特開 2025-91890 インペラ、及び磁気浮上式ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025091890

(43)【公開日】2025-06-19

(54)【発明の名称】インペラ、及び磁気浮上式ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 13/06 20060101AFI20250612BHJP

   F04D 29/048 20060101ALI20250612BHJP

   F04D 29/42 20060101ALI20250612BHJP

【ＦＩ】

F04D13/06 D

F04D29/048

F04D29/42 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023207419

(22)【出願日】2023-12-08

(71)【出願人】

【識別番号】000229737

【氏名又は名称】株式会社ＰＩＬＬＡＲ

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】樋口 慎悟

(72)【発明者】

【氏名】中川 健人

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA02

3H130AB22

3H130AB46

3H130AC01

3H130BA97A

3H130BA97C

3H130BA98A

3H130BA98C

3H130CB01

3H130DB10X

3H130EA07A

3H130EA07C

3H130EA08A

3H130EA08C

3H130ED02A

3H130ED02C

(57)【要約】

【課題】軸方向の位置復元力が作用するインペラを低コストで製作することができる技術を提供する。
【解決手段】本開示のインペラは、移送流体の流入口及び流出口を有するハウジング内において、軸線回りに回転可能に配置されるインペラであって、軸方向に貫通するバランスホールが径方向内側に形成された円柱状のインペラ本体と、前記バランスホールにおける前記流入口に近い側となる軸方向一方側の開口に対して、前記軸方向一方側に間隔をあけて対向する円板状の仕切板と、前記仕切板よりも径方向外側において、前記仕切板の周方向に沿って配置された複数の羽根と、を備え、複数の前記羽根は、それぞれ前記仕切板の外周面に対して前記径方向外側に隙間をあけて配置されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移送流体の流入口及び流出口を有するハウジング内において、軸線回りに回転可能に配置されるインペラであって、
軸方向に貫通するバランスホールが径方向内側に形成された円柱状のインペラ本体と、
前記バランスホールにおける前記流入口に近い側となる軸方向一方側の開口に対して、前記軸方向一方側に間隔をあけて対向する円板状の仕切板と、
前記仕切板よりも径方向外側において、前記仕切板の周方向に沿って配置された複数の羽根と、を備え、
複数の前記羽根は、それぞれ前記仕切板の外周面に対して前記径方向外側に隙間をあけて配置されている、インペラ。

【請求項2】

前記仕切板の外径をＡ、複数の前記羽根それぞれにおける前記仕切板との最近接端に外接する仮想外接円の直径をＢとしたとき、０．８９≦Ａ／Ｂ＜１．００の関係を満たす、請求項１に記載のインペラ。

【請求項3】

前記間隔の軸方向の寸法をＣ、前記羽根の軸方向の最小寸法をＤとしたとき、０．２≦Ｃ／Ｄ≦０．６の関係を満たす、請求項１又は請求項２に記載のインペラ。

【請求項4】

移送流体の流入口及び流出口を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置される、請求項１又は請求項２に記載のインペラと、
前記インペラを回転駆動するモータと、
回転中の前記インペラを非接触で支持する磁気軸受部と、を備える磁気浮上式ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インペラ、及び磁気浮上式ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

磁気浮上式ポンプは、ハウジングに対してインペラを、磁気により浮上させて非接触で支持しながら回転させる。インペラは、その回転中に軸方向へ移動すると、ハウジングに接触して破損するおそれがある。このため、磁気浮上式ポンプのインペラには、軸方向一方側へ移動したときに軸方向他方側へ押し戻すための位置復元力を作用させる仕組みが必要となる（例えば特許文献１の図２参照）。

【0003】

特許文献１に記載された磁気浮上式ポンプのインペラ（rotor）は、複数のバランスホール（relief bore）を有するインペラ本体と、円板状の仕切板（partition element）と、仕切板の外周に固定された複数の羽根と、を備える。各羽根は、仕切板より上側の第１羽根部（first vanes）と、仕切板より下側の第２羽根部（second vanes）と、を有する。

【0004】

第１羽根部は、仕切板より上側において、インペラの回転に伴う遠心力により、ハウジングの入口から出口への移送流体の流れ（主流）を発生させる。この主流により、インペラには、軸方向上側へ引っ張られる荷重が作用する。第２羽根部は、仕切板より下側において、インペラ本体の内周側（バランスホール）と外周側との間で移送流体が循環する流れ（循環流）を発生させる。この循環流により、インペラには、軸方向下側へ引っ張られる逆荷重が作用する。

【0005】

磁気浮上式ポンプの運転中は、軸方向上側への荷重と軸方向下側への逆荷重とが均衡することで、インペラは軸方向の所定位置に保持される。この状態からインペラが外力によって軸方向下側へ移動すると、循環流の流量が減少して軸方向下側への逆荷重が小さくなる。これにより、インペラには、軸方向上側への荷重が位置復元力として優位に働く。逆にインペラが外力によって軸方向上側へ移動すると、循環流の流量が増加して軸方向下側への逆荷重が大きくなる。これにより、インペラには、前記逆荷重が位置復元力として優位に働く。これらの位置復元力によって、前記所定位置から軸方向両側へのインペラの移動が制限される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許第９１１５７２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記の磁気浮上式ポンプのインペラを製作する際に、例えば羽根を溶着により仕切板の外周に固定する場合、複数の羽根をそれぞれ仕切板に溶着する必要がある。このため、インペラの製作に必要な工数が多くなり、製作コストが増大するという問題がある。

【0008】

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、軸方向の位置復元力が作用するインペラを低コストで製作することができる技術の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１）本開示インペラは、移送流体の流入口及び流出口を有するハウジング内において、軸線回りに回転可能に配置されるインペラであって、軸方向に貫通するバランスホールが径方向内側に形成された円柱状のインペラ本体と、前記バランスホールにおける前記流入口に近い側となる軸方向一方側の開口に対して、前記軸方向一方側に間隔をあけて対向する円板状の仕切板と、前記仕切板よりも径方向外側において、前記仕切板の周方向に沿って配置された複数の羽根と、を備え、複数の前記羽根は、それぞれ前記仕切板の外周面に対して前記径方向外側に隙間をあけて配置されている。

【0010】

インペラに対して軸方向の位置復元力を作用させるためには、仕切板の軸方向両側に発生する主流と循環流を完全に分離させればよいと考えるのが一般的である。主流と循環流を完全に分離させるためには、仕切板の外周に複数の羽根を固定して一体化させる必要がある。これに対して、本願発明者は、鋭意研究を重ねた結果、上記のような一般的な考えに反して、複数の羽根を仕切板から切り離した場合であっても、インペラに対して軸方向の位置復元力が作用することを見出した。その結果、上記（１）に係る発明が得られた。

【0011】

本開示のインペラによれば、複数の羽根が仕切板の外周面に対して径方向外側に隙間をあけて配置される。このため、複数の羽根それぞれを仕切板に溶着等により固定する必要がないので、インペラの製作に必要な工数を大幅に低減することができる。また、上記のように複数の羽根が仕切板に固定されなくても、インペラには軸方向の位置復元力が作用する。したがって、軸方向の位置復元力が作用するインペラを低コストで製作することができる。

【0012】

（２）前記（１）のインペラにおいて、前記仕切板の外径をＡ、複数の前記羽根それぞれにおける前記仕切板との最近接端に外接する仮想外接円の直径をＢとしたとき、０．８９≦Ａ／Ｂ＜１．００の関係を満たすのが好ましい。
本願発明者は、さらに鋭意研究を重ねた結果、複数の羽根の前記仮想外接円の直径Ｂに対する仕切板の外径Ａの割合（Ａ／Ｂ）が所定範囲内であるときに、インペラに軸方向の位置復元力が適切に作用することを見出し、かかる知見に基づいて上記（２）に係る発明を完成させた。上記（２）に係る発明によれば、インペラに軸方向の位置復元力を適切に作用させることができるので、インペラがハウジングに接触して破損するのを効果的に抑制することができる。

【0013】

（３）前記（１）又は（２）のインペラにおいて、前記間隔の軸方向の寸法をＣ、前記羽根の軸方向の最小寸法をＤとしたとき、０．２≦Ｃ／Ｄ≦０．６の関係を満たすのが好ましい。
本願発明者は、さらに鋭意研究を重ねた結果、羽根の軸方向の最小寸法Ｄに対する、バランスホールの軸方向一方側の開口と仕切板との軸方向の間隔Ｃの割合（Ｃ／Ｄ）が所定範囲内であるときに、流体移送特性（ハウジングの流入口と流出口との差圧）の低減を抑制できることを見出し、かかる知見に基づいて上記（３）に係る発明を完成させた。上記（３）に係る発明によれば、磁気浮上式ポンプの流体移送特性が低減するのを抑制することができる。

【0014】

（４）本開示の磁気浮上式ポンプは、移送流体の流入口及び流出口を有するハウジングと、前記ハウジング内に配置される、前記（１）から（３）のいずれかに記載のインペラと、前記インペラを回転駆動するモータと、回転中の前記インペラを非接触で支持する磁気軸受部と、を備える。
上記磁気浮上式ポンプによれば、上記インペラと同様の作用効果を奏する。

【発明の効果】

【0015】

本開示によれば、軸方向の位置復元力が作用するインペラを低コストで製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本開示の実施形態に係る磁気浮上式ポンプを示す概略断面図である。

【図2】インペラを示す拡大断面図である。

【図3】図１のＩ－Ｉ矢視断面である。

【図4】検証試験１の説明図である。

【図5】検証試験１の結果を示す表である。

【図6】検証試験２の結果を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
［全体構成］
図１は、本開示の実施形態に係る磁気浮上式ポンプ１を示す概略断面図である。図１において、本実施形態の磁気浮上式ポンプ１（以下、単に「ポンプ１」ともいう）は、遠心ポンプからなる。ポンプ１は、ハウジング２、インペラ３、モータ４、及び磁気軸受部５を備える。

【0018】

以下、本開示では、ポンプ１の軸線Ｘに沿う方向は、ポンプ１の軸方向であり、単に「軸方向」と称する。また、軸線Ｘに直交する方向は、ポンプ１の径方向であり、単に「径方向」と称する。軸線Ｘを中心として回転する方向は、ポンプ１の周方向であり、単に「周方向」と称する。

【0019】

ハウジング２は、円筒状のハウジング本体２１と、ハウジング本体２１の軸方向上側に設けられた天壁２２と、ハウジング本体２１の軸方向下側に設けられた底壁２３と、を有する。ハウジング本体２１は、軸線Ｘを中心として円筒状に形成されている。天壁２２は、略円すい板状に形成され、ハウジング本体２１の軸方向上側の開口を塞いでいる。底壁２３は、円板状に形成され、ハウジング本体２１の軸方向下側の開口を塞いでいる。

【0020】

ハウジング２は、移送流体が流入する流入口２４と、移送流体が流出する流出口２５と、をさらに有する。流入口２４は、天壁２２の中央部に形成されている。流出口２５は、ハウジング本体２１の外周の軸方向上側に形成されている。

【0021】

インペラ３は、ハウジング２内において、軸線Ｘ回りに回転可能に配置される。インペラ３が回転すると、移送流体は、流入口２４からハウジング２内に流入し、遠心力によって流出口２５からハウジング２外に流出するようになっている。インペラ３の詳細については後述する。

【0022】

モータ４は、インペラ３を回転駆動する。モータ４は、ハウジング２の外側に配置された固定子１１と、インペラ３に設けられた回転子１２と、を有する。固定子１１は、鉄等の磁性体からなる固定磁性部１１ａと、固定磁性部１１ａに巻回された巻線１１ｂと、を有する。回転子１２は、インペラ３内に設けられた永久磁石１２ａを有する。ポンプ１を運転させる際には、固定子１１の巻線１１ｂに電流を付与する。これにより、回転磁界が発生することで、回転子１２は、インペラ３と共に軸線Ｘ回りに回転する。

【0023】

磁気軸受部５は、回転中のインペラ３を非接触で支持する。磁気軸受部５は、ハウジング２の外側に配置された磁気発生部５ａと、インペラ３に設けられた回転側磁性体５ｂと、を有する。本実施形態では、モータ４が、磁気軸受部５を兼ねている。具体的には、モータ４の固定子１１が磁気発生部５ａを兼ね、モータ４の回転子１２が回転側磁性体５ｂを兼ねている。磁気発生部５ａと回転側磁性体５ｂとによって生じる磁気により、インペラ３は、非接触で支持されながら回転する。

【0024】

［インペラ］
図２は、インペラ３を示す拡大断面図である。図２では、モータ４の回転子１２の図示を省略している。図３は、図１のＩ－Ｉ矢視断面である。図２及び図３において、インペラ３は、インペラ本体３１、仕切板３２、複数の羽根３３、及び蓋板３４を有する。

【0025】

インペラ本体３１は、軸線Ｘを中心として円柱状に形成されている。磁気軸受部５によりインペラ３が非接触で支持された状態で、インペラ本体３１の外周面３１ａとハウジング本体２１の内周面２１ａとの間には、環状の第１空間Ｓ１が形成される。また、インペラ３が非接触で支持された状態で、インペラ本体３１の軸方向下側の端面３１ｂと、底壁２３との間には、第２空間Ｓ２が形成される。

【0026】

インペラ本体３１の径方向内側には、軸方向に貫通する複数のバランスホール３５が形成されている。本実施形態のインペラ本体３１には、軸線Ｘを中心として周方向に８つのバランスホール３５が形成されている。各バランスホール３５は、例えば断面円形である。各バランスホール３５には、移送流体の一部が通過する。インペラ本体３１内には、複数のバランスホール３５よりも径方向外側に上記永久磁石１２ａが設けられている（図１参照）。

【0027】

仕切板３２は、軸線Ｘを中心として円板状に形成されている。仕切板３２は、軸方向の厚みが相対的に大きい厚肉部３２１と、軸方向の厚みが相対的に小さい薄肉部３２２と、を有する。厚肉部３２１は、薄肉部３２２よりも軸方向下側に突出している。厚肉部３２１は、インペラ本体３１の軸方向上側の端面３１ｃにおいて、複数のバランスホール３５よりも径方向内側の位置に、溶着等により固定されている。薄肉部３２２は、厚肉部３２１の径方向外側において環状に形成されている。薄肉部３２２は、各バランスホール３５における流入口２４に近い側となる軸方向上側（軸方向一方側）の開口に対して、軸方向上側に間隔Ｅ１をあけて対向している。

【0028】

複数の羽根３３は、仕切板３２よりも径方向外側において、仕切板３２の周方向に沿って等間隔に配置されている。複数の羽根３３は、それぞれ仕切板３２の外周面３２ａに対して、径方向外側に隙間Ｅ２をあけて配置されている。この隙間Ｅ２は、各羽根３３の最近接端３３ｄ（後述）と仕切板３２の外周面３２ａとの径方向の隙間である。各羽根３３は、インペラ本体３１の軸方向上側の端面３１ｃに載置された状態で固定されている。

【0029】

各羽根３３は、例えば平面視において略三角形状に形成されている。各羽根３３は、第１側面３３ａ、第２側面３３ｂ、及び外面３３ｃを有する。各羽根３３の第１側面３３ａ及び第２側面３３ｂは、インペラ本体３１の端面３１ｃに対して垂直な面であり、インペラ本体３１の中心側から径方向外側に向かって湾曲しながら延びている。第２側面３３ｂの湾曲長さは、第１側面３３ａの湾曲長さよりも長い。

【0030】

各羽根３３は、仕切板３２の外周面３２ａに最も近接する最近接端３３ｄを有する。本実施形態における各羽根３３の最近接端３３ｄは、第１側面３３ａと第２側面３３ｂとの接続端である。各羽根３３の外面３３ｃは、インペラ本体３１の外周面３１ａと同一の曲率半径からなる円弧面である。なお、各羽根３３の形状は、本実施形態の形状に限定されない。

【0031】

蓋板３４は、軸線Ｘを中心として環状に形成されている。蓋板３４は、各羽根３３の軸方向上側の端面に固定されている。蓋板３４の内周孔は、移送流体がインペラ３内に導入される導入孔３６とされている。インペラ本体３１と蓋板３４との間において、周方向に隣接する羽根３３同士の間には、インペラ３内の移送流体が径方向内側から径方向外側に向かって流れる流路３７が形成されている。

【0032】

ポンプ１を運転させてインペラ３が軸線Ｘ回りに回転すると、ハウジング２の流入口２４から、導入孔３６を通過してインペラ３内に移送流体が導入される。インペラ３内に導入された移送流体は、インペラ３の回転に伴う遠心力により、仕切板３２の軸方向上側の表面に沿って径方向外側へ放射状に流れ、隣接する羽根３３同士の間の流路３７を通過し、インペラ３外へ送り出される。インペラ３外へ送り出された移送流体の大部分は、ハウジング２の流出口２５からハウジング２外へ流出する。したがって、回転中のインペラ３内では、仕切板３２よりも軸方向上側において、ハウジング２の流入口２４から流出口２５への移送流体の流れが発生する。以下、この流れを「主流」という。

【0033】

インペラ３外へ送り出された移送流体の残りの一部は、第１空間Ｓ１及び第２空間Ｓ２をこの順に通過し、インペラ本体３１の軸方向下側からバランスホール３５内に流れ込む。バランスホール３５内に流れ込んだ移送流体は、バランスホール３５内を軸方向上側の開口から、インペラ本体３１の端面３１ｃと仕切板３２の薄肉部３２２との間隔Ｅ１内に流れ込む。間隔Ｅ１内に流れ込んだ移送流体は、上記遠心力によって径方向外側へ放射状に流れ、隣接する羽根３３同士の間の流路３７を通過し、再びインペラ３外へ送り出される。 したがって、回転中のインペラ３内では、仕切板３２（薄肉部３２２）よりも軸方向下側において、インペラ本体３１の径方向内側（バランスホール３５）と径方向外側（第１空間Ｓ１）との間で移送流体が循環する流れが発生する。以下、この流れを「循環流」という。
［位置復元力］

【0034】

インペラ３には、主流により、軸方向上側へ引っ張られる荷重Ｆ１が作用する。具体的には、主流の途中において、仕切板３２の上記表面に沿って径方向内側から径方向外側に向かって移送流体が流れることで、仕切板３２の中心部において負圧が発生する。この負圧によって、インペラ３に対して軸方向上側への荷重Ｆ１が作用する。以下、この荷重Ｆ１を「上方向荷重Ｆ１」ともいう。

【0035】

インペラ３には、循環流により、軸方向下側へ引っ張られる荷重Ｆ２が作用する。具体的には、循環流の途中において、インペラ本体３１の軸方向下側（第２空間Ｓ２）から複数のバランスホール３５内に移送流体が流れ込むことで、インペラ本体３１の端面３１ｂの中心部において負圧が発生する。この負圧によって、インペラ３に対して軸方向下側への荷重Ｆ２が作用する。以下、この荷重Ｆ２を「下方向荷重Ｆ２」ともいう。

【0036】

ポンプ１の運転中は、上方向荷重Ｆ１と下方向荷重Ｆ２とが均衡することで、インペラ３は軸方向の所定位置（図２に示す位置）に保持される。本実施形態のポンプ１では、遠心ポンプの構造上、上方向荷重Ｆ１よりも下方向荷重Ｆ２のほうが大きくなることで、両荷重Ｆ１，Ｆ２が均衡する。この均衡状態から、インペラ３が外力によって軸方向下側へ移動すると、第２空間Ｓ２が狭くなることで、循環流の流量が減少する。これにより、下方向荷重Ｆ２が小さくなるので、下方向荷重Ｆ２よりも上方向荷重Ｆ１のほうがインペラ３に対して優位に働く。したがって、軸方向下側へ移動したインペラ３は、上方向荷重Ｆ１が位置復元力として作用することで、所定位置に向かって軸方向上側へ押し戻される。

【0037】

一方、荷重Ｆ１，Ｆ２の均衡状態から、インペラ３が外力によって軸方向上側へ移動すると、第２空間Ｓ２が広くなることで、循環流の流量が増加する。これにより、下方向荷重Ｆ２が大きくなるので、上方向荷重Ｆ１よりも下方向荷重Ｆ２のほうがインペラ３に対して優位に働く。したがって、軸方向上側へ移動したインペラ３は、下方向荷重Ｆ２が位置復元力として作用することで、所定位置に向かって軸方向下側へ押し戻される。以上より、上方向荷重Ｆ１及び下方向荷重Ｆ２のいずれか一方が軸方向の位置復元力としてインペラ３に作用する。

【0038】

図３において、インペラ３に対して軸方向の位置復元力を適切に作用させるためには、仕切板３２及び複数の羽根３３は、下記の式（１）の関係を満たすのが好ましい。本実施形態のＡ／Ｂは、例えば０．９５である。
０．８９≦Ａ／Ｂ＜１．００ ・・・（１）
Ａは、仕切板３２の外径である。Ｂは、複数の羽根３３それぞれにおける仕切板３２との最近接端３３ｄに外接する仮想外接円（図３の２点鎖線で示す円）の直径である。なお、各羽根３３の最近接端３３ｄと仕切板３２の外周面３２ａとの隙間Ｅ２は、（Ｂ－Ａ）／２となる。

【0039】

図１において、ポンプ１の流体移送特性（ハウジング２の流入口２４と流出口２５との差圧）が低減するのを抑制するためには、仕切板３２及び複数の羽根３３は、さらに下記の式（２）の関係を満たすのが好ましい。本実施形態のＣ／Ｄは、例えば０．４３である。
０．２≦Ｃ／Ｄ≦０．６ ・・・（２）
Ｃは、インペラ本体３１の端面３１ｃと仕切板３２の薄肉部３２２との間隔Ｅ１の軸方向の寸法である。Ｄは、羽根３３の軸方向の最小寸法である。

【0040】

［検証試験１］
本実施形態のポンプ１について、インペラ３に対して軸方向の位置復元力が適切に作用するか否かについて検証試験１を行った。図４は、検証試験１の説明図である。図４において、検証試験１では、上方向荷重Ｆ１と下方向荷重Ｆ２とが均衡した状態から、インペラ３をＹ方向（軸方向）へ移動させて回転させたときに、インペラ３に作用するＹ方向の荷重（位置復元力）を、流体解析ソフトウェアにより算出した。Ｙ方向の原点は、両荷重Ｆ１，Ｆ２が均衡した状態におけるインペラ本体３１の軸方向上側の端面３１ｃ上の位置とした。

【0041】

図５は、検証試験１の結果を示す表である。図５に示すように、インペラ３を原点（Ｙ＝０ｍｍ）からＹ方向正側の上限位置（Ｙ＝＋２ｍｍ）まで移動させた状態で回転させると、Ｙ方向負側に作用する荷重（下方向荷重Ｆ２）は大きくなることが確認された。すなわち、インペラ３がＹ方向正側へ移動すると、Ｙ方向正側の上方向荷重Ｆ１よりもＹ方向負側の下方向荷重Ｆ２のほうが優位に働くことが確認された。

【0042】

一方、インペラ３を原点（Ｙ＝０ｍｍ）からＹ方向負側の下限位置（Ｙ＝－３ｍｍ）へ移動させるにしたがって、Ｙ方向正側に作用する荷重（上方向荷重Ｆ１）は徐々に大きくなることが確認された。すなわち、インペラ３がＹ方向負側へ移動すると、Ｙ方向負側の下方向荷重Ｆ２よりもＹ方向正側の上方向荷重Ｆ１のほうが優位に働くことが確認された。

【0043】

［検証試験２］
次に、仕切板３２及び複数の羽根３３が上記式（１）の関係を満たすことで、インペラ３に対して軸方向の位置復元力が適切に作用するか否かについて検証試験２を行った。検証試験２では、インペラ３を図４の上限位置（Ｙ＝＋２ｍｍ）に固定した状態で、Ａ／Ｂの値を変更したときに、インペラ３に作用するＹ方向の荷重（位置復元力）を、流体解析ソフトウェアにより算出した。Ａ／Ｂの値の変更では、仮想外接円の直径Ｂを不変値（２６．４ｍｍ）とし、仕切板３２の外径Ａを１７．４ｍｍから２５．４ｍｍまでの間で段階的に変更した。

【0044】

図６は、検証試験２の結果を示す表である。検証試験２において、上限位置にあるインペラ３に作用させる位置復元力は、下方向荷重Ｆ２（図４参照）である。したがって、図６に示すＹ方向の荷重が負の値になっていれば、インペラ３に対して軸方向の位置復元力が適切に作用していると考えることができる。図６の試験結果では、Ｙ方向の荷重が負の値となる場合のＡ／Ｂの最小値は、０.８９であり、上記式（１）の下限値と同じ値であることが確認された。

【0045】

［作用効果］
本実施形態の磁気浮上式ポンプ１及びインペラ３によれば、複数の羽根３３が仕切板３２の外周面３２ａに対して径方向外側に隙間Ｅ２をあけて配置される。このため、複数の羽根３３それぞれを仕切板３２に溶着等により固定する必要がないので、インペラ３の製作に必要な工数を大幅に低減することができる。また、複数の羽根３３が仕切板３２に固定されなくても、インペラ３には軸方向の位置復元力が作用する。したがって、軸方向の位置復元力が作用するインペラ３を低コストで製作することができる。

【0046】

仕切板３２の外径Ａ、及び複数の羽根３３の最近接端３３ｄに外接する仮想外接円の直径Ｂは、上記式（１）の関係を満たしている。これにより、インペラ３に軸方向の位置復元力を適切に作用させることができるので、インペラ３がハウジング２に接触して破損するのを効果的に抑制することができる。

【0047】

インペラ本体３１の端面３１ｃと仕切板３２の薄肉部３２２との間隔Ｅ１の軸方向の寸法Ｃ、及び羽根３３の軸方向の最小寸法Ｄは、上記式（２）の関係を満たしている。これにより、磁気浮上式ポンプ１の流体移送特性が低減するのを抑制することができる。

【0048】

［その他］
本実施形態の磁気浮上式ポンプ１では、モータ４が磁気軸受部５を兼ねているが、モータ４と別体に固定磁性部１１ａが設けられてもよい。インペラ３は、軸方向の位置復元力が作用すれば、上記の式（１）の関係を満たさなくてもよいし、上記の式（２）の関係を満たさなくてもよい。バランスホール３５の個数は、本実施形態に限定されない。

【0049】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0050】

１ 磁気浮上式ポンプ
２ ハウジング
３ インペラ
４ モータ
５ 磁気軸受部
２４ 流入口
２５ 流出口
３１ インペラ本体
３２ 仕切板
３２ａ 外周面
３３ 羽根
３３ｄ 最近接端
３５ バランスホール
Ｅ１ 間隔
Ｅ２ 隙間
Ｘ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】