ターボ機械
【課題】軸受を潤滑するためにグリースを用いる場合であっても、軸受からグリースが過度に排出されることを防止し、軸受に適切な量のグリースを保持し、軸受の円滑な回転を維持できるターボ機械を提供する。
【解決手段】本発明に係るターボ機械Ｓ１は、少なくとも駆動装置２が配置される第１空間５５ａと、第１空間５５ａと区画され且つ軸受４を介して第１空間５５ａに連通される第２空間５１ｅ，５４ａと、を有するケーシング５と、第１空間５５ａ内を吸引する吸引装置６と、を備え、ケーシング５には、軸受４と異なる位置に配されるとともに第１空間５５ａと第２空間５１ｅ，５４ａとを互いに連通させて軸受４を通る気体の流量を調整する連通孔５３ａ，５４ｂ，５６ｂが形成されている、という構成を採用する。
【解決手段】本発明に係るターボ機械Ｓ１は、少なくとも駆動装置２が配置される第１空間５５ａと、第１空間５５ａと区画され且つ軸受４を介して第１空間５５ａに連通される第２空間５１ｅ，５４ａと、を有するケーシング５と、第１空間５５ａ内を吸引する吸引装置６と、を備え、ケーシング５には、軸受４と異なる位置に配されるとともに第１空間５５ａと第２空間５１ｅ，５４ａとを互いに連通させて軸受４を通る気体の流量を調整する連通孔５３ａ，５４ｂ，５６ｂが形成されている、という構成を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、気体を流動させるターボブロア等のターボ機械が使用されている。このようなターボ機械には、回転することで気体を流動させるインペラ（回転翼）と、インペラを回転駆動させるモータ等（駆動装置）と、モータの回転駆動力をインペラに伝達する回転軸と、を備えている。インペラ、モータ及び回転軸は、ターボ機械の外形を成すケーシング内に収容されている。ケーシング内には、インペラが配置されるインペラ配置空間と、インペラ配置空間と区画されるとともにモータが配置されるモータ配置空間とが形成されている。回転軸は、ケーシングに設けられる軸受（例えば転がり軸受）を介して回転自在に支持されている。なお、インペラ配置空間とモータ配置空間とは、軸受を介して互いに連通されている。
【０００３】
回転軸の円滑な回転を維持するため、軸受には潤滑油が供給されている。また、潤滑油を貯留するためのタンクを省略又は小型化でき、メンテナンスの手間を削減できる等の理由から、軸受にグリースを供給するグリース潤滑が使用されつつある（例えば特許文献１参照）。グリースとは、基油となる潤滑油に増ちょう材を分散させて半固体状にした潤滑剤である。グリース潤滑の方法としては、ターボ機械の使用開始時にグリースを供給した後は無給油とする方法や、ターボ機械にグリース供給装置を設置し、例えば一定時間毎にグリースを供給する方法が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２１６４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したようにインペラ配置空間及びモータ配置空間は軸受を介して互いに連通されているため、軸受に供給されたグリースの潤滑油が揮発し、インペラ配置空間内においてインペラが流動させる気体内に混入する虞がある。例えば、ターボ機械が、ガスレーザー（炭酸ガスレーザー等）において使用されるレーザーガスを流動・循環させるために使用される場合には、レーザーガス内に揮発した潤滑油が混入すると、ガスレーザーの発振性能等に影響を与える虞がある。そのため、モータが配置されているモータ配置空間内を吸引ポンプ等で吸引して、軸受を介してインペラ配置空間からモータ配置空間に向かう気体の流れを作り出し、揮発した潤滑油のインペラ配置空間への流入を防止する対策が採られている。
【０００６】
しかしながら、軸受の潤滑方法としてグリース潤滑を用いる場合には、上述したようにグリースは半固体状となっており、インペラ配置空間からモータ配置空間に向かう気体の流動に伴って、グリースが軸受内から排出され除去されてしまう可能性がある。グリースが軸受から排出・除去されると、軸受に対する適切な潤滑が行われなくなり、軸受の焼き付き等が発生し、結果としてターボ機械を損傷させてしまうという虞があった。
【０００７】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、軸受を潤滑するためにグリースを用いる場合であっても、軸受からグリースが過度に排出されることを防止し、軸受に適切な量のグリースを保持し、軸受の円滑な回転を維持できるターボ機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明に係るターボ機械は、回転することで気体を流動させるインペラと、インペラを回転駆動させる駆動装置と、駆動装置の回転駆動力をインペラに伝達する回転軸と、回転軸を回転自在に支持する軸受と、を備えるターボ機械であって、少なくとも駆動装置が配置される第１空間と、第１空間と区画され且つ軸受を介して第１空間に連通される第２空間と、を有するケーシングと、第１空間内を吸引する吸引装置と、を備え、ケーシングには、軸受と異なる位置に配されるとともに第１空間と第２空間とを互いに連通させて軸受を通る気体の流量を調整する連通孔が形成されている、という構成を採用する。
【０００９】
吸引装置の作動によって、第１空間内が吸引される。この吸引により、第２空間の気圧に比べて第１空間の気圧は低くなる。そのため、軸受を介して第２空間から第１空間に向かう気体の流れが生じる。このような流れが生じることで、グリースの潤滑油（基油）が揮発して第２空間に流入することを防止できる。もっとも、第１空間と第２空間との間の気圧の差が大きくなると、軸受を通る気体の流量が増加する。気体の流量が増加すると、気体の流動に伴って、軸受に供給されているグリースが軸受から排出され除去される虞がある。しかしながら、本発明では、第１空間と第２空間とを互いに連通させる連通孔がケーシングに形成されており、第２空間の気体は、軸受だけでなく連通孔をも通りつつ第１空間に流入する。軸受を通る気体の流量を調整する連通孔が形成されることで、軸受を通る気体の流量は適切に維持される。
【００１０】
また、本発明に係るターボ機械は、ケーシングが、第１空間を有するケーシング本体と、ケーシング本体に着脱自在に設置されるとともに軸受を支持する軸受支持部と、を具備し、第１空間及び第２空間は軸受支持部によって区画され、連通孔は軸受支持部に形成されている、という構成を採用する。
【００１１】
また、本発明に係るターボ機械は、第２空間が、インペラとケーシングとの間に形成される空間である、という構成を採用する。
【００１２】
また、本発明に係るターボ機械は、第２空間が、軸受に供給されたグリースが排出される空間である、という構成を採用する。
【００１３】
また、本発明に係るターボ機械は、連通孔の孔径を調整する孔径調整部を備える、という構成を採用する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、第２空間の気体は、軸受だけでなく連通孔をも通りつつ第１空間に流入する。軸受を通る気体の流量を調整する連通孔が形成されることで、軸受を通る気体の流量は適切に維持される。よって、軸受を潤滑するためにグリースを用いる場合であっても、軸受からグリースが過度に排出されることを防止し、軸受に適切な量のグリースを保持し、軸受の円滑な回転を維持できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるターボブロアの概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるターボブロアの概略構成を示す分解断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるターボブロアの概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図１から図３を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１７】
〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態におけるターボブロアＳ１の概略構成を示す断面図である。
ターボブロアＳ１は、外部から導入された気体を圧縮して流動させるターボ機械である。ターボブロアＳ１は、例えばガスレーザー（炭酸ガスレーザー等）で使用される。ガスレーザーで使用されるターボブロアＳ１は、ガスレーザーの媒体であるレーザーガスを、レーザー発振器に向けて流動させるために用いられる。
ターボブロアＳ１は、インペラ１と、モータ２（駆動装置）と、回転軸３と、軸受４と、ケーシング５と、吸引ポンプ６（吸引装置）と、を備えている。なお、図１及び図２おいて、回転軸３の軸線方向を鉛直方向とし、インペラ１が設けられている側を上側とする。
【００１８】
インペラ１は、回転することで気体を流動させる回転翼である。また、インペラ１は、回転することで、その回転軸線方向での一方側から気体を吸引し、吸引した気体を径方向外側に送り出すものである。
【００１９】
モータ２は、インペラ１を回転させる駆動力を発生する駆動装置である。本実施形態におけるモータ２は、誘導モータであって、かご形に組まれたコア（鉄心）からなるロータ２１と、ロータ２１を囲んで設けられる巻線からなるステータ２２とを備えている。モータ２は、ステータ２２に電力が供給されることで、ロータ２１が回転する構成となっている。なお、モータ２は、誘導モータ以外のモータであってもよい。さらに、モータ以外の駆動装置を用いてもよい。
【００２０】
回転軸３は、モータ２の回転駆動力をインペラ１に伝達するための軸部材である。回転軸３は、鉛直方向に延在して設けられ、ロータ２１に挿通されて固定されている。また、回転軸３の上側端部には、インペラ１が固定されている。回転軸３とインペラ１との固定方法としては、締結部材による締結や溶接が例示される。
【００２１】
軸受４は、回転軸３を回転自在に支持するものである。軸受４は、ケーシング５に設置されている。すなわち、回転軸３は、軸受４を介してケーシング５に回転自在に支持されている。軸受４は、転がり軸受であり、より詳細にはアンギュラ玉軸受である。なお、軸受４はアンギュラ玉軸受に限定されず、深溝玉軸受や円錐ころ軸受等の、ラジアル荷重及びスラスト荷重をいずれも支持できる軸受を用いてもよい。
本実施形態における軸受４としては、上側軸受４１（軸受）と下側軸受４２（軸受）とが用いられている。上側軸受４１は、回転軸３の上側の端部、すなわちインペラ１側の端部を支持している。下側軸受４２は、回転軸３の下側の端部、すなわちインペラ１と逆側の端部を支持している。本実施形態の上側軸受４１及び下側軸受４２には、グリースが供給されている。このグリースは、上側軸受４１及び下側軸受４２の円滑な回転を維持するためのものであり、ターボブロアＳ１の製造時に供給されるのみで使用中には供給されない構成となっている。なお、上側軸受４１を、グリースの外部への排出を抑制できるシール付き軸受としてもよい。このようなシールは、上側軸受４１における転動体の、上側及び下側のいずれにも設けられることが好ましい。
【００２２】
ケーシング５は、ターボブロアＳ１の外形を成すとともに、インペラ１、モータ２及び回転軸３を収容するためのものである。ケーシング５は、スクロールケーシング５１と、ケーシング本体５２と、上側軸受支持部５３（軸受支持部）と、下側軸受支持部５４（軸受支持部）と、を具備している。
【００２３】
スクロールケーシング５１は、インペラ１を囲んで設けられるものである。スクロールケーシング５１には、インペラ配置空間５１ａと、吸入口５１ｂと、ディフューザ５１ｃと、スクロール室５１ｄと、インペラ背面空間５１ｅ（第２空間）とが形成されている。
インペラ配置空間５１ａは、スクロールケーシング５１内に形成され、インペラ１が配置される空間である。また、インペラ配置空間５１ａは、インペラ１の回転に伴って気体が流動する空間である。吸入口５１ｂは、インペラ１に向けて気体が導入される箇所である。ディフューザ５１ｃは、インペラ１を囲んで環状に形成されており、インペラ１が回転することで送り出された気体が導入される流路である。ディフューザ５１ｃに導入された気体は圧縮され、その圧力は上昇する。スクロール室５１ｄは、インペラ１を囲んで環状に形成されており、ディフューザ５１ｃと連通して設けられる流路である。スクロール室５１ｄには不図示の吐出口が設けられており、インペラ１の回転によって送り出された気体はディフューザ５１ｃ及びスクロール室５１ｄを介して、この吐出口からケーシング５の外部に供給される。
インペラ背面空間５１ｅは、インペラ１とケーシング５との間に形成される空間である。より詳細には、インペラ背面空間５１ｅは、インペラ１の背面側（インペラ１における吸入口５１ｂの逆側）と、ケーシング５における上側軸受支持部５３との間に形成される空間である。なお、上述した上側軸受４１は、インペラ背面空間５１ｅに臨む位置に設けられている。
【００２４】
ケーシング本体５２は、モータ２及び回転軸３を収容するものであって、モータケーシング５５と、ベースプレート５６とを具備している。
【００２５】
モータケーシング５５は、モータ２を収容するものである。モータケーシング５５には、上述したスクロールケーシング５１が締結ボルト等を用いて着脱自在に接続されている。モータケーシング５５には、モータ配置空間５５ａ（第１空間）と、コネクタ５５ｂと、水冷ジャケット５５ｃと、吸引口５５ｄとが形成されている。
【００２６】
モータ配置空間５５ａは、モータケーシング５５内に形成され、モータ２が配置される空間である。なお、モータ配置空間５５ａは、上側軸受４１を介してインペラ背面空間５１ｅと連通している。
コネクタ５５ｂは、モータ２に電力を供給する電源ケーブル（図示せず）との接続に用いられるものである。また、コネクタ５５ｂとステータ２２とは、所定の配線によって電気的に接続されている。なお、ターボブロアＳ１がガスレーザー等で使用される場合には、ケーシング５を密閉構造とする必要があるため、コネクタ５５ｂには接続部分を密閉できるハーメチックコネクタが用いられる。
水冷ジャケット５５ｃは、モータ２を冷却するためのものであって、モータ２を回転軸線周りで囲んで設けられている。
吸引口５５ｄは、モータケーシング５５を貫通して形成される開口部であって、モータ配置空間５５ａを吸引するための吸引ポンプ６が接続される箇所である。
【００２７】
ベースプレート５６は、モータケーシング５５の下部に締結ボルト等を用いて固定されており、ターボブロアＳ１の台座部として用いられるものである。なお、本実施形態においては、モータケーシング５５とベースプレート５６とを別体で構成したが、これに限定されずケーシング本体５２を一体的に成形してもよい。
【００２８】
上側軸受支持部５３は、上側軸受４１を支持するものであり、ケーシング本体５２のモータケーシング５５に締結ボルト等を用いて着脱自在に設置されている。すなわち、上側軸受４１は、上側軸受支持部５３に設置されている。なお、上側軸受支持部５３は、モータケーシング５５に形成された凹部５５ｅ内に設置されている。
上側軸受支持部５３は、スクロールケーシング５１内のインペラ背面空間５１ｅと、モータケーシング５５内のモータ配置空間５５ａとの間に設けられている。すなわち、インペラ背面空間５１ｅとモータ配置空間５５ａとは、上側軸受支持部５３によって区画されている。上側軸受支持部５３は、円板状に成形された部材である。上側軸受支持部５３のモータケーシング５５に対する着脱の方向は、鉛直方向と同一である。上側軸受支持部５３の中央部には回転軸３が隙間をあけて貫通しており、上側軸受４１も上側軸受支持部５３の中央部に設置されている。
【００２９】
上側軸受支持部５３には、上側軸受４１と異なる位置に配されるとともにインペラ背面空間５１ｅとモータ配置空間５５ａとを互いに連通させて上側軸受４１を通る気体の流量を調整する上側連通孔５３ａ（連通孔）が形成されている。なお、上側連通孔５３ａの孔径を調整する孔径調整部（図示せず）が設けられていてもよい。
【００３０】
下側軸受支持部５４は、下側軸受４２を支持するものであり、ケーシング本体５２のベースプレート５６に着脱自在に設置されている。すなわち、下側軸受４２は、下側軸受支持部５４に設置されている。なお、下側軸受支持部５４は、ベースプレート５６に形成された凹部５６ａ内に設置されている。下側軸受支持部５４のベースプレート５６に対する着脱の方向は、鉛直方向と同一である。
下側軸受支持部５４は、有底の円筒状に成形された部材であり、その内部には支持部空間５４ａ（第２空間）が形成されている。すなわち、支持部空間５４ａとモータ配置空間５５ａとは、下側軸受支持部５４によって区画されている。下側軸受支持部５４の上側開口部からは、支持部空間５４ａ内に回転軸３の下側端部が突入して設けられている。下側軸受４２は、下側軸受支持部５４の上側開口部の近傍に設置されている。そのため、支持部空間５４ａは、下側軸受４２を介してモータ配置空間５５ａに連通している。なお、支持部空間５４ａは、下側軸受４２から排出された排グリースが貯留される貯留部となっている。
【００３１】
下側軸受支持部５４には、下側軸受４２と異なる位置に配されるとともに下側軸受支持部５４を貫通して設けられる第１下側連通孔５４ｂ（連通孔）が形成されている。なお、第１下側連通孔５４ｂの孔径を調整する孔径調整部（図示せず）が設けられていてもよい。
ベースプレート５６には、第１下側連通孔５４ｂと協働して支持部空間５４ａとモータ配置空間５５ａとを互いに連通させる第２下側連通孔５６ｂ（連通孔）が形成されている。なお、凹部５６ａの深さが浅く、第１下側連通孔５４ｂのみで支持部空間５４ａとモータ配置空間５５ａとが互いに連通される場合には、第２下側連通孔５６ｂを設けずともよい。
また、より詳細には、下側軸受支持部５４は下側に向かうに従い僅かにその径が小さくなる形状となっており、下側軸受支持部５４と凹部５６ａとの間には隙間５４ｃが形成されている。よって、支持部空間５４ａとモータ配置空間５５ａとは、第１下側連通孔５４ｂ、隙間５４ｃ及び第２下側連通孔５６ｂを介して、互いに連通されている。隙間５４ｃが形成されていることで、下側軸受支持部５４が回転軸３の回転軸線周りで回転しどのような姿勢になったとしても、第１下側連通孔５４ｂと第２下側連通孔５６ｂとの間の連通を確保することができる。
【００３２】
下側軸受支持部５４の支持部空間５４ａ内には、下側軸受４２を上側に向かって付勢する予圧バネ５４ｄが設けられている。なお、下側軸受４２は、回転軸３を介して上側軸受４１と連結されている。そのため、予圧バネ５４ｄの上側への付勢力は、下側軸受４２だけでなく上側軸受４１にも伝わり、上側軸受４１及び下側軸受４２のいずれに対しても鉛直方向での付勢力（すなわち予圧）を加えられる構成となっている。上側軸受４１及び下側軸受４２はアンギュラ玉軸受であることから、鉛直方向で適切な予圧が加えられることで、転動体（玉）が適切な位置に保持され、回転に伴う振動や騒音等が低減される。
【００３３】
次に、ターボブロアＳ１の分解構造を、より詳細に説明する。図２は、本実施形態におけるターボブロアＳ１の概略構成を示す分解断面図である。
【００３４】
上述したように、上側軸受支持部５３及び下側軸受支持部５４は、ケーシング本体５２に着脱自在に設置されている。また、図２に示すように、インペラ１、ロータ２１及び回転軸３は一体的に固定されており、回転軸３は上側軸受４１及び下側軸受４２を介して上側軸受支持部５３及び下側軸受支持部５４に回転自在に支持されている。そのため、インペラ１、ロータ２１、回転軸３、上側軸受４１、下側軸受４２、上側軸受支持部５３及び下側軸受支持部５４は、一体的に組み立てられたモジュール部７として構成されている。
例えばターボブロアＳ１のメンテナンス時においては、ケーシング本体５２からスクロールケーシング５１を離脱させ、上側軸受支持部５３をケーシング本体５２に固定している締結ボルト等を取り外すのみで、モジュール部７をケーシング本体５２から離脱させることが可能となっている。
【００３５】
また、上側軸受支持部５３及び下側軸受支持部５４の、ケーシング本体５２に対する着脱の方向は、いずれも鉛直方向と同一である。そのため、モジュール部７のケーシング本体５２に対する着脱の方向は、鉛直方向と同一である。
【００３６】
続いて、本実施形態におけるターボブロアＳ１の作用を説明する。
吸引ポンプ６の作動によって、モータ配置空間５５ａ内が吸引される。この吸引により、インペラ背面空間５１ｅの気圧に比べてモータ配置空間５５ａの気圧は低くなる。そのため、上側軸受４１を介してインペラ背面空間５１ｅからモータ配置空間５５ａに向かう気体の流れが生じる。このような気体の流れが生じることで、グリース及びその潤滑油（基油）がインペラ背面空間５１ｅやディフューザ５１ｃ、スクロール室５１ｄに飛散・流入することを抑制できる。また、上側軸受４１としてシール付き軸受を用いた場合には、グリース及びその潤滑油のインペラ背面空間５１ｅ側への飛散・流入をより抑制できる。
もっとも、モータ配置空間５５ａとインペラ背面空間５１ｅとの間の気圧の差が大きくなると、上側軸受４１を通る気体の流量が増加する。気体の流量が増加すると、気体の流動に伴って、上側軸受４１に供給されているグリースが上側軸受４１からモータ配置空間５５ａに向けて排出され除去される虞がある。
【００３７】
また、モータ配置空間５５ａは、下側軸受４２を介して支持部空間５４ａと連通されている。モータ配置空間５５ａと支持部空間５４ａとの間の気圧の差が大きくなると、上側軸受４１と同様に、下側軸受４２に供給されているグリースが下側軸受４２からモータ配置空間５５ａに向けて排出され除去される虞がある。
グリースが除去されると、上側軸受４１及び下側軸受４２を潤滑できなくなり、それらの円滑な回転が確保できず、結果として上側軸受４１及び下側軸受４２の焼き付き等が生じる虞がある。
【００３８】
しかしながら、本実施形態では、モータ配置空間５５ａとインペラ背面空間５１ｅとを互いに連通させる上側連通孔５３ａが、ケーシング５に形成されている。そのため、インペラ背面空間５１ｅの気体は、上側軸受４１だけでなく上側連通孔５３ａをも通ってモータ配置空間５５ａに流入する。上側軸受４１を通る気体の流量を調整する上側連通孔５３ａが形成されることで、上側軸受４１を通る気体の流量は適切に維持される。
【００３９】
また、モータ配置空間５５ａと支持部空間５４ａとを互いに連通させる第１下側連通孔５４ｂ及び第２下側連通孔５６ｂが、ケーシング５に形成されている。そのため、支持部空間５４ａの気体は、下側軸受４２だけでなく第１下側連通孔５４ｂ及び第２下側連通孔５６ｂをも通ってモータ配置空間５５ａに流入する。下側軸受４２を通る気体の流量を調整する第１下側連通孔５４ｂ及び第２下側連通孔５６ｂが形成されることで、下側軸受４２を通る気体の流量は適切に維持される。
【００４０】
よって、上側軸受４１及び下側軸受４２を潤滑するためにグリースを用いる場合であっても、上側軸受４１及び下側軸受４２からグリースが過度に排出されることを防止でき、上側軸受４１及び下側軸受４２に適切な量のグリースを保持できる。また、上側軸受４１としてシール付き軸受を用いた場合には、上側軸受４１からモータ配置空間５５ａへのグリースの排出をより抑制することができる。
【００４１】
また、上側連通孔５３ａ及び第１下側連通孔５４ｂは、上側軸受支持部５３及び下側軸受支持部５４にそれぞれ形成されている。上側軸受支持部５３及び下側軸受支持部５４は、いずれもモジュール部７の構成要素であることから、例えばターボブロアＳ１のメンテナンス時において、モジュール部７をケーシング本体５２から離脱させたときに、上側連通孔５３ａ及び第１下側連通孔５４ｂに対するメンテナンスを実施できる。なお、上側連通孔５３ａ及び第１下側連通孔５４ｂに、その孔径を調整できる孔径調整部が設けられる場合には、モジュール部７のケーシング本体５２からの離脱時に、それぞれの孔径を調整することが可能となる。
【００４２】
したがって、本実施形態によれば、上側軸受４１及び下側軸受４２を潤滑するためにグリースを用いる場合であっても、上側軸受４１及び下側軸受４２からグリースが過度に排出されることを防止し、上側軸受４１及び下側軸受４２に適切な量のグリースを保持し、上側軸受４１及び下側軸受４２の円滑な回転を維持できるという効果がある。
【００４３】
〔第２実施形態〕
図３は、本実施形態におけるターボブロアＳ２の概略構成を示す断面図である。なお、図３において、図１に示す第１の実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
上側軸受支持部５３には、グリース受け皿５７が設けられている。グリース受け皿５７は、上側軸受４１から排出される排グリースを貯溜するための部材である。
なお、本実施形態の上側軸受４１としてシール付き軸受を用いる場合には、シールは上側軸受４１における転動体の上側のみに設けられる。このようなシール付き軸受を用いた場合には、グリース及びその潤滑油のインペラ背面空間５１ｅ側への飛散・流入をより抑制できる。
【００４５】
ターボブロアＳ２におけるケーシング５には、上側軸受４１及び下側軸受４２に対してグリースを供給するための、上側グリース流路５８と下側グリース流路５９とが形成されている。
【００４６】
上側グリース流路５８は、第１上側流路５５ｆと、第２上側流路５３ｂとを有している。
第１上側流路５５ｆは、ケーシング本体５２のモータケーシング５５に形成されている。第２上側流路５３ｂは、上側軸受支持部５３に形成されている。第１上側流路５５ｆ及び第２上側流路５３ｂが形成されていることで、外部から供給されるグリースを上側軸受４１に供給できる構成となっている。
【００４７】
下側グリース流路５９は、第１下側流路５６ｃと、第２下側流路５４ｅとを有している。
第１下側流路５６ｃは、ケーシング本体５２のベースプレート５６に形成されている。第２下側流路５４ｅは、下側軸受支持部５４に形成されている。第１下側流路５６ｃ及び第２下側流路５４ｅが形成されていることで、外部から供給されるグリースを下側軸受４２に供給できる構成となっている。
【００４８】
また、ターボブロアＳ２は、グリース供給装置８を備えている。
グリース供給装置８は、ケーシング５の外部に設置され、上側軸受４１及び下側軸受４２にグリースを供給するためのものである。グリース供給装置８の内部には、グリースが充填された一対のシリンジ８１が収容されている。また、グリース供給装置８の内部には、シリンジ８１を動作させる駆動装置が設けられており、この駆動装置の作動によってシリンジ８１が動作し、シリンジ８１内のグリースを供給できる構成となっている。
【００４９】
一対のシリンジ８１には、それぞれ第１供給管８２及び第２供給管８３が接続されている。第１供給管８２は、一方のシリンジ８１と、モータケーシング５５の第１上側流路５５ｆとを互いに連結している。第２供給管８３は、他方のシリンジ８１と、ベースプレート５６の第１下側流路５６ｃとを互いに連結している。すなわち、グリース供給装置８の作動によって、ターボブロアＳ２における上側軸受４１及び下側軸受４２にグリースを供給することが可能となっている。
【００５０】
続いて、本実施形態におけるターボブロアＳ２の作用を説明する。
インペラ１を回転させて気体を圧送するために、モータ２は回転軸３を高速で回転させる。そのため、上側軸受４１及び下側軸受４２は高速で回転し、軸受に供給されたグリースは攪拌される。また、インペラ１における流動の損失やモータ２の動作を原因として、熱が生じる。この熱は上側軸受４１及び下側軸受４２に伝わり、軸受に供給されたグリースの温度は上昇する。
このような回転による攪拌や熱の影響により、グリースが変質・劣化し、劣化したグリースが下方に向けて排出され、基油である潤滑油が枯渇する虞がある。グリースの潤滑油が枯渇すれば、上側軸受４１及び下側軸受４２の焼き付きが生じる虞がある。
なお、上側軸受４１から排出される排グリースは、グリース受け皿５７に貯留され、下側軸受４２から排出される排グリースは、支持部空間５４ａ内に貯留される。
【００５１】
しかしながら、本実施形態におけるターボブロアＳ２には、グリース供給装置８が設けられ、且つ上側軸受４１及び下側軸受４２に対してグリースを供給するための上側グリース流路５８及び下側グリース流路５９が形成されている。よって、一定量のグリースを定期的に、上側軸受４１及び下側軸受４２に対して供給することができ、上側軸受４１及び下側軸受４２の円滑な回転を維持しつつ焼き付き等の不具合を防止できるという効果がある。
【００５２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１…インペラ、２…モータ（駆動装置）、３…回転軸、４…軸受、４１…上側軸受（軸受）、４２…下側軸受（軸受）、５…ケーシング、５１ｅ…インペラ背面空間（第２空間）、５２…ケーシング本体、５３…上側軸受支持部（軸受支持部）、５３ａ…上側連通孔（連通孔）、５４…下側軸受支持部（軸受支持部）、５４ａ…支持部空間（第２空間）、５４ｂ…第１下側連通孔（連通孔）、５５ａ…モータ配置空間（第１空間）、５６ｂ…第２下側連通孔（連通孔）、６…吸引ポンプ（吸引装置）、Ｓ１，Ｓ２…ターボブロア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、気体を流動させるターボブロア等のターボ機械が使用されている。このようなターボ機械には、回転することで気体を流動させるインペラ（回転翼）と、インペラを回転駆動させるモータ等（駆動装置）と、モータの回転駆動力をインペラに伝達する回転軸と、を備えている。インペラ、モータ及び回転軸は、ターボ機械の外形を成すケーシング内に収容されている。ケーシング内には、インペラが配置されるインペラ配置空間と、インペラ配置空間と区画されるとともにモータが配置されるモータ配置空間とが形成されている。回転軸は、ケーシングに設けられる軸受（例えば転がり軸受）を介して回転自在に支持されている。なお、インペラ配置空間とモータ配置空間とは、軸受を介して互いに連通されている。
【０００３】
回転軸の円滑な回転を維持するため、軸受には潤滑油が供給されている。また、潤滑油を貯留するためのタンクを省略又は小型化でき、メンテナンスの手間を削減できる等の理由から、軸受にグリースを供給するグリース潤滑が使用されつつある（例えば特許文献１参照）。グリースとは、基油となる潤滑油に増ちょう材を分散させて半固体状にした潤滑剤である。グリース潤滑の方法としては、ターボ機械の使用開始時にグリースを供給した後は無給油とする方法や、ターボ機械にグリース供給装置を設置し、例えば一定時間毎にグリースを供給する方法が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２１６４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したようにインペラ配置空間及びモータ配置空間は軸受を介して互いに連通されているため、軸受に供給されたグリースの潤滑油が揮発し、インペラ配置空間内においてインペラが流動させる気体内に混入する虞がある。例えば、ターボ機械が、ガスレーザー（炭酸ガスレーザー等）において使用されるレーザーガスを流動・循環させるために使用される場合には、レーザーガス内に揮発した潤滑油が混入すると、ガスレーザーの発振性能等に影響を与える虞がある。そのため、モータが配置されているモータ配置空間内を吸引ポンプ等で吸引して、軸受を介してインペラ配置空間からモータ配置空間に向かう気体の流れを作り出し、揮発した潤滑油のインペラ配置空間への流入を防止する対策が採られている。
【０００６】
しかしながら、軸受の潤滑方法としてグリース潤滑を用いる場合には、上述したようにグリースは半固体状となっており、インペラ配置空間からモータ配置空間に向かう気体の流動に伴って、グリースが軸受内から排出され除去されてしまう可能性がある。グリースが軸受から排出・除去されると、軸受に対する適切な潤滑が行われなくなり、軸受の焼き付き等が発生し、結果としてターボ機械を損傷させてしまうという虞があった。
【０００７】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、軸受を潤滑するためにグリースを用いる場合であっても、軸受からグリースが過度に排出されることを防止し、軸受に適切な量のグリースを保持し、軸受の円滑な回転を維持できるターボ機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明に係るターボ機械は、回転することで気体を流動させるインペラと、インペラを回転駆動させる駆動装置と、駆動装置の回転駆動力をインペラに伝達する回転軸と、回転軸を回転自在に支持する軸受と、を備えるターボ機械であって、少なくとも駆動装置が配置される第１空間と、第１空間と区画され且つ軸受を介して第１空間に連通される第２空間と、を有するケーシングと、第１空間内を吸引する吸引装置と、を備え、ケーシングには、軸受と異なる位置に配されるとともに第１空間と第２空間とを互いに連通させて軸受を通る気体の流量を調整する連通孔が形成されている、という構成を採用する。
【０００９】
吸引装置の作動によって、第１空間内が吸引される。この吸引により、第２空間の気圧に比べて第１空間の気圧は低くなる。そのため、軸受を介して第２空間から第１空間に向かう気体の流れが生じる。このような流れが生じることで、グリースの潤滑油（基油）が揮発して第２空間に流入することを防止できる。もっとも、第１空間と第２空間との間の気圧の差が大きくなると、軸受を通る気体の流量が増加する。気体の流量が増加すると、気体の流動に伴って、軸受に供給されているグリースが軸受から排出され除去される虞がある。しかしながら、本発明では、第１空間と第２空間とを互いに連通させる連通孔がケーシングに形成されており、第２空間の気体は、軸受だけでなく連通孔をも通りつつ第１空間に流入する。軸受を通る気体の流量を調整する連通孔が形成されることで、軸受を通る気体の流量は適切に維持される。
【００１０】
また、本発明に係るターボ機械は、ケーシングが、第１空間を有するケーシング本体と、ケーシング本体に着脱自在に設置されるとともに軸受を支持する軸受支持部と、を具備し、第１空間及び第２空間は軸受支持部によって区画され、連通孔は軸受支持部に形成されている、という構成を採用する。
【００１１】
また、本発明に係るターボ機械は、第２空間が、インペラとケーシングとの間に形成される空間である、という構成を採用する。
【００１２】
また、本発明に係るターボ機械は、第２空間が、軸受に供給されたグリースが排出される空間である、という構成を採用する。
【００１３】
また、本発明に係るターボ機械は、連通孔の孔径を調整する孔径調整部を備える、という構成を採用する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、第２空間の気体は、軸受だけでなく連通孔をも通りつつ第１空間に流入する。軸受を通る気体の流量を調整する連通孔が形成されることで、軸受を通る気体の流量は適切に維持される。よって、軸受を潤滑するためにグリースを用いる場合であっても、軸受からグリースが過度に排出されることを防止し、軸受に適切な量のグリースを保持し、軸受の円滑な回転を維持できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるターボブロアの概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるターボブロアの概略構成を示す分解断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるターボブロアの概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図１から図３を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１７】
〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態におけるターボブロアＳ１の概略構成を示す断面図である。
ターボブロアＳ１は、外部から導入された気体を圧縮して流動させるターボ機械である。ターボブロアＳ１は、例えばガスレーザー（炭酸ガスレーザー等）で使用される。ガスレーザーで使用されるターボブロアＳ１は、ガスレーザーの媒体であるレーザーガスを、レーザー発振器に向けて流動させるために用いられる。
ターボブロアＳ１は、インペラ１と、モータ２（駆動装置）と、回転軸３と、軸受４と、ケーシング５と、吸引ポンプ６（吸引装置）と、を備えている。なお、図１及び図２おいて、回転軸３の軸線方向を鉛直方向とし、インペラ１が設けられている側を上側とする。
【００１８】
インペラ１は、回転することで気体を流動させる回転翼である。また、インペラ１は、回転することで、その回転軸線方向での一方側から気体を吸引し、吸引した気体を径方向外側に送り出すものである。
【００１９】
モータ２は、インペラ１を回転させる駆動力を発生する駆動装置である。本実施形態におけるモータ２は、誘導モータであって、かご形に組まれたコア（鉄心）からなるロータ２１と、ロータ２１を囲んで設けられる巻線からなるステータ２２とを備えている。モータ２は、ステータ２２に電力が供給されることで、ロータ２１が回転する構成となっている。なお、モータ２は、誘導モータ以外のモータであってもよい。さらに、モータ以外の駆動装置を用いてもよい。
【００２０】
回転軸３は、モータ２の回転駆動力をインペラ１に伝達するための軸部材である。回転軸３は、鉛直方向に延在して設けられ、ロータ２１に挿通されて固定されている。また、回転軸３の上側端部には、インペラ１が固定されている。回転軸３とインペラ１との固定方法としては、締結部材による締結や溶接が例示される。
【００２１】
軸受４は、回転軸３を回転自在に支持するものである。軸受４は、ケーシング５に設置されている。すなわち、回転軸３は、軸受４を介してケーシング５に回転自在に支持されている。軸受４は、転がり軸受であり、より詳細にはアンギュラ玉軸受である。なお、軸受４はアンギュラ玉軸受に限定されず、深溝玉軸受や円錐ころ軸受等の、ラジアル荷重及びスラスト荷重をいずれも支持できる軸受を用いてもよい。
本実施形態における軸受４としては、上側軸受４１（軸受）と下側軸受４２（軸受）とが用いられている。上側軸受４１は、回転軸３の上側の端部、すなわちインペラ１側の端部を支持している。下側軸受４２は、回転軸３の下側の端部、すなわちインペラ１と逆側の端部を支持している。本実施形態の上側軸受４１及び下側軸受４２には、グリースが供給されている。このグリースは、上側軸受４１及び下側軸受４２の円滑な回転を維持するためのものであり、ターボブロアＳ１の製造時に供給されるのみで使用中には供給されない構成となっている。なお、上側軸受４１を、グリースの外部への排出を抑制できるシール付き軸受としてもよい。このようなシールは、上側軸受４１における転動体の、上側及び下側のいずれにも設けられることが好ましい。
【００２２】
ケーシング５は、ターボブロアＳ１の外形を成すとともに、インペラ１、モータ２及び回転軸３を収容するためのものである。ケーシング５は、スクロールケーシング５１と、ケーシング本体５２と、上側軸受支持部５３（軸受支持部）と、下側軸受支持部５４（軸受支持部）と、を具備している。
【００２３】
スクロールケーシング５１は、インペラ１を囲んで設けられるものである。スクロールケーシング５１には、インペラ配置空間５１ａと、吸入口５１ｂと、ディフューザ５１ｃと、スクロール室５１ｄと、インペラ背面空間５１ｅ（第２空間）とが形成されている。
インペラ配置空間５１ａは、スクロールケーシング５１内に形成され、インペラ１が配置される空間である。また、インペラ配置空間５１ａは、インペラ１の回転に伴って気体が流動する空間である。吸入口５１ｂは、インペラ１に向けて気体が導入される箇所である。ディフューザ５１ｃは、インペラ１を囲んで環状に形成されており、インペラ１が回転することで送り出された気体が導入される流路である。ディフューザ５１ｃに導入された気体は圧縮され、その圧力は上昇する。スクロール室５１ｄは、インペラ１を囲んで環状に形成されており、ディフューザ５１ｃと連通して設けられる流路である。スクロール室５１ｄには不図示の吐出口が設けられており、インペラ１の回転によって送り出された気体はディフューザ５１ｃ及びスクロール室５１ｄを介して、この吐出口からケーシング５の外部に供給される。
インペラ背面空間５１ｅは、インペラ１とケーシング５との間に形成される空間である。より詳細には、インペラ背面空間５１ｅは、インペラ１の背面側（インペラ１における吸入口５１ｂの逆側）と、ケーシング５における上側軸受支持部５３との間に形成される空間である。なお、上述した上側軸受４１は、インペラ背面空間５１ｅに臨む位置に設けられている。
【００２４】
ケーシング本体５２は、モータ２及び回転軸３を収容するものであって、モータケーシング５５と、ベースプレート５６とを具備している。
【００２５】
モータケーシング５５は、モータ２を収容するものである。モータケーシング５５には、上述したスクロールケーシング５１が締結ボルト等を用いて着脱自在に接続されている。モータケーシング５５には、モータ配置空間５５ａ（第１空間）と、コネクタ５５ｂと、水冷ジャケット５５ｃと、吸引口５５ｄとが形成されている。
【００２６】
モータ配置空間５５ａは、モータケーシング５５内に形成され、モータ２が配置される空間である。なお、モータ配置空間５５ａは、上側軸受４１を介してインペラ背面空間５１ｅと連通している。
コネクタ５５ｂは、モータ２に電力を供給する電源ケーブル（図示せず）との接続に用いられるものである。また、コネクタ５５ｂとステータ２２とは、所定の配線によって電気的に接続されている。なお、ターボブロアＳ１がガスレーザー等で使用される場合には、ケーシング５を密閉構造とする必要があるため、コネクタ５５ｂには接続部分を密閉できるハーメチックコネクタが用いられる。
水冷ジャケット５５ｃは、モータ２を冷却するためのものであって、モータ２を回転軸線周りで囲んで設けられている。
吸引口５５ｄは、モータケーシング５５を貫通して形成される開口部であって、モータ配置空間５５ａを吸引するための吸引ポンプ６が接続される箇所である。
【００２７】
ベースプレート５６は、モータケーシング５５の下部に締結ボルト等を用いて固定されており、ターボブロアＳ１の台座部として用いられるものである。なお、本実施形態においては、モータケーシング５５とベースプレート５６とを別体で構成したが、これに限定されずケーシング本体５２を一体的に成形してもよい。
【００２８】
上側軸受支持部５３は、上側軸受４１を支持するものであり、ケーシング本体５２のモータケーシング５５に締結ボルト等を用いて着脱自在に設置されている。すなわち、上側軸受４１は、上側軸受支持部５３に設置されている。なお、上側軸受支持部５３は、モータケーシング５５に形成された凹部５５ｅ内に設置されている。
上側軸受支持部５３は、スクロールケーシング５１内のインペラ背面空間５１ｅと、モータケーシング５５内のモータ配置空間５５ａとの間に設けられている。すなわち、インペラ背面空間５１ｅとモータ配置空間５５ａとは、上側軸受支持部５３によって区画されている。上側軸受支持部５３は、円板状に成形された部材である。上側軸受支持部５３のモータケーシング５５に対する着脱の方向は、鉛直方向と同一である。上側軸受支持部５３の中央部には回転軸３が隙間をあけて貫通しており、上側軸受４１も上側軸受支持部５３の中央部に設置されている。
【００２９】
上側軸受支持部５３には、上側軸受４１と異なる位置に配されるとともにインペラ背面空間５１ｅとモータ配置空間５５ａとを互いに連通させて上側軸受４１を通る気体の流量を調整する上側連通孔５３ａ（連通孔）が形成されている。なお、上側連通孔５３ａの孔径を調整する孔径調整部（図示せず）が設けられていてもよい。
【００３０】
下側軸受支持部５４は、下側軸受４２を支持するものであり、ケーシング本体５２のベースプレート５６に着脱自在に設置されている。すなわち、下側軸受４２は、下側軸受支持部５４に設置されている。なお、下側軸受支持部５４は、ベースプレート５６に形成された凹部５６ａ内に設置されている。下側軸受支持部５４のベースプレート５６に対する着脱の方向は、鉛直方向と同一である。
下側軸受支持部５４は、有底の円筒状に成形された部材であり、その内部には支持部空間５４ａ（第２空間）が形成されている。すなわち、支持部空間５４ａとモータ配置空間５５ａとは、下側軸受支持部５４によって区画されている。下側軸受支持部５４の上側開口部からは、支持部空間５４ａ内に回転軸３の下側端部が突入して設けられている。下側軸受４２は、下側軸受支持部５４の上側開口部の近傍に設置されている。そのため、支持部空間５４ａは、下側軸受４２を介してモータ配置空間５５ａに連通している。なお、支持部空間５４ａは、下側軸受４２から排出された排グリースが貯留される貯留部となっている。
【００３１】
下側軸受支持部５４には、下側軸受４２と異なる位置に配されるとともに下側軸受支持部５４を貫通して設けられる第１下側連通孔５４ｂ（連通孔）が形成されている。なお、第１下側連通孔５４ｂの孔径を調整する孔径調整部（図示せず）が設けられていてもよい。
ベースプレート５６には、第１下側連通孔５４ｂと協働して支持部空間５４ａとモータ配置空間５５ａとを互いに連通させる第２下側連通孔５６ｂ（連通孔）が形成されている。なお、凹部５６ａの深さが浅く、第１下側連通孔５４ｂのみで支持部空間５４ａとモータ配置空間５５ａとが互いに連通される場合には、第２下側連通孔５６ｂを設けずともよい。
また、より詳細には、下側軸受支持部５４は下側に向かうに従い僅かにその径が小さくなる形状となっており、下側軸受支持部５４と凹部５６ａとの間には隙間５４ｃが形成されている。よって、支持部空間５４ａとモータ配置空間５５ａとは、第１下側連通孔５４ｂ、隙間５４ｃ及び第２下側連通孔５６ｂを介して、互いに連通されている。隙間５４ｃが形成されていることで、下側軸受支持部５４が回転軸３の回転軸線周りで回転しどのような姿勢になったとしても、第１下側連通孔５４ｂと第２下側連通孔５６ｂとの間の連通を確保することができる。
【００３２】
下側軸受支持部５４の支持部空間５４ａ内には、下側軸受４２を上側に向かって付勢する予圧バネ５４ｄが設けられている。なお、下側軸受４２は、回転軸３を介して上側軸受４１と連結されている。そのため、予圧バネ５４ｄの上側への付勢力は、下側軸受４２だけでなく上側軸受４１にも伝わり、上側軸受４１及び下側軸受４２のいずれに対しても鉛直方向での付勢力（すなわち予圧）を加えられる構成となっている。上側軸受４１及び下側軸受４２はアンギュラ玉軸受であることから、鉛直方向で適切な予圧が加えられることで、転動体（玉）が適切な位置に保持され、回転に伴う振動や騒音等が低減される。
【００３３】
次に、ターボブロアＳ１の分解構造を、より詳細に説明する。図２は、本実施形態におけるターボブロアＳ１の概略構成を示す分解断面図である。
【００３４】
上述したように、上側軸受支持部５３及び下側軸受支持部５４は、ケーシング本体５２に着脱自在に設置されている。また、図２に示すように、インペラ１、ロータ２１及び回転軸３は一体的に固定されており、回転軸３は上側軸受４１及び下側軸受４２を介して上側軸受支持部５３及び下側軸受支持部５４に回転自在に支持されている。そのため、インペラ１、ロータ２１、回転軸３、上側軸受４１、下側軸受４２、上側軸受支持部５３及び下側軸受支持部５４は、一体的に組み立てられたモジュール部７として構成されている。
例えばターボブロアＳ１のメンテナンス時においては、ケーシング本体５２からスクロールケーシング５１を離脱させ、上側軸受支持部５３をケーシング本体５２に固定している締結ボルト等を取り外すのみで、モジュール部７をケーシング本体５２から離脱させることが可能となっている。
【００３５】
また、上側軸受支持部５３及び下側軸受支持部５４の、ケーシング本体５２に対する着脱の方向は、いずれも鉛直方向と同一である。そのため、モジュール部７のケーシング本体５２に対する着脱の方向は、鉛直方向と同一である。
【００３６】
続いて、本実施形態におけるターボブロアＳ１の作用を説明する。
吸引ポンプ６の作動によって、モータ配置空間５５ａ内が吸引される。この吸引により、インペラ背面空間５１ｅの気圧に比べてモータ配置空間５５ａの気圧は低くなる。そのため、上側軸受４１を介してインペラ背面空間５１ｅからモータ配置空間５５ａに向かう気体の流れが生じる。このような気体の流れが生じることで、グリース及びその潤滑油（基油）がインペラ背面空間５１ｅやディフューザ５１ｃ、スクロール室５１ｄに飛散・流入することを抑制できる。また、上側軸受４１としてシール付き軸受を用いた場合には、グリース及びその潤滑油のインペラ背面空間５１ｅ側への飛散・流入をより抑制できる。
もっとも、モータ配置空間５５ａとインペラ背面空間５１ｅとの間の気圧の差が大きくなると、上側軸受４１を通る気体の流量が増加する。気体の流量が増加すると、気体の流動に伴って、上側軸受４１に供給されているグリースが上側軸受４１からモータ配置空間５５ａに向けて排出され除去される虞がある。
【００３７】
また、モータ配置空間５５ａは、下側軸受４２を介して支持部空間５４ａと連通されている。モータ配置空間５５ａと支持部空間５４ａとの間の気圧の差が大きくなると、上側軸受４１と同様に、下側軸受４２に供給されているグリースが下側軸受４２からモータ配置空間５５ａに向けて排出され除去される虞がある。
グリースが除去されると、上側軸受４１及び下側軸受４２を潤滑できなくなり、それらの円滑な回転が確保できず、結果として上側軸受４１及び下側軸受４２の焼き付き等が生じる虞がある。
【００３８】
しかしながら、本実施形態では、モータ配置空間５５ａとインペラ背面空間５１ｅとを互いに連通させる上側連通孔５３ａが、ケーシング５に形成されている。そのため、インペラ背面空間５１ｅの気体は、上側軸受４１だけでなく上側連通孔５３ａをも通ってモータ配置空間５５ａに流入する。上側軸受４１を通る気体の流量を調整する上側連通孔５３ａが形成されることで、上側軸受４１を通る気体の流量は適切に維持される。
【００３９】
また、モータ配置空間５５ａと支持部空間５４ａとを互いに連通させる第１下側連通孔５４ｂ及び第２下側連通孔５６ｂが、ケーシング５に形成されている。そのため、支持部空間５４ａの気体は、下側軸受４２だけでなく第１下側連通孔５４ｂ及び第２下側連通孔５６ｂをも通ってモータ配置空間５５ａに流入する。下側軸受４２を通る気体の流量を調整する第１下側連通孔５４ｂ及び第２下側連通孔５６ｂが形成されることで、下側軸受４２を通る気体の流量は適切に維持される。
【００４０】
よって、上側軸受４１及び下側軸受４２を潤滑するためにグリースを用いる場合であっても、上側軸受４１及び下側軸受４２からグリースが過度に排出されることを防止でき、上側軸受４１及び下側軸受４２に適切な量のグリースを保持できる。また、上側軸受４１としてシール付き軸受を用いた場合には、上側軸受４１からモータ配置空間５５ａへのグリースの排出をより抑制することができる。
【００４１】
また、上側連通孔５３ａ及び第１下側連通孔５４ｂは、上側軸受支持部５３及び下側軸受支持部５４にそれぞれ形成されている。上側軸受支持部５３及び下側軸受支持部５４は、いずれもモジュール部７の構成要素であることから、例えばターボブロアＳ１のメンテナンス時において、モジュール部７をケーシング本体５２から離脱させたときに、上側連通孔５３ａ及び第１下側連通孔５４ｂに対するメンテナンスを実施できる。なお、上側連通孔５３ａ及び第１下側連通孔５４ｂに、その孔径を調整できる孔径調整部が設けられる場合には、モジュール部７のケーシング本体５２からの離脱時に、それぞれの孔径を調整することが可能となる。
【００４２】
したがって、本実施形態によれば、上側軸受４１及び下側軸受４２を潤滑するためにグリースを用いる場合であっても、上側軸受４１及び下側軸受４２からグリースが過度に排出されることを防止し、上側軸受４１及び下側軸受４２に適切な量のグリースを保持し、上側軸受４１及び下側軸受４２の円滑な回転を維持できるという効果がある。
【００４３】
〔第２実施形態〕
図３は、本実施形態におけるターボブロアＳ２の概略構成を示す断面図である。なお、図３において、図１に示す第１の実施形態と同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
上側軸受支持部５３には、グリース受け皿５７が設けられている。グリース受け皿５７は、上側軸受４１から排出される排グリースを貯溜するための部材である。
なお、本実施形態の上側軸受４１としてシール付き軸受を用いる場合には、シールは上側軸受４１における転動体の上側のみに設けられる。このようなシール付き軸受を用いた場合には、グリース及びその潤滑油のインペラ背面空間５１ｅ側への飛散・流入をより抑制できる。
【００４５】
ターボブロアＳ２におけるケーシング５には、上側軸受４１及び下側軸受４２に対してグリースを供給するための、上側グリース流路５８と下側グリース流路５９とが形成されている。
【００４６】
上側グリース流路５８は、第１上側流路５５ｆと、第２上側流路５３ｂとを有している。
第１上側流路５５ｆは、ケーシング本体５２のモータケーシング５５に形成されている。第２上側流路５３ｂは、上側軸受支持部５３に形成されている。第１上側流路５５ｆ及び第２上側流路５３ｂが形成されていることで、外部から供給されるグリースを上側軸受４１に供給できる構成となっている。
【００４７】
下側グリース流路５９は、第１下側流路５６ｃと、第２下側流路５４ｅとを有している。
第１下側流路５６ｃは、ケーシング本体５２のベースプレート５６に形成されている。第２下側流路５４ｅは、下側軸受支持部５４に形成されている。第１下側流路５６ｃ及び第２下側流路５４ｅが形成されていることで、外部から供給されるグリースを下側軸受４２に供給できる構成となっている。
【００４８】
また、ターボブロアＳ２は、グリース供給装置８を備えている。
グリース供給装置８は、ケーシング５の外部に設置され、上側軸受４１及び下側軸受４２にグリースを供給するためのものである。グリース供給装置８の内部には、グリースが充填された一対のシリンジ８１が収容されている。また、グリース供給装置８の内部には、シリンジ８１を動作させる駆動装置が設けられており、この駆動装置の作動によってシリンジ８１が動作し、シリンジ８１内のグリースを供給できる構成となっている。
【００４９】
一対のシリンジ８１には、それぞれ第１供給管８２及び第２供給管８３が接続されている。第１供給管８２は、一方のシリンジ８１と、モータケーシング５５の第１上側流路５５ｆとを互いに連結している。第２供給管８３は、他方のシリンジ８１と、ベースプレート５６の第１下側流路５６ｃとを互いに連結している。すなわち、グリース供給装置８の作動によって、ターボブロアＳ２における上側軸受４１及び下側軸受４２にグリースを供給することが可能となっている。
【００５０】
続いて、本実施形態におけるターボブロアＳ２の作用を説明する。
インペラ１を回転させて気体を圧送するために、モータ２は回転軸３を高速で回転させる。そのため、上側軸受４１及び下側軸受４２は高速で回転し、軸受に供給されたグリースは攪拌される。また、インペラ１における流動の損失やモータ２の動作を原因として、熱が生じる。この熱は上側軸受４１及び下側軸受４２に伝わり、軸受に供給されたグリースの温度は上昇する。
このような回転による攪拌や熱の影響により、グリースが変質・劣化し、劣化したグリースが下方に向けて排出され、基油である潤滑油が枯渇する虞がある。グリースの潤滑油が枯渇すれば、上側軸受４１及び下側軸受４２の焼き付きが生じる虞がある。
なお、上側軸受４１から排出される排グリースは、グリース受け皿５７に貯留され、下側軸受４２から排出される排グリースは、支持部空間５４ａ内に貯留される。
【００５１】
しかしながら、本実施形態におけるターボブロアＳ２には、グリース供給装置８が設けられ、且つ上側軸受４１及び下側軸受４２に対してグリースを供給するための上側グリース流路５８及び下側グリース流路５９が形成されている。よって、一定量のグリースを定期的に、上側軸受４１及び下側軸受４２に対して供給することができ、上側軸受４１及び下側軸受４２の円滑な回転を維持しつつ焼き付き等の不具合を防止できるという効果がある。
【００５２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１…インペラ、２…モータ（駆動装置）、３…回転軸、４…軸受、４１…上側軸受（軸受）、４２…下側軸受（軸受）、５…ケーシング、５１ｅ…インペラ背面空間（第２空間）、５２…ケーシング本体、５３…上側軸受支持部（軸受支持部）、５３ａ…上側連通孔（連通孔）、５４…下側軸受支持部（軸受支持部）、５４ａ…支持部空間（第２空間）、５４ｂ…第１下側連通孔（連通孔）、５５ａ…モータ配置空間（第１空間）、５６ｂ…第２下側連通孔（連通孔）、６…吸引ポンプ（吸引装置）、Ｓ１，Ｓ２…ターボブロア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転することで気体を流動させるインペラと、前記インペラを回転駆動させる駆動装置と、前記駆動装置の回転駆動力を前記インペラに伝達する回転軸と、前記回転軸を回転自在に支持する軸受と、を備えるターボ機械であって、
少なくとも前記駆動装置が配置される第１空間と、前記第１空間と区画され且つ前記軸受を介して前記第１空間に連通される第２空間と、を有するケーシングと、
前記第１空間内を吸引する吸引装置と、を備え、
前記ケーシングには、前記軸受と異なる位置に配されるとともに前記第１空間と前記第２空間とを互いに連通させて前記軸受を通る気体の流量を調整する連通孔が形成されていることを特徴とするターボ機械。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ機械において、
前記ケーシングは、前記第１空間を有するケーシング本体と、前記ケーシング本体に着脱自在に設置されるとともに前記軸受を支持する軸受支持部と、を具備し、
前記第１空間及び前記第２空間は、前記軸受支持部によって区画され、
前記連通孔は、前記軸受支持部に形成されていることを特徴とするターボ機械。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のターボ機械において、
前記第２空間は、前記インペラと前記ケーシングとの間に形成される空間であることを特徴とするターボ機械。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のターボ機械において、
前記第２空間は、前記軸受に供給されたグリースが排出される空間であることを特徴とするターボ機械。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のターボ機械において、
前記連通孔の孔径を調整する孔径調整部を備えることを特徴とするターボ機械。
【請求項１】
回転することで気体を流動させるインペラと、前記インペラを回転駆動させる駆動装置と、前記駆動装置の回転駆動力を前記インペラに伝達する回転軸と、前記回転軸を回転自在に支持する軸受と、を備えるターボ機械であって、
少なくとも前記駆動装置が配置される第１空間と、前記第１空間と区画され且つ前記軸受を介して前記第１空間に連通される第２空間と、を有するケーシングと、
前記第１空間内を吸引する吸引装置と、を備え、
前記ケーシングには、前記軸受と異なる位置に配されるとともに前記第１空間と前記第２空間とを互いに連通させて前記軸受を通る気体の流量を調整する連通孔が形成されていることを特徴とするターボ機械。
【請求項２】
請求項１に記載のターボ機械において、
前記ケーシングは、前記第１空間を有するケーシング本体と、前記ケーシング本体に着脱自在に設置されるとともに前記軸受を支持する軸受支持部と、を具備し、
前記第１空間及び前記第２空間は、前記軸受支持部によって区画され、
前記連通孔は、前記軸受支持部に形成されていることを特徴とするターボ機械。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のターボ機械において、
前記第２空間は、前記インペラと前記ケーシングとの間に形成される空間であることを特徴とするターボ機械。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のターボ機械において、
前記第２空間は、前記軸受に供給されたグリースが排出される空間であることを特徴とするターボ機械。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のターボ機械において、
前記連通孔の孔径を調整する孔径調整部を備えることを特徴とするターボ機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１７７１２（Ｐ２０１２−１７７１２Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５６６７６（Ｐ２０１０−１５６６７６）
【出願日】平成２２年７月９日（２０１０．７．９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月９日（２０１０．７．９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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