JP2014043834A - 遠心圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気軸受で軸支するシャフトが基準位置から変位したときにシャフトを支持する補助軸受を備える遠心圧縮機において、補助軸受でシャフトを軸支するときのシャフトの軸方向の移動を確実に規制すると共に磁気軸受が正常に働いているときのシャフトと磁気軸受との接触を防止する。
【解決手段】第１補助軸受７ａ及び第２補助軸受７ｂのうち第１補助軸受７ａに対してのみ設けられ、シャフト２に固定されると共に第１補助軸受７ａと当接することでシャフト２の軸方向両側への移動を規制するストッパ８を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠心圧縮機に関するものである。

近年、高速回転を実現するべく、遠心圧縮機は、シャフトを磁気軸受によって軸支する構成を有する場合がある。このように磁気軸受によってシャフトを軸支することにより、摩擦熱は、シャフトと軸受との間で発生しない。このため、摩擦熱によるシャフトと軸受との焼きつきを防止でき、シャフトを高速回転させることが可能となる。

このような磁気軸受は、シャフトに直接する接触するものではないことから、シャフトの重量を支持するような高い強度を有していない。よって、例えば、停電や地震によってシャフトが基準位置から意図せずに変位し、磁気軸受に接触した場合には、磁気軸受が損傷するおそれがある。

このため、磁気軸受によってシャフトが軸支される遠心圧縮機は、シャフトが基準位置から変位したときに、シャフトに当接してそれ以上のシャフトの変位を抑える補助軸受を備える。このような補助軸受は、シャフトが何らかの原因によって基準位置から変位した場合であっても、シャフトが磁気軸受と接触することが防止され、磁気軸受は損傷しない。

特開２００２−２１８７０８号公報

ところで、上述のような遠心圧縮機は、例えば、電力の供給が停止し、磁気軸受による規制が働かない場合であっても、シャフトが軸方向にも移動しないようにする必要がある。補助軸受では、シャフトのラジアル方向への移動は規制できるが、シャフトの軸方向の移動は規制できない。そこで、シャフトに対してストッパを固定し、シャフトが軸方向に移動しようとしたときに、当該ストッパが補助軸受に当接するように構成することで、シャフトの軸方向への移動を規制することが考えられる。補助軸受は、特許文献１に示すように、シャフトの端近傍に各々設けられている。このため、例えば、各補助軸受の外側あるいは各補助軸受の内側に対してストッパを設置することによって、シャフトが軸方向のいずれの方向に移動しようとした場合であっても、シャフトの移動を規制することができる。

一方、遠心圧縮機では、極めて高速にシャフトが回転されることから、モータによる発熱やインペラと気体との摩擦熱等によってシャフト等が高温に加熱される。このため、回転時には、シャフトは、軸方向に伸張する。補助軸受でシャフトを軸支している場合におけるシャフトの軸方向の移動を極力小さくするためには、シャフトに固定されるストッパから補助軸受までの距離をできる限り小さくすることが望ましい。よって、熱によって伸張したときにストッパと補助軸受との距離が極小となるように、ストッパ及び補助軸受の位置を設定することが考えられる。

しかしながら、シャフトの回転数は、例えば遠心圧縮機の吐出圧によって変動する。また、発熱量はシャフトの回転数に依存して変化する。このため、シャフトの伸び量は、シャフトの回転数によって変動する。すなわち、シャフトの回転数が高い場合には、発熱量が多くシャフトの伸び量が大きく、シャフトの回転数が低い場合には、発熱量が少なくシャフトの伸び量が小さい。このため、各補助軸受の外側あるいは各補助軸受の内側に対してストッパを設置した場合には、シャフトの伸び量が大きい場合と小さい場合とで、ストッパから補助軸受までの距離が変動してしまう。例えば、各補助軸受の外側にストッパを配置した場合には、シャフトの伸び量が大きいとストッパから補助軸受までの距離は大きくなり、シャフトの伸び量が小さいとストッパから補助軸受までの距離は小さくなる。また、各補助軸受の内側にストッパを配置した場合には、シャフトの伸び量が大きいとストッパから補助軸受までの距離は小さくなり、シャフトの伸び量が大きいとストッパから補助軸受までの距離は大きくなる。

このように、各補助軸受の外側あるいは各補助軸受の内側に対してストッパを設置した場合には、熱によって伸張したときにストッパと補助軸受との距離が極小となるように、ストッパ及び補助軸受の位置を一義的に設定することができない。したがって、シャフトの回転数によっては、ストッパから補助軸受までの距離が大きくなり、補助軸受で軸支しているときのシャフトの軸方向の移動を十分に規制できない場合が生じ得る。また、低温時におけるストッパから補助軸受までの距離を小さくしようとすると、磁気軸受が正常に働いているにも関わらず、シャフトの伸び量が増加したときにストッパが補助軸受に接触し、シャフトの回転抵抗が増大すると共に補助軸受の寿命低下にも繋がる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、磁気軸受で軸支するシャフトが基準位置から変位したときにシャフトを支持する補助軸受を備える遠心圧縮機において、補助軸受でシャフトを軸支するときのシャフトの軸方向の移動を確実に規制すると共に磁気軸受が正常に働いているときのシャフトと磁気軸受との接触を防止することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、磁気軸受によって軸支されるシャフトと、当該シャフトに固定されるインペラと、上記シャフトが基準位置から変位したときに上記シャフトを軸支する補助軸受とを備える遠心圧縮機であって、上記シャフトの第１端側に配置される上記補助軸受である第１補助軸受と、上記シャフトの第２端側に配置される上記補助軸受である第２補助軸受と、上記第１補助軸受及び上記第２補助軸受のうち上記第１補助軸受に対してのみ設けられ、上記シャフトに固定されると共に上記第１補助軸受と当接することで上記シャフトの軸方向両側への移動を規制するストッパとを備えるという構成を採用する。

第２の発明は、第１の発明において、上記シャフトの軸方向の移動を規制する上記磁気軸受である軸方向磁気軸受を備え、当該軸方向磁気軸受は、上記シャフトの軸方向において上記第１補助軸受よりも上記第１補助軸受に近い位置に配置されているという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記インペラとして、低圧インペラと、当該低圧インペラによって圧縮された気体をさらに圧縮する高圧インペラとを備え、上記シャフトの上記ストッパが配置される側の端である上記第１端に上記高圧インペラが固定されているという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記第１補助軸受及び第２補助軸受が、深溝玉軸受であるという構成を採用する。

第５の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記第１補助軸受が、２つのアンギュラ玉軸受が背面合わせあるいは正面合わせされた複列式アンギュラ玉軸受であり、上記第２補助軸受が、コロ軸受であるという構成を採用する。

第６の発明は、上記第１〜第５いずれかの発明において、上記ストッパが、上記第１補助軸受の上記第２端側の側面に対向配置される第１突設部を有すると共に上記シャフトに嵌合される第１リング部材と、上記第１補助軸受の上記第１端側の側面に対向配置される第２突設部を有すると共に上記シャフトの嵌合される第２リング部材とを備えるという構成を採用する。

本発明によれば、第１補助軸受と当接することでシャフトの軸方向両側への移動を規制するストッパがシャフトに設けられ、このストッパが第１補助軸受及び第２補助軸受のうち、第１補助軸受に対してのみ設けられている。つまり、本発明では、第２補助軸受に当接するストッパは設けられていない。このため、磁気軸受によって、熱によるシャフトの伸縮の基点を第１補助軸受の設置箇所とすることで、ストッパと補助軸受との距離がシャフトの伸び量に依存しないようにすることができる。よって、本発明によれば、磁気軸受で軸支するシャフトが基準位置から変位したときにシャフトを支持する補助軸受を備える遠心圧縮機において、補助軸受でシャフトを軸支するときのシャフトの軸方向の移動を確実に規制すると共に磁気軸受が正常に働いているときのシャフトと磁気軸受との接触を防止することが可能となる。

本発明の一実施形態における遠心圧縮機の概略構成を示す縦断面図である。 （ａ）が本発明の一実施形態における遠心圧縮機が備えるストッパを含む部分拡大図であり、（ｂ）が本発明の一実施形態における遠心圧縮機が備えるシャフト及びストッパを示す分解図である。 （ａ）がコロ軸受からなる第２補助軸受を有する本発明の一実施形態における遠心圧縮機の変形例を示す部分拡大図であり、（ｂ）が複列式アンギュラ玉軸受からなる第１補助軸受とコロ軸受からなる第２補助軸受とを有する本発明の一実施形態における遠心圧縮機の変形例を示す部分拡大図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る遠心圧縮機の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。なお、以下に説明する遠心圧縮機は、直列式の２段圧縮機について説明する。なお、本発明の遠心圧縮機は、直列式の２段圧縮機に限定されるものではなく、単段式の圧縮機や、遠心圧縮機の構造を有するターボチャージャ等も含むものである。

図１は、本実施形態の遠心圧縮機１の概略構成を示す縦断面図である。この図に示すように、本実施形態の遠心圧縮機１は、シャフト２と、インペラ３と、ハウジング４と、モータ５と、磁気軸受６と、補助軸受７と、ストッパ８と、センサ９と、制御装置１０とを備えている。

シャフト２は、円柱状の金属材からなる棒状部材であり、図１に示すように、軸方向を水平に向けて配置されている。なお、本実施形態においては、シャフト２の軸方向は、水平方向であるが、本発明はこれに限定されない。また、シャフト２の第１端２ａ（図１における左側の端）は、後述する高圧インペラ３ｂが固定されている。また、シャフト２の第２端２ｂ（図１における右側の端）は、後述する低圧インペラ３ａが固定されている。このようなシャフト２は、モータ５で生成された回転動力を低圧インペラ３ａと、高圧インペラ３ｂとに伝達する。なお、シャフト２は、遠心圧縮機１が正常に稼働しているときは、磁気軸受６によって軸支される。また、シャフト２は、遠心圧縮機１が停止しているとき、あるいは、停電や地震等の非常時には補助軸受７によって支えられる。

インペラ３は、シャフト２の端に固定されて、回転駆動されることによって軸方向から取り込まれる空気Ｘ（気体）に速度エネルギを付与するラジアルインペラである。本実施形態においては、当該インペラ３として、低圧インペラ３ａと、高圧インペラ３ｂとが設置されている。低圧インペラ３ａは、上述のようにシャフト２の第２端２ｂに固定されている。この低圧インペラ３ａは、外部から取り込まれる空気Ｘに速度エネルギを付与する。高圧インペラ３ｂは、上述のようにシャフト２の第１端２ａに固定されている。この高圧インペラ３ｂは、低圧インペラ３ａによって速度エネルギが付与された後、減速されると共に昇圧された空気Ｘにさらに速度エネルギを付与する。つまり、高圧インペラ３ｂは、低圧インペラ３ａを用いて圧縮された空気Ｘをさらに圧縮するために用いられる。なお、本実施形態においては、本発明における気体が空気Ｘであるとして説明しているが、本発明ではこれに限定されるものではない。

ハウジング４は、シャフト２及びインペラ３を収容する容器である。このハウジング４は、内部にシャフト２に加えて、モータ５と、磁気軸受６と、補助軸受７と、ストッパ８と、センサ９を収容するシャフトハウジング４ａと、低圧インペラ３ａを収容する低圧インペラハウジング４ｂと、高圧インペラ３ｂを収容する高圧インペラハウジング４ｃとから構成されている。このような低圧インペラハウジング４ｂ及び高圧インペラハウジング４ｃの内部には、空気Ｘが流れる流路が形成されている。なお、図１では省略されているが、低圧インペラハウジング４ｂの流路と高圧インペラハウジング４ｃの流路とを接続する接続配管が設けられている。低圧インペラ３ａを用いて圧縮された空気Ｘは、このような接続配管を介して高圧インペラ３ｂに案内される。

また、低圧インペラハウジング４ｂの内部には、低圧インペラ３ａのチップと隙間を調節するためのシュラウド４ｄが設置されている。また、高圧インペラハウジング４ｃの内部には、高圧インペラ３ｂのチップとの隙間を調節するためのシュラウド４ｅが設置されている。

モータ５は、図１に示すように、シャフトハウジング４ａの中央に配置されている。モータ５のロータ５ａは、シャフト２に固定されている。また、モータ５のステータ５ｂは、シャフトハウジング４ａに固定されている。これらのロータ５ａとステータ５ｂとは、所定の隙間を空けて非接触で配置されている。このようなモータ５は、制御装置１０の制御の下、不図示の電源装置から電力が供給されることでシャフト２を回転させるための回転動力を生成する。

磁気軸受６は、シャフトハウジング４ａの内部に収容されており、磁力によってシャフト２を非接触で軸支する。本実施形態では、この磁気軸受６として、第１半径方向磁気軸受６ａと、第２半径方向磁気軸受６ｂと、軸方向磁気軸受６ｃとが設置されている。第１半径方向磁気軸受６ａは、シャフト２の軸方向において、シャフト２の中央よりもシャフト２の第１端２ａ側に配置されている。また、第２半径方向磁気軸受６ｂは、シャフト２の軸方向において、シャフト２の中央よりもシャフト２の第２端２ｂ側に配置されている。これらの第１半径方向磁気軸受６ａと第２半径方向磁気軸受６ｂとは、制御装置１０の制御の下、不図示の電源装置から電力が供給されることによって、シャフト２を半径方向に規制する磁力を発生させる。軸方向磁気軸受６ｃは、シャフト２の軸方向において、モータ５と、第１半径方向磁気軸受６ａとの間に設けられている。このような軸方向磁気軸受６ｃは、シャフト２の軸方向において、後述する第１補助軸受７ａ側に配置されている。この軸方向磁気軸受６ｃは、制御装置１０の制御の下、不図示の電源装置から電力が供給されることによって、シャフト２の軸方向に規制する磁力を発生させる。

補助軸受７は、シャフトハウジング４ａの内部に収容されており、停電や地震等によって、本来磁気軸受６によって軸支される位置（基準位置）から変位したときにシャフト２を支える。本実施形態においては、この補助軸受７として、第１補助軸受７ａ及び第２補助軸受７ｂとが設置されている。

第１補助軸受７ａは、シャフト２の軸方向において、第１半径方向磁気軸受６ａよりも第１端２ａ側に配置されている。本実施形態においては、この第１補助軸受７ａとして深溝玉軸受が用いられている。このような第１補助軸受７ａは、外輪がシャフトハウジング４ａに固定されており、内輪がシャフト２に嵌合されたストッパ８に対して僅かに隙間を空けて対向配置されている。第２補助軸受７ｂは、シャフト２の軸方向において、第２半径方向磁気軸受６ｂよりも第２端２ｂ側に配置されている。本実施形態においては、この第２補助軸受７ｂとして、第１補助軸受７ａと同様、深溝玉軸受が用いられている。すなわち、本実施形態においては、第１補助軸受７ａ及び第２補助軸受７ｂの両方が深溝玉軸受である。このような第２補助軸受７ｂは、外輪がシャフトハウジング４ａに固定されており、内輪がシャフト２の周面に対して僅かに隙間を空けて対向配置されている。

続いて、図２を参照してストッパ８について説明する。なお、図２（ａ）は、ストッパ８を含む部分拡大断面図であり、ハウジング４が省略された図である。図２（ｂ）は、シャフト２及びストッパ８を示す分解図である。これらの図に示すように、ストッパ８は、第１リング部材８ａと、第２リング部材８ｂとからなる。第１リング部材８ａは、シャフト２が挿通される貫通孔を中央に有するリング部材であり、例えばシャフト２に焼き嵌めによってシャフト２に嵌合されている。この第１リング部材８ａは、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１突設部８ａ１を有している。この第１突設部８ａ１は、第１端２ａ側（図２（ａ）及び図２（ｂ）における左側）から見て、第１リング部材８ａの奥側端部に設けられており、第１補助軸受７ａの側面に僅かな隙間を空けて対向配置されている。第２リング部材８ｂは、シャフト２が挿通される貫通孔を中央に有するリング部材であり、第１リング部材８ａと同様、例えば焼き嵌めによってシャフト２に嵌合されている。この第２リング部材８ｂは、第１リング部材８ａよりも第１端２ａ側に配置され、第１リング部材８ａに当接されている。この第２リング部材８ｂは、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第２突設部８ｂ１を有している。この第２突設部８ｂ１は、第１端２ａ側から見て、第２リング部材８ｂの奥側端部に設けられており、第１突設部８ａ１が対向する第１補助軸受７ａの側面と反対側の側面に僅かな隙間を空けて対向されている。つまり、第１リング部材８ａと第２リング部材８ｂとが当接して配置されることによって、図２（ａ）に示すように、第１突設部８ａ１と第２突設部８ｂ１との間に溝部が形成され、この溝部に入り込むようにして第１補助軸受７ａが配置されている。

このようなストッパ８は、シャフト２の軸方向において、第１補助軸受７ａを僅かな隙間を空けて挟み込むようにして配置される第１突設部８ａ１と第２突設部８ｂ１によって、停電や地震等の非常時におけるシャフト２の軸方向の移動を規制する。例えば、シャフト２が補助軸受７によって支えられているときに、シャフト２が第１端２ａ側から第２端２ｂ側に移動しようとした場合には、第２突設部８ｂ１が第１補助軸受７ａと当接することによってシャフト２の移動が規制される。また、シャフト２が補助軸受７によって支えられているときに、シャフト２が第２端２ｂ側から第１端２ａ側に移動しようとした場合には、第１突設部８ａ１が第１補助軸受７ａと当接することによってシャフト２の移動が規制される。

図１に戻り、センサ９は、第１補助軸受７ａと高圧インペラハウジング４ｃとの間に配置されており、シャフトハウジング４ａに固定されている。このセンサ９は、シャフト２の軸方向の位置を検出するためのものである。このセンサ９としては、様々なものを用いることができる。例えば、耐熱型の渦電流センサや耐熱型のファイバセンサ等を用いることができる。このセンサ９は、磁気軸受６にてシャフト２が軸支されている通常稼働時に、シャフト２の位置を調節するために用いられる。このセンサ９は、制御装置１０と電気的に接続されており、シャフト２の軸方向の位置を示す信号を制御装置１０に向けて出力する。

なお、本実施形態においては、シャフト２の熱伸縮における基点（熱伸縮によって移動されない位置）が、第１補助軸受７ａが配置される位置とされている。センサ９は、シャフト２の熱伸縮における基点の出来る限り近傍に設置されている。

制御装置１０は、本実施形態の遠心圧縮機１の全体を統括的に制御する。なお、本実施形態において、制御装置１０は、センサ９から入力される信号に基づいて、シャフト２が熱によって伸縮するときの基点が、第１補助軸受７ａが配置される箇所となるように、軸方向磁気軸受６ｃにシャフト２の位置を調節させる。つまり、制御装置１０は、第１補助軸受７ａが配置される位置（第１突設部８ａ１と第２突設部８ｂ１との間の領域）が水平方向に移動しないように、軸方向磁気軸受６ｃにシャフト２の位置を調節させる。これによって、シャフト２は、見かけ上、第１補助軸受７ａが配置される位置（第１突設部８ａ１と第２突設部８ｂ１との間の領域）を基点として熱伸縮する。

このような構成を有する本実施形態の遠心圧縮機１においては、制御装置１０の制御の下、磁気軸受６によってシャフト２が基準位置にて非接触で軸支され、モータ５によってシャフト２が回転駆動される。このようにシャフト２が回転されると、低圧インペラ３ａと高圧インペラ３ｂとが回転駆動される。

外部から低圧インペラハウジング４ｂに取り込まれた空気Ｘは、低圧インペラ３ａによって速度エネルギが付与され、その後、低圧インペラハウジング４ｂ内で減速されることで昇圧される。低圧インペラハウジング４ｂ内で昇圧された空気Ｘは、高圧インペラハウジング４ｃに取り込まれる。高圧インペラハウジング４ｃに取り込まれた空気Ｘは、高圧インペラ３ｂによって速度エネルギが付与され、その後、高圧インペラハウジング４ｃ内で減速されることで昇圧される。このように、空気Ｘは、低圧インペラ３ａと高圧インペラ３ｂとを用いて２段階で圧縮される。

また、停電によって磁気軸受６が働かなくなった場合や、地震によって外部振動が付与されたときには、シャフト２が、本来の位置である基準位置から変位する。このとき、本実施形態の遠心圧縮機１では、シャフト２が補助軸受７に当たることによって軸支され、シャフト２が補助軸受７以外の部材に接触することが防止される。

続いて、上述したような本実施形態の遠心圧縮機１の作用及び効果について説明する。

本実施形態の遠心圧縮機１は、第１補助軸受７ａ及び第２補助軸受７ｂのうち第１補助軸受７ａに対してのみ設けられ、シャフト２に固定されると共に第１補助軸受７ａと当接することでシャフト２の軸方向両側への移動を規制するストッパ８を備える。つまり、本実施形態の遠心圧縮機１では、第２補助軸受７ｂに当接するストッパは設けられていない。このため、磁気軸受６によって、熱によるシャフト２の伸縮の基点を第１補助軸受７ａの設置箇所とすることで、シャフト２が熱伸縮した場合であっても、ストッパ８からと第１補助軸受７ａまでの距離を一定とし、またストッパ８が第１補助軸受７ａ及び第２補助軸受７ｂに当接しないようにすることができる。よって、本実施形態の遠心圧縮機１によれば、補助軸受７でシャフト２を軸支するときのシャフト２の軸方向の移動を確実に規制すると共に磁気軸受６が正常に働いているときのシャフト２と磁気軸受６との接触を防止することが可能となる。

また、本実施形態の遠心圧縮機１では、軸方向磁気軸受６ｃは、シャフト２の軸方向において第２補助軸受７ｂよりも第１補助軸受７ａに近い位置に配置されている。軸方向磁気軸受６ｃは、シャフト２の軸方向の位置の調節を行う。つまり、本実施形態の遠心圧縮機１では、熱によるシャフト２の伸縮の基点の近くに軸方向磁気軸受６ｃが配置されている。このため、熱によるシャフト２の伸縮の基点に対して遠方の軸方向磁気軸受６ｃを設置する場合よりも、軸方向磁気軸受６ｃの設置箇所における熱伸縮によるシャフト２の移動量が小さくなり、容易に位置調節を行うことが可能となる。

また、本実施形態の遠心圧縮機１においては、シャフト２のストッパ８が配置される側の端である第１端２ａに高圧インペラ３ｂが固定されている。つまり、本実施形態においては、シャフト２の軸方向において、高圧インペラ３ｂ側にストッパ８及び第１補助軸受７ａが設置されている。これによって、熱伸縮における基点から高圧インペラ３ｂまでの距離を短くすることができ、シャフト２の熱伸縮による高圧インペラ３ｂの変位量を小さく抑えることができる。遠心圧縮機１の性能上、高圧インペラ３ｂとシュラウド４ｅとの隙間間隔は、低圧インペラ３ａとシュラウド４ｄとの隙間間隔よりも高い精度が要求される。このように高圧インペラ３ｂの変位量を小さく抑えることで、その要求を容易に満足することが可能となる。

また、本実施形態の遠心圧縮機１においては、第１補助軸受７ａが深溝玉軸受とされている。深溝玉軸受は、軸方向の荷重も支えることができるため、シャフト２が移動しようとしたときに、確実にシャフト２の移動を規制することができる。また、第２補助軸受７ｂを第１補助軸受７ａと同じ深溝玉軸受とすることによって、第１補助軸受７ａと第２補助軸受７ｂとを同じ部品とし、部品の共通化を図り、製造コストを低減させることが可能となる。

ただし、本発明においては、第１補助軸受７ａと第２補助軸受７ｂとを必ずしも同じ深溝玉軸受とする必要はない。例えば、本発明においては、第２補助軸受７ｂが軸方向の荷重を受けることがない。このため、図３（ａ）に示すように、コロ軸受からなる第２補助軸受７ｃ（補助軸受７）を設置しても良い。コロ軸受からなる第２補助軸受７ｃを設置することによって、深溝玉軸受の場合よりも大きなラジアル荷重を支えることが可能となる。さらに、図３（ｂ）に示すように、第１補助軸受７ａに換えて、２つのアンギュラ玉軸受７ｄ１及びアンギュラ玉軸受７ｄ２が背面合わせされた複列式アンギュラ玉軸受からなる第１補助軸受７ｄ（補助軸受７）を設置しても良い。このような第１補助軸受７ｄは、シャフト２の軸方向の荷重を支えることができると共に、大きなラジアル荷重を支えることが可能となる。したがって、図３（ｂ）に示すように、複列式アンギュラ玉軸受からなる第１補助軸受７ｄと、コロ軸受からなる第２補助軸受７ｃとを備えることにより、補助軸受７の負荷容量を増大させることが可能となる。なお、２つのアンギュラ玉軸受７ｄ１及びアンギュラ玉軸受７ｄ２は正面合わせされていても良い。

また、本実施形態の遠心圧縮機１においては、ストッパ８は、第１補助軸受７ａの第２端２ｂ側の側面に対向配置される第１突設部８ａ１を有すると共にシャフト２に嵌合される第１リング部材８ａと、第１補助軸受７ａの第１端２ａ側の側面に対向配置される第２突設部８ｂ１を有すると共にシャフト２の嵌合される第２リング部材８ｂとからなる。このため、焼き嵌め等によって第１リング部材８ａ及び第２リング部材８ｂをシャフト２に対して固定することによって、第１補助軸受け７ａの両側に対して、第１突設部８ａ１と第２突設部８ｂ１とを配置することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態における第１リング部材８ａ及び第２リング部材８ｂに対して、プーラーを係止するための溝等を形成しておいても良い。これによって、メンテナンス等のときにシャフト２を引き抜く必要が生じた場合であっても、第１リング部材８ａ及び第２リング部材８ｂを容易にシャフト２から取り外すことが可能となり、シャフト２の引き抜き作業が容易となる。

１……遠心圧縮機、２……シャフト、２ａ……第１端、２ｂ……第２端、３……インペラ、３ａ……低圧インペラ、３ｂ……高圧インペラ、４……ハウジング、４ａ……シャフトハウジング、４ｂ……低圧インペラハウジング、４ｃ……高圧インペラハウジング、４ｄ……シュラウド、４ｅ……シュラウド、５……モータ、５ａ……ロータ、５ｂ……ステータ、６……磁気軸受、６ａ……第１半径方向磁気軸受、６ｂ……第２半径方向磁気軸受、６ｃ……軸方向磁気軸受、７……補助軸受、７ａ……第１補助軸受、７ｂ……第２補助軸受、７ｃ……第２補助軸受、７ｄ……第１補助軸受、７ｄ１……アンギュラ玉軸受、７ｄ２……アンギュラ玉軸受、８……ストッパ、８ａ……第１リング部材、８ａ１……第１突設部、８ｂ……第２リング部材、８ｂ１……第２突設部、９……センサ、１０……制御装置、Ｘ……空気（気体）

Claims (6)

1. 磁気軸受によって軸支されるシャフトと、当該シャフトに固定されるインペラと、前記シャフトが基準位置から変位したときに前記シャフトを軸支する補助軸受とを備える遠心圧縮機であって、
   前記シャフトの第１端側に配置される前記補助軸受である第１補助軸受と、
   前記シャフトの第２端側に配置される前記補助軸受である第２補助軸受と、
   前記第１補助軸受及び前記第２補助軸受のうち前記第１補助軸受に対してのみ設けられ、前記シャフトに固定されると共に前記第１補助軸受と当接することで前記シャフトの軸方向両側への移動を規制するストッパと
   を備えることを特徴とする遠心圧縮機。
2. 前記シャフトの軸方向の移動を規制する前記磁気軸受である軸方向磁気軸受を備え、当該軸方向磁気軸受は、前記シャフトの軸方向において前記第２補助軸受よりも前記第１補助軸受に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の遠心圧縮機。
3. 前記インペラとして、低圧インペラと、当該低圧インペラによって圧縮された気体をさらに圧縮する高圧インペラとを備え、
   前記シャフトの前記ストッパが配置される側の端である前記第１端に前記高圧インペラが固定されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の遠心圧縮機。
4. 前記第１補助軸受及び第２補助軸受は、深溝玉軸受であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の遠心圧縮機。
5. 前記第１補助軸受は、２つのアンギュラ玉軸受が背面合わせあるいは正面合わせされた複列式アンギュラ玉軸受であり、
   前記第２補助軸受は、コロ軸受である
   ことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の遠心圧縮機。
6. 前記ストッパは、
   前記第１補助軸受の前記第２端側の側面に対向配置される第１突設部を有すると共に前記シャフトに嵌合される第１リング部材と、
   前記第１補助軸受の前記第１端側の側面に対向配置される第２突設部を有すると共に前記シャフトの嵌合される第２リング部材と
   を備えることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の遠心圧縮機。

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