JP2017044126A - Rotary machine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary machine which effectively prevents the slipping-off of an impeller from a rotary shaft, by preventing the looseness of attachment of the impeller.SOLUTION: A cryogenic temperature rotary machine 10 transporting a main refrigerant Mf is equipped with an impeller 12 which transports the main refrigerant Mf by rotations; and a rotary shaft 13 which penetrates the impeller 12 and is equipped with a tip end portion 50 screwed with the impeller 12. A fastening rotating direction of the impeller screwed with the rotary shaft 13 is a reversed rotation direction Db opposite to a normal rotation direction Da transporting the main refrigerant Mf. A shaft tip end piece 60 regulating the rotations of the impeller 12 when the impeller 12 receives force in the normal rotation direction Da, is attached to the tip end portion 50.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、流体、例えば、ヘリウムなどの極低温の流体をインペラの回転によって移送する回転機械に関する。   The present invention relates to a rotating machine that transfers a fluid, for example, a cryogenic fluid such as helium, by rotation of an impeller.

従来から、例えば超電導磁石を極低温で冷却するためにヘリウムが用いられており、液体ヘリウムを極低温排気コンプレッサーで極低圧に減圧することによって4K以下の極低温を達成することが行われている。特許文献1には、極低温排気コンプレッサーが開示されており、この種の低温回転機械を利用して極低温にされた流体を移送する技術が知られている。この低温回転機械では、回転軸の先端にインペラが取り付けられている。回転軸へのインペラの取り付け態様は様々であるが、例えば、回転軸の先端に設けられたねじ部にインペラを螺合して固定する態様がある。回転軸の先端にインペラを螺合して固定する場合、インペラの螺合による締結回転方向は、流体を移送する正転方向とは逆となり、流体移送中のインペラの締みが防止されている。   Conventionally, for example, helium has been used to cool a superconducting magnet at a cryogenic temperature, and a cryogenic temperature of 4K or less has been achieved by reducing liquid helium to a cryogenic pressure with a cryogenic exhaust compressor. . Patent Document 1 discloses a cryogenic exhaust compressor, and a technique for transferring a cryogenic fluid using this type of low-temperature rotating machine is known. In this low-temperature rotating machine, an impeller is attached to the tip of the rotating shaft. There are various ways of attaching the impeller to the rotating shaft. For example, there is an embodiment in which the impeller is screwed and fixed to a screw portion provided at the tip of the rotating shaft. When the impeller is screwed and fixed to the tip of the rotating shaft, the fastening rotation direction by the screwing of the impeller is opposite to the normal rotation direction for transferring the fluid, and the impeller is prevented from being tightened during the fluid transfer. .

特開2000−35191号公報JP 2000-35191 A

しかしながら、インペラが停止すると、慣性力によって正転方向に力が作用し、その結果、インペラの緩みを引き起こす原因となる可能性があった。   However, when the impeller stops, a force acts in the forward rotation direction due to the inertial force, which may cause the impeller to loosen.

本発明は、インペラの取り付けが緩んでしまうことを防止して、回転軸からのインペラの脱落を効果的に防止する回転機械を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a rotating machine that prevents the impeller from loosening and effectively prevents the impeller from falling off the rotating shaft.

本発明の一態様は、流体を移送する回転機械であって、回転によって流体を移送するインペラと、インペラを貫通すると共に、インペラに螺合される先端部を備えた回転軸と、を備え、回転軸に螺合されるインペラの締結回転方向は、流体を移送する正転方向とは逆の反転方向であり、先端部には、インペラが正転方向に力を受けた際に、インペラの回転を規制する脱落防止部が取り付けられている。   One aspect of the present invention is a rotating machine that transfers fluid, and includes an impeller that transfers fluid by rotation, and a rotary shaft that penetrates the impeller and includes a tip portion that is screwed to the impeller. The fastening rotation direction of the impeller screwed to the rotation shaft is the reverse direction opposite to the forward rotation direction in which the fluid is transferred, and the impeller receives a force in the forward rotation direction when the impeller receives a force in the forward rotation direction. A drop-off prevention unit that restricts rotation is attached.

この回転機械では、正転方向に回転している回転軸が減速、あるいは停止し、その結果、インペラに対して正転方向の力、例えば慣性力が作用したとしても、脱落防止部によってインペラの回転が規制されるので、インペラの緩みを防止でき、回転軸からのインペラの脱落を効果的に防止できる。なお、インペラが正転方向に力を受けた際とは、回転軸に対してインペラを正転方向に回転させようとする力が作用した際を意味する。   In this rotating machine, the rotating shaft rotating in the forward direction decelerates or stops, and as a result, even if a force in the forward direction, for example, an inertial force, acts on the impeller, Since the rotation is restricted, the impeller can be prevented from loosening, and the impeller can be effectively prevented from falling off the rotating shaft. In addition, when the impeller receives a force in the forward rotation direction, it means when a force for rotating the impeller in the forward rotation direction acts on the rotation shaft.

いくつかの態様において、先端部には、軸線方向に沿ったねじ孔とインロー孔とが奥側から順番に設けられており、脱落防止部は、ねじ孔に螺合するねじ軸部と、インペラに当接して係止する頭部と、ねじ軸部と頭部との間に設けられ、インロー孔に圧入される締り嵌め部と、を備え、ねじ軸部の螺合による締結回転方向は、インペラの正転方向である態様とすることができる。インペラが停止等した場合、インペラにかかる慣性力などの正転方向の力は、脱落防止部のねじ軸部が締まる方向に作用することになり、インペラの緩みが防止される。一方で、インペラの正転時には、締り嵌め部が作用して脱落防止部の緩みは防止され、結果として、回転軸からのインペラの脱落を効果的に防止できる。   In some embodiments, the tip end portion is provided with a screw hole and an inlay hole along the axial direction in order from the back side, and the drop-off prevention portion includes a screw shaft portion that is screwed into the screw hole, and an impeller. A head portion that contacts and locks the screw shaft portion and the head portion, and an interference fitting portion that is press-fitted into the slot, and a fastening rotation direction by screwing of the screw shaft portion is It can be set as the aspect which is the normal rotation direction of an impeller. When the impeller stops, a force in the forward direction such as an inertial force applied to the impeller acts in a direction in which the screw shaft portion of the drop-off preventing portion is tightened, and the impeller is prevented from loosening. On the other hand, during forward rotation of the impeller, the interference fitting portion acts to prevent the drop prevention portion from being loosened. As a result, it is possible to effectively prevent the impeller from falling off the rotating shaft.

また、上記の態様において、脱落防止部は、回転軸の先端部よりも熱膨張率が小さく、流体が低温になる程、先端部は、ねじ軸部及び締り嵌め部に圧着する態様とすることができる。例えば、極低温のヘリウムなどの流体を移送する際において、この態様であれば、脱落防止部は、より効果的にインペラの脱落を防止できる。   In the above aspect, the drop-off prevention portion has a smaller thermal expansion coefficient than the tip portion of the rotating shaft, and the tip portion is pressure-bonded to the screw shaft portion and the interference fitting portion as the fluid becomes lower in temperature. Can do. For example, when a fluid such as cryogenic helium is transferred, the drop-off prevention unit can more effectively prevent the impeller from dropping off in this aspect.

いくつかの態様において、先端部は、インペラから露出した先端面と、先端面から突き出た雄ねじ部を備え、脱落防止部は、雄ねじ部に螺合して重なる複数のナットであり、ナットの螺合による締結回転方向は、インペラの正転方向である態様とすることができる。インペラが停止等した場合、インペラにかかる慣性力などの正転方向の力は、脱落防止部のナットが締まる方向に作用することになり、インペラの緩みが防止される。一方で、複数のナットを用いることで、いわゆるダブルナットとして機能し、インペラの正転時には、脱落防止部の緩みは防止され、結果として、回転軸からのインペラの脱落を効果的に防止できる。   In some embodiments, the tip portion includes a tip surface exposed from the impeller and a male screw portion protruding from the tip surface, and the drop-off prevention portion is a plurality of nuts that are screwed onto and overlap the male screw portion. The fastening rotation direction by the combination can be an aspect in which the impeller is forwardly rotated. When the impeller stops or the like, a forward force such as an inertial force applied to the impeller acts in a direction in which the nut of the drop-off preventing portion is tightened, and the impeller is prevented from loosening. On the other hand, by using a plurality of nuts, it functions as a so-called double nut, and during the forward rotation of the impeller, loosening of the drop-off prevention portion is prevented, and as a result, the impeller can be effectively prevented from falling off the rotating shaft.

また、上記の態様において、複数のナットは、回転軸の先端部よりも熱膨張率が小さく、流体が低温になる程、複数のナットは、雄ねじ部、及び先端面に圧着する態様とすることができる。例えば、極低温のヘリウムなどの流体を移送する際において、この態様であれば、脱落防止部である複数のナットは、より効果的にインペラの脱落を防止できる。   Further, in the above aspect, the plurality of nuts have a smaller coefficient of thermal expansion than the distal end portion of the rotating shaft, and the plurality of nuts are pressure-bonded to the male screw portion and the distal end surface as the fluid becomes lower in temperature. Can do. For example, when transferring a fluid such as cryogenic helium, in this aspect, the plurality of nuts that are the drop-off prevention unit can more effectively prevent the impeller from dropping off.

また、本発明の一態様は、ねじ孔を含むインペラと、ねじ孔に螺合する雄ねじが設けられていると共に、雄ねじとは別の締結部分がさらに設けられている先端部、を含む回転軸と、締結部分と締結される脱落防止部と、を有し、ねじ孔と雄ねじの締結回転方向と、脱落防止部と締結部分の締結回転方向とが逆である、回転機械である。   In one embodiment of the present invention, a rotating shaft including an impeller including a screw hole and a tip portion provided with a male screw that is screwed into the screw hole and further provided with a fastening portion different from the male screw. And a drop-off prevention portion fastened to the fastening portion, and the fastening rotation direction of the screw hole and the male screw is opposite to the fastening rotation direction of the drop-off prevention portion and the fastening portion.

この回転機械では、インペラが緩む方向、つまり、ねじ孔と雄ねじの締結回転方向とは逆となる方向に力が作用すると、脱落防止部には締結回転方向に力が作用することになり、インペラの緩みを防止でき、回転軸からのインペラの脱落を効果的に防止できる。   In this rotating machine, if a force acts in the direction in which the impeller loosens, that is, the direction opposite to the fastening rotation direction of the screw hole and the male screw, a force acts in the fastening rotation direction on the drop-off prevention portion. Can be prevented, and the impeller can be effectively prevented from falling off the rotating shaft.

いくつかの態様において、上記の締結部分は、先端部に設けられた第2のねじ孔であり、脱落防止部は、第2のねじ孔と螺合するねじ軸部を含む軸先端ピースとすることができる。インペラが緩む方向に力が作用すると、軸先端ピースのねじ軸部が第2のねじ孔に締め付けられる。その結果、回転軸からのインペラの脱落を効果的に防止できる。   In some embodiments, the fastening portion is a second screw hole provided in the tip portion, and the drop-off prevention portion is a shaft tip piece including a screw shaft portion that is screwed into the second screw hole. be able to. When a force acts in the direction in which the impeller is loosened, the screw shaft portion of the shaft tip piece is fastened to the second screw hole. As a result, it is possible to effectively prevent the impeller from falling off the rotating shaft.

いくつかの態様において、上記の締結部分は、先端部から突出した第2の雄ねじであり、脱落防止部は、第2の雄ねじと螺合するナットとすることができる。インペラが緩む方向に力が作用すると、ナットが第2の雄ねじに締め付けられる。その結果、回転軸からのインペラの脱落を効果的に防止できる。   In some embodiments, the fastening portion may be a second male screw protruding from the tip portion, and the drop-off preventing portion may be a nut that is screwed with the second male screw. When a force acts in the direction in which the impeller is loosened, the nut is fastened to the second male screw. As a result, it is possible to effectively prevent the impeller from falling off the rotating shaft.

本発明のいくつかの態様によれば、回転軸からのインペラの脱落を効果的に防止できる。   According to some aspects of the present invention, it is possible to effectively prevent the impeller from falling off the rotating shaft.

冷却システム全体を示す概略の説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the whole cooling system. 第1の実施形態に係る極低温回転機械を一部破断して示す側面図である。It is a side view which shows the cryogenic rotary machine which concerns on 1st Embodiment partially fractured | ruptured. 本実施形態に係る回転軸の先端部、インペラ、及び軸先端ピースを拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the front-end | tip part of the rotating shaft, impeller, and axial tip piece which concern on this embodiment. 本実施形態に係る回転軸の先端部、インペラ、及び軸先端ピースを分解して示す断面図である。It is sectional drawing which decomposes | disassembles and shows the front-end | tip part of the rotating shaft which concerns on this embodiment, an impeller, and a shaft tip piece. 第2の実施形態に係る脱落防止部を模式的に示す概略の側面図である。It is a schematic side view which shows typically the drop-off prevention part which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.

まず、図1を参照して極低温回転機械10が備え付けられた冷却システム1について説明する。冷却システム1は、循環する流体によって超電導磁石2を冷却するためのシステムである。この冷却システム1では、循環する流体としてヘリウムを使用するが、冷却対象によっては窒素、水素、ネオン等の流体であってもよい。本実施形態では、極低温回転機械10を回転機械の一例として説明する。   First, the cooling system 1 provided with the cryogenic rotating machine 10 will be described with reference to FIG. The cooling system 1 is a system for cooling the superconducting magnet 2 with a circulating fluid. In this cooling system 1, helium is used as the circulating fluid, but depending on the object to be cooled, a fluid such as nitrogen, hydrogen, neon, or the like may be used. In the present embodiment, the cryogenic rotating machine 10 will be described as an example of a rotating machine.

冷却システム1は、ヘリウム(以下、「主冷媒」という)Mfが循環する循環ライン3と、循環ライン3を通過する主冷媒Mfを圧送するサーキュレータポンプなどの極低温回転機械10と、循環ライン3を通過する主冷媒Mfを4K程度(極低温)にまで冷却する冷却装置4と、超電導磁石2と循環ライン3とを熱交換可能に接続する第一熱交換器5と、循環ライン3の超電導磁石2よりも下流側に配置され、冷却装置4と循環ライン3とを熱交換可能に接続する第二熱交換器6と、を備えている。   The cooling system 1 includes a circulation line 3 through which helium (hereinafter referred to as “main refrigerant”) Mf circulates, a cryogenic rotating machine 10 such as a circulator pump that pumps the main refrigerant Mf passing through the circulation line 3, and a circulation line 3. The cooling device 4 that cools the main refrigerant Mf that passes through to about 4K (very low temperature), the first heat exchanger 5 that connects the superconducting magnet 2 and the circulation line 3 so that heat exchange is possible, and the superconductivity of the circulation line 3 The second heat exchanger 6 is disposed downstream of the magnet 2 and connects the cooling device 4 and the circulation line 3 so that heat exchange is possible.

図1、及び図2に示されるように、循環ライン3は、主冷媒Mfが通過する配管3aを備えており、外気温(常温)の影響を避けるために断熱容器8内に配置されている。断熱容器8内は、対流による主冷媒Mfの温度上昇を防止するために真空に保持されている。断熱容器8の天井部分8aには、極低温回転機械10の主要部11が設置されている。極低温回転機械10の主要部11は、回転によって主冷媒Mfを移送するインペラ12と、回転軸13を介してインペラ12を回転させる駆動モータ14とを備えている。本実施形態では、駆動モータ14を駆動部の一例として説明する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the circulation line 3 includes a pipe 3 a through which the main refrigerant Mf passes, and is arranged in the heat insulating container 8 in order to avoid the influence of outside air temperature (normal temperature). . The inside of the heat insulating container 8 is kept in vacuum in order to prevent the temperature of the main refrigerant Mf from rising due to convection. A main portion 11 of the cryogenic rotating machine 10 is installed on the ceiling portion 8 a of the heat insulating container 8. The main part 11 of the cryogenic rotating machine 10 includes an impeller 12 that transfers the main refrigerant Mf by rotation, and a drive motor 14 that rotates the impeller 12 via a rotating shaft 13. In the present embodiment, the drive motor 14 will be described as an example of a drive unit.

極低温回転機械10は、主要部11を収容するケーシング15を備えている。ケーシング15は、駆動モータ14を収容する常温側ケーシング部16と、インペラ12を収容する低温側ケーシング部17とを備えており、常温側ケーシング部16は、断熱容器8の外側に配置され、低温側ケーシング部17は、主に断熱容器8の内側(内部)に配置されている。   The cryogenic rotating machine 10 includes a casing 15 that houses the main part 11. The casing 15 includes a normal temperature side casing portion 16 that accommodates the drive motor 14 and a low temperature side casing portion 17 that accommodates the impeller 12. The normal temperature side casing portion 16 is disposed outside the heat insulating container 8, and has a low temperature. The side casing portion 17 is mainly disposed inside (inside) the heat insulating container 8.

低温側ケーシング部17は、インペラ12を収容し、循環ライン3の配管3aに接続されたインペラ室18と、回転軸13に沿ってインペラ室18から立設された薄肉円筒状の筒状部19と、筒状部19の上端側から張り出すように設けられた固定フランジ部20とを備えている。低温側ケーシング部17は、断熱容器8の区画壁81に形成された円形孔に通され、固定フランジ部20が区画壁81に溶接により固定されている。   The low temperature side casing portion 17 accommodates the impeller 12, an impeller chamber 18 connected to the pipe 3 a of the circulation line 3, and a thin cylindrical cylindrical portion 19 erected from the impeller chamber 18 along the rotation shaft 13. And a fixed flange portion 20 provided so as to protrude from the upper end side of the cylindrical portion 19. The low temperature side casing portion 17 is passed through a circular hole formed in the partition wall 81 of the heat insulating container 8, and the fixing flange portion 20 is fixed to the partition wall 81 by welding.

常温側ケーシング部16は、回転軸13を囲むように立設され、駆動モータ14を収容する筒状の胴体部16aと、胴体部16aの上部開口を塞ぐ蓋部16bと、胴体部16aの下端に設けられたフランジ部16cとを備えている。フランジ部16cは、低温側ケーシング部17の固定フランジ部20の上面に重なり、シール部材を挟んで密閉状態を確保しながら固定フランジ部20にボルト止めされている。フランジ部16cのボルトを緩め、低温側ケーシング部17から常温側ケーシング部16を離脱させることで、主要部11を低温側ケーシング部17から引き出すことができる。具体的には、常温側ケーシング部16に支持された回転軸13と一緒に、インペラ12、及び後述の断熱部23の一部、及び中間伝熱部27を低温側ケーシング部17から引き出すことができ、更に、常温側ケーシング部16の蓋部16bを開くことで、容易に主要部11をメンテナンスできる。   The room temperature side casing portion 16 is erected so as to surround the rotary shaft 13, and has a cylindrical body portion 16a that houses the drive motor 14, a lid portion 16b that closes an upper opening of the body portion 16a, and a lower end of the body portion 16a. And a flange portion 16c provided on the surface. The flange portion 16c overlaps the upper surface of the fixed flange portion 20 of the low temperature side casing portion 17, and is bolted to the fixed flange portion 20 while ensuring a sealed state with a seal member interposed therebetween. The main part 11 can be pulled out from the low temperature side casing part 17 by loosening the bolt of the flange part 16 c and detaching the normal temperature side casing part 16 from the low temperature side casing part 17. Specifically, the impeller 12, a part of a heat insulating part 23 to be described later, and the intermediate heat transfer part 27 can be pulled out from the low temperature side casing part 17 together with the rotating shaft 13 supported by the room temperature side casing part 16. Furthermore, the main part 11 can be easily maintained by opening the cover part 16b of the room temperature side casing part 16.

常温側ケーシング部16の内部には、駆動モータ14を挟むように上下二箇所にラジアル軸受部21が配置されており、更に、駆動モータ14と下側のラジアル軸受部21との間には、回転軸13方向の荷重を受けながら回転軸13を支えるスラスト軸受部22が配置されている。   Inside the normal temperature side casing portion 16, radial bearing portions 21 are arranged at two places above and below so as to sandwich the drive motor 14. Further, between the drive motor 14 and the lower radial bearing portion 21, A thrust bearing portion 22 that supports the rotary shaft 13 while receiving a load in the direction of the rotary shaft 13 is disposed.

低温側ケーシング部17の内部には断熱材が収容されて断熱部23が形成されている。断熱部23には、回転軸13が貫通する円形の貫通孔23aが形成されており、その結果、断熱部23は回転軸13の一部を包囲している。なお、本実施形態では、低温側ケーシング部17の内部に断熱材を収容することで断熱部23を形成するが、低温側ケーシング部17の内部に真空の断熱室を形成し、更に断熱室内に対流防止材を配置して断熱部とすることも可能である。   A heat insulating material is accommodated inside the low temperature side casing portion 17 to form a heat insulating portion 23. The heat insulating portion 23 is formed with a circular through hole 23 a through which the rotary shaft 13 passes. As a result, the heat insulating portion 23 surrounds a part of the rotary shaft 13. In the present embodiment, the heat insulating portion 23 is formed by accommodating a heat insulating material inside the low temperature side casing portion 17. However, a vacuum heat insulating chamber is formed inside the low temperature side casing portion 17, and further inside the heat insulating chamber. It is also possible to arrange a convection prevention material to form a heat insulating part.

断熱部23は、上下二段に分かれており、上段断熱部24と下段断熱部25との間には、−190℃程度の定温に維持された中間伝熱部27が配置されている。中間伝熱部27は、サーマルアンカーとも呼ばれ、回転軸13と同等以上の熱伝導性を有し、例えば銅板等によって形成される。中間伝熱部27は、回転軸13を介して高温側から低温側に伝わる侵入熱量を低減するために設けられており、更に断熱部23を介して僅かに伝わる侵入熱量の低減にも有効である。なお、下段断熱部25は更に内側部分25aと外側部分25bとに分割されており、メンテナンス時には、内側部分25aのみが回転軸13や中間伝熱部27と一緒に引き出される。   The heat insulation part 23 is divided into upper and lower two stages, and an intermediate heat transfer part 27 maintained at a constant temperature of about −190 ° C. is disposed between the upper heat insulation part 24 and the lower heat insulation part 25. The intermediate heat transfer section 27 is also called a thermal anchor, has a thermal conductivity equal to or higher than that of the rotary shaft 13, and is formed of, for example, a copper plate. The intermediate heat transfer section 27 is provided to reduce the amount of intrusion heat transmitted from the high temperature side to the low temperature side via the rotary shaft 13, and is also effective in reducing the amount of intrusion heat slightly transmitted through the heat insulating section 23. is there. The lower heat insulating portion 25 is further divided into an inner portion 25a and an outer portion 25b, and only the inner portion 25a is pulled out together with the rotating shaft 13 and the intermediate heat transfer portion 27 during maintenance.

中間伝熱部27は、筒状部19の内面側に設けられた環状突出部30に接触する。環状突出部30は、−190℃程度に維持されながら循環するヘリウム(以下、「副冷媒」という)Sfによって定温に維持されている。中間伝熱部27は、回転軸13から伝わった熱量を環状突出部30との間で熱交換することにより、−190℃程度の定温に維持されている。なお、本実施形態では副冷媒Sfとしてヘリウムを利用する態様を例示するが、必要に応じて窒素等であってもよい。   The intermediate heat transfer portion 27 contacts an annular protrusion 30 provided on the inner surface side of the tubular portion 19. The annular protrusion 30 is maintained at a constant temperature by helium (hereinafter referred to as “sub-refrigerant”) Sf that circulates while being maintained at about −190 ° C. The intermediate heat transfer section 27 is maintained at a constant temperature of about −190 ° C. by exchanging heat with the annular protrusion 30 for the amount of heat transferred from the rotary shaft 13. In the present embodiment, an example in which helium is used as the auxiliary refrigerant Sf is illustrated, but nitrogen or the like may be used as necessary.

極低温回転機械10は、副冷媒Sfを循環させる冷却ライン31を備えている(図1参照)。環状突出部30内に形成された副冷媒Sfの流路30aは、1パスで入口と出口とを有し、中間伝熱部27の回りを略1周するように形成されている。冷却ライン31は、副冷媒Sfを循環させるラインであり、環状突出部30に形成された副冷媒Sfの入口と出口とのそれぞれに接続された配管31a、及びサーキュレータポンプ(図示省略)等を備えている。冷却ライン31は、第三熱交換器7を介して冷却装置110との間で熱交換可能に配置されており、熱交換後の副冷媒Sfは、−190℃程度に維持されて筒状部19の環状突出部30に供給され、環状突出部30から排出された副冷媒Sfは第三熱交換器7に到達して再び冷却される。   The cryogenic rotating machine 10 includes a cooling line 31 for circulating the sub refrigerant Sf (see FIG. 1). The flow path 30a of the sub-refrigerant Sf formed in the annular projecting portion 30 has an inlet and an outlet in one pass, and is formed so as to make one round around the intermediate heat transfer portion 27. The cooling line 31 is a line for circulating the sub refrigerant Sf, and includes a pipe 31 a connected to each of the inlet and the outlet of the sub refrigerant Sf formed in the annular protrusion 30, a circulator pump (not shown), and the like. ing. The cooling line 31 is disposed so as to be able to exchange heat with the cooling device 110 via the third heat exchanger 7, and the sub-refrigerant Sf after heat exchange is maintained at about −190 ° C. to be a cylindrical portion. The sub refrigerant Sf supplied to the 19 annular protrusions 30 and discharged from the annular protrusion 30 reaches the third heat exchanger 7 and is cooled again.

[回転軸とインペラとの取り付け構造]
次に、図3、及び図4を参照し、第1の実施形態に係る回転軸13とインペラ12との取り付け構造について説明する。インペラ12は、回転軸13に固定されるボス部41と、ボス部41の外周に設けられた羽根部42とを備え、ボス部41には、回転軸13の軸線Laに沿うようにねじ孔41aと、インロー孔41bとが縦方向に並んで形成されている。一方で、回転軸13の先端部50には、ボス部41のねじ孔41aに螺合する雄ねじ51と、インロー孔41bに圧入されるインロー部52とが設けられている。回転軸13の雄ねじ51に螺合されるインペラ12の締結回転方向は、回転によって主冷媒Mfを移送する正転方向Daとは逆の反転方向Dbである。
[Mounting structure of rotating shaft and impeller]
Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the attachment structure of the rotating shaft 13 and the impeller 12 which concerns on 1st Embodiment is demonstrated. The impeller 12 includes a boss portion 41 fixed to the rotating shaft 13 and a blade portion 42 provided on the outer periphery of the boss portion 41. The boss portion 41 has a screw hole along the axis La of the rotating shaft 13. 41a and the spigot hole 41b are formed along with the vertical direction. On the other hand, the front end portion 50 of the rotating shaft 13 is provided with a male screw 51 that is screwed into the screw hole 41a of the boss portion 41 and a spigot portion 52 that is press-fitted into the spigot hole 41b. The fastening rotation direction of the impeller 12 screwed into the male screw 51 of the rotation shaft 13 is a reverse direction Db opposite to the normal rotation direction Da in which the main refrigerant Mf is transferred by rotation.

回転軸13の先端部50は、インペラ12のボス部41を貫通し、先端面50aはボス部41から露出している。先端部50には、軸線La方向に沿ったねじ孔50bとインロー孔50cとが奥側から順番に設けられており、インロー孔50cの開口端は、回転軸13の先端面50aに形成されている。   The distal end portion 50 of the rotating shaft 13 passes through the boss portion 41 of the impeller 12, and the distal end surface 50 a is exposed from the boss portion 41. The tip portion 50 is provided with a screw hole 50b and an inlay hole 50c along the axis La direction in order from the back side, and the open end of the inlay hole 50c is formed on the tip surface 50a of the rotary shaft 13. Yes.

回転軸13の先端部50には、インペラ12の脱落を防止する軸先端ピース60が取り付けられている。軸先端ピース60は、先端部50のねじ孔50bに螺合するねじ軸部61と、インペラ12のボス部41に係合してインペラ12の脱落を防止する頭部62とを備える。頭部62の外表面は、インペラ12の羽根部42の形状に円滑に連続するように、湾曲凸状に加工されている。軸先端ピース60のねじ軸部61の螺合による締結回転方向は、回転によって主冷媒Mfを移送するインペラ12の正転方向Daである。   A shaft tip piece 60 that prevents the impeller 12 from falling off is attached to the tip portion 50 of the rotating shaft 13. The shaft tip piece 60 includes a screw shaft portion 61 that is screwed into the screw hole 50b of the tip portion 50, and a head portion 62 that engages with the boss portion 41 of the impeller 12 to prevent the impeller 12 from falling off. The outer surface of the head 62 is processed into a curved convex shape so as to be smoothly continuous with the shape of the blade portion 42 of the impeller 12. The fastening rotation direction by screwing of the screw shaft portion 61 of the shaft tip piece 60 is the normal rotation direction Da of the impeller 12 that transfers the main refrigerant Mf by rotation.

また、軸先端ピース60は、ねじ軸部61と頭部62との間に設けられた締り嵌め部63を備えている。締り嵌め部63は先端部50のインロー孔50cの内径よりも径が僅かに大きい円柱状であり、先端部50のインロー孔50cに圧入されている。本実施形態では、軸先端ピース60を脱落防止部の一例として説明している。   The shaft tip piece 60 includes an interference fit portion 63 provided between the screw shaft portion 61 and the head portion 62. The interference fitting portion 63 has a cylindrical shape whose diameter is slightly larger than the inner diameter of the spigot hole 50c of the tip portion 50, and is press-fitted into the spigot hole 50c of the tip portion 50. In the present embodiment, the shaft tip piece 60 is described as an example of a drop-off prevention unit.

軸先端ピース60は、回転軸13の先端部50よりも、熱膨張率が小さい材料からなり、例えば、回転軸13はステンレス系材料等によって形成され、軸先端ピース60は、チタン系材料等によって形成される。インペラ12によって移送される主冷媒Mfは極低温である。つまり、常温で回転軸13、インペラ12、及び軸先端ピース60を取り付けた後、実際に主冷媒Mfを移送する際には回転軸13と軸先端ピース60との熱膨張率の差により、先端部50はねじ軸部61及び締り嵌め部63に圧着する。   The shaft tip piece 60 is made of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the tip portion 50 of the rotating shaft 13. For example, the rotating shaft 13 is made of a stainless steel material or the like, and the shaft tip piece 60 is made of a titanium material or the like. It is formed. The main refrigerant Mf transferred by the impeller 12 is at a very low temperature. In other words, after the rotary shaft 13, the impeller 12, and the shaft tip piece 60 are attached at room temperature, when the main refrigerant Mf is actually transferred, due to the difference in thermal expansion coefficient between the rotary shaft 13 and the shaft tip piece 60, the tip The part 50 is crimped to the screw shaft part 61 and the interference fitting part 63.

上述の極低温回転機械10において、回転軸13に螺合されるインペラ12の締結回転方向は、主冷媒Mfを移送する正転方向Daとは逆の反転方向Dbである。主冷媒Mfを移送する際、インペラ12は正転方向Daに回転しながら、移送される主冷媒Mfによって反転方向Dbへの力を受ける。その結果、インペラ12は、回転軸13に締め付けられることになる。次に、回転軸13の正転方向Daへの回転が減速し、または急停止すると、インペラ12には、慣性力などの正転方向Daへの力が作用することになる。この正転方向Daへの力とは、回転軸13に対して、相対的に、インペラ12を正転方向Daに回転させようとする力である。ここで、回転軸13に対して、インペラ12が正転方向Daに回転することは、回転軸13に対してインペラ12が緩むことを意味するが、回転軸13には軸先端ピース60が取り付けられており、軸先端ピース60により、インペラ12の回転が規制されるので、インペラ12の緩みを防止でき、回転軸13からのインペラ12の脱落を効果的に防止できる。   In the cryogenic rotary machine 10 described above, the fastening rotation direction of the impeller 12 screwed to the rotation shaft 13 is the reverse direction Db opposite to the normal rotation direction Da for transferring the main refrigerant Mf. When the main refrigerant Mf is transferred, the impeller 12 receives a force in the reverse direction Db by the transferred main refrigerant Mf while rotating in the normal rotation direction Da. As a result, the impeller 12 is fastened to the rotating shaft 13. Next, when the rotation of the rotating shaft 13 in the forward rotation direction Da is decelerated or stopped suddenly, a force in the forward rotation direction Da such as an inertial force acts on the impeller 12. The force in the forward rotation direction Da is a force for rotating the impeller 12 in the forward rotation direction Da relative to the rotation shaft 13. Here, rotating the impeller 12 in the forward rotation direction Da with respect to the rotating shaft 13 means that the impeller 12 is loosened with respect to the rotating shaft 13, but the shaft tip piece 60 is attached to the rotating shaft 13. Since the rotation of the impeller 12 is restricted by the shaft tip piece 60, the impeller 12 can be prevented from loosening, and the impeller 12 can be effectively prevented from falling off the rotating shaft 13.

具体的には、回転軸13の先端部50には、ねじ孔50bとインロー孔50cとが設けられており、軸先端ピース60には、ねじ孔50bに螺合するねじ軸部61と、インロー孔50cに圧入される締り嵌め部63とが設けられている。そして、ねじ軸部61の螺合による締結回転方向は、インペラ12の正転方向Daになっている。ここで、回転軸13が減速し、または急停止すると、インペラ12及び軸先端ピース60には、回転軸13に対して正転方向Daに回転させようとする力が作用する。この正転方向Daへの力は、インペラ12を緩めようとする一方で、ねじ軸部61に対しては締まる方向に作用し、その結果、軸先端ピース60は、インペラ12の脱落を抑え込むことになる。なお、インペラ12の正転時には、締り嵌め部63が作用して軸先端ピース60の緩みは防止され、結果として、回転軸13からのインペラ12の脱落を効果的に防止できる。   Specifically, the tip 50 of the rotating shaft 13 is provided with a screw hole 50b and an inlay hole 50c. The shaft tip piece 60 has a screw shaft 61 that is screwed into the screw hole 50b, and an inlay. An interference fitting portion 63 to be press-fitted into the hole 50c is provided. The fastening rotation direction by screwing of the screw shaft portion 61 is the forward rotation direction Da of the impeller 12. Here, when the rotating shaft 13 decelerates or stops suddenly, a force to rotate the rotating shaft 13 in the normal rotation direction Da acts on the impeller 12 and the shaft tip piece 60. The force in the forward rotation direction Da acts to loosen the impeller 12 while acting on the screw shaft portion 61 in a tightening direction. As a result, the shaft tip piece 60 suppresses the impeller 12 from falling off. become. During forward rotation of the impeller 12, the interference fitting portion 63 acts to prevent the shaft tip piece 60 from being loosened. As a result, it is possible to effectively prevent the impeller 12 from falling off the rotating shaft 13.

また、正転方向Daへの力を受けたインペラ12は、結果として軸先端ピース60の頭部62に接触し、その際に作用する摩擦により、インペラ12は、頭部62を介して軸先端ピース60のねじ軸部61を締める方向に作用する。その結果、軸先端ピース60の締結回転方向への回転を促進することになる。   Further, the impeller 12 that has received the force in the forward rotation direction Da comes into contact with the head 62 of the shaft tip piece 60 as a result, and the impeller 12 causes the shaft tip to pass through the head 62 due to friction acting at that time. This acts in the direction of tightening the screw shaft portion 61 of the piece 60. As a result, the rotation of the shaft tip piece 60 in the fastening rotation direction is promoted.

また、特に、軸先端ピース60が回転軸13の先端に取り付けられた状態において、軸先端ピース60の頭部62とインペラ12のボス部41との間に隙間を空けた態様とすることができる。この隙間は、軸先端ピース60がインペラ12の脱落防止機能を発揮するにあたり、より効果的に働く。具体的には、インペラ12が正転方向Daに回転して緩み、回転軸13から脱落する方向に動くと、この隙間は無くなり、ボス部41が頭部62に接触することになる。ここで、インペラ12のボス部41が回転を伴いながら頭部62に接触すると、インペラ12の正転方向Daへの回転力が、より強く頭部62に伝わる。その結果、軸先端ピース60の締結回転方向(正転方向Da)への回転が促進され、軸先端ピース60によるインペラ12の脱落防止機能が、より効果的に働くことになる。   In particular, in a state where the shaft tip piece 60 is attached to the tip of the rotating shaft 13, it is possible to provide a mode in which a gap is provided between the head 62 of the shaft tip piece 60 and the boss portion 41 of the impeller 12. . This gap works more effectively when the shaft tip piece 60 exhibits the function of preventing the impeller 12 from falling off. Specifically, when the impeller 12 rotates in the forward rotation direction Da and loosens and moves in the direction of dropping from the rotating shaft 13, this gap disappears, and the boss portion 41 comes into contact with the head 62. Here, when the boss 41 of the impeller 12 contacts the head 62 with rotation, the rotational force of the impeller 12 in the forward rotation direction Da is more strongly transmitted to the head 62. As a result, rotation of the shaft tip piece 60 in the fastening rotation direction (forward rotation direction Da) is promoted, and the function of preventing the impeller 12 from falling off by the shaft tip piece 60 works more effectively.

更に、軸先端ピース60は、回転軸13の先端部50よりも熱膨張率が小さいので、移送対象となる主冷媒(流体)Mfが低温になる程、先端部50は、ねじ軸部61及び締り嵌め部63に圧着する態様となり、軸先端ピース60は、より効果的にインペラ12の脱落を防止できる。   Furthermore, since the shaft tip piece 60 has a smaller coefficient of thermal expansion than the tip portion 50 of the rotating shaft 13, the tip portion 50 has a screw shaft portion 61 and a lower temperature as the main refrigerant (fluid) Mf to be transferred becomes lower in temperature. It becomes the aspect crimped | bonded to the interference fitting part 63, and the shaft tip piece 60 can prevent the impeller 12 from dropping off more effectively.

また、本実施形態に係る極低温回転機械10は、ねじ孔41aを含むインペラ12と、ねじ孔41aに螺合する雄ねじ51が設けられている回転軸13とを備えている。回転軸13の先端部50には、雄ねじ51とは別の締結部分であるねじ孔(第2のねじ孔)50bが設けられており、ねじ孔50bには、脱落防止部の一例である軸先端ピース60のねじ軸部61が螺合締結されている。更に、ねじ孔41aと雄ねじ51との締結回転方向と、軸先端ピース60とねじ孔50bとの締結回転方向とは逆になっている。   The cryogenic rotating machine 10 according to the present embodiment includes an impeller 12 including a screw hole 41a and a rotating shaft 13 provided with a male screw 51 that is screwed into the screw hole 41a. A screw hole (second screw hole) 50b, which is a fastening portion different from the male screw 51, is provided at the distal end portion 50 of the rotary shaft 13, and the screw hole 50b includes a shaft that is an example of a drop-off preventing portion. The screw shaft portion 61 of the tip piece 60 is screwed and fastened. Furthermore, the fastening rotation direction of the screw hole 41a and the male screw 51 is opposite to the fastening rotation direction of the shaft tip piece 60 and the screw hole 50b.

本実施形態に係る極低温回転機械10では、インペラ12が緩む方向、つまり、ねじ孔41aと雄ねじ51の締結回転方向とは逆方向に力が作用したとしても、この逆方向の力は、軸先端ピース60を締結する方向に作用する。その結果、軸先端ピース60は、インペラ12の緩みを防止し、回転軸13からのインペラ12の脱落を防止する。特に、脱落防止部として軸先端ピース60を用い、軸先端ピース60のねじ軸部61がねじ孔50bに螺合するので、インペラ12が緩む方向に力が作用すると、軸先端ピース60のねじ軸部61がねじ孔50bに締め付けられ、回転軸13からのインペラ12の脱落を効果的に防止できる。   In the cryogenic rotating machine 10 according to the present embodiment, even if a force is applied in the direction in which the impeller 12 is loosened, that is, in the direction opposite to the fastening rotation direction of the screw hole 41a and the male screw 51, the force in the opposite direction is It acts in the direction in which the tip piece 60 is fastened. As a result, the shaft tip piece 60 prevents the impeller 12 from loosening and prevents the impeller 12 from falling off the rotating shaft 13. In particular, since the shaft tip piece 60 is used as a drop-off preventing portion and the screw shaft portion 61 of the shaft tip piece 60 is screwed into the screw hole 50b, when a force acts in the direction in which the impeller 12 is loosened, the screw shaft of the shaft tip piece 60 is The portion 61 is fastened to the screw hole 50b, and the impeller 12 can be effectively prevented from falling off the rotating shaft 13.

なお、本実施形態におけるねじ孔41aと雄ねじ51の締結回転方向、つまり、雄ねじ51に対するねじ孔41aの締結回転方向は、インペラ12の反転方向Dbである。また、軸先端ピース60とねじ孔50bとの締結回転方向、つまり、ねじ孔50bに対する軸先端ピース60(ねじ軸部61)の締結回転方向は、インペラ12の正転方向Daである。しかしながら、インペラ12の回転軸13からの脱落防止という観点から考えると、ねじ孔41aと雄ねじ51の締結回転方向と軸先端ピース60とねじ孔50bとの締結回転方向とが逆であれば良く、従って、各締結回転方向とインペラ12の正転方向Da、及び反転方向Dbとの関係が逆であっても良い。   Note that the fastening rotation direction of the screw hole 41 a and the male screw 51 in this embodiment, that is, the fastening rotation direction of the screw hole 41 a with respect to the male screw 51 is the reverse direction Db of the impeller 12. The fastening rotation direction between the shaft tip piece 60 and the screw hole 50b, that is, the fastening rotation direction of the shaft tip piece 60 (screw shaft portion 61) with respect to the screw hole 50b is the forward rotation direction Da of the impeller 12. However, from the viewpoint of preventing the impeller 12 from falling off the rotating shaft 13, it is sufficient that the fastening rotation direction of the screw hole 41a and the male screw 51 and the fastening rotation direction of the shaft tip piece 60 and the screw hole 50b are reversed. Therefore, the relationship between each fastening rotation direction and the forward rotation direction Da and the reverse direction Db of the impeller 12 may be reversed.

次に、図5を参照し、第2の実施形態に係る回転軸13とインペラ12との取り付け構造について説明する。なお、第2の実施形態に係る取り付け構造において、第1の実施形態に係る取り付け構造と実質的に同様の部材、または同様の構造については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。   Next, with reference to FIG. 5, the attachment structure of the rotating shaft 13 and the impeller 12 which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated. Note that, in the mounting structure according to the second embodiment, members that are substantially the same as or similar to the mounting structure according to the first embodiment, or similar structures, are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. .

回転軸13の先端部50には、ボス部41のねじ孔41aに螺合する雄ねじ51と、インロー孔41bに圧入されるインロー部52とが設けられている。回転軸13の雄ねじ51に螺合されるインペラ12の締結回転方向は、回転によって主冷媒Mfを移送する正転方向Daとは逆の反転方向Dbである。   The distal end portion 50 of the rotating shaft 13 is provided with a male screw 51 that is screwed into the screw hole 41a of the boss portion 41, and a spigot portion 52 that is press-fitted into the spigot hole 41b. The fastening rotation direction of the impeller 12 screwed into the male screw 51 of the rotation shaft 13 is a reverse direction Db opposite to the normal rotation direction Da in which the main refrigerant Mf is transferred by rotation.

回転軸13の先端部50は、インペラ12のボス部41を貫通し、先端面50aはボス部41から露出している。更に、先端部50には、先端面50aから軸線La方向に沿って突出した雄ねじ部53を備えている。雄ねじ部53はインペラ12のボス部41から突き出ており、雄ねじ部53には、二つ(複数)のナット72が重なるように螺合している。また、雄ねじ部53はナット72から突き出ており、この突き出しに螺合するようにキャップ部73が固定されている。ナット72の螺合による締結回転方向は、回転によって主冷媒Mfを移送するインペラ12の正転方向Daである。本実施形態では、二つのナット72を脱落防止部の一例として説明している。   The distal end portion 50 of the rotating shaft 13 passes through the boss portion 41 of the impeller 12, and the distal end surface 50 a is exposed from the boss portion 41. Further, the distal end portion 50 is provided with a male threaded portion 53 protruding from the distal end surface 50a along the axis La direction. The male screw portion 53 protrudes from the boss portion 41 of the impeller 12 and is screwed into the male screw portion 53 so that two (plural) nuts 72 overlap. Further, the male screw portion 53 protrudes from the nut 72, and a cap portion 73 is fixed so as to be screwed into the protrusion. The fastening rotation direction by screwing of the nut 72 is the forward rotation direction Da of the impeller 12 that transfers the main refrigerant Mf by rotation. In the present embodiment, the two nuts 72 are described as an example of the drop-off prevention unit.

雄ねじ部53に螺合されるナット72は、回転軸13の先端部50よりも、熱膨張率が小さい材料からなり、例えば、回転軸13はステンレス系材料等によって形成され、ナット72は、チタン系材料等によってされる。インペラ12によって移送される主冷媒Mfは極低温である。つまり、常温で回転軸13、インペラ12、及びナット72を取り付けた後、実際に主冷媒Mfを移送する際には回転軸13とナット72との熱膨張率の差により、先端部50はナット72に圧着する。具体的には、先端部50がナット72よりも縮むことで、先端部50のねじ山がナット72のねじ溝に係合する力が増えて圧着し、また、先端面50aがナット72に圧着する。   The nut 72 screwed into the male screw portion 53 is made of a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the tip portion 50 of the rotating shaft 13. For example, the rotating shaft 13 is made of a stainless steel material or the like, and the nut 72 is made of titanium. Depending on the system material etc. The main refrigerant Mf transferred by the impeller 12 is at a very low temperature. That is, after the rotary shaft 13, the impeller 12, and the nut 72 are attached at normal temperature, when the main refrigerant Mf is actually transferred, the tip 50 is a nut due to the difference in thermal expansion coefficient between the rotary shaft 13 and the nut 72. Crimp to 72. Specifically, when the tip portion 50 is contracted more than the nut 72, the force with which the thread of the tip portion 50 engages with the thread groove of the nut 72 is increased, and the tip surface 50 a is crimped to the nut 72. To do.

第2の実施形態に係る極低温回転機械10では、回転軸13に螺合されるインペラ12の締結回転方向は、主冷媒Mfを移送する正転方向Daとは逆の反転方向Dbである。したがって、主冷媒Mfを移送する際には、インペラ12は回転軸13に締め付けられることになる。次に、インペラ12の回転が停止して、例えば、慣性力によってインペラ12が正転方向Daに力を受けたとしても、二つのナット72により、インペラ12の回転が規制されるので、インペラ12の緩みを防止でき、回転軸13からのインペラ12の脱落を効果的に防止できる。   In the cryogenic rotating machine 10 according to the second embodiment, the fastening rotation direction of the impeller 12 screwed to the rotation shaft 13 is the reverse direction Db opposite to the normal rotation direction Da for transferring the main refrigerant Mf. Therefore, the impeller 12 is fastened to the rotating shaft 13 when the main refrigerant Mf is transferred. Next, even if the rotation of the impeller 12 stops and, for example, the impeller 12 receives a force in the forward rotation direction Da due to an inertial force, the rotation of the impeller 12 is restricted by the two nuts 72. Can be prevented, and the impeller 12 can be effectively prevented from falling off the rotating shaft 13.

具体的には、インペラ12が停止した場合、その慣性力は、ナット72が締まる方向に作用することになり、インペラ12の緩みが防止される。一方で、複数のナット72を用いることで、いわゆるダブルナットとして機能し、インペラ12の正転時には、脱落防止部の緩みは防止され、結果として、回転軸13からのインペラ12の脱落を効果的に防止できる。   Specifically, when the impeller 12 stops, the inertial force acts in the direction in which the nut 72 is tightened, and the impeller 12 is prevented from loosening. On the other hand, by using a plurality of nuts 72, it functions as a so-called double nut, and during the forward rotation of the impeller 12, the drop-off preventing portion is prevented from loosening, and as a result, the impeller 12 is effectively removed from the rotating shaft 13. Can be prevented.

更に、ナット72は、回転軸13の先端部50よりも熱膨張率が大きいので、移送対象となる主冷媒(流体)Mfが低温になる程、先端部50は、ナット72に圧着する態様となり、ナット72は、より効果的にインペラ12の脱落を防止できる。   Furthermore, since the nut 72 has a larger coefficient of thermal expansion than the tip portion 50 of the rotating shaft 13, the tip portion 50 is pressed against the nut 72 as the main refrigerant (fluid) Mf to be transferred becomes lower in temperature. The nut 72 can prevent the impeller 12 from dropping off more effectively.

また、本実施形態に係る極低温回転機械10は、ねじ孔41aを含むインペラ12と、ねじ孔41aに螺合する雄ねじ51が設けられている回転軸13とを備えている。回転軸13の先端部50には、雄ねじ51とは別の締結部分である雄ねじ部(第2の雄ねじ)53が設けられており、雄ねじ部53には、脱落防止部の一例であるナット72が螺合締結されている。更に、ねじ孔41aと雄ねじ51との締結回転方向と、ナット72と雄ねじ部53との締結回転方向とは逆になっている。   The cryogenic rotating machine 10 according to the present embodiment includes an impeller 12 including a screw hole 41a and a rotating shaft 13 provided with a male screw 51 that is screwed into the screw hole 41a. The distal end portion 50 of the rotating shaft 13 is provided with a male screw portion (second male screw) 53 that is a fastening portion different from the male screw 51, and the male screw portion 53 has a nut 72 that is an example of a drop-off preventing portion. Are screwed together. Further, the fastening rotation direction between the screw hole 41 a and the male screw 51 is opposite to the fastening rotation direction between the nut 72 and the male screw portion 53.

本実施形態に係る極低温回転機械10では、インペラ12が緩む方向、つまり、ねじ孔41aと雄ねじ51の締結回転方向とは逆方向に力が作用したとしても、この逆方向の力は、ナット72を締結する方向に作用する。その結果、ナット72は、インペラ12の緩みを防止し、回転軸13からのインペラ12の脱落を防止する。特に、脱落防止部としてナット72を用い、ナット72が雄ねじ部53に螺合するので、インペラ12が緩む方向に力が作用すると、ナット72が雄ねじ部53に締め付けられ、回転軸13からのインペラ12の脱落を効果的に防止できる。   In the cryogenic rotating machine 10 according to the present embodiment, even if a force is applied in the direction in which the impeller 12 is loosened, that is, in the direction opposite to the fastening rotation direction of the screw hole 41a and the male screw 51, the force in the opposite direction is Acts in the direction to fasten 72. As a result, the nut 72 prevents the impeller 12 from loosening and prevents the impeller 12 from falling off the rotating shaft 13. In particular, the nut 72 is used as the drop-off preventing portion, and the nut 72 is screwed into the male screw portion 53. Therefore, when a force acts in the direction in which the impeller 12 is loosened, the nut 72 is tightened to the male screw portion 53 and the impeller from the rotating shaft 13 12 can be effectively prevented from falling off.

なお、本実施形態におけるねじ孔41aと雄ねじ51の締結回転方向、つまり、雄ねじ51に対するねじ孔41aの締結回転方向は、インペラ12の反転方向Dbである。また、ナット72と雄ねじ部53の締結回転方向、つまり、雄ねじ部53に対するナット72の締結回転方向は、インペラ12の正転方向Daである。しかしながら、インペラ12の回転軸13からの脱落防止という観点から考えると、ねじ孔41aと雄ねじ51の締結回転方向とナット72と雄ねじ部53との締結回転方向とが逆であれば良く、従って、各締結回転方向とインペラ12の正転方向Da、及び反転方向Dbとの関係が逆であっても良い。   Note that the fastening rotation direction of the screw hole 41 a and the male screw 51 in this embodiment, that is, the fastening rotation direction of the screw hole 41 a with respect to the male screw 51 is the reverse direction Db of the impeller 12. The fastening rotation direction of the nut 72 and the male screw portion 53, that is, the fastening rotation direction of the nut 72 with respect to the male screw portion 53 is the forward rotation direction Da of the impeller 12. However, from the viewpoint of preventing the impeller 12 from falling off the rotating shaft 13, the fastening rotation direction of the screw hole 41 a and the male screw 51 and the fastening rotation direction of the nut 72 and the male screw portion 53 may be reversed. The relationship between each fastening rotation direction and the forward rotation direction Da and reverse direction Db of the impeller 12 may be reversed.

以上、実施形態について説明したが、本発明は、以上の実施形態のみに限定されない。例えば、上記の実施形態では、極低温の流体を移送する態様を説明したが、これらに限定されず、常温の流体等を移送する回転機械であってもよい。   As mentioned above, although embodiment was described, this invention is not limited only to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the mode of transferring the cryogenic fluid has been described. However, the present invention is not limited thereto, and may be a rotating machine that transfers a room temperature fluid or the like.

本発明は、流体を移送する回転機械において広く応用でき、サーキュレータポンプなどの流体移送手段のみならず、コンプレッサーやタービン、インデューサ等であっても良い。   The present invention can be widely applied to a rotating machine for transferring a fluid, and may be not only a fluid transferring means such as a circulator pump but also a compressor, a turbine, an inducer, and the like.

3 循環ライン
3a 配管
10 極低温回転機械(回転機械)
12 インペラ
13 回転軸
50 先端部
50b ねじ孔
50c インロー孔
53 雄ねじ部
60 軸先端ピース(脱落防止部)
61 ねじ軸部
63 締り嵌め部
72 ナット(脱落防止部)
Da 正転方向
Db 反転方向
3 Circulation line 3a Piping 10 Cryogenic rotating machine (Rotating machine)
12 Impeller 13 Rotating shaft 50 Tip portion 50b Screw hole 50c Inlay hole 53 Male thread portion 60 Shaft tip piece (drop-off prevention portion)
61 Screw shaft part 63 Close fitting part 72 Nut (drop-off prevention part)
Da Forward direction Db Reverse direction

Claims (8)

流体を移送する回転機械であって、
回転によって前記流体を移送するインペラと、
前記インペラを貫通すると共に、前記インペラに螺合される先端部を備えた回転軸と、を備え、
前記回転軸に螺合される前記インペラの締結回転方向は、前記流体を移送する正転方向とは逆の反転方向であり、
前記先端部には、前記インペラが前記正転方向に力を受けた際に、前記インペラの回転を規制する脱落防止部が取り付けられている、回転機械。
A rotating machine for transferring fluid,
An impeller for transferring the fluid by rotation;
A rotary shaft that penetrates the impeller and has a tip portion screwed into the impeller, and
The fastening rotation direction of the impeller screwed to the rotation shaft is the reverse direction opposite to the normal rotation direction for transferring the fluid,
A rotary machine in which a drop-off preventing portion that restricts rotation of the impeller when the impeller receives a force in the forward rotation direction is attached to the tip portion.
前記先端部には、軸線方向に沿ったねじ孔とインロー孔とが奥側から順番に設けられており、
前記脱落防止部は、前記ねじ孔に螺合するねじ軸部と、前記インペラに当接して係止する頭部と、前記ねじ軸部と前記頭部との間に設けられ、前記インロー孔に圧入される締り嵌め部と、を備え、
前記ねじ軸部の螺合による締結回転方向は、前記インペラの正転方向である、請求項1記載の回転機械。
The tip portion is provided with a screw hole and an inlay hole along the axial direction in order from the back side,
The drop-off prevention portion is provided between a screw shaft portion that is screwed into the screw hole, a head portion that contacts and locks the impeller, and the screw shaft portion and the head portion. An interference fit portion to be press-fitted,
The rotating machine according to claim 1, wherein a fastening rotation direction by screwing of the screw shaft portion is a forward rotation direction of the impeller.
前記脱落防止部は、前記回転軸の前記先端部よりも熱膨張率が小さく、前記流体が低温になる程、前記先端部は、前記ねじ軸部及び前記締り嵌め部に圧着する、請求項2記載の回転機械。   The said drop-off prevention part has a smaller coefficient of thermal expansion than the tip part of the rotating shaft, and the tip part is pressed against the screw shaft part and the interference fitting part as the fluid becomes colder. The rotating machine described. 前記先端部は、前記インペラから露出した先端面と、前記先端面から突き出た雄ねじ部を備え、
前記脱落防止部は、前記雄ねじ部に螺合して重なる複数のナットであり、
前記ナットの螺合による締結回転方向は、前記インペラの正転方向である、請求項1記載の回転機械。
The tip portion includes a tip surface exposed from the impeller, and a male screw portion protruding from the tip surface,
The drop-off prevention part is a plurality of nuts that are screwed and overlapped with the male screw part,
The rotating machine according to claim 1, wherein a fastening rotation direction by screwing of the nut is a normal rotation direction of the impeller.
前記複数のナットは、前記回転軸の前記先端部よりも熱膨張率が小さく、前記流体が低温になる程、前記複数のナットは、前記雄ねじ部、及び前記先端面に圧着する、請求項4記載の回転機械。   5. The plurality of nuts have a smaller coefficient of thermal expansion than the tip portion of the rotating shaft, and the plurality of nuts are pressure-bonded to the male screw portion and the tip surface as the fluid becomes colder. The rotating machine described. ねじ孔を含むインペラと、
前記ねじ孔に螺合する雄ねじが設けられていると共に、前記雄ねじとは別の締結部分がさらに設けられている先端部、を含む回転軸と、
前記締結部分と締結される脱落防止部と、を有し、
前記ねじ孔と前記雄ねじの締結回転方向と、前記脱落防止部と前記締結部分の締結回転方向とが逆である、回転機械。
An impeller including a screw hole;
A rotating shaft including a male screw that is screwed into the screw hole, and a tip that is further provided with a fastening portion different from the male screw,
A drop-off prevention portion fastened to the fastening portion,
A rotating machine in which the fastening rotation direction of the screw hole and the male screw is opposite to the fastening rotation direction of the drop-off prevention portion and the fastening portion.
前記締結部分は、前記先端部に設けられた第2のねじ孔であり、
前記脱落防止部は、前記第2のねじ孔と螺合するねじ軸部を含む軸先端ピースである、
請求項6に記載の回転機械。
The fastening portion is a second screw hole provided in the tip portion,
The drop-off prevention portion is a shaft tip piece including a screw shaft portion that is screwed into the second screw hole.
The rotating machine according to claim 6.
前記締結部分は、前記先端部から突出した第2の雄ねじであり、
前記脱落防止部は、前記第2の雄ねじと螺合するナットである、
請求項6に記載の回転機械。
The fastening portion is a second male screw protruding from the tip;
The drop-off prevention part is a nut screwed with the second male screw.
The rotating machine according to claim 6.
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