JP2016040453A - インペラ、インペラの製造方法、ポンプ装置及びポンプ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価であって、且つ、高い寸法精度のインペラ、インペラの製造方法、ポンプ装置及びポンプ装置の製造方法を提供すること。【解決手段】ポンプ装置１に用いられるインペラ１３は、開口する突出部１３ａを有する表シュラウド５１、表シュラウド５１に設けられた複数の羽根５２、及び、複数の羽根５２に設けられ、主軸１２を挿入する第１ボス部５３が一体に成形され、主軸１２に固定されるインペラ本体４１と、主軸１２を挿入する第２ボス部６２及び羽根５２と当接するシュラウド部６１が一体に成形され、羽根５２及び第１ボス部５３と当接して主軸１２に固定される裏シュラウド４２と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、インペラ、インペラの製造方法、ポンプ装置及びポンプ装置の製造方法に関する。

現在、その二次側に水等の液体を供給するポンプに用いられるインペラとして、周方向に沿って複数枚配置される羽根を、円板状の一対のシュラウドで間に配置した、所謂クローズドインペラが知られている。

このようなインペラの製造方法として、羽根形状及びシュラウド形状の型として、主型及び中子を用いて一体に成形する技術が知られている。しかし、羽根は、軸心方向に対して傾斜する構成やインペラの外周縁から中心に向かって湾曲する構成である場合が多く、また、羽根とシュラウドとが一体に形成されているため、成形後に成形品から中子が容易に取り除くことができない、という問題がある。

このような問題を解決するために、中子を水溶性の樹脂材により形成し、インペラの成形後に中子を水溶させることで、インペラから中子を除去する技術が知られている。また、他のインペラの製造方法として、インペラ内の流路を形成する型をスライドさせることで成形する技術や、蝋型の周りにセラミック材料を積層させて形成した型を用いる、所謂ロストワックス製法を用いる技術も知られている。

他にも、表シュラウド、複数の羽根及び裏シュラウドを別々にプレス成形し、これら構成品を機械的に固定することで、一体に組み立てる技術も知られている。この機械的にシュラウドを固定する方法としては、表シュラウド及び裏シュラウドにねじを形成し、互いに締結する構成、ボルト等により表シュラウド及び裏シュラウドを締結する構成、及び、溶接により表シュラウド、羽根及び裏シュラウドを一体に固着させる構成が知られている。

また、表シュラウドの一部及び一枚の羽根を構成するパーツを複数形成し、これらパーツをベースプレートに嵌合させて一体に組み立てることで、インペラを構成する技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−０９８２３９号公報

上述したようなインペラでは、次のような問題があった。即ち、上述した中子を用いてインペラを製造する場合、及び、ロストワックス製法を用いてインペラを製造する場合には、インペラの外周縁の吐出口の開口幅、即ち、表シュラウド及び裏シュラウドの間の幅に制限がある。

即ち、インペラの吐出口の開口幅が狭いと、中子が崩れる等により、中子の製作が困難である、という問題がある。また、ロストワックス製法においては、セラミック材料がインペラ内部に侵入せず、型が成形できない、という問題もある。

また、このような鋳造により製造されたインペラは、内部を加工することが困難であり、表面粗さや寸法精度にばらつきが発生する虞もある。

さらに、プレス成形により各部品を形成してインペラを製造する場合には、製造工程が増加する問題や、各構成品を固定するときの強度の問題等がある。各部品を溶接する場合においても、溶接工程が増加する、という問題がある。また、複数のパーツをベースプレートに嵌合することで、インペラを構成する場合においては、高い寸法精度が必要となり、製造コストが増大する、という問題がある。

そこで本発明は、安価であって、且つ、高い寸法精度のインペラ、インペラの製造方法、ポンプ装置及びポンプ装置の製造方法を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のインペラ、インペラの製造方法、ポンプ装置及びポンプ装置の製造方法は、次のように構成されている。

本発明の一態様として、インペラは、開口する突出部を有する表シュラウド、前記表シュラウドに設けられた複数の羽根、及び、前記複数の羽根に設けられ、主軸を挿入する第１ボス部が一体に成形され、前記主軸に固定されるインペラ本体と、前記主軸を挿入する第２ボス部及び前記羽根と当接するシュラウド部が一体に成形され、前記羽根及び前記第１ボス部と当接して前記主軸に固定される裏シュラウドと、を備える。

本発明の一態様として、インペラの製造方法は、開口する突出部を有する表シュラウド、前記表シュラウドに設けられた複数の羽根、及び、前記複数の羽根に設けられ、キーが設けられた主軸を挿入する第１ボス部により構成されるインペラ本体を一体に成形し、前記インペラ本体、並びに、前記主軸を挿入する第２ボス部及び前記羽根と当接するシュラウド部が一体に成形された裏シュラウドを前記主軸に挿入し、前記インペラ本体及び前記裏シュラウドを前記キー及び固定部材により前記主軸に固定する。

本発明の一態様として、ポンプ装置は、モータと、前記モータに接続される主軸と、開口する突出部を有する表シュラウド、前記表シュラウドに設けられた複数の羽根、及び、前記複数の羽根に設けられ、主軸を挿入する第１ボス部が、一体に成形され、前記主軸に固定されるインペラ本体、並びに、前記主軸を挿入する第２ボス部及び前記羽根と当接するシュラウド部が一体に成形され、前記羽根及び前記第１ボス部と当接して前記主軸に固定される裏シュラウド、を備えるインペラと、前記インペラを収納するポンプケーシングと、前記インペラを前記主軸に固定する固定部材と、を備える。

本発明の一態様として、ポンプ装置の製造方法は、開口する突出部を有する表シュラウド、前記表シュラウドに設けられた複数の羽根、及び、前記複数の羽根に設けられ、キーが設けられた主軸を挿入する第１ボス部により構成されるインペラ本体を一体に成形し、モータに前記主軸を固定し、前記インペラ本体、並びに、前記主軸を挿入する第２ボス部及び前記羽根と当接するシュラウド部が一体に成形された裏シュラウドを、前記主軸に挿入し、前記インペラ本体及び前記裏シュラウドを前記キー及び固定部材により前記主軸に固定してポンプケーシングに前記インペラ本体及び前記裏シュラウドを収納する。

本発明によれば、安価であって、且つ、高い寸法精度のインペラ、インペラの製造方法、ポンプ装置及びポンプ装置の製造方法を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るポンプ装置の構成を一部断面で示す側面図。 同ポンプ装置に用いられるインペラの構成を示す断面図。 同インペラの構成を示す平面図。 同インペラの構成を分解して示す断面図。 同インペラに用いられるインペラ本体の構成を示す平面図。 本発明の第２の実施形態に係るポンプ装置に用いられるインペラの構成を示す断面図。 同インペラの構成を示す断面図。 同インペラに用いられるインペラ本体の構成を示す平面図。

以下、本発明の第１の実施形態に係るインペラ１３を用いたポンプ装置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の実施形態に係るポンプ装置１の構成を一部断面で示す側面図、図２はポンプ装置１に用いられるインペラ１３の構成を示す断面図、図３はインペラ１３の構成を表シュラウド５１側から示す平面図、図４はインペラ１３の構成を分解して示す断面図、図５はインペラ１３に用いられるインペラ本体４１の構成を、羽根５２側から示す平面図である。

図１に示すように、ポンプ装置１は、モータ部５と、ポンプ部６と、を備えている。
モータ部５は、モータケーシング５ａ内に、固定子と、固定子に対して回転する回転子と、回転子に固定された回転軸と、を備えている。

ポンプ部６は、ポンプケーシング１１と、ポンプケーシング１１に挿通される主軸１２と、主軸１２に固定され、ポンプケーシング１１内に複数配置されるインペラ１３と、を備えている。

ポンプケーシング１１は、吸込ケーシング２１と、インペラ１３と同数設けられる中間ケーシング２２と、吐出ケーシング２３と、を備えている。ポンプケーシング１１は、吸込ケーシング２１、複数の中間ケーシング２２及び吐出ケーシング２３が、ボルト等の締結部材２４によって液密に一体に組み立てられる。

吸込ケーシング２１は、ポンプ部６の一次側に設けられる配管等に接続される。中間ケーシング２２は、インペラ１３を収納可能、且つ、収納したインペラ１３を通過し、二次側の中間ケーシング２２に収納されるインペラ１３又は吐出ケーシング２３に連続する流路を形成する。

吸込ケーシング２１及び中間ケーシング２２は、それらの開口がインペラ１３の後述する吸込口１３ａと所定の隙間を有して対向する。

吐出ケーシング２３は、主軸１２を挿通可能に形成される。吐出ケーシング２３は、ポンプ部６の二次側に設けられる配管等に接続され、当該配管への流路を構成する。

主軸１２は、一方の端部が回転軸と接続する軸部３１と、軸部３１に設けられ、インペラ１３を軸部３１に固定する固定部材３２と、を備えている。

軸部３１は、一方の端部が、モータ部５の回転軸に接続される。軸部３１は、他方の端部に雄螺子部３１ａが形成されている。また、軸部３１は、その一部、具体的には、インペラ１３が固定される範囲に渡って、軸心方向に延びるキー溝３１ｂが形成される。

固定部材３２は、軸部３１の吐出ケーシング２３に位置する外周面に固定された支持部材３５と、支持部材３５に設けられたスペーサ３６と、軸部３１の雄螺子部３１ａに挿入された座金３７と、雄螺子部３１ａに螺合されるナット３８と、キー溝３１ｂに固定されたキー３９と、を備えている。

支持部材３５は、吐出ケーシング２３内に位置する軸部３１の外周面に固定され、スペーサ３６を支持可能に形成されている。

スペーサ３６は、所定の長さに形成された円筒状に形成される。スペーサ３６は、軸部３１に挿入され、一方の端部が支持部材３５に支持される。スペーサ３６は、他方の端部によりインペラ１３を支持する。

座金３７は、ナット３８及びインペラ１３の間に配置される。ナット３８は、雄螺子部３１ａに締結されることで、座金３７及びスペーサ３６の間に、インペラ１３を固定し、軸心方向のインペラ１３の移動を規制する。

キー３９は、キー溝３１ｂに嵌合固定され、インペラ１３の回転方向の移動を規制する。

図１乃至図５に示すように、インペラ１３は、インペラ本体４１と、インペラ本体４１に一体に組み立てられる裏シュラウド４２と、を備えている。インペラ１３は、インペラ本体４１及び裏シュラウド４２が、固定部材３２により軸部３１に固定されることで一体に構成される。インペラ１３は、インペラ本体４１の中心部に設けられ、円筒状に突出する突出部である吸込口１３ａが形成されるとともに、その外周側に開口する吐出口１３ｂが形成される。なお、吸込口１３ａは、主軸１２を挿入可能に形成される。

インペラ１３は、ポンプケーシング１１の中間ケーシング２２内に配置されるとともに、主軸１２に固定される。インペラ１３は、吸込口１３ａが吸込ケーシング２１及び中間ケーシング２２の開口と所定の隙間を有して対向する。このようなインペラ１３は、モータ部５により主軸１２が回転されることで、吸込口１３ａから液体、例えば水を吸込むとともに、回転により内部を通過する水を増圧して吐出口１３ｂから吐出することで、水を二次側へ圧送することが可能に形成されている。

インペラ本体４１は、表シュラウド５１と、複数の羽根５２と、第１ボス部５３と、を備えている。インペラ本体４１は、表シュラウド５１、複数の羽根５２及び第１ボス部５３が、金属材料を用いた鋳造又は樹脂材料を用いた樹脂成形によって一体に成形される。

表シュラウド５１は、円板状に形成されるとともに、その中心が開口する円筒状の吸込口１３ａを有している。

羽根５２は、表シュラウド５１の一方の主面に等間隔に複数、例えば５枚配置される。隣り合う羽根５２は、表シュラウド５１、第１ボス部５３及び裏シュラウド４２とともに、液体の流路を構成する。羽根５２は、表シュラウド５１の外周縁から表シュラウド５１の中心側に渡って、円弧状に湾曲して延設される。

例えば、羽根５２は、表シュラウド５１の外周側から中心側に向かって所定の位置まで、高さが同一高さに形成されるとともに、当該所定の位置から中心側まで、その高さが漸次高くなるように、表シュラウド５１と連続する端縁が傾斜して形成されている。羽根５２は、その厚みが略同一又は中心側から外周側につれて漸次厚くなるように形成されている。

羽根５２は、表シュラウド５１の中心側に位置する端部が、軸心方向に対して傾斜することで、複数の羽根５２により形成される羽根内径が裏シュラウド４２側で最小となるように形成される。

第１ボス部５３は、その中心に主軸１２の軸部３１を挿入可能、且つ、内周面の一部にキー３９と係合するキー溝５３ａが形成された挿入孔５３ｂを有する円筒状に形成され、羽根５２と一体に形成されている。第１ボス部５３は、その両端面の面方向が、軸部３１の軸心方向に対して直交する方向に形成される。

このようなインペラ本体４１は、例えば、金属材料により中子を用いた鋳造又はロストワックス製法により成形される。なお、インペラ本体４１は、他の成形方法により成形されてもよく、例えば、樹脂成形であってもよいが、表シュラウド５１、複数の羽根５２及び第１ボス部５３は一体に成形される。なお、成形後、型を除去したインペラ本体４１は、必要に応じて加工が可能であり、当該加工としては、例えば、ショットブラスト加工、切削加工又は研磨加工等が挙げられる。

裏シュラウド４２は、シュラウド部６１と、シュラウド部６１と一体に形成された第２ボス部６２と、を備えている。裏シュラウド４２は、円筒状の第２ボス部６２がシュラウド部６１の中心に位置して形成される。

シュラウド部６１は、円板状に形成され、その外径が表シュラウド５１の外径と同一径に形成されている。シュラウド部６１は、インペラ本体４１と対向する面が、羽根５２と当接する。

第２ボス部６２は、その中心に主軸１２の軸部３１を挿入可能、且つ、内周面の一部にキー３９と係合するキー溝６２ａを有する開口部６２ｂが形成されている。第２ボス部６２は、その両端面の面方向が、軸部３１の軸心方向に対して直交する方向に形成される。第２ボス部６２は、一方の端部が、インペラ本体４１の第１ボス部５３又は座金３７と当接可能に形成される。第２ボス部６２は、他方の端部が、隣り合うインペラ１３を構成するインペラ本体４１の第１ボス部５３又はスペーサ３６と当接可能に形成される。

このようなインペラ１３は、インペラ本体４１及び裏シュラウド４２が、キー３９が設けられた軸部３１に配置されるとともに、軸心方向で固定部材３２により固定されることで、インペラ本体４１及び裏シュラウド４２が一体に構成される。

次に、このように構成されたポンプ部６のインペラ１３の製造方法について説明する。

まず、表シュラウド５１、複数の羽根５２及び第１ボス部５３により構成されたインペラ本体４１を、金属材料を用いた鋳造又は樹脂材料を用いた樹脂成形によって成形する。また、シュラウド部６１及び第２ボス部６２により構成された裏シュラウド４２を成形する。

次に、裏シュラウド４２及びインペラ本体４１を、順次、支持部材３５及びスペーサ３６が設けられた軸部３１に挿入する。同様に軸部３１に設けられるインペラ１３の数だけ、裏シュラウド４２及びインペラ本体４１を、順次、軸部３１に挿入する。

次に、座金３７を雄螺子部３１ａに挿入し、ナット３８を雄螺子部３１ａに螺合する。これにより、インペラ本体４１及び裏シュラウド４２が一体に組み立てられる。また、複数のインペラ１３は、隣り合うインペラ１３と当接することで、スペーサ３６及び座金３７の間に複数のインペラ１３が設けられていても、各インペラ１３は、インペラ本体４１及び裏シュラウド４２が一体に形成される。

次に、このように構成されたポンプ装置１の製造方法について説明する。
先ず、モータ部５の回転軸に主軸１２の軸部３１を固定し、モータケーシング５ａに吐出ケーシング２３を固定する。なお、例えば、軸部３１には、予め支持部材３５及びスペーサ３６を配置する。

次に、吐出ケーシング２３に中間ケーシング２２を固定する。次に、予め成形され、当該中間ケーシング２２に収納される裏シュラウド４２及びインペラ本体４１を軸部３１に、順次挿入する。

次に、吐出ケーシング２３に固定された中間ケーシング２２に次段の中間ケーシング２２を配置し、同様に、裏シュラウド４２及びインペラ本体４１を軸部３１に順次挿入し、中間ケーシング２２に配置する。このように、配置する段数の中間ケーシング２２及びインペラ１３を順次配置する。次に、雄螺子部３１ａに座金３７を挿入し、雄螺子部３１ａにナット３８を締結する。次に、中間ケーシング２２に吸込ケーシング２１を配置して、締結部材２４で、吸込ケーシング２１、複数の中間ケーシング２２及び吐出ケーシング２３を固定する。このようにして、ポンプ装置１が組み立てられる。

このように構成されたインペラ１３を用いたポンプ装置１によれば、インペラ１３は、表シュラウド５１、複数の羽根５２及び第１ボス部５３を一体に成形したインペラ本体４１、並びに、シュラウド部６１に第２ボス部６２が一体に成形された裏シュラウド４２を成形する。次に、軸部３１にインペラ本体４１及び裏シュラウド４２を挿入し、固定部材３２によりインペラ本体４１及び裏シュラウド４２を固定する構成である。

即ち、インペラ１３は、インペラ本体４１及び裏シュラウド４２の間は当接した状態で主軸１２によって固定されるだけであり、インペラ本体４１及び裏シュラウド４２が直接溶接やビス等により固定されない構成である。さらに言えば、インペラ１３は、キー３９及び固定部材３２によって、軸部３１に移動が規制されることで、インペラ本体４１及び裏シュラウド４２が一体に組み立てられる構成である。

このため、複数のインペラ１３を有するポンプ部６であっても、支持部材３５、スペーサ３６及びキー３９が設けられた軸部３１にインペラ本体４１及び裏シュラウド４２を配置し、軸部３１の雄螺子部３１ａにナット３８を固定する簡単な構成でよく、ポンプ装置１の組み立てが容易となる。また、ポンプ部６の段数が異なる場合であっても、主軸１２の構成、即ち、軸部３１及びキー３９の軸心方向の長さを変更することで、対応可能となる。

また、吐出ケーシング２３の軸心方向の長さ等が変更された場合であっても、スペーサ３６の軸心方向の長さでインペラ１３の位置を調整可能であり、また、スペーサ３６を有さず、支持部材３５のみとすることも可能である。このように、インペラ１３をポンプ部６に用いる場合に、高い自由度を有することが可能となる。

また、インペラ１３は、インペラ本体４１及び裏シュラウド４２が直接固着されていないことから、ナット３８を取り外すだけで、インペラ１３を分解することが可能となる。これにより、インペラ１３内に異物が侵入し、インペラ１３内の流路を閉塞したとしても、容易にインペラ１３を分解し、当該異物を除去することが可能となる。結果、ポンプ装置１は、高いメンテナンス性を得ることが可能となる。

また、インペラ本体４１は、複数の羽根５２の間が、裏シュラウド４２と対向する側で開口する構成である。このため、羽根５２の間に、中子やセラミック材料等の型を構成する材料を設けること、及び、当該型を構成する材料の除去が容易となる。これにより、インペラ本体４１の成形が容易となるとともに、製造可能なインペラ１３の吐出口の幅に制限が発生することがない。

また、羽根５２を加工することが可能であることから、インペラ１３の吐出口の幅の精度を向上させることが容易に可能となる。特に、インペラ１３の吐出口は、その開口幅及び開口面積によって性能に影響があるが、羽根５２を容易に追加工することが可能であることから、インペラ１３の性能のばらつきを低減することが可能となる。

同様に、インペラ１３の外径は、インペラ本体４１及び裏シュラウド４２の加工により調整することが可能となることから、容易にインペラ１３の性能を調整することが容易となる。さらに言えば、裏シュラウド４２は、外径を調整する加工が容易に行えることから、外径の異なるインペラ本体４１に共用することで、部品コストを低減することも可能となる。

また、インペラ本体４１は、裏シュラウド４２が設けられる側で羽根５２の間が開口することから、羽根５２の状態確認、即ち、目視が容易となる。これにより、流路となる羽根５２の内部の鋳肌の確認が容易となり、検査工程の短縮が可能となる。また、鋳肌が良好でない場合においても、加工が容易であることから、性能及び品質の向上が可能となる。

このように、インペラ本体４１及び裏シュラウド４２を加工することが可能となり、表面粗さを良好とし、高い寸法精度のインペラ１３を提供できる。これにより、インペラ１３は、円板摩擦の低減、流水抵抗の低減及び性能のばらつきの低減が可能となり、ポンプ装置１のポンプ効率の向上が可能となる。また、インペラ本体４１及び裏シュラウド４２は、それぞれ製造が容易であることから、製造コストを低減可能なインペラ１３とすることが可能となる。

また、インペラ本体４１は、表シュラウド５１、羽根５２及び第１ボス部５３が一体に成形されることで、インペラ本体４１は、高い強度を得ることが可能となる。

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１３を用いたポンプ装置１によれば、安価であって、且つ、高い寸法精度のインペラ１３とすることが可能となり、製造コストの低減及びポンプ効率の向上が可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態に係るポンプ装置１に用いられるインペラ１３Ａについて、図６乃至図８を用いて説明する。なお、第２の実施形態に係るポンプ装置１は、インペラ１３Ａの構成以外、上述した第１の実施形態に係るポンプ装置１と同様の構成であることから、インペラ１３Ａ以外のポンプ装置１の構成の説明は省略し、また、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。

図６乃至図８に示すように、ポンプ装置１に用いられるインペラ１３Ａは、インペラ本体４１Ａと、インペラ本体４１Ａに一体に組み立てられる裏シュラウド４２Ａと、を備えている。インペラ１３Ａは、インペラ本体４１Ａに裏シュラウド４２Ａが、固定部材３２により軸部３１に固定されることで一体に構成される。インペラ１３Ａは、インペラ本体４１Ａの中心部に円筒状に突出する吸込口１３ａが形成されるとともに、その外周側に開口する吐出口１３ｂが形成される。

インペラ１３Ａは、ポンプケーシング１１の中間ケーシング２２内に配置されるとともに、主軸１２に固定される。インペラ１３Ａは、吸込口１３ａが吸込ケーシング２１及び中間ケーシング２２の開口と所定の隙間を有して対向する。このようなインペラ１３Ａは、モータ部５により主軸１２が回転されることで、吸込口１３ａから水等の液体を吸込むとともに、回転により内部を通過する水を増圧して吐出口１３ｂから吐出することで、液体を二次側へ圧送することが可能に形成されている。

インペラ本体４１Ａは、表シュラウド５１と、複数の羽根５２Ａと、第１ボス部５３Ａと、を備えている。インペラ本体４１Ａは、表シュラウド５１、複数の羽根５２Ａ及び第１ボス部５３Ａが、金属材料を用いた鋳造又は樹脂材料を用いた樹脂成形によって一体に成形される。

羽根５２Ａは、表シュラウド５１の一方の主面に等間隔に複数、例えば５枚配置される。隣り合う羽根５２Ａは、表シュラウド５１、第１ボス部５３Ａ及び裏シュラウド４２Ａとともに、液体の流路を構成する。羽根５２Ａは、表シュラウド５１の外周縁から表シュラウド５１の中心側に渡って、円弧状に湾曲して延設される。

例えば、羽根５２Ａは、表シュラウド５１の外周側から中心側に向かって所定の位置まで高さが同一高さに形成される。羽根５２Ａは、当該所定の位置からその高さが変化するように、表シュラウド５１と連続する端縁が傾斜又は湾曲して形成されるとともに、裏シュラウド４２と対向する面の一部に第１ボス部５３Ａまで続く傾斜面５２ａが形成される。羽根５２Ａは、その厚みが略同一又は中心側から外周側につれて漸次厚くなるように形成されている。

羽根５２Ａの最小羽根内径は、第１ボス部５３Ａの最大外径よりも小径に形成される。ここで、羽根内径とは、複数の羽根５２Ａにより形成される内径、より具体的には、インペラ１３Ａの中心側の複数の羽根５２Ａの端部を通る、インペラ１３Ａの軸心を中心とした仮想円である。このような羽根５２Ａは、第１ボス部５３Ａの最大外径よりも小径に形成されることで、端部が第１ボス部５３Ａと連続する。

第１ボス部５３Ａは、その中心に主軸１２の軸部３１を挿入可能、且つ、内周面の一部にキー３９と係合するキー溝５３ａが形成された挿入孔５３ｂを有する。第１ボス部５３Ａは、例えば、一方の端部から中途部まで同一径で形成されるとともに、当該中途部から他方の端部側に向かって、漸次外径が拡径し、他方の端部において、所定の長さに渡って同一外径で形成される。第１ボス部５３Ａは、他方の端部において、最大外径となるように、その外形状が形成される。

なお、第１ボス部５３Ａの最大外径は、羽根５２Ａの最小羽根内径以上となるように設定され、これにより、第１ボス部５３Ａは、羽根５２Ａと連続して形成される。

このようなインペラ本体４１Ａは、例えば、金属材料により中子を用いた鋳造又はロストワックス製法により成形される。なお、インペラ本体４１Ａは、他の成形方法により成形されてもよく、例えば、樹脂成形であってもよいが、表シュラウド５１、複数の羽根５２Ａ及び第１ボス部５３Ａは一体に成形される。なお、成形後、型を除去したインペラ本体４１Ａは、必要に応じて加工が可能であり、当該加工としては、例えば、ショットブラスト加工、切削加工又は研磨加工等が挙げられる。

裏シュラウド４２Ａは、シュラウド部６１Ａと、シュラウド部６１Ａと一体に形成され、第１ボス部５３Ａと当接する第２ボス部６２と、を備えている。裏シュラウド４２Ａは、円筒状の第２ボス部６２がシュラウド部６１Ａの中心に位置して形成される。

シュラウド部６１Ａは、異なる径により二段に形成された円板状に形成されている。具体的には、シュラウド部６１Ａは、第１ボス部５３Ａと対向し、第２ボス部６２と連続する第１シュラウド部６１ａと、羽根５２Ａと対向する第２シュラウド部６１ｂと、第１シュラウド部６１ａ及び第２シュラウド部６１ｂのインペラ本体４１Ａと対向する稜部に形成された傾斜面６１ｃと、を備えている。

換言すると、シュラウド部６１Ａは、第１シュラウド部６１ａ及び第２シュラウド部６１ｂを備え、第１シュラウド部６１ａ及び第２シュラウド部６１ｂの稜部が面取りされることで、当該稜部が傾斜して形成される。

第１シュラウド部６１ａは、第２ボス部６２が一体に形成された有底円筒状に形成され、その内径が第１ボス部５３Ａの最大外径と同一径に形成されている。また、第１シュラウド部６１ａの内周面の軸心方向の長さ、具体的には、第２ボス部６２から傾斜面６１ｃまでの長さは、第１ボス部５３Ａの最大外径で形成される端部の長さと同一長さに形成されている。

第２シュラウド部６１ｂは、その最大外径が表シュラウド５１の外径と同一径に形成され、インペラ本体４１Ａと対向する面が、羽根５２Ａと当接する。傾斜面６１ｃは、軸心方向に対して傾斜して円環状に形成されている。傾斜面６１ｃの傾斜角度は、羽根５２Ａの傾斜面５２ａと同一角度に形成され、これにより、インペラ本体４１Ａに裏シュラウド４２Ａが当接したときに、傾斜面６１ｃは、羽根５２Ａの傾斜面５２ａと当接する。

このようなインペラ１３Ａは、インペラ本体４１Ａ及び裏シュラウド４２Ａが、キー３９が設けられた軸部３１に配置されるとともに、軸心方向で固定部材３２により固定されることで、インペラ本体４１Ａ及び裏シュラウド４２Ａが一体に構成される。

このように構成されたインペラ１３Ａを用いたポンプ装置１によれば、上述した第１の実施形態に係るインペラ１３を用いたポンプ装置１と同様に、安価であって、且つ、高い寸法精度のインペラ１３Ａとすることが可能となり、製造コストの低減及びポンプ効率の向上が可能となる。

また、インペラ１３Ａは、羽根５２Ａの吸込口１３ａ側の端部が第１ボス部５３Ａの拡径された端部と連結することで、軸心方向に沿った流路を構成する吸込口１３ａから軸心に対して直交する方向に形成された吐出口１３ｂに向かって、湾曲するなめらかな流路を構成可能となる。即ち、インペラ１３Ａは、インペラ本体４１Ａ及び裏シュラウド４２Ａを、軸部３１に挿入して、固定部材３２によって一体に組み立てる構成であっても、従来のインペラに用いられる羽根形状を採用することが可能となる。

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、上述したポンプ装置１は、中間ケーシング２２及びインペラ１３，１３Ａを複数用いる多段ポンプの構成を用いて説明したがこれに限定されない。ポンプ装置１は、中間ケーシング２２及びインペラ１３，１３Ａを単数用いる単段ポンプであってもよい。

また、上述した例では、インペラ１３，１３Ａの構成として、裏シュラウド４２と対向する面が平面の羽根５２、又は、裏シュラウド４２Ａと対向する面に傾斜面５２ａを有する羽根５２Ａの構成を用いて説明したがこれに限定されない。ポンプ装置の要求性能に応じて、インペラ１３，１３Ａの構成は適宜設定可能である。また、インペラ１３，１３Ａは、インペラ本体４１，４１Ａと裏シュラウド４２，４２Ａとを当接させて固定部材３２で主軸１２に一体に固定する構成である。このため、羽根５２，５２Ａの成形及び加工が容易であることから、適宜、羽根５２，５２Ａの高さを設定することが可能となる。

また、上述した例では、固定部材３２に支持部材３５、スペーサ３６、座金３７及び座金３７を用いる構成を説明したがこれに限定されず、インペラ本体４１，４１Ａ及び裏シュラウド４２，４２Ａを主軸１２に固定可能であれば、他の構成であってもよい。

さらに、上述した例では、インペラ１３，１３Ａは、軸部３１に設けられた固定部材３２及びキー３９により軸部３１に固定されることで、インペラ本体４１，４１Ａ及び裏シュラウド４２，４２Ａが一体に組み立てられる構成を説明したが、この構成に限定されない。例えば、固定部材３２は、スペーサ３６及び座金３７を有さない構成であってもよく、また、例えば、ナット３８に代えてスナップリング等を用いる構成であってもよい。

また、上述した例では、インペラ１３Ａは、複数の羽根５２Ａが５枚設けられ、端部が第１ボス部５３Ａに連続して形成される構成を説明したがこれに限定されない。例えば、インペラ１３Ａは、複数の羽根を偶数とし、そのうち半分の羽根を第１ボス部５３Ａと連続して形成させるとともに、残りの羽根を表シュラウド５１のみと連続させる構成であってもよい。さらに、上述した例では、インペラ１３Ａは、羽根５２Ａ及びシュラウド部６１Ａに、互いに当接する傾斜面５２ａ，６１ｃを有する構成を説明したが、傾斜面５２ａ，６１ｃを有さない構成であってもよい。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。

１…ポンプ装置、５…モータ部、５ａ…モータケーシング、６…ポンプ部、１１…ポンプケーシング、１２…主軸、１３，１３Ａ…インペラ、１３ａ…吸込口、１３ｂ…吐出口、２１…吸込ケーシング、２２…中間ケーシング、２３…吐出ケーシング、２４…締結部材、３１…軸部、３１ａ…雄螺子部、３２…固定部材、３５…支持部材、３６…スペーサ、３７…座金、３８…ナット、３９…キー、４１，４１Ａ…インペラ本体、４２，４２Ａ…裏シュラウド、５１…表シュラウド、５２，５２Ａ…羽根、５２ａ…傾斜面、５３…第１ボス部、５３Ａ…第１ボス部、６１，６１Ａ…シュラウド部、６１ｂ…第２シュラウド部、６１ｃ…傾斜面、６２…第２ボス部。

Claims (18)

1. 開口する突出部を有する表シュラウド、前記表シュラウドに設けられた複数の羽根、及び、前記複数の羽根に設けられ、主軸を挿入する第１ボス部が一体に成形され、前記主軸に固定されるインペラ本体と、
   前記主軸を挿入する第２ボス部及び前記羽根と当接するシュラウド部が一体に成形され、前記羽根及び前記第１ボス部と当接して前記主軸に固定される裏シュラウドと、
   を備えることを特徴とするインペラ。
2. 前記インペラ本体及び前記裏シュラウドは、前記主軸に設けられ、前記主軸の軸心方向に前記インペラ本体及び前記裏シュラウドを固定する固定部材、並びに、前記主軸に設けられるキーによって前記主軸に固定されることを特徴とする請求項１に記載のインペラ。
3. 前記固定部材は、前記主軸に固定され、前記裏シュラウドを支持する支持部材、及び、前記主軸に形成された雌ねじ部に螺合されるナットを備え、
   前記インペラ本体及び前記裏シュラウドは、前記支持部材に支持され、前記雌ねじ部に螺合される前記ナットにより前記主軸に固定されることを特徴とする請求項２に記載のインペラ。
4. 前記第１ボス部は、前記裏シュラウド側の端部において最大外径となるように、その外径が拡径して形成され、
   前記シュラウド部は、前記第２ボス部が一体に成形されるとともに、前記第１ボス部の外径と同一内径に形成された円筒状の第１シュラウド部、及び、前記第１シュラウド部に設けられ、前記羽根と当接する第２シュラウド部を備えることを特徴とする請求項２に記載のインペラ。
5. 前記羽根は、前記第２シュラウド部と対向する面と前記第１ボス部とを連続する傾斜面を有し、
   前記第１シュラウド部及び前記第２シュラウド部の稜部は、前記傾斜面と当接可能に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項４に記載のインペラ。
6. 開口する突出部を有する表シュラウド、前記表シュラウドに設けられた複数の羽根、及び、前記複数の羽根に設けられ、キーが設けられた主軸を挿入する第１ボス部により構成されるインペラ本体を一体に成形し、
   前記インペラ本体、並びに、前記主軸を挿入する第２ボス部及び前記羽根と当接するシュラウド部が一体に成形された裏シュラウドを前記主軸に挿入し、
   前記インペラ本体及び前記裏シュラウドを前記キー及び固定部材により前記主軸に固定する、
   ことを特徴とするインペラの製造方法。
7. 前記固定部材は、前記主軸に固定され、前記裏シュラウドを支持する支持部材、及び、前記主軸に形成された雌ねじ部に螺合されるナットを備え、
   前記インペラ本体及び前記裏シュラウドは、前記支持部材に支持され、前記雌ねじ部に螺合される前記ナットにより前記主軸に固定されることを特徴とする請求項６に記載のインペラの製造方法。
8. 前記第１ボス部は、前記裏シュラウド側の端部において最大外径となるように、その外径が拡径して形成され、
   前記シュラウド部は、前記第２ボス部が一体に成形されるとともに、前記第１ボス部の外径と同一内径に形成された円筒状の第１シュラウド部、及び、前記第１シュラウド部に設けられ、前記羽根と当接する第２シュラウド部を備えることを特徴とする請求項６に記載のインペラの製造方法。
9. 前記羽根は、前記第２シュラウド部と対向する面と前記第１ボス部とを連続する傾斜面を有し、
   前記第１シュラウド部及び前記第２シュラウド部の稜部は、前記傾斜面と当接可能に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項８に記載のインペラの製造方法。
10. モータと、
    前記モータに接続される主軸と、
    開口する突出部を有する表シュラウド、前記表シュラウドに設けられた複数の羽根、及び、前記複数の羽根に設けられ、主軸を挿入する第１ボス部が、一体に成形され、前記主軸に固定されるインペラ本体、並びに、前記主軸を挿入する第２ボス部及び前記羽根と当接するシュラウド部が一体に成形され、前記羽根及び前記第１ボス部と当接して前記主軸に固定される裏シュラウド、を備えるインペラと、
    前記インペラを収納するポンプケーシングと、
    前記インペラを前記主軸に固定する固定部材と、
    を備えることを特徴とするポンプ装置。
11. 前記固定部材は、前記主軸の軸心方向に前記インペラ本体及び前記裏シュラウドを前記主軸に固定し、
    前記主軸は、前記インペラ本体及び前記裏シュラウドの周方向の移動を規制するキーを備えることを特徴とする請求項１０に記載のポンプ装置。
12. 前記固定部材は、前記主軸に固定され、前記裏シュラウドを支持する支持部材、及び、前記主軸に形成された雌ねじ部に螺合されるナットを備え、
    前記インペラ本体及び前記裏シュラウドは、前記支持部材に支持され、前記雌ねじ部に螺合される前記ナットにより前記主軸に固定されることを特徴とする請求項１１に記載のポンプ装置。
13. 前記第１ボス部は、前記裏シュラウド側の端部において最大外径となるように、その外径が拡径して形成され、
    前記シュラウド部は、前記第２ボス部が一体に成形されるとともに、前記第１ボス部の外径と同一内径に形成された円筒状の第１シュラウド部、及び、前記第１シュラウド部に設けられ、前記羽根と当接する第２シュラウド部を備えることを特徴とする請求項１１に記載のポンプ装置。
14. 前記羽根は、前記第２シュラウド部と対向する面と前記第１ボス部とを連続する傾斜面を有し、
    前記第１シュラウド部及び前記第２シュラウド部の稜部は、前記傾斜面と当接可能に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１３に記載のポンプ装置。
15. 開口する突出部を有する表シュラウド、前記表シュラウドに設けられた複数の羽根、及び、前記複数の羽根に設けられ、キーが設けられた主軸を挿入する第１ボス部により構成されるインペラ本体を一体に成形し、
    モータに前記主軸を固定し、
    前記インペラ本体、並びに、前記主軸を挿入する第２ボス部及び前記羽根と当接するシュラウド部が一体に成形された裏シュラウドを、前記主軸に挿入し、
    前記インペラ本体及び前記裏シュラウドを前記キー及び固定部材により前記主軸に固定してポンプケーシングに前記インペラ本体及び前記裏シュラウドを収納する、
    ことを特徴とするポンプ装置の製造方法。
16. 前記固定部材は、前記主軸に固定され、前記裏シュラウドを支持する支持部材、及び、前記主軸に形成された雌ねじ部に螺合されるナットを備え、
    前記インペラ本体及び前記裏シュラウドは、前記支持部材に支持され、前記雌ねじ部に螺合される前記ナットにより前記主軸に固定されることを特徴とする請求項１５に記載のポンプ装置の製造方法。
17. 前記第１ボス部は、前記裏シュラウド側の端部において最大外径となるように、その外径が拡径して形成され、
    前記シュラウド部は、前記第２ボス部が一体に成形されるとともに、前記第１ボス部の外径と同一内径に形成された円筒状の第１シュラウド部、及び、前記第１シュラウド部に設けられ、前記羽根と当接する第２シュラウド部を備えることを特徴とする請求項１５に記載のポンプ装置の製造方法。
18. 前記羽根は、前記第２シュラウド部と対向する面と前記第１ボス部とを連続する傾斜面を有し、
    前記第１シュラウド部及び前記第２シュラウド部の稜部は、前記傾斜面と当接可能に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１７に記載のポンプ装置の製造方法。

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