JPH0749099A - 繊維強化樹脂製インペラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温疲労強度特性，クリープ特性を改善し、
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
に発生するうねりを防止することができる信頼性により
優れた安価な樹脂製インペラを提供する。 【構成】 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_Ａと、前記最大応力部位／部材Ｐ_Ａを除
く非最大応力部位／部材Ｐ_Ｂ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_Ａと非最大
応力部位／部材Ｐ_Ｂをそれぞれ形成する繊維強化樹脂材
料Ｍ_Ａ，Ｍ_Ｂ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繊維強化樹脂製インペラ
４。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。）。

【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。

【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_１，Ｅ_２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。

【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。）。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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_Ａと、前記最大応力部位／部材Ｐ_Ａを
除く非最大応力部位／部材Ｐ_Ｂ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_Ａと非最
大応力部位／部材Ｐ_Ｂをそれぞれ形成する繊維強化樹脂
材料Ｍ_Ａ，Ｍ_Ｂ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。

【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_Ａと、前記最大応力部位／
部材Ｐ_Ａを除く非最大応力部位／部材Ｐ_Ｂを有してな
り、最大応力部位／部材Ｐ_Ａと非最大応力部位／部材Ｐ
_Ｂをそれぞれ形成する繊維強化樹脂材料Ｍ_Ａ，Ｍ_Ｂ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_Ａ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。

【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_Ａで
製造した最大応力部位／部材Ｐ_Ａ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_Ｂを射出して非最大応力部位／部材Ｐ_Ｂ
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。

【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_Ａで製造した最大応力部
位／部材Ｐ_Ａ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_Ａ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。

【００２５】一方、外表面を主とする非最大応力部位／
部材Ｐ_Ｂを形成する繊維強化樹脂材料Ｍ_Ｂ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。

【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。

【００２７】最大応力部位／部材Ｐ_Ａおよび非最大応力
部位／部材Ｐ_Ｂはともに耐熱性が要求されるが、部材Ｐ
_Ａが高強度であることが必要であるのに対して、部材Ｐ
_Ｂ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_Ａ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。

【００２８】そして、非最大応力部位／部材Ｐ_Ｂに使用
できる樹脂材料Ｍ_Ｂ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_Ｂ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。

【００２９】そして、部材Ｐ_Ａ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_Ｂの必要強度は部材Ｐ_Ａ
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_Ｂ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。

【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_Ａに
使用される樹脂材料Ｍ_Ａ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。

【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_Ａ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_Ａ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。

【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。

【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。

【００３４】最大応力部位／部材Ｐ_Ａと非最大応力部位
／部材Ｐ_Ｂ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_Ａの形状を設定すると、最大応力部位／部材
Ｐ_Ａと非最大応力部位／部材Ｐ_Ｂとの間で接着強度不足
の問題はなくなる。

【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_Ａ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_Ａを
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_Ａが使用できる場合には、樹脂
材料Ｍ_Ａと樹脂材料Ｍ_Ｂを用いた２色成形が可能な場合
もある。

【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_Ａ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_Ａ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。

【００３７】一方、非最大応力部位／部材Ｐ_Ｂ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。

【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ｒ_ｍａｘ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σ_ｍａｘ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_Ａを設けるようにした場合を示して
いる。

【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_Ａを設けるよ
うにした場合を示している。

【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_１）とせず、円
周方向に配向した繊維Ｔ（Ｔ_２）とすることが望まし
い。

【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。

【００４２】実施例１ 最大応力部位／部材Ｐ_Ａ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_Ａ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_Ａ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。

【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_Ａ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_Ｂ
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_Ａ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。

【００４４】樹脂材料Ｍ_Ｂ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。

【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_Ａ
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_Ｂ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。

【００４６】実施例２ 最大応力部位／部材Ｐ_Ａ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_Ａ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_Ａ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。

【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_Ａ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_Ｂ
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_Ａ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。

【００４８】樹脂材料Ｍ_Ｂ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。

【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_Ａ
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_Ｂ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。

【００５０】実施例３ 最大応力部位／部材Ｐ_Ａ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_Ａ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_Ａ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。

【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_Ａ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_Ｂ
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_Ａ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。

【００５２】樹脂材料Ｍ_Ｂ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。

【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_Ａ
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_Ｂ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。

【００５４】実施例４ 最大応力部位／部材Ｐ_Ａ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_Ａ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_Ａ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。

【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_Ａ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_Ｂ
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_Ａ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。

【００５６】樹脂材料Ｍ_Ｂ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。

【００５７】なお、成形には、樹脂材料Ｍ_Ａ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_Ｂ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。

【００５８】実施例５ 最大応力部位／部材Ｐ_Ａ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_Ａ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：７．５
ｍｍ）の最大応力部位／部材Ｐ_Ａ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。

【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_Ａ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_Ｂ
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_Ａ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。

【００６０】樹脂材料Ｍ_Ｂ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。

【００６１】なお、成形には、樹脂材料Ｍ_Ａ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_Ｂ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。

【００６２】実施例６ 最大応力部位／部材Ｐ_Ａ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_Ａ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_Ａ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。

【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_Ａ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_Ｂ
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_Ａ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。

【００６４】樹脂材料Ｍ_Ｂ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。

【００６５】なお、成形には、樹脂材料Ｍ_Ａ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_Ｂ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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００８６】表１ないし表３に上記５つの試験結果を示
す。

【００８７】

【表１】

【００８８】

【表２】

【００８９】

【表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。

【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。

【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ｒ_ｍｉｎ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ｒ_ｍａｘ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_Ａ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。

【００９３】この場合、最大応力部位／部材Ｐ_Ａ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_Ａを形
成する材料Ｍ_Ａと部材Ｐ_Ｂを形成する材料Ｍ_Ｂ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_Ａと材料Ｍ_Ｂ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_Ａと
材料Ｍ_Ｂ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_Ａまたは材料Ｍ_Ｂ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_Ａと材料Ｍ_Ｂ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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【図４】最大応力部位／部材Ｐ_Ａ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。

【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。

【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。

【図７】材料Ｍ_Ａと材料Ｍ_Ｂ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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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_Ａ 最大応力部位／部材 Ｐ_Ｂ 非最大応力部位／部材 Ｍ_Ａ 最大応力部位／部材の繊維強化樹脂材料 Ｍ_Ｂ 非最大応力部位／部材の繊維強化樹脂材料

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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_Ａと、前記最大応力部位／部材Ｐ_Ａ
   を除く非最大応力部位／部材Ｐ_Ｂ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_Ａと非
   最大応力部位／部材Ｐ_Ｂをそれぞれ形成する繊維強化樹
   脂材料Ｍ_Ａ，Ｍ_Ｂ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。
2. 【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_Ａと、前記最大応力部位／部材Ｐ_Ａを除
   く非最大応力部位／部材Ｐ_Ｂを有してなり、最大応力部
   位／部材Ｐ_Ａと非最大応力部位／部材Ｐ_Ｂをそれぞれ形
   成する繊維強化樹脂材料Ｍ_Ａ，Ｍ_Ｂ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。
3. 【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_Ａ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。