JPH05340386A - Centrifugal compressor - Google Patents

Centrifugal compressor

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JPH05340386A
JPH05340386A JP14555092A JP14555092A JPH05340386A JP H05340386 A JPH05340386 A JP H05340386A JP 14555092 A JP14555092 A JP 14555092A JP 14555092 A JP14555092 A JP 14555092A JP H05340386 A JPH05340386 A JP H05340386A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
impeller
shaft
gas
motor
rotor
Prior art date
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Pending
Application number
JP14555092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kouji Somahara
浩二 杣原
Shigeki Hagiwara
茂喜 萩原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to JP14555092A priority Critical patent/JPH05340386A/en
Publication of JPH05340386A publication Critical patent/JPH05340386A/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 インペラ(5)背面側にモータ(8)が配設
され、このモータ(8)のロータ(10)が軸(12)
を介してインペラ(5)に連結されている遠心圧縮機に
対し、インペラ(5)背面側への圧縮気体の漏れを有効
に低減して損失を少なくするとともに、圧縮機の組立て
を容易にし、回転部分のバランシング精度を高精度に保
つ。 【構成】 インペラ(5)をモータ(8)のロータ(1
0)に連結する軸(12)を少なくともインペラ(5)
と同径の太軸にし、かつハウジング(1)に気体軸受
(16)により支持する。
(57) [Abstract] [Purpose] A motor (8) is disposed on the back side of the impeller (5), and the rotor (10) of this motor (8) is the shaft (12).
For the centrifugal compressor connected to the impeller (5) via the, the leakage of the compressed gas to the back side of the impeller (5) is effectively reduced to reduce the loss, and the compressor is easily assembled. Maintains high precision in balancing rotating parts. [Structure] The impeller (5) is connected to the rotor (1) of the motor (8).
At least the impeller (5) with the shaft (12) connecting to (0)
A thick shaft having the same diameter as that of and a gas bearing (16) are supported in the housing (1).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、インペラ(羽根車)
の回転により気体を遠心力で半径方向に放出して圧縮す
るようにした遠心圧縮機に関し、特に、高圧気体のイン
ペラ背面側からの漏れを低減する技術に関する。
This invention relates to an impeller (impeller).
The present invention relates to a centrifugal compressor in which gas is discharged in the radial direction by centrifugal force to be compressed, and particularly to a technique for reducing leakage of high-pressure gas from the back side of an impeller.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、圧縮機の一種として遠心圧縮
機はよく知られている。この圧縮機は、例えば図3に示
すように、ハウジング(a)内に回転可能なインペラ
(b)を有し、このインペラ(b)の回転軸線上のハウ
ジング(a)には気体入口(c)が開口されている。ま
た、インペラ(b)周囲の空間は気体の圧縮空間(d)
とされ、この空間(d)はハウジング(a)に開口する
気体出口(図示せず)に連通されている。インペラ
(b)の背面側にはインペラ(b)を回転駆動するモー
タ(e)が配設されている。このモータ(e)はハウジ
ング(a)に固定されたステータ(f)と、該ステータ
(f)内にインペラ(b)と同心に回転可能に配置され
たロータ(g)と、該ロータ(g)を支持するロータ軸
(h)とを有し、ロータ軸(h)の前端部はハウジング
(a)に貫通形成した軸受孔(i)に気体軸受やベアリ
ング等の軸受(j)(図示例では気体軸受)を介して回
転可能に支持され、その前端はインペラ(b)の背面に
同心に連結されている。一方、ロータ軸(h)の後端部
はハウジング(a)に貫通形成した軸受孔(k)に気体
軸受やベアリング等の軸受(l)を介して支持されてい
る。そして、モータ(e)の駆動によるインペラ(b)
の回転により気体入口(c)からハウジング(a)内に
吸い込んだ気体を遠心力で半径方向外側に放出して圧縮
し、気体出口から吐出するように構成されている。
2. Description of the Related Art Centrifugal compressors have been well known as a type of compressor. This compressor has, for example, as shown in FIG. 3, a rotatable impeller (b) in a housing (a), and a gas inlet (c) is provided in the housing (a) on the rotation axis of the impeller (b). ) Is opened. Further, the space around the impeller (b) is a gas compression space (d).
This space (d) is communicated with a gas outlet (not shown) opening in the housing (a). A motor (e) that rotationally drives the impeller (b) is arranged on the back side of the impeller (b). The motor (e) includes a stator (f) fixed to a housing (a), a rotor (g) rotatably arranged in the stator (f) concentrically with the impeller (b), and the rotor (g). ) Supporting a rotor shaft (h), and a front end portion of the rotor shaft (h) has a bearing hole (i) penetratingly formed in the housing (a) and a bearing (j) such as a gas bearing or a bearing (illustrated example). Is rotatably supported via a gas bearing), and its front end is concentrically connected to the back surface of the impeller (b). On the other hand, the rear end of the rotor shaft (h) is supported in a bearing hole (k) formed through the housing (a) through a bearing (1) such as a gas bearing or a bearing. The impeller (b) driven by the motor (e)
The gas sucked into the housing (a) from the gas inlet (c) by the rotation of is discharged to the outside in the radial direction by centrifugal force, is compressed, and is discharged from the gas outlet.

【0003】ところで、この種の遠心圧縮機では、例え
ば刊行物「ターボ/送風機と圧縮機」(生井武文、井上
雅弘共著/コロナ社/昭和63年8月25日発行)にお
ける「6.遠心送風機・圧縮機の理論と設計」の第20
7頁〜第222頁に示されているように、インペラ
(b)により圧縮されて高圧高温になった気体の一部が
圧縮空間(d)からインペラ(b)背面とハウジング
(a)との間に漏れ、圧縮機の損失が増大するという問
題がある。そして、上記のようにインペラ(b)背面側
にモータ(e)があるものでは、この漏れた高温の気体
はモータ(e)に流入するので、モータ(e)が昇温し
てその効率が低下する等の不具合を招く。そこで、この
インペラ(b)背面側への漏れを低減するために、例え
ばインペラ(b)の背面等にラビリンス構造を設けてシ
ールすることが行われている。
By the way, in this type of centrifugal compressor, for example, "6. Centrifugal Blower" in the publication "Turbo / Blower and Compressor" (Takefumi Ikui, Masahiro Inoue / Corona Publishing / August 25, 1988)・ Theory and Design of Compressors ", 20th
As shown on pages 7 to 222, a part of the gas compressed by the impeller (b) and having a high pressure and high temperature is separated from the compression space (d) between the back surface of the impeller (b) and the housing (a). There is a problem in that leakage occurs and the loss of the compressor increases. Then, in the case where the motor (e) is provided on the rear side of the impeller (b) as described above, the leaked high temperature gas flows into the motor (e), so that the motor (e) rises in temperature and its efficiency is improved. It causes problems such as deterioration. Therefore, in order to reduce the leakage to the back side of the impeller (b), for example, a labyrinth structure is provided on the back surface of the impeller (b) and sealing is performed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際には、上
記インペラ(b)の背面等におけるラビリンス構造のシ
ール長を長くすることは難しく、ラビリンス構造による
シール効果が不十分で、インペラ(b)背面側への圧縮
気体の漏れを有効に低減することはできない。特に、圧
縮機が小型のものである場合は顕著である。
However, in practice, it is difficult to increase the sealing length of the labyrinth structure on the back surface of the impeller (b), etc., and the sealing effect of the labyrinth structure is insufficient, and the impeller (b) is not effective. Leakage of compressed gas to the back side cannot be effectively reduced. In particular, it is remarkable when the compressor is small.

【0005】また、上記インペラ(b)とモータ(e)
とを組み付けるに当たり、モータ(e)のロータ軸
(h)前端部をハウジング(a)の軸受孔(i)に挿通
して、その前端にインペラ(b)を固定することが行わ
れるが、その場合、モータ(e)側のロータ(g)及び
ロータ軸(h)の回転アンバランス、インペラ(b)の
回転アンバランスはそれぞれ良好に取り除くことができ
るものの、ロータ軸(h)先端へのインペラ(b)の組
付けに伴う回転アンバランスを十分に取ることが難し
く、組付後の全体の回転バランシング精度が低下すると
いう問題もある。
Also, the impeller (b) and the motor (e)
When assembling and, the front end of the rotor shaft (h) of the motor (e) is inserted into the bearing hole (i) of the housing (a), and the impeller (b) is fixed to the front end. In this case, although the rotational imbalance of the rotor (g) and the rotor shaft (h) on the motor (e) side and the rotational imbalance of the impeller (b) can be removed well, the impeller on the tip of the rotor shaft (h) can be removed. There is also a problem that it is difficult to take sufficient rotational imbalance due to the assembly of (b), and the accuracy of the overall rotational balancing after assembly is reduced.

【0006】本発明は斯かる問題を一挙に解決すべくな
されたものであり、その目的は、インペラとモータのロ
ータとを連結する軸に工夫を施すことにより、インペラ
背面側への圧縮気体の漏れを有効に低減するとともに、
圧縮機の組立てを容易にし、回転部分のバランシング精
度を高精度に保つことができるようにすることにある。
The present invention has been made to solve such problems all at once, and its purpose is to devise a shaft for connecting the impeller and a rotor of a motor so that compressed gas to the rear side of the impeller can be prevented. While effectively reducing leakage,
The object is to facilitate the assembling of the compressor and maintain the balancing accuracy of the rotating parts with high accuracy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、請求項1の発明では、インペラとモータロータとを
連結する軸を少なくともインペラと同径の太軸にし、そ
の回転時の周速を上昇させて軸と軸受孔との間にできる
気体軸受における気体膜の圧力を高くし、圧縮気体の漏
れをシールするようにした。
In order to achieve the above object, in the invention of claim 1, the shaft connecting the impeller and the motor rotor is a thick shaft having at least the same diameter as the impeller, and the peripheral speed during rotation thereof is By raising the pressure, the pressure of the gas film in the gas bearing formed between the shaft and the bearing hole is increased to seal the leakage of the compressed gas.

【0008】具体的には、この発明では、図1に示すよ
うに、モータ(8)に軸(12)を介して同心線上に直
列に連結されるインペラ(5)をハウジング(1)内に
有し、モータ(8)の駆動によるインペラ(5)の回転
によりハウジング(1)内に吸い込んだ気体を半径方向
外側に吐出して圧縮するようにした遠心圧縮機におい
て、上記軸(12)を、少なくともインペラ(5)と同
じ径としてインペラ(5)に対し略隙間なく連結しかつ
ハウジング(1)に対し気体軸受(16)で支持する構
成とする。
Specifically, in the present invention, as shown in FIG. 1, an impeller (5) connected in series to a motor (8) via a shaft (12) on a concentric line is provided in a housing (1). In the centrifugal compressor, which has a structure in which the gas sucked into the housing (1) is discharged to the outside in the radial direction by the rotation of the impeller (5) driven by the motor (8) and is compressed, At least the same diameter as the impeller (5) is connected to the impeller (5) with almost no space and is supported by the gas bearing (16) with respect to the housing (1).

【0009】請求項2の発明では、さらに、上記軸(1
2)をモータ(8)のロータ(10)と同じ径としてロ
ータ(10)に対し略隙間なく連結するとともに、モー
タ(8)のステータ(9)内径は気体軸受(16)の軸
受孔(14)と略同じ径とする。
According to a second aspect of the invention, the shaft (1
2) has the same diameter as the rotor (10) of the motor (8) and is connected to the rotor (10) without any gap, and the inner diameter of the stator (9) of the motor (8) is the bearing hole (14) of the gas bearing (16). ) And the same diameter.

【0010】請求項3の発明では、図2に示す如く、上
記請求項2の遠心圧縮機において、モータ(8)のステ
ータ(9)内周面に気体軸受(16)の軸受孔(14)
内周面と略面一のスリーブ(21)を配設する。
According to a third aspect of the invention, as shown in FIG. 2, in the centrifugal compressor of the second aspect, the bearing hole (14) of the gas bearing (16) is formed in the inner peripheral surface of the stator (9) of the motor (8).
A sleeve (21) that is substantially flush with the inner peripheral surface is provided.

【0011】[0011]

【作用】上記の構成により、請求項1の発明では、イン
ペラ(5)とモータ(8)のロータ(10)を連結する
軸(12)がインペラ(5)と同径の太軸とされている
ので、モータ(8)の駆動によるインペラ(5)の回転
時、軸(12)の周速が従来の細軸よりも上昇する。そ
して、この軸(12)は気体軸受(16)によりハウジ
ング(1)に支持されているので、その周速の上昇に伴
い、気体軸受(16)では気体圧力が上昇して圧力の高
い気体膜が生成され、この気体膜を壁とした大きなシー
ル効果が得られ、このシール効果により、圧縮気体がイ
ンペラ(5)背面側に漏れるのを有効に低減して漏れに
よる損失を下げることができる。
With the above construction, in the first aspect of the invention, the shaft (12) connecting the impeller (5) and the rotor (10) of the motor (8) is a thick shaft having the same diameter as the impeller (5). Therefore, when the impeller (5) is rotated by driving the motor (8), the peripheral speed of the shaft (12) is higher than that of the conventional thin shaft. Since the shaft (12) is supported by the housing (1) by the gas bearing (16), the gas pressure in the gas bearing (16) rises as the peripheral speed increases, and the gas film having a high pressure increases. Is generated, and a large sealing effect using this gas film as a wall is obtained. Due to this sealing effect, it is possible to effectively reduce the leakage of the compressed gas to the back side of the impeller (5) and reduce the loss due to the leakage.

【0012】また、軸(12)とインペラ(5)とが略
隙間なく連結されているので、回転速度の3乗に比例し
て増大する大きな損失である、インペラ(5)背面とそ
れに対向するハウジング(1)との間の円板摩擦損失を
低減することができる。
Further, since the shaft (12) and the impeller (5) are connected to each other with substantially no space therebetween, a large loss that increases in proportion to the cube of the rotational speed, that is, the back surface of the impeller (5) and the opposite surface thereof are opposed to each other. The disc friction loss with the housing (1) can be reduced.

【0013】さらに、軸(12)がインペラ(5)と同
径であるので、圧縮機を組み立てる場合、予めインペラ
(5)、軸(12)及びロータ(10)をハウジング
(1)外で一体に組み立てておき、その組立体をハウジ
ング(1)内にモータ(8)側から嵌挿し、インペラ
(5)を軸受孔(14)に挿通させながら軸(12)を
軸受孔(14)に配置して組み付ければよい。このた
め、従来のように、軸をモータ側から軸受孔に挿通した
後、この軸に反対側からインペラを組み付けるという手
間が不要であり、組立ての容易化及び組立工数の低減を
図ることができる。
Further, since the shaft (12) has the same diameter as the impeller (5), when the compressor is assembled, the impeller (5), the shaft (12) and the rotor (10) are integrated in advance outside the housing (1). And the assembly is inserted into the housing (1) from the motor (8) side, and the shaft (12) is arranged in the bearing hole (14) while inserting the impeller (5) into the bearing hole (14). Then assemble it. Therefore, unlike the conventional case, it is not necessary to assemble the impeller from the opposite side after inserting the shaft from the motor side into the bearing hole, and the assembling can be facilitated and the number of assembling steps can be reduced. .

【0014】しかも、ハウジング(1)に組み付ける前
にインペラ(5)、軸(12)及びロータ(10)を一
体に組み立てるので、そのときに回転アンバランスを取
り除いてバランシング精度を高精度に設定しておけば、
その高い精度をハウジング(1)に組み付けてもそのま
ま維持することができ、バランシング精度を高精度に確
保することができる。
In addition, since the impeller (5), the shaft (12) and the rotor (10) are integrally assembled before being assembled in the housing (1), the rotational imbalance is removed at that time so that the balancing accuracy is set with high accuracy. If you keep
Even if the high accuracy is assembled to the housing (1), it can be maintained as it is, and the balancing accuracy can be ensured with high accuracy.

【0015】請求項2の発明では、軸(12)がロータ
(10)と同じ径でかつロータ(10)に対し略隙間な
く連結され、モータ(8)のステータ(9)の内径は気
体軸受(16)の軸受孔(14)と略同じ径とされてい
るので、インペラ(5)、軸(12)及びロータ(1
0)が全て同径となり、回転に伴う摩擦損失をさらに低
減することができる効果が加わる。
According to the second aspect of the present invention, the shaft (12) has the same diameter as the rotor (10) and is connected to the rotor (10) without any gap, and the inner diameter of the stator (9) of the motor (8) is a gas bearing. Since the bearing hole (14) of (16) has substantially the same diameter, the impeller (5), the shaft (12) and the rotor (1
0) all have the same diameter, and the effect of further reducing the friction loss due to rotation is added.

【0016】請求項3の発明では、モータ(8)のステ
ータ(9)内周面に気体軸受(16)の軸受孔(14)
内周面と略面一のスリーブ(21)が配設されているの
で、モータ(8)のロータ(10)とステータ(9)と
の間の気体圧力をも高くして一種の気体軸受を形成で
き、モータ(8)部分でも軸(12)での気体軸受(1
6)と同様のシール効果が得られ、これら2つのシール
効果の相乗効果によりインペラ(5)背面側への気体漏
れをさらに効果的に低減することができる。
According to the third aspect of the invention, the bearing hole (14) of the gas bearing (16) is formed in the inner peripheral surface of the stator (9) of the motor (8).
Since the sleeve (21) which is substantially flush with the inner peripheral surface is arranged, the gas pressure between the rotor (10) and the stator (9) of the motor (8) is also increased to form a kind of gas bearing. Can be formed and the gas bearing (1) on the shaft (12) is also formed in the motor (8) part.
The same sealing effect as 6) is obtained, and the gas leakage to the back side of the impeller (5) can be further effectively reduced by the synergistic effect of these two sealing effects.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】(実施例1)図1は本発明の実施例1に係
る遠心圧縮機(C)を示し、この圧縮機(C)は超小型
でかつ超高速型のもので、高速回転により大型圧縮機と
同等の性能を得るように設定されている。図1おいて、
(1)はハウジングで、その前端寄り(図で左側が前側
である)に隔壁(2)を有し、この隔壁(2)によりハ
ウジング(1)の内部空間が前側のインペラ室(3)と
後側のモータ室(4)とに区画されている。上記インペ
ラ室(3)は後方に向かって内径が増大する略円錐台形
状の空間で、その内部には、軸部(5a)周りに複数の
略三角板状の羽根(5b),(5b),…を放射状に取
り付けた外径30〜50mm程度のインペラ(5)が回転
可能に収容されている。ハウジング(1)の前端部には
インペラ(5)の回転軸線上に気体入口(6)が開口さ
れている一方、インペラ室(3)におけるインペラ
(5)周囲の空間はインペラ(5)から遠心力で放出さ
れる気体の圧縮空間(7)とされ、この圧縮空間(7)
はハウジング(1)に開口する図外の気体出口に連通さ
れている。そして、後述するモータ(8)の駆動による
インペラ(5)の超高速回転により、気体を気体入口
(6)からハウジング(1)内に吸い込み、この吸い込
んだ気体を遠心力で半径方向外側に放出して圧縮し、気
体出口から吐出するようになされている。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows a centrifugal compressor (C) according to Embodiment 1 of the present invention. This compressor (C) is an ultra-compact and ultra-high speed type, and is large due to high-speed rotation. It is set to obtain the same performance as a compressor. In Figure 1,
(1) is a housing, which has a partition wall (2) near the front end (the left side is the front side in the figure), and the partition (2) causes the internal space of the housing (1) to be a front side impeller chamber (3). It is partitioned into a motor chamber (4) on the rear side. The impeller chamber (3) is a substantially frustoconical space whose inner diameter increases rearward, and inside the impeller chamber (3), a plurality of substantially triangular plate-shaped blades (5b), (5b), around the shaft portion (5a), An impeller (5) having an outer diameter of about 30 to 50 mm, which is radially attached, is rotatably accommodated. A gas inlet (6) is opened at the front end of the housing (1) on the axis of rotation of the impeller (5), while the space around the impeller (5) in the impeller chamber (3) is centrifuged from the impeller (5). It is used as a compression space (7) for the gas released by force, and this compression space (7)
Are connected to a gas outlet (not shown) that opens into the housing (1). Then, the gas is sucked into the housing (1) from the gas inlet (6) by the super-high speed rotation of the impeller (5) driven by the motor (8) described later, and the sucked gas is discharged radially outward by the centrifugal force. It is then compressed and discharged from the gas outlet.

【0019】一方、上記モータ室(4)にはインペラ
(5)を例えば10000rpm 以上の超高速で回転駆動
するためのモータ(8)がインペラ(5)と同心状に収
容されている。このモータ(8)は、モータ室(4)の
周囲壁部たるハウジング(1)に前端部を隔壁(2)背
面に密着して固定された略円筒状のステータ(9)と、
該ステータ(9)内にインペラ(5)と同心に回転可能
に配置されたロータ(10)と、該ロータ(10)の中
心を同心状態に貫通するロータ軸(11)とを有し、ス
テータ(9)のコイル(図示せず)への給電により磁界
を発生させてロータ(10)をロータ軸(11)回りに
回転させる。そして、ロータ(10)の外径は上記イン
ペラ(5)と同じとされている。
On the other hand, in the motor chamber (4), a motor (8) for rotationally driving the impeller (5) at an ultrahigh speed of, for example, 10,000 rpm or more is housed concentrically with the impeller (5). The motor (8) includes a substantially cylindrical stator (9) fixed to the housing (1), which is a peripheral wall of the motor chamber (4), with its front end closely attached to the back surface of the partition wall (2).
A rotor (10) rotatably arranged in the stator (9) concentrically with the impeller (5); and a rotor shaft (11) penetrating the center of the rotor (10) concentrically. A magnetic field is generated by supplying power to a coil (not shown) in (9) to rotate the rotor (10) around the rotor shaft (11). The outer diameter of the rotor (10) is the same as that of the impeller (5).

【0020】さらに、上記ハウジング(1)の隔壁
(2)には上記モータ(8)のステータ(9)と同径の
前側軸受孔(14)がステータ(9)と同心に開口され
ている一方、モータ室(4)後側のハウジング(1)に
は後側軸受孔(15)がステータ(9)及び前側軸受孔
(14)と同心に開口されている。そして、上記ロータ
軸(11)においてロータ(10)前方に突出する前側
軸(12)は上記前側軸受孔(14)に支持され、その
全長は軸受孔(14)と同じとされている。また、前側
軸(12)は上記インペラ(5)及びロータ(10)と
同じ外径とされ、その背面はロータ(10)前端面に隙
間なく密着されている一方、前端面はインペラ(5)の
背面に隙間なく密着するように同心状に結合されてお
り、この構造によりインペラ(5)、ロータ軸(11)
の前側軸(12)及びロータ(10)は各々の外周面を
面一にして隙間なく直列に回転一体に連結されている。
また、前側軸(12)は前側軸受孔(14)に対し、前
側軸(12)の回転により軸受孔(14)内周面との間
の間隙に気体圧力による気体膜を生成して該気体膜で前
側軸(12)を浮上させる気体軸受(16)により回転
可能に支承されている。(17),(17),…は気体
膜生成のために前側軸(12)の外面に形成されたヘリ
カル溝部である。
Further, a front bearing hole (14) having the same diameter as the stator (9) of the motor (8) is formed in the partition wall (2) of the housing (1) concentrically with the stator (9). A rear bearing hole (15) is opened in the housing (1) at the rear side of the motor chamber (4) concentrically with the stator (9) and the front bearing hole (14). In the rotor shaft (11), the front shaft (12) protruding toward the front of the rotor (10) is supported in the front bearing hole (14), and its entire length is the same as that of the bearing hole (14). Further, the front shaft (12) has the same outer diameter as the impeller (5) and the rotor (10), and the back surface thereof is in close contact with the front end surface of the rotor (10) without a gap, while the front end surface is impeller (5). Are concentrically connected to the back surface of the rotor so that they are in close contact with each other without any gap. With this structure, the impeller (5) and the rotor shaft (11)
The front shaft (12) and the rotor (10) are connected to each other in series so that their outer peripheral surfaces are flush with each other in series without a gap.
Further, the front shaft (12) generates a gas film due to gas pressure in a gap between the front bearing hole (14) and the inner peripheral surface of the bearing hole (14) by rotation of the front shaft (12) to generate the gas. It is rotatably supported by a gas bearing (16) which floats the front shaft (12) with a membrane. (17), (17), ... Are helical groove portions formed on the outer surface of the front shaft (12) for generating a gas film.

【0021】一方、ロータ軸(11)においてロータ
(10)後方に突出する後側軸(13)は上記後側軸受
孔(15)に気体軸受(18)により回転可能に支承さ
れている。この気体軸受(18)は間隙をあけて同心状
に配置された内外レース(19),(20)からなり、
内側レース(19)には後側軸(13)が貫通固定され
ている一方、外側レース(20)は軸受孔(15)に嵌
合固定されており、後側軸(13)と一体の内レース
(19)の回転により、外レース(20)内周面との間
の間隙に気体圧力による気体膜を生成して該気体膜で後
側軸(13)を浮上させるようになっている。
On the other hand, the rear shaft (13) of the rotor shaft (11) protruding rearward of the rotor (10) is rotatably supported by the gas bearing (18) in the rear bearing hole (15). The gas bearing (18) is composed of inner and outer races (19) and (20) arranged concentrically with a gap,
The inner race (19) has the rear shaft (13) fixed therethrough, while the outer race (20) is fitted and fixed in the bearing hole (15) so as to be integral with the rear shaft (13). Due to the rotation of the race (19), a gas film due to gas pressure is generated in the gap between the inner surface of the outer race (20) and the rear shaft (13) is levitated by the gas film.

【0022】したがって、上記実施例においては、圧縮
機(C)の作動時、モータ(8)の作動によりロータ
(10)がロータ軸(11)回りに超高速で回転し、こ
の回転により前側の気体軸受(16)における前側軸受
孔(14)とロータ軸(11)の前側軸(12)との間
の間隙、及び後側気体軸受(18)における内外レース
(19),(20)間の間隙にそれぞれ圧力を持った気
体膜が生成され、この気体膜でロータ軸(11)が浮上
した状態で回転する。そして、ロータ(10)の超高速
回転に伴い、上記ロータ軸(11)に回転一体に連結さ
れているインペラ(5)も超高速で回転し、このインペ
ラ(5)の超高速回転により、気体が気体入口(6)か
らハウジング(1)内に吸い込まれ、この吸い込まれた
気体は回転に伴う遠心力で半径方向外側に吹き飛ばされ
て圧縮空間(7)内で高圧に圧縮され、この高圧気体は
気体出口からハウジング(1)外に吐出される。
Therefore, in the above embodiment, when the compressor (C) is operated, the rotor (10) is rotated around the rotor shaft (11) at an extremely high speed by the operation of the motor (8), and this rotation causes the front side to rotate. A gap between the front bearing hole (14) in the gas bearing (16) and the front shaft (12) of the rotor shaft (11), and between the inner and outer races (19) and (20) in the rear gas bearing (18). A gas film having a pressure is generated in each of the gaps, and the gas film causes the rotor shaft (11) to rotate while floating. Then, as the rotor (10) rotates at an extremely high speed, the impeller (5) that is integrally connected to the rotor shaft (11) also rotates at an extremely high speed, and the impeller (5) rotates at an extremely high speed to generate gas. Is sucked into the housing (1) from the gas inlet (6), and the sucked gas is blown outward in the radial direction by the centrifugal force accompanying the rotation and is compressed to a high pressure in the compression space (7). Is discharged from the gas outlet to the outside of the housing (1).

【0023】そして、このとき、上記モータ(8)のロ
ータ軸(11)のうち、前端がインペラ(5)に連結さ
れている前側軸(12)がインペラ(5)と同径で外周
面が面一となるように太軸とされているので、同前側軸
(12)が細軸である場合に比べ、回転速度が同じでも
その周速は高くなる。このため、上記前側の気体軸受
(16)では、気体膜を生成している気体圧力が上昇
し、この圧力の高い気体膜を壁とした大きなシール効果
が得られることとなる。その結果、上記インペラ(5)
により圧縮空間(7)で圧縮された気体が圧縮空間
(7)からインペラ(5)背面側に漏れてモータ(8)
のロータ(10)とステータ(9)との間に流れるのを
上記シール効果により有効に低減でき、圧縮気体の漏れ
による損失を低減することができるとともに、モータ
(8)の温度上昇による効率の低下を防止することがで
きる。
At this time, of the rotor shaft (11) of the motor (8), the front shaft (12) whose front end is connected to the impeller (5) has the same diameter as the impeller (5) and the outer peripheral surface. Since the shaft is made thick so as to be flush with the surface, the peripheral speed is higher even if the rotation speed is the same, as compared with the case where the front shaft (12) is a thin shaft. Therefore, in the gas bearing (16) on the front side, the pressure of the gas forming the gas film rises, and a large sealing effect can be obtained with the gas film having a high pressure as a wall. As a result, the impeller (5) above
The gas compressed in the compression space (7) leaks from the compression space (7) to the back side of the impeller (5) by the motor (8).
Between the rotor (10) and the stator (9) of the motor can be effectively reduced by the above-mentioned sealing effect, the loss due to leakage of compressed gas can be reduced, and the efficiency due to the temperature rise of the motor (8) can be reduced. It is possible to prevent the decrease.

【0024】しかも、上記前側軸(12)とインペラ
(5)及びロータ(10)とは互いに同じ外径で隙間な
く密着して連結されているので、従来のようにインペラ
背面にハウジングが対向配置されている場合に発生する
円板摩擦損失を確実に低減することができる。
Moreover, since the front shaft (12), the impeller (5), and the rotor (10) are closely connected to each other with the same outer diameter without any clearance, the housing is disposed opposite to the back surface of the impeller as in the conventional case. It is possible to surely reduce the disc friction loss that occurs in the case of the above.

【0025】さらに、互いに同径のインペラ(5)、前
側軸(12)及びロータ(10)が同心状に直列に連結
一体化されているので、圧縮機(C)を組み立てる場
合、予め上記インペラ(5)、モータ(8)のロータ軸
(11)及びロータ(10)をハウジング(1)外で一
体に組み立てておき、その組立体をハウジング(1)内
のモータ室(4)ないしインペラ室(3)に後側から嵌
挿し、インペラ(5)を前側軸受孔(14)に挿通させ
ながら前側軸(12)を前側軸受孔(14)に位置付け
て組み付けることができる。このため、従来のように、
ロータ軸前端部をモータ側から前側軸受孔に挿通した
後、この軸の前端に前側からインペラを組み付けるとい
う手間が不要となり、組立てを容易に行い、その組立工
数をも低減することができる。
Further, since the impeller (5), the front shaft (12) and the rotor (10) having the same diameter are concentrically connected and connected in series, when the compressor (C) is assembled, the impeller is previously prepared. (5), the rotor shaft (11) of the motor (8) and the rotor (10) are integrally assembled outside the housing (1), and the assembly is a motor chamber (4) or an impeller chamber inside the housing (1). It is possible to insert the impeller (5) into the front bearing hole (14) while inserting the impeller (5) into the front bearing hole (14) while inserting the impeller (5) into the front bearing hole (14). Therefore, as in the past,
After the rotor shaft front end portion is inserted from the motor side into the front side bearing hole, the trouble of assembling the impeller from the front side to the front end of this shaft is not required, and the assembling can be performed easily and the number of assembling steps can be reduced.

【0026】しかも、このようにハウジング(1)に組
み付ける前にインペラ(5)、モータ(8)のロータ軸
(11)及びロータ(10)を一体に組み立てるので、
そのときに回転アンバランスを高精度に取り除いておけ
ば、その高いバランシング精度をハウジング(1)に組
み付けてもそのまま維持することができ、高精度のバラ
ンシング精度を確保することができる。
Moreover, since the impeller (5), the rotor shaft (11) of the motor (8) and the rotor (10) are integrally assembled before being assembled in the housing (1) in this way,
At that time, if the rotational imbalance is removed with high accuracy, the high balancing accuracy can be maintained as it is even when it is assembled to the housing (1), and high accuracy of balancing can be secured.

【0027】(実施例2)図2は本発明の実施例2を示
し(尚、図1と同じ部分については同じ符号を付してそ
の詳細な説明は省略する)、モータ(8)におけるステ
ータ(9)内に前側軸受孔(14)と略面一となる内周
面を持つスリーブ(21)を嵌挿したものである。スリ
ーブ(21)としては、ステータ(9)のロータ(1
0)に対する磁束に大きな影響を及ぼさないように薄肉
部材や透磁性材料が好ましい。
(Embodiment 2) FIG. 2 shows Embodiment 2 of the present invention (note that the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted). A sleeve (21) having an inner peripheral surface that is substantially flush with the front bearing hole (14) is fitted and inserted in (9). The sleeve (21) may be a rotor (1) of the stator (9).
A thin member or a magnetically permeable material is preferable so as not to have a great influence on the magnetic flux for 0).

【0028】したがって、この実施例では、モータ
(8)のステータ(9)内に気体軸受(16)の軸受孔
(14)内周面と略面一のスリーブ(21)が嵌挿され
ているので、モータ(8)のロータ(10)とステータ
(9)との間の間隙がスリーブ(21)により全周に亘
り均等に保たれ、ロータ(10)の超高速回転に伴い上
記間隙で気体軸受における気体膜が生成されて、モータ
(8)部分でも前側気体軸受(16)と同様のシール効
果が得られる。その結果、ロータ軸(11)の前側軸
(12)での気体軸受(16)の背面側に今1つの気体
軸受が形成されることとなり、2つの気体軸受によるシ
ール効果が相乗的に作用し、インペラ(5)背面側への
気体漏れをさらに効果的に低減することができる。
Therefore, in this embodiment, the sleeve (21) which is substantially flush with the inner peripheral surface of the bearing hole (14) of the gas bearing (16) is fitted in the stator (9) of the motor (8). Therefore, the gap between the rotor (10) and the stator (9) of the motor (8) is kept uniform over the entire circumference by the sleeve (21), and gas is generated in the gap as the rotor (10) rotates at an extremely high speed. A gas film is formed in the bearing, and the same sealing effect as that of the front gas bearing (16) is obtained even in the motor (8) part. As a result, another gas bearing is formed on the rear side of the gas bearing (16) on the front side shaft (12) of the rotor shaft (11), and the sealing effect of the two gas bearings acts synergistically. The gas leakage to the back side of the impeller (5) can be reduced more effectively.

【0029】尚、この発明は、上記実施例のように小型
で超高速回転する遠心圧縮機(C)に特に有効である
が、気体軸受(16)を形成できかつ前側軸(12)の
周速上昇が期待できる回転速度が得られるならば比較的
大型の圧縮機にも適用することができる。
Although the present invention is particularly effective for the small-sized centrifugal compressor (C) that rotates at a very high speed as in the above embodiment, the gas bearing (16) can be formed and the circumference of the front shaft (12) can be improved. It can be applied to a relatively large compressor as long as a rotation speed that can be expected to increase rapidly can be obtained.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よると、インペラ背面側にモータが配設され、このモー
タのロータが軸を介してインペラに連結されている遠心
圧縮機に対し、軸を少なくともインペラと同径の太軸に
してハウジングに気体軸受により支持するようにしたこ
とにより、軸の回転時の周速を上昇させて軸と軸受孔と
の間の気体軸受での気体膜を生成する気体圧力を高く
し、シール効果を高めて圧縮気体のインペラ背面側への
漏れを有効に防止することができるとともに、インペラ
背面での円板摩擦損失を小さくすることができ、よって
圧縮機の損失を低減することができる。さらに、予めイ
ンペラ、軸及びモータロータを一体に組み立てた後、ハ
ウジングに組み付けられるので、圧縮機の組立ての容易
化及び組立工数の低減を図ることができるとともに、イ
ンペラ、軸及びモータロータを一体に組み立てるときに
得られる回転バランシング精度をハウジングへの組付時
にそのまま維持して、高精度のバランシング精度を確保
することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the centrifugal compressor in which the motor is arranged on the back side of the impeller, and the rotor of the motor is connected to the impeller through the shaft, By making the shaft a thick shaft having at least the same diameter as the impeller and supporting it with the gas bearing in the housing, the peripheral speed during rotation of the shaft is increased, and the gas film in the gas bearing between the shaft and the bearing hole is increased. It is possible to increase the pressure of the generated gas to enhance the sealing effect and effectively prevent the compressed gas from leaking to the back side of the impeller, and reduce the disk friction loss on the back side of the impeller. The loss of the machine can be reduced. Further, since the impeller, the shaft and the motor rotor are integrally assembled in advance and then assembled into the housing, the compressor can be easily assembled and the number of assembling steps can be reduced, and when the impeller, the shaft and the motor rotor are integrally assembled. It is possible to maintain the rotation balancing accuracy obtained in the above as it is at the time of assembling to the housing, and to secure high accuracy of balancing.

【0031】請求項2の発明によれば、軸をモータロー
タと同じ径でかつロータに対し略隙間なく連結し、かつ
モータのステータ内径を気体軸受の軸受孔と略同じ径と
したことにより、インペラ、軸及びロータを全て同径と
して回転に伴う摩擦損失をさらに低減することができ
る。
According to the second aspect of the present invention, the shaft has the same diameter as the motor rotor and is connected to the rotor without any gap, and the stator inner diameter of the motor has substantially the same diameter as the bearing hole of the gas bearing. It is possible to further reduce friction loss due to rotation by making the shaft and the rotor all have the same diameter.

【0032】請求項3の発明によれば、モータのステー
タ内周面に気体軸受の軸受孔内周面と略面一のスリーブ
を配設したことにより、モータ部分でも軸での気体軸受
と同様の気体軸受を形成してシール効果を得ることがで
き、2つのシール効果の相乗効果によりインペラ背面側
への気体漏れをさらに効果的に低減することができる。
According to the third aspect of the invention, by disposing the sleeve substantially flush with the inner peripheral surface of the bearing hole of the gas bearing on the inner peripheral surface of the stator of the motor, the motor portion is similar to the gas bearing in the shaft. The gas bearing can be formed to obtain the sealing effect, and the synergistic effect of the two sealing effects can further effectively reduce the gas leakage to the back side of the impeller.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1における遠心圧縮機の断面図
である。
FIG. 1 is a sectional view of a centrifugal compressor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】実施例2を示す図1相当図である。FIG. 2 is a view corresponding to FIG. 1 showing a second embodiment.

【図3】従来例を示す図1相当図である。FIG. 3 is a view corresponding to FIG. 1 showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(C) 遠心圧縮機 (1) ハウジング (5) インペラ (8) モータ (9) ステータ (10) ロータ (11) ロータ軸 (12) 前側軸(軸) (14) 前側軸受孔 (16) 気体軸受 (21) スリーブ (C) Centrifugal compressor (1) Housing (5) Impeller (8) Motor (9) Stator (10) Rotor (11) Rotor shaft (12) Front shaft (shaft) (14) Front bearing hole (16) Gas bearing (21) Sleeve

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モータ(8)に軸(12)を介して同心
線上に直列に連結されるインペラ(5)をハウジング
(1)内に有し、モータ(8)の駆動によるインペラ
(5)の回転によりハウジング(1)内に吸い込んだ気
体を半径方向外側に吐出して圧縮するようにした遠心圧
縮機において、 上記軸(12)は、少なくともインペラ(5)と同じ径
とされて略隙間なく連結され、かつハウジング(1)に
対し気体軸受(16)により支持されていることを特徴
とする遠心圧縮機。
1. A motor (8) having an impeller (5) concentrically connected in series via a shaft (12) in a housing (1), the impeller (5) driven by the motor (8). In the centrifugal compressor configured to discharge the gas sucked into the housing (1) by the rotation of the nozzle to the outside in the radial direction to compress the gas, the shaft (12) has at least the same diameter as the impeller (5) and has a substantially clearance. A centrifugal compressor characterized in that the centrifugal compressor is connected to the housing (1) by a gas bearing (16).
【請求項2】 請求項1記載の遠心圧縮機において、 軸(12)はモータ(8)のロータ(10)と同じ径と
されて略隙間なく連結されている一方、 モータ(8)のステータ(9)の内径は気体軸受(1
6)の軸受孔(14)と略同じ径とされていることを特
徴とする遠心圧縮機。
2. The centrifugal compressor according to claim 1, wherein the shaft (12) has the same diameter as the rotor (10) of the motor (8) and is connected with substantially no gap, while the stator of the motor (8) is connected. The inner diameter of (9) is the gas bearing (1
A centrifugal compressor having the same diameter as the bearing hole (14) of 6).
【請求項3】 請求項2記載の遠心圧縮機において、 モータ(8)のステータ(9)内周面に気体軸受(1
6)の軸受孔(14)内周面と略面一のスリーブ(2
1)が配設されていることを特徴とする遠心圧縮機。
3. The centrifugal compressor according to claim 2, wherein the gas bearing (1) is provided on the inner peripheral surface of the stator (9) of the motor (8).
6) The sleeve (2) which is substantially flush with the inner peripheral surface of the bearing hole (14)
Centrifugal compressor characterized in that 1) is provided.
JP14555092A 1992-06-05 1992-06-05 Centrifugal compressor Pending JPH05340386A (en)

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JP (1) JPH05340386A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5897299A (en) * 1995-05-23 1999-04-27 Daikin Industries, Ltd. Anti-reverse rotation apparatus of compressor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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