(57)【要約】      （修正有）【課題】回転軸の外周面に油膜以外の膜を形成することで、回転軸の摩耗を防ぐ軸受装置を提供することを目的とする。【解決手段】添加剤が混入された潤滑油を給油ノズル３４よりロータ１００の外周面に吐出する。そして、ロータ１００の回転により巻き込まれた潤滑油が圧力調整機構３５に導かれると、圧力調整機構３５によって加圧されるため、適度な摩擦が生じて、添加剤による潤滑反応膜がロータ１００の外周面に形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の径方向又は軸方向の移動を抑制する軸受面と、前記回転軸を覆う支持環と、を備えた軸受装置において、
卜ライボケミカル反応を発生する添加剤が混入された潤滑油を前記支持環内部に供給する給油部と、
前記支持環内部に設置されるとともに、前記回転軸における前記軸受面と対向した相対摺動面に対して加圧する面圧を調整する圧力調整部と、
を備えることを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記給油部が、前記支持環内部に挿入されるとともに前記潤滑油を前記回転軸の前記相対摺動面に直接吐出す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】
前記圧力調整部が、
前記相対摺動面に形成される前記潤滑油による油膜に一方の端面が接触して加圧する加圧部と、
該加圧部の他方の端面に接続される弾性部と、
該弾性部の伸縮を調整する調整部と、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記支持環に前記調整部が挿入されるとともに、
前記支持環内部へ前記調整部が挿入された長さによって、前記加圧部による前記相対摺動面への面圧を調整す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】
前記調整部の外周面にネジ溝を形成して雄ネジとするとともに、前記支持環の前記調整部が挿入される孔にネジ溝を形成して雌ネジとすることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の軸受装置。
【請求項６】
前記調整部が、油圧シリンダによって構成されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の軸受装置。
【請求項７】
前記圧力調整部が前記回転軸の回転方向に対して該給油部の後方に設置されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項８】
前記圧力調整部が、
前記給油部の先端と接続される給油孔と、
前記相対摺動面と対向する端面に設けられた凹部であるとともに、該給油孔を介して前記給油部より前記潤滑油が供給される油だまりと、
を備え、
前記給油部を介して供給される前記潤滑油が、前記圧力調整部の前記油だまりより前記相対摺動面に吐出されることを特徴とする請求項１〜請求項６に記載の軸受装置。
【請求項９】
前記圧力調整部が、発熱して前記潤滑油に熱を与えるヒータを備えることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項１０】
前記給油部及び前記圧力調整部それぞれを複数備え、
２対となる前記給油部それぞれが前記回転軸の軸心に対して点対称となる位置に設置されるとともに、２対となる前記圧力調整部それぞれが前記回転軸の軸心に対して点対称となる位置に設置されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項１１】
前記軸受面が前記回転軸の径方向の移動を抑制するものであるとともに、前記相対摺動面が前記回転軸の外周面であることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項１２】
前記圧力調整部の前記回転軸の外周面と対向する端面の前記回転軸の軸方向に対する幅が、前記軸受面の前記回転軸の軸方向に対する幅よりも長いことを特徴とする請求項１１に記載の軸受装置。
【請求項１３】
リング状のスラストカラーが前記回転軸の外周に設置され、前記軸受面が前記回転軸の軸方向の移動を抑制するものであるとともに、前記相対摺動面が前記スラストカラーの端面であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軸受装置。
【請求項１４】
前記回転軸を中心にして前記圧力調整部を回転させる回転駆動機構を備えるとともに、該回転駆動機構によって前記圧力調整部を回転させることで、前記相対摺動面における前記添加剤による潤滑反応膜の形成した後、前記回転軸の回転を開始することを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の軸受装置。
【請求項１５】
前記圧力調整部によって前記相対摺動面に加圧する時間が制御されることで、前記相対摺動面における前記添加剤による潤滑反応膜の形成が行われることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン、ガスタービン、又は、発電機などの大型回転機の回転軸を支持する軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、蒸気タービン、ガスタービン、又は、発電機などの大型回転機において、その回転軸をケーシング内で支持するために、その回転軸の複数位置に軸受装置が設けられる。この大型回転機に用いられる軸受装置として、回転軸の外周面を覆うような構成の軸受装置以外に（特許文献１参照）、回転軸の周方向に分割された複数のパッドを備えたパッド型軸受装置が使用されている（特許文献２参照）。これら大型回転機に用いられる軸受装置は、回転軸外周面と軸受装置内周面又はパッド内周面とが当接することを防ぐため、軸受装置内部に潤滑油が供給される。そして、この供給された潤滑油によって、回転軸外周面と軸受装置内周面又はパッド内周面とに油膜が形成されて、軸受装置及び回転軸それぞれの保護を行っている。
【特許文献１】実開平６−３５６４１号公報
【特許文献２】特開平７−２９３５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような潤滑油による油膜を形成するだけでは、大型回転機の回転軸の回転動作に大きな振動が加わるなどしたとき、回転軸と軸受装置とが接触することがある。このように回転軸と軸受装置が接触すると、その接触の度合いによっては、回転軸が傷ついたり、又は、軸受装置が破損したりする恐れがある。
【０００４】
このような問題を鑑みて、本発明は、回転軸の外周面に油膜以外の膜を形成することで、回転軸の摩耗を防ぐ軸受装置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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の軸受装置は、回転軸の径方向又は軸方向の移動を抑制する軸受面と、前記回転軸を覆う支持環と、を備えた軸受装置において、卜ライボケミカル反応を発生する添加剤が混入された潤滑油を前記支持環内部に供給する給油部と、前記支持環内部に設置されるとともに、前記回転軸における前記軸受面と対向した相対摺動面に対して加圧する面圧を調整する圧力調整部と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
このように構成されるとき、前記圧力調整部によって前記相対摺動面に適当な面圧が与えられることで、前記潤滑油内の前記添加剤がトライボケミカル反応を起こし、前記回転軸の外周面に固体の潤滑反応膜を形成する。
【０００７】
このような軸受装置において、前記給油部が、前記支持環内部に挿入されるとともに前記潤滑油を前記回転軸の前記相対摺動面に直接吐出するものとしても構わない。又、前記支持環に前記給油部となる給油孔が構成されるものとしても構わない。
【０００８】
又、前記圧力調整部が、前記相対摺動面に形成される前記潤滑油による油膜に一方の端面が接触して加圧する加圧部と、該加圧部の他方の端面に接続される弾性部と、該弾性部の伸縮を調整する調整部と、を備えるものとしても構わない。
【０００９】
このとき、前記支持環に前記調整部が挿入されるとともに、前記支持環内部へ前記調整部が挿入された長さによって、前記加圧部による前記相対摺動面への面圧を調整するものとしても構わない。
【００１０】
又、前記調整部の外周面にネジ溝を形成して雄ネジとするとともに、前記支持環の前記調整部が挿入される孔にネジ溝を形成して雌ネジとすることで、前記調整部を回動することで前記弾性部の伸縮を調整して、前記加圧部による面圧を調整するものとしても構わない。
【００１１】
又、前記調整部を、油圧シリンダによって構成するものとしても構わない。このとき、開口面側が前記支持環内部に挿入されるシリンダケースと、前記シリンダケースの開口面より前記シリンダケース内部に挿入されるピストンと、を備えるとともに、前記ピストンにおける前記シリンダケース外部に存在する一方の端面に前記弾性部を接続し、前記ピストンにおける前記シリンダケース内部に存在する他方の端面と前記シリンダケースの内側の端面との間の空間に供給される油量に応じて前記ピストンの位置が調整されて、前記弾性部の伸縮が調整される。
【００１２】
これらの軸受装置において、前記圧力調整部を前記回転軸の回転方向に対して該給油部の後方に設置するものとして、前記給油部によって供給された前記潤滑油が前記回転軸で巻き込まれることで、前記圧力調整部によって確実に加圧されるものとすることができる。
【００１３】
又、前記圧力調整部が、前記給油部の先端と接続される給油孔と、前記相対摺動面と対向する端面に設けられた凹部であるとともに、該給油孔を介して前記給油部より前記潤滑油が供給される油だまりと、を備え、前記給油部を介して供給される前記潤滑油が、前記圧力調整部の前記油だまりより前記相対摺動面に吐出されるものとしても構わない。
【００１４】
更に、前記圧力調整部が、発熱して前記潤滑油に熱を与えるヒータを備えるものとしても構わない。
【００１５】
又、前記給油部及び前記圧力調整部それぞれを複数備え、２対となる前記給油部それぞれが前記回転軸の軸心に対して点対称となる位置に設置されるとともに、２対となる前記圧力調整部それぞれが前記回転軸の軸心に対して点対称となる位置に設置されるものとしても構わない。
【００１６】
これらの軸受装置において、前記軸受面が前記回転軸の径方向の移動を抑制するものであるとともに、前記相対摺動面が前記回転軸の外周面であるものとし、ジャーナル軸受として働くものとしても構わない。このとき、前記圧力調整部の前記回転軸の外周面と対向する端面の前記回転軸の軸方向に対する幅が、前記軸受面の前記回転軸の軸方向に対する幅よりも長くなるようにして、前記軸受面の幅よりも長い幅をもつ潤滑反応膜が形成されるものとしても構わない。
【００１７】
又、リング状のスラストカラーが前記回転軸の外周に設置され、前記軸受面が前記回転軸の軸方向の移動を抑制するものであるとともに、前記相対摺動面が前記スラストカラーの端面であるものとし、スラスト軸受として働くものとしても構わない。
【００１８】
更に、上述の軸受装置において、前記回転軸を中心にして前記圧力調整部を回転させる回転駆動機構を備えるとともに、該回転駆動機構によって前記圧力調整部を回転させることで、前記相対摺動面における前記添加剤による潤滑反応膜の形成した後、前記回転軸の回転を開始するものとしても構わない。
【００１９】
このとき、前記回転駆動機構が、前記圧力調整部を支持する支持部と、該支持部と前記相対摺動面との間に設置されて前記相対摺動面に対する支持を行う軸受部と、前記支持部を回転させるとともに前記支持環に対する支持を行う回転駆動部と、を備えるものとしても構わない。又、前記回転駆動部がステータとなるとともに、前記支持部がロータとなるようなモータによって構成されるものとしても構わない。
【００２０】
又、上述の軸受装置において、前記圧力調整部によって前記相対摺動面に加圧する時間が制御されることで、前記相対摺動面における前記添加剤による潤滑反応膜の形成が行われるものとしても構わない。
【００２１】
又、上述の軸受装置において、前記軸受面が前記支持環の内周面であっても構わないし、分割環形状となるパッドを備えるとともに、当該パッドの内周面が前記軸受面として働くものとしても構わない。
【００２２】
更に、前記圧力調整部による面圧や前記ヒータの発熱量が、前記潤滑油の温度、前記回転軸の回転速度、及び、前記潤滑油にかかる面圧などによって制御されるものとしても構わない。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、トライボケミカル反応を起こす添加剤が混入された潤滑油が回転軸の外周面に吐出されるため、回転軸と軸受面とが当接することを防ぐ保護膜として、この添加剤による潤滑反応膜を回転軸の外周面に形成することができる。よって、この潤滑反応膜によって、回転軸及び軸受装置が破損することを防ぐことができる。又、圧力調整部によって前記回転軸の外周面を加圧することで、潤滑反応膜を生成するのに十分な面圧を補償することができ、潤滑反応膜の生成を確実性のあるものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明における軸受装置について、蒸気タービンに使用される場合を例に挙げて説明する。図１は、蒸気タービンの一例を示す概略構成図である。尚、以下の各実施形態において、この蒸気タービンに使用される軸受装置を例に挙げて説明するが、この蒸気タービンに限られて使用されるものではなく、ガスタービンや水車などの他の大型回転機の軸受装置としても使用可能である。
【００２５】
図１に示す蒸気タービン１は、同軸となる高圧タービン１０と低圧タービン２０とを備える。そして、高圧タービン１０が、高圧の蒸気が供給される蒸気入口１１ａを備えたケーシング１１と、ケーシング１１内部に設置されて回転動作を行うロータ（回転軸）１２と、ロータ１２を両端で支持する軸受装置１３と、を備えるとともに、低圧タービン２０が、高圧タービン１０から排出された蒸気を含む低圧の蒸気が供給される蒸気入口２１ａを備えたケーシング２１と、ケーシング２１内部に設置されて回転動作を行うロータ（回転軸）２２と、ロータ２２を両端で支持する軸受装置２３と、を備える。
【００２６】
又、高圧タービン１０において、ケーシング１１の内周面に複数段の静翼１４が設置されるとともに、ロータ１２の外周面に複数段の動翼１５が設置される。そして、この静翼１４と動翼１５との位置関係がロータ１２の軸方向に交互となるように設置されるとともに、ロータ１２の周方向に複数枚設置されることで、この静翼１４と動翼１５を通過する蒸気によりロータ１２が回転する。同様に、低圧タービン２０において、ケーシング２１の内周面に複数段の静翼２４が設置されるとともに、ロータ２２の外周面に複数段の動翼２５が設置される。そして、静翼２４と動翼２５との位置関係がロータ２２の軸方向に交互となるように設置されるとともに、ロータ２２の周方向に複数枚設置されることで、この静翼２４と動翼２５を通過する蒸気によりロータ２２が回転する。
【００２７】
更に、軸受装置１３，２３それぞれをジャーナル軸受装置としたとき、ロータ１２，２２がそれぞれ、軸受装置１３，２３それぞれによって、ロータ１２，２２の軸方向に対して垂直となる方向に支持される。このように軸受装置１３，２３によって自重のかかる方向に対して支持されることで、ケーシング１１，２１の内壁と動翼１５，２５とが、又は、静翼１４，２４とロータ１２，２２の外周面とがそれぞれ当接しない位置に、ロータ１２，２２を保持することができる。
【００２８】
このように蒸気タービン１が構成されるとき、この蒸気タービン１の高圧タービン１０及び低圧タービン２０それぞれに設置される軸受装置１３，２３が、以下で説明する各実施形態のようにして構成される。よって、以下の各実施形態では、この蒸気タービン１を含む各種大型回転機に使用される軸受装置について、説明する。
【００２９】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図２は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。
【００３０】
本実施形態の軸受装置３０（図１の軸受装置１３，２３に相当する）は、図２に示すように、ロータ１００（図１のロータ１２，２２に相当する）の外周面に対向するようにロータ１００の周方向に設置された２つのパッド３１と、各パッド３１を支持環３３に支持する２つのピボット３２と、パッド３１の外周側を覆う支持環３３と、支持環３３に挿入されるとともに支持環３３内部に潤滑油を給油する給油ノズル３４と、給油ノズル３４の近傍に設置されるとともにロータ１００の外周面にかける圧力を調整する圧力調整機構３５と、支持環３３内の潤滑油を排油するように支持環３３を貫通した排油孔３６と、排油孔３６より排油された潤滑油を受けるオイルパン３７と、オイルパン３７で添加剤が混入された潤滑油を給油ノズル３４に供給するポンプ３８と、を備える。
【００３１】
このとき、支持環３３の形状は、ロータ１００を挿入するための穴を両側の端面に設けた円柱形状であるとともに、その内部に潤滑油が蓄積されるように空洞化された構成とされる。又、圧力調整機構３５は、ロータ１００の回転方向に対して、給油ノズル３４の後方に位置するように設置されるとともに、ロータ１００の外周面を加圧する加圧部３５ａと、加圧部３５ａを押さえるバネ部３５ｂと、バネ部３５ｂの伸縮を調整して加圧部３５ａによる加圧される圧力を調整する調整部３５ｃと、を備える。そして、この圧力調整機構３５は、調整部３５ｃが支持環３３に挿入され、この調整部３５ｃが支持環３３内部に挿入された長さによってバネ部３５ｂの伸縮が調整されて、加圧部３５ａによるロータ１００の外周面に対する圧力が調整される。
【００３２】
この圧力調整機構３５の更に詳細な構成例の１つとして、例えば、図３（ａ）のように、調整部３５ｃの外周面と、支持環３３の調整部３５ｃが挿入される挿入部３３ａとにそれぞれ、ネジ溝が形成されるようにしても構わない。即ち、調整部３５ｃが雄ネジとされるとともに、支持環３３の挿入部３３ａが雌ネジとされる。このとき、調整部３５ｃ及び挿入部３３ａそれぞれのネジ溝が右ネジを形成する場合、調整部３５ｃを右に回動することによって調整部３５ｃが前進して、図３（ｂ）のように支持環３３内部に挿入されることとなる。よって、バネ部３５ｂが縮むため、加圧部３５ａによるロータ１００の外周面に対する圧力が大きくなる。又、このとき、逆に、調整部３５ｃを左に回動すると、図３（ａ）のように調整部３５ｃが後退して、バネ部３５ｂが伸びるため、加圧部３５ａによるロータ１００の外周面に対する圧力が小さくなる。尚、調整部３５ｃ及び挿入部３３ａそれぞれのネジ溝が左ネジを形成する場合、調整部３５ｃを左に回動させることで前進させるとともに、調整部３５ｃを右に回動させることで後退させることができる。
【００３３】
又、圧力調整機構３５の別の構成例として、例えば、図４（ａ）のように、調整部３５ｃを油圧シリンダで構成するものとしても構わない。即ち、調整部３５ｃが、支持環３３外部に設置されたシリンダケース３５１と、シリンダケース３５１の内周面に外周面が当接するとともにシリンダケース３５１の軸方向に移動するピストン３５２とによって構成される。このとき、シリンダケース３５１の開口部側にピストン３５２が挿入され、ピストン３５２の端面とシリンダケース３５１との内側端面との間に形成される空間に供給される油量によって、支持環３３内に挿入されるピストン３５２の位置が調整される。
【００３４】
即ち、ピストン３５２の端面とシリンダケース３５１との内側端面との間に形成される空間に供給される油量が多くなると、図４（ｂ）のように、支持環３３内に挿入されるピストン３５２の長さが長くなる。よって、バネ部３５ｂが縮むとともに、加圧部３５ａによるロータ１００の外周面に対する圧力が大きくなる。逆に、ピストン３５２の端面とシリンダケース３５１との内側端面との間に形成される空間に供給される油量が少なくなると、図４（ａ）のように、支持環３３内に挿入されるピストン３５２の長さが短くなり、バネ部３５ｂが伸びるとともに、加圧部３５ａによるロータ１００の外周面に対する圧力が小さくなる。
【００３５】
図３又は図４の構成例のように構成される圧力調整機構３５と、給油ノズル３４とは、ロータ１００の上側に設置される。このとき、圧力調整機構３５は、ロータ１００の回転方向に対して、給油ノズル３４の後方に位置するように設置される。又、パッド３１は、円環を略１／４分割した形状であり、２つのパッド３１がロータ１００の下側に設置される。この２つのパッド３１は、ロータ１００の中心を通る鉛直方向の直線に対して、それぞれが対照となる位置に設置される。このように軸受装置３０が構成されるとき、給油ノズル３４より供給される潤滑油による油膜が、ロータ１００の外周面とパッド３１の内周面との間に形成される。よって、このパッド３１の内周面に形成された潤滑油による油膜の効果により、ロータ１００が自重によって鉛直下側に移動してロータ１００の回転が偏心することが防がれる。
【００３６】
又、オイルパン３７において、摩擦面によりトライボケミカル反応により重・縮合してフリクションポリマーなどの潤滑反応膜が形成される添加剤が、潤滑油に混入される。この添加剤の混入された潤滑油が、ポンプ３８を介して給油ノズル３４に与えられた後、給油ノズル３４を介して支持環３３内に供給される。このとき、給油ノズル３４が支持環３３内部に挿入されてロータ１００の外周面に吐出されるため、給油ノズル３４によってロータ１００の外周面に潤滑油が直接供給される。
【００３７】
そして、ロータ１００の外周面に供給された潤滑油が、このロータ１００の回転に巻き込まれて圧力調整機構３５に導かれる。このとき、圧力調整機構３５によってロータ１００の外周面に形成された潤滑油の油膜が加圧されるため、圧力調整機構３５の加圧部３５ａによる面圧とロータ１００の回転速度とによって生じる摩擦により、潤滑油に混入された添加剤がトライボケミカル反応を起こす。そして、このトライボケミカル反応を起こした添加剤によって、ロータ１００の外周面に固体膜である潤滑反応膜が形成される。このようにして添加剤により形成された潤滑反応膜は、ロータ１００の外周面の摩耗を防いで、ロータ１００の外周面を保護する保護膜として働く。
【００３８】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図５は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。尚、図５の構成において、図２の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３９】
本実施形態の軸受装置３０ａ（図１の軸受装置１３，２３に相当する）は、図５に示すように、図２に示す給油ノズル３４及び圧力調整機構３５の代わりに、潤滑油を供給するための給油ノズル４０ａを備えた圧力調整機構４０が設置される。この圧力調整機構４０は、給油ノズル４０ａと接続されて潤滑油を吐出する加圧部４０ｂと、加圧部４０ｂを押さえるバネ部３５ｂと、バネ部の伸縮を調整する調整部３５ｃと、を備える。このとき、給油ノズル４０ａが調整部３５ｃ内部及びバネ部３５ｂの中心に挿入されて、加圧部４０ｂに接続される。
【００４０】
この軸受装置３０ａにおける圧力調整機構４０の構成を、図６の断面図を参照して説明する。図６の圧力調整機構４０は、図３の圧力調整機構３５と同様、調整部３５ｃの外周面と、支持環３３の調整部３５ｃが挿入される挿入部３３ａとにそれぞれ、ネジ溝が形成される。そして、この調整部３５ｃの内部に給油ノズル４０ａが挿入されるとともに、この給油ノズル４０ａがバネ部３５ｂの中心に挿入される。
【００４１】
又、加圧部４０ｂのロータ１００の外周面に対向する端面に設けられた凹部によって油だまり４０ｃが形成される。更に、この加圧部４０ｂに、給油ノズル４０ａと油だまり４０ｃとを接続するために、加圧部４０ｂのバネ部３５ｂと接続する端面と油だまり４０ｃとの間を貫通する給油孔４０ｄが設けられる。そして、給油ノズル４０ａが給油孔４０ｄと連通することで、給油ノズル４０ａ及び給油孔４０ｄを介して、油だまり４０ｃに潤滑油が供給される。
【００４２】
このように構成されることで、オイルパン３７で添加剤が混入された潤滑油がポンプ３８により圧力調整機構４０の給油ノズル４０ａに供給される。そして、この添加剤が混入された潤滑油が、給油ノズル４０ａ及び給油孔４０ｄを介して油だまり４０ｃに供給された後、この油だまり４０ｃよりロータ１００の外周面に吐出される。このとき、調整部３５ｃが回動されることでバネ部３５ｂの伸縮が調整される。よって、加圧部４０ｂにおける油だまり４０ｃよりロータ１００の外周面に吐出された潤滑油が、加圧部４０ｂにおけるロータ１００の外周面に対向する端面によって加圧される。このように、添加剤が混入された潤滑油が、圧力調整機構４０によってロータ１００の外周面に吐出されるとともに加圧されることで、添加剤による潤滑反応膜がロータ１００の外周面に形成される。
【００４３】
よって、本実施形態では、圧力調整機構４０に給油ノズル４０ａを設けることで、圧力調整機構と給油機構とを一体化することで、第１の実施形態のように、圧力調整機構と別体となる給油ノズルを設置する必要がなくなる。
【００４４】
尚、本実施形態において、図６のように、調整部３５ｃがネジによって形成されるものとしたが、第１の実施形態における図４の構成と同様、調整部３５ｃを油圧シリンダによって形成されるものとしても構わない。このように油圧シリンダによって形成するとき、油圧シリンダの内部に潤滑油を供給するための給油ノズル４０ａが挿入される。
【００４５】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。図７は、本実施形態における軸受装置における圧力調整機構の周辺の構成を示す断面図である。尚、図７の構成において、図３の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４６】
本実施形態の軸受装置３０ｂ（図１の軸受装置１３，２３に相当する）は、図７に示すように、図３に示す圧力調整機構３５の代わりに、ヒータ４５ａを備えた圧力調整機構４５が設置される。その他の構成については、第１の実施形態の軸受装置３０（図２及び図３）と同様の構成となる。この軸受装置３０ｂに設置された圧力調整機構４５は、第１の実施形態における圧力調整機構３５と異なり、加圧部３５ａの内部にヒータ４５ａが設置される。
【００４７】
この図７のように構成される圧力調整機構４５を備える軸受装置３０ｂは、第１の実施形態と同様、オイルパン３７で添加剤が混入された潤滑油がポンプ３８により給油ノズル３４に供給されると、給油ノズル３４よりロータ１００の外周面に吐出される。このとき、調整部３５ｃが回動されることでバネ部３５ｂの伸縮が調整されるとともに、ヒータ４５ａに電力が供給される。よって、加圧部３５ａによりロータ１００の外周面に吐出された潤滑油が加圧されるとともに加熱されて、潤滑油に混入された添加剤による潤滑反応膜がロータ１００の外周面に形成される。このとき、ヒータ４５ａによって加熱して、添加剤が混入された潤滑油の温度を調整することができるため、この添加剤による潤滑反応膜の生成を促進することができる。
【００４８】
尚、本実施形態においても、図７のように、調整部３５ｃにネジ溝を設けるものとしたが、第１の実施形態における図４の構成と同様、調整部３５ｃを油圧シリンダによって形成されるものとしても構わない。又、第２の実施形態と同様、給油ノズルが圧力調整機構に挿入されて一体化されるとともに、この給油ノズルと一体化された圧力調整機構の加圧部にヒータが設けられるものとしても構わない。
【００４９】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。図８は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。尚、図８の構成において、図２の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００５０】
本実施形態の軸受装置３０ｃ（図１の軸受装置１３，２３に相当する）は、図８に示すように、図２に示す給油ノズル３４及び圧力調整機構３５それぞれをロータ１００の軸心に対して点対称となる位置に備える。即ち、図２の軸受装置３０と同様、ロータ１００に対して上側に設けられた給油ノズル３４及び圧力調整機構３５が設置されるとき、この給油ノズル３４及び圧力調整機構３５とロータ１００の軸心に対して点対称となるロータ１００に対して下側の位置に、別の給油ノズル３４及び圧力調整機構３５が設置される。よって、ロータ１００と２つのパッド３１との間の空間に、圧力調整機構３５が給油ノズル３４よりもロータ１００の回転方向に対して後方となるように、別の給油ノズル３４及び圧力調整機構３５が設置される。
【００５１】
このように、本実施形態において、ロータ１００の軸心に対して点対称となる複数位置に、給油ノズル３４及び圧力調整機構３５それぞれが設置されるため、点対称となる位置に設置される圧力調整機構３５それぞれによって加圧される方向が逆方向となって、その加圧することで働く力を打ち消しあう。よって、圧力調整機構３５それぞれによって加圧する際にロータ１００にかかる負荷が解消されることとなり、ロータ１００の位置を均衡に保持することができる。
【００５２】
尚、本実施形態において、略１／４分割された２つのパッド３１をロータ１００の下側に設置されるものとしたが、図９（ａ）のように、ロータ１００の上側にも２つのパッド３１が設置され、この４つのパッド３１がロータ１００の軸心に対して点対称となる位置に設置されるものとしても構わない。そして、このとき、４つの給油ノズル３４がパッド３１の間それぞれに設置されて、ロータ１００の軸心に対して上下左右それぞれの位置に給油ノズル３４が設置されるとともに、この４つの給油ノズル３４に対して、ロータ１００の軸心に基づいて角度θだけずれた位置に、４つの圧力調整機構３５が設置されるものとしても構わない。このとき、パッド３１には、圧力調整機構３５が貫通するための穴が設けられる。
【００５３】
又、このように、略１／４分割された４つのパッド３１をロータ１００の外周に配設するとき、図９（ｂ）のように、パッド３１それぞれの間に、４つの給油ノズル３４と４つの圧力調整機構３５が設置されて、ロータ１００の軸心に対して上下左右それぞれの位置に給油ノズル３４及び圧力調整機構３５が設置されるものとしても構わない。このとき、圧力調整機構３５それぞれが、近接した給油ノズル３４に対して、ロータ１００の回転方向の後方に設置される。尚、この図９（ａ）、（ｂ）のような構成を、第１〜第３の実施形態それぞれに適用するものとしても構わない。
【００５４】
又、本実施形態において、ロータ１００の周方向の断面が第１の実施形態と同様の構成のものとしたが、第２の実施形態のように給油ノズルと一体化された圧力調整機構を複数備えるとともにロータ１００の軸心に対して点対称となるように配置するものとしても構わないし、第３の実施形態のように、加圧部にヒータが設置された圧力調整機構を複数備えるとともにロータ１００の軸心に対して点対称となるように配置するものとしても構わない。
【００５５】
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について、図面を参照して説明する。図１０は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の軸方向に対する断面図である。尚、本実施形態における軸受装置は、その回転軸の周方向に対する断面が、第１の実施形態と同様、図２のような構成となるものとする。又、図１０の回転軸の軸方向に対する断面図は、図２におけるＡ−Ａ断面による断面図である。
【００５６】
本実施形態の軸受装置３０ｄ（図１の軸受装置１３，２３に相当する）は、図１０に示すように、圧縮調整機構５０における加圧部５０ａの軸方向の長さを、パッド３１の軸方向の長さより長くする。このとき、圧縮調整機構５０によって加圧される面圧を調整するために、加圧部５０ａの軸方向に対して複数のバネ部３５ｂを構成するとともに、このバネ部３５ｂの伸縮を調整する調整部３５ｃをバネ部３５ｂそれぞれに応じて設置する。
【００５７】
よって、調整部３５ｃそれぞれに接続されたバネ部３５ｂの伸縮を同様に調整することで、給油ノズル３４より吐出されてロータ１００の外周面に形成された油膜に対して、加圧部５０ａが軸方向に同一の面圧を与えることができる。よって、ロータ１００の外周面において、その軸方向に対する広い範囲に、潤滑油に混入された添加剤による潤滑反応膜が形成される。即ち、パッド３１によってロータ１００が軸方向に覆われる範囲よりも広い範囲に潤滑反応膜が形成されるため、ロータ１００の軸方向に対するズレが発生した場合においても、ロータ１００とパッド３１との接触を潤滑反応膜によって保護することができる。
【００５８】
尚、図１０において、給油ノズル３４を１つだけで構成するものとしたが、図１１のように、給油ノズル３４の代わりに、ロータ１００の軸方向に複数の給油孔５５ａを備える給油機構５５が設けられるものとしても構わない。この給油機構５５は、ポンプ３８から供給される潤滑油を支持環３３内部に供給するためにポンプ３８と接続されるとともに支持環３３に挿入される給油管５５ｂと、給油管５５ｂを通じて潤滑油が供給されるとともにロータ１００の軸方向に潤滑油を流す給油流路５５ｃと、を更に備える。そして、給油流路５５ｃにおけるロータ１００の外周面に対向する部分に、軸方向に等間隔で複数の給油孔５５ａが設けられる。このように、ロータ１００の軸方向に複数の給油孔５５ａが設けられることで、ロータ１００の外周面を圧力調整機構５０がロータ１００の軸方向に覆う範囲に十分に潤滑油を吐出することができる。
【００５９】
又、本実施形態において、ロータ１００の周方向の断面が第１の実施形態と同様の構成のものとしたが、ロータ１００の軸方向の長さがパッド３１よりも長い圧力調整機構として、第２の実施形態のように、給油ノズルと一体化された圧力調整機構としても構わないし、第３の実施形態のように、加圧部にヒータが設置された圧力調整機構としても構わないし、第４の実施形態のように、ロータ１００の中心に対して点対称に複数の圧力調整機構を設置するものとしても構わない。
【００６０】
この第１〜第５の実施形態における軸受装置として、ロータの径方向の偏心を防ぐためのジャーナル軸受装置における構成について説明したが、この軸受装置については、ジャーナル軸受装置だけでなく、ロータの軸方向のズレを防ぐためのスラスト軸受装置にも適用することができる。以下の各実施形態では、図１の軸受装置１３，２３をスラスト軸受装置とするとともに、スラスト軸受装置に本発明の軸受装置を適用したものについて説明する。
【００６１】
＜第６の実施形態＞
本発明の第６の実施形態について、図面を参照して説明する。図１２は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示すロータの軸方向に対する断面図である。
【００６２】
本実施形態の軸受装置７０（図１の軸受装置１３，２３に相当する）は、図１２に示すように、ロータ１００（図１のロータ１２，２２に相当する）の外周面に設置されたリング状のスラストカラー７１と、スラストカラー７１の両端面に対向するとともにロータ１００の周方向に設置された複数のパッド７２と、この複数のパッド７２それぞれを支持環７４に支持する複数のピボット７３と、スラストカラー７１及びパッド７２を覆うように構成される支持環７４と、ピボット７３が先端に接続されるとともにピボット７３を押圧する圧力を調整することでパッド７２によってスラストカラー７１の端面にかける圧力を調整する圧力調整機構７５と、支持環７４内に潤滑油を給油するように支持環７４を貫通した給油孔７６と、支持環７４内の潤滑油を排油するように支持環７４を貫通した排油孔７７と、排油孔７７より排油された潤滑油を受けるオイルパン３７と、オイルパン３７で添加剤が混入された潤滑油を給油孔７６に供給するポンプ３８と、を備える。
【００６３】
このとき、パッド７３は、図１３に示すように、ロータ１００の外周面に対向するとともに、ロータ１００の周方向に対して等間隔となるように設置される。尚、図１３は、図１２におけるＸ−Ｘ断面であり、回転軸の周方向に対する断面図である。又、支持環７４の形状は、第１〜第５の実施形態における支持環３３と同様、ロータ１００を挿入するための穴を両側の端面に設けた円柱形状であるとともに、その内部に潤滑油が充填されるように空洞化された構成とされる。
【００６４】
このような支持環７４の外側端面から圧力調整機構７５が挿入されることで、ピボット７３及び圧力調整機構７５を介してパッド７２が支持環７４に支持される。この圧力調整機構７５は、第１の実施形態における圧力調整機構３５と同様、加圧部となるピボット７３を押さえるバネ部７５ｂと、バネ部７５ｂの伸縮を調整してピボット７３を通じてパッド７２によって加圧される圧力を調整する調整部７５ｃと、を備える。
【００６５】
そして、このような圧力調整機構７５における調整部７５ｃが、第１の実施形態における圧力調整機構３５の調整部３５ｃと同様、図３のように、ネジ溝が形成されるものとしても構わないし、図４のように、油圧シリンダで構成されるものとしても構わない。この圧力調整機構７５が支持環７４の両端部に設置されるとともに、調整部７５ｃによる圧力調整を行うことで、ピボット７３と接触するように設置されたパッド７２がロータ１００の軸方向に加圧される。その結果、パッド７２によってスラストカラー７１の端面に加圧される圧力が、圧力調整機構７５によって調整される。
【００６６】
このように各部が構成されるとき、第１の実施形態と同様、オイルパン３７において、摩擦面によりトライボケミカル反応により重・縮合してフリクションポリマーなどの潤滑反応膜が形成される添加剤が、潤滑油に混入される。この添加剤の混入された潤滑油が、ポンプ３８を介して支持環７４に設けられた給油孔７６に与えられることで、支持環７４内に供給され、支持環７４の空洞が潤滑油に満たされた状態となる。又、支持環７４の空洞に満たされた潤滑油は、支持環７４に設けられた排油孔７７からオイルパン３７に排出される。
【００６７】
このように添加剤の混入された潤滑油が支持環７４内部に供給されるとき、圧力調整機構７５による圧力がピボット７３を通じてパッド７２に伝達されて、パッド７２によりスラストカラー１の両端面に形成された潤滑油の油膜が加圧される。そのため、スラストカラー１におけるパッド７２による面圧とロータ１００の回転速度とによって生じる摩擦により、潤滑油に混入された添加剤がトライボケミカル反応を起こす。そして、このトライボケミカル反応を起こした添加剤によって、スラストカラー１の両端面に固体膜である潤滑反応膜が形成される。このようにして添加剤により形成された潤滑反応膜は、スラストカラー１の摩耗を防いで、スラストカラー１の両端面を保護する保護膜として働く。
【００６８】
尚、本実施形態において、図１２に示すように、圧力調整機構７５がパッド７２それぞれに対して設置されるものとしても構わないし、一部のパッド７２に対して設置されるものとしても構わない。又、一部のパッド７２に設置される場合、給油孔７６の設置位置よりもロータ１００の回転方向において後方に設置されたパッド７２に対して圧力調整機構７５が設置されることが好ましい。更に、圧力調整機構７５が設置されていない位置のピボット７３は、パッド７２と支持環７４の内側端面との間に挟まれた状態で設置される。
【００６９】
＜第７の実施形態＞
本発明の第７の実施形態について、図面を参照して説明する。図１４は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。尚、本実施形態の軸受装置の構成において、第６の実施形態の軸受装置の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００７０】
本実施形態の軸受装置７０ａ（図１の軸受装置１３，２３に相当する）は、ロータ１００の周方向において隣接するパッド７２の間に圧力調整機構８０が設置された構成とされるとともに、全てのピボット（不図示）がパッド７２と支持環７４の内側端面との間に挟まれた状態で設置される。又、圧力調整機構８０は、図１５に示すように、スラストカラー７１の端面を加圧する加圧部７５ａと、加圧部７５ａを押さえるバネ部７５ｂと、バネ部７５ｂの伸縮を調整して加圧部７５ａによる加圧される圧力を調整する調整部７５ｃと、を備える。
【００７１】
このように構成される軸受装置７０ａにおいて、圧力調整機構８０は、第６の実施形態の圧力調整機構７５と同様、調整部７５ｃが、図３のように、ネジ溝が形成されるものとしても構わないし、図４のように、油圧シリンダで構成されるものとしても構わない。この圧力調整機構８０が支持環７４の外側端面から挿入されて設置されるとともに、調整部７５ｃによる圧力調整を行うことで、加圧部７５ａによってスラストカラー７１の端面に加圧される圧力が調整される。
【００７２】
このように構成されるとき、第６の実施形態と同様、オイルパン３７で添加剤が混入された潤滑油が給油孔７６を介して支持環７４内部に供給される。そして、圧力調整機構８０による圧力が先端の加圧部７５ａに伝達するため、加圧部７５ａによりスラストカラー１の両端面に形成された潤滑油の油膜が加圧され、潤滑油に混入された添加剤がトライボケミカル反応を起こす。このトライボケミカル反応を起こした添加剤によって、スラストカラー１の両端面に固体膜である潤滑反応膜が形成される。このようにして添加剤により形成された潤滑反応膜は、スラストカラー１の両端面の摩耗を防いで、スラストカラー１の両端面を保護する保護膜として働く。
【００７３】
尚、本実施形態において、圧力調整機構８０が、油孔７６の設置位置よりもロータ１００の回転方向において後方に設置されることが好ましい。又、本実施形態において、圧力調整機構８０が、第３の実施形態のように、加圧部７５ａにヒータが設置された圧力調整機構とし、添加剤が混入された潤滑油の温度を調整することができるものとしても構わない。
【００７４】
更に、本実施形態において、給油孔７７の代わりに、第１の実施形態と同様、例えば、スラストカラー７１表面に添加剤が混入された潤滑油を給油する給油ノズルが圧力調整機構８０の近傍に設けられるものとし、給油孔７７が除去される構造としても構わない。このとき、この給油ノズルが、支持環７４の外周端面よりスラストカラー７１表面の近傍に挿入されるように設置される。又、スラストカラー７１表面に潤滑油を直接供給する給油ノズルを給油孔７７の代わりに設ける場合、第２の実施形態のように給油ノズルと一体化された圧力調整機構を設けるものとしても構わない。
【００７５】
又、上述の各実施形態において、圧力調整機構の調整部をネジ溝を備えた構造又は油圧シリンダとすることで、圧力調整機構によってロータ１００の外周面又はスラストカラー７１の端面に加圧される面圧を調整することができるものとしたが、バネ部において弾性力の異なる弾性体を交換することによって、圧力調整機構によってロータ１００の外周面又はスラストカラー７１に加圧される面圧を調整することができるものとしても構わない。更に、第１〜第５の各実施形態において、略１／４分割された形状のパッドが設置されるパッド型の軸受装置としたが、パッドの形状についてこの形状に限定されるものではなく、略１／ｎ（ｎは自然数）分割されたものとしても構わない。又、軸受装置として、パッドを備えることのない、支持環の全内周面によってロータが覆われるような軸受装置としても構わない。
【００７６】
＜軸受装置の制御方法の第１例＞
上述の各実施形態の軸受装置における圧力調整機構の制御方法の第１例について、図面を参照して以下に説明する。図１６は、本例に使用する軸受装置の構成を示す概略構成図である。尚、本例における軸受装置は、第１の実施形態と同様、図２に示す軸受装置３０と同一の構成とされる。
【００７７】
図１６に示す軸受装置３０は、図２と同様、支持環３３に挿入された圧力調整機構３５が、ロータ１００の回転方向に対して、同様に支持環３３に挿入された給油ノズル３４よりも後方に設置されている。そして、この圧力調整機構３５の調整部３５ｃとポンプ３８とを駆動制御する制御回路６１と、時間を計測するタイマ６２と、が備えられる。
【００７８】
このように構成されるとき、制御回路６１によってポンプ３８が駆動されて、給油ノズル３４に潤滑油が供給されると、ロータ１００の回転速度が制御回路６１で確認される。そして、ロータ１００の回転速度が低いとき、圧力調整機構３５によって加圧される面圧が高くなるように調整部３５ｃが制御回路６１によって駆動制御され、又、ロータ１００の回転速度が高くなると、圧力調整機構３５によって加圧される面圧が低くなるように調整部３５ｃが制御回路６１によって駆動制御される。
【００７９】
このように、圧力調整機構３５ｃによって加圧される面圧とロータ１００の回転速度によって、ロータ１００の外周面に吐出された潤滑油と圧力調整機構３５との間に摩擦が生じて、潤滑油に混入された添加剤がトライボケミカル反応を起こして、ロータ１００の外周面に潤滑反応膜を形成する。そして、ロータ１００が所定の回転速度となると、タイマ６２が駆動されて時間が計測される。このタイマ６２によって計測された時間により所定時間が経過したことが制御回路６１で確認されると、圧力調整機構３５による加圧動作を終了するように、調整部３５ｃが駆動制御される。
【００８０】
尚、このようにして軸受装置内の圧力調整機構が駆動制御されるとき、給油ノズル３４の先端に熱電対などの温度検出器を設置して、ロータ１００の外周面に吐出された潤滑油の温度が測定されて、潤滑油の温度が低いとき、圧力調整機構３５による面圧を高くするとともに、潤滑油の温度が高いとき、圧力調整機構３５による面圧を低くするものとしても構わない。又、圧力調整機構の加圧部の先端に圧電素子などの圧力検出器を設置して、ロータ１００の外周面にかかる面圧が測定されるものとしても構わない。
【００８１】
更に、第３の実施形態のように圧力調整機構がヒータを備えるとき、制御回路６１によって、ロータ１００の回転速度が低いとき、潤滑油の温度が低いとき、又は、ロータ１００の外周面にかかる面圧が低いときはそれぞれ、ヒータによる温度を高くし、又、ロータ１００の回転速度が高いとき、潤滑油の温度が高いとき、又は、ロータ１００の外周面にかかる面圧が高いときはそれぞれ、ヒータによる温度を低くするように制御しても構わない。
【００８２】
＜軸受装置の制御方法の第２例＞
上述の各実施形態の軸受装置における圧力調整機構の制御方法の第２例について、図面を参照して以下に説明する。図１７は、本例に使用する軸受装置の構成を示す概略構成図である。尚、本例における軸受装置は、第１の実施形態と同様、図２に示す軸受装置３０と同一の構成とされる。
【００８３】
図１７に示す軸受装置３０は、制御方法と第１例と同様、支持環３３に挿入された圧力調整機構３５が、ロータ１００の回転方向に対して、同様に支持環３３に挿入された給油ノズル３４よりも後方に設置されている。そして、オイルパン３７に滞留している潤滑油の一部を抽出して潤滑油に含まれる摩耗粉の量及び大きさを測定するフェログラフィー分析装置９１と、フェログラフィー分析装置９１における測定結果に応じてオイルパン３７に滞留している潤滑油における添加剤の含有量を調整する添加剤含有量調整機構９２と、が備えられる。
【００８４】
このように構成されるとき、オイルパン３７に滞留している潤滑油の一部がフェログラフィー分析装置９１に抽出されると、フェログラフィー分析装置９１において、抽出した潤滑油内の摩耗粉を磁力によって捕集し、捕集した摩耗粉を撮像して得られた画像を画像処理することで、潤滑油内の摩耗粉の量及び形態を確認する。このフェログラフィー分析装置９１で確認された潤滑油内の摩耗粉の量及び形態が添加剤含有量調整機構９２に与えられると、摩耗粉の量及び大きさが閾値を超えているか否かが確認される。
【００８５】
添加剤含有量調整機構９２では、摩耗粉の量が閾値より多くなっている場合、又は、摩耗粉の大きさが閾値より大きくなっている場合、潤滑油における添加剤の含有量が十分でなく、ロータ１００に形成される潤滑反応膜が十分に形成されていないものと判断する。そして、潤滑油における添加剤の含有量を十分なものとするために、オイルパン３７に対して添加剤を更に添加する。
【００８６】
尚、本例の制御方法において、第１例における制御方法のように、ロータ１００の回転数などに応じて圧力調整機構の加圧量や熱量を変化する制御方法を同時に行うものとしても構わない。又、上述の制御方法の第１例及び第２例において、軸受装置を第１の実施形態と同様、図２に示す軸受装置３０と同一の構成としたが、第２〜第５の実施形態と同一の構成のジャーナル軸受としても構わないし、又、第６及び第７の実施形態と同様の構成のスラスト軸受としても構わない。
【００８７】
＜第８の実施形態＞
本発明の第８の実施形態について、図面を参照して説明する。図１８は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の軸方向に対する断面図である。尚、本実施形態の軸受装置の構成において、第１の実施形態の軸受装置の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００８８】
図１８に示す軸受装置１３０は、ロータ１００の外周面に潤滑反応膜を形成するために加圧する圧力調整機構１３１と、圧力調整機構１３１をロータ１００の外周側に支持するために圧力調整機構１３１とロータ１００との間に設置される軸受部１３２と、圧力調整機構１３１を支持環３３の内周側に支持するとともに圧力調整機構１３１をロータ１００の外周を回転させるための回転駆動機構１３３と、を備える。尚、不図示であるが、軸受装置１３０において、第６及び第７の実施形態と同様、支持環３３に、潤滑油が供給される給油孔と、潤滑油を排出する排出孔とが設けられるものとする。そして、オイルパンで添加剤が混入された潤滑油が給油孔より支持環３３内部に供給されるとともに、排出孔よりオイルパンに排出されることで、添加剤が混入された潤滑油が循環される。
【００８９】
このように構成される軸受装置１３０は、圧力調整機構１３１が、ロータ１００の外周面近傍に設けられるとともにロータ１００の外周面を加圧する加圧部１３１ａと、一端に加圧部１３１ａが接続されるとともに加圧部１３１ａを押さえるバネ部１３１ｂと、バネ部１３１ｂの他端が接続される支持部１３１ｃと、を備える。このとき、支持部１３１ｃの両端側における内周面とロータ１００の外周面との間に軸受部１３２が設置されるとともに、支持部１３１ｃの外周面と支持環３３の内周面との間に回転駆動機構１３３が設置される。
【００９０】
又、回転駆動機構１３３は、圧力調整機構１３１を支持環３３に支持するための軸受としての役割を果たす。更に、圧力調整機構１３１の支持部１３１ｃにおいて周方向に複数の磁石を配置するとともに、回転駆動機構１３３において周方向に複数のコイルを配置することによって、圧力調整機構１３１がロータとなるとともに回転駆動機構１３３がステータとなるモータとして動作する。よって、回転駆動機構１３３におけるコイルに異なる位相の電流を流して圧力調整機構１３１を回転させることによって、圧力調整機構１３１がロータ１００の外周を回転することとなる。
【００９１】
このような圧力調整機構１３１及び回転駆動機構１３３を備える軸受装置１３０は、ロータ１００の回転を開始する前に、まず、添加剤が混入された潤滑油を支持環３３内に供給する。この支持環３３内部に潤滑油を充填した後、次に、回転駆動機構１３３を駆動することによって、圧力調整機構１３１を回転させ、ロータ１００の外周面における潤滑油の油膜に適度な圧力と周速度を与える。このとき、圧力調整機構１３１は、ロータ１００を回転させる方向と逆側に回転させる。
【００９２】
このようにすることで、ロータ１００の外周面における潤滑油に含有される添加剤がトライボケミカル反応を起こして、ロータ１００の外周面に固体膜である潤滑反応膜が形成される。その後、ロータ１００の回転を開始するとともに、回転駆動機構１３３による圧力調整機構１３１の回転を停止させる。このとき、ロータ１００の回転数の上昇に合わせて、圧力調整機構１３１の回転数が下降するように回転駆動機構１３３を駆動させる。よって、ロータ１００が回転を開始するときには、既に、圧力調整機構１３１の回転により潤滑反応膜が形成されるため、ロータ１００の回転開始時におけるロータ１００の摩耗を抑制することができる。
【００９３】
尚、本実施形態において、第２の実施形態における軸受装置に設けられた圧力調整機構のように、給油ノズルが圧力調整機構に挿入されて一体化されたものとしても構わないし、第３の実施形態における軸受装置に設けられた圧力調整機構のように加圧部にヒータが設置されるものとしても構わない。
【００９４】
＜第９の実施形態＞
本発明の第９の実施形態について、図面を参照して説明する。図１９は、本実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。尚、本実施形態の軸受装置の構成において、第６の実施形態の軸受装置の構成と同一の部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００９５】
図１９に示す軸受装置１５０は、スラストカラー７１の端面に潤滑反応膜を形成するために加圧する圧力調整機構１５１と、圧力調整機構１５１をスラストカラー７１の端面に支持するために圧力調整機構１５１とスラストカラー７１との間に設置される軸受部１５２と、圧力調整機構１５１を支持環７４の内側端面に支持するとともに圧力調整機構１５１をロータ１００の外周を回転させるための回転駆動機構１５３と、を備える。尚、不図示であるが、軸受装置１５０において、第６及び第７の実施形態と同様、支持環７４に、潤滑油が供給される給油孔と、潤滑油を排出する排出孔とが設けられるものとする。そして、オイルパンで添加剤が混入された潤滑油が給油孔より支持環７４内部に供給されるとともに、排出孔よりオイルパンに排出されることで、添加剤が混入された潤滑油が循環される。
【００９６】
このように構成される軸受装置１５０は、圧力調整機構１５１が、スラストカラー７１の端面近傍に設けられるとともにスラストカラー７１の端面を加圧する加圧部１５１ａと、一端に加圧部１５１ａが接続されるとともに加圧部１５１ａを押さえるバネ部１５１ｂと、バネ部１５１ｂの他端が接続されるリング状の支持部１５１ｃと、を備える。このとき、支持部１５１ｃの内周側及び外周側それぞれの端面とスラストカラー７１との間に軸受部１５２が設置されるとともに、支持部１５１ｃに対して、その周方向に等間隔となるように加圧部１５１ａ及びバネ部１５１ｂが支持部１５１ｃに設置される。又、支持部１５１ｃにおけるバネ部１５１ｂの設置側と逆側の端面と支持環７４の内側端面との間に回転駆動機構１５３が設置される。
【００９７】
又、回転駆動機構１５３は、圧力調整機構１５１を支持環７４に支持するための軸受としての役割を果たす。更に、圧力調整機構１５１の支持部１５１ｃにおいて周方向に複数の磁石を配置するとともに、回転駆動機構１５３において周方向に複数のコイルを配置することによって、圧力調整機構１５１がロータとなるとともに回転駆動機構１５３がステータとなるモータとして動作する。よって、回転駆動機構１５３におけるコイルに異なる位相の電流を流して圧力調整機構１５１を回転させることによって、圧力調整機構１５１がロータ１００の外周を回転することとなる。そして、スラストカラー７１の端面近傍を圧力調整機構１５１の端面が周方向に通過することとなる。
【００９８】
このような圧力調整機構１５１及び回転駆動機構１５３を備える軸受装置１５０は、ロータ１００の回転を開始する前に、第８の実施形態の軸受装置１３０と同様、まず、添加剤が混入された潤滑油を支持環７４内に供給する。この支持環７４内部に潤滑油を充填した後、次に、回転駆動機構１５３を駆動することによって、圧力調整機構１５１を回転させ、スラストカラー７１の端面における潤滑油の油膜に適度な圧力と周速度を与える。このとき、圧力調整機構１５１は、ロータ１００を回転させる方向と逆側に回転させる。
【００９９】
このようにすることで、スラストカラー７１の端面における潤滑油に含有される添加剤がトライボケミカル反応を起こして、スラストカラー７１の端面に固体膜である潤滑反応膜が形成される。その後、ロータ１００の回転を開始するとともに、回転駆動機構１５３による圧力調整機構１５１の回転を停止させる。このとき、ロータ１００の回転数の上昇に合わせて、圧力調整機構１５１の回転数が下降するように回転駆動機構１５３を駆動させる。よって、ロータ１００が回転を開始するときには、既に、圧力調整機構１５１の回転により潤滑反応膜が形成されるため、ロータ１００の回転開始時におけるスラストカラー７１の摩耗を抑制することができる。
【０１００】
尚、本実施形態において、第２の実施形態における軸受装置に設けられた圧力調整機構のように、給油ノズルが圧力調整機構に挿入されて一体化されたものとしても構わないし、第３の実施形態における軸受装置に設けられた圧力調整機構のように加圧部にヒータが設置されるものとしても構わない。又、圧力調整機構の一部として構成される加圧部の代わりに、第６の実施形態と同様、バネ部に接続されたピボットとピボットによって押圧されるパッドによって構成されるものとしても構わない。
【０１０１】
更に、第８及び第９の実施形態における軸受装置の制御方法として、上述の制御方法の第２例と同様、フェログラフィー分析により、潤滑油内の摩耗分の量及び大きさを測定することによって、潤滑油に添加する添加剤の含有量を調整するものとしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明の軸受装置は、蒸気タービン、ガスタービン、水車、発電機などの大型回転機の軸受装置として使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】は、蒸気タービンの一例を示す概略構成図である。
【図２】は、第１の実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。
【図３】は、図２の軸受装置における圧力調整機構の構成の一例を示す断面図である。
【図４】は、図２の軸受装置における圧力調整機構の構成の別例を示す断面図である。
【図５】は、第２の実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。
【図６】は、図５の軸受装置における圧力調整機構の構成の一例を示す断面図である。
【図７】は、第３の実施形態における軸受装置における圧力調整機構の周辺の構成を示す断面図である。
【図８】は、第４の実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。
【図９】は、第４の実施形態における別の構成となる軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。
【図１０】は、第５の実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の軸方向に対する断面図である。
【図１１】は、第５の実施形態における軸受装置に設置される給油機構の構成を説明するための図である。
【図１２】は、第６の実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の軸方向に対する断面図である。
【図１３】は、第６の実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。
【図１４】は、第７の実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。
【図１５】は、第７の実施形態における軸受装置が備える圧力調整機構の構成を示す概略構成図である。
【図１６】は、圧力調整機構の制御方法の第１例を説明するための軸受装置の構成を示す概略構成図である。
【図１７】は、圧力調整機構の制御方法の第２例を説明するための軸受装置の構成を示す概略構成図である。
【図１８】は、第８の実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の軸方向に対する断面図である。
【図１９】は、第９の実施形態における軸受装置の内部構成を示す回転軸の周方向に対する断面図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１    タービン
１０    高圧タービン
１１，２１    ケーシング
１１ａ，２１ａ    蒸気入口
１２，２２    ロータ
１３，２３    軸受装置
１４，２４    静翼
１５，２５    動翼
３０，３０ａ〜３０ｄ    軸受装置
３１    パッド
３２    ピボット
３３    支持環
３４    給油ノズル
３５，４０，４５，５０    圧力調整機構
３６    排油孔
３７    オイルパン
３８    ポンプ
１００    ロータ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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