WO2022054403A1 - インペラ及びこれを備えたポンプ - Google Patents

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WO2022054403A1
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impeller
rotor
blades
blade support
support surface
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PCT/JP2021/026642
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English (en)
French (fr)
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敏樹 鬼塚
進一郎 是枝
利晃 亀井
光 齊藤
暢也 上野
拓哉 関
Original Assignee
株式会社イワキ
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—Bearings
    • F04D29/048—Bearings magnetic; electromagnetic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps

Definitions

  • the present invention relates to an impeller and a pump equipped with the impeller.
  • a pump including a magnetic bearing that non-contactly supports the load of a rotor provided with an impeller of a pump device by magnetic force and a drive unit that drives the rotor by magnetic force is known (for example, Patent Document). 1).
  • a bearing magnet is provided on the outer periphery of the rotor, and a magnetic core as a stator member is arranged at an inner peripheral position of a housing facing the bearing magnet to form a magnetic bearing.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an impeller capable of reducing axial thrust and radial thrust, and a pump equipped with the impeller.
  • the impeller according to the present invention is an impeller provided on one end side in the axial direction of a cylindrical rotor body and constitutes a rotor together with the rotor body, and is a blade support provided on one end side in the axial direction of the rotor body.
  • a plurality of impeller bases having a surface and a plurality of blade support surfaces of the impeller base so as to extend in a curved shape from the inside to the outside in the radial direction of the blade support surface in the direction opposite to the rotation direction of the rotor.
  • the blade and the impeller base of the plurality of blades are provided on opposite sides in the axial direction to cover the outer peripheral side portion of the plurality of blades, and the inner peripheral side portion of the plurality of blades is provided in the center. It comprises an annular plate-shaped front shroud in which an exposed hole is formed, and the front shroud is characterized in that the inner diameter of the hole is larger than the outer diameter of the impeller base.
  • the pump according to the present invention includes a cylindrical rotor body, a rotor including an impeller provided on one end side of the rotor body in the axial direction, a magnetic bearing that supports the rotor by magnetic force, and a rotary drive of the rotor.
  • a pump including a drive mechanism and a pump mechanism including the impeller, wherein the pump mechanism forms a rear casing forming an accommodation space for accommodating the rotor main body and an accommodation space for accommodating the impeller.
  • the impeller is provided on one end side of the rotor body in the axial direction and has a blade support surface, and the blade support surface is provided on the blade support surface of the impeller base.
  • a plurality of blades provided so as to extend in a curved shape in the direction opposite to the rotation direction of the rotor from the inside to the outside in the radial direction of the blade, and the impeller bases of the plurality of blades are on opposite sides in the axial direction.
  • a ring plate-shaped front shroud provided, which covers the outer peripheral side portion of the plurality of blades and has a hole formed in the center where the inner peripheral side portion of the plurality of blades is exposed, is provided.
  • the front shroud is characterized in that the inner diameter of the hole portion is larger than the outer diameter of the impeller base portion.
  • the inner diameter of the hole portion of the front shroud is 110% to 135% of the outer diameter of the impeller base portion.
  • the impeller base portion has an R surface on the outer peripheral edge portion on the blade support surface side.
  • the plurality of blades are oriented in the rotational direction with respect to the surface of the portion of the front shroud arranged inside the hole, which is opposite to the blade support surface. It has a first tapered portion that is inclined.
  • the plurality of blades have a second tapered portion inclined so as to face the side opposite to the rotation direction on the surface on the blade support surface side.
  • the impeller base is formed in a cylindrical shape and has a plurality of horizontal hole portions for communicating the inner peripheral portion and the outer peripheral portion.
  • axial thrust and radial thrust can be reduced.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB'of FIG.
  • It is a rear view which shows the impeller schematicly. It is a partially enlarged vertical sectional view of FIG.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing an overall configuration of a pump provided with an impeller according to an embodiment of the present invention, with a part cut out.
  • the pump 100 according to the present embodiment is used as a magnet pump for fluid transfer, and includes a rotor 120, a magnetic bearing 110 that supports the rotor 120 in a non-contact manner by magnetic force, and a rotor 120. It includes a magnetic coupling type drive mechanism 130 that is rotationally driven, and a pump mechanism that includes an impeller 190 attached to one end side in the axial direction of the rotor 120. Further, the pump 100 includes at least a controller 210 as a control unit that controls the entire pump mechanism.
  • the rotation axis (Z axis) direction of the rotor 120 is the Z axis direction (also referred to as the axial direction and the Z direction), and the radial direction of the rotor 120 is the X axis direction and the Y axis direction (radial direction, X).
  • the direction of rotation around the X axis is referred to as the ⁇ direction
  • the direction of rotation around the Y axis is referred to as the ⁇ direction.
  • the traveling side in the rotation direction indicated by the arrow in the figure in the ⁇ and ⁇ directions is the + (plus) side
  • the opposite side is the- (minus) side.
  • the X-axis, the Y-axis and the Z-axis are orthogonal to each other.
  • the right side facing the paper surface is the front side of the pump 100, and the left side is the rear side.
  • the front side is the + (plus) side and the rear side is the- (minus) side.
  • the pump 100 is entirely formed in a cylindrical shape and has a front casing 141 on one side (front side) in the Z-axis direction.
  • the front casing 141 forms a pump chamber A1 composed of a circular accommodation space for accommodating the impeller 190 inside, and has a cylindrical suction port 151 communicating with the pump chamber A1 in the front central portion. Further, the front casing 141 has a discharge port 152 communicating with the pump chamber A1 on the side surface thereof.
  • the rear casing 142 is connected to the rear end of the front casing 141 in a state of being sealed by, for example, an O-ring (not shown).
  • the rear casing 142 together with the front casing 141 forms a closed space A including the pump chamber A1. Further, the rear casing 142 forms a cylindrical space (accommodation space) A2 protruding rearward.
  • the outside (outer peripheral side) in the radial direction on the rear side of the rear casing 142 is covered with a cylindrical housing 143.
  • a motor housing 134a to which a rear cover 154 is attached is connected to the rear side of the housing 143, and a pump base 153 that supports the pump 100 is provided below these.
  • the rotor 120 is housed in the closed space A in a state where it can float (non-contact support).
  • the rotor 120 is formed entirely of, for example, a non-magnetic material such as a resin material, and has an impeller 190 provided on the front side, which is one end in the Z-axis direction, and a rotor provided on the rear side, which is the other end in the Z-axis direction.
  • An annular bearing / driven portion 121 as a main body is integrally formed. The details of the impeller 190 will be described later.
  • the bearing / driven portion 121 of the rotor 120 is manufactured first, and the impeller 190 is manufactured for the bearing / driven portion 121 by secondary molding, or the impeller 190 and the bearing / driven portion 121 are screwed together. It may be integrally formed by providing a screw mechanism that can be combined and adopting a structure that is removable and can be integrally configured.
  • the impeller 190 of the rotor 120 is housed in a pump chamber A1 inside the front casing 141, and constitutes a pump mechanism together with the pump chamber A1.
  • the rear casing 142 has a cylindrical protrusion protruding rearward from the central portion thereof, and the bearing / driven portion 121 of the rotor 120 is housed in the cylindrical space A2 inside the cylindrical protrusion.
  • a flanged cylindrical stator base 144 is provided inside the housing 143. The stator base 144 supports the bearing stator 112 of the magnetic bearing 110 described later with the rear casing 142.
  • a magnetic bearing 110 that supports the rotor 120 by magnetic force is provided on the outer peripheral side of the bearing / driven portion 121 of the rotor 120. Further, a drive mechanism 130 for driving the rotor 120 is provided on the inner peripheral side of the bearing / driven portion 121 of the rotor 120.
  • the magnetic bearing 110 includes a bearing rotor member 111 made of an annular magnetic material mounted on the outer peripheral side of the bearing / driven portion 121 of the rotor 120, and a bearing rotor member 111 outside the bearing rotor member 111 in the radial direction, for example. It has bearing stators 112, which are arranged at predetermined intervals.
  • the bearing rotor member 111 sandwiches, for example, a bearing magnet 113 made of a neodymium magnet formed in an annular shape and both end faces of the bearing magnet 113 in the axial direction (Z-axis direction) concentrically with the bearing magnet 113 in the axial direction. It has a pair of yokes 114, 115, which are made of an annular electromagnetic soft iron arranged in such a manner.
  • the bearing magnet 113 is magnetized so that, for example, the N pole and the S pole face each other in the axial direction and have the same pole over the entire circumference in the circumferential direction.
  • the bearing magnet 113 supplies a bias magnetic flux (not shown) to the magnetic circuit formed by the bearing stator core 117 of the bearing rotor member 111 and the bearing stator 112, which will be described later.
  • a plurality of bearing stators 112 are arranged, for example, at four locations in the circumferential direction of the bearing rotor member 111 at an angle of 90 °.
  • a pair of bearing stators 112 facing each other in the X-axis direction control the position of the rotor 120 in the X-axis direction and the angle in the ⁇ direction by controlling the controller 210, and face each other in the Y-axis direction.
  • the pair of bearing stators 112 control the position of the rotor 120 in the Y-axis direction and the angle in the ⁇ direction. Further, these bearing stators 112 control the height of the rotor 120 in the Z-axis direction.
  • displacement sensors capable of detecting displacements of the bearing rotor member 111 in the radial direction and each rotation direction form an angle of 45 ° with the bearing stator 112 (that is, the X-axis).
  • a plurality (for example, four here) are arranged so as to intersect each of the direction and the Y-axis direction at an angle of 45 °.
  • displacement sensors examples include, but are not limited to, eddy current type sensors, and various sensors can be adopted.
  • the number of bearing stators 112 is not limited to the above number, and various forms such as 6, 8, 10, 12, 16 and the like can be adopted.
  • the displacement sensor is provided together with the displacement sensor, for example, on the stator base 144 or the like so as to face the bearing / driven portion 121 in the axial direction, and the axial direction of the bearing rotor member 111 or the like. It also includes various sensors capable of detecting rotational displacement. The arrangement mode and number of the displacement sensors and the like are not limited to this, and various forms can be adopted.
  • the impeller 190 is arranged on one side (front side) of the rotor 120, when the rotor 120 is tilted with respect to the Z axis, it rotates at a position close to the impeller 190 on the Z axis.
  • the rotor 120 is tilted as the center. Therefore, although not shown, if the displacement sensor is arranged at a position away from the impeller 190, preferably at the center position in the Z-axis direction of the bearing / driven portion 121, the displacement sensor enables the rotor.
  • the bearing stator 112 includes a bearing stator core 117 made of a magnetic material such as a laminated electromagnetic steel plate, and a bearing coil 118 wound around the bearing stator core 117.
  • the vertical cross-sectional shape of the bearing stator core 117 is, for example, substantially C-shaped (U-shaped) with the bearing rotor member 111 side as the open end.
  • the bearing stator core 117 has a vertical cross-sectional shape extending in the Z-axis direction orthogonal to, for example, the facing direction (diametrical direction) with the bearing rotor member 111, and the bearing coil 118 is wound around the first portion.
  • a pair of second parts extending from both ends of the first part in the Z-axis direction toward the bearing rotor member 111 and then extending in a direction approaching each other in the Z-axis direction, and from each tip of the pair of second parts.
  • the shape includes a pair of third portions extending toward the bearing rotor member 111 side.
  • the bearing stator core 117 has a C-shaped shape that should originally extend linearly from both ends in the Z-axis direction of the first portion around which the bearing coil 118 is wound toward the bearing rotor member 111 in the vertical cross-sectional shape. It can be said that the open end portion of the bearing has a pair of key-shaped portions, and the portions on the open end side are close to each other.
  • the length of the bearing coil 118 in the Z-axis direction is larger than the distance between the facing surfaces of the pair of third portions on the open end side of the bearing stator core 117 in the Z-axis direction. It can be made larger. That is, the distance between the tips of the open ends can be made smaller than the length of the wound portion of the bearing coil 118 in the Z-axis direction. Further, the width of the bearing stator core 117 on the open end side, that is, the distance between the facing surface and the opposite surface of the pair of third portions in the Z-axis direction is smaller than the original length of the bearing stator core 117 in the Z-axis direction. The size is substantially equal to the length of the bearing rotor member 111 in the Z-axis direction.
  • the drive mechanism 130 has a driven magnet 131 as an annular driven member mounted on the inner peripheral side of the bearing / driven portion 121 of the rotor 120, and inside the driven magnet 131 in the radial direction, for example, a driven magnet 131. It has a drive magnet 132 as a drive unit arranged via an interval.
  • the drive mechanism 130 has a motor shaft 133 in which the drive magnet 132 is mounted on the tip portion and is rotatably supported by the bearing 135, and a drive motor 134 for rotationally driving the motor shaft 133.
  • the driven magnet 131 and the driving magnet 132 are composed of, for example, neodymium magnets magnetized in two or four poles in the radial direction.
  • the drive magnet 132 and the motor shaft 133 are shown as having substantially the same diameter, but they do not necessarily have to have the same diameter.
  • the controller 210 detects the displacement of the rotor 120 in each direction and each rotation direction based on the detection signals from various sensors including the displacement sensor described above, and accordingly, the bearing coil 118 of the bearing stator 112 of the magnetic bearing 110. Finely control the current flowing through the bearing. As a result, the position in the X-axis direction and the angle in the ⁇ direction, the position in the Y-axis direction and the angle in the ⁇ direction, and the height in the Z-axis direction of the rotor 120 are controlled in real time to correct the rotation position.
  • the controller 210 processes signals from, for example, a driver board 211 provided with a MOS-FET for driving the bearing coil 118 of the magnetic bearing 110, a CPU board 212 for controlling the operation of the magnetic bearing 110 and the drive mechanism 130, and various sensors. It also includes an encoder board 213 that controls a magnetic encoder and the like (not shown).
  • the controller 210 is arranged on the rear side of the stator base 144.
  • a cooling fan 169 as a rotary blade is attached to the motor shaft 133 of the drive motor 134 on the rear side of the controller 210.
  • the controller 210 and the cooling fan 169 are arranged inside the housing 143.
  • FIG. 2 is a partially cutaway perspective view schematically showing the rotor 120 including the impeller 190
  • FIG. 3 is a top view schematically showing the impeller 190
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line AA'of
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB'of FIG. 3
  • FIG. 6 is a rear view schematically showing the impeller 190.
  • the impeller 190 of the rotor 120 includes an impeller base 191 and a plurality of blades 192 and a front shroud 193.
  • the impeller base 191 is a thin cylindrical member with a flange made of a non-magnetic material such as a resin material that can be integrally connected to the bearing / driven portion 121 as the rotor body. As shown in the figure, the impeller base 191 may be detachably attached to the bearing / driven portion 121 by screw portions 191a and 121a, or may be integrally attached to the bearing / driven portion 121 by secondary molding or the like. It may be configured.
  • the impeller base 191 has an annular blade support surface 191b on the front shroud 193 side.
  • the plurality of blades 192 extend in a curved direction from the inside to the outside in the radial direction of the blade support surface 191b of the impeller base 191 in the direction opposite to the rotation direction of the rotor 120 indicated by the arrows in FIGS. 2, 3 and 6. As such, for example, five are provided here.
  • An annular plate-shaped front shroud (front side plate) 193 is provided on the front side (front side) opposite to the impeller base 191 of these plurality of blades 192 in the Z-axis direction.
  • the front shroud 193 covers the outer peripheral side portions of the plurality of blades 192 from the front side, and has a circular center hole (hole portion) 193a in the central portion.
  • the inner peripheral side portions of the plurality of blades 192 are exposed from the center hole 193a.
  • the inner diameter D2 of the center hole 193a is larger than the outer diameter T2 of the impeller base 191. This is to secure the flow path area of the transferred fluid that is sucked from the suction port 151 of the pump 100, passes through the center hole 193a, and moves to the rear casing 142 side.
  • the impeller base portion 191 has an R surface 191c on the outer peripheral edge portion of the blade support surface 191b as shown in FIG.
  • the plurality of blades 192 have a first tapered portion 194 inclined in the direction of rotation on the surface of the portion arranged inside the center hole 193a (see FIG. 5). Further, the plurality of blades 192 have a second tapered portion 195 inclined toward the side opposite to the rotation direction on the back surface of the portion arranged on the back side (rear side) of the front shroud 193 (see FIG. 5). ..
  • the first tapered portion 194 is composed of a tapered surface that descends diagonally in the rotational direction from the end portion 192a on the upstream side in the rotational direction on the front side of the portion exposed from the center hole 193a of the blade 192.
  • the second tapered portion 195 is a taper that rises diagonally in the direction opposite to the rotational direction from the end portion 192b on the downstream side in the rotational direction on the back side of the portion formed on the back side of the front shroud 193 of the blade 192. It is composed of faces.
  • the impeller base 191 has an inner space of the rotor 120 (inner space A3 of the bearing / driven portion 121: see FIG. 4) and a front surface when connected to the bearing / driven portion 121.
  • a plurality of side holes (horizontal hole portions) 191d that communicate with the accommodation space (pump chamber A1) of the casing 141 are formed.
  • These side holes 191d have a hole shape such as a circular shape, an elliptical shape, or a flat elliptical shape, and penetrate the impeller base 191 radially (diametrically) from the center of the rotation axis of the rotor 120, for example, here. There are four.
  • the rotor 120 moves to the + side in the axial direction.
  • the impeller 190 adopts a semi-open type in which an annular front shroud 193 is provided in front of the blade 192, the transfer generated on the back surface side of the front shroud 193 is adopted. Due to the pressure drop due to the increase in the flow velocity of the fluid, a force for the rotor 120 to move toward the rear casing 142 is generated. Therefore, this force can be balanced with the forward moving force due to the pressure drop on the suction port 151 side, and the rotor 120 can be prevented from moving in the axial direction. Further, the inertial action of the front shroud 193 during rotation can prevent the rotor 120 from tilting.
  • the flow path cross-sectional area of the transfer fluid transferred from the suction port 151 of the pump 100 to the rear casing 142 side is secured. Since this is not possible, the pressure on the suction port 151 side does not decrease, the amount of movement of the rotor 120 toward the ⁇ side (rear side) in the axial direction becomes too large, and the rotor 120 may come into contact with the rear casing 142.
  • the inner diameter D2 of the center hole 193a is 110% or more and 135% or less, preferably 113% or more and 120% of the outer diameter T2 of the bearing / driven portion 121. It was found that it is desirable that it is formed as follows.
  • the depressurizing effect on the back surface side of the front shroud 193 also changes depending on the outer diameter D1 of the front shroud 193.
  • the outer diameter (outer diameter of the impeller 190) D1 of the front shroud 193 is 85% or more and less than 100% of the inner diameter T1 of the accommodation space (pump chamber A1) of the front casing 141. It was found that it is desirable to form it so as to be preferably 90% or more and 94% or less.
  • the movement of the rotor 120 in the axial direction can also be adjusted by adjusting the angles of the first tapered portion 194 and / or the second tapered portion 195 formed on the blade 192. That is, when the first tapered portion 194 and / or the second tapered portion 195 are inclined at the inclination angles ⁇ 1 and ⁇ 2 with respect to the rotation direction, respectively, as shown in FIG. 5, the rear casing 142 with respect to the impeller 190. Since the propulsive force to the side is generated, the rotor 120 moves to the ⁇ side in the axial direction.
  • the first tapered portion 194 is formed so that the inclination angle ⁇ 1 is in the range of 15 ° to 30 ° with respect to the surface (horizontal plane) of the front shroud 193, for example. Is desirable. Further, it is desirable that the second tapered portion 195 is formed so that the inclination angle ⁇ 2 is in the range of 15 ° to 30 ° with respect to the back surface (horizontal plane) of the front shroud 193, for example. However, if fine adjustment of the rotor 120 in the axial direction is not required, the first tapered portion 194 and / or the second tapered portion 195 may not be provided.
  • the flow of the transferred fluid that has turned from the pump chamber A1 to the rear casing 142 side wraps around through the outer peripheral side of the bearing / driven portion 121 of the cylindrical space A2, and passes through the inner space A3 of the bearing / driven portion 121 of the impeller 190.
  • the effect of lowering the pressure of the rotor 120 on the back surface side (rear side) of the impeller 190 is produced.
  • the force of the value obtained by multiplying the pressure receiving area by the internal pressure near the bottom surface of the rear casing 142 (the bottom surface of the cylindrical space A2) is the force that moves the impeller 190 toward the front casing 141 side (axial direction + side). Will be. Therefore, by reducing the pressure on the back surface side of the impeller 190 by the side hole 191d, it is possible to suppress the amount of movement in the axial direction + side.
  • the side holes 191d of the impeller 190 are set to four in a circular, elliptical or flat elliptical shape, and the blades 192 are set to five. It is not limited to the above number, shape, and arrangement mode because it can take various forms depending on the type of fluid, the design performance of the pump 100, and the like. Further, in the above embodiment, the impeller 190 of the rotor 120 supported by the magnetic bearing has been described as an example, but the present invention can also be applied to the rotor supported by the mechanical bearing. Even in this case, there is an effect that an unnecessary load such as an axial direction and an inclination is not generated.

Abstract

インペラは、円筒状のロータ本体の軸方向の一端側に設けられ、ロータ本体と共にロータを構成するインペラであって、ロータ本体の軸方向の一端側に設けられたブレード支持面を有するインペラ基部と、インペラ基部のブレード支持面に、ブレード支持面の径方向の内側から外側にかけてロータの回転方向と逆向きに曲線状に延出するように設けられた複数のブレードと、複数のブレードのインペラ基部とは軸方向の反対側に設けられ、複数のブレードの外周側の部分を覆うと共に、中央に複数のブレードの内周側の部分が露出する穴部が形成された円環板状のフロントシュラウドと、を備え、フロントシュラウドは、穴部の内径がインペラ基部の外径よりも大きい。

Description

インペラ及びこれを備えたポンプ
　本発明は、インペラ及びこれを備えたポンプに関する。
　ポンプ装置のインペラが設けられたロータの荷重等を磁気力により非接触で支持する磁気軸受と、ロータを磁気力により駆動する駆動部と、を備えたポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。このポンプは、ロータの外周に軸受磁石を設け、軸受磁石に対向するハウジングの内周位置にステータ部材としての磁気コアを配置して磁気軸受を構成している。
特開２００６－２２６３９０号公報
　しかしながら、上記特許文献１に開示された従来技術のポンプは、機械的な軸受ではなく磁気軸受を採用しているため、ロータが非接触状態で磁気浮上により支持されている。このため、ポンプの負荷や移送流体の種類によっては軸受機構が流体の影響を直接受けることとなり、インペラがアキシャル方向（軸方向）にずれたり（アキシャルスラスト）、ラジアル方向（径方向）に傾いたり（ラジアルスラスト）して、インペラと共にロータが破損したり、いわゆる脱調が生じたりするおそれがある。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、アキシャルスラストやラジアルスラストを低減することができるインペラ及びこれを備えたポンプを提供することを目的とする。
　本発明に係るインペラは、円筒状のロータ本体の軸方向の一端側に設けられ、前記ロータ本体と共にロータを構成するインペラであって、前記ロータ本体の軸方向の一端側に設けられたブレード支持面を有するインペラ基部と、前記インペラ基部の前記ブレード支持面に、前記ブレード支持面の径方向の内側から外側にかけて前記ロータの回転方向と逆向きに曲線状に延出するように設けられた複数のブレードと、前記複数のブレードの前記インペラ基部とは前記軸方向の反対側に設けられ、前記複数のブレードの外周側の部分を覆うと共に、中央に前記複数のブレードの内周側の部分が露出する穴部が形成された円環板状のフロントシュラウドと、を備え、前記フロントシュラウドは、前記穴部の内径が前記インペラ基部の外径よりも大きいことを特徴とする。
　本発明に係るポンプは、円筒状のロータ本体、及びこのロータ本体の軸方向の一端側に設けられたインペラを含むロータと、前記ロータを磁気力によって支持する磁気軸受と、前記ロータを回転駆動する駆動機構と、前記インペラを含むポンプ機構と、を備えたポンプであって、前記ポンプ機構は、前記ロータ本体を収容する収容空間を形成するリアケーシングと、前記インペラを収容する収容空間を形成するフロントケーシングと、を有するケーシングを備え、前記インペラは、前記ロータ本体の軸方向の一端側に設けられブレード支持面を有するインペラ基部と、前記インペラ基部の前記ブレード支持面に、前記ブレード支持面の径方向の内側から外側にかけて前記ロータの回転方向と逆向きに曲線状に延出するように設けられた複数のブレードと、前記複数のブレードの前記インペラ基部とは前記軸方向の反対側に設けられ、前記複数のブレードの外周側の部分を覆うと共に、中央に前記複数のブレードの内周側の部分が露出する穴部が形成された円環板状のフロントシュラウドと、を備え、前記フロントシュラウドは、前記穴部の内径が前記インペラ基部の外径よりも大きいことを特徴とする。
　本発明の一実施形態において、前記フロントシュラウドの穴部の内径は、前記インペラ基部の外径の１１０％～１３５％である。
　本発明の他の実施形態において、前記インペラ基部は、前記ブレード支持面側の外周縁部にＲ面を有する。
　本発明の更に他の実施形態において、前記複数のブレードは、前記フロントシュラウドの前記穴部の内側に配置された部分の、前記ブレード支持面と反対側の面に、前記回転方向に向くように傾斜する第１のテーパ部を有する。
　本発明の更に他の実施形態において、前記複数のブレードは、前記ブレード支持面側の面に、前記回転方向と反対側に向くように傾斜する第２のテーパ部を有する。
　本発明の更に他の実施形態において、前記インペラ基部は、円筒状に形成され、内周部と外周部とを連通させる複数の横穴部を有する。
　本発明によれば、アキシャルスラストやラジアルスラストを低減することができる。
本発明の一実施形態に係るインペラを備えたポンプの全体構成を、一部を切り欠いて概略的に示す縦断面図である。 同インペラを含むロータを概略的に示す一部を切り欠いた斜視図である。 同インペラを概略的に示す上面図である。 図３のＡ－Ａ´線断面図である。 図３のＢ－Ｂ´線断面図である。 同インペラを概略的に示す背面図である。 図１の一部拡大縦断面図である。
　以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態に係るインペラ及びこれを備えたポンプを詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。また、以下の実施形態において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を附して重複した説明を省略する。また、実施形態においては、各構成要素の縮尺や寸法が実際のものとは一致しない状態で示されている場合や、一部の構成要素につき省略されて示されている場合がある。
　図１は、本発明の一実施形態に係るインペラを備えたポンプの全体構成を、一部を切り欠いて概略的に示す縦断面図である。
　図１に示すように、本実施形態に係るポンプ１００は、流体移送用のマグネットポンプとして用いられ、ロータ１２０と、このロータ１２０を磁気力により非接触で支持する磁気軸受１１０と、ロータ１２０を回転駆動する磁気カップリング型の駆動機構１３０と、ロータ１２０の軸方向の一端側に取り付けられたインペラ１９０を含むポンプ機構と、を備える。また、ポンプ１００は、少なくともポンプ機構全体を制御する制御部としてのコントローラ２１０を備える。
　なお、以後の説明では、ロータ１２０の回転軸（Ｚ軸）方向をＺ軸方向（アキシャル方向、Ｚ方向とも呼ぶ。）、ロータ１２０の径方向をＸ軸方向及びＹ軸方向（ラジアル方向、Ｘ方向及びＹ方向とも呼ぶ。）、Ｘ軸回りの回転方向をΘ方向、Ｙ軸回りの回転方向をΦ方向と、それぞれ呼ぶことにする。また、これらΘ方向及びΦ方向における図中矢印で示す回転方向の進行側を＋（プラス）側、反対側を－（マイナス）側とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は互いに直交するものとする。また、紙面に向かって右側をポンプ１００の前方側、左側を後方側とする。さらに、Ｚ軸方向については、前方側を＋（プラス）側、後方側を－（マイナス）側とする。
　まず、ポンプ１００の全体構成について説明する。ポンプ１００は、全体が円筒状に形成され、Ｚ軸方向の一方（前方側）にフロントケーシング１４１を有する。フロントケーシング１４１は、内部にインペラ１９０を収容する円形の収容空間からなるポンプ室Ａ１を形成し、前方中央部にポンプ室Ａ１に連通する円筒状の吸込口１５１を有する。また、フロントケーシング１４１は、側面に同じくポンプ室Ａ１に連通する吐出口１５２を有する。
　フロントケーシング１４１の後端には、例えばＯリング（図示せず）によりシールされた状態でリアケーシング１４２が接続されている。リアケーシング１４２は、フロントケーシング１４１と共にポンプ室Ａ１を含む密閉空間Ａを形成する。また、リアケーシング１４２は、後方に突出した円筒状空間（収容空間）Ａ２を形成する。
　リアケーシング１４２の後方側のラジアル方向の外側（外周側）は、円筒状のハウジング１４３により覆われている。ハウジング１４３の後方側には、その後方側にリアカバー１５４が取り付けられたモータハウジング１３４ａが接続されており、これらの下部には、ポンプ１００を支持するポンプベース１５３が設けられている。
　密閉空間Ａには、ロータ１２０が浮上（非接触支持）可能な状態で収容される。ロータ１２０は、例えば全体が樹脂材料等の非磁性体で形成され、Ｚ軸方向の一端である前方側に設けられたインペラ１９０と、Ｚ軸方向の他端である後方側に設けられたロータ本体としての環状の軸受／従動部１２１と、を一体に形成してなる。なお、インペラ１９０の詳細については後述する。また、ロータ１２０の軸受／従動部１２１を最初に作製し、この軸受／従動部１２１に対してインペラ１９０を二次成形により作製するようにしたり、インペラ１９０及び軸受／従動部１２１の双方に螺合可能なねじ機構を設け、着脱可能且つ一体的に構成可能な構造を採用することで、一体に形成しても良い。ロータ１２０のインペラ１９０は、フロントケーシング１４１の内部のポンプ室Ａ１に収容され、このポンプ室Ａ１と共にポンプ機構を構成する。
　一方、リアケーシング１４２は、その中央部から後方に突出した円筒突出部を有し、ロータ１２０の軸受／従動部１２１は、円筒突出部の内部の円筒状空間Ａ２に収容されている。ハウジング１４３の内側には、鍔付き円筒状のステータベース１４４が設けられている。ステータベース１４４は、リアケーシング１４２との間で、後述する磁気軸受１１０の軸受ステータ１１２を支持する。
　ロータ１２０の軸受／従動部１２１の外周側には、ロータ１２０を磁気力によって支持する磁気軸受１１０が設けられている。また、ロータ１２０の軸受／従動部１２１の内周側には、ロータ１２０を駆動する駆動機構１３０が設けられている。
　磁気軸受１１０は、ロータ１２０の軸受／従動部１２１の外周側に装着された環状の磁性材料からなる軸受ロータ部材１１１と、この軸受ロータ部材１１１のラジアル方向の外側に、例えば軸受ロータ部材１１１と所定の間隔を介して配置された軸受ステータ１１２と、を有する。
　軸受ロータ部材１１１は、例えば、円環状に成形されたネオジム磁石からなる軸受マグネット１１３と、この軸受マグネット１１３と同心で、軸受マグネット１１３のアキシャル方向（Ｚ軸方向）の両端面をアキシャル方向に挟み込むように配置された円環状の電磁軟鉄からなる一対のヨーク１１４，１１５と、を有する。
　軸受マグネット１１３は、例えばアキシャル方向にＮ極及びＳ極が対向し、且つ周方向全周に亘って同極となるように着磁されている。なお、軸受マグネット１１３は、軸受ロータ部材１１１及び軸受ステータ１１２の後述する軸受ステータコア１１７で形成される磁気回路に図示しないバイアス磁束を供給する。
　一方、軸受ステータ１１２は、例えば軸受ロータ部材１１１の周方向の４箇所に９０°の角度を介して複数配置されている。これら軸受ステータ１１２のうちの、例えばＸ軸方向に対向する一対の軸受ステータ１１２は、コントローラ２１０の制御によって、ロータ１２０のＸ軸方向の位置及びΦ方向の角度を制御し、Ｙ軸方向に対向する一対の軸受ステータ１１２は、ロータ１２０のＹ軸方向の位置及びΘ方向の角度を制御する。また、これらの軸受ステータ１１２は、ロータ１２０のＺ軸方向の高さを制御する。
　なお、ステータベース１４４には、軸受ロータ部材１１１のラジアル方向及び各回転方向の変位を検出可能な変位センサ（図示せず）が、軸受ステータ１１２とそれぞれ４５°の角度をなす（すなわち、Ｘ軸方向及びＹ軸方向とそれぞれ４５°の角度で交差する）ように、複数（例えば、ここでは４つ）配置されている。
　これら変位センサとしては、例えば渦電流式のセンサが挙げられるが、これに限定されるものではなく、種々のセンサを採用し得る。また、軸受ステータ１１２の数は、上記の数に限定されるものではなく、６個、８個、１０個、１２個、１６個等、種々の形態を採用し得る。その他、変位センサには、図示は省略するが、上記変位センサと共に、例えばステータベース１４４等に、軸受／従動部１２１とアキシャル方向に対向するように設けられ、軸受ロータ部材１１１等のアキシャル方向及び回転方向の変位を検出可能な種々のセンサも含まれる。なお、変位センサ等の配置態様や数は、これに限定されず、種々の形態を採用し得る。
　本実施形態のポンプ１００の場合、ロータ１２０の一方（前方側）にインペラ１９０が配置されているので、ロータ１２０がＺ軸に対して傾斜する場合、Ｚ軸上のインペラ１９０に近い位置を回転中心としてロータ１２０が傾斜する。このため、変位センサを、図示は省略するが、例えばインペラ１９０から離れた位置、好ましくは、軸受／従動部１２１のＺ軸方向の中央の位置に配置しておけば、この変位センサによって、ロータ１２０のＸ軸方向の位置及びΦ方向の角度、Ｙ軸方向の位置及びΘ方向の角度を検知可能であるため、回転軸の傾きについても、二軸制御によって十分にコントロールすることが可能となる。
　軸受ステータ１１２は、例えば積層電磁鋼板等の磁性材料からなる軸受ステータコア１１７と、軸受ステータコア１１７に巻回された軸受コイル１１８と、を有する。軸受ステータコア１１７の縦断面形状は、例えば軸受ロータ部材１１１側を開放端とするほぼＣ字型（コの字型）となっている。
　具体的には、軸受ステータコア１１７は、その縦断面形状が、例えば軸受ロータ部材１１１との対向方向（径方向）と直交するＺ軸方向に延び、軸受コイル１１８が巻回される第１部分と、この第１部分のＺ軸方向の両端部から軸受ロータ部材１１１側に延びた後、Ｚ軸方向に互いに近づく向きに延びる一対の第２部分と、この一対の第２部分の各先端部から軸受ロータ部材１１１側に向けて延びる一対の第３部分と、を含んだ形状となっている。換言すると、軸受ステータコア１１７は、縦断面形状において、軸受コイル１１８が巻回される第１部分のＺ軸方向の両端から、軸受ロータ部材１１１に向かって本来は直線状に延びるはずのＣ字形状の開放端部分に、一対のカギ型形状部分を有し、開放端側の部分を互いに近づけた形状を有していると言える。
　このような形状であると、図示のように、軸受コイル１１８のＺ軸方向の長さを、軸受ステータコア１１７の開放端側の一対の第３部分のＺ軸方向の対向面間の距離よりも大きくすることが可能である。すなわち、軸受コイル１１８の巻回部分のＺ軸方向の長さよりも、開放端の先端間の距離を小さくすることができる。また、軸受ステータコア１１７の開放端側の幅、すなわち一対の第３部分のＺ軸方向の対向面と反対側の面間の距離は、軸受ステータコア１１７の本来のＺ軸方向の長さよりも小さく、軸受ロータ部材１１１のＺ軸方向の長さとほぼ等しい大きさである。
　駆動機構１３０は、ロータ１２０の軸受／従動部１２１の内周側に装着された環状の従動部材としての従動マグネット１３１と、この従動マグネット１３１のラジアル方向の内側に、例えば従動マグネット１３１と所定の間隔を介して配置された駆動部としての駆動マグネット１３２と、を有する。
　また、駆動機構１３０は、この駆動マグネット１３２を先端部に装着し軸受１３５によって回転可能に支持されたモータ軸１３３と、このモータ軸１３３を回転駆動する駆動モータ１３４とを有する。本実施形態では、従動マグネット１３１及び駆動マグネット１３２が、例えば、ラジアル方向２極又は４極に着磁したネオジム磁石から構成されている。また、本実施形態では、駆動マグネット１３２とモータ軸１３３とがほぼ同径として示されているが、両者は必ずしも同径でなくても良い。
　コントローラ２１０は、上述した変位センサを含む各種センサからの検知信号に基づいて、ロータ１２０の各方向及び各回転方向の変位を検知し、これに応じて磁気軸受１１０の軸受ステータ１１２の軸受コイル１１８に流れる電流を細かく制御する。これにより、ロータ１２０のＸ軸方向の位置及びΦ方向の角度、Ｙ軸方向の位置及びΘ方向の角度、並びにＺ軸方向の高さをリアルタイムに制御して、回転位置補正を行う。
　コントローラ２１０は、例えば磁気軸受１１０の軸受コイル１１８を駆動するＭＯＳ－ＦＥＴ等を具備したドライバ基板２１１、磁気軸受１１０及び駆動機構１３０の動作を制御するＣＰＵ基板２１２、及び各種センサからの信号を処理すると共に、図示しない磁気エンコーダ等を制御するエンコーダ基板２１３を含んでいる。
　なお、コントローラ２１０は、ステータベース１４４の後方側に配置されている。コントローラ２１０の後方側の駆動モータ１３４のモータ軸１３３には、回転羽根としての冷却ファン１６９が取り付けられている。これらコントローラ２１０及び冷却ファン１６９は、ハウジング１４３の内部に配置されている。
　次に、ポンプ１００のロータ１２０のインペラ１９０について説明する。
　図２は、インペラ１９０を含むロータ１２０を概略的に示す一部切り欠いた斜視図、図３は、インペラ１９０を概略的に示す上面図、図４は図３のＡ－Ａ´線断面図、図５は図３のＢ－Ｂ´線断面図、図６はインペラ１９０を概略的に示す背面図である。
　ロータ１２０のインペラ１９０は、インペラ基部１９１と、複数のブレード１９２と、フロントシュラウド１９３と、を備えて構成されている。
　インペラ基部１９１は、ロータ本体としての軸受／従動部１２１に一体的に接続され得る樹脂材料等の非磁性体からなる薄型の鍔付き円筒状部材である。インペラ基部１９１は、図示のように、ねじ部１９１ａ，１２１ａにより、軸受／従動部１２１に着脱自在に取り付けるようにしても良いし、軸受／従動部１２１に二次成形等により一体的に取り付けられる構成であっても良い。
　インペラ基部１９１は、フロントシュラウド１９３側に円環状のブレード支持面１９１ｂを有する。複数のブレード１９２は、インペラ基部１９１のブレード支持面１９１ｂの径方向の内側から外側にかけて、図２、図３及び図６に矢印で示すロータ１２０の回転方向と逆向きに曲線状に延出するように、例えばここでは５つ設けられている。そして、これら複数のブレード１９２のインペラ基部１９１とはＺ軸方向の反対側の表側（前方側）に、円環板状のフロントシュラウド（前方側板）１９３が設けられている。
　フロントシュラウド１９３は、複数のブレード１９２の外周側の部分を前方側から覆うと共に、中央部に円形のセンターホール（穴部）１９３ａを有する。複数のブレード１９２の内周側の部分は、センターホール１９３ａから露出している。センターホール１９３ａの内径Ｄ２は、インペラ基部１９１の外径Ｔ２よりも大きい。これは、ポンプ１００の吸込口１５１から吸入され、センターホール１９３ａを通過してリアケーシング１４２側へ移動する移送流体の流路面積を確保するためである。なお、この流路面積を更に確保するために、インペラ基部１９１は、図４に示すように、ブレード支持面１９１ｂの外周縁部にＲ面１９１ｃを有している。
　複数のブレード１９２は、センターホール１９３ａの内側に配置された部位の表面に、回転方向に向かうように傾斜した第１のテーパ部１９４を有する（図５参照）。また、複数のブレード１９２は、フロントシュラウド１９３の裏側（後方側）に配置された部位の背面に、回転方向と反対側に向かうように傾斜する第２のテーパ部１９５を有する（図５参照）。
　第１のテーパ部１９４は、換言すると、ブレード１９２のセンターホール１９３ａから露出する部位の表側の回転方向上流側の端部１９２ａから、回転方向に向けて斜めに下降するテーパ面により構成されている。第２のテーパ部１９５は、換言すると、ブレード１９２のフロントシュラウド１９３の裏側に形成された部位の裏側の回転方向下流側の端部１９２ｂから、回転方向と反対方向に向けて斜めに上昇するテーパ面により構成されている。
　なお、図４に示すように、インペラ基部１９１には、軸受／従動部１２１と接続された際に、ロータ１２０の内側空間（軸受／従動部１２１の内側空間Ａ３：図４参照）と、フロントケーシング１４１の収容空間（ポンプ室Ａ１）とを連通させる複数のサイドホール（横穴部）１９１ｄが形成されている。これらサイドホール１９１ｄは、円形、楕円形又は扁平楕円形等の穴形状を有し、ロータ１２０の回転軸中心からラジアル方向（径方向）に放射状にインペラ基部１９１を貫通するように、例えばここでは４つ設けられている。
　次に、このように構成されたインペラ１９０を有するポンプ１００の作用について説明する。
　ロータが磁気軸受によって支持されるポンプの場合、ロータの機械的な移動規制が困難なので、ロータのアキシャル方向の移動や傾きなどの問題が発生する。本実施形態のポンプ１００のように、吸込口１５１がポンプ室Ａ１の前方にある場合、移送流体の吸込によって、ポンプ室Ａ１の吸込口１５１側の圧力が低下する。インペラ１９０が、フロントシュラウド１９３の無いオープン型であると、ロータ１２０はアキシャル方向の＋側（前方側）に大きく移動すると共に、ラジアル方向にも傾きが発生する。また、ブレード１９２の両側にシュラウドを設けたクローズドタイプ、ブレード１９２の背面側にリアシュラウドを設けたセミオープン型の場合も、ロータ１２０は、アキシャル方向の＋側に移動する。
　この点、本実施形態のポンプ１００によれば、インペラ１９０として、ブレード１９２の前方に環状のフロントシュラウド１９３を設けたセミオープン形式を採用しているので、フロントシュラウド１９３の裏面側で発生する移送流体の流速増加による圧力低下で、ロータ１２０がリアケーシング１４２側へ移動しようとする力が発生する。このため、この力が、吸込口１５１側での圧力低下による前方への移動力とバランスし、ロータ１２０のアキシャル方向への移動を防止することができる。また、フロントシュラウド１９３の回転時の慣性作用により、ロータ１２０の傾きを防止することができる。
　ここで、フロントシュラウド１９３のセンターホール１９３ａの内径Ｄ２が、インペラ基部１９１の外径Ｔ２よりも小さいと、ポンプ１００の吸込口１５１からリアケーシング１４２側に移送する移送流体の流路断面積が確保できないので、吸込口１５１側での圧力が低下せず、ロータ１２０のアキシャル方向の－側（後方側）への移動量が大きくなりすぎ、ロータ１２０がリアケーシング１４２に接触する可能性がある。
　一方、フロントシュラウド１９３のセンターホール１９３ａの内径Ｄ２が、インペラ基部１９１の外径Ｔ２よりも極端に大きいと、フロントシュラウド１９３の裏面側での減圧効果が十分に得られず、ロータ１２０のリアケーシング１４２側への移動及び傾き防止機能が低下してしまう。
　この点に関する本発明者等の実験によれば、フロントシュラウド１９３は、センターホール１９３ａの内径Ｄ２が、軸受／従動部１２１の外径Ｔ２の１１０％以上１３５％以下、好ましくは１１３％以上１２０％以下となるように形成されていることが望ましいことが分かった。
　また、フロントシュラウド１９３の裏面側での減圧効果は、フロントシュラウド１９３の外径Ｄ１によっても変化する。本発明者等の実験によれば、フロントシュラウド１９３の外径Ｄ１が小さい程、ロータ１２０の傾きが大きくなることが分かった。これは、吐出口１５２付近で移送流体の流速が最も高くなり、圧力が最も低下することに起因しているものと思われる。フロントシュラウド１９３の外径Ｄ１がポンプ室Ａ１に対して十分に大きくないと、吐出口１５２近傍の圧力とのバランスをとることが難しいからである。本発明者等の実験によれば、フロントシュラウド１９３は、その外径（インペラ１９０の外径）Ｄ１が、フロントケーシング１４１の収容空間（ポンプ室Ａ１）の内径Ｔ１の８５％以上１００％未満、好ましくは９０％以上９４％以下となるように形成することが望ましいことが分かった。
　なお、ロータ１２０のアキシャル方向への移動は、ブレード１９２に形成された第１のテーパ部１９４及び／又は第２のテーパ部１９５の角度を調整することによっても調整可能である。すなわち、第１のテーパ部１９４及び／又は第２のテーパ部１９５が、図５に示すように、回転方向に対して傾斜角度η１，η２でそれぞれ傾斜していると、インペラ１９０に対するリアケーシング１４２側への推進力が発生するので、ロータ１２０は、アキシャル方向の－側に移動する。本発明者等の実験によれば、第１のテーパ部１９４は、例えばフロントシュラウド１９３の表面（水平面）に対して、傾斜角度η１が１５°～３０°の範囲となるように形成されていることが望ましい。また、第２のテーパ部１９５は、例えばフロントシュラウド１９３の裏面（水平面）に対して、傾斜角度η２が１５°～３０°の範囲となるように形成されていることが望ましい。但し、ロータ１２０のアキシャル方向への微調整が不要な場合には、第１のテーパ部１９４及び／又は第２のテーパ部１９５は、設けなくても良い。
　また、インペラ１９０の裏面側に当たるインペラ基部１９１の側方に貫通するサイドホール１９１ｄを設けると、フロントケーシング１４１側（アキシャル方向＋側）へのインペラ１９０の移動を抑制する効果がある。すなわち、インペラ１９０で生み出した移送流体の流れは、吐出口１５２から吐出されるのと共に、図７に矢印で示すように、リアケーシング１４２と軸受／従動部１２１との間の隙間（円筒状空間（収容空間）Ａ２を含む）にも発生する。
　ポンプ室Ａ１からリアケーシング１４２側に回った移送流体の流れは、円筒状空間Ａ２の軸受／従動部１２１の外周側を通って回り込み、軸受／従動部１２１の内側空間Ａ３を通ってインペラ１９０の裏面側に設けられたサイドホール１９１ｄから勢い良く引き抜かれることにより、インペラ１９０の背面側（後方側）のロータ１２０の圧力を下げる効果を生み出す。この背面側においては、その受圧面積にリアケーシング１４２底面（円筒状空間Ａ２の底面）付近の内圧を乗じた値の力が、インペラ１９０をフロントケーシング１４１側（アキシャル方向＋側）へ移動させる力となる。このため、サイドホール１９１ｄによってインペラ１９０の背面側の圧力を下げることにより、アキシャル方向＋側への移動量を抑えることが可能である。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　例えば、上記の実施形態では、インペラ１９０のサイドホール１９１ｄを円形、楕円形又は扁平楕円形の形状で４つとし、ブレード１９２を５つとしたが、これらの数や形状、配置態様等は、移送流体の種類やポンプ１００の設計性能等により、種々の形態を取り得るので、上記の数や形状、配置態様に限定されるものではない。また、上記実施形態では、磁気軸受により支持されるロータ１２０のインペラ１９０を例に説明したが、機械的な軸受によって支持されるロータにも適用可能である。この場合でも、アキシャル方向及び傾きなどの不要な荷重が発生しないという効果がある。
　１００　　　　　ポンプ
　１１０　　　　　磁気軸受
　１２０　　　　　ロータ
　１２１　　　　　軸受／従動部（ロータ本体）
　１３０　　　　　駆動機構
　１９０　　　　　インペラ
　１９１　　　　　インペラ基部
　１９１ｂ　　　　ブレード支持面
　１９１ｄ　　　　サイドホール
　１９２　　　　　ブレード
　１９３　　　　　フロントシュラウド
　１９３ａ　　　　センターホール
　１９４　　　　　第１のテーパ部
　１９５　　　　　第２のテーパ部
　２１０　　　　　コントローラ

Claims (12)

  1. 　円筒状のロータ本体の軸方向の一端側に設けられ、前記ロータ本体と共にロータを構成するインペラであって、
    　前記ロータ本体の軸方向の一端側に設けられたブレード支持面を有するインペラ基部と、
    　前記インペラ基部の前記ブレード支持面に、前記ブレード支持面の径方向の内側から外側にかけて前記ロータの回転方向と逆向きに曲線状に延出するように設けられた複数のブレードと、
    　前記複数のブレードの前記インペラ基部とは前記軸方向の反対側に設けられ、前記複数のブレードの外周側の部分を覆うと共に、中央に前記複数のブレードの内周側の部分が露出する穴部が形成された円環板状のフロントシュラウドと、を備え、
    　前記フロントシュラウドは、前記穴部の内径が前記インペラ基部の外径よりも大きい
    　ことを特徴とするインペラ。
  2. 　前記フロントシュラウドの穴部の内径は、前記インペラ基部の外径の１１０％～１３５％である
    　ことを特徴とする請求項１記載のインペラ。
  3. 　前記インペラ基部は、前記ブレード支持面側の外周縁部にＲ面を有する
    　ことを特徴とする請求項１又は２記載のインペラ。
  4. 　前記複数のブレードは、前記フロントシュラウドの前記穴部の内側に配置された部分の、前記ブレード支持面と反対側の面に、前記回転方向に向くように傾斜する第１のテーパ部を有する
    　ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項記載のインペラ。
  5. 　前記複数のブレードは、前記ブレード支持面側の面に、前記回転方向と反対側に向くように傾斜する第２のテーパ部を有する
    　ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項記載のインペラ。
  6. 　前記インペラ基部は、円筒状に形成され、
    　内周部と外周部とを連通させる複数の横穴部を有する
    　ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項記載のインペラ。
  7. 　円筒状のロータ本体、及びこのロータ本体の軸方向の一端側に設けられたインペラを含むロータと、
    　前記ロータを磁気力によって支持する磁気軸受と、
    　前記ロータを回転駆動する駆動機構と、
    　前記インペラを含むポンプ機構と、
    　を備えたポンプであって、
    　前記ポンプ機構は、
    　前記ロータ本体を収容する収容空間を形成するリアケーシングと、前記インペラを収容する収容空間を形成するフロントケーシングと、を有するケーシングを備え、
    　前記インペラは、
    　前記ロータ本体の軸方向の一端側に設けられブレード支持面を有するインペラ基部と、
    　前記インペラ基部の前記ブレード支持面に、前記ブレード支持面の径方向の内側から外側にかけて前記ロータの回転方向と逆向きに曲線状に延出するように設けられた複数のブレードと、
    　前記複数のブレードの前記インペラ基部とは前記軸方向の反対側に設けられ、前記複数のブレードの外周側の部分を覆うと共に、中央に前記複数のブレードの内周側の部分が露出する穴部が形成された円環板状のフロントシュラウドと、を備え、
    　前記フロントシュラウドは、前記穴部の内径が前記インペラ基部の外径よりも大きい
    　ことを特徴とするポンプ。
  8. 　前記フロントシュラウドの穴部の内径は、前記インペラ基部の外径の１１０％～１３５％である
    　ことを特徴とする請求項７記載のポンプ。
  9. 　前記インペラ基部は、前記ブレード支持面側の外周縁部にＲ面を有する
    　ことを特徴とする請求項７又は８記載のポンプ。
  10. 　前記複数のブレードは、前記フロントシュラウドの前記穴部の内側に配置された部分の、前記ブレード支持面と反対側の面に、前記回転方向に向くように傾斜する第１のテーパ部を有する
    　ことを特徴とする請求項７～９のいずれか１項記載のポンプ。
  11. 　前記複数のブレードは、前記ブレード支持面側の面に、前記回転方向と反対側に向くように傾斜する第２のテーパ部を有する
    　ことを特徴とする請求項７～１０のいずれか１項記載のポンプ。
  12. 　前記インペラ基部は、円筒状に形成され、
    　内周部と外周部とを連通させる複数の横穴部を有する
    　ことを特徴とする請求項７～１１のいずれか１項記載のポンプ。
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