JP2004278375A - Axial flow pump - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は軸流ポンプ、特に人工心臓の血液輸送用ポンプとして有用な軸流ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の人工心臓用ポンプとしては、軸流ポンプのプロペラから離れた位置に設置されたモータが、長い駆動軸を介して前記プロペラを駆動するようにしたものが知られている(例えば特許文献1参照。)。
【0003】
又、これは人工心臓用ポンプではないが、流体通路の管体の外周に固定子巻線を設けると共に外周に回転子コアと環状の永久磁石とを備えた軸流ポンプのインペラーを、前記流体通路の管体内のスピンドルに回転自在に設けた例がある(例えば特許文献2参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平7−178165号公報
【特許文献2】
特開平11−37079号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術による前記軸流ポンプを人工心臓の血液ポンプとして使用したとき、ポンプの軸受部に浸入した血液中の壊れ易い血小板などが軸受部内で凝固し、血液ポンプの回転を妨げたり、これら凝固したものが血液に乗って運ばれて血管を詰まらせたりすることがあるという問題があった。又、血液には潤滑性がないので、前記軸受部に摩耗を生じ易く、耐久性に限界があるという問題があった。
【0006】
本発明は前記の問題点を解消し、ポンプの軸受部で血液が凝固することがなく、軸受部の摩耗やポンプの故障を生じないような従来よりも耐久性が向上した軸流ポンプを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成すべく、流体の流路を形成する管体の外周部にモータステータを設けると共に該管体内にインペラーを具備したモータロータを設けた軸流ポンプにおいて、該モータロータを前記管体の内周より少許小径の外周を有する外側筒体内に設け、これら外側筒体の外周面と前記管体の内周面との間に前記流体を用いた動圧軸受を形成した。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施の形態を図1により説明する。
【0009】
図1は本実施の形態の軸流ポンプ1の回転中心に沿った縦断面図であり、2は流体が流れる管路を示す。
【0010】
軸流ポンプ1は、前記管路2の一部を形成する管体3と、該管体3内に回動自在に支承されたモータロータ4とよりなる。
【0011】
該モータロータ4は、全周にわたり中央部を山形に膨出させて紡錘形に形成した外側筒体4aと、該外側筒体4aの内側に該外側筒体4aと同心の円筒孔4b内に設けたスクリュー式のインペラー4cとよりなる。
【0012】
前記管体3は、前記外側筒体4aの外形形状にあわせて内側を全周にわたり山形に凹まして形成した紡錘形の凹部3bを有しており、前記外側筒体4aの外周部と前記管体3の紡錘形の凹部3bの内周部との隙間3cには、少なくとも所要の最小間隙(例えば0.1mm)を有して遊嵌するように形成されている。更に前記外側筒体4aの外周部にリング溝又はねじ溝を設けて、動圧軸受を形成している。
【0013】
前記管体3の外周部にはモータステータ3dが設けられており、又、内方の前記外側筒体4aの山形に膨出した部分には永久磁石4dが封入されていて、これらモータステータ3d及び永久磁石4dの作用によってモータロータ4の回転駆動が行なわれる。
【0014】
次に、本実施の形態の作動及び効果について説明する。
【0015】
モータステータ3dの巻線に電流を流して、前記モータロータ4を矢印Bの方向に回転駆動すると、スクリュー式のインペラー4cの作用によって矢印Aの方向に流体が流れる。
【0016】
この流体の一部は、モータロータ4の外周部と管体3との間の間隙3cにも流れ込むが、外側筒体4aの外形が紡錘形の動圧軸受となっているため、モータロータ4と管体3との間に巻き込んだ流体の動圧によってモータロータ4が浮上して、両者間の間隙3cが所要の間隙値に保たれるように作用する。
【0017】
即ち、斜めに配置した動圧軸受は、ジャーナル軸受及びスラスト軸受として機能するので、スラスト軸受は不要であり、又、従来の滑り軸受と比較して大きな軸受隙間を実現することができる。
【0018】
たとえば、この流体が血液であった場合でも、血液中にある血小板や血球等の小粒子が潰れて糊状になるようなことがなく、人工心臓の血液ポンプとして安全である。
【0019】
又、構造が簡単なので、血液ポンプとして必要な装置の小形化にも容易に対応できる。
【0020】
尚、本実施の形態では、前記外側筒体4aの紡錘形の膨出部の形状を頂面に平坦部を有する富士山形としたが、これは円弧状に膨出した頂面に形成してもよい。
【0021】
本発明の第2の実施の形態を図2及び図3により説明する。
【0022】
図2は本実施の形態の軸流ポンプ11の縦断面図であり、12は流体管路の一部をなす管体を示し、13は該管体12内に存するインペラーを具備したモータロータである。
【0023】
前記モータロータ13は、全周にわたり中央部を山形に膨出させて紡錘形に形成した外側筒体13aを有し、該外側筒体13aの内側に複数のインペラー13bを設けて、軸流ポンプの翼を形成している。
【0024】
前記管体12も前記外側筒体13aにあわせて、内周部を全周にわたり山形に凹ませて紡錘形の凹部12aを形成している。
【0025】
図3は、前記膨出部12aの軸直角な断面における管体12及びモータロータ13の截断面図を示す。
【0026】
又、13cは前記インペラー13b内に封入された永久磁石である。
【0027】
前記管体12の外周部にはモータステータ14があって、該モータステータ14と前記インペラー13b内に封入した永久磁石13cとによって、前記モータロータ13の回転駆動が行なわれる。
【0028】
又、前記凹部12aの内周面と前記外側筒体13aの外周面との間隙15は、少なくとも所要の最小間隙(例えば0.1mm)を有して遊嵌するように形成されている。更に前記外側筒体13aの外周部にリング溝又はねじ溝を設けて、動圧軸受を形成している。
【0029】
次に本実施の形態の作動及びその効果について説明する。
【0030】
前記モータステータ14の巻線に電流を流して、前記モータロータ13を矢印Bの方向に回転駆動すると、インペラー13bの作用によって矢印Aの方向に流体が流れる。この流体の一部はモータロータ13の外周部と管体12との間の間隙5にも流れ込むが、外側筒体13aの外形が紡錘形の動圧軸受となっているため、モータロータ13と外側の管体12との間に巻き込んだ流体の動圧によってモータロータ13が浮上して、両者間の間隙15が所要の間隙値に保たれるように作用する。
【0031】
このように本実施の形態は前記第1の実施の形態におけるのと略同じであるが、第1の実施の形態におけるスクリュー式のインペラー4cの代りに永久磁石13cを封入した複数のインペラー13bを使用するようにした点が前記第1の実施の形態とは異なる。
【0032】
【発明の効果】
このように本発明によれば、インペラーの外側に軸受部を設けたので、インペラーの内側に軸受部を有する従来のポンプよりも大きな軸受面積が得られ、又、軸受部を紡錘型としたことにより、軸受部の流体の流れがスムーズとなり、更に又、動圧軸受としたことによって軸受部で回転体と静止体とが接触しないので、血液ポンプとして使用した場合に該軸受部で血液が凝固することがなく、故障がなくて耐久性のある軸流ポンプを提供できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の軸流ポンプの縦断面図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態の軸流ポンプの縦断面図である。
【図3】前記第2の実施の形態の軸流ポンプの軸直角断面における截断面図である。
【符号の説明】
1、11 軸流ポンプ
3、12 管体
3b、12a 紡錘形の凹部
3d、14 モータステータ
4、13 モータロータ
4a、13a 外側筒体
4c スクリュー(インペラー)
13b インペラー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an axial flow pump, particularly to an axial flow pump useful as a pump for transporting blood of an artificial heart.
[0002]
[Prior art]
As a conventional artificial heart pump of this type, there is known a pump in which a motor installed at a position distant from a propeller of an axial pump drives the propeller through a long drive shaft (for example, for example). See
[0003]
Although this is not an artificial heart pump, an impeller of an axial flow pump having a stator winding provided on the outer periphery of a tube body of a fluid passage and having a rotor core and an annular permanent magnet on the outer periphery is used as the fluid pump. There is an example in which a spindle in a pipe of a passage is rotatably provided (for example, see Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-7-178165 [Patent Document 2]
JP-A-11-37079
[Problems to be solved by the invention]
When the axial flow pump according to the prior art is used as a blood pump for an artificial heart, fragile platelets and the like in blood that have penetrated into the bearing of the pump coagulate in the bearing, and hinder the rotation of the blood pump or prevent such coagulation. However, there is a problem that the blood may be carried on blood and clog blood vessels. In addition, since blood has no lubricating property, there is a problem that the bearing portion is liable to be worn and its durability is limited.
[0006]
The present invention solves the above-mentioned problems, and provides an axial flow pump with improved durability compared to conventional pumps in which blood does not coagulate in a bearing portion of the pump and wear of the bearing portion and failure of the pump do not occur. The purpose is to do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an axial flow pump in which a motor stator is provided on an outer peripheral portion of a pipe forming a fluid flow path and a motor rotor having an impeller is provided in the pipe. A dynamic pressure bearing using the fluid was formed between an outer peripheral surface of the outer cylindrical body and an inner peripheral surface of the tubular body, provided in an outer cylindrical body having an outer periphery having a smaller diameter than the inner periphery of the tubular body.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0009]
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view along the center of rotation of an
[0010]
The
[0011]
The motor rotor 4 is provided with an outer
[0012]
The
[0013]
A
[0014]
Next, the operation and effect of the present embodiment will be described.
[0015]
When a current flows through the winding of the
[0016]
Part of this fluid also flows into the
[0017]
That is, since the hydrodynamic bearings arranged obliquely function as journal bearings and thrust bearings, thrust bearings are not required, and a larger bearing gap can be realized as compared with conventional slide bearings.
[0018]
For example, even when the fluid is blood, small particles such as platelets and blood cells in the blood are not crushed into a paste, which is safe as a blood pump for an artificial heart.
[0019]
Further, since the structure is simple, it is possible to easily cope with downsizing of a device required as a blood pump.
[0020]
In the present embodiment, the shape of the spindle-shaped bulging portion of the outer
[0021]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0022]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the axial flow pump 11 according to the present embodiment, in which
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
[0026]
[0027]
A
[0028]
The
[0029]
Next, the operation and effects of the present embodiment will be described.
[0030]
When a current flows through the windings of the
[0031]
Thus, the present embodiment is substantially the same as in the first embodiment, but a plurality of
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the bearing portion is provided outside the impeller, a larger bearing area can be obtained than a conventional pump having a bearing portion inside the impeller, and the bearing portion is a spindle type. As a result, the fluid flow in the bearing portion becomes smooth, and furthermore, since the rotating body and the stationary body do not come into contact with each other by using the dynamic pressure bearing, blood coagulates in the bearing portion when used as a blood pump. This has the effect of providing a durable axial flow pump without any failure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an axial flow pump according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an axial flow pump according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the axial flow pump of the second embodiment in a cross section perpendicular to the axis.
[Explanation of symbols]
1, 11
13b impeller
Claims (3)
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