(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体機械の本体ケーシングと、
前記本体ケーシング内に回転自在に配置された回転軸と、
前記本体ケーシングの外方に配置され、前記回転軸を回動自在に支持するジャーナル軸受と、を備え、
前記ジャーナル軸受は上半部と下半部とを有し、
前記ジャーナル軸受の上半部のうち本体ケーシング側に、前記回転軸と前記ジャーナル軸受の摺動面の間から排出される潤滑油を受ける油受けを設け、この油受けは潤滑油を開口を介して回転軸側に導く案内路を有する、流体機械。
【請求項２】
流体機械の本体ケーシングと、
前記本体ケーシング内に回転自在に配置された回転軸と、
前記本体ケーシングの外方に配置され、前記回転軸を回動自在に支持するジャーナル軸受と、を備え、
前記ジャーナル軸受は上半部と下半部とを有し、
前記ジャーナル軸受の下半部のうち本体ケーシング側に、前記回転軸と前記ジャーナル軸受の摺動面との隙間から排出される潤滑油を集積するための油容器を設け、前記油容器は前記回転軸の最下点よりも上方に、前記油容器内の潤滑油をオーバーフローさせるための開口部を有する、流体機械。
【請求項３】
前記ジャーナル軸受の側端面のうち、前記本体ケーシングとは反対側の側端面に、前記回転軸と一定の隙間をもって対向するような排油遮蔽板を設けた、請求項１または２記載の流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施の形態はジャーナル軸受を用いた流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン、ガスタービン、圧縮機など大型の流体機械では、回転軸の荷重を支持するためにジャーナル軸受が用いられる。ジャーナル軸受には、その摺動面の構造により、二円弧型やパッド型などの種類がある。以下、パッド型ジャーナル軸受について、蒸気タービンに適用した場合を想定して説明する。
【０００３】
図１４に、従来技術のパッド型ジャーナル軸受と蒸気タービンを示す。蒸気タービンは回転軸１と,それを囲うタービンケーシング２を有しており、タービンケーシング２内部を流れる蒸気の熱エネルギーを用いて、回転軸１を回転させて動力を得る。タービンケーシング２の外部には軸受ケーシング３が設けられており、軸受ケーシング３の内部には、パッド４と軸受本体５から構成されるパッド型ジャーナル軸受が設けられている。図１５は図１４のＢ−Ｂ線断面図であり、従来技術のパッド型ジャーナル軸受を示す断面図である。軸受本体５の内周面に複数枚のパッド４が保持されている。各パッド４の外周面の曲率半径は、軸受本体５の内周面の曲率半径よりも小さくなっており、各パッド４は軸受本体５と接しながら自由に傾くことができる。
【０００４】
軸受本体５とそれを載せている軸受台６には給油孔７が加工されており、蒸気タービンの運転中、軸受ケーシング３の外部にある図示しない給油源から、数百ｋＰａの圧力を以て潤滑油が給油孔７に供給され、その後軸受本体５の内部に流入する。また、軸受本体５には、給油孔７と比べて径の細い排油孔８が加工されており、軸受本体５の内部に流入した潤滑油の一部が、排油孔８を経て軸受ケーシング３の外部にある図示しないオイルサイトに導かれて、通油の確認に使用される。
【０００５】
回転軸１が回転すると、軸受本体５の内部の潤滑油が、回転軸１とパッド４との隙間に巻き込まれて油膜圧力が発生し、回転軸１の荷重が支持される。潤滑油は前記の隙間を通過する過程で、同隙間の軸方向端部から軸受本体５の外部に排出される。排出される潤滑油は、前記隙間内の油膜圧力に起因した軸方向の速度成分と、軸１の回転に伴う遠心力に起因した外周方向の速度成分を有しており、図示すると図１４の矢印９のようになる。軸受本体５の外部に排出された潤滑油は、軸受ケーシング３の内部に自由落下し、戻り油孔１０を経て図示しない潤滑油タンクに戻される。
【０００６】
続いて、図１４を用いて蒸気タービンのシール機構について説明する。タービンケーシング２の端部の回転軸１が貫通する部分には、ケーシング２の内部から高温・高圧の蒸気が流出することを防止するため、あるいはケーシング２の内部に大気が流入することを防止するために、グランド部１１と呼ばれるシール機構が設けられている。グランド部１１にはラビリンスパッキン１２が設けられており、回転軸１とタービンケーシング２との隙間を多段のフィン１３で遮蔽し、軸方向の圧力差を緩衝する構造となっている（特許文献２参照）。
【０００７】
ケーシング２内の作動蒸気圧力室１４の圧力が大気圧よりも低い場合、蒸気供給ライン１７からグランド蒸気ヘッダ１８を経て、グランド部機内側圧力室１５に蒸気が供給される。供給された蒸気の一部は作動蒸気圧力室１４に流入し、残りはグランド部機外側圧力室１６に流入し、グランド蒸気コンデンサ１９に回収される。これにより、作動蒸気圧力室１４に大気が流入することを防止できる。
【０００８】
一方、ケーシング２内の作動蒸気圧力室１４の圧力が大気圧よりも高い場合、グランド部機内側圧力室１５に流入した作動蒸気の一部は、グランド蒸気ヘッダ１８を経て余剰蒸気回収ライン２０に回収され、残りはグランド部機外側圧力室１６に流入し、グランド蒸気コンデンサ１９に回収される。これにより、作動蒸気圧力室１４からケーシング２の外部に高温・高圧の蒸気が流出することを防止できる。
【０００９】
いずれの場合でも、グランド部１１ではシール流体として蒸気を使用しており、運転条件によっては、回転軸１はグランド部１１で数百℃の蒸気と接する場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−１４９６９４
【特許文献２】特開２０１３−１４４９６７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、蒸気タービンでは、回転軸の軸長短縮によるコスト削減や、軸受スパン短縮による回転軸の剛性アップを目的として、ジャーナル軸受がタービンケーシングのごく近傍に設けられることが多い。一方、背景技術に示したように、タービンケーシングの端部にはグランド部が設けられており、回転軸はグランド部で数百℃の蒸気と接する場合もある。
【００１２】
図１４において、ジャーナル軸受がタービンケーシング２の近傍に置かれた場合、グランド部１１で回転軸１が蒸気から受ける熱の影響で、回転軸ジャーナル部（回転軸１のジャーナル軸受に対応する部分）２２も熱膨張すると考えられる。対向するパッド４も、その内周面における潤滑油のせん断摩擦が原因で熱膨張するが、パッド４を含むジャーナル軸受は高々数十℃の潤滑油や大気と接しているため、回転軸ジャーナル部２２の熱膨張の方が大きくなり、回転軸１とパッド４との隙間が狭くなる。
【００１３】
回転軸１とパッド４との隙間が極端に狭くなった場合、パッド４の内周面における潤滑油のせん断摩擦が増大し、パッド４の内周面に用いられている摺動材料の温度が上昇して強度が低下するリスクが考えられる。また、回転軸１とパッド４との接触により、摺動材料が損傷するリスクが考えられる。
【００１４】
更に、回転軸１とパッド４との隙間が極端に狭くなった場合、軸受の動特性が変化し、回転軸の振動安定性が悪化するリスクが考えられる。特許文献１に示す通り、回転軸が作動流体から受ける力の等価ばね定数をＫ、ジャーナル軸受の垂直方向のばね定数をＫｘ、水平方向のばね定数をＫｙとすると、回転軸の振動安定条件は以下のように書ける。  
Ｋ≦｜Ｋｘ−Ｋｙ｜／２          （１）
すなわち、ジャーナル軸受のばね定数の異方性｜Ｋｘ−Ｋｙ｜が小さいほど、振動安定性が悪化することが知られている。
【００１５】
図１６は、従来技術のパッド型ジャーナル軸受（図１５参照）を対象に、回転軸１とパッド４との隙間を変化させて、軸受の垂直方向のばね定数Ｋｘと水平方向のばね定数Ｋｙ、および異方性｜Ｋｘ−Ｋｙ｜を試算した結果である。軸受隙間が小さくなると、Ｋｘは大きくなるがそれ以上にＫｙが大きくなるため、異方性｜Ｋｘ−Ｋｙ｜が小さくなっている。すなわち、回転軸１とパッド４との隙間が極端に狭くなると、回転軸１の振動安定性が悪化するリスクが考えられる。
【００１６】
本実施の形態はこのような点を考慮してなされたものであり、蒸気タービン、ガスタービン、圧縮機などの流体機械において、流体機械の本体ケーシング内に配置された回転軸がケーシング内の高温流体から熱を受ける場合であっても、回転軸と軸受摺動面の間に適正な隙間を確保し、軸受摺動材料の強度や回転軸の振動安定性を維持することができる流体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】
【００１７】
本実施の形態は、流体機械の本体ケーシングと、前記本体ケーシング内に回転自在に配置された回転軸と、前記本体ケーシングの外方に配置され、前記回転軸を回動自在に支持するジャーナル軸受と、を備え、前記本体ケーシングと前記ジャーナル軸受との間に、前記回転軸の表面に対して潤滑油を噴射するための潤滑油ノズルを設けた、流体機械である。
【００１８】
本実施の形態は、流体機械の本体ケーシングと、前記本体ケーシング内に回転自在に配置された回転軸と、前記本体ケーシングの外方に配置され、前記回転軸を回動自在に支持するジャーナル軸受と、を備え、前記本体ケーシングと前記ジャーナル軸受との間に、前記回転軸の表面に対して圧縮空気を噴射するための圧縮空気ノズルを設けた、流体機械である。
【００１９】
本実施の形態は、流体機械の本体ケーシングと、前記本体ケーシング内に回転自在に配置された回転軸と、前記本体ケーシングの外方に配置され、前記回転軸を回動自在に支持するジャーナル軸受と、を備え、前記ジャーナル軸受は上半部と下半部とを有し、前記ジャーナル軸受の上半部のうち本体ケーシング側に、開口をもつとともに前記回転軸と前記ジャーナル軸受の摺動面の隙間から排出される潤滑油を貯える油受けを設け、この油受けは潤滑油を回転軸側に導く案内路を有する、流体機械である。
【００２０】
本実施の形態は、流体機械の本体ケーシングと、前記本体ケーシング内に回転自在に配置された回転軸と、前記本体ケーシングの外方に配置され、前記回転軸を回動自在に支持するジャーナル軸受と、を備え、前記ジャーナル軸受は上半部と下半部とを有し、前記ジャーナル軸受の下半部のうち本体ケーシング側に、前記回転軸と前記ジャーナル軸受の摺動面との隙間から排出される潤滑油を集積するための油容器を設け、前記油容器は回転軸の最下点よりも上方に、油溜まり内の潤滑油をオーバーフローさせるための開口部を有する、流体機械である。
【発明の効果】
【００２１】
本実施の形態によれば、回転軸と軸受摺動面との間に適正な隙間を確保し、軸受摺動材料の強度や回転軸の振動安定性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施の形態による流体機械を示す図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】第２の実施の形態による流体機械を示す図。
【図４】第３の実施の形態による流体機械を示す図。
【図５】第４の実施の形態による流体機械を示す図。
【図６】図５のＡ−Ａ線断面図。
【図７】第５の実施の形態による流体機械を示す図。
【図８】第６の実施の形態による流体機械を示す図。
【図９】第７の実施の形態による流体機械を示す図。
【図１０】図９のＡ−Ａ線断面図。
【図１１】第８の実施の形態による流体機械を示す図。
【図１２】図１１のＡ−Ａ線断面図。
【図１３】第９の実施の形態による流体機械を示す図。
【図１４】従来技術の流体機械を示す図。
【図１５】図１４のＢ−Ｂ線断面図。
【図１６】パッド型ジャーナル軸受で軸受隙間がばね定数に与える影響の試算結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施の形態）
以下、本実施の形態によるジャーナル軸受およびこれを用いた流体機械の実施の形態を、図面を参照して説明する。各図面はパッド型ジャーナル軸受を蒸気タービンに適用した場合を想定したものであるが、本発明はその他の種類のジャーナル軸受や流体機械についても同様に適用可能である。
【００２４】
図１および図２は第１の実施の形態による流体機械を示す図である。ここで図１は第１の実施の形態による流体機械を示す図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
【００２５】
図１および図２に示すように、流体機械となる蒸気タービンはタービンケーシング（流体機械の本体ケーシング）２と、タービンケーシング２内に回転自在に配置された回転軸１とを備えている。
【００２６】
図１および図２において、蒸気タービンは、タービンケーシング２内部を流れる蒸気の熱エネルギーを用いて、回転軸１を回転させて動力を得る。タービンケーシング２の外部には軸受ケーシング３が設けられており、軸受ケーシング３の内部には、パッド４と軸受本体５から構成されるパッド型ジャーナル軸受５０が設けられている。またパッド型ジャーナル５０は、２つ割された上半部５０Ａと下半部５０Ｂとを含む。また軸受本体５の内周面に複数枚のパッド（軸受摺動材料）４が保持されている。各パッド４の外周面の曲率半径は、軸受本体５の内周面の曲率半径よりも小さくなっており、各パッド４は軸受本体５と接しながら自由に傾くことができる。
【００２７】
軸受本体５とそれを載せている軸受台６には給油孔７が加工されており、蒸気タービンの運転中、軸受ケーシング３の外部にある図示しない給油源から、数百ｋＰａの圧力を以て潤滑油が給油孔７に供給され、その後軸受本体５の内部に流入する。また、軸受本体５には、給油孔７と比べて径の細い排油孔が加工されており、軸受本体５の内部に流入した潤滑油の一部が、排油孔を経て軸受ケーシング３の外部にある図示しないオイルサイトに導かれて、通油の確認に使用される。
【００２８】
回転軸１が回転すると、軸受本体５の内部の潤滑油が、回転軸１とパッド４との隙間に巻き込まれて油膜圧力が発生し、回転軸１の荷重が支持される。潤滑油は前記の隙間を通過する過程で、同隙間の軸方向端部から軸受本体５の外部に排出される。排出される潤滑油は、前記隙間内の油膜圧力に起因した軸方向の速度成分と、軸１の回転に伴う遠心力に起因した外周方向の速度成分を有しており、図示すると図１の矢印９のようになる。軸受本体５の外部に排出された潤滑油は、軸受ケーシング３の内部に自由落下し、戻り油孔１０を経て図示しない潤滑油タンクに戻される。
【００２９】
続いて、蒸気タービンのシール機構について説明する。タービンケーシング２の端部の回転軸１が貫通する部分には、ケーシング２の内部から高温・高圧の蒸気が流出することを防止するため、あるいはケーシング２の内部に大気が流入することを防止するために、グランド部１１と呼ばれるシール機構が設けられている。グランド部１１にはラビリンスパッキン１２が設けられており、回転軸１とタービンケーシング２との隙間を多段のフィン１３で遮蔽し、軸方向の圧力差を緩衝する構造となっている。
【００３０】
ケーシング２内の作動蒸気圧力室１４の圧力が大気圧よりも低い場合、蒸気供給ライン１７からグランド蒸気ヘッダ１８を経て、グランド部機内側圧力室１５に蒸気が供給される。供給された蒸気の一部は作動蒸気圧力室１４に流入し、残りはグランド部機外側圧力室１６に流入し、グランド蒸気コンデンサ１９に回収される。これにより、作動蒸気圧力室１４に大気が流入することを防止できる。
【００３１】
一方、ケーシング２内の作動蒸気圧力室１４の圧力が大気圧よりも高い場合、グランド部機内側圧力室１５に流入した作動蒸気の一部は、グランド蒸気ヘッダ１８を経て余剰蒸気回収ライン２０に回収され、残りはグランド部機外側圧力室１６に流入し、グランド蒸気コンデンサ１９に回収される。これにより、作動蒸気圧力室１４からケーシング２の外部に高温・高圧の蒸気が流出することを防止できる。
【００３２】
いずれの場合でも、グランド部１１ではシール流体として蒸気を使用しており、運転条件によっては、回転軸１はグランド部１１で数百℃の蒸気と接する場合もある。
【００３３】
またタービンケーシング２とジャーナル軸受５０との間、具体的には回転軸１がタービンケーシング２から出る箇所から、回転軸１がジャーナル軸受のパッド４と対向する箇所までの範囲内に、回転軸１の表面に対して潤滑油を噴射するためのノズル（潤滑油ノズル）２３が設けられている。また、軸受本体５に、給油孔７と連通する噴射油抽出孔２４が設けられ、この噴射油抽出孔２４と各ノズル２３は噴射油配管２５で接続されている。
【００３４】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。  
【００３５】
図１および図２において、蒸気タービンの運転中、数百ｋＰａの圧力を以て潤滑油が給油孔７に供給されると、潤滑油の一部は噴射油抽出孔２４と噴射油配管２５を経て、ノズル２３から回転軸１の表面に対して軸方向にＬ’の範囲に渡って、かつ円周方向にα’の範囲に渡って噴射される。回転軸１に表面に衝突した潤滑油は、軸受ケーシング３の内部に自由落下し、戻り油孔１０を経て図示しない潤滑油タンクに戻される。
【００３６】
他方、図１および図２に示すように、タービンケーシング２の端部にはグランド部１１が設けられている。グランド部１１ではシール流体として蒸気を使用しており、運転条件によっては、回転軸１はグランド部１１で数百℃の蒸気と接する場合もある。このような場合、蒸気から回転軸１に熱が流入することも考えられる。特にグランド部１１とジャーナル軸受５０との軸方向距離が短く設定される場合は、その熱流入は顕著となる。
【００３７】
本実施の形態では、上述のように回転軸１がタービンケーシング２から出る箇所から、回転軸１がジャーナル軸受のパッド４と対向する箇所までの範囲内に、数十℃の潤滑油が噴射されるため、グランド部１１から回転軸１側へ流入した熱が潤滑油によって持ち去られ、回転軸ジャーナル部（回転軸１のジャーナル軸受５０に対応する部分）２２の熱膨張が抑制される。
【００３８】
以上のように本実施の形態によれば,回転軸ジャーナル部２０の熱膨張が抑制されるため、回転軸１とパッド４の摺動面の間に十分な隙間が確保される。その結果、パッド（軸受）の温度が低く抑えられ、パッド４の材料の強度を維持することができる。また、ジャーナル軸受５０のばね定数の異方性が確保され、振動安定性を維持することができる。更に、回転軸１の冷却媒体としてジャーナル軸受５０の潤滑油の一部を利用するため、冷却媒体を循環させるための系統追設が不要となる。
【００３９】
（第２の実施の形態）
次に図３により第２の実施の形態による流体機械について説明する。  
【００４０】
図３は、第２の実施の形態による蒸気タービン（流体機械）を示す図である。図３に示すように、ノズル２３から噴射される潤滑油２６が、回転軸１の軸方向の速度成分を持つように、ノズル２３の取り付け角度が設定されている。図３に示す第２の実施の形態において、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。図３に示す第２の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４１】
図３において、本実施例でノズル２３から噴射される潤滑油２６が回転軸１と衝突する軸方向の範囲Ｌが示されている。この潤滑油２６が回転軸１と衝突する範囲Ｌは、図１に示す潤滑油２６が回転軸１と衝突する軸方向の範囲Ｌ’より大きくなっている。
【００４２】
このように本実施の形態では、潤滑油２６が回転軸１の軸方向の速度成分を持つように傾いて噴射されるため、潤滑油２６が回転軸１と接する面積が広くなる。その結果、冷却媒体である潤滑油２６が回転軸１から持ち去る熱量が多くなり、回転軸ジャーナル部２２の熱膨張の抑制がより確実となる。
【００４３】
このため,回転軸１とパッド４の摺動面の間の隙間確保がより確実となる。その結果、パッド４の温度が低く抑えられ、パッド４の材料の強度を維持することがより確実となる。また、ジャーナル軸受５０のばね定数の異方性が確保され、振動安定性をより確実に維持することがより確実となる。
【００４４】
（第３の実施の形態）
次に図４により第３の実施の形態による流体機械について説明する。  
【００４５】
図４は、第３の実施の形態による蒸気タービン（流体機械）を示す図である。図４に示すように、ノズル２３から噴射される潤滑油２６が、回転軸１の接線方向の速度成分を持つように、ノズル２３の取り付け角度が設定されている。図４に示す第３の実施の形態において、他の構成は図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。図４に示す第２の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４６】
図４に示すように、本実施例でノズル２３から噴射される潤滑油２６が回転軸１と衝突する円周方向の範囲がαで示されている。図４において潤滑油２６が回転軸１と衝突する円周方向の範囲αは図２に示す潤滑油２６が回転軸１と衝突する円周方向の範囲α’より大きくなっている。
【００４７】
このように本実施の形態では、潤滑油２６が回転軸１の接線方向の速度成分を持つように傾いて噴射されるため、潤滑油２６が回転軸１と接する面積が広くなる。その結果、冷却媒体である潤滑油２６が回転軸１から持ち去る熱量が多くなり、回転軸ジャーナル部２２の熱膨張の抑制がより確実となる。
【００４８】
（第４の実施の形態）
次に図５および図６により、第４の実施の形態による流体機械について説明する。ここで図５は第４の実施の形態による流体機械を示す図であり、図６は図５のＡ−Ａ線断面図である。
【００４９】
図５および図６に示すように、回転軸１がタービンケーシング２から出る箇所から、回転軸１がジャーナル軸受のパッド４と対向する箇所までの範囲内に、回転軸１の表面に対して軸方向にＬ’の範囲に渡って、かつ円周方向にα’の範囲に渡って圧縮空気を噴射するためのノズル（圧縮空気ノズル）２３Ａが設けられている。また各ノズル２３と図示しない圧縮空気供給源は圧縮空気配管２７で接続されている。
【００５０】
図５および図６に示す第４の実施の形態において、他の構成は図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。図５および図６に示す第４の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５１】
図５および図６に示す蒸気タービンなどの流体機械が設置されているプラントでは、周辺機器の制御などを目的として数百ｋＰａの圧縮空気を供給する系統が常設されている。本実施の形態では、ノズル２３Ａから噴射する空気の供給源として、左記のような常設の圧縮空気系統を利用する。
【００５２】
蒸気タービンの運転中、圧縮空気配管２７に供給された圧縮空気は、ノズル２３Ａから回転軸１の表面に対して噴射され、回転軸１に衝突した後、軸受ケーシング３の内部に放出される。蒸気タービンでは、軸受ケーシング３の内部から戻り油孔１０を経て、図示しない潤滑油タンクに到る戻り油系統は、大気圧に近い圧力に制御されている。本実施例で軸受ケーシング３の内部に放出された空気も、左記の戻り油系統を通って回収される。
【００５３】
図５および図６において、タービンケーシング２の端部にはグランド部１１が設けられている。グランド部１１ではシール流体として蒸気を使用しており、運転条件によっては、回転軸１はグランド部１１で数百℃の蒸気と接する場合もある。このような場合、蒸気から回転軸１に熱が流入する。
【００５４】
本実施例では、回転軸１がタービンケーシング２から出る箇所から、回転軸１がジャーナル軸受のパッド４と対向する箇所までの範囲内に、高々数十℃の圧縮空気が噴射されるため、グランド部１１から流入した熱が圧縮空気によって持ち去られ、回転軸ジャーナル部２２の熱膨張が抑制される。
【００５５】
このように回転軸ジャーナル部２２の熱膨張が抑制されるため、回転軸１とパッド４の摺動面の間に十分な隙間が確保される。その結果、パッド材料の温度が低く抑えられ、パッド４の材料の強度を維持することができる。また、ジャーナル軸受５０のばね定数の異方性が確保され、振動安定性をより確実に維持することができる。
【００５６】
更に、回転軸１の冷却媒体として圧縮空気を使用し、使用した空気は既存の戻り油系統を通って回収されるため、冷却媒体を回収するための系統追設が不要となる。
【００５７】
（第５の実施の形態）
次に図７により第５の実施の形態による流体機械について説明する。ここで図７は第５の実施の形態による流体機械を示す図である。
【００５８】
図７に示すように、ノズル２３Ａから噴射される圧縮空気２８が、回転軸１の軸方向の速度成分を持つように、ノズル２３Ａの取り付け角度が設定される。
【００５９】
図７に示す第５の実施の形態において、他の構成は図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。図７に示す第５の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６０】
図７に、本実施例でノズル２３Ａから噴射される圧縮空気２８が回転軸１と衝突する軸方向の範囲Ｌが示されている。この圧縮空気２８が回転軸１と衝突する範囲Ｌは図５に示す圧縮空気２７が回転軸１と衝突する軸方向の範囲Ｌ’より大きくなっている。
【００６１】
このように本実施の形態では、圧縮空気２８が回転軸１の軸方向の速度成分を持つように傾いて噴射されるため、圧縮空気２８が回転軸１と接する面積が広くなる。その結果、冷却媒体である圧縮空気２８が回転軸１から持ち去る熱量が多くなり、回転軸ジャーナル部２２の熱膨張の抑制がより確実となる。
【００６２】
（第６の実施の形態）
次に図８により第６の実施の形態による流体機械について説明する。ここで図８は第６の実施の形態による流体機械を示す図である。  
【００６３】
図８に示すように、ノズル２３Ａから噴射される圧縮空気２８が、回転軸１の接線方向の速度成分を持つように、ノズル２３Ａの取り付け角度が設定される。
【００６４】
図８に示す第６の実施の形態において、他の構成は図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。図８に示す第６の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６５】
図８に、本実施例でノズル２３Ａから噴射される圧縮空気２８が回転軸１と衝突する円周方向の範囲がαで示されている。この圧縮空気２８が回転軸１と衝突する範囲Ｌは図６に示す圧縮空気２８が回転軸１と衝突する円周方向の範囲α’より大きくなっている。
【００６６】
このように本実施の形態では、圧縮空気２８が回転軸１の接線方向の速度成分を持つように傾いて噴射されるため、圧縮空気２８が回転軸１と接触する面積が広くなる。その結果、冷却媒体である圧縮空気２８が回転軸１から持ち去る熱量が多くなり、回転軸ジャーナル部２２の熱膨張の抑制がより確実となる。
【００６７】
（第７の実施の形態）
次に図９および図１０により、第７の実施の形態による流体機械について説明する。ここで図９は第７の実施の形態による流体機械を示す図であり、図１０は図９のＡ−Ａ線断面図である。
【００６８】
図９に示すように、パッド型ジャーナル軸受５０は、２つ割された上半部５０Ａと下半部５０Ｂとを有し、このうち上半部５０Ａのタービンケーシング２側の側端面５０ａに油受け２９が設けられている。
【００６９】
図９および図１０に示すように、潤滑油は回転軸１とパッド４の隙間を通過する過程で、同隙間の軸方向端部から軸受本体５の外部に向かって矢印９方向に排出される。排出される潤滑油は、前記隙間内の油膜圧力に起因した軸方向の速度成分と、軸の回転に伴う遠心力に起因した外周方向の速度成分を有している。本実施の形態の油受け２９は、矢印９の方向に排出される潤滑油を受ける。また油受け２９は油受け２９内の潤滑油を回転軸１側へ導くとともに障壁３０ａを含む案内路３０を有する。すなわち図９および図１０に示すように、油受け２９の案内路３０は、回転軸１の上方に開口する開口部３１を含み、案内路３０の障壁３０ａに衝突した潤滑油を回転軸１の表面に自由落下させる。回転軸１の表面に自由落下して当たった潤滑油は、更に軸受ケーシング３の内部に自由落下し、戻り油孔１０を経て図示しない潤滑油タンクに戻される。
【００７０】
図９および図１０に示す第７の実施の形態において、他の構成は図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。図９および図１０に示す第７の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
図９および図１０に示すように、タービンケーシング２の端部にはグランド部１１が設けられている。グランド部１１ではシール流体として蒸気を使用しており、運転条件によっては、回転軸１はグランド部１１で数百℃の蒸気と接する場合もある。このような場合、蒸気から回転軸１に熱が流入する。
【００７２】
本実施の形態では、回転軸１がタービンケーシング２から出る箇所から、回転軸１がジャーナル軸受のパッド４と対向する箇所までの範囲内に、高々数十℃の潤滑油を自由落下により当てることにより、グランド部１１から流入した熱が潤滑油によって持ち去られ、回転軸ジャーナル部２２の熱膨張が抑制される。
【００７３】
（第８の実施の形態）
次に図１１および図１２により、第８の実施の形態による流体機械について説明する。ここで図１１は第８の実施の形態による流体機械を示す図であり、図１２は図１１のＡ−Ａ線断面図である。
【００７４】
図１１に示すように、パッド型ジャーナル軸受５０は上半部５０Ａと下半部５０Ｂとを有し、このうち下半部５０Ｂのタービンケーシング２側の側端面５０ｂに油容器３２が設けられている。
【００７５】
図１１および図１２に示すように、潤滑油は回転軸１とパッド４の隙間を通過する過程で、同隙間の軸方向端部から軸受本体５の外部に向かって矢印９方向に排出される。排出される潤滑油は、前記隙間内の油膜圧力に起因した軸方向の速度成分と、軸の回転に伴う遠心力に起因した外周方向の速度成分を有している。本実施の形態の油容器３２は油溜まり３３と呼ばれる空間を有し、この油溜まり３３に潤滑油を集積する。更に油容器３２は、回転軸の最下点よりも上方に、油溜まり３３に流入した潤滑油をオーバーフローさせるための開口部３４を有する。
【００７６】
図１１および図１２に示す第８の実施の形態において、他の構成は図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。図１１および図１２に示す第８の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７７】
図１１および図１２において、油溜まり３３に集積された潤滑油の液位は回転軸１の最下点より上方となり、回転軸１の表面の一部が、油溜まり３３内部の潤滑油に浸されることになる。また、油溜まり３３で回転軸１の表面に付着した潤滑油は、軸の回転に伴って開口部３４から矢印３６のように排出されるため、油溜まり３３内部の潤滑油は常時入れ替えられる。なお、図１１に示すように、回転軸１と油容器３２との隙間にフィン３５を設け、同隙間を最小化することにより、油溜まり３３への潤滑油の集積を促進することが可能である。
【００７８】
図１１および図１２に示すように、タービンケーシング２の端部にはグランド部１１が設けられている。グランド部１１ではシール流体として蒸気を使用しており、運転条件によっては、回転軸１はグランド部１１で数百℃の蒸気と接する場合もある。このような場合、蒸気から回転軸１に熱が流入する。
【００７９】
本実施の形態では、回転軸１がタービンケーシング２から出る箇所から、回転軸１がジャーナル軸受のパッド４と対向する箇所までの範囲内において、回転軸１を高々数十℃の潤滑油に浸すことにより、グランド部１１から流入した熱が潤滑油によって持ち去られ、回転軸ジャーナル部２２の熱膨張が抑制される。
【００８０】
（第９の実施の形態）
次に図１３により第９の実施の形態による流体機械について説明する。ここで図１３は第９の実施の形態による流体機械を示す図である。
【００８１】
図１３に示すように、パッド型ジャーナル軸受５０は２つ割された上半部５０Ａと下半部５０Ｂとを有し、このうち上半部５０Ａのタービンケーシング２側の側端面５０ａに油受け２９が設けられている。
【００８２】
図１３に示すように、潤滑油は回転軸１とパッド４の隙間を通過する過程で、同隙間の軸方向端部から軸受本体５の外部に向かって矢印９方向に排出される。排出される潤滑油は、前記隙間内の油膜圧力に起因した軸方向の速度成分と、軸の回転に伴う遠心力に起因した外周方向の速度成分を有している。本実施の形態の油受け２９は、矢印９の方向に排出される潤滑油を受ける。また油受け２９は油受け２９内の潤滑油を回転軸１側へ導くとともに障壁３０ａを含む案内路３０を有する。
【００８３】
また、下半部５０Ｂのタービンケーシング２側の側端面５０ｂに油容器３２が設けられている。
【００８４】
図１３に示すように、潤滑油は回転軸１とパッド４の隙間を通過する過程で、同隙間の軸方向端部から軸受本体５の外部に向かって矢印９方向に排出される。排出される潤滑油は、前記隙間内の油膜圧力に起因した軸方向の速度成分と、軸の回転に伴う遠心力に起因した外周方向の速度成分を有している。本実施の形態の油容器３２は油溜まり３３と呼ばれる空間を有し、この油溜まり３３に潤滑油を集積する。更に油容器３２は、回転軸の最下点よりも上方に、油溜まり３３に流入した潤滑油をオーバーフローさせるための開口部３４を有する。
【００８５】
また図１３に示すように、パッド型ジャーナル軸受５０の上半部５０Ａおよび下半部５０Ｂの側端面のうち、タービンケーシング２側とは反対側の側端面５０ｃ、５０ｄに、各々回転軸１と一定の隙間を以て対向するような排油遮蔽板３７ａ、３７ｂが設けられている。回転軸１と排油遮蔽板３７ａ、３７ｂとの間の隙間は、回転軸１とパッド４との隙間と同等の間隔をもつ。
【００８６】
図１３において、潤滑油は回転軸１とパッド４の隙間を通過する過程で、同隙間の軸方向端部から軸受本体５の外部に排出される。本実施の形態によれば、タービンケーシング２とは反対側の端面から排出される潤滑油については、排油遮蔽板３７と回転軸１との狭い隙間を通過することが困難となり、排出量が僅少となる。その分、タービンケーシング２側の側端面から排出される潤滑油の量が増加し、油受け２９および油容器３２に流入する潤滑油の量が増加する。
【００８７】
以上のように本実施の形態によれば、ジャーナル軸受５０のタービンケーシング２側の側端面から排出される潤滑油を、回転軸１の冷却媒体として用いることができる。この場合、冷却媒体となる潤滑油の流量を増加させることができ、潤滑油が回転軸１から持ち去る熱量が多くなり、回転軸ジャーナル部２２の熱膨張の抑制がより確実となる。
【符号の説明】
【００８８】
１  回転軸、２  タービンケーシング、３  軸受ケーシング、４  パッド、５  軸受本体、６  軸受台、７  給油孔、９  回転軸とパッドとの隙間から排出される潤滑油の速度、１０  戻り油孔、１１  グランド部、１２  ラビリンスパッキン、１３  フィン、１４  作動蒸気圧力室、１５  グランド部機内側圧力室、１６  グランド部機外側圧力室、１７  蒸気供給ライン、１８  グランド蒸気ヘッダ、１９  グランドコンデンサ、２０  余剰蒸気回収ライン、２１  グランド蒸気回収ライン、２２  回転軸ジャーナル部、２３  ノズル、２３Ａ  ノズル、２４  噴射油抽出孔、２５  噴射油配管、２６  ノズルから噴射される潤滑油、２７  圧縮空気配管、２８  ノズルから噴射される圧縮空気、２９  油受け、３０  油受けの障壁、３１  油受けの開口部、３２  油容器、３３  油容器の油溜まり、３４  油容器の開口部、３５  油容器のフィン、３６  油溜まりから排出される潤滑油の速度、３７  排油遮蔽板、５０  ジャーナル軸受、５０Ａ  上半部、５０Ｂ  下半部
【図１】
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【図２】
0006689661.tif 000003
【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】
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【図１６】
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