(57)【要約】ジャーナル軸受（１０）は、水平方向に延びる軸線（Ｏ）回りに回転可能な回転軸（１）と、該回転軸（１）の外周面（１Ａ）を下方から摺動可能に支持する軸受下半部（１１）と、回転軸（１）の外周面（１Ａ）の上側半分を支持する軸受上半部（１２）と、軸受下半部（１１）及び軸受上半部（１２）と回転軸（１）との間に潤滑油を供給する潤滑油供給部（１３）と、を備え、軸受上半部（１２）は、回転軸（１）の上側半分の外周面に間隔を開けて対向する軸受本体部（１８）と、該軸受本体部（１８）の内周面から径方向内側に突出して回転軸（１）との摺動面（２１Ａ）を形成するとともに周方向に延びるランド部（２１）と、潤滑油をランド部（２１）の摺動面（２１Ａ）に案内する案内部（２２）と、を有する。
2016084937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に延びる軸線回りに回転可能な回転軸の外周面を下方から摺動可能に支持する軸受下半部と、
前記回転軸の外周面の上側半分を支持する軸受上半部と、
前記軸受下半部及び前記軸受上半部と前記回転軸との間に潤滑油を供給する潤滑油供給部と、
を備え、
前記軸受上半部は、
前記回転軸の上側半分の外周面に間隔を開けて対向する軸受本体部と、
該軸受本体部の内周面から径方向内側に突出して前記回転軸との摺動面を形成するとともに周方向に延びるランド部と、
前記潤滑油を前記ランド部の摺動面に案内する案内部と、
を有するジャーナル軸受。
【請求項２】
前記案内部は、
前記内周面上に設けられるとともに、前記回転軸の回転方向後方側から回転方向前方側に向かうに従って、前記内周面から前記ランド部に近接する方向に延びる集油壁と、
前記集油壁の前記回転方向後方側に設けられ、前記内周面から前記摺動面に向かって傾斜して延びる傾斜部と、
を有する請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項３】
前記案内部には、
前記回転方向後方側における前記ランド部の端面に形成され、前記潤滑油が流入する流入孔と、
前記摺動面上に形成され、該摺動面上に前記潤滑油を供給する供給孔と、
前記流入孔と前記供給孔とを連通する給油管と
が形成されている請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項４】
前記摺動面上には、前記回転方向前方側に向かうに従って、前記摺動面上における前記軸線方向両端縁から、該軸線方向における中央の領域に向かって延びるとともに、前記摺動面から径方向外側に向かって凹没する案内溝が形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のジャーナル軸受。
【請求項５】
前記軸受上半部は、周方向に配列された複数の前記ランド部及び前記案内部を有する請求項１から４のいずれか一項に記載のジャーナル軸受。
【請求項６】
前記軸受上半部は、前記軸線方向に間隔を開けて配列された複数の前記ランド部を有する請求項１から５のいずれか一項に記載のジャーナル軸受。
【請求項７】
前記潤滑油供給部は、前記回転軸の周方向で、前記軸受上半部と前記軸受下半部との間に設けられた端部供給装置を有し、
前記端部供給装置は、前記回転方向前方側に向かって前記潤滑油を吹き出す前方供給部と、前記回転方向後方側に向かって前記潤滑油を吹き出す後方供給部と、を備える請求項１から６のいずれか一項に記載のジャーナル軸受。
【請求項８】
前記前方供給部は、前記軸線方向で前記ランド部に対応する領域に設けられている請求項７に記載のジャーナル軸受。
【請求項９】
前記後方供給部は、前記軸線方向で前記軸受下半部に対応する領域に設けられている請求項７又は８に記載のジャーナル軸受。
【請求項１０】
前記後方供給部は、前記軸線方向で前記ランド部に対応する領域に設けられている請求項７から９のいずれか一項に記載のジャーナル軸受。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の前記ジャーナル軸受と、
該ジャーナル軸受によって支持される前記回転軸と、
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、ジャーナル軸受、回転機械に関する。
本願は、２０１４年１１月２８日に出願された特願２０１４−２４１１７３に基づいて優先権を主張し、その記載を援用する。
【背景技術】
【０００２】
回転機械の回転軸を回転可能に支持する軸受として、従来様々な技術が実用化されている。特に、水平方向に延びる回転軸を下方から支持するためのジャーナル軸受としては、ティルティングパッド軸受が広く用いられている。一般的にティルティングパッド軸受は、回転軸の周方向に沿って配列された複数のパッドと、これら複数のパッドを外周側から覆うキャリアリングと、を有している。回転軸の外周面とパッドとの間には一定の間隙が設けられている。この間隙に潤滑油を供給することで、回転軸の外周面とパッドの内周面とが潤滑された状態で摺接する。【０００３】
このようなジャーナル軸受の具体例として、特許文献１に記載されたティルティングパッドジャーナル軸受が知られている。このジャーナル軸受は、回転軸の周方向に配列されることで回転軸を回転可能に支持する複数のティルティングパッドと、これらティルティングパッドにおける回転軸の軸線方向両側の面に対向して設けられる一対のプレートと、を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７９６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたジャーナル軸受は、回転機械の運転状態が変化した場合に、回転軸を適切に支持することができない可能性がある。例えば、回転機械に振動が生じた場合や、回転軸自体に振れ回り振動が生じた場合、又は、タービン翼が飛散し、外部荷重が加わった場合、回転軸には上述の下向き荷重のみならず、上向きの荷重が加わる可能性がある。【０００６】
このような上向きの荷重が生じた場合、回転軸は上方に向かってわずかに移動して、上半部キャリアリングに接触する。しかしながら、ジャーナル軸受の上半部には潤滑油を積極的に供給する装置が設けられていない。加えて、水平方向に延びる回転軸に対してこのようなジャーナル軸受を適用した場合、軸受内部の潤滑油は、重力によって下方に滞留しやすい。【０００７】
したがって、ジャーナル軸受の上半部は下半部に比して潤滑性能に乏しい。これにより、上半部に位置するティルティングパッドと回転軸とが接触した場合、両者に損傷を生じる可能性がある。【０００８】
一方で、潤滑油の供給量を増やすことは、軸受におけるエネルギー損失の増大につながる可能性がある。このため、潤滑油の量を増減させることなく、潤滑性能を向上することが可能な軸受に対する要請が高まっている。【０００９】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、少量の潤滑油によって十分な潤滑性能を発揮することが可能なジャーナル軸受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】
【００１０】
本発明の第一の態様によれば、ジャーナル軸受は、水平方向に延びる軸線回りに回転可能な回転軸の外周面を下方から摺動可能に支持する軸受下半部と、前記回転軸の外周面の上側半分を支持する軸受上半部と、前記軸受下半部及び前記軸受上半部と前記回転軸との間に潤滑油を供給する潤滑油供給部と、を備え、前記軸受上半部は、前記回転軸の上側半分の外周面に間隔を開けて対向する軸受本体部と、該軸受本体部の内周面から径方向内側に突出して前記回転軸との摺動面を形成するとともに周方向に延びるランド部と、前記潤滑油を前記ランド部の摺動面に案内する案内部と、を有する。【００１１】
上述のような構成によれば、潤滑油供給部によって供給された潤滑油は、回転軸の回転に伴って、軸受上半部に設けられた案内部によって、ランド部の摺動面に向かって案内される。これにより、軸受上半部と回転軸との間にも潤滑油を行き渡らせることができる。
加えて、案内部が設けられていることによって軸受下半部側に滞留している潤滑油を軸受上半部側に向かって供給することができる。これにより、潤滑油の供給量を増やすことなく、軸受上半部をも潤滑することができる。【００１２】
本発明の第二の態様によれば、上記第一の態様に係るジャーナル軸受では、前記案内部は、前記内周面上に設けられるとともに、回転方向後方側から回転方向前方側に向かうに従って、前記内周面から前記ランド部に近接する方向に延びる集油壁と、前記集油壁の回転方向後方側に設けられ、前記内周面から前記摺動面に向かって傾斜して延びる傾斜部と、を有してもよい。【００１３】
上述のような構成によれば、軸受本体部の内周面に沿って流れる潤滑油は、集油壁によってランド部に向かって集められた後、傾斜部によってランド部の摺動面上に供給される。これにより、軸受上半部と回転軸とが、摺動面上の潤滑油を介して潤滑される。【００１４】
本発明の第三の態様によれば、上記第一の態様に係るジャーナル軸受では、前記案内部は、回転方向後方側における前記ランド部の端面に形成され、前記潤滑油が流入する流入孔と、前記摺動面上に形成され、前記潤滑油を供給する供給孔と、前記流入孔と前記供給孔とを連通する給油管と、を有していてもよい。【００１５】
上述のような構成によれば、流入孔から流入した潤滑油が、給油管及び供給孔を介して摺動面上に供給される。これにより、軸受上半部と回転軸とが、摺動面上の潤滑油を介して潤滑される。【００１６】
本発明の第四の態様によれば、上記第一から第三のいずれか一態様に係るジャーナル軸受では、前記摺動面上には、前記回転方向前方側に向かうに従って、前記摺動面上における軸線方向両端縁から、該軸線方向における中央の領域に向かって延びるとともに、前記摺動面から径方向外側に向かって凹没する案内溝が形成されていてもよい。【００１７】
上述のような構成によれば、潤滑油は、案内溝によって、摺動面上で軸線方向における中央の領域に向かって案内される。これにより、摺動面上に形成される潤滑油の油膜の膜厚を維持することができる。【００１８】
本発明の第五の態様によれば、上記第一から第四のいずれか一態様に係るジャーナル軸受では、前記軸受上半部は、周方向に配列された複数の前記ランド部及び前記案内部を有してもよい。【００１９】
上述のような構成によれば、複数のランド部及び案内部が周方向に沿って配列されている。これにより、軸受上半部をその周方向にわたってより広範囲に潤滑することができる。【００２０】
本発明の第六の態様によれば、上記第一から第五のいずれか一態様に係るジャーナル軸受では、前記軸受上半部は、軸線方向に間隔を開けて配列された複数の前記ランド部を有してもよい。【００２１】
上述のような構成によれば、軸受上半部には、軸線方向に間隔を開けて配列された複数のランド部が形成されている。これにより、回転軸をさらに安定的に支持することができる。加えて、各々のランド部に加わる荷重を低減することができるため、経年使用に伴う軸受上半部、及び軸受下半部の摩耗を抑制することができる。【００２２】
本発明の第七の態様によれば、上記第一から第六のいずれか一態様に係るジャーナル軸受では、前記潤滑油供給部は、前記回転軸の周方向で、前記軸受上半部と前記軸受下半部との間に設けられた端部供給装置を有し、前記端部供給装置は、前記回転方向前方側に向かって前記潤滑油を吹き出す前方供給部と、前記回転方向後方側に向かって前記潤滑油を吹き出す後方供給部と、を備えてもよい。【００２３】
上述のような構成によれば、前方供給部、及び後方供給部によって、軸受上半部、及び軸受下半部のそれぞれに対して十分に潤滑油を供給することができる。特に、潤滑油を軸線に対する径方向内側のみに向かって供給する場合に比べて、軸受上半部、及び軸受下半部に対してさらに積極的に潤滑油を供給することができる。【００２４】
本発明の第八の態様によれば、上記第七の態様に係るジャーナル軸受では、前記前方供給部は、前記軸線方向で前記ランド部に対応する領域に設けられていてもよい。【００２５】
上述のような構成によれば、前方供給部が軸線方向でランド部に対応する領域に設けられていることから、ランド部に対して直接的に潤滑油を供給することができる。すなわち、ランド部に十分な量の潤滑油を行き渡らせることができる。【００２６】
本発明の第九の態様によれば、上記第七又は第八の態様に係るジャーナル軸受では、前記後方供給部は、前記軸線方向で前記軸受下半部に対応する領域に設けられていてもよい。【００２７】
上述のような構成によれば、後方供給部が軸線方向で軸受下半部に対応する領域に設けられていることから、軸受下半部に対して直接的に潤滑油を供給することができる。すなわち、軸受下半部に十分な量の潤滑油を行き渡らせることができる。【００２８】
本発明の第十の態様によれば、上記第七から第九のいずれか一態様に係るジャーナル軸受では、前記後方供給部は、前記軸線方向で前記ランド部に対応する領域のみに設けられていてもよい。【００２９】
上述のような構成によれば、ランド部に対して回転方向の前方側からも潤滑油を供給することができる。すなわち、ランド部にさらに十分に潤滑油を行き渡らせることができる。【００３０】
本発明の第十一の態様によれば、回転機械は、上記第一から第十のいずれか一態様に係る前記ジャーナル軸受と、該ジャーナル軸受によって支持される前記回転軸と、を備える。【００３１】
上述のような構成によれば、ジャーナル軸受によって回転軸が支持されることで、安定的に運転することが可能な回転機械を提供することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、少量の潤滑油によって十分な潤滑性能を発揮することが可能なジャーナル軸受、及びこれを備える回転機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の各実施形態に係る回転機械を示す概略図である。
【図２】本発明の各実施形態に係るジャーナル軸受を軸線方向から見た図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ視の断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係るジャーナル軸受のランド部及び案内部を示す拡大図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係るジャーナル軸受の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係るジャーナル軸受のランド部及び案内部を示す拡大図である。
【図７】本発明の第三実施形態に係るジャーナル軸受のランド部及び案内部を示す拡大図である。
【図８】本発明の第四実施形態に係るジャーナル軸受を軸線方向から見た図である。
【図９】本発明の第四実施形態に係る給油ノズルの構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の第四実施形態に係る給油ノズルの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態に係るジャーナル軸受１０、及び回転機械１００について図面を参照して説明する。
図１に示すように、回転機械１００としての蒸気タービン１００は、水平方向に延びる軸線Ｏ回りに回転する回転軸１と、回転軸１の外周面１Ａに設けられた複数のブレード２と、回転軸１を外周側から覆うケーシング３と、ケーシング３の内周面に設けられるとともに、ブレード２に対して軸線Ｏ方向に互い違いに配列されたステータ４と、回転軸１を支持する複数の軸受部５と、を有している。
【００３５】
蒸気タービン１００には、ケーシング３に設けられた蒸気流入部６を介して外部から高温高圧の蒸気が供給される。この上記は、ブレード２とステータ４との間で画成される蒸気流路７を流通する。蒸気流路７を流通する過程で、蒸気がブレード２に衝突することで、回転軸１が回転する。回転軸１の回転エネルギーは、不図示のジェネレータ等によって取り出されることで、発電等に利用される。回転軸１を回転させた後の蒸気は、ケーシング３に設けられた排気部８を介して外部に排気される。
【００３６】
軸受部５は、回転軸１の軸線Ｏ方向における両端部を支持する装置である。本実施形態に係る軸受部５は、１つのスラスト軸受９と、２つのジャーナル軸受１０と、を有している。スラスト軸受９は、回転軸１の軸線Ｏ方向における荷重を支持する装置である。一方で、ジャーナル軸受１０は、回転軸１を軸線Ｏと交差する方向から支持する装置である。
【００３７】
以下、このジャーナル軸受１０について詳述する。図２に示すように、このジャーナル軸受１０は、回転軸１の外周面１Ａを下方から支持する軸受下半部１１と、回転軸１の外周面１Ａにおける上側半分を支持する軸受上半部１２と、軸受下半部１１及び軸受上半部１２と回転軸１との間に潤滑油を供給する潤滑油供給部１３と、これら軸受上半部１２、軸受下半部１１、及び潤滑油供給部１３を軸線Ｏ方向両側から覆う一対のサイドプレート１４と、を備えている。
【００３８】
軸受下半部１１は、回転軸１の外周面１Ａに接触する複数（２つ）の軸受パッド１５と、これら軸受パッド１５を外周側から支持するキャリアリング下半部１６と、を有している。２つの軸受パッド１５はそれぞれ、回転軸１の回転方向Ｒを基準として、回転方向Ｒの前方側に位置する前方側パッド１５Ａと、回転方向Ｒの後方側に位置する後方側パッド１５Ｂとされている。前方側パッド１５Ａと後方側パッド１５Ｂとは、周方向に間隔を開けて配列されている。
【００３９】
前方側パッド１５Ａと後方側パッド１５Ｂとは、軸線Ｏ方向から見て円弧状に湾曲して形成されるとともに、周方向から見て矩形板状に形成されている。前方側パッド１５Ａ及び後方側パッド１５Ｂの径方向内側の面は、径方向外側に向かって湾曲して形成されることで、それぞれパッド面１７とされている。パッド面１７は、回転軸１の外周面１Ａと接触することでこれを支持する。
【００４０】
さらに、前方側パッド１５Ａ及び後方側パッド１５Ｂは、ともにキャリアリング下半部１６の内周面上で、不図示の支持部によって支持されている。支持部は、前方側パッド１５Ａ及び後方側パッド１５Ｂの径方向外側の面を点接触で支持することで、これらをわずかに揺動可能に支持する。これにより、ジャーナル軸受１０はいわゆるティルティング機構を有している。振動等により回転軸１に径方向の変位が生じた場合、前方側パッド１５Ａ及び後方側パッド１５Ｂが軸線Ｏ方向を中心として揺動することで、この変位を吸収する。
なお、これら前方側パッド１５Ａ及び後方側パッド１５Ｂは、例えばホワイトメタル（Ｗ８７）等の金属材料で形成されることが望ましい。
【００４１】
軸受上半部１２は、回転軸１の外周面１Ａと間隔を開けて対向する軸受本体部１８（キャリアリング上半部１８）と、キャリアリング上半部１８の内周側に設けられるガイドメタル２０と、を有している。
【００４２】
キャリアリング上半部１８は、上述のキャリアリング下半部１６と概ね同一の寸法を有する円弧状の部材である。このキャリアリング上半部１８の径方向内側には、ガイドメタル２０が固定されている。
【００４３】
ガイドメタル２０は、回転軸１と接触する複数（２つ）のランド部２１と、ランド部２１に向かって潤滑油を案内する複数（２つ）の案内部２２と、を有している。ランド部２１は、キャリアリング下半部１６の内周面に沿って周方向に延びることで、軸線Ｏ方向から見て半円弧状をなしている。さらに、周方向から見て、ガイドメタル２０はキャリアリング上半部１８の内周面から径方向内側に突出することで概ね矩形の断面を有している。
【００４４】
ランド部２１の径方向における両面のうち、径方向内側の面は、回転軸１の外周面１Ａと概ね対応する径寸法を有している。これにより、ランド部２１の径方向内側の面は、回転軸１の外周面１Ａと摺接する摺動面２１Ａとされている。本実施形態に係るガイドメタル２０では、上述のようなランド部２１が、軸線Ｏ方向に間隔を開けて２つ配列されている。すなわち、回転軸１は２つのガイドメタル２０におけるそれぞれの摺動面２１Ａによって支持されている。
【００４５】
さらに、ランド部２１における軸線Ｏ方向両側の面は、摺動面２１Ａと概ね直交する方向に延びることで、それぞれランド部内側面２１１Ｓ、ランド部外側面２１２Ｓとされている。
【００４６】
このように形成されたそれぞれのランド部２１には、潤滑油を案内する案内部２２が一体に設けられている。本実施形態では、案内部２２は、ランド部２１の回転方向Ｒの後方側の端部に設けられている。より詳しくは図４に示すように、案内部２２は２つのランド部２１同士の間に設けられる集油壁２２Ａと、この集油壁２２Ａと隣接して設けられる傾斜部２２Ｂと、を有している。
【００４７】
集油壁２２Ａは、上述のランド部内側面２１１Ｓから、軸線Ｏと交差する方向に斜めに延びる壁面である。より詳細には、この集油壁２２Ａは、キャリアリング上半部１８の内周面上における２つのランド部２１同士の間の領域を軸線Ｏ方向に等分する等分線Ｌ上から、ランド部内側面２１１Ｓに向かって延びている。さらに、集油壁２２Ａは、回転方向Ｒの後方側から回転方向前方側に向かうに従って、ランド部内側面２１１Ｓに近接するように斜めに延びている。
【００４８】
このように形成された集油壁２２Ａにおける、回転方向Ｒの後方側の端縁は第一端縁２３とされている。さらに、回転方向Ｒの前方側の端縁は第二端縁２４とされている。第一端縁２３は、上述の等分線Ｌ上に位置している。第二端縁２４はランド部内側面２１１Ｓに接続されている。集油壁２２Ａの回転方向における両面のうち、回転方向Ｒの前方側を臨む面は、集油壁前方面２５とされている。同様に、回転方向Ｒの後方側を臨む面は、集油壁後方面２６とされている。
【００４９】
集油壁後方面２６には、傾斜部２２Ｂが設けられている。図４に示すように傾斜部２２Ｂは、集油壁２２Ａの第一端縁２３における径方向外側から、ランド部２１における摺動面２１Ａに向かって延びる面である。言い換えると、傾斜部２２Ｂは軸線Ｏ方向に交差する方向から見て、軸線Ｏに対して一定の角度をなして斜めに延びている。さらに、軸線Ｏに対する径方向から見て傾斜部２２Ｂは、概ね三角形状をなしている。
【００５０】
本実施形態では、軸線Ｏ方向に配列された２つのランド部２１に、それぞれ上述の案内部２２が１つずつ設けられている。より詳しくは、これら２つの案内部２２は、等分線Ｌを基準として軸線Ｏ方向に線対称をなしている。さらに、２つの案内部２２において、それぞれの集油壁２２Ａの第一端縁２３同士は、等分線Ｌ上で一体に接続されることで、稜線部３０をなしている。すなわち、周方向から見て２つの案内部２２は、稜線部３０から２つのランド部内側面２１１Ｓに向かって延びることで、略Ｖ字状をなしている。
【００５１】
さらに、再び図２を参照して、ジャーナル軸受１０には、複数（４つ）の潤滑油供給部１３が周方向に間隔を開けて設けられている。より詳しくは、潤滑油供給部１３は、前方側パッド１５Ａに設けられた第一給油ノズル１３Ａと、後方側パッド１５Ｂに設けられた第二給油ノズル１３Ｂ及び第三給油ノズル１３Ｃと、軸受上半部１２に設けられた第四給油ノズル１３Ｄと、を有している。
【００５２】
第一給油ノズル１３Ａは、前方側パッド１５Ａにおける回転方向Ｒの後方側の端部に設けられている。第二給油ノズル１３Ｂ及び第三給油ノズル１３Ｃは、後方側パッド１５Ｂにおける回転方向の両端部にそれぞれ設けられている。第四給油ノズル１３Ｄは、軸受上半部１２における回転方向Ｒの前方側の端部の近傍に、第三給油ノズル１３Ｃと間隔を開けて設けられている。
【００５３】
第一給油ノズル１３Ａ、第二給油ノズル１３Ｂ、第三給油ノズル１３Ｃは、いずれもキャリアリング下半部１６の外周面と、前方側パッド１５Ａ及び後方側パッド１５Ｂのパッド面１７とを連通している。第四給油ノズル１３Ｄは、キャリアリング上半部１８の外周面と、ガイドメタル２０の内周面とを連通している。これら給油ノズル（潤滑油供給部１３）には、外部から潤滑油が供給される。これにより、潤滑油が回転軸１の外周面１Ａに供給される。
【００５４】
続いて、ジャーナル軸受１０の動作について説明する。上述のようにジャーナル軸受１０は、水平方向に延びる回転軸１を支持するものであることから、重力によって潤滑油は下方に滞留する傾向にある。下方に滞留した潤滑油は、回転軸１の回転に伴って、回転軸１の回転方向Ｒと同一の方向に向かい、軸受下半部１１（前方側パッド１５Ａ、後方側パッド１５Ｂ）と回転軸の外周面１Ａとの間の領域を流れる。やがて、潤滑油は、回転軸１の回転に伴って、軸受下半部１１における回転方向Ｒ前方側の端部を経た後、軸受上半部１２（ガイドメタル２０）の回転方向Ｒ後方側の端部に達する。
【００５５】
ここで、ガイドメタル２０（ランド部２１）の回転方向Ｒ後方側の端部には案内部２２が設けられている。回転方向Ｒ後方側から流通してきた潤滑油は、それぞれの案内部２２の集油壁２２Ａ同士が接する稜線部３０によって２つの流れに分けられる。同時に、集油壁２２Ａに接して設けられたそれぞれの傾斜部２２Ｂによって、潤滑油はランド部２１の摺動面２１Ａ上に向かって案内される。より具体的には、傾斜部２２Ｂは稜線部３０と摺動面２１Ａとを斜めに接続している。これにより、回転軸１の回転に伴って、潤滑油は傾斜部２２Ｂを傾斜方向の下方から上方に向かって流れた後、摺動面２１Ａ上に達する。摺動面２１Ａ上に達した潤滑油は、回転軸１の回転によって、摺動面２１Ａ上を回転方向Ｒ前方側に向かって流れる。これにより、潤滑油を摺動面２１Ａ上の周方向にわたって行き渡らせることが可能となる。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態に係るジャーナル軸受１０によれば、回転軸１の回転に伴って、案内部２２が潤滑油をランド部２１の摺動面２１Ａに向かって案内する。これにより、軸受上半部１２と回転軸１との間にも潤滑油を行き渡らせることができる。
【００５７】
加えて、案内部２２が設けられていることによって軸受下半部１１側に滞留している潤滑油を軸受上半部１２側に向かって積極的に供給することができる。これにより、潤滑油の供給量を増やすことなく、軸受上半部１２を潤滑することができる。言い換えると、少量の潤滑油によって十分な潤滑性能を発揮することができる。
【００５８】
さらには、本実施形態に係る案内部２２は、ガイドメタル２０に加工を施すのみで実現することができる。すなわち、軸受上半部１２を潤滑するに当たって、他の装置や部材を追設することなく、これを実現することができる。
【００５９】
加えて、上述のような構成によれば、軸受上半部１２には、軸線Ｏ方向に間隔を開けて配列された複数（２つ）のランド部２１が形成されている。これにより、各々のランド部２１に加わる荷重を低減することができるため、回転軸１を安定的に支持することができるとともに、経年使用に伴う軸受上半部１２（ガイドメタル２０）、及び軸受下半部１１（軸受パッド１５）の摩耗を抑制することができる。
【００６０】
なお、上述の第一実施形態では、案内部２２が、ガイドメタル２０の回転方向Ｒ後方側の端部に設けられる例について説明した。しかしながら、案内部２２の設けられる位置、及び個数はこれに限定されない。具体的には、図５に示すように、ガイドメタル２０の周方向に間隔を開けて複数の案内部２２が設けられていてもよい。
このような構成によれば、軸受上半部１２の周方向におけるより広い範囲を潤滑することができる。
【００６１】
〔第二実施形態〕
続いて、本発明の第二実施形態について、図６を参照して説明する。なお、上述の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。
【００６２】
本実施形態に係るジャーナル軸受１０１では、案内部２２１は潤滑油が流入する流入孔４１と、潤滑油を供給する供給孔４２と、これら流入孔４１と供給孔４２とを連通する給油管４３と、を備えている。
【００６３】
それぞれのランド部２１の回転方向Ｒ後方側の端部には、互いに対向する一対のランド部内側面２１１Ｓから等分線Ｌにかけて延びる板状の接続部４４がそれぞれ設けられている。それぞれの接続部４４は等分線Ｌ上で接続されている。さらに、これら接続部４４の径方向における寸法は、ランド部２１の径方向における寸法と略同一に設定されている。
【００６４】
接続部４４の回転方向Ｒ後方側の端面は接続部端面４４Ａとされている。この接続部端面４４Ａには、回転方向Ｒ後方側に向かって開口する流入孔４１が形成されている。一方で、ランド部２１の摺動面２１Ａ上には、径方向内側に向かって開口する供給孔４２が形成されている。これら流入孔４１と供給孔４２とは、給油管４３によって連通されている。給油管４３は、流入孔４１から供給孔４２にかけて一様な内径寸法を有する断面視円形の管路である。
【００６５】
このような構成によれば、回転方向Ｒ後方側から、流入孔４１を介して流入した潤滑油が、給油管４３及び供給孔４２を経て摺動面２１Ａ上に供給される。これにより、上述の第一実施形態と同様に、軸受上半部１２と回転軸１とは、摺動面２１Ａ上の潤滑油を介して潤滑されることが可能となる。
【００６６】
なお、本実施形態では、給油管４３は円形断面を有するとともに、その内径寸法は給油管４３の延在長全体にわたって一様であるとした。しかしながら、給油管４３の態様はこれに限定されず、例えば流入孔４１側から供給孔４２側に向かうに従って、内径寸法が次第に減ずるように形成されていてもよい。このような構成によれば、流入孔４１から供給孔４２に向かうに従って潤滑油に加わる圧力が増すことで、供給孔４２に達した潤滑油の流速を高めることができる。流速が増したことによって、ランド部２１の周方向におけるさらに広い領域にまで潤滑油を到達させることができる。
【００６７】
〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態について、図７を参照して説明する。図７に示すように、本実施形態に係るジャーナル軸受１０２は、上述の第一実施形態で説明した案内部２２に加えて、ランド部２１の摺動面２１Ａ上で周方向に間隔を開けて形成された複数の案内溝４５を有している。
【００６８】
より具体的には、案内溝４５は、軸線Ｏ方向におけるランド部２１の両端縁から、軸線Ｏ方向におけるランド部２１の中央に向かって次第に近接するように延びる一対の凹溝４５Ａを有している。それぞれの凹溝４５Ａは回転方向Ｒ後方側から前方側に向かうに従って、軸線Ｏ方向におけるランド部２１の端縁から中央に向かって傾斜するように延びている。これにより、一対の凹溝４５Ａは、軸線Ｏに対する径方向から見て概ねＶ字状をなしている。さらに、凹溝４５Ａの底部（径方向外側の面）と、ランド部２１の径方向外側の面との間には十分な寸法余裕が形成される。言い換えると、凹溝４５Ａはランド部２１を径方向に貫通しない程度に凹没している。
【００６９】
このような構成によれば、摺動面２１Ａ上に供給された潤滑油は、案内溝４５によって摺動面２１Ａ上で軸線Ｏ方向における中央の領域に向かって案内される。これにより、摺動面２１Ａ上に形成される潤滑油の油膜の膜厚を維持することができる。
【００７０】
一方で、このような案内溝４５が形成されていない場合、潤滑油は回転軸１の回転に伴ってランド部２１の軸線Ｏ方向両側から外方に向かって離散してしまう。このため、案内部２２から回転方向Ｒ前方側に離間した位置では、摺動面２１Ａ上に十分な量の潤滑油を供給できない可能性がある。
【００７１】
しかしながら、本実施形態では摺動面２１Ａ上に上述のような案内溝４５が形成されていることによって、このような可能性を低減することができる。言い換えると、案内部２２から回転方向Ｒ前方側に離間した位置にも、十分な量の潤滑油を行き渡らせることができる。
【００７２】
なお、上述の実施形態では、案内溝４５は互いに独立した一対の凹溝４５Ａによって構成された例について説明した。しかしながら、案内溝４５の態様はこれに限定されない。例えば、これら一対の凹溝４５Ａ同士が、回転方向Ｒ前方側の端部で互いに接続されることで１つの連続した溝として形成されていてもよい。
【００７３】
さらに、それぞれの凹溝４５Ａは回転方向Ｒの後方側から前方側にかけて、軸線Ｏ方向における寸法が次第に変化するように構成されていてもよい。
【００７４】
また、案内溝４５の径方向における寸法（深さ）は、回転方向Ｒの後方側から前方側に向かうに従って次第に減ずるように設定されていてもよい。
【００７５】
さらに、この案内溝４５は、上述の第二実施形態におけるジャーナル軸受１０１に適用することも可能である。
【００７６】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について図８から図１０を参照して説明する。なお、上述の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付した上で、詳細な説明は省略する。
【００７７】
図８に示すように、本実施形態に係るジャーナル軸受１０では、潤滑油供給部１３は、４つの給油ノズル（第一給油ノズル１３Ａ，第二給油ノズル１３Ｂ，第三給油ノズル１３Ｃ，第四給油ノズル１３Ｄ）に加えて、さらに第五給油ノズル１３Ｅ（端部供給装置）を備えている。
【００７８】
第五給油ノズル１３Ｅは、周方向における軸受下半部１１と、軸受上半部１２との間に設けられている。より具体的には、第五給油ノズル１３Ｅは、前方側パッド１５Ａの回転方向Ｒにおける前方側の端部に設けられている。この第五給油ノズル１３Ｅも、他の給油ノズルと同様に、外部から供給された潤滑油を回転軸１に向かって吹き出す。
【００７９】
図９に示すように、第五給油ノズル１３Ｅは、軸線Ｏ方向における略中央部に設けられた導入部１３１Ｅと、この導入部１３１Ｅから軸線Ｏ方向の両側に向かって延びる一対の棒状の噴射部１３２Ｅと、を有している。
【００８０】
導入部１３１Ｅは、外部に設けられたタンクやポンプ等を含む潤滑油の供給源（不図示）に接続されている。導入部１３１Ｅに流入した潤滑油は、導入部１３１Ｅ内で軸線Ｏ方向両側に分けられて、一対の噴射部１３２Ｅ内に導かれる。
【００８１】
噴射部１３２Ｅの回転方向Ｒの両側を向く面には、内部を流通する潤滑油を吹き出すための複数の噴射孔１３３Ｅが、軸線Ｏ方向に沿って配列されている。複数の噴射孔１３３Ｅのうち、回転方向Ｒの前方側を向いて開口する噴射孔１３３Ｅは、前方供給部１３３Ｆとされている。前方供給部１３３Ｆは、軸線Ｏ方向において導入部１３１Ｅから離間する側のみに設けられている。より詳細には、前方供給部１３３Ｆは、上述のランド部２１に軸線Ｏ方向で対応する領域に設けられている。さらに具体的には、前方供給部１３３Ｆは、軸線Ｏ方向でランド部２１と同一の位置に設けられている。すなわち、前方供給部１３３Ｆは、一対のランド部２１，２１と、これらランド部２１，２１によって軸線Ｏ方向両側から囲まれた傾斜部２２Ｂとのうち、ランド部２１のみに向かって直接的に潤滑油を吹き出すことが可能である。
【００８２】
複数の噴射孔１３３Ｅのうち、回転方向Ｒの後方側を向いて開口する噴射孔１３３Ｅは、後方供給部１３３Ｇとされている。後方供給部１３３Ｇは、噴射部１３２Ｅの軸線Ｏ方向における全体にわたって設けられている。言い換えれば、後方供給部１３３Ｇは、軸線Ｏ方向で軸受下半部１１（前方側パッド１５Ａ）に対応する領域に設けられている。これにより、後方供給部１３３Ｇは、第五給油ノズル１３Ｅから見て回転方向Ｒの後方側に位置する前方側パッド１５Ａに向かって潤滑油を吹き出すことが可能である。
【００８３】
上述のような構成によれば、前方供給部１３３Ｆ、及び後方供給部１３３Ｇによって、軸受上半部１２、及び軸受下半部１１のそれぞれに対して十分に潤滑油を供給することができる。特に、潤滑油を軸線Ｏに対する径方向内側のみに向かって供給する場合に比べて、軸受上半部１２、及び軸受下半部１１に対してさらに積極的に潤滑油を供給することができる。
【００８４】
さらに、上述のような構成によれば、前方供給部１３３Ｆが軸線Ｏ方向でランド部２１に対応する領域に設けられていることから、ランド部２１に対して直接的に潤滑油を供給することができる。すなわち、ランド部２１に十分な量の潤滑油を行き渡らせることができる。
【００８５】
加えて、後方供給部１３３Ｇが軸線Ｏ方向で軸受下半部１１に対応する領域に設けられていることから、軸受下半部１１に対して直接的に潤滑油を供給することができる。すなわち、軸受下半部１１に十分な量の潤滑油を行き渡らせることができる。
【００８６】
なお、本実施形態では、後方供給部１３３Ｇが、噴射部１３２Ｅの軸線Ｏ方向における全体にわたって設けられている例について説明した。しかしながら、後方供給部１３３Ｇの態様は上記に限定されず、例えば図１０に示すように、ランド部２１に軸線Ｏ方向で対応する領域に設けられてもよい。すなわち、この場合の後方供給部１３３Ｇは、第五給油ノズル１３Ｅから見て回転方向Ｒの後方側に位置する前方側パッド１５Ａに向かって潤滑油を吹き出すことが可能である。
【００８７】
このような構成によれば、ランド部２１に対して回転方向Ｒの前方側からも潤滑油を供給することができる。すなわち、ランド部２１にさらに十分に潤滑油を行き渡らせることができる。
【００８８】
以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
上述の構成によれば、少量の潤滑油で十分な潤滑性能を発揮することが可能なジャーナル軸受を提供することができる。加えて、このようなジャーナル軸受によって回転軸が支持されることで、安定的に運転することが可能な回転機械を提供することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１…回転軸
１Ａ…回転軸の外周面
２…ブレード
３…ケーシング
４…ステータ
５…軸受部
６…蒸気流入部
７…蒸気流路
８…排気部
９…スラスト軸受
１０…ジャーナル軸受
１１…軸受下半部
１２…軸受上半部
１３…潤滑油供給部
１３Ａ…第一給油ノズル
１３Ｂ…第二給油ノズル
１３Ｃ…第三給油ノズル
１３Ｄ…第四給油ノズル
１３Ｅ…第五給油ノズル
１４…サイドプレート
１５…軸受パッド
１５Ａ…前方側パッド
１５Ｂ…後方側パッド
１６…キャリアリング下半部
１７…パッド面
１８…軸受本体部
１９…キャリアリング上半部
２０…ガイドメタル
２１…ランド部
２２…案内部
２１Ａ…摺動面
２１Ｓ…ランド部側面
２２Ａ…集油壁
２２Ｂ…傾斜部
２３…第一端縁
２４…第二端縁
２５…集油壁前方面
２６…集油壁後方面
３０…稜線部
４１…流入孔
４２…供給孔
４３…給油管
４４…接続部
４４Ａ…接続部端面
４５…案内溝
４５Ａ…凹溝
１００…回転機械（蒸気タービン）
１０１、１０２…ジャーナル軸受
１３１Ｅ…導入部
１３２Ｅ…噴射部
１３３Ｅ…噴射孔
１３３Ｆ…前方供給部
１３３Ｇ…後方供給部
２２１…案内部
Ｌ…等分線
Ｏ…軸線
Ｒ…回転方向
【図１】
2016084937.tif 000003
【図２】
2016084937.tif 000004
【図３】
2016084937.tif 000005
【図４】
2016084937.tif 000006
【図５】
2016084937.tif 000007
【図６】
2016084937.tif 000008
【図７】
2016084937.tif 000009
【図８】
2016084937.tif 000010
【図９】
2016084937.tif 000011
【図１０】
2016084937.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月24日(2017.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に延びる軸線回りに回転可能な回転軸の外周面を下方から摺動可能に支持する軸受下半部と、
前記回転軸の外周面の上側半分を支持する軸受上半部と、
前記軸受下半部及び前記軸受上半部と前記回転軸との間に潤滑油を供給する潤滑油供給部と、
を備え、
前記軸受上半部は、
前記回転軸の上側半分の外周面に間隔を開けて対向する軸受本体部と、
該軸受本体部の内周面から径方向内側に突出して前記回転軸との摺動面を形成するとともに周方向に延びるランド部と、
前記潤滑油を前記ランド部の摺動面に案内する案内部と、
を有し、
前記潤滑油供給部は、前記回転軸の周方向で、前記軸受上半部と前記軸受下半部との間に設けられた端部供給装置を有し、
前記端部供給装置は、前記回転方向前方側に向かって前記潤滑油を吹き出す前方供給部と、前記回転方向後方側に向かって前記潤滑油を吹き出す後方供給部と、を備える
ジャーナル軸受。
【請求項２】
前記案内部は、
前記内周面上に設けられるとともに、前記回転軸の回転方向後方側から回転方向前方側に向かうに従って、前記内周面から前記ランド部に近接する方向に延びる集油壁と、
前記集油壁の前記回転方向後方側に設けられ、前記内周面から前記摺動面に向かって傾斜して延びる傾斜部と、
を有する請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項３】
前記案内部には、
前記回転方向後方側における前記ランド部の端面に形成され、前記潤滑油が流入する流入孔と、
前記摺動面上に形成され、該摺動面上に前記潤滑油を供給する供給孔と、
前記流入孔と前記供給孔とを連通する給油管と
が形成されている請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項４】
前記摺動面上には、前記回転方向前方側に向かうに従って、前記摺動面上における前記軸線方向両端縁から、該軸線方向における中央の領域に向かって延びるとともに、前記摺動面から径方向外側に向かって凹没する案内溝が形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のジャーナル軸受。
【請求項５】
前記軸受上半部は、周方向に配列された複数の前記ランド部及び前記案内部を有する請求項１から４のいずれか一項に記載のジャーナル軸受。
【請求項６】
前記軸受上半部は、前記軸線方向に間隔を開けて配列された複数の前記ランド部を有する請求項１から５のいずれか一項に記載のジャーナル軸受。
【請求項７】
前記前方供給部は、前記軸線方向で前記ランド部に対応する領域に設けられている請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項８】
前記後方供給部は、前記軸線方向で前記軸受下半部に対応する領域に設けられている請求項１又は７に記載のジャーナル軸受。
【請求項９】
前記後方供給部は、前記軸線方向で前記ランド部に対応する領域に設けられている請求項１、７、８のいずれか一項に記載のジャーナル軸受。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の前記ジャーナル軸受と、
該ジャーナル軸受によって支持される前記回転軸と、
を備える回転機械。
【国際調査報告】
2016084937.tif 000013
2016084937.tif 000014
2016084937.tif 000015
2016084937.tif 000016