(57)【要約】【課題】より広い温度範囲で使用することが可能な軸受装置を提供する。【解決手段】軸受装置は、軸線回りに回転する回転軸の外周面を摺接可能に支持するパッド面４１Ａを有する軸受パッド４１と、軸受パッド４１の外周面にはめ込まれたライナ４２Ａと、軸受パッド４１及びライナ４２Ａを外周側から覆うように軸線を中心とする環状をなし、内側に軸受パッド４１及びライナ４２Ａを収容するキャリアリングと、キャリアリングの内周面に設けられ、ライナを揺動可能に支持する支持部４４と、を備え、ライナ４２Ａの剛性が、軸受パッド４１、キャリアリング、及び支持部４４よりも低い。【選択図】図４
2019108966.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を摺接可能に支持するパッド面を有する軸受パッドと、
該軸受パッドの外周面にはめ込まれたライナと、
前記軸受パッド及び前記ライナを外周側から覆うように前記軸線を中心とする環状をなし、内側に前記軸受パッド及び前記ライナを収容するキャリアリングと、
該キャリアリングの内周面に設けられ、前記ライナを揺動可能に支持する支持部と、
を備え、
前記ライナの剛性が、前記軸受パッド、前記キャリアリング、及び前記支持部よりも低い軸受装置。
【請求項２】
前記キャリアリングを外周側から支持する支持面を有するハウジングと、
前記支持面、及び前記キャリアリングの外周面における周方向の同一位置にそれぞれ形成されたキー溝に挿入されるキー部材と、
をさらに備え、
該キー部材の剛性が、前記軸受パッド、前記支持部、及び前記キャリアリングよりも低い請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
前記ライナは、前記軸受パッドの外周面に当接するライナ支持面を有し、該ライナ支持面上には、軸線に対する径方向内側から外側に向かって凹むライナ凹部が形成されている請求項１又は２に記載の軸受装置。
【請求項４】
前記キー部材の剛性が、前記ライナの剛性よりも低い請求項２に記載の軸受装置。
【請求項５】
前記キー部材は、前記キャリアリングの外周面に当接するキー支持面を有し、該キー支持面上には、軸線に対する径方向内側から外側に向かって凹むキー凹部が形成されている請求項２又は４に記載の軸受装置。
【請求項６】
周方向に間隔をあけて配列された複数の前記軸受パッド、前記ライナ、及び前記支持部を備え、
水平方向に延びる軸線を基準として、該軸線よりも上側に位置する前記ライナのみの剛性が、前記軸受パッド、前記キャリアリング、及び前記支持部よりも小さい請求項１から５のいずれか一項に記載の軸受装置。
【請求項７】
軸線回りに回転する回転軸の外周面を摺接可能に支持するパッド面を有する軸受パッドと、
該軸受パッドの外周面にはめ込まれたライナと、
前記軸受パッド及び前記ライナを外周側から覆うように前記軸線を中心とする環状をなし、内側に前記軸受パッド及び前記ライナを収容するキャリアリングと、
該キャリアリングの内周面に設けられ、前記ライナを揺動可能に支持する支持部と、
前記キャリアリングを外周側から支持する支持面を有するハウジングと、
前記支持面、及び前記キャリアリングの外周面における周方向の同一位置にそれぞれ形成されたキー溝に挿入されるキー部材と、
を備え、
該キー部材の剛性が、前記軸受パッド、前記ライナ、前記キャリアリング、及び前記支持部よりも低い軸受装置。
【請求項８】
前記キー部材は、前記キャリアリングの外周面に当接するキー支持面を有し、該キー支持面上には、軸線に対する径方向内側から外側に向かって凹むキー凹部が形成されている請求項７に記載の軸受装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の軸受装置を備える回転機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受装置及び回転機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンやガスタービンのような回転機械は、ロータと、ロータに設けられた動翼と、ロータを収容するケーシングと、ケーシングに設けられた静翼と、を備えている。ロータが自身の軸回りに回転することで、ケーシングの内部を作動流体が流通する。
【０００３】
ロータの円滑な回転を促すため、ロータの軸端は軸受装置によって支持されることが一般的である。このような軸受装置の一例として、下記特許文献１に記載されたティルティングパッド軸受が知られている。この軸受は、環状をなす軸受外輪に設けられた複数のピボットと、これらピボットによって揺動可能に支持される複数の軸受パッドと、を有している。軸受パッドの内周面がロータの外周面に潤滑油を介して摺接することでこれを支持する。
【０００４】
ここで、ロータの振動を抑制するため、組み立て時に軸受パッドとロータとの間のすきまを加工半径すきまよりも小さくする場合がある。これにより、軸受パッドとロータとの間に初期荷重（プリロード）が与えられ、ロータの振動が低減できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２２８２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ロータの回転時には、潤滑油のせん断発熱によって、ロータ、及び軸受パッドの温度が上昇する。この温度上昇に伴って、ロータ、及び軸受パッドには軸受隙間が詰まる側への熱膨張が生じる。その結果、ロータと軸受パッドとの間の荷重及び発熱が増大し、ロータ又は軸受パッドに損傷を生じる可能性がある。これにより、回転機械の安定的な運転が妨げられてしまう。
【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、より広い温度範囲で使用することが可能な軸受装置及び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】
本発明の第一の態様によれば、軸受装置は、軸線回りに回転する回転軸の外周面を摺接可能に支持するパッド面を有する軸受パッドと、該軸受パッドの外周面にはめ込まれたライナと、前記軸受パッド及び前記ライナを外周側から覆うように前記軸線を中心とする環状をなし、内側に前記軸受パッド及び前記ライナを収容するキャリアリングと、該キャリアリングの内周面に設けられ、前記ライナを揺動可能に支持する支持部と、を備え、前記ライナの剛性が、前記軸受パッド、前記キャリアリング、及び前記支持部よりも低い。
【０００９】
この構成によれば、ライナの剛性が軸受パッド、キャリアリング、及び支持部の剛性よりも低いことから、回転軸、及び軸受パッドに熱膨張が生じた場合、軸受パッドからの荷重によってライナが優先的に変形する。これにより、回転軸と軸受パッドとの間のすきまを維持することができる。
【００１０】
本発明の第二の態様によれば、前記キャリアリングを外周側から支持する支持面を有するハウジングと、前記支持面、及び前記キャリアリングの外周面における周方向の同一位置にそれぞれ形成されたキー溝に挿入されるキー部材と、をさらに備え、該キー部材の剛性が、前記軸受パッド、前記支持部、及び前記キャリアリングよりも低くてもよい。
【００１１】
この構成によれば、キー部材の剛性が軸受パッド、支持部、及びキャリアリングの剛性よりも低いことから、回転軸、軸受パッド、及びキャリアリングに熱膨張が生じた場合、キャリアリングからの荷重によってキー部材が優先的に変形する。これにより、回転軸と軸受パッドとの間のすきまを維持することができる。
【００１２】
本発明の第三の態様によれば、前記ライナは、前記軸受パッドの外周面に当接するライナ支持面を有し、該ライナ支持面上には、軸線に対する径方向内側から外側に向かって凹むライナ凹部が形成されていてもよい。
【００１３】
この構成によれば、ライナ支持面によって軸受パッドを安定的に支持することができるとともに、ライナ凹部が形成されていることにより、当該ライナの剛性を低くすることができる。これにより、軸受パッドからの荷重が増大した場合には、ライナは、ライナ凹部が広がる方向に容易に変形することができる。
【００１４】
本発明の第四の態様によれば、前記キー部材の剛性が、前記ライナの剛性よりも小さくてもよい。
【００１５】
この構成によれば、キー部材の剛性がライナの剛性よりも小さいことから、これらキー部材及びライナに荷重が加わった場合には、キー部材が優先的に変形する。即ち、ライナによって軸受パッドが安定的に支持された状態を維持しながら、キー部材の変形によって荷重を逃がすことが可能となる。
【００１６】
本発明の第五の態様によれば、前記キー部材は、前記キャリアリングの外周面に当接するキー支持面を有し、該キー支持面上には、軸線に対する径方向内側から外側に向かって凹むキー凹部が形成されていてもよい。
【００１７】
この構成によれば、キー支持面によってキャリアリングを安定的に支持することができるとともに、キー凹部が形成されていることにより、キー部材の剛性を低くすることができる。これにより、キャリアリングからの荷重が増大した場合には、キー部材は、キー凹部が広がる方向に容易に変形することができる。
【００１８】
本発明の第六の態様によれば、周方向に間隔をあけて配列された複数の前記軸受パッド、前記ライナ、及び前記支持部を備え、水平方向に延びる軸線を基準として、該軸線よりも上側に位置する前記ライナのみの剛性が、前記軸受パッド、前記キャリアリング、及び前記支持部よりも低くてもよい。
【００１９】
軸線が水平方向に延びる回転軸を軸受装置が支持している場合、軸線よりも下側の軸受パッド、ライナ、及び支持部は、回転軸の重量を支持するため、高い剛性を有している必要がある。一方で、軸線よりも上側の軸受パッド、ライナ、及び支持部は、回転軸の重量による影響を受けない。上記の構成によれば、下側の軸受パッド、ライナ、及び支持部によって回転軸の重量を安定的に支持しつつ、上側のライナのみの剛性を低くすることで、当該上側のライナのみを優先的に変形させることができる。
【００２０】
本発明の第七の態様によれば、軸受装置は、軸線回りに回転する回転軸の外周面を摺接可能に支持するパッド面を有する軸受パッドと、該軸受パッドの外周面にはめ込まれたライナと、前記軸受パッド及び前記ライナを外周側から覆うように前記軸線を中心とする環状をなし、内側に前記軸受パッド及び前記ライナを収容するキャリアリングと、該キャリアリングの内周面に設けられ、前記ライナを揺動可能に支持する支持部と、前記キャリアリングを外周側から支持する支持面を有するハウジングと、前記支持面、及び前記キャリアリングの外周面における周方向の同一位置にそれぞれ形成されたキー溝に挿入されるキー部材と、を備え、該キー部材の剛性が、前記軸受パッド、前記ライナ、前記キャリアリング、及び前記支持部よりも低い。
【００２１】
この構成によれば、キー部材の剛性が軸受パッド、支持部、キャリアリング、及び支持部の剛性よりも低いことから、回転軸、軸受パッド、キャリアリング、及び支持部に熱膨張が生じた場合、キャリアリングからの荷重によってキー部材が優先的に変形する。これにより、回転軸と軸受パッドとの間のすきまを維持することができる。
【００２２】
本発明の第八の態様によれば、前記キー部材は、前記キャリアリングの外周面に当接するキー支持面を有し、該キー支持面上には、軸線に対する径方向内側から外側に向かって凹むキー凹部が形成されていてもよい。
【００２３】
この構成によれば、キー支持面によってキャリアリングを安定的に支持することができるとともに、キー凹部が形成されていることにより、キー部材の剛性を低くすることができる。これにより、キャリアリングからの荷重が増大した場合には、キー部材は、キー凹部が広がる方向に容易に変形することができる。
【００２４】
本発明の第九の態様の回転機械は、上記いずれの軸受装置を備える。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、より広い温度範囲で使用することが可能な軸受装置及び回転機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る蒸気タービンの構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る軸受装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る軸受装置の要部拡大図であって、ライナが変形する前の状態を示す図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る軸受装置の要部拡大図であって、ライナが変形した状態を示す図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る軸受装置の要部拡大図であって、キー部材が変形する前の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、蒸気タービン１（回転機械）は、軸線Ｏ方向に沿って延びる蒸気タービンロータ３（回転軸）と、蒸気タービンロータ３を外周側から覆う蒸気タービンケーシング２（ケーシング）と、蒸気タービンロータ３の軸端１１を軸線Ｏ回りに回転可能に支持するジャーナル軸受４（軸受装置）、及びスラスト軸受５と、を備えている。
【００２８】
蒸気タービンロータ３は複数の動翼３０を有している。蒸気タービンロータ３の周方向に一定の間隔をもって複数の動翼３０が配列される。軸線Ｏ方向においても、一定の間隔を持って複数の動翼３０の列が配列される。動翼３０は、翼本体３１と、動翼シュラウド３４（シュラウド）と、を有している。翼本体３１は、蒸気タービンロータ３の外周面から径方向外側に向かって突出している。翼本体３１は、径方向から見て翼型の断面を有する。翼本体３１の先端部（径方向外側の端部）には、動翼シュラウド３４が設けられている。
【００２９】
蒸気タービンケーシング２は、蒸気タービンロータ３を外周側から覆う略筒状をなしている。蒸気タービンケーシング２の軸線Ｏ方向一方側には、蒸気を取り込む蒸気供給管１２が設けられている。蒸気タービンケーシング２の軸線Ｏ方向他方側には、蒸気を排出する蒸気排出管１３が設けられている。以降の説明では、蒸気排出管１３から見て蒸気供給管１２が位置する側を上流側と呼び、蒸気供給管１２から見て蒸気排出管１３が位置する側を下流側と呼ぶ。
【００３０】
蒸気タービンケーシング２の内周面に沿って複数の静翼２１が設けられている。静翼２１は、静翼台座２４を介して蒸気タービンケーシング２の内周面に接続される羽根状の部材である。さらに、静翼２１の先端部（径方向内側の端部）には、静翼シュラウド２２が設けられている。動翼３０と同様に、静翼２１は内周面上で周方向及び軸線Ｏ方向に沿って複数配列される。動翼３０は、隣り合う複数の静翼２１の間の領域に入り込むようにして配置される。
【００３１】
蒸気タービンケーシング２の内部において、静翼２１と動翼３０が配列された領域は、作動流体である蒸気Ｓが流通する主流路２０を形成する。蒸気タービンケーシング２の内周面と動翼シュラウド３４との間には、軸線Ｏに対する径方向外側に向かって凹む凹部５０が周方向全域にわたって形成されている。凹部５０は、動翼３０の先端（動翼シュラウド３４）を収容するキャビティをなしている。即ち、凹部５０は、動翼シュラウド３４の体積に比べて十分に大きな容積を有している。
【００３２】
蒸気Ｓは、上流側の蒸気供給管１２を介して、上述のように構成された蒸気タービン１に供給される。その後、蒸気タービンロータ３の回転に伴って静翼２１と動翼３０の列を通過し、やがて下流側の蒸気排出管１３を通じて後続の装置（不図示）に向かって排出される。静翼２１と動翼３０の列を通過する際、前述の凹部５０にも蒸気Ｓは流入する。
【００３３】
ジャーナル軸受４は、軸線Ｏに対する径方向への荷重を支持する。ジャーナル軸受４は、蒸気タービンロータ３の両端に１つずつ設けられている。スラスト軸受５は、軸線Ｏ方向への荷重を支持する。スラスト軸受５は、蒸気タービンロータ３の上流側の端部にのみ設けられている。
【００３４】
図２は、ジャーナル軸受４の詳細な構成を示す図である。同図に示すように、ジャーナル軸受４は、複数（４つ）の軸受パッド４１と、軸受パッド４１の外周面にはめ込まれたライナ４２と、軸受パッド４１及びライナ４２を収容するキャリアリング４３と、ライナ４２を支持する支持部４４と、キー部材９０と、を備えている。
【００３５】
軸受パッド４１は、軸線Ｏに直交する断面視で、略扇形をなしている、より詳細には、軸受パッド４１の断面は、径方向内側から外側に向かうに従って、周方向における寸法が次第に拡大している。軸受パッド４１における径方向内側を向く面は、蒸気タービンロータ３の外周面を摺接可能に支持するパッド面４１Ａとされている。パッド面４１Ａは、径方向内側から外側に向かって凹む円弧状をなしている。パッド面４１Ａの曲率半径は、蒸気タービンロータ３の外周面の曲率半径よりもわずかに大きい。即ち、パッド面４１Ａの一部の領域のみが、蒸気タービンロータ３の外周面に摺接する。パッド面４１Ａ上には、不図示の装置から潤滑油が供給される。潤滑油は、パッド面４１Ａと蒸気タービンロータ３の外周面との間で油膜を形成する。
【００３６】
軸受パッド４１の径方向外側を向く面（パッド外周面４１Ｂ）は、径方向内側から外側に向かって円弧状に突出している。パッド外周面４１Ｂには、後述するライナ４２を収容するための収容溝４５が形成されている。収容溝４５は、軸線Ｏに直交する断面視で、径方向外側から内側に向かって凹む角溝状をなしている。収容溝４５は、パッド外周面４１Ｂの円弧の略中央位置に形成されている。
【００３７】
ライナ４２は、上記の収容溝４５にはめ込まれている。本実施形態では、軸線Ｏよりも上方に位置する一対のライナ４２（上部ライナ４２Ａ）と、軸線Ｏよりも下方に位置するライナ４２（下部ライナ４２Ｂ）とで、その形状が異なっている。
【００３８】
図３に示すように、上部ライナ４２Ａは有底筒状をなしている。具体的には、上部ライナ４２Ａは、ライナ底部５１と、ライナ側部５２と、を有している。ライナ底部５１は、軸線Ｏに対する径方向から見て、円形をなしている。ライナ側部５２は、ライナ底部５１の端縁から径方向内側に向かって円筒状に延びている。ライナ底部５１の径方向内側の面とライナ側部５２の内周面とで囲まれる領域は、ライナ凹部５３とされている。即ち、ライナ凹部５３は、径方向内側に向かって開口している。さらに言い換えると、ライナ凹部５３は、径方向内側から外側に向かって凹んでいる。
【００３９】
ライナ側部５２における径方向内側の端面は、軸受パッド４１の外周面（収容溝４５）に当接するライナ支持面５４とされている。ライナ支持面５４は、軸線Ｏに対する径方向から見て円環状をなしている。軸受パッド４１は、このライナ支持面５４のみによって径方向外側から支持されている。したがって、軸受パッド４１に径方向内側から外側に向かう荷重が作用した場合、後述する支持部４４との間で、ライナ支持面５４と、ライナ底部５１の中心部のみに応力が生じる。その結果、図４に示すように、ライナ４２では、ライナ底部５１が径方向内側に突出するように優先的に変形する。即ち、ライナ４２の剛性は、軸受パッド４１、キャリアリング４３、支持部４４の剛性よりも低い。
【００４０】
一方で、下部ライナ４２Ｂは、円柱状をなしている。即ち、下部ライナ４２Ｂには、上部ライナ４２Ａに形成されているようなライナ凹部５３が形成されていない。下部ライナ４２Ｂの径方向内側を向く面は、収容溝４５の内面にすきまなく当接している。
【００４１】
支持部４４は、キャリアリング４３の内周面上（リング内周面４３Ａ上）に、周方向に等間隔をあけて複数（４つ）設けられている。支持部４４は、リング内周面４３Ａから径方向内側に向かって突出している。支持部４４の先端面（径方向内側の端面）は半球面状をなしている。これにより、支持部４４は、ライナ底部５１の径方向外側を向く面（ライナ外面５５）を点支持する。即ち、ライナ４２及び軸受パッド４１は、支持部４４上で揺動可能に支持されている。
【００４２】
なお、支持部４４の態様は上記に限定されない。支持部４４の他の例として、上記と同様の断面形状を有し、かつ軸線Ｏ方向に連続して延びる部材を支持部４４として用いることも可能である。この場合、ライナ外面５５と支持部４４とは線接触する。
【００４３】
キャリアリング４３は、軸線Ｏを中心とする環状（円筒状）をなしている。キャリアリング４３は、床面上に設置されたハウジング８０によって下方から支持されている。軸線Ｏに直交する断面視で、ハウジング８０の上半部には、上方から下方に向かって円弧状に凹む収容部８１が形成されている。収容部８１の内面は、キャリアリング４３を支持する支持面８１Ａとされている。
【００４４】
キャリアリング４３、及び支持面８１Ａにおける周方向の同一位置には、それぞれ一対のキー溝４３Ｃ、Ｂキー溝８２が形成されている。キー溝４３Ｃは、キャリアリング４３の外周面から軸線Ｏに対する径方向内側に凹む角溝状をなしている。Ｂキー溝８２は、支持面８１Ａから軸線Ｏに対する径方向外側に凹む角溝状をなしている。キー溝４３Ｃ、及びＢキー溝８２の周方向における位置が一致した状態で、これらキー溝４３Ｃ、Ｂキー溝８２にキー部材９０が挿入されている。キー部材９０は、キャリアリング４３が支持面８１Ａ上で転動することを防ぐために設けられている。
【００４５】
次に、本実施形態に係る蒸気タービン１、及びジャーナル軸受４の動作について説明する。蒸気タービン１を運転するに当たっては、外部の蒸気供給源（不図示）から、高温高圧の蒸気が蒸気供給管１２を通じて蒸気タービンケーシング２の内部（主流路２０）に供給される。蒸気は、主流路２０に沿って、上流側から下流側に向かって流れる流れを形成する。この蒸気の流れは、静翼２１と動翼３０とに交互に衝突することで、動翼３０を介して蒸気タービンロータ３に回転力を与える。蒸気タービンロータ３の回転は軸端から取り出されて、発電機等（不図示）の外部機器を駆動する。
【００４６】
蒸気タービン１が運転されている間、ジャーナル軸受４は蒸気タービンロータ３を回転可能に支持する。ここで、蒸気タービンロータ３の回転に伴って、当該蒸気タービンロータ３、及び軸受パッド４１の温度が上昇する。この温度上昇によって、蒸気タービンロータ３、及び軸受パッド４１には熱膨張が生じる。熱膨張が亢進した場合、蒸気タービンロータ３の外周面とパッド面４１Ａとの間のすきまが小さくなる。その結果、蒸気タービンロータ３とパッド面４１Ａとの間の面圧が上昇し、いわゆる抱きつきを生じてしまう可能性がある。
【００４７】
しかしながら、本実施形態に係るジャーナル軸受４では、ライナ４２（上部ライナ４２Ａ）にライナ凹部５３が形成されている。即ち、ライナ４２の剛性は、軸受パッド４１、キャリアリング４３、支持部４４の剛性よりも低い。したがって、軸受パッド４１に径方向内側から外側に向かう荷重が作用した場合、ライナ支持面５４と、ライナ底部５１の中心部のみに応力が生じる。その結果、図４に示すように、ライナ４２では、ライナ底部５１が径方向内側に突出するように優先的に変形する。言い換えると、ライナ４２では、ライナ凹部５３が周方向に広がるような変形が生じる。これにより、蒸気タービンロータ３、及び軸受パッド４１の温度が上昇した場合であっても、蒸気タービンロータ３の外周面とパッド面４１Ａとの間のすきまを維持することができる。言い換えれば、本実施形態のジャーナル軸受４は、より広い温度範囲で使用することができる。
【００４８】
以上、説明したように、本実施形態に係る構成によれば、ライナ４２の剛性が軸受パッド４１、キャリアリング４３、及び支持部４４の剛性よりも低いことから、回転軸、及び軸受パッド４１に熱膨張が生じた場合、軸受パッド４１からの荷重によってライナ４２が優先的に変形する。これにより、回転軸と軸受パッド４１との間のすきまを維持することができる。
【００４９】
さらに、上記の構成では、ライナ４２は、軸受パッド４１の外周面に当接するライナ支持面５４を有し、ライナ支持面５４上には、軸線Ｏに対する径方向内側から外側に向かって凹むライナ凹部５３が形成されている。この構成によれば、ライナ支持面５４によって軸受パッド４１を安定的に支持することができるとともに、ライナ凹部５３が形成されていることにより、当該ライナ４２の剛性を低くすることができる。これにより、軸受パッド４１からの荷重が増大した場合には、ライナ４２は、ライナ凹部５３が広がる方向に容易に変形することができる。
【００５０】
加えて、上記の構成では、水平方向に延びる軸線Ｏを基準として、軸線Ｏよりも上側に位置するライナ４２のみの剛性が、軸受パッド４１、キャリアリング４３、及び支持部４４よりも低い。
【００５１】
ここで、軸線Ｏよりも下側の軸受パッド４１、ライナ４２、及び支持部４４は、蒸気タービンロータ３の重量を支持するため、高い剛性を有している必要がある。一方で、軸線Ｏよりも上側の軸受パッド４１、ライナ４２、及び支持部４４は、蒸気タービンロータ３の重量による影響を受けない。上記の構成によれば、下側の軸受パッド４１、ライナ４２、及び支持部４４によって蒸気タービンロータ３の重量を安定的に支持しつつ、上側のライナ４２のみの剛性を低くすることで、当該上側のライナ４２のみを優先的に変形させることができる。
【００５２】
以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、軸受パッド４１が４つ設けられている例について説明した。しかしながら、軸受パッド４１の数は４つに限定されず、必要に応じて、３つや５つ以上であってもよい。
【００５３】
さらに、ライナ４２の形状は上記実施形態によっては限定されず、軸受パッド４１、支持部４４、及びキャリアリング４３に対して剛性を相対的に低くできる限りにおいては、ライナ４２はいかなる形状を採ることも可能である。他の例として、例えば、ライナ４２の径方向内側の端面に、中心部から放射状に広がる複数の溝を形成することも可能である。さらに他の例として、ライナ４２に径方向に延びる複数の貫通孔を形成することも可能である。いずれの構成であっても、ライナ４２の剛性を相対的に低くすることができる。
【００５４】
［第二実施形態］
続いて、本発明の第二実施形態について図５を参照して説明する。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態では、第一実施形態で説明した構成に加えて、キー部材９０の剛性が、軸受パッド４１、ライナ４２、キャリアリング４３、及び支持部４４の剛性よりも低い。
【００５５】
より具体的には図５に示すように、軸線Ｏに直交する断面視で、キー部材９０は、キー底部９１と、キー側部９２と、を有している。キー底部９１、及びキー側部９２は、軸線Ｏ方向に延びている。キー側部９２は、キー底部９１の端縁から径方向内側に向かって円筒状に延びている。キー底部９１の径方向内側の面とキー側部９２の内周面とで囲まれる領域は、キー凹部９３とされている。即ち、キー凹部９３は、径方向内側に向かって開口している。さらに言い換えると、キー凹部９３は、径方向内側から外側に向かって凹んでいる。
【００５６】
キー側部９２における径方向内側の端面は、キャリアリング４３の外周面（キー溝４３Ｃ）に当接するキー支持面９４とされている。キャリアリング４３は、このキー支持面９４のみによって径方向外側から支持されている。したがって、キャリアリング４３に径方向内側から外側に向かう荷重が作用した場合、又はキャリアリング４３自身が熱膨張して径方向外側に広がった場合、キー支持面９４と、キー底部９１の中心部のみに応力が生じる。その結果、キー部材９０では、キー底部９１が径方向内側に突出するように優先的に変形する。即ち、キー部材９０の剛性は、軸受パッド４１、キャリアリング４３、支持部４４の剛性よりも低い。また、キー部材９０の剛性は、上述のライナ４２の剛性よりもさらに低く設定されている。
【００５７】
以上、説明したように、本実施形態に係る構成によれば、キー部材９０の剛性が軸受パッド４１、支持部４４、及びキャリアリング４３の剛性よりも低いことから、蒸気タービンロータ３、軸受パッド４１、及びキャリアリング４３に熱膨張が生じた場合、キャリアリング４３からの荷重によってキー部材９０が優先的に変形する。これにより、蒸気タービンロータ３と軸受パッド４１との間のすきまを維持することができる。
【００５８】
さらに、上記の構成によれば、キー部材９０の剛性がライナ４２の剛性よりも小さいことから、これらキー部材９０及びライナ４２に荷重が加わった場合には、キー部材９０が優先的に変形する。即ち、ライナ４２によって軸受パッド４１が安定的に支持された状態を維持しながら、キー部材９０の変形によって荷重を逃がすことが可能となる。
【００５９】
加えて、上記の構成によれば、キー部材９０は、キャリアリング４３の外周面に当接するキー支持面９４を有し、キー支持面９４上にはキー凹部９３が形成されている。この構成によれば、キー支持面９４によってキャリアリング４３を安定的に支持することができるとともに、キー凹部９３が形成されていることにより、キー部材９０の剛性を低くすることができる。これにより、キャリアリング４３からの荷重が増大した場合には、キー部材９０は、キー凹部９３が広がる方向に容易に変形することができる。
【００６０】
以上、本発明の第二実施形態について説明した。なお、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、キー部材９０の形状は上記実施形態によっては限定されず、軸受パッド４１、支持部４４、及びキャリアリング４３に対して剛性を相対的に低くできる限りにおいては、キー部材９０はいかなる形状を採ることも可能である。
また、実施形態では回転機械として蒸気タービン１に本発明を適用した例について説明したが、これに限定されることはなく、例えばガスタービン等の他の回転機械に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１…蒸気タービン（回転機械）
２…蒸気タービンケーシング
３…蒸気タービンロータ
４…ジャーナル軸受（軸受装置）
５…スラスト軸受
６…シールフィン
１１…軸端
１２…蒸気供給管
１３…蒸気排出管
２０…主流路
２４…静翼台座
３０…動翼
３１…翼本体
３４…動翼シュラウド
４１…軸受パッド
４２…ライナ
４３…キャリアリング
４４…支持部
４５…収容溝
５１…ライナ底部
５２…ライナ側部
５３…ライナ凹部
５４…ライナ支持面
５５…ライナ外面
８０…ハウジング
８１…収容部
８２…Ｂキー溝
９０…キー部材
９１…キー底部
９２…キー側部
９３…キー凹部
９４…キー支持面
４１Ａ…パッド面
４１Ｂ…パッド外周面
４２Ａ…上部ライナ
４２Ｂ…下部ライナ
４３Ａ…リング内周面
４３Ｂ…リング外周面
４３Ｃ…キー溝
８１Ａ…支持面
Ｏ…軸線
【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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