JP2012172576A - ターボ機械 - Google Patents

Abstract

【課題】締結されるインペラとシャフトとを備えるターボ機械において、複雑かつ大きな装置を別途必要とすることなくインペラをシャフトに対して締結する際の仕事量を削減する。
【解決手段】コンプレッサインペラ１ａ側に形成されたネジ山の旋回方向とシャフト２側に形成されたネジ山の旋回方向とが反対方向とされた開閉ネジ３によって、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２とが締結されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ターボ機械に関するものである。

ターボ圧縮機や過給機等のターボ機械では、シャフトから回転動力が伝達されることで回転駆動されるインペラを備えている。
このようなターボ機械では、例えば、特許文献１及び特許文献２に示すようにインペラとシャフトとに対して雄ネジと雌ネジとが形成されており、インペラとシャフトとが螺合されることによって締結されている。

実開平５−５２３５６号公報 実開平５−５７４５０号公報 特許第４０８９８０２号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に示すようにインペラとシャフトとに対して雄ネジと雌ネジとが形成された構成では、インペラとシャフトとを締結する際に、インペラをシャフトに対して回転移動させる必要がある。
つまり、インペラをシャフトに取り付ける際には、インペラを回転移動させながら徐々にシャフトに近づけていく必要がある。
このため、インペラをシャフトに取り付ける際のインペラの移動量が、インペラを回転移動させずにシャフトに対して取り付ける場合よりも遥かに増大する。したがって、特許文献１及び特許文献２の方法では、インペラとシャフトとを締結する際に必要となる仕事量が増大してしまう。

また、インペラとシャフトとが回転方向にずれることを防止するためには、インペラとシャフトとの間に十分な摩擦力が存在することが望ましい。このためには取り付けの際に、インペラが着座面に接触した後にさらにインペラをシャフト側に押込み、インペラを弾性変形させておくことが好ましい。
ところが、インペラが着座面に接触した後は、インペラと着座面との間に摩擦力が働くために摩擦抵抗が増大し、インペラをシャフト側に押込むための仕事量が増大する。

一方、特許文献３には、テンションボルトを用いることによって、殆どインペラをシャフトに対して回転移動をさせることなく強固にインペラとシャフトとを締結する構成が開示されている。
しかしながら、テンションボルトを用いてインペラとシャフトとを締結する場合には、油圧テンショナ等の複雑かつ大きな装置を別途必要とする。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、締結されるインペラとシャフトとを備えるターボ機械において、複雑かつ大きな装置を別途必要とすることなくインペラをシャフトに対して締結する際の仕事量を削減することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、回転駆動されるインペラと該インペラに回転動力を伝達するシャフトとを備えるターボ機械であって、一端側が上記インペラに螺合されるインペラ螺合領域とされ、他端側が上記シャフトに螺合されるシャフト螺合領域とされ、上記インペラ螺合領域に形成されるネジ山の旋回方向と上記シャフト螺合領域に形成されるネジ山の旋回方向が反対方向とされる開閉ネジを有し、当該開閉ネジによって上記インペラと上記シャフトとが締結されているという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記開閉ネジは、上記インペラよりも熱伝導率が高い材料によって形成されているという構成を採用する。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記インペラがチタン合金によって形成されている場合に、上記開閉ネジは、鉄鋼材料によって形成されているという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記シャフトに対する上記インペラの回転移動を抑止する回転抑止手段を備えるという構成を採用する。

第５の発明は、上記第４の発明において、上記回転抑止手段が、上記インペラの回転軸方向を長手方向とし、上記インペラの回転軸から外れた位置に設けられた嵌合穴及び上記シャフトの回転軸から外れた位置に設けられた嵌合穴に嵌合されるピン部材であるという構成を採用する。

第６の発明は、上記第５の発明において、上記ピン部材が、上記インペラの回転軸を中心として均等に複数配置されているという構成を採用する。

第７の発明は、上記第４の発明において、上記回転抑止手段が、上記インペラの回転軸方向から見た外形形状が回転体形状から外れると共に上記インペラあるいは上記シャフトに対して上記回転軸方向に突出して設けられる嵌合突起と、上記嵌合突起が設けられない上記インペラあるいは上記シャフトに対して設けられると共に上記嵌合突起が嵌合される嵌合穴とを備えるという構成を採用する。

第８の発明は、上記第７の発明において、上記嵌合突起が、上記回転軸を重心とする形状を有しているという構成を採用する。

第９の発明は、上記第１〜第８いずれかの発明において、上記開閉ネジに対して上記インペラの回転軸方向から当接するロックボルトを備えるという構成を採用する。

第１０の発明は、上記第１〜第９いずれかの発明において、上記インペラ螺合領域に形成されるネジ山の旋回方向が、上記インペラが回転駆動される際の反力によって上記開閉ネジと上記インペラとの締結力が高まる方向に設定されているという構成を採用する。

第１１の発明は、上記第１〜第１０いずれかの発明において、上記開閉ネジの上記インペラ側の端面に上記開閉ネジを回転させる冶具を嵌合可能な嵌合穴あるいは嵌合突起が設けられ、上記インペラに上記嵌合穴あるいは嵌合突起を露出する露出孔が設けられているという構成を採用する。

第１２の発明は、上記第１１の発明において、上記開閉ネジを回転させる冶具を嵌合可能な上記嵌合穴あるいは嵌合突起が、上記インペラの回転軸を重心とする形状を有しているという構成を採用する。

本発明においては、インペラ側に形成されたネジ山の旋回方向とシャフト側に形成されたネジ山の旋回方向とが反対方向とされた開閉ネジによって、インペラとシャフトとが締結されている。
このような本発明によれば、開閉ネジを回転させることによって、インペラをシャフトに対して回転移動させることなく、インペラとシャフトとを軸方向に直線移動させることができる。つまり、本発明によれば、インペラをシャフトに対して回転移動させながらインペラとシャフトとを締結する場合と比較してインペラの移動量を減少させることができ、締結の際の仕事量を削減することができる。
さらに本発明によれば、シャフトとの間の摩擦力を確保するために、インペラをシャフト側に押込んで弾性変形させる際にもインペラをシャフトに対して回転移動させることなく、インペラとシャフトとを軸方向に直線移動させることができる。つまり、本発明によれば、インペラをシャフトに対して回転移動させながらインペラとシャフトとを締結する場合と比較して摩擦抵抗を減少させることができ、締結の際の仕事量を削減することができる。

また、本発明においては、開閉ネジに対して大きなテンションを掛けることなくインペラとシャフトとを締結することができるため、油圧テンショナ等の複雑かつ大きな装置を別途必要としない。

したがって、本発明によれば、締結されるインペラとシャフトとを備えるターボ機械において、複雑かつ大きな装置を別途必要とすることなくインペラをシャフトに対して締結する際の仕事量を削減することが可能となる。

本発明の第１実施形態におけるターボ圧縮機の概略構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態におけるターボ圧縮機が備えるコンプレッサインペラとシャフトとの締結作業を説明するための模式図である。 本発明の第２実施形態におけるターボ圧縮機の概略構成図である。 本発明の第３実施形態におけるターボ圧縮機の概略構成図である。 本発明の第４実施形態におけるターボ圧縮機の概略構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態におけるターボ圧縮機の変形例を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るターボ機械の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
また、以下の説明においては、本発明のターボ機械の一例としてターボ圧縮機を挙げて説明するが、本発明のターボ機械はターボ圧縮機に限定されるものではなく、過給機等のインペラとシャフトとを備えるターボ機械全般に適用することができる。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ１の概略構成を示す断面図である。
ターボ圧縮機Ｓ１は、空気等のガスを圧縮して圧縮ガスとして吐出するものであり、図１に示すように、コンプレッサ１と、シャフト２と、開閉ネジ３と、駆動ユニット４とを備えている。

コンプレッサ１は、駆動されることによってガスを圧縮するものであり、コンプレッサインペラ１ａ（本発明のインペラに相当）と、コンプレッサハウジング１ｂとを備えている。

コンプレッサインペラ１ａは、ガスに対して運動エネルギを付与して加速させるものであり、回転軸Ｌ方向から吸い込んだガスを加速させて半径方向に吐出するラジアルインペラである。
そして、図１に示すように、コンプレッサインペラ１ａは、シャフト２に締結されるベース部１ｃと、当該ベース部１ｃの表面に回転方向に等間隔に配列される複数の翼１ｄとを備えている。

また、ベース部１ｃには、駆動ユニット４側に向けて開口されると共に、シャフト２が備える嵌合突起２ａが嵌合される嵌合穴１ｅが設けられている。
また、ベース部１ｃの内部には、図１に示すように、開閉ネジ３の収容空間が嵌合穴１ｅに連通して設けられている。この収容空間の内壁面にはネジ山が形成されており、開閉ネジ３の一端側が螺合可能な雌ネジとなるように構成されている。
さらに、ベース部１ｃには、コンプレッサインペラ１ａの先端から開閉ネジ３の一端面を露出する露出孔１ｆが設けられている。なお、当該露出孔１ｆは、後述する開閉ネジ３を回転させる冶具１０（図２参照）を挿通可能な径を有しており、線条に設けられている。
なお、図１に示すように、嵌合穴１ｅと露出孔１ｆとは、開閉ネジ３の収容空間を挟んで、コンプレッサインペラ１ａの回転軸Ｌに重ねて配置されている。

そして、このようなコンプレッサインペラ１ａは、圧縮するガスに応じて、例えば、チタン合金、アルミニウム合金、あるいはステンレス鋼によって形成される。

コンプレッサハウジング１ｂは、コンプレッサ１の外形形状を形作ると共に内部にガスの流路を有するものであり、コンプレッサインペラ１ａを収容して配置されている。
このコンプレッサハウジング１ｂには、図１に示すように、ガスを吸入する吸入開口１ｇと、コンプレッサインペラ１ａによって加速されたガスを減速して圧縮するディフューザ１ｈと、圧縮ガスの流路となるスクロール流路１ｉと、圧縮ガスが吐出される不図示の吐出開口とが設けられている。

シャフト２は、駆動ユニット４によって発生された動力を回転動力としてコンプレッサインペラ１ａに伝達するものであり、駆動ユニット４と接続されている。
シャフト２の一端には、コンプレッサインペラ１ａのベース部１ｃに設けられた嵌合穴１ｅに嵌合するための嵌合突起２ａが設けられており、当該嵌合突起２ａが嵌合穴１ｅに嵌合されることによってコンプレッサインペラ１ａとシャフト２とが半径方向に位置決めされる。
また、図１に示すように、嵌合突起２ａには、開閉ネジ３の他端側が螺合可能な雌ネジが設けられている。
そして、このようなシャフト２は、例えば、鉄鋼材料（例えば、クロム及びモリブデンを含む鉄鋼材料）によって形成されている。

開閉ネジ３は、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２とを締結するものである。この開閉ネジ３は、一端側がコンプレッサインペラ１ａに螺合されるインペラ螺合領域３ａとされ、他端側がシャフト２に螺合されるシャフト螺合領域３ｂとされている。
そして、開閉ネジ３は、インペラ螺合領域３ａに形成されるネジ山の旋回方向とシャフト螺合領域３ｂに形成されるネジ山の旋回方向が反対方向とされている。
このため、開閉ネジ３を一方向に回転させると、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２とが回転軸Ｌに沿って近づき、開閉ネジ３を反転させると、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２とが回転軸Ｌに沿って離れることとなる。
なお、インペラ螺合領域３ａに形成されるネジ山の旋回方向は、コンプレッサインペラ１ａが回転駆動される際の反力によって開閉ネジ３とコンプレッサインペラ１ａとの締結力が高まる方向に設定されている。

また、開閉ネジ３の一端面（コンプレッサインペラ１ａ側の面）には、開閉ネジ３を回転させるための冶具１０を嵌合するための嵌合穴３ｃが設けられている。この嵌合穴３ｃは、回転軸Ｌ方向から見て、回転軸Ｌを重心とする形状（例えば六角形）に形状設定されている。このように、嵌合穴３ｃの形状が回転軸Ｌを重心とする形状となることによって、コンプレッサインペラ１ａを回転駆動した際に回転軸Ｌを中心とした重量分布を均等に保つことができ、コンプレッサインペラ１ａを安定して回転させることができる。
なお、開閉ネジ３の一端面は、上述のようにコンプレッサインペラ１ａのベース部１ｃに設けられた露出孔１ｆによって露出されている。このため、開閉ネジ３の一端面に形成された嵌合穴３ｃは、露出孔１ｆから露出されている。

なお、開閉ネジ３は、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２との締結に必要な剛性を確保できることを条件として、コンプレッサインペラ１ａよりも熱伝導率が高い材料によって形成されていることが好ましい。
具体的には、例えばコンプレッサインペラ１ａがチタン合金によって形成されている場合には、開閉ネジ３を鉄鋼材料で形成することが考えられる。
このように、開閉ネジ３をコンプレッサインペラ１ａよりも熱伝導率が高い材料によって形成することによって、ガスの圧縮によって高温化したコンプレッサインペラ１ａからシャフト２側への伝熱を促進させることができ、不図示の冷却機構にて冷却される潤滑油への伝熱を素早く行うことができる。
また、開閉ネジ３が鉄鋼材料で形成され、コンプレッサインペラ１ａがチタン合金で形成されている場合には、開閉ネジ３がコンプレッサインペラ１ａよりも熱膨張が大きくなる。このため、締結部が高温になるとコンプレッサインペラ１ａとシャフト２が離れてしまう可能性があるが、上述のように開閉ネジ３による伝熱促進による冷却によって締結部の温度変化を小さくできると、熱膨張を低減でき、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２が離れることを抑止できる。このため、例えば、コンプレッサインペラ１ａと開閉ネジ３との締結力が緩むことを抑止することができる。
なお、本実施形態においては、開閉ネジ３とコンプレッサインペラ１ａとが螺合され、開閉ネジ３とシャフト２とが螺合されている。このため、開閉ネジ３とコンプレッサインペラとの接触面及び開閉ネジ３とシャフト２との接触面積が広がり、伝熱面積が増大し、上述の伝熱をより促進させることができる。

駆動ユニット４は、コンプレッサインペラ１ａを回転駆動する動力を発生してシャフト２に伝達するものであり、例えば、モータやギア等を含んで構成されている。

このような構成を有する本実施形態のターボ圧縮機Ｓ１の組立て時において、コンプレッサインペラ１ａとシャフトとを締結する際には、まず開閉ネジ３のインペラ螺合領域３ａを僅かにコンプレッサインペラ１ａに設けられた雌ネジに螺合させ、シャフト螺合領域３ｂを僅かにシャフト２に設けられた雌ネジに螺合させる。あるいは先にシャフト螺合領域３ｂを僅かにシャフト２に設けられた雌ネジに螺合させ、インペラ螺合領域３ａを僅かにコンプレッサインペラ１ａに設けられた雌ネジに螺合させる。

続いて、図２に示すように、冶具１０（六角レンチ）をコンプレッサインペラ１ａのベース部１ｃに設けられた露出孔１ｆに挿入し、冶具１０の先端を露出孔１ｆから露出した嵌合穴３ｃに嵌合させる。そして、冶具１０を回転させることによって開閉ネジ３を回転させる。
この結果、コンプレッサインペラ１ａはシャフト２に対して回転移動することなく、回転軸Ｌに沿って直線移動する。そして、嵌合突起２ａが嵌合穴１ｅに嵌合され、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２とが密着されるまで開閉ネジ３を回転させることによって、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２とが締結される。

以上のような本実施形態のターボ圧縮機Ｓ１においては、コンプレッサインペラ１ａ側に形成されたネジ山の旋回方向とシャフト２側に形成されたネジ山の旋回方向とが反対方向とされた開閉ネジ３によって、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２とが締結されている。
このため、開閉ネジ３を回転させることによって、コンプレッサインペラ１ａをシャフト２に対して回転移動させることなく、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２とを回転軸Ｌ方向に直線移動させることができる。つまり、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ１によれば、コンプレッサインペラ１ａをシャフト２に対して回転移動させながらコンプレッサインペラ１ａとシャフト２とを締結する場合と比較してコンプレッサインペラ１ａの移動量を減少させることができ、締結の際の仕事量を削減することができる。
また、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ１においては、開閉ネジ３に対して大きなテンションを掛けることなくコンプレッサインペラ１ａとシャフト２とを締結することができるため、油圧テンショナ等の複雑かつ大きな装置を別途必要としない。
したがって、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ１によれば、複雑かつ大きな装置を別途必要とすることなくコンプレッサインペラ１ａをシャフト２に対して締結する際の仕事量を削減することが可能となる。

また、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ１においては、インペラ螺合領域３ａに形成されるネジ山の旋回方向が、コンプレッサインペラ１ａが回転駆動される際の反力によって開閉ネジ３とコンプレッサインペラ１ａとの締結力が高まる方向に設定されている。
このため、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ１によれば、稼働中においてコンプレッサインペラ１ａと開閉ネジ３との締結力が緩むことを抑止することができる。

また、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ１においては、開閉ネジ３のコンプレッサインペラ１ａ側の端面に開閉ネジ３を回転する冶具１０を嵌合可能な嵌合穴３ｃが設けられ、コンプレッサインペラ１ａに嵌合穴３ｃを露出する露出孔１ｆが設けられている。
このため、露出孔１ｆを介して冶具１０を挿し入れることによって、容易に開閉ネジ３を回転させることができる。

また、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ１においては、開閉ネジ３によってコンプレッサインペラ１ａとシャフト２との締結するため、コンプレッサインペラ１ａを固定するために従来のターボ圧縮機のようにシャフト２をコンプレッサインペラ１ａの先端まで伸ばす必要がない。結果としてシャフト２が短くなりシャフト２の剛性を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図３は、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ２の概略構成を示す図であり、（ａ）が断面図であり、（ｂ）がシャフト２を回転軸Ｌ方向から見た矢視図である。
これらの図に示すように、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ２は、回転軸Ｌ方向を長手方向とし、コンプレッサインペラ１ａの回転軸Ｌから外れた位置に設けられた嵌合穴及びシャフト２の回転軸Ｌから外れた位置に設けられた嵌合穴に嵌合されるピン部材５を備えている。

ピン部材５は、シャフト２に対するコンプレッサインペラ１ａの回転移動を抑止するためのものであり、本発明の回転抑止手段として機能するものである。
そして、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ２においては、図３（ｂ）に示すように、ピン部材５は、コンプレッサインペラ１ａの回転軸Ｌを中心として均等に複数配置されている。

このような構成を有する本実施形態のターボ圧縮機Ｓ２によれば、ピン部材５によってコンプレッサインペラ１ａをシャフト２に取り付ける際にコンプレッサインペラ１ａが回転移動することを抑止することができ、安定してコンプレッサインペラ１ａとシャフト２とを締結することができる。
また、このような構成を有する本実施形態のターボ圧縮機Ｓ２によれば、ピン部材５がコンプレッサインペラ１ａとシャフト２との接合箇所における補強材として機能する。このため、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２との接合箇所の強度を向上させることができる。

なお、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２とを締結する際には、ピン部材５をコンプレッサインペラ１ａ及びシャフト２のいずれか一方に嵌合させておき、開閉ネジ３の回転によってコンプレッサインペラ１ａとシャフト２とを近づけて他方に嵌合させる。
このため、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２とを締結する際にコンプレッサインペラ１ａをシャフト２に対して回転移動させる従来の締結方法ではピン部材５を配置することができない。
つまり、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ２は、コンプレッサインペラ１ａをシャフト２に対して回転移動させる従来の締結方法を用いるターボ圧縮機では実現できない、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２との接合箇所の強度向上を実現している。

また、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ２においては、ピン部材５がコンプレッサインペラ１ａの回転軸Ｌを中心として均等に複数配置されている。
このため、コンプレッサインペラ１ａを回転駆動した際に、回転軸Ｌを中心とした重量分布を均等に保つことができコンプレッサインペラ１ａを安定して回転させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、本第３実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図４は、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ３の概略構成を示す図であり、（ａ）が断面図であり、（ｂ）がシャフト２を回転軸Ｌ方向から見た矢視図である。
これらの図に示すように、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ２は、コンプレッサインペラ１ａの回転軸Ｌ方向から見た形状が頂点に丸みを帯びた略三角形形状（回転体形状から外れた形状）であると共に回転軸Ｌを重心とする嵌合突起７と、当該嵌合突起７が嵌合される嵌合穴６とを備えている。

このような嵌合突起７と嵌合穴６とは、嵌合することによってシャフト２に対するコンプレッサインペラ１ａの回転移動を抑止するものであり、本発明の回転抑止手段として機能するものである。

なお、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ３においては、嵌合突起７がシャフト２に設けられ、嵌合穴６がコンプレッサインペラ１ａに設けられている。
ただし、反対に嵌合突起７をコンプレッサインペラ１ａに設け、嵌合穴６をシャフト２に設ける構成を採用することもできる。

このような構成を有する本実施形態のターボ圧縮機Ｓ３によれば、嵌合突起７及び嵌合穴６によってコンプレッサインペラ１ａをシャフト２に取り付ける際にコンプレッサインペラ１ａが回転移動することを抑止することができ、安定してコンプレッサインペラ１ａとシャフト２とを締結することができる。

また、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ２においては、嵌合突起７が回転軸Ｌを重心とする形状を有している。
このため、コンプレッサインペラ１ａを回転駆動した際に、回転軸Ｌを中心とした重量分布を均等に保つことができコンプレッサインペラ１ａを安定して回転させることができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。なお、本第４実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図５は、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ４の概略構成を示す断面図である。
この図に示すように、本実施形態のターボ圧縮機Ｓ４は、開閉ネジ３に対してコンプレッサインペラ１ａの回転軸Ｌ方向（紙面左側）から当接するロックボルト８を備える。なお、開閉ネジ３のインペラ螺合領域３ａに形成されたネジ山とロックボルト８が備えるネジ山の旋回方向は同一方向である。

なお、ロックボルト８には、回転軸Ｌ方向に貫通すると共にロックボルト８を締めるあるいは緩める際に用いられる工具穴（例えば六角形）が設けられている。この工具穴の内接円は、開閉ネジ３の嵌合穴３ｃに嵌合する冶具１０の外接円よりも大きく設定されている。このため、冶具１０は、ロックボルト８を挿通して開閉ネジ３に嵌合することができる。

このような構成を有する本実施形態のターボ圧縮機Ｓ４によれば、仮にコンプレッサインペラ１ａが締結力の緩む方向に回転移動しようとした場合であっても、ロックボルト８によって開閉ネジ３が回転軸Ｌ方向に変位することを抑止し、結果としてコンプレッサインペラ１ａが締結力の緩む方向に回転移動することを防止することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態において、インペラ螺合領域３ａに形成されるネジ山のピッチとシャフト螺合領域３ｂに形成されるネジ山のピッチとを異ならせることも可能である。
このような構成を採用することによって、開閉ネジ３の単位回転あたりにおけるコンプレッサインペラ１ａの移動量とシャフト２の移動量とが変化する。逆に捉えれば、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２との単位移動量に対する開閉ネジ３の回転量が異なることとなる。
この結果、ターボ圧縮機が稼働している際に、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２とが回転軸Ｌ方向に移動しようとした際に開閉ネジ３が回転してしまうことを抑止することが期待できる。よって、コンプレッサインペラ１ａと開閉ネジ３との締結力が緩むことを抑止することができる。

また、例えば、上記実施形態においては、嵌合突起２ａがシャフト２に設けられ、嵌合穴１ｅがコンプレッサインペラ１ａに設けられている。
ただし、図７に示すように、反対に嵌合突起をコンプレッサインペラ１ａに設け、嵌合穴をシャフト２に設ける構成を採用することもできる。
このような構成を採用することによって、図６に示すように、開閉ネジ３がシャフト２の内部に大きく入り込んだ位置に配置されることになる。このため、コンプレッサインペラ１ａにおいて最も高い応力がかかることで負荷が多大となる最大径部分の根元領域から開閉ネジ３を逃がすことができ、開閉ネジ３に作用する負荷を低減させることができる。かつ、開閉ネジ３がコンプレッサインペラ１ａの最大応力部から外れることで、より高い軸力をコンプレッサインペラ１ａに負荷することができ、コンプレッサインペラ１ａとシャフト２との締結力を増すことができる。

また、上記実施形態において、稼働中の熱膨張による締結力の緩みを抑止するために、開閉ネジ３に対して、熱膨張による締結力の緩みを緩和可能な軸力を付与しておいても良い。

また、上記実施形態においては、図２に示すように、開閉ネジ３が、冶具１０が嵌合される嵌合穴３ａを備える構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、開閉ネジ３が嵌合穴３ａに換えて、冶具が嵌合可能な嵌合突起を備える構成を採用することも可能である。

また、上記実施形態においては、１つのシャフトと、当該シャフトの一端に１つのコンプレッサインペラ１ａが締結されたターボ圧縮機について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、１つのシャフトの両端に各々コンプレッサインペラ１ａが締結されたターボ圧縮機、複数のシャフトを備えると共に各シャフトにコンプレッサインペラが設けられたターボ圧縮機、また圧縮ガスを冷却するクーラ等の他の設備を備えるターボ圧縮機に適用することも可能である。

Ｓ１〜Ｓ４……ターボ圧縮機（ターボ機械）、１……コンプレッサ、１ａ……コンプレッサインペラ（インペラ）、１ｂ……コンプレッサハウジング、１ｃ……ベース部、１ｄ……翼、１ｅ……嵌合穴、１ｆ……露出孔、１ｇ……吸入開口、１ｈ……ディフューザ、１ｉ……スクロール流路、２……シャフト、２ａ……嵌合突起、３……開閉ネジ、３ａ……インペラ螺合領域、３ｂ……シャフト螺合領域、３ｃ……嵌合穴、４……駆動ユニット、５……ピン部材（回転抑止手段）、６……嵌合突起（回転抑止手段）、７……嵌合穴（回転抑止手段）、８……ロックボルト

Claims (12)

1. 回転駆動されるインペラと該インペラに回転動力を伝達するシャフトとを備えるターボ機械であって、
   一端側が前記インペラに螺合されるインペラ螺合領域とされ、他端側が前記シャフトに螺合されるシャフト螺合領域とされ、前記インペラ螺合領域に形成されるネジ山の旋回方向と前記シャフト螺合領域に形成されるネジ山の旋回方向が反対方向とされる開閉ネジを有し、
   当該開閉ネジによって前記インペラと前記シャフトとが締結されていることを特徴とするターボ機械。
2. 前記開閉ネジは、前記インペラよりも熱伝導率が高い材料によって形成されていることを特徴とする請求項１記載のターボ機械。
3. 前記インペラがチタン合金によって形成されている場合に、前記開閉ネジは、鉄鋼材料によって形成されていることを特徴とする請求項２記載のターボ機械。
4. 前記シャフトに対する前記インペラの回転移動を抑止する回転抑止手段を備えることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のターボ機械。
5. 前記回転抑止手段は、前記インペラの回転軸方向を長手方向とし、前記インペラの回転軸から外れた位置に設けられた嵌合穴及び前記シャフトの回転軸から外れた位置に設けられた嵌合穴に嵌合されるピン部材であることを特徴とする請求項４記載のターボ機械。
6. 前記ピン部材は、前記インペラの回転軸を中心として均等に複数配置されていることを特徴とする請求項５記載のターボ機械。
7. 前記回転抑止手段は、
   前記インペラの回転軸方向から見た外形形状が回転体形状から外れると共に前記インペラあるいは前記シャフトに対して前記回転軸方向に突出して設けられる嵌合突起と、
   前記嵌合突起が設けられない前記インペラあるいは前記シャフトに対して設けられると共に前記嵌合突起が嵌合される嵌合穴と
   を備えることを特徴とする請求項４記載のターボ機械。
8. 前記嵌合突起は、前記回転軸を重心とする形状を有していることを特徴とする請求項７記載のターボ機械。
9. 前記開閉ネジに対して前記インペラの回転軸方向から当接するロックボルトを備えることを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載のターボ機械。
10. 前記インペラ螺合領域に形成されるネジ山の旋回方向は、前記インペラが回転駆動される際の反力によって前記開閉ネジと前記インペラとの締結力が高まる方向に設定されていることを特徴とする請求項１〜９いずれかに記載のターボ機械。
11. 前記開閉ネジの前記インペラ側の端面に前記開閉ネジを回転させる冶具を嵌合可能な嵌合穴あるいは嵌合突起が設けられ、前記インペラに前記嵌合穴あるいは嵌合突起を露出する露出孔が設けられていることを特徴とする請求項１〜１０いずれかに記載のターボ機械。
12. 前記開閉ネジを回転させる冶具を嵌合可能な前記嵌合穴あるいは嵌合突起が、前記インペラの回転軸を重心とする形状を有していることを特徴とする請求項１１記載のターボ機械。

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