JP2025171984A - 羽根車 - Google Patents

Abstract

【課題】高い剛性を有しながらも軽量性に優れた羽根車を提供する。
【解決手段】羽根車１は、筒形状を有するハブ部３と、ハブ部３の外周面３ｏに接続される複数の翼部５と、を備えている。ハブ部３は、外周面３ｏと、内周面１１ｉと、を有する筒部１１と、円筒形状を有し、筒部１１の中央に配置されて電動機の出力軸を挿入するためのボス部１３と、筒部１１の内周面１１ｉとボス部１３の外周面１３ｏとを接続する波板形状の接続部１５と、を有している。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、羽根車に関する。

空気調和機が備える室外機および室内機のファンが知られている。ファンは、樹脂製のハブと、ハブに接続されている樹脂製の複数の翼と、釣合い重りと、を備えている。複数の翼が接続されているハブの部位は、筒部と呼ばれる。ファンのハブおよび複数の翼は、いわゆる羽根車を構成する。また、ファンは、送風機とも呼ばれる。

特開２０２１－３２１３７号公報

一般に、送風機が稼働中に、送風機が備える羽根車において、遠心荷重により筒部と翼との連結箇所で応力集中が発生し易くなる。過度な応力集中の発生は、羽根車を破損させる虞がある。そのため、ハブの剛性を高めて筒部と翼との連結箇所で発生する応力集中を緩和するために、従来の羽根車は、補強部材としてのリブを有している。リブは、ハブの底部および筒部に固定されるようにハブに設けられてファンモーターの回転軸が挿入されるハブの部位であるボス部から筒部に放射状に延びている。

しかしながら、従来の羽根車は、リブを設けることで、重量が増加する。したがって、羽根車において、高い剛性と優れた軽量性とを両立させることは極めて難しい。

そこで、本発明は、高い剛性を有しながらも軽量性に優れた羽根車を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の実施形態に係る羽根車は、筒形状を有するハブ部と、前記ハブ部の外周面に接続される複数の翼部と、を備えている。前記ハブ部は、前記外周面と、内周面と、を有する筒部と、円筒形状を有し、前記筒部の中央に配置されて電動機の出力軸を挿入するためのボス部と、前記筒部の前記内周面と前記ボス部の外周面とを接続する波板形状の接続部と、を有している。

本発明の実施形態に係る羽根車を吹出側から示す斜視図。 本発明の実施形態に係る羽根車のハブ部を示す側面図。 （Ａ）本発明の実施形態に係る羽根車の接続部を示す側面図、（Ｂ）本発明の実施形態に係る羽根車における接続部の筒部側縁部を３６０°展開した模式図。 本発明の実施形態に係る羽根車のハブ部に発生する応力の評価部位を示す図。 本発明の実施形態に係る羽根車の接続部と翼部との位置関係を示す図。 （Ａ）本発明の実施形態に係る羽根車の第二例のハブ部において、接続部の筒部側縁部と、筒部に設けられた第一切欠部および第二切欠部との位置関係を示す模式図、（Ｂ）本発明の実施形態に係る羽根車の第二例のハブ部において、第一切欠部および第二切欠部と、翼部の内周縁部との位置関係を示す模式図。 （Ａ）本発明の実施形態に係る羽根車であって、第二例のハブ部を備えた羽根車の側面図、（Ｂ）図７（Ａ）において二点鎖線の四角で囲まれた領域Ｓ１の拡大図。 図７（Ａ）の羽根車を複数積み重ねた状態における複数の第二例のハブ部の側面図。 本発明の実施形態に係る羽根車の第三例のハブ部の近傍を吹出側から示す平面図 本発明の実施形態に係る羽根車であって、凸部を有する翼部を備えた羽根車を吹出側から示す斜視図。 図１０の羽根車を複数積み重ねた状態を吹出側から示す斜視図。 図１１における凸部の近傍を示す側面図。 本発明の実施形態に係る羽根車であって、第四例のハブ部を備えた羽根車を吸込側から示す斜視図。 （Ａ）図１３において二点鎖線の四角で囲まれた領域Ｓ２の拡大図、（Ｂ）図１３において二点鎖線の四角で囲まれた領域Ｓ３の拡大図。 図８に示される二点鎖線の四角で囲まれた領域Ｓ４において上下に隣り合う２つの筒部の縦断面拡大図。

本発明に係る羽根車の実施形態について、図１から図１５を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当する構成には同一の符号を付している。

図１は、本発明の実施形態に係る羽根車を吹出側から示す斜視図である。

図１に示すように、本実施形態に係る羽根車１は、いわゆる軸流羽根車（Ａｘｉａｌ ｆｌｏｗ ｉｍｐｅｌｌｅｒ）である。羽根車１は、単にプロペラとも呼ばれる。羽根車１は、羽根車１を回転駆動させる電動機（図示省略）の出力軸である回転軸（図示省略）に取り付けられて羽根車１の回転中心線Ｃで回転方向Ｒへ回転することで流れ方向Ｆへ流体、もっぱら空気を流動させる。羽根車１は、例えば、空気調和機が備える室外機の室外ファン（送風機）に適用されて、室外機の室外熱交換器へ空気を吹き付ける用途に用いられる。

なお、羽根車１を回転方向Ｒの反対方向へ回転させると、流体は流れ方向Ｆの反対方向へ流動する。また、これより後、特段の断りのない限り、「回転方向」、「回転方向前側」、「回転方向後側」、「吸込側」および「吹出側」との表現はそれぞれ、羽根車１を回転方向Ｒへ回転させた場合を基準している。さらに、「吸込側」との表現は、羽根車１において流体が羽根車１に吸い込まれる側を意味する。「吹出側」との表現は、羽根車１において流体が羽根車１から吹き出される側を意味する。さらに、「回転軸方向」との表現は、羽根車１の回転中心線Ｃに沿う方向を意味する。「径方向」との表現は、回転軸方向および回転方向に直交する方向を意味する。

本実施形態に係る羽根車１は、回転中心線Ｃ上に配置されたハブ部３と、ハブ部３の外周面３ｏに接続される複数の翼部５と、を備えている。羽根車１は、例えば、樹脂で一体成形されている。羽根車１の一体成形は、通常、射出成型により行われる。

ハブ部３は、羽根車１の回転軸方向に延在する筒形状を有している。ハブ部３は、ハブ部３の外周面３ｏと、内周面１１iと、を有する筒部１１と、円筒形状を有し筒部１１の中央に配置されて電動機の回転軸を挿入するためのボス部１３と、筒部１１の内周面１１ｉとボス部１３の外周面１３ｏとを接続する接続部１５と、を備えている。なお、ハブ部３の外周面３ｏは、筒部１１の外周面でもある。

筒部１１は、羽根車１の回転軸方向に延在する、つまり、吸込側に位置する吸込側端面１１ｓと、吹出側に位置する吹出側端面１１ｂと、を有して、吸込側端面１１ｓから吹出側端面１１ｂへ延在している部材である。筒部１１の外形形状は、平面視で、例えば、略円形状、または、略三角形状以上の略多角形状である。つまり、ハブ部３の外形形状は、平面視で、例えば、略円形状、または、略三角形状以上の略多角形状である。

ボス部１３は、羽根車１の回転軸方向に延在する、つまり、吸込側に位置する吸込側端面１３ｓと、吹出側に位置する吹出側端面１３ｂと、を有して、吸込側端面１３ｓから吹出側端面１３ｂへ延在している部材である。ボス部１３は、ハブ部３の回転中心線上、つまり、羽根車１の回転中心線Ｃ上に配置されている。ボス部１３には、電動機の出力軸が固定される。つまり、羽根車１は、出力軸に固定されるボス部１３を介して電動機に接続される。ボス部１３の形状は、平面視で、略円形状である。

複数の翼部５は、ハブ部３の外周面３ｏつまり筒部１１から放射状に突出している。複数の翼部５は、ハブ部３の外周面３ｏに沿って周方向、つまり羽根車１の回転方向Ｒへ等間隔に並んでいる。複数の翼部５の数は、適宜変更可能である。図１の例では、複数の翼部５の数は４つである。４つの翼部５は、ハブ部３の周方向に９０°毎に並んでいる。それぞれの翼部５は、ハブ部３の外周面３ｏに傾斜しながら配置されている。

翼部５は、板状に形成されており、内周縁部２１と、外周縁部２３と、前縁部２５と、後縁部２７と、を有している。

内周縁部２１は、羽根車１の径方向内側の翼部５の端部であり、ハブ部３の外周面３ｏに沿うように繋がっている。換言すると内周縁部２１は、外周面３ｏに対する翼部５の付け根である。内周縁部２１は、回転方向前側となる前側内周縁部２１ａから回転方向後側となる後側内周縁部２１ｂに向かって、吹出側に傾斜している。

外周縁部２３は、羽根車１の径方向外側の翼部５の端部である。外周縁部２３は、回転方向前側となる前側外周縁部２３ａから回転方向後側となる後側外周縁部２３ｂに向かって、吹出側に傾斜している。外周縁部２３の周方向の長さ寸法は、内周縁部２１の周方向の長さ寸法よりも大きい。

前縁部２５は、翼部５の回転方向前側の端部である。前縁部２５は、羽根車１の回転方向Ｒにおいて、風の流れを先導する部位である。前縁部２５は、前側内周縁部２１ａと前側外周縁部２３ａとを繋いでいる。

後縁部２７は、翼部５の回転方向後側の端部である。後縁部２７は、後側内周縁部２１ｂと後側外周縁部２３ｂとを繋いでいる。

また、それぞれの翼部５の前側内周縁部２１ａは、筒部１１の吸込側端面１１ｓの近傍に位置している。これに限らず、それぞれの翼部５の前側内周縁部２１ａは、筒部１１の吸込側端面１１ｓに連続するように位置していても良い。さらにまた、それぞれの翼部５の後側内周縁部２１ｂは、筒部１１の吹出側端面１１ｂに連続するように位置している。これに限らず、それぞれの翼部５の後側内周縁部２１ｂは、吹出側端面１１ｂの近傍に位置していれば良い。

次いで、ハブ部３の接続部１５について詳しく説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る羽根車のハブ部を示す側面図である。

なお、図２では、４つの翼部５を備えた羽根車１のハブ部３を示している。さらに、説明の便宜のために、ハブ部３の筒部１１は、紙面手前側半分の図示を省略している。

図３（Ａ）は、本発明の実施形態に係る羽根車の接続部を示す側面図である。図３（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る羽根車における接続部の筒部側縁部を３６０°展開した模式図である。

なお、図３（Ａ）は、ハブ部３から筒部１１の図示を省略した図である。また、図３（Ｂ）は、筒部１１の内周面１１ｉに沿うように設けられている、接続部１５の筒部側縁部３１を、図３（Ａ）中の矢印Ｐが示す位置から３６０°展開した図である。図３（Ａ）および図３（Ｂ）では、３つの翼部５を備えた羽根車１の接続部１５を示している。

ところで、仮に、ハブ部３の接続部１５の形状が、単に平板形状である場合には、羽根車１は、十分な剛性が得られない場合がある。その場合には、羽根車１を備えた送風機が稼働中に、羽根車１において、筒部１１と翼部５との連結箇所で応力集中が発生して破損が生じる虞がある。一方、応力集中を低減するために、仮に、ボス部１３の外周面１３ｏから筒部１１の内周面１１ｉに亘って放射状に形成されて回転軸方向に延びる複数のリブを、平板形状の接続部１５に設けた場合には、複数のリブを設けたことに起因して、羽根車１の重量が増加し軽量性が損なわれる。なお、このように、筒部とボス部とをつなぐ接続部の形状が平板形状であって、平板形状の接続部に複数のリブを設けた羽根車を、以下、「従来構造の羽根車」と称する場合がある。

図１に加えて図２、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る羽根車１において、ハブ部３の接続部１５は、波板形状を有している。

具体的には、波板形状の接続部１５は、筒部１１の内周面１１ｉに沿うように設けられた筒部側縁部３１と、ボス部１３の外周面１３ｏに沿うように設けられたボス部側縁部３３と、を有している。接続部１５は、筒部側縁部３１を介して筒部１１の内周面１１ｉに接続されており、ボス部側縁部３３を介してボス部１３の外周面１３ｏに接続されている。なお、筒部側縁部３１は、吹出側に位置する吹出側縁３１ｂと、吸込側に位置する吸込側縁３１ｓと、を有している。

さらに波板形状の接続部１５は、ボス部１３の外周面１３ｏから筒部１１の内周面１１ｉへと放射状に延在して吹出側に凸形状となる複数の吹出側頂部３５と、ボス部１３の外周面１３ｏから筒部１１の内周面１１ｉへと放射状に延在して吸込側に凸形状となる複数の吸込側頂部３７と、それぞれが、隣り合う吹出側頂部３５および吸込側頂部３７を連結している複数の連結部３９と、を有している。換言すると、波板形状の接続部１５は、筒部１１とボス部１３との間で、ハブ部３の周方向に波打っている。

それぞれの吹出側頂部３５は、ボス部１３の外周面１３ｏから筒部１１の内周面１１ｉへ向かって吹出側に傾斜している。図２の例では、それぞれの吹出側頂部３５の最外縁部３５ａは、筒部１１の吹出側端面１１ｂよりも吸込側に位置している。これに限らず最外縁部３５ａは、吹出側端面１１ｂと連続するように位置していても良い。なお、最外縁部３５ａは、接続部１５の筒部側縁部３１に含まれて、ボス部１３から径方向に最も離れている吹出側頂部３５の部位である。

それぞれの吸込側頂部３７は、ボス部１３の外周面１３ｏから筒部１１の内周面１１ｉへ向かって吸込側に傾斜している。図２の例では、それぞれの吸込側頂部３７の最外縁部３７ａは、筒部１１の吸込側端面１１ｓよりも吹出側に位置している。これに限らず最外縁部３７ａは、吸込側端面１１ｓと連続するように位置していても良い。なお、最外縁部３７ａは、接続部１５の筒部側縁部３１に含まれて、ボス部１３から径方向に最も離れている吸込側頂部３７の部位である。

複数の吹出側頂部３５の数は、複数の吸込側頂部３７の数に一致する。さらに、複数の吹出側頂部３５および複数の吸込側頂部３７のそれぞれの数は、翼部５の数に一致する。

複数の連結部３９は、吸込側または吹出側に傾斜している。複数の連結部３９は、傾斜しながら筒部１１の内周面１１ｉに筒部側縁部３１を介して接続されており、傾斜しながらボス部１３の外周面１３ｏにボス部側縁部３３を介して接続されている。

図４は、本発明の実施形態に係る羽根車のハブ部に発生する応力の評価部位を示す図である。なお、図４は、羽根車１を吹出側から示す平面図である。

発明者らは、前述のような波板形状の接続部１５を見出す過程で、羽根車１における剛性および軽量性に関して、以下で説明する解析を実施し、従来構造の羽根車との比較を行った。

解析の一例として、３つの翼部５を備えた羽根車１を回転方向Ｒへ回転させた場合に、図４に示す位置Ｍ１から位置Ｍ３におけるハブ部３の部位において発生する遠心荷重（応力）を算出した。図４の例では、位置Ｍ１から位置Ｍ３は、ハブ部３の周方向に沿って、３０°おきに等間隔に配置されている。位置Ｍ１から位置Ｍ３は、筒部１１と翼部５との連結箇所もしくは連結箇所の近傍であって、羽根車１を回転させた場合に、応力集中が発生し易くなる箇所である。

解析した結果、３つの翼部を同様に備えた従来構造の羽根車のハブ部のＭ１から位置Ｍ３に相当する箇所で発生する応力をそれぞれ１００％とした場合に、位置Ｍ１から位置Ｍ３において、発生した応力は、いずれも７０％以下であった。つまり、筒部１１と翼部５との連結箇所において、波板形状の接続部１５によりハブ部３の剛性が向上し、従来構造の羽根車のハブ部と比して、発生する応力が３０％以上低下することが確認された。

また、解析の別の例として、図４に示す３つの翼部５を備えた羽根車１を回転方向Ｒへ回転させた場合に、ハブ部３の全域で発生する遠心荷重（応力）を算出した。さらに、ハブ部３のみの質量を算出した。

解析した結果、３つの翼部を同様に備えた従来構造の羽根車のハブ部全域で発生する応力を１００％とした場合に、ハブ部３の全域で発生した応力は、６７．８％であった。さらに、従来構造の羽根車のハブ部の質量を１００％とした場合に、ハブ部３の質量は、８２．２％となった。つまり、波板形状の接続部１５によりハブ部３の全体の剛性および軽量性が向上し、従来構造の羽根車のハブ部と比して、発生する応力が３０％以上低下し、質量は１７％以上低下することが確認された。

また、解析のさらなる別の例として、図１に示す４つの翼部５を備えた羽根車１を回転方向Ｒへ回転させた場合に、ハブ部３の全域で発生する遠心荷重（応力）を算出した。さらに、ハブ部３のみの質量を算出した。

解析した結果、４つの翼部を同様に備えた従来構造の羽根車のハブ部全域で発生する応力を１００％とした場合に、ハブ部３の全域で発生した応力は、８７．２％となった。さらに、従来構造の羽根車のハブ部の質量を１００％とした場合に、ハブ部３の質量は、６７．７％となった。つまり、波板形状の接続部１５によりハブ部３の全体の剛性および軽量性が向上し、従来構造の羽根車のハブ部と比して、発生する応力が１２％以上低下し、質量は３０％以上低下することが確認された。

発明者らは、波板形状の接続部１５を有する羽根車１であれば、剛性を高めて発生する応力を低下させながらも、軽量性を向上させることを明らかにした。

なお、ハブ部３は、軽量性を損なわない範囲で、複数のリブを、接続部１５に有していても良い。複数のリブは、ボス部１３の外周面１３ｏから筒部１１の内周面１１ｉに亘って放射状に形成されて回転軸方向に延在している。

図５は、本発明の実施形態に係る羽根車の接続部と翼部との位置関係を示す図である。

なお、図５では、翼部５の数が３つである場合の接続部１５を示している。また、ハブ部３の内部に見えるボス部１３および接続部１５を点線で図示しており、ハブ部３の外周面３ｏ、つまり筒部１１の外周面３ｏに設けられている翼部５の内周縁部２１を２点鎖線で図示している。

ところで、一般に、羽根車の射出成型後の冷却時には、翼部の内周縁部と対向する筒部の内周面に、溶融した樹脂材料の収縮に伴いヒケが発生し得る。このヒケは、筒部と翼部との接続部位における剛性を低下させ、応力集中を発生させる。

そこで、図５に示すように、接続部１５の筒部側縁部３１は、筒部１１を筒部側縁部３１と翼部５の内周縁部２１との間に挟んで内周縁部２１に概ね沿うように設けられていても良い。そうすることで、翼部５の内周縁部２１と対向する筒部１１の内周面１１ｉの箇所は、その大部分に亘って、接続部１５の筒部側縁部３１が設けられることになる。そのため、羽根車１の射出成型後の冷却時に、筒部１１を間に挟んで接続部１５の筒部側縁部３１と翼部５の内周縁部２１とが均等に収縮することで、ヒケの発生を抑制する。また、このような羽根車１の構成とすることで、本実施形態の羽根車１において、筒部側縁部３１および内周縁部２１が設けられていないハブ部３の部位をカットすることも可能となる。そのため、ハブ部３において、羽根車１の剛性を過度に低下させることなく、さらに軽量性を高めることができる。

図６（Ａ）は、本発明の実施形態に係る羽根車の第二例のハブ部において、接続部の筒部側縁部と、筒部に設けられた第一切欠部および第二切欠部との位置関係を示す模式図であり、図６（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る羽根車の第二例のハブ部において、第一切欠部および第二切欠部と、翼部の内周縁部との位置関係を示す模式図である。

なお、第一例のハブ部３、ならびにこれ以降で説明する第二例のハブ部３Ａ、第三例のハブ部３Ｂおよび第四例のハブ部３Ｃにおいて、重複する説明は省略する。また、第二例のハブ部３Ａを、以下、単にハブ部３Ａと称する場合がある。また、図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、ハブ部３Ａの外周面３ｏを、基準線Ｑから３６０°展開した概略図である。また、図６（Ａ）および図６（Ｂ）において、ハブ部３Ａの外周面３ｏに対向する筒部１１の内周面１１ｉに設けられている接続部１５の筒部側縁部３１を点線で図示している。さらに図６（Ｂ）は、ハブ部３Ａの外周面３ｏに設けられている翼部５の内周縁部２１を２点鎖線で図示している。

図７（Ａ）は、本発明の実施形態に係る羽根車であって、第二例のハブ部を備えた羽根車の側面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）において二点鎖線の四角で囲まれた領域Ｓ１の拡大図である。

図６（Ａ）に示すように、ハブ部３Ａの筒部１１は、接続部１５の筒部側縁部３１の吹出側縁３１ｂを吹出側にオフセットさせた第一仮想線ＶＬ１と、接続部１５の筒部側縁部３１の吸込側縁３１ｓを吸込側にオフセットさせた第二仮想線ＶＬ２と、に概ね沿うように設けられていても良い。換言すると、ハブ部３Ａの筒部１１は、筒部１１の吹出側端面１１ｂから第一仮想線ＶＬ１に概ね沿うように設けられた複数の第一切欠部４１と、筒部１１の吸込側端面１１ｓから第二仮想線ＶＬ２に概ね沿うように設けられた複数の第二切欠部４３と、を有していても良い。つまり、筒部１１が概ね第一仮想線ＶＬ１および第二仮想線ＶＬ２に沿うようにカットされて、複数の第一切欠部４１および複数の第二切欠部４３が筒部１１に設けられていても良い。そして、図６（Ａ）に加えて、図７（ａ）に示すように筒部１１の吹出側端面１１ｂおよび吸込側端面１１ｓの形状は、それぞれ波形状となる。換言すると、筒部１１の側面形状、つまり外周面３ｏの形状は、波形状となる。

なお、複数の第一切欠部４１はそれぞれ、吸出側から吸込側に向かって傾斜する第一傾斜部４１ａを有し、複数の第二切欠部４３はそれぞれ、吸込側から吹出側に向かって傾斜する第二傾斜部４３ａを有している。第一傾斜部４１ａは、波形状の吹出側端面１１ｂの一部でもあり、第二傾斜部４３ａは、波形状の吸込側端面１１ｓの一部でもある。つまり、波形状の吹出側端面１１ｂは複数の第一傾斜部４１ａを有し、波形状の吸込側端面１１ｓは複数の第二傾斜部４３ａを有している。また、第一切欠部４１は、必ずしも第一仮想線ＶＬ１に完全に沿うように設けられている必要はない。同様に第二切欠部４３も、必ずしも第二仮想線ＶＬ２に完全に沿うように設けられている必要はない。図６（Ａ）の例では、第一切欠部４１および第二切欠部４３の形状は、ハブ部３Ａの径方向外側から見て略台形形状である。第一切欠部４１および第二切欠部４３は、ハブ部３Ａの周方向、つまり、筒部１１の周方向に交互に配置されている。

また、図６（Ｂ）に示すように、第一切欠部４１および第二切欠部４３は、筒部１１のうち、筒部側縁部３１も内周縁部２１も設けられていない部分に相当する。換言すると、筒部１１は、筒部側縁部３１および内周縁部２１を避けるように複数の第一切欠部４１および複数の第二切欠部４３を有している。このように筒部１１に設けられた複数の第一切欠部４１および複数の第二切欠部４３であれば、羽根車１に必要とされる剛性を損なうことがない。そのため、複数の第一切欠部４１および複数の第二切欠部４３は、ハブ部３Ａ、ひいては羽根車１の軽量性を向上させる。

図８は、図７（Ａ）の羽根車を複数積み重ねた状態における複数の第二例のハブ部の側面図である。

また、図８に示すように、筒部１１が、複数の第一切欠部４１および複数の第二切欠部４３を有することで、複数の羽根車１を回転軸方向に積み重ねた場合に、上側の羽根車１の筒部１１の吸込側端面１１ｓと、下側の羽根車１の筒部１１の吹出側端面１１ｂとが嵌め合い、回転方向へのズレが抑制される。そのため、輸送時に、複数の羽根車１を積み重ねた場合に、荷崩れが起こり難くなる。また、上側の羽根車１の筒部１１の吸込側端面１１ｓと、下側の羽根車１の筒部１１の吹出側端面１１ｂとが嵌め合うことで、複数の羽根車１を積み重ねた場合に、積み重ねた高さが低減される。１例として、複数の第一切欠部４１および複数の第二切欠部４３を有していない羽根車を５つ重ねた場合の高さを１００％とした場合に、複数の第一切欠部４１および複数の第二切欠部４３を有する羽根車１を７つ重ねた場合の高さは９８．４％となった。つまり、羽根車１は、積み重ね時に優れた省スペース性を発揮する。そのため、複数の第一切欠部４１および複数の第二切欠部４３を備えた羽根車１であれば、複数の羽根車１を積み重ねた場合に、省スペース性を高めて、輸送コストおよび保管コストを大幅に削減可能である。

図９は、本発明の実施形態に係る羽根車の第三例のハブ部の近傍を吹出側から示す平面図である。なお、第三例のハブ部３Ｂを、以下、単にハブ部３Ｂと称する場合がある。

図９に示すように、ハブ部３Ｂの接続部１５は、複数の水抜き孔４５を有していても良い。

具体的には、水抜き孔４５の形状は、略四角形状（略台形形状）であって、ハブ部３Ｂの中心側から外周側へ向かって開口幅が増加する形状である。水抜き孔４５は、ハブ部３Ｂの径方向へ延びる仮想線に対して線対称な形状を有している。

複数の水抜き孔４５の数は、羽根車１の回転時のバランスを取るために、通常、複数の翼部５の数に一致することが好ましい。図９の例では、複数の翼部５の数は３つであり、複数の水抜き孔４５の数は３つである。３つの水抜き孔４５はそれぞれ、接続部１５に、ハブ部３Ｂの周方向に沿って、１２０°おきに等間隔で配置されている。また、例えば、複数の翼部５の数が４つである場合には、複数の水抜き孔４５の数は４つである。４つの水抜き孔４５はそれぞれ、接続部１５に、ハブ部３Ｂの周方向に沿って、９０°おきに等間隔で配置される。

このような構成の複数の水抜き孔４５であれば、羽根車１が、空気調和機が備える室外機の室外ファンに適用された場合に、ハブ部３Ｂに溜まる雨水および雪解け水などの水分を適切に排水する。また、複数の水抜き孔４５を設けることで、ハブ部３Ｂは、さらなる軽量性が得られる。

また、それぞれの水抜き孔４５は、羽根車１の回転方向Ｒにおいて、隣り合う翼部５の内周縁部２１の間に設けられていても良い。そうすることで、ハブ部３Ｂの剛性を低減させることなく維持する。つまり、ハブ部３Ｂは、剛性を低減させることなく、排水性および軽量性を向上させる。また、複数の水抜き孔４５は、傾斜している連結部３９に設けられているため、重力の作用により、ハブ部３Ｂに溜まる水分が、傾斜している連結部３９を流れ落ちてくる際に、容易に排水される。また、複数の水抜き孔４５は、ハブ部３Ｂの外周付近に設けられているため、回転する羽根車１の遠心力により、ハブ部３Ｂに溜まる水分が、外側へ向かう際に、容易に排水される。

図１０は、本発明の実施形態に係る羽根車であって、凸部を有する翼部を備えた羽根車を吹出側から示す斜視図である。

図１１は、図１０の羽根車を複数積み重ねた状態を吹出側から示す斜視図である。

図１２は、図１１における凸部の近傍を示す側面図である。

図１０に示すように、それぞれの翼部５の後縁部２７は、筒部１１の吹出側端面１１ｂに連続する後縁面５１と、吹出側端面１１ｂの最外縁に沿うように後縁面５１から吹出側に突出する凸部５３と、を有していても良い。

羽根車１が備えている凸部５３の数は、複数の翼部５の数に一致する。図１０の例では、羽根車１は、３つの翼部５を備えている。つまり、羽根車１は、３つの凸部５３を備えている。３つの凸部５３は、３つの翼部５と同様に、ハブ部３Ａの外周側でハブ部３Ａの周方向に１２０°毎に並んでいる。

このような複数の凸部５３であれば、図１１および図１２に示すように、複数の羽根車１を回転軸方向に積み重ねた場合に、下側の羽根車１が備える凸部５３が上側の羽根車１のハブ部３Ａの外周面３ｏと接することで、上側の羽根車１が径方向へずれるのを防止する。なお、凸部５３は、比較的小さい部材である。そのため、羽根車１が複数の凸部５３を備えている場合であっても、羽根車１の重量は実質的に増加することなく、羽根車１の軽量性は維持される。

また、図７（Ｂ）に戻って示すように、それぞれの翼部５の後縁部２７は、筒部１１の吹出側端面１１ｂに連続して吹出側端面１１ｂよりも吹出側に延在する後縁面５１Ａを有していても良い。

図７（Ｂ）において２点鎖線で示される後縁面５１および凸部５３は、説明の便宜のために、図１０に示される後縁面５１および凸部５３を、図７（Ｂ）に重ねて表示させたものである。後縁面５１Ａは、吹出側端面１１ｂよりも吹出側に延在することで、凸部５３と同様の機能を有する。すなわち、複数の羽根車１を回転軸方向に積み重ねた場合に、下側の羽根車１が備える後縁面５１Ａが上側の羽根車１のハブ部３Ａの外周面３ｏと接することで、上側の羽根車１が径方向へずれるのを防止する。なお、このような後縁面５１Ａであれば、翼部５の一部として一体で設計することが可能である。

図１３は、本発明の実施形態に係る羽根車であって、第四例のハブ部を備えた羽根車を吸込側から示す斜視図である。なお、第四例のハブ部３Ｃを、以下、単にハブ部３Ｃと称する場合がある。

図１４（Ａ）は、図１３において二点鎖線の四角で囲まれた領域Ｓ２の拡大図であり、図１４（Ｂ）は、図１３において二点鎖線の四角で囲まれた領域Ｓ３の拡大図である。

図１３、図１４（Ａ）および図１４（Ｂ）に示すように、ハブ部３Ｃの筒部１１は、内周面１１ｉまたは外周面３ｏに間隔を置いて設けられた複数の爪部５５を有しており、複数の爪部５５は、筒部１１の吸込側端面１１ｓよりも吸込側に突出しているか、筒部１１の吹出側端面１１ｂよりも吹出側に突出していても良い。

爪部５５は、筒部１１の周方向に配置されている。羽根車１が備えている複数の爪部５５の数は、爪部５５の大きさや、吹出側または吸込側に突出する高さにも依るが、例えば、２つ以上である。図１３の例では、羽根車１は、筒部１１の内周面１１ｉから吸込側に突出する２つの爪部５５を備えている。２つの爪部５５は、羽根車１の回転方向Ｒにおいて、１２０°または２４０°の間隔をおいて並んでいる。

このような複数の爪部５５であれば、複数の羽根車１を回転軸方向に積み重ねた場合に、上下に隣り合う筒部１１に、複数の爪部５５が引っ掛かり、上側の羽根車１が径方向へずれるのを防止する。なお、羽根車１が複数の爪部５５を備えている場合であっても、羽根車１の重量は実質的に増加することなく、羽根車１の軽量性は維持される。

また、それぞれの爪部５５は、筒部１１の内周面１１ｉに設けられ、かつ、内周縁部２１の前側内周縁部２１ａの近傍に設けられていても良い。

筒部１１を間に挟んで翼部５の内周縁部２１と対向する筒部１１の内周面１１ｉ側には、翼部５を筒部１１に強固に固定するために、リブや肉厚部などの補強部材が設置され得る。爪部５５は、これらの補強部材の一部を、吸込側または吹出側に延出させることで、新たな部材や羽根車１を構成する樹脂材料の分量を過度に増加させることなく容易に設けることができる。

図１５は、図８に示される二点鎖線の四角で囲まれた領域Ｓ４において上下に隣り合う２つの筒部の縦断面拡大図である。

なお、図１５は、回転中心線Ｃを含み、回転中心線Ｃに沿う方向に平行な平面で領域Ｓ４を切断した断面図である。

また、図１５に示すように、筒部１１の吹出側端面１１ｂの少なくとも一部、および、筒部１１の吸込側端面１１ｓの少なくとも一部は、筒部１１の外周面３ｏから筒部１１の内周面１１ｉにかけて傾斜していても良い。換言すると、吹出側端面１１ｂの少なくとも一部、および、吸込側端面１１ｓの少なくとも一部は、筒部１１の径方向（厚み方向）において、傾斜していても良い。この場合に、吹出側端面１１ｂの少なくとも一部は、回転軸方向において、吸込側端面１１ｓの少なくとも一部に対向するように位置している。

このような吹出側端面１１ｂの少なくとも一部、および、吸込側端面１１ｓの少なくとも一部であれば、複数の羽根車１を回転軸方向に積み重ねた場合に、上下に隣り合う筒部１１において、上側の筒部１１の吸込側端面１１ｓの少なくとも一部と下側の筒部１１の吹出側端面１１ｂとが互い接することで、上側の羽根車１が径方向へずれるのを防止する。

なお、図１５の例では、筒部１１の吹出側端面１１ｂの少なくとも一部は、複数の第一傾斜部４１ａを含み、筒部１１の吸込側端面１１ｓの少なくとも一部は、複数の第二傾斜部４３ａを含んでいる。これに限らず、吹出側端面１１ｂの少なくとも一部は、第一傾斜部４１ａ以外の吹出側端面１１ｂの他部を含んでいても良く、吸込側端面１１ｓの少なくとも一部は、第二傾斜部４３ａ以外の吸込側端面１１ｓの他部を含んでいても良い。また、吹出側端面１１ｂの少なくとも一部および吸込側端面１１ｓの少なくとも一部は、筒部１１の外周面３ｏから筒部１１の内周面１１ｉにかけて吸込側に傾斜していても良いし、筒部１１の外周面３ｏから筒部１１の内周面１１ｉにかけて吹出側に傾斜していても良い。

以上のように、本実施形態に係る羽根車１は、筒部１１の内周面１１ｉとボス部１３の外周面１３ｏとを接続する波板形状の接続部１５を備えている。そのため、羽根車１は、平板形状を有してハブ部の内周面とボス部の外周面とを接続する平坦な接続部と、接続部の平面から立設してハブ部の内周面とボス部の外周面とを接続するリブ部と、を備えた従来構造の羽根車と比して、羽根車１を回転方向Ｒへ回転させて場合にハブ部３で発生する遠心荷重である応力を低減しながらも、ハブ部３の重量を低減することができる。つまり、羽根車１は、剛性を高めながらも、優れた軽量性を得ることができる。

また、本実施形態に係る羽根車１は、筒部１１を間に挟んで、翼部５の内周縁部２１に沿うように設けられた筒部側縁部３１を有する接続部１５を備えている。そのため、羽根車１は、羽根車１の射出成型後の冷却時に、筒部１１を間に挟んで接続部１５の筒部側縁部３１と翼部５の内周縁部２１とが均等に収縮することで、ヒケの発生を抑制することができる。さらに、羽根車１は、剛性を低下させることなく、筒部１１において、接続部１５の筒部側縁部３１と翼部５の根元の部位である内周縁部２１とが設けられていない部位を取り除いて、軽量性を高めることができる。

また、本実施形態に係る羽根車１は、接続部１５の筒部側縁部３１の吹出側縁３１ｂを吹出側にオフセットさせた第一仮想線ＶＬ１に概ね沿うように設けられた複数の第一切欠部４１と、接続部１５の筒部側縁部３１の吸込側縁３１ｓを吸込側にオフセットさせた第二仮想線ＶＬ２に概ね沿うように設けられた複数の第二切欠部４３と、を有する筒部１１を備えている。つまり、羽根車１は、接続部１５の筒部側縁部３１と、翼部５の内周縁部２１との両方を避けるように、筒部１１に複数の第一切欠部４１および複数の第二切欠部４３を有している。そのため、羽根車１は、剛性を損なうことなく、軽量性をさらに向上させることができる。

また、本実施形態に係る羽根車１は、複数の水抜き孔４５を有する接続部１５を備えている。そのため、羽根車１は、空気調和機における室外機の室外ファンに適用された場合に、ハブ部３Ｂに溜まる雨水および雪解け水などの水分を適切に排水することができる。また、羽根車１は、複数の水抜き孔４５を設けることで、軽量性をより向上させることができる。

また、本実施形態に係る羽根車１は、それぞれが、筒部１１の吹出側端面１１ｂに連続する後縁面５１と、吹出側端面１１ｂの最外縁に沿うように後縁面５１から吹出側に突出する凸部５３と、を有する複数の翼部５を備えている。このような羽根車１であれば、複数の羽根車１を積み重ねた場合に、荷崩れを防止することができる。

また、本実施形態に係る羽根車１は、それぞれが、筒部１１の吹出側端面１１ｂに連続して吹出側端面１１ｂよりも吹出側に延在する後縁面５１Ａを有する複数の翼部５を備えている。このような羽根車１であれば、複数の羽根車１を積み重ねた場合に、荷崩れを防止することができる。

また、本実施形態に係る羽根車１は、筒部１１の内周面１１ｉまたは筒部１１の外周面３ｏに間隔を置いて設けられ、筒部１１の吸込側端面１１ｓよりも吸込側に突出する、または、筒部１１の吹出側端面１１ｂよりも吹出側に突出する複数の爪部５５を有する筒部１１を備えている。このような羽根車１であれば、複数の羽根車１を積み重ねた場合に、荷崩れを防止することができる。

また、本実施形態に係る羽根車１において、筒部１１の吹出側端面１１ｂの少なくとも一部、および、筒部１１の吸込側端面１１ｓの少なくとも一部は、筒部１１の外周面３ｏから筒部１１の内周面１１ｉにかけて傾斜している。そして、吹出側端面１１ｂの少なくとも一部は、回転軸方向において、吸込側端面１１ｓの少なくとも一部に対向するように位置している。このような羽根車１であれば、複数の羽根車１を積み重ねた場合に、荷崩れを防止することができる。

したがって、本実施形態に係る羽根車１は、高い剛性を有しながらも軽量性を向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…羽根車、３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ…ハブ部、３ｏ…外周面、５…翼部、１１…筒部、１１ｉ…内周面、１１ｓ、１３ｓ…吸込側端面、１１ｂ、１３ｂ…吹出側端面、１３…ボス部、１３ｏ…外周面、１５…接続部、２１…内周縁部、２１ａ…前側内周縁部、２１ｂ…後側内周縁部、２３…外周縁部、２３ａ…前側外周縁部、２３ｂ…後側外周縁部、２５…前縁部、２７…後縁部、３１…筒部側縁部、３１ｂ…吹出側縁、３１ｓ…吸込側縁、３３…ボス部側縁部、３５…吹出側頂部、３５ａ、３７ａ…最外縁部、３７…吸込側頂部、３９…連結部、４１…第一切欠部、４１ａ…第一傾斜部、４３…第二切欠部、４３ａ…第二傾斜部、４５…水抜き孔、５１、５１Ａ…後縁面、５３…凸部、５５…爪部、Ｃ…回転中心線、Ｆ…流れ方向、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３…位置、Ｐ…矢印、Ｑ…基準線、Ｒ…回転方向、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４…領域、ＶＬ１…第一仮想線、ＶＬ２…第二仮想線。

Claims (8)

1. 筒形状を有するハブ部と、
   前記ハブ部の外周面に接続される複数の翼部と、を備え、
   前記ハブ部は、
   前記外周面と、内周面と、を有する筒部と、
   円筒形状を有し、前記筒部の中央に配置されて電動機の出力軸を挿入するためのボス部と、
   前記筒部の前記内周面と前記ボス部の外周面とを接続する波板形状の接続部と、を有している羽根車。
2. 前記接続部は、前記筒部の前記内周面に沿う筒部側縁部を有し、
   それぞれの前記翼部は、前記筒部の前記外周面に沿う内周縁部を有し、
   前記接続部の前記筒部側縁部は、前記筒部を前記筒部側縁部と前記内周縁部との間に挟んで、前記内周縁部に沿うように設けられている請求項１に記載の羽根車。
3. 前記接続部の前記筒部側縁部は、
   吹出側に位置する吹出側縁と、
   吸込側に位置する吸込側縁と、を有し
   前記筒部は、
   前記吹出側に位置する吹出側端面と、
   前記吸込側に位置する吸込側端面と、
   前記吹出側縁を前記吹出側にオフセットさせた第一仮想線に概ね沿うように設けられた複数の第一切欠部と、
   前記吸込側縁を前記吸込側にオフセットさせた第二仮想線に概ね沿うように設けられた複数の第二切欠部と、を有し、
   前記吹出側端面の形状および前記吸込側端面の形状は、それぞれ波形状となっている請求項２に記載の羽根車。
4. 前記接続部は、複数の水抜き孔を有している請求項１に記載の羽根車。
5. 前記筒部は、吹出側に位置する吹出側端面を有し、
   それぞれの前記翼部は、回転方向において、後側に位置する後縁部を有し、
   前記後縁部は、
   前記吹出側端面に連続する後縁面と、
   前記吹出側端面の最外縁に沿うように前記後縁面から前記吹出側に突出する凸部と、を有している請求項１から４のいずれか１項に記載の羽根車。
6. 前記筒部は、吹出側に位置する吹出側端面を有し、
   それぞれの前記翼部は、回転方向において、後側に位置する後縁部を有し、
   前記後縁部は、前記吹出側端面に連続して前記吹出側端面よりも前記吹出側に延在する後縁面を有している請求項１から４のいずれか１項に記載の羽根車。
7. 前記筒部は、
   吹出側に位置する吹出側端面と、
   吸込側に位置する吸込側端面と、
   前記筒部の前記内周面または前記筒部の前記外周面に間隔を置いて設けられた複数の爪部と、を有し、
   前記複数の爪部は、前記吸込側端面よりも前記吸込側に突出する、または、前記吹出側端面よりも前記吹出側に突出する請求項１から４のいずれか１項に記載の羽根車。
8. 前記筒部は、
   吹出側に位置する吹出側端面と、
   吸込側に位置する吸込側端面と、を有し、
   前記吹出側端面の少なくとも一部、および、前記吸込側端面の少なくとも一部は、前記筒部の前記外周面から前記筒部の前記内周面にかけて傾斜し、
   前記吹出側端面の前記少なくとも一部は、回転軸方向において、前記吸込側端面の前記少なくとも一部に対向するように位置している請求項１から４のいずれか１項に記載の羽根車。