JPH0235879B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は羽根車および羽根車を成型法で製作す
る方法および装置に関する。

（従来の技術） 羽根車には３つのそれぞれちがう形式がある。
すなわち第１には遠心羽根車と呼ばれるものであ
り、この羽根車では流体粒子の進路は回転軸のす
ぐ近くを除いてはこの回転軸に垂直な平面内にあ
る。第２には軸流羽根車と呼ばれるものであり、
この羽根車では流体粒子は回転軸から実質的に一
定の距離にある。第３には斜流羽根車と呼ばれる
ものであり、上述のふたつの形式の中間のもの
で、流体粒子が半径方向成分と軸線方向成分との
両方の成分を有する進路をたどる。本発明はこの
最後の形式の羽根車の改良に関する。

（発明が解決しようとする課題） これらの羽根車の羽根の外形は流体力学的条件
ことに入口角、出口角、長さ、高さ、前縁および
翼面形状によつて支配される。このことから羽根
は複雑な曲面を有することになる。このような複
雑な曲面はひとつの鋳型では型抜きができない。
従つて鋳造に当つては砂の中子を、いくつかの部
分を組合せて接着および束縛により保持すること
によつて形成する。このような組立式の中子を使
うとぎざぎざの継目の多い鋳物ができ、このよう
なぎざぎざの継目はあとから除去することが必要
となり、その寸法も正確でなく再現性の乏しいも
のとなり、またその表面状態もかなり悪くなる。
羽根の曲率がわずかなものである場合、製造者は
一体形の中子を使用するが、中子を製造する際に
中子ケースのフイン部分をゆるめて中子を取り出
してしまう。その結果、中子はもはや流体力学の
技術者によつて定められた寸法に従うものでなく
ひとつごと異なるばかりでなく、流体力学の技術
者でさえもこのような寸法の変化は想定し得な
い。また、鋳造機が多少とも突然な動きをすれ
ば、同じ羽根車を作る場合でも一つ一つに予測し
得ない誤差が生じる。斜流羽根車の製造業者が羽
根の理論的な翼面形状を非常な精度をもつて決定
したとしても、実際にできる羽根の翼面形状には
不確かさが伴い、この不確かさゆえに大きな公差
を容認せざるを得ない。

本発明は斜流羽根車の上述の欠点をなくそうと
することを目的とする。

すなわち、本発明は、鋳造または成形時に得ら
れる表面状態に欠陥がなく、その寸法および面は
設計寸法および面に正確に対応できる羽根車の構
造を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、上記羽根車をプラスチツク
から製造する方法及び鋳造法によつて製造する方
法であつて、従来より速い生産速度が得られ、し
かも自動化が可能な製造方法を提供することを目
的とする。

さらに、本発明は、上記のプラスチツクから製
造する方法において使用する成形型を提供するこ
と、及び上記の鋳造法によつて製造する方法にお
いて使用する中子ケースであつて、各生産方法の
生産速度を速くすることができ、しかも自動化を
可能とするものを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、ハブと、このハブを取囲み該
ハブの軸線を中心として回転させた形状のウエブ
と、前記ウエブから突出する羽根とから形成され
た羽根車において、前記羽根の両翼面はそれぞれ
上記ハブの軸線を共通軸線として平行する２つの
斜らせん面に沿つた形状であることを特徴とする
羽根車が提供される。

なお、らせん面とは母線が他の軸線の回りを回
転しつつ且つ同時に一定の速さで軸線の方向に進
行するとき生じる曲面をいうが、第７図に示すよ
うに母線qr−q′r′と軸線op―o′p′との為す角∠
RQ0が鋭角である以外、らせん面と同様にして
形成される曲面を「斜らせん面」という。

本発明の羽根車の羽根は、両翼面のそれぞれが
軸線を共通とし且つ互いに平行する斜らせん面に
沿つた形状であり、その軸線がハブの軸線に一致
していることを最大の特徴とする。好ましくは、
この羽根は、ハブの軸線を中心として該軸線回り
に等角度間隔でウエブ上に複数配置される。

また、本発明の羽根車では、好ましくは、ウエ
ブは、その母線の仮想延長線が前記ハブの軸線と
交叉する形状、即ち、実質的に截頭円錐状とす
る。ここで実質的に截頭円錐状とは、その母線が
直線の場合以外に第２図に示すウエブ６のように
母線が湾曲しているものも含むことを意味する。

また、好適には、らせん面の母線とらせん面の
軸線との間の鋭角は羽根の前縁部とハブの軸線と
の間の角度に等しくする。

本発明の羽根車は上記のような形状を有するた
め、成形型から容易にはずすことができる。

その結果、本発明によれば、空洞を有する成形
型を構成し、截頭円錐形に液体状プラスチツクを
充填し、このプラスチツクを硬化せしめて一体の
部材を形成することを包含するプラスチツク製の
羽根車を成形する方法において、羽根用の空洞は
軸線を共通にして平行する２つの斜らせん面に沿
つた２面によつて画された形状を有し、前記らせ
ん面の軸線を中心として前記一体の部材にらせん
運動を与えて前記一体の部材を前記成形型から取
出すことを特徴とする羽根車の製法が提供され
る。

また、本発明によれば、羽根車製造用の成形型
であつて、羽根車の空洞は軸線を共通にして平行
する２つの斜らせん面に沿つた２面によつて画さ
れた形状を有することを特徴とする成形型も提供
される。この場合、内部にある成形品に前記らせ
ん面の軸線を中心としてらせん運動を与える装置
を設ければ、型抜きを自動化することも可能とな
る。

一方、本発明の羽根車は、上記のような形状を
有するので鋳造も容易になる。

その結果、本発明によれば、鋳造しようとする
羽根車の羽根の形状に合致する空洞を有する砂の
中子を作り、この空洞に溶融金属を充填し、この
金属を放冷して一体の部材に固化せしめ、前記砂
の中子をこわして前記一体の部材を取出すことか
ら成る金属羽根車の鋳造法において、両翼面がそ
れぞれ軸線を共通にして平行する２つの斜らせん
面に沿つた形状である羽根を有する中子ケースを
作り、この中子ケースに砂を充填し、この砂を硬
化させて中子を形成し、前記羽根にその軸線を中
心とするらせん運動を与えることにより前記中子
を前記ケースから取出すことを特徴とする金属羽
根車の鋳造法が提供される。

また、本発明によれば、両翼面がそれぞれ軸線
を共通にして平行する２つの斜らせん面に沿つた
形状である羽根と、上記軸線を中心とする回転で
あるウエブとを有し、上記羽根がウエブから突出
していることを特徴とする中子ケースが提供され
る。

（作用） 本発明の羽根車は、上述のような羽根の構造を
備えるため、入口角は正確に維持される。これは
流体力学の見地から非常に重要である。また、製
造においても、上記らせん面の共通軸線を中心と
したらせん運動を与えるだけで容易に型抜きを行
なうことができるので、羽根の表面を損傷させる
こともなく、寸法の精度も良好に維持できるよう
になり、かつ、製法を容易に自動化することがで
きる。

（実施例） 以下、本発明を添付図面に例示した好適な実施
例に基づいて詳述する。

プラスチツク製の場合 プラスチツクの羽根車用の成形型を作るには、
軸線XX′の回りに等角度間隔で配置された複数の
空洞１（ひとつの空洞だけが図示してある）を、
電極３による電蝕により金属製の内型内に形成す
る。この電極３の相対する両側面は上記軸線
XX′を共通軸線として平行する２つの斜らせん面
に沿つて延びている。電極３は電極ホルダ４によ
つて担持されている。この電極ホルダ４は、ねじ
部５において図示しない装置によつて駆動され、
上記らせん面のピツチと同じピツチで上記軸線回
りのらせん運動を行なう。

空洞１を有する内型２およびハブを形成するた
めの円錐型のキヤツプによつて成形型を構成す
る。成形型からの抜き出しは、成形してできた部
材にらせん運動を与えることにより行なう。

この製法によつて、羽根７を有するハブ付の概
略円錐状のウエブ６（第２図）を得ることができ
る。この羽根の縁部に閉鎖用ウエブ８を超音波溶
接すれば羽根車が出来上る。ウエブ６の母線の仮
想延長線はハブの軸線YY′にて交叉する。羽根７
の両翼面７ａ，７ｂは軸線YY′を共通軸線として
平行する２つの斜らせん面にそれぞれ沿つて延在
する。

鋳造の場合 羽根車は、上部フレームと下部フレームの二つ
のフレーム９，１０を使つて作られる（第６図）。
これらのフレームには羽根車の外形と合致する形
に砂が詰めてあり、これらふたつのフレームの間
に羽根車の内形と同じ砂の中子１１ａ（第６図）
が配置されている。金属を鋳込んで放冷した後、
砂型をこわし、鋳込んだ羽根車を得るのである。

上記二つのフレーム及び中子を製作するために
は次のものが必要である。

―羽根車の上面及び裏面（即ち外形）を複製する
二つの模型板、及び ―中子を作る中子ケース（第４図）。

上記模型板は何の問題もなく従来法で作成でき
る。

中子ケースは、以下の要領で作成できる。

中子ケースはケース底部１１と羽根１２とキヤ
ツプ１３とから成る。

ケース底部１１およびキヤツプ１３は問題なく
作成できる。これらは旋盤加工の部材である。

羽根１２を組立てるには次の工程を用いる（第
３図）。

１） 中子形成機１４を作る。これは旋盤加工し
た木の部材で、前ウエブと後ウエブとの間の形
としてある。

２） らせん面のピツチに対応するラムプ１５を
作る。

３） 軸線１７上に装架され、らせん面の角度α
だけ軸線１７に対して傾斜したナイフ１６を作
る。中子形成材１４に大まかにノツチを形成し
た後、ラムプ１５上を動くナイフ１６でこれを
削る。このようにしてこのナイフは中子形成機
１４上に前以つて配置しておいた樹脂に羽根の
スケルトンをトレースする。

４） 羽根の雌型の製作 ａ） 羽根の厚さの半分の厚さに等しい厚さに
較正された上面をあらわすワツクスを羽根の
スケルトンの上にかける。

ｂ） 羽根の上面の形状を樹脂をかけることに
より写し取る。

ｃ） 羽根の厚さに等しい厚さに較正されたワ
ツクスを羽根の写し取つた上面にかける。

ｄ） 羽根の下面の形状を樹脂をかけて写し取
る。

樹脂成形作業を連続することにより、中子成形
機１４内に位置する羽根の雌型を得る。

この雌型を使用すれば、最終の羽根を作ること
ができ、これらの羽根１２をケースの底部１１に
配置させることができる。

羽根１２は樹脂を雌型に充填するか、または雌
型から作つた模型を使つて砂型を作りここに金属
を鋳込むことかにより作られる。

いずれの場合にも製作する羽根には配置用スタ
ツド１９（第５図）とよぶ部分を付加しておくの
がよい。

この配置用スタツド１９はほぞ穴内のテノンの
ように底部１１内に埋込まれ、これにより羽根１
２をケース底部１１の正しい位置に配置すること
を可能とする。

中子ケースを使用すれば、製作しようとする羽
根車の数と同じ数だけ砂の中子１１を作ることが
できる。各中子１１ａは二つのフレーム９，１０
の間に配置する。次いで金属を鋳込む。このよう
にして出来た羽根車は砂をくずして取出されるの
である。

回転体の形としたウエブは扁平な円盤としても
よい。

尚、本発明の羽根車は、従来の羽根車と少なく
とも同じ性能か、さらにはそれ以上の高性能を有
するものであることが実験的により確認されてい
る。

（発明の効果） 本発明によれば、高性能な羽根車が提供される
のみならず、高い精度および速い生産速度にて製
造できる羽根車の製法及び製造装置が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による成形型の斜視図、第２図
は本発明による羽根車の展開断面図、第３図は本
発明による中子ケースの製作法を例示する斜視
図、第４図は中子ケースの一部を断面で示す展開
斜視図、第５図は中子ケースの羽根の断面図、第
６図は本発明による砂の中子を有する成形型の断
面図、第７図は斜らせん面を説明する説明図であ
る。 １……空洞、２……内型、３……電極、４……
電極ホルダ、５……ねじ部、６……ウエブ、７…
…羽根、８……ウエブ、９，１０……フレーム、
１１ａ……中子、１２……羽根、１３……キヤツ
プ、１４……中子形成材、１５……ラムプ、１６
……ナイフ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハブと、このハブを取囲み該ハブの軸線を中
   心として回転させた形状のウエブと、前記ウエブ
   から突出する羽根とから形成された羽根車におい
   て、前記羽根の両翼面はそれぞれ上記ハブの軸線
   を共通軸線として平行する２つの斜らせん面に沿
   つた形状であることを特徴とする羽根車。 ２ 前記羽根がハブの軸線の回りに等角度間隔で
   ウエブ上に複数配置されている特許請求の範囲第
   １項記載の羽根車。 ３ 前記ウエブが実質的に截頭円錐形である特許
   請求の範囲第１項記載の羽根車。 ４ らせん面の母線とらせん面の軸線との間の角
   度が前記羽根の前縁と前記ハブの軸線との間の角
   度に等しい特許請求の範囲第１項、第２項または
   第３項記載の羽根車。 ５ 空洞を有する成形型を構成し、前記空洞に液
   体状プラスチツクを充填し、このプラスチツクを
   硬化せしめて一体の部材を形成することを包含す
   るプラスチツク製の羽根車を成形する方法におい
   て、羽根用の空洞は軸線を共通にして平行する２
   つの斜らせん面に沿つた２面によつて画された形
   状を有し、前記らせん面の軸線を中心として前記
   一体の部材にらせん運動を与えて前記一体の部材
   を前記成形型から取出すことを特徴とする羽根車
   の製法。 ６ 羽根車製造用の成形型において、羽根車の空
   洞は軸線を共通にして平行する２つの斜らせん面
   に沿つた２面によつて画された形状を有すること
   を特徴とする成形型。 ７ 内部にある成形品に前記らせん面の軸線を中
   心としてらせん運動を与える装置を有する特許請
   求の範囲第６項記載の型。 ８ 鋳造しようとする羽根車の羽根の形状に合致
   する空洞を有する砂の中子を作り、この空洞に溶
   融金属を充填し、この金属を放冷して一体の部材
   に固化せしめ、前記砂の中子をこわして前記一体
   の部材を取出すことから成る金属羽根車の鋳造法
   において、両翼面がそれぞれ軸線を共通にして平
   行する２つの斜らせん面に沿つた形状である羽根
   を有する中子ケースを作り、この中子ケースに砂
   を充填し、この砂を硬化させて中子を形成し、前
   記羽根にその軸線を中心とするらせん運動を与え
   ることにより前記中子を前記ケースから取出すこ
   とを特徴とする金属羽根車の鋳造法。 ９ 両翼面がそれぞれ軸線を共通にして平行する
   ２つの斜らせん面に沿つた形状である羽根と、上
   記軸線を中心とする回転体であるウエブとを有
   し、上記羽根がウエブから突出していることを特
   徴とする中子ケース。