(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機器の回転軸を支えるジャーナル軸受であって、
前記回転軸の外周側に間隔を隔てて配置され、内周面から外周面に貫通する排油口を周方向に複数個有するキャリアリングと、
前記キャリアリングのうち前記回転軸の荷重方向側に位置する半分を下半部とし、
前記キャリアリングの前記下半部の内周面と前記回転軸の外周面との間の、周方向の異なる位置に配置される、前記回転軸の回転方向の後方側に位置する上流パッドおよび前記回転軸の回転方向の前方側に位置する下流パッドを有し、
前記上流パッドを前記キャリアリングの内周面に揺動可能に支持する上流ピボットと、
前記下流パッドを前記キャリアリングの内周面に揺動可能に支持する下流ピボットと、
前記排油口のうち少なくとも１つに設けられる油の排油量を調整する開閉部と、
前記回転軸の外周面側の油の有無を検知するセンサの測定値に基づいて前記開閉部を制御する制御部とを備え、
前記キャリアリングは、内周面から外周面に貫通する排油口を周方向に複数個備え、
前記ジャーナル軸受の軸方向に垂直な断面において、回転方向へ荷重方向の上端部を０度とし、下端部を１８０度とし、さらに、上端部を３６０度とすると、
前記排油口は、前記キャリアリングの、
前記上流ピボットより前記回転軸の回転方向の前方側であって、かつ、前記下流ピボットより前記回転軸の回転方向の後方側の範囲、
または、１８０度から３６０度までの範囲であって、前記下流ピボットの鉛直高さの位置から、前記回転軸のうち最も高い鉛直高さの位置までの範囲、
または、０度から１８０度までの範囲であって、前記上流ピボットの鉛直高さの位置から、前記回転軸のうち最も高い鉛直高さの位置までの範囲のうち、
少なくともいずれか２つの範囲に配置され、
前記範囲に配置された少なくとも１つの前記排油口は、前記開閉部を有するジャーナル軸受。
【請求項２】
前記センサは、前記回転軸の外周面と、前記キャリアリングの内周面と、前記上流パッドおよび前記下流パッドの軸方向の両端をそれぞれ囲うサイドプレートとに囲まれた軸受領域のうち、０度から１８０度までの範囲であって、前記上流ピボットの鉛直高さの位置から、前記回転軸のうち最も高い鉛直高さの位置までの範囲の油の有無を検知する請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項３】
前記センサは、前記回転軸の外周面と、前記キャリアリングの内周面と、前記上流パッドおよび前記下流パッドの軸方向の両端をそれぞれ囲うサイドプレートとに囲まれた軸受領域のうち、前記上流ピボットより前記回転軸の回転方向の前方側であって、かつ、前記下流ピボットより前記回転軸の回転方向の後方側の油の有無を検知する請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項４】
前記センサは、前記回転軸の外周面と、前記キャリアリングの内周面と、前記上流パッドおよび前記下流パッドの軸方向の両端をそれぞれ囲うサイドプレートとに囲まれた軸受領域のうち、１８０度から３６０度までの範囲であって、前記下流ピボットの鉛直高さの位置から、前記回転軸のうち最も高い鉛直高さの位置までの範囲の油の有無を検知する請求項１に記載のジャーナル軸受。
【請求項５】
前記センサは、前記回転軸の外周側に設置された請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のジャーナル軸受。
【請求項６】
前記排油口のうち少なくとも１つは、同じ周方向位置において軸方向に複数個形成されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のジャーナル軸受。
【請求項７】
前記排油口のうち少なくとも１つは、前記上流パッドの配置されている周方向の範囲であって、かつ、前記上流ピボットより前記回転軸の回転方向の前方側に配置されている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のジャーナル軸受。
【請求項８】
前記排油口のうち少なくとも１つは、前記下流パッドの配置されている周方向の範囲であって、かつ、前記下流ピボットより前記回転軸の回転方向の前方側に配置されている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のジャーナル軸受。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のジャーナル軸受と、
前記ジャーナル軸受により支持される前記回転軸とを備えた回転機器。
【請求項１０】
前記上流パッドまたは前記下流パッドまたは前記回転軸の振動または変位を検知する振動計と、
前記振動計の測定値に基づいて前記開閉部を制御する制御部とを備えた請求項９に記載の回転機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、ジャーナル軸受および回転機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のジャーナル軸受は、回転機器の回転軸の回転方向に間隔を有して配列された複数の軸受のパッドによって回転軸を支持する軸受装置であり、パッドが配置された軸受領域の油（潤滑油）の保持量を調整するため、排出孔を開閉する排油調整弁を有している。例えば、特許文献１は、高速回転時には排出孔を開いて油の保持量を減らし、回転軸の回転に伴って、軸受領域の油を攪拌することによって発生する攪拌損失を低減するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１８５８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のジャーナル軸受および回転機器は、攪拌損失を低減するために軸受領域の油の保持量を減らすと、回転軸の外周面とパッドの内周面との隙間で油が不足して、隙間で発生していた油膜圧力が常時または過渡的に減少し、パッドおよび回転軸の不安定振動が増大してしまうという問題点があった。【０００５】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、パッドおよび回転軸の不安定振動を抑制するジャーナル軸受および回転機器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】
【０００６】
本願に開示されるジャーナル軸受は、
回転機器の回転軸を支えるジャーナル軸受であって、
前記回転軸の外周側に間隔を隔てて配置され、内周面から外周面に貫通する排油口を周方向に複数個有するキャリアリングと、
前記キャリアリングのうち前記回転軸の荷重方向側に位置する半分を下半部とし、
前記キャリアリングの前記下半部の内周面と前記回転軸の外周面との間の、周方向の異なる位置に配置される、前記回転軸の回転方向の後方側に位置する上流パッドおよび前記回転軸の回転方向の前方側に位置する下流パッドを有し、
前記上流パッドを前記キャリアリングの内周面に揺動可能に支持する上流ピボットと、
前記下流パッドを前記キャリアリングの内周面に揺動可能に支持する下流ピボットと、
前記排油口のうち少なくとも１つに設けられる油の排油量を調整する開閉部と、
前記回転軸の外周面側の油の有無を検知するセンサの測定値に基づいて前記開閉部を制御する制御部とを備え、
前記キャリアリングは、内周面から外周面に貫通する排油口を周方向に複数個備え、
前記ジャーナル軸受の軸方向に垂直な断面において、回転方向へ荷重方向の上端部を０度とし、下端部を１８０度とし、さらに、上端部を３６０度とすると、
前記排油口は、前記キャリアリングの、
前記上流ピボットより前記回転軸の回転方向の前方側であって、かつ、前記下流ピボットより前記回転軸の回転方向の後方側の範囲、
または、１８０度から３６０度までの範囲であって、前記下流ピボットの鉛直高さの位置から、前記回転軸のうち最も高い鉛直高さの位置までの範囲、
または、０度から１８０度までの範囲であって、前記上流ピボットの鉛直高さの位置から、前記回転軸のうち最も高い鉛直高さの位置までの範囲のうち、
少なくともいずれか２つの範囲に配置され、
前記範囲に配置された少なくとも１つの前記排油口は、前記開閉部を有するものである。
また、本願に開示される回転機器は、
上記記載のジャーナル軸受と、
前記ジャーナル軸受により支持される前記回転軸とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本願に開示されるジャーナル軸受および回転機器によれば、パッドおよび回転軸の不安定振動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１によるジャーナル軸受の軸方向に垂直な断面図である。
【図２】図１に示したジャーナル軸受のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】実施の形態２によるジャーナル軸受の軸方向に垂直な断面図である。
【図４】実施の形態３によるジャーナル軸受の軸方向に垂直な断面図である。
【図５】図４に示したジャーナル軸受のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】実施の形態４によるジャーナル軸受の軸方向に垂直な断面図である。
【図７】図６に示したジャーナル軸受のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】実施の形態５によるジャーナル軸受の軸方向に垂直な断面図である。
【図９】実施の形態６によるジャーナル軸受の軸方向に垂直な断面図である。
【図１０】実施の形態７によるジャーナル軸受の軸方向に垂直な断面図である。
【図１１】実施の形態８によるジャーナル軸受の軸方向に垂直な断面図である。
【図１２】実施の形態９によるジャーナル軸受の軸方向に垂直な断面図である。
【図１３】実施の形態１０によるジャーナル軸受を用いた回転機器の断面図である。
【図１４】実施の形態１１によるジャーナル軸受を用いた回転機器の断面図である。
【図１５】実施の形態１１によるジャーナル軸受を用いた回転機器の断面図である。
【図１６】実施の形態９から実施の形態１１によるジャーナル軸受の制御部のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の実施の形態にて示すジャーナル軸受とは、回転軸を回転自在に支持する滑り軸受である。そして、当該ジャーナル軸受は、回転電機等の種々の回転機器に適用できる。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるジャーナル軸受１００の構成を示す断面図である。図１は、ジャーナル軸受１００および回転機器１０００（下記の実施の形態において説明する。図１３参照）の回転軸１０１を、回転軸１０１の軸心Ｑに垂直な平面で切断した断面を示している。図１の紙面上の上下方向は、鉛直の上下方向を表している。図２は、図１に示したジャーナル軸受１００のＡ−Ａ線断面図である。
【００１１】
図１および図２に示すように、ジャーナル軸受１００は、全体として環状の形状を有している。ジャーナル軸受１００には、回転軸１０１が挿入されている。ジャーナル軸受１００は、回転軸１０１を回転自在に支持するように構成されている。回転軸１０１の軸心Ｑは、水平方向に延伸している。図１において、回転軸１０１の回転方向Ｈは、反時計回り方向である。そして、回転方向Ｈの前方側を前方側Ｈ１、回転方向Ｈの後方側を後方側Ｈ２とする。以下の説明において、回転方向Ｈの前方側Ｈ１、および、回転方向Ｈの後方側Ｈ２とは、対象箇所を基準として説明する。また、回転軸１０１の鉛直方向Ｇとし、下方側Ｇ１、上方側Ｇ２として示す。尚、以下の実施の形態においても同様に図示されている図においては適宜同様に示す。
【００１２】
回転軸１０１の軸心Ｑに平行な方向を軸方向Ｙと、軸心Ｑを中心とした周方向を周方向Ｚと示す。また、これら各方向は、回転機器１０００における、周方向Ｚ、軸方向Ｙと同一であり、他の箇所においても、これらの方向を基準として、各方向Ｙ、Ｚを示して説明する。
【００１３】
ジャーナル軸受１００は、キャリアリング１、上流パッド２１、下流パッド２２、サイドプレート４を備える。キャリアリング１は、回転軸１０１の外周側に配置される。キャリアリング１のうち、回転軸１０１の下方側Ｇ１、すなわち荷重方向側に位置する部分を下半部１１とし、上方側Ｇ２、すなわち反荷重方向側に位置する部分を上半部１２とする。上流パッド２１および下流パッド２２は、下半部１１と回転軸１０１の外周面との間に配置される。サイドプレート４は、図２に示すように、後述する軸受領域Ｔの軸方向Ｙの両端を囲うようにそれぞれ設置されている。尚、これは一例であり、サイドプレート４は、少なくとも、上流パッド２１および下流パッド２２の軸方向Ｙの両端でそれぞれを囲うように形成されていればよい。
【００１４】
上流パッド２１および下流パッド２２は、回転軸１０１の外周面に沿って、周方向Ｚの異なる位置に設けられる。上流パッド２１は、周方向Ｚに間隔を空けて下流パッド２２の回転方向Ｈの後方側Ｈ２に配置される。上流パッド２１の外周面には、キャリアリング１の内周面に上流パッド２１を揺動可能に支持する上流ピボット３１を備える。下流パッド２２の外周面には、キャリアリングの内周面に下流パッド２２を揺動可能に支持する下流ピボット３２を備える。
【００１５】
これら各ピボット３１、３２により、各パッド２１、２２が回転軸１０１の外周面に対して自由に傾くように構成される。このような上流パッド２１および下流パッド２２を有するジャーナル軸受１００は、一般的に、ティルティングパッドジャーナル軸受と称される。また、ジャーナル軸受１００は、キャリアリング１の、上半部１２と回転軸１０１の外周面との間に配置されるガイドメタル１３を備えている。ガイドメタル１３は、振動などの影響による回転軸１０１の上方側Ｇ２への跳ね上がりを防止する。
【００１６】
ジャーナル軸受１００は、回転軸１０１の外周面と、キャリアリング１の内周面との間であって、軸方向Ｙの両端のサイドプレート４に軸方向Ｙに囲まれた領域（以下、軸受領域Ｔと称す）を有する。また、ジャーナル軸受１００は、当該軸受領域Ｔに油（潤滑油）を供給する、キャリアリング１から内側に延伸する給油ノズル５を複数個備える。
【００１７】
キャリアリング１は、周方向Ｚに複数配置した排油口６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７を備えている。尚、いずれかの排油口をただ単に示す場合には、排油口６として示す。排油口６は、例えば、キャリアリング１の内周面から外周面まで貫通した貫通穴であり、軸受領域Ｔの油をキャリアリング１の外に排出する穴である。
【００１８】
まず、図１において、ジャーナル軸受１００の軸方向Ｙ、すなわち、回転軸１０１の軸方向Ｙに垂直な断面において、回転方向Ｈへ荷重方向の上端部Ｚ１１を０度とし、下端部Ｚ１２を１８０度とし、さらに、上端部Ｚ１１を３６０度として説明する。尚、当該内容は以下の実施の形態においても同様であるため、その説明は適宜省略する。
【００１９】
図１に示すように、排油口６２、６３、６４は、上流ピボット３１より回転軸１０１の回転方向Ｈの前方側Ｈ１であって、かつ、下流ピボット３２より回転軸１０１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２の範囲に形成される。当該範囲は、図１において、矢印Ｚ１０から矢印Ｚ２０までの周方向Ｚの範囲である。尚、上流ピボット３１および下流ピボット３２の位置は、キャリアリング１の内周面との支点箇所を指すものとする。
【００２０】
また、排油口６５、６６、６７は、１８０度から３６０度までの範囲であって、下流ピボット３２の鉛直高さＬ１の位置から、回転軸１０１の最も高い鉛直高さＬ３の位置までの範囲に形成される。尚、１８０度から３６０度までの範囲とは、図１において紙面上、下端部Ｚ１２から上端部Ｚ１１までの右半分の範囲である。
【００２１】
また、排油口６１は、０度から１８０度までの範囲であって、上流ピボット３１の鉛直高さＬ２の位置から、回転軸１０１の最も高い鉛直高さＬ３の位置までの範囲に形成される。尚、０度から１８０度までの範囲とは、図１において紙面上、上端部Ｚ１１から下端部Ｚ１２までの左半分の範囲である。
【００２２】
このように示した３つの範囲は、周方向位置Ｚ１、周方向位置Ｚ２、周方向位置Ｚ３にて、周方向Ｚにおいて３分割される範囲であり、本実施の形態１においては、これら３つの全ての範囲に排油口６が配置されている。尚、これら３つの範囲のいずれか２つの範囲に形成する場合も考えられる。但し、周方向位置Ｚ１から周方向位置Ｚ２まで、および、周方向位置Ｚ１から周方向位置Ｚ３までの各範囲においては、上記において示したように、鉛直高さＬ３より上方側Ｇ２に排油口６が形成される場合は含まれていない。
【００２３】
上記のように構成された実施の形態１における、ジャーナル軸受１００と回転軸１０１とに介在する油の流れについて説明する。給油ノズル５から軸受領域Ｔに供給された油の大半は、回転軸１０１の回転によるせん断力に伴って回転軸１０１の回転方向Ｈと同じ方向に流れ、そのうちの一部は、回転軸１０１の外周面と各パッド２１、２２の内周面との間に流入する。軸受領域Ｔが油で満たされると、各部品間の隙間に油膜が形成され、油膜が回転軸１０１の回転によってせん断されることで、回転軸１０１の外周面と各パッド２１、２２の内周面に油膜圧力が発生する。
【００２４】
回転軸１０１の回転数が高い時には、この油膜圧力によって、回転軸１０１と各パッド２１、２２とは非接触に支持される。そして、給油ノズル５から供給される油の一部または、回転軸１０１の外周面と各パッド２１、２２の内周面との隙間から漏れ出た油は、その他の軸受領域Ｔに溜まる。ジャーナル軸受１００で発生する軸受領域Ｔの油を攪拌することによって発生する攪拌損失（以下、単に攪拌損失と称す）は、回転軸１０１の回転に伴って、軸受領域Ｔに溜まった油を攪拌することで発生し、回転軸１０１の外周面と軸受領域Ｔに溜まっている油との接触面積に比例して大きくなる。
【００２５】
軸受領域Ｔに溜まった油の一部は、回転軸１０１の回転に伴って、回転軸１０１の外周面と各パッド２１、２２の内周面との間に再び供給されて循環する。その他の油の一部は、サイドプレート４と回転軸１０１の外周面との隙間（例えば、図２において点線にて囲まれた箇所Ｓにて示す）を通ってジャーナル軸受１００の外に排出され、他の油の一部は、排油口６を通ってジャーナル軸受１００の外に排出される。
【００２６】
次に、排油口６の作用について説明する。一般的なティルティングパッドジャーナル軸受では、軸受領域Ｔの下方側Ｇ１から順に油が溜まっていくため、軸受領域Ｔの下方側Ｇ１では、油が溜まり、軸受領域Ｔの上方側Ｇ２の上方では、空気が溜まっていることが多い。回転軸１０１が回転している場合には、上流パッド２１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２では、軸受領域Ｔの上方側Ｇ２に溜まっている空気が、回転軸１０１の回転によるせん断力に伴って回転方向Ｈの前方側Ｈ１に流れ、下流パッド２２の回転方向Ｈの前方側Ｈ１では、軸受領域Ｔの下方側Ｇ１に溜まっている油が、回転軸１０１の回転によるせん断力に伴って回転方向Ｈの前方側Ｈ１に流れる。
【００２７】
そのため、油と空気の界面（以下、油面と称す）の高さは、上流パッド２１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２では低下しやすく、下流パッド２２の回転方向Ｈの前方側Ｈ１では上昇しやすい。油面の高さ以下にある回転軸１０１の外周面では攪拌損失が発生する。攪拌損失は、油面の高さに比例する。例えば、特許文献１の排油口を備えたパッド型ジャーナル軸受は、排油口により油面高さを低下させると、回転軸の外周面と油との接触面積が減り、攪拌損失を低減することができるが、回転軸の外周面とパッドの内周面との軸受領域の油面が低くなり、各隙間で油が不足して、油膜圧力が常時もしくは過渡的に低下し、パッドおよび回転軸の不安定振動が増大する。
【００２８】
一方、図１に示す実施の形態１では、排油口６は、上流ピボット３１よりも回転軸１０１の回転方向Ｈの前方側Ｈ１であって、かつ、下流ピボット３２より回転軸１０１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２の範囲、または、１８０度から３６０度までの範囲であって、下流ピボット３２の鉛直高さＬ１の位置から、回転軸１０１の最も高い鉛直高さＬ３の位置までの範囲、または、０度から１８０度までの範囲であって、上流ピボット３１の鉛直高さＬ２の位置から、回転軸１０１の最も高い鉛直高さＬ３の位置までの範囲のうち、少なくともいずれか２つの範囲に配置されている。
【００２９】
そして、上流ピボット３１は、キャリアリング１と上流パッド２１を接続し、下流ピボット３２は、キャリアリング１と下流パッド２２を接続するため、上流ピボット３１または下流ピボット３２の周方向Ｚの位置では、油の流路がない、または、非常に狭いため、上流ピボット３１または下流ピボット３２の周方向Ｚの位置を通る油の移動量は、非常に少ない。また、重力の影響により、回転軸１０１の上方側Ｇ２の周方向Ｚの位置を通る油の移動量も少ない。
【００３０】
そのため、軸受領域Ｔに溜まる油は、回転軸１０１の軸心Ｑを中心に、上流ピボット３１の周方向位置Ｚ２、下流ピボット３２の周方向位置Ｚ３、回転軸１０１の鉛直方向Ｇの上方側Ｇ２の周方向位置Ｚ１で周方向Ｚに３分割される。本実施の形態によれば、３分割された油のうち、少なくとも２つの領域は、排油口６により排出できるため、油面分布を周方向Ｚの領域によって調整できる。
【００３１】
つまり、本実施の形態１によれば、上流パッド２１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２の油面高さＪ１、周方向Ｚに向かい合う上流パッド２１の端部と下流パッド２２の端部との間の油面高さＪ２、下流パッド２２の回転方向Ｈの前方側Ｈ１の油面高さＪ３を、それぞれを個別に調整できる。尚、各油面高さＪ１、Ｊ２、Ｊ３の例は、図４に参考例を示している。
【００３２】
例えば、上流ピボット３１より回転軸１０１の回転方向Ｈの前方側Ｈ１であって、かつ、下流ピボット３２より回転軸１０１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２の位置に排油口６２、６３、６４を、そして、１８０度から３６０度までの範囲であって、下流ピボット３２の鉛直高さＬ１の位置から、回転軸１０１の最も高い鉛直高さＬ３の位置までの範囲に排油口６５、６６、６７をそれぞれ形成すれば、上流パッド２１と下流パッド２２の間の油面高さＪ２と、下流パッド２２の回転方向Ｈの前方側Ｈ１の油面高さＪ３を個別に調整できる。
【００３３】
これにより、回転軸１０１の回転によって油面が上昇しやすい下流パッド２２の回転方向Ｈの前方側Ｈ１の油面高さＪ３を大幅に低下させつつ、上流パッド２１と下流パッド２２の間の油面高さＪ２は、下流パッド２２の内周面と回転軸１０１の外周面の隙間に油を満たせる程度に保持できる。
【００３４】
また、例えば、上流ピボット３１より回転軸１０１の回転方向Ｈの前方側Ｈ１であって、かつ、下流ピボット３２より回転軸１０１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２の位置に排油口６２、６３、６４を、そして、０度から１８０度までの範囲であって、上流ピボット３１の鉛直高さＬ２の位置から、回転軸１０１の最も高い鉛直高さＬ３の位置までの範囲に排油口６１をそれぞれ形成すれば、上流パッド２１と下流パッド２２の間の油面高さＪ２と、上流パッド２１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２の油面高さＪ１を個別に調整できる。
【００３５】
これにより、上流パッド２１と下流パッド２２の間の油面高さＪ２は、下流パッド２２の内周面と回転軸１０１の外周面の隙間に油を満たせる程度に低下させつつ、回転軸１０１の回転によって油面が低下しやすい上流パッド２１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２の油面高さＪ１は、上流パッド２１の内周面と回転軸１０１の外周面の隙間に油を満たせる程度に保持できる。
【００３６】
また、例えば、１８０度から３６０度までの範囲であって、下流ピボット３２の鉛直高さＬ１の位置から、回転軸１０１の最も高い鉛直高さＬ３の位置までの範囲に排油口６５、６６、６７を形成し、そして、０度から１８０度までの範囲であって、上流ピボット３１の鉛直高さＬ２の位置から、回転軸１０１の最も高い鉛直高さＬ３の位置までの範囲に排油口６１をそれぞれ形成すれば、下流パッド２２の回転方向Ｈの前方側Ｈ１の油面高さＪ３と、上流パッド２１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２の油面高さＪ１を個別に調整できる。
【００３７】
これにより、回転軸１０１の回転によって油面が上昇しやすい下流パッド２２の回転方向Ｈの前方側Ｈ１の油面高さＪ３を大幅に低下させつつ、回転軸１０１の回転によって油面が低下しやすい上流パッド２１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２の油面高さＪ１は、上流パッド２１の内周面と回転軸１０１の外周面の隙間に油を満たせる程度に保持できる。
【００３８】
また、いずれの排油口６も、回転軸１０１のうち最も高い鉛直高さＬ３より低い位置に配置していることから、下方側Ｇ１から順に溜まる油と回転軸１０１の外周面との接触面積を確実に減らすことができる。本実施の形態によれば、軸受領域Ｔの油面分布を周方向Ｚの範囲によって調整することで、回転軸１０１の外周面とパッド２の内周面の隙間において、回転方向Ｈの後方側Ｈ２の油面高さＪ１の低下を抑えつつ、それ以外の油面高さＪ２、Ｊ３は、低下させて回転軸１０１の外周面と軸受領域Ｔに溜まっている油との接触面積を減らすことで、回転軸１０１および各パッド２１、２２の不安定振動を抑制しつつ、攪拌損失を最大限低減する。
【００３９】
上記のように構成された実施の形態１のジャーナル軸受によれば、
回転機器の回転軸を支えるジャーナル軸受であって、
前記回転軸の外周側に間隔を隔てて配置されたキャリアリングと、
前記キャリアリングのうち前記回転軸の荷重方向側に位置する半分を下半部とし、
前記キャリアリングの前記下半部の内周面と前記回転軸の外周面との間の、周方向の異なる位置に配置される、前記回転軸の回転方向の後方側に位置する上流パッドおよび前記回転軸の回転方向の前方側に位置する下流パッドを有し、
前記上流パッドを前記キャリアリングの内周面に揺動可能に支持する上流ピボットと、
前記下流パッドを前記キャリアリングの内周面に揺動可能に支持する下流ピボットと、
前記上流パッドおよび前記下流パッドの軸方向の両端でそれぞれ囲うサイドプレートとを備え、
前記キャリアリングは、内周面から外周面に貫通する排油口を周方向に複数個備え、
前記ジャーナル軸受の軸方向に垂直な断面において、回転方向へ荷重方向の上端部を０度とし、下端部を１８０度とし、さらに、上端部を３６０度とすると、
前記排油口は、前記キャリアリングの、
前記上流ピボットより前記回転軸の回転方向の前方側であって、かつ、前記下流ピボットより前記回転軸の回転方向の後方側の範囲、
または、１８０度から３６０度までの範囲であって、前記下流ピボットの鉛直高さの位置から、前記回転軸のうち最も高い鉛直高さの位置までの範囲、
または、０度から１８０度までの範囲であって、前記上流ピボットの鉛直高さの位置から、前記回転軸のうち最も高い鉛直高さの位置までの範囲のうち、
少なくともいずれか２つの範囲に配置されるので、
排油口の作用により、軸受領域の油面分布を周方向の範囲によって調整でき、回転軸の外周面と各パッドの内周面の隙間において、上流パッドの回転方向の後方側の油面高さの低下を抑えたり、それ以外の油面高さは、低下させて回転軸の外周面と軸受領域に溜まっている油との接触面積を減らしたりできるため、各パッドおよび回転軸の不安定振動を抑制しつつ、攪拌損失を最大限低減できる。
【００４０】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２におけるジャーナル軸受１００の軸方向Ｙに垂直な断面図である。尚、上記実施の形態１と同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。図３に示すように、排油口６は、周方向Ｚの同一位置に、軸方向Ｙに複数個の排油口６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄが形成される。
【００４１】
上記のように構成された実施の形態２によれば、排油口６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄにより、軸受領域Ｔに溜まった油を軸方向Ｙに分配して排油できる。このため、排油口６の軸方向Ｙの中心位置から離れた軸方向Ｙの位置で油面が低下せずに、回転軸１０１の外周面と油が接触して、攪拌損失が発生することを抑制できる。また、この構成によれば、油面分布を軸方向Ｙの排油口６Ａ〜６Ｄの形成位置によって調整できる。
【００４２】
排油口６からの排油量よりも、サイドプレート４の内周面と回転軸１０１の外周面との隙間（例えば、図３において点線にて囲まれた箇所Ｓにて示す）を通って排出される排油量の方が多い場合、軸受領域Ｔの軸方向Ｙの両端の油面は、低下しやすいが、軸方向Ｙの中心の油面は、低下しにくい場合がある。この場合であれば、軸方向Ｙの中心の排油口６Ｂ、６Ｃを、軸方向Ｙの端部の排油口６Ａ、６Ｄより大きく形成する、または、排油口６を軸方向Ｙの中心近傍に多く配置して調整すれば、軸方向Ｙの油面分布を一様に低下できる。つまり、この構成によれば、回転軸１０１の外周面と油との接触面積を最大限に減らし、攪拌損失をさらに低減できる。
【００４３】
軸受領域Ｔの油の流れは、回転軸１０１の回転方向Ｈへの回転に伴った流れであるため、油の軸方向Ｙへの流速は、回転方向Ｈへの流速よりも小さい。本実施の形態によれば、油が軸方向Ｙに流れなくても、軸方向Ｙに複数配置した排油口６Ａ〜６Ｄにより効率よく排油できる。そのため、油が軸方向Ｙに流れる過程で発生する攪拌損失を低減できる。
【００４４】
上記のように構成された実施の形態２のジャーナル軸受によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するとともに、
前記排油口のうち少なくとも１つは、同じ周方向位置において軸方向に複数個形成されているので、
効率よく排油できるため、各パッドおよび回転軸の不安定振動をさらに抑制しつつ、攪拌損失をさらに低減できる。
【００４５】
実施の形態３．
図４は、実施の形態３によるジャーナル軸受１００の軸方向Ｙに垂直な断面図である。図５は、図４に示したジャーナル軸受１００のＢ―Ｂ線断面図である。尚、上記各実施の形態と同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図４および図５に示すように、上流パッド２１の形成されている周方向Ｚであって、かつ、上流ピボット３１より回転方向Ｈの前方側Ｈ１に配置される排油口６８を備える。
【００４７】
上記のように構成された実施の形態３によれば、図４に示すように、上流パッド２１と下流パッド２２の間の油面高さＪ２を低下でき、さらに、図５に示すように、油膜圧力の発生に寄与しない上流パッド２１の軸方向Ｙの両端側にある油９００を、排油口６８により積極的に排出し、油面高さＪ２を低下できる。つまり、上流パッド２１と下流パッド２２との間で発生する攪拌損失だけでなく、上流パッド２１の軸方向Ｙの両端側で発生する攪拌損失を低減できる。
【００４８】
上記のように構成された実施の形態３のジャーナル軸受によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記排油口のうち少なくとも１つは、前記上流パッドの配置されている周方向であって、かつ、前記上流ピボットより前記回転軸の回転方向の前方側に配置されているので、
上流パッドの軸方向の両端側に発生する攪拌損失が低減できるため、各パッドおよび回転軸の不安定振動をさらに抑制しつつ、攪拌損失をさらに低減できる。
【００４９】
実施の形態４．
図６は、実施の形態４によるジャーナル軸受１００の軸方向Ｙに垂直な断面図である。図７は、図６に示したジャーナル軸受１００のＣ―Ｃ線断面図である。尚、上記各実施の形態と同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００５０】
図６および図７に示すように、下流パッド２２の形成されている周方向Ｚであって、かつ、下流ピボット３２より回転方向Ｈの前方側Ｈ１に配置される排油口６９を備える。よって、回転軸１０１の軸心Ｑと、下流パッド２２と、排油口６９とを通る断面上において、排油路が存在する。図６および図７には、油９００の位置を示している。
【００５１】
上記のように構成された実施の形態４によれば、図６に示すように、上流パッド２１と下流パッド２２の間の油面高さＪ２（図４参照）を低下でき、さらに、図７に示すように、油膜圧力の発生に寄与しない下流パッド２２の軸方向Ｙの両端側にある油９００を、排油口６９により積極的に排出し、油面高さＪ２を低下できる。つまり、上流パッド２１と下流パッド２２との間で発生する攪拌損失だけでなく、下流パッド２２の軸方向Ｙの両端側で発生する攪拌損失を低減できる。
【００５２】
上記のように構成された実施の形態４のジャーナル軸受によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記排油口のうち少なくとも１つは、前記下流パッドの配置されている周方向であって、かつ、前記下流ピボットより前記回転軸の回転方向の前方側に配置されているので、
下流パッドの軸方向の両端側に発生する攪拌損失が低減できるため、各パッドおよび回転軸の不安定振動をさらに抑制しつつ、攪拌損失をさらに低減できる。
【００５３】
実施の形態５．
図８は、実施の形態５によるジャーナル軸受１００の軸方向Ｙに垂直な断面図である。尚、上記各実施の形態と同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００５４】
図８に示すように、排油口６のうち少なくとも１つ、当該実施の形態５においては２つの排油口６、ここでは排油口６２、６３に、排油量を調整する開閉部７５、７６を備える。尚、図８に示す開閉部７５、７６を備えた排油口６の例は一例であり他の位置の排油口６に備える例も考えられる。開閉部７５、７６の開閉度を調整することで、複数の排油パターンが可能となる。また、開閉部７５、７６を微調整することで、１つの排油口６から排出できる最大限の排油量に対して、１００％〜０％の排油量に微調整できる。
【００５５】
開閉部７５、７６は、例えば、図８が示すようにキャリアリング１の外周側に設けてもよいが、キャリアリング１の内周側または、キャリアリング１の内部に設けてもよく、その位置は限定されない。尚、当該開閉部は、以下の実施の形態の開閉部においても同様であるためその説明は適宜省略する。また、いずれかの開閉部を指す場合には、開閉部７と示す。
【００５６】
上記のように構成された実施の形態５によれば、例えば回転機器１０００の運転時間などに合わせて排油口６の開閉を調整し、排油パターンを最適化できる。回転機器１０００の運転時間が長くなると、劣化などによって各部品の配置および接合状態が微妙に変化し、回転軸１０１の振動が大きくなる場合がある。回転軸１０１の振動が大きくなると、回転軸１０１の外周面と各パッド２１、２２の内周面との隙間の大きさが時間変化するため、初期稼働時に調整した油面の高さが低くなり、隙間で油が不足して、回転軸１０１または各パッド２１、２２の不安定振動が増大してしまう場合がある。
【００５７】
本実施の形態５によれば、回転機器１０００の運転時間に合わせて、開閉部７５、７６にて、排油口６の開閉を調整して、油面分布を常に最適化し、各パッド２１、２２および回転軸１０１の不安定振動を抑制できる。例えば、回転機器１０００の運転時間が長くなれば、開閉部７により、排油口６の一部を閉じて油面を高くすることで、油不足による各パッド２１、２２および回転軸１０１の不安定振動を抑制できる。
【００５８】
また、例えば回転機器１０００の設置環境によっては、給油ノズル５から供給する油の温度が規定の温度より高くなる場合がある。外気の温度が非常に高温となっている場合、または、冷却装置の劣化などにより、油の冷却性能が低下している場合などが考えられる。油の温度上昇によって粘度が低下すると、回転軸１０１の荷重を支える油膜圧力が低下し、回転軸１０１は、油の溜まっている鉛直方向Ｇの下方側Ｇ１に沈み込むため、油面は、通常より上昇し、油面の上昇に伴って攪拌損失が増加してしまう。
【００５９】
これに対し、実施の形態５によれば、回転機器１０００の設置環境に合わせて、開閉部７により排油口６の開閉を調整して、油面分布を常に最適化して、常に不安定振動を抑制しつつ、攪拌損失を最大限低減できる。例えば、回転機器１０００の外気温度が高い場合は、排油口６の一部を開いて油面を低下させることで、通常より上昇した油面を低下させて、通常より増加した攪拌損失を最大限低減できる。
【００６０】
上記のように構成された実施の形態５のジャーナル軸受によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記排油口のうち少なくとも１つは、前記回転軸の外周面と、前記キャリアリングの内周面と、前記サイドプレートとに囲まれた軸受領域の油の排油量を調整する開閉部を備えているので、
開閉部の調整により、攪拌損失が低減できるため、各パッドおよび回転軸の不安定振動をさらに抑制しつつ、攪拌損失をさらに低減できる。
【００６１】
実施の形態６．
図９は、実施の形態６によるジャーナル軸受１００の軸方向Ｙに垂直な断面図である。尚、上記各実施の形態と同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００６２】
図９に示すように、排油口６０、６２、６３、６４に、排油量を調整する開閉部７１、７２、７３、７４をそれぞれ備える。さらに、０度から１８０度までの範囲であって、上流ピボット３１の鉛直高さＬ２の位置から、回転軸１０１の最も高い鉛直高さＬ３の位置までの範囲に配置した油の有無を検知するセンサ８１と、センサ８１の測定値に基づいて開閉部７１、７２、７３、７４のうち少なくとも１つの開閉を調整する制御部９とを備える。
【００６３】
尚、排油口６０は、０度から１８０度までの範囲であって、上流ピボット３１の鉛直高さＬ２の位置から、回転軸１０１の最も高い鉛直高さＬ３の位置までの範囲に形成されたものである。
【００６４】
センサ８１とは、油の有無を検知するものであり、例えば粘度計、圧力計、温度計、赤外線サーモグラフィ、電磁波レーダー計、超音波厚さセンサ計などが考えられ、油と空気との物性の差から検知する。また、軸受領域Ｔの油は、回転軸１０１の回転によるせん断力で発熱して空気より温度が高くなるため、この温度差から検知してもよい。
【００６５】
上記のように構成された実施の形態６によれば、例えば、センサ８１にて油が存在することが検出された場合、制御部９が、開閉部７１または開閉部７４の開閉を調整して排油口６０または排油口６５からの排出量を増やすように制御する。これにより、上流パッド２１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２の油面高さＪ１を保持する、または下流パッド２２の回転方向Ｈの前方側Ｈ１の油面高さＪ３を低下させて攪拌損失を確実に低減しつつ、上流パッド２１の内周面と回転軸１０１の外周面の隙間には油を満たして、油不足による各パッド２１、２２および回転軸１０１の不安定振動を抑制できる。
【００６６】
上記のように構成された実施の形態６のジャーナル軸受によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記軸受領域のうち、０度から１８０度までの範囲であって、前記上流ピボットの鉛直高さの位置から、前記回転軸のうち最も高い鉛直高さの位置までの範囲の油の有無を検知するセンサと、
前記センサの測定値に基づいて前記開閉部を制御する制御部とを備えたので、
制御部の制御により、攪拌損失がさらに低減できるため、各パッドおよび回転軸の不安定振動をさらに抑制しつつ、攪拌損失をさらに低減できる。
【００６７】
実施の形態７．
図１０は、実施の形態７によるジャーナル軸受１００の軸方向Ｙに垂直な断面図である。尚、上記各実施の形態と同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
図１０に示すように、上流ピボット３１より回転軸１０１の回転方向Ｈの前方側Ｈ１であって、かつ、下流ピボット３２より回転軸１０１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２に配置した油の有無を検知するセンサ８２を備える。制御部９は、センサ８２の測定値に基づいて開閉部７１、７２、７３、７４のうち少なくとも１つの開閉を調整する。
【００６９】
上記のように構成された実施の形態７によれば、例えば、センサ８２にて油が存在することが検出された場合、制御部９が、開閉部７２、開閉部７３または開閉部７４の開閉を調整して排油口６２、排油口６３または排油口６４からの排出量を増やす。これにより、上流パッド２１と下流パッド２２の間の油面高さＪ２、または、下流パッド２２の回転方向Ｈの前方側Ｈ１の油面高さＪ３を低下させて攪拌損失を確実に低減しつつ、下流パッド２２の内周面と回転軸１０１の外周面の隙間には油を満たして、油不足による各パッド２１、２２および回転軸１０１の不安定振動を抑制できる。
【００７０】
上記のように構成された実施の形態７のジャーナル軸受によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記軸受領域のうち、前記上流ピボットより前記回転軸の回転方向の前方側であって、かつ、前記下流ピボットより前記回転軸の回転方向の後方側の油の有無を検知するセンサと、
前記センサの測定値に基づいて前記開閉部を制御する制御部とを備えたので、
制御部の制御により、攪拌損失がさらに低減できるため、各パッドおよび回転軸の不安定振動をさらに抑制しつつ、攪拌損失をさらに低減できる。
【００７１】
実施の形態８．
図１１は、実施の形態８によるジャーナル軸受１００の軸方向Ｙに垂直な断面図である。尚、上記各実施の形態と同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００７２】
図１１に示すように、１８０度から３６０度までの範囲であって、下流ピボット３２の鉛直高さＬ１の位置から、回転軸１０１の最も高い鉛直高さＬ３の位置までの範囲に配置した油の有無を検知するセンサ８３を備える。制御部９は、センサ８３の測定値に基づいて開閉部７１、７２、７３、７４のうち少なくとも１つの開閉を調整する。
【００７３】
上記のように構成された実施の形態８によれば、例えば、センサ８３にて油が存在することが検出された場合、制御部９が、開閉部７４を調整して排油口６５からの排出量を増やす。これにより、下流パッド２２の回転方向Ｈの前方側Ｈ１の油面高さＪ３を低下させて攪拌損失を確実に低減できる。
【００７４】
上記のように構成された実施の形態８のジャーナル軸受によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記軸受領域のうち、１８０度から３６０度までの範囲であって、前記下流ピボットの鉛直高さの位置から、前記回転軸のうち最も高い鉛直高さの位置までの範囲の油の有無を検知するセンサと、
前記センサの測定値に基づいて前記開閉部を制御する制御部とを備えたので、
制御部の制御により、攪拌損失がさらに低減できるため、各パッドおよび回転軸の不安定振動をさらに抑制しつつ、攪拌損失をさらに低減できる。
【００７５】
実施の形態９．
図１２は、実施の形態９によるジャーナル軸受１００の軸方向Ｙに垂直な断面図である。尚、上記各実施の形態と同様の部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００７６】
図１２に示すように、回転軸１０１の外周面近傍に配置した油の有無を検知するセンサ８４を備える。センサ８４は、回転軸１０１の回転に伴って、全ての周方向Ｚの位置で油の有無を計測できる。制御部９は、センサ８４の測定値に基づいて開閉部７１、７２、７３、７４のうち少なくとも１つの開閉を調整する。
【００７７】
上記のように構成された実施の形態９によれば、例えば、センサ８４にて油が存在することが検出された箇所が、回転軸１０１の外周面と各パッド２１、２２の内周面との隙間より油面が低くなっていると判断できる領域では、制御部９はその近傍の排油口６を開閉部により閉じることで、その近傍の油面のみを上昇させて、回転軸１０１および各パッド２１、２２の不安定振動を抑制できる。
【００７８】
逆に、計測した油面分布を基に、油面が回転軸１０１の外周面と各パッド２１、２２の内周面との隙間に対して過剰に高くなっていると判断できる領域では、制御部９により、その近傍の排油口６を開閉部により開くことで、その近傍の油面のみを低下させて、攪拌損失を低減できる。
【００７９】
また、センサ８４を回転軸１０１の外周面近傍に備えることで、回転軸１０１の表面に張り付いた油の有無も検出できるため、より精度の高い油面分布を測定できる。油は、ジャーナル軸受１００の下方側Ｇ１に溜まりやすいため、例えば、上流パッド２１と下流パッド２２の間のように空気層が少ない領域では、油と空気の界面である油面が複雑な分布を示す場合があるが、本実施の形態９によれば、周方向Ｚの油面分布を精度よく検出できる。
【００８０】
例えば、センサ８４の測定値を基に制御部９は、上流パッド２１と下流パッド２２の間において、上流パッド２１近傍は、油を検出できないが、下流パッド２２近傍では油を検出できた場合、下流パッド２２と回転軸１０１の隙間への油の供給は、十分に確保できていると判断できるため、開閉部７２を調整して排油口６２を開くことで、下流パッド２２と回転軸１０１の隙間への油の供給を確保して、不安定振動を抑制しつつ、攪拌損失を低減できる。
【００８１】
逆に、センサ８４の測定値を基に制御部９は、上流パッド２１と下流パッド２２の間において、上流パッド２１近傍は、油を検出できるが、下流パッド２２近傍は、油を検出できない場合、下流パッド２２と回転軸１０１の隙間への油の供給を確保しづらい状態になると判断できる。この場合、もし、開閉部７２を調整して排油口６２を開くと、油を検出できている上流パッド２１近傍の油面だけでなく、油を検出できていない下流パッド２２近傍の油面を低下させて不安定振動が発生することを予測できる。
【００８２】
よってその場合は、上流ピボット３１より回転方向Ｈの前方側Ｈ１であって、かつ、下流ピボット３２より回転方向Ｈの後方側Ｈ２の位置にない排油口６０を調整する開閉部７１、または排油口６５を調整する開閉部７４を調整して排油口６０または排油口６５を開き、上流パッド２１より回転方向Ｈの後方側Ｈ２の油面または下流パッド２２より回転方向Ｈの前方側Ｈ１の油面のみを低下させて、不安定振動を抑制しつつ攪拌損失を低減できる。
【００８３】
これらのように、回転軸１０１に備えたセンサ８４の計測値により少なくとも一部の油面分布を基に、制御部９により各開閉部７１〜７４を調整することで、回転軸１０１および各パッド２１、２２の不安定振動を抑制しつつ、攪拌損失を低減できる。
【００８４】
上記のように構成された実施の形態９のジャーナル軸受によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
前記回転機器が前記回転軸の外周面側に油の有無を検知するセンサを備える場合、
前記センサの測定値に基づいて前記開閉部を制御する制御部を備えたので、
制御部の制御により、攪拌損失がさらに低減できるため、各パッドおよび回転軸の不安定振動をさらに抑制しつつ、攪拌損失をさらに低減できる。
【００８５】
実施の形態１０．
図１３は、実施の形態１０による回転機器１０００を軸方向Ｙに沿って切断した構成を示す断面図である。尚、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。図１３に示すように、回転機器１０００は、水平に設置された回転軸１０１と、回転軸１０１の両端部を回転自在に支持する一対のジャーナル軸受１００と、回転軸１０１の外周側に設置された固定子１０２と、を備えている。一対のジャーナル軸受１００のうちの少なくとも一方は、上記各実施の形態のいずれかに係るジャーナル軸受１００である。また、ジャーナル軸受１００の詳細な構成は図においては適宜省略している。
【００８６】
ジャーナル軸受１００のそれぞれは、回転軸１０１の端部の外周側に設置されている。ジャーナル軸受１００のそれぞれは、回転軸１０１を支持している。回転軸１０１には、磁極が形成された回転子１１１を備える。本実施の形態では、回転機器１０００として、固定子１０２に交流電圧を誘導させて発電を行う回転電機を例示している。
【００８７】
本実施の形態によれば、回転軸１０１のエネルギーに対してジャーナル軸受１００で発生する軸受損失を低減できるため、回転電機の発電効率を向上できる。また、排油パターンを調整し、油面分布を適切に制御することで、ジャーナル軸受１００に供給される給油量を必要最低限にできるため、給油ポンプ１０３などの給油設備を小型化できる。
【００８８】
上記のように構成された実施の形態１０の回転機器によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
ジャーナル軸受と、
前記ジャーナル軸受により支持される前記回転軸とを備えたので、
を備えたので、
回転機器の、各パッドおよび回転軸の不安定振動を抑制しつつ、攪拌損失を低減できる。
【００８９】
実施の形態１１．
図１４および図１５は、実施の形態１１による回転機器１０００を軸方向Ｙに沿って切断した構成を示す断面図である。尚、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。また、ジャーナル軸受１００の詳細な構成は図においては適宜省略している。よって、図において示していない符号の構成は上記各実施の形態と同様である。
【００９０】
図１４においては、回転機器１０００は、各パッド２１、２２の振動または変位を検知する振動計１０を備える。また、図１５においては、回転機器１０００は、回転軸１０１の振動または変位を検知する振動計１０を備える。よって、図１４および図１５は振動計１０の設置場所が異なるものである。制御部９は、振動計１０の測定値に基づいて少なくとも１つの開閉部７を調整する。
【００９１】
上記のように構成された実施の形態１１によれば、各パッド２１、２２の内周面と回転軸１０１の外周面の隙間で油不足すると、隙間の回転方向Ｈの後方側Ｈ２の油膜圧力が常時または過渡的に減少し、上流パッド２１は、上流ピボット３１を中心としたモーメントの釣り合いから上流ピボット３１より回転方向Ｈの後方側Ｈ２では回転軸１０１に近づく方向に変位または振動し、上流ピボット３１より回転方向Ｈの前方側Ｈ１では回転軸１０１に遠ざかる方向に変位または振動する。この時、回転軸１０１は、上流ピボット３１に近づく方向に変位または振動する。
【００９２】
また、下流パッド２２の内周面と回転軸１０１の外周面の隙間で油不足すると、隙間の回転方向Ｈの後方側Ｈ２の油膜圧力が常時または過渡的に減少し、下流パッド２２は、下流ピボット３２を中心としたモーメントの釣り合いから、下流ピボット３２より回転方向Ｈの後方側Ｈ２では回転軸１０１に近づく方向に変位または振動し、下流ピボット３２のより回転方向Ｈの前方側Ｈ１では回転軸１０１に遠ざかる方向に変位または振動する。この時、回転軸１０１は、下流ピボット３２に近づく方向に変位または振動する。
【００９３】
つまり、各パッド２１、２２の変位または振動の方向、および回転軸１０１の変位または振動の方向を検知すれば、どこの隙間で油が不足して油膜圧力が常時または過渡的に減少しているのかがわかる。本実施の形態１１によれば、各パッド２１、２２または回転軸１０１の振動または変位を検知する振動計１０により、隙間で油が不足している場所を特定することができ、制御部９により開閉部７を調整することで、油が不足している場所近傍の排油口６からの油の排出量を減少させて油面を上昇させ、油不足を解消して、各パッド２１、２２および回転軸１０１の不安定振動を抑制できる。
【００９４】
尚、上流パッド２１の振動または変位を検知する振動計１０は、上流ピボット３１からなるべく離れた位置に取り付け、下流パッド２２の振動または変位を検知する振動計１０は、下流ピボット３２からなるべく離れた位置に取り付けることで、検知される変位量および振動量が大きくなり、微小な油不足が発生した段階で、油が不足している場所近傍の排油口６からの油の排出量を減少させて油面を上昇させ、油不足を解消することで、各パッド２１、２２および回転軸１０１の不安定振動をさらに抑制できる。
【００９５】
また、本実施の形態によれば、油が不足していない場所も同時に特定できるため、制御部９により開閉部７を調整することで、油が不足していない場所近傍の排油口６からの油の排出量を増加させて油面を低下させ、攪拌損失を低減することも可能である。
【００９６】
上記のように構成された実施の形態１０の回転機器によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するとともに、
ジャーナル軸受と、
前記ジャーナル軸受により支持される回転軸とを備えた回転機器であって、
前記上流パッドまたは前記下流パッドまたは前記回転軸の振動または変位を検知する振動計と、
前記振動計の測定値に基づいて前記開閉部を制御する制御部とを備えたので、
回転機器の、各パッドおよび回転軸の不安定振動をさらに抑制しつつ、攪拌損失をさらに低減できる。
【００９７】
尚、上記各実施の形態においては、給油ノズル５の数は、５個の例を示したが、給油ノズル５の数は、０〜４個、または、５個以上であってもよい。給油ノズル５が０個の場合は、ジャーナル軸受１００は、別の給油部を有するものとする。また、各パッド２１、２２および給油ノズル５のそれぞれの配置位置についても、各図に示した配置位置には限定されるものではない。また、各排油口６の配置位置および形状についても、各図に示した配置位置および形状に限定されない。
【００９８】
また、各排油口６の作用による回転軸１０１および各パッド２１、２２の不安定振動の抑制効果および攪拌損失の低減効果は、各パッド２１、２２および給油ノズル５の形状によらないため、各パッド２１、２２および給油ノズル５の形状は、各図に示した形状には限定されない。
【００９９】
また、上流パッド２１および下流パッド２２は、単一の材料により形成された単層構造を有していてもよいし、複数の材料により形成された多層構造を有していてもよい。上流パッド２１および下流パッド２２の形成材料には、金属、樹脂などの種々の材料を用いることができる。
【０１００】
また、排油口６の数、配置位置および形状は、各図に示した数、配置位置および形状に限定されない。
また、開閉部７の数、配置位置は、各図に示した数、配置位置に限定されない。
また、制御部９の数、配置位置は、各図に示した数、配置位置に限定されない。
【０１０１】
また、回転機器１０００は、回転機器１０００の運転状態などを表す数値データに合わせて、制御部９が開閉部７を調整し、排油パターンを最適化できる。上流パッド２１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２では、軸受領域Ｔの上方側Ｇ２に溜まっている空気が、回転軸１０１の回転によるせん断力に伴って回転方向Ｈの前方側Ｈ１に流れるため、上流パッド２１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２では油面が低下しやすいが、回転数によってその低下量は異なる。回転数が低い時には、回転軸１０１の回転によるせん断力は小さいため、上流パッド２１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２の油面の低下量は小さく、回転数が高い時には、回転軸１０１の回転によるせん断力は、大きいため、上流パッド２１の回転方向Ｈの後方側Ｈ２の油面の低下量は大きい。
【０１０２】
例えば回転数が低い時には、制御部９により開閉部７を調整して、上流パッド２１近傍の排油口６を開き、回転数が高い時には、制御部９により開閉部７を調整して、上流パッド２１近傍の排油口６を閉じることで、回転数によらず常に一定の油面高さを保つことができる。そのため、回転数によって各パッド２１、２２および回転軸１０１の不安定振動が増大すること、および、回転軸１０１と油との接触面積が増えて攪拌損失が大きくなることがなく、常に各パッド２１、２２および回転軸１０１の不安定振動を抑制しつつ、攪拌損失を最大限低減し続けることができる。
【０１０３】
また、センサまたは振動計により油面分布を把握し、回転軸１０１の外周面と各パッド２１、２２の内周面との隙間より油面が低くなっていると判断できる領域では、制御部９により開閉部７を調整して、その近傍の排油口６を閉じることで、その近傍の油面のみを上昇させて、回転軸１０１および各パッド２１、２２の不安定振動を抑制できる。また、油面が回転軸１０１の外周面と各パッド２１、２２の内周面との隙間に対して過剰に高くなっていると判断できる領域では、制御部９により開閉部７を調整して、その近傍の排油口６を開くことで、その近傍の油面のみを低下させて、攪拌損失を低減できる。
【０１０４】
また、回転機器１０００において、図１３〜図１５に示したジャーナル軸受１００の数は、２個であるが、ジャーナル軸受の数は、１個、または、３個以上であってもよい。また、ジャーナル軸受１００の配置位置についても、図１３〜図１５に示した配置位置に限定されない。
【０１０５】
また、ジャーナル軸受１００は、ジャーナル軸受１００の軸受領域Ｔに油が供給されていない状態も含まれる。
【０１０６】
尚、制御部９は、ハードウエアの一例を図１５に示すように、プロセッサ２００と記憶装置２０１から構成される。記憶装置は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを備える。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を備えてもよい。プロセッサ２００は、記憶装置２０１から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶措置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ２００にプログラムが入力される。また、プロセッサ２００は、演算結果等のデータを記憶装置２０１の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。
【０１０７】
本願は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１０８】
１  キャリアリング、１０  振動計、１００  ジャーナル軸受、１０１  回転軸、１１１  回転子、１０２  固定子、１０３  給油ポンプ、１０００  回転機器、１１  下半部、１２  上半部、１３  ガイドメタル、２００  プロセッサ、２０１  記憶装置、２１  上流パッド、２２  下流パッド、３１  上流ピボット、３２  下流ピボット、４  サイドプレート、５  給油ノズル、６  排油口、６０  排油口、６１  排油口、６２  排油口、６３  排油口、６４  排油口、６５  排油口、６６  排油口、６７  排油口、６８  排油口、６９  排油口、７  開閉部、７１  開閉部、７２  開閉部、７３  開閉部、７４  開閉部、７５  開閉部、８１  センサ、８２  センサ、８３  センサ、８４  センサ、９  制御部、Ｇ  鉛直方向、Ｇ１  下方側、Ｇ２  上方側、Ｈ  回転方向、Ｈ１  前方側、Ｈ２  後方側、Ｑ  軸心、Ｓ  箇所、Ｊ１  油面高さ、Ｊ２  油面高さ、Ｊ３  油面高さ、Ｌ１  鉛直高さ、Ｌ２  鉛直高さ、Ｌ３  鉛直高さ、Ｙ  軸方向、Ｚ  周方向、Ｚ１  周方向位置、Ｚ１０  矢印、Ｚ１１  上端部、Ｚ１２  下端部、Ｚ２  周方向位置、Ｚ２０  矢印、Ｚ３  周方向位置。
【要約】
キャリアリング（１）の内周面から外周面に貫通する排油口（６）は、上流ピボット（３１）より回転軸（１０１）の回転方向（Ｈ）の前方側（Ｈ１）であって、かつ、下流ピボット（３２）より回転軸（１０１）の回転方向（Ｈ）の後方側（Ｈ２）の範囲、１８０度から３６０度までの範囲であって、下流ピボット（３２）の鉛直高さ（Ｌ１）の位置から、回転軸（１０１）の最も高い鉛直高さ（Ｌ３）の位置までの範囲、０度から１８０度までの範囲であって、上流ピボット（３１）の鉛直高さ（Ｌ２）の位置から、回転軸（１０１）の最も高い鉛直高さ（Ｌ３）の位置までの範囲のうち、少なくともいずれか２つの範囲に配置される。【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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