特許請求の範囲内で種々の変更を加えることができる。例えば、突起11cは一筋の突起であったが、かかる突起11cは間欠的に設けてもよい。
The above is the preferred embodiment of the present invention, but various modifications can be made within the scope of the claims by those skilled in the art. For example, the
また、羽根部材11の端部11bと、シュラウド13の接合面13aとを溶着させる構成は、図11及び図12で説明した構成等、目的や用途等に応じて適宜変更することができる。更に、ホーンHは、主板12の外表面12fがほぼ平坦であることから、主板12側から接近させているが、シュラウド13側から接近させてもよく、この場合、突起11cを羽根部材11のシュラウド13の方向に位置する端部11bに形成すると共に、貫通孔12Aをシュラウド13に形成することが好ましい。
Moreover, the structure which welds the
加えて、本発明は、図8等で説明した比較的平面な形状の羽根部材を有する遠心ファン及びその製造方法としても採用できる。 In addition, the present invention can also be employed as a centrifugal fan having a relatively flat blade member described in FIG.
エアコンに代表される空調機器等以外にも、ボイラーの給排機、自動車等の抵抗の多いダクトにおける給排機、化学工業、鉄鋼業、半導体工場等の各種工場で発生するガスの洗浄用給排機、又は、下水処理場・汚水処理場等で発生するガスの洗浄用給排機等に採用される遠心ファン及びその製造方法として利用することができる。 In addition to air-conditioning equipment such as air conditioners, supply / exhaust equipment for boilers, supply / exhaust equipment for ducts with high resistance such as automobiles, and supply for cleaning gases generated in various industries such as the chemical industry, steel industry, and semiconductor factories The present invention can be used as a centrifugal fan employed in a drainage machine, a supply / exhaust machine for cleaning gas generated in a sewage treatment plant, a sewage treatment plant, or the like, and a manufacturing method thereof.
10 ターボファン(遠心ファン)
11 羽根部材
11a 羽根部材の端部の一方
11b 羽根部材の端部の他方
11c 突起
11d シュラウド仮組み用凹部
11e 溶融変形部
11g 溝部
12 主板(一方の支持板)
12A 貫通孔
12f 主板外表面
12r 主板裏面
12s 溶融変形部埋設用段部
13 シュラウド(他方の支持板)
13a シュラウドの接合面
13p 羽根部材仮組み用凸部
b1,b2,b3 溶着用ビード
Ew 超音波振動エネルギ
H 超音波溶着機ホーン
M1,M2 溶着部
P 圧力
10 Turbo fan (centrifugal fan)
11 Blade member
11a One end of the blade member
11b The other end of the blade member
11c protrusion
11d Recess for shroud temporary assembly
11e Melt deformation part
11g groove
12 Main plate (one support plate)
12A through hole
12f Main plate outer surface
12r back of main plate
12s Steps for embedding melting deformation
13 Shroud (the other support plate)
13a Shroud interface
13p Convex part for temporary assembly of blade members
b1, b2, b3 welding beads
Ew Ultrasonic vibration energy H Ultrasonic welder horn
M1, M2 weld P pressure
Claims (5)
前記羽根部材の前記2つの端部にそれぞれ当該羽根部材を挟み込むように繋がる2つの支持板とを備え、
前記羽根部材の前記2つの端部の一方と前記2つの支持板の一方との相互間及び前記羽根部材の前記2つの端部の他方と前記2つの支持部材の他方との相互間にそれぞれ溶着部を有する遠心ファンであって、
前記2つの支持板の少なくとも一方は、当該支持板を貫通する貫通孔を有し、
前記羽根部材の前記2つの端部のうち、前記貫通孔と対向する端部は、前記貫通孔を貫通する突起を有し、
この突起の先端は、前記一方の支持板の前記貫通孔を貫通した部分に、当該突起からの溶融変形により前記一方の支持板と溶着して新たな溶着部を形成する溶融変形部を有することを特徴とする遠心ファン。 A plurality of vane members that are spaced around one axis and each have two ends that oppose each other in the axial direction;
Two support plates connected so as to sandwich the blade member between the two end portions of the blade member,
Welding between one of the two ends of the blade member and one of the two support plates and between the other of the two ends of the blade member and the other of the two support members, respectively. A centrifugal fan having a section,
At least one of the two support plates has a through-hole penetrating the support plate,
Of the two ends of the blade member, the end facing the through hole has a protrusion that penetrates the through hole,
The tip of the protrusion has a melt deformation part that forms a new weld part by welding with the one support plate by melt deformation from the protrusion at a portion that penetrates the through hole of the one support plate. Centrifugal fan characterized by
前記羽根部材の前記2つの端部にそれぞれ仮組み可能な2つの支持板とを用い、
前記羽根部材と前記2つの支持板とを仮組みし、前記2つの支持板の一方に振動エネルギを与えつつ圧力を加えて前記2つの支持板の他方と共に前記羽根部材を挟み込むように前記2つの支持板を前記複数の羽根部材に溶着させてなる遠心ファンの製造方法であって、
前記羽根部材と前記2つの支持板とを仮組みするに当たり、
前記一方の支持板に形成した当該支持板を貫通する貫通孔に、
この貫通孔と対向する、前記羽根部材の前記2つの端部の一方に一体に形成した突起を貫通させて、当該突起の先端を前記一方の支持板から露出させ、
次いで、前記2つの支持板を前記複数の羽根部材に溶着させるに当たり、
前記突起の先端に振動エネルギを与えつつ圧力を加えて、前記一方の支持板から遠い前記他方の支持板と、前記羽根部材の前記2つの端部の他方とを溶着させると同時に、又は、溶着させた後に、前記突起の先端に振動エネルギを与えつつ圧力を加えて、前記突起を溶融させて当該突起の先端を前記一方の支持板に溶着させ、更に、前記一方の支持板に振動エネルギを与えつつ圧力を加えて当該一方の支持板と前記羽根部材の前記一方の端部とを溶着させることを特徴とする遠心ファンの製造方法。 A plurality of vane members that are spaced around one axis and each have two ends that oppose each other in the axial direction;
Using two support plates that can be temporarily assembled to the two ends of the blade member,
Temporarily assembling the blade member and the two support plates, applying pressure while applying vibration energy to one of the two support plates, and sandwiching the blade member together with the other of the two support plates A centrifugal fan manufacturing method in which a support plate is welded to the plurality of blade members,
In temporarily assembling the blade member and the two support plates,
In a through-hole penetrating the support plate formed on the one support plate,
The projection formed integrally with one of the two end portions of the blade member facing the through hole is penetrated, and the tip of the projection is exposed from the one support plate,
Next, in welding the two support plates to the plurality of blade members,
Pressure is applied while applying vibration energy to the tip of the protrusion, and the other support plate far from the one support plate is welded to the other of the two end portions of the blade member, or at the same time. Then, pressure is applied while applying vibration energy to the tip of the protrusion to melt the protrusion and weld the tip of the protrusion to the one support plate. Further, vibration energy is applied to the one support plate. A method of manufacturing a centrifugal fan, wherein pressure is applied while applying and the one support plate is welded to the one end of the blade member.
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