軸受装置、軸受ユニットおよび回転機械
【課題】回転軸が傾斜しても損傷することなく軸受の機能を発揮することができる軸受装置、軸受ユニットおよび回転機械を提供する。
【解決手段】回転軸３回りに配置され、スラストカラー１２を支持する軸受パッド１３と、軸受パッドを収容するとともに、ケーシング２０に支持されるキャリアリング１５と、を備え、キャリアリングにおけるケーシングに支持される被支持面１５ａが、スラストカラーの重心Ｇを中心とした略一定の曲率で、回転軸に直交する少なくとも一方向に沿って凸状の曲面で構成されている。
【解決手段】回転軸３回りに配置され、スラストカラー１２を支持する軸受パッド１３と、軸受パッドを収容するとともに、ケーシング２０に支持されるキャリアリング１５と、を備え、キャリアリングにおけるケーシングに支持される被支持面１５ａが、スラストカラーの重心Ｇを中心とした略一定の曲率で、回転軸に直交する少なくとも一方向に沿って凸状の曲面で構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受装置、軸受ユニットおよび回転機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、蒸気タービンやガスタービン、圧縮機など大型の回転機械の回転軸（ロータシャフト）を支持するために、スラスト軸受やジャーナル軸受といった軸受装置が各所に配置されている。
【０００３】
近年では、タービンの高出力化を図るため、タービンロータに設けられるロータ翼（動翼）が長尺化（大径化）し、また、翼数が増加する傾向にある。これに伴い、回転軸が長軸になり、重量も増加している。このようにタービンロータの重量が増加したり、回転軸の長さが長軸化したりすることにより、回転軸に撓みが生じるおそれがある。
【０００４】
ここで、従来のスラスト軸受の構成を図９に示す。図９に示すように、スラスト軸受５１０は、回転軸５１１に形成されたスラストカラー５１２の軸方向両端面に対向配置された正面視略扇形状の複数の軸受パッド５１３と、軸受パッド５１３を収容可能な収容部５１４が形成されたキャリアリング５１５と、を備えている。また、軸受パッド５１３とキャリアリング５１５との間にはピボット５１６が設けられ、回転軸５１１に多少の撓みなどが生じた場合に、スラストカラー５１２の傾きに軸受パッド５１３が追従できるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。なお、収容部５１４には油が供給可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１０１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のスラスト軸受５１０では、図１０に示すように、回転軸５１１の撓み（傾斜）が大きくなると、軸受パッド５１３がスラストカラー５１２の傾きに追従できなくなり、スラストカラー５１２と軸受パッド５１３との隙間が均一にならなくなってしまうおそれがある。また、このようにタービンロータの重量増に伴って回転軸５１１が大きく撓み、回転軸５１１の傾斜が大きい状態で回転軸５１１を回転させると、スラストカラー５１２と軸受パッド５１３とが接触し（図１０のＴ部）、スラスト軸受５１０が損傷してしまうというおそれがある。したがって、このような構成では、タービンの高出力化には限界があった。
【０００７】
また、一般的にタービンロータにはタービン動翼が軸方向に沿って複数形成されており、隣接するタービン動翼間にタービンのケーシングなどに形成されたタービン静翼が配された構造を有している。したがって、回転軸に撓みなどが生じて回転軸の軸中心Ｏが傾斜した場合に、図９のようなスラスト軸受５１０ではスラストカラー５１２の重心が軸方向にずれてしまうため、タービン動翼とタービン静翼とが接触してしまうおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、回転軸が傾斜しても損傷することなく軸受の機能を発揮することができる軸受装置、軸受ユニットおよび回転機械を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る軸受装置は、回転軸回りに配置され、スラストカラーを支持する軸受パッドと、該軸受パッドを収容するとともに、ケーシングに支持されるキャリアリングと、を備え、前記キャリアリングにおける前記ケーシングに支持される被支持面が、前記スラストカラーの重心を中心とした略一定の曲率で、前記回転軸に直交する少なくとも一方向に沿って凸状の曲面で構成されていることを特徴としている。
【００１０】
このように構成することで、回転軸に撓みなどが生じて、回転軸の軸中心が傾斜しても、キャリアリングがスラストカラーの重心を中心に回動するため、スラストカラーの重心の位置がずれるのを防止することができる。したがって、タービンロータを大径化・長軸化することにより、回転軸に撓みが生じて回転軸が傾斜してもキャリアリングがその傾斜に追従することができ、軸受としての機能を発揮することができる。
また、タービンにおいては、スラストカラーの重心の位置がずれないため、動翼と静翼とが接触するのを防止することができ、タービンの能力を確実に発揮させることができる。したがって、タービンの高出力化を図ることができる。
【００１１】
また、本発明に係る軸受装置は、前記キャリアリングが、前記軸受パッドが収容される収容部が形成された第一部材と、前記被支持面が形成された第二部材とが、分割可能に構成されていることが好ましい。
【００１２】
このように構成することで、キャリアリングの製造性・組立性・メンテナンス性が向上する。このように第一部材と第二部材とに分割することにより、大型の加工装置を用いずにそれぞれ製造することができる。また、複数の部材に分割することにより、それぞれの部材を容易に運搬・組立てすることができ、個別に交換することもできる。
【００１３】
また、本発明に係る軸受ユニットは、上述に記載の軸受装置と、前記被支持面を支持する支持面を有するケーシングと、を備えた軸受ユニットであって、前記キャリアリングの被支持面と、前記ケーシングの支持面との間に潤滑油が供給可能に構成されていることを特徴としている。
【００１４】
このように構成することで、キャリアリングの被支持面と、ケーシングの支持面との間の摩擦係数を減少させることができる。したがって、回転軸が傾いた場合に、キャリアリング（軸受装置）の追従性を向上させることができる。
【００１５】
また、前記潤滑油は、前記軸受パッドに潤滑油を供給する潤滑油供給機構から分岐して供給可能に構成されていることが好ましい。
【００１６】
このように構成することで、既設の潤滑油供給機構を共用することができ、潤滑油の供給系統を簡略化することができる。
【００１７】
また、前記キャリアリングの被支持面と、前記ケーシングの支持面との間に高圧潤滑油を供給可能な高圧ポンプが設けられ、前記被支持面には前記高圧潤滑油が通流可能な油溝が形成されていることが好ましい。
【００１８】
このように構成することで、ケーシングの支持面に対してキャリアリングの被支持面を静圧効果により確実に浮かせることができる。したがって、キャリアリングの被支持面とケーシングの支持面との間の摩擦係数がさらに小さくなり、回転軸（スラストカラー）が傾いた場合のキャリアリングの追従性をさらに向上させることができる。
【００１９】
また、前記被支持面が球面状に形成されており、前記油溝が、前記回転軸中心から略等距離になるように周方向に沿って形成されていることが好ましい。
【００２０】
このように構成することで、被支持面の周方向に沿って略均一に高圧潤滑油が供給されるため、油圧を全体的に略均一にすることができ、ケーシングに対してキャリアリングをバランスよく浮上させることができる。
【００２１】
また、本発明に係る軸受ユニットは、上述に記載の軸受装置と、前記被支持面を支持する支持面を有するケーシングと、を備えた軸受ユニットであって、前記キャリアリングの被支持面と、前記ケーシングの支持面との間にボールベアリングを設けるように構成することもできる。
【００２２】
このように構成することで、キャリアリングの被支持面と、ケーシングの支持面との間を転がり接触させることができ、被支持面と支持面との間の摩擦係数を減少させることができる。したがって、回転軸が傾いた場合に、キャリアリング（軸受装置）の追従性を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明に係る回転機械は、上述に記載の軸受ユニットと、該軸受ユニットの軸中心に配される回転軸と、該回転軸に径方向外方に突出するように形成され、前記回転軸の軸方向の移動を規制するスラストカラーと、を備えていることを特徴としている。
【００２４】
このように構成することで、回転軸に撓みなどが生じて、回転軸の軸中心が傾斜しても、キャリアリングがスラストカラーの重心を中心に回動するため、スラストカラーの重心の位置がずれるのを防止することができる。したがって、タービンロータを大径化・長軸化することにより、回転軸に撓みが生じて回転軸が傾斜してもキャリアリングがその傾斜に追従することができ、軸受としての機能を発揮することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る軸受装置によれば、回転軸に撓みなどが生じて、回転軸の軸中心が傾斜しても、キャリアリングがスラストカラーの重心を中心に回動するため、スラストカラーの重心の位置がずれるのを防止することができる。したがって、タービンロータを大径化・長軸化することにより、回転軸に撓みが生じて回転軸が傾斜してもキャリアリングがその傾斜に追従することができ、軸受としての機能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一実施形態における蒸気タービンを模式的に示した図である。
【図２】本発明の第一実施形態におけるスラスト軸受装置の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態におけるスラスト軸受装置の断面図である。
【図５】本発明の第三実施形態におけるスラスト軸受装置の断面図である。
【図６】本発明の第四実施形態におけるスラスト軸受装置の断面図である。
【図７】本発明の第四実施形態におけるキャリアリングの軸方向から見た正面図である。
【図８】本発明の第五実施形態におけるスラスト軸受装置の断面図である。
【図９】従来のスラスト軸受装置の断面図である。
【図１０】従来のスラスト軸受装置における回転軸が傾斜した場合の状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第一実施形態）
次に、本発明の第一実施形態に係る蒸気タービン（回転機械）を図１〜図３に基づいて説明する。
【００２８】
図１に示すように、蒸気タービン１は、蒸気が作用するタービンロータ２と、このタービンロータ２の軸中心を貫通するように配設された回転軸３と、この回転軸３を回転可能に径方向に支持するジャーナル軸受装置４と、回転軸３を回転可能に軸方向Ｄ１に支持するスラスト軸受装置１０と、を備えている。なお、回転軸３の軸中心を軸線Ｏとする。
【００２９】
タービンロータ２は、タービンケーシング（不図示）に収容されており、タービンロータ２の回転軸３の外周面には軸方向Ｄ１に沿って間隔をあけて径方向外側に向けて複数のタービン動翼（不図示）が突設されている。タービンケーシングからは軸方向Ｄ１にタービン動翼と交互に位置するように複数のタービン静翼（不図示）が回転軸３に向けて配設されている。
【００３０】
ジャーナル軸受装置４は、回転軸３におけるタービンロータ２の軸方向両端部の外方にそれぞれ設けられている。また、スラスト軸受装置１０は、一方のジャーナル軸受装置４の近傍に設けられている。
【００３１】
このように構成された蒸気タービン１によれば、蒸気源（不図示）から蒸気管（不図示）を介してタービンケーシング内に導入された蒸気がタービンロータ２のタービン動翼とタービン静翼との間を軸方向Ｄ１に沿って流れることによって、回転軸３が軸線Ｏを中心に回転駆動され、これにより、回転動力を出力することができる。
【００３２】
次に、この蒸気タービン１が備えているスラスト軸受装置１０について説明する。なお、スラスト軸受装置１０は、回転軸３に径方向外方へ突出形成されたスラストカラー１２の軸方向両端面１２ａ，１２ｂに対向するようにそれぞれ設けられているが、軸受装置の構成は同一であるため、一方のみを用いて説明する。
【００３３】
図２に示すように、スラスト軸受装置１０は、回転軸３に挿通されており、回転軸３に形成されたスラストカラー１２の軸方向両端面１２ａ，１２ｂに対向配置された正面視略扇形状の軸受パッド１３と、軸受パッド１３を収容可能な収容部１４が形成されたキャリアリング１５と、を備えている。また、軸受パッド１３とキャリアリング１５との間にはピボット１６が設けられ、回転軸３に多少の撓みが生じた場合に、スラストカラー１２の傾きに軸受パッド１３が追従できるように構成されている。つまり、スラストカラー１２の端面１２ａと軸受パッド１３とは一定距離離間して略平行に配置されている。このスラストカラー１２の端面１２ａ，１２ｂと軸受パッド１３との間には潤滑油が供給される。
【００３４】
図２、図３に示すように、軸受パッド１３は、キャリアリング１５の軸方向一端側に環状溝状に形成された収容部１４内に配されている。軸受パッド１３は、軸方向Ｄ１から見たときに、回転軸３の周方向に沿って複数配置されている（本実施形態では、６個）。さらに、軸受パッド１３は、収容部１４における軸方向Ｄ１を向く面１４ａの径方向略中央に配されたピボット１６に支持されている。つまり、軸受パッド１３は、キャリアリング１５に対してピボット１６を介して位置決めされている。
【００３５】
収容部１４の内部は、潤滑油が満たされる油槽となっており、この油槽に潤滑油が満たされた状態で、各軸受パッド１３が潤滑油を介してスラストカラー１２を支持することで、回転軸３を回転可能に軸方向Ｄ１に支持することができるようになっている。
【００３６】
キャリアリング１５は、軸方向一端側に収容部１４が形成されており、軸方向他端面１５ａ側はスラストカラー１２に対して軸方向外側に突出する球面状に形成されている。キャリアリング１５の他端面１５ａ側には、ケーシング２０が設けられている。ケーシング２０における軸方向一端面２０ａは、キャリアリング１５の他端面１５ａと略当接されるように凹状の球面状に形成されている。つまり、キャリアリング１５の他端面１５ａは、ケーシング２０の一端面２０ａに沿って摺動可能に構成されている。したがって、ケーシング２０の一端面２０ａが支持面として構成され、キャリアリング１５の他端面１５ａが被支持面として構成されている。なお、スラスト軸受装置１０とケーシング２０とで、軸受ユニット３０を構成している。また、キャリアリング１５は、例えばＳＣ（鋳造鋼）やＳＦ（鍛造鋼）などで形成されている。
【００３７】
ここで、キャリアリング１５の他端面１５ａおよびケーシング２０の一端面２０ａは、スラストカラー１２の重心Ｇを中心とした略一定の曲率半径の球面状に形成されている。つまり、キャリアリング１５の他端面１５ａは、スラストカラー１２の重心Ｇを中心としてケーシング２０の一端面２０ａに沿って摺動可能に構成されている。
【００３８】
本実施形態によれば、蒸気タービン１の高出力化・大型化に伴い、タービンロータ２の長軸化・大径化により回転軸３に撓みなどが生じて、回転軸３の軸線Ｏが傾斜しても、キャリアリング１５がスラストカラー１２の重心Ｇを中心に回動するため、スラストカラー１２の重心Ｇの位置がずれるのを防止することができる。したがって、回転軸３の軸線Ｏが傾斜してもキャリアリング１５がその傾斜に追従することができ、スラストカラー１２と軸受パッド１３とが接触するのを防止することができる。したがって、スラスト軸受装置１０は、回転軸３の軸線Ｏが傾斜しても、軸受パッド１３が損傷したりすることがなくなり、軸受としての機能を発揮することができる。また、スラスト軸受装置１０の長寿命化を図ることができる。
【００３９】
また、蒸気タービン１においては、スラストカラー１２の重心Ｇの位置がずれないため、回転軸３に撓みなどが生じてもタービン動翼とタービン静翼とが接触するのを防止することができ、蒸気タービン１の能力を確実に発揮させることができる。したがって、蒸気タービン１の高出力化を図ることができる。
【００４０】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態に係る蒸気タービン（回転機械）を図４に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態とキャリアリングの構成が異なるのみであり、その他の構成は略同一であるため、同一箇所には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。また、スラスト軸受装置はスラストカラーの軸方向両端側に略同一構成の軸受装置が配設されているが、第二実施形態〜第五実施形態の図面ではその一方のみを図示している。
【００４１】
図４に示すように、スラスト軸受装置１１０は、キャリアリング１１５が、軸受パッド１３が収容される収容部１４が形成された第一部材１３１およびキャリアリング１１５の球面状の他端面１１５ａが形成された第二部材１３２に分割可能に構成されている。なお、第一部材１３１と第二部材１３２とは、例えば、ボルト接合や嵌合構造を形成することにより連結されている。また、第一部材１３１および第二部材１３２の材質は例えばＳＣ（鋳造鋼）やＳＦ（鍛造鋼）などで形成され、第一部材１３１と第二部材１３２とは同じ材質で形成するが、材料の性状、製造コストなどの事情に応じて異なる材料で構成することもできる。
【００４２】
本実施形態によれば、第一実施形態と同一の作用効果を有するとともに、キャリアリング１１５の製造性・組立性・メンテナンス性が向上する。例えば、キャリアリング１１５を第一部材１３１と第二部材１３２とに分割することにより、大型の加工装置を用いずにそれぞれの部材を容易に加工することができる。一体に構成するのに比べ各部材が小型になり、運搬・据付などの組立てが容易になる。また、メンテナンス時に第一部材１３１および第二部材１３２のいずれか一方のみを交換することが可能となる。
【００４３】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態に係る蒸気タービン（回転機械）を図５に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態と軸受ユニットの構成が異なるのみであり、その他の構成は略同一であるため、同一箇所には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４４】
図５に示すように、軸受ユニット２３０は、スラスト軸受装置２１０と、キャリアリング２１５の被支持面（他端面）２１５ａを支持する支持面（一端面）２０ａを有するケーシング２０と、を備えている。ここで、キャリアリング２１５の被支持面２１５ａと、ケーシング２０の支持面２０ａとの間に潤滑油が供給可能に構成されている。なお、潤滑油は、例えば０．１ＭＰａの圧力で供給可能になっている。
【００４５】
具体的には、キャリアリング２１５の収容部１４内に潤滑油を供給するためのオイルポンプ４１と、該オイルポンプ４１と収容部１４との間を連結するオイル配管４２と、を備えた潤滑油供給機構４０が設けられている。さらに、本実施形態では、オイル配管４２が途中で分岐され、分岐されたオイル配管４３が、キャリアリング２１５の内部を貫通して、キャリアリング２１５の被支持面２１５ａに開口している。つまり、潤滑油をキャリアリング２１５の被支持面２１５ａとケーシング２０の支持面２０ａとの間に供給可能になっている。
【００４６】
本実施形態によれば、第一実施形態と同一の作用効果を有するとともに、キャリアリング２１５の被支持面２１５ａとケーシング２０の支持面２０ａとの間に潤滑油を供給することで、被支持面２１５ａと、支持面２０ａとの間の摩擦係数を減少させることができる。したがって、回転軸３に撓みが生じて回転軸３の軸線Ｏが傾いた場合に、キャリアリング２１５をケーシング２０に対してスムーズに回動させることができる。つまり、キャリアリング２１５の追従性を向上させることができる。
【００４７】
また、軸受パッド１３（収容部１４）に潤滑油を供給する潤滑油供給機構４０からオイル配管を分岐してキャリアリング２１５の被支持面２１５ａとケーシング２０の支持面２０ａとの間に潤滑油を供給するように構成したため、潤滑油供給機構４０を共用することができ、潤滑油の供給系統を簡略化することができる。
【００４８】
（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態に係る蒸気タービン（回転機械）を図６〜図７に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態と軸受ユニットの構成が異なるのみであり、その他の構成は略同一であるため、同一箇所には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４９】
図６に示すように、軸受ユニット３３０は、スラスト軸受装置３１０と、キャリアリング３１５の被支持面（他端面）３１５ａを支持する支持面（一端面）２０ａを有するケーシング２０と、を備えている。ここで、キャリアリング３１５の被支持面３１５ａと、ケーシング２０の支持面２０ａとの間に高圧潤滑油が供給可能に構成されている。なお、高圧潤滑油は、例えば１ＭＰａの圧力で供給可能になっている。
【００５０】
具体的には、キャリアリング３１５の被支持面３１５ａとケーシング２０の支持面２０ａとの間に高圧潤滑油を供給するための高圧オイルポンプ３４１と、高圧オイルポンプ３４１とキャリアリング３１５との間を連結するオイル配管３４３と、を備えた高圧潤滑油供給機構３４０が設けられている。なお、この高圧潤滑油供給機構３４０は、上記第三実施形態の潤滑油供給機構４０とは別に設けられている。また、オイル配管３４３は、キャリアリング３１５の内部を貫通して、キャリアリング３１５の被支持面３１５ａに開口している。
【００５１】
さらに、図７に示すように、キャリアリング３１５の被支持面３１５ａには、回転軸３の軸線Ｏからの距離が略等距離になるように周方向に沿って全周に亘って油溝３４５が形成されている。そして、オイル配管３４３の開口部３４３ａは油溝３４５内に形成されている。つまり、高圧潤滑油をキャリアリング３１５の被支持面３１５ａとケーシング２０の支持面２０ａとの間に略均一な圧力で供給可能に構成されている。
【００５２】
本実施形態によれば、第一実施形態と同一の作用効果を有するとともに、キャリアリング３１５の被支持面３１５ａとケーシング２０の支持面２０ａとの間に高圧潤滑油を供給することにより、ケーシング２０の支持面２０ａに対してキャリアリング３１５の被支持面３１５ａを静圧効果により確実に浮かせることができる。したがって、キャリアリング３１５の被支持面３１５ａとケーシング２０の支持面２０ａとの間の摩擦係数をより小さくすることが可能となり、回転軸３が傾いた場合のキャリアリング３１５の追従性をさらに向上させることができる。
【００５３】
また、キャリアリング３１５の被支持面３１５ａに油溝３４５を形成したため、被支持面３１５ａの周方向に沿って略均一に高圧潤滑油を供給することができ、油圧を全体的に略均一にすることができ、ケーシング２０に対してキャリアリング３１５をバランスよく浮上させることができる。
【００５４】
（第五実施形態）
次に、本発明の第五実施形態に係る蒸気タービン（回転機械）を図８に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態と軸受ユニットの構成が異なるのみであり、その他の構成は略同一であるため、同一箇所には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５５】
図８に示すように、軸受ユニット４３０は、スラスト軸受装置１０と、キャリアリング１５の被支持面１５ａを支持する支持面２０ａを有するケーシング２０と、を備えている。ここで、キャリアリング１５の被支持面１５ａと、ケーシング２０の支持面２０ａとの間にボールベアリング４５０が設けられている。ボールベアリング４５０は、ケーシング２０の支持面２０ａの径方向内側端部および外側端部にそれぞれ周方向に沿って配された保持器４５１，４５２と、該保持器４５１，４５２の間に転動可能に配された複数の球体４５３と、を備えている。つまり、回転軸３の軸線Ｏが傾いた場合に、キャリアリング１５はケーシング２０に対してボールベアリング４５０を介して回動可能に構成されている。
【００５６】
本実施形態によれば、キャリアリング１５の被支持面１５ａと、ケーシング２０の支持面２０ａとの間を転がり接触させることができ、被支持面１５ａと支持面２０ａとの間の摩擦係数を減少させることができる。したがって、回転軸３の軸線Ｏが傾いた場合に、キャリアリング１５の追従性を向上させることができる。
【００５７】
尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００５８】
例えば、本実施形態では、キャリアリングの被支持面を球面状に形成した場合の説明をしたが、一方向の撓みのみを考慮して、例えば、キャリアリングの被支持面を円柱状に形成してもよい。この場合、円柱状の円弧部が鉛直方向に回動できるように配置することにより、ロータの撓みに追従させることができる。また、キャリアリングを円柱状に形成し、キャリアリングの被支持面とケーシングの支持面との間に高圧潤滑油を供給する場合には、環状の油溝を形成して高圧潤滑油を略均一な圧力になるように供給すれば、ケーシングの支持面に対してキャリアリングの被支持面を静圧効果により確実に浮かせることができる。
【００５９】
また、本実施形態では、回転機械として蒸気タービンの場合について説明したが、蒸気タービンに限らず、ガスタービンや圧縮機のスラスト軸受装置にも採用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１…蒸気タービン（回転機械） ３…回転軸 １０，１１０，２１０，３１０…スラスト軸受装置（軸受装置） １２…スラストカラー １３…軸受パッド １４…収容部 １５，１１５，２１５，３１５…キャリアリング １５ａ，１１５ａ，２１５ａ，３１５ａ…被支持面（軸方向他端面） ２０…ケーシング ２０ａ…支持面（軸方向一端面） ３０，２３０，３３０，４３０…軸受ユニット ４０…潤滑油供給機構 １３１…第一部材 １３２…第二部材 ３４１…高圧ポンプ ３４５…油溝 ４５０…ボールベアリング Ｇ…重心 Ｏ…軸線（軸中心）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受装置、軸受ユニットおよび回転機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、蒸気タービンやガスタービン、圧縮機など大型の回転機械の回転軸（ロータシャフト）を支持するために、スラスト軸受やジャーナル軸受といった軸受装置が各所に配置されている。
【０００３】
近年では、タービンの高出力化を図るため、タービンロータに設けられるロータ翼（動翼）が長尺化（大径化）し、また、翼数が増加する傾向にある。これに伴い、回転軸が長軸になり、重量も増加している。このようにタービンロータの重量が増加したり、回転軸の長さが長軸化したりすることにより、回転軸に撓みが生じるおそれがある。
【０００４】
ここで、従来のスラスト軸受の構成を図９に示す。図９に示すように、スラスト軸受５１０は、回転軸５１１に形成されたスラストカラー５１２の軸方向両端面に対向配置された正面視略扇形状の複数の軸受パッド５１３と、軸受パッド５１３を収容可能な収容部５１４が形成されたキャリアリング５１５と、を備えている。また、軸受パッド５１３とキャリアリング５１５との間にはピボット５１６が設けられ、回転軸５１１に多少の撓みなどが生じた場合に、スラストカラー５１２の傾きに軸受パッド５１３が追従できるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。なお、収容部５１４には油が供給可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１０１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のスラスト軸受５１０では、図１０に示すように、回転軸５１１の撓み（傾斜）が大きくなると、軸受パッド５１３がスラストカラー５１２の傾きに追従できなくなり、スラストカラー５１２と軸受パッド５１３との隙間が均一にならなくなってしまうおそれがある。また、このようにタービンロータの重量増に伴って回転軸５１１が大きく撓み、回転軸５１１の傾斜が大きい状態で回転軸５１１を回転させると、スラストカラー５１２と軸受パッド５１３とが接触し（図１０のＴ部）、スラスト軸受５１０が損傷してしまうというおそれがある。したがって、このような構成では、タービンの高出力化には限界があった。
【０００７】
また、一般的にタービンロータにはタービン動翼が軸方向に沿って複数形成されており、隣接するタービン動翼間にタービンのケーシングなどに形成されたタービン静翼が配された構造を有している。したがって、回転軸に撓みなどが生じて回転軸の軸中心Ｏが傾斜した場合に、図９のようなスラスト軸受５１０ではスラストカラー５１２の重心が軸方向にずれてしまうため、タービン動翼とタービン静翼とが接触してしまうおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、回転軸が傾斜しても損傷することなく軸受の機能を発揮することができる軸受装置、軸受ユニットおよび回転機械を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る軸受装置は、回転軸回りに配置され、スラストカラーを支持する軸受パッドと、該軸受パッドを収容するとともに、ケーシングに支持されるキャリアリングと、を備え、前記キャリアリングにおける前記ケーシングに支持される被支持面が、前記スラストカラーの重心を中心とした略一定の曲率で、前記回転軸に直交する少なくとも一方向に沿って凸状の曲面で構成されていることを特徴としている。
【００１０】
このように構成することで、回転軸に撓みなどが生じて、回転軸の軸中心が傾斜しても、キャリアリングがスラストカラーの重心を中心に回動するため、スラストカラーの重心の位置がずれるのを防止することができる。したがって、タービンロータを大径化・長軸化することにより、回転軸に撓みが生じて回転軸が傾斜してもキャリアリングがその傾斜に追従することができ、軸受としての機能を発揮することができる。
また、タービンにおいては、スラストカラーの重心の位置がずれないため、動翼と静翼とが接触するのを防止することができ、タービンの能力を確実に発揮させることができる。したがって、タービンの高出力化を図ることができる。
【００１１】
また、本発明に係る軸受装置は、前記キャリアリングが、前記軸受パッドが収容される収容部が形成された第一部材と、前記被支持面が形成された第二部材とが、分割可能に構成されていることが好ましい。
【００１２】
このように構成することで、キャリアリングの製造性・組立性・メンテナンス性が向上する。このように第一部材と第二部材とに分割することにより、大型の加工装置を用いずにそれぞれ製造することができる。また、複数の部材に分割することにより、それぞれの部材を容易に運搬・組立てすることができ、個別に交換することもできる。
【００１３】
また、本発明に係る軸受ユニットは、上述に記載の軸受装置と、前記被支持面を支持する支持面を有するケーシングと、を備えた軸受ユニットであって、前記キャリアリングの被支持面と、前記ケーシングの支持面との間に潤滑油が供給可能に構成されていることを特徴としている。
【００１４】
このように構成することで、キャリアリングの被支持面と、ケーシングの支持面との間の摩擦係数を減少させることができる。したがって、回転軸が傾いた場合に、キャリアリング（軸受装置）の追従性を向上させることができる。
【００１５】
また、前記潤滑油は、前記軸受パッドに潤滑油を供給する潤滑油供給機構から分岐して供給可能に構成されていることが好ましい。
【００１６】
このように構成することで、既設の潤滑油供給機構を共用することができ、潤滑油の供給系統を簡略化することができる。
【００１７】
また、前記キャリアリングの被支持面と、前記ケーシングの支持面との間に高圧潤滑油を供給可能な高圧ポンプが設けられ、前記被支持面には前記高圧潤滑油が通流可能な油溝が形成されていることが好ましい。
【００１８】
このように構成することで、ケーシングの支持面に対してキャリアリングの被支持面を静圧効果により確実に浮かせることができる。したがって、キャリアリングの被支持面とケーシングの支持面との間の摩擦係数がさらに小さくなり、回転軸（スラストカラー）が傾いた場合のキャリアリングの追従性をさらに向上させることができる。
【００１９】
また、前記被支持面が球面状に形成されており、前記油溝が、前記回転軸中心から略等距離になるように周方向に沿って形成されていることが好ましい。
【００２０】
このように構成することで、被支持面の周方向に沿って略均一に高圧潤滑油が供給されるため、油圧を全体的に略均一にすることができ、ケーシングに対してキャリアリングをバランスよく浮上させることができる。
【００２１】
また、本発明に係る軸受ユニットは、上述に記載の軸受装置と、前記被支持面を支持する支持面を有するケーシングと、を備えた軸受ユニットであって、前記キャリアリングの被支持面と、前記ケーシングの支持面との間にボールベアリングを設けるように構成することもできる。
【００２２】
このように構成することで、キャリアリングの被支持面と、ケーシングの支持面との間を転がり接触させることができ、被支持面と支持面との間の摩擦係数を減少させることができる。したがって、回転軸が傾いた場合に、キャリアリング（軸受装置）の追従性を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明に係る回転機械は、上述に記載の軸受ユニットと、該軸受ユニットの軸中心に配される回転軸と、該回転軸に径方向外方に突出するように形成され、前記回転軸の軸方向の移動を規制するスラストカラーと、を備えていることを特徴としている。
【００２４】
このように構成することで、回転軸に撓みなどが生じて、回転軸の軸中心が傾斜しても、キャリアリングがスラストカラーの重心を中心に回動するため、スラストカラーの重心の位置がずれるのを防止することができる。したがって、タービンロータを大径化・長軸化することにより、回転軸に撓みが生じて回転軸が傾斜してもキャリアリングがその傾斜に追従することができ、軸受としての機能を発揮することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る軸受装置によれば、回転軸に撓みなどが生じて、回転軸の軸中心が傾斜しても、キャリアリングがスラストカラーの重心を中心に回動するため、スラストカラーの重心の位置がずれるのを防止することができる。したがって、タービンロータを大径化・長軸化することにより、回転軸に撓みが生じて回転軸が傾斜してもキャリアリングがその傾斜に追従することができ、軸受としての機能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一実施形態における蒸気タービンを模式的に示した図である。
【図２】本発明の第一実施形態におけるスラスト軸受装置の断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態におけるスラスト軸受装置の断面図である。
【図５】本発明の第三実施形態におけるスラスト軸受装置の断面図である。
【図６】本発明の第四実施形態におけるスラスト軸受装置の断面図である。
【図７】本発明の第四実施形態におけるキャリアリングの軸方向から見た正面図である。
【図８】本発明の第五実施形態におけるスラスト軸受装置の断面図である。
【図９】従来のスラスト軸受装置の断面図である。
【図１０】従来のスラスト軸受装置における回転軸が傾斜した場合の状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第一実施形態）
次に、本発明の第一実施形態に係る蒸気タービン（回転機械）を図１〜図３に基づいて説明する。
【００２８】
図１に示すように、蒸気タービン１は、蒸気が作用するタービンロータ２と、このタービンロータ２の軸中心を貫通するように配設された回転軸３と、この回転軸３を回転可能に径方向に支持するジャーナル軸受装置４と、回転軸３を回転可能に軸方向Ｄ１に支持するスラスト軸受装置１０と、を備えている。なお、回転軸３の軸中心を軸線Ｏとする。
【００２９】
タービンロータ２は、タービンケーシング（不図示）に収容されており、タービンロータ２の回転軸３の外周面には軸方向Ｄ１に沿って間隔をあけて径方向外側に向けて複数のタービン動翼（不図示）が突設されている。タービンケーシングからは軸方向Ｄ１にタービン動翼と交互に位置するように複数のタービン静翼（不図示）が回転軸３に向けて配設されている。
【００３０】
ジャーナル軸受装置４は、回転軸３におけるタービンロータ２の軸方向両端部の外方にそれぞれ設けられている。また、スラスト軸受装置１０は、一方のジャーナル軸受装置４の近傍に設けられている。
【００３１】
このように構成された蒸気タービン１によれば、蒸気源（不図示）から蒸気管（不図示）を介してタービンケーシング内に導入された蒸気がタービンロータ２のタービン動翼とタービン静翼との間を軸方向Ｄ１に沿って流れることによって、回転軸３が軸線Ｏを中心に回転駆動され、これにより、回転動力を出力することができる。
【００３２】
次に、この蒸気タービン１が備えているスラスト軸受装置１０について説明する。なお、スラスト軸受装置１０は、回転軸３に径方向外方へ突出形成されたスラストカラー１２の軸方向両端面１２ａ，１２ｂに対向するようにそれぞれ設けられているが、軸受装置の構成は同一であるため、一方のみを用いて説明する。
【００３３】
図２に示すように、スラスト軸受装置１０は、回転軸３に挿通されており、回転軸３に形成されたスラストカラー１２の軸方向両端面１２ａ，１２ｂに対向配置された正面視略扇形状の軸受パッド１３と、軸受パッド１３を収容可能な収容部１４が形成されたキャリアリング１５と、を備えている。また、軸受パッド１３とキャリアリング１５との間にはピボット１６が設けられ、回転軸３に多少の撓みが生じた場合に、スラストカラー１２の傾きに軸受パッド１３が追従できるように構成されている。つまり、スラストカラー１２の端面１２ａと軸受パッド１３とは一定距離離間して略平行に配置されている。このスラストカラー１２の端面１２ａ，１２ｂと軸受パッド１３との間には潤滑油が供給される。
【００３４】
図２、図３に示すように、軸受パッド１３は、キャリアリング１５の軸方向一端側に環状溝状に形成された収容部１４内に配されている。軸受パッド１３は、軸方向Ｄ１から見たときに、回転軸３の周方向に沿って複数配置されている（本実施形態では、６個）。さらに、軸受パッド１３は、収容部１４における軸方向Ｄ１を向く面１４ａの径方向略中央に配されたピボット１６に支持されている。つまり、軸受パッド１３は、キャリアリング１５に対してピボット１６を介して位置決めされている。
【００３５】
収容部１４の内部は、潤滑油が満たされる油槽となっており、この油槽に潤滑油が満たされた状態で、各軸受パッド１３が潤滑油を介してスラストカラー１２を支持することで、回転軸３を回転可能に軸方向Ｄ１に支持することができるようになっている。
【００３６】
キャリアリング１５は、軸方向一端側に収容部１４が形成されており、軸方向他端面１５ａ側はスラストカラー１２に対して軸方向外側に突出する球面状に形成されている。キャリアリング１５の他端面１５ａ側には、ケーシング２０が設けられている。ケーシング２０における軸方向一端面２０ａは、キャリアリング１５の他端面１５ａと略当接されるように凹状の球面状に形成されている。つまり、キャリアリング１５の他端面１５ａは、ケーシング２０の一端面２０ａに沿って摺動可能に構成されている。したがって、ケーシング２０の一端面２０ａが支持面として構成され、キャリアリング１５の他端面１５ａが被支持面として構成されている。なお、スラスト軸受装置１０とケーシング２０とで、軸受ユニット３０を構成している。また、キャリアリング１５は、例えばＳＣ（鋳造鋼）やＳＦ（鍛造鋼）などで形成されている。
【００３７】
ここで、キャリアリング１５の他端面１５ａおよびケーシング２０の一端面２０ａは、スラストカラー１２の重心Ｇを中心とした略一定の曲率半径の球面状に形成されている。つまり、キャリアリング１５の他端面１５ａは、スラストカラー１２の重心Ｇを中心としてケーシング２０の一端面２０ａに沿って摺動可能に構成されている。
【００３８】
本実施形態によれば、蒸気タービン１の高出力化・大型化に伴い、タービンロータ２の長軸化・大径化により回転軸３に撓みなどが生じて、回転軸３の軸線Ｏが傾斜しても、キャリアリング１５がスラストカラー１２の重心Ｇを中心に回動するため、スラストカラー１２の重心Ｇの位置がずれるのを防止することができる。したがって、回転軸３の軸線Ｏが傾斜してもキャリアリング１５がその傾斜に追従することができ、スラストカラー１２と軸受パッド１３とが接触するのを防止することができる。したがって、スラスト軸受装置１０は、回転軸３の軸線Ｏが傾斜しても、軸受パッド１３が損傷したりすることがなくなり、軸受としての機能を発揮することができる。また、スラスト軸受装置１０の長寿命化を図ることができる。
【００３９】
また、蒸気タービン１においては、スラストカラー１２の重心Ｇの位置がずれないため、回転軸３に撓みなどが生じてもタービン動翼とタービン静翼とが接触するのを防止することができ、蒸気タービン１の能力を確実に発揮させることができる。したがって、蒸気タービン１の高出力化を図ることができる。
【００４０】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態に係る蒸気タービン（回転機械）を図４に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態とキャリアリングの構成が異なるのみであり、その他の構成は略同一であるため、同一箇所には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。また、スラスト軸受装置はスラストカラーの軸方向両端側に略同一構成の軸受装置が配設されているが、第二実施形態〜第五実施形態の図面ではその一方のみを図示している。
【００４１】
図４に示すように、スラスト軸受装置１１０は、キャリアリング１１５が、軸受パッド１３が収容される収容部１４が形成された第一部材１３１およびキャリアリング１１５の球面状の他端面１１５ａが形成された第二部材１３２に分割可能に構成されている。なお、第一部材１３１と第二部材１３２とは、例えば、ボルト接合や嵌合構造を形成することにより連結されている。また、第一部材１３１および第二部材１３２の材質は例えばＳＣ（鋳造鋼）やＳＦ（鍛造鋼）などで形成され、第一部材１３１と第二部材１３２とは同じ材質で形成するが、材料の性状、製造コストなどの事情に応じて異なる材料で構成することもできる。
【００４２】
本実施形態によれば、第一実施形態と同一の作用効果を有するとともに、キャリアリング１１５の製造性・組立性・メンテナンス性が向上する。例えば、キャリアリング１１５を第一部材１３１と第二部材１３２とに分割することにより、大型の加工装置を用いずにそれぞれの部材を容易に加工することができる。一体に構成するのに比べ各部材が小型になり、運搬・据付などの組立てが容易になる。また、メンテナンス時に第一部材１３１および第二部材１３２のいずれか一方のみを交換することが可能となる。
【００４３】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態に係る蒸気タービン（回転機械）を図５に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態と軸受ユニットの構成が異なるのみであり、その他の構成は略同一であるため、同一箇所には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４４】
図５に示すように、軸受ユニット２３０は、スラスト軸受装置２１０と、キャリアリング２１５の被支持面（他端面）２１５ａを支持する支持面（一端面）２０ａを有するケーシング２０と、を備えている。ここで、キャリアリング２１５の被支持面２１５ａと、ケーシング２０の支持面２０ａとの間に潤滑油が供給可能に構成されている。なお、潤滑油は、例えば０．１ＭＰａの圧力で供給可能になっている。
【００４５】
具体的には、キャリアリング２１５の収容部１４内に潤滑油を供給するためのオイルポンプ４１と、該オイルポンプ４１と収容部１４との間を連結するオイル配管４２と、を備えた潤滑油供給機構４０が設けられている。さらに、本実施形態では、オイル配管４２が途中で分岐され、分岐されたオイル配管４３が、キャリアリング２１５の内部を貫通して、キャリアリング２１５の被支持面２１５ａに開口している。つまり、潤滑油をキャリアリング２１５の被支持面２１５ａとケーシング２０の支持面２０ａとの間に供給可能になっている。
【００４６】
本実施形態によれば、第一実施形態と同一の作用効果を有するとともに、キャリアリング２１５の被支持面２１５ａとケーシング２０の支持面２０ａとの間に潤滑油を供給することで、被支持面２１５ａと、支持面２０ａとの間の摩擦係数を減少させることができる。したがって、回転軸３に撓みが生じて回転軸３の軸線Ｏが傾いた場合に、キャリアリング２１５をケーシング２０に対してスムーズに回動させることができる。つまり、キャリアリング２１５の追従性を向上させることができる。
【００４７】
また、軸受パッド１３（収容部１４）に潤滑油を供給する潤滑油供給機構４０からオイル配管を分岐してキャリアリング２１５の被支持面２１５ａとケーシング２０の支持面２０ａとの間に潤滑油を供給するように構成したため、潤滑油供給機構４０を共用することができ、潤滑油の供給系統を簡略化することができる。
【００４８】
（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態に係る蒸気タービン（回転機械）を図６〜図７に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態と軸受ユニットの構成が異なるのみであり、その他の構成は略同一であるため、同一箇所には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４９】
図６に示すように、軸受ユニット３３０は、スラスト軸受装置３１０と、キャリアリング３１５の被支持面（他端面）３１５ａを支持する支持面（一端面）２０ａを有するケーシング２０と、を備えている。ここで、キャリアリング３１５の被支持面３１５ａと、ケーシング２０の支持面２０ａとの間に高圧潤滑油が供給可能に構成されている。なお、高圧潤滑油は、例えば１ＭＰａの圧力で供給可能になっている。
【００５０】
具体的には、キャリアリング３１５の被支持面３１５ａとケーシング２０の支持面２０ａとの間に高圧潤滑油を供給するための高圧オイルポンプ３４１と、高圧オイルポンプ３４１とキャリアリング３１５との間を連結するオイル配管３４３と、を備えた高圧潤滑油供給機構３４０が設けられている。なお、この高圧潤滑油供給機構３４０は、上記第三実施形態の潤滑油供給機構４０とは別に設けられている。また、オイル配管３４３は、キャリアリング３１５の内部を貫通して、キャリアリング３１５の被支持面３１５ａに開口している。
【００５１】
さらに、図７に示すように、キャリアリング３１５の被支持面３１５ａには、回転軸３の軸線Ｏからの距離が略等距離になるように周方向に沿って全周に亘って油溝３４５が形成されている。そして、オイル配管３４３の開口部３４３ａは油溝３４５内に形成されている。つまり、高圧潤滑油をキャリアリング３１５の被支持面３１５ａとケーシング２０の支持面２０ａとの間に略均一な圧力で供給可能に構成されている。
【００５２】
本実施形態によれば、第一実施形態と同一の作用効果を有するとともに、キャリアリング３１５の被支持面３１５ａとケーシング２０の支持面２０ａとの間に高圧潤滑油を供給することにより、ケーシング２０の支持面２０ａに対してキャリアリング３１５の被支持面３１５ａを静圧効果により確実に浮かせることができる。したがって、キャリアリング３１５の被支持面３１５ａとケーシング２０の支持面２０ａとの間の摩擦係数をより小さくすることが可能となり、回転軸３が傾いた場合のキャリアリング３１５の追従性をさらに向上させることができる。
【００５３】
また、キャリアリング３１５の被支持面３１５ａに油溝３４５を形成したため、被支持面３１５ａの周方向に沿って略均一に高圧潤滑油を供給することができ、油圧を全体的に略均一にすることができ、ケーシング２０に対してキャリアリング３１５をバランスよく浮上させることができる。
【００５４】
（第五実施形態）
次に、本発明の第五実施形態に係る蒸気タービン（回転機械）を図８に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態と軸受ユニットの構成が異なるのみであり、その他の構成は略同一であるため、同一箇所には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５５】
図８に示すように、軸受ユニット４３０は、スラスト軸受装置１０と、キャリアリング１５の被支持面１５ａを支持する支持面２０ａを有するケーシング２０と、を備えている。ここで、キャリアリング１５の被支持面１５ａと、ケーシング２０の支持面２０ａとの間にボールベアリング４５０が設けられている。ボールベアリング４５０は、ケーシング２０の支持面２０ａの径方向内側端部および外側端部にそれぞれ周方向に沿って配された保持器４５１，４５２と、該保持器４５１，４５２の間に転動可能に配された複数の球体４５３と、を備えている。つまり、回転軸３の軸線Ｏが傾いた場合に、キャリアリング１５はケーシング２０に対してボールベアリング４５０を介して回動可能に構成されている。
【００５６】
本実施形態によれば、キャリアリング１５の被支持面１５ａと、ケーシング２０の支持面２０ａとの間を転がり接触させることができ、被支持面１５ａと支持面２０ａとの間の摩擦係数を減少させることができる。したがって、回転軸３の軸線Ｏが傾いた場合に、キャリアリング１５の追従性を向上させることができる。
【００５７】
尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００５８】
例えば、本実施形態では、キャリアリングの被支持面を球面状に形成した場合の説明をしたが、一方向の撓みのみを考慮して、例えば、キャリアリングの被支持面を円柱状に形成してもよい。この場合、円柱状の円弧部が鉛直方向に回動できるように配置することにより、ロータの撓みに追従させることができる。また、キャリアリングを円柱状に形成し、キャリアリングの被支持面とケーシングの支持面との間に高圧潤滑油を供給する場合には、環状の油溝を形成して高圧潤滑油を略均一な圧力になるように供給すれば、ケーシングの支持面に対してキャリアリングの被支持面を静圧効果により確実に浮かせることができる。
【００５９】
また、本実施形態では、回転機械として蒸気タービンの場合について説明したが、蒸気タービンに限らず、ガスタービンや圧縮機のスラスト軸受装置にも採用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１…蒸気タービン（回転機械） ３…回転軸 １０，１１０，２１０，３１０…スラスト軸受装置（軸受装置） １２…スラストカラー １３…軸受パッド １４…収容部 １５，１１５，２１５，３１５…キャリアリング １５ａ，１１５ａ，２１５ａ，３１５ａ…被支持面（軸方向他端面） ２０…ケーシング ２０ａ…支持面（軸方向一端面） ３０，２３０，３３０，４３０…軸受ユニット ４０…潤滑油供給機構 １３１…第一部材 １３２…第二部材 ３４１…高圧ポンプ ３４５…油溝 ４５０…ボールベアリング Ｇ…重心 Ｏ…軸線（軸中心）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸回りに配置され、スラストカラーを支持する軸受パッドと、
該軸受パッドを収容するとともに、ケーシングに支持されるキャリアリングと、を備え、
前記キャリアリングにおける前記ケーシングに支持される被支持面が、前記スラストカラーの重心を中心とした略一定の曲率で、前記回転軸に直交する少なくとも一方向に沿って凸状の曲面で構成されていることを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記キャリアリングが、前記軸受パッドが収容される収容部が形成された第一部材と、前記被支持面が形成された第二部材とが、分割可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の軸受装置と、
前記被支持面を支持する支持面を有するケーシングと、を備えた軸受ユニットであって、
前記キャリアリングの被支持面と、前記ケーシングの支持面との間に潤滑油が供給可能に構成されていることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項４】
前記潤滑油は、前記軸受パッドに潤滑油を供給する潤滑油供給機構から分岐して供給可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の軸受ユニット。
【請求項５】
前記キャリアリングの被支持面と、前記ケーシングの支持面との間に高圧潤滑油を供給可能な高圧ポンプが設けられ、
前記被支持面には前記高圧潤滑油が通流可能な油溝が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の軸受ユニット。
【請求項６】
前記被支持面が球面状に形成されており、
前記油溝が、前記回転軸中心から略等距離になるように周方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項５に記載の軸受ユニット。
【請求項７】
請求項１または２に記載の軸受装置と、
前記被支持面を支持する支持面を有するケーシングと、を備えた軸受ユニットであって、
前記キャリアリングの被支持面と、前記ケーシングの支持面との間にボールベアリングが設けられていることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれかに記載の軸受ユニットと、
該軸受ユニットの軸中心に配される回転軸と、
該回転軸に径方向外方に突出するように形成され、前記回転軸の軸方向の移動を規制するスラストカラーと、を備えていることを特徴とする回転機械。
【請求項１】
回転軸回りに配置され、スラストカラーを支持する軸受パッドと、
該軸受パッドを収容するとともに、ケーシングに支持されるキャリアリングと、を備え、
前記キャリアリングにおける前記ケーシングに支持される被支持面が、前記スラストカラーの重心を中心とした略一定の曲率で、前記回転軸に直交する少なくとも一方向に沿って凸状の曲面で構成されていることを特徴とする軸受装置。
【請求項２】
前記キャリアリングが、前記軸受パッドが収容される収容部が形成された第一部材と、前記被支持面が形成された第二部材とが、分割可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸受装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の軸受装置と、
前記被支持面を支持する支持面を有するケーシングと、を備えた軸受ユニットであって、
前記キャリアリングの被支持面と、前記ケーシングの支持面との間に潤滑油が供給可能に構成されていることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項４】
前記潤滑油は、前記軸受パッドに潤滑油を供給する潤滑油供給機構から分岐して供給可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の軸受ユニット。
【請求項５】
前記キャリアリングの被支持面と、前記ケーシングの支持面との間に高圧潤滑油を供給可能な高圧ポンプが設けられ、
前記被支持面には前記高圧潤滑油が通流可能な油溝が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の軸受ユニット。
【請求項６】
前記被支持面が球面状に形成されており、
前記油溝が、前記回転軸中心から略等距離になるように周方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項５に記載の軸受ユニット。
【請求項７】
請求項１または２に記載の軸受装置と、
前記被支持面を支持する支持面を有するケーシングと、を備えた軸受ユニットであって、
前記キャリアリングの被支持面と、前記ケーシングの支持面との間にボールベアリングが設けられていることを特徴とする軸受ユニット。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれかに記載の軸受ユニットと、
該軸受ユニットの軸中心に配される回転軸と、
該回転軸に径方向外方に突出するように形成され、前記回転軸の軸方向の移動を規制するスラストカラーと、を備えていることを特徴とする回転機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１２７９９（Ｐ２０１１−１２７９９Ａ）
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１５９８５２（Ｐ２００９−１５９８５２）
【出願日】平成２１年７月６日（２００９．７．６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２０日（２０１１．１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月６日（２００９．７．６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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