(57)【要約】【課題】軸受パッドの回転軸の支持面における回転軸の回転方向前方側において、高温となった潤滑油を排出することができる軸受パッド、これを備えた軸受装置及びこの軸受装置を備えた回転機械を提供する。【解決手段】軸受パッド６は、軸線Ｏ回りに回転する回転軸の外周面との隙間に潤滑油を介在させて、前記回転軸Ｏを外周側からパッド支持面５ｂによって支持するパッド本体５を備え、前記パッド支持面５ｂの前記回転軸の回転Ｐ方向前方側における前記軸線Ｏ方向両側の両縁部の少なくとも一方が、前記回転方向前方側に向かうしたがって前記軸線方向両側の両縁部の他方に近接するように形成されていることを特徴とする。【選択図】図３
2014156903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転する回転軸の外周面との隙間に潤滑油を介在させて、前記回転軸を外周側からパッド支持面によって支持するパッド本体を備え、
前記パッド支持面の前記回転軸の回転方向前方側における前記軸線方向両側の両縁部の少なくとも一方が、前記回転方向前方側に向かうしたがって前記軸線方向両側の両縁部の他方に近接するように形成されていることを特徴とする軸受パッド。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受パッドにおいて、
前記パッド支持面の前記両縁部が、前記回転方向前方側に向かうしたがって互いに近接するように形成されていることを特徴とする軸受パッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の軸受パッドにおいて、
前記パッド支持面の前記回転方向前方側の端部は、前記回転方向前方側に向かって膨らむ円弧状に形成されていることを特徴とする軸受パッド。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の軸受パッドにおいて、
前記パッド支持面と反対側のパッド取付面の形状と、該パッド支持面の形状とは、互いに同一であることを特徴とする軸受パッド。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の軸受パッドにおいて、
前記パッド支持面と反対側のパッド取付面の形状と、該パッド支持面の形状とは、互いに異なり、
前記パッド支持面と前記パッド取付面とは互いに、径方向外側に向かうにしたがって次第に前記回転方向前方側に向かうように形成された連結壁部で連結されていることを特徴とする軸受パッド。
【請求項６】
ハウジングと、
該ハウジング内に揺動自在に支持され、前記回転軸の周方向に複数配置される請求項１から５のいずれか一項に記載の複数の軸受パッドと、
互いに隣り合う前記軸受パッドの間から前記隙間に前記潤滑油を供給する潤滑油供給部とを備えていることを特徴とする軸受装置。
【請求項７】
前記回転軸と、
該回転軸を回転自在に支持する請求項６に記載の軸受装置とを備えてい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、蒸気タービンやガスタービン、圧縮機、発電機等の大型回転機械の回転軸（ロータ）を回転自在に支持する軸受パッド、これを備えた軸受装置及びこの軸受装置を備えた回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回転機械に用いられる軸受装置の一例を図１３，１４に示す。この軸受装置１００は、ジャーナル軸受またはティルティングパッド軸受と呼ばれ、回転軸１０１の軸線Ｏの周方向に沿って所定の間隔を空けて複数（本例の場合は４つ）配置された軸受パッド１０２を備えている。これら軸受パッド１０２はハウジング１０３に収容されるとともに、回転軸１０１を軸線Ｏ回りに回転自在となるように支持している。大型回転機械用のジャーナル軸受においては、機械の安全な運転を可能にするため、油浴潤滑により潤滑されることが一般的であり、回転軸１０１と軸受パッド１０２との間には潤滑油の油膜が形成されている。
【０００３】
軸受パッド１０２は、ピボット１０４により支持されており、このピボット１０４は、回転軸１０１の片当たりを防止する目的で点支持型が知られている。点支持型の場合、軸受パッド１０２は、それぞれに対応する支持環３に対して、その先端が例えば半球面形状をなすピボット１０４の支持点を中心に任意の方向に揺動自在に支持される。回転軸１０１の回転に応じて軸受パッド１０２が揺動することで傾斜し、油膜のくさび作用によって軸受パッド１０２の内周面（摺動面）１０２ａと回転軸１０１の外周面（摺動面）１０１ａとの間に油膜圧力が発生する。軸受装置１００の下半側に位置する軸受パッド１０２に発生した、この油膜圧力によって回転軸１０１の過重（負荷）を支持する構成となっている。
【０００４】
なお、ハウジング１０３に開口された給油孔１０６から給油された潤滑油は、ハウジング１０３の内部を通って軸受パッド１０２の回転方向後方側に位置するノズル１０７から回転軸１０１の外周面１０１ａに向かって噴出される。これによって、回転軸１０１の外周面１０１ａと軸受パッド１０２の内周面１０２ａとの間に油膜を形成して摩擦を低減することで潤滑を行っている。
【０００５】
この軸受装置１００のように、軸受内部が潤滑油で充満されておらず、回転軸１０１と軸受パッド１０２との摺動部のみに潤滑油を供給する方式の軸受は、一般に直接潤滑式軸受と呼ばれている。この直接潤滑式軸受は、軸受内部に潤滑油が充満していないため、ノズル１０７からの給油量がポンプ給油圧の低下などにより少なくなった場合、ノズル１０７からの給油量が低下する。
【０００６】
このような場合、回転軸１０１と軸受パッド１０２との摺動面全面に潤滑油が行き渡らず、軸受パッド１０２の後縁付近（軸受パッド１０２の内周面１０２ａにおける潤滑油の流れ方向最下流端部１０２ｂ付近）のみが潤滑される状況が発生する。これにより、特に軸受パッド１０２の後縁付近において局所的な潤滑油の剪断発熱が生じるため、油膜及び軸受パッド１０２の温度上昇が局所的に大きくなってしまう。よって、軸受パッド１０２に熱応力及び熱変形が生じて、軸受装置１００の負荷能力（軸受が支持できる回転軸の重量）が低下したり、焼付きや潤滑油の劣化等の不具合が生じたりする問題があった。
【０００７】
ここで、図１５は軸受パッド１０２の内周面１０２ａにおける油膜の温度分布の解析結果を示している。これより、軸受パッド１０２の後縁付近（内周面１０２ａにおける潤滑油の流れ方向最下流端部１０２ｂ付近）に最も高温となる領域Ｈが生じていることが分かる。また、内周面１０２ａにおける潤滑油の流れ方向最下流端部１０２ｂ付近では、軸受パッド１０２の幅方向（回転軸１０１の軸線Ｏ方向）における両端部よりも中央部の方が、領域Ｈが広く分布していることから、中央部ほど高温になっていることが分かる。さらに、等温線は、軸受パッド１０２の流れ方向下流側において互いに軸線方向に略平行とされている。
【０００８】
また、潤滑油の重要な作用としては、潤滑作用に加えて、前述のように内周面１０２ａにおいて発生した熱を吸収して持ち去ることによる冷却作用もある。ところが、１つの軸受パッド１０２の内周面１０２ａで作用した後の潤滑油は、潤滑油の流れ方向下流側に隣接する軸受パッド１０２の内周面１０２ａに、所謂、キャリーオーバー油として流入してしまう。また、潤滑油は圧力等高線と直交する方向に流れるため、径方向と直交する方向、つまり周方向に流れて、キャリーオーバー油として潤滑油の流れ方向下流側に隣接する軸受パッド１０２の内周面１０２ａに流入する。このため、１つの軸受パッド１０２で作用して高温となった潤滑油が、キャリーオーバー油として隣の軸受パッド１０２の内周面１０２ａに流入すると、そこでの冷却作用が低下してしまい、結果として必要な潤滑油量の増大を招いてしまうという問題があった。
【０００９】
換言するならば、如何にして、このキャリーオーバー油の流入を防止するかが軸受効率に直結し、ひいては潤滑油量の低減に結びつくこととなる。そして、この潤滑油量の低減は、ジャーナル軸受のシステムにおいて潤滑油の給油装置と貯油槽等の付帯設備が大きな比重を占めていることから、ジャーナル軸受システムのコストダウンや小型化に大きく影響する。また、潤滑油については、回転軸１０１の回転による潤滑油の攪拌に伴う攪拌損失があるが、潤滑油量の低減によりこの攪拌損失も低減させることができ、結果として軸受損失の低減につながる。
【００１０】
このようなキャリーオーバー油を防止する発明として、例えば、以下の特許文献１が提案されている。
【００１１】
また、特許文献１に記載の軸受装置は、パッドの摺動面（内周面）に、回転軸の回転に伴う潤滑油の移動方向について下流側となる後端部で、軸方向に細長く且つ少なくとも一端がサイドプレートに向けて開放された導油溝を設けている。また、導油溝の開放端に対応する位置でサイドプレートに排油口を開口させ、さらにパッドとサイドプレートとの間の隙間に流れる潤滑油の流れに直交する状態で内側へ突出するせき止めフェンスを排油口に近接させてサイドプレートに設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１７６８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記特許文献１に記載の軸受装置では、回転軸の速度が高速な場合などには、パッドと回転軸との間にある潤滑油を、確実に導油溝に導いて、排油口から効率的に排出することができない虞がある。この場合には、潤滑油がキャリーオーバー油として潤滑油の流れ方向下流側に隣接するパッドに流入してしまい、隣接するパッドを効率的に冷却することができないという問題点がある。
【００１４】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、回転軸と軸受パッドの回転軸の支持面との間から高温となった潤滑油を効率的に排出することができる軸受パッド、これを備えた軸受装置及びこの軸受装置を備えた回転機械を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る軸受パッドは、軸線回りに回転する回転軸の外周面との隙間に潤滑油を介在させて、前記回転軸を外周側からパッド支持面によって支持するパッド本体を備え、前記パッド支持面の前記回転軸の回転方向前方側における前記軸線方向両側の両縁部の少なくとも一方が、前記回転方向前方側に向かうしたがって前記軸線方向両側の両縁部の他方に近接するように形成されていることを特徴とする。
【００１６】
このような軸受パッドでは、パッド支持面の回転方向前方側における軸線方向両側の両縁部の少なくとも一方が、回転軸の回転方向前方側に向かうしたがって軸線方向両側の両縁部の他方に近接するように形成されている。これにより、パッド支持面における圧力等高線は、パッド支持面の回転方向前方側では端部の形状に対応して、両縁部の一方から他方に近接するような線とされる。よって、両縁部の少なくとも一方側における潤滑油は、上記のとおり圧力等高線と直交する方向に流れるため、支持面の幅方向（回転軸の軸線方向）外側且つ回転軸の回転方向前方側に向かって流れる。したがって、軸受パッドの回転軸の支持面（パッド支持面）における回転軸の回転方向前方側と回転軸との間から、高温となった潤滑油を排出することができる。
【００１７】
また、本発明に係る軸受パッドは、前記パッド支持面の前記両縁部が、前記回転方向前方側に向かうしたがって互いに近接するように形成されていることが好ましい。
【００１８】
このような軸受パッドでは、潤滑油は、パッド支持面の両縁部の両側において、支持面の幅方向（回転軸の軸線方向）外側且つ回転軸の回転方向前方側に向かって流れる。したがって、軸受パッドの回転軸の支持面（パッド支持面）における回転軸の回転方向前方側の両縁部と回転軸との間から、高温となった潤滑油を両縁側から排出することができる。
【００１９】
また、本発明に係る軸受パッドは、前記パッド支持面の前記回転方向前方側の端部は、前記回転方向前方側に向かって膨らむ円弧状に形成されていてもよい。
【００２０】
このような軸受パッドでは、潤滑油は、パッド支持面の回転方向前方側の広範囲にわたって、支持面の幅方向（回転軸の軸線方向）外側且つ回転軸の回転方向前方側に向かって流れる。したがって、軸受パッドの回転軸の支持面（パッド支持面）における回転軸の回転方向前方側と回転軸との間から、高温となった潤滑油を確実に排出することができる。
【００２１】
また、本発明に係る軸受パッドは、前記パッド支持面と反対側のパッド取付面の形状と、該パッド支持面の形状とは、互いに同一であってもよい。
【００２２】
このような軸受パッドでは、パッド取付面の形状はパッド支持面の形状と同一であるため、軸受パッドの径方向にわたって高温となった潤滑油を排出することができる。
【００２３】
また、本発明に係る軸受パッドは、前記パッド支持面と反対側のパッド取付面の形状と、該パッド支持面の形状とは、互いに異なり、前記パッド支持面と前記パッド取付面とは互いに、径方向外側に向かうにしたがって次第に前記回転方向前方側に向かうように形成された連結壁部で連結されていてもよい。
【００２４】
このような軸受パッドでは、パッド取付面の面積の方がパッド支持面の面積よりも大きいため、パッド本体が他の支持部材に確実に取り付けられるとともに、パッド支持面は潤滑油を確実に排出することができる。
【００２５】
また、本発明に係る軸受装置は、ハウジングと、該ハウジング内に揺動自在に支持され、前記回転軸の周方向に複数配置される上記のいずれか一に記載の複数の軸受パッドと、互いに隣り合う前記軸受パッドの間から前記隙間に前記潤滑油を供給する潤滑油供給部とを備えていることを特徴とする。
【００２６】
このような軸受装置では、潤滑油供給部から供給された潤滑油は、パッド支持面と回転軸の外周面との間を流れて、両縁部の少なくとも一方側において、支持面の幅方向（回転軸の軸線方向）外側且つ回転軸の回転方向前方側に向かって流れる。よって、軸受パッドの回転軸の支持面（パッド支持面）における回転軸の回転方向前方側と回転軸との間から、高温となった潤滑油を排出することができる。したがって、一の軸受パッドのパッド支持面を流れた潤滑油は、回転方向前方側の他の軸受パッドに流れ込むことがない。
【００２７】
また、本発明に係る回転機械は、前記回転軸と、該回転軸を回転自在に支持する上記に記載の軸受装置とを備えていることを特徴とする。
【００２８】
このような回転機械では、一の軸受パッドのパッド支持面を流れた潤滑油は、回転方向前方側の他の軸受パッドに流れ込むことがない。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る軸受パッド、これを備えた軸受装置及びこの軸受装置を備えた回転機械によれば、両縁部の少なくとも一方側における潤滑油は、上記のとおり圧力等高線と直交する方向に流れるため、支持面の幅方向（回転軸の軸線方向）外側且つ回転軸の回転方向前方側に向かって流れる。よって、軸受パッドの回転軸の支持面（パッド支持面）における回転軸の回転方向前方側において、高温となった潤滑油を排出することができる。したがって、回転軸と軸受パッドの回転軸の支持面（パッド支持面）との間から、高温となった潤滑油を効率的に排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る蒸気タービンを示す概略断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る軸受パッドを用いた軸受装置の一例の要部を示す断面図であって、回転軸の軸線に対して垂直をなす断面で見た場合の部分断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るパッド本体のパッド支持面を径方向内側（図２における矢印Ｂの方向）から見た図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係るパッド本体を径方向内側から見た概略斜視図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係るパッド本体を（ａ）径方向内側から見た図、（ｂ）軸線方向から見た図、（ｃ）径方向内側から見た概略斜視図である。
【図６】本発明の第一実施形態の変形例１に係るパッド本体のパッド支持面を径方向内側から見た図である。
【図７】本発明の第一実施形態の変形例２に係るパッド本体のパッド支持面を径方向内側から見た図である。
【図８】本発明の第一実施形態の変形例３に係るパッド本体のパッド支持面を径方向内側から見た図である。
【図９】本発明の第一実施形態の変形例４に係るパッド本体のパッド支持面を径方向内側から見た図である。
【図１０】本発明の第二実施形態に係るパッド本体を（ａ）径方向内側から見た図、（ｂ）軸線方向から見た図、（ｃ）径方向内側から見た概略斜視図である。
【図１１】本発明の第二実施形態の変形例１に係るパッド本体を（ａ）径方向内側から見た図、（ｂ）軸線方向から見た図、（ｃ）径方向内側から見た概略斜視図である。
【図１２】本発明の第二実施形態の変形例２に係るパッド本体を（ａ）径方向内側から見た図、（ｂ）軸線方向から見た図、（ｃ）径方向内側から見た概略斜視図である。
【図１３】従来の軸受パッドを用いた軸受装置の断面図である。
【図１４】図１３におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図１５】従来の軸受パッドのパッド面における油膜の温度分布の解析結果を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の軸受パッド、これを備えた軸受装置及びこの軸受装置を備えた回転機械に係る各実施形態及び各変形例について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各実施形態及び各変形例においては、図１３から図１５を用いて説明した従来の軸受装置との相違点を中心に説明を行い、その他については同様であるとしてその説明を省略する。
【００３２】
（第一実施形態）
まず、本発明の第一実施形態に係る回転機械の一例として蒸気タービン２０について、図１を参照して説明する。ここで、蒸気タービンとは、蒸気のエネルギーを回転動力として取り出す外燃機関であって、発電所における発電機等に連結して用いられるものである。
【００３３】
図１に示すように、蒸気タービン２０は、ケーシング３０と、ケーシング３０内に流入する蒸気Ｓの量と圧力を調整する調整弁４０と、ケーシング３０の内側に回転自在に設けられ、図示しない発電機等の機械に動力（回転エネルギー）を伝達する軸体５０と、ケーシング３０に保持された静翼６０と、軸体５０に設けられた動翼７０と、軸体５０及び動翼７０を軸線Ｏ回りに回転自在に支持する軸受部８０とを主たる構成としている。
【００３４】
ケーシング３０は、内部空間が気密に封止されているとともに、蒸気Ｓの流路とされている。このケーシング３０の内壁面には、軸体５０が挿通されたリング状の仕切板外輪（ステータ）３１が強固に固定されている。
【００３５】
調整弁４０は、ケーシング３０の内部に複数個取り付けられており、それぞれ図示しないボイラから蒸気Ｓが流入する調整弁室４１と、弁体４２と、弁座４３とを備えており、弁体４２が弁座４３から離れると蒸気流路が開いて、蒸気室４４を介して蒸気Ｓがケーシング３０の内部空間に流入するようになっている。
【００３６】
軸体５０は、軸線回りに回転する回転軸１０と、この回転軸１０の外周面１０ａ（図２参照）から軸線Ｏの径方向に延出した複数のディスク１１とを備えている。
【００３７】
軸受部８０は、ジャーナル軸受（軸受装置）１及びスラスト軸受８１を備えており、軸体５０を回転自在に支持している。
【００３８】
静翼６０は、軸体５０を囲繞するように放射状に多数配置されて環状静翼群を構成しており、それぞれ前述した仕切板外輪３１に保持されている。これら静翼６０の径方向における内側は、軸体５０が挿通されたリング状のハブシュラウド６１で連結され、その先端部が軸体５０に対して径方向に隙間をあけて配設されている。
これら複数の静翼６０からなる環状静翼群は、軸方向に間隔をあけて六つ形成されており、蒸気Ｓの圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して、下流側に隣接する動翼７０側に案内するようになっている。
【００３９】
動翼７０は、軸体５０が有するディスク１１の外周部に強固に取り付けられている。この動翼７０は、各環状静翼群の下流側において、放射状に多数配置されて環状動翼群を構成している。
これら環状静翼群と環状動翼群とは、一組一段とされている。即ち、蒸気タービン２０は、六段に構成されている。
【００４０】
次に、本実施形態に係る蒸気タービン２０に適用される軸受装置１について、図２から図５を参照して説明する。
【００４１】
本実施形態の軸受装置１では、図２に示すように、軸線Ｏと直交する断面が環状に形成されたハウジング２内に、回転軸１０の軸線Ｏの周方向に分割された複数（本実施形態では４つ）の支持環３が固定されている。各支持環３は、軸線Ｏに直交する断面が円弧状をなし、かつ、軸線Ｏ方向に幅広な湾曲板形状をなしている。ハウジング２の内周面２ｂと支持環３の外周面３ａとの間には、軸線Ｏの径方向に隙間Ｃが設けられている。なお、ハウジング２には、潤滑油を給油するための図示しない給油孔（図１３の給油孔１０６参照）が少なくとも１つ、ハウジング２の外周面２ａから内周面２ｂまで貫通しており、図示しない潤滑油供給源及び潤滑油供給ポンプと接続されている。
【００４２】
周方向に互いに隣り合う支持環３の間には、複数（本実施形態では４つ）の給油ノズル（潤滑油供給部）４が、支持環３と一体的に固定されている。給油ノズル４の外周側には、給油孔から給油されて隙間Ｃを流れる潤滑油を、給油ノズル４内に導入するために、ハウジング２の内周面２ｂと対向して導入口４ａが開口されている。また、給油ノズル４の内周側には、給油ノズル４内に導入された潤滑油を、回転軸１０の外周面１０ａに向かって噴出するために、外周面１０ａと対向して複数（本実施形態では７つ、図３参照）の給油口４ｂが、軸線Ｏ方向に沿ってそれぞれ開口されている。
【００４３】
支持環３の内周面３ｂの略中央部には、内周側に突出するピボット７が支持環３と一体的に固定されており、ピボット７の内周側の先端は略半球面形状をなしている。
【００４４】
周方向に互いに隣り合う給油ノズル４の間には、パッド本体５を有する軸受パッド６が、その外周側の面であるパッド取付面５ａにおいて、ピボット７の内周側の先端を支点として揺動自在となるように、支持環３の内周側にピボット７によって点支持されている。よって、回転軸１０と軸受装置１との間にミスアライメント（軸線Ｏの径方向における回転軸１０の外周面１０ａとパッド本体５の内周側の面であるパッド支持面５ｂとの間の隙間Ｆが不均一な状態）が発生した場合には、軸受パッド６（パッド本体５）が回転軸１０に追従することができる。なお、パッド本体５は、ピボット７に接しているのみであり、パッド本体５のパッド取付面５ａと支持環３の内周面３ｂとの間には、軸線Ｏの径方向における隙間Ｄが設けられている。
【００４５】
各パッド本体５は、軸線Ｏに直交する断面が円弧状をなし、かつ、軸線Ｏ方向に幅広な湾曲板形状をなしている。また、パッド本体５は軸線Ｏの周方向に複数（本実施形態では４つ）配設されている。また、一の支持環３の軸線Ｏの径方向内側に、対応する一のパッド本体５が位置するように配設されている。なお、パッド本体５を支持するピボット７も、パッド本体５と１対１で対応するように、複数（本実施形態では各４つ）配置されている。
【００４６】
このパッド本体５のパッド支持面５ｂの曲率半径は、回転軸１０の外周面１０ａの曲率半径よりやや大きく形成されている。即ち、パッド支持面５ｂ全面は、回転軸１０の外周面１０ａと接触することはない。また、パッド支持面５ｂは、ホワイトメタル（バビットメタル）などの軟質金属によって形成されている。
【００４７】
また、パッド本体５の回転Ｐ方向端部５ｃ（回転Ｐ方向前方の端部５ｃ１及び回転Ｐ方向後方の端部５ｃ２）と給油ノズル４の回転Ｐ方向端部４ｃとの間には、隙間Ｅがそれぞれ設けられている。隙間Ｅは、隙間Ｄととともに、パッド本体５が揺動自在となるような寸法範囲、即ち、パッド本体５が揺動した際に支持環３及び給油ノズル４と接触しないような寸法範囲に設定されている。
【００４８】
また、前述のように、パッド本体５のパッド支持面５ｂと回転軸１０の外周面１０ａとの間には、軸線Ｏの径方向における隙間Ｆを形成している。支持環３に固定された給油ノズル４は、互いに隣り合うパッド本体５の間に位置する給油口４ｂから、この隙間Ｆに潤滑油を供給している。そして、パッド本体５は、この隙間Ｆに潤滑油を介在させることで、回転軸１０の外周側（外周面１０ａ側）から、そのパッド支持面５ｂによって回転軸１０を軸線Ｏ回りに回転自在となるように支持している。
【００４９】
また、支持環３、給油ノズル４及びパッド本体５の各軸線Ｏ方向側面３ｄ、４ｄ及び５ｄと、ハウジング２の径方向内側に向かって立設する側板２ｃとの間には、隙間Ｇ（図３参照）が形成されている。つまり、隙間Ｇは、支持環３、給油ノズル４及びパッド本体５の軸線Ｏ方向両端側に向かって形成されている。
【００５０】
図３から図５に示すように、パッド本体５は、パッド取付面５ａの形状とパッド取付面５ａと反対側のパッド支持面５ｂの形状とは、互いに同一となるように形成されている。
【００５１】
本実施形態では、パッド取付面５ａ及びパッド支持面５ｂの回転Ｐ方向後方の端部５ｃ２は、軸線Ｏ方向に延びる直線とされている。また、パッド取付面５ａ及びパッド支持面５ｂの回転Ｐ方向前方の端部５ｃ１は、回転Ｐ方向前方側に向かって膨らむ円弧状に形成されている。
【００５２】
換言すると、パッド支持面５ｂ及びパッド取付面５ａの幅方向外側（軸線Ｏ方向両側）の両縁部は、回転Ｐ方向前方側に向かうにしたがって互いに近接するように形成されている。
【００５３】
次に、本実施形態の軸受パッド６を用いた軸受装置１における作用について説明する。
【００５４】
潤滑油供給源及び潤滑油供給ポンプから供給された高圧で低温の潤滑油は、ハウジング２に開口された給油孔を介して、隙間Ｃに流入する。隙間Ｃに流入した潤滑油は、隙間Ｃに沿って主に周方向に流れながら、導入口４ａを介して給油ノズル４内に流入するとともに、隙間Ｇ内にも流入していく。この隙間Ｇ内に流入した潤滑油は、隙間Ｄ，Ｅを介して隙間Ｆに流入する。
【００５５】
また、給油ノズル４内に流入した潤滑油は、給油ノズル４内を内周側に向かって流れた後、給油口４ｂから回転軸１０の外周面１０ａに向かって噴出される。外周面１０ａに向かって噴出された低温の潤滑油は、回転軸１０の回転に巻き込まれて隙間Ｆ内へと導かれていく。
【００５６】
このように隙間Ｆに流入した潤滑油は、主に回転軸１０の回転Ｐ方向前方側に向かって流れていく。つまり、潤滑油の流れ方向（図２に示す矢印Ｑ）は、回転軸１０の回転Ｐ方向とされている。
【００５７】
なお、この際の隙間Ｆは潤滑油で満たされるが、各パッド本体５のパッド支持面５ｂがほぼ静止しているのに対して、回転軸１０側が非常な高周速で回転するため、狭い隙間Ｆに満たされた潤滑油には、回転軸１０側とパッド本体５側との間で、非常に大きな速度差が生じる。このような速度差が生じると、潤滑油に剪断力が働き、粘性力が潤滑油の内部で発生する。この粘性作用と、回転軸１０と、各パッド本体５の動きから形成される傾きとにより、くさび効果が発生し、隙間Ｆ内の潤滑油に油膜圧力が発生して回転軸１０を支持することができる。
【００５８】
ここで、図３のパッド本体５のパッド支持面５ｂに圧力等高線を実線で示す。図３から分かるように、各パッド本体５のパッド支持面５ｂに対して加わる圧力分布は、パッド本体５の端部の形状に対応した形状となる。つまり、圧力等高線は、回転Ｐ方向の後方側の端部５ｃ２側では軸線Ｏ方向に向かった直線状をなし、側面５ｄ側で回転Ｐ方向に向かった直線状をなし、回転Ｐ方向の前方側の端部５ｃ１側ではパッド本体５の幅方向内側（軸線Ｏ方向中央側）に向かって膨らむ曲線状とされている。
【００５９】
この圧力分布と同様に、回転軸１０側とパッド本体５側との間の速度差に起因して潤滑油に働く剪断力により、潤滑油の内部では粘性力とともに熱も発生して、パッド本体５のパッド支持面５ｂにおいて温度差が生じる。
【００６０】
ここで、図３のパッド本体５のパッド支持面５ｂに温度分布を二点鎖線で示す。図３から分かるように、パッド支持面５ｂでは、回転Ｐ方向後方（潤滑油の流れ方向上流側）の端部５ｃ２から回転Ｐ方向前方（潤滑油の流れ方向下流側）の端部５ｃ１に向かうにしたがって温度が高くなっている。また、端部５ｃ１における等温線は、端部５ｃ１の形状に対応して、パッド本体５の幅方向内側（軸線Ｏ方向中央側）に向かって膨らむ曲線状とされている。
【００６１】
一方で、この際の潤滑油は、回転軸１０及び各パッド本体５間の潤滑作用をなすとともに、各パッド本体５の冷却作用をもなしている。即ち、各給油ノズル４の給油口４ｂから回転軸１０の外周面１０ａに向かって噴出された低温の潤滑油は、前述のように、隙間Ｆ内を回転軸１０の回転Ｐ方向（潤滑油の流れ方向）に沿って流れる際に、各パッド本体５をパッド支持面５ｂ側から対流冷却している。よって、潤滑油は、パッド支持面５ｂの回転Ｐ方向後方（潤滑油の流れ方向上流側）の端部５ｃ２から回転Ｐ方向前方側（潤滑油の流れ方向下流側）の端部５ｃ１に向かうにしたがって、パッド本体５と熱交換して徐々に温度が上昇していく。
【００６２】
そして、高温となった潤滑油は、パッド本体５の回転Ｐ方向前方の端部５ｃ１から、圧力等高線と直交する方向、つまりパッド本体５の幅方向外側且つ回転軸１０の回転Ｐ方向前方方向（図３に示す矢印の方向）に向かって流れて、隙間Ｅ及び隙間Ｇに流入する。
【００６３】
このように構成された備えた蒸気タービン２０によれば、パッド支持面５ｂ及びパッド取付面５ａの回転軸１０の回転Ｐ方向前方の端部５ｃ１が、回転Ｐ方向前方側に向かって膨らむ円弧状に形成されている。これにより、パッド支持面５ｂと回転軸１０との間に介在する潤滑油は、パッド本体５の回転Ｐ方向前方の端部５ｃ１から、パッド本体５の幅方向外側且つ回転軸１０の回転Ｐ方向前方に向かって流れて、隙間Ｅ及び隙間Ｇに流入する。また、パッド取付面５ａからパッド支持面５ｂまで径方向にわたって、潤滑油を隙間Ｅ及び隙間Ｇに流入させることができる。
ここで、本実施形態と、パッド本体５の端部５ｃ１が軸線Ｏ方向に向かう直線状に形成されている構成とを比較する。端部５ｃ１が軸線Ｏ方向に向かう直線状に形成された場合には、パッド支持面５ｂの回転Ｐ方向前方における圧力等高線が軸線Ｏ方向と略平行とされるため、潤滑油は軸線Ｏ方向と直交する方向に向かって、つまり隙間Ｅに向かって流れる。一方、本実施形態では、潤滑油は、端部５ｃ１からパッド本体５の幅方向外側且つ回転軸１０の回転Ｐ方向前方方向、つまり隙間Ｇに向かって流れる。よって、本実施形態では、上記の端部５ｃ１が軸線Ｏ方向に向かう直線状に形成されている場合よりも、隙間Ｅに向かって流れる潤滑油を抑えることができる。
また、隙間Ｅに流出した潤滑油は、その量は抑えられているため回転Ｐ方向前方に配されたパッド本体５のパッド支持面５ｂと回転軸１０との間にキャリーオーバー油として流入することはなく、給油ノズル４と側板２ｃとの間の隙間Ｇを通って回転Ｐ方向前方側に向かって流れている。
このように、高温となった潤滑油を、パッド本体５の端部５ｃ１において、回転軸１０とパッド支持面５ｂとの間から、幅方向外側且つ回転軸１０の回転Ｐ方向前方に向かって高温となった潤滑油を効率的に排出することができる。さらに、回転Ｐ方向前方に配された給油ノズル４から供給させる潤滑油で、回転Ｐ方向前方に配されたパッド本体５を冷却することができるため、パッド本体５に生じる熱応力及び熱変形を緩和することができる。
【００６４】
（第一実施形態の変形例１）
図６に示すように、第一実施形態の変形例１であるパッド本体１０５において、パッド取付面５ａ及びパッド支持面５ｂの回転Ｐ方向前方の端部１０５ｃ１は、パッド本体１０５の幅方向の両縁部において幅方向外側且つ回転Ｐ方向前方側に向かって膨らむ径方向内側から見て円弧状の一対の円弧部１１６，１１６と、一対の円弧部１１６，１１６を連結する連結部１１７とを有している。
【００６５】
このように構成されたパッド本体１０５では、パッド支持面５ｂの回転Ｐ方向前方側の圧力等高線は、端部１０５ｃ１の形状に対応した線とされる。よって、高温の潤滑油は、一対の円弧部１１６，１１６からこの円弧部１１６，１１６の円弧と略直交する方向、つまり幅方向外側且つ回転Ｐ方向前方方向（図６に示す矢印の方向）に向かって排出される。
【００６６】
（第一実施形態の変形例２）
図７に示すように、第一実施形態の変形例２であるパッド本体２０５において、パッド取付面５ａ及びパッド支持面５ｂの回転Ｐ方向前方の端部２０５ｃ１は、パッド本体２０５の幅方向の両縁部において幅方向内側に向かうにしたがって次第に前方に向かうように形成され径方向内側から見て直線状の一対の傾斜部２０６，２０６と、一対の傾斜部２０６，２０６を連結する連結部２０７とを有している。
【００６７】
このように構成されたパッド本体２０５では、パッド支持面５ｂの回転Ｐ方向前方側の圧力等高線は、端部２０５ｃ１の形状に対応した線とされる。よって、高温の潤滑油は、一対の傾斜部２０６，２０６からこの傾斜部２０６，２０６の直線と略直交する方向、つまり幅方向外側且つ回転Ｐ方向前方方向（図７に示す矢印の方向）に向かって排出される。
【００６８】
（第一実施形態の変形例３）
図８に示すように、第一実施形態の変形例３であるパッド本体３０５において、パッド取付面５ａ及びパッド支持面５ｂの回転Ｐ方向前方の端部３０５ｃ１は、パッド本体３０５の幅方向の両縁部において幅方向内側に向かうにしたがって次第に前方に向かうように形成され径方向内側から見て直線状の一対の傾斜部３０６，３０６を有している。一対の傾斜部３０６，３０６の端部同士は互いに連結されている。
【００６９】
このように構成されたパッド本体３０５では、パッド支持面５ｂの回転Ｐ方向前方側の圧力等高線は、端部３０５ｃ１の形状に対応した線とされる。よって、高温の潤滑油は、一対の傾斜部３０６，３０６からこの傾斜部３０６，３０６の直線と略直交する方向、つまり幅方向外側且つ回転Ｐ方向前方方向（図８に示す矢印の方向）に向かって排出される。
【００７０】
（第一実施形態の変形例４）
図９に示すように、第一実施形態の変形例４の軸受パッド４０６は、複数のパッド本体４０５として、パッド本体４０５Ａと、パッド本体４０５Ａの回転Ｐ方向前方に配されたパッド本体４０５Ｂと、パッド本体４０５Ｂの回転Ｐ方向前方に配されたパッド本体４０５Ａとを有している。
【００７１】
パッド本体４０５Ａは、パッド取付面５ａ及びパッド支持面５ｂの回転Ｐ方向前方の端部４０５ｃ１の幅方向の一方側の縁部において幅方向内側に向かうにしたがって次第に回転Ｐ方向前方に向かうように形成され径方向内側から見て直線状の傾斜部４０６Ａと、傾斜部４０６Ａの端部から軸線Ｏ方向に向かって延出する径方向内側から見て直線状の直線部４０７Ａとを有している。
【００７２】
パッド本体４０５Ｂは、パッド取付面５ａ及びパッド支持面５ｂの回転Ｐ方向前方の端部４０５ｃ１の幅方向の他方側の縁部において幅方向内側に向かうにしたがって次第に回転Ｐ方向前方に向かうように形成され径方向内側から見て直線状の傾斜部４０６Ｂと、傾斜部４０６Ｂの端部から軸線Ｏ方向に向かって延出する径方向内側から見て直線状の直線部４０７Ｂとを有している。
【００７３】
このように、パッド本体４０５Ａとパッド本体４０５Ｂとは、回転Ｐ方向に向かって交互に配設されている。
【００７４】
このように構成された軸受パッド４０６では、パッド支持面５ｂの回転Ｐ方向前方側の圧力等高線は、端部４０５ｃ１の形状に対応した線とされる。よって、高温の潤滑油は、傾斜部４０６Ａ，４０６Ｂからこの傾斜部４０６Ａ，４０６Ｂの直線と略直交する方向、つまり幅方向外側且つ回転Ｐ方向前方に向かって排出される。
【００７５】
また、パッド本体４０５Ａでは幅方向の一方側に設けられた傾斜部４０６Ａから潤滑油を排出し、パッド本体４０５Ｂでは幅方向の他方側に設けられた傾斜部４０６Ｂから潤滑油を排出するように、幅方向一方側及び他方側と交互に排出することができる。よって、高温の潤滑油を幅方向にバランスよく排出することができるため、潤滑油の軸線Ｏ方向にわたる温度差を抑えることができる。
【００７６】
（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態に係るパッド本体５０５について、図１０を用いて説明する。
この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００７７】
本実施形態に係る蒸気タービンは、第一実施形態に係る蒸気タービン２０の軸受パッド６を変更したものであって、それ以外の構成は第一実施形態にかかる蒸気タービン２０と同一である。
【００７８】
本実施形態に係るパッド本体５０５では、パッド支持面５０５ｂの形状とパッド取付面５０５ａの形状とは、互いに異なっている。
【００７９】
パッド支持面５０５ｂの回転Ｐ方向前方の端部５０５ｃ１は、回転Ｐ方向前方側に向かって膨らむ円弧状に形成されている。また、パッド取付面５０５ａの回転Ｐ方向前方の端部５０５ｄ１は、回転Ｐ方向前方側に向かって膨らむ円弧状に形成されている。
【００８０】
このパッド支持面５０５ｂの端部５０５ｃ１の形状とパッド取付面５０５ａの端部５０５ｄ１の形状とは対応している。また、パッド取付面５０５ａの端部５０５ｄ１は、パッド支持面５０５ｂの端部５０５ｃ１よりも、幅方向にわたって回転Ｐ方向前方に位置するように形成されている。つまり、パッド取付面５０５ａの面積の方が、パッド支持面５０５ｂの面積よりも大きい。
【００８１】
このパッド支持面５０５ｂの端部５０５ｃ１とパッド取付面５０５ａの端部５０５ｄ１とは、互いに連結壁部５０６で連結されている。この連結壁部５０６は、径方向外側に向かうにしたがって次第に回転Ｐ方向前方側に向かうにように形成されている。
【００８２】
このように構成されたパッド本体５０５では、パッド取付面５０５ａの面積はパッド支持面５０５ｂの面積よりも大きいため、パッド本体５０５はピボット７に確実に支持されて取り付けられる。また、高温となった潤滑油は、パッド支持面５０５ｂの端部５０５ｃ１から、連結壁部５０６に沿って、つまり径方向外側に向かうにしたがって次第に回転Ｐ方向前方側に向かうように排出される。したがって、高温の潤滑油は、パッド本体５０５の回転Ｐ方向前方の隙間Ｅ及び隙間Ｇにおける径方向外側を回転Ｐ方向に向かって流れるため、回転Ｐ方向前方に配されたパッド本体５０５のパッド支持面５０５ｂに流れ込むことはない。
【００８３】
（第二実施形態の変形例１）
図１１に示すように、第二実施形態の変形例１であるパッド本体６０５において、パッド支持面６０５ｂの回転Ｐ方向前方の端部６０５ｃ１は、軸線Ｏ方向に向かって延びる直線状に形成されている。また、パッド取付面６０５ａの回転Ｐ方向前方の端部６０５ｄ１は、回転Ｐ方向前方側に向かって膨らむ円弧状に形成されている。また、パッド取付面６０５ａの面積の方が、パッド支持面６０５ｂの面積よりも大きい。
【００８４】
このパッド支持面６０５ｂの端部６０５ｃ１とパッド取付面６０５ａの端部６０５ｄ１とは、互いに連結壁部６０６で連結されている。この連結壁部６０６は、径方向外側に向かうにしたがって次第に回転Ｐ方向前方側に向かうように形成されている。
【００８５】
このように構成されたパッド本体６０５では、パッド取付面６０５ａの面積はパッド支持面６０５ｂの面積よりも大きいため、パッド本体６０５はピボット７に確実に支持されて取り付けられる。また、高温となった潤滑油は、パッド支持面６０５ｂの端部６０５ｃ１から、連結壁部６０６に沿って、つまり径方向外側に向かうにしたがって次第に回転Ｐ方向前方側に向かうよう排出される。したがって、高温の潤滑油は、パッド本体６０５の回転Ｐ方向前方の隙間Ｅ及び隙間Ｇにおける径方向外側を回転Ｐ方向に向かって流れるため、回転Ｐ方向前方に配されたパッド本体６０５のパッド支持面６０５ｂに流れ込むことはない。
【００８６】
（第二実施形態の変形例２）
図１２に示すように、第二実施形態の変形例２であるパッド本体７０５において、パッド支持面７０５ｂの回転Ｐ方向前方の端部７０５ｃ１は、回転Ｐ方向前方側に向かって膨らむ円弧状に形成されている。また、パッド取付面７０５ａの回転Ｐ方向前方の端部７０５ｄ１は、軸線Ｏ方向に向かって延びる直線状に形成されている。また、パッド取付面７０５ａの面積の方が、パッド支持面７０５ｂの面積よりも大きい。
【００８７】
このパッド支持面７０５ｂの端部７０５ｃ１とパッド取付面７０５ａの端部７０５ｄ１とは、互いに連結壁部７０６で連結されている。この連結壁部７０６は、径方向外側に向かうにしたがって次第に回転Ｐ方向前方側に向かうように形成されている。
【００８８】
このように構成されたパッド本体７０５では、パッド取付面７０５ａの面積はパッド支持面７０５ｂの面積よりも大きいため、パッド本体７０５はピボット７に確実に支持されて取り付けられる。また、高温となった潤滑油は、パッド支持面７０５ｂの端部７０５ｃ１から、連結壁部７０６に沿って、つまり径方向外側に向かうにしたがって次第に回転Ｐ方向前方側に向かうよう排出される。したがって、高温の潤滑油は、パッド本体７０５の回転Ｐ方向前方の隙間Ｅ及び隙間Ｇにおける径方向外側を回転Ｐ方向に向かって流れるため、回転Ｐ方向前方に配されたパッド本体７０５のパッド支持面７０５ｂに流れ込むことはない。
【００８９】
なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本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。
【００９０】
例えば、本実施形態においては、軸受パッド６はピボット７により支持されている例を挙げて説明したが、本発明はこれに限られず、軸線Ｏ方向に向かって延びる部材により、軸受パッド６が軸線Ｏ方向にわたって支持される構成であってもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１…軸受装置
２…ハウジング
５，１０５，２０５，３０５，４０５，４０５Ａ，４０５Ｂ，５０５，６０５，７０５…パッド本体
５ａ，５０５ａ，６０５ａ，７０５ａ…パッド取付面
５ｂ，５０５ｂ，６０５ｂ，７０５ｂ…パッド支持面
６，４０６…軸受パッド
１０…回転軸
１０ａ…回転軸の外周面
２０…蒸気タービン（回転機械）
５０６，６０６，７０６…連結壁部
Ｆ…隙間
Ｏ…軸線
【図１】
2014156903.tif 000003
【図２】
2014156903.tif 000004
【図３】
2014156903.tif 000005
【図４】
2014156903.tif 000006
【図５】
2014156903.tif 000007
【図６】
2014156903.tif 000008
【図７】
2014156903.tif 000009
【図８】
2014156903.tif 000010
【図９】
2014156903.tif 000011
【図１０】
2014156903.tif 000012
【図１１】
2014156903.tif 000013
【図１２】
2014156903.tif 000014
【図１３】
2014156903.tif 000015
【図１４】
2014156903.tif 000016
【図１５】
2014156903.tif 000017