(57)【要約】【課題】簡易な構成で、スラストカラー及び軸受パッドの温度上昇を抑制できるスラスト軸受等を提供する。【解決手段】タービンロータの周方向に亘って径方向外側に突出して設けられるスラストカラーに、軸方向において対向するスラスト軸受であって、軸方向においてスラストカラーと対向し、周方向に沿って所定の隙間を空けて設けられる複数の軸受パッドと、周方向に隣り合う軸受パッド同士の隙間に設けられ、スラストカラーと軸受パッドとの間に潤滑油を供給する複数の潤滑油供給孔８１が形成される潤滑油供給ノズル７６と、を備え、複数の潤滑油供給孔８１は、径方向に所定の間隔を空けて並べて一列に設けられたものが、周方向に複数列に並べて設けられており、複数列の潤滑油供給孔８１のうち、一列の各潤滑油供給孔８１は、他の一列の隣り合う潤滑油供給孔８１同士の間に位置するように、径方向に位置ずれして設けられる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の径方向外側に突出し、前記回転軸の周方向に亘って設けられるスラストカラーに、前記回転軸の軸方向において対向するスラスト軸受であって、
前記軸方向において前記スラストカラーと対向し、前記周方向に沿って所定の隙間を空けて設けられる複数の軸受パッドと、
前記周方向に隣り合う前記軸受パッド同士の前記隙間に設けられ、前記スラストカラーと前記軸受パッドとの間に潤滑流体を供給する複数の潤滑流体供給孔が形成される潤滑流体供給ノズルと、を備え、
前記複数の前記潤滑流体供給孔は、前記径方向に所定の間隔を空けて並べて一列に設けられたものが、前記周方向に複数列に並べて設けられており、
複数列の前記潤滑流体供給孔のうち、一列の前記各潤滑流体供給孔は、他の一列の隣り合う前記潤滑流体供給孔同士の間に位置するように、前記径方向に位置ずれして設けられていることを特徴とするスラスト軸受。
【請求項２】
前記軸受パッドに対する前記回転軸の相対的な回転方向において、前記回転方向の上流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数は、前記回転方向の下流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数と比べて多いことを特徴とする請求項１に記載のスラスト軸受。
【請求項３】
前記軸受パッドに対する前記回転軸の相対的な回転方向において、前記回転方向の下流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数は、前記回転方向の上流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数と比べて多いことを特徴とする請求項１に記載のスラスト軸受。
【請求項４】
各列の複数の前記潤滑流体供給孔は、前記径方向に隣り合う前記潤滑流体供給孔同士の間の間隔が、前記径方向の外側に向かうにつれて狭くなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスラスト軸受。
【請求項５】
各列の複数の前記潤滑流体供給孔の開口面積は、前記径方向の外側に向かうにつれて大きくなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスラスト軸受。
【請求項６】
前記回転方向の下流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の噴射方向と、前記回転方向の上流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の噴射方向とは、異なる方向となっていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のスラスト軸受。
【請求項７】
前記スラストカラー及び前記軸受パッドは、軸受ケーシングに収容され、
前記軸受ケーシングの内部が大気解放され、前記潤滑流体供給ノズルが前記スラストカラーと前記各軸受パッドとの間に前記潤滑流体を直接噴射する直接潤滑型となっていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のスラスト軸受。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のスラスト軸受を備えることを特徴とするタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸を軸方向（スラスト方向）に支持するスラスト軸受及びタービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転軸に固定されたスラストディスク（スラストカラー）と、静止部材側の軸受パッドとの間に潤滑膜を形成し荷重を支持するスラスト軸受装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このスラスト軸受装置は、スラストディスクと軸受パッドとの間に潤滑流体を直接噴出する、直接潤滑方式となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８２６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１のような直接潤滑方式のスラスト軸受では、スラストカラーと軸受パッドとの間に潤滑流体を直接噴射することから、噴射する潤滑流体が不足してしまうと、スラストカラーと軸受パッドとが摺動の熱によって温度上昇してしまう。
【０００５】
この場合、特許文献１のスラスト軸受では、スラストカラーの外周部を軸受パッドの外周よりも外側に突出させ、突出させたスラストカラーの外周部を潤滑流体で冷却することにより、スラストカラーを冷却している。しかしながら、特許文献１のスラスト軸受では、スラストカラーを外周部に突出させなければならず、装置構成が大きくなってしまい、また、スラストカラーの外周部を冷却するための構成を設けなければならず、装置構成が複雑となってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易な構成で、スラストカラー及び軸受パッドの温度上昇を抑制することができるスラスト軸受及びタービンを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスラスト軸受は、回転軸の径方向外側に突出し、前記回転軸の周方向に亘って設けられるスラストカラーに、前記回転軸の軸方向において対向するスラスト軸受であって、前記軸方向において前記スラストカラーと対向し、前記周方向に沿って所定の隙間を空けて設けられる複数の軸受パッドと、前記周方向に隣り合う前記軸受パッド同士の前記隙間に設けられ、前記スラストカラーと前記軸受パッドとの間に潤滑流体を供給する複数の潤滑流体供給孔が形成される潤滑流体供給ノズルと、を備え、前記複数の前記潤滑流体供給孔は、前記径方向に所定の間隔を空けて並べて一列に設けられたものが、前記周方向に複数列に並べて設けられており、複数列の前記潤滑流体供給孔のうち、一列の前記各潤滑流体供給孔は、他の一列の隣り合う前記潤滑流体供給孔同士の間に位置するように、前記径方向に位置ずれして設けられていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、複数列の潤滑流体供給孔の径方向における間隔を、各列の潤滑流体供給孔の径方向における間隔に比して短いものとすることができる。このため、径方向に亘ってまんべんなく潤滑流体を供給することができることから、スラストカラーと軸受パッドとの間に潤滑流体を不足なく供給することができ、スラストカラーと軸受パッドとの間の温度上昇を、簡易な構成で抑制することができる。
【０００９】
また、前記軸受パッドに対する前記回転軸の相対的な回転方向において、前記回転方向の上流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数は、前記回転方向の下流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数と比べて多いことが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、上流側に位置する一列の潤滑流体供給孔の数を、下流側に位置する一列の潤滑流体供給孔の数よりも多くすることができる。このとき、上流側に位置する一列の潤滑流体供給孔から供給された潤滑流体は、スラストカラーと軸受パッドとの間に流入し易い。一方で、下流側に位置する一列の潤滑流体供給孔から供給された潤滑流体は、軸受パッドの周囲に流入し易い。このため、スラストカラーと軸受パッドとの間へ供給する潤滑流体の供給量を多くすることができるため、スラストカラーと軸受パッドとの間の温度上昇を、より好適に抑制することができる。
【００１１】
また、前記軸受パッドに対する前記回転軸の相対的な回転方向において、前記回転方向の下流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数は、前記回転方向の上流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数と比べて多いことが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、下流側に位置する一列の潤滑流体供給孔の数を、上流側に位置する一列の潤滑流体供給孔の数よりも多くすることができる。このとき、上流側に位置する一列の潤滑流体供給孔から供給された潤滑流体は、スラストカラーと軸受パッドとの間に流入し易い。一方で、下流側に位置する一列の潤滑流体供給孔から供給された潤滑流体は、軸受パッドの周囲に流入し易い。このため、軸受パッドの周囲に供給する潤滑流体の供給量を多くすることができるため、軸受パッドの周囲の温度上昇を抑制することができる。
【００１３】
また、各列の複数の前記潤滑流体供給孔は、前記径方向に隣り合う前記潤滑流体供給孔同士の間の間隔が、前記径方向の外側に向かうにつれて狭くなることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、径方向外側に供給される潤滑流体の供給量を、径方向内側に供給される潤滑流体の供給量に比して多くすることができる。ここで、スラストカラーと軸受パッドとの間において、径方向外側の周長は、径方向内側の周長よりも長くなっており、これにより、径方向外側の周速が径方向内側の周速よりも速くなるために、径方向外側の潤滑流体が、径方向内側よりも不足し易いものとなる。この場合、スラストカラーと軸受パッドとの間には、径方向内側に比して径方向外側に気液二相状態が発生し易いものとなる。このため、気液二相状態となり易い径方向外側に向けて、潤滑流体を多く供給することで、スラストカラーと軸受パッドとの間の径方向外側において、気液二相状態を形成し難いものとし、径方向に亘って潤滑流体を適切に供給することができる。よって、スラストカラーと軸受パッドとの間の温度上昇を抑制することができる。
【００１５】
また、各列の複数の前記潤滑流体供給孔の開口面積は、前記径方向の外側に向かうにつれて大きくなることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、径方向外側に供給される潤滑流体の供給量を、径方向内側に供給される潤滑流体の供給量に比して多くすることができる。このため、気液二相状態となり易い径方向外側に向けて、潤滑流体を多く供給することで、スラストカラーと軸受パッドとの間の径方向外側において、気液二相状態を形成し難いものとし、径方向に亘って潤滑流体を適切に供給することができる。よって、スラストカラーと軸受パッドとの間の温度上昇を抑制することができる。
【００１７】
また、前記回転方向の下流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の噴射方向と、前記回転方向の上流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の噴射方向とは、異なる方向となっていることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、回転方向の上流側及び下流側の位置に適した噴射方向とすることができるため、スラストカラーと軸受パッドとの間へ向けて潤滑流体を適切に供給することができ、スラストカラーと軸受パッドとの間の温度上昇を好適に抑制することができる。
【００１９】
また、前記スラストカラー及び前記軸受パッドは、軸受ケーシングに収容され、前記軸受ケーシングの内部が大気解放され、前記潤滑流体供給ノズルが前記スラストカラーと前記各軸受パッドとの間に前記潤滑流体を直接噴射する直接潤滑型となっていることが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、スラストカラーと各軸受パッドとの間に潤滑流体を直接噴射する直接潤滑型のものに適用することができる。
【００２１】
本発明のタービンは、上記のスラスト軸受を備えることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、スラスト軸受により回転軸の回転負荷による耐性を向上させつつ、回転軸を好適に回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、実施例１のスラスト軸受周りの概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、実施例１のスラスト軸受の概略構成を示す正面図である。
【図３】図３は、実施例１のスラスト軸受の一部を示す斜視図である。
【図４】図４は、実施例１のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。
【図５】図５は、従来のスラスト軸受と実施例１のスラスト軸受とを軸受温度に関して比較しその効果を示した図である。
【図６】図６は、実施例２のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。
【図７】図７は、実施例３のスラスト軸受の軸受パッドにおける潤滑油の径方向における分布を示す説明図である。
【図８】図８は、実施例３のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。
【図９】図９は、実施例４のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２５】
図１は、実施例１のスラスト軸受周りの概略構成を示す断面図である。図２は、実施例１のスラスト軸受の概略構成を示す正面図である。図３は、実施例１のスラスト軸受の一部を示す斜視図である。図４は、実施例１のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。図５は、従来のスラスト軸受と実施例１のスラスト軸受とを軸受温度について比較したときのグラフである。
【００２６】
図１に示すように、実施例１に係るスラスト軸受４０は、例えば、ガスタービンまたは蒸気タービン等のタービン６に設けられている。スラスト軸受４０は、タービン６の回転軸であるタービンロータ２０の軸方向における荷重を支持するものである。
【００２７】
タービンロータ２０は、その軸方向が水平方向となるように配置される。このタービンロータ２０は、径方向外側に突出して設けられるスラストカラー５０を含んで構成されている。スラストカラー５０は、タービンロータ２０の外周に周方向に亘って円環状に形成されている。
【００２８】
スラストカラー５０の軸方向の両側には、スラスト軸受４０が一対設けられており、スラストカラー５０、一対のスラスト軸受４０及び後述する潤滑油供給ノズル７６は、軸受ケーシング２４に収容されている。スラストカラー５０及び一対のスラスト軸受４０は、軸受ケーシング２４によって軸方向に固定されている。この軸受ケーシング２４は、その内部が大気解放されている。つまり、軸受ケーシング２４は、密封容器とはなっておらず、その内部に空気が流通することで、大気圧となっている。
【００２９】
一対のスラスト軸受４０は、スラストカラー５０を挟んで、軸方向の一方側及び他方側にそれぞれ配置されている。このスラスト軸受４０は、軸受パッド（ティルティングパッド）７０を用いた、いわゆるティルティングパッド軸受であり、また、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間に潤滑油（潤滑流体）を直接噴射する直接潤滑型のものとなっている。
【００３０】
次に、図１及び図２を参照して、スラスト軸受４０について説明する。なお、軸方向の一方側のスラスト軸受４０と、軸方向の他方側のスラスト軸受４０とは、配置が異なるが、同様の構成となっているため、一方のスラスト軸受４０について説明する。
【００３１】
図１及び図２に示すように、スラスト軸受４０は、スラストカラー５０からの荷重を支持する複数の軸受パッド７０と、各軸受パッド７０を支持するベース７４と、軸受パッド７０とベース７４との間に設けられるレベリング機構７２と、潤滑油を供給する複数の潤滑油供給ノズル（潤滑流体供給ノズル）７６と、を有する。
【００３２】
複数の軸受パッド７０は、スラストカラー５０と軸方向に対向して設けられ、タービンロータ２０の周方向に沿って所定の間隔を空けて並べて配置されている。また、各軸受パッド７０は、扇状に形成されており、スラストカラー５０と対向する面において、径方向外側における周長が長く、径方向内側における周長が短くなっている。スラストカラー５０と各軸受パッド７０との間には、潤滑油供給ノズル７６から潤滑油が供給されることで潤滑油膜が形成され、この潤滑油膜によって、タービンロータ２０の回転時に、スラストカラー５０と各軸受パッド７０との間で生じる摩擦等を低減している。各軸受パッド７０は、図示しないピボットにより、レベリング機構７２に対して傾斜自在に支持される。
【００３３】
ベース７４は、スラストカラー５０から軸受パッド７０を介してレベリング機構７２に伝達された荷重を受け止める支持部材である。ベース７４は、円環状に形成され、軸受ケーシング２４に固定される。
【００３４】
レベリング機構７２は、複数の軸受パッド７０の位置を調整し、タービンロータ２０の周方向において、複数の軸受パッド７０の負担荷重を均等化させるものである。
【００３５】
図２に示すように、複数の潤滑油供給ノズル７６は、周方向に隣り合う軸受パッド７０同士の間にそれぞれ設けられている。複数の潤滑油供給ノズル７６には、図示しない潤滑油供給装置から潤滑油が供給される。複数の潤滑油供給ノズル７６は、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間へ向けて潤滑油を供給する。複数の潤滑油供給ノズル７６から供給された潤滑油は、タービンロータ２０が所定の回転方向に回転することから、スラストカラー５０と各軸受パッド７０との間の潤滑油は、回転方向の上流側から下流側へ向かって流通する。このため、軸受パッド７０の回転方向の上流側が、潤滑油が流入する入口側となり、軸受パッド７０の回転方向の下流側が、潤滑油が流出する出口側となる。
【００３６】
図３及び図４に示すように、各潤滑油供給ノズル７６は、正面視方形状に形成されており、径方向に延在して設けられている。各潤滑油供給ノズル７６には、複数の潤滑油供給孔（潤滑流体供給孔）８１が形成されている。複数の潤滑油供給孔８１は、同一形状となる円形開口の孔である。
【００３７】
複数の潤滑油供給孔８１は、径方向に沿って一定の間隔を空けて並べて一列となる潤滑油供給孔群８２となっており、一列の潤滑油供給孔群８２は、周方向に二列に並べて設けられている。つまり、二列の潤滑油供給孔群８２の潤滑油供給孔８１は、それぞれ径方向に等間隔となっている。また、二列の潤滑油供給孔群８２のうち、一方の一列の潤滑油供給孔群８２ａが、潤滑油供給ノズル７６に隣接する一方の軸受パッド７０の出口側に設けられ、他方の一列の潤滑油供給孔群８２ｂが、潤滑油供給ノズル７６に隣接する他方の軸受パッド７０の入口側に設けられる。換言すれば、一方の一列の潤滑油供給孔群８２ａが、回転方向の上流側に設けられ、他方の一列の潤滑油供給孔群８２ｂが、回転方向の下流側に設けられる。
【００３８】
このとき、潤滑油供給ノズル７６に形成される複数の潤滑油供給孔８１は、径方向に沿って互い違いとなる千鳥状に配置されている。具体的に、径方向において、上流側（出口側）の潤滑油供給孔群８２ａにおける潤滑油供給孔８１は、下流側（入口側）の潤滑油供給孔群８２ｂにおける潤滑油供給孔８１同士の間に位置するように、径方向に位置ずれして設けられている。このため、潤滑油供給孔群８２ａ及び潤滑油供給孔群８２ｂを含む複数の潤滑油供給孔８１は、径方向に隣接する潤滑油供給孔８１同士の間の間隔が、各潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂの径方向に隣接する潤滑油供給孔８１同士の間の間隔に比して短いものとなる。
【００３９】
また、上流側（出口側）の潤滑油供給孔群８２ａにおける潤滑油供給孔８１の数は、下流側（入口側）の潤滑油供給孔群８２ｂにおける潤滑油供給孔８１の数に比して多く形成されている。このため、上流側の潤滑油供給孔群８２ａは、径方向における内側及び外側の潤滑油供給孔８１が、最も内側及び最も外側の位置に形成される。
【００４０】
また、各潤滑油供給ノズル７６には、複数の潤滑油供給孔８１が形成される面側において、周方向の上流側に形成される上流側テーパ面８５ａと、周方向の下流側に形成される下流側テーパ面８５ｂと、が設けられている。
【００４１】
上流側テーパ面８５ａは、径方向に亘って形成され、下流側から上流側へ向かって下り斜面となっており、軸受パッド７０の出口側を向いた面となっている。この上流側テーパ面８５ａには、上記した上流側の潤滑油供給孔群８２ａが設けられている。このため、上流側の潤滑油供給孔群８２ａは、軸受パッド７０の出口側へ向かって潤滑油を直接噴射する。
【００４２】
下流側テーパ面８５ｂは、径方向に亘って形成され、上流側から下流側へ向かって下り斜面となっており、軸受パッド７０の入口側を向いた面となっている。この下流側テーパ面８５ｂには、上記した下流側の潤滑油供給孔群８２ｂが設けられている。このため、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂは、軸受パッド７０の入口側へ向かって潤滑油を直接噴射する。
【００４３】
上記の潤滑油供給ノズル７６において、複数の潤滑油供給孔８１からスラストカラー５０及び軸受パッド７０の間へ向かって潤滑油が噴射されると、噴射された潤滑油は、タービンロータ２０が回転していることから、スラストカラー５０の周方向への移動に伴って、回転方向の上流側から下流側へ向かって流通する。このとき、上流側の潤滑油供給孔群８２ａから軸受パッド７０の出口側へ向かって噴射された潤滑油は、スラストカラー５０と軸受パッド７０の間に流通し易くなっている。また、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂから軸受パッド７０の入口側へ向かって噴射された潤滑油は、軸受パッド７０の周囲に流通し易くなっている。
【００４４】
次に、図５を参照して、従来の潤滑油供給ノズルを用いたときのスラストカラー５０と軸受パッド７０との間における油温と、実施例１の潤滑油供給ノズル７６を用いたときの軸受温度の比較について説明する。なお、従来の潤滑油供給ノズルは、潤滑油供給孔群８２ａ及び潤滑油供給孔群８２ｂが、径方向において同じ位置となる格子状に配置されたものとなっている。ここで、図５のグラフは、その縦軸が、計測点での軸受温度（℃）となっており、棒グラフにて、従来型と実施例１とを示している。軸受温度に関しては、解析的に求められているこれはそのうちのある条件での解析結果を示している。
【００４５】
図５に示すように、実施例１の潤滑油供給ノズル７６は、従来の潤滑油供給ノズルと比べて、軸受温度が低下する効能が確認された。
【００４６】
以上のように、実施例１によれば、潤滑油供給ノズル７６に形成される複数の潤滑油供給孔８１を、二列の潤滑油供給孔群８２とし、一方の一列の潤滑油供給孔群８２ａと他方の一列の潤滑油供給孔群８２ｂとを径方向に位置ずれさせて千鳥状とすることができる。このため、潤滑油供給ノズル７６に形成される複数の潤滑油供給孔８１の径方向の間隔を、各潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂにおける径方向の間隔に比して短いものとすることができる。このため、径方向に亘ってまんべんなく潤滑油を供給することができることから、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間に潤滑油を不足なく供給することができ、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の温度上昇を、簡易な構成で抑制することができる。特に、直接噴射型のスラスト軸受４０に対する温度上昇の抑制を図る場合に有用である。
【００４７】
また、実施例１によれば、上流側（出口側）に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ａの数を、下流側（入口側）に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ｂの数よりも多くすることができる。このとき、上流側に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ａから供給された潤滑油は、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間に流入し易い。一方で、下流側に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ｂから供給された潤滑油は、軸受パッド７０の周囲に流入し易い。このため、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間へ供給する潤滑油の供給油量を多くすることができるため、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の温度上昇を、より好適に抑制することができる。
【００４８】
また、実施例１によれば、上流側（出口側）に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ａの噴射方向を、軸受パッド７０の出口側へ向かう方向とすることができ、下流側（入口側）に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ｂの噴射方向を、軸受パッド７０の入口側へ向かう方向とすることができる。このように、上流側の潤滑油供給孔群８２ａの噴射方向と、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂの噴射方向とを異なる方向とすることで、潤滑油供給孔群８２ａ及び潤滑油供給孔群８２ｂが形成される位置に適した噴射方向とすることができる。このため、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間へ向けて潤滑油を適切に供給することができ、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の温度上昇を好適に抑制することができる。
【００４９】
また、実施例１によれば、温度上昇の抑制を図ることが可能なスラスト軸受４０を、タービン６に適用することができるため、タービンロータ２０の回転負荷による耐性を向上させつつ、タービンロータ２０を好適に回転させることができる。
【００５０】
なお、実施例１では、潤滑油供給ノズル７６に形成される複数の潤滑油供給孔８１を、二列の潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂとしたが、この構成に限定されず、複数列であればよく、３列以上であってもよい。
【実施例２】
【００５１】
次に、図６を参照して、実施例２に係るスラスト軸受１００について説明する。図６は、実施例２のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。なお、実施例２では、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明すると共に、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例１では、上流側の潤滑油供給孔群８２ａにおける潤滑油供給孔８１の数を、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂにおける潤滑油供給孔８１の数に比して多くしたが、実施例２では、その配置が逆となっている。
【００５２】
つまり、図６に示すように、実施例２に係るスラスト軸受１００において、下流側（入口側）の潤滑油供給孔群８２ｂにおける潤滑油供給孔８１の数は、上流側（出口側）の潤滑油供給孔群８２ａにおける潤滑油供給孔８１の数に比して多く形成されている。このため、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂは、径方向における内側及び外側の潤滑油供給孔８１が、最も内側及び最も外側の位置に形成される。
【００５３】
以上のように、実施例２によれば、下流側（入口側）に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ｂの数を、上流側（出口側）に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ａの数よりも多くすることができる。このとき、上流側に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ａから供給された潤滑油は、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間に流入し易い。一方で、下流側に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ｂから供給された潤滑油は、軸受パッド７０の周囲に流入し易い。このため、軸受パッド７０の周囲に供給する潤滑油の供給油量を多くすることができるため、軸受パッド７０の周囲の温度上昇を抑制することができる。
【実施例３】
【００５４】
次に、図７及び図８を参照して、実施例３に係るスラスト軸受１１０について説明する。図７は、実施例３のスラスト軸受の軸受パッドにおける潤滑油の径方向における分布を示す説明図であり、図８は、実施例３のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。なお、実施例３でも、重複した記載を避けるべく、実施例１及び２と異なる部分について説明すると共に、実施例１及び２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例１及び２では、複数の潤滑油供給孔８１が径方向において等間隔となっていたが、実施例３では、複数の潤滑油供給孔８１が径方向において不等の間隔となっている。
【００５５】
図７に示すように、タービンロータ２０が所定の回転方向に回転すると、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間において、径方向外側の周長は、径方向内側の周長よりも長くなっていることから、径方向外側の周速が径方向内側の周速よりも速くなるために、図７の実線で示すように、径方向外側の潤滑油が、径方向内側よりも不足し易いものとなる。このため、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間には、径方向内側に比して径方向外側に気液二相状態が発生し易い。
【００５６】
このとき、図２に示すように、軸受パッド７０の内径をＲｉとし、軸受パッド７０の外径をＲｏとする。また、軸受パッド７０の内径Ｒｉにおける周速をＶｉとし、軸受パッド７０の外径Ｒｏにおける周速をＶｏとし、回転数をＮとする。さらに、図７に示すように、潤滑油膜の膜厚をｈとする。この場合、軸受パッド７０の外径Ｒｏにおける周速Ｖｏは、「Ｖｏ＝２πＮＲｏ」で表される。また、軸受パッド７０の外径Ｒｏにおいて必要となる供給油量をｑｏとすると、「ｑｏ＝πＮＲｏｈ」で表される。同様に、軸受パッド７０の内径Ｒｉにおける周速Ｖｉは、「Ｖｉ＝２πＮＲｉ」で表される。また、軸受パッド７０の内径Ｒｉにおいて必要となる供給油量をｑｉとすると、「ｑｉ＝πＮＲｉｈ」で表される。
【００５７】
ここで、上記したように、潤滑油膜の膜厚ｈを、径方向に亘って均一にする場合（膜厚ｈが同じである場合）、供給油量ｑｏと供給油量ｑｉとは、「ｑｏ／ｑｉ＝Ｒｉ／Ｒｏ」で表される。つまり、供給油量ｑｏ及び供給油量ｑｉは、外径側の供給油量ｑｏが、内径側の供給油量ｑｉに比して多くなるように、内外径比に応じた供給油量となっている。
【００５８】
上記した供給油量ｑｏと供給油量ｑｉとの関係を満たすために、図８に示すように、実施例３に係るスラスト軸受１１０において、二列の各潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂの潤滑油供給孔８１は、それぞれ径方向に不等の間隔となっている。具体的に、上流側（出口側）の潤滑油供給孔群８２ａにおける複数の潤滑油供給孔８１は、径方向に隣り合う潤滑油供給孔８１同士の間の間隔が、径方向の外側に向かって狭くなっている。同様に、下流側（入口側）の潤滑油供給孔群８２ｂにおける複数の潤滑油供給孔８１は、径方向に隣り合う潤滑油供給孔８１同士の間の間隔が、径方向の外側に向かって狭くなっている。つまり、所定の潤滑油供給孔８１の径方向外側に隣り合う潤滑油供給孔８１との間の間隔は狭くなっており、所定の潤滑油供給孔８１の径方向内側に隣り合う潤滑油供給孔８１との間の間隔は広くなっている。このため、二列の各潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂの潤滑油供給孔８１は、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間において、径方向外側に供給する潤滑油の供給油量が、径方向内側に供給する潤滑油の供給油量よりも多くなるように供給する。このとき、「ｑｏ／ｑｉ＝Ｒｉ／Ｒｏ」の関係式を満足するように、潤滑油供給孔８１同士の間隔が適宜調整される。
【００５９】
以上のように、実施例３によれば、径方向外側に供給される潤滑油の供給油量を、径方向内側に供給される潤滑油の供給油量に比して多くすることができる。このため、気液二相状態となり易い径方向外側に向けて、潤滑油を多く供給することで、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の径方向外側において、気液二相状態を形成し難いものとし、径方向に亘って潤滑油を適切に供給することができる。よって、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の温度上昇を抑制することができ、特に、径方向内側に比して径方向外側の温度が上昇することを抑制することができる。
【実施例４】
【００６０】
次に、図９を参照して、実施例４に係るスラスト軸受１２０について説明する。図９は、実施例４のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。なお、実施例４でも、重複した記載を避けるべく、実施例１から３と異なる部分について説明すると共に、実施例１から３と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例１から３では、複数の潤滑油供給孔８１の開口の形状が同一形状となっていたが、実施例４では、複数の潤滑油供給孔８１の開口の形状が径方向において異なる形状となっている。
【００６１】
図９に示すように、実施例４に係るスラスト軸受１２０において、二列の各潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂの潤滑油供給孔８１の開口面積は、径方向の外側に向かうにつれて大きくなっている。具体的に、各潤滑油供給孔８１は、円形開口の孔となっていることから、上流側（出口側）の潤滑油供給孔群８２ａにおける複数の潤滑油供給孔８１は、径方向の外側に向かうにつれて、開口直径が大きくなっている。同様に、下流側（入口側）の潤滑油供給孔群８２ｂにおける複数の潤滑油供給孔８１は、径方向の外側に向かうにつれて、開口直径が大きくなっている。つまり、所定の潤滑油供給孔８１の開口直径は、径方向外側に隣り合う潤滑油供給孔８１の開口直径に比して小さくなる一方で、径方向内側に隣り合う潤滑油供給孔８１の開口直径に比して大きくなる。このため、二列の各潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂの潤滑油供給孔８１は、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間において、径方向外側に供給する潤滑油の供給油量が、径方向内側に供給する潤滑油の供給油量よりも多くなるように供給する。このとき、実施例３に記載の「ｑｏ／ｑｉ＝Ｒｉ／Ｒｏ」の関係式を満足するように、潤滑油供給孔８１の開口直径の大きさが適宜調整される。
【００６２】
以上のように、実施例４によれば、径方向外側に供給される潤滑油の供給油量を、径方向内側に供給される潤滑油の供給油量に比して多くすることができる。このため、気液二相状態となり易い径方向外側に向けて、潤滑油を多く供給することで、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の径方向外側において、気液二相状態を形成し難いものとし、径方向に亘って潤滑油を適切に供給することができる。よって、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の温度上昇を抑制することができ、特に、径方向内側に比して径方向外側の温度が上昇することを抑制することができる。
【００６３】
なお、実施例１から実施例４は、適宜組み合わせが可能であり、例えば、実施例３及び実施例４は、実施例１のように、上流側の潤滑油供給孔群８２ａの潤滑油供給孔８１の数を、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂの潤滑油供給孔８１の数に比して多くしてもよいし、実施例２のように、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂの潤滑油供給孔８１の数を、上流側の潤滑油供給孔群８２ａの潤滑油供給孔８１の数に比して多くしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
６  タービン
２０  タービンロータ
２４  軸受ケーシング
４０  スラスト軸受
５０  スラストカラー
７０  軸受パッド
７２  レベリング機構
７４  ベース
７６  潤滑油供給ノズル
８１  潤滑油供給孔
８２  潤滑油供給孔群
８２ａ  上流側の潤滑油供給孔群
８２ｂ  下流側の潤滑油供給孔群
８５ａ  上流側テーパ面
８５ｂ  下流側テーパ面
１００  スラスト軸受（実施例２）
１１０  スラスト軸受（実施例３）
１２０  スラスト軸受（実施例４）
【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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