WO2020217576A1 - 軸受構造および流体機械 - Google Patents

軸受構造および流体機械 Download PDF

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WO2020217576A1
WO2020217576A1 PCT/JP2019/047078 JP2019047078W WO2020217576A1 WO 2020217576 A1 WO2020217576 A1 WO 2020217576A1 JP 2019047078 W JP2019047078 W JP 2019047078W WO 2020217576 A1 WO2020217576 A1 WO 2020217576A1
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dynamic pressure
thrust collar
pressure generating
central axis
generating mechanism
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PCT/JP2019/047078
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英俊 田口
佳弘 奥村
引地　巧
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • F16C2370/12—Hard disk drives or the like

Definitions

  • This disclosure relates to bearing structures and fluid machinery.
  • Patent Document 1 discloses a bearing structure including a thrust bearing.
  • FIG. 1 shows the bearing structure of Patent Document 1.
  • the bearing structure of FIG. 1 includes a rotating shaft 101, a thrust collar 104, a first thrust bearing 103A, and a second thrust bearing 103B.
  • the thrust collar 104 is attached to the rotating shaft 101.
  • the thrust collar 104 is arranged between the thrust bearings 103A and 103B.
  • the axial load acts to bring the thrust collar 104 closer to the first thrust bearing 103A or the second thrust bearing 103B.
  • the dynamic pressure creates a repulsive force against this approaching force.
  • the rotating shaft is thus non-contactly supported.
  • the axial load that a thrust bearing can support is sometimes called the load capacity. If an axial load exceeding the load capacity is generated, the thrust collar may physically contact the thrust bearing, and the thrust bearing may be damaged.
  • the present disclosure provides a technique suitable for obtaining a large load capacity.
  • This disclosure is A rotating shaft with a central axis and The thrust collar attached to the rotating shaft and A first thrust bearing including a first dynamic pressure generating mechanism facing the thrust collar, and
  • Rt the length from the central axis to the outer peripheral end of the thrust collar
  • Rf1 the length from the central axis to the outer peripheral end of the first dynamic pressure generating mechanism
  • Meet Provides a bearing structure.
  • the technology according to the present disclosure is suitable for obtaining a large load capacity.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a bearing structure of the prior art.
  • FIG. 2 is a block diagram of a fluid machine.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the bearing structure.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the bearing structure.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the bearing structure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the bearing structure.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the bearing structure.
  • FIG. 8 is a plan view of the bearing structure.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the bearing structure.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the bearing structure.
  • FIG. 11A is an explanatory diagram of the mechanism.
  • FIG. 11B is an explanatory diagram of the mechanism.
  • FIG. 11A is an explanatory diagram of the mechanism.
  • FIG. 11C is an explanatory diagram of the mechanism.
  • FIG. 12 is a diagram showing a simulation result.
  • FIG. 13 is a diagram showing a simulation result.
  • FIG. 14 is a diagram showing a simulation result.
  • FIG. 15 is a diagram showing a simulation result.
  • FIG. 16 is a diagram showing a simulation result.
  • FIG. 17 is a diagram showing a simulation result.
  • FIG. 18 is an explanatory diagram of the dynamic pressure generation mechanism.
  • FIG. 19A is a plan view of the dynamic pressure generating mechanism.
  • FIG. 19B is a cross-sectional view of the dynamic pressure generating mechanism.
  • FIG. 20 is a plan view of the dynamic pressure generating mechanism.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view of the thrust collar.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view of the bearing structure.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view of the bearing structure.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view of the bearing structure.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view of the bearing structure.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram of the flow of the working fluid.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram of the flow of the working fluid.
  • FIG. 28 is an explanatory diagram of the flow of the working fluid.
  • FIG. 29 is an explanatory diagram of the flow of the working fluid.
  • FIG. 30 is an explanatory diagram of the flow of the working fluid.
  • FIG. 31 is an explanatory diagram of the flow of the working fluid.
  • FIG. 32 is an explanatory diagram of the axial displacement of the compressor.
  • FIG. 33 is an enlarged cross-sectional view of the bearing structure.
  • the bearing structure according to the first aspect of the present disclosure is A rotating shaft with a central axis and The thrust collar attached to the rotating shaft and A first thrust bearing including a first dynamic pressure generating mechanism facing the thrust collar, and With When the length from the central axis to the outer peripheral end of the thrust collar is defined as Rt and the length from the central axis to the outer peripheral end of the first dynamic pressure generating mechanism is defined as Rf1, the relationship of Rt> Rf1. Meet.
  • the first aspect is suitable for obtaining a large load capacity.
  • the first thrust bearing may include a first stage and a first base.
  • the first stage may extend from the first base towards the thrust collar.
  • the first dynamic pressure generation mechanism may be provided in the first stage.
  • the first stage of the second aspect can contribute to obtaining a large load capacity.
  • the first thrust bearing may include a first stage.
  • the first dynamic pressure generation mechanism may be provided in the first stage.
  • the length from the central axis to the outer peripheral end of the first stage is defined as Rs1, the relationship of Rs1 ⁇ Rt may be satisfied.
  • the third aspect is suitable for obtaining a large load capacity.
  • the thrust collar may have a first facing plane that faces the first dynamic pressure generating mechanism and extends in a direction orthogonal to the central axis.
  • Ro1 the length from the central axis to the outer peripheral end of the first facing plane.
  • the fourth aspect is suitable for obtaining a large load capacity.
  • the first thrust bearing may include a first stage.
  • the first dynamic pressure generation mechanism may be provided in the first stage.
  • the length from the central axis to the outer peripheral end of the first stage is defined as Rs1, the relationship of Rs1> Rf1 may be satisfied.
  • the fifth aspect is suitable for obtaining a large load capacity.
  • the first thrust bearing may include a first stage.
  • the first dynamic pressure generation mechanism may be provided in the first stage.
  • Tf1 the dimension of the first dynamic pressure generating mechanism with respect to the axial direction
  • Ts1 the dimension of the first stage with respect to the axial direction
  • the sixth aspect is suitable for obtaining a large load capacity.
  • the first thrust bearing may include a first stage and a first convex portion.
  • the first dynamic pressure generation mechanism may be provided in the first stage.
  • the first convex portion may extend from the first stage toward the thrust collar. When observed along the central axis, the first convex portion may be on the outer peripheral side of the first dynamic pressure generating mechanism.
  • the seventh aspect is suitable for obtaining a large load capacity.
  • the bearing structure according to the seventh aspect is When the direction in which the central axis extends is defined as the axial direction, the dimension of the first convex portion with respect to the axial direction is defined as Tp1, and the dimension of the first dynamic pressure generating mechanism with respect to the axial direction is defined as Tf1. The relationship of Tf1> Tp1 may be satisfied.
  • the first thrust bearing may have a first recess.
  • the first dynamic pressure generation mechanism may be provided in the first recess.
  • the ninth aspect is suitable for obtaining a large load capacity.
  • the bearing structure according to the ninth aspect is
  • the direction in which the central axis extends is defined as the axial direction
  • the dimension of the first concave portion with respect to the axial direction is defined as Tg1
  • the dimension of the first dynamic pressure generating mechanism with respect to the axial direction is defined as Tf1
  • Tf1 Tf1
  • the first dynamic pressure generating mechanism may include a plurality of foil pieces.
  • the plurality of foil pieces may be arranged in an annular shape so as to surround the rotation axis.
  • foil pieces adjacent to each other may partially overlap each other.
  • the first dynamic pressure generation mechanism of the eleventh aspect is a specific example of the first dynamic pressure generation mechanism.
  • the thrust collar may be plane symmetric with respect to a reference plane perpendicular to the central axis.
  • the twelfth aspect is suitable for preventing the thrust collar from bending during rotation.
  • the thrust collar may include a disk portion, a first hub portion, and a second hub portion.
  • the first hub portion and the second hub portion may sandwich the disk portion.
  • the first hub portion and the second hub portion may be plane-symmetrical with respect to the reference plane.
  • the thirteenth aspect is suitable for preventing the thrust collar from bending during rotation.
  • the bearing structure according to any one of the 1st to 13th aspects is It may have a casing, An enclosure containing the casing and the first thrust bearing may be provided.
  • the enclosure may have an internal space In the internal space, the first dynamic pressure generating mechanism may face the thrust collar.
  • the enclosure may have a first through hole and a second through hole leading to the internal space.
  • the working fluid can flow into the internal space through the first through hole, and the working fluid can flow out from the internal space through the second through hole.
  • the bearing structure according to the fourteenth aspect is May be equipped with a heat exchanger
  • the heat exchanger may partition the internal space into a first space and a second space.
  • the first dynamic pressure generating mechanism may face the thrust collar.
  • the first through hole and the second through hole may pass through the second space.
  • the fluid machine according to the 16th aspect of the present disclosure is The bearing structure according to any one of the first to fifteenth aspects and With a compressor, May be equipped with an inflator, The compressor and the expander may be attached to the rotating shaft.
  • the fluid machine according to the 17th aspect of the present disclosure is The bearing structure according to the 14th or 15th aspect and With a compressor, May be equipped with an inflator, The compressor and the inflator may be attached to the rotating shaft. The working fluid discharged from the compressor may flow into the internal space through the first through hole.
  • the seventeenth aspect it is possible to prevent the temperature of the thrust collar or the like from becoming excessively high due to the working fluid discharged from the compressor and flowing into the internal space from the first through hole.
  • the compressor may be a centrifugal compressor.
  • the centrifugal compressor may include a compressor impeller attached to the rotating shaft.
  • the first through hole may be on the outer peripheral side of the outer peripheral end of the compressor impeller.
  • the eighteenth aspect it is easy to increase the flow rate of the working fluid flowing into the internal space from the first through hole.
  • the compressor, the thrust collar, and the expander may be provided in this order in the axial direction.
  • the separation distance between the compressor and the thrust collar in the axial direction is defined as Lct
  • the separation distance between the thrust collar and the expander in the axial direction is defined as Lte, Lct ⁇ Lte. The relationship may be satisfied.
  • the nineteenth aspect it is easy to suppress the compressor from being displaced in the axial direction with the temperature change of the rotating shaft.
  • FIG. 2 shows the bearing structure 50 of the first embodiment.
  • the bearing structure 50 includes a rotating shaft 51, a thrust collar 52, and a pair of thrust bearings 10 and 20.
  • the bearing structure 50 can be adopted in a fluid machine that uses a working fluid.
  • the working fluid is typically a compressible fluid.
  • the working fluid is typically a gas.
  • Specific examples of the working fluid are air, a fluorine-based refrigerant, nitrogen (N), neon (Ne), argon (Ar), helium (He) and the like.
  • the fluorine-based refrigerant refers to a refrigerant containing a component containing a fluorine atom.
  • the bearing structure 50 can be applied to various systems.
  • the bearing structure 50 is applied to the fluid machine 80.
  • the fluid machine 80 to which the bearing structure 50 is applied will be described in detail later.
  • FIG. 3 is a schematic view for explaining the bearing structure 50.
  • the bearing structure 50 may include elements not shown in FIG.
  • the bearing structure 50 may include a first seal portion that prevents the working fluid from passing through the gap between the rotating shaft 51 and the thrust bearing 10.
  • the bearing structure 50 may include a second seal portion that prevents the working fluid from passing through the gap between the rotating shaft 51 and the thrust bearing 20.
  • the rotating shaft 51 has a central shaft 51c. Parts such as a compressor impeller and a turbine wheel can be attached to the rotating shaft 51. In this way, a compressor and / or an expander can be realized in the fluid machine in which the bearing structure 50 is adopted.
  • the thrust collar 52 is attached to the rotating shaft 51.
  • the thrust collar 52 rotates together with the rotation shaft 51.
  • the thrust collar 52 extends in the radial direction 42.
  • the thrust collar 52 has a disk shape. Specifically, the thrust collar 52 has a circular shape when observed along the axial direction 41.
  • the thrust collar 52 is arranged coaxially with the rotation shaft 51.
  • the axial direction 41 is the direction in which the central axis 51c extends.
  • the radial direction 42 is the radial direction of the rotating shaft 51.
  • the axial direction 41 and the radial direction 42 are orthogonal to each other.
  • the outer side of the radial direction 42 may be referred to as an outer peripheral side
  • the inner side of the radial direction 42 may be referred to as an inner peripheral side.
  • the term 43 in the circumferential direction may be used.
  • the circumferential direction 43 is a direction surrounding the central axis 51c.
  • the thrust collar 52 has a first facing plane 52x and a second facing plane 52y. These planes 52x and 52y are provided on opposite sides of the thrust collar 52 in the axial direction 41.
  • the first facing plane 52x faces the first dynamic pressure generating mechanism 11.
  • the first facing plane 52x extends in a direction orthogonal to the central axis 51c of the rotation axis 51.
  • the second facing plane 52y faces the second dynamic pressure generating mechanism 21.
  • the second facing plane 52y extends in a direction orthogonal to the central axis 51c of the rotation axis 51.
  • the dimensions, angles, etc. of the elements in the bearing structure 50 may have an error within the tolerance range with respect to the design value.
  • Dimensions, angles, etc. that deviate from the dimensions, angles, etc. described in the present embodiment within the tolerance range shall be deemed to be the same as the dimensions, angles, etc. described in the present embodiment.
  • a plane that extends in a direction substantially orthogonal to the axis of rotation but extends in a direction deviated from the orthogonal direction within a tolerance range may correspond to the first facing plane 52x.
  • such a plane may correspond to the second facing plane 52y.
  • the pair of thrust bearings 10 and 20 are arranged on both sides of the rotating shaft 51 in the axial direction 41 when viewed from the thrust collar 52.
  • the pair of thrust bearings 10 and 20 have a first thrust bearing 10 and a second thrust bearing 20.
  • the thrust bearings 10 and 20 are gas bearings.
  • the thrust bearings 10 and 20 are dynamic pressure gas bearings.
  • the first thrust bearing 10 includes a first dynamic pressure generating mechanism 11 and a first substrate 14.
  • the second thrust bearing 20 includes a second dynamic pressure generating mechanism 21 and a second base 24.
  • the first base 14 includes a first stage 14a and a first base 14b.
  • the first stage 14a extends from the first base 14b toward the thrust collar 52.
  • the second base 24 includes a second stage 24a and a second base 24b.
  • the second stage 24a extends from the second base 24b toward the thrust collar 52.
  • the first dynamic pressure generating mechanism 11 faces the thrust collar 52.
  • the first dynamic pressure generation mechanism 11 is provided on the first substrate 14. Specifically, the first dynamic pressure generating mechanism 11 is provided in the first stage 14a.
  • the second dynamic pressure generating mechanism 21 faces the thrust collar 52.
  • the second dynamic pressure generation mechanism 21 is provided on the second substrate 24. Specifically, the second dynamic pressure generation mechanism 21 is provided in the second stage 24a.
  • the dynamic pressure generating mechanisms 11 and 21 generate dynamic pressure.
  • the rotating shaft 51 is supported in a non-contact manner by utilizing the dynamic pressure generated by the dynamic pressure generating mechanisms 11 and 21.
  • the rotating shaft 51 rotates at high speed with a gap 19 formed between the first dynamic pressure generating mechanism 11 and the thrust collar 52.
  • the thrust collar 52 also rotates at high speed. As a result, dynamic pressure is generated in the gap 19.
  • the rotating shaft 51 rotates at high speed with a gap 29 formed between the second dynamic pressure generating mechanism 21 and the thrust collar 52.
  • the thrust collar 52 also rotates at high speed. As a result, dynamic pressure is generated in the gap 29.
  • length Rt length Ro1, length Ro2, length Rf1, length Rf2, length Rs1, length Rs2, length Rb1, length Rb2, dimension Tf1, dimension Tf2, dimension Ts1 and The term dimension Ts2 may be used.
  • the length Rt is the length from the central shaft 51c of the rotating shaft 51 to the outer peripheral end of the thrust collar 52.
  • the length Ro1 is the length from the central axis 51c to the outer peripheral end of the first facing plane 52x.
  • the length Ro2 is the length from the central axis 51c to the outer peripheral end of the second facing plane 52y.
  • the length Rf1 is the length from the central shaft 51c of the rotating shaft 51 to the outer peripheral end of the first dynamic pressure generating mechanism 11.
  • the length Rf2 is the length from the central shaft 51c to the outer peripheral end of the second dynamic pressure generating mechanism 21.
  • the length Rs1 is the length from the central shaft 51c of the rotating shaft 51 to the outer peripheral end of the first stage 14a.
  • the length Rs2 is the length from the central axis 51c to the outer peripheral end of the second stage 24a.
  • the length Rb1 is the length from the central shaft 51c of the rotating shaft 51 to the outer peripheral end of the first base 14b.
  • the length Rb2 is the length from the central axis 51c to the outer peripheral end of the second base 24b.
  • Dimension Tf1 is the dimension of the first dynamic pressure generating mechanism 11 in the axial direction 41.
  • the dimension Tf2 is the dimension of the second dynamic pressure generating mechanism 21 with respect to the axial direction 41.
  • Dimension Ts1 is the dimension of the first stage 14a with respect to the axial direction 41.
  • the dimension Ts2 is the dimension of the second stage 24a with respect to the axial direction 41.
  • the dimension Ts1 may be referred to as a height Ts1.
  • the dimension Ts2 may be referred to as the height Ts2.
  • load capacity refers to the axial load that a thrust bearing can support.
  • the relationship of Rs1 ⁇ Rb1 is satisfied.
  • the presence of the first stage 14a can contribute to obtaining a large load capacity.
  • the relationship of Rs2 ⁇ Rb2 is satisfied.
  • Rt-600 ⁇ m ⁇ Rs1 ⁇ Rt may be satisfied.
  • Rt-600 ⁇ m ⁇ Rs2 ⁇ Rt may be satisfied.
  • Rt-300 ⁇ m ⁇ Rs1 ⁇ Rt may be satisfied.
  • Rt-300 ⁇ m ⁇ Rs2 ⁇ Rt may be satisfied.
  • the relationship of Ro1> Rf1 is satisfied. Further, the relationship of Ro2> Rf2 is satisfied. Satisfying these relationships is suitable for obtaining large load capacities.
  • Ro1> Rf1 and Ro2> Rf2 will be further described with reference to FIGS. 4 to 6.
  • the examples of FIGS. 4 to 6 are included in the present disclosure.
  • FIG. 4 shows the same bearing structure 50 as in FIG.
  • Rt> Rf1, Rt> Rf2, Ro1> Rf1 and Ro2> Rf2 are established.
  • the example of FIG. 5 is a modification of the thrust color 52 of the example of FIG. Specifically, in the example of FIG. 5, the outer peripheral end of the thrust collar 52 is chamfered. Therefore, Ro1 ⁇ Rt and Ro2 ⁇ Rt. In the example of FIG. 5, the chamfered area is large. Therefore, Rt> Rf1 and Rt> Rf2 are established, but Ro1> Rf1 and Ro2> Rf2 are not established.
  • the example of FIG. 6 is a modification of the thrust color 52 of the example of FIG. Also in the example of FIG. 6, the outer peripheral edge of the thrust collar 52 is chamfered. Therefore, Ro1 ⁇ Rt and Ro2 ⁇ Rt. However, in the example of FIG. 6, the chamfered area is small. Therefore, although the outer peripheral end of the thrust collar 52 is chamfered, Rt> Rf1, Rt> Rf2, Ro1> Rf1 and Ro2> Rf2 are established.
  • the thrust collar 52 is less likely to come into contact with the thrust bearings 10 and 20. Further, as shown in FIG. 6, Rt> Rf1, Rt> Rf2, Ro1> Rf1 and Ro2> Rf2 can be established while obtaining this effect of chamfering.
  • the relationship of Rs1> Rf1 is satisfied. Further, the relationship of Rs2> Rf2 is satisfied. In this way, it is easy to suppress a decrease in static pressure between the first stage 14a and the thrust collar 52. In addition, it is easy to suppress a decrease in static pressure between the second stage 24a and the thrust collar 52. This is suitable for obtaining a large load capacity.
  • the relationship of Tf1 ⁇ Ts1 is satisfied.
  • the relationship of Tf2 ⁇ Ts2 is satisfied.
  • the dimension Ts1 is the first stage 14a and the thrust collar 52 in the axial direction 41. Greater than the distance between.
  • the dimension Ts2 is between the second stage 14b and the thrust collar 52 in the axial direction 41. Greater than the separation width.
  • FIGS. 7 to 9 can also be adopted.
  • the first convex portion 17 and the second convex portion 27 are added to the example of FIG.
  • FIG. 8 is shared between the description of the first convex portion 17 and the description of the second convex portion 27, which means that the first convex portion 17 and the second convex portion 27 have the same dimensions, shape, and the like. It does not necessarily mean that you have it.
  • the first thrust bearing 10 includes the first convex portion 17.
  • the first convex portion 17 projects from the first stage 14a toward the thrust collar 52.
  • the first convex portion 17 is on the outer peripheral side of the first dynamic pressure generating mechanism 11. In this way, the path of the working fluid between the gap 19 and the space on the first base 14b can be narrowed. As a result, the flow from the gap 19 to the space on the first base 14b can be suppressed, and the decrease in static pressure between the first stage 14a and the thrust collar 52 can be easily suppressed. This is suitable for obtaining a large load capacity.
  • the dimension of the first convex portion 17 with respect to the axial direction 41 is defined as Tp1.
  • Tp1 the dimension of the first convex portion 17 with respect to the axial direction 41.
  • the first convex portion 17 when observed along the central axis 51c, the first convex portion 17 is separated from the first dynamic pressure generating mechanism 11. In this way, the first dynamic pressure generating mechanism 11 can be easily installed.
  • This separation width is, for example, 100 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the first convex portion 17 may be in contact with the first dynamic pressure generating mechanism 11. In this way, it is easy to obtain a large load capacity.
  • the first convex portion 17 when observed along the central axis 51c, has a frame shape surrounding the first dynamic pressure generating mechanism 11. Specifically, this frame shape is annular.
  • the first convex portion 17 has a first inner peripheral surface 17i.
  • the first inner peripheral surface 17i extends in the axial direction 41. In this way, the static pressure decrease suppressing effect of the first convex portion 17 can be satisfactorily exhibited.
  • the first inner peripheral surface 17i when observed along the central axis 51c, is on the outer peripheral side of the outer peripheral end of the first dynamic pressure generating mechanism 11 and on the inner peripheral side of the outer peripheral end of the thrust collar 52. It is in.
  • the height Tp1 is, for example, 10 ⁇ m or more.
  • the height Tp1 is, for example, 1/3 or more of the dimension Tf1.
  • the height Tp1 is, for example, 2/3 or less of the dimension Tf1.
  • the second thrust bearing 20 includes the second convex portion 27.
  • the second convex portion 27 projects from the second stage 24a toward the thrust collar 52.
  • the second convex portion 27 is on the outer peripheral side of the second dynamic pressure generating mechanism 21.
  • the dimension of the second convex portion 27 with respect to the axial direction 41 is defined as Tp2.
  • Tp2 the dimension of the second convex portion 27 with respect to the axial direction 41.
  • the second convex portion 27 is separated from the second dynamic pressure generating mechanism 21 when observed along the central axis 51c.
  • This separation width is, for example, 100 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the second convex portion 27 may be in contact with the second dynamic pressure generating mechanism 21.
  • the second convex portion 27 when observed along the central axis 51c, has a frame shape surrounding the second dynamic pressure generating mechanism 21. Specifically, this frame shape is annular.
  • the second convex portion 27 has a second inner peripheral surface 27i.
  • the second inner peripheral surface 27i extends in the axial direction 41.
  • the second inner peripheral surface 27i when observed along the central axis 51c, is on the outer peripheral side of the outer peripheral end of the second dynamic pressure generating mechanism 21 and on the inner peripheral side of the outer peripheral end of the thrust collar 52. It is in.
  • the height Tp2 is, for example, 10 ⁇ m or more.
  • the height Tp2 is, for example, 1/3 or more of the dimension Tf2.
  • the height Tp2 is, for example, 2/3 or less of the dimension Tf2.
  • FIG. 10 can also be adopted.
  • the first recess 15 and the second recess 25 are formed in the example of FIG.
  • the first thrust bearing 10 has a first recess 15.
  • the first stage 14a has a first recess 15.
  • the first dynamic pressure generating mechanism 11 is provided in the first recess 15.
  • the dimension of the first recess 15 in the axial direction 41 is defined as Tg1.
  • Tg1 the dimension of the first recess 15 in the axial direction 41.
  • the depth Tg1 is, for example, 10 ⁇ m or more.
  • the depth Tg1 is, for example, 1/3 or more of the dimension Tf1.
  • the depth Tg1 is, for example, 2/3 or less of the dimension Tf1.
  • the second thrust bearing 20 has a second recess 25.
  • the second stage 24a has a second recess 25.
  • the second dynamic pressure generating mechanism 21 is provided in the second recess 25.
  • the dimension of the second recess 25 with respect to the axial direction 41 is defined as Tg2.
  • Tg2 the dimension of the second recess 25 with respect to the axial direction 41.
  • the depth Tg2 is, for example, 10 ⁇ m or more.
  • the depth Tg2 is, for example, 1/3 or more of the dimension Tf1.
  • the depth Tg2 is, for example, 2/3 or less of the dimension Tf2.
  • the present inventors focused on the structures on the outer peripheral side of the dynamic pressure generating mechanisms 11 and 21 in order to increase the load capacity of the bearing structure 50.
  • the present inventors consider that the pressure of the gaps 19 and 29 between the dynamic pressure generating mechanisms 11 and 21 and the thrust collar 52 depends on the structure on the outer peripheral side of the dynamic pressure generating mechanisms 11 and 21.
  • the bearing structure 50 having the form shown in 3 was actually manufactured.
  • the present inventors measured the load capacity of the produced bearing structure 50, and confirmed that the load capacity of the bearing structure 50 was increased by adopting the form shown in FIG.
  • the present inventors further verified the mechanism by which the load capacity increases by using a simulation. This simulation will be described later with reference to FIGS. 12 to 17.
  • Mechanism M The present inventors investigated the reason why a large load capacity can be obtained by setting Rt> Rf1 and Rs1 ⁇ Rt. Specifically, the present inventors hypothesized that the following mechanism M works in the bearing structure 50, and as a result, a large load capacity can be obtained, and verified the mechanism. Hereinafter, the mechanism M will be described with reference to FIGS. 11A to 11C. The description of Mechanism M should not be used in the limited interpretation of this disclosure.
  • 11A to 11C are schematic views for explaining the mechanism M.
  • the working fluid is a gas.
  • the boundary portion BP refers to the portion immediately on the outer peripheral side of the dynamic pressure generation mechanism DPGM.
  • the outer peripheral portion OCP refers to a portion immediately on the outer peripheral side of the thrust collar TC.
  • the end EP refers to the end on the TB side of the thrust bearing in the outer peripheral OCP.
  • the gap GP refers to the gap between the dynamic pressure generation mechanism DPGM and the thrust collar TC.
  • Mechanism M is that the decrease in load capacity due to the suction of gas by the end EP is suppressed.
  • the mechanism M will be further described with reference to FIGS. 11B and 11C.
  • FIGS. 11B and 11C it is assumed that the outer peripheral edge of the thrust collar TC is rotated toward the front side of the paper surface.
  • the length from the central axis of the rotating shaft to the outer peripheral end of the thrust collar TC is equal to the length from the central axis of the rotating shaft to the outer peripheral end of the dynamic pressure generating mechanism DPGM.
  • the length from the central axis of the rotating shaft to the outer peripheral end of the base BS is longer than the length from the central axis of the rotating shaft to the outer peripheral end of the thrust collar TC.
  • the base BS is provided with a dynamic pressure generation mechanism DPGM.
  • the thrust collar TC rotates at high speed; the gas existing in the outer peripheral OCP rotates at high speed in the same direction as the rotation direction of the thrust collar TC, so that an air flow is generated in the outer peripheral OCP; the static pressure at the end EP decreases; ( b1) Gas is sucked from the boundary BP to the end EP, and the static pressure of the boundary BP is reduced; (b2) gas is sucked directly from the gap GP to the end EP.
  • the length from the central axis of the rotating shaft to the outer peripheral end of the thrust collar TC is longer than the length from the central axis of the rotating shaft to the outer peripheral end of the dynamic pressure generating mechanism DPGM.
  • the stage ST is interposed between the base BS and the dynamic pressure generation mechanism DPGM.
  • the length from the central axis of the rotating shaft to the outer peripheral end of the stage ST is shorter than the length from the central axis of the rotating shaft to the outer peripheral end of the thrust collar TC.
  • a dynamic pressure generation mechanism DPGM is provided on the stage ST.
  • the thrust collar TC rotates at high speed; the gas existing in the outer peripheral OCP rotates at high speed in the same direction as the rotation direction of the thrust collar TC, so that an air flow is generated in the outer peripheral OCP; the static pressure of the end EP decreases;
  • the end EP since the (c1) end EP is separated from the dynamic pressure generating mechanism DPGM, the end EP does not directly reduce the static pressure of the boundary BP; and (c2) the end. Since the part EP is on the outer peripheral side of the stage ST, gas is sucked from the free space FS around the boundary part BP to the end EP, so that the static pressure reduced at the end EP propagates to the boundary BP. hard.
  • the above (b1) and (b2) in the case of FIG. 11B are disadvantageous from the viewpoint of obtaining a large load capacity.
  • the above (c1) and (c2) in the case of FIG. 11C are advantageous from the viewpoint of obtaining a large load capacity. It is not essential to intervene the stage ST as shown in FIG. 11C. It is considered that a large load capacity can be obtained based on the above (c1) even without the stage ST.
  • the free space FS functions as a gas supply source to the end EP. Therefore, in FIG. 11C, a decrease in the static pressure of the end EP is likely to be suppressed.
  • (simulation) 12 to 17 are two-dimensional simulation results obtained by using Flowsquare, which is a thermo-fluid simulation software manufactured by Nora Scientific.
  • Flowsquare thermo-fluid simulation software manufactured by Nora Scientific.
  • a constant flow rate boundary CFB in which the gas flow rate is constant and an open boundary OB in which the reference pressure P0 is set and the gas can flow back and forth are given.
  • the components of the bearing structure including the thrust collar are stationary, which is different from the reality.
  • the flow of working fluid that occurs when the thrust collar is rotating is simulated.
  • the curve schematically represents the change in the level of static pressure.
  • the right direction may be referred to as the x direction
  • the upward direction may be referred to as the y direction.
  • the x direction corresponds to the radial direction 42 toward the outer peripheral side.
  • the y direction corresponds to one of the axial directions 41.
  • a stationary thrust color TC a stationary dynamic pressure generation mechanism DPGM, and a stationary base BS were given to the simulation space.
  • the dynamic pressure generation mechanism DPGM was provided in the base BS. Then, by letting the working fluid flow out of the simulation space from the constant flow rate boundary CFB, the working fluid is sucked from the base BS side to the outer peripheral OCP of the thrust collar TC, and the static pressure in this situation is The distribution was calculated.
  • the “High” part in FIG. 12 is the part where the calculation result that the static pressure is high is obtained.
  • the “Low” part is the part where the calculation result that the static pressure is low is obtained. From the distribution of the static pressure and the action of the constant flow boundary CFB, it can be understood that the flow of the working fluid as shown by the arrow in FIG. 12 occurs.
  • the simulation of FIG. 13 is different from the simulation of FIG. 12 in that it imitates the situation of Rt> Rf1. Specifically, the x-coordinate representing the outer peripheral end of the thrust color TC is larger than the x-coordinate representing the outer peripheral end of the dynamic pressure generation mechanism DPGM.
  • the first reference point RP1 was set on the same coordinates near the outer peripheral end of the dynamic pressure generation mechanism DPGM.
  • the second reference point RP2 was set at a position on the inner peripheral side of the first reference point RP1 on the dynamic pressure generation mechanism DPGM.
  • the x-coordinate of the first reference point RP1 is larger than the x-coordinate of the second reference point RP2.
  • the first stage 14a is interposed between the first base 14b and the first dynamic pressure generation mechanism 11, Rs1 ⁇ Rb1, and the first dynamic pressure generation mechanism 11 is provided in the first stage 14a.
  • the length Rb1 is the length from the central axis 51c to the outer peripheral end of the first base 14b.
  • the length Rs1 is the length from the central axis 51c to the outer peripheral end of the first stage 14a.
  • the simulation of FIG. 14 is different from the simulation of FIG. 13 in that the stage ST is interposed between the base BS and the dynamic pressure generation mechanism DPGM.
  • the situation of Rs1 ⁇ Rb1 is simulated.
  • the x-coordinate representing the outer peripheral end of the stage ST is smaller than the x-coordinate representing the outer peripheral end of the base BS.
  • the x-coordinate representing the outer peripheral end of the thrust color TC and the x-coordinate representing the outer peripheral end of the stage ST are the same.
  • ⁇ P1 in the simulation of FIG. 12 was standardized to 100
  • ⁇ P1 in the simulation of FIG. 14 was 23.6.
  • ⁇ P2 in the simulation of FIG. 12 was standardized to 100
  • the first stage 14a is interposed between the first base 14b and the first dynamic pressure generating mechanism 11, Rs1 ⁇ Rb1, and the first dynamic pressure generating mechanism 11 is provided in the first stage 14a. It is suitable for suppressing the decrease in static pressure of the part immediately on the outer peripheral side of the pressure generating mechanism, suppressing the decrease in static pressure in the gap between the dynamic pressure generating mechanism and the thrust collar, and obtaining a large load capacity. Shown.
  • the simulation of FIG. 15 is different from the simulation of FIG. 14 in that the situation of Rs1 ⁇ Rt is simulated. More specifically, the simulation of FIG. 15 differs from the simulation of FIG. 14 in that the x-coordinate representing the outer peripheral edge of the stage ST is smaller than the x-coordinate representing the outer peripheral edge of the thrust color TC.
  • ⁇ P1 in the simulation of FIG. 12 was standardized to 100
  • ⁇ P1 in the simulation of FIG. 15 was 22.2.
  • ⁇ P2 in the simulation of FIG. 12 was standardized to 100
  • FIG. 16 is an addition to FIG. 15 for explaining the phenomenon.
  • the description in the order of (1), (2), (3) and (4) may be established. Specifically, (1) the static pressure of the outer peripheral OCP of the thrust collar TC is lowered, and a static pressure distribution is formed in which the flow of the working fluid is likely to occur to the outer peripheral OCP; (2) along with this, the base BS side. A flow of working fluid from to the outer peripheral OCP, that is, a flow of working fluid in the substantially y direction occurs; (3) A part of the working fluid flowing in the substantially y direction collides with the thrust collar TC and is static in the vicinity of this collision part. The pressure becomes high; (4) A part of the outlet of the working fluid from the gap GP between the thrust collar TC and the stage ST to the outer peripheral side thereof is occupied by the high pressure portion formed in (3) above, and the working fluid Outflow is hindered.
  • FIG. 17 The simulation of FIG. 17 is different from the simulation of FIG. 14 in that the first convex portion 17 is simulated. More specifically, in the simulation of FIG. 17, a convex portion PP is provided.
  • ⁇ P1 in the simulation of FIG. 12 was standardized to 100
  • ⁇ P1 in the simulation of FIG. 17 was 17.9.
  • ⁇ P2 in the simulation of FIG. 12 was standardized to 100
  • ⁇ P2 in the simulation of FIG. 17 was 17.6.
  • ⁇ P1 and ⁇ P2 are smaller.
  • the dynamic pressure generating mechanism It is shown that it is easy to suppress a decrease in static pressure in the gap between the thrust collar and the thrust collar, and therefore it is easy to obtain a large load capacity.
  • the first dynamic pressure generating mechanism 11 of the example of FIGS. 4 to 17 will be described with reference to FIG.
  • the first dynamic pressure generating mechanism 11 includes a plurality of foil pieces 11f.
  • the plurality of foil pieces 11f are arranged in an annular shape so as to surround the rotation shaft 51.
  • the foil pieces 11f adjacent to each other partially overlap each other.
  • the foil piece 11f has a protruding portion 11fp.
  • the protruding portion 11fp of one foil piece 11f overlaps with the other foil piece 11f. This overlap is repeatedly formed by the plurality of foil pieces 11f.
  • one end of the foil piece 11f on the protruding portion 11fp side is a free end in the circumferential direction 43.
  • the foil piece 11f is fixed by the mounting portion 11t.
  • each foil piece 11f is, for example, a value in the range of 40 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • a region 11fp with a high static pressure is formed on the protruding portion 11fp.
  • Region 11fp supports the thrust load.
  • a linear arrow AR1 and a block arrow AR2 are drawn in the vicinity of the region 11fp in FIG. These arrows AR1 and AR2 are also drawn in the cross-sectional view at the lower left of the illustration.
  • the linear arrow AR1 schematically shows how the working fluid is accelerated by the rotation of the thrust collar 52. In the region where such acceleration is performed, the dynamic pressure is generated by the inclination formed by the foil piece 11f, and the gradient of the static pressure is supported.
  • the block arrow AR2 schematically shows how the working fluid is flowing out due to the difference between the total pressure of the high pressure region 11fp in a certain foil piece 11f and the static pressure in the low pressure region of the adjacent foil piece 11f.
  • the total pressure in the high pressure region 11 fp is the sum of the static pressure and the dynamic pressure in the high pressure region 11 fp.
  • a cross-sectional view parallel to the radial direction 42 is shown in the upper right of FIG. In this cross-sectional view, how the foil pieces 11f1, 11f2 and 11f3, which are three foil pieces 11f adjacent to each other, are overlapped with each other is shown.
  • the outer peripheral end of the first dynamic pressure generating mechanism 11 is the outer peripheral end of the foil piece 11f. Therefore, the length Rf1 from the central shaft 51c of the rotating shaft 51 to the outer peripheral end of the first dynamic pressure generating mechanism 11 is defined as shown in FIG.
  • the dimension Tf1 of the first dynamic pressure generating mechanism 11 in the axial direction 41 is the maximum height of the protruding portion 11fp from the substrate 14, and depends on the thickness of the plurality of foil pieces 11f. ..
  • the bearing in which the dynamic pressure generation mechanism of the example of FIG. 18 is adopted is sometimes called a leaf type foil bearing.
  • the first dynamic pressure generating mechanism 11 includes a top foil 11tf and a bump foil 11bf.
  • the top foil 11tf faces the thrust collar 52.
  • the bump foil 11bf has a continuous arch shape.
  • the bump foil 11bf elastically supports the top foil 11tf. With respect to the circumferential direction 43, one end of the top foil 11tf is a fixed end fixed to the substrate 14, and the other end is a free end. A part of the bump foil 11bf is fixed to the substrate 14.
  • FIG. 19B is a cross-sectional view of the first dynamic pressure generating mechanism 11 parallel to the circumferential direction 43.
  • the rotating shaft 51 is supported by the pressure of the working fluid in the gap 19.
  • the outer peripheral end of the first dynamic pressure generating mechanism 11 is the outer peripheral end of the top foil 11tf. Therefore, the length Rf1 from the central shaft 51c of the rotating shaft 51 to the outer peripheral end of the first dynamic pressure generating mechanism 11 is defined as shown in FIG. 19A.
  • the dimension Tf1 of the first dynamic pressure generating mechanism 11 with respect to the axial direction 41 is the maximum height of the top foil 11tf from the substrate 14, the shape of the bump foil 11bf, and the bump foil 11bf. And it depends on the thickness of the top foil 11tf.
  • FIG. 20 shows another example of the first dynamic pressure generation mechanism 11.
  • the first dynamic pressure generating mechanism 11 includes a plurality of spiral-shaped grooves 11g.
  • the plurality of grooves 11g extend radially from the rotating shaft 51.
  • the plurality of grooves 11g are provided on the substrate 14.
  • the rotating shaft 51 is supported by the pressure of the working fluid in the gap 19 when the thrust collar 52 is rotating.
  • the outer peripheral end of the first dynamic pressure generating mechanism 11 is the outer peripheral end of the groove 11g. Therefore, the length Rf1 from the central shaft 51c of the rotating shaft 51 to the outer peripheral end of the first dynamic pressure generating mechanism 11 is defined as shown in FIG.
  • the dimension Tf1 of the first dynamic pressure generating mechanism 11 in the axial direction 41 is the depth of the groove 11g.
  • the bearing in which the dynamic pressure generation mechanism of the example of FIG. 20 is adopted is sometimes called a spiral groove bearing.
  • the example of the first dynamic pressure generating mechanism 11 described with reference to FIGS. 18 to 20 is also applicable to the second dynamic pressure generating mechanism 21.
  • terms such as a change from "first" to "second” may be changed as appropriate.
  • the thrust collar 52 has a disk shape.
  • the thrust collar 52 is made of metal.
  • FIG. 21 shows the thrust color 52 of this embodiment.
  • the thrust collar 52 in FIG. 21 is plane symmetric with respect to the reference plane 52p perpendicular to the central axis 51c of the rotating shaft 51.
  • the thrust collar 52 in FIG. 21 includes a disk portion 52d, a first hub portion 52j, and a second hub portion 52k.
  • the first hub portion 52j and the second hub portion 52k sandwich the disk portion 52d.
  • the first hub portion 52j and the second hub portion 52k are plane symmetric.
  • the disk portion 52d, the first hub portion 52j, and the second hub portion 52k are single members. Such a single member can be made, for example, by integral molding.
  • the thrust collar 52 When the thrust collar 52 is not plane-symmetric with respect to the reference plane 52p, the thrust collar 52 tends to bend to the side with a larger wall thickness due to centrifugal force during rotation. This tendency becomes apparent when the diameter of the thrust collar 52 is increased. In this regard, according to the plane symmetry of the thrust collar 52 in FIG. 21, the deflection of the thrust collar 52 during rotation can be suppressed.
  • the thrust collar 52 when the thrust collar 52 is composed of only the disk portion 52d, it is conceivable to make the disk portion 52d thicker so that the thrust collar 52 can withstand the stress generated by high-speed rotation. Be done. However, in doing so, the mass of the disk portion 52d increases, and the mass of the rotating system tends to increase. As the mass of the rotating system increases, the bending resonance eigenvalue of the rotating system tends to decrease. A low bending resonance eigenvalue means a low rotation speed at which the vibration of the rotating system becomes remarkable. Therefore, if the bending resonance eigenvalue is low, it is difficult to rotate the rotating system at high speed.
  • the rotating system refers to a combination of a rotating shaft 51 and an element that rotates with the rotating shaft 51.
  • Elements that rotate with the rotating shaft 51 may include a thrust collar 52, a compressor impeller, a turbine wheel, and the like.
  • the bending resonance eigenvalue is a parameter sometimes called the bending critical resonance frequency, the bending critical velocity, the bending resonance frequency, and the like.
  • the bearing structure 50 includes a casing 70.
  • An enclosure 75 including a casing 70, a first thrust bearing 10 and a second thrust bearing 20 is provided.
  • the enclosure 75 has an internal space 77.
  • the first dynamic pressure generating mechanism 11 faces the thrust collar 52.
  • the second dynamic pressure generating mechanism 21 faces the thrust collar 52.
  • the enclosure 75 has a first through hole 71i and a second through hole 71 1958 that lead to the internal space 77.
  • the working fluid can flow into the internal space 77 through the first through hole 71i, and the working fluid can flow out from the internal space 77 through the second through hole 71 Ltd. By doing so, it is possible to prevent the temperature of the thrust collar 52 and the like from becoming excessively high.
  • the first through hole 71i is the inflow port of the working fluid.
  • the second through hole 71ée is an outlet for the working fluid.
  • the pressure supporting the thrust collar generated by the dynamic pressure generation mechanism is roughly proportional to the density ⁇ of the working fluid. As the temperature of the working fluid increases, the density ⁇ decreases.
  • the thrust bearing 24 is provided with the first through hole 71i, and the thrust bearing 14 is provided with the second through hole 71 1958. In this way, it is easy to lower the temperature of the working fluid in the gaps 29 and 19 and increase the density ⁇ to secure the pressure supporting the thrust collar generated by the dynamic pressure generating mechanism. This is advantageous from the viewpoint of obtaining a large load capacity.
  • the first through hole 71i is provided on the outer peripheral side of the thrust bearing 24 with respect to the second stage 24a.
  • a second through hole 71 1958 is provided on the outer peripheral side of the thrust bearing 14 with respect to the first stage 14a.
  • the second base 24b is provided with the first through hole 71i.
  • a second through hole 71 1958 is provided in the first base 14b.
  • the bearing structure 50 includes a heat exchanger 76.
  • the heat exchanger 76 divides the internal space 77 into a first space 78 and a second space 79.
  • the first dynamic pressure generating mechanism 11 faces the thrust collar 52.
  • the second dynamic pressure generating mechanism 21 faces the thrust collar 52.
  • the first through hole 71i and the second through hole 71 shall communicate with the second space 79.
  • the heat exchanger 76 as described above, it is possible to prevent foreign matter such as dust from entering the gap between the dynamic pressure generating mechanism and the thrust collar, and prevent the temperature of the thrust collar or the like from becoming excessively high. it can.
  • the heat exchanger 76 is not particularly limited. In the example of FIG. 24, the heat exchanger 76 has fins. Specifically, in the example of FIG. 24, the heat exchanger 76 has corrugated fins. Other examples of the heat exchanger 76 are a plate heat exchanger, a shell & tube heat exchanger, a fin tube heat exchanger 76 and the like.
  • the heat exchanger 76 partitions the first space 78 and the second space 79 without a gap. This is suitable for preventing foreign matter from entering the gap between the dynamic pressure generating mechanism and the thrust collar in the first space 78.
  • the first through hole 71i penetrates both the second base 24b and the casing 70.
  • the first through hole 71i may not penetrate the second base 24b but penetrate the casing 70.
  • the second through hole 71 may not penetrate the first base 14b and the casing 70.
  • the second through hole 71 may not penetrate the first base 14b but penetrate the casing 70. This point is the same for the example of FIG.
  • FIG. 2 shows an example of the fluid machine 80.
  • the flow of fluid is represented by an arrow.
  • the fluid machine 80 includes a compressor 61 and an expander 62.
  • the compressor 61 and the expander 62 are attached to the rotating shaft 51.
  • the compressor 61 and the expander 62 are mechanically attached to the rotating shaft 51.
  • the fluid machine 80 includes a regenerative heat exchanger 63 and a combustor 64.
  • the compressor 61 is a centrifugal compressor.
  • the centrifugal compressor 61 includes a compressor impeller 61i and a diffuser.
  • the compressor impeller 61i of the centrifugal compressor 61 is attached to the rotating shaft 51 (mechanically in a specific example).
  • the diffuser is located on the outer peripheral side of the compressor impeller 61i.
  • the working fluid may pass through the compressor impeller 61i and the diffuser in this order. In FIG. 2, the diffuser is not shown. This point is the same for FIGS. 22 to 25.
  • the fluid machine 80 is a turbine system.
  • the expander 62 is an expansion turbine.
  • the expander 62 is a radial expansion turbine.
  • the radial expansion turbine 62 includes a turbine wheel 62w and a nozzle.
  • the turbine wheel 62w is attached to the rotating shaft 51 (mechanically in a specific example).
  • the nozzle is located on the outer peripheral side of the turbine wheel 62w. Combustion gas from the combustor 64 can pass through the nozzle and turbine wheel 62w in this order. In FIG. 2, the nozzle is not shown.
  • the compressor 61, the thrust collar 52, and the expander 62 are provided in this order in the axial direction 41.
  • the compressor impeller 61i, the thrust collar 52, and the turbine wheel 62w are provided in this order in the axial direction 41.
  • the working fluid discharged from the compressor 61 flows into the internal space 77 from the first through hole 71i. By doing so, it is possible to prevent the temperature of the thrust collar 52 and the like from becoming excessively high.
  • the first flow path 81 and the second flow path 82 are provided.
  • the first flow path 81 connects the compressor 61, the combustor 64, and the expander 62 in this order. Specifically, the first flow path 81 connects the compressor 61, the regenerative heat exchanger 63, the combustor 64, the expander 62, and the regenerative heat exchanger 63 in this order.
  • the second flow path 82 bypasses the combustor 64. Specifically, the second flow path 82 bypasses the regenerative heat exchanger 63 and the combustor 64.
  • the second flow path 82 connects the compressor 61, the first through hole 71i, the internal space 77, the second through hole 71 Ltd, and the expander 62 in this order.
  • the compressor 61 compresses the working fluid.
  • the regenerative heat exchanger 63 exchanges heat between the working fluid and the turbine exhaust fluid. This raises the temperature of the working fluid.
  • the combustor 64 injects fuel into the working fluid and burns it. As a result, combustion gas is generated.
  • the expander 62 expands the combustion gas. In the expander 62, torque is generated by the passage of combustion gas. This torque can be used to compress the working fluid by the compressor 61. Further, a generator can be connected to the expander 62, and this torque can be used for power generation by the generator.
  • the turbine exhaust fluid flowing out of the expander 62 flows into the regenerated heat exchanger 63.
  • the working fluid flows into the internal space 77 through the first through hole 71i. Within the interior space 77, the working fluid cools the interior space 77. Next, the working fluid flows out of the internal space 77 through the second through hole 71 Ltd. The working fluid then flows into the expander 62. The working fluid thus flowing into the expander 62 can also contribute to the torque generation in the expander 62. Further, the working fluid thus flowing into the expander 62 can cool the expander 62.
  • the combustion gas is supplied to the turbine wheel 62w via the nozzle.
  • the working fluid is supplied to the expander 62.
  • the heat resistance of the nozzle and the turbine wheel can be ensured even when the inlet temperature of the expander is high. However, doing so may reduce the torque generated by the expander by allowing the heat of the combustion gas to escape to the outside through the nozzles and turbine wheels.
  • the present inventors have considered using a working fluid for cooling the nozzle and the turbine wheel, and further supplying the working fluid to the intake side of the expander.
  • torque can be generated by utilizing the amount of heat absorbed from the nozzle and the turbine wheel.
  • the intake air temperature of the expander can be lowered without reducing the heat amount of the intake air of the expander.
  • the present inventors have considered supplying the working fluid via the bearing mechanism 50 to the expander 62.
  • the working fluid via the bearing mechanism 50 may be cooler than the nozzle and turbine wheel, while having a calorific value that contributes to the torque generation of the expander. Therefore, the working fluid via the bearing mechanism 50 can contribute to cooling the nozzle and / or turbine wheel and / or generating torque for the expander.
  • the working fluid is supplied to the intake side to rotate the turbine wheel 62w.
  • the amount of heat generated by the bearing mechanism 50 can be used to generate torque in the expander 62.
  • the working fluid cools the turbine wheel 62w, and then is supplied to the intake side to rotate the turbine wheel 62w.
  • the amount of heat generated by the bearing mechanism 50 and the amount of heat absorbed from the turbine wheel 62w can be used to generate torque in the expander 62.
  • the working fluid cools the nozzle 62n, and then is supplied to the intake side to rotate the turbine wheel 62w.
  • the amount of heat generated by the bearing mechanism 50 and the amount of heat absorbed from the nozzle 62n can be used to generate torque in the expander 62.
  • the expander 62 in the expander 62, a part of the working fluid cools the nozzle 62n. Another portion of the working fluid (specifically the rest) cools the turbine wheel 62w.
  • the working fluid that cooled the nozzle 62n and the working fluid that cooled the turbine wheel 62w are supplied to the intake side to rotate the turbine wheel 62w.
  • the amount of heat generated by the bearing mechanism, the amount of heat absorbed from the nozzle 62n, and the amount of heat absorbed from the turbine wheel can be used to generate torque in the expander 62.
  • the working fluid cools the nozzle 62n, then cools the turbine wheel 62w, and then is supplied to the intake side to rotate the turbine wheel 62w.
  • the amount of heat generated by the bearing mechanism 50, the amount of heat absorbed from the nozzle 62n, and the amount of heat absorbed from the turbine wheel 61w can be used to generate torque in the expander 62.
  • the working fluid cools the nozzle 62n.
  • a part of the working fluid that cooled the nozzle 62n is directly supplied to the intake side.
  • Another portion (specifically, the rest) of the working fluid that cooled the nozzle 62n cools the turbine wheel 62w and is then supplied to the intake side.
  • Both working fluids supplied to the intake side rotate the turbine wheel 62w.
  • the amount of heat generated by the bearing mechanism 50, the amount of heat absorbed from the nozzle 62n, and the amount of heat absorbed from the turbine wheel 61w can be used to generate torque in the expander 62.
  • Ptin2 Pc ⁇ P1.
  • the pressure of the turbine exhaust fluid is higher than the atmospheric pressure. Therefore, the turbine exhaust fluid is easily discharged from the expander 62.
  • Tc be the temperature of the working fluid discharged from the compressor 61.
  • Tr be the temperature of the working fluid immediately after flowing out of the regenerative heat exchanger 63.
  • Tb be the temperature of the combustion gas flowing out of the combustor 64.
  • Ttb be the temperature of the working fluid flowing out of the bearing structure 50.
  • FIGS. 22 to 25 the position of the compressor 61 when the bearing structure 50 is applied to the fluid machine 80 is exemplified. Specifically, in FIGS. 22 to 25, the centrifugal compressor 61 is shown.
  • the first through hole 71i may be on the outer peripheral side of the outer peripheral end of the compressor impeller 61i when observed along the central axis 51c. By doing so, it is easy to increase the flow rate of the working fluid flowing into the internal space 77 from the first through hole 71i.
  • the working fluid that has passed through the compressor impeller 61i of the centrifugal compressor 61 and the diffuser flows into the internal space 77 from the first through hole 71i.
  • the first through hole 71i is located at a position overlapping the diffuser or a position on the outer peripheral side of the diffuser.
  • the first through hole 71i may be at a position overlapping with the compressor impeller 61i.
  • the bearing mechanism 50 supports the rotating portion of the compressor 61.
  • the rotating unit includes a compressor impeller 61i.
  • the rotating portion rotates together with the rotating shaft 51. Specifically, the rotating portion rotates about the central shaft 51c substantially as the center, similarly to the rotating shaft 51.
  • the rotating shaft 51 expands when the temperature changes, and the length in the axial direction 41 can change. Therefore, even if the position of the thrust collar 52 is held by the bearing mechanism 50, the position of the rotating portion can change.
  • the axial direction 41 is the thrust direction.
  • the compressor 61 has shrouds 61s at a fixed position.
  • a small gap 61g between the compressor impeller 61i and the shroud 61s is avoided while avoiding contact between the rotating impeller 61i and the fixed shroud 61s.
  • the loss in the compressor 61 can be reduced while avoiding the failure of the compressor 61.
  • Lct is the separation distance between the compressor 61 and the thrust collar 52 in the axial direction 41.
  • LTE is the separation distance between the thrust collar 52 and the expander 62 in the axial direction 41.
  • Lct is the separation distance between the rotating portion of the compressor 61 and the thrust collar 52 in the axial direction 41.
  • LTE is the separation distance between the thrust collar 52 and the rotating portion of the expander 62 in the axial direction 41.
  • the rotating portion of the expander 62 includes a turbine wheel 62w.
  • Lct is the separation distance between the compressor impeller 61i and the thrust collar 52 in the axial direction 41.
  • LTE is the separation distance between the thrust collar 52 and the turbine wheel 62w in the axial direction 41.
  • Lct ⁇ Lte will be further explained.
  • the separation distance LTE is relatively large, it is difficult for the heat of the high-temperature expander 62 to be transferred to the thrust collar 52. Therefore, the temperature change of the expander 62 is unlikely to affect the temperature of the portion of the rotating shaft 51 between the thrust collar 52 and the compressor 61. Therefore, it is easy to prevent the compressor 61 from being displaced in the axial direction 41 due to the fluctuation of the separation distance Lct with the temperature change of the expander 62.
  • Lct ⁇ Lte is suitable as a design for the fluid machine 80.
  • the bearing structure 50 is provided with through holes 71i and 71o. Therefore, the temperature of the working fluid around the thrust collar 52 can be lowered, the temperature of the thrust collar 52 can be lowered, and the temperature of the rotating shaft 51 can be lowered. Specifically, the temperature of the portion of the rotating shaft 51 between the compressor 61 and the thrust collar 52 can be lowered. As a result, the displacement of the compressor 61 in the axial direction 41 due to the temperature change of the rotating shaft 51 can be suppressed.
  • the inflator 62 since the through holes 71i and 71o are provided, the heat propagated from the inflator 62 to the thrust collar 52 can be easily released from the thrust collar 52 to the working fluid.
  • the temperature change of the expander 62 is unlikely to affect the temperature of the portion of the rotating shaft 51 between the thrust collar 52 and the compressor 61. This is advantageous from the viewpoint of suppressing the fluctuation of the separation distance Lct and suppressing the displacement of the compressor 61 in the axial direction 41.
  • the position of the compressor 61 in the axial direction 41 can be precisely held. This is expected to reduce the loss in the compressor 61.
  • the advantage of the first convex portion 17 described with reference to FIGS. 7 to 9 can be explained not only by the mechanism M but also by the centrifugal force. Specifically, it is explained that the first convex portion 17 acts to hold the working fluid that is about to flow out from the gap 19 to the outside of the radial direction 42 by centrifugal force so as to be held on the inner peripheral side of the first convex portion 17. it can. This action can contribute to obtaining a large load capacity. The same applies to the second convex portion. In FIG. 33, the holding action is schematically represented by an arrow.
  • the application of the technology according to the present disclosure is not limited to the turbine system.
  • Applications other than the turbine system are, for example, electric compressors, rotating shafts of hard disk drives (Hard Disk Drive: HDD), processing equipment in factories, and the like.
  • HDD Hard Disk Drive
  • first thrust bearing of the first thrust bearing and the second thrust bearing is located closer to the compressor.
  • first thrust bearing should not be construed as limiting to the first thrust bearing located closer to the compressor.
  • the regenerative heat exchanger can be omitted.
  • Some of the elements of the bearing structure can also be omitted.
  • the bearing structure described in the above embodiment can be applied to a turbine system or the like.

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Abstract

軸受構造は、回転軸と、スラストカラーと、第１スラスト軸受と、を備える。回転軸は、中心軸を有する。スラストカラーは、回転軸に取り付けられている。第１スラスト軸受は、第１動圧発生機構を含む。第１動圧発生機構は、スラストカラーに対向している。中心軸からスラストカラーの外周端までの長さをＲｔと定義し、中心軸から第１動圧発生機構の外周端までの長さをＲｆ１と定義したとき、Ｒｔ＞Ｒｆ１の関係を満たす。

Description

軸受構造および流体機械
　本開示は、軸受構造および流体機械に関する。
　回転体では、回転軸の軸方向の荷重が生じる。軸方向荷重を支持する軸受として、スラスト軸受が知られている。特許文献１には、スラスト軸受を含む軸受構造が開示されている。図１に、特許文献１の軸受構造を示す。
　図１の軸受構造は、回転軸１０１と、スラストカラー１０４と、第１スラスト軸受１０３Ａと、第２スラスト軸受１０３Ｂと、を備えている。スラストカラー１０４は、回転軸１０１に取り付けられている。スラストカラー１０４は、スラスト軸受１０３Ａおよび１０３Ｂの間に配置されている。
　回転軸１０１が高速で回転すると、回転軸１０１の軸方向荷重が生じる。一方、回転軸１０１が高速で回転すると、スラストカラー１０４も高速で回転する。これにより、スラストカラー１０４とスラスト軸受１０３Ａとの間で動圧が発生する。スラストカラー１０４とスラスト軸受１０３Ｂとの間でも動圧が発生する。
　軸方向荷重は、スラストカラー１０４を、第１スラスト軸受１０３Ａまたは第２スラスト軸受１０３Ｂに近づけるように作用する。しかし、動圧により、この近づこうとする力に対する反発力が生じる。動圧を利用する軸受構造では、こうして、回転軸が非接触で支持される。
国際公開第２０１４／０６１６９８号
　スラスト軸受が支持できる軸方向荷重は、荷重容量と呼ばれることがある。荷重容量を超える軸方向荷重が生じると、スラストカラーがスラスト軸受に物理的に接触し、スラスト軸受が破損するおそれがある。
　本開示は、大きい荷重容量を得るのに適した技術を提供する。
　本開示は、
　中心軸を有する回転軸と、
　前記回転軸に取り付けられたスラストカラーと、
　前記スラストカラーに対向する第１動圧発生機構を含む、第１スラスト軸受と、
　を備え、
　前記中心軸から前記スラストカラーの外周端までの長さをＲｔと定義し、前記中心軸から前記第１動圧発生機構の外周端までの長さをＲｆ１と定義したとき、Ｒｔ＞Ｒｆ１の関係を満たす、
　軸受構造を提供する。
　本開示に係る技術は、大きい荷重容量を得るのに適している。
図１は、従来技術の軸受構造の断面図である。 図２は、流体機械の構成図である。 図３は、軸受構造の断面図である。 図４は、軸受構造の断面図である。 図５は、軸受構造の断面図である。 図６は、軸受構造の断面図である。 図７は、軸受構造の断面図である。 図８は、軸受構造の平面図である。 図９は、軸受構造の拡大断面図である。 図１０は、軸受構造の断面図である。 図１１Ａは、メカニズムの説明図である。 図１１Ｂは、メカニズムの説明図である。 図１１Ｃは、メカニズムの説明図である。 図１２は、シミュレーション結果を表す図である。 図１３は、シミュレーション結果を表す図である。 図１４は、シミュレーション結果を表す図である。 図１５は、シミュレーション結果を表す図である。 図１６は、シミュレーション結果を表す図である。 図１７は、シミュレーション結果を表す図である。 図１８は、動圧発生機構の説明図である。 図１９Ａは、動圧発生機構の平面図である。 図１９Ｂは、動圧発生機構の断面図である。 図２０は、動圧発生機構の平面図である。 図２１は、スラストカラーの断面図である。 図２２は、軸受構造の断面図である。 図２３は、軸受構造の断面図である。 図２４は、軸受構造の断面図である。 図２５は、軸受構造の断面図である。 図２６は、作動流体の流れの説明図である。 図２７は、作動流体の流れの説明図である。 図２８は、作動流体の流れの説明図である。 図２９は、作動流体の流れの説明図である。 図３０は、作動流体の流れの説明図である。 図３１は、作動流体の流れの説明図である。 図３２は、圧縮機の軸方向の変位の説明図である。 図３３は、軸受構造の拡大断面図である。
　（本開示に係る一態様の概要）
　本開示の第１態様に係る軸受構造は、
　中心軸を有する回転軸と、
　前記回転軸に取り付けられたスラストカラーと、
　前記スラストカラーに対向する第１動圧発生機構を含む、第１スラスト軸受と、
　を備え、
　前記中心軸から前記スラストカラーの外周端までの長さをＲｔと定義し、前記中心軸から前記第１動圧発生機構の外周端までの長さをＲｆ１と定義したとき、Ｒｔ＞Ｒｆ１の関係を満たす。
　第１態様は、大きい荷重容量を得るのに適している。
　本開示の第２態様において、例えば、第１態様に係る軸受構造では、
　前記第１スラスト軸受は、第１ステージと、第１ベースと、を含んでいてもよく、
　前記第１ステージは、前記第１ベースから前記スラストカラーに向かって延びていてもよく、
　前記第１動圧発生機構は、前記第１ステージに設けられていてもよく、
　前記中心軸から前記第１ステージの外周端までの長さをＲｓ１と定義し、前記中心軸から前記第１ベースの外周端までの長さをＲｂ１と定義したとき、Ｒｓ１＜Ｒｂ１の関係を満たしていてもよい。
　第２態様の第１ステージは、大きい荷重容量を得るのに寄与し得る。
　本開示の第３態様において、例えば、第１態様または第２態様に係る軸受構造では、
　前記第１スラスト軸受は、第１ステージを含んでいてもよく、
　前記第１動圧発生機構は、前記第１ステージに設けられていてもよく、
　前記中心軸から前記第１ステージの外周端までの長さをＲｓ１と定義したとき、Ｒｓ１＜Ｒｔの関係を満たしていてもよい。
　第３態様は、大きい荷重容量を得るのに適している。
　本開示の第４態様において、例えば、第１から第３態様のいずれか１つに係る軸受構造では、
　前記スラストカラーは、前記第１動圧発生機構に対向し前記中心軸に直交する方向に拡がる第１対向平面を有していてもよく、
　前記中心軸から前記第１対向平面の外周端までの長さをＲｏ１と定義したとき、Ｒｏ１＞Ｒｆ１の関係を満たしていてもよい。
　第４態様は、大きい荷重容量を得るのに適している。
　本開示の第５態様において、例えば、第１から第４態様のいずれか１つに係る軸受構造では、
　前記第１スラスト軸受は、第１ステージを含んでいてもよく、
　前記第１動圧発生機構は、前記第１ステージに設けられていてもよく、
　前記中心軸から前記第１ステージの外周端までの長さをＲｓ１と定義したとき、Ｒｓ１＞Ｒｆ１の関係を満たしていてもよい。
　第５態様は、大きい荷重容量を得るのに適している。
　本開示の第６態様において、例えば、第１から第５態様のいずれか１つに係る軸受構造では、
　前記第１スラスト軸受は、第１ステージを含んでいてもよく、
　前記第１動圧発生機構は、前記第１ステージに設けられていてもよく、
　前記中心軸が延びる方向を軸方向と定義し、前記軸方向に関する前記第１動圧発生機構の寸法をＴｆ１と定義し、前記軸方向に関する前記第１ステージの寸法をＴｓ１と定義したとき、Ｔｆ１＜Ｔｓ１の関係を満たしていてもよい。
　第６態様は、大きい荷重容量を得るのに適している。
　本開示の第７態様において、例えば、第１から第６態様のいずれか１つに係る軸受構造では、
　前記第１スラスト軸受は、第１ステージと、第１凸部と、を含んでいてもよく、
　前記第１動圧発生機構は、前記第１ステージに設けられていてもよく、
　前記第１凸部は、前記第１ステージから前記スラストカラーに向かって延びていてもよく、
　前記中心軸に沿って観察したとき、前記第１凸部は、前記第１動圧発生機構よりも外周側にあってもよい。
　第７態様は、大きい荷重容量を得るのに適している。
　本開示の第８態様において、例えば、第７態様に係る軸受構造は、
　前記中心軸が延びる方向を軸方向と定義し、前記軸方向に関する前記第１凸部の寸法をＴｐ１と定義し、前記軸方向に関する前記第１動圧発生機構の寸法をＴｆ１と定義したとき、Ｔｆ１＞Ｔｐ１の関係を満たしていてもよい。
　第８態様によれば、第１凸部がスラストカラーに接触し難い。
　本開示の第９態様において、例えば、第１から第６態様のいずれか１つに係る軸受構造では、
　前記第１スラスト軸受は、第１凹部を有していてもよく、
　前記第１動圧発生機構は、前記第１凹部に設けられていてもよい。
　第９態様は、大きい荷重容量を得るのに適している。
　本開示の第１０態様において、例えば、第９態様に係る軸受構造は、
　前記中心軸が延びる方向を軸方向と定義し、前記軸方向に関する前記第１凹部の寸法をＴｇ１と定義し、前記軸方向に関する前記第１動圧発生機構の寸法をＴｆ１と定義したとき、Ｔｆ１＞Ｔｇ１の関係を満たしていてもよい。
　第１０態様によれば、第１凹部の周囲にある部分がスラストカラーに接触し難い。
　本開示の第１１態様において、例えば、第１から第１０態様のいずれか１つに係る軸受構造では、
　前記第１動圧発生機構は、複数のフォイル片を含んでいてもよく、
　前記複数のフォイル片は、前記回転軸を取り囲むように環状に並んでいてもよく、
　前記複数のフォイル片では、互いに隣接するフォイル片が部分的に重なり合っていてもよい。
　第１１態様の第１動圧発生機構は、第１動圧発生機構の具体例である。
　本開示の第１２態様において、例えば、第１から第１１態様のいずれか１つに係る軸受構造では、
　前記中心軸に垂直な基準平面について、前記スラストカラーは、面対称であってもよい。
　第１２態様は、回転時にスラストカラーが撓むのを防止するのに適している。
　本開示の第１３態様において、例えば、第１２態様に係る軸受構造は、
　前記スラストカラーは、円盤部と、第１ハブ部と、第２ハブ部と、を含んでいてもよく、
　前記中心軸が延びる軸方向について、前記第１ハブ部および前記第２ハブ部は、前記円盤部を挟んでいてもよく、
　前記基準平面について、前記第１ハブ部および前記第２ハブ部は面対称であってもよい。
　第１３態様は、回転時にスラストカラーが撓むのを防止するのに適している。
　本開示の第１４態様において、例えば、第１から第１３態様のいずれか１つに係る軸受構造は、
　ケーシングを備えていてもよく、
　前記ケーシングおよび前記第１スラスト軸受を含むエンクロージャが設けられていてもよく、
　前記エンクロージャは、内部空間を有していてもよく、
　前記内部空間において、前記第１動圧発生機構は前記スラストカラーに対向していてもよく、
　前記エンクロージャは、前記内部空間に通ずる第１貫通孔および第２貫通孔を有していてもよい。
　第１４態様によれば、第１貫通孔を介して内部空間に作動流体を流入させ、内部空間から第２貫通孔を介して作動流体を流出させることができる。このようにすれば、スラストカラー等の温度が過度に高くなることを防止できる。
　本開示の第１５態様において、例えば、第１４態様に係る軸受構造は、
　熱交換器を備えていてもよく、
　前記熱交換器は、前記内部空間を、第１空間と第２空間とに仕切っていてもよく、
　前記第１空間において、前記第１動圧発生機構は前記スラストカラーに対向していてもよく、
　前記第２空間に、前記第１貫通孔および前記第２貫通孔が通じていてもよい。
　第１５態様では、第１動圧発生機構とスラストカラーの間の隙間に異物が混入するのを防止しつつ、スラストカラー等の温度が過度に高くなることを防止できる。
　本開示の第１６態様に係る流体機械は、
　第１から第１５態様のいずれか１つに係る軸受構造と、
　圧縮機と、
　膨張機と、を備えていてもよく、
　前記圧縮機および前記膨張機は、前記回転軸に取り付けられていてもよい。
　第１６態様によれば、第１から第１５態様のいずれか１つに係る軸受構造を活かした流体機械が得られる。
　本開示の第１７態様に係る流体機械は、
　第１４態様または第１５態様に係る軸受構造と、
　圧縮機と、
　膨張機と、を備えていてもよく、
　前記圧縮機および前記膨張機は、前記回転軸に取り付けられていてもよく、
　前記圧縮機から吐出された作動流体が、前記第１貫通孔から前記内部空間に流入してもよい。
　第１７態様によれば、圧縮機から吐出され第１貫通孔から内部空間に流入した作動流体によって、スラストカラー等の温度が過度に高くなることを防止できる。
　本開示の第１８態様において、例えば、第１７態様に係る流体機械では、
　前記圧縮機は、遠心圧縮機であってもよく、
　前記遠心圧縮機は、前記回転軸に取り付けられた圧縮機インペラを含んでいてもよく、
　前記中心軸に沿って観察したとき、前記第１貫通孔は、前記圧縮機インペラの外周端よりも外周側にあってもよい。
　第１８態様によれば、第１貫通孔から内部空間に流入する作動流体の流量を稼ぎ易い。
　本開示の第１９態様において、例えば、第１６から第１８態様のいずれか１つに係る流体機械では、
　前記中心軸が延びる方向を軸方向と定義したとき、前記圧縮機と、前記スラストカラーと、前記膨張機とは、前記軸方向についてこの順で設けられていてもよく、
　前記軸方向に関する前記圧縮機と前記スラストカラーとの間の離間距離をＬｃｔと定義し、前記軸方向に関する前記スラストカラーと前記膨張機との間の離間距離をＬｔｅと定義したとき、Ｌｃｔ＜Ｌｔｅの関係を満たしていてもよい。
　第１９態様によれば、回転軸の温度変化に伴って圧縮機が軸方向に変位することを抑制し易い。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されない。特に矛盾のない限り、各図面に示す技術は、適宜組み合わされ得る。以下では、ある例、実施の形態等とその後の例、実施の形態等で共通する説明が成立する場合がある。そのような場合において、後の例、実施の形態等では共通する説明を省略することがある。
　（実施の形態１）
　図２に、実施の形態１の軸受構造５０を示す。軸受構造５０は、回転軸５１と、スラストカラー５２と、一対のスラスト軸受１０および２０と、を備えている。
　軸受構造５０は、作動流体を用いる流体機械で採用され得る。作動流体は、典型的には圧縮性流体である。また、作動流体は、典型的には気体である。作動流体の具体例は、空気、フッ素系冷媒、窒素（Ｎ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）等である。ここで、フッ素系冷媒は、フッ素原子を含有する成分を含む冷媒を指す。
　軸受構造５０は、種々のシステムに適用され得る。図２の例では、軸受構造５０は、流体機械８０に適用されている。軸受構造５０が適用された流体機械８０については、後に詳細に述べる。
　（軸受構造５０の構成）
　図３は、軸受構造５０を説明するための模式図である。軸受構造５０は、図３に示されていない要素を備えていてもよい。例えば、軸受構造５０は、回転軸５１とスラスト軸受１０の間の隙間を作動流体が通ることを抑制する第１シール部を備えていてもよい。また、軸受構造５０は、回転軸５１とスラスト軸受２０の間の隙間を作動流体が通ることを抑制する第２シール部を備えていてもよい。
　図３に示すように、回転軸５１は、中心軸５１ｃを有する。回転軸５１には、圧縮機インペラ、タービンホイール等の部品が取り付けられ得る。このようにすれば、軸受構造５０が採用された流体機械において、圧縮機および／または膨張機を実現できる。
　スラストカラー５２は、回転軸５１に取り付けられている。スラストカラー５２は、回転軸５１とともに回転する。
　本実施の形態では、スラストカラー５２は、径方向４２に拡がっている。スラストカラー５２は、円盤状である。具体的には、軸方向４１に沿って観察したとき、スラストカラー５２は、円形状を有している。スラストカラー５２は、回転軸５１と同軸上に配置されている。
　ここで、軸方向４１は、中心軸５１ｃが延びる方向である。径方向４２は、回転軸５１の径方向である。軸方向４１と径方向４２とは、互いに直交している。以下では、径方向４２の外側を外周側と呼び、径方向４２の内側を内周側と呼ぶことがある。また、以下では、周方向４３という用語を用いることがある。周方向４３は、中心軸５１ｃを取り巻く方向である。
　スラストカラー５２は、第１対向平面５２ｘおよび第２対向平面５２ｙを有する。これらの平面５２ｘおよび５２ｙは、軸方向４１について、スラストカラー５２における互い反対側に設けられている。
　第１対向平面５２ｘは、第１動圧発生機構１１に対向している。第１対向平面５２ｘは、回転軸５１の中心軸５１ｃに直交する方向に拡がっている。
　第２対向平面５２ｙは、第２動圧発生機構２１に対向している。第２対向平面５２ｙは、回転軸５１の中心軸５１ｃに直交する方向に拡がっている。
　なお、現実には、軸受構造５０における要素の寸法、角度等は、設計値に対して公差の範囲内の誤差を有し得る。本実施の形態に記載の寸法、角度等から公差の範囲内でずれた寸法、角度等は、本実施の形態に記載の寸法、角度等と同じとみなすこととする。例えば、回転軸に実質的に直交する方向に拡がっているが公差の範囲で直交方向からずれた方向に拡がる平面は、第１対向平面５２ｘに該当し得る。また、そのような平面は、第２対向平面５２ｙに該当し得る。
　一対のスラスト軸受１０および２０は、スラストカラー５２からみて回転軸５１の軸方向４１の両側に配置されている。一対のスラスト軸受１０および２０は、第１スラスト軸受１０および第２スラスト軸受２０を有している。本実施の形態では、スラスト軸受１０および２０は、気体軸受である。具体的には、スラスト軸受１０および２０は、動圧気体軸受である。
　第１スラスト軸受１０は、第１動圧発生機構１１と、第１基体１４と、を含む。第２スラスト軸受２０は、第２動圧発生機構２１と、第２基体２４と、を含む。
　第１基体１４は、第１ステージ１４ａと、第１ベース１４ｂと、を含む。第１ステージ１４ａは、第１ベース１４ｂからスラストカラー５２に向かって延びている。
　第２基体２４は、第２ステージ２４ａと、第２ベース２４ｂと、を含む。第２ステージ２４ａは、第２ベース２４ｂからスラストカラー５２に向かって延びている。
　第１動圧発生機構１１は、スラストカラー５２に対向している。第１動圧発生機構１１は、第１基体１４に設けられている。具体的には、第１動圧発生機構１１は、第１ステージ１４ａに設けられている。
　第２動圧発生機構２１は、スラストカラー５２に対向している。第２動圧発生機構２１は、第２基体２４に設けられている。具体的には、第２動圧発生機構２１は、第２ステージ２４ａに設けられている。
　動圧発生機構１１および２１は、動圧を発生させる。軸受構造５０では、動圧発生機構１１および２１により発生した動圧を利用して、回転軸５１が非接触で支持される。
　具体的には、第１動圧発生機構１１とスラストカラー５２との間に隙間１９が形成された状態で、回転軸５１が高速回転する。回転軸５１が高速回転すると、スラストカラー５２も高速回転する。これにより、隙間１９で動圧が発生する。
　また、第２動圧発生機構２１とスラストカラー５２との間に隙間２９が形成された状態で、回転軸５１が高速回転する。回転軸５１が高速回転すると、スラストカラー５２も高速回転する。これにより、隙間２９で動圧が発生する。
　以下、軸受構造５０についてさらに説明する。以下の説明では、長さＲｔ、長さＲｏ１、長さＲｏ２、長さＲｆ１、長さＲｆ２、長さＲｓ１、長さＲｓ２、長さＲｂ１、長さＲｂ２、寸法Ｔｆ１、寸法Ｔｆ２、寸法Ｔｓ１および寸法Ｔｓ２という用語を用いることがある。
　長さＲｔは、回転軸５１の中心軸５１ｃからスラストカラー５２の外周端までの長さである。長さＲｏ１は、中心軸５１ｃから第１対向平面５２ｘの外周端までの長さである。長さＲｏ２は、中心軸５１ｃから第２対向平面５２ｙの外周端までの長さである。
　長さＲｆ１は、回転軸５１の中心軸５１ｃから第１動圧発生機構１１の外周端までの長さである。長さＲｆ２は、中心軸５１ｃから第２動圧発生機構２１の外周端までの長さである。
　長さＲｓ１は、回転軸５１の中心軸５１ｃから第１ステージ１４ａの外周端までの長さである。長さＲｓ２は、中心軸５１ｃから第２ステージ２４ａの外周端までの長さである。
　長さＲｂ１は、回転軸５１の中心軸５１ｃから第１ベース１４ｂの外周端までの長さである。長さＲｂ２は、中心軸５１ｃから第２ベース２４ｂの外周端までの長さである。
　寸法Ｔｆ１は、軸方向４１に関する第１動圧発生機構１１の寸法である。寸法Ｔｆ２は、軸方向４１に関する第２動圧発生機構２１の寸法である。
　寸法Ｔｓ１は、軸方向４１に関する第１ステージ１４ａの寸法である。寸法Ｔｓ２は、軸方向４１に関する第２ステージ２４ａの寸法である。以下、寸法Ｔｓ１を高さＴｓ１と称することがある。寸法Ｔｓ２を高さＴｓ２と称することがある。
　図３から理解されるように、軸受構造５０では、Ｒｔ＞Ｒｆ１の関係が満たされている。また、Ｒｔ＞Ｒｆ２の関係が満たされている。これらの関係が満たされていることは、大きい荷重容量を得るのに適している。この文脈において、荷重容量は、スラスト軸受が支持できる軸方向荷重を指す。
　例えば、０＜Ｒｔ－Ｒｆ１＜１０００μｍである。また、０＜Ｒｔ－Ｒｆ２＜１０００μｍである。一具体例では、２５０μｍ＜Ｒｔ－Ｒｆ１＜７５０μｍである。また、２５０μｍ＜Ｒｔ－Ｒｆ２＜７５０μｍである。
　本実施の形態では、Ｒｓ１＜Ｒｂ１の関係が満たされている。この関係が成立している場合、第１ステージ１４ａの存在が、大きい荷重容量を得るのに寄与し得る。また、本実施の形態では、Ｒｓ２＜Ｒｂ２の関係が満たされている。
　本実施の形態では、Ｒｓ１＜Ｒｔの関係が満たされている。また、Ｒｓ２＜Ｒｔの関係が満たされている。これらの関係が満たされていることは、大きい荷重容量を得るのに適している。
　ただし、Ｒｔ＝Ｒｓ１であってもよい。Ｒｔ＝Ｒｓ２であってもよい。
　具体的には、Ｒｔ－６００μｍ＜Ｒｓ１≦Ｒｔであってもよい。Ｒｔ－６００μｍ＜Ｒｓ２≦Ｒｔであってもよい。より具体的には、Ｒｔ－３００μｍ＜Ｒｓ１≦Ｒｔであってもよい。Ｒｔ－３００μｍ＜Ｒｓ２≦Ｒｔであってもよい。
　本実施の形態では、Ｒｏ１＞Ｒｆ１の関係が満たされている。また、Ｒｏ２＞Ｒｆ２の関係が満たされている。これらの関係が満たされていることは、大きい荷重容量を得るのに適している。
　Ｒｏ１＞Ｒｆ１およびＲｏ２＞Ｒｆ２について、図４から図６を参照しながらさらに説明する。図４から図６の例は、本開示に含まれる。
　図４は、図３と同じ軸受構造５０を示す。図４の例では、スラストカラー５２における第１動圧発生機構１１に対向する面は、その外周端に至るまで中心軸５１ｃに直交している。このため、Ｒｏ１＝Ｒｔである。また、スラストカラー５２における第２動圧発生機構２１に対向する面は、その外周端に至るまで中心軸５１ｃに直交している。このため、Ｒｏ２＝Ｒｔである。図４の例では、Ｒｔ＞Ｒｆ１、Ｒｔ＞Ｒｆ２、Ｒｏ１＞Ｒｆ１およびＲｏ２＞Ｒｆ２が成立している。
　図５の例は、図４の例のスラストカラー５２を変更したものである。具体的には、図５の例では、スラストカラー５２の外周端が面取りされている。このため、Ｒｏ１≠Ｒｔであり、Ｒｏ２≠Ｒｔである。図５の例では、面取りされている領域が大きい。このため、Ｒｔ＞Ｒｆ１およびＲｔ＞Ｒｆ２は成立しているが、Ｒｏ１＞Ｒｆ１およびＲｏ２＞Ｒｆ２はいずれも成立していない。
　図６の例は、図４の例のスラストカラー５２を変更したものである。図６の例でも、スラストカラー５２の外周端が面取りされている。このため、Ｒｏ１≠Ｒｔであり、Ｒｏ２≠Ｒｔである。しかし、図６の例では、面取りされている領域が小さい。このため、スラストカラー５２の外周端が面取りされているものの、Ｒｔ＞Ｒｆ１、Ｒｔ＞Ｒｆ２、Ｒｏ１＞Ｒｆ１およびＲｏ２＞Ｒｆ２が成立している。
　図５および図６のような面取りによれば、スラストカラー５２がスラスト軸受１０および２０に接触し難くなる。さらに、図６のようにすれば、面取りよるこの効果を得つつ、Ｒｔ＞Ｒｆ１、Ｒｔ＞Ｒｆ２、Ｒｏ１＞Ｒｆ１およびＲｏ２＞Ｒｆ２を成立させることができる。
　図４の例および図６の例では、Ｒｓ１＜Ｒｔの関係、Ｒｓ２＜Ｒｔの関係、Ｒｓ１＜Ｒｏ１の関係およびＲｓ２＜Ｒｏ２の関係のいずれも満たされている。図５の例では、Ｒｓ１＜Ｒｔの関係およびＲｓ２＜Ｒｔの関係はいずれも満たされているが、Ｒｓ１＜Ｒｏ１の関係およびＲｓ２＜Ｒｏ２の関係はいずれも満たされていない。
　図３に戻って、本実施の形態では、Ｒｓ１＞Ｒｆ１の関係が満たされている。また、Ｒｓ２＞Ｒｆ２の関係が満たされている。このようにすれば、第１ステージ１４ａとスラストカラー５２の間における静圧の低下を抑制し易い。また、第２ステージ２４ａとスラストカラー５２の間における静圧の低下を抑制し易い。このことは、大きい荷重容量を得るのに適している。
　本実施の形態では、Ｔｆ１＜Ｔｓ１の関係が満たされている。また、Ｔｆ２＜Ｔｓ２の関係が満たされている。このようにすれば、Ｔｓ１およびＴｓ２を確保し易い。このため、隙間１９と第１ベース１４ｂ上の空間との間の作動流体の流れを抑制し、第１ステージ１４ａとスラストカラー５２の間における静圧の低下を抑制し易い。また、隙間２９と第２ベース２４ｂ上の空間との間の作動流体の流れを抑制し、第２ステージ２４ａとスラストカラー５２の間における静圧の低下を抑制し易い。このことは、大きい荷重容量を得るのに適している。なお、この文脈における第１ベース１４ｂ上の空間は、後述の自由空間ＦＳに対応する。
　例えば、Ｔｓ１＞５００μｍである。また、Ｔｓ２＞５００μｍである。例えば、Ｔｓ１＜２０００μｍである。また、Ｔｓ２＜２０００μｍである。
　本実施の形態では、スラスト軸受１０が回転する回転軸５１を支持している支持状態において、第１ステージ１４ａの外周端では、寸法Ｔｓ１が、軸方向４１に関する第１ステージ１４ａとスラストカラー５２との間の離間幅よりも大きい。同様に、スラスト軸受２０が回転する回転軸５１を支持している支持状態において、第２ステージ１４ｂの外周端では、寸法Ｔｓ２が、軸方向４１に関する第２ステージ１４ｂとスラストカラー５２との間の離間幅よりも大きい。
　図７から図９に示す例も採用され得る。図７から図９の例は、図４の例に第１凸部１７および第２凸部２７が追加されたものである。なお、第１凸部１７の説明と第２凸部２７の説明とに図８を共用しているが、このことは第１凸部１７および第２凸部２７が同一の寸法、形状等を有していることを必ずしも意味しない。
　図７から図９の例では、第１スラスト軸受１０は、第１凸部１７を含む。第１凸部１７は、第１ステージ１４ａからスラストカラー５２に向かって突出している。中心軸５１ｃに沿って観察したとき、第１凸部１７は、第１動圧発生機構１１よりも外周側にある。このようにすれば、隙間１９と第１ベース１４ｂ上の空間との間の作動流体の経路を狭めることができる。これにより、隙間１９から第１ベース１４ｂ上の空間への流れを抑制し、第１ステージ１４ａとスラストカラー５２の間における静圧の低下を抑制し易い。このことは、大きい荷重容量を得るのに適している。
　ここで、軸方向４１に関する第１凸部１７の寸法をＴｐ１と定義する。このとき、典型例では、図７および図９に示すように、Ｔｆ１＞Ｔｐ１の関係が満たされる。このため、軸方向４１に関し、第１動圧発生機構１１に比べて第１凸部１７はスラストカラー５２から離れている。このようにすれば、第１凸部１７がスラストカラー５２に接触し難い。なお、以下では、寸法Ｔｐ１を高さＴｐ１と称することがある。
　典型例では、中心軸５１ｃに沿って観察したとき、第１凸部１７は、第１動圧発生機構１１と離間している。このようにすると、第１動圧発生機構１１を設置し易い。この離間幅は、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下である。
　ただし、中心軸５１ｃに沿って観察したとき、第１凸部１７は、第１動圧発生機構１１に接していてもよい。このようにすると、大きい荷重容量を得やすい。
　典型例では、図８に示すように、中心軸５１ｃに沿って観察したとき、第１凸部１７は、第１動圧発生機構１１を取り囲む枠状を呈している。この枠状は、具体的には環状である。
　典型例では、図９に示すように、第１凸部１７は、第１内周面１７ｉを有する。第１内周面１７ｉは、軸方向４１に拡がっている。このようにすると、第１凸部１７による静圧低下抑制作用が良好に発揮され得る。図９の例では、中心軸５１ｃに沿って観察したとき、第１内周面１７ｉは、第１動圧発生機構１１の外周端よりも外周側かつスラストカラー５２の外周端よりも内周側にある。
　高さＴｐ１は、例えば、１０μｍ以上である。高さＴｐ１は、例えば、寸法Ｔｆ１の１／３以上である。高さＴｐ１は、例えば、寸法Ｔｆ１の２／３以下である。
　図７から図９の例では、第２スラスト軸受２０は、第２凸部２７を含む。第２凸部２７は、第２ステージ２４ａからスラストカラー５２に向かって突出している。中心軸５１ｃに沿って観察したとき、第２凸部２７は、第２動圧発生機構２１よりも外周側にある。
　ここで、軸方向４１に関する第２凸部２７の寸法をＴｐ２と定義する。このとき、典型例では、図７および図９に示すように、Ｔｆ２＞Ｔｐ２の関係が満たされる。このため、軸方向４１に関し、第２動圧発生機構２１に比べて第２凸部２７はスラストカラー５２から離れている。以下では、寸法Ｔｐ２を高さＴｐ２と称することがある。
　典型例では、中心軸５１ｃに沿って観察したとき、第２凸部２７は、第２動圧発生機構２１と離間している。この離間幅は、例えば１００μｍ以上５００μｍ以下である。
　ただし、中心軸５１ｃに沿って観察したとき、第２凸部２７は、第２動圧発生機構２１に接していてもよい。
　典型例では、図８に示すように、中心軸５１ｃに沿って観察したとき、第２凸部２７は、第２動圧発生機構２１を取り囲む枠状を呈している。この枠状は、具体的には環状である。
　典型例では、図９に示すように、第２凸部２７は、第２内周面２７ｉを有する。第２内周面２７ｉは、軸方向４１に拡がっている。図９の例では、中心軸５１ｃに沿って観察したとき、第２内周面２７ｉは、第２動圧発生機構２１の外周端よりも外周側かつスラストカラー５２の外周端よりも内周側にある。
　高さＴｐ２は、例えば、１０μｍ以上である。高さＴｐ２は、例えば、寸法Ｔｆ２の１／３以上である。高さＴｐ２は、例えば、寸法Ｔｆ２の２／３以下である。
　図１０に示す例も採用され得る。図１０の例は、図４の例に第１凹部１５および第２凹部２５が形成されたものである。
　図１０の例では、第１スラスト軸受１０は、第１凹部１５を有する。具体的には、第１ステージ１４ａは、第１凹部１５を有する。第１動圧発生機構１１は、第１凹部１５に設けられている。このようにすると、第１動圧発生機構１１とスラストカラー５２との間の隙間１９から外周方向に流出する作動流体の量を抑制できる。このため、このようにすることは、大きい荷重容量を得るのに適している。
　ここで、軸方向４１に関する第１凹部１５の寸法をＴｇ１と定義する。このとき、典型例では、図１０に示すように、Ｔｆ１＞Ｔｇ１の関係が満たされる。このため、第１動圧発生機構１１は、第１凹部１５からはみ出している。このようにすれば、第１凹部１５の周囲にある部分がスラストカラー５２に接触し難い。なお、以下では、寸法Ｔｇ１を深さＴｇ１と称することがある。
　深さＴｇ１は、例えば、１０μｍ以上である。深さＴｇ１は、例えば、寸法Ｔｆ１の１／３以上である。深さＴｇ１は、例えば、寸法Ｔｆ１の２／３以下である。
　図１０の例では、第２スラスト軸受２０は、第２凹部２５を有する。具体的には、第２ステージ２４ａは、第２凹部２５を有する。第２動圧発生機構２１は、第２凹部２５に設けられている。
　ここで、軸方向４１に関する第２凹部２５の寸法をＴｇ２と定義する。このとき、典型例では、図１０に示すように、Ｔｆ２＞Ｔｇ２の関係が満たされる。このため、第２動圧発生機構２１は、第２凹部２５からはみ出している。なお、以下では、寸法Ｔｇ２を深さＴｇ２と称することがある。
　深さＴｇ２は、例えば、１０μｍ以上である。深さＴｇ２は、例えば、寸法Ｔｆ１の１／３以上である。深さＴｇ２は、例えば、寸法Ｔｆ２の２／３以下である。
　本発明者らは、軸受構造５０の荷重容量を増大させるために、動圧発生機構１１および２１の外周側の構造に着目して検討を行った。本発明者らは、動圧発生機構１１および２１とスラストカラー５２との間の隙間１９および２９の圧力が、動圧発生機構１１および２１の外周側の構造に依存していると考え、図３に示した形態の軸受構造５０を実際に作製した。本発明者らは、作製した軸受構造５０について荷重容量を測定し、図３の形態の採用により軸受構造５０の荷重容量が増大することが確認した。本発明者らは、さらに、荷重容量が増大するメカニズムについて、シミュレーションを用いた検証を行った。このシミュレーションについては、図１２から図１７を参照して後述する。
　（メカニズムＭ）
　本発明者らは、Ｒｔ＞Ｒｆ１およびＲｓ１＜Ｒｔとすることによって大きい荷重容量が得られる理由について検討した。具体的には、本発明者らは、軸受構造５０において、以下のメカニズムＭが働き、その結果大きい荷重容量が得られると仮定し、その検証を行った。以下、メカニズムＭについて、図１１Ａから図１１Ｃを参照しながら説明する。なお、メカニズムＭに関する記載は、本開示の限定的な解釈に用いられるべきではない。
　図１１Ａから図１１Ｃは、メカニズムＭを説明するための模式図である。以下の説明では、作動流体が気体であるものとする。
　図１１Ａにおいて、境界部ＢＰは、動圧発生機構ＤＰＧＭのすぐ外周側の部分を指す。外周部ＯＣＰは、スラストカラーＴＣのすぐ外周側の部分を指す。端部ＥＰは、外周部ＯＣＰにおけるスラスト軸受ＴＢ側の端部を指す。隙間ＧＰは、動圧発生機構ＤＰＧＭとスラストカラーＴＣの間の隙間を指す。
　メカニズムＭは、端部ＥＰによる気体の吸引に起因する荷重容量の低下が抑制されるというものである。以下、メカニズムＭについて、図１１Ｂと図１１Ｃとを対比しながらさらに説明する。図１１Ｂおよび図１１Ｃにおいて、スラストカラーＴＣの外周端は紙面手前方向に向けて回転しているものとする。
　図１１Ｂでは、回転軸の中心軸からスラストカラーＴＣの外周端までの長さと、回転軸の中心軸から動圧発生機構ＤＰＧＭの外周端までの長さと、が等しい。回転軸の中心軸からベースＢＳの外周端までの長さが、回転軸の中心軸からスラストカラーＴＣの外周端までの長さよりも長い。ベースＢＳに、動圧発生機構ＤＰＧＭが設けられている。
　図１１Ｂの状況では、以下の現象が発生すると考えられる。スラストカラーＴＣが高速回転する；外周部ＯＣＰに存する気体がスラストカラーＴＣの回転方向と同じ方向に高速回転することによって、外周部ＯＣＰで気流が生じる；端部ＥＰの静圧が低下する；（ｂ１）境界部ＢＰから端部ＥＰへと気体が吸引され、境界部ＢＰの静圧が低下する；また、（ｂ２）隙間ＧＰから端部ＥＰへと直接的に気体が吸引される。
　これに対し、図１１Ｃでは、回転軸の中心軸からスラストカラーＴＣの外周端までの長さは、回転軸の中心軸から動圧発生機構ＤＰＧＭの外周端までの長さよりも長い。ベースＢＳと動圧発生機構ＤＰＧＭの間にステージＳＴが介在している。回転軸の中心軸からステージＳＴの外周端までの長さが、回転軸の中心軸からスラストカラーＴＣの外周端までの長さよりも短い。そのステージＳＴに、動圧発生機構ＤＰＧＭが設けられている。
　図１１Ｃの状況では、以下の現象が発生すると考えられる。スラストカラーＴＣが高速回転する；外周部ＯＣＰに存する気体がスラストカラーＴＣの回転方向と同じ方向に高速回転することによって、外周部ＯＣＰで気流が生じる；端部ＥＰの静圧が低下する；しかし、図１１Ｃの場合、（ｃ１）端部ＥＰが動圧発生機構ＤＰＧＭから離れているため、端部ＥＰが境界部ＢＰの静圧を直接的に低下させることがない；また、（ｃ２）端部ＥＰがステージＳＴよりも外周側にあるため、境界部ＢＰの周囲の自由空間ＦＳから端部ＥＰへと気体が吸引され、このため端部ＥＰで低下した静圧が境界部ＢＰに伝搬し難い。
　図１１Ｂの場合の上記（ｂ１）および（ｂ２）は、大きい荷重容量を得る観点から不利である。一方、図１１Ｃの場合の上記（ｃ１）および（ｃ２）は、大きい荷重容量を得る観点から有利である。なお、図１１ＣのようにステージＳＴを介在させることは必須ではない。ステージＳＴがなくても、上記（ｃ１）に基づいて、大きい荷重容量が得られると考えられる。
　なお、図１１Ｃでは、自由空間ＦＳが、端部ＥＰへの気体の供給元として機能する。このため、図１１Ｃでは、端部ＥＰの静圧の低下が抑制され易い。
　（シミュレーション）
　図１２から図１７は、ノラ・サイエンティフィック製の熱流体シミュレーションソフトウェアであるFlowsquareを用いて得た２次元のシミュレーション結果である。図１２から図１７のシミュレーションでは、気体の流量が一定である定流量境界ＣＦＢと、基準圧力Ｐ０に設定され気体の行き来が可能な開放境界ＯＢと、が与えられている。図１２から図１７のシミュレーションでは、スラストカラーを含め軸受構造の構成要素が静止しており、この点が現実とは異なる。しかし、定流量境界ＣＦＢを与えることによって、スラストカラーが回転しているときに生じる作動流体の流れが模擬されている。
　図１２から図１７において、曲線は、静圧のレベルの変化を模式的に表している。図１２から図１７において、右方向をｘ方向と称し、上方向をｙ方向と称することがある。ｘ方向は、外周側に向かう径方向４２に対応する。ｙ方向は、軸方向４１の一方に対応する。
　（Ｒｔ＞Ｒｆ１；図１２および図１３）
　図１２および図１３のシミュレーション結果から、Ｒｔ＞Ｒｆ１が大きい荷重容量を得るのに適していることが理解される。
　具体的には、図１２のシミュレーションは、Ｒｔ＝Ｒｆ１の状況を模したものである。より具体的には、スラストカラーＴＣの外周端を表すｘ座標が、動圧発生機構ＤＰＧＭの外周端を表すｘ座標と同じである。
　図１２のシミュレーションでは、静止したスラストカラーＴＣ、静止した動圧発生機構ＤＰＧＭおよび静止したベースＢＳをシミュレーション空間に与えた。動圧発生機構ＤＰＧＭは、ベースＢＳに設けた。そして、定流量境界ＣＦＢからシミュレーション空間外へと作動流体を流出させることにより、ベースＢＳ側からスラストカラーＴＣの外周部ＯＣＰへと作動流体が吸引される状況を模し、この状況における静圧の分布を計算した。図１２の「Ｈｉｇｈ」の部分は、静圧が高いという計算結果が得られた部分である。「Ｌｏｗ」の部分は、静圧が低いという計算結果が得られた部分である。このような静圧の分布と定流量境界ＣＦＢの作用とから、図１２の矢印のような作動流体の流れが生じることが把握される。
　図１３のシミュレーションは、Ｒｔ＞Ｒｆ１の状況を模したものである点で、図１２のシミュレーションとは異なる。具体的には、スラストカラーＴＣの外周端を表すｘ座標が、動圧発生機構ＤＰＧＭの外周端を表すｘ座標よりも大きい。
　図１２および図１３のシミュレーションにおいて、動圧発生機構ＤＰＧＭの外周端付近の同一座標上に、第１参照点ＲＰ１を設定した。図１２および図１３のシミュレーションにおいて、動圧発生機構ＤＰＧＭ上の第１参照点ＲＰ１よりも内周側の位置に、第２参照点ＲＰ２を設定した。シミュレーション空間の座標でいうと、第１参照点ＲＰ１のｘ座標は、第２参照点ＲＰ２のｘ座標よりも大きい。
　図１２および図１３のシミュレーションにおいて、第１参照点ＲＰ１の静圧Ｐ１、第２参照点ＲＰ２の静圧Ｐ２、基準圧力Ｐ０と第１圧力Ｐ１の差分ΔＰ１＝Ｐ０－Ｐ１、および、基準圧力Ｐ０と第２圧力Ｐ２の差分ΔＰ２＝Ｐ０－Ｐ２を計算した。図１２のシミュレーションにおけるΔＰ１を１００に規格化したとき、図１３のシミュレーションにおけるΔＰ１は７０．３であった。図１２のシミュレーションにおけるΔＰ２を１００に規格化したとき、図１３のシミュレーションにおけるΔＰ２は６８．６であった。この結果は、Ｒｔ＞Ｒｆ１の場合は、Ｒｔ＝Ｒｆ１の場合に比べて、動圧発生機構のすぐ外周側の部分の静圧の低下を抑制し易く、動圧発生機構とスラストカラーの間の隙間の静圧の低下を抑制し易く、従って大きい荷重容量を得易いことを示している。
　（Ｒｓ１＜Ｒｂ１：図１４）
　図１４のシミュレーション結果から、第１ベース１４ｂと第１動圧発生機構１１の間に第１ステージ１４ａを介在させ、Ｒｓ１＜Ｒｂ１とし、第１ステージ１４ａに第１動圧発生機構１１を設けることが、大きい荷重容量を得るのに適していることが理解される。ここで、上述の通り、長さＲｂ１は、中心軸５１ｃから第１ベース１４ｂの外周端までの長さである。長さＲｓ１は、中心軸５１ｃから第１ステージ１４ａの外周端までの長さである。
　具体的には、図１４のシミュレーションは、ベースＢＳと動圧発生機構ＤＰＧＭの間にステージＳＴを介在させている点で、図１３のシミュレーションとは異なる。図１４のシミュレーションは、Ｒｓ１＜Ｒｂ１の状況が模擬されている。具体的には、ステージＳＴの外周端を表すｘ座標が、ベースＢＳの外周端を表すｘ座標よりも小さい。また、図１４のシミュレーションは、Ｒｔ＝Ｒｓ１の状況が模擬されている。具体的には、スラストカラーＴＣの外周端を表すｘ座標とステージＳＴの外周端を表すｘ座標とが同じである。
　図１４のシミュレーションにおいて、図１２および図１３のシミュレーションと同一の座標上に、第１参照点ＲＰ１および第２参照点ＲＰ２を設定した。図１４のシミュレーションにおいても、第１参照点ＲＰ１の静圧Ｐ１、第２参照点ＲＰ２の静圧Ｐ２、基準圧力Ｐ０と第１圧力Ｐ１の差分ΔＰ１＝Ｐ０－Ｐ１、および、基準圧力Ｐ０と第２圧力Ｐ２の差分ΔＰ２＝Ｐ０－Ｐ２を計算した。図１２のシミュレーションにおけるΔＰ１を１００に規格化したとき、図１４のシミュレーションにおけるΔＰ１は２３．６であった。図１２のシミュレーションにおけるΔＰ２を１００に規格化したとき、図１４のシミュレーションにおけるΔＰ２は２１．６であった。図１３のシミュレーションに比べ、図１４のシミュレーションでは、ΔＰ１およびΔＰ２が小さい。このことは、第１ベース１４ｂと第１動圧発生機構１１の間に第１ステージ１４ａを介在させ、Ｒｓ１＜Ｒｂ１とし、第１ステージ１４ａに第１動圧発生機構１１を設けることが、動圧発生機構のすぐ外周側の部分の静圧の低下を抑制し、動圧発生機構とスラストカラーの間の隙間の静圧の低下を抑制し、大きい荷重容量を得るのに適していることを示している。
　図１４のシミュレーション結果が示す静圧の分布から、矢印に示す作動流体の流れが生じることが把握される。図１３と図１４を対比することにより、ステージＳＴの存在により、ｘ座標を減少させｙ座標を増加させる方向に進んで動圧発生機構ＤＰＧＭとスラストカラーＴＣとの間の隙間ＧＰに流入する流体経路が拡大していることが把握される。この拡大が、ΔＰ１およびΔＰ２を小さくすることに寄与していると推測される。なお、ｘ座標を減少させｙ座標を増加させる方向は、外周側から内周側に向かいかつベースＢＳ側から隙間ＧＰに向かう方向に対応する。
　（Ｒｓ１＜Ｒｔ：図１５および図１６）
　図１５のシミュレーション結果から、Ｒｓ１＜Ｒｔとすることが、大きい荷重容量を得るのに適していることが理解される。
　具体的には、図１５のシミュレーションは、Ｒｓ１＜Ｒｔの状況が模擬されている点で、図１４のシミュレーションとは異なる。より具体的には、図１５のシミュレーションは、ステージＳＴの外周端を表すｘ座標がスラストカラーＴＣの外周端を表すｘ座標よりも小さい点で、図１４のシミュレーションとは異なる。
　図１５のシミュレーションにおいて、図１２から図１４のシミュレーションと同一の座標上に、第１参照点ＲＰ１および第２参照点ＲＰ２を設定した。図１５のシミュレーションにおいても、第１参照点ＲＰ１の静圧Ｐ１、第２参照点ＲＰ２の静圧Ｐ２、基準圧力Ｐ０と第１圧力Ｐ１の差分ΔＰ１＝Ｐ０－Ｐ１、および、基準圧力Ｐ０と第２圧力Ｐ２の差分ΔＰ２＝Ｐ０－Ｐ２を計算した。図１２のシミュレーションにおけるΔＰ１を１００に規格化したとき、図１５のシミュレーションにおけるΔＰ１は２２．２であった。図１２のシミュレーションにおけるΔＰ２を１００に規格化したとき、図１５のシミュレーションにおけるΔＰ２は１９．６であった。図１４のシミュレーションに比べ、図１５のシミュレーションでは、ΔＰ１およびΔＰ２が小さい。この結果は、Ｒｓ１＜Ｒｔの場合は、Ｒｔ＝Ｒｓ１の場合に比べて、動圧発生機構のすぐ外周側の部分の静圧の低下を抑制し易く、動圧発生機構とスラストカラーの間の隙間の静圧の低下を抑制し易く、従って大きい荷重容量を得易いことを示している。
　Ｒｓ１＜Ｒｔの場合には、以下のような現象が生じている可能性がある。図１６は、図１５に、現象を説明するための追記をしたものである。図１６に示すように、（１）、（２）、（３）および（４）の順の説明が成立する可能性がある。具体的には、（１）スラストカラーＴＣの外周部ＯＣＰの静圧が低下して外周部ＯＣＰへの作動流体の流れが生じ易い静圧分布が形成され；（２）これに伴いベースＢＳ側から外周部ＯＣＰに向かう作動流体の流れすなわち略ｙ方向の作動流体の流れが生じ；（３）この略ｙ方向に流れる作動流体の一部がスラストカラーＴＣに衝突してこの衝突部付近で静圧が高くなり；（４）スラストカラーＴＣとステージＳＴの間の隙間ＧＰからその外周側への作動流体の流出口の一部が上記（３）で形成された高圧部によって占められ、作動流体の流出が妨げられる。
　（第１凸部１７：図１７）
　図１７のシミュレーションは、第１凸部１７が模擬されている点で、図１４のシミュレーションとは異なる。より具体的には、図１７のシミュレーションは、凸部ＰＰが設けられている。
　図１７のシミュレーションにおいて、図１２から図１５のシミュレーションと同一の座標上に、第１参照点ＲＰ１および第２参照点ＲＰ２を設定した。図１７のシミュレーションにおいても、第１参照点ＲＰ１の静圧Ｐ１、第２参照点ＲＰ２の静圧Ｐ２、基準圧力Ｐ０と第１圧力Ｐ１の差分ΔＰ１＝Ｐ０－Ｐ１、および、基準圧力Ｐ０と第２圧力Ｐ２の差分ΔＰ２＝Ｐ０－Ｐ２を計算した。図１２のシミュレーションにおけるΔＰ１を１００に規格化したとき、図１７のシミュレーションにおけるΔＰ１は１７．９であった。図１２のシミュレーションにおけるΔＰ２を１００に規格化したとき、図１７のシミュレーションにおけるΔＰ２は１７．６であった。図１４のシミュレーションに比べ、図１７のシミュレーションでは、ΔＰ１およびΔＰ２が小さい。この結果は、第１凸部１７がある場合は、第１凸部１７がない場合に比べて、動圧発生機構のすぐ外周側の部分の静圧の低下を抑制し易く、動圧発生機構とスラストカラーの間の隙間の静圧の低下を抑制し易く、従って大きい荷重容量を得易いことを示している。
　（動圧発生機構の構成）
　動圧発生機構１１および２１として、種々の動圧発生機構を採用できる。
　図１８を参照して、図４から図１７の例の第１動圧発生機構１１を説明する。図１８の例では、第１動圧発生機構１１は、複数のフォイル片１１ｆを含む。複数のフォイル片１１ｆは、回転軸５１を取り囲むように環状に並んでいる。複数のフォイル片１１ｆでは、互いに隣接するフォイル片１１ｆが部分的に重なり合っている。
　図１８の例では、フォイル片１１ｆは、突出部１１ｆｐを有する。あるフォイル片１１ｆの突出部１１ｆｐが他のフォイル片１１ｆの上から重なっている。複数のフォイル片１１ｆによりこの重なりが繰り返し形成されている。
　図１８の例では、周方向４３に関し、フォイル片１１ｆにおける突出部１１ｆｐ側の一端は、自由端である。フォイル片１１ｆは、取付部１１ｔによって固定されている。
　各フォイル片１１ｆの厚さは、例えば、４０μｍから２００μｍの範囲内の値である。
　以下、図１８の第１動圧発生機構１１の動作について説明する。
　スラストカラー５２が回転方向５２Ｒに回転すると、この回転に引きずられるように、第１動圧発生機構１１とスラストカラー５２との間に隙間１９の作動流体が回転する。このようにして引きずられた作動流体は、突出部１１ｆｐへと誘導される。突出部１１ｆｐは、他のフォイル片１１ｆと重なり合っているため、スラストカラー５２に相対的に接近している。このため、突出部１１ｆｐとスラストカラー５２との間に狭窄部が断続的に形成され、狭窄部を作動流体が通るときに圧力が高まる。作動流体が周方向４３に沿って狭窄部を断続的に通ることによって、圧力の高まりが断続的に現れ、これにより回転軸５１が支持される。
　具体的には、図１８に示すように、突出部１１ｆｐ上に静圧が高い領域１１ｆｐｈが形成される。領域１１ｆｐｈが、スラスト荷重を支持する。図１８の領域１１ｆｐｈ付近に、線状矢印ＡＲ１とブロック矢印ＡＲ２を描いている。これらの矢印ＡＲ１およびＡＲ２は、図示左下の断面図にも描かれている。
　線状矢印ＡＲ１は、スラストカラー５２の回転により作動流体が加速している様を模式的に示している。このような加速がなされる領域では、フォイル片１１ｆにより形成された傾斜により動圧が生成され、静圧の勾配が支えられる。ブロック矢印ＡＲ２は、あるフォイル片１１ｆにおける高圧領域１１ｆｐｈの全圧と、隣接するフォイル片１１ｆの低圧領域の静圧との差によって、作動流体が流出している様を模式的に示している。ここで、高圧領域１１ｆｐｈの全圧は、高圧領域１１ｆｐｈの静圧と動圧の合計を指す。
　図１８の右上に、径方向４２に平行な断面図を示す。この断面図では、互いに隣接する３つのフォイル片１１ｆであるフォイル片１１ｆ１，１１ｆ２および１１ｆ３の重なり方が示されている。
　図１８の例では、第１動圧発生機構１１の外周端は、フォイル片１１ｆの外周端である。このため、回転軸５１の中心軸５１ｃから第１動圧発生機構１１の外周端までの長さＲｆ１は、図１８に示すように規定される。
　図１８の例では、軸方向４１に関する第１動圧発生機構１１の寸法Ｔｆ１は、基体１４からの突出部１１ｆｐの最大高さであり、複数のフォイル片１１ｆの厚さに依存するものである。
　図１８の例の動圧発生機構が採用された軸受は、リーフ型フォイル軸受と呼ばれることがある。
　図１９Ａおよび図１９Ｂに、第１動圧発生機構１１の別例を示す。図１９Ａおよび図１９Ｂの例では、第１動圧発生機構１１は、トップフォイル１１ｔｆと、バンプフォイル１１ｂｆと、を含む。トップフォイル１１ｔｆは、スラストカラー５２に対向している。バンプフォイル１１ｂｆは、連続したアーチ形状を有する。バンプフォイル１１ｂｆは、トップフォイル１１ｔｆを弾性支持する。周方向４３に関し、トップフォイル１１ｔｆの一端は基体１４に固定された固定端であり、他端は自由端である。バンプフォイル１１ｂｆの一部は、基体１４に固定されている。
　図１９Ｂは、第１動圧発生機構１１の周方向４３に平行な断面図である。スラストカラー５２の回転時において、隙間１９における作動流体の圧力によって、回転軸５１が支持される。
　図１９Ａおよび図１９Ｂでは、第１動圧発生機構１１の外周端は、トップフォイル１１ｔｆの外周端である。このため、回転軸５１の中心軸５１ｃから第１動圧発生機構１１の外周端までの長さＲｆ１は、図１９Ａに示すように規定される。
　図１９Ａおよび図１９Ｂの例では、軸方向４１に関する第１動圧発生機構１１の寸法Ｔｆ１は、基体１４からのトップフォイル１１ｔｆの最大高さであり、バンプフォイル１１ｂｆの形状、ならびに、バンプフォイル１１ｂｆおよびトップフォイル１１ｔｆの厚さに依存するものである。
　図２０に、第１動圧発生機構１１の別例を示す。図２０の例では、第１動圧発生機構１１は、スパイラル形状の複数の溝１１ｇを含む。複数の溝１１ｇは、回転軸５１から放射状に延びている。複数の溝１１ｇは、基体１４に設けられている。
　図２０の第１動圧発生機構１１では、スラストカラー５２の回転時において、隙間１９における作動流体の圧力によって、回転軸５１が支持される。
　図２０の例では、第１動圧発生機構１１の外周端は、溝１１ｇの外周端である。このため、回転軸５１の中心軸５１ｃから第１動圧発生機構１１の外周端までの長さＲｆ１は、図２０に示すように規定される。
　図２０の例では、軸方向４１に関する第１動圧発生機構１１の寸法Ｔｆ１は、溝１１ｇの深さである。
　図２０の例の動圧発生機構が採用された軸受は、スパイラルグルーブ軸受と呼ばれることがある。
　図１８から図２０において説明した第１動圧発生機構１１の例は、第２動圧発生機構２１にも適用可能である。その適用の際には、「第１」の「第２」への変更等、用語は適宜変更され得る。
　（スラストカラーの構成）
　上記のとおり、本実施の形態では、スラストカラー５２は、円盤状である。典型例では、スラストカラー５２は、金属製である。
　図２１に、本実施の形態のスラストカラー５２を示す。図２１のスラストカラー５２は、回転軸５１の中心軸５１ｃに垂直な基準平面５２ｐについて、面対称である。
　具体的には、図２１のスラストカラー５２は、円盤部５２ｄと、第１ハブ部５２ｊと、第２ハブ部５２ｋと、を含む。中心軸５１ｃが延びる軸方向４１について、第１ハブ部５２ｊおよび第２ハブ部５２ｋは、円盤部５２ｄを挟んでいる。基準平面５２ｐについて、第１ハブ部５２ｊおよび第２ハブ部５２ｋは面対称である。典型例では、円盤部５２ｄ、第１ハブ部５２ｊおよび第２ハブ部５２ｋは、単一部材である。そのような単一部材は、例えば、一体成形により作製され得る。
　スラストカラー５２が基準平面５２ｐについて面対称でない場合、スラストカラー５２は、回転時において遠心力により肉厚が大きい側に撓む傾向にある。この傾向は、スラストカラー５２の径を大きくすると顕在化する。この点、図２１のスラストカラー５２の面対称性によれば、回転時におけるスラストカラー５２の撓みを抑制できる。
　スラストカラー５２が円盤部５２ｄのみによって構成されている場合であっても、スラストカラー５２を基準平面５２ｐについて面対称とすることは可能である。しかし、第１ハブ部５２ｊおよび第２ハブ部５２ｋを設けた上でスラストカラー５２を基準平面５２ｐについて面対称とすることにより、さらなる効果が奏され得る。
　具体的には、スラストカラー５２が円盤部５２ｄのみによって構成されている場合、スラストカラー５２が高速回転により発生する応力に耐えることができるようにするには、円盤部５２ｄを厚くすることが考えられる。しかし、そのようにすると、円盤部５２ｄの質量が増大し、回転系の質量が増大し易い。回転系の質量が増大すると、回転系の曲げ共振固有値が低くなり易い。曲げ共振固有値が低くなることは、回転系の振動が顕著になる回転数が低くなることを意味する。このため、曲げ共振固有値が低いと、回転系を高速回転させるのが難しい。これに対し、スラストカラー５２がハブ部５２ｊおよび５２ｋを有していると、円盤部５２ｄの厚さを小さくし易い。このため、回転系の曲げ共振固有値が高くなり易く、回転系を高速回転させ易い。なお、この文脈において、「回転系」は、回転軸５１と、回転軸５１とともに回転する要素と、の組み合わせを指す。回転軸５１とともに回転する要素は、スラストカラー５２、圧縮機インペラ、タービンホイール等を含み得る。
　なお、曲げ共振固有値は、撓み臨界共振振動数、撓み臨界速度、曲げ共振周波数等と呼ばれることもあるパラメータである。
　［ケーシング］
　図２２に示す例では、軸受構造５０は、ケーシング７０を備える。ケーシング７０、第１スラスト軸受１０および第２スラスト軸受２０を含むエンクロージャ７５が設けられている。エンクロージャ７５は、内部空間７７を有する。内部空間７７において、第１動圧発生機構１１はスラストカラー５２に対向している。内部空間７７において、第２動圧発生機構２１はスラストカラー５２に対向している。エンクロージャ７５は、内部空間７７に通ずる第１貫通孔７１ｉおよび第２貫通孔７１оを有する。
　スラストカラー５２が回転すると、作動流体の流れが生じ、作動流体は運動エネルギーを有することとなる。作動流体が運動エネルギーを失うときに、熱エネルギーが生じる。
　この点、上記のような第１貫通孔７１ｉおよび第２貫通孔７１оによれば、スラストカラー５２等の温度が過度に上昇することを防止できる。具体的には、図２２の例では、第１貫通孔７１ｉを介して内部空間７７に作動流体を流入させ、内部空間７７から第２貫通孔７１оを介して作動流体を流出させることができる。このようにすれば、スラストカラー５２等の温度が過度に高くなることを防止できる。図２２の例では、第１貫通孔７１ｉは、作動流体の流入口である。第２貫通孔７１оは、作動流体の流出口である。
　ところで、一般的には、動圧発生機構により生じるスラストカラーを支持する圧力は、作動流体の密度ρに概ね比例する。作動流体の温度が高まると、密度ρは低下する。この点、図２２の例では、スラスト軸受２４に第１貫通孔７１ｉが設けられ、スラスト軸受１４に第２貫通孔７１оが設けられている。このようにすれば、隙間２９および１９における作動流体の温度を低下させ、密度ρを増加させ、動圧発生機構により生じるスラストカラーを支持する圧力を確保し易い。このことは、大きな荷重容量を得る観点から有利である。
　具体的には、図２２の例では、スラスト軸受２４における第２ステージ２４ａよりも外周側に、第１貫通孔７１ｉが設けられている。スラスト軸受１４における第１ステージ１４ａよりも外周側に、第２貫通孔７１оが設けられている。より具体的には、第２ベース２４ｂに、第１貫通孔７１ｉが設けられている。第１ベース１４ｂに、第２貫通孔７１оが設けられている。
　ただし、図２３に示すように、エンクロージャ７５が第１貫通孔７１ｉおよび第２貫通孔７１оを有さない形態も採用され得る。このような場合であっても、ケーシング７０の材料として熱伝導に優れたものを用いること等により、熱対策を行うことは可能である。
　図２４の例では、軸受構造５０は、熱交換器７６を備える。熱交換器７６は、内部空間７７を、第１空間７８と第２空間７９とに仕切っている。第１空間７８において、第１動圧発生機構１１は、スラストカラー５２に対向している。第１空間７８において、第２動圧発生機構２１は、スラストカラー５２に対向している。第２空間７９に、第１貫通孔７１ｉおよび第２貫通孔７１оが通じている。
　上記のような熱交換器７６によれば、動圧発生機構とスラストカラーの間の隙間にほこり等の異物が混入するのを防止しつつ、スラストカラー等の温度が過度に高くなることを防止できる。
　熱交換器７６は、特に限定されない。図２４の例では、熱交換器７６は、フィンを有している。具体的には、図２４の例では、熱交換器７６は、コルゲートフィンを有している。熱交換器７６の他の例は、プレート式熱交換器、シェル＆チューブ式熱交換器、フィンチューブ式熱交換器７６等である。
　図２４の例では、熱交換器７６は、第１空間７８と第２空間７９とを隙間なく仕切っている。このようにすることは、第１空間７８における動圧発生機構とスラストカラーの間の隙間に異物が混入するのを防止するのに適している。
　図２４の例では、第１貫通孔７１ｉは、第２ベース２４ｂおよびケーシング７０の両方を貫通している。ただし、図２５に示すように、第１貫通孔７１ｉは、第２ベース２４ｂを貫通せずケーシング７０を貫通していてもよい。また、図２４の例では、第２貫通孔７１оは、第１ベース１４ｂおよびケーシング７０の両方を貫通している。ただし、図２５に示すように、第２貫通孔７１оは、第１ベース１４ｂを貫通せずケーシング７０を貫通していてもよい。この点は、図２２の例についても同様である。
　［流体機械］
　図３から図２５を参照して説明した軸受構造５０は、流体機械８０に適用され得る。図２に、流体機械８０の例が記載されている。図２において、流体の流れが矢印により表されている。
　図２の例では、流体機械８０は、圧縮機６１と、膨張機６２と、を備えている。圧縮機６１および膨張機６２は、回転軸５１に取り付けられている。具体的には、圧縮機６１および膨張機６２は、回転軸５１に機械的に取り付けられている。また、流体機械８０は、再生熱交換器６３および燃焼器６４を備える。
　図２の例では、圧縮機６１は、遠心圧縮機である。遠心圧縮機６１は、圧縮機インペラ６１ｉと、ディフューザーと、を含む。遠心圧縮機６１の圧縮機インペラ６１ｉが、回転軸５１に（具体例には機械的に）取り付けられている。ディフューザーは、圧縮機インペラ６１ｉよりも外周側に位置している。作動流体は、圧縮機インペラ６１ｉおよびディフューザーをこの順に通り得る。なお、図２では、ディフューザーの図示は省略している。この点は、図２２から図２５についても同様である。
　図２の例では、流体機械８０は、タービンシステムである。膨張機６２は、膨張タービンである。
　具体的には、図２の例では、膨張機６２は、ラジアル膨張タービンである。ラジアル膨張タービン６２は、タービンホイール６２ｗと、ノズルと、を含む。タービンホイール６２ｗが、回転軸５１に（具体例には機械的に）取り付けられている。ノズルは、タービンホイール６２ｗよりも外周側に位置している。燃焼器６４からの燃焼ガスは、ノズルおよびタービンホイール６２ｗをこの順に通り得る。なお、図２では、ノズルの図示は省略している。
　図２の例では、圧縮機６１と、スラストカラー５２と、膨張機６２とは、軸方向４１についてこの順で設けられている。具体的には、圧縮機インペラ６１ｉと、スラストカラー５２と、タービンホイール６２ｗとは、軸方向４１についてこの順で設けられている。
　図２の例では、圧縮機６１から吐出された作動流体が、第１貫通孔７１ｉから内部空間７７に流入する。このようにすれば、スラストカラー５２等の温度が過度に高くなることを防止できる。
　具体的には、図２の例では、第１流路８１および第２流路８２が設けられている。
　第１流路８１は、圧縮機６１と、燃焼器６４と、膨張機６２と、をこの順に接続している。具体的には、第１流路８１は、圧縮機６１と、再生熱交換器６３と、燃焼器６４と、膨張機６２と、再生熱交換器６３と、をこの順に接続している。
　第２流路８２は、燃焼器６４をバイパスしている。具体的には、第２流路８２は、再生熱交換器６３および燃焼器６４をバイパスしている。第２流路８２は、圧縮機６１と、第１貫通孔７１ｉと、内部空間７７と、第２貫通孔７１оと、膨張機６２と、をこの順に接続している。
　第１流路８１において、圧縮機６１は、作動流体を圧縮する。次に、再生熱交換器６３は、作動流体と、タービン排流体と、の間で熱交換をする。これにより、作動流体の温度が上昇する。次に、燃焼器６４は、作動流体中に、燃料を噴射して燃焼させる。これにより、燃焼ガスが発生する。次に、膨張機６２は、燃焼ガスを膨張させる。膨張機６２では、燃焼ガスが通過することにより、トルクが生成される。このトルクは、圧縮機６１による作動流体の圧縮に利用され得る。また、膨張機６２に発電機を連結させ、このトルクを発電機での発電に利用することもできる。次に、膨張機６２から流出したタービン排流体は、再生熱交換器６３に流入する。
　上述の説明から理解されるように、圧縮機６１に流入した作動流体の一部は、再生熱交換器６３および燃焼器６４へと流れる。圧縮機６１に流入した作動流体の別の一部は、第２流路８２に流入する。
　第２流路８２において、作動流体は、第１貫通孔７１ｉを通って、内部空間７７に流入する。内部空間７７内において、作動流体は内部空間７７を冷却する。次に、作動流体は、第２貫通孔７１оを通って、内部空間７７から流出する。次に、作動流体は、膨張機６２に流入する。こうして膨張機６２に流入した作動流体も、膨張機６２におけるトルク発生に寄与し得る。また、こうして膨張機６２に流入した作動流体は、膨張機６２を冷却できる。
　一具体例において、第１流路８１では、燃焼ガスは、ノズルを経由してタービンホイール６２ｗに供給される。一方、第２流路８２では、作動流体は、膨張機６２に供給される。
　一般的に、膨張機が生成するトルクを大きくするためには、膨張機に流入する作動流体の熱量および質量が大きいことが望ましい。一方で、膨張機の入口温度が高くなりすぎることは、耐熱設計上、望ましくない。
　例えば、ノズルおよびタービンホイールの熱を外部に逃がすことにより、膨張機の入口温度が高い場合もノズルおよびタービンホイールの耐熱性を確保できる。しかしながら、そのようにすると、燃焼ガスの熱がノズルおよびタービンホイールを介して外部に逃げることにより、膨張機が生成するトルクが減少するおそれがある。
　そこで、本発明者らは、ノズルおよびタービンホイールの冷却に作動流体を用い、さらに作動流体を膨張機の吸気側へ供給することを検討した。このようにすれば、膨張機において、ノズルおよびタービンホイールから吸収した熱量も利用してトルクを発生させることができる。さらに、燃焼ガスより低温の作動流体が燃焼ガスと混合されることにより、膨張機の吸気の熱量を減少させることなく、膨張機の吸気温度を低下させることができる。
　さらに、本発明者らは、軸受機構５０を経由した作動流体を膨張機６２に供給することを検討した。軸受機構５０を経由した作動流体は、ノズルおよびタービンホイールよりも低温であり、一方で、膨張機のトルク生成に寄与する熱量を有し得る。このため、軸受機構５０を経由した作動流体は、ノズルおよび／またはタービンホイールを冷却することおよび／または膨張機のトルクを生成することに寄与し得る。
　以下、軸受機構５０から第２流路８２によって膨張機６２に供給された作動流体の流れの例を、図２６、図２７、図２８、図２９、図３０および図３１を参照しながら説明する。具体的には、以下では、軸受機構５０の第２貫通孔７１оから吐出された作動流体の、膨張機６２における流れを説明する。
　図２６の例では、膨張機６２において、作動流体は、吸気側に供給され、タービンホイール６２ｗを回転させる。図２６の例によれば、軸受機構５０で生じた熱量を、膨張機６２におけるトルクの発生に利用できる。
　図２７の例では、膨張機６２において、作動流体は、タービンホイール６２ｗを冷却し、その後、吸気側に供給されタービンホイール６２ｗを回転させる。図２７の例によれば、軸受機構５０で生じた熱量とタービンホイール６２ｗから吸収された熱量を、膨張機６２におけるトルクの発生に利用できる。
　図２８の例では、膨張機６２において、作動流体は、ノズル６２ｎを冷却し、その後、吸気側に供給されタービンホイール６２ｗを回転させる。図２８の例によれば、軸受機構５０で生じた熱量とノズル６２ｎから吸収された熱量を、膨張機６２におけるトルクの発生に利用することができる。
　図２９の例では、膨張機６２において、作動流体の一部は、ノズル６２ｎを冷却する。作動流体の別の一部（具体的には残部）は、タービンホイール６２ｗを冷却する。ノズル６２ｎを冷却した作動流体およびタービンホイール６２ｗを冷却した作動流体は、吸気側に供給されタービンホイール６２ｗを回転させる。図２９の例によれば、軸受機構で生じた熱量とノズル６２ｎから吸収した熱量とタービンホイールから吸収した熱量とを、膨張機６２におけるトルクの発生に利用することができる。
　図３０の例では、膨張機６２において、作動流体は、ノズル６２ｎを冷却し、次に、タービンホイール６２ｗを冷却し、次に、吸気側に供給されタービンホイール６２ｗを回転させる。図３０の例によれば、軸受機構５０で生じた熱量とノズル６２ｎから吸収された熱量とタービンホイール６１ｗから吸収された熱量とを、膨張機６２におけるトルクの発生に利用することができる。
　図３１の例では、膨張機６２において、作動流体は、ノズル６２ｎを冷却する。ノズル６２ｎを冷却した作動流体の一部は、直接的に吸気側に供給される。ノズル６２ｎを冷却した作動流体の別の一部（具体的には残部）は、タービンホイール６２ｗを冷却し、その後、吸気側に供給される。吸気側に供給された両方の作動流体が、タービンホイール６２ｗを回転させる。図３１の例によれば、軸受機構５０で生じた熱量とノズル６２ｎから吸収された熱量とタービンホイール６１ｗから吸収された熱量とを、膨張機６２におけるトルクの発生に利用することができる。
　ここで、一具体例に係る作動流体の圧力について説明する。圧縮機６１から吐出される作動流体の圧力をＰｃとする。再生熱交換器６３における作動流体の圧力損失をΔＰ１とする。燃焼器６４の入口圧力から出口圧力を差し引いた差分をΔＰ２とする。このとき、第１流路８１によって膨張機６２に流入される燃焼ガスの圧力Ｐｔｉｎ１は、Ｐｔｉｎ１＝Ｐｃ－ΔＰ１－ΔＰ２で与えられる。一方、軸受構造５０における作動流体の圧力損失をΔＰｔｂとする。このとき、第２流路８２によって膨張機６２に流入される作動流体の圧力Ｐｔｉｎ２は、Ｐｔｉｎ２＝Ｐｃ－ΔＰ１で与えられる。図２の例では、Ｐｔｉｎ２＞Ｐｔｉｎ１である。このようにすれば、作動流体を第２流路８２経由で軸受構造５０および膨張機６２に供給し易い。また、図２の例では、タービン排流体の圧力は、大気圧よりも高い。このため、膨張機６２からタービン排流体を排出し易い。
　また、一具体例に係る作動流体の温度について説明する。圧縮機６１から吐出される作動流体の温度をＴｃとする。再生熱交換器６３から流出した直後の作動流体の温度をＴｒｈとする。燃焼器６４から流出される燃焼ガスの温度をＴｂとする。軸受構造５０から流出される作動流体の温度をＴｔｂとする。再生熱交換器６３で熱交換により、Ｔｒｈ＞Ｔｃとなり、燃焼器６４に流入する作動流体の温度が高まり、燃焼器６４に供給する燃料を節約することが可能となる。また、Ｔｔｂ＞Ｔｃではあるものの、ＴｔｂはＴｂに比べて十分に低いため、軸受構造５０から流出した作動流体によって、膨張機６２を冷却できる。
　図２２から図２５では、軸受構造５０が流体機械８０に適用された場合の圧縮機６１の位置が例示的に示されている。具体的には、図２２から図２５では、遠心圧縮機６１が示されている。
　図２２、図２４および図２５に示すように、中心軸５１ｃに沿って観察したとき、第１貫通孔７１ｉは、圧縮機インペラ６１ｉの外周端よりも外周側にあってもよい。このようにすれば、第１貫通孔７１ｉから内部空間７７に流入する作動流体の流量を稼ぎ易い。
　一具体例では、遠心圧縮機６１の圧縮機インペラ６１ｉおよびディフューザーを経由した作動流体が、第１貫通孔７１ｉから内部空間７７に流入する。例えば、中心軸５１ｃに沿って観察したとき、第１貫通孔７１ｉは、ディフューザーと重複する位置またはディフューザーよりも外周側の位置にある。
　ただし、中心軸５１ｃに沿って観察したとき、第１貫通孔７１ｉは、圧縮機インペラ６１ｉと重複する位置にあってもよい。
　本実施の形態では、軸受機構５０は、圧縮機６１の回転部を支持している。回転部は、圧縮機インペラ６１ｉを含む。回転部は、回転軸５１とともに回転する。具体的には、回転部は、回転軸５１と同様、中心軸５１ｃを実質的に中心として回転する。
　回転軸５１は、温度が変化すると、膨張して、軸方向４１の長さが変化し得る。そのため、軸受機構５０によってスラストカラー５２の位置を保持しても、回転部の位置は変化し得る。本実施の形態では、軸方向４１は、スラスト方向である。
　一方、回転部の軸方向４１の位置を精密に保持することにより、圧縮機６１の損失を低減することが可能である。本実施の形態では、図３２に示すように、圧縮機６１は、位置が固定されたシュラウド６１ｓを有している。この場合、圧縮機インペラ６１ｉの軸方向４１の位置を精密に保持することにより、回転するインペラ６１ｉと固定されたシュラウド６１ｓの接触を避けつつ、圧縮機インペラ６１ｉとシュラウド６１ｓの間に小さい隙間６１ｇが形成された状態を維持できる。これにより、圧縮機６１の故障を避けつつ、圧縮機６１における損失を低減できる。
　この点、本実施の形態では、Ｌｃｔ＜Ｌｔｅの関係が満たされている。ここで、Ｌｃｔは、軸方向４１に関する圧縮機６１とスラストカラー５２との間の離間距離である。Ｌｔｅは、軸方向４１に関するスラストカラー５２と膨張機６２との間の離間距離である。本実施の形態では、Ｌｃｔ＜Ｌｔｅであるため、離間距離Ｌｃｔを小さくし易い。このため、回転軸５１の温度変化に伴って圧縮機６１が軸方向４１に変位することを抑制し易い。
　具体的には、Ｌｃｔは、軸方向４１に関する圧縮機６１の回転部とスラストカラー５２との間の離間距離である。Ｌｔｅは、軸方向４１に関するスラストカラー５２と膨張機６２の回転部との間の離間距離である。ここで、膨張機６２の回転部は、タービンホイール６２ｗを含む。
　より具体的には、Ｌｃｔは、軸方向４１に関する圧縮機インペラ６１ｉとスラストカラー５２との間の離間距離である。Ｌｔｅは、軸方向４１に関するスラストカラー５２とタービンホイール６２ｗとの間の離間距離である。
　Ｌｃｔ＜Ｌｔｅについて、さらに説明する。本実施の形態では、離間距離Ｌｔｅが相対的に大きいことにより、高温の膨張機６２の熱がスラストカラー５２に伝わり難い。このため、膨張機６２の温度変化が、回転軸５１のうちスラストカラー５２と圧縮機６１の間の部分の温度に影響し難い。このため、膨張機６２の温度変化に伴って離間距離Ｌｃｔが変動して圧縮機６１が軸方向４１に変位することを抑制し易い。以上の理由で、Ｌｃｔ＜Ｌｔｅは、流体機械８０の設計として適切である。
　さらに、本実施の形態では、軸受構造５０に貫通孔７１ｉおよび７１ｏが設けられている。このため、スラストカラー５２の周囲の作動流体の温度を低下させ、スラストカラー５２の温度を低下させ、回転軸５１の温度を下げることができる。具体的には、回転軸５１のうち圧縮機６１とスラストカラー５２の間の部分の温度を下げることができる。これにより、回転軸５１の温度変化に伴う圧縮機６１の軸方向４１の変位を抑えることができる。膨張機６２に関していうと、貫通孔７１ｉおよび７１ｏが設けられているため、膨張機６２からスラストカラー５２に伝搬した熱を、スラストカラー５２から作動流体へ逃がし易い。このため、膨張機６２の温度変化が、回転軸５１のうちスラストカラー５２と圧縮機６１の間の部分の温度に影響し難い。このことは、離間距離Ｌｃｔの変動を抑制し、圧縮機６１の軸方向４１の変位を抑制する観点から有利である。
　以上のように、本実施の形態の流体機械８０によれば、圧縮機６１の軸方向４１の位置を精密に保持できる。これにより、圧縮機６１における損失を低減することが期待される。
　（別のメカニズム）
　上記では、図１１Ａから図１１Ｃを参照しつつ、メカニズムＭに基づいた説明を行ってきた。しかし、現実には、メカニズムＭとは別のメカニズムも働き得る。例えば、軸受構造５０では、遠心力も働き得る。
　図７から図９を参照して説明した第１凸部１７による利点は、メカニズムＭのみならず、遠心力によっても説明できる。具体的には、第１凸部１７は、遠心力により隙間１９から径方向４２外側へと流出しようとする作動流体を、第１凸部１７よりも内周側に押しとどめるように作用すると説明できる。この作用は、大きい荷重容量を得ることに寄与し得る。第２凸部についても同様である。図３３において、上記の押しとどめ作用が、矢印により模式的に表されている。
　本開示に、種々の変更を適用することができる。
　例えば、本開示に係る技術の適用先は、タービンシステムに限定されない。タービンシステム以外の適用先は、例えば、電動コンプレッサ、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｃ　Ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）等の回転軸、工場の加工設備等である。
　図２の例では、第１スラスト軸受および第２スラスト軸受のうち第１スラスト軸受が圧縮機により近い位置にある。しかし、第１スラスト軸受という用語は、圧縮機により近い位置ある第１スラスト軸受を指していると限定して解釈するべきではない。
　上記の説明では、第１スラスト軸受および第２スラスト軸受の両方が存在する場合について説明した。ただし、第１スラスト軸受および第２スラスト軸受の一方のみが存在する形態も、本開示に含まれる。
　図示した要素の一部を省略することも可能である。例えば、再生熱交換器は省略可能である。軸受構造の要素の一部についても省略可能である。
　上述の実施の形態で説明した軸受構造は、タービンシステム等に適用できる。
　１０，２０　スラスト軸受
　１１，２１　動圧発生機構
　１１ｆ，１１ｆ１，１１ｆ２，１１ｆ３　フォイル片
　１１ｆｐ　突出部
　１１ｆｐｈ　静圧が高い領域
　１１ｔ　取付部
　１１ｂｆ　バンプフォイル
　１１ｔｆ　トップフォイル
　１１ｇ　溝
　１４，２４　基体
　１４ａ，２４ａ　ステージ
　１４ｂ，２４ｂ　ベース
　１５，２５　凹部
　１７，２７　凸部
　１９，２９　隙間
　４１　軸方向
　４２　径方向
　４３　周方向
　５０　軸受構造
　５１　回転軸
　５１ｃ　中心軸
　５２　スラストカラー
　５２ｄ　円盤部
　５２ｊ，５２ｋ　ハブ部
　５２ｐ　基準平面
　５２Ｒ　回転方向
　５２ｘ，５２ｙ　対向平面
　６１　圧縮機
　６１ｇ　隙間
　６１ｉ　圧縮機インペラ
　６１ｓ　シュラウド
　６２　膨張機
　６２ｎ　ノズル
　６２ｗ　タービンホイール
　６３　再生熱交換器
　６４　燃焼器
　７０　ケーシング
　７１ｉ，７１ｏ　貫通孔
　７５　エンクロージャ
　７６　熱交換器
　７７，７８，７９　空間
　８０　流体機械
　８１，８２　流路
　１０１　回転軸
　１０３Ａ，１０３Ｂ　スラスト軸受
　１０４　スラストカラー

Claims (19)

  1. 　中心軸を有する回転軸と、
    　前記回転軸に取り付けられたスラストカラーと、
    　前記スラストカラーに対向する第１動圧発生機構を含む、第１スラスト軸受と、
    　を備え、
    　前記中心軸から前記スラストカラーの外周端までの長さをＲｔと定義し、前記中心軸から前記第１動圧発生機構の外周端までの長さをＲｆ１と定義したとき、Ｒｔ＞Ｒｆ１の関係を満たす、
    　軸受構造。
  2. 　前記第１スラスト軸受は、第１ステージと、第１ベースと、を含み、
    　前記第１ステージは、前記第１ベースから前記スラストカラーに向かって延び、
    　前記第１動圧発生機構は、前記第１ステージに設けられ、
    　前記中心軸から前記第１ステージの外周端までの長さをＲｓ１と定義し、前記中心軸から前記第１ベースの外周端までの長さをＲｂ１と定義したとき、Ｒｓ１＜Ｒｂ１の関係を満たす、
    　請求項１に記載の軸受構造。
  3. 　前記第１スラスト軸受は、第１ステージを含み、
    　前記第１動圧発生機構は、前記第１ステージに設けられ、
    　前記中心軸から前記第１ステージの外周端までの長さをＲｓ１と定義したとき、Ｒｓ１＜Ｒｔの関係を満たす、
    　請求項１または２に記載の軸受構造。
  4. 　前記スラストカラーは、前記第１動圧発生機構に対向し前記中心軸に直交する方向に拡がる第１対向平面を有し、
    　前記中心軸から前記第１対向平面の外周端までの長さをＲｏ１と定義したとき、Ｒｏ１＞Ｒｆ１の関係を満たす、
    　請求項１から３のいずれか一項に記載の軸受構造。
  5. 　前記第１スラスト軸受は、第１ステージを含み、
    　前記第１動圧発生機構は、前記第１ステージに設けられ、
    　前記中心軸から前記第１ステージの外周端までの長さをＲｓ１と定義したとき、Ｒｓ１＞Ｒｆ１の関係を満たす、
    　請求項１から４のいずれか一項に記載の軸受構造。
  6. 　前記第１スラスト軸受は、第１ステージを含み、
    　前記第１動圧発生機構は、前記第１ステージに設けられ、
    　前記中心軸が延びる方向を軸方向と定義し、前記軸方向に関する前記第１動圧発生機構の寸法をＴｆ１と定義し、前記軸方向に関する前記第１ステージの寸法をＴｓ１と定義したとき、Ｔｆ１＜Ｔｓ１の関係を満たす、
    　請求項１から５のいずれか一項に記載の軸受構造。
  7. 　前記第１スラスト軸受は、第１ステージと、第１凸部と、を含み、
    　前記第１動圧発生機構は、前記第１ステージに設けられ、
    　前記第１凸部は、前記第１ステージから前記スラストカラーに向かって延び、
    　前記中心軸に沿って観察したとき、前記第１凸部は、前記第１動圧発生機構よりも外周側にある、
    　請求項１から６のいずれか一項に記載の軸受構造。
  8. 　前記中心軸が延びる方向を軸方向と定義し、前記軸方向に関する前記第１凸部の寸法をＴｐ１と定義し、前記軸方向に関する前記第１動圧発生機構の寸法をＴｆ１と定義したとき、Ｔｆ１＞Ｔｐ１の関係を満たす、
    　請求項７に記載の軸受構造。
  9. 　前記第１スラスト軸受は、第１凹部を有し、
    　前記第１動圧発生機構は、前記第１凹部に設けられている、
    　請求項１から６のいずれか一項に記載の軸受構造。
  10. 　前記中心軸が延びる方向を軸方向と定義し、前記軸方向に関する前記第１凹部の寸法をＴｇ１と定義し、前記軸方向に関する前記第１動圧発生機構の寸法をＴｆ１と定義したとき、Ｔｆ１＞Ｔｇ１の関係を満たす、
    　請求項９に記載の軸受構造。
  11. 　前記第１動圧発生機構は、複数のフォイル片を含み、
    　前記複数のフォイル片は、前記回転軸を取り囲むように環状に並び、
    　前記複数のフォイル片では、互いに隣接するフォイル片が部分的に重なり合っている、
    　請求項１から１０のいずれか一項に記載の軸受構造。
  12. 　前記中心軸に垂直な基準平面について、前記スラストカラーは、面対称である、
    　請求項１から１１のいずれか一項に記載の軸受構造。
  13. 　前記スラストカラーは、円盤部と、第１ハブ部と、第２ハブ部と、を含み、
    　前記中心軸が延びる軸方向について、前記第１ハブ部および前記第２ハブ部は、前記円盤部を挟んでおり、
    　前記基準平面について、前記第１ハブ部および前記第２ハブ部は面対称である、
    　請求項１２に記載の軸受構造。
  14. 　ケーシングを備え、
    　前記ケーシングおよび前記第１スラスト軸受を含むエンクロージャが設けられ、
    　前記エンクロージャは、内部空間を有し、
    　前記内部空間において、前記第１動圧発生機構は前記スラストカラーに対向し、
    　前記エンクロージャは、前記内部空間に通ずる第１貫通孔および第２貫通孔を有する、
    　請求項１から１３のいずれか一項に記載の軸受構造。
  15. 　熱交換器を備え、
    　前記熱交換器は、前記内部空間を、第１空間と第２空間とに仕切り、
    　前記第１空間において、前記第１動圧発生機構は前記スラストカラーに対向し、
    　前記第２空間に、前記第１貫通孔および前記第２貫通孔が通じている、
    　請求項１４に記載の軸受構造。
  16. 　請求項１から１５のいずれか一項に記載の軸受構造と、
    　圧縮機と、
    　膨張機と、を備え、
    　前記圧縮機および前記膨張機は、前記回転軸に取り付けられている、
    　流体機械。
  17. 　請求項１４または１５に記載の軸受構造と、
    　圧縮機と、
    　膨張機と、を備え、
    　前記圧縮機および前記膨張機は、前記回転軸に取り付けられ、
    　前記圧縮機から吐出された作動流体が、前記第１貫通孔から前記内部空間に流入する、
    　流体機械。
  18. 　前記圧縮機は、遠心圧縮機であり、
    　前記遠心圧縮機は、前記回転軸に取り付けられた圧縮機インペラを含み、
    　前記中心軸に沿って観察したとき、前記第１貫通孔は、前記圧縮機インペラの外周端よりも外周側にある、
    　請求項１７に記載の流体機械。
  19. 　前記中心軸が延びる方向を軸方向と定義したとき、前記圧縮機と、前記スラストカラーと、前記膨張機とは、前記軸方向についてこの順で設けられ、
    　前記軸方向に関する前記圧縮機と前記スラストカラーとの間の離間距離をＬｃｔと定義し、前記軸方向に関する前記スラストカラーと前記膨張機との間の離間距離をＬｔｅと定義したとき、Ｌｃｔ＜Ｌｔｅの関係を満たす、
    　請求項１６から１８のいずれか一項に記載の流体機械。
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