特許 6341677 スラスト軸受及びタービン

(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】6341677

(24)【登録日】2018年5月25日

(45)【発行日】2018年6月13日

(54)【発明の名称】スラスト軸受及びタービン

(51)【国際特許分類】

   F16C 17/04 20060101AFI20180604BHJP

   F01D 25/16 20060101ALI20180604BHJP

【ＦＩ】

   F16C17/04 B

   F01D25/16 G

   F01D25/16 A

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-17994(P2014-17994)

(22)【出願日】2014年1月31日

(65)【公開番号】特開2015-145688(P2015-145688A)

(43)【公開日】2015年8月13日

【審査請求日】2016年9月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】横山 真平

(72)【発明者】

【氏名】佐野 岳志

(72)【発明者】

【氏名】杼谷 直人

(72)【発明者】

【氏名】角 侑樹

【審査官】 尾形 元

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０３８９３７３７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０１７１６１６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０３−１２５０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０９８００３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１１７６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１８０８１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｃ １７／００−１７／２６

Ｆ１６Ｃ ３３／００−３３／２８

Ｆ１６Ｎ １／００−９９／００

Ｆ０１Ｄ ２５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸の径方向外側に突出し、前記回転軸の周方向に亘って設けられるスラストカラーに、前記回転軸の軸方向において対向するスラスト軸受であって、
前記軸方向において前記スラストカラーと対向し、前記周方向に沿って所定の隙間を空けて設けられる複数の軸受パッドと、
前記周方向に隣り合う前記軸受パッド同士の前記隙間に設けられ、前記スラストカラーと前記軸受パッドとの間に潤滑流体を供給する複数の潤滑流体供給孔が形成される潤滑流体供給ノズルと、
前記スラストカラー、前記軸受パッド及び前記潤滑流体供給ノズルを収容する軸受ケーシングと、を備え、
前記軸受ケーシングの内部が大気解放され、前記潤滑流体供給ノズルが前記スラストカラーと前記各軸受パッドとの間に前記潤滑流体を直接噴射する直接潤滑型となっており、
前記潤滑流体供給ノズルは、前記径方向外側から噴射する前記潤滑流体の供給量を、前記径方向内側から噴射する前記潤滑流体の供給量に比して多くなるように形成され、
前記潤滑流体供給ノズルは、前記径方向に所定の間隔を空けて並べて形成される複数の前記潤滑流体供給孔を有し、
複数の前記潤滑流体供給孔は、前記径方向に所定の間隔を空けて並べて一列に設けられたものが、前記周方向に複数列に並べて設けられており、
複数列の前記潤滑流体供給孔のうち、一列の前記各潤滑流体供給孔は、他の一列の隣り合う前記潤滑流体供給孔同士の間に位置するように、前記径方向に位置ずれして設けられていることを特徴とするスラスト軸受。

【請求項2】

複数の前記潤滑流体供給孔は、前記径方向に隣り合う前記潤滑流体供給孔同士の間の間隔が、前記径方向の外側に向かうにつれて狭くなることを特徴とする請求項１に記載のスラスト軸受。

【請求項3】

複数の前記潤滑流体供給孔の開口直径は、前記径方向の外側に向かうにつれて大きくなることを特徴とする請求項１に記載のスラスト軸受。

【請求項4】

前記軸受パッドに対する前記回転軸の相対的な回転方向において、前記回転方向の上流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数は、前記回転方向の下流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数と比べて多いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスラスト軸受。

【請求項5】

前記軸受パッドに対する前記回転軸の相対的な回転方向において、前記回転方向の下流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数は、前記回転方向の上流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数と比べて多いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスラスト軸受。

【請求項6】

前記軸受パッドに対する前記回転軸の相対的な回転方向において、前記回転方向の下流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の噴射方向と、前記回転方向の上流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の噴射方向とは、異なる方向となっていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のスラスト軸受。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載のスラスト軸受を備えることを特徴とするタービン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転軸の軸方向（スラスト方向）における荷重を支持するスラスト軸受及びタービンに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、回転軸に固定されたスラストディスク（スラストカラー）と、静止部材側の軸受パッドとの間に潤滑膜を形成して荷重を支持するスラスト軸受装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このスラスト軸受装置は、スラストディスクと軸受パッドとの間へ向けて潤滑流体を直接噴出する、直接潤滑方式となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−２８２６９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、特許文献１のような直接潤滑方式のスラスト軸受では、スラストカラーと軸受パッドとの間へ向けて、潤滑流体としての潤滑油を直接噴射することから、軸受パッドの表面は、潤滑油と空気とを含む気液二相状態となる場合がある。ここで、軸受パッドは、径方向外側の周長が径方向内側の周長よりも長くなっており、これにより、径方向外側における周速が径方向内側における周速に比して速くなることから、径方向外側において特に気液二相状態が発生し易い。

【0005】

一方で、直接潤滑方式のスラスト軸受ではなく、油浴方式のスラスト軸受がある。油浴方式のスラスト軸受は、直接潤滑方式とは異なり、軸受パッドの表面に空気が介在せず、常に潤滑油が満たされた状態となるように、潤滑油が密封されている。このため、軸受パッドの表面は、周速にかかわらず、径方向に亘って潤滑油が満たされた状態となる。

【0006】

このように、油浴方式のスラスト軸受とは異なり、直接潤滑方式のスラスト軸受において、軸受パッドの表面が気液二相状態となってしまうと、スラストカラーと軸受パッドとが摺動の熱によって、径方向外側が径方向内側よりも温度上昇し易いものとなってしまい、特に、回転軸の大型化に伴って、この傾向が顕著となる。

【0007】

そこで、本発明は、スラストカラー及び軸受パッドの間に径方向に亘って適切に潤滑流体を供給し、スラストカラー及び軸受パッドの温度上昇を抑制することができるスラスト軸受及びタービンを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のスラスト軸受は、回転軸の径方向外側に突出し、前記回転軸の周方向に亘って設けられるスラストカラーに、前記回転軸の軸方向において対向するスラスト軸受であって、前記軸方向において前記スラストカラーと対向し、前記周方向に沿って所定の隙間を空けて設けられる複数の軸受パッドと、前記周方向に隣り合う前記軸受パッド同士の前記隙間に設けられ、前記スラストカラーと前記軸受パッドとの間に潤滑流体を供給する複数の潤滑流体供給孔が形成される潤滑流体供給ノズルと、前記スラストカラー、前記軸受パッド及び前記潤滑流体供給ノズルを収容する軸受ケーシングと、を備え、前記軸受ケーシングの内部が大気解放され、前記潤滑流体供給ノズルが前記スラストカラーと前記各軸受パッドとの間に前記潤滑流体を直接噴射する直接潤滑型となっており、前記潤滑流体供給ノズルは、前記径方向外側へ向けて供給する前記潤滑流体の供給量を、前記径方向内側に向けて供給する前記潤滑流体の供給量に比して多くなるように形成されていることを特徴とする。

【0009】

この構成によれば、直接潤滑型のものにおいて、径方向外側に供給される潤滑流体の供給量を、径方向内側に供給される潤滑流体の供給量に比して多くすることができる。このため、気液二相状態となり易い径方向外側に向けて、潤滑流体を多く供給することで、スラストカラーと軸受パッドとの間の径方向外側において、気液二相状態を形成し難いものとし、径方向に亘って潤滑流体を適切に供給することができる。よって、スラストカラーと軸受パッドとの間の温度上昇を抑制することができ、特に、径方向内側に比して径方向外側の温度が上昇することを抑制することができる。

【0010】

また、前記潤滑流体供給ノズルは、前記径方向に所定の間隔を空けて並べて形成される複数の前記潤滑流体供給孔を有し、複数の前記潤滑流体供給孔は、前記径方向に隣り合う前記潤滑流体供給孔同士の間の間隔が、前記径方向の外側に向かうにつれて狭くなることが好ましい。

【0011】

この構成によれば、径方向に隣り合う潤滑流体供給孔同士の間の間隔を調整することで、径方向における潤滑流体の供給量を調整することができる。

【0012】

また、前記潤滑流体供給ノズルは、前記径方向に所定の間隔を空けて並べて形成される複数の前記潤滑流体供給孔を有し、複数の前記潤滑流体供給孔の開口直径は、前記径方向の外側に向かうにつれて大きくなることが好ましい。

【0013】

この構成によれば、潤滑流体供給孔の開口直径を調整することで、径方向における潤滑流体の供給量を調整することができる。

【0014】

また、複数の前記潤滑流体供給孔は、前記径方向に所定の間隔を空けて並べて一列に設けられたものが、前記周方向に複数列に並べて設けられており、複数列の前記潤滑流体供給孔のうち、一列の前記各潤滑流体供給孔は、他の一列の隣り合う前記潤滑流体供給孔同士の間に位置するように、前記径方向に位置ずれして設けられていることが好ましい。

【0015】

この構成によれば、複数列の潤滑流体供給孔の径方向における間隔を、各列の潤滑流体供給孔の径方向における間隔に比して短いものとすることができる。このため、径方向に亘ってまんべんなく潤滑流体を供給することができることから、スラストカラーと軸受パッドとの間に潤滑流体を不足なく供給することができ、スラストカラーと軸受パッドとの間の温度上昇をより好適に抑制することができる。

【0016】

また、前記軸受パッドに対する前記回転軸の相対的な回転方向において、前記回転方向の上流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数は、前記回転方向の下流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数と比べて多いことが好ましい。

【0017】

この構成によれば、上流側に位置する一列の潤滑流体供給孔の数を、下流側に位置する一列の潤滑流体供給孔の数よりも多くすることができる。このとき、上流側に位置する一列の潤滑流体供給孔から供給された潤滑流体は、スラストカラーと軸受パッドとの間に流入し易い。一方で、下流側に位置する一列の潤滑流体供給孔から供給された潤滑流体は、軸受パッドの周囲に流入し易い。このため、スラストカラーと軸受パッドとの間へ供給する潤滑流体の流量を多くすることができるため、スラストカラーと軸受パッドとの間の温度上昇を、より好適に抑制することができる。

【0018】

また、前記軸受パッドに対する前記回転軸の相対的な回転方向において、前記回転方向の下流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数は、前記回転方向の上流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の数と比べて多いことが好ましい。

【0019】

この構成によれば、下流側に位置する一列の潤滑流体供給孔の数を、上流側に位置する一列の潤滑流体供給孔の数よりも多くすることができる。このとき、上流側に位置する一列の潤滑流体供給孔から供給された潤滑流体は、スラストカラーと軸受パッドとの間に流入し易い。一方で、下流側に位置する一列の潤滑流体供給孔から供給された潤滑流体は、軸受パッドの周囲に流入し易い。このため、軸受パッドの周囲に供給する潤滑流体の流量を多くすることができるため、軸受パッドの周囲の温度上昇を抑制することができる。

【0020】

また、前記回転方向の下流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の噴射方向と、前記回転方向の上流側に位置する一列の前記潤滑流体供給孔の噴射方向とは、異なる方向となっていることが好ましい。

【0021】

この構成によれば、回転方向の上流側及び下流側の位置に適した噴射方向とすることができるため、スラストカラーと軸受パッドとの間へ向けて潤滑流体を適切に供給することができ、スラストカラーと軸受パッドとの間の温度上昇を好適に抑制することができる。

【0022】

本発明のタービンは、上記のスラスト軸受を備えることを特徴とする。

【0023】

この構成によれば、スラスト軸受により回転軸の軸方向の荷重を好適に支持しつつ、回転軸を好適に回転させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、実施例１のスラスト軸受周りの概略構成を示す断面図である。

【図2】図２は、実施例１のスラスト軸受の概略構成を示す正面図である。

【図3】図３は、実施例１のスラスト軸受の一部を示す斜視図である。

【図4】図４は、実施例１のスラスト軸受の軸受パッドにおける潤滑油の径方向における分布を示す説明図である。

【図5】図５は、実施例１のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。

【図6】図６は、実施例２のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。

【図7】図７は、実施例３のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。

【図8】図８は、実施例４のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

【実施例1】

【0026】

図１は、実施例１のスラスト軸受周りの概略構成を示す断面図である。図２は、実施例１のスラスト軸受の概略構成を示す正面図である。図３は、実施例１のスラスト軸受の一部を示す斜視図である。図４は、実施例１のスラスト軸受の軸受パッドにおける潤滑油の径方向における分布を示す説明図である。図５は、実施例１のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。

【0027】

図１に示すように、実施例１に係るスラスト軸受４０は、例えば、ガスタービンまたは蒸気タービン等のタービン６に設けられている。スラスト軸受４０は、タービン６の回転軸であるタービンロータ２０の軸方向における荷重を支持するものである。

【0028】

タービンロータ２０は、その軸方向が水平方向となるように配置される。このタービンロータ２０は、径方向外側に突出して設けられるスラストカラー５０を含んで構成されている。スラストカラー５０は、タービンロータ２０の外周に周方向に亘って円環状に形成されている。

【0029】

スラストカラー５０の軸方向の両側には、スラスト軸受４０が一対設けられており、スラストカラー５０、一対のスラスト軸受４０及び後述する潤滑油供給ノズル７６は、軸受ケーシング２４に収容されている。スラストカラー５０及び一対のスラスト軸受４０は、軸受ケーシング２４によって軸方向に固定されている。この軸受ケーシング２４は、その内部が大気解放されている。つまり、軸受ケーシング２４は、密封容器とはなっておらず、その内部に空気が流通することで、大気圧となっている。

【0030】

一対のスラスト軸受４０は、スラストカラー５０を挟んで、軸方向の一方側及び他方側にそれぞれ配置されている。このスラスト軸受４０は、軸受パッド（ティルティングパッド）７０を用いた、いわゆるティルティングパッド軸受であり、また、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間に潤滑油（潤滑流体）を直接噴射する直接潤滑型のものとなっている。

【0031】

次に、図１及び図２を参照して、スラスト軸受４０について説明する。なお、軸方向の一方側のスラスト軸受４０と、軸方向の他方側のスラスト軸受４０とは、配置が異なるが、同様の構成となっているため、一方のスラスト軸受４０について説明する。

【0032】

図１及び図２に示すように、スラスト軸受４０は、スラストカラー５０からの荷重を支持する複数の軸受パッド７０と、各軸受パッド７０を支持するベース７４と、軸受パッド７０とベース７４との間に設けられるレベリング機構７２と、潤滑油を供給する複数の潤滑油供給ノズル（潤滑流体供給ノズル）７６と、を有する。

【0033】

複数の軸受パッド７０は、スラストカラー５０と軸方向に対向して設けられ、タービンロータ２０の周方向に沿って所定の間隔を空けて並べて配置されている。また、各軸受パッド７０は、扇状に形成されており、スラストカラー５０と対向する面において、径方向外側における周長が長く、径方向内側における周長が短くなっている。スラストカラー５０と各軸受パッド７０との間には、潤滑油供給ノズル７６から潤滑油が供給されることで潤滑油膜が形成され、この潤滑油膜によって、タービンロータ２０の回転時に、スラストカラー５０と各軸受パッド７０との間で生じる摩擦等を低減している。各軸受パッド７０は、図示しないピボットにより、レベリング機構７２に対して傾斜自在に支持される。

【0034】

ベース７４は、スラストカラー５０から軸受パッド７０を介してレベリング機構７２に伝達された荷重を受け止める支持部材である。ベース７４は、円環状に形成され、軸受ケーシング２４に固定される。

【0035】

レベリング機構７２は、複数の軸受パッド７０の位置を調整し、タービンロータ２０の周方向において、複数の軸受パッド７０の負担荷重を均等化させるものである。

【0036】

図２に示すように、複数の潤滑油供給ノズル７６は、周方向に隣り合う軸受パッド７０同士の間にそれぞれ設けられている。複数の潤滑油供給ノズル７６には、図示しない潤滑油供給装置から潤滑油が供給される。複数の潤滑油供給ノズル７６は、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間へ向けて潤滑油を供給する。複数の潤滑油供給ノズル７６から供給された潤滑油は、タービンロータ２０が所定の回転方向に回転することから、スラストカラー５０と各軸受パッド７０との間の潤滑油は、回転方向の上流側から下流側へ向かって流通する。このため、軸受パッド７０の回転方向の上流側が、潤滑油が流入する入口側となり、軸受パッド７０の回転方向の下流側が、潤滑油が流出する出口側となる。

【0037】

ここで、図４に示すように、タービンロータ２０が所定の回転方向に回転すると、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間において、径方向外側の周長は、径方向内側の周長よりも長くなっていることから、径方向外側の周速が径方向内側の周速よりも速くなるために、図４の実線で示すように、径方向外側の潤滑油が、径方向内側よりも不足し易いものとなる。このため、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間には、径方向内側に比して径方向外側に気液二相状態が発生し易い。一方で、図４の仮想線（二点鎖線）で示すように、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間に形成される潤滑油膜は、径方向内側から径方向外側に向かって均一に形成されることが好ましい。

【0038】

このとき、図２に示すように、軸受パッド７０の内径をＲ_ｉとし、軸受パッド７０の外径をＲ_ｏとする。また、軸受パッド７０の内径Ｒ_ｉにおける周速をＶ_ｉとし、軸受パッド７０の外径Ｒ_ｏにおける周速をＶ_ｏとし、回転数をＮとする。さらに、図４に示すように、潤滑油膜の膜厚をｈとする。この場合、軸受パッド７０の外径Ｒ_ｏにおける周速Ｖ_ｏは、「Ｖ_ｏ＝２πＮＲ_ｏ」で表される。また、軸受パッド７０の外径Ｒ_ｏにおいて必要となる供給油量をｑ_ｏとすると、「ｑ_ｏ＝πＮＲ_ｏｈ」で表される。同様に、軸受パッド７０の内径Ｒ_ｉにおける周速Ｖ_ｉは、「Ｖ_ｉ＝２πＮＲ_ｉ」で表される。また、軸受パッド７０の内径Ｒ_ｉにおいて必要となる供給油量をｑ_ｉとすると、「ｑ_ｉ＝πＮＲ_ｉｈ」で表される。

【0039】

ここで、上記したように、潤滑油膜の膜厚ｈを、径方向に亘って均一にする場合（膜厚ｈが同じである場合）、供給油量ｑ_ｏと供給油量ｑ_ｉとは、「ｑ_ｏ／ｑ_ｉ＝Ｒ_ｉ／Ｒ_ｏ」で表される。つまり、供給油量ｑ_ｏ及び供給油量ｑ_ｉは、外径側の供給油量ｑ_ｏが、内径側の供給油量ｑ_ｉに比して多くなるように、内外径比に応じた供給油量となっている。

【0040】

上記した供給油量ｑ_ｏと供給油量ｑ_ｉとの関係を満たすために、実施例１では、潤滑油供給ノズル７６を、図３及び図５に示すように形成している。図３及び図５に示すように、各潤滑油供給ノズル７６は、正面視方形状に形成されており、径方向に延在して設けられている。各潤滑油供給ノズル７６には、複数の潤滑油供給孔（潤滑流体供給孔）８１が形成されている。複数の潤滑油供給孔８１は、同一形状となる円形開口の孔である。

【0041】

複数の潤滑油供給孔８１は、径方向に沿って並べた一列となる潤滑油供給孔群８２となっており、一列の潤滑油供給孔群８２は、周方向に二列に並べて設けられている。二列の潤滑油供給孔群８２のうち、一方の一列の潤滑油供給孔群８２ａが、潤滑油供給ノズル７６に隣接する一方の軸受パッド７０の出口側に設けられ、他方の一列の潤滑油供給孔群８２ｂが、潤滑油供給ノズル７６に隣接する他方の軸受パッド７０の入口側に設けられる。換言すれば、一方の一列の潤滑油供給孔群８２ａが、回転方向の上流側に設けられ、他方の一列の潤滑油供給孔群８２ｂが、回転方向の下流側に設けられる。

【0042】

この二列の潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂの潤滑油供給孔８１は、それぞれ径方向に不等の間隔となっている。具体的に、上流側（出口側）の潤滑油供給孔群８２ａにおける複数の潤滑油供給孔８１は、径方向に隣り合う潤滑油供給孔８１同士の間の間隔が、径方向の外側に向かって狭くなっている。同様に、下流側（入口側）の潤滑油供給孔群８２ｂにおける複数の潤滑油供給孔８１は、径方向に隣り合う潤滑油供給孔８１同士の間の間隔が、径方向の外側に向かって狭くなっている。つまり、所定の潤滑油供給孔８１の径方向外側に隣り合う潤滑油供給孔８１との間の間隔は狭くなっており、所定の潤滑油供給孔８１の径方向内側に隣り合う潤滑油供給孔８１との間の間隔は広くなっている。このため、二列の各潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂの潤滑油供給孔８１は、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間において、径方向外側に供給する潤滑油の供給油量が、径方向内側に供給する潤滑油の供給油量よりも多くなるように供給する。このとき、「ｑ_ｏ／ｑ_ｉ＝Ｒ_ｉ／Ｒ_ｏ」の関係式を満足するように、潤滑油供給孔８１同士の間隔が適宜調整される。

【0043】

また、潤滑油供給ノズル７６に形成される複数の潤滑油供給孔８１は、径方向に沿って互い違いとなる千鳥状に配置されている。具体的に、径方向において、上流側（出口側）の潤滑油供給孔群８２ａにおける潤滑油供給孔８１は、下流側（入口側）の潤滑油供給孔群８２ｂにおける潤滑油供給孔８１同士の間に位置するように、径方向に位置ずれして設けられている。このため、潤滑油供給孔群８２ａ及び潤滑油供給孔群８２ｂを含む複数の潤滑油供給孔８１は、径方向に隣接する潤滑油供給孔８１同士の間の間隔が、各潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂの径方向に隣接する潤滑油供給孔８１同士の間の間隔に比して短いものとなる。

【0044】

また、下流側（入口側）の潤滑油供給孔群８２ｂにおける潤滑油供給孔８１の数は、上流側（出口側）の潤滑油供給孔群８２ａにおける潤滑油供給孔８１の数に比して多く形成されている。このため、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂは、径方向における内側及び外側の潤滑油供給孔８１が、最も内側及び最も外側の位置に形成される。

【0045】

各潤滑油供給ノズル７６には、複数の潤滑油供給孔８１が形成される面側において、周方向の上流側に形成される上流側テーパ面８５ａと、周方向の下流側に形成される下流側テーパ面８５ｂと、が設けられている。

【0046】

上流側テーパ面８５ａは、径方向に亘って形成され、下流側から上流側へ向かって下り斜面となっており、軸受パッド７０の出口側を向いた面となっている。この上流側テーパ面８５ａには、上記した上流側の潤滑油供給孔群８２ａが設けられている。このため、上流側の潤滑油供給孔群８２ａは、軸受パッド７０の出口側へ向かって潤滑油を直接噴射する。

【0047】

下流側テーパ面８５ｂは、径方向に亘って形成され、上流側から下流側へ向かって下り斜面となっており、軸受パッド７０の入口側を向いた面となっている。この下流側テーパ面８５ｂには、上記した下流側の潤滑油供給孔群８２ｂが設けられている。このため、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂは、軸受パッド７０の入口側へ向かって潤滑油を直接噴射する。

【0048】

上記の潤滑油供給ノズル７６において、複数の潤滑油供給孔８１からスラストカラー５０及び軸受パッド７０の間へ向かって潤滑油が噴射されると、噴射された潤滑油は、タービンロータ２０が回転していることから、スラストカラー５０の周方向への移動に伴って、回転方向の上流側から下流側へ向かって流通する。このとき、上流側の潤滑油供給孔群８２ａから軸受パッド７０の出口側へ向かって噴射された潤滑油は、スラストカラー５０と軸受パッド７０の間に流通し易くなっている。また、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂから軸受パッド７０の入口側へ向かって噴射された潤滑油は、軸受パッド７０の周囲に流通し易くなっている。そして、二列の各潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂから噴射された潤滑油は、径方向外側の供給油量が多くなり、径方向内側の供給油量が少なくなることで、図４の仮想線に示すような、径方向に亘って均一な流量にて潤滑油を供給することが可能である。

【0049】

以上のように、実施例１によれば、直接噴射型のスラスト軸受４０において、径方向外側に供給される潤滑油の供給油量を、径方向内側に供給される潤滑油の供給油量に比して多くすることができる。このため、気液二相状態となり易い径方向外側に向けて、潤滑油を多く供給することで、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の径方向外側において、気液二相状態を形成し難いものとし、径方向に亘って潤滑油を適切に供給することができる。よって、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の温度上昇を抑制することができ、特に、径方向内側に比して径方向外側の温度が上昇することを抑制することができる。

【0050】

また、実施例１によれば、潤滑油供給ノズル７６に形成される複数の潤滑油供給孔８１を、二列の潤滑油供給孔群８２とし、一方の一列の潤滑油供給孔群８２ａと他方の一列の潤滑油供給孔群８２ｂとを径方向に位置ずれさせて千鳥状とすることができる。このため、潤滑油供給ノズル７６に形成される複数の潤滑油供給孔８１の径方向の間隔を、各潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂにおける径方向の間隔に比して短いものとすることができる。このため、径方向に亘ってまんべんなく潤滑油を供給することができることから、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間に潤滑油を不足なく供給することができ、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の温度上昇を、簡易な構成で抑制することができる。

【0051】

また、実施例１によれば、下流側（入口側）に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ｂの数を、上流側（出口側）に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ａの数よりも多くすることができる。このとき、上流側に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ａから供給された潤滑油は、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間に流入し易い。一方で、下流側に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ｂから供給された潤滑油は、軸受パッド７０の周囲に流入し易い。このため、軸受パッド７０の周囲に供給する潤滑油の供給油量を多くすることができるため、軸受パッド７０の周囲の温度上昇を抑制することができる。

【0052】

また、実施例１によれば、上流側（出口側）に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ａの噴射方向を、軸受パッド７０の出口側へ向かう方向とすることができ、下流側（入口側）に位置する一列の潤滑油供給孔群８２ｂの噴射方向を、軸受パッド７０の入口側へ向かう方向とすることができる。このように、上流側の潤滑油供給孔群８２ａの噴射方向と、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂの噴射方向とを異なる方向とすることで、潤滑油供給孔群８２ａ及び潤滑油供給孔群８２ｂが形成される位置に適した噴射方向とすることができる。このため、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間へ向けて潤滑油を適切に供給することができ、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の温度上昇を好適に抑制することができる。

【0053】

また、実施例１によれば、温度上昇の抑制を図ることが可能なスラスト軸受４０を、タービン６に適用することができるため、タービンロータ２０の回転負荷による耐性を向上させつつ、タービンロータ２０を好適に回転させることができる。

【0054】

なお、実施例１では、潤滑油供給ノズル７６に形成される複数の潤滑油供給孔８１を、二列の潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂとしたが、この構成に限定されず、単列であってもよいし、３列以上であってもよい。

【0055】

また、実施例１では、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂの数を、上流側の潤滑油供給孔群８２ａの数よりも多くしたが、上流側の潤滑油供給孔群８２ａの数を、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂの数よりも多くしてもよい。この構成によれば、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間へ供給する潤滑油の供給油量を多くすることができるため、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の温度上昇を、より好適に抑制することができる。

【実施例2】

【0056】

次に、図６を参照して、実施例２に係るスラスト軸受１００について説明する。図６は、実施例２のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。なお、実施例２では、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明すると共に、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例１では、潤滑油供給孔群８２ａ及び潤滑油供給孔群８２ｂを千鳥状に配置したが、実施例２では、潤滑油供給孔群８２ａ及び潤滑油供給孔群８２ｂを格子状に配置している。

【0057】

図６に示すように、実施例２に係るスラスト軸受１００において、二列の潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂの潤滑油供給孔８１は、径方向に隣り合う潤滑油供給孔８１同士の間の間隔が、径方向の外側に向かって狭くなっている。また、上流側の潤滑油供給孔群８２ａにおける潤滑油供給孔８１と、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂにおける潤滑油供給孔８１とは、径方向において同じ位置となっている。つまり、上流側の潤滑油供給孔群８２ａにおける潤滑油供給孔８１と、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂにおける潤滑油供給孔８１とは、回転方向において重複する。

【0058】

以上のように、実施例２であっても、直接噴射型のスラスト軸受１００において、径方向外側に供給される潤滑油の供給油量を、径方向内側に供給される潤滑油の供給油量に比して多くすることができる。このため、気液二相状態となり易い径方向外側に向けて、潤滑油を多く供給することで、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の径方向外側において、気液二相状態を形成し難いものとし、径方向に亘って潤滑油を適切に供給することができる。よって、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の温度上昇を抑制することができる。

【実施例3】

【0059】

次に、図７を参照して、実施例３に係るスラスト軸受１１０について説明する。図７は、実施例３のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。なお、実施例３でも、重複した記載を避けるべく、実施例１及び２と異なる部分について説明すると共に、実施例１及び２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例１では、径方向に隣り合う潤滑油供給孔８１同士の間の間隔を、径方向の外側に向かって狭くしたが、実施例３では、複数の潤滑油供給孔８１の開口の形状が径方向において異なる形状となっている。

【0060】

図７に示すように、実施例３に係るスラスト軸受１１０において、二列の潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂの潤滑油供給孔８１は、格子状に配置されている。また、二列の各潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂの潤滑油供給孔８１の開口面積は、径方向の外側に向かうにつれて大きくなっている。具体的に、各潤滑油供給孔８１は、円形開口の孔となっていることから、上流側（出口側）の潤滑油供給孔群８２ａにおける複数の潤滑油供給孔８１は、径方向の外側に向かうにつれて、開口直径が大きくなっている。同様に、下流側（入口側）の潤滑油供給孔群８２ｂにおける複数の潤滑油供給孔８１は、径方向の外側に向かうにつれて、開口直径が大きくなっている。つまり、所定の潤滑油供給孔８１の開口直径は、径方向外側に隣り合う潤滑油供給孔８１の開口直径に比して小さくなる一方で、径方向内側に隣り合う潤滑油供給孔８１の開口直径に比して大きくなる。このとき、「ｑ_ｏ／ｑ_ｉ＝Ｒ_ｉ／Ｒ_ｏ」の関係式を満足するように、潤滑油供給孔８１の開口直径の大きさが適宜調整される。

【0061】

以上のように、実施例３においても、直接噴射型のスラスト軸受１１０において、径方向外側に供給される潤滑油の供給油量を、径方向内側に供給される潤滑油の供給油量に比して多くすることができる。このため、気液二相状態となり易い径方向外側に向けて、潤滑油を多く供給することで、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の径方向外側において、気液二相状態を形成し難いものとし、径方向に亘って潤滑油を適切に供給することができる。よって、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の温度上昇を抑制することができる。

【実施例4】

【0062】

次に、図８を参照して、実施例４に係るスラスト軸受１２０について説明する。図８は、実施例４のスラスト軸受の潤滑油供給ノズルを示す正面図である。なお、実施例４でも、重複した記載を避けるべく、実施例１から３と異なる部分について説明すると共に、実施例１から３と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例３では、潤滑油供給孔群８２ａ及び潤滑油供給孔群８２ｂを格子状に配置したが、実施例４では、潤滑油供給孔群８２ａ及び潤滑油供給孔群８２ｂを千鳥状に配置している。

【0063】

図８に示すように、実施例４に係るスラスト軸受１２０において、二列の各潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂの潤滑油供給孔８１の開口直径は、径方向の外側に向かうにつれて大きくなっている。また、上流側の潤滑油供給孔群８２ａにおける潤滑油供給孔８１は、下流側の潤滑油供給孔群８２ｂにおける潤滑油供給孔８１同士の間に位置するように、径方向に位置ずれして設けられている。このため、潤滑油供給孔群８２ａ及び潤滑油供給孔群８２ｂを含む複数の潤滑油供給孔８１は、径方向に隣接する潤滑油供給孔８１同士の間の間隔が、各潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂの径方向に隣接する潤滑油供給孔８１同士の間の間隔に比して短いものとなる。

【0064】

以上のように、実施例４によれば、直接噴射型のスラスト軸受１２０において、二列の潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂにおける複数の潤滑油供給孔８１を千鳥状に配置することができる。このため、潤滑油供給ノズル７６に形成される複数の潤滑油供給孔８１の径方向の間隔を、各潤滑油供給孔群８２ａ、８２ｂにおける径方向の間隔に比して短いものとすることができる。このため、径方向に亘ってまんべんなく潤滑油を供給することができることから、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間に潤滑油を不足なく供給することができ、スラストカラー５０と軸受パッド７０との間の温度上昇を、簡易な構成で抑制することができる。

【0065】

なお、実施例１から実施例４は、適宜組み合わせが可能である。例えば、実施例１における、径方向に隣り合う潤滑油供給孔８１同士の間の間隔が、径方向の外側に向かって狭くなる構成に、実施例３における、潤滑油供給孔８１の開口直径が、径方向の外側に向かうにつれて大きくなる構成を組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0066】

６ タービン
２０ タービンロータ
２４ 軸受ケーシング
４０ スラスト軸受
５０ スラストカラー
７０ 軸受パッド
７２ レベリング機構
７４ ベース
７６ 潤滑油供給ノズル
８１ 潤滑油供給孔
８２ 潤滑油供給孔群
８２ａ 上流側の潤滑油供給孔群
８２ｂ 下流側の潤滑油供給孔群
８５ａ 上流側テーパ面
８５ｂ 下流側テーパ面
１００ スラスト軸受（実施例２）
１１０ スラスト軸受（実施例３）
１２０ スラスト軸受（実施例４）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】