JPH0640881Y2 - 樹脂製インペラ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【考案の目的】 （産業上の利用分野） この考案は、例えば流体の流れを回転に変換するのに利
用されるインペラに関し、とくにタイムラグの生じがた
い軽量な樹脂製インペラに関するものである。 （従来の技術） 従来、この種のインペラとしては、アルミニウム合金か
ら製作したものがあった。 しかしながら、このようなアルミニウム合金製のインペ
ラでは、慣性重量が大きいため、流体の流れが急激に増
大したときにはそれに追随することができずに若干の遅
れを伴う、いわゆるタイムラグを生じることがある。 そのため、金属よりもさらに軽量化が実現できる樹脂製
のインペラも開発されている。 このような樹脂製のインペラとしては、熱可塑性樹脂ペ
レットの射出成形により第21図に示すような複数の翼片
101aを有する形状のインペラ101に一体で成形するもの
があった。また、カーボン繊維やガラス繊維等の強化用
繊維と熱可塑性樹脂とを二軸混練機で混合してペレット
を得たのち射出成形したものもあった。 また、第22図に示すように、あらかじめインペラ芯部10
2を射出成形によって成形したのち、このインペラ芯部1
02の円錐状外表面に円錐軸方向の複数の蟻溝状係合部10
2aを後加工によって製作し、この後加工したインペラ芯
部102を射出成形型内にセットし、次いで射出成形によ
り、複数の翼片103aを有するインペラ翼部103を成形し
て、インペラ芯部102とインペラ翼部103とを円錐軸方向
の係合部102aを介して結合したものもあった。 さらにまた、分割構成したインペラ芯部102とインペラ
翼部103とを互いの境界部で接着または溶着することに
よって結合したものもあった。（実開昭62-101007
号）。 （考案が解決しようとする課題） しかしながら、従来の一体成形した樹脂製インペラ101
にあっては、一体成形型の製作が比較的難かしく、樹脂
成形時の変形代が大きいなどといった問題点を有し、強
化用繊維を複合化したものでは、射出成形時に射出成形
用ノズル部での流動による剪断によって繊維が切断され
て短かくなるため、強度が低下することがあり、また射
出成形型内に充填された際に円周方向に繊維が配向しや
すく、遠心方向には配向しがたいため、円周方向には強
度が高くなるものの遠心方向には強度が高くなりにく
く、高速回転時の遠心力によって破壊することがあると
いう問題点があった。 また、インペラ芯部102とインペラ翼部103とから構成
し、両者を円錐軸方向に形成した蟻溝状係合部102aを介
して結合させた樹脂製インペラ104では、インペラ芯部1
02を射出成形により成形したのち、円錐軸方向の蟻溝状
係合部102aを形成するための後加工が必要であるため生
産性に劣るとともに、インペラ翼部103の射出成形時に
蟻溝状係合部102aの中にインペラ翼部103を形成する樹
脂が十分に充填されないこともあり、インペラ芯部102
の形状効果によって強度が十分でなかったり、インペラ
芯部102とインペラ翼部103との間での結合強度が十分で
なかったりし、さらには円錐軸方向の係合であるため、
回転時には剪断力を受けるものとなっており、高速回転
時の遠心力によって破壊することがあるという問題点が
あり、分割構成したインペラ芯部102とインペラ翼部103
とを互いの境界部で接着または溶着して結合する場合に
おいても両者の結合強度をより一層高めることが望まれ
ていることから、これらの問題点の解決が課題として残
されていた。 （考案の目的） この考案は上述した従来の課題を解決するためになされ
たもので、インペラ芯部と樹脂製のインペラ翼部とから
形成した樹脂製インペラにおいて、前記インペラ芯部と
インペラ翼部との密着が十分であって両者の間における
結合強度が高く、高速回転時の遠心力によって破壊を生
じがたい樹脂製インペラを提供することを目的としてい
る。

【考案の構成】

（課題を解決するための手段） この考案に係る樹脂製インペラは、概略円錐形状に成形
され且つ円錐状外面に円周方向の突条部からなる係合部
分を一体で形成したインペラ芯部と、前記インペラ芯部
の外側に設けられ且つ複数の翼片をそなえた樹脂製のイ
ンペラ翼部とを結合してなり、前記インペラ芯部の円錐
状外面と前記インペラ翼部の円錐状内面とを前記インペ
ラ芯部の円錐状外面に形成した円周方向の突条部からな
る係合部分を介して円周方向に係合させた状態で結合一
体化してなる構成としたことを特徴としているものであ
る。 この考案に係る樹脂製インペラの一実施態様において、
前記突条部は、遠心力方向に対して角度θ＝30〜45°の
側面を有しているものとすることができる。 また、同じく実施態様にあっては、概略円錐形状に成形
され且つ円錐状外面に１条以上のらせん形状をなす円周
方向の突条部からなる係合部分を樹脂成形により一体で
形成した樹脂製のインペラ芯部と、樹脂成形型内にセッ
トされた前記インペラ芯部の外面に設けられ且つ前記樹
脂成形型により複数の翼片を有する形状に樹脂成形され
た樹脂製のインペラ翼部とを結合してなり、前記インペ
ラ芯部の円錐状外面に形成した円周方向の突条部により
円周方向に係合させた状態で前記インペラ芯部とインペ
ラ翼部とを結合一体化してなる構成のものとすることが
でき、前記インペラ芯部およびインペラ翼部には必要に
応じて強化用繊維を複合化させたものとすることが可能
であり、また前記らせん形状をなす円周方向の突条部
は、インペラの回転時にインペラ芯部とインペラ翼部と
が互いにより強く締結する方向に前記らせんの方向（ね
じ方向）を定めるようにすることも必要に応じて望まし
く、また突条部の断面形状は遠心方向に対してインペラ
翼部を当該突条部によって係止させうるように非対称形
状のものとすることも必要に応じて望ましい。 また、この考案に係る樹脂製インペラの他の実施態様に
おいては、あらかじめ強化用繊維と樹脂とを用いたフィ
ラメントワインディングと圧縮成形とにより成形され且
つ円錐状外面に同心円状またはらせん状の円周方向の突
条部からなる係合部分を形成したインペラ芯部と、樹脂
成形型内にセットされた前記インペラ芯部の外面に設け
られ且つ前記樹脂成形型により複数の翼片を有する形状
に樹脂成形された樹脂製のインペラ翼部とを結合してな
り、前記インペラ芯部の円錐状外面に形成した円周方向
の突条部により円周方向に係合させた状態で前記インペ
ラ芯部とインペラ翼部とを結合一体化してなる構成のも
のとすることができ、前記インペラ翼部には強化用繊維
を複合化させたものとすることも可能であり、円周方向
の突条部は、インペラの回転時にインペラ芯部とインペ
ラ翼部とが互いにより強く締結するように前記突条部に
凹凸形状を付加したり断面非対称形状のものとしたりす
ることができる。 さらに、この考案に係る樹脂製インペラの他の実施態様
においては、概略円錐形状に成形され且つ円錐形状外面
にらせん状をなす円周方向の突条部からなる係合部分を
一体で形成した樹脂製のインペラ芯部と、樹脂成形型内
にセットされた前記インペラ芯部の外面に設けられ且つ
前記樹脂成形型により複数の翼片を有する形状に樹脂成
形された樹脂製のインペラ翼部とを密着させてなり、ア
フターキュア時に前記インペラ芯部の円錐状外面とイン
ペラ翼部の円錐状内面とを加熱硬化反応によって円周方
向を含む全面で結合させると共に前記インペラ芯部の円
錐状外面に形成した円周方向の突条部からなる係合部分
を介して円周方向に係合させた状態で一体化したものと
することができ、必要に応じてインペラ芯部およびイン
ペラ翼部に強化用繊維を複合化させたものとすることが
できる。 さらにまた、この考案に係る樹脂製インペラの他の実施
態様においては、概略円錐形状に成形され且つ円錐状外
面に円周方向の突条部からなる係合部分を形成すると共
に強化用繊維を遠心方向および円周方向を含む各方向に
ランダムに配向させたインペラ芯部のプリフォームと、
前記インペラ芯部のプリフォームの外側に設けられ且つ
強化用繊維を遠心方向および円周方向を含む各方向にラ
ンダムに配向させたインペラ翼部のプリフォームとを樹
脂成形型内で加熱加圧成形することにより複数の翼片を
形成すると共に前記円周方向の突条部からなる係合部分
を介して円周方向に係合させた状態で一体化して、複数
の翼片を備えた樹脂製インペラとすることも可能であ
り、各プリフォームは強化用繊維をランダムに配向させ
たシート状樹脂成形体を積層することにより成形したも
のを用いるようになすことも必要に応じて望ましい。 （実施例） 以下、この考案の実施例を図面に基いてさらに詳細に説
明する。 実施例１ 第１図ないし第４図はこの考案の実施例１に係る図であ
り、この実施例１における樹脂製インペラ１は、第２図
に示すように概略円錐形状に成形され且つ円錐状外面2a
にらせん形状をなす円周方向の突条部2bからなる係合部
分を樹脂成形により一体で形成した樹脂製のインペラ芯
部２と、樹脂成形型内にセットされた前記インペラ芯部
２の円錐状外面2aに設けられ且つ前記樹脂成形型により
複数の翼片3aを有する形状に樹脂成形された樹脂製のイ
ンペラ翼部３とを結合してなり、前記インペラ芯部２の
円錐状外面2aに形成した円周方向のらせん状をなす突条
部2bにより円周方向に係合させた状態で前記樹脂製イン
ペラ芯部２と樹脂製インペラ翼部３とを結合一体化して
なる構成を有するものである。そして、この実施例で
は、インペラ１が高速回転して遠心方向の力が付与され
たときでも、インペラ翼部３に対する係止効果を高める
ことができるようにするために、第３図に示すように、
インペラ芯部２に形成する突条部2bは遠心力方向Ｆに対
して角度θ（例えば、θ＝30〜45°）だけ上向いた側面
をもつような非対称の断面形状にしてある。 このような構造をもつ樹脂製インペラ１を製造するに際
しては、第２図（ａ）に示すように概略円錐形状をなし
且つ円錐状外面2aにらせん形状をなす円周方向の突条部
2bを有するインペラ芯部２が作製されるような成形型を
用いて射出成形することにより、インペラ芯部２を製作
する。そして、成形後にはインペラ芯部２を突条部2bの
形状に合わせて回転しながら離型する。 次いで、第４図に示すように、スプルー5aを有する固定
型５と、翼片3aの形状に対応したキャビティ6aを形成し
た側部固定型６と、位置決め凹部7aを有する可動型７
と、を備えた射出成形型８を用いて、インペラ芯部２に
形成されているスプルー突部2cを利用してこれを適宜長
さに切断したのち可動型７の位置決め凹部7aに係合さ
せ、型閉めを行ったのちスプルー5aより熱可塑性や熱硬
化性樹脂を加圧供給して、複数の翼片3aを有する樹脂製
インペラ翼部３を製作し、突条部2bを介して樹脂製イン
ペラ芯部２と結合一体化させて樹脂製インペラ１を得
る。 このようにインペラ芯部２とインペラ翼部３とを１条の
突条部2bによって円周方向に係合させた状態で結合した
樹脂製インペラ１を供試体として高速回転試験を行った
ところ、その最高回転数は約20×10⁴rpmであり、定格回
転数（13×10⁴rpm）における耐久回転時間は約100時間
であった。 実施例２ この実施例では、第５図に示すように、概略円錐形状に
成形され且つ円錐状外面2aに２条のらせん形状をなす円
周方向の突条部2b,2bからなる係合部分を樹脂成形によ
り一体で形成した樹脂製インペラ芯部２を用いたほか
は、実施例１と同様に複数の翼片3aをもつ樹脂製インペ
ラ翼部３と係合一体化させた樹脂製インペラ１とした。 このように、インペラ芯部２とインペラ翼部３とを２条
の突条部2b,2bによって円周方向に係合させた状態で結
合一体化した樹脂製インペラ１の最高回転数は約21×10
⁴rpmであり、定格回転数（13×10⁴rpm）における耐久回
転時間は約150時間であって、前記実施例１の場合より
も良好な結果が得られ、遠心力に対するインペラ芯部２
とインペラ翼部３との結合力がさらに大きくなり、高速
回転および定格回転耐久性においてすぐれた特性を示し
た。 実施例３ この実施例では、第６図に示すように、概略円錐形状に
成形され且つ円錐状外面2aに３条のらせん形状をなす円
周方向の突条部2b,2b,2bからなる係合部分を樹脂成形に
より一体で形成した樹脂製インペラ芯部２を用いたほか
は、前記実施例１と同様に複数の翼片3aをもつ樹脂製イ
ンペラ翼部３と結合一体化させた樹脂製インペラ１とし
た。 このように、インペラ芯部２とインペラ翼部３とを３条
の突条部2b,2b,2bによって円周方向に係合させた状態で
結合一体化した樹脂製インペラ１の最高回転数は22×10
⁴rpmであり、定格回転数（13×10⁴rpm）における耐久回
転時間は約200時間であって、前記実施例２の場合より
もさらに良好な結果が得られ、遠心力に対するインペラ
芯部２とインペラ翼部３との結合力がさらに大きくな
り、高速回転および定格回転耐久性においてさらに優れ
た特性を示した。 そして、実施例1,2の場合も含めて、インペラ芯部２を
射出成形型８（5,6,7）に設定した状態でインペラ翼部
３を射出成形する場合、翼部成形時の流動樹脂が前記突
条部2bに衝突するので、前記インペラ翼部３中に強化用
繊維を複合化させるようなときには、上記の衝突によっ
て強化用繊維の配向がランダムのものとなり、遠心力方
向と円周方向の両方共に強度の大きい樹脂製インペラ１
とすることができるようになる。また、らせん状をなす
円周方向の突条部2bは、インペラの回転時にインペラ芯
部２とインペラ翼部３とが互いにより強く締結する方向
に前記らせんの方向（右または左）を定めるようにする
ことによって、高速回転に対する耐久性をより一層向上
させることができた。 実施例４ 第７図ないし第12図はこの考案の実施例４に係る図であ
り、この実施例４における樹脂製インペラ11は、第８図
に示すように、あらかじめ強化用繊維と樹脂とを用いた
フィラメントワインディングと圧縮成形とにより成形さ
れ且つ円錐状外面12aに同心円状の円周方向の複数の突
条部12bからなる係合部分を形成したインペラ芯部12
と、樹脂成形型内にセットされた前記インペラ芯部12の
外面に設けられ且つ前記樹脂成形型により複数の翼片13
aを有する形状に樹脂成形された樹脂製のインペラ翼部1
3とを結合してなり、前記インペラ芯部12の円錐状外面1
2aに形成した円周方向の複数の突条部12b,12b,・・・に
より円周方向に係合させた状態で前記樹脂製インペラ芯
部12と樹脂製インペラ翼部13とを結合一体化してなる構
造を有するものである。 この場合、前記複数の突条部12bは、円周方向（インペ
ラの回転方向）におけるインペラ芯部12とインペラ翼部
13との係合状態が良好になされるように、第８図（ｂ）
に示すように、半径方向に凹凸状をなすように形成して
あると共に、インペラ11が高速回転して遠心方向の力が
付与されたときでも、インペラ翼部13に対する係止効果
を高めることができるようにするために、前記複数の突
条部12bは、第９図に示すように、遠心方向の力Ｆに対
して角度θ（例えば、θ＝30〜45°）だけ上向いた側面
をもつような非対称の断面形状にしてある。 このような構造をもつ樹脂製インペラ11を製造するに際
しては、第10図に示すようなフィラメントワインディン
グ用シャフト14と、ローラー15を備えかつ樹脂（エポキ
シ，ビニルエステル，ポリイミド，ポリアミドイミド，
ビスマレイミドトリアジンなど）16を入れたレジンパン
17と、強化用繊維（カーボン，ガラス，芳香族ポリアミ
ドなど）18を巻き付けたボビン19とを備えたフィラメン
トワインディング装置を使用し、シャフト14に、樹脂16
を含浸した強化用繊維18を巻き付けて、未硬化の繊維巻
回体20を作製する。 次いで、第11図に示すような、下型21と、突条部12b
（第８図（ａ）および第11図（ａ）参照）およびこの突
条部12bの凹凸（第８図（ｂ）および第11図（ｂ）参
照）等を有する円錐状外面12aに合わせた形状のキャビ
ティ22aをもつ側型22と、上型23とを備えた圧縮成形型2
4を使用し、下型21のガイド孔21a内に、前記未硬化繊維
巻回体20のシャフト14を挿通して巻回体20をキャビティ
22a内にセットし、加熱・加圧したのち、シャフト14を
抜き取って第８図に示したようなインペラ芯部12を得
る。 このとき、前記したように、圧縮成形型24の側型22に
は、第９図に示したように遠心力に対してインペラ翼部
13を係止させる形状の突条部12bを形成するように、第1
1図（ａ）に示すような突条部用凹条部22bが形成してあ
ると共に、回転方向に対する係止効果を付与する形状の
突条部12bを形成するように、第11図（ｂ）に示すよう
な突条部用凹凸部22cが形成してある。 次に、第12図に示すような、固定型25と、翼片13aの形
状に対応したキャビティ26aを形成した側部固定型26
と、スプルー27aを有する可動型27と、を備えた射出成
形型28を用いて、前記圧縮成形型24により製作したイン
ペラ芯部12をセットする。このセットに際しての位置決
めは、前記フィラメントワインディングシャフト14を抜
き取ったあとの孔を利用し、この孔にセンターピン26b
を嵌合することにより行う。このセットの後に、型閉め
を行ったあと、スプルー27aより短繊維（ガラス，カー
ボン，芳香族ポリアミドなど）強化の耐熱性熱可塑性樹
脂（ポリエーテルスルフォン，ポリアミドイミド，ポリ
エ−テルイミドなど）や耐熱性熱硬化性樹脂（ポリアミ
ドイミド，ポリイミドなど）を加圧供給して、複数の翼
片13aを有する樹脂製インペラ翼部13を製作し、突条部1
2b,12b,・・・を介して前記フィラメントワインディン
グ製インペラ芯部12と結合一体化させて樹脂製インペラ
11を得る。 この実施例４の構造をもつ一例において、フィラメント
ワインディング用シャフト14に、エポキシ樹脂16と硬化
剤（無水メチルハイミック酸など）を含浸したカーボン
繊維18をフィラメントワインディングにより巻き付け
て、未硬化の繊維巻回体20を作成し、これを圧縮成形型
24内にセットして、150℃,5〜10Kgf/cm²の圧力で１〜２
時間加熱することによりインペラ芯部12を作製し、この
インペラ芯部12を射出成形型28内にセットして、カーボ
ン繊維を30重量％含むポリエーテルサルフォン樹脂をス
プルー27aより射出供給し、複数の翼片13aを有する樹脂
製インペラ翼部13を作製し、突条部12b,12b,・・・を介
して結合一体化させた樹脂製インペラ11を製作した。 この樹脂製インペラ11を供試体として高速回転試験を行
ったところ、その最高回転数は23×10⁴rpmであり、定格
回転数（13×10⁴rpm）における耐久回転時間は150時間
であって、耐遠心力性が良好である著しく優れた特性を
有することが確かめられた。 この実施例４の構造をもつ他の例において、フィラメン
トワインディング用シャフト14に、ビニルエステル樹脂
16と硬化剤（ベンゾイルパーオキサイドなど）を含浸し
たカーボン繊維18をフィラメントワインディングにより
巻き付けて、未硬化の繊維巻回体20を作成し、これを圧
縮成形型24内にセットして、150℃,5〜10Kgf/cm²の圧力
で15〜20分加熱することによりインペラ芯部12を作製
し、このインペラ芯部12を射出成形型28内にセットし
て、カーボン繊維を30重量％含むポリエーテルサルフォ
ン樹脂をスプルー27aより射出供給し、複数の翼片13aを
有する樹脂製インペラ翼部13を作製し、突条部12b,12b,
・・・を介して結合一体化させた樹脂製インペラ11を製
作した。 この樹脂製インペラ11を供試体として高速回転試験を行
ったところ、その最高回転数は22×10⁴rpmであり、定格
回転数（13×10⁴rpm）における耐久回転時間は200時間
であって、耐遠心力性が良好である著しく優れた特性を
有することが確かめられた。 そして、この実施例４の構造のものにおいては、インペ
ラ芯部12に形成した突条部12bに、インペラ翼部13の射
出成形時に供給される繊維複合流動樹脂が衝突するた
め、射出ノズル部分で繊維配向がそろいやすい樹脂中の
繊維配向がこの衝突によってランダムなものとなり、し
たがってインペラ翼部13においては遠心力方向と円周方
向のいずれにおいても強度の大きい樹脂製インペラ11と
することができる。 実施例５ 第13図ないし第15図はこの考案の実施例５に適用される
場合を示す図であり、この樹脂製インペラ31は、第14図
に示すように概略円錐形状に成形され、且つ実施例５に
おいては円錐状外面32aに第３図，第９図に示したよう
な断面形状を有する円周方向の突条部（2b,12b）からな
る係合部分を形成した樹脂製のインペラ芯部32と、樹脂
成形型内にセットされた前記インペラ芯部32の円錐状外
面32aに設けられ且つ前記樹脂成形型により複数の翼片3
3aを有する形状に樹脂成形された樹脂製のインペラ翼部
33とを密着させ、アフターキュア時に前記インペラ芯部
32の円錐状外面32aとインペラ翼部33の円錐状内面33bと
を加熱硬化反応によって円周方向を含む全面で結合一体
化してなる構造をもつものである。 この実施例５に適用されうる構造をもつ樹脂製インペラ
31を製作するにあたり、インペラ芯部32には熱可塑性ポ
リアミドイミドにカーボン繊維を20〜30重量％配合した
樹脂素材を用い、インペラ翼部33には熱可塑性ポリアミ
ドイミドまたは熱可塑性ポリアミドイミドにカーボン繊
維を10〜20重量％配合した樹脂素材を用いた。これらの
特性を第１表に示す。 この実施例５に適用されうる構造の第１例として、イン
ペラ芯部32には第１表の樹脂素材Ｅを用い、インペラ翼
部33には第１表の樹脂素材Ｃを用い、まず、図示しない
射出成形型を使用して前記樹脂素材Ｅを射出することに
より第14図に示したインペラ芯部32を製作した。次い
で、インペラ芯部32に形成されたスプルー突部32cを所
定の長さに切断して位置決め用に形成したのち、第15図
に示すように、スプルー35aを有する固定型35と、翼片3
3aの形状に対応したキャビティ36aを形成した側部固定
型36と、位置決め用凹部37aを有する可動型37と、を備
えた射出成形型38を用い、インペラ芯部32に形成されて
いるスプルー突部32cを可動型37の位置決め凹部37aに係
合させ、型閉めを行ったのちスプルー35aより前記樹脂
素材Ｃを供給して、複数の翼片33aを有する樹脂製イン
ペラ翼部33を製作した。 次いで、アフターキュアを施すことにより、インペラ芯
部32の円錐状外面32aとインペラ翼部33の円錐状内面33b
との界面での化学架橋反応によって両者の接着を界面全
体で十分に行うようにした。この際のアフターキュア温
度および時間は、165℃×24時間→215℃×24時間→245
℃×24時間→260℃×72時間→放冷の条件により行っ
た。 続いて、シャフト孔を後加工により形成し、バリ取りを
行って第13図に示した構造の樹脂製インペラ31を得たの
ち、これを供試体として高速回転試験を行ったところ、
その最高回転数は23×10⁴rpm以上、定格回転数（13×10
⁴rpm）における耐久回転時間は200時間以上であった。 次に、実施例５に適用されうる構造における第２例とし
て、インペラ芯部32には第１表の樹脂素材Ｄを用い、イ
ンペラ翼部33には第１表の樹脂素材Ｂを用いて、前記第
１例と同様にインペラ芯部32およびインペラ翼部33を成
形し、次いでアフターキュアを施して樹脂製インペラ31
を得たのち、高速回転試験を行ったところ、最高回転数
は21×10⁴rpm以上、定格回転数における耐久回転時間は
150時間以上であった。 また、第３例として、インペラ芯部32には第１表の樹脂
素材Ｅを用い、インペラ翼部33には第１表の樹脂素材Ｂ
を用いて、前記第１例と同様にインペラ芯部32およびイ
ンペラ翼部33を成形し、次いでアフターキュアを施して
樹脂製インペラ31を得たのち、高速回転試験を行ったと
ころ、最高回転数は22×10⁴rpm以上、定格回転数におけ
る耐久回転時間は150時間以上であった。 さらに、第４例として、インペラ芯部32には第１表の樹
脂素材Ｄを用い、インペラ翼部33には第１表の樹脂素材
Ａを用いて、前記第１例と同様にインペラ芯部32および
インペラ翼部33を成形し、次いでアフターキュアを施し
て樹脂製インペラ31を得たのち、高速回転試験を行った
ところ、最高回転数は20×10⁴rpm以上、定格回転数にお
ける耐久回転時間は100時間以上であった。 さらにまた、第５例として、インペラ芯部32には第１表
の樹脂素材Ｃを用い、インペラ翼部33には第１表の樹脂
素材Ａを用いて、前記第１例と同様にインペラ芯部32お
よびインペラ翼部33を成形し、次いでアフターキュアを
施して樹脂製インペラ31を得たのち、高速回転試験を行
ったところ、最高回転数は19×10⁴rpm以上、定格回転数
における耐久回転時間は50時間以上であった。 このように、実施例５に適用されうる第１例ないし第５
例に示した樹脂製インペラ31では、インペラ芯部32とイ
ンペラ翼部33とがアフターキュアによって加熱硬化反応
することにより全面で密接しているため、簡単な加工工
程でありながら、耐久性に著しく優れたものとなってい
る。そして、インペラ芯部32にはその強度を増大させる
ために強化用繊維を比較的多目に複合化させるように
し、遠心方向の応力が比較的小さいインペラ翼部33には
強化用繊維を比較的少な目に複合化させてコストの低減
をはかるようにすることも必要に応じて望ましい。 そして、実施例５の樹脂製インペラ31では、加熱硬化反
応によって全面で密接していると共に、インペラ芯部32
の円錐状外面32aに形成した円周方向の突条部（第３図
における2b,第９図における12b）からなる係合部分を介
して結合させることとしているので、高速回転に対する
耐久性のより一層の向上を実現することができるものと
なっていた。 実施例６ 第16図ないし第20図はこの考案の実施例６に適用される
場合を示す図であり、この樹脂製インペラ41は、第18図
に示すように概略円錐形状に成形され、且つ実施例６に
おいては円錐状外面に円周方向の突条部からなる係合部
分を形成し、そしてまた強化用繊維を遠心方向および円
周方向を含む各方向にランダムに配向させたインペラ芯
部42のプリフォーム42′と、第19図に示すように、前記
インペラ芯部42のプリフォーム42′の外面に設けられ且
つ強化用繊維を遠心方向および円周方向を含む各方向に
ランダムに配向させたインペラ翼部43のプリフォーム4
3′とを樹脂成形型内で加熱加圧成形することにより一
体化し、複数の翼片43aを備え且つインペラ芯部42とイ
ンペラ翼部43とを円周方向を含む全面で結合一体化した
構造を有するものである。 この実施例６に適用されうる構造をもつ樹脂製インペラ
41を製作するにあたり、インペラ芯部42には熱硬化性樹
脂であるノボラックタイプのビニルエステル樹脂に長さ
約25mmのカーボン繊維を50〜60重量％配合した樹脂素材
を用い、インペラ翼部43には同じくノボラックタイプの
ビニルエステル樹脂に長さ約３または約5mmのカーボン
繊維を40〜50重量％配合した樹脂素材を用いた。これら
の特性を第２表に示す。 この実施例６に適用されうる構造の第１例として、イン
ペラ芯部42には第２表の樹脂素材Ｈを用い、インペラ翼
部43には第２表の樹脂素材Ｆを用い、まず、前記樹脂素
材Ｈのシート状成形体を用意して、第17図に示すよう
に、このシート状成形体を異なる直径でそれぞれ円板状
に切断した複数のシート状円板42a,42b,・・・42nをイ
ンペラ芯部42の体積相当量積層し、次いで、加圧成形し
て第18図に示すような円錐状の積層体からなるインペラ
芯部用プリフォーム42′を得る。一方、前記樹脂素材Ｆ
のシート状成形体を用意し、このシート状成形体を第18
図に示したプリフォーム42′の円錐状外面に、インペラ
翼部43の体積に相当する量を積層してインペラ翼部用プ
リフォーム43′を設けることによって、第19図に示すよ
うなインペラ用プリフォームを41′を得る。 次に、第20図に示すような上型44と、翼片43aに対応し
た形状をもつ下型45とを備えた圧縮成形型46を用い、あ
らかじめ140〜150℃に加熱した下型45に前記インペラ用
プリフォーム41′を装入し、上型44を降下させて前記プ
リフォーム41′を70〜100Kgf/cm²で加圧し、30秒後に圧
力を緩めて10〜20Kgf/cm²の圧力で10〜15分間加圧し、
上型44を上昇させたのち下型45から離型させ、シャフト
用貫通孔41aを形成し、かつまたバリ取り作業を行うこ
とによって第16図に示す樹脂製インペラ41を得る。 ここで得た樹脂製インペラ41の断面を観察したところ、
インペラ翼部43の翼片43aの部分には約3mmのカーボン繊
維が遠心力方向に配向しており、インペラ芯部42の部分
には長さ約25mmのカーボン繊維が円周方向と遠心方向に
対しランダムに配向していた。 また、この樹脂製インペラ41に対して高速回転試験を行
ったところ、最高回転数は20×10⁴rpm以上であり、定格
回転数（13×10⁴rpm）における耐久回転時間は200時間
以上であった。 次に、実施例６に適用されうる構造における第２例とし
て、インペラ芯部42には第２表の樹脂素材Ｉを用い、イ
ンペラ翼部43には第２表の樹脂素材Ｆを用いて、前記第
１例と同様にインペラ芯部用プリフォーム42′にインペ
ラ翼部用プリフォーム43′を積層し、第20図に示す圧縮
成形型46で加圧成形することによって樹脂製インペラ41
を得たのち、高速回転試験を行ったところ、最高回転数
は22×10⁴rpm以上、定格回転数における耐久回転時間は
250時間以上であった。 また、第３例として、インペラ芯部42には第２表の樹脂
素材Ｈを用い、インペラ翼部43には第２表の樹脂素材Ｇ
を用いて、前記第１例と同様にインペラ芯部用プリフォ
ーム42′にインペラ翼部用プリフォーム43′を積層し、
第20図に示す圧縮成形型46で加圧成形することによって
樹脂製インペラ41を得たのち、高速回転試験を行ったと
ころ、最高回転数は20×10⁴rpm以上、定格回転数におけ
る耐久回転時間は200時間以上であった。 さらに、第４例として、インペラ芯部42には第２表の樹
脂素材Ｉを用い、インペラ翼部43には第２表の樹脂素材
Ｇを用いて、前記第１例と同様に樹脂製インペラ41を得
たのち、高速回転試験を行ったところ、最高回転数は23
×10⁴rpm以上、定格回転数における耐久回転時間は250
時間以上であった。 このように、実施例６に適用されうる構造をもつ第１例
ないし第４の樹脂製インペラ41では高速回転に対する耐
久性に著しく優れたものであることが確かめられた。 そして、ポリフェニレンサルファイド（PPS）にカーボ
ン繊維を30重量％混合した射出成形品では、カーボン繊
維長が平均150μｍに切断されるため、最高回転数は17
×10⁴rpm（破壊）であり、定格回転数における耐久回転
時間は10時間（破壊）であって、強度が低く高回転には
適さないものであった。 また、ポリアミド（ナイロン）にカーボン繊維を30重量
％混合した射出成形品では、カーボン繊維長が平均200
μｍに切断されるため、最高回転数は18×10⁴rpm（破
壊）であり、定格回転数における耐久回転時間は８時間
（破壊）であって、強度が低く、耐熱性も不足している
ため、高回転には適さないものであった。 このように、実施例６に適用されうる樹脂製インペラ41
では、高速回転時に当該インペラ内部で発生する遠心力
方向および円周方向の応力に十分耐えうるものであり、
長時間の連続高速回転に適するものである。 そして、実施例６の樹脂製インペラ41では、上記構造に
加えて、インペラ芯部42の円錐状外面に形成した円周方
向の突条部（第３図における2b,第９図における12b）か
らなる係合部分を介して結合させることとしているの
で、高速回転に対する耐久性のより一層の向上を実現す
ることができるものとなっていた。

【考案の効果】

以上説明してきたように、この考案に係る樹脂製インペ
ラは、概略円錐形状に成形され且つ円錐状外面に円周方
向の突条部からなる係合部分を一体で形成したインペラ
芯部と、前記インペラ芯部の外側に設けられ且つ複数の
翼片をそなえた樹脂製のインペラ翼部とを結合してな
り、前記インペラ芯部の円錐状外面と前記インペラ翼部
の円錐状内面とを前記インペラ芯部の円錐状外面に形成
した円周方向の突条部からなる係合部分を介して円周方
向に係合させた状態で結合一体化してなる構成を有する
ものであるから、インペラ芯部とインペラ翼部とから形
成した樹脂製インペラにおいて、前記インペラ芯部とイ
ンペラ翼部との間での円周方向の係合が十分良好なもの
となっていて両者の間における結合強度が著しく高く、
高速回転時にインペラ内部に発生する遠心力方向および
円周方向の応力に対して十分耐え得るものであり、高速
回転によって破壊を生じがたい優れた特性を有し、加え
て金属製インペラに比べて比重がかなり小さいため軽量
化を実現することができ、慣性モーメントの低減によっ
て流体の流れに十分追随できてタイムラグの発生をさら
に低減することができるようになるなどの著大なる効果
がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの考案に係る樹脂製インペラの
第１実施例を示し、第１図（ａ）（ｂ）は樹脂製インペ
ラの各々縦断面図およびＩ−Ｉ線における部分水平断面
図、第２図（ａ）（ｂ）はインペラ芯部の各々正面図お
よび平面図、第３図はインペラ芯部に設けた突条部の拡
大縦断面図、第４図は射出成形型の縦断面図、第５図
（ａ）（ｂ）はこの考案の第２実施例におけるインペラ
芯部の各々正面図および平面図、第６図（ａ）（ｂ）は
この考案の第３実施例におけるインペラ芯部の各々正面
図および平面図、第７図ないし第12図はこの考案に係る
樹脂製インペラの第４実施例を示し、第７図（ａ）
（ｂ）は樹脂製インペラの各々縦断面図およびII-II線
における部分水平断面図、第８図（ａ）（ｂ）はインペ
ラ芯部の各々正面図および平面図、第９図はインペラ芯
部に設けた突条部の拡大縦断面図、第10図はフィラメン
トワインディングの要領を示す斜面説明図、第11図
（ａ）（ｂ）は圧縮成形型の縦断面図およびIII-III線
における部分水平断面図、第12図は射出成形型の縦断面
図、第13図ないし第15図はこの考案に係る樹脂製インペ
ラの第５実施例に適用される場合を示し、第13図（ａ）
（ｂ）は樹脂製インペラの各々縦断面図およびIV-IV線
における部分水平断面図、第14図はインペラ芯部の正面
図、第15図は射出成形型の縦断面図、第16図ないし第20
図はこの考案に係る樹脂製インペラの第６実施例に適用
される場合を示し、第16図は樹脂製インペラの右半縦断
正面図、第17図はインペラ芯部プリフォーム用積層体の
斜面図、第18図はインペラ芯部用プリフォームの斜面
図、第19図はインペラ芯部用プリフォームにインペラ翼
部用プリフォームを積層する様子を示す斜面図、第20図
は圧縮成形型の縦断面図、第21図は射出成形した従来の
一体型の樹脂製インペラの斜面図、第22図（ａ）（ｂ）
はインペラ芯部とインペラ翼部とを結合した従来の樹脂
製インペラの各々縦断面図およびＶ−Ｖ線における部分
水平断面図である。 1,11,31,41……樹脂製インペラ、 2,12,32,42……インペラ芯部、 2b,12b……突条部、 3,13,33,43……インペラ翼部、 3a,13a,33a,43a……翼片。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】概略円錐形状に成形され且つ円錐状外面に
   円周方向の突条部からなる係合部分を一体で形成したイ
   ンペラ芯部と、前記インペラ芯部の外側に設けられ且つ
   複数の翼片をそなえた樹脂製のインペラ翼部とを結合し
   てなり、前記インペラ芯部の円錐状外面と前記インペラ
   翼部の円錐状内面とを前記インペラ芯部の円錐状外面に
   形成した円周方向の突条部からなる係合部分を介して円
   周方向に係合させた状態で結合一体化してなることを特
   徴とする樹脂製インペラ。
2. 【請求項２】突条部は、遠心力方向に対して角度θ＝30
   〜45°の側面を有している請求項（１）に記載の樹脂製
   インペラ。