JPH0419389A

JPH0419389A - マグネツトポンプ

Info

Publication number: JPH0419389A
Application number: JP12313490A
Authority: JP
Inventors: Eiji Miyamoto; 宮本　栄治; Tadashi Yakabe; 矢ケ部　正; Yoshinori Kojima; 善徳小島; Toshiya Kanamori; 金森　利也
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1990-05-15
Filing date: 1990-05-15
Publication date: 1992-01-23
Anticipated expiration: 2010-06-05
Also published as: JPH0751957B2

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、永久磁石をロータや羽根車に埋設し、外部か
らの磁界の作用によって羽根車を回転するようにしたマ
グネットポンプに関し、特に、作用の強い流体を取り扱
うのに適したマグネットポンプに関する。

〔従来の技術〕

一般に、強酸、強アルカリのように毒性が強い流体を移
送する場合には、取り扱う流体が外部に漏洩しないよう
にするため、軸封部分がないマグネットポンプが用いら
れる。このマグネットポンプは、羽根車を回転するため
に羽根車側（回転側）に永久磁石を埋設し、外部から磁
力によって羽根車を回転するようにしたものであり、通
常は、永久磁石が取り扱う流体と直接接触するとその作
用によって腐食することが多いため、この永久磁石は樹
脂や金属によって密封されている。

第６図は、従来のマグネットポンプの部分縦断吸い込み
ケーシング５と背面ケーシング６とからなり、ケーシン
グｌ内には羽根車７を回転自在に収容するポンプ室４が
形成されている。羽根車７は翼１７、永久磁石８及び主
軸２４が一体に固着されてなり、主軸２４の両端は、吸
い込みケーシング５に固定された軸受９と背面ケーシン
グ６に固定された軸受１５とによって回転自在に軸支さ
れている。

羽根車に回転を与える永久磁石２１は、モーター２５の
駆動軸１９に締結されたマグネットヨーク２０の内周に
沿って環状に固定され、モーター２５の付勢によって羽
根車７が回転し、移送すべき流体は吸込口２から流入し
、翼１７によって昇圧され、吐出口３から流出する。こ
の従来例においては、ポンプの接液部分、即ち、ケーシ
ング１、羽根車２、及び軸受９．１５は耐食性を付与す
るため樹脂やセラミックによって構成されている。

第７図は、別の従来例を示す縦断面図であり、前記従来
例（第６図）はラジアルギャップ型の磁石継手を採用し
ているのに対して、アキシャルギャップ型の磁石継手を
採用したマグネットポンプの例である。図において、ケ
ーシング１は前面ケーシング２６と背面ケーシング２７
とからなり、前面ケーシング２６には吸込口２と吐出口
３とが備えられ、前面ケーシング２６と背面ケーシング
２７とによって羽根車７を収容するポンプ室４が形成さ
れている。羽根車７には環状の永久磁石８とマグネット
ヨーク２３が埋設され、羽根車７の吸い込み側には円盤
状の回転側軸受１０が固定され、羽根車７の背面側にも
タイル型の軸受１６が固定されている。他方、ケーシン
グｌの内面にも前記軸受ｌ０１１６に対応して固定側の
軸受９．１５が固定されている。図示しないモーターの
駆動軸１９に固定された円盤状のマグネットヨーク２０
には環状の永久磁石２１が固着され、モーターの付勢に
よってポンプの羽根車７かポンプ室４内で回転する。

〔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、移送する流
体と接触する部分は主として羽根車７とケーシングｌ内
面及び軸受となるが、これらの接液部品は移送する流体
と容易に反応や溶解しない材料が選定されなければなら
ない。−船釣には、有機高分子材料（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ
、ＰＰＳ、ナイロン等）、セラミック（アルミナ、炭化
硅素、ジルコニア等）、不銹鋼のような金属材料等が選
定されるが、例えば、流体が作用の強い酸、アルカリ等
の液体の場合には、金属材料は腐食され易く、それゆえ
、最も普遍的には有機高分子材料とセラミックとが利用
されている。そして、セラミックは複雑な形状が作りに
くいため、専ら、軸受部分にのみ適用し、羽根車７やケ
ーシングｌは有機高分子材料で構成することが多い。し
かし、有機高分子材料は僅かではあるが気体や液体を透
過する性質を持っているため、羽根車に埋設した永久磁
石８やマグネットヨーク２３等の金属部材を保護するこ
とは難しい。即ち、永久磁石８やマグネットヨーク２３
を上記の従来例のように有機高分子材料で埋設したとし
ても、例えば、硝酸、塩酸、弗酸の様な薬品中に羽根車
が置かれた場合には、これらの薬品成分は有機高分子材
料層を浸透して永久磁石８やマグネットヨーク２３の表
面に到達して、これらの材料を腐食してしまう。羽根車
２に埋設された金属材料が腐食されるまでの期間は、薬
品の種類・温度・濃度・圧力、や有機高分子材料の種類
・密度・厚み等の因子によって左右されるか、何れにし
ても移送する流体中に羽根車７に埋設された金属部材（
永久磁石８、マグネットヨーク２３）が本質的に流体中
の薬品成分によって腐食されるものであれば、所定の期
間を経過すると腐食は発生する。他方、ケーシング１が
有機高分子材料によって構成される場合には、内部から
外部へ向かって浸透した薬品成分は外気へ放散され、希
釈されるためポンプに対してはさほど悪影響を及ぼすこ
とは少ない。しかし、周囲を完全に移送する流体に包囲
されている羽根車７にあっては、有機高分子材料層を内
部に向かって浸透した薬品成分は永久磁石やマグネット
ヨークと反応し、その結果、ポンプとしての機能が低下
したり、腐食した金属成分が移送する流体中に放出され
たり、あるいは、これら金属部材を埋設している有機高
分子材料層が破壊されポンプ自体が損傷し、全く機能し
なくなる、という問題があった。

本発明は、羽根車側の永久磁石を有機高分子材料によっ
て埋設してなるマグネットポンプにおいて、有機高分子
材料層を浸透してくる薬品成分を効果的に遮断し、永久
磁石やマグネットヨークへの到達を遅延させるか若しく
は遮断するようにし、ポンプの寿命を著しく延長せしめ
たマグネットポンプを提供することを目的とし、さらに
、純度の高い薬品（液体）を、永久磁石やマグネ・ソト
ヨークに由来する成分によって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
する。

〔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、有機高分子材料
によって被覆された永久磁石を羽根車に一体に設けたマ
グネットポンプにおいて、該永久磁石をカラス又はセラ
ミックからなる無機質の容器に収容し、その外部を有機
高分子材料によって被覆したことを特徴とするマグネッ
トポンプであり、本発明の第２番目の発明は、主として
前記特定発明において無機質の容器を破損から保護する
ためのものであって、有機高分子材料によって被覆され
た永久磁石を羽根車に一体に設けたマグネットポンプに
おいて、該永久磁石をガラス又はセラミックからなる無
機質の容器に収容し、その外部を有機高分子材料によっ
て被覆すると共に該永久磁石と該容器との間に有機高分
子材料からなる緩衝材を介在せしめたことを特徴とする
マグネットポンプである。

また第３番目の発明は、上記無機質の容器をほう珪酸ガ
ラス又は石英によって構成し、該容器の接合部を溶着し
たことを特徴とし、第４番目の発明は、上記無機質の容
器を熱ＣＶＤによって成膜した炭化硅素によって構成し
たことを特徴とし、第５番目の発明は、上記緩衝材によ
って永久磁石全体を被覆したことを特徴としている。

〔作　用〕

本発明は上記のように構成されているので、移送すべき
流体中に置かれた羽根車側の有機高分子材料によって被
覆された永久磁石は、有機高分子材料層を流体中の薬品
成分が浸透しても緻密な組織を持つガラス又はセラミッ
クからなる無機質の容器によってその浸透が遮断される
か、若しくは浸透量が著しく軽減される。

また、第２番目の発明にあっては、永久磁石とガラス又
はセラミックからなる無機質の容器との間に有機高分子
材料からなる緩衝材を介在させたので、硬質の材料であ
る永久磁石と無機質の容器との間の局部的な接触が回避
される。

また、第３番目の発明にあっては、無機質の容器をほう
珪酸ガラス又は石英によって構成し、該容器の接合部を
溶着しているので、容器を構成する材料自体が薬品によ
って侵されない限り完全に磁石が保護される。

また、第４番目の発明にあっては、容器がＣＶＤによっ
て成膜した炭化硅素の薄膜によって構成されているので
、通常の磁石の使用温度領域（２００℃以下）では、容
器を腐食する薬品はなく、従って幅広く使用できる。

さらに、第５番目の発明にあっては、永久磁石全体を緩
衝材によって被覆しているので、無機質の容器が機械的
な衝撃によって破壊されるのが防止されると共に、無機
質の容器の隙間から内部に浸透する薬品成分が効果的に
低減される。

〔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、本発明のマグネットポンプの縦断面図であり
、ポンプのケーシング１は流体の吸込口２を有する吸込
ケーシング５と昇圧された流体の吐出口３を有する背面
ケーシング６とからなり、吸込ケーシング５と背面ケー
シング６とによって羽根車７を収容するポンプ室４が形
成され、羽根車７と吸込ケーシング５には回転側の軸受
１０と固定側の軸受９とがそれぞれ固定され、ポンプ室
４と吸込口２とは流入路２８によって連通されている。

ケーシング１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
に置かれる吸込ケーシング５は非磁性材料であることが
望ましい。

上記ポンプ室４に回転可能に収容された羽根車７は、環
状に成型されたマグネットヨーク２３の吸込ケーシング
５の側の面に環状の永久磁石８を接着し、さらに、無機
質の材料である石英の容器２９によって、金属部材であ
る永久磁石８とマグネットヨーク２３を収容し、そして
、この容器２９を有機高分子材料によって被覆したもの
であって、有機高分子材料としてはナイロン、フッソ樹
脂のようなものが使用される。この実施例では容器２９
を被覆する有機高分子材料が羽根車として機能する翼１
７を構成する部材と同一材料であるため、予め翼１７と
主板３１とを形成した蓋７ｂとケース７Ｃとを接合面３
０で熔接によって接合している。吸込ケーシング５の内
面、即ちポンプ室４に面する部分には、球状の凹面を羽
根車７の側に向けた固定側の軸受９が捩込まれ、これと
羽根車７の回転軸芯１８の方向に関して対向している羽
根車７の部分には、該固定側の軸受９の凹面に対応する
凸面を該凹面に向けた回転側の軸受１０が捩込まれ、軸
受９と軸受１０の摺擦によって回転軸芯１８の方向のス
ラスト荷重と回転軸芯１８と直角方向のラジアル荷重と
を支えている。軸受９．１０の材料は、何れも炭化硅素
焼結体の表面に炭化硅素の薄膜をＣＶＤによって蒸着し
たものであり、互いに摺擦する凸面、凹面の表面の何れ
か一方には動圧発生用の溝が形成されている。

羽根車７に回転力を伝達する手段である駆動磁力機構３
２は、環状のマグネットヨーク３３に環状の永久磁石３
４を接着したもので、ボールベアリング３５によって回
転自在に支持されている。駆動磁力機構３２を回転する
ためのモータ一部１１はモーターカバー３６に扁平型の
鉄心Ｉ２が固定され、鉄心１２にはコイル１４が巻回さ
れ、さらに、回転子３７は鉄心１２の突起１３に対向し
て駆動磁力機構３２に固定されたマグネットヨーク３８
と永久磁石３９とからなり、図示しない電源供給部から
のコイル１４に対する通電によって回転子３７が回転し
、回転子３７と一体に固定された駆動磁力機構３２が回
転する。この駆動磁力機構３２の回転に同期して羽根車
２７が回転し、流体を吸込口２から吸引し、さらに昇圧
して吐出口３から下流側に移送する。

第２図は、第１図の羽根車７の部分拡大図であって、本
発明のマグネットポンプの羽根車７の詳細な構造を示し
たものである。金属部材である永久磁石８とマグネット
ヨーク２３とは無機質の石英の容器２９に密封されてい
るが、この容器２９は、上蓋２９ｂと下蓋２９ｃとを接
合部２９ｄの位置でレーザー溶接したものであり、外部
から金属部材への液体の侵入を遮断できる構造となって
いる。なお、熔接や融着によって容器２９を接合する位
置２９ｄは、一般には高い温度を必要とするため、永久
磁石８の性質を劣化させることがあるので、永久磁石８
から離れた位置とすることが望ましく、図においては、
マグネットヨーク２３の側でおこなっている。

さらに、破線で示した容器２９、有機高分子材料の蓋７
ｂはマグネットヨーク２３の回転トルクを伝達するため
の突起部分である。

なお、本発明においてガラス又はセラミックからなる無
機質の容器２９として適切な材料は、ガラスとしてはは
う珪酸ガラス、天然石英、合成石英などがあり、又セラ
ミックとしては炭化硅素焼結体、炭化硅素薄膜、アルミ
ナ等の材料が挙げられるが、移送する液体の種類によっ
て適宜選択される。例えば、不純物の著しく少ない弗酸
系の薬品を移送する場合には、ＣＶＤによって成膜した
炭化硅素の薄膜によって形成された容器を用いるのがよ
く、また、不純物の著しく少ない硫酸、塩酸、硝酸など
を移送する場合には、純度の高い合成石英によって形成
された容器を用いるべきである。

石英やガラスのように融着や熔接が可能な材料であれば
、第２図のように永久磁石８やマグネットヨーク２３を
完全に容器２９中に封入することが可能であるが、炭化
硅素のように通常の温度、圧力領域では溶融しない材料
で容器を形成する場合には、次の第３図のようにするの
がよい。

第３図は、第１図に示したマグネットポンプの羽根車７
の別の実施例であって、無機質の容器として熱ＣＶＤに
よって成膜した炭化硅素薄膜を用いたものである。図に
おいて、３１は主板、１７は翼、８は永久磁石、２３は
マグネットヨークであり、その構成は第２図と同一であ
るが、無機質の容器２９は互いに熔接ができないため、
上蓋２９ｂと下蓋２９Ｃとの接合部にフッソ樹脂の様な
シール材４０を介在させて腐食成分の浸透を低減化した
ものである。

次に、本発明の第２番目の発明について図面を参照して
説明する。本発明の第２番目の発明においては、永久磁
石と無機質の容器とが局部的に接触して回転トルクを伝
達している場合に、無機質の容器が破損しやすいことか
ら、有機高分子材料からなる緩衝材を介在させてその破
損を防止するためになされたものであり、第４図は、第
１図に示したマグネットポンプの羽根車７に第２番目の
発明を適用した場合の羽根車７の部分拡大図である。

図において、永久磁石８とマグネットヨーク２３からな
る金属部材と、無機質の材料である石英からなる容器２
９との間に、フッソ樹脂、ナイロン、ポリエチレン、硅
素ゴムのような有機高分子材料からなる緩衝材４１を介
在させたものである。該緩衝材４１は、容器２９と同様
に永久磁石８とマグネットヨーク２３との全体を被覆し
て密封したものであるが、容器２９が気密を保たれてい
る以上、緩衝材４１の気密性は本来必要としない。

第５図は別の実施例であって、第３図の羽根車７にこの
発明を適用したものである。図において、第３図の羽根
車７と比較して容器２９と永久磁石８、マグネットヨー
ク２３との間に同様に有機高分子材料からなる緩衝材４
１を介在させた点が異なる。上記容器２９は熔接ができ
ない炭化硅素薄膜の容器であるため、シール材４０から
の僅かな浸透は防止できないので、緩衝材４１は永久磁
石８、マグネットヨーク２３全体を被覆するようにして
、単に、機械的な衝撃を緩和させるばかりでなく、薬品
が浸透した場合であってもその浸透を低減するような作
用を併せ持つ構造となっている。

以上の本発明の実施例では、何れもマグネットポンプの
羽根車の側には永久磁石とマグネットヨークとが一体に
固定されていたが、必要に応じてマグネットヨークを省
略することができるのは言うまでもない。

また、実施例の説明としてはアキシャルギャップ型のマ
グネットポンプを用いたが、第６図に従来例として示し
たラジアルギャップ型のマグネットポンプに対しても本
発明を適用できるものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のマグネットポンプは、有
機高分子材料によって被覆された永久磁石を羽根車に一
体に設けたマグネットポンプにおいて、該永久磁石をガ
ラス又はセラミックからなる無機質の容器に収容し、そ
の外部を有機高分子材料によって被覆したマグネットポ
ンプであり、次のような効果がある。

（イ）移送する流体の薬品成分か羽根車の有機高分子材
料層を透過して内部に浸透する場合、永久磁石が無機質
の容器によって保護されているので、永久磁石やマグネ
ットヨークへ到達する薬品の量が著しく低減されるか、
若しくは完全に遮断されるので、ポンプの寿命か大幅に
改善される。

（ロ）不純物の少ない薬品を移送する場合、特に、半導
体の製造プロセスに用いられる薬品を移送する場合、ポ
ンプからの不純物の溶出が問題となり、このような場合
であっても、ポンプとしての寿命が長いばかりでなく、
永久磁石やマグネットヨークの様な金属部材の腐食に由
来する不純物を、移送する液体中に放出することかない
。

また、本発明の第２番目の発明においては、薬品成分の
浸透を阻止するガラス又はセラミックからなる無機質の
容器を保護するため、容器と永久磁石との間に有機高分
子材料の緩衝材を介在させたものであり、（ハ）脆性の高い無機質の容器と永久磁石との局部的な
接触が緩和されるので、無機質の容器が機械的に損傷を
受ける可能性が著しく少なくなり、上記（イ）（０）の
効果がより確実に達成される。

また、本発明の第３番目の発明において、容器を石英や
はう珪酸ガラスのようにガラス質の材料で構成すること
により、融着や溶接によって永久磁石を密封することが
できるため、（：）容器を構成する材料自体が薬品によって侵されな
いかぎり完全な磁石の保護が達成できる。

また、本発明の第４番目の発明において、容器をＣＶＤ
によって成膜した炭化硅素の薄膜によって構成すること
により、（ホ）通常の磁石の使用温度領域（２００度摂氏以下）
では、容器を腐食する薬品はなく、幅広い用途に適用で
きるマグネットポンプが構成できる。

さらに、本発明の第５番目の発明において、無機質の容
器と永久磁石との間に介在させる有機高分子材料の緩衝
材によって永久磁石を被覆することによって、（へ）無機質の容器が機械的な衝撃によって破壊される
のを防止すると共に、無機質の容器の隙間から内部に浸
透する薬品成分を効果的に低減化することかでき、より
信頼性の高いマグネットポンプを提供することができる
。

【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２図は第１
図の羽根車の部分断面図、第３図は別の実施例を示す羽
根車の部分断面図、第４図は第２番目の発明を示す羽根
車の部分断面図、第５図は別の実施例を示す羽根車の部
分断面図、第６図及び第７図は異った従来例を示す縦断
面図である。 ■・・・ケーシング、２・・・吸込口、３・・・吐出口
、４・・・ポンプ室、５・・・吸込ケーシング、６・・
・背面ケーシング、７・・・羽根車、７ｂ・・・蓋、７
ｃ・・・ケース、８・・・永久磁石、９・・・固定側軸
受、ＩＯ・・・回転側軸受、１１・・・モータ一部、１
２・・・鉄心、１３・・・突起、１４・・・コイル、１
７・・・翼、１８・・・軸芯、２３・・・マグネットヨ
ーク、２８・・・流入路、２９・・・容器、３ｏ・・・
接合面、３１・・・主板、３２・・・駆動磁力機構、３
３・・・マグネットヨーク、３４・・・永久磁石、３５
・・・ボールベアリング、３６・・・モーターカバー、３７・・・回転子、３８・・・マクネットヨーク、３９・・・永久磁石、４０・・・シール材。第１図第４図

Claims

【特許請求の範囲】１　有機高分子材料によって被覆された永久磁石を羽根
車に一体に設けたマグネットポンプにおいて、該永久磁
石をガラス又はセラミックからなる無機質の容器に収容
し、その外部を有機高分子材料によって被覆したことを
特徴とするマグネットポンプ。２　有機高分子材料によって被覆された永久磁石を羽根
車に一体に設けたマグネットポンプにおいて、該永久磁
石をガラス又はセラミックからなる無機質の容器に収容
し、その外部を有機高分子材料によって被覆すると共に
該永久磁石と該容器との間に有機高分子材料からなる緩
衝材を介在せしめたことを特徴とするマグネットポンプ
。３　無機質の容器がほう珪酸ガラスまたは石英からなり
、該容器の接合部が溶着されていることを特徴とする請
求項１又は２記載のマグネットポンプ。４　無機質の容器が熱ＣＶＤによって成膜した炭化硅素
であることを特徴とする請求項１又は２記載のマグネッ
トポンプ。５　緩衝材が該永久磁石全体を被覆していることを特徴
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。