磁気カップリングポンプ及びこれを備えているポンプユニット
【課題】密閉型の羽根車と、羽根車を回転軸線回りに回転可能且つ回転軸線が延びる軸線方向に移動可能に覆うケーシングと、を備えている磁気カップリングポンプにおいて、スラストバランスが一時的にくずれて、羽根車とケーシングとが接触しても、羽根車の回転数低下を抑える。
【解決手段】軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の面２４，５３とケーシング６０の面６６，８６との少なくとも一方の面の少なくとも一部には、軸線方向Ｄａに対して垂直な径方向Ｄｒに向うに連れて次第に両面間の間隔が変わるよう、テーパ面２４，５５が形成されている。
【解決手段】軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の面２４，５３とケーシング６０の面６６，８６との少なくとも一方の面の少なくとも一部には、軸線方向Ｄａに対して垂直な径方向Ｄｒに向うに連れて次第に両面間の間隔が変わるよう、テーパ面２４，５５が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従動磁石が設けられている密閉型の羽根車が、ケーシング外に配置されている駆動磁石の回転により、このケーシング内で回転する磁気カップリングポンプ、及びこれを備えているポンプユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気カップリングポンプとしては、例えば、以下の特許文献１に開示されているものがある。
【０００３】
この磁気カップリングポンプは、密閉型の羽根車と、この羽根車を回転軸線回りに回転可能で且つ軸線方向に移動可能に覆うケーシングと、を備えている。羽根車は、回転軸線を中心とした円柱状の軸部を有し、この軸部内には永久磁石で形成された従動磁石が設けられている。羽根車は、ケーシング外に従動磁石と対向配置されて磁気結合する駆動磁石の回転により、内部の従動磁石と一体回転する。
【０００４】
ケーシングの内面の一部は、回転軸線を中心として円筒状に形成された内周面を成し、羽根車の外面の一部は、ケーシングの内周面に対向し、回転軸線を中心として円筒状に形成された外周面を成している。ケーシングの内周面と羽根車の外周面との間には隙間があり、それぞれの周面が動圧軸受面を成している。
【０００５】
また、ケーシングの内面の他の一部は、回転軸線に対して垂直な径方向に広がる垂直内面を成し、羽根車の外面の他の一部は、ケーシングの垂直内面に軸線方向に間隔をあけて平行に対向する垂直外面を成している。
【０００６】
すなわち、この磁気カップリングポンプは、ケーシング内面と羽根車外面とが非接触状態でケーシング内を羽根車が回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１９７７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載の磁気カップリングポンプでは、外部からの衝撃や運転変更等で羽根車に想定以上のスラスト力がかかり、スラストバランスがくずれて、軸線方向で互いに対向する羽根車の外面とケーシングの内面とが互い接触する場合がある。このような場合、当該磁気カップリングポンプでは、接触した両面間にかかる陰圧で接触部分の吸付き力が発生して、両面が比較的長時間にわたって接触し続けてしまう。このため、当該磁気カップリングポンプでは、羽根車とケーシングとの接触で、羽根車の回転数が比較的長時間にわたって低下することがある、という問題点がある。
【０００９】
そこで、本発明は、スラストバランスが一時的にくずれても、羽根車の回転数低下を抑えることができる磁気カップリングポンプ、及びこれを備えているポンプユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題点を解決するための発明に係る磁気カップリングポンプは、
密閉型の羽根車と、該羽根車を回転軸線回りに回転可能且つ該回転軸線が延びる軸線方向に移動可能に覆うケーシングと、を備え、前記羽根車は、前記回転軸線を中心とした円柱状の軸部を有し、該軸部内には永久磁石で形成された従動磁石が設けられ、該軸部の外周側で且つ前記ケーシング外に前記従動磁石と対向配置されて磁気結合する駆動磁石の前記回転軸線回りの回転により、前記羽根車が該従動磁石と一体回転する磁気カップリングポンプにおいて、前記軸線方向で互いに対向する前記羽根車の面と前記ケーシングの面との少なくとも一方の面の少なくとも一部には、該軸線方向に対して垂直な径方向に向うに連れて次第に両面間の間隔が変わるよう、テーパ面が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
当該磁気カップリングポンプでは、外部からの衝撃や運転変更等で、羽根車に想定以上の軸線方向の力であるスラスト力がかかり、スラストバランスが崩れて、軸線方向で互いに対向する羽根車の部分とケーシングの部分とが仮に互いに接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができる上に、接触した両面間にかかる陰圧を小さくすることができる。このため、当該磁気カップリングポンプでは、羽根車とケーシングとが仮に接触しても、接触時間を短くすることができ、接触による羽根車の回転数低下を最小限に抑えることができる上に、ケーシングと羽根車相互間の接触部分での損傷を最小限に抑えることができる。さらに、ケーシングと羽根車相互間の接触部分での固着を防ぐことができる。
【００１２】
また、当該磁気カップリングポンプでは、ケーシング内で羽根車を回転させるために、ケーシングを貫通する回転軸が不用になる。このため、当該磁気カップリングポンプでは、ケーシング内からの液体の漏れを無くすことができる上に、回転軸がケーシングを貫通する部分での液体に含まれる粒の損傷を防ぐことができる。
【００１３】
さらに、当該磁気カップリングポンプでは、駆動磁石の内側に、羽根車の軸部が配置され、この軸部内に従動磁石が設けられているので、駆動磁石の外側に従動磁石を配置するよりも、羽根車の軸部の外径を小さくすることができる。よって、当該磁気カップリングポンプによれば、羽根車の小型化及び軽量化を図ることができると共に、羽根車の回転に関する慣性力を小さくすることができる。
【００１４】
また、当該磁気カップリングポンプによれば、羽根車の軸部の外径を小さくすることができるため、この軸部の周速度を抑えることができる。よって、当該磁気カップリングポンプによれば、軸部の外周面とケーシングの内周面との間を流れる液体に作用するせん断ひずみを小さくすることができ、液体に含まれている粒の損傷を抑えることができる。
【００１５】
ここで、前記磁気カップリングポンプにおいて、前記ケーシングには、吐出口が形成されていると共に、前記回転軸線の延長線上に吸込口が形成され、前記羽根車は、前記回転軸線を中心として周方向に複数設けられた羽根と、複数の該羽根の前記吸込口側である前側を覆う前シュラウドと、複数の該羽根の前記吸込口とは反対側の後側を覆う後シュラウドと、を有し、前記前シュラウドは、前記回転軸線を中心として円筒状を成し、前記軸線方向の前側が前記吸込口と対向する羽根車入口を成す入口筒部と、該入口筒部の後端に設けられ、複数の前記羽根の前側を覆う前側板部と、を有し、前記後シュラウドは、複数の前記羽根の後側を覆う後側板部と、該後側板部の後端に設けられている前記軸部と、を有し、前記羽根車の前記前側板部と前記後側板部との間であって、前記径方向の外縁が羽根車出口を成し、前記前側板部の前側の前面には、前記回転軸線から遠ざかる外側に向うに連れて次第に後側に傾斜した、前記テーパ面としての前側板テーパ面が形成され、前記後側板部の後側の後面には、前記回転軸線から遠ざかる外側に向うに連れて次第に前側に傾斜した、前記テーパ面としての後側板テーパ面が形成されていてもよい。
【００１６】
当該磁気カップリングポンプでは、外部からの衝撃等で、羽根車に想定以上の軸線方向の前向き力であるスラスト力がかかり、スラストバランスが崩れて、羽根車の前側板部の前面と、軸線方向で対向するケーシングの部分とが仮に接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができる。
【００１７】
また、当該磁気カップリングポンプでは、外部からの衝撃等で、羽根車に想定以上の軸線方向の後向き力であるスラスト力がかかり、スラストバランスが崩れて、羽根車の後側板部の後面と、軸線方向で対向するケーシングの部分とが仮に接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができる。
【００１８】
また、前記磁気カップリングポンプにおいて、前記入口筒部の前端部には、該入口筒部の外周面側から前記回転軸線に近づく内側に向うに連れて後側に傾斜した、前記テーパ面としての入口テーパ面が形成されていてもよい。
【００１９】
当該磁気カップリングポンプでは、外部からの衝撃等で、羽根車に想定以上の軸線方向の前向き力であるスラスト力がかかり、スラストバランスが崩れて、羽根車で最も前側に位置する入口筒部の前端部と、軸線方向で対向するケーシングの部分とが仮に接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができる。
【００２０】
また、前記磁気カップリングポンプにおいて、前記入口筒部の前記外周面と前記入口テーパ面の境界部には、前記回転軸線を含む断面の形状が前側に向って凸の円弧形状を成し、該外周面及び該入口テーパ面と連続する円弧面が形成され、前記円弧面の弧半径は、搬送する液体中に含まれる粒の平均半径よりも大きくてもよい。
【００２１】
吸込口からケーシング内に吸い込まれた液体の一部は、羽根車で最も前側に位置している入口筒部の前端に接触する。当該磁気カップリングポンプでは、この入口筒部の前端には、前側に向って凸になっている円弧面が形成されている。しかも、この円弧面の弧半径は、搬送する液体中に含まれる粒の平均半径よりも大きい。このため、当該磁気カップリングポンプでは、入口筒部の前端に液体が接触しても、液体中の粒の損傷を防ぐことができる。なお、ここでの粒の平均半径とは、粒の寸法で最も長い部分の寸法の半分の平均値のことである。
【００２２】
また、前記磁気カップリングポンプにおいて、前記入口筒部の内径のうち最小内径は、前記ケーシングの前記吸込口の内径以上であってもよい。
【００２３】
当該磁気カップリングポンプでは、ケーシングの吸込口から羽根車内に液体が流れ込む過程での圧力損失を抑えることができ、ポンプ性能を高めることができる。
【００２４】
また、前記磁気カップリングポンプにおいて、前記軸部には、前記軸線方向に前記回転軸線上を貫通し、該軸部の後側の後端面と前記ケーシングとの間と、前記前側板部と前記後側板部との間の空間とを連通させる貫通孔が形成され、前記軸部の前記後端面には、前記回転軸線に近づく内側に向うに連れて次第に前側に傾斜した、前記テーパ面としての軸テーパ面が形成されていてもよい。
【００２５】
当該磁気カップリングポンプでは、外部からの衝撃等で、羽根車に想定以上の軸線方向の後向き力であるスラスト力がかかり、スラストバランスが崩れて、羽根車の軸部の後端面と、軸線方向で対向するケーシングの部分とが仮に接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができる。
【００２６】
また、前記磁気カップリングポンプにおいて、前記ケーシングには、前記回転軸線を中心として円筒状の面であって、前記軸部の外周面と間隔を開けて対向する内周面が形成され、該内周面が該軸部に対する動圧軸受面を成してもよい。
【００２７】
当該磁気カップリングポンプでは、ケーシングの動圧軸受面により、羽根車の入口筒部を非接触で回転可能に支持することができる。
【００２８】
また、磁気カップリングポンプにおいて、前記ケーシングには、前記回転軸線を中心として円筒状の面であって、前記軸部の外周面と間隔を開けて対向する内周面が形成され、該内周面が該軸部に対する動圧軸受面を成してもよい。
【００２９】
当該磁気カップリングポンプでは、ケーシングの動圧軸受面により、羽根車の軸部を非接触で回転可能に支持することができる。さらに、当該磁気カップリングポンプでは、羽根車の入口筒部と軸部の二箇所が、ケーシングにより、径方向に非接触で回転可能に支持される、言い換えると、羽根車が径方向に非接触で回転可能に両持ち支持される。よって、当該磁気カップリングポンプでは、回転軸線に垂直な軸回りのモーメントが発生しても、羽根車を安定支持することができる。
【００３０】
上記問題点を解決するための発明に係る磁気カップリングポンプユニットは、
前記磁気カップリングポンプと、回転する出力軸を有するモータと、前記モータの出力軸に固定されている前記駆動磁石と、前記モータ及び前記駆動磁石を覆い、前記モータの前記出力軸の延長線上に前記磁気カップリングポンプの前記回転軸線が位置するよう、該磁気カップリングポンプが着脱可能に取り付けられる駆動装置ケーシングと、を備えていることを特徴とする。
【００３１】
当該磁気カップリングポンプユニットでは、磁気カップリングポンプを使用した後、この磁気カップリングポンプを廃棄又は洗浄する場合でも、この磁気カップリングポンプの駆動に用いたポンプ駆動装置を他の磁気カップリングポンプのポンプ駆動装置として利用することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明では、外部からの衝撃や運転変更等で、羽根車に想定以上の軸線方向の力であるスラスト力がかかり、スラストバランスが崩れて、軸線方向で互いに対向する羽根車の部分とケーシングの部分とが互いに接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができ上に、接触した両面間にかかる陰圧を小さくすることができる。このため、本発明では、羽根車とケーシングとが仮に接触しても、接触時間を短くすることができる、言い換えると、短時間のうち羽根車が元の位置に戻ることができる。
【００３３】
よって、本発明によれば、羽根車とケーシングとが仮に接触しても、接触による羽根車の回転数低下を最小限に抑えることができる上に、ケーシングと羽根車相互間の接触部分の損傷を最小限に抑えることができる。さらに、本発明によれば、ケーシングと羽根車相互間の接触部分での固着を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る一実施形態における磁気カップリングポンプユニットの平面図である。
【図２】図１におけるII矢視図である。
【図３】図１におけるIII−III線断面図である。
【図４】本発明に係る一実施形態における磁気カップリングポンプの断面図である。
【図５】本発明に係る一実施形態における磁気カップリングポンプの要部断面図である。
【図６】本発明に係る一実施形態における磁気カップリングポンプユニットの断面を模式的に描いた模式図である。
【図７】本発明に係る一実施形態における磁気カップリングポンプの断面を模式的に描いた模式図（羽根車に前向きのスラスト力がくわわったときの状態）である。
【図８】本発明に係る一実施形態における磁気カップリングポンプの断面を模式的に描いた模式図（羽根車に後向きのスラスト力がくわわったときの状態）である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係る磁気カップリングポンプユニットの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３６】
本実施形態の磁気カップリングポンプユニットは、図１〜図３に示すように、液体を搬送する磁気カップリングポンプ１００と、この磁気カップリングポンプ１００を駆動させるポンプ駆動装置２００と、を備えている。
【００３７】
磁気カップリングポンプ１００は、ゼリー状の粒（例えば、平均半径３〜４μｍ程度）又はマイクロカプセル（例えば、平均半径１〜５０μｍ程度）を含む液体を搬送するために用いられる。但し、以上のようなゼリー状の粒やマイクロカプセル等を含んでいない液体を搬送するために当該磁気カップリングポンプ１００を用いてもよい。
【００３８】
この磁気カップリングポンプ１００は、図４に示すように、密閉型の羽根車１０と、この羽根車１０を回転軸線Ａ回りに回転可能に覆うポンプケーシング６０と、を備えている。
【００３９】
ポンプケーシング６０には、液体を吐出するための吐出口（図１及び図２参照）７が形成されていると共に、回転軸線Ａの延長線上に液体を吸い込むための吸込口６が形成されている。なお、以下では、回転軸線Ａが延びている軸線方向Ｄａで、ポンプケーシング６０の吸込口６側を前側、その反対側を後側とする。また、回転軸線Ａに垂直な方向の径方向Ｄｒで、回転軸線Ａに近づく向き側を内側、回転軸線Ａから遠ざかる向き側を外側とする。
【００４０】
羽根車１０は、回転軸線Ａを中心として周方向に複数設けられた羽根１１と、複数の羽根１１の前側を覆う前シュラウド２０と、複数の羽根１１の後側を覆う後シュラウド４０と、を有している。この羽根車１０は、以上のように、複数の羽根１１の前後が前シュラウド２０及び後シュラウド４０により覆われることにより、密閉型の羽根車を成している。複数の羽根１１、前シュラウド２０、後シュラウド４０は、互いに接合されている。
【００４１】
前シュラウド２０は、回転軸線Ａを中心として円筒状を成し、軸線方向Ｄａの前側の開口がポンプケーシング６０の吸込口６と対向する羽根車入口１２を成す入口筒部２１と、入口筒部２１の後端に設けられ、複数の羽根１１の前側を覆う前側板部３１と、を有している。また、後シュラウド４０は、複数の羽根１１の後側を覆う後側板部４１と、後側板部４１に後端に設けられ、回転軸線Ａを中心として円柱状の軸部５１と、を有している。
【００４２】
前シュラウド２０の前側板部３１及び後シュラウド４０の後側板部４１は、軸線方向Ｄａから見た形状がいずれも回転軸線Ａを中心とした円形である。前側板部３１と後側板部４１とは、軸線方向Ｄａに離れており、これら前側板部３１と後側板部４１との間に複数の羽根１１が固定されている。前側板部３１と後側板部４１との間であって径方向Ｄｒの外縁は、羽根車出口１３を成している。入口筒部２１内、及び前側板部３１と後側板部４１との間であって複数の羽根１１の相互間は、羽根車内流路Ｐｒを形成している。
【００４３】
後シュラウド４０の軸部５１には、軸線方向Ｄａに回転軸線Ａ上を貫通し、軸部５１の後端面５３とポンプケーシング６０との間と羽根車内流路Ｐｒとを連通させる貫通孔５６が形成されている。この軸部５１には、その外周面５２と貫通孔５６の内周面との間の位置に、永久磁石で形成された複数の従動磁石１９が埋め込まれている。
【００４４】
羽根車１０における入口筒部２１の前端部には、図５に示すように、入口筒部２１の外周面２２側から内側に向うに連れて後側に傾斜した入口テーパ面２４が形成されている。この入口筒部２１の外周面２２と入口テーパ面２４の境界部には、回転軸線Ａを含む断面での形状が前側に向って凸となる円弧形状を成し、外周面２２及び入口テーパ面２４と連続する円弧面２３が形成されている。この円弧面２３の弧半径は、このポンプにより搬送される液体中のゼリー状の粒の平均半径（３〜４μｍ）又はマイクロカプセルの平均半径（１〜５０μｍ程度）よりも大きい０．２〜０．３ｍｍである。なお、ここでのゼリー状の粒やマイクロカプセルの平均半径とは、これらの寸法で最も長い部分の寸法の半分の平均値のことである。
【００４５】
図４及び図６に示すように、羽根車１０における前側板部３１の前面３２の外側には、外側に向うに連れて次第に後側に傾斜した前側板テーパ面３３が形成されている。また、後側板部４１の後面４２の外側には、外側に向うに連れて次第に前側に傾斜した後側板テーパ面４３が形成されている。また、軸部５１の後端面５３の内側には、内側に向うに連れて次第に前側に傾斜した軸テーパ面５５が形成されている。この軸部５１の外周面５２と軸テーパ面５５の境界部には、回転軸線Ａを含む断面の形状が後側に向って凸となる円弧形状を成し、外周面５２及び軸テーパ面５５と連続する円弧面５４が形成されている。軸テーパ面５５は、軸部５１における貫通孔５６の内周面と連続している。
【００４６】
ポンプケーシング６０は、羽根車１０の前シュラウド２０を覆うポンプ前ケーシング６１と、羽根車１０の後シュラウド４０を覆うポンプ後ケーシング８１とを有している。
【００４７】
ポンプ前ケーシング６１は、吸込ホースが接続される略円筒状の吸込ホース接続管部６２と、吸込ホース接続管部６２の後端から後側に向って次第に内径が拡径されている拡径管部６５と、拡径管部６５の後端に設けられ前シュラウド２０の入口筒部２１の外周面２２と間隔を開けて対向する内周面６８が形成されている前軸受形成部６７と、前軸受形成部６７の後端に設けられ前シュラウド２０の前側板部３１を覆う前ケーシング本体部７１と、を有している。
【００４８】
吸込ホース接続管部６２の前端は開口しており、この開口がポンプケーシング６０の吸込口６を成している。この吸込口６の内径ｄｉは、羽根車１０の目玉径ｄｅと同じである。なお、羽根車１０の目玉径ｄｅとは、本実施形態において、軸線方向Ｄａに内径が変化している羽根車１０の入口筒部２１の内径のうちで最も小さい内径である。このように、本実施形態では、ポンプケーシング６０の吸込口６の内径ｄｉと羽根車１０の目玉径ｄｅとを同じにするため、ポンプケーシング６０で羽根車１０の入口筒部２１よりも前側の位置に拡径管部６５を設けて、軸線方向Ｄａで羽根車１０の入口筒部２１と同じ位置のポンプケーシング６０の前軸受形成部６７の内径を吸込口６の径ｄｉよりも大きくしている。
【００４９】
前ケーシング本体部７１は、前軸受形成部６７の後端から外側に広がり、前シュラウド２０の前側板部３１の前面３２と軸線方向Ｄａに間隔をあけて対向する平板リング状の前面対向部７２と、回転軸線Ａを中心として略円筒状を成し、前面対向部７２の外周縁から後側に延びる前本体筒部７５と、を有している。前面対向部７２の内面７３の内側には、内側に向うに連れて次第に前側に傾斜した前ケース本体テーパ面７４が形成されている。前本体筒部７５の内周面７６の回転軸線Ａに対して垂直な断面での形状は、ボリュート形状を成している。この前本体筒部７５の内周面７６は、前シュラウド２０の前側板部３１の外周縁と間隔をあけて対向している。
【００５０】
ポンプ後ケーシング８１は、前ケーシング本体部７１の後端に設けられ後シュラウド４０の後側板部４１を覆う後ケーシング本体部９１と、後ケーシング本体部９１に設けられ後シュラウド４０の軸部５１の外周面５２と間隔をあけて対向する内周面８３が形成されている後軸受形成部８２と、後軸受形成部８２の後端に設けられ後シュラウド４０の軸部５１と軸線方向Ｄａに間隔をあけて対向する平板円形の後壁板部８５と、を有している。
【００５１】
後ケーシング本体部９１は、回転軸線Ａを中心として略円筒状を成し、前ケーシング本体部７１の後端から後側に延びる後本体筒部９２と、後本体筒部９２の後端から内側に広がり、後シュラウド４０の後側板部４１の後面４２と軸線方向Ｄａに間隔をあけて対向する平板リング状の後面対向部９５と、を有している。この後面対向部９５の内縁に、ここから後方に延在するよう後軸受形成部８２が設けられている。
【００５２】
ポンプケーシング６０は、図１及び図２に示すように、吐出ホースが接続される略円筒状の吐出ホース接続管部９を有している。略円筒状の吐出ホース接続管部９の軸Ａｄは、回転軸線Ａに対して垂直な面に平行である。また、この吐出ホース接続管部９は、その軸Ａｄを通る平面で前後方向に二分割されており、一方が接続管前割部７８として、ポンプ前ケーシング６１の前本体筒部７５に設けられており、他方が接続管後割部９８として、ポンプ後ケーシング８１の後本体筒部９２に設けられている。この吐出ホース接続管部９の外側端は開口しており、この開口がポンプケーシング６０の吐出口７を成している。
【００５３】
ポンプ前ケーシング６１及びポンプ後ケーシング８１は、それぞれ、樹脂による一体成形品である。ポンプ前ケーシング６１とポンプ後ケーシング８１とは、接着剤により接合されている。
【００５４】
ポンプ駆動装置２００は、図３及び図６に示すように、回転する出力軸２１１を有するモータ２１０と、有底円筒状を成すカップ２２０と、カップ２２０の内周側に固定されている複数の駆動磁石２１９と、モータ２１０及びカップ２２０を覆う駆動装置ケーシング２３０と、駆動装置ケーシング２３０に装着された磁気カップリングポンプ１００の装着を維持するためのロック部材２５０と、を備えている。
【００５５】
カップ２２０は、例えば、強磁性材であるＳＳ４００等の炭素鋼で形成され、複数の駆動磁石２１９のヨークとしての役目を担っている。このカップ２２０は、円筒状のカップ円筒部２２１と、このカップ円筒部２２１の一方の開口を塞ぐ平板円形のモータ接続部２２５とを有している。モータ接続部２２５上であって、カップ円筒部２２１の軸の延長線上には、モータ２１０の出力軸２１１が固定されている。カップ円筒部２２１の内周側には、前述したように複数の駆動磁石２１９が固定されている。この駆動磁石２１９は、永久磁石であり、例えば、Ｎｄ（ネオジウム）磁石である。
【００５６】
カップ円筒部２２１の内径は、ポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２の外径よりも大きい。また、カップ円筒部２２１の軸から各駆動磁石２１９の内面までの半径方向の距離の２倍の長さ（以下、磁石配列径とする）は、ポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２の外径よりも大きい。
【００５７】
駆動装置ケーシング２３０は、有底円筒状のケーシング本体２３１と、ケーシング本体２３１の開口を塞ぐキャップ２４１と、を有している。
【００５８】
ケーシング本体２３１は、例えば、常磁性材であるＡｌ（アルミニウム）合金で形成されている。ケーシング本体２３１は、内径がカップ２２０の外径及びモータ２１０の外径よりも大きい円筒状のケーシング円筒部２３２と、ケーシング円筒部２３２の一方の開口を塞ぐ平板円形のケーシング底部２３５と、を有している。
【００５９】
モータ２１０は、このケーシング本体２３１内に入れられ、ケーシング底部２３５にネジ等で固定されている。ケーシング円筒部２３２の外周の一部は、径方向Ｄｒに凹凸形状を成し、凸部が放熱フィン２３３を形成している。また、ケーシング円筒部２３２の他の一部には、モータ２１０の電源ケーブルを通すための電源ケーブル板２３４を構成している。
【００６０】
キャップ２４１は、例えば、エンジニアリングプラスチック等の樹脂で形成されている。このキャップ２４１は、有底円筒状を成しポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２及び後壁板部８５が内側に嵌まり込むポンプ嵌合部２４２と、有底円筒状のポンプ嵌合部２４２の開口縁から外側に広がり平板リング状を成すポンプ受け部２４４と、ポンプ受け部２４４の外周縁に形成されケーシング本体２３１の開口縁部と係合する係合部２４６と、を有している。
【００６１】
有底円筒状のポンプ嵌合部２４２の内径は、ポンプケーシング６０の後軸受形成部８２の外径と実質的に同じである。よって、キャップ２４１のポンプ嵌合部２４２内に、ポンプケーシング６０の後軸受形成部８２を嵌めることができる。また、このポンプ嵌合部２４２は、その外径がカップ円筒部２２１の内径及び前述の磁石配列径よりも小さく、有底円筒状のカップ２２０内に、このカップ２２０に固定されている駆動磁石２１９と非接触状態で入り込んでいる。
【００６２】
次に、以上で説明した磁気カップリングポンプユニットの動作について説明する。
【００６３】
磁気カップリングポンプユニットを使用する際には、まず、磁気カップリングポンプ１００の吸込ホース接続管部６２に吸込ホースを接続すると共に、吐出ホース接続管部９に吐出ホースを接続する。
【００６４】
次に、ポンプケーシング６０の後軸受形成部８２を駆動装置ケーシング２３０のキャップ２４１のポンプ嵌合部２４２内に嵌め込んで、磁気カップリングポンプ１００をポンプ駆動装置２００に取り付ける。この際、ポンプケーシング６０の後面対向部９５とキャップ２４１のポンプ受け部２４４とが接する。次に、ロック部材２５０により、ポンプケーシング６０を駆動装置ケーシング２３０に固定する。
【００６５】
磁気カップリングポンプユニットは、この状態で、磁気カップリングポンプ１００の軸部５１内に埋め込まれている従動磁石１９と、ポンプ駆動装置２００のカップ２２０に固定されている駆動磁石２１９とが、径方向Ｄｒで対向し、両磁石が磁気結合している。また、モータ２１０の出力軸２１１は、動圧軸受ポンプ１００の回転軸線Ａの延長線上に位置している。
【００６６】
なお、以上では、吸込ホースや吐出ホースの接続後に、磁気カップリングポンプ１００をポンプ駆動装置２００に取り付けているが、磁気カップリングポンプ１００の取付後に、吸込ホースや吐出ホースの接続を行ってもよい。
【００６７】
次に、ポンプ駆動装置２００のモータ２１０に電力を供給して、このモータ２１０の出力軸２１１を回転させ、この出力軸２１１に固定されているカップ２２０及びカップ２２０に固定されている複数の駆動磁石２１９を回転させる。ポンプ駆動装置２００の駆動磁石２１９が回転すると、この駆動磁石２１９と磁気結合している磁気カップリングポンプ１００の従動磁石１９も、駆動磁石２１９の回転に伴って、回転軸線Ａ回りに回転する。磁気カップリングポンプ１００の従動磁石１９は、羽根車１０の軸部５１内に埋め込まれている。このため、ポンプ駆動装置２００の駆動磁石２１９が回転すると、この従動磁石１９と共に羽根車１０は、ポンプケーシング６０内で回転軸線Ａ回りに回転する。
【００６８】
以上のように、本実施形態では、複数の駆動磁石２１９の内側に、羽根車１０の軸部５１を配置し、この軸部５１内に従動磁石１９を埋め込んだので、駆動磁石の外側に従動磁石を配置するよりも、羽根車１０の軸部５１の外径を小さくすることができる。よって、本実施形態によれば、羽根車１０の小型化及び軽量化を図ることができると共に、羽根車１０の回転に関する慣性力を小さくすることができる。
【００６９】
ポンプケーシング６０内で羽根車１０が回転し始めると、図６に示すように、ポンプケーシング６０の吸込口６からポンプケーシング６０内に液体が吸い込まれる。ポンプケーシング６０内に吸い込まれた液体は、羽根車入口１２から羽根車１０内の羽根車内流路Ｐｒに入る。
【００７０】
ポンプケーシング６０内に吸い込まれた液体の一部は、羽根車１０中で最も前側に位置している入口筒部２１の前端に接触する。この入口筒部２１の前端には、図５を用いて前述したように、前側に向って凸になっている円弧面２３が形成されている。しかも、この円弧面２３の弧半径は、搬送する液体中に含まれているゼリー状の粒の平均半径（３〜４μｍ）又はマイクロカプセルの平均半径（１〜５０μｍ程度）よりも大きい０．２〜０．３ｍｍである。このため、本実施形態では、入口筒部２１の前端に液体中のゼリー状の粒等が接触しても、ゼリー状の粒等を傷付けることはない。
【００７１】
また、本実施形態では、前述したように、ポンプケーシング６０の吸込口６の内径ｄｉと羽根車１０の目玉径ｄｅとが同じである。このため、本実施形態では、ポンプケーシング６０の吸込口６から羽根車内流路Ｐｒ内に液体が流れ込む過程での圧力損失を抑えることができ、ポンプ性能を高めることができる。なお、本実施形態では、ポンプケーシング６０の吸込口６の内径ｄｉと羽根車１０の目玉径ｄｅとが同じであるが、羽根車１０の目玉径ｄｅがポンプケーシング６０の吸込口６の内径ｄｉ以上であれば、以上と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
羽根車内流路Ｐｒ内に入った液体は、回転する複数の羽根１１から遠心力を受けて、羽根車出口１３から流出した後、ポンプケーシング６０の吐出口７から吐出する。
【００７３】
羽根車出口１３から流出した液体の一部は、図６及び図７に示すように、ポンプ前ケーシング６１の前面対向部７２の内面７３と前シュラウド２０の前側板部３１の前面３２との間から、ポンプ前ケーシング６１の前軸受形成部６７の内周面６８と前シュラウド２０の入口筒部２１の外周面２２との間を経て、ポンプ前ケーシング６１の拡径管部６５内に戻る。そして、再び、羽根車入口１２から羽根車内流路Ｐｒに入る。
【００７４】
また、羽根車出口１３から流出した液体の他の一部は、図６及び図８に示すように、ポンプ後ケーシング８１の後面対向部９５の内面９６と後シュラウド４０の後側板部４１の後面４２との間から、ポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２の内周面８３と後シュラウド４０の軸部５１の外周面５２との間、ポンプ後ケーシング８１の後壁板部８５の内面８６と後シュラウド４０の軸部５１の後端面５３との間、さらに、後シュラウド４０の貫通孔５６を経て、羽根車内流路Ｐｒに戻る。
【００７５】
ポンプ前ケーシング６１の前軸受形成部６７の内周面６８の母線と前シュラウド２０の入口筒部２１の外周面２２の母線とは、互いに平行である。言い換えると、前軸受形成部６７の内周面６８と入口筒部２１の外周面２２との間隔は、軸線方向Ｄａにおいて一定である。また、ポンプ前ケーシング６１の前軸受形成部６７の内周面６８、及び前シュラウド２０の入口筒部２１の外周面２２の回転軸線Ａに対して垂直な断面形状は、いずれも円である。このため、前軸受形成部６７の内周面６８と入口筒部２１の外周面２２とは、それぞれ、動圧ラジアル軸受面を成し、両面６８，２２間を流れる液体が潤滑流体として機能する。よって、羽根車１０は、羽根車１０の入口筒部２１の部分がポンプケーシング６０により、径方向Ｄｒに非接触で回転可能に支持される。なお、羽根車１０の回転開始時等、羽根車１０の回転数が低いときには、前軸受形成部６７の内周面６８の一部と入口筒部２１の外周面２２の一部とは、互いに接触しており、羽根車１０の回転数が所定回転数以上になると、両面６８，２２間に働く流体の動圧により、前軸受形成部６７の内周面６８に対して入口筒部２１が浮上して、前述したように、羽根車１０の入口筒部２１がポンプケーシング６０により非接触で回転可能に支持される。
【００７６】
また、ポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２の内周面８３の母線と後シュラウド４０の軸部５１の外周面５２の母線とは、互いに平行である。言い換えると、後軸受形成部８２の内周面８３と軸部５１の外周面５２との間隔は、軸線方向Ｄａにおいて一定である。また、ポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２の内周面８３、及び後シュラウド４０の軸部５１の外周面５２の回転軸線Ａに垂直な断面形状は、いずれも円である。このため、後軸受形成部８２の内周面８３と軸部５１の外周面５２とは、それぞれ、動圧ラジアル軸受面を成し、両面８３，５２間を流れる液体が潤滑流体として機能する。よって、羽根車１０は、羽根車１０の軸部５１の部分がポンプケーシング６０により、径方向Ｄｒに非接触で回転可能に支持される。なお、羽根車１０の軸部５１も、入口筒部２１と同様、羽根車１０の回転数が低いときには、後軸受形成部８２の内周面８３の一部と軸部５１の外周面５２の一部とは、互いに接触しており、羽根車１０の回転数が所定回転数以上になると、両面８３，５２間に働く流体の動圧により、後軸受形成部８２の内周面８３に対して軸部５１が浮上して、羽根車１０の軸部５１がポンプケーシング６０により非接触で回転可能に支持される。
【００７７】
以上のように、本実施形態では、羽根車１０の入口筒部２１及び軸部５１の二箇所が、ポンプケーシング６０により、径方向Ｄｒに非接触で回転可能に支持される、言い換えると、羽根車１０が径方向Ｄｒに非接触で回転可能に両持ち支持される。しかも、羽根車１０は、その重心位置を基準にして前側と後側の二箇所で支持される。よって、本実施形態によれば、回転軸線Ａに垂直な軸回りのモーメントが発生しても、羽根車１０を安定支持することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、前述したように、羽根車１０の軸部５１の外径を小さくすることができるため、この軸部５１の周速度を抑えることができる。よって、本実施形態によれば、軸部５１の外周面５２とポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２の内周面８３との間を流れる液体に作用するせん断ひずみを小さくすることができ、この液体中に含まれるゼリー状の粒等の損傷を抑えることができる。
【００７９】
本実施形態では、ポンプケーシング６０に対する羽根車１０の軸線方向Ｄａの位置は、羽根車１０内の従動磁石１９とポンプ駆動装置２００の駆動磁石２１９との間の磁気結合力により、保持されている。磁気結合力により保持されている羽根車１０の軸線方向Ｄａの位置は、軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の面とポンプケーシング６０の面とが互いに接触しない位置である。すなわち、本実施形態では、羽根車１０は、軸線方向Ｄａに関しても、非接触で回転可能に支持されている。
【００８０】
ところで、外部からの衝撃や運転変更等で、羽根車１０に想定以上の軸線方向Ｄａの力、つまりスラスト力がかかって、軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の面とポンプケーシング６０の面とが互いに接触してしまうことがある。
【００８１】
本実施形態では、軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の面とポンプケーシング６０の面の少なくとも一方の面には、軸線方向Ｄａに対して垂直な径方向Ｄｒに向うに連れて次第に両面間の間隔が変わるよう、テーパ面が形成されている。このため、羽根車１０にスラスト力がかかって、軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の部分とポンプケーシング６０の部分とが互いに接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができる。
【００８２】
羽根車１０の面とポンプケーシング６０の面とが互いに面接触した場合、接触する領域が大きいほど、接触部分にかかる陰圧による接触部分の吸付き力が大きくなり、スラスト力が無くなっても、比較的長時間にわたって接触部分は接触し続けてしまう。本実施形態では、前述したように、羽根車１０の一部とポンプケーシング６０の一部とが互いに接触しても、面接触する領域が小さく又は無いため、接触部分にかかる陰圧による接触部分の吸付き力を小さくすることができ、スラスト力が無くなりスラストバランスがとれれば、短時間で両部分は離間する、言い換えると、短時間のうち羽根車１０が元の位置に戻る。
【００８３】
すなわち、本実施形態では、外部からの衝撃等で、羽根車１０に想定以上のスラスト力がかかって、軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の一部とポンプケーシング６０の一部とが互いに接触しても、面接触する領域が小さく又は無い上に、接触した両面間にかかる陰圧を小さくすることができる。
【００８４】
具体的に、本実施形態では、図７に示すように、羽根車１０の前側板部３１の前面３２と、ポンプケーシング６０の前面対向部７２の内面７３とが、軸線方向Ｄａで対向する。前側板部３１の前面３２の外側には前側板テーパ面３３が形成され、前面対向部７２の内面７３の内側には前ケース本体テーパ面７４が形成されている。このため、本実施形態では、仮に、羽根車１０に前向きのスラスト力がかかり、羽根車１０の前側板部３１の前面３２とポンプケーシング６０の前面対向部７２の内面７３とが接触しても、接触面積を小さくすることができる。
【００８５】
また、本実施形態では、羽根車１０の入口筒部２１の前端部に形成されている円弧面２３及び入口テーパ面２４と、ポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６とが、軸線方向Ｄａで対向する。羽根車１０の入口テーパ面２４は、内側に向うに連れて後側に傾斜しており、ポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６は、内側に向うにつれて前側に傾斜している。このため、本実施形態では、仮に、羽根車１０に前向きのスラスト力がかかっても、両面は面接触し得ない。また、本実施形態では、入口テーパ面２４よりも前側に位置している円弧面２３、言い換えると、羽根車１０で最も前側に位置している円弧面２３とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６との間の軸線方向Ｄａにおける最小間隔が、羽根車１０の入口テーパ面２４とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６との間の軸線方向Ｄａにおける最小間隔より小さい。このため、羽根車１０に前向きのスラスト力がかかって、この羽根車１０が前側に移動しても、羽根車１０の入口テーパ面２４とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６とは接触しない。
【００８６】
さらに、本実施形態では、羽根車１０の円弧面２３とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６とが仮に接触しても、この接触は面接触ではなく線接触であるため、接触面積が極めて小さくなる。但し、本実施形態では、スラストバランスがとれている際、羽根車１０の入口筒部２１の円弧面２３とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６との間の軸線方向Ｄａにおける最小間隔が、羽根車１０の前側板部３１の前面３２とポンプケーシング６０の前面対向部７２の内面７３との間の軸線方向Ｄａにおける最小間隔よりも大きいため、羽根車１０に前向きのスラスト力がかかって、この羽根車１０が前側に移動しても、羽根車１０の前側板部３１の前面３２とポンプケーシング６０の前面対向部７２の内面７３とが先に接触し、羽根車１０の入口筒部２１の円弧面２３とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６とが接触することはない。このように、本実施形態では、羽根車１０に前向きのスラスト力がかかって、この羽根車１０が前側に移動しても、羽根車１０の入口筒部２１の円弧面２３及び入口テーパ面２４とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６とが接触しないが、両面のうち、一方の面がテーパ面を成しているため、両面が近接した際に両面間に作用する陰圧を小さくすることができる。
【００８７】
以上のように、本実施形態では、羽根車１０に前向きのスラスト力がかかって、この羽根車１０が前側に移動して、羽根車１０の前側板部３１の前面３２とポンプケーシング６０の前面対向部７２の内面７３とが接触しても、接触面積を小さくすることができ、接触部分に作用する陰圧を小さくすることができる上に、その際、羽根車１０の入口筒部２１の円弧面２３及び入口テーパ面２４とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６とが近接（非接触）しても、両面間に作用する陰圧を小さくすることができる。よって、本実施形態では、前述したように、短時間のうち羽根車１０が元の位置に戻ることができる。
【００８８】
また、本実施形態では、図８に示すように、羽根車１０の軸部５１の後端面５３と、ポンプケーシング６０の後壁板部８５の内面８６とが、軸線方向Ｄａで対向する。本実施形態では、ポンプケーシング６０の後壁板部８５の内面８６が回転軸線Ａに対して垂直な平面であるものの、羽根車１０の軸部５１の後端面５３には、円弧面５４及び軸テーパ面５５が形成されている。このため、本実施形態では、仮に、羽根車１０に後向きのスラスト力がかかっても、羽根車１０の軸部５１の後端面５３とポンプケーシング６０の後壁板部８５の内面８６とは、面接触せず、線接触することになる。
【００８９】
また、本実施形態では、羽根車１０の後側板部４１の後面４２と、ポンプケーシング６０の後面対向部９５の内面とが、軸線方向Ｄａで対向する。本実施形態では、ポンプケーシング６０の後面対向部９５の内面９６は回転軸線Ａに対して垂直な方向に広がる平面であるものの、羽根車１０の後側板部４１の後面４２の外側には後側板テーパ面４３が形成されている。このため、本実施形態では、羽根車１０に後向きのスラスト力がかかり、羽根車１０の後側板部４１の後面４２とポンプケーシング６０の後面対向部９５の内面９６とが仮に接触しても、接触面積を小さくすることができる。但し、本実施形態では、羽根車１０に後向きのスラスト力がかかっても、羽根車１０の後側板部４１の後面４２とポンプケーシング６０の後面対向部９５の内面９６とが接触することはない。これは、本実施形態において、スラストバランスがとれている際、羽根車１０の後側板部４１の後面４２とポンプケーシング６０の後面対向部９５の内面９６との間の軸線方向Ｄａにおける最小間隔が、羽根車１０の軸部５１の後端面５３とポンプケーシング６０の後壁板部８５の内面８６との間の軸線方向Ｄａにおける最小間隔より大きく、羽根車１０に後向きのスラスト力がかかって際には、羽根車１０の軸部５１の後端面５３とポンプケーシング６０の後壁板部８５の内面８６とが接触してしまうからである。
【００９０】
本実施形態では、前述したように、羽根車１０の前側板テーパ面３３は内側に向うに連れて前側に傾斜し、ポンプケーシング６０の前ケース本体テーパ面７４も内側に向うに連れて前側に傾斜している。このため、本実施形態では、羽根車１０の前側板部３１の前面３２とポンプケーシング６０の前面対向部７２の内面７３との間の流路は、この流路内の物質を内側に向わせつつも前側へ導き易い形状になっている。よって、本実施形態では、この流路内に気泡が混入していきても、極めてスムーズに、この気泡をこの流路外の拡径管部６５内に排出することができる。なお、この流路外に排出されて、拡径管部６５内に至った気泡は、羽根車内流路Ｐｒを通って、ほとんどが吐出口７から磁気カップリングポンプ１００外へ排出される。
【００９１】
また、本実施形態では、羽根車１０の後側板テーパ面４３は内側に向うに連れて後側に傾斜している。このため、本実施形態では、羽根車１０の後側板部４１の前面４２とポンプケーシング６０の後面対向部９５の内面９６との間の流路は、この流路内の物質を内側に向わせつつも後側へ導き易い形状になっている。よって、本実施形態では、この流路内に気泡が混入していきても、極めてスムーズに、この気泡をこの流路外の軸部５１とポンプ後ケーシング８１との間の流路に排出することができる。
【００９２】
さらに、本実施形態では、羽根車１０の軸テーパ面５５は、内側に向うに連れて前側に傾斜している。このため、本実施形態では、羽根車１０の軸部５１の後端面５３とポンプケーシング６０の後壁板部８５の内面８６との間の流路は、この流路内の物質を内側へ向かわせつつも前側へ導き易い形状になっている。よって、本実施形態では、この流路内に気泡が混入していきても、極めてスムーズに、この気泡をこの流路外の貫通孔５６内に排出することができる。なお、この流路外に排出された気泡は、軸部５１の貫通孔５６を経て、羽根車内流路Ｐｒに流れ込み、ほとんどが吐出口７から磁気カップリングポンプ１００外へ排出される。
【００９３】
以上、本実施形態では、前述したように、外部からの衝撃や運転変更等で、羽根車１０に想定以上の軸線方向Ｄａの力であるスラスト力がかかって、軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の部分とポンプケーシング６０の部分とが互いに接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができ、接触した両面間にかかる陰圧を小さくすることができる。このため、本実施形態では、羽根車１０とポンプケーシング６０とが仮に接触しても、接触時間を短くすることができ、言い換えると、短時間のうち羽根車１０が元の位置に戻ることができ、接触による羽根車１０の回転数低下を最小限に抑えることができる。さらに、本実施形態では、羽根車１０とポンプケーシング６０と相互間の接触部分の損傷や液体中に含まれているゼリー状の粒等の損傷を最小限に抑えることができると共に、羽根車１０とポンプケーシング６０と相互間の接触部分での固着を防ぐことができる。
【００９４】
また、本実施形態では、ポンプケーシング６０と羽根車１０との間の流路は、ポンプケーシング６０と羽根車１０とのいずれかに形成されたテーパ面により、この流路間に入り込んだ気泡を排出し易い形状になっているため、この流路内での気泡の滞留を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００９５】
６：吸込口、７：吐出口、９：吐出ホース接続管部、１０：羽根車、１１：羽根、１２：羽根車入口、１３：羽根車出口、１９：従動磁石、２０：前シュラウド、２１：入口筒部、２２：（入口筒部の）外周面、２３：円弧面、２４：入口テーパ面、３１：前側板部、３２：前面、３３：前側板テーパ面、４０：後シュラウド、４１：後側板部、４２：後面、４３：後側板テーパ面、５１：軸部、５２：（軸部の）外周面、５３：（軸部の）後端面、５４：円弧面、５５：軸テーパ面、５６：貫通孔、６０：ポンプケーシング、６１：ポンプ前ケーシング、６２：吸込ホース接続管部、６５：拡径管部、６６：（拡径管部の）内周面、６７：前軸受形成部、６８：（前軸受形成部の）内周面、７１：前ケーシング本体部、７２：前面対向部、７３：（前面対向部の）内面、７５：前本体筒部、
８１：ポンプ後ケーシング、８２：後軸受形成部、８３：（後軸受形成部の）内周面、８５：後壁板部、９１：後ケーシング本体部、９２：後本体筒部、９５：後面対向部、９６：（後面対向部の）内面、１００：磁気カップリングポンプ、２００：ポンプ駆動装置、２１０：モータ、２１１：出力軸、２１９：駆動磁石、２２０：カップ、２３０：駆動装置ケーシング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従動磁石が設けられている密閉型の羽根車が、ケーシング外に配置されている駆動磁石の回転により、このケーシング内で回転する磁気カップリングポンプ、及びこれを備えているポンプユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気カップリングポンプとしては、例えば、以下の特許文献１に開示されているものがある。
【０００３】
この磁気カップリングポンプは、密閉型の羽根車と、この羽根車を回転軸線回りに回転可能で且つ軸線方向に移動可能に覆うケーシングと、を備えている。羽根車は、回転軸線を中心とした円柱状の軸部を有し、この軸部内には永久磁石で形成された従動磁石が設けられている。羽根車は、ケーシング外に従動磁石と対向配置されて磁気結合する駆動磁石の回転により、内部の従動磁石と一体回転する。
【０００４】
ケーシングの内面の一部は、回転軸線を中心として円筒状に形成された内周面を成し、羽根車の外面の一部は、ケーシングの内周面に対向し、回転軸線を中心として円筒状に形成された外周面を成している。ケーシングの内周面と羽根車の外周面との間には隙間があり、それぞれの周面が動圧軸受面を成している。
【０００５】
また、ケーシングの内面の他の一部は、回転軸線に対して垂直な径方向に広がる垂直内面を成し、羽根車の外面の他の一部は、ケーシングの垂直内面に軸線方向に間隔をあけて平行に対向する垂直外面を成している。
【０００６】
すなわち、この磁気カップリングポンプは、ケーシング内面と羽根車外面とが非接触状態でケーシング内を羽根車が回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１９７７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載の磁気カップリングポンプでは、外部からの衝撃や運転変更等で羽根車に想定以上のスラスト力がかかり、スラストバランスがくずれて、軸線方向で互いに対向する羽根車の外面とケーシングの内面とが互い接触する場合がある。このような場合、当該磁気カップリングポンプでは、接触した両面間にかかる陰圧で接触部分の吸付き力が発生して、両面が比較的長時間にわたって接触し続けてしまう。このため、当該磁気カップリングポンプでは、羽根車とケーシングとの接触で、羽根車の回転数が比較的長時間にわたって低下することがある、という問題点がある。
【０００９】
そこで、本発明は、スラストバランスが一時的にくずれても、羽根車の回転数低下を抑えることができる磁気カップリングポンプ、及びこれを備えているポンプユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記問題点を解決するための発明に係る磁気カップリングポンプは、
密閉型の羽根車と、該羽根車を回転軸線回りに回転可能且つ該回転軸線が延びる軸線方向に移動可能に覆うケーシングと、を備え、前記羽根車は、前記回転軸線を中心とした円柱状の軸部を有し、該軸部内には永久磁石で形成された従動磁石が設けられ、該軸部の外周側で且つ前記ケーシング外に前記従動磁石と対向配置されて磁気結合する駆動磁石の前記回転軸線回りの回転により、前記羽根車が該従動磁石と一体回転する磁気カップリングポンプにおいて、前記軸線方向で互いに対向する前記羽根車の面と前記ケーシングの面との少なくとも一方の面の少なくとも一部には、該軸線方向に対して垂直な径方向に向うに連れて次第に両面間の間隔が変わるよう、テーパ面が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
当該磁気カップリングポンプでは、外部からの衝撃や運転変更等で、羽根車に想定以上の軸線方向の力であるスラスト力がかかり、スラストバランスが崩れて、軸線方向で互いに対向する羽根車の部分とケーシングの部分とが仮に互いに接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができる上に、接触した両面間にかかる陰圧を小さくすることができる。このため、当該磁気カップリングポンプでは、羽根車とケーシングとが仮に接触しても、接触時間を短くすることができ、接触による羽根車の回転数低下を最小限に抑えることができる上に、ケーシングと羽根車相互間の接触部分での損傷を最小限に抑えることができる。さらに、ケーシングと羽根車相互間の接触部分での固着を防ぐことができる。
【００１２】
また、当該磁気カップリングポンプでは、ケーシング内で羽根車を回転させるために、ケーシングを貫通する回転軸が不用になる。このため、当該磁気カップリングポンプでは、ケーシング内からの液体の漏れを無くすことができる上に、回転軸がケーシングを貫通する部分での液体に含まれる粒の損傷を防ぐことができる。
【００１３】
さらに、当該磁気カップリングポンプでは、駆動磁石の内側に、羽根車の軸部が配置され、この軸部内に従動磁石が設けられているので、駆動磁石の外側に従動磁石を配置するよりも、羽根車の軸部の外径を小さくすることができる。よって、当該磁気カップリングポンプによれば、羽根車の小型化及び軽量化を図ることができると共に、羽根車の回転に関する慣性力を小さくすることができる。
【００１４】
また、当該磁気カップリングポンプによれば、羽根車の軸部の外径を小さくすることができるため、この軸部の周速度を抑えることができる。よって、当該磁気カップリングポンプによれば、軸部の外周面とケーシングの内周面との間を流れる液体に作用するせん断ひずみを小さくすることができ、液体に含まれている粒の損傷を抑えることができる。
【００１５】
ここで、前記磁気カップリングポンプにおいて、前記ケーシングには、吐出口が形成されていると共に、前記回転軸線の延長線上に吸込口が形成され、前記羽根車は、前記回転軸線を中心として周方向に複数設けられた羽根と、複数の該羽根の前記吸込口側である前側を覆う前シュラウドと、複数の該羽根の前記吸込口とは反対側の後側を覆う後シュラウドと、を有し、前記前シュラウドは、前記回転軸線を中心として円筒状を成し、前記軸線方向の前側が前記吸込口と対向する羽根車入口を成す入口筒部と、該入口筒部の後端に設けられ、複数の前記羽根の前側を覆う前側板部と、を有し、前記後シュラウドは、複数の前記羽根の後側を覆う後側板部と、該後側板部の後端に設けられている前記軸部と、を有し、前記羽根車の前記前側板部と前記後側板部との間であって、前記径方向の外縁が羽根車出口を成し、前記前側板部の前側の前面には、前記回転軸線から遠ざかる外側に向うに連れて次第に後側に傾斜した、前記テーパ面としての前側板テーパ面が形成され、前記後側板部の後側の後面には、前記回転軸線から遠ざかる外側に向うに連れて次第に前側に傾斜した、前記テーパ面としての後側板テーパ面が形成されていてもよい。
【００１６】
当該磁気カップリングポンプでは、外部からの衝撃等で、羽根車に想定以上の軸線方向の前向き力であるスラスト力がかかり、スラストバランスが崩れて、羽根車の前側板部の前面と、軸線方向で対向するケーシングの部分とが仮に接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができる。
【００１７】
また、当該磁気カップリングポンプでは、外部からの衝撃等で、羽根車に想定以上の軸線方向の後向き力であるスラスト力がかかり、スラストバランスが崩れて、羽根車の後側板部の後面と、軸線方向で対向するケーシングの部分とが仮に接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができる。
【００１８】
また、前記磁気カップリングポンプにおいて、前記入口筒部の前端部には、該入口筒部の外周面側から前記回転軸線に近づく内側に向うに連れて後側に傾斜した、前記テーパ面としての入口テーパ面が形成されていてもよい。
【００１９】
当該磁気カップリングポンプでは、外部からの衝撃等で、羽根車に想定以上の軸線方向の前向き力であるスラスト力がかかり、スラストバランスが崩れて、羽根車で最も前側に位置する入口筒部の前端部と、軸線方向で対向するケーシングの部分とが仮に接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができる。
【００２０】
また、前記磁気カップリングポンプにおいて、前記入口筒部の前記外周面と前記入口テーパ面の境界部には、前記回転軸線を含む断面の形状が前側に向って凸の円弧形状を成し、該外周面及び該入口テーパ面と連続する円弧面が形成され、前記円弧面の弧半径は、搬送する液体中に含まれる粒の平均半径よりも大きくてもよい。
【００２１】
吸込口からケーシング内に吸い込まれた液体の一部は、羽根車で最も前側に位置している入口筒部の前端に接触する。当該磁気カップリングポンプでは、この入口筒部の前端には、前側に向って凸になっている円弧面が形成されている。しかも、この円弧面の弧半径は、搬送する液体中に含まれる粒の平均半径よりも大きい。このため、当該磁気カップリングポンプでは、入口筒部の前端に液体が接触しても、液体中の粒の損傷を防ぐことができる。なお、ここでの粒の平均半径とは、粒の寸法で最も長い部分の寸法の半分の平均値のことである。
【００２２】
また、前記磁気カップリングポンプにおいて、前記入口筒部の内径のうち最小内径は、前記ケーシングの前記吸込口の内径以上であってもよい。
【００２３】
当該磁気カップリングポンプでは、ケーシングの吸込口から羽根車内に液体が流れ込む過程での圧力損失を抑えることができ、ポンプ性能を高めることができる。
【００２４】
また、前記磁気カップリングポンプにおいて、前記軸部には、前記軸線方向に前記回転軸線上を貫通し、該軸部の後側の後端面と前記ケーシングとの間と、前記前側板部と前記後側板部との間の空間とを連通させる貫通孔が形成され、前記軸部の前記後端面には、前記回転軸線に近づく内側に向うに連れて次第に前側に傾斜した、前記テーパ面としての軸テーパ面が形成されていてもよい。
【００２５】
当該磁気カップリングポンプでは、外部からの衝撃等で、羽根車に想定以上の軸線方向の後向き力であるスラスト力がかかり、スラストバランスが崩れて、羽根車の軸部の後端面と、軸線方向で対向するケーシングの部分とが仮に接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができる。
【００２６】
また、前記磁気カップリングポンプにおいて、前記ケーシングには、前記回転軸線を中心として円筒状の面であって、前記軸部の外周面と間隔を開けて対向する内周面が形成され、該内周面が該軸部に対する動圧軸受面を成してもよい。
【００２７】
当該磁気カップリングポンプでは、ケーシングの動圧軸受面により、羽根車の入口筒部を非接触で回転可能に支持することができる。
【００２８】
また、磁気カップリングポンプにおいて、前記ケーシングには、前記回転軸線を中心として円筒状の面であって、前記軸部の外周面と間隔を開けて対向する内周面が形成され、該内周面が該軸部に対する動圧軸受面を成してもよい。
【００２９】
当該磁気カップリングポンプでは、ケーシングの動圧軸受面により、羽根車の軸部を非接触で回転可能に支持することができる。さらに、当該磁気カップリングポンプでは、羽根車の入口筒部と軸部の二箇所が、ケーシングにより、径方向に非接触で回転可能に支持される、言い換えると、羽根車が径方向に非接触で回転可能に両持ち支持される。よって、当該磁気カップリングポンプでは、回転軸線に垂直な軸回りのモーメントが発生しても、羽根車を安定支持することができる。
【００３０】
上記問題点を解決するための発明に係る磁気カップリングポンプユニットは、
前記磁気カップリングポンプと、回転する出力軸を有するモータと、前記モータの出力軸に固定されている前記駆動磁石と、前記モータ及び前記駆動磁石を覆い、前記モータの前記出力軸の延長線上に前記磁気カップリングポンプの前記回転軸線が位置するよう、該磁気カップリングポンプが着脱可能に取り付けられる駆動装置ケーシングと、を備えていることを特徴とする。
【００３１】
当該磁気カップリングポンプユニットでは、磁気カップリングポンプを使用した後、この磁気カップリングポンプを廃棄又は洗浄する場合でも、この磁気カップリングポンプの駆動に用いたポンプ駆動装置を他の磁気カップリングポンプのポンプ駆動装置として利用することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明では、外部からの衝撃や運転変更等で、羽根車に想定以上の軸線方向の力であるスラスト力がかかり、スラストバランスが崩れて、軸線方向で互いに対向する羽根車の部分とケーシングの部分とが互いに接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができ上に、接触した両面間にかかる陰圧を小さくすることができる。このため、本発明では、羽根車とケーシングとが仮に接触しても、接触時間を短くすることができる、言い換えると、短時間のうち羽根車が元の位置に戻ることができる。
【００３３】
よって、本発明によれば、羽根車とケーシングとが仮に接触しても、接触による羽根車の回転数低下を最小限に抑えることができる上に、ケーシングと羽根車相互間の接触部分の損傷を最小限に抑えることができる。さらに、本発明によれば、ケーシングと羽根車相互間の接触部分での固着を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る一実施形態における磁気カップリングポンプユニットの平面図である。
【図２】図１におけるII矢視図である。
【図３】図１におけるIII−III線断面図である。
【図４】本発明に係る一実施形態における磁気カップリングポンプの断面図である。
【図５】本発明に係る一実施形態における磁気カップリングポンプの要部断面図である。
【図６】本発明に係る一実施形態における磁気カップリングポンプユニットの断面を模式的に描いた模式図である。
【図７】本発明に係る一実施形態における磁気カップリングポンプの断面を模式的に描いた模式図（羽根車に前向きのスラスト力がくわわったときの状態）である。
【図８】本発明に係る一実施形態における磁気カップリングポンプの断面を模式的に描いた模式図（羽根車に後向きのスラスト力がくわわったときの状態）である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係る磁気カップリングポンプユニットの実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３６】
本実施形態の磁気カップリングポンプユニットは、図１〜図３に示すように、液体を搬送する磁気カップリングポンプ１００と、この磁気カップリングポンプ１００を駆動させるポンプ駆動装置２００と、を備えている。
【００３７】
磁気カップリングポンプ１００は、ゼリー状の粒（例えば、平均半径３〜４μｍ程度）又はマイクロカプセル（例えば、平均半径１〜５０μｍ程度）を含む液体を搬送するために用いられる。但し、以上のようなゼリー状の粒やマイクロカプセル等を含んでいない液体を搬送するために当該磁気カップリングポンプ１００を用いてもよい。
【００３８】
この磁気カップリングポンプ１００は、図４に示すように、密閉型の羽根車１０と、この羽根車１０を回転軸線Ａ回りに回転可能に覆うポンプケーシング６０と、を備えている。
【００３９】
ポンプケーシング６０には、液体を吐出するための吐出口（図１及び図２参照）７が形成されていると共に、回転軸線Ａの延長線上に液体を吸い込むための吸込口６が形成されている。なお、以下では、回転軸線Ａが延びている軸線方向Ｄａで、ポンプケーシング６０の吸込口６側を前側、その反対側を後側とする。また、回転軸線Ａに垂直な方向の径方向Ｄｒで、回転軸線Ａに近づく向き側を内側、回転軸線Ａから遠ざかる向き側を外側とする。
【００４０】
羽根車１０は、回転軸線Ａを中心として周方向に複数設けられた羽根１１と、複数の羽根１１の前側を覆う前シュラウド２０と、複数の羽根１１の後側を覆う後シュラウド４０と、を有している。この羽根車１０は、以上のように、複数の羽根１１の前後が前シュラウド２０及び後シュラウド４０により覆われることにより、密閉型の羽根車を成している。複数の羽根１１、前シュラウド２０、後シュラウド４０は、互いに接合されている。
【００４１】
前シュラウド２０は、回転軸線Ａを中心として円筒状を成し、軸線方向Ｄａの前側の開口がポンプケーシング６０の吸込口６と対向する羽根車入口１２を成す入口筒部２１と、入口筒部２１の後端に設けられ、複数の羽根１１の前側を覆う前側板部３１と、を有している。また、後シュラウド４０は、複数の羽根１１の後側を覆う後側板部４１と、後側板部４１に後端に設けられ、回転軸線Ａを中心として円柱状の軸部５１と、を有している。
【００４２】
前シュラウド２０の前側板部３１及び後シュラウド４０の後側板部４１は、軸線方向Ｄａから見た形状がいずれも回転軸線Ａを中心とした円形である。前側板部３１と後側板部４１とは、軸線方向Ｄａに離れており、これら前側板部３１と後側板部４１との間に複数の羽根１１が固定されている。前側板部３１と後側板部４１との間であって径方向Ｄｒの外縁は、羽根車出口１３を成している。入口筒部２１内、及び前側板部３１と後側板部４１との間であって複数の羽根１１の相互間は、羽根車内流路Ｐｒを形成している。
【００４３】
後シュラウド４０の軸部５１には、軸線方向Ｄａに回転軸線Ａ上を貫通し、軸部５１の後端面５３とポンプケーシング６０との間と羽根車内流路Ｐｒとを連通させる貫通孔５６が形成されている。この軸部５１には、その外周面５２と貫通孔５６の内周面との間の位置に、永久磁石で形成された複数の従動磁石１９が埋め込まれている。
【００４４】
羽根車１０における入口筒部２１の前端部には、図５に示すように、入口筒部２１の外周面２２側から内側に向うに連れて後側に傾斜した入口テーパ面２４が形成されている。この入口筒部２１の外周面２２と入口テーパ面２４の境界部には、回転軸線Ａを含む断面での形状が前側に向って凸となる円弧形状を成し、外周面２２及び入口テーパ面２４と連続する円弧面２３が形成されている。この円弧面２３の弧半径は、このポンプにより搬送される液体中のゼリー状の粒の平均半径（３〜４μｍ）又はマイクロカプセルの平均半径（１〜５０μｍ程度）よりも大きい０．２〜０．３ｍｍである。なお、ここでのゼリー状の粒やマイクロカプセルの平均半径とは、これらの寸法で最も長い部分の寸法の半分の平均値のことである。
【００４５】
図４及び図６に示すように、羽根車１０における前側板部３１の前面３２の外側には、外側に向うに連れて次第に後側に傾斜した前側板テーパ面３３が形成されている。また、後側板部４１の後面４２の外側には、外側に向うに連れて次第に前側に傾斜した後側板テーパ面４３が形成されている。また、軸部５１の後端面５３の内側には、内側に向うに連れて次第に前側に傾斜した軸テーパ面５５が形成されている。この軸部５１の外周面５２と軸テーパ面５５の境界部には、回転軸線Ａを含む断面の形状が後側に向って凸となる円弧形状を成し、外周面５２及び軸テーパ面５５と連続する円弧面５４が形成されている。軸テーパ面５５は、軸部５１における貫通孔５６の内周面と連続している。
【００４６】
ポンプケーシング６０は、羽根車１０の前シュラウド２０を覆うポンプ前ケーシング６１と、羽根車１０の後シュラウド４０を覆うポンプ後ケーシング８１とを有している。
【００４７】
ポンプ前ケーシング６１は、吸込ホースが接続される略円筒状の吸込ホース接続管部６２と、吸込ホース接続管部６２の後端から後側に向って次第に内径が拡径されている拡径管部６５と、拡径管部６５の後端に設けられ前シュラウド２０の入口筒部２１の外周面２２と間隔を開けて対向する内周面６８が形成されている前軸受形成部６７と、前軸受形成部６７の後端に設けられ前シュラウド２０の前側板部３１を覆う前ケーシング本体部７１と、を有している。
【００４８】
吸込ホース接続管部６２の前端は開口しており、この開口がポンプケーシング６０の吸込口６を成している。この吸込口６の内径ｄｉは、羽根車１０の目玉径ｄｅと同じである。なお、羽根車１０の目玉径ｄｅとは、本実施形態において、軸線方向Ｄａに内径が変化している羽根車１０の入口筒部２１の内径のうちで最も小さい内径である。このように、本実施形態では、ポンプケーシング６０の吸込口６の内径ｄｉと羽根車１０の目玉径ｄｅとを同じにするため、ポンプケーシング６０で羽根車１０の入口筒部２１よりも前側の位置に拡径管部６５を設けて、軸線方向Ｄａで羽根車１０の入口筒部２１と同じ位置のポンプケーシング６０の前軸受形成部６７の内径を吸込口６の径ｄｉよりも大きくしている。
【００４９】
前ケーシング本体部７１は、前軸受形成部６７の後端から外側に広がり、前シュラウド２０の前側板部３１の前面３２と軸線方向Ｄａに間隔をあけて対向する平板リング状の前面対向部７２と、回転軸線Ａを中心として略円筒状を成し、前面対向部７２の外周縁から後側に延びる前本体筒部７５と、を有している。前面対向部７２の内面７３の内側には、内側に向うに連れて次第に前側に傾斜した前ケース本体テーパ面７４が形成されている。前本体筒部７５の内周面７６の回転軸線Ａに対して垂直な断面での形状は、ボリュート形状を成している。この前本体筒部７５の内周面７６は、前シュラウド２０の前側板部３１の外周縁と間隔をあけて対向している。
【００５０】
ポンプ後ケーシング８１は、前ケーシング本体部７１の後端に設けられ後シュラウド４０の後側板部４１を覆う後ケーシング本体部９１と、後ケーシング本体部９１に設けられ後シュラウド４０の軸部５１の外周面５２と間隔をあけて対向する内周面８３が形成されている後軸受形成部８２と、後軸受形成部８２の後端に設けられ後シュラウド４０の軸部５１と軸線方向Ｄａに間隔をあけて対向する平板円形の後壁板部８５と、を有している。
【００５１】
後ケーシング本体部９１は、回転軸線Ａを中心として略円筒状を成し、前ケーシング本体部７１の後端から後側に延びる後本体筒部９２と、後本体筒部９２の後端から内側に広がり、後シュラウド４０の後側板部４１の後面４２と軸線方向Ｄａに間隔をあけて対向する平板リング状の後面対向部９５と、を有している。この後面対向部９５の内縁に、ここから後方に延在するよう後軸受形成部８２が設けられている。
【００５２】
ポンプケーシング６０は、図１及び図２に示すように、吐出ホースが接続される略円筒状の吐出ホース接続管部９を有している。略円筒状の吐出ホース接続管部９の軸Ａｄは、回転軸線Ａに対して垂直な面に平行である。また、この吐出ホース接続管部９は、その軸Ａｄを通る平面で前後方向に二分割されており、一方が接続管前割部７８として、ポンプ前ケーシング６１の前本体筒部７５に設けられており、他方が接続管後割部９８として、ポンプ後ケーシング８１の後本体筒部９２に設けられている。この吐出ホース接続管部９の外側端は開口しており、この開口がポンプケーシング６０の吐出口７を成している。
【００５３】
ポンプ前ケーシング６１及びポンプ後ケーシング８１は、それぞれ、樹脂による一体成形品である。ポンプ前ケーシング６１とポンプ後ケーシング８１とは、接着剤により接合されている。
【００５４】
ポンプ駆動装置２００は、図３及び図６に示すように、回転する出力軸２１１を有するモータ２１０と、有底円筒状を成すカップ２２０と、カップ２２０の内周側に固定されている複数の駆動磁石２１９と、モータ２１０及びカップ２２０を覆う駆動装置ケーシング２３０と、駆動装置ケーシング２３０に装着された磁気カップリングポンプ１００の装着を維持するためのロック部材２５０と、を備えている。
【００５５】
カップ２２０は、例えば、強磁性材であるＳＳ４００等の炭素鋼で形成され、複数の駆動磁石２１９のヨークとしての役目を担っている。このカップ２２０は、円筒状のカップ円筒部２２１と、このカップ円筒部２２１の一方の開口を塞ぐ平板円形のモータ接続部２２５とを有している。モータ接続部２２５上であって、カップ円筒部２２１の軸の延長線上には、モータ２１０の出力軸２１１が固定されている。カップ円筒部２２１の内周側には、前述したように複数の駆動磁石２１９が固定されている。この駆動磁石２１９は、永久磁石であり、例えば、Ｎｄ（ネオジウム）磁石である。
【００５６】
カップ円筒部２２１の内径は、ポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２の外径よりも大きい。また、カップ円筒部２２１の軸から各駆動磁石２１９の内面までの半径方向の距離の２倍の長さ（以下、磁石配列径とする）は、ポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２の外径よりも大きい。
【００５７】
駆動装置ケーシング２３０は、有底円筒状のケーシング本体２３１と、ケーシング本体２３１の開口を塞ぐキャップ２４１と、を有している。
【００５８】
ケーシング本体２３１は、例えば、常磁性材であるＡｌ（アルミニウム）合金で形成されている。ケーシング本体２３１は、内径がカップ２２０の外径及びモータ２１０の外径よりも大きい円筒状のケーシング円筒部２３２と、ケーシング円筒部２３２の一方の開口を塞ぐ平板円形のケーシング底部２３５と、を有している。
【００５９】
モータ２１０は、このケーシング本体２３１内に入れられ、ケーシング底部２３５にネジ等で固定されている。ケーシング円筒部２３２の外周の一部は、径方向Ｄｒに凹凸形状を成し、凸部が放熱フィン２３３を形成している。また、ケーシング円筒部２３２の他の一部には、モータ２１０の電源ケーブルを通すための電源ケーブル板２３４を構成している。
【００６０】
キャップ２４１は、例えば、エンジニアリングプラスチック等の樹脂で形成されている。このキャップ２４１は、有底円筒状を成しポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２及び後壁板部８５が内側に嵌まり込むポンプ嵌合部２４２と、有底円筒状のポンプ嵌合部２４２の開口縁から外側に広がり平板リング状を成すポンプ受け部２４４と、ポンプ受け部２４４の外周縁に形成されケーシング本体２３１の開口縁部と係合する係合部２４６と、を有している。
【００６１】
有底円筒状のポンプ嵌合部２４２の内径は、ポンプケーシング６０の後軸受形成部８２の外径と実質的に同じである。よって、キャップ２４１のポンプ嵌合部２４２内に、ポンプケーシング６０の後軸受形成部８２を嵌めることができる。また、このポンプ嵌合部２４２は、その外径がカップ円筒部２２１の内径及び前述の磁石配列径よりも小さく、有底円筒状のカップ２２０内に、このカップ２２０に固定されている駆動磁石２１９と非接触状態で入り込んでいる。
【００６２】
次に、以上で説明した磁気カップリングポンプユニットの動作について説明する。
【００６３】
磁気カップリングポンプユニットを使用する際には、まず、磁気カップリングポンプ１００の吸込ホース接続管部６２に吸込ホースを接続すると共に、吐出ホース接続管部９に吐出ホースを接続する。
【００６４】
次に、ポンプケーシング６０の後軸受形成部８２を駆動装置ケーシング２３０のキャップ２４１のポンプ嵌合部２４２内に嵌め込んで、磁気カップリングポンプ１００をポンプ駆動装置２００に取り付ける。この際、ポンプケーシング６０の後面対向部９５とキャップ２４１のポンプ受け部２４４とが接する。次に、ロック部材２５０により、ポンプケーシング６０を駆動装置ケーシング２３０に固定する。
【００６５】
磁気カップリングポンプユニットは、この状態で、磁気カップリングポンプ１００の軸部５１内に埋め込まれている従動磁石１９と、ポンプ駆動装置２００のカップ２２０に固定されている駆動磁石２１９とが、径方向Ｄｒで対向し、両磁石が磁気結合している。また、モータ２１０の出力軸２１１は、動圧軸受ポンプ１００の回転軸線Ａの延長線上に位置している。
【００６６】
なお、以上では、吸込ホースや吐出ホースの接続後に、磁気カップリングポンプ１００をポンプ駆動装置２００に取り付けているが、磁気カップリングポンプ１００の取付後に、吸込ホースや吐出ホースの接続を行ってもよい。
【００６７】
次に、ポンプ駆動装置２００のモータ２１０に電力を供給して、このモータ２１０の出力軸２１１を回転させ、この出力軸２１１に固定されているカップ２２０及びカップ２２０に固定されている複数の駆動磁石２１９を回転させる。ポンプ駆動装置２００の駆動磁石２１９が回転すると、この駆動磁石２１９と磁気結合している磁気カップリングポンプ１００の従動磁石１９も、駆動磁石２１９の回転に伴って、回転軸線Ａ回りに回転する。磁気カップリングポンプ１００の従動磁石１９は、羽根車１０の軸部５１内に埋め込まれている。このため、ポンプ駆動装置２００の駆動磁石２１９が回転すると、この従動磁石１９と共に羽根車１０は、ポンプケーシング６０内で回転軸線Ａ回りに回転する。
【００６８】
以上のように、本実施形態では、複数の駆動磁石２１９の内側に、羽根車１０の軸部５１を配置し、この軸部５１内に従動磁石１９を埋め込んだので、駆動磁石の外側に従動磁石を配置するよりも、羽根車１０の軸部５１の外径を小さくすることができる。よって、本実施形態によれば、羽根車１０の小型化及び軽量化を図ることができると共に、羽根車１０の回転に関する慣性力を小さくすることができる。
【００６９】
ポンプケーシング６０内で羽根車１０が回転し始めると、図６に示すように、ポンプケーシング６０の吸込口６からポンプケーシング６０内に液体が吸い込まれる。ポンプケーシング６０内に吸い込まれた液体は、羽根車入口１２から羽根車１０内の羽根車内流路Ｐｒに入る。
【００７０】
ポンプケーシング６０内に吸い込まれた液体の一部は、羽根車１０中で最も前側に位置している入口筒部２１の前端に接触する。この入口筒部２１の前端には、図５を用いて前述したように、前側に向って凸になっている円弧面２３が形成されている。しかも、この円弧面２３の弧半径は、搬送する液体中に含まれているゼリー状の粒の平均半径（３〜４μｍ）又はマイクロカプセルの平均半径（１〜５０μｍ程度）よりも大きい０．２〜０．３ｍｍである。このため、本実施形態では、入口筒部２１の前端に液体中のゼリー状の粒等が接触しても、ゼリー状の粒等を傷付けることはない。
【００７１】
また、本実施形態では、前述したように、ポンプケーシング６０の吸込口６の内径ｄｉと羽根車１０の目玉径ｄｅとが同じである。このため、本実施形態では、ポンプケーシング６０の吸込口６から羽根車内流路Ｐｒ内に液体が流れ込む過程での圧力損失を抑えることができ、ポンプ性能を高めることができる。なお、本実施形態では、ポンプケーシング６０の吸込口６の内径ｄｉと羽根車１０の目玉径ｄｅとが同じであるが、羽根車１０の目玉径ｄｅがポンプケーシング６０の吸込口６の内径ｄｉ以上であれば、以上と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
羽根車内流路Ｐｒ内に入った液体は、回転する複数の羽根１１から遠心力を受けて、羽根車出口１３から流出した後、ポンプケーシング６０の吐出口７から吐出する。
【００７３】
羽根車出口１３から流出した液体の一部は、図６及び図７に示すように、ポンプ前ケーシング６１の前面対向部７２の内面７３と前シュラウド２０の前側板部３１の前面３２との間から、ポンプ前ケーシング６１の前軸受形成部６７の内周面６８と前シュラウド２０の入口筒部２１の外周面２２との間を経て、ポンプ前ケーシング６１の拡径管部６５内に戻る。そして、再び、羽根車入口１２から羽根車内流路Ｐｒに入る。
【００７４】
また、羽根車出口１３から流出した液体の他の一部は、図６及び図８に示すように、ポンプ後ケーシング８１の後面対向部９５の内面９６と後シュラウド４０の後側板部４１の後面４２との間から、ポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２の内周面８３と後シュラウド４０の軸部５１の外周面５２との間、ポンプ後ケーシング８１の後壁板部８５の内面８６と後シュラウド４０の軸部５１の後端面５３との間、さらに、後シュラウド４０の貫通孔５６を経て、羽根車内流路Ｐｒに戻る。
【００７５】
ポンプ前ケーシング６１の前軸受形成部６７の内周面６８の母線と前シュラウド２０の入口筒部２１の外周面２２の母線とは、互いに平行である。言い換えると、前軸受形成部６７の内周面６８と入口筒部２１の外周面２２との間隔は、軸線方向Ｄａにおいて一定である。また、ポンプ前ケーシング６１の前軸受形成部６７の内周面６８、及び前シュラウド２０の入口筒部２１の外周面２２の回転軸線Ａに対して垂直な断面形状は、いずれも円である。このため、前軸受形成部６７の内周面６８と入口筒部２１の外周面２２とは、それぞれ、動圧ラジアル軸受面を成し、両面６８，２２間を流れる液体が潤滑流体として機能する。よって、羽根車１０は、羽根車１０の入口筒部２１の部分がポンプケーシング６０により、径方向Ｄｒに非接触で回転可能に支持される。なお、羽根車１０の回転開始時等、羽根車１０の回転数が低いときには、前軸受形成部６７の内周面６８の一部と入口筒部２１の外周面２２の一部とは、互いに接触しており、羽根車１０の回転数が所定回転数以上になると、両面６８，２２間に働く流体の動圧により、前軸受形成部６７の内周面６８に対して入口筒部２１が浮上して、前述したように、羽根車１０の入口筒部２１がポンプケーシング６０により非接触で回転可能に支持される。
【００７６】
また、ポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２の内周面８３の母線と後シュラウド４０の軸部５１の外周面５２の母線とは、互いに平行である。言い換えると、後軸受形成部８２の内周面８３と軸部５１の外周面５２との間隔は、軸線方向Ｄａにおいて一定である。また、ポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２の内周面８３、及び後シュラウド４０の軸部５１の外周面５２の回転軸線Ａに垂直な断面形状は、いずれも円である。このため、後軸受形成部８２の内周面８３と軸部５１の外周面５２とは、それぞれ、動圧ラジアル軸受面を成し、両面８３，５２間を流れる液体が潤滑流体として機能する。よって、羽根車１０は、羽根車１０の軸部５１の部分がポンプケーシング６０により、径方向Ｄｒに非接触で回転可能に支持される。なお、羽根車１０の軸部５１も、入口筒部２１と同様、羽根車１０の回転数が低いときには、後軸受形成部８２の内周面８３の一部と軸部５１の外周面５２の一部とは、互いに接触しており、羽根車１０の回転数が所定回転数以上になると、両面８３，５２間に働く流体の動圧により、後軸受形成部８２の内周面８３に対して軸部５１が浮上して、羽根車１０の軸部５１がポンプケーシング６０により非接触で回転可能に支持される。
【００７７】
以上のように、本実施形態では、羽根車１０の入口筒部２１及び軸部５１の二箇所が、ポンプケーシング６０により、径方向Ｄｒに非接触で回転可能に支持される、言い換えると、羽根車１０が径方向Ｄｒに非接触で回転可能に両持ち支持される。しかも、羽根車１０は、その重心位置を基準にして前側と後側の二箇所で支持される。よって、本実施形態によれば、回転軸線Ａに垂直な軸回りのモーメントが発生しても、羽根車１０を安定支持することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、前述したように、羽根車１０の軸部５１の外径を小さくすることができるため、この軸部５１の周速度を抑えることができる。よって、本実施形態によれば、軸部５１の外周面５２とポンプ後ケーシング８１の後軸受形成部８２の内周面８３との間を流れる液体に作用するせん断ひずみを小さくすることができ、この液体中に含まれるゼリー状の粒等の損傷を抑えることができる。
【００７９】
本実施形態では、ポンプケーシング６０に対する羽根車１０の軸線方向Ｄａの位置は、羽根車１０内の従動磁石１９とポンプ駆動装置２００の駆動磁石２１９との間の磁気結合力により、保持されている。磁気結合力により保持されている羽根車１０の軸線方向Ｄａの位置は、軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の面とポンプケーシング６０の面とが互いに接触しない位置である。すなわち、本実施形態では、羽根車１０は、軸線方向Ｄａに関しても、非接触で回転可能に支持されている。
【００８０】
ところで、外部からの衝撃や運転変更等で、羽根車１０に想定以上の軸線方向Ｄａの力、つまりスラスト力がかかって、軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の面とポンプケーシング６０の面とが互いに接触してしまうことがある。
【００８１】
本実施形態では、軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の面とポンプケーシング６０の面の少なくとも一方の面には、軸線方向Ｄａに対して垂直な径方向Ｄｒに向うに連れて次第に両面間の間隔が変わるよう、テーパ面が形成されている。このため、羽根車１０にスラスト力がかかって、軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の部分とポンプケーシング６０の部分とが互いに接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができる。
【００８２】
羽根車１０の面とポンプケーシング６０の面とが互いに面接触した場合、接触する領域が大きいほど、接触部分にかかる陰圧による接触部分の吸付き力が大きくなり、スラスト力が無くなっても、比較的長時間にわたって接触部分は接触し続けてしまう。本実施形態では、前述したように、羽根車１０の一部とポンプケーシング６０の一部とが互いに接触しても、面接触する領域が小さく又は無いため、接触部分にかかる陰圧による接触部分の吸付き力を小さくすることができ、スラスト力が無くなりスラストバランスがとれれば、短時間で両部分は離間する、言い換えると、短時間のうち羽根車１０が元の位置に戻る。
【００８３】
すなわち、本実施形態では、外部からの衝撃等で、羽根車１０に想定以上のスラスト力がかかって、軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の一部とポンプケーシング６０の一部とが互いに接触しても、面接触する領域が小さく又は無い上に、接触した両面間にかかる陰圧を小さくすることができる。
【００８４】
具体的に、本実施形態では、図７に示すように、羽根車１０の前側板部３１の前面３２と、ポンプケーシング６０の前面対向部７２の内面７３とが、軸線方向Ｄａで対向する。前側板部３１の前面３２の外側には前側板テーパ面３３が形成され、前面対向部７２の内面７３の内側には前ケース本体テーパ面７４が形成されている。このため、本実施形態では、仮に、羽根車１０に前向きのスラスト力がかかり、羽根車１０の前側板部３１の前面３２とポンプケーシング６０の前面対向部７２の内面７３とが接触しても、接触面積を小さくすることができる。
【００８５】
また、本実施形態では、羽根車１０の入口筒部２１の前端部に形成されている円弧面２３及び入口テーパ面２４と、ポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６とが、軸線方向Ｄａで対向する。羽根車１０の入口テーパ面２４は、内側に向うに連れて後側に傾斜しており、ポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６は、内側に向うにつれて前側に傾斜している。このため、本実施形態では、仮に、羽根車１０に前向きのスラスト力がかかっても、両面は面接触し得ない。また、本実施形態では、入口テーパ面２４よりも前側に位置している円弧面２３、言い換えると、羽根車１０で最も前側に位置している円弧面２３とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６との間の軸線方向Ｄａにおける最小間隔が、羽根車１０の入口テーパ面２４とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６との間の軸線方向Ｄａにおける最小間隔より小さい。このため、羽根車１０に前向きのスラスト力がかかって、この羽根車１０が前側に移動しても、羽根車１０の入口テーパ面２４とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６とは接触しない。
【００８６】
さらに、本実施形態では、羽根車１０の円弧面２３とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６とが仮に接触しても、この接触は面接触ではなく線接触であるため、接触面積が極めて小さくなる。但し、本実施形態では、スラストバランスがとれている際、羽根車１０の入口筒部２１の円弧面２３とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６との間の軸線方向Ｄａにおける最小間隔が、羽根車１０の前側板部３１の前面３２とポンプケーシング６０の前面対向部７２の内面７３との間の軸線方向Ｄａにおける最小間隔よりも大きいため、羽根車１０に前向きのスラスト力がかかって、この羽根車１０が前側に移動しても、羽根車１０の前側板部３１の前面３２とポンプケーシング６０の前面対向部７２の内面７３とが先に接触し、羽根車１０の入口筒部２１の円弧面２３とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６とが接触することはない。このように、本実施形態では、羽根車１０に前向きのスラスト力がかかって、この羽根車１０が前側に移動しても、羽根車１０の入口筒部２１の円弧面２３及び入口テーパ面２４とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６とが接触しないが、両面のうち、一方の面がテーパ面を成しているため、両面が近接した際に両面間に作用する陰圧を小さくすることができる。
【００８７】
以上のように、本実施形態では、羽根車１０に前向きのスラスト力がかかって、この羽根車１０が前側に移動して、羽根車１０の前側板部３１の前面３２とポンプケーシング６０の前面対向部７２の内面７３とが接触しても、接触面積を小さくすることができ、接触部分に作用する陰圧を小さくすることができる上に、その際、羽根車１０の入口筒部２１の円弧面２３及び入口テーパ面２４とポンプケーシング６０の拡径管部６５の内周面６６とが近接（非接触）しても、両面間に作用する陰圧を小さくすることができる。よって、本実施形態では、前述したように、短時間のうち羽根車１０が元の位置に戻ることができる。
【００８８】
また、本実施形態では、図８に示すように、羽根車１０の軸部５１の後端面５３と、ポンプケーシング６０の後壁板部８５の内面８６とが、軸線方向Ｄａで対向する。本実施形態では、ポンプケーシング６０の後壁板部８５の内面８６が回転軸線Ａに対して垂直な平面であるものの、羽根車１０の軸部５１の後端面５３には、円弧面５４及び軸テーパ面５５が形成されている。このため、本実施形態では、仮に、羽根車１０に後向きのスラスト力がかかっても、羽根車１０の軸部５１の後端面５３とポンプケーシング６０の後壁板部８５の内面８６とは、面接触せず、線接触することになる。
【００８９】
また、本実施形態では、羽根車１０の後側板部４１の後面４２と、ポンプケーシング６０の後面対向部９５の内面とが、軸線方向Ｄａで対向する。本実施形態では、ポンプケーシング６０の後面対向部９５の内面９６は回転軸線Ａに対して垂直な方向に広がる平面であるものの、羽根車１０の後側板部４１の後面４２の外側には後側板テーパ面４３が形成されている。このため、本実施形態では、羽根車１０に後向きのスラスト力がかかり、羽根車１０の後側板部４１の後面４２とポンプケーシング６０の後面対向部９５の内面９６とが仮に接触しても、接触面積を小さくすることができる。但し、本実施形態では、羽根車１０に後向きのスラスト力がかかっても、羽根車１０の後側板部４１の後面４２とポンプケーシング６０の後面対向部９５の内面９６とが接触することはない。これは、本実施形態において、スラストバランスがとれている際、羽根車１０の後側板部４１の後面４２とポンプケーシング６０の後面対向部９５の内面９６との間の軸線方向Ｄａにおける最小間隔が、羽根車１０の軸部５１の後端面５３とポンプケーシング６０の後壁板部８５の内面８６との間の軸線方向Ｄａにおける最小間隔より大きく、羽根車１０に後向きのスラスト力がかかって際には、羽根車１０の軸部５１の後端面５３とポンプケーシング６０の後壁板部８５の内面８６とが接触してしまうからである。
【００９０】
本実施形態では、前述したように、羽根車１０の前側板テーパ面３３は内側に向うに連れて前側に傾斜し、ポンプケーシング６０の前ケース本体テーパ面７４も内側に向うに連れて前側に傾斜している。このため、本実施形態では、羽根車１０の前側板部３１の前面３２とポンプケーシング６０の前面対向部７２の内面７３との間の流路は、この流路内の物質を内側に向わせつつも前側へ導き易い形状になっている。よって、本実施形態では、この流路内に気泡が混入していきても、極めてスムーズに、この気泡をこの流路外の拡径管部６５内に排出することができる。なお、この流路外に排出されて、拡径管部６５内に至った気泡は、羽根車内流路Ｐｒを通って、ほとんどが吐出口７から磁気カップリングポンプ１００外へ排出される。
【００９１】
また、本実施形態では、羽根車１０の後側板テーパ面４３は内側に向うに連れて後側に傾斜している。このため、本実施形態では、羽根車１０の後側板部４１の前面４２とポンプケーシング６０の後面対向部９５の内面９６との間の流路は、この流路内の物質を内側に向わせつつも後側へ導き易い形状になっている。よって、本実施形態では、この流路内に気泡が混入していきても、極めてスムーズに、この気泡をこの流路外の軸部５１とポンプ後ケーシング８１との間の流路に排出することができる。
【００９２】
さらに、本実施形態では、羽根車１０の軸テーパ面５５は、内側に向うに連れて前側に傾斜している。このため、本実施形態では、羽根車１０の軸部５１の後端面５３とポンプケーシング６０の後壁板部８５の内面８６との間の流路は、この流路内の物質を内側へ向かわせつつも前側へ導き易い形状になっている。よって、本実施形態では、この流路内に気泡が混入していきても、極めてスムーズに、この気泡をこの流路外の貫通孔５６内に排出することができる。なお、この流路外に排出された気泡は、軸部５１の貫通孔５６を経て、羽根車内流路Ｐｒに流れ込み、ほとんどが吐出口７から磁気カップリングポンプ１００外へ排出される。
【００９３】
以上、本実施形態では、前述したように、外部からの衝撃や運転変更等で、羽根車１０に想定以上の軸線方向Ｄａの力であるスラスト力がかかって、軸線方向Ｄａで互いに対向する羽根車１０の部分とポンプケーシング６０の部分とが互いに接触しても、面接触する領域を小さくする、又は線接触となり面接触する領域を無くすことができ、接触した両面間にかかる陰圧を小さくすることができる。このため、本実施形態では、羽根車１０とポンプケーシング６０とが仮に接触しても、接触時間を短くすることができ、言い換えると、短時間のうち羽根車１０が元の位置に戻ることができ、接触による羽根車１０の回転数低下を最小限に抑えることができる。さらに、本実施形態では、羽根車１０とポンプケーシング６０と相互間の接触部分の損傷や液体中に含まれているゼリー状の粒等の損傷を最小限に抑えることができると共に、羽根車１０とポンプケーシング６０と相互間の接触部分での固着を防ぐことができる。
【００９４】
また、本実施形態では、ポンプケーシング６０と羽根車１０との間の流路は、ポンプケーシング６０と羽根車１０とのいずれかに形成されたテーパ面により、この流路間に入り込んだ気泡を排出し易い形状になっているため、この流路内での気泡の滞留を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００９５】
６：吸込口、７：吐出口、９：吐出ホース接続管部、１０：羽根車、１１：羽根、１２：羽根車入口、１３：羽根車出口、１９：従動磁石、２０：前シュラウド、２１：入口筒部、２２：（入口筒部の）外周面、２３：円弧面、２４：入口テーパ面、３１：前側板部、３２：前面、３３：前側板テーパ面、４０：後シュラウド、４１：後側板部、４２：後面、４３：後側板テーパ面、５１：軸部、５２：（軸部の）外周面、５３：（軸部の）後端面、５４：円弧面、５５：軸テーパ面、５６：貫通孔、６０：ポンプケーシング、６１：ポンプ前ケーシング、６２：吸込ホース接続管部、６５：拡径管部、６６：（拡径管部の）内周面、６７：前軸受形成部、６８：（前軸受形成部の）内周面、７１：前ケーシング本体部、７２：前面対向部、７３：（前面対向部の）内面、７５：前本体筒部、
８１：ポンプ後ケーシング、８２：後軸受形成部、８３：（後軸受形成部の）内周面、８５：後壁板部、９１：後ケーシング本体部、９２：後本体筒部、９５：後面対向部、９６：（後面対向部の）内面、１００：磁気カップリングポンプ、２００：ポンプ駆動装置、２１０：モータ、２１１：出力軸、２１９：駆動磁石、２２０：カップ、２３０：駆動装置ケーシング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉型の羽根車と、該羽根車を回転軸線回りに回転可能且つ該回転軸線が延びる軸線方向に移動可能に覆うケーシングと、を備え、前記羽根車は、前記回転軸線を中心とした円柱状の軸部を有し、該軸部内には永久磁石で形成された従動磁石が設けられ、該軸部の外周側で且つ前記ケーシング外に前記従動磁石と対向配置されて磁気結合する駆動磁石の前記回転軸線回りの回転により、前記羽根車が該従動磁石と一体回転する磁気カップリングポンプにおいて、
前記軸線方向で互いに対向する前記羽根車の面と前記ケーシングの面との少なくとも一方の面の少なくとも一部には、該軸線方向に対して垂直な径方向に向うに連れて次第に両面間の間隔が変わるよう、テーパ面が形成されている、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気カップリングポンプにおいて、
前記ケーシングには、吐出口が形成されていると共に、前記回転軸線の延長線上に吸込口が形成され、
前記羽根車は、前記回転軸線を中心として周方向に複数設けられた羽根と、複数の該羽根の前記吸込口側である前側を覆う前シュラウドと、複数の該羽根の前記吸込口とは反対側の後側を覆う後シュラウドと、を有し、
前記前シュラウドは、前記回転軸線を中心として円筒状を成し、前記軸線方向の前側が前記吸込口と対向する羽根車入口を成す入口筒部と、該入口筒部の後端に設けられ、複数の前記羽根の前側を覆う前側板部と、を有し、
前記後シュラウドは、複数の前記羽根の後側を覆う後側板部と、該後側板部の後端に設けられている前記軸部と、を有し、
前記羽根車の前記前側板部と前記後側板部との間であって、前記径方向の外縁が羽根車出口を成し、
前記前側板部の前側の前面には、前記回転軸線から遠ざかる外側に向うに連れて次第に後側に傾斜した、前記テーパ面としての前側板テーパ面が形成され、
前記後側板部の後側の後面には、前記回転軸線から遠ざかる外側に向うに連れて次第に前側に傾斜した、前記テーパ面としての後側板テーパ面が形成されている、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載の磁気カップリングポンプにおいて、
前記入口筒部の前端部には、該入口筒部の外周面側から前記回転軸線に近づく内側に向うに連れて後側に傾斜した、前記テーパ面としての入口テーパ面が形成されている、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気カップリングポンプにおいて、
前記入口筒部の前記外周面と前記入口テーパ面の境界部には、前記回転軸線を含む断面の形状が前側に向って凸の円弧形状を成し、該外周面及び該入口テーパ面と連続する円弧面が形成され、
前記円弧面の弧半径は、搬送する液体中に含まれる粒の平均半径よりも大きい、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載の磁気カップリングポンプにおいて、
前記入口筒部の内径のうち最小内径は、前記ケーシングの前記吸込口の内径以上である、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか一項に記載の磁気カップリングポンプにおいて、
前記軸部には、前記軸線方向に前記回転軸線上を貫通し、該軸部の後側の後端面と前記ケーシングとの間と、前記前側板部と前記後側板部との間の空間と、を連通させる貫通孔が形成され、
前記軸部の前記後端面には、前記回転軸線に近づく内側に向うに連れて次第に前側に傾斜した、前記テーパ面としての軸テーパ面が形成されている、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項７】
請求項２から６のいずれか一項に記載の磁気カップリングポンプにおいて、
前記ケーシングには、前記回転軸線を中心として円筒状の面であって、前記軸部の外周面と間隔を開けて対向する内周面が形成され、該内周面が該軸部に対する動圧軸受面を成す、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項８】
請求項２から７のいずれか一項に記載の磁気カップリングポンプにおいて、
前記ケーシングには、前記回転軸線を中心として円筒状の面であって、前記入口筒部の外周面と間隔を開けて対向する内周面が形成され、該内周面が該入口筒部に対する動圧軸受面を成す、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の磁気カップリングポンプと、
回転する出力軸を有するモータと、
前記モータの出力軸に固定されている前記駆動磁石と、
前記モータ及び前記駆動磁石を覆い、前記モータの前記出力軸の延長線上に前記磁気カップリングポンプの前記回転軸線が位置するよう、該磁気カップリングポンプが着脱可能に取り付けられる駆動装置ケーシングと、
を備えていることを特徴とする磁気カップリングポンプユニット。
【請求項１】
密閉型の羽根車と、該羽根車を回転軸線回りに回転可能且つ該回転軸線が延びる軸線方向に移動可能に覆うケーシングと、を備え、前記羽根車は、前記回転軸線を中心とした円柱状の軸部を有し、該軸部内には永久磁石で形成された従動磁石が設けられ、該軸部の外周側で且つ前記ケーシング外に前記従動磁石と対向配置されて磁気結合する駆動磁石の前記回転軸線回りの回転により、前記羽根車が該従動磁石と一体回転する磁気カップリングポンプにおいて、
前記軸線方向で互いに対向する前記羽根車の面と前記ケーシングの面との少なくとも一方の面の少なくとも一部には、該軸線方向に対して垂直な径方向に向うに連れて次第に両面間の間隔が変わるよう、テーパ面が形成されている、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気カップリングポンプにおいて、
前記ケーシングには、吐出口が形成されていると共に、前記回転軸線の延長線上に吸込口が形成され、
前記羽根車は、前記回転軸線を中心として周方向に複数設けられた羽根と、複数の該羽根の前記吸込口側である前側を覆う前シュラウドと、複数の該羽根の前記吸込口とは反対側の後側を覆う後シュラウドと、を有し、
前記前シュラウドは、前記回転軸線を中心として円筒状を成し、前記軸線方向の前側が前記吸込口と対向する羽根車入口を成す入口筒部と、該入口筒部の後端に設けられ、複数の前記羽根の前側を覆う前側板部と、を有し、
前記後シュラウドは、複数の前記羽根の後側を覆う後側板部と、該後側板部の後端に設けられている前記軸部と、を有し、
前記羽根車の前記前側板部と前記後側板部との間であって、前記径方向の外縁が羽根車出口を成し、
前記前側板部の前側の前面には、前記回転軸線から遠ざかる外側に向うに連れて次第に後側に傾斜した、前記テーパ面としての前側板テーパ面が形成され、
前記後側板部の後側の後面には、前記回転軸線から遠ざかる外側に向うに連れて次第に前側に傾斜した、前記テーパ面としての後側板テーパ面が形成されている、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載の磁気カップリングポンプにおいて、
前記入口筒部の前端部には、該入口筒部の外周面側から前記回転軸線に近づく内側に向うに連れて後側に傾斜した、前記テーパ面としての入口テーパ面が形成されている、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気カップリングポンプにおいて、
前記入口筒部の前記外周面と前記入口テーパ面の境界部には、前記回転軸線を含む断面の形状が前側に向って凸の円弧形状を成し、該外周面及び該入口テーパ面と連続する円弧面が形成され、
前記円弧面の弧半径は、搬送する液体中に含まれる粒の平均半径よりも大きい、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載の磁気カップリングポンプにおいて、
前記入口筒部の内径のうち最小内径は、前記ケーシングの前記吸込口の内径以上である、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項６】
請求項２から５のいずれか一項に記載の磁気カップリングポンプにおいて、
前記軸部には、前記軸線方向に前記回転軸線上を貫通し、該軸部の後側の後端面と前記ケーシングとの間と、前記前側板部と前記後側板部との間の空間と、を連通させる貫通孔が形成され、
前記軸部の前記後端面には、前記回転軸線に近づく内側に向うに連れて次第に前側に傾斜した、前記テーパ面としての軸テーパ面が形成されている、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項７】
請求項２から６のいずれか一項に記載の磁気カップリングポンプにおいて、
前記ケーシングには、前記回転軸線を中心として円筒状の面であって、前記軸部の外周面と間隔を開けて対向する内周面が形成され、該内周面が該軸部に対する動圧軸受面を成す、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項８】
請求項２から７のいずれか一項に記載の磁気カップリングポンプにおいて、
前記ケーシングには、前記回転軸線を中心として円筒状の面であって、前記入口筒部の外周面と間隔を開けて対向する内周面が形成され、該内周面が該入口筒部に対する動圧軸受面を成す、
ことを特徴とする磁気カップリングポンプ。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の磁気カップリングポンプと、
回転する出力軸を有するモータと、
前記モータの出力軸に固定されている前記駆動磁石と、
前記モータ及び前記駆動磁石を覆い、前記モータの前記出力軸の延長線上に前記磁気カップリングポンプの前記回転軸線が位置するよう、該磁気カップリングポンプが着脱可能に取り付けられる駆動装置ケーシングと、
を備えていることを特徴とする磁気カップリングポンプユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−６４３２７（Ｐ２０１３−６４３２７Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１８５０（Ｐ２０１１−２０１８５０）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【特許番号】特許第４８７５７８３号（Ｐ４８７５７８３）
【特許公報発行日】平成２４年２月１５日（２０１２．２．１５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【特許番号】特許第４８７５７８３号（Ｐ４８７５７８３）
【特許公報発行日】平成２４年２月１５日（２０１２．２．１５）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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