JP2004183620A

JP2004183620A - 高速回転機器

Info

Publication number: JP2004183620A
Application number: JP2002354592A
Authority: JP
Inventors: Koji Horikawa; 浩司堀川
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】潤滑用オイルが運転によって減量する。この問題を解決し、オイルトラップを自動的にオイル槽にもどすことができる高速回転機器を提供する。
【解決手段】オイルトラップＯＴは排気パイプ８において真空ポンプＶＰまでに介在されるが、ガス流路内に多孔質材のオイルフィルタＯＦが内設されている。そして、さらにこのオイルトラップＯＴの底部には回収路９が接続されている。この回収路９の他端はハウジング１の低部に配置されたオイル槽１Ｙの底部に接続されている。したがって、トラップされたオイルミストは、オイルトラップＯＴの底部から回収路９にて下方に流下しオイル槽１Ｙに流出する。さらにこの回収路９の一部には、ハウジング１の底部に配置されたオイル槽１Ｙと同一の位置に油面の高さを表示し、油量を計測するための計測部ＭＧが設置されている。したがって、油面に位置する目盛の値から油量が計測できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば気体レーザ発振器装置におけるガス循環用としての電動コンプレッサとしてのブロワ等に適用できる高速回転機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばフロー型二酸化炭素ガスレーザ発振器装置の場合、炭酸ガスと他のガスの混合ガスを流しながら圧縮し、レーザ発振器に供給して共振させるようになっており、装置内にガス循環回路が構成されている。その循環回路の構成における一要素のブロワとしてターボ翼を高速で回転させてガスを圧縮し、レーザ発振器に供給する高速回転機器が使用されている。
【０００３】
この種の高速回転機器は、ハウジング内の上方にターボ翼を回転可能に配設してガス圧縮し排出する機構を設けるとともに、下方にはこのターボ翼を高速回転駆動させるモータを配設している。そしてこのターボ翼と回転軸からなる高速回転体は、機械的な軸受方式で軸受けされ、オイルによる潤滑手段が併設されている。そのため、オイルミストがガス圧縮とともに排出されないよう真空ポンプで排気する方式が採用されている（たとえば、特許文献１参照。）。
この高速回転機器の具体的な構成は、図２に示すとおりで、ハウジング１の内方でその上方にターボ翼７が回転可能に配設され、同じく下方にはこのターボ翼７を高速回転駆動させるモータ２が配設され、両者が連結されている。このモータ２はハウジング１の側に固設された電極コイル２Ｋと、この電極コイル２Ｋに対応して回転軸４に固設された回転子２Ｍで構成され、電極コイル２Ｋにはインバータ３から電気エネルギーが供給される。
【０００４】
回転軸４は上部転がり軸受５と下部転がり軸受６を介してハウジング１に対し、回転可能に保持されているが、この回転軸４の上方に形成された取付軸４Ｓにターボ翼７が固設されている。このモータ２および回転軸４を保持する上部転がり軸受５と下部転がり軸受６はモータ室Ｍ内に配設されている。
ターボ翼７がモータ２によって高速回転駆動されると、ガスは吸気口１Ｋから吸入され、圧縮されて排気口１Ｈより排出される。この吸気口１Ｋから排気口１Ｈまでがガス圧縮室Ｃを形成する。この排気口１Ｈからのガスは上記したようにガス循環回路（図示せず）を経てレーザ発振器（図示せず）に供給される。
【０００５】
ところで、回転軸４には図２に示すとおり、軸芯上に中空孔４Ｈが形成されているが、この中空孔４Ｈの下方部は内孔が上方拡がりのテーパ状をなし、これらの部位が潤滑用のオイルＬ内に浸漬されている。したがって、中空孔４Ｈの下方域に侵入している潤滑用のオイルＬは、回転軸４の回転による遠心力の作用を受けて上方に移動し、この作用で中空孔４Ｈはポンプ機能を発揮する。こうして潤滑用のオイルＬは順次上方へ送り出され、射出孔４Ｔより外方に放出されてモータ２の冷却や上部転がり軸受５と下部転がり軸受６の潤滑を行なう。潤滑や冷却を終えた潤滑用のオイルＬは再び下方のオイル槽１Ｙに溜められ、循環する。
【０００６】
このように潤滑用のオイルＬは、循環して上部転がり軸受５と下部転がり軸受６の潤滑を行なうが、この潤滑によって特にモータ室Ｍ内には噴霧状のオイルＬが存在・浮遊することになる。モータ室Ｍにおける噴霧状のオイルＬの存在は、上部転がり軸受５と下部転がり軸受６等における潤滑を良好にするが、このオイルミストがガス圧縮室Ｃに流入するとレーザ発振器などに流入し、レーザの発振機能を低下させる。このことからガス圧縮室Ｃとモータ室Ｍとは、シール部Ｓで遮断されるようになっている。すなわち、ハウジング１は上部転がり軸受５の上方位置において回転軸４が非接触で貫通できる範囲の最小径の貫通孔１Ａが穿設され、回転軸４と協働してシール部Ｓが形成されている。このシール部Ｓはたとえばラビリンスシール等が適用される。
【０００７】
他方、モータ室Ｍは外設した真空ポンプＶＰにて真空に排気される。これは上記したように、モータ室Ｍが潤滑用のオイルＬのミストが充満しており、シール部Ｓの小さい隙間からガス圧縮室Ｃに漏洩するのを防止しなければならないからである。なお、この真空排気においては、排気パイプ８にオイルトラップＯＴが介設されている。さらに、ハウジング１の底部におけるオイル槽１Ｙにはオイル油面計ＯＧが設置されていて、油量が計測できるようになっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２２２４３号公報（第３−４頁、第１図、第２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
オイルトラップＯＴの介設によって、オイルトラップＯＴからのオイルＬを回収することにより、オイルＬの減少量をある程度阻止できる。また、オイル油面計ＯＧの設置により、現時点の油量を確認でき、高速回転機器の安全な運転を保障できる。しかしながら、オイルトラップＯＴも次第に油量が増大するし、またオイル槽１Ｙにおける油量も少なくなるので、高速回転機器の運転中止時にオイルトラップＯＴからのオイルＬを回収してオイル槽１Ｙに移し替える作業が必要であり、メンテナンスを必要とする。
本発明はこのような問題を解決する高速回転機器を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の高速回転機器は、上記課題を解決するために、ガス圧縮を行なうターボ翼とこのターボ翼を高速回転駆動するためのモータと、この両者を連結する垂直に配設した回転軸とこの回転軸を回転自在に保持する上部と下部に設けた転がり軸受と、ターボ翼が配設されたガス圧縮室と転がり軸受および回転駆動用のモータが配設されたモータ室を区画遮断し、かつ回転軸を貫通させるシール孔が穿設されたシール部とを備え、前記回転軸の内部には前記転がり軸受へ潤滑用オイルを供給する中空孔が設けられ、かつ下方端部にはオイル槽内の潤滑用オイルを汲み上げるポンプ機構が設けられ、転がり軸受を潤滑したけたがオイル槽内に戻るように構成された高速回転機器において、前記モータ室を排気する排気系に潤滑用のオイルをトラップするトラップ機構と、トラップした潤滑用のオイルをオイル槽に回収させるオイル回収路を設けたものである。また、オイルの回収路の下方端はオイル槽の油面位置より低位、具体的には底部位に接続される。そしてさらに、このオイル回収系にはオイル槽の油量を計測する計測部を設置したものである。したがって、トラップ゜機構にてトラップされた潤滑用オイルはオイル槽に自動的に回収される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１に示す実施例にしたがつて、本発明の高速回転機器を説明する。
図１は従来の構成を示す図２と同様、高速回転機器の構成を縦断面して示す図で、ハウジング１の中央部内方に回転軸４が垂直に設置され、この回転軸４の上方にターボ翼７が取付軸４Ｓを介して軸着されている。この回転軸４はモータ２によって高速回転されるが、ハウジング１に架設されモータ室Ｍ内に配置された上部転がり軸受５と下部転がり軸受６にて支承されている。このモータ室Ｍ内は、排気パイプ８を介して真空ポンプＶＰによって排気される。この排気パイプ８にはオイルトラップＯＴが介在されている。
回転軸４は高速回転されることによって、上部転がり軸受５と下部転がり軸受６に回転自在に保持されたターボ翼７がガス圧縮室Ｃ内にて高速回転され、吸気口１Ｋからのガスが圧縮され、排気口１Ｈより排出される。なお、図１において、図２と同一の符号で示めされる部品は図２と同一の部品、機構であり、詳細な説明は省略する。
【００１２】
さて、本発明の高速回転機器は、以上の構成において、オイルトラップＯＴとオイル槽１Ｙが連結されたものである。以下この点について説明する。オイルトラップＯＴは排気パイプ８において真空ポンプＶＰまでに介在されているが、このオイルトラップＯＴ内には多孔質材のオイルフィルタＯＦが内設されている。オイルミストはこのオイルフィルタＯＦにてトラップされる。またこのオイルトラップＯＴの底部には、回収路９が接続されており、この回収路９の他端はハウジング１の底部に配置されたオイル槽１Ｙの底部に接続されている。
【００１３】
したがって、オイル槽１Ｙ内のオイルＬが、回転軸４の下端部に設けられたポンプ機構によって上方に汲み上げられ、上部転がり軸受５や下部転がり軸受６を潤滑し、またモータ２を冷却した後、下方に流れ落ちて再びオイル槽１Ｙ内に還流するが、この過程でオイルミストが生まれる。この場合オイルミストはモータ室Ｍ内に充満するが、シール部Ｓによってガス圧縮室Ｃに漏れ出ることは阻止される。同時にガス圧縮室Ｃは排気パイプ８を介して真空ポンプＶＰによって排気され、排気パイプ８に介在されたオイルトラップＯＴにてトラップされることになる。
【００１４】
そして、オイルトラップＯＴにおいて、オイルフィルタＯＦによりトラップされたオイルミストは、トラップＯＴの底部から回収路９にて下方に流下しオイル槽１Ｙに流出する。したがって回収のための移し換え作業が不要となる。
【００１５】
さらに図示実施例においては、回収路９の一部には、ハウジング１の底部に配置されたオイル槽１Ｙと同一の位置に油面の高さを表示し、油量を計測するための計測部ＭＧが設置されている。具体的には図示例に示すように回収路９の全体または一部が透明に形成され、あるいは、透明の材料で構成され、その透明の管路に目盛が付記されている。したがって、油面が位置する目盛の値から、油量が計測される。
【００１６】
本発明が提供する高速回転機器は以上詳述したとおりであるが、発明の構成は上記あるいは図示例に示される構成に限定されるものではなく、種々の変形例をも包含する。
【００１７】
たとえば図示例の場合、オイルトラップＯＴを外設した構成として示したが、このオイルトラップＯＴをハウジング１内に一体的に形成内設するタイプの高速回転機器にも適用可能である。この場合、排気パイプ８や回収路９がハウジング１内に収まり高速回転機器の小型化が図れる。ハウジング１内に一体的に内設する形ではなく、ハウジング１の外面に接着設置する形としても小型化が図れる。さらに回収路９にオイルＬの給油と廃油の切換弁を設置することも可能で、この場合この弁を介してオイル槽１Ｙに対するオイルＬの補給を行うことも可能である。また、回収路９を柔軟なパイプで構成して、特に油量を計測するための計測部ＭＧ位置を所望の位置、すなわち運転操作上目視しやすい位置に設置できるようにすることもできる。
【００１８】
オイルトラップＯＴの構成、特にオイルフィルタＯＦの構造様式などについては図示例や上記説明内容には限定されない。油量を計測するための計測部ＭＧについても図示例は一例であって種々の形式のものを採用できる。また、この計測部ＭＧも回収路９をハウジング１内に一体的に設置する場合には、ハウジング１内に一体的に埋設することができる。なお、図示例では、シール部Ｓを簡略な構成で示したが、ラビリンス形のシール機構やテーパ形の組み合わせによる方式など種々のシール機構を採用する高速回転機器に対しても本発明は適用可能である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明が提供する高速回転機器は以上詳述したとおりであるから、トラップした潤滑用オイルを運転中に常時継続してオイル槽に戻すことができる。また、オイルの回収路に油面を表示する手段を有するので、高速回転機器を据え付ける場合据え付け場所が奥まった狭い場所でもオイル回収路に油面の状況を目視できる位置に配置しておけば、油量を容易に計測でき、油面点検作業を向上させ、合わせて高速回転機器の安全な運転を保障する。さらに上記したようにこの回収路にオイルの給油と廃油の切換弁を設置した場合、オイルの補給が容易に行える利点も有する。したがって、操作性のすぐれた高速回転機器を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高速回転機器の構成を示す縦断面図である。
【図２】従来における高速回転機器の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ウジング
１Ａ貫通孔
１Ｈ排気口
１Ｋ吸気口
１Ｙオイル槽
２モータ
２Ｋ電極コイル
２Ｍ回転子
３インバータ
４回転軸
４Ｓ取付軸
４Ｈ中空孔
４Ｔ射出孔
５上部転がり軸受
６下部転がり軸受
７ターボ翼
８排気パイプ
９回収路
ＶＰ真空ポンプ
Ｃガス圧縮室
Ｍモータ室
Ｓシール部
Ｌオイル
ＯＧオイル油面計
ＯＴオイルトラップ
ＯＦオイルフィルタ
ＭＧ計測部

Claims

ガス圧縮を行なうターボ翼とこのターボ翼を高速回転駆動するためのモータとこの両者を連結する垂直に配設した回転軸とこの回転軸を回転自在に保持する上部と下部に設けた転がり軸受と、前記ターボ翼が配設されたガス圧縮室と転がり軸受および前記モータが配設されたモータ室を区画遮断しかつ回転軸を貫通させるシール機構とを備え、前記回転軸の内部には前記転がり軸受へ潤滑用オイルを供給する中空孔が設けられ、かつ下方端部にはオイル槽内の潤滑用オイルを汲み上げ前記中空孔へ送り出すポンプ機構が設けられ、転がり軸受を潤滑した後オイル槽内に戻るように構成された高速回転機器において、前記モータ室を排気する排気系に潤滑用オイルをトラップするトラップ機構と、トラップした潤滑用オイルをオイル槽に回収させるオイル回収路を設けたことを特徴とする高速回転機器。
オイル回収路の下方端はオイル槽の油面位置より低位に接続されかつこのオイル回収路にはオイル槽の油量を計測する計測部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の高速回転機器。