JP5210893B2 - ダンパー構造及び回転機械 - Google Patents

Description

本願発明は、所望の振動特性を得ることができるダンパー構造及び回転機械に関するものである。

一般に、圧縮機や蒸気タービンに代表される回転機械においては、特定の使用条件で流体的な不安定化力が発生して軸が不安定振動することにより、運転が継続できなくなる場合がある。このような不安定振動を防止するために、上記不安定化力を考慮して全ての使用条件に対して安定するように軸受特性（振動特性）の最適化が図られる。この軸受特性の最適化は、軸受のクリアランスやプリロード等が調整されることにより行われるが、クリアランスやプリロード等は、軸受の寸法公差や組立公差により大きく影響を受けるため、実際に製作された実機が目標とする軸受特性とならず、不安定振動が発生してしまう場合がある。

このような不安定振動を抑止するために、軸の振動に対して付加的に減衰を加えて安定化を図るスクイズフィルムダンパーが採用されている。このスクイズフィルムダンパーは、軸受より外側に延びる軸端に設けられ、軸端の外周部に形成した所謂スクイズフィルム（油膜）で軸振動を効果的に減衰させて、上記軸の不安定振動を抑止するものである。
このようなスクイズフィルムを利用したダンパー構造としては、下記特許文献１のものがある。

特開昭６２−６２０１８号公報

ところで、近年の回転機械の高圧化・高性能化に対応するために、上記ダンパー構造においては設計段階で規定されたダンパー特性（振動特性）を確実に発揮させることが要求されている。しかしながら、上記従来のダンパー構造では、軸受と同様に、ダンパー構造のクリアランスによってダンパー特性が大きく影響を受けるため、実際のダンパー特性が目標とするダンパー特性とならないという問題がある。
これに起因して、軸に不安定振動が発生し、回転機械の運転が継続できなくなるという問題がある。

本願発明は、このような事情を考慮してなされたもので、以下を目的とする。
（１）目標とする振動特性に近づけることができるダンパー構造を提供する。
（２）不安定振動の発生を抑止する。
（３）回転機械の安定的な運転を継続して行う。

上記目的を達成するために、本願発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本願発明に係るダンパー構造では、前記軸端部の外周に設けられるスリーブと、このスリーブと前記軸の径方向に間隔を置いて設けられたハウジングと、前記ハウジングと前記スリーブとを軸方向に相対移動させる移動部とを備え、互いに対向する前記スリーブの外周面と前記ハウジングの内周面との間にスクイズフィルムが形成される一方、このスクイズフィルムの形成域が変更可能に構成されたことを特徴とする。
この構成によれば、移動部によってスリーブとハウジングとが相対移動するので、スリーブの外周面とハウジングの内周面との間のスクイズフィルムの形成域が変更される。これにより、スクイズフィルムのダンパー特性を変更することができるので、実測のダンパー特性が目標のダンパー特性と異なるものであっても、目標のダンパー特性となるように調整することができる。従って、軸系全体の振動特性を目標とする振動特性に近づけることができるダンパー構造を提供することができ、軸の不安定振動の発生を抑止することができる。
なお、本明細書において、「スクイズフィルムの形成域」とは、「スクイズフィルムが形成される位置・大きさ・範囲」という意味で用いている。

また、前記ハウジングの内周面及び前記スリーブの外周面は、前記軸方向に向けてそれぞれ一定の径で形成されて前記スクイズフィルムが円筒状に形成され、このスクイズフィルムの前記軸方向の長さが変更可能に構成されたことを特徴とする。
この構成によれば、ハウジングの内周面とスリーブの外周面がそれぞれ一定の径で形成されているので、ハウジングとスリーブとが軸方向に相対移動することにより、内周面と外周面とが互いに対向する範囲が軸方向に増減する。換言すれば、スクイズフィルムの形成域の軸方向の長さが増減し、スクイズフィルムの軸方向の長さ（幅）が変更される。これにより、ダンパー特性を高精度で調整することが可能となり、不安定振動の発生をより確実に抑止することができる。

また、前記ハウジングの内周面及び前記スリーブの外周面は、前記軸方向のいずれか一方向に向けてそれぞれ漸次径が減少するテーパ面とされて前記スクイズフィルムがテーパ状に形成され、このスクイズフィルムの前記径方向の厚さが変更可能に構成されたことを特徴とする。
この構成によれば、ハウジングの内周面とスリーブの外周面とが、それぞれテーパ面とされているので、スリーブとハウジングとが軸方向に相対移動すると、内周面及び外周面の法線方向における両者の距離が増減する。換言すれば、スクイズフィルムの形成域の厚さが増減し、スクイズフィルムの厚さが変更される。これにより、ダンパー特性を大きく変更することができ、ダンパー特性が目標のダンパー特性と大きく離れたものであったとしても、これに応じて調整することができ、不安定振動の発生を抑止することができる。

また、前記ハウジングの内周面及び前記スリーブの外周面は、前記軸方向に向けて段状となるようにそれぞれ異なる径で形成された複数の段状面とされて、前記内周面におけるいずれか一の段状面と前記外周面における一の段状面とが対向する場合に前記スクイズフィルムが一つ形成される構成とされ、前記径方向における位置が異なるスクイズフィルムのいずれか一を選択可能に構成されていることを特徴とする。
この構成によれば、径方向における位置が異なるスクイズフィルムのいずれか一を選択可能に構成されているので、スリーブとハウジングとが軸方向に相対移動すると、径方向における位置が異なるスクイズフィルムに変更される。これにより、ダンパー特性を大きく変更することができ、ダンパー特性が目標のダンパー特性と大きく離れたものであったとしても、これに応じて調整することができ、不安定振動の発生を抑止することができる。

また、前記移動部は、サーボモータを備えることを特徴とする。
この構成によれば、ハウジング及びスリーブを精度よく位置決めすることができる。従って、スクイズフィルムの形成域を精度よく変更することができる。

また、本願発明に係る回転機械では、上記いずれかの構成のダンパー構造を備えることを特徴とする。
この構成によれば、上記いずれかの構成のダンパー構造を備えるので、軸を理想的に減衰させることができ、不安定振動の発生が抑止される。これにより、回転機械の安定的な運転を継続して行うことができる。

本願発明によれば、移動部によってスリーブとハウジングとが相対移動するので、スリーブの外周面とハウジングの内周面との間のスクイズフィルムの形成域が変更される。これにより、スクイズフィルムのダンパー特性を変更することができるので、実測のダンパー特性が目標のダンパー特性と異なるものであっても、目標のダンパー特性となるように調整することができる。従って、軸系全体の振動特性を目標とする振動特性に近づけることができるダンパー構造を提供することができ、軸の不安定振動の発生を抑止することができる。

本願発明の実施形態において、遠心圧縮機Ａの全体構成を示す横断面図である。 本願発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機Ａの一部拡大断面図であって、ダンパー構造１０の概略構成を示す図である。 本願発明の第一実施形態に係るダンパー構造１０の動作を示した図である。 本願発明の第二実施形態に係るダンパー構造２０を示す横断面図である。 本願発明の第二実施形態に係るダンパー構造２０の動作を示した図である。 本願発明の第三実施形態に係るダンパー構造３０を示す横断面図である。 本願発明の第三実施形態に係るダンパー構造３０の動作を示した図である。

以下、図面を参照し、本願発明の実施形態について説明する。
（第一実施形態）
図１は、本願発明の第一実施形態に係る遠心圧縮機Ａの全体構成を示す横断面図である。この遠心圧縮機Ａは、ケーシング２と、シャフト（軸）３と複数のインペラ４とから構成される多段ロータ５と、シャフト３の両端近傍を回転可能に支持する軸受６と、シャフト３の一方の軸端部３ａに設けられたダンパー構造１０とを備えている。

ケーシング２は、内部に多段ロータ５の収容空間が形成されたものであり、圧縮する気体を導き入れる吸入口２ａと、各インペラ４間を連通して段階的に圧縮された流体を流通させる流路２ｃと、圧縮された気体を送出する吐出口２ｂとを備えている。
また、ケーシング２は、一方の端面から外方に突出する軸端ケース部２ｄを備えている。この軸端ケース部２ｄについては、後述のダンパー構造１０と共に説明する。

多段ロータ５は、複数のインペラ４の回転軸がシャフト３の回転軸Ｏと同軸となるように、シャフト３が各インペラ４を挿通した状態で固定されている。
シャフト３は、ケーシング２の長手方向に延在して、ケーシング２の収容空間を貫通するように設けられ、図示しない駆動源に連結されて回転駆動するようになっている。
複数のインペラ４は、回転軸Ｏ方向に沿って所定の間隔を空けてシャフト３に固定されている。各インペラ４は、円盤上に複数の羽根（図示せず）が立設され、該羽根の先端にシュラウドが取り付けられて構成されている。上記円盤とシュラウドとの間に形成される空間は、圧縮する気体の通り道として機能する流路とされ、上述したケーシング２内の流路２ｃと繋げられている。

軸受６は、ケーシング２に二つ固定されており、シャフト３の両端近傍を回転可能に支持する。この軸受６は、所謂ティルティングパッド軸受で構成されており、所定の軸受特性となるように、クリアランスが設定されている。

このような構成により、遠心圧縮機Ａは、シャフト３が回転駆動することでシャフト３に固定された複数のインペラ４が回転し、この回転するインペラ４により、例えば水素等の流体をインペラ４の半径方向に通過させ、この流体を遠心力によって圧縮するようになっている。

図２は、遠心圧縮機Ａの一部拡大断面図であって、ダンパー構造１０の概略構成を示す図である。
図２に示すように、ダンパー構造１０は、ケーシング２の軸端ケース部２ｄに設けられている。この軸端ケース部２ｄは、ケーシング２の一方の端面から回転軸Ｏ方向に環状に突出して軸端部３ａを囲繞する囲繞壁部２ｇと、囲繞壁部２ｇの端部を略閉塞する端壁部２ｈとを備えており、端壁部２ｈには回転軸Ｏ上に位置する貫通孔２ｆが形成されている。

ダンパー構造１０は、軸端部３ａの外周に設けられるスリーブ１１と、このスリーブ１１とシャフト３の径方向に間隔を置いて設けられたハウジング１２と、このハウジング１２とスリーブ１１とを軸方向に相対移動させる調整部ボルト（移動部）１３とを備えている。

スリーブ１１は、円筒状のものであって、間隙を介して軸端部３ａを囲繞した状態で位置決めされている。このスリーブ１１の位置決めは、環状部材１５と、センタリングバネ１６とによりなされている。
環状部材１５は、軸線を回転軸Ｏに重ねた状態で、外縁１５ａがケーシング２の内壁面２ｅに固定されており、シャフト３を挿通させている。
センタリングバネ１６は、ばね鋼により円筒状に形成されたバネ部材であり、軸線を回転軸Ｏに重ねた状態で、その一端部１６ａが環状部材１５の内縁１５ｂに固定されると共に、他端部１６ｂがスリーブ１１の端面１１ａに固定されている。このセンタリングバネ１６は、径方向のみに変位し、回転軸Ｏ方向、周方向には変位しないように設定されている。

スリーブ１１は、センタリングバネ１６によって径方向のみに変位が許容され、回転軸Ｏ方向及び周方向の変位が規制されている。このようなスリーブ１１は、シャフト３との間隙に油膜Ｑを形成し、軸受として作用するようになっている。

ハウジング１２は、略コップ型の部材であって、内方にスリーブ１１の外径よりもやや大きい内径で形成された円柱状穴１２ａを有している。このハウジング１２の底部１２ｄには、その中心に底部１２ｄを貫通する雌ネジ部１２ｃが形成されている。
このようなハウジング１２は、上述したケーシング２の軸端ケース部２ｄの内方において、回転軸Ｏ方向に移動可能かつ回動不可能に収容されており、円柱状穴１２ａ及び雌ネジ部１２ｃの中心軸をシャフト３の回転軸Ｏに重ねている。この状態において、ハウジング１２は、円柱状穴１２ａにスリーブ１１の少なくとも一部を収容しており、円柱状穴１２ａの内周面１２ｂとスリーブ１１の外周面１１ａとの間には間隙が形成されている。

調整用ボルト（移動部）１３は、外方から貫通孔２ｆに挿入された状態でハウジング１２の雌ネジ部１２ｃと螺着している。この調整用ボルト１３は、回動可能かつ回転軸Ｏ方向に移動不可能となるように、軸端ケース部２ｄに取り付けられている。

このような構成により、不図示のオイル供給部からオイルが供給されて、円柱状穴１２ａの内周面１２ｂとスリーブ１１の外周面１１ａとの間に形成された間隙に、円筒状のスクイズフィルムＳ１が形成されるようになっている。

ここで、スクイズフィルムを利用したダンパー構造に係るダンパー減衰係数Ｃの算出方法について説明する。一般に、ダンパー減衰係数Ｃは、下記の式（１）により求められた基準バネ定数ａと予め求められた無次元係数Ｃ_０とを積算して求められる。

Ｒ＝スクイズフィルムの外半径（外筒の内半径）、Ｌ＝スクイズフィルムの幅（スクイズフィルムの軸方向の長さ）、ｃ＝スクイズフィルムの厚さ（外筒の内半径と内筒の内半径との差）、ω＝振動角速度
なお、上記の説明において、本実施形態では、外筒がハウジング１２に相当し、内筒がスリーブ１１に相当する。

次に、上記の構成からなる遠心圧縮機Ａの動作及びダンパー構造１０の振動特性の調整方法について説明する。
まず、設計段階において、遠心圧縮機Ａのシャフト３、軸受６及びダンパー構造１０について、軸径全体が目標となる振動特性となるように、所定の寸法及びクリアランスを設定する。これら設定された寸法及びクリアランスを基準に、各部材を所定の寸法公差で製作し、各部材を所定の位置決め公差及び組立公差で組み立てる。このような各公差により、組み立てられた軸受６及びダンパー構造１０は、目標とされた振動特性と若干異なる振動特性となる。

続いて、遠心圧縮機Ａを始動させて、遠心圧縮機Ａの軸径全体の振動特性を実測する。
上記目標とされた振動特性と若干異なる振動特性によって、特定の使用条件において、シャフト３に不安定振動が発生する。全ての使用条件に亘って振動特性を実測した後に遠心圧縮機Ａを停止する。

次に、この実測された振動特性が目標となる振動特性となるように、ダンパー構造１０のダンパー特性を調整する。
具体的には、ダンパー構造１０の調整用ボルト１３を回動させる。この調整用ボルト１３は回転軸Ｏ方向に不動であるため、調整用ボルト１３の回動によって、雌ネジ部１２ｃを介してハウジング１２が回転軸Ｏ方向に螺進する。

ハウジング１２が回転軸Ｏ方向に螺進すると、回転軸Ｏ方向に位置が不変の軸端部３ａとの相対的位置が変化して、スクイズフィルムＳ１の幅Ｌ（回転軸Ｏ方向の長さ）が増減する。例えば、図１に示すように、実測された軸径全体の振動特性が目標とする振動特性よりも大きい場合には、図２に示す幅Ｌ１を図３に示す幅Ｌ２にして、ダンパー減衰係数Ｃが小さくなるようにダンパー特性が調整される。なお、この際、スクイズフィルムＳ１の厚さｃは不変である。

スクイズフィルムの幅Ｌの増減は、式（１）に示すように、スクイズフィルムの外半径Ｒ及びスクイズフィルムの厚さｃの増減よりも、ダンパー減衰係数Ｃの増減への影響が小さく、ダンパー減衰係数Ｃを精度よく調整することができる。
このようにして、遠心圧縮機Ａの軸径全体の振動特性を目標とする振動特性に調整する。

振動特性を調整した後に遠心圧縮機Ａを再始動すると、遠心圧縮機Ａの軸径全体の振動特性が目標とする振動特性となっているため、シャフト３が不安定振動することなく、遠心圧縮機Ａの安定的な運転が継続してなされることとなる。

以上説明したように、本実施形態に係るダンパー構造１０によれば、調整用ボルト１３によってスリーブ１１とハウジング１２とが相対移動するので、スリーブ１１の外周面１１ａとハウジング１２の内周面１２ｂとの間のスクイズフィルムＳ１の形成域が変更される。これにより、スクイズフィルムＳ１のダンパー特性を変更することができるので、実測された軸系全体の振動特性が目標の振動特性と異なるものであっても、目標の振動特性となるように調整することができる。従って、遠心圧縮機Ａの軸径全体の振動特性を目標とする振動特性に近づけることができ、シャフト３の不安定振動の発生を抑止することができる。

ハウジング１２の内周面１２ｂとスリーブ１１の外周面１１ａがそれぞれ一定の径で形成されているので、ハウジング１２とスリーブ１１とが回転軸Ｏ方向に相対移動することにより、内周面１２ｂと外周面１１ａとが互いに対向する範囲が回転軸Ｏ方向に増減する。換言すれば、スクイズフィルムＳ１の形成域の回転軸Ｏ方向の長さが増減し、スクイズフィルムＳ１の軸方向の長さ（幅）が変更される。これにより、ダンパー特性を高精度で調整することが可能となり、シャフト３の不安定振動の発生をより確実に抑止することができる。

また、遠心圧縮機Ａによれば、ダンパー構造１０を備えるので、シャフト３を理想的に減衰させることができ、不安定振動の発生が抑止される。これにより、遠心圧縮機Ａの安定的な運転を継続して行うことができる。

（第二実施形態）
次に、本願発明の第二実施形態について説明する。以下に説明する第二実施形態は、上述した第一実施形態に係る遠心圧縮機Ａ（図１参照）のダンパー構造１０を変更したものである。図４は、本願発明の第二実施形態に係るダンパー構造２０を示す横断面図である。なお、図４及び図５において、図１から図３と同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図３に示すように、ダンパー構造２０は、軸端ケース部２ｄに取付られたものであって、スリーブ２１と、ハウジング２２とを備えている。
スリーブ２１は、二つの異なる外半径Ｄ１，Ｄ２（Ｄ１＞Ｄ２）で構成されて段状となった円筒状部材である。すなわち、このスリーブ２１の外周面は、中心軸から外半径Ｄ１だけ離れた位置に延在する第一外周面（外周面）２１ａと、外半径Ｄ２だけ離れた位置に延在する第二外周面（外周面）２１ｂとを有している。これら第一外周面２１ａと第二外周面２１ｂとは、回転軸Ｏ方向の長さが同一の長さＭとされている。
このような構成のスリーブ２１は、間隙を介して軸端部３ａを囲繞した状態で、第一実施形態のスリーブ１１と同様に、環状部材１５と、センタリングバネ１６とにより位置決めされている。

ハウジング２２は、略コップ型のものであって、内方に段状穴２２ａを有している。
段状穴２２ａは、同軸で内半径の異なる三つの円柱状空間が連通する構成とされており、具体的には、開口側から穴底側に向けて、内半径ｄ１〜ｄ３で形成された三つの円柱状空間から構成とされている。
内半径ｄ１〜ｄ３の大小関係は、ｄ２＞ｄ１＞ｄ３となっており、内半径ｄ１がスリーブ２１の外半径Ｄ１よりもやや大きく、内半径ｄ３が外半径Ｄ２よりもやや大きくされている。また、内半径ｄ１と外半径Ｄ１との差分と、内半径ｄ３と外半径Ｄ２との差分とは、同大とされている。

このような構成により、このハウジング２２の内周面は、中心軸から内半径ｄ１だけ離れた位置に延在する第一内周面（内周面）２２ｂと、内半径ｄ２だけ離れた第二内周面（内周面）２２ｃと、内半径ｄ３だけ離れた第三内周面（内周面）２２ｄとを有しており、これら第一内周面２２ｂ〜第三内周面２２ｄの回転軸Ｏ方向の長さは、同一の長さＭとされている。

このようなハウジング２２は、軸端ケース部２ｄの内方において、回転軸Ｏ方向に移動可能かつ回動不可能に収容されており、三つの円柱状空間及び雌ネジ部１２ｃの中心軸をシャフト３の回転軸Ｏに重ねている。この状態において、ハウジング２２は、段状穴２２ａにスリーブ２１の少なくとも一部を収容しており、段状穴２２ａの第一内周面２２ｂとスリーブ２１の第一外周面２１ａとが、第三内周面２２ｄと第二外周面２１ｂとが、それぞれ間隙を介して対向するようになっている

このような構成により、不図示のオイル供給部からオイルが供給されて、第一内周面２２ｂ及び第一外周面２１ａ、第三内周面２２ｄ及び第二外周面２１ｂのそれぞれの間に形成される間隙に、円筒状のスクイズフィルムＳ２１，Ｓ２２が択一的に形成されるようになっている。

次に、上記の構成からなるダンパー構造２０のダンパー特性の調整方法について説明する。なお、遠心圧縮機Ａの全体動作については、上述した説明と同様であるので、その説明を省略する。

まず、調整用ボルト１３を回動させて、ハウジング２２を回転軸Ｏ方向に螺進させ、図４に示すように、第一内周面２２ｂと第一外周面２１ａとが対向する位置とする。ダンパー構造２０は、不図示のオイル供給部から供給されるオイルで、第一内周面２２ｂと第一外周面２１ａとの間隙にスクイズフィルムＳ２１を形成する。

次に、上記と同様にして調整用ボルト１３を回動させて、図５に示すように、第三内周面２２ｄ及び第二外周面２１ｂとが対向する位置までハウジング２２を回転軸Ｏ方向に螺進させる。
第三内周面２２ｄと第二外周面２１ｂとが対向すると、スクイズフィルムＳ２１が消滅してスクイズフィルムＳ２２が形成される。

スクイズフィルムＳ２１，Ｓ２２は、外半径がそれぞれハウジング２２の内半径ｄ１，ｄ３となっており、スクイズフィルムＳ２１に替わってスクイズフィルムＳ２２が形成されるとダンパー減衰係数Ｃが大幅に小さくなる。
すなわち、例えば、実測されたダンパー特性が目標とするダンパー特性よりもはるかに大きい場合には、スクイズフィルムＳ２１からスクイズフィルムＳ２２となるようにして、ダンパー減衰係数Ｃが小さくなるようにダンパー特性が調整される。

スクイズフィルムの外半径Ｒの増減は、式（１）に示すように、スクイズフィルムの幅Ｌの増減よりも、ダンパー減衰係数Ｃの増減への影響が大きく、ダンパー減衰係数Ｃを広い範囲で調整することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るダンパー構造２０によれば、径方向における位置が異なるスクイズフィルムＳ２１，Ｓ２２のいずれか一を選択可能に構成されているので、スリーブ２１とハウジング２２とが相対移動すると、径方向における位置が異なったスクイズフィルム（Ｓ２１，Ｓ２２）に変更される。これにより、ダンパー特性を大きく変更することができ、実測された軸系全体の振動特性が目標の振動特性と大きく離れたものであったとしても、これに応じて調整することができ、不安定振動の発生を抑止することができる。

（第三実施形態）
次に、本願発明の第三実施形態について説明する。以下に説明する第三実施形態は、上述した第一実施形態に係る遠心圧縮機Ａ（図１参照）のダンパー構造１０を変更したものである。図６は、本願発明の第三実施形態に係るダンパー構造３０を示す横断面図である。なお、図６及び図７において、図１から図５と同様の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。

図３に示すように、ダンパー構造３０は、軸端ケース部２ｄに取付られたものであって、スリーブ３１と、ハウジング３２と、サーボモータ３３とを備えている。

スリーブ３１は、外周面３１ａがテーパ面となった円筒状部材であり、軸端部３ａを外嵌した状態で、この軸端部３ａに固定されている。この状態においては、スリーブ３１は、シャフト３の端部に向かうほど漸次径が減少するようになっている。
このスリーブ３１は、間隙を介して軸端部３ａを囲繞した状態で、第一実施形態のスリーブ１１と同様に、環状部材１５と、センタリングバネ１６とにより位置決めされている。

ハウジング３２は、略コップ型のものであって、内方にテーパ穴３２ａを有している。
テーパ穴３２ａは、開口側から穴底側に向けて漸次径が減少する内周面３２ｂを有している。このテーパ穴３２ａは、ハウジング３２の外周面３１ａが内周面３２ｂと対向するように、ハウジング３２を収容可能に構成されている。
このようなハウジング３２は、上述したケーシング２の軸端ケース部２ｄの内方において、回転軸Ｏ方向に移動可能かつ回動不可能に収容されており、テーパ穴３２ａ及び雌ネジ部１２ｃの中心軸をシャフト３の回転軸Ｏに重ねている。

サーボモータ３３は、雄ネジが形成されたモータシャフト３３ａを有しており、このモータシャフト３３ａの雄ネジが雌ネジ部１２ｃに螺合している。このサーボモータ３３は、不図示の制御装置によって制御されるようになっており、モータシャフト３３ａの回転角度とハウジング３２の移動量との対応付けに基づいて、モータシャフト３３ａが回転制御されるようになっている。

次に、上記の構成からなるダンパー構造２０のダンパー特性の調整方法について説明する。なお、遠心圧縮機Ａの全体動作については、上述した説明と同様であるので、その説明を省略する。

まず、モータシャフト３３ａが回動して、ハウジング３２を回転軸Ｏ方向に螺進させ、図５に示すように、内周面３２ｂと外周面３１ａとが所定の位置で対向する。この際、外周面３１ａと内周面３２ｂは、互いの法線方向の距離がｃ１だけ離間している。この距離ｃ１だけ離間した間隙に、不図示のオイル供給部から供給されたオイルが流入し、第一内周面２２ｂと第一外周面２１ａとの間隙に厚さｃ１のスクイズフィルムＳ３が形成される。

この厚さｃ１のスクイズフィルムＳ３が形成された状態において、サーボモータ３３のモータシャフト３３ａを回動させて、ハウジング３２をスリーブ３１から離間するように、回転軸Ｏ方向に螺進させる。このハウジング３２の螺進に伴って、図７に示すように、外周面３１ａと内周面３２ｂが、互いの法線方向において距離ｃ１から距離ｃ２まで離間する。すなわち、スクイズフィルムＳ３の厚さは、ｃ１からｃ２になる。

つまり、例えば、実測されたダンパー特性が目標とするダンパー特性よりもはるかに大きい場合には、スクイズフィルムＳ３の厚さｃを厚さｃ１から厚さｃ２に増加させて、ダンパー減衰係数Ｃが小さくなるようにダンパー特性が調整される。
スクイズフィルムの厚さｃの増減は、式（１）に示すように、スクイズフィルムの幅Ｌの増減よりも、ダンパー減衰係数Ｃの増減への影響が大きく、ダンパー減衰係数Ｃを広い範囲で調整することができる。

以上説明したように、本実施形態に係るダンパー構造３０によれば、ハウジング３２の内周面３２ｂとスリーブ３１の外周面３１ａとが、それぞれテーパ面とされているので。スリーブ３１とハウジング３２とが回転軸Ｏ方向に相対移動すると、内周面３２ｂ及び外周面３１ａの法線方向における両者の距離が増減する。換言すれば、スクイズフィルムＳ３の形成域の厚さが増減し、スクイズフィルムＳ３の厚さｃが変更される。これにより、振動特性を大きく変更することができ、実測された軸系全体の振動特性が目標の振動特性と大きく離れたものであったとしても、これに応じて調整することができ、不安定振動の発生を抑止することができる。

また、サーボモータ３３が、ハウジング３２を移動させるので、ハウジング３２及びスリーブ３１を精度よく位置決めすることができる。従って、スクイズフィルムＳ３の形成域を精度よく変更することができる。

なお、上述した実施形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本願発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上述した実施の形態では、ダンパー構造１０，２０においてハウジング１２とハウジング２２を調整用ボルト１３によって移動させる構成としたが、ダンパー構造３０のようにサーボモータ３３により移動させる構成としても構わない。同様にダンパー構造３０において、サーボモータ３３の代わりに調整用ボルト１３を用いる構成としても構わない。

また、上述した実施の形態では、円筒状のばね部材を用いてセンタリングバネ１６を構成したが、他のばね部材を用いてもよい。例えば、円筒の周壁に、軸線に沿って肉抜きした複数の肉抜き部を等間隔環状配置した肉抜構造のバネ部材等を用いることができる。

３…シャフト（軸）
３ａ…軸端部
６…軸受
１０，２０，３０…ダンパー構造
１１，２１，３１…スリーブ
１１ａ，３１ａ…外周面
１２，２２，３２…ハウジング
１２ａ…円柱状穴
１２ｂ，３２ｂ…内周面
１２ｃ…雌ネジ部
１２ｄ…底部
１３…調整用ボルト（移動部）
２１ａ…第一外周面（外周面）
２１ｂ…第二外周面（外周面）
２２ｂ…第一内周面（内周面）
２２ｃ…第二内周面（内周面）
２２ｄ…第三内周面（内周面）
３３…サーボモータ
Ｓ（Ｓ１，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ３）…スクイズフィルム
Ａ…遠心圧縮機
Ｌ…幅（軸方向の長さ）
ｃ…厚さ

Claims (6)

1. 軸受に支持された軸の前記軸受より外側に延びる軸端部に設けられたダンパー構造において、
   前記軸端部の外周に設けられるスリーブと、
   このスリーブと前記軸の径方向に間隔を置いて設けられたハウジングと、
   前記ハウジングと前記スリーブとを軸方向に相対移動させる移動部とを備え、
   互いに対向する前記スリーブの外周面と前記ハウジングの内周面との間にスクイズフィルムが形成される一方、
   このスクイズフィルムの形成域が変更可能に構成されたことを特徴とするダンパー構造。
2. 前記ハウジングの内周面及び前記スリーブの外周面は、前記軸方向に向けてそれぞれ一定の径で形成されて前記スクイズフィルムが円筒状に形成され、
   このスクイズフィルムの前記軸方向の長さが変更可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載のダンパー構造。
3. 前記ハウジングの内周面及び前記スリーブの外周面は、前記軸方向のいずれか一方向に向けてそれぞれ漸次径が減少するテーパ面とされて前記スクイズフィルムがテーパ状に形成され、
   このスクイズフィルムの前記径方向の厚さが変更可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載のダンパー構造。
4. 前記ハウジングの内周面及び前記スリーブの外周面は、前記軸方向に向けて段状となるようにそれぞれ異なる径で形成された複数の段状面とされて、前記内周面におけるいずれか一の段状面と前記外周面における一の段状面とが対向する場合に前記スクイズフィルムが一つ形成される構成とされ、
   前記径方向における位置が異なるスクイズフィルムのいずれか一を選択可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のダンパー構造。
5. 前記移動部は、サーボモータを備えることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載のダンパー構造。
6. 請求項１から５に記載のうちいずれか一項に記載のダンパー構造を備えることを特徴とする回転機械。

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