JP7310739B2 - インペラおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インペラおよびその製造方法に関する。

インペラの製造方法を開示した先行文献として、特開２０１９－１１６８７０号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載されたインペラの製造方法においては、第２ブレードは、ポールテーパエンドミルによってポイントミーリングされる位置が第２ブレードの先端部から基端部に向かって徐々に移動していくことにより加工される。

特開２０１９－１１６８７０号公報

ブレードの基端部の隅の横断面形状は、刃具先端の形状に依存する。ブレードの基端部の隅の横断面形状において、インペラの回転方向の前方側に位置するプレッシャ面側の半径を、インペラの回転方向の後方側に位置するサクション面側の半径より小さくすることにより、インペラの性能を向上することができる。この場合、ブレードの基端部のプレッシャ面側の隅の横断面形状に対応する刃具が用いられるため、ブレードのサクション面に形成される切削痕の数が多くなり、ブレードのサクション面の加工時間が長くなる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、加工時間が短く、性能が向上した、インペラおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に基づくインペラは、ハブ面と、複数のブレードとを備える。ハブ面は、回転軸の軸周りに形成されている。複数のブレードは、上記回転軸の回転方向に互いに間隔をあけてハブ面から突出するように設けられている。複数のブレードの各々は、上記回転方向の前方側に位置するプレッシャ面、および、上記回転方向の後方側に位置するサクション面を有する。複数のブレードの各々において、プレッシャ面とハブ面との境界には、凹条の切削痕である複数の第１凹面部が形成されている。複数のブレードの各々において、サクション面とハブ面との境界には、凹条の切削痕である１つの第２凹面部が形成されている。複数の第１凹面部には、横断面における凹面半径が互いに異なる２つ以上の第１凹面部が含まれている。複数の第１凹面部の各々の凹面半径において最も大きい第１凹面半径は、第２凹面部の横断面における第２凹面半径と同一である。

本発明の一形態においては、第１凹面部と第２凹面部とが、複数のブレードの各々の上記回転軸の軸方向における先端部にて連続している。

本発明に基づくインペラの製造方法は、回転軸の軸周りに形成されたハブ面と、上記回転軸の回転方向に互いに間隔をあけてハブ面から突出するように設けられた複数のブレードとを備えるインペラの製造方法である。インペラの製造方法は、第１切削工程と、第２切削工程とを備える。第１切削工程においては、複数のブレードの各々において、上記回転方向の前方側に位置するプレッシャ面、および、上記回転方向の後方側に位置するサクション面の各々を、第１刃先半径を有する第１エンドミルを用いて形成する。第１切削工程の後、第２切削工程においては、プレッシャ面とハブ面との境界を、第１刃先半径より小さい第２刃先半径を有する第２エンドミルを用いて加工する。

本発明の一形態においては、第２切削工程において、第２刃先半径が互いに異なる２つ以上の第２エンドミルの各々を用いてプレッシャ面とハブ面との境界を切削加工する。

本発明によれば、加工時間を短くしつつ、インペラの性能を向上することができる。

本発明の一実施形態に係るインペラの構成を示す斜視図である。 図１のインペラの第１ブレードをＩＩ－ＩＩ線矢印方向から見た横断面図である。 本発明の一実施形態に係るインペラの製造方法において、第１切削工程後のインペラの構成を示す斜視図である。 図３のインペラの第１ブレードをＩＶ－ＩＶ線矢印方向から見た横断面図である。 本発明の一実施形態に係るインペラの製造方法における第２切削工程において、プレッシャ面とハブ面との境界に１つの第１凹面部がさらに形成されたインペラの第１ブレードの横断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るインペラおよびその製造方法について図を参照して説明する。以下の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

図１は、本発明の一実施形態に係るインペラの構成を示す斜視図である。図２は、図１のインペラの第１ブレードをＩＩ－ＩＩ線矢印方向から見た横断面図である。

図１および図２に示すように、本発明の一実施形態に係るインペラ１００は、ハブ面Ｈと、複数のブレードとを備える。ハブ面Ｈは、回転軸Ｃの軸周りに形成されている。ハブ面Ｈは、略円錐面状に延在している。

インペラ１００は、複数の第１ブレード１１０および複数の第２ブレード１２０を備えている。第１ブレード１１０および第２ブレード１２０の各々は、回転軸Ｃの回転方向Ｄに互いに間隔をあけてハブ面Ｈから突出するように設けられている。第１ブレード１１０と第２ブレード１２０とは、回転軸Ｃの回転方向Ｄに交互に設けられている。

第１ブレード１１０および第２ブレード１２０は、互いに異なる形状を有している。第１ブレード１１０は、回転軸Ｃの軸方向において、ハブ面Ｈの全体から突出している。第２ブレード１２０は、回転軸Ｃの軸方向において、ハブ面Ｈの下側部分から突出している。

複数の第１ブレード１１０の各々は、回転方向Ｄの前方側に位置するプレッシャ面Ｐ、および、回転方向Ｄの後方側に位置するサクション面Ｓを有する。複数の第２ブレード１２０の各々は、回転方向Ｄの前方側に位置するプレッシャ面Ｐ、および、回転方向Ｄの後方側に位置するサクション面Ｓを有する。

プレッシャ面Ｐとハブ面Ｈとの境界には、凹条の切削痕である複数の第１凹面部が形成されている。複数の第１凹面部の各々は、プレッシャ面Ｐとハブ面Ｈとの境界に沿って延在している。

複数の第１凹面部には、横断面における凹面半径が互いに異なる２つ以上の第１凹面部が含まれている。なお、凹面半径とは、第１ブレード１１０の横断面における円弧形状の凹面部の半径である。

本実施形態においては、凹面半径がＲ１である第１凹面部１３１と、凹面半径がＲ２である第１凹面部１３２と、凹面半径がＲ３である第１凹面部１３３と、凹面半径がＲ４である第１凹面部１３４とが形成されている。ただし、プレッシャ面Ｐとハブ面Ｈとの境界に設けられる第１凹面部の数は、４つに限られず、２つ以上であればよい。なお、加工時間の観点から、プレッシャ面Ｐとハブ面Ｈとの境界に設けられる第１凹面部の数は、８つ以下が好ましい。

複数の第１凹面部の各々の凹面半径において最も大きい第１凹面半径は、第１凹面部１３１の凹面半径のＲ１である。複数の第１凹面部の各々の凹面半径において最も小さい凹面半径は、第１凹面部１３２の凹面半径のＲ２である。Ｒ３およびＲ４の各々は、Ｒ１より小さく、かつ、Ｒ２より大きい。

第１凹面部１３１の内側の中央に、第１凹面部１３２が形成されている。第１凹面部１３１の内側において、第１凹面部１３２のハブ面Ｈ側に、第１凹面部１３３が形成されている。第１凹面部１３１の内側において、第１凹面部１３２のプレッシャ面Ｐ側に、第１凹面部１３４が形成されている。

第１ブレード１１０の横断面においては、ハブ面Ｈからプレッシャ面Ｐに向かって順に、第１凹面部１３１、第１凹面部１３３、第１凹面部１３２、第１凹面部１３４および第１凹面部１３１が連続している。

サクション面Ｓとハブ面Ｈとの境界には、凹条の切削痕である１つの第２凹面部１４１が形成されている。第２凹面部１４１は、サクション面Ｓとハブ面Ｈとの境界に沿って延在している。第２凹面部１４１の凹面半径は、Ｒ１である。すなわち、第２凹面部１４１と第１凹面部１３１とは、凹面半径が同一である。このように、複数の第１凹面部の各々の凹面半径において最も大きい第１凹面半径は、第２凹面部１４１の横断面における第２凹面半径と、Ｒ１で同一である。

図１に示すように、複数の第１ブレード１１０の各々において、第１凹面部１３１と第２凹面部１４１とが、複数の第１ブレード１１０の各々の回転軸Ｃの軸方向における先端部Ｔにて連続している。複数の第２ブレード１２０の各々において、第１凹面部１３１と第２凹面部１４１とが、複数の第２ブレード１２０の各々の回転軸Ｃの軸方向における先端部Ｔにて連続している。

ここで、本発明の一実施形態に係るインペラの製造方法について説明する。
図３は、本発明の一実施形態に係るインペラの製造方法において、第１切削工程後のインペラの構成を示す斜視図である。図４は、図３のインペラの第１ブレードをＩＶ－ＩＶ線矢印方向から見た横断面図である。

本発明の一実施形態に係るインペラの製造方法における第１切削工程においては、第１ブレード１１０および第２ブレード１２０の各々において、回転方向Ｄの前方側に位置するプレッシャ面Ｐ、および、回転方向Ｄの後方側に位置するサクション面Ｓの各々を、第１刃先半径を有する第１エンドミルを用いて形成する。第１エンドミルの第１刃先半径は、Ｒ１である。

その結果、図３および図４に示すように、第２凹面部１４１と第１凹面部１３１とは、凹面半径がＲ１で同一である。なお、第１凹面部１３１と第２凹面部１４１とは、連続して形成されるため、図３に示すように、第１凹面部１３１と第２凹面部１４１とが、第１ブレード１１０および第２ブレード１２０の各々の回転軸Ｃの軸方向における先端部Ｔにて連続している。

図５は、本発明の一実施形態に係るインペラの製造方法における第２切削工程において、プレッシャ面とハブ面との境界に１つの第１凹面部がさらに形成されたインペラの第１ブレードの横断面図である。図５においては、図４と同一の断面視にて図示している。

第１切削工程の後、第２切削工程においては、プレッシャ面Ｐとハブ面Ｈとの境界を、第１刃先半径より小さい第２刃先半径を有する第２エンドミルを用いて加工する。この第２エンドミルの第２刃先半径は、Ｒ２である。その結果、図５に示すように、第１凹面部１３１の内側の中央に、凹面半径がＲ２である第１凹面部１３２が形成される。

さらに、第２切削工程において、第２刃先半径がＲ３である第２エンドミル、および、第２刃先半径がＲ４である第２エンドミルの各々を用いて、プレッシャ面Ｐとハブ面Ｈとの境界を切削加工する。その結果、図１に示すように、第１凹面部１３１の内側において、第１凹面部１３２のハブ面Ｈ側に第１凹面部１３３が形成され、第１凹面部１３２のプレッシャ面Ｐ側に第１凹面部１３４が形成される。

本発明の一実施形態に係るインペラおよびその製造方法においては、第１刃先半径がＲ１である第１エンドミルを用いてプレッシャ面Ｐおよびサクション面Ｓの各々を加工した後、プレッシャ面Ｐとハブ面Ｈとの境界を、第１刃先半径より小さい第２刃先半径を有する第２エンドミルを用いて加工することにより、加工時間を短くすることができるとともに、第１ブレード１１０および第２ブレード１２０の各々の基端部の隅の横断面形状において、インペラ１００の回転方向Ｄの前方側に位置するプレッシャ面Ｐ側の半径Ｒ２を、インペラ１００の回転方向Ｄの後方側に位置するサクション面Ｓ側の半径Ｒ１より小さくして、インペラ１００の性能を向上することができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ インペラ、１１０ 第１ブレード、１２０ 第２ブレード、１３１，１３２，１３３，１３４ 第１凹面部、１４１ 第２凹面部、Ｃ 回転軸、Ｄ 回転方向、Ｈ ハブ面、Ｐ プレッシャ面、Ｒ１，Ｒ２ 半径、Ｓ サクション面、Ｔ 先端部。

Claims (4)

1. 回転軸の軸周りに形成されたハブ面と、
   前記回転軸の回転方向に互いに間隔をあけて前記ハブ面から突出するように設けられた複数のブレードとを備え、
   前記複数のブレードの各々は、前記回転方向の前方側に位置するプレッシャ面、および、前記回転方向の後方側に位置するサクション面を有し、
   前記複数のブレードの各々において、前記プレッシャ面と前記ハブ面との境界には、凹条の切削痕である複数の第１凹面部が形成されており、
   前記複数のブレードの各々において、前記サクション面と前記ハブ面との境界には、凹条の切削痕である１つの第２凹面部が形成されており、
   前記複数の第１凹面部には、横断面における凹面半径が互いに異なる２つ以上の第１凹面部が含まれており、
   前記複数の第１凹面部の各々の凹面半径において最も大きい第１凹面半径は、前記第２凹面部の横断面における第２凹面半径と同一である、インペラ。
2. 前記第１凹面部と前記第２凹面部とが、前記複数のブレードの各々の前記回転軸の軸方向における先端部にて連続している、請求項１に記載のインペラ。
3. 回転軸の軸周りに形成されたハブ面と、
   前記回転軸の回転方向に互いに間隔をあけて前記ハブ面から突出するように設けられた複数のブレードとを備えるインペラの製造方法であって、
   前記複数のブレードの各々において、前記回転方向の前方側に位置するプレッシャ面、および、前記回転方向の後方側に位置するサクション面の各々を、第１刃先半径を有する第１エンドミルを用いて形成する第１切削工程と、
   前記第１切削工程の後、前記プレッシャ面と前記ハブ面との境界を、前記第１刃先半径より小さい第２刃先半径を有する第２エンドミルを用いて加工する第２切削工程とを備える、インペラの製造方法。
4. 前記第２切削工程において、前記第２刃先半径が互いに異なる２つ以上の前記第２エンドミルの各々を用いて前記プレッシャ面と前記ハブ面との境界を切削加工する、請求項３に記載のインペラの製造方法。

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