特許 7563357 ターボ式流体機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】ターボ式流体機械

(51)【国際特許分類】

   F16C 27/02 20060101AFI20241001BHJP

   F16C 37/00 20060101ALI20241001BHJP

   F04D 29/056 20060101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

F16C27/02 A

F16C37/00 A

F04D29/056

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021164480

(22)【出願日】2021-10-06

(65)【公開番号】P2023055282

(43)【公開日】2023-04-18

【審査請求日】2024-01-18

(73)【特許権者】

【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】110001117

【氏名又は名称】弁理士法人ぱてな

(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】楳山 亮

【審査官】倉田 和博

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２００５－０１０５７５２（ＫＲ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１３０１２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－０７０７３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ ２７／０２

Ｆ１６Ｃ ３７／００

Ｆ０４Ｄ ２９／０５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸心周りの一方向に回転する回転軸と、
周面から径方向へ延在するよう前記回転軸に設けられ、前記回転軸と一体回転可能である板状のスラストカラーと、
前記回転軸と一体的に回転して外部流体を圧送する作動体と、
前記回転軸及び前記作動体を収容するハウジングと、
前記回転軸を前記ハウジングに対して回転可能に前記回転軸の軸心方向に支持するスラストフォイル軸受と、を備えるターボ式流体機械であって、
前記スラストフォイル軸受は、前記回転軸が挿通される挿通孔を有するとともに前記スラストカラーと前記軸心方向に対向する軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングの前記スラストカラー側の端面に前記挿通孔の周囲に並べて取り付けられた複数のバンプフォイルと、一方の面が前記スラストカラーに対向する軸受面を有するとともに他方の面が各前記バンプフォイルに弾性的に支持された弾性薄板よりなる複数のトップフォイルと、を備え、
前記バンプフォイルは、前記スラストカラー側に突出する山部の稜線が前記回転軸の周方向に並ぶ波板形状の弾性薄板からなり、
各前記バンプフォイルは、外周側に配置された外周側フォイルと、内周側に配置された内周側フォイルとに、前記回転軸の径方向に分割され、
各前記外周側フォイルにおける前記稜線は、前記外周側フォイルの内周側の端縁から外周側に進むに従って前記軸心周りの他方向に進むよう傾いて延び、
各前記内周側フォイルにおける前記稜線は、前記内周側フォイルの外周側の端縁から内周側に進むに従って前記軸心周りの他方向に進むよう傾いて延びていることを特徴とするターボ式流体機械。

【請求項2】

前記ハウジングは、前記スラストフォイル軸受を冷却するための冷却流体を流通させる冷却通路を有し、
前記冷却通路は、前記軸受ハウジングと各前記トップフォイルとの間を、前記トップフォイルの内周側から外周側に向かって、もしくは外周側から内周側に向かって、前記冷却流体が流通するように形成されている請求項１記載のターボ式流体機械。

【請求項3】

前記外周側フォイルの径方向幅Ｗｏｕｔと、前記内周側フォイルの径方向幅Ｗｉｎとの関係が、Ｗｏｕｔ＞Ｗｉｎを満足する請求項１又は２記載のターボ式流体機械。

【請求項4】

前記外周側フォイルにおける前記稜線が前記径方向に対してなす鋭角θｏｕｔと、前記内周側フォイルにおける前記稜線が前記径方向に対してなす鋭角θｉｎとの関係が、θｏｕｔ＞θｉｎを満足する請求項１乃至３のいずれか１項記載のターボ式流体機械。

【請求項5】

前記外周側フォイルは、外周側に配置された第１外周側フォイルと、内周側に配置された第２外周側フォイルとに、前記径方向に分割され、
前記第１外周側フォイルにおける前記稜線が前記径方向に対してなす鋭角θｏｕｔ１と、前記第２外周側フォイルにおける前記稜線が前記径方向に対してなす鋭角θｏｕｔ２との関係が、θｏｕｔ１＞θｏｕｔ２を満足する請求項１乃至４のいずれか１項記載のターボ式流体機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はターボ式流体機械に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に従来のターボ式流体機械が開示されている。このターボ式流体機械は、回転軸と、回転軸と一体的に回転して外部流体を圧送する作動体と、回転軸及び作動体を収容するハウジングと、回転軸をハウジングに対して回転可能に回転軸の軸心方向に支持するスラストフォイル軸受とを備えている。

【0003】

回転軸には、周面から径方向へ延在するように板状のスラストカラー一体的に設けられている。スラストカラーは、回転軸と一体回転可能とされている。スラストフォイル軸受は、軸受ハウジングと、複数のバンプフォイルと、複数のトップフォイルとを備えている。

【0004】

軸受ハウジングは、回転軸が挿通される挿通孔を有し、スラストカラーと回転軸の軸心方向に対向している。複数のバンプフォイルは、軸受ハウジングのスラストカラー側の端面に、挿通孔の周囲に並べて取り付けられている。各バンプフォイルは波板形状の弾性薄板よりなる。各トップフォイルは、スラストカラーに対向する軸受面を有する弾性薄板よりなり、各バンプフォイルにその背面が弾性的に支持されている。スラストカラーのトップフォイル側の端面が、トップフォイルの軸受面と軸心方向に対向する被軸受面となっている。

【0005】

スラストフォイル軸受では、回転軸の低速回転時に相対回転するスラストカラーをトップフォイルが接触状態で支持する。回転軸が高速回転すれば、被軸受面と軸受面との間の軸受隙間に生じる流体膜でスラストカラーを非接触状態で支持する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０２０－１１５０２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、上記のようなターボ式流体機械におけるスラストフォイル軸受では、軸受隙間で圧縮された流体が周囲との圧力差によって軸受隙間の内周側及び外周側の側方から漏れてしまい、流体膜圧力の低下により軸受の負荷容量が低下してしまうという問題がある。

【0008】

このような問題に対して、例えばトップフォイルの軸受面やスラストカラーの被軸受面に、Ｖ字形の頂部が回転軸の回転方向の前方側を向く、所謂へリングボーン溝を設ける対策が考えられる。この対策によれば、軸受隙間においてへリングボーン溝に案内されて導かれた流体がＶ字形の頂部に向かって、すなわちトップフォイルにおける外周側及び内周側から径方向の中央に向かって引き込まれるため、軸受隙間の側方からの流体漏れを抑制できる。

【0009】

ところが、上記対策では、へリングボーン溝を設けた分だけ、回転軸の低速回転時における軸受面と被軸受面との接触面積が減少して接触面圧が増大する。このため、摩耗や焼付き等によりトップフォイルの耐久性が低下するという問題がある。

【0010】

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、トップフォイルの耐久性を低下させることなく、スラストフォイル軸受における流体膜圧力の低下を抑制してスラストフォイル軸受の負荷容量の低下を抑制することができるターボ式流体機械を提供することを解決すべき課題としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明のターボ式流体機械は、
軸心周りの一方向に回転する回転軸と、
周面から径方向へ延在するよう前記回転軸に設けられ、前記回転軸と一体回転可能である板状のスラストカラーと、
前記回転軸と一体的に回転して外部流体を圧送する作動体と、
前記回転軸及び前記作動体を収容するハウジングと、
前記回転軸を前記ハウジングに対して回転可能に前記回転軸の軸心方向に支持するスラストフォイル軸受と、を備えるターボ式流体機械であって、
前記スラストフォイル軸受は、前記回転軸が挿通される挿通孔を有するとともに前記スラストカラーと前記軸心方向に対向する軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングの前記スラストカラー側の端面に前記挿通孔の周囲に並べて取り付けられた複数のバンプフォイルと、一方の面が前記スラストカラーに対向する軸受面を有するとともに他方の面が各前記バンプフォイルに弾性的に支持された弾性薄板よりなる複数のトップフォイルと、を備え、
前記バンプフォイルは、前記スラストカラー側に突出する山部の稜線が前記回転軸の周方向に並ぶ波板形状の弾性薄板からなり、
各前記バンプフォイルは、外周側に配置された外周側フォイルと、内周側に配置された内周側フォイルとに、前記回転軸の径方向に分割され、
各前記外周側フォイルにおける前記稜線は、前記外周側フォイルの内周側の端縁から外周側に進むに従って前記軸心周りの他方向に進むよう傾いて延び、
各前記内周側フォイルにおける前記稜線は、前記内周側フォイルの外周側の端縁から内周側に進むに従って前記軸心周りの他方向に進むよう傾いて延びていることを特徴とする。

【0012】

スラストフォイル軸受では、回転軸と共にスラストカラーが軸心周りの一方向に回転すると、低速回転時では、トップフォイルが相対回転するスラストカラーを接触状態で支持する。このとき、スラストカラーのトップフォイル側の端面、すなわちトップフォイルの軸受面と回転軸の軸心方向に対向する面が被軸受面となる。回転軸が高速回転すれば、トップフォイルの軸受面とスラストカラーの被軸受面との間の軸受隙間における流体膜圧力が高められる。これにより、バンプフォイルに弾性支持されたトップフォイルは、バンプフォイルの弾性変形を伴いながら弾性変形してスラストカラーから浮上し、軸受隙間に生じる流体膜を介してスラストカラーを非接触状態で支持する。このとき、トップフォイルにおいては、バンプフォイルの山部で支持された部位が弾性変形する。その結果、バンプフォイルの波板形状がトップフォイルに転写され、トップフォイルもスラストカラー側に突出する山部の稜線が周方向に並ぶ波板形状となる。

【0013】

本発明のターボ式流体機械におけるスラストフォイル軸受では、バンプフォイルが、回転軸の径方向に分割され、外周側に配置された外周側フォイルと、内周側に配置された内周側フォイルとを有している。そして、外周側フォイルにおける稜線が外周側フォイルの内周側の端縁から外周側に進むに従って軸心周りの他方向に進むよう傾いて延びており、かつ、内周側フォイルにおける稜線が内周側フォイルの外周側の端縁から内周側に進むに従って軸心周りの他方向に進むよう傾いて延びている。すなわち、外周側フォイルにおける山部の稜線は、内周側から外周側に進むに従って回転軸の回転方向の後方側に進むよう傾いて延びており、かつ、内周側フォイルにおける山部の稜線は、外周側から内周側に進むに従って回転軸の回転方向の後方側に進むよう傾いて延びている。

【0014】

このような構成では、バンプフォイルの波板形状が転写されてトップフォイルに形成された山部の稜線は、Ｖ字形の頂部が軸心周りの一方向、すなわち回転方向の前方側を向く、所謂へリングボーン形状となる。そうすると、トップフォイルの軸受面とスラストカラーの被軸受面との間の軸受隙間においては、へリングボーン形状の稜線に案内されて導かれた流体がへリングボーン形状のＶ字形の頂部に向かって、すなわちトップフォイルにおける外周側及び内周側から径方向の中央に向かって引き込まれる。このため、軸受隙間で圧縮された流体が軸受隙間における外周側及び内周側の側方から漏れることを抑制でき、軸受隙間における流体膜圧力が低下することを抑制できる。

【0015】

他方、軸受面及び被軸受面の何れにも溝を形成していないため、両者が摺動する回転軸の低速回転時における軸受面と被軸受面との接触面積が、溝形成分だけ減少するようなことがない。このため、摩耗や焼付き等によりトップフォイルの耐久性が低下することもない。

【0016】

したがって、本発明のターボ式流体機械によれば、トップフォイルの耐久性を低下させることなく、スラストフォイル軸受における流体膜圧力の低下を抑制してスラストフォイル軸受の負荷容量の低下を抑制することができる。

【0017】

ハウジングは、スラストフォイル軸受を冷却するための冷却流体を流通させる冷却通路を有し得る。この冷却通路は、軸受ハウジングと各トップフォイルとの間を、トップフォイルの内周側から外周側に向かって、もしくは外周側から内周側に向かって、冷却流体が流通するように形成されていることが好ましい。

【0018】

スラストフォイル軸受では、低速回転時においては、トップフォイルが相対回転するスラストカラーを接触状態で支持するため、両者の摺動によって発熱する。また、高速回転時においても、スラストカラーとトップフォイルとの間で流体膜がせん断されて発熱する。トップフォイルは熱容量の小さい弾性薄板よりなる。このため、トップフォイルは高温になりやすく、トップフォイルの耐熱性が問題となりやすい。この点、上記構成によれば、軸受ハウジングとトップフォイルとの間を冷却流体が流通するので、冷却流体によってトップフォイルを冷却することができ、トップフォイルの耐熱性の問題を抑制できる。

【0019】

他方、軸受ハウジングとトップフォイルとの間を冷却流体が流通するように冷却通路が形成されている場合、軸受隙間の側方から漏れた流体は冷却流体と共に冷却通路から外部に流出する。このため、軸受隙間の側方からの流体漏れは流体膜圧力の低下に直結する。よって、軸受隙間の側方からの漏れを抑えることがより重要となる。この点、本発明のターボ式流体機械では、トップフォイルに転写された山部の稜線によって軸受隙間の流体が側方から漏れること自体を抑制できるので、上記のような冷却通路が形成されている場合に、効果が顕著になる。

【0020】

外周側フォイルの径方向幅Ｗｏｕｔと、内周側フォイルの径方向幅Ｗｉｎとの関係が、Ｗｏｕｔ＞Ｗｉｎを満足することが好ましい。

【0021】

スラストフォイル軸受では、軸受隙間の側方からの流体漏れは、遠心力の作用により、内周側よりも外周側の方が多くなる。この点、上記構成の場合、外周側フォイルの径方向幅Ｗｏｕｔが内周側フォイルの径方向幅Ｗｉｎよりも大きいので、遠心力の作用により外周側の側方に漏れ出ようとする流体を径方向の中央に引き込む力が大きくなり、流体が外周側に漏れ出ることを効果的に抑えることができる。

【0022】

外周側フォイルにおける稜線が径方向に対してなす鋭角θｏｕｔと、内周側フォイルにおける稜線が径方向に対してなす鋭角θｉｎとの関係が、θｏｕｔ＞θｉｎを満足することが好ましい。

【0023】

この場合、外周側フォイルにおける稜線が径方向に対してなす鋭角θｏｕｔを、内周側フォイルにおける稜線が径方向に対してなす鋭角θｉｎよりも大きいので、遠心力の作用により外周側の側方に漏れ出ようとする流体を径方向の中央に引き込む力が大きくなり、流体が外周側に漏れ出ることを効果的に抑えることができる。

【0024】

外周側フォイルは、外周側に配置された第１外周側フォイルと、内周側に配置された第２外周側フォイルとに、径方向に分割されていることが好ましい。そして、第１外周側フォイルにおける稜線が径方向に対してなす鋭角θｏｕｔ１と、第２外周側フォイルにおける稜線が径方向に対してなす鋭角θｏｕｔ２との関係が、θｏｕｔ１＞θｏｕｔ２を満足することが好ましい。

【0025】

上記構成によれば、遠心力の作用により外周側の側方に漏れ出ようとする流体を径方向の中央に引き込む力がより大きくなり、流体が外周側に漏れ出ることをより効果的に抑えることができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明のターボ式流体機械によれば、トップフォイルの耐久性を低下させることなく、スラストフォイル軸受における流体膜圧力の低下を抑制してスラストフォイル軸受の負荷容量の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は実施例のターボ式圧縮機の断面図である。

【図2】図２は実施例のターボ式圧縮機の一部を拡大して示す断面図である。

【図3】図３は実施例のターボ式圧縮機の一部を拡大して示す断面図である。

【図4】図４は実施例のターボ式圧縮機に係り、バンプフォイルの形状及び配置を示す平面図である。

【図5】図５は実施例のターボ式圧縮機に係り、トップフォイルの形状及び配置を示す平面図である。

【図6】図６は実施例のターボ式圧縮機に係り、バンプフォイルの形状を示す平面図である。

【図7】図７は実施例のターボ式圧縮機に係り、スラストフォイル軸受の作動を説明する断面図である。

【図8】図８は実施例のターボ式圧縮機に係り、スラストフォイル軸受の作動を説明する断面図である。

【図9】図９は実施例のターボ式圧縮機に係り、バンプフォイルの変形例１を示す平面図である。

【図10】図１０は実施例のターボ式圧縮機に係り、バンプフォイルの変形例２を示す平面図である。

【図11】図１１は実施例のターボ式圧縮機に係り、バンプフォイルの変形例３を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明を具体化した実施例について図面を参照しつつ説明する。

【0029】

（実施例）
この実施例では、本発明のターボ式流体機械をターボ式圧縮機１０に具体化した。ターボ式圧縮機１０は、燃料電池システム１が搭載された燃料電池車に搭載されている。燃料電池システム１は、酸素及び水素を車載用燃料電池に供給して発電させる。ターボ式圧縮機１０は、車載用燃料電池に供給される酸素を含む空気を圧縮する。

【0030】

図１に示すように、ターボ式流体機械であるターボ式圧縮機１０はハウジング１１を備えている。ハウジング１１は金属材料製であり、例えばアルミニウム合金製である。ハウジング１１は、モータハウジング１２と、コンプレッサハウジング１３と、タービンハウジング１４と、第１プレート１５と、第２プレート１６と、第３プレート１７とを有している。

【0031】

モータハウジング１２は、板状の端壁１２ａと、周壁１２ｂとを有している。周壁１２ｂは、端壁１２ａの外周部から筒状に延びている。第１プレート１５は、モータハウジング１２の周壁１２ｂの開口側の端部に連結され、周壁１２ｂの開口を閉塞している。

【0032】

モータハウジング１２の端壁１２ａの内面１２１ａ、周壁１２ｂの内周面１２１ｂ、及び第１プレート１５におけるモータハウジング１２側の端面１５ａによってモータ室Ｓ１が区画されている。モータ室Ｓ１内には、電動モータ１８が収容されている。

【0033】

第１プレート１５は第１軸受保持部２０を有している。第１軸受保持部２０は、第１プレート１５の端面１５ａの中央部から電動モータ１８に向けて突出している。第１軸受保持部２０は円筒状である。

【0034】

第１プレート１５におけるモータハウジング１２とは反対側の端面１５ｂには、底面１５ｄを有する凹部１５ｃが形成されている。凹部１５ｃは円孔状である。第１軸受保持部２０の筒内は、第１プレート１５を貫通して凹部１５ｃの底面１５ｄに開口している。凹部１５ｃの軸心と第１軸受保持部２０の軸心とは一致している。凹部１５ｃの内周面１５ｅは、端面１５ｂと底面１５ｄとを接続している。

【0035】

モータハウジング１２は第２軸受保持部２２を有している。第２軸受保持部２２は、モータハウジング１２の端壁１２ａの内面１２１ａの中央部から電動モータ１８に向けて突出している。第２軸受保持部２２は円筒状である。第２軸受保持部２２の筒内は、モータハウジング１２の端壁１２ａを貫通して端壁１２ａの外面１２２ａに開口している。第１軸受保持部２０の軸心と第２軸受保持部２２の軸心とは一致している。

【0036】

図２に示すように、第２プレート１６は、第１プレート１５の端面１５ｂに連結されている。第２プレート１６の中央部にはシャフト挿通孔１６ａが形成されている。シャフト挿通孔１６ａは凹部１５ｃ内に連通している。シャフト挿通孔１６ａの軸心は、凹部１５ｃの軸心及び第１軸受保持部２０の軸心と一致している。第２プレート１６における第１プレート１５側の端面１６ｂと第１プレート１５の凹部１５ｃとによって、スラスト軸受収容室Ｓ２が区画されている。

【0037】

コンプレッサハウジング１３は、空気が吸入される円孔状の吸入口１３ａを有する筒状である。コンプレッサハウジング１３は、第２プレート１６における第１プレート１５とは反対側の端面１６ｃに連結されている。コンプレッサハウジング１３の吸入口１３ａの軸心と、第２プレート１６のシャフト挿通孔１６ａの軸心と、第１軸受保持部２０の軸心とは一致している。吸入口１３ａは、コンプレッサハウジング１３における第２プレート１６とは反対側の端面に開口している。

【0038】

コンプレッサハウジング１３と第２プレート１６の端面１６ｃとの間には、第１羽根車室１３ｂと、吐出室１３ｃと、第１ディフューザ流路１３ｄとが形成されている。第１羽根車室１３ｂは吸入口１３ａに連通している。吐出室１３ｃは、第１羽根車室１３ｂの周囲で吸入口１３ａの軸心周りに延びている。第１ディフューザ流路１３ｄは、第１羽根車室１３ｂと吐出室１３ｃとを連通している。第１羽根車室１３ｂは、第２プレート１６のシャフト挿通孔１６ａに連通している。

【0039】

図３に示すように、第３プレート１７は、モータハウジング１２の端壁１２ａの外面１２２ａに連結されている。第３プレート１７の中央部にはシャフト挿通孔１７ａが形成されている。シャフト挿通孔１７ａは、第２軸受保持部２２の筒内に連通している。シャフト挿通孔１７ａの軸心は第２軸受保持部２２の軸心と一致している。

【0040】

タービンハウジング１４は、空気を吐出する円孔状の吐出口１４ａを有する筒状である。タービンハウジング１４は、第３プレート１７におけるモータハウジング１２とは反対側の端面１７ｂに連結されている。タービンハウジング１４の吐出口１４ａの軸心と、第３プレート１７のシャフト挿通孔１７ａの軸心と、第２軸受保持部２２の軸心とは一致している。吐出口１４ａは、タービンハウジング１４における第３プレート１７とは反対側の端面に開口している。

【0041】

タービンハウジング１４と第３プレート１７の端面１７ｂとの間には、第２羽根車室１４ｂと、吸入室１４ｃと、第２ディフューザ流路１４ｄとが形成されている。第２羽根車室１４ｂは吐出口１４ａに連通している。吸入室１４ｃは、第２羽根車室１４ｂの周囲で吐出口１４ａの軸心周りに延びている。第２ディフューザ流路１４ｄは、第２羽根車室１４ｂと吸入室１４ｃとを連通している。第２羽根車室１４ｂは、第３プレート１７のシャフト挿通孔１７ａに連通している。

【0042】

図１に示すように、ハウジング１１内には回転体２４が収容されている。回転体２４は、軸部としての回転軸２４ａと、第１支持部２４ｂと、第２支持部２４ｃと、第３支持部２４ｄとを有している。回転軸２４ａは、コンプレッサハウジング１３側の端部である第１端部２４ｅと、タービンハウジング１４側の端部である第２端部２４ｆとを有している。第１支持部２４ｂは、回転軸２４ａの外周面２４０ａにおける第１端部２４ｅ寄りの部位に設けられるとともに第１軸受保持部２０の筒内に配置されている。第１支持部２４ｂは、回転軸２４ａに一体的に形成されるとともに回転軸２４ａの外周面２４０ａから環状に突出している。

【0043】

第２支持部２４ｃは、回転軸２４ａの外周面２４０ａにおける第２端部２４ｆ寄りの部位に設けられるとともに第２軸受保持部２２の筒内に配置されている。第２支持部２４ｃは、円筒状をなし、回転軸２４ａの外周面２４０ａから環状に突出した状態で、回転軸２４ａの外周面２４０ａに固定されている。第２支持部２４ｃは、回転軸２４ａと一体的に回転可能である。

【0044】

第３支持部２４ｄはスラスト軸受収容室Ｓ２に配置されている。第３支持部２４ｄは、円板状をなし、回転軸２４ａの外周面２４０ａから径方向に延在して環状に突出した状態で、回転軸２４ａの外周面２４０ａに固定されている。第３支持部２４ｄは、回転軸２４ａと一体的に回転可能である。第３支持部２４ｄは、電動モータ１８に対して回転軸２４ａの軸心方向で離隔した位置に配置されている。第３支持部２４ｄは、本発明におけるスラストカラーに相当する。

【0045】

以下の説明において、軸心方向、周方向、径方向とは、回転軸２４ａの軸心方向、周方向、径方向をそれぞれ意味する。周方向の一方は回転軸２４ａの軸心周りの一方向と一致し、周方向の他方は回転軸２４ａの軸心周りの他方向と一致する。また、回転軸２４ａの第１端部２４ｅ側を軸心方向の一方側とし、回転軸２４ａの第２端部２４ｆ側を軸心方向の他方側とする。

【0046】

回転軸２４ａの第１端部２４ｅには、作動体としての第１羽根車２５が連結されている。第１羽根車２５は、回転軸２４ａにおける第３支持部２４ｄよりも第１端部２４ｅ寄りに配置されている。第１羽根車２５は第１羽根車室１３ｂに収容されている。回転軸２４ａの第２端部２４ｆには、第２羽根車２６が連結されている。第２羽根車２６は、回転軸２４ａにおける第２支持部２４ｃよりも第２端部２４ｆ寄りに配置されている。第２羽根車２６は第２羽根車室１４ｂに収容されている。ハウジング１１は、第１羽根車２５、第２羽根車２６及び回転体２４を収容している。

【0047】

第２プレート１６のシャフト挿通孔１６ａと回転体２４との間には、第１シール部材２７が設けられている。第１シール部材２７は、第１羽根車室１３ｂからモータ室Ｓ１に向かう空気の洩れを抑制する。第３プレート１７のシャフト挿通孔１７ａと回転体２４との間には、第２シール部材２８が設けられている。第２シール部材２８は、第２羽根車室１４ｂからモータ室Ｓ１に向かう空気の洩れを抑制する。第１シール部材２７及び第２シール部材２８は、例えばシールリングである。

【0048】

電動モータ１８は、筒状のロータ３１及び筒状のステータ３２を備えている。ロータ３１は回転軸２４ａに固定されている。ステータ３２はハウジング１１に固定されている。ロータ３１は、ステータ３２の径方向内側に配置されるとともに回転体２４と一体的に回転する。ロータ３１は、回転軸２４ａに止着された円筒状のロータコア３１ａと、ロータコア３１ａに設けられた図示しない複数の永久磁石と、を有している。ステータ３２は、ロータ３１を取り囲んでいる。ステータ３２は、モータハウジング１２の周壁１２ｂの内周面１２１ｂに固定された円筒状のステータコア３３と、ステータコア３３に巻回されたコイル３４と、を有している。回転体２４は、図示しないバッテリからコイル３４に電流が流れることによって、ロータ３１と一体的に回転する。

【0049】

燃料電池システム１は、車載用燃料電池としての燃料電池スタック１００と、ターボ式圧縮機１０と、供給流路Ｌ１と、吐出流路Ｌ２と、分岐流路Ｌ３とを備えている。燃料電池スタック１００は、複数の燃料電池から構成されている。供給流路Ｌ１は、吐出室１３ｃと、燃料電池スタック１００とを接続する。吐出流路Ｌ２は、燃料電池スタック１００と、吸入室１４ｃとを接続する。供給流路Ｌ１から分岐する分岐流路Ｌ３の途中には、インタークーラ１１０が設けられている。インタークーラ１１０は、分岐流路Ｌ３を流れる空気を冷却する。

【0050】

回転体２４がロータ３１と一体的に回転すると、第１羽根車２５及び第２羽根車２６が回転体２４と一体的に回転する。すると、吸入口１３ａから吸入された空気が第１羽根車室１３ｂ内で第１羽根車２５によって圧縮されるとともに第１ディフューザ流路１３ｄを通過して吐出室１３ｃから吐出される。吐出室１３ｃから吐出された空気は、供給流路Ｌ１を介して燃料電池スタック１００に供給される。燃料電池スタック１００に供給された空気は、燃料電池スタック１００を発電するために使用された後、燃料電池スタック１００の排気として吐出流路Ｌ２へ吐出される。燃料電池スタック１００の排気は、吐出流路Ｌ２を介して吸入室１４ｃに吸入される。吸入室１４ｃに吸入された燃料電池スタック１００の排気は、第２ディフューザ流路１４ｄを通じて第２羽根車室１４ｂに吐出される。第２羽根車室１４ｂに吐出される燃料電池スタック１００の排気により第２羽根車２６が回転する。回転体２４は、電動モータ１８の駆動による回転に加え、燃料電池スタック１００の排気により回転する第２羽根車２６の回転によっても回転する。よって、作動体としての第１羽根車２５は回転体２４と一体的に回転するとともに、外部流体としての空気を圧送する。第２羽根車室１４ｂに吐出された燃料電池スタック１００の排気は、吐出口１４ａから外部へ吐出される。

【0051】

ターボ式圧縮機１０は、一対のスラストフォイル軸受３０、３０と、一対のラジアルフォイル軸受４０、４０とを有している。一対のスラストフォイル軸受３０、３０は、回転軸２４ａをハウジング１１に対して回転可能に回転軸２４ａの軸心方向に支持する。一対のラジアルフォイル軸受４０、４０は、回転軸２４ａをハウジング１１に対して回転可能に回転軸２４ａの軸心方向に直交する方向に支持する。

【0052】

一対のスラストフォイル軸受３０、３０は、スラスト軸受収容室Ｓ２に配置されている。一対のスラストフォイル軸受３０、３０は、スラストカラーとしての第３支持部２４ｄを挟み込むように配置されている。一対のスラストフォイル軸受３０、３０は、第３支持部２４ｄに対して、回転軸２４ａの軸心方向で対向している。一方のスラストフォイル軸受３０は、第３支持部２４ｄに対して、回転軸２４ａの第１端部２４ｅ側に配置されている。他方のスラストフォイル軸受３０は、第３支持部２４ｄに対して、回転軸２４ａの第２端部２４ｆ側に配置されている。

【0053】

第３支持部２４ｄにおける回転軸２４ａの第１端部２４ｅ側の端面が、一方のスラストフォイル軸受３０に軸心方向に支持される被軸受面２４１ｄとされる(図２、図７参照）。同様に、第３支持部２４ｄにおける回転軸２４ａの第２端部２４ｆ側の端面が、他方のスラストフォイル軸受３０に軸心方向に支持される被軸受面２４１ｄとされる。

【0054】

一対のスラストフォイル軸受３０、３０は基本的に同様の構成を有するため、一方のスラストフォイル軸受３０の構成についてのみ説明し、他方のスラストフォイル軸受３０の構成についての説明を省略する。

【0055】

以下の説明においては、回転体２４がロータ３１と一体的に回転すると、回転軸２４ａが軸心周りの一方向に回転するものとする。ここでいう軸心周りの一方向とは、図４～図８に回転軸２４ａの回転方向を矢印Ｒで示すように、図４における反時計回り方向のことである。

【0056】

図４及び図５に示すように、スラストフォイル軸受３０は、軸受ハウジング３１と、軸受ハウジング３１に取り付けられた６個のバンフフォイル３２と、各バンプフォイル３２にそれぞれ対応する位置に軸受ハウジング３１に取り付けられた６個のトップフォイル３３と、を備えている。バンプフォイル３２及びトップフォイル３３の外形状は、いずれも平面視で略扇状をなしている。バンプフォイル３２及びトップフォイル３３は、ステンレス鋼などの金属製の弾性薄板を所定形状に成形して形成されている。

【0057】

軸受ハウジング３１は第２プレート１６の一部によって構成されている。すなわち、軸受ハウジング３１は、第２プレート１６の端面１６ｂのうちスラスト軸受収容室Ｓ２を区画する部分における第２プレート１６によって構成されている。軸受ハウジング３１は、第３支持部２４ｄと回転軸２４ａの軸心方向に対向している。軸受ハウジング３１には、回転軸２４ａが挿通される挿通孔３１ａが形成されている。なお、他方のスラストフォイル軸受３０における軸受ハウジング３１は、スラスト軸受収容室Ｓ２を区画する凹部１５ｃの部分における第１プレート１５によって構成されている。

【0058】

６個のバンプフォイル３２は、軸受ハウジング３１の第３支持部２４ｄ側の端面に、回転軸２４ａの周方向に等間隔に配置されつつ、挿通孔３１ａの周囲に並べて取り付けられている。

【0059】

各バンプフォイル３２は、周方向の一方側の端部において、溶接によって軸受ハウジング３１に固定されている。すなわち、バンプフォイル３２の周方向の一方側の端部が固定端３２ａとされ、周方向の他方側の端部が自由端３２ｂとされている。なお、バンプフォイル３２は、周方向の他方側の端部が固定端とされ、周方向の一方側の端部が自由端とされてもよい。

【0060】

図７に示すように、バンプフォイル３２は、山部３２ｃと谷部３２ｄとが回転軸２４ａの周方向に交互に並ぶ波板形状とされている。すなわち、山部３２ｃの稜線３２ｅは、回転軸２４ａの周方向に並んでいる。各山部３２ｃは第３支持部２４ｄ側に突出し、トップフォイル３３に当接してトップフォイル３３を弾性的に支持しうる。トップフォイル３３においては、バンプフォイル３２により弾性的に支持される面と反対側の面が、第３支持部２４ｄの被軸受面２４１ｄと軸心方向に対向する軸受面３３ｃとされる。

【0061】

各バンプフォイル３２は、回転軸２４ａの径方向に分割されている。外周側に配置された外周側フォイル３２１と、内周側に配置された内周側フォイル３２２とは、周方向の一方側の端部において連結部３２ｆによって一体的に連結されている。外周側フォイル３２１と内周側フォイル３２２とを連結部３２ｆによって連結するのは、取り扱いや組み付けを容易にするためである。外周側フォイル３２１及び内周側フォイル３２２が連結部３２ｆによって連結されることによっては、互いの動作や変形が妨げられることはない。

【0062】

図４に示すように、外周側フォイル３２１における稜線３２１ｅは、外周側フォイル３２１の内周側の端縁３２１ａから外周側に進むに従って軸心周りの他方向に進むよう傾いて延びている。内周側フォイル３２２における稜線３２２ｅは、内周側フォイル３２２の外周側の端縁３２２ａから内周側に進むに従って軸心周りの他方向に進むよう傾いて延びている。

【0063】

図６に示すように、外周側フォイル３２１の径方向幅をＷｏｕｔとし、内周側フォイル３２２の径方向幅をＷｉｎとしたとき、両者の関係はＷｏｕｔ＝Ｗｉｎとなっている。また、外周側フォイル３２１における稜線３２１ｅが径方向に対してなす鋭角をθｏｕｔとし、内周側フォイル３２２における稜線３２２ｅが径方向に対してなす鋭角をθｉｎとしたとき、両者の関係はθｏｕｔ＝θｉｎとなっている。なお、外周側フォイル３２１における稜線３２１ｅの鋭角θｏｕｔは、外周側フォイル３２１における稜線３２１ｅが軸心周りの他方向に傾く傾き角と言うこともできる。同様に、内周側フォイル３２２における稜線３２２ｅの鋭角θｉｎは、内周側フォイル３２２における稜線３２２ｅが軸心周りの他方向に傾く傾き角と言うこともできる。

【0064】

６個のトップフォイル３３は、軸受ハウジング３１の第３支持部２４ｄ側の端面に、各バンプフォイル３２と対応するように回転軸２４ａの周方向に等間隔に配置されつつ、挿通孔３１ａの周囲に並べて取り付けられている。各トップフォイル３３は、周方向の他方側の端部が軸受ハウジング３１に向けて折り曲げられており、その先端部が溶接によって軸受ハウジング３１に固定されている。すなわち、トップフォイル３３の周方向の他方側の端部が固定端３３ａとされ、周方向の一方側の端部が自由端３３ｂとされている。

【0065】

一方のラジアルフォイル軸受４０は第１軸受保持部２０内に配置されており、他方のラジアルフォイル軸受４０は第２軸受保持部２２内に配置されている。第１軸受保持部２０内において、回転体２４の第１支持部２４ｂが一方のラジアルフォイル軸受４０に回転可能に支持される。第１支持部２４ｂの外周面が、一方のラジアルフォイル軸受４０に軸心方向と直交する方向に支持されるラジアル被軸受面２４ｇとされる。第２軸受保持部２２内において、回転体２４の第２支持部２４ｃが他方のラジアルフォイル軸受４０に回転可能に支持される。第２支持部２４ｃの外周面が、他方のラジアルフォイル軸受４０に軸心方向と直交する方向に支持されるラジアル被軸受面２４ｇとされる。

【0066】

一対のラジアルフォイル軸受４０、４０は基本的に同様の構成を有するため、一方のラジアルフォイル軸受４０の構成についてのみ説明し、他方のラジアルフォイル軸受４０の構成についての説明を省略する。

【0067】

ラジアルフォイル軸受４０は、ラジアル軸受ハウジング４１と、ラジアルバンプフォイル４２と、ラジアルトップフォイル４３とを備えている。なお、一方のラジアルフォイル軸受４０においては第１軸受保持部２０がラジアル軸受ハウジング４１を構成し、他方のラジアルフォイル軸受４０においては第２軸受保持部２２がラジアル軸受ハウジング４１を構成する。

【0068】

ラジアルバンプフォイル４２及びラジアルトップフォイル４３は、いずれも略円筒状をなしており、ステンレス鋼などの金属製の弾性薄板を所定形状に成形して形成されている。ラジアルバンプフォイル４２及びラジアルトップフォイル４３は、周方向の他方側の端部が径方向外側へ折り曲げられてラジアル軸受ハウジング４１に固定されている。すなわち、ラジアルバンプフォイル４２及びラジアルトップフォイル４３は、周方向の他方側の端部が固定端とされ、周方向の一方側の端部が自由端とされている。

【0069】

ラジアルバンプフォイル４２は、ラジアルトップフォイル４３側に突出する山部の稜線が回転軸２４ａの周方向に並ぶ波板形状をなしている。ラジアルバンプフォイル４２は、隣り合う山部の間に配置される各谷部がラジアル軸受ハウジング４１により支持された状態で、各山部によりラジアルトップフォイル４３を弾性的に支持しうる。ラジアルトップフォイル４３においては、ラジアルバンプフォイル４２により弾性的に支持される面と反対側の面が、ラジアル被軸受面２４ｇに径方向に対向するラジアル軸受面４３ａ（図２、図３参照）とされる。

【0070】

図７に示すように、一対のスラストフォイル軸受３０、３０においては、回転軸２４ａの回転数が、スラストフォイル軸受３０によりスラストカラーとしての第３支持部２４ｄが浮上する浮上回転数に達するまでは、トップフォイル３３の軸受面３３ｃと第３支持部２４ｄの被軸受面２４１ｄとが接触した状態で回転軸２４ａを支持する。

【0071】

図８に示すように、回転軸２４ａの回転数が浮上回転数に達すると、第３支持部２４ｄとトップフォイル３３との間に生じる流体膜圧力によって、第３支持部２４ｄがスラストフォイル軸受３０に対して浮上する。これにより、スラストフォイル軸受３０は、第３支持部２４ｄと非接触の状態で回転軸２４ａを支持する。

【0072】

一対のラジアルフォイル軸受４０、４０においても、同様に、回転軸２４ａの回転数が、ラジアルフォイル軸受４０により第１支持部２４ｂ、第２支持部２４が浮上する浮上回転数に達するまでは、ラジアルトップフォイル４３のラジアル軸受面４３ａと第１支持部２４ｂ、第２支持部２４ｃのラジアル被軸受面２４ｇとが接触した状態で回転軸２４ａを支持する。回転軸２４ａの回転数が浮上回転数に達すると、第１支持部２４ｂ、第２支持部２４ｃとトップフォイル４３との間に生じる流体膜圧力によって、第１支持部２４ｂ、第２支持部２４ｃがラジアルフォイル軸受４０に対して浮上する。これにより、ラジアルフォイル軸受４０は、第１支持部２４ｂ、第２支持部２４ｃと非接触の状態で回転軸２４ａを支持する。

【0073】

図１～図３に示すように、ハウジング１１には冷却通路５０が形成されている。冷却通路５０には流体としての空気が流れる。冷却通路５０は、第２プレート１６、第１プレート１５、モータハウジング１２、及び第３プレート１７に亘って形成されている。冷却通路５０は、第１通路５１及び第２通路５２を有している。

【0074】

第１通路５１は第２プレート１６に設けられている。第１通路５１は、第２プレート１６の側壁面に設けられた流入口５１ａを有している。分岐流路Ｌ３は、供給流路Ｌ１と、第１通路５１の流入口５１ａとを接続する。第１通路５１は、スラスト軸受収容室Ｓ２及び一方のラジアルフォイル軸受４０を介してモータ室Ｓ１に連通している。

【0075】

第２通路５２は、第３プレート１７に設けられている。第２通路５２は、第３プレート１７の側端面に設けられた排出口５２ａを有している。第２通路５２は、他方のラジアルフォイル軸受４０を介してモータ室Ｓ１に連通している。

【0076】

第１通路５１には、燃料電池スタック１００に向かって供給流路Ｌ１を流れる空気の一部が分岐流路Ｌ３を介して流入される。なお、第１通路５１に流入される空気は、分岐流路Ｌ３を流れる途中でインタークーラ１１０によって冷却空気とされている。第１通路５１に流入した冷却空気は、スラスト軸受収容室Ｓ２に流入する。

【0077】

スラスト軸受収容室Ｓ２に流入した冷却空気は、主に一方のスラストフォイル軸受３０を介して内周側から外周側に向かって流れる。詳しくは、一方のスラストフォイル軸受３０のトップフォイル３３と軸受ハウジング３１との間を介して、トップフォイル３３の内周側から外周側に向かって冷却空気が流通する。スラストカラーとしての第３支持部２４ｄの径方向外側を通過した冷却空気は、主に他方のスラストフォイル軸受３０を介して外周側から内周側に向かって流れる。詳しくは、他方のスラストフォイル軸受３０のトップフォイル３３と軸受ハウジング３１との間を介して、トップフォイル３３の外周側から内周側に向かって冷却空気が流通する。

【0078】

スラスト軸受収容室Ｓ２を通過した冷却空気は一方のラジアルフォイル軸受４０を介してモータ室Ｓ１に流入する。詳しくは、一方のラジアルフォイル軸受４０のラジアルトップフォイル４３とラジアル軸受ハウジング４１との間を介して、軸心方向の一方側から他方側に向かって冷却空気が流通する。ラジアルフォイル軸受４０を通過した冷却空気はモータ室Ｓ１内に流れ込む。

【0079】

モータ室Ｓ１内に流れ込んだ空気は、例えば、ロータ３１とステータ３２との間を通過し、他方のラジアルフォイル軸受４０を介して第２通路５２に流れ込み、排出口５２ａから排出される。

【0080】

このように、冷却空気が冷却通路５０を流れることにより、電動モータ１８、一対のスラストフォイル軸受３０、３０、及び一対のラジアルフォイル軸受４０、４０が冷却空気によって直接冷却される。

【0081】

このターボ式圧縮機１０では、スラストフォイル軸受３０におけるバンプフォイル３２が回転軸２４ａの径方向に分割されており、外周側フォイル３２１と内周側フォイル３２２とにおいて、波板形状における山部３２ｃの稜線３２ｅの傾き角度を変えている。具体的には、外周側フォイル３２１における稜線３２１ｅは、外周側フォイル３２１の内周側の端縁３２１ａから外周側に進むに従って軸心周りの他方向に進むよう傾いて延びている。一方、内周側フォイル３２２における稜線３２２ｅは、内周側フォイル３２２の外周側の端縁３２２ａから内周側に進むに従って軸心周りの他方向に進むよう傾いて延びている。すなわち、外周側フォイル３２１における稜線３２１ｅは、内周側から外周側に進むに従って回転方向Ｒの後方側に進むよう傾いて延びている。一方、内周側フォイル３２２における稜線３２２ｅは、外周側から内周側に進むに従って回転方向Ｒの後方側に進むよう傾いて延びている。

【0082】

このような構成では、回転軸２４ａが浮上回転数以上で回転する高速回転時に、バンプフォイル３２の波板形状が転写されてトップフォイル３３に形成された山部の稜線は、Ｖ字形の頂部が軸心周りの一方向、すなわち回転方向Ｒの前方側を向く、所謂へリングボーン形状となる。そうすると、トップフォイル３３の軸受面３３ｃとスラストカラーとしての第３支持部２４ｄの被軸受面２４１ｄとの間の軸受隙間においては、へリングボーン形状の稜線に案内されて導かれた流体がへリングボーン形状のＶ字形の頂部に向かって、すなわちトップフォイル３３における外周側及び内周側から径方向の中央に向かって引き込まれる。このため、軸受隙間で圧縮された流体が軸受隙間における外周側及び内周側の側方から漏れることを抑制でき、軸受隙間における流体膜圧力が低下することを抑制できる。

【0083】

他方、軸受面３３ｃ及び被軸受面２４１ｄの何れにも溝を形成していないため、回転軸２４ａが浮上回転数未満で回転して軸受面３３ｃ及び被軸受面２４１ｄが摺動する低速回転時において、軸受面３３ｃと被軸受面２４１ｄとの接触面積が、溝形成分だけ減少するようなことがない。このため、摩耗や焼付き等によりトップフォイル３３の耐久性が低下することもない。

【0084】

したがって、このターボ式圧縮機１０によれば、トップフォイル３３の耐久性を低下させることなく、スラストフォイル軸受３０における流体膜圧力の低下を抑制してスラストフォイル軸受３０の負荷容量の低下を抑制することができる。

【0085】

スラストフォイル軸受３０では、トップフォイル３３の耐熱性が問題となりやすい。この点、このターボ式圧縮機１０では、軸受ハウジング３１とトップフォイル３３との間を冷却空気が流通するので、冷却空気によってトップフォイル３３を冷却することができ、トップフォイル３３の耐熱性の問題を抑制できる。

【0086】

同様に、ラジアルフォイル軸受４０においても、ラジアルトップフォイル４３とラジアル軸受ハウジング４１との間を冷却空気が流通するので、冷却空気によってラジアルトップフォイル４３を冷却することができ、ラジアルトップフォイル４３の耐熱性の問題を抑制できる。

【0087】

他方、スラストフォイル軸受３０において、軸受ハウジング３１とトップフォイル３３との間を冷却空気が流通するように冷却通路５０の第１通路５１が形成されている場合、軸受隙間の側方から漏れた流体は冷却空気と共に第１通路５１を介してスラスト軸受収容室Ｓ２の外部に流出する。このため、軸受隙間の側方からの流体漏れは流体膜圧力の低下に直結する。よって、軸受隙間の側方からの漏れを抑えることがより重要となる。この点、このターボ式圧縮機１０では、トップフォイル３３に転写された山部の稜線によって軸受隙間の流体が側方から漏れること自体を抑制できるので、上記のような冷却通路５０の第１通路５１が形成されている場合に、効果が顕著になる。

【0088】

このターボ式圧縮機１０において、スラストフォイル軸受３０のバンプフォイル３２の形状をそれぞれ変更した変形例１～３について、以下説明する。

【0089】

＜バンプフォイルの変形例１＞
図９に示すように、変形例１に係るバンプフォイル３２では、外周側フォイル３２１の径方向幅Ｗｏｕｔと、内周側フォイル３２２の径方向幅Ｗｉｎとの関係が、Ｗｏｕｔ＞Ｗｉｎを満足している。なお、外周側フォイル３２１における稜線３２１ｅの鋭角θｏｕｔと、内周側フォイル３２２における稜線３２２ｅの鋭角θｉｎとの関係は、θｏｕｔ＝θｉｎである。

【0090】

スラストフォイル軸受３２では、軸受隙間の側方からの流体漏れは、遠心力の作用により、内周側よりも外周側の方が多くなる。この点、上記構成の場合、外周側フォイル３２１の径方向幅Ｗｏｕｔが内周側フォイル３２２の径方向幅Ｗｉｎよりも大きいので、トップフォイル３３において、遠心力の作用により外周側の側方に漏れ出ようとする流体を効果的に径方向の中央に引き込む力が大きくなり、流体が外周側に漏れ出ることを効果的に抑えることができる。

【0091】

＜バンプフォイルの変形例２＞
図１０に示すように、変形例２に係るバンプフォイル３２では、外周側フォイル３２１における稜線３２１ｅの鋭角θｏｕｔと、内周側フォイル３２２における稜線３２２ｅの鋭角θｉｎとの関係が、θｏｕｔ＞θｉｎを満足している。なお、外周側フォイル３２１の径方向幅Ｗｏｕｔと、内周側フォイル３２２の径方向幅Ｗｉｎとの関係は、Ｗｏｕｔ＝Ｗｉｎである。

【0092】

この場合、トップフォイル３３において、遠心力の作用により外周側の側方に漏れ出ようとする流体を効果的に径方向の中央に引き込む力が大きくなり、流体が外周側に漏れ出ることを効果的に抑えることができきる。

【0093】

＜バンプフォイルの変形例３＞
図１１に示すように、変形例３に係るバンプフォイル３２では、外周側フォイル３２１がさらに径方向に分割されている。すなわち、外周側フォイル３２１は、外周側に配置された第１外周側フォイル３２３と、内周側に配置された第２外周側フォイル３２４とに、径方向に分割されている。第１外周側フォイル３２３における稜線３２３ｅが径方向に対してなす鋭角θｏｕｔ１と、第２外周側フォイル３２４における稜線３２４ｅが径方向に対してなす鋭角θｏｕｔ２との関係が、θｏｕｔ１＞θｏｕｔ２を満足している。なお、第１外周側フォイル３２３の稜線３２３ｅの鋭角θｏｕｔ１と、第２外周側フォイル３２４の稜線３２４ｅの鋭角θｏｕｔ２と、内周側フォイル３２２の稜線３２２ｅの鋭角θｉｎとの関係は、θｏｕｔ１＞θｉｎ＞θｏｕｔ２である。また、第１外周側フォイル３２３の径方向幅Ｗｏｕｔ１と、第２外周側フォイル３２４の径方向幅Ｗｏｕｔ２と、内周側フォイル３２２の径方向幅Ｗｉｎとの関係は、Ｗｏｕｔ１＞Ｗｏｕｔ２＞Ｗｉｎ＞Ｗｉｎとなっている。

【0094】

上記構成によれば、トップフォイル３３において、遠心力の作用により外周側の側方に漏れ出ようとする流体を中央に引き込む力がより大きくなり、流体が外周側に漏れ出ることをより効果的に抑えることができる。

【0095】

以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

【0096】

例えば、上記実施例では、スラストフォイル軸受３０において、６個のバンプフォイル３２及び６個のトップフォイル３３としたが、バンプフォイル３２及びトップフォイル３３の数はこれに限らず、それぞれ同数の複数個とすることができる。

【0097】

上記実施例では、スラストフォイル軸受３０において、外周側フォイル３２１と内周側フォイル３２２とを連結部３２ｆによって連結したが、これに限らず、外周側フォイル３２１と内周側フォイル３２２とは分断されていてもよい。

【0098】

上記実施例では、一方のスラストフォイル軸受３０においてはハウジング１１を構成する第２プレート１６の一部を軸受ハウジング３１とし、また、他方のスラストフォイル軸受３０においてはハウジング１１を構成する第１プレート１５の一部を軸受ハウジング３１としたが、これに限られない。スラストフォイル軸受３０の軸受ハウジング３１は、ハウジング１１の構成部材とは別部材によって構成してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0099】

本発明は、燃料電池システムに用いられる空気圧縮機等に利用可能である。

【符号の説明】

【0100】

２４ａ…回転軸
２４ｄ…第３支持部(スラストカラー）
２４１ｄ…被軸受面
２５…第１羽根車（作動体）
１１…ハウジング
３０…スラストフォイル軸受
３１…軸受ハウジング
３１ａ…挿通孔
３２…バンプフォイル
３２ｃ…山部
３２ｅ…稜線
３３…トップフォイル
３３ｃ…軸受面
５０…冷却通路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】