JPH0388996A - マグネツトポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁石を埋め込んだ羽根車を外部からの磁力に
よって回転駆動するようにした、所謂マグネットポンプ
に関し、特に羽根車の中に埋設された磁石が羽根車の回
転軸芯方向に離隔した位置にある永久磁石あるいはステ
ータからの磁力によって回転駆動されるアキシャルギャ
ップ型の磁力伝達機構を採用しているマグネットポンプ
に関し、接液部分の構造が簡単であるため各種薬液の移
送や循環に好適なものである。

〔従来の技術〕

上記したマグネットポンプの代表的な例を第６図及び第
７図に示す。第６図に示したマグネットポンプは、永久
磁石同士のマグネットカップリングの原理を利用してポ
ンプの羽根車を回転駆動するようにしたものであって、
ポンプのケーシング１は、吸込カバー１ａと背面カバー
１ｂとを組み合わせて成り、羽根車２を収容するポンプ
室ＩＣ１移送する流体を吸い込む吸込口１ｄ及び羽根車
２によって昇圧された流体を吐出する吐出口１ｅとが備
えられ、背面カバー１ｂの非接液部には、図示しないモ
ーター等の駆動源によって回転駆動される主軸３に固′
定されたマグネットヨーク３ａと該マグネットヨーク３
ａの背面カバー１ｂに対向する面に環状に固着された永
久磁石３ｂとが備えられ、ポンプ室１ｃの内部に回転自
在に収容された羽根車２の内部には、同様に環状のマグ
ネットヨーク２ｂに環状の永久磁石２Ｃが固着されて埋
設され、主軸３の回転によって羽根車２が回転駆動され
て流体が移送される。前記環状の永久磁石２ｃと永久磁
石３ｂとはそれぞれリング状に成型された１つの永久磁
石であってもよく、また、複数個の永久磁石を環状に配
列してもよい。何れの場合であっても永久磁石２ｃ、３
ｂが互いに対向する面においてはＮ極とＳ極とが交互に
環状に配列されるように着磁されている。羽根車２が静
止している状態において羽根車２に作用する力は、主と
して永久磁石２ｃ、３ｂの磁気吸引力Ｆ１であるため、
羽根車２は背面カバー１ｂの側に押しつけられ、この状
態からポンプは起動することになるので、背面カバー１
ｂの側には固定側の軸受１ｆを設け、そして、羽根車２
の背面には回転側の軸受１ｇを設けてスラスト荷重とラ
ジアル荷重とを支えている。

この羽根車２の回転を支える軸受に関し、本明細書では
必要に応じて、回転側の周動部材（軸受Ｉｇ）、固定側
の周動部材（軸受Ｉｆ）を各々軸受と称し、また、これ
らを１組で軸受と称するものとする。

なお、第６図において、羽根車２に作用する磁気吸引力
Ｆｌの矢印は力の作用する位置を厳密に示したものでは
なく、単に、磁気吸引力の回転軸芯方向の分力を示した
ものである。

羽根車２が回転すると、流体は昇圧され、その流体圧は
羽根車２を吸込側へ押しつけるスラスト力Ｆ２として作
用する。従って、吸込カバー１ａには固定側の軸受１ｈ
が設けられ、また羽根車２の前記軸受１ｈに対向する部
分には回転側の軸受２Ｊが設けられている。永久磁石２
ｃ、３ｂの磁気吸引力Ｆ１の大きさは羽根車２にかかる
流体の力によって変化し、また、スラスト力Ｆ２の大き
さも流体圧によって変化する。いま、ポンプの羽根車の
回転数を一定速度で回転した場合について第６ａ図の圧
力−流量性能曲線を参照して説明すると、縦軸Ｈはポン
プの吐出圧力を示し、横軸Ｑはポンプの流量を示すもの
であり、通常第６図のような遠心式ポンプは吐出側のバ
ルブを締切状態にしてポンプを始動するのでポンプの運
転点はＡ点にあり、吐出側のバルブの開度を徐々に開く
とポンプの運転点は実線ａに沿って右方向に移動し点Ｂ
に到達する。この点Ａ−Ｈの間において、ポンプの羽根
車２は磁気吸引力Ｆ１よりも大きなスラスト力Ｆ２を受
けて吸込カバー１ａ側に押しつけられて回転しているが
、点Ｂでは磁気吸引力Ｆ１とスラスト力Ｆ２とが等しく
なり、さらに、バルブの開度を大きくして流量を大きく
すると、磁気吸引力Ｆｌがスラスト力Ｆ２よりも大きく
なり、羽根車２は背面カバー１ｂ側に押しつけられて回
転する（点Ｃ）。点Ｃでは羽根車２が吸込カバー１ａか
ら離れた位置で回転することになるので、高圧部と低圧
部との軸受隙間が大きくなり、昇圧された流体が吸込部
分へ循環する量が多くなるので、ポンプの吐出圧力は点
Ｂよりも低下する。更にバルブの開度を大きくするとポ
ンプの運転点は実線に沿って点りに到達する。次に、点
りから徐々にバルブの開度を閉じていくと、ポンプの運
転点は磁気吸引力Ｆｌがスラスト力Ｆ２よりも大きいの
で点Ｃを経過して点Ｅに達する。点Ｅでは磁気吸引力Ｆ
ｌとスラスト力Ｆ２とが等しくなり、さらにバルブの開
度が小さくなると羽根車２がスラスト力Ｆ２によって吸
込カバー１ａ側に押しつけられて回転するようになり、
運転点はＦ点に達する。このように、第６図のマグネッ
トポンプでは、ポンプの圧力−流量性能曲線がヒステリ
シス曲線を描くこととなり、これに伴い前述のように羽
根車２は運転状態に応じて吸込カバー１ａと背面カバー
１ｂとの何れかの側に片寄って回転する。

第７図に示した従来例のマグネットポンプは、羽根車に
埋設された磁石をステータで発生した電磁力によって直
接回転駆動するようにしたマグネットポンプであり、ケ
ーシング１と羽根車２の基本的な構成は第６図に示した
従来例と同じであって、羽根車２を回転駆動するための
手段である駆動磁力機構がステータ５である点で異なっ
ている。即ちち、羽根車に埋設された磁石を駆動するた
めのステータ５は、環状に配列された鉄心５ｂにコイル
５ａを巻回して羽根車２の磁石に対向した位置の背面カ
バー１ｂの非接液部に設けられ、これらのコイル５ａに
図示しない電源制御回路から適宜通電することによって
、所謂直流ブラシレスモーターの作動原理によって羽根
車２を回転駆動するものである。この第７図のマグネッ
トポンプも第６ａ図に示した第６図のポンプと同様の性
能曲線の挙動を示すものであり、ポンプの運転状況に応
じて羽根車２は吸込カバー１ａ側か背面カバーｉｂ側か
何れかの側に片寄って回転することとなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した従来のマグネットポンプにおいては、ポンプを
運転したときにその運転の状況に応じて羽根車２が羽根
車の回転軸芯２０方向に移動することとなる。即ち、羽
根車２に作用する回転軸芯２０方向の力に関して、羽根
車２に埋設された永久磁石２ｃとこれを回転駆動するた
めの駆動側の永久磁石３ｂ又はステータ５との間に作用
する磁気吸引力Ｆｌと羽根車に作用する流体による水力
学的スラストＦ２との合成力の方向が吸込カバー１ａの
側に向かう運転領域（第６ａ図の性能曲線ではＡ−４−
Ｂ、Ｆ−Ａ）と、これとは反対に背面カバーｌｂの側に
向かう運転領域（同図の性能曲線ではＣ＋Ｄ、Ｄ→Ｅ）
と、さらに両者間の過渡的な領域である不安定領域（同
図の性能曲線ではＢ→Ｃ１Ｅ−Ｆ）とがあり、羽根車の
位置はポンプの運転状態によって様々に移動することと
なる。この羽根車２の軸方向の移動が生じる時には軸受
に衝撃荷重がかかり、この時、羽根車はそれなりの回転
速度をもって偏心して回転するので、軸受の摺動面では
片当たり現象が生じて軸受を破損する問題があった。

上記の現象は移送する流体中に気泡が含まれている場合
に特に問題視されるものであって、このように気泡を含
む流体を羽根車２の遠心作用によって昇圧するときには
、その吐出圧力は激しく変化し、これに伴い流体圧によ
るスラスト力Ｆ２も変化し、結果として、羽根車２は回
転軸芯方向に振動することとなり、単に、ポンプの吐出
圧力が変動してポンプが異音を発生して振動するばかり
でなく、軸受が瞬時に破損することもある。また、上記
の従来例においては何れも羽根車の吸込カバー１ａ側の
位置と背面カバー１ｂ側の位置とにそれぞれ軸受が備え
られ、これらが全て互いに平行若しくは直角となるよう
に組み立てられていなければならず、各々の部品の加工
上に問題があり、またそれらの組立上にも問題があった
。

更にまた、軸受が損傷しやすいということは、極めて純
度の高い流体を汚染することなく移送する場合に、軸受
の破片を流体中に混入することとなり、例えば軸受の表
面に耐食性をもたせた特殊な表面処理を施しているよう
な場合には、その表面処理層を剥離することにもなり、
仮にポンプの機能が維持されていたとしても大きな問題
となっていた。

本発明は、ポンプの羽根車に作用する各種回転軸芯方向
の力を一方向になるようにして、羽根車の不安定な動き
をなくするようにしたマグネットポンプを提供すること
を目的とし、更に、純度の高い流体を汚染することなく
移送するのに適したマグネットポンプを提供することを
目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明は、永久磁石を埋
設した羽根車を該羽根車の外部からの磁力によって回転
駆動するようにしたマグネットポンプにおいて、吸込口
と吐出口と及び羽根車が収容されるポンプ室とを有する
ポンプのケーシングと、該ケーシングの該ポンプ室に回
転可能に収容され、且つ、永久磁石を埋設してなる羽根
車と、一方が該ケーシングに固定され、他方が該羽根車
に固定された軸受と、該羽根車内の該永久磁石に磁力を
作用させて該羽根車を回転駆動させる手段であって、該
羽根車の回転軸芯方向に関して該羽根車と対向した位置
の該ケーシングの非接液部に設けられた駆動磁力機構と
を備え、該吸込口と該ポンプ室とを連通ずる流体の流入
路が該駆動磁力機構の中央部を貫通して形成されている
ことを特徴としている。

本発明の第２番目の発明は、特に永久磁石カップリング
の原理を利用して羽根車を回転する形式のマグネットポ
ンプに適した構成であって、永久磁石を埋設した羽根車
を該羽根車の外部からの磁力によって回転駆動するよう
にしたマグネットポンプにおいて、吸込口と吐出口と及
び羽根車が収容されるポンプ室とを有するポンプのケー
シングと、該ケーシングの該ポンプ室に回転可能に収容
され、且つ、永久磁石を埋設してなる羽根車と、一方が
該ケーシングに固定され、他方が該羽根車に固定された
軸受と、該羽根車内の該永久磁石に磁力を作用させて該
羽根車を回転駆動させる手段であって、該羽根車の回転
軸芯方向に関して該羽根車と対向した位置の該ケーシン
グの非接液部分に回転自在に設けられた永久磁石を有す
る駆動磁力機構とを備え、該吸込口と該ポンプ室とを連
通ずる流体の流入路が該駆動磁力機構の中央部を貫通し
て形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明の第３番目の発明は、羽根車を電磁力の作
用によって回転するようにしたマグネットポンプに適し
た構成であって、永久磁石を埋設した羽根車を該羽根車
の外部からの磁力によって回転駆動するようにしたマグ
ネットポンプにおいて、吸込口と吐出口と及び羽根車が
収容されるポンプ室とを有するポンプのケーシングと、
該ケーシングの該ポンプ室に回転可能に収容され、且つ
、永久磁石を埋設してなる羽根車と、一方が該ケーシン
グに固定され、他方が該羽根車に固定された軸受と、該
羽根車内の該永久磁石に磁力を作用させて該羽根車を回
転駆動させる手段であって、該羽根車の回転軸芯方向に
関して該羽根車と対向した位置の該ケーシングの非接液
部分に固定されたステータによる駆動磁力機構とを備え
、該吸込口と該ポンプ室とを連通ずる流体の流入路が該
駆動磁力機構の中央部を貫通して形成されていることを
特徴としている。

更に本発明の第４番目の発明は、第２番目の発明と同じ
く永久磁石カップリングの原理を利用して羽根車を回転
する形式のマグネットポンプに適した構成であって、永
久磁石を埋設した羽根車を該羽根車の外部からの磁力に
よって回転駆動するようにしたマグネットポンプにおい
て、吸込口と吐出口と及び羽根車が収容されるポンプ室
とを有するポンプのケーシングと、該ケーシングの該ポ
ンプ室に回転可能に収容され、且つ、永久磁石を埋設し
てなる羽根車と、一方が該ケーシングに固定され、他方
が該羽根車に固定された軸受と、該羽根車内の該永久磁
石に磁力を作用させて該羽根車を回転駆動させる手段で
あって、該羽根車の回転軸芯方向に関して該羽根車と対
向した位置の該ケーシングの非接液部分に回転自在に設
けられた永久磁石による駆動磁力機構と、該駆動磁力機
構に回転を伝えるための手段であって、該駆動磁石機構
の反羽根車側の非接液部分に固定されたステータとを備
え、該吸込口と該ポンプ室とを連通ずる流体の、流入路
が該駆動磁力機構の中央部と該ステータの中央部とを各
々貫通して形成されていることを特徴としている。

前記羽根車に埋設された永久磁石は、無機質の容器に収
容されており、前記流入路は、前記ケーシング側に固定
された軸受の中央部を貫通している。

また、前記軸受はセラミックで構成され、かつその一方
の摺動面に動圧発生用の溝が形式され、該セラミックス
は、炭化硅素焼結体を母材とし、母材表面に熱ＣＶＤに
よって炭化硅素の薄膜をコーティングして構成される。

〔作　用〕

本発明は上記のように構成されているので、永久磁石を
埋設した羽根車を回転駆動する磁力は羽根車の外部にあ
る駆動磁力機構からもたらされるものであり、この駆動
磁力機構はポンプのケーシングの吸込口側に位置するの
で、羽根車と駆動磁力機構との間に作用する磁気的な力
の羽根車の回転軸芯方向の分力は、常に羽根車を駆動磁
力機構の方向に押しつける力となり、更に羽根車の回転
によって昇圧された流体が羽根車に作用する回転軸芯方
向の力も羽根車を吸込口側、即ち、駆動磁力機構の方向
に押しつける力となるので、ポンプの運転状態がどのよ
うな場合であっても羽根車に作用する回転軸芯方向の力
は一定方向、即ち、羽根車を駆動磁力機構の方向に押し
つける力となり、不安定領域がない。

また、移送する流体に気泡が含まれていてポンプの吐出
圧力が変動する場合であっても、羽根車２に作用する磁
気吸引力とスラスト力との方向は何れも羽根車を駆動磁
力機構の側に押しつける方向に作用しているため、羽根
が回転軸芯方向に大きく変位することがない。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面と共に説明する。

第１図は、本発明の第１番目の発明の実施例の縦断面図
であると共に、第３番目の発明の実施例でもある。

図において、ポンプのケーシングｌは、流体の吸込口１
ｄを有する吸込カバー１ａと、昇圧された流体の吐出口
１ｅを有する背面カバー１ｂとからなり、吸込カバー１
ａと背面カバー１ｂとによって羽根車２を収容するポン
プ室１ｃが形成され、羽根車２と吸込カバー１ａには回
転側の軸受Ｉｇと固定側の軸受Ｉｆがそれぞれ固定され
、ポンプ室１ｃと吸込口１ｄとは流入路１ｋによって連
通されている。ケーシングｌを構成するこれらの部品の
材質はポンプの用途に応じて移送する流体に対して耐食
性を有するものでなければならないが、少なくとも高磁
束密度の磁界に置かれる吸込カバー１ａは非磁性材料で
あることが望ましい。

ポンプ室１ｃに回転可能に収容された羽根車２は、環状
に成型されたマグネットヨーク２ｂの吸込カバー１ａの
側の面に環状の永久磁石２ｃを接着して埋設したもので
あって、通常は、ナイロン、フッソ樹脂のような非磁性
材料を用い、溶着や溶接などの公知の手段によって密封
し、金属部分への流体の侵入を防止している。更に羽根
車２には所定のポンプ性能が発揮されるべく翼２ｇが備
えられ、図においては、ポンプ効率を高めるために主板
２ｈが取付けられてクローズ羽根となっている。吸込カ
バー１ａの内面、即ちポンプ室１ｃに面する部分には、
凹面を羽根車２の側に向けた固定側の軸受Ｉｆが捩込ま
れ、これと羽根車２の回転軸芯２０方向に関して対向し
ている羽根車２の部分には、該固定側の軸受Ｉｆの凹面
に対応する凸面を該凹面に向けた回転側の軸受１ｇが捩
込まれ、軸受１ｆと軸受１ｇとの摺擦によって回転軸芯
２０方向のスラスト荷重と回転軸芯と直角方向のラジア
ル荷重とを支えている。

さらに羽根車２の内部に埋設された永久磁石２Ｃに磁力
を作用させて羽根車を回転駆動する手段である駆動磁力
機構としての役割をになうステータ５が、吸込カバー１
ａの非接液部に配置され、図示しない電源供給部からの
通電によって磁力を発生し羽根車２を回転駆動するよう
にしてあり、その中心部の羽根車２の回転軸芯２０方向
に沿って、吸込口１ｄとポンプ室ＩＣとを連通ずる流体
の流入路１ｋが形成されている。従って、ポンプに流入
する流体は駆動磁力機構の中心部分を羽根車２の回転軸
芯２０方向に貫通し、ポンプ室ＩＣ内で回転している羽
根車２の作用によって昇圧されてポンプ室１ｃを通り、
吐出口１ｅからポンプの外部へ導かれる。

第１ａ図及び第１ｂ図は、第１図の実施例のマグネット
ポンプの動力の伝達についての概要を示す模式図であり
、第１ａ図は縦断面図、第１ｂ図は第１ａ図の右側から
見た側面図であって、マグネットヨーク２ｂを省略して
いる。

図において、強磁性体からなるリング状の鉄心５ｂには
永久磁石２Ｃに面する側に６個の突起５ｌ−３６が放射
状に形成され、各々の突起８１〜Ｓ６にはそれぞれコイ
ルｋｌ−に６が巻回されている。この実施例においては
、永久磁石２Ｃは扇状の永久磁石Ｍｌ−Ｍ８を８個用い
て環状に配列したものであり、この場合、各々の永久磁
石Ｍ１−Ｍ８は予め着磁されてステータ５に対向する面
においてＳ極とＮ極とが交互となるように配列されてい
る。なお、永久磁石２Ｃは扇状の磁石Ｍｌ−Ｍ８のよう
に分割されて一つの環状の磁石を形成しているが、必要
に応じて一つの永久磁石を環状に成型してＳ極とＮ極と
を交互に配列するようにして着磁して用いることも出来
、このことは、後述の永久磁石１２．２２．３２につい
ても同様である。

また、ステータ５は硅素鋼板を積層したり、鉄の粉末を
焼結して突起部８１〜Ｓ６を含めて一体に成型して成る
ものであり、通常、突起部８１〜＄６の数は、羽根車２
の起動を確実にし、回転を滑らかにするため永久磁石２
Ｃの極数（実施例では８極）とは異なる極数が選定され
、実施例では６個となっている。

永久磁石２ｃの回転は、図示しないホール素子の様な磁
極検知手段からの信号に基づいてコイルｋｌ−に６への
直流電流の通電を各々適宜側り替えることによって成さ
れる。

上記のようにして、第１図のマグネットポンプは、ステ
ータ５への電気の供給によって羽根車２が回転して流体
を昇圧し、移送する。この時、羽根車２の回転速度が定
格の回転速度であるとすると、羽根車２に作用する流体
の圧力は、第１図において羽根車２を左側の方に押しつ
けるスラスト力が生じる。他方、ステータ５が羽根車２
に作用する力の羽根車の回転軸芯２０方向の分力は、常
に同様に羽根車２を左側の方に押しつける力となるので
、羽根車２はそのような運転点においてもその位置を変
えることなく安定した位置で運転を継続することが出来
る。

なお、羽根車２には前記のステータ５による磁力とポン
プによって昇圧された流体の力以外にも重力や軸受１ｆ
、１ｇ間の流体圧が作用しているが、重力については、
第１図のマグネットポンプが縦置きに設置されるか横置
きに設置されるかによって重力の作用方向が異なるもの
の実用上影響しないので説明から省き、更に、軸受にお
ける流体圧については、軸受が正常に機能し、摺動面に
流体膜が形成されているのであれば、軸受に加わる荷重
に等しい反力が生じているので、ここではその大きさに
ついて格別の説明をしない。

第２図は、第２番目の発明に対応する実施例であると共
に後述の第４番目の発明の実施例でもあり、前記の実施
例とは駆動磁力機構の構成が異なっている。即ち、第２
番目の発明においては、永久磁石を埋設した羽根車２を
外部からの磁力によって回転駆動する手段としての駆動
磁石機構に永久磁石を利用したものであって、ケーシン
グの非接液部に、永久磁石を回転自在に設け、この磁石
リングの磁力を直接羽根車２の内部に埋設された永久磁
石に作用させて羽根車２を回転駆動する様に成したもの
である。従って、第１図と共通する部分についての詳細
な説明を省略してその概要を説明する。

図において、吸込口１ｄ、吐出口１ｅ、及びポンプ室１
ｃを有するケーシング１は、吸込カバー１ａと背面カバ
ー１ｂとからなり、ポンプ室１ｃの内部には羽根車２が
収容されている。ケーシングｌの外側は、各々背面ケー
シングカバー１１ｂ、吸込ケーシングカバー１１ａ、及
び、該吸込ケーシングカバー１１ａに固定された補強板
１１ｃによって補強されている。ケーシングｌの非接液
部に位置する前記吸込ケーシングカバー１１ａの内周に
はボールベアリングＩＯが固定され、その内輪には環状
の永久磁石１２が固定されている。従って、羽根車２を
回転駆動するための駆動磁力機構である環状の永久磁石
１２は、内部に流体の影響が少ないケーシング１の非接
液部に回転可・能に設けられることとなる。

上記の永久磁石１２は、基本的には羽根車２の内部に埋
設された永久磁石２ｃと磁力によって互いに引き合うも
のであるが、駆動磁力機構側の該永久磁石１２も、羽根
車２側の永久磁石と同様に第２ａ図に示すように、磁極
が交互に配列されているために、駆動磁力機構側の該永
久磁石１２が回転すると羽根車２もこれと同期して回転
する。更に、この駆動磁力機構側の永久磁石１２は、羽
根車２を直接回転駆動するための駆動磁力機構であるば
かりでなく、それ自体が回転するための磁力の作用をス
テータ５から受けるものである。従って、永久磁石１２
の着磁状態は、第２ａ図及び第２ｂ図に示すように、環
状の永久磁石１２の羽根車２に対向する面と反対の側の
面とでは互いに反対の磁極が着磁されている。このよう
にして該永久磁石１２は羽根車２に対しては駆動源とし
ての機能を持ち、ステータ５に対しては従動体としての
機能を併せ持つ。該永久磁石１２は図においては一体の
リング状の永久磁石となっているが、複数個の永久磁石
を分割して環状に配列し、Ｎ極とＳ極とを交互に配列す
るようにしてもよい。

なお、この第２図の実施例にあっては、ポンプ室１ｃと
吸込口１ｄとを連通ずる流入路１ｋが羽根車２の回転軸
芯２０に沿って駆動磁力機構である永久磁石１２とステ
ータ５の各々中央部を貫通しているが、第２番目の発明
にあっては、駆動磁力機構を回転するための手段として
例えば歯車を介してタービンやモーターによって永久磁
石１２を回転するようにしてもよく、これらのタービン
やモーターは必ずしも前記駆動磁力機構と同一軸芯上に
配置されている必要はない。

この実施例においては、羽根車２に作用する磁気吸引力
Ｆｌと流体によるスラスト力Ｆ２とは何れも羽根車２を
駆動磁力機構の側に押しつける力となり、その荷重は羽
根車２に固定された回転側の軸受１ｇと、これと対向し
て吸込カバー１ａに固定された固定側の軸受Ｉｆとの間
の周動面において支えられ、第１図の実施例と同様に、
羽根車２は安定した位置で回転することとなる。なお、
図において、７はステータ５を収容するモーターカバー
、７ｂは図示しない電源供給部から電気を供給するため
のコネクター、７ｃはステータ５部分に冷却空気を供給
するための空気供給口である。

第３図は、第４番目の発明に対応する実施例であり、前
記第１図の実施例とは駆動磁力機構の構成が異なってい
る。従って、これらの相違点を中心に説明する。

図において、吸込口１ｄ、吐出口１ｅ、及びポンプ室１
ｃを有するケーシングｌは、吸込カバーｌａと背面カバ
ーｌｂとからなり、ポンプ室１ｃの内部には羽根車２が
回転可能に収容されている。

ケーシング１の外側は各々背面ケーシングカバー１１ｂ
、吸込ケーシングカバー１１ａ、及び該吸込ケーシング
カバー１１ａに固・定された補強板１１ｃによって補強
されている。ケーシング１の非接液部に位置する前記吸
込ケーシングカバー１１ａの内周にはボールベアリング
ｌＯが固定され、その内輪には駆動磁石機構の永久磁石
２２を取付けたマグネットヨーク２３が固定され、更に
、その反羽根車２側にはステータ５の磁力を受ける従動
側の永久磁石３２を取付けたマグネットヨーク３４がネ
ジ３５によって固定され、駆動磁力機構側の永久磁石２
２と従動側の永久磁石３２とが一体となって回転するよ
うになっている。

上記従動側の永久磁石３２を回転するためのステータ５
は、ケーシングｌの非接液部に当たる、前記吸込ケーシ
ングカバー１１ａと一体に接続されたモーターカバー７
の内部に固定されて収容され、その鉄心５ｂの突起部Ｓ
は従動側の永久磁石３２に対向配置されている。図示し
ない電源供給部からの電気をコネクター７ｂを介してコ
イル５ａへ供給すると鉄心５ｂの突起部Ｓに磁界が生じ
、この突起部Ｓの、回転軸芯２０方向に離隔して対向し
ている従動側の永久磁石３２は、この磁界によって回転
し、更に、従動側のマグネットヨーク３４と一体となっ
て回転可能に支持された駆動磁力機構側のマグネットヨ
ーク２３は、従動側のマグネットヨーク３４と共に回転
し、このように駆動磁力機構の永久磁石２２が回転し、
羽根車２を回転させる駆動磁力が生起される。なお、こ
の第３図の実施例において、羽根車２に埋設された永久
磁石２Ｃと駆動磁力機構の永久磁石２２とはそれぞれ同
一の数の磁極が着磁され、また、従動側の永久磁石３２
についてはステータ５との関係で最適な動力伝達がなさ
れるような極数だけ磁極が交互に着磁されるのが望まし
い。

ごのようにして第３図の実施例では、羽根車２の内部に
埋設された永久磁石２ｃを直接回転駆動する駆動磁力機
構に永久磁石２２が用いられていると共に、この駆動磁
力機構を回転するための手段としてステータ５が用いら
れており、各々の中央部、即ち、羽根車２の回転軸芯に
沿って吸込口１ｄとポンプ室１ｃとを連通ずる流入路１
ｋが形成されている。

この場合にも、羽根車２に作用する流体のスラスト力Ｆ
２と羽根車２の作用する磁気吸引力の回転軸芯方向の分
力Ｆｌとは、何れも羽根車２の駆動磁力機構の側に押し
つける方向に作用するものであり、その荷重は羽根車２
に固定された回転側の軸受１ｇと、これと対向して吸込
カバー１ａに固定された固定側の軸受Ｉｆとの間の摺動
面において支えられ、第１図及び第２図に示した本発明
の実施例と同じく、羽根車２は安定した位置において回
転を行なう。

また、本発明においては、羽根車２と駆動磁力機構との
間の動力の伝達が前記第２番目の実施例（第２図）と同
じく永久磁石カップリングの原理を用いているため、動
力（磁力）の伝達過程における動力の損失は、吸込カバ
ー１ａ、補強板１１ｃの材質を適切に選定するかぎり全
く無視することができ、しかも、駆動磁力機構を回転す
るための手段として機能するステータ５と駆動磁力機構
とは、何れも非接液部にある。そして、ステータ５での
電気から回転トルクへのエネルギー変換はかなりの損失
を伴う過程であり、一般には、磁気ギャップが大きな因
子となっている。ところが、第３図の実施例から明らか
なように、ステータ５での回転トルクを発生する構成が
非接液部にあるため、磁気ギャップを小さくすることが
でき、これがため、効率の良いマグネットポンプが構築
できる。

なお、図において、７はステータ５を収容するモーター
カバー、７ｂは図示しない電源供給部から電気を供給す
るためのコネクター、７ｃはステータ５部分に冷却空気
を供給するための空気供給口、７ｄは冷却空気の排気口
である。

第４図、第５図は、本願発明のマグネットポンプにおい
て好ましい実施態様について要素別に説明するためのも
ので、第４図は軸受についてまとめたものであり、第５
図は羽根車についてのものである。

第４図（ａ）　（ｂ）　（Ｃ）は、本発明のマグネット
ポンプに適した異った実施例を示す軸受の概要を示す平
面図（イ）と断面図（ロ）である。本発明のマグネット
ポンプにおいては、その軸受としてポンプ室１ｃ内部の
流体を潤滑液とする白液潤滑方式の動圧軸受が望ましく
、特に、負荷容量が大きいことから一方の周動面に１０
ミクロン程度の溝を形成したスパイラルグループ軸受が
もっとも好ましい。そして、軸受の材料としては容易に
変形しない脆性材料であるセラミックが好適であり、通
常の場合には炭化硅素焼結体、窒化硅素焼結体、酸化ア
ルミニウム焼結体のようなセラミック焼結体でよいが、
作用の強い薬品を取り扱う場合には、セラミック焼結体
の全表面に高純度のセラミックの薄膜を形成したものが
よい。中でも、炭化硅素焼結体の表面に熱ＣＶＤによ１
て１００−２００ミクロンの炭化硅素を成膜し、そのＣ
ＶＤ層の表面にスパイラル溝を形成してなるスパイラル
グループ軸受は耐食性に優れるばかりでなく、耐摩耗性
にも優れ、しかも、母材の炭化硅素焼結体と熱ＣＶＤに
よってその表面に形成される炭化硅素薄膜との物理的性
質が類似しているために相互の付着強度が大きく、熱変
化や衝撃にも強いので信頼性が高い軸受となる。以下に
述べる軸受も上記の材料を適用できるものであって、基
本的には全て自己潤滑方式の動圧軸受であり、中でもス
パイラルグループ軸受と称されるものである。

同図（ａ）は、上記の実施例に示した球面型の動圧軸受
であって、その回転側軸受の゛みを示したものであり、
周動面５０は球面形状をしており、その球面状の面５０
にはスパイラル状の溝５１が形成されている。他方、図
示しない固定側の軸受の表面は前記球面５０とは反対に
凹面の球面となっている。矢印５２は軸受Ｂの回転方向
を示し、この方向に軸受すが回転することによって摺動
面５０には負荷に応じて、ちょうど釣り合いがとれるよ
うな剛性を有する流体膜が形成される。摺動面５０が球
面状をしているためにスラスト力とラジアル力の両方の
荷重を支えることが出来る。

同図（ｂ）は、円錐状のスパイラルグループ軸受であり
、その回転側軸受を示したものであって、この場合、図
示しない固定側の軸受峙の摺動面は回転側の摺動面５５
とはちょうど反対の形状をした凹面となっている。この
回転側軸受が矢印５２の方向へ回転することによってス
ラスト力とラジアル力の両方の荷重を支えることが可能
であり、特に、この軸受けの場合には、羽根車２の位置
がより確実に特定される。

同図（Ｃ）は、従来例において例示したタイル型のスパ
イラルグループ軸受の具体例であり、その回転側軸受を
示したものであって、スラスト力を支える平板のスパイ
ラルグループ軸受部５６とラジアル力を支える円筒のス
パイラルグループ軸受部５７とからなり、やはり同様に
、図示しない固定側の軸受けの摺動面においては回転側
の摺動面５６．５７と一致する摺動面を備えることが必
要である。

なお、スパイラルグループ軸受においては、溝を形成す
る摺動面は回転側であっても、固定側であってもよく、
さらに、上記に例示した同図（ａ）　（ｂ）（Ｃ）の回
転側の軸受が固定側に取付られてもよい。

第５図は、羽根車２の要部断面図であり、鉄製のマグネ
ットヨーク２ｂとこれに固定された永久磁石２Ｃとは何
れも腐食され易い材料である。そのため、単に、有機高
分子材料（ナイロン、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ等）で密封する
ばかりでなく、気密性の高い無機材料でも覆い、金属材
料の耐食性を高めたものであって、ＰＦＡのような耐食
性に優れた樹脂によって上流カバー６０ｂ、下流カバー
６０Ｃを作り、さらに上部カバー６０ｂと下部カバー６
００にマグネットヨーク２ｂ、永久磁石２Ｃを収容して
上流カバー６０ｂと下流カバー６０ｃの合わせ面６０ｄ
を熔接して金属部品を埋設し、更に、これらをセラミッ
クの容器６１ｂ、　６１ｃに収容し、そして最外周をＰ
ＴＦＥ製の上流羽根車６２ｂと下流羽根車６２ｃとで覆
い、その接合面６２ｄを熔接してロータ一部分を密封せ
しめている。流体を昇圧するための翼６３は下流羽根車
６２ｃと一体に予め形成され、主板６４が翼６３に熔接
されている。このようにすれば、外周のＰＴＦＥの上流
及び下流羽根車６２ｂ。

６２ｃを流体がガス状または液体状として浸透したとし
ても、無機材料で構成された容器６１　ｂ　、　６１　
ｃによって浸透は阻止されるので、永久磁石２Ｃ、マグ
ネットヨーク２ｂは健全に維持される。なお、第５図に
図示した容器６１ｂ、　６１ｃは熱ＣＶＤによって形成
した炭化硅素薄膜で構成されているのでその接合部６１
ｄにはＰＦＡの薄膜を介在させてシールしている。

このようにすることによって、例えば弗化水素酸のよう
に浸透性が高く、腐食性も高い流体を移送する場合でも
、羽根車２に埋設された金属部品はほとんど腐食される
ことがないか、若しくは、長期間にわたって腐食される
ことがない。

なお、取り扱う流体が硫酸や硝酸、塩酸のように石英を
侵すことがないものであれば、第５図の容器６１　ｂ　
、　６１　ｃは石英で構成し、その接合面６１ｄはレー
ザー等の公知の手段によって熔接することで完全な密封
が達成される。

また、前記のように弾性材料による上流カバー６０ｂ１
下流カバー６０ｃを永久磁石２Ｃやマグネットヨーク２
ｂの様な金属部材と脆い容器６１ｂ、　６１Ｃとの間に
介在させることによって、容器の破損を防止することに
もなる。

更にまた、前記のように容器を石英の様なガラス質の材
料で構成し、その接合面を熔接、溶着等のような手段で
完全に密封することができるものであれば、前記上流カ
バー６０ｂ、下流カバー６０ｃのように金属部材を密封
する必要はなく、単に、金属部材と容器（無機材料）と
が点接触することがないように緩衝性を持たすためだけ
に使用すればよい。

以上の第４図及び第５図に関して述べたことは、本願発
明の何れのマグネットポンプにおいても共通して適用で
きるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、マグネットポン
プにおいて、吸込口と吐出口と及び羽根車が収容される
ポンプ室とを有するポンプのケーシングと、該ケーシン
グの該ポンプ室に回転可能に収容され、且つ、永久磁石
を埋設してなる羽根車と、一方が該ケーシングに固定さ
れ、他方が該羽根車に固定された軸受と、該羽根車内の
該永久磁石に磁力を作用させて回転駆動させる手段であ
って、該羽根車の回転軸芯方向に関して該羽根車と対向
した位置の該ケーシングの非接液部に設けられた駆動磁
力機構とを備え、該吸込口と該ポンプ室とを連通ずる流
体の流入路が該羽根車の回転軸芯方向に該駆動磁力機構
の中央部を貫通して形成されるようにしたことで、次の
ような効果が奏される。

（イ）羽根車に埋設された永久磁石と羽根車を直接回転
駆動するための手段である駆動磁力機構との間に作用す
る磁気的吸引力の回転軸芯方向の分力が羽根車に作用す
る方向は、常に羽根車を該駆動磁力機構の側に押しつけ
る方向であり、また、羽根車の回転によって生じる流体
の力が羽根車に作用する方向も、常に羽根車を該駆動磁
力機構の側に押しつける方向であるため、ポンプの運転
点がどのような位置にあっても羽根車は軸芯方向に関し
て安定した位置で回転するので、軸受に衝撃荷重が加わ
らず、該軸受の破損も防止される。

また、従来のマグネットポンプのようにポンプ圧カー流
量性能曲線においてヒステリシス現象も生じない。

（ロ）取り扱う流体に気泡が含まれていて、ポンプの吐
出圧力が変動するような場合であっても、ポンプ圧カー
流量性能曲線においてヒステリシス現象がないので、羽
根車は常に安定した位置で回転することができ、従って
、異常な振動が抑制される。

（ハ）羽根車が駆動磁力機構の側に押しつけられる。従
って、羽根車を回転せしめる力は常に最大の値をとるの
で、ポンプ性能を最大限に発揮できる。

（ニ）羽根車が常に駆動磁力機構の側で回転しているの
で、荷重を支えるための軸受は羽根車と駆動磁力機構側
のケーシングとの間に１組設ければよく、経済的である
。

（ホ）前述のように、ポンプ圧カー流量性能曲線におい
てヒステリシス現象が生じないので、軸受の摺動面にお
いて片当たり現象がなく、軸受の損傷も著しく軽減され
る。

特に、本発明の第２番目及び第４番目の発明においては
、 （へ）羽根車を回転駆動するための駆動磁力機構が永久
磁石であるため、羽根車に作用する磁気吸引力は羽根車
の位置を回転軸芯の直角方向に関して一定の位置の保持
するような求心作用をも併せ持つものであるから、特別
の羽根車を半径方向の所定の位置に保持する軸がなくて
も、この磁力に基づく求心作用によって羽根車を好適な
位置に保持することができる。

他方、本発明の第３番目の発明においては、（ト）駆動
磁力機構としてステータが用いられているので、このマ
グネットポンプでは、回転運動をする部分がポンプの羽
根車だけとなり、その他の部分は静止しているので、ク
リーンルームのように清浄な環境においてもパーティク
ルを外部に放出することがなく、さらに、注油する部分
もないので、油分による汚染を嫌う場所において使用す
るのに適している。

（チ）極めて小さいマグネットポンプとすることができ
る。

さらに、本発明の第４番目の発明においては、（す）羽
根車に回転のための磁力を及ぼす駆動磁力機構が永久磁
石を有するものであり、マグネットポンプの出力の大小
、あるいは、磁気ギャップの大小にかかわらず、羽根車
と駆動磁力機構との間の動力の伝達については、羽根車
と駆動磁力機構との間に介在するケーシングやその補強
部材の材質を適切に選定すれば動力損失はほとんどなく
、従って、この動力伝達過程では発熱を伴わず、そして
、駆動磁力機構とこの駆動磁力機構を回転するためのス
テータとは非接液部に位置するため、効率の良い動力の
伝達（エネルギー変換）が行なわれ、動力損失に由来す
る発熱の問題を解消することができ、しかも、効率の良
いマグネットポンプを構成することができる。

さらに、本発明の第５番目の発明において、（ヌ）羽根
車の内部に収容された磁石やマグネットヨーク等の金属
部材が無機質の容器に収容されているので、流体中の腐
食成分の浸透を好適に阻止、若しくは低減することがで
き、ポンプの寿命をより長いものとすることができ、さ
らに、流体中に対して前記金属部材に由来する腐食生成
物を放出する確率を著しく低減できる。

さらに、本発明の第６番目の発明において、（ル）流入
路がケーシング側に固定された軸受の中央部を貫通して
いるので、軸受は回転軸芯方向に関してほぼ羽根車と駆
動磁力機構との間にあり、その位置で羽根車を支えるた
め、羽根車に作用する磁気吸引力Ｆｌ、羽根車スラスト
力Ｆ２、ラジアル力及び羽根車に作用する重力など羽根
車に作用する諸々の力をその作用点の近傍若しくは中心
で荷重を支えることとなり、効果的な荷重の支持ができ
る。

さらに、本発明の第７番目の発明において、（ヲ）軸受
がセラミックで構成され、かつその摺動面に動圧発生用
の溝が形成されているので、該軸受は耐食性に優れるば
かりでなく、耐摩耗性にも優れている。

さらに、本発明の第８番目の発明において、（ワ）軸受
として、炭化硅素焼結体の表面に熱Ｃ以下の温度領域で
はほとんどの液体に対して構成成分を溶出しないので、
極めて高純度の薬品を取り扱う場合には好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す縦断面図、第１ａ図は第
１図の要部を示す模式図、第１ｂ図は第１ａ図の要部の
平面図、第２図は本発明の他の実施例を示す縦断面図、
第２ａ図は第２図の磁石の状態を示す模式図、第２ｂ図
は第２ａ図の縦断面図、第３図は本発明のさらに他の実
施例を示す縦断面図、第４図（ａ）　（ｂ）　（Ｃ）は
本発明の軸受の異った実施例を示す概要図で（イ）は平
面図、（ロ）は断面図、第５図は本発明の羽根車の実施
例を示す要部縦断面図、第６図は従来のマグネットポン
プを示す縦断面図、第６ａ図は従来のマグネットポンプ
の圧力−流量性能曲線、第７図は他の従来のマグネット
ポンプを示す縦断面図であ、る。 ｌ・・・ケーシング、１ａ・・・吸込カバー、ｌｂ・・
・背面カバー　１０・・・ポンプ室、１ｄ・・・吸込口
、ｌｅ・・・吐出口、１ｆ・・・固定側軸受、Ｉｇ・・
・回転側軸受、ｌｋ・・・流入路、２・・・羽根車、２
ｂ・・・マグネットヨーク、２ｃ・・・永久磁石、２ｇ
・・・翼、２ｈ・・・主板、５・・・ステータ、５ｂ・
・・鉄心、５ｃ・・・コイル、７・・・モーターカバー
　７ｂ・・・コネクター　７０・・・空気供給口、１０
・・・ポールベアリング、ｌｌａ・・・吸込ケーシング
カバー、ｌｌｂ・・・背面ケーシングカバー、ｌＩＣ・
・・補強板、１２・・・永久磁石、２０・・・回転軸芯
、２２・・・永久磁石、２３・・・マグネットヨーク、
３２・・・永久磁石、３４・・・マグネットヨーク、３
５・・・ネジ、５０・・・摺動面（球面）、５１・・・
溝、５２・・・矢印（回転方向）、５４・・・ネジ部、
５５・・・摺動面（円錐面）、５６・・・摺動面（平面
）、５７・・・摺動面（円筒面）、６０ｂ・・・上流カ
バー６０ｃ・・・下流カバー、６０ｄ・・・接合部、６
１ｂ・・・容器、６１ｃ・・・容器、６１ｄ・・・接合
部、６２ｂ・・・上流羽根車、６２ｃ・・・下流羽根車
、６２ｄ・・・接合面、６３・・・翼、６４・・・主板
、Ｆｌ・・・磁気吸引力、Ｆ２・・・スラスト力、Ｓ。 ８１−３６・・・突起、ｋｌ−に６・・・コイル、Ｍｌ
−Ｍ８・・・永久磁石、Ｂ・・・軸受。 第２図 第３図 第５図 第６α図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、永久磁石を埋設した羽根車を該羽根車の外部からの
   磁力によって回転駆動するようにしたマグネットポンプ
   において、吸込口と吐出口と及び羽根車が収容されるポ
   ンプ室とを有するポンプのケーシングと、該ケーシング
   の該ポンプ室に回転可能に収容され、且つ、永久磁石を
   埋設してなる羽根車と、一方が該ケーシングに固定され
   、他方が該羽根車に固定された軸受と、該羽根車内の該
   永久磁石に磁力を作用させて該羽根車を回転駆動させる
   手段であって、該羽根車の回転軸芯方向に関して該羽根
   車と対向した位置の該ケーシングの非接液部に設けられ
   た駆動磁力機構とを備え、該吸込口と該ポンプ室とを連
   通する流体の流入路が該駆動磁力機構の中央部を貫通し
   て形成されていることを特徴とするマグネットポンプ。 ２、永久磁石を埋設した羽根車を該羽根車の外部からの
   磁力によって回転駆動するようにしたマグネットポンプ
   において、吸込口と吐出口と及び羽根車が収容されるポ
   ンプ室とを有するポンプのケーシングと、該ケーシング
   の該ポンプ室に回転可能に収容され、且つ、永久磁石を
   埋設してなる羽根車と、一方が該ケーシングに固定され
   、他方が該羽根車に固定された軸受と、該羽根車内の該
   永久磁石に磁力を作用させて該羽根車を回転駆動させる
   手段であって、該羽根車の回転軸芯方向に関して該羽根
   車と対向した位置の該ケーシングの非接液部分に回転自
   在に設けられた永久磁石を有する駆動磁力機構とを備え
   、該吸込口と該ポンプ室とを連通する流体の流入路が該
   駆動磁力機構の中央部を貫通して形成されていることを
   特徴とするマグネットポンプ。 ３、永久磁石を埋設した羽根車を該羽根車の外部からの
   磁力によって回転駆動するようにしたマグネットポンプ
   において、吸込口と吐出口と及び羽根車が収容されるポ
   ンプ室とを有するポンプのケーシングと、該ケーシング
   の該ポンプ室に回転可能に収容され、且つ、永久磁石を
   埋設してなる羽根車と、一方が該ケーシングに固定され
   、他方が該羽根車に固定された軸受と、該羽根車内の該
   永久磁石に磁力を作用させて該羽根車を回転駆動させる
   手段であって、該羽根車の回転軸芯方向に関して該羽根
   車と対向した位置の該ケーシングの非接液部分に固定さ
   れたステータによる駆動磁力機構とを備え、該吸込口と
   該ポンプ室とを連通する流体の流入路が該駆動磁力機構
   の中央部を貫通して形成されていることを特徴とするマ
   グネットポンプ。 ４、永久磁石を埋設した羽根車を該羽根車の外部からの
   磁力によって回転駆動するようにしたマグネットポンプ
   において、吸込口と吐出口と及び羽根車が収容されるポ
   ンプ室とを有するポンプのケーシングと、該ケーシング
   の該ポンプ室に回転可能に収容され、且つ、永久磁石を
   埋設してなる羽根車と、一方が該ケーシングに固定され
   、他方が該羽根車に固定された軸受と、該羽根車内の該
   永久磁石に磁力を作用させて該羽根車を回転駆動させる
   手段であって、該羽根車の回転軸芯方向に関して該羽根
   車と対向した位置の該ケーシングの非接液部分に回転自
   在に設けられた永久磁石による駆動磁力機構と、該駆動
   磁力機構に回転を伝えるための手段であって、該駆動磁
   石機構の反羽根車側の非接液部分に固定されたステータ
   とを備え、該吸込口と該ポンプ室とを連通する流体の流
   入路が該駆動磁力機構の中央部と該ステータの中央部と
   を各々貫通して形成されていることを特徴とするマグネ
   ットポンプ。 ５、羽根車に埋設された永久磁石が無機質の容器に収容
   されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか
   １記載のマグネットポンプ。 ６、流入路がケーシング側に固定された軸 受の中央部を貫通していることを特徴とする請求項１な
   いし５の何れか１記載のマグネットポンプ。 ７、軸受の材質がセラミックであり、かつ、その一方の
   摺動面に動圧発生用の溝が形成されていることを特徴と
   する請求項１ないし６の何れか１記載のマグネットポン
   プ。 ８、セラミックが炭化硅素焼結体を母材とし、母材表面
   に熱ＣＶＤによって炭化硅素の薄膜をコーティングして
   いることを特徴とする請求項７記載のマグネットポンプ
   。