(57)【要約】【課題】本発明の軸受装置は、効率的にロータを回転させながら、ロータを安定して支持することが可能な軸受装置を提供することを目的とする。【解決手段】軸線Ｏに沿って延びるロータ２の外周面から張り出すように設けられたスラストカラー２０と、スラストカラー２０に対してパッド面が軸線Ｏ方向に対向して配置された複数の軸受パッド群３０とを備え、これら複数の軸受パッド群３０は、スラストカラー２０との対向距離ｈ１、ｈ２が軸受パッド群３０同士で互いに異なるように配置され、軸受パッド群３０のうち少なくともスラストカラー２０に最も近接した軸受パッド群３０である最近接軸受パッド群４０は、スラストカラー２０から後退させる後退駆動部４２を備え、後退駆動部４２は、前記軸受パッド群がスラストカラー２０から受ける力が予め定めた閾値を超えた際に、該軸受パッド群を後退させることを特徴とする。【選択図】図１
2014202280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿って延びるロータの外周面から張り出すように設けられたスラストカラーと、
該スラストカラーに対してパッド面が前記軸線方向に対向して配置された複数の軸受パッド群とを備え、
これら複数の軸受パッド群は、前記スラストカラーとの対向距離が前記軸受パッド群同士で互いに異なるように配置され、
前記軸受パッド群のうち少なくとも前記スラストカラーに最も近接した軸受パッド群である最近接軸受パッド群は、前記スラストカラーから後退させる後退駆動部を備え、
該後退駆動部は、前記軸受パッド群が前記スラストカラーから受ける力が予め定めた閾値を超えた際に、該軸受パッド群を後退させることを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
最近接軸受パッド群は、前記複数の軸受パッド群のうち、前記軸線の径方向の最も内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記後退駆動部は、前記軸受パッド群を前記パッド面と対向する背面から支持するピストン部と、
前記ピストン部を前記軸線方向に摺動可能とするように収容するシリンダ部と、
前記シリンダ部内で前記ピストン部を支持するよう充填された作動流体と、
前記軸受パッド群が前記スラストカラーから受ける力が予め定めた閾値を超えた際に、前記作動流体を前記シリンダ部から排出させる弁部とを有し、
前記ピストン部は、前記作動流体が排出されることで軸線方向に沿って後退することを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記シリンダ部は、前記シリンダ部内を複数に区画する絞り部を少なくとも一つ有していることを特徴とする請求項３に記載の軸受装置。
【請求項５】
前記対向距離を測定する位置測定部と、
前記位置測定部が測定した前記対向距離の大きさが予め定めた大きさとなるように、前記後退駆動部が前記軸受パッド群を移動させる量を調整する位置制御部とを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項６】
前記軸受パッド群と前記スラストカラーとの間に潤滑油を供給する潤滑油供給部と、
前記後退駆動部によって前記軸受パッド群が後退することにより、後退した前記軸受パッド群以外の他の軸受パッド群に前記潤滑油供給部から供給される潤滑油の量を調整する潤滑油制御部とを有することを特徴する請求項１から５のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項７】
前記最近接軸受パッド群の軸受パッドの前記スラストカラーと対向する面の温度を測定する温度監視部と、
前記温度監視部が測定した温度が予め定めた温度を超えているかどうかを判定する温度判定部と、
前記温度判定部での判定結果に基づいて前記後退駆動部に前記軸受パッド群を後退させる温度制御部とを有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の軸受装置を備えることを特徴とする回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受装置、及び該軸受装置を備える回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン、ガスタービン、原子力タービン、コンプレッサ、水車、ポンプ等の大型回転機械には、ロータを軸方向に支持する軸受装置として、スラスト軸受が用いられていることが知られている。スラスト軸受は、スラストカラーに対向するように軸受パッドがロータの回転方向である周方向に亘って複数配置されている。スラスト軸受を用いた軸受装置は、油膜を介して軸受パッドでスラストカラーを支持し、ロータを軸線方向に拘束している。
【０００３】
このような軸受装置として、例えば、特許文献１では、軸受装置に用いられている複数の軸受パッドのうち、一部の軸受パッドのみに過大な力がかかり過ぎないように油圧を利用して一定の力を受けた軸受パッドを移動させ、他の軸受パッドでもスラストカラーを支持する技術が開示されている。このような軸受装置を用いることで、スラストカラーからの力を複数の軸受パッドで均一に分散して受けることができ、特定の軸受パッドに過度な力がかかり損傷してしまうことを防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５００００４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、回転機械のロータからスラストカラーを介してスラスト軸受の軸受パッドが受けることが可能な許容荷重である許容スラスト力は、一般に軸受パッドの大きさに応じて変化する。即ち、軸受パッドの受圧面積が大きくなれば許容スラスト荷重は大きくなり、逆に軸受パッドの受圧面積が小さくなれば許容スラスト荷重も小さくなる。そのため、ロータから大きな力を受ける軸受装置では、軸受パッドを大きくしてスラストカラーと対向する面を大きくする必要がある。
【０００６】
しかしながら、軸受パッドを大きくすると、スラストカラーと軸受パッドとの間の摩擦損失が大きくなることで生じるロータの回転効率の低下や、使用する潤滑油の油量の増大等の問題が生じる。一方、軸受パッドを小さくすると、ロータの回転効率は向上するが、上述したようにロータからの大きな力を支持することができず、スラストカラーと対向する軸受パッドの面の温度が上昇し軸受パッドが損傷することで、スラスト軸受の性能が大きく低下してしまい安定してロータを支持することで難しくなるという問題を有している。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、効率的にロータを回転させながら、ロータを安定して支持することが可能な軸受装置、及び該軸受装置を備える回転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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の一態様に係る軸受装置は、軸線に沿って延びるロータの外周面から張り出すように設けられたスラストカラーと、該スラストカラーに対してパッド面が前記軸線方向に対向して配置された複数の軸受パッド群とを備え、これら複数の軸受パッド群は、前記スラストカラーとの対向距離が前記軸受パッド群同士で互いに異なるように配置され、前記軸受パッド群のうち少なくとも前記スラストカラーに最も近接した軸受パッド群である最近接軸受パッド群は、前記スラストカラーから後退させる後退駆動部を備え、該後退駆動部は、前記軸受パッド群が前記スラストカラーから受ける力が予め定めた閾値を超えた際に、該軸受パッド群を後退させることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、スラストカラーから受ける力が小さいときは、ロータを最近接軸受パッド群のみにてスラストカラーを介して支持することで、ロータに生じる損失を低減することができ、効率良くロータを回転させることができる。そして、スラストカラーから受ける力が予め定めた閾値を超えると、後退駆動部によって軸受パッド群を後退させ、他の軸受パッド群でもスラストカラーを支持することができる。そのため、スラストカラーを介してロータから軸受パッドが受ける力に応じて、スラストカラーを支持する軸受パッドの数を増やすことができ、スラストカラーを支持する軸受パッドの閾値を軸受装置全体として大きくすることができる。その結果、スラストカラーから受ける力が大きくなっても、ロータを支持するために必要な許容スラスト力を軸受装置が有することとなり、ロータを安定して支持することが可能となる。これにより、効率的にロータを回転させながら、ロータを安定して支持するために必要な許容スラスト力を変化させることが可能となる。
【００１０】
また、本発明の他の態様に係る軸受装置は、最近接軸受パッド群は、前記複数の軸受パッド群のうち、前記軸線の径方向の最も内側に配置されていることを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、最近接軸受パッド群が、軸線の径方向の最も内側に配置され、他の軸受パッド群よりもロータからの距離が近くなることで周速を他の軸受パッド群よりも抑えることができる。そして、周速を抑えることで最近接軸受パッド群の受ける力を低減させることができる。これにより、ロータに生じる摩擦損失をより低減させ、より効率的にロータを回転させることが可能となる。
【００１２】
さらに、本発明の他の態様に係る軸受装置は、前記後退駆動部は、前記軸受パッド群を前記パッド面と対向する背面から支持するピストン部と、前記ピストン部を前記軸線方向に摺動可能とするように収容するシリンダ部と、前記シリンダ部内で前記ピストン部を支持するよう充填された作動流体と、前記軸受パッド群が前記スラストカラーから受ける力が予め定めた閾値を超えた際に、前記作動流体を前記シリンダ部から排出させる弁部とを有し、前記ピストン部は、前記作動流体が排出されることで軸線方向に沿って後退することを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、スラストカラーから最近接軸受パッド群が受ける力を、ピストン部を介してシリンダ部に充填された作動流体が受ける圧力へと変換することできる。そして、スラストカラーから軸受パッドが受ける力が予め定めた閾値を超えたことを、作動流体を介して弁部で検知し作動流体を排出することで軸受パッド群の軸受パッドを後退させる構造として後退駆動部を形成することができる。これにより、後退駆動部を容易に設けることができる。
【００１４】
また、本発明の他の態様に係る軸受装置は、前記シリンダ部は、前記シリンダ部内を複数に区画する絞り部を少なくとも一つ有していることを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、軸受パッドからピストン部が受ける力に応じて、作動流体が絞り部によって区画されたシリンダ内を移動することで、小空間ごとに作動流体の量を自動的に変化させることができる。そのため、作動流体が移動し小空間ごとに作動流体の量を変化させることで、ピストン部自体をスラストカラーに追従させるよう傾けることができる。これにより、ロータに軸線に対する傾きにも柔軟に対応することができ、ロータを効率良く回転させることができる。
【００１６】
さらに、本発明の他の態様に係る軸受装置は、前記対向距離を測定する位置測定部と、前記位置測定部が測定した前記対向距離の大きさが予め定めた大きさとなるように、前記後退駆動部が前記軸受パッド群を移動させる量を調整する位置制御部とを有することを特徴とする。
【００１７】
このような構成によれば、位置測定部が測定する対向距離に基づいて、軸受パッドをスラストカラーに対して移動させることで、ロータの位置を所望の位置に戻すことができる。これにより、ロータの位置が所望の位置に調整されることで、ロータを軸線方向の位置を最適な位置に保ったまま回転させることが可能となる。
【００１８】
また、本発明の他の態様に係る軸受装置は、前記軸受パッド群と前記スラストカラーとの間に潤滑油を供給する潤滑油供給部と、前記後退駆動部によって前記軸受パッド群が後退することにより、後退した前記軸受パッド群以外の他の軸受パッド群に前記潤滑油供給部から供給される潤滑油の量を調整する潤滑油制御部とを有することを特徴する。
【００１９】
このような構成によれば、軸受パッド群が後退するまでは、後退した軸受パッド群以外の他の軸受パッド群の軸受パッドとスラストカラーとの隙間が広くあけられていることで、他の軸受パッド群の軸受パッドはスラストカラーを支持しないこととなる。そのため、他の軸受パッド群の軸受パッドによるロータへの摩擦損失を低減することができる。
また、スラストカラーを支持していない軸受パッドに対しては潤滑油を供給する必要が無いため、潤滑油の供給量を低減させることができる。
【００２０】
さらに、本発明の他の態様に係る軸受装置は、前記最近接軸受パッド群の軸受パッドの前記スラストカラーと対向する面の温度を測定する温度監視部と、前記温度監視部が測定した温度が予め定めた温度を超えているかどうかを判定する温度判定部と、前記温度判定部での判定結果に基づいて前記後退駆動部に前記軸受パッド群を後退させる温度制御部とを有することを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、最近接軸受パッド群に何らかの異常が生じパッド面が高温となっている場合に、最近接軸受パッド群の軸受パッドのスラストカラーと対向する面の温度に基づいて軸受パッドの異常を検知し後退させることができる。これにより、異常が生じている最近接軸受パッド群でスラストカラーを支持しなくなるため、緊急停止等を行わず継続してロータを回転させてもロータを保護することができ、信頼性の高い軸受装置を容易に形成することが可能となる。
【００２２】
また、本発明の一態様に係る回転機械は、上記の軸受装置を備えることを特徴とする。
【００２３】
このような軸受装置を備える回転機械によれば、ロータを効率よく回転させることが可能となり回転機械の効率を向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の軸受装置によれば、スラストカラーから受ける力が小さいときは最近接軸受パッド群だけでスラストカラーを支持し、スラストカラーから受ける力が大きくなったときは他の軸受パッド群も用いて支持することができため、効率的にロータを回転させながら、必要に応じて許容スラスト力を増加させロータを安定して支持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第一実施形態に係る軸受装置を説明する模式図で、同図（ａ）は横断面図、同図（ｂ）は軸受装置を軸線方向から見たＡ−Ａにおける縦断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る軸受装置のスラスト力と軸受面圧との関係を説明するグラフで、同図（ａ）は従来のスラスト力と軸受面圧との関係を説明するグラフ、同図（ｂ）は本実施形態の軸受装置におけるスラスト力と軸受面圧との関係を説明するグラフである。
【図３】本発明の第二実施形態に係る軸受装置の一部を説明する横断面図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係る軸受装置の一部を説明する横断面図である。
【図５】本発明の第四実施形態に係る軸受装置の一部を説明する模式図で、同図（ａ）は横断面図、同図（ｂ）は軸受装置を軸線方向から見たＢ−Ｂにおける縦断面図である。
【図６】本発明の第五実施形態に係る軸受装置の一部を説明する横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る第一実施形態について図１を参照して説明する。
第一実施形態に係る軸受装置３は回転機械に用いられる。回転機械は、蒸気やガス等の流体を羽根車に接触させて流体エネルギーを回転エネルギーに変換することで動力を得る原動機である。ここで、本実施形態における回転機械は、蒸気タービン１であるとして説明を行うが、例えばガスタービンや原子力タービン等であってもよい。
第一実施形態に係る軸受装置３を有する蒸気タービン１は、軸線Ｏを中心に回転するロータ２と、ロータ２に接続され一体となって回転することで動力を得るタービン本体１０と、ロータ２に接続されロータ２を軸線Ｏ方向に支持する軸受装置３とを備える。
【００２７】
ロータ２は、軸線Ｏを中心とする円柱形状をなして形成されている。そして、ロータ２は蒸気タービン１に対して軸線Ｏ方向に延在しており、蒸気タービン１の回転軸をなしている。ロータ２の外周側には、ロータ２とともに回転し、複数の羽根車である動翼を有するタービン本体１０が取り付けられている。
また、タービン本体１０の概略構成としては、詳細は図示しないが、例えば、ロータ２に突設された複数の動翼（羽根車）と、複数の動翼を収容するケーシングと、ケーシングの内周面に突設された静翼と、を備えている。上記複数の動翼は、ロータ２を中心にして放射状に配設されており、これら複数の動翼と上記複数の静翼とは軸線Ｏ方向に交互に配設されている。タービン本体１０は、流体が流入して動翼と静翼とに当たることで動力を発生させる動力発生部となっている。
【００２８】
図１（ａ）に示すように、軸受装置３は、ロータ２の外周面から径方向外側に張り出して形成されるスラストカラー２０と、スラストカラー２０を挟むように対向して配置される複数の軸受パッド群３０と、スラストカラー２０と複数の軸受パッド群３０とを径方向外側から覆う軸受箱６０とを備えている。
【００２９】
スラストカラー２０は、軸線Ｏを中心として円板形状をなしており、フランジ状をなすようにロータ２から径方向外側に一体的に張り出している。
複数の軸受パッド群３０は、ロータ２の外周面側を周方向に亘って囲んで配置されており、複数の軸受パッド群３０のうち軸線Ｏの径方向の最も内側に配置される最近接軸受パッド群４０と、最近接軸受パッド群４０よりも軸線Ｏの径方向外側に配置される他の軸受パッド群３０である第二軸受パッド群５０とを有している。
【００３０】
最近接軸受パッド群４０は、軸線Ｏ方向の両側からスラストカラー２０を挟むように２カ所設けられ、複数の軸受パッド群３０のうち最もロータ２の外周面に近接した位置に配置されている。最近接軸受パッド群４０は、スラストカラー２０と軸線Ｏ方向に対向しロータ２の外周面側を周方向に亘って均等に離間して配置される複数のメイン軸受パッド４１と、スラストカラー２０に向かってメイン軸受パッド４１を支持する後退駆動部４２とを有する。
【００３１】
図１（ｂ）に示すように、メイン軸受パッド４１は、スラストカラー２０と軸線Ｏ方向に沿って対向するパッド面であるメインパッド面４１１を有する軸受パッドであり、円板状をなしている。メイン軸受パッド４１は、メインパッド面４１１がスラストカラー２０から離間するよう複数（本実施形態では例えば、８箇所）設けられており、ロータ２の周方向に亘って互いに均等に離間して配置されている。そして、メイン軸受パッド４１では、メインパッド面４１１とスラストカラー２０との間の空間には潤滑油が図示しない潤滑油の給油源から供給されている。
【００３２】
後退駆動部４２は、メイン軸受パッド４１のメインパッド面４１１と軸線Ｏ方向に沿って対向する背面側からメイン軸受パッド４１を支持している。後退駆動部４２は、スラストカラー２０からメイン軸受パッド４１が受ける力が予め定めた閾値である設定荷重Ｌｓｅｔを超えた際に、メイン軸受パッド４１を後退可能としている。後退駆動部４２は、メイン軸受パッド４１を直接背面側から支持するピストン部４２１と、ピストン部４２１を軸線Ｏ方向に摺動可能に収容しているシリンダ部４２２と、シリンダ部４２２に作動流体ｆを供給するポンプ部４２３と、シリンダ部４２２内の作動流体ｆに係る力が予め定めた閾値を超えた際に作動流体ｆを排出する弁部４２４とを有している。
【００３３】
ピストン部４２１は、メインパッド面４１１と軸線Ｏ方向に沿って対向する背面側からメイン軸受パッド４１を支持している。ピストン部４２１は、軸線Ｏを中心とするリング形状をなして軸線Ｏ方向に沿って延在するピストン本体部４２１ａと、ピストン本体部４２１ａとメイン軸受パッド４１の背面とを接続するピストン接続部４２１ｂと、ピストン本体部４２１ａの内周面及び外周面に配置されるシールリング４２１ｃを有する。
【００３４】
ピストン本体部４２１ａは、軸線Ｏを中心とするリング状をなして、ロータ２の外周面に沿って配置されている。ピストン本体部４２１ａは、軸線Ｏを中心とするリング形状をなすリング部と、軸線Ｏを中心としリング部よりも径の大きいリング形状をなす第二リング部とが、リング形状の内周面同士が一体となるよう軸線Ｏに沿って一体に形成され、リング部がスラストカラー２０側に配置されていることで外周面が階段状をなしている。また、ピストン部４２１本体部は、第二リング部の内周面及び外周面にそれぞれシールリング４２１ｃが設けられている。
ピストン接続部４２１ｂは、ピストン本体部４２１ａのリング部と軸受パッドの背面とを接続している。
シールリング４２１ｃは、後述するシリンダ部４２２の内周面上を摺動可能に当接するよう配置され、ピストン本体部４２１ａの内周面及び外周面に固定されている。
【００３５】
シリンダ部４２２は、リング状をなしており、内部にピストン部４２１の形状に対応する空間がスラストカラー２０側を開口するよう形成され、ピストン部４２１を収容している。シリンダ部４２２は、ピストン部４２１の内周面及び外周面とシリンダ部４２２内に形成された空間の内周面とが軸線Ｏ方向に摺動可能としている。シリンダ部４２２は、ピストン部４２１の径の小さいリング部と対応するよう開口部分が縮径している。即ち、シリンダ部４２２は、シリンダ部４２２の開口部分の内径とピストン部４２１のリング部の外径の形状が対応しており、シリンダ部４２２の開口部分はピストン部４２１の第二リング部を通過させない大きさで形成されストッパー４２２ａを形成している。ストッパー４２２ａによって、ピストン部４２１がシリンダ部４２２から外れないように設置されている。そして、シリンダ部４２２内には作動流体ｆが供給されて充填されており、ピストン部４２１の軸線Ｏ方向の底面部分とピストン部４２１に設けられたシールリング４２１ｃとによって、シリンダ部４２２内に作動流体ｆは封止されている。
【００３６】
ポンプ部４２３は、シリンダ部４２２の軸線Ｏ方向の開口部分と対応する底面部分に接続される供給管４２３ａと、作動流体ｆを吐出するポンプ４２３ｂを有している。ポンプ部４２３は、供給管４２３ａを介してシリンダ部４２２内に作動流体ｆを供給し続けている。
【００３７】
弁部４２４は、シリンダ部４２２内から作動流体ｆを排出させる排出機構である。弁部４２４は、シリンダ部４２２内から作動流体ｆを排出する排出管４２４ａと、作動流体ｆが受ける圧力に応じて排出管４２４ａの流路断面を任意の広さにするように調整可能な逃し弁４２４ｂとを有している。
逃し弁４２４ｂは、シリンダ部４２２内に充填された作動流体ｆが予め定めた圧力である設定面圧Ｐｓｅｔを超えた圧力を受けたことを検知すると、自動的に作動流体ｆを大量に外部に排出するよう完全に排出管４２４ａの流路断面を広げるように作動する。設定面圧Ｐｓｅｔは、最近接軸受パッド群４０が受けることが可能な力として予め定めた設定荷重Ｌｓｅｔと対応するよう、最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１が設定荷重Ｌｓｅｔに達した場合に作動流体ｆが受ける圧力の大きさに設定されている。また、弁部４２４の逃し弁４２４ｂは、シリンダ部４２２内に供給される作動流体ｆが一定の量を超えてシリンダ部４２２に充填されすぎないように、排出管４２４ａの流路を少し開放させており、ポンプ部４２３から供給される作動流体ｆがシリンダ部４２２に過剰に供給されないようポンプ部４２３からの作動流体ｆの供給量を制限している。
【００３８】
第二軸受パッド群５０は、軸線Ｏ方向の両側からスラストカラー２０を挟むように２カ所設けられ、複数の軸受パッド群３０のうち最近接軸受パッド群４０をロータ２の径方向外側から周方向に亘って囲むように配置されている軸受パッド群３０である。そして、第二軸受パッド群５０は、スラストカラー２０と軸線Ｏ方向に対向しロータ２の外周面側を周方向に亘って均等に離間して配置される複数のサブ軸受パッド５１と、サブ軸受パッド５１を支持する軸受パッド支持部５２とを有する。
【００３９】
図１（ｂ）に示すように、サブ軸受パッド５１は、スラストカラー２０と軸線Ｏ方向に沿って対向するパッド面であるサブパッド面５１１を有する軸受パッドであり、メイン軸受パッド４１よりの一回り大きい円板状をなしている。サブ軸受パッド５１は、メインパッド軸受のメインパッド面４１１よりもサブパッド面５１１がスラストカラー２０から離間して複数（本実施形態では例えば、８箇所）設けられており、ロータ２の周方向に亘って互いに均等に離間して配置されている。そして、最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１と同様に、サブ軸受パッド５１では、サブパッド面５１１とスラストカラー２０との間の空間には潤滑油が図示しない潤滑油の給油源から供給されている。
【００４０】
ここで、スラストカラー２０と軸受パッドのパッド面との離間している距離を対向距離ｈとする。そして、最近接軸受パッド群４０におけるスラストカラー２０とメインパッド面４１１との対向距離ｈを対向距離ｈ１、第二軸受パッド群５０におけるスラストカラー２０とサブパッド面５１１との対向距離ｈを対向距離ｈ２とする。
この対向距離ｈは、最近接軸受パッド群４０における対向距離ｈ１であるスラストカラー２０とメインパッド面４１１との距離の方が、第二軸受パッド群５０における対向距離ｈ２であるスラストカラー２０とサブパッド面５１１との距離よりも小さくなるよう配置される。即ち、複数の軸受パッド群３０である最近接軸受パッド群４０と第二軸受パッド群５０では、スラストカラー２０との対向距離ｈである対向距離ｈ１と対向距離ｈ２とが軸受パッド群３０同士で互いに異なるように配置されており、最近接軸受パッド群４０の対向距離ｈ１が軸受パッド群３０のうち最もスラストカラー２０に近接して配置されている。
【００４１】
軸受パッド支持部５２は、後退駆動部４２のシリンダ部４２２と一体となってロータ２の周方向にリング形状に形成されており、サブ軸受パッド５１をサブパッド面５１１と軸線Ｏ方向に沿って対向する背面側から支持している。
【００４２】
軸受箱６０は、環状をなし、中心部をロータ２が挿通している。軸受箱６０は、最近接軸受パッド群４０及び第二軸受パッド群５０である複数の軸受パッド群３０を径方向の外側から覆うとともに、これら複数の軸受パッド群３０を固定している。
【００４３】
次に、上記第一実施形態の軸受装置３の作用について説明する。
第一実施形態の軸受装置３によれば、蒸気タービン１の運転中にロータ２が軸線Ｏ方向の一方側（例えば、図１紙面右方向）に向かって移動すると、スラストカラー２０とメインパッド面４１１との間の潤滑油を介して軸線Ｏ方向の一方側に配置された最近接軸受パッド群４０はスラストカラー２０から力を受ける。これにより、最近接軸受パッド群４０は、スラスト軸受として動作し、スラストカラー２０を介してロータ２を支持する。この際、最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１が受ける力は、ピストン接続部４２１ｂを介してピストン本体部４２１ａを軸線Ｏ方向に沿ってシリンダ部４２２へ押し付けるように軸線に沿って後退させようとする。そのため、ピストン本体部４２１ａによってシリンダ部４２２内に封止されている作動流体ｆが圧縮され、作動流体ｆが圧力を受ける。
【００４４】
その後、さらにロータ２が軸線Ｏ方向の一方側に向かって移動しようとすると、最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１は、さらに大きな力を受ける。メイン軸受パッド４１が受ける力が大きくなると、メイン軸受パッド４１を支持するピストン部４２１はさらに力を受け、ピストン部４２１とシリンダ部４２２との間に充填された作動流体ｆが受ける圧力も連動して上昇する。そして、メイン軸受パッド４１が受ける力が予め定めた設定荷重Ｌｓｅｔを超えると、作動流体ｆが受ける圧力も設定面圧Ｐｓｅｔを超え、弁部４２４の逃し弁４２４ｂが完全に排出管４２４ａの流路断面を広げるように開放される。排出管４２４ａの流路断面を完全に開放し作動流体ｆを排出することで、作動流体ｆがシリンダ部４２２内から大量に排出され、作動流体ｆが受けていた圧力が解放される。作動流体ｆがシリンダ部４２２内から排出されると、ピストン本体部４２１ａが軸線Ｏ方向に沿ってスラストカラー２０から遠ざかるようにシリンダ部４２２内を摺動して後退し始める。これにより、後退駆動部４２であるピストン部４２１は、最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１をスラストカラー２０から遠ざけるように後退させる。
【００４５】
最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１は、作動流体ｆが排出されると、第二軸受パッド群５０のサブ軸受パッド５１の位置まで後退する。そのため、最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１のメインパッド面４１１の対向距離ｈと、第二軸受パッド群５０のサブ軸受パッド５１のサブパッド面５１１の対向距離ｈが同じとなる。これにより、スラストカラー２０から受ける力をメインパッド面４１１とサブパッド面５１１との両方で均等に分散して受けて、最近接軸受パッド群４０と第二軸受パッド群５０との両方でスラストカラー２０を支持することとなる。
【００４６】
上記のような軸受装置３によれば、ロータ２の軸線Ｏ方向の移動量が小さい場合などのスラストカラー２０から最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１が受ける力が小さいときは、最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１のみでスラストカラー２０を支持することができる。そのため、スラストカラー２０と対向するパッド面がメインパッド面４１１のみとなり、ロータ２が回転する際のスラストカラー２０と対向するパッド面の受圧面積Ａを小さくすることができ、スラストカラー２０を介してロータ２が軸受パッドによって生じる摩擦損失を低減することができる。その結果、スラストカラー２０から受ける力が小さい間は、軸受パッドによって生じる摩擦損失を抑えて、効率良くロータ２を回転させることができる。
【００４７】
そして、スラストカラー２０から最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１が受ける力が予め定めた閾値である設定荷重Ｌｓｅｔを超えると、後退駆動部４２である弁部４２４の逃し弁４２４ｂが作動することによって最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１を後退させ、他の軸受パッド群３０である第二軸受パッド群５０のサブ軸受パッド５１でもスラストカラー２０を支持することができる。そのため、ロータ２の軸線Ｏ方向の移動量が大きくなる等によってスラストカラー２０からメイン軸受パッド４１が受ける力が設定荷重Ｌｓｅｔを超えるほど大きくなった場合に、スラストカラー２０から受ける力に応じてスラストカラー２０を支持する軸受パッドの数をメイン軸受パッド４１だけからメイン軸受パッド４１及びサブ軸受パッド５１という様に増やすことができる。メイン軸受パッド４１及びサブ軸受パッド５１によってスラストカラー２０を支持することで、ロータ２を支持する軸受パッドの大きさを軸受装置３全体として受圧面積Ａを大きくすることができる。つまり、スラストカラー２０と対向するパッド面がメインパッド面４１１及びサブパッド面５１１となり、軸受装置３としてのパッド面を大きくすることができる。
【００４８】
ここで、図２（ａ）に示すように、一般的なスラスト軸受では、軸受パッドの受圧面積Ａの大きさが一定である場合、スラストカラー２０を介して軸受装置３の軸受パッドが受けることが可能な力であるスラスト力Ｆは、軸受装置３の軸受パッドが受ける力である軸受面圧Ｐと比例関係にある。そのため、軸受パッドの軸受面圧Ｐが限界値である限界面圧に達すると、スラスト力Ｆは軸受パッドが受けることが可能な許容荷重である許容スラスト力に達する。
そこで、本実施形態では、設定面圧Ｐｓｅｔに達するとスラストカラー２０を支持する軸受パッドが、メイン軸受パッド４１のみから、メイン軸受パッド４１及びサブ軸受パッド５１となることで受圧面積Ａを増加させている。そのため、図２（ｂ）に示すように、設定面圧Ｐｓｅｔを超えると受圧面積Ａが増加した分だけ、スラスト力Ｆと軸受面圧Ｐの関係を示すグラフの勾配が小さくなり、従来の領域ａから領域ｂの部分だけ許容スラスト荷重を向上させることができる。
【００４９】
したがって、スラストカラー２０と対向するパッド面の受圧面積Ａをスラストカラー２０から受ける力に応じて途中から大きくすることで、軸受装置３として許容できるスラスト力Ｆである許容スラスト力をスラストカラー２０から受ける力に応じて大きくすることができる。その結果、スラストカラー２０から受ける力が大きくなっても、ロータ２を支持するために必要な許容スラスト力を軸受装置３が有することとなり、ロータ２を安定して支持することができる。つまり、スラストカラー２０から最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１が受ける力に応じて、スラストカラー２０を支持する軸受パッド群３０を増加させることで、効率的にロータ２を回転させながら、必要に応じて許容スラスト力を増加させ、ロータ２を安定して支持することが可能となる。
【００５０】
また、最近接軸受パッド群４０を、軸線Ｏの径方向の最も内側に配置してロータ２に近づけることで、他の軸受パッド群３０である第二軸受パッド群５０よりも、ロータ２からの距離を近くすることができ、周速を第二軸受パッド群５０よりも抑えることができる。軸受パッドに係る力は周速が大きくなれば大きくなるため、周速を抑えることで最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１が受ける力を低減することができる。これにより、最近接軸受パッド群４０が受ける力が小さくなることで、ロータ２に生じる摩擦損失をより低減させ、より効率的にロータ２を回転させることが可能となる。
【００５１】
さらに、作動流体ｆが受ける圧力が設定面圧Ｐｓｅｔを超えたことを弁部４２４である逃し弁４２４ｂが検知し作動流体ｆを排出することで、最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１を後退させることができる。つまり、後退駆動部４２は、スラストカラー２０から最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１が受ける力を、ピストン部４２１を介してシリンダ部４２２に充填された作動流体ｆが受ける圧力へと変換することができる。そして、スラストカラー２０からメイン軸受パッド４１が受ける力が予め定めた閾値である設定荷重Ｌｓｅｔを超えたことを、作動流体ｆを介して弁部４２４である逃し弁４２４ｂで検知し作動流体ｆを排出することで最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１を後退させる構造として後退駆動部４２を形成することができる。これにより、スラストカラー２０からメイン軸受パッド４１が受ける力が予め定めた閾値である設定荷重Ｌｓｅｔを超えた時にメイン軸受パッド４１を後退させる後退駆動部４２を容易に設けることが可能となる。
【００５２】
また、上記のような軸受装置３を用いた回転機械である蒸気タービン１によれば、ロータ２を効率よく回転させることが可能となり回転機械である蒸気タービン１の効率を向上させることが可能となる。
【００５３】
次に、図３を参照して第二実施形態の軸受装置３について説明する。
第二実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。この第二実施形態の軸受装置３は、最近接軸受パッド群４０における対向距離ｈによってメイン軸受パッド４１の位置を調整する点について第一実施形態と相違する。
【００５４】
即ち、図３に示すように、第二実施形態では、最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１とスラストカラー２０との対向距離ｈを測定する位置測定部３０１と、位置測定部３０１によって測定した対向距離ｈの値に基づいて弁部４２４である逃し弁４２４ｂでの排出管４２４ａの流路断面の大きさを制御する位置制御部３０２とを有している。なお、図３のおいては、軸線Ｏ方向の他方側である紙面左側部分の図示を省略し軸線Ｏ方向の一方側のみを図示しているが、スラストカラー２０を介して軸線Ｏ方向の両側に同様の構造が設けられている。
【００５５】
位置測定部３０１は、軸受箱６０の内周面から設置されるギャップセンサーであり、スラストカラー２０とギャップセンサーとの対向する距離の大きさを測定して位置制御部３０２へ出力している。
位置制御部３０２は、位置測定部３０１から入力されたギャップセンサーとの対向する距離の大きさが予め定めた閾値である規定クリアランスｈｓｅｔから外れている場合に、弁部４２４である逃し弁４２４ｂを閉塞させる信号を後退駆動部４２に出力し、排出管４２４ａの流路断面の大きさを小さくするよう調整している。
【００５６】
次に、上記第二実施形態の軸受装置３の作用について説明する。
第二実施形態の軸受装置３によれば、最近接軸受パッド群４０のみでスラストカラー２０を支持している状態でロータ２が僅かに軸線Ｏ方向に移動した際に、位置測定部３０１であるギャップセンサーがスラストカラー２０と位置測定部３０１であるギャップセンサーとの対向する距離の大きさを測定する。スラストカラー２０と位置測定部３０１であるギャップセンサーとの対向する距離の大きさを測定することは、スラストカラー２０と最近接軸受パッド群４０のメインパッド面４１１との対向距離ｈを測定することとなる。したがって、位置測定部３０１が測定した値が予め定めた閾値である規定クリアランスｈｓｅｔと比較してずれていれば、スラストカラー２０と最近接軸受パッド群４０のメインパッド面４１１との対向距離ｈの大きさがずれていることとなる。そこで、弁部４２４である逃し弁４２４ｂを閉塞させて排出される作動流体ｆの量を調整しシリンダ部４２２内に作動流体ｆを充填させる。つまり、ロータ２の軸線Ｏ方向の移動量が、最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１がスラストカラー２０から受ける力が設定荷重Ｌｓｅｔに達しない程度の移動量である場合に、位置測定部３０１から出力された測定値が予め定めた閾値である規定クリアランスｈｓｅｔをよりも狭くなっていると弁部４２４である逃し弁４２４ｂを完全に閉塞して、ポンプ部４２３から供給される作動流体ｆをシリンダ部４２２に充填させる。その結果、ピストン部４２１が作動流体ｆに押されることで、メイン軸受パッド４１が軸線Ｏに沿ってスラストカラー２０に向かって前進する。そして、メイン軸受パッド４１によってスラストカラー２０を押し返すことで、ロータ２の位置が所望の位置に移動され、再び規定クリアランスｈｓｅｔが維持されている。
【００５７】
上記のような軸受装置３によれば、位置測定部３０１であるギャップセンサーが測定するスラストカラー２０とギャップセンサーとの対向する距離を介して測定するスラストカラー２０と最近接軸受パッド群４０のメインパッド面４１１との対向距離ｈに基づいて、メイン軸受パッド４１をスラストカラー２０に対して移動させることで、ロータ２の位置を所望の位置に戻すことができる。例えば、本実施形態のような蒸気タービン１であれば、メイン軸受パッド４１によってロータ２の位置が所望の位置に調整されることで、蒸気タービン１におけるロータ２に設けられた動翼と、図示されないケーシングに設けられた静翼との位置が調整されて、動翼と静翼との位置関係を最適なまま保つことができ、蒸気タービン１の性能が低下してしまうことを抑制できる。これにより、ロータ２の位置が所望の位置に調整されることで、ロータ２を軸線Ｏ方向の位置を最適な位置に保ったまま回転させることが可能となる。
【００５８】
次に、図４を参照して第三実施形態の軸受装置３について説明する。
第三実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。この第三実施形態の軸受装置３は、サブ軸受パッド５１に供給する潤滑油の量を制御する点について第一実施形態と相違する。
【００５９】
即ち、第三実施形態では、図４に示すように、第一実施形態における潤滑油の供給源の代わりに、第二軸受パッド群５０のサブパッド面５１１とスラストカラー２０と間に潤滑油を供給する潤滑油供給部３０４と、潤滑油供給部３０４から供給される潤滑油の量を調整する潤滑油制御部３０５とを有する。
【００６０】
潤滑油供給部３０４は、潤滑油の供給源である潤滑油ポンプ３０４ａと、潤滑油ポンプ３０４ａからの第二軸受パッド群５０のサブパッド面５１１まで潤滑油を供給する供給ノズル３０４ｂとを有する。潤滑油供給部３０４は、供給ノズル３０４ｂを介して潤滑油ポンプ３０４ａから供給される潤滑油をサブパッド面５１１まで供給している。
【００６１】
潤滑油制御部３０５は、弁部４２４が開放したことを検知する開放検知部３０５ａと、供給ノズル３０４ｂに設けられる潤滑油弁３０５ｂと、開放検知部３０５ａからの出力を受けて潤滑油弁３０５ｂを開放させる潤滑油弁駆動部３０５ｃとを有する。
開放検知部３０５ａは、弁部４２４の逃し弁４２４ｂが完全に開放されたことを検知してトリガー信号ＴＳを出力する。
潤滑油弁３０５ｂは、供給ノズル３０４ｂに設けられて供給ノズル３０４ｂを閉塞している電磁弁であり、電磁弁が開放されることで供給ノズル３０４ｂ内に潤滑油を流通可能としている。
潤滑油弁駆動部３０５ｃは、開放検知部３０５ａから弁部４２４の逃し弁４２４ｂが開放されたことを検知すると、潤滑油弁３０５ｂである電磁弁に信号を入力し通電させることで、電磁弁を開放させる。
【００６２】
次に、上記第三実施形態の軸受装置３の作用について説明する。
第三実施形態の軸受装置３によれば、最近接軸受パッド群４０のみでスラストカラー２０を支持している状態では、最近接軸受パッド群４０のメインパッド面４１１とスラストカラー２０との間の空間には図示しない潤滑油の供給源によって潤滑油が供給されている。一方、最近接軸受パッド群４０のみでスラストカラー２０を支持している状態では弁部４２４の逃し弁４２４ｂは完全に開放されていないため、潤滑油弁３０５ｂは閉塞したままとなっている。そのため、第二軸受パッド面のサブパッド面５１１とスラストカラー２０との間には、潤滑油は供給されていない。
【００６３】
その後、最近接軸受パッド群４０がスラストカラー２０から受ける力が大きくなり設定荷重Ｌｓｅｔを超え作動流体ｆの圧力も設定面圧Ｐｓｅｔを超えると、弁部４２４の逃し弁４２４ｂが完全に開放され最近接軸受パッド群４０が後退する。弁部４２４の逃し弁４２４ｂが完全に開放されたことを開放検知部３０５ａが検知し、トリガー信号ＴＳを潤滑油弁駆動部３０５ｃに出力すると、潤滑油弁駆動部３０５ｃから信号が出力され潤滑油弁３０５ｂに信号が入力される。潤滑油弁３０５ｂである電磁弁は、信号が入力されると通電されて開放され、供給ノズル３０４ｂ内に潤滑油が流通する。潤滑油は、潤滑油供給部３０４から供給ノズル３０４ｂ内を流通してサブパッド面５１１まで供給される。
【００６４】
サブパッド面５１１に潤滑油が供給されると共に、最近接軸受パッド群４０が後退してくることで対向距離ｈ１が第二軸受パッド群５０の対向距離ｈ２と同じになることで、第二軸受パッド群５０は、潤滑油を介してスラストカラー２０から力を受けることができ、スラストカラー２０を最近接軸受パッド群４０と共に支持する。
【００６５】
上記のような軸受装置３によれば、第二軸受パッド群５０のサブパッド面５１１とスラストカラー２０と間の潤滑油は、最近接軸受パッド群４０の受ける力が大きくなり弁部４２４の逃し弁４２４ｂが完全に開放されてメイン軸受パッド４１が後退するまで供給されないこととなる。つまり、最近接軸受パッド群４０のみでスラストカラー２０を支持している状態では、スラストカラー２０と第二軸受パッド群５０の間の空間は、潤滑油が全く介在しない隙間となっている。そのため、最近接軸受パッド群４０が後退するまでは、最近接軸受パッド群４０以外の他の軸受パッド群である第二軸受パッド群５０のサブ軸受パッド５１とスラストカラー２０との隙間が広くあけられていることで、第二軸受パッド群５０のサブ軸受パッド５１ではスラストカラー２０を支持しないこととなる。そのため、第二軸受パッド群５０のサブ軸受パッド５１によるロータ２への摩擦損失を低減することができる。
また、最近接軸受パッド群４０が後退するまでは、第二軸受パッド群５０はスラストカラー２０を支持しておらず、スラストカラー２０を支持していないサブ軸受パッド５１に対しては潤滑油を供給する必要が無いため、潤滑油の供給量を低減することができる。
【００６６】
次に、図５（ａ）及び（ｂ）を参照して第四実施形態の軸受装置３について説明する。
第四実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。この第四実施形態の軸受装置３は、シリンダ部４２２内に絞り部３０６を有する点で第一実施形態と相違する。
【００６７】
即ち、第四実施形態では、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、シリンダ部４２２内の空間を周方向に複数に区画する複数の絞り部３０６を有している。
絞り部３０６は、シリンダ部４２２内のリング状の空間を周方向に複数に区画するよう周方向に均等に離間して１２０°毎に配置されている。絞り部３０６は、矩形状のオリフィスであり、シリンダ部４２２の径方向の断面積よりも小さい空間が開口されている。
【００６８】
次に、上記第四実施形態の軸受装置３の作用について説明する。
第四実施形態の軸受装置３によれば、絞り部３０６によってシリンダ部４２２内の空間は複数の小空間に区画され、各小空間同士は絞り部３０６の開口部分を介して貫通されている。つまり、シリンダ部４２２内に充填された作動流体ｆは、絞り部３０６を介して区各された各小空間を移動可能とされている。
【００６９】
上記のような軸受装置３によれば、メイン軸受パッド４１からピストン部４２１が受ける力に応じて、作動流体ｆが絞り部３０６によって区画されたシリンダ内を移動することで、小空間ごとに作動流体ｆの量を自動的に変化させることができる。ここで、ロータ２が軸線Ｏに対して傾いた場合、スラストカラー２０も最近接軸受パッド群４０に対して傾き、スラストカラー２０からメイン軸受パッド４１が受ける力は周方向の位置によって異なってくる。しかし、作動流体ｆが移動し小空間ごとに作動流体ｆの量を変化させることができることで、ピストン部４２１自体をスラストカラー２０に追従させるよう傾けることができる。これにより、ロータ２に軸線Ｏに対する傾きにも柔軟に対応することができ、ロータ２を効率良く回転させることができる。
また、作動流体ｆがシリンダ内を移動可能となることで、後退駆動部４２であるシリンダ部４２２とピストン部４２１とが作動流体ｆを介してダンパーとして働くことができる。これにより、ロータ２が軸線Ｏに対して傾いて振動しても、振動を減衰させて低減させることが可能となる。
【００７０】
次に、図６を参照して第五実施形態の軸受装置３について説明する。
第五実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を伏して詳細な説明を省略する。この第五実施形態の軸受装置３は、最近接軸受パッド群４０の温度によって後退駆動部４２を制御する点で第一実施形態と相違する。
【００７１】
即ち、第五実施形態では、図６に示すように、メイン軸受パッド４１のメインパッド面４１１の温度を測定する温度監視部３０７と、温度監視部３０７で測定した温度が予め定めた温度である規定温度Ｔsetを超えているか判定する温度判定部３０８と、規定温度Ｔsetを超えていると判定された場合に後退駆動部４２を完全に後退させる温度制御部３０９とを有する。
【００７２】
温度監視部３０７は、最近接軸受パッド群４０のメインパッド面４１１に設けられる温度センサーであり、メインパッド面４１１の温度を測定し、測定した温度の情報を温度判定部３０８に出力している。温度監視部３０７には、公知の温度センサーが用いられれば良く、例えば、熱電対が用いられる。
温度判定部３０８は、温度監視部３０７が測定し出力した温度の情報が入力されると、予め定めておいた規定温度Ｔsetと入力された温度情報とを比較し、測定した温度が規定温度Ｔsetを超えていると判定すると温度制御部３０９に信号を出力する。規定温度Ｔsetは、メイン軸受パッド４１が焼損してしまう場合の温度など、メイン軸受パッド４１に異常が生じていると判断されるような温度に設定されている。
温度制御部３０９は、温度判定部３０８から判定結果に基づいて信号が入力されると弁部４２４である逃し弁４２４ｂを完全に開放すると共に、ポンプ部４２３のポンプ４２３ｂを停止させる。
【００７３】
次に、上記第五実施形態の軸受装置３の作用について説明する。
第五実施形態の軸受装置３によれば、温度監視部３０７は、温度センサーによって最近接軸受パッド面のメインパッド面４１１の温度を測定し、メインパッド面４１１の温度を常に監視している。そして、温度判定部３０８に温度監視部３０７で測定した温度の情報が入力され、測定した温度情報と規定温度Ｔsetと比較することで、温度判定部３０８は、メインパッド面４１１に規定温度Ｔsetを超えるような温度が働いていないかを判定する。温度判定部３０８はメインパッド面４１１の温度が規定温度Ｔsetを超えていると判断した場合、温度制御部３０９に信号を送る。温度制御部３０９は温度判定部３０８から信号を受けると、弁部４２４の逃し弁４２４ｂを完全に開放することで排出管４２４ａの流路を広げ作動流体ｆを排出しメイン軸受パッド４１を後退させ、スラストカラー２０とメイン軸受パッド４１との距離を広げている。そして、温度制御部３０９は、ポンプ部４２３であるポンプ４２３ｂも停止させることで、シリンダ部４２２内への作動流体ｆの供給も停止し、シリンダ部４２２内を空とする。これにより、ピストン部４２１がシリンダ部４２２内で完全にスラストカラー方離れるように後退し、メイン軸受パッド４１は第二軸受パッド群５０であるサブ軸受パッド５１よりも後退する。
【００７４】
上記のような軸受装置３によれば、最近接軸受パッド群４０であるメイン軸受パッド４１には何らかの異常が発生してメインパッド面４１１が高温となっている場合に、メインパッド面４１１の温度に基づいてメイン軸受パッド４１の異常を検知し後退させることができる。一般的に、蒸気タービン１等を運転しロータ２が回転している間に、異物等が侵入して最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１とスラストカラー２０との間に挟まると、異物によってメイン軸受パッド４１のメインパッド面４１１とスラストカラー２０との間の摩擦が異常に大きくなってしまう。その結果、摩擦熱が大きくなりメインパッド面４１１の温度が急激に上昇し、スラストカラー２０やロータ２が損傷を生じてしまうおそれがある。ところが、メインパッド面４１１の温度に基づいて、後退駆動部４２である弁部４２４を開放することによってメイン軸受パッド４１をサブ軸受パッド５１よりも後退させることで、メイン軸受パッド４１とスラストカラー２０との距離が開き、サブ軸受パッド５１のみでスラストカラー２０を支持することでメインパッド面４１１に生じる摩擦熱がなくなる。つまり、異常が生じている最近接軸受パッド群４０でスラストカラー２０を支持せずに、第二軸受パッド群５０のみで支持することとなる。これにより、緊急停止等を行わず継続してロータ２を回転させても異常が生じている最近接軸受パッド群４０からロータ２を保護することができ、信頼性の高い軸受装置３を容易に形成することが可能となる。
【００７５】
なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、本実施形態の第一変形例として第一実施形態におけるポンプ部４２３を有してない軸受装置３が挙げられる。
即ち、第一変形例は、ポンプ部４２３を有しておらず、予めシリンダ部４２２内に作動流体ｆが定量だけ充填されている。そして、弁部４２４である逃し弁４２４ｂは、規定圧力となった場合のみ開放され、設定面圧Ｐｓｅｔに満たない場合は完全に閉塞している。
【００７６】
上記のような第一変形例の軸受装置３は、シリンダ部４２２内の作動流体ｆが受ける圧力が設定面圧Ｐｓｅｔを超えると弁部４２４である逃し弁４２４ｂが開放されて作動流体ｆが排出されメイン軸受パッド４１を後退させる。このような構造とすることで、ポンプ部４２３を用いず予めシリンダ部４２２内に充填している作動流体ｆのみで最近接軸受パッド群４０を後退させることができ、より単純な構造で後退駆動部４２を形成することができる。
【００７７】
また、本実施形態の第二変形例として第二実施形態における位置制御部３０２が弁部４２４の逃し弁４２４ｂだけでなく、ポンプ部４２３も制御する軸受装置３が挙げられる。
即ち、第二変形例は、第一変形例と同様に、予めシリンダ部４２２内に作動流体ｆが定量だけ充填され、ポンプ部４２３と同様の構成の第二ポンプ部４２５を有している。しかしながら、第二ポンプ部４２５は、ポンプ部４２３と異なり、位置制御部３０２からの信号が入力された場合のみシリンダ部４２２に作動流体ｆを供給する。
【００７８】
上記のような第二変形例の軸受装置３は、位置制御部３０２が位置測定部３０１から入力された対向距離ｈの大きさが予め定めた閾値である規定クリアランスｈｓｅｔから外れている場合に、弁部４２４である逃し弁４２４ｂを閉塞させる信号を後退駆動部４２の弁部４２４に出力するか、又は、第二ポンプ部４２５に作動流体ｆを供給させる信号を出力する。即ち、ロータ２がメイン軸受パッド４１に近づいた場合は、第二ポンプ部４２５を作動させシリンダ部４２２内に作動流体ｆを供給し、メイン軸受パッド４１を軸線Ｏ方向に沿って前進させることで、ロータ２を押し返し位置を戻す。逆に、ロータ２がメイン軸受パッド４１から遠ざかった場合は、後退駆動部４２である弁部４２４の逃し弁４２４ｂを開放して、シリンダ部４２２内の作動流体ｆを排出し、メイン軸受パッド４１を軸線Ｏ方向に沿って後退させることで、ロータ２を支持する力を弱めてロータ２を引き戻し位置を戻す。そのため、スラストカラー２０に対して軸線Ｏ方向の一方向側の最近接軸受パッド群４０にのみ位置測定部３０１及び位置制御部３０２を設ければ、メイン軸受パッド４１の位置を調整することでロータ２の位置に最適な位置に戻すことができるようになる。これらにより、より単純な構造で後退駆動部４２を形成しながら、作動流体ｆの供給量を必要最低限に抑えることが可能となる。
【００７９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。
【００８０】
なお、本実施形態における複数の軸受パッド群３０は、最近接軸受パッド群４０と第二軸受パッド群５０との二つだけに限られるわけではなく、第三、第四の軸受パッド群３０という様にさらに多くの軸受パッド群３０を有していても良い。
また、後退駆動部４２は、最近接軸受パッド群４０のみに設けられることに限定されるものではなく、例えば、第二軸受パッド群５０が有していても良い。なお、第三、第四の軸受パッド群３０を有している場合は、それらが後退駆動部４２を有していても良い。
さらに、異なる軸受パッド群３０の各軸受パッドは、周方向均等に離間して配置しているものに限定されるものではなく、例えば、最近接軸受パッド群４０のメイン軸受パッド４１と第二軸受パッド群５０のサブ軸受パッド５１とが同一半径上に配置されていても良い。
また、軸受パッドの形状は円板状に限られるものではなく、円弧状や矩形状をなしていても良い。
さらに、本願発明の軸受装置３が使用される回転機械は、蒸気タービン１に限定されるものではなく、例えば、ガスタービンや原子力タービン等の大型の回転機械から、コンプレッサ等の中・小型の回転機械まで、軸受装置３が必要な種々の回転機械に使用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
Ｏ…軸線  １…蒸気タービン  ２…ロータ  １０…タービン本体  ３…軸受装置  ２０…スラストカラー  ３０…軸受パッド群  ４０…最近接軸受パッド群  ４１…メイン軸受パッド  ４１１…メインパッド面  ４２…後退駆動部  ４２１…ピストン部  ４２１ａ…ピストン本体部  ４２１ｂ…ピストン接続部  ４２１ｃ…シールリング  ４２２…シリンダ部  ４２２ａ…ストッパー  ４２３…ポンプ部  ４２３ａ…供給管  ４２３ｂ…ポンプ  ４２４…弁部  ４２４ａ…排出管  ４２４ｂ…逃し弁  ｆ…作動流体  ５０…第二軸受パッド群  ５１…サブ軸受パッド  ５１１…サブパッド面  ５２…軸受パッド支持部  ６０…軸受箱  Ｌｓｅｔ…設定荷重  Ｐｓｅｔ…設定面圧  ｈ…対向距離  ３０１…位置測定部  ３０２…位置制御部  ｈｓｅｔ…規定クリアランス  ３０４…潤滑油供給部  ３０４ａ…潤滑油ポンプ  ３０４ｂ…供給ノズル  ３０５…潤滑油制御部  ３０５ａ…開放検知部  ３０５ｂ…潤滑油弁  ３０５ｃ…潤滑油弁駆動部  ３０６…絞り部  ３０７…温度監視部  ３０８…温度判定部  ３０９…温度制御部  Ｔset…規定温度  ４２５…第二ポンプ部  ＴＳ…トリガー信号  Ｐ…軸受面圧  Ｆ…スラスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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