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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024177737
(43)【公開日】2024-12-24
(54)【発明の名称】遠心圧縮機
(51)【国際特許分類】
F04D 29/056 20060101AFI20241217BHJP
F04D 29/057 20060101ALI20241217BHJP
F16C 27/02 20060101ALI20241217BHJP
F16C 17/04 20060101ALI20241217BHJP
【ＦＩ】
F04D29/056 B
F04D29/057 Z
F16C27/02 A
F16C17/04 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023096041
(22)【出願日】2023-06-12
(71)【出願人】
【識別番号】000003218
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】篠田 史也
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 文博
(72)【発明者】
【氏名】中根 健太
【テーマコード（参考）】
3H130
3J011
3J012
【Ｆターム（参考）】
3H130AA13
3H130AB07
3H130AB27
3H130AB42
3H130AC13
3H130BA03D
3H130BA03E
3H130BA66D
3H130BA66E
3H130DA02Z
3H130DB02X
3H130DB05X
3H130DB13Z
3H130DB15X
3H130DD01Z
3H130EA07D
3H130EA07E
3H130EC04E
3J011AA02
3J011BA08
3J011KA03
3J012AB02
3J012BB02
3J012EB08
3J012FB01
(57)【要約】
【課題】回転軸をスラスト方向で安定的に支持し、且つ、遠心圧縮機の運転効率の低下を抑制すること。
【解決手段】例えば、スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合、第１動圧スラスト軸受１９と第２動圧スラスト軸受２０とのうちの第１動圧スラスト軸受１９のみによって第１スラストカラー１７を支持する。したがって、スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合に、第２動圧スラスト軸受２０における第２スラストカラー１８を介した回転軸１２に対するスラスト方向の支持が無駄に行われてしまうことが回避される。スラスト方向の荷重が所定の荷重以上の場合、第１動圧スラスト軸受１９によって第１スラストカラー１７を支持するとともに、第２動圧スラスト軸受２０によって第２スラストカラー１８を支持する。
【選択図】図１
【解決手段】例えば、スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合、第１動圧スラスト軸受１９と第２動圧スラスト軸受２０とのうちの第１動圧スラスト軸受１９のみによって第１スラストカラー１７を支持する。したがって、スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合に、第２動圧スラスト軸受２０における第２スラストカラー１８を介した回転軸１２に対するスラスト方向の支持が無駄に行われてしまうことが回避される。スラスト方向の荷重が所定の荷重以上の場合、第１動圧スラスト軸受１９によって第１スラストカラー１７を支持するとともに、第２動圧スラスト軸受２０によって第２スラストカラー１８を支持する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転軸と、
前記回転軸と一体的に回転する羽根車と、
前記回転軸の外周面から前記回転軸の径方向外側に突出し、前記回転軸と一体的に回転する円盤状の第１スラストカラーと、
前記回転軸の外周面から前記回転軸の径方向外側に突出し、前記第１スラストカラーに対して前記回転軸の軸方向で離間した位置に配置され、前記回転軸と一体的に回転する円盤状の第２スラストカラーと、
前記軸方向に対して、前記第１スラストカラーに対向するように設けられた第１動圧スラスト軸受と、
前記軸方向に対して、前記第２スラストカラーに対向するように設けられた第２動圧スラスト軸受と、を備えている遠心圧縮機であって、
スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合、前記第１動圧スラスト軸受と前記第２動圧スラスト軸受とのうちの前記第１動圧スラスト軸受のみによって前記第１スラストカラーを支持し、
前記スラスト方向の荷重が前記所定の荷重以上の場合、前記第１動圧スラスト軸受によって前記第１スラストカラーを支持するとともに、前記第２動圧スラスト軸受によって前記第２スラストカラーを支持することを特徴とする遠心圧縮機。
前記回転軸と一体的に回転する羽根車と、
前記回転軸の外周面から前記回転軸の径方向外側に突出し、前記回転軸と一体的に回転する円盤状の第１スラストカラーと、
前記回転軸の外周面から前記回転軸の径方向外側に突出し、前記第１スラストカラーに対して前記回転軸の軸方向で離間した位置に配置され、前記回転軸と一体的に回転する円盤状の第２スラストカラーと、
前記軸方向に対して、前記第１スラストカラーに対向するように設けられた第１動圧スラスト軸受と、
前記軸方向に対して、前記第２スラストカラーに対向するように設けられた第２動圧スラスト軸受と、を備えている遠心圧縮機であって、
スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合、前記第１動圧スラスト軸受と前記第２動圧スラスト軸受とのうちの前記第１動圧スラスト軸受のみによって前記第１スラストカラーを支持し、
前記スラスト方向の荷重が前記所定の荷重以上の場合、前記第１動圧スラスト軸受によって前記第１スラストカラーを支持するとともに、前記第２動圧スラスト軸受によって前記第２スラストカラーを支持することを特徴とする遠心圧縮機。
【請求項2】
前記第１動圧スラスト軸受は、
前記第１スラストカラーに対向する第１トップフォイルと、
前記第１トップフォイルを間に挟んで前記第１スラストカラーとは反対側に設けられる第１バンプフォイルと、を有し、
前記第２動圧スラスト軸受は、
前記第２スラストカラーに対向する第２トップフォイルと、
前記第２トップフォイルを間に挟んで前記第２スラストカラーとは反対側に設けられる第２バンプフォイルと、を有し、
前記第１トップフォイルと前記第１スラストカラーとの間のクリアランスは、前記第２トップフォイルと前記第２スラストカラーとの間のクリアランスよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
前記第１スラストカラーに対向する第１トップフォイルと、
前記第１トップフォイルを間に挟んで前記第１スラストカラーとは反対側に設けられる第１バンプフォイルと、を有し、
前記第２動圧スラスト軸受は、
前記第２スラストカラーに対向する第２トップフォイルと、
前記第２トップフォイルを間に挟んで前記第２スラストカラーとは反対側に設けられる第２バンプフォイルと、を有し、
前記第１トップフォイルと前記第１スラストカラーとの間のクリアランスは、前記第２トップフォイルと前記第２スラストカラーとの間のクリアランスよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項3】
前記第１トップフォイルは、前記第１スラストカラーに対向する部分にコーティング層を有していることを特徴とする請求項２に記載の遠心圧縮機。
【請求項4】
前記第１動圧スラスト軸受は、前記第１スラストカラーに対して、前記第１スラストカラーを間に挟んで一対設けられており、
前記第２動圧スラスト軸受は、前記第２スラストカラーに対して、前記第２スラストカラーを支持する一方のみ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
前記第２動圧スラスト軸受は、前記第２スラストカラーに対して、前記第２スラストカラーを支持する一方のみ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項5】
前記回転軸、前記羽根車、前記第１スラストカラー、前記第２スラストカラー、前記第１動圧スラスト軸受、及び前記第２動圧スラスト軸受は、ハウジングに収容され、
前記羽根車は、前記回転軸の第１端にのみ連結されており、
前記第１動圧スラスト軸受は、前記第２動圧スラスト軸受よりも前記羽根車寄りに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
前記羽根車は、前記回転軸の第１端にのみ連結されており、
前記第１動圧スラスト軸受は、前記第２動圧スラスト軸受よりも前記羽根車寄りに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項6】
前記回転軸、前記羽根車、前記第１スラストカラー、前記第２スラストカラー、前記第１動圧スラスト軸受、及び前記第２動圧スラスト軸受は、ハウジングに収容され、
前記羽根車は、
前記回転軸の第１端に連結される第１羽根車と、
前記回転軸の第２端に連結されるとともに前記第１羽根車の回転によって圧縮された後の流体を圧縮するために回転する第２羽根車と、を含み、
前記第１動圧スラスト軸受は、前記第２動圧スラスト軸受よりも前記第２羽根車寄りに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
前記羽根車は、
前記回転軸の第１端に連結される第１羽根車と、
前記回転軸の第２端に連結されるとともに前記第１羽根車の回転によって圧縮された後の流体を圧縮するために回転する第２羽根車と、を含み、
前記第１動圧スラスト軸受は、前記第２動圧スラスト軸受よりも前記第２羽根車寄りに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
【請求項7】
前記第２動圧スラスト軸受は、前記第１動圧スラスト軸受よりも剛性が高いことを特徴とする請求項１に記載の遠心圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、遠心圧縮機に関する。
【背景技術】
【0002】
遠心圧縮機は、回転軸と、羽根車と、を備えている。羽根車は、回転軸と一体的に回転する。また、遠心圧縮機は、例えば特許文献１のように、スラストカラーと、動圧スラスト軸受と、を備えている。スラストカラーは、回転軸の外周面から回転軸の径方向外側に突出している。スラストカラーは、回転軸と一体的に回転する。スラストカラーは、円盤状である。動圧スラスト軸受は、回転軸の軸方向に対して、スラストカラーに対向するように設けられている。
【0003】
動圧スラスト軸受は、回転軸の回転数が浮上回転数を下回っている状態では、スラストカラーに接した状態でスラストカラーを介して回転軸をスラスト方向で支持する。一方で、回転軸の回転数が浮上回転数以上である状態では、動圧スラスト軸受とスラストカラーとの間に生じる流体膜の動圧によって、スラストカラーが動圧スラスト軸受に対して浮上する。これにより、動圧スラスト軸受は、スラストカラーに接触せずにスラストカラーを介して回転軸をスラスト方向で支持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１２－１２７４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、このような遠心圧縮機においては、回転軸をスラスト方向で安定的に支持するために、動圧スラスト軸受の負荷容量を大きくする必要がある。動圧スラスト軸受の負荷容量を大きくするためには、例えば、第１スラストカラーと、第２スラストカラーと、第１動圧スラスト軸受と、第２動圧スラスト軸受と、を備えている遠心圧縮機が考えられる。第１スラストカラーは、回転軸の外周面から回転軸の径方向外側に突出している。第１スラストカラーは、回転軸と一体的に回転する。第１スラストカラーは、円盤状である。第２スラストカラーは、回転軸の外周面から回転軸の径方向外側に突出している。第２スラストカラーは、回転軸と一体的に回転する。第２スラストカラーは、円盤状である。第２スラストカラーは、第１スラストカラーに対して回転軸の軸方向で離間した位置に配置されている。第１動圧スラスト軸受は、回転軸の軸方向に対して、第１スラストカラーに対向するように設けられている。第２動圧スラスト軸受は、回転軸の軸方向に対して、第２スラストカラーに対向するように設けられている。これによれば、回転軸に作用するスラスト方向の荷重であるスラスト荷重を第１動圧スラスト軸受及び第２動圧スラスト軸受によって受けることができるため、回転軸をスラスト方向で安定的に支持することができる。
【0006】
しかしながら、スラスト荷重が小さい場合、回転軸に作用するスラスト荷重を第１動圧スラスト軸受及び第２動圧スラスト軸受の両方で受けると、第１動圧スラスト軸受と第２動圧スラスト軸受との一方における支持が無駄に行われることになる。その結果、遠心圧縮機の運転効率が低下してしまう。したがって、回転軸をスラスト方向で安定的に支持し、且つ、遠心圧縮機の運転効率の低下を抑制することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決する遠心圧縮機は、回転軸と、前記回転軸と一体的に回転する羽根車と、前記回転軸の外周面から前記回転軸の径方向外側に突出し、前記回転軸と一体的に回転する円盤状の第１スラストカラーと、前記回転軸の外周面から前記回転軸の径方向外側に突出し、前記第１スラストカラーに対して前記回転軸の軸方向で離間した位置に配置され、前記回転軸と一体的に回転する円盤状の第２スラストカラーと、前記軸方向に対して、前記第１スラストカラーに対向するように設けられた第１動圧スラスト軸受と、前記軸方向に対して、前記第２スラストカラーに対向するように設けられた第２動圧スラスト軸受と、を備えている遠心圧縮機であって、スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合、前記第１動圧スラスト軸受と前記第２動圧スラスト軸受とのうちの前記第１動圧スラスト軸受のみによって前記第１スラストカラーを支持し、前記スラスト方向の荷重が前記所定の荷重以上の場合、前記第１動圧スラスト軸受によって前記第１スラストカラーを支持するとともに、前記第２動圧スラスト軸受によって前記第２スラストカラーを支持する。
【0008】
これによれば、例えば、スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合、第１動圧スラスト軸受と第２動圧スラスト軸受とのうちの第１動圧スラスト軸受のみによって第１スラストカラーを支持する。したがって、スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合に、第２動圧スラスト軸受における第２スラストカラーを介した回転軸に対するスラスト方向の支持が無駄に行われてしまうことが回避される。その結果、遠心圧縮機の運転効率の低下を抑制することができる。スラスト方向の荷重が所定の荷重以上の場合、第１動圧スラスト軸受によって第１スラストカラーを支持するとともに、第２動圧スラスト軸受によって第２スラストカラーを支持する。したがって、回転軸をスラスト方向で安定的に支持することができる。以上により、回転軸をスラスト方向で安定的に支持し、且つ、遠心圧縮機の運転効率の低下を抑制することができる。
【0009】
上記遠心圧縮機において、前記第１動圧スラスト軸受は、前記第１スラストカラーに対向する第１トップフォイルと、前記第１トップフォイルを間に挟んで前記第１スラストカラーとは反対側に設けられる第１バンプフォイルと、を有し、前記第２動圧スラスト軸受は、前記第２スラストカラーに対向する第２トップフォイルと、前記第２トップフォイルを間に挟んで前記第２スラストカラーとは反対側に設けられる第２バンプフォイルと、を有し、前記第１トップフォイルと前記第１スラストカラーとの間のクリアランスは、前記第２トップフォイルと前記第２スラストカラーとの間のクリアランスよりも小さいとよい。
【0010】
これによれば、スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合、第１動圧スラスト軸受と第２動圧スラスト軸受とのうちの第１動圧スラスト軸受のみによって第１スラストカラーを支持することができる。そして、スラスト方向の荷重が所定の荷重以上の場合、第１動圧スラスト軸受によって第１スラストカラーを支持するとともに、第２動圧スラスト軸受によって第２スラストカラーを支持することができる。
【0011】
上記遠心圧縮機において、前記第１トップフォイルは、前記第１スラストカラーに対向する部分にコーティング層を有しているとよい。
第１トップフォイルと第１スラストカラーとの間のクリアランスは、第２トップフォイルと第２スラストカラーとの間のクリアランスよりも小さい。このため、第１トップフォイルは、回転軸の回転数が浮上回転数を下回っている状態では、第１スラストカラーに接触している。このとき、第１トップフォイルは、第１スラストカラーに対向する部分にコーティング層を有している。このため、第１トップフォイルと第１スラストカラーとの間の摩耗を抑制することができる。一方で、第２トップフォイルは、回転軸が浮上回転数を下回っていても、第２スラストカラーには接触していない。したがって、第２トップフォイルには、第２スラストカラーに対向する部分にコーティング層が必要無い。そして、第２トップフォイルは、コーティング層を有していないため、放熱性が良好なものとなる。その結果、第２動圧スラスト軸受の耐久性の向上を図ることができる。
第１トップフォイルと第１スラストカラーとの間のクリアランスは、第２トップフォイルと第２スラストカラーとの間のクリアランスよりも小さい。このため、第１トップフォイルは、回転軸の回転数が浮上回転数を下回っている状態では、第１スラストカラーに接触している。このとき、第１トップフォイルは、第１スラストカラーに対向する部分にコーティング層を有している。このため、第１トップフォイルと第１スラストカラーとの間の摩耗を抑制することができる。一方で、第２トップフォイルは、回転軸が浮上回転数を下回っていても、第２スラストカラーには接触していない。したがって、第２トップフォイルには、第２スラストカラーに対向する部分にコーティング層が必要無い。そして、第２トップフォイルは、コーティング層を有していないため、放熱性が良好なものとなる。その結果、第２動圧スラスト軸受の耐久性の向上を図ることができる。
【0012】
上記遠心圧縮機において、前記第１動圧スラスト軸受は、前記第１スラストカラーに対して、前記第１スラストカラーを間に挟んで一対設けられており、前記第２動圧スラスト軸受は、前記第２スラストカラーに対して、前記第２スラストカラーを支持する一方のみ設けられているとよい。
【0013】
これによれば、第２動圧スラスト軸受が、第２スラストカラーに対して、第２スラストカラーを支持する一方のみ設けられている。このため、回転軸に作用するスラスト方向の荷重が大きくなっていくと、第１動圧スラスト軸受に加えて第２動圧スラスト軸受でも回転軸に作用するスラスト方向の荷重を受けることができる。一方で、遠心圧縮機では、外部からの振動等によって回転軸にスラスト方向の荷重が作用する方向とは逆方向に回転軸が移動する場合がある。このとき、第１動圧スラスト軸受が、第１スラストカラーに対して、第１スラストカラーを間に挟んで一対設けられている。このため、回転軸にスラスト方向の荷重が作用する方向とは逆方向に回転軸が移動しても、第１スラストカラーを第１動圧スラスト軸受によって受け止めることができる。以上により、第２動圧スラスト軸受を、第２スラストカラーに対して、第２スラストカラーを間に挟んで一対設ける必要が無いため、部品点数を削減することができる。したがって、遠心圧縮機を簡素な構成にすることができる。
【0014】
上記遠心圧縮機において、前記回転軸、前記羽根車、前記第１スラストカラー、前記第２スラストカラー、前記第１動圧スラスト軸受、及び前記第２動圧スラスト軸受は、ハウジングに収容され、前記羽根車は、前記回転軸の第１端にのみ連結されており、前記第１動圧スラスト軸受は、前記第２動圧スラスト軸受よりも前記羽根車寄りに配置されているとよい。
【0015】
遠心圧縮機は、羽根車がハウジングに干渉しないように、第１動圧スラスト軸受と第１スラストカラーとの間のクリアランスを考慮して設計する必要がある。ここで、羽根車と第１動圧スラスト軸受との回転軸の軸方向での距離が遠いほど、ハウジングの寸法公差の影響が大きくなる。また、羽根車と第１動圧スラスト軸受との回転軸の軸方向での距離が遠いほど、回転軸における軸方向での熱膨張とハウジングにおける回転軸の軸方向での熱膨張との差の影響が大きくなる。そこで、第１動圧スラスト軸受を、第２動圧スラスト軸受よりも羽根車寄りに配置した。これによれば、ハウジングの寸法公差の影響、及び回転軸における軸方向での熱膨張とハウジングにおける回転軸の軸方向での熱膨張との差の影響を極力小さくすることができる。その結果、羽根車がハウジングに干渉しない程度に羽根車とハウジングとの間のクリアランスを極力小さく設計し易くすることができる。よって、羽根車の回転による流体の圧縮効率を向上させることができる。
【0016】
上記遠心圧縮機において、前記回転軸、前記羽根車、前記第１スラストカラー、前記第２スラストカラー、前記第１動圧スラスト軸受、及び前記第２動圧スラスト軸受は、ハウジングに収容され、前記羽根車は、前記回転軸の第１端に連結される第１羽根車と、前記回転軸の第２端に連結されるとともに前記第１羽根車の回転によって圧縮された後の流体を圧縮するために回転する第２羽根車と、を含み、前記第１動圧スラスト軸受は、前記第２動圧スラスト軸受よりも前記第２羽根車寄りに配置されているとよい。
【0017】
遠心圧縮機は、第１羽根車及び第２羽根車がハウジングに干渉しないように、第１動圧スラスト軸受と第１スラストカラーとの間のクリアランスを考慮して設計する必要がある。ここで、第２羽根車は、第１羽根車の回転によって圧縮された後の流体を圧縮するために回転するため、遠心圧縮機の圧縮効率の向上を図るためには、第２羽根車とハウジングとの間のクリアランスを極力狭くする必要がある。第２羽根車と第１動圧スラスト軸受との回転軸の軸方向での距離が遠いほど、ハウジングの寸法公差の影響が大きくなる。また、第２羽根車と第１動圧スラスト軸受との回転軸の軸方向での距離が遠いほど、回転軸における軸方向での熱膨張とハウジングにおける回転軸の軸方向での熱膨張との差の影響が大きくなる。そこで、第１動圧スラスト軸受を、第２動圧スラスト軸受よりも第２羽根車寄りに配置した。これによれば、ハウジングの寸法公差の影響、及び回転軸における軸方向での熱膨張とハウジングにおける回転軸の軸方向での熱膨張との差の影響を極力小さくすることができる。その結果、第２羽根車がハウジングに干渉しない程度に第２羽根車とハウジングとの間のクリアランスを極力小さく設計し易くすることができる。よって、第２羽根車の回転による流体の圧縮効率を向上させることができるため、遠心圧縮機の圧縮効率の向上を図ることができる。
【0018】
上記遠心圧縮機において、前記第２動圧スラスト軸受は、前記第１動圧スラスト軸受よりも剛性が高いとよい。
これによれば、第１動圧スラスト軸受の変位及び第２動圧スラスト軸受の変位が大きくなっていくにつれて、第２動圧スラスト軸受が受けるスラスト方向の荷重の大きさが、第１動圧スラスト軸受が受けるスラスト方向の荷重の大きさに近付いていく。したがって、回転軸に作用するスラスト方向の荷重を第２動圧スラスト軸受によって効率良く受け止めることができる。その結果、第１動圧スラスト軸受及び第２動圧スラスト軸受によって、回転軸をスラスト方向でさらに安定的に支持することができる。
これによれば、第１動圧スラスト軸受の変位及び第２動圧スラスト軸受の変位が大きくなっていくにつれて、第２動圧スラスト軸受が受けるスラスト方向の荷重の大きさが、第１動圧スラスト軸受が受けるスラスト方向の荷重の大きさに近付いていく。したがって、回転軸に作用するスラスト方向の荷重を第２動圧スラスト軸受によって効率良く受け止めることができる。その結果、第１動圧スラスト軸受及び第２動圧スラスト軸受によって、回転軸をスラスト方向でさらに安定的に支持することができる。
【発明の効果】
【0019】
この発明によれば、回転軸をスラスト方向で安定的に支持し、且つ、遠心圧縮機の運転効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、遠心圧縮機を具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態の遠心圧縮機は、燃料電池車に搭載されている。遠心圧縮機は、燃料電池スタックに供給される流体としての空気を圧縮する。
【0022】
＜遠心圧縮機の概略構成＞
図１に示すように、遠心圧縮機１０は、ハウジング１１と、回転軸１２と、羽根車１３と、モータ１４と、を備えている。ハウジング１１は、筒状である。ハウジング１１は、回転軸１２と、羽根車１３と、モータ１４と、を収容している。したがって、回転軸１２は、ハウジング１１内に収容されている。回転軸１２は、モータ１４の駆動により回転する。羽根車１３は、回転軸１２の第１端に連結されている。羽根車１３は、空気を圧縮するために回転軸１２と一体的に回転する。本実施形態の遠心圧縮機１０は、羽根車１３は、回転軸１２の第１端にのみ連結されている。
図１に示すように、遠心圧縮機１０は、ハウジング１１と、回転軸１２と、羽根車１３と、モータ１４と、を備えている。ハウジング１１は、筒状である。ハウジング１１は、回転軸１２と、羽根車１３と、モータ１４と、を収容している。したがって、回転軸１２は、ハウジング１１内に収容されている。回転軸１２は、モータ１４の駆動により回転する。羽根車１３は、回転軸１２の第１端に連結されている。羽根車１３は、空気を圧縮するために回転軸１２と一体的に回転する。本実施形態の遠心圧縮機１０は、羽根車１３は、回転軸１２の第１端にのみ連結されている。
【0023】
遠心圧縮機１０は、第１動圧ラジアル軸受１５と、第２動圧ラジアル軸受１６と、を備えている。第１動圧ラジアル軸受１５及び第２動圧ラジアル軸受１６は、ハウジング１１に保持されている。第１動圧ラジアル軸受１５及び第２動圧ラジアル軸受１６は、モータ１４を挟んだ両側にそれぞれ配置されている。第１動圧ラジアル軸受１５及び第２動圧ラジアル軸受１６は、回転軸１２におけるモータ１４を挟んだ両側の部位をそれぞれ回転可能に支持している。第１動圧ラジアル軸受１５及び第２動圧ラジアル軸受１６は、回転軸１２をラジアル方向で回転可能に支持している。なお、「ラジアル方向」とは、回転軸１２の軸方向に対して直交する方向である。
【0024】
遠心圧縮機１０は、第１スラストカラー１７と、第２スラストカラー１８と、を備えている。第１スラストカラー１７は、回転軸１２の外周面における羽根車１３と第１動圧ラジアル軸受１５との間に位置する部分から突出している。第１スラストカラー１７は、円盤状である。第１スラストカラー１７は、回転軸１２の外周面に圧入されることにより回転軸１２に固定されている。第１スラストカラー１７は、回転軸１２の外周面から回転軸１２の径方向外側に突出している。第１スラストカラー１７は、回転軸１２と一体的に回転する。
【0025】
第２スラストカラー１８は、回転軸１２の外周面における第２動圧ラジアル軸受１６よりもモータ１４とは反対側に位置する部分から突出している。したがって、第２スラストカラー１８は、第１スラストカラー１７に対して回転軸１２の軸方向で離間した位置に配置されている。第２スラストカラー１８は、円盤状である。第２スラストカラー１８は、回転軸１２の外周面に圧入されることにより回転軸１２に固定されている。第２スラストカラー１８は、回転軸１２の外周面から回転軸１２の径方向外側に突出している。第２スラストカラー１８は、回転軸１２と一体的に回転する。
【0026】
遠心圧縮機１０は、第１動圧スラスト軸受１９と、第２動圧スラスト軸受２０と、を備えている。第１動圧スラスト軸受１９は、回転軸１２の軸方向に対して、第１スラストカラー１７に対向するように設けられている。第１動圧スラスト軸受１９は、回転軸１２の軸方向で第１スラストカラー１７に対向した状態でハウジング１１に保持されている。第１動圧スラスト軸受１９は、第１スラストカラー１７に対して、第１スラストカラー１７を間に挟んで一対設けられている。したがって、遠心圧縮機１０は、第１動圧スラスト軸受１９を２つ有している。２つの第１動圧スラスト軸受１９は、第１スラストカラー１７をスラスト方向で回転可能に支持している。
【0027】
第２動圧スラスト軸受２０は、回転軸１２の軸方向に対して、第２スラストカラー１８に対向するように設けられている。第２動圧スラスト軸受２０は、回転軸１２の軸方向で第２スラストカラー１８に対向した状態でハウジング１１に保持されている。したがって、第１動圧スラスト軸受１９は、第２動圧スラスト軸受２０よりも羽根車１３寄りに配置されている。第２動圧スラスト軸受２０は、第２スラストカラー１８に対して、第２スラストカラー１８を間に挟んで一対設けられている。したがって、遠心圧縮機１０は、第２動圧スラスト軸受２０を２つ有している。２つの第２動圧スラスト軸受２０は、第２スラストカラー１８をスラスト方向で回転可能に支持している。なお、「スラスト方向」とは、回転軸１２の軸方向である。
【0028】
第１動圧スラスト軸受１９は、第１トップフォイル１９ａと、第１バンプフォイル１９ｂと、を有している。第１トップフォイル１９ａは、第１スラストカラー１７に対向する。第１トップフォイル１９ａは、図示しない扇状のトップフォイル片が回転軸１２の周方向に等間隔置きに配置されることにより構成されている。第１バンプフォイル１９ｂは、第１トップフォイル１９ａを間に挟んで第１スラストカラー１７とは反対側に設けられている。第１バンプフォイル１９ｂは、図示しない扇状のバンプフォイル片が回転軸１２の周方向に等間隔置きに配置されることにより構成されている。各バンプフォイル片は、一枚の薄板を波形状に折り曲げることにより形成されている。第１バンプフォイル１９ｂは、弾性変形することにより、第１トップフォイル１９ａを回転軸１２の軸方向で変位可能な状態で弾性的に支持する。
【0029】
第２動圧スラスト軸受２０は、第２トップフォイル２０ａと、第２バンプフォイル２０ｂと、を有している。第２トップフォイル２０ａは、第２スラストカラー１８に対向する。第２トップフォイル２０ａは、図示しない扇状のトップフォイル片が回転軸１２の周方向に等間隔置きに配置されることにより構成されている。第２バンプフォイル２０ｂは、第２トップフォイル２０ａを間に挟んで第２スラストカラー１８とは反対側に設けられている。第２バンプフォイル２０ｂは、図示しない扇状のバンプフォイル片が回転軸１２の周方向に等間隔置きに配置されることにより構成されている。各バンプフォイル片は、一枚の薄板を波形状に折り曲げることにより形成されている。第２バンプフォイル２０ｂは、弾性変形することにより、第２トップフォイル２０ａを回転軸１２の軸方向で変位可能な状態で弾性的に支持する。このような動圧スラスト軸受は、既に公知である。
【0030】
第１動圧スラスト軸受１９は、弾性変形することにより、第１スラストカラー１７を介して回転軸１２を回転軸１２の軸方向で変位可能な状態で弾性的にスラスト方向で支持する。第２動圧スラスト軸受２０は、弾性変形することにより、第２スラストカラー１８を介して回転軸１２を回転軸１２の軸方向で変位可能な状態で弾性的にスラスト方向で支持する。
【0031】
回転軸１２、羽根車１３、第１スラストカラー１７、第２スラストカラー１８、第１動圧スラスト軸受１９、及び第２動圧スラスト軸受２０は、ハウジング１１に収容されている。
【0032】
第１トップフォイル１９ａと第１スラストカラー１７との間のクリアランスＣ１は、第２トップフォイル２０ａと第２スラストカラー１８との間のクリアランスＣ２よりも小さい。第２動圧スラスト軸受２０は、第１動圧スラスト軸受１９よりも剛性が高い。具体的には、第２動圧スラスト軸受２０の第２バンプフォイル２０ｂの剛性は、第１動圧スラスト軸受１９の第１バンプフォイル１９ｂの剛性よりも高い。したがって、第２動圧スラスト軸受２０は、第１動圧スラスト軸受１９よりも弾性変形し難くなっている。
【0033】
図２は、第１動圧スラスト軸受１９及び第２動圧スラスト軸受２０の特性を示している。図２では、第１動圧スラスト軸受１９における回転軸１２の軸方向での変位と第１動圧スラスト軸受１９が受けるスラスト方向の荷重との関係を実線Ｌ１で示している。また、第２動圧スラスト軸受２０における回転軸１２の軸方向での変位と第２動圧スラスト軸受２０が受けるスラスト方向の荷重との関係を実線Ｌ２で示している。なお、以下の説明では、「スラスト方向の荷重」を単に「スラスト荷重」と記載する場合もある。
【0034】
図２において実線Ｌ１で示すように、第１動圧スラスト軸受１９が受けるスラスト荷重の大きさは、第１動圧スラスト軸受１９における回転軸１２の軸方向の変位が大きくなっていくにつれて大きくなっていく。図２において実線Ｌ２で示すように、第２動圧スラスト軸受２０が受けるスラスト荷重の大きさは、第２動圧スラスト軸受２０における回転軸１２の軸方向の変位が大きくなっていくにつれて大きくなっていく。
【0035】
図２に示すように、第２動圧スラスト軸受２０は、第１動圧スラスト軸受１９がスラスト荷重を受けることが可能な限界荷重Ｆ１に達したときに、第２動圧スラスト軸受２０も同じスラスト荷重を受けることが可能な剛性に設定されている。
【0036】
［実施形態の作用］
次に、本実施形態の作用について説明する。
第１動圧スラスト軸受１９は、回転軸１２が浮上回転数を下回っている状態では、第１スラストカラー１７に接した状態で第１スラストカラー１７を介して回転軸１２をスラスト方向で支持する。一方で、回転軸１２の回転数が浮上回転数以上である状態では、第１動圧スラスト軸受１９と第１スラストカラー１７との間に生じる空気膜の動圧によって、第１スラストカラー１７が第１動圧スラスト軸受１９に対して浮上する。これにより、第１動圧スラスト軸受１９は、第１スラストカラー１７に接触せずに第１スラストカラー１７を介して回転軸１２をスラスト方向で支持する。
次に、本実施形態の作用について説明する。
第１動圧スラスト軸受１９は、回転軸１２が浮上回転数を下回っている状態では、第１スラストカラー１７に接した状態で第１スラストカラー１７を介して回転軸１２をスラスト方向で支持する。一方で、回転軸１２の回転数が浮上回転数以上である状態では、第１動圧スラスト軸受１９と第１スラストカラー１７との間に生じる空気膜の動圧によって、第１スラストカラー１７が第１動圧スラスト軸受１９に対して浮上する。これにより、第１動圧スラスト軸受１９は、第１スラストカラー１７に接触せずに第１スラストカラー１７を介して回転軸１２をスラスト方向で支持する。
【0037】
第１トップフォイル１９ａと第１スラストカラー１７との間のクリアランスＣ１は、第２トップフォイル２０ａと第２スラストカラー１８との間のクリアランスＣ２よりも小さい。よって、例えば、回転軸１２に作用するスラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合、第１動圧スラスト軸受１９と第２動圧スラスト軸受２０とのうちの第１動圧スラスト軸受１９のみによって第１スラストカラー１７を支持する。したがって、スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合に、第２動圧スラスト軸受２０における第２スラストカラー１８を介した回転軸１２に対するスラスト方向の支持が無駄に行われてしまうことが回避されている。
【0038】
回転軸１２に作用するスラスト方向の荷重が大きくなっていくと、第１動圧スラスト軸受１９の変位が大きくなっていく。つまり、回転軸１２に作用するスラスト方向の荷重が大きくなっていくにつれて、第１動圧スラスト軸受１９の第１バンプフォイル１９ｂが弾性変形して徐々に押し潰されていく。そして、回転軸１２に作用するスラスト方向の荷重が所定の荷重以上の場合、第１動圧スラスト軸受１９によって第１スラストカラー１７を支持するとともに、第２動圧スラスト軸受２０によって第２スラストカラー１８を支持する。
【0039】
第２動圧スラスト軸受２０は、第２動圧スラスト軸受２０と第２スラストカラー１８との間に生じる空気膜の動圧によって、第２スラストカラー１８が第２動圧スラスト軸受２０に対して浮上した状態で、第２スラストカラー１８を介して回転軸１２をスラスト方向で支持する。そして、回転軸１２に作用するスラスト方向の荷重が大きくなっていくと、第２動圧スラスト軸受２０の変位が大きくなっていく。つまり、回転軸１２に作用するスラスト方向の荷重が大きくなっていくにつれて、第２動圧スラスト軸受２０の第２バンプフォイル２０ｂが弾性変形して徐々に押し潰されていく。
【0040】
このとき、第２動圧スラスト軸受２０は、第１動圧スラスト軸受１９よりも剛性が高い。このため、図２に示すように、第１動圧スラスト軸受１９の変位及び第２動圧スラスト軸受２０の変位が大きくなっていくにつれて、第２動圧スラスト軸受２０が受けるスラスト荷重の大きさが、第１動圧スラスト軸受１９が受けるスラスト荷重の大きさに近付いていく。したがって、回転軸１２に作用するスラスト方向の荷重が第２動圧スラスト軸受２０によって効率良く受け止められる。
【0041】
このように、スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合、第１動圧スラスト軸受１９と第２動圧スラスト軸受２０とのうちの第１動圧スラスト軸受１９のみによって第１スラストカラー１７を支持する。スラスト方向の荷重が所定の荷重以上の場合、第１動圧スラスト軸受１９によって第１スラストカラー１７を支持するとともに、第２動圧スラスト軸受２０によって第２スラストカラー１８を支持する。
【0042】
［実施形態の効果］
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）例えば、スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合、第１動圧スラスト軸受１９と第２動圧スラスト軸受２０とのうちの第１動圧スラスト軸受１９のみによって第１スラストカラー１７を支持する。したがって、スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合に、第２動圧スラスト軸受２０における第２スラストカラー１８を介した回転軸１２に対するスラスト方向の支持が無駄に行われてしまうことが回避される。その結果、遠心圧縮機１０の運転効率の低下を抑制することができる。スラスト方向の荷重が所定の荷重以上の場合、第１動圧スラスト軸受１９によって第１スラストカラー１７を支持するとともに、第２動圧スラスト軸受２０によって第２スラストカラー１８を支持する。したがって、回転軸１２をスラスト方向で安定的に支持することができる。以上により、回転軸１２をスラスト方向で安定的に支持し、且つ、遠心圧縮機１０の運転効率の低下を抑制することができる。
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）例えば、スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合、第１動圧スラスト軸受１９と第２動圧スラスト軸受２０とのうちの第１動圧スラスト軸受１９のみによって第１スラストカラー１７を支持する。したがって、スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合に、第２動圧スラスト軸受２０における第２スラストカラー１８を介した回転軸１２に対するスラスト方向の支持が無駄に行われてしまうことが回避される。その結果、遠心圧縮機１０の運転効率の低下を抑制することができる。スラスト方向の荷重が所定の荷重以上の場合、第１動圧スラスト軸受１９によって第１スラストカラー１７を支持するとともに、第２動圧スラスト軸受２０によって第２スラストカラー１８を支持する。したがって、回転軸１２をスラスト方向で安定的に支持することができる。以上により、回転軸１２をスラスト方向で安定的に支持し、且つ、遠心圧縮機１０の運転効率の低下を抑制することができる。
【0043】
（２）第１トップフォイル１９ａと第１スラストカラー１７との間のクリアランスＣ１は、第２トップフォイル２０ａと第２スラストカラー１８との間のクリアランスＣ２よりも小さい。これによれば、スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合、第１動圧スラスト軸受１９と第２動圧スラスト軸受２０とのうちの第１動圧スラスト軸受１９のみによって第１スラストカラー１７を支持することができる。そして、スラスト方向の荷重が所定の荷重以上の場合、第１動圧スラスト軸受１９によって第１スラストカラー１７を支持するとともに、第２動圧スラスト軸受２０によって第２スラストカラー１８を支持することができる。
【0044】
（３）遠心圧縮機１０は、羽根車１３がハウジング１１に干渉しないように、第１動圧スラスト軸受１９の第１トップフォイル１９ａと第１スラストカラー１７との間のクリアランスＣ１を考慮して設計する必要がある。ここで、羽根車１３と第１動圧スラスト軸受１９との回転軸１２の軸方向での距離が遠いほど、ハウジング１１の寸法公差の影響が大きくなる。また、羽根車１３と第１動圧スラスト軸受１９との回転軸１２の軸方向での距離が遠いほど、回転軸１２における軸方向での熱膨張とハウジング１１における回転軸１２の軸方向での熱膨張との差の影響が大きくなる。そこで、第１動圧スラスト軸受１９を、第２動圧スラスト軸受２０よりも羽根車１３寄りに配置した。これによれば、ハウジング１１の寸法公差の影響、及び回転軸１２における軸方向での熱膨張とハウジング１１における回転軸１２の軸方向での熱膨張との差の影響を極力小さくすることができる。その結果、羽根車１３がハウジング１１に干渉しない程度に羽根車１３とハウジング１１との間のクリアランスを極力小さく設計し易くすることができる。よって、羽根車１３の回転による空気の圧縮効率を向上させることができる。
【0045】
（４）第２動圧スラスト軸受２０は、第１動圧スラスト軸受１９よりも剛性が高い。これによれば、第１動圧スラスト軸受１９の変位及び第２動圧スラスト軸受２０の変位が大きくなっていくにつれて、第２動圧スラスト軸受２０が受けるスラスト方向の荷重の大きさが、第１動圧スラスト軸受１９が受けるスラスト方向の荷重の大きさに近付いていく。したがって、回転軸１２に作用するスラスト方向の荷重を第２動圧スラスト軸受２０によって効率良く受け止めることができる。その結果、第１動圧スラスト軸受１９及び第２動圧スラスト軸受２０によって、回転軸１２をスラスト方向でさらに安定的に支持することができる。
【0046】
（５）第２動圧スラスト軸受２０は、第１動圧スラスト軸受１９がスラスト荷重を受けることが可能な限界荷重Ｆ１に達したときに、第２動圧スラスト軸受２０も同じスラスト荷重を受けることが可能な剛性に設定されている。したがって、第１動圧スラスト軸受１９及び第２動圧スラスト軸受２０によって、回転軸１２に作用するスラスト方向の荷重を最大限に受けることができる。
【0047】
（６）本実施形態によれば、第１スラストカラー１７、第２スラストカラー１８、第１動圧スラスト軸受１９、及び第２動圧スラスト軸受２０を用いている。例えば、第２スラストカラー１８及び第２動圧スラスト軸受２０を用いず、第１スラストカラー１７及び第１動圧スラスト軸受１９のみを用いて負荷容量を大きくする場合を考える。この場合に比べて、第１スラストカラー１７及び第１動圧スラスト軸受１９、並びに、ハウジング１１を回転軸１２の径方向に大きくする必要が無い。したがって、遠心圧縮機１０が回転軸１２の径方向に大型化してしまうことを回避することができる。さらには、第１スラストカラー１７、第２スラストカラー１８、第１動圧スラスト軸受１９、及び第２動圧スラスト軸受２０のイナーシャが増大したり、第１スラストカラー１７及び第２スラストカラー１８の回転に伴う風損が増大したりすることを回避できる。このため、遠心圧縮機１０の運転効率の低下を抑制することができる。
【0048】
［変更例］
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【0049】
○ 図３に示すように、第１動圧スラスト軸受１９の第１トップフォイル１９ａは、第１スラストカラー１７に対向する部分にコーティング層２１を有していてもよい。コーティング層２１は、例えば、第１動圧スラスト軸受１９の第１トップフォイル１９ａにおける第１スラストカラー１７側の面を樹脂によりコーティングすることにより形成されている。
【0050】
第１トップフォイル１９ａと第１スラストカラー１７との間のクリアランスＣ１は、第２トップフォイル２０ａと第２スラストカラー１８との間のクリアランスＣ２よりも小さい。このため、第１トップフォイル１９ａは、回転軸１２の回転数が浮上回転数を下回っている状態では、第１スラストカラー１７に接触している。このとき、第１トップフォイル１９ａは、第１スラストカラー１７に対向する部分にコーティング層２１を有している。このため、第１トップフォイル１９ａと第１スラストカラー１７との間の摩耗を抑制することができる。一方で、第２トップフォイル２０ａは、回転軸１２が浮上回転数を下回っていても、第２スラストカラー１８には接触していない。したがって、第２トップフォイル２０ａには、第２スラストカラー１８に対向する部分にコーティング層が必要無い。そして、第２トップフォイル２０ａは、コーティング層を有していないため、放熱性が良好なものとなる。その結果、第２動圧スラスト軸受２０の耐久性の向上を図ることができる。
【0051】
○ 図４に示すように、第２動圧スラスト軸受２０は、第２スラストカラー１８に対して、第２スラストカラー１８を支持する一方のみ設けられていてもよい。第２動圧スラスト軸受２０は、第２スラストカラー１８に対して、回転軸１２にスラスト荷重が作用する方向側にのみ設けられている。回転軸１２にスラスト荷重が作用する方向は、例えば実験等によって予め把握されている。図４では、回転軸１２にスラスト荷重が作用する方向を矢印Ｆ１０で示している。
【0052】
これによれば、回転軸１２に作用するスラスト方向の荷重が大きくなっていくと、第１動圧スラスト軸受１９に加えて第２動圧スラスト軸受２０でも回転軸１２に作用するスラスト方向の荷重を受けることができる。一方で、遠心圧縮機１０では、外部からの振動等によって回転軸１２にスラスト方向の荷重が作用する方向とは逆方向に回転軸１２が移動する場合がある。このとき、第１動圧スラスト軸受１９が、第１スラストカラー１７に対して、第１スラストカラー１７を間に挟んで一対設けられている。このため、回転軸１２にスラスト方向の荷重が作用する方向とは逆方向に回転軸１２が移動しても、第１スラストカラー１７を第１動圧スラスト軸受１９によって受け止めることができる。以上により、第２動圧スラスト軸受２０を、第２スラストカラー１８に対して、第２スラストカラー１８を間に挟んで一対設ける必要が無いため、部品点数を削減することができる。したがって、遠心圧縮機１０を簡素な構成にすることができる。
【0053】
○ 図５に示すように、遠心圧縮機１０は、回転軸１２の第１端に連結される第１羽根車３１と、回転軸１２の第２端に連結される第２羽根車３２と、を備えていてもよい。したがって、図５に示す実施形態の遠心圧縮機１０の羽根車は、第１羽根車３１と、第２羽根車３２と、を含む。第２羽根車３２は、第１羽根車３１の回転によって圧縮された後の空気を圧縮するために回転する。第１動圧スラスト軸受１９は、第２動圧スラスト軸受２０よりも第２羽根車３２寄りに配置されている。
【0054】
遠心圧縮機１０は、第１羽根車３１及び第２羽根車３２がハウジングに干渉しないように、第１動圧スラスト軸受１９の第１トップフォイル１９ａと第１スラストカラー１７との間のクリアランスＣ１を考慮して設計する必要がある。ここで、第２羽根車３２は、第１羽根車３１の回転によって圧縮された後の空気を圧縮するために回転するため、遠心圧縮機１０の圧縮効率の向上を図るためには、第２羽根車３２とハウジング１１との間のクリアランスを極力狭くする必要がある。第２羽根車３２と第１動圧スラスト軸受１９との回転軸１２の軸方向での距離が遠いほど、ハウジング１１の寸法公差の影響が大きくなる。また、第２羽根車３２と第１動圧スラスト軸受１９との回転軸１２の軸方向での距離が遠いほど、回転軸１２における軸方向での熱膨張とハウジング１１における回転軸１２の軸方向での熱膨張との差の影響が大きくなる。そこで、第１動圧スラスト軸受１９を、第２動圧スラスト軸受２０よりも第２羽根車３２寄りに配置した。これによれば、ハウジング１１の寸法公差の影響、及び回転軸１２における軸方向での熱膨張とハウジング１１における回転軸１２の軸方向での熱膨張との差の影響を極力小さくすることができる。その結果、第２羽根車３２がハウジング１１に干渉しない程度に第２羽根車３２とハウジング１１との間のクリアランスを極力小さく設計し易くすることができる。よって、第２羽根車３２の回転による空気の圧縮効率を向上させることができるため、遠心圧縮機１０の圧縮効率の向上を図ることができる。
【0055】
○ 実施形態において、第１動圧スラスト軸受１９と第２動圧スラスト軸受２０とは同一種類であってもよい。これによれば、第１動圧スラスト軸受１９と第２動圧スラスト軸受２０とで別々の種類のものを用意する必要が無いため、簡便な設計である遠心圧縮機１０を提供することができる。
【0056】
○ 実施形態において、回転軸１２と一体的に回転する羽根車１３の数は特に限定されるものではない。遠心圧縮機１０は、例えば、羽根車を３つ以上備えている構成であってもよい。
【0057】
○ 実施形態において、羽根車１３が圧縮する流体としては、空気に限らない。したがって、遠心圧縮機１０の適用対象及び圧縮対象の流体は任意である。例えば、遠心圧縮機１０は空調装置に用いられていてもよく、圧縮対象の流体は冷媒であってもよい。また、遠心圧縮機１０の搭載対象は、車両に限られず任意である。
【0058】
上記実施形態は、以下の付記に記載する構成を含む。
＜付記１＞
回転軸と、
前記回転軸と一体的に回転する羽根車と、
前記回転軸の外周面から前記回転軸の径方向外側に突出し、前記回転軸と一体的に回転する円盤状の第１スラストカラーと、
前記回転軸の外周面から前記回転軸の径方向外側に突出し、前記第１スラストカラーに対して前記回転軸の軸方向で離間した位置に配置され、前記回転軸と一体的に回転する円盤状の第２スラストカラーと、
前記軸方向に対して、前記第１スラストカラーに対向するように設けられた第１動圧スラスト軸受と、
前記軸方向に対して、前記第２スラストカラーに対向するように設けられた第２動圧スラスト軸受と、を備えている遠心圧縮機であって、
スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合、前記第１動圧スラスト軸受と前記第２動圧スラスト軸受とのうちの前記第１動圧スラスト軸受のみによって前記第１スラストカラーを支持し、
前記スラスト方向の荷重が前記所定の荷重以上の場合、前記第１動圧スラスト軸受によって前記第１スラストカラーを支持するとともに、前記第２動圧スラスト軸受によって前記第２スラストカラーを支持することを特徴とする遠心圧縮機。
＜付記１＞
回転軸と、
前記回転軸と一体的に回転する羽根車と、
前記回転軸の外周面から前記回転軸の径方向外側に突出し、前記回転軸と一体的に回転する円盤状の第１スラストカラーと、
前記回転軸の外周面から前記回転軸の径方向外側に突出し、前記第１スラストカラーに対して前記回転軸の軸方向で離間した位置に配置され、前記回転軸と一体的に回転する円盤状の第２スラストカラーと、
前記軸方向に対して、前記第１スラストカラーに対向するように設けられた第１動圧スラスト軸受と、
前記軸方向に対して、前記第２スラストカラーに対向するように設けられた第２動圧スラスト軸受と、を備えている遠心圧縮機であって、
スラスト方向の荷重が所定の荷重未満の場合、前記第１動圧スラスト軸受と前記第２動圧スラスト軸受とのうちの前記第１動圧スラスト軸受のみによって前記第１スラストカラーを支持し、
前記スラスト方向の荷重が前記所定の荷重以上の場合、前記第１動圧スラスト軸受によって前記第１スラストカラーを支持するとともに、前記第２動圧スラスト軸受によって前記第２スラストカラーを支持することを特徴とする遠心圧縮機。
【0059】
＜付記２＞
前記第１動圧スラスト軸受は、
前記第１スラストカラーに対向する第１トップフォイルと、
前記第１トップフォイルを間に挟んで前記第１スラストカラーとは反対側に設けられる第１バンプフォイルと、を有し、
前記第２動圧スラスト軸受は、
前記第２スラストカラーに対向する第２トップフォイルと、
前記第２トップフォイルを間に挟んで前記第２スラストカラーとは反対側に設けられる第２バンプフォイルと、を有し、
前記第１トップフォイルと前記第１スラストカラーとの間のクリアランスは、前記第２トップフォイルと前記第２スラストカラーとの間のクリアランスよりも小さいことを特徴とする＜付記１＞に記載の遠心圧縮機。
前記第１動圧スラスト軸受は、
前記第１スラストカラーに対向する第１トップフォイルと、
前記第１トップフォイルを間に挟んで前記第１スラストカラーとは反対側に設けられる第１バンプフォイルと、を有し、
前記第２動圧スラスト軸受は、
前記第２スラストカラーに対向する第２トップフォイルと、
前記第２トップフォイルを間に挟んで前記第２スラストカラーとは反対側に設けられる第２バンプフォイルと、を有し、
前記第１トップフォイルと前記第１スラストカラーとの間のクリアランスは、前記第２トップフォイルと前記第２スラストカラーとの間のクリアランスよりも小さいことを特徴とする＜付記１＞に記載の遠心圧縮機。
【0060】
＜付記３＞
前記第１トップフォイルは、前記第１スラストカラーに対向する部分にコーティング層を有していることを特徴とする＜付記２＞に記載の遠心圧縮機。
前記第１トップフォイルは、前記第１スラストカラーに対向する部分にコーティング層を有していることを特徴とする＜付記２＞に記載の遠心圧縮機。
【0061】
＜付記４＞
前記第１動圧スラスト軸受は、前記第１スラストカラーに対して、前記第１スラストカラーを間に挟んで一対設けられており、
前記第２動圧スラスト軸受は、前記第２スラストカラーに対して、前記第２スラストカラーを支持する一方のみ設けられていることを特徴とする＜付記１＞～＜付記３＞のいずれか１つに記載の遠心圧縮機。
前記第１動圧スラスト軸受は、前記第１スラストカラーに対して、前記第１スラストカラーを間に挟んで一対設けられており、
前記第２動圧スラスト軸受は、前記第２スラストカラーに対して、前記第２スラストカラーを支持する一方のみ設けられていることを特徴とする＜付記１＞～＜付記３＞のいずれか１つに記載の遠心圧縮機。
【0062】
＜付記５＞
前記回転軸、前記羽根車、前記第１スラストカラー、前記第２スラストカラー、前記第１動圧スラスト軸受、及び前記第２動圧スラスト軸受は、ハウジングに収容され、
前記羽根車は、前記回転軸の第１端にのみ連結されており、
前記第１動圧スラスト軸受は、前記第２動圧スラスト軸受よりも前記羽根車寄りに配置されていることを特徴とする＜付記１＞～＜付記４＞のいずれか１つに記載の遠心圧縮機。
前記回転軸、前記羽根車、前記第１スラストカラー、前記第２スラストカラー、前記第１動圧スラスト軸受、及び前記第２動圧スラスト軸受は、ハウジングに収容され、
前記羽根車は、前記回転軸の第１端にのみ連結されており、
前記第１動圧スラスト軸受は、前記第２動圧スラスト軸受よりも前記羽根車寄りに配置されていることを特徴とする＜付記１＞～＜付記４＞のいずれか１つに記載の遠心圧縮機。
【0063】
＜付記６＞
前記回転軸、前記羽根車、前記第１スラストカラー、前記第２スラストカラー、前記第１動圧スラスト軸受、及び前記第２動圧スラスト軸受は、ハウジングに収容され、
前記羽根車は、
前記回転軸の第１端に連結される第１羽根車と、
前記回転軸の第２端に連結されるとともに前記第１羽根車の回転によって圧縮された後の流体を圧縮するために回転する第２羽根車と、を含み、
前記第１動圧スラスト軸受は、前記第２動圧スラスト軸受よりも前記第２羽根車寄りに配置されていることを特徴とする＜付記１＞～＜付記４＞のいずれか１つに記載の遠心圧縮機。
前記回転軸、前記羽根車、前記第１スラストカラー、前記第２スラストカラー、前記第１動圧スラスト軸受、及び前記第２動圧スラスト軸受は、ハウジングに収容され、
前記羽根車は、
前記回転軸の第１端に連結される第１羽根車と、
前記回転軸の第２端に連結されるとともに前記第１羽根車の回転によって圧縮された後の流体を圧縮するために回転する第２羽根車と、を含み、
前記第１動圧スラスト軸受は、前記第２動圧スラスト軸受よりも前記第２羽根車寄りに配置されていることを特徴とする＜付記１＞～＜付記４＞のいずれか１つに記載の遠心圧縮機。
【0064】
＜付記７＞
前記第２動圧スラスト軸受は、前記第１動圧スラスト軸受よりも剛性が高いことを特徴とする＜付記１＞～＜付記６＞のいずれか１つに記載の遠心圧縮機。
前記第２動圧スラスト軸受は、前記第１動圧スラスト軸受よりも剛性が高いことを特徴とする＜付記１＞～＜付記６＞のいずれか１つに記載の遠心圧縮機。
【符号の説明】
【0065】
１０…遠心圧縮機、１１…ハウジング、１２…回転軸、１３…羽根車、１７…第１スラストカラー、１８…第２スラストカラー、１９…第１動圧スラスト軸受、１９ａ…第１トップフォイル、１９ｂ…第１バンプフォイル、２０…第２動圧スラスト軸受、２０ａ…第２トップフォイル、２０ｂ…第２バンプフォイル、２１…コーティング層、３１…第１羽根車、３２…第２羽根車、Ｃ１，Ｃ２…クリアランス。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】