(57)【要約】【課題】潤滑油の冷却効率を向上させることができる軸受装置を提供する。【解決手段】軸受装置９は、回転軸１の荷重を受ける少なくとも１つの軸受１５，１６と、軸受１５，１６を収容する軸受ケーシング３０と、軸受ケーシング３０内に形成され、軸受１５，１６の下方に配置される潤滑油貯槽１０と、回転軸１に支持され、該回転軸１の回転に伴って潤滑油貯槽１０に貯留される潤滑油をかき上げるオイルリング２０ａと、オイルリング２０ａによってかき上げられた潤滑油の一部が導入される少なくとも１つの潤滑油路２３と、を備える。潤滑油路２３は、オイルリング２０ａの外周面と対向する入口２３ａと、潤滑油貯槽１０の下部に開口する出口２３ｂとを有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の荷重を受ける少なくとも１つの軸受と、
前記軸受を収容する軸受ケーシングと、
前記軸受ケーシング内に形成され、前記軸受の下方に配置される潤滑油貯槽と、
前記回転軸に支持され、前記回転軸の回転に伴って前記潤滑油貯槽に貯留される潤滑油をかき上げるオイルリングと、
前記オイルリングによってかき上げられた潤滑油の一部が導入される少なくとも１つの潤滑油路と、を備え、
前記潤滑油路は、前記オイルリングの外周面と対向する入口と、前記潤滑油貯槽の下部に開口する出口とを有することを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記軸受は、前記回転軸を回転自在に支持するスリーブ型のすべり軸受であり、
前記オイルリングは、前記すべり軸受に形成された溝に挿入されており、
前記潤滑油路の入口は、前記すべり軸受の外面に形成された前記溝の開口部に対向し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】
前記潤滑油路は、前記軸受ケーシングに形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記潤滑油路は、
前記軸受ケーシングに形成され、前記入口から前記軸受ケーシングの外面まで延びる入口油路と、
前記軸受ケーシングに形成され、前記出口から前記軸受ケーシングの外面まで延びる出口油路と、
前記軸受ケーシングの外部に配置され、前記入口油路を前記出口油路に連通させる潤滑油管と、から構成されることを特徴とする請求項２に記載の軸受装置。
【請求項５】
前記潤滑油管には、透明窓が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の軸受装置。
【請求項６】
前記潤滑油管には、前記潤滑油路を流れる潤滑油に含まれる異物を除去するフィルタが配置されていることを特徴とする請求項４に記載の軸受装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの潤滑油路は、第１潤滑油路および第２潤滑油路であり、
前記第１潤滑油路の第１入口は、前記回転軸の軸心を通る鉛直面に対して前記オイルリングの回転方向の下流側に配置されており、
前記第２潤滑油路の第２入口は、前記鉛直面に対して前記オイルリングの回転方向の上流側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項８】
回転軸の荷重を受けるラジアル軸受およびスラスト軸受と、
前記ラジアル軸受および前記スラスト軸受を収容する軸受ケーシングと、
前記軸受ケーシング内に形成され、前記ラジアル軸受および前記スラスト軸受の下方に配置される潤滑油貯槽と、
前記回転軸に支持され、前記回転軸の回転に伴って前記潤滑油貯槽に貯留される潤滑油をかき上げて、前記ラジアル軸受に供給する少なくとも１つのラジアル側オイルリングと、
前記回転軸に支持され、前記回転軸の回転に伴って前記潤滑油貯槽に貯留される潤滑油をかき上げて、前記スラスト軸受に供給する少なくとも１つのスラスト側オイルリングと、
前記ラジアル側オイルリングによってかき上げられた潤滑油の一部と、前記スラスト側オイルリングによってかき上げられた潤滑油の一部とが導入される少なくとも１つの潤滑油路と、を備え、
前記潤滑油路は、前記ラジアル側オイルリングの外周面と対向する入口を有するラジアル側油路と、前記スラスト側オイルリングの外周面と対向する入口を有するスラスト側油路と、前記ラジアル側油路を前記スラスト側油路に連通させる中間油路とを有し、
前記スラスト側油路は、前記潤滑油貯槽の下部に開口する出口を有することを特徴とする軸受装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つのラジアル側オイルリングは、複数のラジアル側オイルリングであり、
前記ラジアル側油路は、前記複数のラジアル側オイルリングのそれぞれの外周面に対向する複数の入口を有することを特徴とする請求項８に記載の軸受装置。
【請求項１０】
前記スラスト側油路は、前記軸受ケーシングに形成された溝と、前記溝の上部と下部とに開口が形成されるように、該溝を塞ぐ蓋体とで構成されており、
前記溝の下部に形成された開口が前記出口であることを特徴とする請求項８または９に記載の軸受装置。
【請求項１１】
前記潤滑油貯槽には、該潤滑油貯槽に貯留される前記潤滑油を冷却するための冷却装置が配置されており、
前記蓋体の下部は、前記出口から放出される潤滑油が前記冷却装置に向かって流れるように曲げられていることを特徴とする請求項１０に記載の軸受装置。
【請求項１２】
前記冷却装置は、冷媒が流れる冷却チューブであり、
前記冷却チューブの外面には、冷却フィンが取り付けられていることを特徴とする請求項１１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、軸受装置に関し、特に、回転軸が水平に配置された横軸式の回転機械に設けられる軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転軸が水平に配置された横軸式の回転機械（例えば、横軸ポンプ）は、該回転軸を回転自在に支持するための軸受装置を備えている。この軸受装置は、少なくとも１つの軸受と、該軸受を収容する軸受ケーシングとを備えており、回転軸は、軸受に回転自在に支持される。このような軸受には、通常、すべり軸受または転がり軸受が用いられ、軸受を潤滑するための潤滑剤として、潤滑油が用いられる。
【０００３】
従来、回転軸とともに回転するオイルリングを用いて潤滑油を軸受に供給する軸受装置が知られている。この軸受装置では、軸受ケーシング内に形成され、軸受の下方に配置された潤滑油貯槽に貯留される潤滑油を、回転軸とともに回転するオイルリングによってかき上げて軸受に供給する。オイルリングによって軸受に供給された潤滑油は、自然流下により潤滑油貯槽に戻され、再度オイルリングによりかき上げられて、軸受に供給される。
【０００４】
オイルリングにより軸受に供給された潤滑油は、軸受に発生した摩擦熱を除去する冷却剤としても機能するので、軸受との熱交換により潤滑油の温度は上昇する。加えて、潤滑油貯槽内の潤滑油に浸っているオイルリングの下部によるせん断によっても潤滑油の温度は上昇する。そこで、軸受装置は、潤滑油貯槽に貯留される潤滑油を冷却するための冷却装置を有している。冷却装置は、例えば、潤滑油貯槽の下方および／または側方に配置された冷却ジャケット、または潤滑油貯槽内に挿入された冷却液チューブである。あるいは、冷却装置は、軸受ケーシングの外面に設けられた冷却フィンであってもよい。この場合、冷却装置は、冷却フィンに向けて空気を送るファンをさらに有していてもよい。
【０００５】
オイルリングが、軸受から自然流下によって潤滑油貯槽に戻される潤滑油を直ちにかき上げる場合、すなわち、オイルリングが、冷却装置によって十分に冷却される前に潤滑油をかき上げる場合、軸受に供給される潤滑油の温度が徐々に上昇して、軸受および／または回転軸が損傷してしまうことがある。
【０００６】
そこで、潤滑油貯槽を仕切板または配管などにより２つの油室に分割し、一方の油室に存在する潤滑油をオイルリングでかき上げ、軸受を通過して高温になった潤滑油を自然流下によって他方の油室に回収する軸受装置が提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献４参照）。一方の油室と他方の油室は潤滑油貯槽の底部で互いに連通しており、他方の油室には、高温になった潤滑油を冷却するための冷却装置が配置されている。したがって、高温になった潤滑油は、他方の油室で冷却されるので、オイルリングは、所望の温度まで低下した潤滑油を軸受に供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１４９６９７号公報
【特許文献２】実開平５−７９０５１号公報
【特許文献３】特開昭６０−２２０２９８号公報
【特許文献４】実公昭３９−２９４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者らが鋭意研究した結果、回転するオイルリングによってかき上げられた潤滑油の大部分は、該潤滑油に作用する遠心力によってオイルリングの接線方向に放出され、軸受の潤滑と冷却に使用されずに、潤滑油貯槽内の潤滑油の油面に戻されていることが分かった。このため、上記引用文献１乃至４には、以下に説明するように、潤滑油の温度が上昇するという問題がある。
【０００９】
上記特許文献１には、油槽内の潤滑油をオイルリングでかき上げて軸受に供給し、軸受の内面と回転軸の外面を潤滑して高温になった潤滑油（軸受からの排油）のみを排油受槽内に収集し、高温の潤滑油を排油受槽から油槽に導いて油槽内の比較的低温の潤滑油と熱交換させることにより、潤滑油の温度を低下させる軸受装置が開示されている。しかしながら、この軸受装置では、オイルリングと排油受槽とは軸方向にずれているため、オイルリングから遠心力で剥離して半径方向に飛び散った潤滑油は、排油受槽には入らず、油槽の油面に再び落ちる。つまり、油槽、軸受、排油受槽の順に循環する潤滑油の量は少なく、大部分の潤滑油は、油槽の上部からオイルリングによりかき上げられ、遠心力によりオイルリングから放出され、油槽内の元の場所、すなわち油槽の上部に戻される。この油槽の上部に存在する潤滑油は、上述したように、回転するオイルリングによるせん断により発熱するので、油槽内の油温が徐々に上昇していく。
【００１０】
上記特許文献２には、軸受の潤滑に使用された潤滑油のみならず、潤滑することなく溢れ出た潤滑油を、オイルリングの半径方向内側に設けた漏油受で受ける軸受装置が開示されている。しかしながら、オイルリングによって第１油槽からかき上げられた潤滑油はオイルリングにより遠心力を与えられ、大部分の潤滑油は接線方向へ剥離する。漏油受はオイルリングの半径方向内側にあるため、接線方向へ飛び散った潤滑油は漏油受では回収されず、冷却器がある第２油槽を経由せずに、再び第１油槽へ戻る。漏油受を持つ特許文献２の軸受装置は、特許文献１よりも多くの油を回収できると予想されるが、大部分の潤滑油は、遠心力により飛び散った後、再び第１油槽内の同じ場所に戻るので、特許文献１と同様に、オイルリングによるせん断により油温は徐々に上昇してしまう。
【００１１】
上記特許文献３には、オイルディスク（またはオイルリング）をすべり軸受の中心に配設し、オイルディスクでかき上げた潤滑油を全て、軸受の上部に設けた軸受ダムに一旦溜め、給油穴からすべり軸受へ給油する軸受装置が開示されている。しかしながら、この軸受装置には下記欠点がある。
１）すべり軸受は軸を含む回転体の荷重を受けるためのものであるため、すべり軸受下方の支持台に空間が多い。通常、支持台を含む軸受箱は剛にして、機器の運転回転速度範囲よりも支持台の固有振動数を上に持ってくるのが一般的であるが、支持台に空間が多いと支持台の固有振動数が下がり、機器の運転回転速度と重なった場合は、機器を運転できない。
２）構造が複雑で、加工や組み立てが難であり、メンテナンスがしにくい。
３）オイルディスク（またはオイルリング）でかき上げた潤滑油が全てすべり軸受に供給されるため、すべり軸受への給油量をかき上げ油量によって調整する必要がある。しかしながら、かき上げ油量は、オイルディスクの表面粗度、回転速度、及び油面の位置などにより変わるため、油量調整が困難である。オイルリングの場合、オイルリングのサイズ、断面形状、回転軸とオイルリングの表面粗度の関係、回転速度及び油面の位置などによりかき上げ油量が変わるため、現実的には油量調整は困難である。いずれの場合も潤滑油は温度により粘度が大きく変わるため、かき上げ油量を制御するのは困難である。
【００１２】
上記特許文献４には、オイルリングによって潤滑油をかき上げて軸受に供給し、軸受から排出された潤滑油を排油管によって油槽の底部に導き、比較的温度の低い潤滑油に接触させて、潤滑油の温度を下げるようにした軸受装置が開示されている。しかしながら、この軸受装置においても、大部分の潤滑油は、遠心力により飛び散った後、再び油槽内の同じ場所に戻るので、特許文献１と同様に、オイルリングによるせん断により油温は徐々に上昇してしまう。
【００１３】
特に、回転軸の回転速度が増大すると、軸受に発生する摩擦熱も増大するので、油槽内の潤滑油の温度がますます高くなり、冷却装置の負荷がさらに増大してしまう。したがって、従来の軸受装置では、潤滑油の冷却効率の点で未だ改善の余地がある。
【００１４】
そこで、本発明は、潤滑油の冷却効率を向上させることができる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】
【００１５】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、回転軸の荷重を受ける少なくとも１つの軸受と、前記軸受を収容する軸受ケーシングと、前記軸受ケーシング内に形成され、前記軸受の下方に配置される潤滑油貯槽と、前記回転軸に支持され、前記回転軸の回転に伴って前記潤滑油貯槽に貯留される潤滑油をかき上げるオイルリングと、前記オイルリングによってかき上げられた潤滑油の一部が導入される少なくとも１つの潤滑油路と、を備え、前記潤滑油路は、前記オイルリングの外周面と対向する入口と、前記潤滑油貯槽の下部に開口する出口とを有することを特徴とする軸受装置である。
【００１６】
本発明の好ましい態様は、前記軸受は、前記回転軸を回転自在に支持するスリーブ型のすべり軸受であり、前記オイルリングは、前記すべり軸受に形成された溝に挿入されており、前記潤滑油路の入口は、前記すべり軸受の外面に形成された前記溝の開口部に対向していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記潤滑油路は、前記軸受ケーシングに形成されることを特徴とする。
【００１７】
本発明の好ましい態様は、前記潤滑油路は、前記軸受ケーシングに形成され、前記入口から前記軸受ケーシングの外面まで延びる入口油路と、前記軸受ケーシングに形成され、前記出口から前記軸受ケーシングの外面まで延びる出口油路と、前記軸受ケーシングの外部に配置され、前記入口油路を前記出口油路に連通させる潤滑油管と、から構成されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記潤滑油管には、透明窓が配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記潤滑油管には、前記潤滑油路を流れる潤滑油に含まれる異物を除去するフィルタが配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つの潤滑油路は、第１潤滑油路および第２潤滑油路であり、前記第１潤滑油路の第１入口は、前記回転軸の軸心を通る鉛直面に対して前記オイルリングの回転方向の下流側に配置されており、前記第２潤滑油路の第２入口は、前記鉛直面に対して前記オイルリングの回転方向の上流側に配置されることを特徴とする。
【００１８】
本発明の他の態様は、回転軸の荷重を受けるラジアル軸受およびスラスト軸受と、前記ラジアル軸受および前記スラスト軸受を収容する軸受ケーシングと、前記軸受ケーシング内に形成され、前記ラジアル軸受および前記スラスト軸受の下方に配置される潤滑油貯槽と、前記回転軸に支持され、前記回転軸の回転に伴って前記潤滑油貯槽に貯留される潤滑油をかき上げて、前記ラジアル軸受に供給する少なくとも１つのラジアル側オイルリングと、前記回転軸に支持され、前記回転軸の回転に伴って前記潤滑油貯槽に貯留される潤滑油をかき上げて、前記スラスト軸受に供給する少なくとも１つのスラスト側オイルリングと、前記ラジアル側オイルリングによってかき上げられた潤滑油の一部と、前記スラスト側オイルリングによってかき上げられた潤滑油の一部とが導入される少なくとも１つの潤滑油路と、を備え、前記潤滑油路は、前記ラジアル側オイルリングの外周面と対向する入口を有するラジアル側油路と、前記スラスト側オイルリングの外周面と対向する入口を有するスラスト側油路と、前記ラジアル側油路を前記スラスト側油路に連通させる中間油路とを有し、前記第スラスト側油路は、前記潤滑油貯槽の下部に開口する出口を有することを特徴とする軸受装置である。
【００１９】
本発明の好ましい態様は、前記少なくとも１つのラジアル側オイルリングは、複数のラジアル側オイルリングであり、前記ラジアル側油路は、前記複数のラジアル側オイルリングのそれぞれの外周面に対向する複数の入口を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記スラスト側油路は、前記軸受ケーシングに形成された溝と、前記溝の上部と下部とに開口が形成されるように、該溝を塞ぐ蓋体とで構成されており、前記溝の下部に形成された開口が前記出口であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記潤滑油貯槽には、該潤滑油貯槽に貯留される前記潤滑油を冷却するための冷却装置が配置されており、前記蓋体の下部は、前記出口から放出される潤滑油が前記冷却装置に向かって流れるように曲げられていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記冷却装置は、冷媒が流れる冷却チューブであり、前記冷却チューブの外面には、冷却フィンが取り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、回転するオイルリングの外周面から放出された潤滑油は、潤滑油貯槽の上部、オイルリング、潤滑油路、および潤滑油貯槽の下部をこの順に流れる大きな循環流を形成することができる。一方で、軸受の潤滑と冷却に使用されて、高温になった潤滑油は、再びオイルリングによってかき上げられるが、オイルリングによってかき上げられる潤滑油の大部分は、潤滑油路に導入され、潤滑油貯槽の下部に戻される。したがって、循環流に含まれる高温の潤滑油を、冷却装置によって効率良く冷却することができる。さらに、潤滑油の循環流は、大きな流量を有しているので、潤滑油貯槽内で高温の潤滑油が滞留することが防止される。その結果、潤滑油の冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施形態に係る軸受装置を備えた横軸単段ポンプの一例を示す断面図である。
【図２】一実施形態に係る軸受装置を備えた横軸多段ポンプの一例を示す断面図である。
【図３】一実施形態に係る軸受装置の断面図である。
【図４】図３に示される軸受装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３に示される軸受装置に設けられた潤滑油路を説明するための概略斜視図である。
【図６】図５に示される潤滑油路の概略側面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】図８（ａ）は、スラスト軸受に潤滑油を供給するオイルリングの外周面に対向する位置に形成された入口を有する潤滑油路の一例を模式的に示す断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示される潤滑油路のＣ−Ｃ線断面図である。
【図９】図９（ａ）は、図８（ａ）に示される潤滑油路の変形例であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示される潤滑油路のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１０】他の実施形態に係る潤滑油路を説明するための軸受装置の概略斜視図である。
【図１１】図１０に示される潤滑油路の変形例を示す模式図である。
【図１２】図１２（ａ）は、図１０に示される潤滑油管の変形例を示す模式図であり、図１２（ｂ）は、図１０に示される潤滑油管のさらに他の変形例を示す模式図である。
【図１３】さらに他の実施形態に係る潤滑油路を説明するための軸受装置の概略斜視図である。
【図１４】図１３に示される第２潤滑油路の概略側面図である。
【図１５】図１４のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１６】図１４のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１７】図１７は、さらに他の実施形態に係る潤滑油路を説明するための軸受装置の概略斜視図である。
【図１８】図１８は、図１７に示される潤滑油路の概略側面図である。
【図１９】図１９は、図１８のＧ−Ｇ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、一実施形態に係る軸受装置を備えた横軸単段ポンプの一例を示す断面図である。図１に示される回転機械としての横軸単段ポンプ１００は、羽根車２と、この羽根車２が固定される回転軸１とを有している。回転軸１は水平方向に延びている。回転軸１の一端は図示しない電動機などの駆動機に連結されており、この駆動機によって回転軸１および羽根車２が回転されるようになっている。回転軸１は、その両端部近傍に設けられた軸受装置９，９に回転自在に支持されている。
【００２３】
羽根車２はポンプケーシング５内に配置されている。図１に示すポンプケーシング５はその内部に渦巻き室５ａを有しており、羽根車２は渦巻き室５ａの内部に配置されている。回転軸１の回転とともに羽根車２が回転すると、吸込口３から水などの液体が吸い込まれ、羽根車２と渦巻き室５ａの作用により液体の圧力が上昇されて、液体が吐出口４から吐き出される。
【００２４】
図示した例における羽根車２は、その両側から液体を吸い込む両吸込構造を有している。羽根車２の液体入口には、口金２Ａ，２Ｂがそれぞれ取り付けられている。これら口金２Ａ，２Ｂの直径を互いに異なるように設計することで、圧力差によるスラスト力を回転軸１の一方向に作用させ、回転軸１を安定させた状態で回転させることができる。このスラスト力は、軸受装置９のスラスト軸受１５で支持されるようになっている。スラスト軸受１５は、回転軸１の両方向に作用するスラスト力を受けることができる複列転がり軸受である。このスラスト軸受１５に潤滑油を供給するために、スラスト軸受１５の、回転軸１の軸端部側に、オイルリング２０ｃが配置されている。
【００２５】
このスラスト軸受１５に加えて、回転軸１の両側端部近傍には２つのラジアル軸受１６が配置されている。これら２つのラジアル軸受１６と、１つのスラスト軸受１５の合計３つの軸受で回転軸１は支持される。本実施形態では、ラジアル軸受１６にはスリーブ型のすべり軸受が用いられている。このスリーブ型のラジアル軸受１６の内部には、ラジアル軸受１６のすべり面と回転軸の外周面との間に潤滑油を供給する２つのオイルリング２０ａ，２０ｂが配置されている。
【００２６】
図２は、一実施形態に係る軸受装置を備えた横軸多段ポンプの一例を示す断面図である。図２に示される回転機械としての横軸多段ポンプ１００は、複数の羽根車２と、これら羽根車２が固定される回転軸１を有している。回転軸１は水平に延びている。複数の羽根車２は、回転軸１上に直列に配列されていて、これら羽根車２のそれぞれを囲むように複数のガイドベーン６が配置される。回転軸１の一端は図示しない電動機などの駆動機に連結されており、この駆動機によって回転軸１および羽根車２が回転されるようになっている。また、回転軸１は、その両端部近傍に設けられた軸受装置９，９に回転自在に支持されている。
【００２７】
羽根車２はポンプケーシング５内に配置されている。回転軸１の回転とともに複数の羽根車２が回転すると、吸込口３から水などの液体が吸込まれ、羽根車２とガイドベーン６との作用により、液体の圧力が上昇されて液体が吐出口４から吐き出される。複数の羽根車２は同じ方向を向いて配列されているため、隣り合う羽根車２間の圧力差により生じるスラスト力が羽根車２の枚数分重なりあい、大きなスラスト力が発生する。このスラスト力は、横軸多段ポンプ１００内に設けられたバランス装置７により相殺されるが、過渡運転時などにはある程度のスラスト力が残留する。この残留スラスト力は、軸受装置９のスラスト軸受１５で支持される。スラスト軸受１５は、回転軸１の両方向に作用するスラスト力を受けることができる複列転がり軸受である。このスラスト軸受１５に潤滑油を供給するために、スラスト軸受１５の、回転軸１の軸端部側に、オイルリング２０ｃが配置されている。
【００２８】
このスラスト軸受１５に加えて、回転軸１の両側端部近傍には、回転軸１の半径方向荷重を支持する２つのラジアル軸受１６，１６が配置されている。これら２つのラジアル軸受１６，１６と、１つのスラスト軸受１５の合計３つの軸受で回転軸１は支持される。本実施形態では、ラジアル軸受１６，１６にはスリーブ型のすべり軸受が用いられている。このスリーブ型のラジアル軸受１６の内部には、ラジアル軸受１６のすべり面と回転軸の外周面との間に潤滑油を供給する２つのオイルリング２０ａ，２０ｂが配置されている。これらの回転軸１の両端部近傍に配置される軸受装置９，９の構成は、図１に示した横軸単段ポンプと同様である。
【００２９】
図１および図２に示した横軸ポンプ１００いずれの場合も、回転軸１はポンプケーシング５を貫通して延びている。回転軸１とポンプケーシング５との間の隙間は、メカニカルシールなどの軸封装置８，８によってシールされている。したがって、羽根車２によって昇圧された液体が軸受装置９，９に浸入することはない。
【００３０】
図３は、軸受装置９の一実施形態を示す断面図であり、図４は、図３に示される軸受装置のＡ−Ａ線断面図である。図３に示されるように、この軸受装置９は、水平に延びる回転軸１の軸方向荷重および半径方向荷重を支持するスラスト軸受１５と、回転軸１の半径方向荷重を支持するラジアル軸受１６と、を有する。本実施形態のスラスト軸受１５には、２つのアンギュラ玉軸受３１，３２により構成された複列転がり軸受が使用され、ラジアル軸受１６にはスリーブ型のすべり軸受が用いられている。以下の説明では、ラジアル軸受１６をすべり軸受１６と称することがある。さらに、軸受装置９は、スラスト軸受１５およびすべり軸受１６を収容する軸受ケーシング３０を備えている。軸受ケーシング３０は、ポンプケーシング５に複数の固定具３７によって固定されている。
【００３１】
軸受装置９は、スラスト軸受１５およびすべり軸受１６の下方に配置された潤滑油貯槽１０を備えている。潤滑油貯槽１０は軸受ケーシング３０内に設けられている。この潤滑油貯槽１０は、スラスト軸受１５およびすべり軸受１６の潤滑および冷却に使用される潤滑油を貯留するために設けられており、潤滑油貯槽１０内の潤滑油の油面が、符号１０ａが付された太線で示されている。なお、潤滑油貯槽１０内の油面１０ａが一定になるように、潤滑油量は管理されている。潤滑油貯槽１０の下方および側方には冷却ジャケット２９が設けられており、冷却ジャケット２９を流れる冷却液によって潤滑油貯槽１０内の潤滑油が冷却される。冷却ジャケット２９の代わりに、潤滑油貯槽１０内に、冷却液チューブを挿入して潤滑油を直接冷やす構造としてもよい。軸受装置９は、冷却ジャケット２９および冷却チューブの両方を備えていてもよい。冷却ジャケット２９および／または冷却液チューブは、潤滑油貯槽１０内の潤滑油を冷却するための冷却装置として機能する。あるいは、冷却ジャケット２９（および／または冷却液チューブ）に代えて、軸受ケーシング３０の外周面に冷却フィンを設けてもよい。冷却フィンは、潤滑油貯槽１０内の潤滑油を冷却するための空冷式冷却装置である。一実施形態では、空冷式冷却装置は、冷却フィンに向けて空気などの気体を送るファンをさらに有していてもよい。
【００３２】
図３に示されるように、すべり軸受１６の内部には、該すべり軸受１６のすべり面と回転軸１の外周面との間に潤滑油を供給する２つのオイルリング２０ａ，２０ｂが配置されている。さらに、スラスト軸受１５の、回転軸１の軸端部側に、該スラスト軸受１５に潤滑油を供給するためのオイルリング２０ｃが配置されている。
【００３３】
本実施形態では、軸受装置９は、３つのオイルリング（すなわち、すべり軸受１６に潤滑油を供給する２つのオイルリング２０ａ，２０ｂと、スラスト軸受１５に潤滑油を供給するオイルリング２０ｃ）を有する。しかしながら、軸受装置９が有するオイルリングの数は、本実施形態に限定されない。軸受装置９が有するオイルリングの数は任意であり、例えば、すべり軸受１６に潤滑油を供給するオイルリングの数は、一つであってもよいし、３つ以上であってもよい。さらに、スラスト軸受１５に潤滑油を供給するオイルリングの数は、２つ以上であってもよい。
【００３４】
図３および図４に示されるように、すべり軸受１６の内周面には、オイルリング２０ａを通すための溝１７が形成されている。溝１７は、すべり軸受１６の外面に形成された一方の開口部１７ａから他方の開口部１７ｂまで延びる円弧状の形状を有しており、オイルリング２０ａは、この溝１７を通った状態で回転軸１に支持されている。さらに、すべり軸受１６は、溝１７と同じ形状を有する溝１８（図３参照）を有しており、オイルリング２０ｂは、この溝１８を通った状態で回転軸１に支持されている。オイルリング２０ａ，２０ｂは、潤滑油貯槽１０に貯留される潤滑油にその下部を浸した状態で、回転軸１に支持される。各オイルリング２０ａ，２０ｂは、回転軸１の回転に伴って回転し、これにより、潤滑油貯槽１０に貯留されている潤滑油をかき上げる。
【００３５】
オイルリング２０ａ，２０ｂによってかき上げられた潤滑油の一部は、すべり軸受１６のすべり面と回転軸１の外周面との間に供給され、該すべり軸受１６の潤滑と冷却に利用される。その後、潤滑油は、すべり軸受１６を通過して、自然流下により潤滑油貯槽１０に戻される。
【００３６】
オイルリング２０ａによってかき上げられた潤滑油には、回転するオイルリング２０ａによって発生する遠心力が作用する。そのため、オイルリング２０ａによってかき上げられた潤滑油の大部分は、上記遠心力によりオイルリング２０ａの外周面から徐々に剥離して、該外周面の接線方向に飛び散る。オイルリング２０ａの外周面から飛び散った潤滑油は、すべり軸受１６に形成された溝１７を通過して、溝１７の開口部１７ａからすべり軸受１６の外部に放出される。同様に、オイルリング２０ｂによってかき上げられた潤滑油の大部分は、上記遠心力によりオイルリング２０ｂの外周面から徐々に剥離して、該外周面の接線方向に飛び散る。オイルリング２０ｂの外周面から飛び散った潤滑油は、すべり軸受１６に形成された溝１８を通過して、溝１８の開口部からすべり軸受１６の外部に放出される。
【００３７】
本実施形態の軸受装置９は、溝１７の開口部１７ａからすべり軸受１６の外部に放出された潤滑油を潤滑油貯槽１０の下部に戻す潤滑油路を備えている。以下では、図４乃至図７を参照して、この潤滑油路について説明する。図５は、図３に示される軸受装置９に設けられた潤滑油路を説明するための概略斜視図であり、図６は、図５に示される潤滑油路の概略側面図であり、図７は、図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【００３８】
図４に示されるように、本実施形態に係る軸受装置９は、オイルリング２０ａの外周面と対向する入口２３ａを有する潤滑油路２３を有している。より具体的には、潤滑油路２３の入口２３ａは、オイルリング２０ａが挿入される溝１７の開口部１７ａに対向している。さらに、潤滑油路２３の入口２３ａは、潤滑油貯槽１０に貯留される潤滑油１０の油面１０ａよりも高い位置で、回転軸１の軸心を通って延びる鉛直面Ｐに対してオイルリング２０ａの回転方向の下流側に配置される。なお、潤滑油路２３は、軸受ケーシング３０の内部に切削加工により形成されており、軸受ケーシング３０の外面に形成された潤滑油路２３の開口は、閉止プラグ５１によって密封されている（図６参照）。
【００３９】
さらに、図５および図６に示されるように、潤滑油路２３の出口２３ｂは、潤滑油貯槽１０の下部に開口している。より具体的には、潤滑油路２３の出口２３ｂは、潤滑油貯槽１０の下面近傍に開口している。一実施形態では、潤滑油路２３の出口２３ｂは、潤滑油貯槽１０の下面に開口してもよい。
【００４０】
図５乃至図７に示されるように、本実施形態に係る潤滑油路２３は、オイルリング２０ａの外周面に対向する入口２３ａが設けられた入口油路２３ｃと、入口油路２３ｃに接続された中間油路２３ｄと、中間油路２３ｄに接続され、潤滑油貯槽１０の下部に開口する出口２３ｂが設けられた出口油路２３ｅとを有している。中間油路２３ｄは、入口油路２３ｃから水平方向に延び、その後下方向に延びる。本実施形態では、水平方向に延びる中間油路２３ｄの一部分は、潤滑油の循環流（後述する）の方向に沿って下方に傾斜する下面を有している。出口油路２３ｅには、潤滑油貯槽１０の下部に開口する複数の（本実施形態では２つの）出口２３ｂが設けられている。一実施形態では、出口油路２３ｅは、１つの出口２３ｂを有していてもよい。
【００４１】
上述したように、回転するオイルリング２０ａによってかき上げられた潤滑油には、遠心力が作用し、オイルリング２０ａの接線方向に飛び散る。オイルリング２０ａの接線方向に飛び散った潤滑油は、溝１７を通って開口部１７ａから放出され、該開口部１７ａに対向する入口２３ａを通って、潤滑油路２３に導入される。潤滑油路２３に導入された潤滑油は、上記遠心力に起因する運動エネルギーを有している。この運動エネルギーにより、潤滑油路２３に導入された潤滑油は、該潤滑油路２３を勢いよく流れて、出口２３ｂから潤滑油貯槽１０の下部に放出される。さらに、本実施形態では、潤滑油路２３の入口２３ａは、潤滑油貯槽１０に貯留される潤滑油の油面１０ａよりも高い位置に配置されている。したがって、潤滑油路２３の入口２３ａに流入した潤滑油は、上記運動エネルギーに加えて、位置エネルギーも有している。その結果、潤滑油は、潤滑油貯槽１０の上部、オイルリング２０ａ、潤滑油路２３、および潤滑油貯槽１０の下部をこの順に勢いよく流れる循環流を形成することができる。オイルリング２０ａによってかき上げられる潤滑油の大部分がオイルリング２０ａの接線方向に飛び散るので、潤滑油路２３の入口２３ａから循環油路２３に導入される潤滑油の循環流は、大きな流量を有している。
【００４２】
一方で、すべり軸受１６の潤滑と冷却に使用された潤滑油の温度は上昇する。高温になった潤滑油は、自然流下で潤滑油貯槽１０の上部に戻されて、オイルリング２０ａによって再びかき上げられる。すなわち、オイルリング２０ａによってかき上げられる潤滑油は、高温になった潤滑油を含んでいる。しかしながら、オイルリング２０ａによってかき上げられる潤滑油の大部分は、潤滑油路２３に導入され、潤滑油貯槽１０の下部に戻される。したがって、循環流に含まれる高温の潤滑油は、高い流速で冷却ジャケット２９近傍を通過するので、冷却ジャケット２９を流れる冷却液と効率良く熱交換される。さらに、潤滑油の循環流は、大きな流量を有しているので、潤滑油貯槽１０内で高温の潤滑油が滞留することが防止される。このように、大きな流量を有し、潤滑油貯槽１０の下部に放出される潤滑油の循環流を形成することにより、潤滑油の冷却効率を向上させることができる。
【００４３】
軸受装置９は、固定具３７によってポンプケーシング５に固定されているので、ポンプケーシング５近傍の軸受ケーシング３０の大きさは、固定具３７の操作用スペースを確保するために小さくなっている（図３参照）。そのため、オイルリング２０ａが存在する位置の潤滑油貯槽１０の下部には、冷却ジャケット２９を設けることができない。本実施形態によれば、オイルリング２０ａによってかき上げられた潤滑油の大部分が冷却ジャケット２９が設けられた潤滑油貯槽１０の下部に戻されるので、潤滑油貯槽１０に貯留された潤滑油全体を循環させる循環流を形成することができる。その結果、潤滑油貯槽１０に貯留された潤滑油の一部の温度が局所的に増大することを防止することができる。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、軸受ケーシング３０が冷却ジャケット２９を設けることができない部分を有している場合でも、局所的な潤滑油の温度上昇を防止することができる。さらに、潤滑油路２３を流れる循環流によって、潤滑油の冷却効率を向上させることができるので、冷却ジャケット２９の大きさを低減することができる。その結果、軸受装置９を小型化することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、オイルリング２０ａ，２０ｂは、すべり軸受１６の中心から離れた位置に配置されているので、すべり軸受１６の支持構造体には大きな空間がなく、支持構造体の剛性が高められる。また、本実施形態はシンプルな構造であるので、軸受装置９の組み立ておよびメンテナンスが容易である。さらに、すべり軸受１６への給油量は、すべり軸受１６のすべり面の平均直径、すなわちすべり面と回転軸１の外周面との隙間の大きさによって管理することができる。
【００４６】
図示はしないが、潤滑油路２３を流れる潤滑油に含まれる摩耗粉などの異物を除去するフィルタを潤滑油路２３に配置してもよい。例えば、中間油路２３ｄの途中にフィルタを配置してもよいし、出口油路２３ｅの末端（すなわち、潤滑油路２３の出口２３ｂ）にフィルタを配置してもよい。
【００４７】
図示した例では、潤滑油路２３の入口２３ａは、オイルリング２０ａの外周面に対向する位置にのみ形成されている。しかしながら、潤滑油路２３の入口を、オイルリング２０ｂの外周面に対向する位置にのみ形成してもよい。この場合、潤滑油路２３は、オイルリング２０ｂの外周面に対向する入口が設けられた入口油路と、入口油路に接続される中間油路と、中間油路に接続され、潤滑油貯槽１０の下部に開口する出口を備えた出口油路とを有する。あるいは、潤滑油路２３の入口を、オイルリング２０ａの外周面に対向する位置およびオイルリング２０ｂの外周面に対向する位置に設けてもよい。この場合、潤滑油路２３は、オイルリング２０ａの外周面に対向する入口、およびオイルリング２０ｂの外周面に対向する入口（すなわち、２つの入口）が設けられた入口油路と、入口油路に接続される中間油路と、中間油路に接続され、潤滑油貯槽１０の下部に開口する出口を備えた出口油路とを有する。
【００４８】
図８（ａ）は、スラスト軸受１５に潤滑油を供給するオイルリング２０ｃの外周面に対向する位置に形成された入口２４ａを有する潤滑油路２４の一例を模式的に示す断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示される潤滑油路２４のＣ−Ｃ線断面図である。
【００４９】
図８（ａ）および図８（ｂ）に示される潤滑油路２４は、軸受ケーシング３０の内面に取り付けられた枠体２８によって構成されている。枠体２８は、Ｃ字状の断面形状を有しており、その両端部に開口を有している。枠体２８の一方の端部（上端）は、潤滑油路２４の入口２４ａとして使用される。より具体的には、枠体２８の一方の端部と軸受ケーシング３０の内面により潤滑油路２４の入口２４ａが形成され、この入口２４ａは、オイルリング２０ｃの外周面に対向している。枠体２８は、潤滑油貯槽１０の下部まで延びており、枠体２８の他方の端部（下端）は、潤滑油路２４の出口２４ｂとして機能する。このような枠体２８によって構成される潤滑油路２４によって、潤滑油貯槽１０の上部、オイルリング２０ｃ、潤滑油路２４、および潤滑油貯槽１０の下部をこの順に流れる潤滑油の大きな循環流を形成することができる。上述したように、大きな流量を有し、潤滑油貯槽１０の下部に放出される潤滑油の循環流を形成することにより、潤滑油の冷却効率を向上させることができる。
【００５０】
上記潤滑油路２４は、Ｃ字状の断面形状を有する枠体２８によって形成されているが、潤滑油路２４は、この実施形態に限定されない。潤滑油路２４がオイルリング２０ｃの外周面に対向する位置に形成された入口２４ａと、潤滑油貯槽１０の下部に開口する出口２４ｂを有していれば、潤滑油路２４の構成は任意である。例えば、枠体２８の断面形状は半円形状であってもよい。
【００５１】
図９（ａ）は、図８（ａ）および図８（ｂ）に示される潤滑油路２４の変形例を模式的に示す断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示される潤滑油路２４のＤ−Ｄ線断面図である。図９（ａ）および図９（ｂ）に示される潤滑油路２４は、軸受ケーシング３０の内面に形成された溝３５と、溝３５の上部と下部とに開口が形成されるように、該溝３５を塞ぐ蓋体３６によって形成されている。溝３５の上部の開口は、潤滑油路２４の入口２４ａとして使用され、この入口２４ａは、オイルリング２０ｃの外周面に対向している。溝３５の下部の開口は、潤滑油貯槽１０の下部に位置しており、潤滑油路２４の出口２４ｂとして機能する。このような溝３５と蓋体３６によって構成される潤滑油路２４によって、潤滑油貯槽１０の上部、オイルリング２０ｃ、潤滑油路２４、および潤滑油貯槽１０の下部をこの順に流れる潤滑油の大きな循環流を形成することができる。その結果、潤滑油の冷却効率を向上させることができる。
【００５２】
図９（ａ）および図９（ｂ）に示される実施形態では、潤滑油路２４は、軸受ケーシング３０の内面に溝３５を形成し、該溝３５を蓋体３６で塞ぐことで形成されているが、潤滑油路２４の構成は、本実施形態に限定されない。例えば、潤滑油路２４が形成された軸受ケーシング３０の鋳型を用いることにより、軸受ケーシング３０を鋳造するのと同時に、該軸受ケーシング３０の内部に潤滑油路２４を形成してもよい。
【００５３】
図１０は、他の実施形態に係る潤滑油路を説明するための軸受装置の概略斜視図である。図１０に示される軸受装置９の構成は、潤滑油路の構成以外は図３に示される軸受装置の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。なお、図１０では、本実施形態の理解を助けるために、すべり軸受１６の一部とオイルリング２０ａの一部のみが描かれており、これら以外の軸受ケーシング３０の内部に配置された構成要素は図示を省略している。
【００５４】
図１０に示される軸受装置９の潤滑油路２５は、オイルリング２０ａの外周面に対向する入口２５ａが設けられた入口油路２５ｃと、潤滑油貯槽の下部に開口する出口２５ｂが設けられた出口油路２５ｄと、入口油路２５ｃを出口油路２５ｄに連通させる潤滑油管２５ｅとを備える。入口油路２５ｃは、オイルリング２０ａの外周面と対向する入口２５ａから軸受ケーシング３０の外面まで延びており、出口油路２５ｄは、潤滑油貯槽１０の下部に開口する出口２５ｂから軸受ケーシング３０の外面まで延びている。潤滑油路２５ｅは、軸受ケーシング３０の外部に配置されている。潤滑油管２５ｅの一端は、入口油路２５ｃに接続され、潤滑油路２５ｅの他端は、出口油路２５ｄに接続される。本実施形態では、潤滑油路２５は、オイルリング２０ａから放出された潤滑油が軸受ケーシング３０の外部に配置された潤滑油管２５ｅを通って軸受ケーシング３０内に形成された潤滑油貯槽１０に戻されるように構成されている。
【００５５】
図１０に示されるように、潤滑油管２５ｅには、透明窓３８が配置されている。作業者は、透明窓３８を介して潤滑油路２５を流れる潤滑油の状態（例えば、潤滑油の汚れの程度）を確認することができる。したがって、作業者は、透明窓３８を介して視認された潤滑油の状態から、軸受装置９のメンテナンス時期を判断することができる。
【００５６】
図１１は、図１０に示される潤滑油路２５の変形例を示す模式図である。図１１に示される潤滑油路２５の潤滑油管２５ｅには、フィルタ３９が配置され、該フィルタ３９の上流側と下流側には、バルブ４３，４４がそれぞれ配置されている。さらに、バイパス管５０が設けられており、このバイパス管５０は、バルブ４３の上流側で潤滑油管２５ｅから分岐し、バルブ４４の下流側で潤滑油管２５ｅに接続される。バイパス管５０には、フィルタ４０が配置され、該フィルタ４０の上流側と下流側には、バルブ４６，４７がそれぞれ配置されている。
【００５７】
本実施形態によれば、潤滑油路２５を流れる潤滑油に含まれる摩耗粉などの異物をフィルタ３９により除去することができる。フィルタ３９を交換するときは、バイパス管５０に配置されたバルブ４６，４７を開いて、潤滑油管２５ｅに配置されたバルブ４３，４４を閉じる。その後、フィルタ３９を潤滑油管２５ｅから取り外し、新たなフィルタ３９を潤滑油管２５ｅに取り付ける。本実施形態では、バイパス管５０に配置されたフィルタ４０が交換時期に達するまで、該フィルタ４０によって、潤滑油に含まれる異物を除去する。このように、潤滑油路２５を流れる潤滑油に含まれる摩耗粉などの異物を除去するために、フィルタ３９，４０が交互に使用される。一実施形態では、フィルタ３９を潤滑油管２５ｅに取り付けた後で、バイパス管５０に配置されたバルブ４６，４７を閉じて、潤滑油管２５ｅに配置されたバルブ４３，４４を開いてもよい。この場合、バイパス管５０に配置されるフィルタ４０は、予備フィルタとして使用される。
【００５８】
図示はしないが、バイパス管５０に１つのバルブだけを配置してもよい。この場合、フィルタ３９を交換するときは、バイパス管５０に配置されたバルブを開いた後で、潤滑油管２５ｅに配置されたバルブ４３，４４を閉じる。その後、フィルタ３９を潤滑油管２５ｅから取り外し、新たなフィルタ３９を潤滑油管２５ｅに取り付ける。次に、バルブ４３，４４を開いて、バイパス管５０に配置されたバルブを閉じる。
【００５９】
図１２（ａ）は、図１０に示される潤滑油管２５ｅの変形例を示す模式図であり、図１２（ｂ）は、図１０に示される潤滑油管２５ｅのさらに他の変形例を示す模式図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）には、潤滑油管２５ｅの一部が描かれている。
【００６０】
図１２（ａ）に示すように、軸受装置９は、潤滑油管２５ｅを矢印Ｌで示す方向に流れる潤滑油を冷却する熱交換器５３を備えていてもよい。図１２（ａ）に示す熱交換器５３は、本体５３ａと、本体５３ａに冷媒（例えば、冷水）を供給するための冷媒入口管５３ｂと、本体５３ａから冷媒を排出するための冷媒出口管５３ｃを備える。本体５３ａは、例えば、冷却ジャケットであり、該冷却ジャケットは、潤滑油管２５ｅを取り囲むように配置される。冷媒入口管５３ｂは、図示しない冷媒供給源（例えば、チラー）に接続される。冷媒は、冷媒供給源から冷媒入口管５３ｂを通って本体５３ａに供給され、該本体５３ａを矢印Ｌで示す方向とは逆向きに流れ、その後、冷媒出口管５３ｃを通って排出される。本体５３ａを流れる冷媒は、潤滑油管２５ｅを流れる潤滑油と熱交換を行い、これにより、潤滑油が冷却される。
【００６１】
図１２（ｂ）に示すように、軸受装置９は、潤滑油管２５ｅの外周面に配置された複数の冷却フィン５５からなる冷却機構５４を備えていてもよい。図１２（ｂ）に示す各冷却フィン５５は、円板形状を有しており、複数の冷却フィン５５は、潤滑油管２５ｅに沿って等間隔で配置されている。複数の冷却フィン５５によって、潤滑油管２５ｅを流れる潤滑油の放熱が促進されるので、潤滑油の温度を効率よく低下させることができる。さらに、図１２（ｂ）に示すように、冷却機構５４は、冷却フィン５５に向かって空気などの気体を送るファン５７をさらに有していてもよい。
【００６２】
図示はしないが、冷却機構５４の各冷却フィン５５は、潤滑油管２５ｅの外周面から外側に向かって延びる板形状を有していてもよい。この場合、複数の冷却フィン５５は、潤滑油の潤滑油管２５ｅの周方向に等間隔で配置され、潤滑油管２５ｅの外周面から放射状に延びる。あるいは、冷却機構５４は、潤滑油管２５ｅの外周面を螺旋状に延びる一本の冷却フィンであってもよい。いずれの場合も、冷却機構５４は、冷却フィンに向かって空気などの気体を送るファン５７をさらに有していてもよい。
【００６３】
図１３は、さらに他の実施形態に係る潤滑油路を説明するための軸受装置の概略斜視図である。図１３に示される実施形態では、軸受装置９は、回転軸１の軸心を通る鉛直面に対して対称に配置された２つの潤滑油路２６，２７を有している点で、上述した実施形態と異なる。以下の説明では、一方の潤滑油路２６を第１潤滑油路２６と称し、他方の潤滑油路２７を第２潤滑油路２７と称する。
【００６４】
本実施形態では、第１潤滑油路２６および第２潤滑油路２７は、図４乃至図７を参照して説明された潤滑油路２３と同様の構成を有する。具体的には、第１潤滑油路２６は、オイルリング２０ａの外周面に対向する入口２６ａが設けられた入口油路２６ｃと、入口油路２６ｃに接続される中間油路２６ｄと、中間油路２６ｄに接続され、潤滑油貯槽１０の下部に開口する出口２６ｂが設けられた出口油路２６ｅとを有している。中間油路２６ｄは、入口油路２６ｃから水平方向に延び、その後下方向に延びる。出口油路２６ｅには、潤滑油貯槽１０の下部に開口する複数の（本実施形態では２つの）出口２６ｂが設けられている。一実施形態では、出口油路２６ｅは、１つの出口２６ｂを有していてもよい。
【００６５】
図１４は、図１３に示される第２潤滑油路２７の概略側面図であり、図１５は、図１４のＥ−Ｅ線断面図であり、図１６は、図１４のＦ−Ｆ線断面図である。第２潤滑油路２７は、オイルリング２０ａの外周面に対向する入口２７ａが設けられた入口油路２７ｃと、入口油路２７ｃに接続される中間油路２７ｄと、中間油路２７ｄに接続され、潤滑油貯槽１０の下部に開口する出口２７ｂが設けられた出口油路２７ｅとを有している。中間油路２７ｄは、入口油路２７ｃから水平方向に延び、その後下方向に延びる。出口油路２７ｅには、潤滑油貯槽１０の下部に開口する複数の（本実施形態では２つの）出口２７ｂが設けられている。一実施形態では、出口油路２７ｅは、１つの出口２７ｂを有していてもよい。第２潤滑油路２７は、回転軸１の軸心を通る鉛直面Ｐ（図１５参照）に対して第１潤滑油路２６と対称に配置されている。
【００６６】
図１５に示されるように、第１潤滑油路２６の第１入口２６ａは、オイルリング２０ａが通過する溝１７の開口部１７ａに対向して配置されている。したがって、第１入口２６ａは、回転軸１の軸心を通る鉛直面Ｐに対してオイルリング２０ａの回転方向の下流側に配置されている。第２潤滑油路２７の第２入口２７ａは、オイルリング２０ａが通過する溝１７の開口部１７ｂに対向して配置されている。したがって、第２入口２７ａは、回転軸１の軸心を通る鉛直面Ｐに対してオイルリング２０ａの回転方向の上流側に配置されている。
【００６７】
上述したように、オイルリング２０ａの外周面から飛び散った潤滑油は、すべり軸受１６に形成された溝１７を通過して、溝１７の開口部１７ａからすべり軸受１６の外部に放出される。開口部１７ａから放出された潤滑油の一部は、該開口部１７ａに対向する入口２６ａを通って、第１潤滑油路２６に導入される。第１潤滑油路２６に導入された潤滑油は、上記遠心力に起因する運動エネルギーを有している。この運動エネルギーにより、第１潤滑油路２６に導入された潤滑油は、該第１潤滑油路２６を勢いよく流れて、第１出口２６ｂから潤滑油貯槽１０の下部に放出される。その結果、潤滑油貯槽１０の上部、オイルリング２０ａ、第１潤滑油路２６、および潤滑油貯槽１０の下部をこの順に流れる潤滑油の大きな第１循環流が形成される。
【００６８】
一方で、溝１７に到達する前に、オイルリング２０ａから飛び散る潤滑油が存在する。溝１７に到達する前にオイルリング２０ａから飛び散った潤滑油の一部は、軸受ケーシング３０の内面に衝突し、第２入口２７ａから第２潤滑油路２７に導入される。第２潤滑油路２７に導入された潤滑油は、重力の作用により該第２潤滑油路２７を流れて、第２出口２７ｂから潤滑油貯槽１０の下部に放出される。その結果、潤滑油貯槽１０の上部、オイルリング２０ａ、第２潤滑油路２７、および潤滑油貯槽１０の下部をこの順に流れる潤滑油の第２循環流を形成することができる。この第２循環流の流量は、第１循環流の流量よりも少ない。
【００６９】
このように、本実施形態によれば、回転するオイルリング２０ａによって、２つの循環流（すなわち、第１循環流および第２循環流）が形成される。したがって、より大量の潤滑油を軸受装置内で循環させることができるので、潤滑油の冷却効率をより向上させることができる。
【００７０】
さらに、本実施形態に係る軸受装置９は、２つの潤滑油路２６，２７を有するので、回転軸１（すなわち、オイルリング２０ａ）を時計回りまたは反時計回りに回転させても、第１循環流の流量および第２循環流の流量の合計値は変わらない。回転軸１の回転方向は、一般に、横軸ポンプ１００の購入者によって指定される。本実施形態によれば、横軸ポンプ１００の購入者によって指定される回転軸１の回転方向に拘わらず、軸受装置９の製造者は、２つの潤滑油路２６，２７が形成された１種類の軸受ケーシング３０を製造しておけばよい。その結果、軸受ケーシング３０の在庫管理を容易にすることができる。
【００７１】
本実施形態では、第１潤滑油路２６の第１入口２６ａおよび第２循環油路２７の第２入口２７ａはオイルリング２０ａの外周面に対向する位置に形成されているが、第１潤滑油路２６の第１入口２６ａおよび第２循環油路２７の第２入口２７ａを、オイルリング２０ｂの外周面に対向する位置にそれぞれ形成してもよい。第１潤滑油路２６の第１入口２６ａを、オイルリング２０ａの外周面（またはオイルリング２０ｂの外周面）に対向する位置に形成し、第２潤滑油路２７の第２入口２７ａを、オイルリング２０ｂの外周面（またはオイルリング２０ａの外周面）に対向する位置に形成してもよい。第１潤滑油路２６の第１入口２６ａを、オイルリング２０ａの外周面に対向する位置およびオイルリング２０ｂの外周面に対向する位置に形成し、第２循環油路２７の第２入口２７ａを、オイルリング２０ａの外周面に対向する位置およびオイルリング２０ｂの外周面に対向する位置に形成してもよい。
【００７２】
さらに、図１０に示される循環油路２５のように、第１循環油路２６を、第１入口２６ａが設けられた入口油路と、第１出口２６ｂが設けられた出口油路と、軸受ケーシング３０の外部に配置され、入口油路を出口油路に連通させる潤滑油管とで構成してもよい。この場合、潤滑油管に透明窓３８（図１０参照）を配置してもよいし、フィルタ３９およびバルブ４３，４４（図１１参照）を配置してもよい。さらに、潤滑油管から分岐するバイパス管５０を設け、バイパス管５０に、フィルタ４０およびバルブ４６，４７を配置してもよい（図１１参照）。さらに、潤滑油管２５ｅを取り囲む熱交換器５３（図１２（ａ）参照）を配置してもよいし、潤滑油管２５ｅの外周面に、冷却フィン５５を有する冷却構造５４（図１２（ｂ）参照）を設けてもよい。図１２（ｂ）に示されるように、冷却構造５４は、冷却フィン５５に向けて気体を送るファン５７を有していてもよい。
【００７３】
同様に、図１０に示される循環油路２５のように、第２循環油路２７を、第２入口２７ａが設けられた入口油路と、第２出口２７ｂが設けられた出口油路と、軸受ケーシング３０の外部に配置され、入口油路を出口油路に連通させる潤滑油管とで構成してもよい。この場合、潤滑油管に透明窓３８（図１０参照）を配置してもよいし、フィルタ３９およびバルブ４３，４４（図１１参照）を配置してもよい。さらに、潤滑油管から分岐するバイパス管５０を設け、バイパス管５０に、フィルタ４０およびバルブ４７，４８を配置してもよい（図１１参照）。さらに、潤滑油管２５ｅを取り囲む熱交換器５３（図１２（ａ）参照）を配置してもよいし、潤滑油管２５ｅの外周面に、冷却フィン５５を有する冷却構造５４（図１２（ｂ）参照）を設けてもよい。図１２（ｂ）に示されるように、冷却構造５４は、冷却フィン５５に向けて気体を送るファン５７を有していてもよい。
【００７４】
さらに、軸受装置９は、図８（ａ）および図８（ｂ）を参照して説明された潤滑油路２４、または図９（ａ）および図９（ｂ）を参照して説明された潤滑油路２４を有していてもよい。潤滑油路２４は、スラスト軸受１５に潤滑油を供給するオイルリング２０ｃの外周面に対向する位置に形成された入口２４ａと、潤滑油貯槽１０の下部に開口する出口２４ｂとを有する。
【００７５】
図１７は、さらに他の実施形態に係る潤滑油路を説明するための軸受装置の概略斜視図である。図１８は、図１７に示される潤滑油路の概略側面図である。図１９は、図１８のＧ−Ｇ線断面図である。図１７に示される軸受装置９の構成は、潤滑油路の構成以外は図３に示される軸受装置９の構成と同様であるため、その重複する説明を省略する。
【００７６】
図１７乃至図１９に示される実施形態では、軸受装置９は、オイルリング２０ａ，２０ｂによってかき上げられた潤滑油の一部と、オイルリング２０ｃによってかき上げられた潤滑油の一部とが導入される潤滑油路６０を有している。上述したように、オイルリング２０ａ，２０ｂのそれぞれは、すべり軸受（ラジアル軸受）１６に潤滑油を供給するためのオイルリングであり、オイルリング２０ｃは、スラスト軸受１５に潤滑油を供給するためのオイルリングである。以下の説明では、オイルリング２０ａ，２０ｂを、「第１ラジアル側オイルリング２０ａ」、「第２ラジアル側オイルリング２０ｂ」とそれぞれ称し、オイルリング２０ｃを、「スラスト側オイルリング２０ｃ」と称する。
【００７７】
潤滑油路６０は、第１ラジアル側オイルリング２０ａの外周面に対向する入口６０ａと、第２ラジアル側オイルリング２０ｂの外周面に対向する入口６０ｂとを有するラジアル側油路６０ｃと、スラスト側オイルリング２０ｃの外周面に対向する入口６０ｄを有するスラスト側油路６０ｆと、ラジアル側油路６０ｃをスラスト側油路６０ｆに連通させる中間油路６０ｅと、を有する。
【００７８】
上述したように、第１ラジアル側オイルリング２０ａがかき上げた潤滑油の大部分は、遠心力により第１ラジアル側オイルリング２０ａの外周面から徐々に剥離して、該外周面の接線方向に飛び散る。第１ラジアル側オイルリング２０ａの外周面から飛び散った潤滑油は、すべり軸受１６に形成された溝１７（図３および図４参照）を通過して、溝１７の開口部１７ａからすべり軸受１６の外部に放出される。そして、溝１７の開口部１７ａから放出された潤滑油は、第１ラジアル側オイルリング２０ａの外周面に対向する入口６０ａからラジアル側油路６０ｃに導入される。
【００７９】
同様に、第２ラジアル側オイルリング２０ｂによってかき上げられた潤滑油の大部分は、遠心力により第２ラジアル側オイルリング２０ｂの外周面から徐々に剥離して、該外周面の接線方向に飛び散る。第２ラジアル側オイルリング２０ｂの外周面から飛び散った潤滑油は、すべり軸受１６に形成された溝１８（図３参照）を通過して、溝１８の開口部からすべり軸受１６の外部に放出される。そして、溝１８の開口部から放出された潤滑油は、第２ラジアル側オイルリング２０ｂの外周面に対向する入口６０ｂからラジアル側油路６０ｃに導入される。したがって、ラジアル側油路６０ｃには、すべり軸受１６に潤滑油を供給するための全てのラジアル側オイルリング２０ａ，２０ｂの外周面から飛び散った潤滑油の一部が導入される。
【００８０】
中間油路６０ｅの一端は、ラジアル側油路６０ｃに接続される。したがって、ラジアル側油路６０ｃに導入された潤滑油は、中間油路６０ｅに流れ込む。中間油路６０ｅの他端は、後述するスラスト側油路６０ｆに接続される。したがって、ラジアル側油路６０ｃは、中間油路６０ｅを介してスラスト側油路６０ｆに連結され、ラジアル側油路６０ｃに導入された潤滑油は、中間油路６０ｅを通って、スラスト側油路６０ｆに流れ込む。中間油路６０ｅは、スラスト側油路６０ｆまで水平方向に延びており、潤滑油の流れ方向において下方に傾斜する下面を有している。
【００８１】
本実施形態では、スラスト側油路６０ｆは、軸受ケーシング３０の内面に形成された溝６２と、溝６２の上部と下部とに開口が形成されるように、該溝６２を塞ぐ蓋体６３によって形成されている（図１９参照）。中間油路６０ｅは、溝６２の上部に接続される。溝６２の上端部の開口は、スラスト側オイルリング２０ｃの外周面と対向しており、スラスト側オイルリング２０ｃによってかき上げられた潤滑油の一部をスラスト側油路６０ｆに導入するための入口６０ｄとして使用される。スラスト側油路６０ｆの下端部の開口は、潤滑油貯槽１０の下部に位置しており、潤滑油路６０の出口６０ｇとして機能する。
【００８２】
本実施形態では、回転軸１の長手方向（軸線方向）における溝６２の幅（すなわち、スラスト側油路６０ｆの幅）は、回転軸１の長手方向におけるスラスト軸受１５の幅と略同一であり（図１７参照）、スラスト側油路６０ｆの入口６０ｄは、溝６２の幅全体にわたって形成されている。さらに、溝６２は、入口６０ｄの幅を維持したまま出口６０ｇまで延びている。つまり、回転軸１の長手方向における溝６２の幅は、入口６０ｄから出口６０ｇまで一定であり、溝６２と蓋体６３によって区画されるスラスト側油路６０ｆは、ラジアル側オイルリング２０ａ，２０ｂの外周面から飛び散った潤滑油の一部と、スラスト側オイルリング２０ｃの外周面から飛び散った潤滑油の一部とが流れ込む油室として機能する。
【００８３】
このような潤滑油路６０によれば、ラジアル側オイルリング２０ａ，２０ｂの外周面から飛び散った潤滑油の一部は、ラジアル側油路６０ｃに導入され、中間油路６０ｅを通ってスラスト側油路６０ｆに流入する。さらに、スラスト側オイルリング２０ｃの外周面から飛び散った潤滑油の一部は、スラスト側油路６０ｆに導入される。したがって、ラジアル側オイルリング２０ａ，２０ｂの外周面から飛び散ってラジアル側油路６０ｃに導入された潤滑油は、スラスト側油路６０ｆ内で、スラスト側オイルリング２０ｃの外周面から飛び散ってスラスト側油路６０ｆに導入された潤滑油と合流する。スラスト側油路６０ｆ内の潤滑油は、該スラスト側油路６０ｆに形成された出口６０ｇから潤滑油貯槽１０の下部に戻される。このように、潤滑油路６０によって、潤滑油貯槽１０の上部、オイルリング２０ａ，２０ｂ，２０ｃ、潤滑油路６０、および潤滑油貯槽１０の下部をこの順に流れる潤滑油の非常に大きな循環流を形成することができる。この循環流の量は、上述した実施形態にかかる潤滑油路２３，２４，２５，２６を流れる潤滑油の循環流の量よりも大きいので、潤滑油の冷却効率をさらに向上させることができる。
【００８４】
図１７および図１９に示すように、潤滑油貯槽１０の下部に、該潤滑油貯槽１０に貯留される潤滑油を冷却するための冷却チューブ（冷却装置）６５を配置してもよい。冷却チューブ６５は、図示しない冷媒供給源（例えば、チラー）に接続され、該冷媒供給源からの冷媒（例えば、冷水）が冷却チューブ６５に供給される。さらに、冷却チューブ６５は、複数の冷却フィン６７を有する。この場合、図１９に示すように、蓋体６３の下部は、スラスト側油路６０ｆに形成された出口６０ｇから放出される潤滑油が冷却チューブ６５に向かって案内されるように曲げられているのが好ましい。すなわち、蓋体６３の下部は、好ましくは、出口６０ｇから放出される潤滑油が冷却チューブ６５に向かって流れるように曲げられている。これにより、潤滑油路６０を通って出口６０ｇから潤滑油貯槽１０の下部に放出される潤滑油が冷却チューブ６５に円滑に案内され、該冷却チューブ６５で冷却される。その結果、潤滑油の冷却効率を高めることができる。なお、冷却チューブ６５による潤滑油の冷却効果が十分である場合は、潤滑油貯槽１０の下方および側方に設けられる冷却ジャケット２９（図８参照）を省略してもよい。
【００８５】
本実施形態では、回転軸１の長手方向におけるスラスト側油路６０ｆの幅は、回転軸１の長手方向におけるスラスト軸受１５の幅と略同一であり、スラスト側油路６０ｆの入口６０ｄは、溝６２の幅全体にわたって形成されている。しかしながら、スラスト側油路６０ｆの構成は、この実施形態に限定されない。スラスト側油路６０ｆの入口６０ｄがスラスト側オイルリング２０ｃの外周面に対向しており、出口６０ｇが潤滑油貯槽１０の下部に開口していれば、このスラスト側油路６０ｆの構成は任意である。例えば、回転軸１の長手方向におけるスラスト側油路６０ｆの幅は、回転軸１の長手方向におけるスラスト側オイルリング２０ｃの幅と同一であるか、または若干大きくてもよい。
【００８６】
さらに、本実施形態では、一本のスラスト側オイルリング２０ｃによって、スラスト軸受１５に潤滑油を供給しているが、スラスト側オイルリング２０ｃの数は、２本以上であってもよい。この場合、スラスト側油路６０ｆの入口６０ｄは、全てのスラスト側オイルリングの外周面に対向しているのが好ましい。
【００８７】
図１３乃至図１６に示される実施形態と同様に、軸受装置９は、上記潤滑油路６０と、該潤滑油路６０と同一の構成を有し、回転軸１の軸心を通る鉛直面Ｐ（図１５参照）に対して対称に配置された別の潤滑油路とを有していてもよい。この場合、回転するオイルリング２０ａ，２０ｂ，２０ｃによって、２つの循環流（すなわち、潤滑油路６０を流れる第１循環流と、別の潤滑油路を流れる第２循環流）が形成される。したがって、より大量の潤滑油を軸受装置９内で循環させることができるので、潤滑油の冷却効率をより向上させることができる。さらに、回転軸１（すなわち、オイルリング２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）を時計回りまたは反時計回りに回転させても、第１循環流の流量および第２循環流の流量の合計値は変わらない。そのため、図１３乃至図１６に示される実施形態で説明したように、横軸ポンプ１００の購入者によって指定される回転軸１の回転方向に拘わらず、軸受装置９の製造者は、２つの潤滑油路が形成された１種類の軸受ケーシング３０を製造しておけばよい。その結果、軸受ケーシング３０の在庫管理を容易にすることができる。
【００８８】
上述した実施形態では、軸受装置９は、横軸ポンプ１００の回転軸１を回転可能に支持するために使用されているが、軸受装置９は上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態に係る軸受装置９を、水平に配置された回転軸を有するコンプレッサー、発電機、タービンなどの回転機械に使用してもよい。
【００８９】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００９０】
１    回転軸
２    羽根車
３    吸込口
４    吐出口
５    ポンプケーシング
６    ディフューザ
７    バランス装置
８    軸封装置（メカニカルシール）
９    軸受装置
１０    潤滑油貯槽
１０ａ  潤滑油面
１５    スラスト軸受ユニット
１６    ラジアル軸受ユニット
１７，１８    溝
１７ａ，１７ｂ    開口部
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ    オイルリング
２３，２４，２５，２６，２７，６０    潤滑油路
２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａ，２７ａ，６０ａ，６０ｂ，６０ｄ    入口
２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，２６ｂ，２７ｂ，６０ｇ    出口
２８    枠体
２９    冷却ジャケット
３０    軸受ケーシング
３８    透明窓
３９，４０    フィルタ
４３，４４，４６，４７    バルブ
５０    パイパス管
５３    熱交換器
５４    冷却機構
５５    冷却フィン
５７    ファン
６２    溝
６３    蓋体
６５    冷却チューブ（冷却装置）
１００    横軸ポンプ
【図１】
2019039559.tif 000003
【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】
2019039559.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2019039559.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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