JP4504860B2 - 遠心送風機用の羽根車 - Google Patents

Description

本発明は、遠心送風機における羽根車、特にクローズ型の羽根車に関するものである。

例えば、粒状又は粉状の農薬や肥料を散布するための動力散布機や空気吐出型清掃機等おいては、気流を生成するために、遠心送風機が用いられている。遠心送風機は、内燃機関によって回転駆動する羽根車を備えているが、この羽根車にはクローズ型と称される型式のものがある。クローズ型羽根車は、内燃機関の回転軸に結合される円板状の主板と、この主板に対して同軸に且つ一定の間隔を置いて配置された環状の側板と、主板と側板との間で周方向に等間隔に配置された複数枚の羽根とから構成されている。

しかし、クローズ型羽根車を一体成形品として樹脂成形法又は鋳造法により製造することは、金型又は鋳型を作ること自体、非常に困難であり、複雑な作業となる。そこで、従来においては、例えば下記の特許文献１〜３に記載されているように、羽根車を２分割又は３分割して製造した後、適当な手段でそれらを結合するという手段が提案されている。

特許文献１に記載の構成は、主板、羽根及び側板を個々に製造し、主板と羽根との間、及び、側板と羽根との間を、小さなボルト又はねじによって結合したものである。

特許文献２に記載の構成も、主板、羽根及び側板を個々に製造するものであるが、特許文献１に記載のものとは異なり、主板と羽根との間と、側板と羽根との間をカシメによって結合するという構造となっている。すなわち、羽根の主板側と側板側の縁部に複数の突起が形成され、また主板及び側板にこれらの突起を受け入れる貫通孔が形成されており、突起を貫通孔に通した後、突起の先端部をかしめることで、主板・側板と羽根とが結合されている。

特許文献３に記載の構成では、主板と羽根とが一体成形されており、羽根の側板側の縁部先端が側板に形成されたスリットに通された後、溶着により結合されている。
特開２００３−６５２９２号公報 特開２００５−９３７６号公報 特開２００３−２３２２９４号公報

しかしながら、上述したような特許文献１〜３に記載の従来構成においては、強度上の問題がある。すなわち、遠心送風機を駆動して羽根車を高速回転させる際、応力は主として主板と羽根との間、及び側板と羽根との間に生ずるが、上述した従来構成のようにカシメや溶着、溶接、ボルト止めによって結合部を構成した場合には、カシメ部、溶着・溶接部、ボルトに応力が集中するため、羽根車全体の強度を高めることが困難であった。

また、特開２００３−６５２９２号公報に記載のものは、ボルト止めにより組立てを行うため、組立て作業に手間がかかるという問題もある。

本発明は、上述したような従来における技術的課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、製造ないしは組立てが容易であり、強度上の信頼性も有する遠心送風機用の羽根車を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、内燃機関のような駆動源（４）の回転軸（８）に取り付けられる主板（１２）と、この主板（１２）に同軸に且つ所定の間隔をおいて配置され、中央開口部（２２）が形成された側板（１４）と、主板（１２）と側板（１４）との間にて周方向に等間隔に配置された複数の羽根（１６）とを備える遠心送風機（３）用の羽根車（１０）を、第１成形部分（１８）と、第２成形部分（２０）とから構成したことを特徴としている。第１成形部分（１８）は、側板（１４）と、羽根（１６）と、側板（１４）の中央開口部（２２）よりも小面積であり、側板（１４）の反対側の羽根（１６）の自由縁部に側板（１４）と同軸に設けられた嵌合部（２６）とが一体成形されたものである。また、第２成形部分（２０）は、主板（１２）を構成するものであり、駆動源（４）の回転軸（８）が取り付けられるボス部（２４）を中心に有し、嵌合部（２６）が嵌合される凹部（３０）がボス部（２４）に形成されている、一体成形により作られたものである。更に、本発明による羽根車（１０）は、嵌合部（２６）を凹部（３０）に嵌合した状態で嵌合部（２６）とボス部（２４）とを締結することにより第１成形部分（１８）と第２成形部分（２０）とが一体化されるようになっていることを特徴としている。

ここで、本明細書及び特許請求の範囲にいう「成形」なる語は、型を用いて形成することを意味し、射出成形等の樹脂成形に限らず、鋳造により金属から形成することも含む意である。

本発明によれば、羽根（１６）と側板（１４）との間、及び、羽根（１６）と主板（１２）一部となるの嵌合部（２６）との間が一体成形により結合される。また、嵌合部（２６）は第２成形部分（２０）の凹部（３０）に嵌合されて第１と第２の成形部分（１８，２０）が一体化される。従って、羽根車（１０）全体の強度ないし剛性は、応力が生じた場合に、強度的な信頼性に問題があるカシメや溶着・溶接、ボルト止めに比して向上させることができる。

また、嵌合部（２６）が側板（１４）の中央開口部（２２）よりも小さいため、型抜きが容易であり、第１成形部分（１８）の成形を容易に行うことができる。

なお、嵌合部（２６）に第１貫通孔（２８）を形成され、嵌合部（２６）を凹部（３０）に嵌合した状態で第１貫通孔（２８）と整列する第２貫通孔（３２）をボス部（２４）に形成することが好ましい。この構成では、第１貫通孔（２８）と第２貫通孔（３２）とを整列させ、そこにボルト（４０）を通して第１成形部分（１８）と第２成形部分（２０）とを駆動源（４）の回転軸（８）に共締めすることができる。

更に、任意の羽根（１６）の自由縁部に小突起（３６）を形成し、嵌合部（２６）を凹部（３０）に嵌合した状態で小突起（２６）が挿通される小孔（３８）を第２成形部分（２０）に形成してもよい。この場合、小突起（３６）の小孔（３８）からの突出部分を潰すことで第１成形部分（１８）と第２成形部分（２０）とを一体化することができる。

上述したように、本発明による羽根車は、成形のための手間やコストを低減することができるとともに、強度上の信頼性も向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態について詳細に説明する。

図１は、背負式の空気吐出型清掃機を示す部分断面側面図であり、特に本発明による羽根車が用いられた遠心送風機を示す図である。図示の清掃機１は、作業員が背負う背負枠２に遠心送風機３と、その駆動源たる内燃機関４とが取り付けられている。内燃機関４を駆動して遠心送風機３の羽根車１０を回転させることで、空気がケーシング５の中央開口部６から吸い込まれ、羽根車１０の内部から放射方向外方に送り出され、ケーシング５の最外周部の渦巻部７を通って、図示しないホース及びノズルを通して噴射される。

図示実施形態における空気吐出型清掃機１に用いられている遠心送風機３の羽根車１０は、図２に示すように、円板状の主板１２と、環状の側板１４と、その間に配置された複数枚の羽根１６とから構成されたいわゆるクローズ型であり、合成樹脂から作られている。この羽根車１０は、図３及び図４に明示するように、二つの成形部分１８，２０から構成されている。一方の成形部分（第１成形部分）１８は、主として側板１４及び羽根１６からなる一体成形品である。他方の成形部分（第２成形部分）２０は、主として主板１２を構成する一体成形品である。

第１成形部分１８は、環状の側板１４と、この側板１４の一面（主板１２側となる面）に周方向等間隔に一体結合された複数枚の羽根１６とを備えている。各羽根１６は羽根車１０の中心から外側に向かって延びている。各羽根１６の中心側の端部は、側板１４の中央開口部２２を画成する内周縁よりも中心側に延びている。一方、各羽根１６の外側の端部は、側板１４の外周縁の位置まで延びている。この第１成形部分１８は、更に、以下で説明する第２成形部分２０のボス部２４と結合される小径の円盤（嵌合部）２６を備えている。この円盤２６は、側板１４と同軸に配置されると共に、側板１４とは反対側となる羽根１６の自由縁部に一体結合されている。

本実施形態では、図２に示すように、円盤２６の外径Ｄは側板１４の内径（中央開口部２２の直径）ｄよりも小さくされている。このため、第１成形部分１８を射出成形等によって一体成形する場合、型抜きが容易となるため、成形機の金型を容易に製造することができ、製造コスト及び製造の手間を低減することが可能となる。また、第１成形部分１８全体を一体成形するため、側板１４と羽根１６との間の結合部、及び、円盤２６と羽根１６との間の結合部の剛性を高いものとすることができる。

円盤２６には少なくとも一つ、図示実施形態では４個の貫通孔（第１貫通孔）２８が形成されている。これらの貫通孔２８は、後述するが、第１成形部分１８を第２成形部分２０に結合する場合のボルト穴として機能する。

第２成形部分２０は主板１２を構成する部分であり、その中央部は、内燃機関４の回転軸８が結合されるボス部２４となっている。このボス部２４の、第１成形部分１８に対向する面には円状の凹部３０が形成されている。この凹部３０の直径は第１成形部分１８の円盤２６の外径と実質的に同一であり、凹部３０に円盤２６を嵌合させることができるようになっている。凹部３０に円盤２６を嵌合させた状態では、図２に示すように、第１成形部分１８の羽根１６の自由縁部が第２成形部分２０に密着する。また、ボス部２４には、円盤２６の貫通孔２８と同数、すなわち図示実施形態では４個の貫通孔（第２貫通孔）３２が形成されている。これらの貫通孔３２はそれぞれ、凹部３０に円盤２６を嵌合させた状態において円盤２６の対応の貫通孔３２と整列するよう、配列されている。

第２成形部分２０の形状については、図３及び図４から理解される通り、特に複雑に凹凸が形成されているものではないため、これを一体成形することは極めて容易である。

なお、図４に示すように、本実施形態では、第１成形部分１８の側板１４に対向する第２成形部分２０の面には、複数の突条３４が一体成形されている。これらの突条３４は羽根１６と同数あり、各突条３４は、凹部３０に円盤２６を嵌合させた状態において、対応の羽根１６の自由縁部に隣接しこれを支持するようになっている。位置合わせ、ガタつき防止又は強度向上のためである。

また、第１成形部分１８と第２成形部分２０の周方向の位置合わせを容易にするために、任意の羽根１６の自由縁部に小突起３６を形成するとともに、その羽根１６の自由縁部が接する第２成形部分２０の部分に、小突起３６を受け入れる穴３８を形成することが好ましい。

上述したような構成の羽根車１０は、次のようにして組み立てられる。

まず、第２成形部分２０の凹部３０に第１成形部分１８の円盤２６を嵌合させ、ボス部２４の貫通孔３２と円盤２６の貫通孔２８とを整列させる。これによって、第１成形部分１８と第２成形部分２０との周方向の位置合わせがなされる。この際、上述したように羽根１６に小突起３６が形成されている場合、その小突起３６を第２成形部分２０の対応の穴３８に挿入することで、より確実に位置合わせを行うことができる。

次いで、このようにして位置合わせされた第１成形部分１８と第２成形部分２０とを一体のまま内燃機関４の回転軸８に結合させる。すなわち、第２成形部分２０のボス部２４に内燃機関４の回転軸８の端部を突き合わせ、回転軸８の端部に形成された取付け用のねじ穴と、第１及び第２成形部分１８，２０の貫通孔２８，３２とを整列させた後、それぞれにボルト４０を挿入して締め付ける。これによって、第１成形部分１８及び第２成形部分２０は、内燃機関４の回転軸８に共締めされて一体化され、羽根車１０として機能するようになる。

この場合、第１成形部分２０の円盤２６と第２成形部分２０のボス部２４とが共締めにより一体化されるため、羽根１６と主板１２又は側板１４とをカシメや溶着、ボルト止めで結合する場合に比して、剛性が高いものとなる。また、前述したように、羽根１６と側板１４とが一体成形されているため、両者間の結合部に応力集中があっても、十分に耐えることができる。更に、円盤２６と羽根１６とが一体成形されていることに加え、第２成形部分２０の突条３４によって羽根１６が支えられているため、羽根１６と主板１２との間の結合部の強度も十分なものとなる。従って、この羽根車１０は高速回転にも耐え得る十分な強度を持たせることができるので、遠心送風機３の性能、ひいてはその遠心送風機３を使用する清掃機１の性能を向上させることができる。

なお、第２成形部分２０に形成された穴３８を貫通した小孔とし、羽根１６の小突起３６の先端部を小孔３８から突出させることができるようにした場合には、第１成形部分１８と第２成形部分２０を合わせた後、小突起３６の突出部分を溶融して潰すことで、第１成形部分１８と第２成形部分２０を一体化させることができる。これによって、羽根車１０を内燃機関４の回転軸８に取り付ける作業がより容易となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。

例えば、上記実施形態における羽根車は合成樹脂製であるが、金属から鋳造により製造されてもよい。

また、第２成形部分２０の凹部３０及びそこに嵌合される第１成形部分１８の嵌合部２６は円形であるが、その他の形状であってもよい。嵌合部２６が他の形状であっても、少なくともその面積が側板の中央開口部２２の面積よりも小さければ、型抜きは上記の場合と同様に容易に行うことができる。

更に、上記実施形態では、第１成形部分１８と第２成形部分２０とを内燃機関４の回転軸８に共締めしているが、まず第１成形部分１８の円盤２６と第２成形部分２０のボス部２４とをボルト・ナットにより結合させた後、第２成形部分２０のみを回転軸８に固定するという手法も考えられる。

また、羽根車１０の羽根１６や側板１４等の形状、羽根車１０が適用される遠心送風機３の型式、或いは、遠心送風機３が用いられる装置等についても上記のものに限定されないことは、当業者ならば容易に理解されよう。

本発明による羽根車が用いられた空気吐出型清掃機を概略的に示す部分断面側面図である。 本発明による羽根車を示す断面図である。 本発明による羽根車の第１成形部分と第２成形部分を分解して示す斜視図である。 本発明による羽根車の第１成形部分と第２成形部分を分解して示す斜視図であり、図３とは逆方向から見た状態を示す図である。

符号の説明

１…空気吐出型清掃機、３…遠心送風機、４…内燃機関（駆動源）、８…回転軸、１０…羽根車、１２…主板、１４…側板、１６…羽根、１８…第１成形部分、２０…第２成形部分、２２…中央開口部、２４…ボス部、２６…円盤（嵌合部）、２８…貫通孔（第１貫通孔）、３０…凹部、３２…貫通孔（第２貫通孔）、３４…突条、３６…小突起、３８…穴（小孔）、４０…ボルト。

Claims (2)

1. 駆動源（４）の回転軸（８）に取り付けられる主板（１２）と、前記主板（１２）に同軸に且つ所定の間隔をおいて配置され、中央開口部（２２）が形成された側板（１４）と、前記主板（１２）と前記側板（１４）との間にて周方向に等間隔に配置された複数の羽根（１６）とを備える遠心送風機（３）用の羽根車（１０）であって、
   前記側板（１４）と、前記羽根（１６）と、前記側板（１４）の前記中央開口部（２２）よりも小面積であり、前記側板（１４）の反対側の前記羽根（１６）の自由縁部に前記側板（１４）と同軸に設けられた嵌合部（２６）とが一体成形された第１成形部分（１８）、及び、
   前記主板（１２）を構成し、駆動源（４）の回転軸（８）が取り付けられるボス部（２４）を中心に有し、前記嵌合部（２６）が嵌合される凹部（３０）が前記ボス部（２４）に形成されている、一体成形により作られた第２成形部分（２０）を備え、
   前記嵌合部（２６）を前記凹部（３０）に嵌合した状態で前記嵌合部（２６）と前記ボス部（２４）とを締結することにより前記第１成形部分（１８）と前記第２成形部分（２０）とが一体化されるようになっており、
   前記嵌合部（２６）に第１貫通孔（２８）が形成され、前記嵌合部（２６）を前記凹部（３０）に嵌合した状態で前記第１貫通孔（２８）と整列する第２貫通孔（３２）が前記ボス部（２４）に形成されており、互いに整列された前記第１貫通孔（２８）及び前記第２貫通孔（３２）にボルト（４０）を通して前記第１成形部分（１８）と前記第２成形部分（２０）とを駆動源（４）の回転軸（８）にボルト止めするようになっている、遠心送風機用の羽根車。
2. 任意の前記羽根（１６）の自由縁部に小突起（３６）が形成され、前記嵌合部（２６）を前記凹部（３０）に嵌合した状態で前記小突起（２６）が挿通される小孔（３８）が前記第２成形部分（２０）に形成されており、前記小突起（３６）の前記小孔（３８）からの突出部分を潰すことで前記第１成形部分（１８）と前記第２成形部分（２０）とが一体化されるようになっている、請求項１に記載の遠心送風機用の羽根車。

Images