JP3034598B2 - ターボポンプ - Google Patents

ターボポンプ

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JP3034598B2
JP3034598B2 JP2337133A JP33713390A JP3034598B2 JP 3034598 B2 JP3034598 B2 JP 3034598B2 JP 2337133 A JP2337133 A JP 2337133A JP 33713390 A JP33713390 A JP 33713390A JP 3034598 B2 JP3034598 B2 JP 3034598B2
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JP2337133A
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嗣人 中関
三郎 大嶋
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エヌティエヌ株式会社
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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、ターボポンプに関し、特に、流体を送る
ための回転体を軸支することなく、外部からの磁気的作
用による回転運動によりポンプ作用をするようなターボ
ポンプに関する。
[発明の背景技術] 本願の出願人は、特許出願(特願平2−22849)おい
て、流体の澱みを少なくするために、インペラの軸をな
くし、インペラ本体を非制御式磁気軸受と制御式磁気軸
受とによりケーシング内の所定位置に保持するようにし
たクリーンポンプを提案した。提案したクリーンポンプ
は、渦巻型ポンプであり、インペラには流体に回転運動
を与えるための羽根が設けられており、また、インペラ
の外周部には流体の速度エネルギを圧力エネルギに変換
するために流体の通路断面積が次第に広くなった渦巻室
が設けられている。
[発明が解決しようとする課題] 上述のクリーンポンプでは、流体の通路面積が次第に
広くなったらせん状の渦巻室がインペラの周囲に設けら
れているので、インペラの中心軸の位置と渦巻室の中心
軸の位置とは一致しない。このため、インペラにラジア
ル力が作用し、非制御式磁気軸受を用いたクリーンポン
プである場合、半径方向、軸方向とも支持剛性が弱いた
め、インペラ本体を外部からの磁気作用だけで所定の位
置に保持するのは容易でないという問題がある。
それゆえに、この発明は上述のような問題点を解消す
るためになされたもので、らせん状の渦巻室を設けるこ
となく、流体に直接遠心力を付与するようなターボポン
プを提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明に係るターボポンプは、ケーシングと、流体
の送るためにケーシング内の回転可能に設けられ、複数
の永久磁石が設けられた回転体と、ケーシングを介して
回転体の複数の永久磁石と対向するようにして永久磁石
が設けられ、回転体の永久磁石との磁気カップリングに
よって回転体に回転力を与える回転駆動手段と、上記回
転体の端面に配置された磁性部材と上記磁性部材に対向
するようにして上記ケーシングに取付けられた電磁石と
を含む制御式磁気軸受とを備えたターボポンプであり、
上記回転体は、上記回転駆動手段によって上記回転体の
一方の面に作用する磁気力と、上記制御式磁気軸受によ
って上記回転体の他方の面に与えられる磁気力とによっ
て、釣り合わせた状態で支持される。
上記回転体は、複数の永久磁石が設けられたリング状
部材と、リング状部材の周囲に軸方向に延びて設けられ
た軸方向部材とを含む。
上記発明において好ましくは、上記軸方向部材は、流
体に遠心力を付与するための攪拌部材である。
[作用] この発明では、リング状部材の周囲に軸方向に延びて
形成された軸方向部材、好ましくは攪拌部材によって、
流体に回転運動が引き起こすことにより、流体に直接遠
心力が作用することとなったので、流体の通路面積が次
第に広くなるようならせん状の渦巻室が不要になる。ま
た、回転体は回転駆動手段によって一方の面に作用する
磁気力と、制御式磁気軸受によって他方の面に作用する
磁気力とによって釣り合うように、ケーシングから非接
触で支持されているため、非制御式磁気軸受のみによっ
て支持されている場合に比べて軸方向の支持剛性を高く
することが可能となる。
[発明の実施例] 第1図はこの発明の一実施例のポンプに適用された回
転体を示す斜視図である。第1図において、回転体1は
ポンプにおいて流体を送るためのものであり、攪拌部材
2を介して接続された2つのリング部材3および4から
構成される。リング部材3は非磁性体からなり、その一
方面3aには複数の永久磁石5が取付けられている。これ
らの永久磁石5は互いに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。これらの永久磁
石5は後で説明するが、ロータに設けられた永久磁石と
磁気カップリングを構成するようになっている。
攪拌部材2は作動流体に遠心力を与えるためのもので
あり、2つのリング部材3,4のスペーサを兼ねている。
攪拌部材2の形状の例を第2A図ないし第2D図に示す。攪
拌部材はその断面が第2A図に示すように、円形でもよ
く、第2B図に示すように四角形でもよく、第2C図に示す
ように長方形でもよく、第2D図に示すようにその中央部
が一方向に突き出した形状でもよい。
回転体1は第3図に示すように、ポンプのケーシング
6内に収納され、後で説明するような原理によって回転
されるとともに、非接触でケーシング6内に支持され
る。回転体1が第3図に示すように反時計方向に回転す
ると、攪拌部材2の作用により、流体もつられて回転
し、実線の矢印で示す方向つまり半径方向への遠心力が
流体に作用する。これにより、流体は排出管7へ排出さ
れ、導入管8から新たな流体が汲み上げられる。
第4図はこの発明の一実施例のポンプを示す断面図で
ある。第4図において、ポンプ10のケーシング16内に
は、上述と同様の回転体11が設けられる。ケーシング16
は非磁性材料からなる。回転体11は、回転駆動手段を構
成する永久磁石15を有し、非磁性材料からなるリング部
材13と、制御式磁気軸受のロータに相当する軟鉄部材21
が取付けられたリング部材14と、2つのリング部材13,1
4に挾まれた攪拌部材12からつくられている。この軟鉄
部材21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。リング部材13の永久磁石15を有する側に対向
するようにして、ケーシング16外部には軸20に軸支され
たロータ19が設けられる。ロータ19は図示しないモータ
により駆動され、第4図に矢印で示す方向に回転する。
ロータ19には、回転体11の永久磁石15に対向し、かつ吸
引力が作用するように、回転体11側と同数の永久磁石22
が取付けられている。
一方、回転体11の軟鉄部材21を有する側に対向するよ
うにして、ケーシング16には、永久磁石15,22の吸引力
と釣り合って回転体11をケーシング16の中心に保持する
ように作用する電磁石23が取付けられる。電磁石23は、
たとえば4個設けられる。電磁石間には、位置センサ
(図示せず)が設けられる。この位置センサにより電磁
石23と軟鉄部材21との隙間の間隔が検出され、この検知
出力はコイル24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。回転体11に重力など
により半径方向の力が作用しても、永久磁石15および永
久磁石22間の磁束のせん断力および電磁石23と軟鉄部材
21との間の磁束(第4図に破線で示す)のせん断力が作
用するため、回転体11はケーシング16の中心に保持され
る。
このようにして、回転駆動手段および制御式磁気軸受
によって磁気的に支持された状態で、ロータ19が回転す
ると、永久磁石15と永久磁石22が磁気カップリングを構
成し、回転体11が回転する。回転体11の回転により、流
体は排出口へ送られ、新たな流体が導入管18から導入さ
れる。
回転体11はケーシング16によりロータ19から隔離され
ており、かつ電磁石23からの汚染を受けることがないの
で、ポンプ10から吐出される流体はクリーンな状態を保
持する。
また、回転体11は渦巻型ポンプに用いられるインペラ
に比べて構造が簡単であり、流体に与える遠心力により
ポンプ作用を行なうため、渦巻型ポンプに用いられる螺
旋状の渦巻室は不要となる。
第5図はこの発明の参考例のポンプを示す断面図であ
る。第5図において、ポンプ30のケーシング36に収納さ
れた回転体31は、攪拌部材32と、この攪拌部材32を介し
て接続された2つのリング部材33および34からなる。リ
ング部材33には、第1図に示すのと同様に、永久磁石35
が取付けられる。
また、固定軸40を中心に回転するロータ39には、永久
磁石35と対向するようにして、永久磁石35と磁気カップ
リングを構成する永久磁石42が取付けられる。
一方、永久磁石35が取付けられたリング部材33の一方
面33aには、第6図に示すような動圧溝331が形成され
る。
ロータ39が第5図に示す矢印方向に回転すると、回転
体31の永久磁石35とロータ39の永久磁石42とが磁気カッ
プリングを構成し、回転体31がロータ39と同じ方向に回
転する。この回転体31の回転に応じて、動圧溝331の作
用によって、リング部材33の一方面33aとケーシング36
の内面36aとの間に動圧力が生じる。これにより、回転
体31は永久磁石35,42の吸引力に抗して浮上し、非接触
の状態で回転する。
この参考例においては、回転体31に作用するラジアル
力は小さく、ケーシング36に接触することなく回転する
ことができる。また、回転体31の与える遠心力によりポ
ンプ作用を行なわせるため、渦巻型ポンプに用いられる
渦巻室は不要である。
[発明の効果] 以上のようにして、この発明によれば、リング状部材
の周囲に軸方向に延びて形成された攪拌部材により流体
に回転運動を引き起こすことにより、流体に直接遠心力
を付与するようにしたので、渦巻型ポンプに用いられる
渦巻室は不要であり、また、回転体は制御式磁気軸受に
よってケーシングから非接触で支持されているため、回
転体の軸方向の支持剛性を高くすることが可能となり、
仮に回転体に軸方向の荷重が加わった場合でも、回転体
を安定して回転させ続けることが可能となる。その結
果、性能のよいターボポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例のターボポンプに適用され
た回転体を示す斜視図である。第2A図ないし第2D図は第
1図に示す回転体に用いられる攪拌部材の断面形状を示
す図である。第3図は第1図に示す回転体によるポンプ
作用を説明するための図である。第4図はこの発明の一
実施例のターボポンプを示す断面図である。第5図はこ
の発明の参考例のターボポンプを示す断面図である。第
6図は第5図に示すポンプに用いられる回転体に形成さ
れる動圧溝の形状を示す図である。 図において、1,11,31は回転体、2,12,32は攪拌部材、3,
13,33は一方のリング部材、4,14,34は他方のリング部
材、5,15,35はリング部材に設けられる永久磁石、6,16,
36はケーシング、19,39はロータ、22,42はロータに設け
られた永久磁石を示す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−2202(JP,A) 特開 昭63−289291(JP,A) 実開 昭48−91503(JP,U) 実開 昭56−90496(JP,U) 実開 昭57−10496(JP,U) 実開 平2−77318(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04D 13/02 F04D 7/04

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケーシングと、 流体を送るために前記ケーシング内に回転可能に設けら
    れ、複数の永久磁石が設けられた回転体と、 前記ケーシングを介して、前記回転体の前記複数の永久
    磁石と対向して永久磁石が設けられ、前記回転体の永久
    磁石との磁気カップリングによって前記回転体に回転力
    を与える回転駆動手段と、 前記回転体の端面に配置された磁性部材と、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、制御式磁気軸受と を備えたターボポンプであって、 前記回転体は、前記回転駆動手段によって前記回転体の
    一方の面に作用する磁気力と、前記制御式磁気軸受によ
    って前記回転体の他方の面に与えられる磁気力とによっ
    て、釣り合わせた状態で前記ケーシングから非接触で支
    持され、 前記回転体は、 前記複数の永久磁石が設けられたリング状部材と、 前記リング状部材の周囲に軸方向に延びて設けられた軸
    方向部材とを含むことを特徴とする、ターボポンプ。
  2. 【請求項2】前記軸方向部材は、流体に遠心力を付与す
    るための攪拌部材である、請求項1に記載のターボポン
    プ。
JP2337133A 1990-11-29 1990-11-29 ターボポンプ Expired - Lifetime JP3034598B2 (ja)

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JPH04203391A JPH04203391A (ja) 1992-07-23
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