JP2000054981A - タ―ボ形ポンプ - Google Patents
タ―ボ形ポンプInfo
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- JP2000054981A JP2000054981A JP11243017A JP24301799A JP2000054981A JP 2000054981 A JP2000054981 A JP 2000054981A JP 11243017 A JP11243017 A JP 11243017A JP 24301799 A JP24301799 A JP 24301799A JP 2000054981 A JP2000054981 A JP 2000054981A
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- Japan
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- casing
- pump
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 流体をクリーンな状態でかつ淀みなく送るこ
とのできるターボ形ポンプを提供する。 【解決手段】 インペラが制御式磁気軸受によってケー
シング内の所定位置に非接触で支持され、かつ回転駆動
手段によって回転駆動されるターボ形ポンプであって、
上記回転駆動手段は、インペラの一方の面に設けられた
永久磁石と、ケーシングを介してインペラの永久磁石に
対向するようにして設けられ、インペラを回転駆動する
ための固定子巻線とを含む。また、上記制御式磁気軸受
は、インペラの他方の面に設けられた磁性部材と、イン
ペラの磁性部材に対向するようにしてケーシングに取付
けられた電磁石とを含む。
とのできるターボ形ポンプを提供する。 【解決手段】 インペラが制御式磁気軸受によってケー
シング内の所定位置に非接触で支持され、かつ回転駆動
手段によって回転駆動されるターボ形ポンプであって、
上記回転駆動手段は、インペラの一方の面に設けられた
永久磁石と、ケーシングを介してインペラの永久磁石に
対向するようにして設けられ、インペラを回転駆動する
ための固定子巻線とを含む。また、上記制御式磁気軸受
は、インペラの他方の面に設けられた磁性部材と、イン
ペラの磁性部材に対向するようにしてケーシングに取付
けられた電磁石とを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はターボ形ポンプに
関し、特に、バイオテクノロジー、宇宙基地用機器、半
導体製造技術および医療機器などに適用されるターボ形
ポンプに関する。
関し、特に、バイオテクノロジー、宇宙基地用機器、半
導体製造技術および医療機器などに適用されるターボ形
ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】ターボ形ポンプは、インペラ（羽根車）
を回転させ、流体に回転運動を与えて圧力を上げるもの
であり、工業界に広く用いられている。
を回転させ、流体に回転運動を与えて圧力を上げるもの
であり、工業界に広く用いられている。
【０００３】図６はバイオテクノロジー、半導体製造技
術および医療機器などに用いられる従来のターボ形ポン
プを示す図である。
術および医療機器などに用いられる従来のターボ形ポン
プを示す図である。
【０００４】図６を参照して、ポンプ２０は、流体に回
転運動を与えるためのインペラ２１を備える。インペラ
２１は回転軸２２に軸支される。回転軸２２は、転がり
軸受２３によって支持され、モータ２４により駆動され
る。モータ２４により回転軸２２が回転すると、回転軸
２２に軸支されたインペラ２１が回転する。インペラ２
１の回転により、流体は吸込管２６から吸込まれ、渦巻
室２７を経て吐出される。
転運動を与えるためのインペラ２１を備える。インペラ
２１は回転軸２２に軸支される。回転軸２２は、転がり
軸受２３によって支持され、モータ２４により駆動され
る。モータ２４により回転軸２２が回転すると、回転軸
２２に軸支されたインペラ２１が回転する。インペラ２
１の回転により、流体は吸込管２６から吸込まれ、渦巻
室２７を経て吐出される。
【０００５】バイオテクノロジー、半導体製造技術およ
び医療機器などに用いられるポンプは、極めてクリーン
であることが要求される。このため、図６に示すポンプ
２０では、流体を汚染する汚染物質を発生する転がり軸
受２３およびモータ２４から流体を隔離するために、イ
ンペラ２１側の軸受２３とインペラ２１との間にシール
２５を設けている。
び医療機器などに用いられるポンプは、極めてクリーン
であることが要求される。このため、図６に示すポンプ
２０では、流体を汚染する汚染物質を発生する転がり軸
受２３およびモータ２４から流体を隔離するために、イ
ンペラ２１側の軸受２３とインペラ２１との間にシール
２５を設けている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記シ
ール２５は回転軸２２と接触しているために、この接触
部分における発熱や汚染物質の発生により流体が汚染さ
れるという問題がある。
ール２５は回転軸２２と接触しているために、この接触
部分における発熱や汚染物質の発生により流体が汚染さ
れるという問題がある。
【０００７】また、軸受部やモータ部からのごみあるい
は錆による汚染を少なくするために、モータなどの電磁
石をモールドし、あるいは鉄部にメッキを施すことが考
えられる。しかしながら、このような改良を加えたとし
ても、従来のポンプではスピンドル内に流体が淀むとこ
ろがあり、このような淀みは流体の凝固や不純物の沈殿
を生じるために、バイオテクノロジーや医療機器などに
おいては重大な問題である。
は錆による汚染を少なくするために、モータなどの電磁
石をモールドし、あるいは鉄部にメッキを施すことが考
えられる。しかしながら、このような改良を加えたとし
ても、従来のポンプではスピンドル内に流体が淀むとこ
ろがあり、このような淀みは流体の凝固や不純物の沈殿
を生じるために、バイオテクノロジーや医療機器などに
おいては重大な問題である。
【０００８】それゆえに、この発明の主たる目的は、流
体をクリーンな状態でかつ淀みなく送ることのできるタ
ーボ形ポンプを提供することである。
体をクリーンな状態でかつ淀みなく送ることのできるタ
ーボ形ポンプを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、インペラが
制御式軸受によってケーシング内の所定位置に非接触で
支持され、かつ回転駆動手段によって回転駆動されるタ
ーボ形ポンプである。
制御式軸受によってケーシング内の所定位置に非接触で
支持され、かつ回転駆動手段によって回転駆動されるタ
ーボ形ポンプである。
【００１０】上記回転駆動手段は、インペラの一方の面
に設けられた複数個の永久磁石と、ケーシングを介して
インペラの複数個の永久磁石に対向するようにして設け
られ、インペラを回転駆動するための複数個の固定子巻
線とを含む。
に設けられた複数個の永久磁石と、ケーシングを介して
インペラの複数個の永久磁石に対向するようにして設け
られ、インペラを回転駆動するための複数個の固定子巻
線とを含む。
【００１１】また、上記制御式軸受は、インペラの他方
の面に設けられた磁性部材と、インペラの磁性部材に対
向するようにしてケーシングに取付けられた電磁石とを
含む。
の面に設けられた磁性部材と、インペラの磁性部材に対
向するようにしてケーシングに取付けられた電磁石とを
含む。
【００１２】
【作用】この発明では、インペラ本体は電動機の回転子
として用いられる。インペラ本体に設けられた複数個の
永久磁石と、それに対向して設けられた固定子巻線とに
よりトルクが発生し、インペラが回転する。また、イン
ペラの他方の面に設けられた磁性部材と、ケーシングに
取付けられた電磁石により制御式磁気軸受を構成し、イ
ンペラの両面に作用する磁気的作用によって、ケーシン
グ外からインペラを非接触で支持するようにしている。
として用いられる。インペラ本体に設けられた複数個の
永久磁石と、それに対向して設けられた固定子巻線とに
よりトルクが発生し、インペラが回転する。また、イン
ペラの他方の面に設けられた磁性部材と、ケーシングに
取付けられた電磁石により制御式磁気軸受を構成し、イ
ンペラの両面に作用する磁気的作用によって、ケーシン
グ外からインペラを非接触で支持するようにしている。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施例のタ
ーボ形ポンプの構造を示す断面図である。図１におい
て、ポンプ１のケーシング２内には、インペラ３が設け
られる。ケーシング２は非磁性部材からなる。インペラ
３は、回転駆動手段を構成する永久磁石４を有する非磁
性部材５と、制御式磁気軸受のロータに相当する軟鉄部
材６がリベットなどで結合されて作られている。また、
この軟鉄部材６は表面処理され、錆などが生じないよう
に考慮されている。永久磁石４はインペラ３の円周方向
に分割されており、互いに隣接する磁石の磁界の方向が
逆方向となるように着磁されている。インペラ３の永久
磁石４を有する側に対向するようにして、ケーシング２
外部には固定子７が設けられる。固定子７には、図２に
示すように、円周上に固定子巻線８が配置される。固定
子巻線８の個数はインペラ３側の永久磁石４の個数の
１．５倍となっている。固定子７側には、インペラ３の
回転位置を検出するセンサ（図示せず）が設けられてい
て、その回転位置に応じて各固定子巻線８に接続された
無接点制御整流子（図示せず）をオン・オフすることに
より、磁界を回転させ、永久磁石４が設けられたインペ
ラ３を回転する。
ーボ形ポンプの構造を示す断面図である。図１におい
て、ポンプ１のケーシング２内には、インペラ３が設け
られる。ケーシング２は非磁性部材からなる。インペラ
３は、回転駆動手段を構成する永久磁石４を有する非磁
性部材５と、制御式磁気軸受のロータに相当する軟鉄部
材６がリベットなどで結合されて作られている。また、
この軟鉄部材６は表面処理され、錆などが生じないよう
に考慮されている。永久磁石４はインペラ３の円周方向
に分割されており、互いに隣接する磁石の磁界の方向が
逆方向となるように着磁されている。インペラ３の永久
磁石４を有する側に対向するようにして、ケーシング２
外部には固定子７が設けられる。固定子７には、図２に
示すように、円周上に固定子巻線８が配置される。固定
子巻線８の個数はインペラ３側の永久磁石４の個数の
１．５倍となっている。固定子７側には、インペラ３の
回転位置を検出するセンサ（図示せず）が設けられてい
て、その回転位置に応じて各固定子巻線８に接続された
無接点制御整流子（図示せず）をオン・オフすることに
より、磁界を回転させ、永久磁石４が設けられたインペ
ラ３を回転する。
【００１４】一方、インペラ３の軟鉄部材６を有する側
に対向するようにして、ケーシング２には、永久磁石４
と固定子巻線８との磁気的作用と釣合ってインペラ３を
ケーシング２の中心に保持するように作用する電磁石１
０が取付けられる。電磁石１０は、この実施例では、図
３に参照符号ｍ１〜ｍ４で示すように、４個設けられる
が、少なくとも３個の電磁石を設ける必要がある。これ
は、図４に示すように、座標軸ｚ方向（インペラの軸方
向）の力を釣合わせ、かつｚ軸に直交するｘ軸およびｙ
軸回りのモーメントを０にするためである。電磁石１０
は図３に示すように、２本１組のヨーク１１と、１本の
ヨークの周りに巻回されたコイル１２とからなる。
に対向するようにして、ケーシング２には、永久磁石４
と固定子巻線８との磁気的作用と釣合ってインペラ３を
ケーシング２の中心に保持するように作用する電磁石１
０が取付けられる。電磁石１０は、この実施例では、図
３に参照符号ｍ１〜ｍ４で示すように、４個設けられる
が、少なくとも３個の電磁石を設ける必要がある。これ
は、図４に示すように、座標軸ｚ方向（インペラの軸方
向）の力を釣合わせ、かつｚ軸に直交するｘ軸およびｙ
軸回りのモーメントを０にするためである。電磁石１０
は図３に示すように、２本１組のヨーク１１と、１本の
ヨークの周りに巻回されたコイル１２とからなる。
【００１５】電磁石間には、位置センサｓ１〜ｓ４が設
けられる。この位置センサｓ１〜ｓ４により電磁石１０
と軟鉄部材６との隙間の間隔が検知され、この検知出力
はコイル１２に与えられる電流を制御する制御部（図示
せず）にフィードバックされる。これにより、図４に示
すｚ，θx，θyが制御され、インペラ３はケーシング２
の中心に保持される。
けられる。この位置センサｓ１〜ｓ４により電磁石１０
と軟鉄部材６との隙間の間隔が検知され、この検知出力
はコイル１２に与えられる電流を制御する制御部（図示
せず）にフィードバックされる。これにより、図４に示
すｚ，θx，θyが制御され、インペラ３はケーシング２
の中心に保持される。
【００１６】インペラ３に重力などにより半径方向の力
が作用しても、電磁石１０と軟鉄部材６との間の磁束
（図１に破線で示す）の剪断力が作用するために、イン
ペラ３はケーシング２の中心に保持される。
が作用しても、電磁石１０と軟鉄部材６との間の磁束
（図１に破線で示す）の剪断力が作用するために、イン
ペラ３はケーシング２の中心に保持される。
【００１７】このようにして、磁気的に支持された状態
で、図５に示すようにインペラ３が回転すると、流体は
吸入口１３から吸入され、吐出口１４へ送られる。
で、図５に示すようにインペラ３が回転すると、流体は
吸入口１３から吸入され、吐出口１４へ送られる。
【００１８】インペラ３はケーシング２により固定子７
および電磁石１０から隔離されており、汚染を受けるこ
とはないので、ポンプ１から吐出される流体はクリーン
な状態を保持する。
および電磁石１０から隔離されており、汚染を受けるこ
とはないので、ポンプ１から吐出される流体はクリーン
な状態を保持する。
【００１９】また、ポンプ２において流体が淀むところ
がないので、当該ポンプを血液ポンプに適用しても、血
栓などを生じることはない。
がないので、当該ポンプを血液ポンプに適用しても、血
栓などを生じることはない。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、イン
ペラを軸支することなく、インペラを磁気的作用によっ
て非接触でケーシング外部から支持するようにしたの
で、流体を汚染することなくかつ淀みなく送ることがで
きる。
ペラを軸支することなく、インペラを磁気的作用によっ
て非接触でケーシング外部から支持するようにしたの
で、流体を汚染することなくかつ淀みなく送ることがで
きる。
【００２１】また、この発明のポンプは、ポンプ本体の
軸、軸受、シールのみならず駆動用のモータの軸、軸受
も一切不要であり、摩耗を生ずる運動機械部分が一切存
在しないので、保守管理が不要になる。
軸、軸受、シールのみならず駆動用のモータの軸、軸受
も一切不要であり、摩耗を生ずる運動機械部分が一切存
在しないので、保守管理が不要になる。
【００２２】さらに、この発明のポンプの寿命は、ポン
プを構成する材料の耐蝕性と電気回路の寿命にのみ依存
するので、ポンプの半永久的な運転が可能となる。この
ことは人工心臓や宇宙機器にとって、極めて重要であ
る。
プを構成する材料の耐蝕性と電気回路の寿命にのみ依存
するので、ポンプの半永久的な運転が可能となる。この
ことは人工心臓や宇宙機器にとって、極めて重要であ
る。
【図１】 この発明の一実施例のターボ形ポンプの構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】 図１に示す固定子の巻線の配置状態を示す図
である。
である。
【図３】 図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図であ
る。
る。
【図４】 図１に示すインペラの釣合い状態を説明する
ための図である。
ための図である。
【図５】 図１に示すターボ形ポンプのポンプ作用を説
明するための図である。
明するための図である。
【図６】 従来の渦巻型ポンプを示す断面図である。
１ ターボ形ポンプ、２ ケーシング、３ インペラ、
４ 永久磁石、５ 非磁性部材、６ 磁性部材、７ 固
定子、８ 固定子巻線、１０ 電磁石。
４ 永久磁石、５ 非磁性部材、６ 磁性部材、７ 固
定子、８ 固定子巻線、１０ 電磁石。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年９月２９日（１９９９．９．２
９）
９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、制御式磁気
軸受と、ケーシング内の所定位置に非接触で支持される
インペラとを備えるターボ形ポンプである。
軸受と、ケーシング内の所定位置に非接触で支持される
インペラとを備えるターボ形ポンプである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】上記制御式磁気軸受は、インペラの一方の
面に設けられた磁性部材と、インペラの磁性部材に対向
するようにしてケーシングに取付けられた電磁石とを含
む。
面に設けられた磁性部材と、インペラの磁性部材に対向
するようにしてケーシングに取付けられた電磁石とを含
む。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】また、上記インペラは、ケーシングを介し
てインペラの他方の面からインペラに回転駆動力を付与
する磁気力と、制御式磁気軸受によって上記インペラの
一方の面に作用する磁気力とによって、釣り合わせた状
態で支持されている。
てインペラの他方の面からインペラに回転駆動力を付与
する磁気力と、制御式磁気軸受によって上記インペラの
一方の面に作用する磁気力とによって、釣り合わせた状
態で支持されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】（作用）この発明では、インペラの一方の
面に設けられた磁性部材と、ケーシングに取付けられた
電磁石により制御式磁気軸受を構成する。インペラは、
ケーシングを介してインペラの他方の面に作用する磁気
力によって回転する。インペラの両面に作用するこれら
の磁気的作用によって、ケーシング外からインペラを非
接触で支持するようにしている。
面に設けられた磁性部材と、ケーシングに取付けられた
電磁石により制御式磁気軸受を構成する。インペラは、
ケーシングを介してインペラの他方の面に作用する磁気
力によって回転する。インペラの両面に作用するこれら
の磁気的作用によって、ケーシング外からインペラを非
接触で支持するようにしている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】また、この発明のポンプは、ポンプ本体の
軸、軸受、シールが一切不要であり、摩耗を生ずる運動
機械部分が一切存在しないので、保守管理が不要にな
る。
軸、軸受、シールが一切不要であり、摩耗を生ずる運動
機械部分が一切存在しないので、保守管理が不要にな
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 インペラが制御式軸受によってケーシン
グ内の所定位置に非接触で支持され、かつ回転駆動手段
によって回転駆動されるターボ形ポンプであって、 前記回転駆動手段は、 前記インペラの一方の面に設けられた複数個の永久磁石
と、 前記ケーシングを介して前記インペラの前記複数個の永
久磁石に対向するようにして設けられ、前記インペラを
回転駆動するための複数個の固定子巻線とを含み、 前記制御式軸受は、 前記インペラの他方の面に設けられた磁性部材と、 前記インペラの前記磁性部材に対向するようにして前記
ケーシングに取付けられた電磁石とを含む、ターボ形ポ
ンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24301799A JP3357639B2 (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | ターボ形ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24301799A JP3357639B2 (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | ターボ形ポンプ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2274657A Division JP3006865B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-10-11 | ターボ形ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000054981A true JP2000054981A (ja) | 2000-02-22 |
| JP3357639B2 JP3357639B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=17097647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24301799A Expired - Fee Related JP3357639B2 (ja) | 1999-08-30 | 1999-08-30 | ターボ形ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3357639B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101178260B1 (ko) * | 2009-12-22 | 2012-08-29 | 삼성중공업 주식회사 | 초전도 전자석을 이용한 모터 결합형 펌프 |
-
1999
- 1999-08-30 JP JP24301799A patent/JP3357639B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101178260B1 (ko) * | 2009-12-22 | 2012-08-29 | 삼성중공업 주식회사 | 초전도 전자석을 이용한 모터 결합형 펌프 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3357639B2 (ja) | 2002-12-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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