JPH0491396A - 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、バイオテクノ
ロジー、宇宙基地用機器、半導体製造技術および医療機
器等に適用されるターボ形ポンプに関する。

［従来の技術］ ターボ形ポンプは、インペラ（別車）を回転させ、流体
に回転運動を与えて圧力を上げるものであり、工業界に
広く用いられている。

第１２図はバイオテクノロジー、半導体製造技術および
医療機器等に用いられる従来のターボ形ポンプを示す図
である。第１２図を参ｊｌ／（して、ポンプ３０は、流
体に回転運動を与えるためのインペラ３１を備える。イ
ンペラ３１は回転軸３２に軸支される。回転軸３２は、
転がり軸受３３により支持され、モータ３４により駆動
される。モ−タ３４により回転軸３２が回転すると、回
転軸３２に軸支されたインペラ３１が回転する。インペ
ラ３１の回転により、流体は吸込管３６から吸上げられ
、渦巻室３７を経て吐出される。

バイオテクノロジー、半導体製造技術および医療機器等
に用いられるポンプは、極めてクリーンであることが要
求される。このため、第１２図に示すポンプ３０では、
流体を汚染する汚染物質を発生する転がり軸受３３およ
びモータ３４から流体を隔離するために、インペラ３１
側の軸受３３とインペラ３１との間にシール３５を設け
ている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記シール３５は回転軸３２と接触して
いるため、この接触部分における発熱や汚染物質の発生
により流体が汚染されるという問題がある。

また、軸受部やモータ部からのごみあるいはさびによる
汚染を少なくするために、モータなどの電磁石をモール
ドし、あるいは鉄部にメツキを施すことが考えられる。

しかしながら、このような改良を加えたとしても、従来
のポンプではスピンドル内に流体が澱むところがあり、
このような澱みは流体の凝固や不純物の沈澱を生じるた
め、バイオテクノロジーや医療機器等においては重大な
問題である。

それゆえに、この発明の主たる目的は、流体をクリーン
な状態でかつ澱みなく送ることのできるターボ形ポンプ
を提供することである。

［課題を解決するための手段〕 この発明はケーシングと該ケーシング内に回転可能に設
けられ、流体を送るためのインペラと、該インペラを回
転駆動するためのロータとを備えたターボ形ポンプであ
り、インペラの一方面に設けられた第１の永久磁石と、
ケーシングを介してインペラの一方面に対向するように
してロータに設けられ、第１の永久磁石と磁気カップリ
ングする第２の永久磁石と、インペラの一方面に設けら
れ、第１および第２の永久磁石の磁気力に抗する方向に
動圧を生じるように配置された動圧溝とを備えたターボ
形ポンプである。

［作用］ この発明では、インペラの一方面に設けられた第１の永
久磁石と、ロータに設けた第２の永久磁石との磁気カッ
プリングによってロータの回転力をインペラに伝達する
ようにしている。また、インペラの一方面に設けた動圧
溝によりインペラの回転に伴なって動圧が発生するよう
にし、この動圧と第１および第２の永久磁石の吸引力と
の作用により、インペラを非接触でケーシング内に支持
するようにしている。

〔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を示す断
面図である。第１図において、ポンプ１のケーシング２
内にはインペラ３が設けられる。

ケーシング２は、非磁性体の材料からなる。インペラ３
は羽根を有し、かつ非磁性体からなる非磁性部材４を含
み、非磁性部材４の一方面５には、永久磁石６が取付け
られている。永久磁石６は円周方向に分割して配置され
ており、各永久磁石６は隣接するもの同士の磁界の方向
が逆方向となるように着磁されている。この永久磁石６
に対向し、かつケーシング−を介して吸引力が作用する
ように、ロータフにはインペラ側と同数の永久磁石８が
取付けられている。ロータ７は、図示しないモータによ
り、固定軸９のまわりを回転するようになっている。

また、インペラ３の一方面５には、第２図で示すような
、動圧効果を得るための動圧溝１０が渦巻状に形成され
る。動圧溝の他の例を第３Ａ図および第３Ｂ図に示す。

第３Ａ図において、非磁性部材４ａの表面には、第３Ｂ
図に示すような深さｈの溝１０ａが環状の凸部１１の回
りに渦巻状に形成される。

第１図に示す矢印Ａ方向にロータ７が回転すると、永久
磁石６と永久磁石８とが磁気カップリングを構成し、イ
ンペラ３がロータ７と同じ方向に回転する。このインペ
ラ３の回転に応じて、動圧溝１０の作用によってインペ
ラ３の一方面５とケーシング２の内面１２との間に動圧
が発生する。

これにより、インペラ３は永久磁石６．８どうしの吸引
力に抗して浮上し、非接触の状態で回転する。インペラ
３の回転により、作動流体は第１図に示す矢印Ｂ、Ｃ，
Ｄで示すように固定軸９側から渦巻室１３側へ流れる。

なお、上記動圧溝１０，１．Ｏａは上述のように渦巻状
に構成されているので、作動流体は中心軸側から円周部
方向に容易に流れる。

以上のように、インペラ３は回転中、非接触で支持され
るようになっており、転がり軸受等の機械的な軸受が存
在しないで、作動流体を汚すことがない。また、ケーシ
ング２内には、インペラ３のみが設けられており、軸等
は設けられていないので、ポンプの全容積が小さく、コ
ンパクトになる。さらに、作動流体は上述のように流れ
るので、澱みが生じることなく、流体の凝固や不純物の
沈澱を生ずることがない。

第４図ないし第７図はこの発明の一実施例の変形例を示
す図である。第４図に示す例では、作動流体の一部は矢
印Ｆで示す斜め方向に流れるが、主としてＥで示す半径
方向に流れるようになっている。

第５図に示す例では、作動流体は主として矢印Ｅで示す
半径方向に流れるが、一部は矢印Ｇで示す軸方向にも流
れるようになっている。

第６図に示す例では、作動流体は吸上げられた後、矢印
Ｈで示す斜め方向に流れるようになっている。

第７図に示す例では、上記例と異なり、ロータ７は作動
流体の導入路１４側とは反対の側に設けられる。作動流
体は第６図に示すものと同様、斜め方向に流れる。

上記変形例においても、インペラの一方面には永久磁石
６が設けられるとともに、動圧溝が形成され、ケーシン
グを介してインペラの一方面と対向するロータの面には
、インペラの永久磁石６と吸引する永久磁石８が設けら
れている。

第８図および第９図はこの発明の他の実施例を示す図で
ある。第８図および第９図に示す実施例では、インペラ
３の一方面５たけではなく、他方面１５にも永久磁石１
６が取付けられる。また、該他方面１５には一方面５と
同様の動圧溝が形成されている。それ以外の構成は上述
した実施例の場合とほぼ同様であるので、説明を省略す
る。

第８図に示す例では、永久磁石１６に対向するケーシン
グ２の部分１７は磁性体からなり、永久磁石１６との間
で吸引・力が作用するようになっている。

第９図に示す例では、永久磁石１６に対向するケーシン
グ２の部分にはリング状の磁性体１８あるいはリング状
の永久磁石１９が配置され、永久磁石１６との間で吸引
力が作用するようになっている。

第１０図はこの発明のさらに他の実施例を示す図である
。第１０図に示す実施例では、インペラ３の軸中心の位
置に貫通孔２０が設けられ、ケーシング２の軸中心に軸
２１が設けられる。円筒状の軸２１の表面２２には、第
１１図に示すようなヘリングボーン形状の動圧溝２３が
形成される。

その他の構成は第８図および第９図に示すものとほぼ同
様であるので説明を省略する。

軸２１の周囲に設けられた動圧溝２３の作用により、イ
ンペラ３は軸２１の周りを非接触でかつ所定の間隔を有
して回転するので、インペラ３が回転するとき、ロータ
７とインペラ３の中心位置のずれによって生じるラジア
ル振れを抑えることが、できる。

なお、この実施例では、インペラの両面に永久磁石およ
び渦巻状動圧溝が設けたものにヘリングボーン状動圧溝
２３を適用したが、第１図および第４図ないし第７図に
示すように、インペラの一方面にのみ永久磁石および渦
巻状動圧溝が設けたものに適用してもよい。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、インペラの一方面に
設けた第１の永久磁石とロータに設けた第２の永久磁石
との磁気カップリングによってロータの回転力をインペ
ラに伝達するとともに、インペラの一方面に設けた動圧
溝の作用による動圧と第１および第２の永久磁石の吸引
力との作用により、インペラを非接触でケーシング内に
支持するようにしたので、インペラを軸支する手段がな
いためコンパクトでかつ澱みのないターボ形ポンプを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のターボ形ポンプの断面図
である。第２図は第１図に示すインペラの一方面に設け
られた動圧溝の形状を示す図である。第３Ａ図および第
３Ｂ図は動圧溝の他の例を示す図である。第４図ないし
第７図はこの発明の一実施例の変形例を示す図である。 第８図および第９図はこの発明の他の実施例を示す断面
図である。第１０図および第１１図はこの発明のさらに
他の実施例を示す図である。第１２図は従来のターボ形
ポンプの構成を示す断面図である。 図において、１はターボ形ポンプ、２はケーシング、３
はインペラ、６はインペラに取付けられた永久磁石、７
はロータ、８はロータに取付けられた永久磁石、１０お
よび１０ａは動圧溝を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ケーシングと、 前記ケーシング内に回転可能に設けられ、流体を送るた
   めのインペラと、 前記インペラを回転駆動するためのロータとを備えたタ
   ーボ形ポンプにおいて、 前記インペラの一方面に設けられた第１の永久磁石と、 前記ケーシングを介して前記インペラの前記一方面と対
   向するようにして前記ロータに設けられ、前記第１の永
   久磁石と磁気カップリングする第２の永久磁石と、 前記インペラの前記一方面に設けられ、前記第１および
   第２の永久磁石の磁気力に抗する方向に動圧を生じるよ
   うに配置された動圧溝を備え、前記インペラは前記ロー
   タが回転するとき、前記磁気カップリングによって回転
   駆動されるとともに、前記磁気力と前記動圧力との作用
   により、前記ケーシング内に非接触で支持されることを
   特徴とする、ターボ形ポンプ。