JPH0749099A - Impeller made of fiber reinforced resin - Google Patents

Impeller made of fiber reinforced resin

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JPH0749099A
JPH0749099A JP5194893A JP19489393A JPH0749099A JP H0749099 A JPH0749099 A JP H0749099A JP 5194893 A JP5194893 A JP 5194893A JP 19489393 A JP19489393 A JP 19489393A JP H0749099 A JPH0749099 A JP H0749099A
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JP
Japan
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impeller
maximum stress
fiber
resin
maximum
Prior art date
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Application number
JP5194893A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hikari Iio
尾 光 飯
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0749099A publication Critical patent/JPH0749099A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/284Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for compressors

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an impeller made of an inexpensive resin excellent in reliability and capable of improving a high temperature fatigue strength characteristic and a creep characteristic and preventing permanent set in fatigue at an end surface, a crack generated in a blade root portion, and waviness generated in a back plate. CONSTITUTION:In an impeller made of a fiber reinforced resin, having a maximum stress portion/member PA of a shape including a maximum stress generating portion and a non-maximum stress portion/member PB except for the maximum stress portion/member PA, fiber contents of a matrix resin and/or reinforced fiber contained in fiber reinforced resin materials MA, MB forming the maximum and non-maximum stress portion/members PA, PB, respectively, are different.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、車両用のター
ボチャージャのコンプレッサ等の遠心圧縮機などに利用
される繊維強化樹脂製インペラに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber-reinforced resin impeller used for a centrifugal compressor such as a compressor of a turbocharger for a vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、車両用のターボチャージャとして
は、図8に示すようなものがある(例えば、実開昭62
−114103号公報,実開平1−125824号公報
等参照。)。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a turbocharger for a vehicle, there is a turbocharger as shown in FIG.
See Japanese Unexamined Patent Publication No. 114103, Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-125824, and the like. ).

【0003】すなわち、図8に示すターボチャージャ
は、排気通路に介装されたタービンハウジング1のター
ビンロータ2(以下、「ロータ2」と称する。)と、吸
気通路に介装されたコンプレッサハウジング3のコンプ
レッサインペラ4(以下、「インペラ4」と称する。)
とが共通の回転軸5の両端部にそれぞれ取付けられてお
り、インペラ4には回転軸5を通すための軸孔4aが形
成されている。
That is, the turbocharger shown in FIG. 8 has a turbine rotor 2 (hereinafter referred to as "rotor 2") of a turbine housing 1 provided in an exhaust passage and a compressor housing 3 provided in an intake passage. Compressor impeller 4 (hereinafter referred to as "impeller 4")
Are attached to both ends of a common rotary shaft 5, and the impeller 4 is formed with a shaft hole 4a through which the rotary shaft 5 passes.

【0004】そして、タービンハウジング1の排気流入
部6から排気出口部7に向けて矢印E,E方向に流
れる排気流によりロータ2が回転し、これにより回転軸
5を介してインペラ4が回転し、吸気流入部8から矢印
A方向に流入した吸気を圧縮空気出口部9より過給する
ようになっている。なお、10はインペラ締め付け用ナ
ット、11はインペラ4の位置決めを行なうスリーブで
ある。
Then, the rotor 2 is rotated by the exhaust flow that flows from the exhaust inflow portion 6 of the turbine housing 1 toward the exhaust outlet portion 7 in the directions of the arrows E 1 and E 2 , so that the impeller 4 is rotated via the rotary shaft 5. The intake air that rotates and flows in the direction of arrow A from the intake air inlet portion 8 is supercharged from the compressed air outlet portion 9. Reference numeral 10 is a nut for tightening the impeller, and 11 is a sleeve for positioning the impeller 4.

【0005】ところで、上記インペラの形状や製造方法
に係わる技術としては、以下に述べるようなものがある
(実開平1−111102号公報、特開昭64−154
97号公報等参照。)。
By the way, as a technique relating to the shape and manufacturing method of the above-mentioned impeller, there is the one described below (Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-1111102, Japanese Patent Laid-Open No. 64-154).
See Japanese Patent Publication No. 97. ).

【0006】上記したように、インペラ4は回転軸5に
よってロータ2と同軸状に取付けられており、ターボチ
ャージャにおいてこのインペラ4は空気を圧縮して内燃
機関に大気圧以上の空気を送り込む機能を有する圧縮機
の役割を果たす。このため、インペラ4はより小さな空
気流量でより大きな圧力比が得られるように常に翼形状
に工夫が加えられてきた。
As described above, the impeller 4 is coaxially attached to the rotor 2 by the rotating shaft 5, and in the turbocharger, the impeller 4 has a function of compressing air and sending air of atmospheric pressure or higher to the internal combustion engine. Has the role of compressor. For this reason, the impeller 4 has always been devised in its blade shape so that a larger pressure ratio can be obtained with a smaller air flow rate.

【0007】すなわち、図9および図10に示すよう
に、インペラ4は長翼21と短翼22とにより構成され
ており、前記回転軸5が挿入される軸孔23を有するボ
ス24がインデユーサ入口25に配設され、相対する面
には背板26が設けられている。また、ターボチャージ
ャとしてはよりリニアな応答特性を達成するために、ロ
ータ2の材料としてセラミックスや金属間化合物の採
用、また、回転軸5のフローティングメタルタイプから
ボールベアリングタイプへの変更等、種々の技術改良が
なされている。
That is, as shown in FIGS. 9 and 10, the impeller 4 is composed of a long blade 21 and a short blade 22, and a boss 24 having a shaft hole 23 into which the rotary shaft 5 is inserted is provided with an boss 24. 25, and a back plate 26 is provided on the opposite surface. Further, in order to achieve more linear response characteristics as a turbocharger, various materials such as ceramics and intermetallic compounds are used as the material of the rotor 2, and the floating metal type of the rotating shaft 5 is changed to a ball bearing type. Technical improvements have been made.

【0008】また、インペラ4においても、翼が垂直に
立った形状のラジアルタイプから、より高効率のバック
ワードタイプへの変更、コンピュータ援用技術(CA
E)を駆使した翼形状の改良、また、さらなる高効率化
を求めて鋳造アルミニウム合金製インペラの電解研磨に
よる翼面の平滑化と翼厚さの低減等の技術の投入が続け
られている。
Also in the impeller 4, the radial type in which the blade stands vertically is changed to the backward type with higher efficiency.
In order to improve the blade shape by making full use of E) and further improve efficiency, techniques such as smoothing the blade surface and reducing blade thickness by electrolytic polishing of impeller made of cast aluminum alloy are continuously introduced.

【0009】さらに、従来のアルミニウム合金製インペ
ラに比べて重量が2分の1となり、しかも、射出成形が
容易なメリットを生かした効率重視の翼形状が設計可能
なことから、加速性能の向上と圧縮効率の向上の両面で
期待される繊維強化樹脂製インペラ(以下、「樹脂製イ
ンペラ」と称する。)がある。
Further, compared with the conventional aluminum alloy impeller, the weight is halved, and moreover, because the blade shape with emphasis on efficiency can be designed by taking advantage of the ease of injection molding, the acceleration performance is improved. There is a fiber-reinforced resin impeller (hereinafter referred to as “resin impeller”) that is expected to improve compression efficiency.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】インペラに働く遠心応
力は製品重量におおよそ比例するため、比重約2.8の
アルミニウム合金製から、比重1.3〜1.5程度の繊
維強化樹脂製に変更すると、発生応力は約1/2にな
る。アルミニウム合金と例えばチョップドカーボン繊維
強化樹脂の常温時における強度はほぼ同等であるため、
むしろ、樹脂製インペラのほうが安全率が大きいように
見える。
Since the centrifugal stress acting on the impeller is approximately proportional to the product weight, the aluminum alloy having a specific gravity of about 2.8 is changed to a fiber reinforced resin having a specific gravity of about 1.3 to 1.5. Then, the generated stress becomes about 1/2. Since the strength of aluminum alloy and chopped carbon fiber reinforced resin at room temperature is almost the same,
Rather, the resin impeller seems to have a higher safety factor.

【0011】しかし、アルミニウム合金の強度特性には
異方性がないのに対して、繊維強化樹脂の強度特性には
異方性があり、繊維の配向方向に対して直角方向の強度
や繊維配向がランダムの場合の強度は、繊維が一方向に
配向した場合の繊維方向の強度の60〜70%にまで低
下してしまうため、アルミニウム合金の方が強度の温度
依存性が小さいことを考慮すると、場合によってはアル
ミニウム合金製インペラと同等の耐久信頼性を確保する
ことが容易ではない場合も発生する。
However, while the strength characteristics of the aluminum alloy do not have anisotropy, the strength characteristics of the fiber reinforced resin have anisotropy, and the strength and the fiber orientation in the direction perpendicular to the fiber orientation direction. Since the strength in the case of random is reduced to 60 to 70% of the strength in the fiber direction when the fibers are oriented in one direction, considering that the aluminum alloy has less temperature dependence of strength. However, in some cases, it may not be easy to ensure durability reliability equivalent to that of an aluminum alloy impeller.

【0012】樹脂製インペラの製造方法は、すでに前記
公報等で開示されているように様々であり、いずれの方
法にも長所,短所があるが、耐久信頼性に関しては、い
かにして、大きな応力が発生する部位の強度が大きくな
るように繊維の配向をコントロールするかが問題とな
る。
There are various methods for producing a resin impeller, as already disclosed in the above publications, and each method has advantages and disadvantages. The problem is how to control the orientation of the fibers so that the strength of the area where the occurrence of swells increases.

【0013】また、樹脂製インペラを開発する際に、解
決が必要な課題としては、図11に示したように、ナッ
ト10を用いた締結による端面のへたりの防止(すなわ
ち、(I) ネジの緩まない十分な耐へたり特性)、翼
付け根部に発生するクラック(すなわち、(II) 翼
付け根部にクラックの発生しない十分な耐熱性)、背板
部に発生するうねりの防止(すなわち、(III) 背
板部にうねりの発生しない十分な耐熱性)、最大応力が
発生する部分での破壊の防止(すなわち、(IV) 最
大応力の発生部位における耐疲労性・耐クリープ性、欠
陥が発生しても容易に破壊に至らない靭性)等がある。
In developing a resin impeller, a problem that needs to be solved is, as shown in FIG. 11, prevention of settling of the end face by fastening with a nut 10 (that is, (I) screw). (Sufficient sagging resistance that does not loosen), cracks that occur at the root of the blade (that is, (II) sufficient heat resistance that does not cause cracks at the root of the blade), and prevention of undulations that occur at the back plate (that is, (III) Sufficient heat resistance without waviness in the back plate, and prevention of breakage in the portion where maximum stress occurs (that is, (IV) Fatigue resistance / creep resistance at the portion where maximum stress occurs, defects Even if it occurs, it has a toughness that does not easily lead to breakage).

【0014】前記したように、樹脂製インペラの疲労,
クリープ寿命を改良するためには、繊維の配向制御が重
要であるが、機能部品であるため製品形状の変更によっ
て繊維の配向をコントロールすることは容易ではない。
比較的現実的な方法としては、強度的に有利な繊維配向
が実現可能となる成形条件を見つけだすことであるが、
成形材料の流動特性にばらつきが存在するため(流動特
性が変わってしまうと繊維の配向も変わる)、成形条件
の管理によって耐久信頼性を維持するのは非常に危険で
あると言える。
As described above, the fatigue of the resin impeller,
In order to improve the creep life, it is important to control the fiber orientation, but since it is a functional part, it is not easy to control the fiber orientation by changing the product shape.
A relatively realistic method is to find molding conditions that enable the fiber orientation that is advantageous in strength to be realized.
Since there are variations in the flow characteristics of the molding material (if the flow characteristics change, the orientation of the fibers also changes), it can be said that maintaining durability reliability by controlling the molding conditions is extremely dangerous.

【0015】ところで、上記した端面のへたり、翼付け
根部に発生するクラックや背板部に発生するうねりの防
止の観点からは、耐熱性,高温弾性率に優れた樹脂材
料、例えば、ポリアミドイミドやポリイミド等、ガラス
転移温度Tgが大きい樹脂が比較的望ましい。ところ
が、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリエーテルサル
ホン、ポリエーテルイミド等、ガラス転移温度が200
℃以上である樹脂では、靭性が不足するものが多く、ガ
ラス転移温度が比較的低いにもかかわらずポリエーテル
ケトン系の樹脂の方が高温疲労特性,クリープ特性に優
れる場合が多い。
By the way, from the viewpoint of preventing the above-mentioned fatigue of the end face, cracks generated at the root of the blade and undulation generated at the back plate, a resin material excellent in heat resistance and high temperature elastic modulus, for example, polyamide imide is used. Resins having a high glass transition temperature Tg, such as polyimide and polyimide, are relatively desirable. However, the glass transition temperature of polyamide imide, polyimide, polyether sulfone, polyether imide, etc. is 200.
Many of the resins having a temperature of ℃ or more have insufficient toughness, and the polyetherketone-based resin is often superior in high-temperature fatigue property and creep property in spite of its relatively low glass transition temperature.

【0016】つまり、樹脂製インペラの高温疲労特性,
クリープ特性の改良と、端面のへたりや翼付け根部に発
生するクラックや背板部に発生するうねりの防止を同時
に満足する材料を見いだすことが容易ではないために、
樹脂製インペラの市販化が遅れているのが現状である。
That is, the high temperature fatigue characteristics of the resin impeller,
Since it is not easy to find a material that satisfies the improvement of creep properties and the prevention of cracks that occur at the end face and the root of the blade and the undulation that occurs at the back plate, it is not easy to find
The current situation is that commercialization of resin impellers has been delayed.

【0017】[0017]

【発明の目的】そこで、本発明は、このような従来の実
情に鑑みてなされたものであり、樹脂製インペラを2種
類以上の材料を用いて製造することによって前記課題を
解決し、より信頼性に優れた安価な樹脂製インペラを提
供可能とすることを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and solves the above problems by manufacturing a resin impeller using two or more kinds of materials, and is more reliable. It is an object of the present invention to provide an inexpensive resin impeller having excellent properties.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】図12に示したように、
樹脂製インペラ4に働く遠心応力は、背板側の軸孔近傍
が最も大きい。
[Means for Solving the Problems] As shown in FIG.
The centrifugal stress acting on the resin impeller 4 is greatest near the shaft hole on the back plate side.

【0019】また、インペラはナットで締結されている
ため、ボス側および背板側の端面近傍は圧縮応力になっ
ており、製品体積に対して応力が大きい部位を占める体
積が意外に小さいことがわかる。つまり、繊維配向のコ
ントロールが重要な部位は比較的少なく、他の部位は発
生応力が小さいために強度的に不利な繊維配向になって
しまっても安全率は十分確保できる。
Further, since the impeller is fastened with a nut, compressive stress is applied to the vicinity of the end faces on the boss side and the back plate side, and the volume occupying a large stress portion with respect to the product volume is unexpectedly small. Recognize. That is, there are relatively few areas where the control of fiber orientation is important, and the stress generated at other areas is small, so that a sufficient safety factor can be secured even if the fiber orientation is disadvantageous in terms of strength.

【0020】この点に着目し、本発明では、強度の確保
が第一に優先されるべきである最大応力部位に、高温疲
労特性,クリープ特性に優れた材料を使用し、ボス側端
面や背板,翼付け根部等の外表面の非最大応力部位につ
いては高温疲労特性,クリープ特性にとらわれることな
く耐熱性,高温弾性率の優れた材料を使用することとし
た。
Focusing on this point, in the present invention, a material having excellent high temperature fatigue characteristics and creep characteristics is used in the maximum stress portion where the securing of strength should be the first priority. For the non-maximum stress sites on the outer surface of the plate, root of the blade, etc., we decided to use materials with excellent heat resistance and high temperature elastic modulus regardless of high temperature fatigue properties and creep properties.

【0021】すなわち、本発明に係わる繊維強化樹脂製
インペラは、最大応力発生部位を含む形状を有する最大
応力部位/部材Pと、前記最大応力部位/部材P
除く非最大応力部位/部材Pを有してなる繊維強化樹
脂製インペラにおいて、最大応力部位/部材Pと非最
大応力部位/部材Pをそれぞれ形成する繊維強化樹脂
材料M,Mのマトリックス樹脂および/または強化
繊維の繊維含有率が異なっている構成としたことを特徴
としている。
[0021] That is, fiber reinforced resin impeller according to the present invention, the maximum stress portion / member P A having a shape including a maximum stress producing site, the non-maximum stress portion / member except the highest stress region / member P A in the fiber reinforced plastic impeller comprising a P B, fiber-reinforced form maximum stress site / member P a and the non-maximum stress site / member P B each resin material M a, matrix resins and / or enhancement of M B The feature is that the fiber content ratio of the fibers is different.

【0022】また、本発明に係わる繊維強化樹脂製イン
ペラの実施態様においては、軸を中心に回転する繊維強
化樹脂製インペラであって、軸に対するインペラの最大
径の断面で、軸中心より最大径の7.5〜8.5%まで
の間の最大応力発生部位を含み、且つ該断面の軸方向に
対して±2〜3mmの部分からなる円筒部位を少なくと
も含む最大応力部位/部材Pと、前記最大応力部位/
部材Pを除く非最大応力部位/部材Pを有してな
り、最大応力部位/部材Pと非最大応力部位/部材P
をそれぞれ形成する繊維強化樹脂材料M,Mのマ
トリックス樹脂および/または強化繊維の繊維含有率が
異なっている構成とすることができ、また、最大径部と
同一高さで且つ軸中心より最大径の7.5〜8.5%ま
での間の部分を含む最大応力部位/部材Pの内部の繊
維配向をインペラの円周方向(軸の外周方向)に沿う配
向とした構成とすることができる。
Further, in an embodiment of the fiber-reinforced resin impeller according to the present invention, the fiber-reinforced resin impeller rotates about a shaft, and the cross-section of the maximum diameter of the impeller with respect to the shaft is the maximum diameter from the shaft center. Maximum stress site / member P A which includes a maximum stress generation site of 7.5 to 8.5% of at least and also includes at least a cylindrical site formed of a part of ± 2 to 3 mm with respect to the axial direction of the cross section. , The maximum stress area /
It has non-maximum stress parts / members P B excluding members P A , and has maximum stress parts / members P A and non-maximum stress parts / members P
The fiber-reinforced resin materials M A and M B forming B may have different matrix resin and / or fiber content ratios of the reinforcing fibers, and may have the same height as the maximum diameter portion and the axial center. A configuration in which the fiber orientation inside the maximum stress portion / member PA including a portion between 7.5 to 8.5% of the maximum diameter is oriented along the circumferential direction (outer peripheral direction of the shaft) of the impeller. can do.

【0023】本発明に係わる繊維強化樹脂製インペラを
製造するにあたり、例えば、図3に示した上型31、キ
ャビティ32を形成している中型33、ピン34をキャ
ビティ32内に突出して設けた下型35よりなる樹脂製
インペラ製造用金型において、あらかじめ高温疲労特
性,高温クリープ特性に優れた繊維強化樹脂材料M
製造した最大応力部位/部材Pを下型35に突出して
設けたピン34に通してキャビティ32内に配置し、図
示した矢印B方向から耐熱性,高温弾性率に優れた繊維
強化樹脂材料Mを射出して非最大応力部位/部材P
を成形することにより、樹脂製インペラ4を製造するよ
うになすことができる。
In manufacturing the fiber-reinforced resin impeller according to the present invention, for example, the upper mold 31, the middle mold 33 forming the cavity 32, and the pin 34 shown in FIG. In a resin-made impeller manufacturing mold comprising a mold 35, a pin provided with a maximum stress portion / member P A , which is manufactured in advance from a fiber-reinforced resin material M A excellent in high-temperature fatigue properties and high-temperature creep properties, protruding from the lower mold 35. A non-maximum stress portion / member P B is obtained by injecting a fiber reinforced resin material M B having excellent heat resistance and high temperature elastic modulus from the direction of arrow B shown in FIG.
The resin impeller 4 can be manufactured by molding.

【0024】この場合、高温疲労特性、高温クリープ特
性に優れた繊維強化樹脂材料Mで製造した最大応力部
位/部材Pは、射出成形,押し出し成形で作るのが簡
便であるが、必要に応じて、連続繊維を用いたプリプレ
グシートの圧縮成形や引き抜き成形等、樹脂製インペラ
4に必要な長期耐久信頼性を満足するものであれば製造
方法を問わない。この最大応力部位/部材Pは、射出
成形を前提としないため、射出成形の困難な高繊維含有
率や連続繊維のものも使用できるので、比較的安価な耐
熱性エンジニアリングプラスチックスが使用できるメリ
ットもある。
In this case, the maximum stress portion / member P A made of the fiber reinforced resin material M A excellent in high temperature fatigue property and high temperature creep property is easy to make by injection molding or extrusion molding, but it is necessary. Accordingly, any manufacturing method may be used as long as it satisfies the long-term durability reliability required for the resin impeller 4, such as compression molding and pultrusion molding of a prepreg sheet using continuous fibers. Since this maximum stress portion / member P A is not premised on injection molding, it is possible to use a material having a high fiber content or continuous fiber, which is difficult to injection molding, so that a relatively inexpensive heat resistant engineering plastic can be used. There is also.

【0025】一方、外表面を主とする非最大応力部位/
部材Pを形成する繊維強化樹脂材料Mは、強度の絶
対値よりも高温弾性率の保持が重要となる。一般に、ガ
ラス転移温度を超えると弾性率の大きい炭素繊維を配合
していても弾性率が大きくて低下する。
On the other hand, the non-maximum stress portion mainly on the outer surface /
For the fiber-reinforced resin material M B forming the member P B , it is more important to maintain the high temperature elastic modulus than the absolute value of strength. In general, when the glass transition temperature is exceeded, the elastic modulus is large and decreases even if carbon fibers having a large elastic modulus are blended.

【0026】換言すれば、ガラス転移温度が大きい材料
が使用できるようになれば、炭素繊維を多量に配合する
必要がなくなる。炭素繊維の配合量を減らすと樹脂の流
動性が良くなるため、複雑な翼形状や翼厚さの小さいイ
ンペラが製造可能となり、効率の良いインペラを作るこ
とができるメリットも生じる。
In other words, if a material having a high glass transition temperature can be used, it is not necessary to mix a large amount of carbon fiber. When the blending amount of carbon fiber is reduced, the fluidity of the resin is improved, so that an impeller having a complicated blade shape and a small blade thickness can be manufactured, and there is an advantage that an efficient impeller can be manufactured.

【0027】最大応力部位/部材Pおよび非最大応力
部位/部材Pはともに耐熱性が要求されるが、部材P
が高強度であることが必要であるのに対して、部材P
は特に高強度である必要性はない。ただし、高回転時
には、雰囲気温度自体は部材Pの方が40〜50℃低
くなるため、若干耐熱温度の低いマトリックス樹脂を使
用することも可能である。
Both the maximum stress part / member P A and the non-maximum stress part / member P B are required to have heat resistance.
A needs to have high strength, while member P
B does not need to have a particularly high strength. However, at the time of high rotation, the ambient temperature itself for better member P A is 40 to 50 ° C. lower, it is also possible to use a little a low heat temperature matrix resin.

【0028】そして、非最大応力部位/部材Pに使用
できる樹脂材料Mとしては、ポリアミドイミド(ガラ
ス転移温度:288℃),熱可塑性ポリイミド(ガラス
転移温度:250℃),ポリエーテルサルホン(ガラス
転移温度:225℃),ポリエーテルイミド(ガラス転
移温度:217℃)等の単独またはポリマーブレンドを
使用することができ、このようなガラス転移温度が20
0℃以上の超耐熱性エンジニアリングプラスチックス
や、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン,ポリエ
ーテルケトン,ポリエーテルエーテルケトン,ポリエー
テルケントケトン,ポリアリルエーテルケトン等のポリ
エーテルケトン系超耐熱性エンジニアリングプラスチッ
クスや、ポリエーテルニトリル,ポリフェニレンサルフ
ァイド,液晶ポリエステル等の単独またはポリマーブレ
ンドの中から選んで使用することが可能であり、特に、
ガラス転移温度が200℃以上である前記した4種類の
樹脂材料は樹脂材料Mとして有望であるほか、エポキ
シ樹脂やフェノール樹脂のような熱硬化性の樹脂で使用
することも可能である。
As the resin material M B usable for the non-maximum stress portion / member P B , polyamide imide (glass transition temperature: 288 ° C.), thermoplastic polyimide (glass transition temperature: 250 ° C.), polyether sulfone (Glass transition temperature: 225 ° C.), polyetherimide (glass transition temperature: 217 ° C.) or the like, or a polymer blend can be used.
Super heat resistant engineering plastics of 0 ° C or higher, and polyetherketone super heat resistant engineering plastics such as polyetherketoneetherketoneketone, polyetherketone, polyetheretherketone, polyetherkentketone, polyallyletherketone, etc. , Polyether nitrile, polyphenylene sulfide, liquid crystal polyester, etc. can be used alone or selected from polymer blends, and in particular,
The above-mentioned four types of resin materials having a glass transition temperature of 200 ° C. or higher are promising as the resin material M B , and can also be used as thermosetting resins such as epoxy resin and phenol resin.

【0029】そして、部材Pは、インペラの使用全温
度領域で少なくとも100MPa以上の強度を有してい
ることが必要であるが、部材Pの必要強度は部材P
の必要強度の1/2以下程度であるため、このような条
件を満たせば必ずしも前記した樹脂材料Mを用いる必
要はなく、強化繊維としては炭素繊維の使用が望ましい
が、同等レベルの弾性率が得られるのであれば、ガラス
繊維やその他の充填材を使用してもかまわない。そし
て、炭素繊維であれば20〜30重量%以上とすること
が望ましいといえる。
The member P A needs to have a strength of at least 100 MPa or more in the entire temperature range of use of the impeller, but the required strength of the member P B is the member P A.
It is not necessary to use the resin material M B described above as long as such a condition is satisfied, and it is preferable to use carbon fiber as the reinforcing fiber, but the elastic modulus of the same level. If glass fiber is obtained, glass fiber or other fillers may be used. It can be said that the carbon fiber content is preferably 20 to 30% by weight or more.

【0030】また、高温疲労特性,高温クリープ特性に
優れていることが要求される最大応力部位/部材P
使用される樹脂材料Mとしては、ポリエーテルケトン
エーテルケトン,ポリエーテルケトン、ポリエーテルエ
ーテルケトン,ポリエーテルケトンケトン,ポリアリル
エーテルケトン等のポリエーテルケトン系超耐熱性エン
ジニアリングプラスチックスや、ポリエーテルニトリ
ル,ポリエーテルサルホン,ポリサルホン,ポリアミド
イミド,熱可塑性ポリイミド,ポリエーテルイミド等の
単独またはポリマーブレンド等の中から選んで使用する
ことが可能である。
Further, as the resin material M A used for the maximum stress portion / member P A required to have excellent high temperature fatigue properties and high temperature creep properties, polyetherketoneetherketone, polyetherketone, polyetherketone Polyetherketone-based super heat-resistant engineering plastics such as ether ether ketone, polyether ketone ketone, polyallyl ether ketone, polyether nitrile, polyether sulfone, polysulfone, polyamide imide, thermoplastic polyimide, polyether imide, etc. It is possible to use alone or by selecting from polymer blends and the like.

【0031】さらに、補強用の強化繊維としては、従来
の射出成形において炭素繊維以外の繊維では樹脂製イン
ペラの要求特性を満足することが容易ではなかったが、
最大応力部位/部材Pは射出成形以外の製造方法を用
いてもかまわないため、炭素繊維を使用することも必要
に応じて望ましく、炭素繊維の含有率は強度,耐久信頼
性の観点から20重量%以上の配合比とすることが望ま
しく、射出成形の場合には45重量%以上では成形がむ
つかしい。そして、炭素繊維の他にもガラス繊維,セラ
ミックス繊維,鉱物繊維等の無機繊維、ステンレス,黄
銅,ニッケル等の金属繊維、ポリアクリロニトリル繊
維,セルロース繊維,ポリフェニレンベンゾチアゾール
繊維,ポリエチレンテレフタレート繊維,液晶芳香族ポ
リエステル繊維,ポリビニルアルコール繊維,芳香族ポ
リアミド(アラミド)繊維等の有機繊維の中から選んで
使用することが可能である。また、チョップド繊維のみ
ならず連続繊維の使用も可能である。そして、連続繊維
グレードを使用して最大応力部位/部材Pを製造する
場合には、60〜70重量%までは配合可能である。ま
た、繊維含有率を50〜70重量%にすれば、ガラス繊
維を用いることも可能である。
Further, as the reinforcing fiber for reinforcement, it was not easy to satisfy the required characteristics of the resin impeller with fibers other than carbon fiber in the conventional injection molding,
Since the maximum stress portion / member P A is may be used a manufacturing method other than injection molding, it is also desirable as needed to use a carbon fiber content of carbon fiber strength, in terms of durability and reliability 20 It is desirable to use a compounding ratio of not less than wt%, and in the case of injection molding, if it is not less than 45 wt%, molding will be difficult. In addition to carbon fibers, glass fibers, ceramic fibers, mineral fibers and other inorganic fibers, stainless steel, brass, nickel and other metal fibers, polyacrylonitrile fibers, cellulose fibers, polyphenylene benzothiazole fibers, polyethylene terephthalate fibers, liquid crystal aromatics. It is possible to select and use organic fibers such as polyester fibers, polyvinyl alcohol fibers, and aromatic polyamide (aramid) fibers. Further, not only chopped fibers but also continuous fibers can be used. Then, in the production of maximum stress site / member P A using a continuous fiber grade, up to 60 to 70% by weight can be blended. Further, if the fiber content is 50 to 70% by weight, glass fibers can be used.

【0032】この他に、難燃剤,酸化防止剤,紫外線吸
収剤,潤滑剤,着色剤,熱安定剤等の各種安定剤や充填
剤を成形性や機械的特性を損なわない範囲内で適宜添加
することもできる。
In addition to the above, various stabilizers and fillers such as flame retardants, antioxidants, ultraviolet absorbers, lubricants, colorants, and heat stabilizers are appropriately added within a range that does not impair moldability and mechanical properties. You can also do it.

【0033】さらに具体的には、充填剤として、炭酸カ
ルシウム,酸化亜鉛,酸化マグネシウム,炭酸マグネシ
ウム,水酸化アルミニウム,タルク,珪酸,珪酸カルシ
ウム,マイカ,ガラス,ガラスバルーン,石英バルー
ン,黒鉛,ホウ素,アルミナ,炭化珪素,炭化ホウ素,
ボリア,窒化ホウ素,窒化珪素,窒化アルミニウム,シ
リカ,ベリリウム,酸化ベリリウム等の無機粉末や、ア
スベスト,チタン酸カリ,炭素,黒鉛,ホウ素,アルミ
ナ,炭化珪素,炭化ホウ素,ボリア,石英,シリカ,ベ
リリウム,窒化ホウ素等の無機ウイスカや、アラミドパ
ルプ,マイクロセルロース,熱硬化性樹脂粉末等の中か
ら選んで使用することが可能であり、離型剤,無機フィ
ラーとしては、高級脂肪酸の低級アルコールエステル,
脂肪酸の多価アルコールエステル,流動パラフィン,硫
酸バリウム,シラス,酸化アンチモン等の中から選んで
使用することが可能であり、その他に、結晶化促進剤と
して、アルキレングリコール誘導体、ポリアルキレング
リコール誘導体、アイオノマー、雲母、二酸化チタン等
の中から選んで使用することが可能である。
More specifically, as the filler, calcium carbonate, zinc oxide, magnesium oxide, magnesium carbonate, aluminum hydroxide, talc, silicic acid, calcium silicate, mica, glass, glass balloon, quartz balloon, graphite, boron, Alumina, silicon carbide, boron carbide,
Inorganic powder such as boria, boron nitride, silicon nitride, aluminum nitride, silica, beryllium, beryllium oxide, etc., asbestos, potassium titanate, carbon, graphite, boron, alumina, silicon carbide, boron carbide, boria, quartz, silica, beryllium It is possible to use by selecting from inorganic whiskers such as boron nitride, aramid pulp, microcellulose, thermosetting resin powder, etc., and as releasing agents and inorganic fillers, lower alcohol esters of higher fatty acids,
It is possible to select and use from polyhydric alcohol ester of fatty acid, liquid paraffin, barium sulfate, shirasu, antimony oxide, etc. In addition, alkylene glycol derivatives, polyalkylene glycol derivatives, ionomers as crystallization accelerators. It is possible to select and use from mica, titanium dioxide, and the like.

【0034】最大応力部位/部材Pと非最大応力部位
/部材Pの接着性は、樹脂の組み合わせに依存する
が、前記したように発生応力の大きい部分が軸孔近傍に
集中しているため、高応力部位を含むように最大応力部
位/部材Pの形状を設定すると、最大応力部位/部材
と非最大応力部位/部材Pとの間で接着強度不足
の問題はなくなる。
The adhesiveness between the maximum stress portion / member P A and the non-maximum stress portion / member P B depends on the combination of resins, but as described above, the portion where the generated stress is large is concentrated near the shaft hole. Therefore, by setting the shape of the maximum stress portion / member P a to contain a high stress region, is not adhesive strength shortage problem between the maximum stress portion / member P a and the non-maximum stress site / member P B.

【0035】また、接着性を良好なものとするために、
図3に示す下型35ならびにピン34の温度を高めに設
定して最大応力部位/部材Pをキャビティ32内で加
熱しておくのもよい。また、最大応力部位/部材P
オーブン等で予備加熱した後に、金型に設定すればなお
望ましい。なお、射出成形可能でかつ強度特性,耐久信
頼性に優れた樹脂材料Mが使用できる場合には、樹脂
材料Mと樹脂材料Mを用いた2色成形が可能な場合
もある。
Further, in order to improve the adhesiveness,
It is also possible to set the temperature of the lower mold 35 and the pin 34 shown in FIG. 3 to a high temperature and heat the maximum stress site / member P A in the cavity 32. Further, it is more desirable to set the maximum stress portion / member P A in the mold after preheating it in an oven or the like. If the resin material M A that can be injection-molded and has excellent strength characteristics and durability reliability can be used, two-color molding using the resin material M A and the resin material M B may be possible.

【0036】以上の方法で製造された樹脂製インペラで
は、最大応力部位/部材Pとして連続繊維の使用や射
出成形では不可能な高繊維含有率のものの使用が可能と
なるため、炭素繊維のみならず例えばガラス繊維のよう
なより安価な繊維やより安価な樹脂が使用可能となる。
しかも、遠心応力が働く方向の強度が大きくなるよう
に、最大応力部位/部材Pに適する射出成形金型のゲ
ート設定を行なったり、場合によっては所望の方向の強
度が大きくなるような積層タイプの複合材料を用いるこ
とによって、従来のインペラ以上の耐久信頼性を確保す
ることが可能となる。
In the resin impeller manufactured by the above method, it is possible to use continuous fiber as the maximum stress portion / member P A or use a fiber having a high fiber content which cannot be obtained by injection molding. Instead, cheaper fibers such as glass fibers or cheaper resins can be used.
Moreover, as the strength in the direction centrifugal stress acts increases, the maximum stress portion / member P or performing gating injection mold suitable for A, the desired direction of intensity increases as a laminated type in some cases By using the above composite material, it is possible to secure durability durability more than that of the conventional impeller.

【0037】一方、非最大応力部位/部材Pについて
も高温下でのへたりや変形の防止に主眼を置いた材料選
択ができるため、従来の樹脂製インペラで発生すること
のあった前記課題の解決が可能となる。しかも、場合に
よっては繊維含有率の低減も可能であるため、形状の複
雑な翼の採用や翼厚さの低減による性能の向上も期待で
きる。
On the other hand, the non-maximum stress portion / member P B can also be selected with a focus on preventing fatigue and deformation at high temperatures, so the above-mentioned problems that may occur with conventional resin impellers Can be solved. Moreover, since the fiber content can be reduced in some cases, it is expected that the performance is improved by adopting a blade having a complicated shape and reducing the blade thickness.

【0038】図1は本発明による樹脂製インペラ4の一
実施態様を示すものであって、最大応力部位σ
maxは、インペラの最大径rmaxの高さHと同じ高
さHのところで且つ軸孔4aの中心から4〜5mm(最
大径の7.5〜8.5%)のところにあるので、この最
大応力発生部位σmaxを含む半径方向の領域で且つ高
さ方向に±2〜3mmの領域において軸孔4aの表面お
よび背板部側の端部の表面から内側に入ったところに最
大応力部位/部材Pを設けるようにした場合を示して
いる。
FIG. 1 shows one embodiment of the resin impeller 4 according to the present invention, in which the maximum stress portion σ
Since max is at the same height H as the height H of the maximum diameter r max of the impeller and 4 to 5 mm (7.5 to 8.5% of the maximum diameter) from the center of the shaft hole 4a, In the radial region including the maximum stress generation region σ max and in the region of ± 2 to 3 mm in the height direction, the maximum stress region is located inside from the surface of the shaft hole 4a and the surface of the end portion on the back plate side. / The case where the member P A is provided is shown.

【0039】また、図2は他の実施態様における樹脂製
インペラ4を示すものであって、最大応力発生部位σ
maxを含む半径方向の領域で且つ図1の場合よりも高
さ方向にさらに大きなものとした領域において軸孔4a
の表面および背板部側の端部の表面でそれぞれ実質的に
露出する状態にして最大応力部位/部材Pを設けるよ
うにした場合を示している。
Further, FIG. 2 shows a resin impeller 4 in another embodiment, in which the maximum stress generating portion σ
In the radial region including max and in the region that is made larger in the height direction than in the case of FIG. 1, the shaft hole 4a is formed.
2 shows the case where the maximum stress portion / member P A is provided in a state where the surface is substantially exposed and the surface of the end portion on the back plate side.

【0040】この場合、図5に示すように、強化繊維T
は、ランダム方向に配向した繊維T(T)とせず、円
周方向に配向した繊維T(T)とすることが望まし
い。
In this case, as shown in FIG.
Is preferably not the fibers T (T 1 ) oriented in the random direction but the fibers T (T 2 ) oriented in the circumferential direction.

【0041】[0041]

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例を示す
が、表1ないし表3にこれらをまとめて示す。
EXAMPLES Examples and comparative examples of the present invention will be shown below, and these are summarized in Tables 1 to 3.

【0042】実施例1 最大応力部位/部材Pの成形材料として、ポリエーテ
ルケトン(英国ICI社製、Victrex “PE
K” 220G)に、カーボン繊維(東邦レーヨン
(株)製“HTA”平均繊維径:約7μm)を総量に対
して重量分率で30重量%となるように配合した樹脂材
料Mを用い、図4に示したような上型41と、キャビ
ティ42を形成する中型43と、キャビティ42を貫通
するピン44と、下型45と、樹脂溜46を有する射出
成形用金型を用いて、樹脂製インペラの軸孔径に相当す
る軸孔を有する中空円筒形状(直径:14mm、高さ:
20mm、軸孔直径:7.5mm)の最大応力部位/部
材Pを成形した。なお、図4に示した金型は、軸孔形
成のためにスライド可能なピン44を有しており、樹脂
製インペラに働く遠心応力に対して大きな安全率を確保
できるように円柱の側面にフィルムゲートを設けて円周
方向に繊維が配向するようにしてある。また、フィルム
ゲートの反対側にはウエルドによる強度低下を低減する
ために樹脂溜46を設けている。
Example 1 As a molding material for the maximum stress site / member P A , polyetherketone (Victrex “PE manufactured by ICI, UK) was used.
K ”220G), a resin material M A in which carbon fibers (“ HTA ”average fiber diameter: about 7 μm manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.) are blended so that the weight fraction is 30% by weight with respect to the total amount, Using an upper mold 41, a middle mold 43 forming a cavity 42, a pin 44 penetrating the cavity 42, a lower mold 45, and an injection mold having a resin reservoir 46 as shown in FIG. Hollow cylindrical shape (diameter: 14 mm, height: having a shaft hole equivalent to the shaft hole diameter of the impeller made from
The maximum stress site / member P A having a diameter of 20 mm and a shaft hole diameter of 7.5 mm was molded. The mold shown in FIG. 4 has a slidable pin 44 for forming a shaft hole, and is provided on the side surface of the cylinder so as to secure a large safety factor against centrifugal stress acting on the resin impeller. A film gate is provided to orient the fibers in the circumferential direction. In addition, a resin reservoir 46 is provided on the opposite side of the film gate in order to reduce the decrease in strength due to welding.

【0043】つぎに、図3に示した金型を用い、前記し
た方法で成形した最大応力部位/部材Pを下型35に
突出して設けたピン34にセットした後、樹脂材料M
を図3に示した矢印B方向から射出して樹脂製インペラ
(インペラの最大径:59mm、高さ:33mm)を得
た。なお、最大応力部位/部材Pを金型にセットする
のに先立ち、オーブン中で250℃,3時間の予備加熱
を実施した。
Next, using the mold shown in FIG. 3, the maximum stress portion / member P A molded by the above-described method is set on the pin 34 protruding from the lower mold 35, and then the resin material M B is set.
Was injected from the direction of arrow B shown in FIG. 3 to obtain a resin impeller (maximum diameter of impeller: 59 mm, height: 33 mm). In addition, prior to setting the maximum stress site / member P A in the mold, preliminary heating was performed in an oven at 250 ° C. for 3 hours.

【0044】樹脂材料Mとしては、三井東圧化学
(株)製、熱可塑性ポリイミド“AURUM PL40
0C”にカーボン繊維(東邦レーヨン(株)製“HT
A”平均繊維系:約7μm)を総量に対して重量分率で
30重量%となるように配合した成形材料を用いた。
The resin material M B is a thermoplastic polyimide “AURUM PL40” manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.
Carbon fiber (“HT” manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.)
A "average fiber system: about 7 μm) was used in a proportion of 30% by weight based on the total weight, and a molding material was used.

【0045】なお、射出成形には(株)日本製鋼所製7
5TON(型締圧)射出成形機を使用し、樹脂材料M
については、シリンダ温度:390℃,金型温度:21
0℃の成形条件で成形し、また、樹脂材料Mについて
は、シリンダ温度:420℃,金型温度:220℃の成
形条件で成形して成形品である樹脂製インペラを得た。
For the injection molding, 7 manufactured by Japan Steel Works, Ltd.
5 ton (clamping pressure) using an injection molding machine, the resin material M A
Cylinder temperature: 390 ° C, mold temperature: 21
The resin material M B was molded under molding conditions of 0 ° C., and the resin material M B was molded under molding conditions of cylinder temperature: 420 ° C. and mold temperature: 220 ° C. to obtain a resin impeller as a molded product.

【0046】実施例2 最大応力部位/部材Pの成形材料として、ポリエーテ
ルエーテルケトン(英国ICI社製、Victrex
“PEEK” 450G)に、カーボン繊維(東邦レー
ヨン(株)製“HTA”平均繊維径:約7μm)を総量
に対して重量分率で30重量%となるように配合した樹
脂材料Mを用い、図4に示したような射出成形用金型
を用いて、樹脂製インペラの軸孔径に相当する軸孔を有
する中空円筒形状(直径:14mm、高さ:20mm、
軸孔直径:7.5mm)の最大応力部位/部材Pを成
形した。なお、図4に示した金型は、軸孔形成のために
スライド可能なピン44を有しており、樹脂製インペラ
に働く遠心応力に対して大きな安全率を確保できるよう
に円柱の側面にフィルムゲートを設けて円周方向に繊維
が配向するようにしてある。また、フィルムゲートの反
対側にはウエルドによる強度低下を低減するために樹脂
溜46を設けている。
Example 2 As a molding material for the maximum stress site / member P A , polyetheretherketone (Victrex, manufactured by ICI, UK) was used.
"PEEK" 450G) and a resin material M A in which carbon fibers ("HTA" manufactured by Toho Rayon Co., Ltd. average fiber diameter: about 7 µm) were blended so that the weight fraction was 30% by weight with respect to the total amount. Using an injection molding die as shown in FIG. 4, a hollow cylindrical shape (diameter: 14 mm, height: 20 mm, having a shaft hole corresponding to the shaft hole diameter of a resin impeller,
A maximum stress site / member P A having a shaft hole diameter of 7.5 mm was molded. The mold shown in FIG. 4 has a slidable pin 44 for forming a shaft hole, and is provided on the side surface of the cylinder so as to secure a large safety factor against centrifugal stress acting on the resin impeller. A film gate is provided to orient the fibers in the circumferential direction. In addition, a resin reservoir 46 is provided on the opposite side of the film gate in order to reduce the decrease in strength due to welding.

【0047】つぎに、図3に示した金型を用い、前記し
た方法で成形した最大応力部位/部材Pを下型35に
突出して設けたピン34にセットした後、樹脂材料M
を図3に示した矢印B方向から射出して樹脂製インペラ
(インペラの最大径:59mm、高さ:33mm)を得
た。なお、最大応力部位/部材Pを金型にセットする
のに先立ち、オーブン中で250℃,3時間の予備加熱
を実施した。
Next, using the mold shown in FIG. 3, the maximum stress portion / member P A molded by the above-mentioned method is set on the pin 34 protruding from the lower mold 35, and then the resin material M B is set.
Was injected from the direction of arrow B shown in FIG. 3 to obtain a resin impeller (maximum diameter of impeller: 59 mm, height: 33 mm). In addition, prior to setting the maximum stress site / member P A in the mold, preliminary heating was performed in an oven at 250 ° C. for 3 hours.

【0048】樹脂材料Mとしては、三井東圧化学
(株)製、熱可塑性ポリイミド“AURUM PL45
0C”にEガラス繊維(平均繊維径:約13μm)を総
量に対して重量分率で40重量%となるように配合した
成形材料を用いた。
The resin material M B is a thermoplastic polyimide “AURUM PL45” manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.
A molding material was used in which 0 C ″ was mixed with E glass fiber (average fiber diameter: about 13 μm) in a weight fraction of 40% by weight with respect to the total amount.

【0049】なお、射出成形には(株)日本製鋼所製7
5TON(型締圧)射出成形機を使用し、樹脂材料M
については、シリンダ温度:380℃,金型温度:20
0℃の成形条件で成形し、また、樹脂材料Mについて
は、シリンダ温度:420℃,金型温度:230℃の成
形条件で成形して成形品である樹脂製インペラを得た。
For injection molding, 7 manufactured by Japan Steel Works, Ltd.
5 ton (clamping pressure) using an injection molding machine, the resin material M A
Cylinder temperature: 380 ° C, mold temperature: 20
The resin material M B was molded under the molding conditions of 0 ° C., and the resin material M B was molded under the molding conditions of cylinder temperature: 420 ° C. and mold temperature: 230 ° C. to obtain a resin impeller as a molded product.

【0050】実施例3 最大応力部位/部材Pの成形材料として、ポリエーテ
ルケトンエーテルケトンケトン(独国BASF社製、U
LTRA “PEK” A2000)に、Eガラス繊維
(平均繊維径:約13μm)を総量に対して重量分率で
30重量%となるように配合した樹脂材料Mを用い、
図4に示した射出成形用金型を用いて、樹脂製インペラ
の軸孔径に相当する軸孔を有する中空円筒形状(直径:
14mm、高さ:20mm、軸孔直径:7.5mm)の
最大応力部位/部材Pを成形した。なお、図4に示し
た金型は、軸孔形成のためにスライド可能なピン44を
有しており、樹脂製インペラに働く遠心応力に対して大
きな安全率を確保できるように円柱の側面にフィルムゲ
ートを設けて円周方向に繊維が配向するようにしてあ
る。また、フィルムゲートの反対側にはウエルドによる
強度低下を低減するために樹脂溜46を設けている。
Example 3 As a molding material for the maximum stress site / member P A , polyetherketoneetherketoneketone (U, manufactured by BASF, Germany)
LTRA "PEK" A2000) was mixed with E glass fiber (average fiber diameter: about 13 μm) in a weight fraction of 30% by weight with respect to the total amount, and a resin material M A was used.
Using the injection molding die shown in FIG. 4, a hollow cylindrical shape having a shaft hole corresponding to the diameter of the shaft hole of the resin impeller (diameter:
14 mm, height: 20 mm, shaft hole diameter was molded maximum stress site / member P A of 7.5 mm). The mold shown in FIG. 4 has a slidable pin 44 for forming a shaft hole, and is provided on the side surface of the cylinder so as to secure a large safety factor against centrifugal stress acting on the resin impeller. A film gate is provided to orient the fibers in the circumferential direction. In addition, a resin reservoir 46 is provided on the opposite side of the film gate in order to reduce the decrease in strength due to welding.

【0051】つぎに、図3に示した金型を用い、前記し
た方法で成形した最大応力部位/部材Pを下型35に
突出して設けたピン34にセットした後、樹脂材料M
を図3に示した矢印B方向から射出して樹脂製インペラ
(インペラの最大径:59mm、高さ:33mm)を得
た。なお、最大応力部位/部材Pを金型にセットする
のに先立ち、オーブン中で250℃,3時間の予備加熱
を実施した。
Next, using the mold shown in FIG. 3, the maximum stress portion / member P A molded by the above-mentioned method is set on the pin 34 protruding from the lower mold 35, and then the resin material M B is set.
Was injected from the direction of arrow B shown in FIG. 3 to obtain a resin impeller (maximum diameter of impeller: 59 mm, height: 33 mm). In addition, prior to setting the maximum stress site / member P A in the mold, preliminary heating was performed in an oven at 250 ° C. for 3 hours.

【0052】樹脂材料Mとしては、三井東圧化学
(株)製、熱可塑性ポリイミド“AURUM PL40
0C”にカーボン繊維(東邦レーヨン(株)製“HT
A”平均繊維径:約7μm)を総量に対して重量分率で
30重量%となるように配合した成形材料を用いた。
As the resin material M B , a thermoplastic polyimide “AURUM PL40” manufactured by Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.
Carbon fiber (“HT” manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.)
A "average fiber diameter: about 7 µm) was used in a proportion of 30% by weight based on the total weight, and a molding material was used.

【0053】なお、射出成形には(株)日本製鋼所製7
5TON(型締圧)射出成形機を使用し、樹脂材料M
については、シリンダ温度:400℃,金型温度:22
0℃の成形条件で成形し、また、樹脂材料Mについて
は、シリンダ温度:420℃,金型温度:220℃の成
形条件で成形して成形品である樹脂製インペラを得た。
For injection molding, 7 manufactured by Japan Steel Works, Ltd.
5 ton (clamping pressure) using an injection molding machine, the resin material M A
Cylinder temperature: 400 ° C, mold temperature: 22
The resin material M B was molded under molding conditions of 0 ° C., and the resin material M B was molded under molding conditions of cylinder temperature: 420 ° C. and mold temperature: 220 ° C. to obtain a resin impeller as a molded product.

【0054】実施例4 最大応力部位/部材Pの成形材料として、ポリエーテ
ルエーテルケトン(英国ICI社製、Victrex
“PEEK” 450G)に、Eガラス繊維(平均繊維
径:約13μm)を総量に対して重量分率で40重量%
となるように配合した樹脂材料Mを用い、図4に示し
たような射出成形用金型を用いて、樹脂製インペラの軸
孔径に相当する軸孔を有する中空円筒形状(直径:14
mm、高さ:20mm、軸孔直径:7.5mm)の最大
応力部位/部材Pを成形した。なお、図4に示した金
型は、軸孔形成のためにスライド可能なピン44を有し
ており、樹脂製インペラに働く遠心応力に対して大きな
安全率を確保できるように円柱の側面にフィルムゲート
を設けて円周方向に繊維が配向するようにしてある。ま
た、フィルムゲートの反対側にはウエルドによる強度低
下を低減するために樹脂溜46を設けている。
Example 4 Polyether ether ketone (manufactured by ICI in England, Victrex) was used as a molding material for the maximum stress site / member P A.
"PEEK" 450G) with E glass fiber (average fiber diameter: about 13 μm) in a weight fraction of 40% by weight with respect to the total amount.
Using a resin material M A that has been compounded so that a hollow cylindrical shape (diameter: 14) having a shaft hole corresponding to the shaft hole diameter of a resin impeller is used by using an injection molding die as shown in FIG.
mm, height: 20 mm, shaft hole diameter: 7.5 mm), the maximum stress site / member P A was molded. The mold shown in FIG. 4 has a slidable pin 44 for forming a shaft hole, and is provided on the side surface of the cylinder so as to secure a large safety factor against centrifugal stress acting on the resin impeller. A film gate is provided to orient the fibers in the circumferential direction. In addition, a resin reservoir 46 is provided on the opposite side of the film gate in order to reduce the decrease in strength due to welding.

【0055】つぎに、図3に示した金型を用い、前記し
た方法で成形した最大応力部位/部材Pを下型35に
突出して設けたピン34にセットした後、樹脂材料M
を図3に示した矢印B方向から射出して樹脂製インペラ
(インペラの最大径:59mm、高さ:33mm)を得
た。なお、最大応力部位/部材Pを金型にセットする
のに先立ち、オーブン中で250℃,3時間の予備加熱
を実施した。
Next, after using the mold shown in FIG. 3, the maximum stress portion / member P A molded by the above-mentioned method is set on the pin 34 protruding from the lower mold 35, and then the resin material M B is set.
Was injected from the direction of arrow B shown in FIG. 3 to obtain a resin impeller (maximum diameter of impeller: 59 mm, height: 33 mm). In addition, prior to setting the maximum stress site / member P A in the mold, preliminary heating was performed in an oven at 250 ° C. for 3 hours.

【0056】樹脂材料Mとしては、米国AMOCO社
製、ポリアミドイミド“TORLON4203L”にカ
ーボン繊維(東邦レーヨン(株)製“HTA”平均繊維
径:約7μm)を総量に対して重量分率で20重量%と
なるように配合した成形材料を用いた。
As the resin material M B , polyamide imide “TORLON 4203L” manufactured by AMOCO, USA, and carbon fiber (“HTA” manufactured by Toho Rayon Co., Ltd. “average fiber diameter: about 7 μm”) in a weight fraction of 20 are used. A molding material was used which was compounded so as to be wt%.

【0057】なお、成形には、樹脂材料Mについて
は、(株)日本製鋼所製75TON(型締圧)射出成形
機を使用してシリンダ温度:380℃,金型温度:20
0℃の成形条件で成形し、また、樹脂材料Mについて
は、ARBURG A210−50型射出成形機を用い
てシリンダ温度:400℃,金型温度:220℃の成形
条件で成形して成形品である樹脂製インペラを得た。
For the resin material M A , a 75 TON (mold clamping pressure) injection molding machine manufactured by Japan Steel Works, Ltd. was used for molding, and the cylinder temperature was 380 ° C. and the mold temperature was 20.
Molded under the molding conditions of 0 ° C., and for the resin material M B , a molded product was molded under the molding conditions of cylinder temperature: 400 ° C., mold temperature: 220 ° C. using an ARBURG A210-50 type injection molding machine. To obtain a resin impeller.

【0058】実施例5 最大応力部位/部材Pの成形材料として、ポリアリル
エーテルケトン(米国AMOCO社製、KADEL E
−1000)に、カーボン繊維(東邦レーヨン(株)製
“HTA”平均繊維径:約7μm)を総量に対して重量
分率で30重量%となるように配合した樹脂材料M
用い、図4に示した射出成形用金型を用いて、樹脂製イ
ンペラの軸孔径に相当する軸孔を有する中空円筒形状
(直径:14mm、高さ:20mm,軸孔直径:7.5
mm)の最大応力部位/部材Pを成形した。なお、図
4に示した金型は、軸孔形成のためにスライド可能なピ
ン44を有しており、樹脂製インペラに働く遠心応力に
対して大きな安全率を確保できるように円柱の側面にフ
ィルムゲートを設けて円周方向に繊維が配向するように
してある。また、フィルムゲートの反対側にはウエルド
による強度低下を低減するために樹脂溜46を設けてい
る。
Example 5 As a molding material for the maximum stress portion / member P A , polyallyl ether ketone (KADEL E manufactured by AMOCO, USA) was used.
-1000) using a resin material M A in which carbon fibers (average fiber diameter of HTA manufactured by Toho Rayon Co., Ltd .: about 7 μm) were blended so that the weight fraction was 30% by weight with respect to the total amount. Using the injection molding die shown in FIG. 4, a hollow cylindrical shape (diameter: 14 mm, height: 20 mm, shaft hole diameter: 7.5) having a shaft hole corresponding to the shaft hole diameter of the resin impeller is used.
mm) maximum stress site / member P A was molded. The mold shown in FIG. 4 has a slidable pin 44 for forming a shaft hole, and is provided on the side surface of the cylinder so as to secure a large safety factor against centrifugal stress acting on the resin impeller. A film gate is provided to orient the fibers in the circumferential direction. In addition, a resin reservoir 46 is provided on the opposite side of the film gate in order to reduce the decrease in strength due to welding.

【0059】つぎに、図3に示した金型を用い、前記し
た方法で成形した最大応力部位/部材Pを下型35に
突出して設けたピン34にセットした後、樹脂材料M
を図3に示した矢印B方向から射出して樹脂製インペラ
(インペラの最大径:59mm、高さ:33mm)を得
た。なお、最大応力部位/部材Pを金型にセットする
のに先立ち、オーブン中で250℃,3時間の予備加熱
を実施した。
Next, using the mold shown in FIG. 3, the maximum stress portion / member P A molded by the above-mentioned method is set on the pin 34 protruding from the lower mold 35, and then the resin material M B is set.
Was injected from the direction of arrow B shown in FIG. 3 to obtain a resin impeller (maximum diameter of impeller: 59 mm, height: 33 mm). In addition, prior to setting the maximum stress site / member P A in the mold, preliminary heating was performed in an oven at 250 ° C. for 3 hours.

【0060】樹脂材料Mとしては、米国AMOCO社
製、ポリアミドイミド“TORLON4203L”にカ
ーボン繊維(東邦レーヨン(株)製“HTA”平均繊維
径:約7μm)を総量に対して重量分率で30重量%と
なるように配合した成形材料を用いた。
As the resin material M B , polyamide imide “TORLON 4203L” manufactured by AMOCO, USA, and carbon fibers (“HTA” manufactured by Toho Rayon Co., Ltd. “average fiber diameter: about 7 μm”) were used in a weight fraction of 30 with respect to the total amount. A molding material was used which was compounded so as to be wt%.

【0061】なお、成形には、樹脂材料Mについて
は、(株)日本製鋼所製75TON(型締圧)射出成形
機を使用してシリンダ温度:390℃,金型温度:20
0℃の成形条件で成形し、また、樹脂材料Mについて
は、ARBURG A210−50型射出成形機を用い
てシリンダ温度:400℃、金型温度:220℃の成形
条件で成形して成形品である樹脂製インペラを得た。
For the molding of the resin material M A , a cylinder temperature of 390 ° C. and a mold temperature of 20 were used for the resin material M A using a 75TON (mold clamping pressure) injection molding machine manufactured by Japan Steel Works, Ltd.
Molded under the molding conditions of 0 ° C., and for the resin material M B , molded using an ARBURG A210-50 type injection molding machine under the molding conditions of cylinder temperature: 400 ° C., mold temperature: 220 ° C. To obtain a resin impeller.

【0062】実施例6 最大応力部位/部材Pの成形材料として、ポリエーテ
ルケトンエーテルケトンケトン(独国BASF社製、U
LTRA “PEK” A2000)に、カーボン繊維
(東邦レーヨン(株)製“HTA”平均繊維径:約7μ
m)を総量に対して重量分率で25重量%となるように
配合した樹脂材料Mを用い、図4に示したような射出
成形用金型を用いて、樹脂製インペラの軸孔径に相当す
る軸孔を有する中空円筒形状(直径:14mm、高さ:
20mm,軸孔直径:7.5mm)の最大応力部位/部
材Pを成形した。なお、図4に示した金型は、軸孔形
成のためにスライド可能なピン44を有しており、樹脂
製インペラに働く遠心応力に対して大きな安全率を確保
できるように円柱の側面にフィルムゲートを設けて円周
方向に繊維が配向するようにしてある。また、フィルム
ゲートの反対側にはウエルドによる強度低下を低減する
ために樹脂溜46を設けている。
Example 6 As a molding material for the maximum stress portion / member P A , polyether ketone ether ketone ketone (U, manufactured by BASF, Germany)
LTRA "PEK" A2000) with carbon fiber ("HTA" manufactured by Toho Rayon Co., Ltd. average fiber diameter: about 7μ)
m) was used in a proportion of 25% by weight based on the total weight of the resin material M A, and the axial hole diameter of the resin impeller was measured by using an injection molding die as shown in FIG. Hollow cylindrical shape with corresponding shaft hole (diameter: 14 mm, height:
20 mm, the axial hole diameter was molded maximum stress site / member P A of 7.5 mm). The mold shown in FIG. 4 has a slidable pin 44 for forming a shaft hole, and is provided on the side surface of the cylinder so as to secure a large safety factor against centrifugal stress acting on the resin impeller. A film gate is provided to orient the fibers in the circumferential direction. In addition, a resin reservoir 46 is provided on the opposite side of the film gate in order to reduce the decrease in strength due to welding.

【0063】つぎに、図3に示した金型を用い、前記し
た方法で成形した最大応力部位/部材Pを下型35に
突出して設けたピン34にセットした後、樹脂材料M
を図3に示した矢印B方向から射出して樹脂製インペラ
(インペラの最大径:59mm、高さ:33mm)を得
た。なお、最大応力部位/部材Pを金型にセットする
のに先立ち、オーブン中で250℃,3時間の予備加熱
を実施した。
Next, using the mold shown in FIG. 3, the maximum stress portion / member P A molded by the above-described method is set on the pin 34 protruding from the lower mold 35, and then the resin material M B is set.
Was injected from the direction of arrow B shown in FIG. 3 to obtain a resin impeller (maximum diameter of impeller: 59 mm, height: 33 mm). In addition, prior to setting the maximum stress site / member P A in the mold, preliminary heating was performed in an oven at 250 ° C. for 3 hours.

【0064】樹脂材料Mとしては、米国AMOCO社
製、ポリアミドイミド“TORLON4203L”にカ
ーボン繊維(東邦レーヨン(株)製“HTA”平均繊維
径:約7μm)を総量に対して重量分率で20重量%と
なるように配合した成形材料を用いた。
As the resin material M B , polyamide imide “TORLON 4203L” manufactured by AMOCO, USA, and carbon fiber (“HTA” manufactured by Toho Rayon Co., Ltd. “average fiber diameter: about 7 μm”) in a weight fraction of 20 relative to the total amount are used. A molding material was used which was compounded so as to be wt%.

【0065】なお、成形には、樹脂材料Mについて
は、(株)日本製鋼所製75TON(型締圧)射出成形
機を使用してシリンダ温度:400℃,金型温度:22
0℃の成形条件で成形し、また、樹脂材料Mについて
は、ARBURG A210−50型射出成形機を用い
てシリンダ温度:400℃、金型温度:220℃の成形
条件で成形して成形品である樹脂製インペラを得た。
In the molding, for the resin material M A , a 75 TON (mold clamping pressure) injection molding machine manufactured by Japan Steel Works, Ltd. was used, and the cylinder temperature was 400 ° C. and the mold temperature was 22.
Molded under the molding conditions of 0 ° C., and for the resin material M B , molded using an ARBURG A210-50 type injection molding machine under the molding conditions of cylinder temperature: 400 ° C., mold temperature: 220 ° C. To obtain a resin impeller.

【0066】比較例1 成形材料として、ポリエーテルサルホン(英国ICI社
製、Victrex“PES” 3600G)に、カー
ボン繊維(東邦レーヨン(株)製“HTA”平均繊維
径:約7μm)を総量に対して重量分率で30重量%と
なるように配合した材料を用い、図3に示した金型を用
いて、樹脂材料を図3に示した矢印B方向から射出して
樹脂製インペラ(インペラの最大径:59mm、高さ:
33mm)を得た。
Comparative Example 1 As a molding material, polyether sulfone (manufactured by ICI, UK, Victrex "PES" 3600G) and carbon fibers ("HTA" manufactured by Toho Rayon Co., Ltd. average fiber diameter: about 7 μm) were used in total. On the other hand, using a material mixed so that the weight fraction is 30% by weight, the resin material is injected from the direction of arrow B shown in FIG. 3 by using the mold shown in FIG. Maximum diameter: 59 mm, height:
33 mm) was obtained.

【0067】なお、成形には(株)日本製鋼所製75T
ON(型締圧)射出成形機を使用してシリンダ温度:3
50℃,金型温度:190℃の成形条件で成形して成形
品である樹脂製インペラを得た。
For molding, 75T manufactured by Japan Steel Works, Ltd.
Cylinder temperature: 3 using ON (mold clamping pressure) injection molding machine
Molding was performed under the molding conditions of 50 ° C. and mold temperature: 190 ° C. to obtain a resin impeller as a molded product.

【0068】比較例2 成形材料として、ポリアミドイミド(米国AMOCO社
製、“TORLON4203L”)に、カーボン繊維
(東邦レーヨン(株)製“HTA”平均繊維径:約7μ
m)を総量に対して重量分率で30重量%となるように
配合した材料を用い、図3に示した金型を用いて、樹脂
材料を図3に示した矢印B方向から射出して樹脂製イン
ペラ(インペラの最大径:59mm、高さ:33mm)
を得た。
Comparative Example 2 As a molding material, polyamide imide ("TORLON 4203L" manufactured by AMOCO, USA) and carbon fiber ("HTA" manufactured by Toho Rayon Co., Ltd.) average fiber diameter: about 7 μm
m) is used in a proportion of 30% by weight with respect to the total amount, and the resin material is injected from the direction of arrow B shown in FIG. 3 using the mold shown in FIG. Resin impeller (maximum diameter of impeller: 59 mm, height: 33 mm)
Got

【0069】なお、成形にはARBURG A210−
50型射出成形機を用いてシリンダ温度:400℃、金
型温度:220℃の成形条件で成形して成形品である樹
脂製インペラを得た。
In molding, ARBURG A210-
Using a 50-type injection molding machine, molding was performed under the molding conditions of a cylinder temperature of 400 ° C. and a mold temperature of 220 ° C. to obtain a resin impeller as a molded product.

【0070】比較例3 成形材料として、ポリエーテルエーテルケトン(英国I
CI社製、Victrex “PEEK” 450G)
に、カーボン繊維(東邦レーヨン(株)製“HTA”平
均繊維径:約7μm)を総量に対して重量分率で30重
量%となるように配合した材料を用い、図3に示した金
型を用いて、樹脂材料を図3に示した矢印B方向から射
出して樹脂製インペラ(インペラの最大径:59mm、
高さ:33mm)を得た。
Comparative Example 3 As a molding material, polyetheretherketone (UK I
CI, Victrex "PEEK" 450G)
In addition, a carbon fiber (“HTA” manufactured by Toho Rayon Co., Ltd. average fiber diameter: about 7 μm) was used in such a manner that the weight fraction was 30% by weight with respect to the total amount. The resin impeller is injected from the direction of arrow B shown in FIG. 3 by using a resin impeller (maximum diameter of impeller: 59 mm,
Height: 33 mm) was obtained.

【0071】なお、成形には(株)日本製鋼所製75T
ON(型締圧)射出成形機を使用してシリンダ温度:3
90℃,金型温度:200℃の成形条件で成形して成形
品である樹脂製インペラを得た。
For molding, 75T manufactured by Japan Steel Works, Ltd.
Cylinder temperature: 3 using ON (mold clamping pressure) injection molding machine
Molding was performed under the molding conditions of 90 ° C. and mold temperature: 200 ° C. to obtain a resin impeller as a molded product.

【0072】比較例4 成形材料として、ポリエーテルケトン(英国ICI社
製、Victrex “PEK” 220G)に、カー
ボン繊維(東邦レーヨン(株)製“HTA”平均繊維
径:約7μm)を総量に対して重量分率で35重量%と
なるように配合した材料を用い、図3に示した金型を用
いて、樹脂材料を図3に示した矢印B方向から射出して
樹脂製インペラ(インペラの最大径:59mm、高さ:
33mm)を得た。
Comparative Example 4 As a molding material, polyetherketone (manufactured by ICI, UK, Victrex “PEK” 220G) and carbon fibers (“HTA” manufactured by Toho Rayon Co., Ltd. average fiber diameter: about 7 μm) were used with respect to the total amount. 3% by weight and the resin material is injected in the direction of arrow B shown in FIG. 3 by using the mold shown in FIG. Maximum diameter: 59 mm, height:
33 mm) was obtained.

【0073】なお、成形には(株)日本製鋼所製75T
ON(型締圧)射出成形機を使用してシリンダ温度:4
00℃,金型温度:220℃の成形条件で成形して成形
品である樹脂製インペラを得た。
For molding, 75T manufactured by Japan Steel Works, Ltd.
Cylinder temperature: 4 using ON (mold clamping pressure) injection molding machine
Molding was performed under the molding conditions of 00 ° C. and mold temperature: 220 ° C. to obtain a resin impeller as a molded product.

【0074】比較例5 成形材料として、三井東圧化学(株)製、熱可塑性ポリ
イミド“AURUMPL450C”にカーボン繊維(東
邦レーヨン(株)製“HTA”平均繊維径:約7μm)
を総量に対して重量分率で30重量%となるように配合
した材料を用い、図3に示した金型を用いて、樹脂材料
を図3に示した矢印B方向から射出して樹脂製インペラ
(インペラの最大径:59mm、高さ:33mm)を得
た。
Comparative Example 5 As a molding material, a thermoplastic polyimide "AURUMPL450C" manufactured by Mitsui Toatsu Kagaku Co., Ltd. and carbon fiber ("HTA" manufactured by Toho Rayon Co., Ltd. average fiber diameter: about 7 μm) were used.
Was used in a proportion of 30% by weight with respect to the total amount, and the resin material was injected from the direction of arrow B shown in FIG. 3 using the mold shown in FIG. An impeller (maximum diameter of impeller: 59 mm, height: 33 mm) was obtained.

【0075】なお、成形には(株)日本製鋼所製75T
ON(型締圧)射出成形機を使用してシリンダ温度:4
20℃,金型温度:220℃の成形条件で成形して成形
品である樹脂製インペラを得た。
For molding, 75T manufactured by Japan Steel Works, Ltd.
Cylinder temperature: 4 using ON (mold clamping pressure) injection molding machine
Molding was performed under the molding conditions of 20 ° C. and mold temperature: 220 ° C. to obtain a resin impeller as a molded product.

【0076】比較例6 成形材料として、出光興産(株)製、ポリエーテルニト
リル“ID300ナチュラル”に、カーボン繊維(東邦
レーヨン(株)製“HTA”平均繊維径:約7μm)を
総量に対して重量分率で30重量%となるように配合し
た材料を用い、図3に示した金型を用いて、樹脂材料を
図3に示した矢印B方向から射出して樹脂製インペラ
(インペラの最大径:59mm、高さ:33mm)を得
た。
Comparative Example 6 As a molding material, polyether nitrile "ID300 Natural" manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd. and carbon fiber ("HTA" manufactured by Toho Rayon Co., Ltd. average fiber diameter: about 7 μm) was used with respect to the total amount. Using a material compounded to have a weight fraction of 30% by weight, the resin material is injected in the direction of arrow B shown in FIG. 3 by using the mold shown in FIG. Diameter: 59 mm, height: 33 mm) was obtained.

【0077】なお、成形には(株)日本製鋼所製75T
ON(型締圧)射出成形機を使用してシリンダ温度:3
60℃,金型温度:200℃の成形条件で成形して成形
品である樹脂製インペラを得た。
For molding, 75T manufactured by Japan Steel Works, Ltd.
Cylinder temperature: 3 using ON (mold clamping pressure) injection molding machine
Molding was performed under the molding conditions of 60 ° C. and mold temperature: 200 ° C. to obtain a resin impeller as a molded product.

【0078】試験例 上記した実施例1〜6,比較例1〜6のすべての場合に
ついて、180℃,5時間のペレットの予備乾燥とポリ
アミドイミドを用いた成形品を除くすべての成形品の残
留ひずみおよび結晶化の促進(マトリックス樹脂が結晶
性高分子材料の場合)を目的とした200℃〜230
℃、3時間〜5時間の熱処理(アニール処理)を実施し
た。また、ポリアミドイミドを用いた成形品について
は、165℃×24時間+245℃×2時間+260℃
×170時間のアフターキュアを行なった。
Test Example In all cases of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 described above, pre-drying of pellets at 180 ° C. for 5 hours and residual of all molded articles except molded articles using polyamideimide 200 ° C to 230 for the purpose of promoting strain and crystallization (when the matrix resin is a crystalline polymer material)
A heat treatment (annealing treatment) was performed at a temperature of 3 hours to 5 hours. For molded products using polyamide-imide, 165 ° C x 24 hours + 245 ° C x 2 hours + 260 ° C
After-curing was performed for 170 hours.

【0079】また、成形品はマイクロフォーカスX線検
査装置を用いて全数検査し、クラック,ボイド,異物を
含む樹脂製インペラは以下の試験に供しなかった。
All the molded products were inspected using a microfocus X-ray inspection apparatus, and resin impellers containing cracks, voids and foreign substances were not subjected to the following tests.

【0080】本発明の効果を確認するために以下の5つ
の試験を実施した。
The following five tests were conducted to confirm the effect of the present invention.

【0081】(1)バースト試験:製品強度を確認する
ために、スピンテスターを用いてバースト試験を実施し
た。このバースト試験は、真空ポンプを用いて減圧した
状態でタービンロータ側に高温のガスを供給し、樹脂製
インペラの破壊回転数を測定した。
(1) Burst test: In order to confirm the product strength, a burst test was carried out using a spin tester. In this burst test, high-temperature gas was supplied to the turbine rotor side while the pressure was reduced using a vacuum pump, and the breaking rotation speed of the resin impeller was measured.

【0082】(2)200時間耐久試験:製品の長期耐
久性能を調べるために、コンプレッサ出口温度:160
℃、インペラ回転数:130,000rpmの条件で連
続耐久試験を実施した。吸気温度はコンプレッサ出口温
度が一定となるようにコントロールした。耐久時間は2
00時間とし、200時間以内にバーストならびに機能
低下の発生しなかったインペラを合格と判定した。
(2) 200-hour endurance test: To check the long-term endurance performance of the product, the compressor outlet temperature: 160
A continuous durability test was carried out under conditions of ° C and impeller rotation speed: 130,000 rpm. The intake air temperature was controlled so that the compressor outlet temperature was constant. Endurance time is 2
The time was set to 00 hours, and the impeller in which neither burst nor functional deterioration occurred within 200 hours was determined to be acceptable.

【0083】(3)ナット座面のへたり量測定:インペ
ラをシャフトにナットで固定した状態でオーブン中に1
60℃,200時間放置し、ナット座面のへたり量を測
定した。このとき、締め付けトルクは1.5kg・mと
した。
(3) Depression measurement of the nut seating surface: 1 in the oven with the impeller fixed to the shaft with nuts
After standing at 60 ° C. for 200 hours, the amount of fatigue of the nut bearing surface was measured. At this time, the tightening torque was 1.5 kg · m.

【0084】(4)インペラ背板部のうねりの発生の有
無の確認:コンプレッサ出口温度:190℃,インペラ
回転数:130,000rpm,1時間の耐久試験後の
インペラ背板部のうねりの発生の有無を調べた。
(4) Confirmation of occurrence of undulation of impeller back plate: Compressor outlet temperature: 190 ° C., impeller rotation speed: 130,000 rpm, occurrence of undulation of impeller back plate after 1 hour durability test Existence was checked.

【0085】(5)インペラの翼付け根部のクラックの
発生の有無の確認:コンプレッサ出口温度:165℃,
インペラ回転数:165,000rpm,1時間の耐久
試験後のインペラの翼付け根部のクラックの発生の有無
を調べた。
(5) Confirmation of the occurrence of cracks at the blade root of the impeller: Compressor outlet temperature: 165 ° C,
Impeller rotation speed: 165,000 rpm, the presence or absence of cracks at the root of the blade of the impeller after a durability test for 1 hour was examined.

【0086】表1ないし表3に上記5つの試験結果を示
す。
Tables 1 to 3 show the results of the above five tests.

【0087】[0087]

【表1】 [Table 1]

【0088】[0088]

【表2】 [Table 2]

【0089】[0089]

【表3】 [Table 3]

【0090】表1に示した6つの実施例および表2に示
した6つの比較例からも明らかなように、本発明では、
耐熱性の優れた1種類の樹脂を全体に用いた場合に見ら
れる長期耐久性能の不足(比較例2,比較例5)と、長
期耐久性能の優れた1種類の樹脂を全体に用いた場合に
見られる高温条件下での不具合の発生(比較例3,比較
例4)という、従来技術では克服が容易ではなかった2
つの問題点を同時に解決できることがわかる。
As is clear from the six examples shown in Table 1 and the six comparative examples shown in Table 2, in the present invention,
Insufficient long-term durability performance when one type of resin with excellent heat resistance is used throughout (Comparative Examples 2 and 5), and when one type of resin with excellent long-term durability performance is used throughout In the prior art, it was not easy to overcome the problem of occurrence of defects under high temperature conditions (Comparative Example 3 and Comparative Example 4) 2
It turns out that one problem can be solved at the same time.

【0091】また、実施例2〜実施例4に示したような
安価なガラス繊維の使用や、実施例6に示したカーボン
繊維の使用量の削減等、副次的なメリットも多い。
Further, there are many secondary merits such as the use of inexpensive glass fibers as shown in Examples 2 to 4 and the reduction of the amount of carbon fibers used as shown in Example 6.

【0092】さらに、この種のインペラでは、図6に模
型的に示すように、インペラ4の軸方向に対し直角方向
の断面の面積が最小径部rminから最大径部位r
maxにかけて大きく変化するため、従来の製造方法で
は、最も断面積の大きい最大径部rmax部位で軸孔内
面に“ひけ”Sが発生してしまうことがあり、軸孔4a
の寸法が大きくばらついたときには、軸孔径が、仮想線
で示すシャフト径に対して過大になって、インペラ回転
時の異音の発生原因となるために、これまでは寸法不良
品の廃棄または軸孔4aの機械加工を余儀なくされてい
たが、本発明では、部材Pの軸方向に対し垂直方向の
断面の面積をほぼ一定にすれば、軸孔4aのばらつきが
低減できるため、寸法不良品の発生が大きく削減できる
ことが判明した。
Furthermore, in this type of impeller, as shown in a model in FIG. 6, the cross-sectional area of the impeller 4 in the direction perpendicular to the axial direction has an area from the minimum diameter portion r min to the maximum diameter portion r.
In the conventional manufacturing method, a "sink" S may be generated on the inner surface of the shaft hole at the maximum diameter portion r max having the largest cross-sectional area because it greatly changes depending on the shaft hole 4a.
If the dimensions of the shaft vary greatly, the shaft hole diameter becomes too large with respect to the shaft diameter shown by the phantom line, causing abnormal noise when the impeller rotates. Although the machining of the hole 4a was unavoidable, in the present invention, if the area of the cross section of the member P A in the direction perpendicular to the axial direction is made substantially constant, the variation of the shaft hole 4a can be reduced, so that the dimension defective product is obtained. It has been found that the occurrence of can be greatly reduced.

【0093】この場合、最大応力部位/部材Pの軸孔
方向に対し直角方向の断面は、軸孔4aの中心から6m
m以上あることが望ましい。その理由は、部材Pを形
成する材料Mと部材Pを形成する材料Mとの界面
が、比較的応力の大きい部位に位置してしまうと、図7
に示すように、材料Mと材料Mとの界面が破壊起点
となる可能性を有しているためである。この材料M
材料Mとの界面の接着強度は、材料の組み合わせによ
っても若干変動するが、材料Mまたは材料Mの単独
の場合と比較すると、強度がかなり低くなってしまうこ
とがあるため、材料Mと材料Mとの界面が、発生応
力の大きい部位に含まれないようにすることが必要であ
る。
In this case, the cross section of the maximum stress portion / member P A in the direction perpendicular to the axial hole direction is 6 m from the center of the axial hole 4a.
It is desirable that m or more. The reason is that the interface between the material M B forming the material M A and the member P B to form a member P A is thus positioned a large portion of relatively stress, FIG. 7
This is because the interface between the material M A and the material M B may serve as a fracture starting point, as shown in FIG. Although the adhesive strength at the interface between the material M A and the material M B slightly varies depending on the combination of the materials, the strength may be considerably lower than that of the material M A or the material M B alone. Therefore, it is necessary to prevent the interface between the material M A and the material M B from being included in the site where the generated stress is large.

【0094】[0094]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による繊維
強化樹脂製インペラでは、最大応力発生部を含む部位と
それ以外の部位とで材料を異なったものにすることによ
って、従来の場合には同時に解決することが容易ではな
かった、(1)バースト回転数の増加、(2)耐久寿命
の増加、(3)端面のへたりの減少、(4)背板部のう
ねりの低減、(5)翼付け根部のクラックの防止、
(6)安価な樹脂ならびに繊維の使用、(7)軸孔の寸
法精度の向上等、の諸課題の解決が可能となった。
As described above, in the fiber-reinforced resin impeller according to the present invention, by using different materials for the portion including the maximum stress generating portion and the other portion, the conventional case can be obtained. It was not easy to solve at the same time, (1) increase in burst rotation speed, (2) increase in durability life, (3) decrease in end face sag, (4) reduction of back plate waviness, (5) ) Prevention of cracks at the root of the wing,
Various problems such as (6) use of inexpensive resin and fiber, and (7) improvement of dimensional accuracy of shaft hole can be solved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施態様による樹脂製インペラの断
面説明図である。
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of a resin impeller according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施態様による樹脂製インペラの
断面説明図である。
FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of a resin impeller according to another embodiment of the present invention.

【図3】繊維強化樹脂製インペラの射出成形用金型の構
造を示す断面説明図である。
FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view showing the structure of an injection molding die for a fiber-reinforced resin impeller.

【図4】最大応力部位/部材Pの射出成形用金型の構
造を示すピン平行方向断面説明図(図4の(a))およ
びピン直交方向断面説明図(図4の(b))である。
4 is a cross-sectional explanatory view in the direction parallel to the pin (FIG. 4A) and a cross-sectional explanatory view in the direction orthogonal to the pin (FIG. 4B) showing the structure of the injection molding die for the maximum stress portion / member P A. Is.

【図5】強化繊維の配向方向を示す正面説明図(図5の
(a))および断面説明図(図5の(b))である。
5 is a front explanatory view ((a) of FIG. 5) and a cross-sectional explanatory view ((b) of FIG. 5) showing the orientation direction of the reinforcing fibers.

【図6】断面積の大きい部位で“ひけ”が発生する様子
を示す断面説明図である。
FIG. 6 is a cross-sectional explanatory view showing a state in which a “sink” occurs at a portion having a large cross-sectional area.

【図7】材料Mと材料Mとの境界の軸孔中心からの
距離とバースト回転数との関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the distance from the center of the axial hole at the boundary between the material M A and the material M B and the burst rotation speed.

【図8】繊維強化樹脂製インペラをそなえたターボチャ
ージャの構造例を示す断面説明図である。
FIG. 8 is a cross-sectional explanatory view showing a structural example of a turbocharger provided with a fiber-reinforced resin impeller.

【図9】繊維強化樹脂製インペラの一般的な構造を示す
断面説明図である。
FIG. 9 is an explanatory sectional view showing a general structure of a fiber-reinforced resin impeller.

【図10】繊維強化樹脂製インペラの一般的な構造を示
す正面説明図である。
FIG. 10 is a front view showing a general structure of a fiber-reinforced resin impeller.

【図11】繊維強化樹脂製インペラに関する問題点およ
び解決の必要な課題をまとめた説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram summarizing the problems and the problems to be solved regarding the fiber-reinforced resin impeller.

【図12】繊維強化樹脂製インペラに働く遠心応力の分
布を示す右半分概略説明図である。
FIG. 12 is a right half schematic illustration showing distribution of centrifugal stress acting on a fiber-reinforced resin impeller.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 繊維強化樹脂製インペラ 4a 繊維強化樹脂製インペラの軸孔 P 最大応力部位/部材 P 非最大応力部位/部材 M 最大応力部位/部材の繊維強化樹脂材料 M 非最大応力部位/部材の繊維強化樹脂材料4 Fiber Reinforced Resin Impeller 4a Fiber Reinforced Resin Impeller Shaft Hole P A Maximum Stress Site / Member P B Non-Maximum Stress Site / Member M A Maximum Stress Site / Member Fiber Reinforced Resin Material M B Non-Maximum Stress Site / Member Fiber reinforced resin material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02B 39/00 P 9332−3G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location F02B 39/00 P 9332-3G

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 最大応力発生部位を含む形状を有する最
大応力部位/部材Pと、前記最大応力部位/部材P
を除く非最大応力部位/部材Pを有してなる繊維強化
樹脂製インペラにおいて、最大応力部位/部材Pと非
最大応力部位/部材Pをそれぞれ形成する繊維強化樹
脂材料M,Mのマトリックス樹脂および/または強
化繊維の繊維含有率が異なっていることを特徴とする繊
維強化樹脂製インペラ。
1. A maximum stress portion / member P A having a shape including a maximum stress generating portion, and the maximum stress portion / member P A.
In the fiber reinforced plastic impeller comprising a non-maximum stress site / member P B except, fiber-reinforced resin material M A forming maximum stress site / member P A and the non-maximum stress site / member P B, respectively, M A fiber-reinforced resin impeller, wherein the matrix resin of B and / or the reinforcing fibers have different fiber contents.
【請求項2】 軸を中心に回転する繊維強化樹脂製イン
ペラであって、軸に対するインペラの最大径の断面で、
軸中心より最大径の7.5〜8.5%までの間の最大応
力発生部位を含み、且つ該断面の軸方向に対して±2〜
3mmの部分からなる円筒部位を少なくとも含む最大応
力部位/部材Pと、前記最大応力部位/部材Pを除
く非最大応力部位/部材Pを有してなり、最大応力部
位/部材Pと非最大応力部位/部材Pをそれぞれ形
成する繊維強化樹脂材料M,Mのマトリックス樹脂
および/または強化繊維の繊維含有率が異なっている請
求項1に記載の繊維強化樹脂製インペラ。
2. A fiber reinforced resin impeller rotating about an axis, the cross section having the maximum diameter of the impeller with respect to the axis,
Includes a maximum stress generating portion between 7.5 and 8.5% of the maximum diameter from the axial center, and is ± 2 to the axial direction of the cross section.
A maximum stress portion / member P A comprising at least a cylindrical portion comprising a portion of 3 mm, it has a non-maximum stress site / member P B excluding the maximum stress portion / member P A, maximum stress site / member P A The fiber-reinforced resin impeller according to claim 1, wherein the fiber-reinforced resin materials M A and M B forming the non-maximum stress portion / member P B have different fiber content rates of the matrix resin and / or the reinforcing fiber.
【請求項3】 最大径部と同一高さで且つ軸中心より最
大径の7.5〜8.5%までの間の部分を含む最大応力
部位/部材Pの内部の繊維配向をインペラの円周方向
に沿う配向とした請求項2に記載の繊維強化樹脂製イン
ペラ。
3. The fiber orientation inside the maximum stress portion / member P A including the portion at the same height as the maximum diameter portion and from 7.5% to 8.5% of the maximum diameter from the axial center of the impeller. The fiber-reinforced resin impeller according to claim 2, which is oriented along the circumferential direction.
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