JP2005105904A - Bearing device and compressor using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compressor in which a rotating shaft can be desirably supported. <P>SOLUTION: There is provided the compressor comprising a casing 2, the rotating shaft 3 set inside the casing 2, and an impeller set so as to be coaxial with the rotating shaft 3 and restrain relative rotation with the rotating shaft 3. In the compressor, the rotating shaft 3 is provided at one end 3b side, of a nearly columnar rotating shaft body 3a, positioned on an opposite side of an intake side of the impeller 4 so as to be coaxial with a balance disk 12 jutting out in a radial direction. A gap formed at the one end 3b side of the rotating shaft 3 and between the rotating shaft 3 and an inner surface of the casing 2 is defined as an exhaust air path 13 opened to an outside of the casing 2 at the one end 3b side. At least part of the exhaust air path 13 is defined as a radial directional flow path 13a perpendicular to or slope to an axial line of the rotating shaft 3. A protrusion 14 is provided that protrudes in the axial direction of the rotating shaft 3 at an inner surface of the radial directional flow path 13a. The protrusion 14 forms a squeezed portion 15 where a cross-sectional area of the radial directional flow path 13a is squeezed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、軸受装置及びこれを用いた圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a bearing device and a compressor using the same.

ガス軸受は、回転体に対向配置される軸受本体を有しており、この軸受本体と回転体との間に気体層を形成して、軸受本体と回転体との間に生じる摩擦抵抗を低減した状態で、回転体の支持を行うものである。
ここで、気体層は、軸受本体外から供給されたガスや周辺雰囲気が、回転体の回転に伴って回転体の周囲に巻き込まれることで、回転体の全周にわたって形成される。
このようなガス軸受としては、例えば、後記の特許文献１に記載されているようなスラストガス軸受がある。 The gas bearing has a bearing body disposed opposite to the rotating body, and a gas layer is formed between the bearing body and the rotating body to reduce the frictional resistance generated between the bearing body and the rotating body. In this state, the rotating body is supported.
Here, the gas layer is formed over the entire circumference of the rotating body by the gas and the surrounding atmosphere supplied from outside the bearing body being wound around the rotating body as the rotating body rotates.
As such a gas bearing, for example, there is a thrust gas bearing as described in Patent Document 1 described later.

特開平７−２０８４５６号公報（段落［００１５］，及び図１）Japanese Patent Laid-Open No. 7-208456 (paragraph [0015] and FIG. 1)

しかし、ガス軸受は、気体によって流体潤滑を行うものであるので、液体によって流体潤滑を行う油軸受よりも負荷能力が低い。このため、スラストガス軸受単体では、回転軸に加わるスラスト力を十分に受け止めることができなかった。   However, since the gas bearing performs fluid lubrication with gas, it has a lower load capacity than an oil bearing that performs fluid lubrication with a liquid. For this reason, the thrust gas bearing alone cannot sufficiently receive the thrust force applied to the rotating shaft.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、回転軸の支持を良好に行うことができる圧縮機を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the compressor which can support a rotating shaft favorably.

上記課題を解決するために、本発明の圧縮機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる圧縮機は、羽根車が装着された回転軸が、ケーシング内に軸受を介して軸線回りに回転可能にして設けられ、該回転軸を駆動装置によって回転駆動することで、前記羽根車を回転させて、前記ケーシング内に取り入れた気体を前記羽根車によって圧縮して送出する圧縮機であって、前記回転軸の一端側では、該回転軸と前記ケーシング内面との間に形成される隙間が、前記一端側で前記ケーシング外に開放された排気路とされており、該排気路は、少なくとも一部が前記回転軸の軸線に対して直交または傾斜した径方向流路とされており、該径方向流路の内面には、前記回転軸の軸線方向に突出する突出部が設けられていて、該突出部によって、前記径方向流路の流路断面積が絞られた絞り部が構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the compressor of the present invention employs the following means.
That is, in the compressor according to the present invention, the rotary shaft on which the impeller is mounted is provided in the casing so as to be rotatable around the axis line through the bearing, and the rotary shaft is rotationally driven by the driving device. A compressor that rotates the impeller and compresses and sends out the gas taken into the casing by the impeller, and at one end of the rotating shaft, between the rotating shaft and the inner surface of the casing. The formed gap is an exhaust path that is open to the outside of the casing on the one end side, and the exhaust path includes a radial flow path that is at least partially orthogonal to or inclined with respect to the axis of the rotating shaft. The inner surface of the radial flow path is provided with a protrusion that protrudes in the axial direction of the rotating shaft, and the flow passage cross-sectional area of the radial flow path is reduced by the protrusion. The aperture is configured And it features.

ここで、圧縮機では、ケーシング内には、羽根車とケーシングとの間から気体が漏洩するか、または羽根車の後段から意図的に供給されることにより、圧縮機の動作中は、ケーシング内の内圧が、ケーシング外よりも高圧に保たれる。
本発明にかかる圧縮機では、ケーシング内の気体は、ケーシングと回転軸との間に形成される排気路を通じてケーシング外に排出される。
この排気路は、少なくとも一部が、回転軸の軸線に対して直交または傾斜した径方向流路とされている。これにより、回転軸が羽根車からスラスト力を受けて軸線方向に移動した場合には、ケーシングの内面と回転軸の表面とのうち、径方向流路を構成する領域同士が近接または離間する。 Here, in the compressor, gas leaks from between the impeller and the casing, or is intentionally supplied from the rear stage of the impeller so that the inside of the casing is not in operation. Is maintained at a higher pressure than the outside of the casing.
In the compressor concerning this invention, the gas in a casing is discharged | emitted out of a casing through the exhaust path formed between a casing and a rotating shaft.
The exhaust passage is at least partially a radial flow passage that is orthogonal or inclined with respect to the axis of the rotation axis. Thereby, when a rotating shaft receives thrust force from an impeller and moves to an axial direction, the area | region which comprises a radial direction flow path adjoins or spaces apart among the inner surface of a casing and the surface of a rotating shaft.

また、径方向流路の内面には、回転軸の軸線方向に突出する突出部が設けられていて、これによって径方向流路に絞り部が構成されている。このため、回転軸が軸線方向に移動すると、突出部が、径方向流路において突出部に対向する内面に対して、近接または離間することとなり、絞り部における流路断面積が増加または減少する。   Further, a projecting portion that projects in the axial direction of the rotation shaft is provided on the inner surface of the radial flow path, thereby forming a throttle portion in the radial flow path. For this reason, when the rotating shaft moves in the axial direction, the projecting portion approaches or separates from the inner surface facing the projecting portion in the radial flow path, and the flow path cross-sectional area in the throttle section increases or decreases. .

絞り部における流路断面積が増加した場合には、排気路を通じた気体の排気量が増加して、排気路の内圧が低下する。このように排気路の内圧が低下すると、径方向流路を構成するケーシング内面と回転軸表面とには、互いを前記軸線方向に沿って相対的に引き付ける向きの力が作用する。   When the flow passage cross-sectional area in the throttle portion increases, the amount of gas exhausted through the exhaust passage increases and the internal pressure of the exhaust passage decreases. When the internal pressure of the exhaust passage is reduced in this way, a force in a direction for relatively attracting each other along the axial direction acts on the inner surface of the casing and the surface of the rotary shaft constituting the radial passage.

一方、絞り部における流路断面積が減少した場合には、排気路を通じた気体の排気量が減少して、排気路の内圧が上昇する。このように排気路の内圧が上昇すると、径方向流路を構成するケーシング内面と回転軸表面とには、互いを前記軸線方向に沿って相対的に離間させる向きの力が作用する。   On the other hand, when the cross-sectional area of the flow path in the throttle portion decreases, the amount of gas exhausted through the exhaust path decreases, and the internal pressure of the exhaust path increases. When the internal pressure of the exhaust passage rises in this way, a force in a direction that causes the casing inner surface and the rotary shaft surface constituting the radial passage to be relatively separated from each other along the axial direction acts.

ここで、絞り部は、突起部によって構成されているので、突起部が対向する内面と接近して絞り部の流路断面積が絞られても、径方向流路の他の部分では、ケーシング内面と回転軸表面とが離間していて、径方向流路の容積が確保されている。このため、径方向流路を構成するケーシング内面と回転軸表面とに、確実に径方向流路の内圧を作用させることができるようになっている。   Here, since the restricting portion is constituted by the protruding portion, even if the restricting portion approaches the inner surface facing the restricting portion and the flow passage cross-sectional area of the restricting portion is reduced, the other portion of the radial flow passage has a casing. The inner surface and the rotary shaft surface are separated from each other, and the volume of the radial flow path is secured. For this reason, the internal pressure of a radial flow path can be made to act reliably on the casing inner surface and rotating shaft surface which comprise a radial flow path.

このように、回転軸が移動して絞り部の流路断面積が変動すると、回転軸には、絞り部の流路断面積を元に戻そうとする力、言い換えれば回転軸を元の位置に戻そうとする力（復元力）が作用する。
このため、回転軸がスラスト力を受けて軸線方向に移動し始めても、直ちに回転軸が元の位置に戻されて、適正位置に保持される。 As described above, when the rotation shaft moves and the flow passage cross-sectional area of the restricting portion changes, the rotation shaft has a force for returning the flow passage cross-sectional area of the restricting portion to the original, in other words, the rotation shaft is moved back to the original position. The force (restoring force) that tries to return is applied.
For this reason, even if the rotating shaft receives a thrust force and starts to move in the axial direction, the rotating shaft is immediately returned to the original position and held at an appropriate position.

また、本発明にかかる圧縮機は、請求項１に記載の圧縮機であって、前記絞り部が、前記回転軸の軸心近傍に設けられていることを特徴とする。   A compressor according to the present invention is the compressor according to claim 1, wherein the throttle portion is provided in the vicinity of the axis of the rotating shaft.

このように構成される圧縮機では、絞り部は、回転軸の軸心近傍に設けられている。
これにより、絞り部を回転軸の軸心から離間した位置に設けた場合に比べて、絞り部の流路断面積が小さくなり、回転軸が軸線方向に移動することで生じる絞り部の流路断面積の変動量も小さくなる。すなわち、絞り部の流路断面積の変動によって回転軸に作用する復元力が小さくなる。
このため、わずかな回転軸の動きに対しては、回転軸を押し戻す向きに作用する力はわずかなものであり、必要以上に回転軸を押し戻してしまうことがないので、回転軸のスラスト方向位置を常に適正に制御することができる。
ここで、このように絞り部を回転軸の軸心近傍に設けた場合にも、回転軸の移動量が大きい場合には、絞り部の流路断面積の変動量もそれに応じて大きくなるので、回転軸は、移動量に相応した力で押し戻される。 In the compressor configured as described above, the throttle portion is provided in the vicinity of the axis of the rotation shaft.
As a result, the flow passage cross-sectional area of the throttle portion is reduced compared to the case where the throttle portion is provided at a position separated from the axis of the rotary shaft, and the flow passage of the throttle portion that is generated when the rotary shaft moves in the axial direction. The variation of the cross-sectional area is also reduced. That is, the restoring force acting on the rotating shaft is reduced by the change in the flow path cross-sectional area of the throttle portion.
For this reason, for the slight movement of the rotating shaft, the force acting in the direction of pushing back the rotating shaft is slight, and the rotating shaft is not pushed back more than necessary. Can always be properly controlled.
Here, even when the throttle part is provided in the vicinity of the axis of the rotary shaft as described above, if the movement amount of the rotary shaft is large, the fluctuation amount of the flow path cross-sectional area of the throttle part also increases accordingly. The rotating shaft is pushed back with a force corresponding to the amount of movement.

本発明にかかる圧縮機は、請求項１または２に記載の圧縮機であって、前記ケーシングには、前記回転軸のスラスト方向の支持を行うスラストガス軸受が設けられていることを特徴とする。   A compressor according to the present invention is the compressor according to claim 1 or 2, wherein the casing is provided with a thrust gas bearing that supports the rotating shaft in a thrust direction. .

このように構成される圧縮機では、回転軸がスラストガス軸受によっても支持されるので、請求項１または２に記載の構成によっても回転軸に加わるスラスト力を十分に制御しきれなかった場合にも、スラストガス軸受によって、回転軸のスラスト力を確実に受けることができる。
また、請求項１または２に記載の構成によって、回転軸の移動が初期の段階から防止されていて、回転軸に加わるスラスト力が小さくて済むので、油軸受に比べて負荷能力が低いスラストガス軸受によっても、十分にスラスト力を受け止めることができる。 In the compressor configured as described above, since the rotating shaft is supported also by the thrust gas bearing, the thrust force applied to the rotating shaft cannot be sufficiently controlled even by the configuration according to claim 1 or 2. In addition, the thrust gas bearing can reliably receive the thrust force of the rotating shaft.
Further, according to the structure of claim 1 or 2, since the movement of the rotating shaft is prevented from the initial stage, and the thrust force applied to the rotating shaft can be small, the thrust gas having a lower load capacity than the oil bearing. The thrust force can be sufficiently received by the bearing.

本発明にかかる圧縮機によれば、回転軸にスラスト力が加わっても、回転軸を元の位置に押し戻すことができ、回転軸の支持を良好に行うことができる。   According to the compressor of the present invention, even if a thrust force is applied to the rotation shaft, the rotation shaft can be pushed back to the original position, and the rotation shaft can be favorably supported.

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、図１から図３を参照して説明する。
本実施形態に示す圧縮機１は、図１に示すように、ケーシング２と、ケーシング２内に設けられて図示せぬ駆動装置によって回転駆動される回転軸３と、回転軸３に対して同軸にしてかつ相対回転を規制して設けられる羽根車４とを有する遠心圧縮機である。
この圧縮機１は、駆動装置によって回転軸３を回転駆動して、羽根車４を回転させることで、ケーシング２に設けられた吸入部６から圧縮対象のガスを取り入れるとともに、このガスを圧縮して、ケーシング２に設けられた吐出部７から吐出するものである。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
As shown in FIG. 1, the compressor 1 shown in this embodiment includes a casing 2, a rotary shaft 3 provided in the casing 2 and driven to rotate by a driving device (not shown), and coaxial with the rotary shaft 3. And a centrifugal compressor having an impeller 4 provided to restrict relative rotation.
The compressor 1 rotates the impeller 3 by a driving device to rotate the impeller 4, thereby taking in the gas to be compressed from the suction portion 6 provided in the casing 2 and compressing the gas. Thus, the discharge is performed from the discharge portion 7 provided in the casing 2.

回転軸３は、ラジアル軸受１１を介して、軸線回りの回転を許容した状態にしてケーシング２に支持されている。本実施形態では、ラジアル軸受１１として、ラジアルガス軸受を用いている。
回転軸３は、略円柱状の回転軸本体３ａにおいて、羽根車４の吸気側とは反対側に位置する一端３ｂ側に、径方向外側に張り出すバランスディスク１２が同軸にして設けられた構成とされている。 The rotary shaft 3 is supported by the casing 2 through a radial bearing 11 in a state in which rotation around the axis line is allowed. In the present embodiment, a radial gas bearing is used as the radial bearing 11.
The rotary shaft 3 has a configuration in which a balance disk 12 that projects radially outward is coaxially provided on one end 3b side of the substantially cylindrical rotary shaft main body 3a located on the side opposite to the intake side of the impeller 4. It is said that.

図２に示すように、回転軸３の一端３ｂ側では、回転軸３とケーシング２の内面との間に形成される隙間が、一端３ｂ側でケーシング２外に開放された排気路１３とされている。
排気路１３は、少なくとも一部が回転軸３の軸線に対して直交または傾斜した径方向流路１３ａとされている。
径方向流路１３ａの内面には、回転軸３の軸線方向に突出する突出部１４が設けられていて、突出部１４によって、径方向流路１３ａの流路断面積が絞られた絞り部１５が構成されている。 As shown in FIG. 2, on the one end 3 b side of the rotating shaft 3, a gap formed between the rotating shaft 3 and the inner surface of the casing 2 serves as an exhaust path 13 opened to the outside of the casing 2 on the one end 3 b side. ing.
The exhaust passage 13 is a radial flow passage 13 a that is at least partially orthogonal or inclined with respect to the axis of the rotary shaft 3.
A projecting portion 14 projecting in the axial direction of the rotary shaft 3 is provided on the inner surface of the radial flow channel 13a, and the throttling portion 15 in which the cross-sectional area of the radial channel 13a is narrowed by the projecting portion 14. Is configured.

本実施の形態では、ケーシング２は、回転軸３の一端３ｂの先端面外周部まで回り込むように形成されている。これにより、排気路１３は、バランスディスク１２の外周面からバランスディスク１２の一端３ｂ側の面に沿って、回転軸本体３ａの一端３ｂの先端面外周部までにわたって形成されている。
排気路１３のうち、回転軸本体３ａにおいて他の部分よりも縮径された一端３ｂの先端面外周部とケーシング２との間に位置する領域が、回転軸３の軸線に直交する方向に延びる径方向流路１３ａとされている。
そして、ケーシング２には、回転軸３の一端３ｂの先端面に回り込んだ部分に、回転軸３の一端３ｂの先端面に向けて回転軸３の軸線方向に突出する突出部１４が設けられている。この突出部１４によって、径方向流路１３ａの流路断面積が絞られた絞り部１５が構成されている。 In the present embodiment, the casing 2 is formed so as to go around to the outer peripheral portion of the tip surface of the one end 3 b of the rotating shaft 3. Thus, the exhaust passage 13 is formed from the outer peripheral surface of the balance disk 12 to the outer peripheral portion of the end surface 3b of the rotary shaft main body 3a along the surface on the one end 3b side of the balance disk 12.
In the exhaust passage 13, a region located between the outer peripheral portion of the distal end surface of the one end 3 b and the casing 2 that has a diameter smaller than that of the other portion of the rotary shaft main body 3 a extends in a direction perpendicular to the axis of the rotary shaft 3. It is set as the radial direction flow path 13a.
The casing 2 is provided with a protrusion 14 that protrudes in the axial direction of the rotary shaft 3 toward the tip surface of the one end 3b of the rotary shaft 3 at a portion that goes around the tip surface of the one end 3b of the rotary shaft 3. ing. The protruding portion 14 constitutes a throttle portion 15 in which the flow passage cross-sectional area of the radial flow passage 13a is narrowed.

ここで、ケーシング２の内面において、バランスディスク１２の外周面に対向する領域には、外周側ラビリンスフィン１６が設けられている。また、ケーシング２の内面において、バランスディスク１２の基部１２ａの、一端３ｂ側の外周面に対向する領域には、内周側ラビリンスフィン１７が設けられている。
これら外周側、内周側ラビリンスフィン１６，１７は、排気路１３を通じた気体の流れに流通抵抗を付与するものである。 Here, on the inner surface of the casing 2, an outer peripheral side labyrinth fin 16 is provided in a region facing the outer peripheral surface of the balance disk 12. Further, on the inner surface of the casing 2, an inner peripheral side labyrinth fin 17 is provided in a region of the base 12 a of the balance disk 12 that faces the outer peripheral surface on the one end 3 b side.
These outer peripheral side and inner peripheral side labyrinth fins 16 and 17 provide flow resistance to the gas flow through the exhaust passage 13.

また、図２に示すように、ケーシング２には、回転軸３を支持するスラスト玉軸受１８が設けられている。   As shown in FIG. 2, the casing 2 is provided with a thrust ball bearing 18 that supports the rotating shaft 3.

このように構成される圧縮機１では、ケーシング２内には、羽根車４とケーシング２との間から気体が漏洩するか、または羽根車４の後段から意図的に供給されることにより、圧縮機１の動作中は、ケーシング２内の内圧が、ケーシング２外よりも高圧に保たれる。
そして、この圧縮機１では、ケーシング２内の気体は、ケーシング２と回転軸３との間に形成される排気路１３を通じてケーシング２外に排出される。 In the compressor 1 configured as described above, gas is leaked into the casing 2 from between the impeller 4 and the casing 2 or is intentionally supplied from the rear stage of the impeller 4 to compress the casing 2. During the operation of the machine 1, the internal pressure in the casing 2 is kept higher than that outside the casing 2.
In the compressor 1, the gas in the casing 2 is discharged out of the casing 2 through an exhaust passage 13 formed between the casing 2 and the rotary shaft 3.

以下、圧縮機１の動作について、図３の概念図を用いて説明する。
排気路１３は、少なくとも一部が、回転軸３の軸線に対して直交または傾斜した径方向流路１３ａとされている。これにより、回転軸３が羽根車４からスラスト力を受けて軸線方向に移動した場合には、ケーシング２の内面と回転軸３の表面とのうち、径方向流路１３ａを構成する領域同士が近接または離間する。 Hereinafter, operation | movement of the compressor 1 is demonstrated using the conceptual diagram of FIG.
At least a part of the exhaust passage 13 is a radial flow passage 13 a that is orthogonal or inclined with respect to the axis of the rotary shaft 3. Thereby, when the rotating shaft 3 receives the thrust force from the impeller 4 and moves in the axial direction, the regions constituting the radial flow path 13a among the inner surface of the casing 2 and the surface of the rotating shaft 3 are Proximity or separation.

また、径方向流路１３ａの内面には、回転軸３の軸線方向に突出する突出部１４が設けられていて、これによって径方向流路１３ａに絞り部１５が構成されている。このため、回転軸３が軸線方向に移動すると、突出部１４が、径方向流路１３ａにおいて突出部１４に対向する内面に対して、近接または離間することとなる。すなわち、径方向流路１３ａにおいて、突出部１４と突出部１４に対向する内面との距離Ｄが、大きくなるか、または小さくなる。
これにより、絞り部１５における流路断面積が増加または減少する。 Further, a protrusion 14 that protrudes in the axial direction of the rotary shaft 3 is provided on the inner surface of the radial flow path 13a, and thereby, a throttle section 15 is configured in the radial flow path 13a. For this reason, when the rotating shaft 3 moves in the axial direction, the projecting portion 14 approaches or separates from the inner surface facing the projecting portion 14 in the radial flow path 13a. That is, in the radial flow path 13a, the distance D between the protrusion 14 and the inner surface facing the protrusion 14 is increased or decreased.
Thereby, the flow path cross-sectional area in the throttle part 15 increases or decreases.

絞り部１５における流路断面積が増加した場合には、排気路１３を通じた気体の排気量が増加して、排気路１３の内圧が低下する。このように排気路１３の内圧が低下すると、径方向流路１３ａを構成するケーシング２の内面と回転軸３の表面とには、互いを軸線方向に沿って相対的に引き付ける向きの力が作用する。   When the flow path cross-sectional area in the throttle portion 15 increases, the amount of gas exhausted through the exhaust path 13 increases, and the internal pressure of the exhaust path 13 decreases. When the internal pressure of the exhaust passage 13 decreases in this way, a force in a direction that relatively attracts each other along the axial direction acts on the inner surface of the casing 2 and the surface of the rotary shaft 3 constituting the radial flow passage 13a. To do.

一方、絞り部１５における流路断面積が減少した場合には、排気路１３を通じた気体の排気量が減少して、排気路１３の内圧が上昇する。このように排気路１３の内圧が上昇すると、径方向流路１３ａを構成するケーシング２の内面と回転軸３の表面とには、互いを軸線方向に沿って相対的に離間させる向きの力が作用する。   On the other hand, when the cross-sectional area of the flow path in the throttle portion 15 decreases, the amount of gas exhausted through the exhaust path 13 decreases and the internal pressure of the exhaust path 13 increases. When the internal pressure of the exhaust passage 13 rises in this way, a force in a direction that causes the inner surface of the casing 2 constituting the radial flow passage 13a and the surface of the rotary shaft 3 to be relatively separated from each other along the axial direction. Works.

ここで、絞り部１５は、突起部１４によって構成されているので、突起部１４が対向する内面と接近して絞り部１５の流路断面積が絞られても、径方向流路１３ａの他の部分では、ケーシング２の内面と回転軸３の表面とが離間していて、径方向流路１３ａの容積が確保されている。このため、径方向流路１３ａを構成するケーシング２内面と回転軸３の表面とに、確実に径方向流路１３ａの内圧を作用させることができるようになっている。   Here, since the restricting portion 15 is constituted by the protruding portion 14, even if the restricting portion 15 approaches the inner surface where the protruding portion 14 faces and the flow passage cross-sectional area of the restricting portion 15 is reduced, the restricting portion 15 and the radial flow passage 13a are not limited. In this part, the inner surface of the casing 2 and the surface of the rotary shaft 3 are separated from each other, and the volume of the radial flow path 13a is secured. For this reason, the internal pressure of the radial flow path 13a can be reliably applied to the inner surface of the casing 2 and the surface of the rotary shaft 3 constituting the radial flow path 13a.

このように、回転軸３が移動して絞り部１５の流路断面積が変動すると、回転軸３には、絞り部１５の流路断面積を元に戻そうとする力、言い換えれば回転軸３を元の位置に戻そうとする力（復元力）が作用する。
このため、回転軸３がスラスト力を受けて軸線方向に移動し始めても、直ちに回転軸３が元の位置に戻されて、適正位置に保持される。 Thus, when the rotary shaft 3 moves and the flow passage cross-sectional area of the throttle portion 15 fluctuates, the rotary shaft 3 has a force to return the flow passage cross-sectional area of the throttle portion 15 to the original, in other words, the rotary shaft. A force (restoring force) for returning 3 to the original position is applied.
For this reason, even if the rotating shaft 3 receives the thrust force and starts to move in the axial direction, the rotating shaft 3 is immediately returned to the original position and held at the proper position.

なお、ケーシング２には、スラスト玉軸受１８が設けられているが、これは回転軸３に非常に大きなスラスト力が加わった際にそのスラスト力を受け止めるためのものであって、回転軸３に加わるスラスト力が通常運転時に生じる程度の大きさである場合には、スラスト玉軸受１８に頼ることなく、回転軸３の支持を良好に行うことができる。   The casing 2 is provided with a thrust ball bearing 18 for receiving a thrust force when a very large thrust force is applied to the rotary shaft 3. When the applied thrust force is large enough to be generated during normal operation, the rotating shaft 3 can be favorably supported without relying on the thrust ball bearing 18.

また、本実施の形態では、絞り部１５が、回転軸３の縮径された一端３ｂの外周部に設けられている。すなわち、絞り部１５は、回転軸３の軸心近傍に設けられている。
これにより、絞り部１５を回転軸３の軸心から離間した位置に設けた場合に比べて、絞り部１５の流路断面積が小さくなり、回転軸３が軸線方向に移動することで生じる絞り部１５の流路断面積の変動量も小さくなる。すなわち、絞り部１５の流路断面積の変動によって回転軸３に作用する復元力が小さくなる。
このため、わずかな回転軸３の動きに対しては、回転軸３を押し戻す向きに作用する力はわずかなものであり、必要以上に回転軸３を押し戻してしまうことがないので、回転軸３のスラスト方向位置を常に適正に制御することができる。 Further, in the present embodiment, the throttle portion 15 is provided on the outer peripheral portion of the one end 3 b of the rotating shaft 3 whose diameter is reduced. That is, the throttle unit 15 is provided in the vicinity of the axis of the rotary shaft 3.
As a result, the flow passage cross-sectional area of the throttle unit 15 becomes smaller than that in the case where the throttle unit 15 is provided at a position separated from the axis of the rotary shaft 3, and the throttle generated when the rotary shaft 3 moves in the axial direction. The fluctuation amount of the flow path cross-sectional area of the portion 15 is also reduced. That is, the restoring force acting on the rotating shaft 3 is reduced by the change in the flow path cross-sectional area of the throttle portion 15.
For this reason, for a slight movement of the rotating shaft 3, the force acting in the direction of pushing back the rotating shaft 3 is slight, and the rotating shaft 3 is not pushed back more than necessary. The position in the thrust direction can always be properly controlled.

ここで、このように絞り部１５を回転軸３の軸心近傍に設けた場合にも、回転軸３の移動量が大きい場合には、絞り部１５の流路断面積の変動量もそれに応じて大きくなるので、回転軸３は、移動量に相応した力で押し戻される。   Here, even when the throttle part 15 is provided in the vicinity of the axis of the rotary shaft 3 as described above, if the movement amount of the rotary shaft 3 is large, the fluctuation amount of the flow path cross-sectional area of the throttle part 15 is also in accordance therewith. Therefore, the rotating shaft 3 is pushed back with a force corresponding to the amount of movement.

また、この圧縮機１では、ケーシング２の内面に外周側、内周側ラビリンスフィン１６，１７が設けられていて、これによって排気路１３を通じた気体の流れに流通抵抗が付与されている。
これにより、排気路１３において、外周側ラビリンスフィン１６と内周側ラビリンスフィン１７との間の領域、及び内周側ラビリンスフィン１７と絞り部１５との間の領域内ではそれぞれその内圧の急激な変動が抑制される。
このため、わずかな回転軸３の動きに対しては、回転軸３を押し戻す向きに作用する力はわずかなものとなり、必要以上に回転軸３を押し戻してしまうことがなくなる。 In the compressor 1, the outer peripheral side and inner peripheral side labyrinth fins 16, 17 are provided on the inner surface of the casing 2, thereby imparting a flow resistance to the gas flow through the exhaust passage 13.
As a result, in the exhaust passage 13, the internal pressure is abruptly increased in the region between the outer peripheral side labyrinth fin 16 and the inner peripheral side labyrinth fin 17 and in the region between the inner peripheral side labyrinth fin 17 and the throttle portion 15. Variation is suppressed.
For this reason, for a slight movement of the rotating shaft 3, the force acting in the direction of pushing back the rotating shaft 3 becomes slight, and the rotating shaft 3 is not pushed back more than necessary.

このように、本実施形態にかかる圧縮機１によれば、回転軸３にスラスト力が加わっても、回転軸３を元の位置に押し戻すことができ、回転軸３の支持を良好に行うことができる。   Thus, according to the compressor 1 concerning this embodiment, even if thrust force is added to the rotating shaft 3, the rotating shaft 3 can be pushed back to the original position, and the rotating shaft 3 is supported favorably. Can do.

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図４を用いて説明する。
本実施形態にかかる圧縮機２１は、第一実施形態で示した圧縮機１のケーシング２に、回転軸３のスラスト方向の支持を行うスラストガス軸受２２を設けたものである。
具体的には、ケーシング２において、回転軸３のバランスディスク１２の軸線方向の両側に位置して、スラストガス軸受２２の軸受ハウジング２２ａが設けられ、この軸受ハウジング２２ａとバランスディスク１２との間に、図示せぬ作動ガス供給源から作動ガスが供給されるようになっている。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The compressor 21 according to the present embodiment is provided with a thrust gas bearing 22 that supports the rotating shaft 3 in the thrust direction on the casing 2 of the compressor 1 shown in the first embodiment.
Specifically, in the casing 2, bearing housings 22 a of thrust gas bearings 22 are provided on both sides in the axial direction of the balance disk 12 of the rotary shaft 3, and between the bearing housing 22 a and the balance disk 12, there are provided. The working gas is supplied from a working gas supply source (not shown).

このように構成される圧縮機２１では、回転軸３がスラストガス軸受２２によっても支持されるので、第一実施形態で示した回転軸３の軸線方向位置調整のための構成によっても回転軸に加わるスラスト力を十分に制御しきれなかった場合にも、スラストガス軸受２２によって、回転軸３のスラスト力を確実に受けることができる。
ここで、第一実施形態で示した回転軸３の軸線方向位置調整のための構成によって、回転軸３の移動が初期の段階から防止されていて、回転軸３に加わるスラスト力が小さくて済むので、油軸受に比べて負荷能力が低いスラストガス軸受２２によっても、十分にスラスト力を受け止めることができる。
このため、圧縮機２１にスラスト玉軸受１８やスラスト油軸受を設ける必要がなくなり、油軸受を用いた場合に必要だった潤滑油供給機構が不要となるので、潤滑油補給の手間を省くことができ、メンテナンスが容易となる。 In the compressor 21 configured as described above, the rotating shaft 3 is also supported by the thrust gas bearing 22, so that the rotating shaft 3 can be made to be the rotating shaft by the configuration for adjusting the axial position of the rotating shaft 3 shown in the first embodiment. Even when the applied thrust force cannot be controlled sufficiently, the thrust gas bearing 22 can reliably receive the thrust force of the rotating shaft 3.
Here, the configuration for adjusting the axial position of the rotary shaft 3 shown in the first embodiment prevents the rotary shaft 3 from moving from the initial stage, and the thrust force applied to the rotary shaft 3 can be small. Therefore, the thrust force can be sufficiently received even by the thrust gas bearing 22 having a load capacity lower than that of the oil bearing.
For this reason, it is not necessary to provide the thrust ball bearing 18 or the thrust oil bearing in the compressor 21, and the lubricating oil supply mechanism that is necessary when the oil bearing is used becomes unnecessary. And maintenance is easy.

本発明の第一実施形態にかかる圧縮機の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing the composition of the compressor concerning a first embodiment of the present invention. 図１の拡大図である。It is an enlarged view of FIG. 本発明の第一実施形態にかかる圧縮機の構成及び作用を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure and effect | action of a compressor concerning 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態にかかる圧縮機の構成を概略的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows schematically the structure of the compressor concerning 2nd embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１，２１ 圧縮機
２ ケーシング
３ 回転軸
３ｂ 一端
４ 羽根車
１１ ラジアル軸受
１３ 排気路
１３ａ 径方向流路
１４ 突出部
１５ 絞り部
２２ スラストガス軸受 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,21 Compressor 2 Casing 3 Rotating shaft 3b One end 4 Impeller 11 Radial bearing 13 Exhaust path 13a Radial flow path 14 Projection part 15 Restriction part 22 Thrust gas bearing

Claims (3)

羽根車が装着された回転軸が、ケーシング内に軸受を介して軸線回りに回転可能にして設けられ、該回転軸を駆動装置によって回転駆動することで、前記羽根車を回転させて、前記ケーシング内に取り入れた気体を前記羽根車によって圧縮して送出する圧縮機であって、
前記回転軸の一端側では、該回転軸と前記ケーシング内面との間に形成される隙間が、前記一端側で前記ケーシング外に開放された排気路とされており、
該排気路は、少なくとも一部が前記回転軸の軸線に対して直交または傾斜した径方向流路とされており、
該径方向流路の内面には、前記回転軸の軸線方向に突出する突出部が設けられていて、該突出部によって、前記径方向流路の流路断面積が絞られた絞り部が構成されていることを特徴とする圧縮機。 A rotating shaft on which an impeller is mounted is provided in a casing so as to be rotatable around an axis via a bearing, and the impeller is rotated by driving the rotating shaft by a driving device to rotate the casing. A compressor for compressing and feeding the gas taken in by the impeller,
On one end side of the rotation shaft, a gap formed between the rotation shaft and the inner surface of the casing is an exhaust path opened to the outside of the casing on the one end side,
The exhaust path is a radial flow path that is at least partially orthogonal or inclined with respect to the axis of the rotating shaft,
A projecting portion that projects in the axial direction of the rotating shaft is provided on the inner surface of the radial flow path, and the projecting portion forms a throttle section in which the cross-sectional area of the radial flow path is reduced. The compressor characterized by being made. 前記絞り部が、前記回転軸の軸心近傍に設けられていることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。   The compressor according to claim 1, wherein the throttle portion is provided in the vicinity of an axis of the rotating shaft. 前記ケーシングには、前記回転軸のスラスト方向の支持を行うスラストガス軸受が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機。   The compressor according to claim 1, wherein the casing is provided with a thrust gas bearing that supports the rotating shaft in a thrust direction.
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