JP6225762B2

JP6225762B2 - ターボ圧縮機

Info

Publication number: JP6225762B2
Application number: JP2014048610A
Authority: JP
Inventors: 雅直鏡味; 亮楳山; 了介福山
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2034-03-12
Also published as: JP2015172352A; US20150260194A1; EP2918844A1; US9765791B2

Description

本発明は、ターボ圧縮機に関する。

従来、モータによって圧縮機を駆動させることにより、空気等を圧縮するターボ圧縮機が様々な用途に用いられている。例えば、特許文献１には、回転軸の一端にモータが取り付けられ、他端に圧縮機のインペラが取り付けられて、モータの回転力が回転軸を介してインペラに直接伝達される構成が開示されている。そして、特許文献１に開示の構成では、回転軸は、スラスト方向については磁気軸受機構によって浮上された状態で軸受されているとともに、ラジアル方向についてはフォイル軸受機構によって回転軸と軸受フォイルとの間に引き込まれた空気によって軸受されている。

特開２００９−２８１２１３号公報

しかしながら、特許文献１の構成に備えられる磁気軸受機構は、磁気発生装置や磁力制御装置が必要となるため、装置全体が大型化するとともにコスト面で不利である。また、低速回転時においては、回転軸の軸振れが生じやすいため、圧縮機の性能の低下を招くおそれがある。また、低速回転時や起動初期には当該軸ブレにより回転軸と軸受機構とが接触して両者が摩耗するおそれがある。そのため、低速回転を行う場合には改善の余地がある。

高速回転する回転軸の軸受機構として、磁気軸受機構やフォイル軸受機構に替えて、ボール軸受機構を採用することも考えられる。しかし、この場合には当該軸受機構にスラスト方向への予圧を付与する必要がある。当該予圧によって摩擦損失が発生することから圧縮機の性能の低下を招く。また、当該予圧によって軸受機構に摩耗が生じやすいため、耐久性の面で不利になる。また、高耐久性の軸受部材を使用して耐久性を改善することは可能であるが、この場合には高コストとなる。また、予圧の大きさやバランスの調整が難しいという問題もある。

また、上記の軸受機構に替えて、油フローティング軸受機構を採用することも考えられる。しかし、この場合には、低速回転時における軸振れが生じやすく、摩擦損失が大きくなるため、低速回転を行う場合には改善の余地がある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、高速回転を行うターボ圧縮機の小型化ができるとともに、低速回転時におけるターボ圧縮機の性能低下が抑制され、コスト面で有利となるターボ圧縮機を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸の一端側に連結され、前記回転軸を回転させるモータと、前記回転軸の他端側に連結されて前記回転軸の回転に伴って回転する圧縮機と、前記回転軸において前記モータと前記圧縮機との間に、前記回転軸を回転可能に支持する支持部と、を備えたターボ圧縮機であって、
前記支持部は、前記回転軸上に設けられる少なくとも３個のローラと、それぞれの前記ローラに形成された軸支部と、前記軸支部を前記ハウジングに回転可能に支持するローラ軸受部と、前記少なくとも３個のローラを前記回転軸に押し付けるように、前記少なくとも３個のローラを締め付ける締付リングとを備え、
前記ローラにおける前記回転軸との駆動伝達部の直径は、前記回転軸における前記ローラとの駆動伝達部の直径よりも大きいことを特徴とするターボ圧縮機にある。

上記ターボ圧縮機においては、回転軸を回転可能に支持する支持部は、回転軸上に少なくとも３個のローラを備えている。各ローラには軸支部が備えられており、各ローラは軸支部を介してローラ軸受部によってハウジングに回転可能に支持されている。そのため、各ローラは回転軸の回転に伴って回転することとなる。そして、ローラにおける回転軸との駆動伝達部の直径は、回転軸におけるローラとの駆動伝達部の直径よりも大きいため、ローラの回転数は、回転軸の回転数よりも小さくなる。これにより、回転軸が各ローラを介してローラ軸受部によって軸受されていない場合に比べると、ローラ軸受部に対して必要とされる耐久性を低くすることができる。その結果、ローラ軸受部を高価な高耐久性の材料によって形成する必要がなく、より安価にローラ軸受部を構成することができるため、コスト面で有利となる。また、各ローラは回転軸の回転に伴って回転するため、両者の間の摩擦の発生が大幅に低減されている。これにより、ローラに必要とされる耐久性を低くすることができるため、より安価にローラを構成することができ、これによってもコスト面で有利となる。

また、回転軸の軸受機構として磁気軸受機構を採用する場合に比べて、磁気発生装置や磁力制御装置を要しないため、回転軸を支持する支持部を小さくすることができる。これにより、装置全体を小型化することができる。

また、各ローラは回転軸上に設けられているため、低速回転から高速回転のいずれにおいても、回転軸に接触して支持していることから、低速回転時における軸振れの発生が抑制される。そのため、低速回転時におけるターボ圧縮機の性能低下を抑制することができる。

以上のごとく、本発明によれば、高速回転を行うターボ圧縮機の小型化ができるとともに、低速回転時におけるターボ圧縮機の性能低下が抑制され、コスト面で有利となるターボ圧縮機を提供することができる。

参考例における、ターボ圧縮機の断面図。図１における、II−II線位置断面図。図１における、ローラ周辺の一部拡大図。参考例の変形例における、ターボ圧縮機の断面一部拡大図。参考例のさらなる変形例における、ターボ圧縮機の断面一部拡大図。実施例１における、ターボ圧縮機の断面図。図６における、VII−VII線位置断面図。

本発明のターボ圧縮機は、例えば、燃料電池装置や空調装置に圧縮流体を供給する用途等に使用することができる。また、本発明のターボ圧縮機に備えられる圧縮機としては、遠心圧縮機や軸流圧縮機を採用することができる。

本発明のターボ圧縮機において、「ローラにおける回転軸との駆動伝達部」とは、ローラにおいて回転軸が接するように構成されている部分をいうものとする。また、「回転軸におけるローラとの駆動伝達部」とは、回転軸においてローラが接するように構成されている部分をいうものとする。両者の駆動伝達部が互いに接することにより、回転軸の回転力がローラに伝達されて、回転軸の回転に伴ってローラが回転することとなる。

前記ハウジングは、前記圧縮機を収容する圧縮機ハウジングと、前記モータを収容するモータハウジングと、前記圧縮機ハウジングと前記モータハウジングとの間に配置され、前記支持部を収容する軸受ハウジングとを備え、前記軸受ハウジングには、前記ローラ軸受部を収容するローラ軸受収容部が形成され、前記軸受ハウジングにより、前記少なくとも３個のローラが回転可能に支持されることが好ましい。この場合には、ローラ軸受部を保持するための保持部材を別途用意する必要がないため、部品点数の削減に寄与する。

前記支持部は、前記少なくとも３個のローラを前記回転軸に押し付けるように、前記少なくとも３個のローラを締め付ける締付リングを備える。これにより、ローラの加工公差を吸収して各ローラを回転軸の周面に確実に接触させることができる。また、ローラ軸受部の成形精度が低い場合でも各ローラを回転軸の周面に確実に接触させることができるため、ローラ軸受部の成形精度を低くすることにより製造コストの低減を図ることができる。また、締付リングにより、各ローラが回転軸に押し付けられるため、各ローラを軸受するローラ軸受部に対する負荷が軽減される。これにより、ローラ軸受部の寿命を延ばすことができる。

前記回転軸には、前記回転軸に加えられるスラスト荷重を受け止める一対の鍔部を備え、前記一対の鍔部の間に前記少なくとも３個のローラが配置されていることが好ましい。この場合には、各ローラは当該一対の鍔部によってスラスト方向の位置決めがなされる。さらに、当該一対の鍔部は回転軸と一体となって回転する。そして、各ローラは回転軸に接触して回転軸と同期して自転するため、各ローラの周速と回転軸の周速とを一致させることができる。その結果、各ローラと一対の鍔部との間に生じる摩擦を低減することができる。これにより、各ローラの寿命を延ばすことができる。

（参考例）
参考例に係る圧縮機につき、図１〜図３を用いて説明する。
本例のターボ圧縮機１は、図１に示すように、ハウジング２に回転可能に支持された回転軸２０と、回転軸２０の一端側２０ａに連結され、回転軸２０を回転させるモータ１０と、回転軸２０の他端側２０ｂに連結されて回転軸２０の回転に伴って回転する圧縮機３と、回転軸２０においてモータ１０と圧縮機３との間に、回転軸２０を回転可能に支持する支持部４０とを備えている。
支持部４０は、回転軸２０上に設けられる少なくとも３個のローラ４１と、それぞれのローラ４１に形成された軸支部４３ａ、４３ｂと、軸支部４３ａ、４３ｂをハウジング２に回転可能に支持するローラ軸受部４２とを備える。
図３に示すように、ローラ４１における回転軸２０との駆動伝達部４１ａの直径ｄ２は、回転軸２０におけるローラ４１との駆動伝達部２０ｃの直径ｄ１よりも大きい。

以下、本例のターボ圧縮機１について、詳述する。
図１に示すように、回転軸２０の一端側２０ａにはモータ１０の回転子１２に固定されており、他端側２０ｃには、圧縮機３のインペラ３０が固定されている。回転軸２０は、鋼材の棒状部材である。回転軸２０の軸方向（スラスト方向）をＸとする。回転軸２０において、モータ１０と圧縮機３との間に位置する中央部の周面は、ローラ４１の周面に当接して、ローラ４１に回転軸２０の回転力を伝達する駆動伝達部２０ｃを形成している。

圧縮機３は遠心圧縮機であって、インペラ３０、吸気口３１及びスクロール室３２を備えており、圧縮機ハウジング３３に収容されている。モータ１０は固定子１１と回転子１２とを備え、モータハウジング１３内に収容されている。固定子１１は回転子１２を囲むように環状に形成されており、モータハウジング１３内に固定されている。回転子１２は固定子１１に囲まれて回転可能となっている。

図１に示すように、支持部４０は、ローラ４１、軸支部４３ａ、４３ｂ及びローラ軸受部４２を備える。ローラ４１は、鋼材などの耐摩耗性を有する材料により形成されている。図２に示すように、本例では、ローラ４１は３個備えられており、回転軸２０を中心に回転軸２０の径方向外側に等間隔に配設されている。ローラ４１はいずれも円柱状を成している。ローラ４１の周面は回転軸２０の周面（駆動伝達部２０ｃ）に当接して、回転軸２０の回転力が伝達される駆動伝達部４１ａを形成している。ローラ４１の軸方向Ｘの両側面の中央には、それぞれ軸方向Ｘに突出する軸支部４３ａ、４３ｂが形成されている。

支持部４０は、軸受ハウジング５０内に収容されている。軸受ハウジング５０は、インペラ３０側を形成するインペラ側軸受ハウジング５１と、モータ１０側を形成するモータ側軸受ハウジング５２とからなる。図３に示すように、インペラ側軸受ハウジング５１には、後述するローラ軸受部４２ａの外側レース４２１ａの外縁に沿って凹状に形成されたローラ軸受収容部５１ａが設けられている。また、モータ側軸受ハウジング５２には、後述するローラ軸受部４２ｂの外側レース４２１ｂの外縁に沿ってローラ軸受収容部５２ａが形成されている。インペラ側軸受ハウジング５１には、回転軸２０が挿通される貫通孔５１ｂが形成されている。貫通孔５１ｂにはインペラ側軸受ハウジング５１と回転軸２０との隙間をシールするオイルシール５３が設けられている。また、モータ側軸受ハウジング５２には回転軸２０が挿通される貫通孔５２ｂが形成されている。なお、貫通孔５２ｂにはオイルシールは設けられていない。

図１に示すように、各ローラ４１は軸支部４３ａ、４３ｂを介してローラ軸受部４２によって回転可能に支持されている。ローラ軸受部４２として、インペラ３０側に配設されているローラ軸受部４２ａと、モータ側に配設されているローラ軸受部４２ｂとが備えられている。図３に示すように、ローラ軸受部４２ａ、４２ｂはいずれもボールベアリングであって、リング状の外側レース４２１ａ（４２１ｂ）及び内側レース４２２ａ（４２２ｂ）と備える。そして、図示しない保持器により両者の間にボール４２３ａ（４２３ｂ）が保持されている。

ローラ軸受部４２ａは、その外側レース４２１ａはインペラ側軸受ハウジング５１のローラ軸受収容部５１ａに嵌入されて、インペラ側軸受ハウジング５１に取り付けられている。そして、ローラ軸受部４２ａの内側レース４２２ａの内側に、ローラ４１においてインペラ３０側に突出する軸支部４３ａが嵌入されている。また、ローラ軸受部４２ｂは、その外側レース４２１ｂがモータ側軸受ハウジング５２のローラ軸受収容部５２ａに嵌入されてモータ側軸受ハウジング５２に取り付けられている。そして、ローラ軸受部４２ｂの内側レース４２２ｂの内側に、ローラ４１においてモータ１０側に突出する軸支部４３ｂが嵌入されている。これにより、各ローラ４１は、ローラ軸受部４２ａ、４２ｂによって軸方向Ｘから挟まれるように軸受ハウジング５０に保持されており、軸方向Ｘを軸心として自転可能に設けられている。なお、軸受ハウジング５０内において、各ローラ４１の駆動伝達部４１ａと回転軸２０の駆動伝達部２０ｃとの間には、軸受ハウジング５０に設けられた図示しないオイル吐出口からモータオイルが供給されている。

図１〜図３に示すように、回転軸２０には一対の鍔部２１が形成されている。一対の鍔部２１は、回転軸２０の周面において径方向外側に環状に突出したリブ状を呈している。一対の鍔部２１の間隔は、ローラ４１の軸方向Ｘの長さ（幅）と略同一となっている。そして、一対の鍔部２１の間にローラ４１が位置している。これにより、各ローラ４１は一対の鍔部２１によって軸方向Ｘから挟まれている。そして、回転軸２０における一対の鍔部２１の間における周面が各ローラ４１の周面（駆動伝達部４１ａ）に当接しており、回転軸２０の駆動伝達部２０ｃを形成している。さらに、各ローラ４１の軸方向Ｘの側面のうち一対の鍔部２１に対向する部分４１ｂは、一対の鍔部２１の側面（ローラ４１に対向する面）と摺接することとなる。

図３に示すように、各ローラ４１の駆動伝達部４１ａの直径ｄ２は、回転軸２０における各ローラ４１が接している部分（すなわち、回転軸２０の駆動伝達部２０ｃ）の直径ｄ１よりも大きくなっている。各ローラ４１の駆動伝達部４１ａの直径ｄ２は、回転軸２０の駆動伝達部２０ｃの直径ｄ１よりも大きく、当該直径ｄ１の２０倍以下の大きさとすることができ、本例では、各ローラ４１の駆動伝達部４１ａの直径ｄ２は回転軸２０の駆動伝達部２０ｃの直径ｄ１の５倍の大きさである。但し、本例では、ローラ４１が３個備えられていることから、この場合は、各ローラ４１の駆動伝達部４１ａの直径ｄ２は、回転軸２０の駆動伝達部２０ｃの直径ｄ１より大きく、回転軸２０の駆動伝達部２０ｃの直径ｄ１の１２．７倍以下の大きさとすることができる。

本例のターボ圧縮機１は、燃料電池装置において圧縮流体を供給する用途に用いられる。ターボ圧縮機１は、モータ１０の回転数が１，０００〜２５０，０００ｒｐｍの範囲で使用される。

次に、本例の圧縮機における作用効果について、詳述する。
本例のターボ圧縮機１によれば、回転軸２０を回転可能に支持する支持部４０は、回転軸２０上に少なくとも３個のローラ４１を備えている。各ローラ４１には軸支部４３ａ、４３ｂが備えられており、各ローラ４１は軸支部４３ａ、４３ｂを介してローラ軸受部４２によってハウジング２に回転可能に支持されている。そのため、各ローラ４１は回転軸２０の回転に伴って回転することとなる。そして、ローラ４１における回転軸２０との駆動伝達部４１ａの直径ｄ２は、回転軸２０におけるローラ４１との駆動伝達部２０ｃの直径ｄ１よりも大きいため、ローラ４１の回転数は、回転軸２０の回転数よりも小さくなる。これにより、回転軸２０が各ローラ４１を介してローラ軸受部４２によって軸受されていない場合に比べると、ローラ軸受部４２に対して必要とされる耐久性を低くすることができる。その結果、ローラ軸受部４２を高価な高耐久性の材料によって形成する必要がなく、より安価にローラ軸受部４２を構成することができるため、コスト面で有利となる。また、各ローラ４１は回転軸２０の回転に伴って回転するため、両者の間の摩擦の発生が大幅に低減されている。これにより、ローラ４１に必要とされる耐久性を低くすることができるため、より安価にローラ４１を構成することができ、これによってもコスト面で有利となる。

また、回転軸２０の軸受機構として磁気軸受機構を採用する場合に比べて、磁気発生装置や磁力制御装置を要しないため、回転軸２０を支持する支持部４０を小さくすることができる。これにより、装置全体を小型化することができる。

各ローラ４１は回転軸２０上に設けられているため、低速回転から高速回転のいずれにおいても、回転軸２０に接触して支持していることから、低速回転時における軸振れの発生が抑制される。そのため、低速回転時におけるターボ圧縮機１の性能低下が抑制される。本例では、ターボ圧縮機１は燃料電池装置において圧縮流体を供給する用途に用いられるため、モータ１０の回転数が１，０００〜２５０，０００ｒｐｍの広い範囲で使用される。そして、燃料電池装置では、１，０００〜５０，０００ｒｐｍ程度の低速回転時におけるターボ圧縮機１の性能が、その燃費に大きく影響する。上述のように、本例のターボ圧縮機１は、低速回転時の性能低下が抑制されるため、燃料電池装置用のターボ圧縮機として好適に使用することができる。

また、本例では、ハウジング２は、圧縮機３を収容する圧縮機ハウジング３３と、モータ１０を収容するモータハウジング１３と、圧縮機ハウジング３３とモータハウジング１３との間に配置され、支持部４０を収容する軸受ハウジング５０とを備え、軸受ハウジング５０には、ローラ軸受部４２を収容するローラ軸受収容部５１ａ、５２ａが形成され、軸受ハウジング５０により、ローラ４１が回転可能に支持されている。これにより、ローラ軸受部４２を保持するための保持部材を別途用意する必要がないため、部品点数の削減に寄与する。

また、本例では、回転軸２０には、回転軸２０に加えられるスラスト荷重を受け止める一対の鍔部２１を備え、一対の鍔部２１の間に３個のローラ４１が配置されている。これにより、各ローラ４１は当該一対の鍔部２１によってスラスト方向（軸方向Ｘ）の位置決めがなされる。さらに、当該一対の鍔部２１は回転軸２０と一体となって回転する。そして、各ローラ４１は回転軸２０に接触して回転軸２０と同期して自転するため、各ローラ４１の周速と回転軸２０の周速とを一致させることができる。その結果、各ローラ４１と一対の鍔部２１との間に生じる摩擦を低減することができる。これにより、各ローラ４１の寿命を延ばすことができる。

モータ１０に対して軸方向Ｘの両方側に回転軸２０を取り付けたいわゆる両持ち構成の場合には回転軸２０に生じるスラスト力はある程度相殺されるため、回転軸２０には大きなスラスト力は生じにくい。しかし、本例ではモータ１０に対して軸方向Ｘの一方側にのみ回転軸２０を取り付けたいわゆる片持ち構成を採用しているため、スラスト力が相殺されにくいことから、両持ち構成の場合に比べて回転軸２０に大きなスラスト力が生じやすい。しかし、上述の通り、各ローラ４１と一対の鍔部２１との間における摩擦の発生を低減することができることにより、回転軸２０に比較的大きなスラスト力が生じても各ローラ４１への影響を低減できる。

また、図１、図３に示すように、支持部４０において、ローラ４１は軸方向Ｘに延びる円柱状であって、ローラ４１の周面である駆動伝達部４１ａと、回転軸２０の周面である駆動伝達部２０ｃとは軸方向Ｘに線接触している。そのため、両者の接触範囲を軸方向Ｘに広く確保することができる。これにより、支持部４０において回転軸２０が十分に支持されるため、回転軸２０に対して高い保持力が得られる。その結果、回転軸２０がモータ１０における軸方向Ｘの一方側にのみ接続されたいわゆる片持ち構成を採用した場合においても、当該回転軸２０を介して重量が比較的大きいモータ１０を支えることができる。そして、本例のターボ圧縮機１はかかる片持ち構成を採用することにより、回転軸がモータ１０における軸方向Ｘの両側に接続されたいわゆる両持ち構成の場合に比べて、装置全体が小型化されている。
なお、軸方向Ｘに小型化することを要しない場合には、モータ１０の軸方向Ｘの両方に回転軸２０を備える両持ち構造としてもよい。

本例では、３個のローラ４１を備えることとしたが、これに限らず、４個以上のローラ４１を備えていてもよい。また、本例では、３個のローラ４１はすべて同一の直径を有することとしたが、これに限らず、一部のローラの直径が他のローラの直径と異なっていてもよい。

また、本例では、ローラ軸受部４２として、ボールベアリングを採用したが、これに限らず、公知の軸受機構を採用することができる。例えば、図４に示すようにローラ軸受部４２として、プレーンベアリングを採用してもよい。具体的には、図４に示すように、ローラ４１の軸支部４３ａ、４３ｂ（図３参照）の直径を大きくした軸支部４３１ａ、４３１ｂを形成するとともに、軸支部４３１ａをインペラ側軸受ハウジング５１のローラ軸受収容部５１ａに嵌め込み、軸支部４３１ｂをモータ側軸受ハウジング５２のローラ軸受収容部５２ａに嵌め込むことでプレーンベアリングによるローラ軸受部４２０が形成されている。この変形例においても、参考例の場合と同等の作用効果を奏する。

また、本例では、一対の鍔部２１をリブ状に形成したが、これに限らず、図５に示すように、回転軸２０の周面に環状の溝２１０を形成してその軸方向Ｘの両方の壁面を一対の鍔部２１０ａ、２１０ｂとしてもよい。溝２１０の軸方向Ｘの長さ（幅）はローラ４１の軸方向Ｘの長さ（幅）と一致している。ローラ４１が溝２１０に嵌め込まれることにより、ローラ４１は軸方向（スラスト方向）Ｘにおいて位置決めされることとなる。この変形例においても、参考例の場合と同等の作用効果を奏する。

以上のごとく、本例によれば、高速回転を行うターボ圧縮機１の小型化ができるとともに、低速回転時におけるターボ圧縮機１の性能低下が抑制され、コスト面で有利となるターボ圧縮機１を提供することができる。

（実施例１）
本例のターボ圧縮機１は、参考例におけるモータ側軸受ハウジング５２（図１参照）に替えて、図６に示すモータ側軸受ハウジング５２０を備えるとともに、保持部材５４及び締付リング６０を備える。その他の構成要素は参考例の場合と同様であり、本例においても参考例の場合と同一の符号を用いてその説明を省略する。

図６に示すように、モータ側軸受ハウジング５２０には、ローラ軸受収容部５２ａ（図３参照）は形成されておらず、ローラ４１のモータ１０側に保持部材５４が設けられている。保持部材５４は略円形の板状部材であって、インペラ側軸受ハウジング５１に立設された柱状の脚部５５を介して、３個のローラ４１のモータ１０側に取り付けられている。保持部材５４のローラ４１に対向する部分には、ローラ軸受部４２ｂに沿うローラ軸受収容部５４ａが形成されている。また、保持部材５４の中央には回転軸２０が挿通される貫通孔５４ｂが形成されている。

保持部材５４の貫通孔５４ｂに回転軸２０が挿通された状態で、保持部材５４は長ネジ５６を介して、脚部５５に締結固定されることにより、当該ローラ軸受収容部５４ａにローラ軸受部４２ｂが嵌入される。これにより、ローラ軸受部４２ｂが保持部材５４に保持されることとなる。そして、参考例の場合と同様に、支持部４０において、ローラ軸受部４２ａ、４２ｂによって各ローラ４１が回転可能に設けられる。

支持部４０は、図６、図７に示すように、３個のローラ４１を一括して回転軸２０の周面（駆動伝達部２０ｃ）に押し付けるように、３個のローラ４１を締め付ける締付リング６０を備える。締付リング６０は帯状に形成されたリング部材であって、その幅（軸方向Ｘの長さ）はローラ４１の幅よりも若干小さい。そして、図７に示すように、締付リング６０は回転軸２０と同心円となるように配設されており、締付リング６０の内径ｄ３は、回転軸２０一個分の直径とローラ４１二個分の直径とを合わせた長さとなっている。これにより、締付リング６０の内面６０ａには、３個のローラ４１のそれぞれの周面（駆動伝達部４１ａ）が接することとなっている。なお、脚部５５は、隣り合うローラ４１の間に位置して、締付リング６０の内面６０ａよりも回転軸２０側に位置している。そのため、脚部５５は締付リング６０の内面６０ａに接していない。

図６に示すように、軸受ハウジング５０内において、各ローラ４１の周面である駆動伝達部４１ａと回転軸２０の周面である駆動伝達部２０ｃとが接している。そして、両者の間には、図示しないオイル吐出口からトラクションオイルが供給されている。モータ側軸受ハウジング５２０には、回転軸２０が挿通されている貫通孔５２０ｂが形成されている。貫通孔５２０ｂには、モータ側軸受ハウジング５２０と回転軸２０との隙間をシールするオイルシール５３１が設けられている。

次に、本例のターボ圧縮機１における作用効果について、詳述する。
本例では、支持部４０が、締付リング６０を備えることにより、ローラ４１の加工公差を吸収して各ローラ４１を回転軸２０の周面（駆動伝達部２０ｃ）に確実に接触させることができる。また、ローラ軸受部４２の成形精度が低い場合でも各ローラ４１を回転軸２０の周面（駆動伝達部２０ｃ）に確実に接触させることができるため、ローラ軸受部４２の成形精度を低くすることにより製造コストの低減を図ることができる。また、締付リング６０により、各ローラ４１が回転軸２０に押し付けられるため、各ローラ４１を軸受するローラ軸受部４２に対する負荷が軽減される。これにより、ローラ軸受部４２の寿命を延ばすことができる。

また、本例では、支持部４０において、潤滑油として供給されているトラクションオイルが供給されている。そして、締付リング６０によって各ローラ４１が回転軸２０に常に押し付けられている。これにより、ローラ４１の周面（駆動伝達部４１ａ）と回転軸２０の周面（駆動伝達部２０ｃ）との間に入り込んだトラクションオイルが大きな圧縮力で圧縮されることにより当該トラクションオイルが瞬間的にガラス化する。これにより、ローラ４１の駆動伝達部４１ａと回転軸２０の駆動伝達部２０ｃとの間の摩擦力が大きく上昇して、ローラ４１の回転軸２０に対する滑りが防止され、ローラ４１は回転軸２０の回転に確実に同期して自転することとなる。これにより、ローラ４１の摩耗が防止されて、ローラ４１の寿命を延ばすことができる。なお、トラクションオイルは導電性を有したり、高い粘度を有することから、モータ側軸受ハウジング５２０の貫通孔５２０ｂからモータ１０側に漏えいすることを確実に防止するために、貫通孔５２０ｂに設けられたオイルシール５３１により、モータ側軸受ハウジング５２０と回転軸２０との隙間がシールされている。

本例では、参考例の場合と比較して、モータ側軸受ハウジング５２０にはローラ軸受部４２ｂが嵌入されるローラ軸受収容部５２ａ（図３参照）が形成されておらず、モータ１０側にローラ軸受部４２ｂが嵌入されるローラ軸受収容部５４ａを有する保持部材５４が設けられている。すなわち、ローラ軸受部４２ｂはモータ側軸受ハウジング５２０によって保持されておらず、保持部材５４によって保持されている。一方、インペラ３０側のローラ軸受部４２ａは、インペラ側軸受ハウジング５１のローラ軸受収容部５１ａに嵌入されて保持されている。これに替えて、インペラ側軸受ハウジング５１にローラ軸受収容部５１ａを形成しないとともに、インペラ３０側にローラ軸受部４２ａが嵌入されるローラ軸受収容部を有する保持部材５４が設けられていることとしてもよい。

なお、本例のターボ圧縮機１は、参考例においてローラ軸受部４２がモータ側軸受ハウジング５２のローラ軸受収容部５２ａを介して軸受ハウジング５０に保持されていることによる作用効果を除いて、参考例の場合と同様の作用効果を奏する。

１ターボ圧縮機
２ハウジング
３圧縮機
１０モータ
２０回転軸
２０ｃ、４１ａ駆動伝達部
３０インペラ
４０支持部
４１ローラ
４２、４２ａ、４２ｂローラ軸受部
４３ａ、４３ｂ、４３１ａ、４３１ｂ軸支部
５０軸受ハウジング
５１ａ、５２ａ、５４ａローラ軸受収容部
５４保持部材
６０締付リング

Claims

ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸の一端側に連結され、前記回転軸を回転させるモータと、前記回転軸の他端側に連結されて前記回転軸の回転に伴って回転する圧縮機と、前記回転軸において前記モータと前記圧縮機との間に、前記回転軸を回転可能に支持する支持部と、を備えたターボ圧縮機であって、
前記支持部は、前記回転軸上に設けられる少なくとも３個のローラと、それぞれの前記ローラに形成された軸支部と、前記軸支部を前記ハウジングに回転可能に支持するローラ軸受部と、前記少なくとも３個のローラを前記回転軸に押し付けるように、前記少なくとも３個のローラを締め付ける締付リングとを備え、
前記ローラにおける前記回転軸との駆動伝達部の直径は、前記回転軸における前記ローラとの駆動伝達部の直径よりも大きいことを特徴とするターボ圧縮機。
前記ハウジングは、前記圧縮機を収容する圧縮機ハウジングと、前記モータを収容するモータハウジングと、前記圧縮機ハウジングと前記モータハウジングとの間に配置され、前記支持部を収容する軸受ハウジングとを備え、
前記軸受ハウジングには、前記ローラ軸受部を収容するローラ軸受収容部が形成され、前記軸受ハウジングにより、前記少なくとも３個のローラが回転可能に支持されることを特徴とする請求項１に記載のターボ圧縮機。
前記回転軸には、前記回転軸に加えられるスラスト荷重を受け止める一対の鍔部を備え、前記一対の鍔部の間に前記少なくとも３個のローラが配置されていることを特徴とする
請求項１又は２に記載のターボ圧縮機。