(57)【要約】【課題】回転体の釣り合いが取れ、回転軸の長さが短くて、かつ転がり軸受けへの潤滑用のオイルが的確に供給できるターボ形高速回転機器を提供する。【解決手段】回転体の主体となる回転軸４に釣り合いのための盤状体８を取り付けるとともに、この盤状体８を上部転がり軸受５の直下に位置させ、しかも回転軸４からの上部転がり軸受５への潤滑用のオイルＬの射出孔４Ｊをこの盤状体８の位置に穿設する。さらにこの盤状体８には潤滑用のオイルＬを受け上部転がり軸受５へ流出させる凹部を形成する。したがって、この凹部に供給された潤滑用のオイルＬは、回転軸４の回転によって下方より上方の上部転がり軸受５へ流出され、潤滑される。回転軸４は射出孔４Ｊの位置が下がることにより、短縮される。【選択図】          図１
2004245161.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を備えるとともに、前記回転軸の内部には前記転がり軸受へ潤滑用のオイルを供給する中空孔が設けられ、かつ下方端部にはオイル槽内のオイルを汲み上げ前記中空孔へ送り出すポンプ機構が設けられ、前記ターボ翼とモータおよび回転軸の回転体を高速に回転駆動させるようにした高速回転機器において、前記回高転軸にこの回転体の釣り合いを得るための盤状体を付設したことを特徴とするターボ形速回転機器。
【請求項２】
上部の転がり軸受に潤滑用オイルを射出し供給するための射出孔を、この上部の転がり軸受の下方に近接して回転軸に穿設するとともに、盤状体は射出孔の下方でかつ近接した位置に付設し、射出孔からの潤滑用のオイルがこの盤状体を介して上部の転がり軸受に供給されることを特徴とする請求項１記載のターボ形高速回転機器。
【請求項３】
盤状体はその上面方に射出孔からの潤滑用のオイルを受け入れる凹部が形成され、かつその内周面は潤滑用のオイルが回転による遠心力にて前記上部の転がり軸受に向けて流出するように形成されていることを特徴とする請求項２記載のターボ形高速回転機器。
【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の電動コンプレッサとしてのブロワ等に適用できるターボ形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ターボ形高速回転機器が使用されている。
【０００３】
この種のターボ形高速回転機器は、ハウジング内の上方にターボ翼を回転可能に配設して、ガスを圧縮し排出する機構を設けるとともに、下方にはこのターボ翼を高速回転駆動させるモータを配設している。そして、このモータの回転子とターボ翼ならびに回転軸等からなる高速回転体は、機械的な軸受方式で軸受けされている。この軸受としては、転がり軸受けが採用され、オイルによる潤滑手段が併設されている。そのため、回転体が配置される室内にはオイルミストが充満するが、このオイルミストがガス圧縮とともに排出されないようガスの圧縮を行う室とは区画されている。しかも、このオイルミストが充満する室内は真空ポンプで排気する方式が採用さている（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
このターボ形高速回転機器の具体的な構成は、図２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、両者が回転軸４にて連結されている。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。
【０００５】
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。なお、図面から明らかなように、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。
【０００６】
ところで、回転軸４には図２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、これらの下方部位が潤滑オイル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用のオイルＬは、回転軸４の回転による遠心力の作用を受けて中空孔４Ｈの内方を上方に移動し、この作用で中空孔４Ｈはポンプ機能を発揮する。こうして潤滑用のオイルＬは順次上方へ送り出され、そして射出孔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の潤滑を行う。潤滑や冷却を終えた潤滑用のオイルＬは再び下方のオイル槽１Ｙに滴下される。
【０００７】
特に上部転がり軸受５に対する潤滑用のオイルＬの供給方法としては、図４に示す様な方式も採用されている。この方式は、図示のとおり、上部転がり軸受５の位置に、オイルＬの射出孔４Ｔを穿設し、さらに上部転がり軸受５の外側リングにもオイルＬの供給孔を穿設する方式である。この供給孔の穿設は、たとえば放電加工などの特殊な技術によって行われる。このような供給方式の採用によって上部転がり軸受５への供給が行われるとともに、上部転がり軸受５とターボ翼までの距離を若干ながら短縮できる。
【０００８】
このように潤滑用のオイルＬは、循環して上部転がり軸受５と下部転がり軸受６の潤滑を行うが、この潤滑によって特にモータ室Ｍ内には噴霧状のオイルＬ（オイルミスト）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、このオイルミストがガス圧縮室Ｃに流入するとレーザ発振器などに流入し、レーザの発振機能を低下させる。
【０００９】
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。このシール部Ｓはたとえばラビリンスシール等が適用される。
【００１０】
他方、モータ室Ｍは排気パイプＲを介して外設した真空ポンプＶＰにて真空に排気される。これは上記したように、モータ室Ｍが潤滑オイルＬのミストが充満しており、シール部Ｓの小さい隙間からガス圧縮室Ｃに漏洩するのを防止すためである。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−２０９８１５０号公報（第１−３頁、第１図−第８図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来における回転軸の支持方式では、上部転がり軸受５の上方にて潤滑用のオイルを射出して下方へ流下させる方法を採用している関係で、上部転がり軸受５の上方にスペースを形成する必要があり、このスペース分だけ上部転がり軸受５とターボ翼７間の距離が大きく、すなわち回転軸４が長くなってオーバーハングが大きい。しかも重量体であるターボ翼７が上端部に取り付けられていることから、オーバーハングが過剰になっている。したがって、このターボ翼７や回転軸４等を含む回転体全体を回転駆動させると振動が発生しやすく、振動で緩みが生じ、ターボ形高速回転機器の寿命が短くなる。このオーバーハングの過剰を少しでも緩和する方法として、上述したように図４に示すような方式も採用されているが、この場合は放電加工など特殊なか加工方法が必要で、経費が高くなる問題を有している。
本発明はこのような問題を解決するターボ形高速回転機器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のターボ形高速回転機器は、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を備えるとともに、前記回転軸の内部には前記転がり軸受へ潤滑用のオイルを供給する中空孔が設けられ、かつ下方端部にはオイル槽内の潤滑用オイルを汲み上げるポンプ機構が設けられ、前記ターボ翼とモータおよび回転軸の回転体を高速に回転駆動させるようにしたターボ形高速回転機器において、前記回転軸にこの回転体の釣り合いを得るための盤状体を付設したものである。
【００１４】
さらに、この上部の転がり軸受に潤滑用のオイルを射出し供給するための射出孔をこの上部の転がり軸受の下方に近接して回転軸に穿設するとともに、盤状体は前記射出孔の下方でかつ近接した位置に付設され、前記射出孔からの潤滑用のオイルがこの盤状体を介して上部の転がり軸受に供給されるように構成したものである。またさらには、盤状体はその上面に射出孔からの潤滑用のオイルが回転による遠心力にて前記上部の転がり軸受に向けて流出するように形成されているものである。
【００１５】
したがって、回転軸とターボ翼およびモータ等からなる回転体に不釣り合いが存在する場合は、この盤状体の不釣り合い部分を切削加工することで釣り合いを得ることができる。上部転がり軸受とターボ翼との距離が短くできる。さらにこの盤状体によって上部の転がり軸受に対する潤滑用のオイルの供給が可能となる。特に盤状体における凹部によって潤滑用のオイルは回転による遠心力を受け、オイルは上部転がり軸受に向けて供給される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１に示す実施例にしたがって、本発明のターボ形高速回転機器の構成、作動を説明する。図１は従来の構成を示す図２、図３と同様、ターボ形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が垂直に配置され、この回転軸４の上方にターボ翼７が取付軸４Ｓを介して軸着されている。この回転軸４は、ハウジング１に架設されモータ室Ｍ内に配置された上部転がり軸受５と下部転がり軸受６にて支承され、モータ２によって高速回転される。なお、このモータ室Ｍ内は、オイルミストの発生があるため、排気パイプＲを介して真空ポンプＶＰによって排気される。
【００１７】
回転軸４がモータ２によって高速回転駆動されることにより、この上端に取り付けられたターボ翼７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て、排気口１Ｈより排出される。なお、図１において、図２、図３と同一の符号で示めされる部品は図２、図３と同一の部品、機構であり、詳細な説明は省略する。
【００１８】
さて、本発明のターボ形高速回転機器は以上の構成において、回転軸４には、潤滑用のオイルＬを射出する射出孔４Ｊが上方転がり軸受５の下方でかつ近接した位置に穿設されている。そして、さらにこの回転軸４には、この射出孔４Ｊの直下でかつ近接した位置に、回転体の釣り合いを得るための盤状体８が付設されている。この点に本発明の特徴がある。
【００１９】
この盤状体８は原則的にはバランスの取れた、すなわち不釣合いのない形で形成される。そして、図面に示すように一定の厚さを有し、不釣り合いを修正するための切削の部位を有するようになっている。さらに、この盤状体８は図面に示すように上面に凹部が形成されている。そして、この凹部位置に前記射出孔４Ｊが穿設され、射出孔４Ｊからの潤滑用のオイルＬがこの盤状体８の凹部にて受けとめられるように構成されている。
【００２０】
この盤状体８の凹部の内周面は、図面に示すように、上方に拡大開口された形となっている。すなわちＶ字形、あるいは円錐筒形をなしている。しかもこのＶ字形凹部の上縁部は上部転がり軸受５のボール部位の直下に位置している。さらに、下方転がり軸受６はハウジング１と一体の保持枠１Ｗに保持さているが、この保持枠１Ｗの上端は下方転がり軸受６の上面より若干高く形成されている。この保持枠１Ｗの高さ部位における回転軸４に射出孔４Ｅが穿設されている。
【００２１】
本発明が提供するターボ形高速回転機器の構成は以上のとおりであるから、機器の組み立てに際しては、まずモータ２と回転軸４およびターボ翼７等からなる回転体について、その不釣り合いの試験を行う。この試験はたとえば動釣り合い試験機などによって行われる。そして、不釣り合いが存在する場合には、その位置と量が計測されるので、その値に相当する不釣り合い量が特定の角度位置にて、盤状体８の切削が行われる。切削はボール盤などにより行われる。不釣り合いの修正が行われ、釣り合いが得られた後、回転体は機器に組み立てられる。
【００２２】
釣り合いがとれたターボ形高速回転機器は、モータ２にて回転軸４が高速回転駆動されるが、不釣り合いがないので振動などは発生しない。したがって、この回転軸４は円滑に高速回転駆動され、ガスを効率よく圧縮し排気口１Ｈより排出させる。
【００２３】
ところで回転軸４が高速回転駆動されることによって、オイル槽１Ｙ内の潤滑用のオイルＬは、回転軸４の下端部に設けられたポンプ機構の作動によって上方に汲み上げられる。そして、まず射出孔４Ｓから外方に射出される。この射出によって潤滑用オイルＬは、保持枠１Ｗの内周壁に供給された後、下方に滴下し下部転がり軸受６を潤滑する。さらにポンプ機構によって上方に汲み上げられた潤滑用のオイルＬは、上部転がり軸受５の下方の射出孔４Ｊから盤状体８の凹部内に供給される。この凹部内に供給された潤滑用のオイルＬは、盤状体８の回転によって遠心力が作用し、凹部の内周壁に沿って上方に流出し、上部転がり軸受５を潤滑する。
【００２４】
上部転がり軸受５を潤滑した潤滑用のオイルＬは流下し、モータ２を冷却し、下部転がり軸受６を潤滑した潤滑用のオイルＬとともに、下方に流れ落ちて再びオイル槽１Ｙ内に還流する。なお、このような作動の過程で、オイルミストがモータ室Ｍ内に充満するが、シール部Ｓによってガス圧縮室Ｃに漏れ出ることは阻止される。また、同時にモータ室Ｍ内は排気パイプ８を介して真空ポンプＶＰによって排気される。
【００２５】
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、種々の変形例を挙げることができる。
まず、回転体の釣り合いを得るための盤状体８については、この盤状体８自体が必ずしも最初から完全に釣り合いのとれた物として製作され、それが付設されることを条件とするということではないということである。それは不釣合いが存在するものであっても、組み立て後に運転で振動等が存在すれば不釣合いがあるということで、回転体の不釣合いをとる作業として行えばよいことである。また、この盤状体８は、潤滑用のオイルＬを上部転がり軸受５に供給するための機能を有するものであるが、その構成、形状は図示例のように上面に凹部が形成された盤状に限定されるものではない。
【００２６】
たとえば、図２に示すように変形実施例を挙げることが出来る。図２に示す盤状体８Ａは、その中央部に回転軸４の貫通孔８Ｐが穿設されているとともに、この貫通孔４Ｐから放射状に２本の通孔Ｐ１、Ｐ２が１８０度の角度間隔で穿設され、さらにその外方先端にはそれぞれ傾斜孔Ｒ１、Ｒ２が連接されている。この傾斜孔Ｒ１、Ｒ２の方向は上部転がり軸受５に指向されている。したがって、射出孔４ＤからのオイルＬは遠心力の作用によって傾斜孔Ｒ１、Ｒ２に至り、上部転がり軸受５に供給される。なお、この通孔Ｐ１、Ｐ２そして傾斜孔Ｒ１、Ｒ２のは、たとえばリーマ加工等にて形成される。
【００２７】
また、図１に示す実施例の場合、盤状体８はその上面に凹部を形成した盤であるが、図示例のような分厚いものではなく、潤滑用のオイルＬを受ける容器の形をしたものであってもよく、要はその容器の底部等一部に不釣り合い修正が可能な部分があればよい。また、この容器についても図示例のようにＶ字形でなくても、潤滑用オイルＬが回転による遠心力の作用によって凹部内周壁に沿って上方に流出し、上部転がり軸受に供給するものであればＵ字形でもよい。底が分厚く周辺が薄いお椀状のものでもよい。なお、不釣合いの修正方法としては、上記のような削除する“マイナス方式”以外に、不釣合い量に相当する錘などを付加する“プラス方式”もある。本発明の場合、この“プラス方式”を採用することも可能である。この場合は盤状体は単純な形でもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明が提供するターボ形高速回転機器は以上詳述したとおりであるから、回転体の釣り合いを得ることが可能となり、また、回転軸の長さを可及的に短くでき、高速回転駆動しても振動などは発生せず、耐久性を有し、性能の高い回転機器を提供する。しかも潤滑用のオイルの転がり軸受への供給が確実かつ良好となる。そのために、従来のように転がり軸受野リングに放電加工などにて潤滑用オイルを供給するための孔などを穿設する必要はなく、構成簡略にして加工費もかからず、経済的なターボ形高速回転機器を提供する。
【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】本発明による高速回転機器の要部の構成を示す縦断面図である。
【図３】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。
【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
１  Ａ貫通孔
１Ｈ  排気口
１Ｋ  吸気口
１Ｗ  保持枠
１Ｙ  オイル槽
２  モータ
２Ｋ  電極コイル
２Ｍ  回転子
３  インバータ
４  回転軸
４Ｓ  取付軸
４Ｈ  中空孔
４Ｅ、４Ｄ、４Ｊ  射出孔
４Ｐ  貫通孔
５  上部転がり軸受
６  下部転がり軸受
７  ターボ翼
８、８Ａ  盤状体
Ｒ  排気パイプ
ＶＰ  真空ポンプ
Ｃ  ガス圧縮室
Ｍ  モータ室
Ｓ  シール部
Ｌ  オイル
Ｐ１、Ｐ２  通孔
Ｒ１、Ｒ２  傾斜孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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