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技術 流体ポンプのインペラ

出願人 株式会社TBK
発明者 石在雄長尾悟司大澤誠人
出願日 2014年8月28日 (6年3ヶ月経過) 出願番号 2016-545090
公開日 2017年6月8日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 WO2016-030928
状態 特許登録済
技術分野 非容積形ポンプの構造
主要キーワード 溶着過程 PPS樹脂製 印籠構造 大容量ポンプ 凸曲線 オープンインペラ 凹曲線 テーパ形
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年6月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (12)

課題・解決手段

本発明に係る流体ポンプインペラ(100)は、中心軸回り回転駆動される円盤形状のシュラウド(150)と、中心に流体吸入口(123)が形成された切頭円錐形状カバー本体(120)および当該カバー本体(120)の中心軸回りに設けられた複数の羽根(130)を有してなるカバー(110)とを備え、シュラウド(150)の他端面と羽根(130)の先端部(131)とが平行な位置関係となる状態で、溶着当部(135)と溶着受部(177)とを中心軸方向に溶着することで、カバー(110)とシュラウド(150)とを接合せしめるよう構成する。

概要

背景

従来から、複数枚羽根が形成されたインペラを回転させることにより、吸入口から吸い込んだ流体加圧して吐出口から送り出す遠心式流体ポンプが広く知られている。インペラには、羽根の一方の端部のみに円盤部が設けられたオープンインペラの他に、羽根を両側から挟み込むように両方の端部に円盤部が設けられたクローズドインペラが存在する(例えば、特許文献1を参照)。クローズドインペラは、両方の円盤部によって当該インペラ内に閉じられた空間が形成されることで、流体が漏れ出すような流れを防ぐため、オープンインペラと比べてポンプ効率が高いといえる。

概要

本発明に係る流体ポンプのインペラ(100)は、中心軸回り回転駆動される円盤形状のシュラウド(150)と、中心に流体の吸入口(123)が形成された切頭円錐形状カバー本体(120)および当該カバー本体(120)の中心軸回りに設けられた複数の羽根(130)を有してなるカバー(110)とを備え、シュラウド(150)の他端面と羽根(130)の先端部(131)とが平行な位置関係となる状態で、溶着当部(135)と溶着受部(177)とを中心軸方向に溶着することで、カバー(110)とシュラウド(150)とを接合せしめるよう構成する。

目的

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、簡便な構造により接合強度を高めることのできる流体ポンプのインペラを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

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請求項1

中心軸回り回転駆動される円盤形状のインペラ本体部材と、中心に流体吸入口が形成された切頭円錐形状カバー本体および当該カバー本体の中心軸回りに設けられた複数の羽根を有してなるインペラカバー部材とを備え、前記インペラ本体部材と前記インペラカバー部材とを中心軸方向に対向配置してなる流体ポンプインペラであって、前記カバー本体は、中心軸方向における前記インペラ本体部材側に向かって径方向外側へ傾斜する傾斜部を有し、前記傾斜部における前記インペラ本体部材と対向する側に前記複数の羽根が配設されており、前記羽根は、前記インペラ本体部材と中心軸方向において対向する先端部上に溶着当部を有し、前記インペラ本体部材は、前記インペラカバー部材と対向する一端面と、中心軸方向において前記一端面の反対側に配置される他端面と、前記一端面において前記羽根と整合する位置に凹設されて前記羽根の前記先端部を受容する溝部と、前記溝部内に形成されて前記溶着当部と当接可能な溶着受部とを有し、前記インペラ本体部材の前記他端面と前記インペラカバー部材の前記先端部とが平行な位置関係となる状態で、前記溶着当部と前記溶着受部とを中心軸方向に溶着することで、前記インペラ本体部材と前記インペラカバー部材とを接合せしめることを特徴とする流体ポンプのインペラ。

請求項2

前記羽根は、前記先端部と、前記先端部と回転方向後方側で繋がる第1外面と、前記先端部と回転方向の前方側で繋がる第2外面とを有し、前記溝部は、前記先端部と中心軸方向に対向する溝底部と、前記溝底部と回転方向の後方側で繋がり前記第1外面と接触する第1内面と、前記溝底部と回転方向の前方側で繋がり前記第1内面と対向する第2内面とを有し、前記羽根における前記先端部と前記第2外面との間の角部に前記溶着当部が形成され、前記溝部における前記第2内面に傾斜面となる前記溶着受部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の流体ポンプのインペラ。

技術分野

0001

本発明は、例えばウォータポンプ等の流体ポンプに用いられるインペラに関する。

背景技術

0002

従来から、複数枚羽根が形成されたインペラを回転させることにより、吸入口から吸い込んだ流体加圧して吐出口から送り出す遠心式の流体ポンプが広く知られている。インペラには、羽根の一方の端部のみに円盤部が設けられたオープンインペラの他に、羽根を両側から挟み込むように両方の端部に円盤部が設けられたクローズドインペラが存在する(例えば、特許文献1を参照)。クローズドインペラは、両方の円盤部によって当該インペラ内に閉じられた空間が形成されることで、流体が漏れ出すような流れを防ぐため、オープンインペラと比べてポンプ効率が高いといえる。

先行技術

0003

特開2011−252481号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、クローズドインペラは、その構造上、羽根の両端を円盤部で連結した形状を呈するため、例えば射出成形品として一体成形する場合、金型から抜く際のいわゆるアンダーカット部が生じ、量産を難しくする要因となり得る。そのため、近年では、一方の円盤部と複数の羽根が形成された他方の円盤部とを別々に成形して、一方の円盤部と他方の円盤部とを複数の羽根を介して接合することで、一体的なクローズドインペラを形成する技術が実用化されているが、インペラの接合強度を十分に確保することが困難であるという課題がある。

0005

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、簡便な構造により接合強度を高めることのできる流体ポンプのインペラ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

0006

前記課題を解決するために、本発明に係る流体ポンプのインペラは、中心軸回り回転駆動される円盤形状のインペラ本体部材と、中心に流体の吸入口が形成された切頭円錐形状カバー本体および当該カバー本体の中心軸回りに設けられた複数の羽根を有してなるインペラカバー部材とを備え、前記インペラ本体部材と前記インペラカバー部材とを中心軸方向に対向配置してなる流体ポンプのインペラであって、前記カバー本体は、中心軸方向における前記インペラ本体部材側に向かって径方向外側へ傾斜する傾斜部を有し、前記傾斜部における前記インペラ本体部材と対向する側に前記複数の羽根が配設されており、前記羽根は、前記インペラ本体部材と中心軸方向において対向する先端部上に溶着当部を有し、前記インペラ本体部材は、前記インペラカバー部材と対向する一端面と、中心軸方向において前記一端面の反対側に配置される他端面と、前記一端面において前記羽根と整合する位置に凹設されて前記羽根の前記先端部を受容する溝部と、前記溝部内に形成されて前記溶着当部と当接可能な溶着受部とを有し、前記インペラ本体部材の前記他端面と前記インペラカバー部材の前記先端部とが平行な位置関係となる状態で、前記溶着当部と前記溶着受部とを中心軸方向に溶着することで、前記インペラ本体部材と前記インペラカバー部材とを接合せしめることを特徴とする。なお、羽根の先端部の全体がインペラ本体部材の他端面と平行である必要はなく、羽根の先端部のうち少なくとも溶着当部の一部がインペラ本体部材の他端面と平行であればよい。

0007

また、本発明に係る流体ポンプのインペラにおいて、前記羽根は、前記先端部と、前記先端部と回転方向後方側で繋がる第1外面と、前記先端部と回転方向の前方側で繋がる第2外面とを有し、前記溝部は、前記先端部と中心軸方向に対向する溝底部と、前記溝底部と回転方向の後方側で繋がり前記第1外面と接触する第1内面と、前記溝底部と回転方向の前方側で繋がり前記第1内面と対向する第2内面とを有し、前記羽根における前記先端部と前記第2外面との間の角部に前記溶着当部が形成され、前記溝部における前記第2内面に傾斜面となる前記溶着受部が形成されていることが好ましい。なお、この場合には、少なくとも溶着当部の角部の稜線がインペラ本体部材の他端面と平行になる。

発明の効果

0008

本発明に係る流体ポンプのインペラによれば、インペラカバー部材の羽根の先端部とカバー本体部材の他端面とを平行な位置関係とした状態で、インペラ本体部材の他端面側を超音波ホーンとの当接面としてインペラカバー部材とインペラ本体部材とを加圧・加振して、インペラカバー部材の溶着当部とインペラ本体部材の溶着受部とを溶着するよう構成したことで、超音波ホーンの加圧面と羽根およびインペラ本体部材の溶着部とが平行となり、その結果として、振動伝達ロス振動伝達時のエネルギーロス)が低減されるため、接合強度の高い安定した品質を実現することが可能となる。従って、インペラ(クローズドインペラ)をインペラカバー部材とインペラ本体部材との溶着接合により製造した場合であっても、簡便な構造によってコストを増大させることなく、接合強度を高めてポンプの性能向上を図ることが可能であるとともに、複雑な羽根形状大容量ポンプへの展開を実現することができるという効果を奏する。

0009

また、本発明に係る流体ポンプのインペラによれば、溶着当部と溶着受部との溶着部がシェアジョイントとして形成される一方で、第1内面が溶着当部を溶着受部へ押し込むときの案内面として作用するとともに、溶着当部が溶着受部の傾斜面の作用を受けて離反方向(第1内面側)へ逃げ移動しようとしても、第1外面と第1内面とが接触状態であるため、溶着当部の離反方向への逃げ移動が規制されることとなる。従って、羽根の回転方向の後方側では、第1外面と第1内面とを摺接状態にすることで、溶着時における溶着当部と溶着受部との位置決め精度を向上させることができるとともに、羽根の回転方向の前方側では、溶着当部と溶着受部との溶着部がシェアジョイントとして形成されて溶着面積を大きく確保できるので、インペラカバー部材とインペラ本体部材との接合強度をより一層高めることが可能になるとともに、溶着時に空気を巻き込み難くしてボイド等の欠陥の発生を防止することができる。

図面の簡単な説明

0010

本実施形態に係るインペラを備えたウォータポンプを示す正面図である。
上記ウォータポンプを示す断面図である。
上記ウォータポンプによる冷却水循環経路を示すブロック図である。
本実施形態に係るインペラを示す斜視図である。
(a)は上記インペラを示す正面図、(b)は上記インペラを矢印A−Aに沿って示す断面図である。
(a)は上記インペラのカバーを示す正面図、(b)は上記カバーを示す背面図である。
(a)は上記カバーを矢印B−Bに沿って示す断面図、(b)は上記カバーの羽根を矢印C−Cに沿って示す断面図である。
(a)は上記インペラのシュラウドを示す正面図、(b)は上記シュラウドの長溝を示す正面図である。
(a)は上記シュラウドの断面図、(b)は上記長溝を矢印D−Dに沿って示す断面図である。
上記インペラの製造方法(溶着方法)を説明するための断面図である。
(a)は羽根の溶着当部と長溝の溶着受部とが当接した状態を示す断面図、(b)は羽根の溶着当部と長溝の溶着受部とが溶着した状態を示す断面図である。

実施例

0011

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明の一実施形態に係るウォータポンプ(流体ポンプ)は、エンジン冷却水循環経路中に配設されて冷却水を強制循環させるためのものであり、まず、このウォータポンプの全体構成について図1図3を用いて説明する。

0012

[ウォータポンプの構成]
ウォータポンプ1は、エンジンEGのシリンダブロックに設けられたポンプベース10を基体として組み立てられる。ポンプベース10には、冷却水の戻り流路L2に繋がる吸入ポート11と、ウォータジャケットWGへの冷却水の吐出流路L1に繋がる吐出ポート12,13とが設けられており、これら両ポート11,12,13はそれぞれポンプベース10の表面側に開口している。

0013

ポンプベース10の背面側には、ポンプボディ20が複数のボルト21により着脱自在に取り付けられており、ポンプベース10とポンプボディ20とにより包囲された空間はポンプ室2を形成している。ポンプベース10とポンプボディ20との合わせ面には、ポンプ室2の密閉性を確保するために、Oリング22が介装されている。なお、ポンプベース10とポンプボディ20とによりポンプケーシングが構成される。

0014

ポンプボディ20の外周側には、駆動軸30を介して、ポンププーリ40が取り付けられている。ポンププーリ40の外周面には、エンジンEGのクランクシャフトCSと繋がる駆動ベルトDBが掛け渡されるベルト溝41が形成されており、ベルト溝41に掛け渡された駆動ベルトDBを介してクランクシャフトCSの回転力がポンププーリ40に伝達されてポンププーリ40が回転駆動される。

0015

ポンプボディ20には、駆動軸30の基端部が圧入により取り付けられており、駆動軸30はポンププーリ40と互いの回転軸を一致させた状態で、ポンプボディ20の開口部23を貫通してポンプ室2へ延出している。駆動軸30は、ポンプボディ20に嵌合されたベアリング31を介して、ポンプボディ20に回転自在に支持されている。駆動軸30の先端部にはインペラ100が同心上に取り付けられており、インペラ100はポンプ室2内に配置されている。プーリ40と駆動軸30とインペラ100は同軸的に一体回転が可能である。ポンプボディ20の開口部23と駆動軸30との間は、ポンプ室2の密閉性を保持するためのメカニカルシール24によってシールされている。

0016

ウォータポンプ1のポンププーリ40は、図3に示すように、エンジンEGのクランクシャフトCSにより、駆動ベルトDBを介して回転駆動される。これによりポンププーリ40と一体的に連結された駆動軸30がインペラ100とともに回転する。インペラ100の回転に伴って吸入ポート11に吸入された戻り流路L2内の冷却水は、ポンプ室2内でインペラ100の回転による遠心力を受けて、吐出ポート12,13から吐出流路L1へ吐出される。吐出流路L1へ吐出された冷却水は、ウォータジャケットWJに圧送され、エンジンEGのシリンダ等を冷却した後、接続流路CLからラジエターRDに流れて放熱される。そして、再び、戻り流路L2からウォータポンプ1に戻り循環される。接続流路CLには、サーモスタットにより動作する切換弁SVが設けられており、冷却水の温度が所定の設定温度よりも高いときには冷却水をラジエターRDに流すが、冷却水の温度が所定の設定温度よりも低いときには冷却水をバイパス流路BLに流す。バイパス流路BLは、戻り流路L2に通じており、ラジエターRDを経由することなく、直接ウォータポンプ1により吸入される。このようにして、ウォータポンプ1は、冷却水をウォータジャケットWJ内において強制循環させる。

0017

[インペラの構成]
次に、本実施形態に係るインペラ100について図4図9を追加参照しながら説明する。以下では、説明の便宜上、図5(b)に示すインペラ100の配設姿勢を基準として、軸心方向(中心軸方向)の上側を「一端側」、軸心方向(中心軸方向)の下側を「他端側」とも称して説明する。なお、図4図9では、図を見易くするために、断面部のハッチングを省略している。また、各図には、適宜、インペラ100の回転方向を矢印「X」で付記している。

0018

インペラ100は、図4および図5に示すように、複数枚の羽根130が一体的に形成されてなるカバー110と、該カバー110に接合されるシュラウド150とを主体として構成された、いわゆるクローズドインペラである。インペラ100は、上記の駆動軸30と同期して回転し、カバー110に形成された吸入口123から冷却水を吸入し、該冷却水を羽根130同士の間の空間である吐出口139から吐出する。

0019

カバー110は、図6および図7に示すように、樹脂製(好適にはPPS樹脂製)の一体成形品として形成されており、カバー本体120に複数枚の羽根130が一体的に設けられて構成されている。

0020

カバー本体120は、一端側から他端側へ向かって拡径する切頭円錐形状(略傘形状)に形成されており、その中心には吸入ポート11から冷却水を導入するための円孔状の吸入口123が軸心方向に貫通されている。カバー本体120の表面121は、ポンプベース10の内面と対向して配置される。カバー本体120の裏面122には、複数枚の羽根(本実施形態では7枚の羽根)130が周方向に等間隔で設けられている。なお、カバー本体120をテーパ形(略傘形状)とすることで、このカバー本体120の裏面122に沿って冷却水の流れをスムーズにすることができる。

0021

なお、カバー本体120における吸入口123の周縁部124は、図2に示すように、従来よりも軸心方向に短く形成している。そして、周縁部124の端面(図2では左面)と吸入ポート11のパイプ14の端面(図2では右面)とを極僅かな隙間で対峙させている。これにより、クローズドインペラを採用するうえで、カバー本体120の厚みの分だけ軸心方向(図2で左方向)に突出したとしても、ポンプ室2の容積を増大させることなく、既存のポンプケーシングのままで、インペラ100をポンプ室2に収容させることが可能であるとともに、カバー本体120とポンプベース10との隙間からの冷却水の逆流を低減させることができる。

0022

各羽根130は、凸曲線凹曲線とが連続的に繋がってなる中心線に沿って湾曲した板状に形成されている。複数枚の羽根130は、軸心回り放射状に配列されており、互いに隣り合う羽根130同士の周方向の間隔は径方向内側から径方向外側へ向けて(すなわち、冷却水の吐出方向へ向けて)漸次大きくなるように形成されている。また、羽根130は、カバー本体120のテーパ形状に対応して、径方向内側から径方向外側へ向かって、その高さが低くなるように傾斜している。これにより、互いに隣接する羽根130同士の間の径方向内側(吸入側)の開口の断面積と、径方向外側(吐出側)の開口の断面積とがほぼ等しく設定されることで、内部流速を均一化できるようになっている。

0023

羽根130は、シュラウド150と対向する先端部131と、回転方向の後方側に形成された後方側外面132と、回転方向の前方側に形成された前方側外面133とを有する。後方側外面132と前方側外面133とは、軸心方向の一端側から他端側に向けて互いに接近する方向に約2度ずつの勾配を有した傾斜面としてそれぞれ形成される。そのため、羽根130は、断面視において、一端側から他端側に向けて僅かに先細り形状をなしている。また、羽根130の先端部131側は、シュラウド150に凹設された長溝170に受容可能に形成されている。そして、この羽根130の先端部131と前方側外面133との間の角部は、シュラウド150と溶着される部位(溶着当部135)として構成される。

0024

シュラウド150は、図8および図9に示すように、樹脂製(好適にはPPS樹脂製)の一体成形品として形成されたシュラウド本体160と、このシュラウド本体160にインサート成形される金属製のブッシュ180とを備えて構成される。

0025

シュラウド本体160は、円筒状のボス部161と、カバー110とほぼ同一直径に形成された円盤部165とを有してなる。ボス部161の中心には中空状のブッシュ180が埋設されて前述の駆動軸30と一体回転可能に接続されている。円盤部165の表面166側には複数枚の羽根130が溶着接合され、円盤部165の裏面167側は溶着時において超音波ホーンHとの当接面となる(図10を参照)。また、円盤部165には、表裏に貫通する円孔状のバランスホール168が三カ所に形成されている。

0026

円盤部165の表面166には、各羽根130と整合する位置に、円筒部161の外周面近傍から放射方向に延出した長溝170が凹設されている。長溝170は、カバー110と対向する一端側に開放されて、羽根130の先端部131側を受容し得るように形成されている。

0027

長溝170は、溝底部171と、回転方向の後方側に形成された後方側内面172と、回転方向の前方側に形成された前方側内面173とを有している。

0028

後方側内面172は、軸心方向の他端側から一端側に向けて前方側内面173と離反する方向に約2度の勾配を有した傾斜面として形成される。

0029

前方側内面173は、底面側から順に、第1前方側内面174、第2前方側内面175、第3前方側内面176を有してなる。第1前方側内面174は、後方側内面172と第1溝幅を隔てて対向している。この第1前方側内面174は、軸心方向の他端側から一端側に向けて前端側内面と離反する方向に約2度の勾配を有した傾斜面として形成される。第3前方側内面176は、後方側内面172と第1溝幅よりも大きな第2溝幅を隔てて対向している。第2前方側内面175は、第1前方側内面174と第3前方側内面176とを繋ぎ合わせて、軸心方向の他端側から一端側に向けて後方側内面172と離反する方向に約45度の勾配を有した傾斜面として形成される。そして、後方側内面172は羽根130の後方側外面132と接触し得る部位となり、第2前方側内面175は羽根130の溶着当部135と溶着される部位(溶着受部177)となる。

0030

なお、溶着当部135と溶着受部177との溶着時に発生する余分な溶融樹脂は、長溝170内の溝底部171や第3前方側内面176の近傍に溜められる。すなわち、長溝170の溝底部171と羽根130の先端部131との隙間や、長溝170の第3前方側内面176と羽根130の前方側外面133との隙間などは、溶着時の樹脂溜まりとして機能する。

0031

また、本実施形態では、羽根130の先端部131とシュラウド150の長溝170とを回転方向の前方側のみで溶着するが、羽根130の先端部131とシュラウド150の長溝170とを回転方向の前方側および後方側の両方で溶着する手法も考えられる。しかしながら、その場合には、回転方向の前方側と後方側とで溶融のタイミングが合わないと残留応力が大きく発生するおそれがあるため、回転方向の一方側(前方側又は後方側)のみで溶着する方が好ましい。

0032

[インペラの製造方法]
次に、本実施形態に係るインペラ100の製造方法について図10および図11を追加参照しながら説明する。なお、図11では、溶着過程の理解を容易にするために、溶着当部135と溶着受部177との位置関係を上下反転させた状態で図示している。

0033

本実施形態では、インペラ100は、共に樹脂製のカバー110とシュラウド150とを超音波溶着により接合して製造されるものである。

0034

このようなインペラ100を製造するには、まず、カバー110とシュラウド150とを個別に成形する。カバー110は、合成樹脂を材料として所定の金型を用いて射出成形される。同様に、シュラウド150は、合成樹脂を材料として所定の金型を用いて射出成形される。なお、シュラウド150には、金属製のインサート部品としてブッシュ180がインサート成形されている。

0035

続いて、カバー110とシュラウド150を治具900に装着する。治具900は、上側に開口を有する略円筒状をなし、該開口部901にカバー110とシュラウド150とを装着可能に形成される。治具900の開口部901内には、カバー110、シュラウド150の順番に装着され、下側にカバー110が配置され、上側にシュラウド150が配置される。このときカバー110とシュラウド150とを周方向に位置決めすることで、羽根130の先端部131がシュラウド150の長溝170に受容されて、治具900の開口部901内でカバー110とシュラウド150とが上下に重合した状態となる。この治具900の中心には、軸状のガイドピン910が垂直姿勢で立設されている。そして、このガイドピン910にシュラウド150のブッシュ180が嵌挿されることで、シュラウド150が治具900に同心上に配置される。また、カバー110およびシュラウド150の最外周面と、治具900の内周面とは、いわゆる印籠構造となっており、これによりカバー100とシュラウド150がアライメント調整される。なお、治具900は、カバー110の表面121側(図10の下側)を面接触により受けている。このように、治具900にカバー110とシュラウド150が装着された状態では、カバー110の軸心とシュラウド150の軸心とが整合一致しており、当該軸心方向が上下方向に指向する。

0036

続いて、溶着機の超音波ホーンHをシュラウド150の裏面167に接触させて、上下に重合状態のカバー110およびシュラウド150に対して超音波振動と同時に加圧力を加えることで、カバー110とシュラウド150とを超音波溶着する。具体的には、羽根130の先端部131側をシュラウド150の長溝170に受容させるとともに、羽根130の溶着当部(角部)135を長溝170の溶着受部(傾斜面)177に当接させた状態で下方向に加圧しながら超音波振動を同方向に印加する。

0037

このとき、超音波ホーンHによってシュラウド150を下方向に加圧すると、羽根130の後方側外面132が長溝170の後方側内面172に接触(摺接)することで、後方側内面172と後方側外面132とは溶着当部135を溶着受部177へ押し込むときの案内面として作用する。また、溶着当部135を溶着受部177へ加圧する際に、溶着当部135が溶着受部177の傾斜面の作用を受けて、羽根130全体が長溝170内で後方側内面172側へ逃げ移動しようとしても、後方側外面132と後方側内面172とが接触状態となっているため、溶着当部135と溶着受部177とを適正な位置で当接させ続けることができる。そして、超音波ホーンHによる超音波振動は羽根130の溶着当部(角部)133と長溝170の溶着受部(傾斜面)177との接触部分に集中的に伝播し、両者の接触部分において摩擦熱が発生することで、該接触部分が溶融して、カバー110とシュラウド150とが溶着される。

0038

ここで、溶着当部135と溶着受部177とでシェアジョイントが形成されるため、互いの溶着面積を広く確保して、カバー110とシュラウド150との接合強度(機械的強度)を向上させることができる。また、該シェアジョイントでは、溶着当部135と溶着受部177との実際に溶融した面同士のみが接触しているため、溶着時に空気を巻き込み難くして、ボイド等の欠陥の発生を防止できる。更には、後方側外面132と後方側内面172とが接触状態で接合されるため、後方側内面172はウォータポンプ1の作動中に羽根130に掛かる荷重を受ける壁として機能する。

0039

以上、本実施形態に係るインペラ100によれば、羽根130の先端部131(特に、溶着当部135の角部の稜線)とシュラウド150の裏面とを平行な位置関係とした状態で、シュラウド150の裏面側を超音波ホーンHとの当接面としてカバー110とシュラウド150とを加圧・加振して、カバー110の溶着当部135とシュラウド150の溶着受部177とを溶着するよう構成したことで、超音波ホーンHの加圧面と羽根130およびシュラウド150の溶着部とが平行となり、その結果として、振動伝達ロス(振動伝達時のエネルギーロス)が低減されるため、接合強度の高い安定した品質を実現することが可能となる。従って、インペラ(クローズドインペラ)100をカバー110とシュラウド150との溶着接合により製造した場合であっても、簡便な構造によってコストを増大させることなく、接合強度を高めてポンプの性能向上を図ることが可能であるとともに、複雑な羽根形状や大容量ポンプへの展開を実現することができるという効果を奏する。

0040

また、本実施形態に係るインペラ100では、溶着当部135と溶着受部177との溶着部がシェアジョイントとして形成される一方で、後方側内面172が溶着当部135を溶着受部177へ押し込むときの案内面として作用するとともに、溶着当部135が溶着受部177の傾斜面の作用を受けて離反方向(後方側内面172側)へ逃げ移動しようとしても、後方側外面132と後方側内面172とが接触状態であるため、溶着当部135の離反方向への逃げ移動が規制されることとなる。従って、羽根130の回転方向の後方側では、後方側外面132と後方側内面172とを摺接状態にすることで、溶着時における溶着当部135と溶着受部177との位置決め精度を向上させることができるとともに、羽根130の回転方向の前方側では、溶着当部135と溶着受部177との溶着部がシェアジョイントとして形成されて溶着面積を大きく確保できるので、カバー110とシュラウド150との接合強度をより一層高めることが可能になるとともに、溶着時に空気を巻き込み難くしてボイド等の欠陥の発生を防止することができる。

0041

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば適宜改良可能である。

0042

上述の実施形態では、シャアジイントを例示して説明したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、EDジョイントエネルギダイレクタジョイント)を適用してもよい。このEDジョイントの一例としては、溶着当部として羽根の先端部上に三角形突起(角部)を形成するとともに、溶着受部として溝部内に平坦面を形成して、両者を溶着させてもよい。反対に、溶着当部として羽根の先端部を平坦面に形成するとともに、溶着受部として溝部内に三角形の突起(角部)を形成して、両者を溶着させてもよい。

0043

また、上述の実施形態では、エンジン駆動式のウォータポンプを例示して説明したが、この構成に限定されるものではなく、電動式のウォータポンプに適用してもよい。また、ウォータポンプに限定されず、燃料ポンプオイルポンプ等の他の流体ポンプに適用してもよい。

0044

1ウォータポンプ(流体ポンプ)
2ポンプ室
10ポンプベース
20ポンプボディ
100インペラ
110カバー(インペラカバー部材)
120 カバー本体
130羽根
131 先端部
132後方側外面(第1外面)
133前方側外面(第2外面)
135溶着当部
150シュラウド(インペラ本体部材)
170長溝(溝部)
172 後方側内面(第1内面)
173 前方側内面(第2内面)
177 溶着受部
180 ブッシュ

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