(57)【要約】【課題】ティルティングパッド軸受の軸受面の塑性流動を防止する。【解決手段】ティルティングパッド軸受用の軸受パッドは、軸受面を有する第１部材と、第１部材の背面側に設けられる第２部材と、を備え、第１部材の背面、または、第１部材の背面に対向する第２部材の表面の少なくとも一方は、第１部材と第２部材との間に空洞を形成するための凹部を有する。好ましくは、第２部材の背面側に設けられ、第１部材及び第２部材を傾動可能に支持する支持部材をさらに備え、凹部は、軸受パッドの平面視において、支持部材の設置範囲の少なくとも一部にわたって形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受面を有する第１部材と、
前記第１部材の背面側に設けられる第２部材と、を備え、
前記第１部材の背面、または、前記第１部材の前記背面に対向する前記第２部材の表面の少なくとも一方は、前記第１部材と前記第２部材との間に空洞を形成するための凹部を有する
ことを特徴とするティルティングパッド軸受用の軸受パッド。
【請求項２】
前記第２部材の背面側に設けられ、前記第１部材及び前記第２部材を傾動可能に支持する支持部材をさらに備え、
前記凹部は、前記軸受パッドの平面視において、前記支持部材の設置範囲の少なくとも一部にわたって形成されることを特徴とする請求項１に記載のティルティングパッド軸受用の軸受パッド。
【請求項３】
前記凹部は、前記軸受パッドの平面視において、前記支持部材の前記設置範囲の全体にわたって形成されることを特徴とする請求項２に記載のティルティングパッド軸受用の軸受パッド。
【請求項４】
前記空洞は、前記軸受パッドの外部空間に連通していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のティルティングパッド軸受用の軸受パッド。
【請求項５】
前記ティルティングパッド軸受は、前記軸受面に潤滑油を供給するためのノズルを備えた直接潤滑方式の軸受を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のティルティングパッド軸受用の軸受パッド。
【請求項６】
前記第１部材は、銅又は銅合金により形成され、
前記第２部材は、鋼により形成される
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のティルティングパッド軸受用の軸受パッド。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の少なくとも一つの軸受パッドと、
前記少なくとも一つの軸受パッドの外周側に設けられ、前記少なくとも一つの軸受パッドを保持するように構成されたキャリアリングと、
を備えることを特徴とするティルティングパッド軸受。
【請求項８】
少なくとも一つの軸受パッドと、
前記少なくとも一つの軸受パッドの外周側に設けられ、前記少なくとも一つの軸受パッドを保持するように構成されたキャリアリングと、を備え、
各々の前記軸受パッドは、
軸受面を有し、銅又は銅合金により形成される第１部材と、
前記第１部材の背面側に設けられ、鋼により形成される第２部材と、
を含み、
前記キャリアリングは、
前記軸受面に潤滑油を供給するための少なくとも一本の給油ノズルを含む
ことを特徴とするティルティングパッド軸受。
【請求項９】
請求項７又は８に記載のティルティングパッド軸受と、
前記ティルティングパッド軸受によって回転自在に支持されるロータ軸と、
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】
本開示は、ティルティングパッド軸受用の軸受パッド、ティルティングパッド軸受及び回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蒸気タービンやガスタービン等の回転機械は、ロータ軸を回転自在に支持するための軸受装置を備えている。この軸受装置として、ロータ軸の周方向における１又は複数の角度方向から、傾動可能な軸受パッドによって少なくともロータ荷重の負荷方向を支持する構成が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ジャーナル軸受として用いられる軸受装置が記載されている。この特許文献１の軸受装置では、ロータ軸と該ロータ軸を摺動可能に支持する軸受パッドとの間に潤滑油を供給して油膜を形成し、該油膜を介してロータ軸を支持することにより、ロータ軸と軸受パッドとの直接的な金属接触を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２０３４８１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、軸受パッドの傾動を、該軸受パッドの背面側（軸受面とは反対側）に配置されたピボットで実現する構成の場合、軸受面に周囲よりも局所的な面圧（局所面圧）の高い部分が出現し得る。このため、軸受面に十分な厚さの油膜が形成されない低速回転時には、ロータ軸と軸受面との摩擦によって軸受パッドの表面温度が上昇し、表層金属が溶融する所謂塑性流動を生じてしまう虞があるという問題があった。
【０００６】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、ティルティングパッド軸受の軸受面の塑性流動を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るティルティングパッド軸受用の軸受パッドは、
軸受面を有する第１部材と、
前記第１部材の背面側に設けられる第２部材と、を備え、
前記第１部材の背面、または、前記第１部材の前記背面に対向する前記第２部材の表面の少なくとも一方は、前記第１部材と前記第２部材との間に空洞を形成するための凹部を有することを特徴とする。
【０００８】
上記（１）の構成によれば、第１部材と第２部材との間に空洞が形成されることにより、軸受面に荷重が加わった際に、第１部材のうち空洞に隣接する部分が第２部材側に、すなわち、ロータ軸から離れる方向に撓んで変形することができる。このため、軸受面上に周囲よりも局所面圧の高い部分が生じることを抑制することができる。また、仮に、第１部材の軸受面に局所面圧が高い部分が生じる場合でも、軸受面に加わる局所面圧のピーク値を緩和することができる。したがって、特に、低速回転時において、ロータ軸と第１部材との摩擦による温度上昇を抑制できるため、軸受面の塑性流動を防止することができる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記第２部材の背面側に設けられ、前記第１部材及び前記第２部材を傾動可能に支持する支持部材をさらに備え、
前記凹部は、前記軸受パッドの平面視において、前記支持部材の設置範囲の少なくとも一部にわたって形成される。
【００１０】
傾動可能な軸受パッドは、背面を支持部材によって支持されている支持部材の設置範囲において局所面圧が高くなりやすい。この点、上記（２）の構成によれば、軸受パッドの平面視において、支持部材の設置範囲の少なくとも一部にわたるように凹部が形成されるから、第１部材のうち軸受面の面圧が高くなりやすい部分の少なくとも一部が、ロータ軸から離れる方向に撓むことができる。このため、面圧を逃がして、軸受面上に周囲よりも局所面圧が高い部分が生じることを防止したり、或いは、局所面圧の高い部分が生じたとしてもその面圧のピーク値を緩和したりすることができる。したがって、軸受面に加わる面圧を低減して軸受面に塑性流動が生じることを防止することができる。
【００１１】
（３）一実施形態では、上記（２）の構成において、
前記凹部は、前記軸受パッドの平面視において、前記支持部材の前記設置範囲の全体にわたって形成される。
【００１２】
上記（３）の構成によれば、軸受パッドの平面視において、支持部材の設置範囲の全体にわたって形成された凹部により、軸受面と支持部材との間に加わる負荷をより確実に逃がして軸受面上に周囲よりも局所面圧の高い部分が生じることを防止することができる。これにより、第１部材の軸受面に塑性流動が生じることをより確実に防止することができる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか一つに記載の構成において、
前記空洞は、前記軸受パッドの外部空間に連通している。
【００１４】
上記（４）の構成によれば、凹部により形成される空洞の内部と外部との間を潤滑油が出入りすることができる。これにより、例えば、軸受パッドに入力される軸振動等に対して軸受パッドに減衰機能を持たせることができる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れか一つに記載の構成において、
前記ティルティングパッド軸受は、前記軸受面に潤滑油を供給するためのノズルを備えた直接潤滑方式の軸受を含む。
【００１６】
上記（５）の構成によれば、直接潤滑方式のティルティングパッド軸受において、上記（１）で述べた効果を享受することができる。
【００１７】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れか一つに記載の構成において、
前記第１部材は、銅又は銅合金により形成され、
前記第２部材は、鋼により形成される。
【００１８】
上記（６）の構成によれば、凹部によって局所面圧を低減できることに加えて、銅又は銅合金で形成される第１部材によって放熱性を向上させて熱変形を防止しつつ、鋼で形成される第２部材によって圧力変形を抑制することができる。これにより、軸受面上で周囲よりも局所面圧が高い部分が生じることを抑制したり、或いは、局所面圧が高い部分が生じる場合にそのピーク値を緩和したりすることができる。また、銅により放熱性が高まることで、高回転時において、同じ油膜厚さで負荷可能な軸受荷重が増加するため、軸受の小型化が可能となる。
【００１９】
（７）本発明の少なくとも一実施形態に係るティルティングパッド軸受は、
上記（１）乃至（６）の何れか一項に記載の少なくとも一つの軸受パッドと、
前記少なくとも一つの軸受パッドの外周側に設けられ、前記少なくとも一つの軸受パッドを保持するように構成されたキャリアリングと、
を備えることを特徴とする。
【００２０】
上記（７）の構成によれば、塑性流動を抑制可能な軸受パッドをキャリアリングで支持する構成を備えたティルティングパッド軸受を得ることができる。
【００２１】
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係るティルティングパッド軸受は、
少なくとも一つの軸受パッドと、
前記少なくとも一つの軸受パッドの外周側に設けられ、前記少なくとも一つの軸受パッドを保持するように構成されたキャリアリングと、を備え、
各々の前記軸受パッドは、
軸受面を有し、銅又は銅合金により形成される第１部材と、
前記第１部材の背面側に設けられ、鋼により形成される第２部材と、
を含み、
前記キャリアリングは、
前記軸受面に潤滑油を供給するための少なくとも一本の給油ノズルを含む
ことを特徴とする。
【００２２】
上記（８）の構成によれば、銅又は銅合金により形成される第１部材により軸受パッドの放熱性を向上させて熱変形を低減しつつ、鋼製の第２部材により軸受パッドの剛性を向上させて圧力変形を抑制することができる。これにより、軸受面に作用する局所面圧を低減でき、また、低回転時における軸受面の塑性流動を防止することができる。また、銅又は銅合金製の第１部材により放熱性が高まることで、高回転時において同じ油膜の厚さで負荷可能な軸受荷重が増加するため、軸受を小型化することが可能となる。
【００２３】
（９）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、
上記（７）又は（８）に記載のティルティングパッド軸受と、
前記ティルティングパッド軸受によって回転自在に支持されるロータ軸と、
を備えることを特徴とする。
【００２４】
上記（９）の構成によれば、損傷を防止可能なティルティングパッド軸受によってロータ軸を支持する構成を備えた回転機械を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ティルティングパッド軸受の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】一実施形態に係るティルティングパッド軸受の軸方向に沿った断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】一実施形態に係るティルティングパッド軸受の部分拡大図である。
【図４】他の実施形態に係るティルティングパッド軸受の部分拡大図である。
【図５】他の実施形態に係るティルティングパッド軸受の部分拡大図である。
【図６】一実施形態に係る軸受パッドの部分拡大図である。
【図７】一実施形態に係る軸受パッドの変形例を示す図である。
【図８】一実施形態に係る軸受パッドの変形例を示す図である。
【図９】第２実施形態に係るティルティングパッド軸受を軸方向に垂直な方向から視た断面図である。
【図１０】第２実施形態に係るティルティングパッド軸受を軸方向から視た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２８】
［第１実施形態］
図１は、一実施形態に係るティルティングパッド軸受１０の軸方向に沿った断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面であって、軸方向に直交する断面図である。また、本実施形態において軸方向とは、ティルティングパッド軸受１０に支持されるロータ軸２の中心軸線Ｏの方向であり、径方向とはロータ軸２の半径方向であり、周方向とはロータ軸２の周方向である。
【００２９】
まず、幾つかの実施形態に係るティルティングパッド軸受１０が適用される回転機械１の全体構成について説明した後、ティルティングパッド軸受１０及び軸受パッド３０の構成について詳説する。
幾つかの実施形態に係る回転機械１としては、ガスタービンや蒸気タービン（例えば原子力プラントの蒸気タービン）や機械駆動用タービン等のタービン、風力発電装置等の風力機械、または過給機などが挙げられる。
一実施形態に係る回転機械１は、軸受装置としてのティルティングパッド軸受（ジャーナル軸受）１０と、ティルティングパッド軸受１０によって回転自在に支持されるロータ軸２と、ロータ軸２とティルティングパッド軸受１０とを収容する軸受ハウジング３と、を備えていてもよい。軸受ハウジング３は、上半部軸受ハウジング４及び下半部軸受ハウジング５を含んでもよく、上半部軸受ハウジング４及び下半部軸受ハウジング５は、それぞれ、軸方向に直交する断面が半円弧状となるような内周面を有していてもよい（図２参照）。
【００３０】
ティルティングパッド軸受１０の潤滑方式（給油方式）は特に限定されず、例えば、直接潤滑方式を採用してもよい。ただし、他の実施形態に係るティルティングパッド軸受１０は、スラスト軸受であってもよいし、潤滑方式として、油浴方式や他の潤滑方式を採用してもよい。また、他の実施形態においては、上半領域にもさらに２個の軸受パッド３０が配置されてもよいし、下半領域に３個以上の軸受パッド３０が取り付けられた構成であってもよい。
【００３１】
図１及び図２に示すように、幾つかの実施形態に係るティルティングパッド軸受１０は、軸受部としての少なくとも一つの軸受パッド３０と、該軸受パッド３０の外周側に設けられ、少なくとも一つの軸受パッド３０を保持するように構成されたキャリアリング１１と、を備えていてもよい。幾つかの実施形態において、ティルティングパッド軸受１０は、下半領域に２つの軸受パッド３０が配置された構成を有していてもよい。
【００３２】
図１及び図２に示すように、キャリアリング１１は、上半部キャリアリング１２及び下半部キャリアリング１３を含んでもよい。上半部キャリアリング１２及び下半部キャリアリング１３は、それぞれ、軸方向に直交する断面が半円弧状となるような内周面１２Ａ，１３Ａ及び外周面１２Ｂ，１３Ｂを有していてもよい（図２参照）。なお、他の実施形態におけるキャリアリング１１は一体構造であってもよい。
【００３３】
図１に示すように、キャリアリング１１の軸方向の両端側には、ロータ軸２の外周に沿って、一対のサイドプレート１７，１８が配置されている。サイドプレート１７，１８は、円板状に形成されており、中央にロータ軸２が貫通する穴１７Ａ，１８Ａがそれぞれ形成されている。これらのサイドプレート１７，１８によって、外部への潤滑油の漏出が適度に抑制されるようになっている。
【００３４】
上半部キャリアリング１２の内周面１２Ａには、主としてロータ軸２の跳ね上がりを上方から押え込むために、ガイドメタル（半円環軸受部）２０，２１が取り付けられる。例えば、図１に示すように、上半部キャリアリング１２の軸方向の両端側で且つサイドプレート１７，１８よりも軸方向の内側に、一対のガイドメタル２０，２１が取り付けられる。
【００３５】
幾つかの実施形態において、ティルティングパッド軸受１０のキャリアリング１１には、軸受面３０Ａに潤滑油を供給するための少なくとも一本の給油ノズル２５〜２９が設けられてもよい（図２参照）。
図２に示す例では、ロータ軸２が図中矢印Ｓに示すように時計回りに回転する場合、ロータ軸２の回転方向Ｓにおいて上流側から第１給油ノズル２５、第２給油ノズル２６、第３給油ノズル２７、第４給油ノズル２８、第５給油ノズル２９を含む計５本の給油ノズルが設けられている。なお、給油ノズルの配置構成はこれに限定されるものではない。
【００３６】
キャリアリング１１の内部には、潤滑油供給路（不図示）が形成されてもよい。潤滑油供給路に供給された潤滑油は各給油ノズル２５〜２９に送られて、各給油ノズル２５〜２９から軸受パッド３０の近傍に噴出される。
【００３７】
上半部キャリアリング１２と上半部軸受ハウジング４との間には、少なくとも一つの上側キー４０及び少なくとも一枚の上側シム４１が配置されていてもよい。同様に、下半部キャリアリング１３と下半部軸受ハウジング５との間には、少なくとも一つの下側キー５０及び少なくとも一枚の下側シム５１が配置されていてもよい。
【００３８】
キャリアリング１１の外周面１３Ｂには、径方向外側へ突出した周り止め用凸部１５が設けられてもよい。周り止め用凸部１５は、ロータ軸２の回転方向Ｓにおいて下半部キャリアリング１３の上流側端部に設けられる。一方、下半部軸受ハウジング５には、周り止め用凹部５Ｂが形成されてもよい。周り止め用凹部５Ｂは、周り止め用凸部１５に対応するように、ロータ軸２の回転方向Ｓにおいて下半部軸受ハウジング５の上流側端部に設けられる。このように、周り止め用凸部１５が、周り止め用凹部５Ｂに係合することにより、ロータ軸２と共にキャリアリング１１が回転してしまうことを防止できる。
【００３９】
ここで、第１実施形態に係る軸受パッド３０の構成について詳しく説明する。
一実施形態に係るティルティングパッド軸受１０用の軸受パッド３０は、例えば、図３に示すように、軸受面３０Ａを有する第１部材３２と、第１部材３２の背面側に設けられる第２部材３４と、を備えている。
幾つかの実施形態において、軸受パッド３０は、キャリアリング１１の内周側においてロータ軸２の回転方向Ｓの異なる位置に複数設けられ、ロータ軸２を下方から支えるように構成されてもよい。
【００４０】
軸受パッド３０はまた、ロータ軸２に対向する内周面としての上記軸受面３０Ａのほか、キャリアリング１１に対向する外周面を有する。軸受面３０Ａ及び外周面は、それぞれ、周方向においては、ロータ軸２に対応した曲率を有するように湾曲した形状を有している。
【００４１】
幾つかの実施形態において、第１部材３２の背面、または、第１部材３２の背面に対向する第２部材３４の表面の少なくとも一方は、第１部材３２と第２部材３４との間に空洞を形成するための凹部６０を有している。幾つかの実施形態において、凹部６０は、例えば、図３に示すように、第１部材３２の背面、すなわち、第１部材３２のうち軸受面３０Ａとは反対側である第２部材３４に対向する面に形成されてもよい。
このように凹部６０を設ければ、第１部材３２と第２部材３４との間に空洞が形成されることにより、軸受面３０Ａに荷重が加わった際に、第１部材３２のうち空洞に隣接する部分が第２部材３４側に、すなわち、ロータ軸２から離れる方向に撓んで変形することができる。このため、軸受面３０Ａ上に周囲よりも局所面圧の高い部分が生じることを抑制することができる。また、仮に、第１部材３２の軸受面３０Ａに局所面圧が高い部分が生じる場合でも、軸受面３０Ａに加わる局所面圧のピーク値を緩和することができる。したがって、特に、低速回転時において、ロータ軸２と第１部材３２と摩擦による温度上昇を抑制できるための軸受面３０Ａに塑性流動が生じることを防止することができる。
【００４２】
他の例では、例えば、図４に示すように、第２部材３４の表面、すなわち、第２部材３４のうち第１部材３２に対向する面に凹部６０Ａが形成されていてもよい。また、他の例では、例えば、図５に示すように、第１部材３２の背面に凹部６０が形成されるとともに、第２部材３４の表面に凹部６０Ａが形成されていてもよい。凹部６０及び凹部６０Ａをいずれも設ける構成とした場合は、第１部材３２がロータ軸２から離れる方向に撓むためのストローク（逃げストローク）を大きく確保することができる。
【００４３】
幾つかの実施形態において、軸受パッド３０は、第２部材３４の背面側に設けられ第１部材３２及び第２部材３４を傾動可能に支持する支持部材７０をさらに備えていてもよい。幾つかの実施形態において、支持部材７０は、例えば、図３〜５に示すように、第２部材３４の背面側に配置され、該第２部材３４に向けて凸状に形成された凸部７４を含んでもよい。
幾つかの実施形態において、凸部７４は、第２部材３４と点接触するように構成されていてもよい。この場合、凸部７４は、第２部材３４に対向する面が球面とされた所謂球面ピボットであってもよい。他の実施形態において、凸部７４は、例えば、第２部材３４と線接触する形状であってもよいし、或いは、第２部材３４と面接触する形状に構成されていてもよい。
【００４４】
幾つかの実施形態では、第２部材３４の背面、すなわち、第２部材３４のうち半径方向の外側に面するキャリアリング１１側の面に凹部３４Ａが形成されていてもよく、この凹部３４Ａ内に凸部７４の少なくとも一部が収容されていてもよい。
幾つかの実施形態において、支持部材７０は、凸部７４と第２部材３４との間に配置されるライナ７２を含んでもよい。ライナ７２は、例えば、略平板状に形成されていてもよい。幾つかの実施形態では、凹部３４Ａの底面に接するようにライナ７２が配置され、このライナ７２を介して第１部材３２及び第２部材３４を傾動可能に支持するようにして凸部７４を配置してもよい。
【００４５】
幾つかの実施形態において、凹部６０は、軸受パッド３０の平面視において、支持部材７０の設置範囲の少なくとも一部にわたって形成されてもよい。つまり、凹部６０は、軸受パッド３０の平面視において、必ずしも支持部材７０の設置範囲の全体を覆うように設置されなくともよく、支持部材７０よりも小さな範囲に形成されていてもよい。この場合、凹部６０は、「支持部材７０の設置範囲の少なくとも一部」として、軸受パッド３０の平面視において、支持部材７０の凸部７４と第２部材３４（又は、ライナ７２）との接触部分（接触点、接触線又は接触面）を含む範囲に形成されていてもよい。
具体的には、図６に示すように、凸部７４が例えば球面ピボットの場合、凹部６０は、軸受パッド３０の平面視において、支持部材７０（具体的には、凸部７４）の設置範囲のうち、少なくとも一部を含む範囲に形成されてもよい。
【００４６】
ここで、傾動可能な軸受パッド３０は、背面を支持部材７０によって支持されている軸受面３０Ａ上の部分において局所面圧が高くなりやすい。この点、上記のように、軸受パッド３０の平面視において、支持部材７０の設置範囲の少なくとも一部にわたって凹部６０を形成する構成によれば、第１部材３２のうち軸受面３０Ａの面圧が高くなりやすい部分の少なくとも一部が、ロータ軸２から離れる方向に撓むことができる。このため、面圧を逃がして、軸受面３０Ａ上に周囲よりも局所面圧が高い部分が生じることを防止したり、或いは、局所面圧の高い部分が生じたとしてもその面圧のピーク値を緩和したりすることができる。したがって、軸受面３０Ａに加わる面圧を低減して軸受面３０Ａに塑性流動が生じることを防止することができる。
【００４７】
一実施形態では、軸受パッド３０の平面視において、支持部材７０の設置範囲の全体にわたって凹部６０が形成されてもよい。例えば、図７に示すように、凹部６０は、軸受パッド３０の平面視において、支持部材７０（具体的には、凸部７４）の設置範囲を全て含む、該支持部材７０の設置範囲以上の範囲に形成されてもよい。
【００４８】
上記の構成によれば、軸受パッド３０の平面視において、支持部材７０の設置範囲の全体にわたって形成された凹部６０により、軸受面３０Ａと支持部材７０との間に加わる負荷をより確実に逃がして軸受面３０Ａ上に周囲よりも局所面圧が高い部分が生じることを防止することができる。
【００４９】
幾つかの実施形態において、凹部６０により形成される空洞は、軸受パッド３０の外部空間に連通していてもよい。例えば、図８に示すように、凹部６０は、軸受パッド３０をロータ軸２の軸方向に沿って貫通する溝状に形成されてもよい。このように構成すれば、凹部６０により形成される空洞の内部と外部との間で潤滑油が出入り可能となる。これにより、例えば、軸受パッド３０に入力されるロータ軸２の軸振動等に対して、該軸受パッド３０に減衰機能を持たせることができる。
他の実施形態では、凹部６０は、ロータ軸２の軸方向及び径方向の何れにも直交する方向に軸受パッド３０を貫通する溝状に形成されてもよい。
なお、軸受パッド３０とその外部空間との連通部（開口部）は、軸振動等に対する減衰性能を考慮してその断面積が適切な大きさとなるように任意に設定することができる。
【００５０】
幾つかの実施形態では、第１部材３２が銅又は銅合金により形成されてもよい。また、幾つかの実施形態では、第２部材３４が鋼により形成されてもよい。
第１部材３２は、銅又は銅合金により形成された銅系メタル層３２Ａと、この銅系メタル層３２Ａの内周面側（ロータ軸２の径方向における内側）に形成され、上述した軸受面３０Ａをなすホワイトメタル層３２Ｂと、を含む（例えば、図３〜５参照）。第２部材３４は軸受パッド３０の鋼層を構成する。
このように構成すれば、凹部６０により、軸受面３０Ａ上に周囲よりも局所面圧が高い部分が生じることを抑制できることに加え、銅又は銅合金で形成される第１部材３２によって放熱性を向上させて軸受パッド３０の熱変形を防止しつつ、鋼で形成される第２部材３４によって軸受パッド３０の圧力変形を抑制することができる。したがって、より確実に、軸受面３０Ａに周囲よりも局所面圧が高い部分が生ずることを防止したり、或いは、局所面圧が周囲よりも高い部分が生ずる場合にそのピーク値を緩和したりすることができるため、軸受面３０Ａの塑性流動を防止することができる。また、銅により放熱性が高まることで、高回転時において、同じ油膜厚さで負荷可能な軸受荷重が増加するため、ティルティングパッド軸受１０の小型化が可能となる。
【００５１】
以上に開示した幾つかの実施形態の構成によれば、軸受面３０Ａの塑性流動を防止可能なティルティングパッド軸受１０によってロータ軸２を支持する構成を備えた回転機械１を得ることができる。
【００５２】
［第２実施形態］
続いて、第２実施形態に係るティルティングパッド軸受１１０について説明する。なお、上述した幾つかの実施形態に係る回転機械１と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明については説明を省略する。
【００５３】
図９は、第２実施形態に係るティルティングパッド軸受１１０を軸方向に垂直な方向から視た断面図である。図１０は、第２実施形態に係るティルティングパッド軸受１１０を軸方向から視た断面図である。
図９及び図１０に示すように、第２実施形態において回転機械１００に適用されるティルティングパッド軸受１１０は、凹部６０が設けられていない点において上述した幾つかの実施形態と異なっている。また、第２実施形態に係るティルティングパッド軸受１１０は、潤滑方式として直接潤滑方式を採用したジャーナル軸受である。
【００５４】
かかるティルティングパッド軸受１１０は、少なくとも一つの軸受パッド１３０と、少なくとも一つの軸受パッド１３０の外周側に設けられ、少なくとも一つの軸受パッド１３０を保持するように構成されたキャリアリング１１と、を備える。キャリアリング１１は、軸受面１３０Ａに潤滑油を供給するための少なくとも一本（本実施形態では５本）の給油ノズル２５〜２９を含む。
【００５５】
各々の軸受パッド１３０は、例えば、図９及び図１０に示すように、軸受面１３０Ａを有し、銅又は銅合金により形成される第１部材１３２と、第１部材１３２の背面側に設けられ、鋼により形成される第２部材１３４と、を含む。
第１部材１３２は、銅又は銅合金により形成された銅系メタル層１３２Ａと、この銅系メタル層１３２Ａの内周面側（ロータ軸２の径方向における内側）に形成され、上述した軸受面１３０Ａをなすホワイトメタル層１３２Ｂと、を含む（図１０参照）。第２部材１３４は軸受パッド１３０の鋼層を構成する。
【００５６】
上記の構成によれば、銅又は銅合金により形成される第１部材１３２により軸受パッド１３０の放熱性を向上させて熱変形を低減しつつ、鋼製の第２部材１３４により軸受パッド１３０の剛性を向上させての圧力変形を抑制することができる。これにより、軸受面３０Ａに作用する局所面圧を低減することができ、また、低回転時における軸受面１３０Ａの塑性流動を防止することができる。また、銅又は銅合金製の第１部材１３２により放熱性が高まることで、高回転時において同じ油膜の厚さで負荷可能な軸受荷重が増加するため、ティルティングパッド軸受１１０を小型化することが可能となる。
【００５７】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００５８】
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００５９】
１，１００  回転機械
２  ロータ軸
３  軸受ハウジング
４  上半部軸受ハウジング
５  下半部軸受ハウジング
１０，１１０  ティルティングパッド軸受
１１  キャリアリング
１２  上半部キャリアリング
１３  下半部キャリアリング
１７，１８  サイドプレート
１７Ａ，１８Ａ  穴
２０，２１  ガイドメタル
２５〜２９  給油ノズル
３０，１３０  軸受パッド
３０Ａ，１３０Ａ  軸受面
３２，１３２  第１部材
３２Ａ  銅系メタル層
３２Ｂ  ホワイトメタル層
３４，１３４  第２部材
３４Ａ  凹部
４０  上側キー
４１  上側シム
５０  下側キー
５１  下側シム
６０  凹部
７０  支持部材
７２  ライナ
７４  凸部
【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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