(57)【要約】      （修正有）【課題】ガス圧縮室Ｃとモータ室Ｍとのシール機能の調整のための位置調整と組立が容易な高速回転機器を提供する。【解決手段】軸受保持プレート１１には回転軸４が貫通する貫通孔９Ｆを穿設し、かつ上部転がり軸受５を保持するとともに軸芯方向にスライドできる凹部１１Ｓを形成する。他方、下部転がり軸受６を保持する軸受保持枠１Ｗには下部転がり軸受６が上下にスライドできる面を形成し、さらにこの下部転がり軸受６と軸受保持枠１Ｗの下方段部ＷＤとの間には圧縮バネ材１４が介在させる。また、ターボ翼８には、その本体の中央部には前記貫通孔９Ｆに挿入しシール部を形成するテーパ部８Ｔが穿設されている。したがって前記バネ材１４による弾力で、下部転がり軸受６が上方に付勢されると、貫通孔９Ｆとテーパ部８Ｔ殿間隔が調整され、ガス圧縮室Ｃとモータ室Ｍとのシールが良好に行われる。【選択図】          図１
2004150372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス圧縮を行なうターボ翼とこのターボ翼を高速回転駆動するためのモータの回転子とこの両者を連結する垂直に配設した回転軸とこの回転軸を回転自在に保持する上部と下部に設けた転がり軸受と、ターボ翼が配設されたガス圧縮室と転がり軸受および回転駆動用のモータが配設されたモータ室を区画遮断し、かつ回転軸を貫通させるシール孔が穿設されたシールプレートと、前記上部と下部の転がり軸受を保持する固定枠とを備え、前記回転軸の内部には前記転がり軸受へ潤滑用オイルを供給する中空孔が設けられた高速回転機器において、前記シール孔側と回転軸側のいずれか一方に回転軸と同軸のテーパ面を設け、かついずれかの他方に前記テーパ面に対応するテーパ部材を設けるとともに、このテーパ面とテーパ部材を回転軸芯方向に相対的に変位可能に構成し、テーパ部材を有しない相手側の回転軸方向への変位によってガス圧縮室とモータ室とを遮断する間隙を調整できるようにしたことを特徴とする高速回転機器。
【請求項２】
テーパ部材は上方拡大形に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高速回転機器。
【請求項３】
上部と下部の転がり軸受を保持する固定枠には、それぞれの転がり軸受を回転軸芯方向に変位できるスライド面が形成されているとともに、転がり軸受を上方へ付勢する手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の高速回転機器。
【請求項４】
シール孔側と回転軸側の両方に、互いのシール面が形成できるテーパ面を形成したことを特徴とする請求項１記載の高速回転機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば気体レーザ発振器装置におけるガス循環用としての電動コンプレッサとしてのブロワ等に適用できる高速回転機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばフロー型二酸化炭素ガスレーザ発振器装置の場合、炭酸ガスと他のガスの混合ガスを流しながら圧縮し、レーザ発振器に供給して共振させるようになっており装置内にガス循環回路が構成されている。その循環回路の構成における一要素のブロワとしてターボ翼を高速で回転させてガスを圧縮しレーザ発振器に供給する高速回転機器が使用されている。
【０００３】
この種の高速回転機器は、ハウジング内の上方にターボ翼を回転可能に配設し、下方にこのターボ翼を高速回転駆動させるモータが配設されている（たとえば
【特許文献１】参照）。この高速回転機器の構成は、図４に示すとおりで、ハウジング１の内方でその上方にターボ翼７が回転可能に配設され、同じく下方にはこのターボ翼７を高速回転駆動させるモータ２が配設され、両者が連結されている。このモータ２はハウジング１の側に固設された電極コイル２Ｋと、この電極コイル２Ｋに対応して回転軸４に固設された回転子２Ｍで構成され、電極コイル２Ｋにはインバータ３から電気エネルギーが供給される。
【０００４】
回転軸４は上部転がり軸受５と下部転がり軸受６を介してハウジング１に対し、回転可能に保持されているが、この回転軸４の上方に形成された取付軸４Ｓにターボ翼７が固設されている。このモータ２および回転軸４を保持する上部転がり軸受５と下部転がり軸受６はモータ室Ｍ内に配設されている。
ターボ翼７がモータ２によって高速回転駆動されると、ガスは吸気口１Ｋから吸入され、圧縮されて排気口１Ｈより排出される。この吸気口１Ｋから排気口１Ｈまでがガス圧縮室Ｃを形成する。この排気口１Ｈからのガスは上記したようにガス循環回路（図示せず）を経てレーザ発振器（図示せず）に供給される。
【０００５】
ところで、回転軸４には図４に示すとおり、軸芯上に中空孔４Ｈが形成されているが、この中空孔４Ｈの下方部は内孔が上方拡がりのテーパ状をなし、これらの部位が潤滑オイルＬ内に浸漬されている。したがって、中空孔４Ｈの下方域に侵入している潤滑オイルＬは、回転軸４の回転による遠心力の作用を受けて上方に移動し、この作用で中空孔４Ｈはポンプ機能を発揮する。こうして潤滑オイルＬは順次上方へ吸い上げられ射出口４Ｊや供給孔４Ｔより外方に放出されてモータ２の冷却や上部転がり軸受５と下部転がり軸受６の潤滑を行なう。潤滑や冷却を終えた潤滑オイルＬは再び下方のオイル槽ＬＢに溜められ、循環する。
【０００６】
このように潤滑オイルＬは、循環して上部転がり軸受５と下部転がり軸受６の潤滑を行なうが、この潤滑によって特にモータ室Ｍ内には噴霧状の潤滑オイルＬが存在・浮遊することになる。モータ室Ｍにおける噴霧状の潤滑オイルＬの存在は、上部転がり軸受５と下部転がり軸受６等における潤滑を良好にするが、このオイルがガス圧縮室Ｃに流入するとレーザ発振器（図示せず）に流入し、レーザの発振機能を低下させる。このことからガス圧縮室Ｃとモータ室Ｍとは、シール部Ｓで遮断されるようになっている。すなわち、ハウジング１は上部転がり軸受５の上方位置において回転軸４が非接触で貫通できる範囲の最小径の貫通孔１Ａが穿設され、回転軸４と協働してシール部Ｓが形成されている。通常このシール部Ｓは数１０ミクロン程度の非常に小さい間隙で構成される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２０９８１５号公報（第２−３頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際の組立て等においては、上記の貫通孔１Ａに対し完全な中央軸芯部に回転軸４を設定することは容易なことではなく、時間と労力を要し、しかもいくらかの偏心を伴いやすい。この偏心量が大きいとガスの漏れ量が増大する。そこでこの偏心を生じないセンタ出し（軸芯ずれが１０ミクロン以下）が必要で、製造（組立て）工程中に三次元測定装置等を用いて貫通孔１Ａに対する回転軸４の位置を調整するようにしている。また、上記軸芯ずれを１０ミクロン以下に抑える場合の測定は、間接的な測定となるが、そのときの測定部材による軸芯ずれ量も考慮する必要がある。したがって、従来では高級の測定計器を必要とし、作業コストの増大を招いていた。また間接的な偏心量測定により、加工精度を更に厳しいものにする必要がある。またシール部Ｓの間隙がばらつくと、ガス漏れ性能に大きく影響するので、加工等を精度よく行なう必要があった。貫通孔１Ａをハウジング１と別の部材で構成する場合、その部品については高精度が要求されていた。
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ことを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の高速回転機器は、上記課題を解決するために、ガス圧縮を行なうターボ翼とこのターボ翼を高速回転駆動するためのモータの回転子とこの両者を連結する垂直に配設した回転軸とこの回転軸を回転自在に保持する上部と下部に設けた転がり軸受と、ターボ翼が配設されたガス圧縮室と転がり軸受および回転駆動用のモータが配設されたモータ室を区画遮断し、かつ回転軸を貫通させるシール孔が穿設されたシールプレートと、前記上部と下部の転がり軸受を保持する固定枠とを備え、前記回転軸の内部には前記転がり軸受へ潤滑用オイルを供給する中空孔が設けられた高速回転機器において、前記シール孔側あるいは回転軸側のいずれか一方に回転軸と同軸のテーパ部面を設け、いずれか他方にテーパ部材を設けるとともに、テーパ面とテーパ部材を回転軸の軸芯方向に相対的に変位可能に構成し、回転軸の軸芯方向への変位によってガス圧縮室とモータ室とを遮断する間隙を調整できるように構成したものである。したがって回転軸と貫通孔との間隙を簡易に調整でき適正なシール部が実現できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高速回転機器を図１に示す実施例にしたがって説明する。
図１は従来の構成を示す図４と同様、高速回転機器の構成を縦断面して示す図で、ハウジング１の中央部内方に回転軸４が垂設され、この回転軸４の上方にターボ翼８が軸着されている。他方、回転軸４の下方にはモータ２が結合されていて、このモータ２が高速回転駆動されることにより、ターボ翼８がガス圧縮室Ｃ内にて高速回転され、吸気口１Ｋからのガスが圧縮され、排気口１Ｈより排出される。モータ２は回転子２Ｍと電極コイル２Ｋにて構成され、この電極コイル２Ｋにインバータ３から電気エネルギーが供給される。こららの構成は従来における高速回転機器とかわるところではなく、特に回転軸４内に形成された潤滑油ポンプ機構など図１に示される符号と同一の符号で示される部品については図４と同一であり詳細な説明は省略する。なお、ＶＰはモータ室Ｍを排気する真空ポンプである。
【００１１】
さて本発明による高速回転機器は以上の構成において、モータ室Ｍとガス圧縮室Ｃをほぼ遮断するシール部における間隙部の大きさを調整できるように構成したものである。以下、この構成について説明する。
まず、回転軸４を中心とするガス圧縮室Ｃとモータ室Ｍとの遮断は、シールプレート９にて行なわれる。このシールプレート９は、その中央部に回転軸４を貫通させる貫通孔９Ｆが形成されているが、この貫通孔９Ｆは下方に向けて小径となるテーパ面をなしている。他方、この貫通孔９Ｆと回転軸４との間隙にはターボ翼８に一体的に形成されたテーパ部８Ｔが対応すべく挿入ている。
【００１２】
すなわちターボ翼８は、その本体の中央部に回転軸４の取付軸４Ｓが貫通する取付孔が貫通しているが、この取付孔の軸芯方向に沿い下方にテーパ部８Ｔが穿設されている。このテーパ部８Ｔに回転軸４の上端部が挿入された状態となっている。
【００１３】
ところで、シールプレート９はハウジング１の段部１Ｄに架設された軸受保持プレート１１の上面に載架され、固定ねじ１０にて固着されている。また、軸受保持プレート１１は固定ねじ１２を介してハウジング１の段部１Ｄに固着され、モータ室Ｍとガス圧縮室Ｃを区画している。
【００１４】
この軸受保持プレート１１の中央部位すなわち回転軸４が貫通する部位において、上部転がり軸受５を保持するための凹部１１Ｓが形成されている。この凹部１１Ｓは上部転がり軸受５が回転軸４の軸芯方向にスライドできるよう一定の長さのスライド面を有している。１３は上部転がり軸受５とテーパ部８Ｔとの間に介在されたスペーサで、潤滑オイルＬが上方のガス圧縮室Ｃに流入するのを防止するフランジ１３が付設されている。
【００１５】
他方、下部転がり軸受６はハウジング１と一体的に形成された軸受保持枠１Ｗにて保持されるが、この軸受保持枠１Ｗも図１に示すとおり、下部転がり軸受６が上下にスライド（変位）できるスライド面を有するよう形成されている。同時にこの下部転がり軸受６と軸受保持枠１Ｗの下方段部ＷＤとの間にはバネ材１４が圧縮状態で介在される。
【００１６】
さらに、図２示すように下部転がり軸受６は、回転軸４の段部４Ｄに係止されて嵌合されており、したがって前記バネ材１４による弾力で下部転がり軸受６が上方に付勢されるとき、その付勢力はこの回転軸４の段部４Ｄを介して回転軸４に伝達され、回転軸４全体が上方に付勢されることになる。
本発明が提供する高速回転機器はこれらの構成に特徴がある。
【００１７】
したがって、本発明による高速回転機器を組み立てる際においては、回転軸４を下方に偏位させて組み立てることができ、回転軸４を正規の位置より下方に偏位させて組み立てる。このとき下部転がり軸受６は下方に付勢され、バネ材１４が圧縮される。図２はこのときの状態を示す要部拡大図である。このときテーパ部８Ｔの外周面であるテーパ面と貫通孔９Ｆの内周面のテーパ面が接する。この圧縮によるバネ材１４の弾力を利用して回転軸４の位置を調整できるようにし、テーパ部８Ｔとシールプレート９の貫通孔９Ｆとが互いに非接触でのシール機構ができ実現できる。このとき、シールプレート９を固定ねじ１０を回してその高さ位置を調節する。そして適正な位置で固定する。こうして組み立てることにより理想的なシール機構が出現される。そしてその後、回転軸４を正規の位置に移動させ、図３の状態とする。こうしてガス圧縮室Ｃとモータ室Ｍとのシール機構が形成される。バネ材１４の弾力にて回転軸４が常に付勢されるので、シールプレート９の貫通孔９Ｆとテーパ部８Ｔが近接対応し、適正なシール部が形成される。このシール部の間隙は均一な程シール性能が向上する。
【００１８】
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が、発明の構成は上記あるいは図示例に示される構成に限定されるものではなく、種々の変形例をも包含する。
たとえば図示例の場合、テーパ部８Ｔをターボ翼８と一体的に形成して設けているが、このテーパ部８Ｔはターボ翼８と別の部材として構成してもよい。あるいは回転軸４に一体的にテーパ部を凸設形成してもよい。また、このテーパ部８Ｔのテーパ角度は自在である。ただこの角度は小さい程テーパ部８Ｔの周囲面積が大きくなり、それだけシール性能は良好となる。
【００１９】
【発明の効果】
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、高速回転機器におけるガス圧縮室とモータ室の良好なシール機能を組立工数の削減を図りつつ実現することができる。しかも組立作業を容易にすることも可能となる。シール部の間隙を調整でき、そのための回転軸の位置決め作業としての治具等が不要となり、これに関連してコストダウンが図れる利点も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高速回転機器の構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の機能を説明するための要部拡大図である。
【図３】本発明の機能を説明するための要部拡大図である。
【図４】従来における高速回転機器の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  ハウジング
１Ｗ  軸受保持枠
２  モータ
３  インバータ
４  回転軸
５  上部転がり軸受
６  下部転がり軸受
７、８  ターボ翼
８Ｔ  テーパ部
９  シールプレート
９Ｆ  貫通孔
１０、１２  固定ねじ
１１  軸受保持プレート
１４  バネ材
Ｃ  ガス圧縮室
ＷＤ  下方段部
【図１】
2004150372.tif 000003
【図２】
2004150372.tif 000004
【図３】
2004150372.tif 000005
【図４】
2004150372.tif 000006