JPH0281997A

JPH0281997A - 流体圧力発生装置及びその運転方法

Info

Publication number: JPH0281997A
Application number: JP23538588A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Ino; 展海猪野
Original assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Current assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Priority date: 1988-09-20
Filing date: 1988-09-20
Publication date: 1990-03-22

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】〔発明の１コ的〕（産業上の利用分野）本発明は流体潤滑理論に基づく流体圧力発生装置及びそ
の運転ＩＪ法に関するものである。

（従来の技術）従来の流体圧力発生装置例えば遠心式圧縮様は、設計点
の圧縮比より大きな圧縮比で運転するとり−ジング現象
を起し運転が不能になる。すなわち冷！ＩＩ］装貿にお
いて、悉発圧カが設計値に維持されていても凝縮圧力が
設語圧力より高くなるとサージング現象を起してしまう
− また一方、容積型圧縮機は、凝縮圧力（温度）が上背す
ると圧ｔＩ６ｍの吐出圧力もそれにつれてどこまでも上
貸し、遂には圧縮機の破損または電動別のオーバーロー
ドを引起してしまう。容積型圧縮機は吐出側管系の弁を
誤って全開状態のままで運転すると吐出圧力が異常に高
くなり大事故を惹起するおそれがある。

このような現象は液体を扱うポンプにおいてら全く同様
である。

また遠心型及び容積型の総ての圧縮機、ポンプには騒音
振動が発生し、これを全く除去することはできない。

（発明が解決しようとする課題）従来技術においては前記のように種々の問題がある。

本発明は流体潤滑理論に基づく流体圧力発生装置により
前記の問題点を除去することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明の流体圧力発生装置は前記の目的を）構成するた
めに次のＡないしＥの構成庖右する。

（△）　軸心方向に対して傾斜する多数の渦からなる溝
部を円周面に形成した回転軸、前記溝部の外周部と狭い
間隙をおいて対向配置される静止円筒面部及び流体の吸
入口、吐出口を有し、前記回転軸の回転により前記溝部
と静止円筒面部との間の満空間に誘起される流体の動圧
効果を利用して前記回転軸の自重を支持するとともに前
記溝空間の一端より他端に向けて流体を流通せしめ前記
吸入口より流体を吸入し加圧して前記吐出口より吐出さ
せること。

なお前記装置において、溝部を回転軸の円周面に代えて
対向する静止円筒面部の円周面に溝が該円筒面部の軸心
方向に対し傾斜するように形成することもでき、更にこ
れらの装置において、回転軸に代えて静止軸を設け、ま
た静止円筒面部に代えて回転円筒面部を設けることもで
きる。

（Ｂ）　　軸心方向に対して傾斜する多数の溝からなる
溝部を円周面に形成した回転軸、前記溝部の外周部と狭
い間隙をおいて対向配置される静止円筒面部及び流体の
吸入口、吐出口を有するとともに、前記回転軸にカラー
部を設け、前記溝部に隣接するカラー部の表面に多数の
ラセン状の溝または半径方向に対して傾斜する直線状の
湾からなる溝部を形成し、前記カラー部の溝部の表面と
狭い間隙をおいて静止平面部を対向配置し、前記回転軸
の回転により回転軸の館；２！溝部と前記静止円筒面部
との間の溝空間及びカラー部の前記溝部と前記静止平面
部との間の溝空間に誘起される流体の動圧効果を利用し
て、前記回転軸の自重を前記静止円筒部により支持し、
また軸方向の推力を前記静止平面部により支持するとと
もに、回転軸部分の前記溝空間及びカラー部分の前記溝
空間を通じて流体を流通せしめ、前記吸入口より流体を
吸入し加圧して前記吐出口より吐出させること。

なお前記装置において、回転軸の溝部を回転軸の円周面
に代えて対向する静止円筒面部の内周面に溝が該円筒部
の軸心方向に対し傾τ１するように形成し、またカラー
部の溝部をカラー部の表面に代えて対向する静止平面部
の表面に形成することもでき、更にこれらの装置におい
て、回転する回転軸及びカラー部に代えて静止する軸及
びカラー部を設け、静止円筒面部及び静止平面部に代え
て回転円筒面部及び回転平面部を設けることｔ）Ｃきる
。

（Ｃ）　　回転側円筒体の多層円筒部と静止側円筒体の
多層円筒部を同心状態に組合せ交Ｈに狭い間隙を以て対
向配置させて２層以上の円筒状の狭い空間を形成し、互
いに対向する円筒部の外表面または内表面の何れか一方
の円ｎ部表面上に該円筒部の軸心り向に対して傾斜する
多数の活からなる溝部を形成するとともに、流体の吸入
口、吐出口をｈし、前記回転側円筒体の回転により前記
溝部と対向円筒部の円筒面との間の満空間に；誘起され
る流体の動圧効果を利用して、回転側円筒体の自重を支
持するとともに、多数の前記溝空間を通じて流体を流通
せしめ、前記吸入口より流体を吸入し加圧して前記吐出
口より吐出させること。

（Ｄ）　　密閉型の電動機回転子の両側の回転軸におい
て、その円周面に軸心り向に対して傾斜する多数の溝を
形成した溝部を適宜の間隔をおいて２個以上直列に配置
し、一方、前記溝部の外周部と狭い間隙をおいて静止円
筒面部を前記溝部と対向するように適宜の間隔をおいて
２個以上直列に配置するとともに、溝部の流体出口を中
間冷却器の流体入口に接続し、前記中間冷部器の流体出
口を次段の溝部の流体入口に接続し、更に、前記の溝部
と溝部との間の回転軸の円周面に前記の両溝部における
流体の流れの方向とは逆方向の流れを誘起するような傾
斜を有する多数の溝からなるバイパス防止用の溝部を形
成すること。

（Ｅ）　　密閉グ１の電動機回転子の両側の回転軸にお
いて、その円周面に軸心方向に対して傾斜する多数の溝
を形成した溝部を配置し、これに続いてカラー部を配ｒ
し、該カラー部の両側表面に多数のラセン状の溝または
゛ヒ径方向に対しで傾斜した直線状の溝からなる溝部を
形成し、−１ノ回転軸に設けられた前記溝部の外周部表
面と狭い間隙をおいて静止円筒面部を、またカラー部の
前記両側表面の溝部と狭い間隙をおいて対向する静止平
面部をそれぞれ配置し、前記のような回転軸とカラー部
の組及び静止円筒面部と静止平面部の組を２組以上前記
回転軸上に直列に配列するとともに、前記カラー部の溝
部の流体出口を中間冷ＦＪｌ器の流体入口に接続し、前
記中間冷ＦＩＩ器の流体出口を次段のカラー部の溝部の
流体人口に接続し、さらに各カラー部の外周部表面上に
前記回転軸の各溝部における流体の流れ方向とは逆方向
の流れを誘起するような傾斜を有する多数の溝からなる
バイパス防止用の溝部を形成すること。

なお（Ｄ）または（Ｅ）の多段式流体圧力発生装置にお
いて、バイパス防ＩＬ用の溝部を、回転軸またはカラー
部の外周部表面に代えて前記回転軸またはカラー部の外
周部表面に対向する静止円筒面部に形成することもでき
る。

また、本発明の流体圧力発生装置の運転方法は、前記の
目的を達成するために次の構成を有する。

前記のＡないしＥの流体圧力発生装置において、涜縮性
流体を使用して定速運転を行ない、該流体の吐出゛口を
凝縮器に接続し、該凝縮器の冷却媒体の流８または凝縮
器の有効伝熱面積笠を増減することにより流体の凝縮温
度をｖＡ整し、該凝縮温度の上下により、前記吐出口か
ら叶出される流体の圧力及び流量を制御する。

（作用）多数の傾斜する溝からなる溝部が円周面に形成された回
転軸と前記溝部の外周部と狭い間隙をおいて対向配置さ
れる静止円筒面部により、前記回転軸を回転したとき前
記溝部と静止円筒面部との間の溝空間に動圧効果が誘起
され、該効果を利用して前記回転軸の自重を支持すると
ともに前記溝空間の−ｄ５より他端に向けて流体を流通
せしめ加圧して吐出させることができる。

多数の傾斜する溝からなる溝部が円周面に形成された回
転軸と前記溝部の外周部と狭い間隙をおいて対向配置さ
れる静止円筒面部及び前記回転軸に設けたカラー部の前
記溝部に隣接する表面に傾斜する直線状の溝からなる溝
部が形成されるととらに前記カラー部の溝部の表面と狭
い間隙を、１５いて静止平面部が対向間６されることに
より、前記回転軸を回転したとき回転軸の前記溝部と前
記静止円筒面部との間の溝空間及びカラー部の前記溝部
と前記静止平面部との１ｍの満空間に動圧効果が誘起さ
れ、該動圧効果を利用して、前記回転軸の自重を前記静
止円筒部により支持するとともに軸方向の推力を前記静
止平面部により支持することができ、また回転軸部分の
６ｉＪ記溝空間及びカラー部分の前記溝空間を通じて流
体を流通せしめ加圧して叶出さゼることができる９□ 回転側円筒体の多層円筒部と静止側円筒体の多層円筒部
が同心状態に交互に狭い間隙を以て対向配置されるよう
に組合されて２層以上の円筒状の狭い空間が形成され、
ひいに対向する円筒部の何れか一方の円筒部表面上に傾
斜する多数の溝からなる溝部が形成されることにより、
前記回転側円筒体が回転したとき前記溝部と対向円筒部
の円筒面との間の溝空間に動圧効果が誘起され、該動圧
効果を利用して回転側円筒体の自重を支持するとともに
、多数の前記溝空間を通じて流体を流通せしめ、加圧し
て吐出させることができる。

密閉型の電動機回転子の両側の回転軸の円周面に傾斜す
る多数の溝が形成された溝部が適宜の間隔をおいて２個
以上直列に配置され、前記溝部の外周部と狭い間隙をお
いて静止円筒面部が前記溝部と対向するように適宜の間
隔をおいて２個以上直列に配置され、＠記の溝部間が中
間冷却器を介して接続されるとともに、前記の溝部と溝
部との間の回転軸に傾斜する多数の溝からなるバイパス
防止用の溝部が形成されることにより、流体を充分に中
間冷却することができる。

密閉型の電動機回転子の両側の回転軸の円周面に傾斜す
る多数の溝が形成された溝部と、これに続きカラー部が
配置され、該カラー部の両側表面に多数の傾斜した渦か
らなる溝部が形成され、一方回転軸に設けられた前記溝
部の外周部表面と狭い間隙をおいて静止円筒面部が、ま
たカラー部の前記両側表面の溝部と狭い間隙をおいて対
向する静止平面部がそれぞれ配置され、このような回転
軸とカラー部の相及び静止円筒面部と静止平面部の組が
２組以十前記回転軸上に直列に配列され、更に、前記カ
ラー部の両側表面間の溝部が中間冷却器を介して接続さ
れるとともに、各カラー部の外周部表面上に傾斜する多
数の溝からなるバイパス防止用の溝部が形成されること
により、流体を充分に中間冷却することができる。

菱縮性流体を使用する流体圧力発生装置の流体の吐出口
を凝縮器に接続し、該凝縮器の冷却媒体の流Ｅまたは凝
縮器の有効伝熱面積等を増減することにより流体の凝縮
湿度を調整し、該凝縮湿度を上下するように運転するこ
とにより、前記吐出口から吐出される流体の圧力及び流
けを制御することができる。

（実施例）実施例の説明に入る前に本発明の根拠となっている理論
について説明する。

第１６図は回転軸１１１と軸受１１２よりなる通常の動
圧式軸受系をモデル化したものである。回転軸１１１に
は軸負荷Ｗが負相し、その軸心は軸受中心に対しεの距
離だけ偏心し、この偏心作用により軸受内に流体潤滑理
論に基づく軸受反力Ｆが生じ、軸負荷Ｗと釣合う。通常
、軸受内の軸表面は円滑な円筒表面であるが、特殊な軸
・軸受系では第１７図に示すように軸表面が円滑でない
場合がある。

すなわち、第１７図において、軸方向にそれぞれβ１．
β２の傾斜角を持つ浅溝１１３が多数形成されている。

通常β１＋β２＝１８０’であり、軸受の中心部の軸直
角断面に対して流体力が対称に発生するようにすること
が多い。このような軸受をヘリングボーン・ジャーナル
・ベアリング（以下、ｒＨＪＢＪと略称する）と呼称し
ている。

次にＨＪＢの潤滑邪論について部子に説明する。回転軸
１１１を矢印方向に回転すると軸受１１２の内周面１１
４と浅溝１１３が多数形成された回転軸の外表面部分と
の狭い空間（「溝空間」という）１１５に流体圧力が発
生する。この流体圧力の発生状態を第１８図によって説
明する。

第１８図によれば回転軸１１１の溝加工部Ｂと平滑円筒
部Ａのそれぞれの溝空間に発生する圧力は同図く■のよ
うになる。なお、（２）と０とは上下に対応するように
して描かれている。

溝空間に実際に発生する圧力は全圧力ｐｔであり、ＨＪ
Ｂの中心部で最も高くなる山形を形成している。流体潤
滑理論によれば、Ｐａを第１摂動圧力、Ｐεを第２摂動
圧力とすると、Ｐｔ　＝Ｐｏ　＋ｐε である、Ｐεは主に回転軸の偏心ε及びＰＯの値により
生ずる圧力であり、Ｐｏはεには無関係に１」Ｊ　Ｂの
形状と回転数、流体の粘度や周囲圧力により決定される
。

このＰｏの存在が１−ＩＪ　Ｌ３の特質であり、通常の
円筒平滑面軸受には存６しないものである。本発明の理
論的根１もはこのＰａの存在にある。Ｐ０は周囲圧以上
の値をもつがＰａが周囲圧に等しくなってｂ軸受の負荷
能力は存在する。同一荷重に対しＰａが減少すると偏心
距離εが増加して荷重を支持することができる。負荷能
力はＰａの値のみで決まるが、ＰａはＰａとεの双方の
関数となっているからである。

本発明はこの理論に基づき、Ｐａを有効に活用せんとす
るものである。すなわちＰａを洞室間流通流体圧力とし
て利用せんとするものである。

次に本発明の実施例の叩解を容易にするために、動圧式
推力軸受について簡単に説明する。

第１９図は通常の動圧式推力軸受を示したものである。

７回転軸１２１とカラー部１２２とを−・体構造とし、
カラー部１２２の対向面として軸受部１２３を配置し、
その表面に多数のラセン溝１２４を形成する。ラセン溝
１２４の一端は軸受面の中で閉じて行き由よりとなって
おり、他端のみが内径内周部に開通している。回転軸を
上方から見て反時計廻りに回転すると流体は矢印のよう
に内径部より吸引されて外径部外周から放出される。そ
のとぎカラー部１２２と軸受部１２３との両対向面によ
って形成される狭い空間１２５に同図（Ｃ）に示りよう
に分布形状の圧力を発生する（Ｐは圧力、ｒは半径１）
向の距離）。この発生圧力により軸受面には推力負荷能
力が発生する。

第２０図も第１９図と同様に通常の勤ツノ式推力軸受で
あるが、ラセン溝１２４の他端のみが外径外周部に開通
している点が第１９図と異なっＣいる。回転軸を上１ノ
から見て反時剖廻りに回転すると流体は矢印のように外
径部より吸引されて内径部に流れ、第１９図と同様に空
間１２５に同図（ｃ）に示寸ような分布形状の圧力を発
生し、（任力負伺能力を発生する。

第１９図及び第２０図のような軸受をスパイラル・グル
ーブト・スラストベアリング（以下、ｒ　Ｓ　Ｇ　Ｔ　
Ｂ　ｊと略称する）と呼称する。

前記のＨＪＢと５ＧＴＢとは全く同じ流体潤滑理論に基
づくものである。本発明は推力軸受（１構においても前
記のような流体理論を用いて流体を積（量的に流通加圧
させようとするものであって、本発明の原理を第２１図
によって説明する。

カラー部１２２を一体に形成した回転軸１２１は軸受１
２９内に支持され、両者間に狭い空間（溝空間）１２５
を形成し、該空間は吐出管１２１を介して外部と連通し
ている。吐出管１２７には弁１２８が設けられている。

またカラー部１２２の下面に対向する軸受１２９の内面
には、同図０の右半分に示すようにラセン状のまたは左
半分に示すような半径方向に対して角度αだけ傾γ１し
た直線状の溝１２６が多数形成され、しかもこれらの溝
１２６の両端は内径部及び外径部にいずれも開通した構
造となっている。

弁１２８を全開状態で回転軸１２１を上方から見て反時
泪方向に回転すると同図（ｃ）の曲線ｍに示すような圧
力が空間１２５の半径方向の距離に応じて発生する。圧
力ｐｄは外径外周部における圧力で出口圧力である。弁
１２８を徐々に開いていくと、同図（ハ）のように出口
圧力Ｐｄが減少し流ＩＱが増加していく。弁１２８を全
開すると流ｆｆ１Ｑは最大値Ｑｍａｘに達し、流体の入
口圧力及び出口圧力は同図（Ｃ）のように共に周囲圧力
（大気圧）と等しくなり、空間１２５の圧力分布は曲線
ｎのように最小（１αを示す。

したがって、弁１２８を全開したとき１１力Ｑ荷能力は
最小となる。もし弁１２８の全開状態に於いて史に大き
な推力負荷能力が必要な場合には溝の出口部を閉じれば
よく、第１９図（ｃ）のΔｒを適量に設定すればよい。

本発明は第２１図の構造を用いて必要な推力負荷能力を
維持しなから満空間内において流体を流通させ圧力を上
置さＶようとするものである。

流体圧力発生装置において、耐記ＨＪ　［３の構成部分
の溝空間の隙間は軸径の略１／１００以内に維持する必
要があり、また前記５ＧＴＬ３の構成部分の満空間の隙
間はカラー外径の略１／１００内に維持する必要がある
。隙間の寸法がそれぞれ前記のものより大となると圧力
の発生が充分に行なわれなくなる。

本発明の第１の実施例を第３図により説明する。

同図（２）において、１は流体圧力発生５Ａ置の本体、
２は回転軸、３は回転軸２の円周面に形成された溝で、
４は多数の溝３が形成された回転軸２の溝部、５は流体
の吸入口、６は流体の吐出口、７は吐出口６側に設けら
れた弁、８は流体の連通孔、９は流体の溜部、１０は溝
部４と対向して本体１の内部に形成された静止円筒面部
、１１は溝部４と静止円筒面部１０の間の狭い間隙の溝
空間、１２はシーリングである。溝空間１１は回転軸の
直径の１／１００以内の狭い間隙である。溝３は回転軸
２の円周面に軸心り向に対して傾斜するようにモしてヘ
リングボーンに形成されている。

今、弁７を閉じた状態で、回転軸２を図面上で右側から
児て反部６↑方向に回転すると、溝空間１１に流体圧力
が発生し、流体の動圧効果により回転軸２の自重が支持
されるとともに溝空間１１内には溜部９の側から吐出口
６の側に向けて流体が次第に圧力を高められつつ定常状
態に達する。次に弁７を開くと流体は、吸入口５から連
通孔８を経て一旦溜部９に溜められ、次いで溝空間１１
を通って吐出口６方向う流体の流れを生ずる。

満空間に誘起発生される流体圧力Ｐと吐出口６から吐出
される流体の流ｍＱとの関係は同図（ハ）のようになる
。すなわち弁７を徐々に聞き始めるにしたがい、溝空間
１１内の圧力Ｐは徐々に低下し始め、逆に流量Ｑは増加
していく。弁７が全開になると、吸入口５と吐出口６の
圧力は周囲の圧力（人気Ｉ］−）に雪しくなる。したが
って弁７０聞度を適当に選定することにより１１口圧さ
れた流体の所定量を吐出することができる。

このように第１実施例によれば、回転軸２は満空間１１
を介して静止円筒面部１０により動圧支持されるので、
動圧軸受（ラジアルベアリング）の機能を持つとともに
弁７の開度を退官に選定することにより、流体ポンプと
しての機能をも持たせることができることが分る。別言
すれば、本実施例は動圧軸受の機能を兼備した流体圧力
発生装置と言うことができる。

第２の実施例を第１図及び第２図により説明する。

１５は回転軸２に形成されたカラー部、１６は溝部４に
隣接するカラー部の両側表面に形成さたれ多数のラセン
状の溝または半径方向に対して傾斜する直線状の溝から
なる溝部、１７は溝部１６と対向して本体１の内部に形
成された静止平面部、１８は溝部１６と静止平面部１７
の間の狭い間隙の溝空間である。溝空間の隙間はカラー
部１５の外径の１／１００以内の寸法である。第１実施
例（第３図）と同一符号の部分は同一の構成であるので
説明を省略する。

回転軸２を図面上で右側から見て反時計方向に回転する
と、流体の回転軸２の溝部４により次第に圧力を高めら
れてカラー部１５に至るが、溝部４に隣接してカラー部
１５両側表面には溝部１６が形成されているので、これ
と静止平面部１７との間に流体圧力を発生し、流体はカ
ラー部３の中央部から円周方向に向けて流動せしめられ
つつ更に圧力を高められ、吐出口６に至るようになる。

第２図によれば、回転軸２を矢印の方向に回転すると、
流体は軸端部からカラー部の中央部へ、次にカラー部の
外周部方向けて流れつつ徐々に圧力が高められる。した
がって、流体は、吸入口５−歩連通孔８令溜部９→溝空
間１１→満空間１８→叶出口６と流動することになる。

第２実施例によれば、溝部１Ｇと静止平面部１７この間
の満空間１８に誘起される流体の動圧効果により回転＋
１’１ｌ１２の軸方向の推力は静止平面部１７により支
持されるこ、とになり、静止平面部１７はｌＩｌ圧軸受
（スラストベアリング）の機能を果でことになる。した
がって、静止円筒面部１０のラジアルベアリングの機能
ととしに、本実施例は２つのベアリング機能を併有する
流体圧力発生装置と言うことができる。

第４図は第３の実施例である。

第１実施例（第３図）においては回転軸２が回転し本体
１が静止する構造であるが、これは相対的なしのである
から、第４図のように本体２３を回転し、軸を静止軸２
４としても流体圧力発生装置とすることができる。ただ
し、この場合は静止軸２４に対する多数の溝３の傾斜の
方向が第１実施例と同一であれば本体２３の回転方向は
第１実施例の回転＠２の場合と逆となる。

２１、２２は静止軸を固定する支持体、２５は吸入口、
２６．２ｒＧま吸入口２５と連通ずる軸方向の連通孔２
９ど連通し溜部９に開口する孔、２８は吐出口３１と連
通するＩｒ１１７’Ｊ向の１重通孔３０と連通する孔、
３２は回転円筒面部である。

本体２３を回転すると流体は吸入口２５から流入し連通
孔２９を経て孔２６，２γから一旦溜部９，９に流入し
、ここからヘリングボーンにより次第に圧力を高められ
つつ満９間を流れて静止軸２４の中央部に至り、ここか
ら孔２８に流入し、次いで連通孔３０を経て吐出口３１
から吐出される。

したがって本実施例もラジアルベアリングの機能を持っ
た流体圧力発生装置となる。

第５図は第４の実施例である。

第２実施例（第１図及び第２図）においては回転＠２が
回転し本体１が静止する＊造であるが、にれを第５図の
ように本体２３を回転し、軸を静止軸２４としても流体
圧力発生装置とすることができる。この場合も、静止＠
２４に対する多数の満３の傾♀゛１の方向が第２実施例
と同一であれば、本体２３の回転方向は第２実施例の回
転軸２の場合と逆となる。

３３はカラー部１５の円周面に設けられ連通孔３０に連
通ずる孔、３４は回転平面部である。第３実施例（第４
図）と同一符号の部分は同一の構成であるのでその説明
を省略する。

本体２３を回転すると、流体は吸入口２５から流入し連
通孔２９を経て孔２６．２７から一旦溜部９に流入し、
ここからヘリングボ−ンにより次第に圧力を高められつ
つ＠ｈ向の溝空間、次いでＹ怪方向の溝空間を流れてカ
ラー部１５の円周面部に至り、ここから孔３３に流入し
次いで連通口３０を経て田出口３１から吐出される。

したがって本実施例もラジアル及びスジストベアリンク
の機能を持った流体圧力発生装置’：ｌとなる。

第６図及び第８図は第５の実施例である。

この実施例は、装置の甲佼体積当りの加Ｌ１−能力を向
上し圧力化を向上させるものである。

３７は静止側円筒体、３８は回転側円筒体、３９は回転
側円筒体３８と一体の回転軸、４０は静止側円筒体３７
の多層円筒部、４１は回転側円筒体３８の多層円筒部、
４２は多層円筒部４０．４１を交互に重ね合せたときに
形成される狂い溝空間、４３ないし４６は多層円筒部４
０．４１の円筒部表面の対向面のいずれか一方に円筒軸
に対して傾斜して形成された多数の溝、４７は流体の吸
入口、４８は流体の吐出口、４９は連通孔である。

なお、円筒面部の多数の溝の加゛［は円筒外周面の万が
容易であるので、本実施例では第８図（２）（ハ）のよ
うに総て外周面に形成されている。

静止側円筒体３７と回転側円筒体３８とは、互いの多層
円筒部４０．４１が交互に重ね合わされ多数の同心円状
の狭い溝望間４２が形成されており、円筒部の対向する
表面には多数の傾斜した溝４３ないし４６が設けられて
いるので、回転軸３９を図面上で右側から見て反時計方
向に回転させると、吸入口４７から溜部３Ｇに流入した
流体は多層の狭い溝空間４２を第６図の矢印または第８
図（Ｃ）の矢印のように順次、外側−→内側−→外側へ
と（ノターンを繰返しながら流通し、次第に圧力を上昇
（多段加ＩＴｌ−）された後、吐出口４８から外部に吐
出される。

回転側円筒体３８の回転により多数の満４３ないし４６
の形成された円筒部の円周面（溝部を形成する外周面）
とそれに対向する円筒部の円周面（円周面）との間の満
空間４２には流体の動圧が誘起され、この動圧効宋によ
り回転側円筒体３８の自重が支持されることになるので
動圧利用のベアリング１５Ｉｌ能を兼備する多段ｂｎ圧
の流体圧力弁」、装置である。

第７図及び第９図は第６の実施例である。

この実施例は装置の栄位体積当りの流体流量を向上させ
たものである。

５０は静止側円筒体３７の多層円筒部４０に形成した連
通孔、５１は回転側円筒体３８の多（円筒部４１に形成
した連通孔、５２ないし５５は多層円筒部４０．４１の
円筒部表面の対向面のいずれか一方に円筒軸に対して傾
斜して形成された多数の溝である。第５実施例（第６図
及び第８図）と同一符号の部分は同一の構成であるので
説明を省略する。

回転軸３９を図面上で右側から見て反部削方向に回転す
ると、多層の狭い溝空間４２内には流体圧が発生するが
、連通孔５０．５１により多層円筒部４０゜４１の人口
側及び出口側の圧力が同〜にされるので、吸入口４７よ
り吸入された流体は第９図（ｃ）のように同時に同一の
吸入圧力で入口側からそれぞれ多層円筒部の複数の溝空
間４２を平行流として流通移動しつつその圧力が上昇し
て出口側に至り、そこで合流し、次いでここから連通孔
４９を通って吐出口４８から外部へ吐出される。

本実施例も第５実施例と同様に動圧利用のベアリング機
能を兼備する流体圧力発生装置である。

第１０図は第７の実施例である。

本実施例は第５実施例（第６図及び第８図）の応用例と
言うこともできるものであって、第５実施例の静止側円
筒体が電動機固定巻線６０を挟／ｖで２個設けられて本
体５８を形成し、その内部に第５実施例の回転側円筒体
〔ただし回転軸３９を欠如している〕２個が？Ｌ動機回
転了６１を中心にして一体に設けられて回転体５つを形
成している。多層円筒部４０．４１は第５実施例と同様
に円筒面に夫々多数の渦が形成されているとともに互い
に同心円状に帽み合わされ、多数の空間として溝空間４
２が形成されている。

電＠機に通電すると回転体５９が回転し、吸入口４Ｉか
ら吸入された流体は通路６２を経て満９間４２に導入さ
れ、多数の溝空間を直列に流通しながら次第に圧力を上
背した後、通路６３を経て吐出口４８から外部へ吐出さ
れる。回転体５つの自重は多数の満空間４２に誘起され
る動圧により支持される。

第１１図は第８の実施例である。

本実施例は第６実施例（第７図及び第９図）の応用例と
言うこともできるものであって、第６実施例の静止側円
筒体が２個組み合わされた形となって本体５８を形成し
、その内部中央に電動（Ａ固定巻線６０を設けるととも
に本体５８内部に第６実施例の回転側円筒体〔ただし回
転軸３９を欠如している〕２個が電動機回転子６１を中
心にして一体に設けられて回転体５９を形成している。

多層の円筒部４０．４１は第６実施例と同様に円周面に
夫々多数の溝が形成されるとともに互いに同心円状に組
み合わされ、多数の空間として溝空間４２が形成されて
いる。６４は一部の流体が加圧される溝空間で対向する
回転平面部または静止平面部のいずれか−ｈに第２１図
のようなラセン溝または傾斜状直線溝が形成されている
。６５．６６は流体の通路である。

電１１１１１に通電すると回転体５９が回転し、吸入口
４７から吸入された流体は通路６２を経て溝空間４２に
導入される。多層の満空間は連通孔５０．５１により豆
いに連通されているので、第６実施例の場合と同様に、
入口側〔連通孔５０のある側〕から同一の吸入圧力で多
数の同心円状の溝空間を平行流として本体５８の中央部
に向って流通移動しつつその圧力が上昇して出口側〔連
通孔５１のある側］に〒って合流し、連通孔４９、次い
で通路６３を通り吐出口４８から外部へ吐出口される。

また前記のように出口側に流通して圧力の高められた流
体の一部（最外周層を流通する流体）は溝空間６４に分
流して更に圧力を高められた後、電動機回転子６１の周
面の通路６５を流通し、次いで通路６６を経て主峰路で
ある通路６３を通る流体と合流して吐出口４８から吐出
される。

前記のように溝空間６４を流れる流体は動圧を誘起し回
転体５９に働くスラスト力を支持する１ｑ目を果す。ま
た回転体５つの自重は多数の満空間４２に誘起される！
１ＩＩ３−により支持される。

第１２図は第９の実施例である。

本実施例は多段圧ｆ！型式の実施例である。７０は本体
、７１は本体７０の中央部に設けられた電動機固定巻線
、７２は電動機の回転子、７３は流体の吸入口、７４は
流体の吐出口、７６は電動機回転子ン側の回転軸部の円
筒面に複数段にかつ間隔をおいて設けられた溝部、７８
は同じく前記回転軸部の円筒面において前記間隔の部位
に複数段に設けられたバイパス防止用の溝部、７９は溝
部７８の多数の溝、７５は電動機回転子７２、回転軸部
の溝部７Ｇ及び溝部７８が一体に形成された回転体、７
７は電動（環回転Ｔ７２の周囲に形成された流体の通路
、８０は本体７ｏの内部に形成された静止円筒面部８７
と洞部７６との間の狭い間隙、８１は溝部７６の流体出
口、８３は中間冷却器、８４は冷却用流体の管系、８２
は中間冷却器８３の流体入口、８５は中間冷却５の流体
出口、８６は次段の溝部７Ｇの流体入口である。そして
、各段のそれぞれの溝部７６の流体出口８１は各段の中
間冷７４１器の流体入口８２に接続され、また各段の中
間冷却器の流体出口８５は次段の溝部７６の流体入口８
６に接続される。

中間冷却５８３は圧縮段階の途中で流体の圧縮熱を除去
するためのちのであり、圧縮用溝空間の温度が一定温度
を超えないようにするとともに、圧縮に要する動力の低
減をはかるものである。ところで中間冷却器８３を流体
が通過すると圧損が生ずるがこの圧損の存６のために流
体は１つの溝部７６の流体出口８１から次の溝部７６の
流体入口８６へ間隙８０を流れてバイパスしてしまうこ
とになる。このため、流体が確実に中間冷却器８３の方
へ流れるようにバイパス防止用の溝部１８が設けられる
。そしにの溝部７８の円周面には溝部１Ｇと逆傾斜をｈ
する多数の満７９を形成する。この逆傾斜の溝７９は溝
部７６とは逆の圧力傾斜を／Ｉ−ぜしめ、中間冷却器８
３に生ｆ６萌記圧損に略等しい逆向きの圧力差を誘起せ
しめるように設訓する。

装置に通電づると、回転体７５が図面上で右側から見て
時語り向に回転し、流体は吸入ロア３から吸入口され通
路１７を軽て第１段の溝部７６に導入されて廿縮された
後、流体出口８１、流体人口８２、中間冷却器８３、流
体出口８５と流れて冷１Ｊされ、流体入口８６から第２
段の溝部７Ｇに導入される。このような過程を繰返した
後、流体は通路８８を経て吐出ロア４から外部へ吐出さ
れる。回転体７５の山手は他の実施例と同様に動圧によ
り支持される。

第１２図（へ）は装置内における流体の圧力上背の過程
を同図（２）と上下に対応するようにして描かれたしの
であり、吸入圧力ｐｓが溝部７Ｇの領域で圧縮され最終
的に吐出圧力Ｐｄとなることが分る。

なお、バイパス防止用の洞部７８においては流体圧力の
上Ｒはない。

またバイパス防止用の溝部７８は回転軸上でなくこれに
対向する静止円筒面部８７に形成することができる。

第１３図は第１０の実施例である。

本実施例は第９実施例よりも同一寸法に対して高圧縮比
を得ることができる。

９１はカラー部、９２はカラー部９１の両側表面に多数
のラセン状の溝または半径方向に対しＣ傾斜した直線状
の清からなる溝部、９３は静止円筒面部、９４は溝部９
２に対向する静止平面図、９５はカラー部９１の溝部９
２の流体出口、９Ｇはカラー部９１の他側面の溝部９２
への流体入口、９７はカラー部９１の外周部表面上に溝
部７６における流体の流れ方向とは逆方向の流れを誘起
するような傾斜を有する多数の溝からなるバイパス防止
用の溝部である。第９実施例（第１２図）と同一符号部
分は同一の構造部分であるからその説明を省略する。

本実施例では電動機回転子１２の両側の回転軸において
、回転軸部の円筒面に洞部７６とこれに続いてカラー部
９１の溝部９２を設け、溝部７６に対向して本体７０の
内面に静止円筒面部９３を、また溝部９２に対向して静
■−平面部９４を設ける。そして前記の紺を２組以上回
転軸上に直列に配列する。またカラー部９１の湾部９２
からの流体出口９５は中間冷却器８３の流体人口８２に
、また溝部９２への流体式Ｌ３９６は中間冷却器８３の
流体出口８５にそれぞれ連通接続している。

本実施例では回転軸部の円筒面の溝部７ＧＵ−圧縮され
た流体をカラー部９１の洞部９２によって更に圧縮する
ので、ぞの分だけ圧縮比を人さくすることができること
になる。カラー部９１の溝部９１及び中間冷却器８３の
機能は第９実施例のバイパス防１用満部１８及び中間冷
却器８３の懇能と同じである。

本実施例ではカラー部９１の両側表面の溝部９２と静止
平面図９４との間の溝空間に発生する！Ｊ＋　ｔｔ’に
より回転体７５がスラスト方向に安定して支持される。

なお、バイパス防止用の溝部９７はカラー部の外周部表
面上でなくこれに対向する静止円筒面部に形成すること
ができる。

第１４図は本発明の流体圧力発生装置を運転する方法に
ついての一実施例である。

本実施例は流体圧力発生装置を定速回転のもとて凝縮性
流体を使用する冷凍装置に応用した例であって、流体圧
力発生装置としての圧縮Ｆｙｉ１０１で圧縮された冷媒
ガスは凝縮器１０２で冷却されて凝縮液となり、膨張弁
１０５に至る。ここで等エンタルピー膨張した冷媒液は
蒸発器１０６に至り、冷却負荷１０７より吸熱して蒸発
し、再び圧縮機１０１に吸入さ机る。圧縮機１０１は常
時定速で回転し、容量制御は次のように行なう。すなわ
Ｆ）凝縮器１０２に対する冷却流体管系１０３に弁１０
４が設けられ、この弁の開度を加減する。例えば弁１０
４の開度を小とすれば冷却流体の水＄が減少し、凝縮器
１０２の濡洩が上弄し、圧縮機１０１の吐出圧力が高く
なる。これにより冷凍機の８串は小さくなる。

本実施例の圧縮機の性能を示す第１５図によって説明す
れば、Ｐは圧力、ＫＷｔｈは理論所要動力、ＫＷｓは軸
動力、Ｑは流量であって、吐出弁１０８を全開にしたと
き圧力は最大ｐ　ｌａｘとなり、弁開度の増大につれて
流ＦＪＱは増加し、吐出圧力は低下する３、理論所要動
ツノの略最大となる点を設５１点に設定する。

本圧縮（幾は定トルク特性に特徴があり、定速回転に於
いては’Ｉｌｌ　！７１力ＫＷｓは略一定となる。従っ
て設入（点以外では（ＫＷｓ−ＫＷｔｈ）の値は正とな
り、このｖＩｈ分は摩擦損失となる。従って、設計点か
らずれるに従い、この摩擦損失は増大するが運転には何
らの問題を与えない。可動部に接触部が皆無であるため
Ｒ命は無限である。また本Ｂ縮機は常時連続運転とし必
要に応じてＯから１００％まで無段階に容量制御をする
ような運転方法が最適と考えられる。また冷媒の凝縮温
度の上下は前記のような冷却媒体の流量の調節のみでな
く、凝縮器の自効伝熱面積の増減でもよく、また空冷の
場合は風聞の調節でもよい。更に宇宙空間において宇宙
殿器等に利用する場合には、凝縮器からの宇宙空間への
放出すなわち放出熱（幅国熱）の調節は凝縮器の伝熱面
積を調節するシャッター等により行なうことができる。

〔発明の効果〕

本発明の効果とするところは次のとおりである。

（１）　　圧縮機として利用した場合、完全オイルフリ
ー圧縮機が実現できる。

通常の圧縮（幾では軸受に油潤滑方式を使用するため、
圧縮流体と油の混入を防止するためまたは両者の分離の
ために多大の３慮を払わなければならない。本圧縮機で
は流通加圧流体自身によるガスベアリング方式であるか
ら潤滑油の問題は全く６杓しない。

（２）　　振動騒音が皆無である。

遠心型及び容積型の総ての圧縮機、ポンプに騒ｆｌ　ｌ
ｉ動はつきものであり、これを完全に除去することは殆
んで不可能である。本発明では流体の加圧過程に撮動騒
音を発生する原因が全くないので振動騒音は全くない。

〈３）圧力比の変動に対してきわめて安定な運転ができ
る。

ターボ型機械のサージング現象、容積型機械の吐出弁閉
塞による安常高圧等の問題は全くなく、常時連続運転の
状態できわめて安定した運転ができる。

〈４）寿命が゛ド永久的である。

可動部は完全に無接触のため摩耗部は皆無であり、ｑＱ
Ｊは゛ト永久的である。

（５）完全密閉構造が最適であり、流体の酪洩を完全に
防止できる。

（６）　　きわめて小容量の機械を実現できる。

（７）　　機械を停止することなく、連続運転状態で効
果的な容量制御ができる。したがって機械を停止する必
要がなく発停時に頻発する事１々を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流体圧力発生装置装どの第２実施例の
断面図、第２図は践装置の本体の部分を除いた一部省略
斜視図、第３図（ａ）　ｔま本発明の流体圧力発生装置
の第１実施例の断面図、同図（ハ）はそのＰ−Ｑ［ｌｉ
ｌ線図、第４図ないし第７図は本発明の流体圧力発生装
置の第３ないし第６実塘例の断面図、第８図は第５実施
例の説明図でに）は静止側の多層円筒部中の一部の円筒
についての欠訣斜視図、０は回転側の多層円筒部中の一
部の円筒についての欠訣斜視図、（ｃ）は流体の流通経
路説明図、第９図は第６実施例の説明図で（（支）は静
止側の多層円筒部中の一部の円筒についての欠駄斜視図
、（ハ）は回転側の多層円筒部中の一部の円筒について
の欠駄斜視図、（ｃ）は流体の流通経路説明図、第１０
図及び第１１図は本発明の流体圧力発生装置の第７及び
第８実施例、第１２図は本発明の流体圧力発生装置の第
９実施例で（２）はその一部所面図、（ハ）はＰ−し）
）力分布図、第１３図は同じく第１０実施例の一部断面
図、第１４図は本発明の「流体圧力発生￥ｉ置の運転１
ノ法」の一実施例のフローシートダイヤグラム、第１５
図は第１４図の実施例のＰ及びＫＷ−Ｑの曲線図、第１
６図は通常の！７ＩＩＥｌ：式軸受系の説明図、第１７
図は＋」Ｊ　［３の一部省略斜視図、第１８図ｔ４通常
のＨＪＢの説明図で（２）は回転軸方向位置に対する圧
力分缶図、（ハ）は１１　Ｊ　Ｂの構造説明図、第１９
図は通常の動圧式推力軸受に関しく２）は一部省略断面
図、ａ（ま軸受部の平面図、（ｃ）はＰ−ｒ曲線図、第
２０図は通常の動圧式ｌｉｔ力軸受の他の例でに）は一
部省略断面図、（ハ）は＠受部の平面図、（ｃ）はｐ−
ｒ曲線図、第２１図は本発明の流体圧力光／ｉ：￥ｉ置
の原叩をモデルにより説明するもので（ａ）　ｔ、を該
モデルの断面図、（へ）は（０図のＡ−Ａ断面図、（ｃ
）はｐ−ｒ曲線図、に）はＰ−Ｑ［ｔｌｌ線図である。２・・回転軸、３・・溝、４・・溝部、１０・・静止円
筒面部、１１・・溝空間、１５・・ｊＪラ一部、１７・
・静止平面部、１８・・溝空間、３７・・静止側円筒体
、３８・・回転側円筒体、４０．４１・・多層円筒部、
４２・・溝空間、７２・・電ｖＪ機回転了、７６・・渦
部、７９・・渦、８３・・中間冷却器、８７・・静止円
筒面部、９１・・カラ・一部、９３・・静止円筒面部、
９４・・静止平面部、９７・・溝部、１０１・・流体圧
力発生装置としての圧縮機、１０２・・凝縮器。（ｂ）（■ ＣＣ）Ｃｂ）Ｃ（Ｌ）（ｂ）傳すしΔ Ｐ４．Ｉ３ｚｂ＝九すＰ８ムＣＨＴＢｔｍｋｆ９イ立１【）（αジ（ｂ）竿１８図竿２０図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸心方向に対して傾斜する多数の溝からなる溝部
を円周面に形成した回転軸、前記溝部の外周部と狭い間
隙をおいて対向配置される静止円筒面部及び流体の吸入
口、吐出口を有し、前記回転軸の回転により前記溝部と
静止円筒面部との間の溝空間に誘起される流体の動圧効
果を利用して前記回転軸の自重を支持するとともに前記
溝空間の一端より他端に向けて流体を流通せしめ前記吸
入口より流体を吸入し加圧して前記吐出口より吐出させ
ることを特徴とする流体圧力発生装置。
（２）請求項１記載の流体圧力発生装置において、溝部
を回転軸の円周面に代えて対向する静止円筒面部の内周
面に溝が該円筒面部の軸心方向に対し傾斜するように形
成した流体圧力発生装置。
（３）請求項１または２記載の流体圧力発生装置におい
て、回転軸に代えて静止軸を設け、また静止円筒面部に
代えて回転円筒面部を設けた流体圧力発生装置。
（４）軸心方向に対して傾斜する多数の溝からなる隅部
を円周面に形成した回転軸、前記溝部の外周部と狭い間
隙をおいて対向配置される静止円筒面部及び流体の吸入
口、吐出口を有するとともに、前記回転軸にカラー部を
設け、前記溝部に隣接するカラー部の表面に多数のラセ
ン状の溝または半径方向に対して傾斜する直線状の溝か
らなる溝部を形成し、前記カラー部の溝部の表面と狭い
間隙をおいて静止平面部を対向配置し、前記回転軸の回
転により回転軸の前記溝部と前記静止円筒面部との間の
溝空間及びカラー部の前記溝部と前記静止平面部との間
の溝空間に誘起される流体の動圧効果を利用して、前記
回転軸の自重を前記静止円筒部により支持し、また軸方
向の推力を前記静止平面部により支持するとともに、回
転軸部分の前記溝空間及びカラー部分の前記溝空間を通
じて流体を流通せしめ、前記吸入口より流体を吸入し加
圧して前記吐出口より吐出させることを特徴とする流体
圧力発生装置。
（５）請求項４記載の流体圧力発生装置において、回転
軸の溝部を回転軸の円周面に代えて対向する静止円筒面
部の内周面に溝が該円筒部の軸心方向に対し傾斜するよ
うに形成し、またカラー部の溝部をカラー部の表面に代
えて対向する静止平面部の表面に形成した流体圧力発生
装置。
（６）請求項４または５記載の流体圧力発生装置におい
て、回転する回転軸及びカラー部に代えて静止する軸及
びカラー部を設け、静止円筒面部及び静止平面部に代え
て回転円筒面部及び回転平面部を設けた流体圧力発生装
置。
（７）回転側円筒体の多層円筒部と静止側円筒体の多層
円筒部を同心状態に組合せ交互に狭い間隙を以て対向配
置させて２層以上の円筒状の狭い空間を形成し、互いに
対向する円筒部の外表面または内表面の何れか一方の円
筒部表面上に該円筒部の軸心方向に対して傾斜する多数
の溝からなる溝部を形成するとともに、流体の吸入口、
吐出口を有し、前記回転側円筒体の回転により前記溝部
と対向円筒部の円筒面との間の溝空間に誘起される流体
の動圧効果を利用して、回転側円筒体の自重を支持する
とともに、多数の前記溝空間を通じて流体を流通せしめ
、前記吸入口より流体を吸入し加圧して前記吐出口より
吐出させることを特徴とする流体圧力発生装置。
（８）密閉型の電動機回転子の両側の回転軸において、
その円周面に軸心方向に対して傾斜する多数の溝を形成
した溝部を適宜の間隔をおいて２個以上直列に配置し、
一方、前記溝部の外周部と狭い間隙をおいて静止円筒面
部を前記溝部と対向するように適宜の間隔をおいて２個
以上直列に配置するとともに、溝部の流体出口を中間冷
却器の流体入口に接続し、前記中間冷却器の流体出口を
次段の溝部の流体入口に接続し、更に、前記の溝部と溝
部との間の回転軸の円周面に前記の両溝部における流体
の流れの方向とは逆方向の流れを誘起するような傾斜を
有する多数の溝からなるバイパス防止用の溝部を形成し
たことを特徴とする多段式流体圧力発生装置。
（９）密閉型の電動機回転子の両側の回転軸において、
その円周面に軸心方向に対して傾斜する多数の溝を形成
した溝部を配置し、これに続いてカラー部を配置し、該
カラー部の両側表面に多数のラセン状の溝または半径方
向に対して傾斜した直線状の溝からなる溝部を形成し、
一方回転軸に設けられた前記溝部の外周部表面と狭い間
隙をおいて静止円筒面部を、またカラー部の前記両側表
面の溝部と狭い間隙をおいて対向する静止平面部をそれ
ぞれ配置し、前記のような回転軸とカラー部の組及び静
止円筒面部と静止平面部の組を２組以上前記回転軸上に
直列に配列するとともに、前記カラー部の溝部の流体出
口を中間冷却器の流体入口に接続し、前記中間冷却器の
流体出口を次段のカラー部の溝部の流体入口に接続し、
さらに各カラー部の外周部表面上に前記回転軸の各溝部
における流体の流れ方向とは逆方向の流れを誘起するよ
うな傾斜を有する多数の溝からなるバイパス防止用の溝
部を形成したことを特徴とする多段式流体圧力発生装置
。
（１０）請求項８または９の多段式流体圧力発生装置に
おいて、バイパス防止用の溝部を、回転軸またはカラー
部の外周部表面に代えて前記回転軸またはカラー部の外
周部表面に対向する静止円筒面部に形成した多段式流体
圧力発生装置。
（１１）請求項１ないし１０の流体圧力発生装置におい
て、凝縮性流体を使用して定速運転を行ない、該流体の
吐出口を凝縮器に接続し、該凝縮器の冷却媒体の流量ま
たは凝縮器の有効伝熱面積等を増減することにより流体
の凝縮温度を調整し、該凝縮温度の上下により、前記吐
出口から吐出される流体の圧力及び流量を制御すること
を特徴とする流体圧力発生装置の運転方法。