WO2012108475A1

WO2012108475A1 - ポンプ構造

Info

Publication number: WO2012108475A1
Application number: PCT/JP2012/052892
Authority: WO
Inventors: 英男星; 祥吾中島; 達哉日高; 山本　康晴; 大久保　剛
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2011-02-10
Filing date: 2012-02-08
Publication date: 2012-08-16
Also published as: CN103080557A; JPWO2012108475A1; US9239057B2; US20150110652A1; BR112013006692B1; EP2674624A1; CN103080557B; EP2674624A4; JP5372267B2; EP2674624B1; BR112013006692A2; US8985969B2; US20140234141A1

Abstract

　簡単で確実な位置決め及び固定が可能な着脱機構を備えているマグネット駆動方式を採用したカップリング型のポンプ構造を提供する。ポンプユニット（１０）の凸部（１１）を駆動モータユニット（３０）の凹部（３１）の所定位置まで挿入した状態での面接触によりスラスト方向の位置決めをし、かつ、凸部（１１）の外周面と凹部（３１）の内周面との接触によりラジアル方向の位置決めをし、ポンプユニット（１０）の外周面に突設した爪部（１５）と、凸部（１１）を凹部（３１）の所定位置まで挿入した状態でポンプユニット（１０）を回転させると係合して爪部（１５）の上方移動を規制するように駆動モータユニット（３０）の上面外周部から上方に突設された係止部（３２）と、爪部（１５）と係止部（３２）との係合位置にポンプユニット（１０）を保持するロック機構（５０）とを備えている。

Description

ポンプ構造

　本発明は、ポンプユニット及び駆動モータユニットに分割可能なマグネット駆動方式のポンプ構造に係り、特に、羽根車が非接触軸受により支持されているポンプユニットを駆動モータユニットに挿入して組み立てるカップリング型のポンプ構造に関する。

　従来、羽根車を磁力により回転させて液体に圧力を与えるマグネット駆動方式のポンプ構造が知られている。
　このようなマグネット駆動方式のポンプ構造では、インナー磁石（従動側磁石）を備えた羽根車がポンプユニット内に収納され、磁気軸受や動圧軸受のような非接触軸受を介して回転自在に支持されている。また、ポンプユニット内に収納された羽根車は、駆動モータとの間を連結する軸により駆動されるのではなく、磁力（磁石の吸着力）を利用することにより、駆動源から離間した状態で間接的に駆動されるようになっている。

　このため、駆動モータとともに回転するアウター磁石（駆動側磁石）が収納されている駆動モータユニットは、アウター磁石と吸着するインナー磁石を取り付けた羽根車が収納されているポンプユニットとは別体構造になる。すなわち、上述したポンプユニット及び駆動モータユニットは、互いに独立したケーシングを備えており、羽根車を回転させる動力の伝達を行う駆動機構には、例えば駆動軸等のような連結部が存在しないポンプ構造となっている。

　そして、上述したマグネット駆動の採用は、ポンプユニットを駆動モータユニットの凹部に挿入し、ねじや回り止めにより両者を一体化する組立構造が可能となり、このような一体化構造は、カップリング型のポンプ構造と呼ばれている。この場合、駆動モータユニットに形成された凹部のケーシング内にアウター磁石が配設され、ポンプユニットに形成された凸部のケーシング内にインナー磁石が配設されている。
　なお、ポンプユニットと駆動モータユニットとの間には、ポンプユニットを駆動モータユニット内に引き込む方向の磁力が作用している。

　また、下記の特許文献１には、ポンプ室とマグネット収容室とに分離してポンプ室を焼却処分可能なため、ほとんど灰分のでない血液ポンプが開示されている。この場合、マグネット収容室内の回転体及び駆動軸が回転すると、駆動軸は継手によって回転軸と結合されているので、駆動軸及び回転軸一体に羽根車も回転する。すなわち、特許文献１に開示されたポンプ構造では、ポンプ室内の羽根車がマグネット収容室内の駆動部と軸により連結されている。

特開２００１－９０６８７号公報

　ところで、上述したマグネット駆動方式を採用したカップリング型のポンプ構造は、ポンプユニットと駆動モータユニットとの間がねじや回り止め及び磁力を用いて一体化されているので、使用中のポンプユニットは、意図せず駆動モータユニットから外れることが懸念される。すなわち、従来の一体化構造は、確実性が低いという問題を有している。

　また、上述したマグネット駆動方式を採用したカップリング型のポンプ構造は、ポンプの用途によってはポンプユニットを素早く駆動モータユニットに装着して使用可能とすることが求められる。このため、ポンプユニットを素早く装着した場合でも、駆動モータユニットに対してポンプユニットを確実かつ正確に固定されるポンプ構造が望まれる。
　また、ねじや回り止め及び磁力を用いて一体化する従来構造では、ポンプユニットと駆動モータユニットとの位置関係にばらつきが生じやすいため不正確となり、この結果、ポンプ特性（羽根車の回転精度）、羽根車の動圧浮上性能や磁気浮上性能、さらに、羽根車の回転支持にピボット軸受を使用した場合の耐久性に問題があった。

　このような背景から、マグネット駆動方式を採用したカップリング型のポンプ構造においては、ポンプユニットと駆動モータユニットとの一体化構造として、簡単で確実な位置決め及び固定を可能にした着脱機構が求められている。
　本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単で確実な位置決め及び固定が可能な着脱機構を備えているマグネット駆動方式を採用したカップリング型のポンプ構造を提供することにある。

　本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
　本発明に係るポンプ構造は、ポンプユニットの下面に設けた凸部を駆動モータユニットの上面に設けた凹部に挿入して一体化するカップリング型とされ、かつ、前記ポンプユニット内で非接触軸受を介して回転する羽根車に取り付けた従動側磁石と、前記駆動モータユニット内でモータにより回転する駆動側磁石との間に生じる磁力が前記羽根車を回転させて液体に圧力を与えるマグネット駆動方式のポンプ構造であって、前記凸部を前記凹部の所定位置まで挿入した状態で面接触する前記ポンプユニットの下面と前記ポンプユニットの上面とによりスラスト方向の位置決めをし、かつ、前記凸部の外周面と前記凹部の内周面との接触によりラジアル方向の位置決めをするとともに、前記ポンプユニットの外周面に突設した複数の爪部と、前記凸部を前記凹部の所定位置まで挿入した状態で前記ポンプユニットを回転させると係合して前記爪部の上方移動を規制するように前記駆動モータユニットの上面外周部から上方に突設された複数の係止部と、前記爪部と前記係止部との係合位置に前記ポンプユニットを保持するロック機構とを備えていることを特徴とするものである。

　このような本発明のポンプ構造によれば、凸部を凹部の所定位置まで挿入した状態で面接触するポンプユニットの下面と駆動モータユニットの上面とによりスラスト方向の位置決めをし、かつ、凸部の外周面と凹部の内周面との接触によりラジアル方向の位置決めをするとともに、ポンプユニットの外周面に突設した複数の爪部と、凸部を凹部の所定位置まで挿入した状態でポンプユニットを回転させると係合して爪部の上方移動を規制するように駆動モータユニットの上面外周部から上方に突設された複数の係止部と、爪部と係止部との係合位置にポンプユニットを保持するロック機構とを備えているので、ポンプユニットの凸部を駆動モータユニットの凹部に挿入した後、ポンプユニットを回転させるという組立操作をすれば、ポンプユニットは、爪部と係止部との係合により上方移動が規制され、さらに、ロック機構により係合位置に保持される。この結果、ポンプユニットの凸部を駆動モータユニットの凹部に挿入してから回転させるという簡単な組立操作により、モータ駆動ユニットの所定位置に対して、ポンプユニットを確実かつ迅速に位置決めして固定することが可能になる。

　上記の発明において、前記ロック機構は、前記ポンプユニットから外向きに突出する外周側端面に、装着回転方向と逆向きに突出量を増す傾斜面から段差部となるガイド係止面が形成されている係止用突起部材と、前記駆動モータユニットの外周面に中間部付近を支持されて鉛直面上をポンプ半径方向に揺動可能なアーム本体と、該アーム本体の上端部側をポンプ半径方向内向きに付勢する弾性部材と、前記アーム本体の上端部側に設けられて前記係止用突起部材と係合する凹部と、前記傾斜面との接触により前記アーム本体を揺動させるとともに、前記段差部との係合により前記ポンプユニットの回り止めとなるガイド壁とを具備してなる可動アームと、を備えていることが好ましい。

　このようなロック機構を備えたポンプ構造とすれば、駆動モータユニットの凹部に凸部を挿入したポンプユニットを装着回転方向へ回転させることにより、ガイド壁が傾斜面と接するアーム本体は、ガイド壁が傾斜面に沿って外向きに押し出されることとなる。この結果、可動アームは、弾性部材の付勢に打ち勝って鉛直面上を外向きに開いていき、そして、ガイド壁が傾斜面を通り過ぎて段差部に到達すると、可動アームは弾性部材の付勢により内向きに閉じる。

　このようなポンプユニットの回転操作及び可動アームの動作により、ロック機構は、爪部と係止部とが係合した位置において、駆動モータユニット側に支持された可動アームの段差部とポンプユニット側の係止用突起部材に形成されたガイド壁とが係合して回り止めとなり、ポンプユニットを所定の組立位置に保持するロック状態となる。このロック状態では、可動アームが弾性部材によりポンプ半径方向内向き付勢され、さらに、係止用突起部材が凹部に係合しているので、作業者が意図して可動アームのロック状態を解除しない限り、ポンプユニットが駆動モータユニットから取り外されることはない。
　この場合、前記ロック機構が、前記ポンプユニットの回転を装着回転方向で規制するストッパを備えていることが好ましく、これにより、装着時にストッパがポンプユニットの回転を所定位置で止め、しかも、ロック状態においてポンプユニットの両方向を回り止めすることができる。

　上記の発明において、前記ロック機構は、前記駆動モータユニットの外周面から突設された台座に中間部付近を支持されて水平面上をポンプ半径方向に揺動可能なアーム本体と、該アーム本体の係止先端部側をポンプ半径方向内向きに付勢する弾性部材と、前記アーム本体の前記係止先端部側に設けられて前記ポンプユニットの装着回転方向逆向きの回り止めとなる係止面と、前記ポンプユニットの装着回転時に前記爪部との接触により前記アーム本体の前記係止先端部側をポンプ半径方向外向きに移動させるガイド面と、を備えていることが好ましい。

　このようなロック機構を備えたポンプ構造とすれば、駆動モータユニットの凹部に凸部を挿入したポンプユニットを装着回転方向へ回転させることにより、ガイド面が爪部と接触（係合）するアーム本体は、ガイド面が外向きに押し出されるようにして係止先端部側がポンプ半径方向外向きに移動することとなる。この結果、アーム本体は、弾性部材の付勢に打ち勝って水平面上を外向きに開いていき、そして、爪部がガイド面を通り過ぎて係止面に到達することにより、アーム本体は弾性部材の付勢により内向きに閉じる。
　なお、この場合のガイド面は、好適には曲面または平面の傾斜面とされるが、ポンプユニットの装着回転方向へ連続的に、あるいは段階的に、内向きの突出量を増すものであればよい。

　このようなポンプユニットの回転操作及びアーム本体の動作により、ロック機構は、爪部と係止部とが係合した位置において、駆動モータユニット側に支持されたアーム本体の係止面とポンプユニット側の爪部とが係合して回り止めとなり、ポンプユニットを所定の組立位置に保持するロック状態となる。このロック状態では、アーム本体が弾性部材によりポンプ半径方向内向き付勢されているので、作業者が意図してアーム本体のロック状態を解除しない限り、ポンプユニットが駆動モータユニットから取り外されることはない。
　この場合においても、前記ロック機構が、前記ポンプユニットの回転を装着回転方向で規制するストッパを備えていることが好ましく、これにより、装着時にストッパがポンプユニットの回転を所定位置で止め、しかも、ロック状態においてポンプユニットの両方向を回り止めすることができる。

　上記の発明において、前記ポンプユニットの下面に設けた凸部と前記駆動モータユニットの上面に設けた凹部との間には、着脱時に空気を流通させる流路が設けられていることが好ましく、これにより、着脱時に流路を通って空気抜きが行われるので、駆動モータユニットに対してポンプユニットをスムーズに着脱することが可能になる。

　上記の発明において、前記ポンプユニットの凸部及び前記駆動モータユニットの凹部間に許容される嵌合寸法公差は、前記ポンプユニット内に収納されている前記非接触軸受の嵌合寸法公差より小さく設定されていることが好ましく、これにより、非接触軸受の軸ずれを防止して羽根車のスムーズな回転が可能になる。

　上述した本発明のポンプ構造によれば、ポンプユニットの凸部を駆動モータユニットの凹部に挿入して回転させれば、ポンプユニット及び駆動モータユニットのスラスト方向及びラジアル方向の位置決めがなされるとともに、ロック機構が自動的に動作してポンプユニットの回り止め及び固定をするので、マグネット駆動方式を採用したカップリング型のポンプ構造は、簡単で確実な位置決め及び固定を迅速に実施可能な着脱機構を備えたものとなる。

本発明に係るポンプ構造の一実施形態（第１実施例）を示す図で、ポンプユニット及び駆動モータユニットを一体化する組立前（紙面左側）と一体化した組立後（紙面右側）の状態を示す斜視図である。図１の紙面右側に示した組立後のポンプ構造を示す正面図である。駆動モータユニットの凹部に挿入したポンプユニットを回転させて一体化する動作を示す説明図であり、紙面左側が組立完了前の状態、紙面右側が組立完了後の状態（図２の平面図）である。図２の底面図である。図３のＢ－Ｂ断面図である。ポンプユニットを駆動モータユニットの凹部に挿入する前の状態を示す断面図である。駆動モータユニットの凹部に挿入したポンプユニットを回転させることによる留め具の固定動作を示す説明図で、留め具により固定される前の状態（紙面左側）と固定完了後の状態（紙面右側）を示す斜視図である。本発明に係るポンプ構造の一実施形態（第２実施例）を示す図で、ポンプユニットの回転に伴ってロック機構がロック状態に至る動作順序を示す平面図である。第２実施例のポンプ構造について、ポンプユニット及び駆動モータユニットを一体化する組立前の状態から一体化した組立後の状態までを順に示す斜視図である。図８に示すポンプ構造のロック機構において、ポンプユニットを逆方向に回転させた場合に可動アームが内側に入り込む作用を説明する平面図である。第２実施例に係る変形例を示す図である。

　以下、本発明に係るポンプ構造の一実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１～７に示す実施形態（第１実施例）のポンプ構造は、遠心ポンプのポンプ構造である。図示の遠心ポンプ１は、ポンプユニット１０の下面に設けた凸部１１を駆動モータユニット３０の上面に設けた凹部３１に挿入して一体化するカップリング型と呼ばれている。この場合、凸部１１及び凹部３１の断面形状は、実質的に略同径の真円となっている。

　また、上述した遠心ポンプ１は、例えば図５及び図６に示すように、ポンプユニット１０内で非接触軸受である動圧軸受２０を介して回転する羽根車２１に取り付けた従動側磁石のインナー磁石２２と、駆動モータユニット３０内でモータ４０により回転する駆動側磁石のアウター磁石４１との間に生じる磁力が羽根車２１を回転させて液体に圧力を与えるマグネット駆動方式のポンプ構造である。すなわち、マグネット駆動方式の遠心ポンプ１は、モータ４０と羽根車２１との間が連結されておらず、ポンプユニット１０と駆動モータユニット３０との間を完全に分離可能な構造となっている。

　ポンプユニット１０は、樹脂製のケーシング１２に形成された流体入口１３及び流体出口１４を備えている。図示のケーシング１２は、羽根車２１を収納設置するため、主要な２部品を組み合わせた構成となっている。
　羽根車２１を回転自在に支持する動圧軸受２０は、ケーシング１２の凸部１１内に形成された中空円筒部内に羽根車２１の下面に突設した軸部２１ａを嵌合させた構造とされ、互いの嵌合寸法公差を適切に設定することにより、流体の動圧により羽根車２１が浮上して非接触の状態で回転する。なお、上述したインナー磁石２２は、羽根車２１の軸部２１ａ内に固定して収納設置されている。

　ポンプユニット１０の外周面には、具体的にはケーシング１２の側壁面１２ａには、後述する駆動モータユニット３０側の係止部３２と係合する複数の爪部１５が外向きに突設されている。この爪部１５は平面視が略矩形の水平板状部であり、図示の構成例では周方向に１２０度ピッチで３箇所設けられているが、これに限定されることはない。

　また、ポンプユニット１０の外周面である側壁面１２ａには、後述するロック機構５０の構成部材である係止用突起部材５１が係止部３２と干渉しない位置に突設されている。この係止用突起部材５１は、ポンプユニット１０から、すなわち、ケーシング１２の側壁面１２ａから外向きに突設する水平板状部材である。そして、係止用突起部材５１の外周側端面には、ガイド係止面５２が形成されている。このガイド係止面５２は、図１に矢印Ｒで示す装着回転方向と逆向きに突出量を増す傾斜面５２ａと、この傾斜面５２ａから急激に内側へ向かう段差部５２ｂとを備えている。

　駆動モータユニット３０は、略有底円筒形状としたアルミまたは樹脂製のケーシング３３の内部に、駆動用のモータ４０を備えている。このモータ４０は、ケーシング３３の底部に収納設置されている。そして、上方に向けて突出するモータ軸４２には、アウター磁石４１を取り付けた駆動ロータ４３が設けられている。
　駆動ロータ４３は、底面にモータ軸４２が連結された略有底円筒形状の部材である。駆動ロータ４３の内周面４３ａには、アウター磁石４１が取り付けられている。

　アウター磁石４１の内周側には、ポンプユニット１０の凸部１１を挿入する凹部３１を形成するようにして、モータ４０を設置するための上部開口を封止するとともに、ケーシング３３を構成する樹脂製の封止部材３４が取り付けられている。なお、図中の符号３５は、ポンプユニットの装着回転方向Ｒを所定位置で規制する回転止めのストッパ、３６はケーブル穴である。
　この結果、駆動モータユニット３０の凹部３１内にポンプユニット１０の凸部１１を所定位置まで挿入すると、封止部材３４及びケーシング１１等の樹脂部材を挟んで、アウター磁石４１の内周側にインナー磁石２２が対向配置されることとなる。

　上述した駆動モータユニット３０の上面外周部には、ポンプユニット１０を装着回転方向Ｒに回転させて所定の組立位置で爪部１５と係合するように、周方向へ１２０度ピッチに３箇所配設した係止部３２が設けられている。
　この係止部３２は、上下方向に延びる柱部３２ａの上端部を内向きに折曲して係止面３２ｂを形成する断面を略コ字状の部材である。従って、ポンプユニット１０とともに爪部１５が回転すると、爪部１５の板厚部分が係止部３２の断面コ字状内に入り込むことにより、爪部１５及びポンプユニット１０の上方移動が規制される。この場合、樹脂製の爪部１５が樹脂製の係止部３２に圧入されてガタがでないようにするため、爪部１５の板厚ｔは、係止部３２の高さｈと略等しいかやや大きい値に設定されている。

　また、上述した遠心ポンプ１は、爪部１５と係止部３２との係合位置にポンプユニット１０を保持するロック機構５０を備えている。
　このロック機構５０は、ポンプユニット１０から外向きに突出する外周側端面に、上述した係止用突起部材５１を備えている。この係止用突起部材５１には、装着回転方向Ｒと逆向きに突出量を増す傾斜面５２ａから段差部５２ｂとなるガイド係止面５２が形成されている。

　さらに、ロック機構５０は、駆動モータユニット３０の外周面に取り付けられた可動アーム５３を備えている。
　この可動アーム５３は、ケーシング３３の外周面に中間部付近を支持されてポンプ半径方向に揺動可能なアーム本体５４と、アーム本体５４の上端部側をポンプ半径方向内向きに付勢する図示しない弾性部材と、アーム本体５４の上端部側に設けられて係止用突起部材５１と係合する凹部５５と、傾斜面５２ａとの接触によりアーム本体５４を揺動させるとともに、段差部５２ｂとの係合によりポンプユニット１０の回り止めとなるガイド壁５６とを備えている。すなわち、可動アーム５３は、ピン５７に支持されて鉛直面上でポンプ半径方向に揺動可能であり、通常は弾性部材の付勢を受けることにより、凹部５５の内周側先端がポンプユニット１０の側壁面１２ａに向かう方向の押圧力が作用している。

　このようなロック機構５０を設けることにより、駆動モータユニット３０の凹部３１に凸部１１を挿入したポンプユニット１０を装着回転方向Ｒへ回転させれば、ガイド壁５６が傾斜面５２ａと接するアーム本体５４は、装着回転方向Ｒと逆向きに突出量を増す傾斜面５２ａに沿って移動することになる。このため、ガイド壁５６は、弾性部材の付勢に打ち勝って外向きに押し出されることとなる。

　この結果、可動アーム５３は、弾性部材の付勢に打ち勝って外向きに開いていき、ガイド壁５６が傾斜面５２ａを通り過ぎて段差部５２ｂに到達すると、可動アーム５３は弾性部材の付勢により自動的に内向きに閉じる。このため、凹部５５内には係止用突起部材５１が入り込み、かつ、段差部５２ｂとガイド壁５６とが係合する。すなわち、ポンプユニット１０を駆動モータユニット３０に組み付ける際には、可動アーム５３を操作しなくても自動的にロック機構５０が動作し、ポンプユニット１０が装着回転方向Ｒと逆向きに回転することを規制した状態になる。
　なお、例えば図１に示すように、必要に応じて装着回転方向Ｒの回転を規制するストッパ３５を設けておけば、ロック機構５０が動作した状態では、ポンプユニット１０が装着回転方向Ｒ及びその逆方向のどちらにも回転できなくなる。

　上述した構成の遠心ポンプ１は、凸部１１を凹部３１の所定位置まで挿入した状態において、ポンプユニット１０の下面（ケーシング１２の下面１２ｂ）と、駆動モータユニット３０の上面（ケーシング３３を構成する封止部材３４の上面３４ａ）とが面接触するので、スラスト方向の位置決めがなされる。同時に、互いに真円の断面形状を有する凸部１１の外周面と凹部３１の内周面とが接触することにより、ラジアル方向の位置決めがなされる。
　この場合、ポンプユニット１０の凸部１１と駆動モータユニット３０の凹部３１との間に許容される嵌合寸法公差は、動圧軸受２０に軸ずれが生じないようにするため、ポンプユニット１０内に収納されている動圧軸受２０の嵌合寸法公差よりも小さく（厳しく）なるように設定されている。すなわち、凸部１１と凹部３１との嵌合寸法公差が動圧軸受２０側よりも小さいと、羽根車２１の回転は動圧軸受２０側の嵌合寸法公差に規定されるため、ユニット間の嵌合により羽根車２１のスムーズな回転が妨げられることはない。

　そして、ポンプユニット１０の凸部１１とモータ駆動ユニット３０の凹部３１との嵌合状態からポンプユニット１０を装着回転方向Ｒへ回転させると、すなわち、いずれか一つの爪部１５がストッパ３５に当接するまで回転させると、３箇所の爪部１５は各々対応する係止部３２の凹部３１に入り込んで上方移動が規制される。この結果、ポンプユニット１０は、モータ駆動ユニット３０に対して、スラスト方向の抜け止めがなされたことになる。

　そして、このような抜け止めと同時に、ロック機構５０が自動的に動作してポンプユニット１０の回転を規制する。このロック状態では、可動アーム５３が弾性部材によりポンプ半径方向内向き付勢され、さらに、係止用突起部材５１が凹部５５に係合しているので、作業者が意図して可動アーム５３のロック状態を解除しない限り、ポンプユニット１０が駆動モータユニット３０から取り外されることはない。なお、ロック機構５０を解除する際には、弾性部材の付勢に抗してアーム本体５４の下端部側を内向きに押圧して、ピン５７を支点にしてアーム本体５４の上端部側が外向きに移動させて開けばよい。

　ここで、ポンプユニット１０を駆動モータユニット３０に取り付けて一体化する組立手順を具体的に説明する。
　最初に、駆動モータユニット３０の凹部３１に対し、ポンプユニット１０の凸部１１を垂直に挿入して装着する。このとき、ロック機構５０を開放しておけば、すなわち、アーム本体５４の下端部側を内向きに押し込んで係止用突起部材５１との係合を解除しておくことにより、可動アーム５４がポンプユニット１０と干渉することはない。

　次に、ポンプユニット１０を装着回転方向Ｒへ回し、ポンプユニット１０の爪部１５を係止部３２に合わせる。この結果、爪部１５が係止部３２のコ字断面部分に入り込み、係止面３２ｂにより上方移動が阻止される。こうしてポンプユニット１０を所定位置まで、例えばストッパ３５と当接するまで回すことで、ポンプユニット１０と駆動モータユニット３０とはスラスト方向及びラジアル方向の位置決めがなされる。
　この位置決めと同時に、ロック機構５０のガイド壁５６が傾斜面５２ａに沿って移動することで自動的に動作するので、ポンプユニット１０は廻り止めされた状態となる。

　この結果、ポンプユニット１０は、駆動モータユニット３０に対し、スラスト方向、ラジアル方向及び回転方向の全方向について、位置決め及び固定がなされたことになる。
　一方、ポンプユニット１０を取り外す場合には、すなわち、操作者が意図してポンプユニット１０を駆動モータユニット３０から分離させる場合には、可動アーム５３を押し込む操作をしなければならず、従って、誤動作が生じにくい構造となっている。
　なお、流体出口１４とケーブル穴３６との位置関係については、係止爪１５及び係止部３２の配置やロック機構５０の配置により、適宜調整することができる。

　また、駆動モータユニット３０の凹部３１に対してポンプユニット１０の凸部１１を垂直に挿入または引き抜く脱着操作時の操作性をよくするため、すなわち、スムーズな脱着操作を可能にするため、凸部１１と凹部３１との間には、着脱時に空気を流通させる空気流路を設けておくことが望ましい。この空気流路は、例えば凸部１１または凹部３１の壁面に設けた挿入方向の溝等が有効である。換言すれば、ポンプユニット１０の装着時に凹部３１内の空気をスムーズに排出させ、あるいは、ポンプユニット１０の脱着時に凹部３１内に空気をスムーズに流入させることができる流路が形成されていれば、特に限定されることはない。
　また、図６に示すように、凹部３１の側壁上部だけを開口径を小さくし、側壁下部の開口径を上部より広げておけば、駆動モータユニットの動圧軸受が機能しなくなるという作動不良は発生しなくなる。

　このように、上述した実施形態のポンプ構造によれば、ポンプユニット１０の凸部１１を駆動モータユニット３０の凹部３１に挿入して回転させれば、ポンプユニット１０及び駆動モータユニット３０のスラスト方向及びラジアル方向の位置決めがなされ、さらに、ロック機構５０が自動的に動作してポンプユニット１０の回り止め及び固定をするので、マグネット駆動方式を採用したカップリング型のポンプ構造は、簡単で確実な位置決め及び固定を迅速に実施可能な着脱機構を備えたものとなる。

　また、上述した実施形態のポンプ構造は、簡単な構造により部品点数を低減して安価にできるという利点もある。
　そして、スラスト方向及びラジアル方向の両方向を正確な位置決めすることで、羽根車２１の回転精度が向上し、動圧軸受２０や磁気軸受のような非接触軸受の性能向上にも有効であり、製造・品質管理も極めて容易になる。また、ピボット軸受やシール軸受を使用する場合には、その耐久性向上にも有効である。

　さらに、ポンプユニット１０の確実な固定が可能であるから、ポンプ運転中の振動等で位置決め精度が狂うことはなく、ポンプユニット１０の予期せぬ離脱や故障が生じにくくなるとともに、操作者の誤使用や不注意によるポンプユニット１０の離脱についても防止できるため、固定不良のリスク低減が可能となる。
　また、素早いポンプ交換が要求されるような状況でも、迅速かつ確実にポンプユニット１０を装着して組み立てることができるので、例えば緊急を要する人工心肺装置等に適用することも可能になる。

　また、本実施形態のポンプユニット１０においては、例えば人工心肺装置に使用するような場合、使用前にオートクレープで殺菌することなく、手術室ですぐに使用可能なように８０℃のエチレンオキサイトガスで殺菌し、その後、減圧や温度上昇により溶残酸素がゼロの生理食塩水を満たすとともに、ポンプユニット１０の液体入口１３，液体出口１４に、シールやカップリングユニットを接続して封をしておくことが好ましい。
　さらに、生理食塩水をポンプユニット１０に満たすときは、動圧軸受２０や軸下空間には空気が溜まりやすいので、軸部２１ａを回転させながら生理食塩水を注入すれば、残存空気溜まりは皆無となるので、生理食塩水は軸部２１ａを回転させながら注入することが好ましい。
　同様に、エチレンオキサイトガスを排出するときも、軸部２１ａを回転させながらガスと空気を入れ替えると、交換時間が短くなるという効果を奏する。

　プレプライミング工程において、ポンプユニット１０を８０℃エチレンオキサイトガスで殺菌する場合、Ｎｄ系磁石は８０℃程度の高温により減磁するので、Ｄｙを１％程度添加して減磁温度を上昇させるか、予め減磁する値を考慮した着磁量にするか、または減磁温度がＮｄ系磁石より高いＳｍＣｏ系磁石を使用することが好ましい。

　また、Ｎｄ系磁石の主成分はＦｅであり錆を発生しやすいので、Ｎｉ系金属のメッキが施されることが多いが、信頼性を高める目的で、高密度ポリエチレン等の樹脂で全面覆うことが好ましい。

　続いて、本発明に係るポンプ構造について、他の実施形態（第２実施例）を図８～１０に基づいて説明する。なお、以下の説明では、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　第２実施例の遠心ポンプ１Ａは、鉛直面上をポンプ半径方向に揺動可能なロック機構５０に代えて、係止先端部側が水平面上をポンプ半径方向に揺動可能に構成されたロック機構６０を採用している。

　ロック機構６０は、水平面上で揺動可能なアーム本体６１と、アーム本体６１を付勢する弾性部材（不図示）と、アーム本体６１の係止先端部側に設けられた係止面６２と、アーム本体の前記係止先端部側をポンプ半径方向外向きに揺動させるガイド面６３と、を備えている。

　アーム本体６１は、平面視が略く字状に折曲された部材である。このアーム本体６１は、駆動モータユニット３０Ａの外周面から突設された台座３７に、中間（折曲）部付近をピン６４で支持され、ピン６４を回転中心として水平面上で揺動可能な可動アームである。
　また、アーム部材６１は、たとえばねじりコイルバネのような弾性部材により、揺動の一方向へ向けて付勢されている。すなわち、アーム部材６１の一端がポンプ半径方向内向きの付勢を受けて、ポンプユニット１０Ａの外周面に向けて押圧されている。

　係止面６２は、アーム本体６１の一端を幅広にして段差部を設けたものである。すなわち、弾性部材によってポンプ半径方向内向きに付勢され、ポンプユニット１０Ａの外周面に向けて押圧されるアーム本体６１の先端部側には、ポンプユニット１０Ａの装着回転方向Ｒと逆向きの回り止めとなる係止面６２が設けられている。この係止面６２は、ポンプユニット１０Ａの半径方向と略一致する面であり、駆動モータユニット３０Ａの凹部３１にポンプユニット１０Ａの凸部１１を挿入した状態で、爪部１５及び係止部３２と同一高さとなる。
　以下の説明では、係止面６２が設けられたアーム本体６１の先端部側を係止先端部側と呼び、アーム本体６１の他端側を解除レバー側と呼ぶ。

　ガイド面６３は、アーム本体６１の内周面（ポンプユニット１０Ａの外周面と対向する面）に形成された曲面であり、ポンプユニット１０Ａの装着回転時に爪部１５と接触し、アーム本体６１の係止先端部側をポンプ半径方向外向きに移動（揺動）させる傾斜面である。このガイド面６３は、ピン６４と係止面６２との間に形成されている。図示の構成例では、係止先端部側がポンプユニット１０Ａの外周面側へ向けて突出する幅広とされ、ポンプユニット１０Ａの装着回転方向Ｒと反対方向へ、幅広の値（突出量）が連続的に（徐々に）減少する曲面のガイド面６３となっている。

　すなわち、アーム本体６１の内周面側には、揺動中心となるピン６４側から係止面６２の方向へアーム幅を増すように曲面のガイド面６３が形成されており、係止先端部側に形成された係止面６２において、アーム幅が急激に減少してポンプ半径方向の段差を形成している。

　このようなロック機構６０を備えた遠心ポンプ１Ａは、駆動モータユニット３０Ａの凹部３１に凸部１１を挿入したポンプユニット１０Ａを時計周りの装着回転方向Ｒへ回転させて組み立てる。このとき、ガイド面６３が爪部１５と接触するアーム本体６１は、ガイド面６３が外向きに押し出されるようにして、係止先端部側がポンプ半径方向外向きに移動する。

　この結果、アーム本体６１は、弾性部材の付勢に打ち勝って水平面上を外向きに開いていく。換言すれば、アーム本体６１は、弾性部材の付勢より強い爪部１５の押圧力を受けて水平面上を外向きに開いていく。
　こうしてポンプユニット１０Ａが所定位置まで回転すると、他の爪部１５がストッパ３５に当接するとともに、爪部１５がガイド面６３を通り過ぎて係止面６２に到達する。従って、アーム本体６１は、爪部１５との係合から開放され、弾性部材の付勢を受けて内向きに閉じる。

　このようなポンプユニット１０Ａの回転操作及びアーム本体６１の動作により、ロック機構６０は、爪部１５と係止部３２とが係合した所定の組立位置において、駆動モータユニット３０Ａ側に支持されたアーム本体６１の係止面６２と、ポンプユニット１０Ａ側の爪部１５とが係合して回り止めとなる。この結果、ポンプユニット１０Ａは、装着回転方向Ｒの回転がストッパ３５により阻止されるとともに、装着回転方向Ｒと反対側への回転が係止面６２により阻止されるため、両方向の回転ができない状態で所定の組立位置に保持するロック状態となる。

　そして、このロック状態では、上述した実施形態と同様に、アーム本体６１の係止先端部側が弾性部材によりポンプ半径方向内向き付勢され、かつ、爪部１５と係止部３２との係合により、ポンプユニット１０Ａの上方移動も規制されているので、作業者が意図してアーム本体６１のロック状態を解除しない限り、ポンプユニット１０Ａが駆動モータユニット３０Ａから取り外されることはない。
　なお、ロック解除の動作は、アーム本体６１の解除レバー側外周面をポンプ半径方向内向きに押圧し、係止先端部側をポンプ半径方向外向きに回転させればよい。

　また、たとえば図１０に示すように、アーム本体６１における曲げ変形の支点であるヒンジＨが接線力Ｆの外側にあれば、所定の組立状態でポンプユニット１０Ａを装着回転方向Ｒと反対側へ回転させようとした場合、係止先端部側にはポンプ半径方向内向きの力が作用する。このため、ポンプユニット１０Ａを単に装着回転方向Ｒの逆側へ回転させるだけでは、ロック機構６０の解除と逆向きの動作となるため、上述したロック解除の動作をしないとロック解除されることはない。

　また、上述したガイド面６３は、アーム本体６１の内周面に形成された曲面としたが、たとえば図１１に示す変形例のように、アーム本体６１Ａが直線的な傾斜面のガイド面６３Ａを備えたものでもよい。なお、図示のガイド面６３Ａは、係止面６２との間に平坦面６５を備えているが、係止面６２からすぐに直線的に傾斜するガイド面としてもよい。

　このような変形例の構成とすれば、ポンプユニット１０Ａを装着回転方向Ｒへ回転させることにより、爪部１５がガイド面６３Ａに接触することでアーム本体６１Ａが外向きに押し出される。このため、ポンプユニット１０Ａは、装着回転方向Ｒへの回転が許容される。そして、ポンプユニット１０Ａが所定位置まで回転すると、他の爪部１５がストッパ３５に当接するとともに、爪部１５がガイド面６３を通り過ぎて係止面６２に到達する。
　従って、アーム本体６１Ａは、爪部１５との係合から開放されることにより、弾性部材の付勢を受けて内向きに閉じ、この結果、ポンプユニット１０Ａは、係止面６２及びストッパ３５により両方向の回転を阻止される。

　このように、上述した第２実施例のポンプ構造によれば、ポンプユニット１０Ａの凸部１１を駆動モータユニット３０Ａの凹部３１に挿入して回転させれば、ポンプユニット１０Ａ及び駆動モータユニット３０Ａのスラスト方向及びラジアル方向の位置決めがなされ、さらに、ロック機構６０が自動的に動作してポンプユニット１０Ａの回り止め及び固定をするので、マグネット駆動方式を採用したカップリング型のポンプ構造は、簡単で確実な位置決め及び固定を迅速に実施可能な着脱機構を備えたものとなる。

　また、上述した第２実施例のポンプ構造も、簡単な構造により部品点数を低減して安価にできるという利点を有している。
　なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、例えば取り扱う流体が限定されないなど、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

　　１，１Ａ　　遠心ポンプ
　１０，１０Ａ　　ポンプユニット
　１１　　凸部
　１２，３３　　ケーシング
　１２ａ　　側壁面
　１３　　流体入口
　１４　　流体出口
　１５　　爪部
　２０　　動圧軸受（非接触軸受）
　２１　　羽根車
　２１ａ　　軸部
　２２　　インナー磁石（従動側磁石）
　３０，３０Ａ　　駆動モータユニット
　３１　　凹部
　３２　　係止部
　３４　　封止部材
　３５　　ストッパ
　３７　　台座
　４０　　モータ
　４１　　アウター磁石（駆動側磁石）
　４２　　モータ軸
　４３　　駆動ロータ
　４３ａ　　内周面
　５０，６０　　ロック機構
　５１　　係止用突起部材
　５２　　ガイド係止面
　５２ａ　　傾斜面
　５２ｂ　　段差部
　５３　　可動アーム
　５４，６１，６１Ａ　　アーム本体
　５５　　凹部
　５６　　ガイド壁
　５７，６４　　ピン
　６２　　係止面
　６３，６３Ａ　　ガイド面
　６５　　平坦面

Claims

　ポンプユニットの下面に設けた凸部を駆動モータユニットの上面に設けた凹部に挿入して一体化するカップリング型とされ、かつ、前記ポンプユニット内で非接触軸受を介して回転する羽根車に取り付けた従動側磁石と、前記駆動モータユニット内でモータにより回転する駆動側磁石との間に生じる磁力が前記羽根車を回転させて液体に圧力を与えるマグネット駆動方式のポンプ構造であって、
　前記凸部を前記凹部の所定位置まで挿入した状態で面接触する前記ポンプユニットの下面と前記ポンプユニットの上面とによりスラスト方向の位置決めをし、かつ、前記凸部の外周面と前記凹部の内周面との接触によりラジアル方向の位置決めをするとともに、
　前記ポンプユニットの外周面に突設した複数の爪部と、前記凸部を前記凹部の所定位置まで挿入した状態で前記ポンプユニットを回転させると係合して前記爪部の上方移動を規制するように前記駆動モータユニットの上面外周部から上方に突設された複数の係止部と、前記爪部と前記係止部との係合位置に前記ポンプユニットを保持するロック機構とを備えていることを特徴とするポンプ構造。
　前記ロック機構は、
　前記ポンプユニットから外向きに突出する外周側端面に、装着回転方向と逆向きに突出量を増す傾斜面から段差部となるガイド係止面が形成されている係止用突起部材と、
　前記駆動モータユニットの外周面に中間部付近を支持されて鉛直面上をポンプ半径方向に揺動可能なアーム本体と、該アーム本体の上端部側をポンプ半径方向内向きに付勢する弾性部材と、前記アーム本体の上端部側に設けられて前記係止用突起部材と係合する凹部と、前記傾斜面との接触により前記アーム本体を揺動させるとともに、前記段差部との係合により前記ポンプユニットの回り止めとなるガイド壁とを具備してなる可動アームと、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ構造。
　前記ロック機構は、
　前記駆動モータユニットの外周面から突設された台座に中間部付近を支持されて水平面上をポンプ半径方向に揺動可能なアーム本体と、
　該アーム本体の係止先端部側をポンプ半径方向内向きに付勢する弾性部材と、
　前記アーム本体の前記係止先端部側に設けられて前記ポンプユニットの装着回転方向逆向きの回り止めとなる係止面と、
　前記ポンプユニットの装着回転時に前記爪部との接触により前記アーム本体の前記係止先端部側をポンプ半径方向外向きに揺動させるガイド面と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ構造。
　前記ロック機構は、前記ポンプユニットの回転を装着回転方向で規制するストッパを備えていることを特徴とする請求項２または３に記載のポンプ構造。
　前記ポンプユニットの下面に設けた凸部と前記駆動モータユニットの上面に設けた凹部との間には、着脱時に空気を流通させる流路が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のポンプ構造。
　前記ポンプユニットの凸部及び前記駆動モータユニットの凹部間に許容される嵌合寸法公差は、前記ポンプユニット内に収納されている前記非接触軸受の嵌合寸法公差より小さく設定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のポンプ構造。