WO2023162015A1 - 気体軸受装置 - Google Patents

Abstract

気体軸受装置は、回転部材と対向する静止保持部材上に配設され、且つ連続する複数の山部を有する波形状のバンプフォイルと、前記バンプフォイル上に配設されるトップフォイルと、を備え、前記バンプフォイルは、互いに対向して配置される前記回転部材側の第１バンプフォイルと、前記静止保持部材側の第２バンプフォイルとを含み、前記第１バンプフォイル及び前記第２バンプフォイルは、互いの山部の傾斜面同士が重なり合うように係合し、互いに重なり合う前記第１バンプフォイル及び前記第２バンプフォイルの山部の頂部間及び底部間にはそれぞれ隙間が形成される。

Description

気体軸受装置

　本開示は、高速回転体を支持する気体軸受装置に関する。

　従来から高速回転体を支持する気体軸受装置として、回転部材と該回転部材に対向する静止保持部材との間に気体軸受部が設けられ、この気体軸受部が、静止保持部材上に配設され且つ波形状のバンプフォイルと、該バンプフォイル上に配設されるトップフォイルとから構成されることが知られている。

　例えば、特許文献１には、回転中、回転軸が偏心することにより変動荷重或いは衝撃荷重が負荷されたとき、偏心した回転軸を元の位置に復元するのに十分な剛性とともに、高速安定性に資する減衰を確保可能な動圧型気体軸受について開示されている。

　また、特許文献１には、バンプフォイルが互いに対向して配置された静止部材側の下部パンプフォイルと、回転部材側の上部バンプフォイルとからなり、互いの山の傾斜面同士が重なり合うように、下部パンプフォイルと上部バンプフォイルとが予め係合している構成が示されている。

特開２００３－１４８４６１号公報

　気体軸受装置は、高速回転体を支持するため振動的に不安定になりやすく、振動の安定性を増すために、高速回転における振動エネルギの吸収能力を高めることが必要であり、振動減衰能力を高めることが要求されている。

　トップフォイルと回転部材（回転軸側）との間には気体膜が存在し、この気体膜による振動減衰が考えられるが、大きくは期待できない。さらに、他の振動減衰の要素として、バンプフォイルとトップフォイルとの接触摩擦、バンプフォイルと静止保持部材（ハウジング側）との接触摩擦による摩擦減衰が考えられる。従って、この摩擦減衰が振動の安定化に寄与すると考えられるため、摩擦減衰を高めることによって、振動の安定化が期待される。

　バンプフォイルは、波形状のため回転部材側からの上下方向（ジャーナル軸受けの場合には半径方向、スラスト軸受けの場合には軸方向）の荷重に対して、上下方向に潰れることで左右方向（ジャーナル軸受けの場合には周方向）に伸び縮みし、これによって、静止保持部材との間で滑りによって摩擦が生じて摩擦減衰が得られる。しかし、回転部材側からの上下方向の荷重に対して摩擦減衰が発生する滑り方向が左右方向（周方向）であるため、上下方向の荷重による振動に対する振動減衰の寄与度としては少ない。

　前述の特許文献１には、特許文献１の図３に示されるように、下部パンプフォイルと上部バンプフォイルの互いの波形状の山の傾斜面同士が重なり合うように、下部パンプフォイルと上部バンプフォイルとが係合している二重構造のバンプフォイルが示されているが、上部バンプフォイルの波形状の底部は、下部パンプフォイルの波形状の底部に接触する状態で重なっている。

　このため、特許文献１では、上部バンプフォイルと下部パンプフォイルとの互いの山の傾斜面同士が重なり合っても、上下方向に負荷される荷重によって互いの山の傾斜面同士は滑ることができず、重ね合わせの接触面において摩擦減衰効果は期待できない。

　本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、静止保持部材上に配設されるバンプフォイルの摩擦減衰を高めて振動減衰能力を向上して、回転部材の不安定振動を抑制できる気体軸受装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本開示に係る気体軸受装置は、回転部材と対向する静止保持部材上に配設され、且つ連続する複数の山部を有する波形状のバンプフォイルと、前記バンプフォイル上に配設されるトップフォイルと、を備え、前記バンプフォイルは、互いに対向して配置される前記回転部材側の第１バンプフォイルと、前記静止保持部材側の第２バンプフォイルとを含み、前記第１バンプフォイル及び前記第２バンプフォイルは、互いの前記山部の傾斜面同士が重なり合うように係合し、互いに重なり合う前記第１バンプフォイル及び前記第２バンプフォイルの頂部間及び底部間にはそれぞれ隙間が形成される。

　本開示の気体軸受装置によれば、互いに重なり合う第１バンプフォイル及び第２バンプフォイルの頂部間及び底部間にはそれぞれ隙間が形成されるので、回転部材側から静止保持部材側の方向へ作用する荷重に対して第１バンプフォイルが荷重の作用方向に沿って摺動可能である。

　従って、山部の傾斜面同士の接触面に摩擦面が形成されて摩擦減衰が得られやすくなる。そして、摩擦減衰方向が荷重作用方向に沿うようになることで、荷重方向の振動に対する減衰が効果的に得られる。これによって、回転部材側から静止部材側に負荷される変動荷重或いは衝撃荷重による振動に対して優れた減衰を確保でき、回転部材の不安定振動を抑制できる。

本開示の一実施形態に係る気体軸受装置をターボコンプレッサに適用した場合の全体概略構成図である。 図１のＡ―Ａ線の概略断面図である。 図２のバンプフォイルの一部の拡大図である。 バンプフォイルが一実施形態と異なる他の実施形態を示し、図３に対応する拡大図である。 さらなる他の実施形態を示し、図３において接触部分に形成される表面処理層の概念図である。

　以下、本開示の実施形態に係る気体軸受装置について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示に限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

　＜一実施形態＞
　図１から図３を参照して本開示の一実施形態を説明する。図１は、一実施形態に係る気体軸受装置１をターボコンプレッサ３に適用した場合の全体概略構成図である。ターボコンプレッサ３は、駆動モータ５の前後から突出した出力軸７の夫々の先端部に、羽根車９が取り付けられ吸い込んだ流体を圧縮するように構成されている。そして、駆動モータ５の前後の出力軸７は、ジャーナル軸受１１によってそれぞれ支持されている。

　このジャーナル軸受１１に、本開示の気体軸受装置１が適用されている。図２に示すように、気体軸受装置１は、駆動モータ５の出力軸７である回転軸（回転部材）１３と、回転軸１３のラジアル方向に対向する円筒状のスリーブ（静止保持部材）１５を備えている。そして、回転軸１３とスリーブ１５との間には、気体軸受部１７が設けられ、この気体軸受部１７は、トップフォイル１９とバンプフォイル２１とによって構成されている。

　トップフォイル１９は、全体が１枚の板状をなす円筒状の部材であり、回転軸１３に対向するとともに、バンプフォイル２１によってバンプフォイル２１上に弾性支持され、さらに、回転軸１３の回転の際に回転軸１３との間に気体膜Ｋを形成する。また、トップフォイル１９の一端縁は、外方に屈曲してスリーブ１５に係合して、周方向の位置決めが行われている。

　バンプフォイル２１は、スリーブ１５の内周面上に配設され、且つ連続する山部２３を有する波形状に形成され所定の弾性を有している。図２、３に示すように、バンプフォイル２１の波形状を構成する連続する山部２３の頂部２５及び底部２９は、回転軸１３の周方向に並んで配設され、トップフォイル１９が気体膜Ｋから回転軸１３の径方向の圧力を受けた際に、山部２３の高さが小さくなるように弾性変形してトップフォイル１９を支持する。また、バンプフォイル２１の一端縁についても、トップフォイル１９と同様に、外方に屈曲してスリーブ１５に係合して、周方向の位置決めが行われている。

　なお、図３は、図２のバンプフォイル２１の一部の拡大模式図であり、スリーブ１５及び回転軸１３については円周形状であるが便宜的に平坦形状として図示している。

　また、バンプフォイル２１は、二重構造からなっており、互いに対向して配置され回転軸１３側（図３の上側）の第１バンプフォイル２１ａと、スリーブ１５側（図３の下側）の第２バンプフォイル２１ｂと、を有している。

　さらに、第１バンプフォイル２１ａ及び第２バンプフォイル２１ｂは、第１バンプフォイル２１ａの波形状を構成する連続する第１バンプ山部２３ａの傾斜面２７ａと第２バンプフォイル２１ｂの波形状を構成する連続する第２バンプ山部２３ｂの傾斜面２７ｂとが重なり合うように、予め係合した状態となっている。

　なお、以下の説明において、第１バンプフォイル２１ａに関する構成の符号には「ａ」を付し、第２バンプフォイル２１ｂに関する構成の符号には「ｂ」を付する。

　互いに重なり合う第１バンプ山部２３ａの頂部２５ａと第２バンプ山部２３ｂの頂部２５ｂとの間には隙間Ｓ１が形成され、第１バンプ山部２３ａの底部２９ａと第２バンプ山部２３ｂの底部２９ｂとの間には隙間Ｓ２が形成されている。

　第１バンプフォイル２１ａ及び第２バンプフォイル２１ｂは、同一材料で形成される場合には、第２バンプフォイル２１ｂの板厚は、第１バンプフォイル２１ａより厚く形成され、板厚が同一の場合には、第２バンプフォイル２１ｂの方が第１バンプフォイル２１ａより剛性の高い材料によって形成される。

　第２バンプフォイル２１ｂの方を第１バンプフォイル２１ａより剛性を高くすることによる作用効果として次の２点が挙げられる。すなわち第１バンプフォイル２１ａの方の剛性を低くする（やわらかい）ことによって、第１バンプフォイル２１ａが周方向に押し込まれやすくなるため、第１バンプフォイル２１ａ及び第２バンプフォイル２１ｂ同士の接触面のすべりを制御しやすくなる。逆に、第２バンプフォイル２１ｂの方の剛性を低くする（やわらかい）と、第２バンプフォイル２１ｂとスリーブ１５との接触面ですべりが生じて摩耗が問題になる可能性があるが、このような問題を抑制できる。

　第１バンプフォイル２１ａと第２バンプフォイル２１ｂとの重なり状態の詳細を図３に示す。第１バンプフォイル２１ａは、波形状を構成する連続する複数の第１バンプ山部２３ａの１つである第１山部２３１ａの一方側に形成された第１バンプ一方側傾斜面２７１ａと、第１山部２３１ａの他方側に形成された第１バンプ他方側傾斜面２７２ａとを有し、さらに、第２バンプフォイル２１ｂは、波形状を構成する連続する複数の第２バンプ山部２３ｂの１つである第２山部２３１ｂの一方側に形成された第２バンプ一方側傾斜面２７１ｂと、第２山部２３１ｂの他方側に形成された第２バンプ他方側傾斜面２７２ｂとを有する。

　そして、第１バンプ一方側傾斜面２７１ａの裏面と第２バンプ一方側傾斜面２７１ｂの表面とが接触し、第１バンプ他方側傾斜面２７２ａの裏面と第２バンプ他方側傾斜面２７２ｂの表面とが接触するように構成されている。

　また、第１バンプ山部２３ａの頂部２５ａは円弧形状からなり（半径Ｒ１）、第２バンプ山部２３ｂの頂部２５ｂも同様に円弧形状からなり（半径Ｒ２）、第１バンプ山部２３ａの頂部２５ａの半径Ｒ１と第２バンプ山部２３ｂの頂部２５ｂの半径Ｒ２とは、第１バンプ山部２３ａの頂部２５ａの方が、第２バンプ山部２３ｂの頂部２５ｂよりも小さい関係（Ｒ１＜Ｒ２）を有している。

　第１バンプ山部２３ａの底部２９ａも、円弧形状からなり（半径Ｒ３）、第１バンプ山部２３ａの底部２９ａの方が、第１バンプ山部２３ａの頂部２５ａよりも小さい関係（Ｒ３＜Ｒ１）を有している。また、第２バンプ山部２３ｂの底部２９ｂは、平坦形状に形成されている。

　なお、これらの頂部２５ａ、２５ｂ、及び底部２９ａ、２９ｂの形状は一例であり、第１バンプ山部２３ａの傾斜面２７ａと第２バンプ山部２３ｂの傾斜面２７ｂとが重なり合い、傾斜面２７ａ、２７ｂにおいて上下方向の荷重Ｆ（図３の矢印参照）による振動に対して摩擦減衰が発生するような形状であればよい。

　また、重なり合う傾斜面２７ａ、２７ｂの接触部分における上下方向の荷重Ｆに対する摩擦力Ｇの作用方向（図３の矢印参照）は、荷重作用方向である上下方向に直交する方向に対して交差する方向が好ましく、荷重作用方向の上下方向に近づくほど、上下方向振動に対する摩擦減衰効果が大きく得られる。

　以上の一実施形態によれば、第１バンプフォイル２１ａの波形状を構成する連続する複数の第１バンプ山部２３ａの傾斜面２７ａの裏面と、第２バンプフォイル２１ｂの波形状を構成する連続する複数の第２バンプ山部２３ｂの傾斜面２７ｂの表面とが重なり合って係合することで、それぞれの傾斜面２７ａ、２７ｂ同士が接触して摩擦面が形成される。

　さらに、第１バンプ山部２３ａの頂部２５ａと第２バンプ山部２３ｂの頂部２５ｂとの間に、及び第１バンプ山部２３ａの底部２９ａと第２バンプ山部２３ｂの底部２９ｂとの間に、それぞれ隙間Ｓ１、Ｓ２が形成されるので、回転軸１３からスリーブ１５の方向に作用する荷重による振動に対して、第１バンプフォイル２１ａが荷重方向に沿って摺動可能である。

　従って、重なり合う傾斜面２７ａ、２７ｂ同士が接触して形成される摩擦面においてクーロン摩擦による摩擦減衰が得られやすくなる。そして、摩擦減衰方向が荷重方向に沿って作用することで、回転軸１３からスリーブ１５の方向に作用する荷重による振動に対する減衰が効果的に得られる。これによって、回転軸１３からスリーブ１５に負荷される変動荷重或いは衝撃荷重による振動に対して優れた減衰を確保でき、回転軸１３の不安定振動を抑制できる。

　また、一実施形態によれば、連続する複数の第１バンプ山部２３ａの１つである第１山部２３１ａの一方側に形成された第１バンプ一方側傾斜面２７１ａの裏面と、連続する複数の第２バンプ山部２３ｂの１つである第２山部２３１ｂの一方側に形成された第２バンプ一方側傾斜面２７１ｂの表面とが接触し、さらに、連続する複数の第１バンプ山部２３ａの１つである第１山部２３１ａの他方側に形成された第１バンプ他方側傾斜面２７２ａの裏面と、連続する複数の第２バンプ山部２３ｂの１つである第２山部２３１ｂの他方側に形成された第２バンプ他方側傾斜面２７２ｂの表面とが接触する。

　すなわち、第２バンプフォイル２１ｂの波形状を構成する連続する複数の第２バンプ山部２３ｂの一山部毎に第１バンプフォイル２１ａの波形状を構成する連続する複数の第１バンプ山部２３ａの一山部が上に重なるので、回転軸１３からスリーブ１５の方向に作用する荷重による振動減衰効果が向上するとともに、バンプフォイル２１全体としての剛性が高められる。

　＜他の実施形態＞
　図４を参照して他の実施形態を説明する。他の実施形態に係る気体軸受装置１は、一実施形態に対して、バンプフォイル５１を構成する第１バンプフォイル５１ａ及び第２バンプフォイル５１ｂが異なる。他の実施形態において、一実施形態の構成要件と同じものは同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

　図４に示すように、第１バンプフォイル５１ａは、波形状を構成する連続する複数の第１バンプ山部５３ａの１つである第３山部５３１の一方側に形成された第１バンプ一方側傾斜面５７１ａと、第３山部５３１の他方側に形成された第１バンプ他方側傾斜面５７２ａとを有し、さらに、第２バンプフォイル５１ｂは、波形状を構成する連続する複数の第２バンプ山部５３ｂの一部である連続山部５３０（図４においては２つの連続する第２バンプ山部５３ｂ）の内の最も一方側に位置する第２バンプ山部５３ｂである第４山部５３２の一方側に形成された第２バンプ一方側傾斜面５７１ｂと、連続山部５３０の内の最も他方側に位置する第２バンプ山部５３ｂである第５山部５３３の他方側に形成された第２バンプ他方側傾斜面５７２ｂと、を有する。

　そして、第１バンプ一方側傾斜面５７１ａの裏面と第２バンプ一方側傾斜面５７１ｂの表面とが接触し、第１バンプ他方側傾斜面５７２ａの裏面と第２バンプ他方側傾斜面５７２ｂの表面とが接触し、第１バンプフォイル５１ａと第２バンプフォイル５１ｂとは重なり合い予め係合するように構成されている。

　また、一実施形態と同様に、第１バンプ山部５３ａの頂部５５ａと第２バンプ山部５３ｂの頂部５５ｂとの間には隙間Ｓ１が形成され、第１バンプ山部５３ａの底部５９ａと第２バンプ山部５３ｂの底部５９ｂとの間には隙間Ｓ２が形成されている。

　図４においては、連続山部５３０の連続する第２バンプ山部５３ｂの数は２山部である例を示したが、これに限るものではなく、バンプフォイル５１の全体の減衰特性、剛性等に基づいて任意に設定される数である。

　他の実施形態によれば、第２バンプフォイル５１ｂの波形状を構成する連続する複数の第２バンプ山部５３ｂの内の一部である連続山部５３０を跨ぐように第１バンプフォイル５１ａの波形状を構成する連続する複数の第１バンプ山部５３ａの内の一つである第３山部５３１が重なるので、第３山部５３１が跨ぐ第２バンプ山部５３ｂの山部数によってバンプフォイル全体としての剛性、及び摩擦減衰力の調整が可能になり、これら剛性及び摩擦減衰力の設計の自由度が向上する。

　＜さらなる他の実施形態＞
　図５を参照してさらなる他の実施形態を説明する。前述した図３に示した一実施形態、及び図４に示した他の実施形態において、さらに、接触部分に表面処理が施されている点で異なる。さらなる他の実施形態において、一実施形態及び他の実施形態の構成要件と同じものは同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

　なお、図５は、図３の一実施形態においての接触部分に形成される表面処理層を示すが、図４の他の実施形態の接触部分においても表面処理層としては同様である。

　図５において、第１バンプ山部２３ａと第２バンプ山部２３ｂとの重なるそれぞれの傾斜面２７ａ、２７ｂにおいて、第１バンプ山部２３ａの傾斜面２７ａの裏面と第２バンプ山部２３ｂの傾斜面２７ｂの表面との何れか一方に、又は両方に硬質コーティング被膜６１が形成されている。硬質コーティング被膜６１としては、例えば、ＤＬＣコーティング被膜（ダイヤモンドライクカーボンの略、非晶質炭素被膜）やＣＮｘコーティング被膜（窒化炭素被膜）が適している。

　また、硬質コーティング被膜６１に代えて、二硫化モリブデンショット処理層６３が形成されてもよい。

　このように、第１バンプ山部２３ａと第２バンプ山部２３ｂとの重なるそれぞれの傾斜面２７ａ、２７ｂにおいて、一方又は両方の傾斜面における接触面側に形成される硬質コーティング被膜によって、又は、二硫化モリブデンショット処理層によって、接触部分の耐摩耗性が向上し、接触部分で第１バンプ山部２３ａと第２バンプ山部２３ｂとが固着して滑りが発生せずに摩擦減衰効果が得られなくなることが防止される。

　さらに、前述のそれぞれの傾斜面２７ａ、２７ｂにおける硬質コーティング被膜６１又は二硫化モリブデンショット処理層６３の形成に加えて、スリーブ１５と第２バンプ山部２３ｂの底部２９ｂとの接触面においても、第２バンプ山部２３ｂの底部２９ｂの裏面とスリーブ１５の表面の何れか一方に、又は両方に硬質コーティング被膜が形成されている。硬質コーティング被膜６１としては、例えば、ＤＬＣコーティング被膜（ダイヤモンドライクカーボンの略、非晶質炭素被膜）やＣＮｘコーティング被膜（窒化炭素被膜）が適している。

　また、硬質コーティング被膜に代えて、二硫化モリブデンショット処理層が形成されてもよい。

　このように、スリーブ１５と第２バンプ山部２３ｂの底部２９ｂとのそれぞれの一方又は両方の接触面側に形成される硬質コーティング被膜６１によって、又は、二硫化モリブデンショット処理層６３によって、接触部分における耐摩耗性が向上し、接触部分でスリーブ１５と第２バンプ山部２３ｂの底部２９ｂとが固着して左右に滑らなくなることが防止され、第２バンプ山部２３ｂの底部２９ｂが左右方向に滑りやすくなる。

　この第２バンプ山部２３ｂの底部２９ｂが左右方向に滑りやすくなることによって、第１バンプ山部２３ａと第２バンプ山部２３ｂの傾斜面２７ａ、２７ｂ同士の接触部分のすべりが発生しやすくなり、傾斜面２７ａ、２７ｂにおける摩擦減衰効果がさらに得られやすくなる。

　以上説明した実施形態においては、回転軸１３の径方向を支持するラジアル軸受について説明したが、回転軸１３の軸方向を支持するスラスト軸受けおいても同様の作用効果を得ることができる。

　上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

　［１］本開示に係る気体軸受装置（１）は、回転部材（１３）と対向する静止保持部材（１５）上に配設され、且つ連続する複数の山部（２３）を有する波形状のバンプフォイル（２１）と、前記バンプフォイル上に配設されるトップフォイル（１９）と、を備え、前記バンプフォイルは、互いに対向して配置される前記回転部材側の第１バンプフォイル（２１ａ）と、前記静止保持部材側の第２バンプフォイル（２１ｂ）とを含み、前記第１バンプフォイル及び前記第２バンプフォイルは、互いの山部（２３ａ、２３ｂ）の傾斜面（２７ａ、２７ｂ）同士が重なり合うように係合し、互いに重なり合う前記第１バンプフォイル及び前記第２バンプフォイルの山部の頂部（２５ａ、２５ｂ）間及び底部（２９ａ、２９ｂ）間にはそれぞれ隙間（Ｓ１、Ｓ２）が形成される。

　前記［１］に記載の構成によれば、第１バンプフォイル（２１ａ）及び第２バンプフォイル（２１ｂ）は、互いの山部（２３ａ、２３ｂ）の傾斜面（２７ａ、２７ｂ）同士が重なり合うように係合し、互いに重なり合う第１バンプフォイル及び第２バンプフォイルの山部の頂部（２５ａ、２５ｂ）間及び底部（２９ａ、２９ｂ）間にはそれぞれ隙間（Ｓ１、Ｓ２）が形成されるので、回転部材（１３）から静止保持部材（１５）の方向に作用する荷重による振動に対して、第１バンプフォイル（２１ａ）が荷重方向に沿って摺動可能である。

　従って、重なり合う傾斜面同士が接触して形成される摩擦面においてクーロン摩擦による摩擦減衰が得られやすくなる。そして、摩擦減衰方向が荷重方向に沿って作用することで、回転部材から静止保持部材の方向に作用する荷重による振動に対する減衰が効果的に得られる。これによって、回転部材から静止保持部材に負荷される変動荷重或いは衝撃荷重による振動に対して優れた減衰を確保でき、回転部材の不安定振動を抑制できる。

　［２］幾つかの実施形態では、前記［１］に記載の構成において、前記第１バンプフォイル（２１ａ）は、前記波形状を構成する連続する複数の第１バンプ山部（２３ａ）の１つである第１山部（２３１ａ）の一方側に形成された第１バンプ一方側傾斜面（２７１ａ）と、前記第１山部の他方側に形成された第１バンプ他方側傾斜面（２７２ａ）とを含み、前記第２バンプフォイル（２１ｂ）は、前記波形状を構成する連続する複数の第２バンプ山部（２３ｂ）の１つである第２山部（２３１ｂ）の一方側に形成された第２バンプ一方側傾斜面（２７１ｂ）と、前記第２山部の他方側に形成された第２バンプ他方側傾斜面（２７２ｂ）とを含み、前記第１バンプ一方側傾斜面（２７１ａ）の裏面と前記第２バンプ一方側傾斜面（２７１ｂ）の表面とが接触し、記第１バンプ他方側傾斜面（２７２ａ）の裏面と前記第２バンプ他方側傾斜面（２７２ｂ）の表面とが接触するように構成される。

　前記［２］に記載の構成によれば、第２バンプフォイル（２１ｂ）の波形状を構成する連続する複数の第２バンプ山部（２３ｂ）の一山部毎に第１バンプフォイル（２１ａ）の波形状を構成する連続する複数の第１バンプ山部（２３ａ）の一山部が上に重なるので、バンプフォイル（２１）全体としての剛性が高められる。

　［３］幾つかの実施形態では、前記［１］に記載の構成において、前記第１バンプフォイル（５１ａ）は、前記波形状を構成する連続する複数の第１バンプ山部（５３ａ）の１つである第３山部（５３１）の一方側に形成された第１バンプ一方側傾斜面（５７１ａ）と、前記第３山部（５３１）の他方側に形成された第１バンプ他方側傾斜面（５７２ａ）とを含み、前記第２バンプフォイル（５１ｂ）は、前記波形状を構成する連続する複数の第２バンプ山部（５３ｂ）の一部である連続山部（５３０）の内の最も一方側に位置する前記第２バンプ山部（５３ｂ）である第４山部（５３２）の一方側に形成された第２バンプ一方側傾斜面（５７１ｂ）と、前記連続山部（５３０）の内の最も他方側に位置する前記第２バンプ山部（５３ｂ）である第５山部（５３３）の他方側に形成された第２バンプ他方側傾斜面（５７２ｂ）とを含み、前記第１バンプ一方側傾斜面（５７１ａ）の裏面と前記第２バンプ一方側傾斜面（５７１ｂ）の表面とが接触し、前記第１バンプ他方側傾斜面（５７２ａ）の裏面と前記第２バンプ他方側傾斜面（５７２ｂ）の表面とが接触するように構成される。

　前記［３］に記載の構成によれば、第２バンプフォイル（５１ｂ）の波形状を構成する連続する複数の第２バンプ山部（５３ｂ）の内の一部である連続山部（５３０）を跨ぐように第１バンプフォイル（５１ａ）の波形状を構成する連続する複数の第１バンプ山部（５３ａ）の内の一つ山部が重なるので、跨ぐ山部数によってバンプフォイル（５１）全体としての剛性、及び摩擦減衰力の調整が可能になり、これら剛性及び摩擦減衰力の設計の自由度が向上する。

　［４］幾つかの実施形態では、前記［２］又は［３］に記載の構成において、前記第１バンプ山部（２３ａ、５３ａ）と前記第２バンプ山部（２３ｂ、５３ｂ）との重なるそれぞれの傾斜面（２７１ａ、２７２ａ、２７１ｂ、２７２ｂ、５７１ａ、５７２ａ、５７１ｂ、５７２ｂ）において、前記第１バンプ山部の傾斜面の裏面と前記第２バンプ山部の傾斜面の表面との何れか一方に、又は両方に硬質コーティング被膜（６１）が形成されている。

　前記［４］に記載の構成によれば、第１バンプ山部（２３ａ、５３ａ）と第２バンプ山部（２３ｂ、５３ｂ）との重なるそれぞれの傾斜面において、一方又は両方の傾斜面における接触面側に形成される硬質コーティング被膜（６１）によって、接触部分における耐摩耗性が向上し、接触部分で第１バンプ山部と第２バンプ山部とが固着して滑りが発生せずに摩擦減衰効果が得られなくなることが防止される。

　［５］幾つかの実施形態では、前記［２］又は［３］に記載の構成において、前記第１バンプ山部（２３ａ、５３ａ）と前記第２バンプ山部（２３ｂ、５３ｂ）との重なるそれぞれの傾斜面（２７１ａ、２７２ａ、２７１ｂ、２７２ｂ、５７１ａ、５７２ａ、５７１ｂ、５７２ｂ）において、前記第１バンプ山部の傾斜面の裏面と前記第２バンプ山部の傾斜面の表面との何れか一方に、又は両方に二硫化モリブデンショット処理層（６３）が形成されている。

　前記［５］に記載の構成によれば、第１バンプ山部（２３ａ、５３ａ）と第２バンプ山部（２３ｂ、５３ｂ）との重なるそれぞれの傾斜面において、一方又は両方の傾斜面における接触面側に形成される二硫化モリブデンショット処理層（６３）によって、接触部分における耐摩耗性が向上し、接触部分で第１バンプ山部と第２バンプ山部とが固着して滑りが発生せずに摩擦減衰効果が得られなくなることが防止される。

　［６］幾つかの実施形態では、前記［４］又は［５］に記載の構成において、前記静止保持部材（１５）と前記第２バンプ山部（２３ｂ、５３ｂ）の底部（２９ｂ、５９ｂ）との接触面において、前記第２バンプ山部の底部の裏面と前記静止保持部材の表面の何れか一方に、又は両方に硬質コーティング被膜（６１）がさらに形成されている。

　前記［６］に記載の構成によれば、静止保持部材（１５）と第２バンプ山部（２３ｂ、５３ｂ）の底部（２９ｂ、５９ｂ）との一方又は両方の接触面に形成される硬質コーティング被膜（６１）によって、第２バンプ山部が静止部材上を固着することなく、左右方向に滑りやすくなるので、第１バンプ山部と第２バンプ山部の傾斜面同士の接触部分のすべりが発生しやすくなり、傾斜面における摩擦減衰効果がさらに得られやすくなる。

　［７］幾つかの実施形態では、前記［４］又は［５］に記載の構成において、前記静止保持部材（１５）と前記第２バンプ山部（２３ｂ、５３ｂ）の底部（２９ｂ、５９ｂ）との接触面において、前記第２バンプ山部の底部の裏面と前記静止保持部材の表面の何れか一方に、又は両方に二硫化モリブデンショット処理層（６３）がさらに形成されている。

　前記［７］に記載の構成によれば、静止保持部材（１５）と第２バンプ山部（２３ｂ、５３ｂ）の底部（２９ｂ、５９ｂ）との一方又は両方の接触面に形成される二硫化モリブデンショット処理層（６３）の潤滑作用によって、第２バンプフォイルが、静止部材上を固着することなく、左右方向に滑りやすくなるので、第１バンプ山部と第２バンプ山部の傾斜面同士の接触部分のすべりが発生しやすくなり、傾斜面における摩擦減衰効果がさらに得られやすくなる。

　［８］幾つかの実施形態では、前記［１］から［７］に記載の構成において、前記静止保持部材（１５）が、前記回転部材（１３）のラジアル方向に対向するように配設されたジャーナル軸受（１１）の静止保持部材である。

　前記［８］に記載の構成によれば、ジャーナル軸受（１１）において前記［１］から［７］の各構成における作用効果が得られる。

１　気体軸受装置
３　ターボコンプレッサ
１１　ジャーナル軸受
１３　回転軸（回転部材）
１５　スリーブ（静止保持部材）
１９　トップフォイル
２１、５１　バンプフォイル
２１ａ、５１ａ　第１バンプフォイル
２１ｂ、５１ｂ　第２バンプフォイル
２３、５３　山部
２３ａ、５３ａ　第１バンプ山部
２３ｂ、５３ｂ　第２バンプ山部
２３１ａ　第１山部
２３１ｂ　第２山部
２５、２５ａ、２５ｂ、５５ａ、５５ｂ　山部の頂部
２９、２９ａ、２９ｂ、５９ａ、５９ｂ　山部の底部
２７ａ、２７ｂ　山部の傾斜面
２７１ａ、５７１ａ　第１バンプ一方側傾斜面
２７２ａ、５７２ａ　第１バンプ他方側傾斜面
２７１ｂ、５７１ｂ　第２バンプ一方側傾斜面
２７２ｂ、５７２ｂ　第２バンプ他方側傾斜面
２９ａ、２９ｂ　山部の底部
５３０　連続山部
５３１　第３山部
５３２　第４山部
５３３　第５山部
６１　硬質コーティング被膜
６３　二硫化モリブデンショット処理層
Ｆ　荷重
Ｋ　気体膜
Ｇ　摩擦力
Ｓ１、Ｓ２　隙間

Claims (8)

1. 　回転部材と対向する静止保持部材上に配設され、且つ連続する複数の山部を有する波形状のバンプフォイルと、
   　前記バンプフォイル上に配設されるトップフォイルと、を備え、
   　前記バンプフォイルは、互いに対向して配置される前記回転部材側の第１バンプフォイルと、前記静止保持部材側の第２バンプフォイルとを含み、
   　前記第１バンプフォイル及び前記第２バンプフォイルは、互いの山部の傾斜面同士が重なり合うように係合し、
   　互いに重なり合う前記第１バンプフォイル及び前記第２バンプフォイルの山部の頂部間及び底部間にはそれぞれ隙間が形成される、
   　気体軸受装置。
2. 　前記第１バンプフォイルは、前記波形状を構成する連続する複数の第１バンプ山部の１つである第１山部の一方側に形成された第１バンプ一方側傾斜面と、前記第１山部の他方側に形成された第１バンプ他方側傾斜面とを含み、
   　前記第２バンプフォイルは、前記波形状を構成する連続する複数の第２バンプ山部の１つである第２山部の一方側に形成された第２バンプ一方側傾斜面と、前記第２山部の他方側に形成された第２バンプ他方側傾斜面とを含み、
   　前記第１バンプ一方側傾斜面の裏面と前記第２バンプ一方側傾斜面の表面とが接触し、
   　前記第１バンプ他方側傾斜面の裏面と前記第２バンプ他方側傾斜面の表面とが接触するように構成された、
   　請求項１に記載の気体軸受装置。
3. 　前記第１バンプフォイルは、前記波形状を構成する連続する複数の第１バンプ山部の１つである第３山部の一方側に形成された第１バンプ一方側傾斜面と、前記第３山部の他方側に形成された第１バンプ他方側傾斜面とを含み、
   　前記第２バンプフォイルは、前記波形状を構成する連続する複数の第２バンプ山部の一部である連続山部の内の最も一方側に位置する前記第２バンプ山部である第４山部の一方側に形成された第２バンプ一方側傾斜面と、前記連続山部の内の最も他方側に位置する前記第２バンプ山部である第５山部の他方側に形成された第２バンプ他方側傾斜面とを含み、
   　前記第１バンプ一方側傾斜面の裏面と前記第２バンプ一方側傾斜面の表面とが接触し、
   　前記第１バンプ他方側傾斜面の裏面と前記第２バンプ他方側傾斜面の表面とが接触するように構成された、
   　請求項１に記載の気体軸受装置。
4. 　前記第１バンプ山部と前記第２バンプ山部との重なるそれぞれの傾斜面において、前記第１バンプ山部の傾斜面の裏面と前記第２バンプ山部の傾斜面の表面との何れか一方に、又は両方に硬質コーティング被膜が形成されている、
   　請求項２又は３に記載の気体軸受装置。
5. 　前記第１バンプ山部と前記第２バンプ山部との重なるそれぞれの傾斜面において、前記第１バンプ山部の傾斜面の裏面と前記第２バンプ山部の傾斜面の表面との何れか一方に、又は両方に二硫化モリブデンショット処理層が形成されている、
   　請求項２又は３に記載の気体軸受装置。
6. 　前記静止保持部材と前記第２バンプ山部の底部との接触面において、前記第２バンプ山部の底部の裏面と前記静止保持部材の表面の何れか一方に、又は両方に硬質コーティング被膜がさらに形成されている、
   　請求項４又は５に記載の気体軸受装置。
7. 　前記静止保持部材と前記第２バンプ山部の底部との接触面において、前記第２バンプ山部の底部の裏面と前記静止保持部材の表面の何れか一方に、又は両方に二硫化モリブデンショット処理層がさらに形成されている、
   　請求項４又は５に記載の気体軸受装置。
8. 　前記静止保持部材が、前記回転部材のラジアル方向に対向するように配設されたジャーナル軸受の静止保持部材である、
   　請求項１から７の何れか１項に記載の気体軸受装置。
   
    

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