送风风扇 【技术领域】
本发明涉及设置在空调机等内的送风风扇,尤其涉及重复使用性也优异的送风风扇。
背景技术
作为设置在空调机等内的送风风扇,已知有使多个叶片围绕轴芯留有规定间隔、并将相对于半径方向倾斜规定角度而排列成圆筒状的翼部通过分隔板沿轴芯方向连接的横流风扇。两端的翼部分别与侧板连接着,横流风扇用其一方的侧板部安装在电动机上,用配置在另一方的侧板部上的SUS等的金属制的轴进行轴支承(日本专利特开平10-213091号公报)。
图5表示配置在电动机侧的侧板部的结构。100是翼部,101、102是固定各翼部100的端部的侧板部、分隔板。在电动机侧的侧板部101中,由于一般使用于这种风扇上的DC地晶体管电动机的固有振动大,以赋予防振性为目的,在固定电动机轴的黄铜或铝制的轴承部103的外周上配置有CR橡胶等的环状的防振橡胶部104,使该防振橡胶部104的外周部通过环状的金属板105与翼部100被超声波焊接好的环状的侧板106的内周部进行连接。
除了作为电动机侧的侧板部的结构外,有将金属制的支柱部(轴承部)用热塑性合成橡胶与合成树脂制的环状侧板的内周部连接的结构(日本专利特开平8-49691号公报)及将支柱部和其周围的圆板状部用硬质的橡胶及氯丁二烯树脂形成、将其圆板状部和环状侧板用金属或硬质塑料等的刚性的环状连接板进行连接的结构(日本专利特开2002-54592号公报)。
但以往的送风风扇,由于如上所述用树脂和金属和橡胶形成侧板部101,故在废弃设有它们的家电时不区分各构成材料地进行再生是困难的,存在重复使用性差的问题。
【发明内容】
本发明为了解决上述问题,其目的在于,提供一种具有足够的防振性、在废弃时能不区分构成材料地进行再生的、重复使用性高的送风风扇。
为了解决上述问题,本发明的送风风扇,将多个叶片排列成圆筒状的翼部的两端部固定在侧板上,在形成环状的一方的所述侧板的内侧,配置有将轴支承电动机轴的圆筒状的轴承部和连接所述轴承部和侧板的防振部,其特征在于,用高刚性树脂形成所述环状的侧板,用热塑性合成橡胶形成所述轴承部和防振部。
采用上述结构,由于对轴承部和防振部的双方使用热塑性合成橡胶,故能确保防振性,能确保接合面的粘接性。另外,由于将高刚性树脂、热塑性合成橡胶作为构成材料,在废弃时,能将环状的侧板、轴承部、防振部与一般用树脂形成的翼部、另一方的侧板一起粉碎,供用于再生。因此,对与并用金属及橡胶的以往的送风风扇相比重复使用性优异,成本也能降低。另外,送风风扇也可以是将多个翼部通过分隔板沿轴芯方向排列的结构,该场合还能将分隔板一起同时进行粉碎、再生。
本发明使用的高刚性树脂,最好是能获得按日本标准JIS-K-7171所测量得到的弯曲弹性率为6500Mpa以上。构成风扇的骨架的翼部及分隔板等的高刚性树脂在弯曲弹性率小于6500Mpa时,对于作为空调机用的送风风扇的用途耐热蠕变性是不够的,在长期使用时及仓库保管时容易变形、容易产生平衡变化。最好歪曲弹性率在7000Mpa以上。
另外,本发明中使用的热塑性合成橡胶,具有至少比得上以往所使用的CR橡胶的耐热蠕变性、防振性,选定与上述高刚性树脂相溶性高的材料是重要的,由此能减小送风风扇的平衡变化量及再生材料的物性的降低。
详细地说,能用于本发明的高刚性树脂,有聚苯乙烯系树脂(PS),例如,丙烯腈·苯乙烯系树脂(AS)、耐热聚苯乙烯系树脂(耐热PS)、或聚苯醚·聚苯乙烯系树脂(PPE+PS)耐热蠕变性优异,送风风扇连续运行时的熱变形和重复运行时的变形小,能实现刚性、耐热性、防振性的平衡优异的送风风扇。由于耐热聚苯乙烯系树脂是包括苯乙烯与赋予耐热性的单体(例如,马来系的单体、N苯基马来酰亚胺系的单体及异丁烯系单体)的异分子聚合物及间规立构的聚苯乙烯,与苯乙烯均聚体相比,流动性是同等的,负荷挠曲温度约为5~20℃较高。
最好是高刚性树脂内混入20~40重量%(相对基础树脂AS及PS)的玻璃纤维(GF)。由此,能确保按JIS-K-7171所测定的弯曲弹性率为6500MPa以上(前面已揭示)的刚性和耐热性,尤其能抑制容易引起热变形的风扇电动机侧的侧板的变形。
在作为充填材料的玻璃纤维(GF)的混入量小于20%时,弯曲弹性率为小于6500MPa,刚性低而平衡变化量增大,另外,当超过40%时树脂的成型加工时的流动性降低而成型性变差。另外,例如向丙烯腈·苯乙烯系树脂(AS)的混入量,在20%时密度约为1.15、在30%时密度约为1.25、在40%时密度约为1.38、当超过40%时由于密度进一步增大,形成的侧板等的构件的重量增大,平衡变化就变大。因此,混入量为20~40%是合适的。
最好是环状的侧板和翼部用同一种高刚性树脂材料形成。由于加工时的材料数减少,故容易管理,再生材料的物性降低也少并稳定。
作为本发明能使用的热塑性合成橡胶,能举出聚脂系热塑性合成橡胶,送风风扇连续运转时的热变形及反复运转时的变形少,能实现刚性、耐热性、防振性的平衡优异的送风风扇。另外,丙稀腈·苯乙烯系树脂等的相溶性好,故再生性优异。
作为其他的熱塑性合成橡胶,可使用聚氨基甲酸乙脂系熱塑性合成橡胶、聚苯乙烯系熱塑性合成橡胶、聚烯烃系熱塑性合成橡胶、或聚酰胺系熱塑性合成橡胶中的任何一种。送风风扇连续运转时的热变形及反复运转时的变形少,能实现刚性、耐热性、防振性的平衡优异的送风风扇。
聚氨基甲酸乙脂系熱塑性合成橡胶的重复疲劳特性好,长期使用时的防振性好。聚苯乙烯系熱塑性合成橡胶与AS(丙稀腈·苯乙烯)系树脂的相溶性优良,再生时的物性下降小。聚烯烃系熱塑性合成橡胶密度低、柔软性、防振性、耐候性、耐热老化性优良,低振动,熱变形小防振性好。聚酰胺系熱塑性合成橡胶耐冲击性和耐熱性好,成形加工和着色性优良。
作为又一其他的热塑性合成橡胶,对聚脂系热塑性合成橡胶,适量(例如10~30重量部%)混入赋予柔软性的烯烃系热塑性合成橡胶而成的材料较适合使用。由于这些热塑性合成橡胶的耐热蠕变性都优异,故送风风扇连续运转时的热变形及反复运转时的变形少,并由于烯烃系热塑性合成橡胶的防振效果特别好,故作为整体防振性优异,能实现刚性、耐热性、防振性的平衡优异的送风风扇。
另外,由于烯烃系热塑性合成橡胶的防振性非常高,即使将防振部的薄壁部(后述)作成约0.5~2mm的厚度,也能使送风风扇的平衡变化作成足够小,与以往所使用的CR橡胶制的防振部约5mm相比能实现薄型化、轻量化。作为防振目的也可以为0.5mm,但为了确保耐热蠕变性,并为了避免因超声波焊接引起的振动加热下的穿孔,故最好为约2mm、或其以上。但通过作成约2mm能确保柔软性,在将送风风扇放置在空调机本体上时,就容易利用该轴承部的柔软性从斜方向安装在风扇电动机上。烯烃系热塑性合成橡胶,与上述的丙烯腈·苯乙烯系树脂、耐热聚苯乙烯系树脂的相溶性也很好。
最好是形成轴承部的热塑性合成橡胶具有按JIS-K-6301 A型所测得的硬度位45~98。由此,尤其能抑制因与电动机轴连接引起的变形及热变形而容易产生的轴承部的变形,能实现长期平衡变化小的送风风扇。在硬度小于45时,刚性低、耐热蠕变性下降使平衡变化增大。当硬度超过98时,刚性过高而容易将振动传递至风扇整体。因此硬度最好为45~98。
最好是形成轴承部和防振部的热塑性合成橡胶相对聚脂系热塑性合成橡胶100重量部、混入烯烃系热塑性合成橡胶5~30重量部而构成。由于适量混入烯烃系热塑性合成橡胶,连续运转时的热变形及反复运转时的变形少,能实现刚性、耐热性、防振性的平衡优异的送风风扇。另外,再生材料的物性降低少并稳定,重复使用性优异。当烯烃系热塑性合成橡胶的混入比例超过30重量部时,风扇的平衡变化增大,另外,热塑性合成橡胶整体的拉伸强度降低30%以上,物性的降低增大。在小于5重量部时防振效果减小,设备本体的振幅值接近传统产品。因此最好为5~30重量部。
最好是形成防振部的热塑性合成橡胶具有比形成轴承部的热塑性合成橡胶低的硬度。尤其能可靠地抑制因与电动机轴连接引起的变形及热变形而容易产生的轴承部的变形,能利用硬度更低的防振部抑制轴承部的振动,能实现长期地平衡变化少、防振性好的送风风扇。
也可以用同一种热塑性合成橡胶形成轴承部和防振部。加工时的材料数减少,故容易管理,再生材料的物性降低也少并稳定。
也可将轴承部和防振部一体成型。与轴承部和防振部为分体的情况相比,不会引起接合不良,还能减少工时。
如上所述,本发明的送风风扇,是利用高刚性树脂形成配置在风扇电动机侧的环状的侧板、并利用热塑性合成橡胶形成配置在该侧板的内侧的圆筒状的轴承部和防振部的构件,事先,作为热塑性合成橡胶,对直接受到风扇电动机的应力作用的轴承部选择热变形小而硬度高的材料、选定利用防振部而防振性优异的材料、选定轴承部与防振部为同一硬度的材料、选择与高刚性树脂相溶性优异的材料,由于能确保轴承部与防振部的接合面的粘接性,而能具有所需的刚性、耐热性、防振性的平衡。因此,能有效地降低设置着送风风扇的设备本体的振动。
尤其,在构成要求耐热蠕变性的全长为630mm以上的长尺寸的送风风扇的场合,与在轴承部和防振部使用金属及CR橡胶的以往的送风风扇相比,能减小设备本体的振幅,设置在长期使用的空调机上的场合热变形也小。
另外,与在轴承部和防振部使用金属及CR橡胶的以往的送风风扇不同,在废弃时,能同时对轴承部、防振部、侧板和与侧板接合的翼部进行粉碎,供用于再生,还使再生材料的物性降低减少。
附图的简单说明
图1是本发明的第1实施形态的送风风扇的外观立体图。
图2是图1的送风风扇的剖视图。
图3是表示图1的送风风扇的风扇电动机侧的一端部的一部分缺口剖视图。
图4是表示本发明的第2实施形态的送风风扇的风扇电动机侧的一端部的一部分缺口剖视图。
图5是表示以往的送风风扇的电动机侧的一端部的一部分缺口剖视图。
【具体实施方式】
以下,参照附图对本发明的实施形态进行说明。
图1是本发明的第1实施形态的送风风扇的外观立体图,图2是该送风风扇的剖视图,图3是表示该送风风扇的电动机侧的一端部的一部分缺口剖视图。
如图1所示,送风风扇1,被构成作为空调机用的横流风扇,将多个叶片2排列成圆筒状的翼部3通过分隔板4沿轴芯方向多个地连接,并在两端配置侧板部5、6。一方的侧板部5能与风扇电动机连接地构成,在另一方的侧板部6上安装有对空调机本体进行轴支承的SUS等的轴7。
如图2所示,分隔板4形成环状,将构成翼部3的多个叶片2围绕轴芯地留有规定间隔、并在两面上形成相对半径方向倾斜规定角度地进行排列的定位用的凹部4a。虽未图示,但在侧板部5、6上还形成多个叶片的定位用凹部。翼部3、分隔板4、侧板部5、6被互相超声波焊接而一体化。
如图3所示,被连接固定在风扇电动机上的侧板部5,由支承电动机轴的圆筒状的轴承部8、在该轴承部8的外周接合并抑止电动机轴引起的振动的环状的防振部9、在该防振部9的外周接合的环状的侧板10构成,在该侧板10上接合着所述翼部3的一端部。轴承部8与电动机轴用螺钉11固定。
在轴承部8的外周上形成有凸缘状的凸肋8a,在该凸肋8a上沿圆周方向等间隔地形成有多个圆形的孔8b。在侧板10的内周上形成有与轴承部8的凸肋8a大致相同厚度的薄壁部10a,在该薄壁部10a上沿圆周方向等间隔地形成有多个圆形的孔10b。孔8b、10b的数目约为8~9个。防振部9,形成为将轴承部8的凸肋8a和侧板10的薄壁部10a包埋的状态,其材料通过进入孔8b、10b而与轴承部8、侧板10可靠地一体化。包埋轴承部8的凸肋8a的内周部和包埋侧板10的薄壁部10a的外周部与侧板10(薄壁部10a除外)为大致相同的厚度,其间的中央区域被作成薄壁部9a。
翼部3、分隔板4、侧板10和侧板部6(除了轴7以外)用高刚性树脂形成。这里,高刚性树脂是在丙烯腈·苯乙烯系树脂(AS)、或耐热聚苯乙烯系树脂(耐热PS)中混入玻离纤维(GF)的材料。
轴承部8和防振部9用热塑性合成橡胶形成。这里,热塑性合成橡胶是在聚脂系热塑性合成橡胶中混入烯烃系热塑性合成橡胶的材料。
以上那样的送风风扇1,热塑性合成橡胶及高刚性树脂(丙烯腈·苯乙烯系树脂、或耐热聚苯乙烯系树脂)耐热蠕变性优异,并尤其因在热塑性合成橡胶中混入防振性高的烯烃系热塑性合成橡胶而防振性优异,并因用热塑性合成橡胶形成轴承部8和防振部9的双方,故能确保互相的接合面的粘接性,连续运转时的热变形及反复运转时的变形也少,对刚性、耐热性、防振性的平衡变得优异。因此,还能比以往降低空调机本体的振动。
另外,与以往对轴承部8和防振部9使用金属及橡胶的送风风扇不同,在废弃时,在卸下轴7的基础上,能将轴承部8、防振部9、侧板10与翼部3、分隔板4、侧板部6一起进行粉碎,能供给再生用,与使用金属及橡胶的情况相比还能降低制造成本。在轴承部8和防振部9的热塑性合成橡胶中通过预先选择与侧板10等的与高刚性树脂相溶性优异的材料,能减小再生材料物性的降低,能提高重复使用性。
图4是表示本发明的第2实施形态的送风风扇的电动机侧的一端部的一部分缺口剖视图。
该送风风扇具有与上述第1实施形态的送风风扇大致同样的结构,但取代第1实施形态的轴承部8和环状的防振部9而用将它们一体化成型的一体化品12(轴承部12a、防振部12b)与侧板10接合的这点不同。在这样的结构中,不会发生轴承部12a、防振部12b之间的接合不良,还能减少工时。
以下,举具体的实施例对本发明进行说明。
(实施例1~实施例9)
用下述的构件对上述的第1实施形态的送风风扇(外径Φ100mm、长度650mm、重量约600g、翼部数为10、各翼部的叶片为35片)进行组装。在构件互相的焊接加工后进行退火处理。退火处理,是为去除成型变形和焊接变形而将送风风扇纵向放置在90℃的温风循环炉中约8小时,通过进行该处理,能减少因送风风扇运行时的热变形引起的平衡变化量。
1)翼部(3)、分隔板(4)、侧板部(6)和侧板(10)
混入GF20、30或40(%)的AS系树脂(实施例1~7)、或混入GF20或30(%)的耐热性PS系树脂(实施例8、9)。GF混入量(%)、弯曲弹性率(Mpa)、密度示于表1。
2)轴承部(8)
将烯烃系合成橡胶5、15、20或30(重量部)混入聚脂系热塑性合成橡胶(100重量部)的热塑性合成橡胶。混入比例和硬度(按JIS-K-6301、A型)示于表1。
3)防振部(9)
将烯烃系合成橡胶5、15、20或30(重量部)混入聚脂系热塑性合成橡胶(100重量部)的热塑性合成橡胶。混入比例和硬度(按JIS-K-6301、A型)示于表1。
这里使用的AS系树脂,是东レ公司制トョラク、ASG20或ASG30(商品名称)。另外,耐热性PS系树脂,是将甲基丙烯系单体作为单体的材料。GF是线径约12μm、成形后的纤维长度平均约0.5mm的短纤维型的GF。
轴承部8、防振部9的热塑性合成橡胶,考虑实际使用的高温时及长期放置时的耐热性、柔软性、机械强度等,是对东洋纺织公司制的ペルプレン(商品名称)将25%的压缩永久变形(JIS-K-6301·100℃·22小时)的条件改质成50%以下的材料。
聚脂系热塑性合成橡胶是芳族聚脂(硬成分)和脂肪族聚醚(软成分)的共聚物,柔软性、耐寒性、耐药性、成型性等取得平衡,防振性优异。烯烃系热塑性合成橡胶是将EPDM(ethylene-propylene terpolymer)分散在PP(聚丙烯)树脂中的材料,柔软性高,防振性也相应地高。因此,在将在轴承部使用该烯烃系热塑性合成橡胶的送风风扇设置在空调机等的设备上时,能利用轴承部的柔软性容易地从斜向插入风扇电动机中,能减少设备运转时的本体振动。
热塑性合成橡胶,一般是表示塑料与橡胶的中间弹性的材料,但上述的热塑性合成橡胶作为整体,防振性、强度、柔软性、成型性、耐热性、耐热蠕变性、耐药性等优异。尤其,在轴承部通过使用具有拉伸强度(JIS-K-7113)10~35MPa、弯曲弹性率(JIS-K-7203)50~300MPa的物性的材料,使风扇的平衡变化减少,故能保持耐热蠕变性。
这些聚脂系热塑性合成橡胶和烯烃系热塑性合成橡胶,通过将相溶化材料及颜料一起搅拌,能容易均匀地进行混合。通过混入一部分相溶化材料能更均匀地进行混合。
混合后的热塑性合成橡胶由于加热时熔融,将成形品粉碎、加热熔融、能进行注塑成型等,重复使用性优异。与此相反,由于以往的防振部材料等成形用的橡胶(加硫橡胶)即使进行加热也不熔融,故再循环是困难的。
为了进行比较,先将用图5说明的以往的送风风扇、即、将在侧板部具有黄铜制轴承部103和防振橡胶部104和金属板105、树脂侧板106的送风风扇的数据示于表1。在防振橡胶部104使用硬度55的CR橡胶。对各实施例和传统例子的送风风扇作以下实用性评价。
[重复使用性]
卸除电动机侧的侧板部5的螺钉11和轴承侧的侧板部6的轴7,研究了将翼部3、分隔板4和侧板部5、6粉碎·混练时的再生可能性。将相溶性良好、能再生的材料设为○,将相溶性不太好但以风扇总重量的5%以下的配合率(残部95%为原始材料)能再生的材料设为△,将相溶性差、如不分离就不能再生的材料设为×。在再生材料的混入率为5%时、拉伸强度和弯曲强度的降低小于10%。
[侧板部的接合力]
对第1实施形态的送风风扇,研究了电动机侧的侧板部5的轴承部8与防振部9与侧板10的接合力。在轴承部8上放置转矩表,求出在发生剥离时刻的转矩,将50kgf·cm以上的接合强度的材料作为牢固接合(标记○)。
对第2实施形态的送风风扇,研究了电动机侧的侧板部5的一体组件12(轴承部12a、防振部12b)与侧板10的接合力。在一体组件12上放置转矩表,求出在发生剥离时刻的转矩,将50kgf·cm以上的接合强度的材料作为牢固接合(标记○)。
[耐热性]
事前对送风风扇使用时的热变形进行评价。即,进行送风风扇的耐热静止挠曲进行试验,测定试验前后的平衡变化量并对耐热蠕变性进行评价。耐热静止挠曲试验,是将送风风扇用两端的2点支承在70℃的恒温箱内并放置成水平,放置168小时,对其前后的平衡变化量(g·cm)用风扇专用的平衡机器测试仪进行计测。
平衡变化量的值,以尽可能小为好。在长期保管和暴露在高温环境中时,该变化量越小,热变形就越小。相反,平衡变化量越大,意味着平衡不良,热变形增大,当长期使用空调机时,往往产生因振动大、有异常声音等引起的不良情况。
[本体振幅]
将空调机的室内机本体设置在防音室内,使在其内部放置的送风风扇以转速600~1700rpm进行旋转,尤其在以容易共振的转述(例如800rpm)的室内机本体的顶面的振动的振幅幅度(μm)用振动表进行测定。另外,作为试验对象的送风风扇依次地设置在同一室内机本体上。为了减少每个风扇的初期的平衡量之差,预先将左右部的平衡量(不平衡量)调整成约0.3g·cm。
将结果示于表2。
[表1]轴承部防振部侧板高刚性树脂料聚脂∶烯烃系之比例度料聚脂∶烯烃系之比例度 材料 +GF混入 (%)弯曲弹性率(Mpa)密度实施例1塑性合成橡胶70∶30 70塑性合成橡胶70∶30 45AS+GF20%65001.15实施例295∶5 8595∶5 70AS+GF30%85001.25实施例385∶15 9085∶15 87实施例485∶15 9585∶15 85AS+GF40%100001.38实施例580∶20 9880∶20 90实施例685∶15 9585∶15 95AS+GF30%85001.25实施例785∶15 9085∶15 90实施例885∶15 9585∶15 95耐热PS+GF20%70001.15实施例985∶15 9585∶15 95耐热PS+GF30%80001.15传统例铜-CR橡胶55
[表2]实用性评价重复使用性(相溶性)侧板部的接合力(转矩)耐热性(平衡变化量g·cm)本体振幅(μm)实施例1○○2.023实施例2○○1.825实施例3○○1.619实施例4○○1.522实施例5○○1.222实施例6○○1.520实施例7○○1.917实施例8○○2.019实施例9○○1.920传统例--2.227
如表1所述,用于翼部3、分隔板4、侧板部6、侧板10的树脂的弯曲弹性率,在AS中将GF20%混入后的实施例1中约为6500Mpa、将GF30%混入后的实施例2、3、6、7中约为8500Mpa、将GF40%混入后的实施例4、5中约为10000Mpa,在耐热PS中将GF20%混入后的实施例8中为7000、将GF30%混入后的实施例9中为8000。在GF混入率小于20%时刚性小于6500MPa,风扇的耐热蠕变性变差。另外,在GF混入率大于40%时风扇的耐热蠕变性变好,而成型性变差,在成型时容易引起短注塑量等情况,难以管理。
另外,在实施例8中,由于使用耐热PS系树脂,负荷挠曲温度约为107℃,在实施例9中同样地负荷挠曲温度约为111℃,与一般的PS树脂(在PS+GF30%中负荷挠曲温度约为95℃)进行比较,能提高约12~16℃。另外,流动性(JIS-K-7210、220℃、负荷1.813MPa),耐热PS+GF30%约为10,AS+GF30%约为4,通过使用耐热PS系树脂提高成形加工性。
如表2所述,在从实施例1至实施例9中,重复使用性(相溶性)被评价为“相溶性好并能再生”。在各实施例中用于轴承部8、防振部9的热塑性合成橡胶(烯烃系+聚脂系)与使用于侧板等的高刚性树脂(AS+GF、PS+GF)的相溶性良好,在粉碎、混练、再生时也不分离、呈良好的状态。由于热塑性合成橡胶加热时被熔融,通过将成形品进行粉碎、加热熔融、注塑成型等能容易地进行再循环。与此相反,传统例中所使用的橡胶(加硫橡胶)由于即使加热也不熔融,故不能再循环。
另外,在从实施例1至实施例9中,接合力被评价为“牢固地接合”。这是由于,在轴承部8及侧板10上设置的孔8a、10a中进入热塑性合成橡胶而产生打桩效果、通过在轴承部8与防振部9的接合部和在防振部9与侧板10的接合部处由防振部9将轴承部8或侧板10包入、而使该3个构件牢固地接合成一体的缘故。
表示作为风扇的耐热蠕变性的不平衡变化量,在实施例1中为2.0g·cm、在实施例2中为1.8g·cm、在实施例3中为1.6g·cm、在实施例4中为1.5g·cm、在实施例5中为1.2g·cm、在实施例6中为1.5g·cm、在实施例7中为1.9g·cm、在实施例8中为2.0g·cm、在实施例9中为1.9g·cm,与传统例中的2.2g·cm相比较优异。实施例5最优异。
另外,本体振幅,实施例1为23μm、实施例2为25μm、实施例3和8为19μm、实施例4和5为22μm、实施例6和9为20μm、实施例7为17μm,与传统例中的27相比较优异。
[实施例10~实施例16]
使用下述的构件组装上述的第2实施形态的送风风扇(外径Φ100mm、长度650mm)。在构件之间的焊接加工后与实施例1~9进行同样的退火处理。
1)翼部(3)、分隔板(4)、侧板部(6)和侧板(10)混入GF20、30或40(%)的AS系树脂(实施例10~14)、或混入GF20或30(%)的耐热性PS系树脂(实施例15、16)。GF混入量(%)、弯曲弹性率(Mpa)、密度示于表3。
2)轴承部与防振部的一体组件(12)
将烯烃系合成橡胶5、15、20或30(%)混入聚脂系热塑性合成橡胶(残部)的热塑性合成橡胶。在25%的压缩永久变形(JIS-K-6301·100℃·22小时)的条件下使用50%以下的材料,混入比例和硬度(按JIS-K-6301、A型)示于表3。
AS系树脂、耐热PS系树脂、GF、聚脂系热塑性合成橡胶、烯烃系合成橡胶是使用与实施例1~9同一种材料。
[实用性评价]
与实施例1~9同样进行实用性评价。将结果示于表4。
[表3] 轴承部与防振部的一体组件侧板高刚性树脂 材料聚脂∶烯烃系之比例硬度 材料+GF 混入 (%)弯曲弹 性率 (Mpa ) 密度 实施例 10 热塑性 合成橡 胶 70∶30 70 AS+GF20 % 6500 1.15 实施例 11 95∶5 85 AS+GF30 % 8500 1.25 实施例 12 85∶15 90 实施例 13 85∶15 95 AS+GF40 % 10000 1.38 实施例 14 80∶20 98 实施例 15 85∶15 95 耐热 PS+GF20% 6500 1.15 实施例 16 85∶15 95 耐热 PS+GF30% 8000 1.15 传统例 黄铜和 CR橡 胶 -
[表4]实用性评价重复使用性(相溶性)侧板部的接合力(转矩)耐热性(平衡变化量g·cm)本体振幅(μm)实施例10○○2.124实施例11○○1.826实施例12○○1.421实施例13○○1.323实施例14○○1.324实施例15○○1.524实施例16○○1.423传统例--2.227
如表3所示,用于侧板等的树脂的弯曲弹性率,将GF20%混入AS的实施例10中约为6500Mpa、将GF30%混入后的实施例11、12中约为8500Mpa、将GF40%混入后的实施例13、14中约为10000Mpa,在耐热PS中将GF20%混入后的实施例15中为7000、将GF30%混入后的实施例16中为8000。在GF混入率小于20%时刚性小于6500MPa,风扇的耐热蠕变性变差。另外,在GF混入率大于40%时风扇的耐热蠕变性变好,而成型性变差,在成型时容易引起短注塑量等情况,难以管理。
在实施例15中,由于使用耐热PS系树脂,负荷挠曲温度约为107℃,在实施例16中同样地负荷挠曲温度约为111℃,与一般的PS树脂(在PS+GF30%中负荷挠曲温度约为95℃)进行比较,能提高约12~16℃。另外,流动性(JIS-K-7210、220℃、负荷1.813MPa),耐热PS+GF30%约为10,AS+GF30%约为4,通过使用耐热PS系树脂提高成形加工性。
如表4所示,在从实施例10至实施例16中,重复使用性(相溶性)被评价为“相溶性好并能再生”。在各实施例中用于轴承部与防振部一体组件的热塑性合成橡胶(烯烃系+聚脂系)与使用于侧板等的高刚性树脂(AS+GF、PS+GF)的相溶性良好,在粉碎、混练、再生时也不分离地呈良好的状态。由于热塑性合成橡胶加热时被熔融,通过将成形品进行粉碎、加热熔融、注塑成型等能容易地进行再循环。与此相反,传统例中所使用的橡胶(加硫橡胶)由于即使加热也不熔融,故不能再循环。
另外,在从实施例10至实施例16中,接合力被评价为“牢固地接合”。这是由于,在侧板10上设置的孔10b中进入混入烯烃系合成橡胶后的热塑性合成橡胶而产生打桩效果、通过在一体组件12与侧板10的接合部处由一体组件12将侧板10包入、而使该它们牢固地接合成一体化的缘故。
表示作为风扇的耐热蠕变特性的不平衡变化量,在实施例10中为2.1g·cm、在实施例11中为1.8g·cm、在实施例12和16中为1.4g·cm、在实施例13和14中为1.3g·cm、在实施例12中为1.4g·cm,与传统例中的2.2g·cm相比较优异。实施例13和14特别优异。
另外,本体振幅,实施例10和14和15为24μm、实施例11为26μm、实施例13和16为23μm、实施例12为21μm,与传统例中的27相比较优异。
另外,在使用未混入烯烃系合成橡胶的聚脂系热塑性合成橡胶而组装第2实施形态的送风风扇时,本体振动与传统产品相同或比传统产品稍差。通过混入烯烃系合成橡胶能改善约2~10μm以上。
当烯烃系热塑性合成橡胶的混入比例超过30重量部时,风扇的平衡变化增大,在小于5重量部时,本体振幅接近传统产品的值,其防振效果减小。另外,当超过30重量部时,在热塑性合成橡胶整体上物性的降低增大成拉伸强度降低30%以上。因此,最好为5~30重量部。
在防振部9或一体组件12中,之所以在中央部设置薄壁部9a、12c,是由于能获得防振效果的缘故,为了获得耐热蠕变性和防振效果壁厚最好为0.5~2mm。在小于0.5mm时容易变形,当超过2mm时,容易传递振动而使防振性变差。
对重复使用时的物性,将第1实施形态的送风风扇(使用AS+GF30%的实施例2~7)、第2实施形态的送风风扇(使用AS+GF30%的实施例11、12)的整体进行粉碎,在约275℃下加热熔融,对送风风扇进行再生的结果,拉伸强度(按JIS-K-7161)和艾氏冲击值(按JIS-K-7110)的降低小于10%。作为耐热性指标的负荷挠曲温度(JIS-K-7207·负荷18.5kgf·cm)为小于5℃,对使用AS+GF20%、AS+GF40%的其它的实施例的送风风扇也能获得同样的结果,没有大的降低。
在上述的第1和第2实施形态中,例示了作为高刚性树脂的AS系树脂或耐热PS系树脂,但也可以使用弯曲弹性率在6500MPa以上的聚苯醚·聚苯乙烯系树脂(PPE+PS)等,能获得同样的结果。
(实施例17~实施例26)
用下述表5所示的构件将上述的第1实施形态的送风风扇(外径Φ100mm、长度650mm、重量约600g、翼部数为10、各翼部的叶片为35片)与实施例1~实施例16相同地进行组装,对其实用性进行了评价。结果如表6所示。
[表5]轴承部防振部侧板高刚性树脂材料 度材料 度 材料+GF 混入 (%)弯曲弹性率(Mpa) 密度 实施 例 17 热 塑 性 合 成 橡 胶 聚酯 系 70 热 塑 性 合 成 橡 胶 聚酯 系 45 AS+GF20 % 6500 1.15 实施 例18 85 70 AS+GF30 % 8500 1.25 实施 例19 90 87 实施 例20 95 85 AS+GF40 % 10000 1.38 实施 例21 98 90 实施 例22 95 95 AS+GF30 % 8500 1.25 实施 例23 聚氨 基甲 酸乙 脂 95 聚氨 基甲 酸乙 脂 95 AS+GF30 % 8500 1.25 实施 例24 聚苯 乙烯 聚苯 乙烯 实施 例25 聚烯 烃 聚烯 烃 实施 例26 聚酰 胺系 聚酰 胺系 传统 例 黄 铜 - C R 橡 胶 55 8500 1.25
[表6] 实用性评价重复使用性(相溶性)侧板部的接合力(转矩)耐热性(平衡变化量g·cm)实施例17○○2.0实施例18○○1.7实施例19○○1.5实施例20○○1.4实施例21○○1.2实施例22○○1.5实施例23△○1.5实施例24○○1.5实施例25△○1.6实施例26△○1.3传统例--2.2
实施例17~22中,使用了聚酯系熱塑性合成橡胶。使用的聚酯系熱塑性合成橡胶是含有作为硬成分的芳族聚脂和作为软成分的脂肪族聚醚的共聚物,在强度、耐热性、柔软性、耐药性、成形性、耐蠕变性、防振性等方面优异。尤其是用于轴承部的聚酯系熱塑性合成橡胶的物性,其拉伸强度(JIS-K-7113)为10~35Mpa,歪曲弹性率(JIS-K-7203)为50~300Mpa,平衡变化小,是维持耐热蠕变性所需要的。实施例17中,尤其是实际使用的高温时,考虑到长期放置时的耐热性、柔软性、机械强度等,25%的压缩永久变形(JIS-K-6301·100℃·22小时)的条件下使用50%以下的材料。实施例18~实施例22也使用相同的压缩永久变形为50%以下的材料。
实施例17,轴承部使用硬度70(JIS-K-6301,A形),防振部使用硬度45的聚酯系熱塑性合成橡胶,侧板由混入20%GF(玻璃纤维)的AS(丙稀腈·苯乙烯)系树脂(以下,简称AS+GF20%)形成。翼部和分割板也使用与侧板相同的高刚性树脂。用于侧板的树脂的弯曲弹性率约为7.0Mpa(实验法JIS-K-7203,以下省略)。
实施例18,轴承部使用硬度85、防振部使用硬度70的聚酯系熱塑性合成橡胶,侧板由混入30%GF(玻璃纤维)的AS(丙稀腈·苯乙烯)系树脂(以下,简称AS+GF30%)形成。翼部和分割板也使用与侧板相同的AS+GF30%高刚性树脂。用于侧板的树脂的弯曲弹性率约为9.0Mpa。
实施例19,轴承部使用硬度90、防振部使用硬度87的聚酯系熱塑性合成橡胶,侧板由AS+GF30%的高刚性树脂形成。翼部和分割板也使用与侧板相同的AS+GF30%高刚性树脂。用于侧板的树脂的弯曲弹性率约为9.0Mpa。
实施例20,轴承部使用硬度95、防振部使用硬度85的聚酯系熱塑性合成橡胶,侧板由混入40%GF(玻璃纤维)的AS(丙稀腈·苯乙烯)系树脂(以下,简称AS+GF40%)形成。翼部和分割板也使用与侧板相同的AS+GF40%高刚性树脂。用于侧板的树脂的弯曲弹性率约为10.5Mpa。
实施例21,轴承部使用硬度98、防振部使用硬度90的聚酯系熱塑性合成橡胶,侧板由AS+GF40%的高刚性树脂形成。翼部和分割板也使用与侧板相同的AS+GF40%高刚性树脂。用于侧板的树脂的弯曲弹性率约为10.5Mpa。
实施例22,轴承部使用硬度95、防振部使用硬度95的相同聚酯系熱塑性合成橡胶,侧板由AS+GF30%的高刚性树脂形成。翼部和分割板也使用与侧板相同的AS+GF30%高刚性树脂。用于侧板的树脂的弯曲弹性率约为9.0Mpa。
实施例23,轴承部和防振部都使用了聚氨基甲酸乙脂系熱塑性合成橡胶,实施例24使用了聚苯乙烯系熱塑性合成橡胶,实施例25使用了聚烯烃系熱塑性合成橡胶,实施例26使用了聚酰胺系熱塑性合成橡胶。各熱塑性缓冲橡胶是压缩永久变形为50%以下的材料。各实施例中,侧板使用了与翼部、分割板、轴承侧的侧板部相同的混入GF(玻璃纤维)的AS(丙稀腈·苯乙烯)系树脂的高刚性树脂。
为了比较,将刚才利用图5进行说明了的传统的送风风扇,即侧板部具有黄铜制的轴承部103、防振橡胶部104、金属板105、树脂侧板106的送风风扇的数据示于表5。防振橡胶部104使用硬度为55的CR橡胶。
从表6可见,重复使用性,是聚酯系热塑性合成橡胶与AS+GF20%的高刚性树脂的相溶性良好,在粉碎、搅拌、再生时也不分离、呈良好的状态。
接合力,是在轴承部和侧板上设置的孔中进入聚酯系热塑性合成橡胶而产生打桩效果,故防振部与轴承部或防振部与侧板的接合部处,防振部将轴承部和连接部包入,故能牢固地接合成一体。
耐热性(不平衡变化量),在实施例17中为2.0g·cm、在实施例18中为1.7g·cm、在实施例19中为1.5g·cm、在实施例20中为1.4g·cm、在实施例21中为1.2g·cm,在实施例22中为1.5g·cm,实施例21最佳。即使是变化量最大的实施例17,也比传统例好。
重复使用时的物性,是对将侧板和翼部、分割板(AS+GF30%)、电机侧的侧板部的轴承部和防振部的材料进行粉碎后的物性进行评价的结果,其拉伸强度(按JIS-K-7113)和艾氏冲击值(按JIS-K-7110)的降低小于10%。另外,作为耐热性指标的负荷挠曲温度(JIS-K-7206·负荷18.5kgf·cm)为小于3℃。AS+GF20%、AS+GF40%也相同,没有大的降低。
如上所述,实施例17~实施例26的送风风扇,与实施例1~实施例16的送风风扇相同,尤其是从耐热性(不平衡变化量)比传统产品有所提高可见,连续运行时的熱变形和重复运行时的变形小,能实现刚性、耐热性、防振性的平衡优异,另外重复使用性好、再生材料的物性降低小。
使用实施例17~实施例26那样的这里的熱塑性合成橡胶单体的场合,与使用实施例1~实施例16那样的熱塑性合成橡胶的混合产品的场合相比,具有超声波焊接时的开孔少,焊接性好,另外耐热性好的优点。比如,混合产品的熔融温度为170~200℃,而聚酯系熱塑性合成橡胶的熔融温度为230~260℃。
另外,实施例17~22中使用的熱塑性合成橡胶是将东洋纺织公司制的ペルプレン(商品名称)进行改良后的材料,实施例24中使用的熱塑性合成橡胶是将クラレ塑料公司的ハィプラ-(商品名称)进行改良后的材料。实施例25中使用的熱塑性合成橡胶是将东洋纺织公司制的サ-リンクペルプレン(商品名称)进行改良后的材料,实施例26中使用的熱塑性合成橡胶是将宇部兴业公司的UBE聚酰胺合成橡胶PAE(商品名称)进行改良后的材料。
防振部9或一体组件12中,之所以在中央部设置薄壁部9a、12c,是由于能获得防振效果的缘故,为了获得耐热蠕变性和防振效果壁厚最好为0.5~2mm。在小于0.5mm时容易变形,当超过2mm时,容易传递振动而使防振性变差。
上述各实施例中,为了使轴承部与防振部一体化,不使防振效果下降,两者使用了热塑性合成橡胶,但轴承部由与翼部和连接部相同的高刚性树脂(AS+20~40%GF,聚酯+20~40%GF)构成,防振部由熱塑性合成橡胶构成,与上述相同地进行粉碎、注塑成型,可再生平衡变化小的优秀风扇。
也可使用弯曲弹性率在7Mpa以上的高刚性的耐热聚苯乙烯(PS)系树脂或聚苯撑醚·聚苯乙烯系(PPE+PS)树脂,来代替AS系树脂。
以上对作为空调机用的送风风扇进行了说明,但也可以用于进行温风制暖的温风设备及制暖设备。