インペラ羽根車リバースモデリング

リバーエンジニアリングの事例

遠心圧縮機やターボチャージャーの羽根車現物の３ｄスキャン

インペラ羽根車（またはインペラータービン）は、流体機械の一部として用いられる部品の1つです。 具体的には、ポンプやターボ機械、特に遠心圧縮機やターボチャージャーなどで使用されることが多いです。

インペラ羽根車の主な役目は以下の通りです：

  1. 流体の加速: インペラは、流体（例：空気、水、ガスなど）を受け取り、高速で回転する流体でその加速させます。
  2. 圧力の増加: 流体を加速することで、流体の運動エネルギーが増加します。 そして、そのエネルギーは、ディフューザーやボルートのような他の部品を通過する際に静的な圧力に変換されることが多いです。このため、インペラを通過した流体は、入口に比べて高い圧力を持つことが多いです。
  3. 流れの方向変更: インペラの羽根は、流体を特定の方向へ誘導設計になっています。これにより、機械の出口や他の部品への流体の流れが正しく制御されます。

これらの役割のために、インペラ羽根車は、ターボチャージャーでのエンジンの吸気量の増加、または遠心圧縮機でのガスの圧縮など、多岐にわたるアプリケーションでの効果的な操作をサポートします。

インペラ特徴

1️⃣ 流体に運動エネルギー・圧力を与える

  • 回転によって流体を吸い込み、加速し、吐き出す

  • 遠心力・揚力・押し出し力を利用

  • ポンプでは「圧力」、ファンでは「風量」、攪拌では「混合性能」に直結

2️⃣ 形状によって流れ方向が決まる

種類 流れ方向 特徴
遠心インペラ 軸 → 半径方向 高圧力・安定、ポンプで最も一般的
軸流インペラ 軸方向 大流量・低圧、ファン・プロペラ
斜流インペラ 軸＋半径 圧力と流量のバランス型

3️⃣ 羽根（ブレード）形状が性能を左右

  • 後向き羽根：高効率・低騒音・産業用主流

  • 前向き羽根：高流量・小型化向き（騒音・汚れに弱い）

  • 放射状羽根：強度重視・異物耐性が高い

👉 羽根角度・枚数・厚みは
効率／キャビテーション耐性／振動／騒音に直結

後向きブレード 前向きブレード 放射状ブレード

4️⃣ 用途別に最適化される

  • ポンプ：圧力・効率・キャビテーション防止重視

  • 送風機／ブロワ：流量・騒音・バランス重視

  • 攪拌機：混合・剪断力・槽内流動制御重視

  • タービン：エネルギー回収効率・強度重視

5️⃣ 材料選択が耐久性を決める

  • 金属系：鋳鉄、SUS、アルミ、チタン

  • 樹脂系：PP、PPS、GF樹脂（軽量・耐薬品）

  • 条件依存：腐食性、温度、回転数、異物有無

6️⃣ 精度・バランスが重要

  • 動的不釣合い → 振動・軸受寿命低下・騒音

  • 高速回転用は高精度加工・動バランス調整必須

  • 近年は 3Dスキャン＋CAE解析 による最適化も増加

まとめ（設計・選定の要点）

  • ✔ 流体の種類（液体／気体／粘度）

  • ✔ 必要流量・圧力

  • ✔ 回転数・騒音・効率

  • ✔ 使用環境（腐食・温度・異物）

  • ✔ 製造方法（鋳造／切削／樹脂／AM）

インペラ羽根車の役目, 回転により流体を吸込.加速,吐出, 設計用CAD」への再構築,

 

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