JP2002332990A - ターボ形回転機器 - Google Patents
ターボ形回転機器Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
- F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
- F16C17/042—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only with flexible leaves to create hydrodynamic wedge, e.g. axial foil bearings
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
- F04D17/16—Centrifugal pumps for displacing without appreciable compression
- F04D17/168—Pumps specially adapted to produce a vacuum
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
- F04D23/008—Regenerative pumps
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/051—Axial thrust balancing
- F04D29/0513—Axial thrust balancing hydrostatic; hydrodynamic thrust bearings
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/44—Centrifugal pumps
- F16C2360/45—Turbo-molecular pumps
Abstract
(57)【要約】
【課題】 動圧ガス軸受に対して冷却ガスを効率的に流
動させることができるターボ形回転機器を提供する。 【解決手段】 ターボ形回転機器におけるスラスト用の
動圧ガス軸受５をターボ機構の回転駆動軸３に付設した
円盤３Ｆと、この円盤３Ｆに対向するハウジング１との
間に介在された動圧ガス軸受用ｋ部材とによって構成す
るとともに、この円盤３Ｆの盤面に翼Ｂを付設したもの
である。この翼Ｂの回転によって動圧ガス軸受５への冷
却ガスに流動が生起され、冷却ガスが動圧ガス軸受へ積
極的に流れて冷却が効率的に行われる。
動させることができるターボ形回転機器を提供する。 【解決手段】 ターボ形回転機器におけるスラスト用の
動圧ガス軸受５をターボ機構の回転駆動軸３に付設した
円盤３Ｆと、この円盤３Ｆに対向するハウジング１との
間に介在された動圧ガス軸受用ｋ部材とによって構成す
るとともに、この円盤３Ｆの盤面に翼Ｂを付設したもの
である。この翼Ｂの回転によって動圧ガス軸受５への冷
却ガスに流動が生起され、冷却ガスが動圧ガス軸受へ積
極的に流れて冷却が効率的に行われる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ターボ機構を採用
するターボ形の真空ポンプやターボブロワ、あるいはガ
スタービン、コンプレッサなどのターボ形回転機器に関
する。
するターボ形の真空ポンプやターボブロワ、あるいはガ
スタービン、コンプレッサなどのターボ形回転機器に関
する。
【０００２】
【従来の技術】この種のターボ形回転機器の一つに、ハ
ウジング内にオイルを持ち込まず作動し、オイルフリー
な環境が要求される用途に利用されるターボ形ドライポ
ンプがある。このドライポンプは、円筒状のハウジング
内に軸受を介してロータを軸着するとともにこのロータ
と前記ハウジングの内周に形成したステータとの間でガ
ス圧縮のポンプ作用を行う円周流ポンプを多段に設け、
ハウジングの軸方向一端側の吸気口からのガスを圧縮し
ハウジングの軸方向他端側の排気口に排出する。この円
周流ポンプは非接触形でターボ形ポンプに属するもので
ある。しかも、このターボ形ドライポンプは大気圧の状
態から排気が可能で真空域をつくることができる。この
ようなドライポンプにおける軸受としては、機械的な玉
軸受、磁気軸受、あるいは静圧軸受等が採用されていた
が、最近ではメンテナンスに便利であり寿命も長く、し
かもイニシャルコストやランニングコストを低減化でき
る動圧ガス軸受が提案されている。
ウジング内にオイルを持ち込まず作動し、オイルフリー
な環境が要求される用途に利用されるターボ形ドライポ
ンプがある。このドライポンプは、円筒状のハウジング
内に軸受を介してロータを軸着するとともにこのロータ
と前記ハウジングの内周に形成したステータとの間でガ
ス圧縮のポンプ作用を行う円周流ポンプを多段に設け、
ハウジングの軸方向一端側の吸気口からのガスを圧縮し
ハウジングの軸方向他端側の排気口に排出する。この円
周流ポンプは非接触形でターボ形ポンプに属するもので
ある。しかも、このターボ形ドライポンプは大気圧の状
態から排気が可能で真空域をつくることができる。この
ようなドライポンプにおける軸受としては、機械的な玉
軸受、磁気軸受、あるいは静圧軸受等が採用されていた
が、最近ではメンテナンスに便利であり寿命も長く、し
かもイニシャルコストやランニングコストを低減化でき
る動圧ガス軸受が提案されている。
【０００３】この動圧ガス軸受には、薄片すなわちフォ
イルを使用するフォイル軸受やティルティングパッドを
使用するティルティングパッド軸受、さらにはスパイラ
ル方式を採用するスパイラル軸受等がある。たとえばフ
ォイル軸受の場合、支持する支持面と支持される回転体
の面が近接対向された間にフォイルが片持ち状に設置さ
れ、フォイルによって回転方向に漸次狭小となる楔状の
隙間が形成される。そしてこの楔状隙間に気体（ガス）
を巻き込んで動圧を発生させ、回転体を基体面に対して
支承するものである。したがって玉軸受のようにオイル
を使用するというものではなく、完全なオイルフリー環
境（ドライ）が実現される。
イルを使用するフォイル軸受やティルティングパッドを
使用するティルティングパッド軸受、さらにはスパイラ
ル方式を採用するスパイラル軸受等がある。たとえばフ
ォイル軸受の場合、支持する支持面と支持される回転体
の面が近接対向された間にフォイルが片持ち状に設置さ
れ、フォイルによって回転方向に漸次狭小となる楔状の
隙間が形成される。そしてこの楔状隙間に気体（ガス）
を巻き込んで動圧を発生させ、回転体を基体面に対して
支承するものである。したがって玉軸受のようにオイル
を使用するというものではなく、完全なオイルフリー環
境（ドライ）が実現される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】動圧ガス軸受は、回転
体の回転によって気流を生じさせ動圧を発生させること
から、この気流の摩擦により熱が発生する。発熱は機器
の変形、さらにはガタ（ゆるみ）を生じ、騒音が発生し
たり円周流ポンプ機能の低下にもつながる。このような
ことから、通常この軸受部に冷却ガスを流通させて冷却
している。冷却ガスとしては窒素ガス等の不活性ガスが
使用される。
体の回転によって気流を生じさせ動圧を発生させること
から、この気流の摩擦により熱が発生する。発熱は機器
の変形、さらにはガタ（ゆるみ）を生じ、騒音が発生し
たり円周流ポンプ機能の低下にもつながる。このような
ことから、通常この軸受部に冷却ガスを流通させて冷却
している。冷却ガスとしては窒素ガス等の不活性ガスが
使用される。
【０００５】ところで、軸受部は非接触であるため、し
たがって冷却ガス流路内の圧力損失があり、この点を考
慮して高圧の冷却ガスを供給する必要がある。他方、タ
ーボ形ドライポンプの運転時はターボドライポンプ内が
低圧となり、ポンプのアキシャル方向の押え付け力が増
大し、スラスト軸受部における軸受損失が増大する。し
たがって、動圧ガス軸受部の昇温化を招くことから冷却
ガスを多量かつ高圧で供給する必要がある。すなわち高
圧ガス源が必要である。高圧ガス供給のためにランニン
グコストが増大することになる。また、軸受損失の増大
は回転体の駆動源としての電動機を必要とし、たとえば
高周波モータ・インバータの大型化を招来する。この面
でもコストアップになる。また、この種ドライポンプで
はポンプ内のガス流路は狭く、にもかかわらず大流量の
冷却ガスが必要となるため、圧力損失を考慮してガスを
加圧し供給する必要もあり、設備の大型化、コストアッ
プを伴っていた。本発明はこのような課題を解決するタ
ーボ形回転機器を提供せんとするものである。
たがって冷却ガス流路内の圧力損失があり、この点を考
慮して高圧の冷却ガスを供給する必要がある。他方、タ
ーボ形ドライポンプの運転時はターボドライポンプ内が
低圧となり、ポンプのアキシャル方向の押え付け力が増
大し、スラスト軸受部における軸受損失が増大する。し
たがって、動圧ガス軸受部の昇温化を招くことから冷却
ガスを多量かつ高圧で供給する必要がある。すなわち高
圧ガス源が必要である。高圧ガス供給のためにランニン
グコストが増大することになる。また、軸受損失の増大
は回転体の駆動源としての電動機を必要とし、たとえば
高周波モータ・インバータの大型化を招来する。この面
でもコストアップになる。また、この種ドライポンプで
はポンプ内のガス流路は狭く、にもかかわらず大流量の
冷却ガスが必要となるため、圧力損失を考慮してガスを
加圧し供給する必要もあり、設備の大型化、コストアッ
プを伴っていた。本発明はこのような課題を解決するタ
ーボ形回転機器を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明が提供するターボ
形回転機器は、上記課題を解決するために、円筒状のハ
ウジング内にスラスト動圧ガス軸受を介して回転体を軸
着するとともにこの回転体の円周部と前記ハウジングの
内周に形成したステータとの間でガス圧縮作用を行うタ
ーボ機構を前記回転体の軸方向に多段に設け、ハウジン
グの軸方向一端側の吸気口からのガスを圧縮しハウジン
グの軸方向他端側の排気口に排出するようにしたターボ
形回転機器であって、前記スラスト動圧ガス軸受を前記
回転体に付設した円盤と、この円盤に対向する前記ハウ
ジングとの間に介在された動圧ガス軸受用部材とによっ
て構成するとともに、このスラスト動圧ガス軸受に冷却
ガスを供給する冷却ガス供給系を設けた回転機器におい
て、前記円盤の盤面に前記冷却ガスを流動させる翼を付
設したものである。したがって、この翼の回転によって
冷却ガスに流動が生起され、動圧ガス軸受部の冷却が効
果的に行われることになる。冷却ガスは高圧でなくても
よい。
形回転機器は、上記課題を解決するために、円筒状のハ
ウジング内にスラスト動圧ガス軸受を介して回転体を軸
着するとともにこの回転体の円周部と前記ハウジングの
内周に形成したステータとの間でガス圧縮作用を行うタ
ーボ機構を前記回転体の軸方向に多段に設け、ハウジン
グの軸方向一端側の吸気口からのガスを圧縮しハウジン
グの軸方向他端側の排気口に排出するようにしたターボ
形回転機器であって、前記スラスト動圧ガス軸受を前記
回転体に付設した円盤と、この円盤に対向する前記ハウ
ジングとの間に介在された動圧ガス軸受用部材とによっ
て構成するとともに、このスラスト動圧ガス軸受に冷却
ガスを供給する冷却ガス供給系を設けた回転機器におい
て、前記円盤の盤面に前記冷却ガスを流動させる翼を付
設したものである。したがって、この翼の回転によって
冷却ガスに流動が生起され、動圧ガス軸受部の冷却が効
果的に行われることになる。冷却ガスは高圧でなくても
よい。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるターボ形回転
機器を図面に示す実施例にしたがって説明する。図面は
本発明が提供するターボ形回転機器をターボ形のドライ
ポンプに実施した例を示し、図１はこのターボ形のドラ
イポンプＤＰの基本的な構成を示す図であり、ポンプ全
体を縦断面して示している。
機器を図面に示す実施例にしたがって説明する。図面は
本発明が提供するターボ形回転機器をターボ形のドライ
ポンプに実施した例を示し、図１はこのターボ形のドラ
イポンプＤＰの基本的な構成を示す図であり、ポンプ全
体を縦断面して示している。
【０００８】このドライポンプＤＰの主体は、円筒状の
ハウジング１とこのハウジング１の内方で軸受にて回転
自在に軸着された回転体（以下ロータという）２で構成
されている。ハウジング１は具体的には図示のとおり有
底形となっていて、軸方向一端側（上方）の開口部が吸
気口１Ｋであり、中段には軸方向他端側（下方）にて排
気口１Ｈが設置されている。そしてロータ２の円周部と
ハウジング１の内周に形成されたステータとの組み合わ
せにより円周流ポンプＳＰが構成されている。この円周
流ポンプＳＰはロータ２の軸方向に複数段、すなわち多
段に設けられている。なお、図１に示される実施例にお
いては、円周流ポンプＳＰの上方にねじ溝ポンプが設置
されたいわゆるハイブリッド形のドライポンプの例が示
されている。
ハウジング１とこのハウジング１の内方で軸受にて回転
自在に軸着された回転体（以下ロータという）２で構成
されている。ハウジング１は具体的には図示のとおり有
底形となっていて、軸方向一端側（上方）の開口部が吸
気口１Ｋであり、中段には軸方向他端側（下方）にて排
気口１Ｈが設置されている。そしてロータ２の円周部と
ハウジング１の内周に形成されたステータとの組み合わ
せにより円周流ポンプＳＰが構成されている。この円周
流ポンプＳＰはロータ２の軸方向に複数段、すなわち多
段に設けられている。なお、図１に示される実施例にお
いては、円周流ポンプＳＰの上方にねじ溝ポンプが設置
されたいわゆるハイブリッド形のドライポンプの例が示
されている。
【０００９】以下この構成を詳述すると、まずハウジン
グ１の内周上段にはねじ溝１Ｍが刻設されていて、この
ねじ溝１Ｍに近接すべくロータ２における上段の円筒部
２Ｐが対向している。このねじ溝１Ｍとロータ２の円筒
部２Ｐの組み合わせによって、いわゆるねじ溝ポンプ機
構ＮＰが構成され、ロータ２の回転によって気体の粘性
流域の分子を圧縮し下方へと圧送する。
グ１の内周上段にはねじ溝１Ｍが刻設されていて、この
ねじ溝１Ｍに近接すべくロータ２における上段の円筒部
２Ｐが対向している。このねじ溝１Ｍとロータ２の円筒
部２Ｐの組み合わせによって、いわゆるねじ溝ポンプ機
構ＮＰが構成され、ロータ２の回転によって気体の粘性
流域の分子を圧縮し下方へと圧送する。
【００１０】さらに、ハウジング１の内周中段には、ス
テータ部１Ｔが多段、具体的には７段、軸方向に積設さ
れている。他方ロータ２には、その中段から下方にこれ
ら各ステータ１Ｔ間に挿入されるロータ円周部２Ｂが対
向して設けられている。そしてステータ部１Ｔには内周
端に溝１Ｇが形成され、他方ロータ円周部２Ｂの外周端
にも溝２Ｇが形成されている。この両溝１Ｇ、２Ｇの相
対的変位にて気流を生起させポンプ機能が作動する。こ
のポンプ機能が流路１Ｎを介して後段に順次連接され全
体としてガスの圧縮が行われる。この両者はもちろん非
接触であるが、その組み合わせによって円周流ポンプＳ
Ｐが形成される。この多段の円周流ポンプＳＰの作動に
よって、ねじ溝ポンプ機構ＮＰにて圧送されたガスは、
さらに圧縮されて下方へと圧送され排気路１Ｒを経て排
気口１Ｈに排気されることになる。すなわち、各段の円
周流ポンプＳＰはその円周でガスを圧縮し、終端で流路
１Ｎを経て次段の円周流ポンプＳＰにガスを送り出し、
これを各段順次行って排気していくものである。
テータ部１Ｔが多段、具体的には７段、軸方向に積設さ
れている。他方ロータ２には、その中段から下方にこれ
ら各ステータ１Ｔ間に挿入されるロータ円周部２Ｂが対
向して設けられている。そしてステータ部１Ｔには内周
端に溝１Ｇが形成され、他方ロータ円周部２Ｂの外周端
にも溝２Ｇが形成されている。この両溝１Ｇ、２Ｇの相
対的変位にて気流を生起させポンプ機能が作動する。こ
のポンプ機能が流路１Ｎを介して後段に順次連接され全
体としてガスの圧縮が行われる。この両者はもちろん非
接触であるが、その組み合わせによって円周流ポンプＳ
Ｐが形成される。この多段の円周流ポンプＳＰの作動に
よって、ねじ溝ポンプ機構ＮＰにて圧送されたガスは、
さらに圧縮されて下方へと圧送され排気路１Ｒを経て排
気口１Ｈに排気されることになる。すなわち、各段の円
周流ポンプＳＰはその円周でガスを圧縮し、終端で流路
１Ｎを経て次段の円周流ポンプＳＰにガスを送り出し、
これを各段順次行って排気していくものである。
【００１１】以上がターボ形ｋドライポンプＤＰの基本
的な原理とその作動であるが、ロータ２は図面に示すと
おり断面がＨ形をなしていて、その中央部が回転駆動機
構に連結されるとともに軸着されている。すなわち、３
は回転駆動軸でハウジング１の軸芯上に配置されてい
る。この回転駆動軸３には中段に軸受のための円盤すな
わちフランジ部３Ｆが顎設され、さらにその下方に電動
機（モータ）４が一体的に設置されている。この電動機
４は電機子に相当するハウジング１の内周に設置された
電機子巻線４Ｍと回転子に相当する回転駆動軸３に設置
された回転子巻線３Ｍとの組み合わせによって構成さ
れ、外部からの電気エネルギー９の供給によって回転駆
動軸３を高速回転させるものである。なお、図において
３Ｓは回転駆動軸３の上端のねじ部でナット３Ｎと協働
し、ロータ２をこの回転駆動軸３に固着するものであ
る。
的な原理とその作動であるが、ロータ２は図面に示すと
おり断面がＨ形をなしていて、その中央部が回転駆動機
構に連結されるとともに軸着されている。すなわち、３
は回転駆動軸でハウジング１の軸芯上に配置されてい
る。この回転駆動軸３には中段に軸受のための円盤すな
わちフランジ部３Ｆが顎設され、さらにその下方に電動
機（モータ）４が一体的に設置されている。この電動機
４は電機子に相当するハウジング１の内周に設置された
電機子巻線４Ｍと回転子に相当する回転駆動軸３に設置
された回転子巻線３Ｍとの組み合わせによって構成さ
れ、外部からの電気エネルギー９の供給によって回転駆
動軸３を高速回転させるものである。なお、図において
３Ｓは回転駆動軸３の上端のねじ部でナット３Ｎと協働
し、ロータ２をこの回転駆動軸３に固着するものであ
る。
【００１２】このような回転体すなわちロータ２は、動
圧ガス軸受からなる軸受機構によってハウジング１に軸
着されている。すなわち、図示例の動圧ガス軸受はフォ
イル軸受で、具体的にはフランジ部３Ｆとハウジング１
の円筒部１Ｅとの上下隙間にはスラスト軸受としてのフ
ォイル軸受５が周囲均等に複数個設置されている。フラ
ンジ部３Ｆの上下に設置されることで強力なスラスト力
にも対応できるようになっている。他方、回転駆動軸３
の上下には、ハウジング１の円筒部１Ｅとの隙間に上下
２段にてラジアル用のフォイル軸受６が設置されてい
る。これら両方のフォイル軸受５、６によってロータ２
が非接触でかつ円滑に軸受されている。このような動圧
ガス軸受は非接触形軸受であるが、ガス流による発熱が
生起するので、この熱を取り除かねばならない。そこで
図１に示すように冷却ガスの供給口１Ｆが設けられてお
り、ここから供給された冷却ガスによって上記両フォイ
ル軸受５、６の冷却が行われるのである。
圧ガス軸受からなる軸受機構によってハウジング１に軸
着されている。すなわち、図示例の動圧ガス軸受はフォ
イル軸受で、具体的にはフランジ部３Ｆとハウジング１
の円筒部１Ｅとの上下隙間にはスラスト軸受としてのフ
ォイル軸受５が周囲均等に複数個設置されている。フラ
ンジ部３Ｆの上下に設置されることで強力なスラスト力
にも対応できるようになっている。他方、回転駆動軸３
の上下には、ハウジング１の円筒部１Ｅとの隙間に上下
２段にてラジアル用のフォイル軸受６が設置されてい
る。これら両方のフォイル軸受５、６によってロータ２
が非接触でかつ円滑に軸受されている。このような動圧
ガス軸受は非接触形軸受であるが、ガス流による発熱が
生起するので、この熱を取り除かねばならない。そこで
図１に示すように冷却ガスの供給口１Ｆが設けられてお
り、ここから供給された冷却ガスによって上記両フォイ
ル軸受５、６の冷却が行われるのである。
【００１３】以上の構成は、従来より実施されているタ
ーボ形のドライポンプの構成であって、本発明はこれら
の構成において、フォイル軸受５、６を冷却する冷却ガ
スをこのフォイル軸受部に積極的に流動させる手段を設
けたものである。すなわち、本発明が提供するターボ形
ドライポンプにおいては、フォイル軸受を回転駆動軸３
に付設した円盤具体的にはフランジ部３Ｆと、このフラ
ンジ部３Ｆに対向するハウジング１との間に介在された
動圧ガス軸受用部材具体的にはフォイルとによって構成
するとともに、このフランジ部３Ｆのフォイルと反対側
の盤面に翼Ｂを付設したものである。
ーボ形のドライポンプの構成であって、本発明はこれら
の構成において、フォイル軸受５、６を冷却する冷却ガ
スをこのフォイル軸受部に積極的に流動させる手段を設
けたものである。すなわち、本発明が提供するターボ形
ドライポンプにおいては、フォイル軸受を回転駆動軸３
に付設した円盤具体的にはフランジ部３Ｆと、このフラ
ンジ部３Ｆに対向するハウジング１との間に介在された
動圧ガス軸受用部材具体的にはフォイルとによって構成
するとともに、このフランジ部３Ｆのフォイルと反対側
の盤面に翼Ｂを付設したものである。
【００１４】図２はこの構成をより拡大して示す図であ
り、さらに図３はフランジ部３Ｆを下方より見た底面図
である。これらの図から明らかなように翼Ｂはフランジ
部の底面に放射状に複数枚付設されている。したがっ
て、このフランジ部３Ｆが高速回転されると、翼Ｂも同
時に回転して遠心ポンプの機能を発揮され、下方より回
転駆動軸３に沿って流入してきた冷却ガスに積極的な流
動を生起させることになる。
り、さらに図３はフランジ部３Ｆを下方より見た底面図
である。これらの図から明らかなように翼Ｂはフランジ
部の底面に放射状に複数枚付設されている。したがっ
て、このフランジ部３Ｆが高速回転されると、翼Ｂも同
時に回転して遠心ポンプの機能を発揮され、下方より回
転駆動軸３に沿って流入してきた冷却ガスに積極的な流
動を生起させることになる。
【００１５】図２、図３の実施例の場合、フランジ部３
Ｆの下面にのみ翼Ｂが付設されているが、この翼Ｂにて
フランジ部３Ｆの下面全面域にわたり、外周方向に空気
流が発生するわけである。この空気流に沿ってあるいは
この空気流に付勢されて冷却ガスはフランジ部３Ｆの上
面側と積極的に流動し、フォイル軸受５の部材（フォイ
ル）が効率よく冷却されることになる。
Ｆの下面にのみ翼Ｂが付設されているが、この翼Ｂにて
フランジ部３Ｆの下面全面域にわたり、外周方向に空気
流が発生するわけである。この空気流に沿ってあるいは
この空気流に付勢されて冷却ガスはフランジ部３Ｆの上
面側と積極的に流動し、フォイル軸受５の部材（フォイ
ル）が効率よく冷却されることになる。
【００１６】図４から図７は、翼Ｂの付設位置と付設個
数を変えて示す各実施例である。しかもこれらの実施例
はフランジ部３Ｆの両盤面にフォイル軸受５の部材を介
設した形式の例である。まず図４の場合、翼Ｂをフラン
ジ部３Ｆの外周近傍に付設された例で遠心ポンプの機能
が大きく作用するものである。
数を変えて示す各実施例である。しかもこれらの実施例
はフランジ部３Ｆの両盤面にフォイル軸受５の部材を介
設した形式の例である。まず図４の場合、翼Ｂをフラン
ジ部３Ｆの外周近傍に付設された例で遠心ポンプの機能
が大きく作用するものである。
【００１７】この図４の実施例の場合、この翼Ｂは図５
に示すようにスパイラル状をなしていてフランジ部３Ｆ
すなわち回転駆動軸３が矢印方向に回転駆動される。こ
の矢印方向の回転によってフランジ部３Ｆの上面には外
周から内方に向けて空気流が生起され、下方からの冷却
ガスが上方へ流動して上下両面のフォイル軸受５の部材
を冷却することになる。つぎに図６は、図４に示す翼Ｂ
をフランジ部３Ｆの内方側に移動させた例を示してい
る。もちろんこの場合も、翼Ｂは図５に示す場合と同様
スパイラル状に付設されていて、回転により外方より内
方への空気流を生起する。図７はフランジ部３Ｆの上下
両面に翼Ｂを付設した例を示している。しかも翼Ｂはフ
ランジ部３Ｆの外周近傍にて付設されている。この場合
翼Ｂの形状は図３に示す場合と同様放射状になってい
て、遠心ポンプ機能を生起し、したがってフランジ部３
Ｆの上下両面における空気を外周に流動させることにな
り、ハウジング１に形成した排出口１Ｑに冷却ガス等を
排出することになる。この排出によって下方からの冷却
ガスには流動が生起し、冷却ガスによるフォイル軸受５
のフォイル部材の冷却が効率的に行われる。またフラン
ジ部３Ｆの上面からの気体は、冷却ガスも含まれるが、
この冷却ガスが真空ポンプによって上方へ流れていくの
を防止する必要がある。したがって、この翼Ｂによる空
気流の生起で冷却ガスが真空ポンプ側に流れるのを阻止
することができる。図８は翼Ｂがフランジ部３Ｆの両面
でかつフランジ部３Ｆの内方に付設された例を示してい
る。内方に付設しているが形状は図３と同様放射状で、
内方にあるガスを外方へ付勢する機能を有する。したが
って、下方位の冷却ガスは外方に流動しフォイル軸受５
を積極的に冷却することになる。図９、図１０はフラン
ジ部３Ｆの厚さを大きくして、この厚さの中に孔を穿設
してこの孔に更に翼３Ｂを形成し、冷却ガスをこの孔を
介して積極的に流動させる実施例である。図９はフラン
ジ部３Ｆが回転駆動軸３から突出するその付け根の部分
に穿設した縦孔ＴＡと放射方向に穿設した孔ＨＡを連接
させたもので、内部に翼３Ｂが形成されている。したが
って、フランジ部３Ｆの回転により翼３Ｂは遠心ポンプ
作用を生起し、下方の冷却ガスが矢印で示すようにこの
両孔ＴＡ、ＨＡを介して積極的に流動されフォイル軸受
５等の冷却を行うことになる。図１０は回転駆動軸３の
中心部に縦孔ＺＡを穿設し、これを放射方向の孔ＨＡと
連接したもので、３Ｂは翼を示している。この実施例に
おいても図９と同様の機能が発揮される。
に示すようにスパイラル状をなしていてフランジ部３Ｆ
すなわち回転駆動軸３が矢印方向に回転駆動される。こ
の矢印方向の回転によってフランジ部３Ｆの上面には外
周から内方に向けて空気流が生起され、下方からの冷却
ガスが上方へ流動して上下両面のフォイル軸受５の部材
を冷却することになる。つぎに図６は、図４に示す翼Ｂ
をフランジ部３Ｆの内方側に移動させた例を示してい
る。もちろんこの場合も、翼Ｂは図５に示す場合と同様
スパイラル状に付設されていて、回転により外方より内
方への空気流を生起する。図７はフランジ部３Ｆの上下
両面に翼Ｂを付設した例を示している。しかも翼Ｂはフ
ランジ部３Ｆの外周近傍にて付設されている。この場合
翼Ｂの形状は図３に示す場合と同様放射状になってい
て、遠心ポンプ機能を生起し、したがってフランジ部３
Ｆの上下両面における空気を外周に流動させることにな
り、ハウジング１に形成した排出口１Ｑに冷却ガス等を
排出することになる。この排出によって下方からの冷却
ガスには流動が生起し、冷却ガスによるフォイル軸受５
のフォイル部材の冷却が効率的に行われる。またフラン
ジ部３Ｆの上面からの気体は、冷却ガスも含まれるが、
この冷却ガスが真空ポンプによって上方へ流れていくの
を防止する必要がある。したがって、この翼Ｂによる空
気流の生起で冷却ガスが真空ポンプ側に流れるのを阻止
することができる。図８は翼Ｂがフランジ部３Ｆの両面
でかつフランジ部３Ｆの内方に付設された例を示してい
る。内方に付設しているが形状は図３と同様放射状で、
内方にあるガスを外方へ付勢する機能を有する。したが
って、下方位の冷却ガスは外方に流動しフォイル軸受５
を積極的に冷却することになる。図９、図１０はフラン
ジ部３Ｆの厚さを大きくして、この厚さの中に孔を穿設
してこの孔に更に翼３Ｂを形成し、冷却ガスをこの孔を
介して積極的に流動させる実施例である。図９はフラン
ジ部３Ｆが回転駆動軸３から突出するその付け根の部分
に穿設した縦孔ＴＡと放射方向に穿設した孔ＨＡを連接
させたもので、内部に翼３Ｂが形成されている。したが
って、フランジ部３Ｆの回転により翼３Ｂは遠心ポンプ
作用を生起し、下方の冷却ガスが矢印で示すようにこの
両孔ＴＡ、ＨＡを介して積極的に流動されフォイル軸受
５等の冷却を行うことになる。図１０は回転駆動軸３の
中心部に縦孔ＺＡを穿設し、これを放射方向の孔ＨＡと
連接したもので、３Ｂは翼を示している。この実施例に
おいても図９と同様の機能が発揮される。
【００１８】本発明が提供するターボ形回転機器は、以
上詳述したとおりであるが、上記ならびに図示例に限定
されるものではなく種々の変形例を挙げることができ
る。まずターボ形回転機器としてターボ形のドライポン
プの例を示したが、ターボ分子ポンプにも本発明は適用
可能である。さらに真空ポンプのみでなく、ターボブロ
ワやターボ形ガスタービンさらにはターボ形コンプレッ
サにも効果的に適用可能である。つぎに発明の構成につ
いてであるが、動圧ガス軸受としてはフォイル軸受に限
定されず、ティルティングパット軸受等の軸受を採用し
ているスラスト用動圧ガス軸受にも本発明は適用可能で
ある。また、フランジ部（円盤）に付設する翼の形、個
数、付設場所については上記ならびに図示例に限定され
ない。また図９、図１０ではフランジ部に通路としての
孔を穿設した例を示したが、フランジ部を２枚形にして
それを互いに間隙を有して接合させ、この間隙に翼を介
設するような変形例も挙げられる。本発明は、これらす
べてを包含するものである。
上詳述したとおりであるが、上記ならびに図示例に限定
されるものではなく種々の変形例を挙げることができ
る。まずターボ形回転機器としてターボ形のドライポン
プの例を示したが、ターボ分子ポンプにも本発明は適用
可能である。さらに真空ポンプのみでなく、ターボブロ
ワやターボ形ガスタービンさらにはターボ形コンプレッ
サにも効果的に適用可能である。つぎに発明の構成につ
いてであるが、動圧ガス軸受としてはフォイル軸受に限
定されず、ティルティングパット軸受等の軸受を採用し
ているスラスト用動圧ガス軸受にも本発明は適用可能で
ある。また、フランジ部（円盤）に付設する翼の形、個
数、付設場所については上記ならびに図示例に限定され
ない。また図９、図１０ではフランジ部に通路としての
孔を穿設した例を示したが、フランジ部を２枚形にして
それを互いに間隙を有して接合させ、この間隙に翼を介
設するような変形例も挙げられる。本発明は、これらす
べてを包含するものである。
【００１９】
【発明の効果】本発明は以上詳述したとおりであるか
ら、スラスト用の動圧ガス軸受に対する冷却ガスの供給
が簡略な構成にて効率よく行われることになり、ターボ
形回転機器の耐久性を向上させることができる。特に冷
却ガス源の低圧化（常圧）が可能となる。これに伴って
装置の所要動力を低減でき、回転機器全体のコンパクト
化が図れる。
ら、スラスト用の動圧ガス軸受に対する冷却ガスの供給
が簡略な構成にて効率よく行われることになり、ターボ
形回転機器の耐久性を向上させることができる。特に冷
却ガス源の低圧化（常圧）が可能となる。これに伴って
装置の所要動力を低減でき、回転機器全体のコンパクト
化が図れる。
【図１】本発明を実施したターボ形ドライポンプの構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】本発明の要部の構成を拡大して示す図である。
【図３】図２の構成を下方より示す底面図である。
【図４】本発明の他の実施例の構成を拡大して示す図で
ある。
ある。
【図５】図４の構成の要部を上面より示す平面図であ
る。
る。
【図６】本発明の他の実施例の構成を拡大して示す図で
ある。
ある。
【図７】本発明の他の実施例の構成を拡大して示す図で
ある。
ある。
【図８】本発明の他の実施例の構成を拡大して示す図で
ある。
ある。
【図９】本発明の他の実施例の構成を拡大して示す図で
ある。
ある。
【図１０】本発明の他の実施例の構成を拡大して示す図
である。
である。
１…ハウジング ２…回転体 ３…回転駆動軸 ３Ｆ…フランジ部 ４…モータ ５、６…フォイル軸受 １Ｆ…供給口 １Ｚ、１Ｑ…排出口 ＮＰ…ねじ溝ポンプ ＳＰ…円周流ポンプ Ｂ、３Ｂ…翼
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｄ 29/58 Ｆ０４Ｄ 29/58 Ｑ Ｆ１６Ｃ 17/10 Ｆ１６Ｃ 17/10 Ｚ 27/02 27/02 Ａ 37/00 37/00 Ａ Ｆターム(参考） 3H022 AA01 AA03 BA06 CA14 CA15 DA02 3H031 DA01 DA02 DA05 DA07 EA02 FA15 FA35 3J011 AA04 AA09 BA08 3J012 AB11 BB01 BB02 CB05 DB04 EB07 HB04 3J017 EA10 FA01 GA02
Claims (5)
- 【請求項１】 円筒状のハウジング内にスラスト動圧ガ
ス軸受を介して回転体を軸着するとともにこの回転体の
円周部と前記ハウジングの内周に形成したステータとの
間でガス圧縮作用を行うターボ機構を前記回転体の軸方
向に多段に設け、ハウジングの軸方向一端側の吸気口か
らのガスを圧縮しハウジングの軸方向他端側の排気口に
排出するようにしたターボ形回転機器であって、前記ス
ラスト動圧ガス軸受を前記回転体に付設した円盤と、こ
の円盤に対向する前記ハウジングとの間に介在された動
圧ガス軸受用部材とによって構成するとともに、このス
ラスト動圧ガス軸受に冷却ガスを供給する冷却ガス供給
系を設けた回転機器において、前記円盤の盤面に前記冷
却ガスを流動させる翼を付設したことを特徴とするター
ボ形回転機器。 - 【請求項２】 円盤の一方側の盤面に翼を付設するとと
もに他方側の盤面とハウジングとの間には動圧ガス軸受
用部材を介在させたことを特徴とする請求項１記載のタ
ーボ形回転機器。 - 【請求項３】 円盤の両盤面とハウジングとの間のそれ
ぞれに動圧ガス軸受用部材を介在させるとともに、円盤
の内方には半径方向の通路を設け、円盤が回転するとき
円盤中心部の通路端より円盤外周の通路端に向けて冷却
ガスが流動するよう構成したことを特徴とする請求項１
記載のターボ形回転機器。 - 【請求項４】 翼を円盤の外周部近傍に付設したことを
特徴とする請求項１記載のターボ形回転機器。 - 【請求項５】 円盤の両盤面とハウジングとの間のそれ
ぞれに動圧ガス軸受用部材を介在させるとともに、円盤
の両面にそれぞれ付設したそれぞれの翼と、この両翼に
より流動する冷却ガスをハウジング外に排出する排出路
を設けたことを特徴とする請求項１記載のターボ形回転
機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001138099A JP4576746B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | ターボ形回転機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001138099A JP4576746B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | ターボ形回転機器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002332990A true JP2002332990A (ja) | 2002-11-22 |
| JP4576746B2 JP4576746B2 (ja) | 2010-11-10 |
Family
ID=18985094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001138099A Expired - Fee Related JP4576746B2 (ja) | 2001-05-09 | 2001-05-09 | ターボ形回転機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4576746B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006329321A (ja) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Tokyo Univ Of Science | フォイル軸受 |
| JP2007247619A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Jtekt Corp | 燃料電池用圧縮機 |
| EP2631488A3 (de) * | 2012-02-23 | 2016-08-17 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | Vakuumpumpe |
| WO2019020288A1 (de) * | 2017-07-26 | 2019-01-31 | Robert Bosch Gmbh | Turbomaschine, insbesondere für ein brennstoffzellensystem |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101846668B1 (ko) * | 2016-05-09 | 2018-04-09 | 현대자동차주식회사 | 쓰러스트 베어링 |
| KR20200122496A (ko) | 2019-04-18 | 2020-10-28 | 한화파워시스템 주식회사 | 축하중 지지 장치 |
| DE102019220170A1 (de) * | 2019-12-19 | 2021-06-24 | Robert Bosch Gmbh | Verdichter |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01249996A (ja) * | 1988-03-31 | 1989-10-05 | Ebara Corp | 高温気体用ブロワ |
| JPH0281997A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-22 | Mayekawa Mfg Co Ltd | 流体圧力発生装置及びその運転方法 |
| JPH0536093U (ja) * | 1991-10-18 | 1993-05-18 | セイコー精機株式会社 | 真空ポンプ |
| JPH0621349U (ja) * | 1992-03-31 | 1994-03-18 | 株式会社安川電機 | 回転電機の回転子 |
| JP2000274393A (ja) * | 1999-03-24 | 2000-10-03 | Shimadzu Corp | 真空排気装置 |
-
2001
- 2001-05-09 JP JP2001138099A patent/JP4576746B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
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| JPH0621349U (ja) * | 1992-03-31 | 1994-03-18 | 株式会社安川電機 | 回転電機の回転子 |
| JP2000274393A (ja) * | 1999-03-24 | 2000-10-03 | Shimadzu Corp | 真空排気装置 |
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP2006329321A (ja) * | 2005-05-26 | 2006-12-07 | Tokyo Univ Of Science | フォイル軸受 |
| JP4669323B2 (ja) * | 2005-05-26 | 2011-04-13 | 学校法人東京理科大学 | フォイルスラスト軸受及び該フォイルスラスト軸受を搭載した小型送風機 |
| JP2007247619A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Jtekt Corp | 燃料電池用圧縮機 |
| JP4706523B2 (ja) * | 2006-03-20 | 2011-06-22 | 株式会社ジェイテクト | 燃料電池用圧縮機 |
| EP2631488A3 (de) * | 2012-02-23 | 2016-08-17 | Pfeiffer Vacuum Gmbh | Vakuumpumpe |
| WO2019020288A1 (de) * | 2017-07-26 | 2019-01-31 | Robert Bosch Gmbh | Turbomaschine, insbesondere für ein brennstoffzellensystem |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4576746B2 (ja) | 2010-11-10 |
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