JP6324999B2 - マグネットポンプ - Google Patents

Description

本発明は、マグネットキャン及びインペラを備えたマグネットポンプに関する。

従来から知られているマグネットポンプは、ポンプ室を形成するフロントケーシングと、ポンプ室と連続する円筒状空間を形成するリアケーシングを備える。リアケーシングの円筒状空間には、支持軸に回転可能に支持されたマグネットキャンが配置され、マグネットキャンにはポンプ室内部に収容されるインペラが結合されている。リアケーシングの外側には、マグネットキャンと磁気結合された回転駆動部が配置され、当該回転駆動部の駆動力により、マグネットキャンが回転する構成となっている。マグネットキャンが回転すると、これと結合されたインペラが回転し、フロントケーシング正面に形成された円筒状の吸入口からポンプ室の内部に移送流体が導入されると共に、フロントケーシング側面の吐出口から移送流体が吐出される。

支持軸は、ポンプ室を介してフロントケーシングの吸入口まで延在する。支持軸の先端部は、吸入口と接続された軸支持部により覆われており、吸入口の内壁と軸支持部とは、複数の支持脚により接続されている。

国際公開２００１−０１２９９３号公報

従来のマグネットポンプでは、複数の支持脚が設けられていることにより、吸入口の断面積が小さくなると共に乱流が発生する場合があった。その結果、吸込特性やポンプ効率が低下してしまうという課題があった。

本発明は、上記課題に鑑み、吸込特性及びポンプ効率を向上させたマグネットポンプを提供することを目的とする。

本発明は、内部にポンプ室が形成されると共に、前記ポンプ室に移送流体を吸入する円筒状の吸入口が設けられたフロントケーシングと、前記ポンプ室に続く空間を形成するリアケーシングと、前記空間に配置され、先端部が前記ポンプ室を介して前記吸入口まで延在する支持軸と、前記空間に配置され、前記支持軸に回転可能に支持され、前記支持軸の周方向に沿ってマグネットが設けられたマグネットキャンと、前記マグネットキャンに固定され、前記マグネットキャンと一体で回転するように前記ポンプ室に収容されたインペラと、前記リアケーシングを介して前記マグネットと磁気結合され、前記マグネットに回転駆動力を与える回転駆動手段と、を備え、前記フロントケーシングは、前記支持軸の先端を支持する軸支持体と、前記軸支持体から前記吸入口の内壁に向かって延在し、前記軸支持体を前記吸入口に支持する複数の支持脚と、を含み、前記軸支持体の先端は、前記吸入口の内壁と前記支持脚との接続部分よりも、前記吸入口の入口側に位置することを特徴とするマグネットポンプである。

上記構成において、前記複数の支持脚と前記軸支持体との接続部に両者を滑らかに接続する湾曲部を有し、前記複数の支持脚のそれぞれにおいて、前記軸支持体の周方向の一方の側に位置する前記湾曲部と、他方の側に位置する前記湾曲部とは、曲率が異なる構成とすることができる。

上記構成において、前記軸支持体の周方向の一方の側に位置する前記湾曲部は、曲率が前記吸入口の中心部から周辺部に向かって変化するように形成されている構成とすることができる。

上記構成において、前記複数の支持脚は、前記軸支持体の中心軸を通る平面に対し、所定の角度をもって傾斜している構成とすることができる。

第１の実施形態に係るマグネットポンプの断面模式図である。 第１の実施形態に係るマグネットポンプの吸入口の模式図である。 第２の実施形態に係るマグネットポンプの吸入口の模式図である。 第３の実施形態に係るマグネットポンプの吸入口の模式図である。 マグネットポンプの吸込特性を示すグラフである。 マグネットポンプのポンプ効率を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るマグネットポンプについて説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るマグネットポンプの断面模式図である。マグネットポンプは、フロントケーシング１と、これに接続されたリアケーシング２とを備える。

フロントケーシング１は、内部にポンプ室３が形成されると共に、前面に吸入口４が、側面に吐出口５が、それぞれ設けられている。吸入口４は円筒形状を有し、内部に軸支持体６及び支持脚７が形成されている。リアケーシング２は、内部にポンプ室３に連続する円筒状空間８が形成され、当該円筒状空間８の中心部に支持軸９が配置されている。支持軸９の一端はリアケーシング２の後面側の内壁に固定され、他端はポンプ室３を介して吸入口４まで延在している。支持軸９の他端側の先端部１０は、軸支持体６により覆われている。

支持軸９には、回転体１１が回転可能に支持されている。回転体１１は、マグネットキャン１２と、当該マグネットキャン１２に固定されたインペラ１３とを備える。マグネットキャン１２は、支持軸９の外側に摺動可能に装着された円筒状の回転軸受１４と、当該回転軸受１４の外周に配置されたリング状の従動マグネット１５を含む。マグネットキャン１２は、円筒状空間８に適合するように円筒形状に形成されている。

リアケーシング２の外側における、マグネットキャン１２の従動マグネット１５と対向する位置には、駆動回転体１６におけるリング状の駆動マグネット１７が、従動マグネット１５と磁気結合されて配置されている。駆動回転体１６は、リアケーシング２と駆動体ケーシング１８との間の空間に収容されており、回転軸１９を介して不図示のモーターにより駆動される。

本実施形態のマグネットポンプでは、モーターにより回転軸１９を介して駆動回転体１６を回転させることにより、駆動マグネット１７がリアケーシング２の周囲を回転する。これにより、リアケーシングの内部において、駆動マグネット１７と磁気結合された従動マグネット１５が回転し、回転軸受１４を含むマグネットキャン１２が支持軸９の周囲を回転する。その結果、マグネットキャン１２に固定されたインペラ１３が回転し、吸入口４からポンプ室３の内部に移送流体が導入される。導入された移送流体は、吐出口５を介して外部に吐出される。

図２は、マグネットポンプの吸入口４付近の拡大断面図である。図２（ａ）は比較形態を、図２（ｂ）は第１の実施形態をそれぞれ示す。

図２（ａ）に示すように、比較形態においては、軸支持体６の先端部（符号３０参照）が、吸入口４の内壁と支持脚７との接続部分（符号３１参照）に比べ、吸入口４の入口側と反対側に凹んだ形状となっている。このため、吸入口４に導入される移送流体の整流距離が短くなり、乱流が発生しやすい状態となっている。

これに対し、図２（ｂ）に示すように、第１の実施形態においては、軸支持体６の先端部（符号３０参照）が、吸入口４の内壁と支持脚７との接続部分（符号３１参照）に比べ、吸入口４の入口側に突出して位置する形状となっている。このため、吸入口４に導入される移送流体の整流距離が、比較形態と比べて長くなり、発生した乱流が低減される。

［第２の実施形態］
第２の実施形態は、移送流体がインペラ１３に流入する前に、予め旋回を与える構成を付加した例である。

図３（ａ）は、第２の実施形態に係るマグネットポンプにおける、吸入口付近の平面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、支持脚７と軸支持体６の接続部分には、両者を滑らかに接続する湾曲部４０及び４１が形成されている。そして、３つの支持脚７のそれぞれにおいて、軸支持体６の周方向の一方の側に位置する湾曲部４０と、他方の側に位置する湾曲部４１とは、曲率が異なっている。

更に、第２の実施形態においては、一方の側の湾曲部４０における曲率が、軸支持体６から吸入口４の内壁に向かうに従って、徐々に大きくなるように形成されている。換言すれば、一方の側の湾曲部４０の曲率が、吸入口４の中心部から周辺部に向かって変化するように形成されている。

以上のような湾曲部４０及び４１の形状は、吸入口４からインペラ１３に導入される移送流体に対し、予め所定の旋回を付与するものである。これにより、吸入口４からインペラ１３への移送流体の導入が、第１の実施形態と比較してよりスムーズになる。

図５は、マグネットポンプの吸込特性について、比較形態、第１の実施形態、第２の実施形態の３者で比較を行った結果を示すグラフである。ここで、ＮＰＳＨ（Net Positive Suction Head：有効吸込ヘッド）と称される数値のうち、特にＮＰＳＨｒ（required NPSH：必要吸込ヘッド）と称される値についての比較結果を示す。ＮＰＳＨｒは、移送流体がポンプ室に導入される際に騒音・振動等の問題を生じさせないための吸込力の圧力を示し、その値が小さい程ポンプとしては優れていると評価される。グラフの横軸は移送流体の吐出量［Ｌ／ｍｉｎ］を、縦軸はＮＰＳＨｒの値［ｍ］をそれぞれ示す。

図５に示すように、ＮＰＳＨｒの値は、比較形態が最も大きく、続いて第１の実施形態、第２の実施形態の順に小さくなっている。このように、第１及び第２の実施形態によれば、比較形態に比べ、ポンプの吸込特性が向上していることが分かる。また、第２の実施形態は、第１の実施形態に比べ、ポンプの吸込特性が向上していることが分かる。

図６（ａ）〜（ｃ）は、マグネットポンプのポンプ効率について、比較形態、第１の実施形態、第２の実施形態の３者で比較を行った結果を示すグラフである。グラフの横軸は移送流体の流量［Ｌ／ｍｉｎ］を、図６（ａ）の縦軸は全揚程（Ｈ）［ｍ］を、図６（ｂ）の縦軸は軸動力（ＳＰ）［ｋＷ］を、図６（ｃ）の縦軸はポンプ効率（η）［％］を、それぞれ示す。

図６（ａ）に示すように、流量が比較的大きい領域（グラフの右半分）において、全揚程（Ｈ）については、大きい方から第２の実施形態、第１の実施形態、比較形態の順となっている。反対に、図６（ｂ）に示すように、軸動力（ＳＰ）については、大きい方から比較形態、第１の実施形態、第２の実施形態の順となっている。その結果、図６（ｃ）に示すように、ポンプ効率（η）については、大きい方から第２の実施形態、第１の実施形態、比較形態の順となっている。このように、第１及び第２の実施形態によれば、比較形態に比べ、ポンプ効率の点においても優れていることが分かる。また、第２の実施形態は、第１の実施形態に比べ、ポンプ効率が優れていることも分かる。

第１〜第２の実施形態では、支持脚７が３本の吸入口４を有するマグネットポンプを例に説明を行ったが、支持脚７の数はこれに限定されるものではなく、複数であれば任意の数としてよい。また、第１〜第２の実施形態では、マグネットポンプを例に説明を行ったが、上記実施形態に係る吸入口４の改良は、他のタイプのポンプにおいても採用することが可能である。

［第３の実施形態］
図４（ａ）は吸入口４付近の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図であり、共に第３の実施形態に対応するものである。図４（ａ）に示すように、３本の支持脚７は、吸入口４の中心に位置する軸支持体６から、約吸入口４の内壁に向かって略直線に延在している。また、図４（ｂ）に示すように、各支持脚７は、軸支持体６の中心軸（符号３２参照）を通る平面に対し、所定の角度（θ）をもって傾斜して形成されている。これにより、吸入口４からインペラ１３へ至る移送流体に、予旋回を与えることができる。

以上のように、第３の実施形態に係るマグネットポンプによれば、乱流の発生を抑制すると共に、移送流体の整流を効率良く行うことができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…フロントケーシング、２…リアケーシング、３…ポンプ室、４…吸入口、５…吐出口、６…軸支持体、７…支持脚、８…円筒状空間、９…支持軸、１０…先端部、１１…回転体、１２…マグネットキャン、１３…インペラ、１４…回転軸受、１５…従動マグネット、１６…駆動回転体、１７…駆動マグネット、１８…駆動体ケーシング、１９…回転軸、３０…軸支持体の先端部、３１…支持脚と吸入口内壁の接続部、３２…軸支持体の中心軸、４０・４１…湾曲部

Claims (4)

1. 内部にポンプ室が形成されるとともに、前記ポンプ室に移送流体を吸入する円筒状の吸入口が設けられたフロントケーシングと、
   前記ポンプ室に続く空間を形成するリアケーシングと、
   前記空間に配置され、先端部が前記ポンプ室を介して前記吸入口まで延在する支持軸と、
   前記空間に配置され、前記支持軸に回転可能に支持され、前記支持軸の周方向に沿ってマグネットが設けられたマグネットキャンと、
   前記マグネットキャンに固定され、前記マグネットキャンと一体で回転するように前記ポンプ室に収容されたインペラと、
   前記リアケーシングを介して前記マグネットと磁気結合され、前記マグネットに回転駆動力を与える回転駆動手段と、を備え、
   前記フロントケーシングは、
   前記支持軸の先端を支持する軸支持体と、
   前記軸支持体から前記吸入口の内壁に向かって延在し、前記軸支持体を前記吸入口に支持する複数の支持脚と、を含み、
   前記軸支持体の先端は、前記吸入口の内壁と前記支持脚との接続部分よりも、前記吸入口の入口側に位置し、
   前記複数の支持脚の形状が、前記吸入口の内壁から前記軸支持体の先端部へ、前記吸入口の入口側に向かって延在する凸状であることを特徴とするマグネットポンプ。
2. 内部にポンプ室が形成されるとともに、前記ポンプ室に移送流体を吸入する円筒状の吸入口が設けられたフロントケーシングと、
   前記ポンプ室に続く空間を形成するリアケーシングと、
   前記空間に配置され、先端部が前記ポンプ室を介して前記吸入口まで延在する支持軸と、
   前記空間に配置され、前記支持軸に回転可能に支持され、前記支持軸の周方向に沿ってマグネットが設けられたマグネットキャンと、
   前記マグネットキャンに固定され、前記マグネットキャンと一体で回転するように前記ポンプ室に収容されたインペラと、
   前記リアケーシングを介して前記マグネットと磁気結合され、前記マグネットに回転駆動力を与える回転駆動手段と、を備え、
   前記フロントケーシングは、
   前記支持軸の先端を支持する軸支持体と、
   前記軸支持体から前記吸入口の内壁に向かって延在し、前記軸支持体を前記吸入口に支持する複数の支持脚と、を含み、
   前記軸支持体の先端は、前記吸入口の内壁と前記支持脚との接続部分よりも、前記吸入口の入口側に位置し、
   前記複数の支持脚と前記軸支持体との接続部に両者を滑らかに接続する湾曲部を有し、前記複数の支持脚のそれぞれにおいて、前記軸支持体の周方向の一方の側に位置する前記湾曲部と、他方の側に位置する前記湾曲部とは、曲率が異なることを特徴とするマグネットポンプ。
3. 前記軸支持体の周方向の一方の側に位置する前記湾曲部は、曲率が前記吸入口の中心部から周辺部に向かって変化するように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のマグネットポンプ。
4. 内部にポンプ室が形成されるとともに、前記ポンプ室に移送流体を吸入する円筒状の吸入口が設けられたフロントケーシングと、
   前記ポンプ室に続く空間を形成するリアケーシングと、
   前記空間に配置され、先端部が前記ポンプ室を介して前記吸入口まで延在する支持軸と、
   前記空間に配置され、前記支持軸に回転可能に支持され、前記支持軸の周方向に沿ってマグネットが設けられたマグネットキャンと、
   前記マグネットキャンに固定され、前記マグネットキャンと一体で回転するように前記ポンプ室に収容されたインペラと、
   前記リアケーシングを介して前記マグネットと磁気結合され、前記マグネットに回転駆動力を与える回転駆動手段と、を備え、
   前記フロントケーシングは、
   前記支持軸の先端を支持する軸支持体と、
   前記軸支持体から前記吸入口の内壁に向かって延在し、前記軸支持体を前記吸入口に支持する複数の支持脚と、を含み、
   前記軸支持体の先端は、前記吸入口の内壁と前記支持脚との接続部分よりも、前記吸入口の入口側に位置し、
   前記複数の支持脚は、前記軸支持体の中心軸を通る平面に対し、所定の角度をもって傾斜していることを特徴とするマグネットポンプ。

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