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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】P2024064116
(43)【公開日】2024-05-14
(54)【発明の名称】流体機械
(51)【国際特許分類】
F16C 27/02 20060101AFI20240507BHJP
F04D 29/056 20060101ALI20240507BHJP
【ＦＩ】
F16C27/02 A
F04D29/056 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022172468
(22)【出願日】2022-10-27
(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
【テーマコード（参考）】
3H130
3J012
【Ｆターム（参考）】
3H130AA13
3H130AB07
3H130AB27
3H130AB42
3H130AB62
3H130AC13
3H130BA24E
3H130DA02X
3H130DB03X
3H130DB15X
3H130DD01Z
3H130EB01E
3H130EB02E
3H130EC08E
3J012AB12
3J012BB01
3J012DB04
3J012EB10
3J012FB01
(57)【要約】
【課題】固定端と自由端との間に流れ込む異物が堆積しにくくなり、動圧滑り軸受の耐久性が低下することを抑制できる流体機械を提供すること。
【解決手段】流体機械は、作動体と、回転体１０３と、作動体及び回転体１０３を収容するハウジングと、複数の動圧滑り軸受１０と、動圧滑り軸受１０を直接冷却する流体が流れる冷却流路と、を備えている。動圧滑り軸受１０は、トップフォイル３０と、バンプフォイル４０と、軸受ハウジング２０と、を有する。トップフォイル３０は、軸受面３１１における周方向の一端部３１ａに固定端３２が形成され、軸受面３１１における周方向の他端部３１ｂに自由端３３が形成される。自由端３３は、回転体１０３の回転軸線方向への移動が規制部材５０によって規制されている。流体は、空隙Ｓ１を流れる。自由端３３には、空隙Ｓ１を流れる流体に含まれる異物１０６を空隙Ｓ１から排出する排出路３４が貫通形成されている。
【選択図】図２
【解決手段】流体機械は、作動体と、回転体１０３と、作動体及び回転体１０３を収容するハウジングと、複数の動圧滑り軸受１０と、動圧滑り軸受１０を直接冷却する流体が流れる冷却流路と、を備えている。動圧滑り軸受１０は、トップフォイル３０と、バンプフォイル４０と、軸受ハウジング２０と、を有する。トップフォイル３０は、軸受面３１１における周方向の一端部３１ａに固定端３２が形成され、軸受面３１１における周方向の他端部３１ｂに自由端３３が形成される。自由端３３は、回転体１０３の回転軸線方向への移動が規制部材５０によって規制されている。流体は、空隙Ｓ１を流れる。自由端３３には、空隙Ｓ１を流れる流体に含まれる異物１０６を空隙Ｓ１から排出する排出路３４が貫通形成されている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
作動体と、
前記作動体を駆動するために回転する回転体と、
前記作動体及び前記回転体を収容するハウジングと、
前記回転体を前記ハウジングに対して回転可能に支持する複数の動圧滑り軸受と、
前記ハウジング内に形成されるとともに、前記回転体と前記動圧滑り軸受との間を流れて前記動圧滑り軸受を直接冷却する流体が流れる冷却流路と、を備え、
前記動圧滑り軸受は、
前記回転体に対向し、円筒状の軸受面を有するトップフォイルと、
前記トップフォイルを間に挟んで前記回転体とは反対側の位置に配置され、伸長することで前記トップフォイルを弾性的に支持する薄板状のバンプフォイルと、
前記トップフォイル及び前記バンプフォイルを支持する軸受ハウジングと、を有し、
前記トップフォイルは、前記軸受面における周方向の一端部に、前記軸受ハウジングに向けて延びて前記軸受ハウジングに保持される固定端が形成され、前記軸受面における周方向の他端部に、前記軸受ハウジングに向けて延びる自由端が形成され、
前記自由端は、前記回転体の回転軸線方向への移動が規制部材によって規制され、
前記流体は、前記固定端と前記自由端との間の空隙を流れる流体機械において、
前記自由端には、前記空隙を流れる前記流体に含まれる異物を前記空隙から排出する排出路が貫通形成されていることを特徴とする流体機械。
前記作動体を駆動するために回転する回転体と、
前記作動体及び前記回転体を収容するハウジングと、
前記回転体を前記ハウジングに対して回転可能に支持する複数の動圧滑り軸受と、
前記ハウジング内に形成されるとともに、前記回転体と前記動圧滑り軸受との間を流れて前記動圧滑り軸受を直接冷却する流体が流れる冷却流路と、を備え、
前記動圧滑り軸受は、
前記回転体に対向し、円筒状の軸受面を有するトップフォイルと、
前記トップフォイルを間に挟んで前記回転体とは反対側の位置に配置され、伸長することで前記トップフォイルを弾性的に支持する薄板状のバンプフォイルと、
前記トップフォイル及び前記バンプフォイルを支持する軸受ハウジングと、を有し、
前記トップフォイルは、前記軸受面における周方向の一端部に、前記軸受ハウジングに向けて延びて前記軸受ハウジングに保持される固定端が形成され、前記軸受面における周方向の他端部に、前記軸受ハウジングに向けて延びる自由端が形成され、
前記自由端は、前記回転体の回転軸線方向への移動が規制部材によって規制され、
前記流体は、前記固定端と前記自由端との間の空隙を流れる流体機械において、
前記自由端には、前記空隙を流れる前記流体に含まれる異物を前記空隙から排出する排出路が貫通形成されていることを特徴とする流体機械。
【請求項2】
前記排出路は、前記自由端を貫通する貫通孔である、請求項１に記載の流体機械。
【請求項3】
前記排出路は、前記自由端を切り欠くことにより形成されている、請求項１に記載の流体機械。
【請求項4】
前記排出路は、前記軸受面に到るように延びている、請求項２又は請求項３に記載の流体機械。
【請求項5】
前記トップフォイルと前記バンプフォイルとの間には、ガイドフォイルが設けられ、
前記ガイドフォイルは、前記トップフォイルを被覆し、前記自由端と前記バンプフォイルとの間に延在する円筒状の被覆面を有し、
前記被覆面における前記自由端と前記バンプフォイルとの間に到る端部には、前記軸受ハウジングに向けて延び、前記排出路から排出される異物をガイドするガイド壁が形成され、
前記トップフォイルの前記自由端と、前記ガイドフォイルの前記ガイド壁との間には、前記排出路から排出される異物をガイドするガイド流路が形成されている請求項１に記載の流体機械。
前記ガイドフォイルは、前記トップフォイルを被覆し、前記自由端と前記バンプフォイルとの間に延在する円筒状の被覆面を有し、
前記被覆面における前記自由端と前記バンプフォイルとの間に到る端部には、前記軸受ハウジングに向けて延び、前記排出路から排出される異物をガイドするガイド壁が形成され、
前記トップフォイルの前記自由端と、前記ガイドフォイルの前記ガイド壁との間には、前記排出路から排出される異物をガイドするガイド流路が形成されている請求項１に記載の流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流体機械に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１のように、作動体と、回転体と、ハウジングと、複数の動圧滑り軸受と、を備える流体機械が知られている。回転体は、作動体を駆動するために回転する。ハウジングは、作動体及び回転体を収容する。複数の動圧滑り軸受は、回転体をハウジングに対して回転可能に支持する。
【0003】
このような流体機械は、動圧滑り軸受を直接冷却する流体が流れる冷却流路を備えることがある。冷却流路は、ハウジング内に形成される。冷却流路を流れる流体は、回転体と動圧滑り軸受との間を流れる。
【0004】
上記の動圧滑り軸受は、トップフォイルと、バンプフォイルと、軸受ハウジングと、を有する。トップフォイルは、回転体に対向している。トップフォイルは、円筒状の軸受面を有する。バンプフォイルは、薄板状である。バンプフォイルは、トップフォイルを間に挟んで回転体とは反対側の位置に配置される。バンプフォイルは、伸長することでトップフォイルを弾性的に支持する。軸受ハウジングは、トップフォイル及びバンプフォイルを支持する。
【0005】
トップフォイルは、軸受面における周方向の一端部に、軸受ハウジングに向けて延びて固定される固定端が形成される。トップフォイルは、軸受面における周方向の他端部に自由端が形成される。
【0006】
このように構成された流体機械において、特許文献１に記載される保持部材のような規制部材により、回転体の回転軸線方向への自由端の移動が規制されないと、トップフォイルが捩れるように変形する場合がある。この場合、回転体がトップフォイルの円筒部の内面に接触することにより、回転体及びトップフォイルが偏摩耗する虞がある。
【0007】
そこで、自由端を軸受ハウジングへ向けて延ばして、且つ軸受ハウジングの軸方向において規制部材に対向させると、回転体の回転軸線方向への自由端の移動が規制部材によって規制される。このため、トップフォイルの捩れを抑制しつつ、回転体及びトップフォイルの偏摩耗を抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０２２－５７２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、冷却流路を流れる流体は、固定端と自由端との間の空隙に流れる。このため、例えば、回転体とトップフォイルとの接触等により発生する摩耗粉や埃等の異物は、固定端と自由端との間の空隙に流れ込む。そして、異物が固定端と自由端との間に堆積することにより、堆積した異物によって動圧滑り軸受の耐久性が低下する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決する流体機械は、作動体と、前記作動体を駆動するために回転する回転体と、前記作動体及び前記回転体を収容するハウジングと、前記回転体を前記ハウジングに対して回転可能に支持する複数の動圧滑り軸受と、前記ハウジング内に形成されるとともに、前記回転体と前記動圧滑り軸受との間を流れて前記動圧滑り軸受を直接冷却する流体が流れる冷却流路と、を備え、前記動圧滑り軸受は、前記回転体に対向し、円筒状の軸受面を有するトップフォイルと、前記トップフォイルを間に挟んで前記回転体とは反対側の位置に配置され、伸長することで前記トップフォイルを弾性的に支持する薄板状のバンプフォイルと、前記トップフォイル及び前記バンプフォイルを支持する軸受ハウジングと、を有し、前記トップフォイルは、前記軸受面における周方向の一端部に、前記軸受ハウジングに向けて延びて前記軸受ハウジングに保持される固定端が形成され、前記軸受面における周方向の他端部に、前記軸受ハウジングに向けて延びる自由端が形成され、前記自由端は、前記回転体の回転軸線方向への移動が規制部材によって規制され、前記流体は、前記固定端と前記自由端との間の空隙を流れる流体機械において、前記自由端には、前記空隙を流れる前記流体に含まれる異物を前記空隙から排出する排出路が貫通形成されている。
【0011】
上記構成によれば、例えば、回転体とトップフォイルとの接触等により発生する摩耗粉や埃等の異物が固定端と自由端との間の空隙に流れ込んだとしても、自由端には、空隙を流れる流体に含まれる異物を空隙から排出する排出路が貫通形成されているため、排出路により固定端と自由端との間の空隙から異物が排出される。よって、固定端と自由端との間に異物が堆積しにくくなり、動圧滑り軸受の耐久性が低下することを抑制できる。
【0012】
上記の流体機械において、前記排出路は、前記自由端を貫通する貫通孔であるとよい。
上記構成によれば、トップフォイルにおける自由端の端縁を残しつつ、排出路を形成することができる。よって、排出路を形成しつつも自由端の強度を保ちやすくなる。したがって、回転体の回転軸線方向において自由端の移動が規制部材により規制されたとしても、自由端の変形を抑制できる。
上記構成によれば、トップフォイルにおける自由端の端縁を残しつつ、排出路を形成することができる。よって、排出路を形成しつつも自由端の強度を保ちやすくなる。したがって、回転体の回転軸線方向において自由端の移動が規制部材により規制されたとしても、自由端の変形を抑制できる。
【0013】
上記の流体機械において、前記排出路は、前記自由端を切り欠くことにより形成されているとよい。
上記構成によれば、トップフォイルにおける自由端の端縁に至るまで排出路を延ばすことができる。よって、排出路の大きさを確保しやすいため、排出路を通じて空隙から異物を排出しやすい。
上記構成によれば、トップフォイルにおける自由端の端縁に至るまで排出路を延ばすことができる。よって、排出路の大きさを確保しやすいため、排出路を通じて空隙から異物を排出しやすい。
【0014】
上記の流体機械において、前記排出路は、前記軸受面に到るように延びているとよい。
上記構成によれば、回転体とトップフォイルの軸受面との間を流れる異物が、排出路を通じて空隙から更に排出されやすくなる。したがって、固定端と自由端との間に異物が更に堆積しにくくなる。
上記構成によれば、回転体とトップフォイルの軸受面との間を流れる異物が、排出路を通じて空隙から更に排出されやすくなる。したがって、固定端と自由端との間に異物が更に堆積しにくくなる。
【0015】
上記の流体機械において、前記トップフォイルと前記バンプフォイルとの間には、ガイドフォイルが設けられ、前記ガイドフォイルは、前記トップフォイルを被覆し、前記自由端と前記バンプフォイルとの間に延在する円筒状の被覆面を有し、前記被覆面における前記自由端と前記バンプフォイルとの間に到る端部には、前記軸受ハウジングに向けて延び、前記排出路から排出される異物をガイドするガイド壁が形成され、前記トップフォイルの前記自由端と、前記ガイドフォイルの前記ガイド壁との間には、前記排出路から排出される異物をガイドするガイド流路が形成されているとよい。
【0016】
上記構成によれば、排出路により固定端と自由端との間の空隙から排出される異物は、ガイド流路に流れ込む。そして、ガイド流路に流れ込んだ異物は、ガイド壁によりガイドされつつ、軸受ハウジングの外部へ排出される。このため、空隙から排出路を通じて排出された異物が、バンプフォイルに向けて流れにくくなる。よって、ガイドフォイルが設けられていない動圧滑り軸受と比較して、バンプフォイルとトップフォイルとの間に異物が挟み込まれることによりバンプフォイル及びトップフォイルの摩耗が促進するといったことが抑制される。したがって、動圧滑り軸受の耐久性の低下をより抑制できる。
【発明の効果】
【0017】
この発明によれば、固定端と自由端との間に流れ込む異物が堆積しにくくなり、動圧滑り軸受の耐久性が低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】動圧滑り軸受が搭載された流体機械を示す概略構成図である。
【図2】動圧滑り軸受及び回転体を示す断面図である。
【図3】動圧滑り軸受の分解斜視図である。
【図4】第１実施形態のトップフォイルに形成された排出路を示す斜視図である。
【図5】第２実施形態のトップフォイルに形成された排出路を示す斜視図である。
【図6】第３実施形態における動圧滑り軸受及び回転体を示す断面図である。
【図7】変更例のトップフォイルに形成された排出路を示す斜視図である。
【図8】変更例のトップフォイルに形成された排出路を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
【0020】
＜遠心圧縮機＞
図１に示すように、遠心圧縮機１００は、２つの動圧滑り軸受１０と、ハウジング１０１と、モータ１０２と、回転体１０３と、作動体としてのインペラ１０４と、を備えている。ハウジング１０１は、回転体１０３、モータ１０２、インペラ１０４、及び各動圧滑り軸受１０を収容する。ハウジング１０１内には、モータ１０２を収容するモータ室１０１ａと、インペラ１０４を収容するインペラ室１０１ｂと、が形成されている。回転体１０３は、シャフトである。回転体１０３は、モータ室１０１ａからインペラ室１０１ｂに至るまで延びている。回転体１０３には、モータ１０２が取り付けられている。回転体１０３の端部には、インペラ１０４が取り付けられている。モータ１０２は、回転体１０３を回転させる。回転体１０３が回転すると、インペラ１０４が一体的に回転する。回転体１０３は、インペラ１０４を駆動するために回転する。インペラ１０４が回転すると、ハウジング１０１の外部からインペラ室１０１ｂに流体が引き込まれる。流体とは、例えば、空気である。インペラ室１０１ｂ内に引き込まれた流体は、インペラ１０４の回転に伴い圧縮される。圧縮された流体は、モータ室１０１ａに漏れる。また、圧縮された流体は、ハウジング１０１の外部、例えば車両に搭載された燃料電池に向けて吐出される。
図１に示すように、遠心圧縮機１００は、２つの動圧滑り軸受１０と、ハウジング１０１と、モータ１０２と、回転体１０３と、作動体としてのインペラ１０４と、を備えている。ハウジング１０１は、回転体１０３、モータ１０２、インペラ１０４、及び各動圧滑り軸受１０を収容する。ハウジング１０１内には、モータ１０２を収容するモータ室１０１ａと、インペラ１０４を収容するインペラ室１０１ｂと、が形成されている。回転体１０３は、シャフトである。回転体１０３は、モータ室１０１ａからインペラ室１０１ｂに至るまで延びている。回転体１０３には、モータ１０２が取り付けられている。回転体１０３の端部には、インペラ１０４が取り付けられている。モータ１０２は、回転体１０３を回転させる。回転体１０３が回転すると、インペラ１０４が一体的に回転する。回転体１０３は、インペラ１０４を駆動するために回転する。インペラ１０４が回転すると、ハウジング１０１の外部からインペラ室１０１ｂに流体が引き込まれる。流体とは、例えば、空気である。インペラ室１０１ｂ内に引き込まれた流体は、インペラ１０４の回転に伴い圧縮される。圧縮された流体は、モータ室１０１ａに漏れる。また、圧縮された流体は、ハウジング１０１の外部、例えば車両に搭載された燃料電池に向けて吐出される。
【0021】
２つの動圧滑り軸受１０は、回転体１０３をラジアル方向Ｒｄに支持している。ラジアル方向Ｒｄは、回転体１０３の径方向である。２つの動圧滑り軸受１０は、回転体１０３の回転軸線方向においてモータ１０２を挟む位置に設けられている。２つの動圧滑り軸受１０は、ハウジング１０１に固定されている。２つの動圧滑り軸受１０は、回転体１０３をハウジング１０１に対して回転可能に支持する。
【0022】
ハウジング１０１には、導入口１０１ｃ及び排出口１０１ｄが設けられている。導入口１０１ｃは、ハウジング１０１のモータ室１０１ａに空気を導入する。導入口１０１ｃは、回転体１０３の回転軸線方向において、一方の動圧滑り軸受１０とインペラ１０４との間に位置している。排出口１０１ｄは、モータ室１０１ａに導入された空気をハウジング１０１の外部に排出する。排出口１０１ｄは、回転体１０３の回転軸線方向において、他方の動圧滑り軸受１０を基準としてモータ１０２とは反対側に位置している。
【0023】
導入口１０１ｃから導入された空気は、回転体１０３の回転軸線方向において、一方の動圧滑り軸受１０から他方の動圧滑り軸受１０に向かうように流れる。導入口１０１ｃから導入された空気は、モータ室１０１ａの内部を排出口１０１ｄに向けて流れる。モータ室１０１ａに導入された空気は、各動圧滑り軸受１０と回転体１０３との間を流れて各動圧滑り軸受１０を直接冷却する。モータ室１０１ａは、動圧滑り軸受１０を直接冷却する流体としての空気が流れる冷却流路である。遠心圧縮機１００は、冷却流路としてのモータ室１０１ａを備える。導入口１０１ｃからモータ室１０１ａに導入された空気は、一方の動圧滑り軸受１０、モータ１０２、他方の動圧滑り軸受１０この順に冷却した後、排出口１０１ｄからハウジング１０１の外部に排出される。以下の説明では、導入口１０１ｃから排出口１０１ｄに向かう空気の流れ方向を単に「流れ方向Ａ」と記載する。
【0024】
【0025】
＜軸受ハウジング＞
図２に示すように、軸受ハウジング２０は、回転体１０３が挿通される筒状の部材である。軸受ハウジング２０を形成する材料は、例えばアルミニウムである。軸受ハウジング２０は、内周面２０ａを有している。内周面２０ａは、円筒面である。軸受ハウジング２０の軸方向は、回転体１０３の回転軸線方向と一致している。軸受ハウジング２０の径方向は、回転体１０３の径方向と一致している。軸受ハウジング２０の周方向は、回転体１０３の周方向と一致している。
図２に示すように、軸受ハウジング２０は、回転体１０３が挿通される筒状の部材である。軸受ハウジング２０を形成する材料は、例えばアルミニウムである。軸受ハウジング２０は、内周面２０ａを有している。内周面２０ａは、円筒面である。軸受ハウジング２０の軸方向は、回転体１０３の回転軸線方向と一致している。軸受ハウジング２０の径方向は、回転体１０３の径方向と一致している。軸受ハウジング２０の周方向は、回転体１０３の周方向と一致している。
【0026】
図３に示すように、軸受ハウジング２０は、第１端面２１と、第２端面２２と、を有している。第１端面２１及び第２端面２２は、環状である。第１端面２１は、軸受ハウジング２０における軸方向の一方に位置する端面である。第２端面２２は、軸受ハウジング２０における軸方向の他方に位置する端面である。図１に示すように、軸受ハウジング２０の第１端面２１は、流れ方向Ａの上流側に位置している。軸受ハウジング２０の第２端面２２は、流れ方向Ａの下流側に位置している。
【0027】
図２及び図３に示すように、軸受ハウジング２０の内周面２０ａには、溝２０ｂが形成されている。溝２０ｂは、内周面２０ａに４つ設けられている。各溝２０ｂは、軸受ハウジング２０の軸方向に延びている。各溝２０ｂは、軸受ハウジング２０の軸方向の全長に設けられている。各溝２０ｂは、第１端面２１及び第２端面２２に開口している。
【0028】
図２に示すように、４つの溝２０ｂの各々を、第１溝２０１ｂ、第２溝２０２ｂ、第３溝２０３ｂ、第４溝２０４ｂとする。第１溝２０１ｂ、第３溝２０３ｂ、及び第４溝２０４ｂは、軸受ハウジング２０の周方向において等間隔に配置されている。第３溝２０３ｂは、第１溝２０１ｂよりも回転体１０３の回転方向Ｂに先行している。第４溝２０４ｂは、第３溝２０３ｂよりも回転方向Ｂに先行している。第１溝２０１ｂは、第４溝２０４ｂよりも回転方向Ｂに先行している。
【0029】
軸受ハウジング２０の周方向において、第１溝２０１ｂの幅は、第３溝２０３ｂの幅及び第４溝２０４ｂの幅よりも大きい。軸受ハウジング２０の周方向において、第３溝２０３ｂの幅及び第４溝２０４ｂの幅は、同じである。
【0030】
第２溝２０２ｂは、軸受ハウジング２０の周方向において、第１溝２０１ｂと第３溝２０３ｂとの間に位置している。軸受ハウジング２０の周方向において、第１溝２０１ｂと第２溝２０２ｂとの間の間隔は、第２溝２０２ｂと第３溝２０３ｂとの間の間隔よりも小さい。第２溝２０２ｂは、第３溝２０３ｂよりも第１溝２０１ｂに近い。第２溝２０２ｂは、軸受ハウジング２０の周方向で第１溝２０１ｂと隣り合う溝である。第２溝２０２ｂは、第１溝２０１ｂよりも回転方向Ｂに先行している。軸受ハウジング２０の周方向において、第２溝２０２ｂの幅は、第１溝２０１ｂの幅よりも大きい。
【0031】
軸受ハウジング２０は、第１溝２０１ｂと第２溝２０２ｂとの間に位置する壁部２３を有している。壁部２３は、軸受ハウジング２０の内周面２０ａの一部である壁面２３ａを有している。壁面２３ａは、回転体１０３に対向している。
【0032】
＜トップフォイル＞
トップフォイル３０は、軸受ハウジング２０の内側に配置されている。トップフォイル３０は、可撓性を有する帯状の金属板材を湾曲させることにより形成されている。トップフォイル３０を形成する金属板材は、例えば、ステンレス鋼やインコネル（登録商標）型のニッケル合金により形成されている。
トップフォイル３０は、軸受ハウジング２０の内側に配置されている。トップフォイル３０は、可撓性を有する帯状の金属板材を湾曲させることにより形成されている。トップフォイル３０を形成する金属板材は、例えば、ステンレス鋼やインコネル（登録商標）型のニッケル合金により形成されている。
【0033】
トップフォイル３０は、円筒部３１を有している。円筒部３１は、帯状の金属板材の一部を筒状に湾曲させて形成されている。円筒部３１は、回転体１０３と軸受ハウジング２０との間に配置されている。円筒部３１は、回転体１０３と各バンプフォイル４０との間に配置されている。円筒部３１の軸方向は、軸受ハウジング２０の軸方向と一致している。円筒部３１の径方向は、軸受ハウジング２０の径方向と一致している。円筒部３１の周方向は、軸受ハウジング２０の周方向と一致している。円筒部３１は、トップフォイル３０を形成する金属板材の長縁が周方向に延びるように、且つトップフォイル３０を形成する金属板材の短縁が軸方向に延びるように筒状に湾曲させることで形成されている。
【0034】
円筒部３１は、円筒状の軸受面３１１を有している。軸受面３１１は、回転体１０３に対向している。円筒部３１の軸受面３１１には、例えば、図示しないコーティング材が塗布されている。当該コーティング材は、円筒部３１と回転体１０３とが接触する場合に円筒部３１を回転体１０３から保護している。
【0035】
トップフォイル３０は、軸受面３１１における周方向の一端部３１ａに固定端３２が形成されている。固定端３２は、トップフォイル３０を形成する金属板材の長辺方向に位置する一方の端部を円筒部３１の径方向の外側に向けて折り曲げることにより形成されている。固定端３２は、一端部３１ａから軸受ハウジング２０に向けて延びている。固定端３２は、軸受ハウジング２０の軸方向に延びている。固定端３２は、回転体１０３の回転軸線方向に真っすぐ延びている。固定端３２は、第１溝２０１ｂに挿入されている。
【0036】
トップフォイル３０は、軸受面３１１における周方向の他端部３１ｂに自由端３３が形成されている。自由端３３は、トップフォイル３０を形成する金属板材の長辺方向に位置する他方の端部を円筒部３１の径方向の外側に向けて折り曲げることにより形成されている。自由端３３は、他端部３１ｂから軸受ハウジング２０に向けて延びている。自由端３３は、軸受ハウジング２０の軸方向に延びている。自由端３３は、回転体１０３の回転軸線方向に真っすぐ延びている。自由端３３は、第２溝２０２ｂに挿入されている。自由端３３は、円筒部３１の周方向で固定端３２と対向している。自由端３３は、固定端３２に対して円筒部３１の周方向で離れている。
【0037】
固定端３２と自由端３３との間には、空隙Ｓ１が形成されている。空隙Ｓ１は、固定端３２と、自由端３３と、軸受ハウジング２０の壁面２３ａとにより囲まれた空間である。空隙Ｓ１には、モータ室１０１ａに導入された空気が流れる。
【0038】
＜バンプフォイル＞
３つのバンプフォイル４０は、トップフォイル３０を間に挟んで回転体１０３とは反対側の位置に配置されている。３つのバンプフォイル４０は、軸受ハウジング２０の内周面２０ａとトップフォイル３０の円筒部３１との間に配置される。各バンプフォイル４０は、軸受ハウジング２０の周方向において所定の間隔を空けて配置されている。各バンプフォイル４０は、可撓性を有する帯状の金属板材を略円弧状に湾曲させることにより形成されている。各バンプフォイル４０の短辺方向は、軸受ハウジング２０の軸方向に一致している。バンプフォイル４０を形成する金属板材は、例えば、ステンレス鋼やインコネル型のニッケル合金により形成されている。
３つのバンプフォイル４０は、トップフォイル３０を間に挟んで回転体１０３とは反対側の位置に配置されている。３つのバンプフォイル４０は、軸受ハウジング２０の内周面２０ａとトップフォイル３０の円筒部３１との間に配置される。各バンプフォイル４０は、軸受ハウジング２０の周方向において所定の間隔を空けて配置されている。各バンプフォイル４０は、可撓性を有する帯状の金属板材を略円弧状に湾曲させることにより形成されている。各バンプフォイル４０の短辺方向は、軸受ハウジング２０の軸方向に一致している。バンプフォイル４０を形成する金属板材は、例えば、ステンレス鋼やインコネル型のニッケル合金により形成されている。
【0039】
各バンプフォイル４０には、固定端４１と、自由端４２と、が形成されている。固定端４１は、バンプフォイル４０を形成する金属板材の長辺方向に位置する一方の端部である。各バンプフォイル４０の固定端４１は、第１溝２０１ｂ、第３溝２０３ｂ、及び第４溝２０４ｂに挿入されている。１つの固定端４１は、トップフォイル３０の固定端３２とともに第１溝２０１ｂに挿入されている。自由端４２は、バンプフォイル４０を形成する金属板材の長辺方向に位置する他方の端部である。軸受ハウジング２０の周方向で隣り合うバンプフォイル４０において、一方のバンプフォイル４０の自由端４２は、他方のバンプフォイル４０の固定端４１と所定の間隔を空けて配置されている。
【0040】
各バンプフォイル４０は、軸受ハウジング２０の内周面２０ａに接触する谷部４３を複数有している。各谷部４３は、軸受ハウジング２０の内周面２０ａに沿って延びている。各バンプフォイル４０は、円筒部３１に接触する山部４４を複数有している。各山部４４は、軸受ハウジング２０の内周面２０ａから離れる方向へ突出している。各バンプフォイル４０は、軸受ハウジング２０の周方向に谷部４３及び山部４４が交互に配列された波形状である。各バンプフォイル４０は、谷部４３と山部４４とが固定端４１から自由端４２に向けて交互に複数配列された構成である。各山部４４は、円弧状に湾曲したばね構造である。各山部４４の頂点が、円筒部３１に接触している。各山部４４は、トップフォイル３０がその径方向の外側に向けて弾性変形した場合、軸受ハウジング２０の周方向に伸長するように弾性変形する。各バンプフォイル４０は、軸受ハウジング２０の周方向に伸長することによりトップフォイル３０を弾性的に支持する。
【0041】
＜規制部材＞
規制部材５０は、円環状である。規制部材５０の内径は、軸受ハウジング２０の内径よりも大きい。規制部材５０の外径は、軸受ハウジング２０の外径よりも小さい。図１に示すように、軸受ハウジング２０の軸方向において、一方の規制部材５０は、軸受ハウジング２０の第１端面２１に固定されており、他方の規制部材５０は、軸受ハウジング２０の第２端面２２に固定されている。
規制部材５０は、円環状である。規制部材５０の内径は、軸受ハウジング２０の内径よりも大きい。規制部材５０の外径は、軸受ハウジング２０の外径よりも小さい。図１に示すように、軸受ハウジング２０の軸方向において、一方の規制部材５０は、軸受ハウジング２０の第１端面２１に固定されており、他方の規制部材５０は、軸受ハウジング２０の第２端面２２に固定されている。
【0042】
図２に示すように、規制部材５０は、軸受ハウジング２０の軸方向において、各溝２０ｂに重なるように配置されている。規制部材５０は、回転体１０３の回転軸線方向で固定端３２及び自由端３３に対向している。規制部材５０は、回転体１０３の回転軸線方向でバンプフォイル４０の固定端４１に対向している。
【0043】
図１及び図２に示すように、２つの規制部材５０は、軸受ハウジング２０の軸方向において固定端３２の一部及び自由端３３の一部を挟み込む。２つの規制部材５０は、軸受ハウジング２０の軸方向において各バンプフォイル４０の固定端４１を挟み込む。このため、固定端３２，４１及び自由端３３は、回転体１０３の回転軸線方向への移動が規制部材５０によって規制される。２つの規制部材５０は、軸受ハウジング２０からトップフォイル３０及びバンプフォイル４０の抜けを防止する。２つの規制部材５０は、トップフォイル３０の捩れを抑制する。そして、トップフォイル３０及び各バンプフォイル４０は、２つの規制部材５０により軸受ハウジング２０に支持される。
【0044】
＜流体機械の駆動時におけるトップフォイル及びバンプフォイル＞
図２に示すように、遠心圧縮機１００が駆動し始めると、回転体１０３が回転方向Ｂに回転する。すると、回転体１０３と円筒部３１との間に空気が引き込まれる。当該空気は、回転体１０３と円筒部３１との間を回転方向Ｂに向けて流れる。そして、当該空気の流れにより、トップフォイル３０の固定端３２は、第１溝２０１ｂにおける回転方向Ｂに先行した内面に押し付けられる。これにより、固定端３２は、回転体１０３が回転したとき、第１溝２０１ｂにおける回転方向Ｂに先行した内面によって回転方向Ｂへの移動が規制される。固定端３２は、軸受ハウジング２０に保持される。よって、トップフォイル３０が軸受ハウジング２０の内部において回り止めされる。なお、軸受ハウジング２０の周方向における第１溝２０１ｂの幅は、回転体１０３が回転方向Ｂに回転したとき、固定端３２が接触する程度の大きさである。
図２に示すように、遠心圧縮機１００が駆動し始めると、回転体１０３が回転方向Ｂに回転する。すると、回転体１０３と円筒部３１との間に空気が引き込まれる。当該空気は、回転体１０３と円筒部３１との間を回転方向Ｂに向けて流れる。そして、当該空気の流れにより、トップフォイル３０の固定端３２は、第１溝２０１ｂにおける回転方向Ｂに先行した内面に押し付けられる。これにより、固定端３２は、回転体１０３が回転したとき、第１溝２０１ｂにおける回転方向Ｂに先行した内面によって回転方向Ｂへの移動が規制される。固定端３２は、軸受ハウジング２０に保持される。よって、トップフォイル３０が軸受ハウジング２０の内部において回り止めされる。なお、軸受ハウジング２０の周方向における第１溝２０１ｂの幅は、回転体１０３が回転方向Ｂに回転したとき、固定端３２が接触する程度の大きさである。
【0045】
回転体１０３の回転数が所定の回転数に到達したとき、回転体１０３とトップフォイル３０の円筒部３１との間に引き込まれた空気により流体膜１０５が形成される。流体膜１０５の動圧によって、回転体１０３がトップフォイル３０に対して浮上する。流体膜１０５により回転体１０３がトップフォイル３０と接触しない状態でラジアル方向Ｒｄに支持される。
【0046】
回転体１０３が回転して流体膜１０５が形成されると、流体膜１０５により円筒部３１が軸受ハウジング２０の径方向の外側に向けて膨らむように弾性変形する。このとき、トップフォイル３０の自由端３３が、第２溝２０２ｂの内部を回転方向Ｂに向けて移動する。自由端３３は、円筒部３１が弾性変形しても第２溝２０２ｂの内面に接触しない。これにより、自由端３３は、円筒部３１が弾性変形したとき、第２溝２０２ｂの内部での回転方向Ｂへの移動が規制されない。よって、円筒部３１の弾性変形が許容されている。なお、軸受ハウジング２０の周方向における第２溝２０２ｂの幅は、回転体１０３が回転方向Ｂに回転したとき、自由端３３が接触しない程度の大きさである。
【0047】
円筒部３１の弾性変形によって円筒部３１からバンプフォイル４０の各山部４４に荷重が入力される。そして、各山部４４が円筒部３１から入力される荷重により軸受ハウジング２０の周方向に伸長するように弾性変形するため、トップフォイル３０がバンプフォイル４０に弾性的に支持される。
【0048】
＜排出路＞
図４に示すように、トップフォイル３０の自由端３３には、排出路３４が貫通形成されている。排出路３４は、トップフォイル３０を形成する金属板材を厚さ方向に貫通している。排出路３４は、自由端３３を貫通する貫通孔である。
図４に示すように、トップフォイル３０の自由端３３には、排出路３４が貫通形成されている。排出路３４は、トップフォイル３０を形成する金属板材を厚さ方向に貫通している。排出路３４は、自由端３３を貫通する貫通孔である。
【0049】
図２の破線で示すように、排出路３４は、空隙Ｓ１と、円筒部３１と軸受ハウジング２０との間の放出空間Ｓ２と、を連通する。放出空間Ｓ２は、回転体１０３の径方向において、第２溝２０２ｂに対向する位置にある空間である。
【0050】
図４に示すように、排出路３４は、第１部位３４ａと、第２部位３４ｂと、により形成されている。第１部位３４ａは、自由端３３の一部を自由端３３の厚さ方向に貫通している。自由端３３は、一対の軸端部３３ａと、接続部３３ｂと、を有している。一対の軸端部３３ａは、円筒部３１の軸方向における自由端３３の端部である。一対の軸端部３３ａは、トップフォイル３０を形成する金属板材の長縁の一部を含む。一対の軸端部３３ａは、トップフォイル３０を形成する金属板材の短縁の一部を含む。
【0051】
図３に示すように、一方の軸端部３３ａは、一方の規制部材５０に対向するとともに、他方の軸端部３３ａは、他方の規制部材５０に対向する。一対の軸端部３３ａは、自由端３３が回転体１０３の回転軸線方向へ移動しようとしたときに規制部材５０に接触する部分である。
【0052】
図４に示すように、接続部３３ｂは、一対の軸端部３３ａを接続している。接続部３３ｂは、トップフォイル３０を形成する金属板材の短縁の一部を含む。接続部３３ｂは、一対の軸端部３３ａとともにトップフォイル３０を形成する金属板材の短縁を形成している。排出路３４の第１部位３４ａは、一対の軸端部３３ａと、接続部３３ｂとにより囲まれている。
【0053】
第２部位３４ｂは、円筒部３１の一部を円筒部３１の厚さ方向に貫通している部分である。第２部位３４ｂは、第１部位３４ａに連通している。第２部位３４ｂは、軸受面３１１の他端部３１ｂの一部を切り欠くように形成されている。軸受面３１１の他端部３１ｂと自由端３３との境界は、屈曲している。このため、排出路３４は、円筒部３１と自由端３３との屈曲部分にも形成されている。要するに、排出路３４は、自由端３３から軸受面３１１に到るように延びている。第２部位３４ｂを形成するにあたり、円筒部３１を切り欠く量は、回転体１０３を支持する流体膜１０５を十分に形成できる程度とする。なお、図４には、説明の便宜上、固定端３２をあえて図示していない。
【0054】
［本実施形態の作用］
本実施形態の作用を説明する。
回転体１０３の回転数が所定の回転数に到達したとき、回転体１０３は、流体膜１０５によりラジアル方向Ｒｄに支持される。トップフォイル３０が軸受ハウジング２０の軸方向へ移動しようとしても、回転体１０３の回転軸線方向への固定端３２及び自由端３３の移動が規制部材５０により規制される。このため、トップフォイル３０が捩れにくくなる。したがって、回転体１０３が軸受面３１１の一部分にのみ接触することが抑制される。よって、回転体１０３及びトップフォイル３０の偏摩耗が抑制される。
本実施形態の作用を説明する。
回転体１０３の回転数が所定の回転数に到達したとき、回転体１０３は、流体膜１０５によりラジアル方向Ｒｄに支持される。トップフォイル３０が軸受ハウジング２０の軸方向へ移動しようとしても、回転体１０３の回転軸線方向への固定端３２及び自由端３３の移動が規制部材５０により規制される。このため、トップフォイル３０が捩れにくくなる。したがって、回転体１０３が軸受面３１１の一部分にのみ接触することが抑制される。よって、回転体１０３及びトップフォイル３０の偏摩耗が抑制される。
【0055】
回転体１０３がトップフォイル３０の円筒部３１に接触しながら回転すると、摩耗粉が発生する場合がある。この摩耗粉は、例えば、軸受面３１１に塗布されたコーティング材が摩耗することにより発生する摩耗粉や、回転体１０３の外周面が摩耗することにより発生する摩耗粉、軸受面３１１そのものが摩耗することにより発生する摩耗粉等である。また、固定端３２と自由端３３との間には、空気とともに埃が入り込む場合がある。つまり、図２に示すように、摩耗粉や埃等の異物１０６は、空気とともに空隙Ｓ１に入り込むことが考えられる。
【0056】
本実施形態によれば、異物１０６が空隙Ｓ１に流れ込んだとしても、図２の破線で示す排出路３４により空隙Ｓ１から異物１０６が放出空間Ｓ２に排出される。よって、固定端３２と自由端３３との間に異物１０６が堆積しにくくなる。
【0057】
固定端３２と自由端３３との間に異物１０６が堆積しにくくなることにより、異物１０６が固定端３２と自由端３３との間から回転体１０３に向けて突出して回転体１０３が押圧されることがない。このため、異物１０６が回転体１０３を押圧することにより回転体１０３とトップフォイル３０の軸受面３１１とが接触する圧力が上昇しない。また、固定端３２と自由端３３との間から異物１０６が回転体１０３と円筒部３１との間に流れ込みにくくなる。このため、回転体１０３とトップフォイル３０の軸受面３１１とが接触する圧力が上昇しない。よって、異物１０６により回転体１０３とトップフォイル３０とが接触する圧力が上昇することがないため、トップフォイル３０の摩耗が抑制されるとともに動圧滑り軸受１０の耐久性が低下することが抑制される。
【0058】
［本実施形態の効果］
本実施形態の効果を説明する。
（１－１）自由端３３には、排出路３４が貫通形成されている。このため、異物１０６が空隙Ｓ１に流れ込んだとしても、排出路３４により空隙Ｓ１から異物１０６が排出される。よって、固定端３２と自由端３３との間に異物１０６が堆積しにくくなり、動圧滑り軸受１０の耐久性が低下することを抑制できる。
本実施形態の効果を説明する。
（１－１）自由端３３には、排出路３４が貫通形成されている。このため、異物１０６が空隙Ｓ１に流れ込んだとしても、排出路３４により空隙Ｓ１から異物１０６が排出される。よって、固定端３２と自由端３３との間に異物１０６が堆積しにくくなり、動圧滑り軸受１０の耐久性が低下することを抑制できる。
【0059】
（１－２）排出路３４は、自由端３３を貫通する貫通孔である。このため、トップフォイル３０における自由端３３の端縁を残しつつ、排出路３４を形成することができる。よって、排出路３４を形成しつつも自由端３３の強度を保ちやすくなる。したがって、回転体１０３の回転軸線方向において自由端３３の移動が規制部材５０により規制されたとしても、自由端３３の変形を抑制できる。
【0060】
（１－３）排出路３４は、軸受面３１１に到るように延びている。このため、回転体１０３とトップフォイル３０の軸受面３１１との間を流れる異物１０６が、排出路３４を通じて空隙Ｓ１から更に排出されやすくなる。したがって、固定端３２と自由端３３との間に異物１０６が更に堆積しにくくなる。また、自由端３３を容易に屈曲して形成することができる。
【0061】
（１－４）第１溝２０１ｂに固定端３２が挿入され、且つ第２溝２０２ｂに自由端３３が挿入されている。このため、第１溝２０１ｂ及び第２溝２０２ｂが固定端３２及び自由端３３を配置する位置を示す目印になる。よって、軸受ハウジング２０の内部にトップフォイル３０が配置しやすくなる。
【0062】
［第２実施形態］
以下、流体機械を具体化した第２実施形態を図５にしたがって説明する。本実施形態の第１実施形態との主な相違点は、排出路の構成が変更された点である。当該相違点について主に説明するとともに、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して、詳細な説明は割愛する。
以下、流体機械を具体化した第２実施形態を図５にしたがって説明する。本実施形態の第１実施形態との主な相違点は、排出路の構成が変更された点である。当該相違点について主に説明するとともに、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して、詳細な説明は割愛する。
【0063】
＜排出路＞
図５に示すように、トップフォイル３０の自由端３３は、接続部３３ｂを省略して一対の軸端部３３ａのみで構成されている。排出路３４の第１部位３４ａは、トップフォイル３０を形成する金属板材の長辺方向において自由端３３の端縁に開口している。排出路３４は、トップフォイル３０を形成する金属板材の長辺方向において自由端３３を切り欠くことにより形成されている。本実施形態においても、排出路３４は、軸受面３１１に到るように延びている。なお、図５には、説明の便宜上、固定端３２をあえて図示していない。
図５に示すように、トップフォイル３０の自由端３３は、接続部３３ｂを省略して一対の軸端部３３ａのみで構成されている。排出路３４の第１部位３４ａは、トップフォイル３０を形成する金属板材の長辺方向において自由端３３の端縁に開口している。排出路３４は、トップフォイル３０を形成する金属板材の長辺方向において自由端３３を切り欠くことにより形成されている。本実施形態においても、排出路３４は、軸受面３１１に到るように延びている。なお、図５には、説明の便宜上、固定端３２をあえて図示していない。
【0064】
［本実施形態の作用及び効果］
本実施形態では、第１実施形態と同様の作用、及び上記（１－１）、（１－３）、及び（１－４）と同じ効果を奏するとともに以下の効果を得ることができる。
本実施形態では、第１実施形態と同様の作用、及び上記（１－１）、（１－３）、及び（１－４）と同じ効果を奏するとともに以下の効果を得ることができる。
【0065】
（２－１）排出路３４は、自由端３３を切り欠くことにより形成されている。このため、トップフォイル３０における自由端３３の端縁に至るまで排出路３４を延ばすことができる。よって、排出路３４の大きさを確保しやすいため、排出路３４を通じて空隙Ｓ１から異物１０６を排出しやすい。
【0066】
［第３実施形態］
以下、流体機械を具体化した第３実施形態を図６にしたがって説明する。本実施形態の第１実施形態との主な相違点は、新たな構成が追加された点である。当該相違点について主に説明するとともに、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して、詳細な説明は割愛する。
以下、流体機械を具体化した第３実施形態を図６にしたがって説明する。本実施形態の第１実施形態との主な相違点は、新たな構成が追加された点である。当該相違点について主に説明するとともに、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して、詳細な説明は割愛する。
【0067】
＜ガイドフォイル＞
図６に示すように、トップフォイル３０と各バンプフォイル４０との間には、ガイドフォイル６０が設けられている。ガイドフォイル６０は、トップフォイル３０と同様の形状である。ガイドフォイル６０は、トップフォイル３０と同じ材料で形成されている。
図６に示すように、トップフォイル３０と各バンプフォイル４０との間には、ガイドフォイル６０が設けられている。ガイドフォイル６０は、トップフォイル３０と同様の形状である。ガイドフォイル６０は、トップフォイル３０と同じ材料で形成されている。
【0068】
ガイドフォイル６０は、円筒部６１を有している。円筒部６１は、トップフォイル３０と各バンプフォイル４０との間に配置されている。円筒部６１は、円筒状の被覆面６１１を有している。被覆面６１１は、トップフォイル３０の円筒部３１に対向している。被覆面６１１は、トップフォイル３０を被覆している。ガイドフォイル６０には、各バンプフォイル４０の山部４４が接触している。このため、各バンプフォイル４０は、ガイドフォイル６０を介してトップフォイル３０を弾性的に支持する。
【0069】
ガイドフォイル６０は、被覆面６１１における周方向の一端部６１ａに固定端６２が形成されている。固定端６２は、一端部６１ａから軸受ハウジング２０に向けて延びている。固定端６２は、第１溝２０１ｂに挿入されている。固定端６２は、回転体１０３の回転軸線方向に真っすぐ延びている。固定端６２は、トップフォイル３０の固定端３２とバンプフォイル４０の固定端４１との間に挟まれている。
【0070】
ガイドフォイル６０は、被覆面６１１における周方向の他端部６１ｂに自由端６３が形成されている。自由端６３は、他端部６１ｂから軸受ハウジング２０に向けて延びている。自由端６３は、第２溝２０２ｂに挿入されている。自由端６３は、回転体１０３の回転軸線方向に真っすぐ延びている。自由端６３は、軸受ハウジング２０の周方向において、自由端３３とバンプフォイル４０の自由端４２との間に位置している。被覆面６１１の他端部６１ｂは、被覆面６１１における自由端３３とバンプフォイル４０との間に到る端部である。
【0071】
自由端６３は、軸受ハウジング２０の周方向でトップフォイル３０の自由端３３と対向している。自由端６３は、トップフォイル３０の自由端３３に対して軸受ハウジング２０の周方向で離れている。トップフォイル３０の自由端３３と、ガイドフォイル６０の自由端６３との間には、ガイド流路Ｓ３が形成されている。ガイド流路Ｓ３には、モータ室１０１ａに導入された空気が流れる。排出路３４により空隙Ｓ１から排出される異物１０６は、ガイド流路Ｓ３に流れ込む。ガイド流路Ｓ３に流れ込んだ異物１０６は、空気とともにガイドフォイル６０の自由端６３に沿って流れる。自由端６３は、排出路３４から排出される異物１０６をガイドするガイド壁である。ガイド流路Ｓ３は、排出路３４から排出される異物１０６をガイドする。
【0072】
［本実施形態の作用及び効果］
本実施形態では、第１実施形態と同様の作用及び効果を奏するとともに、以下の作用及び効果も奏する。
本実施形態では、第１実施形態と同様の作用及び効果を奏するとともに、以下の作用及び効果も奏する。
【0073】
（３－１）排出路３４により空隙Ｓ１から排出される異物１０６は、ガイド流路Ｓ３に流れ込む。そして、ガイド流路Ｓ３に流れ込んだ異物１０６は、ガイドフォイル６０の自由端６３によりガイドされつつ、軸受ハウジング２０の外部へ排出される。このため、空隙Ｓ１から排出路３４を通じて排出された異物１０６が、バンプフォイル４０に向けて流れにくくなる。よって、ガイドフォイル６０が設けられていない動圧滑り軸受１０と比較して、バンプフォイル４０とトップフォイル３０との間に異物１０６が挟み込まれることによりバンプフォイル４０及びトップフォイル３０の摩耗が促進するといったことが抑制される。したがって、動圧滑り軸受１０の耐久性の低下をより抑制できる。
【0074】
（３－２）排出路３４により空隙Ｓ１から排出される異物１０６は、ガイド流路Ｓ３に流れ込む。そして、ガイド流路Ｓ３に流れ込んだ異物１０６は、ガイドフォイル６０の自由端６３によりガイドされつつ、軸受ハウジング２０の外部へ排出される。このため、空隙Ｓ１から排出路３４を通じて排出された異物１０６が、バンプフォイル４０に向けて流れにくくなる。よって、ガイドフォイル６０が設けられていない動圧滑り軸受１０と比較して、バンプフォイル４０と軸受ハウジング２０との間に異物１０６が挟み込まれることによりバンプフォイル４０及びトップフォイル３０の摩耗が促進するといったことが抑制される。したがって、動圧滑り軸受１０の耐久性の低下をより抑制できる。
【0075】
（３－３）トップフォイル３０と各バンプフォイル４０との間には、ガイドフォイル６０が設けられている。このため、ガイドフォイル６０が無い場合の動圧滑り軸受１０では、トップフォイル３０及び各バンプフォイル４０のみが接触する一方で、本実施形態の動圧滑り軸受１０では、ガイドフォイル６０と各バンプフォイル４０とが接触し、且つガイドフォイル６０とトップフォイル３０とが接触する。つまり、本実施形態の動圧滑り軸受１０は、ガイドフォイル６０が無い場合の動圧滑り軸受１０と比べて、回転体１０３を支持する箇所が増加する。よって、動圧滑り軸受１０による回転体１０３の振動の減衰性が向上し、回転体１０３の挙動が安定しやすい。
【0076】
（３－４）トップフォイル３０と各バンプフォイル４０との間には、ガイドフォイル６０が設けられているため、トップフォイル３０のたわみ量を小さくすることができる。よって、動圧滑り軸受１０の負荷容量の低下を抑制できる。
【0077】
［変更例］
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記各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できる。
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記各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できる。
【0078】
○ 第１実施形態において、排出路３４を図７のように変更してもよい。図７には、説明の便宜上、固定端３２はあえて図示していない。
図７に示すように、トップフォイル３０の自由端３３には、排出路３４が２つ形成されていてもよい。トップフォイル３０は、１つの第１仕切板部３４ｃをさらに有していてもよい。第１仕切板部３４ｃは、２つの排出路３４を仕切るように配置される。第１仕切板部３４ｃは、円筒部３１と接続部３３ｂとを接続している。なお、排出路３４の数は、適宜変更してもよい。
図７に示すように、トップフォイル３０の自由端３３には、排出路３４が２つ形成されていてもよい。トップフォイル３０は、１つの第１仕切板部３４ｃをさらに有していてもよい。第１仕切板部３４ｃは、２つの排出路３４を仕切るように配置される。第１仕切板部３４ｃは、円筒部３１と接続部３３ｂとを接続している。なお、排出路３４の数は、適宜変更してもよい。
【0079】
○ 第２実施形態において、排出路３４を図８のように変更してもよい。図８には、説明の便宜上、固定端３２はあえて図示していない。
図８に示すように、トップフォイル３０の自由端３３には、排出路３４が２つ形成されていてもよい。トップフォイル３０は、１つの第２仕切板部３４ｄをさらに有していてもよい。第２仕切板部３４ｄは、２つの排出路３４を仕切るように配置される。トップフォイル３０を形成する金属板材の長辺方向において、第２仕切板部３４ｄの端縁は、トップフォイル３０を形成する金属板材の短縁の一部である。なお、排出路３４の数は、適宜変更してもよい。
図８に示すように、トップフォイル３０の自由端３３には、排出路３４が２つ形成されていてもよい。トップフォイル３０は、１つの第２仕切板部３４ｄをさらに有していてもよい。第２仕切板部３４ｄは、２つの排出路３４を仕切るように配置される。トップフォイル３０を形成する金属板材の長辺方向において、第２仕切板部３４ｄの端縁は、トップフォイル３０を形成する金属板材の短縁の一部である。なお、排出路３４の数は、適宜変更してもよい。
【0080】
○ 上記各実施形態において、一方の規制部材５０は第１端面２１に固定されており、他方の規制部材５０は第２端面２２に固定されていたが、これに限らない。例えば、各規制部材５０を軸受ハウジング２０の内周面２０ａに固定してもよい。各規制部材５０は、回転体１０３の回転軸線方向で固定端３２及び自由端３３に対向しており、且つ回転体１０３の回転軸線方向において固定端３２及び自由端３３の移動を規制できればよい。
【0081】
○ 上記各実施形態において、規制部材５０は、円環状でなくてもよい。例えば、各溝２０ｂに圧入されるブロック状の部材であってもよい。
○ 上記各実施形態において、トップフォイル３０の自由端３３は、第２溝２０２ｂに挿入されていなくてもよい。この場合、軸受ハウジング２０の内周面２０ａから第２溝２０２ｂを省略し、且つ各規制部材５０を軸受ハウジング２０の内周面２０ａに固定する。そして、自由端３３は、回転体１０３の回転軸線方向において、各規制部材５０に対向するように配置すればよい。
○ 上記各実施形態において、トップフォイル３０の自由端３３は、第２溝２０２ｂに挿入されていなくてもよい。この場合、軸受ハウジング２０の内周面２０ａから第２溝２０２ｂを省略し、且つ各規制部材５０を軸受ハウジング２０の内周面２０ａに固定する。そして、自由端３３は、回転体１０３の回転軸線方向において、各規制部材５０に対向するように配置すればよい。
【0082】
○ 上記各実施形態において、トップフォイル３０の固定端３２は、第１溝２０１ｂの内面に固定されていてもよい。また、トップフォイル３０の固定端３２は、第１溝２０１ｂに挿入されていなくてもよい。この場合、軸受ハウジング２０の内周面２０ａから第１溝２０１ｂを省略し、且つ固定端３２を内周面２０ａに固定してもよい。要するに、固定端３２は、少なくとも回転体１０３が回転したとき、トップフォイル３０が軸受ハウジング２０に保持されていればよい。
【0083】
○ 上記各実施形態において、２つの規制部材５０の一方を省略してもよい。この場合、各溝２０ｂのうち第１端面２１又は第２端面２２に開口している部分を閉塞するとよい。そして、各溝２０ｂのうち回転体１０３の回転軸線方向において閉塞された部分を、回転体１０３の回転軸線方向で固定端３２及び自由端３３に対向させることにより、軸受ハウジング２０からのトップフォイル３０の抜けを防止してもよい。要するに、例えば、軸受ハウジング２０や、ハウジング１０１が回転体１０３の回転軸線方向への自由端３３の移動を規制する規制部材の機能を有していてもよい。
【0084】
○ 上記各実施形態において、規制部材５０は、動圧滑り軸受１０の構成要素でなくてもよい。この場合、トップフォイル３０及び各バンプフォイル４０は、軸受ハウジング２０に適宜支持されるように構成を変更する。
【0085】
○ 上記各実施形態において、排出路３４は、第２部位３４ｂを省略して、第１部位３４ａのみで形成されてもよい。つまり、排出路３４は、軸受面３１１に到るように延びていなくてもよい。
【0086】
○ 上記各実施形態において、排出路３４の形状は適宜変更してもよい。排出路３４は、空隙Ｓ１から異物１０６が排出できるように自由端３３に貫通形成されていればよい。
○ 上記各実施形態において、３つのバンプフォイル４０が採用されたが、１つの略円筒状のバンプフォイル４０を採用してもよい。バンプフォイル４０の数は、バンプフォイル４０がトップフォイル３０を適切に弾性的に支持できる程度の数に変更する。
○ 上記各実施形態において、３つのバンプフォイル４０が採用されたが、１つの略円筒状のバンプフォイル４０を採用してもよい。バンプフォイル４０の数は、バンプフォイル４０がトップフォイル３０を適切に弾性的に支持できる程度の数に変更する。
【0087】
○ 上記各実施形態において、モータ室１０１ａには、動圧滑り軸受１０を直接冷却する流体としての冷媒を導入してもよい。
○ 上記各実施形態において、動圧滑り軸受１０は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
○ 上記各実施形態において、動圧滑り軸受１０は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【0088】
［付記］
実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
［１］作動体と、前記作動体を駆動するために回転する回転体と、前記作動体及び前記回転体を収容するハウジングと、前記回転体を前記ハウジングに対して回転可能に支持する複数の動圧滑り軸受と、前記ハウジング内に形成されるとともに、前記回転体と前記動圧滑り軸受との間を流れて前記動圧滑り軸受を直接冷却する流体が流れる冷却流路と、を備え、前記動圧滑り軸受は、前記回転体に対向し、円筒状の軸受面を有するトップフォイルと、前記トップフォイルを間に挟んで前記回転体とは反対側の位置に配置され、伸長することで前記トップフォイルを弾性的に支持する薄板状のバンプフォイルと、前記トップフォイル及び前記バンプフォイルを支持する軸受ハウジングと、を有し、前記トップフォイルは、前記軸受面における周方向の一端部に、前記軸受ハウジングに向けて延びて前記軸受ハウジングに保持される固定端が形成され、前記軸受面における周方向の他端部に、前記軸受ハウジングに向けて延びる自由端が形成され、前記自由端は、前記回転体の回転軸線方向への移動が規制部材によって規制され、前記流体は、前記固定端と前記自由端との間の空隙を流れる流体機械において、前記自由端には、前記空隙を流れる前記流体に含まれる異物を前記空隙から排出する排出路が貫通形成されていることを特徴とする流体機械。
実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
［１］作動体と、前記作動体を駆動するために回転する回転体と、前記作動体及び前記回転体を収容するハウジングと、前記回転体を前記ハウジングに対して回転可能に支持する複数の動圧滑り軸受と、前記ハウジング内に形成されるとともに、前記回転体と前記動圧滑り軸受との間を流れて前記動圧滑り軸受を直接冷却する流体が流れる冷却流路と、を備え、前記動圧滑り軸受は、前記回転体に対向し、円筒状の軸受面を有するトップフォイルと、前記トップフォイルを間に挟んで前記回転体とは反対側の位置に配置され、伸長することで前記トップフォイルを弾性的に支持する薄板状のバンプフォイルと、前記トップフォイル及び前記バンプフォイルを支持する軸受ハウジングと、を有し、前記トップフォイルは、前記軸受面における周方向の一端部に、前記軸受ハウジングに向けて延びて前記軸受ハウジングに保持される固定端が形成され、前記軸受面における周方向の他端部に、前記軸受ハウジングに向けて延びる自由端が形成され、前記自由端は、前記回転体の回転軸線方向への移動が規制部材によって規制され、前記流体は、前記固定端と前記自由端との間の空隙を流れる流体機械において、前記自由端には、前記空隙を流れる前記流体に含まれる異物を前記空隙から排出する排出路が貫通形成されていることを特徴とする流体機械。
【0089】
［２］前記排出路は、前記自由端を貫通する貫通孔である、［１］に記載の流体機械。
［３］前記排出路は、前記自由端を切り欠くことにより形成されている、［１］に記載の流体機械。
［３］前記排出路は、前記自由端を切り欠くことにより形成されている、［１］に記載の流体機械。
【0090】
［４］前記排出路は、前記軸受面に到るように延びている、［２］又は［３］に記載の流体機械。
［５］前記トップフォイルと前記バンプフォイルとの間には、ガイドフォイルが設けられ、前記ガイドフォイルは、前記トップフォイルを被覆し、前記自由端と前記バンプフォイルとの間に延在する円筒状の被覆面を有し、前記被覆面における前記自由端と前記バンプフォイルとの間に到る端部には、前記軸受ハウジングに向けて延び、前記排出路から排出される異物をガイドするガイド壁が形成され、前記トップフォイルの前記自由端と、前記ガイドフォイルの前記ガイド壁との間には、前記排出路から排出される異物をガイドするガイド流路が形成されている［１］～［４］のいずれか一項に記載の流体機械。
［５］前記トップフォイルと前記バンプフォイルとの間には、ガイドフォイルが設けられ、前記ガイドフォイルは、前記トップフォイルを被覆し、前記自由端と前記バンプフォイルとの間に延在する円筒状の被覆面を有し、前記被覆面における前記自由端と前記バンプフォイルとの間に到る端部には、前記軸受ハウジングに向けて延び、前記排出路から排出される異物をガイドするガイド壁が形成され、前記トップフォイルの前記自由端と、前記ガイドフォイルの前記ガイド壁との間には、前記排出路から排出される異物をガイドするガイド流路が形成されている［１］～［４］のいずれか一項に記載の流体機械。
【符号の説明】
【0091】
１０…動圧滑り軸受、２０…軸受ハウジング、３０…トップフォイル、３１ａ…軸受面における周方向の一端部、３１ｂ…軸受面における周方向の他端部、３２…固定端、３３…自由端、３４…排出路、４０…バンプフォイル、５０…規制部材、６０…ガイドフォイル、６３…ガイド壁としてのガイドフォイルの自由端、１００…流体機械、１０１…ハウジング、１０１ａ…冷却流路としてのモータ室、１０３…回転体、１０４…作動体としてのインペラ、１０６…異物、３１１…トップフォイルの軸受面、６１１…ガイドフォイルの被覆面、Ｓ１…空隙、Ｓ３…ガイド流路。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】