(57)【要約】  このスラストフォイル軸受（３）は、シャフト（１）が挿通される挿通孔（３０ａ）を有するベースプレート（３０）と、挿通孔の周囲に配置されたトップフォイル（１０）と、を備え、トップフォイルは、挿通孔の径方向において、内側の領域と外側の領域に分けるスリット（１７）と、外側の領域に配置された被挟持部（１４）と、被挟持部から内側の領域まで延伸する延伸部（１３）と、内側の領域において、挿通孔の周方向一方側の端縁が延伸部に接続され、且つ延伸部から周方向他方側に延伸すると共に、挿通孔の軸方向に直交する方向に広がるベースプレートの平坦面に対して傾斜した傾斜部（１２）と、を有する。
2020149421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトが挿通される挿通孔を有するベースプレートと、
前記挿通孔の周囲に配置されたトップフォイルと、を備え、
前記トップフォイルは、
前記挿通孔の径方向において、内側の領域と外側の領域に分けるスリットと、
前記外側の領域に配置された被挟持部と、
前記被挟持部から前記内側の領域まで延伸する延伸部と、
前記内側の領域において、前記挿通孔の周方向一方側の端縁が前記延伸部に接続され、且つ前記延伸部から周方向他方側に延伸すると共に、前記挿通孔の軸方向に直交する方向に広がる前記ベースプレートの平坦面に対して傾斜した傾斜部と、を有する、スラストフォイル軸受。
【請求項２】
前記ベースプレートには、環状部材が取り付けられ、
前記被挟持部は、前記ベースプレートと前記環状部材との間に挟持されている、請求項１に記載のスラストフォイル軸受。
【請求項３】
前記環状部材を前記ベースプレートに取り付ける締結部材を有し、
前記被挟持部には、前記締結部材が挿通される貫通孔が形成されている、請求項２に記載のスラストフォイル軸受。
【請求項４】
前記貫通孔は、前記被挟持部に複数形成されている、請求項３に記載のスラストフォイル軸受。
【請求項５】
前記被挟持部は、環状に形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のスラストフォイル軸受。
【請求項６】
前記被挟持部には、複数の前記延伸部を介して前記傾斜部が複数接続されており、
前記スリットは、前記傾斜部の周方向他方側の端縁から周方向一方側に向かって延伸し、
前記トップフォイルには、前記傾斜部の周方向他方側の端縁に沿って内周側から外周側に延伸すると共に、前記傾斜部の外周側において前記スリットと接続される第２のスリットが形成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のスラストフォイル軸受。
【請求項７】
前記傾斜部の周方向他方側の端部は、自由端となっている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のスラストフォイル軸受。
【請求項８】
前記延伸部の周方向一方側の端部には、前記ベースプレートに向かって曲がる、若しくは、前記ベースプレートと反対側に向かって曲がる曲げ部が形成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のスラストフォイル軸受。
【請求項９】
前記ベースプレートには、前記ベースプレートに向かって曲がる前記曲げ部が挿入される挿入溝が形成されている、請求項８に記載のスラストフォイル軸受。
【請求項１０】
前記延伸部は、前記ベースプレートに固定された固定部を有する、請求項１又は２に記載のスラストフォイル軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、スラストフォイル軸受に関する。
本願は、２０１９年１月１８日に日本に出願された特願２０１９−００６８１１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速回転体用の軸受として、回転軸に設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラストフォイル軸受が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。スラストフォイル軸受は、振動や衝撃によって発生する回転軸の動き（スラストカラーの軸方向変位と傾き）を吸収できるように、軸受面が柔軟なフォイル（金属製薄板）によって形成されており、軸受面の下に軸受面を柔軟に支持するためのフォイル構造を有している。【０００３】
スラストフォイル軸受には、周方向に複数のトップフォイル片とバックフォイル片が配列された形態がある。トップフォイル片は、バックフォイル片に支持されており、スラストカラーの回転により、トップフォイル片とスラストカラーとの間に潤滑流体が導入される。この潤滑流体がトップフォイル片とスラストカラーとの間に楔状の流体潤滑膜を形成し、スラストフォイル軸受の負荷能力が発揮される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０６１６９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来技術では、トップフォイルがベースプレートから脱落する可能性があるために、溶接（スポット溶接）を用いて、トップフォイルをベースプレートに取り付けている。しかし、溶接を用いると、トップフォイルが熱により変形する場合がある。その結果、トップフォイルに歪みが生じ、流体潤滑膜の形成に影響を及ぼし、十分なスラストフォイル軸受の負荷能力が得られない可能性がある。【０００６】
本開示は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、挟持によるトップフォイルの取り付け方法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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本開示の第１の態様のスラストフォイル軸受は、シャフトが挿通される挿通孔を有するベースプレートと、前記挿通孔の周囲に配置されたトップフォイルと、を備え、前記トップフォイルは、前記挿通孔の径方向において、内側の領域と外側の領域に分けるスリットと、前記外側の領域に配置された被挟持部と、前記被挟持部から前記内側の領域まで延伸する延伸部と、前記内側の領域において、前記挿通孔の周方向一方側の端縁が前記延伸部に接続され、且つ前記延伸部から周方向他方側に延伸すると共に、前記挿通孔の軸方向に直交する方向に広がる前記ベースプレートの平坦面に対して傾斜した傾斜部と、を有する。【０００８】
本開示の第２の態様は、前記第１の態様のスラストフォイル軸受において、前記ベースプレートには、環状部材が取り付けられ、前記被挟持部は、前記ベースプレートと前記環状部材との間に挟持されている。【０００９】
本開示の第３の態様は、前記第２の態様のスラストフォイル軸受が、前記環状部材を前記ベースプレートに取り付ける締結部材を有し、前記被挟持部には、前記締結部材が挿通される貫通孔が形成されている。【００１０】
本開示の第４の態様は、前記第３の態様のスラストフォイル軸受において、前記貫通孔は、前記被挟持部に複数形成されている。【００１１】
本開示の第５の態様は、前記第１〜第４のいずれか１つの態様のスラストフォイル軸受において、前記被挟持部は、環状に形成されている。【００１２】
本開示の第６の態様は、前記第１〜第５のいずれか１つの態様のスラストフォイル軸受において、前記被挟持部には、複数の前記延伸部を介して前記傾斜部が複数接続されており、前記スリットは、前記傾斜部の周方向他方側の端縁から周方向一方側に向かって延伸し、前記トップフォイルには、前記傾斜部の周方向他方側の端縁に沿って内周側から外周側に延伸すると共に、前記傾斜部の外周側において前記スリットと接続される第２のスリットが形成されている。【００１３】
本開示の第７の態様は、前記第１〜第６のいずれか１つの態様のスラストフォイル軸受において、前記傾斜部の周方向他方側の端部は、自由端となっている。【００１４】
本開示の第８の態様は、前記第１〜第７のいずれか１つの態様のスラストフォイル軸受において、前記延伸部の周方向一方側の端部には、前記ベースプレートに向かって曲がる、若しくは、前記ベースプレートと反対側に向かって曲がる曲げ部が形成されている。【００１５】
本開示の第９の態様は、前記第８の態様のスラストフォイル軸受において、前記ベースプレートには、前記ベースプレートに向かって曲がる前記曲げ部が挿入される挿入溝が形成されている。【００１６】
本開示の第１０の態様は、前記第１又は第２の態様のスラストフォイル軸受において、前記延伸部は、前記ベースプレートに固定された固定部を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本開示によれば、トップフォイルの歪みによるスラストフォイル軸受の負荷能力の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示のスラストフォイル軸受が適用されるターボ機械の一例を示す側面図である。
【図２】本開示の第１実施形態に係るスラストフォイル軸受を示す側面図である。
【図３】本開示の第１実施形態に係るスラストフォイル軸受を示す平面図である。
【図４】図３に示すスラストフォイル軸受からトップフォイルを取り外した状態を示す平面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図６】図３に示すスラストフォイル軸受が備えるトップフォイルを示す平面図である。
【図７】図３に示すスラストフォイル軸受が備えるバックフォイルを示す平面図である。
【図８】図３のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図９】本開示の第２実施形態に係るスラストフォイル軸受を示す平面図である。
【図１０】図９に示すスラストフォイル軸受が備えるトップフォイル片を示す平面図である。
【図１１】図９に示すスラストフォイル軸受からトップフォイルを取り外した状態を示す平面図である。
【図１２】図９に示すスラストフォイル軸受が備えるバックフォイル片を示す平面図である。
【図１３】本開示の第３実施形態に係るスラストフォイル軸受を示す平面図である。
【図１４】図１３に示すスラストフォイル軸受からトップフォイルを取り外した状態を示す平面図である。
【図１５】本開示の第４実施形態に係るトップフォイルを示す平面図である。
【図１６】図１５に示すトップフォイルの傾斜部及び延伸部を通る周方向の断面図である。
【図１７】本開示の第４実施形態の変形例に係るトップフォイルを示す平面図である。
【図１８】図１７に示すトップフォイルの傾斜部及び延伸部を通る周方向の断面図である。
【図１９】本開示の第５実施形態に係るスラストフォイル軸受を示す平面図である。
【図２０】図１９に示すスラストフォイル軸受からトップフォイルを取り外した状態を示す平面図である。
【図２１】図１９のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図２２】本開示の第５実施形態の変形例に係るバックフォイルを示す平面図である。
【図２３】本開示の第５実施形態の別の変形例に係るバックフォイルの側面図である。
【図２４】本開示の第６実施形態に係るスラストフォイル軸受を示す平面図である。
【図２５】図２４のＤ−Ｄ線矢視断面図である。
【図２６】本開示の第１実施形態の第１変形例に係るスラストフォイル軸受のトップフォイルを示す平面図である。
【図２７】図２６のＥ−Ｅ線矢視断面図である。
【図２８】本開示の第１実施形態の第２変形例に係るスラストフォイル軸受のトップフォイルを示す平面図である。
【図２９】図２８のＦ−Ｆ線矢視断面図である。
【図３０】本開示の第１実施形態の第３変形例に係るスラストフォイル軸受のトップフォイルを示す平面図である。
【図３１】図３０のＧ−Ｇ線矢視断面図である。
【図３２】図３０のＨ−Ｈ線矢視断面図である。
【図３３】本開示の第１実施形態の第４変形例に係るスラストフォイル軸受のトップフォイルを示す平面図である。
【図３４】図３３のＩ−Ｉ線矢視断面図である。
【図３５】本開示の第２実施形態の変形例に係るスラストフォイル軸受のトップフォイルを示す平面図である。
【図３６】本開示の第３実施形態の変形例に係るスラストフォイル軸受のトップフォイルを示す平面図である。
【図３７】本開示の第１実施形態の第５変形例に係るスラストフォイル軸受を示す断面図である。
【図３８】本開示の第１実施形態の第５変形例に係るスラストフォイル軸受のバックフォイル片の平面図である。
【図３９】本開示の第１実施形態の第６変形例に係るスラストフォイル軸受を示す断面図である。
【図４０】本開示の第１実施形態の第７変形例に係るスラストフォイル軸受を示す断面図である。
【図４１】本開示の第１実施形態の第８変形例に係るスラストフォイル軸受を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本開示のスラストフォイル軸受を詳しく説明する。
【００２０】
図１は、本開示のスラストフォイル軸受が適用されるターボ機械の一例を示す側面図である。
図１中、符号１は回転軸（シャフト）、符号２は回転軸の先端部に設けられたインペラ、符号３は本開示に係るスラストフォイル軸受を示している。
【００２１】
回転軸１には、円板状のスラストカラー４が取り付けられている。スラストカラー４は、一対のスラストフォイル軸受３に挟まれている。インペラ２は、静止側となるハウジング５内に配置されており、ハウジング５との間にチップクリアランス６を有している。回転軸１は、ラジアルフォイル軸受７に支持されている。
【００２２】
（第１実施形態）
図２は、本開示の第１実施形態に係るスラストフォイル軸受３を示す側面図である。
スラストフォイル軸受３は、図２に示すように、スラストカラー４を挟んで両側に一対で設けられている。これら一対のスラストフォイル軸受３は、共に同じ構成となっている。スラストフォイル軸受３は、トップフォイル１０と、バックフォイル２０と、ベースプレート３０と、を備える。
【００２３】
一対のスラストフォイル軸受３のそれぞれのベースプレート３０の間には、図２に二点鎖線で示す円筒状の軸受スペーサ４０（環状部材）が挟持されている。そして、これらベースプレート３０は、締結ボルト４１（締結部材）によって軸受スペーサ４０を介して連結されている。ベースプレート３０の外周部には、締結ボルト４１を挿通するための貫通孔４２が形成されている。なお、本開示のベースプレート３０のうちの一方は、締結ボルト４１による締め付けによってハウジング５に当接している。
【００２４】
図３は、本開示の第１実施形態に係るスラストフォイル軸受３を示す平面図である。図４は、図３に示すスラストフォイル軸受３からトップフォイル１０を取り外した状態を示す平面図である。図５は、図３のＡ−Ａ線矢視断面図である。図６は、図３に示すスラストフォイル軸受３が備えるトップフォイル１０を示す平面図である。図７は、図３に示すスラストフォイル軸受３が備えるバックフォイル２０を示す平面図である。図８は、図３のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
ベースプレート３０は、図３に示すように、回転軸１が挿通される挿通孔３０ａを有する。
【００２５】
なお、以下の説明においては、挿通孔３０ａを基準に各部材の位置関係を説明することがある。具体的に、「軸方向」とは、挿通孔３０ａが延びる方向（回転軸１が挿通される方向）を言う。また、「径方向」とは、挿通孔３０ａの径方向を言う。また、「周方向」とは、挿通孔３０ａの内周面に沿った周方向を言う。あるいは、挿通孔３０ａに挿通された回転軸１の軸心を基準に、当該軸心から視た「径方向」及び「周方向」とも言える。
また、「平面視」とは、軸方向から見た図をいう。
【００２６】
ベースプレート３０は、軸方向におけるスラストフォイル軸受３の最外部（スラストカラーの反対側）を構成している。ベースプレート３０には、挿通孔３０ａが形成されている。すなわち、本開示のベースプレート３０は、挿通孔３０ａが形成された円板状の部材である。しかし、挿通孔３０ａを有すれば、ベースプレート３０は、円板状以外の部材（例えば矩形板状）であってもよい。また、挿通孔３０ａについても、必ずしも厳密な円筒形状（平面視円形）である必要はない。
【００２７】
ベースプレート３０は、例えば、厚さ数ｍｍ程度の金属板から形成されている。スラストカラー４と対向して配置されるベースプレート３０の平坦面における挿通孔３０ａ（開口）の周囲には、トップフォイル１０、バックフォイル２０が配置されている。具体的に、トップフォイル１０は、バックフォイル２０に支持され、バックフォイル２０は、ベースプレート３０に支持されている。つまり、トップフォイル１０は、バックフォイル２０を介し、ベースプレート３０にも支持されている。
【００２８】
本開示では、トップフォイル１０、バックフォイル２０がいずれも複数枚（６枚）のトップフォイル片１１、バックフォイル片２１によって形成されている。ベースプレート３０は、スラストカラー４に対向する平坦面の周方向において等間隔に６枚のトップフォイル片１１、バックフォイル片２１を支持している。なお、トップフォイル片１１、バックフォイル片２１の枚数は、６枚に限定されるものではない。
例えば、トップフォイル片１１及びバックフォイル片２１の各枚数が、３枚、４枚、５枚、７枚、８枚、９枚等であってもよい。
【００２９】
図３に示すように、トップフォイル１０は、周方向に配列された６枚の金属製の薄板（トップフォイル片１１）によって形成されている。トップフォイル片１１は、周方向一方側（回転軸１の回転方向上流側）から周方向他方側（回転軸１の回転方向下流側）に向かって上方（図３において紙面手前側。スラストカラー４（図３では不図示）に向かう方向。あるいは、軸方向においてベースプレート３０からあるいはトップフォイル片１１に向かう方向）に傾斜する傾斜部１２と、傾斜部１２の周方向一方側に連設され、径方向外側に延伸する延伸部１３と、傾斜部１２よりも径方向外側において延伸部１３に連設され、周方向他方側に延伸する被挟持部１４と、を有している。
【００３０】
傾斜部１２は、図６に示すように、扇形の頂点側を切り欠いて内周側、外周側をそれぞれ円弧状とした、略台形状に形成されている。すなわち、傾斜部１２は、周方向に離隔し、内周側から外周側に延びる２つの端縁と、２つの端縁を内周側で接続する内周側の端縁と、２つの端縁を外周側で接続する外周側の端縁を備えている。傾斜部１２の周方向他方側の内周側から外周側に延びる端縁（以下、周方向他方側の端部１２ａと言う）は、自由端となっている。
【００３１】
一方で、傾斜部１２の周方向一方側の内周側から外周側に延びる端縁は、曲げ部１５を介して延伸部１３に接続されている。曲げ部１５は、図５に示すように、第１の屈曲と、第１の屈曲の周方向他方側に位置する第２の屈曲とで構成されている。第１の屈曲は、トップフォイル片１１のベースプレート３０に対向する面の背面側に屈曲している。第２の屈曲は、トップフォイル片１１のベースプレート３０に対向する面側に屈曲している。つまり、曲げ部１５は、階段状となっている。なお、第１の屈曲、第２の屈曲は、いずれも鈍角となっている。
言い換えれば、曲げ部１５の第１の屈曲は、ベースプレート３０に向けて凸となるように屈曲し、第２の屈曲は、スラストカラー４（図５では不図示）に向けて凸となるように屈曲している。
【００３２】
曲げ部１５よりも周方向他方側に位置する傾斜部１２は、バックフォイル片２１の後述する支持部２２に支持されている。支持部２２に支持された傾斜部１２は、周方向一方側から周方向他方側に向かうに連れて、ベースプレート３０から漸次遠ざかるように初期傾斜角で傾斜して配置されている。ここで、初期傾斜角とは、荷重がゼロのときのベースプレート３０（ベースプレート３０の平坦面）に対するトップフォイル片１１の傾斜角を意味する。本開示のベースプレート３０は、軸方向に直交する方向に広がる平坦面を有し、傾斜部１２は、当該平坦面に対し傾斜している。
【００３３】
延伸部１３は、曲げ部１５の周方向一方側（第１の屈曲側）に接続されている。この延伸部１３は、図６に示すように、径方向外側に延伸する帯状に形成され、被挟持部１４に接続されている。
被挟持部１４は、傾斜部１２と同様に、扇形の頂点側を切り欠いて内周側、外周側をそれぞれ円弧状とした、略台形状に形成されている。すなわち、被挟持部１４は、周方向に離隔し、内周側から外周側に延びる２つの端縁と、２つの端縁を内周側で接続する内周側の端縁と、２つの端縁を外周側で接続する外周側の端縁を備えている。
【００３４】
被挟持部１４の周方向他方側の内周側から外周側に延びる端縁（以下、周方向他方側の端部１４ａと言う）の周方向位置は、傾斜部１２の周方向他方側の端部１２ａの周方向位置と一致している。但し、被挟持部１４の端部１４ａと傾斜部１２の端部１２ａの周方向位置は、必ずしも一致する必要は無い。また、被挟持部１４の周方向一方側の内周側から外周側に延びる端縁の周方向位置は、延伸部１３の周方向一方側の内周側から外周側に延びる端縁（以下、周方向一方側の端部１３ａと言う）の周方向位置と一致している。
【００３５】
被挟持部１４の内周側から外周側に延びる２つの端縁を内周側で接続する端縁（以下、径方向内側の端部１４ｂと言う）は、傾斜部１２の内周側から外周側に延びる２つの端縁を外周側で接続する端縁（以下、径方向外側の端部１２ｂと言う）と、径方向において離隔している。すなわち、被挟持部１４の径方向内側の端部１４ｂと、傾斜部１２の径方向外側の端部１２ｂとの間には、スリット１７が形成されている。
【００３６】
スリット１７は、トップフォイル片１１を径方向において内側の領域と外側の領域に分けている。スリット１７は、トップフォイル片１１の周方向他方側において内周側から外周側に延びる第１の側端から、トップフォイル片１１の周方向一方側において内周側から外周側に延びる第２の側端に向かって、周方向に延伸している。すなわち、トップフォイル片１１の第１の側端は、スリット１７によって離隔した傾斜部１２の周方向他方側の端部１２ａと、被挟持部１４の周方向他方側の端部１４ａによって形成されている。また、トップフォイル１０の第２の側端は、延伸部１３の周方向一方側の端部１３ａによって離隔することなく形成されている。本開示のスリット１７は、曲げ部１５より周方向一方側まで延伸している。また、スリット１７の周方向一方側には、Ｒ形状（丸み形状）が形成されている。
【００３７】
被挟持部１４の周方向他方側の端部１４ａの径方向における寸法Ｒ１４は、傾斜部１２の周方向他方側の端部１２ａの径方向における寸法Ｒ１２よりも小さい。本開示の寸法Ｒ１２と寸法Ｒ１４の比は、２：１程度である。なお、スリット１７の径方向における寸法Ｒ１７は、被挟持部１４の径方向における寸法Ｒ１４よりも十分に小さい。
【００３８】
スリット１７よりも内側の領域には、傾斜部１２が配置され、スリット１７よりも外側の領域には、被挟持部１４が配置されている。ここで、スリット１７よりも外側の領域は、図３に示すように、軸受スペーサ４０が配置される径方向位置まで延設されている。つまり、被挟持部１４は、ベースプレート３０と軸受スペーサ４０との間に軸方向において挟持される。
【００３９】
被挟持部１４には、軸受スペーサ４０をベースプレート３０に取り付ける締結ボルト４１が挿通される貫通孔１６が形成されている。被挟持部１４の貫通孔１６は、ベースプレート３０の貫通孔４２と、軸方向において重なっている。被挟持部１４の貫通孔１６は、延伸部１３との接続位置の近傍に配置されている。延伸部１３が被挟持部１４に接続する周方向における寸法Ｗ１３（図６参照）は、貫通孔１６の直径よりも大きい。
【００４０】
また、本開示の被挟持部１４の径方向の寸法Ｒ１４は、貫通孔１６の直径よりも大きい。被挟持部１４の径方向の寸法Ｒ１４は、図３に示すように、軸受スペーサ４０と略全体が当接可能なように、軸受スペーサ４０の内周面から外周面までの径方向の寸法と同程度であってもよい。また、被挟持部１４は、軸受スペーサ４０の全周３６０°のうち、６０°程度（全周の１／６程度）の周長を有してもよい。これにより、６枚のトップフォイル片１１（被挟持部１４）が、軸受スペーサ４０の略全周で挟持される。
【００４１】
図４に示すように、バックフォイル２０は、周方向に配列された６枚の金属製の薄板（バックフォイル片２１）によって形成されている。バックフォイル片２１は、トップフォイル片１１の傾斜部１２を支持する支持部２２と、支持部２２の周方向他方側に連設された平坦部２３と、平坦部２３から径方向外側に延設された被挟持部２４と、を有している。
【００４２】
支持部２２は、図５に示すように、山部２２ａと谷部２２ｂが交互に形成された波型のフォイル（バンプフォイル）である。支持部２２は、トップフォイル片１１の傾斜部１２を弾性的に支持している。なお、支持部２２としては、例えば、バンプフォイル、日本国特開２００６−５７６５２号公報や日本国特開２００４−２７０９０４号公報などに記載されているスプリングフォイル、日本国特開２００９−２９９７４８号公報などに記載されているバックフォイルなどを用いることができる。
【００４３】
なお、日本国特開２００６−５７６５２号公報や日本国特開２００４−２７０９０４号公報に記載されているスプリングフォイル、日本国特開２００９−２９９７４８号公報に記載されているバックフォイルは、ラジアル軸受に用いられるフォイルであるが、これらを平面状に展開して円環板状に形成すれば、スラストフォイル軸受３に用いられるフォイル（支持部２２）となる。
【００４４】
本開示の支持部２２は、バンプフォイルから形成されている。支持部２２は、図３に示す平面視で、トップフォイル片１１の傾斜部１２よりも一回り小さく形成されている。したがって、支持部２２は、傾斜部１２に覆われている。支持部２２は、図７に示すように、扇形の頂点側を切り欠いて内周側、外周側をそれぞれ円弧状とした、略台形状に形成されている。すなわち、支持部２２は、周方向に離隔し、内周側から外周側に延びる２つの端縁と、２つの端縁を内周側で接続する内周側の端縁と、２つの端縁を外周側で接続する外周側の端縁を備えている。
【００４５】
支持部２２の周方向一方側の内周側から外周側に延びる端縁（以下、周方向一方側の端部）には、支持部２２の周方向他方側の内周側から外周側に延びる端縁（以下、周方向他方側の端部）と平行に延びる平行部（以下、バックフォイル端部２１ａと言う）が形成されている。支持部２２には、バックフォイル端部２１ａから支持部２２の周方向他方側の端部に向かい、すなわち、バックフォイル端部２１ａないし支持部２２の周方向他方側の端部とそれぞれ直交する法線方向（山部２２ａの稜線と直交する方向とも言う）において、谷部２２ｂと山部２２ａが交互に連なっている。
【００４６】
図５に示すように、谷部２２ｂは、平坦面を備えベースプレート３０に対向している。また、山部２２ａは、隣接する谷部２２ｂを繋ぐアーチ状の部位となっている。バックフォイル片２１は、ベースプレート３０に支持されている。そのため、谷部２２ｂは、ベースプレート３０と当接可能である。支持部２２の両端部、すなわち、バックフォイル端部２１ａと、支持部２２の周方向他方側の端部には、それぞれ谷部２２ｂが形成されている。
【００４７】
本開示では、谷部２２ｂ及び山部２２ａは、それぞれほぼ等ピッチで形成されている。また、山部２２ａの高さは、バックフォイル端部２１ａから支持部２２の周方向他方側の端部に向かって、すなわち図３中に矢印で示す回転軸１（スラストカラー４）の回転方向の下流側（周方向一方側から他方側）に向かうに連れて、図５に示すように順に高くなるように形成されている。傾斜部１２の周方向他方側の端部１２ａは、支持部２２の最も周方向他方側に位置する山部２２ａに支持される仮想直線Ｘよりも周方向他方側に位置する。ここで、仮想直線Ｘとは、回転軸１の回転方向の最も下流側で、支持部２２が傾斜部１２に接する接線である。
【００４８】
平坦部２３は、図７に示すように、支持部２２の周方向他方側の端部に配置された谷部２２ｂを周方向他方側に延長させたような形状を有している。つまり、平坦部２３は、谷部２２ｂと面一の平坦面を備えている。平坦部２３の周方向他方側の端部２３ａには、ベースプレート３０に向かって曲がる曲げ部２５が形成されている。曲げ部２５は、図５に示すように、ベースプレート３０側に略直角に折り曲げられている。曲げ部２５の折り曲げ線は、図７に示すように、径方向に直線状に延びている。すなわち、曲げ部２５の折り曲げ線は、平坦部２３の周方向他方側の端部２３ａと平行に延びている。
【００４９】
図５に示すように、ベースプレート３０には、バックフォイル片２１の曲げ部２５が挿入される挿入溝３１が形成されている。挿入溝３１は、図４に示す平面視で、径方向に延伸する長方形状を有すると共に、周方向に間隔をあけて、ベースプレート３０に複数（６つ）形成されている。６つの挿入溝３１には、６枚のバックフォイル片２１の曲げ部１５がそれぞれ挿入される。
【００５０】
図５に示すように、曲げ部１５は、挿入溝３１の周方向他方側の側壁面に当接可能とされている。これにより、バックフォイル片２１（支持部２２）の周方向他方側への移動が規制される。すなわち、支持部２２に傾斜部１２から荷重が作用すると、曲げ部２５が挿入溝３１の周方向他方側の側壁面に当接し、周方向他方側への移動が規制されると共に、反対に、自由端となっているバックフォイル端部２１ａが、周方向一方側に向かって移動する。また、図５に示すように、平坦部２３上には、トップフォイル片１１の延伸部１３が重なって配置されている。これにより、挿入溝３１から曲げ部２５が抜けることが抑制される。
【００５１】
被挟持部２４は、図７に示すように、平坦部２３の径方向外側に延設され、周方向他方側に延伸している。被挟持部２４は、支持部２２と略同様に、扇形の頂点側を切り欠いて内周側、外周側をそれぞれ円弧状とした、略台形状に形成されている。すなわち、被挟持部２４は、周方向に離隔し、内周側から外周側に延びる２つの端縁と、２つの端縁を内周側で接続する内周側の端縁と、２つの端縁を外周側で接続する外周側の端縁を備えている。
【００５２】
被挟持部２４の周方向他方側の内周側から外周側に延びる端縁（以下、周方向他方側の端部２４ａと言う）の周方向位置は、平坦部２３の周方向他方側の端部２３ａの周方向位置よりも周方向他方側に位置している。また、被挟持部２４の周方向一方側の内周側から外周側に延びる端縁の周方向位置は、平坦部２３の周方向他方側の端部２３ａの周方向位置よりも周方向一方側に位置している。なお、被挟持部２４の周方向一方側の内周側から外周側に延びる端縁の周方向位置は、支持部２２の周方向他方側の端部（谷部２２ｂ）よりも周方向他方側に位置している。
【００５３】
被挟持部２４の径方向における寸法Ｒ２４は、平坦部２３の径方向における寸法Ｒ２３よりも小さい。寸法Ｒ２３と寸法Ｒ２４の比は、２：１程度である。被挟持部２４は、図４に示すように、軸受スペーサ４０が配置される径方向位置まで延設されている。つまり、被挟持部２４は、トップフォイル片１１の被挟持部１４と同様に、ベースプレート３０と軸受スペーサ４０との間に軸方向において挟持される。つまり、バックフォイル片２１の被挟持部２４は、図８に示すように、トップフォイル片１１の被挟持部１４と重なって、ベースプレート３０と軸受スペーサ４０との間に挟持される。
【００５４】
被挟持部２４には、図４に示すように、軸受スペーサ４０をベースプレート３０に取り付ける締結ボルト４１が挿通される貫通孔２６が形成されている。被挟持部２４の貫通孔２６は、ベースプレート３０の貫通孔４２と軸方向において重なっている。被挟持部２４の貫通孔２６は、平坦部２３との接続位置の近傍に配置されている。平坦部２３が被挟持部２４に接続する周方向における寸法Ｗ２３（図７参照）は、貫通孔２６の直径よりも大きい。
【００５５】
ベースプレート３０には、周方向に複数枚のトップフォイル片１１が配列される。また、周方向に隣接するトップフォイル片１１の間には周方向に離隔する隙間が形成される。同様に、周方向に隣接するトップフォイル片１１の被挟持部１４の間にも周方向に離隔する隙間が形成される。本開示の被挟持部２４は、被挟持部１４の間の隙間と軸方向に重なる位置まで延伸している。
【００５６】
また、本開示の被挟持部２４の径方向の寸法Ｒ１４は、貫通孔２６の直径よりも大きい。被挟持部２４の径方向の寸法Ｒ２４は、図４に示すように、軸受スペーサ４０の略全体が当接可能なように、軸受スペーサ４０の内周面から外周面までの径方向の寸法と同程度であってもよい。また、被挟持部２４は、軸受スペーサ４０の全周３６０°のうち、６０°程度の周長を有してもよい。これにより、６枚のバックフォイル片２１（被挟持部２４）が、軸受スペーサ４０の全周に亘って挟持される。
【００５７】
次に、このような構成からなるスラストフォイル軸受３の作用について説明する。
スラストフォイル軸受３は、図２に示すように、スラストカラー４を挟んだ両側に設けている。そのため、回転軸１のスラスト方向（軸方向）両側の移動を抑制できる。
【００５８】
このような状態で回転軸１が回転し、スラストカラー４が回転を始めると、スラストカラー４とトップフォイル片１１は擦れ合いつつ、両者の間に形成されたくさび形の空間に周囲流体が押し込まれる。そして、スラストカラー４が一定の回転速度に達すると、両者の間に流体潤滑膜が形成される。この流体潤滑膜の圧力によってトップフォイル片１１はバックフォイル片２１側へ押し付けられ、スラストカラー４はトップフォイル片１１との接触状態を脱し、非接触で回転するようになる。
【００５９】
ここで、本開示のトップフォイル１０は、図３に示すように、挿通孔３０ａの径方向において、内側の領域と外側の領域に分けるスリット１７と、スリット１７より外側の領域に配置された被挟持部１４と、被挟持部１４からスリット１７より内側の領域まで延伸する延伸部１３と、内側の領域において、延伸部１３に対し挿通孔３０ａの周方向一方側から周方向他方側に延伸すると共に、挿通孔３０ａの軸方向に直交する方向に広がるベースプレート３０の平坦面に対して傾斜した傾斜部１２と、を有する。
言い換えれば、本実施形態のトップフォイル１０は、挿通孔３０ａの径方向において、トップフォイル１０を内側の領域と外側の領域とに分けるスリット１７と、外側の領域に配置された被挟持部１４と、被挟持部１４から内側の領域まで延伸する延伸部１３と、内側の領域において、挿通孔３０ａの周方向一方側の端縁が延伸部１３に接続され、且つ延伸部１３から周方向他方側に延伸すると共に、挿通孔３０ａの軸方向に直交する方向に広がるベースプレート３０の平坦面に対して傾斜した傾斜部１２と、を有する。なお、延伸部１３は、被挟持部１４からスリット１７よりも径方向内側に延伸している。
この構成によれば、挟持によるトップフォイル１０の取り付け方法を提供することができる。つまり、被挟持部１４が挟持されることで、ベースプレート３０にトップフォイル１０を溶接することなく取り付けることができる。したがって、トップフォイル１０（特に、傾斜部１２）が熱により変形することを防止でき、トップフォイル１０の歪みによるスラストフォイル軸受３の負荷能力の低下を抑制することができる。また、スリット１７によって、被挟持部１４（外側の領域）と傾斜部１２（内側の領域）を分けることにより、傾斜部１２（内側の領域）では、従来通りの変形（バックフォイル２０及びベースプレート３０側への押し付け変形）が可能となる。
さらに、傾斜部１２に、スラストカラー４と擦れ合うときの摩擦力（流体潤滑膜形成前）や、非接触回転時、流体潤滑膜による摩擦力が作用しても、傾斜部１２が延伸部１３を介して被挟持部１４に接続されているので、傾斜部１２が定位置から動くことが抑制される。
【００６０】
また、本開示においては、軸受スペーサ４０をベースプレート３０に取り付ける締結ボルト４１を有し、被挟持部１４には、締結ボルト４１が挿通される貫通孔１６が形成されている。締結ボルト４１が貫通孔１６に挿通されることで、被挟持部１４を位置決めできるため、ベースプレート３０と軸受スペーサ４０との間に被挟持部１４を挟み易くなる。
【００６１】
また、本開示においては、図５に示すように、傾斜部１２の周方向他方側の端部１２ａは、自由端となっている。これにより、傾斜部１２に荷重が作用すると、傾斜部１２の周方向他方側の端部１２ａが、周方向他方側に向かって移動することが可能となる。つまり、傾斜部１２は、バックフォイル２０及びベースプレート３０側への押し付け変形が従来通り可能となる。
【００６２】
また、本開示のスラストフォイル軸受３は、図４に示すように、回転軸１が挿通される挿通孔３０ａを有するベースプレート３０と、挿通孔３０ａの周囲に配置されたバックフォイル２０と、を備え、挿通孔３０ａの周方向におけるバックフォイル２０の端部（平坦部２３）から、挿通孔３０ａの径方向外側に延設された被挟持部２４を有する。
この構成によれば、挟持によるバックフォイル２０の取り付け方法を提供することができる。つまり、被挟持部２４によってベースプレート３０にバックフォイル２０を溶接することなく取り付けることができる。したがって、バックフォイル２０（特に、支持部２２）が熱により変形することを防止できる。このため、バックフォイル２０に支持されるトップフォイル１０（特に、傾斜部１２）の歪みが抑制される。また、被挟持部２４が挟持されることで、バックフォイル２０が定位置から動くことが抑制される。
【００６３】
また、本開示においては、ベースプレート３０には、軸受スペーサ４０が取り付けられ、被挟持部１４，２４は、ベースプレート３０と軸受スペーサ４０との間に挟持されている。これにより、一対のスラストフォイル軸受３のベースプレート３０のスペースを確保する軸受スペーサ４０を利用して、トップフォイル１０と共にバックフォイル２０を挟持することができる。
【００６４】
また、本開示においては、軸受スペーサ４０をベースプレート３０に取り付ける締結ボルト４１を有し、被挟持部２４には、締結ボルト４１が挿通される貫通孔２６が形成されていてもよい。締結ボルト４１が貫通孔２６に挿通されることで、被挟持部２４を位置決めできるため、ベースプレート３０と軸受スペーサ４０との間に被挟持部２４を挟み易くなる。
【００６５】
また、本開示においては、バックフォイル２０は、図５に示すように、山部２２ａと谷部２２ｂが交互に形成された支持部２２と、支持部２２の端部に配置された谷部２２ｂから周方向に延伸する平坦部２３と、を有し、被挟持部２４は、平坦部２３に接続されている。これにより、支持部２２が平坦部２３を介して被挟持部２４に接続されているので、傾斜部１２から押し付け荷重を受けた支持部２２が定位置から動くことが抑制される。
【００６６】
また、本開示においては、平坦部２３の周方向の端部２３ａには、ベースプレート３０に向かって曲がる曲げ部２５が形成されている。これにより、平坦部２３の径方向における曲げに対する剛性（断面二次モーメント）を高めることができる。したがって、径方向外側において、平坦部２３によって片持ち支持された支持部２２の径方向内側における浮きを抑制することができる。
【００６７】
また、本開示においては、ベースプレート３０には、曲げ部２５が挿入される挿入溝３１が形成されている。これにより、傾斜部１２によって支持部２２がベースプレート３０側に押し付けられたとき、挿入溝３１の周方向他方側の側壁面に、曲げ部１５が当接することで、バックフォイル片２１（支持部２２）の周方向他方側への移動を規制し、自由端となっているバックフォイル端部２１ａを、周方向一方側に向かって移動させることができる。
【００６８】
（第２実施形態）
次に、本開示の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００６９】
図９は、本開示の第２実施形態に係るスラストフォイル軸受３を示す平面図である。図１０は、図９に示すスラストフォイル軸受３が備えるトップフォイル片１１を示す平面図である。図１１は、図９に示すスラストフォイル軸受３からトップフォイル１０を取り外した状態を示す平面図である。図１２は、図９に示すスラストフォイル軸受３が備えるバックフォイル片２１を示す平面図である。
【００７０】
これらの図に示すように、第２実施形態では、第１実施形態に係るトップフォイル片１１、バックフォイル片２１を２枚ずつ組み合わせた構成となっている。つまり、トップフォイル１０、バックフォイル２０が、いずれも３枚のトップフォイル片１１、バックフォイル片２１によって形成されている。
【００７１】
図１０に示すように、トップフォイル片１１の被挟持部１４には、延伸部１３を介して傾斜部１２が２つ接続されている。２つの傾斜部１２のうち、周方向一方側に配置された傾斜部１２Ａは、延伸部１３を介して被挟持部１４の周方向一方側の端部に接続されている。また、２つの傾斜部１２のうち、周方向他方側に配置された傾斜部１２Ｂは、別の延伸部１３を介して被挟持部１４の周方向中間位置に接続されている。
【００７２】
傾斜部１２Ａの周方向他方側の端部１２ａは、傾斜部１２Ｂが接続された延伸部１３の周方向一方側の端部１３ａと、周方向において離隔している。すなわち、傾斜部１２Ａと、傾斜部１２Ｂが接続された延伸部１３との間には、第２のスリット１８が形成されている。本開示の第２のスリット１８の周方向における寸法Ｗ１８は、径方向外側に向かうに従って漸次大きくなる。また、本開示の第２のスリット１８の周方向における最大の寸法Ｗ１８は、貫通孔１６の直径より小さく、スリット１７の径方向の寸法Ｒ１７より大きい。なお、上述した第２のスリット１８の寸法は一例であって、必ずしも上述した寸法関係を有さなくてもよい。
すなわち、トップフォイル１０には、第２のスリット１８が形成されている。
【００７３】
第２のスリット１８は、傾斜部１２Ａの周方向他方側の端部１２ａに沿って内周側から外周側まで延びると共に、外周側の端部がスリット１７に接続されている。すなわち、傾斜部１２Ａの周囲には、平面視でＬ字状に接続されたスリット１７及び第２のスリット１８（つまり、曲げが形成されたスリット）が配置される。これにより、傾斜部１２Ａが、径方向で隣り合う被挟持部１４や、周方向で隣り合う延伸部１３から分離でき、拘束されないようにすることができる。
【００７４】
被挟持部１４には、２つの貫通孔１６が形成されている。２つの貫通孔１６は、２つの延伸部１３のそれぞれの接続位置の近傍に配置されている。また、被挟持部１４は、軸受スペーサ４０の全周３６０°のうち、１２０°程度（全周の１／３程度）の周長を有している。これにより、３枚のトップフォイル片１１（被挟持部１４）が、軸受スペーサ４０の略全周で挟持される。
【００７５】
図１１に示すように、バックフォイル２０は、周方向に配列された３枚のバックフォイル片２１によって形成されている。バックフォイル片２１の被挟持部２４には、平坦部２３を介して支持部２２が２つ接続されている。２つの支持部２２のうち、周方向一方側に配置された支持部２２Ａは、平坦部２３を介して被挟持部２４の周方向一方側の端部に接続されている。また、２つの支持部２２のうち、周方向他方側に配置された支持部２２Ｂは、別の平坦部２３を介して被挟持部２４の周方向中間位置に接続されている。
【００７６】
図１２に示すように、支持部２２Ａが接続された平坦部２３の周方向他方側の端部２３ａは、支持部２２Ｂの周方向一方側の端部及びバックフォイル端部２１ａと、周方向において離隔している。すなわち、支持部２２Ａが接続された平坦部２３と、支持部２２Ｂとの間には、第１スリット２７が形成されている。本開示では、第１スリット２７の周方向における寸法Ｗ２７は、一定であり、貫通孔１６の直径より小さい。なお、上述した第１スリット２７の寸法は一例であって、必ずしも上述した寸法関係を有さなくてもよい。
【００７７】
第１スリット２７は、支持部２２Ａが接続された平坦部２３の周方向他方側の端部２３ａに沿って内周側から外周側まで延びると共に、外周側の端部が第２スリット２８に接続されている。第２スリット２８は、支持部２２Ｂの径方向外側の端部と、被挟持部２４の径方向内側の端部とを、径方向に離隔させている。第２スリット２８は、第１スリット２７との接続位置から周方向他方側に延伸している。
【００７８】
第２スリット２８の径方向における寸法Ｒ２８は、上述したトップフォイル１０のスリット１７の径方向における寸法Ｒ１７（図１０参照）と同程度である。すなわち、支持部２２Ｂの周囲には、平面視でＬ字状に接続された第１スリット２７及び第２スリット２８が配置される。これにより、支持部２２Ｂが、径方向で隣り合う被挟持部１４や、周方向で隣り合う平坦部２３から分離でき、拘束されないようにすることができる。
【００７９】
被挟持部２４には、２つの貫通孔１６が形成されている。２つの貫通孔１６は、２つの平坦部２３のそれぞれの接続位置の近傍に配置されている。また、被挟持部２４は、軸受スペーサ４０の全周３６０°のうち、１２０°程度（全周の１／３程度）の周長を有している。これにより、３枚のバックフォイル片２１（被挟持部２４）が、軸受スペーサ４０の略全周で挟持される。
【００８０】
上記構成のスラストフォイル軸受３によれば、上述した第１実施形態と同様に、トップフォイル片１１及びバックフォイル片２１を溶接することなく、被挟持部１４，２４における挟持によって、ベースプレート３０に取り付けることができる。
このため、トップフォイル１０に歪みが発生し、スラストフォイル軸受３の負荷能力が低下することを抑制することができる。
【００８１】
また、第２実施形態においては、トップフォイル片１１の被挟持部１４に、延伸部１３を介して傾斜部１２が複数接続されると共に、バックフォイル片２１の被挟持部２４に、平坦部２３を介して支持部２２が複数接続されている。このため、第１実施形態よりもトップフォイル片１１、バックフォイル片２１の枚数を減らし、部品点数を削減でき、また組み立て工数も削減できる。
すなわち、トップフォイル片１１の被挟持部１４に、複数の延伸部１３を介して傾斜部１２が複数接続されると共に、バックフォイル片２１の被挟持部２４に、複数の平坦部２３を介して支持部２２が複数接続されている。
【００８２】
また、第２実施形態においては、トップフォイル片１１の被挟持部１４に、複数の貫通孔１６が形成されると共に、バックフォイル片２１の被挟持部２４に、複数の貫通孔２６が形成されている。複数の貫通孔１６、２６に締結ボルト４１が挿通されることで、トップフォイル片１１及びバックフォイル片２１の締結ボルト４１回りの回転が規制されるため、被挟持部１４、２４の位置決めをより簡単に行うことができる。
【００８３】
（第３実施形態）
次に、本開示の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００８４】
図１３は、本開示の第３実施形態に係るスラストフォイル軸受３を示す平面図である。図１４は、図１３に示すスラストフォイル軸受３からトップフォイル１０を取り外した状態を示す平面図である。
これらの図に示すように、第３実施形態では、上記実施形態に係るトップフォイル片１１、バックフォイル片２１をそれぞれ組み合わせた構成となっている。つまり、トップフォイル１０、バックフォイル２０が、いずれも１枚のフォイル（トップフォイル片１１、バックフォイル片２１）によって形成されている。
【００８５】
図１３に示すように、トップフォイル１０は、６つの傾斜部１２を有する。つまり、トップフォイル１０の被挟持部１４には、延伸部１３を介して傾斜部１２が６つ接続されている。被挟持部１４は、軸受スペーサ４０と同様に環状に形成されている。６つの傾斜部１２は、延伸部１３を介して、被挟持部１４の周方向に６０°間隔で接続されている。６つの傾斜部１２のそれぞれは、スリット１７及び第２のスリット１８によって、径方向で隣り合う被挟持部１４や、周方向で隣り合う延伸部１３から分離され、拘束されないようになっている。また、被挟持部１４には、周方向に６０°間隔で６つの貫通孔１６が形成されている。
【００８６】
また、図１４に示すように、バックフォイル２０は、６つの支持部２２を有する。つまり、バックフォイル２０の被挟持部２４には、平坦部２３を介して支持部２２が６つ接続されている。被挟持部２４は、軸受スペーサ４０と同様に環状に形成されている。６つの支持部２２は、平坦部２３を介して、被挟持部２４の周方向に６０°間隔で接続されている。６つの支持部２２のそれぞれは、スリット１７及び第２のスリット１８によって、径方向で隣り合う被挟持部２４や、周方向で隣り合う平坦部２３から分離され、拘束されないようになっている。また、被挟持部２４には、周方向に６０°間隔で６つの貫通孔２６が形成されている。
【００８７】
上記構成のスラストフォイル軸受３によれば、上述した実施形態と同様に、トップフォイル１０及びバックフォイル２０を溶接することなく、被挟持部１４，２４における挟持によって、ベースプレート３０に取り付けることができる。
このため、トップフォイル１０に歪みが発生することなく、スラストフォイル軸受３の負荷能力の低下を抑制することができる。
【００８８】
また、第３実施形態においては、被挟持部１４、２４は、環状に形成されている。このため、被挟持部１４、２４を軸受スペーサ４０によって全周に亘って挟持することができる。また、被挟持部１４、２４が、環状に形成されることで、トップフォイル１０、バックフォイル２０が、いずれも１枚のフォイルになるため、部品点数を削減でき、また組み立て工数も削減できる。
【００８９】
（第４実施形態）
次に、本開示の第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００９０】
図１５は、本開示の第４実施形態に係るトップフォイル１０を示す平面図である。図１６は、図１５に示すトップフォイル１０の傾斜部１２及び延伸部１３を通る周方向の断面図である。
これらの図に示すように、第４実施形態では、トップフォイル１０の延伸部１３の周方向一方側の端部１３ａに、ベースプレート３０と反対側に向かって曲がる曲げ部１９が形成されている。
【００９１】
曲げ部１９は、図１６に示すように、ベースプレート３０と反対側（図１６において紙面上側）に略直角に折り曲げられている。曲げ部１９の先端の軸方向位置は、傾斜部１２の周方向一方側の端部の軸方向位置よりも下側（ベースプレート３０側）に位置している。曲げ部１９の折り曲げ線は、図１５に示すように、径方向に直線状に延びている。すなわち、曲げ部１９の折り曲げ線は、延伸部１３の周方向一方側の端部１３ａと平行に延びている。
【００９２】
曲げ部１９の径方向における寸法Ｒ１９は、傾斜部１２の径方向における寸法Ｒ１２と略同一となっている。なお、曲げ部１９の径方向における寸法Ｒ１９は、傾斜部１２の径方向における寸法Ｒ１２よりも大きくてもよい。すなわち、曲げ部１９の径方向における寸法Ｒ１９は、傾斜部１２の径方向における寸法Ｒ１２に、スリット１７の径方向における寸法Ｒ１７を加算した長さであってもよい。これにより、延伸部１３と被挟持部１４との接続部（ネック部）まで、曲げ部１９が延伸する。
【００９３】
上記構成のトップフォイル１０によれば、延伸部１３の周方向一方側の端部１３ａに、ベースプレート３０と反対側に向かって曲がる曲げ部１９が形成されているため、延伸部１３の径方向における曲げに対する剛性（断面二次モーメント）を高めることができる。したがって、径方向外側において、延伸部１３によって片持ち支持された傾斜部１２の径方向内側における浮きを抑制することができる。
【００９４】
すなわち、バックフォイル２０の支持部２２の傾斜方向は、支持部２２の周方向他方側の端部に対して直角方向であるが、トップフォイル１０の傾斜部１２の傾斜方向は、傾斜部１２の周方向一方側の端部に対して直角方向なので、両者の傾斜方向は異なる。加えて、傾斜部１２は、支持部２２に対して予め押し付けられた状態で設置される。このため、傾斜部１２の径方向内側が径方向外側よりも先に支持部２２に接することになり、傾斜部１２の径方向内側が支持部２２から力を受けて押し上げられ、浮きが生じやすい。また、径方向内側は、スラストカラー４の周速が低いため、流体潤滑膜の圧力が低く、スラストカラー４との接触が起こり易い。このため、傾斜部１２に曲げ部１９を形成し、速度０の状態のときから予め径方向内側の支持部２２を押し込んで高さを低くすることができる。
【００９５】
また、第４実施形態では、図１７及び図１８に示すような変形例を採用し得る。
図１７は、本開示の第４実施形態の変形例に係るトップフォイル１０を示す平面図である。図１８は、図１７に示すトップフォイル１０の傾斜部１２及び延伸部１３を通る周方向の断面図である。
これらの図に示すように、トップフォイル１０は、延伸部１３の周方向一方側の端部１３ａに、ベースプレート３０に向かって曲がる曲げ部１９Ａを有していてもよい。
【００９６】
曲げ部１９Ａは、上述した曲げ部１９を、図１８に示すように、ベースプレート３０に向かう側（図１８において紙面下側）に略直角に折り曲げて形成されている。ベースプレート３０には、トップフォイル１０の曲げ部１９Ａが挿入される挿入溝３２が形成されている。挿入溝３２は、バックフォイル２０の曲げ部２５が挿入される挿入溝３１とは、周方向に隔離して形成されている。挿入溝３２に挿入された曲げ部１９Ａは、挿入溝３２の周方向他方側の側壁面に当接可能とされている。
【００９７】
上記構成のトップフォイル１０によれば、上述した曲げ部１９と同様に、ベースプレート３０に向かって曲がる曲げ部１９Ａによって延伸部１３の径方向における曲げに対する剛性（断面二次モーメント）を高めることができる。したがって、径方向外側において、延伸部１３によって片持ち支持された傾斜部１２の径方向内側における浮きを抑制することができる。
【００９８】
また、この形態においては、ベースプレート３０には、曲げ部１９Ａが挿入される挿入溝３２が形成されている。これにより、傾斜部１２がベースプレート３０側に押し付けられたとき、挿入溝３２の周方向他方側の側壁面に、曲げ部１９Ａが当接することで、トップフォイル１０（傾斜部１２）の周方向他方側への移動を規制することができる。
【００９９】
（第５実施形態）
次に、本開示の第５実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【０１００】
図１９は、本開示の第５実施形態に係るスラストフォイル軸受３を示す平面図である。図２０は、図１９に示すスラストフォイル軸受３からトップフォイル１０を取り外した状態を示す平面図である。図２１は、図１９のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
これらの図に示すように、第５実施形態では、トップフォイル１０の傾斜部１２の傾斜方向と、バックフォイル２０の支持部２２の傾斜方向とが一致している。なお、トップフォイル１０及びバックフォイル２０は、上述した第３実施形態と同様に、いずれも１枚のフォイル（トップフォイル片１１、バックフォイル片２１）によって形成されている。
【０１０１】
図２１に示すように、ベースプレート３０には、バックフォイル２０の支持部２２が配置される部分に、傾斜面３３が形成されている。傾斜面３３は、バックフォイル端部２１ａに向かうに連れて、漸次低くなるように形成されている。一方で、支持部２２の山部２２ａは、いずれも一定の高さで形成されている。したがって、傾斜面３３に配置された支持部２２に支持される、トップフォイル１０の傾斜部１２は、傾斜面３３とは平行であるが、ベースプレート３０の平坦面に対して漸次遠ざかるように初期傾斜角で傾斜する。つまり、傾斜部１２は、傾斜面３３に対しては平行であるが、ベースプレート３０の軸方向と直交する平坦面に対しては傾斜している。
【０１０２】
図１９に示すように、トップフォイル１０の傾斜部１２の周方向他方側の端部（曲げ部１５Ａ）は、バックフォイル２０のバックフォイル端部２１ａと平行に延びている。傾斜部１２の傾斜方向は、曲げ部１５Ａ（バックフォイル端部２１ａ）に対して直角方向となるため、バックフォイル２０の支持部２２の傾斜方向と一致する。トップフォイル１０の延伸部１３Ａは、この曲げ部１５Ａを被挟持部１４に接続するために、図１９に示す平面視で略直角三角形状に形成されている。なお、図２０に示すバックフォイル２０は、上述した第３実施形態におけるバックフォイル２０と同様の構成となっている。
【０１０３】
上記構成のスラストフォイル軸受３によれば、バックフォイル２０の支持部２２の傾斜方向と、トップフォイル１０の傾斜部１２の傾斜方向が一致するため、傾斜部１２の径方向内側が径方向外側よりも先に支持部２２に接することが無くなり、傾斜部１２の径方向内側における浮きが生じ難くなる。
【０１０４】
また、第５実施形態では、図２２及び図２３に示すような変形例を採用し得る。
図２２は、本開示の第５実施形態の変形例に係るバックフォイル２０を示す平面図である。図２３は、本開示の第５実施形態の別の変形例に係るバックフォイル２０の側面図である。
これらの図に示すように、バックフォイル２０が、第１実施形態と同様の複数のバックフォイル片２１によって形成されている構成であってもよい。
【０１０５】
図２２に示すバックフォイル片２１には、支持部２２と平坦部２３との接続部に、径方向に延びる折り曲げ線Ｙが形成されている。なお、支持部２２の山部２２ａの高さは、一定であり、上述した傾斜面３３に配置されている。
一方、図２３に示すバックフォイル片２１の支持部２２の山部２２ａの高さは、バックフォイル端部２１ａから支持部２２の周方向他方側の端部に向かって、順に高くなっている。この支持部２２は、ベースプレート３０の平坦面に支持されている。
図２２及び図２３のいずれのバックフォイル片２１においても、曲げ部２５が形成されている。
【０１０６】
（第６実施形態）
次に、本開示の第６実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【０１０７】
図２４は、本開示の第６実施形態に係るスラストフォイル軸受３を示す平面図である。図２５は、図２４のＤ−Ｄ線矢視断面図である。
これらの図に示すように、第６実施形態では、トップフォイル１０には被挟持部１４が設けられているが、バックフォイル２０には被挟持部２４が設けられておらず、バックフォイル片２１が支持部２２のみから形成されている。
【０１０８】
図２５に示すように、バックフォイル片２１は、周方向他方側の端部２１ｂがベースプレート３０に対してスポット溶接（点付溶接）されている。つまり、この溶接位置が、ベースプレート３０に対するバックフォイル片２１の取付位置となっている。また、バックフォイル片２１の取付位置は、谷部２２ｂとなっている。本開示において、バックフォイル片２１の取付位置は、最も周方向他方側に位置する谷部２２ｂとなっている。
【０１０９】
また、バックフォイル片２１の周方向一方側の端部（バックフォイル端部２１ａ）は、自由端となっている。すなわち、バックフォイル片２１に荷重が作用すると、周方向一方側のバックフォイル端部２１ａが、周方向一方側に向かって移動することが可能である。なお、ベースプレート３０に対するバックフォイル片２１の取り付けについては、スポット溶接以外にも、例えばネジ止めなどによっても行うことができる。
【０１１０】
以上、図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されない。上述した実施形態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、本開示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。
例えば、以下の変形例が考えられる。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【０１１１】
図２６は、上記第１実施形態の第１変形例に係るスラストフォイル軸受３のトップフォイル１０を示す平面図である。図２７は、図２６のＥ−Ｅ線矢視断面図である。
図２６，２７に示すように、第１変形例のトップフォイル１０におけるトップフォイル片１１の延伸部１３は、ベースプレート３０に固定された固定部５１を有する。延伸部１３の固定部５１は、溶接（スポット溶接）によってベースプレート３０に固定されている。固定部５１は、延伸部１３がバックフォイル２０におけるバックフォイル片２１の平坦部２３に重ねられた状態でベースプレート３０に溶接されており、延伸部１３と平坦部２３のいずれもが固定部５１においてベースプレート３０に固定されている。
【０１１２】
固定部５１の平面視における領域は、延伸部１３の周方向幅と径方向長さのいずれよりも小さい。固定部５１は、延伸部１３のうちいずれの位置に設けてもよい。なお、延伸部１３の内周側に固定部５１を設けてもよく、具体的には、延伸部１３の径方向中央と、延伸部１３の径方向内端との間に固定部５１を設けてもよい。この場合、固定部５１と被挟持部１４とによって効果的に延伸部１３を保持することができる。
【０１１３】
スラストフォイル軸受３の始動時においては、トップフォイル片１１の傾斜部１２とスラストカラー４とが接触しているため、回転軸１が回転しスラストカラー４が回転し始めると、傾斜部１２には周方向他方側（回転方向下流側）に向かう摩擦力（固体摩擦力）が作用する。また、スラストカラー４の回転中において流体潤滑膜が形成されている場合でも、スラストカラー４からトップフォイル片１１に対して大きな荷重が加えられると、スラストカラー４が傾斜部１２に接触し、傾斜部１２に周方向他方側に向かう摩擦力が作用する場合がある。
【０１１４】
このように、トップフォイル片１１の傾斜部１２に周方向他方側に向かう力が作用しても、第１変形例では固定部５１を介して延伸部１３がベースプレート３０に固定されているので、上記力を、延伸部１３と被挟持部１４との接続部１３ｂだけでなく、固定部５１によっても支持することができる。このため、延伸部１３の被挟持部１４による片持ち梁状態を解消し、接続部１３ｂに高い応力が作用することを抑制でき、よってトップフォイル片１１に周方向他方側に向かう摩擦力が生じてもトップフォイル片１１が変形又は破損することを防止できる。
【０１１５】
第１変形例の固定部５１では、トップフォイル１０に歪みを生じさせる可能性のある溶接が用いられている。しかし、第１変形例のトップフォイル１０におけるトップフォイル片１１は、被挟持部１４と固定部５１とによって保持されているので、従来よりも溶接の箇所を大幅に減らすことができる。よって、トップフォイル１０に生じる歪みを低減させて、トップフォイル１０の歪みによるスラストフォイル軸受３の負荷能力の低下を抑制することができる。
【０１１６】
なお、第１変形例においては、バックフォイル片２１の平坦部２３も固定部５１を介してベースプレート３０に固定されている。このため、バックフォイル片２１の支持部２２に傾斜部１２から荷重が加えられても、この荷重を、被挟持部２４と固定部５１とによって適切に支持することができる。よって、適切なスラストフォイル軸受３の負荷能力を維持できる。
【０１１７】
なお、図２７においては、第１実施形態の曲げ部２５及び挿入溝３１の図示を省略している。固定部５１を用いる場合において、曲げ部２５及び挿入溝３１は、スラストフォイル軸受３に設けずともよいし、スラストフォイル軸受３に設けてもよい。
【０１１８】
また、上記第１変形例に代えて、以下の変形例を採用してもよい。
図２８は、上記第１実施形態の第２変形例に係るスラストフォイル軸受３のトップフォイル１０を示す平面図である。図２９は、図２８のＦ−Ｆ線矢視断面図である。
図２８，２９に示すように、第２変形例では、第１変形例の固定部５１に代えて、固定部５２が設けられている。すなわち、第２変形例のトップフォイル片１１の延伸部１３は、ベースプレート３０に固定された固定部５２を有する。延伸部１３の固定部５２は、カシメによってベースプレート３０に固定されている。ベースプレート３０には、平面視円形の穴部５３が形成されている。延伸部１３がバックフォイル片２１の平坦部２３に重ねられた状態で不図示の押圧具によって押圧され、延伸部１３と平坦部２３のそれぞれの一部分が穴部５３内に向けて塑性変形により突出して、穴部５３内に嵌入して固定されている。第２変形例の他の構成は第１変形例と同等である。
【０１１９】
図３０は、上記第１実施形態の第３変形例に係るスラストフォイル軸受３のトップフォイル１０を示す平面図である。図３１は、図３０のＧ−Ｇ線矢視断面図である。図３２は、図３０のＨ−Ｈ線矢視断面図である。
図３０〜３２に示すように、第３変形例では、第１変形例の固定部５１に代えて、固定部５４が設けられている。すなわち、第３変形例のトップフォイル片１１の延伸部１３は、ベースプレート３０に固定された固定部５４を有する。延伸部１３の固定部５４は、カシメによってベースプレート３０に固定されている。ベースプレート３０には、平面視矩形の穴部５５が形成されている。延伸部１３がバックフォイル片２１の平坦部２３に重ねられた状態で不図示の押圧具によって押圧され、延伸部１３と平坦部２３のそれぞれの一部分が穴部５５内に向けて塑性変形により突出して、穴部５５内に嵌入して固定されている。第３変形例の他の構成は第１変形例と同等である。
【０１２０】
図３３は、上記第１実施形態の第４変形例に係るスラストフォイル軸受３のトップフォイル１０を示す平面図である。図３４は、図３３のＩ−Ｉ線矢視断面図である。
図３３，３４に示すように、第４変形例では、第１変形例の固定部５１に代えて、固定部５７が設けられている。すなわち、第４変形例のトップフォイル片１１の延伸部１３は、ベースプレート３０に固定された固定部５７を有する。延伸部１３の固定部５７は、リベット５８を用いてベースプレート３０に固定されている。リベット５８は、ベースプレート３０に形成された貫通孔３０ｃ、平坦部２３に形成された貫通孔２３ｃ、及び延伸部１３に形成された貫通孔１３ｃに挿通されている。リベット５８の一方の頭部５８ａがベースプレート３０に係止され、リベット５８の他方の頭部５８ｂが延伸部１３に係止されることで、延伸部１３と平坦部２３とがベースプレート３０に固定されている。頭部５８ｂは、傾斜部１２の周方向一方側の端部よりも、軸方向においてベースプレート３０に近い位置に配置されている。このため、スラストカラー４がトップフォイル片１１を押し込んだ場合でも、スラストカラー４が頭部５８ｂに接触することを抑制できる。第４変形例の他の構成は第１変形例と同等である。
【０１２１】
上述した第１実施形態の第１〜第４変形例の各々は、他の実施形態、すなわち上記第２〜第５実施形態に適用することも可能である。例えば第１変形例を第２実施形態に適用した場合は、図３５に示すように、トップフォイル片１１が有する２つの延伸部１３の内周側のそれぞれに固定部５１が設けられる。第１変形例を第３実施形態に適用した場合は、図３６に示すように、トップフォイル片１１が有する６つの延伸部１３の内周側のそれぞれに固定部５１が設けられる。
【０１２２】
なお、上記第１〜第４変形例では、延伸部１３は平坦部２３を介してベースプレート３０に固定され、すなわち延伸部１３と平坦部２３とのいずれもが固定部によってベースプレート３０に固定されているが、この構成に限定されない。上記第１〜第４変形例の固定部が、バックフォイル片２１の平坦部２３をベースプレート３０に固定し、トップフォイル片１１の延伸部１３を固定せず、延伸部１３は、ベースプレート３０と軸受スペーサ４０との間に挟持されている被挟持部１４のみによって保持される構成であってもよい。
【０１２３】
一方、上記第１〜第４変形例の固定部が、トップフォイル片１１の延伸部１３のみをベースプレート３０に固定し、バックフォイル２０には被挟持部２４が設けられておらず、バックフォイル片２１が支持部２２のみから形成されている構成であってもよい。
【０１２４】
図３７は、上記第１実施形態の第５変形例に係るスラストフォイル軸受３を示す断面図である。図３８は、上記第１実施形態の第５変形例に係るスラストフォイル軸受３のバックフォイル片２１の平面図である。
図３７，３８に示すように、第５変形例は、第１変形例の固定部５１が延伸部１３のみをベースプレート３０に固定した構成を有しており、バックフォイル片２１は支持部２２のみから形成されている。
図３８に示すように、バックフォイル片２１は、周方向他方側の端部２１ｂがベースプレート３０に対して複数の箇所で溶接（スポット溶接）されている。すなわち、バックフォイル片２１は複数の溶接部２１ｃを介してベースプレート３０に固定されている。
【０１２５】
図３９は、上記第１実施形態の第６変形例に係るスラストフォイル軸受３を示す断面図である。
図３９に示すように、第６変形例は、第２変形例の固定部５２が延伸部１３のみをベースプレート３０に固定した構成を有している。第６変形例の他の構成は、第５変形例と同等である。
【０１２６】
図４０は、上記第１実施形態の第７変形例に係るスラストフォイル軸受３を示す断面図である。
図４０に示すように、第７変形例は、第３変形例の固定部５４が延伸部１３のみをベースプレート３０に固定した構成を有している。第７変形例の他の構成は、第５変形例と同等である。
【０１２７】
図４１は、上記第１実施形態の第８変形例に係るスラストフォイル軸受３を示す断面図である。
図４１に示すように、第８変形例は、第４変形例の固定部５７が延伸部１３のみをベースプレート３０に固定した構成を有している。第８変形例の他の構成は、第５変形例と同等である。
【０１２８】
なお、上述した第１実施形態の第５〜第８変形例の各々は、他の実施形態、すなわち上記第２〜第５実施形態に適用することも可能である。
【０１２９】
また、上記第１〜第８変形例においては、溶接（スポット溶接）、カシメ及びリベットを用いて延伸部１３や平坦部２３をベースプレート３０に固定しているが、これに限定されず、固定部が、接着やネジ止めによって延伸部１３や平坦部２３をベースプレート３０に固定する構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
本開示は、回転軸に設けられたスラストカラーに対向して配置されるスラストフォイル軸受に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１  回転軸（シャフト）
２  インペラ
３  スラストフォイル軸受
４  スラストカラー
５  ハウジング
６  チップクリアランス
７  ラジアルフォイル軸受
１０  トップフォイル
１１  トップフォイル片
１２  傾斜部
１３  延伸部
１４  被挟持部
１５  曲げ部
１５Ａ  曲げ部
１６  貫通孔
１７  スリット
１８  第２のスリット
１９  曲げ部
１９Ａ  曲げ部
２０  バックフォイル
２１  バックフォイル片
２２  支持部
２２ａ  山部
２２ｂ  谷部
２３  平坦部
２４  被挟持部
２５  曲げ部
２６  貫通孔
２７  第１スリット
２８  第２スリット
３０  ベースプレート
３０ａ  挿通孔
３１  挿入溝
３２  挿入溝
３３  傾斜面
４０  軸受スペーサ
４１  締結ボルト
４２  貫通孔
５１，５２，５４，５７  固定部
【図１】
2020149421.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020149421.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020149421.tif 000009
【図８】
2020149421.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2020149421.tif 000012
【図１１】
2020149421.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2020149421.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2020149421.tif 000017
【図１６】
2020149421.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【国際調査報告】
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