JP7299757B2 - インペラ及び遠心ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、遠心ポンプに適用されるインペラ及び遠心ポンプに関し、特にエンジンのウォータポンプとして適用されるインペラ及び遠心ポンプに関する。

従来の遠心ポンプとしては、吸入口、インペラ室、吐出口を有するハウジングと、ハウジング内のインペラ室に配置されて駆動軸により回転駆動されるインペラを備え、インペラとしては、駆動軸を連結する連結穴を有するハブ板（ディスク）と、ハブ板に一体的に形成された複数の羽根を有し、吸入口に向けて開放したオープンインペラを採用したものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３を参照）。
このオープンインペラは、複数の羽根を設けるべく、駆動軸を連結する側に配置されるハブ板に羽根の一方側を一体的に連続して形成することを前提としたものである。

しかしながら、オープンインペラにおいては、ハブ板とハウジングの背面壁との間の圧力が低下し、駆動軸の軸受シール等の損傷を招く虞があることから、ハブ板に対して貫通孔を設け、ハブ板の背面側の圧力低下を抑制するようにしたオープンインペラが知られている（例えば、特許文献４を参照）。

また、オープンインペラにおいては、圧力の低い吸入口側において、特に流量が少ない場合にランキン渦（無限回転の渦）及び逆流が生じ、ポンプ性能が低下する。
そこで、これに対処するべく、吸入口側において、羽根の他方側を塞ぐべく円板状のシュラウド板を取り付けたクローズドインペラが知られている（例えば、特許文献５、特許文献６を参照）。

しかしながら、クローズドインペラにおいては、ハブ板及び羽根から成る第１部材と、シュラウド板又はシュラウド板及び羽根から成る第２部材とを連結しなければならず、部品点数の増加、コストの増加、重量の増加等を招く。
また、シュラウド板とハウジングの内壁面との隙間がポンプ性能に影響を及ぼすため、シュラウド板の組付け精度を高精度に管理する必要があり、組立作業の複雑化、製造コストの増加等を招く。
さらに、クローズドインペラにおいては、複数の羽根により画定される流体通路を、両側からハブ板とシュラウド板で塞いでいる。それ故に、クローズドインペラを樹脂材料や金属材料を用いて金型等で一体的に成形することは困難である。

特開２０１６－１１４００４号公報 特開２０１６－２１７１５７号公報 特開２０１４－１４１９４４号公報 特開２００６－３０７８５９号公報 特開２００７－２３９７３１号公報 特開２０１８－６１６００号公報

本発明は、上記従来技術の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、従来技術の課題を解消して、構造の簡素化、軽量化、低コスト化等を図れ、又、金型等での一体成形も可能なインペラ及び遠心ポンプを提供することにある。

本発明のインペラは、吸入口、吐出口、及びインペラ室を有するハウジングを備える遠心ポンプにおいて、インペラ室に配置されて駆動軸により回転駆動されるインペラであって、吸入口に向けて伸長する軸線回りに回転するべく，インペラ室に配置されて駆動軸が連結される嵌合穴及び嵌合穴に連続する先端部を含む軸部と、軸部の外周から径方向に延出する複数の羽根と、吸入口の側においてハウジングの内壁に隣接して配置されるべく複数の羽根の先端側領域を覆うように複数の羽根に連続する円環状のシュラウド板とを備え、シュラウド板は、吸入口の側においてハウジングの内壁に隣接して配置されるべく、軸線に垂直な平坦面をなす環状平板部と、環状平板部の内縁領域から軸線方向に伸長する円筒部を含む。

上記インペラにおいて、軸部の先端部は、吸入口に向かう先端において、複数の羽根よりも吸入口側に突出する半球状をなす、構成を採用してもよい。

上記インペラにおいて、複数の羽根は、軸部から径方向の外側に向かうにつれて湾曲するように形成されている、構成を採用してもよい。

上記インペラにおいて、複数の羽根は、シュラウド板が配置された側と反対側において、インペラ室の内壁に沿う輪郭を含む、構成を採用してもよい。

上記インペラにおいて、複数の羽根は、軸部から径方向に遠ざかるにつれて軸線の方向における幅寸法が大きくなる輪郭を含む、構成を採用してもよい。

上記インペラにおいて、シュラウド板が配置された側と反対側において、軸部から径方向に延出して複数の羽根の付け根側領域を覆うように複数の羽根に連続する円盤部を含む、構成を採用してもよい。

上記インペラにおいて、円盤部は、シュラウド板により画定される開口部の内径寸法以下の外径寸法に形成されている、構成を採用してもよい。

上記インペラにおいて、円盤部は、インペラ室の内壁に沿う輪郭を含む、構成を採用してもよい。

上記インペラにおいて、円盤部は、シュラウド板により画定される開口部から吸入される流体を軸部の径方向に導くべく、傾斜面又は湾曲面に形成されている、構成を採用してもよい。

上記インペラにおいて、軸部、複数の羽根、及びシュラウド板は、一体成形されている、構成を採用いてもよい。

上記インペラにおいて、軸部、複数の羽根、シュラウド板、及び円盤部は、一体成形されている、構成を採用いてもよい。

本発明の遠心ポンプは、吸入口、吐出口、及びインペラ室を有するハウジングと、駆動軸を有する駆動源と、インペラ室に配置されて駆動軸に連結されるインペラと、を備えた遠心ポンプであって、インペラとして、上記構成のいずれかをなすインペラを採用するものである。

上記遠心ポンプにおいて、駆動源は、インペラ室の一部を画定するケーシングを含む、構成を採用してもよい。

上記遠心ポンプにおいて、ケーシングは、インペラに向けて円錐台状に突出する突出面を含む、構成を採用してもよい。

上記遠心ポンプにおいて、駆動源は、電動モータである、構成を採用してもよい。

上記構成をなすインペラ及び遠心ポンプによれば、構造の簡素化、軽量化、低コスト化等を達成でき、又、インペラを金型等で一体成形することができる。

本発明に係るインペラを備えた遠心ポンプの一実施形態を示す外観斜視図である。 図１に示す遠心ポンプの分解斜視図である。 図２に示す遠心ポンプを他の角度から視た分解斜視図である。 図１に示す遠心ポンプの内部を示す断面図である。 図１に示す遠心ポンプの内部を示す断面図である。 図１に示す遠心ポンプの内部を示す斜視断面図である。 本発明に係るインペラの一実施形態を示すものであり、吸入口側から視た斜視図である。 図７に示すインペラを吸入口と反対側の背面側から視た斜視図である。 図７に示すインペラを吸入口側から視た正面図である。 図７に示すインペラを吸入口と反対側の背面側から視た背面図である。 図７に示すインペラを軸部の軸線を通る面で切断した斜視断面図である。 図７に示すインペラを軸部の軸線を通る面で切断した断面図である。 本発明に係るインペラの他の実施形態を示すものであり、吸入口側から視た斜視図である。 図１３に示すインペラを吸入口と反対側の背面側から視た斜視図である。 図１３に示すインペラを吸入口側から視た正面図である。 図１３に示すインペラを吸入口と反対側の背面側から視た背面図である。 図１３に示すインペラを軸部の軸線を通る面で切断した斜視断面図である。 図１３に示すインペラを軸部の軸線を通る面で切断した断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
一実施形態に係る遠心ポンプＭは、流体として例えばエンジンの冷却水を移送するウォータポンプとして適用されるものであり、図１ないし図３に示すように、ハウジング１０、駆動源２０、軸線Ｓ回りに回転するインペラ３０を備えている。

ハウジング１０は、アルミニウム材料等により形成され、図３ないし図６に示すように、コネクタ１１、吸入通路１２、インペラ室１３、渦形室１４、吐出通路１５、コネクタ１６、内壁１７、内壁１８、モータ取付け部１９を備えている。

コネクタ１１は、移送される流体を導く配管が接続されるべく、金属製のパイプにより形成されている。
吸入通路１２は、流体がインペラ室１３に向けて流れ込む領域であり、インペラ室１３に面する下流側において吸入口１２ａを画定する。
吸入口１２ａは、軸線Ｓを中心とする略円形断面をなす。
そして、吸入通路１２は、吸入口１２ａにおいて、流体を軸線Ｓ方向の流れに方向付ける。

インペラ室１３は、インペラ３０を軸線Ｓ回りに回転自在に収容するべく、インペラ３０の外輪郭と所定の隙間を有して軸線Ｓを中心とする内周壁により画定される空間として形成されている。
ここでは、モータ取付け部１９に嵌合された駆動源２０のケーシング２１が、インペラ３０の背面側においてインペラ室の一部を画定するようになっている。
渦形室１４は、軸線Ｓ回りにおいて渦形状に伸長し、インペラ室１３の外周領域と吐出通路１５を連通させるように形成されている。

吐出通路１５は、図６に示すように、インペラ室１３から流れ出て渦形室１４を通過した流体を下流側に導く領域であり、渦形室１４との境界領域において吐出口１５ａを画定する。
そして、吐出通路１５は、インペラ３０により軸線Ｓ回りに回転するように指向されて渦形室１４を通過した流体を軸線Ｓに垂直な方向の流れに方向付ける。
コネクタ１６は、吐出通路１５から吐出される流体を移送する配管が接続されるべく、金属製のパイプにより形成されている。

内壁１７は、インペラ３０のシュラウド板３３の円筒部３３ｂが軸線Ｓに垂直な径方向において微小隙間をおいて対向するべく、吸入口１２ａの近傍において、軸線Ｓを中心とする円筒壁をなす。
内壁１８は、インペラ３０のシュラウド板３３の環状円板部３３ａが軸線Ｓ方向において微小隙間をおいて対向するべく、内壁１７に連続すると共に軸線Ｓに垂直な平面上で軸線Ｓを中心とする円環状の平坦面をなす。

モータ取付け部１９は、駆動源２０のケーシング２１が嵌合されて固定される部分であり、嵌合孔１９ａ、接合面１９ｂ、ネジ穴１９ｃを備えている。
嵌合孔１９ａは、ケーシング２１の嵌合部２１ａが嵌合されるべく、軸線Ｓを中心とする円筒状をなす。
接合面１９ｂは、ケーシング２１のフランジ部２１ｃが接合されるべく、軸線Ｓに垂直な環状の平坦面をなす。
ネジ穴１９ｃは、ネジＢが捩じ込まれるべく、接合面１９ｂの三箇所に設けられている。

駆動源２０は、電動モータであり、ケーシング２１、ケーシング２１から突出する駆動軸２２、ケーシング２１内に収容されて駆動軸２２に回転駆動力を及ぼすロータ及びコイル等を備えている。

ケーシング２１は、アルミニウム、鋼等の金属材料により形成され、図２及び図３に示すように、嵌合部２１ａ、インペラ室の一部を画定する端面壁２１ｂ、フランジ部２１ｃ、円孔２１ｄを備えている。

嵌合部２１ａは、ハウジング１０の嵌合孔１９ａにシール性を確保して密接に嵌合されるべく、軸線Ｓを中心とする円筒面をなす。
尚、嵌合部２１ａと嵌合孔１９ａの間にＯリング等のシール部材を介在させるべく、嵌合部２１ａの周りにおいてＯリングを嵌め込む環状溝を設けてもよい。

端面壁２１ｂは、軸線Ｓを中心とする円形状に形成され、外側領域において環状の平坦面２１ｂ_１と、中央領域において突出面２１ｂ_２を画定する。突出面２１ｂ_２は、インペラ３０に向けて突出する円錐台状に形成されている。
そして、端面壁２１ｂは、ケーシング２１がハウジング１０に固定された状態で、ハウジング１０のインペラ室１３に配置されたインペラ３０の背面と対向する背面壁を画定する。
すなわち、平坦面２１ｂ_１は、軸線Ｓ方向において、インペラ３０の複数の羽根３２の先端側領域と微小隙間をおいて対向し、突出面２１ｂ_２は、軸線Ｓ方向において、インペラ３０の複数の羽根３２の付け根側領域及び軸部３１の背面３１ｂと微小隙間をおいて対向する。

フランジ部２１ｃは、ハウジング１０の接合面１９ｂに密接するべく、環状の平坦面を含むように形成されている。
円孔２１ｄは、ハウジング１０の三つのネジ穴１９ｃに捩じ込むネジＢを通すべく、フランジ部２１ｃの三箇所に形成されている。
駆動軸２２は、図２に示すように、ケーシング２１の端面壁２１ｂから突出し、軸線Ｓ方向に伸長する柱状に形成されている。
そして、駆動軸２２は、図６に示すように、インペラ３０の嵌合穴３１ａに嵌合されて、インペラ３０を軸線Ｓ回りに一体的に回転させる。
尚、駆動軸２２は、円柱状に示されているが、二面幅をなす矩形断面やその他の円形断面以外の形状であってもよい。

インペラ３０は、アルミニウム等の金属材料又は樹脂材料を用いて、金型により一体成形されており、図７ないし図１２に示すように、軸部３１、複数（ここでは８枚）の羽根３２、シュラウド板３３を備えている。

軸部３１は、吸入口１２ａに向けて伸長する軸線Ｓを中心とする略円柱状に形成され、嵌合穴３１ａ、背面３１ｂ、先端部３１ｃを備えている。
嵌合穴３１ａは、駆動軸２２を嵌合させるべく、円筒状に形成されている。尚、嵌合穴３１ａは、駆動軸２２が一体的に固定される形態であれば、駆動軸２２の形状に合わせて例えば矩形断面やその他の円形断面以外の穴形状であってもよい。
背面３１ｂは、軸線Ｓを中心とする円環状の平坦面として形成され、ケーシング２１の端面壁２１ｂの突出面２１ｂ_２の中央領域に対向する。
先端部３１ｃは、吸入口１２ａに向かう先端において、複数の羽根３２よりも吸入口１２ａ側に突出する半球状の端部をなすように形成されている。
そして、先端部３１ｃは、吸入口１２ａから流れ込む流体を、複数の羽根３２に向けて軸線Ｓを中心とする放射状に導く役割をなす。
ここでは、先端部３１ｃが半球状に形成されているため、流体の衝突による損失を低減しつつ、流体を羽根３２に向けて効率よく指向させることができる。

羽根３２は、全て同一の形状をなし、軸部３１の周方向に等間隔で外周から径方向の外側に延出するように軸部３１に一体的に形成されている。
羽根３２は、軸線Ｓ方向に延在する薄板状をなし、図９及び図１０に示すように軸線Ｓ方向から視て、軸部３１から径方向の外側に向かうに連れて湾曲するように形成されている。
また、羽根３２は、軸線Ｓ方向のシュラウド板３３が配置された側と反対側において、所定の隙間をおいてケーシング２１の端面壁２１ｂに沿う、すなわち、インペラ室の内壁に沿う輪郭をなす。
具体的には、羽根３２は、端面壁２１ｂの平坦面２１ｂ_１に対向する平坦面３２ａと、端面壁２１ｂの突出面２１ｂ_２の円錐面に対向する傾斜面３２ｂを備えている。
傾斜面３２ｂは、羽根３２において、軸部３１から径方向に遠ざかるにつれて軸線Ｓの方向における幅寸法が大きくなる輪郭をなす領域である。
さらに、羽根３２は、軸線Ｓ方向において、シュラウド板３３が配置される側、すなわち、吸入口１２ａ側に向く端面３２ｃが軸線Ｓに垂直な平面上に位置する略平坦面として形成されている。

シュラウド板３３は、軸線Ｓを中心とする円環状をなし、複数の羽根３２の先端側領域を覆うように複数の羽根３２に連続して一体的に形成され、環状円板部３３ａと、環状円板部３３ａの内縁領域から軸線Ｓ方向に伸長する円筒部３３ｂを備えている。
環状円板部３３ａは、軸線Ｓに垂直な平面上に拡がる平坦面として形成され、ハウジング１０の吸入口１２ａの側において内壁１８と隣接して、すなわち、軸線Ｓ方向において内壁１８と微小隙間をおいて配置される。
円筒部３３ｂは、軸線Ｓを中心とする外周面を画定し、吸入口１２ａの側においてハウジング１０の内壁１７と隣接して、すなわち、軸線Ｓに垂直な方向において微小隙間をおいて配置される。
シュラウド板３３は、円筒部３３ｂの内側において、流体が流入する円形の開口部３３ｃを画定する。

上記構成をなすインペラ３０によれば、従来のようなハブ板が無く、軸部３１と、軸部３１の外周から延出する複数の羽根３２と、吸入口１２ａの側において複数の羽根３２の先端側領域を覆うシュラウド板３３を備えるだけである。したがって、以下のような効果が得られる。
従来のようなハブ板が無いため、従来のインペラにおいて発生していたハブ板の背面側の圧力の低下による駆動軸回りにおけるシール性能の低下等の問題が解消される。
また、ハブ板が無いため、構造の簡素化、軽量化、慣性モーメントの低減を達成でき、又、ハブ板と流体との摩擦損失を低減でき、応答性を向上させることができる。

複数の羽根３２の間を流れる流体のインペラ室１３の内壁（端面壁２１ｂ）に対する相対速度が、ハブ板が設けられた従来例に比べて小さくなる。それ故に、流体の摩擦損失を低減することができる。
シュラウド板３３が圧力の低い吸入口１２ａの側に配置されているため、ランキン渦（無限回転の渦）の発生を防止ないし抑制することができる。
シュラウド板３３がハウジング１０の内壁１７，１８と微小隙間をおいて対向するため、圧力の高い吐出口１５ａ側から圧力の低い吸入口１２ａ側への流体の逆流による漏れを防止することができる。すなわち、吸入口１２ａの側において、シュラウド板３３が配置されることにより、ポンプ効率の低下を防止することができる。

インペラ３０を金型等で成形する際に、軸線Ｓ方向において金型を分離できるため、金属材料又は樹脂材料を用いて、容易に一体成形することができる。
シュラウド板３３が、軸部３１及び複数の羽根３２に対して一体的に成形されているため、従来のような組付け作業が不要になり、又、組付けを高精度に管理する必要もなく、製造コストを低減することができる。

ここで、遠心ポンプＭの組付けについて説明する。
組付けに際し、ハウジング１０、駆動源２０、インペラ３０、ネジＢが準備される。
先ず、インペラ３０が駆動軸２２と一体的に回転するように、インペラ３０が駆動源２０の駆動軸２２に嵌合されて固定される。
続いて、インペラ３０をインペラ室１３に収容するようにして、駆動源２０のケーシング２１がハウジング１０のモータ取付け部１９に嵌合される。
続いて、ネジＢが、ケーシング２１の円孔２１ｄを通して、ハウジング１０のネジ穴１９ｃに捩じ込まれ、ケーシング２１がハウジング１０に締結される。
これにより、遠心ポンプＭの組付けが完了する。

次に、遠心ポンプＭがエンジンの冷却水循環系に適用された場合の動作について説明する。この場合、遠心ポンプＭは、ハウジング１０が不図示の取付けボス部を介して不図示のボルト等でエンジンに固定され、コネクタ１１がエンジンからの供給側の配管に接続され、コネクタ１６がエンジンの移送先側の配管に接続される。

そして、エンジンの制御部により、駆動源２０が駆動されて、駆動軸２２が、図６中の矢印で示すように回転し、駆動軸２２と一体的にインペラ３０が回転する。
すると、冷却水が、吸入通路１２を流れ、吸入口１２ａから開口部３３ｃを経て、インペラ室１３に配置されたインペラ３０内の通路に導かれる。
そして、軸線Ｓ方向から流れ込む冷却水は、インペラ３０の羽根３２に沿って遠心力を受け、軸線Ｓに垂直な方向に流れの向きが変換させられつつ移送される。

この方向変換の際に、冷却水は、ケーシング２１の端面壁２１ｂに沿って、すなわち、突出面２１ｂ_２の円錐状の傾斜面から平坦面２１ｂ_１に沿うように滑らかに流れるため、衝突損失又は通路損失等を低減することができる。
続いて、加圧された冷却水は、渦形室１４及び吐出口１５ａを経て、吐出通路１５を流れ、コネクタ１６に接続された配管を通り、エンジンの下流側の移送先に移送される。

上記の移送動作において、インペラ３０は、シュラウド板３３により吸入口１２ａ側におけるランキン渦の発生等を防止ないし抑制しつつ、冷却水を効率よく吐出することができる。
また、インペラ３０が軽量化されているため、駆動源２０としての負荷も軽減され、駆動源２０としての電動モータの消費電力を低減することができる。

以上述べたように、上記構成をなすインペラ３０及び遠心ポンプＭによれば、構造の簡素化、軽量化、低コスト化等を達成でき、又、インペラ３０を金型等で一体成形することができる。

図１３ないし図１８は、本発明に係るインペラの他の実施形態を示すものであり、前述の遠心ポンプＭにおいて、インペラ３０と置き換えることができるものである。
この実施形態に係るインペラ１３０は、アルミニウム等の金属材料又は樹脂材料を用いて金型により一体成形されており、軸部１３１、複数（ここでは８枚）の羽根１３２、シュラウド板１３３、円盤部１３４を一体的に備えている。

軸部１３１は、吸入口１２ａに向けて伸長する軸線Ｓを中心とする略円柱状に形成され、嵌合穴１３１ａ、背面１３１ｂ、先端部１３１ｃを備えている。
嵌合穴１３１ａは、駆動軸２２を嵌合させるべく、円筒状に形成されている。尚、嵌合穴１３１ａは、駆動軸２２が一体的に固定される形態であれば、駆動軸２２の形状に合わせて例えば矩形断面やその他の円形断面以外の穴形状であってもよい。
背面１３１ｂは、軸線Ｓを中心とする円環状の平坦面として形成され、ケーシング２１の端面壁２１ｂの突出面２１ｂ_２の中央領域に対向する。
先端部１３１ｃは、吸入口１２ａに向かう先端において、複数の羽根１３２よりも吸入口１２ａ側に突出する半球状の端部をなすように形成されている。
そして、先端部１３１ｃは、吸入口１２ａから流れ込む流体を、複数の羽根１３２に向けて軸線Ｓを中心とする放射状に導く役割をなす。
ここでは、先端部１３１ｃが半球状に形成されているため、流体の衝突による損失を低減しつつ、流体を羽根１３２に向けて効率よく指向させることができる。

羽根１３２は、全て同一の形状をなし、軸部１３１の周方向に等間隔で外周から径方向の外側に延出するように軸部１３１に一体的に形成されている。
羽根１３２は、軸線Ｓ方向に延在する薄板状をなし、図１５及び図１６に示すように軸線Ｓ方向から視て、軸部１３１から径方向の外側に向かうにつれて湾曲するように形成されている。
また、羽根１３２は、図１７に示すように、軸部１３１から径方向に遠ざかるにつれて軸線Ｓの方向における幅寸法が大きくなる輪郭をなす。
さらに、羽根１３２は、軸線Ｓ方向において、シュラウド板１３３が配置される側、すなわち、吸入口１２ａ側に向く端面１３２ｃが軸線Ｓに垂直な平面上に位置する略平坦面として形成されている。

シュラウド板１３３は、軸線Ｓを中心とする円環状をなし、複数の羽根１３２の先端側領域を覆うように複数の羽根１３２に連続して一体的に形成されている。
そして、シュラウド板１３３は、環状円板部１３３ａと、環状円板部１３３ａの内縁領域から軸線Ｓ方向に伸長する円筒部１３３ｂを備えている。
環状円板部１３３ａは、軸線Ｓに垂直な平面上に拡がる平坦面として形成され、ハウジング１０の吸入口１２ａの側において内壁１８と隣接して、すなわち、軸線Ｓ方向において内壁１８と微小隙間をおいて配置される。
円筒部１３３ｂは、軸線Ｓを中心とする外周面を画定し、吸入口１２ａの側において、ハウジング１０の内壁１７と隣接して、すなわち、軸線Ｓに垂直な方向において微小隙間をおいて配置される。
シュラウド板１３３は、円筒部１３３ｂの内側において、流体が流入する円形の開口部１３３ｃを画定する。

円盤部１３４は、図１４、図１６ないし図１８に示すように、軸線Ｓ方向のシュラウド板１３３が配置された側と反対側において、軸部１３１から径方向に延出して複数の羽根１３２の付け根側領域を覆うように複数の羽根１３２に連続して形成されている。

円盤部１３４は、図１８に示すように、外径寸法Ｄ１が、シュラウド板１３３により画定される開口部１３３ｃの内径寸法Ｄ２以下の大きさをなすように形成されている。
また、円盤部１３４は、軸線Ｓ方向の背面側において、所定の隙間をおいてケーシング２１の端面壁２１ｂに沿う、すなわち、インペラ室の内壁に沿う輪郭をなす。
さらに、円盤部１３４は、軸線Ｓ方向の開口部１３３ｃに面する側において、開口部１３３ｃから吸入される流体を軸部１３１の径方向に導くべく、軸部１３１から径方向の外側の端面壁２１ｂに向かって下り傾斜する傾斜面をなすように形成されている。
尚、ここでは、円盤部１３４は、円錐状の傾斜面として形成されているが、吸入口１２ａ側に向けて凹む湾曲面として形成されてもよい。

上記構成をなすインペラ１３０によれば、従来のようなハブ板が無く、軸部１３１と、軸部１３１の外周から延出する複数の羽根１３２と、吸入口１２ａの側において複数の羽根１３２の先端側領域を覆うシュラウド板１３３と、円盤部１３４を備えるだけである。したがって、以下のような効果が得られる。
従来のような羽根の全体を覆うようなハブ板が無いため、従来のインペラにおいて発生していたハブ板の背面側の圧力の低下による駆動軸回りにおけるシール性能の低下等の問題が解消される。

また、ハブ板よりも小さい外径の円盤部１３４を設けたことにより、軽量化、慣性モーメントの低減を達成でき、ハブ板と流体との摩擦損失を低減でき、応答性を向上させることができる。
また、円盤部１３４を設けたことにより、複数の羽根１３２と軸部１３１との連結部分の機械的強度を高めることができる。
さらに、円盤部１３４を設けたことにより、吸入口１２ａから開口部１３３ｃを経て流れ込んだ流体が、駆動軸２２の周辺近傍の突出面２１ｂ_２に直接衝突するのを防止でき、駆動軸２２のシール性能を維持することができる。

複数の羽根１３２の間を流れる流体のインペラ室１３の壁面（端面壁２１ｂ）に対する相対速度が、背面側の全体を覆うハブ板が設けられた従来例に比べて小さくなる。それ故に、流体の摩擦損失を低減することができる。
シュラウド板１３３が圧力の低い吸入口１２ａの側に配置されているため、ランキン渦（無限回転の渦）の発生を防止ないし抑制することができる。
シュラウド板１３３がハウジング１０の内壁１７，１８と微小隙間をおいて対向するため、圧力の高い吐出口１５ａ側から圧力の低い吸入口１２ａ側への流体の逆流による漏れを防止することができる。すなわち、吸入口１２ａの側において、シュラウド板１３３が配置されることにより、ポンプ効率の低下を防止することができる。

インペラ１３０を金型等で成形する際に、円盤部１３４の外径寸法Ｄ１は開口部１３３の内径寸法Ｄ２以下に設定されているため、軸線Ｓ方向において金型を分離できる。それ故に、金属材料又は樹脂材料を用いて、インペラ１３０を金型により容易に一体成形することができる。
シュラウド板１３３が、軸部１３１及び複数の羽根１３２に対して一体的に成形されているため、従来のような組付け作業が不要になり、又、組付けを高精度に管理する必要もなく、製造コストを低減することができる。

尚、上記インペラ１３０が遠心ポンプＭに組み込まれて、エンジンの冷却水循環系に適用された場合の動作については前述同様である。
以上述べたように、上記構成をなすインペラ１３０及び遠心ポンプＭによれば、構造の簡素化、軽量化、低コスト化等を達成でき、又、インペラ１３０を金型等で一体成形することができる。

上記実施形態においては、インペラ３０，１３０に含まれる複数の羽根３２，１３２が、軸部３１，１３１から径方向の外側に向かうにつれて湾曲するように形成された場合を示した。しかしながら、これに限定されるものではなく、径方向に直線的に伸長する複数の羽根を採用してもよく、羽根の枚数も８枚に限るものではなくそれ以外の枚数の羽根を採用してもよい。

上記実施形態において、インペラ３０，１３０は、駆動軸２２が嵌合される嵌合穴３１ａ，１３１ａを備える構成を示したが、これに限定されるものではなく、駆動軸２２が雄ネジを有する駆動軸として形成され、軸部の嵌合穴が貫通孔として形成され、先端部３１ｃ，１３１ｃに代えてインペラを締結するナットを採用してもよい。

上記実施形態においては、駆動源として駆動軸２２を備えた電動モータを示したが、これに限定されるものではなく、例えば遠心ポンプがエンジンに適用される場合、エンジンのクランクシャフトの回転により駆動されるプーリを駆動源として採用し、プーリの回転軸を駆動軸として採用してもよい。

以上述べたように、本発明のインペラ及び遠心ポンプによれば、構造の簡素化、軽量化、低コスト化等を達成でき、又、インペラを金型等で一体成形することができるため、エンジンの冷却水循環系のウォータポンプとして適用できるのは勿論のこと、その他の流体を移送する遠心ポンプとしても有用である。

Ｓ 軸線
１０ ハウジング
１２ａ 吸入口
１３ インペラ室
１５ａ 吐出口
１７，１８ 内壁
２０ 駆動源（電動モータ）
２１ ケーシング
２１ｂ 端面壁（インペラ室の内壁）
２１ｂ_２ 突出面
２２ 駆動軸
３０ インペラ
３１ 軸部
３１ｃ 先端部（半球状の端部）
３２ 複数の羽根
３３ シュラウド板
３３ｂ 円筒部
３３ｃ 開口部
１３０ インペラ
１３１ 軸部
１３１ｃ 先端部（半球状の端部）
１３２ 複数の羽根
１３３ シュラウド板
１３３ｂ 円筒部
１３３ｃ 開口部
１３４ 円盤部

Claims (15)

1. 吸入口、吐出口、及びインペラ室を有するハウジングを備える遠心ポンプにおいて、前記インペラ室に配置されて駆動軸により回転駆動されるインペラであって、
   前記吸入口に向けて伸長する軸線回りに回転するべく，前記インペラ室に配置されて前記駆動軸が連結される嵌合穴及び前記嵌合穴に連続する先端部を含む軸部と、
   前記軸部の外周から径方向に延出する複数の羽根と、
   前記複数の羽根の先端側領域を覆うように前記複数の羽根に連続する円環状のシュラウド板と、を備え、
   前記シュラウド板は、前記吸入口の側において前記ハウジングの内壁に隣接して配置されるべく、前記軸線に垂直な平坦面をなす環状平板部と、前記環状平板部の内縁領域から前記軸線方向に伸長する円筒部を含む、
   ことを特徴とするインペラ。
2. 前記軸部の先端部は、前記吸入口に向かう先端において、前記複数の羽根よりも前記吸入口側に突出する半球状をなす、
   ことを特徴とする請求項１に記載のインペラ。
3. 前記複数の羽根は、前記軸部から径方向の外側に向かうにつれて湾曲するように形成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインペラ。
4. 前記複数の羽根は、前記シュラウド板が配置された側と反対側において、前記インペラ室の内壁に沿う輪郭を含む、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一つに記載のインペラ。
5. 前記複数の羽根は、前記軸部から径方向に遠ざかるにつれて前記軸線の方向における幅寸法が大きくなる輪郭を含む、
   ことを特徴とする請求項４に記載のインペラ。
6. 前記シュラウド板が配置された側と反対側において、前記軸部から径方向に延出して前記複数の羽根の付け根側領域を覆うように前記複数の羽根に連続する円盤部を含む、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか一つに記載のインペラ。
7. 前記円盤部は、前記シュラウド板により画定される開口部の内径寸法以下の外径寸法に形成されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載のインペラ。
8. 前記円盤部は、前記インペラ室の内壁に沿う輪郭を含む、
   ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のインペラ。
9. 前記円盤部は、前記シュラウド板により画定される開口部から吸入される流体を前記軸部の径方向に導くべく、傾斜面又は湾曲面に形成されている、
   ことを特徴とする請求項６ないし８いずれか一つに記載のインペラ。
10. 前記軸部、前記複数の羽根、及び前記シュラウド板は、一体成形されている、
    ことを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか一つに記載のインペラ。
11. 前記軸部、前記複数の羽根、前記シュラウド板、及び前記円盤部は、一体成形されている、
    ことを特徴とする請求項６ないし請求項９いずれか一つに記載のインペラ。
12. 吸入口、吐出口、及びインペラ室を有するハウジングと、
    駆動軸を有する駆動源と、
    前記インペラ室に配置されて前記駆動軸に連結されるインペラと、
    を備えた遠心ポンプであって、
    前記インペラは、請求項１ないし請求項１１いずれか一つに記載のインペラである、
    ことを特徴とする遠心ポンプ。
13. 前記駆動源は、前記インペラ室の一部を画定するケーシングを含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の遠心ポンプ。
14. 前記ケーシングは、前記インペラに向けて円錐台状に突出する突出面を含む、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の遠心ポンプ。
15. 前記駆動源は、電動モータである、
    ことを特徴とする請求項１２ないし１４いずれか一つに記載の遠心ポンプ。

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