JPS62165596A - 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〕 本発明はポンプに関し、詳しくは軽量で簡単な構造であ
ると共に、扁平で安定性の優れｔポンプに関する。

〔従来の技術〕

一般にポンプは、ケーシング内に収容された羽根車を電
動機やエンジンで直接回転駆動するか、又はマグネット
カップリングを利用して、間接的に回転駆動することに
よって、流体を昇圧して移送するものである。

特に、マグネットポンプは、隔離ζｎたケーシング内に
収容された羽根車を外部ρ＼ら非接触で磁気的に回転４
駆動し、流体全移透するものであって。

移送される流体が漏洩しな力ことから　強酸性成いは強
アルカリ註σノ液体、勇往の強い液体、或いは環境−７
＋＞らの汚染上受けやすｂ食品、医薬品、半導体部品の
製造工程等において利用されている。

第５図は従来のマグネットポンプの一例を示す縦断面図
であって、ｌは耐食性に富むステンレス製θケーシング
、λはケーシングｌ内に収容されｔステンレス鋼製の羽
根車で１羽根車λはナンド３によって主軸≠の一端に固
定されている。主軸≠の他廓には複数の磁極が環状に配
列されｍロータ！が固定され、且つ、主軸μは回転可能
にラジアル軸９４ＶＣ支承されている。さらにラジアル
軸受を及びロータｊを覆う＝うに円筒状の隔壁７がケー
シングの背面に取りつけられて、流体が外部へ漏洩する
のを防いでいる。

また、隔壁７の外側には隔壁７をと９かこむようにわぐ
ｒが延在し、該わ（Ｉｒの内周面には永久磁石りがロー
タ！の磁極に対応して固定され、わくｒをモーｐｔｏの
回転軸ｌｌが回転駆動できるようになっている。１２は
主軸μの端面に接触するビゼット式のスラグ）Ｑ受であ
る。このようなマグネットポンプにおいては接液部は、
ステンレス、セラばツクス、ゴム或いはＦ几Ｐ（ガラス
繊維強化プラスチック）等の工うに耐食性に富む高、　
価な材＃が周込られている。

モータｌＱが回転すると、わくｒへその回転が伝達され
、わくｌの内周に固定されｔ永久磁石２と空間及び隔壁
７を介して出気的に接続されているロータｊが同期して
回転するので羽根！λはモータと同じ回転速度で回転し
、流体を吸込口１３から吐出口／ｇの方向へ透り出す。

〔発明が解決しょうとする問題点〕

上述し几マグネットポンプは取り扱う液体が特殊な液体
であることが多いので接液部に用いられる材料は上述の
如く高級な耐食材料を用いている。

又、その構造は一般のポンプに比べて、マグネットカッ
プリング（わぐｔからロータｊに至る部分）が余計に必
要となり、重量が大き＾。

従って、材質及び重量の面からみて、マグネットポンプ
の価格はどうしても高価なものとならざるを得なかった
。にもかかわらず、液体中の固形分が隔壁７の内部に入
り込むとロータよと隔壁７との間に堆積し、隔壁７が破
損しゃすぐ、特に液体中に鉄や鉄さび等に代表される磁
性体の粒子が含まれていると、ロータよ及び隔壁７の表
面に強固に付着し、破ｈ４を加速することとなる。この
ようにマグネットポンプは一般のポンプに比べ、大きく
・高価なものであるにも拘わらずその寿命は著しく短か
いものであったー 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上述のようなマグネットポンプの短所
を解消することにあるが、特に構造を著しく簡略化する
と共にポンプの軽量化をはかシさらには、耐久性に富む
マグネットポンプを提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明は、ケーシング内に収容された羽根車の背面に固
定された永久磁石で複数個の磁極を形成し、該背面と対
向してステータを配置し、該背面とステータ側の表面と
で摺動部を形成してなるポンプにおいて。

該摺動部を形成する面の少なくとも一方の面を、平滑な
平面にスパイラル溝が加工されｔセラはツクスによって
構成し友ポンプである。

［作用〕 本発明のポンプでは１羽根車の背面に永久磁石全直接固
定し、この羽根車をステータで直接回転駆動するもので
あるから、ポンプの部品構成は著しく簡略「ヒされ、Ｌ
ａｈも、ステータ側の表面と羽根車の背面とに工って構
成される摺動部には、その少なくとも一方の面が平滑な
平面にスパイラル状の溝が形成されているので、羽根車
の回転に二って摺動面に介在している流体の動圧が発生
して。

羽根車がステータ方向に押しつけられる力に対抗し得る
流体膜が形成され、極めて少ない摺動抵抗で羽根車を回
転することができる。

まｔ本発明では１羽根車の背面とステータ側衣面とで、
永久ｍ石で吸引される摺動？Ａを形成しているので、該
部に吐出流体が進入し難く、従って通常の遠心ポンプに
おいて羽根車の吸込−１へ働くスラストが生じない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図酊に従って説明する。

第１図は本発明の一実施例金示すポンプの縦断面図であ
り、第２図は第１図のポンプの羽根車の背面の正面図で
ある。第１図において、ポンプのケーシングｌ内に羽根
Ｎ、−２が収容されており、羽根Ｈｔ２の背面には永久
磁石ｌ！が固着され丸背面板１６が接着剤に工って固定
されている。また羽根車λの回転中心線１７上の背面に
は凹部ｉｆが形成されている。この背面［／４はセラず
ツクス裳であり、予め永久磁石１１と凹部ｙｒとを成形
したのち、高温で焼結し、さらにその背面（表面）の端
面ｔ９．ユＯはラップ仕上げに二って、極めて平滑な平
面に仕上げられており、その全表面におけるうねりはお
よそ１μｍ以内とされている。

そして端面ｌりにはスパイラル溝（第２図）が加工され
ている。２１はケーシングｌの背後を閉塞する隔壁板で
あって背面板１６と同じくセラミックス環である。

また、隔離板２１の端面１コの摺動部は、背面板１６の
端面ｌり、２０と同じく平滑な平１に仕上けられている
。、−２３は背面板１６の凹部ｔｒに対向する位置に形
成され窺ステータ側の凹部であって、２つの凹部／　ｆ
　、　Ｊ、３に工って形成される空間にセラばツクス製
の小球２１ｔを収容している。

隔Ｗｔｆｉユｌとケーシングｌとは、０−リングΔψを
介【−て圧着されて、ケーシングｌ内の流体が外部へ漏
洩しないようになっている。永久０石／ｊと対向する工
うに隔壁板コｌの背面にはステータのコイル部ｊが配設
されている。該コイルは％第１図においてはシートコイ
ルを積層してなるコイル２ｊｆ用いており、該コイルｌ
ｊはカバー２６によって隔壁板２１に押圧固定されてい
る。２７は脚２ｒとカバー２６とケーシング／（！：’
を一体に固定するゼルト（図示せず）の貫辿口である。

なオ、図においてλりは弾性ゴムからなるクッション材
である。

さらに第２図について脱甲すれば１羽根血２の背面に固
定された背面板１１の表面は、最外周がｍ深さが３〜１
０μｍのスノぞイラルｆｇＪＯ（１５４の黒い部分）が
加工された回転側摺動面となっており、その内側には環
状の永久磁石ｌｊが埋設されており、この永久磁石ｌ！
は円周方向にｒ極の６極３１がＮ極、Ｓ極を交互に配す
るようにして形成されている。そして中央の中心部は凹
部ｔｒとなっている。この凹部ｔｒの周囲は最外周部分
の溝加工されていない平滑な平面３２の部分と同一の高
さとなっているランＰ邪３３である。ポンプの羽根車２
０回転方向を央部Ａで示すとすれば。

羽根車λの回転によって摺動部に介在する流体がスパイ
ラル溝の溝３０Ｖｃ沿って中心部に流入し、このスノぞ
イラル溝３０が全周にわたって均等に形成されているの
で、中央の永久磁石３１が埋設されている部分及びラン
）″部３３凹部ｉｔにわｔって均一に勤王が発生し摺動
部には流体膜が形成される。従って、固定されているス
テータの表面と回転して匹る羽根車の背面とで形成され
次槽動部にかける摺動抵抗は極めて小さく、又、大きな
スラスト荷重にも対向できる。なお、第１図のポンプに
おいて、ステータ側のコイル２ｊも、羽根車コの回転中
心線１７ｔ−中心として環状に配列されている。

第３図は、第１図の実施例に使用しているシートコイル
の一片を模式的に示す平面図である。図において、コイ
ル２ｊの１片はｇつのコイル部Ｊｊ、−１ｊｂからなＶ
、全面にゎ几って両面からＳ縁シート２かぶせて導体間
の絶縁を行っている。このようなシートコイル全多数積
層することによって、所定の出力のステータを得ること
ができる。なお、第１〜３図に示し九ステータ及びロー
タである羽根車の組合せは新組ブラシレスＤＣモータと
同一のものであるが１図においては、ホール素子、制御
回路等は省略しているが、公帰の手段で羽根ＪＩ’に回
転鳴動することができる。

また、第１図の実施例においては、スノソイラル１Ｊｔ
−設けたセラばツクスの背面板１６を羽根亜２の背面に
固着し、一体となしているが、羽根車２自体をＳｔＣ、
５ｉ５Ｎ４ｅ　Ａル、０６等のセラミックスで製作する
のであれば１羽根車の背面に直接摺動面を形成すること
もできる。さらに、スパイラル溝を形成する面をステー
タ側の表面部材とすることもできる。即ち、この工うな
場合、第１図においては・隔壁板コｌＬ：／）表面Ｃ４
面λコ）にスパイラル＃１を形成することとなるが隔壁
板１１全体をセラｉソクス板とする必要はなく、要はス
パイラル溝を形成した部分だけケセラミックスとすれば
工い。

セラミックスとしてばＳ＋Ｃ，５ｔ５Ｎ４．　ｋ１２０
ｓなどが利用できるが強度が大きいセラばンクスであれ
ば工い。また、スパイラル溝を形成したセラミックス平
面と対向して摺動部を形成するもう一方の慣Ｂｌ　ｖ部
材としては、セラばツクス、超硬合金などが用いられる
。この摺動部を構成する材料の組合せに二って摺動部の
摺動枠囲に相違があるが。

焼結ＳｉＣ同士υものが制い負荷面圧に対しては有効で
ある。

セラミックスの表面にスノξイラル１＃ヲ形成する方法
としてはｉｏｏμｍ程度の粒径のアルｉす粒子によるシ
ョツトブラストが効果的であり、溝加工をしない面をプ
ラスチックや樹脂で覆いショツトブラストを行うと３〜
！Ｏμｍ程度の溝が形成できる。スパイラル溝部に隣接
するショット加工が行われていないやけりス／ｊ！イラ
ル状の凸部の表面は鏡面に仕上げられていなければなら
ないが、スパイラル溝の底面は、そのＬうに平滑な平面
に仕上げなくても、ショツトブラストをし之ままの状態
でよい。

ま九、２つの凹部ｉｔ、ｘ３に工って形成される空間に
収容された小球２（Ａは一撞のラジアル軸受の機能を受
けもつものであって、このことからして小球２ｔＡは、
　強度の大きい鉄やセラミックスなどの材料が用いられ
なければならず、ま之その形状は１つの凹部／　ｆ　、
２ＪＶｃわたって存在し得るものであればＬ（％第１図
に示したものの他に円柱状や両円堆状でおってもよい。

その場合は凹ｆｆＪｌｒ、２３も、その形状に従うこと
は勿論である。

Ｈａ図は本発明の別の実施例金示す縦断面図であって、
第１図と同類部品には同一の番号を符し、説明を省略す
る。この実施例においては、羽根車２の背面全体にわた
り背面板を設けず直接永久磁石ｌ！とセラばツクス板３
ｊとを埋設している。

永久磁石１１の表面と対向するステータ側の表面との間
隔はできるだけ小さい方が異物の流入がなく望ましい。

この実施例においては、上記セラミックス板３！と対向
して形成される摺動部３ｔの外周側に永久磁石ｌｊ′及
びステータのコイルλｊが環状に配列されているが、コ
イルλ！と永久磁石ｌｊとが中心線１７〃１ら遠ざかる
に従って１回転トルクが犬き（なるので、ポンプの能力
としては良好なものとなる。また羽根車λに対し、］ぐ
ランスホール３７が設けられているが、羽根車λの形状
に二つでは必要がない場合がある。隔離板２１の表面は
第７図の実施例と同様ＩＣ１平滑な平面に仕上けられて
おり、その摺動部３６全体におけるうねりは／　Ａｍ以
内となっている。そして、羽根車λの背面に埋設された
セラミックス板ｊ　Ｊ４）ｆｉ面に形成されたスパイラ
ル溝の作用によって１羽根車λが回転すると、摺動部３
６に流体の動圧が発生し、羽根車１は、伶めて小さな摺
動抵抗で回転する。

この実施例では、羽限皿の背面側がステータ側表面と永
久磁石で吸引されｔ摺動部を形成しているので該部Ｖこ
吐出水が進入し難く、従って通常の遠心ポンプにみられ
るような羽根■の吸込側へ向かうスラストが生じない。

〔発明の効果〕

本発明のポンプはケーシング内に収容された羽根車の背
面に固定され几永久磁石で複数個の磁極？形成し、該背
面と対向してステータを配置し。

該背面とステータ側の表面とで摺動部を形成してなるポ
ンプｉＣおいて、 ｄツクスによって構成したものである刀１ら、羽根車が
ステータによって直接回転駆動されることとなり、動力
が直接羽根車の回転力となるので、機械的な動力損失が
なく、まｔ部品も少なくポンプ全体としてみても小型・
軽食化される。また、従来のロータとステータとの出猟
ギャップ面を回転軸と直角な平面となしたポンプにあっ
ては、ステータの吸引作用に工ってロータの摺動抵抗が
著しく大きいものとなり、そのため普遍的に利用される
に至っていないが、本発明ではステータの吸引力が、勤
王を利用した流体膜による低減され′ｆｃ摺動抵抗［工
って損われる割合が小さいので、所請。

伺平型モータを利用したポンプの短所が解消されｍこと
となる。また、本発明に−は摺動部の一方がセラミック
スによって構成されているので、広範囲の流体に対して
耐腐食性が太き（、−また、耐摩耗性も大きいことから
ポンプ全体の保守・管理が容易となる。

さらに本発明のポンプ自体がマグネットポンプの一種で
もあり流体の漏洩がない構造となっているので付加価値
の高い用途のポンプとして利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第７図は本発明の一実施例上水すポンプの縦断面図、第
２図は第１図のポンプ羽根車の背面図、トボンブの縦断
面図である。 ｌ：ケーシング１．２：羽根車、ｔｚＨ永久磁石、ｌ乙
：背面ｗ、ｔ７：中心線、ｌｒ：凹部、２１：隔離板、
２３：凹部、２４ｔ：小球、コ！：コイル、２６＝力バ
ー％　３０：スパイラル溝、３コ。 ｊＪ：ランν、３ｊ：セラミックス板、３４二摺＃Ｊ部
。 ￥１図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケーシング内に収容された羽根車の背面に固定され
   た永久磁石で複数個の磁極を形成し、該背面と対向して
   ステータを配置し、該背面とステータ側の表面とで摺動
   部を形成してなるポンプにおいて、 該摺動部を形成する面の少なくとも一方の面を、平滑な
   平面に一方向のスパイラル溝が加工されたセラミックス
   によつて構成したことを特徴とするポンプ。 ２、前記永久磁石が環状に配列され、該摺動部が永久磁
   石の内側の位置に形成されている特許請求の範囲第１項
   記載のポンプ。 ３、前記羽根車の回転中心線上の該背面及びステータ側
   表面にそれぞれ凹部を形成し、２つの凹部によつて形成
   される空間に小球を収容してなる特許請求の範囲第１項
   又は第２項のいづれか１項記載のポンプ