KR20140143170A

KR20140143170A - 터보 기계

Info

Publication number: KR20140143170A
Application number: KR1020147028038A
Authority: KR
Inventors: 노조무 아사노; 슈사쿠 야마사키; 도시미치 다케토미
Original assignee: 가부시키가이샤 아이에이치아이
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2014-12-15
Also published as: CN104350284A; CN104350284B; JP5880706B2; US9624942B2; JPWO2013187403A1; KR101681661B1; WO2013187403A1; US20150093247A1; EP2860402A4; EP2860402A1; EP2860402B1

Abstract

본 발명은 회전되는 임펠러(1a)와, 이 임펠러에 회전 동력을 전달하는 샤프트(2)를 구비하는 터보 기계(S1~S3)로서, 일단측에 마련되어 상기 임펠러에 나사결합되는 임펠러 나사결합부(3a)와, 타단측에 마련되어 상기 샤프트에 나사결합되는 샤프트 나사결합부(3b)를 구비하고, 상기 임펠러와 상기 샤프트를 체결하고 있는 차동 나사(3)를 구비하며, 상기 차동 나사(3)는 상기 임펠러 나사결합부에 형성되는 나사산의 나사 직경과 상기 샤프트 나사결합부에 형성되는 나사산의 나사 직경이 동일하게, 상기 임펠러 나사결합부에 형성되는 나사산의 선회 방향과 상기 샤프트 나사결합부에 형성되는 나사산의 선회 방향이 동일 방향으로, 또한 상기 임펠러 나사결합부에 형성되는 나사산의 피치가 상기 샤프트 나사결합부에 형성되는 나사산의 피치보다 작게 형성되어 있다.

Description

터보 기계{Turbo machine}

본 발명은 터보 기계에 관한 것이다. 본원은 2012년 6월 11일에 일본 출원된 일본 특허출원 2012-131785호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

터보 압축기나 과급기 등의 터보 기계에서는, 샤프트로부터 회전 동력이 전달됨으로써 회전되는 임펠러를 구비하고 있다(특허문헌 1~특허문헌 4).

특허문헌 1 및 특허문헌 2에는, 임펠러와 샤프트에 형성된 수나사와 암나사를 나사결합시킴으로써 임펠러와 샤프트를 체결하는 구성이 개시되어 있다.

특허문헌 3에는, 텐션 볼트를 이용함으로써 거의 임펠러를 샤프트에 대해 회전 이동시키지 않고 임펠러와 샤프트를 강고하게 체결하는 구성이 개시되어 있다.

특허문헌 4에는, 임펠러측 나사부의 피치와 샤프트측 나사부의 피치가 다른 차동 나사를 이용함으로써 임펠러와 샤프트를 체결하는 구성이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본공개실용신안 평5-52356호 공보 특허문헌 2: 일본공개실용신안 평5-57450호 공보 특허문헌 3: 일본특허 제4876867호 공보 특허문헌 4: 일본특허 제4089802호 공보

그러나, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 구성에서는, 임펠러와 샤프트를 체결할 때에 임펠러를 샤프트에 대해 회전이동시킬 필요가 있다. 즉, 임펠러를 회전이동시키면서 천천히 샤프트에 접근해 갈 필요가 있다. 이 때문에, 임펠러를 샤프트에 장착할 때의 임펠러의 이동량이 임펠러를 회전이동시키지 않고 샤프트에 장착할 때의 임펠러의 이동량보다 훨씬 증대한다. 따라서, 특허문헌 1 및 특허문헌 2의 기술에서는 임펠러와 샤프트를 체결할 때에 필요한 일량이 증대한다.

또한, 임펠러와 샤프트가 회전 방향으로 벗어나는 것을 방지하기 위해서는, 임펠러와 샤프트 사이에 충분한 마찰력이 존재하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는, 임펠러와 샤프트를 장착할 때에 임펠러가 착좌면(임펠러와 접촉하는 샤프트의 단면)에 접촉한 후에 임펠러를 샤프트로 향하는 방향으로 더 밀어넣어 임펠러를 탄성 변형시켜 두는 것이 바람직하다. 그런데, 특허문헌 1 및 특허문헌 2의 기술에서는, 임펠러가 착좌면에 접촉한 후에 임펠러와 착좌면 사이에 마찰력이 작용하기 때문에 마찰 저항이 증대한다. 즉, 임펠러를 샤프트로 향하는 방향으로 밀어넣기 위해 큰 체결 토크가 필요하다.

또한, 특허문헌 3에서는, 텐션 볼트를 이용하는 점으로부터 유압 텐셔너 등의 복잡하고 큰 장치가 따로 필요하게 된다. 또한, 예(豫)장력에 의해 늘어난 만큼의 일량(에너지)이 증대한다.

또한, 특허문헌 4에서는, 차동 나사를 이용함으로써 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서의 과제 등을 해소하고 있지만, 임펠러에 나사결합하는 나사부의 나사 직경과 샤프트에 나사결합하는 나사부의 나사 직경이 다르다. 그 때문에, 나사 직경이 다른 부위에 생기는 응력을 완화하기 위해 차동 나사의 길이가 길어지는 새로운 과제가 있다. 즉, 이와 같이 나사 직경이 다른 부위 간에 큰 단차를 가지는 단차부가 형성되기 때문에, 이 단차부에서의 응력 집중이 커진다. 따라서, 단차부를 비교적 긴 테이퍼 형상으로 형성하여 응력 집중을 가능한 한 줄일 필요가 있다. 그러나, 이와 같이 새로운 과제의 해결을 고려하여 차동 나사의 길이를 길게 하면, 특허문헌 3의 텐션 볼트를 이용한 경우와 마찬가지로 예장력에 의해 늘어난 만큼 일량이 증대한다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 예장력에 기인하는 일량의 증대를 억제한 터보 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1 태양은, 회전되는 임펠러와, 이 임펠러에 회전 동력을 전달하는 샤프트를 구비하는 터보 기계로서, 일단측에 마련되어 상기 임펠러에 나사결합되는 임펠러 나사결합부와, 타단측에 마련되어 상기 샤프트에 나사결합되는 샤프트 나사결합부를 구비하고, 상기 임펠러와 상기 샤프트를 체결하고 있는 차동 나사를 구비한다. 이 차동 나사는, 상기 임펠러 나사결합부에 형성되는 나사산의 나사 직경과 상기 샤프트 나사결합부에 형성되는 나사산의 나사 직경이 동일하게, 상기 임펠러 나사결합부에 형성되는 나사산의 선회 방향과 상기 샤프트 나사결합부에 형성되는 나사산의 선회 방향이 동일 방향으로, 또한 상기 임펠러 나사결합부에 형성되는 나사산의 피치가 상기 샤프트 나사결합부에 형성되는 나사산의 피치보다 작게 형성되어 있다.

본 발명의 제2 태양은, 상기 제1 태양에서의 터보 기계에 있어서, 상기 임펠러 나사결합부가 상기 샤프트 나사결합부보다 길다.

본 발명의 제3 태양은, 상기 제1 또는 제2 태양에서의 터보 기계에 있어서, 상기 임펠러는, 그 회전축을 따라 상기 차동 나사의 상기 임펠러 나사결합부와 나사결합하는 관통공을 구비하고, 상기 관통공의 상기 샤프트로부터 먼 개구부에 이 개구부를 폐색하는 덮개체가 착탈 가능하게 마련되어 있다.

본 발명의 제4 태양은, 상기 제1 내지 제3 태양 중 어느 하나의 터보 기계에 있어서, 상기 차동 나사는 상기 임펠러보다 열전도율이 높은 재료에 의해 형성되어 있다.

본 발명의 제5 태양은, 상기 제4 태양의 터보 기계에 있어서, 상기 임펠러가 티타늄 합금에 의해 형성되고, 상기 차동 나사가 철강 재료에 의해 형성되어 있다.

본 발명의 제6 태양은, 상기 제1 내지 제5 태양 중 어느 하나의 터보 기계에 있어서, 상기 샤프트에 대한 상기 임펠러의 회전 이동을 억제하는 회전 억제 수단을 구비한다.

본 발명의 제7 태양은, 상기 제6 태양의 터보 기계에 있어서, 상기 회전 억제 수단은, 상기 임펠러의 회전축 방향을 길이 방향으로 하고, 상기 임펠러의 회전축으로부터 벗어난 위치에 마련된 끼워맞춤 구멍과 상기 샤프트의 회전축으로부터 벗어난 위치에 마련된 끼워맞춤 구멍에 끼워맞춤되는 핀 부재이다.

본 발명의 제8 태양은, 상기 제7 태양의 터보 기계에 있어서, 복수의 상기 핀 부재는 상기 임펠러의 회전축을 중심으로 한 둘레방향으로 등간격으로 배치되어 있다.

본 발명의 제9 태양은, 상기 제6 태양의 터보 기계에 있어서, 상기 회전 억제 수단은, 상기 임펠러의 회전축 방향에서 본 외형 형상이 원형 형상으로부터 벗어남과 동시에 상기 임펠러 및 상기 샤프트의 한쪽에 상기 회전축 방향으로 돌출되어 마련되는 끼워맞춤 돌기와, 상기 임펠러 및 상기 샤프트의 다른 쪽에 마련됨과 동시에 상기 끼워맞춤 돌기가 끼워맞춤되는 끼워맞춤 구멍을 구비한다.

본 발명의 제10 태양은, 상기 제9 태양의 터보 기계에 있어서, 상기 끼워맞춤 돌기는 회전축을 무게중심으로 하는 형상을 가지고 있다.

본 발명의 제11 태양은, 상기 제1 내지 제10 태양 중 어느 하나의 터보 기계에 있어서, 상기 샤프트 나사결합부에 형성된 나사산의 선회 방향은, 상기 샤프트가 회전할 때에 생기는 반력에 의해 상기 차동 나사와 상기 샤프트의 체결력이 높아지는 방향으로 설정되어 있다.

본 발명의 제12 태양은, 상기 제1 내지 제11 태양 중 어느 하나의 터보 기계에 있어서, 상기 차동 나사의 상기 임펠러측의 단면(端面)에 이 차동 나사를 회전시키는 지그의 걸어맞춤부에 걸어맞춤되는 걸어맞춤 구멍 혹은 걸어맞춤 돌기가 마련되고, 상기 임펠러에 상기 걸어맞춤 구멍 혹은 걸어맞춤 돌기를 노출시키는 관통공이 마련되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제13 태양은, 상기 제12 태양의 터보 기계에 있어서, 상기 차동 나사를 회전시키는 지그의 걸어맞춤부에 걸어맞춤되는 상기 걸어맞춤 구멍 혹은 걸어맞춤 돌기가 상기 임펠러의 회전축을 무게중심으로 하는 형상을 가지고 있다.

본 발명의 터보 기계에서는, 특히 임펠러 나사결합부에 형성되는 나사산의 나사 직경과 샤프트 나사결합부에 형성되는 나사산의 나사 직경을 동일하게 한 차동 나사를 이용하여 임펠러와 샤프트를 체결하고 있다. 그 때문에, 종래와 같이 나사 직경이 다른 부위에서 생기는 응력을 완화하기 위해 차동 나사의 길이를 길게 할 필요가 없어진다. 따라서, 예장력에 기인하는 일량의 증대를 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 제1 실시형태의 터보 압축기의 개략 구성을 도시한 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에서의 터보 압축기가 구비하는 컴프레서 임펠러와 샤프트의 체결 작업을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3a는 본 발명의 제2 실시형태에서의 터보 압축기의 개략 구성을 도시한 측단면도이다.
도 3b는 본 발명의 제2 실시형태에서의 터보 압축기의 개략 구성을 도시한 정면도이다.
도 4a는 본 발명의 제3 실시형태에서의 터보 압축기의 개략 구성을 도시한 측단면도이다.
도 4b는 본 발명의 제3 실시형태에서의 터보 압축기의 개략 구성을 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에서의 터보 압축기의 변형예를 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명에 관한 터보 기계의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 자세하게 설명한다. 또한, 이하의 도면에서는 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해 각 부재의 축척을 적절히 변경하고 있다.

또, 이하의 설명에서는 본 발명의 터보 기계의 일례로서 터보 압축기를 들어 설명하지만, 본 발명의 터보 기계는 터보 압축기에 한정되는 것은 아니고, 과급기 등의 임펠러와 샤프트를 구비하는 터보 기계 전반에 적용할 수 있다.

(제1 실시형태)

도 1은 본 발명에 관한 제1 실시형태의 터보 압축기(S1)의 개략 구성을 도시한 측단면도이다. 터보 압축기(S1)는 공기 등의 가스를 압축하여 압축 가스로서 토출하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 컴프레서(1)와 샤프트(2)와 차동 나사(3)와 구동 유닛(4)을 구비하고 있다.

컴프레서(1)는, 구동됨으로써 가스를 압축하는 장치로서, 컴프레서 임펠러(1a)(본 발명의 임펠러)와 컴프레서 하우징(1b)을 구비하고 있다.

컴프레서 임펠러(1a)는 가스에 운동 에너지를 부여하여 가속시키는 장치로서, 회전축(L) 방향으로부터 흡입한 가스를 가속시켜 반경 방향으로 토출하는 래디얼 임펠러이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 컴프레서 임펠러(1a)는 샤프트(2)에 체결되는 베이스부(1c)와, 이 베이스부(1c)의 표면에 회전 방향으로 등간격으로 배열된 복수의 날개(1d)를 구비하고 있다.

베이스부(1c)에는, 구동 유닛(4)으로 향하여 개구되어 있고 샤프트(2)가 구비하는 끼워맞춤 돌기(2a)에 끼워맞춤되는 끼워맞춤 구멍(1e)이 형성되어 있다. 베이스부(1c)의 내부에는, 끼워맞춤 구멍(1e)에 연통(連通)하여 차동 나사(3)를 수용하는 수용 공간으로서의 관통공(1f)이 형성되어 있다. 이 수용 공간의 내벽면에는, 차동 나사(3)의 일단측 부분이 나사결합 가능한 나사 홈으로 이루어지는 암나사부(도시생략)가 형성되어 있다.

자세하게는, 컴프레서 임펠러(1a)의 선단으로부터 차동 나사(3)의 일단면을 노출시키는 관통공(1f)이 베이스부(1c)의 내부에 컴프레서 임펠러(1a)의 회전축(L)을 따라 형성되어 있다. 이 관통공(1f)의 샤프트(2)(혹은 끼워맞춤 구멍(1e)) 측의 단부가 차동 나사(3)를 수용하는 수용 공간이 되어 있다. 따라서, 관통공(1f)과 끼워맞춤 구멍(1e)은 컴프레서 임펠러(1a)의 회전축(L)을 따라 직선형상으로 연속하여 배치되어 있다.

또한, 관통공(1f)은 후술하는 차동 나사(3)를 회전시키는 지그(10)(도 2 참조)가 삽입 통과 가능하게 되도록 이 지그(10)보다 큰 내경을 가지고 있다.

또한, 관통공(1f)은, 컴프레서 임펠러(1a)의 선단면(즉, 컴프레서 임펠러(1a)의 샤프트(2) 측의 단면과 반대측에 위치하는 단면)에 개구하는 개구부(1j) 측의 내벽면에, 이 개구부(1j)를 폐색하는 노즈 캡(덮개)(9)을 나사부착시키기 위한 암나사부(도시생략)가 형성되어 있다.

이러한 구성으로 이루어지는 컴프레서 임펠러(1a)는, 압축하는 가스에 따라, 예를 들어 티타늄 합금, 알루미늄 합금 혹은 스테인리스강에 의해 형성된다.

컴프레서 하우징(1b)은 컴프레서(1)의 외형 형상을 만듦과 동시에 내부에 가스의 유로를 가지는 장치로서, 컴프레서 임펠러(1a)를 수용하여 배치되어 있다.

또한, 컴프레서 하우징(1b)은 가스를 흡입하는 흡입 개구(1g)와, 컴프레서 임펠러(1a)에 의해 가속된 가스를 감속하여 압축하는 디퓨저(1h)와, 압축 가스의 유로가 되는 스크롤 유로(1i)와, 압축 가스가 토출되는 토출 개구(도시생략)를 구비하고 있다.

샤프트(2)는 구동 유닛(4)에 의해 발생된 동력을 회전 동력으로서 컴프레서 임펠러(1a)에 전달하는 장치로서, 구동 유닛(4)에 접속되어 있다.

또한, 샤프트(2)의 일단측에는 끼워맞춤 돌기(2a)가 형성되어 있고, 이 끼워맞춤 돌기(2a)는 컴프레서 임펠러(1a)의 베이스부(1c)에 형성된 끼워맞춤 구멍(1e)에 끼워맞춤되어 있다. 이와 같이 끼워맞춤 돌기(2a)와 끼워맞춤 구멍(1e)이 끼워맞춤됨으로써, 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)는 반경 방향으로 위치 결정되어 동축 상에 위치하도록 조정되어 있다.

또한, 끼워맞춤 돌기(2a)에는 차동 나사(3)의 타단측에 위치하는 부분이 나사결합 가능한 암나사부(도시생략)가 형성되어 있다.

이러한 샤프트(2)는, 예를 들어 철강 재료(예를 들어 크롬 및 몰리브덴을 포함하는 철강 재료)에 의해 형성되어 있다.

차동 나사(3)는 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)를 체결하는 장치로서, 이 차동 나사(3)는 그 일단측에 마련된 컴프레서 임펠러(1a)에 나사결합되는 임펠러 나사결합부(3a)와, 그 타단측에 마련된 샤프트(2)에 나사결합되는 샤프트 나사결합부(3b)를 구비하고 있다.

또한, 차동 나사(3)에서는, 임펠러 나사결합부(3a)에 형성되는 나사산의 나사 직경과 샤프트 나사결합부(3b)에 형성되는 나사산의 나사 직경이 동일하게 되어 있음과 동시에, 임펠러 나사결합부(3a)에 형성되는 나사산의 선회 방향과 샤프트 나사결합부(3b)에 형성되는 나사산의 선회 방향이 동일 방향으로 되어 있다.

또한, 차동 나사(3)에서는, 임펠러 나사결합부(3a)에 형성되는 나사산의 피치가 샤프트 나사결합부(3b)에 형성되는 나사산의 피치보다 작게 형성되어 있다.

이와 같이 임펠러 나사결합부(3a)의 나사 직경과 샤프트 나사결합부(3b)의 나사 직경을 동일하게 형성하고 있으므로, 이 차동 나사(3)는 종래(특허문헌 4)의 차동 나사와 달리 나사 직경이 다른 부위에서 생기는 응력을 완화하는 목적으로 차동 나사의 길이를 길게 할 필요가 없다. 따라서, 종래의 차동 나사에 비해 차동 나사(3)를 충분히 짧게 형성할 수 있다.

또한, 임펠러 나사결합부(3a)에 형성되는 나사산의 선회 방향과 샤프트 나사결합부(3b)에 형성되는 나사산의 선회 방향을 동일 방향으로 하고 있으므로, 후술하는 바와 같이 이 차동 나사(3)를 이용하여 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)를 체결할 때, 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)를 상대적으로 회전시킬 필요가 없이 체결할 수 있다.

또한, 임펠러 나사결합부(3a)에 형성되는 나사산의 피치를 샤프트 나사결합부(3b)에 형성되는 나사산의 피치보다 작게 형성하고 있으므로, 후술하는 바와 같이 컴프레서 임펠러(1a)의 선단측으로부터 관통공(1f)에 지그를 삽입하여 단순히 차동 나사(3)를 회전시킴으로써, 피치의 차이가 컴프레서 임펠러(1a)를 샤프트(2)에 가까워지도록 이동시킨다. 이에 의해, 최종적으로 차동 나사(3)와 컴프레서 임펠러(1a)를 체결할 수 있다.

여기서, 샤프트 나사결합부(3b)에 형성된 나사산의 선회 방향은 샤프트(2)가 회전할 때에 생기는 반력에 의해, 차동 나사(3)와 샤프트(2)의 체결력이 증가하는 방향으로 설정되어 있다. 이로써, 이러한 반력에 의해 과대한 토크가 샤프트(2)와 차동 나사(3)의 사이에 가해지더라도 이 토크는 샤프트(2)로부터 차동 나사(3)를 떼어내는 방향으로 작용하지 않고 차동 나사(3)를 샤프트(2)로 향하여 비틀어 넣는 방향으로 작용한다. 그 때문에, 샤프트(2)와 컴프레서 임펠러(1a) 사이의 체결력이 느슨해지는 것이 방지되어 있다.

한편, 이 컴프레서 임펠러(1a)가 회전할 때에 생기는 반력에 의해 과대한 토크가 컴프레서 임펠러(1a)와 차동 나사(3)의 사이에 가해지면, 이 토크는 컴프레서 임펠러(1a)로부터 차동 나사(3)를 떼어내는 방향으로 작용한다. 그러나, 전술한 바와 같이 임펠러 나사결합부(3a)와 샤프트 나사결합부(3b)의 피치 차이에 의해, 상기 과대한 토크는 컴프레서 임펠러(1a)를 샤프트(2)에 접근시키도록 작용한다. 그 때문에, 샤프트(2)와 컴프레서 임펠러(1a) 사이의 체결력이 느슨해지는 것이 방지되어 있다.

또한, 본 실시형태의 차동 나사(3)에서는, 임펠러 나사결합부(3a)가 회전축(L) 방향으로 샤프트 나사결합부(3b)보다 길게 형성되어 있다. 이는, 후술하는 바와 같이 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)의 사이에 차동 나사(3)를 장착할 때, 처음에 임펠러 나사결합부(3a)를 컴프레서 임펠러(1a)에 깊게 나사결합시킬 필요가 있기 때문이다. 이와 같이 임펠러 나사결합부(3a)를 샤프트 나사결합부(3b)보다 길게 함으로써, 컴프레서 임펠러(1a)에 차동 나사(3)를 안정된 상태로 장착해 둘 수 있다.

또한, 본 실시형태의 차동 나사(3)에서는, 임펠러 나사결합부(3a)와 샤프트 나사결합부(3b)의 사이에는 나사산을 형성하지 않은 비나사부를 마련하고 있다. 또, 임펠러 나사결합부(3a)를 길게 형성하지 않고 차동 나사(3)의 장착을 목적으로서 비나사부를 관통공(1f) 내에 삽입 통과 가능하게 하기 위해서는, 차동 나사(3)를 제조할 때, 비나사부의 직경을 임펠러 나사결합부(3a)의 최외경보다 나사산에 상당하는 길이만큼을 작게 형성할 필요가 있다. 그러나, 이와 같이 비나사부의 직경을 작게 하기 위한 가공을 따로 행하는 것보다, 단순히 임펠러 나사결합부(3a)를 길게 형성하면 충분하므로 가공이 용이하다. 따라서, 임펠러 나사결합부(3a)를 샤프트 나사결합부(3b)보다 길게 형성함으로써 제조비용을 억제하는 것이 가능하게 된다.

차동 나사(3)의 일단면(컴프레서 임펠러(1a) 측의 면)에는 걸어맞춤 구멍(3c)이 형성되어 있고, 이 걸어맞춤 구멍(3c)은 차동 나사(3)를 회전시키기 위한 지그(10)의 걸어맞춤부(도시생략)와 걸어맞춤 가능하게 되어 있다. 이 걸어맞춤 구멍(3c)은, 회전축(L) 방향에서 보아 회전축(L)을 무게중심으로 하는 형상(예를 들어 정육각형)으로 설정되어 있다. 이에 의해, 컴프레서 임펠러(1a)가 회전할 때에 컴프레서 임펠러(1a)에서의 회전축(L)을 중심으로 한 중량 분포를 균등하게 유지할 수 있기 때문에, 컴프레서 임펠러(1a)를 안정적으로 회전시킬 수 있다. 또, 차동 나사(3)의 일단면은 전술한 바와 같이 컴프레서 임펠러(1a)의 베이스부(1c)에 형성된 관통공(1f)에 의해 관통공(1f)의 외부에 노출되어 있다. 그 때문에, 차동 나사(3)의 일단면에 형성된 걸어맞춤 구멍(3c)도 관통공(1f)의 외부에 노출되어 있다.

또한, 차동 나사(3)는 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)의 체결에 필요한 강성을 확보할 필요가 있기 때문에, 컴프레서 임펠러(1a)보다 열전도율이 높은 재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.

구체적으로 예를 들면 컴프레서 임펠러(1a)가 티타늄 합금에 의해 형성되어 있는 경우, 차동 나사(3)를 철강 재료로 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 차동 나사(3)를 컴프레서 임펠러(1a)보다 열전도율이 높은 재료로 형성함으로써, 가스 압축에 의해 고온화한 컴프레서 임펠러(1a)로부터 샤프트(2)로 향하는 전열(傳熱)을 촉진시킬 수 있고, 도시하지 않은 냉각 기구에서 냉각되는 윤활유에의 전열을 신속하게 행할 수 있다.

또한, 차동 나사(3)가 철강 재료로 형성되고 컴프레서 임펠러(1a)가 티타늄 합금으로 형성되어 있는 경우에는, 차동 나사(3)의 열팽창이 컴프레서 임펠러(1a)의 열팽창보다 커진다. 이 때문에, 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)의 체결부가 고온이 되면, 특히 컴프레서 임펠러(1a)보다 차동 나사(3)가 크게 열팽창함으로써 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)가 떨어질 가능성이 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 차동 나사(3)에 의한 전열 촉진에 기초한 냉각에 의해 체결부의 온도 변화를 작게 억제할 수 있으면 열팽창을 저감할 수 있기 때문에, 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)가 떨어지는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 예를 들어 컴프레서 임펠러(1a)와 차동 나사(3)의 체결력이 느슨해지는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 차동 나사(3)와 컴프레서 임펠러(1a)가 나사결합되고 차동 나사(3)와 샤프트(2)가 나사결합되어 있기 때문에, 차동 나사(3)와 컴프레서 임펠러(1a)의 접촉 면적 및 차동 나사(3)와 샤프트(2)의 접촉 면적이 넓어진다. 따라서, 전열 면적이 증대하기 때문에 전술한 전열이 보다 촉진된다.

구동 유닛(4)은 컴프레서 임펠러(1a)를 회전시키는 동력을 발생하여 샤프트(2)에 전달하는 장치로서, 예를 들어 모터나 기어 등을 구비하고 있다.

관통공(1f)의 컴프레서 임펠러(1a)의 선단면에 형성된 개구부(1j)를 폐색하는 노즈 캡(9)은, 반구형상의 캡 본체(9a)와 수나사부(9b)를 구비하고 있다. 캡 본체(9a)에는, 노즈 캡(9)을 회전시키기 위한 지그에 걸어맞춤되는 걸어맞춤부(도시생략)가 형성되어 있다. 그리고, 수나사부(9b)가 관통공(1f)의 개구부(1j) 측에 형성된 암나사부(도시생략)에 나사결합됨으로써, 캡 본체(9a)는 개구부(1j)를 덮고 있다. 이에 의해, 노즈 캡(9)은 관통공(1f)의 개구부(1j)에 착탈 가능하게 장착되어 개구부(1j)를 폐색하고 있다. 또, 이러한 노즈 캡(9)의 장착시에는 수나사부(9b)에 O링(도시생략)을 외부 삽입해 두고, 개구부(1j) 주위와 캡 본체(9a)의 사이에 상기 O링을 개재시켜 노즈 캡(9)과 컴프레서 임펠러(1a) 간의 기밀성을 높여 두는 것이 바람직하다.

여기서, 노즈 캡(9)의 수나사부(9b)에 형성된 나사산의 선회 방향은, 컴프레서 임펠러(1a)가 회전할 때에 생기는 반력에 의해, 수나사부(9b)와 컴프레서 임펠러(1a)의 체결력이 증가하는 방향으로 설정되어 있다. 이에 의해, 컴프레서 임펠러(1a)가 회전할 때의 반력에 의해 과대한 토크가 노즈 캡(9)과 컴프레서 임펠러(1a)의 사이에 가해지더라도, 이 토크는 컴프레서 임펠러(1a)로부터 노즈 캡(9)을 떼어내는 방향으로 작용하지 않고 노즈 캡(9)을 관통공(1f)에 비틀어 넣는 방향으로 작용한다. 그 때문에, 노즈 캡(9)과 컴프레서 임펠러(1a) 사이의 체결력이 느슨해지는 것이 방지되어 있다.

이러한 구성을 가지는 본 실시형태의 터보 압축기(S1)의 조립시에 있어서, 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)를 체결하려면, 우선, 컴프레서 임펠러(1a)의 관통공(1f)에서 샤프트(2)와 연결하는 부분에 차동 나사(3)의 임펠러 나사결합부(3a)를 나사결합한다. 그 때, 샤프트 나사결합부(3b)보다 길게 형성하고 있는 임펠러 나사결합부(3a) 전부를 관통공(1f)의 수용 공간에 나사부착시킨다.

이어서, 관통공(1f)으로부터 돌출되어 있는 샤프트 나사결합부(3b)의 선단부를 샤프트(2)에 마련된 암나사부에 약간 나사결합시킨다.

다음에, 도 2에 도시된 바와 같이, 지그(10)(육각 렌치)를 컴프레서 임펠러(1a)의 베이스부(1c)에 형성된 관통공(1f)에 삽입하고, 지그(10)의 선단에 배치된 걸어맞춤부를 관통공(1f)으로부터 노출된 걸어맞춤 구멍(3c)에 끼워맞춤시킨다. 그리고, 지그(10)를 회전시킴으로써 차동 나사(3)를 회전시킨다.

그 결과, 컴프레서 임펠러(1a)를 샤프트(2)로 향하여 회전 이동시키지 않고 회전축(L)에 따른 직선 이동에 의해 컴프레서 임펠러(1a)를 샤프트(2)에 접근시킬 수 있다. 이는, 임펠러 나사결합부(3a)의 나사산의 선회 방향과 샤프트 나사결합부(3b)의 나사산의 선회 방향이 동일 방향이며, 또한 임펠러 나사결합부(3a)의 나사산의 피치가 샤프트 나사결합부(3b)의 나사산의 피치보다 작은 것에 기인한다. 그리고, 끼워맞춤 돌기(2a)가 끼워맞춤 구멍(1e)에 끼워맞춤되고, 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)가 밀착할 때까지 차동 나사(3)를 회전시킴으로써, 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)를 체결한다.

본 실시형태의 터보 압축기(S1)에서는, 임펠러 나사결합부(3a)에 형성되는 나사산의 나사 직경과 샤프트 나사결합부(3b)에 형성되는 나사산의 나사 직경을 동일하게 한 차동 나사(3)를 이용하여 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)를 체결하고 있다. 그 때문에, 종래와 같이 나사 직경이 다른 부위에 생기는 응력을 완화하는 목적으로 차동 나사(3)의 길이를 길게 할 필요가 없어진다. 따라서, 예장력에 기인하는 일량의 증대를 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 터보 압축기(S1)에서는, 임펠러 나사결합부(3a)와 샤프트 나사결합부(3b)의 피치 차이에 의해 컴프레서 임펠러(1a)를 샤프트(2)로 향하여 직선 이동시킴으로써, 최종적으로 차동 나사(3)에 의해 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)를 체결하고 있다. 그 때문에, 착좌면(임펠러와 접촉하는 샤프트의 단면)에서 컴프레서 임펠러(1a)의 회전에 따른 마찰력이 발생하지 않고 나사가 형성된 면에 생기는 마찰력만으로 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)의 체결을 행할 수 있다. 따라서, 체결에 필요한 토크를 줄여 체결시의 일량을 저감할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 터보 압축기(S1)에서는, 차동 나사(3)에 텐션 볼트를 사용한 경우와 같은 큰 텐션을 걸지 않고 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)를 체결할 수 있다. 그 때문에, 유압 텐셔너 등 복잡하고 큰 장치를 따로 필요로 하지 않고 컴프레서 임펠러(1a)를 샤프트(2)에 체결할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 터보 압축기(S1)에서는, 컴프레서 임펠러(1a)의 내부에 마련된 관통공(1f)의 내벽부에 있어서, 가장 높은 응력이 걸림으로써 부하가 커지는 컴프레서 임펠러(1a)의 최대직경 부분에 대응하는 영역(최대 응력부)에 암나사를 형성하고 있다. 단, 피치가 작은 임펠러 나사결합부(3a)에 대응시켜 이 암나사의 피치도 작게 하고 있으므로, 원주방향의 응력이 발생하기 어려워지고 내구성이 향상되어 있다.

또한, 본 실시형태의 터보 압축기(S1)에서는, 임펠러 나사결합부(3a)의 나사산 피치를 샤프트 나사결합부(3b)의 나사산 피치보다 작게 하고 있으므로, 이 임펠러 나사결합부(3a)에서는 관통공(1f)과의 사이에서 나사산끼리의 접촉 면적이 커진다. 따라서, 가장 고온이 되는 임펠러 최대직경부(최대 고온부)로부터 열을 방출하기 쉬워진다.

또한, 본 실시형태의 터보 압축기(S1)에서는, 차동 나사(3)를 1회 회전시켰을 때의 컴프레서 임펠러(1a)의 이송량이 작기 때문에 이동에 필요한 토크를 줄일 수 있다.

또한, 본 실시형태의 터보 압축기(S1)에서는, 임펠러 나사결합부(3a)가 샤프트 나사결합부(3b)보다 길어지도록 차동 나사(3)를 형성하고 있다. 그 때문에, 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)의 사이에 차동 나사(3)를 장착할 때, 처음에 임펠러 나사결합부(3a)를 컴프레서 임펠러(1a)에 깊게 나사결합시킬 수 있다. 따라서, 컴프레서 임펠러(1a)에 차동 나사(3)를 안정된 상태로 장착해 둘 수 있다.

또한, 본 실시형태의 터보 압축기(S1)에서는, 관통공(1f)의 개구부(1j)에 노즈 캡(9)을 착탈 가능하게 장착하여 개구부(1j)를 폐색하고 있다. 이에 의해, 관통공(1f) 내에 수분이나 이물질이 들어가는 일이 없기 때문에, 수분에 의한 차동 나사(3)의 녹슴, 이물질에 의한 차동 나사(3)의 손상 등을 막을 수 있다. 즉, 유지보수시 등에 차동 나사(3)를 컴프레서 임펠러(1a) 및 샤프트(2)로부터 떼어낼 필요가 있는 경우에, 차동 나사(3)가 빠지지 않게 되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 차동 나사(3)의 내구성을 높일 수 있기 때문에, 예를 들면 차동 나사(3)에 비교적 저가의 재질을 사용할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 터보 압축기(S1)에서는, 샤프트 나사결합부(3b)에 형성된 나사산의 선회 방향을, 샤프트(2)가 회전할 때에 생기는 반력에 의해, 차동 나사(3)와 샤프트(2)의 체결력이 높아지는 방향으로 설정하고 있다. 그 때문에, 이러한 반력에 의해 과대한 토크가 샤프트(2)와 차동 나사(3)의 사이에 가해지더라도, 이 토크는 샤프트(2)로부터 차동 나사(3)를 떼어내는 방향으로 작용하지 않고 차동 나사(3)를 샤프트(2)에 비틀어 넣는 방향으로 작용한다. 그 때문에, 샤프트(2)와 컴프레서 임펠러(1a) 사이의 체결력이 느슨해지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 터보 압축기(S1)에서는, 차동 나사(3)의 컴프레서 임펠러(1a) 측의 단면에, 차동 나사(3)를 회전시키는 지그(10)의 걸어맞춤부가 걸어맞춤 가능한 걸어맞춤 구멍(3c)을 마련하고 있음과 동시에, 컴프레서 임펠러(1a)에 걸어맞춤 구멍(3c)을 노출하는 관통공(1f)을 마련하고 있다. 그 때문에, 관통공(1f)에 지그(10)를 삽입함으로써, 지그(10)의 걸어맞춤부와 걸어맞춤 구멍(3c)의 걸어맞춤을 이용하여 차동 나사(3)를 용이하게 회전시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태의 터보 압축기(S1)에서는, 차동 나사(3)에 의해 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)를 체결한다. 그 때문에, 종래의 터보 압축기와 같이 컴프레서 임펠러(1a)를 고정하기 위해 샤프트(2)를 컴프레서 임펠러(1a)의 선단까지 늘릴 필요가 없다. 결과적으로 샤프트(2)를 짧게 할 수 있어 샤프트(2)의 강성을 높일 수 있다.

(제2 실시형태)

다음에, 본 발명의 제2 실시형태에 대해 설명한다. 또, 제2 실시형태의 설명에서 상기 제1 실시형태와 마찬가지의 부분에 대해서는 그 설명을 생략하거나 간략화한다.

도 3a 및 도 3b는 본 실시형태의 터보 압축기(S2)의 개략 구성을 도시한 도면으로, 도 3a는 측단면도, 도 3b는 샤프트(2)를 회전축(L) 방향에서 본 정면도이다.

이들 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 터보 압축기(S2)는 회전축(L) 방향을 길이방향으로 하고, 컴프레서 임펠러(1a)의 회전축(L)으로부터 벗어난 위치에 마련된 끼워맞춤 구멍(도시생략)과 샤프트(2)의 회전축(L)으로부터 벗어난 위치에 마련된 끼워맞춤 구멍(도시생략)에 끼워맞춤되는 핀 부재(5)를 구비하고 있다.

핀 부재(5)는 샤프트(2)에 대한 컴프레서 임펠러(1a)의 회전 이동을 억제하기 위한 것으로, 본 발명의 회전 억제 수단으로서 기능한다.

그리고, 본 실시형태의 터보 압축기(S2)에서는, 도 3b에 도시된 바와 같이 복수(본 실시형태에서는 4개)의 핀 부재(5)가 컴프레서 임펠러(1a)의 회전축(L)을 중심으로 한 둘레방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 또, 복수의 핀 부재(5)의 수는 상기 배치 조건에 따르도록 마련되어 있으면 되고, 4개로 한정할 필요는 없다.

이러한 구성을 가지는 본 실시형태의 터보 압축기(S2)에 의하면, 컴프레서 임펠러(1a)를 샤프트(2)에 장착할 때에, 핀 부재(5)에 의해 컴프레서 임펠러(1a)가 샤프트에 대해 회전하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 회전하지 않는 안정 상태로 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)를 체결할 수 있다.

또한, 핀 부재(5)를 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)의 접합 개소에서의 보강재로서 기능시킬 수 있기 때문에, 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)의 접합 개소의 강도를 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시형태의 터보 압축기(S2)에 의하면, 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)를 체결할 때에는 핀 부재(5)를 컴프레서 임펠러(1a) 및 샤프트(2)의 한쪽에 끼워맞춤시켜 두고, 차동 나사(3)의 회전에 의해 컴프레서 임펠러(1a)를 샤프트(2)에 접근시켜 다른 쪽에 끼워맞춤시킨다.

이 때문에, 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)를 체결할 때에 컴프레서 임펠러(1a)를 샤프트(2)에 대해 회전 이동시키는 종래의 체결 방법으로는 핀 부재(5)를 배치할 수 없다.

즉, 본 실시형태의 터보 압축기(S2)는, 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)의 접합 개소의 강도를 향상시키는 효과를 실현할 수 있다. 한편, 컴프레서 임펠러(1a)를 샤프트(2)에 대해 회전 이동시키는 종래의 체결 방법을 이용하는 터보 압축기에서는 이러한 효과를 실현할 수 없다.

또한, 본 실시형태의 터보 압축기(S2)에서는, 복수의 핀 부재(5)를 컴프레서 임펠러(1a)의 회전축(L)을 중심으로 한 둘레방향으로 등간격으로 배치하고 있다. 그 때문에, 컴프레서 임펠러(1a)가 회전할 때에, 회전축(L)을 중심으로 한 컴프레서 임펠러(1a)에서의 회전 방향에 따른 중량 분포를 균등하게 유지할 수 있다. 따라서, 컴프레서 임펠러(1a)를 안정적으로 회전시킬 수 있다.

(제3 실시형태)

다음에, 본 발명의 제3 실시형태에 대해 설명한다. 또, 제3 실시형태의 설명에서도 상기 제1 실시형태와 마찬가지의 부분에 대해서는 그 설명을 생략하거나 간략화한다.

도 4a 및 도 4b는 본 실시형태의 터보 압축기(S3)의 개략 구성을 도시한 도면으로, 도 4a는 측단면도, 도 4b는 샤프트(2)를 회전축(L) 방향에서 본 정면도이다.

이들 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 실시형태의 터보 압축기(S3)는 컴프레서 임펠러(1a)의 회전축(L) 방향에서 본 형상이, 각 꼭지점을 둥글게 한 대략 삼각형(원형으로부터 벗어난 형상)임과 동시에, 회전축(L)을 무게중심으로 하는 끼워맞춤 돌기(7)와 이 끼워맞춤 돌기(7)가 끼워맞춤되는 끼워맞춤 구멍(6)을 구비하고 있다.

이러한 끼워맞춤 돌기(7)와 끼워맞춤 구멍(6)은, 끼워맞춤됨으로써 샤프트(2)에 대한 컴프레서 임펠러(1a)의 회전 이동을 억제하여, 본 발명의 회전 억제 수단으로서 기능한다.

또, 본 실시형태의 터보 압축기(S3)에서는, 끼워맞춤 돌기(7)가 샤프트(2)에 마련되고 끼워맞춤 구멍(6)이 컴프레서 임펠러(1a)에 마련되어 있다.

단, 반대로 끼워맞춤 돌기(7)를 컴프레서 임펠러(1a)에 마련하고 끼워맞춤 구멍(6)을 샤프트(2)에 마련하는 구성을 채용할 수도 있다.

이러한 구성을 가지는 본 실시형태의 터보 압축기(S3)에 의하면, 끼워맞춤 돌기(7) 및 끼워맞춤 구멍(6)에 의해 컴프레서 임펠러(1a)를 샤프트(2)에 장착할 때에 컴프레서 임펠러(1a)가 회전하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 회전하지 않는 안정 상태로 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)를 체결할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 터보 압축기(S3)에서는, 끼워맞춤 돌기(7)가 회전축(L)을 무게중심으로 하는 형상을 가지고 있다. 그 때문에, 컴프레서 임펠러(1a)가 회전할 때에 회전축(L)을 중심으로 한 컴프레서 임펠러(1a)에서의 회전 방향에 따른 중량 분포를 균등하게 유지할 수 있다. 따라서, 컴프레서 임펠러(1a)를 안정적으로 회전시킬 수 있다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시형태에 한정되지 않는다. 전술한 실시형태에서 나타낸 각 구성 부재의 여러 가지 형상이나 조합 등은 일례로서, 본 발명의 주지에서 벗어나지 않는 범위에서 설계 요구 등에 기초하여 여러 가지 변경이 가능하다.

예를 들면, 본 발명의 실시형태에서는 끼워맞춤 돌기(2a)가 샤프트(2)에 마련되고 끼워맞춤 구멍(1e)이 컴프레서 임펠러(1a)에 마련되어 있다.

단, 도 5에 도시된 바와 같이, 반대로 끼워맞춤 돌기를 컴프레서 임펠러(1a)에 마련하고 끼워맞춤 구멍을 샤프트(2)에 마련할 수도 있다.

이 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 차동 나사(3)가 샤프트(2) 내부의 보다 깊은 위치에 들어가 배치된다. 이 때문에, 컴프레서 임펠러(1a)의 내부에 마련된 관통공(1f)의 내벽면에서의, 가장 큰 응력이 걸림으로써 부하가 커지는 컴프레서 임펠러(1a)의 최대직경 부분에 대응하는 영역(최대 응력부)으로부터 차동 나사(3)를 도피시킬 수 있다. 그 때문에, 차동 나사(3)에 작용하는 부하를 저감시킬 수 있다. 또한, 차동 나사(3)를 컴프레서 임펠러(1a)의 최대 응력부로부터 떼어냄으로써 보다 높은 축력을 컴프레서 임펠러(1a)에 부가할 수 있고, 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2)의 체결력을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시형태에서는, 컴프레서 임펠러(1a)와 샤프트(2) 간의 회전 방지와 그 위치 결정을 위해 끼워맞춤 돌기와 끼워맞춤 구멍을 이용하는 구성이나 핀 부재를 이용하였지만, 이들 대신에 예를 들어 커빅 커플링을 이용해도 된다.

또한, 본 발명의 실시형태에서는, 가동 중에 열팽창에 의한 체결력의 느슨해짐을 억제하기 위해, 열팽창에 의한 체결력의 느슨해짐을 완화 가능한 축력을 차동 나사(3)에 부여해 두어도 된다.

또한, 본 발명의 실시형태에서는, 도 2에 도시된 바와 같이 차동 나사(3)는 지그(10)가 걸어맞춤되는 걸어맞춤 구멍(3c)을 구비한다.

그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 차동 나사(3)에는 걸어맞춤 구멍(3c) 대신에 지그의 걸어맞춤부가 걸어맞춤 가능한 걸어맞춤 돌기를 마련해도 된다.

또한, 본 발명의 실시형태에서는 하나의 샤프트와 이 샤프트의 일단에 하나의 컴프레서 임펠러(1a)가 체결된 터보 압축기에 대해 설명하였다.

그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 하나의 샤프트의 양단에 각각 컴프레서 임펠러(1a)가 체결된 터보 압축기, 복수의 샤프트를 구비함과 동시에 각 샤프트에 컴프레서 임펠러가 마련된 터보 압축기, 또한 압축 가스를 냉각하는 쿨러 등의 다른 설비를 구비하는 터보 압축기에 적용하는 것도 가능하다.

본 발명의 터보 기계에 의하면, 특히 임펠러 나사결합부에 형성되는 나사산의 나사 직경과 샤프트 나사결합부에 형성되는 나사산의 나사 직경을 동일하게 한 차동 나사를 이용하여 임펠러와 샤프트를 체결하고 있다. 그 때문에, 종래와 같이 나사 직경이 다른 부위에서 생기는 응력을 완화하기 위해 차동 나사의 길이를 길게 할 필요가 없어진다. 따라서, 예장력에 기인하는 일량의 증대를 억제할 수 있다.

S1~S3 터보 압축기(터보 기계)
1 컴프레서
1a 컴프레서 임펠러(임펠러)
1b 컴프레서 하우징
1c 베이스부
1d 날개
1e 끼워맞춤 구멍
1f 관통공
1g 흡입 개구
1h 디퓨저
1i 스크롤 유로
1j 개구부
2 샤프트
2a 끼워맞춤 돌기
3 차동 나사
3a 임펠러 나사결합부
3b 샤프트 나사결합부
3c 걸어맞춤 구멍
4 구동 유닛
5 핀 부재(회전 억제 수단)
6 끼워맞춤 구멍(회전 억제 수단)
7 끼워맞춤 돌기(회전 억제 수단)
9 노즈 캡(덮개)
10 지그

Claims

회전되는 임펠러와, 이 임펠러에 회전 동력을 전달하는 샤프트를 구비하는 터보 기계로서,
일단측에 마련되어 상기 임펠러에 나사결합되는 임펠러 나사결합부와, 타단측에 마련되어 상기 샤프트에 나사결합되는 샤프트 나사결합부를 가지며, 상기 임펠러와 상기 샤프트를 체결하고 있는 차동 나사를 구비하고,
상기 차동 나사는,
상기 임펠러 나사결합부에 형성되는 나사산의 나사 직경과 상기 샤프트 나사결합부에 형성되는 나사산의 나사 직경이 동일하게,
상기 임펠러 나사결합부에 형성되는 나사산의 선회 방향과 상기 샤프트 나사결합부에 형성되는 나사산의 선회 방향이 동일 방향으로, 또한
상기 임펠러 나사결합부에 형성되는 나사산의 피치가 상기 샤프트 나사결합부에 형성되는 나사산의 피치보다 작게 형성되어 있는 터보 기계.
청구항 1에 있어서,
상기 임펠러 나사결합부가 상기 샤프트 나사결합부보다 긴 터보 기계.
청구항 1에 있어서,
상기 임펠러는, 그 회전축을 따라 상기 차동 나사의 상기 임펠러 나사결합부와 나사결합하는 관통공을 구비하고,
상기 관통공의 상기 샤프트로부터 먼 개구부에, 이 개구부를 폐색하는 덮개체가 착탈 가능하게 마련되어 있는 터보 기계.
청구항 1에 있어서,
상기 차동 나사는, 상기 임펠러보다 열전도율이 높은 재료에 의해 형성되어 있는 터보 기계.
청구항 4에 있어서,
상기 임펠러가 티타늄 합금에 의해 형성되고, 상기 차동 나사가 철강 재료에 의해 형성되어 있는 터보 기계.
청구항 1에 있어서,
상기 샤프트에 대한 상기 임펠러의 회전 이동을 억제하는 회전 억제 수단을 구비하는 터보 기계.
청구항 6에 있어서,
상기 회전 억제 수단은, 상기 임펠러의 회전축 방향을 길이 방향으로 하고, 상기 임펠러의 회전축으로부터 벗어난 위치에 마련된 끼워맞춤 구멍과 상기 샤프트의 회전축으로부터 벗어난 위치에 마련된 끼워맞춤 구멍에 끼워맞춤되는 핀 부재인 터보 기계.
청구항 7에 있어서,
복수의 상기 핀 부재는, 상기 임펠러의 회전축을 중심으로 한 둘레방향으로 등간격으로 배치되어 있는 터보 기계.
청구항 6에 있어서,
상기 회전 억제 수단은,
상기 임펠러의 회전축 방향에서 본 외형 형상이 원형 형상으로부터 벗어남과 동시에, 상기 임펠러 및 상기 샤프트의 한쪽에 상기 회전축 방향으로 돌출되어 마련되는 끼워맞춤 돌기와,
상기 임펠러 및 상기 샤프트의 다른 쪽에 마련됨과 동시에 상기 끼워맞춤 돌기가 끼워맞춤되는 끼워맞춤 구멍을 구비하는 터보 기계.
청구항 9에 있어서,
상기 끼워맞춤 돌기는 회전축을 무게중심으로 하는 형상을 가지고 있는 터보 기계.
청구항 1에 있어서,
상기 샤프트 나사결합부에 형성된 나사산의 선회 방향은, 상기 샤프트가 회전할 때에 생기는 반력에 의해 상기 차동 나사와 상기 샤프트의 체결력이 높아지는 방향으로 설정되어 있는 터보 기계.
청구항 1에 있어서,
상기 차동 나사의 상기 임펠러측의 단면(端面)에, 이 차동 나사를 회전시키는 지그의 걸어맞춤부에 걸어맞춤되는 걸어맞춤 구멍 혹은 걸어맞춤 돌기가 마련되고,
상기 임펠러에 상기 걸어맞춤 구멍 혹은 걸어맞춤 돌기를 노출시키는 관통공이 마련되어 있는 터보 기계.
청구항 12에 있어서,
상기 차동 나사를 회전시키는 지그의 걸어맞춤부에 걸어맞춤되는 상기 걸어맞춤 구멍 혹은 걸어맞춤 돌기가 상기 임펠러의 회전축을 무게중심으로 하는 형상을 가지고 있는 터보 기계.