(57)【要約】【課題】  駆動ロスが少なく、小形化できるポンプを提供することである。【解決手段】  流路Ｐと、流路Ｐ内に回転自在に設けた軸３と、軸３の外周に設けた磁石で構成された複数の羽根４と、流路の外周に設けた回転磁界を発生するステータとを備えたことを特徴とするポンプ。【選択図】      図１
2005226592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路と、流路内に回転自在に設けた軸と、軸の外周に設けた磁石で構成された複数の羽根と、流路の外周に設けた回転磁界を発生するステータとを備えたことを特徴とするポンプ。
【請求項２】
羽根の一方の面を一方の磁極とし、他方の面を他方の磁極としたことを特徴とする請求項1に記載のポンプ。
【請求項３】
ステータがコイルとコアとを備え、コアは、羽根の面に沿って傾斜し羽根に対向する磁極を備えたことと特徴とする請求項１または２に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁力を利用したポンプにあっては、中空なケースと、ケース内に回転自在に設けた羽根車と、羽根車の外周に設けた永久磁石と、回転磁界を発生する磁極とコイルとを備えており、回転磁界で永久磁石を吸引して永久磁石が取付けられた羽根車を回転させている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−５４５６８号公報（段落番号００１４から００１６まで，図１および図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した従来のポンプにあっては、羽根車の外周側に永久磁石が設けられており、その分ポンプが大型になってしまい、また、羽根車の慣性が大きく駆動にロスが生じてしまう。
【０００４】
そこで、本発明は、上記の不具合を勘案して創案されたものであって、その目的とするところは、駆動ロスが少なく、小形化できる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】
【０００５】
上記した目的を達成するため、流路と、流路内に回転自在に設けた軸と、軸の外周に設けた磁石で構成された複数の羽根と、流路の外周に設けた回転磁界を発生するステータとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、羽根自体が永久磁石であるので、従来のポンプのように羽根車の外周側に永久磁石が設ける必要はなく、その分羽根と軸で作られる羽根車の外周径を小さくすることができ、従来のポンプより小形化することが可能であるとともに、また、羽根の外周にわざわざ永久磁石を設ける必要がないので、永久磁石を取付けるブラケット等も不要となり、その分羽根と軸で作られる羽根車の慣性が大きくならないので駆動にロスを生じてしまう危険もない。
【０００７】
さらに、非接触で羽根車を回転することが可能であるから、通常のポンプのようにモータ等の回転運動により羽根車の軸に動力を伝達する運動伝達機構が不要であるので、ポンプの構造を簡単にすることができ、ポンプ製造コストが低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1は、第１の実施の形態におけるポンプの縦断面図である。図２は、第１の実施の形態におけるポンプの羽根と磁極の斜視図である。図３は、第１の実施の形態におけるポンプのＡ−Ａ’断面図である。図４は、第２の実施の形態におけるポンプの縦断面図である。図５は、第３の実施の形態におけるポンプの縦断面図である。
【０００９】
図１に示すように、第１の実施の形態におけるエネルギ変換機構は、流路Ｐが設けられたケース１と、コイル２と、コア１０と、ケース１内に回転自在に設けた軸３と、軸３の外周に設けられた複数の羽根４とで構成されている。
【００１０】
以下、詳細に説明すると、ケース１は、円筒状であって非磁性体で形成されている。したがって、ケース１内が流路Ｐとされている。また、ケース１内には、軸受６を介して軸３の両端側を回転自在に軸支する支持体７が設けられている。この支持体７は、中間に軸受６が嵌挿されるリング（付示せず）と、リングの両端から延設される棒状体（付示せず）とで構成されており、上下の棒状体の端部がそれぞれケース１内周に結合されており、流路Ｐの全体を閉塞しないようになっている。
【００１１】
さらに、軸３の中間には、外周に４枚の羽根４が設けられた円筒８が結合されている。なお、羽根４を直接軸３に取付けることができれば、円筒８を省略するとしてもよい。したがって、この場合には、羽根車Ｆは、軸３と羽根４と、円筒８とで構成されている。
【００１２】
そして、各羽根４は、それぞれ永久磁石で形成されており、羽根４の面が軸３の軸線に対し任意の角度θを持って取付けられている。また、羽根４の一方の面、すなわち、図１中左方を向く面はＮ極とされ、他方の面、すなわち、図１中右方を向く面はＳ極とされている。なお、上記したところでは、軸３に４枚取付けられているが、４枚に限らず、複数枚であればよい。
【００１３】
また、ケース１の外周には、複数のコイル２、この場合１２個のコイル２が上記羽根４に対向するように設けられており、また、このコイル２内にはコア１０が挿入されている。そして、このコア１０は、コイル２内に挿入される軸部１１と、羽根４に対向する磁極１２とで構成されており、磁極１２は、ケース１の外周に沿って彎曲されているとともに、羽根４の面に沿うように、角度θだけ傾斜されている。そして、上記磁極１２は、ケース１の外周を取り囲むようにして環状に配置されている。したがって、この場合、ステータは、ケース１とコイル２とコア１０で構成されていることになる。
【００１４】
なお、当該コイル２には、コア１０が挿入されているが、コア１０はなくても構わないが、大きな磁界を得るためにはコア１０を挿入するほうが好ましい。
【００１５】
つづいて、その作用について説明する。図３に示すように、羽根４に面している各コイル２に通電して、各コア１０の各磁極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにはＳ極があらわれるようにする。すると、各羽根４を、各磁極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対して反時計回りに回転させる偶力が生じて軸３は反時計回りに回転する。そして、各羽根４は、各磁極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの隣の各磁極１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈに面することなる。そして、今度は、各磁極１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈにＳ極が現れるように対応する各コイル２に通電し、各磁極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに対応する各コイル２への通電を停止する。そうすると、今度は、各磁極１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈによって各羽根４を反時計回りに回転させる偶力が生じて軸３は反時計回りに回転することとなる。したがって、羽根４に面している各コイル２に、各磁極１２がＳ極となるように、反時計回りに順に通電していくと、すなわち、反時計回りに回転磁界を発生させると、軸３は反時計回りに回転することとなる。
【００１６】
つづいて、羽根４に面している各コイル２に通電して、各磁極１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈの磁極にはＮ極があらわれるようにする。すると、各羽根４を、各磁極１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈに対して時計回りに回転させる偶力が生じて軸３は時計回りに回転する。そして、各羽根４は、各磁極１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈの隣の各磁極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに面することなる。そして、今度は、各磁極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの磁極にＮ極が現れるように対応する各コイル２に通電し、各磁極１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈに対応する各コイル２への通電を停止する。そうすると、今度は、各磁極１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄによって各羽根４を時計回りに回転させる偶力が生じて軸３は時計回りに回転することとなる。したがって、羽根４に面している各コイル２に、各磁極１２がＮ極となるように、時計回りに順に通電していくと、すなわち、時計回りに回転磁界を発生させると、軸３は時計回りに回転することとなる。つまり、非接触で軸３と羽根４とで構成される羽根車を回転させることができる。また、本実施の形態においては、コア１２を羽根４の面に沿うように傾斜させているので、羽根４を駆動するときに充分なトルクを発生させることが可能である。
【００１７】
以上より、本実施の形態のポンプにおいては正転、逆転の双方向に軸３を回転させることができ、この軸３の回転により、図１中左右どちらかの方向へ流体を送り出すことができ、これによりポンプとしての機能を発揮することができる。
【００１８】
そして、羽根自体が永久磁石であるので、従来のポンプのように羽根車の外周側に永久磁石が設ける必要はなく、その分羽根と軸で作られる羽根車の外周径を小さくすることができ、従来のポンプより小形化することが可能であるとともに、また、羽根の外周にわざわざ永久磁石を設ける必要がないので、永久磁石を取付けるブラケット等も不要となり、その分羽根と軸で作られる羽根車の慣性が大きくならないので駆動にロスを生じてしまう危険もない。
【００１９】
さらに、非接触で羽根車を回転することが可能であるから、通常のポンプのようにモータ等の回転運動により羽根車の軸に動力を伝達する運動伝達機構が不要であるので、ポンプの構造を簡単にすることができ、ポンプ製造コストが低減される。
【００２０】
さらに、本実施の形態においては、ケース１が筒状でよく、ポンプが設置される管路を閉じたまま非接触で軸３と羽根４とで構成される羽根車を駆動できるので、このポンプを管路の任意の位置に可動部分に特別シールを設けることなく設置することができる。したがって、可動部分からの流体漏れ等の心配もない。また、流体漏れの心配がないので、流体をクリーンな状態に保つことが可能であり、たとえば、医療用にも使用することができる。したがって、ケース１をポンプ専用の特別な形状とする必要がないので、この点においてもポンプ製造コストが低減され、ポンプの設置にあたりさほどスペースを必要としないので、この点においても管路の任意の位置にポンプを設置可能である。
【００２１】
つづいて、図４に示す第２の実施の形態におけるポンプについて説明する。第２の実施の形態におけるポンプは、流路Ｐ２が設けられたケース２１と、コイル２２と、コア３０と、ケース２１内に回転自在に設けた軸２３と、軸２３の外周に設けられた複数の羽根２４とで構成されている。
【００２２】
以下、詳細に説明すると、ケース２１は、中空なケース本体２１ａと、ケース本体２１ａの側部から膨出される縦断面半円状の凹部２１ｂとで構成され、非磁性体で形成されている。この場合の流路Ｐ１は、ケース本体２１ａ内となる。また、ケース２１内には、凹部２１ｂの中心部に回転自在に枢着される軸２３が設けられ、軸３の外周には４枚の羽根２４が設けられている。したがって、この場合には、羽根車Ｆ１は、軸２３と羽根２４とで構成されている。
【００２３】
そして、詳しくは、各羽根２４は、略直方体状であって、それぞれ永久磁石で形成されており、羽根２４は軸２３に軸２３の軸線に沿って取付けられている。なお、羽根２４の形状は他の形状とされてもよい。また、羽根２４の一方の面はＮ極とされ、他方の面はＳ極とされている。ちなみに、ケース本体２１ａと凹部２１ｂの形状は、羽根２４とケース２１との隙間が小さくなるように、凹部２１ｂの図４中左右に分割する横断面は、矩形とされ、少なくとも、ケース本体２１ａの羽根２４が収納される部位については図４中左右に分割する横断面は矩形とされている。なお、ケース本体２１ａの左右端側は円筒状とされてもよい。
【００２４】
なお、上記したところでは、軸２３に４枚取付けられているが、４枚に限らず、複数枚であればよい。
【００２５】
また、ケース２１の外周には、複数のコイル２２、この場合６個のコイル２２が上記羽根２４に対向するように設けられており、また、このコイル２２内には第１の実施の形態と同様にコア３０が挿入されている。そして、このコア３０は、コイル２２内に挿入される軸部３１と、羽根２４に対向する磁極３２とで構成されており、凹部２１ｂの外周側に配置される磁極３２は、略矩形で凹部２１ｂの外周に沿って彎曲され、ケース本体２１ａの図４中下方に設置されるコア３０の磁極３２は、ケース本体２１ａの図４中下部に沿うようになっている。したがって、この場合、ステータは、ケース２１とコイル２２とコア３０で構成されていることになる。
【００２６】
つづいて、その作用について説明する。図４に示すように、羽根２４に面している各コイル２２に通電して、各磁極３２ａ，３２ｂ，３２ｃの磁極にはＳ極があらわれるようにする。すると、各羽根２４の一方の面のＳ極は、各磁極３２ａ，３２ｂ，３２ｃに対して反発し、さらに、各羽根２４の他方の面のＮ極は、各磁極３２ａ，３２ｂ，３２ｃにより吸引される。すると、第１の実施の形態のポンプと略同様の磁極配置となっているので、軸２３は反時計回りに回転し、また、各磁極３２ｄ，３２ｅ，３２ｆにＮ極が現れるようにすれば、時計回りに軸２３が回転することになり、したがって、第１の実施の形態と同様に、回転磁界を発生させることにより、軸２３を正転および逆転させることができる。そして、この場合には、ケース本体２１ａを主として通過して、図４中左右どちらかの方向へ流体を送り出すことができ、これによりこのポンプは遠心ポンプとしての機能を発揮することができる。
【００２７】
したがって、この場合にも、羽根自体が永久磁石であるので、従来のポンプのように羽根車の外周側に永久磁石が設ける必要はなく、その分羽根と軸で作られる羽根車の外周径を小さくすることができ、従来のポンプより小形化することが可能であるとともに、また、羽根の外周にわざわざ永久磁石を設ける必要がないので、永久磁石を取付けるブラケット等も不要となり、その分羽根と軸で作られる羽根車の慣性が大きくならないので駆動にロスを生じてしまう危険もない。
【００２８】
さらに、非接触で羽根車を回転することが可能であるから、通常のポンプのようにモータ等の回転運動により羽根車の軸に動力を伝達する運動伝達機構が不要であるので、ポンプの構造を簡単にすることができ、ポンプ製造コストが低減される。
【００２９】
さらに、本実施の形態においても、ポンプが設置される管路を閉じたまま非接触で軸２３と羽根２４とで構成される羽根車を駆動できるので、このポンプを管路の任意の位置に可動部分に特別シールを設けることなく設置することができる。したがって、可動部分からの流体漏れ等の心配もない。また、流体漏れの心配がないので、流体をクリーンな状態に保つことが可能であり、たとえば、医療用にも使用することができる。
【００３０】
最後に、図５に示す第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態におけるポンプは、流路Ｐ２が設けられたケース４１と、コイル４２と、コア５０と、ケース４１内に回転自在に設けた軸４３と、軸４３の外周に設けられた複数の羽根４４とで構成されている。
【００３１】
以下、詳細に説明すると、ケース４１は、羽根４４と軸４２とを収納する中空円柱状のケース本体４１ａと、ケース本体４１ａの図５中左上部から延設される筒部４１ｂと、ケース本体４１ａの図５中右下部から延設される筒部４１ｃとで構成されるとともに、非磁性体で形成され、さらに筒部４１ｂとケース本体４１ａと筒部４１ｃの内部は連通されている。この場合の流路Ｐ２は、筒部４１ｂ，４１ｃとケース本体４１ａ内となる。また、ケース本体４１ａ内には、中心部に回転自在に枢着される軸４３が設けられ、軸４３の外周には４枚の羽根４４が設けられている。したがって、この場合には、羽根車Ｆ２は、軸４３と羽根４４とで構成されている。
【００３２】
そして、詳しくは、第２の実施の形態と同様に、各羽根４４は、略直方体状であって、それぞれ永久磁石で形成されており、羽根４４は軸４３に軸４３の軸線に沿って取付けられている。
【００３３】
なお、羽根４４の形状は他の形状とされてもよい。また、羽根４４の一方の面はＮ極とされ、他方の面はＳ極とされている。また、軸２３に４枚取付けられているが、４枚に限らず、複数枚であればよいのは他の実施の形態と同様である。
【００３４】
また、ケース本体４１ａの外周には、複数のコイル４２、この場合６個のコイル４２が上記羽根４４に対向するように設けられており、また、このコイル４２内には第１の実施の形態と同様にコア５０が挿入されている。そして、このコア５０は、コイル４２内に挿入される軸部５１と、羽根４４に対向する磁極５２とで構成されており、略矩形でケース本体４１ａの外周に沿って彎曲されている。したがって、この場合、ステータは、ケース４１とコイル４２とコア５０で構成されていることになる。
【００３５】
つづいて、その作用について説明する。図５に示すように、羽根４４に面している各コイル２２に通電して、各磁極５２ａ，５２ｂの磁極にはＳ極があらわれるようにする。すると、第１の実施の形態のポンプと略同様の磁極配置となっているので、軸４３は反時計回りに回転し、また、各磁極５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆにＮ極が現れるようにすれば、時計回りに軸４３が回転することになり、したがって、第１の実施の形態と同様に、回転磁界を発生させることにより、軸４３を正転および逆転させることができる。そして、この場合にも、図４中左右どちらかの方向へ流体を送り出すことができ、これによりこのポンプは遠心ポンプとしての機能を発揮することができる。
【００３６】
したがって、この場合にも、羽根自体が永久磁石であるので、従来のポンプのように羽根車の外周側に永久磁石が設ける必要はなく、その分羽根と軸で作られる羽根車の外周径を小さくすることができ、従来のポンプより小形化することが可能であるとともに、また、羽根の外周にわざわざ永久磁石を設ける必要がないので、永久磁石を取付けるブラケット等も不要となり、その分羽根と軸で作られる羽根車の慣性が大きくならないので駆動にロスを生じてしまう危険もない。
【００３７】
さらに、非接触で羽根車を回転することが可能であるから、通常のポンプのようにモータ等の回転運動により羽根車の軸に動力を伝達する運動伝達機構が不要であるので、ポンプの構造を簡単にすることができ、ポンプ製造コストが低減される。
【００３８】
さらに、本実施の形態においても、ポンプが設置される管路を閉じたまま非接触で軸４３と羽根４４とで構成される羽根車を駆動できるので、このポンプを管路の任意の位置に可動部分に特別シールを設けることなく設置することができる。したがって、可動部分からの流体漏れ等の心配もない。また、流体漏れの心配がないので、流体をクリーンな状態に保つことが可能であり、たとえば、医療用にも使用することができる。
【００３９】
なお、各実施の形態において、コイルの設置数については、羽根および軸を回転させることができる限りにおいては幾つ設けてもよいことは無論であるが、コイルの設置数は羽根の２倍以上とすることが好ましく、また、電気制御の観点からはコイルの総設置数が羽根の数の自然数倍となることが望ましい。
【００４０】
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】第１の実施の形態におけるポンプの縦断面図である。
【図２】第１の実施の形態におけるポンプの羽根と磁極の斜視図である。
【図３】第１の実施の形態におけるポンプのＡ−Ａ’断面図である。
【図４】第２の実施の形態におけるポンプの縦断面図である。
【図５】第３の実施の形態におけるポンプの縦断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１，２１，４１  ケース
２１ａ，４１ａ  ケース本体
２，２２，４２  コイル
３，２３，４３  軸
４，２４，４４  羽根
６  軸受
７  支持体
８  円筒
１０，３０，５０  コア
１１，３１，５１  軸部
１２，３２，５２  磁極
２１ｂ  凹部
４１ｂ，４１ｃ  筒部
Ｆ，Ｆ１，Ｆ２  羽根車
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２  流路
【図１】
2005226592.tif 000003
【図２】
2005226592.tif 000004
【図３】
2005226592.tif 000005
【図４】
2005226592.tif 000006
【図５】
2005226592.tif 000007