(57)【要約】【課題】据付時のドライ中心に対して運転時のウェット中心が変位した場合でも、主軸の外周面に対して適切に追随して、軸受部材の貫通空間の軸線と主軸の軸線とを概略平行にすることで、騒音を低減させることが可能な水中軸受装置を提供することを目的とする。【解決手段】概略円柱状の貫通空間Ａを内部に形成しかつ貫通空間Ａ内で自身の長手中心軸線回りに回転駆動される主軸Ｓを支承する軸受部材７と、軸受部材７を収容保持する軸受ハウジング２５とを備え、主軸方向と概略平行な流体流れｆを有する流路内に位置した水中軸受装置２１において、軸受部材７の外面と軸受ハウジング２５の内面との間には、弾性要素２７が介在されていることを特徴とする。【選択図】　図１
2004019686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
概略円柱状の貫通空間を内部に形成しかつ該貫通空間内で自身の長手中心軸線回りに回転駆動される主軸を支承する軸受部材と、該軸受部材を収容保持する軸受ハウジングとを備え、主軸方向と概略平行な流体流れを有する流路内に位置した水中軸受装置において、
前記軸受部材の外面と前記軸受ハウジングの内面との間の少なくとも一部には、弾性要素が介在されていることを特徴とする水中軸受装置。
【請求項２】
前記軸受ハウジングの内面には該内面の内周に沿って内側に突出して前記軸受部材の外面に当接する環状突出部が形成され、
前記弾性要素が、前記環状突出部の上流側及び下流側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の水中軸受装置。
【請求項３】
前記弾性要素はゴムからなることを特徴とする請求項１又は２記載の水中軸受装置。
【請求項４】
前記弾性要素は板バネであることを特徴とする請求項１又は２記載の水中軸受装置。
【請求項５】
概略円柱状の貫通空間を内部に形成しかつ該貫通空間内で自身の長手中心軸線回りに回転駆動される主軸を支承する軸受部材と、該軸受部材を収容保持する軸受ハウジングとを備え、主軸方向と概略平行な流体流れを有する流路内に位置した水中軸受装置において、
前記軸受ハウジングの下流側端部は、前記軸受部材の下流側端部に対して下流側に延びた延出部を備えており、該延出部は下流側に向かうに従ってすぼまる先細形状とされていることを特徴とする水中軸受装置。
【請求項６】
前記延出部には、吸音手段が設けられていることを特徴とする請求項５記載の水中軸受装置。
【請求項７】
前記吸音手段は、前記延出部の内面に設けられた吸音材であることを特徴とする請求項６記載の水中軸受装置。
【請求項８】
前記吸音手段は、前記延出部に形成されたハニカム構造部であることを特徴とする請求項６記載の水中軸受装置。
【請求項９】
概略円柱状の貫通空間を内部に形成しかつ該貫通空間内で自身の長手中心軸線回りに回転駆動される主軸を支承する軸受部材と、該軸受部材を収容保持する軸受ハウジングとを備え、少なくとも一部が水中に位置する水中軸受装置において、
前記軸受部材は真円軸受であることを特徴とする水中軸受装置。
【請求項１０】
前記軸受部材の軸受面には、前記貫通空間の中心軸線を中心として軸線方向に螺旋溝が形成されていることを特徴とする請求項９記載の水中軸受装置。
【請求項１１】
概略円柱状の貫通空間を内部に形成しかつ該貫通空間内で自身の長手中心軸線回りに一方向回転駆動される主軸を支承する軸受部材と、該軸受部材を収容保持する軸受ハウジングとを備え、少なくとも一部が水中に位置する水中軸受装置において、
前記軸受部材の軸受面に前記貫通空間の中心軸線方向に延在する少なくとも一つの溝が形成され、
該溝は、前記貫通空間の前記中心軸線と直交する断面において、先端が前記主軸の回転方向下流側に向く概略くさび状とされていることを特徴とする水中軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主軸の回転に伴って発生する騒音を低減させた水中軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水中軸受は、概して、ポンプ類、船舶のプロペラ軸、水力タービン等で使用される軸受である。本件の対象とする水中軸受では、特に水を潤滑剤として使用する。
図１１は、主軸Ｓの方向と概略平行な水流を有する管路３に取付支柱５を介して取り付けられた従来の水中軸受装置１を示し、該水中軸受装置１が主軸Ｓを据付けた状態を概略的に示している。符号Ｗは管路３内を流れる水を示している。
【０００３】
図１１に示すように、水中軸受装置１は、概略円柱状の貫通空間Ａを内部に形成し、該貫通空間Ａ内で自身の長手中心軸線回りに回転駆動される主軸Ｓを支承する軸受部材７と、この軸受部材７を収容保持する軸受ハウジング９とを備えている。
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に詳細に示すように、軸受部材７は軸受ハウジングの内側に取り付けられ貫通空間Ａを実質的に形成する本体部１１を備え、該本体部１１の内面には、貫通空間Ａの軸線方向に延在しかつ該軸線に垂直な断面が概略矩形又は台形とされたパッド１３が本体部１１の円周方向に多数埋設されている。
【０００４】
軸受ハウジング９及び本体部１１は、鋼や青銅といった金属材料からなり、各パッド１３，１３，．．．は例えば樹脂材料により形成されている。なお、本体部１１とパッド１３，１３，．．．とが一体形成される場合もある。
さらに、図示していないが、主軸Ｓは一般に、一端に作用部（例えば、プロペラ）が設けられ、他端に原動機が取り付けられているものである。この図示しない原動機によって主軸Ｓは自身の長手中心軸線回りに回転駆動され、管路３内に水流が生じている。
【０００５】
主軸Ｓが回転駆動されると、主軸Ｓの外面と軸受部材７内面の間隙に存在する水が主軸Ｓの回転方向へと引っ張られる。このとき、主軸Ｓの周囲には薄い水膜が形成される。貫通空間Ａの軸線に対して垂直な断面を見た場合に、図１３に示すように、パッド１３の主軸Ｓに対向する側の表面は平坦面であることから、パッド１３の表面（直線）と主軸Ｓの表面（円弧）との間の領域ｍに、概略くさび状の水膜が形成される。水膜が主軸Ｓの回転方向ｒにくさび形となっている場合には、水流は先細流路となってせき止められることから、水膜において水圧が発生する。この動力学的な作用による水膜の圧力によって主軸Ｓの荷重が支えられることにより、軸受の機能を果たすというものである。
【０００６】
ところで、従来の水中軸受装置１では、以下のような問題点があった。
すなわち、水中軸受装置１に対する主軸Ｓの据付け時には、通常、水の無い状態で主軸Ｓの位置決めを行う据付作業が行われるが、装置運用時には管路３内に水が導入され、主軸Ｓと水中軸受装置１とが水没又は半水没した状態となる。主軸Ｓが特に中空軸である場合、水没状態では水により主軸Ｓに対して浮力が作用することから、通常、主軸Ｓの乾燥状態での据付高さ（ドライ中心）と水没状態での据付高さ（ウェット中心）とは異なってくる。これにより、ドライ中心で主軸Ｓと水中軸受装置１の据付けを完了した後に該水中軸受装置１を水没させると、主軸Ｓの軸線方向が水中軸受装置１の軸線方向に対して鉛直面内で傾き、主軸Ｓが水中軸受装置１の軸受部材７に対して片当たり状態となっていた。ここで、軸受部材７は、軸受ハウジング９により保持されており、変形及び移動が制限されている。これにより、軸受部材７の一部のみに集中荷重が発生し、その結果該水中軸受装置１から騒音が生じるとの問題が生じていた。
【０００７】
さらに、水膜の厚さと、主軸Ｓ−軸受部材７間で生じる騒音の高低との間には相関があり、水膜が薄いほど主軸Ｓと軸受部材７との間で生じる騒音が増大することが解っている。また、次式（１）に示される軸受面（パッド表面）が受ける圧力（＝軸受面圧）の値と水膜の厚さにも相関があり、軸受面圧が高いほど水膜が薄くなる。
（軸受面圧）＝（軸受荷重）／（軸受荷重が作用する面積）　　　　…（１）
図１３に示したように、主軸Ｓの回転方向ｒにくさび形となっている水膜の領域ｍは、パッド１３の表面のうち片側半分の表面上に形成されている。つまり、軸受荷重が作用する面積はパッド１３の表面の半分程度の大きさしかない。さらに、パッド１３は本体部１１内側に本体部１１の周方向に多数設けられているが、水膜を介して主軸Ｓを支えることに寄与するパッド１３は、貫通空間Ａの軸芯を中心として約４５°の角度範囲内（せいぜいパッド３個〜５個分）であって、しかも各パッド間には隙間があることから、これらの面積を合計したところで、軸受荷重が作用する面積は決して大きくはない。よって、式（１）により従来の軸受面圧は充分低くならず、パッド１３の表面と主軸Ｓとの間にできるくさび状の水膜が薄くなってしまい、騒音が生じるとの問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、据付時のドライ中心に対して運転時のウェット中心が変位した場合でも、主軸の外周面に対して適切に追随して、軸受部材の貫通空間の軸線と主軸の軸線とを概略平行にすることで、騒音を低減させることが可能な水中軸受装置を提供することを目的とする。
さらに、軸受部材と主軸との間に発生して主軸の荷重を支持するくさび状の水膜がより厚く、あるいはより広範囲に形成される構成とすることで、騒音を低減させることが可能な水中軸受装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、次に示すような構成の水中軸受を採用する。
すなわち本発明の一態様による水中軸受装置は、概略円柱状の貫通空間を内部に形成しかつ貫通空間内で自身の長手中心軸線回りに回転駆動される主軸を支承する軸受部材と、軸受部材を収容保持する軸受ハウジングとを備え、主軸方向と概略平行な流体流れを有する流路内に位置した水中軸受装置において、軸受部材の外面と軸受ハウジングの内面との間には、弾性要素が介在されていることを特徴とするものである。
【００１０】
この水中軸受装置においては、据付時のドライ中心に対して運転時のウェット中心がずれて、主軸が水中軸受装置に対していわゆる片当たりするような場合でも、弾性要素が適切に弾性変形するとともに荷重を支持して、軸受部材の貫通空間の軸線と主軸の軸線とを概略平行にする。
【００１１】
軸受ハウジングの内面には内面の内周に沿って内側に突出し、軸受部材の外面に当接する環状突出部が形成され、弾性要素が環状突出部の上流側及び下流側に設けられていてもよい。
この水中軸受装置においては、軸受部材内において鉛直面内で傾斜するような力が主軸に生じた場合に、該環状突出部がそのような主軸の変位の際の支点となり、環状突出部の上流側及び下流側に主軸の変位荷重を分配する。これらの荷重を環状突出部の上流側及び下流側に設けられた弾性要素が適切に弾性支持することから、主軸の軸線方向と貫通空間の軸線方向とのずれが適切に修正される。これにより、軸受部材の内面と主軸の外周面とが概略平行となり、主軸と軸受部材との片当たりが改善され、軸受部材から生じていた騒音を低減させることができる。
本発明において、環状突出部は主軸に軸線傾斜方向の変動が生ずる場合の支点として作用すればよく、従って、必ずしも軸受ハウジング内面の全周囲に連続したものでなくてもよい。
【００１２】
弾性要素はゴムとすることができる。この場合、ゴムが適切に弾性変形するとともに荷重を支持して、軸受部材の貫通空間の軸線と主軸の軸線とを概略平行にする。
【００１３】
弾性要素は板バネであってもよい。この場合、板バネが適切に弾性変形するとともに荷重を支持して、軸受部材の貫通空間の軸線と主軸の軸線とを概略平行にする。
【００１４】
本発明の第二の態様による水中軸受装置は、円柱状の貫通空間を内部に形成しかつ貫通空間内で自身の長手中心軸線回りに回転駆動される主軸を支承する軸受部材と、軸受部材を収容保持する軸受ハウジングとを備え、主軸方向と概略平行な流体流れを有する流路内に位置した水中軸受装置において、軸受ハウジングの下流側端部は、軸受部材の下流側端部に対して下流側に延びた延出部を備えており、延出部は下流側に向かうに従ってすぼまる先細形状とされていることを特徴とするものである。
【００１５】
この水中軸受装置においては、延出部が下流側に向かうに従ってすぼまっているので、軸受部材の軸受面と主軸の外周面との間で生じ、軸受部材の下流側に伝播される騒音が延出部の内面に当たって弱められる。
【００１６】
延出部には吸音手段を設けることもできる。この場合、前記延出部の内面に当たる騒音は吸音手段により吸収されるため、ノイズ低減率はさらに向上する。
【００１７】
吸音手段は例えば延出部の内面に設けられた吸音材である。
【００１８】
吸音手段を延出部に形成されたハニカム構造部とすることも可能である。
【００１９】
本発明の第三の態様による水中軸受装置は、概略円柱状の貫通空間を内部に形成しかつ貫通空間内で自身の長手中心軸線回りに回転駆動される主軸を支承する軸受部材と、軸受部材を収容保持する軸受ハウジングとを備え、少なくとも一部が水中に位置する水中軸受装置において、軸受部材は真円軸受であることを特徴とするものである。
この水中軸受装置においては、軸受部材の軸受面と主軸の外表面との間に形成される水膜が従来の軸受装置に比べて厚いもの、あるいは広範囲に形成されるものとなる。
【００２０】
真円軸受の軸受部材の軸受面には、貫通空間の中心軸線を中心として軸線方向に螺旋溝が形成される場合もある。
この構成では、螺旋溝により水が軸受部材の軸受面と主軸の外表面との間に適切に供給されることから、軸受部材の軸受面と主軸の外表面との間に形成される水膜の成長をより促進することができる。
【００２１】
本発明の第四の態様による水中軸受装置は、概略円柱状の貫通空間を内部に形成しかつ貫通空間内で自身の長手中心軸線回りに一方向回転駆動される主軸を支承する軸受部材と、軸受部材を収容保持する軸受ハウジングとを備え、少なくとも一部が水中に位置する水中軸受装置において、軸受部材の軸受面に貫通空間の軸線方向に延在する少なくとも一つの溝が形成され、溝は、貫通空間の軸線と直交する断面において、先端が主軸の回転方向下流側に向く概略くさび状とされていることを特徴とするものである。
【００２２】
この水中軸受装置においては、溝が断面くさび状となっているので、軸受部材の軸受面と主軸の外表面との間に形成される水膜を前記溝の深さ分だけより厚くすることができることから、主軸による荷重を適正に支持でき、軸受部材から生じていた騒音を低減することができる。
【００２３】
前記断面くさび状の溝は、貫通空間の軸線と直交する断面において、例えば等間隔に３つ又は４つ形成されているのが好ましい。
【００２４】
上記記載では、本発明による四つの態様をそれぞれ独立して説明したが、本発明はまた、これら各態様を（組み合わせることに技術的矛盾が生じない限り）組み合わせて用いることもできる。
例えば、軸受部材と軸受ハウジングとの間に弾性要素を介在させる本発明の第一の態様において、そこに用いられる軸受部材として本発明の第三の態様に従う真円軸受部材、あるいは第四の態様に従う断面くさび状の溝を備えた軸受部材を用いてもよいし、また、軸受ハウジングに先すぼまりの延出部を形成する本発明の第二の態様において、同様に、本発明の第三の態様又は第四の態様に従う軸受部材を用いることもできる。
さらに、第一の態様と第二の態様とを組み合わせる構成も考えられる。
このように、上記した本発明による各態様を組み合わせた構成とした場合には、それら各態様により奏される作用効果が倍加される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図１０を参照して説明する。なお、従来技術の欄にて記載した構成要素と同様のものについては同一の符合を付し、これらの構成要素に対する説明は省略する。
【００２６】
図１は、本発明の第１実施形態を示す図であり、符号２１は水中軸受装置であって、該水中軸受装置２１は取付支柱５を介して管路３内に取り付けられている。管路３内には、主軸Ｓに設けられたプロペラ（図示せず）の回転により主軸Ｓの軸線方向と概略平行な流体流れｆが形成されている。
【００２７】
水中軸受装置２１は、概略円柱状の貫通空間Ａを内部に形成しかつ貫通空間Ａ内で自身の長手中心軸線回りに回転駆動される主軸Ｓを支承する軸受部材７と、軸受部材７を収容保持する軸受ハウジング２５とを備えている。軸受部材７の外面と軸受ハウジング２５の内面との間には、ゴム（弾性要素）２７が介在されている。
この場合、軸受部材７の構成については、従来の軸受部材７と同様であって、本体部とパッドとから構成されている。
【００２８】
次に、上記の構成からなる水中軸受装置２１の作用について説明する。
本願発明の水中軸受装置２１においても、主軸Ｓの乾燥状態での据付高さ（ドライ中心）と装置運用時（水没状態又は半水没状態）での据付高さ（ウェット中心）とは異なっている。よって、装置運用時には、主軸Ｓが水中軸受装置２１に対していわゆる片当たり状態となり、主軸Ｓは水膜を介して軸受部材７に対して偏荷重をかけ、この偏荷重は軸受部材７を介してゴム２７に伝達される。ゴム２７は、荷重に対して弾性変形し、軸受部材７はゴム２７の弾性力と荷重とが釣り合う位置で静止する。これにより、軸受部材７の貫通空間Ａの軸線と主軸Ｓの軸線とが概略平行となることから、主軸Ｓと軸受部材７との片当たりが改善され、騒音を低減させることが可能となっている。
ゴム２７は、軸受部材７と軸受ハウジング２５との間の空隙に、その全周にわたって介在させることもできるし、あるいはまた、周方向に分割配置させることもできる。
【００２９】
図２は、本発明の第２実施形態を示す図であり、符号３１は水中軸受装置である。第１実施形態による前記水中軸受装置２１と異なる点は、軸受部材７の外面と軸受ハウジング２５の内面との間に、前記ゴム２７の代わりに板バネ３７が介在されていることである。板バネ３７は、軸受部材７に対して弾性力を付与可能とするように湾曲形成され、軸受部材７の中心軸線方向に複数形成されかつ全周にわたって形成されている。
上記と同様に、軸受部材７に主軸Ｓからの偏荷重がかかった際に、この偏荷重は軸受部材７を介して板バネ３７に伝達され、板バネ３７は偏荷重に対して弾性変形することから、軸受部材７は偏荷重の方向（本体部１１側）に沈み込み、板バネ３７の弾性力と偏荷重とが釣り合う位置で静止する。
【００３０】
このように、板バネ３７が適切に弾性変形することで軸受部材７が主軸Ｓの外周面に対して適切に追随し、軸受部材７の貫通空間Ａの軸線と主軸Ｓの軸線とが概略平行となることから、主軸Ｓと軸受部材７との片当たりが改善され、騒音を低減させることが可能となっている。
なお、板バネ３７は、軸受部材７の全周にわたって必ずしも形成する必要はなく、軸受部材７の中心軸線方向に対して垂直な面内におけるあらゆる方向への変位に対し、該変位に抗する弾性力を作用させることができるならば、軸受部材７の周方向に複数配置させるだけでもよい。
【００３１】
図３は、本発明の第３実施形態を示す図であり、符号４１は水中軸受装置である。第２実施形態による前記水中軸受装置３１と異なる点は、軸受ハウジング２５の内面において該内面の内周に沿って内側に突出し、軸受部材７の外面に当接する球面ピボット（環状突出部）４７を備え、該球面ピボット４７の上流側（水Ｗの流れ方向ｆに対する上流側）及び下流側に板バネ３７が設けられていることである。
この水中軸受装置４１では、主軸Ｓに上記の如く偏荷重が生じると、この偏荷重に対して、主軸Ｓは該球面ピボット４７を支点として変位する。この変位は、球面ピボット４７の上流側及び下流側に設けられた弾性要素によって適切に弾性支持されることから、主軸Ｓの軸線方向と貫通空間Ａの軸線方向とのずれが適切に修正される。従って、軸受部材の内面と主軸Ｓの外周面とが概略平行となることから、主軸Ｓと軸受部材との片当たりが改善され、軸受部材から生じていた騒音を低減させることができる。
なお、本実施形態では、球面ピボット４７の上流側及び下流側に設ける弾性要素として板バネを使用したが、第１実施形態におけるゴム２７を使用してもよく、さらに、適切に弾性作用を有するものであれば、如何なる部材を用いてもよい。
【００３２】
図４は、本発明の第４実施形態を示す図であり、符号５１は水中軸受装置であって、該水中軸受装置５１は取付支柱５を介して管路３内に取り付けられている。管路３内には、主軸Ｓに設けられたプロペラ（図示せず）の回転により主軸Ｓの軸線方向と概略平行な流体流れｆが形成されている。
【００３３】
水中軸受装置５１は、概略円柱状の貫通空間Ａを内部に形成しかつ該貫通空間Ａ内で自身の長手中心軸線回りに回転駆動される主軸Ｓを支承する軸受部材７と、該軸受部材７を収容保持する軸受ハウジング２５とを備えている。この場合、軸受部材７については、従来の軸受部材７と同様に、本体部とパッドとから構成されている。
軸受ハウジング２５の下流側端部は、軸受部材７の下流側端部７ａからさらに下流側に延びた延出部５３を備えており、延出部５３は下流側に向かうに従ってすぼまる先細形状とされている。さらに、延出部５３の内面５３ａも下流側に向かうに従ってすぼまる先細形状となっている。
【００３４】
次に、上記の構成からなる水中軸受装置５１の作用について説明する。
軸受部材７と主軸Ｓとにより生じた騒音は、通常、水流に乗って、軸受部材７の下流側に伝播される。ところが、上記構成によれば、この伝播音は、先細に形成された延出部５３によって伝播が阻まれる。よって、延出部５３を通過した音は非常に弱められており、騒音が低減される。
【００３５】
図５は、本発明の第５実施形態を示す図であり、符号６１は水中軸受装置である。第４実施形態による前記水中軸受装置５１と異なる点は、延出部５３の内面５３ａに吸音材６３が形成されていることである。
この水中軸受装置６１では、軸受部材７と主軸Ｓとにより生じた騒音が水流に乗って軸受部材７の下流側に伝播する場合に、延出部５３の内面５３ａに形成された吸音材６３に当たって吸音される。よって、延出部５３を通過した音はさらに弱められ、騒音が低減される。
【００３６】
図６は、本発明の第６実施形態を示す図であり、符号７１は水中軸受装置である。第４実施形態による前記水中軸受装置５１と異なる点は、延出部５３にハニカム構造部７３が形成されていることである。
この水中軸受装置７１では、軸受部材７と主軸Ｓとにより生じた騒音が水流に乗って軸受部材７の下流側に伝播する場合に、延出部５３に形成されたハニカム構造部７３に当たり吸音される。よって、延出部５３を通過した音はさらに弱められ、騒音が低減される。
【００３７】
図７は、本発明の第７実施形態を示す概略図であり、符号８１は水中軸受装置である。その他の構成要素については、従来の水中軸受装置と同様であることから説明を省略する。
図８（ａ）に示すように、軸受部材８３は真円軸受である。真円軸受とは、主軸に対向する面に（先に図１２（ａ）等を用いて説明した如き）パッドが形成されていない軸受であって、図８（ａ）に示す貫通空間Ａの軸線と直交する側面における軸受面８３ａの形状が真円形である軸受である。この場合、軸受部材８３の軸受面８３ａには、貫通空間Ａの軸線方向に延在する溝８５（図８（ｂ）参照）が、貫通空間Ａの軸線と直交する断面において等間隔に３つ形成されている（図８（ａ）参照）。この溝８５は、貫通空間Ａに対する通水を若干良好にする機能を有している。
【００３８】
次に、上記の構成からなる水中軸受装置８１の作用について説明する。
主軸Ｓの回転に伴って、主軸Ｓと軸受部材８３との間の水が主軸の回転方向に引っ張られ、主軸Ｓの周囲に水膜が形成される。主軸Ｓと軸受部材８３との間には一定のクリアランスが存在しており、主軸Ｓが回転している場合には、通常、主軸Ｓの軸線は前記クリアランスの範囲内で軸受部材８３の貫通空間Ａの軸線に対して偏心している。これにより、貫通空間Ａの軸線に対して垂直な断面において、軸受面８３ａと主軸Ｓの表面との間に、概略くさび状の水膜が形成される。
【００３９】
本実施形態では、軸受面８３ａが概略真円形であることから、軸受荷重を受ける領域は、軸受部材８３の中心軸線に直交する断面円において、その中心から所定角度範囲（例えば、４５°）で、しかも連続したものとなる。軸受部材８３は、このように所定角度範囲の軸受面８３ａ全体が連続して水膜形成に寄与することから、従来の軸受部材の各パッドの表面の合計面積よりも大きな面積を有している。よって、式（１）により、本実施形態の軸受部材８３の軸受面圧は従来の軸受部材と比較して非常に小さくなるので、水膜が厚くなり、主軸と軸受部材との間で生じていた騒音を低減することができる。
なお、上記実施形態では、溝の数を３つとしたが、貫通空間Ａの軸線と直交する断面において、等間隔に４つの溝を形成してもよい。
【００４０】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、本発明の第９実施形態を示す概略図であり、符号９３は水中軸受装置の軸受部材である。第８実施形態による前記水中軸受装置８１と異なる点は、軸受部材の軸受面９３ａにおいて、貫通空間Ａの中心軸線を中心として軸線方向に螺旋溝９５ａが形成されていることである。
この軸受部材９３では、螺旋溝９５ａにより水が軸受部材９３の軸受面９３ａと主軸Ｓの外表面との間に良好に供給され、軸受部材の軸受面９３ａと主軸Ｓの外表面との間に形成される水膜の成長を促進することができる。よって、水膜の厚さがより増大することから、主軸による荷重を適正に支持でき、よって軸受部材から生じていた騒音を低減することができる。
【００４１】
図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）は、本発明の第１０実施形態を示す概略図であり、符号１０３は水中軸受装置の軸受部材である。この軸受部材１０３は、軸受部材１０３の軸受面１０３ａに貫通空間Ａの軸線方向に延在する溝１０５が形成されている（図１０（ｂ）参照）点では、先の第８実施形態による軸受部材８３と同じであるが、溝１０５が貫通空間Ａの軸線と直交する断面において、概略くさび状に形成されている（図１０（ａ）参照）。図１０（ａ）の領域Ｘｃを拡大した図１０（ｃ）にて詳細に示すように、断面概略くさび状を呈する溝１０５は、そのくさび形状の先端が主軸Ｓの回転方向ｒの下流側に向くものとされている点で異なっている。溝１０５は、貫通空間Ａの軸線と直交する断面を見た場合に、等間隔に３つ形成されている。
【００４２】
次に、上記の構成からなる水中軸受装置の作用について説明する。
主軸Ｓの回転に伴って、主軸Ｓと軸受部材１０３との間の水が主軸Ｓの回転方向ｒに引っ張られ、主軸Ｓの周囲に水膜が形成される。通常、主軸Ｓの中心軸線と軸受部材１０３の貫通空間Ａの中心軸線とは、主軸Ｓと軸受部材１０３とのクリアランスの範囲内で偏心しているので、貫通空間Ａの軸線に対して垂直な断面において、主軸Ｓと軸受面１０３ａの表面との間に、概略くさび状の水膜が形成される。
さらに、本実施形態による水中軸受装置では、図１０（ｃ）に示すように、軸受部材１０３に、先端が主軸Ｓの回転方向下流側に向かって先細りとされたくさび状の溝１０５が形成されているため、前記くさび状の水膜の厚さが更に増大する。このため、上記式（１）の関係に従い主軸Ｓと軸受部材１０３との間で生じる騒音はさらに低減される。しかも、主軸Ｓは回転中に３つの溝１０５，１０５，１０５のうちの少なくとも１つの溝１０５と接近していることから、軸受部材１０３と主軸Ｓとの間に増大した水膜を確実に形成することができることから、主軸Ｓによる荷重を適正に支持でき、軸受部材１０３から生じていた騒音を確実に低減することができる。
なお、上記実施形態では、溝１０５の数を３つとしたが、貫通空間Ａの軸線と直交する断面において、等間隔に４つの溝を形成してもよい。
【００４３】
なお、第１実施形態〜第６実施形態では、軸受部材７を従来技術において説明した本体部とパッドによる構成としたが、第７実施形態〜第１０実施形態の軸受部材を使用してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る請求項１記載の水中軸受装置によれば、据付時のドライ中心に対して運転時のウェット中心がずれて、主軸が水中軸受装置に対していわゆる片当たりするような場合でも、弾性要素が適切に弾性変形するとともに荷重を支持して、軸受部材の貫通空間の軸線と主軸の軸線とを概略平行にすることから、騒音を低減させることが可能となっている。
【００４５】
本発明に係る請求項２記載の水中軸受装置によれば、軸受部材内において主軸自身の中心軸線を含む鉛直面内で傾斜するような力が主軸に生じた場合に、該環状突出部がそのような主軸の変位の際の支点となり、環状突出部の上流側及び下流側に主軸の変位荷重を分配する。これらの荷重を環状突出部の上流側及び下流側に設けられた弾性要素が適切に弾性支持することから、主軸の軸線方向と貫通空間の軸線方向とのずれが適切に修正される。これにより、軸受部材の内面と主軸の外周面とが概略平行となり、主軸と軸受部材との片当たりが改善され、軸受部材から生じていた騒音を低減させることができる。
【００４６】
本発明に係る請求項３記載の水中軸受装置によれば、ゴムが適切に弾性変形するとともに荷重を支持して、軸受部材の貫通空間の軸線と主軸の軸線とを概略平行にする。
【００４７】
本発明に係る請求項４記載の水中軸受装置によれば、板バネが適切に弾性変形するとともに荷重を支持して、軸受部材の貫通空間の軸線と主軸の軸線とを概略平行にする。
【００４８】
本発明に係る請求項５記載の水中軸受装置によれば、延出部が下流側に向かうに従ってすぼまっているので、軸受部材の軸受面と主軸の外周面との間で生じ、軸受部材の下流側に伝播される騒音が延出部の内面に当たって弱められる。
【００４９】
本発明に係る請求項６記載の水中軸受装置によれば、延出部の内面に当たる騒音は吸音手段により吸収されるため、ノイズ低減率はさらに向上する。
【００５０】
本発明に係る請求項７記載の水中軸受装置によれば、騒音が延出部の内面に設けられた吸音材により適切に吸収される。
【００５１】
本発明に係る請求項８記載の水中軸受装置によれば、騒音が延出部に形成されたハニカム構造部により適切に吸収される。
【００５２】
本発明に係る請求項９記載の水中軸受装置によれば、軸受部材の軸受面と主軸の外表面との間に形成される水膜が従来の軸受装置に比べて厚いもの、あるいは広範囲に形成されるものとなる。
【００５３】
本発明に係る請求項１０記載のの水中軸受装置によれば、螺旋溝により水が軸受部材の軸受面と主軸の外表面との間に適切に供給されることから、軸受部材の軸受面と主軸の外表面との間に形成される水膜の成長を促進することができる。
【００５４】
本発明に係る請求項１１記載の水中軸受装置によれば、溝がくさび状となっているので、軸受部材の軸受面と主軸の外表面との間に形成される水膜を溝の深さ分だけより厚くすることができることから、主軸による荷重を適正に支持でき、軸受部材から生じていた騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態であって、軸受部材と軸受ハウジングとの間にゴムを介在させた水中軸受装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る第２実施形態であって、軸受部材と軸受ハウジングとの間に板バネを介在させた水中軸受装置を示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る第３実施形態であって、軸受部材と軸受ハウジングとの間に球面ピボットと板バネとを介在させた水中軸受装置を示す概略断面図である。
【図４】本発明に係る第４実施形態であって、軸受ハウジングの下流側端部に延出部を設けた水中軸受装置を示す概略断面図である。
【図５】本発明に係る第５実施形態であって、軸受ハウジングの延出部の内面に吸音材を形成した水中軸受装置を示す概略断面図である。
【図６】本発明に係る第６実施形態であって、軸受ハウジングの延出部にハニカム構造部を形成した水中軸受装置を示す概略断面図である。
【図７】本発明に係る第７実施形態であって、真円軸受を形成した水中軸受装置を示す概略断面図である。
【図８】図７の軸受部材であって、（ａ）は周方向側面図，（ｂ）は軸方向断面図である。
【図９】本発明に係る第８実施形態の螺旋溝を有する軸受部材であって、（ａ）は周方向側面図，（ｂ）は軸方向断面図である。
【図１０】本発明に係る第９実施形態の半径方向断面においてくさび状の溝を有する軸受部材であって、（ａ）は周方向側面図，（ｂ）は軸方向断面図，（ｃ）は（ａ）の領域Ｘｃを拡大した要部拡大図である。
【図１１】従来の水中軸受装置を示す概略断面図である。
【図１２】図１１の軸受部材を示す図であって、（ａ）は周方向側面図、（ｂ）は軸方向断面図である。
【図１３】従来のパッドと主軸との間に形成された水膜領域を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
７，８３，９３，１０３　軸受部材
２１，３１，４１，５１，６１，７１，８１　水中軸受装置
２５　軸受ハウジング
２７　ゴム
３７　板バネ
４７　球面ピボット
５３　延出部
６３　吸音材
７３　ハニカム構造部
８３ａ，９３ａ，１０３ａ　軸受面
８５，９５ａ，１０５　溝
Ａ　貫通空間
Ｓ　主軸
ｆ　流体流れ
ｒ　主軸の回転方向
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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