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公開番号2025164401
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-30
出願番号2024068362
出願日2024-04-19
発明の名称遠心式ターボ機械
出願人川崎重工業株式会社
代理人弁理士法人有古特許事務所
主分類F04D 29/046 20060101AFI20251023BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】バックツーバック構造において高い軸受性能を得ることができる遠心式ターボ機械を提供する。
【解決手段】一実施形態に係る遠心式ターボ機械1は、背面21同士が対向する一対の羽根車2A,2Cと、羽根車2A,2Cの間に介在するシャフト部3と、シャフト部3を非接触状態で支持する流体軸受7を含む。流体軸受7は、内周面に周方向に並ぶ複数のポケットが形成された軸受パッド71を含む。さらに、遠心式ターボ機械1は、羽根車2A,2Cのうちの高圧側の羽根車2Aと流体軸受7との間に介在するシール部品8を含む。シール部品8は、軸受パッド71との間にチャンバを形成し、軸受パッド71には、当該軸受パッド71をシャフト部3の軸方向に貫通する少なくとも1つの貫通穴が設けられている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
液体である作動流体用の多段の遠心式ターボ機械であって、
背面同士が対向する一対の羽根車と、
前記一対の羽根車の間に介在するシャフト部と、
前記作動流体が供給されて前記シャフト部を非接触状態で支持する流体軸受であって、内周面に周方向に並ぶ複数のポケットが形成された軸受パッドを含む流体軸受と、
前記一対の羽根車のうちの高圧側の羽根車と前記流体軸受との間に介在し、前記軸受パッドとの間にチャンバを形成するシール部品と、を備え、
前記軸受パッドには、当該軸受パッドを前記シャフト部の軸方向に貫通する少なくとも１つの貫通穴が設けられている、遠心式ターボ機械。
続きを表示（約 650 文字）【請求項２】
前記遠心式ターボ機械はラジアルタービンであり、
前記一対の羽根車のうちの高圧側の羽根車へ前記作動流体を供給する流入ラインと、
前記流入ラインから分岐して前記流体軸受へつながる分岐ラインと、をさらに備える、請求項１に記載の遠心式ターボ機械。
【請求項３】
前記遠心式ターボ機械は遠心ポンプであり、
前記一対の羽根車のうちの高圧側の羽根車で昇圧された前記作動流体を排出する流出ラインと、
前記流出ラインから分岐して前記流体軸受へつながる分岐ラインと、をさらに備える、請求項１に記載の遠心式ターボ機械。
【請求項４】
前記一対の羽根車の背面および前記シャフト部の外周面と共に軸受室を形成する筒状の支持面を含むハウジングをさらに備え、
前記シール部品は、前記支持面に固定されて、当該シール部品と前記シャフト部の外周面との間をシールする、請求項１乃至３の何れか一項に記載の遠心式ターボ機械。
【請求項５】
前記シール部品は第１シール部品であり、
前記一対の羽根車のうちの低圧側の羽根車と前記流体軸受との間に介在し、前記軸受パッドとの間にチャンバを形成する第２シール部品をさらに備える、請求項１乃至３の何れか一項に記載の遠心式ターボ機械。
【請求項６】
前記作動流体は、液体水素、ＬＮＧ、液体窒素または液体酸素である、請求項１乃至３の何れか一項に記載の遠心式ターボ機械。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、多段の遠心式ターボ機械に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、ラジアルタービンや遠心ポンプなどの、液体である作動流体用の多段の遠心式ターボ機械が知られている。このような遠心式ターボ機械では、回転軸に複数の羽根車が取り付けられる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、回転軸に複数の羽根車が同じ向きで取り付けられ、前記羽根車と交互に配置された複数の流体軸受によって回転軸が非接触状態で支持された油田用ポンプが開示されている。なお、特許文献１では、流体軸受が「静圧軸受」と呼ばれている。
【０００４】
各流体軸受は、回転軸の外周面と対向する内周面を有する環状の軸受パッドを含み、軸受パッドの内周面には周方向に並ぶ複数のポケットが形成されている。つまり、軸受パッドの内周面は、回転軸の軸方向でポケットの両側に位置する一対の軸方向ランド部と、ポケット同士の間の複数の周方向ランド部を含む。
【０００５】
また、特許文献１の油田用ポンプでは、隣り合う羽根車の一方から他方へ流路を通じて対象油が導かれるとともに、前記流路から流体軸受のポケットへ対象油が供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２０－１９７１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の油田用ポンプは低圧の遠心式ターボ機械である。これに対し、高圧の遠心式ターボ機械では、回転軸に作用するスラスト荷重を低減させるために、一部の羽根車が他の羽根車と逆向きとなるバックツーバック（Back-to-Back）構造が採用されることがある。
【０００８】
バックツーバック構造において、背面同士が対向する羽根車の間に流体軸受を配置した場合には、一方の軸方向ランド部においてポケット側の流入端とポケットと反対側の流出端との間に十分な差圧が得られず、高い軸受性能を得ることができない。
【０００９】
そこで、本開示は、バックツーバック構造において高い軸受性能を得ることができる遠心式ターボ機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示は、液体である作動流体用の多段の遠心式ターボ機械であって、背面同士が対向する一対の羽根車と、前記一対の羽根車の間に介在するシャフト部と、前記作動流体が供給されて前記シャフト部を非接触状態で支持する流体軸受であって、内周面に周方向に並ぶ複数のポケットが形成された軸受パッドを含む流体軸受と、前記一対の羽根車のうちの高圧側の羽根車と前記流体軸受との間に介在し、前記軸受パッドとの間にチャンバを形成するシール部品と、を備え、前記軸受パッドには、当該軸受パッドを前記シャフト部の軸方向に貫通する少なくとも１つの貫通穴が設けられている、遠心式ターボ機械を提供する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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