(57)【要約】【課題】マグネットカップリングを用いて大きなトルクを伝達可能な無漏洩の流体機械を提供する。【解決手段】電動機からの動力によって回転する入力軸４１と、入力軸４１の回転が伝達されて回転する複数の入力側回転軸４２と、複数の入力側回転軸４２の回転がそれぞれ伝達されて回転する複数の出力側回転軸４４と、各入力側回転軸４２に設けられる入力側マグネット６１と各出力側回転軸４４に設けられる出力側マグネット６２とを有し、各入力側回転軸４２と各出力側回転軸４４とを非接触で連結可能な複数のマグネットカップリング４３と、複数の出力側回転軸４４の回転が伝達されて回転する出力軸４５と、出力軸４５の回転が伝達されて回転することにより流体を流動させるロータと、複数の出力側マグネット６２、複数の出力側回転軸４４、出力軸４５及びロータを密封可能に収容するケーシングと、を備える。【選択図】図２
2014134155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源からの動力によって回転する入力軸と、
前記入力軸の回転が伝達されて回転する複数の入力側回転軸と、
複数の前記入力側回転軸の回転がそれぞれ伝達されて回転する複数の出力側回転軸と、
前記各入力側回転軸に設けられる入力側マグネットと前記各出力側回転軸に設けられる出力側マグネットとを有し、前記各入力側回転軸と前記各出力側回転軸とを非接触で連結可能な複数のマグネットカップリングと、
複数の前記出力側回転軸の回転が伝達されて回転する出力軸と、
前記出力軸の回転が伝達されて回転することにより流体を流動させるロータと、
複数の前記出力側マグネット、複数の前記出力側回転軸、前記出力軸及び前記ロータを密封可能に収容する密封ケーシングと、を備えることを特徴とする流体機械。
【請求項２】
前記入力軸の出力側に設けられた入力歯車と、
複数の前記入力側回転軸の入力側にそれぞれ設けられ、前記入力歯車に噛み合う複数の入力側歯車と、
複数の前記入力側回転軸の出力側にそれぞれ設けられた複数の前記入力側マグネットと、
複数の前記出力側回転軸の入力側にそれぞれ設けられた複数の前記出力側マグネットと、
複数の前記出力側回転軸の出力側にそれぞれ設けられた複数の出力側歯車と、
前記出力軸の入力側に設けられ、複数の前記出力側歯車に噛み合う出力歯車と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の流体機械。
【請求項３】
前記入力歯車は、太陽歯車であり、
複数の前記入力側歯車及び複数の前記出力側歯車は、遊星歯車であり、
前記出力歯車は、内歯車であることを特徴とする請求項２に記載の流体機械。
【請求項４】
前記入力歯車は、内歯車であり、
複数の前記入力側歯車及び複数の前記出力側歯車は、遊星歯車であり、
前記出力歯車は、太陽歯車であることを特徴とする請求項２に記載の流体機械。
【請求項５】
前記入力側マグネット及び前記出力側マグネットは、永久磁石であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の流体機械。
【請求項６】
前記入力側マグネットは、前記入力側回転軸の周方向に交互に配置された複数の入力側正極永久磁石と複数の入力側負極永久磁石とを有し、
隣接する前記入力側マグネットは、一方の前記入力側マグネットの前記入力側正極永久磁石または前記入力側負極永久磁石が、他方の前記入力側マグネットの前記入力側正極永久磁石と前記入力側負極永久磁石との間に位置するように配置されており、
前記出力側マグネットは、前記出力側回転軸の周方向に交互に配置された複数の出力側正極永久磁石と複数の出力側負極永久磁石とを有し、
隣接する前記出力側マグネットは、一方の前記出力側マグネットの前記出力側正極永久磁石または前記出力側負極永久磁石が、他方の前記出力側マグネットの前記出力側正極永久磁石と前記出力側負極永久磁石との間に位置するように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源からの動力がマグネットカップリングを介して伝達される流体機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、マグネットカップリングを有する流体機械として、特許文献１に示すマグネットポンプが知られている。このマグネットポンプは、いわゆる無漏洩ポンプであり、モータのモータ軸に設けられる駆動側マグネットと、隔離板を挟んで駆動側マグネットに対向して設けられ、羽根車に埋設された羽根車側マグネットとを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平５−８４８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のマグネットポンプでは、モータ軸から、駆動側マグネット及び羽根車側マグネットを介して羽根車を回転させている。このため、大きな回転トルクを伝達する場合、駆動側マグネットと羽根車側マグネットとの間が滑る可能性があり、大きなトルクを伝達することが困難であることが考えられる。
【０００５】
そこで、本発明は、マグネットカップリングを用いて大きなトルクを伝達可能な無漏洩の流体機械を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の流体機械は、駆動源からの動力によって回転する入力軸と、入力軸の回転が伝達されて回転する複数の入力側回転軸と、複数の入力側回転軸の回転がそれぞれ伝達されて回転する複数の出力側回転軸と、各入力側回転軸に設けられる入力側マグネットと各出力側回転軸に設けられる出力側マグネットとを有し、各入力側回転軸と各出力側回転軸とを非接触で連結可能な複数のマグネットカップリングと、複数の出力側回転軸の回転が伝達されて回転する出力軸と、出力軸の回転が伝達されて回転することにより流体を流動させるロータと、複数の出力側マグネット、複数の出力側回転軸、出力軸及びロータを密封可能に収容する密封ケーシングと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、入力軸からの回転（回転トルク）を複数に分割して、複数の入力側回転軸に伝達し、複数のマグネットカップリングを介して、複数の出力側回転軸に伝達した後、複数の出力側回転軸の回転を結合して、出力軸へ回転を伝達することができる。このため、複数のマグネットカップリングを用いて、回転を伝達することができるため、入力軸の回転トルクが大きくても、分割した分、各マグネットカップリングにおける回転トルクを小さくすることができる。以上から、入力軸から出力軸へ大きな回転トルクを伝達する場合であっても、無漏洩の構成としつつ、複数のマグネットカップリングを用いて好適に回転を伝達することができる。また、入力軸の回転が複数の入力側回転軸に伝達されることから、分割された複数の入力側回転軸の回転を同期させて、複数の出力側回転軸に伝達することができ、また、回転が同期した複数の出力側回転軸の回転を結合して出力軸へ回転を伝達することができる。このため、複数の出力側回転軸の回転ズレによって出力軸に与えられる、回転の伝達不良等の影響を抑制することができる。
【０００８】
この場合、入力軸の出力側に設けられた入力歯車と、複数の入力側回転軸の入力側にそれぞれ設けられ、入力歯車に噛み合う複数の入力側歯車と、複数の入力側回転軸の出力側にそれぞれ設けられた複数の入力側マグネットと、複数の出力側回転軸の入力側にそれぞれ設けられた複数の出力側マグネットと、複数の出力側回転軸の出力側にそれぞれ設けられた複数の出力側歯車と、出力軸の入力側に設けられ、複数の出力側歯車に噛み合う出力歯車と、を備えることが好ましい。
【０００９】
この構成によれば、各種歯車を用いて各軸を連結することができるため、入力軸の回転を出力軸へ向けて好適に伝達することができる。
【００１０】
この場合、入力歯車は、太陽歯車であり、複数の入力側歯車及び複数の出力側歯車は、遊星歯車であり、出力歯車は、内歯車であることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、入力軸の回転を減速して出力軸に伝達することができる。
【００１２】
この場合、入力歯車は、内歯車であり、複数の入力側歯車及び複数の出力側歯車は、遊星歯車であり、出力歯車は、太陽歯車であることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、入力軸の回転を増速して出力軸に伝達することができる。
【００１４】
この場合、入力側マグネット及び出力側マグネットは、永久磁石であることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、入力側マグネット及び出力側マグネットの構成を簡易なものにすることができる。
【００１６】
この場合、入力側マグネットは、入力側回転軸の周方向に交互に配置された複数の入力側正極永久磁石と複数の入力側負極永久磁石とを有し、隣接する入力側マグネットは、一方の入力側マグネットの入力側正極永久磁石または入力側負極永久磁石が、他方の入力側マグネットの入力側正極永久磁石と入力側負極永久磁石との間に位置するように配置されており、出力側マグネットは、出力側回転軸の周方向に交互に配置された複数の出力側正極永久磁石と複数の出力側負極永久磁石とを有し、隣接する出力側マグネットは、一方の出力側マグネットの出力側正極永久磁石または出力側負極永久磁石が、他方の出力側マグネットの出力側正極永久磁石と出力側負極永久磁石との間に位置するように配置されていることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、隣接する入力側マグネット同士の間で作用する引力及び斥力の影響を低減することができ、同様に、隣接する出力側マグネット同士の間で作用する引力及び斥力の影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本実施例に係る送風機の側面図である。
【図２】図２は、図１の動力伝達機構周りを拡大した側面図である。
【図３】図３は、動力伝達機構の斜視図である。
【図４】図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図５は、入力側マグネット及び出力側マグネットの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００２０】
図１は、本実施例に係る送風機の側面図である。流体機械の１つである実施例１の送風機は、空気が流れる空気流路と、電動機の動力を伝達する動力伝達経路とが隔離された、いわゆる無漏洩の送風機である。なお、本実施例では、流体機械として、送風機に適用して説明するが、回転によって流体を流動させる機械であれば特に限定されず、例えば、ポンプ等に適用してもよい。
【００２１】
図１に示すように、送風機１０は、軸方向から吸気して周方向に排気する、いわゆる遠心送風機である。この送風機１０は、設置台２０上に設けられる駆動源となる電動機２１と、電動機２１に接続されるカップリング２２と、カップリング２２に接続される動力伝達機構２３と、動力伝達機構２３に接続される羽根車（ロータ）２４と、羽根車２４及び動力伝達機構２３の一部を内部に収納するケーシング（密封ケーシング）２５とを有している。
【００２２】
電動機２１は、駆動軸２６を有し、供給される電力によって、駆動軸２６を回転させている。カップリング２２は、駆動軸２６と動力伝達機構２３の入力側とを連結している。詳細は後述するが、動力伝達機構２３は、複数のマグネットカップリング４３を有しており、複数のマグネットカップリング４３を介して、入力側から出力側に動力を伝達している。この動力伝達機構２３は、複数の軸受２７によって軸支されており、その出力側が羽根車２４に連結されている。
【００２３】
羽根車２４は、図示は省略するが、ハブと、ハブに設けられる複数の羽根とを含んでいる。ハブは、動力伝達機構２３の出力側に接続され、動力伝達機構２３から回転が伝達されることで、回転可能となっている。複数の羽根は、ハブの回転軸を中心として周方向に所定の間隔を空けて設けられている。
【００２４】
ケーシング２５は、羽根車２４を内部に収納する羽根車ケーシング３３と、動力伝達機構２３の出力側を内部に収納する出力側ケーシング３４とを有している。羽根車ケーシング３３は、羽根車２４を囲って設けられている。羽根車ケーシング３３には、羽根車２４の回転軸を中心として円形に開口される吸込み口３１が形成される。また、羽根車ケーシング３３には、羽根車２４の回転軸を中心として径方向の外側に吹出し口３２が形成される。出力側ケーシング３４は、羽根車ケーシング３３と一体に設けられている。このとき、一体となる羽根車ケーシング３３と出力側ケーシング３４とは、隙間がなく、また、連続した外面となっていることから、吸込み口３１から吸い込まれた空気が、吹出し口３２からのみ吹き出される、無漏洩の状態とすることが可能となっている。なお、出力側ケーシング３４の詳細については、後述する。
【００２５】
上記のような送風機１０において、電動機２１によって駆動軸２６が回転すると、回転する駆動軸２６は、カップリング２２を介して動力伝達機構２３に回転を伝達する。動力伝達機構２３に回転が伝達されると、動力伝達機構２３は、羽根車２４に回転を伝達する。そして、羽根車２４が回転することで、羽根車ケーシング３３の吸込み口３１から空気が吸入されると共に、羽根車ケーシング３３の吹出し口３２から空気が吹き出される。
【００２６】
次に、図２から図５を参照して、動力伝達機構２３について説明する。図２は、図１の動力伝達機構周りを拡大した側面図である。図３は、動力伝達機構の斜視図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。図５は、入力側マグネット及び出力側マグネットの説明図である。
【００２７】
動力伝達機構２３は、回転を減速させる減速歯車列となる遊星歯車機構となっている。この動力伝達機構２３は、動力伝達経路の上流側から順に、カップリング２２に接続される入力軸４１と、複数の入力側回転軸４２と、複数のマグネットカップリング４３と、複数の出力側回転軸４４と、出力軸４５とを有している。なお、複数の入力側回転軸４２、複数のマグネットカップリング４３、及び複数の出力側回転軸４４は、本実施例において、例えば２つ設けられている。
【００２８】
入力軸４１は、その入力側がカップリング２２に接続され、その出力側に入力歯車としての太陽歯車５１が設けられている。各入力側回転軸４２は、その入力側に入力側歯車としての第１遊星歯車５２が設けられている。第１遊星歯車５２は、太陽歯車５１と噛み合っている。このとき、複数の入力側回転軸４２は、第１キャリア５３によって自転可能に軸支されると共に、公転不能に軸支される。
【００２９】
各マグネットカップリング４３は、各入力側回転軸４２と各出力側回転軸４４との間に設けられ、非接触により各入力側回転軸４２の回転を、各出力側回転軸４４に伝達している。マグネットカップリング４３は、入力側マグネット６１と出力側マグネット６２とを有しており、入力側マグネット６１は、各入力側回転軸４２の出力側に設けられ、出力側マグネット６２は、各出力側回転軸４４の入力側に設けられている。
【００３０】
マグネットカップリング４３は、いわゆるイン・アウトタイプのものであり、入力側マグネット６１が、挿入穴６１ａを有する有底の円筒形状に形成され、出力側マグネット６２が、入力側マグネット６１の挿入穴６１ａに挿入される挿入穴６１ａよりも小径の円柱形状に形成されている。このため、入力側マグネット６１の内周面と、出力側マグネット６２との外周面とが対向する。
【００３１】
図５に示すように、入力側マグネット６１の内周面には、複数の入力側正極永久磁石７１と、複数の入力側負極永久磁石７２とが、周方向に交互に配設されている。また、出力側マグネット６２の外周面には、複数の出力側正極永久磁石７３と、複数の出力側負極永久磁石７４とが、周方向に交互に配設されている。そして、入力側マグネット６１の入力側正極永久磁石７１と、出力側マグネット６２の出力側負極永久磁石７４とが対向して配置され、入力側マグネット６１の入力側負極永久磁石７２と、出力側マグネット６２の出力側正極永久磁石７３とが対向して配置されている。
【００３２】
ここで、２つのマグネットカップリング４３において、隣接する入力側マグネット６１は、一方の入力側マグネット６１の入力側正極永久磁石７１または入力側負極永久磁石７２が、他方の入力側マグネット６１の入力側正極永久磁石７１と入力側負極永久磁石７２との間に位置するように配置されている。具体的に説明すると、隣接する入力側マグネット６１の回転軸同士を結ぶ結線Ｌ１を境にして、一方（図５の左側）の入力側マグネット６１の入力側正極永久磁石７１と入力側負極永久磁石７２とが設けられている場合、他方の入力側マグネット６１の入力側正極永久磁石７１（または入力側負極永久磁石７２）の周方向における中央部が、結線Ｌ１上に位置している。
【００３３】
また、入力側正極永久磁石７１と出力側負極永久磁石７４とが対向し、入力側負極永久磁石７２と出力側正極永久磁石７３とが対向しているため、２つのマグネットカップリング４３において、隣接する出力側マグネット６２は、一方の出力側マグネット６２の出力側正極永久磁石７３または出力側負極永久磁石７４が、他方の出力側マグネット６２の出力側正極永久磁石７３と出力側負極永久磁石７４との間に位置するように配置されている。具体的に説明すると、隣接する出力側マグネット６２の回転軸同士を結ぶ結線Ｌ１を境にして、一方（図５の左側）の出力側マグネット６２の出力側正極永久磁石７３と出力側負極永久磁石７４とが設けられている場合、他方の出力側マグネット６２の出力側正極永久磁石７３（または出力側負極永久磁石７４）の周方向における中央部が、結線Ｌ１上に位置している。
【００３４】
そして、図２及び図４に示すように、このように構成されたマグネットカップリング４３の入力側マグネット６１と、出力側マグネット６２との間には、出力側ケーシング３４が設けられている。つまり、出力側ケーシング３４は、その一部が、円柱形状の出力側マグネット６２を覆うと共に、有底の円筒形状の入力側マグネット６１の挿通穴６１ａに挿入されており、有底の中空円筒形状に形成されている。このとき、出力側ケーシング３４は、入力側マグネット６１及び出力側マグネット６２に対し、所定の隙間を空けて設けられ、非接触状態となっている。そして、出力側ケーシング３４は、その内部に、出力側マグネット６２、複数の出力側回転軸４４及び出力軸４５を収容して、羽根車ケーシング３３と一体となるように接続される。
【００３５】
各出力側回転軸４４は、その出力側に出力側歯車としての第２遊星歯車５４が設けられている。このとき、複数の出力側回転軸４４は、第２キャリア５５によって自転可能に軸支されると共に、公転不能に軸支される。出力軸４５は、その入力側に出力歯車としての内歯車５６が設けられ、その出力側が羽根車２４に接続されている。内歯車５６は、各第２遊星歯車５４と噛み合っている。
【００３６】
電動機２１の駆動軸２６から、カップリング２２を介して、動力伝達機構２３の入力軸４１に動力が伝達されると、入力軸４１が回転する。入力軸４１が回転すると、入力軸４１の太陽歯車５１が回転し、太陽歯車５１に噛み合う複数の第１遊星歯車５２が回転することで、複数の入力側回転軸４２が同期して回転（自転）する。複数の入力側回転軸４２が回転すると、複数のマグネットカップリング４３の入力側マグネット６１が回転する。入力側マグネット６１が回転すると、出力側マグネット６２が回転することで、複数の出力側回転軸４４が回転する。複数の出力側回転軸４４が回転すると、複数の第２遊星歯車５４が回転し、複数の第２遊星歯車５４に噛み合う内歯車５６が回転することで、出力軸４５が回転する。
【００３７】
以上のように、本実施例の構成によれば、入力軸４１からの回転（回転トルク）を複数に分割して、複数の入力側回転軸４２に伝達し、複数のマグネットカップリング４３を介して、複数の出力側回転軸４４に伝達した後、複数の出力側回転軸４４の回転を結合して、出力軸４５へ回転を伝達することができる。このため、複数のマグネットカップリング４３を用いて、回転を伝達することができるため、入力軸４１の回転トルクが大きくても、分割した分、各マグネットカップリング４３における回転トルクを小さくすることができる。以上から、入力軸４１から出力軸４５へ大きな回転トルクを伝達する場合であっても、送風機１０を無漏洩の構成としつつ、複数のマグネットカップリング４３を用いて好適に回転を伝達することができる。また、入力軸４１の回転が複数の入力側回転軸４２に伝達されることから、分割された複数の入力側回転軸４２の回転を同期させて、複数の出力側回転軸４４に伝達することができる。このため、動力伝達機構２３は、回転が同期した複数の出力側回転軸４４の回転を結合して出力軸４５へ回転を伝達することができる。よって、複数の出力側回転軸４４の回転ズレによって出力軸４５に与えられる、回転の伝達不良等の影響を抑制することができる。具体的に、回転の伝達不良としては、例えば、各歯車間の噛み合いの離脱がある。
【００３８】
また、本実施例の構成によれば、各種歯車５１，５２，５４，５６を用いて各軸４１，４２，４４，４５を連結することができるため、入力軸４１の回転を出力軸４５へ向けて好適に伝達することができる。
【００３９】
また、本実施例の構成によれば、動力伝達機構２３を、減速歯車列となる遊星歯車機構としたため、入力軸４１の回転を減速して出力軸４５に伝達することができ、より大きな回転トルクを発生させることができる。
【００４０】
また、本実施例の構成によれば、入力側マグネット６１及び出力側マグネット６２を永久磁石を用いて構成することができるため、入力側マグネット６１及び出力側マグネット６２の構成を簡易なものにすることができる。
【００４１】
また、本実施例の構成によれば、入力側正極永久磁石７１及び入力側負極永久磁石７２の配置、出力側正極永久磁石７３及び出力側負極永久磁石７４の配置を、図５に示す配置とすることで、隣接する入力側マグネット６１同士の間で作用する引力及び斥力の影響を低減することができ、同様に、隣接する出力側マグネット６２同士の間で作用する引力及び斥力の影響を低減することができる。
【００４２】
なお、本実施例では、動力伝達機構２３を、減速歯車列となる遊星歯車機構としたが、この構成に限らない。例えば、増速歯車列となる遊星歯車機構としてもよい。この場合、入力軸４１の出力側を内歯車とし、出力軸４５の入力側を太陽歯車とする。また、例えば、入力軸４１の回転と出力軸４５の回転とが同回転となる動力伝達機構としてもよい。この場合、入力軸４１の出力側と出力軸４５の入力側とを、同じ歯車、すなわち太陽歯車または内歯車とする。
【００４３】
また、本実施例では、イン・アウトタイプのマグネットカップリング４３を用いたが、入力側マグネット６１及び出力側マグネット６２を円盤状に形成して対向させたディスタイプのマグネットカップリング４３でもよい。
【００４４】
また、本実施例では、入力側マグネット６１及び出力側マグネット６２を永久磁石を用いて構成したが、電磁石を用いて構成したり、永久磁石と電磁石とを併用して構成したりしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０  送風機
２０  設置台
２１  電動機
２２  カップリング
２３  動力伝達機構
２４  羽根車
２５  ケーシング
２６  駆動軸
２７  軸受
３１  吸込み口
３２  吹出し口
３３  羽根車ケーシング
３４  出力側ケーシング
４１  入力軸
４２  入力側回転軸
４３  マグネットカップリング
４４  出力側回転軸
４５  出力軸
５１  太陽歯車
５２  第１遊星歯車
５３  第１キャリア
５４  第２遊星歯車
５５  第２キャリア
５６  内歯車
６１  入力側マグネット
６１ａ  挿入穴
６２  出力側マグネット
７１  入力側正極永久磁石
７２  入力側負極永久磁石
７３  出力側正極永久磁石
７４  出力側負極永久磁石
Ｌ１  結線
【図１】
2014134155.tif 000003
【図２】
2014134155.tif 000004
【図３】
2014134155.tif 000005
【図４】
2014134155.tif 000006
【図５】
2014134155.tif 000007