(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端に向かって減少する直径を有する第一テーパー部及び軸方向に一定の直径を有する第一円柱状部を有する回転軸と、
前記回転軸に固定され、作動流体を圧縮又は膨張させるための第一翼車と、
前記第一テーパー部及び前記第一円柱状部を回転可能に支持する第一軸受と、
前記第一翼車に対して前記回転軸の軸方向に前記第一軸受と反対側に位置し、前記回転軸の軸方向及び前記回転軸の半径方向に前記回転軸を支持する第二軸受と、を備え、
前記回転軸は、前記第一翼車に対して前記回転軸の軸方向に前記第一軸受と反対側に位置し、前記回転軸の半径方向に延びる支持面を有するスラスト軸受部材と、前記第一翼車に対して前記回転軸の軸方向に前記第一軸受と反対側に位置し軸方向に一定の直径を有する第二円柱状部とを有し、
前記第二軸受は、前記スラスト軸受部材の前記支持面と対向するスラスト軸受面を有し、
前記スラスト軸受部材の前記支持面と前記第二軸受の前記スラスト軸受面との間の軸方向の隙間をＣ０、前記第一テーパー部と前記第一軸受との間の前記第一テーパー部の外周面に垂直な方向の平均隙間をＣ１、前記第一円柱状部と前記第一軸受との間の平均隙間をＣ３、及び前記第二円柱状部と前記第二軸受との間の平均隙間をＣ４とそれぞれ定義したとき、Ｃ０＋Ｃ１＞Ｃ３＋Ｃ４の関係が満たされている、
ターボ機械。
【請求項２】
端に向かって減少する直径を有する第一テーパー部及び軸方向に一定の直径を有する第一円柱状部を有する回転軸と、
前記回転軸に固定され、作動流体を圧縮又は膨張させるための第一翼車と、
前記第一テーパー部及び前記第一円柱状部を回転可能に支持する第一軸受と、
前記第一翼車に対して前記回転軸の軸方向に前記第一軸受と反対側に位置し、前記回転軸の軸方向及び前記回転軸の半径方向に前記回転軸を支持する第二軸受と、を備え、
前記回転軸は、端に向かって減少する直径を有する第二テーパー部及び軸方向に一定の直径を有する第二円柱状部を有し、
前記第二軸受は、前記第二テーパー部及び前記第二円柱状部を回転可能に支持しており、
前記第一テーパー部と前記第一軸受との間の前記第一テーパー部の外周面に垂直な方向の平均隙間をＣ１、前記第二テーパー部と前記第二軸受との間の前記第二テーパー部の外周面に垂直な方向の平均隙間をＣ２、前記第一円柱状部と前記第一軸受との間の平均隙間をＣ３、及び前記第二円柱状部と前記第二軸受との間の平均隙間をＣ４とそれぞれ定義したとき、Ｃ１＋Ｃ２＞Ｃ３＋Ｃ４の関係が満たされている、
ターボ機械。
【請求項３】
端に向かって減少する直径を有する第一テーパー部及び軸方向に一定の直径を有する第一円柱状部を有する回転軸と、
前記回転軸に固定され、作動流体を圧縮又は膨張させるための第一翼車と、
前記回転軸に固定された第二翼車と、
前記第一テーパー部及び前記第一円柱状部を回転可能に支持する第一軸受と、
前記第一翼車に対して前記回転軸の軸方向に前記第一軸受と反対側に位置し、前記回転軸の軸方向及び前記回転軸の半径方向に前記回転軸を支持する第二軸受と、
前記第一翼車の前面部を取り囲むように配置された内周面を有する第一ケーシングと、
前記第二翼車の前面部を取り囲むように配置された内周面を有する第二ケーシングと、を備え、
前記回転軸の軸方向において前記第一軸受、前記第一翼車、前記第二翼車、及び前記第二軸受がこの順に配置されており、
前記回転軸は、端に向かって減少する直径を有する第二テーパー部及び軸方向に一定の直径を有する第二円柱状部を有し、
前記第二軸受は、前記第二テーパー部及び前記第二円柱状部を回転可能に支持しており、
前記第一テーパー部と前記第一軸受との間の前記第一テーパー部の外周面に垂直な方向の平均隙間をＣ１、前記第二テーパー部と前記第二軸受との間の前記第二テーパー部の外周面に垂直な方向の平均隙間をＣ２、前記第一ケーシングの内周面と前記第一翼車との軸方向の最小隙間をＣ５、前記第二ケーシングの内周面と前記第二翼車との軸方向の最小隙間をＣ６とそれぞれ定義したとき、Ｃ５＞Ｃ１＋Ｃ２、及び、Ｃ６＞Ｃ１＋Ｃ２の関係が満たされている、
ターボ機械。
【請求項４】
前記第一軸受と前記第二軸受との間において前記回転軸に取り付けられた、前記回転軸を回転させるための電動機と、
前記回転軸に固定された第二翼車と、をさらに備え、
前記回転軸の軸方向において、前記第一軸受、前記第一翼車、前記電動機、前記第二翼車、及び前記第二軸受がこの順に配置されている、
請求項１又は２に記載のターボ機械。
【請求項５】
前記第一軸受と前記第二軸受との間において前記回転軸に取り付けられた、前記回転軸を回転させるための電動機をさらに備え、
前記回転軸の軸方向において、前記第一軸受、前記第一翼車、前記電動機、前記第二翼車、及び前記第二軸受がこの順に配置されている、
請求項３に記載のターボ機械。
【請求項６】
前記回転軸は、
前記回転軸の端から軸方向に延びる第一主潤滑液供給穴と、
前記第一主潤滑液供給穴から分岐し、第一後方出口に向かって半径方向に延びる第一後方副潤滑液供給穴と、をさらに有し、
前記第一後方出口は、前記第一円柱状部と前記第一軸受との間の空間に開口している、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のターボ機械。
【請求項７】
前記回転軸は、
前記回転軸の端から軸方向に延びる第一主潤滑液供給穴と、
前記第一主潤滑液供給穴から分岐し、第一前方出口に向かって半径方向に延びる第一前方副潤滑液供給穴と、をさらに有し、
前記第一前方出口は、前記第一テーパー部と前記第一軸受との間の空間に開口している、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のターボ機械。
【請求項８】
前記回転軸は、
前記回転軸の端から軸方向に延びる第一主潤滑液供給穴と、
前記第一主潤滑液供給穴から分岐し、第一後方出口に向かって半径方向に延びる第一後方副潤滑液供給穴と、
前記第一主潤滑液供給穴から分岐し、第一前方出口に向かって半径方向に延びる第一前方副潤滑液供給穴と、
前記第一後方出口は、前記第一円柱状部と前記第一軸受との間の空間に開口し、
前記第一前方出口は、前記第一テーパー部と前記第一軸受との間の空間に開口している、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のターボ機械。
【請求項９】
前記第一前方副潤滑液供給穴の孔径又は第一後方副潤滑液供給穴の孔径は、前記第一主潤滑液供給穴の穴径よりも小さい、請求項８に記載のターボ機械。
【請求項１０】
前記第一主潤滑液供給穴に連通する、前記第一軸受に供給されるべき潤滑液を貯留するための貯留空間を形成する第一潤滑液ケースをさらに備えた、請求項６に記載のターボ機械。
【請求項１１】
前記第一軸受又は前記第二軸受に供給されるべき潤滑液が、前記作動流体と同一種類の流体である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のターボ機械。
【請求項１２】
前記第一軸受の寸法と第二軸受の寸法が同一であり、かつ、前記第一軸受及び前記第二軸受が同一種類の材料で形成されている、請求項２に記載のターボ機械。
【請求項１３】
前記作動流体が、常温での飽和蒸気圧が負圧である流体である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ターボ機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ターボ機械は、翼車の両面に生じる差圧に伴う軸方向荷重（スラスト荷重）を支持するスラスト軸受と、半径方向荷重（ラジアル荷重）を支持するラジアル軸受とをそれぞれ個別に備えている。また、ターボ機械は、スラスト荷重及びラジアル荷重を支持するアンギュラ玉軸受を備えていることもある。また、回転軸の軸受として、テーパー状の軸受が知られている。
【０００３】
特許文献１には、図７に示すように、回転軸５０１、軸受部材５０３、軸受部材５０４、空気軸受５０６、空気軸受５０７、流路５０８、及び流路５０９を備えた空気軸受装置５００が記載されている。空気軸受５０６は、回転軸５０１と軸受部材５０３との間に形成されている。空気軸受５０７は、回転軸５０１と軸受部材５０４との間に形成されている。軸受部材５０３に流路５０８が設けられており、軸受部材５０４に流路５０９が設けられている。流路５０８から空気軸受５０６に加圧空気が供給される。また、流路５０９から空気軸受５０７に加圧空気が供給される。空気軸受５０６及び空気軸受５０７は、テーパー状に形成され、空気軸受５０６の大径側及び空気軸受５０７の大径側が互いに向かい合っている。
【０００４】
軸受部材５０３の軸受面には圧力センサ５１５が設けられている。圧力センサ５１５は、空気軸受５０６内の圧力Ｐを検知し、圧力センサ５１５からの出力信号ｐが演算部５１６に伝達される。演算部５１６は、圧力Ｐを軸受隙間Ｃに換算して又はそのまま制御用の信号として使用する。出力信号ｐが予め定めた値になるように、送りモータ５１４にて軸受部材５０３を図７において右方向又は左方向に移動させ、軸受隙間Ｃの値を変化させる。これにより、軸受隙間Ｃが最適な値に保たれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１９６３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の空気軸受装置は、簡素な構成で回転軸を安定的に支持する観点から改良の余地を有する。本開示は、簡素な構成で回転軸が安定的に支持されるターボ機械を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、
端に向かって減少する直径を有する第一テーパー部及び軸方向に一定の直径を有する第一円柱状部を有する回転軸と、
前記回転軸に固定され、作動流体を圧縮又は膨張させるための第一翼車と、
前記第一テーパー部及び前記第一円柱状部を回転可能に支持する第一軸受と、
前記第一翼車に対して前記回転軸の軸方向に前記第一軸受と反対側に位置し、前記回転軸の軸方向及び前記回転軸の半径方向に前記回転軸を支持する第二軸受と、を備えた、
ターボ機械を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、簡素な構成で回転軸が安定的に支持されるターボ機械を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係るターボ機械の断面図
【図２】図１に示すターボ機械の一部を拡大した断面図
【図３】変形例に係るターボ機械の一部を拡大した断面図
【図４】別の変形例に係るターボ機械の一部を拡大した断面図
【図５】第２実施形態に係るターボ機械の断面図
【図６Ａ】図５に示すターボ機械の一部を拡大した断面図
【図６Ｂ】図５に示すターボ機械の一部を拡大した断面図
【図７】従来の空気軸受装置を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
回転軸を流体軸受で支持する構成において、一般的に、回転軸の回転に伴う摩擦熱又は雰囲気温度の変化などの要因により回転軸と流体軸受の軸受部材との間に温度差が生じる。この温度差に起因してこれらの部品間に熱膨張の差が発生し、回転軸と流体軸受の軸受部材との間の隙間が変動する可能性がある。また、これらの部品の寸法は、一般的に、回転軸の長手方向に大きなばらつきを有するので、各部品を組み立てた際の初期の隙間は回転軸の長手方向に大きなばらつきを有する。回転軸と流体軸受の軸受部材との間の隙間が拡大しすぎると、回転軸を支持するのに必要な流体圧力を確保できず、回転軸の挙動が不安定になる可能性がある。一方、回転軸と流体軸受の軸受部材との間の隙間が縮小しすぎると、回転軸と軸受部材との接触が発生して回転軸を有する装置の性能及び信頼性が大きく低下する可能性がある。
【００１１】
特許文献１に記載の空気軸受装置５００によれば、軸受隙間Ｃを最適な値に保つことができるが、送りモータ５１４、圧力センサ５１５、及び演算部５１６が必要であるので、装置の構成が複雑であり、製造コストが高くなってしまう。
【００１２】
本開示の第１態様は、
端に向かって減少する直径を有する第一テーパー部及び軸方向に一定の直径を有する第一円柱状部を有する回転軸と、
前記回転軸に固定され、作動流体を圧縮又は膨張させるための第一翼車と、
前記第一テーパー部及び前記第一円柱状部を回転可能に支持する第一軸受と、
前記第一翼車に対して前記回転軸の軸方向に前記第一軸受と反対側に位置し、前記回転軸の軸方向及び前記回転軸の半径方向に前記回転軸を支持する第二軸受と、を備えた、
ターボ機械を提供する。
【００１３】
第１態様によれば、回転軸の第一テーパー部に加え、回転軸の第一円柱状部も支持される。すなわち、回転軸の第一円柱状部が回転軸の半径方向に支持される。このため、回転軸と第一軸受との温度差により、回転軸と第一軸受との間で回転軸の軸方向において熱膨張の差が発生しても、回転軸が安定的に支持されるようにターボ機械を構成できる。また、圧力センサ、演算部、及び軸受部材を移動させるためのモータが不要であるので、ターボ機械の構成が簡素である。
【００１４】
本開示の第２態様は、第１態様に加えて、前記回転軸は、前記第一翼車に対して前記回転軸の軸方向に前記第一軸受と反対側に位置し、前記回転軸の半径方向に延びる支持面を有するスラスト軸受部材、及び前記第一翼車に対して前記回転軸の軸方向に前記第一軸受と反対側に位置し軸方向に一定の直径を有する第二円柱状部をさらに備え、前記第二軸受は、前記スラスト軸受部材の前記支持面と対向するスラスト軸受面を有する、ターボ機械を提供する。第２態様によれば、第二軸受とスラスト軸受部材によって、第一翼車に対して第一軸受と反対側で回転軸を軸方向に支持することができる。
【００１５】
本開示の第３態様は、第１態様に加えて、前記回転軸は、さらに、端に向かって減少する直径を有する第二テーパー部及び軸方向に一定の直径を有する第二円柱状部を有し、前記第二軸受は、前記第二テーパー部及び前記第二円柱状部を回転可能に支持する、ターボ機械を提供する。第３態様によれば、第一軸受及び第二軸受によって、第一及び第二テーパー部だけでなく、第一及び第二円柱状部が支持される。すなわち、第一及び第二円柱状部が半径方向に支持される。このため、回転軸と第一軸受又は第二軸受との温度差により、回転軸と第一軸受又は第二軸受との間で回転軸の軸方向において熱膨張の差が発生しても、回転軸が安定的に支持されるようにターボ機械を構成できる。
【００１６】
本開示の第４態様は、第１態様〜第３態様のいずれか１つの態様に加えて、前記第一軸受と前記第二軸受との間において前記回転軸に取り付けられた、前記回転軸を回転させるための電動機と、前記回転軸に固定された第二翼車とをさらに備え、前記回転軸の軸方向において、前記第一軸受、前記第一翼車、前記電動機、前記第二翼車、及び前記第二軸受がこの順に配置されている、ターボ機械を提供する。第４態様によれば、作動流体に接触して作動流体とエネルギーを交換する２つの翼車と、運転時に発熱する電動機とが回転軸に取り付けられているので、回転軸の温度が上昇しやすい。その結果、回転軸と第一軸受又は第二軸受との温度差が大きくなりやすい。このような場合でも、回転軸が安定的に支持されるようにターボ機械を構成できる。
【００１７】
本開示の第５態様は、第１態様〜第４態様のいずれか１つの態様に加えて、前記回転軸は、前記回転軸の端から軸方向に延びる第一主潤滑液供給穴と、前記第一主潤滑液供給穴から分岐し、第一後方出口に向かって半径方向に延びる第一後方副潤滑液供給穴と、をさらに有し、前記第一後方出口は、前記第一円柱状部と前記第一軸受との間の空間に開口している、ターボ機械を提供する。第５態様によれば、回転軸の回転による遠心ポンプ効果によって、十分な量の潤滑液が第一主潤滑液供給穴及び第一後方出口を通って回転軸と第一軸受との間の空間に供給される。これにより、潤滑液の枯渇による液膜の消滅を防止しつつ、回転軸を潤滑液によって十分に冷却することができる。その結果、ターボ機械の信頼性を高めることができる。
【００１８】
本開示の第６態様は、第１態様〜第４態様のいずれか１つの態様に加えて、前記回転軸は、前記回転軸の端から軸方向に延びる第一主潤滑液供給穴と、前記第一主潤滑液供給穴から分岐し、第一前方出口に向かって半径方向に延びる第一前方副潤滑液供給穴と、をさらに有し、前記第一前方出口は、前記第一テーパー部と前記第一軸受との間の空間に開口している、ターボ機械を提供する。第６態様によれば、回転軸の回転による遠心ポンプ効果によって、十分な量の潤滑液が第一主潤滑液供給穴及び第一前方出口を通って回転軸と第一軸受との間の空間に供給される。これにより、潤滑液の枯渇による液膜の消滅を防止しつつ、回転軸を潤滑液によって十分に冷却することができる。その結果、ターボ機械の信頼性を高めることができる。
【００１９】
本開示の第７態様は、第１態様〜第４態様のいずれか１つの態様に加えて、前記回転軸は、前記回転軸の端から軸方向に延びる第一主潤滑液供給穴と、前記第一主潤滑液供給穴から分岐し、第一後方出口に向かって半径方向に延びる第一後方副潤滑液供給穴と、前記第一主潤滑液供給穴から分岐し、第一前方出口に向かって半径方向に延びる第一前方副潤滑液供給穴と、をさらに有し、前記第一後方出口は、前記第一円柱状部と前記第一軸受との間の空間に開口し、前記第一前方出口は、前記第一テーパー部と前記第一軸受との間の空間に開口している、ターボ機械を提供する。第７態様によれば、回転軸の回転による遠心ポンプ効果によって、十分な量の潤滑液が第一主潤滑液供給穴及び第一後方出口又は第一前方出口を通って回転軸と第一軸受との間の空間に供給される。これにより、潤滑液の枯渇による液膜の消滅を防止しつつ、回転軸を潤滑液によって十分に冷却することができる。その結果、ターボ機械の信頼性を高めることができる。
【００２０】
本開示の第８態様は、第５態様〜第７態様のいずれか１つの態様に加えて、前記第一前方副潤滑液供給穴の孔径又は第一後方副潤滑液供給穴の孔径は、前記第一主潤滑液供給穴の穴径よりも小さい、ターボ機械を提供する。第８態様によれば、回転軸の回転による遠心ポンプ効果によって、第一軸受部材と回転軸との間の空間に潤滑液が過剰に供給されることが抑制される。これにより、第一主潤滑液供給穴の潤滑液の圧力が低下して潤滑液にキャビテーションが発生することを防止できる。
【００２１】
本開示の第９態様は、第５態様〜第８態様にいずれか１つの態様に加えて、前記第一主潤滑液供給穴に連通する、前記第一軸受に供給されるべき潤滑液を貯留するための貯留空間を形成する第一潤滑液ケースをさらに備えた、ターボ機械を提供する。第９態様によれば、潤滑液ケースによって形成された、第一主潤滑液供給穴に連通する貯留空間に潤滑液が貯留されることによって、回転軸の回転数の変動に伴う第一軸受と回転軸との間の空間への潤滑液の供給量の変動に対応できる。これにより、潤滑液の枯渇を防止できる。
【００２２】
本開示の第１０態様は、第２態様に加えて、前記スラスト軸受部材の前記支持面と前記第二軸受の前記スラスト軸受面との間の軸方向の隙間をＣ０、前記第一テーパー部と前記第一軸受との間の前記第一テーパー部の外周面に垂直な方向の平均隙間をＣ１、前記第一円柱状部と前記第一軸受との間の平均隙間をＣ３、及び前記第二円柱状部と前記第二軸受との間の平均隙間をＣ４とそれぞれ定義したとき、Ｃ０＋Ｃ１＞Ｃ３＋Ｃ４の関係が満たされている、ターボ機械を提供する。第１０態様によれば、回転軸の半径方向における第一軸受又は第二軸受と回転軸との間の隙間に比べて、回転軸の軸方向における第二軸受とスラスト軸受部材との間の隙間及び第一テーパー部の外周面に垂直な方向における、第一テーパー部と第一軸受との間の隙間が大きい。このため、回転軸の温度が上昇して回転軸が軸方向に膨張しても、第一テーパー部と第一軸受との間及びスラスト軸受部材と第二軸受との間で十分な隙間を確保することができる。これにより、回転軸と軸受との接触を防止できる。
【００２３】
本開示の第１１態様は、第３態様に加えて、前記第一テーパー部と前記第一軸受との間の前記第一テーパー部の外周面に垂直な方向の平均隙間をＣ１、前記第二テーパー部と前記第二軸受との間の前記第二テーパー部の外周面に垂直な方向の平均隙間をＣ２、前記第一円柱状部と前記第一軸受との間の平均隙間をＣ３、及び前記第二円柱状部と前記第二軸受との間の平均隙間をＣ４とそれぞれ定義したとき、Ｃ１＋Ｃ２＞Ｃ３＋Ｃ４の関係が満たされている、ターボ機械を提供する。第１１態様によれば、回転軸の半径方向における第一軸受又は第二軸受と回転軸との間の隙間に比べて、第一又は第二テーパー部の外周面に垂直な方向における、第一又は第二テーパー部と第一軸受又は第二軸受との間の隙間が大きい。このため、回転軸の温度が上昇して回転軸が軸方向に膨張しても、第一テーパー部と第一軸受との間、及び第二テーパー部と第二軸受との間で十分な隙間を確保することができる。これにより、回転軸と軸受との接触を防止できる。
【００２４】
本開示の第１２態様は、第４態様に加えて、前記第一翼車の前面部を取り囲むように配置された内周面を有する第一ケーシングと、前記第二翼車の前面部を取り囲むように配置された内周面を有する第二ケーシングと、をさらに備え、前記第一テーパー部と前記第一軸受との間の前記第一テーパー部の外周面に垂直な方向の平均隙間をＣ１、前記第二テーパー部と前記第二軸受との間の前記第二テーパー部の外周面に垂直な方向の平均隙間をＣ２、前記第一ケーシングの内周面と前記第一翼車との軸方向の最小隙間をＣ５、前記第二ケーシングの内周面と前記第二翼車との軸方向の最小隙間をＣ６とそれぞれ定義したとき、Ｃ５＞Ｃ１＋Ｃ２、及び、Ｃ６＞Ｃ１＋Ｃ２の関係が満たされている、ターボ機械を提供する。第１２態様によれば、回転軸が軸方向に最大限移動し、又は、回転軸が軸方向に大きく膨張しても、第一翼車と第一ケーシングとが接触し、又は、第二翼車と第二ケーシングとが接触して、部品の破損などの危険な状況が発生することを防止できる。
【００２５】
本開示の第１３態様は、第１態様〜第１２態様のいずれか１つの態様に加えて、前記第一軸受又は前記第二軸受に供給されるべき潤滑液が、前記作動流体と同一種類の流体である、ターボ機械を提供する。第１３態様によれば、作動流体と同一種類の流体を潤滑液として使用するので、作動流体とは異なる種類の流体を潤滑液として使用する場合に比べて、ターボ機械の使用コストを抑制できる。また、潤滑液によって作動流体が汚染されることを防止できる。
【００２６】
本開示の第１４態様は、第３態様に加えて、前記第一軸受の寸法と第二軸受の寸法が同一であり、かつ、前記第一軸受及び前記第二軸受が同一種類の材料で形成されている、ターボ機械を提供する。第１４態様によれば、温度変化に伴う、第一軸受及び第二軸受の膨張の程度が同程度となる。このため、第一軸受が回転軸を支持する荷重と第二軸受が回転軸を支持する荷重とがばらつきにくく、回転軸を安定的に保持できる。また、第一軸受のための部品と第二軸受のための部品を共通化できるので、ターボ機械の製造コストを低減できる。
【００２７】
本開示の第１５態様は、第１態様〜第１４態様のいずれか１つの態様に加えて、前記作動流体が、常温での飽和蒸気圧が負圧である流体である、ターボ機械を提供する。第１５態様によれば、場合によっては、ターボ機械から吐出される作動流体の圧力が負圧となる。このような場合、回転軸の軸方向に発生するスラスト荷重が非常に小さいので、第一軸受又は第二軸受で支持すべき荷重が小さくなる。これにより、第一軸受及び第二軸受部材などの部品をコンパクト化することができ、ターボ機械の製造コストを低減できる。なお、本明細書において、「常温」とは、ＪＩＳ（日本工業規格）  Ｚ８７０３に従い、２０℃±１５℃の範囲の温度を意味する。また、「負圧」とは、絶対圧で大気圧よりの低い圧力を意味する。
【００２８】
本開示の第１６態様は、第１態様〜第４態様のいずれか１つの態様に加えて、
前記回転軸は、前記回転軸の端から軸方向に延びる第一主潤滑液供給穴と、前記第一主潤滑液供給穴から分岐し、第一後方出口に向かって半径方向に延びる第一後方副潤滑液供給穴と、前記第一主潤滑液供給穴から分岐し、第一後方出口に向かって半径方向に延びる第一前方副潤滑液供給穴と、前記第一主潤滑液供給穴から分岐し、第一前方出口に向かって半径方向に延びる第一後方副潤滑液供給穴と、前記回転軸の端から軸方向に延びる第二主潤滑液供給穴と、前記第二主潤滑液供給穴から分岐し、第二後方出口に向かって半径方向に延びる第二後方副潤滑液供給穴と、前記第二主潤滑液供給穴から分岐し、第二後方出口に向かって半径方向に延びる第二前方副潤滑液供給穴と、前記第二主潤滑液供給穴から分岐し、第二前方出口に向かって半径方向に延びる第二後方副潤滑液供給穴と、をさらに有し、前記第一後方出口は、前記第一円柱状部と前記第一軸受との間の空間に開口し、前記第一前方出口は、前記第一テーパー部と前記第一軸受との間の空間に開口し、前記第二後方出口は、前記第二円柱状部と前記第二軸受との間の空間に開口し、前記第二前方出口は、前記第二テーパー部と前記第二軸受との間の空間に開口している、ターボ機械を提供する。
【００２９】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本開示の一例に関するものであり、本開示はこれらによって限定されるものではない。
【００３０】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態に係るターボ機械１ａは、回転軸４０と、少なくとも１つの翼車３０と、第一軸受１０と、第二軸受２０とを備える。回転軸４０は、テーパー部４１（第一テーパー部）及び円柱状部４２（第一円柱状部）を有する。テーパー部４１は、回転軸４０の端に向かって減少する直径を有するように形成されている。円柱状部４２は、軸方向に一定の直径を有するように形成されている。翼車３０は、回転軸４０に固定されており、作動流体を圧縮又は膨張させるための部品である。第一軸受１０は、翼車３０の前方又は後方のいずれか一方でテーパー部４１及び円柱状部４２を回転可能に支持する。ここで、ターボ機械１ａの動作時に、翼車３０の前方から翼車３０に向かって作動流体が流れる。第二軸受２０は、翼車３０に対して回転軸４０の軸方向に第一軸受１０と反対側で回転軸４０の軸方向及び回転軸４０の半径方向に回転軸４０を支持する。第一軸受１０及び第二軸受２０は、それぞれ、すべり軸受である。すなわち、第一軸受１０とテーパー部４１及び円柱状部４２との間には潤滑液が存在し、第二軸受２０と回転軸４０との間にも潤滑液が存在する。
【００３１】
ターボ機械１ａは、例えば、遠心式のターボ機械であり、例えば、遠心式のターボ圧縮機である。ターボ機械１ａは、軸流式のターボ機械であってもよいし、タービンであってもよい。図１に示すように、ターボ機械１ａは、例えば、電動機６０、ケーシング７０、及び電動機ケーシング８０を備える。電動機６０は、第一軸受１０と第二軸受２０との間で回転軸４０に取り付けられている。電動機６０は、回転軸４０を回転させる。翼車３０と電動機６０とは、回転軸４０によって連結されている。翼車３０は前面部３１を有する。前面部３１は、翼車３０の前方を向いている。ケーシング７０は、翼車３０の前面部３１を翼車３０の半径方向外側で取り囲むように形成された内周面７１を有する。ケーシング７０の内部には、翼車３０の半径方向外側に吐出流路７２が形成されている。電動機ケーシング８０は円筒状のケーシングであり、電動機ケーシング８０の内部に電動機６０が収められている。電動機６０が作動することによって、回転軸４０と共に翼車３０が高速で回転する。これにより、翼車３０の前方（図１における翼車３０の左側）から翼車３０に向かって作動流体が流れる。作動流体は、回転している翼車によって加速され、かつ、加圧され、吐出流路７２を通ってターボ機械１ａから吐出される。前面部３１は、作動流体の吸込圧力を受け、図１における翼車３０の右側の面は作動流体の吐出圧力ほぼ等しい圧力を受ける。このため、翼車３０の軸方向の両面で差圧が生じ、この差圧により回転軸４０及び翼車３０を含む回転体に図１の左方向へスラスト荷重が発生する。
【００３２】
テーパー部４１は、例えば、翼車３０の前方における回転軸４０の端に向かって減少する直径を有するように形成されている。換言すると、テーパー部４１は、翼車３０に向かって拡大する直径を有する。また、回転軸４０は、テーパー部４１よりも翼車３０に近い位置で円柱状部４２を有している。例えば、回転軸４０において、テーパー部４１の外周面と円柱状部４２の外周面とが連続的に形成されている。第一軸受１０は、例えば、翼車３０の前方に配置されており、テーパー部４１を支持するためのテーパー軸受面１１を形成する軸受穴及び円柱状部４２を支持するためのストレート軸受面１２を形成する軸受穴を有する。テーパー軸受面１１は、テーパー軸受面１１によって形成された軸受穴の軸心に対して傾斜した錐面である。テーパー軸受面１１によって、テーパー部４１の直径よりもわずかに大きい穴径を有するテーパー穴が形成されている。すなわち、テーパー軸受面１１によって、翼車３０に向かって拡大する穴径を有するテーパー穴が形成されている。これにより、翼車３０の高速回転時に発生するスラスト荷重が支持される。ストレート軸受面１２は、ストレート軸受面１２によって形成された軸受穴の軸心に平行に延びる柱面である。このようにして、第一軸受１０が、テーパー部４１及び円柱状部４２を回転可能に支持する。例えば、第一軸受１０は、翼車３０の前方における回転軸４０の先端付近を支持する。
【００３３】
回転軸４０は、翼車３０の後方における回転軸４０の端の近傍にも、円柱状部４２（第二円柱状部）を有する。第二軸受２０は、例えば、翼車３０の後方に配置されており、円柱状部４２（第二円柱状部）と対向するストレート軸受面２２を形成する軸受穴を有する。ストレート軸受面２２は、例えば、ストレート軸受面２２によって形成された軸受穴の軸心に平行に延びる柱面である。第二軸受２０は、ストレート軸受面２２によって、回転軸４０を半径方向に支持する。ターボ機械１ａは、スラスト軸受部材５０をさらに備える。スラスト軸受部材５０は、翼車３０に対して第一軸受１０と反対側で回転軸４０に取り付けられている。また、スラスト軸受部材５０は、回転軸４０の半径方向に延びる支持面５１を有する。スラスト軸受部材５０は、例えば、回転軸４０が貫通している板状の部材である。第二軸受２０は、スラスト軸受部材５０の支持面５１と対向するスラスト軸受面２１を有する。支持面５１及びスラスト軸受面２１によって、回転軸４０の軸方向の移動が規制される。ターボ機械１ａの始動から定常運転に達するまでの期間などのターボ機械１ａの運転過渡期には、図１における翼車３０の左側の作動流体の圧力が、図１における翼車３０の右側の作動流体の圧力よりも低いとは限らない。このような場合に、スラスト軸受部材５０及び第二軸受２０によって、回転軸４０が図１の右側に移動することが防止される。
【００３４】
翼車３０が高速で回転していると、摩擦熱、電動機６０における発熱、又は回転軸４０付近の雰囲気温度などの影響で回転軸４０が熱膨張する可能性がある。このとき、回転軸４０と第一軸受１０との間に温度差が発生し、回転軸４０と第一軸受１０との間に熱膨張差が発生する可能性がある。第一軸受１０によって、回転軸４０のテーパー部４１に加えて、回転軸４０の円柱状部４２が支持される。これにより、回転軸４０が半径方向に支持される。また、第二軸受２０によって、回転軸４０が半径方向に支持される。このため、回転軸４０と第一軸受１０との間に熱膨張差が発生しても、回転軸４０が安定的に支持される。
【００３５】
ターボ機械１ａにおいて、図１及び図２に示すように、スラスト軸受部材５０の支持面５１と第二軸受２０のスラスト軸受面２１との間の軸方向の隙間をＣ０、テーパー部４１（第一テーパー部）と第一軸受１０との間のテーパー部４１（第一テーパー部）の外周面に垂直な方向の平均隙間をＣ１、円柱状部４２（第一円柱状部）と第一軸受１０との間の平均隙間をＣ３、及び円柱状部４２（第二円柱状部）と第二軸受２０との間の平均隙間をＣ４とそれぞれ定義したとき、例えば、Ｃ０＋Ｃ１＞Ｃ３＋Ｃ４の関係が満たされている。ここで、平均隙間Ｃ１は、回転軸４０の軸心と第一軸受１０の軸受穴の軸心とが一致している場合を仮定したときに、回転軸４０の軸方向におけるテーパー軸受面１１の端で回転軸４０の外周に形成される隙間の大きさの平均値を意味する。平均隙間Ｃ３は、回転軸４０の軸心と第一軸受１０の軸受穴の軸心とが一致している場合を仮定したときに回転軸４０の軸方向におけるストレート軸受面１２の端で回転軸４０の外周に形成される隙間の大きさの平均値を意味する。平均隙間Ｃ４は、回転軸４０の軸心と第二軸受２０の軸受穴の軸心とが一致している場合を仮定したときに、回転軸４０の軸方向において回転軸４０の端により近いストレート軸受面２２の端又は回転軸４０の端で回転軸４０の周全体に形成される隙間の大きさの平均値を意味する。隙間Ｃ０、平均隙間Ｃ１、平均隙間Ｃ３、及び平均隙間Ｃ４は、それぞれ、常温における値である。隙間の大きさの平均値は、長さの次元を有し、例えば、隙間を回転軸４０の軸心に沿って見たときに、当該隙間に相当する部分の面積を回転軸４０の外周長さで除することによって求めることができる。
【００３６】
回転軸４０が熱膨張するとき、回転軸４０は軸方向に長いので、回転軸４０の軸方向の熱膨張量は、回転軸４０の半径方向の熱膨張量よりずっと大きい。このため、上記の関係が満たされるように、ターボ機械１ａが構成されていることが望ましい。これにより、回転軸４０の温度が上昇して回転軸４０が軸方向に膨張しても、テーパー部４１（第一テーパー部）と第一軸受１０との間及びスラスト軸受部材５０と第二軸受２０との間に十分な隙間を確保できる。その結果、回転軸４０と、第一軸受１０及び第二軸受２０との接触を防止できる。
【００３７】
図２に示すように、回転軸４０は、例えば、主潤滑液供給穴４３（第一主潤滑液供給穴）と、後方副潤滑液供給穴４５（第一後方副潤滑液供給穴）と、前方副潤滑液供給穴４７（第一前方副潤滑液供給穴）とを有する。主潤滑液供給穴４３は、回転軸４０の両端の少なくとも一方から軸方向に延びる穴である。後方副潤滑液供給穴４５は、主潤滑液供給穴４３から分岐し、後方出口（第一後方出口）に向かって半径方向に延びる穴である。後方出口は、円柱状部４２（第一円柱状部）と第一軸受１０との間の空間に開口している。前方副潤滑液供給穴４７は、主潤滑液供給穴４３から分岐し、前方出口（第一前方出口）に向かって半径方向に延びる。前方出口は、テーパー部４１（第一テーパー部）と第一軸受１０との間の空間に開口している。主潤滑液供給穴４３には、第一軸受１０と回転軸４０との間の潤滑のための潤滑液が供給される。主潤滑液供給穴４３に供給された潤滑液は、回転軸４０の回転に伴う遠心ポンプ効果によって、後方副潤滑液供給穴４５又は前方副潤滑液供給穴４７を通って、第一軸受１０と回転軸４０との間の空間に供給される。これにより、第一軸受１０と回転軸４０との間の空間に十分な量の潤滑液を供給できる。また、回転軸４０を潤滑液によって十分に冷却することができる。なお、後方副潤滑液供給穴４５及び前方副潤滑液供給穴４７のいずれか一方は省略されてもよい。この場合でも、主潤滑液供給穴４３、及び、後方副潤滑液供給穴４５又は前方副潤滑液供給穴４７の形状又は寸法などを工夫することによりに、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
後方副潤滑液供給穴４５の孔径又は前方副潤滑液供給穴の孔径４７は、例えば、主潤滑液供給穴４３の穴径よりも小さい。この場合、第一軸受１０と回転軸４０との間の空間に潤滑液が過剰に供給されることを防止できる。また、潤滑液の過剰供給による潤滑液供給穴の潤滑液の圧力低下を抑制でき、潤滑液供給穴で潤滑液にキャビテーションが発生することを防止できる。
【００３９】
図２に示すように、ターボ機械１ａは、例えば、潤滑液ケース９０をさらに有している。潤滑液ケース９０は、貯留空間９１を形成する。貯留空間９１は、主潤滑液供給穴４３に連通する、第一軸受１０に供給されるべき潤滑液を貯留するための空間である。第一軸受１０への潤滑液の供給量は、回転軸４０の回転数によって変動する。貯留空間９１に、潤滑液が貯留されることによって、潤滑液の供給量の変動に対応でき、潤滑液の枯渇を防止できる。また、図２に示すように、回転軸４０の端が貯留空間９１に露出していることが望ましい。これにより、貯留空間９１に貯留された潤滑液によって回転軸４０が冷却される。さらに、回転軸４０のテーパー部４１の先端が貯留空間９１に露出していることが望ましい。この場合、貯留空間９１に露出する回転軸４０の部分の面積が小さいので、回転軸４０が貯留空間９１に貯留された潤滑液を攪拌することによって発生する損失を低減できる。
【００４０】
ターボ機械１ａにおける作動流体は、特に制限されないが、例えば、常温での飽和蒸気圧が負圧である流体である。このような流体としては、水、アルコール、又はエーテルを主成分として含む流体を挙げることができる。作動流体が、常温での飽和蒸気圧が負圧である流体であると、ターボ機械１ａから吐出される作動流体の圧力が負圧となり、翼車３０が高速回転しているときに発生するスラスト荷重が非常に小さいので、第一軸受１０で受けるべき軸受荷重が小さい。このため、第一軸受１０をコンパクト化できる。その結果、ターボ機械１ａの製造コストを低減できる。
【００４１】
第一軸受１０及び第二軸受２０と回転軸４０との間の潤滑に用いられる潤滑液は、特に制限されないが、例えば、ターボ機械１ａの作動流体と同一種類の流体である。この場合、作動流体とは異なる種類の流体を潤滑液として使用する場合に比べて、ターボ機械１ａの使用コストを抑制できる。また、潤滑液によって作動流体が汚染されることを防止できる。
【００４２】
（変形例）
第１実施形態に係るターボ機械１ａは、様々な観点から変更されてもよい。例えば、第一軸受１０が翼車３０の後方に配置され、かつ、第二軸受２０が翼車の前方に配置されてもよい。
【００４３】
第一軸受１０の、テーパー部４１（第一テーパー部）を支持するための部分と、第一軸受１０の、円柱状部４２（第一円柱状部）を支持するための部分とが、別部材によって構成されていてもよい。この場合、一つの未加工部品にテーパー軸受面１１及びストレート軸受面１２を加工する必要がなくなるので、加工工具に対する形状の制約を少なくできる。これにより、第一軸受１０のための加工が容易である。また、第一軸受１０の設計の自由度を高めることができる。また、この場合に、第一軸受１０の、テーパー部４１を支持するための部分と、第一軸受１０の、円柱状部４２を支持するための部分とは、ねじによって連結されていてもよいし、回転軸４０の軸方向に離れて配置されていてもよい。
【００４４】
第一軸受１０は、例えば、図３に示すように、第一軸受１０を回転軸４０の軸心に垂直な方向から見たときに、テーパー軸受面１１とストレート軸受面１２との境界で曲線の稜線を有するように加工されていてもよい。この場合、テーパー軸受面１１とストレート軸受面１２との境界における第一軸受１０の形状の精度又はテーパー軸受面１１とストレート軸受面１２との境界における表面粗さの精度に高い精度が求められない。このため、第一軸受１０の加工が容易になり、第一軸受１０の製造コストを低減できる。また、回転軸４０は、図３に示すように、回転軸４０を回転軸４０の軸心に垂直な方向から見たときに、テーパー部４１の外周面と円柱状部４２の外周面との境界で、テーパー軸受面１１とストレート軸受面１２との境界における稜線の曲率とほぼ等しい曲率を有する曲線の稜線を有するように、加工されていてもよい。これにより、第一軸受１０と回転軸４０との潤滑に悪影響を及ぼす可能性がある「ばり」が発生しにくくなるので、ターボ機械１ａの信頼性を高めることができる。
【００４５】
図４に示すように、第一軸受１０は、テーパー軸受面１１とストレート軸受面１２との境界で逃がし空間１３を有するように加工されていてもよい。この場合、テーパー軸受面１１とストレート軸受面１２との境界における第一軸受１０の形状の精度又はテーパー軸受面１１とストレート軸受面１２との境界における表面粗さの精度に高い精度が求められない。このため、第一軸受１０の加工が容易になり、第一軸受１０の製造コストを低減できる。
【００４６】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係るターボ機械１ｂについて説明する。ターボ機械１ｂは、特に説明する場合を除き、ターボ機械１ａと同様の構成を有する。ターボ機械１ａの構成要素と同一又は対応するターボ機械１ｂの構成要素には、ターボ機械１ａの構成要素と同一の符号を付し、詳細な説明を省略することがある。第１実施形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り第２実施形態にも適用される。
【００４７】
図５に示すように、ターボ機械１ｂの回転軸４０は、回転軸４０の両端のそれぞれに向かって縮小する直径を有する２つのテーパー部４１を有する。第二軸受２０は、翼車３０に対して回転軸４０の軸方向に第一軸受１０と反対側でテーパー部４１（第二テーパー部）及び円柱状部４２（第二円柱状部）を回転可能に支持する。回転軸４０は、回転軸４０の両端部のそれぞれに、主潤滑液供給穴４３、後方副潤滑液供給穴４５、及び前方副潤滑液供給穴４７を有する。回転軸４０の、第二軸受２０側の端部において、後方副潤滑液供給穴４５（第二後方副潤滑液供給穴）は、主潤滑液供給穴４３（第二主潤滑液供給穴）から分岐し、後方出口（第二後方出口）に向かって半径方向に延びる穴である。後方出口は、円柱状部４２と第二軸受２０との間の空間に開口している。また、回転軸４０の、第二軸受２０側の端部において、前方副潤滑液供給穴４７（第二前方副潤滑液供給穴）は、主潤滑液供給穴４３から分岐して、前方出口に向かって半径方向に延びる穴である。前方出口（第二前方出口）は、テーパー部４１（第二テーパー部）と第二軸受２０との間の空間に開口している。回転軸４０の、第二軸受２０側の端部において、後方副潤滑液供給穴４５及び前方副潤滑液供給穴４７のいずれか一方が省略されてもよい。
【００４８】
ターボ機械１ｂは、少なくとも一つの翼車３０として、第一翼車３０ａと、第二翼車３０ｂとを含む。第一翼車３０ａは、第一軸受１０と電動機６０との間で回転軸４０に固定されている。第二翼車３０ｂは、第二軸受２０と電動機６０との間で回転軸４０に固定されている。第一翼車３０ａは、第一翼車３０ａの前方を向く前面部３１ａを有し、第二翼車３０ｂは、第二翼車３０ｂの前方を向く前面部３１ｂを有する。前面部３１ａと前面部３１ｂとが反対方向を向くように、第一翼車３０ａ及び第二翼車３０ｂが回転軸４０に固定されている。すなわち、第一翼車３０ａにとっての前方と第二翼車３０ｂにとっての前方とが逆向きである。
【００４９】
ターボ機械１ｂは、例えば、遠心式のターボ圧縮機である。ターボ機械１ｂは、第一ケーシング７０ａと、第二ケーシング７０ｂとをさらに備える。第一ケーシング７０ａは、第一翼車３０ａの前面部３１ａを第一翼車３０ａの半径方向外側で取り囲むように形成された内周面７１ａを有する。また、第二ケーシング７０ｂは、第二翼車３０ｂの前面部３１ｂを第二翼車３０ｂの半径方向外側で取り囲むように形成された内周面７１ｂを有する。第一ケーシング７０ａには、第一翼車３０ａの半径方向外側に吐出流路７２ａが形成されている。また、第二ケーシング７０ｂには、第二翼車３０ｂの半径方向外側に吐出流路７２ｂが形成されている。ターボ機械１ｂは、接続流路７５をさらに備える。接続流路７５は、第一ケーシング７０ａにおける吐出流路７２ａと第二翼車３０ｂの前方の空間とを連通させる。
【００５０】
電動機６０の働きにより、第一翼車３０ａ及び第二翼車３０ｂが回転軸４０と共に高速で回転する。これにより、第一翼車３０ａの前方の作動流体が第一翼車３０ａを通過して圧縮される。第一翼車３０ａを通過して圧縮された作動流体は、吐出流路７２ａ及び接続流路７５を通過して、第二翼車３０ｂの前方の空間に導かれる。第二翼車３０ｂの前方の作動流体は、第二翼車３０ｂを通過してさらに圧縮される。第二翼車３０ｂを通過して圧縮された作動流体は、吐出流路７２ｂを通過してターボ機械１ｂの外部に吐出される。このように、作動流体が、第一翼車３０ａ及び第二翼車３０ｂによって二段圧縮されるので、ターボ機械１ｂは、高い圧縮効率を有し、高い圧力比を達成できる。
【００５１】
ターボ機械１ｂが定常運転をしているとき、第一翼車３０ａの前面部３１ａは、作動流体の吸込圧力を受け、図５における第一翼車３０ａの右側の面は作動流体の中間圧力とほぼ等しい圧力を受ける。また、第二翼車３０ｂの前面部３１ｂは、作動流体の吸込圧力を受け、図５における第二翼車３０ｂの左側の面は作動流体の吐出圧力とほぼ等しい圧力を受ける。このため、第一翼車３０ａの回転により、図５の左方向にスラスト荷重が発生し、第二翼車３０ｂの回転により、図５の右方向にスラスト荷重が発生する。すなわち、第一翼車３０ａの回転により発生するスラスト荷重の向きと、第二翼車３０ｂの回転により発生するスラスト荷重の向きとが逆向きである。このため、これらのスラスト荷重が互いに相殺されるので、ターボ機械１ｂの運転可能な圧力比の範囲が広い。
【００５２】
第二軸受２０は、第二翼車３０ｂの前方に配置されており、テーパー部４１（第二テーパー部）を支持するためのテーパー軸受面２３を形成する軸受穴及び円柱状部４２（第二円柱状部）を支持するためのストレート軸受面２４を形成する軸受穴を有する。テーパー軸受面２３は、テーパー軸受面２３によって形成された軸受穴の軸心に対して傾斜した錐面である。テーパー軸受面２３によって、テーパー部４１の直径よりもわずかに大きい穴径を有するテーパー穴が形成されている。すなわち、テーパー軸受面２３によって、第二翼車３０ｂに向かって拡大する穴径を有するテーパー穴が形成されている。これにより、図５の右方向のスラスト荷重が支持される。ストレート軸受面２４は、ストレート軸受面２４によって形成された軸受穴の軸心に平行に延びる柱面である。このようにして、第二軸受２０が、テーパー部４１及び円柱状部４２を回転可能に支持する。ターボ機械１ｂでは、発熱体である、電動機６０及び２つの翼車３０（第一翼車３０ａ及び第二翼車３０ｂ）が回転軸４０に取り付けられているので、２つの翼車３０が回転しているときに回転軸４０の温度が上がりやすい。このため、回転軸４０と第一軸受１０又は第二軸受２０との間の温度差が広がりやすく、回転軸４０と第一軸受１０又は第二軸受２０との間の熱膨張差が広がりやすい。このような場合でも、第一軸受１０及び第二軸受２０によって、回転軸４０が半径方向に支持されているので、回転軸４０が安定的に支持される。
【００５３】
図５に示すように、ターボ機械１ｂは、例えば、２つの潤滑液ケース９０を備えている。２つの潤滑液ケース９０は、それぞれ、回転軸４０の両端のいずれか一方に対して回転軸４０の軸方向に反対側に配置されている。
【００５４】
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、テーパー部４１（第一テーパー部）と第一軸受１０との間のテーパー部４１（第一テーパー部）の外周面に垂直な方向の平均隙間をＣ１、テーパー部４１（第二テーパー部）と第二軸受２０との間のテーパー部４１（第二テーパー部）の外周面に垂直な方向の平均隙間をＣ２、円柱状部４２（第一円柱状部）と第一軸受１０との間の平均隙間をＣ３、及び円柱状部４２（第二円柱状部）と第二軸受２０との間の平均隙間をＣ４とそれぞれ定義したとき、ターボ機械１ｂにおいて、例えば、Ｃ１＋Ｃ２＞Ｃ３＋Ｃ４の関係が満たされている。平均隙間Ｃ１及び平均隙間Ｃ３は、第１実施形態と同様にして定められる。平均隙間Ｃ２は、回転軸４０の軸心と第二軸受２０の軸受穴の軸心とが一致している場合を仮定したときに、回転軸４０の軸方向におけるテーパー軸受面２３の端で回転軸４０の外周に形成される隙間の大きさの平均値を意味する。平均隙間Ｃ４は、回転軸４０の軸心と第二軸受２０の軸受穴の軸心とが一致している場合を仮定したときに回転軸４０の軸方向におけるストレート軸受面２４の端で回転軸４０の外周に形成される隙間の大きさの平均値を意味する。平均隙間Ｃ２及び平均隙間Ｃ４は、それぞれ、常温における値である。
【００５５】
上記の関係が満たされるようにターボ機械１ｂが構成されていることにより、第一軸受１０又は第二軸受２０と回転軸４０との間の回転軸４０の半径方向の隙間の大きさに比べて、第一軸受１０又は第二軸受２０と回転軸４０との間の回転軸４０の軸方向の隙間の大きさが大きい。このため、回転軸４０に温度上昇により回転軸４０が熱膨張しても、第一軸受１０又は第二軸受２０と回転軸４０との間に十分な大きさの隙間を確保することができる。その結果、回転軸４０と、第一軸受１０又は第二軸受２０との接触が防止される。
【００５６】
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、第一ケーシング７０ａの内周面と第一翼車３０ａとの軸方向の最小隙間をＣ５、第二ケーシング７０ｂの内周面と第二翼車３０ｂとの軸方向の最小隙間をＣ６とそれぞれ定義したとき、ターボ機械１ｂにおいて、例えば、Ｃ５＞Ｃ１＋Ｃ２、及び、Ｃ６＞Ｃ１＋Ｃ２の関係が満たされている。最小隙間Ｃ５及び最小隙間Ｃ６は、それぞれ、常温における値である。この場合、回転軸４０が軸方向に最大限移動し、又は、回転軸４０が軸方向に大きく膨張しても、第一翼車３０ａと第一ケーシング７０ａとが接触し、又は、第二翼車３０ｂと第二ケーシング７０ｂとが接触して、部品の破損などの危険な状況が発生することを防止できる。
【００５７】
さらに、テーパー部４１（第一テーパー部）と第一軸受１０との間の軸方向の隙間と、テーパー部４１（第二テーパー部）と第二軸受２０との間の軸方向の隙間との和をＣ１２と定義したとき、ターボ機械１ｂにおいて、Ｃ５＞Ｃ１２、及び、Ｃ６＞Ｃ１２の関係が満たされていることが望ましい。これにより、第一翼車３０ａと第一ケーシング７０ａとが接触すること、又は、第二翼車３０ｂと第二ケーシング７０ｂとが接触することがより確実に防止される。Ｃ１２は、常温における値である。
【００５８】
ターボ機械１ｂにおいて、望ましくは、第一軸受１０の寸法と第二軸受２０の寸法が同一であり、かつ、第一軸受１０及び第二軸受２０が同一種類の材料で形成されている。この場合、温度変化に伴う、第一軸受１０及び第二軸受２０の膨張の程度が同程度となる。このため、第一軸受１０が回転軸４０を支持する荷重と第二軸受２０が回転軸４０を支持する荷重とがばらつきにくく、回転軸４０を安定的に保持できる。また、第一軸受１０のための部品と第二軸受２０のための部品を共通化できるので、ターボ機械１ｂの製造コストを低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本開示は、ターボ冷凍機又は業務用空調等の空調機器に利用される冷凍サイクルの圧縮機として特に有用である。
【符号の説明】
【００６０】
１ａ、１ｂ            ターボ機械
１０                  第一軸受
２０                  第二軸受
２１                  スラスト軸受面
３０                  翼車
３０ａ                第一翼車
３０ｂ                第二翼車
４０                  回転軸
４１                  テーパー部
４２                  円柱状部
４３                  主潤滑液供給穴
４５                  後方副潤滑液供給穴
４７                  前方副潤滑液供給穴
５０                  スラスト軸受部材
５１                  支持面
６０                  電動機
７０ａ                第一ケーシング
７０ｂ                第二ケーシング
９０                  潤滑液ケース
９１                  貯留空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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