(57)【要約】【課題】低コストの簡易な構造でインペラ３０と回転軸１０との組み付け強度を向上させることが可能なポンプ１を提供する。【解決手段】ポンプ１は  一端側１０Ａから他端側１０Ｂに向かうに従って径が大きくなるテーパ状の取付部２５が外周面に設けられ、回転軸１０に嵌合するスリーブ２０と、回転軸１０が挿通された軸挿通孔３１ａが主板３１、及び主板３１に複数取り付けられたブレード３３を有し、主板３１が取付部２５に嵌合されたインペラ３０とを備え、取付部２５には、主板３１との間に摩擦力を付与する摩擦付与部が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側から他端側に向かうに従って径が大きくなるテーパ状の取付部が外周面に設けられ、回転軸に嵌合するスリーブと、
回転軸が挿通された軸挿通孔が主板、及び前記主板に複数取り付けられたブレードを有し、前記主板が前記取付部に嵌合されたインペラとを備え、
前記取付部には、前記主板との間に摩擦力を付与する摩擦付与部が設けられているポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプにおいて、
前記摩擦付与部は、前記取付部の表面に形成された摩擦付与膜を有するポンプ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のポンプにおいて、
前記摩擦付与部は、前記取付部の表面に形成された複数の溝を有するポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心ポンプは、回転軸に取り付けられたインペラを回転させることで、軸方向に向く流入口から対象となる流体を回転軸の軸方向に沿って吸い込み、遠心力を利用して径方向外周側へと吐出させる。ここで、回転軸とともに回転するインペラには、自重によって径方向に遠心力が作用するとともに、吸い込んだ流体からの反力により軸方向の力と周方向の力が作用する。このような流体から作用する軸方向の力及び周方向の力に抗して、インペラが回転軸に取り付けられた状態で回転するために、インペラと回転軸との間には固定するための構造を有している。例えば、インペラと回転軸との間にはキーとキー溝の加工がされて、キーがキー溝に嵌合するキー構造を有しており、これにより流体からの反力に抗して回転軸とともに回転可能となっている。
【０００３】
一方、比較的小型で低価格の遠心ポンプでは、インペラ及び回転軸にキー構造を設けることは、それぞれの加工を増やすこととなり加工コストが増大し、価格へのインパクトが大きい。このため、このような遠心ポンプでは、簡易な構成で、求められる性能に応じた反力に抗してインペラが回転軸に取り付けられる必要がある。例えば、特許文献１のポンプでは、軸に円錐状のスリーブを嵌合させ、当該スリーブにインペラの主板を嵌合するとともに、リア側からナットでロックすることで固定し、キー構造を省略している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】中国実用新案公告第２０４０４１５３２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のようなポンプでは、インペラが円錐状のスリーブに嵌合しているだけである。このため、予定されている力よりも大きい力が加わった場合や、経年劣化で嵌合した状態が緩んでしまった場合でも、より確実に固定された状態を維持することができる構造が求められていた。
【０００６】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、低コストの簡易な構造でインペラと回転軸との組み付け強度を向上させることが可能なポンプを提供するものである。
【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、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明の一態様に係るポンプは  一端側から他端側に向かうに従って径が大きくなるテーパ状の取付部が外周面に設けられ、回転軸に嵌合するスリーブと、回転軸が挿通された軸挿通孔が主板、及び前記主板に複数取り付けられたブレードを有し、前記主板が前記取付部に嵌合されたインペラとを備え、前記取付部には、前記主板との間に摩擦力を付与する摩擦付与部が設けられている。
【０００８】
この構成によれば、インペラは、主板の軸挿通孔に、回転軸に嵌合するスリーブを挿入させることで、スリーブの外周面において一端部側から他端部側に向かうに従って径が大きくなるテーパ状の取付部に主板が嵌合することとなる。ここで取付部には主板との間に摩擦力を付与する摩擦付与部が設けられていることで、発生する摩擦力によってインペラの主板を強固に固定することができる。このため、キー構造などを設ける必要がなく、取付部に摩擦力を付与する手段を設けることにより組み付け強度を向上させることができるため、簡易な構成でコストを抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の一態様に係るポンプにおいては、前記摩擦付与部は、前記取付部の表面に形成された摩擦付与膜を有するものとしても良い。
【００１０】
この構成によれば、摩擦付与膜にインペラの主板が嵌合することで、当該摩擦付与膜により摩擦力を増大させ、これにより組み付け強度を向上することができる。ここで、膜をスリーブの取付部に形成するだけであるので簡易な構成でコストを抑制することができる。
【００１１】
また、本発明の一態様に係るポンプにおいては、前記摩擦付与部は、前記取付部の表面に形成された複数の溝を有する者としても良い。
【００１２】
この構成によれば、複数の溝が形成された取付面にインペラの主板が嵌合することで、複数の溝に主板が係合されることにより主板を拘束し、これにより組み付け強度を向上することができる。ここで、複数の溝をスリーブの取付部に形成するだけであるので簡易な構成でコストを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低コストの簡易な構造でインペラと回転軸との組み付け強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態のポンプを示す径方向視した断面図である。
【図２】本発明の実施形態のポンプにおけるスリーブの詳細を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態の変形例のスリーブの詳細を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態の第１の変形例のスリーブの詳細を示す側面図である。
【図５】本発明の実施形態の第２の変形例のスリーブの詳細を示す側面図である。
【図６】本発明の実施形態の第３の変形例のスリーブの詳細を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る一の実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
図１及び図２は、本実施形態のポンプ１を示している。図１及び図２に示すように、本実施形態のポンプ１は、回転軸１０と、回転軸１０に嵌合するスリーブ２０と、スリーブ２０に嵌合し流路Ａを有するインペラ３０と、インペラ３０を固定するロックナット５０とを備えている。なお、以下では、図１及び図２における回転軸１０の上側を一端側１０Ａと称し、下側を他端側１０Ｂと称する。
【００１６】
インペラ３０は、中心に回転軸１０が挿通される軸挿通孔３１ａが形成された円盤状の主板３１と、主板３１との間に流路Ａを形成する略円盤状の側板３２と、主板３１と側板３２との間に配されてそれぞれに固定された複数のブレード３３と、主板３１に固定された略円盤状の補強部材３４とを備える。本実施形態では、主板３１、側板３２、ブレード３３及び補強部材３４のいずれも、ステンレス鋼などの金属からなる板材から形成されており、当該板材を板金加工することにより以下に説明するような所定の形状に形成されている。なお、加工方法としてはこれに限らず、例えば切削加工や鍛造加工などにより所定の形状に形成するものとしても良い。
【００１７】
主板３１において、他端側１０Ｂを向く面は流路Ａに面する流路形成面３１ｂを構成している。主板３１は、軸挿通孔３１ａが形成された内周側が回転軸１０の軸方向Ｚに沿うようにして他端側１０Ｂに突出している。そして、主板３１の流路形成面３１ｂは、軸挿通孔３１ａが形成された内周側では軸方向Ｚに沿うように配されているとともに、外周側に向かうに従って次第に径方向に沿うように湾曲状に形成されている。本実施形態では、主板３１が板材から形成されており、流路形成面３１ｂだけでなく部材全体が、内周側で他端側１０Ｂに突出し外周側に向かうに従って次第に径方向に沿うようなラッパ状に形成されている。
【００１８】
側板３２において、一端側１０Ａを向く面は流路Ａに面する流路形成面３２ｂを構成している。側板３２の中心には開口３２ａが形成されている。側板３２も、開口３２ａが形成された内周側が軸方向Ｚに沿うようにして他端側１０Ｂに突出している。そして、側板３２の流路形成面３２ｂは、開口３２ａが形成された内周側では軸方向Ｚに沿うように配されているとともに、外周側に向かうに従って次第に径方向に沿うように湾曲状に形成されている。本実施形態では、側板３２が板材から形成されており、流路形成面３１ｂだけでなく部材全体が、内周側で他端側１０Ｂに突出し外周側に向かうに従って次第に径方向に沿うようなラッパ状に形成されている。そして、内周側で主板３１と側板３２との間に回転軸１０の他端側１０Ｂを向くようにして流体を吸い込む吸込口３０ａが形成され、また、外周側で主板３１と側板３２との間に径方向外周側を向くようにして流体を吐出する吐出口３０ｂが形成されている。
【００１９】
複数のブレード３３は、内周側から外周側へと向かうに従ってそれぞれ周方向一方側から他方側へと向かうように湾曲形成されている。そして、ブレード３３同士の間に、流体が流れる流路Ａを構成している。ブレード３３の一端は主板３１の流路形成面３１ｂに固定されている。また、ブレード３３の他端は側板３２の流路形成面３２ｂに固定されている。それぞれの固定の方法としては、公知の様々な方法が適用可能であるが、例えば溶接である。
【００２０】
補強部材３４は、外周側で主板３１の外周端部と固定されている。固定の方法としては、公知の様々な方法が適用可能であるが、例えば溶接である。補強部材３４は、外周側から内周側に向かうに従って、回転軸１０の一端側１０Ａへ向かって突出するようなドーム状に形成されており、中心には回転軸１０及びスリーブ２０が挿通された貫通孔３４ａが形成されている。
【００２１】
スリーブ２０は、ステンレス鋼などの金属から形成されている。スリーブ２０は、略円筒状で内周面２０ａが回転軸１０の外周面１０ａに接触し、回転軸１０に嵌合されている。スリーブ２０を回転軸１０に嵌合する方法としては公知の様々な方法が適用可能であるが、内径を回転軸１０と略同径またはわずかに小さくして圧入する方法や、温度変形を利用したしまり嵌めなどによって取り付けられる。スリーブ２０の外周面２０ｂは、一端側１０Ａから他端側１０Ｂに向かうに従って径が大きくなるテーパ状に形成されている。そして、外周面２０ｂにおいて一端側１０Ａの一部分が、インペラ３０が固定される取付部２５となっている。取付部２５の表面には、摩擦力を付与する摩擦付与部２７が設けられている。本実施形態では、摩擦付与部２７として摩擦付与膜２７ａが設けられている。摩擦付与膜２７ａは、材質のもつ高摩擦係数を有する摩擦特性により、あるいは、インペラ３０とスリーブ２０との間で塑性変形することにより、スリーブ２０とインペラ３０との間に摩擦力を付与する。このような摩擦付与膜２７ａとしては、例えばウレタン樹脂からなる膜などが挙げられる。例えばウレタン樹脂により形成され、膜厚は例えば２０〜１００μｍである。また、スリーブ２０の外周面２０ｂの一端側１０Ａには雄ネジ部２０ｃを有する。雄ネジ部２０ｃが形成された部分のスリーブ２０の外周面は一端側１０Ａから他端側１０Ｂに向かうに従って径が大きくなるテーパ状に形成されている。
【００２２】
ロックナット５０は、スリーブ２０の雄ネジ部２０ｃに螺合される雌ネジ部５０ａを有する。雌ネジ部５０ａは、軸方向Ｚに沿って同一径となっている。このため、ロックナット５０の雌ネジ部５０ａをスリーブ２０の雄ネジ部２０ｃに螺合させると、雄ネジ部２０ｃの径が次第に大きくなっているため、スリーブ２０の雄ネジ部２０ｃにロックナット５０の雌ネジ部５０ａが嵌合することになる。そして、ロックナット５０がスリーブ２０に嵌合した状態で、ロックナット５０の他端側１０Ｂの面が補強部材３４に当接し、インペラ３０の他端側１０Ｂへの移動を規制している。
【００２３】
次に、本実施形態のポンプ１の作用効果について説明する。
まず、インペラ３０を組み付ける際には予め回転軸１０に嵌合させてあるスリーブ２０に対してインペラ３０を一端側１０Ａから嵌め込んでいく。スリーブ２０の外周面２０ｂは一端側１０Ａで径が小さいのでインペラ３０はスリーブ２０と干渉することなく嵌め込まれていく。そして、スリーブ２０の外周面２０ｂは他端側１０Ｂに向かうに従って径が大きくなるので、嵌め込んでいく途中でスリーブ２０の外周面２０ｂにおいて取付部２５にインペラ３０の軸挿通孔３１ａの内周面が接触し摩擦力が発生して嵌合された状態となる。ここで取付部２５には主板３１との間に摩擦力を付与する摩擦付与部２７が設けられていることで、発生する摩擦力によってインペラ３０の主板３１を強固に固定することができる。このため、キー構造などを設ける必要がなく、取付部２５に摩擦力を付与する手段を設けることにより組み付け強度を向上させることができるため、簡易な構成でコストを抑制することができる。そして、このような摩擦付与部２７として、取付部２５の表面に形成された摩擦付与膜２７ａを形成していることで、摩擦力を増大させ、これにより組み付け強度を向上することができる。ここで、膜をスリーブ２０の取付部２５に形成するだけであるので簡易な構成でコストを抑制することができる。例えば、上記のようにウレタン樹脂からなる膜により構成することで公知の塗装技術により成膜するだけで良く容易に摩擦力を向上させることができる。
【００２４】
図３から図６は摩擦付与部に関する変形例を示している。図３に示すように取付部２５の外周面には摩擦付与部６０として複数の溝６１を有している。各溝６１は、図４に示す第１の変形例のように溝６１が周方向に沿って形成され、軸方向Ｚに間隔を有して複数形成されているものとしても良い。各溝は、図５に示す第２の変形例のように溝が軸方向Ｚに沿って形成され、周方向に間隔を有して複数形成されているものとしても良い。各溝は、図６に示す第３の変形例のように溝６１が軸方向Ｚ一方側から他方側に向かうに従って周方向一方側から他方側に向かうように螺旋状に形成されていても良い。これら溝は、スリーブ２０外周面に、例えば旋盤加工などによって形成することができる。
【００２５】
複数の溝が形成された取付部にインペラ３０の主板３１が嵌合することで、複数の溝に主板３１が係合され主板３１を拘束する。これにより組み付け強度を向上することができる。ここで、上記のように例えば旋盤加工で複数の溝をスリーブ２０の取付部２５に形成するだけで良いので、キー溝のようにキーとの寸法精度が求められるものでもなく、簡易な構成でコストを抑制することができる。
【００２６】
なお、摩擦付与部としては、このような複数の溝を有するとともに、溝の間に摩擦付与膜を形成するものとしても良い。また、摩擦付与部としては、上記摩擦付与膜及び溝に限らず、例えば、取付部の表面をブラスト処理することにより摩擦係数を増加させるものや、膜の中に摩擦力を増大させるような粒状の部材を混入させるようにしても良い。そして、このような摩擦付与膜や溝によって構成される摩擦付与部は、スリーブ２０の外周面２０ｂにおいて、補強部材３４が嵌合する部分に設けられていても良い。このようにすることで補強部材３４とスリーブも強固に固定することができる。また、上記では取付部を含むスリーブ２０の外周面２０ｂ全体が一端側１０Ａから他端側１０Ｂに向かうに従って径が大きくなっているものとしたがこれに限られるものではない。少なくとも取付部の部分において、一端側１０Ａから他端側１０Ｂに向かうに従って径が大きくなっているものとすれば良い。
【符号の説明】
【００２７】
１  ポンプ
１０  回転軸
１０Ａ  一端側
１０Ｂ  他端側
２０  スリーブ
２５  取付部
２７  摩擦付与部
２７ａ  摩擦付与膜
３０  インペラ
３１  主板
６１  溝
【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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