(57)【要約】【目的】本発明は、製造が容易でありながらも完成時にバリが羽根中間部分にさえも殆ど残らないように製造でき、バリ影響による高回転時の吐出性能の低下を抑制できること。【構成】裁頭円錐状のフロントプレート１と、複数放射方向に延びる硬質合成樹脂製の単位羽根板２１の上面を羽根先端面２１ａとして形成し、且つこの面上であって該羽根先端面２１ａの幅よりは小さい幅で上端が鋭角の先鋭突条４を一体形成した羽根２とを備えておくこと。次いで、先鋭突条４の長手方向の中間部分の単位長さ体積Ｖｓを、長手方向の両端側の単位長さ体積Ｖｓよりも小さく形成しておき、羽根２の上にフロントプレート１を載置して接触させること。そして、これらの間に適宜な加圧力を加えつつ温度が上がるようなエネルギーを与え、先鋭突条４を溶融してフロントプレート１を羽根２に溶着すること。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
裁頭円錐状のフロントプレートと、複数放射方向に延びる硬質合成樹脂製の単位羽根板の上面を羽根先端面として形成し、且つ該羽根先端面上であって該羽根先端面の幅よりは小さい幅で上端が鋭角の先鋭突条を一体形成した羽根とを備え、前記先鋭突条の長手方向の中間部分の単位長さ体積を、長手方向の両端側の単位長さ体積よりも小さく形成しておき、前記羽根の上に前記フロントプレートを載置して前記先鋭突条端と前記フロントプレート下面とを接触させ、そして該フロントプレートと前記羽根との間に適宜な加圧力を加えつつ温度が上がるようなエネルギーを与え、前記先鋭突条を溶融して前記フロントプレートを前記羽根に溶着することを特徴とするインペラの製造法。
【請求項２】
請求項１において、前記先鋭突条の両端側は同等高さにしつつ、この中間部分は低くなるように形成してなることを特徴とするインペラの製造法。
【請求項３】
請求項１において、前記先鋭突条の全長に亘って同等高さに形成すると共に、その両端は同等幅にしつつ、この中間部分は幅が狭くなるように形成してなることを特徴とするインペラの製造法。
【請求項４】
請求項１において、前記先鋭突条の両端側は同等高さにしつつ、この中間部分は不存在領域又は櫛歯状部が存在するように形成してなることを特徴とするインペラの製造法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造が容易でありながらも完成時にバリが羽根中間部分にさえも殆ど残らないように製造でき、さらにバリ影響による高回転時の吐出性能の低下を抑制できるインペラの製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境的な観点から、及び経済的な観点から共に低燃費車両への期待・要望が益々高まってきている。低燃費を達成するために様々な手段が実施されているが、その中の１つの手段として高効率化が挙げられる。そしてガソリンエンジンであろうともハイブリッド、電気自動車であろうともエンジン等の冷却や車室内を暖房する等の理由により、車両にはウォーターポンプが取り付けられている。近年の低燃費化、それに伴う高効率化の要請を受け、ウォーターポンプにおいても今まで以上に高効率化を達成するための開発が盛んに行われている。
【０００３】
そのウォーターポンプのインペラにおいて、いわゆるフロントプレートを設けたものが存在する。このようなフロントプレートを設けた例として〔特許文献１〕及び〔特許文献２〕が挙げられる。羽根の根元側にベースとなるベースプレート（円板）が設けられる構造は樹脂インペラとしては一般的な構造として広く実施されているが、羽根の先端（吸入）側の中心部に孔を設け、羽根を円周状に覆うフロントプレートを設けたインペラ構造も高効率化を達成するため、広く実施されている。
【０００４】
このようなフロントプレートは最終的には羽根と一体となるが、製造時において、もともとは別部材であったフロントプレートや羽根やベースプレートを一体とする製法が採用されることが多い。これは、溶着のし易さから樹脂インペラとして広く採用されている。また、樹脂インペラの採用の背景には、従来のプレス（板金）インペラと比較して羽根形状を自由に設定できることによる高効率化、さらにプレス（板金）インペラと比較して軽量であることも大きな要因である。このように、フロントプレートを羽根（ベースプレート付き）と一体したインペラを「クローズドインペラ」と呼ぶ。
【０００５】
また、ここで、クローズドインペラに関して、バリ取りを行うショットブラストについて説明した後に、従来技術及び本発明について説明する。ショットブラストは、樹脂成形品だけでなく、アルミ鋳造品などでも使用される方法であり、出来上がった樹脂成形品に向かって約１乃至２ｍｍ程度の小粒子を勢い良く数十分間様々な角度からランダムに当て続けることによりバリを徐々に脱落させていく方法である。
【０００６】
樹脂成型品のバリ除去の方法として広く行われている方法ではあるが、ショットブラストの短所として製品の外側から小粒子を当ててバリを脱落させていく方法であるため、製品表面及び表面からやや奥くらいまでのバリは良好に除去可能であるが、製品表面から奥に行けば行くほど小粒子が届かなくなるため、製品内部のバリは除去しにくいという問題がある。
【０００７】
フロントプレート付きインペラの形状を考慮してショットブラストを行った場合について考えると、フロントプレートの反羽根側の面、ベースプレートの反羽根側の面、フロントプレートの無い中心部、インペラ最外周部のバリは良好に除去できるものの、フロントプレートの羽根側で且つフロントプレートのドーナツ状の輪板の外周と内周の中間部分は、フロントプレートで蓋をされており、羽根外周側の吐出開口部及び羽根内周側の吸入開口部全てから離れた奥に位置しているため、ショットブラストの小粒子が到達しにくい部位である。すなわち、この部位のバリは除去しにくいものである。簡単に言うと、見えている外側のバリは取りやすいが、見えない内側のバリは取りにくいということである。
【０００８】
〔特許文献１〕には「フロントプレート（前面シュラウド１）と羽根（羽根部２）が一体となった部材」と「ベースプレート（後面シュラウド３）」を溶着する製法及び構造が開示されている。また、〔特許文献２〕には「フロントプレート（カバー２）」と「羽根とベースプレートが一体となった部材（bottom1）」を溶着する構造及び製法が開示されている。
樹脂インペラに限らず、２つ以上の樹脂の部材同士を溶着する手段は数多く存在し、例を挙げると、
（１）超音波、（２）振動、（３）レーザー、（４）熱板、（５）高周波  等が挙げられる。
【０００９】
（１）超音波とは、約数万Ｈｚの音波を溶着する部材に加えることで樹脂を溶かし、溶着する方法である。
単に溶着面の面（平坦面等）と面を上下方向に押し付けた状態で超音波を加えても面と面とでは樹脂は溶けないため、片方は面だが、もう片方の面は〔特許文献１〕第２図、第４図、第５図、第６図、第７図、〔特許文献２〕Ｆｉｇ．２ａ，Ｆｉｇ．３ａ，Ｆｉｇ．４ａ，Ｆｉｇ．４ｂ，Ｆｉｇ．４ｃ，Ｆｉｇ．５等に記載のように溶着面に三角形状の突起が設けられている。面と三角形状の突起の溶着面同士を押し付けた後に超音波を加えると、三角形状の突起の先端を起点として樹脂が溶けて、溶着面同士が溶着される。
【００１０】
（２）振動とは、約数百Ｈｚの振動を加えることで樹脂を溶かし溶着する方法である。
（３）レーザーとは、レーザー光線を溶着する箇所に当てることで樹脂を溶かし、溶着する方法である。
（上記３つは一般に樹脂と樹脂の溶着に使用されることが多い。）
（４）熱板とは、片方の金属もしくは高融点樹脂を予め高温にしておき、それを低融点樹脂に押し付けることで低融点樹脂を溶かし、溶着する手法である。
（本手法は片方が金属でも樹脂でも溶着可能）
（５）高周波とは、樹脂同士では無く、樹脂と金属の溶着において、金属に高周波を加えることで金属を加熱し、その高周波を加えて加熱された金属を樹脂に押し付けることで樹脂を溶かし、溶着する手法である。（樹脂と金属の溶着のみに使用）
他にも溶着方法は存在するが、主要な溶着方法としては以上である。
上記全ての溶着方法において共通する概念は、温度が上がるように樹脂にエネルギーを与えることである。つまり、上記５つの共通動作は、温度が上がるような樹脂へのエネルギー付与である。このような溶着法により、一旦溶着面の樹脂を溶かした後、自然冷却されることで溶けた樹脂が固まり溶着面同士が固着されるものである。
【００１１】
さて、〔特許文献１〕（特開昭５３−５４３０１号）第４図乃至第７図には羽根部２の根元の面に断面三角形の溶着突条４が一体に設けられ、後面シュラウド３に溶着溝５が設けられている。なお、この溶着突条４と溶着溝５は凸と凹の違いはあるものの、対応する（組み合わさる）形状となっており、組み合わされた後で溶着されるものである。このように〔特許文献１〕では、超音波溶着により溶着される羽根部２の根元の面に対向する後面シュラウド３側の面に溶着溝５を設けたため、溶着突条４から溶融した樹脂は溶着溝５に溜まる。よって〔特許文献１〕第２図（ｂ）のように溶融した樹脂が羽根部２の側端縁から、はみ出す恐れが無い。
【００１２】
このように、〔特許文献１〕の構造では溶着溝５の存在により、溶融した樹脂がはみ出す事を防止できるが、溶着時に羽根部２を溶着溝５に正確に組み合わせた後で溶着の作業を行う必要がある。この羽根部２と溶着溝５とを組み合わせる作業を全自動で行おうとすると画像解析装置や微細作業が可能なロボットアーム等が必要となり、非常に高価な設備となってしまう。逆に人力で作業を行う事は可能であるが、専任での作業者が必要であり、且つかなりの単調作業であり、かつ溶着溝５以外の面も平面であるため溶着自体は可能であるが、インペラの全長（高さ）が高くなってしまうため、ケーシング内面に当るか、その分流路が狭くなってしまう不都合があった。このような場合では、溶着できなければ製造不良とすぐ判明するが、溶着できてしまうために、取り付け後に判明するか、或いは厳重なる検査の必要性が生ずる。
【００１３】
また、〔特許文献２〕（ＵＳ特許第５５３８３９５号）にはＦｉｇ．２ａ，３ａ，４ａ，４ｂ，４ｃ，５に記載のように、羽根１１の先端面１４に三角形状の突起部を設け、カバー２と超音波溶着する構造が開示されている。〔特許文献２〕の三角形状の突起の形状を更に観察すると、三角形状の突起は羽根１１の先端面１４に対して、幅方向及び長さ方向の両方向とも全ての領域に亘って配置されている。つまり、先端面１４の全てに覆いかぶさっている。この形状にて溶着を行うと、〔特許文献２〕には〔特許文献１〕のような溝が設けられている訳では無いため、〔特許文献１〕の第２図（ｂ）のように溶融した樹脂がはみ出すことは避けられない。特に羽根中間部分のバリは前述のショットブラストでも除去しにくく、完成状態でも残ってしまう恐れがあった。このように樹脂がはみ出すと次のような問題がある。
【００１４】
インペラ内を流体が流れる訳であるが、流体が流れる場所である以上、インペラ内は流れが乱されないように滑らかな曲面が連続した形状となっている。そのようなインペラ内にバリという凸部が存在することで、その部分を起点として流れに乱れが生じる。回転数が低い時はそれほど大きな影響は及ぼさないが、回転数が高くなるに従い、バリ部分を起点としてキャビテーションが発生し易くなるため、高回転時の吐出性能の低下は大きいものとなってしまう。
【００１５】
更にこのバリが長時間使用されている間に脱落して冷却水回路内を循環する場合も考えられる。このバリは約１ｍｍ以下の小さいものであるため、冷却水回路内の他の部品の駆動部に噛み込んだりすると他の部品の動作に悪影響を及ぼす恐れがある。このような問題を回避するために、羽根先端面形状に対応した溝をフロントプレート側に設ければバリは発生しないが製造の難易度が上がり、インペラ価格が高価となる不都合もある。溝を設けなければ製造は容易になるものの前述のショットブラストでも除去できないバリが羽根中間部分に残ってしまい、性能や信頼性の点で改善の余地が残るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開昭５３−５４３０１号
【特許文献２】ＵＳ特許第５５３８３９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上のように、ウォーターポンプの高効率化として流路と並んで重要なインペラ（羽根車）の高効率化が開発・実施されている。更に、最近時、ユーザーの車両に対する低コスト化要望も益々高まっており、それを受けて本発明では低コストにて高効率化を達成する手法を提案するものであり、本発明が解決しようとする課題（技術的課題又は目的等）は、流路と並んで重要なインペラ（羽根車）製造法を改良し、製造が容易でありながらも完成時にバリが羽根中間部分にさえも残らず、バリ影響による高回転時の吐出性能の低下を回避でき、低コスト化要望を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、裁頭円錐状のフロントプレートと、複数放射方向に延びる硬質合成樹脂製の単位羽根板の上面を羽根先端面として形成し、且つ該羽根先端面上であって該羽根先端面の幅よりは小さい幅で上端が鋭角の先鋭突条を一体形成した羽根とを備え、前記先鋭突条の長手方向の中間部分の単位長さ体積を、長手方向の両端側の単位長さ体積よりも小さく形成しておき、前記羽根の上に前記フロントプレートを載置して前記先鋭突条端と前記フロントプレート下面とを接触させ、そして該フロントプレートと前記羽根との間に適宜な加圧力を加えつつ温度が上がるようなエネルギーを与え、前記先鋭突条を溶融して前記フロントプレートを前記羽根に溶着することを特徴とするインペラの製造法としたことにより、前記課題を解決した。
【００１９】
請求項２の発明を、請求項１において、前記先鋭突条の両端側は同等高さにしつつ、この中間部分は低くなるように形成してなることを特徴とするインペラの製造法としたことにより、前記課題を解決した。請求項３の発明を、請求項１において、前記先鋭突条の全長に亘って同等高さに形成すると共に、その両端は同等幅にしつつ、この中間部分は幅が狭くなるように形成してなることを特徴とするインペラの製造法としたことにより、前記課題を解決した。請求項４の発明を、請求項１において、前記先鋭突条の両端側は同等高さにしつつ、この中間部分は不存在領域又は櫛歯状部が存在するように形成してなることを特徴とするインペラの製造法としたことにより、前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の発明においては、第１に製造が容易でありながらも完成時にバリが羽根中間部分にさえも残らないように製造でき、第２にバリ影響による高回転時の吐出性能の低下を回避でき、第３に低コスト化を実現できる発明である。本発明では、ショットブラストでバリ除去しにくい羽根中間部分では溶着強度が外周部や内周部ほどは必要でない点に着目し、羽根中間部分の先鋭突条の単位長さ体積（突起量）を外周部や内周部よりも少なくすることで羽根中間部分にバリが残らないようにした。このようにすると、外周部や内周部のバリはショットブラストで除去できるため、完成品ではバリが残らないように成形できる。
【００２１】
本発明ではバリは完成品では全て除去されながらも、溶着強度が必要な外周部と内周部には一旦バリを発生させるくらいの大きい先鋭突条（突起）を設けることで溶着強度が確保できる。本発明ではバリが残らないため、乱流やキャビテーションが発生しにくくなり、特に高回転時の吐出性能が確保できる最大の利点がある。また、本発明のフロントプレートには羽根先端面と組み合わさる〔特許文献１〕のような形状の溝が不要になったため、フロントプレート位相（角度）の管理は必要なく、適宜な位相（角度）でフロントプレートをセットして溶着すれば製品が完成する。すなわち作業者の労力及び設備費は極小である。また、請求項２の発明では、前記先鋭突条の中間部分はバリ発生を極めて少なくできると共に、両端部は強固に溶着できる。請求項３の発明は、請求項２の発明と同等の効果を奏する。請求項４の発明も請求項１の発明と同等の効果を発揮しうる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（Ａ）はベースプレート付き羽根にフロントプレートを溶着せんとする平面図、（Ｂ）はベースプレート付き羽根にフロントプレートを溶着せんとする断面図であって、特にベースプレート付き羽根については（Ａ）のＸ１−Ｘ１矢視断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の（ア）部の拡大図、（Ｄ）は（Ａ）のＸ２−Ｘ２矢視断面図（円錐頂点を通る断面図）、（Ｅ）はベースプレート付き羽根にフロントプレートを溶着完了した断面図である。
【図２】（Ａ）は単位羽根板の拡大平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ１−Ｙ１矢視の単位羽根板の頂部箇所の正面図、（Ｃ）は（Ａ）の（イ）部の拡大斜視図である。
【図３】（Ａ）は別実施形態の単位羽根板の拡大平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ２−Ｙ２矢視の単位羽根板の頂部箇所の正面図、（Ｃ）は（Ａ）の（ウ）部の拡大斜視図である。
【図４】（Ａ）はさらに別実施形態の単位羽根板の拡大平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ３−Ｙ３矢視の単位羽根板の頂部箇所の正面図、（Ｃ）は（Ａ）の（エ）部の拡大斜視図。
【図５】（Ａ）はさらに別実施形態の単位羽根板の拡大平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ４−Ｙ４矢視の単位羽根板の頂部箇所の正面図、（Ｃ）は（Ａ）の（オ）部の拡大斜視図。
【図６】（Ａ）は図７のＺ−Ｚ矢視として羽根頂部の先鋭突条にフロントプレートを当接した状態の断面図、（Ｂ）は羽根頂部の先鋭突条にフロントプレートを当接して加圧しつつ溶着している初期・中期段階の本発明の断面図、（Ｃ）は羽根頂部の先鋭突条にフロントプレートを当接して加圧しつつ溶着している終了段階の本発明の断面図である。
【図７】フロントプレートの上から単位羽根板を見た一部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図１乃至７に基づいて説明する。１はフロントプレートであって、裁頭円錐状（ラッパ形状）の環状板である。断面的に見ると、垂直状の軸芯ｎに対して、上側が窄まる凸をなし、外周に行くほど高さが低くなり、中心に円形孔１ａの開いた円（輪）板である。厚みは約1乃至２ｍｍ内外で、材質は、硬質の合成樹脂材である。第１実施形態では、任意の円錐の頂部を切除した扁平ラッパ形状の環状板なるフロントプレート１である。つまり、第１実施形態では円錐形タイプとして説明する。該フロントプレート１の円錐面の内面１ｂ〔図１（Ｂ）において下側〕の仮想頂点箇所の円錐頂角（立体角ともいう）をφとする〔図１（Ｂ）参照〕。
【００２４】
２は羽根であって、該羽根の下側に円板なるベースプレート３が一体形成されている。このような部材をベースプレート３付き羽根２と称する。前記羽根２は、筒片状のボス部２２の外周に複数の単位羽根板２１，２１，・・の基部が一体形成されている。前記ボス部２２は、中心部に貫通孔が形成された金属製のボス部本体２２ａと、該ボス部本体２２ａに対して外周側の厚肉部２２ｂから構成されている。該厚肉部２２ｂは、前記単位羽根２１の根元と、前記ベースプレート３の中心部とが一体となるように形成されている。つまり、金属製のボス部本体２２ａを除く羽根２と前記ベースプレート３とは同一材質の硬質の合成樹脂材にて構成されている。前記ベースプレート３付き羽根２の軸芯ｍとして形成されている。
【００２５】
前記単位羽根板２１において、前記ベースプレート３の固着側の反対側は〔図１（Ｂ）において上側〕羽根先端面２１ａとして、前記フロントプレート１の形状に対応した形状であって、円錐面の一部となっている。詳述すると、前記羽根２を構成する複数の単位羽根板２１，２１，・・の羽根先端面２１ａ，２１ａ，・・は、前記フロントプレート１の内面１ｂ（下面）の円錐頂角φと同一の円錐頂角φとなるような円錐面の一部として構成されている。前記羽根先端面２１ａ，２１ａ，・・の上側には、先鋭突条４が略全体に設けられている。該先鋭突条４は、断面三角形状をなし、先端（上端）は鋭角状のエッジであって、下面が前記羽根先端面２１ａの幅方向の一部で、その幅の略中央に、前記単位羽根板２１と一体形成されている。なお、図１におけるＸ１−Ｘ１矢視断面は、前記単位羽根板２１の回転中心Ｏを通った線であり、該単位羽根板２１自体の断面はハッチング処理されるのが通常であるが、前記ベースプレート３などと区別するためにあえて断面処理をしていない。前記回転中心Ｏと前記円錐頂点とは前記軸芯ｍ上で一致している。
【００２６】
前記先鋭突条４の高さＨ（前記羽根先端面２１ａからの高さ）は一部において略均一である［図１（Ｄ）参照］。また、先鋭突条４を平面的に見た形状は、前記羽根先端面２１ａの全面を覆わない形状であるならば制限されない。つまり、前記羽根先端面２１ａの幅の１／４乃至３／４程度に設けられている。幅が狭いと溶着強度が確保できず幅が広すぎると本願の効果が発揮できない。好ましくは、前記羽根先端面２１ａの幅の１／２以下に設けられている。さらに好ましくは、前記先鋭突条４は、その幅の略中央位置に形成され、特に、前記単位羽根板２１を平面的に見た両端箇所には前記先鋭突条４がなだらかに消失するように形成されている［図２（Ａ）参照］。さらに、正面から見ても前記先鋭突条４の両端はなだらかに消失するように形成されている［図２（Ｂ）及び（Ｃ）参照］。
【００２７】
具体的には、前記先鋭突条４は、断面三角形状の突起として出っ張り高さが約０．３ｍｍ乃至０．８ｍｍ程度である。さらに、この樹脂が溶け出すときの三角形状の突起の形状であるが、先端部は鋭角のエッジになっていた方が樹脂が溶融する起点としての感度が高くなるため、先鋭突条４の先端部は鋭角のエッジの方が好ましい。ところで、該先鋭突条４を種々変形させたのが本発明の実施形態の形状である。該先鋭突条４の長手方向において中間部分の突起量を適宜減少させるような構成が発明の本質的な内容である。
【００２８】
つまり、前記先鋭突条４の中間部分の三角形状突起の量を減少させると言っても具体化の段階で多種多様な形状が存在する。上位概念的には単位長さ体積Ｖｓにて捉える。該単位長さ体積Ｖｓとは、この明細書において、前記先鋭突条４の長手方向における単位長さ当りの体積をいう。すると、本発明の骨子は、前記先鋭突条４の長手方向の両端側の単位長さ体積Ｖｓより、その長手方向の中間部分の単位長さ体積Ｖｓが小さく形成されている構成である。
【００２９】
この発明の実施形態としては、第１実施形態として高さＨを低くさせるタイプ［図２（Ａ）乃至（Ｃ）参照］、第２実施形態として幅Ｌを狭くさせるタイプ［図３（Ａ）乃至（Ｃ）参照］、第３実施形態として櫛歯タイプ［図４（Ａ）乃至（Ｃ）参照］、第４実施形態として除去タイプ［図５（Ａ）乃至（Ｃ）参照］、さらには、前記先鋭突条４の中間部分の三角形状突起量が長手方向の両端部分よりも減少させた構成であれば、実施形態に限定されない。
【００３０】
図２（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、第１実施形態として高さＨを減少させるタイプにおいては、単位羽根板２１の羽根先端面２１ａ上の先鋭突条４は、その長手方向の両端部分４ａ，４ａよりも、長手方向の中間低部分４ｂがその高さＨが低くなった形状となっている。全長に亘って幅Ｌは一定となっている。実際の溶着時には羽根先端面２１ａの先鋭突条４の先端に前記フロントプレート１を押し付けて超音波等の溶着手段を使って（温度が上がるようなエネルギーを与えて）溶着させる。先鋭突条４の先端にフロントプレート１を押し付けたときに、中間低部分４ｂの先鋭突条４の先端はフロントプレート１と接しない高さとする［図６（Ａ）参照］。また、図２乃至図５のそれぞれ（Ａ）図は、単位羽根板２１の回転中心Ｏを中心として、時計方向（矢印方向）に回転する平面図である。
【００３１】
これは溶着開始時に接しないという意味であり、溶着が進むにつれて最終的には先鋭突条４は全て溶融するため、途中から中間低部分４ｂの先鋭突条４もフロントプレート１に接するようになる。また、中間低部分４ｂでの先鋭突条４は、外周部又は内周部の両端部分４ａ，４ａよりも小さくなっており、溶着強度は低く、バリの発生はゼロ若しくは略ゼロに近しいものとなっている。図２（Ｂ）においては、外周部と内周部の両端部分４ａ，４ａの高さＨは同一であるが、本発明の別実施例として先鋭突条４の突起の高さを、
中間低部分４ｂ＜内周部（端部分４ａ）＜外周部（端部分４ａ）としても良い。また、図１及び図２の実施形態では、両端部分４ａ，４ａと中間低部分４ｂとが急激に高さ変化をしているが緩やかに変化するように形成しても良い。
【００３２】
図３（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、第２実施形態として幅Ｌを減少させるタイプにおいては、単位羽根板２１の羽根先端面２１ａ上の先鋭突条４は、高さＨは均一であって、その長手方向の両端部分４ａ，４ａの幅Ｌよりも中間部分が幅が狭くなった中間細部分４ｃとして形成されている。前記先鋭突条４の高さＨは均一のために、全長手方向の先鋭突条４が同時に溶融して図７に示すように、両端側の外周にバリの発生が一般にはある。このバリは両端側に膨らんだ点線部分である。このような両端部分４ａ，４ａ箇所は、ショットブラストにてバリ取りが容易である。
【００３３】
また、図４（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、第３実施形態として櫛歯タイプにおいては、単位羽根板２１の羽根先端面２１ａ上の先鋭突条４は、その長手方向の両端部分４ａ，４ａの所定の高さＨとして形成され、長手方向の中間箇所では、飛び飛び状に突起片が複数設けられて櫛歯状部４ｄとし且つ両端部分４ａ，４ａの所定の高さＨと同一にして構成されている。これによって、長手方向の中間部分の単位長さ体積Ｖｓが小さく形成されている。さらに、図５（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、第４実施形態として除去タイプは、長手方向の両端部分４ａ，４ａの所定の高さＨとして形成され、長手方向の中間部分では、突起不存在領域４ｅが設けられている。この不存在領域４ｅでは、フロントプレート１との溶着強度はほぼゼロとなり、バリは生じない。この場合は、両端部分４ａ，４ａでの溶着強度によって固着されている。
【００３４】
羽根２に対してフロントプレート１の溶着法を説明する。図６（Ａ）では、ベースプレート３付き羽根２（単位羽根板２１）上にフロントプレート１を上から載せ、前記フロントプレート１の下面と羽根先端面２１ａ，２１ａ，・・の先鋭突条４，４，・・とを接触させて加圧させつつ超音波等にて温度が上がるようなエネルギーを与える。すると、図６（Ｂ）に示すように、羽根先端面２１ａ，２１ａ，・・の先鋭突条４，４，・・の先端部のエッジが溶融し始める。該エッジはあくまで溶融の起点であり、一旦溶け出すと先鋭突条４，４，・・は加圧させつつ前記エネルギーを与え続けるに従い、さらに溶け続けて行く。前記フロントプレート１の下面が羽根先端面２１ａに当たると共に［図６（Ｃ）参照］、溶融した樹脂が多い場合には、単位羽根板２１の側に流れ出す。そして、三角形状の先鋭突条４，４，・・も完全に溶けると［図６（Ｃ）参照］、樹脂はそれ以上殆ど溶けなくなって、同時に羽根２に対してフロントプレート１が溶着される。なお、本願は、先鋭突状４に着目した溶着強度とバリに関する発明であり、温度が上がるようなエネルギーを与える手段であれば開示した５つの溶着方法には制限されない。
【００３５】
別の観点としてインペラの動作について説明する。前記フロントプレート１が溶着されたインペラではフロントプレート１の中心部に円形孔１ａが設けられて吸入孔として構成され、該吸入孔から吸込まれた流体はフロントプレート１とベースプレート３に挟まれた領域を羽根２によって回転方向に押されながら遠心方向外側に移動していく。該羽根２の最外周ではフロントプレート１とベースプレート３も同径の最外周となっており、その吐出開口部から流体はインペラの遠心方向外側に放出される。インペラは１つの物体であり、インペラの内周側と外周側で回転数は同一である。その内周側と外周側では直径が異なるため、径に比例して周速度も比例する。周速度に比例して羽根２が受ける流体からの力も上昇する。このため、インペラの外周側には最も大きい力が加わる。
【００３６】
ところで、簡単な例え話をするが、所定長さの物Ａ，Ｂが貼着されていたとして、これを相互を引き剥がそうとするときには、一般に端から引き剥がすものであり、中間部分から引き剥がすことは極めて困難である。本発明のように、溶着されたインペラとフロントプレート１についても同様であり、溶着が剥がれてフロントプレート１が脱落するような事象を検討したとしても、もしフロントプレート１が脱落するとき、端（外周端又は内周端）から剥がれていくものであり、羽根中間部分から剥がれ出す可能性は非常に低いものである。
【００３７】
このように、フロントプレート１の溶着で最も強度が必要とされるのは外周端である。該外周端は加わる力が１番大きく、かつ剥がれ易い。次に、溶着強度が必要とされるのは内周端である。該内周端は加わる力は小さいが、剥がれ易い。溶着強度がそれほど必要とされないのは羽根中間部分である。端が剥がれ出さない限り、羽根中間部分からは剥がれないからである。
【００３８】
前述したように、ショットブラストにより、バリが１番除去しにくいのも羽根中間部分である。溶着について検討してみると、溶着強度は羽根先端面の先鋭突条４が非常に小さい又は全く無いとほとんどゼロになり、先鋭突条４が大きくなるに従って溶着強度も大きくなっていく。逆に、バリは前記羽根先端面２１ａ上に先鋭突条４の存在が全く無いと発生せず、ある程度の突起の大きさまでは溶融した樹脂は羽根先端面２１ａからはみ出さないためバリにならず、ある程度以上大きいと溶融した樹脂がはみ出してバリになる。つまり、ある程度の先鋭突条４の大きさまではバリは無く、更に突起が大きくなるに従ってバリも大きくなっていくものである。
【００３９】
以上の特性から考えて、羽根２の外周部は最も溶着強度を必要とする部分であると同時に、ショットブラストによりバリが除去できる部分である。そのため、羽根先端面２１ａの先鋭突条４を大きくする。また、羽根２の内周部は外周部ほどではないが、溶着強度を必要とする部分であると共に、ショットブラストによりバリが除去できる部分である。そのため、羽根先端面２１ａ上の先鋭突条４についても大きくする。羽根２の中間部分はそれほど溶着強度を必要としないと共に、ショットブラストによってバリが除去しにくい部分であるため、内外周部より羽根先端面２１ａ上の先鋭突条４は小さくするものであり、そのバリエーションは前述した通りである。
【００４０】
以上のような構成であるが、〔特許文献１〕の技術内容とは異なり、本願の効果として溶着強度を確保しつつ、完成品ではバリは全て除去されるため、羽根と組み合わさる場所には溝は設けられていない。フロントプレート１の断面形状、単位羽根板２１の図１（Ａ）のＸ２―Ｘ２の断面形状としては、直線的に低くなっていく円錐形タイプが一般的である。さらに、前記フロントプレート１と羽根２（インペラ本体）とは、材質的には同材質の樹脂である。また、（４）熱板、（５）高周波等の溶着方法を使用すれば、アルミ等の金属でも成立する。該アルミ等の金属を使用すると、樹脂と同じ強度を薄い板厚で達成できるため、板厚を薄くできる分だけ羽根２（流路）を拡大できる。
【００４１】
前記フロントプレート１及び羽根先端面２１ａ形状は、円錐面の一部とした内容である。本発明の第１実施形態では、母線が直線となっている円錐を応用している。本明細書において、この円錐の表面部を「円錐面」という。さらに、母線を弧状（曲線）とした円錐を「弧状円錐」といい、該弧状円錐の表面部を「弧状円錐面」という。さらに、円錐と弧状円錐との上位概念を「円錐状」といい、円錐面と弧状円錐面との上位概念を「円錐状面」という。前記フロントプレート１及び羽根先端面２１ａ形状として、前記弧状円錐を応用したのが、断面円弧の中間が内側に凹む形状の弧状円錐タイプと、断面円弧の中間が外側に膨らむタイプとがある。何れの実施形態であっても、羽根先端面２１ａ及びそれに対応するフロントプレート１の円錐頂角φが同一であれば、微振動にて溶着する構成にすれば、「調芯作用」によって中心位置を一致させて高精度なインペラを製造できる。
【符号の説明】
【００４２】
１…フロントプレート、１ｂ…内面、２…羽根、２１…単位羽根板、
２１ａ…羽根先端面、３…ベースプレート、４…先鋭突条、４ａ…端部分、
４ｂ…中間低部分、４ｃ…中間細部分、４ｄ…櫛歯状部、４ｅ…不存在領域、
Ｖｓ…単位長さ体積。
【図１】
2010236493.tif 000003
【図２】
2010236493.tif 000004
【図３】
2010236493.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010236493.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年1月19日(2010.1.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
（２）振動とは、約数百Ｈｚの振動を加えることで樹脂を溶かし溶着する方法である。
（３）レーザーとは、レーザー光線を溶着する箇所に当てることで樹脂を溶かし、溶着する方法である。
（４）熱板とは、両方の樹脂を予め高温にしておき、それを互いに押し付けることで樹脂表面を溶かし、溶着する手法である。
（５）高周波とは、針金状の金属に高周波を加えることで金属を加熱し、その高周波を加えて加熱された金属の周りの樹脂を溶かし、溶着する手法である。
他にも溶着方法は存在するが、主要な溶着方法としては以上である。
上記全ての溶着方法において共通する概念は、温度が上がるように樹脂へエネルギーを与えることである。つまり、上記５つの共通動作は、温度が上がるような樹脂へのエネルギー付与である。このような溶着法により、一旦溶着面の樹脂を溶かした後、自然冷却されることで溶けた樹脂が固まり溶着面同士が固着されるものである。