特許 6438961 流体ポンプのインペラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6438961

(24)【登録日】2018年11月22日

(45)【発行日】2018年12月19日

(54)【発明の名称】流体ポンプのインペラ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/22 20060101AFI20181210BHJP

   F04D 29/24 20060101ALI20181210BHJP

   F04D 29/60 20060101ALI20181210BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/22 H

   F04D29/24 C

   F04D29/60 E

   F04D29/22 C

【請求項の数】1

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-545090(P2016-545090)

(86)(22)【出願日】2014年8月28日

(86)【国際出願番号】JP2014004421

(87)【国際公開番号】WO2016030928

(87)【国際公開日】20160303

【審査請求日】2017年6月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000220712

【氏名又は名称】株式会社ＴＢＫ

(74)【代理人】

【識別番号】100092897

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 正悟

(74)【代理人】

【識別番号】100097984

【弁理士】

【氏名又は名称】川野 宏

(74)【代理人】

【識別番号】100157417

【弁理士】

【氏名又は名称】並木 敏章

(72)【発明者】

【氏名】石 在雄

(72)【発明者】

【氏名】長尾 悟司

(72)【発明者】

【氏名】大澤 誠人

【審査官】 冨永 達朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５３−０５４３０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／２２

Ｆ０４Ｄ ２９／２４

Ｆ０４Ｄ ２９／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸回りに回転駆動される円盤形状のインペラ本体部材と、中心に流体の吸入口が形成された切頭円錐形状のカバー本体および当該カバー本体の中心軸回りに設けられた複数の羽根を有してなるインペラカバー部材とを備え、前記インペラ本体部材と前記インペラカバー部材とを中心軸方向に対向配置してなる流体ポンプのインペラであって、
前記カバー本体は、中心軸方向における前記インペラ本体部材側に向かって径方向外側へ傾斜する傾斜部を有し、前記傾斜部における前記インペラ本体部材と対向する側に前記複数の羽根が配設されており、
前記羽根は、前記インペラ本体部材と中心軸方向において対向する先端部上に溶着当部を有し、
前記インペラ本体部材は、前記インペラカバー部材と対向する一端面と、中心軸方向において前記一端面の反対側に配置される他端面と、前記一端面において前記羽根と整合する位置に凹設されて前記羽根の前記先端部を受容する溝部と、前記溝部内に形成されて前記溶着当部と当接可能な溶着受部とを有し、
前記インペラ本体部材の前記他端面と前記インペラカバー部材の前記先端部とが平行な位置関係となる状態で、前記溶着当部と前記溶着受部とを中心軸方向に溶着することで、前記インペラ本体部材と前記インペラカバー部材とを接合せしめるように構成され、
前記羽根は、前記先端部と、前記先端部と回転方向の後方側で繋がる第１外面と、前記先端部と回転方向の前方側で繋がる第２外面とを有し、
前記溝部は、前記先端部と中心軸方向に対向する溝底部と、前記溝底部と回転方向の後方側で繋がり前記第１外面と接触する第１内面と、前記溝底部と回転方向の前方側で繋がり前記第１内面と対向する第２内面とを有し、
前記羽根における前記先端部と前記第２外面との間の角部に前記溶着当部が形成され、前記溝部における前記第２内面に傾斜面となる前記溶着受部が形成されていることを特徴とする流体ポンプのインペラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばウォータポンプ等の流体ポンプに用いられるインペラに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、複数枚の羽根が形成されたインペラを回転させることにより、吸入口から吸い込んだ流体を加圧して吐出口から送り出す遠心式の流体ポンプが広く知られている。インペラには、羽根の一方の端部のみに円盤部が設けられたオープンインペラの他に、羽根を両側から挟み込むように両方の端部に円盤部が設けられたクローズドインペラが存在する（例えば、特許文献１を参照）。クローズドインペラは、両方の円盤部によって当該インペラ内に閉じられた空間が形成されることで、流体が漏れ出すような流れを防ぐため、オープンインペラと比べてポンプ効率が高いといえる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−２５２４８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、クローズドインペラは、その構造上、羽根の両端を円盤部で連結した形状を呈するため、例えば射出成形品として一体成形する場合、金型から抜く際のいわゆるアンダーカット部が生じ、量産を難しくする要因となり得る。そのため、近年では、一方の円盤部と複数の羽根が形成された他方の円盤部とを別々に成形して、一方の円盤部と他方の円盤部とを複数の羽根を介して接合することで、一体的なクローズドインペラを形成する技術が実用化されているが、インペラの接合強度を十分に確保することが困難であるという課題がある。

【0005】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、簡便な構造により接合強度を高めることのできる流体ポンプのインペラを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するために、本発明に係る流体ポンプのインペラは、中心軸回りに回転駆動される円盤形状のインペラ本体部材と、中心に流体の吸入口が形成された切頭円錐形状のカバー本体および当該カバー本体の中心軸回りに設けられた複数の羽根を有してなるインペラカバー部材とを備え、前記インペラ本体部材と前記インペラカバー部材とを中心軸方向に対向配置してなる流体ポンプのインペラであって、前記カバー本体は、中心軸方向における前記インペラ本体部材側に向かって径方向外側へ傾斜する傾斜部を有し、前記傾斜部における前記インペラ本体部材と対向する側に前記複数の羽根が配設されており、前記羽根は、前記インペラ本体部材と中心軸方向において対向する先端部上に溶着当部を有し、前記インペラ本体部材は、前記インペラカバー部材と対向する一端面と、中心軸方向において前記一端面の反対側に配置される他端面と、前記一端面において前記羽根と整合する位置に凹設されて前記羽根の前記先端部を受容する溝部と、前記溝部内に形成されて前記溶着当部と当接可能な溶着受部とを有し、前記インペラ本体部材の前記他端面と前記インペラカバー部材の前記先端部とが平行な位置関係となる状態で、前記溶着当部と前記溶着受部とを中心軸方向に溶着することで、前記インペラ本体部材と前記インペラカバー部材とを接合せしめることを特徴とする。なお、羽根の先端部の全体がインペラ本体部材の他端面と平行である必要はなく、羽根の先端部のうち少なくとも溶着当部の一部がインペラ本体部材の他端面と平行であればよい。

【0007】

また、本発明に係る流体ポンプのインペラは、前記羽根は、前記先端部と、前記先端部と回転方向の後方側で繋がる第１外面と、前記先端部と回転方向の前方側で繋がる第２外面とを有し、前記溝部は、前記先端部と中心軸方向に対向する溝底部と、前記溝底部と回転方向の後方側で繋がり前記第１外面と接触する第１内面と、前記溝底部と回転方向の前方側で繋がり前記第１内面と対向する第２内面とを有し、前記羽根における前記先端部と前記第２外面との間の角部に前記溶着当部が形成され、前記溝部における前記第２内面に傾斜面となる前記溶着受部が形成されていることを特徴とする。なお、この場合には、少なくとも溶着当部の角部の稜線がインペラ本体部材の他端面と平行になる。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る流体ポンプのインペラによれば、インペラカバー部材の羽根の先端部とインペラ本体部材の他端面とを平行な位置関係とした状態で、インペラ本体部材の他端面側を超音波ホーンとの当接面としてインペラカバー部材とインペラ本体部材とを加圧・加振して、インペラカバー部材の溶着当部とインペラ本体部材の溶着受部とを溶着するよう構成したことで、超音波ホーンの加圧面と羽根およびインペラ本体部材の溶着部とが平行となり、その結果として、振動伝達ロス（振動伝達時のエネルギーロス）が低減されるため、接合強度の高い安定した品質を実現することが可能となる。従って、インペラ（クローズドインペラ）をインペラカバー部材とインペラ本体部材との溶着接合により製造した場合であっても、簡便な構造によってコストを増大させることなく、接合強度を高めてポンプの性能向上を図ることが可能であるとともに、複雑な羽根形状や大容量ポンプへの展開を実現することができるという効果を奏する。

【0009】

また、本発明に係る流体ポンプのインペラによれば、溶着当部と溶着受部との溶着部がシェアジョイントとして形成される一方で、第１内面が溶着当部を溶着受部へ押し込むときの案内面として作用するとともに、溶着当部が溶着受部の傾斜面の作用を受けて離反方向（第１内面側）へ逃げ移動しようとしても、第１外面と第１内面とが接触状態であるため、溶着当部の離反方向への逃げ移動が規制されることとなる。従って、羽根の回転方向の後方側では、第１外面と第１内面とを摺接状態にすることで、溶着時における溶着当部と溶着受部との位置決め精度を向上させることができるとともに、羽根の回転方向の前方側では、溶着当部と溶着受部との溶着部がシェアジョイントとして形成されて溶着面積を大きく確保できるので、インペラカバー部材とインペラ本体部材との接合強度をより一層高めることが可能になるとともに、溶着時に空気を巻き込み難くしてボイド等の欠陥の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係るインペラを備えたウォータポンプを示す正面図である。

【図2】上記ウォータポンプを示す断面図である。

【図3】上記ウォータポンプによる冷却水の循環経路を示すブロック図である。

【図4】本実施形態に係るインペラを示す斜視図である。

【図5】（ａ）は上記インペラを示す正面図、（ｂ）は上記インペラを矢印Ａ−Ａに沿って示す断面図である。

【図6】（ａ）は上記インペラのカバーを示す正面図、（ｂ）は上記カバーを示す背面図である。

【図7】（ａ）は上記カバーを矢印Ｂ−Ｂに沿って示す断面図、（ｂ）は上記カバーの羽根を矢印Ｃ−Ｃに沿って示す断面図である。

【図8】（ａ）は上記インペラのシュラウドを示す正面図、（ｂ）は上記シュラウドの長溝を示す正面図である。

【図9】（ａ）は上記シュラウドの断面図、（ｂ）は上記長溝を矢印Ｄ−Ｄに沿って示す断面図である。

【図10】上記インペラの製造方法（溶着方法）を説明するための断面図である。

【図11】（ａ）は羽根の溶着当部と長溝の溶着受部とが当接した状態を示す断面図、（ｂ）は羽根の溶着当部と長溝の溶着受部とが溶着した状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明の一実施形態に係るウォータポンプ（流体ポンプ）は、エンジンの冷却水循環経路中に配設されて冷却水を強制循環させるためのものであり、まず、このウォータポンプの全体構成について図１〜図３を用いて説明する。

【0012】

［ウォータポンプの構成］
ウォータポンプ１は、エンジンＥＧのシリンダブロックに設けられたポンプベース１０を基体として組み立てられる。ポンプベース１０には、冷却水の戻り流路Ｌ２に繋がる吸入ポート１１と、ウォータジャケットＷＪへの冷却水の吐出流路Ｌ１に繋がる吐出ポート１２，１３とが設けられており、これら両ポート１１，１２，１３はそれぞれポンプベース１０の表面側に開口している。

【0013】

ポンプベース１０の背面側には、ポンプボディ２０が複数のボルト２１により着脱自在に取り付けられており、ポンプベース１０とポンプボディ２０とにより包囲された空間はポンプ室２を形成している。ポンプベース１０とポンプボディ２０との合わせ面には、ポンプ室２の密閉性を確保するために、Ｏリング２２が介装されている。なお、ポンプベース１０とポンプボディ２０とによりポンプケーシングが構成される。

【0014】

ポンプボディ２０の外周側には、駆動軸３０を介して、ポンププーリ４０が取り付けられている。ポンププーリ４０の外周面には、エンジンＥＧのクランクシャフトＣＳと繋がる駆動ベルトＤＢが掛け渡されるベルト溝４１が形成されており、ベルト溝４１に掛け渡された駆動ベルトＤＢを介してクランクシャフトＣＳの回転力がポンププーリ４０に伝達されてポンププーリ４０が回転駆動される。

【0015】

ポンプボディ２０には、駆動軸３０の基端部が圧入により取り付けられており、駆動軸３０はポンププーリ４０と互いの回転軸を一致させた状態で、ポンプボディ２０の開口部２３を貫通してポンプ室２へ延出している。駆動軸３０は、ポンプボディ２０に嵌合されたベアリング３１を介して、ポンプボディ２０に回転自在に支持されている。駆動軸３０の先端部にはインペラ１００が同心上に取り付けられており、インペラ１００はポンプ室２内に配置されている。ポンププーリ４０と駆動軸３０とインペラ１００は同軸的に一体回転が可能である。ポンプボディ２０の開口部２３と駆動軸３０との間は、ポンプ室２の密閉性を保持するためのメカニカルシール２４によってシールされている。

【0016】

ウォータポンプ１のポンププーリ４０は、図３に示すように、エンジンＥＧのクランクシャフトＣＳにより、駆動ベルトＤＢを介して回転駆動される。これによりポンププーリ４０と一体的に連結された駆動軸３０がインペラ１００とともに回転する。インペラ１００の回転に伴って吸入ポート１１に吸入された戻り流路Ｌ２内の冷却水は、ポンプ室２内でインペラ１００の回転による遠心力を受けて、吐出ポート１２，１３から吐出流路Ｌ１へ吐出される。吐出流路Ｌ１へ吐出された冷却水は、ウォータジャケットＷＪに圧送され、エンジンＥＧのシリンダ等を冷却した後、接続流路ＣＬからラジエターＲＤに流れて放熱される。そして、再び、戻り流路Ｌ２からウォータポンプ１に戻り、循環される。接続流路ＣＬには、サーモスタットにより動作する切換弁ＳＶが設けられており、冷却水の温度が所定の設定温度よりも高いときには冷却水をラジエターＲＤに流すが、冷却水の温度が所定の設定温度よりも低いときには冷却水をバイパス流路ＢＬに流す。バイパス流路ＢＬは、戻り流路Ｌ２に通じており、ラジエターＲＤを経由することなく、直接ウォータポンプ１により吸入される。このようにして、ウォータポンプ１は、冷却水をウォータジャケットＷＪ内において強制循環させる。

【0017】

［インペラの構成］
次に、本実施形態に係るインペラ１００について図４〜図９を追加参照しながら説明する。以下では、説明の便宜上、図５（ｂ）に示すインペラ１００の配設姿勢を基準として、軸心方向（中心軸方向）の上側を「一端側」、軸心方向（中心軸方向）の下側を「他端側」とも称して説明する。なお、図４〜図９では、図を見易くするために、断面部のハッチングを省略している。また、各図には、適宜、インペラ１００の回転方向を矢印「Ｘ」で付記している。

【0018】

インペラ１００は、図４および図５に示すように、複数枚の羽根１３０が一体的に形成されてなるカバー１１０と、該カバー１１０に接合されるシュラウド１５０とを主体として構成された、いわゆるクローズドインペラである。インペラ１００は、上記の駆動軸３０と同期して回転し、カバー１１０に形成された吸入口１２３から冷却水を吸入し、該冷却水を羽根１３０同士の間の空間である吐出口１３９から吐出する。

【0019】

カバー１１０は、図６および図７に示すように、樹脂製（好適にはＰＰＳ樹脂製）の一体成形品として形成されており、カバー本体１２０に複数枚の羽根１３０が一体的に設けられて構成されている。

【0020】

カバー本体１２０は、一端側から他端側へ向かって拡径する切頭円錐形状（略傘形状）に形成されており、その中心には吸入ポート１１から冷却水を導入するための円孔状の吸入口１２３が軸心方向に貫通されている。カバー本体１２０の表面１２１は、ポンプベース１０の内面と対向して配置される。カバー本体１２０の裏面１２２には、複数枚の羽根（本実施形態では７枚の羽根）１３０が周方向に等間隔で設けられている。なお、カバー本体１２０をテーパ形（略傘形状）とすることで、このカバー本体１２０の裏面１２２に沿って冷却水の流れをスムーズにすることができる。

【0021】

なお、カバー本体１２０における吸入口１２３の周縁部１２４は、図２に示すように、従来よりも軸心方向に短く形成している。そして、周縁部１２４の端面（図２では左面）と吸入ポート１１のパイプ１４の端面（図２では右面）とを極僅かな隙間で対峙させている。これにより、クローズドインペラを採用するうえで、カバー本体１２０の厚みの分だけ軸心方向（図２で左方向）に突出したとしても、ポンプ室２の容積を増大させることなく、既存のポンプケーシングのままで、インペラ１００をポンプ室２に収容させることが可能であるとともに、カバー本体１２０とポンプベース１０との隙間からの冷却水の逆流を低減させることができる。

【0022】

各羽根１３０は、凸曲線と凹曲線とが連続的に繋がってなる中心線に沿って湾曲した板状に形成されている。複数枚の羽根１３０は、軸心回りに放射状に配列されており、互いに隣り合う羽根１３０同士の周方向の間隔は径方向内側から径方向外側へ向けて（すなわち、冷却水の吐出方向へ向けて）漸次大きくなるように形成されている。また、羽根１３０は、カバー本体１２０のテーパ形状に対応して、径方向内側から径方向外側へ向かって、その高さが低くなるように傾斜している。これにより、互いに隣接する羽根１３０同士の間の径方向内側（吸入側）の開口の断面積と、径方向外側（吐出側）の開口の断面積とがほぼ等しく設定されることで、内部流速を均一化できるようになっている。

【0023】

羽根１３０は、シュラウド１５０と対向する先端部１３１と、回転方向の後方側に形成された後方側外面１３２と、回転方向の前方側に形成された前方側外面１３３とを有する。後方側外面１３２と前方側外面１３３とは、軸心方向の一端側から他端側に向けて互いに接近する方向に約２度ずつの勾配を有した傾斜面としてそれぞれ形成される。そのため、羽根１３０は、断面視において、一端側から他端側に向けて僅かに先細り形状をなしている。また、羽根１３０の先端部１３１側は、シュラウド１５０に凹設された長溝１７０に受容可能に形成されている。そして、この羽根１３０の先端部１３１と前方側外面１３３との間の角部は、シュラウド１５０と溶着される部位（溶着当部１３５）として構成される。

【0024】

シュラウド１５０は、図８および図９に示すように、樹脂製（好適にはＰＰＳ樹脂製）の一体成形品として形成されたシュラウド本体１６０と、このシュラウド本体１６０にインサート成形される金属製のブッシュ１８０とを備えて構成される。

【0025】

シュラウド本体１６０は、円筒状のボス部１６１と、カバー１１０とほぼ同一直径に形成された円盤部１６５とを有してなる。ボス部１６１の中心には中空状のブッシュ１８０が埋設されて前述の駆動軸３０と一体回転可能に接続されている。円盤部１６５の表面１６６側には複数枚の羽根１３０が溶着接合され、円盤部１６５の裏面１６７側は溶着時において超音波ホーンＨとの当接面となる（図１０を参照）。また、円盤部１６５には、表裏に貫通する円孔状のバランスホール１６８が三カ所に形成されている。

【0026】

円盤部１６５の表面１６６には、各羽根１３０と整合する位置に、ボス部１６１の外周面近傍から放射方向に延出した長溝１７０が凹設されている。長溝１７０は、カバー１１０と対向する一端側に開放されて、羽根１３０の先端部１３１側を受容し得るように形成されている。

【0027】

長溝１７０は、溝底部１７１と、回転方向の後方側に形成された後方側内面１７２と、回転方向の前方側に形成された前方側内面１７３とを有している。

【0028】

後方側内面１７２は、軸心方向の他端側から一端側に向けて前方側内面１７３と離反する方向に約２度の勾配を有した傾斜面として形成される。

【0029】

前方側内面１７３は、底面側から順に、第１前方側内面１７４、第２前方側内面１７５、第３前方側内面１７６を有してなる。第１前方側内面１７４は、後方側内面１７２と第１溝幅を隔てて対向している。この第１前方側内面１７４は、軸心方向の他端側から一端側に向けて後方側内面１７２と離反する方向に約２度の勾配を有した傾斜面として形成される。第３前方側内面１７６は、後方側内面１７２と第１溝幅よりも大きな第２溝幅を隔てて対向している。第２前方側内面１７５は、第１前方側内面１７４と第３前方側内面１７６とを繋ぎ合わせて、軸心方向の他端側から一端側に向けて後方側内面１７２と離反する方向に約４５度の勾配を有した傾斜面として形成される。そして、後方側内面１７２は羽根１３０の後方側外面１３２と接触し得る部位となり、第２前方側内面１７５は羽根１３０の溶着当部１３５と溶着される部位（溶着受部１７７）となる。

【0030】

なお、溶着当部１３５と溶着受部１７７との溶着時に発生する余分な溶融樹脂は、長溝１７０内の溝底部１７１や第３前方側内面１７６の近傍に溜められる。すなわち、長溝１７０の溝底部１７１と羽根１３０の先端部１３１との隙間や、長溝１７０の第３前方側内面１７６と羽根１３０の前方側外面１３３との隙間などは、溶着時の樹脂溜まりとして機能する。

【0031】

また、本実施形態では、羽根１３０の先端部１３１とシュラウド１５０の長溝１７０とを回転方向の前方側のみで溶着するが、羽根１３０の先端部１３１とシュラウド１５０の長溝１７０とを回転方向の前方側および後方側の両方で溶着する手法も考えられる。しかしながら、その場合には、回転方向の前方側と後方側とで溶融のタイミングが合わないと残留応力が大きく発生するおそれがあるため、回転方向の一方側（前方側又は後方側）のみで溶着する方が好ましい。

【0032】

［インペラの製造方法］
次に、本実施形態に係るインペラ１００の製造方法について図１０および図１１を追加参照しながら説明する。なお、図１１では、溶着過程の理解を容易にするために、溶着当部１３５と溶着受部１７７との位置関係を上下反転させた状態で図示している。

【0033】

本実施形態では、インペラ１００は、共に樹脂製のカバー１１０とシュラウド１５０とを超音波溶着により接合して製造されるものである。

【0034】

このようなインペラ１００を製造するには、まず、カバー１１０とシュラウド１５０とを個別に成形する。カバー１１０は、合成樹脂を材料として所定の金型を用いて射出成形される。同様に、シュラウド１５０は、合成樹脂を材料として所定の金型を用いて射出成形される。なお、シュラウド１５０には、金属製のインサート部品としてブッシュ１８０がインサート成形されている。

【0035】

続いて、カバー１１０とシュラウド１５０を治具９００に装着する。治具９００は、上側に開口を有する略円筒状をなし、該開口部９０１にカバー１１０とシュラウド１５０とを装着可能に形成される。治具９００の開口部９０１内には、カバー１１０、シュラウド１５０の順番に装着され、下側にカバー１１０が配置され、上側にシュラウド１５０が配置される。このときカバー１１０とシュラウド１５０とを周方向に位置決めすることで、羽根１３０の先端部１３１がシュラウド１５０の長溝１７０に受容されて、治具９００の開口部９０１内でカバー１１０とシュラウド１５０とが上下に重合した状態となる。この治具９００の中心には、軸状のガイドピン９１０が垂直姿勢で立設されている。そして、このガイドピン９１０にシュラウド１５０のブッシュ１８０が嵌挿されることで、シュラウド１５０が治具９００に同心上に配置される。また、カバー１１０およびシュラウド１５０の最外周面と、治具９００の内周面とは、いわゆる印籠構造となっており、これによりカバー１００とシュラウド１５０がアライメント調整される。なお、治具９００は、カバー１１０の表面１２１側（図１０の下側）を面接触により受けている。このように、治具９００にカバー１１０とシュラウド１５０が装着された状態では、カバー１１０の軸心とシュラウド１５０の軸心とが整合一致しており、当該軸心方向が上下方向に指向する。

【0036】

続いて、溶着機の超音波ホーンＨをシュラウド１５０の裏面１６７に接触させて、上下に重合状態のカバー１１０およびシュラウド１５０に対して超音波振動と同時に加圧力を加えることで、カバー１１０とシュラウド１５０とを超音波溶着する。具体的には、羽根１３０の先端部１３１側をシュラウド１５０の長溝１７０に受容させるとともに、羽根１３０の溶着当部（角部）１３５を長溝１７０の溶着受部（傾斜面）１７７に当接させた状態で下方向に加圧しながら超音波振動を同方向に印加する。

【0037】

このとき、超音波ホーンＨによってシュラウド１５０を下方向に加圧すると、羽根１３０の後方側外面１３２が長溝１７０の後方側内面１７２に接触（摺接）することで、後方側内面１７２と後方側外面１３２とは溶着当部１３５を溶着受部１７７へ押し込むときの案内面として作用する。また、溶着当部１３５を溶着受部１７７へ加圧する際に、溶着当部１３５が溶着受部１７７の傾斜面の作用を受けて、羽根１３０全体が長溝１７０内で後方側内面１７２側へ逃げ移動しようとしても、後方側外面１３２と後方側内面１７２とが接触状態となっているため、溶着当部１３５と溶着受部１７７とを適正な位置で当接させ続けることができる。そして、超音波ホーンＨによる超音波振動は羽根１３０の溶着当部（角部）１３５と長溝１７０の溶着受部（傾斜面）１７７との接触部分に集中的に伝播し、両者の接触部分において摩擦熱が発生することで、該接触部分が溶融して、カバー１１０とシュラウド１５０とが溶着される。

【0038】

ここで、溶着当部１３５と溶着受部１７７とでシェアジョイントが形成されるため、互いの溶着面積を広く確保して、カバー１１０とシュラウド１５０との接合強度（機械的強度）を向上させることができる。また、該シェアジョイントでは、溶着当部１３５と溶着受部１７７との実際に溶融した面同士のみが接触しているため、溶着時に空気を巻き込み難くして、ボイド等の欠陥の発生を防止できる。更には、後方側外面１３２と後方側内面１７２とが接触状態で接合されるため、後方側内面１７２はウォータポンプ１の作動中に羽根１３０に掛かる荷重を受ける壁として機能する。

【0039】

以上、本実施形態に係るインペラ１００によれば、羽根１３０の先端部１３１（特に、溶着当部１３５の角部の稜線）とシュラウド１５０の裏面とを平行な位置関係とした状態で、シュラウド１５０の裏面側を超音波ホーンＨとの当接面としてカバー１１０とシュラウド１５０とを加圧・加振して、カバー１１０の溶着当部１３５とシュラウド１５０の溶着受部１７７とを溶着するよう構成したことで、超音波ホーンＨの加圧面と羽根１３０およびシュラウド１５０の溶着部とが平行となり、その結果として、振動伝達ロス（振動伝達時のエネルギーロス）が低減されるため、接合強度の高い安定した品質を実現することが可能となる。従って、インペラ（クローズドインペラ）１００をカバー１１０とシュラウド１５０との溶着接合により製造した場合であっても、簡便な構造によってコストを増大させることなく、接合強度を高めてポンプの性能向上を図ることが可能であるとともに、複雑な羽根形状や大容量ポンプへの展開を実現することができるという効果を奏する。

【0040】

また、本実施形態に係るインペラ１００では、溶着当部１３５と溶着受部１７７との溶着部がシェアジョイントとして形成される一方で、後方側内面１７２が溶着当部１３５を溶着受部１７７へ押し込むときの案内面として作用するとともに、溶着当部１３５が溶着受部１７７の傾斜面の作用を受けて離反方向（後方側内面１７２側）へ逃げ移動しようとしても、後方側外面１３２と後方側内面１７２とが接触状態であるため、溶着当部１３５の離反方向への逃げ移動が規制されることとなる。従って、羽根１３０の回転方向の後方側では、後方側外面１３２と後方側内面１７２とを摺接状態にすることで、溶着時における溶着当部１３５と溶着受部１７７との位置決め精度を向上させることができるとともに、羽根１３０の回転方向の前方側では、溶着当部１３５と溶着受部１７７との溶着部がシェアジョイントとして形成されて溶着面積を大きく確保できるので、カバー１１０とシュラウド１５０との接合強度をより一層高めることが可能になるとともに、溶着時に空気を巻き込み難くしてボイド等の欠陥の発生を防止することができる。

【0041】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば適宜改良可能である。

【0042】

上述の実施形態では、シャアジョイントを例示して説明したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、ＥＤジョイント（エネルギダイレクタジョイント）を適用してもよい。このＥＤジョイントの一例としては、溶着当部として羽根の先端部上に三角形の突起（角部）を形成するとともに、溶着受部として溝部内に平坦面を形成して、両者を溶着させてもよい。反対に、溶着当部として羽根の先端部を平坦面に形成するとともに、溶着受部として溝部内に三角形の突起（角部）を形成して、両者を溶着させてもよい。

【0043】

また、上述の実施形態では、エンジン駆動式のウォータポンプを例示して説明したが、この構成に限定されるものではなく、電動式のウォータポンプに適用してもよい。また、ウォータポンプに限定されず、燃料ポンプやオイルポンプ等の他の流体ポンプに適用してもよい。

【符号の説明】

【0044】

１ ウォータポンプ（流体ポンプ）
２ ポンプ室
１０ ポンプベース
２０ ポンプボディ
１００ インペラ
１１０ カバー（インペラカバー部材）
１２０ カバー本体
１３０ 羽根
１３１ 先端部
１３２ 後方側外面（第１外面）
１３３ 前方側外面（第２外面）
１３５ 溶着当部
１５０ シュラウド（インペラ本体部材）
１７０ 長溝（溝部）
１７２ 後方側内面（第１内面）
１７３ 前方側内面（第２内面）
１７７ 溶着受部
１８０ ブッシュ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】