WO2013072997A1

WO2013072997A1 - ポンプ装置

Info

Publication number: WO2013072997A1
Application number: PCT/JP2011/076212
Authority: WO
Inventors: 西村正志; 江種宏泰
Original assignee: 五大産業株式会社
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2011-11-14
Publication date: 2013-05-23

Abstract

　インペラケーシングに吸い込まれる液体の流量が急激に変化してもインペラやロータがインペラケーシングに接触するおそれがなく、安価に製造することが可能なポンプ装置を提供する。　円筒状のケーシング本体（２）は隔壁（３）が仕切板（４）を介して外壁（５）に接続され、両面に隔壁（３）と仕切板（４）と外壁（５）で吐出液通路（６，６）が形成されている。仕切板（４）は吐出液通路（６，６）に連通するように外壁（５）に設けられた吐出口（２ｂ）の近傍で隔壁（３）と同じ幅になるように、両面に堰き止め部（４ａ，４ａ）が設けられ、吐出口（２ｂ）に面した箇所に連絡流路４ｂが設けられている。隔壁（３）の各面には吐出口（２ｂ）に面する箇所及び堰き止め部（４ａ）に当接する個所を除く９か所に、円周方向へ略均等に配置され、かつ、隔壁（３）を平面視して、いずれもその半径方向に対して同じ傾斜角度をもって吐出部（３ａ）が形成されている。

Description

ポンプ装置

　本発明は、高速で回転するインペラの遠心力を利用して、その半径方向に液体を送出するポンプ装置に係り、特に、ケーシングに非接触の状態でインペラを保持して回転させる機構を備えたポンプ装置に関する。

　従来、遠心式の液体ポンプでは、ケーシング内の液体中に設置された軸受によって保持されたインペラを、同じく液体中に設置された駆動軸を介してモータで駆動していた。そのため、インペラの回転軸と軸受の摩擦によって発生する細片が液体に混入するおそれがあった。
　そこで、このような課題を解決するものとして、液体中に軸受を設けず、ケーシングに非接触の状態でインペラを保持する機構を備えた液体ポンプが注目され、盛んに研究や開発が進められている。そして、それに関して既に幾つかの発明や考案が開示されている。

　例えば、特許文献１には、「ポンプ装置」という名称で、軸封部におけるメカニカルシールが不要であり、液体中に軸受を設置する必要がない液体ポンプに関する発明が開示されている。
　特許文献１に開示された発明は、インペラの片面に金属製の円筒ロータを固定し、この円筒ロータを回転磁界で駆動することによって、ケーシングに非接触の状態で保持されたインペラを回転させるものである。
　このような構造によれば、インペラが軸受で保持されていないため、インペラの回転軸と軸受との摩擦という現象は起こらず、上述の細片は発生しない。

　また、特許文献２には、「ポンプ装置」という名称で、特許文献１に記載された発明を改良した発明が開示されている。
　特許文献２に開示された発明は、特許文献１に開示された発明において、インペラの２つの側面の各外周に沿って拡径方向に突出するように突条部が形成され、インペラの側面に対向するケーシング内側面であって上記突条部よりも外周となる領域に、突条部を包囲するように環状壁が形成されるとともに、突条部と環状壁の対向部分に、インペラの回転軸方向の移動に伴ってインペラの側面とケーシング内側面が接近、離隔すると、互いに離隔、接近するように流量調整面が設けられた構造となっている。
　このような構造によれば、回転中のインペラが回転軸に沿って一方へ移動すると、インペラの２つの側面のうち、ケーシング内側面に接近した側の流量が増加して流速に差が生じる。その結果、動圧が増大し、インペラは元の位置へ押し戻される。これにより、ケーシングに対するロータとインペラの接触を防止することができる。

特開２００５－９０４７８号公報特開２００８－２９７９９７号公報

　ここで、特許文献１に記載された従来のポンプ装置の構造について、図４乃至図８を用いて詳細に説明する。図４は特許文献１に記載されたポンプ装置の構造の一部を示す断面図であり、図５は図４に示したポンプ装置の分解図である。また、図６は図５におけるＣ－Ｃ線矢視断面図であり、図７は図４に示したポンプ装置におけるインペラケーシング内の液体の挙動を示す図である。そして、図８は特許文献２に記載されたポンプ装置におけるインペラケーシング内の液体の挙動を示す図である。なお、図４及び図５では駆動モータ以外の構成要素を断面表示とし、図５では図４に示した構成要素の一部を断面表示としている。

　ポンプ装置５０は、吐出量が毎分５０リットル、揚程８ｍ、ポンプ効率が２４％であり、吸込口５０ａ及び吐出口５０ｂの口径はそれぞれ３２ｍｍ及び２０ｍｍである。そして、駆動モータ５１は、出力０．４ｋＷ、定格電圧２００Ｖの三相交流モータである。
　インペラ５２は円板状をなし、回転軸方向に設けられた吸込口５２ａから外周に向かって放射状に複数の吐出流路５２ｃが穿設されている。その材質は塩化ビニルであり、インペラ５２の外径及び吸込口５２ａの口径はそれぞれ８０ｍｍ及び３２ｍｍである。また、ロータ５３は厚さ３ｍｍのアルミニウム製の円筒体であり、厚さ２００μｍのフッ素樹脂によって表面をコーティングされている。

　キャン５４は非磁性高電気抵抗の材質からなる厚さ２ｍｍの二重円筒であり、内キャン５５及び外キャン５６とロータ５３との隙間はそれぞれ２ｍｍである。なお、内キャン５５の底部（インペラ５２側の部分）は閉塞されており、他方部分（駆動モータ５１側の部分）は内キャン５５及び外キャン５６が互いに接合されることにより閉塞されている。また、外キャン５６の縁部にはインペラケーシング５７の側板５７ｂが円筒の軸心から半径方向に沿って外側に向かうように延設されている。

　図４及び図５に示すように、インペラケーシング５７ではケーシング本体５９が側板５７ａ，５７ｂによって挟持されており、側板５７ａ，５７ｂはそれぞれケーシング本体５９に対して締め付けボルト（図示せず）で締め付けることによって固定されている。すなわち、インペラケーシング５７はケーシング本体５９と側板５７ａ，５７ｂによって構成されている。
　インペラケーシング５７内にはインペラ５２及びロータ５３が回転自在に収容されている。なお、ロータ５３はインペラ５２の片面にその回転中心と同心上に固定されている。また、前述の締め付けボルトを緩めて取り外すと、インペラ５２及びロータ５３はインペラケーシング５７の内部から簡単に取り出し可能となっている。

　回転磁界発生装置を構成する外磁石６０及び内磁石６１はネオジム磁石からなる永久磁石であり、内キャン５５の内側と外キャン５６の外側にそれぞれ隙間をおいて４組配置されている。そして、外磁石６０及び内磁石６１は外磁石用ヨーク６０ａ及び内磁石用ヨーク６１ａからなる二重円筒形状の磁石ホルダ６２にそれぞれ取り付けられている。なお、磁石ホルダ６２の軸心部分は、ホルダ連結軸６３を介して駆動モータ５１の出力軸（図示せず）に連結されている。すなわち、内磁石６０及び外磁石６１は駆動モータ５１で同時に回転駆動される構造となっている。

　図６に示すように、内磁石用ヨーク６１ａに取り付けられた内磁石６１と外磁石用ヨーク６０ａに取り付けられた外磁石６０は異なる磁極が対向するように配置されている。そして、外磁石６０は磁石ホルダ６２の円周方向に見てＮ極とＳ極が外磁石用ヨーク６０ａの内周面に対して交互に当接するように配置され、内磁石６１は磁石ホルダ６２の円周方向に見てＮ極とＳ極が内磁石用ヨーク６１ａの内周面に対して交互に当接するように配置されている。

　このような構造のポンプ装置５０において、磁石ホルダ６２とともに内磁石６１及び外磁石６０を回転させると、ロータ５３と交差するように内磁石６１と外磁石６０との間に形成される磁束がホルダ連結軸６３を中心として円周方向へ回転する。このとき、ロータ５３は内磁石６１と外磁石６０との間に形成される磁束を磁石ホルダ６２の回転方向に対して逆向きに横切ることになる。
　従って、フレミングの右手の法則により、紙面に対して垂直な方向に起電力が発生し、ロータ５３に誘導電流が流れる。そして、この誘導電流により、ロータ５３は、フレミングの左手の法則に基づく力を受け、内磁石６１及び外磁石６０と同じ方向へ回転する。

　また、インペラ５２の吸込側（ロータ５３が取り付けられていない側）の側面５２ｂには、円筒状のバランス用筒体６４がロータ５３と反対方向へ突出するように、かつ、インペラ５２の回転中心と同心上に設けられている。また、バランス用筒体６４と対向するインペラケーシング５７の側板５７ａには、バランス用筒体６４の先端側を収容可能に円形の凹溝５７ｃが形成されている。

　上記構造によれば、回転中のバランス用筒体６４と凹溝５７ｃとの隙間に存在する液体によりラジアル方向の楔効果が生じるため、バランス用筒体６４は凹溝５７ｃの内壁に接触することがない。これにより、回転状態が安定する。
　そして、この楔効果に加えて、ロータ５３とキャン５４との隙間でも楔効果が生じるため、インペラ５２とロータ５３の回転状態がさらに安定する。従って、インペラ５２とインペラケーシング５７及びロータ５３とキャン５４との間の接触を防いで、それに伴う故障を防止することができる。

　インペラ５２の側面５２ｂと対向するインペラケーシング５７の側板５７ａの内面に吸込孔５２ａと同心上に設けられた吸込口５０ａの周縁部には、吸込孔５２ａの内部へ突出するように補助吸入筒５７ｄが設けられている。
　また、インペラケーシング５７の側板５７ａの内面の中央部分（内キャン５５の底部）には、吸込口５２ａの内部へ突出するように流入液調整ボス６５が設けられている。そして、流入液調整ボス６５の先端面には、頂点部分がインペラ５２の回転軸上に位置し、その裾野部分が滑らかに広がった円錐形状の突出部６５ａが設けられている。

　このような構造によれば、インペラ５２の回転開始時や回転中に、インペラ５２の内部に吸込まれた流体によって発生するインペラ５２のスラスト方向の移動が補助吸入筒５７ｄや流入液調整ボス６５によって緩和されるという作用を有する。さらに、インペラ５２の回転中心に沿って吸込孔５２ａに流入する液体が突出部６５ａの外周面に沿って放射方向へ均等に分散誘導されるという作用を有する。これらの作用により、インペラ５２の回転開始時及び回転中におけるインペラ５２とインペラケーシング５７との接触を防止することが可能となる。

　図７に示すように、ケーシング本体５９の内部にはインペラ５２の外周領域を外周側と内周側に区画するように、インペラ５２の回転軌跡と平行な円弧状の隔壁６６が設けられている。また、隔壁６６は一方の端部６６ａがケーシング本体５９の吐出口５９ａに臨ませて配置されるとともに、他方の端部６６ｂがインペラ５２を挟んで吐出口５９ａと対向する位置に配置されている。
　さらに、ケーシング本体５９の外壁６７と隔壁６６によって形成される円弧状の二重壁と対向する個所に円弧状の閉鎖壁６８が設けられている。そして、隔壁６６の端部６６ａ，６６ｂと閉鎖壁６８との間には、インペラ５２の外周領域と連通するように大きさが略等しい２つの吐出孔５８ａ，５８ｂがそれぞれ形成されている。

　従って、インペラ５２の外周領域から吐出孔５８ａを通過して流出した液体は隔壁６６の端部６６ａによってケーシング本体５９の吐出口５９ａへと誘導される。そして、吐出孔５８ｂを通過した液体は隔壁６６と外壁６７との間の吐出液通路５８ｃを流れた後、吐出孔５８ａを通過してインペラ５２の外周領域から流出した液体と吐出口５９ａの手前で合流する。

　このような構造のポンプ装置５０では、吐出孔５８ａがケーシング本体５９の吐出口５９ａに直結していることから、吐出孔５９ａ付近の液圧は吐出孔５８ｂ付近の液圧に比べてわずかに低くなる。そのため、インペラ５２の回転起動時などのようにインペラケーシング５７に吸い込まれる液体の流量が急激に変化した場合、インペラ５２の回転中心が２つの吐出孔５８ａ，５８ｂのうちのいずれかの側に振れ易く、インペラケーシング５７の内壁にインペラ５２やロータ５３が接触してしまうおそれがあった。
　また、吐出液通路５８ｃが外壁６７の約半周分しか形成されていないため、吐出液通路５８ｃを流れる液体による力は、外壁６７の片側半分のみに加わる。これにより、ケーシング本体５９には、図中では左右非対称あるいは円周方向非対称の力が加わるが、ケーシング本体５９は移動しないように固定されているため、内部応力が発生する。
　その結果、ケーシング本体５９が歪みを生じたり、疲労によって損傷したりし易くなる。そして、ケーシング本体５９の形状はインペラ５２の回転状態に大きな影響を与えるため、ケーシング本体５９が歪んだ場合には、インペラ５２の回転中心が振れ易くなるおそれがある。

　次に、特許文献２に記載されたポンプ装置におけるインペラケーシングの構造と、その内部を流れる液体の挙動について図８を用いて説明する。なお、ケーシング本体以外の構成要素については、特許文献１に記載されたポンプ装置５０と略同一の構造であるため、説明を省略する。
　図８に示すように、特許文献２に記載されたポンプ装置のケーシング本体６９の内部には、インペラ５２の回転軌跡と平行な円弧状の隔壁７０が設けられており、この隔壁７０によってインペラ５２の外周領域は外周側と内周側に区画されている。また、隔壁７０の一方の端部７０ａはケーシング本体６９の吐出口６９ａに臨ませて配置され、他方の端部７０ｂはインペラ５２を挟んで吐出口６９ａと対向する位置に配置されている。

　ケーシング本体６９の外壁７１と隔壁７０によって形成される円弧状の二重壁と対向する個所には円弧状の閉鎖壁７２が設けられている。また、隔壁７０の端部７０ａ，７０ｂと閉鎖壁７２との間には、それぞれインペラ５２の外周領域と連通するように大きさが略等しい２つの吐出孔７３ａ，７３ｂが設けられている。さらに、吐出口６９ａの近傍と吐出孔７３ａの間には吐出液誘導路７３ｃが設けられている。
　従って、吐出孔７３ａを通過してインペラ５２の外周領域から流出した液体は吐出液誘導路７３ｃによってケーシング本体６９の吐出口６９ａの近傍まで誘導される。一方、吐出孔７３ｂを通過してインペラ５２の外周領域から流出した液体は隔壁７０と外壁７１との間の吐出液通路７３ｄを流れた後、吐出孔７３ａ及び吐出液誘導路７３ｃを通過してインペラ５２の外周領域から流出した液体と合流する。

　このような構造のポンプ装置では、吐出孔７３ａがケーシング本体６９の吐出口６９ａに直結していないため、特許文献１に記載されたポンプ装置５０における吐出孔５８ａ，５８ｂの場合と比べると、インペラ５２の外周領域における吐出孔７３ａ，７３ｂ付近の液圧の差は小さい。従って、インペラ５２の回転中心が２つの吐出孔７３ａ，７３ｂのうちのいずれの側にも振れ難い。
　しかしながら、インペラ５２の外周領域と吐出液通路７３ｄとは、略直線上に配置された２か所の吐出孔７３ａ，７３ｂのみによって連結された構造であるため、インペラ５２を回転起動する際などのようにインペラケーシング５７に吸い込まれる液体の流量が急激に変化した場合、吐出孔７３ａ，７３ｂを結ぶ直線に垂直な方向へインペラ５２の回転中心が振れ易いという課題があった。また、特許文献２に記載されたポンプ装置では、吐出液誘導路７３ｃを設ける必要がある上、吐出孔７３ａ，７３ｂの構造も特許文献１に記載されたポンプ装置における吐出孔５８ａ，５８ｂに比べると複雑であるため、製造コストが高くなるという課題があった。
　さらに、このポンプ装置においても、吐出液通路７３ｄが外壁７１の約半周分しか形成されていないため、吐出液通路７３ｄを流れる液体による力が外壁７１の片側半分のみに加わる結果、内部応力が発生し、ケーシング本体６９が歪みを生じたり、疲労によって損傷したりし易くなるという特許文献１に記載のポンプ装置５０と同様の課題があった。

　本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、インペラケーシングに吸い込まれる液体の流量が急激に変化した場合でもインペラやロータがインペラケーシングに接触するおそれがなく、安価に製造することが可能なポンプ装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、円板状をなし、回転中心に設けられた吸込口から外周に向かって放射状に穿設された複数の吐出流路を有するインペラと、このインペラの片面にその回転中心と同心上に固定される円筒状のロータと、このロータ及びインペラが回転自在に収容されるインペラケーシングと、このインペラケーシングの外部に設置され、ロータを間接駆動してインペラ及びロータをインペラケーシング内で非接触状態に保持して回転させる回転磁界発生装置と、を備えたポンプ装置において、インペラケーシングはインペラを設置可能な開口部を有する円筒状のケーシング本体と、このケーシング本体を挟持する２枚の側板からなり、ケーシング本体の外壁は開口部を形成する隔壁に仕切板を介して接続され、隔壁の少なくとも３か所に、吐出部が円周方向へ均等に配置されるように設けられ、隔壁の幅よりも薄く形成される仕切板は、隔壁及び外壁と、２枚の側板の少なくともいずれか一方とともに、吐出液通路を形成し、外壁には、この吐出液通路に連通する吐出口が設けられ、吐出液通路は、吐出部から吐出口まで、外壁の３分の２周以上にわたって連続して形成されることを特徴とするものである。
　なお、本願明細書において「吐出部が隔壁の円周方向へ『均等』に配置される」という場合には、「吐出部が隔壁の円周方向へ『略均等』に配置される」場合も含まれるものとする。

　このような構造のポンプ装置においては、インペラの回転に伴って吸込口から吐出流路を通ってケーシング本体の開口部内に流入した液体が、均等に分散して、隔壁の少なくとも３か所に設けられた吐出部から開口部の外部へ排出されるという作用を有する。これにより、ケーシング本体の開口部内において吐出部近傍の液圧が略均一となる。
　また、吐出部から排出された液体は吐出液通路に沿って円周方向の流れを形成し、吐出口からケーシング本体の外部へ排出されるという作用を有する。
　さらに、隔壁の少なくとも３か所に吐出部が円周方向に均等に配置されることから、吐出液通路を吐出部に対応させつつ吐出口まで連続して形成させると、この吐出液通路は、外壁の少なくとも３分の２周以上にわたって形成される必要があるので、本願請求項１においてはそのように規定している。従って、円周方向に非対称となる半周の吐出液通路の場合に比較して、吐出液通路を流れる液体から外壁が受ける力に起因する内部応力がケーシング本体に発生し難いという作用を有する。

　請求項２記載の発明は、請求項１記載のポンプ装置において、仕切板は、吐出口の近傍において隔壁と同じ幅となるように堰き止め部が設けられ、吐出部は、この堰き止め部に当接する個所及び吐出口に面する個所を除いて形成されることを特徴とするものである。
　このような構造のポンプ装置においては、隔壁の少なくとも３か所に設けられた吐出部がいずれもケーシング本体の吐出口に直結していないことから、ケーシング本体の開口部内において吐出部近傍の液圧が略均一となるという請求項１に記載された発明の作用がより一層発揮される。

　請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のポンプ装置において、吐出部は、隔壁を平面視した場合に、いずれもその半径方向に対して同じ傾斜角度をもって、傾斜した状態に形成されることを特徴とするものである。
　このような構造のポンプ装置においては、請求項１又は請求項２に記載された発明の作用に加えて、吐出部を通って開口部の内部から連続的に排出される液体が、吐出液通路に沿って形成される円周方向の流れに対して、常に鋭角をなして合流するという作用を有する。

　請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のポンプ装置において、仕切板は、堰き止め部を除いて、均一の厚さに形成されて隔壁の幅方向の中央に配置されるとともに、吐出口に面した個所に連絡流路が設けられ、吐出部は、ケーシング本体の両面に設けられる吐出液通路に連通するように、隔壁の両面にそれぞれ設けられることを特徴とするものである。
　このような構造のポンプ装置においては、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された発明の作用に加えて、インペラの吸込口から吐出流路を通ってケーシング本体の開口部内に流入した液体が隔壁の幅方向の中心に関して対称な流れを形成し、仕切板の両面に形成された吐出液通路をそれぞれ流れた後、連絡流路で合流し、吐出口を通ってケーシング本体の外部へ流れ出すという作用を有する。このとき、インペラの両面を液体が均等に略等しい速度で流れるため、それらの動圧は略等しくなる。

　本発明の請求項１記載のポンプ装置によれば、インペラケーシング内に吸い込まれる液体の流量が急激に変化した場合でも、開口部内の吐出部近傍における液圧が略均一となるため、インペラの回転中心が半径方向へ振れ難い。従って、インペラケーシングとの接触によるインペラやロータの故障を防ぐことができる。
　また、隔壁に対する吐出部の加工が容易であり、ケーシング本体も簡単な構造であるため、製造コストを安くすることができる。
　さらに、内部応力を発生し難くすることにより、ケーシング本体の歪みや損傷を防ぐとともに、回転中心の振れを抑えてインペラの回転状態を安定させることができる。

　また、本発明の請求項２記載のポンプ装置によれば、インペラの回転中心の半径方向への振れを請求項１記載の発明の場合よりもさらに発生し難くして、インペラケーシングとの接触によるインペラやロータの故障を防ぐことができる。

　請求項３記載のポンプ装置によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加え、吐出部を通って開口部の内部から排出された液体と、吐出液通路を流れる液体との合流損失が低減されてポンプ効率が向上するという効果を奏する。

　請求項４記載のポンプ装置によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された発明の効果に加えて、インペラの回転中心がスラスト方向へ振れ難くなり、その回転状態が安定するという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係るポンプ装置の実施例の断面図である。（ａ）は本実施例のポンプ装置を構成するインペラケーシングの平面図であり、（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ－Ａ線矢視断面図である。（ａ）は本実施例のポンプ装置におけるインペラケーシング内の液体の挙動を示す図であり、（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ－Ｂ線矢視断面図である。る。特許文献１に記載されたポンプ装置の構造の一部を示す断面図である。図４に示したポンプ装置の分解図である。図５におけるＣ－Ｃ線矢視断面図である。図４に示したポンプ装置におけるインペラケーシング内の液体の挙動を示す図である。特許文献２に記載されたポンプ装置におけるインペラケーシング内の液体の挙動を示す図である。

　本発明の実施の形態に係るポンプ装置の構造について図１乃至図３を用いて説明する。なお、本発明は前述した先行技術発明に係るポンプ装置においてインペラケーシングの構造を改良したものであるため、図４乃至図８を用いて既に説明した構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

　図１に示すように、本実施例のポンプ装置１は、図４に示した従来のポンプ装置５０においてケーシング本体５９の代わりにケーシング本体２を備えたことを特徴とする。内部にインペラ５２及びロータ５３が回転自在に配置されるケーシング本体２は側板５７ａ，５７ｂによって挟持され、側板５７ａ，５７ｂは締め付けボルト（図示せず）を用いてケーシング本体２にそれぞれ固定されている。
　なお、本実施例ではインペラ５２及びケーシング本体２をフッ素樹脂によって成型しているが、これらの材質は、フッ素樹脂に限らず、塩化ビニルやポリプロピレン等の合成樹脂、あるいは金属であっても良い。

　図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ケーシング本体２はインペラ５２を設置可能な開口部２ａを有する円筒状部材であり、この開口部２ａを形成する隔壁３が仕切板４を介して外壁５に接続されている。
　隔壁３は外壁５よりも幅が薄く、ケーシング本体２の両面には、隔壁３と仕切板４と外壁５と側板５７ａ，５７ｂ（図１参照）によって吐出液通路６，６がそれぞれ形成されている。

　外壁５には、この吐出液通路６，６に連通する吐出口２ｂが設けられており、仕切板４は、ケーシング本体２の吐出口２ｂの近傍において、隔壁３と同じ幅になるように堰き止め部４ａ，４ａが両面にそれぞれ設けられている。
　また、仕切板４は、堰き止め部４ａを除いて、隔壁３の幅よりも薄く、略均一の厚さに形成されるとともに、隔壁３の幅方向（図２（ｂ）に矢印Ｘで示される方向）の中央に配置されている。さらに、仕切板４の吐出口２ｂに面した箇所には連絡流路４ｂが設けられている。

　隔壁３の各面には、吐出口２ｂに面する箇所及び堰き止め部４ａに当接する個所を除く９か所に、吐出部３ａが円周方向へ略均等に配置されるようにそれぞれ設けられている。なお、吐出部３ａは隔壁３を平面視した場合に、いずれもその半径方向に対して同じ傾斜角度をもって、傾斜した状態に形成されている。
　なお、本実施例では隔壁３の両面をそれぞれ切り欠くことにより吐出部３ａを形成しているが、吐出部３ａの加工はこのような方法に限定されるものではなく、例えば、隔壁３に貫通孔を穿設して、これを吐出部３ａとしても良い。ただし、隔壁３に貫通孔を設けるより、その両面を切り欠く方が、加工が容易であり、製造コストも安くできるため、望ましい。

　また、９つの吐出部３ａは、すべて開口面積が等しく、その合計が、特許文献１の発明における吐出孔５８ａ，５８ｂの開口面積の合計、あるいは特許文献２の発明における吐出孔７３ａ，７３ｂの開口面積の合計と略等しくなるように形成されている。しかし、吐出部３ａは、このような大きさに限定されるものではなく、適宜変更可能である。ただし、吐出部３ａの大きさが均一でないと、インペラ５２の回転中心が振れて回転状態が不安定になるため、９つの吐出部３ａはすべて開口面積が等しくなるように形成することが必要である。
　さらに、吐出部３ａの数は９つに限定されるものではないが、２つの場合には、特許文献１又は特許文献２に記載の発明と同様の課題を有することになるため、吐出部３ａは少なくとも３つ以上設置する必要がある。

　なお、吐出部３ａの数を３として、吐出液通路６をすべての吐出部３ａに対応させつつ、吐出口２ｂまで連続して同じ向きに形成させると、吐出液通路６は、吐出部３ａの１つが堰き止め部４ａを挟んで吐出口２ｂの近傍に設けられた場合に最長となり、外壁５の略全周にわたって形成されることになる。
　一方、吐出部３ａの１つが吐出口２ｂに面するように設けられた場合、吐出液通路６は最短となり、外壁５の略３分の２周にわたって形成されることになる。ただし、本発明のポンプ装置１においては、吐出部３ａが吐出口２ｂに直結しないように設置される構造となっているため、吐出液通路６は外壁５の少なくとも３分の２周以上にわたって形成される。
　一般に、吐出部３ａの数をｎ（≧３）とすると、吐出液通路６の長さＬと外壁５の全周Ｌ_０の間には次の式（１）が成り立つ。

　このように、吐出部３ａの数がｎ（≧３）の場合には、吐出液通路６が外壁５の少なくともｎ分の（ｎ－１）周以上にわたって形成されるため、吐出液通路６が外壁５の半周しか形成されない特許文献１又は特許文献２に記載された発明の場合よりも、吐出液通路６を流れる液体から外壁５が受ける力に起因してケーシング本体２に生じる内部応力は小さくなる。従って、ケーシング本体２の歪みや疲労、損傷を防ぐとともに、回転中心の振れを抑えてインペラ５２の回転状態を安定させることができる。

　インペラケーシング２内の液体の挙動について図３を用いて説明する。なお、図３（ａ）のハッチングは、液体が流れない箇所を示している。また、図３（ｂ）ではインペラ５２の図示を省略している。
　図３（ａ）に示すように、インペラ５２が回転すると、吸込口５２ａから吐出流路５２ｃ（図１参照）を通ってケーシング本体２の開口部２ａ内に流入した液体は、均等に分散して９つの吐出部３ａから開口部２ａの外部へそれぞれ排出される。
　これにより、開口部２ａ内において、吐出部３ａの近傍の液圧が略均一となる。その結果、インペラケーシング５７内に吸い込まれる液体の流量が急激に変化した場合でも、インペラ５２の回転中心が９つの吐出部３ａのいずれの方向にも振れ難い。
　なお、本実施例のポンプ装置１では、９つの吐出部３ａがいずれも吐出口２ｂに直結していないことから、吐出部３ａの近傍の液圧が略均一になるという上記作用がより一層発揮される。

　吐出部３ａから排出された液体は吐出液通路６に沿って矢印Ｅで示すような円周方向の流れを形成する。そして、隔壁３を平面視して半径方向に傾斜して形成される吐出部３ａを通って開口部２ａから連続的に排出される液体は、この円周方向の流れ対して、常に鋭角をなして合流する。これにより、吐出部３ａから排出された液体と、吐出通液路６を流れる液体との合流損失が低減されてポンプ効率が向上する。
　さらに、ポンプ装置１においては、吐出液通路６が外壁５の約全周にわたって形成されているため、吐出液通路６を流れる液体による力が外壁５の略全体に対して略均等に作用する。この場合、上述の力に起因する内部応力が発生し難い。従って、ケーシング本体２の歪みや損傷を防ぐことができる。また、インペラ５２は回転中心が振れ難くなり、安定した状態で回転する。

　ケーシング本体２の両面に形成された吐出液通路６，６を流れた液体は、図３（ｂ）に矢印Ｆで示すように、連絡流路４ｂで合流した後、吐出口２ｂを通ってケーシング本体２の外部へ流れ出す。
　このように、ポンプ装置１においては、仕切板４が隔壁３の幅方向の中央に配置されるとともに、吐出部３ａが隔壁３の両面に設けられているため、インペラ５２の吸込口５２ａから吐出流路５２ｃ（図１参照）を通ってケーシング本体２の開口部２ａ内に流入した液体が隔壁３の幅方向の中心に関して対称な流れを形成する。その後、この液体は吐出部３ａから吐出液通路６及び吐出口２ｂを経てケーシング本体２の外部へ排出される。この場合、インペラ５２を側面視して、その両側を液体が均等に略等しい速度で流れるため、インペラ５２の両面における動圧が略等しくなる。その結果、インペラ５２はスラスト方向に振れることなく、安定した状態で回転する。

　以上説明したように、本発明のポンプ装置によれば、インペラケーシングに吸い込まれる液体の流量が急激に変化した場合でもインペラの回転中心が半径方向へ振れ難いため、インペラケーシングとの接触によるインペラやロータの故障を防ぐことができる。また、隔壁に対する吐出部の加工が容易であることに加えて、ケーシング本体の構造が簡単であるため、安価に製造することができる。

　なお、本発明のポンプ装置は本実施例に示した構造に限定されるものではない。例えば、堰き止め部を除いて均一の厚さに形成された仕切板を隔壁の幅方向の中央に配置する代わりに、仕切板を隔壁の幅方向の一方の端に寄せて配置することもできる。ただし、インペラの両側に液体の流れが均等に生じるという前述の効果を十分に発揮させるためには、仕切板は隔壁の幅方向の中央に配置される方が望ましい。
　また、本実施例では、吐出部３ａが隔壁３の半径方向に対して３５°の傾斜角度をなすように形成されているが、傾斜角度はこの値に限らず、適宜変更可能である。

　請求項１乃至請求項４に記載された発明は、半導体装置の洗浄に用いられる純水や機械油のほか、輸血用血液など各種の液体に対して適用可能である。

１　　　　　ポンプ装置
２　　　　　ケーシング本体
２ａ　　　　開口部
２ｂ　　　　吐出口
３　　　　　隔壁
３ａ　　　　吐出部
４　　　　　仕切板
４ａ　　　　堰き止め部
４ｂ　　　　連絡流路
５　　　　　外壁
６　　　　　吐出液通路
５０　　　　ポンプ装置
５０ａ　　　吸込口
５０ｂ　　　吐出口
５１　　　　駆動モータ
５２　　　　インペラ
５２ａ　　　吸込口
５２ｂ　　　側面
５２ｃ　　　吐出流路
５３　　　　ロータ
５４　　　　キャン
５５　　　　内キャン
５６　　　　外キャン
５７　　　　インペラケーシング
５７ａ　　　側板
５７ｂ　　　側板
５７ｃ　　　凹溝
５７ｄ　　　補助吸入筒
５８ａ　　　吐出孔
５８ｂ　　　吐出孔
５８ｃ　　　吐出液通路
５９　　　　ケーシング本体
５９ａ　　　吐出口
６０　　　　外磁石
６０ａ　　　外磁石用ヨーク
６１　　　　内磁石
６１ａ　　　内磁石用ヨーク
６２　　　　磁石ホルダ
６３　　　　ホルダ連結軸
６４　　　　バランス用筒体
６５　　　　流入液調整ボス
６５ａ　　　突出部
６６　　　　隔壁
６６ａ　　　端部
６６ｂ　　　端部
６７　　　　外壁
６８　　　　閉鎖壁
６９　　　　ケーシング本体
６９ａ　　　吐出口
７０　　　　隔壁
７０ａ　　　端部
７０ｂ　　　端部
７１　　　　外壁
７２　　　　閉鎖壁
７３ａ　　　吐出孔
７３ｂ　　　吐出孔
７３ｃ　　　吐出液誘導路
７３ｄ　　　吐出液通路

Claims

　円板状をなし、回転中心に設けられた吸込口（５２ａ）から外周に向かって放射状に穿設された複数の吐出流路（５２ｃ）を有するインペラ（５２）と、
　このインペラ（５２）の片面に前記回転中心と同心上に固定される円筒状のロータ（５３）と、
　このロータ（５３）及び前記インペラ（５２）が回転自在に収容されるインペラケーシング（５７）と、
　このインペラケーシング（５７）の外部に設置され、前記ロータ（５３）を間接駆動して前記インペラ（５２）及び前記ロータ（５３）を前記インペラケーシング（５７）内で非接触状態に保持して回転させる回転磁界発生装置と、
　を備えたポンプ装置（１）において、
　前記インペラケーシング（５７）は前記インペラ（５２）を設置可能な開口部（２ａ）を有する円筒状のケーシング本体（２）と、このケーシング本体（２）を挟持する２枚の側板（５７ａ，５７ｂ）からなり、
　前記ケーシング本体（２）の外壁（５）は前記開口部（２ａ）を形成する隔壁（３）に仕切板（４）を介して接続され、
　前記隔壁（３）の少なくとも３か所に、吐出部（３ａ）が円周方向へ均等に配置されるように設けられ、
　前記隔壁（３）の幅よりも薄く形成される前記仕切板（４）は、前記隔壁（３）及び前記外壁（５）と、前記２枚の側板（５７ａ，５７ｂ）の少なくともいずれか一方とともに、吐出液通路（６）を形成し、
　前記外壁（５）には、この吐出液通路（６）に連通する吐出口（２ｂ）が設けられ、
　前記吐出液通路（６）は、前記吐出部（３ａ）から前記吐出口（２ｂ）まで、前記外壁（５）の３分の２周以上にわたって連続して形成されることを特徴とするポンプ装置（１）。
　前記仕切板（４）は、前記吐出口（２ｂ）の近傍において前記隔壁（３）と同じ幅となるように堰き止め部（４ａ）が設けられ、
　前記吐出部（３ａ）は、この堰き止め部（４ａ）に当接する個所及び前記吐出口（２ｂ）に面する個所を除いて形成されることを特徴とする請求項１記載のポンプ装置（１）。
　前記吐出部（３ａ）は、前記隔壁（３）を平面視した場合に、いずれもその半径方向に対して同じ傾斜角度をもって、傾斜した状態に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポンプ装置（１）。
　前記仕切板（４）は、前記堰き止め部（４ａ）を除いて、均一の厚さに形成されて前記隔壁（３）の幅方向の中央に配置されるとともに、前記吐出口（２ｂ）に面した個所に連絡流路（４ｂ）が設けられ、
　前記吐出部（３ａ）は、前記ケーシング本体（２）の両面に設けられる前記吐出液通路（６，６）に連通するように、前記隔壁（３）の両面にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のポンプ装置（１）。