(57)【要約】【課題】三次元的に湾曲した平面を有する、複雑な形状の翼本体の表面又は内部への穴加工を容易に行うことができる流体機械羽根の製造方法を提供する。【解決手段】流体機械の翼部材１０の全部又は一部となる平面状の板状部材１に穴２・３を形成する工程と、この穴に充填物を詰めた状態で前記板状部材１を羽根形状となるように曲げ加工する工程と、から流体機械羽根１００を製造する。【選択図】図１
2012172596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体機械の翼部材の全部又は一部となる平面状の板状部材に穴を形成する工程と、
前記板状部材を羽根形状となるように曲げ加工する工程と、を有することを特徴とする流体機械羽根の製造方法。
【請求項２】
前記板状部材を羽根形状となるように曲げ加工することにより、回転軸のディスクに設置される翼部材となることを特徴とする請求項１に記載の流体機械羽根の製造方法。
【請求項３】
前記穴は、前記翼部材の高さ方向に沿って形成されることを特徴とする請求項２に記載の流体機械羽根の製造方法。
【請求項４】
前記穴は、前記翼部材の流体の流れ方向に沿って形成されることを特徴とする請求項２に記載の流体機械羽根の製造方法。
【請求項５】
前記曲げ加工の前に前記穴の内部に粉体、液体、または固体の充填物を詰めることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体機械羽根の製造方法。
【請求項６】
前記充填物はフレキシブルな線状材料であることを特徴とする請求項５に記載の流体機械羽根の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプなどの流体機械の羽根に適用される技術である。
【背景技術】
【０００２】
一般に、流体機械の羽根は、プレス機械等を用いた板金加工により製作される。
例えば、特許文献１に示されるポンプ用吐出ボウルでは、鋼板を略円筒状に成形して同心状に配置した内胴の外周面と外胴の内周面に接合する案内翼を、鋼板をプレス成形することで製作するようにしている。
【０００３】
また、特許文献２に示される遠心ポンプでは、回転する羽根車から出た流体を減速させるディフューザー部と、該ディフューザー部を通過した流体を吐出側に導くリターンベーンと、これらディフューザー部及びリターンベーンが固定される主板とを板金にて製作するようにしている。
【０００４】
また、引用文献３に示されるポンプでは、回転軸のハブ外周に設けられる羽根車を板金加工により製作するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−８３２３２号公報
【特許文献２】特開２００４−１８３４８６号公報
【特許文献３】特開２０１０−３１７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記引用文献１〜３に示される流体機械の羽根には、冷却空気による冷却効率を高めるため、又は材料の使用量を減少させることによる低コスト化／軽量化を図るために、羽根の翼高さ方向、又は空気の流れ方向に穴を設けることが行われている。しかしながら、翼の内部に穴を形成する場合には、鋳造や機械加工の精度に限界があり、希望通りの穴開け加工ができないという問題があった。
特に、図５に示されるような羽根５０の翼部材５１は、三次元的に湾曲した形状であり、矢印で示すような空気（流体）の流れ方向に沿って、翼内部に穴や溝をする場合、このような三次元形状の翼部材５１への穴加工や溝加工が非常に難しいという問題がある。
【０００７】
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、三次元的に湾曲した平面を有する、複雑な形状の翼本体の表面又は内部への穴の形成を容易にすることができる流体機械羽根の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明の流体機械羽根の製造方法では、流体機械の翼部材の全部又は一部となる平面状の板状部材に穴を形成する工程と、前記板状部材を羽根形状となるように曲げ加工する工程と、を有することを特徴としている。
【０００９】
そして、上記のような工程を有する本発明では、流体機械の羽根の全部又は一部となる平面状の板状部材に穴を形成した後で、該板状部材を羽根形状となるように曲げ加工するようにしたので、三次元的に湾曲した平面を有する翼本体の表面又は内部への穴加工を容易に行うことができ、かつ鋳造や機械加工の精度に影響されない複雑な穴加工が可能となる。
【００１０】
また、本発明では、前記板状部材を羽根形状となるように曲げ加工することにより、回転軸のディスクに設置される翼部材となることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明では、前記穴は、前記翼部材の高さ方向に沿って形成されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明では、前記穴は、前記翼部材の流体の流れ方向に沿って形成されることを特徴とする。
【００１３】
そして、上記のように構成された本発明では、板状部材の高さ方向又は流体の流れ方向等に沿って穴を形成した後、板状部材を羽根形状となるように曲げ加工して、回転軸のディスクに設置される翼部材を形成した。そして、板状部材に形成する穴の形態（板状部材の高さ方向又は流体の流れ方向等に沿う穴など）を選択的に形成することで、該翼部材の冷却空気による冷却効率を高める、又は材料の使用量を減少させることによる低コスト化／軽量化を図ることができる。
【００１４】
また、本発明では、前記穴形成後にその穴の内部に充填物を詰めることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明では、前記充填物はフレキシブルな材料であることを特徴とする。
【００１６】
そして、上記のように構成された本発明では、穴形成後に内部にフレキシブルな材料等からなる充填物を詰めるようにしたので、その後の板状部材を羽根形状となるように曲げ加工する工程において、該変形によって穴が塞がることを防止でき、羽根形状を有する板状部材に確実に穴を形成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、流体機械の羽根の全部又は一部となる平面状の板状部材に穴を形成した後で、該板状部材を羽根形状となるように曲げ加工するようにしたので、三次元的に湾曲した平面を有する翼本体の表面又は内部への穴加工を容易に行うことができ、かつ鋳造や機械加工の精度に影響されない複雑な穴加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る流体機械羽根の製造方法に関する一実施形態を示す斜視図であって、（Ａ）は板状部材に穴を形成した状態、（Ｂ）は板状部材を曲げ加工した状態、（Ｃ）翼部材をディスクに設置した図である。
【図２】板状部材の内部に流体の流れ方向に沿う穴を形成した場合の構成を示す斜視図である。
【図３】翼部材の一部に鋳物を用いた構成を示す斜視図である。
【図４】図３の他の形態を示す斜視図である。
【図５】従来より使用されている羽根を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る流体機械羽根（インペラ）の製造方法に関する一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１（Ａ）は本発明が適用される平面状の板状部材１であって、プレス機等による曲げ加工（後述する）により、最終的には、三次元的に湾曲した形状を有する部材、例えば流体機械の羽根となる。
【００２０】
前記平面状の板状部材１には、旋盤などの機械加工によって複数の穴２〜４を形成する。例えば、図１（Ａ）に示されるような板状部材１を厚さ方向に貫通する穴２、板状部材１を高さ方向に貫通する穴３、板状部材１を長さ方向に貫通する穴４、などを必要に応じて選択的に形成する。
【００２１】
なお、ここで言う穴２〜４とは、流体機械羽根として使用している場合に、空気などの流体が流れる流路を指すものであり、図１に示す貫通孔の他に、板状部材１の表面に形成された丸溝、Ｖ字状溝のような凹部も含むものとする。また、前記穴２〜４は、冷却空気による冷却効率を高めるため、又は材料の使用量を減少させることによる低コスト化／軽量化などの用途に用いられる。さらに、前記穴２〜４は用途に応じて選択的に形成するものであるが、これに加えて図２に示されるように、板状部材１の表面から流体の流れる方向に沿って非直線状に内部を貫通する穴５のような形態であっても良い。
【００２２】
次に、図１（Ｂ）に示されるように、プレス機械等を用いた板金曲げ加工により、前記穴２が形成された前記板状部材１を三次元的に湾曲した羽根形状とし、これにより翼部材１０を形成する。
その後、図１（Ｃ）に示されるように、該翼部材１０を回転軸１１のディスク１２に一定間隔となるように取り付けることにより流体機械羽根１００を完成する。
【００２３】
ここで、翼部材１０はそれ自体を回転軸１１のディスク１２に設置しても良いが、図３に示すように一部を鋳物１３として翼部材２０を構成しても良い。
図３で示す翼部材２０は、鋳物１３の表面に図１（Ａ）〜（Ｃ）で作成した翼部材１０を貼り付けることにより構成したものであるが、これに限定されず、図４に示すように、鋳物１３を囲むように図１（Ａ）〜（Ｃ）で作成した翼部材１０を取り付けることにより翼部材２０を構成しても良い。また、図３及び図４では鋳物１３を使用しているが、板金加工により得た金属部材を使用しても良い。
そして、このような構成した翼部材１０を含む翼部材２０では、図３及び図４に矢印で示すように穴５を経由した空気（流体）の流路を形成することができ、翼部材の冷却空気による冷却効率を高める等の効果を得ることができる。
【００２４】
以上詳細に説明したように本実施形態に示される流体機械羽根１００の製造方法によれば、流体機械の翼部材１０・２０の全部又は一部となる平面状の板状部材１に穴２〜５を形成した後で、該板状部材１を羽根形状となるように曲げ加工するようにしたので、三次元的に湾曲した平面を有する翼本体の表面又は内部への穴加工を容易に行うことができ、かつ鋳造や機械加工の精度に影響されない複雑な穴加工が可能となる。
【００２５】
また、上記流体機械羽根１００の製造方法によれば、板状部材１の高さ方向又は流体の流れ方向等に沿って穴２〜５を形成した後、板状部材１を羽根形状となるように曲げ加工して、回転軸１１のディスク１２に設置される翼部材１０・２０を形成した。そして、穴形成時に、板状部材１に形成する穴２〜５の形態（板状部材１の高さ方向又は流体の流れ方向等に沿う穴２〜５など）を選択的に形成することで、該翼部材１０・２０の冷却空気による冷却効率を高める、又は材料の使用量を減少させることによる低コスト化／軽量化を図ることができる。
【００２６】
（変形例）
上記流体機械羽根１００の製造方法では、曲げ加工前で穴２〜５を形成した工程の後に、曲げ加工時に穴２〜５が変形して、穴形状が小さくなったり（本来真円とすべき穴が扁平状になるような変形を含む）、あるいは、閉塞することを防止すべく、曲げ加工前に以下の（１）〜（４）に示す処理を実行しても良い。なお、これら(１)〜（４）の処理は、択一的に、あるいは、その後の加工条件（温度、塑性加工の変形量等）に応じて複数の処理を組み合わせても良い。
【００２７】
（１）板状部材１に穴２〜５を形成した後に、はんだ等の低融点合金を穴２〜５に埋め、曲げ加工後に加熱して除去する。
（２）板状部材１に穴２〜５を形成した後に、該穴２〜５部にフレキシブルな棒状の材料を挿入した状態で曲げ加工し、その後、棒状の部材を抜き取る。この変形例の場合、前記棒状の部材として、例えば板状部材よりヤング率が高い等、曲げ加工によって塑性変形し難い材料からなる所定の断面形状（形成すべき穴と同じ断面形状）の線状体を用いれば、板状部材１の曲げ加工による穴２〜５の変形を防止することができる。
（３）板状部材１に穴２〜５を形成した後に、粉体状の材料で穴２〜５を埋め、穴の両端に栓をして、あるいは溶接等で両端を閉じて内部に封止し、曲げ加工後に前記栓を除去して封止を除去する。
（４）板状部材１に穴２〜５を形成した後に、水、油、液体金属等の非圧縮性流体を穴２〜５に入れ、穴２〜５の穴の両端に栓をして、あるいは溶接等で両端を閉じて封止し、曲げ加工後、前記封止を解除して流体を抜く。
【００２８】
そして、このような（１）〜（４）を追加した流体機械羽根１００の製造方法によれば、穴形成後にその穴２〜５の内部にフレキシブルな材料等からなる充填物を詰めるようにしたので、その後の板状部材１を羽根形状となるように曲げ加工する工程において、該充填物によって穴２〜５が塞がることを防止でき、羽根形状を有する板状部材１に確実に穴を形成することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプなどの流体機械の羽根に適用される技術である。
【符号の説明】
【００３１】
１  板状部材
２  穴
３  穴
４  穴
５  穴
１０  翼部材
１１  回転軸
１２  ディスク
１３  鋳物
２０  翼部材
１００  流体機械羽根
【図１】
2012172596.tif 000003
【図２】
2012172596.tif 000004
【図３】
2012172596.tif 000005
【図４】
2012172596.tif 000006
【図５】
2012172596.tif 000007