(57)【要約】【課題】  電動モータの固定子を効率良く冷却する高速回転機器を提供する。【解決手段】  ガス排気等を行うためのターボ翼１と、このターボ翼１から一体的に突出された回転軸２とともに、ハウジング５には、この回転軸２の周囲に配設され回転軸２を回転駆動する電動モータ４と、潤滑油ＪＬによる潤滑を利用して回転軸２を回転自在に支持する転がり軸受３と、潤滑油ＪＬを回転軸２の下方位に貯留する潤滑油貯留部２２と、回転軸２の中心軸内方に穿設され下方に向かい油供給孔２Ｈを有し潤滑油ＪＬを下方より吸いあげて転がり軸３受に供給する潤滑油供給機構と、電動モータ４の周囲に冷却水を流すパイプ２３を具備するとともに、ステハウジング５には、パイプ２３の少なくとも一部が露出する液体貯留部３１が形成され、オイルＣＬが収容される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス排気等を行うためのターボ翼と、このターボ翼から一体的に突出された回転軸とともに、ハウジングには、この回転軸の周囲に配設され回転軸を回転駆動する電動モータと、潤滑油による潤滑を利用して前記回転軸を回転自在に支持する転がり軸受と、前記潤滑油を前記回転軸の下方位に貯留する潤滑油貯留部と、前記回転軸の中心軸内方に穿設され下方に向かい油供給孔を有し潤滑油を下方より吸いあげて前記転がり軸受に供給する潤滑油供給機構と、前記電動モータの周囲に冷却用配管とが具備された高速回転機器において、前記ハウジングは、前記冷却用配管の少なくとも一部が露出する液体貯留部が形成されたこと特徴とする高速回転機器。
【請求項２】
前記液体貯留部に貯留される液体は、前記潤滑油と同種のものであることを特徴とする請求項１に記載された高速回転機器。
【請求項３】
前記液体貯留部には、バルブを介して、前記潤滑油貯留部又はステータ外部と連通する流路が設けられたことを特徴とする請求項１〜２に記載された高速回転機器。
【請求項４】
前記液体貯留部は内部の液体が外部に曝されないよう閉成されたことを特徴とする請求項１〜３に記載された高速回転機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ翼を備え、その回転にてガスの排気等を行う高速回転機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のターボ型回転機器には、ガス排気を行うためのターボ翼と、このターボ翼の底面から突出された回転軸と、潤滑油による潤滑を利用して回転軸を回転自在に支持する転がり軸受と、潤滑油を前記回転軸の下方位に貯留する潤滑油貯留部と、回転軸の中心軸内方に穿設され下方に向かい油供給孔を有し潤滑油を下方より吸いあげて転がり軸受に供給する潤滑油供給機構を備えたものが知られている。図５は、この従来におけるターボ型回転機器の基本的な構成を示している。
【０００３】
図５に示すターボ型回転機器は、ターボ翼１でガスを圧縮し排気するものであり、ハウジング５と、ターボ翼１と、このターボ翼１の底面から一体的に延出した回転軸２と、この回転軸２を回転可能に支持する転がり軸受３と、この回転軸２を回転させる電動モータ４とを具備してなる遠心式のものである。なお、回転軸２は起立されている。
【０００４】
ハウジング５は、ターボ翼１を収容するガス圧縮室５１と、このガス圧縮室５１の下端に連続して設けられ、回転軸２を遊嵌させる軸受保持室５２とを備えている。ガス圧縮室５１は、各ターボ翼１の頂部方向に開口するガス導入ポート５３と、ターボ翼１の側方に開口するガス排出ポート５４とを備えている。軸受保持室５２は、その中央近傍に設けられ後述する電動モータ４を配設するためのモータ配設部５５と、このモータ配設部５５の上下方にそれぞれ設けられ転がり軸受３を配設するための軸受配設部５６と、下端部に設けられ軸受潤滑用の潤滑液である潤滑油ＪＬを貯留させておく潤滑油貯留部２２と備えている。
【０００５】
ターボ翼１は、切頭円錐状の基体１１の斜面部に螺旋状に複数の翼体１２を立設したもので一般に知られているものである。また、転がり軸受３は、軸受配設部５６に支持させたもので、電動モータ４の上下にそれぞれ配置されている。本実施例では、これら転がり軸受３としてアンギュラタイプのものを採用し、ジャーナル方向、スラスト方向に作用する両荷重を支持しうるようにしている。
【０００６】
回転軸２の中心軸内方には、潤滑油供給孔２１が穿設されている。この潤滑油供給孔２１は回転軸２の下端面に開口し、その開口が潤滑油貯留部２２内の潤滑油ＪＬに浸かっている状態にしてある。また、各転がり軸受３の上側における回転軸２の外周面にもそれぞれ開口するように構成されている。潤滑油供給孔２１の下端部２１Ａは、遠心ポンプ部として機能するように構成されている。すなわち具体的には下方に向かって断面積が減少するテーパ状のものとなっている。したがって、回転軸２の回転による遠心力で潤滑油貯留部２２から潤滑油ＪＬをテーパ面に沿って上昇させ、吸い上げた潤滑油ＪＬを回転軸２の外周面にそれぞれ設けた開口２Ｈから噴射してそれぞれ転がり軸受３に供給できるように構成されている。なお、この潤滑油ＪＬは、回転軸２の回転によって、軸受保持室５２内では噴霧状態としても存在している。
【０００７】
電動モータ４は、回転子４Ｒを回転軸２に外嵌させて固着するとともに、回転子４Ｒの周囲にハウジング５に支持させて固定子４Ｓを配設した例えばＤＣブラシレス式のものであって、回転軸２と一体的に設け、直接的に回転軸２を駆動させるものである。本実施例では電動モータ４の駆動源として図示しないインバータを用いている。４Ｃは固定子４Ｓのコイルを示している。
【特許文献１】特開２００３−３０１７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記電動モータには高周波交流電動モータが使用されるが、この種の電動モータにおいては固定子側（固定子４Ｓのコイル４Ｃ）において損失が発生する。すなわち固定子４Ｓはけい素銅板に対してコイル４Ｃを巻回構成しているが電動モータの作動時固定子４Ｓの内部にて一次銅損（コイル内）と鉄損（けい素銅板内）の損失が発生し発熱する。
【０００９】
しかもこの電動モータ４は図５に示すように排気系側に配設されていて、低圧域であり、固定子４Ｓのコイル４Ｃの端部から周囲のガスへの熱伝達も低く、したがってより高温となる傾向にある。
【００１０】
このような問題を解決するため、ハウジング５には、冷却水路として、ＳＵＳ製のパイプ２３が電動モータ４を、例えばスパイラル状に巻回して埋設されている。しかしながら、ハウジング５は例えばアルミ鋳物等で形成されており、鋳物の性質上、パイプ２３の外周表面とハウジング５との間には微小隙間が存在して密着性が悪いので、冷却効率を向上させる阻害要因となっている。冷却効率の向上のため、冷却水の量を増大させる対策も考えられるが、根本的な解決にはならず、しかも、ランニングコストがアップするという問題を有している。
【００１１】
このように従来の高速回転機器においては、電動モータ４の固定子４Ｓのコイル４Ｃの温度上昇を抑制する冷却手段による冷却効率を向上させることが大きな課題となっているが、本発明はこのような問題を解決する高速回転機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した課題を解決するため、本発明が提供する高速回転機器は、ガス排気等を行うためのターボ翼と、このターボ翼から一体的に突出された回転軸とともに、ハウジングには、この回転軸の周囲に配設され回転軸を回転駆動する電動モータと、潤滑油による潤滑を利用して前記回転軸を回転自在に支持する転がり軸受と、前記潤滑油を前記回転軸の下方位に貯留する潤滑油貯留部と、前記回転軸の中心軸内方に穿設され下方に向かい油供給孔を有し潤滑油を下方より吸いあげて前記転がり軸受に供給する潤滑油供給機構と、前記電動モータの周囲に冷却用配管とを具備した高速回転機器において、前記ハウジングには、前記冷却用配管の少なくとも一部が露出する液体貯留部が形成されたこと特徴する。
【００１３】
また、前記液体貯留部に貯留される液体として、前記潤滑油と同種のものを使用してもよい。
【００１４】
さらに、前記液体貯留部はバルブを介して前記潤滑油貯留部又はステータ外部と連通する流路を設けたり、前記液体貯留部は内部の液体が外部に曝されないよう閉成されたりすることもある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明が提供する高速回転機器は以上詳述したとおりであるから、電動モータの固定子を効率良く冷却でき、低圧環境下における電動モータの温度上昇を阻止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明が提供する高速回転機器を図１、２に示す実施例にしたがって説明する。図１は本発明による高速回転機器、たとえば真空ポンプに適用した実施例の基本的な構成を示す断面図、図２は、図１の液体貯留部３１周辺の部分断面図である。
【００１７】
図１に示すとおり、回転軸２はハウジング５の中央部に垂設されて配置され、上下２個の転がり軸受３に回転自在に保持されている。回転軸２の上方にはターボ翼１が固定保持され電動モータ４の作動によって回転駆動されて、ガスの圧縮による排気が行われる。一方回転軸２には内方中央に潤滑油ＪＬを上方の転がり軸受３に供給するための潤滑油供給孔２１が穿設されているから、潤滑油ＪＬは下方の潤滑油貯留部２２から上方へ移され、開口２Ｈを介して外方に供給され各転がり軸受３の潤滑を行う。これら図５と同一の符号で示される部品や構造は図５と同様の機能を行うものであり、詳細な説明は省略する。
【００１８】
以上の構成において、本発明による高速回転機器では、アルミ製鋳物等で形成されるハウジング５に、冷却水路としてＳＵＳ製のパイプ２３が、電動モータ４の周囲を、例えばスパイラル状に巻回されてハウジング５に埋設されているとともに、ハウジング５は、パイプ２３の少なくとも一部が露出するように空間が形成され、この空間からなる液体貯留部３１にはオイルＣＬ等の液体が収容される。そして、収容したオイルＣＬが、液体貯留部３１の表面に鋳物による凹凸があっても、オイルＣＬが、液体貯留部３１の凹凸に浸入して、その表面に隙間無く密接する。なお、パイプ２３は、ハウジング５に対して着脱可能にユニット化されることで、メンテナンス時の交換が容易となる。
【００１９】
そして、外部の冷却水供給源からパイプ２３に冷却水を流し循環することにより、パイプ２３を介して、冷熱が液体貯留部３１内のオイルＣＬに熱伝播されてハウジング５を冷却するが、この際、ハウジング５内の水は液体貯留部３１の表面に密接していることにより、冷熱がムラなく、ハウジング５に伝播されるので、冷却効率良くハウジング５が冷却され、課題であった、電動モータ４の固定子４Ｓのコイル４Ｃの温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００２０】
なお、次に説明する態様についても、本発明に含まれるものである。すなわち、液体貯留部２３に貯留されるオイルＣＬは、潤滑油と同種のオイルを使用してもよい。これによって、別途、冷却用のオイル等の液体を用意する必要がなく経済的であり、管理も容易である。また、オイル以外に水などを使用してもよい。
【００２１】
また、図３に示したように、液体貯留部３１と潤滑油貯留部２２とをバルブ３４を介して連通する流路３５を設けたり、また、液体貯留部３１とハウジング５外部とをバルブ３４を介して連通する流路３５を設けたりすることによって、液体貯留部３１内のオイルＣＬを交換する際、オイルＣＬの排出が簡便化される。
【００２２】
さらに、図４に示したように、液体貯留部３１の開口部分を、内部のオイルＣＬが外部に曝されないよう蓋３８で閉じることで、貯留に用いるオイルＣＬが潤滑油と異種の場合に運転中に混在することを防止するとともに、特にＣＯ2レーザのガス循環用として使用した場合、ＣＯ2レーザ発振時に生じるオゾン等により、液体貯留部３１に貯留したオイルＣＬが酸化劣化する影響を排除することができる。なお、この構造では、バルブ３６を介して液体貯留部３１に連通する流路３７からオイルＣＬが供給されるとともに、図３と同様に、バルブ３４を介して流路３５により、液体貯留部３１からオイルＣＬが排出される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による高速回転機器の基本的な構成を示す断面図である。
【図２】本発明による高速回転機器の一実施例の部分断面図（１）である。
【図３】本発明による高速回転機器の一実施例の部分断面図（２）である。
【図４】本発明による高速回転機器の一実施例の部分断面図（３）である。
【図５】従来の高速回転機器の基本的な構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ターボ翼
２  回転軸
３  転がり軸受
４  電動モータ
２２  潤滑油貯留部
２３  パイプ（冷却水路）
３１  液体貯留部
ＣＬ  オイル
【図１】
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【図２】
2006063881.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006063881.tif 000006
【図５】
2006063881.tif 000007