JP2010229953A - 樹脂インペラの製造法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡易な構成で、フロントプレートと羽根との溶着強度を増加させつつ、フロントプレートの位相（角度）合わせを行うこと無く溶着作業性を良好にすること。
【構成】 内面１ｂの外周寄り部分を除いた部分に複数のピンゲート跡１１を、上面１ｃに複数の押しピン跡１２をそれぞれ円周上に形成した硬質合成樹脂製の裁頭円錐状のフロントプレート１と、複数放射方向に延びる硬質合成樹脂製の単位羽根板２１の上面を羽根先端面２１ａとして形成し、且つこの上にこの幅よりは小さい幅で上端が鋭角の先鋭突条４を一体形成した羽根２とを備えておくこと。次に、羽根２の上に前記フロントプレート１を載置して先鋭突条４端とフロントプレート１内面１ｂとを接触させること。そしてフロントプレート１と羽根２との間に適宜な加圧力を加えつつ温度が上がるようにエネルギーを与えること。先鋭突条４を溶融してフロントプレート１を羽根２に溶着すること。
【選択図】 図１

Description

本発明は、簡易な構成で、フロントプレートと羽根との溶着強度を増加させつつ、フロントプレートの位相（角度）合わせを行うこと無く溶着作業性を良好にできる樹脂インペラの製造法に関する。

近年、環境的な観点から、及び経済的な観点から共に低燃費車両への期待・要望が益々高まってきている。低燃費を達成するために様々な手段が実施されているが、その中の１つの手段として高効率化が挙げられる。そしてガソリンエンジンであろうともハイブリッド、電気自動車であろうともエンジン等の冷却や車室内を暖房する等の理由により、車両にはウォーターポンプが取り付けられている。近年の低燃費化、それに伴う高効率化の要請を受け、ウォーターポンプにおいても今まで以上に高効率化を達成するための開発が盛んに行われている。

そのウォーターポンプのインペラにおいて、いわゆるフロントプレートを設けたものが存在する。このようなフロントプレートを設けた例として〔特許文献１〕が挙げられる。羽根の根元側にベースとなるベースプレート（円板）が設けられる構造は樹脂インペラとしては一般的な構造として広く実施されているが、羽根の先端（吸入）側の中心部に孔を設け、羽根を円周状に覆うフロントプレートを設けたインペラ構造も高効率化を達成するため、広く実施されている。

このようなフロントプレートは最終的には羽根と一体となるが、製造時において、もともとは別部材であったフロントプレートや羽根やベースプレートを一体とする製法が採用されることが多い。これは、溶着のし易さから樹脂インペラとして広く採用されている。また、樹脂インペラの採用の背景には、従来のプレス（板金）インペラと比較して羽根形状を自由に設定できることによる高効率化、さらにプレス（板金）インペラと比較して軽量であることも大きな要因である。このように、フロントプレートを羽根（ベースプレート付き）と一体したインペラを「クローズドインペラ」と呼ぶ。特に、その羽根及びフロントプレートが合成樹脂製の場合の一体化したインペラを「クローズド樹脂インペラ」という。

ところで、〔特許文献１〕（ＵＳ特許第５５３８３９５号）には「フロントプレート（カバー２）」と「羽根とベ一スプレートが一体となった部材（bottom１）」をディスクゲートにて溶着する構造及び製法が開示されている。
但し〔特許文献１〕に記載されているのは、主に、溶着方法に関する構造及び溶着方法に関する製法であり、その前工程である樹脂成形方法についてはそれほど深い記載は無いものである。〔特許文献１〕の「フロントプレート（カバー２）」について検討する。

樹脂成形では溶融した樹脂が金型内の空隙部を流れていくものであり、突起形状をしたような部位には流れ込みにくい性質を持っている。逆の発想では流れ込みにくい部位から溶融した樹脂を流し込めば、溶融した樹脂が流れ込みにくい部位を無くすことができる。
また円板形状である樹脂インペラにおいては、溶融した樹脂を均等に回り込ませるために、ピンゲートはなるべく中心近くに設けられ、外周に向かって溶融した樹脂は広がっていく。〔特許文献１〕のＦｉｇ．２ｂにはディスクゲートを用いてインナーリング２２（inner ring22）に溶融樹脂を流し込む製法が開示されている。そして〔特許文献１〕のカバー２にディスクゲートではなく、ピンゲートにて溶融樹脂を流し込む製法について検討してみると、〔特許文献１〕のカバー２には中心近くに円筒形状（カバー２から見れば突起形状）の吸入ロが設けられているため、溶融樹脂の回り込みのし易さを考えると、ピンゲートは円筒形状の吸入口の先端面に設けるのが製法上妥当である。よって押しピン跡は反対側である、カバー２の羽根側の面に設けられることとなる。

〔特許文献１〕にはゲートとしてはディスクゲートを用いており、ピンゲートを用いた樹脂成形方法については開示されていないものの、〔特許文献１〕のカバー２をピンゲートを用いて樹脂成形を行った場合、部材形状から考えるとピンゲート跡はカバー２の円筒形状の吸入口の先端面に、押しピン跡ａはカバー２の羽根側の面に設けられているものと推定される［図９（Ａ）参照］。このような構造を基に、「フロントプレート単品（カバー２）」と「羽根とベースプレートが一体となった部材」を溶着する場合に発生する課題について検討する。〔特許文献１〕には、押しピンをどこに設けたかは開示されていないが、Ｆｉｇ．７のbottom１の製法の金型図面から類推した。

一般に樹脂成形において、押しピン跡合計の面積はピンゲート跡合計の面積よりもかなり大きく、かつ押しピン跡やピンゲート跡は一般的には凹形状をしているものである。最終的にはフロントプレートとインペラの羽根先端面同士は溶着により一体にされるものであるが、超音波等の振動によって溶着させるために、インペラの羽根先端面には三角形状の突起が設けられている。フロントプレートの面とインペラの羽根先端面の三角形状の突起が押し付けられた状態で超音波等の振動を加えることにより、三角形状の突起が溶融し、溶着されるものである。

樹脂インペラに限らず、２つ以上の樹脂の部材同士を溶着する手段は数多く存在し、例を挙げると、
（１）超音波、（２）振動、（３）レーザー、（４）熱板、（５）高周波 等が挙げられる。

（１）超音波とは、約数万Ｈｚの音波を溶着する部材に加えることで樹脂を溶かし、溶着する方法である。
単に溶着面の面（平坦面等）と面を上下方向に押し付けた状態で超音波を加えても面と面とでは樹脂は溶けないため、片方は面だが、もう片方の面は〔特許文献１〕Ｆｉｇ．２ａ，Ｆｉｇ．３ａ，Ｆｉｇ．４ａ，Ｆｉｇ．４ｂ，Ｆｉｇ．４ｃ，Ｆｉｇ．５等に記載のように溶着面に三角形状の突起が設けられている。面と三角形状の突起の溶着面同士を押し付けた後に超音波を加えると、三角形状の突起の先端を起点として樹脂が溶けて、溶着面同士が溶着される。

（２）振動とは、約数百Ｈｚの振動を加えることで樹脂を溶かし溶着する方法である。
（３）レーザーとは、レーザー光線を溶着する箇所に当てることで樹脂を溶かし、溶着する方法である。
（上記３つは一般に樹脂と樹脂の溶着に使用されることが多い。）
（４）熱板とは、片方の金属もしくは高融点樹脂を予め高温にしておき、それを低融点樹脂に押し付けることで低融点樹脂を溶かし、溶着する手法である。
（本手法は片方が金属でも樹脂でも溶着可能）
上記全ての溶着方法において共通する概念は、温度が上がるような樹脂にエネルギーを与えることである。つまり、上記４つの共通動作は、温度が上がるような樹脂のエネルギー付与である。このような溶着法により、一旦溶着面の樹脂を溶かした後、自然冷却されることで溶けた樹脂が固まり溶着面同士が固着されるものである。

さてここで、押しピン跡やピンゲート跡は凹形状をしている事から、ちょうどこの押しピン跡やピンゲート跡が羽根先端面の三角形状の突起の真上に来た位置関係で溶着される場合、押しピン跡やピンゲート跡の凹部と羽根先端面の三角形状の突起は例え押し付けた状態であったとしても接触していないことになる。但し、そのような状態であっても押しピン跡やピンゲート跡以外の領域に配置された羽根先端面の三角形状の突起とフロントプレートは接触しているため溶着自体は可能である。

しかし溶着されるべき領域（面積）が減少することにより、溶着強度の低下が起きてしまうのは事実であり、ちょうど押しピン跡がインペラ羽根先端面の三角形状の突起の上に来ないように設置して溶着しなければならない。押しピン跡と羽根先端面の三角形状の突起の位置が一致しないための方法としては、１つ目は目視による確認であり、２つ目はフロントプレート成形時の押しピンの位相（角度）をコンピュータで把握したり画像解析で位相（角度）を把握しておき、自動制御でフロントプレートをインペラとの溶着場所に運搬し、把握された位相（角度）に基づきフロントプレートをインペラの羽根先端面の上に設置する方法である。上記２つの方法により押しピン跡やピンゲート跡が羽根先端面の三角形状の突起の直上に来ること無く溶着されるものである。

但し上記２つの方法には以下のような課題が存在する。１つ目の目視による確認では、そもそも押しピン跡やピンゲート跡は他の部位と色は同じであり、かつ凹といっても−０．５ｍｍ乃至±０．０ｍｍの範囲内の話であるため、非常に見つけにくいものであり、作業性は低いものである。更にヒューマンエラーの発生を否定することはできないものである。２つ目のコンピュータ等で位相を管理する方法では、画像解析等により押しピン跡やピンゲート跡を検索するなどの手法が考えられるが、設備に莫大な費用がかかってしまうため現実的ではあり得ない。また、従来技術（図９）として、押しピン跡ａが羽根先端面と溶着されるフロントプレートの羽根側の面に存在すると、羽根に加わる流体の流れに乱流が発生し、吐出性能を低下させる要因ともなっていた。

ＵＳ特許第５５３８３９５号

以上のように２通りのどちらの手法であれ生産性は低いものであり、これは「フロントプレート（カバー２）は単品であり、押しピン跡を「羽根側」の面に残す」従来の仕様では避けられない事象である。そこで、本発明の技術的な目的（技術的課題）としては、第１にフロントプレートと羽根との溶着強度を増加させることであり、第２に目視や画像解析によるフロントプレートの位相（角度）合わせを行うこと無く溶着作業をする手法を実現することである。

そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、内面の外周寄り部分を除いた部分に複数のピンゲート跡を、上面に複数の押しピン跡をそれぞれ円周上に形成した硬質合成樹脂製の裁頭円錐状のフロントプレートと、複数放射方向に延びる硬質合成樹脂製の単位羽根板の上面を羽根先端面として形成し、且つ該羽根先端面上に該羽根先端面の幅よりは小さい幅で上端が鋭角の先鋭突条を一体形成した羽根とを備えておき、該羽根の上に前記フロントプレートを載置して前記先鋭突条端と前記フロントプレート内面とを接触させ、そして前記フロントプレートと前記羽根との間に適宜な加圧力を加えつつ温度が上がるようなエネルギーを与え、前記先鋭突条を溶融して前記フロントプレートを前記羽根に溶着することを特徴とする樹脂インペラの製造法としたことにより、前記課題を解決した。

請求項２の発明を、請求項１において、前記ピンゲート跡の外周寄り部分を除いた部分は中間部分として形成されてなることを特徴とする樹脂インペラの製造法としたことにより、前記課題を解決した。請求項３の発明を、請求項１又は２において、前記先鋭突条の高さは略均一に形成してなることを特徴とする樹脂インペラの製造法としたことにより、前記課題を解決した。請求項４の発明を、請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記ピンゲート跡及び押しピン跡の数を３個以上にしてなることを特徴とする樹脂インペラの製造法としたことにより、前記課題を解決したものである。

請求項１の発明においては、特に、フロントプレートと羽根との溶着強度を増加させつつ、フロントプレートの位相（角度）合わせを行うこと無く溶着作業性を良好にできる効果を奏する。具体的には、樹脂を成形する上で必ず残ってしまう押しピン跡とピンゲート跡を考慮に入れ、羽根先端面と溶着されるフロントプレートの羽根側の面（内面）には、ピンゲート跡を設け、特に溶着されない反羽根側の面には、押しピン跡を設けることで、従来技術よりも溶着強度を向上させた。本構成により、ポンプ効率などで多大な効果を発揮しうる。

すなわち、押しピン跡は乱流発生源であるが、該押しピン跡をフロントプレートの反羽根側の面（上面）に設けたことで、乱流影響は最小にできる利点がある。さらに、目視や画像解析によるフロントプレートの位相（角度）合わせを行う必要がないため、作業者の労力、設備費が低減される利点がある。

請求項２の発明においては、特に、溶着が剥がれるのは、中間部分からでは無く、内周寄り部分もしくは外周寄り部分の端から剥がれていくものであるため、最も羽根に加わる流体の力が大きい外周寄りの溶着強度が確保され、羽根強度を十分にできる利点がある。請求項３の発明では、前記先鋭突条の高さは略均一に形成していることで、前記フロントプレートの内面と前記先鋭突条とが均一状態で接触することで効率的な溶着ができる利点がある。他は請求項１の発明と同様の効果を奏する。請求項４では、前記ピンゲート跡及び押しピン跡の数を３個以上にしてなることを特徴とする樹脂インペラの製造法により、樹脂の組成が均一となり、押しピンによる歪みも減少する利点がある。

（Ａ）はベースプレート付き羽根にフロントプレートを溶着せんとする平面図、（Ｂ）はベースプレート付き羽根にフロントプレートを溶着せんとする断面図であって、特にベースプレート付き羽根については（Ａ）のＸ１−Ｘ１矢視断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の（ア）部拡大図、（Ｄ）は（Ａ）のＸ２−Ｘ２矢視断面図（円錐頂点を通る断面図）、（Ｅ）はベースプレート付き羽根にフロントプレートを溶着完了した断面図である。 （Ａ）は内面（下面）にピンゲート跡を有するフロントプレートを羽根先端面の先鋭突条に当接して製造法を開始せんとする本発明の状態図、（Ｂ）は内面にピンゲート跡を有するフロントプレートを羽根先端面の先鋭突条に当接しつつ溶着している開始直後の本発明の状態図、（Ｃ）は内面にピンゲート跡を有するフロントプレートを羽根先端面の先鋭突条に当接しつつ溶着している中期段階の本発明の状態図、（Ｄ）は（Ｃ）段階よりも僅かに時間経過した本発明の状態図、（Ｅ）は内面にピンゲート跡を有するフロントプレートを羽根先端面の先鋭突条に当接しつつ溶着している終了段階の本発明の状態図である。 は図２とは別の実施形態であって、（Ａ）は内面にピンゲート跡を有するフロントプレートを羽根先端面の先鋭突条に当接して製造法を開始せんとする本発明の状態図、（Ｂ）は内面にピンゲート跡を有するフロントプレートを羽根先端面の先鋭突条に当接しつつ溶着している開始直後の本発明の状態図、（Ｃ）は内面にピンゲート跡を有するフロントプレートを羽根先端面の先鋭突条に当接しつつ溶着している終了段階の本発明の状態図である。 は図３とはさらに別の実施形態であって、（Ａ）〜（Ｃ）は図３のそれぞれと同段階の状態図である。 は図４とはさらに別の実施形態であって、（Ａ）〜（Ｃ）は図４のそれぞれと同段階の状態図である。 は図５とはさらに別の実施形態であって、（Ａ）〜（Ｃ）は図５のそれぞれと同段階の状態図である。 （Ａ）はフロントプレートの製造過程での金型の断面図、（Ｂ）はフロントプレート成形直後に、可動金型が離れた直後の要部断面図、（Ｃ）はそのフロントプレートを押しピンにて押し出している状態の断面図、（Ｄ）は（Ｃ）の（イ）部拡大図である。 （Ａ）は円錐の斜視図、（Ｂ）は弧状円錐の斜視図である。 （Ａ）は従来技術のインペラを上側から見た一部拡大平面図、（Ｂ）は（Ａ）の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図１乃至６に基づいて説明する。１はフロントプレートであって、裁頭円錐状（ラッパ形状）の環状板である。断面的に見ると、垂直状の軸芯ｎに対して、上側が窄まる凸をなし、外周に行くほど高さが低くなり、中心に円形孔１ａの開いた円（輪）板である。厚みは約1乃至２ｍｍ内外で、材質は、硬質の合成樹脂材である。第１実施形態では、任意の円錐の頂部を切除した扁平ラッパ形状の環状板なるフロントプレート１である。つまり、第１実施形態では円錐タイプとして説明する。該フロントプレート１の円錐面の内面１ｂ［図１（Ｂ）において下側で、下面ともいう］の仮想頂点箇所の円錐頂角（立体角ともいう）をφとする［図１（Ｂ）参照］。

前記フロントプレート１の内面１ｂ（下面：羽根側）には、複数のピンゲート跡１１，１１，・・・が小突起として適宜の円周上に形成されている。さらに、前記フロントプレート１の上面１ｃ（反羽根側）には、複数の押しピン跡１２，１２，・・・が凹状をなして適宜の円周上に形成されている。該押しピン跡１２は、数は、前記ピンゲート跡１１の数よりも多く設けられる。前記ピンゲート跡１１は径も小さく形成されている。例えば、約０．２ｍｍ〜約０．８ｍｍ程度である。さらに、前記押しピン跡１２を平面的に見た直径は大きく形成されている。例えば、約２ｍｍ〜約５ｍｍ程度である。

前記ピンゲート跡１１は前記フロントプレート１の羽根側の外周寄り部分を除いた部分に形成されている。つまり、前記フロントプレート１を直径方向に３つに分けると、内径側より、内周寄り部分，中間部分，外周寄り部分となり、本発明では、該外周寄り部分を除いた部分であり、内周寄り部分及び中間部分に存在している。好ましくは、羽根側の中間部分に形成されている。これらの構成、作用について詳述すると、数が多く、径も大きい押しピン跡１２は上面１ｃ（反羽根側）に設けることで、前記羽根先端面２１ａとの溶着時に強度低下を防止できる。また、数が少なく、径も小さいピンゲート跡１１を内面１ｂ（下面：羽根側）に設けることで、羽根先端面２１ａとの溶着時に強度低下を最小限に抑制できる。

さらに、ピンゲート跡１１を強度が必要とされる羽根２１の外周寄りでは無く、内周寄り又は中間部分に設けることで、万が一、凹状のピンゲート跡１１と羽根先端面２１ａの三角形状の先鋭突条４とが図５（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、一致又は近接してその凹状部が溶着されずに溶着強度が低下したとしても、溶着強度はさほど必要とされない内周側又は中間部分の溶着強度低下であり、外周寄り部分の溶着強度低下ほどには問題とならない。このようにして、実際にインペラに加わる流体のカを考慮した上で、前記フロントプレート１と羽根先端面２１ａの溶着強度を最も高くすることができる。

これは羽根にかかる水圧が径に比例して増大していくためである。径に比例して羽根の周方向の速度（周速度）が増大していく。周速度に比例して羽根に加わる水圧は増大していくため、羽根の外周部が最も水圧が高くなり、すなわち羽根強度が最も必要とされる箇所である。さらに、溶着が剥がれるのは、中間部分からでは無く、内周寄り部分もしくは外周寄り部分の端から剥がれていくものであり、内周寄り部分もしくは外周寄り部分については中間部分よりも溶着強度を必要とする部分である。このため、本発明でのピンゲート跡１１は外周寄り部分に存在させないものである。

さらに、前記ピンゲート跡１１は前記羽根２の回転方向後側に残すことが好ましい。この回転方向後側とは、図１（Ａ）において、羽根２の回転方向を時計方向（同図の矢印方向）とすると、格子状斜線箇所である。該格子状斜線箇所のうち、左側が回転方向後側を示しており、更にピンゲート跡１１は右側の格子状斜線箇所の領域に配置されると、より好ましい。羽根２の回転方向前側の領域は吐出性能に大きく影響する部位であるので、乱流発生源であるピンゲート跡１１は羽根２の回転方向後側に残すようにすると、乱流が抑制できて良い。但し、この場合はフロントプレート１の位相（角度）を確認する必要がある。この乱流発生源による乱流は特に高回転時に顕著であり、高回転時において乱流が引き金となってキャビテーションの増大につながり、高回転時の吐出性能がダウンしてしまうものである。これは羽根２が実際に流体を掻き出すのは該羽根２の回転方向前側の部分であり、該羽根２の回転方向後側の流体を掻き出す訳では無いからである。そのため最も吐出性能に影響するのは羽根２の回転方向前側の領域であり、この領域に乱流発生源が存在すると、吐出性能の低下が起き易くなるものである。

次に、内面１ｂに複数のピンゲート跡１１を、上面１ｃに複数の押しピン跡１２をフロントプレート１に設ける成形方法としては、図７（Ａ）に示すように、左の固定金型５１にピンゲート５１ａが設けられ、右側の可動金型５２の対向面に前記フロントプレート１が成形できる形が彫られ、押しピン５２ａが適宜突出するように可動可能に設けられている。前記ピンゲート５１ａも前記押しピン５２ａも極力周方向に均等になるように設けられ、前記フロントプレート１なる製品が歪まないように押しピン５２ａの数はピンゲート５１ａの数よりも多いことが多い。例えば、羽根が６枚の場合は、ピンゲート５１ａが３箇所、押しピン５２ａが６箇所設けられたりする。

そしてピンゲート５１ａであれ、押しピン５２ａであれ、成形後には跡が残るものであり、それぞれをピンゲート跡１１、押しピン跡１２と本明細書では称する。特に、前記押しピン跡１２は凹になることが多い。前記ピンゲート跡１１は凸にも凹にも成形時の条件によりできるが、一般には凸になる方が多いものである。このため、成形法の説明では、凸の場合と、凹の場合を説明する。このような構造の下で、樹脂成形を行う。図７（Ａ）に示す状態で、溶融樹脂を前記ピンゲート５１ａから充填し、充填が完了したら、所要時間養生し、その後、図７（Ｂ）に示すように、可動金型５２を右方向に離間させる。この途中で、前記押しピン５２ａを可動させて[図７（Ｃ）参照]、成形直後の前記フロントプレート１を押し出し落下させて、その成形作業を完了する。このとき、図７（Ｄ）に示すように、フロントプレート１に複数のピンゲート跡１１，１１，・・・及び複数の押しピン跡１２，１２，・・・が形成される。

２は羽根であって、該羽根の下側に円板なるベースプレート３が一体形成されている。このような部材をベースプレート３付き羽根２と称する。前記羽根２は、筒片状のボス部２２の外周に複数の単位羽根板２１，２１，・・の基部が一体形成されている。前記ボス部２２は、中心部に貫通孔が形成された金属製のボス部本体２２ａと、該ボス部本体２２ａに対して外周側の厚肉部２２ｂから構成されている。該厚肉部２２ｂは、前記単位羽根２１の根元と、前記ベースプレート３の中心部とが一体となるように形成されている。つまり、金属製のボス部本体２２ａを除く羽根２と前記ベースプレート３とは同一材質の硬質の合成樹脂材にて構成されている。前記ベースプレート３付き羽根２の軸芯ｍとして形成されている。

前記単位羽根板２１において、前記ベースプレート３の固着側の反対側は［図１（Ｂ）において上側］羽根先端面２１ａとして、前記フロントプレート１の形状に対応した形状であって、円錐面の一部となっている。詳述すると、前記羽根２を構成する複数の単位羽根板２１，２１，・・の羽根先端面２１ａ，２１ａ，・・は、前記フロントプレート１の内面１ｂ（下面）の円錐頂角φと同一の円錐頂角φとなるような円錐面の一部として構成されている。前記羽根先端面２１ａ，２１ａ，・・の上側には、先鋭突条４が略全体に設けられている。該先鋭突条４は、断面三角形状をなし、先端（上端）は鋭角状のエッジであって、下面が前記羽根先端面２１ａの幅方向の一部で、その幅の略中央に、前記単位羽根板２１と一体形成されている。なお、図１におけるＸ１−Ｘ１矢視断面は、前記単位羽根板２１の中心を通った線であり、該単位羽根板２１自体の断面はハッチング処理されるのが通常であるが、前記ベースプレート３などと区別するためにあえて断面処理をしていない。

前記先鋭突条４の高さＨ（前記羽根先端面２１ａからの高さ）は略均一である。また、先鋭突条４を平面的に見た形状は、前記羽根先端面２１ａの全面を覆わない形状であるならば制限されない。好ましくは、前記先鋭突条４は、その幅の略中央位置に形成され、特に、前記単位羽根板２１を平面的に見た両端箇所には前記先鋭突条４がなだらかに消滅するように形成されている。さらに、正面的から見ても前記先鋭突条４の両端はなだらかに消失するように形成されている［図１（Ｂ）参照］。前記先鋭突条４，４，・・の先端稜線が前記フロントプレート１の内面１ｂ（下面）に均一状態に接して良好なる溶着ができる。

前記先鋭突条４は、具体的には、断面三角形状の突起として出っ張り高さが約０．３ｍｍ乃至０．８ｍｍ程度である。さらに、この樹脂が溶け出すときの三角形状の突起の形状であるが、先端部は鋭角のエッジになっていた方が樹脂が溶融する起点としての感度が高くなるため、三角形状の突起の先端部は鋭角のエッジの方が好ましい。また、この三角形状は、樹脂成形金型形状により作り出すため金型を加工し易い形状である必要がある。

フロントプレート１と羽根２の溶着方法としては、押し付けて超音波等の溶着手段を使って（温度が上がるようなエネルギーを与えて）溶着であるが、成形作用状態により相違があり、大きくは２つのタイプがある。一つは、ピンゲート跡１１が凸部の場合であり、２つ目は、ピンゲート跡１１が凹部の場合である。まず、凸部なるピンゲート跡１１がフロントプレート１に設けられたタイプについて、図２乃至図４に基づいて説明する。図２（Ａ）では、ベースプレート３付き羽根２上にフロントプレート１を上から載せたときに、凸部なるピンゲート跡１１の位置が、前記羽根先端面２１ａの幅の範囲内に存在した場合である。この状態で、適宜の加圧力を加えつつ、接触している前記フロントプレートと羽根先端面２１ａ，２１ａ，・・の先鋭突条４，４，・・に向けて温度が上がるようなエネルギーを与える。

すると、図２（Ｂ）に示すように、羽根先端面２１ａ，２１ａ，・・の先鋭突条４，４，・・の先端部のエッジが溶融し始める。該エッジはあくまで溶融の起点であり、一旦溶け出すと先鋭突条４，４，・・は超音波等の溶着手段を使って（温度が上がるようなエネルギーを与え続けるに従い、さらに溶け続けて行く。このとき、凸部なるピンゲート跡１１が羽根先端面２１ａに当たると［図２（Ｃ）参照］、このピンゲート跡１１自体が溶融する［図２（Ｄ）参照］。そして、三角形状の先鋭突条４，４，・・も完全に溶けると［図２（Ｅ）参照］、樹脂はそれ以上殆ど溶けなくなる。

つまり、次に溶けようとする面は羽根先端面２１ａであり、三角形状の先鋭突条４の断面より前記羽根先端面２１ａの表面積の方が遥かに大きいため、該羽根先端面２１ａを溶かそうとすると前記先鋭突条４を溶かすよりも面積が遥かに大きいために非常に大きい超音波等の振動のエネルギーが必要とされ、該先鋭突条４の根基部箇所の羽根先端面２１ａが僅かに溶けた深さで供給エネルギー不足となって、樹脂はそれ以上溶けなくなる。

このようにして、加圧力を止め、この溶けた樹脂は超音波等の溶着手段（温度が上がるようなエネルギー付与）を止めて自然に放熱させることで、溶けた樹脂は再び自然冷却して凝固し、前記フロントプレート１と羽根先端面２１ａは互いに固着される［図２（Ｅ）参照］。図３（Ａ）では、ベースプレート３付き羽根２上にフロントプレート１を上から載せたときに、凸部なるピンゲート跡１１の位置が、前記三角形状の先鋭突条４の上に重なったときである（可能性は低いが必ず存在する）。これは、図３（Ｂ）に示すように、適宜の加圧力を加えつつ、温度が上がるようなエネルギー付与したとき（振動では直ぐ）外れて、図２（Ｅ）と同様に溶着できる。さらに、図４（Ａ）では、ベースプレート３付き羽根２上にフロントプレート１を上から載せたときに、凸部なるピンゲート跡１１の位置が、前記羽根先端面２１ａの幅の範囲外に存在した場合である。この状態で、適宜の加圧力を加えつつ、接触している前記フロントプレートと羽根先端面２１ａ，２１ａ，・・の先鋭突条４，４，・・に向けて温度が上がるようなエネルギー付与すると、先鋭突条４，４，・・自体が溶融して、前記凸部なるピンゲート跡１１はそのままの状態で残り［図４（Ｃ）参照］、前記フロントプレート１と羽根先端面２１ａは互いに溶着する。

次に、凹部なるピンゲート跡１１がフロントプレート１に設けられたタイプについて、図５及び図６について説明する。図５（Ａ）では、ベースプレート３付き羽根２上にフロントプレート１を上から載せたときに、凹部としてのピンゲート跡１１の位置が、前記羽根先端面２１ａの幅の範囲内に存在した場合である。この状態で、適宜の加圧力を加えつつ、接触している前記フロントプレートと羽根先端面２１ａ，２１ａ，・・の先鋭突条４，４，・・に向けて超音波等にて温度が上がるようなエネルギー付与し、先鋭突条４，４，・・のみが溶融して［図５（Ｂ）参照］、前記フロントプレート１と羽根先端面２１ａは互いに溶着する［図５（Ｃ）参照］。このとき、凹部なるピンゲート跡１１は溶着されないものの、該ピンゲート跡１１は中間部分に設けられているため、溶着強度は充分に確保できる。前記超音波等にて温度が上がるようなエネルギーを与える手段であれば開示した溶着方法には制限されない。

また、図６（Ａ）では、ベースプレート３付き羽根２上にフロントプレート１を上から載せたときに、凹部なるピンゲート跡１１の位置が、前記羽根先端面２１ａの幅の範囲外に存在した場合である。この状態で、適宜の加圧力を加えつつ、接触している前記フロントプレートと羽根先端面２１ａ，２１ａ，・・の先鋭突条４，４，・・に向けて温度が上がるようなエネルギー付与すると、先鋭突条４，４，・・自体が溶融して、前記凹部なるピンゲート跡１１はそのままの状態で残り［図６（Ｃ）参照］、前記フロントプレート１と羽根先端面２１ａは互いに溶着する。

溶着にて固着されるときに、ベースプレート３付き羽根２の軸芯ｍとフロントプレート１の軸芯ｎとが一致するように構成することもある。これは、前記フロントプレート１の円錐頂角と前記羽根先端面２１ａ，２１ａ，・・の円錐頂角とが一致することにより、温度が上がるようなエネルギー付与の中での超音波などで振動が与えられることで軸芯相互が一致するという作用がある。つまり、中心よりずれていた前記フロントプレート１が中心側に移動してくることを一般に「調芯」と呼ぶことがあり、この明細書においては、「調芯作用」と称する。この作用のためには、三角形状の先鋭突条４，４，・・が溶けている途中において、羽根先端面２１ａ，２１ａ，・・はまだ溶け始めていない状態が存在する必要がある。つまり溶融途中では羽根先端面２１ａは固体且つ硬い状態にあるということが必要である。

以上は、本発明の第１実施形態の構造及び製造方法について述べた。つまり、フロントプレート１及び羽根先端面２１ａ形状は、円錐面の一部とした内容である。この点を、図８（Ａ）及び（Ｂ）の円錐などで説明する。本発明の第１実施形態では、母線が直線となっている円錐を応用している。本明細書において、この円錐の表面部を「円錐面」という。さらに、母線を弧状（曲線）とした円錐を「弧状円錐」といい、該弧状円錐の表面部を「弧状円錐面」という。さらに、円錐と弧状円錐との上位概念を「円錐状」といい、円錐面と弧状円錐面との上位概念を「円錐状面」という。

前記弧状円錐［図８（Ｂ）参照]を応用したのが、本発明の第２実施形態、第３実施形態である。つまり、断面弧状の中間が僅かに内側に凹むタイプの第２実施形態や、断面弧状の中間が外側に膨らむタイプの第３実施形態であったとしても、羽根先端面２１ａ及びそれに対応するフロントプレート１の円錐頂角φが同一であれば、本発明の第１実施形態と同様に「調芯作用」は発生するものである。

１…フロントプレート、１ｂ…内面、１１…ピンゲート跡、１２…押しピン跡、
２…羽根、２１…単位羽根板、２１ａ…羽根先端面、４…先鋭突条。

Claims (4)

1. 内面の外周寄り部分を除いた部分に複数のピンゲート跡を、上面に複数の押しピン跡をそれぞれ円周上に形成した硬質合成樹脂製の裁頭円錐状のフロントプレートと、複数放射方向に延びる硬質合成樹脂製の単位羽根板の上面を羽根先端面として形成し、且つ該羽根先端面上に該羽根先端面の幅よりは小さい幅で上端が鋭角の先鋭突条を一体形成した羽根とを備えておき、該羽根の上に前記フロントプレートを載置して前記先鋭突条端と前記フロントプレート内面とを接触させ、そして前記フロントプレートと前記羽根との間に適宜な加圧力を加えつつ温度が上がるようなエネルギーを与え、前記先鋭突条を溶融して前記フロントプレートを前記羽根に溶着することを特徴とする樹脂インペラの製造法。
2. 請求項１において、前記ピンゲート跡の外周寄り部分を除いた部分は中間部分として形成されてなることを特徴とする樹脂インペラの製造法。
3. 請求項１又は２において、前記先鋭突条の高さは略均一に形成してなることを特徴とする樹脂インペラの製造法。
4. 請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記ピンゲート跡及び押しピン跡の数を３個以上にしてなることを特徴とする樹脂インペラの製造法。

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