(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態に係るインペラ1を、
図1乃至
図5を用いて説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係るインペラ1の構成を示す断面図、
図2はインペラ1の構成を第1シュラウド11側から示す平面図、
図3はインペラ1の構成を第2シュラウド12側から示す平面図、
図4はインペラ1の製造方法の一を模式的に示す説明図である。
【0013】
図1乃至
図3に示すように、インペラ1は、第1シュラウド11と、第2シュラウド12と、インペラブレード13と、インペラハブ14と、を備えている。インペラ1は、第1シュラウド11、第2シュラウド12、インペラブレード13及びインペラハブ14が、溶接により固定されることで、一体に組み立てられる。
【0014】
なお、インペラ1は、第1シュラウド11及びインペラブレード13、並びに、第2シュラウド12及びインペラブレード13を、それぞれ溶接するときに、第1シュラウド11及び第2シュラウド12が、それぞれ冶工具100に固定される。
【0015】
図4に示すように、この冶工具100は、第1シュラウド11及び第2シュラウド12の一方の主面、具体的にはインペラ1の外面を形成する主面を支持する基部110と、第1シュラウド11及び第2シュラウド12と係合する被係合部111と、を備えている。被係合部111は、後述する第1シュラウド11の係合部21、及び、第2シュラウド12の係合部22に挿入可能、且つ、これら係合部21,22と当接可能に形成されている。被係合部111は、基部110に設けられ、係合部21,22と略同一形状に形成された突起である。
【0016】
このようなインペラ1は、ポンプ装置に用いられるポンプ内に設けられ、モータの回転軸にインペラハブ14を介して固定される。インペラ1は、回転することで、ポンプ内の流体を増圧可能に形成されている。
【0017】
第1シュラウド11は、金属材料により円板状に形成される。第1シュラウド11は、その中心にインペラハブ14を挿入する第1開口部15を備えている。また、第1シュラウド11は、その一部に、冶工具100の被係合部111と係合する係合部21を備えている。
【0018】
係合部21は、第1シュラウド11の主面間を連通させる単数の孔部である。係合部21は、第1シュラウド11の、インペラブレード13が配置される部位に設けられる。係合部21は、その内径がインペラブレード13の幅以下に形成されている。具体的には、係合部21は、インペラブレード13の幅と略同一径に形成された円柱状の孔部である。係合部21は、冶工具100の被係合部111と略同一形状に形成されている。
【0019】
このような係合部21は、第1シュラウド11にインペラブレード13が固定されることで、第1シュラウド11の外面側が開口し、第1シュラウド11の内面側が閉塞する窪みを構成する。
【0020】
第2シュラウド12は、金属材料により円板状に形成される。第2シュラウド12は、その中心側がその軸心に沿って突出して開口する第2開口部16を備えている。また、第2シュラウド12は、その一部に、冶工具100の被係合部111と係合する係合部22を備えている。第2開口部16は、インペラ1の吸込口である。
【0021】
係合部22は、第2シュラウド12の主面間を連通させる単数の孔部である。係合部22は、第2シュラウド12の、インペラブレード13が配置される部位に設けられる。また、係合部21は、インペラブレード13の幅と略同一径の形成された円柱状の孔部である。係合部22は、例えば、第1シュラウド11の係合部21と同一形状に形成されている。
【0022】
このような係合部22は、第2シュラウド12にインペラブレード13が固定されることで、第2シュラウド12の外面側が開口し、第2シュラウド12の内面側が閉塞する窪みを構成する。
【0023】
インペラブレード13は、湾曲する薄板状に形成されている。インペラブレード13は、第1シュラウド11及び第2シュラウド12の所定の位置に、等間隔に複数配置される。
【0024】
インペラハブ14は、第1開口部15に固定され、モータの回転軸を固定可能に形成されている。具体的には、インペラハブ14は、その中心側に、第1開口部15に挿入される挿入部18と、その中心に設けられ、モータの回転軸を固定可能に形成された回転軸の挿入孔19と、を備えている。
【0025】
このように構成されたインペラ1の製造方法を、
図4を用いて説明する。
先ず、
図4に示すように、係合部21及び被係合部111が係合する位置で、冶工具100に第1シュラウド11を配置する。なお、このとき、例えば、第1シュラウド11の第1開口部15に、第1開口部15と係合する円筒状の被係合部を係合させる。
【0026】
次に、第1シュラウド11の所定の位置に、複数のインペラブレード13が配置され、インペラブレード13を第1シュラウド11に溶接する。
【0027】
次に、係合部22及び被係合部111が係合する位置で、冶工具100に第2シュラウド12を配置する。なお、このとき、例えば、第2シュラウド12の第2開口部16に、第2開口部16と係合する円筒状の被係合部を係合させる。
【0028】
次に、第2シュラウド12の所定の位置に、第1シュラウド11に溶接された複数のインペラブレード13が配置され、インペラブレード13を第2シュラウド11に溶接する。
【0029】
次に、第1開口部15に挿入部18を挿入し、インペラハブ14を第1シュラウド11に配置し、インペラハブ14を第1シュラウド11に溶接する。これにより、インペラ1が製造される。なお、必要に応じて、インペラ1は、その製造方法として、溶接による残留応力を除去する工程を有していても良い。
【0030】
このように構成されたインペラ1は、製造時に冶工具100の被係合部111と係合する孔部である第1シュラウド11の係合部21及び第2シュラウド12の係合部22を、インペラブレード13が配置される位置に、単数設ける構成である。
【0031】
また、インペラ1は、係合部21,22の内径が、インペラブレード13の幅と略同一に形成される構成である。このため、第1シュラウド11及び第2シュラウド12にインペラブレード13が固定されると、係合部21,22は、インペラブレード13によってその開口部が閉塞される。
【0032】
インペラ1は、インペラブレード13によって係合部21,22を閉塞することで、第1シュラウド11及び第2シュラウド12の外面、並びに、インペラ1内の流路が、係合部21,22を介して連通することを防止可能となる。これにより、インペラ1は、インペラ1の外面と内部の流路とが連通することを防止し、ポンプ効率の低下を防止することが可能となる。このため、インペラ1は、その製造において係合部21,22を用いて第1シュラウド11及び第2シュラウド12の位置決め及び回り止めを行う構成であっても、ポンプ性能に影響を与えることが防止可能となる。
【0033】
上述したように、本発明の第1の実施形態に係るインペラ1によれば、第1シュラウド11及び第2シュラウド12の位置決め及び回り止めが可能であって、ポンプ性能に影響を与えることを極力防止可能となる。
【0034】
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係るインペラ1Aを、
図5乃至
図7を用いて説明する。
図5は本発明の第2の実施形態に係るインペラ1Aの構成を示す平面図、
図6はインペラ1Aを第1シュラウド11Aから示す平面図、
図7はインペラ1Aの要部構成、具体的には係合部21Aを
図5中VII−VII断面で示す断面図である。なお、第2の実施形態に係るインペラ1A中、上述した第1の実施形態に係るインペラ1と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0035】
図5及び
図6に示すように、インペラ1Aは、第1シュラウド11Aと、第2シュラウド12Aと、インペラブレード13と、インペラハブ14と、を備えている。インペラ1Aは、第1シュラウド11A、第2シュラウド12A、インペラブレード13及びインペラハブ14が、溶接により固定されることで、一体に組み立てられる。
【0036】
なお、インペラ1Aは、第1シュラウド11A及びインペラブレード13、並びに、第2シュラウド12A及びインペラブレード13を、それぞれ溶接するときに、第1シュラウド11A及び第2シュラウド12Aが、それぞれ冶工具100に固定される。
【0037】
冶工具100は、例えば、
図4に示す冶工具100と同様の構成であって、第1シュラウド11A及び第2シュラウド12Aの一方の主面、具体的にはインペラ1Aの外面を形成する主面を支持する基部110と、第1シュラウド11A及び第2シュラウド12Aと係合する被係合部111と、を備えている。被係合部111は、後述する第1シュラウド11Aの係合部21A、及び、第2シュラウド12Aの係合部21Aに挿入可能、且つ、これら係合部21Aと当接可能に形成されている。被係合部111は、基部110に設けられた、係合部21Aと略同一形状の突起である。
【0038】
このようなインペラ1Aは、ポンプ装置に用いられるポンプ内に設けられ、モータの回転軸にインペラハブ14を介して固定される。インペラ1Aは、回転することで、ポンプ内の流体を増圧可能に形成されている。
【0039】
第1シュラウド11Aは、金属材料により円板状に形成される。第1シュラウド11Aは、第1開口部15と、その一部に設けられ、冶工具100の被係合部111と係合する係合部21Aを備えている。第1シュラウド11Aは、係合部21Aの形状のみが、上述した第1シュラウド11と異なる構成である。
【0040】
係合部21Aは、インペラ1Aの外面を構成する第1シュラウド11Aの主面の一部に設けられた窪みである。係合部21Aは、第1シュラウド11Aの径方向と直交する方向に延設される。係合部21Aは、第1シュラウド11Aの主面間を貫通しない。このような係合部21Aは、第1シュラウド11Aの外面側が開口し、第1シュラウド11Aの内面側が閉塞する窪みを構成する。
【0041】
係合部21Aは、少なくとも、インペラ1A(第1シュラウド11A)の周方向、換言すると回転方向に対して交差する方向にその面方向が配置される、被係合部111と当接する係合面25が形成されている。
【0042】
具体的には、係合部21Aは、
図6に示すように、第1シュラウド11Aの主面に開口する開口形状が長方形状であって、且つ、
図7に示すように、その長手方向に切断線を設定した場合に、第1シュラウド11Aの断面形状で、三角形状に形成されている。具体的には、係合部21Aは、係合面25が第1シュラウド11Aの厚さ方向、換言すると、第1シュラウド11Aの軸心方向に延設された直角三角形状に形成されている。
【0043】
係合部21Aは、その底面が、第1シュラウド11Aの面方向に対して傾斜して形成される。より具体的には、係合部21Aの底面は、回転方向の一次側から二次側に向って深さが漸次深くなるように形成される。換言すると、係合部21Aの底面は、水が係合部21Aに浸入後、その底面に沿ってインペラ1の外面に移動するように、二次側から一次側に向って、深さが漸次浅く形成される。
【0044】
第2シュラウド12Aは、金属材料により円板状に形成される。第2シュラウド12Aは、第1開口部15と、その一部に設けられ、冶工具100の被係合部111と係合する係合部22Aを備えている。第1シュラウド12Aは、係合部22Aの形状のみが、上述した第2シュラウド12と異なる構成である。
【0045】
係合部22Aは、インペラ1Aの外面を構成する第2シュラウド12Aの主面の一部に設けられた窪みである。係合部22Aは、第2シュラウド12Aの径方向と直交する方向に延設される。係合部22Aは、第2シュラウド12Aの主面間を貫通しない。このような係合部22Aは、第2シュラウド12Aにインペラブレード13が固定されることで、第2シュラウド12Aの外面側が開口し、第2シュラウド12Aの内面側が閉塞する窪みを構成する。
【0046】
係合部22Aは、少なくとも、インペラ1(第2シュラウド12A)の周方向、換言すると回転方向に対して交差する方向にその面方向が配置される、被係合部111と当接する係合面25が形成されている。
【0047】
具体的には、係合部22Aは、係合部21Aと同様に、第2シュラウド12Aの主面に開口する開口形状が長方形状であって、且つ、
図7に示すように、その長手方向に切断線を設定した場合に、第2シュラウド12Aの断面形状で、三角形状に形成されている。具体的には、係合部22Aは、係合面25が第2シュラウド12Aの厚さ方向、換言すると、第2シュラウド12Aの軸心方向に延設された直角三角形状に形成されている。
【0048】
係合部22Aは、その底面が、第2シュラウド12Aの面方向に対して傾斜して形成される。より具体的には、係合部22Aの底面は、回転方向の一次側から二次側に向って深さが漸次深くなるように形成される。換言すると、係合部22Aの底面は、水が係合部22Aに浸入後、その底面に沿ってインペラ1Aの外面に移動するように、二次側から一次側に向って、深さが漸次浅く形成される。
【0049】
このように構成されたインペラ1Aは、その製造時において、
図4に示すインペラ1と同様に、冶工具100の被係合部111が第1シュラウド11Aの係合部21A及び第2シュラウド12Aの係合部22Aと係合させる。係合部21A,22Aは、被係合部111と、少なくとも第1シュラウド11A及び第2シュラウド12Aの回転方向に面で係合する。これにより、第1シュラウド11A及び第2シュラウド12Aにインペラブレード13を溶接するときに、第1シュラウド11A及び第2シュラウド12Aの位置決め及び回り止めが可能となる。
【0050】
また、インペラ1Aは、係合部21A,22Aを、第1シュラウド11A及び第2シュラウド12Aの主面間を連続しない、換言すると、第1シュラウド11A及び第2シュラウド12Aの内面側の主面が閉塞する窪みとする構成である。このため、インペラ1Aの外側と流路とが連通することを防止可能となる。また、インペラ1Aは、係合部21A,22Aの底面を、インペラ1Aの回転方向の一次側から二次側に向ってその深さが漸次深くなるように構成する。
【0051】
このような係合部21A,22Aとすることで、インペラ1Aが回転したときに、流体が係合部21A,22Aに移動しても、当該流体は、係合部21A,22Aの傾斜する底面に沿って第1シュラウド11A及び第2シュラウド12Aの主面に移動する。このため、流体抵抗や流れを乱す等によるポンプ効率の低下を防止することが可能となる。このように、インペラ1Aは、その製造時に第1シュラウド11A及び第2シュラウド12Aの位置決め等に必要な係合部21A,22Aを用いても、ポンプ性能に影響を与えることを極力防止可能となる。
【0052】
上述したように、本発明の第2の実施形態に係るインペラ1Aによれば、上述した第1の実施形態に係るインペラ1と同様に、第1シュラウド11A及び第2シュラウド12Aの位置決め及び回り止めが可能であって、ポンプ性能に影響を与えることを極力防止可能となる。
【0053】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述したインペラ1,1Aは、第1シュラウド11に設けられた係合部21及び第2シュラウド12に設けられた係合部22、並びに、第1シュラウド11Aに設けられた係合部21A及び第2シュラウド12Aに設けられた係合部22Aを同一形状とする構成を説明したがこれに限定されない。即ち、冶工具100の被係合部111が係合部21,21A,22,22Aとそれぞれ係合可能であれば、各係合部21,21A,22,22Aは、それぞれ異なる形状であってもよい。
【0054】
また、各係合部21,21A,22,22Aは、第1シュラウド11,11A及び第2シュラウド12,12Aの径方向の位置は、いずれの位置であってもよい。即ち、係合部21,21A,22,22Aは、第1シュラウド11,11A及び第2シュラウド12,12Aにそれぞれ単数設けられる構成であって、且つ、係合部21,22はインペラブレード13が配置される位置に設けられる構成であればよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 一対のシュラウドと、
前記シュラウド間に配置されるとともに、前記シュラウドと溶接される複数のインペラブレードと、
前記シュラウドに設けられ、前記シュラウド及び前記インペラブレードの溶接時に、前記シュラウドを固定する冶工具の被係合部と係合し、前記シュラウドの位置決め及び回り止めを行う単数の係合部と、
を備えることを特徴とするインペラ。
[2] 前記係合部は、前記シュラウドの外面側が開口し、前記シュラウドの内面側が閉塞する窪みであることを特徴とする[1]に記載のインペラ。
[3] 前記係合部は、前記シュラウドの主面間を連通するとともに、その内径が前記インペラブレードの幅以下に形成された円柱状の孔部であることを特徴とする[1]に記載のインペラ。
[4] 前記孔部は、その開口する一端が、前記シュラウドに溶接された前記インペラブレードにより閉塞されることを特徴とする[3]に記載のインペラ。
[5] 前記係合部は、前記シュラウドの外主面に設けられ、その回転方向に対して交差する方向であって、前記シュラウドの軸心に沿って延設された係合面を有する窪みであることを特徴とする[1]に記載のインペラ。
[6] 前記係合部は、その底面が、前記回転方向の一次側から二次側に向って漸次深く形成されることを特徴とする[5]に記載のインペラ。