JP3357642B2 - ターボ形ポンプ - Google Patents
ターボ形ポンプInfo
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- JP3357642B2 JP3357642B2 JP27271499A JP27271499A JP3357642B2 JP 3357642 B2 JP3357642 B2 JP 3357642B2 JP 27271499 A JP27271499 A JP 27271499A JP 27271499 A JP27271499 A JP 27271499A JP 3357642 B2 JP3357642 B2 JP 3357642B2
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- Japan
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- impeller
- magnetic
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ターボ形ポンプ
に関し、特に、流体を送るためのロータ（インペラ）を
磁気的作用により非接触で支持し、回転させることによ
りポンプ作用を行なわせるようなターボ形ポンプに関す
るものである。
に関し、特に、流体を送るためのロータ（インペラ）を
磁気的作用により非接触で支持し、回転させることによ
りポンプ作用を行なわせるようなターボ形ポンプに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】本願の出願人は、特願平２−２２８４９
号において、液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。このポンプに
は、図５に示すように、インペラ３１の外周部に流体の
速度エネルギーを圧力エネルギー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１つの渦巻室３２が設
けられている。インペラ３１が回転すると、流体は吸入
口３３から吸入され渦巻室３２を経て、吐出口３４から
吐出される。
号において、液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。このポンプに
は、図５に示すように、インペラ３１の外周部に流体の
速度エネルギーを圧力エネルギー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１つの渦巻室３２が設
けられている。インペラ３１が回転すると、流体は吸入
口３３から吸入され渦巻室３２を経て、吐出口３４から
吐出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明の背景となる
ポンプでは、上述のごとく、インペラのまわりに１つの
渦巻室が設けられているので、渦巻室内でインペラが回
転すると、インペラに半径方向の偏荷重が作用する。こ
の偏荷重が小さければ、磁束のせん断力の作用により、
インペラは中心軸のまわりに安定して回転するが、偏荷
重が大きくなると、インペラの回転軸が偏荷重の作用に
よって移動し、回転が不安定になり、インペラがケーシ
ングの内壁に接触するおそれがあった。
ポンプでは、上述のごとく、インペラのまわりに１つの
渦巻室が設けられているので、渦巻室内でインペラが回
転すると、インペラに半径方向の偏荷重が作用する。こ
の偏荷重が小さければ、磁束のせん断力の作用により、
インペラは中心軸のまわりに安定して回転するが、偏荷
重が大きくなると、インペラの回転軸が偏荷重の作用に
よって移動し、回転が不安定になり、インペラがケーシ
ングの内壁に接触するおそれがあった。
【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、流
体を送るためのインペラなどの回転体に偏荷重が作用し
ないようにしたターボ形ポンプを提供することである。
体を送るためのインペラなどの回転体に偏荷重が作用し
ないようにしたターボ形ポンプを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、流体を送る
ためのロータと、このロータを内蔵し、かつ流体の吸入
口および吐出口を有し、渦巻室を持つ非磁性材料からな
るハウジングと、制御式磁気軸受とを備えたターボ形ポ
ンプであり、この制御式磁気軸受は、上記ロータの端面
に配置された磁性部材と、上記磁性部材に対向するよう
にして上記ハウジングに取付けられた電磁石とを含み、
上記ロータは、上記ロータの一方の面から上記ハウジン
グを介して、上記ロータに設けられた永久磁石との間の
磁気的作用を利用して上記ロータに回転駆動力を付与す
る磁気力と、上記制御式磁気軸受によって上記ロータの
他方の面に与えられる磁気力とによって、釣り合わせた
状態で上記ハウジングから非接触で支持され、渦巻室は
複数個設けられ、上記渦巻室の個数をｎ個とすると、各
渦巻室はロータの回転軸を中心として互いに３６０°／
ｎの角度をなすように配置されている。
ためのロータと、このロータを内蔵し、かつ流体の吸入
口および吐出口を有し、渦巻室を持つ非磁性材料からな
るハウジングと、制御式磁気軸受とを備えたターボ形ポ
ンプであり、この制御式磁気軸受は、上記ロータの端面
に配置された磁性部材と、上記磁性部材に対向するよう
にして上記ハウジングに取付けられた電磁石とを含み、
上記ロータは、上記ロータの一方の面から上記ハウジン
グを介して、上記ロータに設けられた永久磁石との間の
磁気的作用を利用して上記ロータに回転駆動力を付与す
る磁気力と、上記制御式磁気軸受によって上記ロータの
他方の面に与えられる磁気力とによって、釣り合わせた
状態で上記ハウジングから非接触で支持され、渦巻室は
複数個設けられ、上記渦巻室の個数をｎ個とすると、各
渦巻室はロータの回転軸を中心として互いに３６０°／
ｎの角度をなすように配置されている。
【０００６】（作用） この発明では、渦巻室が複数個設けられ、かつ、渦巻室
の個数をｎ個とすると各渦巻室が流体を送るためのロー
タの回転軸を中心として互いに３６０°／ｎの角度をな
すように配置されているため、ロータに偏荷重が作用す
ることがなく、ロータは安定して回転することができ
る。
の個数をｎ個とすると各渦巻室が流体を送るためのロー
タの回転軸を中心として互いに３６０°／ｎの角度をな
すように配置されているため、ロータに偏荷重が作用す
ることがなく、ロータは安定して回転することができ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施例のター
ボ形ポンプの渦巻室の構造を模式的に示す断面図であ
る。図１において、インペラ１の外周に対称的に設けら
れた２つの渦巻室２１，２２には、それぞれ吐出口３，
４が設けられる。吐出口３，４はインペラ１の中心軸に
対して対称的に配置されている。また、インペラ１の中
心軸の位置には、吸入口５が設けられる。インペラ１が
回転すると、流体は吸入口５から吸入され流路の断面積
が次第に広くなった渦巻室２１，２２を通り、吐出口３
および４から吐出されるようになっている。
ボ形ポンプの渦巻室の構造を模式的に示す断面図であ
る。図１において、インペラ１の外周に対称的に設けら
れた２つの渦巻室２１，２２には、それぞれ吐出口３，
４が設けられる。吐出口３，４はインペラ１の中心軸に
対して対称的に配置されている。また、インペラ１の中
心軸の位置には、吸入口５が設けられる。インペラ１が
回転すると、流体は吸入口５から吸入され流路の断面積
が次第に広くなった渦巻室２１，２２を通り、吐出口３
および４から吐出されるようになっている。
【０００８】図１では、２つの渦巻室が設けられている
が、渦巻室は３個以上設けられていてもよい。その場合
には、ｎ個の各渦巻室は互いに３６０°／ｎの角度をな
すように設けられる。
が、渦巻室は３個以上設けられていてもよい。その場合
には、ｎ個の各渦巻室は互いに３６０°／ｎの角度をな
すように設けられる。
【０００９】一方、図２に示すように２つの渦巻室２
３，２４を形成し、渦巻室の出口で合流させるようにす
ると、外観はスマートになる。第１の渦巻室２３と第２
の渦巻室２４は同一形状であり、インペラに作用する力
をバランスしている。第２の渦巻室２４は、Ｐ点におい
て吐出口側に延びる流路２５に接続されており、その出
口において第１の渦巻室２３に合流するようになってい
る。流路２５は、渦巻室の最大流路断面積よりも大きな
断面積を有するようにし、流路抵抗が小さくなるように
している。
３，２４を形成し、渦巻室の出口で合流させるようにす
ると、外観はスマートになる。第１の渦巻室２３と第２
の渦巻室２４は同一形状であり、インペラに作用する力
をバランスしている。第２の渦巻室２４は、Ｐ点におい
て吐出口側に延びる流路２５に接続されており、その出
口において第１の渦巻室２３に合流するようになってい
る。流路２５は、渦巻室の最大流路断面積よりも大きな
断面積を有するようにし、流路抵抗が小さくなるように
している。
【００１０】吐出口や渦巻室が上記のような形態を有し
ているため、外部からの磁気的作用により非接触で支持
されているインペラに働く半径方向の力が釣り合うの
で、インペラの回転軸の位置が移動することなく、イン
ペラは安定して回転する。したがって、インペラを軸支
する必要は全くなくなる。
ているため、外部からの磁気的作用により非接触で支持
されているインペラに働く半径方向の力が釣り合うの
で、インペラの回転軸の位置が移動することなく、イン
ペラは安定して回転する。したがって、インペラを軸支
する必要は全くなくなる。
【００１１】図３はこの発明の一実施例のターボ形ポン
プの構成を示す断面図である。図３において、ポンプ１
０のケーシング１１内には、インペラ１が設けられる。
ケーシング１１は非磁性部材からなる。インペラ１は、
非制御式磁気軸受を構成する永久磁石１２を有する非磁
性部材１３と、制御式磁気軸受のロータに相当する軟鉄
部材１４がリベットなどで結合されて作られている。ま
た、この軟鉄部材１４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。永久磁石１２はインペラ１の
円周方向に分割されており、互いに隣接する磁石の磁界
の方向が逆方向となるように着磁されている。インペラ
１の永久磁石１２を有する側に対向するようにして、ケ
ーシング１１外部には軸１５に軸支されたロータ１６が
設けられる。ロータ１６は図示しないモータにより駆動
され、軸１５を中心軸として回転する。ロータ１６に
は、インペラ１の永久磁石１２に対向し、かつ吸引力が
作用するようにインペラ側と同数の永久磁石１７が取付
けられている。
プの構成を示す断面図である。図３において、ポンプ１
０のケーシング１１内には、インペラ１が設けられる。
ケーシング１１は非磁性部材からなる。インペラ１は、
非制御式磁気軸受を構成する永久磁石１２を有する非磁
性部材１３と、制御式磁気軸受のロータに相当する軟鉄
部材１４がリベットなどで結合されて作られている。ま
た、この軟鉄部材１４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。永久磁石１２はインペラ１の
円周方向に分割されており、互いに隣接する磁石の磁界
の方向が逆方向となるように着磁されている。インペラ
１の永久磁石１２を有する側に対向するようにして、ケ
ーシング１１外部には軸１５に軸支されたロータ１６が
設けられる。ロータ１６は図示しないモータにより駆動
され、軸１５を中心軸として回転する。ロータ１６に
は、インペラ１の永久磁石１２に対向し、かつ吸引力が
作用するようにインペラ側と同数の永久磁石１７が取付
けられている。
【００１２】一方、インペラ１の軟鉄部材１４を有する
側に対向するようにして、ケーシング１１には、永久磁
石１２，１７の吸引力と釣り合って、インペラ１をケー
シング１１の中心に保持するように作用する電磁石１８
が取付けられる。電磁石１８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１８と軟鉄部材１４
との隙間の間隔が検知され、この検出力はコイル１９に
与えられる電力を制御する制御部（図示せず）にフィー
ドバックされる。これにより、インペラの軸方向の位置
制御が行なわれ、インペラ１はケーシング１１の中心に
保持される。
側に対向するようにして、ケーシング１１には、永久磁
石１２，１７の吸引力と釣り合って、インペラ１をケー
シング１１の中心に保持するように作用する電磁石１８
が取付けられる。電磁石１８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１８と軟鉄部材１４
との隙間の間隔が検知され、この検出力はコイル１９に
与えられる電力を制御する制御部（図示せず）にフィー
ドバックされる。これにより、インペラの軸方向の位置
制御が行なわれ、インペラ１はケーシング１１の中心に
保持される。
【００１３】インペラ１に重力などにより半径方向の力
が作用しても、永久磁石１２および永久磁石１７間の磁
束のせん断力および電磁石１８と軟鉄部材１４との間の
磁束（図３に破線で示す）のせん断力が作用するため、
インペラ１はケーシング１１の中心に保持される。
が作用しても、永久磁石１２および永久磁石１７間の磁
束のせん断力および電磁石１８と軟鉄部材１４との間の
磁束（図３に破線で示す）のせん断力が作用するため、
インペラ１はケーシング１１の中心に保持される。
【００１４】このようにして、磁気的に支持された状態
で、ロータ１６が回転すると、永久磁石１２と永久磁石
１７が磁気カップリングを構成し、インペラ１が回転
し、流体は吸入口２０から吸入され、吐出口へ送られ
る。渦巻室および吐出口は図１で示したように設けられ
ているので、インペラ１に偏荷重が作用することはな
い。
で、ロータ１６が回転すると、永久磁石１２と永久磁石
１７が磁気カップリングを構成し、インペラ１が回転
し、流体は吸入口２０から吸入され、吐出口へ送られ
る。渦巻室および吐出口は図１で示したように設けられ
ているので、インペラ１に偏荷重が作用することはな
い。
【００１５】また、流入口中心部の流れ２６は中心軸方
向の力を有するが、流れが半径方向のみとなるように整
流ガイド２７が設けられているので、インペラには流れ
による軸方向力は作用しない。
向の力を有するが、流れが半径方向のみとなるように整
流ガイド２７が設けられているので、インペラには流れ
による軸方向力は作用しない。
【００１６】インペラ１はケーシング１１の薄壁によっ
て、完全に外部から隔離されているため、ポンプ流入口
からの流体に外部から異物が入ることは皆無であり、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。
て、完全に外部から隔離されているため、ポンプ流入口
からの流体に外部から異物が入ることは皆無であり、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。
【００１７】図４には、特別な場合として、吐出口が円
周の３６０°にわたって開放された渦巻室のないターボ
形ポンプが示されている。図４に示すポンプでは、渦巻
室がないので、流れの対称性は満たされている。このポ
ンプは流体を攪拌する機能を有している。
周の３６０°にわたって開放された渦巻室のないターボ
形ポンプが示されている。図４に示すポンプでは、渦巻
室がないので、流れの対称性は満たされている。このポ
ンプは流体を攪拌する機能を有している。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ｎ個
の渦巻室が流体を送るためのロータ（インペラ）の回転
軸を中心として互いに３６０°／ｎの角度をなすように
配置されているので、ロータに偏荷重が作用することが
なく、ロータは安定して回転することができる。
の渦巻室が流体を送るためのロータ（インペラ）の回転
軸を中心として互いに３６０°／ｎの角度をなすように
配置されているので、ロータに偏荷重が作用することが
なく、ロータは安定して回転することができる。
【図１】 この発明の一実施例のターボ形ポンプの渦巻
室の構造を模式的に示す断面図である。
室の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】 この発明の一実施例としてのターボ形ポンプ
の渦巻室の形状の一例を示す断面図である。
の渦巻室の形状の一例を示す断面図である。
【図３】 この発明の一実施例としてのターボ形ポンプ
の構成を示す断面図である。
の構成を示す断面図である。
【図４】 この発明の他の実施例としてのターボ形ポン
プを示す断面図である。
プを示す断面図である。
【図５】 この発明の背景となるターボ形ポンプにおけ
る渦巻室の構造を模式的に示す断面図である。
る渦巻室の構造を模式的に示す断面図である。
１ インペラ、３，４ 吐出口、５，２０ 吸入口、１
１ ケーシング、１２，１７ 永久磁石、１４ 軟鉄部
材、１６ ロータ、１８ 電磁石、２１，２２，２３，
２４ 渦巻室。
１ ケーシング、１２，１７ 永久磁石、１４ 軟鉄部
材、１６ ロータ、１８ 電磁石、２１，２２，２３，
２４ 渦巻室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭56−90496（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭48−91503（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−75583（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−117672（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04D 13/02 F04D 29/04 F04D 29/22
Claims (1)
- 【請求項１】 液体を送るためのロータと、 前記ロータを内蔵し、かつ液体の流入口および吐出口を
有し、渦巻室を持つ非磁性材料からなるハウジングと、 制御式磁気軸受とを備えたターボ形ポンプであって、 前記制御式磁気軸受は、前記ロータ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ハ
ウジングに取付けられた電磁石とを含み、 前記ロータは、前記ロータの一方の面から前記ハウジン
グを介して、前記ロータに設けられた永久磁石との間の
磁気的作用を利用して前記ロータに回転駆動力を付与す
る磁気力と、前記制御式磁気軸受によって前記ロータの
他方の面に与えられる磁気力とによって、釣り合わせた
状態で前記ハウジングから非接触で支持され、 前記渦巻室は、複数個設けられ、前記渦巻室の個数をｎ
個とすると、各渦巻室は前記ロータの回転軸を中心とし
て互いに３６０°／ｎの角度をなすように配置されたこ
とを特徴とする、ターボ形ポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27271499A JP3357642B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | ターボ形ポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27271499A JP3357642B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | ターボ形ポンプ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27465690A Division JP3025295B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-10-11 | ターボ形ポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000087894A JP2000087894A (ja) | 2000-03-28 |
| JP3357642B2 true JP3357642B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=17517775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27271499A Expired - Fee Related JP3357642B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | ターボ形ポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3357642B2 (ja) |
-
1999
- 1999-09-27 JP JP27271499A patent/JP3357642B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000087894A (ja) | 2000-03-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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