JP2000297788A - ターボブロワ - Google Patents

ターボブロワ

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JP2000297788A
JP2000297788A JP11104891A JP10489199A JP2000297788A JP 2000297788 A JP2000297788 A JP 2000297788A JP 11104891 A JP11104891 A JP 11104891A JP 10489199 A JP10489199 A JP 10489199A JP 2000297788 A JP2000297788 A JP 2000297788A
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JP
Japan
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shaft
impeller
rotor
turbo blower
disc
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11104891A
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English (en)
Inventor
Hideki Adachi
英樹 安達
Yoshitaka Kanazawa
能敬 金澤
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転体の高速回転時にも回転体の動バランスが
くずれにくく安定に運転ができるターボブロワを提供す
る。 【解決手段】ターボブロワ1の上下一対の軸受5、6
は、翼車2およびモータ回転子4bが軸着されたシャフ
ト3からなる回転体を軸支している。この回転体の翼車
2とシャフト3との結合部に翼車歯部2aとシャフト歯
部3aからなるギアカップリングを用いることにより、
回転体を高速駆動しても翼車2とシャフト3の結合部の
変形が起こりにくく同心が維持されやすいために回転体
の動バランスが崩れず安定に運転できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内設されたモータ
によってタービン翼車が高速回転駆動されるターボブロ
ワに関する。
【0002】
【従来の技術】大出力のレーザを連続して得るために実
用されている気体レーザ装置においては、例えば、炭酸
ガスと他のガスを混合してレーザ管に導き放電励起し、
共振させてレーザ出力を得ているが、このときガスの温
度が上昇するのでガスを循環させ、熱交換器を通して冷
却している。このガスの循環に電動のターボブロワが用
いられている。図6に従来のターボブロワの構成を示
す。ターボブロワ51は、翼車52およびモータ回転子
54bがシャフト53に軸着され、ハウジング70の上
部と下部に配設された軸受55、56により軸支されて
いる。モータ54は、可変周波数のインバータ64によ
り励磁されることにより高速で回転し、翼車52を回転
駆動する。翼車52の回転により吸入口Pinから吸入
されたガスは、ガス圧縮部67で圧縮されて出口Pou
tから排出される。
【0003】シャフト53には同心でシャフト中空穴6
2が穿孔されており、さらにその下部には遠心ポンプ部
61が形成されている。遠心ポンプ部61は、オイルた
め60に浸漬されており、シャフト53の回転により、
オイルため60に満たされている潤滑オイルがシャフト
中空穴62の内壁に沿って汲み上げられる。またシャフ
ト53には軸受55、56の上部にシャフト中空穴62
に通じる穴65、66が穿孔されており、前記の中空穴
62の内壁に沿って汲み上げられた潤滑オイルは、シャ
フト53の回転により遠心力で前記の穴65、66から
軸受55、56の上部に放出され、軸受55、56を潤
滑する。軸受55、56を潤滑した潤滑オイルは、重力
によりオイル戻り路57、58を通ってオイルため60
にもどる。潤滑オイルは、モータ駆動部の空間69内に
噴霧状態および液滴状態にて存在する。潤滑オイルがガ
ス圧縮部67に漏出することはラビリンスシール等のシ
ール機構63により防止されている。さらに、潤滑オイ
ルのガス圧縮部67への漏出を防ぐためにモータ駆動部
の空間69内がガス圧縮部67に対して低圧に保持され
るように穴71から図示されていない管路により図示さ
れていない真空ポンプに接続されている。
【0004】しかして、翼車52とシャフト53は、翼
車52の貫通穴52cの下端のはめ合い穴52aに、シ
ャフト53のはめ合い部53aが嵌合し、シャフト53
のねじ部53bを翼車の貫通穴52cを貫通してナット
68を螺着することにより、シャフト53と翼車52は
同心で、かつ翼車52の当り面52bとシャフトの当り
面53bで当着される。かかる構成において、モータ5
4の駆動力は、シャフト53からシャフト53と翼車5
2のそれぞれの当り面53b、52bを経由して翼車5
2に伝達され、高速駆動されて翼車52の圧縮仕事がな
される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のターボブロワは
以上のように構成されているが、翼車が高速で回転した
とき、翼車はシャフトの軸に直交する方向に作用する遠
心力により半径方向に引張り力が作用し半径方向に伸
び、はめ合い穴が広げられ、同時に軸方向には縮む力が
作用する。軸方向に縮むことにより、翼車とシャフトの
当り面での面圧が低下する。一方、前記半径方向の引張
り力が、翼車とシャフトの当り面での摩擦力を越えた場
合、翼車とシャフトの心がずれて翼車とシャフトおよび
モータの回転子からなる回転体の動バランスが崩れ、振
れ回り力が大きくなり振動が発生する。その状態で運転
すると振動が大きくなり軸受の破損や回転体の破損に及
ぶことが生じ得るので高速域で長時間安定に運転できな
い。本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので
あり、回転体の高速回転時にも翼車とシャフトの当り面
がずれない構造をとることにより回転体の動バランスが
くずれにくい構造とし、安定に運転ができるターボブロ
ワを提供することを目的とする。
【0006】
【問題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明のターボブロワは、タービン翼車およびモー
タ回転子が軸着された駆動軸からなる回転体、該回転体
を軸支する上下一対の軸受からなるターボブロワにおい
て、回転体のタービン翼車と駆動軸との結合部にギアカ
ップリングを用いることにより、高速域でも長時間安定
に運転できるようにしたことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は、本発明が提供するターボ
ブロワの実施例を示す構成図である。ターボブロワ1
は、翼車2とモータ4の回転子4bを軸着したシャフト
3からなる回転体がハウジング20の上部と下部に配設
された軸受5、6により軸支されている。モータ4は、
可変周波数のインバータ14により励磁されることによ
り高速で回転し、翼車2を回転駆動する。翼車2の回転
により吸入口Pinから吸入されたガスは、ガス圧縮部
17で圧縮されて出口Poutから排出される。
【0008】シャフト3には同心でシャフト中空穴12
が穿孔されており、さらにその下部には遠心ポンプ部1
1が形成されている。遠心ポンプ部11は、オイルため
10に浸漬されており、シャフト3の回転により、オイ
ルため10に満たされている潤滑オイルがシャフト中空
穴12の内壁に沿って汲み上げられる。またシャフト3
には軸受5、6の上部にシャフト中空穴12に通じる穴
15、16が穿孔されており、前記中空穴12の内壁に
沿って汲み上げられた潤滑オイルは、シャフト3の回転
により遠心力で前記の穴15、16から軸受5、6の上
部に放出され、軸受5、6を潤滑する。軸受5、6を潤
滑した潤滑オイルは、重力によりオイル戻り路7、8を
通ってオイルため10に戻る。潤滑オイルは、モータ駆
動部の空間19内に噴霧状態および液滴状態にて存在す
る。潤滑オイルがガス圧縮部17に漏出することはラビ
リンスシール等のシール機構13により防止されてい
る。さらに、潤滑オイルのガス圧縮部17への漏出を防
ぐためにモータ駆動部の空間19内がガス圧縮部17に
対して低圧に保持されるように穴21から図示されてい
ない管路により図示されていない真空ポンプに接続され
ている。
【0009】しかして、翼車2とシャフト3は、翼車2
の貫通穴2cの下端の翼車歯部2aとシャフト3のシャ
フト歯部3aが同心でかみ合い、シャフト3のねじ部3
bを翼車2の貫通穴2cに貫通し、ナット18を螺着す
ることにより、シャフト3と翼車2は同心で結合され
る。かかる構成において、使用されるギアカップリング
の一例は、グリーソン社(Gleason Work
s、U.S.A.)のカービック(Curvic=登録
商標)カップリングである。図2にカービックカップリ
ングの歯の結合軸に直交する面における断面を示す。図
2では、翼車2側のかみ合い面の歯の断面が凹である凹
歯30及びシャフト3側のかみ合い面の歯の断面が凸で
ある凸歯31を示す。凹歯30は、切削または研削面が
真円であり翼車2の軸の中心を通る線上に中心を持つカ
ッターまたは砥石の外周で加工することにより、歯のか
み合い面の断面が凹に仕上がる。凸歯31は、切削また
は研削面が真円でありシャフト3の軸の中心を通る線上
に中心を持つカッターまたは砥石の内周で加工すること
により、歯のかみ合い面の断面が凸に仕上がる。このよ
うに加工された凹歯30と凸歯31のかみ合い面は、加
工するカッターまたは砥石の切削または研削面の径を等
しくすることで互いに相補形状となり、面圧がかかるか
み合い時、カップリングの平均径における各歯面の接線
が正確に軸心で交わる。またかみ合い状態を横方向から
見た図を図3に示す。各歯は理想的には隙間無く面で当
り、容易に同心でかつ負荷伝達に適する結合が可能とな
る。図2では翼車2側が凹歯、シャフト3側が凸歯の例
を示したが、この逆の組み合わせでもよい。図1で、モ
ータ4の駆動力は、シャフト3からシャフト歯部3aと
翼車2の翼車歯部2aを経由して翼車2に伝達され、高
速駆動された翼車2がPinから導入したガスを圧縮
し、Poutに排出する。さらに、高速駆動される翼車
2に作用する遠心力により、翼車2が半径方向に伸びる
力が作用して翼車歯部2aが径方向に広がろうとして
も、シャフト3の径は小さく作用する遠心力も小さいの
で、シャフト歯部3aが受け止め、さらに翼車2で軸方
向に縮じむ力が作用しても翼車2とシャフト3それぞれ
の歯部2a、3aのかみ合いは変わらず、翼車2とシャ
フト3の同心は維持されるため、軸ずれによる回転体の
動バランスの崩れは生ぜず、振動も発生しにくいターボ
ブロワが提供できる。
【0010】本実施例では、ギアカップリングとしてカ
ービックカップリングを用いる例で説明したが、翼車と
シャフトを結合したとき翼車が半径方向に広がろうとす
る力をシャフト側の結合部が抑制し、かつ翼車とシャフ
トを結合したときに容易に同心が得られ維持できる結合
法であれば、図4に示すように、結合する一方の部材に
凸、他方に凹の相補的な形状を有する噛み合いでもよ
い。また、シャフトに直接結合用の歯を切らず図5のよ
うにカラー22に歯23を切ってもよい。
【0011】
【発明の効果】本発明のターボブロワは上記のように構
成されており、翼車とシャフトの当り面にギャーカップ
リングを用いて、回転体の高速回転時にも翼車とシャフ
トの当り面がずれない構造をとることにより回転体の動
バランスがくずれにくい構造とするので、高速駆動され
る翼車に作用する遠心力により翼車が半径方向に伸びる
力が作用して歯部が径方向に広がろうとしてもシャフト
の径は小さく作用する遠心力も小さいので、シャフトの
歯面が受け止め、さらに軸方向に縮じむ力が作用しても
翼車とシャフトそれぞれの歯部のかみ合いは変わらず、
翼車とシャフトの同心は維持されるため、軸ずれによる
回転体の動バランスの崩れは生ぜず、振動も発生しにく
いターボブロワを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるターボブロワの一実施例の構成
を示す図である。
【図2】本発明に係わるターボブロワの翼車とシャフト
を結合する一実施例のギアカップリングのギアの断面形
状を示す図である。
【図3】本発明に係わるターボブロワの翼車とシャフト
を結合するギアカップリングの一実施例の結合状態を示
す図である。
【図4】本発明に係わるターボブロワの翼車とシャフト
を結合するギアカップリングのギアの変形例の構成を示
す図である。
【図5】本発明に係わるターボブロワの翼車とシャフト
を結合するギアカップリングの変形例の構成を示す図で
ある。
【図6】従来のターボブロワの構成を示す図である。
【符号の説明】
1・・・・ターボブロワ 2・・・・翼車 2a・・・・翼車歯部 2c・・・・貫通
穴 3・・・・シャフト 3a・・・・シャ
フト歯部 3b・・・・ねじ部 4・・・・モータ 4a・・・・固定子 4b・・・・回転
子 5、 6・・・・軸受 7、8・・・・
オイル戻り路 10・・・・オイルため 11・・・・遠心
ポンプ部 12・・・・シャフト中空穴 13・・・・シー
ル機構 14・・・・インバータ 15、16、
21・・・・穴 17・・・・ガス圧縮部 18・・・・ナッ
ト 20・・・・ハウジング 22・・・・カラ
ー 23・・・・歯 30・・・・凹歯 31・・・・凸歯
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/66 F04D 29/66 Z Fターム(参考) 3H021 AA01 BA10 BA16 BA21 DA08 DA18 3H033 AA02 AA11 BB02 BB06 BB12 BB20 CC01 CC06 DD15 DD25 DD30 EE10

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】タービン翼車およびモータ回転子が軸着さ
    れた駆動軸からなる回転体、該回転体を軸支する上下一
    対の軸受からなるターボブロワにおいて、回転体のター
    ビン翼車と駆動軸との結合部にギアカップリングを用い
    たことを特徴とするターボブロワ。
JP11104891A 1999-04-13 1999-04-13 ターボブロワ Withdrawn JP2000297788A (ja)

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JP11104891A JP2000297788A (ja) 1999-04-13 1999-04-13 ターボブロワ

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