JP2008164095A - Magnetic coupling device - Google Patents

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JP2008164095A JP2006355473A JP2006355473A JP2008164095A JP 2008164095 A JP2008164095 A JP 2008164095A JP 2006355473 A JP2006355473 A JP 2006355473A JP 2006355473 A JP2006355473 A JP 2006355473A JP 2008164095 A JP2008164095 A JP 2008164095A
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Takamitsu Nakayama
貴光 中山
Takashi Serita
隆司 芹田
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Anest Iwata Corp
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Anest Iwata Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively cool a magnetic coupling for transmitting driving force to a rotating machine without enlarging the magnetic coupling itself. <P>SOLUTION: This magnetic coupling device is composed of: an outer rotor 32 formed in cylindrical shape and allowing a driving shaft of a drive source to be direct-coupled to the bottom part; an outer rotor side magnet 33 disposed at an inner peripheral part; an inner rotor 23 disposed in the outer rotor and mounted to a rotating shaft on the rotating machine side; an inner rotor side magnet 21 provided around the inner rotor to transmit driving force to the rotating machine; and an enveloping body 20 disposed between the inner rotor 23 and the outer rotor 32 and surrounding and sealing the rotating machine side rotating shaft including the inner rotor 23 and the inner rotor side magnet 21. The outer rotor 32 is provided with an air guide structure guiding outside air into the outer rotor 32 by rotation to cool the enveloping body 20 and the outer rotor side magnet 33. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は駆動源の駆動力を非接触で回転機械に伝達する磁気カップリング装置に関し、特に、有毒ガスや原子力関係の気体や液体など、外部に漏れると問題を起こす可能性のある流体を扱うために密閉型とした圧縮機やポンプ装置などの流体機械を含む、回転機械に駆動力を伝達する磁気カップリング装置に関するものである。   The present invention relates to a magnetic coupling device that transmits a driving force of a driving source to a rotating machine in a non-contact manner, and particularly handles a fluid that may cause a problem if it leaks to the outside, such as a toxic gas or a nuclear-related gas or liquid. Therefore, the present invention relates to a magnetic coupling device that transmits a driving force to a rotary machine, including a fluid machine such as a hermetic compressor and pump device.

原子力関係で用いられる圧縮機や真空容器用の真空ポンプ装置などは、運転時における放射線による構成部材の劣化と環境汚染の防止などを考慮に入れ、耐放射能性、耐磨耗性などを含め、高い耐久性と信頼性を有することが要求されている。また運転中は、関連原子力機器による放射性環境汚染雰囲気の形成を皆無とするとともに、相手側機器に対し、外部雰囲気よりの影響を与えることのない、外部環境と隔絶する境界領域を形成することが必要とされる。そのため、こういった事項を考慮に入れた外部遮断隔絶構造と冷却手段の選定が必要とされ、さらに、高真空度の確保のためには、油による種々の障害に対する防止策、長時間の連続運転のための密封構造、軸受け構造等が要求される。   Compressors used in nuclear power and vacuum pumps for vacuum vessels include radiation resistance, wear resistance, etc., taking into account the deterioration of components caused by radiation and prevention of environmental pollution during operation. Therefore, it is required to have high durability and reliability. During operation, it is possible to eliminate the formation of radioactive environment pollution atmosphere by related nuclear equipment, and to form a boundary area isolated from the external environment that does not affect the other equipment from the external atmosphere. Needed. For this reason, it is necessary to select an external shut-off isolation structure and cooling means that take these matters into consideration, and to ensure a high degree of vacuum, preventive measures against various troubles caused by oil, A sealing structure and a bearing structure for operation are required.

これは、有毒ガスなど、外部に漏れると問題を起こす可能性のある流体を扱う圧縮機やポンプ装置などの流体機械を含む回転機械でも同様であり、それら流体が外部に漏れるのを防止するため、例えば本願出願人の出願になる特許文献1に示されているように、軸受に空気軸受などの非接触型軸受を用いて無給油とすると共に、駆動力伝達を磁気(マグネット)カップリングなどの非接触型駆動力伝達機構を用いて行い、流体の導入路と排出路以外を密閉型とすることが行われている。   The same applies to rotating machines including fluid machines such as compressors and pump devices that handle fluids that may cause problems if they leak to the outside, such as toxic gases, to prevent these fluids from leaking to the outside. For example, as shown in Patent Document 1 filed by the applicant of the present application, a non-contact type bearing such as an air bearing is used as the bearing to make it non-lubricated, and transmission of driving force is magnetic (magnet) coupling, etc. The non-contact type driving force transmission mechanism is used to make a sealed type other than the fluid introduction path and the discharge path.

この特許文献1に示された流体機械は、平板の軸方向の両側に渦巻き状スクロールラップを有する旋回スクロールを設け、その旋回スクロールの渦巻き状スクロールラップに同じく渦巻き状スクロールラップを有する固定スクロールラップをそれぞれ嵌合させた、ダブルラップドライタイプのスクロール真空ポンプである。   The fluid machine shown in Patent Document 1 is provided with orbiting scrolls having spiral scroll wraps on both sides in the axial direction of a flat plate, and the fixed scroll wraps having spiral scroll wraps are also provided on the spiral scroll wraps of the orbiting scrolls. These are double wrap dry type scroll vacuum pumps fitted to each other.

この特許文献1に示された流体機械の構成を、図4、図5を用いて説明すると、まず図5は、渦巻き状スクロールラップを用いた真空ポンプの原理を説明するための図で、平板上に渦巻き状の羽根(ラップ)を持つ固定スクロール11と、これと基本的に同一形状で偏心クランクにより駆動される旋回スクロール13とを180度位相をずらして嵌合させ、固定スクロール11の渦巻き状スクロールラップ内周部11bと、旋回スクロール13の渦巻き状スクロールラップ外周部13bとの間に形成される三日月状の密閉空間(圧縮室)60が、前記固定及び旋回スクロール13、11の相対運動により容積変化を起こすことを利用して、吸い込み側を真空状態となすようにしたものである。   The configuration of the fluid machine disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of a vacuum pump using a spiral scroll wrap. The fixed scroll 11 having spiral blades (laps) on the upper side and the orbiting scroll 13 that is basically the same shape and driven by the eccentric crank are fitted with a 180 ° phase shift so that the spiral of the fixed scroll 11 A crescent-shaped sealed space (compression chamber) 60 formed between the inner scroll wrap inner peripheral portion 11b and the spiral scroll wrap outer peripheral portion 13b of the orbiting scroll 13 is a relative motion of the fixed and orbiting scrolls 13 and 11. The suction side is brought into a vacuum state by utilizing the volume change caused by the above.

すなわち図5(a)で、旋回スクロールラップ外周部13bと固定スクロール11のラップ内周部11bとの間が閉じて吸込み過程が終了すると、吸込口14から取り込まれたガスは点状図示のように圧縮室60に閉じ込めらる。ついで、図示していない偏心クランクの位相が90度進んだ図5(b)では、旋回スクロール13におけるラップの外周部13bと、固定スクロール11における、捲き始めのラップ内周部11bの端部内側との間にできた間隙61でガスの吸込み過程に入り、また中間部の圧縮室62では圧縮過程に、さらに平板中央の圧縮室63では吐出口64で吐出過程に入る。   That is, in FIG. 5 (a), when the space between the outer peripheral portion 13b of the orbiting scroll wrap and the inner peripheral portion 11b of the fixed scroll 11 is closed and the suction process is completed, the gas taken in from the suction port 14 is shown in a dotted manner. It is trapped in the compression chamber 60. Next, in FIG. 5B in which the phase of the eccentric crank (not shown) is advanced by 90 degrees, the outer peripheral portion 13b of the wrap in the orbiting scroll 13 and the inner side of the end portion of the inner peripheral portion 11b of the fixed wrap 11 at the beginning of the rolling. The gas suction process is started in the gap 61 formed between the two, and the compression chamber 62 in the middle part enters the compression process, and the compression chamber 63 in the center of the flat plate enters the discharge process at the discharge port 64.

そして、前記偏心クランク軸の右回転によって更に90度位相が進んだ図5(c)では、旋回する旋回スクロール13の公転運動につれ、前記点状図示の圧縮室60がスクロールの中心部位に移動して順次圧縮室の容積が減少し、ガスが圧縮されて図5(d)及び図5(a)を経て、固定中心部に設けられた吐出口64から排出される。   In FIG. 5 (c), the phase of which is further advanced by 90 degrees due to the clockwise rotation of the eccentric crankshaft, the compression chamber 60 shown in the dotted shape moves to the center portion of the scroll as the revolving motion of the orbiting scroll 13 turns. Then, the volume of the compression chamber is reduced successively, and the gas is compressed and discharged from the discharge port 64 provided at the fixed center through FIGS. 5 (d) and 5 (a).

図4はこのような構造の、渦巻き状スクロールラップを有する旋回スクロール13を平板の軸方向の両側に設け、それぞれの旋回スクロール13に固定スクロール11、12を嵌合させた、ダブルラップドライタイプのスクロール真空ポンプの概略の構造を示す断面構成図である。図4において真空ポンプは、スクロール圧縮体10aと隔壁部20と隔壁部25とを含むポンプ本体10と、駆動部30とで構成されている。ポンプ本体10は、旋回スクロール13を駆動する駆動軸16の両端部位のそれぞれが、互いに固定スクロール11、12に気密状態で取付られる一対の隔壁部20、25と、この隔壁部20、25にラップ圧縮気体より正圧の圧縮気体を供給する圧縮気体導入口17、18と、駆動軸16へ駆動部30からの回転力を非接触で伝達する磁気カップリング50とを備えている。そのため真空ポンプは、駆動力伝達手段たる磁気カップリング50により、駆動部30とは隔絶されて気密状態に構成され、吸込み側からの汚染物質が外部に漏洩することがない。   FIG. 4 shows a double wrap dry type in which the orbiting scroll 13 having the spiral scroll wrap having such a structure is provided on both sides in the axial direction of the flat plate, and the fixed scrolls 11 and 12 are fitted to the respective orbiting scrolls 13. It is a section lineblock diagram showing the schematic structure of a scroll vacuum pump. In FIG. 4, the vacuum pump includes a pump main body 10 including a scroll compressor 10 a, a partition wall 20, and a partition wall 25, and a drive unit 30. The pump main body 10 includes a pair of partition walls 20 and 25 that are attached to the fixed scrolls 11 and 12 in an airtight state at both ends of the drive shaft 16 that drives the orbiting scroll 13, and is wrapped by the partition walls 20 and 25. Compressed gas introduction ports 17 and 18 for supplying a compressed gas having a positive pressure from the compressed gas, and a magnetic coupling 50 for transmitting the rotational force from the drive unit 30 to the drive shaft 16 in a non-contact manner are provided. Therefore, the vacuum pump is separated from the drive unit 30 by the magnetic coupling 50 serving as a driving force transmission means and is configured in an airtight state, and contaminants from the suction side do not leak to the outside.

磁気カップリング50は、駆動部30側が、駆動軸30aに結合された底部を有する円筒形状のカップリング部材(アウターロータ)51と、その内部に配された駆動用磁石52、このカップリング部材51を冷却するため、カップリング部材51の外周に設けられて換気孔34から外気を導入する回転翼53とで構成されている。また真空ポンプ側は、ポンプ本体の駆動軸16に取り付けられたポンプ側カップリング部材(インナーロータ)58と、その外周に取り付けられた磁石21、及びこのポンプ側カップリング部材58を囲繞して密閉空間22を形成するための隔壁部20とで構成されている。   The magnetic coupling 50 includes a cylindrical coupling member (outer rotor) 51 having a bottom portion coupled to the drive shaft 30a on the drive unit 30 side, a drive magnet 52 disposed inside the magnetic coupling 50, and the coupling member 51. In order to cool the air, the rotating member 53 is provided on the outer periphery of the coupling member 51 and introduces outside air from the ventilation hole 34. The vacuum pump side surrounds and seals the pump side coupling member (inner rotor) 58 attached to the drive shaft 16 of the pump body, the magnet 21 attached to the outer periphery thereof, and the pump side coupling member 58. It is comprised with the partition part 20 for forming the space 22. FIG.

このうち隔壁部20は、円筒状としたカップリング部材51の内部にこれも円筒形状として駆動用磁石52に近接するよう設けられ、ポンプ側カップリング部材58は、外周に取り付けられた磁石21がこの隔壁部20に近接し、カップリング部材51の内部に設けられた駆動用磁石52の吸引力、または反発力を有効に受けるように配され、それによってアウターロータ51が回転することでインナーロータ58も回転するようになっている。   Among them, the partition wall portion 20 is provided inside the coupling member 51 having a cylindrical shape so as to be close to the driving magnet 52 in a cylindrical shape, and the pump-side coupling member 58 includes the magnet 21 attached to the outer periphery. Arranged so as to effectively receive the attractive force or repulsive force of the drive magnet 52 provided inside the coupling member 51 in the vicinity of the partition wall portion 20, and thereby the outer rotor 51 rotates to cause the inner rotor to rotate. 58 is also rotated.

スクロール圧縮体10aの固定スクロール11は、円形蓋状のハウジングを兼ねた軸方向に垂直設定された摺動面と、該摺動面に軸方向に植設された渦巻き状の固定スクロールラップ11aとよりなり、固定スクロール12は、円形蓋状のハウジングを兼ねた軸方向に垂直設定された摺動面と、該摺動面に軸方向に植設された渦巻き状の固定スクロールラップ12aとよりなっている。また旋回スクロール13は、駆動軸16により軸受けを介して偏心状に支持された軸方向に垂直設定された摺動面と、該摺動面にそれぞれ植設した渦巻き状スクロールラップ13aとよりなっている。   The fixed scroll 11 of the scroll compression body 10a includes a sliding surface that is set vertically in the axial direction that also serves as a circular lid-shaped housing, and a spiral fixed scroll wrap 11a that is axially implanted on the sliding surface. The fixed scroll 12 includes a sliding surface vertically set in the axial direction that also serves as a circular lid-shaped housing, and a spiral fixed scroll wrap 12a that is planted in the axial direction on the sliding surface. ing. The orbiting scroll 13 is composed of a sliding surface set in the axial direction that is eccentrically supported by the drive shaft 16 via a bearing, and a spiral scroll wrap 13a implanted on the sliding surface. Yes.

旋回スクロール13の軸方向の左右に植設された渦巻き状スクロールラップ13aは、固定スクロール11の渦巻き状スクロールラップ11aと固定スクロール12の渦巻き状スクロールラップ12aにそれぞれ嵌合するとともに、ラップ先端部を摺動面に当接摺動させている。固定スクロール11、12の渦巻き状スクロールラップ11a、12aの先端部は、旋回スクロール13の摺動面に当接摺動され、駆動軸16による偏心状支持のもとに自転防止機構57により自転することなく公転し、旋回スクロール13と固定スクロール11、12との間に複数の三日月状圧縮室を形成して外周部位の吸込口14よりガスを吸込み、前記したように吸入、圧縮、吐出の過程を同時に連続的に行わせ、吐出通路15aから吐出口15への吸引を可能にして、真空ポンプとして機能するようにしてある。   The spiral scroll wrap 13a planted on the left and right in the axial direction of the orbiting scroll 13 is fitted into the spiral scroll wrap 11a of the fixed scroll 11 and the spiral scroll wrap 12a of the fixed scroll 12, respectively, and the tip of the wrap is attached. The sliding surface is in contact with the sliding surface. The tip ends of the spiral scroll wraps 11 a and 12 a of the fixed scrolls 11 and 12 are abutted and slid on the sliding surface of the orbiting scroll 13, and are rotated by the rotation prevention mechanism 57 under the eccentric support by the drive shaft 16. Without revolving, a plurality of crescent-shaped compression chambers are formed between the orbiting scroll 13 and the fixed scrolls 11 and 12, and gas is sucked from the suction port 14 at the outer peripheral portion, and as described above, the processes of suction, compression and discharge Are continuously performed at the same time, enabling suction from the discharge passage 15a to the discharge port 15 to function as a vacuum pump.

そして円形蓋状のハウジングを兼ねた固定スクロール12は、固定スクロール11、12と嵌合状態にある旋回スクロール13を気密裡に内蔵すべく、円形蓋状のハウジングを兼ねた固定スクロール11とシール部材55、56を介して当接させ、内部に密閉空間を形成し、且つ、ケーシングとして機能させるべく密封気密構造にしてある。   The fixed scroll 12 that also serves as a circular lid-shaped housing has a sealing member and a fixed scroll 11 that also serves as a circular lid-shaped housing so that the orbiting scroll 13 fitted with the fixed scrolls 11 and 12 is incorporated in an airtight manner. It is made to contact | abut via 55,56, it forms the sealed space inside, and it is set as the sealing airtight structure so that it may function as a casing.

尚、前記外気導入口17、18からは、不活性の窒素ガスの圧縮気体が導入され、該圧縮気体は、旋回スクロール13及び固定スクロール11、12とが形成する密閉空間により圧縮され、吐出口15へ吐出される最終密閉空間のラップ圧縮気体の圧力よりも正圧であるために、前記ラップ圧縮気体が外気導入口17、18に逆流することはない。   A compressed gas of inert nitrogen gas is introduced from the outside air introduction ports 17 and 18, and the compressed gas is compressed by a sealed space formed by the orbiting scroll 13 and the fixed scrolls 11 and 12, and is discharged from the discharge port. Since the pressure is higher than the pressure of the lap compressed gas in the final sealed space discharged to 15, the wrap compressed gas does not flow back to the outside air introduction ports 17 and 18.

一方、図示はされていないがポンプ本体の駆動軸16は、潤滑部材で構成したオイルレスメタルよりなる無給油方式の軸受や、圧縮気体導入口17、18から導入される圧縮気体により動作する気体軸受けとしてあり、潤滑油使用による周囲の油漏れ、排出ガス中への油の混入、軸受け部の耐久性、管理上の無駄を省くことにより、長期間にわたるノンストップ運転を可能としている。   On the other hand, although not shown in the figure, the drive shaft 16 of the pump body is an oil-free bearing made of an oilless metal made of a lubricating member, or a gas that operates by compressed gas introduced from the compressed gas introduction ports 17 and 18. As a bearing, non-stop operation over a long period of time is possible by eliminating surrounding oil leakage due to the use of lubricating oil, mixing oil into the exhaust gas, durability of the bearing, and management waste.

また、固定スクロール12には、円形蓋状フレーム部分に冷却用フィン59を設け、雰囲気空気による自然冷却を可能とし、また、円形蓋状のハウジングを兼ねた固定スクロール11、12には、冷却水循環用ジャケット54a、54b、54c、54dが設けられて、別途設けたラジエータ及び、水循環用ポンプ等を有した不図示の冷却水循環冷却手段により、固定スクロール11、12の背面より強制冷却するようにしてある。   Further, the fixed scroll 12 is provided with cooling fins 59 in the circular lid-shaped frame portion to allow natural cooling by atmospheric air. The fixed scrolls 11 and 12 that also serve as the circular lid-shaped housing are provided with cooling water circulation. Jackets 54a, 54b, 54c, 54d are provided, and forced cooling is performed from the back of the fixed scrolls 11, 12 by a cooling water circulation cooling means (not shown) having a separately provided radiator and a water circulation pump. is there.

このように、圧縮気体導入口17、18からラップ圧縮気体よりも正圧の圧縮気体が駆動軸16の端部に供給され、その圧縮気体を吐出口15から排出するようにしているので、ラップが形成する密閉空間によるラップ圧縮気体が圧縮気体導入口17、18へ逆流することがない。また、吸込口14、吐出口15、及び圧縮気体導入口17、18を除き気密状態に構成し、駆動部30からの駆動力伝達を、磁気カップリング50を用いた非接触型駆動力伝達機構としたため、吸込み側に接続する原子力側よりの放射線環境汚染をより完全に遮断ができる。   As described above, compressed gas having a pressure higher than that of the lap compressed gas is supplied to the end of the drive shaft 16 from the compressed gas introduction ports 17 and 18, and the compressed gas is discharged from the discharge port 15. Does not flow back to the compressed gas inlets 17 and 18. Further, the non-contact type driving force transmission mechanism using the magnetic coupling 50 is configured so as to be airtight except for the suction port 14, the discharge port 15, and the compressed gas introduction ports 17 and 18. Therefore, radiation environment pollution from the nuclear power side connected to the suction side can be more completely blocked.

このように、この特許文献1に示された流体機械としての真空ポンプは、駆動力伝達手段たる磁気カップリング50が非接触型駆動力伝達機構であるため、真空ポンプ側を気密状態に構成することができ、吸込み側からの汚染物質が外部に漏洩することがない。また、無給油方式の軸受や気体軸受けを用いることで長期間にわたるノンストップ運転が可能であると共に、強制冷却のために円形蓋状フレーム部分に冷却用フィン59や、冷却水循環用ジャケット54a、54b、54c、54dなどが設けられ、固定スクロール11、12と旋回スクロール13とにより圧縮された気体から発する熱に対する対策も施されている。   Thus, in the vacuum pump as the fluid machine disclosed in Patent Document 1, the magnetic coupling 50 serving as the driving force transmission means is a non-contact type driving force transmission mechanism, and thus the vacuum pump side is configured in an airtight state. And contaminants from the suction side do not leak to the outside. Further, non-stop operation over a long period of time is possible by using a non-lubricated bearing or gas bearing, and for forced cooling, cooling fins 59 and cooling water circulation jackets 54a, 54b are provided on the circular lid-like frame portion. , 54c, 54d, etc., and measures against heat generated from the gas compressed by the fixed scrolls 11, 12 and the orbiting scroll 13 are also taken.

特開平11−44297号公報JP 11-44297 A

しかしながら、固定スクロール11、12と嵌合状態にある旋回スクロール13とにより、吸込口14から吸入されて圧縮された気体からはかなりの熱が生じて磁気カップリング50に伝わり、また、或る程度の時間運転すると、駆動部30からの熱も磁気カップリング50に伝わってくる。しかしながら、この磁気カップリング50に対する熱対策は、カップリング部材(アウターロータ)51の外周に設けられた回転翼53だけであり、カップリング部材51内部に設けられた駆動用磁石52、隔離壁20等に対する熱対策がなされていない。   However, due to the fixed scrolls 11 and 12 and the orbiting scroll 13 in the fitted state, a considerable amount of heat is generated from the gas sucked and compressed from the suction port 14 and transmitted to the magnetic coupling 50, and to some extent. When the operation is performed for the time, the heat from the drive unit 30 is also transmitted to the magnetic coupling 50. However, the heat countermeasure for the magnetic coupling 50 is only the rotary blade 53 provided on the outer periphery of the coupling member (outer rotor) 51. The driving magnet 52 and the isolation wall 20 provided in the coupling member 51 are provided. No heat countermeasures have been taken.

ところが、カップリング部材51内周に設けられた駆動用磁石52と隔離壁20とのクリアランスと、カップリング部材58の外周に設けられた磁石21と隔離壁20とのクリアランスとは、駆動部30からの駆動力をカップリング部材58に伝達する上で常にある一定範囲にすることが重要であるのに対し、隔離壁20や駆動用磁石52の温度が上昇すると、隔離壁20と駆動用磁石52との間隔が変化し、甚だしい場合、駆動用磁石52と隔離壁20とが接触して磁気カップリング50が破損したり、逆に駆動用磁石52と隔離壁20との間隔が広がって、カップリング部材(インナーロータ)58の周囲に設けられた磁石21に対する磁力が弱くなり、駆動力の伝達が正常にできなくなるという事態が生じることもある。   However, the clearance between the drive magnet 52 provided on the inner periphery of the coupling member 51 and the isolation wall 20 and the clearance between the magnet 21 provided on the outer periphery of the coupling member 58 and the isolation wall 20 are the drive unit 30. In order to transmit the driving force from the coupling member 58 to the coupling member 58, it is important to always have a certain range, but when the temperature of the isolation wall 20 and the drive magnet 52 rises, the isolation wall 20 and the drive magnet If the distance between the drive magnet 52 and the isolation wall 20 is contacted, the magnetic coupling 50 is damaged, or the distance between the drive magnet 52 and the isolation wall 20 is increased. In some cases, the magnetic force applied to the magnet 21 provided around the coupling member (inner rotor) 58 becomes weak, and the drive force cannot be normally transmitted.

また、カップリング部材(アウターロータ)51の外周に設けられた回転翼53は、それが回転できるようにスペースを設ける必要があり、それだけ磁気カップリングが大きくなって、ひいては、回転機械そのものを大きくしてしまう。   Further, the rotary blade 53 provided on the outer periphery of the coupling member (outer rotor) 51 needs to be provided with a space so that it can rotate, so that the magnetic coupling becomes larger, and thus the rotating machine itself becomes larger. Resulting in.

そのため本発明においては、有毒ガスや原子力関係の気体や液体など、外部に漏れると問題を起こす可能性のある流体を扱う圧縮機やポンプ装置などの、密閉型とした流体機械を含む回転機械に駆動力を伝達する磁気カップリングにおける冷却を、磁気カップリングを設けるスペースを大きくすることなく、効果的に行えるようにした構造を有する磁気カップリング装置を提供することが課題である。   Therefore, in the present invention, a rotary machine including a hermetically sealed fluid machine such as a compressor or a pump device that handles a fluid that may cause a problem if leaked to the outside, such as a toxic gas, a nuclear-related gas, or a liquid. It is an object to provide a magnetic coupling device having a structure capable of effectively performing cooling in a magnetic coupling for transmitting a driving force without increasing a space for providing the magnetic coupling.

上記課題を解決するため本発明になる磁気カップリング装置は、
円筒形状に形成された底部に駆動源の駆動軸が直結されたアウターロータと、
該アウターロータ内周部に配されたアウターロータ側磁石と、
前記アウターロータ内に配されて回転機械側回転軸に取り付けられたインナーロータと、
該インナーロータ周囲に設けられ、前記アウターロータ側磁石との引き合いと反発とによって前記駆動源の駆動力を前記回転機械に伝えるインナーロータ側磁石と、
前記インナーロータとアウターロータ間に配され、前記インナーロータとインナーロータ側磁石とを含む回転機械側回転軸を囲繞して密閉する包囲体とで構成された磁気カップリング装置において、
前記アウターロータに、回転によってアウターロータ内に外気を導入または排出する導風構造を設け、前記包囲体とアウターロータ側磁石とを冷却するようにしたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a magnetic coupling device according to the present invention is
An outer rotor in which a drive shaft of a drive source is directly connected to a bottom formed in a cylindrical shape;
An outer rotor-side magnet disposed on the inner periphery of the outer rotor;
An inner rotor disposed in the outer rotor and attached to the rotating machine side rotating shaft;
An inner rotor side magnet provided around the inner rotor and transmitting the driving force of the drive source to the rotating machine by attracting and repelling the outer rotor side magnet;
In a magnetic coupling device configured with an enclosure disposed between the inner rotor and the outer rotor and surrounding and sealing a rotary machine side rotating shaft including the inner rotor and an inner rotor side magnet,
The outer rotor is provided with a wind guide structure for introducing or discharging outside air into the outer rotor by rotation so as to cool the enclosure and the outer rotor side magnet.

このように、アウターロータ内に外気を導入または排出する導風構造を設けて包囲体とアウターロータ側磁石とを冷却することで、気体を圧縮することにより熱が生じる回転機械や駆動源から熱が伝わってきても、磁気カップリングにおける包囲体やアウターロータ側磁石は導入された外気で冷却され、前記したような包囲体とアウターロータ側磁石との間隔が変化し、包囲体とアウターロータ側磁石とが接触して磁気カップリングが破損したり、逆に包囲体とアウターロータ側磁石との間隔が広がり、インナーロータ側磁石に作用する磁力が弱くなって、駆動力の伝達が正常にできなくなるという事態を防止することができる。   In this way, by providing a wind guide structure for introducing or discharging outside air into the outer rotor and cooling the enclosure and the outer rotor side magnet, heat is generated from a rotating machine or drive source that generates heat by compressing the gas. However, the enclosure and the outer rotor side magnet in the magnetic coupling are cooled by the introduced outside air, and the interval between the enclosure and the outer rotor side magnet changes as described above, and the enclosure and the outer rotor side Contact with the magnet breaks the magnetic coupling, or conversely, the space between the enclosure and the outer rotor side magnet widens, the magnetic force acting on the inner rotor side magnet becomes weaker, and the drive force can be transmitted normally. The situation of disappearing can be prevented.

また、導風構造はアウターロータ自体に設けられるから、導風構造を設けたことによって磁気カップリングを大きくしたり無駄なスペースを必要とせず、磁気カップリングを小型に構成でき、ひいては回転機械そのものを小型に構成できる。   In addition, since the wind guide structure is provided on the outer rotor itself, the magnetic coupling can be made compact without the need for a large magnetic coupling or useless space by providing the wind guide structure. Can be made compact.

そして、前記導風構造は、前記アウターロータの回転方向に対して傾斜させて形成したブレードであり、該ブレードにより前記アウターロータ壁面に導風用スリットが形成されて構成されていることで、非常に簡単な構成で導風構造を形成することができる。   The wind guide structure is a blade formed to be inclined with respect to the rotation direction of the outer rotor, and the blade is formed by forming a wind guide slit on the outer rotor wall surface. A wind guide structure can be formed with a simple configuration.

また、前記導風構造は、前記アウターロータにおける、前記駆動源側底部、前記アウターロータ周面、前記アウターロータ内周面に配した前記アウターロータ側磁石と磁石の間、前記アウターロータの回転機械側端面の何れか、または複数に設けることが本発明の好適な実施形態である。   Further, the wind guide structure includes, in the outer rotor, the drive source side bottom, the outer rotor peripheral surface, the outer rotor side magnet disposed between the outer rotor inner peripheral surface and the magnet, and the outer rotor rotating machine. It is a preferred embodiment of the present invention that it is provided on one or a plurality of side end surfaces.

さらに、前記導風構造は、前記アウターロータ側磁石を挟んで前記駆動源側と前記回転機械側に設けられ、空気流の下流側となる導風構造の風圧若しくは吸引力を、上流側より大きくすることで、導入した外気が溜まることなく流れ、効果的に包囲体やアウターロータ側磁石を冷却することができる。   Further, the wind guide structure is provided on the drive source side and the rotary machine side with the outer rotor side magnet interposed therebetween, and the wind pressure or suction force of the wind guide structure on the downstream side of the air flow is larger than that on the upstream side. By doing so, the introduced outside air flows without accumulating, and the enclosure and the outer rotor side magnet can be effectively cooled.

以上記載のごとく本発明になる磁気カップリング装置は、アウターロータに外気を導入する導風構造を設けるという簡単な構成で、例え気体(流体)を圧縮することにより生じる熱や、駆動源から生じる熱が磁気カップリングに伝わっても、導入された外気で効果的に冷却され、包囲体とアウターロータ側磁石との間隔が変化することで、包囲体とアウターロータ側磁石との接触による磁気カップリングの破損、包囲体とアウターロータ側磁石との間隔が広がって駆動力の伝達が正常にできなくなる、等の事態を効果的に防止することができる。   As described above, the magnetic coupling device according to the present invention has a simple structure in which an air guide structure for introducing outside air is provided in the outer rotor, and is generated from heat generated by compressing gas (fluid) or from a driving source. Even if heat is transmitted to the magnetic coupling, it is effectively cooled by the introduced outside air, and the distance between the enclosure and the outer rotor side magnet changes, so that the magnetic cup due to the contact between the enclosure and the outer rotor side magnet It is possible to effectively prevent situations such as breakage of the ring and an increase in the distance between the enclosure and the outer rotor side magnet, which makes it impossible to transmit the driving force normally.

また、導風構造はアウターロータ自体に設けられるから、導風構造を設けたことによって磁気カップリングを大きくしたり無駄なスペースを必要とせず、磁気カップリングを小型に構成でき、ひいては回転機械そのものを小型に構成できる。   In addition, since the wind guide structure is provided on the outer rotor itself, the magnetic coupling can be made compact without the need for a large magnetic coupling or useless space by providing the wind guide structure. Can be made compact.

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.

図1は、本発明になる磁気カップリング装置を用いた流体機械を含む回転機械としての、ダブルラップドライスクロール真空ポンプの概略の構造を示す断面構成図、図2は、図1における磁気カップリング31の部分の拡大断面図、図3は本発明になる磁気カップリング装置を構成するカップリング部材32に設けた、導風構造としてのスリットを示した断面図である。以下の説明では、本発明の流体機械を含む回転機械を前記特許文献1に示され、前記図4で説明したダブルラップドライタイプのスクロール真空ポンプを例に説明するが、本発明はこのタイプの真空ポンプだけでなく、磁気カップリングを介して駆動源に結合した回転機械であれば、他の圧縮機やポンプ装置などに応用できることは自明である。また以下の説明では、前記図4と同一構成要素には同一番号が付してあり、また、説明中、前記図4の説明と重複する部分もあるが、本発明の理解を容易にするため、こういった重複する部分についても説明していく。   FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a double wrap dry scroll vacuum pump as a rotary machine including a fluid machine using a magnetic coupling device according to the present invention, and FIG. 2 is a magnetic coupling in FIG. FIG. 3 is a sectional view showing a slit as a wind guide structure provided in the coupling member 32 constituting the magnetic coupling device according to the present invention. In the following description, the rotary machine including the fluid machine of the present invention will be described with reference to the double wrap dry type scroll vacuum pump shown in Patent Document 1 and described with reference to FIG. 4, but the present invention is of this type. It is obvious that not only a vacuum pump but also a rotating machine coupled to a drive source through a magnetic coupling can be applied to other compressors and pump devices. In the following description, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and in the description, there are portions that overlap with the description of FIG. 4, but in order to facilitate understanding of the present invention. I will explain these overlapping parts.

最初に本発明の概要を簡単に説明すると、本発明においては、前記図4に示したような真空ポンプで代表される流体機械を含む回転機械において、真空ポンプ側の隔離壁(包囲体)20と磁気カップリングを構成する駆動用磁石(アウターロータ側磁石)52(図1では33)とを冷却するため、図2、図3に示したように、カップリング部材(アウターロータ)51(図1では32)に、回転によってアウターロータ32内に外気を導入または排出するよう、アウターロータ32の回転方向に対して傾斜させて形成したブレードを設け、該ブレードによりカップリング部材32の壁面に導風用スリットが構成されるようにしたものである。   First, the outline of the present invention will be briefly described. In the present invention, in the rotary machine including the fluid machine represented by the vacuum pump as shown in FIG. And a driving magnet (outer rotor side magnet) 52 (33 in FIG. 1) constituting the magnetic coupling, as shown in FIGS. 2 and 3, a coupling member (outer rotor) 51 (FIG. 1 is provided with a blade formed so as to be inclined with respect to the rotation direction of the outer rotor 32 so that outside air is introduced into or discharged from the outer rotor 32 by rotation, and is guided to the wall surface of the coupling member 32 by the blade. A wind slit is formed.

この導風構造は、カップリング部材(アウターロータ)32の回転方向に対して上記したブレードを傾斜させ、外気がカップリング部材32の内部へ、またはカップリング部材32内の空気をカップリング部材32外に排出できるようにして構成したもので、円筒形状に形成されたカップリング部材32における駆動部30側の底部、カップリング部材32の周面、カップリング部材32の内周面に配した駆動用磁石33と磁石の間、カップリング部材32の真空ポンプ側端面等の部位のいずれか、または複数の位置に設ける。   In this wind guide structure, the blade described above is inclined with respect to the rotation direction of the coupling member (outer rotor) 32, so that the outside air flows into the coupling member 32 or the air in the coupling member 32 is coupled to the coupling member 32. It is configured so that it can be discharged to the outside, and the drive disposed on the bottom of the coupling member 32 formed in a cylindrical shape on the drive unit 30 side, the peripheral surface of the coupling member 32, and the inner peripheral surface of the coupling member 32 Between the magnets 33 for magnets and between the magnets, the coupling member 32 is provided at one or a plurality of positions such as a vacuum pump side end face.

そして好ましくは、この導風構造を駆動用磁石(アウターロータ側磁石)33を挟んで駆動部30と真空ポンプ側の両方に設け、空気流の下流側となる導風構造における風圧若しくは吸引力を上流側より大きくすると、導入した外気が溜まることなく流れ、効果的に隔離壁(包囲体)20と駆動用磁石(アウターロータ側磁石)33を冷却することができる。   Preferably, the wind guide structure is provided on both the drive unit 30 and the vacuum pump side with the drive magnet (outer rotor side magnet) 33 interposed therebetween, and the wind pressure or suction force in the wind guide structure on the downstream side of the air flow is set. If it is larger than the upstream side, the introduced outside air flows without accumulating, and the isolation wall (enclosure) 20 and the drive magnet (outer rotor side magnet) 33 can be cooled effectively.

以上が本発明になる磁気カップリング装置の概略であるが、次に図1を用い、本発明になる磁気カップリング装置を用いた流体機械を含む回転機械としての、ダブルラップドライスクロール真空ポンプについて説明する。この図1に示した真空ポンプは、前記図5で説明したのと同じように、渦巻き状スクロールラップを有する旋回スクロール13を平板の軸方向の両側に設け、それぞれの旋回スクロール13に固定スクロール11、12を嵌合させた真空ポンプである。   The above is the outline of the magnetic coupling device according to the present invention. Next, with reference to FIG. 1, a double wrap dry scroll vacuum pump as a rotary machine including a fluid machine using the magnetic coupling device according to the present invention will be described. explain. The vacuum pump shown in FIG. 1 is provided with orbiting scrolls 13 having spiral scroll wraps on both sides in the axial direction of the flat plate, as described with reference to FIG. , 12 are fitted into the vacuum pump.

図1において、真空ポンプはスクロール圧縮体10aと隔壁部20と隔壁部25とを含むポンプ本体10と、駆動部30、これらポンプ本体10と、駆動部30とを支持する支持部材35とで構成されている。ポンプ本体10は、旋回スクロール13を駆動する駆動軸16の両端部位のそれぞれが、互いに円形蓋状のハウジングを兼ねた固定スクロール11、12に気密状態で取付られる一対の隔壁部(包囲体)20、25と、この隔壁部20、25にラップ圧縮気体より正圧の圧縮気体を供給する圧縮気体導入口17、18と、駆動軸16へ駆動部30からの回転力を非接触で伝達する磁気カップリング31とを備えている。そのため真空ポンプは、駆動力伝達手段たる磁気カップリング31によって駆動部30とは隔絶され、気密状態に構成されて吸込み側からの汚染物質が外部に漏洩することがない。   In FIG. 1, the vacuum pump includes a pump main body 10 including a scroll compression body 10 a, a partition wall portion 20, and a partition wall portion 25, a drive unit 30, the pump main body 10, and a support member 35 that supports the drive unit 30. Has been. The pump body 10 has a pair of partition walls (enclosures) 20 in which both end portions of the drive shaft 16 that drives the orbiting scroll 13 are attached to the fixed scrolls 11 and 12 that also serve as a circular lid-like housing in an airtight state. , 25, and compressed gas introduction ports 17 and 18 for supplying a compressed gas having a positive pressure from the lap compressed gas to the partition walls 20 and 25, and a magnetism for transmitting the rotational force from the drive unit 30 to the drive shaft 16 in a non-contact manner. And a coupling 31. Therefore, the vacuum pump is isolated from the drive unit 30 by the magnetic coupling 31 serving as a driving force transmission means, and is configured in an airtight state so that contaminants from the suction side do not leak to the outside.

磁気カップリング31は、駆動部30側が、駆動軸30aに結合された底部を有する円筒形状のカップリング部材(アウターロータ)32と、その内部に配された駆動用磁石33とで構成され、また真空ポンプ側は、ポンプ本体の駆動軸16に取り付けられたポンプ側カップリング部材(インナーロータ)23と、その外周に取り付けられた磁石21、及びこのポンプ側カップリング部材23を囲繞して密閉密閉空間22を形成するための前記した隔壁部(包囲体)20とで構成されている。   The magnetic coupling 31 includes a cylindrical coupling member (outer rotor) 32 having a bottom portion coupled to the drive shaft 30a on the drive unit 30 side, and a drive magnet 33 disposed therein. On the vacuum pump side, a pump side coupling member (inner rotor) 23 attached to the drive shaft 16 of the pump body, a magnet 21 attached to the outer periphery thereof, and the pump side coupling member 23 are surrounded and hermetically sealed. It is comprised with the above-mentioned partition part (enclosure) 20 for forming the space 22.

このうち隔壁部20は、円筒状としたカップリング部材32の内部にこれも円筒形状として駆動用磁石33に近接するよう設けられ、ポンプ側カップリング部材23は、外周に取り付けられた磁石21がこの隔壁部20に近接し、カップリング部材32の内部に設けられた駆動用磁石33の吸引力、または反発力を有効に受けるように配されて、それによってカップリング部材32の回転でカップリング部材23も回転するようになっている。   Of these, the partition wall portion 20 is provided inside the coupling member 32 having a cylindrical shape so as to be close to the driving magnet 33 in the shape of a cylinder, and the pump-side coupling member 23 includes a magnet 21 attached to the outer periphery. It is arranged so as to be close to the partition wall portion 20 and effectively receive the attractive force or repulsive force of the drive magnet 33 provided inside the coupling member 32, thereby coupling by the rotation of the coupling member 32. The member 23 is also rotated.

スクロール圧縮体10aの固定スクロール11は、円形蓋状のハウジングを兼ねた軸方向に垂直設定された摺動面と、該摺動面に軸方向に植設された渦巻き状の固定スクロールラップ11aとよりなり、固定スクロール12は、円形蓋状のハウジングを兼ねた軸方向に垂直設定された摺動面と、該摺動面に軸方向に植設された渦巻き状の固定スクロールラップ12aとよりなっている。また旋回スクロール13は、駆動軸16により軸受けを介して偏心状に支持された軸方向に垂直設定された摺動面と、該摺動面にそれぞれ植設した渦巻き状スクロールラップ13aとよりなっている。   The fixed scroll 11 of the scroll compression body 10a includes a sliding surface that is set vertically in the axial direction that also serves as a circular lid-shaped housing, and a spiral fixed scroll wrap 11a that is axially implanted on the sliding surface. The fixed scroll 12 includes a sliding surface vertically set in the axial direction that also serves as a circular lid-shaped housing, and a spiral fixed scroll wrap 12a that is planted in the axial direction on the sliding surface. ing. The orbiting scroll 13 is composed of a sliding surface set in the axial direction that is eccentrically supported by the drive shaft 16 via a bearing, and a spiral scroll wrap 13a implanted on the sliding surface. Yes.

旋回スクロール13の軸方向の左右に植設された渦巻き状スクロールラップ13aは、固定スクロール11の渦巻き状スクロールラップ11aと固定スクロール12の渦巻き状スクロールラップ12aとにそれぞれ嵌合するとともに、ラップ先端部を摺動面に当接摺動させている。固定スクロール11、12の渦巻き状スクロールラップ11a、12aの先端部は、旋回スクロール13の摺動面に当接摺動され、駆動軸16による偏心状支持のもとに公転し、旋回スクロール13と固定スクロール11、12との間に複数の三日月状圧縮室を形成して外周部位の吸込口14よりガスを吸込み、前記したように吸入、圧縮、吐出の過程を同時に連続的に行わせ、吐出通路15aを介して吐出口15への吐き出しを可能にして、真空ポンプとして機能するようにしてある。   The spiral scroll wrap 13a planted on the left and right in the axial direction of the orbiting scroll 13 is fitted into the spiral scroll wrap 11a of the fixed scroll 11 and the spiral scroll wrap 12a of the fixed scroll 12, respectively, and the tip of the wrap Is in contact with and sliding on the sliding surface. The distal ends of the spiral scroll wraps 11a and 12a of the fixed scrolls 11 and 12 are abutted and slid on the sliding surface of the orbiting scroll 13, revolved under the eccentric support by the drive shaft 16, and the orbiting scroll 13 and A plurality of crescent-shaped compression chambers are formed between the fixed scrolls 11 and 12, and gas is sucked from the suction port 14 at the outer peripheral portion, and as described above, the suction, compression, and discharge processes are performed simultaneously and discharged. It is possible to discharge to the discharge port 15 through the passage 15a so as to function as a vacuum pump.

尚、前記外気導入口17、18からは、不活性の窒素ガスの圧縮気体が導入され、該圧縮気体は、旋回スクロール13及び固定スクロール11、12とが形成する密閉空間により圧縮されて、吐出口15へ吐出される最終密閉空間のラップ圧縮気体の圧力よりも正圧としてあり、前記ラップ圧縮気体が外気導入口17、18に逆流することはない。   A compressed gas of inert nitrogen gas is introduced from the outside air introduction ports 17 and 18, and the compressed gas is compressed by a sealed space formed by the orbiting scroll 13 and the fixed scrolls 11 and 12 and discharged. The pressure is higher than the pressure of the lap compressed gas in the final sealed space discharged to the outlet 15, and the wrap compressed gas does not flow back to the outside air inlets 17 and 18.

一方、図示はされていないがポンプ本体の駆動軸16は、潤滑部材で構成したオイルレスメタルよりなる無給油方式の軸受や、圧縮気体導入口17、18から導入される圧縮気体により動作する気体軸受けとしてあり、潤滑油使用による周囲の油漏れ、排出ガス中への油の混入、軸受け部の耐久性、管理上の無駄を省くことにより、長期間にわたるノンストップ運転を可能としていると共に、前記旋回スクロール13が偏心状に支持されていることによるウェイトのバランスを取るため、バランスウェイト42、43が設けられている。   On the other hand, although not shown in the figure, the drive shaft 16 of the pump body is an oil-free bearing made of an oilless metal made of a lubricating member, or a gas that operates by compressed gas introduced from the compressed gas introduction ports 17 and 18. It is a bearing, and it allows non-stop operation over a long period of time by eliminating surrounding oil leakage due to the use of lubricating oil, mixing oil into the exhaust gas, durability of the bearing, and management waste. Balance weights 42 and 43 are provided to balance the weight due to the eccentric scroll 13 being supported eccentrically.

また、固定スクロール12には、図示してはいないが前記したように、円形蓋状フレーム部分に冷却用フィンを設けて雰囲気空気による自然冷却を可能とし、また、円形蓋状のハウジングを兼ねた固定スクロール11、12には、不図示の冷却水循環用ジャケットを設けて別途用意したラジエータ及び、水循環用ポンプ等を有した冷却水循環冷却手段により、固定スクロール11、12の背面より強制冷却するようにする。   Although not shown in the figure, the fixed scroll 12 is provided with cooling fins in the circular lid-shaped frame portion so that it can be naturally cooled by atmospheric air, and also serves as a circular lid-shaped housing. The fixed scrolls 11 and 12 are forcibly cooled from the back of the fixed scrolls 11 and 12 by a cooling water circulation cooling means having a separately provided radiator and a water circulation pump provided with a cooling water circulation jacket (not shown). To do.

このように、圧縮気体導入口17、18からラップ圧縮気体よりも正圧の圧縮気体が駆動軸16の端部に供給され、その圧縮気体を吐出口15から排出するようにしているので、ラップが形成する密閉空間によるラップ圧縮気体が圧縮気体導入口17、18へ逆流することがない。また、吸込口14、吐出口15、及び圧縮気体導入口17、18を除き気密状態に構成し、駆動部30からの駆動力伝達を、磁気カップリング31を用いた非接触型駆動力伝達機構としたため、吸込み側に接続する原子力側よりの放射線環境汚染をより完全に遮断ができる。なお、この流体機械としてのダブルラップドライスクロール真空ポンプの詳細については、前記特許文献1に詳細に述べられている。   As described above, compressed gas having a pressure higher than that of the lap compressed gas is supplied to the end of the drive shaft 16 from the compressed gas introduction ports 17 and 18, and the compressed gas is discharged from the discharge port 15. Does not flow back to the compressed gas inlets 17 and 18. Further, a non-contact type driving force transmission mechanism using a magnetic coupling 31 is configured so that the suction port 14, the discharge port 15, and the compressed gas introduction ports 17 and 18 are configured in an airtight state and the driving force transmission from the driving unit 30 is performed. Therefore, radiation environment pollution from the nuclear power side connected to the suction side can be more completely blocked. The details of the double wrap dry scroll vacuum pump as the fluid machine are described in detail in Patent Document 1.

図2は、図1における磁気カップリング31の部分の拡大断面図であり、本発明の磁気カップリング装置は、前記したように磁気カップリング31を構成するカップリング部材32の、例えば円筒形状に形成されたカップリング部材32の駆動部30側の底部の36で示した部位、及びカップリング部材32の真空ポンプ側端面の39で示した部位などに前記した導風構造が設けられ、カップリング部材32の内側に、矢印26、27で示したような空気流を形成する。なお、この図2において20は隔離壁(包囲体)、21はインナーロータ側磁石、23はカップリング部材(インナーロータ)、30aは駆動部30の駆動軸、33は駆動用磁石(アウターロータ側磁石)、34は換気孔である。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the magnetic coupling 31 in FIG. 1, and the magnetic coupling device of the present invention has a coupling member 32 constituting the magnetic coupling 31, for example, in a cylindrical shape as described above. The air guide structure described above is provided at a portion indicated by 36 on the bottom portion of the coupling member 32 formed on the driving portion 30 side, a portion indicated by 39 on the end surface on the vacuum pump side of the coupling member 32, and the like. An air flow as shown by arrows 26 and 27 is formed inside the member 32. In FIG. 2, 20 is an isolation wall (enclosure), 21 is an inner rotor side magnet, 23 is a coupling member (inner rotor), 30a is a drive shaft of the drive unit 30, and 33 is a drive magnet (outer rotor side). (Magnet) 34 is a ventilation hole.

また、磁気カップリング31のカップリング部材32に設ける導風構造は、上記した36、39の部位だけでなく、前記したようにカップリング部材32の円筒形状周面、カップリング部材32の内周面に配した駆動用磁石33と磁石の間、等、種々の位置に設けることができ、前記したようにこの導風構造を、駆動用磁石33を挟んで駆動部30と真空ポンプ側の両方に設け、空気流の下流側となる導風構造における風圧若しくは吸引力を上流側より大きくすることが好ましい。   Further, the air guide structure provided on the coupling member 32 of the magnetic coupling 31 is not limited to the above-described portions 36 and 39, but also the cylindrical peripheral surface of the coupling member 32 and the inner periphery of the coupling member 32 as described above. It can be provided at various positions such as between the drive magnet 33 and the magnet arranged on the surface. As described above, this wind guide structure is provided on both the drive unit 30 and the vacuum pump side with the drive magnet 33 interposed therebetween. It is preferable that the wind pressure or suction force in the wind guide structure on the downstream side of the air flow is larger than that on the upstream side.

この導風構造の設置位置と構造を示したのが図3である。まず、図3(F)は、円筒形状をしたカップリング部材32の導風構造を設ける位置を示した断面図であり、図中30aは駆動部30の駆動軸、33は駆動用磁石である。36は、A−A’位置の断面図である図3(A)に示したように、円筒形状に形成されたカップリング部材32の駆動部30側の底部に設けた導風構造、37は、B−B’位置の断面図である図3(B)に示したように、カップリング部材32の円筒形状周面に設けた導風構造、38は、C−C’位置の断面図である図3(C)に示したように、カップリング部材32の内周面に配した駆動用磁石33と磁石の間に設けた導風構造、39は、D−D’位置の断面図である図3(D)に示したように、カップリング部材32の真空ポンプ側端面に設けた導風構造である。   FIG. 3 shows the installation position and structure of this wind guide structure. First, FIG. 3F is a cross-sectional view showing a position where a wind guide structure of the coupling member 32 having a cylindrical shape is provided, in which 30a is a drive shaft of the drive unit 30, and 33 is a drive magnet. . 36 is a cross-sectional view taken along the line AA ′, and as shown in FIG. 3A, an air guide structure provided at the bottom of the coupling member 32 formed in a cylindrical shape on the drive unit 30 side, and 37 As shown in FIG. 3B, which is a cross-sectional view at the position BB ′, the air guide structure 38 provided on the cylindrical peripheral surface of the coupling member 32 is a cross-sectional view at the position CC ′. As shown in FIG. 3C, the air guide structure 39 provided between the driving magnet 33 and the magnet disposed on the inner peripheral surface of the coupling member 32, 39 is a cross-sectional view at the DD ′ position. As shown in FIG. 3D, the air guide structure is provided on the end face of the coupling member 32 on the vacuum pump side.

各位置に設ける導風構造は、前記して図3(E)に示したように、それぞれの位置で回転方向に対して傾斜させた、例えばスリット41を形成する40で示したようなブレードであり、このブレード40で形成されるスリット41により、外気がカップリング部材32の内部へ、またはカップリング部材32内の空気をカップリング部材32外に排出できるようにしてある。   As shown in FIG. 3E, the air guide structure provided at each position is a blade that is inclined with respect to the rotation direction at each position, for example, as shown by 40 forming a slit 41. The slit 41 formed by the blade 40 allows the outside air to be discharged into the coupling member 32 or the air in the coupling member 32 to be discharged out of the coupling member 32.

そして、図3(A)に示したカップリング部材32の駆動部30側の底部に設けた導風構造36は、図示したように駆動部30の駆動軸30aを中心として円状に設けたり、強度が心配な場合は一定角度毎にこのスリットを設けない部位を配するようにしても良い。図3(B)は、カップリング部材32の円筒形状周面に設けた導風構造37を示したもので、例えば駆動用磁石33に対応した部位、あるいは駆動用磁石33が無い部位に設けたり、全周面に設けても良い。   And the air guide structure 36 provided in the bottom part by the side of the drive part 30 of the coupling member 32 shown to FIG. 3 (A) is provided circularly centering on the drive shaft 30a of the drive part 30 as shown in figure, If the strength is a concern, a portion where this slit is not provided may be arranged at every fixed angle. FIG. 3B shows the air guide structure 37 provided on the cylindrical peripheral surface of the coupling member 32. For example, the air guide structure 37 is provided in a portion corresponding to the driving magnet 33 or a portion where the driving magnet 33 is not provided. It may be provided on the entire circumferential surface.

図3(C)に示した導風構造38は、カップリング部材32の内周面に配した駆動用磁石33と磁石の間に設けたもので、この図に示した導風構造38は、カップリング部材32から中心方向に突出している駆動用磁石33の中心側より外周側となっているが、駆動用磁石33の中心側と同じ位置となるように突出させるよう設けても良い。また図3(D)に示した導風構造39は、カップリング部材32の真空ポンプ側端面に設けたもので、この場合、外気をカップリング部材32内部に導入する方向にスリットを形成すると、隔離壁20に外気が直接当たり、隔離壁20に対する冷却効果が大きくなる。   The air guide structure 38 shown in FIG. 3C is provided between the driving magnet 33 and the magnet disposed on the inner peripheral surface of the coupling member 32. The air guide structure 38 shown in FIG. Although it is on the outer peripheral side from the center side of the drive magnet 33 protruding in the center direction from the coupling member 32, it may be provided so as to protrude at the same position as the center side of the drive magnet 33. 3 (D) is provided on the end face of the coupling member 32 on the side of the vacuum pump. In this case, when a slit is formed in the direction in which outside air is introduced into the coupling member 32, Outside air directly hits the isolation wall 20 and the cooling effect on the isolation wall 20 is increased.

さらに前記したように、これら導風構造36、37、38、39を、駆動用磁石33を挟んで駆動部30と真空ポンプ側の両方に設け、空気流の下流側となる導風構造における風圧若しくは吸引力を上流側より大きくすると、カップリング部材32内に空気が溜まることなく、より大きな冷却効果が得られる。そのため、例えば上流側の導風構造を形成するスリットを下流側の導風構造を形成するスリットよりも狭くしたり、36の導風構造から外気をカップリング部材32内に導入し、38と39で示した導風構造でカップリング部材32外に排出するようにしたり、逆に39の導風構造で外気の導入を行い、36と37の導風構造で排気をするなど、導入側の導風構造より、排出側の導風構造の数を多くする、などで達成できる。   Further, as described above, these wind guide structures 36, 37, 38, 39 are provided on both the drive unit 30 and the vacuum pump side with the drive magnet 33 interposed therebetween, and the wind pressure in the wind guide structure on the downstream side of the air flow. Alternatively, when the suction force is increased from the upstream side, air is not accumulated in the coupling member 32, and a greater cooling effect can be obtained. Therefore, for example, the slit that forms the upstream air guide structure is made narrower than the slit that forms the downstream air guide structure, or outside air is introduced into the coupling member 32 from 36 air guide structures. The air can be discharged outside the coupling member 32 with the air guide structure shown in Fig. 3, or the outside air can be introduced with the air guide structure 39 and exhausted with the air guide structures 36 and 37. This can be achieved by increasing the number of wind guide structures on the discharge side rather than the wind structure.

以上、種々述べてきたように本発明になる磁気カップリング装置は、磁気カップリング31におけるカップリング部材(アウターロータ)32に、外気を導入する導風構造36〜39を設けて隔離壁(包囲体)20と駆動用磁石(アウターロータ側磁石)33とを冷却するから、気体(流体)を圧縮することにより熱が生じる回転機械が用いられたり、駆動部30から熱が伝わってきても、磁気カップリング31における隔離壁20や駆動用磁石33は導入された外気で冷却され、前記したような隔離壁20と駆動用磁石33との間隔が変化し、隔離壁20と駆動用磁石33とが接触して磁気カップリング31が破損したり、逆に隔離壁20と駆動用磁石33との間隔が広がり、カップリング部材(インナーロータ)側磁石21に作用する磁力が弱くなって、駆動力の伝達が正常にできなくなるという事態を防止することができる。   As described above, in the magnetic coupling device according to the present invention, the coupling member (outer rotor) 32 in the magnetic coupling 31 is provided with the air guide structures 36 to 39 for introducing the outside air, so that the isolation wall (enclosure) is provided. Body) 20 and the driving magnet (outer rotor side magnet) 33 are cooled, so even if a rotating machine that generates heat by compressing the gas (fluid) is used or heat is transmitted from the driving unit 30, The isolation wall 20 and the drive magnet 33 in the magnetic coupling 31 are cooled by the introduced outside air, and the interval between the isolation wall 20 and the drive magnet 33 changes as described above. The magnetic coupling 31 is damaged by contact with each other, or the interval between the isolation wall 20 and the drive magnet 33 is increased, and the magnetic force acting on the coupling member (inner rotor) side magnet 21 is increased. And it is weakened, transmission of the driving force can be prevented a situation that can not be successfully.

また、導風構造はカップリング部材(アウターロータ)32自体に設けられるから、導風構造を設けたことによって磁気カップリング31を大きくしたり無駄なスペースを必要とせず、磁気カップリング31を小型に構成でき、ひいては回転機械そのものを小型に構成できる。   Further, since the wind guide structure is provided in the coupling member (outer rotor) 32 itself, the magnetic coupling 31 is reduced in size by not providing a large magnetic coupling 31 or unnecessary space by providing the wind guide structure. Thus, the rotating machine itself can be made compact.

本発明によれば、流体機械を含む回転機械や駆動部(モータ)から磁気カップリングに熱が伝わってきても、それを効果的に冷却することができ、高い耐久性と信頼性を有する磁気カップリング装置とすることができる。   According to the present invention, even if heat is transmitted from a rotary machine including a fluid machine or a drive unit (motor) to a magnetic coupling, it can be cooled effectively, and the magnet has high durability and reliability. It can be a coupling device.

本発明になる磁気カップリング装置を用いた流体機械を含む回転機械としての、ダブルラップドライスクロール真空ポンプの概略の構造を示す断面構成図である。It is a section lineblock diagram showing the schematic structure of a double lap dry scroll vacuum pump as a rotary machine including a fluid machine using a magnetic coupling device according to the present invention. 図1における磁気カップリング部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the magnetic coupling part in FIG. 本発明になる磁気カップリング装置を構成するカップリング部材に設けた、導風構造としてのスリットの構造と、設置位置を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the structure of the slit as a wind guide structure provided in the coupling member which comprises the magnetic coupling apparatus which becomes this invention, and an installation position. 従来のダブルラップドライスクロール真空ポンプの概略の構造を示す断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram which shows the general | schematic structure of the conventional double wrap dry scroll vacuum pump. スクロール真空ポンプにおける、圧縮体の吸入終了より圧縮過程に移行する状況と、吐出し過程に移行する状況を示す図である。It is a figure which shows the condition which transfers to a compression process after completion | finish of the suction | inhalation of a compression body, and the condition which transfers to a discharge process in a scroll vacuum pump.

符号の説明Explanation of symbols

10 ポンプ本体
20 隔離壁(包囲体)
21 磁石(インナーロータ側磁石)
22 密閉空間
23 カップリング部材(インナーロータ)
25 隔離壁(包囲体)
26、27 矢印
30 駆動部
30a 駆動軸
31 磁気カップリング
32 カップリング部材(アウターロータ)
33 駆動用磁石(アウターロータ側磁石)
34 換気孔
35 支持部材
36、37、38、39 スリット
40 ブレード
41 スリット
42、43 バランスウェイト
10 Pump body 20 Isolation wall (enclosure)
21 Magnet (Inner rotor side magnet)
22 Sealed space 23 Coupling member (inner rotor)
25 Isolation wall (enclosure)
26, 27 Arrow 30 Drive unit 30a Drive shaft 31 Magnetic coupling 32 Coupling member (outer rotor)
33 Driving magnet (outer rotor side magnet)
34 Ventilation hole 35 Support members 36, 37, 38, 39 Slit 40 Blade 41 Slit 42, 43 Balance weight

Claims (4)

円筒形状に形成された底部に駆動源の駆動軸が直結されたアウターロータと、
該アウターロータ内周部に配されたアウターロータ側磁石と、
前記アウターロータ内に配されて回転機械側回転軸に取り付けられたインナーロータと、
該インナーロータ周囲に設けられ、前記アウターロータ側磁石との引き合いと反発とによって前記駆動源の駆動力を前記回転機械に伝えるインナーロータ側磁石と、
前記インナーロータとアウターロータ間に配され、前記インナーロータとインナーロータ側磁石とを含む回転機械側回転軸を囲繞して密閉する包囲体とで構成された磁気カップリング装置において、
前記アウターロータに、回転によってアウターロータ内に外気を導入または排出する導風構造を設け、前記包囲体とアウターロータ側磁石とを冷却するようにしたことを特徴とする磁気カップリング装置。
An outer rotor in which a drive shaft of a drive source is directly connected to a bottom formed in a cylindrical shape;
An outer rotor-side magnet disposed on the inner periphery of the outer rotor;
An inner rotor disposed in the outer rotor and attached to the rotating machine side rotating shaft;
An inner rotor side magnet provided around the inner rotor and transmitting the driving force of the drive source to the rotating machine by attracting and repelling the outer rotor side magnet;
In a magnetic coupling device configured with an enclosure disposed between the inner rotor and the outer rotor and surrounding and sealing a rotary machine side rotating shaft including the inner rotor and an inner rotor side magnet,
A magnetic coupling device, wherein the outer rotor is provided with a wind guide structure for introducing or discharging outside air into the outer rotor by rotation so as to cool the enclosure and the outer rotor side magnet.
前記導風構造は、前記アウターロータの回転方向に対して傾斜させて形成したブレードであり、該ブレードにより前記アウターロータ壁面に導風用スリットが形成されて構成されていることを特徴とする請求項1に記載した磁気カップリング装置。   The air guide structure is a blade formed to be inclined with respect to the rotation direction of the outer rotor, and the blade is formed by forming a wind guide slit on the wall surface of the outer rotor. Item 2. A magnetic coupling device according to item 1. 前記導風構造は、前記アウターロータにおける、前記駆動源側底部、前記アウターロータ周面、前記アウターロータ内周面に配した前記アウターロータ側磁石と磁石の間、前記アウターロータの回転機械側端面の何れか、または複数に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載した磁気カップリング装置。   In the outer rotor, the wind guide structure includes the bottom portion on the drive source side, the outer rotor peripheral surface, the outer rotor side magnet disposed on the inner peripheral surface of the outer rotor, and the outer rotor side end surface of the outer rotor. The magnetic coupling device according to claim 1, wherein the magnetic coupling device is provided in any one or a plurality of the magnetic coupling devices. 前記導風構造は、前記アウターロータ側磁石を挟んで前記駆動源側と前記回転機械側に設けられ、空気流の下流側となる導風構造の風圧若しくは吸引力を、上流側より大きくしたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載した磁気カップリング装置。   The wind guide structure is provided on the drive source side and the rotary machine side across the outer rotor side magnet, and the wind pressure or suction force of the wind guide structure on the downstream side of the air flow is made larger than that on the upstream side. A magnetic coupling device according to any one of claims 1 to 3.
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