JP6088810B2

JP6088810B2 - インペラ

Info

Publication number: JP6088810B2
Application number: JP2012256571A
Authority: JP
Inventors: 茂佐渡島; 藤田　泰孝; 泰孝藤田; 智大伊藤; 泰資嶋
Original assignee: 株式会社川本製作所
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2017-03-01
Anticipated expiration: 2032-11-22
Also published as: JP2014105576A

Description

本発明は、ポンプに用いられるインペラに関する。

現在、液体を二次側に供給するポンプに用いられるインペラとして、円板状の一対のシュラウドと、一対のシュラウド間に周方向に沿って複数枚配置されるインペラブレードと、シュラウドを回転軸に固定するインペラハブと、を備える構成が知られている。

インペラは、シュラウドにインペラブレードをロウ付け処理等により溶接することで、一体に組み立てる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなインペラは、シュラウドの所定の位置に複数のインペラブレードを配置し溶接する。このため、インペラは、シュラウドの位置決め及び溶接歪みの抑制に必要なシュラウドの回り止めが必要となる。そこで、インペラは、シュラウドを固定し、且つ、位置決め及び回り止めを行う冶工具と係合する孔部又は窪みが設けられる。

特許２７４４１７９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、シュラウドの位置決め及び回り止めのための孔部をシュラウドに設ける構成とすると、孔部によってインペラ内の流路とインペラ外とが連続することから、ポンプ効率が低下する等のポンプ性能に影響が発生する虞があった。また、窪みをシュラウドに設ける構成においては、シュラウドの外面に窪み形成されることから、同様に、ポンプ性能に影響が発生する虞があった。

そこで本発明は、シュラウド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なインペラを提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のインペラは、次のように構成されている。

本発明の一態様として、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、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り、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。
本発明の一態様として、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、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。

本発明によれば、シュラウド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なインペラを提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るインペラの構成を模式的に示す断面図。同インペラの構成を示す平面図。同インペラの構成を示す平面図。同インペラの製造方法を模式的に示す説明図。本発明の第２の実施形態に係るインペラの構成を模式的に示す断面図。同インペラの構成を示す平面図。同インペラの要部構成を拡大して示す断面図。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

１…インペラ、１１…第１シュラウド、１２…第２シュラウド、１３…インペラブレード、１４…インペラハブ、１５…第１開口部、１６…第２開口部、１８…挿入部、１９…挿入孔、２１…係合部、２２…係合部、２５…係合面、１００…冶工具、１１０…基部、１１１…被係合部。

Claims

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、
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り、
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インペラ。
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、
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インペラ。
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請求項２に記載のインペラ。