特開 2022-41042 遠心圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022041042

(43)【公開日】2022-03-11

(54)【発明の名称】遠心圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/28 20060101AFI20220304BHJP

   F04D 29/62 20060101ALI20220304BHJP

【ＦＩ】

F04D29/28 K

F04D29/62 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020146046

(22)【出願日】2020-08-31

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】楳山 亮

(72)【発明者】

【氏名】中根 芳之

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA13

3H130AB27

3H130AB47

3H130AC14

3H130BA34C

3H130BA34D

3H130CB05

3H130CB11

3H130EA04C

3H130EA04D

3H130EB01C

3H130ED02C

3H130ED02D

(57)【要約】

【課題】インペラに過度な締付け力が作用するのを抑制可能な遠心圧縮機を提供すること。
【解決手段】遠心圧縮機は、回転軸３１０と、インペラ１００と、を備える。インペラ１００は、外周面１１２と背面１１４とざぐり部１１６とを有するハブ１１０と、複数のブレード１２０と、ざぐり部１１６を閉塞するようにハブ１１０に固定された蓋１３０と、を有する。ハブ１１０には、背面１１４からざぐり部１１６に通じる貫通孔１１０ｈが形成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸と、
前記回転軸にナットで固定されており前記回転軸と一体回転するインペラと、を備える遠心圧縮機であって、
前記インペラは、
前記回転軸の一方側から他方側に向かうにしたがって次第に拡径する形状を有する外周面と、前記他方側に形成された背面と、前記回転軸の先端部及び前記ナットを収容するざぐり部と、を有するハブと、
前記ハブの前記外周面に設けられた複数のブレードと、
前記ざぐり部を閉塞するように前記ハブに固定された蓋と、を有し、
前記ハブには、前記背面から前記ざぐり部に通じる貫通孔が形成されている、遠心圧縮機。

【請求項2】

前記蓋には、当該蓋を貫通する開口が形成されている、請求項１に記載の遠心圧縮機。

【請求項3】

前記開口の面積は、前記貫通孔の面積よりも小さい、請求項２に記載の遠心圧縮機。

【請求項4】

前記貫通孔は、前記背面のうち前記ざぐり部と前記回転軸の軸方向に重なる部位よりも外側の部位と前記ざぐり部とを連通する、請求項１から３のいずれかに記載の遠心圧縮機。

【請求項5】

前記貫通孔は、前記背面のうち前記ざぐり部と前記回転軸の軸方向に重なる部位と前記ざぐり部とを連通する、請求項１から３のいずれかに記載の遠心圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、遠心圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特開２０１７－１８０２６８号公報には、インペラと、インペラに接続された回転軸と、を備える遠心圧縮機が開示されている。回転軸の先端部は、インペラの吸込み側に突出しており、この先端部にナットが接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１８０２６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特開２０１７－１８０２６８号公報に記載されるような遠心圧縮機が駆動されると、インペラの吐出側の温度は、インペラの吸込み側の温度よりも高くなる。そうすると、回転軸及びボルトの温度がインペラの温度よりも低くなるため、回転軸、ナット、及びインペラのそれぞれの熱膨張係数によっては、インペラに過度な締付け力が生じる懸念がある。

【0005】

本発明の目的は、インペラに過度な締付け力が作用するのを抑制可能な遠心圧縮機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明の一局面に従った遠心圧縮機は、回転軸と、前記回転軸にナットで固定されており前記回転軸と一体回転するインペラと、を備える遠心圧縮機であって、前記インペラは、前記回転軸の一方側から他方側に向かうにしたがって次第に拡径する形状を有する外周面と、前記他方側に形成された背面と、前記回転軸の先端部及び前記ナットを収容するざぐり部と、を有するハブと、前記ハブの前記外周面に設けられた複数のブレードと、前記ざぐり部を閉塞するように前記ハブに固定された蓋と、を有し、前記ハブには、前記背面から前記ざぐり部に通じる貫通孔が形成されている。

【発明の効果】

【0007】

この発明によれば、インペラに過度な締付け力が作用するのを抑制可能な遠心圧縮機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態の遠心圧縮機の構成を概略的に示す図である。

【図2】インペラの断面図である。

【図3】インペラの変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

【0010】

図１は、本発明の一実施形態の遠心圧縮機の構成を概略的に示す図である。図１に示されるように、遠心圧縮機１は、インペラ１００と、タービンホイール２００と、回転軸３１０と、ナット３１５と、モータ３２０と、軸受け３３０と、ケーシング４００と、を備えている。

【0011】

回転軸３１０は、インペラ１００とタービンホイール２００とを接続している。この回転軸３１０は、モータ３２０により回転駆動される。回転軸３１０は、軸受け３３０で受けられている。なお、モータ３２０は、ロータと、ステータ（図示略）と、を有している。

【0012】

ケーシング４００は、インペラ１００、タービンホイール２００、回転軸３１０、モータ３２０及び軸受け３３０を収容している。ケーシング４００は、コンプレッサハウジング４１０と、タービンハウジング４２０と、センターハウジング４３０と、を有している。

【0013】

コンプレッサハウジング４１０は、インペラ１００を収容している。コンプレッサハウジング４１０は、吸込み口４１１と、吐出部４１２と、を有している。コンプレッサハウジング４１０内におけるインペラ１００の吐出側には、ディフューザ（図示略）が設けられている。

【0014】

タービンハウジング４２０は、タービンホイール２００を収容している。タービンハウジング４２０は、吸込み部４２１と、排出口４２２と、を有している。

【0015】

センターハウジング４３０は、コンプレッサハウジング４１０とタービンハウジング４２０との間に配置されている。センターハウジング４３０は、モータ３２０と軸受け３３０とを収容している。

【0016】

センターハウジング４３０は、リアハウジング４４０を有している。リアハウジング４４０は、インペラ１００と軸受け３３０との間に設けられている。図２に示されるように、リアハウジング４４０は、インペラ１００と対向する対向面４４２を有している。対向面４４２は、平坦に形成されている。

【0017】

インペラ１００は、吸込み口４１１から吸い込まれたガス（例えば空気）を吐出部４１２から吐出させる。図２に示されるように、インペラ１００は、ハブ１１０と、複数のブレード１２０と、蓋１３０と、を備えている。インペラ１００は、回転軸３１０にナット３１５で固定されている。インペラ１００は、回転軸３１０と一体回転する。

【0018】

ハブ１１０は、回転軸３１０まわりに回転可能である。ハブ１１０は、外周面１１２と、背面１１４と、ざぐり部１１６と、を有している。

【0019】

外周面１１２は、回転軸３１０の軸方向における一方側（図２における上側）から他方側（図２における下側）に向かうにしたがって次第に拡径する形状を有する部位を含んでいる。換言すれば、外周面１１２は、吸込み側の端部から吐出側の端部に向かうにしたがって次第に当該外周面１１２の外径が大きくなる形状を有する部位を含んでいる。前記部位は、前記一方側から前記他方側に向かうにしたがって回転軸３１０の軸芯Ａに近づく向きに凸となるように湾曲する形状を有している。

【0020】

背面１１４は、回転軸３１０と直交している。背面１１４は、前記他方側（吐出側）に形成されている。背面１１４は、平坦に形成されている。

【0021】

ざぐり部１１６は、ハブ１１０の一方側（吸込み側）から背面１１４に向かって窪む形状を有している。ざぐり部１１６は、回転軸３１０の先端部を収容している。回転軸３１０の先端部には、ナット３１５が接続されている。このため、ざぐり部１１６内には、回転軸３１０の先端部及びナット３１５が収容されている。ざぐり部１１６は、底面１１６ａと、内周面１１６ｂと、を有している。

【0022】

底面１１６ａは、平坦に形成されている。底面１１６ａは、円形に形成されている。底面１１６ａは、回転軸３１０と直交している。

【0023】

内周面１１６ｂは、円筒状に形成されている。内周面１１６ｂは、底面１１６ａの縁部から軸芯Ａと平行な方向に起立する形状を有している。内周面１１６ｂには、凹部１１６ｂ１が形成されている。

【0024】

図２に示されるように、ハブ１１０には、背面１１４からざぐり部１１６に通じる貫通孔１１０ｈが形成されている。貫通孔１１０ｈは、背面１１４のうちざぐり部１１６と回転軸３１０の軸方向に重なる部位よりも外側の部位とざぐり部１１６とを連通している。貫通孔１１０ｈにおけるざぐり部１１６側の開口端は、内周面１１６ｂに形成されている。

【0025】

各ブレード１２０は、ハブ１１０の外周面１１２に設けられている。各ブレード１２０は、外周面１１２のうち前記一方側の端部の近傍から他方側の端部に至るように延びる形状を有している。各ブレード１２０は、ハブ１１０の回転方向に向けて傾倒している。

【0026】

蓋１３０は、ざぐり部１１６を閉塞するようにハブ１１０に固定されている。より詳細には、蓋１３０は、当該蓋１３０とざぐり部１１６とにより形成される空間Ｓ（図２を参照）に回転軸３１０の先端部及びナット３１５が位置するようにざぐり部１１６の内周面１１６ｂの凹部１１６ｂ１に圧入されている。蓋１３０は、円板状に形成されている。蓋１３０は、前記空間Ｓをインペラ１００の吸込み側から熱的に遮断している。蓋１３０は、断熱材からなることが好ましい。あるいは、蓋１３０の内面及び外面の少なくとも一方に、断熱部材が設けられることが好ましい。

【0027】

図２に示されるように、蓋１３０には、当該蓋１３０を貫通する開口１３０ｈが形成されている。開口１３０ｈは、蓋１３０のうち軸芯Ａを含む部位に形成されている。この開口１３０ｈの面積は、貫通孔１１０ｈの面積（総面積）よりも小さい。これにより、空間Ｓの圧力が減少するため、インペラ１００に作用するスラスト荷重Ｆ（図２において矢印で示される荷重）が低減される。

【0028】

以上に説明したように、本実施形態の遠心圧縮機１のインペラ１００では、ざぐり部１１６が蓋１３０で閉塞されており、かつ、貫通孔１１０ｈを通じてハブ１１０の背面１１４とざぐり部１１６とが連通しているため、ざぐり部１１６と蓋１３０とにより形成される空間Ｓの温度は、ハブ１１０の一方側（吸込み側）の温度よりも高温となるハブ１１０の他方側（吐出側）の温度、つまり、ハブ１１０の背面１１４側の温度とほぼ同じ温度となる。このため、ざぐり部１１６内に位置する回転軸３１０及びナット３１５とインペラ１００との温度差が小さくなる。よって、回転軸３１０、ナット３１５及びインペラ１００のそれぞれの熱膨張係数の差に起因するインペラ１００の過度な締め付けが抑制される。

【0029】

また、蓋１３０は、ざぐり部１１６の凹部１１６ｂ１に圧入されているため、蓋１３０のハブ１１０からの離脱が抑制される。

【0030】

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0031】

例えば、図３に示されるように、貫通孔１１０ｈは、背面１１４のうちざぐり部１１６と回転軸３１０の軸方向に重なる部位とざぐり部１１６とを連通してもよい。

【0032】

また、開口１３０ｈの面積が貫通孔１１０ｈの面積よりも小さくなるのであれば、開口１３０ｈの位置や、向きや数は、上記の例に限られない。

【0033】

［態様］
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

【0034】

この開示の一局面に従った遠心圧縮機は、回転軸と、前記回転軸にナットで固定されており前記回転軸と一体回転するインペラと、を備える遠心圧縮機であって、前記インペラは、前記回転軸の一方側から他方側に向かうにしたがって次第に拡径する形状を有する外周面と、前記他方側に形成された背面と、前記回転軸の先端部及び前記ナットを収容するざぐり部と、を有するハブと、前記ハブの前記外周面に設けられた複数のブレードと、前記ざぐり部を閉塞するように前記ハブに固定された蓋と、を有し、前記ハブには、前記背面から前記ざぐり部に通じる貫通孔が形成されている。

【0035】

この遠心圧縮機のインペラでは、ざぐり部が蓋で閉塞されており、かつ、貫通孔を通じてハブの背面とざぐり部とが連通しているため、ざぐり部と蓋とにより形成される空間の温度は、ハブの一方側（吸込み側）の温度よりも高温となるハブの他方側（吐出側）の温度、つまり、ハブの背面側の温度とほぼ同じ温度となる。このため、ざぐり部内に位置する回転軸及びナットとインペラとの温度差が小さくなる。よって、回転軸、ナット及びインペラのそれぞれの熱膨張係数の差に起因するインペラの過度な締め付けが抑制される。

【0036】

また、前記蓋には、当該蓋を貫通する開口が形成されていることが好ましい。

【0037】

このようにすれば、前記空間の圧力が減少するため、インペラに作用するスラスト荷重が低減される。

【0038】

また、前記開口の面積は、前記貫通孔の面積よりも小さいことが好ましい。

【0039】

このようにすれば、インペラの吐出側（ハブの背面側）から貫通孔と開口とを通じてインペラの吸込み側に向かう流れが形成されるのが抑制される。

【0040】

例えば、前記貫通孔は、前記背面のうち前記ざぐり部と前記回転軸の軸方向に重なる部位よりも外側の部位と前記ざぐり部とを連通してもよい。

【0041】

ハブの背面側においては、ハブの径方向に沿って回転軸から離間するにしたがって次第に流体の圧力及び温度が高くなるため、この態様では、ざぐり部内に位置する回転軸及びナットとインペラとの温度差がより小さくなる。

【0042】

あるいは、前記貫通孔は、前記背面のうち前記ざぐり部と前記回転軸の軸方向に重なる部位と前記ざぐり部とを連通してもよい。

【符号の説明】

【0043】

１ 遠心圧縮機、１００ インペラ、１１０ ハブ、１１０ｈ 貫通孔、１１２ 外周面、１１４ 背面、１１６ ざぐり部、１１６ａ 底面、１１６ｂ 内周面、１１６ｂ１ 凹部、１２０ ブレード、１３０ 蓋、１３０ｈ 開口、２００ タービンホイール、３１０ 回転軸、３１５ ナット、３２０ モータ、３３０ 軸受け、４００ ケーシング、４１０ コンプレッサハウジング、４２０ タービンハウジング、４３０ センターハウジング、４４０ リアハウジング、４４２ 対向面、Ａ 軸芯。

【図1】

【図2】

【図3】