(57)【要約】【課題】本発明は、水潤滑ガイド軸受装置に用いる摺接面に樹脂材料を用いた軸受パッドに対して高耐摩耗性を図るとともに、またこの軸受パッドを組み込んで水潤滑ガイド軸受装置を構成し、さらにそのような水潤滑ガイド軸受装置を用いた水車を提供することにある。【解決手段】本発明は、回転機械の回転軸を支持する水潤滑ガイド軸受装置において、摺接面に樹脂材料を用い、この樹脂材料を金属ケースより摺接面側に数ミリ突出させて金属ケースに格納固定した軸受パッドを回転軸の周囲に複数個配置するとともに、該軸受パッドの金属ケースの内周側弦長さ（Ｂ）と、外周側弦長さ（ｂ）との寸法関係を、Ｂ≧ｂに設定するか、または、金属ケースの周方向両端面を、傾斜させて構成されている。【選択図】図１
2007255614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機械の回転軸を支持する水潤滑ガイド軸受装置において、
摺接面に樹脂材料を用い、この樹脂材料を金属ケースより摺接面側に数ミリ突出させて金属ケースに格納固定した軸受パッドを回転軸の周囲に複数個配置するとともに、前記軸受パッドの金属ケースの内周側弦長さ（Ｂ）と、外周側弦長さ（ｂ）との寸法関係をＢ≧ｂに設定したことを特徴とする水潤滑ガイド軸受装置。
【請求項２】
請求項１記載の水潤滑ガイド軸受装置において、
前記金属ケースの周方向両端面を傾斜させたことを特徴とする水潤滑ガイド軸受装置。
【請求項３】
回転機械の回転軸を支持する水潤滑ガイド軸受装置において、
金属製台金の摺接面側に樹脂材料を接合した軸受パッドを回転軸の周囲に複数個配置するとともに、前記軸受パッドの内周側弦長さ（Ｂ）と、外周側弦長さ（ｂ）との寸法関係を、Ｂ≧ｂに設定したことを特徴とする水潤滑ガイド軸受装置。
【請求項４】
請求項３記載の水潤滑ガイド軸受装置において、
前記軸受パッドの周方向両端面を傾斜させたことを特徴とする水潤滑ガイド軸受装置。
【請求項５】
軸受装置で支持された回転軸を有する水車において、
前記軸受装置として請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の水潤滑ガイド軸受装置が用いられていることを特徴とする水車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水潤滑ガイド軸受装置及びそれを搭載した水車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水車の回転軸を支持する軸受としては、油潤滑軸受装置が主に用いられている。しかし、油流出等による河川汚染の心配から、水潤滑ガイド軸受装置が最近注目されてきている。この水潤滑ガイド軸受装置にはセラミックスを用いたものがあるがセラミックスは割れ易いことや高価なことからあまり使用されていない。
【０００３】
一方、スーパーエンジニアリングプラスチックスの中でセラミックスよりも低コストで水潤滑特性に優れたポリエーテルエーテルケトン樹脂，ポリフェニレンサルファイド樹脂やフッ素樹脂をガイド軸受装置の摺接面に適用する試みが見られる。ところが、樹脂材料は異物に対する耐摩耗性が十分でないため、異物を混入した潤滑水中では使用できない。したがって、一般的には潤滑水から異物を排除し清浄度を維持した清水に近い潤滑水を軸受水槽に常時供給して使用されている。
【０００４】
しかし、水潤滑軸受では補機の簡素化や冷却水廃止の観点から、潤滑水の清浄度を維持するような給水設備を設置せずに単に清水を組立終了後に水槽に貯水し、その後は蒸発減量分を適宜補給する簡便な給水方法で運転できることが望まれている。
【０００５】
そこで、本発明の発明者らは水車の主軸受を対象に、水潤滑ガイド軸受装置を製作して前述した簡便な給水方法で軸受性能試験を実施した。試験終了後、樹脂材料で構成した摺接面を観察したところ周方向に深い条痕が確認された。これは、軸受装置組込み時においては軸受装置や部品への付着，水槽内の残存等により取込まれた異物による摩耗損傷が原因と推定された。
【０００６】
このように、軸受装置組込み時においては軸受装置や部品への付着，水槽内の残存等により異物を水槽内に取り込む可能性があることが分った。取り込んだ異物により摺接面の摩耗損傷が発生すると、軸受負荷容量が低下し長期信頼性を十分に確保できない。
【０００７】
よって、高信頼性化のために一時的な異物の潤滑水への混入に対して摺接面の損傷を確実に防止できる軸受装置が不可欠である。摺接面の摩耗損傷は軸受パッド入口部の半径隙間に相当する異物が噛み込んだ場合は更に激しい損傷となる。このため、軸受パッド入口部に半径隙間に相当する異物の滞留を回避し、半径方向に流過させることができれば軸受パッド摺接面の摩耗損傷は防止できる。また、水槽内に混入した異物は停止時(１回／日)に水槽底部に沈殿させ、再起動で沈殿した異物の再浮上が防止できれば耐摩耗性が向上するので長寿命の軸受装置が達成できる。
【０００８】
水車ではその回転軸を支持する軸受装置として摺接面が樹脂材料で形成され、潤滑剤を水とする水潤滑セグメント型軸受装置が特許文献１に開示されている。特許文献１の水潤滑セグメント型軸受装置は回転軸に装着されたスリーブ，スリーブの外周に配置された軸受ケース、それぞれがスリーブに摺接するようにしてスリーブと軸受ケースの間でスリーブの周方向に沿ってセグメント化して複数配設された軸受、および軸受の摺接面をスリーブの摺接面に弾性的に押接させる弾性的押圧機構Ｐを有し、さらに、軸受の摺接面を樹脂部で形成するとともに、樹脂部の樹脂材料にポリフェニレンサルファイド系樹脂またはフッ素系樹脂を用いるようにしている。
【０００９】
このため、セラミックス材料と比べて耐衝撃性とコストで優れることから、軸受装置の分解組立作業時における取扱い性の向上を図れ、また軸受装置の低コスト化も図れる。一方、軸受パッドは、扇形状をしているので、万一水槽内に異物が混入した場合、軸受パッド入口部に異物が滞留し、軸受摺接面に噛み込む可能性がある。
【００１０】
また、水潤滑式軸受として、パッドを有するセグメンタル形の水車主軸受が特許文献２に開示されている。この水車主軸受は主軸と軸受胴との間に複数個に分割されたパッドを有し、面積がパッド背面面積の４０％以上、厚さが軸受径の０.０２〜０.２倍の弾性体を前記パッドの背面に配置している。弾性体は金属製パッドと同等の調心能力を持ち、パッドは自由に傾いて主軸との間には適正なくさび状の水膜が形成される。このような水車主軸受であると、潤滑を水で行うことが可能となり、油を必要としない水車プラントの実用化を計ることができる。このセグメンタル形パッドは、扇形状を示しており潤滑用の水がパッド入口側で滞留し、半径方向に流れ難いことが予測できる。
【００１１】
また、水潤滑を可能とする軸受装置として、回転体の荷重を支持するガイドセクタを備えた回転電機のガイド軸受装置が特許文献３に開示されている。このガイド軸受装置は、ガイドセクタの摺動面材料として、高分子材料ポリエーテルエーテルケトンに繊維材料を充填した材料を用い、回転体とガイドセクタ間にタービン油より低粘度の水等の潤滑流体を満たし、ガイドセクタを回転体に押し付けた状態で据え付けている構成とされている。このようなガイド軸受装置では運転時に回転体に過大な振動が発生することなく、ガイドセクタの摺動面材料が回転体と接触したとしても、損傷は軽微に抑えることができ、回転電機の運転を継続することができる。また、タービン油より低粘度の潤滑流体を使用しているので、ガイド軸受装置内で発生する損失を低減することができる。
【００１２】
一方、油潤滑軸受装置として、ティルティングパッド軸受が特許文献４に開示されている。このティルティングパッド軸受は回転軸を支持する複数個の軸受パッドをハウジングに固着されたピボットにより傾斜自由に支持されている。このパッド間には、潤滑油を供給する給油ノズルを回転軸に対し接線方向に設置し、またパッドの前縁部と回転軸との間の隙間開口部に向けて接近して設置した。このようにすることにより軸受隙間開口部には冷却された新しい油が豊富に供給されるので、軸受の冷却効率が著しくあがり、軸受の温度上昇，変動が防止でき軸受の潤滑機能を大幅に向上させる効果がある。
【００１３】
さらに、特許文献５にも油潤滑のティルティングパッド軸受装置が開示されている。このティルティングパッド軸受装置は各ティルティングパッドの外周面あるいはそれに対向する前記ハウジングの内周面に複数の周方向の溝を有し、同溝あるいは前記外周面に直接潤滑油を噴出する複数の小径オリフィスを前記ハウジングあるいは周方向に隣合う前記各ティルティングパッドの間に設置された給油片に配置して構成した。このように構成することで、ティルティングガイド軸受装置における供給潤滑油を効率的に利用し、温度上昇を防止して安定した高特性を有する軸受を提供することができる。
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−２４９０３０号公報
【特許文献２】特開平８−８６２６８号公報
【特許文献３】特開２００３−２８１４６号公報
【特許文献４】特開平５−２６２３０号公報
【特許文献５】特開平７−２９３５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
水車では、そのガイド軸受装置における潤滑剤として水を利用できる構造であることが、油流出等による河川汚染を防止，補機の簡素化，冷却水の廃止という点で望ましい。しかしながら、ガイド軸受装置の潤滑剤を油から水に変更する場合には、摺接面に用いた樹脂材料の異物に対する高耐摩耗性を有することが求められる。
【００１６】
特許文献１には、摺接面が樹脂材料で形成された水潤滑軸受装置が開示されている。摺接面に樹脂材料を適用した軸受パッドであるため、潤滑水に清水を用いた場合は安定した軸受性能が長期間維持できる。しかし、軸受組込み時において、万一、異物等が水槽内に混入したりすると、運転中に異物が潤滑水中に浮上混入し摺接面に噛み込む可能性がある。その結果、摺接面の摩耗損傷による軸受負荷容量の低下が懸念され、長期信頼性に対する十分な配慮がされていない。
【００１７】
また、水潤滑式軸受として、パッドを有するセグメンタル形の水車主軸受が特許文献２に開示されている。この水車主軸受に使用されているパッドは金属製パッドと同等の調心能力を持ち、パッドは自由に傾いて主軸との間には適正なくさび状の水膜を形成するので、安定した軸受性能が維持できる。一方、河川などの水を潤滑水として利用することを前提とした場合、万一異物が混入したりすると、セグメンタル形パッドは、扇形状を示しているためパッド入口側に異物も滞留しやすくなり、パッドの摺動面に浸入する確率が高くなる。その結果、異物による損傷が回避できない可能性がある。そのため、河川などの水に万一にも異物が混入したりするような潤滑条件での使用に対しては十分に考慮がされていない。
【００１８】
また、水潤滑を可能とする軸受装置として、回転体の荷重を支持するガイドセクタを備えた回転電機のガイド軸受装置が特許文献３に開示されている。このガイド軸受装置は、ガイドセクタの摺動面材料として、高分子材料ポリエーテルエーテルケトンに繊維材料を充填した材料を用い、回転体とガイドセクタ間にタービン油より低粘度の水等の潤滑流体を満たし、ガイドセクタを回転体に押し付けた状態で据え付けている構成とされている。このガイドセクタを用いた軸受装置では、摺動面材料にポリエーテルエーテルケトンに繊維材料を充填した樹脂材料を適用しているので、水に万一異物等が混入した場合は十分な耐摩耗性が得られない可能性がある。したがって、万一の潤滑水への異物混入に対する樹脂材料について十分な配慮がされていない。
【００１９】
一方、油潤滑軸受装置として、ティルティングパッド軸受が特許文献４に開示されている。このティルティングパッド軸受は回転軸を支持する複数個の軸受パッドをハウジングに固着されたピボットにより傾斜自由に支持されている。このパッド間には、潤滑油を供給する給油ノズルを回転軸に対し接線方向に設置し、またパッドの前縁部と回転軸との間の隙間開口部に向けて接近して設置した。このようにすることにより軸受の冷却効率が著しくあがり、軸受の温度上昇，変動が防止でき軸受の潤滑機能を大幅に向上できる。しかし、このようなパッド形状であると、外部から万一異物が浸入したりすると異物を含む油がパッド入口部に滞留しやすくなり、異物が摺動面に浸入する確率が高くなる。このため、外部からの万一の異物の浸入に対する損傷防止については十分に考慮されていない。
【００２０】
また、特許文献５にも油潤滑のティルティングパッド軸受装置が開示されている。このティルティングパッド軸受装置では、供給潤滑油を効率的に利用し、温度上昇を防止して安定した高特性を有する軸受を提供することができるが、供給潤滑油に万一異物が混入したりするような条件下では安定した高特性が得られない可能性がある。したがって、外部からの万一の異物の混入に対する特性の安定化については十分に考慮されていない。
【００２１】
以上のように、公知例では水環境下で使用するガイド軸受装置において、組立時等の万一の異物混入においても安定した軸受性能を維持するための摺接面の耐摩耗性向上について十分に考慮されていない。
【００２２】
本発明の目的は、水環境下で使用する摺接面に樹脂材料を用いた軸受パッドに対して、万一の異物混入においても摺接面の摩耗損傷を防止し、安定した軸受性能を長期間維持することが可能な水潤滑ガイド軸受装置及びそれを搭載した水車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的は回転機械の回転軸を支持する水潤滑ガイド軸受装置において、摺接面に樹脂材料を用い、この樹脂材料を金属ケースより摺接面側に数ミリ突出させて金属ケースに格納固定した軸受パッドを回転軸の周囲に複数個配置するとともに、前記軸受パッドの金属ケースの内周側弦長さ（Ｂ）と、外周側弦長さ（ｂ）との寸法関係をＢ≧ｂに設定したことにより達成される。
【００２４】
また上記目的は、前記金属ケースの周方向両端面を傾斜させたことにより達成される。
【００２５】
また上記目的は、金属製台金の摺接面側に樹脂材料を接合した軸受パッドを回転軸の周囲に複数個配置するとともに、前記軸受パッドの内周側弦長さ（Ｂ）と、外周側弦長さ
（ｂ）との寸法関係を、Ｂ≧ｂに設定したことにより達成される。
【００２６】
また上記目的は、前記軸受パッドの周方向両端面を傾斜させたことにより達成される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば摺接面の摩耗損傷を防止し、安定した軸受性能を長期間維持することが可能な水潤滑ガイド軸受装置及びそれを搭載した水車を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の各実施例について図を用いて説明する。
【実施例１】
【００２９】
第２実施例以降の実施例においては第１実施例と共通する構成の重複する説明を省略するし、各実施例の図における同一符号は同一物又は相当物を示す。なお、本発明は、軸受パッドの周方向両端面形状について工夫を施したものであるため、ここでは軸受パッドについて詳細に説明し、水潤滑ガイド軸受装置，水車の構成については図６，図７と図９を参照して説明する。
【００３０】
図１は本実施１の形態に係る軸受パッドＡの形状を示す図である。  
図１において、軸受パッドＡは摺接面に樹脂材料１を用い、この樹脂材料１を主軸スリーブ２より摺接面側に数ミリ突出させて主軸スリーブ２に格納固定し、主軸スリーブ２の周方向両端面Ａ１，Ａ２を傾斜させている。このように、傾斜させることにより主軸スリーブ２の入口側Ａ３の部分で異物は周方向両端面Ａ１側に流過してしまい、この付近に異物は滞留し難くなる。よって、従来例のような傾斜していない場合に比較して、摺接面への異物の噛み込みが防止できる。傾斜面の角度Ａ４は主軸スリーブの周速，軸受パッドの大きさで決まるものであり特に限定しない。
【００３１】
図２は本実施に係る軸受パッドＡ〜Ｈを主軸スリーブ６の周囲に複数個(ここでは８個)配置した状況を示す図である。  
図２において、この場合、Ａ〜Ｈの各軸受パッドは潤滑水中に浸漬した状態で設置されている。主軸スリーブ２は、回転軸４の外周面に固定され、回転軸４と同期して回転する。また、回転軸４に作用する荷重は主軸スリーブ６を介して軸受パッドＡ〜Ｈで支持される。Ａ〜Ｈの各軸受パッドの周方向両端面は摺接面側から径方向に一定角度で傾斜させ、その傾斜面はある位置から外側（径方向）では傾斜していない。このような形状を有する軸受パッドが異物を混入した潤滑水中に水没した状態で主軸スリーブ６が反時計回りに回転した場合の異物の動きについて軸受パッドＡに注目して説明する。
【００３２】
軸受パッドＡの入口側の周方向両端面Ａ１，出口側の周方向両端面Ａ２とすると、軸受パッドＡの入口側の部分では潤滑水に含有する異物の滞留が解消でき、異物の大半が周方向両端面Ａ１を介して流過し半径方向に飛散していく。また、出口側の周方向両端面Ａ２では次の軸受パットＢでの入口側の半径方向流れに引きずられて潤滑水が移動する。Ａ〜Ｈの各軸受パッド入口側の周方向両端面Ａ１〜Ｈ１でも同様の流れが発生し、異物の大半が各傾斜面を介して流過し半径方向に飛散していく。
【００３３】
したがって、各軸受パッドの摺接面に噛み込む異物は激減するので、摺接面の摩耗損傷が防止でき、長期間にわたって安定した軸受性能が維持できる水潤滑ガイド軸受装置を提供できる。
【００３４】
前述のように、軸受パッドの周方向両端面を傾斜させることにより、入口側では傾斜面での流速が増大することで、また、出口側の傾斜面では次の軸受パットでの入口側の半径方向流れに引きずられて潤滑水の移動が発生するので、それぞれの傾斜面での熱伝達率が改善され放熱性が向上する。その結果、摺接面での摩擦熱が効率良く放熱できるので摺接面の潤滑水の粘度が向上し、負荷容量の改善が計れる。負荷容量が改善できるので、軸受パッドの高面圧化ができパッドの小形化が可能となる。軸受パッドの小形化によりガイド軸受装置の低コスト化が達成できる。さらに、軸受パッド入口側付近での潤滑水の異物含有濃度が下げられるので、軸受摺接面の異物に起因するエロージョンも軽減され、軸受パッドの長寿命化に有効である。
【実施例２】
【００３５】
図３は第２の実施例による軸受パッドＡの形状を示す図である。  
図３において、本実施形態の軸受パッドは基本的には第１の実施形態における軸受パッドＡと同様であるが、相違点は金属ケースの周方向両端面に形成する傾斜面を半径方向全面に設置し、内周側弦長さ（Ｂ）と外周側弦長さ（ｂ）との寸法関係を、Ｂ＞ｂに設定したことにある。ここでは、軸受パッドＡに形成した傾斜面の寸法関係を、Ｂ＞ｂに設定しているが、傾斜面の機能を考えると、Ｂ＝ｂの条件でも半径方向への流れが発生し、異物を流過させる機能を満足できるのでＢ≧ｂにとることが望ましい。
【００３６】
この実施例においては、傾斜面の加工が容易にできるので軸受パッドの低コスト化が計れる。その他の構成は第１の実施形態の場合と同様なので上記の効果を奏することができる。
【００３７】
図４は第２の実施例に係る軸受パッドＡ〜Ｈを主軸スリーブ６の周囲に複数個（ここでは８個）配置した状況を示す図である。  
図４において、この場合、Ａ〜Ｈの各軸受パッドは潤滑水中に浸漬した状態で設置されている。主軸スリーブ２は、回転軸４の外周面に固定され、回転軸４と同期して回転する。また、回転軸４に作用する荷重は主軸スリーブ６を介して軸受パッドＡ〜Ｈで支持される。Ａ〜Ｈの各軸受パッドの周方向両端面に形成する傾斜面は半径方向全面に設置し、内周側弦長さ（Ｂ）と外周側弦長さ（ｂ）との寸法関係を、Ｂ＞ｂに設定したことにある。
【００３８】
このような形状を有する軸受パッドが、異物を混入した潤滑水中に水没した状態で主軸スリーブ６が反時計回りに回転した場合の異物の動きについて軸受パッドＡに注目して説明する。軸受パッドＡの入口側の周方向両端面Ａ１，出口側の周方向両端面Ａ２とすると、軸受パッドＡの入口側の部分では潤滑水に含有する異物の滞留が解消でき、異物が周方向両端面Ａ１を介して流過し半径方向に飛散していく。また、出口側の周方向両端面Ａ２では次の軸受パットＢでの入口側の半径方向流れに引きずられて潤滑水が内側に移動する。Ａ〜Ｈの各軸受パッド入口側の周方向両端面Ａ１〜Ｈ１でも同様の流れが発生し、異物が各傾斜面を介して流過し半径方向に飛散していく。この実施例においては、傾斜面の加工が容易にできる軸受パッドを配置しているので、低コストのガイド軸受装置が提供できる。その他の構成は第２の実施形態の場合と同様なので上記の効果を奏することができる。
【実施例３】
【００３９】
図５は第３の実施例による軸受パッドの形状を示す図である。  
図５において、本実施形態の軸受パッドは基本的には第２の実施形態における軸受パッドと同様であるが、相違点は金属製台金の摺接面側に樹脂材料を接合して製造したことにある。樹脂材料の接合方法については、高信頼性が達成できる方法であれば、特に限定するものではない。この実施例においては、金属製台金の摺接面側に樹脂材料を接合しているので、金属製台金摺接面側全域に樹脂材料を適用でき、軸受パッドの摺接面積を拡大でき軸受負荷容量向上に寄与する。その他の構成は第１の実施形態の場合と同様なので上記の効果を奏することができる。
【００４０】
次に、本発明の軸受パッドを適用した水潤滑ガイド軸受装置について説明する。  
図６は水潤滑ガイド軸受装置の縦断面図である。  
図６において、水潤滑ガイド軸受装置３０はスリーブ６，軸受ケース８，軸受パッドＡ，弾性的押圧機構Ｐ，弾性支持機構Ｓ、及び潤滑水貯水枠体Ｗを主な要素としている。スリーブ６は、スカート部５を有しており、このスカート部５を介して回転軸４に固定的に装着され、軸受パッドＡによる回転軸４の摺接支持を受けるのに機能する。またスリーブ６は、スカート部５の周囲にそって二分割できる筒構造とされ、その分割された半円筒部材はリーマボルト７により締結されている。スリーブ材質はＳＵＳ４０３で摺接面を焼入れ処理している。
【００４１】
軸受ケース８は筒形をなしており、スリーブ６の外周に配置される。また、その軸方向の下端に下プレート８ａが、また上端に上プレート８ｂが取付けられ、これら下プレート８ａと上プレート８ｂで軸受パッドＡの上下両端面を囲むようにされている。
【００４２】
軸受パッドＡは図１に示すように、摺接面Ａａに樹脂材料を用い、この樹脂材料を主軸スリーブ２より摺接面側に数ミリ突出させて主軸スリーブ２に格納固定し、さらに、主軸スリーブ２の周方向両端面Ａ１，Ａ２を傾斜させている。この軸受パッドＡがスリーブ６と軸受ケース８の間でスリーブ６の周方向に沿って複数個がそれぞれスリーブ６に摺接するよう配設される。
【００４３】
このように、軸受パッドＡの両端面を傾斜させることにより、主軸スリーブ２の入口側
Ａ３の部分で異物は周方向両端面Ａ１側に流過してしまい、この付近に異物は滞留し難くなる。よって、従来例のような傾斜していない軸受パッドに比較して、摺接面への異物の噛み込みが防止でき、耐摩耗性向上が計れるので、長期間安定した軸受性能が維持できる。また、軸受パッドＡの摺接面Ａａにカーボン繊維含有ＰＰＳ樹脂を用いているので、安定した摺動特性が発揮できる。
【００４４】
弾性的押圧機構Ｐは軸受パッドＡを回転軸４の径方向で弾性的に支持する。そのために弾性的押圧機構Ｐは軸受パッドＡをスリーブ７に対して回転軸４の径方向に弾性的に付勢する圧縮コイルばね１０とこの圧縮コイルばね１０のばね力を調整する調整体１１を主な要素としてなっている。
【００４５】
圧縮コイルばね１０は軸受パッドＡの外周面にたがいに対向するように突設させた一対の対向壁１２，１２とこの対向壁１２，１２の間で軸受パッドＡの外周面を適切な深さに切削して形成した溝１３とが形成する空間に保持された状態で、その一端を溝１３の底で軸受パッドＡに押接させ、その他端が板ばね１４を介して調整体１１に押圧支持せれるように設けられている。
【００４６】
調整体１１は、軸受ケース８に径方向で貫通するように形成したねじ孔１５に螺合させたボルト構造で形成されており、ねじ孔１５への捻込み状態を調整することで板ばね１４を介した圧縮コイルばね１０に対する押圧力を調整できるようにされ、その捻込み状態をナット１７で固定できるようにされている。また調整体１１は、その先端面がわずかに球面状とされており、この球面状先端面で板ばね１４の中心部に押接するようにされている。ここで、圧縮コイルばね１０と調整体１１の間に介在する板ばね１４は、軸受パッドＡの調心機能を負っており、圧縮コイルばね１０を図６の状態で上下に挟むようにして対にして設けられているピボット１８，１８により両端部を支持され、また上述のように調整体１１の球面状先端面で中心部を押接支持されている。
【００４７】
以上のような弾性的押圧機構Ｐによる軸受パッドの弾性的支持には２つの機能がある。一つは、軸受パッドの摺接面Ａａを回転軸の停止時にスリーブの摺接面６ａに押接させるようにすることで、潤滑水に含まれる硬い粒子が軸受パッドの摺接面Ａａとスリーブの摺接面６ａの間に入り込むのを防止する機能である。他の一つは、軸受パッドの摺接面Ａａが摩耗するようなことが仮にあった場合に、その摩耗で摺接面Ａａと摺接面６ａの隙間が拡大するのを回避して潤滑用の水膜を形成するのに適した隙間に維持する機能である。このように弾性的押圧機構Ｐを設けることにより摺接面の摩耗問題に効果的に対処できるようになる。また、軸受パッドの摺接面にカーボン繊維含有ＰＰＳ樹脂を用いているので、水潤滑という条件で安定した摺動特性が得られる。
【００４８】
弾性支持機構Ｓは、軸受ケース８の下プレート８ａと軸受パッドの下端面の間にもうけられたコイルばね１９により形成されており、軸受ケースが軸受パッドを弾性的に支持する機能を負っている。このような弾性支持機構Ｓで軸受パッドＡを弾性的に支持させるようにしたことにより、弾性的押圧機構Ｐにおける圧縮コイルばねによる適切な付勢力をより安定的に軸受パッドに働かせることができるようになる。この結果、軸受パッドの追従性が改善されるとともに、回転軸４の回転中における摺接面６ａと摺接面Ａａの隙間での水膜形成がより安定的になり、したがって、反負荷側の軸受パッドの片当りによる損傷なども効果的に防止できる。なお、コイルばね１９は軸受パッドの弾性的支持をより安定的なものとするには２本以上設けるのが好ましい。
【００４９】
潤滑水貯水枠体Ｗは、摺接面６ａと摺接面Ａａの潤滑に用いる水を貯水させるためのもので、それぞれ軸受ケース８に取付けられた内カバー３１，外カバー３２、および図９における天板部４３で桝状に囲って形成され、その上部には潤滑水の飛散を防止する上板
３３が設けられている。
【００５０】
以上説明したように、本発明の軸受パッドを適用した水潤滑ガイド軸受装置であると、安定した摺動特性と、万一の異物混入しても十分な耐摩耗性を提供できる。
【００５１】
軸受パッドの摺接面への異物の噛み込みを防止する構造について説明してきたが、さらなる耐摩耗性向上の観点から、軸受ケースの底部に一旦沈殿した異物の再浮上を防止する発明について述べる。
【００５２】
図７は本発明の軸受パッドを適用し、さらに、軸受ケースの下プレートの上面に沈殿した異物の再浮上を防止するための旋回流抑止手段を付加したガイド軸受装置の縦断面図である。  
図８は旋回流抑止手段を示すリング状の部材を説明する図である。  
図７，図８において、旋回流抑止手段５０は軸受パッドＡの下面Ａｂ，軸受ケース８の下プレート８ａの上面５１と板ばね１４のサポート台５２の内面５３とで囲む隙間に設置されている。旋回流抑止手段５０は図８に示すようにリング状の部材で、内板５０ａ，底板５０ｂ，外板５０ｃ，天板５０ｄ及び制止板５０ｅで構成されている。この中で、内板５０ａ，外板５０ｃと制止板５０ｅはＳＵＳ３０４のプレートである。底板５０ｂと天板５０ｄは穴孔鋼板（ＳＵＳ３０４製）である。制止板５０ｅは周方向に複数枚設置されている。図７で異物の挙動について説明する。回転軸が停止すると、潤滑水中に分散していた異物は時間経過とともに、沈降し旋回流抑止手段５０を構成する天板を通過し、底板
５０ｂの上面に堆積する。旋回流抑止手段５０の内部にある潤滑水は回転軸が回転しても、内板５０ａで仕切られているので潤滑水は旋回せずほぼ静止した状態にあり異物を攪拌することが防止される。その結果、異物の再浮上が回避でき、潤滑水に含まれる異物は徐々に減少していくので、摺接面の樹脂材料の摩耗損傷が軽減できる。したがって、軸受パッドの両端面を傾斜させ、さらに旋回流抑止手段を付加することで、万一水槽内に混入した異物があっても摺接面近傍の潤滑水中から排除できるので、水潤滑ガイド軸受装置の高信頼性化に寄与できる。
【００５３】
図９は水潤滑ガイド軸受装置３０を適用した水車を説明する図である。  
図９において、水車は回転軸４と、回転軸４の下部に固定されたランナ４１と、ランナ４１の上部に配置され、回転軸４を挿通する固定体４２と、固定体４２に回転軸４を回転自在に支承する本実施例の水潤滑ガイド樹脂軸受装置３０とを有している。固定体４２は中空形状をなしており、その天板部４３に水潤滑ガイド樹脂軸受装置３０を介し回転軸４を支承すると共に、上カバー４４と回転軸４間に軸封装置４５を設けている。また、固定体４２の上カバー４４と下カバー４６とでケーシング４７が形成され、ケーシング４７からランナ４１に流入する水の流量が、ガイドベーン４８によって調整される。ガイドベーン４８はケーシング４７上に設けられたガイドリング４９と連結され、油圧サーボ（図示せず）により駆動される。そして、水潤滑ガイド樹脂軸受装置３０は、大別すると、スリーブ６と、軸受ケース８と、軸受パッド９と、弾性的押圧機構Ｐと、弾性支持機構Ｓとを備えている。このように水潤滑ガイド軸受装置を搭載しているので、河川汚染の心配が全くなく、環境に優しい水車が達成できる。また、水潤滑方式であるため、従来軸受のように潤滑油の定期的交換が不要となり、保守費用が節約できる。
【００５４】
本発明の軸受パッドを適用した水潤滑ガイド軸受装置は水車などのように水が関与する回転機械における回転軸の支持用として好適に用いることができるものである。このような軸受パッドの高耐摩耗性の改善を図る本発明は水が関与する回転機械の分野に有効なものとして利用することができる。
【００５５】
以上のごとく本発明によれば、水潤滑ガイド軸受装置を構成している軸受パッドを摺接面に樹脂材料を用い、この樹脂材料を金属ケースより摺接面側に数ミリ突出させて金属ケースに格納固定し、該軸受パッドの金属ケースの内周側弦長さ（Ｂ）と外周側弦長さ(ｂ)との寸法関係を、Ｂ≧ｂに設定するか、軸受パッドの周方向両端面を傾斜させている。このようにして構成した軸受パッドであると、軸受入口部での潤滑水の滞留が解消でき、異物の大半は傾斜面を介して流過し半径方向に飛散していく。その結果、軸受パッドの摺接面に噛み込む異物は激減するので摺接面の摩耗損傷が防止でき、長期間にわたって安定した軸受性能が維持できる水潤滑ガイド軸受装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施例１に係る軸受パッドの形状を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例１に係る軸受パッドの配置状況を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例２に係る軸受パッドの形状を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例２に係る軸受パッドの配置状況を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例３に係る軸受パッドの形状を示す説明図である。
【図６】本発明の水潤滑ガイド軸受装置を示す断面図である。
【図７】本発明の別の水潤滑ガイド軸受装置を示す断面図である。
【図８】本発明の旋回流抑止手段を示すリング状部材の説明図である。
【図９】本発明の水潤滑ガイド軸受装置を搭載した水車を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１…樹脂材料、２…主軸スリーブ、４…回転軸、６…スリーブ、８…軸受ケース、
１０…圧縮コイルばね、１１…調整体、１２…対向壁、１４…板ばね、１９…コイルばね、２２…金属製台金、３１…内カバー、３２…外カバー、３３…上板、４１…ランナ、
４２…固定体、４３…天板部、４４…上カバー、４６…下カバー、４７…ケーシング、
５０…旋回流抑止手段、Ａ〜Ｈ…軸受パッド、Ａ１，Ａ２…周方向両端面、Ｐ…弾性的押圧機構、Ｓ…弾性支持機構、Ｗ…潤滑水貯水枠体。
【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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