JPH11248007A - 高速回転機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 潤滑油が回転翼側へ逆流するのを完全に防ぐ
ようにした高速回転機器を提供する。 【解決手段】磁性材料のフィン６１と磁石６２とにより
保持させた磁性流体６３によりシールさせ、ガス圧縮室
５１と軸受保持室５２との間を完全に遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速回転駆動機器
に関し、より詳細にはターボブロワ、軸流ファン、ルー
ツブロワ等のガス循環送風機器、あるいはドライポン
プ、ターボ分子ポンプ等の真空排気機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高速で回転駆動される機器のシ
ャフトには転がり軸受けが用いられているが、ころがり
軸受けのような接触型の軸受けを用いるときには、オイ
ル潤滑が必要である。特に、連続的に回転させる機器に
おいては、強制的に軸受け部分にオイルが供給されるよ
うな機構が設けられている。

【０００３】このような強制的なオイル供給機構を設け
たものとして、同一出願人による特願平９―３０９０８
４号に記載されたターボブロワがある。このものはシャ
フトの下端からシャフト内部を貫通して軸受け近傍に至
るオイル供給路が設けられるとともに、シャフトの下端
をオイル溜めに漬けておき、オイルを遠心ポンプにより
吸い上げてオイル供給路を通して軸受けの近傍に設けた
オイル出口孔から軸受けに噴霧することにより潤滑を行
う。

【０００４】このような高速回転機器では、噴霧された
オイル蒸気がシャフトの上端に接続されている回転翼側
に逆流しないようにシャフトの上端部分に周設したラビ
リンスシール等の非接触シール機構が設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ラビリ
ンスシールのような非接触シール機構は、オイルの逆流
を低減することはできても、逆流を完全になくすことは
できないため、微小ではあるがオイルが回転翼側に逆流
するという問題があった。

【０００６】そこで、本発明はオイルの逆流を完全に防
止するようにした高速回転機器を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
になされた本発明の高速回転機器は、オイルの貯留部
と、上端に回転翼体が取り付けられるとともに前記貯留
部に下端が漬けられ、さらに上端と下端の中間部分で軸
受けにより回転可能に保持されるシャフトと、前記シャ
フトの下端に設けられた遠心ポンプ機構からシャフト内
を貫通して前記軸受けにオイルが供給できるように形成
された油路と、シャフトの回転駆動手段とを有し、シャ
フトの回転による遠心力により油路内をオイルが上昇す
ることにより軸受けが潤滑できるようにするとともに、
シャフト上端と軸受けの間にシール機構を設けた高速回
転機器であって、前記シール機構のシャフト側部に磁性
材料を用い、かつ対向するハウジング側部に磁石を埋め
込むとともにシール機構の隙間部分に磁性流体を挿入し
たことを特徴とする。

【０００８】このような構成とすることにより、磁性流
体の存在により回転に支障を来すことなく、軸受け側と
回転翼側とを完全に遮蔽することができ、オイル逆流を
防止することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例を用いて説
明する。図１は本発明の一実施例を示す高速回転機器と
してのターボブロワの構成図であり、図２はその要部の
拡大図である。

【００１０】このターボブロワ１００は、ハウジング５
と、回転翼１と、これを軸着するシャフト２と、シャフ
ト２を回動可能に支承する転がり軸受け３ａ、３ｂと、
シャフトを回転させる電動モータ４と、を具備してなる
遠心式のものである。

【００１１】ハウジング５は、回転翼１を内蔵するガス
圧縮室５１と、ガス圧縮室５１の下端から連続して設け
られ、シャフト２を遊嵌させる軸受け保持室５２とを備
えてなる。ガス圧縮室５１は、各回転翼１の頂部方向に
開口するガス導入ポート５３と、回転翼１の側方に開口
するガス導出ポート５４とを備えてなる。

【００１２】軸受け保持室５２は、その中央近傍に設け
られ電動モータ４を支持するモータ配設部５５と、この
モータ配設部５５の上下方にそれぞれ取り付けられた転
がり軸受け３ａ、３ｂを支持する軸受け支持部５６と、
下端側に設けたオイル溜め部２２とを備えている。

【００１３】また、ガス圧縮室５１と軸受け保持室５２
との間は、後述するシール機構６により区切られてあ
る。

【００１４】回転翼１は、切頭円錐形状の基体の斜面部
に螺旋状に複数の翼体１２を取り付けたもので一般的に
用いられている。

【００１５】シャフト２は上端が回転翼１と接続され、
下端はオイル溜め部２２のオイルに浸たされている。シ
ャフトの軸内にはオイル通路２３、２４ａ、２４ｂが設
けられ、オイル通路２３の下端部分はテーパ形状になっ
ていてオイルを吸い上げる遠心ポンプ２５を構成してい
る。

【００１６】転がり軸受け３ａ、３ｂは、軸受け支持部
５６に支持させてあり、オイル通路２４ａから噴霧され
たオイルにより転がり軸受け３ａが潤滑され、オイル通
路２４ｂから噴霧されたオイルにより転がり軸受け３ｂ
が潤滑される。

【００１７】電動モータ４はロータ４１をシャフト２に
外嵌させて固着するとともに、ロータ４１の周囲にハウ
ジング５に支持させてステータ４２を配設した例えばＡ
Ｃ式のものであって、シャフト２と一体的に設け、直接
的にシャフト２を駆動させるものである。本実施例では
電動モータ４はインバータ４３により制御され、数万ｒ
ｐｍで高速回転駆動される。

【００１８】ガス圧縮室５１と軸受け保持室５２との間
を区切るためのシール機構６は図２の拡大図にも示すよ
うに、シャフト２の外面部分に磁性材料からなる数段の
凹凸形状を有するフィン６１を取り付け、これに対向す
るハウジング５にも磁石６２を埋め込む。そして、フィ
ン６１とハウジング５との間隙を数１０ミクロンにし
て、この隙間に磁性流体６３を付着させる。この磁性流
体６３は、フィン６１とハウジング５に埋め込んだ磁石
６２とによって保持される。

【００１９】したがって、この磁性流体６３により、転
がり軸受け側と回転翼側とは完全に遮断される。

【００２０】電動モータ４を駆動してシャフト２および
回転翼１が高速回転すると、オイルは遠心ポンプ２５に
より油路２３を上方に伝って汲み上がっていく。汲み上
がったオイルは油路２４ａ、２４ｂから遠心方向に向か
い、シャフト２の外へ流れ出る。流れ出たオイルは転が
り軸受け３ａ、３ｂに供給されこれを潤滑し、その後下
方に落ちてオイル溜め２２に回収される。オイルの一部
はシャフト２とハウジング５との隙間内で噴霧状態で存
在するが、磁性流体６３によりガス圧縮室５１と軸受け
保持室５２との間が遮断されているので、噴霧状の潤滑
油がガス圧縮部に漏れ出ることは完全に防止できる。

【００２１】本実施例はターボブロワであるが、これに
限らず、オイル潤滑を行う転がり軸受けを使用するター
ボ機械であれば、ターボ分子ポンプ等あらゆる機械に適
用できる。

【００２２】なお、高真空であったり、高圧であったり
する場合には必要に応じてモータ駆動部内の圧力を制御
する機構を設けるが、その場合でも本発明は有効であ
る。

【００２３】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
シャフト上端と軸受けの間に磁性流体を用いたシール機
構を設けたので、この磁性流体により間隙を完全に遮断
することができ、オイルの逆流を完全に防止することが
できる。

【００２４】また、磁性流体により圧力シールも可能と
なるため、ガス圧縮部が低圧環境下となる場合であって
も、回転駆動部内は大気圧環境下のまま圧力制御する必
要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるターボブロワの構成
図。

【図２】図１のターボブロワのシール機構の拡大図。

【符号の説明】

１：回転翼 ２：シャフト ３ａ、３ｂ：転がり軸受け ４：電動モータ ５：ハウジング ６：シール機構 ６１：フィン ６２：磁石 ６３：磁性流体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オイルの貯留部と、 上端に回転翼体が取り付けられるとともに前記貯留部に
   下端が漬けられ、さらに上端と下端の中間部分で軸受け
   により回転可能に保持されるシャフトと、 前記シャフトの下端に設けられた遠心ポンプ機構からシ
   ャフト内を貫通して前記軸受けにオイルが供給できるよ
   うに形成された油路と、 シャフトの回転駆動手段とを有し、 シャフトの回転による遠心力により油路内をオイルが上
   昇することにより軸受けが潤滑できるようにするととも
   に、シャフト上端と軸受けの間にシール機構を設けた高
   速回転機器であって、 前記シール機構のシャフト側部分に磁性材料を用い、か
   つ対向するハウジング側部分に磁石を埋め込むとともに
   シール機構の隙間部分に磁性流体を挿入したことを特徴
   とする高速回転機器。