特許 5984978 ジャーナル軸受装置及び回転機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5984978

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】ジャーナル軸受装置及び回転機械

(51)【国際特許分類】

   F16C 17/03 20060101AFI20160823BHJP

   F16C 33/10 20060101ALI20160823BHJP

   F04D 29/057 20060101ALI20160823BHJP

   F04D 29/056 20060101ALI20160823BHJP

   F01D 25/16 20060101ALI20160823BHJP

   F02C 7/06 20060101ALI20160823BHJP

【ＦＩ】

   F16C17/03

   F16C33/10 Z

   F04D29/057 A

   F04D29/056 A

   F01D25/16 A

   F02C7/06 Z

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-17745(P2015-17745)

(22)【出願日】2015年1月30日

(65)【公開番号】特開2016-142314(P2016-142314A)

(43)【公開日】2016年8月8日

【審査請求日】2015年9月18日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】中野 隆

(72)【発明者】

【氏名】篠原 種宏

(72)【発明者】

【氏名】貝漕 高明

(72)【発明者】

【氏名】小澤 豊

【審査官】 上谷 公治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１１６９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２７６６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−１１８６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１０２００８０２０３３０（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特開昭５７−１４４３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−００６００５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ １７／０３

Ｆ０１Ｄ ２５／１６

Ｆ０２Ｃ ７／０６

Ｆ０４Ｄ ２９／０５６

Ｆ０４Ｄ ２９／０５７

Ｆ１６Ｃ ３３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒形状の空間を存してロータ軸のジャーナルを囲繞可能なキャリアリングと、
前記ジャーナルを回転可能に支持するように前記空間にそれぞれ配置され、前記キャリアリングの周方向に配列された少なくとも２つの軸受パッドと、
を備え、
前記軸受パッドは、
複数の溝が開口する表面を有する基材と、
前記基材の表面に前記溝を覆うように積層され、前記ジャーナルの外周面と対向可能な軸受材と、を有し、
前記複数の溝は、前記キャリアリングの軸線の周りを延びる複数の仮想的な螺旋にそれぞれ沿うように延び、
前記キャリアリングの軸線方向にて前記軸受パッドの端部に位置する前記基材の表面の縁部は、全域に渡って、前記キャリアリングの軸線方向にて前記軸受パッドの端面に近づくほど前記キャリアリングの中心から離れるように傾斜した傾斜面によって構成され、
前記複数の溝の端は、前記傾斜面に開口し、
前記軸受材は、前記傾斜面を覆っている
ことを特徴とするジャーナル軸受装置。

【請求項2】

前記複数の仮想的な螺旋のリード長をＬとし、前記ロータ軸のジャーナルの外径をＤとしたとき、次式：
０＜Ｄ／Ｌ≦０．８６
で示される関係が満たされている
ことを特徴とする請求項１に記載のジャーナル軸受装置。

【請求項3】

前記キャリアリングの軸線方向での前記複数の溝のピッチをＰとし、前記ロータ軸のジャーナルの外径をＤとしたとき、次式：
０＜Ｐ／Ｄ≦０．３
で示される関係が満たされている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のジャーナル軸受装置。

【請求項4】

前記キャリアリングの幅方向での前記複数の溝の各々の開口幅をＷとし、前記キャリアリングの径方向での前記複数の溝の各々の深さをＨとしたとき、次式：
０．５≦Ｈ／Ｗ≦４．０
で示される関係が満たされている
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のジャーナル軸受装置。

【請求項5】

前記キャリアリングの幅方向での前記複数の溝の各々の開口幅をＷとし、前記キャリアリングの幅方向での前記複数の溝の各々の底の幅をｗとしたとき、次式：
０≦ｗ／Ｗ≦１．０
で示される関係が満たされている
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のジャーナル軸受装置。

【請求項6】

前記複数の溝の各々はＶ字形の断面形状を有する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のジャーナル軸受装置。

【請求項7】

前記複数の仮想的な螺旋は、相互に旋回方向が異なる複数の仮想的な螺旋を含んでいる
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のジャーナル軸受装置。

【請求項8】

前記複数の溝は、第１旋回方向の仮想的な螺旋に沿う第１溝と、前記第１旋回方向とは逆の第２旋回方向の仮想的な螺旋に沿う第２溝とを含み、
前記キャリアリングの軸線方向にて、前記第１溝が存在する領域と前記第２溝が存在する領域が相互に重なっている
ことを特徴とする請求項７に記載のジャーナル軸受装置。

【請求項9】

前記複数の溝は、第１旋回方向の仮想的な螺旋に沿う第１溝と、前記第１旋回方向とは逆の第２旋回方向の仮想的な螺旋に沿う第２溝とを含み、
前記キャリアリングの軸線方向にて、前記第１溝が存在する領域と前記第２溝が存在する領域が相互に重なっていない
ことを特徴とする請求項７に記載のジャーナル軸受装置。

【請求項10】

請求項１乃至９の何れか１項に記載のジャーナル軸受装置を備えることを特徴とする回転機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示はジャーナル軸受装置及び回転機械に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば蒸気タービンやガスタービン等の回転機械は、ロータ軸を回転可能に支持するジャーナル軸受装置を有している。この種のジャーナル軸受装置として、例えば、特許文献１や特許文献２が開示するティルティングパッド型のジャーナル軸受装置は、ロータ軸のジャーナルを囲むキャリアリングを有し、ジャーナルの外周面とキャリアリングの内周面との間に複数の軸受パッドが配置されている。

【0003】

軸受パッドはすべり軸受であり、基材と、基材の表面に一体に設けられた軸受材とを有する。軸受材は、例えば特許文献３に記載された遠心鋳造により、基材の表面上に積層される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開２０１０／０９７９９０号

【特許文献2】特開２０１０−１１６９５９号

【特許文献3】特開２００５−１１４０１９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

軸受パッドにおいては、その信頼性を高めるという観点から、基材の表面に対する軸受材の密着性が高いほどよい。
上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、高い信頼性を有する軸受パッドを有するジャーナル軸受装置、及び、該ジャーナル軸受装置を備える回転機械を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るジャーナル軸受装置は、
円筒形状の空間を存してロータ軸のジャーナルを囲繞可能なキャリアリングと、
前記ジャーナルを回転可能に支持するように前記空間にそれぞれ配置され、前記キャリアリングの周方向に配列された少なくとも２つの軸受パッドと、
前記キャリアリングの周方向にて相互に離間して前記空間に配置され、それぞれ前記空間に潤滑油を供給可能な複数のノズルヘッドと、
を備え、
前記軸受パッドは、
複数の溝が開口する表面を有する基材と、
前記基材の表面に前記溝を覆うように積層され、前記ジャーナルの外周面と対向可能な軸受材と、を有し、
前記複数の溝は、前記キャリアリングの軸線の周りを延びる複数の仮想的な螺旋にそれぞれ沿うように延びている。

【0007】

上記構成（１）のジャーナル軸受装置では、基材の表面に仮想的な螺旋に沿う複数の溝が形成され、溝の中に軸受材の一部が入り込んでいる。このため、基材の表面に対する軸受材の密着性が高められ、ジャーナル軸受装置は高い信頼性を有する。

【0008】

（２）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
前記複数の仮想的な螺旋のリード長をＬとし、前記ロータ軸のジャーナルの外径をＤとしたとき、次式：
０＜Ｄ／Ｌ≦０．８６
で示される関係が満たされている。

【0009】

上記構成（２）の回転機械では、仮想的な螺旋のリード長Ｌに対するジャーナルの外径Ｄの比Ｄ／Ｌが０超０．８６以下であることによって、キャリアリングの周方向に対して溝が大きく傾斜している。このため、キャリアリングの周方向に荷重が作用したときに、軸受材が溝に対して滑ることが防止され、基材の表面に対する軸受材の密着性を更に高めることができる。

【0010】

（３）幾つかの実施形態では、上記構成（１）又は（２）において、
前記キャリアリングの軸線方向での前記複数の溝のピッチをＰとし、前記ロータ軸のジャーナルの外径をＤとしたとき、次式：
０＜Ｐ／Ｄ≦０．３
で示される関係が満たされている。

【0011】

上記構成（３）では、ジャーナルの外径Ｄに対するピッチＰの比Ｐ／Ｄが０超０．３以下であることによって、基材の表面に十分な数の溝が存在している。このため、基材の表面に対する軸受材の密着性を更に高めることができる。

【0012】

（４）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（３）の何れか１つにおいて、
前記キャリアリングの幅方向での前記複数の溝の各々の開口幅をＷとし、前記キャリアリングの径方向での前記複数の溝の各々の深さをＨとしたとき、次式：
０．５≦Ｈ／Ｗ≦４．０
で示される関係が満たされている。

【0013】

上記構成（４）では、溝の開口幅Ｗに対する深さＨの比Ｈ／Ｗが０．５以上４．０以下であることによって、溝から軸受材が抜けづらく、基材の表面に対する軸受材の密着性を更に高めることができる。

【0014】

（５）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（４）の何れか１つにおいて、
前記キャリアリングの幅方向での前記複数の溝の各々の開口幅をＷとし、前記キャリアリングの幅方向での前記複数の溝の各々の底の幅をｗとしたとき、次式：
０≦ｗ／Ｗ≦１．０
で示される関係が満たされている。

【0015】

上記構成（５）では、溝の開口幅Ｗに対する底の幅ｗの比ｗ／Ｗが０以上１．０以下であるため、機械加工によって溝を容易に形成することができる。

【0016】

（６）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（５）の何れか１つにおいて、
前記複数の溝の各々はＶ字形の断面形状を有する。
上記構成（６）では、複数の溝の各々はＶ字形の断面形状を有するので、機械加工によって溝を容易に形成することができる。

【0017】

（７）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（６）の何れか１つにおいて、
前記複数の仮想的な螺旋は、相互に旋回方向が異なる複数の仮想的な螺旋を含んでいる。
上記構成（７）では、複数の溝が、旋回方向が異なる複数の仮想的な螺旋に沿っていることで、基材に対する軸受材の密着性を高めることができる。

【0018】

（８）幾つかの実施形態では、上記構成（７）において、
前記複数の溝は、第１旋回方向の仮想的な螺旋に沿う第１溝と、前記第１旋回方向とは逆の第２旋回方向の仮想的な螺旋に沿う第２溝とを含み、
前記キャリアリングの軸線方向にて、前記第１溝が存在する領域と前記第２溝が存在する領域が相互に重なっている。
上記構成（８）では、旋回方向の異なる第１溝と第２溝が同じ領域に存在することで、溝の密度を高めることができ、基材に対する軸受材の密着性を高めることができる。

【0019】

（９）幾つかの実施形態では、上記構成（７）において、
前記複数の溝は、第１旋回方向の仮想的な螺旋に沿う第１溝と、前記第１旋回方向とは逆の第２旋回方向の仮想的な螺旋に沿う第２溝とを含み、
前記キャリアリングの軸線方向にて、前記第１溝が存在する領域と前記第２溝が存在する領域が相互に重なっていない。
上記構成（９）では、旋回方向の異なる第１溝と第２溝が別々の領域に存在することで、特定の領域に対し特定の方向に負荷が作用する場合に、該負荷が作用する方向に応じて基材に対する軸受材の密着性を高めることができる。
（１０）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（９）の何れか１つにおいて、
前記基材の表面の縁部は、前記複数の溝の端が開口する傾斜面によって構成され、
前記軸受材は、前記傾斜面を覆っている
上記構成（１０）では、基材の表面の縁部が傾斜面によって構成され、軸受材が傾斜面を覆っていることで、基材の表面の縁部における軸受材の密着性を高めることができる。

【0020】

（１１）本発明の少なくとも一実施形態に係る回転機械は、
上記構成（１）乃至（１０）の何れか１つのジャーナル軸受装置を備える。
上記構成（１１）によれば、ジャーナル軸受装置が高い信頼性を有するので、回転機械も高い信頼性を有する。

【発明の効果】

【0021】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、高い信頼性を有する軸受パッドを有するジャーナル軸受装置、及び、該ジャーナル軸受装置を備える回転機械が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態に係るタービンの概略的な構成を示す断面図である。

【図2】一実施形態に係るジャーナル軸受装置の縦断面を概略的に示す図である。

【図3】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う概略的な断面図である。

【図4】図２中のＩＶ−ＩＶ線に沿う概略的な断面図である。

【図5】図２及び図３中の軸受パッドを概略的に示す斜視図である。

【図6】図５の軸受パッドの基材を概略的に示す斜視図である。

【図7】図５中のＶＩＩ面に沿う軸受パッドの概略的な部分断面図である。

【図8】図５中のＶＩＩＩ面に沿う軸受パッドの概略的な部分断面図である。

【図9】軸受パッドの基材に形成された溝の形状を説明するための図である。

【図10】幾つかの実施形態に係る軸受パッドの図８に相当する部分断面図である。

【図11】幾つかの実施形態に係る軸受パッドの基材に形成された溝の形状を説明するための図である。

【図12】幾つかの実施形態に係る軸受パッドの基材に形成された溝の形状を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0024】

図１は、本発明の一実施形態に係るタービン１の概略的な構成を示す断面図である。
タービン１は、例えばコンバインドサイクル発電に適用可能な蒸気タービンであり、発電機３に接続されている。タービン１は、蒸気を利用してトルクを発生させ、発電機３はタービン１が出力したトルクを利用して発電する。

【0025】

タービン１は、ハウジング（車室）５と、ロータ軸７と、ハウジング５に固定された静翼列と、ロータ軸７に固定された複数の動翼列とを有する。ロータ軸７は、ジャーナル軸受装置９，１０及びスラスト軸受装置１１によって、水平軸の回りで回転可能に支持され、ロータ軸７の少なくとも一部は、ハウジング５内を延びている。ロータ軸７の一端側に、発電機３が接続されている。

【0026】

ハウジング５とロータ軸７との間には筒状の内部流路１２が形成され、内部流路１２に静翼列及び動翼列が配置される。各静翼列は、ロータ軸７の周方向に配列された複数の静翼１４からなり、各静翼１４はハウジング５に対して固定されている。各動翼列は、ロータ軸７の周方向に配列された複数の動翼１５からなり、各動翼１５は、ロータ軸７に対して固定されている。各静翼列では、蒸気の流れが加速され、各動翼列では、蒸気のエネルギがロータ軸７の回転エネルギに変換される。

【0027】

以下、図２〜図９を参照して、本発明の幾つかの実施形態に係るジャーナル軸受装置１０について説明する。
図２は、一実施形態に係るジャーナル軸受装置１０の縦断面を概略的に示す図であり、図３中のＩＩ−ＩＩ線に沿う概略的な断面図である。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う概略的な断面図である。図４は、図２中のＩＶ−ＩＶ線に沿う概略的な断面図である。図５は、図２及び図３中の軸受パッドを概略的に示す斜視図である。図６は、図５の軸受パッドの基材を概略的に示す斜視図である。図７は、図５中のＶＩＩ面に沿う軸受パッドの概略的な部分断面図である。図８は、図５中のＶＩＩＩ面に沿う軸受パッドの概略的な部分断面図である。図９は、軸受パッドの基材に形成された溝の形状を説明するための図である。

【0028】

ジャーナル軸受装置１０は、図２及び図３に示したように、軸受ハウジング３０と、キャリアリング３２と、少なくとも２つの軸受パッド３４と、複数のノズルヘッド３８と、一対の隔壁部４０と、少なくとも１つの半円環軸受部４２とを有する。
軸受ハウジング３０は、例えば、台座３０ａと、台座３０ａに対し固定されるカバー３０ｂとを有する。

【0029】

キャリアリング３２は、軸受ハウジング３０の内部に配置されている。例えば、キャリアリング３２と軸受ハウジング３０の間には少なくとも１つのキー３３が配置され、軸受ハウジング３０はキー３３を介して、キャリアリング３２を支持する。キー３３は、例えば、球面キーや平キーである。
キャリアリング３２は、円筒形状の内周面を有し、キャリアリング３２の内周面は、ロータ軸７の一部、すなわちジャーナル７ａを、円筒形状の空間４４を存して囲繞可能である。空間４４は、ジャーナル７ａの外周面とキャリアリング３２の内周面との間に規定される。キャリアリング３２は例えば円筒形状を有する。

【0030】

少なくとも２つの軸受パッド３４は、空間４４の下半領域にそれぞれ配置され、キャリアリング３２の周方向に配列されている。つまり、少なくとも２つの軸受パッド３４は、キャリアリング３２の径方向内側に配置されている。軸受パッド３４は、キャリアリング３２の軸線方向に沿って見たときに扇形形状を有し、それぞれ分割円筒形状の湾曲した内面３４ａ及び外面３４ｂを有している。軸受パッド３４の内面３４ａは、軸受合金、例えばホワイトメタルによって形成され、ジャーナル７ａの外周面と対向して配置される。

【0031】

少なくとも２つの軸受パッド３４は、傾動可能又は揺動可能に設けられており、ジャーナル７ａと軸受パッド３４の隙間は、ジャーナル７ａの周方向又は軸線方向にて徐々に変化可能である。そのために、例えば、少なくとも２つの軸受パッド３４の各々とキャリアリング３２との間には、図示しない傾動ユニットが設けられる。傾動ユニットは、例えばピボットによって構成される。或いは軸受パッド３４の外面３４ｂとキャリアリング３２の内周面の曲率が相互に異なるように構成される。

【0032】

複数のノズルヘッド３８は、キャリアリング３２の周方向にて相互に離間して空間４４に配置され、それぞれ空間４４に潤滑油を供給可能である。例えば、キャリアリング３２に図示しない潤滑油の供給路が形成され、供給路を通じてノズルヘッド３８に潤滑油が供給される。なお、空間４４に潤滑油を供給可能な他の装置があれば、ノズルヘッド３８は必須の構成ではない。

【0033】

一対の隔壁部４０は、ロータ軸７を挿通可能な軸孔を有し、キャリアリング３２の軸線方向にて空間４４の両端を規定している。隔壁部４０は、例えば、円環形状のサイドプレート４６によって構成され、サイドプレート４６は、キャリアリング３２に対しボルトによって固定される。

【0034】

少なくとも１つの半円環軸受部４２は、空間４４の上半領域に配置され、例えば図示しないボルトによって、キャリアリング３２に対し固定される。半円環軸受部４２は、キャリアリング３２の軸線方向に沿って見たときに扇形形状を有している。半円環軸受部４２は、キャリアリング３２の径方向にて内側に軸受面５０を有する。軸受面５０は、ジャーナル７ａの外周面の上半領域に沿うように湾曲した、軸受パッド３４よりも短軸の半円筒形状を有し、ジャーナル７ａの外周面の上半領域と軸受隙間を存して対向する。キャリアリング３２の軸線方向での軸受面５０の存在位置は、軸受パッド３４の存在位置に重なっている。

【0035】

図５〜図８に示したように、軸受パッド３４は、基材５３と、基材５３に積層された軸受材５４とを有する。
軸受材５４は、例えばホワイトメタル等の軸受合金からなり、軸受パッド３４の内面３４ａを形成している。

【0036】

基材５３は、軸受材５４によって覆われた表面５５を有し、表面５５には、基材５３に形成された複数の溝５６が開口している。複数の溝５６は、図９に示したように、キャリアリング３２の軸線の周りを延びる複数の仮想的な螺旋Ｓにそれぞれ沿うように延びている。複数の溝５６は、キャリアリング３２の周方向及び軸線方向に対して傾斜してそれぞれ延びており、キャリアリング３２の軸線方向に相互に離れている。
例えば、軸受材５４は、遠心鋳造により軸受パッド３４の表面５５に積層可能である。

【0037】

上述したジャーナル軸受装置１０では、タービン１の作動中、即ちロータ軸７の回転中、ノズルヘッド３８から空間４４に潤滑油が供給される。ノズルヘッド３８から噴出した潤滑油は、軸受パッド３４の内面３４ａとジャーナル７ａの外周面との間に流入し、これらの間に油膜を形成する。軸受パッド３４は、油膜を介して、ロータ軸７の自重に基づく下方に向かう荷重を支持しながら、ロータ軸７を回転可能に支持する。

【0038】

その上、上述したジャーナル軸受装置１０では、基材５３の表面５５に仮想的な螺旋Ｓに沿う複数の溝５６が形成され、溝５６の中に軸受材５４の一部が入り込んでいる。このため、基材５３の表面５５に対する軸受材５４の密着性が高められ、ジャーナル軸受装置１０は高い信頼性を有する。
また、複数の溝５６は螺旋Ｓに沿って延びているので、旋盤加工により基材５３に容易に形成することができる。

【0039】

幾つかの実施形態では、図９に示すように、複数の仮想的な螺旋Ｓのリード長をＬとし、ロータ軸のジャーナルの外径をＤとしたとき、次式：
０＜Ｄ／Ｌ≦０．８６
で示される関係が満たされている。

【0040】

上記構成によれば、仮想的な螺旋Ｓのリード長Ｌに対するジャーナルの軸受径Ｄの比Ｄ／Ｌが０超０．８６以下であることによって、キャリアリング３２の周方向に対して溝５６が大きく傾斜している。具体的には、表面５５に接する平面に投影したとき、投影された平面にてキャリアリング３２の周方向と螺旋Ｓのなす角θが３０°以上である。このため、キャリアリング３２の周方向に荷重が作用したときに、溝５６の側壁が荷重を受け止めることで軸受材５４が溝５６に対して滑ることが防止され、基材５３の表面５５に対する軸受材５４の密着性を更に高めることができる。
幾つかの実施形態では、比Ｄ／Ｌは０超０．５以下である。この場合、表面５５に接する平面に投影したとき、投影された平面にてキャリアリング３２の周方向と螺旋Ｓのなす角θが４５°以上である。
なお、リード長Ｌは、キャリアリング３２の軸線方向での螺旋Ｓの一周期の長さである。

【0041】

幾つかの実施形態では、キャリアリング３２の軸線方向での複数の溝５６のピッチをＰとし、ロータ軸７のジャーナル７ａの外径をＤとしたとき、次式：
０＜Ｐ／Ｄ≦０．３
で示される関係が満たされている。

【0042】

上記構成によれば、ジャーナル７ａの外径Ｄに対するピッチＰの比Ｐ／Ｄが０超０．３以下であることによって、基材５３の表面５５に十分な数の溝５６が存在している。このため、基材５３の表面５５に対する軸受材５４の密着性を更に高めることができる。

【0043】

幾つかの実施形態では、キャリアリング３２の幅方向での複数の溝５６の各々の開口幅をＷとし、キャリアリング３２の径方向での複数の溝５６の各々の深さをＨとしたとき、次式：
０．５≦Ｈ／Ｗ≦４．０
で示される関係が満たされている。

【0044】

上記構成によれば、溝５６の開口幅Ｗに対する深さＨの比Ｈ／Ｗが０．５以上４．０以下であることによって、溝５６から軸受材５４が抜けづらく、基材５３の表面５５に対する軸受材５４の密着性を更に高めることができる。

【0045】

幾つかの実施形態では、キャリアリング３２の幅方向での複数の溝５６の各々の開口幅をＷとし、キャリアリング３２の幅方向での複数の溝５６の各々の底の幅をｗとしたとき、次式：
０≦ｗ／Ｗ≦１．０
で示される関係が満たされている。

【0046】

上記構成によれば、溝５６の開口幅Ｗに対する底の幅ｗの比ｗ／Ｗが０以上１．０以下であるため、機械加工によって溝５６を容易に形成することができる。

【0047】

幾つかの実施形態では、図１０に示したように、複数の溝５６の各々はＶ字形の断面形状を有する。
上記構成によれば、複数の溝５６の各々はＶ字形の断面形状を有するので、機械加工によって溝５６を容易に形成することができる。

【0048】

幾つかの実施形態では、複数の仮想的な螺旋Ｓは、相互に旋回方向が異なる複数の仮想的な螺旋を含んでいる。この場合、図１１及び図１２に示したように、複数の溝５６は、第１旋回方向の仮想的な螺旋Ｓに沿う第１溝５６ａと、第１旋回方向とは反対方向の第２旋回方向の仮想的な螺旋Ｓに沿う第２溝５６ｂとを含む。
上記構成では、複数の溝５６、すなわち第１溝５６ａ及び第２溝５６ｂが、旋回方向が異なる複数の仮想的な螺旋Ｓに沿っていることで、基材５３に対する軸受材５４の密着性を高めることができる。

【0049】

幾つかの実施形態では、図１１に示したように、キャリアリング３２の軸線方向にて、第１溝５６ａが存在する領域と第２溝５６ｂが存在する領域が相互に重なっている。
上記構成では、旋回方向の異なる第１溝５６ａと第２溝５６ｂが同じ領域に存在することで、溝５６の密度を高めることができ、基材５３に対する軸受材５４の密着性を高めることができる。

【0050】

幾つかの実施形態では、図１２に示したように、キャリアリング３２の軸線方向にて、第１溝５６ａが存在する領域と第２溝５６ｂが存在する領域が相互に重なっていない。
上記構成では、旋回方向の異なる第１溝５６ａと第２溝５６ｂが別々の領域に存在することで、特定の領域に対し特定の方向に負荷が作用する場合に、該負荷が作用する方向に応じて基材５３に対する軸受材５４の密着性を高めることができる。

【0051】

幾つかの実施形態では、図７及び図８に示したように、基材５３の表面５５の縁部は、キャリアリング３２の径方向に対し傾斜した傾斜面５５ａ，５５ｂによって構成されている。複数の溝５６の端は、傾斜面５５ａ，５５ｂに開口し、軸受材５４は、傾斜面５５ａ，５５ｂを覆っている。

【0052】

上記構成によれば、基材５３の表面５５の縁部が傾斜面５５ａ，５５ｂによって構成され、軸受材５４が傾斜面５５ａ，５５ｂを覆っていることで、基材５３の表面５５の縁部における軸受材５４の密着性を高めることができる。

【0053】

幾つかの実施形態では、溝５６の開口幅は、溝５６の底面の幅よりも大である。この構成では、基材５３に対し、旋盤加工により溝５６を容易に形成することができる。
幾つかの実施形態では、軸受パッド３４の内面３４ａは、溝５６の存在の影響を受けずに、凹凸のない湾曲面によって構成されている。

【0054】

幾つかの実施形態では、ジャーナル軸受装置１０は、隔壁部４０を有していなくてもよい。
幾つかの実施形態では、空間４４の上半領域に、半円環軸受部４２に代えて少なくとも１つの軸受パッド３４が配置されていてもよい。幾つかの実施形態では、キャリアリング３２の周方向にて全域にわたるように、相互に間隔を存して４つの軸受パッド３４が空間４４に配置される。

【0055】

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変更を加えた形態や、これらの形態を組み合わせた形態も含む。
例えば、タービン１は、蒸気タービンに限定されることはなく、ガスタービンであってもよい。また、ジャーナル軸受装置１０は、タービン１以外の回転機械、例えば送風機、圧縮機、ターボチャージャ、発電機等にも適用可能である。

【符号の説明】

【0056】

１ タービン
３ 発電機
５ ハウジング（車室）
７ ロータ軸
９ ジャーナル軸受装置
１０ ジャーナル軸受装置
１１ スラスト軸受装置
１２ 内部流路
１４ 静翼
１５ 動翼
３０ 軸受ハウジング
３０ａ 台座
３０ｂ カバー
３２ キャリアリング
３３ キー
３４ 軸受パッド
３４ａ 内面
３４ｂ 外面
３８ ノズルヘッド
４０ 隔壁部
４２ 半円環軸受部
４４ 空間
４６ サイドプレート
５０ 軸受面
５３ 基材
５４ 軸受材
５５ 表面
５５ａ，５５ｂ 傾斜面
５６ 溝
５６ａ 第１溝
５６ｂ 第２溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】