WO2017126398A1 - 樹脂製インペラ - Google Patents

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山口　哲雄
晋一郎 岡本
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    • B29L2031/08—Blades for rotors, stators, fans, turbines or the like, e.g. screw propellers

Definitions

  • This invention relates to a resin impeller that allows a fluid that flows in along an axial direction to flow out radially outward.
  • the resin impeller is an injection molded product that is injected from the mold cavity after the molten resin is injected into the mold cavity and the molten resin injected into the mold cavity is cooled and solidified.
  • FIG. 7 is a view showing an injection mold 101 of such an impeller 100.
  • FIG. 7A is a plan view of the second mold 103 shown with the first mold 102 removed.
  • FIG. 7B is a longitudinal sectional view of the injection mold 101.
  • the injection mold 101 of the impeller 100 has a cavity 105 formed on the mold mating surface 104 side of the first mold 102 and the second mold 103, and a plurality of medium frames are formed in the cavity 105.
  • the blades 106 are arranged so as to be slidable, and the blades 107 are formed by the molten resin flowing into the gaps between the middle pieces 106.
  • each middle piece 106 is slid outward in the radial direction of the impeller 100 and separated from the impeller 100, The impeller 100 and the second mold 103 can be separated (see Patent Document 1).
  • the impeller 100 shown in FIG. 7A has an arc shape in which the blades 107 are curved in one direction, the efficiency and the output (fluid flow rate per unit time) for converting rotational energy into fluid kinetic energy are improved. Etc.) and the improvement cannot be achieved at the same time.
  • an object of the present invention is to provide a resin impeller that can improve both efficiency and output.
  • the present invention has a central shaft portion 3 and a plurality of blades 5 formed at equal intervals around the central shaft portion 3, and rotates about the axis CL of the central shaft portion 3. Resin made to flow out the fluid flowing in between the blades 5 and 5 adjacent to each other from the direction along the axis CL of the shaft 3 toward the radially outward side perpendicular to the axis CL of the center shaft 3 This relates to the impeller 1.
  • the blade 5 is formed in a spiral shape from the one end 7 side along the axis CL of the central shaft portion 3 toward the other end 8 side.
  • the blade 5 is formed on the radially outer end side so that the amount of deformation in the rotational direction side gradually increases toward the radially outward direction perpendicular to the axis CL of the central shaft portion 3.
  • a second flow modifying portion 12 formed so that the amount of deformation in the opposite direction side gradually increases.
  • the first flow modifying portion of the blade enables the output to be improved, and the second flow modifying portion of the blade enables the efficiency to be improved. can do.
  • FIG. 1 (a) is a top view of resin-made impeller
  • FIG.1 (b) is a front view of resin-made impeller
  • FIG.1 (c) is resin-made. It is a reverse view of an impeller.
  • 2A is a cross-sectional view showing a simplified basic shape of a blade of the resin impeller according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 2B is a simplified view of the shape of the blade of the resin impeller shown in FIG.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view showing a simplified shape of the auxiliary blades of the resin impeller shown in FIG.
  • FIG. 1 (a) is a top view of resin-made impeller
  • FIG.1 (b) is a front view of resin-made impeller
  • FIG.1 (c) is resin-made.
  • 2A is a cross-sectional view showing a simplified basic shape of a blade of the resin impeller according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 2B is a simplified view of the
  • FIG. 3A is a view showing the shape of the upper end face (end face on one end along the axis of the central shaft portion) of the blade shown in FIG. 2A
  • FIG. FIG. 6 is a diagram (a diagram showing a degree of twisting of the blade) showing a positional relationship between an upper end surface and a lower end surface (an end surface on the other end side along the axis of the central shaft portion). It is a figure (figure which shows the twist state of a wing
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of the injection mold in the first molding step of the resin impeller
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of the injection mold in the second molding step of the resin impeller.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view of the injection mold in the third molding step of the resin impeller
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the injection mold showing the step of taking out the resin impeller.
  • Fig.7 (a) is the 2nd metal mold
  • FIG.7 (b) is an injection mold.
  • FIG.7 (a) is the 2nd metal mold
  • FIG.7 (b) is an injection mold.
  • FIG.7 (a) is the 2nd metal mold
  • FIG. 1 is a view showing a resinous impeller 1 (hereinafter abbreviated as an impeller 1) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a plan view of the impeller 1.
  • FIG. 1B is a front view of the impeller 1.
  • FIG. 1C is a rear view of the impeller 1.
  • an impeller 1 As shown in FIG. 1, an impeller 1 according to the present embodiment has a cylindrical central shaft portion 3 in which a shaft hole 2 is formed, and a substantially tapered shape integrally formed on the outer peripheral side of the central shaft portion 3. A plurality of blades 5 formed so as to straddle the outer peripheral surface 3a of the central shaft portion 3 and the outer surface 4a of the blade support portion 4 and to be positioned at equal intervals around the central shaft portion 3; And auxiliary blades 6 formed on the outer surface 4a of the blade support 4 between the adjacent blades 5 and 5 (see FIG. 2).
  • Such an impeller 1 is injection-molded using a synthetic resin material such as carbon fiber-containing PEEK and carbon fiber-containing PPS.
  • the blade 5 is formed in a spiral shape with a constant twist angle ( ⁇ ) from the one end 7 side along the axis CL of the central shaft portion 3 toward the other end 8 side (see FIGS. 3 and 4).
  • ⁇ a constant twist angle
  • the impeller 1 is rotated counterclockwise (counterclockwise) as shown in FIG. 1A
  • the twisted direction of the blade 5 is the one end 7 side along the axis CL of the central shaft portion 3.
  • 4 shows the height position of the blade 5 (positions Z 0 to Z n in the direction along the axial center CL of the central shaft portion 3) and the position (r 0 to r n of the radially outer end of the blade 5).
  • a diagram showing a twisted state of the blade 5 shows that the blade 5 is formed with a constant twist angle ⁇ .
  • FIG. 2A and FIG. 3A are diagrams showing the basic shape of the blade 5 of the impeller 1 in a simplified manner, and are cross-sectional views of the impeller 1.
  • the blades 5 are formed in a thin plate shape and extend from the outer peripheral surface 3a of the central shaft portion 3 toward the radially outward side perpendicular to the axis CL of the central shaft portion 3, The radially outer end coincides with the radially outer end of the blade support portion 4.
  • the blade 5 is formed with an unmodified shape portion 10 extending linearly along the radial direction from a radially inner end to a portion near the radially outer end.
  • the blade 5 is smoothly connected to the radially outer end of the unshaped portion 10 on the radially outer end side, and the amount of deformation of the impeller 1 toward the rotational direction gradually increases toward the radially outer side.
  • the first flow modifying portion 11 formed so as to be smoothly connected to the radially outer end of the first flow modifying portion 11 and toward the direction opposite to the rotational direction of the impeller 1 toward the radially outer side.
  • a second flow modifying portion 12 formed so that the amount of deformation gradually increases is formed.
  • the connecting portion 13 between the first flow modifying portion 11 and the second flow modifying portion 12 has a curved shape that is convex toward the rotation direction of the impeller 1, and the fluid flowing through the first flow modifying portion 11 is the first.
  • the two-flow modifying unit 12 can be smoothly guided.
  • the radial direction outer end of the 2nd flow modification part 12 is a radial direction outer end of the blade
  • the height dimension of the blade 5 in FIG. 4 (h), in FIG. 2 (a), the from end Z 0 of the blade 5 along the axis CL of the center shaft 3 to the other end Z n of the blades 5 It is a length dimension along the axis CL.
  • FIG. 2B is a diagram showing the shape of the blade 5 of the impeller 1 shown in FIG. 1 in a simplified manner, and is a cross-sectional view of the impeller 1.
  • the blade 5 of the impeller 1 shown in FIG. 2 (b) has an axial center on the radially outer end side of the blade 5 shown in FIG. 2 (a) in order to accommodate the impeller 1 in a case of a centrifugal compressor or the like.
  • the one end 7 side along the CL is cut into a substantially 1/4 elliptical shape.
  • FIG. 2 (c) is a simplified view of the shape of the auxiliary blade 6 of the impeller 1 shown in FIG. 1, and is a cross-sectional view of the impeller 1.
  • the auxiliary blade 6 of the impeller 1 shown in FIG. 2C has a shape in which 60% of the height dimension h is cut out from one end 7 along the axis CL of the blade 5 shown in FIG. 5 in which the fluid inflow side is cut out).
  • the blade support 4 of the impeller 1 connects a plurality of blades 5 and forms the bottom surface of the flow path between adjacent blades 5, 5. It is a plate-like body formed with a wall thickness dimension similar to the wall thickness dimension of the shaft portion 3.
  • the outer surface 4a of the blade support portion 4 is configured so that the fluid flowing between the adjacent blades 5 and 5 from the direction along the axial center CL of the central shaft portion 3 is radially outwardly orthogonal to the axial center CL of the central shaft portion 3. It has a curved surface that smoothly guides toward the side.
  • a thinned portion 14 having a substantially triangular cross section along the axis CL of the central shaft portion 3 is formed. .
  • an injection mold 20 includes a fixed mold 21, a movable mold 22, and a cavity piece arranged between the fixed mold 21 and the movable mold 22. 23.
  • the injection mold 20 has an internal space of the cavity piece 23 when the mold is clamped by sandwiching the cavity piece 23 between the fixed side mold 21 and the movable side mold 22.
  • a cavity 24 for forming the impeller 1 is formed.
  • the cavity piece 23 includes a support piece portion 25 and an intermediate piece portion 27 that is rotatably supported by the support piece portion 25 via a bearing 26.
  • the injection molding method of the impeller 1 is, for example, the one end 7 side along the axis CL of the impeller 1 from the large diameter portion side located on the other end 8 side along the axis CL of the impeller 1.
  • the filling efficiency into the cavity 24 is improved.
  • the gate 28 of the injection mold 20 is disposed on the small diameter portion side on the one end 7 side along the axis CL of the impeller 1, the gate 28 is positioned on the other end 8 side along the axis CL of the impeller 1.
  • the holding pressure can be sufficiently applied to the ends of the large-diameter portion blade 5 and the auxiliary blade 6.
  • the cavity piece 23 and the movable mold 22 are integrated to form the fixed mold 21.
  • the impeller 1 in the cavity 24 (resin solidified in the cavity 24) and the resin in the gate 28 are separated (second molding step). Then, the cavity piece 23 and the movable side mold 22 move integrally from the mold clamping position in FIG. 5A to the first mold release position in FIG. 5B.
  • the impeller 1 made of a resin material cooled and solidified in the cavity 24 has a contraction rate larger than that of the metal cavity piece 23 and the movable side mold 22, so that the blade 5 and the auxiliary blade 6 are formed. Therefore, a gap is generated between the spiral groove 30 of the intermediate piece portion 27 and the blade 5 and the auxiliary blade 6, and the blade support portion 4 tightens the shaft portion 31 and the truncated cone portion 32 of the movable mold 22. Further, in this second molding step, the impeller 1 has the blades 5 and the auxiliary blades 6 formed by the spiral grooves 30 of the intermediate piece portion 27, and the mold dividing surface as in the conventional example is not located on the surface. No burr occurs.
  • the movable side mold 22 is separated from the cavity piece 23 and the second mold is released.
  • the blade support portion 4 of the impeller 1 is movable while the shaft mold portion 31 and the truncated cone shape portion 32 of the movable mold 22 are tightened. It moves together with the mold 22, and the spiral blade 5 and the auxiliary blade 6 of the impeller 1 slide in the spiral groove 30 of the middle piece portion 27 (see FIGS. 5B and 6A).
  • the impeller 1 according to the present embodiment achieves both improvement in efficiency (efficiency for converting the rotational energy of the impeller 1 into fluid kinetic energy) and output (fluid flow rate per unit time, etc.). Can do.
  • the blades 5 and the auxiliary blades 6 are formed with a constant twist angle ⁇ , and the spiral blades 5 and the auxiliary blades 6 are formed in the spiral groove 30 of the middle piece portion 27. Since the inner frame portion 27 of the cavity piece 23 is relatively rotated, the middle piece portion 27 of the cavity piece 23 is relatively moved in the direction along the axis CL of the central shaft portion 3. Therefore, the cavity piece 23 can be smoothly separated from the middle piece portion 27. As a result, the impeller 1 according to the present embodiment can form the blade 5 and the auxiliary blade 6 with the spiral groove 30 (part of the cavity 24) carved in the middle piece portion 27.
  • the conventional impeller 100 shown in FIG. 7 has mold dividing surfaces (divided surfaces) 108 a to 108 c between the middle pieces 106 and the first mold 102 of the blade 107. Since it is located on the surface, burrs are likely to occur along the surface ridgeline of each blade 107.
  • the conventional impeller 100 shown in FIG. 7 has a problem that burrs generated on the surfaces of the blades 107 are removed by secondary processing such as polishing, which increases the manufacturing cost. .
  • the impeller 1 according to the present embodiment can solve such problems of the conventional impeller 100.
  • the impeller 1 according to the present invention is not limited to the impeller 1 of the above-described embodiment, and can slide in the spiral groove 30 of the middle piece 27 in a state where the blade 5 and the auxiliary blade 6 are elastically deformed. As long as the blade 6 is smoothly separated from the middle piece 27 while rotating the middle piece 27, the twist angle is changed from one end 7 side along the axis CL of the central shaft portion 3 toward the other end 8 side. May be.
  • the impeller 1 according to the present invention is not limited to the impeller 1 of the above-described embodiment, and the height (h1) of the auxiliary blade 6 is set to an optimum size according to the maximum diameter of the blade 5 and the required output performance. Can be determined.
  • the impeller 1 according to the present invention is not limited to the impeller 1 of the above embodiment, and the auxiliary blade 6 may be omitted if the performance required only by the blade 5 can be exhibited.

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Abstract

【課題】効率の向上と出力の向上の両立が可能な樹脂製インペラを提供する。 【解決手段】樹脂製インペラは、中心軸部３とその中心軸部３の周囲に等間隔で複数形成された羽根５とを有し、中心軸部３の軸心ＣＬを中心として回転することにより、中心軸部３の軸心ＣＬに沿った方向から隣り合う羽根５間に流入した流体を中心軸部３の軸心ＣＬに直交する径方向外方側へ向けて流出させる。羽根５は、中心軸部３の軸心ＣＬに沿った一端側から他端側に向かって螺旋状に形成されている。羽根５の径方向外方端側には、中心軸部３の軸心ＣＬと直交する径方向外方へ向かうに従って回転方向側への変形量が漸増するように形成された第１流れ修整部１１と、第１流れ修整部１１の径方向外方端に滑らかに接続され且つ中心軸部３の軸心ＣＬと直交する径方向外方へ向かうに従って回転方向と逆方向側への変形量が漸増するように形成された第２流れ修整部１２と、を有する。

Description

樹脂製インペラ
　この発明は、軸方向に沿って流入した流体を径方向外方へ向けて流出させる樹脂製インペラに関する。
　近年、樹脂製のインペラは、射出成形により製造されている。すなわち、樹脂製のインペラは、金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出し、金型のキャビティ内に射出した溶融樹脂が冷却固化した後、金型のキャビティ内から取り出される射出成形品である。
　図７は、このようなインペラ１００の射出成形金型１０１を示す図である。なお、図７（ａ）は、第１金型１０２を取り除いて示す第２金型１０３の平面図である。また、図７（ｂ）は、射出成形金型１０１の縦断面図である。
　この図７に示すように、インペラ１００の射出成形金型１０１は、第１金型１０２と第２金型１０３の型合わせ面１０４側にキャビティ１０５が形成され、このキャビティ１０５に複数の中駒１０６がスライド移動できるように配置され、各中駒１０６間の隙間に流れ込んだ溶融樹脂によって羽根１０７が形成されるようになっている。各中駒１０６は、第１金型１０２と第２金型１０３が分離した後（型開きした後）、インペラ１００の径方向外方へスライド移動させられ、インペラ１００から分離させられることによって、インペラ１００と第２金型１０３との分離を可能にしている（特許文献１参照）。
実開平１－７６５２５号公報（特に、第４頁第１１行乃至第１８行の記載参照）
　しかしながら、図７（ａ）に示すインペラ１００は、羽根１０７が一方向に湾曲する円弧形状であるため、回転エネルギーを流体の運動エネルギーに変換する効率の向上と出力（単位時間当たりの流体の流量等）の向上とを両立できないという問題を有していた。
　そこで、本発明は、効率の向上と出力の向上を両立できる樹脂製インペラの提供を目的とする。
　本発明は、中心軸部３と前記中心軸部３の周囲に等間隔で複数形成された羽根５とを有し、前記中心軸部３の軸心ＣＬを中心として回転することにより、前記中心軸部３の軸心ＣＬに沿った方向から隣り合う前記羽根５，５間に流入した流体を前記中心軸部３の前記軸心ＣＬに直交する径方向外方側へ向けて流出させる樹脂製インペラ１に関するものである。本発明において、前記羽根５は、前記中心軸部３の軸心ＣＬに沿った一端７側から他端８側に向かって螺旋状に形成されている。また、前記羽根５の径方向外方端側には、前記中心軸部３の前記軸心ＣＬと直交する径方向外方へ向かうに従って回転方向側への変形量が漸増するように形成された第１流れ修整部１１と、前記第１流れ修整部１１の径方向外方端に滑らかに接続され且つ前記中心軸部３の前記軸心ＣＬと直交する径方向外方へ向かうに従って前記回転方向と逆方向側への変形量が漸増するように形成された第２流れ修整部１２と、が形成されている。
　本発明に係る樹脂製インペラは、羽根の第１流れ修整部が出力の向上を可能にし、羽根の第２流れ修整部が効率の向上を可能にするため、効率の向上と出力の向上を両立することができる。
本発明の実施例に係る樹脂製インペラを示す図であり、図１（ａ）が樹脂製インペラの平面図、図１（ｂ）が樹脂製インペラの正面図、図１（ｃ）が樹脂製インペラの裏面図である。 図２（ａ）は本発明の実施例に係る樹脂製インペラの羽根の基本形状を簡略化して示す断面図、図２（ｂ）は図１に示す樹脂製インペラの羽根の形状を簡略化して示す断面図、図２（ｃ）は図１に示す樹脂製インペラの補助羽根の形状を簡略化して示す断面図である。 図３（ａ）は図２（ａ）に示す羽根の上端面（中心軸部の軸心に沿った一端側の端面）の形状を示す図であり、図３（ｂ）は図２（ａ）に示す羽根の上端面と下端面（中心軸部の軸心に沿った他端側の端面）との位置関係を示す図（羽根のねじれの程度を示す図）である。 羽根の高さ位置（中心軸部の軸心に沿った方向の位置）と羽根の径方向外方端の位置との関係を示す図（羽根のねじれ状態を示す図）である。 図５（ａ）は樹脂製インペラの第１成形工程における射出成形金型の断面図であり、図５（ｂ）は樹脂製インペラの第２成形工程における射出成形金型の断面図である。 図６（ａ）は樹脂製インペラの第３成形工程における射出成形金型の断面図であり、図６（ｂ）は樹脂製インペラの取り出し工程を示す射出成形金型の断面図である。 従来のインペラの射出成形金型を示す図であり、図７（ａ）が第１金型を取り除いて示す第２金型と複数の中駒の平面図、図７（ｂ）が射出成形金型の縦断面図である。
　以下、本発明の実施例を図面に基づき詳述する。
　　（インペラ）
　図１は、本発明の実施例に係る樹脂製インペラ１（以下、インペラ１と略称する）を示す図である。なお、図１（ａ）は、インペラ１の平面図である。また、図１（ｂ）は、インペラ１の正面図である。また、図１（ｃ）は、インペラ１の裏面図である。
　図１に示すように、本実施例に係るインペラ１は、軸穴２が形成された円筒状の中心軸部３と、この中心軸部３の外周側に一体に形成された略テーパ形状の羽根支持部４と、中心軸部３の外周面３ａ及び羽根支持部４の外表面４ａに跨って形成され且つ中心軸部３の周囲に等間隔で位置するように複数形成された羽根５と、隣り合う羽根５，５間の羽根支持部４の外表面４ａに形成された補助羽根６とを有している（図２参照）。このようなインペラ１は、炭素繊維含有ＰＥＥＫ、炭素繊維含有ＰＰＳ等の合成樹脂材料を使用して射出成形される。
　羽根５は、中心軸部３の軸心ＣＬに沿った一端７側から他端８側に向かって一定のねじれ角（θ）で螺旋状に形成されている（図３及び図４参照）。この羽根５のねじれ方向は、図１（ａ）に示すように、インペラ１が反時計回り方向（左回り方向）に回転させられる場合、中心軸部３の軸心ＣＬに沿った一端７側から他端８側へ向かって時計回り方向（右回り方向）のねじれとなるように形成されている。なお、図４は、羽根５の高さ位置（中心軸部３の軸心ＣＬに沿った方向の位置Ｚ０～Ｚｎ）と羽根５の径方向外方端の位置（ｒ０～ｒｎ）との関係を示す図（羽根５のねじれ状態を示す図）であり、羽根５が一定のねじれ角θで形成されていることを示している。
　図２（ａ）及び図３（ａ）は、インペラ１の羽根５の基本形状を簡略化して示す図であり、インペラ１の断面図である。これらの図に示すように、羽根５は、薄板状に形成されており、中心軸部３の外周面３ａから中心軸部３の軸心ＣＬに直交する径方向外方側へ向かって延び、その径方向外方端が羽根支持部４の径方向外方端に一致している。そして、羽根５は、径方向内方端から径方向外方端寄りの部分まで径方向に沿って直線状に延びる無修整形状部１０が形成されている。また、羽根５の径方向外方端側には、無修整形状部１０の径方向外方端に滑らかに接続され且つ径方向外方へ向かうに従ってインペラ１の回転方向側への変形量が漸増するように形成された第１流れ修整部１１と、第１流れ修整部１１の径方向外方端に滑らかに接続され且つ径方向外方へ向かうに従ってインペラ１の回転方向と逆方向側への変形量が漸増するように形成された第２流れ修整部１２と、が形成されている。これら第１流れ修整部１１と第２流れ修整部１２の接続部分１３は、インペラ１の回転方向に向かって凸形状の湾曲形状になっており、第１流れ修整部１１を流動する流体を第２流れ修整部１２に滑らかに案内できるようになっている。そして、第２流れ修整部１２の径方向外方端は、羽根５の径方向外方端であり、流体の流出端になる。なお、図４の羽根５の高さ寸法（ｈ）は、図２（ａ）において、中心軸部３の軸心ＣＬに沿った羽根５の一端Ｚ０から羽根５の他端Ｚｎまでの軸心ＣＬに沿った長さ寸法である。
　図２（ｂ）は、図１に示したインペラ１の羽根５の形状を簡略化して示す図であり、インペラ１の断面図である。この図２（ｂ）に示すインペラ１の羽根５は、インペラ１を遠心圧縮機のケース等に収容するため、図２（ａ）に示した羽根５の径方向外方端側で且つ軸心ＣＬに沿った一端７側を略１／４楕円形状に切り欠いた形状になっている。
　図２（ｃ）は、図１に示したインペラ１の補助羽根６の形状を簡略化して示す図であり、インペラ１の断面図である。この図２（ｃ）に示すインペラ１の補助羽根６は、図２（ｂ）に示した羽根５の軸心ＣＬに沿った一端７から高さ寸法ｈの６０％を切り欠いた形状（羽根５の流体流入側を切り欠いたような形状）になっている。
　図１及び図２に示すように、インペラ１の羽根支持部４は、複数の羽根５を接続し、且つ、隣り合う羽根５，５間の流路の底面を形作るようになっており、中心軸部３の肉厚寸法と同様の肉厚寸法に形成された板状体である。この羽根支持部４の外表面４ａは、中心軸部３の軸心ＣＬに沿った方向から隣り合う羽根５，５間に流入した流体を中心軸部３の軸心ＣＬに直交する径方向外方側へ向けて滑らかに案内する湾曲面状になっている。この羽根支持部４の裏面４ｂと中心軸部３の外周面３ａとの間には、中心軸部３の軸心ＣＬに沿った断面形状が略三角形状の肉抜き部１４が形成されている。
　　（射出成形金型）
　図５乃至図６は、本発明の実施例に係るインペラ１の射出成形金型２０を示す図である。これらの図に示すように、射出成形金型２０は、固定側金型２１と、可動側金型２２と、これら固定側金型２１と可動側金型２２との間に配置されたキャビティ駒２３と、を有している。そして、図５（ａ）に示すように、射出成形金型２０は、キャビティ駒２３を固定側金型２１と可動側金型２２との間に挟み込む型締め時に、キャビティ駒２３の内部空間がインペラ１を形作るためのキャビティ２４になるように構成されている。また、キャビティ駒２３は、支持駒部２５と、この支持駒部２５に軸受２６を介して回転可能に支持された中駒部２７と、を有している。
　　（射出成形方法）
　図５乃至図６を参照し、本実施例に係るインペラ１の射出成形方法を説明する。
　図５（ａ）に示すように、キャビティ駒２３の中駒部２７が固定側金型２１に接触し且つ可動側金型２２がキャビティ駒２３の中駒部２７に接触した型締め状態において、中駒部２７の内部にインペラ１を形作るためのキャビティ２４が形成され、このキャビティ２４内に固定側金型２１のゲート２８から溶融樹脂が射出される（第１成形工程）。
　この第１成形工程において、キャビティ２４内にゲート２８から射出された溶融樹脂は、インペラ１の軸心ＣＬに沿った一端７側に位置する小径部分側からインペラ１の軸心ＣＬに沿った他端８側ｂに位置する大径部分側へ円滑に流動するようになっている。そのため、本実施例に係るインペラ１の射出成形方法は、例えば、インペラ１の軸心ＣＬに沿った他端８側に位置する大径部分側からインペラ１の軸心ＣＬに沿った一端７側に位置する小径部分側へ向けて流動するようにゲート２８が配置される場合と比較し、キャビティ２４（特に、羽根５を形作る部分）への充填効率が良くなる。また、射出成形金型２０のゲート２８は、インペラ１の軸心ＣＬに沿った一端７側の小径部分側に配置されているため、インペラ１の軸心ＣＬに沿った他端８側に位置する大径部分の羽根５及び補助羽根６の末端まで保圧を十分に加えることができる。その結果、本実施例に係る射出成形金型２０を使用したインペラ１の射出成形方法によれば、高精度のインペラ１を製造することができる。
　次に、キャビティ２４内に射出された溶融樹脂を保圧した状態で冷却固化した後、図５（ｂ）に示すように、キャビティ駒２３と可動側金型２２を一体として固定側金型２１から分離し、キャビティ２４内のインペラ１（キャビティ２４内で固化した樹脂）とゲート２８内の樹脂とを切り離す（第２成形工程）。そして、キャビティ駒２３及び可動側金型２２は、図５（ａ）の型締め位置から図５（ｂ）の第１の離型位置まで一体となって移動する。
　この第２成形工程において、キャビティ２４内で冷却固化した樹脂材料製のインペラ１は、金属製のキャビティ駒２３及び可動側金型２２よりも収縮率が大きいため、羽根５及び補助羽根６を形作るための中駒部２７の螺旋状溝３０と羽根５及び補助羽根６との間に隙間が生じ、羽根支持部４が可動側金型２２の軸型部３１及び円錐台形状部３２を締め付ける。また、この第２成形工程において、インペラ１は、羽根５及び補助羽根６が中駒部２７の螺旋状溝３０で形作られ、表面に従来例のような型割面が位置しないため、表面にバリが生じない。
　次に、キャビティ駒２３が可動側金型２２と共に第１の離型位置（図５（ｂ）に示す位置）まで移動した後、可動側金型２２がキャビティ駒２３から分離して第２の離型位置（図６（ａ）に示す位置）へ向けて移動すると、インペラ１の羽根支持部４が可動側金型２２の軸型部３１及び円錐台形状部３２を締め付けた状態で可動側金型２２と共に移動し、インペラ１の螺旋状の羽根５及び補助羽根６が中駒部２７の螺旋状溝３０内をスライド移動する（図５（ｂ）及び図６（ａ）参照）。その結果、キャビティ駒２３の中駒部２７は、可動側金型２２と一体に移動するインペラ１の羽根５及び補助羽根６によって回動させられて、可動側金型２２と一体に移動するインペラ１から分離される（第３成形工程）。
　次に、図６（ａ）に示すように、可動側金型２２が第２の離型位置まで移動すると、インペラ１は、可動側金型２２に収容されたエジェクタスリーブ３３及びエジェクタピン３４で押されて可動側金型２２から分離され、射出成形金型２０から取り出される（図６（ｂ）参照）。
　　（本実施例の効果）
　以上のような本実施例に係るインペラ１は、羽根５及び補助羽根６の径方向外方端側に形成された第１流れ修整部１１が出口側流路を狭め、第１流れ修整部１１が径方向外方へ向けて流出する流体の流速を滑らかに増すことができると共に、第２流れ修整部１２が羽根５及び補助羽根６の径方向外方端から流体を滑らかに流出させることにより、流体の圧力損失を低減できる。その結果、本実施例に係るインペラ１は、効率（インペラ１の回転エネルギーを流体の運動エネルギーに変換する効率）の向上と出力（単位時間当たりの流体の流量等）の向上とを両立させることができる。
　また、以上のような本実施例に係るインペラ１は、羽根５及び補助羽根６が一定のねじれ角θで形成され、螺旋状の羽根５及び補助羽根６が中駒部２７の螺旋状溝３０内をスライド移動することができるため、キャビティ駒２３の中駒部２７を相対回動させながら、キャビティ駒２３の中駒部２７を中心軸部３の軸心ＣＬに沿った方向に相対移動させることができ、キャビティ駒２３の中駒部２７から円滑に分離することが可能になる。その結果、本実施例に係るインペラ１は、羽根５及び補助羽根６を中駒部２７に彫り込まれた螺旋状溝３０（キャビティ２４の一部）で形作ることができ、中駒部２７が各羽根５毎に分割されておらず、羽根５及び補助羽根６の表面に型割面が位置しないため、羽根５及び補助羽根６の表面にバリが生じることがなく、後加工としてのバリ除去に要する製造コストを削減できる。このような本実施例に係るインペラ１に対し、図７に示した従来のインペラ１００は、各中駒１０６と第１金型１０２との型割面（分割面）１０８ａ～１０８ｃが羽根１０７の表面に位置するため、各羽根１０７の表面稜線に沿ってバリが生じやすい。例えば、ターボチャージャーに使用されるインペラ１００は、羽根１０７の表面稜線にバリが生じると、その羽根１０７のバリによって流体の流れが妨げられ、ターボチャージャーの効率が低下する。そのため、図７に示した従来のインペラ１００は、各羽根１０７の表面に生じたバリを研磨加工等の二次加工によって除去するようになっており、製造コストが嵩むという問題を有していた。本実施例に係るインペラ１は、このような従来のインペラ１００の問題点を解消できる。
　　（インペラの変形例）
　本発明に係るインペラ１は、上記実施例のインペラ１に限定されず、羽根５及び補助羽根６が弾性変形した状態で中駒部２７の螺旋状溝３０内をスライド移動でき、羽根５及び補助羽根６が中駒部２７を回転させながら中駒部２７から円滑に分離される限り、ねじれ角を中心軸部３の軸心ＣＬに沿った一端７側から他端８側に向かって変化させてもよい。
　また、本発明に係るインペラ１は、上記実施例のインペラ１に限定されず、補助羽根６の高さ（ｈ１）を羽根５の最大径や求められている出力性能に応じた最適の寸法に決定することができる。
　また、本発明に係るインペラ１は、上記実施例のインペラ１に限定されず、羽根５のみで求められている性能を発揮できる場合、補助羽根６を省略してもよい。
　１……インペラ（樹脂製インペラ）、３……中心軸部、５……羽根、ＣＬ……軸心、７……一端、８……他端、１１……第１流れ修整部、１２……第２流れ修整部

Claims (3)

  1. 　中心軸部と前記中心軸部の周囲に等間隔で複数形成された羽根とを有し、前記中心軸部の軸心を中心として回転することにより、前記中心軸部の軸心に沿った方向から隣り合う前記羽根間に流入した流体を前記中心軸部の前記軸心に直交する径方向外方側へ向けて流出させる樹脂製インペラにおいて、
    　前記羽根は、前記中心軸部の軸心に沿った一端側から他端側に向かって螺旋状に形成され、
    　前記羽根の径方向外方端側には、前記中心軸部の前記軸心と直交する径方向外方へ向かうに従って回転方向側への変形量が漸増するように形成された第１流れ修整部と、前記第１流れ修整部の径方向外方端に滑らかに接続され且つ前記中心軸部の前記軸心と直交する径方向外方へ向かうに従って前記回転方向と逆方向側への変形量が漸増するように形成された第２流れ修整部と、を有する、
    　ことを特徴とする樹脂製インペラ。
  2. 　前記羽根は、前記中心軸部の軸心に沿った一端側から他端側に向かって一定のねじれ角で螺旋状に形成された、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の樹脂製インペラ。
  3. 　前記中心軸部の外周側には、前記複数の羽根を接続し、且つ、隣り合う前記羽根間の流路の底面を形作る羽根支持部が形成され、
    　前記羽根支持部は、前記中心軸部の軸心に沿った方向から隣り合う前記羽根間に流入した流体を前記中心軸部の前記軸心に直交する径方向外方側へ向けて滑らかに案内する湾曲面状の外表面が形成され、
    　前記羽根支持部の前記外表面で且つ隣り合う前記羽根間には、前記羽根の流体流入側を切り欠いたような形状の補助羽根が形成された、
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂製インペラ。
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