本公開涉及渦輪機(jī)。

背景技術(shù)：

以往，渦輪機(jī)分別單獨(dú)地具備支承與在葉輪的兩面產(chǎn)生的壓差相伴的軸向載荷(推力載荷)的推力軸承和支承半徑方向載荷(徑向載荷)的徑向軸承。另外，渦輪機(jī)也有時(shí)具備支承推力載荷和徑向載荷的角接觸球軸承。另外，作為旋轉(zhuǎn)軸的軸承，已知有錐形狀的軸承。

如圖11所示，在專利文獻(xiàn)1中記載有具備旋轉(zhuǎn)軸501、軸承部件503、軸承部件504、空氣軸承506、空氣軸承507、流路508以及流路509的空氣軸承裝置500?？諝廨S承506形成于旋轉(zhuǎn)軸501與軸承部件503之間?？諝廨S承507形成于旋轉(zhuǎn)軸501與軸承部件504之間。在軸承部件503中設(shè)置有流路508，在軸承部件504中設(shè)置有流路509。可從流路508向空氣軸承506供給加壓空氣。另外，可從流路509向空氣軸承507供給加壓空氣?？諝廨S承506和空氣軸承507形成為錐形狀，空氣軸承506的大徑側(cè)和空氣軸承507的大徑側(cè)彼此相對(duì)。

在軸承部件503的軸承面上設(shè)置有壓力傳感器515。壓力傳感器515檢測空氣軸承506內(nèi)的壓力P，來自壓力傳感器515的輸出信號(hào)p被傳遞到運(yùn)算部516。運(yùn)算部516將壓力P換算成軸承間隙C或?qū)毫直接用作控制用的信號(hào)。利用進(jìn)給馬達(dá)514使軸承部件503在圖5中向右方或左方移動(dòng)，使軸承間隙C的值變化，以使輸出信號(hào)p成為預(yù)先設(shè)定的值。由此，軸承間隙C被保持為最佳的值。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開昭58-196319號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

從提高渦輪機(jī)的效率的觀點(diǎn)考慮，使用了專利文獻(xiàn)1所記載的空氣軸承裝置的渦輪機(jī)具有改良的余地。于是，本公開提供具有高效率的渦輪機(jī)。

用于解決問題的手段

本公開提供一種渦輪機(jī)，該渦輪機(jī)具備：旋轉(zhuǎn)軸；葉輪；支承所述旋轉(zhuǎn)軸的第一軸承；以及用于向所述旋轉(zhuǎn)軸與所述第一軸承之間供給潤滑液的第一供給路徑，

所述葉輪以該葉輪的工作流體吸入側(cè)的面朝向所述第一軸承的方式固定于所述旋轉(zhuǎn)軸，

所述旋轉(zhuǎn)軸包括：第一錐形部，其具有在該旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向上朝向所述葉輪擴(kuò)大的直徑；和第一圓柱狀部，其與所述第一錐形部的大徑端相鄰，

所述第一軸承具有：第一錐形支承面，其包括第一錐形孔形成面，該第一錐形孔形成面形成沿著該第一軸承的軸線方向從該第一軸承的特定的位置朝向所述第一錐形部的小徑端延伸的錐形孔，所述第一錐形支承面經(jīng)由所述潤滑液將所述第一錐形部支承為能夠旋轉(zhuǎn)；和第一圓柱狀部支承面，其經(jīng)由所述潤滑液將所述第一圓柱狀部支承為能夠旋轉(zhuǎn)，

所述第一供給路徑向形成于所述第一圓柱狀部與所述第一圓柱狀部支承面之間的間隙開口，

所述第一錐形孔形成面相對(duì)于所述第一軸承的軸線方向的傾斜角度大于所述第一錐形部的外周面相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向的傾斜角度。

發(fā)明的效果

上述的渦輪機(jī)具有高效率。

附圖說明

圖1是表示第1實(shí)施方式的渦輪機(jī)的剖視圖。

圖2是放大地表示圖1所示的渦輪機(jī)的一部分的剖視圖

圖3是表示圖2所示的渦輪機(jī)的軸承內(nèi)部的潤滑液的壓力分布的圖。

圖4是表示圖2所示的渦輪機(jī)的軸承中的推力支承力的大小與間隙的寬度t1之間的關(guān)系的圖。

圖5是放大地表示變形例的渦輪機(jī)的一部分的剖視圖。

圖6是表示圖5所示的渦輪機(jī)的軸承內(nèi)部的潤滑液的壓力分布的圖。

圖7是表示圖5所示的渦輪機(jī)的軸承中的推力支承力的大小與間隙的寬度t1之間的關(guān)系的圖。

圖8是放大地表示另一變形例的渦輪機(jī)的一部分的剖視圖。

圖9是表示第2實(shí)施方式的渦輪機(jī)的圖。

圖10是放大地表示圖9所示的渦輪機(jī)的一部分的剖視圖。

圖11是表示以往的空氣軸承裝置的剖視圖。

具體實(shí)施方式

在專利文獻(xiàn)1所記載的空氣軸承裝置500中，利用形成為錐形狀的空氣軸承506和空氣軸承507，可支承旋轉(zhuǎn)軸501的推力載荷。利用在空氣軸承506和空氣軸承507產(chǎn)生的推力支承力來支承旋轉(zhuǎn)軸501的推力載荷。為了增加推力支承力的最大值，考慮使旋轉(zhuǎn)軸501的錐形部的大徑端的直徑增加、且使旋轉(zhuǎn)軸501的軸線方向上的旋轉(zhuǎn)軸501的錐形部的投影面積增加。但是，在該情況下，有可能使得軸承損失增加，渦輪機(jī)的效率降低。

本公開的第1技術(shù)方案提供一種渦輪機(jī)，該渦輪機(jī)具備：旋轉(zhuǎn)軸；葉輪；支承所述旋轉(zhuǎn)軸的第一軸承；以及用于向所述旋轉(zhuǎn)軸與所述第一軸承之間供給潤滑液的第一供給路徑，

所述葉輪以該葉輪的工作流體吸入側(cè)的面朝向所述第一軸承的方式固定于所述旋轉(zhuǎn)軸，

所述旋轉(zhuǎn)軸包括：第一錐形部，其具有在該旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向上朝向所述葉輪擴(kuò)大的直徑；和第一圓柱狀部，其與所述第一錐形部的大徑端相鄰，

所述第一軸承具有：第一錐形支承面，其包括第一錐形孔形成面，該第一錐形孔形成面形成沿著該第一軸承的軸線方向從該第一軸承的特定的位置朝向所述第一錐形部的小徑端延伸的錐形孔，所述第一錐形支承面經(jīng)由所述潤滑液將所述第一錐形部支承為能夠旋轉(zhuǎn)；和第一圓柱狀部支承面，其經(jīng)由所述潤滑液將所述第一圓柱狀部支承為能夠旋轉(zhuǎn)，

所述第一供給路徑向形成于所述第一圓柱狀部與所述第一圓柱狀部支承面之間的間隙開口，

所述第一錐形孔形成面相對(duì)于所述第一軸承的軸線方向的傾斜角度大于所述第一錐形部的外周面相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向的傾斜角度。

根據(jù)第1技術(shù)方案，第一錐形部的小徑端附近處的第一錐形部的外周面與第一錐形支承面之間的間隙的寬度小于第一錐形部的大徑端附近處的第一錐形部的外周面與第一錐形支承面之間的間隙的寬度。由此，在第一錐形部的小徑端附近，對(duì)第一軸承的內(nèi)部的潤滑液的流動(dòng)的阻力增加，因此，在第一錐形部的小徑端附近，潤滑液的壓力的變化量增加。另一方面，第一軸承的內(nèi)部的、從被供給潤滑液的位置到排出潤滑液的位置的區(qū)間中的潤滑液的壓力的變化量恒定，因此，在第一錐形部的大徑端附近，潤滑液的壓力的變化量小。因此，第一錐形部與第一錐形支承面之間的間隙中的潤滑液的平均壓力高，第一軸承的推力支承力的最大值高。而且，能夠不使第一錐形部的大徑端的直徑增加地提高第一軸承的推力支承力的最大值。因此，軸承損失受到抑制，從而渦輪機(jī)具有高效率。

本公開的第2技術(shù)方案，在第1技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，提供一種渦輪機(jī)，所述旋轉(zhuǎn)軸的外周面和所述第一軸承的內(nèi)周面，在與所述第一錐形部的大徑端相鄰的位置形成有擴(kuò)張空間，所述擴(kuò)張空間在所述第一軸承的半徑方向上具有比所述第一圓柱狀部的外周面與所述第一圓柱狀部支承面之間的間隙的寬度大的寬度。根據(jù)第2技術(shù)方案，在與第一錐形部的大徑端相鄰的位置形成擴(kuò)張空間，由此第一軸承的推力支承力的最大值更高。另外，即使在第一錐形部的小徑端與第一錐形支承面之間的間隙的寬度比較大的情況下，第一軸承的推力支承力也容易提高。

本公開的第3技術(shù)方案，在第2技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，提供一種渦輪機(jī)，所述擴(kuò)張空間由所述第一軸承的如下內(nèi)周面和所述第一錐形部的外周面形成，所述內(nèi)周面是在所述旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向上的所述第一圓柱狀部支承面與所述第一錐形孔形成面之間從所述第一錐形孔形成面向所述第一軸承的半徑方向外側(cè)延伸的內(nèi)周面。根據(jù)第3技術(shù)方案，即使不對(duì)旋轉(zhuǎn)軸實(shí)施特別的加工，也能夠形成擴(kuò)張空間。

本公開的第4技術(shù)方案，在第2技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，提供一種渦輪機(jī)，所述擴(kuò)張空間由所述第一錐形孔形成面和所述旋轉(zhuǎn)軸的從所述第一圓柱狀部向所述旋轉(zhuǎn)軸的半徑方向內(nèi)側(cè)延伸的外周面形成。根據(jù)第4技術(shù)方案，即使不對(duì)第一軸承實(shí)施特別的加工，也能夠形成擴(kuò)張空間。

本公開的第5技術(shù)方案，在第1技術(shù)方案～第4技術(shù)方案中任1個(gè)技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，提供一種渦輪機(jī)，

還具備：支承所述旋轉(zhuǎn)軸的第二軸承；和用于向所述旋轉(zhuǎn)軸與所述第二軸承之間供給潤滑液的第二供給路徑，

所述旋轉(zhuǎn)軸還包括：第二錐形部，其在沿著該旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向從所述葉輪觀察時(shí)位于與所述第一錐形部相反的一側(cè)，且具有在該旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向上朝向所述葉輪擴(kuò)大的直徑；和第二圓柱狀部，其與所述第二錐形部的大徑端相鄰，

所述第二軸承具有：第二錐形支承面，其包括第二錐形孔形成面，該第二錐形孔形成面形成沿著該第二軸承的軸線方向從該第二軸承的特定的位置朝向所述第二錐形部的小徑端延伸的錐形孔，所述第二錐形支承面經(jīng)由所述潤滑液將所述第二錐形部支承為能夠旋轉(zhuǎn)；和第二圓柱狀部支承面，其經(jīng)由所述潤滑液將所述第二圓柱狀部支承為能夠旋轉(zhuǎn)，

所述第二供給路徑向形成于所述第二圓柱狀部與所述第二圓柱狀部支承面之間的間隙開口，

所述第二錐形孔形成面相對(duì)于所述第二軸承的軸線方向的傾斜角度大于所述第二錐形部的外周面相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向的傾斜角度。

根據(jù)第5技術(shù)方案，基于與第一軸承同樣的理由，第二軸承的推力支承力的最大值高。并且，能夠不使第二錐形部的大徑端的直徑增加地提高第二軸承的推力支承力的最大值。因此，軸承損失受到抑制，從而渦輪機(jī)具有高效率。

以下，參照附圖說明本公開的實(shí)施方式。此外，以下的說明涉及本發(fā)明的一例，本發(fā)明不限定于此。

＜第1實(shí)施方式>

如圖1和圖2所示，渦輪機(jī)100a具備旋轉(zhuǎn)軸1、葉輪8、第一軸承2a以及第一供給路徑15a。葉輪8以葉輪8的工作流體的吸入側(cè)的面朝向第一軸承2a的方式固定于旋轉(zhuǎn)軸1。葉輪8是用于壓縮工作流體或使工作流體膨脹的部件。旋轉(zhuǎn)軸1包括第一錐形部11a和第一圓柱狀部12a。第一錐形部11a具有在旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向上朝向葉輪8擴(kuò)大的直徑。第一圓柱狀部12a與第一錐形部11a的大徑端b1相鄰。例如，第一圓柱狀部12a在旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向上具有恒定的直徑。第一軸承2a具有第一錐形支承面21a和第一圓柱狀部支承面22a。第一錐形支承面21a包括第一錐形孔形成面25a，經(jīng)由潤滑液將第一錐形部11a支承為能夠旋轉(zhuǎn)。第一錐形孔形成面25a形成從第一軸承2a的特定的位置朝向第一錐形部11a的小徑端a1延伸的錐形孔。例如，可以是，如圖2所示，第一軸承2a的特定的位置與第一錐形部11a的大徑端b1相鄰，第一錐形支承面21a整體形成第一錐形孔形成面25a。第一供給路徑15a向形成于第一圓柱狀部12a與第一圓柱狀部支承面22a之間的間隙(第一圓柱狀部間隙73a)開口。第一錐形孔形成面25a相對(duì)于第一軸承2a的軸線方向的傾斜角度大于第一錐形部11a的外周面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向的傾斜角度。因此，如圖2所示，第一錐形部11a的小徑端a1處的第一錐形部11a的外周面與第一錐形支承面21a之間的間隙的寬度t1小于第一錐形部11a的大徑端b1處的第一錐形部11a的外周面與第一錐形支承面21a之間的間隙的寬度t2。此外，在本說明書中，第一錐形部11a的外周面與第一錐形支承面21a之間的間隙的寬度是指與第一錐形部11a的外周面垂直的方向上的寬度。

渦輪機(jī)100a例如是渦輪壓縮機(jī)。渦輪機(jī)100a例如還具備第二軸承3、定子4、轉(zhuǎn)子5、殼體60、殼體62、殼體64、支柱61、以及潤滑液箱90a。第二軸承3配置于在旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向上在從第一軸承2a觀察時(shí)與葉輪8相反的一側(cè)。第二軸承3經(jīng)由潤滑液而在半徑方向上將旋轉(zhuǎn)軸1支承為能夠旋轉(zhuǎn)。第二軸承3收納于殼體64的內(nèi)部。例如，第二軸承3安裝于殼體64的內(nèi)周面。轉(zhuǎn)子5在旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向上在葉輪8與第二軸承3之間固定于旋轉(zhuǎn)軸1。第二軸承3經(jīng)由潤滑液而在旋轉(zhuǎn)軸1的半徑方向上將旋轉(zhuǎn)軸1支承為能夠旋轉(zhuǎn)。定子4配置成圍繞轉(zhuǎn)子5。例如，定子4安裝于殼體62的內(nèi)周面。由定子4和轉(zhuǎn)子5形成電動(dòng)機(jī)。通過向定子4供給電力，從而定子4產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。由此，由轉(zhuǎn)子5、旋轉(zhuǎn)軸1以及葉輪8形成的旋轉(zhuǎn)體高速旋轉(zhuǎn)。

葉輪8收納于殼體60的內(nèi)部。由殼體60的內(nèi)周面形成工作流體的流路。葉輪8具有朝向前方的前表面81。第一軸承2a在葉輪8的前方由多個(gè)支柱61支承，多個(gè)支柱61固定于殼體60的內(nèi)周面。多個(gè)支柱61在第一軸承2a的周向上彼此分開地配置，在相鄰的支柱61彼此之間形成有工作流體的流路。在殼體60的內(nèi)部，在葉輪8的半徑方向外側(cè)形成有排出流路71。

在葉輪8旋轉(zhuǎn)時(shí)，工作流體從葉輪8的前方朝向前表面81流動(dòng)，工作流體被吸入葉輪8。因此，葉輪8的前表面81相當(dāng)于葉輪8的工作流體的吸入側(cè)的面。工作流體被旋轉(zhuǎn)著的葉輪8加速、且被加壓，經(jīng)過排出流路71被向渦輪機(jī)100a的外部排出。葉輪8的前表面81受到工作流體的吸入壓力，葉輪8的與前表面81相反的一側(cè)的面受到與工作流體的排出壓力大致相等的壓力。因此，在旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向上，在葉輪8的兩個(gè)面產(chǎn)生壓力差，由于該壓力差，對(duì)包括轉(zhuǎn)子5、旋轉(zhuǎn)軸1以及葉輪8的旋轉(zhuǎn)體中向圖1中的左方產(chǎn)生推力載荷。另外，由于旋轉(zhuǎn)體的重量和旋轉(zhuǎn)體的不平衡力，在旋轉(zhuǎn)體產(chǎn)生徑向載荷。

如圖2所示，從葉輪8觀察，潤滑液箱90a在旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向上在與第一軸承2a相反的一側(cè)與第一軸承2a相鄰地配置。由潤滑液箱90a形成儲(chǔ)存空間91a。在儲(chǔ)存空間91a儲(chǔ)存待向第一軸承2a供給的潤滑液。第一供給路徑15a例如形成于旋轉(zhuǎn)軸1的內(nèi)部，沿著旋轉(zhuǎn)軸1的半徑方向延伸到第一圓柱狀部12a的外周面。在該情況下，在旋轉(zhuǎn)軸1的內(nèi)部例如形成有潤滑液供給孔13a。潤滑液供給孔13a從旋轉(zhuǎn)軸1的端部沿著旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向延伸。第一供給路徑15a從潤滑液供給孔13a沿著旋轉(zhuǎn)軸1的半徑方向延伸。潤滑液供給孔13a的內(nèi)部的空間與儲(chǔ)存空間91a連通。因此，儲(chǔ)存空間91a與第一供給路徑15a利用潤滑液供給孔13a連通起來。

在旋轉(zhuǎn)軸1旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于與旋轉(zhuǎn)軸1的旋轉(zhuǎn)相伴的的離心泵效果，儲(chǔ)存于儲(chǔ)存空間91a的潤滑液通過潤滑液供給孔13a和第一供給路徑15a而被供給到第一軸承2a與旋轉(zhuǎn)軸1之間的空間。由此，能夠向第一軸承2a與旋轉(zhuǎn)軸1之間的空間供給充分的量的潤滑液。圖2中的箭頭示意性地示出潤滑液的流動(dòng)。此外，第一供給路徑15a也可以形成于第一軸承2a。在該情況下，期望的是，第一供給路徑15a與用于流通具有在第一軸承2a的外部被加壓而得到的比較高的壓力的潤滑液的路徑相連。

經(jīng)過第一供給路徑15a被引導(dǎo)到第一圓柱狀部間隙73a的潤滑液由于與旋轉(zhuǎn)軸1的旋轉(zhuǎn)相伴的離心泵效果而在第一圓柱狀部12a的外周面中的第一供給路徑15a的開口附近具有比較高的壓力PH。潤滑液的一部分在第一圓柱狀部間隙73a以及形成于第一錐形部11a與第一錐形支承面21a之間的間隙(第一錐形部間隙72a)流動(dòng)并向儲(chǔ)存空間91a流出。儲(chǔ)存空間91a中的潤滑液具有比較低的壓力PL。潤滑液的壓力在潤滑液從第一供給路徑15a經(jīng)過第一圓柱狀部間隙73a和第一錐形部間隙72a流出到儲(chǔ)存空間91a為止的期間內(nèi)因第一圓柱狀部間隙73a和第一錐形部間隙72a的流路阻力而從PH降低成PL。此時(shí)，由于第一錐形部間隙72a中的潤滑液所具有的壓力，從而向圖2的右方產(chǎn)生推力支承力。由此，能夠支承包括轉(zhuǎn)子5、旋轉(zhuǎn)軸1以及葉輪8的旋轉(zhuǎn)體的推力載荷。另外，由于第一圓柱狀部間隙73a和第一錐形部間隙72a中的潤滑液所具有的壓力產(chǎn)生徑向支承力，從而第一軸承2a能夠支承作用于旋轉(zhuǎn)體的徑向載荷。

若旋轉(zhuǎn)軸1因作用于旋轉(zhuǎn)體的推力載荷而向圖1中的左方移動(dòng)，第一錐形部間隙72a變窄，則第一錐形部間隙72a的流路阻力增加。另一方面，第一圓柱狀部間隙73a的寬度幾乎不變化，第一圓柱狀部間隙73a的流路阻力也幾乎不變化。在潤滑液從第一供給路徑15a的開口經(jīng)過第一圓柱狀部間隙73a和第一錐形部間隙72a流出到儲(chǔ)存空間91a的期間中的潤滑液的壓力的變化量PH-PL恒定。另外，第一圓柱狀部間隙73a和第一錐形部間隙72a各自的潤滑液的壓力降低量與第一圓柱狀部間隙73a和第一錐形部間隙72a各自的流路阻力的大小成正比。因此，若旋轉(zhuǎn)軸1因作用于旋轉(zhuǎn)體的推力載荷而向圖1中的左方移動(dòng)，則第一圓柱狀部間隙73a中的潤滑液的壓力降低量減少，第一錐形部間隙72a中的潤滑液的壓力降低量增加。因此，因第一錐形部間隙72a中的潤滑液所具有的壓力而產(chǎn)生的推力支承力增加。不過，若第一錐形部11a和第一錐形支承面21a靠近到接觸的程度，則由于第一錐形部11a和第一錐形支承面21a之間的摩擦力而使得軸承損失驟增，導(dǎo)致渦輪機(jī)100a的效率降低。因此，在第一錐形部11a和第一錐形支承面21a即將接觸之前在第一軸承2a產(chǎn)生的推力支承力被定義為能夠由第一軸承2a產(chǎn)生的推力支承力的最大值。

如圖2所示，在旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向(X軸方向)上將旋轉(zhuǎn)軸1的如下位置定義為如以那樣。

X1：第一錐形部11a的小徑端(a1)

X2：旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向上的第一錐形部11a的中央(c1)

X3：第一錐形部11a的大徑端(b1)

X4：第一供給路徑15a的開口

第一圓柱狀部間隙73a和第一錐形部間隙72a中的旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向上的潤滑液的壓力分布如圖3所示那樣。在圖3中，渦輪機(jī)100a中的潤滑液的壓力分布用實(shí)線示出。另外，在假定第一錐形部間隙72a的寬度在整個(gè)第一錐形部間隙72a中恒定為t1時(shí)的潤滑液的壓力分布用單點(diǎn)劃線示出。在渦輪機(jī)100a中，t1＜t2，因此，與第一錐形部間隙72a的寬度在整個(gè)第一錐形部間隙72a中恒定為t1的情況相比較，具有如下特征。即，第一錐形部間隙72a的大徑端側(cè)的區(qū)間(從X2到X3的區(qū)間)中的流路截面積充分大于第一錐形部間隙72a的小徑端側(cè)的區(qū)間(從X1到X2的區(qū)間)中的流路截面積。因此，第一錐形部間隙72a的大徑端側(cè)的區(qū)間的流路阻力小。在潤滑液從第一供給路徑15a的開口經(jīng)過第一圓柱狀部間隙73a和第一錐形部間隙72a流出到儲(chǔ)存空間91a的期間中的潤滑液的壓力的變化量PH-PL恒定。另外，第一錐形部間隙72a的大徑端側(cè)的區(qū)間和第一錐形部間隙72a的小徑端側(cè)的區(qū)間各自的潤滑液的壓力降低量與各區(qū)間中的流路阻力的大小成正比例地確定。因此，如圖3所示，渦輪機(jī)100a的X2處的潤滑液的壓力從壓力P1增加到P2，所述壓力P1是第一錐形部間隙72a的寬度在整個(gè)第一錐形部間隙72a中恒定為t1的情況下的壓力。其結(jié)果，整個(gè)第一錐形部間隙72a中的潤滑液的平均壓力升高，能夠產(chǎn)生比第一錐形部間隙72a的寬度在整個(gè)第一錐形部間隙72a中恒定為t1的情況大的推力支承力。該效果利用了第一錐形部間隙72a的小徑端側(cè)的區(qū)間的流路阻力因t1變小而增大的現(xiàn)象，在t1小的情況下可獲得該效果。

如圖4所示，若間隙的寬度t1變小，則第一軸承2a的推力支承力連續(xù)地增加，直到間隙的寬度t1變得相當(dāng)小。在圖4中，渦輪機(jī)100a中的第一軸承2a的推力支承力與間隙的寬度t1之間的關(guān)系由實(shí)線示出。另一方面，在圖4中，在假定第一錐形部間隙72a的寬度在整個(gè)第一錐形部間隙72a中恒定為t1時(shí)的第一軸承2a的推力支承力與間隙的寬度t1之間的關(guān)系由單點(diǎn)劃線示出。如圖4所示，在第一錐形部間隙72a的寬度在整個(gè)第一錐形部間隙72a中恒定為t1的情況下，即使間隙的寬度t1變得小于預(yù)定的值，推力支承力也幾乎不再增加。其原因在于，在第一錐形部間隙72a的寬度在整個(gè)第一錐形部間隙72a中恒定為t1的情況下，由于間隙的寬度t1小于預(yù)定的值，所以第一錐形部間隙72a的大徑端側(cè)的區(qū)間的流路阻力變大。與此相對(duì)，根據(jù)渦輪機(jī)100a中的第一軸承2a，即使間隙的寬度t1小于預(yù)定的值，也可抑制第一錐形部間隙72a的大徑端側(cè)的區(qū)間的流路阻力變得過大。因此，如圖4所示，即使間隙的寬度t1小于預(yù)定的值，也能夠增加推力支承力。這樣一來，能夠不使第一錐形部11a的大徑端b1的直徑增加地提高第一軸承2a的推力支承力的最大值。由此，可減少在第一錐形部間隙72a中產(chǎn)生的由潤滑液的粘性引起的損失，渦輪機(jī)100a具有高效率。

(變形例)

渦輪機(jī)100a能夠出于各種觀點(diǎn)考慮進(jìn)行變更。例如，在渦輪機(jī)100a中，葉輪8也可以是使工作流體膨脹的部件。在該情況下，可通過葉輪8利用工作流體的動(dòng)能來獲得旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。另外，在該情況下，期望的是，旋轉(zhuǎn)軸1與發(fā)電機(jī)連結(jié)。由此，能夠?qū)⑼ㄟ^葉輪8獲得的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)換成電能。

如圖5所示，例如，也可以是，在渦輪機(jī)100a中，旋轉(zhuǎn)軸1的外周面和第一軸承2a的內(nèi)周面在與第一錐形部11a的大徑端b1相鄰的位置形成有擴(kuò)張空間E。擴(kuò)張空間E在第一軸承2a的半徑方向上具有比第一圓柱狀部12a的外周面與第一圓柱狀部支承面22a之間的間隙的寬度大的寬度。

如圖5所示，擴(kuò)張空間E例如由第一軸承2a的內(nèi)周面24a和第一錐形部11a的外周面形成，該內(nèi)周面24a是在旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向上的第一圓柱狀部支承面22a與第一錐形孔形成面25a之間從第一錐形孔形成面25a向第一軸承2a的半徑方向外側(cè)延伸的內(nèi)周面。由此，即使不對(duì)旋轉(zhuǎn)軸1施加特別的加工，也能夠形成擴(kuò)張空間E。此外，在該情況下，第一錐形支承面21a除了包括第一錐形孔形成面25a之外還包括內(nèi)周面24a。

擴(kuò)張空間E例如沿著旋轉(zhuǎn)軸1的周向形成為環(huán)狀。根據(jù)情況，擴(kuò)張空間E也可以不沿著旋轉(zhuǎn)軸1的周向形成為環(huán)狀。

如圖5所示，在旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向(X軸方向)上旋轉(zhuǎn)軸1的如下位置定義為如下那樣。

X1：第一錐形部11a的小徑端(a1)

Xm：形成擴(kuò)張空間E的第一軸承2a的內(nèi)周面24a和第一錐形孔形成面25a的分界

X3：第一錐形部11a的大徑端(b1)

X4：第一供給路徑15a的開口

在圖6中，在如圖5所示那樣形成有擴(kuò)張空間E的情況下的、第一錐形部間隙72a中的潤滑液的壓力分布用實(shí)線示出。另外，在圖6中，在如圖2所示那樣沒有在第一錐形部間隙72a形成擴(kuò)張空間E的情況下的、第一錐形部間隙72a中的潤滑液的壓力分布用單點(diǎn)劃線示出。如圖6所示，潤滑液在擴(kuò)張空間E中淤塞，因此，擴(kuò)張空間E中的潤滑液的壓力成為PH。由此，與沒有在第一錐形部間隙72a形成擴(kuò)張空間E的情況相比，整個(gè)第一錐形部間隙72a中的潤滑液的平均壓力更高。因此，在第一軸承2a產(chǎn)生的推力支承力增加。

擴(kuò)張空間E中的流路阻力小于沒有在第一錐形部間隙72a形成擴(kuò)張空間E的情況下的第一錐形部間隙72a中的流路阻力，因此，即使在間隙的寬度t1大于預(yù)定值的情況下，潤滑液也在擴(kuò)張空間E中以壓力PH淤塞。因此，如圖7所示，若形成有擴(kuò)張空間E，則即使在間隙的寬度t1比較大的情況下，也能夠增加推力支承力。因此，即使在作用于包括轉(zhuǎn)子5、旋轉(zhuǎn)軸1以及葉輪8的旋轉(zhuǎn)體的推力載荷比較小的情況下，在第一軸承2a產(chǎn)生的推力支承力也高。其結(jié)果，第一錐形部間隙72a中的第一錐形部11a的外周面與第一錐形支承面21a的間隙的寬度變得比較大，因此，可減少在第一錐形部間隙72a中因潤滑液的粘性而產(chǎn)生的損失，渦輪機(jī)100a具有高效率。此外，在圖7中，如圖5所示那樣形成有擴(kuò)張空間E的情況下的、第一軸承2a的推力支承力與間隙的寬度t1之間的關(guān)系由實(shí)線示出。另外，在圖7中，在假定第一錐形部間隙72a的寬度在整個(gè)第一錐形部間隙72a中恒定為t1時(shí)的第一軸承2a的推力支承力與間隙的寬度t1之間的關(guān)系由單點(diǎn)劃線示出。

如圖8所示，也可以是，擴(kuò)張空間E例如由第一錐形孔形成面25a和從第一圓柱狀部11a向旋轉(zhuǎn)軸1的半徑方向內(nèi)側(cè)延伸的旋轉(zhuǎn)軸1的外周面26a形成。在該情況下，與沒有在第一錐形部間隙72a形成擴(kuò)張空間E的情況相比，也能夠提高整個(gè)第一錐形部間隙72a中的潤滑液的平均壓力。另外，即使不對(duì)第一軸承2a實(shí)施特別的加工，也能夠形成擴(kuò)張空間E。

＜第2實(shí)施方式>

接著，說明第2實(shí)施方式的渦輪機(jī)100b。除了特別說明的情況之外，渦輪機(jī)100b具有與渦輪機(jī)100a相同的結(jié)構(gòu)。對(duì)與渦輪機(jī)100a的構(gòu)成要素相同或?qū)?yīng)的渦輪機(jī)100b的構(gòu)成要素標(biāo)注相同附圖標(biāo)記，省略詳細(xì)的說明。關(guān)于第1實(shí)施方式的說明，只要在技術(shù)上不矛盾，也適用于第2實(shí)施方式。

如圖9和圖10所示，渦輪機(jī)100b除了具備旋轉(zhuǎn)軸1、葉輪8、第一軸承2a以及第一供給路徑15a之外，還具備第二軸承2b和第二供給路徑15b。第二軸承2b支承旋轉(zhuǎn)軸1。第二供給路徑15b是用于向旋轉(zhuǎn)軸1與第二軸承2b之間供給潤滑液的路徑。旋轉(zhuǎn)軸1還包括第二錐形部11b和第二圓柱狀部12b。第二錐形部11b在沿著旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向從葉輪8觀察時(shí)位于與第一錐形部11a相反的一側(cè)，且具有在旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向上朝向葉輪8擴(kuò)大的直徑。第二圓柱狀部12b與第二錐形部11b的大徑端b2相鄰。例如，第二圓柱狀部12b具有在旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向上恒定的直徑。第二軸承2b具有第二錐形支承面21b和第二圓柱狀部支承面22b。第二錐形支承面21b包括第二錐形孔形成面25b，且經(jīng)由潤滑液將第二錐形部11b支承為能夠旋轉(zhuǎn)。第二錐形孔形成面25b形成從第二軸承2b的特定的位置朝向第二錐形部11b的小徑端a2延伸的錐形孔。例如，如圖10所示，也可以是，第二軸承2b的特定的位置與第二錐形部11b的大徑端b2相鄰，整個(gè)第二錐形支承面21b形成第二錐形孔形成面25b。第二供給路徑15b向形成于第二圓柱狀部12b與第二圓柱狀部支承面22b之間的間隙(第二圓柱狀部間隙73b)開口。第二錐形孔形成面25b相對(duì)于第二軸承2b的軸線方向的傾斜角度大于第二錐形部11b的外周面相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向的傾斜角度。因此，如圖10所示，第二錐形部11b的小徑端a2處的第二錐形部11b的外周面與第二錐形支承面21b之間的間隙的寬度t3小于第二錐形部11b的大徑端b2處的第二錐形部11b的外周面與第二錐形支承面21b之間的間隙的寬度t4。此外，第二錐形部11b的外周面與第二錐形支承面21b之間的間隙的寬度是指與第二錐形部11b的外周面垂直的方向上的寬度。

在渦輪機(jī)100b通常運(yùn)轉(zhuǎn)著的情況下，與渦輪機(jī)100a同樣，在包括旋轉(zhuǎn)軸1、轉(zhuǎn)子5以及葉輪8的旋轉(zhuǎn)體上向圖9的左方產(chǎn)生推力載荷。但是，根據(jù)渦輪機(jī)100b的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，有可能向圖9的右方對(duì)旋轉(zhuǎn)體產(chǎn)生推力載荷。在該情況下，根據(jù)渦輪機(jī)100b，通過形成于第二錐形部11b與第二錐形支承面21b之間的間隙(第二錐形部間隙72b)中的潤滑液所具有的壓力而產(chǎn)生推力支承力。由此，向圖9的右方作用于旋轉(zhuǎn)體的推力載荷被第二軸承2b支承。另外，基于與針對(duì)第一軸承2a的說明同樣的理由，整個(gè)第二錐形部間隙72b中的潤滑液的平均壓力提高。其結(jié)果，能夠產(chǎn)生比第二錐形部間隙72b的寬度在整個(gè)第二錐形部間隙72b中恒定為t3的情況大的推力支承力。

渦輪機(jī)100b例如具備潤滑液箱90b。潤滑液箱90b在旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向上在從第二軸承2b觀察時(shí)與葉輪8相反的一側(cè)與第二軸承2b相鄰地配置。由潤滑液箱90b形成儲(chǔ)存空間91b。在儲(chǔ)存空間91b中儲(chǔ)存有待向第二軸承2b供給的潤滑液。第二供給路徑15b例如形成于旋轉(zhuǎn)軸1的內(nèi)部，沿著旋轉(zhuǎn)軸1的半徑方向延伸到第二圓柱狀部12b的外周面。在該情況下，在旋轉(zhuǎn)軸1的內(nèi)部例如形成有潤滑液供給孔13b。潤滑液供給孔13b從旋轉(zhuǎn)軸1的端部沿著旋轉(zhuǎn)軸1的軸線方向延伸。第二供給路徑15b從潤滑液供給孔13b沿著旋轉(zhuǎn)軸1的半徑方向延伸。潤滑液供給孔13b的內(nèi)部的空間與儲(chǔ)存空間91b連通。因此，利用潤滑液供給孔13b將儲(chǔ)存空間91b和第二供給路徑15b連通。

在旋轉(zhuǎn)軸1旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于與旋轉(zhuǎn)軸1的旋轉(zhuǎn)相伴的離心泵效果，儲(chǔ)存到儲(chǔ)存空間91b的潤滑液通過潤滑液供給孔13b和第二供給路徑15b而向第二軸承2b與旋轉(zhuǎn)軸1之間的空間供給。由此，能夠向第二軸承2b與旋轉(zhuǎn)軸1之間的空間供給充分的量的潤滑液。圖10中的箭頭示意性地示出了潤滑液的流動(dòng)。此外，第二供給路徑15b也可以形成于第二軸承2b。在該情況下，期望的是，第二供給路徑15b與用于流通具有在第二軸承2b的外部被加壓而得到的比較高的壓力的潤滑液的路徑相連。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本公開的渦輪機(jī)對(duì)于利用于渦輪冷凍機(jī)和商務(wù)用空調(diào)等用的空調(diào)的空調(diào)產(chǎn)品的冷凍循環(huán)裝置的壓縮機(jī)是有用的。

附圖標(biāo)記說明

1 旋轉(zhuǎn)軸

2a 第一軸承

2b 第二軸承

8 葉輪

11a 第一錐形部

11b 第二錐形部

12a 第一圓柱狀部

12b 第二圓柱狀部

15a 第一供給路徑

15b 第二供給路徑

21a 第一錐形支承面

21b 第二錐形支承面

22a 第一圓柱狀部支承面

22b 第二圓柱狀部支承面

25a 第一錐形孔形成面

25b 第二錐形孔形成面

100a、100b 渦輪機(jī)

E 擴(kuò)張空間