JP2001349296A - ターボ翼車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディスクの質量が小さく、固有振動数が高い
ターボ翼車を提供する。 【解決手段】 ターボ翼車のディスク部をディスク１と
側板２を互いに拡散接合させて構成し、特にディスクは
内部に空間を形成しその開口側を側板２で覆う形として
構成する。したがってディスク部は軽量化が図られ、固
有振動数が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の半径流、斜
流を生起させて流体の圧縮や膨張を行うターボコンプレ
ッサやターボラジアルタービン等に使用されるターボ翼
車に関する。

【０００２】

【従来の技術】ターボ翼車は、その主体をなすディスク
部が回転軸を介してたとえば電動機（モータ）等に直結
され、その回転駆動によって入力ダクトからの流体を半
径流ないし斜流させる圧縮やタービンに利用される。た
とえば、図６に示す電動駆動形コンプレッサがその一例
で、ＴＢがそのターボ翼車を示している。このターボ翼
車ＴＢは、その主体となるディスク部ＤＣと、このディ
スク部ＤＣと一体の回転軸Ｓとにより構成されている。
回転軸Ｓは、電動機Ｍの回転子ＭＲと一体ないし一体的
に連結されて回転体を形成し、軸受ＢＲを介してハウジ
ングＨＧに保持されている。

【０００３】ハウジングＨＧの上方にはスクロール部Ｓ
Ｒが結合されていて、このスクロール部ＳＲにターボ翼
車ＴＢのディスク部ＤＣが回転自在に配置されている。
そして、ターボ翼車ＴＢが電動機Ｍにて高速回転される
と、入力ダクトＩＮから流体が吸引流入される。流入さ
れた流体はターボ翼車ＴＢにより半径流ないし斜流され
圧縮される。圧縮された流体はディフューザ部ＤＦを経
て出力ダクトＯＴに排出されることになる。

【０００４】このターボ翼車ＴＢは、図７にそのディス
ク部ＤＣを取り出して示されているが、山形をなし外周
にブレード（翼）Ｂが形成され、中央には回転軸Ｓを貫
挿する軸孔ＤＨが穿設されている。このようなターボ翼
車ＴＢは通常アルミニウム合金やステンレス材料あるい
はチタン合金などを材料とし、素材からの削り出しまた
は鋳造などにて製作されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなターボ翼車
ＴＢは、図６に示すとおり、電動機Ｍの回転子ＭＲに連
結されるが、図から明らかなとおり片持ち支持で回転駆
動される。したがってこのターボ翼車ＴＢのディスク部
ＤＣの質量が大きい場合は、回転体の固有振動数が低下
し、そのために高速回転しにくい。質量が大きいと初期
アンバランス量も大きいため、バランス修正のために除
去する材料の量が多くなり、ターボ翼車ＴＢの強度、性
能に影響を及ぼすことになる。材料除去量を少なくして
強度、性能への影響を極力抑えようとすると残留アンバ
ランス量が小さくならないために高速回転にて遠心力が
増加し、回転駆動中に振動が発生しやすくなる。振動の
発生は騒音の原因ともなり、機器の破損、損傷を招き、
耐久性の低下をもたらす等の問題を有している。本発明
は、このような課題を解決するターボ翼車を提供しよう
とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明が提供するターボ
翼車は、上記課題を解決するために、ディスクの内部を
中空に形成したものである。したがって翼車全体の質量
が軽減され、固有振動数が高く、振動が小さくできる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明が提供するターボ翼
車を図示実施例にしたがって説明する。図１は、本発明
によるターボ翼車のディスク部ＤＣのみを取り出して示
す縦断面図で、１がディスク部の主体をなすディスクで
あり、２は平板状の側板である。ディスク１は山形状を
なし山の頂上部から山裾にかけての周囲にはブレード
（翼）１Ｗが形成されている。さらにディスク１は山形
状をなしているもののその内方は中空状で回転軸が挿設
される軸孔１Ｈを形成するボス１Ｂが突設されているの
みである。このディスク１と側板２は互いに接合され、
その外周縁部が拡散接合されて一体的に固着されてい
る。

【０００８】このようなディスク部ＤＣの製作工程の一
例は図２から図４に示すとおりである。すなわち図２に
示すディスクの原型１Ｇを鋳造によって製作する。原型
１Ｇには、ブレード部分ＷＧを形成しておく。山形の内
方は空洞部１Ｋを有し、中心部に軸孔穿設用のボス１Ｂ
が突設されたままの形となっている。２は開放側のカバ
ーとしての側板で平板からなる。この図２の原型は鋳造
のみでなく削り出し、あるいは鍛造などによって製作す
ることもできる。鋳造の場合では、ブレード１Ｗは概略
所定の形状にて形成しておき、後の工程でブレード１Ｗ
を切削加工する。他方、このディスク１と同種ないし異
種の材料にて側板２も製作し準備する。

【０００９】次の工程は図３に示すとおりで、ディスク
１と側板２とを拡散接合させて互いに接着させる。この
拡散接合は２つの金属材料を固相のままで接合させるも
ので、互いに熱と押圧力をかけ原子間の結合を起こさせ
接合する方法である。接合が簡略で外観もよく接合でき
る。この場合、ボス１Ｂと側板２との拡散接合も同時に
行う。つぎの工程として、ボス１Ｂに軸孔１Ｈを穿設す
るとともに、ブレード１Ｗが概略形状の場合には、所定
の形状に形成する。このブレード１Ｗの形成は切削加工
により行い軸孔１Ｈはボール盤等にて加工する。図４は
この加工終了後の縦断面図を示している。

【００１０】本発明が提供するターボ翼車は以上詳述し
たとおりであるが、上記ならびに図示例に限定されるも
のではなく種々の変形例を包含する。たとえば、ブレー
ド１Ｗの形成はディスク１と側板２を接合した後でもよ
い。また、図示例ではディスク１と側板２の組み合わせ
にてディスク部ＤＣを構成したが、一体形とすることも
可能である。図５はその一例を示しているが、この場合
は鋳造にて一体形のものを製作するのが望ましい。この
場合、ブレード１Ｗについては、鋳造で原型をつくり、
鋳造後切削研磨で仕上げる。また軸孔１Ｈについては、
鋳造によりあらかじめ小径の孔を形成しておき、鋳造後
にボール盤等にて精密な孔あけ加工を行う。さらに空洞
部１Ｋを形成するために側板に相当する部分に数個の貫
通孔１Ａが同心円上に配置されている。なお、図示例の
ようにディスク１と側板２と接合形の場合でも、その接
合方法としては溶接やねじ止め手段による接合の仕方も
あり、本発明はこれらすべてを包含する。

【００１１】

【発明の効果】本発明が提供するターボ翼車は、以上詳
述したとおりであるから、ディスク部の質量を軽減させ
ることができ、回転系としてのバランス修正が容易にな
り、振動を低減させることができる。軽量化により回転
系の固有振動数を上げることができ、高速回転を保障す
ることができる。また、側板を接合させる形のターボ翼
車においては、ディスク部の軸孔近辺に高応力が発生す
るものの側板の材料を許容応力の大きい材料を使用する
ことでこの高応力の発生にも耐えることができ、ターボ
翼車の破損、損傷を阻止することができる利点を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるターボ翼車の縦断面を示す図であ
る。

【図２】本発明によるターボ翼車の製作工程を示す図で
ある。

【図３】本発明によるターボ翼車の製作工程を示す図で
ある。

【図４】本発明によるターボ翼車の製作工程を示す図で
ある。

【図５】本発明によるターボ翼車の変形例を示す図であ
る。

【図６】電動駆動形コンプレッサの縦断面図を示す図で
ある。

【図７】従来のターボ翼車におけるディスクの形状を示
す図である。

【符号の説明】

１…ディスク ２…側板 １Ｂ…ボス １Ｗ…ブレード １Ｈ…軸孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスクの内部を中空に形成したことを
   特徴とするターボ翼車。