JP2003269375A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝動シャフトの加工精度及び組立を比較的
ラフにすることができて、製作が容易となり、大幅なコ
ストダウンを可能にすると共に、低温から高温までの幅
広い温度領域での使用を可能としたポンプ装置を提供す
ること。 【解決手段】 モーター２の回転が伝動シャフト４を介
してポンプ６に伝達されるように構成されたポンプ装置
において、伝動シャフト４が複数個に分割形成され、そ
の分割シャフト４ａ，４ｂの端部どうしがマグネットカ
ップリング１１によって非接触状態で同軸に磁気結合さ
れるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モーターの回転が
伝動シャフトを介してポンプに伝達されるように構成さ
れたポンプ装置に関するもので、例えば薬液を溜めるタ
ンクの上部にモーターを設置し、このモーターの下部に
伝動シャフトを介して連結したポンプを伝動シャフトと
共にタンク内に挿入配置して、タンクの底部付近より薬
液を取り出すような場合に使用されるポンプ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】このようなポンプ装置では、伝動シャフ
トが長い場合、危険振動数を避け、また回転振れを抑え
るために、この伝動シャフトの中間部を支持する必要が
ある。このシャフトの中間部を支持するのに、従来で
は、通常、ボールベアリングによって支持する方法が採
用されている。この支持方法を図４によって以下に説明
する。

【０００３】図４は、ポンプ装置における伝動シャフト
のボールベアリングによる支持方法を示す。このポンプ
装置は、装置取付ベース１上にモーター２を設置し、こ
のモーター２の出力軸３に、直径が５０ｍｍ程度、長さ
が２〜３ｍ程度の伝動シャフト４の上端部をフランジ継
手５によって連結し、この伝動シャフト４の下端部にマ
グネットポンプ６を連動連結すると共に、装置取付ベー
ス１とポンプ６のハウジングと間に、上下に二分割され
たケーシング部７ａ，７ｂからなる円筒状の本体ケーシ
ング７を介設してなるもので、上下のケーシング部７
ａ，７ｂをつなぐフランジ継手８の内周側に取付リング
９を設けて、この取付リング９に取り付けたボールベア
リング１０によって、伝動シャフト４の中間部を回転自
在に支持している。

【０００４】このポンプ装置を例えば薬液タンクに設置
する場合は、装置取付ベース１をタンクの上端部に取り
付け、モーター２から垂下される伝動シャフト４及び本
体ケーシング７をタンク内に挿入すると共に、その下端
部のマグネットポンプ６をタンク内の底部に配置し、し
かしてモーター２の起動により伝動シャフト４が回転し
て、マグネットポンプ６が駆動されると、タンク内の薬
液がポンプ６の吸入口３３から吸入されて吐出口３４か
ら吐出され、吐出管２９を通じてタンクの上方へ取り出
されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記ポンプ装置のよう
に、ボールベアリング１０によって伝動シャフト４の中
間部が支持する方法では、伝動シャフト４の撓み、ある
いは伝動シャフト４とベアリングケース及び取付リング
９の加工精度や組立精度によっては、ボールベアリング
１０の外輪にボールが強く圧接して、ボールベアリング
の寿命を低下させたり、シャフト４の回転が固くなるな
どの不具合が生じ易い。従って、このような不具合が生
じないようにするには、伝動シャフト４やケーシング７
の加工精度や組立精度を上げなければならず、例えば伝
動シャフト４の直線度を高め、上下両ケーシング部７
ａ，７ｂ間の芯に狂いがないようにする必要があって、
これがために製作コストが非常に高くつくことになる。
更に、伝動シャフト４が長くなるにつれ、シャフト４の
中間部を支持する支点の数が増え、伝動シャフト４やケ
ーシング７の加工及び組立が益々難しくなり、シャフト
径も相当に太くする必要がある。

【０００６】上記のようにボールベアリング１０によっ
て伝動シャフト４の中間部を支持する方法の他に、伝動
シャフト４を複数個に分割して、その分割端部をユニバ
ーサルジョイントやフランジ形たわみ軸継手でつなぐ方
法も考えられるが、ユニバーサルジョイントによる方法
は、ケーシング７ａ，７ｂ間での装着が困難である。ま
た、たわみ軸継手による方法では、ゴムブッシュを用い
るため、例えば−４０℃と云った低温での使用に耐えら
れない。

【０００７】本発明は、上記のような問題に鑑み、伝動
シャフトの加工精度及び組立精度を比較的ラフにするこ
とができ、それにより製作及び組立が容易となって、大
幅なコストダウンを図ることができると共に、低温から
高温までの幅広い温度範囲での使用を可能としたポンプ
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
モーター２の回転が伝動シャフト４を介してポンプ６に
伝達されるように構成されたポンプ装置において、前記
伝動シャフト４が複数個に分割形成され、その分割シャ
フト４ａ，４ｂの端部どうしがマグネットカップリング
１１によって非接触状態で同軸に磁気結合されるように
なっていることを特徴とする。

【０００９】請求項２は、請求項１に記載のポンプ装置
において、マグネットカップリング１１は、一方の分割
シャフト４ａの端部に保持筒１３を取り付けると共に、
保持筒１３の内周側に駆動マグネット１４を設け、この
駆動マグネット１４に対向する外周側に従動マグネット
１６を設けたボス１５を、他方の分割シャフト４ｂの対
向端部に取り付けることによって構成されることを特徴
とする。

【００１０】請求項３は、請求項１又は２に記載のポン
プ装置において、モーター２とポンプ６との間には伝動
シャフト４を全長に亘って囲繞する円筒状の本体ケーシ
ング７が介設され、各分割シャフト４ａ，４ｂのマグネ
ットカップリング１１に近い側の端部が本体ケーシング
７と分割シャフト４ａ，４ｂとの間に介装された軸受１
８によって回転自在に支持されてなることを特徴とす
る。

【００１１】請求項４は、請求項１〜３の何れに記載の
ポンプ装置において、前記ポンプ６はマグネットポンプ
からなることを特徴とする。

【００１２】請求項５は、請求項１〜４の何れかに記載
のポンプ装置において、伝動シャフト４が鉛直に位置
し、その上下両端側にモーター２とポンプ６とが位置す
るような立形に構成されてなることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るポンプ装置を
示す。このポンプ装置は、図４に示すポンプ装置と同じ
く、伝動シャフト４が鉛直に位置し、その上下両端側に
電動モーター２とマグネットポンプ６とが位置するよう
に構成された立て形のポンプ装置で、例えば薬液タンク
に設置されて、タンク内部の薬液を取り出すのに使用さ
れる。このポンプ装置の大きな特徴は、伝動シャフト４
が上下２個に分割形成されて、その分割シャフト４ａ，
４ｂの端部どうしがマグネットカップリング１１により
非接触状態で同軸に磁気結合されることである。尚、各
分割シャフト４ａ，４ｂは、直径が約５０ｍｍで、長さ
が１〜１．５ｍである。

【００１４】このポンプ装置について詳しく説明する
と、装置取付ベース１上に電動モーター２が設置され、
このモーター２の出力軸３に上部側分割シャフト４ａの
上端部がフランジ継手５によって連結され、この上部側
分割シャフト４ａの下端部と下部側分割シャフト４ｂの
上端部とがマグネットカップリング１１によって同軸に
磁気結合され、そして下部側分割シャフト４ｂの下端部
がマグネットポンプ６の駆動部に磁気結合されている。
また、装置取付ベース１とマグネットポンプ６のポンプ
ケーシング１２と間に、上下に分割されてフランジ継手
８でつながれたケーシング７ａ，７ｂからなる円筒状の
本体ケーシング７が伝動シャフト４と同心状に介設され
ている。

【００１５】図２は図１の矢印Ｘで示す部分の拡大図
で、マグネットカップリング１１を詳細に示している。
この図２から分かるように、マグネットカップリング１
１は、上部側分割シャフト４ａの下端部に同心状に固定
された有底筒状の保持筒１３と、この保持筒１３の内周
側に設けられた駆動マグネット１４と、下部側分割シャ
フト４ｂの上端部に同心状に固定されたボス１５と、こ
のボス１５の外周側に設けられ、前記保持筒１３の駆動
マグネット１４に対しその全周に亘って一定の間隙ｓを
形成する従動マグネット１６とからなるもので、駆動マ
グネット１４と従動マグネット１６との互いの磁気吸引
力によって、上部側分割シャフト４ａと下部側分割シャ
フト４ｂとを同軸に一体的に連結するようになってい
る。各マグネット１４，１６は、ネオジウムなどによっ
て形成された永久磁石ある。

【００１６】上記保持筒１３を上部側分割シャフト４ａ
の下端部に固定するには、図２に示すように、保持筒１
３の上底中央部に設けた取付孔３５を分割シャフト４ａ
の下端軸部３６に挿通させると共に、取付孔３５と軸部
３６との間にキー３７を介挿し、更に取付孔３５の下端
にこれより径大のワッシャー３８を当て付けて、このワ
ッシャー３８をボルト３９で分割シャフト４ａの下端軸
部３６にねじ込んで締め付けるようにすることによっ
て、保持筒１３を上部側分割シャフト４ａの下端部に強
固に固定することができる。

【００１７】また、ボス１５を下部分割シャフト４ｂの
上端部に固定するには、ボス１５の孔４１を分割シャフ
ト４ｂの上端軸部４０に挿通させると共に、孔４１と軸
部４０との間にキー４２を介挿し、更に孔４１の上端に
これより径大のワッシャー４３を当て付けて、このワッ
シャー４３をボルト４４で分割シャフト４ｂの上端軸部
４０にねじ込んで締め付けるようにすることにより、ボ
ス１５を下部側分割シャフト４ｂの上端部に強固に固定
することができる。

【００１８】上記のようなマグネットカップリング１１
の構成によれば、構造がきわめて簡単であるから、製作
及び組立が容易となる。

【００１９】また図２に示すように、マグネットカップ
リング１１に近い上部側分割シャフト４ａの下端部が、
上部ケーシング部７ａの下端部内周面に固着された取付
リング１７との間に介装されたボールベアリング１８に
よって回転自在に支持され、同様にマグネットカップリ
ング１１に近い下部側分割シャフト４ｂの上端部も、下
部ケーシング部７ｂの上端部内周面に固着された取付リ
ング１７との間に介装されたボールベアリング１８によ
って回転自在支持されている。

【００２０】このように、上下各分割シャフト４ａ，４
ｂのマグネットカップリング１１に近い側の端部が、本
体ケーシング７の上下各ケーシング７ａ，７ｂと各分割
シャフト４ａ，４ｂとの間に介装されたボールベアリン
グ１８によって回転自在に支持されているから、分割シ
ャフト４ａ，４ｂの接続端部が回転振れを生じるような
ことがなく、マグネットカップリング１１の機能を有効
に発揮させることができる。尚、各ボールベアリング１
８は、取付リング１７に嵌着されて固定されている。

【００２１】また図１に示すように、上部側分割シャフ
ト４ａの上端部は、装置取付ベース１に取り付けてある
ベアリングケース１９との間に介装されたボールベアリ
ング２０により回転自在に支持され、下部側分割シャフ
ト４ｂの下端部は、下部ケーシング部７ｂの下端部内周
面に固着された取付リング１７との間に介装されたボー
ルベアリング１８によって回転自在支持されている。

【００２２】図２に示すように、本体ケーシング７の上
下両ケーシング７ａ，７ｂをつなぐフランジ継手８は、
インロウ（印籠）形フランジ継手であって、一対のフラ
ンジ継手部材８ａ，８ｂからなり、一方の（例えば上方
の）フランジ継手部材８ａに嵌合凹部４５が設けてあ
り、他方の（下方の）フランジ継手部材８ｂには前記嵌
合凹部４５に係合する嵌合凸部４６が設けてあって、こ
れら嵌合凹部４５と嵌合凸部４６とが凹凸嵌合した状態
で、両フランジ継手部材８ａ，８ｂがボルト・ナット４
７により結合されるようになっているから、本体ケーシ
ング７の上下両ケーシング７ａ，７ｂを確実に芯出しす
ることができる。このように、本体ケーシング７の上下
両ケーシング７ａ，７ｂを芯出しできるから、伝動シャ
フト４の上下両分割シャフト４ａ，４ｂも、前記した取
付リング１７及びボールベアリング１８を介して芯出し
される。この芯出しが多少あまくともマグネットカップ
リング１１の機能を有効に発揮させることができる。

【００２３】図３はマグネットポンプ６の構造を拡大図
示したもので、簡単に説明すると、ポンプケーシング１
２に固定された有底筒状のリアケーシング２１の外側
に、伝動シャフト４の下部側分割シャフト４ｂと一体化
して内周側に駆動マグネット２２を有する保持筒２３が
配置されると共に、リアケーシング２１の内側に、イン
ペラー２４の回転軸２５と一体化して外周側に従動マグ
ネット２６を有するボス２７が配置されている。ポンプ
ケーシング１２は、フランジ継手３２によって下部ケー
シング部７ｂの下端部に接続されている。

【００２４】上記のように構成されるポンプ装置を、例
えば薬液タンクに設置する場合は、装置取付ベース１を
タンクの上端部に取り付け、モーター２から垂下される
伝動シャフト４及び本体ケーシング７をタンク内に挿入
すると共に、その下端部のマグネットポンプ６をタンク
内の底部に配置すればよい。しかして、モーター２の起
動による伝動シャフト４の回転によって保持筒２３が回
転する時、駆動マグネット２２と従動マグネット２６と
の互いの磁気吸引力によってボス２７が従動回転し、そ
れにより回転軸２５を介してインペラー２４が回転し、
遠心ポンプ作用によってタンク内の薬液が液体吸入口２
８ａより吸入されて、液体吐出口２８ｂから上方へ延び
る吐出管２９へ圧送され、この吐出管２９の上部から取
り出されることになる。このようなマグネットポンプ６
を備えたポンプ装置では、保持筒２３の外側の空間部３
０とインペラー２４側のポンプ室３１とが前記リアケー
ンシグ２１によって隔離され、接液部からの液体の漏洩
がないため、毒性、腐食性、引火性等の危険性のある液
体用ポンプとしてきわめて好適である。

【００２５】以上説明したように、このポンプ装置で
は、モーター２の回転をマグネットポンプ６に伝える伝
動シャフト４が上下２個に割形成されて、その分割シャ
フト４ａ，４ｂの端部どうしが、マグネットカップリン
グ１１によって非接触状態で同軸に一体的に磁気結合さ
れるようになっているので、伝動シャフト４の製作にあ
たっては、１本ものの長いシャフトに比べて遙かに短い
分割シャフト４ａ，４ｂを製作すればよいから、直線度
が出し易いなど、加工が容易となり、また組立にあたっ
て分割シャフト４ａ，４ｂ相互間の芯出しに狂いがあっ
ても、その狂いをマグネットカップリング１１の駆動マ
グネット１４と従動マグネット１６との間隙ｓによって
吸収できるから、精確な芯出しが不要で、組立が容易に
なると共に、伝動シャフト４の加工精度及び組立精度を
比較的ラフにすることができる。

【００２６】また、マグネットカップリング１１は、ユ
ニバーサルジョイントやフランジ形たわみ軸継手のよう
にシャフト相互を機械的に結合するものではなく、分割
シャフト４ａ，４ｂ相互を非接触状態で磁気結合するも
のであって、両分割シャフト４ａ，４ｂ間で磁力による
トルクの伝達を行うために、ソフトなトルク伝達となっ
て、衝撃的な荷重の発生がない。このようにマグネット
カップリング１１の使用によって、分割シャフト４ａ，
４ｂ間でソフトなトルク伝達が行われるから、伝動シャ
フト４を高速回転（例えば３０００ｒｐｍ）させること
が可能となり、従ってモーターとして２ポール（２極）
型を採用できて、４ポール型や６ポール型の場合に比
べ、ポンプ装置がコンパクトとなり、大幅なコストダウ
ンが可能となる。また、マグネットカップリング１１を
使用したことによって、フランジ形たわみ軸継手では不
可能であった低温領域（−８０℃程度）から高温領域
（４００℃程度）までの幅広い温度範囲での使用が可能
となる。

【００２７】上述した実施形態では、伝動シャフト４を
２個に分割形成した場合について説明したが、この発明
にあっては、伝動シャフト４を２個以上に分割して形成
することができるものである。また、ポンプ装置のポン
プとしてマグネットポンプ６以外のポンプを使用しても
よいが、この実施形態のようにマグネットポンプ６を使
用すれば、前述のように保持筒２３の外側の空間部３０
とインペラー２４側のポンプ室３１とがリアケーシング
２１により隔離され、接液部からの液漏れがないため、
毒性、腐食性、引火性等の危険性のある液体用ポンプと
して有効である。

【００２８】また、この実施形態のポンプ装置は、伝動
シャフト４が鉛直に位置し、その上下両端側にモーター
２とマグネットポンプ６とが位置するような立形のポン
プ装置であるが、伝動シャフト４を水平に配置する横型
のポンプ装置としてもよい。この実施形態のように立形
のポンプ装置とすれば、タンクに溜めた液体をその上部
から取り出すポンプ装置や井戸用のポンプ装置として好
適である。

【００２９】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、伝動シャ
フトを複数個に分割形成して、その分割シャフトの端部
どうしをマグネットカップリングによって非接触状態で
同軸に磁気結合するようにしたから、伝動シャフトの製
作にあたって要求される高い加工精度及び組立精度を回
避できて、比較的ラフな精度で加工及び組立を行うこと
ができ、これがために製作が容易となって、ポンプ装置
の大幅なコストダウンを図ることができる。

【００３０】またマグネットカップリングは、分割シャ
フト相互間で磁力によるトルクの伝達を行うために、ソ
フトなトルク伝達となり、衝撃的な荷重の発生がないか
ら、伝動シャフトを高速回転させることができ、従って
モーターとして２ポール型を採用できるから、４ポール
や６ポール型の場合に比べ、ポンプ装置がコンパクトと
なって、一層のコストダウン化が可能となる。また、マ
グネットカップリングを使用したことによって、フラン
ジ形たわみ軸継手では不可能であった低温領域での使用
が可能となる。更に、装置の分解及び組立が容易とな
り、しかも安全で長期の運転が可能となる。

【００３１】請求項２に係る発明によれば、マグネット
カップリングの構造が簡単で、その製作及び組立が容易
となる。

【００３２】請求項３に係る発明によれば、各分割シャ
フトのマグネットカップリングに近い側の端部が、本体
ケーシングと分割シャフトとの間に介装された軸受によ
って回転自在に支持されているから、分割シャフトの接
続端部が回転振れを生じるようなことがなく、マグネッ
トカップリングの機能を有効に発揮させることができ
る。

【００３３】請求項４に係る発明のように、ポンプとし
てマグネットポンプを採用すれば、毒性、腐食性、引火
性等の危険性のある液体用ポンプとして好適である。

【００３４】請求項５に係る発明のように、伝動シャフ
トが鉛直に位置する立形のポンプ装置とすれば、タンク
に溜めた液体をその上部から取り出すポンプ装置や井戸
用のポンプ装置として好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るポンプ装置の一実施形態を示す
縦断面図である。

【図２】 図１の矢印Ｘで示す部分の拡大図である。

【図３】 同上のポンプ装置のマグネットポンプ部分の
拡大図である。

【図４】 ポンプ装置における伝動シャフトのボールベ
アリングによる支持方法を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 装置取付ベース ２ モーター ４ 伝動シャフト ４ａ，４ｂ 分割シャフト ６ マグネットポンプ ７ 本体ケーシング ７ａ，７ｂ ケーシング部 １１ マグネットカップリング １３ 保持筒 １４ 駆動マグネット １５ ボス １６ 従動マグネット １８ ボールベアリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H022 AA01 BA06 CA09 DA07 DA16 DA20 5H607 BB01 DD07 FF06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モーターの回転が伝動シャフトを介して
   ポンプに伝達されるように構成されたポンプ装置におい
   て、前記伝動シャフトが複数個に分割形成され、その分
   割シャフトの端部どうしがマグネットカップリングによ
   って非接触状態で同軸に磁気結合されるようになってい
   るポンプ装置。
2. 【請求項２】 マグネットカップリングは、一方の分割
   シャフトの端部に保持筒を取り付けると共に、保持筒の
   内周側に駆動マグネットを設け、この駆動マグネットに
   対向する外周側に従動マグネットを設けたボスを、他方
   の分割シャフトの対向する端部に取り付けることによっ
   て構成される請求項１に記載のポンプ装置。
3. 【請求項３】 モーターとポンプとの間には伝動シャフ
   トを全長に亘って囲繞する円筒状の本体ケーシングが介
   設され、各分割シャフトのマグネットカップリングに近
   い側の端部が本体ケーシングと分割シャフトとの間に介
   装された軸受によって回転自在に支持されてなる請求項
   １又は２に記載のポンプ装置。
4. 【請求項４】 前記ポンプはマグネットポンプからなる
   請求項１〜３の何れに記載のポンプ装置。
5. 【請求項５】 伝動シャフトが鉛直に位置し、その上下
   両端側にモーターとポンプとが位置するような立形に構
   成されてなる請求項１〜４の何れかに記載のポンプ装
   置。