JPH04112994A - ターボ形ポンプ - 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］ 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。

［従来の技術］ ターボ形ポンプは、インペラ（羽根車）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。

第８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８図を参照して、ポンプ２０は、流体に回転運
動を与えるためのインペラ２１を備える。インペラ２１
は回転軸２２に軸支される。回転軸２２は、転がり軸受
２３により支持され、モータ２４により駆動される。モ
ータ２４により回転軸２２が回転すると、回転軸２２に
軸支されたインペラ２１か回転する。インペラ２１の回
転により、流体は吸込管２６から吸い上げられ、渦巻室
２７を経て吐出される。

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８図に示すポンプ２０では、流
体を汚染する汚染物質を発生する転がり軸受２３および
モータ２４から流体を隔離するために、インペラ２１側
の軸受２３とインペラ２１との間にシール２５を設けて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記シール２５は、回転軸２２と接触し
ているために、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。

また、軸受部やモータ部からのごみあるいは錆による汚
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、あるいは鉄部にメツキを施すことか考えられる。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か澱むところかあり、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。

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。

［課題を解決するための手段］ この発明は、インペラが動圧軸受によってケシング内の
所定位置に非接触で支持され、かつ回転駆動手段によっ
て回転駆動されるターボ形ポンプである。

上記回転駆動手段は、インペラの一方面に設けられた複
数個の永久磁石と、ケーシングを介してインペラの複数
個の永久磁石に対向するように設けられ、インペラを回
転駆動するための複数個の固定子巻線とを含む。

また、上記動圧軸受は、インペラの一方面に設けられ、
複数個の永久磁石および固定子巻線の磁気力に抗する方
向に動圧を生じるように配置された動圧溝を含む。

［作用］ この発明では、インペラ本体は電動機の回転子として用
いられる。インペラ本体に設けられた複数個の永久磁石
と、それに対向して設けられた固定子巻線とによりトル
クが発生され、インペラが回転する。また、インペラの
一方面に設けられた動圧溝によりインペラの回転に伴っ
て動圧が発生するようにし、インペラの一方面に互いに
逆方向に作用する力によって、インペラを非接触でケー
シング内に支持するようにしている。

［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の断面図
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か設けられる。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
体からなる部材４を含む。該非磁性部材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、互いに隣接する磁石の
磁界の方向か逆方向となるように着磁されている。

インペラ３の永久磁石６を有する側に対向するようにし
て、ケーシング２外部には、固定子７か設けられる。固
定子７には、第２図に示すように、円周上に固定子巻線
８が配置される。固定子巻線８の個数はインペラ３側の
永久磁石６の個数の１゜５倍となっている。固定子７側
にはインペラ３の回転位置を検出するセンサ（図示せず
）が設けられていて、その回転位置に応じて、各固定子
巻線８に接続された接点制御整流子（（図示せず）をオ
ン・オフすることにより、磁界を回転させて、永久磁石
６が設けられたインペラ３を回転する。

また、インペラ３の一方面５には、第３図に模式的に示
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４Ａ図および第４Ｂ図
に示す。第４Ａ図において、非磁性部材４ａの表面には
、第４Ｂ図に示すような深さｈの溝１０ａか環状の凸部
１１のまわりに渦巻状に形成される。

第５図に示すように、矢印入方向にインペラ３が回転す
ると、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と固定子巻線８との
間の磁気的作用に抗して浮上し、非接触の状態で回転す
る。インペラ３の回転により、流体は第５図に示すよう
に、吸入口１３から吸入され、吐出口１４へ送られる。

以上のように、インペラ３は回転している間、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、流体を汚すことがない。

この発明の他の実施例を第６図に示す。第６図に示す実
施例では、インペラ３の軸中心の位置には、ケーシング
２から延びる軸１５が設けられる。

第７図で示すように、円筒状の軸１５の表面１６には、
ヘリングボーン形状の動圧溝１７が形成される。その他
の構成は第１図に示すものとほぼ同様であるので、説明
を省略する。

軸１５の周囲に設けられた動圧溝１７の作用により、イ
ンペラ３は軸１５のまわりを非接触でかつ所定の間隔を
保って回転するので、インペラ３が回転するとき、イン
ペラ３の中心位置のすれによって生ずるラジアル揺れを
防止することができる。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、インペラを軸支する
ことなく、インペラを磁気的作用によって非接触でケー
シング外部から支持するようにしたので、流体を汚染す
ることなく、かつ澱みなく送ることができる。

【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形ポンプの断面図
である。第２図は第１図に示す固定子の巻線の配置状態
を示す図である。第３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４Ａ図
および第４Ｂ図は動圧溝の他の例を示す図である。第５
図は第１図に示すターボ形ポンプのポンプ作用を説明す
るだめの図である。第６図および第７図はこの発明の他
の実施例を示す図である。第８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は永久磁石、８は固定子巻線、１０およ
び１０ａは動圧溝を示す。 特許出願人　工ヌティエヌ株式会社 （ほか２名） 地２図 男４Ａ図 Ｚ５図 も８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 インペラが動圧軸受によってケーシング内の所定位置に
   非接触で支持され、かつ回転駆動手段によって回転駆動
   されるターボ形ポンプであって、前記回転駆動手段は、 前記インペラの一方面に設けられた複数個の永久磁石と
   、 前記ケーシングを介して前記インペラの前記複数個の永
   久磁石に対向するようにして設けられ、前記インペラを
   回転駆動するための複数個の固定子巻線とを含み、 前記動圧軸受は、 前記インペラの前記一方面に設けられ、前記複数個の永
   久磁石および前記固定子巻線の磁気力に抗する方向に動
   圧を生じるように配置された動圧溝を含む、ターボ形ポ
   ンプ。