(57)【要約】【課題】減衰性能をより向上させたスクイーズフィルムダンパ軸受を提供する。【解決手段】スクイーズフィルムダンパ軸受は、軸受部を支持する内部支持環と、内部支持環の外周に設けられる外部支持環と、を有し、内部支持環の外周面と外部支持環の内周面との間に形成されたダンパ隙間に粘性流体が充填され、外部支持環及び内部支持環の少なくともいずれか一方に振動エネルギーを散逸する散逸部を備える。回転軸の回転に伴い、軸受部及びこれを支持する内部支持環が振動すると、流体膜のスクイズ効果に加えて、振動エネルギーの散逸が散逸部で生じるため、減衰効果を向上させることができる。【選択図】図３
2020139543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受部を支持する内部支持環と、
前記内部支持環の外周に設けられる外部支持環と、を有し、
前記内部支持環の外周面と前記外部支持環の内周面との間に形成されたダンパ隙間に粘性流体が充填され、
前記外部支持環及び前記内部支持環の少なくともいずれか一方に振動エネルギーを散逸する散逸部を備える、スクイーズフィルムダンパ軸受。
【請求項２】
前記散逸部は、前記外部支持環の内周面及び前記内部支持環の外周面の少なくともいずれか一方に１以上のホールを有する請求項１に記載のスクイーズフィルムダンパ軸受。
【請求項３】
前記散逸部は、前記外部支持環の内周面及び前記内部支持環の外周面の少なくともいずれか一方に１以上の周方向溝を有する請求項１に記載のスクイーズフィルムダンパ軸受。
【請求項４】
前記散逸部は、
前記外部支持環の内周面に設けられた１以上の第一の凸部と、
前記内部支持環の外周面に設けられた１以上の第二の凸部と、を有し、
前記第一の凸部と前記第二の凸部は、所定の方向に交互に配置され、
隣り合う前記第一の凸部と前記第二の凸部の間には隙間が形成されている、請求項１に記載のスクイーズフィルムダンパ軸受。
【請求項５】
前記散逸部は、
前記第一の凸部の内部に設けられ、前記粘性流体が流通する第一の凸部流路と、
前記第二の凸部の内部に設けられ、前記粘性流体が流通する第二の凸部流路と、
を有する、請求項４に記載のスクイーズフィルムダンパ軸受。
【請求項６】
前記散逸部は、
前記外部支持環の内周面に設けられ、前記粘性流体が流出入する複数の第一の流出入部と、
前記外部支持環の内部の周方向に設けられた前記第一の流出入部と連通し、前記粘性流体が流通する第一の流路と、を備える、
請求項１に記載のスクイーズフィルムダンパ軸受。
【請求項７】
前記散逸部は、
前記内部支持環の外周面に設けられ、前記粘性流体が流出入する複数の第二の流出入部と、
前記内部支持環の内部の周方向に設けられた前記第二の流出入部と連通し、前記粘性流体が流通する第二の流路と、を更に備える、
請求項６に記載のスクイーズフィルムダンパ軸受。
【請求項８】
前記外部支持環と前記内部支持環とは、３次元構造が得られるように表面上に１種以上の材料からなる連続層を積層することによって積層造形された、請求項４から７のいずれか１項に記載のスクイーズフィルムダンパ軸受。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載のスクイーズフィルムダンパ軸受と、
前記スクイーズフィルムダンパ軸受によって回転可能に支持される回転軸と、
を備えた回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機等の回転機械に用いられるスクイーズフィルムダンパ軸受及び回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機等の回転機械では、回転軸を支持するラジアル軸受が用いられる。このラジアル軸受の一つとして、スクイーズフィルムダンパを有するスクイーズフィルムダンパ軸受がある。スクイーズフィルムダンパ軸受では、軸受部を支持する内部支持環と内部支持環の外周に亘って配置される外部支持環との間のダンパ隙間に粘性流体を導入して、流体膜を形成し、いわゆるスクイズ効果を付与することにより通常の軸受に比較して高い減衰を得る。このようなスクイーズフィルムダンパ軸受としては、特許文献１に記載されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１４５７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ギアド圧縮機などのギアを有する回転機械では、負荷状態によって軸受部にかかる荷重が大きく変化するため、必要な減衰を得るためにダンパ隙間を狭くすると、内部支持環と外部支持環が接触する可能性がある。接触を防ぐためには、上記軸受のダンパ隙間を広くすることが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載のスクイーズフィルムダンパ軸受では、ダンパ隙間を広くすると、流体膜に発生する圧力が低下し、減衰性能が加速度的に低下してしまう。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、減衰性能をより向上させたスクイーズフィルムダンパ軸受及び回転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】
【０００６】
この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
この発明の第一態様によれば、スクイーズフィルムダンパ軸受は、軸受部を支持する内部支持環と、前記内部支持環の外周に設けられる外部支持環と、を有し、前記内部支持環の外周面と前記外部支持環の内周面との間に形成されたダンパ隙間に粘性流体が充填され、前記外部支持環及び前記内部支持環の少なくともいずれか一方に振動エネルギーを散逸する散逸部を備える。
【０００７】
このように構成することで、回転軸の回転に伴い、軸受部及びこれを支持する内部支持環が振動すると、流体膜のスクイズ効果に加えて、振動エネルギーの散逸が散逸部で生じるため、減衰効果を向上させることができる。また、ダンパ隙間を広くしたために、スクイズ効果による減衰効果が低下した場合でも、振動エネルギーの散逸による減衰効果を付与することにより、減衰効果の低下を抑制し、回転軸系の安定性を確保することができる。
【０００８】
この発明の第二態様によれば、第一態様に係るスクイーズフィルムダンパ軸受の前記散逸部は、前記外部支持環の内周面及び前記内部支持環の外周面の少なくともいずれか一方に１以上のホールを有していても良い。
【０００９】
このように構成することで、回転軸の回転に伴い、軸受部及びこれを支持する内部支持環が振動すると、粘性流体が軸方向又は周方向に移動して、ホールに渦が発生し、渦による粘性散逸が生じるため、振動エネルギーが散逸される。これにより、従来のスクイズ効果に加えて粘性散逸により減衰効果が得られるため、減衰効果を向上させることができる。また、ダンパ隙間を広くしたために、スクイズ効果による減衰効果が低下した場合でも、粘性散逸による減衰効果を付与することにより、減衰効果の低下を抑制し、回転軸系の安定性を確保できる。更に、ホールの寸法、形状、個数、配置、配置間隔等を調整することにより、減衰効果を調整することができる。
【００１０】
この発明の第三態様によれば、第一態様に係るスクイーズフィルムダンパ軸受の前記散逸部は、前記外部支持環の内周面及び前記内部支持環の外周面の少なくともいずれか一方に１以上の周方向溝を有していても良い。
【００１１】
このように構成することで、回転軸の回転に伴い、軸受部及びこれを支持する内部支持環が振動すると、周方向溝に粘性流体が流入して渦が発生する。この時、粘性散逸が生じるため、減衰効果を得ることができる。これにより、従来のスクイズ効果に加えて粘性散逸により減衰効果が得られるため、減衰効果を向上させることができる。また、ダンパ隙間を広くしたために、スクイズ効果による減衰効果が低下した場合でも、粘性散逸による減衰効果を付与することにより、減衰効果の低下を抑制し、回転軸系の安定性を確保できる。更に、周方向溝の寸法、形状、個数、配置、配置間隔等を調整することにより、減衰効果を調整することができる。
【００１２】
この発明の第四態様によれば、第一態様に係るスクイーズフィルムダンパ軸受の前記散逸部は、前記外部支持環の内周面に設けられた１以上の第一の凸部と、前記内部支持環の外周面に設けられた１以上の第二の凸部と、を有し、前記第一の凸部と前記第二の凸部は、所定の方向に交互に配置され、隣り合う前記第一の凸部と前記第二の凸部の間には隙間が形成されていても良い。
【００１３】
このように構成することで、外部支持環の内周面に設けられた第一の凸部と内部支持環の外周面に設けられた第二の凸部が所定の方向に交互に配置されることにより隙間を形成し、該隙間を粘性流体が流通する際に抵抗が生じ、振動エネルギーの散逸が増加するため、減衰効果を向上させることができる。
【００１４】
また、第一の凸部及び第二の凸部の寸法、形状、個数、配置、配置間隔等を調整することにより、減衰効果を調整することができる。
【００１５】
この発明の第五態様によれば、第四態様に係るスクイーズフィルムダンパ軸受の前記散逸部は、前記第一の凸部の内部に設けられ、前記粘性流体が流通する第一の凸部流路と、前記第二の凸部の内部に設けられ、前記粘性流体が流通する第二の凸部流路と、を有していても良い。
【００１６】
このように構成することで、内部支持環の振動に伴って、ダンパ隙間を粘性流体が移動すると、粘性流体が第一の凸部あるいは第二の凸部の周囲を流れるとともに第一の凸部の内部に設けられた第一の凸部流路、第二の凸部の内部に設けられた第二の凸部流路を流通する。この時、粘性流体が第一の凸部流路あるいは第二の凸部流路を通過する際に抵抗が生じ、振動エネルギーの散逸が増加するため、減衰効果を更に向上させることができる。
【００１７】
また、第一の凸部流路あるいは第二の凸部流路の寸法、形状、配置等を調整することにより、減衰効果を調整することができる。
【００１８】
この発明の第六態様によれば、第一態様に係るスクイーズフィルムダンパ軸受の前記散逸部は、前記外部支持環の内周面に設けられ、前記粘性流体が流出入する複数の第一の流出入部と、前記外部支持環の内部の周方向に設けられた前記第一の流出入部と連通し、前記粘性流体が流通する第一の流路と、を備えていても良い。
【００１９】
このように構成することで、内部支持環の振動に伴い、ダンパ隙間を粘性流体が移動すると、第一の流出入部を介して第一の流路を粘性流体が流通する。この時、粘性流体が第一の流路を通過する際に抵抗が生じ、振動エネルギーの散逸が増加するため、減衰効果を向上させることができる。
【００２０】
この発明の第七態様によれば、第六態様に係るスクイーズフィルムダンパ軸受の前記散逸部は、前記内部支持環の外周面に設けられ、前記粘性流体が流出入する複数の第二の流出入部と、前記内部支持環の内部の周方向に設けられた前記第二の流出入部と連通し、前記粘性流体が流通する第二の流路と、を更に備えていても良い。
【００２１】
このように構成することで、内部支持環の振動に伴い、ダンパ隙間を粘性流体が移動すると、第二の流出入部を介して第二の流路を粘性流体が流通する。この時、粘性流体が第二の流路を通過する際に抵抗が生じ、振動エネルギーの散逸が増加するため、減衰効果を更に向上させることができる。
【００２２】
この発明の第八態様によれば、第四態様から第七態様の何れか一態様に係るスクイーズフィルムダンパ軸受の前記外部支持環と前記内部支持環とは、３次元構造が得られるように表面上に１種以上の材料からなる連続層を積層することによって積層造形されても良い。
【００２３】
このように構成することで、第四態様から第七態様に係る構成を有する外部支持環と内部支持環の寸法や形状等を細かく調整することが可能となるため、外部支持環と内部支持環の表面積を効率良く増加させることができる。これより、粘性流体が内部支持環あるいは外部支持環の周囲を通過する際に抵抗が生じ、振動エネルギーの散逸が増加するため、減衰効果を向上させることができる。
【００２４】
この発明の少なくとも一態様に係る回転機械は、第一態様から第八態様の何れか一態様に係るスクイーズフィルムダンパ軸受と、前記スクイーズフィルムダンパ軸受によって回転可能に支持される回転軸と、を備えている。
【００２５】
このように構成することで、第一態様から第八態様に係るスクイーズフィルムダンパ軸受による減衰効果を備えた回転機械を得ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、減衰性能をより向上させたスクイーズフィルムダンパ軸受及び回転機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る回転機械を示す断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る回転機械を示す軸方向断面図であり、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るスクイーズフィルムダンパ軸受を示す断面図であり、図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る外部支持環の内周面の一部を示す概略図である。
【図５】本発明の第一実施形態の変形例に係る外部支持環の内周面の一部を示す概略図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係る回転機械を示す軸方向断面図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係るスクイーズフィルムダンパ軸受を示す断面図であり、図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る外部支持環の内周面を示す概略図である。
【図９】本発明の第三実施形態に係る回転機械を示す軸方向断面図である。
【図１０】本発明の第三実施形態に係るダンパ隙間の要部拡大図である。
【図１１】本発明の第三実施形態に係る外部支持環の内周面の一部を示す概略図である。
【図１２】本発明の第四実施形態に係る外部支持環の内周面の一部を示す概略図である。
【図１３】本発明の第四実施形態に係るダンパ隙間の要部拡大図である。
【図１４】本発明の第五実施形態に係る外部支持環の内周面の一部を示す概略図である。
【図１５】本発明の第五実施形態に係る回転機械を示す軸方向断面図である。
【図１６】本発明の実施形態に係るスクイーズフィルムダンパ軸受が適用される回転機械（ギアド圧縮機）の一つを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［第一実施形態］
以下、図１から図５及び図１６を参照して本発明の第一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る回転機械を示す断面図である。図１に示すように、回転機械１は、回転軸２と、回転軸２を支持するスクイーズフィルムダンパ軸受３と、を備えている。スクイーズフィルムダンパ軸受３は、スクイーズフィルムダンパ２０を有する。図２は、本実施形態に係る回転機械を示す軸方向断面図であり、図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は、本実施形態に係るスクイーズフィルムダンパ軸受を示す断面図であり、図２のＢ−Ｂ線断面図である。図４は、本実施形態に係る外部支持環の内周面の一部を示す概略図である。図５は、本実施形態の変形例に係る外部支持環の内周面の一部を示す概略図である。
【００２９】
回転機械１は、流体を圧送する圧縮機であり、例えば、ギアを介して連結された回転軸をスクイーズフィルムダンパ軸受で支持するギアド圧縮機である。図１６は、本実施形態に係るスクイーズフィルムダンパ軸受が適用されるギアド圧縮機を示す概略図である。このギアド圧縮機は、図示しないケーシングの内部に一対のインペラ５が収容され、インペラ５を両端に備える回転軸２がスクイーズフィルムダンパ軸受３により回転可能に支持される。この時、図示しない駆動源により回転する駆動軸６の動力がギア４を介して回転軸２に伝達されることにより回転軸２が回転して圧縮機としての機能を果たす。
【００３０】
図１に示す回転軸２は、中心軸Ｏが水平方向に沿って伸びて、スクイーズフィルムダンパ軸受３に支持されるように配置される。以降、中心軸Ｏが伸びる方向を軸方向、軸方向に直交する方向を径方向と呼ぶ。
【００３１】
スクイーズフィルムダンパ軸受３は、回転軸２を支持する軸受部１０と、軸受部１０の振動を減衰するスクイーズフィルムダンパ２０と、を備える。軸受部１０は、図２に示すように回転軸２の周方向に複数に分割され、径方向断面が円弧状又は扇形であり、軸方向に所定の幅を持つ複数の軸受パッド１１と、各軸受パッド１１に対応して設けられ、各軸受パッド１１を径方向外側から支持するピボット１３と、を備える。軸受パッド１１は、内周面が軸受面１２を構成し、軸受面１２で回転軸２を支持する。ピボット１３は、軸受パッド１１を径方向外側から支持している。そして、回転軸２と軸受部１０との間に図示しない給油ラインから粘性を有する油を供給すると、回転軸２と軸受部１０との直接的な金属接触が防止されて回転軸２が円滑に回転できるようになる。
【００３２】
スクイーズフィルムダンパ２０は、ピボット１３を径方向外側から支持する内部支持環２４と、内部支持環２４の外周面を覆うように設けられ、内部支持環２４の外周面との間にダンパ隙間３０を形成する環状の外部支持環２８と、を有し、ダンパ隙間３０に粘性を有する油を導入することにより油膜３８が形成される。
【００３３】
内部支持環２４は、径方向断面が環状をなして、軸方向に所定の幅を持つ円筒状の部材である。内部支持環２４は、内周面においてピボット１３を径方向外側から支持するとともに、径方向に移動可能なように構成されている。
【００３４】
外部支持環２８は、径方向断面が環状をなして、軸方向に所定の幅を持つ円筒状の部材である。外部支持環２８は、内部支持環２４から径方向外側に所定の間隔を空けて配置され、内部支持環２４の外周面との間にダンパ隙間３０が形成される。ダンパ隙間３０は、径方向断面が環状であり、軸方向に幅を有する円筒状の空間である。
【００３５】
油膜３８は、ダンパ隙間３０に粘性を有する油を導入することにより形成され、内部支持環２４の径方向の変位によって径方向の厚みが変化する。詳細には、回転している回転軸２から径方向の荷重が加わり、内部支持環２４が径方向外側に変位した領域では、油膜３８の厚さが減少し、反対に、中心軸Ｏを中心として該領域から点対称にある内部支持環２４が径方向内側に変位した領域では、油膜３８の厚さが増加する。
【００３６】
次に、本発明の第一実施形態に係る外部支持環２８について、詳しく説明する。図１から図４に示すように外部支持環２８の内周面には、軸方向及び周方向に沿ってホール１００が形成されている。ホール１００は、軸方向及び周方向に所定の間隔を空けて複数配置されている。一例には、ホール１００は、図４に示すように軸方向及び周方向に等間隔に形成されている。また、ホール１００は、機械加工により、径方向から見て円形に形成されるとともに径方向に所定の深さを有している。なお、ホール１００の寸法、形状、個数、配置、配置間隔等は特に制限されない。一例には、図５に示すように、ホール１００は、加工方法に応じて径方向から見て四角形状に形成されてもよい。
【００３７】
続いて、本実施形態に係るスクイーズフィルムダンパ軸受３の動作について説明する。ダンパ隙間３０に油膜３８が形成された状態で、例えば回転軸２の回転に伴い、軸受部１０及びこれを支持する内部支持環２４が振動すると、ダンパ隙間３０の間隔が振動に応じて変化する。この間隔の変化により、油膜３８を形成する油が軸方向又は周方向に移動し、当該移動に伴う油の粘性抵抗に起因した所謂スクイズ作用により圧力が発生し、振動に対する減衰効果が得られる。
【００３８】
更に、本実施形態に係るスクイーズフィルムダンパ軸受３によれば、回転軸２の回転に伴い、軸受部１０及びこれを支持する内部支持環２４が振動すると、油が軸方向又は周方向に移動した際に、図３に示すように、ホール１００に油が入りこみ、渦が発生する。この渦は、ホール１００の内周面に沿って、油が時計回りあるいは反時計回りに流れることにより発生する。そして、この渦による粘性散逸が生じることで、振動エネルギーが散逸される。
【００３９】
したがって、本実施形態のスクイーズフィルムダンパ軸受３によれば、従来のスクイズ効果に加えて、ホール１００の内部で粘性散逸が生じることで振動エネルギーが散逸されるため、減衰効果を向上させることができる。
【００４０】
また回転機械１のダンパ隙間３０を広くしたために、スクイズ効果による減衰効果が低下した場合でも、粘性散逸による減衰効果を付与することにより、減衰効果の低下を抑制し、回転軸系の安定性を確保できる。
【００４１】
また、ホール１００の寸法、形状、個数、配置、配置間隔等を調整することにより、減衰効果を調整することができる。
【００４２】
以上、図面を参照しながら、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、ホール１００は、必ずしも外部支持環２８の内周面に設けられる必要はなく、内部支持環２４の外周面に設けられても良い。また、外部支持環２８の内周面と内部支持環２４の外周面の両方にホール１００が設けられても良い。
【００４３】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図６から図８を参照して説明する。図６は、本実施形態に係る回転機械を示す軸方向断面図である。図７は、本実施形態に係るスクイーズフィルムダンパ軸受を示す断面図であり、図６のＣ−Ｃ断面図である。図８は、本実施形態に係る外部支持環の内周面を示す概略図である。なお、第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、ダンパ隙間３０を形成する外部支持環２８の内周面に、軸方向及び周方向に沿って周方向溝６０が形成されている点で第一実施形態と相違する。周方向溝６０は、軸方向及び周方向に所定の間隔を空けて複数配置されている。一例には、図６及び図８に示すように、複数の周方向溝６０は、周方向及び軸方向に等間隔に形成されている。また、周方向溝６０は、機械加工により径方向から見て距形に形成されるとともに径方向に所定の深さを有している。なお、周方向溝６０の寸法、形状、個数、配置、配置間隔等は特に制限されない。
【００４４】
続いて、本実施形態に係るスクイーズフィルムダンパ軸受３の動作について説明する。回転軸２の回転に伴い、軸受部１０及びこれを支持する内部支持環２４が振動すると、油が軸方向又は周方向に移動した際に、図７に示すように、周方向溝６０に油が入り込み、渦が発生する。この渦は、周方向溝６０の内周面に沿って、油が時計回りあるいは反時計回りに流れることにより発生する。そして、この渦による粘性散逸が生じることで、振動エネルギーが散逸される。
【００４５】
したがって、本実施形態のスクイーズフィルムダンパ軸受３によれば、従来のスクイズ効果に加えて、周方向溝６０の内部で粘性散逸が生じることで振動エネルギーが散逸されるため、減衰効果を向上させることができる。
【００４６】
また、回転機械１のダンパ隙間３０を広くしたために、スクイズ効果による減衰効果が低下した場合でも、粘性散逸による減衰効果を付与することにより、減衰効果の低下を抑制し、回転軸系の安定性を確保できる。
【００４７】
また、周方向溝６０の寸法、形状、個数、配置、配置間隔等を調整することにより、減衰効果を調整することができる。
【００４８】
以上、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、周方向溝６０が形成されるのは、必ずしも外部支持環２８の内周面に限られず、内部支持環２４の外周面に形成されても良い。また、周方向溝６０は、外部支持環２８の内周面と内部支持環２４の外周面の両方に形成されても良い。
【００４９】
［第三実施形態］
以下、本発明の第三実施形態について、図９から図１１を参照して説明する。図９は、本実施形態に係る回転機械を示す軸方向断面図である。図１０は、本実施形態に係るダンパ隙間の要部拡大図である。図１１は、本実施形態に係る外部支持環の内周面の一部を示す概略図である。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、外部支持環２８の内周面に第一の凸部７０が設けられており、内部支持環２４の外周面に第二の凸部８０が設けられている点で、上記の各実施形態と相違する。
【００５０】
図９及び図１０に示すように、第一の凸部７０及び第二の凸部８０は、周方向に沿って複数設けられており、一例には、第一の凸部７０は外部支持環２８の内周面上に等間隔に配置され、第二の凸部８０は内部支持環２４の外周面上に等間隔に配置されている。また、図１１に示すように、複数の第一の凸部７０は、外部支持環の内周面上において、軸方向に異なる位置に配置され、複数の第二の凸部８０は、内部支持環の外周面上において、軸方向に異なる位置に配置される。そして、一例には、第一の凸部７０と第二の凸部８０とは、周方向及び軸方向に交互に配置される。この時、周方向及び軸方向に隣り合う第一の凸部７０と第二の凸部８０の間には隙間９５が形成され、隙間９５を油が流通することが可能である。なお、第一の凸部７０と第二の凸部８０は、必ずしも周方向及び軸方向に交互に配置されるとは限られず、所定の方向に交互に配置されて良い。この時、隙間９５は、所定の方向に形成される。
【００５１】
第一の凸部７０は、外部支持環２８の内周面から径方向内側に向かって突出する凸部であり、第二の凸部８０は、内部支持環２４の外周面から径方向外側に向かって突出する凸部である。図１１に示すように、第一の凸部７０は、一例には、六面体であり、第二の凸部８０は、一例には、第一の凸部と同様に六面体である。
【００５２】
また、第一の凸部７０と第二の凸部８０の形成方法は特に限定されないが、３次元構造が得られるように表面上に１種以上の材料からなる連続層を積層する積層造形により形成されることが望ましい。なお、第一の凸部７０と第二の凸部８０の寸法、形状、個数、配置、配置間隔等は特に制限されない。
【００５３】
本実施形態の構成によれば、外部支持環２８の内周面に設けられた第一の凸部７０と内部支持環２４の外周面に設けられた第二の凸部８０とが、隙間９５を形成するように交互に配置される。そして、回転軸２の回転に伴い、軸受部１０及びこれを支持する内部支持環２４が振動し、油がダンパ隙間３０を移動すると、図１０に示すように、隙間９５を油が流通することにより、抵抗が生じ、振動エネルギーの散逸が生じる。
【００５４】
したがって、本実施形態のスクイーズフィルムダンパ軸受３によれば、従来のスクイズ効果による減衰効果に加えて、油と外部支持環２８あるいは内部支持環２４との間で生じる振動エネルギーの散逸が増加することで、減衰効果を向上させることができる。
【００５５】
また、積層造形を用いて第一の凸部７０及び第二の凸部８０を形成した場合には、他の加工法を使用したものと比べて、第一の凸部７０及び第二の凸部８０の寸法や形状等を細かく調整することが可能となる。これより、例えば、第一の凸部７０と第二の凸部８０の配置間隔を狭くすることにより、隙間９５を効率良く形成することができ、抵抗による振動エネルギーの散逸が増加するため、減衰効果を更に向上させることができる。
【００５６】
また、第一の凸部７０あるいは第二の凸部８０の寸法、形状、個数、配置、配置間隔等を調整することにより、減衰性能を調整することができる。
【００５７】
以上、本発明の第三実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、第一の凸部７０と第二の凸部８０は同じ寸法、形状等でなくても良く、所定の方向に隣り合う第一の凸部７０と第二の凸部８０の間に隙間９５が形成されれば良い。また、複数の第一の凸部７０は互いに異なる構成であり、複数の第二の凸部８０は互いに異なる構成であっても良い。
【００５８】
［第四実施形態］
以下、本発明の第四実施形態について、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、本実施形態に係る外部支持環の内周面の一部を示す概略図である。図１３は、本実施形態に係るダンパ隙間の要部拡大図である。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、第一の凸部７０に第一の凸部流路７２が設けられ、第二の凸部８０に第二の凸部流路８２が設けられている点で第三実施形態と相違する。一例には、第一の凸部７０及び第二の凸部８０は、自己相似なフラクタル図形の一種であり、立方体に貫通孔９０が形成されたものである。即ち、凸部の各面に、各面の形状と相似な形状を持つ貫通孔９０が設けられることにより、内部に流路が設けられている。上記のように、第一の凸部７０と第二の凸部８０に複雑な流路を設ける場合、第一の凸部７０と第二の凸部８０は、第三実施形態の場合と同様に、積層造形によって形成されることが望ましい。なお、第一の凸部流路７２あるいは第二の凸部流路８２の寸法、形状、配置等は特に制限されない。
【００５９】
本実施形態の構成によれば、回転軸２の回転に伴い、軸受部１０及びこれを支持する内部支持環２４が振動すると、油が第一の凸部７０あるいは第二の凸部８０の周囲を流れると共に第一の凸部７０の内部に設けられた第一の凸部流路７２、第二の凸部８０の内部に設けられた第二の凸部流路８２を流通する。この時、油と第一の凸部流路７２及び油と第二の凸部流路８２の間で抵抗が生じ振動エネルギーの散逸が生じる。
【００６０】
したがって、本実施形態のスクイーズフィルムダンパ軸受３によれば、従来のスクイズ効果による減衰効果に加えて、油と第一の凸部７０あるいは油と第二の凸部８０との間で生じる振動エネルギーの散逸が増加することで、減衰効果を向上させることができる。
【００６１】
また、積層造形を用いて第一の凸部７０あるいは第二の凸部８０を形成した場合には、他の加工方法を使用したものと比較して、第一の凸部流路７２あるいは第二の凸部流路８２の寸法等を細かく調整することが可能となる。これより、第一の凸部流路７２や第二の凸部流路８２をより細かく形成することができ、抵抗による振動エネルギーの散逸が増加することによって、減衰効果を更に向上させることができる。
【００６２】
また、第一の凸部流路７２あるいは第二の凸部流路８２の寸法、形状、配置等を調整することにより、減衰性能を調整することができる。
【００６３】
以上、本発明の第四実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、第一の凸部流路７２と第二の凸部流路８２は同じ寸法、形状、配置等でなくても良い。
【００６４】
［第五実施形態］
以下、本発明の第五実施形態について、図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は、本実施形態に係る外部支持環の内周面の一部を示す概略図である。図１５は、本実施形態に係る回転機械を示す軸方向断面図である。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、外部支持環２８の内周面に複数の第一の流出入部７４と、外部支持環２８の内部の周方向に、複数の第一の流出入部７４と連通する第一の流路７６が設けられている。また、内部支持環２４の外周面に複数の第二の流出入部８４と、内部支持環２４の内部の周方向に、複数の第二の流出入部８４と連通する第二の流路８６が設けられている。
【００６５】
第一の流出入部７４は、ダンパ隙間３０と第一の流路７６を接続しており、第一の流出入部７４を介して、油がダンパ隙間３０と第一の流路７６を流出入する。第一の流出入部７４は、一例には、図１４に示すように、径方向からみた形状が四角の第一の流出入孔７４Ａが４行４列に配置された領域である。また、第一の流出入部７４は周方向に間隔を空けて配置され、一例には、図１５に示すように、第一の流出入部７４は外部支持環２８の周方向に等間隔に４つ配置される。
【００６６】
第一の流路７６は、第一の径方向流路７６Ａと、第一の周方向流路７６Ｂと、を有し、粘性流体が流通する流路である。第一の径方向流路７６Ａは、第一の流出入部７４と連通して、径方向に伸びる流路であり、第一の流出入部７４に対応して設けられる。一例には、第一の流出入部７４を４行４列の第一の流出入孔７４Ａから構成した場合、図１５に示すように、第一の径方向流路７６Ａは、各第一の流出入孔７４Ａに対応して複数設けられる。
【００６７】
第一の周方向流路７６Ｂは、第一の径方向流路７６Ａと連通して設けられ、周方向に連続する環状の流路である。一例には、図１５に示すように、第一の周方向流路７６Ｂは、径方向に間隔を空けて４つ設けられ、第一の周方向流路７６Ｂのそれぞれが、全ての第一の径方向流路７６Ａと接続されている。
【００６８】
また、第一の流出入部７４、第一の流路７６を備える外部支持環２８の加工方法は特に制限されないが、積層造形により形成されることが望ましい。なお、第一の流出入部７４及び第一の流路７６の寸法、形状、個数、配置、配置間隔等は特に制限されない。
【００６９】
第二の流出入部８４は、ダンパ隙間３０と第二の流路８６を接続しており、第二の流出入部８４を介して、油がダンパ隙間３０と第二の流路８６を流出入する。第二の流出入部８４は、一例には、第一の流出入部７４と同様に径方向からみた形状が四角の第二の流出入孔８４Ａが４行４列に配置された領域である。更に、第二の流出入部８４は周方向に間隔を空けて配置され、図１５に示すように、内部支持環２４の周方向に等間隔に４つ配置される。なお、第二の流出入部８４は、第一の流出入部７４と同様の構成でなくても良く、また、周方向あるいは軸方向に同じ位置に設けられていなくても良い。
【００７０】
第二の流路８６は、第二の径方向流路８６Ａと、第二の周方向流路８６Ｂと、を有し、粘性流体が流通する流路である。第二の径方向流路８６Ａは、第二の流出入部８４と連通して、径方向に伸びる流路である。通常、第二の径方向流路８６Ａは、第二の流出入部８４に対応して設けられる。一例には、第二の流出入部８４を４行４列の第二の流出入孔８４Ａから構成した場合、第二の径方向流路８６Ａは、各第二の流出入孔８４Ａに対応して複数設けられる。
【００７１】
第二の周方向流路８６Ｂは、第二の径方向流路８６Ａと連通して設けられ、周方向に連続する環状の流路である。一例には、図１５に示すように、第二の周方向流路８６Ｂは、径方向に間隔を空けて４つ設けられ、第二の周方向流路８６Ｂのそれぞれが、全ての第二の径方向流路８６Ａと接続されている。
【００７２】
また、第二の流出入部８４、第二の流路８６を備える内部支持環２４の加工方法は特に制限されないが、積層造形により形成されることが望ましい。なお、第二の流出入部８４及び第二の流路８６の寸法、形状、個数、配置、配置間隔等は特に制限されない。
【００７３】
本実施形態の構成によれば、回転軸２の回転に伴い、軸受部１０及びこれを支持する内部支持環２４が振動して、ダンパ隙間３０を油が移動すると、油が第一の流出入部７４を介して、第一の径方向流路７６Ａ、第一の周方向流路７６Ｂを流通し、また、第二の流出入部８４を介して、第二の径方向流路８６Ａ、第二の周方向流路８６Ｂを流通する。そして、油が第一の流路７６あるいは第二の流路８６を流通する際に、抵抗が生じ、振動エネルギーが散逸される。
【００７４】
したがって、本実施形態のスクイーズフィルムダンパ軸受３によれば、従来のスクイズ効果による減衰効果に加えて、油と第一の流路７６あるいは第二の流路８６との間で振動エネルギーの散逸が生じることで、減衰効果を向上させることができる。
【００７５】
また、積層造形を用いて外部支持環２８あるいは内部支持環２４を形成した場合には、他の加工法を使用したものと比べて、第一の流路７６あるいは第二の流路８６の寸法、形状等を細かく調整することが可能となる。これより、第一の流路７６あるいは第二の流路８６をより細かく形成することができ、抵抗による振動エネルギーの散逸が増加することによって、減衰効果を更に向上させることができる。
【００７６】
以上、本発明の第五実施形態について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、外部支持環２８と内部支持環２４の両方に第一の流出入部７４と第一の流路７６あるいは第二の流出入部８４と第二の流路８６を設ける必要はなく、外部支持環２８と内部支持環２４のどちらか片方に第一の流出入部７４と第一の流路７６あるいは第二の流出入部８４と第二の流路８６を設けても良い。また、第一の流出入部７４あるいは第二の流出入部８４は図１４のように複数の構成要素が集合した集合体である必要はない。
【００７７】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、第一実施形態から第五実施形態に係る軸受が適用されるのは、必ずしも圧縮機に限らず、作動流体からの流体力を動翼に受けて回転軸２が回転するガスタービン、蒸気タービン等であっても良い。また、軸受部１０には、種々の軸受方式が適用され得る。例えば、環状の軸受メタルであっても良い。また、内部支持環２４及び外部支持環２８は、上下に分割された分割環構造であってもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１    回転機械
２    回転軸
３    スクイーズフィルムダンパ軸受
４    ギア
５    インペラ
６    駆動軸
１０  軸受部
１１  軸受パッド
１２  軸受面
１３  ピボット
２０  スクイーズフィルムダンパ
２４  内部支持環
２８  外部支持環
３０  ダンパ隙間
３８  油膜
６０  周方向溝
７０  第一の凸部
７２  第一の凸部流路
７４  第一の流出入部
７４Ａ  第一の流出入孔
７６  第一の流路
７６Ａ       第一の径方向流路
７６Ｂ       第一の周方向流路
８０  第二の凸部
８２  第二の凸部流路
８４  第二の流出入部
８４Ａ  第二の流出入孔
８６  第二の流路
８６Ａ       第二の径方向流路
８６Ｂ       第二の周方向流路
９０    貫通孔
９５    隙間
１００       ホール
Ｏ    中心軸
【図１】
2020139543.tif 000003
【図２】
2020139543.tif 000004
【図３】
2020139543.tif 000005
【図４】
2020139543.tif 000006
【図５】
2020139543.tif 000007
【図６】
2020139543.tif 000008
【図７】
2020139543.tif 000009
【図８】
2020139543.tif 000010
【図９】
2020139543.tif 000011
【図１０】
2020139543.tif 000012
【図１１】
2020139543.tif 000013
【図１２】
2020139543.tif 000014
【図１３】
2020139543.tif 000015
【図１４】
2020139543.tif 000016
【図１５】
2020139543.tif 000017
【図１６】
2020139543.tif 000018