JPH01249989A - ブロワ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ブロワに関するものである。

〔従来の技術〕

ブロワのインペラは、ラジアル荷重とスラスト荷重を受
けながら回転可能なる如くケーシングの中に支えられな
ければならない、従来はインペラを固定した回転軸をケ
ーシングの壁を貫通させ、貫通部を軸受で支えてその外
側をシールするか、貫通部にシールを設け、その外側で
回転軸を軸受により支えるものであった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこのような従来のブロワにおいては、シー
ルからの扱いガスの漏洩、或いはシールを通じて外部か
らのガスの混入などのシールの漏洩による問題、又は、
軸受用潤滑油やシール、用液体の蒸気が扱いガスの中に
混入するなどの問題があり、特に、扱いガスが高温であ
り、かつ他のガスの混入を許さないような場合に、高速
回転により送風を行うことは非常に困難であった。

本発明は、従来のものの上記の問題点を解決し、シール
を通じてのガスの漏出人、或いは軸受用又はシール用液
体の蒸気の混入などの問題を生じないブロワを提供する
ことを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ブロワ用インペラと、該インペラの前面に配
備され、吸入口を有する前ケーシングと、該インペラの
後面に配備され、後面を閉止する後ケーシングと、より
成るケーシングと、前記ケーシングに対し相対的に固定
して配備され、前記インペラの前側面との間にスパイラ
ル溝前面側スラスト動圧軸受を形成する、前面側スラス
ト受板と、前記後ケーシングの内面に配備され、前記イ
ンペラの後側面との間にスパイラル溝後面側スラスト動
圧軸受を形成する後面側スラスト受板と、前記インペラ
を中心軸のまわりに回転可能なるようガイドする中心ガ
イド機構と、前記インペラの後面側に、環状の位置に配
備された永久磁石と、前記後ケーシングの内面に前記永
久磁石と対向する位置に配備された、前記永久磁石に回
転駆動力を与えるステータコイルとを備えたことを特徴
とするブロワである。

〔作　用〕

本発明により、ケーシングを貫通する回転軸がなくなる
ので、回転シールを必要とせず、シールを通じてのガス
の漏出人の問題はなくなり、また、ラジアル軸受及びス
ラスト軸受は何れもスパイラル溝動圧軸受なので、扱い
ガスを導いて動圧発生用ガスとして利用することができ
、液体を全く用いていないので、扱いガスへの液体蒸気
の混入の問題もなくなる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図において、背板ｌと中間リング２とで後ケーシン
グ３が形成され、さらに前ケーシング４とでケーシング
５が形成されている。６は吸入口、７は吐出口、８は渦
巻室である。

後ケーシング３の、背板ｌの中央には中心ガイド機構と
して固定軸９が固定されて設けられている。ｌＯはイン
ペラであり、その内部にキー止め或いはポリゴン形断面
軸固定、圧入などの手段により回転方向及び軸方向に固
定されたセラミックス焼結体製のスリーブ１１を備え、
スリーブ１１の中央の穴が固定軸９に嵌装されている。

スリーブ１１の内径はなめらかな円筒状に仕上げられ、
固定軸９の外周にはへリングボーン状のスパイラル溝１
２が設けられ、スパイラル溝ラジアル動圧軸受を形成し
ており、固定軸９のまわりにインペラ１０がスリーブ１
１を介して回転可能に支承される。

スリーブ１１の背板２例の端にはフランジ１３が形成さ
れ、その端面ば平滑に仕上げられて回転側スラスト受面
１４とされ”Ｃいる。回転側スラスト受面１４に対向す
る部分に、背板１にセラミックス焼結体より成る固定側
スラスト受板１５が配備されている。固定側スラスト受
板１５の、フランジ１３に対向する面には、第２図に示
す如きス　　゛パイシル溝１６が設けられて固定側スラ
スト受面１７を形成しており、回転側スラスト受面１４
とでスパイラル溝後面側スラスト動圧軸受を形成してい
る。

スパイラルａ１６の渦巻き向きは第２図に示す如く、イ
ンペラ１０が正転方向１８に向けて回転（回転側スラス
ト受面１４も正転方向１８に向けて回転）したときに動
圧発生用ガスが外周から中心に向けて押しやられ動圧が
発生するような向きになっている。固定側スラスト受面
１７の内周縁に近い部分には、スパイラル溝１６よりも
高いランド１９がスパイラル溝１６の間の部分と同じ高
さに残されている。インペラ１０が正転方向１８の向き
に回転すると動圧発生用ガスはスパイラル溝１６により
中心に向は押し込まれ、ランド１９にてせき止められ、
動圧を発生しスラストを受けた伏態でインペラ１０を回
転可能に支えるようになっている。

固定軸９の先端にはセラミックス焼結体より成る固定側
スラスト受板２０がボルト２１により取り付けられてい
る。スリーブ１１の吸入口６側の端面ば平滑に仕上げら
れて回転側スラスト受面２２を形成し、これに対向する
固定側スラスト受体２０の表面は、スパイラル溝が設け
られ固定側スラスト受面２３を形成しており、回転側ス
ラスト受面２２とで、スパイラル溝前面側スラスト動圧
軸受を形成している。

固定側スラスト受面２２におけるスパイラル溝の渦巻き
の向きは、インペラ１０が正転方向１８の向きに回転し
たときに、動圧発生用ガスを中心に向けて押し込んで動
圧を発生するような向きに設けられ、内方にランドが設
けられている。

固定側スラスト受板１５及び２０はそれぞれ背板ｌ及び
固定軸９の端面に対して回転方向に対し固定するために
、ピンを打ち込むなどの手段により廻り止めを行う。

或いは、固定側スラスト受板１５の裏面と、これに対向
する背＋１ｉ１の座の面との何れか一方の面に、固定側
スラスト受板１５が正転方向１８の向きに回されたとき
に両面が互に吸着するような、即ち両面の間にあるガス
が周方向に押し出されるような向きの渦巻きのスパイラ
ル溝を設け、さらに、固定側スラスト受板２０の固定軸
９の端面に面する面と、これに対向する固定軸９の端面
との何れか一方の面に固定側スラスト受板２０が正転方
向１８の向きに回されたときに両面が互に吸着するよう
な、即ち、両面の間にあるガスが固定軸９の端面の外周
方向に押し出されるような向きの渦巻きのスパイラル溝
を設け、固定側スラスト受板１５及び２０をスパイラル
溝の吸着力により固定するようにしてもよい。

インペラ１０の裏面には永久磁石２４が環状に配置され
ている。永久磁石２４は環状体として一体に形成されて
いてもよく、複数の永久磁石片が環状に配列されていて
もよい、複数個の永久磁石片を配備する場合は、相互間
に隔壁を設けて補強することが好ましい、永久磁石２４
の裏面側には磁束密度を高めるために、ｉ３磁率の高い
材料、例えば鉄板の環状板２５が配備されている。永久
磁石２４の表面側は脱出止めと保護のため、ステンレス
鋼などの保護板２６により保護されている。

背板１の内面には、永久磁石２４と対向する位置に、ス
テータコイル２７がステンレス鋼などの保護板２８に保
護されて配備されている。

ステータコイル２７は、直流ブラシレスモーフ。

ホールモータ或いはインバータ交流モータなどのステー
タコイルであり、何れも磁界を変化せしめて永久磁石２
４に回転駆動力を与えるものである。

インペラ１０は通常は金属製であるが、扱いガスが高温
の場合はＴｉ合金或いはセラミックス焼結体、扱いガス
が腐蝕性の場合はＴｉ合金、セラミックス焼結体のほか
プラスチックなどを用いることが好ましい。

スリーブ１１、固定側スラスト受体１５．２０のセラミ
ックス焼結体の材料としてはＳｉＣ＋　Ｓ＋ｘＮａ＋Ａ
Ｉ！０３１　Ｚｒ（ｈなどが用いられる。

スパイラル溝うジアル動圧軸受或いはスパイラル溝スラ
スト動圧軸受の何れにおいても、スパイラル溝の深さは
５〜３０μｍ程度が好ましい。

動作につき説明すれば、ステータコイル２７に給電を行
い、永久磁石２４に回転駆動力を与えるとインペラ１０
は回転を始める。このときインペラ１０の吸入口６側の
端部においては、固定側スラスト受面２３とスリーブ１
０の回転側スラスト受面２２との間の隙間に流入した扱
いガスはスパイラル溝の作用により中心側に向は押し込
まれ動圧を発生し、インペラＩＯを吸入２６側へ突出せ
しめる向きのスラストを支える。内部に導かれたガスは
ランドを越えて固定軸９の外周面に達し、ヘリングボー
ン状のスパイラル溝１２の先端に達し、スパイラル溝の
山形頂部に導かれる。

一方、インペラ１０を出た吐出側扱いガスの一部はイン
ペラｌＯの後面側に入り、固定側スラスト受面１７と回
転側スラスト受面１４との間に導かれ、スパイラル溝１
６の作用により中ｒＣ，−＆こ向けて押し込まれ動圧を
発生し、インペラＩＯを後面側へ押し込む向きのスラス
トを与える。内部に導かれたガスはランドを越えて固定
軸９の基端側のへリングボーン状のスパイラル溝１２に
達し、スパイラル溝１２の山形頂部に導かれる。

ここで、前述の、固定軸９の先端側から押し込まれたガ
スと突き合わさってせき止められ、スパイラル溝１２部
に動圧を発生・し、ラジアル荷重を受けながらインペラ
ｌＯを回転可能に支える。

スパイラル溝ラジアル及びスラスト動圧軸受のスパイラ
ル溝のガスの押込みの向きは、吸着が生ぜず動圧を生ず
るような向きならばよい６例えば、前面側スラスト動圧
軸受では中心側にランドを設けてガス押込みは中心向き
、ラジアル動圧軸受ではへリングボーンではなく、後面
側スラスト動圧軸受側にランドを有する単純なスパイラ
ル溝でガス押込みは固定軸９の基部に向き、後面側スラ
スト動圧軸受ではランドを中心側に設けてガス押込みは
中心向き、或いはランドを外周側に設けてガス押込みは
外周向き、などとしてもよい。

第３図は別の実施例を示し、主板２９及び側板３０より
成るインペラ１０のスパイラル溝前面側スラスト動圧軸
受が側板３０の前面と前ケーシング４との間に設けられ
、スパイラル溝後面側スラスト動圧軸受が主板２９の後
面の中央と後ケーシング３との間に設けられ、その中央
に位置決め用の球３１が設けられ、ラジアル軸受は備え
られていないものである。

スパイラル溝前面側スラスト動圧軸受は、側板３０の前
面に固定されたセラミックス焼結体製の回転側スラスト
受板３２と、前ケーシング４に固定されているセラミッ
クス焼結体製の固定側スラスト受板３３とより形成され
る０回転側スラスト受板３２の表面に平滑に仕上げられ
て回転側スラスト受面３４を形成し、固定側スラスト受
板３３の表面は、第４図の如きスパイラル溝３５とラン
ド３６とが設けられて固定側スラスト受面３７を形成し
てあり、インペラｌＯが正転方向１８の向きに回転する
とガスが導入されて中心に向かって押し込まれ動圧を発
生するようになっている。

スパイラル溝後面側スラスト動圧軸受は、インペラｌＯ
の主板２９の後面に固定された、セラミックス焼結体よ
り成る回転側スラスト受板３８と、後ケーシング３の内
面に固定された、セラミックス焼結体より成る固定側ス
ラスト受板３９とより形成される。固定側スラスト受板
３９の表面は平滑に仕上げられて固定側スラスト受面４
０を形成し、回転側スラスト受板３８の表面は、第５図
に示す如きスパイラルａ４１　（図示の黒い渦巻部）と
ランド４２　（白い渦巻部）が設けられ回転スラスト受
面を形成している。回転側スラスト受面の中央部はスパ
イラル溝４１と同じ深さの凹部４４を形成し、その中央
に球３１が収容される。

球３１は第６図に示す如く固定側スラスト受面４０、回
転側スラスト受面４３の中央に設けた凹部４４．４５に
収容されている。凹部４４．４５の深さは固定側スラス
ト受面４０と回転側スラスト受面４３とが接触しても球
３１に接触しないような深さとなっており、従って球３
１はスラストは受けず、中心ガイド機構としてセンタリ
ングを行うのみである。

固定側スラスト受板３９と回転側スラスト受板３８とは
、第６図の如く、ピン４６．４７によりそれぞれ後ケー
シング３及び主板２９とに固定されている。ビン４６．
４７を用いずに、それぞれの裏面或いはそれに対向する
接触すべき面にスパイラル溝を設け、インペラ１０が正
転方向１８の向きに回転したときに吸着するようにして
対向面に吸着固定し、回転方向にも軸方向にも固定する
ようにしてもよい。

２４は永久磁石、２６は保護板、２７はステータコイル
であり、ステータコイル２７からの作用で永久磁石２４
が十分センタリングされ、中心ガイド機構の作用をする
ならば球３１は不要な場合もある。

以上の例においてスパイラル溝ラジアル又はスラスト動
圧軸受のスパイラル溝の面と平滑面とは互に逆の面に設
けてもよい。

インペラがセラミックス焼結体で作られている場合、そ
の前面側と後面側の回転があスラスト受体３２．３８或
いはスリーブ１１はインペラｌＯと一体に形成してもよ
い。

なお、以上の側はインペラ１０の回転中心軸が竪型のも
のを示したが、水平軸型であってもよい。

（発明の効果） 本発明により、ケーシングを貫通する軸がないので回転
シールを必要としない、従ってシールを通じての扱いガ
スの漏出、或いは外部からのガスの混入を防ぎ、また、
ラジアル軸受及びスラスト軸受がガスを動圧発生用流体
とするスパイラル溝動圧軸受なので潤滑油を必要とせず
、潤滑油の蒸気やシール液の蒸気の扱いガスへの混入な
どの事故を防ぐことができ、実用上極めて大なる効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に関するもので、第１図は縦断面
正面図、第２図はそのＩ−１線より見た固定側スラスト
受面のスパイラル溝の平面図、第３図は別の実施例の縦
断面図、第４図はその■−■線から見た固定側スラスト
受板のスパイラル溝の平面図、第５図は■−ｍ線から見
た回転側スラスト受板のスパイラル溝の平面図、第６図
はそのＴＶ−ＩＶ線断面正面図である。 ｌ・・・背板、２・・・中間リング、３・・・後ケーシ
ング、４・・・前ケーシング、５・・・ケーシング、６
・・・吸入口、７・・・吐出口、８・・・渦巻室、９・
・・固定軸、ｌＯ・・・インペラ、１１・・・スリーブ
、１２・・・スパイラル溝、１３・・・フランジ、１４
・・・回転側スラスト受面、１５・・・固定側スラスト
受板、１６・・・スパイラル溝、１７・・・固定側スラ
スト受面、１８・・・正転方向、！９・・・ランド、２
０・・・固定側スラスト受板、２１・・・ボルト、２２
・・・回転側スラスト受面、２３・・・固定側スラスト
受面、２４・・・永久磁石、２５・・・環状板、２６・
・・保護板、２７・・・ステータコイル、２Ｂ・・・保
護板、２９・・・主板、３０・・・側板、３１・・・球
、３２・・・回転側スラスト受板、３３・・・固定側ス
ラスト受板、３４・・・回転側スラスト受面、３５・・
・スパイラル溝、３６・・・ランド、３７・・・固定側
スラスト受面、３８・・・回転側スラスト受板、３９・
・・固定側スラスト受板、４０・・・固定側スラスト受
面、４１・・・スパイラル溝、４２・・・ランド、４３
・・・回転側スラスト受面、４４・・・凹部、４５・・
・凹部、４６・・・ピン、４７・・・ピン。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ブロワ用インペラと、 該インペラの前面に配備され、吸入口を有する前ケーシ
   ングと、該インペラの後面に配備され、後面を閉止する
   後ケーシングと、より成るケーシングと、 前記ケーシングに対し相対的に固定して配備され、前記
   インペラの前側面との間にスパイラル溝前面側スラスト
   動圧軸受を形成する、前面側スラスト受板と、 前記後ケーシングの内面に配備され、前記インペラの後
   側面との間にスパイラル溝後面側スラスト動圧軸受を形
   成する後面側スラスト受板と、前記インペラを中心軸の
   まわりに回転可能なるようガイドする中心ガイド機構と
   、 前記インペラの後面側に、環状の位置に配備された永久
   磁石と、 前記後ケーシングの内面に前記永久磁石と対向する位置
   に配備された、前記永久磁石に回転駆動力を与えるステ
   ータコイル とを備えたことを特徴とするブロワ。
2. （２）前記中心ガイド機構が、前記後ケーシングの中央
   に固定され軸方向に前記吸入口に向けて延長され、前記
   インペラをスパイラル溝ラジアル動圧軸受を介して回転
   可能に支承する固定軸である特許請求の範囲第１項記載
   のブロワ。
3. （３）前記前面側スラスト受板が、前記固定軸の先端に
   設けられている特許請求の範囲第２項記載のブロワ。
4. （４）前記インペラが、側板を有するものであり、前記
   スパイラル溝前面側スラスト動圧軸受が、該側板の前面
   と前記前ケーシングとの間に設けられている特許請求の
   範囲第１項記載のブロワ。
5. （５）前記中心ガイド機構がスパイラル溝スラスト動圧
   軸受の中央に配備された球である特許請求の範囲第１項
   記載のブロワ。