(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラ（１ａ）が取り付けられた端部を有する回転軸（１）と、該回転軸（１）を回転可能に半径方向において支持するジャーナル軸受（２）と、固定側に設けられた固定側受け面（３ａ）及び上記回転軸（１）の端部に設けられた回転側受け面（１ｂ）を有しかつ該固定側受け面（３ａ）及び回転側受け面（１ｂ）の間で回転軸（１）を回転可能に軸心方向において支持するスラスト軸受（３）とを備え、上記ジャーナル軸受（２）及びスラスト軸受（３）が動圧気体軸受により構成されたターボ回転機の軸受装置において、
上記スラスト軸受（３）の固定側受け面（３ａ）及び回転軸（１）の回転側受け面（１ｂ）は、上記ジャーナル軸受（２）からの距離（Ｌ）を曲率半径とする球面状に構成されている
ことを特徴とするターボ回転機の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、ターボ回転機の軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の回転機では、インペラが取り付けられた回転軸を高速回転させるために軸受装置を動圧気体軸受で構成するのが一般的であり、一例としては、例えば特開平１−２４９９９６号公報で知られているものがある。このものでは、図２に示すように、インペラ（ａ）が取り付けられた端部を有する回転軸（ｂ）と、該回転軸（ｂ）を回転可能に半径方向において支持するジャーナル軸受（ｃ）と、固定側に設けられた固定側受け面（ｄ）と上記回転軸（ｂ）の端部に設けられた回転側受け面（ｅ）とを有しかつ該両受け面（ｄ），（ｅ）間で回転軸（ｂ）を回転可能に軸心方向において支持するスラスト軸受（ｆ）とを備えている。そして、例えばスラスト軸受（ｆ）では、上記固定側受け面（ｄ）及び回転側受け面（ｅ）の一方に動圧発生用のスパイラルグルーブが設けられており、回転軸（ｂ）の高速回転に伴って両受け面（ｄ），（ｅ）間に動圧が発生するようになされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにスラスト軸受（ｆ）の回転側受け面（ｅ）が回転軸の端部に設けられている場合には、図２に仮想線で誇張して示すように高速回転時に回転軸（ｂ）が撓むと回転側受け面（ｅ）が固定側受け面（ｄ）に対し傾斜することになるが、動圧気体軸受では両受け面（ｄ），（ｅ）間のクリアランスが数μｍしかなく、したがって、上記撓みが大きいときには回転側受け面（ｅ）が固定側受け面（ｄ）に接触する虞れがある。
【０００４】
この発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、高速回転時に回転軸が撓んだときにでも、スラスト軸受の回転側受け面が固定側受け面に接触するのを回避して両受け面間に適正な動圧の発生を確保できるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、スラスト軸受の回転側受け面及び固定側受け面を、ジャーナル軸受からの距離を曲率半径とする球面状とし、回転軸が高速回転時に撓んだときに回転側受け面が固定側受け面に対し所定クリアランスを確保した状態で曲率中心周りにスライド移動できるようにした。
【０００６】
具体的には、この発明では、図１に示すように、インペラ（１ａ）が取り付けられた端部を有する回転軸（１）と、該回転軸（１）を回転可能に半径方向において支持するジャーナル軸受（２）と、固定側に設けられた固定側受け面（３ａ）及び上記回転軸（１）の端部に設けられた回転側受け面（１ｂ）を有しかつ該固定側受け面（３ａ）及び回転側受け面（１ｂ）の間で回転軸（１）を回転可能に軸心方向において支持するスラスト軸受（３）とを備え、上記ジャーナル軸受（２）及びスラスト軸受（３）が動圧気体軸受により構成されたターボ回転機の軸受装置が前提である。
【０００７】
そして、上記スラスト軸受（３）の固定側受け面（３ａ）及び回転軸（１）の回転側受け面（１ｂ）を、上記ジャーナル軸受（２）からの距離（Ｌ）を曲率半径とする球面状に構成する。
【０００８】
【作用】
以上の構成により、請求項１の発明では、回転軸（１）は高速回転時にその端部がジャーナル軸受（２）の部分を中心としかつ該ジャーナル軸受（２）からの距離（Ｌ）を曲率半径とする球面に沿って変位する状態に撓む。これに伴い、回転軸（１）の回転側受け面（１ｂ）は上記端部と同様にジャーナル軸受（２）からの距離（Ｌ）を曲率半径とする球面に沿ってスライド移動する。このとき、固定側の受け面（３ａ）及び回転側受け面（１ｂ）は、ジャーナル軸受（２）からの距離（Ｌ）を曲率半径とする球面状になされているので、回転側受け面（１ｂ）のスライド移動に拘らず、該回転側受け面（１ｂ）と固定側受け面（３ａ）との間のクリアランスは一定に保持される。したがって、高速回転時の回転軸（１）が撓んでも、回転側受け面（１ｂ）は固定側受け面（３ａ）に接触せず、かつ両者間のクリアランスが一定に保持されることにより、該両者間に適正な動圧を発生させて回転軸（１）を回転可能にスラスト方向において支持することができる。
【０００９】
【実施例】
以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１はこの実施例に係るターボ回転機を示し、該ターボ回転機は、両端が開口された円筒状のケーシング（４）内に、インペラ（１ａ）がそれぞれ取り付けられた両端部を有する回転軸（１）を備えている。上記ケーシング（４）内には、回転軸（１）の軸心方向中間部に対応するジャーナル軸受用フレーム（５）と、端部に対応するスラスト軸受用フレーム（６）とが配設固定されている。そして、ジャーナル軸受用フレーム（５）と回転軸（１）との間には、回転軸（１）を回転可能に半径方向において支持するジャーナル軸受（２）が軸心方向の２箇所にそれぞれ設けられている。また、スラスト軸受用フレーム（６）とインペラ（１ａ）との間には、回転軸（１）を回転可能に軸心方向において支持するスラスト軸受（３）がそれぞれ設けられている。上記ジャーナル軸受（２）及びスラスト軸受（３）は共に動圧気体軸受により構成されている。
【００１１】
上記スラスト軸受（３）は、スラスト軸受用フレーム（６）に設けられた固定側受け面（３ａ）と、インペラ（１ａ）背面に設けられた回転側受け面（１ｂ）とからなり、これら受け面（３ａ），（１ｂ）の一方には動圧発生用のスパイラルグルーブが設けられている。そして、上記固定側受け面（３ａ）及び回転側受け面（１ｂ）は、各々のスラスト軸受（３）に近い側の上記ジャーナル軸受（２）からの距離（Ｌ）を曲率半径とする球面状になされている。すなわち、固定側受け面（３ａ）は凸面状に、また回転側受け面（１ｂ）は凹面状にそれぞれなされている。
【００１２】
したがって、この実施例では、図１に仮想線で誇張して示すように、回転軸（１）は高速回転時にインペラ（１ａ）がジャーナル軸受（２）の部分を中心としかつ該ジャーナル軸受（２）からの距離（Ｌ）を曲率半径とする球面に沿って変位する状態に撓む。これに伴い、インペラ（１ａ）背面の回転側受け面（１ｂ）はジャーナル軸受（２）からの距離（Ｌ）を曲率半径とする球面に沿ってスライド移動する。このとき、固定側の受け面（３ａ）及び回転側受け面（１ｂ）は、ジャーナル軸受（２）からの距離（Ｌ）を曲率半径とする球面状になされているので、回転側受け面（１ｂ）のスライド移動に拘らず、該回転側受け面（１ｂ）と固定側受け面（３ａ）との間のクリアランスは一定に保持される。したがって、高速回転時の回転軸（１）が撓んでも、回転側受け面（１ｂ）が固定側受け面（３ａ）に接触するのを回避でき、その上、両受け面（１ｂ），（３ａ）間のクリアランスを一定に保持できるので、回転軸（１）の撓みにも拘らず該両受け面（１ｂ），（３ａ）間に適正な動圧を発生させることができ、回転軸（１）を回転可能にスラスト方向において支持することができる。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、インペラが取り付けられた端部を有する回転軸が動圧気体軸受からなるジャーナル軸受及びスラスト軸受により回転可能に支持されている場合に、上記スラスト軸受の回転側受け面及び固定側受け面を、ジャーナル軸受からの距離を曲率半径とする曲面状としたことにより、回転軸が高速回転時に撓んで上記回転側受け面が揺動しても、該回転側受け面が固定側受け面に接触するのを回避でき、かつ両受け面間のクリアランスを一定に保持して適正な動圧を発生させるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施例に係るターボ回転機を示す縱断面図である。
【図２】  従来のターボ回転機の要部を示す縱断面図である。
【符号の説明】
（１）  回転軸
（１ａ）  インペラ
（１ｂ）  回転側受け面
（２）  ジャーナル軸受
（３）  スラスト軸受
（３ａ）  固定側受け面
（Ｌ）  ジャーナル軸受からの距離
【図１】
0003769757.tif 000002
【図２】
0003769757.tif 000003