a a 4 a January rarer

u.D.C.d21.dd
イ
パ
ス
ラ
ポ
ル型粘性
Research
in
郎*
次
稲
田
研究
プの
ン
Pumps
SpiralViscose
ByInajir6Yoshida
TochigiWorks,Hitachi,Ltd.
Abstract
As
to
detailed
arld
the
have
reports
Mr.Asanuma
wallwhich
The
plate
considerably
route
Dr.Miyazu,the
fairly
to
days
old
thatafluidiscarriedonbymoving
case
at
a
endsurface
constant
speed,andnone
case
makes
groove･Hehas
spiraltype
case.The
consistingin
such
smalldiameter
can
hermetic
serviceabilitynotonly
ofthem
afford
studiedthe
research
relation
even
revealedthat
flow
and
alift
this
of
atitslower
thrustbearing
asa
device,and
this
fact
highly
as
pump
viscose
compressor
盲
end
but
also
a
of
thrust
bearingin
ashaft
for
electric
has
verticalshaft
proved-its
asaverysiTnple,SmOOth,nOisless
recommendsit,the
writer
remarks,foruse
度
油に生ずる揚程
相接近した2平板間に流体を充満し平板の一方を一定
方向に一定速度を以て移動せしめる時は､流体はその粘
幕の有効長さ
油の動粘度
性により平板の移動する方向に流れを生ずる｡
若し第1図に示す如き浅い満Aに油を充満し､平板B
を満の方向に移動せしめる時は､次の如き流量を生ずる.,
.∴
ヴ=争脾透写
さ･｣
ソ
ヴ:油の流量
範範:罷の形状により定まる係数
とち:平板の速度
∂:溝の巾
*
between
enough
su伍cient
refrigerators.
〔Ⅰ〕緒
∂‥
uneven
where
arotationincontactwith
重力の加
但し
and
University,
Tokyo
experimentalresearchinthe
shaft
application
refrigerator
electric
by
back
purpose.
Next,the
lubrication
dated
pump.
an
conducted
Archimedes
andlift
lubrication
in
of the
applied,thatis,the
having
oilflow
of
has
writer
a
such
following
the
applicationfield
wallspeedis
a
alor]g
be
University.
reportsdealwith
slides
the
available
made
Gumma
of the
However,these
touches
been
can
study
viscosei〕ump,its
帝の深さ
日立製作所栃木工場
第1図
油
Fig.1.OilSlot
溝
958
日召和28年6
月
評
論
第35
第6号
かくの如く流体の粘性を利用してこれに揚程を与え､
又は流量を得んとする研究は古くから行われ詳しく報告
されている｡然し乍らこれらの研究は総て抗を一定と
したものである｡又詳しい研究報告が発表されている割
合に実卿ヒに就いての報告ほ稀である｡つ
筆者ほ平板上にスパイラル型に刻まれた溝の上を
動
機の車由端が接して回転する場合､即ち抗が一定でない
場合に就いて研究した｡そして油の粘性により生ずる拐
帯を利用することにより､比較的高揚程を必要とする冷
凍機用密閉型圧縮機の軸受部給油に成功した｡
以下その
過に就いて報告する｡
〔ⅠⅠ〕理 論
的
考
察
東研死に於ては､製作に便利なアルキメデススパイラ
ル滞に就いてのみ論じ､対数スパイラル掛こ就いては触
れないことにする｡
第2図に示す如きスパイラル塾に切った矩形断面の構
第2図
を有する平板に接着して､これを同心にて軸の端面が回
Fig.2.
ラ
ノ＼
ル
薄
SpiraISlot
転運動を行う場合にほ､油は軸の端面に附着し帝に沿つ
サト
､.-･･二､
て移動する｡この際軸は油がスパイラル溝の外側より内
側へ進行する方向に回転するものとする｡
油構はスパイラル型であるが､流体の速度及び流量の
塁
国･走
小なる場合は､方向変換に要する揚程損失は少いと考え
られるので､直線流路と見倣しても大なる誤りほないで
第3図
流れの方向に於ける湛の断面
あろう｡
Fig.3,
Section
of
Slot
Viewed
from
Flow
Direction
そこで先づ移動壁の速度が一定の場合に就いて考えて
みる｡第3図に於て､干行に対向せる移動壁と固定壁と
又移動壁と国定壁の接触面が密接して､その間の漏洩
があり､∂なる距離を拒てゝその間に油が充満している
が0と見倣され､且溝巾と深さとの比が2以上の場合に
ものと仮定する｡流れの方向へ芳車由､それに直角の方向
ほ､範≒jら(2)としても大なる誤りほないから､上式は
へツ軸をとり圧力ほ方方向にのみに変り､速度ほ夕方向
衣のようになる｡
のみに変るものとし､且移動壁の速度を坑とすれば､
〔2
ヴ=筈研一一芸一票号姐‥.
但し｣町=範=垢
.(二1〕
〟=豊ッー一言慧(∂-プ)(1)
但し
重力の 加
g‥
(2)式の第1項は移動壁と固定璧との聞の流速分布が
深さの方向に直線的変化をなすことを示す式であり､流
量は移動壁の速度にのみ関係する｡次に第2項は流体が
月■:揚程
y:油の香椎占度
平行2平面問の細際を層流を以て漏洩する場合の
5:罷即ち流路の有効長
量(3)を示す式である｡
借て以上ほ移動壁の
次に流路の巾をわ,流量をヴとすれば
l
度が→定の場合であるが､スパ
イラル幕の上を軸の端面が接触して回転する場合にほ
(2〕式ほ次のように書き改められなければならない｡
ヴ=現物=÷(町÷讐プ･一)ゎ∂
実際の掛こ於てほ形状の変化に伴う流体抵抗の変化を
して､次の如く表わされる｡
glr,川
留=
2
坑が⊥
)Ul′V
ヽノ.
油の運び去られる速度〟は次の如く表わされる｡
Ⅳ2
g月■
12
∫
三し∂∂3.tJJ/ =一スE
レ
I∴ヾ
J ｣ ｢■
〃=晋打払-
‥(3)
るに第4図に示す如くスパイラル幕に於ては
∂2
わ∂
ン
とん=
r(ブβcos￠
=r`dCOS￠
‥...
..‥.‥(4)
イ
ラ
型
ル
粘
ポ
性
プ
ン
研
の
959
究
〔ⅠⅠⅠ〕実 験
置
装
実験装置は第5図及び第`図(款頁参照〕に示す如く､
動機の軸端を延長し､その下端に第2図に示す如
き寸法のスパイラル型粘性ポンプを取付け､ポンプの外
周より内周へ圧送された油は動の中心孔を上昇し､適宜
必要な揚程より軸外へ放出され得る構造とした｡実験に
使用したスパイラルは製作の都合からアルキメデススパ
イラルである｡
動 機軸端 に 餐
叉ポンプはスプリングにて支えられ､
く圧接しているようにしたて〕甜油が軸の中心より外周へ
放出される場合の遠心力は､ポンプ作捕として影幣のな
いことを確めてから測定に着手した｡
流量の測定にほ30cc目盛付試験管とストップウォッ
チを使用した｡温度の測定はポンプの下面の中｣L､部に孔
を穿ちこれに熱
対を挿入して測定し､この温度を以て
油の益五度を代表させた｡筒この外に油槽中の油の温度を
第4図
イ
ノ＼
Fig.4.
Explanatory
ラ
/レ
Diagram
溝
の
of
明
説
出来るだけ均一に保つために､外径3cmのセルロイド
軸流ポンプを装着し電動機で駆動して油の慌拝を行つ
SpiralSlot
た｡
ゐ1γdβ
γ･dβ
COS￠=
〔ⅠⅤ〕実 験 結果
2+(点1(ブγ)2
I//行おβ)2十dγ2
レ//(占i子房βう
先づ電動機を常温から起動し､揚程を13cmにした場
】.
ウ】
検討
の
＼l■■J′
.〔5)
合の5分毎の油の温度と流量を測定した｡
その1例を示すと第7図(攻頁参照)の如くである｡
図で判るように､油氾ほ最初急に上昇するが､25分前後
但しゑ1=一雲;=一定
から安定した上昇曲線を示し､一方流量は最初より逐一究
(二5〕式を(4)式に代入すれば
ゆるやかに減少していく傾向を示している(つ
.(6〕
次にスパイラルの内径､即ち第2図の
γ1を逐次大き
くして､換言すれば有効流路の長さを短くして､前
の如く油温と流量を測定した｡このようにして
次に
5mmから15mmまで変化した場合の油温と流量との
ゐ=甘苦)ヱ+dr2
.(7)
関係を求めた｡これらの測定値は大体25分頃より安定
(6〕及び(7〕式の値を(3〕式に代入して次式を得る｡
1
j7
3
A
β鳥1
を-′/た12十r12
以(γ3-r13)一読-けぃ僻爾一髪
烏12
点12+γ12)
ゐ12+γ1つ一二三-log〔γユカ■/
十字log(…/
但しA=昔∬月=芸子挿
実用上の範囲内に於てほ､彪1は小さくゑ12を含む項は
0と見倣し得るから
1
〃
ノ1
3βた1
山(γ3-r13)一議f(γ2-γ12)
従て
第5図
1鳥1g∂∂3す
ヴ=すヰγ2-γ12)
(γ3-γ13〕-可…･(8)
実
Fig.5.Experiment
験
置
Equipment
2γ1を
960
日
立
許
第35巻
第6号
した状態になったので､この点より45分迄の測定
値の平均を以てその内径に於ける流量と､油温を代
表させると次のようになる｡
甲
径
流量(cc/min)
(_mIn)
5‥.
18.10
30.8
6.‥
18.40
29.1
7‥.
18.76
30.7
8‥.
19.16
32.0
9‥‥.
18.74
32.0
10‥‥.
18.88
29.7
11‖
19.､20
26.0
12...
20.04
32.0
13‥.
18,94
32.4
14‥.
18.12
22.6
15‥.
8.74
31.2
/
■壬二 ｢
油 温
(OC〕
【1____
.｢
坂
l
l
l
什
l
イタ
l
.‡通隙けニルロ
力作-
■】■l"
てニ
枠
l
上表iこ於てi･ま油温が異るので､内径と流量との関
ざ一ケ
1丁て首I面
比
係を比較することが出来ない｡そこで油温30DCの
!だ=一二幸
場合に補正すると､上記の関係ほ第7図の打点に示
l
】
ポ
すようになる｡
■iフ
と書
.㌧ソl
l
■l
.
第8図に於て実線で示した曲線ほ､軸の中心孔に
於ける揚程損失を一定(この場合19cc/minの流量
甘急測定臭
の時の損失4cnをとった)とし油温を30〔JCとし
た場合の流量の計算値である｡即ち実測値と理論値
とは可成り良く一致している｡内径9∼11mmに於
てほ偏侍しているが､これは測定上の誤りと推定さ
榎搾寡拡大回
れる｡
実
第6図
装
験
Fig.6.Detailed
置
詳
の
Diagram
細
図
Experiment
of
1 ｣
Equipments
;
】
l
ト
ト
d
l
-◇-
l
l
l
T ■一 l
l
l
jl
醜
｣｣定量･ ._｣｣_
1-__
1 【｢】■`
｢
ト
割∃
l
｢プ
l
￠一一-ふ-
l
lr
■
l
〃
l
Ⅷ
【
l
J
l
i/!
r
l
♂
〟
〟
〃
第7図
拍
Fig.7.Relation
Flow
温
と
of
l
l
量
此
l
l
ト
l
0
〟
⊇
〟
OilTemperature
Quantity
l
l
ト
,
l
実質炭ほより求め花流量
7
β
♂
lこ
の
l.
l;
イ旦し外径は一定とする
l
√
ガ
F
』
田
i
l
言圭 一一理論酌に計算され花流量
】
l
ト
l
l
と
l
l
l
間(励)
流
l
関 係
第8図
内
to
Fig.8.
Relation
and
径
Flow
と
流
〝
･
量
betweenInside
//
/∠
〟
の
関
〝
･･
晴
=
l
l
l
【
〟
L
l
■;r
｣`･
l
l
娼
1
l
∈｢
l
頑
l
l
■
l
｣
===
亡Ⅰ
コ 丁十 Ⅷ
｣一一一十
l
l
｢丁
1,▼【__j_山
弓｣ 油 最｣｣
l
｣一十一一千
i≡｢-
ー事
l
1
l
(遵Vヒ
■＼r
丸
l
l
L
一-
と
Diameter
係
〝
1
イ
ラ
型
ル
粘
ポ
性
ン
プ
961
究
研
の
〔Ⅴ〕粘性ポンプ藍住用した冷凍機
密閉型圧縮機は第9図に示す如き構造であり､チャム
バ←の底部に盛った冷凍機池を､可及的静かに吸上げコ
ネクテンダロッドの大小両端部の軸受及び主軸受に適量
油方式
の給油を行う必要がある｡従来採用されている
は第10図に示す如く軸に設けた油湛の偏心により生ずる
遠心力に与り油に圧力を与える方式か､或いは別にロー
タリ←ポンプを設ける方式である｡
前者にあっては軸径βに制限されて大きな圧力を生じ
油は不可重臣である｡特に 冷時に於ては､
得ず高所への
油の粘度が増大するためをこ､揚程損失が大きく給油は益
々困難になる｡後者に於ては別にポンプ機構を設ける必
電気冷蔵庫用圧縮機の給油部分
第11国
r｣､､′____√､肝｣(
Fig.11.I.ubricated
Part
Compressor
of
Refrigercttor
Electric
for
要があり､これは絶対に故障の発生を許し得ぬ密閉型に
於てi･ま遅く可き方式である｡然るに粘性ポンプほ構造が
-.∴ノー
簡単で可動部分がない上に大きな流量さえ望まなけれ
ば､可成りの高揚畔が得られ､その上揚程ほ粘度忙比例
して増大するから､寒冷時に於ても好都合である｡又油
L"
l
巨人■■1
ほ一様に 蓮与 して静かに吸い上げられるので､スプラヅ
シニL
__._.l
l……三…;≡≡≡≡≡
≡
ともない｡
ミノ･ll
:∴戸_; :
のように霧化して圧縮機の吸jム仰輝こ吸入されるこ
丁圭∴ミ■
..箋
第9図は比較的高揚程をJ匹要とする2気筒圧縮機にス
ト､
.纂≡≡…萱…
パイラル型粘性ポンプを使用した例で､給油作用を行う
巨
と共に､推力軸受としても役立っているのである｡
堅__蚕_
気冷蔵掛こ使用される100W密閉型
第11図は家庭用
圧縮機で∴愚動機の回転子の重量を支える推力軸受が粘
フ./(/ラル溝
第9図
性ポンプになっていて､簡単に給油の目的を達している｡
給油方式として粘性ポンプを使用した
密閉型圧縮機
Using
Compressor
Fig.9.Hermetic
Pump
for
Viscose
本研究に放ては
1.アルキメデススパイラル型粘性ポンプの理論式を
Lubrication
導き､これを朴′､た計算値と実験結果とが一致する
つ
∴
ことを確めた｡
ノニ∫一丁
2.
1
睾-
スパイラル
枯性ポンプを電気冷蔵庫用密閉型庄
/′
縮機に使用Lた場合には､軋径が細くても高揚程が
l/
彩
/〃
/
ノ/
得られ構造が簡単なので憩障も起らず､且推力軸受
用出来るので効果的である｡
面
㌘
油
本稿を終るに当って御指導を賜った群馬大学浅野博士
/
/-
/て.′ソ/
ち致∴シ/
及び測定を担当された小原昇君に深甚の謝意を表する｡
/
参
傾聴
第10図
従
来
の
言
〔ⅠⅤ〕結
給
Fig.10.ConventionalLubricating
油
方
式
System
考
文
献
5∼8
(1〕宮津:
機論集
(2)浅沼:
磯論集(発表予定 〕
(3)沖
水力学〔岩波〕P･207
｢ノ＼/
卜∼＼′＼′(1′＼ノて､.､く/∼√′//ノ′･､′〉1/′
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(新丸
7
ビル
論
立
階)
社苧代雷(27)2壬壬壬〔壬3∃:2…壬
立
第15巻
日
◎
目
◎
日
◎
日
◎
東
◎
建
◎
500A
◎
日
◎
デ
･
＼
◎
日
◎
日
東京都千代田区丸の内
(新丸ビル7階)振替東
ー
ソ
B
二立
5
型
立
D
立
ウ
立
京
ン
ド
ウ
株
式
立
浄
型
機
ア
エ
杜
コ:く
納
ト
ク
納
∴
に
よ
デ
ソ
†
ト
ン′
プ
ガ
450Ⅰ{W
ナ
ヨ
ヤ
換
複
胴 巻 上
輸
送
気
社
機
櫻
機
機
線
電
ル
ル
機
縮
圧
ス
ト･
機
接
空
論
構
イ
熔
る
ゼ
評
シ′
ダ
ル
灯
立
部
動
…:
光
窮
コ
ー
式
【口
ヨ
こ/
転
回
の
自
●
41
てン
ポ
戸
弧
方
ー
号
ビ
清
心
庁
交
ス
遠
力
設
井
深
号
テ
ス
べ
型
イ
ブ
サ
■､
◎
立
用式
日
流鋼
◎
6
弟
関
車
菅力賃分t6諾)芸2設呂呂(≡選