(57)【要約】【課題】  安価でしかも強靱なブレードを形成することができる羽根車及びその製造方法を提供する。【解決手段】  羽根車１は、所定の板厚を有する円板状の金属板２の一方面を切削工具３によって掘り起こすことにより、板状の複数のブレード２ａを略放射状に金属板２と一体に起立形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の板厚を有する円板状の金属板の一方面を切削工具によって掘り起こすことにより、板状の複数のブレードを略放射状に前記金属板と一体に起立形成された羽根車。
【請求項２】
複数のブレードは所定の角度間隔で形成されるとともに、各ブレードは回転中心から離間した内側から金属板の外周縁側まで湾曲状に形成され、前記ブレードの高さが回転中心側から外周に至るに従って低く形成された請求項１に記載の羽根車。
【請求項３】
切削加工が可能なアルミニウムまたはアルミニウム合金等の所定の板厚を有する円板状の金属板と、
先端側に刃部が形成された切削工具と、
先記金属板の中心から放射線方向に対して所定角度傾斜させた掘り起こし方向に、前記切削工具を前記金属板の外周縁から掘り起こして板状のブレードを一体に起立形成するブレード形成工程とを有する羽根車の製造方法。
【請求項４】
前記金属板を堀り起こしてブレードを起立形成する切削工具の刃部が、湾曲状に形成された請求項３に記載の羽根車の製造方法。
【請求項５】
前記金属板を堀り起こしてブレードを起立形成することにより形成された掘り起こし痕と、隣接する前記ブレードが重複しないように形成される請求項３及び４に記載の羽根車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、遠心ポンプ、渦巻きポンプ、或いは、送風機等に用いられる羽根車及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  一般に、遠心ポンプ、渦巻きポンプ、或いは、送風機等には、液体や気体を送るための羽根車が用いられている。送風機に使用されている羽根車は、特開平１０−２１０７２７号公報（特許文献１）或いは、特開平５−１１３１９７号公報（特許文献２）に開示されているように、金属板の所定個所を切り起こして複数個の羽根により羽根車を形成している。【０００３】  このような羽根車は、簡易的な冷却に限られ、羽根は切り起こされた金属板に穴が形成されるので、効率が低下することから、強力な送風を必要とする場合には適さない。このため、特開平１１−３０１９５号公報（特許文献３）に開示されているような羽根車が提案されている。この羽根車は、前面プレートとブレード（羽根）とをマグネシウム合金により射出成型法により一体に形成し、かつ後面プレートをアルミニウム合金により形成することにより、従来のような羽根を固定するための加締用突起を排除することで、加締用突起による空気抵抗，騒音等を低減させるとともに重量を低減させ、高速回転させることができるとしている。【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２１０７２７号公報
【特許文献２】特開平５−１１３１９７号公報
【特許文献３】特開平１１−３０１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  特許文献３に開示された羽根車は、一体に形成することにより強靱になるメリットはあるが、一体化するための方法として例示されているような射出成型法では、ブレード（羽根）が厚くなり、期待するように軽量化できない。また、高価なマグネシウム合金を使用しているため、必然的にコストが高くなる問題があった。【０００６】  そこで、本発明の課題は、安価でしかも強靱なブレードを形成することができる羽根車及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記の課題を解決するために、本発明にかかる羽根車は、所定の板厚を有する円板状の金属板の一方面を切削工具によって掘り起こすことにより、板状の複数のブレードを略放射状に前記金属板と一体に起立形成されている。【０００８】  また、複数のブレードは所定の角度間隔で形成されるとともに、各ブレードは回転中心から離間した内側から金属板の外周縁側まで湾曲状に形成され、前記ブレードの高さが回転中心側から外周に至るに従って低く形成される。【０００９】  本発明にかかる羽根車の製造方法は、切削加工が可能なアルミニウムまたはアルミニウム合金等の所定の板厚を有する円板状の金属板と、先端側に刃部が形成された切削工具と、先記金属板の中心から放射線方向に対して所定角度傾斜させた掘り起こし方向に、前記切削工具を前記金属板の外周縁から掘り起こして板状のブレードを一体に起立形成するブレード形成工程とによって製造する。【００１０】  また、前記金属板を堀り起こしてブレードを起立形成する切削工具の刃部は、湾曲状に形成されている。【００１１】  さらに、前記金属板を堀り起こしてブレードを起立形成することにより形成された掘り起こし痕と、隣接する前記ブレードが重複しないように形成することが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】  本発明にかかる羽根車によれば、板状の複数のブレードが金属板と一体に起立形成されているので、金属板とブレードが一体化されるので、強靱な羽根車を得ることができる。また、金属板の一方面を掘り起こすことによりブレードを形成しているので、コストを低減することができ、安価な羽根車を提供することが可能となる。さらに、ブレードの板厚を薄くすることができることから、軽量な羽根車を得ることができる。【００１３】  また、一般的に、羽根車を回転したとき、遠心力の作用に起因して回転中心側が外周よりも小さくなるが、各ブレードが湾曲状に形成し、このブレードの高さを回転中心側から外周に至るに従って低く形成することにより、回転中心側の流体に作用する面積が大きいので、流体に対して回転中心側から外周側までほぼ均一に作用させることから、羽根車の効率を高めることが可能となる。【００１４】  一方、本発明にかかる羽根車の製造方法によれば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の円板状の金属板の外周縁から、刃部が形成された切削工具により掘り起こして板状のブレードを一体に起立形成する工程によって、簡易に羽根車のブレードを形成することができる。このブレードは、切削工具による掘り起こし状態を調整することにより、任意の板厚にすることが可能であり、また、ブレードの板厚を薄く設定することにより、軽量な羽根車を製造することが可能となる。さらに、ブレードを起立形成するとき、金属板が掘り起こされることにより板厚が薄くなることから、羽根車をさらに軽量化することができる。【００１５】  金属板を堀り起こしてブレードを起立形成するときに使用する切削工具の刃部を、湾曲状に形成することにより、各ブレードを容易に湾曲状に形成することが可能となる。【００１６】  金属板を堀り起こしてブレードを起立形成するときに形成された掘り起こし痕と、隣接するブレードが重複しないように形成することにより、複数のブレードを同形状に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかる羽根車を示す平面図である。
【図２】図１に示す羽根車のＡ−Ａ断面図である。
【図３】複数のブレードを掘り起こす状態を示す平面図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、ブレード形成工程を示す説明図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）は、切削工具を示す斜視図である。
【図６】本発明にかかる羽根車の他の実施例を示す平面図である。
【図７】羽根車を使用したポンプを示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  本発明の羽根車は、所定の板厚を有する円板状の金属板の一方面を切削工具によって掘り起こすことにより、板状の複数のブレードを略放射状に前記金属板と一体に起立形成されている。複数のブレードは所定の角度間隔で形成されるとともに、各ブレードは回転中心から離間した内側から金属板の外周縁側まで湾曲状に形成され、前記ブレードの高さが回転中心側から外周に至るに従って低く形成される。【００１９】  次に、図面を参照して、本発明にかかる羽根車について詳細に説明する。図１は、本発明による羽根車を示している。羽根車１は、所定の板厚を有するアルミニウムやアルミニウム合金からなる円板状の金属板２が使用される。このようにアルミニウムを使用するのは、羽根車１を軽量にするためであり、用途により剛性が必要な場合は、鉄、ステンレス等の切削可能な金属板を使用しても良い。【００２０】  円板状の金属板２の一方面には、１０枚のブレード２ａが、同じ角度間隔で、金属板２と一体に起立成形されている。各ブレード２ａは、図１に示すように、回転中心Ｏから離間した内側から金属板２の外周縁側まで湾曲状に形成され、その板面は、回転中心Ｏから略放射状としている。また、各ブレード２ａの高さは、図２に示すように、回転中心Ｏ側から外周に至るに従って低くなるように形成されている。これらの各ブレード２ａは、後述する製造方法によって、金属板２の一方面を切削工具により掘り起こすことにより起立形成されることから、各ブレード２ａの板厚は、任意に設定することが可能であり、概ね０．０５ｍｍ乃至２．０ｍｍ程度が好ましい。なお、ブレード２ａの枚数は、羽根車１の用途によって適宜に設定可能である。【００２１】  また、金属板２の中央部には、図２に示すＡ−Ａ断面図のように、円筒状の軸部２ｂが一体に突出している。この軸部２ｂには、後述するポンプに使用する際に回転軸の一端を挿入して固定される。このため、図１及び図２に示す羽根車１においては、複数のブレード２ａが軸部２ｂの外周から離間した内側から金属板２の外周縁側まで形成されている。【００２２】  次に、図３及び図４参照しながら、羽根車１の製造方法について説明する。金属板２は円板状に形成され、羽根車１を形成するために必要な板厚を有している。金属板２の直径は、例えば数十ｍｍ乃至百数十ｍｍであり、板厚は、例えば０．５ｍｍ乃至数ｍｍ程度が適当であり、用途及び必要な強度によって適宜に選択される。また、材質は、前述したように、軽量なアルミニウムやアルミニウム合金が好ましく、場合によっては、ステンレス等の金属素材が用いられる。そして、所定の装置に位置決め固定した後、金属板２を切削工具３によりブレード２ａが起立形成される。【００２３】  切削工具３は、図５に示すように、底面側の先端に刃部３ａが形成されていて、刃部３ａは、湾曲状のブレード２ａを形成するために、湾曲状に形成されている。図３に示すブレード２ａを形成する場合には、図５（Ａ）に示すように、刃部３ａが凸状に形成されている。このように構成された切削工具３は、図４に示すように、金属板２の一方面と平行な状態で図示しない駆動装置に取り付けられている。【００２４】  まず、図４（Ａ）に示すように、切削工具���を金属板２の一方面の外周縁に所定の削り代ｄをもって当接させた後、切削工具３を上記駆動装置により金属板２の一方面と平行に移動させる。このとき、切削工具３の移動方向は、図４に示すように、金属板２の放射線に対して所定の角度θだけ傾斜させるように設定されている。この方向で切削工具３を移動すると、図４（Ｂ）に示すように、切削工具３の先端の刃部３ａによって金属板２が掘り起こされて、肉薄なブレード２ａの先端部分が起立する。切削工具３をさらに移動すると、図４（Ｃ）に示すように、金属板２が掘り起こされ、ブレード２ａが所定の高さまで伸長する。そして、切削工具３を金属板２から後退させることにより、図４（Ｄ）に示すような、１枚目のブレード２ａが起立形成される。【００２５】  このように起立形成されたブレード２ａは、図２に示すように、回転中心Ｏ側から外周に至るに従って低くなる。これは、図３に示すように、回転中心Ｏ側よりも外周側の掘り起こし代が短いためであり、ブレード２ａの高さは、掘り起こし代の長さにほぼ比例している。一方、ブレード２ａを起立形成した金属板２の一方面には、図４（Ｄ）に示すように金属板２の外周縁から内側に至るまで掘り起こし痕２ｃが形成される。【００２６】  このように、ブレード２ａを起立形成した後に、次のブレード２ａを形成するとき、金属板２を回転させて位置決めされる。因みに、図１に示すような１０枚のブレード２ａを形成する場合は、金属板２を３６度回転する。その後、前述したように、図４（Ａ）から（Ｄ）に示すブレード形成工程を行うことにより、２枚目のブレード２ａが形成される。このとき、１枚目のブレード２ａが起立形成されることによって形成された掘り起こし痕２ｃと、隣接する次のブレード２ａが重複しないように形成される。仮に重複させた場合には、掘り起こし痕２ｃに金属板２の肉が存在しないため、重複部分のブレード２ａの高さが所定の高さよりも小さくなる。【００２７】  以後、金属板２を３６度回転した後、前述したブレード形成工程を順次繰り返し、金属板２の一方面に図３に示すような１０枚のブレード２ａを起立形成することにより、羽根車１が製造される。【００２８】  なお、図４に示すブレード形成工程においては、切削工具３を金属板２の一方面と平行に移動させてブレード２ａを起立形成したが、切削工具３の後端側が高くなるように所定の角度で傾斜させ、金属板２を外周縁から内側に至るまで徐々に深くなるように掘り起こしてブレード２ａが所定の高さまで起立形成するようにしても良い。【００２９】  図６は、本発明にかかる羽根車の他の実施例を示している。この実施例は、前述した図１に示す羽根車１と実質的には同じであるが、相違する点は、ブレード２ａの湾曲形状を異ならせていることである。すなわち、前述した図４（Ａ）から（Ｄ）に示したブレード形成工程において、切削工具３の刃部３ａが、図５（Ｂ）に示すように凹状に形成されていて、この切削工具３使用することにより、前述した実施例の羽根車１とは逆向きに湾曲させたブレード２ａを形成している。なお、この他の実施例においても、各ブレード２ａが回転中心Ｏから離間した内側から金属板２の外周縁側まで湾曲状に形成され、その板面が回転中心���から略放射状であり、各ブレード２ａの高さが、回転中心Ｏ側から外周に至るに従って低くなるように形成されていることは、前述した図１に示す羽根車１と同様であり、その詳細な説明は省略する。【００３０】  図７は、本発明にかかる羽根車をポンプに使用した例を示している。ポンプ１０は、一例として渦巻きポンプであり、ポンプ本体１１には、羽根車１が回転自在に配設されている。羽根車１は、中央の軸部２ｂ内に回転軸１２の一端が挿入され、先端部をビス１３等により固定されている。回転軸１２はポンプ本体１１に設けたメカニカルシール１４によって回転自在に支持され、回転軸１２の他端側には、図示しないモータ等の回転駆動源が連結されている。ポンプ本体１１の羽根車１の前方に対向する前面には、吸水口１５が設けられ、羽根車１の外周に対応する側面側には、吐出口１６が設けられている。【００３１】  そして、回転駆動源により羽根車１を回転すると、遠心力により液体は羽根車１の外側に向かい、ポンプ本体１１内の周面に押し出されて渦巻き状態の圧力エネルギーが生じて吐出口１６から所定の圧力で吐出される。羽根車１の各ブレード２ａは略放射状に形成されているので、内側が外周側よりも周速が小さいことから遠心力が小さい。このため、吸水口１５から流入した液体は遠心力の作用が小さい。ところが、本発明の羽根車１は、各ブレード２ａの高さを、外周よりも回転中心側が高くなるように形成されているので、流入した液体を大きな面積で外周方向に移動させるため、ポンプとしての効率を高めることが可能となる。【００３２】  上述した図７は、渦巻きポンプに本発明による羽根車１を使用した例を示したが、この羽根車１は、渦巻きポンプに限らず、液体用の遠心ポンプ、或いは、気体用の送風機のファンにも適用可能である。【００３３】  以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。上述した実施例においては、金属板を円形に形成したが、必ずしも完全な真円でなくとも、ブレードの数に応じた多角形様の円板であっても良い。また、羽根車の中央部に軸部を突出形成したが、中央部分を平坦に形成しても良く、用途に応じて適宜の形状に変えても良い。
【符号の説明】
【００３４】１    羽根車
２    金属板
２ａ  ブレード
３    切削工具
３ａ  刃部
Ｏ    回転中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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