(57)【要約】【課題】  負荷能力や振動や外乱に対する耐性について向上化を図る。【解決手段】  回転軸２の外周に配置されるトップフォイル３と、その径方向外側に配置されるバンプフォイル４とを、軸受ハウジング５に収容してラジアルフォイル軸受１を形成する。トップフォイル３は、バンプフォイル４の径方向内向きに突出する山部７の頂部に接触する部分を含む山部接触領域１２と、山部７同士の間に配置される山部間配置領域１３とを周方向に交互に備える。山部接触領域１２は相対的な薄肉部１４とし、山部間配置領域１３は相対的な厚肉部１５とすることで、山部接触領域１２の剛性に比して、山部間配置領域１３の剛性を高める。山部接触領域１２は、バンプフォイル４の山部７同士の間の空間に押し込まれる変形が抑制されるため、振動や外乱に対する耐性を保ちつつ、負荷能力が向上する。【選択図】図１
2017020605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の外周に配置されるトップフォイルと、
前記トップフォイルの径方向外側に配置されるバンプフォイルと、
前記トップフォイル及び前記バンプフォイルを収容する軸受ハウジングとを備え、
前記バンプフォイルは、径方向の外向きに突出して前記軸受ハウジングに接する谷部と、径方向の内向きに突出する山部とを有し、
前記トップフォイルは、前記バンプフォイルの山部の頂部に接触する部分を含む山部接触領域と、山部接触領域同士の間に配置される山部間配置領域とを備えて、前記山部接触領域の剛性に比して、前記山部間配置領域の剛性が高い構成を有すること
を特徴とするラジアルフォイル軸受。
【請求項２】
前記トップフォイルは、前記山部接触領域と前記山部間配置領域のうち、前記山部接触領域が相対的な薄肉部を連続または断続して備え、前記山部間配置領域は相対的な厚肉部とした
請求項１記載のラジアルフォイル軸受。
【請求項３】
前記トップフォイルは、薄肉部と厚肉部とを周方向に交互に備えた
請求項１又は２記載のラジアルフォイル軸受。
【請求項４】
前記トップフォイルは、径方向外側に凹部を備えており、該トップフォイルにおける前記凹部を備える個所が前記薄肉部である
請求項２又は３記載のラジアルフォイル軸受。
【請求項５】
前記トップフォイルは、前記周方向と交差する幅方向に延びる前記山部間配置領域の中央部の剛性が、幅方向両端寄り部分の剛性に比して高くなる構成とした
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のラジアルフォイル軸受。
【請求項６】
回転軸の軸受として、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のラジアルフォイル軸受を有してなること
を特徴とするターボ機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジアルフォイル軸受及び該ラジアルフォイル軸受を有するターボ機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気軸受は、潤滑油に代えて、空気による流体潤滑膜を用いて回転軸を支持する軸受である。空気軸受の一つとしては、ラジアルフォイル軸受が知られている。ラジアルフォイル軸受にてトップフォイルを支持するバックフォイルとしては、バンプフォイルが主として用いられている。
【０００３】
前記バンプフォイルは、薄板が波板状に成形されたものである。このバンプフォイルは、軸受ハウジングの内側で円筒状に巻かれた状態では、外周側に突出して軸受ハウジングに接する谷部と、内向きに突出する山部とが周方向に交互配列された構造となり、各山部によってトップフォイルを弾性的に支持している（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
トップフォイルは、円筒状に巻かれた薄板状の部材であり、ラジアルフォイル軸受において外力等により軸が振動して、軸が往復運動するように変位する場合や、軸に一定方向の外力が瞬間的に作用する外乱によって軸が変位する場合は、軸が移動する方向に位置する部分のトップフォイルが押し込まれて撓む。この際、トップフォイルから荷重を受けたバンプフォイルが、トップフォイルの撓みに応じて弾性変形することで、トップフォイルの撓みが許容される。これにより、ラジアルフォイル軸受は、振動や外乱に対する安定性が高められている。
【０００５】
したがって、トップフォイルをバンプフォイルの変形に追従して撓みやすくすることが、ラジアルフォイル軸受の振動や外乱に対する安定性を高めることに関連している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１７８０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記ラジアルフォイル軸受は、軸にかかる荷重（負荷）が大きくなるにつれて、トップフォイルと軸との間の空気による流体潤滑膜が次第に薄くなり、流体潤滑膜は、薄くなるにしたがって圧力が高くなる。
【０００８】
ところが、この流体潤滑膜の圧力が高くなりすぎると、トップフォイルは、バンプフォイルの山部の頂部に接している個所同士の間の部分が撓む。このためトップフォイルは、撓みを生じた部分が、バンプフォイルの隣接する山部同士の間（谷部）の空間に押し込まれるように変形した状態になる。トップフォイルにこのような変形が生じた場合、変形部分では、軸との間に存在する流体潤滑膜の厚さが増すため、圧力の低下が生じてしまう。この場合、前記圧力低下分を補うために、トップフォイルがバンプフォイルの山部に接して支持されている個所では、軸との間の流体潤滑膜が更に薄くなるが、トップフォイルと軸とが近接し過ぎると、軸に外力が加わったときの軸の変位で軸がトップフォイルに接触する可能性が高まってしまう。
【０００９】
したがって、トップフォイルは、その剛性を高めるようにして、バンプフォイルの山部の頂部に接している個所同士の間の部分が前記バンプフォイルの山部同士の間の空間に押し込まれる変形を生じさせないようにすることが、ラジアルフォイル軸受の負荷能力を高めるには有効である。
【００１０】
トップフォイルの剛性を高める手段としては、厚さを厚くすることが考えられる。しかし、トップフォイルは、トップフォイル全体の厚さを単に厚くすると、トップフォイル自体が固く、撓みにくくなるため、軸の変位やバンプフォイルの弾性変形に追従できなくなる。この場合、トップフォイルは、振動や外乱に対する安定性が低くなる。
【００１１】
以上のことから、ラジアルフォイル軸受は、トップフォイルの剛性に関連して、負荷能力と、振動や外乱に対する安定性という２つの性能がトレードオフの関係にある。
【００１２】
そこで、本発明は、負荷能力や、振動や外乱に対する安定性について、性能の向上化を図ることができるラジアルフォイル軸受、及び、該ラジアルフォイル軸受を備えたターボ機械を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記課題を解決するために、回転軸の外周に配置されるトップフォイルと、  前記トップフォイルの径方向外側に配置されるバンプフォイルと、前記トップフォイル及び前記バンプフォイルを収容する軸受ハウジングとを備え、前記バンプフォイルは、径方向の外向きに突出して前記軸受ハウジングに接する谷部と、径方向の内向きに突出する山部とを有し、前記トップフォイルは、前記バンプフォイルの山部の頂部に接触する部分を含む山部接触領域と、山部接触領域同士の間に配置される山部間配置領域とを備えて、前記山部接触領域の剛性に比して、前記山部間配置領域の剛性が高い構成を有するものとしたラジアルフォイル軸受とする。
【００１４】
前記トップフォイルは、前記山部接触領域と前記山部間配置領域のうち、前記山部接触領域が相対的な薄肉部を連続または断続して備え、前記山部間配置領域は相対的な厚肉部とした構成としてある。
【００１５】
前記トップフォイルは、薄肉部と厚肉部とを周方向に交互に備えた構成としてある。
【００１６】
前記トップフォイルは、径方向外側に凹部を備えており、該トップフォイルにおける前記凹部を備える個所が前記薄肉部である構成としてある。
【００１７】
前記トップフォイルは、前記周方向と交差する幅方向に延びる前記山部間配置領域の中央部の剛性が、幅方向両端寄り部分の剛性に比して高くなる構成としてある。
【００１８】
回転軸の軸受として、前記構成を有するラジアルフォイル軸受のいずれかを有してなるターボ機械とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のラジアルフォイル軸受によれば、負荷能力や、振動や外乱に対する安定性について、性能の向上化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ラジアルフォイル軸受の第１実施形態を示すもので、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は周方向の一部を拡大して示す図である。
【図２】図１のラジアルフォイル軸受に用いるトップフォイルを拡大して示すもので、（ａ）は平面に展開してバンプフォイルに対向する面を示した図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向矢視図である。
【図３】第１実施形態のラジアルフォイル軸受の適用例を示す図である。
【図４】ラジアルフォイル軸受の第２実施形態を示すもので、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は周方向の一部を拡大して示す図である。
【図５】図４のラジアルフォイル軸受に用いるトップフォイルを示すもので、（ａ）は平面に展開してバンプフォイルに対向する面を示した図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。
【図６】ラジアルフォイル軸受の第３実施形態として、トップフォイルの応用例を示すもので、（ａ）（ｂ）はそれぞれトップフォイルを展開し、バンプフォイルに対向する面を示した図である。
【図７】トップフォイルに作用する圧力の分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明のラジアルフォイル軸受及びターボ機械について、図面を参照して説明する。
【００２２】
［第１実施形態］
図１は、ラジアルフォイル軸受の第１実施形態を示すもので、図１（ａ）は概略側面図、図１（ｂ）は周方向の一部を拡大して示す図である。図２は、トップフォイルを拡大して示すもので、図２（ａ）は平面に展開してバンプフォイルに対向する面を示した図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ方向矢視図である。
【００２３】
本実施形態のラジアルフォイル軸受は、図１（ａ）（ｂ）に符号１で示すように、回転軸２の外周に配置されて軸受面３ａを形成するトップフォイル３と、トップフォイル３の径方向外側に配置されるバンプフォイル４と、トップフォイル３及びバンプフォイル４の径方向外側に配置される軸受ハウジング５とを備えた構成とされている。なお、本実施形態におけるトップフォイル３及びバンプフォイル４の材質は、たとえば、ＳＵＳ等の金属製であることが好ましい。後述する第２実施形態、第３実施形態でも同様である。
【００２４】
軸受ハウジング５は、金属製の円筒構造を有し、内側にバンプフォイル４とトップフォイル３とが収容される。
【００２５】
バンプフォイル４は、矩形状の薄板が波板状に成形されたものである。バンプフォイル４は、軸受ハウジング５の内側に、円筒状に曲げられた状態で配置されている。これにより、バンプフォイル４は、伸展しようとする方向の復元力により、軸受ハウジング５の内面に沿って周方向に延びる配置となっている。この状態で、バンプフォイル４は、径方向の外向きに突出して軸受ハウジング５に接する谷部６と、径方向の内向きに突出する山部７とが周方向に交互配列された構成となっている。この状態で、バンプフォイル４は、長手方向（周方向）の一個所が、図示しない固定部材を用いて軸受ハウジング５に固定されている。
【００２６】
トップフォイル３は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、矩形状の薄板としてあり、長手方向一端側には、長手方向と直交する方向（以下、幅方向という）の中央部に配置された１つの凸部８ａと、その幅方向両側の２つの凹部８ｂとによる凹凸形状が形成されている。トップフォイル３の長手方向他端側には、幅方向の中央部に配置された１つの凹部９ａと、その幅方向両側の２つの凸部９ｂとによる凹凸形状が形成された構成となっている。凸部８ａの幅方向寸法は、凹部９ａの幅方向寸法よりもわずかに小さくなっている。これにより、トップフォイル３は、凸部８ａを凹部９ａに差し込むことにより、図１（ａ）に示すように円筒状に曲げられ、この状態で、バンプフォイル４の内側に配置されている。これにより、トップフォイル３は、伸展しようとする方向の復元力により、バンプフォイル４の各山部７の頂部に接した状態で、周方向に延びるように配置されている。
【００２７】
この状態で、トップフォイル３は、凸部８ａと凹部９ａとが互いに係止されることで、長手方向両端側同士の幅方向への相対的な位置ずれが防止されている。トップフォイル３をバンプフォイル４の内側に配置した状態のときには、図１（ａ）に示すように、長手方向両端側の凸部８ａと凸部９ｂは、軸受ハウジング５の内面に設けられている収容溝１０と収容溝１１の内側にそれぞれ収容される。
【００２８】
トップフォイル３は、更に、図１（ａ）（ｂ）に示すように、円筒状に曲げられた状態でバンプフォイル４の山部７の頂部に接触する部分を含む山部接触領域１２と、山部７同士の間に配置される山部間配置領域１３とを周方向に交互に備えた構成とされている。更に、トップフォイル３は、山部接触領域１２の剛性に比して、山部間配置領域１３の剛性が高くなるように構成されている。
【００２９】
このような山部接触領域１２と山部間配置領域１３とに剛性の差を持たせるために、トップフォイル３は、たとえば、図１（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）に示すように、山部接触領域１２の厚みに比して、山部間配置領域１３の厚みが大となる構成とされている。すなわち、トップフォイル３は、山部接触領域１２と山部間配置領域１３のうち、山部接触領域１２が、幅方向の全長に亘り相対的な薄肉部１４（以下、単に薄肉部１４という）とされ、山部間配置領域１３が、幅方向の全長に亘り相対的な厚肉部１５（以下、単に厚肉部１５という）とされた構成となっている。なお、図２（ａ）では、薄肉部１４と厚肉部１５との識別を図るために、便宜的に薄肉部１４にドットのハッチングが付してある。また、図１（ａ）（ｂ）に示すように、トップフォイル３は、円筒状に曲げられた状態のときに径方向外側となる面に凹部を備えており、このトップフォイル３における凹部を備える個所が、薄肉部１４とされている。一方、トップフォイル３が円筒状に曲げられた状態のときに径方向内側となる面、すなわち回転軸に対向する面は、凹凸のない面とされている。これは、回転軸２との間に均一な流体潤滑膜を形成できるようにするためである。これらは、後述する図４（ａ）（ｂ）、図５（ａ）（ｂ）の第２実施形態、図６（ａ）（ｂ）の第３実施形態も同様である。
【００３０】
具体的には、たとえば、軸受ハウジング５の径が３５ｍｍ、長さが３５ｍｍとされた場合、トップフォイル３の薄肉部１４の厚さを１００μｍ程度とすると、厚肉部１５の厚さはそれよりも１０μｍ〜数十μｍ厚くなるようにすればよい。なお、軸受ハウジング５の径の大小や、バンプフォイル４の内側にトップフォイル３を配置するためにトップフォイル３全体に求められる剛性に応じて、薄肉部１４と厚肉部１５の厚さは前記の値に限定されるものでないことは勿論である。
【００３１】
かかる構成のトップフォイル３を製作する場合の手法としては、たとえば、全体の厚みが厚肉部１５と同様の厚さとなっている薄板材料（フォイル状の材料）に対し、トップフォイル３が円筒状に曲げられた状態のときに径方向外側となる面にエッチング加工によって凹部を形成し、その凹部により薄肉部１４を形成するようにすればよい。このようなエッチング加工では、曲げ加工などに比べてトップフォイル３に生じる応力が極めて小さく、したがってトップフォイル３に歪みが生じることはほとんどない。
【００３２】
なお、トップフォイル３を製作する場合の別の手法としては、たとえば、前記と同様の薄板材料を基に、切削加工により薄肉部１４を形成するようにしてもよい。また、全体の厚みが薄肉部１４と同様の厚さとなっている薄板材料を基に、別の材料を貼り付けてもよく、被膜処理等の手法で部分的に厚肉化して厚肉部１５を形成するようにしてもよい。あるいは、３Ｄプリンタ等を用いて、薄肉部１４と厚肉部１５とを一緒に形成するようにしてもよい。トップフォイル３における薄肉部１４と厚肉部１５の製作手法は、前記の各手法以外の手法であってもよいことは勿論である。
【００３３】
これにより、トップフォイル３は、山部接触領域１２と山部間配置領域１３に、薄肉部１４と厚肉部１５との厚さの差に応じた剛性の差が備えられる。この際、薄肉部１４となっている山部接触領域１２は、その剛性が、回転軸２の変位やバンプフォイル４の弾性変形に追従して撓むことが可能となるように設定されている。
【００３４】
一方、厚肉部１５となっている山部間配置領域１３は、その剛性が山部接触領域１２の剛性に比して高くなっている。このため、山部間配置領域１３は、バンプフォイル４の隣接する山部７同士の間の空間に押し込まれる変形に耐える能力が、山部接触領域１２と同様の剛性の薄板よりも向上している。
【００３５】
厚肉部１５の端部は、図１（ｂ）に示すように、バンプフォイル４の山部７の表面に接していてもよいが、接していなくてもよい。厚肉部１５の端部がバンプフォイル４に接している場合は、トップフォイル３における山部間配置領域１３の支持点間距離が短くなるので、山部間配置領域１３の剛性の向上化により有利になる。
【００３６】
以上の構成としてある本実施形態のラジアルフォイル軸受１によれば、回転軸２が回転すると、くさび効果によって回転軸２とトップフォイル３との間に、空気が引き込まれて圧力が高まり、空気膜が流体潤滑膜となることで、回転軸２は、トップフォイル３に非接触な状態で支持される。
【００３７】
この状態で、外力等による振動や外乱によって回転軸２が変位しようとすると、回転軸２が移動する方向に位置する部分のトップフォイル３が流体潤滑膜を介して押し込まれて撓む。このときのトップフォイル３の撓みは、山部接触領域１２と山部間配置領域１３のうち、相対的に剛性が低い山部接触領域１２が主として撓むことによって得られる。このため、トップフォイル３から荷重を受けるバンプフォイル４が、トップフォイル３の撓みに応じて山部７が低くなるように弾性変形することで、トップフォイル３の撓みが許容される。これにより、回転軸２とトップフォイル３との間には、流体潤滑膜が保持される。このことで、本実施形態のラジアルフォイル軸受１は、振動や外乱に対する安定性が得られている。
【００３８】
なお、トップフォイル３の剛性が高すぎてトップフォイル３が回転軸２に沿わない場合は、流体潤滑膜の形成が不均一になるため、高速で運転したときに不安定振動が発生しやすいという問題が生じる。この点、本実施形態は、トップフォイル３の撓みが許容されることにより、トップフォイル３が回転軸２に沿うようになる。よって、本実施形態は、流体潤滑膜が均一に形成されることになるため、高速で運転したときにも不安定振動が発生しにくいという高速安定性が得られる。
【００３９】
回転軸２にかかる荷重が大きくなると、トップフォイル３と回転軸２との間の空気による流体潤滑膜が次第に薄くなり、圧力が高くなる。この点、本実施形態では、トップフォイル３の山部間配置領域１３の剛性が山部接触領域１２の剛性に比して高くなっているため、本実施形態のラジアルフォイル軸受１の負荷能力は、この山部間配置領域１３の剛性に基づくものとなる。
【００４０】
したがって、本実施形態のラジアルフォイル軸受１は、トップフォイル３における山部接触領域１２の剛性を、従来のラジアルフォイル軸受におけるトップフォイルと同様の剛性とした場合は、トップフォイル３の山部間配置領域１３の剛性を、従来のトップフォイルに比して高めることが可能になる。この場合は、山部間配置領域１３がバンプフォイル４の周方向に隣接する山部７同士の間の空間に押し込まれる変形は抑制される。このため、本実施形態のラジアルフォイル軸受１は、負荷能力の向上化を図ることができる。この場合、本実施形態のラジアルフォイル軸受１では、振動や外乱に対する安定性や高速安定性は、負荷能力とのトレードオフで低下することはない。
【００４１】
また、トップフォイル３における山部間配置領域１３の剛性を、従来のトップフォイルと同様の剛性とした場合は、山部接触領域１２の剛性を、従来のトップフォイルに比して低くすることが可能になる。この場合は、バンプフォイル４の変形に対するトップフォイル３の追従性が向上する。このため、本実施形態のラジアルフォイル軸受１は、振動や外乱に対する安定性や高速安定性の向上化を図ることができる。この場合、本実施形態のラジアルフォイル軸受１では、負荷能力は、前記各安定性とのトレードオフで低下することはない。
【００４２】
更に、トップフォイル３は、山部接触領域１２の厚さを、従来のトップフォイルに比して薄くすると共に、山部間配置領域１３の厚さを、従来のトップフォイルに比して厚くすることもできる。この場合、本実施形態のラジアルフォイル軸受１は、振動や外乱に対する安定性や高速安定性の向上化を図ると共に、負荷能力の向上化を図る効果を得ることができる。
【００４３】
［第１実施形態の適用例］
図３は第１実施形態のラジアルフォイル軸受をターボ機械に適用した例を示す概要図である。
【００４４】
なお、図３において、図１（ａ）（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）に示したものと同一のものには、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４５】
第１実施形態のラジアルフォイル軸受１は、たとえば、図３に示すように、ターボ機械のインペラ１６に連結された回転軸２の支持に用いられる。なお、図３では、回転軸２が、１つのラジアルフォイル軸受１によって支持されている状態が示してあるが、複数のラジアルフォイル軸受１により回転軸２を支持した構成としてよいことは勿論である。
【００４６】
図３における符号１７は回転軸２に設けられたスラストカラー、１８はスラストカラー１７を回転自在に支持するスラスト軸受、１９はインペラ１６のハウジングである。
【００４７】
本適用例では、ラジアルフォイル軸受１は、ターボ機械の回転軸２の支持に用いることができ、ターボ機械の回転軸２についての振動や外乱に対する安定性や高速安定性の向上化、回転軸２から受ける荷重を支持するときの負荷能力の向上化を図ることができる。
【００４８】
よって、本実施形態のラジアルフォイル軸受１を適用したターボ機械は、このようなラジアルフォイル軸受１による優れた効果を備えたターボ機械とすることができる。
【００４９】
［第２実施形態］
図４は、ラジアルフォイル軸受の第２実施形態を示すもので、図４（ａ）は概略側面図、図４（ｂ）は周方向の一部を拡大して示す図である。図５は、トップフォイルを拡大して示すもので、図５（ａ）は平面に展開してバンプフォイルに対向する面を示した図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。
【００５０】
なお、図４（ａ）（ｂ）、図５（ａ）（ｂ）において、図１（ａ）（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）に示したものと同一のものには、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５１】
本実施形態のラジアルフォイル軸受１は、図４（ａ）（ｂ）、図５（ａ）（ｂ）に示すように、図１（ａ）（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）と同様の構成において、トップフォイル３の山部接触領域１２を、幅方向の全長に亘る薄肉部１４とした構成に代えて、山部接触領域１２を、幅方向に断続的に薄肉部１４を設けてなる構成としたものである。これにより、山部接触領域１２は、厚肉部１５に部分的な薄肉部１４を備えた構成となるが、この場合にも、山部接触領域１２の剛性に比して、厚肉部１５のみで形成されている山部間配置領域１３の剛性は高くなっている。
【００５２】
なお、薄肉部１４は、図５（ａ）では、方形として図示したが、薄肉部１４の形状は方形に限られるものでないことは勿論である。また、１つの山部接触領域１２において、トップフォイル３の幅方向に関する薄肉部１４の配列数は適宜変更してもよい。更に、１つの山部接触領域１２の中に、トップフォイル３の長手方向に複数に分割された薄肉部１４が設けられていてもよい。その他の構成は第１実施形態と同様であり、また、薄肉部１４と厚肉部１５を形成する手法は、第１実施形態で示した手法と同様にすればよい。
【００５３】
本実施形態のラジアルフォイル軸受１は、第１実施形態のラジアルフォイル軸受１と同様に使用して、第１実施形態と同様に、負荷能力や、振動や外乱に対する安定性及び高速安定性について、性能の向上化を図るといった効果を得ることができる。
【００５４】
更に、本実施形態では、トップフォイル３は、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示すように、長手方向（図４（ｂ）では周方向）に均一な厚み寸法を備えたものとなっている。そのため、トップフォイル３の厚みが長手方向に均一になることに起因して、軸受ハウジング５、バンプフォイル４、トップフォイル３を組み立てる場合の寸法管理や、トップフォイル３と回転軸２との隙間の寸法管理が行いやすくなる。
【００５５】
［第３実施形態］
図６（ａ）（ｂ）は、ラジアルフォイル軸受の第３実施形態として、それぞれトップフォイルの応用例を示す図である。図７はトップフォイルに作用する圧力の分布を示すグラフである。
【００５６】
なお、図６（ａ）（ｂ）において、図２（ａ）（ｂ）、図５（ａ）（ｂ）に示したものと同一のものには、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
ここで、前記各実施形態のラジアルフォイル軸受１について考えると、回転軸２が回転するときにくさび効果によって回転軸２とトップフォイル３との間に空気が引き込まれるのは、トップフォイル３の幅方向の両側縁からである。
【００５８】
そのために、トップフォイル３に作用する圧力の分布は、図７に縦軸をトップフォイル３の幅方向位置、横軸を圧力値としたグラフで示すように、幅方向の中央部の圧力が、幅方向両端寄り部分の圧力に比して高くなっている。
【００５９】
そこで、図７に示した圧力分布を考慮して、本実施形態では、トップフォイル３は、山部間配置領域１３について、幅方向の中央部の剛性が、幅方向両端寄り部分の剛性に比して高くなる構成とされている。
【００６０】
このように、山部間配置領域１３の幅方向中央部と幅方向両端寄り部分との剛性の差を持たせるために、たとえば、図６（ａ）に示すトップフォイル３は、図２（ａ）（ｂ）に示したトップフォイル３と同様の構成において、山部接触領域１２に設けられている薄肉部１４を、トップフォイル３の幅方向両端寄り部分で、隣接する山部間配置領域１３側へ広げた構成となっている。
【００６１】
また、図６（ｂ）に示すトップフォイル３は、図５（ａ）（ｂ）に示したトップフォイル３と同様の構成において、山部接触領域１２にトップフォイル３の幅方向中央部から両端寄りに配列されている各薄肉部１４について、幅方向両端寄りに近くなるにしたがって、薄肉部１４を隣接する山部間配置領域１３の側へ延長させて設けた構成となっている。
【００６２】
図６（ａ）（ｂ）に示した各トップフォイル３は、いずれも、山部間配置領域１３が、幅方向の中央部から両端寄りに行くにしたがって、厚肉部１５の割合が減少し、薄肉部１４の割合が増加する構成となる。このため、山部間配置領域１３の幅方向の剛性は、幅方向の中央部が高く、幅方向両端寄り部分で低くなる。
【００６３】
したがって、本実施形態のトップフォイル３を用いた場合は、図７に示した圧力分布で圧力が作用する場合であっても、トップフォイル３の幅方向に撓む現象を抑制することができる。
【００６４】
なお、図６（ｂ）に示した薄肉部１４は、図５（ａ）で説明したと同様に、形状は方形に限られるものでない。また、１つの山部接触領域１２において、トップフォイル３の幅方向に関する薄肉部１４の配列数は適宜変更してもよい。更に、１つの山部接触領域１２の中に、トップフォイル３の長手方向に複数に分割された薄肉部１４が設けられていてもよい。また、図６（ａ）（ｂ）における薄肉部１４と厚肉部１５を形成する手法は、第１実施形態で示した手法と同様にすればよい。
【００６５】
なお、本発明は、前記各実施形態にのみ限定されるものではなく、トップフォイル３に設ける薄肉部１４と厚肉部１５の境界は、段差状として図示したが、薄肉部１４と厚肉部１５の端部同士を傾斜面や滑らかに連続する曲面で繋いだ構成としてもよい。
【００６６】
トップフォイル３の山部接触領域１２と山部間配置領域１３とに剛性の差を設ける手段として、相対的に厚さが異なる薄肉部１４は、トップフォイル３を円筒状に曲げたときに径方向外側に凹部を備える個所として形成される構成を示したが、トップフォイル３の径方向内側あるいは両面に凹部を設けて、この凹部を備える個所が薄肉部１４とされていてもよい。その場合、少なくともトップフォイル３の径方向内側は、トップフォイル３で使用する金属よりも剛性が低い樹脂のコーティング処理で凹部を埋めて円滑な面とすればよい。このような構成にすれば、トップフォイル３は、トップフォイル３の山部接触領域１２と山部間配置領域１３に剛性の差をもたせることができるため、前記各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６７】
トップフォイル３の山部接触領域１２と山部間配置領域１３とに剛性の差を設ける手段としては、相対的に厚さが異なる薄肉部１４と厚肉部１５とを備える構成を示したが、たとえば、山部間配置領域１３を表面硬化処理等で硬化処理してもよく、山部接触領域１２と山部間配置領域１３とを剛性の異なる材質で形成してもよい。これらの場合は、トップフォイル３が、山部接触領域１２と山部間配置領域１３に厚さの差がなく、全体が均一な厚さの構成となっていてもよい。更には、トップフォイル３は、山部接触領域１２と山部間配置領域１３とに剛性の異なる材質を用いる等して、山部接触領域１２の剛性に比して山部間配置領域１３の剛性が高くなるようにしてあれば、山部接触領域１２が山部間配置領域１３よりも厚肉となる構成としてあってもよい。
【００６８】
トップフォイル３において、山部接触領域１２と山部間配置領域１３、及び、薄肉部１４と厚肉部１５のトップフォイル３の長手方向の寸法や寸法比、配列数は、図示するための便宜上のものであって、実際の装置構成を反映したものではない。
【００６９】
バンプフォイル４の谷部６と山部７の配列間隔や数、谷部６から山部７までの高さ等は、図示した構成に限定されるものではない。バンプフォイル４は、周方向に複数分割された構成であってもよい。
【００７０】
トップフォイル３は、長手方向の両端側に凸部８ａと凹部８ｂ、凹部９ａと凸部９ｂを備えた構成として示したが、円筒状に曲げられた状態でバンプフォイル４の内側に配置できるようになっていれば、長手方向両端側の構造は適宜変更してもよいことは勿論である。
【００７１】
軸受ハウジング５は、内側にバンプフォイル４とトップフォイル３とを保持することができるようにしてあれば、内面の構造は適宜変更してもよい。
【００７２】
第２実施形態、及び、第３実施形態のラジアルフォイル軸受１は、第１実施形態のラジアルフォイル軸受１と同様に、第１実施形態の適用例に示したと同様のターボ機械に適用してもよい。この場合も、第１実施形態の適用例で示したと同様の効果を得ることができる。
【００７３】
トップフォイル３及びバンプフォイル４の材質は、ＳＵＳ等の金属製とした場合を示したが、ＳＵＳ以外の金属製の材料を用いてもよい。更には、金属以外の材料を用いることも可能である。
【００７４】
本発明のラジアルフォイル軸受１は、ターボ機械の回転軸２以外の任意の回転軸の支持に適用してよいことは勿論である。
【００７５】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７６】
１  ラジアルフォイル軸受、２  回転軸、３  トップフォイル、４  バンプフォイル、５  軸受ハウジング、６  谷部、７  山部、１２  山部接触領域、１３  山部間配置領域、１４  薄肉部、１５  厚肉部
【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６】
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【図７】
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