JP2989233B2 - Turbo type pump - Google Patents
Turbo type pumpInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 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
機器等に適用されるターボ形ポンプに関する。The present invention relates to a turbo pump, and more particularly, to a turbo pump applied to biotechnology, space station equipment, semiconductor manufacturing technology, medical equipment, and the like.
［従来の技術］ ターボ形ポンプは、インペラ（羽車）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。[Prior Art] Turbo type pumps rotate an impeller (impeller) to give a rotational motion to a fluid to increase pressure, and are widely used in the industry.
第12図はバイオテクノロジー，半導体製造技術および
医療機器等に用いられる従来のターボ形ポンプを示す図
である。第12図を参照して、ポンプ30は、流体に回転運
動を与えるためのインペラ31を備える。インペラ31は回
転軸32に軸支される。回転軸32は、転がり軸受33により
支持され、モータ34により駆動される。モータ34により
回転軸32が回転すると、回転軸32に軸支されたインペラ
31が回転する。インペラ31の回転により、流体は吸込管
36から吸上げられ、渦巻室37を経て吐出される。FIG. 12 is a diagram showing a conventional turbo pump used for biotechnology, semiconductor manufacturing technology, medical equipment and the like. Referring to FIG. 12, pump 30 includes an impeller 31 for imparting rotational motion to a fluid. The impeller 31 is supported by a rotation shaft 32. The rotating shaft 32 is supported by a rolling bearing 33 and is driven by a motor 34. When the rotary shaft 32 is rotated by the motor 34, the impeller supported by the rotary shaft 32
31 rotates. Due to the rotation of the impeller 31, the fluid is drawn into the suction pipe
It is sucked up from 36 and discharged through a swirl chamber 37.
バイオテクノロジー，半導体製造技術および医療機器
等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、第12図に示すポンプ30では、流
体を汚染する汚染物質を発生する転がり軸受33およびモ
ータ34から流体を隔離するために、インペラ31側の軸受
33とインペラ31との間にシール35を設けている。Pumps used for biotechnology, semiconductor manufacturing technology, medical equipment and the like are required to be extremely clean. For this reason, in the pump 30 shown in FIG. 12, in order to isolate the fluid from the rolling bearing 33 and the motor 34 that generate pollutants that contaminate the fluid, the bearing on the impeller 31 side is used.
A seal 35 is provided between 33 and the impeller 31.
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記シール35は回転軸32と接触してい
るため、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。[Problems to be Solved by the Invention] However, since the seal 35 is in contact with the rotating shaft 32, there is a problem that the fluid is contaminated by heat generation and generation of contaminants at the contact portion.
また、軸受部やモータ部からのごみあるいはさびによ
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澱むところがあ
り、このような澱みは流体の凝固や不純物の沈澱を生じ
るため、バイオテクノロジーや医療機器等においては重
大な問題である。Further, in order to reduce contamination by rust or rust from the bearing portion or the motor portion, it is conceivable to mold an electromagnet such as a motor or to plate an iron portion. However, even with these improvements,
In a conventional pump, fluid may stagnate in a spindle, and such stagnation causes solidification of the fluid and precipitation of impurities, which is a serious problem in biotechnology, medical equipment, and the like.
それゆえに、この発明の主たる目的は、流体をクリー
ンな状態でかつ澱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。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, a main object of the present invention is to provide a turbo pump capable of sending a fluid in a clean state and without stagnant fluid.
［課題を解決するための手段］ この発明に係るターボ形ポンプは、流体を送るための
インペラと、インペラを回転駆動するためのロータと、
インペラを収容するためのケース部材とを備える。イン
ペラは、その一方面に中心から放射状に延びるように形
成された複数の動圧溝と、各動圧溝の間にその端面が露
出するように設けられた第１の永久磁石と、その他方面
に設けられた第２の永久磁石とを含む。ロータは、イン
ペラの一方面に対向して設けられ、第１の永久磁石と磁
気結合される第３の永久磁石を含む。ケース部材は、イ
ンペラの第２の永久磁石と磁気結合される磁性体または
第４の永久磁石を含む。[Means for Solving the Problems] A turbo pump according to the present invention includes an impeller for sending a fluid, a rotor for rotationally driving the impeller,
A case member for accommodating the impeller. The impeller has a plurality of dynamic pressure grooves formed on one surface of the impeller so as to extend radially from the center, a first permanent magnet provided between the dynamic pressure grooves so that an end face thereof is exposed, And a second permanent magnet provided at The rotor includes a third permanent magnet provided opposite to one surface of the impeller and magnetically coupled to the first permanent magnet. The case member includes a magnetic body or a fourth permanent magnet magnetically coupled to the second permanent magnet of the impeller.
［作用］ この発明に係るターボ形ポンプでは、インペラの一方
面に複数の動圧溝を放射状に設け、各動圧溝の間に第１
の永久磁石を設けるとともにインペラの他方面に第２の
永久磁石を設け、第１の永久磁石と磁気結合される第３
の永久磁石をロータに設け、第２の永久磁石と磁気結合
される磁性体または第４の永久磁石をケース部材に設け
る。したがって、インペラの動圧溝による動圧と、第１
および第３の永久磁石間の吸引力と、第２の永久磁石と
磁性体または第４の永久磁石との吸引力とのバランスを
とることによってインペラを非接触で支持できるので、
流体をクリーンな状態でかつ澱みなく送ることができ
る。[Operation] In the turbo pump according to the present invention, a plurality of dynamic pressure grooves are radially provided on one surface of the impeller, and the first dynamic pressure grooves are provided between the dynamic pressure grooves.
And a second permanent magnet is provided on the other surface of the impeller, and a third permanent magnet magnetically coupled to the first permanent magnet is provided.
Is provided on the rotor, and a magnetic body or a fourth permanent magnet magnetically coupled to the second permanent magnet is provided on the case member. Therefore, the dynamic pressure generated by the dynamic pressure groove of the impeller and the first
And the attraction force between the third permanent magnet and the attraction force between the second permanent magnet and the magnetic material or the fourth permanent magnet can be balanced to support the impeller in a non-contact manner.
Fluid can be sent in a clean state and without stagnation.
［発明の実施例］ 第１図はこの発明の一実施例のターボ形ポンプを示す
断面図である。第１図において、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
磁性体の材料からなる。インペラ３は羽根を有し、かつ
非磁性体からなる非磁性部材４を含み、非磁性部材４の
一方面５には、永久磁石６が取付けられている。永久磁
石６は円周方向に分割して配置されており、各永久磁石
６は隣接するもの同士の磁界の方向が逆方向となるよう
に着磁されている。この永久磁石６に対向し、かつケー
シング１を介して吸引力が作用するように、ロータ７に
はインペラ側と同数の永久磁石８が取付けられている。
ロータ７は、図示しないモータにより、固定軸９のまわ
りを回転するようになっている。[Embodiment of the Invention] FIG. 1 is a sectional view showing a turbo pump according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, an impeller 3 is provided in a casing 2 of the pump 1. The casing 2 is made of a non-magnetic material. The impeller 3 has a blade and includes a non-magnetic member 4 made of a non-magnetic material. A permanent magnet 6 is attached to one surface 5 of the non-magnetic member 4. The permanent magnets 6 are arranged so as to be divided in the circumferential direction, and the respective permanent magnets 6 are magnetized so that the directions of the magnetic fields of the adjacent magnets are opposite to each other. The same number of permanent magnets 8 as those on the impeller side are attached to the rotor 7 so as to face the permanent magnets 6 and apply an attractive force via the casing 1.
The rotor 7 is configured to rotate around the fixed shaft 9 by a motor (not shown).
また、インペラ３の一方面５には、第２図で示すよう
な、動圧効果を得るための動圧溝10が渦巻状に形成され
る。動圧溝の他の例を第3A図および第3B図に示す。第3A
図において、非磁性部材4aの表面には、第3B図に示すよ
うな深さｈの溝10aが環状の凸部11の回りに渦巻状に形
成される。On one surface 5 of the impeller 3, a dynamic pressure groove 10 for obtaining a dynamic pressure effect is spirally formed as shown in FIG. Another example of the dynamic pressure groove is shown in FIGS. 3A and 3B. 3A
In the figure, a groove 10a having a depth h as shown in FIG. 3B is spirally formed around the annular convex portion 11 on the surface of the nonmagnetic member 4a.
第１図に示す矢印Ａ方向にロータ７が回転すると、永
久磁石６と永久磁石８とが磁気カップリングを構成し、
インペラ３がロータ７と同じ方向に回転する。このイン
ペラ３の回転に応じて、動圧溝10の作用によってインペ
ラ３の一方面５とケーシング２の内面12との間に動圧が
発生する。これにより、インペラ３は永久磁石6,8どう
しの吸引力に抗して浮上し、非接触の状態で回転する。
インペラ３の回転により、作動流体は第１図に示す矢印
B,C,Dで示すように固定軸９側から渦巻室13側へ流れ
る。When the rotor 7 rotates in the direction of arrow A shown in FIG. 1, the permanent magnet 6 and the permanent magnet 8 constitute a magnetic coupling,
The impeller 3 rotates in the same direction as the rotor 7. According to the rotation of the impeller 3, a dynamic pressure is generated between the one surface 5 of the impeller 3 and the inner surface 12 of the casing 2 by the action of the dynamic pressure groove 10. As a result, the impeller 3 floats up against the attractive force of the permanent magnets 6, 8 and rotates in a non-contact state.
Due to the rotation of the impeller 3, the working fluid is turned into the arrow shown in FIG.
As shown by B, C and D, the fluid flows from the fixed shaft 9 to the volute 13.
なお、上記動圧溝10,10aは上述のように渦巻状に構成
されているので、作動流体は中心軸側から円周部方向に
容易に流れる。Since the dynamic pressure grooves 10, 10a are formed in a spiral shape as described above, the working fluid easily flows in the circumferential direction from the central shaft side.
以上のように、インペラ３は回転中、非接触で支持さ
れるようになっており、転がり軸受等の機械的な軸受が
存在しないので、作動流体を汚すことがない。また、ケ
ーシング２内には、インペラ３のみが設けられており、
軸等は設けられていないので、ポンプの全容積が小さ
く、コンパクトになる。さらに、作動流体は上述のよう
に流れるので、澱みが生じることなく、流体の凝固や不
純物の沈澱を生ずることがない。As described above, the impeller 3 is supported in a non-contact manner during rotation, and there is no mechanical bearing such as a rolling bearing, so that the working fluid is not polluted. Further, only the impeller 3 is provided in the casing 2,
Since no shaft or the like is provided, the total volume of the pump is small and compact. Further, since the working fluid flows as described above, no stagnation occurs and no solidification of the fluid or precipitation of impurities occurs.
第４図ないし第７図はこの発明の一実施例の変形例を
示す図である。第４図に示す図では、作動流体の一部は
矢印Ｆで示す斜め方向に流れるが、主としてＥで示す半
径方向に流れるようになっている。FIG. 4 to FIG. 7 are views showing modified examples of one embodiment of the present invention. In the diagram shown in FIG. 4, a part of the working fluid flows in an oblique direction indicated by an arrow F, but mainly flows in a radial direction indicated by E.
第５図に示す例では、作動流体は主として矢印Ｅで示
す半径方向に流れるが、一部は矢印Ｇで示す軸方向にも
流れるようになっている。In the example shown in FIG. 5, the working fluid mainly flows in the radial direction indicated by the arrow E, but a part thereof also flows in the axial direction indicated by the arrow G.
第６図に示す例では、作動流体は吸上げられた後、矢
印Ｈで示す斜め方向に流れるようになっている。In the example shown in FIG. 6, after the working fluid is sucked up, it flows in an oblique direction indicated by an arrow H.
第７図に示す例では、上記例と異なり、ロータ７は作
動流体の導入路14側とは反対の側に設けられる。作動流
体は第６図に示すものと同様、斜め方向に流れる。In the example shown in FIG. 7, unlike the above example, the rotor 7 is provided on the side opposite to the working fluid introduction path 14 side. The working fluid flows obliquely, similar to that shown in FIG.
上記変形例においても、インペラの一方面には永久磁
石６が設けられるとともに、動圧溝が形成され、ケーシ
ングを介してインペラの一方面と対向するロータの面に
は、インペラの永久磁石６と吸引する永久磁石８が設け
られている。Also in the above modified example, the permanent magnet 6 is provided on one surface of the impeller, and a dynamic pressure groove is formed. The permanent magnet 6 of the impeller is provided on the surface of the rotor facing the one surface of the impeller via the casing. A permanent magnet 8 for attracting is provided.
第８図および第９図にはこの発明の他の実施例を示す
図である。第８図および第９図に示す実施例では、イン
ペラ３の一方面５だけではなく、他方面15にも永久磁石
16が取付けられる。また、該他方面15には一方面５と同
様の動圧溝が形成されている。それ以外の構成は上述し
た実施例の場合とほぼ同様であるので、説明を省略す
る。8 and 9 show another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, not only the one side 5 of the impeller 3 but also the other
16 is mounted. Further, a dynamic pressure groove similar to the one surface 5 is formed on the other surface 15. The other configuration is almost the same as that of the above-described embodiment, and the description is omitted.
第８図に示す例では、永久磁石16に対向するケーシン
グ２の部分17は磁性体からなり、永久磁石16との間で吸
引力が作用するようになっている。In the example shown in FIG. 8, the portion 17 of the casing 2 facing the permanent magnet 16 is made of a magnetic material, and an attractive force acts between the permanent magnet 16 and the permanent magnet 16.
第９図に示す例では、永久磁石16に対向するケーシン
グ２の部分にはリング状の磁性体18あるいはリング状の
永久磁石19が配置され、永久磁石16との間で吸引力が作
用するようになっている。In the example shown in FIG. 9, a ring-shaped magnetic body 18 or a ring-shaped permanent magnet 19 is arranged in a portion of the casing 2 facing the permanent magnet 16 so that an attractive force acts between the ring-shaped magnetic body 18 and the permanent magnet 16. It has become.
第10図はこの発明のさらに他の実施例を示す図であ
る。第10図に示す実施例では、インペラ３の軸中心の位
置に貫通孔20が設けられ、ケーシング２の軸中心に軸21
が設けられる。円筒状の軸21の表面22には、第11図に示
すようなヘリングボーン形状の動圧溝23が形成される。
その他の構成は第８図および第９図に示すものとほぼ同
様であるので説明を省略する。FIG. 10 is a view showing still another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 10, a through hole 20 is provided at the position of the shaft center of the impeller 3, and the shaft 21 is provided at the shaft center of the casing 2.
Is provided. A herringbone-shaped dynamic pressure groove 23 as shown in FIG. 11 is formed on the surface 22 of the cylindrical shaft 21.
Other configurations are almost the same as those shown in FIGS. 8 and 9, and therefore description thereof is omitted.
軸21の周囲に設けられた動圧溝23の作用により、イン
ペラは軸21の周りを非接触でかつ所定の間隔を有して回
転するので、インペラ３が回転するとき、ロータ７とイ
ンペラ３の中心位置のずれによって生じるラジアル振れ
を抑えることができる。Due to the action of the dynamic pressure groove 23 provided around the shaft 21, the impeller rotates around the shaft 21 in a non-contact manner and at a predetermined interval, so that when the impeller 3 rotates, the rotor 7 and the impeller 3 are rotated. Radial deflection caused by the deviation of the center position of the lens can be suppressed.
なお、この実施例では、インペラの両面に永久磁石お
よび渦巻状動圧溝が設けたものにヘリングボーン状動圧
溝23を適用したが、第１図および第４図ないし第７図に
示すように、インペラの一方面にのみ永久磁石および渦
巻状動圧溝が設けたものに適用してもよい。In this embodiment, the herringbone-shaped dynamic pressure grooves 23 are applied to the impeller provided with the permanent magnets and the spiral dynamic pressure grooves on both surfaces. However, as shown in FIGS. 1 and 4 to 7, FIG. Alternatively, the present invention may be applied to a structure in which a permanent magnet and a spiral dynamic pressure groove are provided only on one surface of an impeller.
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、インペラの一方面
に複数の動圧溝を放射状に設け、各動圧溝の間に第１の
永久磁石を設けるとともにインペラの他方面に第２の永
久磁石を設け、第１の永久磁石と磁気結合される第３の
永久磁石をロータに設け、第２の永久磁石と磁気結合さ
れる磁性体または第４の永久磁石をケース部材に設けた
ので、インペラの動圧溝による動圧と、第１および第３
の永久磁石間の吸引力と、第２の永久磁石と磁性体また
は第４の永久磁石との間の吸引力とのバランスをとるこ
とによってインペラを非接触で支持できる。したがっ
て、インペラを軸支する手段がないためコンパクトでか
つ澱みのないターボ形ポンプを提供することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a plurality of dynamic pressure grooves are radially provided on one surface of the impeller, the first permanent magnet is provided between the dynamic pressure grooves, and the other surface of the impeller is provided. , A third permanent magnet magnetically coupled with the first permanent magnet is provided on the rotor, and a magnetic material or fourth permanent magnet magnetically coupled with the second permanent magnet is provided on the case member. , The dynamic pressure generated by the dynamic pressure grooves of the impeller, the first and third
The balance between the attractive force between the permanent magnets and the attractive force between the second permanent magnet and the magnetic material or the fourth permanent magnet makes it possible to support the impeller in a non-contact manner. Therefore, there is no means for supporting the impeller, and a compact turbo pump without stagnation can be provided.
第１図はこの発明の一実施例のターボ形ポンプの断面図
である。第２図は第１図に示すインペラの一方面に設け
られた動圧溝の形状を示す図である。第3A図および第3B
図は動圧溝の他の例を示す図である。第４図ないし第７
図はこの発明の一実施例の変形例を示す図である。第８
図および第９図はこの発明の他の実施例を示す断面図で
ある。第10図および第11図はこの発明のさらに他の実施
例を示す図である。第12図は従来のターボ形ポンプの構
成を示す断面図である。 図において、１はターボ形ポンプ、２はケーシング、３
はインペラ、６はインペラに取付けられた永久磁石、７
はロータ、８はロータに取付けられた永久磁石、10およ
び10aは動圧溝を示す。FIG. 1 is a sectional view of a turbo pump according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing the shape of a dynamic pressure groove provided on one surface of the impeller shown in FIG. Figures 3A and 3B
The figure shows another example of the dynamic pressure groove. Figures 4 to 7
The figure shows a modification of the embodiment of the present invention. 8th
FIG. 9 and FIG. 9 are sectional views showing another embodiment of the present invention. FIG. 10 and FIG. 11 show still another embodiment of the present invention. FIG. 12 is a sectional view showing the structure of a conventional turbo pump. In the figure, 1 is a turbo pump, 2 is a casing, 3
Is an impeller, 6 is a permanent magnet mounted on the impeller, 7
Indicates a rotor, 8 indicates a permanent magnet mounted on the rotor, and 10 and 10a indicate dynamic pressure grooves.
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F04D 13/02 F04D 29/04 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F04D 13/02 F04D 29/04
Claims (1)
に形成された複数の動圧溝と、各動圧溝の間にその端面
が露出するように設けられた第１の永久磁石と、その他
方面に設けられた第２の永久磁石とを含み、流体を送る
ためのインペラ、 前記インペラの一方面に対向して設けられ、前記第１の
永久磁石と磁気結合される第３の永久磁石を含み、前記
インペラを回転駆動するためのロータ、および 前記インペラの前記第２の永久磁石と磁気結合される磁
性体または第４の永久磁石を含み、前記インペラを収容
するためのケース部材を備える、ターボ形ポンプ。A plurality of dynamic pressure grooves formed on one surface thereof so as to extend radially from the center, a first permanent magnet provided between the respective dynamic pressure grooves such that an end face thereof is exposed, An impeller for sending fluid, including a second permanent magnet provided on the other side, a third permanent magnet provided opposite to one surface of the impeller, and magnetically coupled to the first permanent magnet A rotor for rotatably driving the impeller; and a case member for accommodating the impeller, including a magnetic body or a fourth permanent magnet magnetically coupled to the second permanent magnet of the impeller. , Turbo type pump.
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Applications Claiming Priority (1)
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