(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉ループの循環管路に被輸送流体の導入部と分離部とを設けるとともに、これらの間に移動磁界形成手段を、前記導入部に磁性流体分断手段を、前記分離部に磁性流体合流手段をそれぞれ設置し、前記循環管路の前記分離部から導入部に至る戻り区間に充満させた磁性流体を前記導入部で小片に分断してピストンを形成し、前記ピストンは前記移動磁界形成手段が配置されている移送区間で被輸送流体を挟み込んで圧送し、前記分離部に至ったとき被輸送流体を放出して前記戻り区間に入る、という動作を繰返す磁性流体利用のポンプまたは圧縮機において、前記移送区間が螺旋形とされているとともに、前記移送区間には前記螺旋形移送区間の内側周面に僅かに離れて配置された回転子と前記螺旋形移送区間の外側周面に固定保持されて配備された固定子とからなる前記移動磁界形成手段が配置されており、前記回転子に直流電流を供給して励磁することにより、前記固定子側の励磁電流を減少させて前記回転子を回転せることにより前記螺旋形移送区間の周面に沿って配置され円周方向に移動する回転磁界を発生させて被輸送流体を前記移送区間で圧送させる、ことを特徴とするポンプまたは圧縮機。
【請求項２】
前記移動磁界形成手段を円筒形の隙間を設けて配置した鉄心およびその一方または両方に具えた巻線を有していてこれらの間に前記隙間を横切って回転磁界が作られるものとし、前記螺旋形移送区間を前記隙間に設置した請求項１に記載の磁性流体利用のポンプまたは圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁性流体を利用して被輸送流体を移送する、殊に有害物質や放射性物質およびこれらを含有する流体の移送に適するポンプまたは圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁性流体はコロイド状の磁性粉末を液体中に分散懸濁してなり、重力や遠心力などで沈降、凝集することがないとともに磁場に強い反応を示す特徴をもっていて、恰かも液体のように振舞う磁石として知られている。
【０００３】
そして、このような性質をもつ磁性流体を閉ループの循環管路に封入するとともに、この循環管路に被輸送流体の導入部と分離部とを設け、これらの間に移動磁界形成手段を、導入部に磁性流体分断手段を、分離部に磁性流体合流手段をそれぞれ設置してなるポンプまたは圧縮機が考えられており、特開昭６０−９６１７２号公報、第２６８４２０６号特許公報などに開示されている。
【０００４】
磁性流体は循環管路の分離部から導入部に至る戻り区間で充満しており、導入部で小片に分断されて適宜間隔で被輸送流体を挟み込み封入したピストンを形成し、このピストンが移動磁界形成手段が配置されている移送区間で被輸送流体を圧送して分離部に至ったとき被輸送流体を放出して戻り区間に入る、という動作を繰返す。
【０００５】
従って、機械的に駆動されるポンプや圧縮機のように被輸送流体の漏れを生じる部分をもたないことから、有害物質や放射性物質およびこれらを含有する流体を安全に移送できるものとして注目されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、磁性流体利用のポンプまたは圧縮機としてこれまでに提案されているものは、前記公報にも見られるように移送区間を形成する管路部分が直線であって、移動磁界形成手段が電磁石と永久磁石とを具えた固定子、磁性流体のピストンが可動子であるリニアモータである。
【０００７】
このようなリニアモータ構造の圧送手段とした従来のポンプまたは圧縮機によると、大量の被輸送流体を移送するためには移送区間を長大化する、管路径を大きくする、ピストン移動速度を高くする、ピストン加圧力を高くする、という対策の内から少なくとも一つを採択する必要がある。
【０００８】
しかしながら、移送区間の長大化は設置スペースの著しい増大を招くとともに固定子の長大化を伴い、場所によっては使用できないことがある。また、管路の大径化は必然的に磁性流体を分断してピストンを作ることおよびその移動に強い磁場を作用させることが必要となる。更に、ピストン移動の高速化およびピストン加圧力の高圧化も管路大径化の場合と同様、ピストンに大きな駆動力を加えることとなるので磁性流体を破壊するという心配がある。
【０００９】
本発明は圧送手段がリニアモータ構造とされている従来のポンプまたは圧縮機がもっている、被輸送流体の移送能力が低い、その改善策として大幅な移送能力向上を実現させることができる手段がなかった、という課題を解決するためになされたものであって、小形で高い移送能力をもち、しかも磁性流体を破壊する心配のないものとすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は閉ループの循環管路に被輸送流体の導入部と分離部とを設けるとともに、これらの間に移動磁界形成手段を、導入部に磁性流体分断手段を、分離部に磁性流体合流手段をそれぞれ設置し、循環管路の分離部から導入部に至る戻り区間に充満させた磁性流体を導入部で小片に分断してピストンを形成し、前記ピストンは移動磁界形成手段が配置されている移送区間で被輸送流体を挟み込んで圧送し、分離部に至ったとき被輸送流体を放出して戻り区間に入る、という動作を繰返すポンプまたは圧縮機がもっている前記課題を解決するために次のようにした。
【００１１】
即ち、前記移送区間が螺旋形とされているとともに、前記移送区間には前記螺旋形移送区間の内側周面に僅かに離れて配置された回転子と前記螺旋形移送区間の外側周面に固定保持されて配備された固定子とからなる前記移動磁界形成手段が配置されており、前記回転子に直流電流を供給して励磁することにより、前記固定子側の励磁電流を減少させて前記回転子を回転させることにより前記螺旋形移送区間の周面に沿って配置され円周方向に移動する回転磁界を発生させて被輸送流体を前記移送区間で圧送させるものとした。
【００１２】
このように移送区間を螺旋形としたことにより設置スペースの著しい増大を招くことなく充分に長大化し、管路径を大径としたりピストンの高速移動や高加圧を行なわなくても大幅な移送能力向上を実現させることができるようになった。
【００１３】
尚、磁性流体のピストンは移送区間において被輸送流体を封止した状態で移動することが移送能力、効率を向上するために必要であり、移動磁界形成手段としてピストンが管路壁一側に引き寄せられて前後を連通させる隙間を作ることなく管路全断面に保持されなければならない。
【００１４】
そのために、本発明では移動磁界形成手段を円筒形の隙間を設けて配置した鉄心およびその一方または両方に具えた巻線を有していてこれらの間に隙間を横切って回転磁界が作られるものを用い、螺旋形移送区間をこの隙間に設置したものとするのが好適である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明すると、管路１は非磁性材料で作られた管からなり、上下のほぼ横方向へ延びる部分とそれらの両側のほぼ縦方向へ延びる部分とによって形成された閉ループの循環管路である。
【００１６】
そして、一方の縦方向へ延びる部分の上端部と下端部とに被輸送流体の導入部４と分離部５とが設けられている。これらは被輸送流体の送入管６の管路１への合流部分、および被輸送流体の送出管７を挿入開放した貯槽２５である。また、管路１の導入部４と分離部５との間の部分は互いに隙間なくコイル巻きされて螺旋形の移送区間２を形成しており、分離部５から導入部４に至る上下の横方向へ延びる部分およびもう一方の縦方向へ延びる部分は戻り区間３を形成していて、この戻り区間３には磁性流体Ｍが充満させてある。
【００１７】
螺旋形の移送区間２に沿って移動磁界形成手段８が配置されている。即ち、移送区間２の外側周面には例えばケイ素鋼板を積層してなる鉄心１１とその溝に納められた巻線１２とからなる固定子１３が配備され、内側周面にはケイ素鋼板を積層してなる鉄心１４とその溝に納められた巻線１５とからなる回転子１６が配備されている。移送区間２を形成する管は固定子１３と回転子１６との隙間１８に設置され、固定子１３に固定保持されているとともに回転子１６と僅かに離れている。
【００１８】
固定子１３はハウジング２１の円筒形外枠２２に固定され、回転子１６はその中心の回転軸１７をブラケット軸受２３，２４に支持させることにより回転可能とされ、上方へ突出した回転軸１７の軸端にスリップリングと接触するブラシが取付けられていて、回転子１６の巻線１５に直流電流を供給して励磁することにより、固定子１３側の励磁電流を減少させることができる。従って、図示の形態における移動磁界形成手段８は同期電動機と同じであり、回転磁界中の回転子１６がトルクを生じて回転する。
【００１９】
次に、導入部４は送入管６の合流個所直前に位置させて管路１を囲んだ電磁石からなる磁性流体分断手段９を具えている。一方、分離部５を形成する貯槽２５の底附近に管路１の下方横方向部分が接続開口しており、この横方向部分に開閉弁からなる磁性流体合流手段１０が設けられている。
【００２０】
尚、ハウジング２１は下方のブラケット軸受２４を上蓋とし送出管７を開口させた密閉構造の貯槽２５を台として設置されている。また、送入管６には開閉弁２６が設けられており、通常は開弁状態を維持している。更に、管路１の上方横方向部分には貯留室２７が接続され、被輸送流体の輸送を終わったとき磁性流体Ｍを移送区間２から回収して収容するようになっている。
【００２１】
このような図示の形態において、移動磁界形成手段８に交流電流を供給すると回転磁界が発生して直流励磁された回転子１６が同期回転する。移送区間２はこの回転方向に従って導入部４から分離部５に向かうように螺旋の進行方向が定められており、円周方向へ移動する回転磁界が横切っている。
【００２２】
この状態で磁性流体分断手段９である電磁石を励磁すると、その磁力によって戻り区間３の磁性流体Ｍは停止している。電磁石を消磁すると磁性流体Ｍは移動磁界形成手段８の磁力に吸引されて移動区間２に向かって移動し、再び電磁石を励磁すると磁性流体Ｍは停止するが、先端部分は移動磁界形成手段８の強い磁力に吸引されて移動を続けるため適宜長の小片に分断されることとなる。
【００２３】
この小片は回転磁界の中に置かれ、螺旋形の移送区間２を回転子１６の回転速度に同調した速度で分離部５に向かって移動する。磁性流体分断手段９の励磁と消磁とを適宜の時間間隔で繰返すことにより磁性流体Ｍの小片が適当な間隔で作られ、送入管６より管路１に導入される被輸送流体を挟み込んで圧送する。このとき、移送区間２においては隙間１８を横切って回転磁界が作られているので、小片は管路１の壁の一側に片寄って引き寄せられることなく管路１の全断面に保持され、被輸送流体を完全に封入して回転磁界による移動速度に応じて加圧し移送するピストンＰとして働くこととなる。
【００２４】
ピストンＰが送出管７から分離部５である貯槽２５に入ったとき、磁性流体合流手段１０である開閉弁を開弁すると、貯槽２５に放出された被輸送流体の圧力によって戻り区間３に入り、充満している磁性流体Ｍの尾端に合流する。
【００２５】
従って、磁性流体分断手段９の励磁、消磁と磁性流体合流手段１０の開弁、閉弁とのタイミングを適正に設定することにより、戻り区間３のそれらの間の部分に磁性流体Ｍが常に充満している状態とし、ピストンＰを適正に形成して被輸送流体を高能率で圧送することができる。また、移送区間２の管路径およびコイルの径と巻き数によって長大な従って大容量の圧送空間が得られ、ピストンＰが被輸送流体を完全に封止した状態を維持することと相俟って移送能力と効率とを大幅に向上させることができる。更に、回転磁界の強さおよび移動速度を適宜に設定することにより、磁性流体の破壊を防止して移送能力を低下させることなく圧送することができる。
【００２６】
尚、送出管７は貯槽２５に被輸送流体を放出させることなく、目的場所に延長形成することがあり、その場合はその適所から戻り区間３を分岐させるとともに、分岐個所に磁性流体合流手段１０としての電磁石を設置する。また、図示の形態では縦に配置した構成としたが、横に配置した構成としてもよいことは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、有害物質や放射性物質およびこれらを含有する流体を取扱う設備において、このような流体を輸送するポンプまたは加圧する圧縮機として好適な磁性流体を利用したものにおいて、全体の容積殊にポンプまたは圧縮機として直接働く移送区間をきわめてコンパクトな形状で長大化することができ、広い設置スペースを必要としないで移送能力を大幅に向上させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の概略を示す配置断面図。
【符号の説明】
１  管路，  ２  移送区間，  ３  戻り区間，  ４  導入部，  ５  分離部，８  移動磁界形成手段，  ９  磁性流体分断手段，  １０  磁性流体合流手段，
【図１】
0004226711.tif 000002