(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動によって流体の流量を調整する可変ベーンと、この可変ベーンに連結され前記可変ベーンを回転によって駆動する駆動軸と、この駆動軸を回転駆動させるモータと、前記駆動軸と前記モータの出力軸とを連結させるカップリングとを備えたターボ圧縮機であって、
前記駆動軸及び前記出力軸と前記カップリングとの間には、前記駆動軸と前記出力軸とを一体回転可能に連結すると共に、前記駆動軸と前記出力軸との振動方向への移動を許容する振動絶縁手段が設けられていることを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項２】
請求項１記載のターボ圧縮機であって、
前記振動絶縁手段は、前記カップリングと前記駆動軸及び前記出力軸との対向面にそれぞれ設けられ、前記駆動軸の軸方向と直交する平面上で互いに交差する２つの溝部と、この２つの溝部にそれぞれ係合する２つの凸部とからなることを特徴とするターボ圧縮機。
【請求項３】
請求項２記載のターボ圧縮機であって、
前記凸部は、前記溝部と係合する端部が曲面で形成されていることを特徴とするターボ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を複数のインペラで圧縮可能なターボ圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ターボ冷凍機などに適用されるターボ圧縮機としては、インペラによって圧縮される流体が吸気される吸気口などに配置され駆動によって流体の流量を調整する可変ベーンとしてのインレットガイドベーンと、このインレットガイドベーンに連結されインレットガイドベーンを回転によって駆動する駆動軸と、この駆動軸を回転駆動させるモータと、駆動軸とモータの出力軸とを連結させるカップリングとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなターボ圧縮機では、カップリングが、例えば、２分割の部材からなり、駆動軸とモータの出力軸とを挟み込んで脱落防止用のボルトなどによって固定され、駆動軸とモータの出力軸との軸心位置がずれないように駆動軸とモータの出力軸とを完全に固定してモータから駆動軸へ回転駆動力を伝達させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８５７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようなターボ圧縮機では、カップリングが駆動軸とモータの出力軸とを完全に固定しているので、流体を吸気したときに可変ベーンから駆動軸に伝達された振動が直接モータの出力軸に伝達されてしまう。
【０００６】
このモータの出力軸に伝達される振動は、モータの振動許容値を超えることがあり、可変ベーン側からの振動がモータに悪影響を及ぼす恐れがあった。
【０００７】
そこで、この発明は、モータへの振動の伝達を抑制することができるターボ圧縮機の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、駆動によって流体の流量を調整する可変ベーンと、この可変ベーンに連結され前記可変ベーンを回転によって駆動する駆動軸と、この駆動軸を回転駆動させるモータと、前記駆動軸と前記モータの出力軸とを連結させるカップリングとを備えたターボ圧縮機であって、前記駆動軸及び前記出力軸と前記カップリングとの間には、前記駆動軸と前記出力軸とを一体回転可能に連結すると共に、前記駆動軸と前記出力軸との振動方向への移動を許容する振動絶縁手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
このターボ圧縮機では、駆動軸及び出力軸とカップリングとの間に駆動軸と出力軸とを一体回転可能に連結すると共に、駆動軸と出力軸との振動方向への移動を許容する振動絶縁手段が設けられているので、モータからの回転駆動力を駆動軸に伝達しつつ、駆動軸と出力軸との間の振動の伝達を防止することができる。
【００１０】
従って、このようなターボ圧縮機では、振動絶縁手段によってモータへの振動の伝達を抑制することができ、振動によるモータへの影響を抑制することができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のターボ圧縮機であって、前記振動絶縁手段は、前記カップリングと前記駆動軸及び前記出力軸との対向面にそれぞれ設けられ、前記駆動軸の軸方向と直交する平面上で互いに交差する２つの溝部と、この２つの溝部にそれぞれ係合する２つの凸部とからなることを特徴とする。
【００１２】
このターボ圧縮機では、振動絶縁手段が駆動軸の軸方向と直交する平面上で互いに交差する２つの溝部と、この２つの溝部にそれぞれ係合する２つの凸部とからなるので、駆動軸及び出力軸の回転方向以外への移動を許容させることができ、駆動軸と出力軸との間の振動の伝達を防止することができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のターボ圧縮機であって、前記凸部は、前記溝部と係合する端部が曲面で形成されていることを特徴とする。
【００１４】
このターボ圧縮機では、凸部の溝部と係合する端部が曲面で形成されているので、凸部が溝部の内面に沿って回転方向に移動することができ、駆動軸及び出力軸の移動範囲を拡大させ、さらに駆動軸と出力軸との間の振動の伝達を防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、モータへの振動の伝達を抑制することができるターボ圧縮機を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係るターボ圧縮機が搭載されたターボ冷凍機の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るターボ圧縮機の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るターボ圧縮機の要部拡大図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態に係るターボ圧縮機のカップリングの斜視図である。（ｂ）は本発明の実施の形態に係るターボ圧縮機の駆動軸及び出力軸とカップリングとの拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、図１を用いて本発明の実施の形態に係るターボ圧縮機が適用されたターボ冷凍機について説明する。
【００１８】
図１に示すように、ターボ冷凍機１０１は、例えば、空調用の冷却水を生成するための装置であり、凝縮器１０３と、エコノマイザ１０５と、蒸発器１０７と、ターボ圧縮機１とを備えている。
【００１９】
凝縮器１０３は、流路Ｆ１を介してターボ圧縮機１と接続されると共に、減圧させるための膨張弁１０９が配置された流路Ｆ２を介してエコノマイザ１０５と接続されている。この凝縮器１０３は、ターボ圧縮機１から流路Ｆ１を介して気体状態で圧縮された圧縮冷媒ガスＣ１が供給され、この圧縮冷媒ガスＣ１を冷却液化して冷媒液Ｃ２とする機構である。この凝縮器１０３で冷却液化された冷媒液Ｃ２は、流路Ｆ２を介して膨張弁１０９によって減圧されエコノマイザ１０５に供給される。
【００２０】
エコノマイザ１０５は、流路Ｆ３を介してターボ圧縮機１と接続されると共に、減圧させるための膨張弁１１１が配置された流路Ｆ４を介して蒸発器１０７と接続されている。このエコノマイザ１０５は、凝縮器１０３から流路Ｆ２を介して減圧された冷媒液Ｃ２を一時的に貯留する機構である。このエコノマイザ１０５に貯留された冷媒液Ｃ２の気相成分Ｃ３は、流路Ｆ３を介してターボ圧縮機１の第２圧縮段２９に供給される。また、エコノマイザ１０５に貯留された冷媒液Ｃ２は、流路Ｆ４を介して膨張弁１１１によって減圧され蒸発器１０７に供給される。
【００２１】
蒸発器１０７は、流路Ｆ５を介してターボ圧縮機１の第１圧縮段２７と接続されている。この蒸発器１０７は、エコノマイザ１０５から流路Ｆ４を介して減圧された冷媒液Ｃ２を蒸発させて冷媒ガスＣ４とする機構である。この蒸発器１０７で蒸発された冷媒ガスＣ４は、流路Ｆ５を介してターボ圧縮機１の第１圧縮段２７に供給される。
【００２２】
ターボ圧縮機１は、流路Ｆ１を介して凝縮器１０３に接続され、第１圧縮段２７と第２圧縮段２９とを有する。このターボ圧縮機１は、流路Ｆ５を介して第１圧縮段２７に供給された冷媒ガスＣ４を圧縮して第２圧縮段２９に排出すると共に、流路Ｆ３を介して供給された気相成分Ｃ３及び第１圧縮段２７から排出された冷媒ガスＣ４を第２圧縮段２９で圧縮して圧縮冷媒ガスＣ１とする機構である。このターボ圧縮機１で圧縮された圧縮冷媒ガスＣ１は、流路Ｆ１を介して凝縮器１０３に供給される。
【００２３】
以下、図２〜図４を用いて本発明の実施の形態に係るターボ圧縮機について説明する。
【００２４】
本実施の形態に係るターボ圧縮機１は、駆動によって流体の流量を調整する可変ベーン３と、この可変ベーン３に連結され可変ベーン３を回転によって駆動する駆動軸５と、この駆動軸を回転駆動させるモータ７と、駆動軸５とモータ７の出力軸９とを連結させるカップリング１１とを備えている。
【００２５】
そして、駆動軸５及び出力軸９とカップリング１１との間には、駆動軸５と出力軸９とを一体回転可能に連結すると共に、駆動軸５と出力軸９との振動方向への移動を許容する振動絶縁手段１３が設けられている。
【００２６】
また、振動絶縁手段１３は、カップリング１１と駆動軸５及び出力軸９との対向面にそれぞれ設けられ、駆動軸５の軸方向と直交する平面上で互いに交差する２つの溝部としての駆動軸側溝部１５及びモータ側溝部１７と、この駆動軸側溝部１５及びモータ側溝部１７にそれぞれ係合する２つの凸部としての駆動軸側凸部１９及びモータ側凸部２１とからなる。
【００２７】
さらに、駆動軸側凸部１９及びモータ側凸部２１は、駆動軸側溝部１５及びモータ側溝部１７と係合する端部が曲面で形成されている。
【００２８】
図２に示すように、ターボ圧縮機１は、ハウジング２３と、ギヤユニット２５と、第１圧縮段２７と、第２圧縮段２９などから構成されている。
【００２９】
ハウジング２３は、モータハウジング３１と、ギヤハウジング３３と、圧縮機ハウジング３５との分割ハウジングからなり、各ハウジングがボルトなどの固定手段によって一体に固定されている。このハウジング２３には、ギヤユニット２５と第１圧縮段２７と第２圧縮段２９とが収容されている。
【００３０】
ギヤユニット２５は、モータ軸３７と、変速ギヤ組３９と、回転軸４１とから構成されている。モータ軸３７は、駆動源となるモータ（不図示）の出力軸となっており、ベアリング４３を介してモータハウジング３１に回転可能に支持されている。このモータ軸３７の回転は、変速ギヤ組３９に伝達される。
【００３１】
変速ギヤ組３９は、大径ギヤ４５と、小径ギヤ４７とからなる。大径ギヤ４５は、モータ軸３７の端部にモータ軸３７と一体回転可能に固定されている。小径ギヤ４７は、大径ギヤ４５と噛み合い、モータ軸３７の回転を増速させる。この小径ギヤ４７は、回転軸４１の端部に回転軸４１と一体回転可能に固定されている。
【００３２】
回転軸４１は、軸方向の両側をベアリング４９，５１を介してギヤハウジング３３と圧縮機ハウジング３５に回転可能に支持されている。この回転軸４１の回転によって、第１圧縮段２７と第２圧縮段２９とが作動される。
【００３３】
第１圧縮段２７は、吸入口５３と、第１インペラ５５と、第１スクロール室５７とから構成されている。吸入口５３は、圧縮機ハウジング３５に設けられ、流路Ｆ５（図１参照）に連通されている。この吸入口５３は、蒸発器１０７（図１参照）で蒸発された冷媒ガスＣ４を吸入して第１インペラ５５に供給する。
【００３４】
第１インペラ５５は、回転軸４１の外周に回転軸４１と一体回転可能に固定されている。この第１インペラ５５は、回転軸４１の回転により、軸方向の吸入口５３側から供給される冷媒ガスＣ４を径方向に排出させ、冷媒ガスＣ４を圧縮する。この圧縮された冷媒ガスＣ４は、第１スクロール室５７に供給される。
【００３５】
第１スクロール室５７は、圧縮機ハウジング３５に設けられ、ハウジング２３の外部に設けられた外部配管（不図示）と接続されている。この第１スクロール室５７は、第１インペラ５５によって圧縮された冷媒ガスＣ４を外部配管を介して第２圧縮段２９に供給する。
【００３６】
第２圧縮段２９は、導入スクロール室５９と、第２インペラ６１と、第２スクロール室６３とから構成されている。導入スクロール室５９は、ギヤハウジング３３に設けられ、外部配管を介して第１スクロール室５７と接続されている。この導入スクロール室５９は、第１圧縮段２７によって圧縮された冷媒ガスＣ４を第２インペラ６１に供給する。
【００３７】
第２インペラ６１は、回転軸４１の外周にベアリング５１を軸方向に挟んで第１インペラ５５と背面を合わせて配置され、回転軸４１と一体回転可能に固定されている。この第２インペラ６１は、回転軸４１の回転により、軸方向の導入スクロール室５９から供給される圧縮された冷媒ガスＣ４及び流路Ｆ３（図１参照）を介して供給される気相成分Ｃ３を径方向に排出させ、圧縮された冷媒ガスＣ４及び気相成分Ｃ３をさらに圧縮して圧縮冷媒ガスＣ１とする。この圧縮冷媒ガスＣ１は、第２スクロール室６３に供給される。
【００３８】
第２スクロール室６３は、ギヤハウジング３３に設けられ、流路Ｆ１（図１参照）と接続されている。この第２スクロール室６３は、第２インペラ６１によって圧縮された圧縮冷媒ガスＣ１を流路Ｆ１を介して凝縮器１０３に供給する。
【００３９】
このように構成されたターボ圧縮機１は、モータ軸３７の回転駆動によって変速ギヤ組３９を介して回転軸４１が回転駆動される。この回転軸４１の回転駆動により、第１圧縮段２７と第２圧縮段２９とが作動される。
【００４０】
この第１圧縮段２７の作動により、流路Ｆ５を流通する冷媒ガスＣ４が吸入口５３から第１インペラ５５に供給される。この第１インペラ５５に供給された冷媒ガスＣ４は、第１インペラ５５の回転によって圧縮されて第１スクロール室５７を介して第２圧縮段２９に供給される。なお、第２圧縮段２９には、流路Ｆ３を介してエコノマイザ１０５（図１参照）から気相成分Ｃ３も供給される。
【００４１】
この第２圧縮段２９に供給された第１圧縮段２７からの冷媒ガスＣ４及び気相成分Ｃ３は、第２インペラ６１に供給される。この第２インペラ６１に供給された冷媒ガスＣ４及び気相成分Ｃ３は、第２インペラ６１の回転によって圧縮されて圧縮冷媒ガスＣ１となり、第２スクロール室６３から流路Ｆ１を介して凝縮器１０３に供給される。
【００４２】
このようなターボ圧縮機１の第１圧縮段２７における吸入口５３には、流体としての冷媒ガスＣ４の吸入される流量を調整する可変ベーン３が複数配置されている。この複数の可変ベーン３は、回転駆動されることによって、冷媒ガスＣ４の流れ方向からの見かけ上の面積を変更し、第１圧縮段２７に吸入される冷媒ガスＣ４の流量を調整する。このような可変ベーン３は、駆動軸５とカップリング１１とを介してモータ７によって作動される。
【００４３】
図３に示すように、駆動軸５は、ハウジング２３に回転可能に支持され、軸方向の一端側に可変ベーン３が一体的に固定され、軸方向の他端側がハウジング２３の外部に配置されたケーシング６５内に配置されている。この駆動軸５は、モータ７の回転駆動力によって回転され、可変ベーン３を作動させる。
【００４４】
モータ７は、ハウジング２３の外部に配置され、ケーシング６５内に出力軸９が配置されている。このモータ７の出力軸９と駆動軸５とは、ケーシング６５内でカップリング１１を介して連結されている。
【００４５】
カップリング１１は、円柱状に形成され、駆動軸５の端部とモータ７の出力軸９の端部とを互いに回転方向に係合することによって、駆動軸５と出力軸９とを一体回転可能に連結させる。このカップリング１１と駆動軸５及び出力軸９とには、駆動軸５と出力軸９との間の振動の伝達を防止する振動絶縁手段１３が設けられている。
【００４６】
図３，図４に示すように、振動絶縁手段１３は、カップリング１１に設けられた駆動軸側溝部１５及びモータ側溝部１７と、駆動軸５及び出力軸９とにそれぞれ設けられた駆動軸側凸部１９及びモータ側凸部２１とからなる。
【００４７】
駆動軸側溝部１５とモータ側溝部１７とは、それぞれカップリング１１の駆動軸５とモータ７の出力軸９との対向面に設けられている。また、駆動軸側溝部１５とモータ側溝部１７とは、駆動軸５及び出力軸９の軸方向と直交する平面上で互いに直交方向に交差して設けられている。この駆動軸側溝部１５及びモータ側溝部１７には、それぞれ駆動軸側凸部１９及びモータ側凸部２１が係合される。
【００４８】
駆動軸側凸部１９とモータ側凸部２１とは、それぞれ駆動軸５の端部とモータ７の出力軸９の端部にカップリング１１に向けて突設されている。また、駆動軸側凸部１９とモータ側凸部２１とは、駆動軸側溝部１５とモータ側溝部１７とに対向する対向面が曲面で形成されている。
【００４９】
このような駆動軸側凸部１９及びモータ側凸部２１と駆動軸側溝部１５及びモータ側溝部１７とを係合させることにより、駆動軸５及び出力軸９の軸心回りの回転方向では、互いに対向する対向面が当接されてモータ７の回転駆動力を駆動軸５に伝達可能となる。
【００５０】
一方、駆動軸５及び出力軸９の軸心回りの回転方向以外となる振動方向では、駆動軸側凸部１９及びモータ側凸部２１が駆動軸側溝部１５及びモータ側溝部１７内を移動可能となる。このため、駆動軸５及び出力軸９で発生する振動が駆動軸５と出力軸９との間で伝達されることがない。
【００５１】
このような振動絶縁手段１３により、駆動軸５とモータ７の出力軸９とを回転方向に連結しつつ、駆動軸５と出力軸９との間で振動が伝達されることを防止できる。従って、可変ベーン３が流体によって振動されたとしても、この振動がモータ７に入力されることがなく、モータ７を保護することができる。
【００５２】
このようなターボ圧縮機１では、駆動軸５及び出力軸９とカップリング１１との間に駆動軸５と出力軸９とを一体回転可能に連結すると共に、駆動軸５と出力軸９との振動方向への移動を許容する振動絶縁手段１３が設けられているので、モータ７からの回転駆動力を駆動軸５に伝達しつつ、駆動軸５と出力軸９との間の振動の伝達を防止することができる。
【００５３】
従って、このようなターボ圧縮機１では、振動絶縁手段１３によってモータ７への振動の伝達を抑制することができ、振動によるモータ７への影響を抑制することができる。
【００５４】
また、振動絶縁手段１３は、駆動軸５の軸方向と直交する平面上で互いに交差する駆動軸側溝部１５とモータ側溝部１７と、駆動軸側溝部１５とモータ側溝部１７とにそれぞれ係合する駆動軸側凸部１９とモータ側凸部２１とからなるので、駆動軸５及び出力軸９の回転方向以外への移動を許容させることができ、駆動軸５と出力軸９との間の振動の伝達を防止することができる。
【００５５】
さらに、駆動軸側凸部１９及びモータ側凸部２１は、駆動軸側溝部１５及びモータ側溝部１７と係合する端部が曲面で形成されているので、駆動軸側凸部１９及びモータ側凸部２１が駆動軸側溝部１５及びモータ側溝部１７の内面に沿って回転方向に移動することができ、駆動軸５及び出力軸９の移動範囲を拡大させ、さらに駆動軸５と出力軸９との間の振動の伝達を防止することができる。
【００５６】
なお、本発明の実施の形態に係るターボ圧縮機では、可変ベーンが第１圧縮段の吸入口に配置されているが、第２圧縮段の吸気側や流路の途中など流体の流量を調整する箇所であれば、可変ベーンをどのような箇所に配置してもよい。
【００５７】
また、２つの溝部がカップリングに設けられ、２つの凸部が駆動軸及び出力軸に設けられているが、例えば、２つの溝部を駆動軸及び出力軸に設け、２つの凸部をカップリングに設ける、或いは、２つの溝部を駆動軸及びカップリングに設け、２つの凸部をカップリング及び出力軸に設けるなど、カップリングと駆動軸及び出力軸との対向面であれば、２つの溝部と２つの凸部とをどのように設けてもよい。
【００５８】
さらに、可変ベーンと駆動軸とが直接一体回転可能に固定されているが、例えば、可変ベーンと駆動軸との間にリンク機構などを配置して駆動軸の回転をリンク機構を介して可変ベーンに伝達する構成としてもよい。このような場合にも、可変ベーンからリンク機構を介して駆動軸に振動が伝達されるが、振動絶縁手段によってモータ側に振動が伝達されることを防止できる。
【符号の説明】
【００５９】
１…ターボ圧縮機
３…可変ベーン
５…駆動軸
７…モータ
９…出力軸
１１…カップリング
１３…振動絶縁手段
１５，１７…駆動軸側溝部，モータ側溝部（２つの溝部）
１９，２１…駆動軸側凸部，モータ側凸部（２つの凸部）
【図１】
0005747703.tif 000002
【図２】
0005747703.tif 000003
【図３】
0005747703.tif 000004
【図４】
0005747703.tif 000005