(57)【要約】【課題】インペラの直径を大きくすることなく、インペラの製造コストを上昇させずに、ハウジングへの装着時の締代を大きくすることにより羽根部が発生する反力を大きくして、羽根部がハウジングの内周壁から離れることを防止し、吐出性能を増強することができる。【解決手段】円筒形状のポンプハウジング内部の変身した位置に回転軸3を介して回転可能に保持される円筒状のブッシュ13と、前記ブッシュ13の外周面に固定された放射状に延出して前記ポンプハウジングの内部を複数の区画14に分割する複数の羽根部11とを備えたポンプ用インペラ1であり、前記複数の羽根部11の各々の羽根部11は、ゴム状弾性材料からなると共に、前記ブッシュ13の回転軸3からの放射方向に対して、前記ブッシュ13の回転方向側に傾斜して形成されていること。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状のポンプハウジング内部の偏心した位置に回転軸を介して回転可能に保持される円筒状のブッシュと、前記ブッシュの外周面に固定された放射状に延出して前記ポンプハウジングの内部を複数の区画に分割する複数の羽根部とを備えたポンプ用インペラであり、
前記複数の羽根部の各々の羽根部は、ゴム状弾性材料からなると共に、前記ブッシュの回転軸からの放射方向に対して、前記ブッシュの回転方向側に傾斜して形成されていることを特徴とするポンプ用インペラ。
【請求項２】
前記複数の羽根部の各々の羽根部は、前記ブッシュの外周面に固定される側に位置する基端側から、前記ポンプハウジングの内周面に摺接する先端側まで延出しており、
且つ前記羽根部の前記基端側が、前記ブッシュの回転軸からの放射方向に対して、前記ブッシュの回転方向側に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１記載のポンプ用インペラ。
【請求項３】
前記羽根部の前記基端側から前記先端側に渡って、前記ブッシュの回転軸からの放射方向に対して、前記ブッシュの回転方向側に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項２記載のポンプ用インペラ。
【請求項４】
前記複数の羽根部の各々の羽根部は、前記ブッシュの外周面に固定される側に位置する基端側と、前記ポンプハウジングの内周面に摺接する先端側とを有し、
前記羽根部の先端側が押圧されて反回転方向に湾曲されても、前記基端側が回転方向に傾斜した状態を維持するように形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポンプ用インペラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船外機エンジンの冷却水ポンプ、ビルジポンプ等に用いられるポンプ用インペラに関し、特に、羽根部がポンプハウジングの内周壁から離れることを防止し、吐出性能を増強することができるポンプ用インペラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船外機エンジンの冷却水ポンプ、ピルジポンプ等に用いられるポンプ用インペラとしては、図４に示す構造のものが知られている（特許文献１、２）。
【０００３】
図４において、１００は、ポンプハウジング２００の内部に回転可能に保持されたポンプ用インペラである。インペラ１００は、ポンプハウジング２００内の偏心した位置に配置された回転軸３００に取付けられている。インペラ１００は、ゴム状弾性材からなる複数の羽根部１１０を備え、ポンプハウジング２００の内周面２１０に弾性接触している。
【０００４】
このようなポンプ用インペラ１００は、複数の羽根部１１０により、ポンプハウジング２００の内部を複数の区画１２０に分割している。ポンプ用インペラ１００が回転軸３００を介して回転されると、各羽根部１１０は、ポンプ用インペラ１００の回転方向（矢印Ｒ）の反対方向に湾曲される。隣接する２つの羽根部１１０、１１０間の区画１２０は、ポンプ用インペラ１００が回転されると、回転軸３００がポンプハウジング２００の内周壁２１０に近い側では容積が縮小され、回転軸３００がポンプハウジング２００の内周壁２１０から遠い側では容積が拡大される。
【０００５】
区画１２０の容積が拡大されていくとき（矢印Ｒ１の方向）には、この区画１２０には、ポンプハウジング２００に設けられた図示しない吸入口を介して、外部から水が吸入される。そして、区画１２０の容積が縮小されてゆくとき（矢印Ｒ２の方向）には、この区画１２０からは、ポンプハウジング２００に設けられた図示しない吐出口を介して、水が外部に吐出される。
【０００６】
特許文献１に記載されたポンプ用インペラ１００では、各羽根部１１０は、放射方向に対してインペラ１００の回転方向の反対方向に傾斜されて形成されている。
各羽根部１１０は、このような傾斜により、ポンプ用インペラ１００の回転により湾曲されたときの自然状態からの変異量（締代）が少なくなり、変異による材料の疲労が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭６３−０１０２８１号公報
【特許文献２】特開２０１５−０７４９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前述のようなポンプ用インペラにおいては、近年、吐出性能の増強が望まれている。吐出性能を増強するには、羽根部１１０が発生する反力を大きくし、ポンプハウジング２００の内周壁２１０に対する押圧力を大きくして、回転時に発生する水圧によって羽根部１１０が内周壁２１０から離れないようにする必要がある。
【０００９】
従来のポンプ用インペラ１００において羽根部１１０が発生する反力を大きくする手段としては、羽根部１１０のゴム硬度を高くすること、羽根部１１０の厚さを厚くすること、又は、羽根部１１０の長さを長くすることが挙げられる。
【００１０】
羽根部１１０のゴム硬度は、伸び特性及び疲労性を良好に保つために、ショアＡ硬度Hs（ＪＩＳ  Ｋ６２５３）が最大で７０となっており、これ以上に高くすることは好ましくない。したがって、羽根部１１０が発生する反力を大きくするために、羽根部１１０のゴム硬度を高くすることはできない。
【００１１】
羽根部１１０の厚さを厚くすると、２つの羽根部１１０，１１０間の区画１２０が狭くなってしまうので、吸入量及び吐出量が低下してしまう。したがって、羽根部１１０が発生する反力を大きくするために、羽根部１１０の厚さを厚くすることはできない。
【００１２】
羽根部１１０の長さを長くすると、ポンプ用インペラ１００の直径が大きくなり、１つのゴム型によって製造できる個数が少なくなるので、製造コストを上昇させる要因となる。したがって、羽根部１１０が発生する反力を大きくするために、羽根部１１０の長さを長くすることはできない。
【００１３】
そこで本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その課題は、インペラの直径を大きくすることなく、インペラの製造コストを上昇させずに、ハウジングへの装着時の実効的な締代を大きくすることにより羽根部が発生する反力を大きくして、羽根部がハウジングの内周壁から離れることを防止し、吐出性能を増強することができるポンプ用インペラを提供することにある。
【００１４】
本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１６】
（請求項１）
円筒形状のポンプハウジング内部の偏心した位置に回転軸を介して回転可能に保持される円筒状のブッシュと、前記ブッシュの外周面に固定された放射状に延出して前記ポンプハウジングの内部を複数の区画に分割する複数の羽根部とを備えたポンプ用インペラであり、
前記複数の羽根部の各々の羽根部は、ゴム状弾性材料からなると共に、前記ブッシュの回転軸からの放射方向に対して、前記ブッシュの回転方向側に傾斜して形成されていることを特徴とするポンプ用インペラ。
（請求項２）
前記複数の羽根部の各々の羽根部は、前記ブッシュの外周面に固定される側に位置する基端側から、前記ポンプハウジングの内周面に摺接する先端側まで延出しており、
且つ前記羽根部の前記基端側が、前記ブッシュの回転軸からの放射方向に対して、前記ブッシュの回転方向側に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１記載のポンプ用インペラ。
（請求項３）
前記羽根部の前記基端側から前記先端側に渡って、前記ブッシュの回転軸からの放射方向に対して、前記ブッシュの回転方向側に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項２記載のポンプ用インペラ。
（請求項４）
前記複数の羽根部の各々の羽根部は、前記ブッシュの外周面に固定される側に位置する基端側と、前記ポンプハウジングの内周面に摺接する先端側とを有し、
前記羽根部の先端側が押圧されて反回転方向に湾曲されても、前記基端側が回転方向に傾斜した状態を維持するように形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポンプ用インペラ。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、インペラの直径を大きくすることなく、インペラの製造コストを上昇させずに、ハウジングへの装着時の実効的な締代を大きくすることにより羽根部が発生する反力を大きくして、羽根部がハウジングの内周壁から離れることを防止し、吐出性能を増強することができるポンプ用インペラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のポンプ用インペラの実施形態を示す概略横断面図
【図２】本発明に係る羽根部の傾斜構成を説明する概略図
【図３】図２に示すポンプ用インペラの要部拡大図
【図４】従来のポンプ用インペラを示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
本発明のポンプ用インペラは、船外機エンジンの冷却水ポンプ、ピルジポンプ等に用いられる。
【００２１】
図１は、本発明のポンプ用インペラの実施形態を示す概略横断面図、図２は、本発明に係る羽根部の傾斜構成を説明する概略図、図３は、図２に示すポンプ用インペラの要部拡大図である。
【００２２】
図１において、１は、ポンプ用インペラであり、該ポンプ用インペラ１は、ポンプハウジング２の内部に回転可能に保持されている。
ポンプハウジング２は、金属材料等により、上下端が閉塞された円筒形状に形成されており、たとえば下面側に図示しない吸入口を有し、上面側に図示しない吐出口を有している。ポンプハウジング２の材質は、腐食性の強い水に接触する場合には、耐食性に優れる材質を選択することが好ましい。
【００２３】
ポンプ用インペラ１は、図１〜図３に示すように、円筒状のブッシュ１３、及び、ブッシュ１３の外周面に放射状に形成された複数の羽根部１１を有している。この実施形態においては、ポンプ用インペラ１は、６枚の羽根部１１を有している。
【００２４】
各羽根部１１は、図２及び図３に示すように、ハウジングに装着される前の自然状態においては、ポンプ用インペラ１の回転方向（矢印Ｒで示す方向）に傾斜されている。傾斜させる手段は、格別限定されないが、本実施の形態では成形手法によって傾斜させている。傾斜構成の詳細に関しては、後述する。
【００２５】
図１に示す形態では、インペラ１が回転され、ポンプハウジング２の内周面２１に摺接していることにより、インペラ１の回転方向Ｒの反対方向に湾曲されている。インペラ１は、例えば、毎分６０００回転程度の回転速度にて回転される。
【００２６】
ブッシュ１３は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の樹脂材料により形成されている。ブッシュ１３の材料は、格別限定されるわけではないが、たとえば強度に優れるポリアミド樹脂を選択使用できる。
【００２７】
各羽根部１１は、クロロプレンゴム（ＣＲ）やニトリルゴム（ＮＢＲ）等のゴム状弾性材料から形成され、ブッシュ１３の外周面に接着されている。接着手法は格別限定されないが、ブッシュ１３に接着剤を塗布した上で、羽根部１１をブッシュ１３に焼き付けて成形したり、あるいは羽根部１１を成形した後、接着剤によってブッシュ１３に接着することができる。
【００２８】
各羽根部１１のゴム硬度は、伸び特性及び疲労性を良好に保つために、ショアＡ硬度Ｈｓ（ＪＩＳ  Ｋ６２５３）が４５〜７５の範囲のものを用いることができる。後述する本発明の羽根部１１を回転方向に傾斜させることによって、ゴム硬度は、疲労性の良い、低い硬度のものを選定することができる。しかし、ゴム硬度が４５未満のものはゴム反力が低すぎるため、使用することはない。
【００２９】
ブッシュ１３は、ポンプハウジング２内の偏心した位置に配置された回転軸３に取付けられ、この回転軸３により回転可能に保持されている。
【００３０】
ブッシュ１３は、中心軸に沿った軸孔１３ａを有しており、この軸孔１３ａに回転軸３が挿通されている。軸孔１３ａの内周面には、キー溝１３ｂが設けられている。このキー溝１３ｂには、回転軸３の外周面に形成された平行キー３ａが嵌合して、回転軸３が空転しないようにしている。
【００３１】
ブッシュ１３は、回転軸３を介して、図示しない動力源により、各羽根部１１を伴って回転駆動される。
【００３２】
複数の羽根部１１は、先端部１２をポンプハウジング２の内周面２１に弾性接触させている。
【００３３】
なお、羽根部１１は、先端部１２に樹脂材料からなる摺接部材を設け、この摺接部材をポンプハウジング２の内周面２１に弾性接触させるようにしてもよい。また、摺接部材を羽根部１１の先端部１２に被覆するように形成することもできる。摺接部材は、摺動抵抗等に優れるフッ素樹脂、ポリアミド樹脂等によって形成することが好ましい。この場合には、長期間に渡って安定して摺動抵抗を低減することができ、ポンプ用インペラ１の摩耗、損傷を防止できるとともに、回転トルクの低減を図り、動力損失の低減、燃費の向上を図ることができる。
【００３４】
ポンプ用インペラ１は、図１に示すように、複数の羽根部１１により、ポンプハウジング２の内部を複数の区画１４に分割している。ポンプ用インペラ１が回転軸３及びブッシュ１３を介して回転されると、各羽根部１１は、インペラ１の回転方向（図１において矢印Ｒで示す方向）の反対方向に湾曲される。
【００３５】
このとき、各羽根部１１は、ポンプハウジング２の内周面２１を、先端部１２を含む先端側１１aにより、押圧する反力（復元力）を生ずる。この反力（復元力）により、羽根部１１の先端側１１aは、ポンプハウジング２の内周面２１に押接される。
【００３６】
このポンプ用インペラ１においては、ポンプハウジング２の内周面２１に対する羽根部１１による押圧力が大きいことにより、回転時に発生する水圧によって羽根部１１が内周面２１から離れることが防止されている。
【００３７】
２つの羽根部１１、１１間の各区画１４は、ポンプ用インペラ１が回転されると、回転軸３がポンプハウジング２の内周面２１に近い側（図１において左側）では、容積が縮小されて区画１４内の圧力が高くなり、回転軸３がポンプハウジング２の内周面２１から遠い側（図２中の右側）では、容積が拡大されて区画１４内の圧力が低くなる。
【００３８】
区画１４の容積が拡大されてゆく区間（矢印Ｒ１で示す区間）では、この区画１４には、図示しない吸入口を介して、外部から水が吸入される。そして、区画１４の容積が縮小されていく区間（矢印Ｒ２で示す区間）では、この区画１４からは、図示しない吐出口を介して、水が外部に吐出される。
【００３９】
次に、図２及び図３に基づいて、羽根部の傾斜構成を具体的に説明する。
同図に示すように、ポンプ用インペラ１の各羽根部１１は、ブッシュ１３を保持する回転軸３の中心軸３ｃからの放射方向に対して、ブッシュ１３の回転方向Ｒに、角度θ傾斜した形状に形成されている。
【００４０】
各羽根部１１は、ブッシュ１３の回転方向Ｒ側に角度θ傾斜して形成されているため、このポンプ用インペラ１が回転されたとき、図１に示すように、中間部１１ｃを起点として、先端側（リップ部）１１ａは反回転方向に湾曲され、ポンプハウジング２の内周面２１に対する押圧力Ｆが大きくなり、つまり締代が大きくなる。
【００４１】
この押圧力Ｆは、羽根部１１の先端側１１ａを元に戻そうとするように作用することになる。
【００４２】
そして、ポンプハウジングの内周面２１に対する押圧力Ｆが大きくなり、先端側１１ａを元に戻そうとする押圧力Ｆ（反力）の作用が、中間部１１ｃに作用する。
【００４３】
その結果、基端側１１ｂが反回転方向に湾曲するのが防止され、回転方向Ｒに傾斜した状態を維持するように作用することになる。
【００４４】
つまり、押圧力Ｆが大きくなることによって、結果として、羽根部１１の基端側１１ｂを回転方向Ｒに傾斜した状態を維持することができる。
【００４５】
このインペラ１は、ポンプハウジング２内で、回転されたとき、羽根部１１の締代が大きくなることによって、羽根部１１に発生する反力が大きくなる。
【００４６】
ポンプハウジング２の内周面２１に対する押圧力が大きいことにより、羽根部１１が内周面２１から離れることが防止されるので、羽根部１１に分割されたポンプハウジング２の各区画１４において、水が他の区画へ漏れ出ることがなくなる。更に、各区画１４において、水が他の区画へ漏れ出ることがなくなるため、その結果、吐出性能が増強される。
【００４７】
また、このインペラ１において、各羽根部１１を回転方向Ｒに傾斜させていることにより、羽根部１１の厚さは、従来に比較して多少薄く設けた場合であっても、内周面２１への押圧力Ｆを大きくすることができる。その結果、２つの羽根部１１，１１間の区画１４を大きくすることもでき、吸入量及び吐出量を大きくすることができる。
【００４８】
さらに、このポンプ用インペラ１は、各羽根部１１を本発明特有の傾斜構造によって傾斜させることにより、従来に比較して直径が大きくなることはない。その結果、１つのゴム型によって製造できる個数が少なくなることはなく、製造コストは上昇しない。
【００４９】
図３は、図２に示すポンプ用インペラの要部拡大図である。
【００５０】
図３に示すように、羽根部１１の長さＬ２は、角度θだけ傾斜されていることにより、この羽根部１１を傾斜させない場合に必要な長さＬ１（ポンプハウジング２の内周面２１に常に摺接し湾曲され得る長さ）よりも長くなっている。
【００５１】
羽根部１１の傾斜角度θが小さいと、羽根部１１の長さＬ２は、長さＬ１に近くなり、傾斜角度θが大きくなるほど、羽根部１１の長さＬ２は、長さＬ１に対して大きくなってゆく。
【００５２】
羽根部１１の傾斜角度θが小さ過ぎると、ハウジング２でのインペラ１の回転時に、締代が十分に大きくならず、必要な反力を発生させることができない。逆に、羽根部１１の傾斜角度θが大き過ぎると、インペラ１が回転しても湾曲されなくなる虞がある。
【００５３】
したがって、羽根部１１の好適な傾斜角度θは、約０．１度〜１０度程度であることが好ましい。この傾斜角度θは、回転時に、上述した押圧力Ｆとの関係で、基端側１１ｂが回転方向Ｒに傾斜した状態を維持できる程度の角度であればよい。
【００５４】
また、羽根部１１の厚さＴは、ポンプハウジング２の内径との関係で適宜設定できる。なお、羽根部１１の傾斜角度θと厚さＴは、回転時に、基端側１１ｂが回転方向Ｒに傾斜した状態を維持できる程度に設計されることが好ましい。
【００５５】
これらの条件が満たされることにより、各羽根部１１は、ポンプ用インペラ１が回転されたときに、良好に湾曲され、締代が十分に大きくなり、必要な反力を発生させることができるため、結果として吐出性能を増強させることができる。
【００５６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限られず、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５７】
１  ポンプ用インペラ
１１  羽根部
１１ａ  先端側
１１ｂ  基端側
１１ｃ  中間部
１２  先端部  
１３  ブッシュ
１４  区画
２  ポンプハウジング
２１  内周面
３  回転軸
【図１】
2018145901.tif 000003
【図２】
2018145901.tif 000004
【図３】
2018145901.tif 000005
【図４】
2018145901.tif 000006