JPH04148094A - 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、流体ヲ送る
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。

［発明の背景技術］ 本願の出願人は、特願平２−２２８４９号において、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。このポンプには、第５図に示
すように、インペラ３１の外周部に流体の速度エネルギ
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。

［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、磁束の剪
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
。

それゆえに、この発明の主たる目的は、流体を送るため
のインペラ等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。

［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、該ロータを内
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、該ハウジング外
に設けられた回転駆動手段と、ハウジングを介してロー
タと回転駆動手段とを磁気的にカップリングするための
カップリング手段とを備えたターボ形ポンプであり、渦
巻室は複数個設けられ、各渦巻室はロータの回転軸を中
心として対称に配置されている。

［作用］ この発明では、渦巻室が複数個設けられ、かつ各渦巻室
が流体を送るためのロータの回転軸を中心として対称に
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。

［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渦巻室
の構造を模式的に示す断面図である。第１図において、
インペラ１の外周に対称的に設けられた２つの渦巻室２
１．２２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。

第１図では、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度／ｎの角度をなすように設
けられる。

一方、第２図に示すように２つの渦巻室２３゜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はバランスし
ている。第２の渦巻室２４は、Ｐ点において吐出口側に
のびる流路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。

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。従って、インペラを軸支する必要は全くなくな
る。

第３図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。第３図において、ポンプ１０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１
３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つくられている。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。

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。

インペラ１に重力等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間の磁束の剪断力およ
び電磁石１８と軟鉄部材１４との間の磁束（第３図に破
線で示す）の剪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。

このようにして、磁気的に支持された状態で、ロータ１
６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
吐出口は第１ｒ！ｉ！Ｊ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。

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。

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。

第４図には、特別な場合として、吐ａ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。第４図に示すポンプでは、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
体を撹拌する機能を有している。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、複数個の渦巻室が流
体を送るためのロータ（インペラ）の回転軸を中心とし
て対称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渦巻室
の構造を模式的に示す断面図である。第２図はこの発明
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。第３図は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。第４
図は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。第５図は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。 図において、１はインペラ、３および４は吐出口、５お
よび２０は吸入口、１１はケーシング、１２および１７
は永久磁石、１４は軟鉄部材、１６はロータ、１８は電
磁石、２１，２２．２３および２４は渦巻室を示す。 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 流体を送るためのロータと、 前記ロータを内蔵し、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、 前記ハウジング外に設けられた回転駆動手段と、前記ハ
   ウジングを介して前記ロータと前記回転駆動手段とを磁
   気的にカップリングするためのカップリング手段とを備
   えたターボ形ポンプであって、 前記渦巻室は、複数個設けられ、各渦巻室は前記ロータ
   の回転軸を中心として対称に配置されたことを特徴とす
   る、ターボ形ポンプ。