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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024083875
(43)【公開日】2024-06-24
(54)【発明の名称】スラスト軸受装置
(51)【国際特許分類】
F16C 17/06 20060101AFI20240617BHJP
F16C 33/10 20060101ALI20240617BHJP
【ＦＩ】
F16C17/06
F16C33/10 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022197938
(22)【出願日】2022-12-12
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001092
【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】坂崎 広和
(72)【発明者】
【氏名】牧野 駿介
(72)【発明者】
【氏名】池田 和徳
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 忠利
(72)【発明者】
【氏名】吉水 謙司
【テーマコード（参考）】
3J011
【Ｆターム（参考）】
3J011AA04
3J011AA07
3J011BA14
3J011JA02
3J011KA03
3J011MA23
3J011PA03
3J011RA03
(57)【要約】
【課題】潤滑油からなる油膜の温度を効果的に低減可能であって、信頼性を十分に向上可能なスラスト軸受装置を提供する。
【解決手段】実施形態のスラスト軸受装置において、スクレーパは、回転方向に並ぶ複数のスラストパッドのそれぞれの間に介在するように、複数が油槽の内部に設置されている。回転シャフトが回転方向に回転したときに潤滑油がスラストカラーの下面とスクレーパの上面との間を回転方向の後方側から前方側に流れる際に、潤滑油の油圧が低下する部分を含むように、スクレーパの上面が構成されている。これと共に、回転方向において後方側に位置する入口から回転方向において前方側に位置する出口に潤滑油が流れる油路が、スクレーパに形成されている。油路の出口は、スクレーパの上面に形成されている。
【選択図】図１Ｄ
【解決手段】実施形態のスラスト軸受装置において、スクレーパは、回転方向に並ぶ複数のスラストパッドのそれぞれの間に介在するように、複数が油槽の内部に設置されている。回転シャフトが回転方向に回転したときに潤滑油がスラストカラーの下面とスクレーパの上面との間を回転方向の後方側から前方側に流れる際に、潤滑油の油圧が低下する部分を含むように、スクレーパの上面が構成されている。これと共に、回転方向において後方側に位置する入口から回転方向において前方側に位置する出口に潤滑油が流れる油路が、スクレーパに形成されている。油路の出口は、スクレーパの上面に形成されている。
【選択図】図１Ｄ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉛直方向に回転中心軸が沿っている回転シャフトにおいて前記鉛直方向に作用するスラスト荷重を支えるスラスト軸受装置であって、
前記回転シャフトの周りを囲うように設置され、潤滑油を内部に収容する油槽と、
前記油槽の内部において複数が前記回転シャフトの回転方向に間を隔てて並ぶように設置されており、前記回転シャフトに固定されたスラストカラーを介して前記スラスト荷重を受け止めるスラストパッドと、
前記回転方向に並ぶ前記複数のスラストパッドのそれぞれの間に介在するように、複数が前記油槽の内部に設置されているスクレーパと
を有し、
前記回転シャフトが前記回転方向に回転したときに前記潤滑油が前記スラストカラーの下面と前記スクレーパの上面との間を前記回転方向の後方側から前方側に流れる際に、前記潤滑油の油圧が低下する部分を含むように、前記スクレーパの上面が構成されていると共に、
前記回転方向において前記後方側に位置する入口から前記回転方向において前記前方側に位置する出口に前記潤滑油が流れる油路が前記スクレーパに形成されており、
前記油路の前記出口が前記スクレーパの上面に形成されている、
スラスト軸受装置。
前記回転シャフトの周りを囲うように設置され、潤滑油を内部に収容する油槽と、
前記油槽の内部において複数が前記回転シャフトの回転方向に間を隔てて並ぶように設置されており、前記回転シャフトに固定されたスラストカラーを介して前記スラスト荷重を受け止めるスラストパッドと、
前記回転方向に並ぶ前記複数のスラストパッドのそれぞれの間に介在するように、複数が前記油槽の内部に設置されているスクレーパと
を有し、
前記回転シャフトが前記回転方向に回転したときに前記潤滑油が前記スラストカラーの下面と前記スクレーパの上面との間を前記回転方向の後方側から前方側に流れる際に、前記潤滑油の油圧が低下する部分を含むように、前記スクレーパの上面が構成されていると共に、
前記回転方向において前記後方側に位置する入口から前記回転方向において前記前方側に位置する出口に前記潤滑油が流れる油路が前記スクレーパに形成されており、
前記油路の前記出口が前記スクレーパの上面に形成されている、
スラスト軸受装置。
【請求項2】
前記油路の前記入口は、前記スクレーパにおいて前記鉛直方向に沿った面に形成されており、
前記油路の前記出口は、前記回転シャフトが前記回転方向に回転したときに前記スラストカラーの下面と前記スクレーパの上面との間に介在する前記潤滑油の油圧が最も低くなる部分に形成されている、
請求項１に記載のスラスト軸受装置。
前記油路の前記出口は、前記回転シャフトが前記回転方向に回転したときに前記スラストカラーの下面と前記スクレーパの上面との間に介在する前記潤滑油の油圧が最も低くなる部分に形成されている、
請求項１に記載のスラスト軸受装置。
【請求項3】
前記スクレーパの上面は、
前記回転方向において前記後方側に位置する後方側上面部と、
前記回転方向において前記前方側に位置する前方側上面部と
を含み、
前記後方側上面部は、前記回転方向において前記後方側から前記前方側に向かうに伴って前記スラストカラーの下面との間に介在する隙間が狭くなるように、前記スラストカラーの下面に対して傾斜している傾斜面であり、
前記前方側上面部は、前記回転方向において前記後方側から前記前方側に向かうに伴って前記スラストカラーの下面との間に介在する隙間が広くなるように、前記スラストカラーの下面に対して傾斜している傾斜面である、
請求項２に記載のスラスト軸受装置。
前記回転方向において前記後方側に位置する後方側上面部と、
前記回転方向において前記前方側に位置する前方側上面部と
を含み、
前記後方側上面部は、前記回転方向において前記後方側から前記前方側に向かうに伴って前記スラストカラーの下面との間に介在する隙間が狭くなるように、前記スラストカラーの下面に対して傾斜している傾斜面であり、
前記前方側上面部は、前記回転方向において前記後方側から前記前方側に向かうに伴って前記スラストカラーの下面との間に介在する隙間が広くなるように、前記スラストカラーの下面に対して傾斜している傾斜面である、
請求項２に記載のスラスト軸受装置。
【請求項4】
前記スクレーパの上面は、
前記回転方向において前記後方側に位置する後方側上面部と、
前記回転方向において前記前方側に位置する前方側上面部と
を含み、
前記後方側上面部と前記スラストカラーの下面との間に介在する隙間は、前記回転方向において一定な第１の幅であり、
前記前方側上面部と前記スラストカラーの下面との間に介在する隙間は、前記回転方向において一定な第２の幅であり、
前記第１の幅が前記第２の幅よりも狭い、
請求項２に記載のスラスト軸受装置。
前記回転方向において前記後方側に位置する後方側上面部と、
前記回転方向において前記前方側に位置する前方側上面部と
を含み、
前記後方側上面部と前記スラストカラーの下面との間に介在する隙間は、前記回転方向において一定な第１の幅であり、
前記前方側上面部と前記スラストカラーの下面との間に介在する隙間は、前記回転方向において一定な第２の幅であり、
前記第１の幅が前記第２の幅よりも狭い、
請求項２に記載のスラスト軸受装置。
【請求項5】
前記スクレーパにおいて前記鉛直方向に沿った面のうち前記油路の前記入口よりも下方に位置する部分に、凸部が設けられている、
請求項２に記載のスラスト軸受装置。
請求項２に記載のスラスト軸受装置。
【請求項6】
前記スクレーパの上面は、
前記回転方向において前記後方側に位置する後方側上面部と、
前記回転方向において前記前方側に位置する前方側上面部と
を含み、
前記後方側上面部と前記スラストカラーの下面との間に介在する隙間は、前記回転方向において一定な第１の幅であり、
前記前方側上面部と前記スラストカラーの下面との間に介在する隙間は、前記回転方向において一定な第２の幅であり、
前記第１の幅が前記第２の幅よりも広く、
前記油路の前記入口は、前記後方側上面部に形成されており、
前記油路の前記出口は、前記前方側上面部に形成されている、
請求項１に記載のスラスト軸受装置。
前記回転方向において前記後方側に位置する後方側上面部と、
前記回転方向において前記前方側に位置する前方側上面部と
を含み、
前記後方側上面部と前記スラストカラーの下面との間に介在する隙間は、前記回転方向において一定な第１の幅であり、
前記前方側上面部と前記スラストカラーの下面との間に介在する隙間は、前記回転方向において一定な第２の幅であり、
前記第１の幅が前記第２の幅よりも広く、
前記油路の前記入口は、前記後方側上面部に形成されており、
前記油路の前記出口は、前記前方側上面部に形成されている、
請求項１に記載のスラスト軸受装置。
【請求項7】
前記油路は、前記入口から前記出口へ向かうに伴って、流路断面積が狭くなるように構成されている、
請求項２に記載のスラスト軸受装置。
請求項２に記載のスラスト軸受装置。
【請求項8】
前記油路は、前記回転シャフトの径方向において複数が間を隔てて並ぶように設けられており、
前記径方向に並ぶ複数の前記油路の前記出口は、前記径方向において内側から外側へ向かうに伴って、流路断面積が広くなるように構成されている、
請求項１に記載のスラスト軸受装置。
前記径方向に並ぶ複数の前記油路の前記出口は、前記径方向において内側から外側へ向かうに伴って、流路断面積が広くなるように構成されている、
請求項１に記載のスラスト軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、スラスト軸受装置に関する。
【背景技術】
【0002】
スラスト軸受装置は、回転シャフトの軸方向に作用するスラスト荷重を支えるように構成されている。スラスト軸受装置は、たとえば、回転シャフトの軸方向が鉛直方向に沿った立軸水車などの立軸型回転機器に設置されている。
【0003】
図７Ａは、関連技術に係る立軸水車１の一例を示す図である。
【0004】
図７Ａでは、鉛直面（ｘｚ面）に沿った断面の一部を示しており、縦方向が鉛直方向ｚであり、横方向が第１水平方向ｘであり、紙面に直交する方向が第２水平方向ｙである。図７Ａにおいては、立軸水車１のうち、スラスト軸受装置３が設置された部分を示している。なお、図７Ａでは、回転シャフト１０の回転方向Ｒを太い実線の矢印で示している。
【0005】
［Ａ］立軸水車１
図７Ａに示すように、立軸水車１は、回転シャフト１０とスラストカラー１２とを含む回転体を備えている。
図７Ａに示すように、立軸水車１は、回転シャフト１０とスラストカラー１２とを含む回転体を備えている。
【0006】
［Ａ－１］回転シャフト１０
立軸水車１において、回転シャフト１０は、回転中心軸ＡＸが鉛直方向ｚに沿っている。回転シャフト１０は、たとえば、下端側にランナ（図示省略）が連結されており、そのランナ（図示省略）の上方に軸受ブラケット２が設けられている。また、回転シャフト１０の上端側には、たとえば、発電機（図示省略）の駆動軸が連結されている。回転シャフト１０は、たとえば、発電運転を行うためにランナに水が供給されたときに、回転方向Ｒに回転する。
立軸水車１において、回転シャフト１０は、回転中心軸ＡＸが鉛直方向ｚに沿っている。回転シャフト１０は、たとえば、下端側にランナ（図示省略）が連結されており、そのランナ（図示省略）の上方に軸受ブラケット２が設けられている。また、回転シャフト１０の上端側には、たとえば、発電機（図示省略）の駆動軸が連結されている。回転シャフト１０は、たとえば、発電運転を行うためにランナに水が供給されたときに、回転方向Ｒに回転する。
【0007】
［Ａ－２］スラストカラー１２
立軸水車１において、スラストカラー１２は、円筒部分を含み、回転シャフト１０の外周面を囲うように回転シャフト１０に対して同軸に設けられている。ここでは、スラストカラー１２の内周面において、鉛直方向ｚの上方に位置する部分がリングキーＫ１０を用いて回転シャフト１０の外周面に固定されており、回転シャフト１０と共にスラストカラー１２が回転する。そして、スラストカラー１２の内周面において回転シャフト１０に連結する部分よりも下方に位置する部分は、回転シャフト１０の外周面との間にギャップが介在している。
立軸水車１において、スラストカラー１２は、円筒部分を含み、回転シャフト１０の外周面を囲うように回転シャフト１０に対して同軸に設けられている。ここでは、スラストカラー１２の内周面において、鉛直方向ｚの上方に位置する部分がリングキーＫ１０を用いて回転シャフト１０の外周面に固定されており、回転シャフト１０と共にスラストカラー１２が回転する。そして、スラストカラー１２の内周面において回転シャフト１０に連結する部分よりも下方に位置する部分は、回転シャフト１０の外周面との間にギャップが介在している。
【0008】
［Ｂ］スラスト軸受装置３
スラスト軸受装置３は、スラストカラー１２を介して回転シャフト１０の軸方向（鉛直方向ｚ）に作用するスラスト荷重を支えるように、軸受ブラケット２の上方に設けられている。ここでは、スラスト軸受装置３は、ティルティング静止板型であって、図７Ａに示すように、油槽３０とガイドメタル３１とスラスト軸受台３２とコイルスプリング３３とスラストパッド３４とを有し、回転シャフト１０を回転自在に支持している。スラスト軸受装置３を構成する各部について順次説明する。
スラスト軸受装置３は、スラストカラー１２を介して回転シャフト１０の軸方向（鉛直方向ｚ）に作用するスラスト荷重を支えるように、軸受ブラケット２の上方に設けられている。ここでは、スラスト軸受装置３は、ティルティング静止板型であって、図７Ａに示すように、油槽３０とガイドメタル３１とスラスト軸受台３２とコイルスプリング３３とスラストパッド３４とを有し、回転シャフト１０を回転自在に支持している。スラスト軸受装置３を構成する各部について順次説明する。
【0009】
［Ｂ－１］油槽３０
油槽３０は、内筒部３０１と外筒部３０２とを有し、回転シャフト１０の周りを囲うように設置され、潤滑油Ｌ３０を内部に収容している。
油槽３０は、内筒部３０１と外筒部３０２とを有し、回転シャフト１０の周りを囲うように設置され、潤滑油Ｌ３０を内部に収容している。
【0010】
油槽３０のうち、内筒部３０１は、円筒形状であって、回転シャフト１０に対して同軸に設けられており、回転シャフト１０の周りを囲っている。内筒部３０１は、スラストカラー１２の内周面と回転シャフト１０の外周面との間に挟まれる部分を含む。内筒部３０１の内周面と回転シャフト１０の外周面との間、および、内筒部３０１の外周面とスラストカラー１２の内周面との間のそれぞれには、ギャップが介在している。内筒部３０１は、下端部が軸受ブラケット２の上面に固定されている。
【0011】
油槽３０のうち、外筒部３０２は、内筒部３０１と同様に、円筒形状であって、回転シャフト１０に対して同軸に設置されており、内筒部３０１を介して、回転シャフト１０の周りを囲っている。外筒部３０２は、回転シャフト１０の径方向において、内筒部３０１及びスラストカラー１２よりも外側の位置に設けられている。外筒部３０２は、下端部が軸受ブラケット２の上面に固定されている。
【0012】
上記のように、油槽３０は、底板として軸受ブラケット２が用いられている。そして、油槽３０では、内筒部３０１が、回転シャフト１０の径方向において内側に位置する側板として設置され、外筒部３０２が、回転シャフト１０の径方向において外側に位置する側板として設置されている。この他に、油槽３０は、軸受ブラケット２の上方に、蓋部３０３が設置されている。油槽３０は、軸受ブラケット２と共に、内筒部３０１と外筒部３０２と蓋部３０３とによって仕切られた内部空間に、潤滑油Ｌ３０が注入されている。
【0013】
油槽３０の内部空間においては、スラストカラー１２の一部が潤滑油Ｌ３０に浸漬された状態になっていると共に、ガイドメタル３１とスラスト軸受台３２とコイルスプリング３３とスラストパッド３４とが潤滑油Ｌ３０に浸漬されている。
【0014】
［Ｂ－２］ガイドメタル３１
ガイドメタル３１は、油槽３０の内部空間に設置されている。ここでは、ガイドメタル３１は、回転シャフト１０の径方向において、内筒部３０１およびスラストカラー１２よりも外側であって、外筒部３０２よりも内側に位置している。ガイドメタル３１は、外筒部３０２の内周面から径方向の内側へ突き出るように、外筒部３０２の内周面に固定されている。ガイドメタル３１は、スラストカラー１２の外周面に、内周面が対面している。
ガイドメタル３１は、油槽３０の内部空間に設置されている。ここでは、ガイドメタル３１は、回転シャフト１０の径方向において、内筒部３０１およびスラストカラー１２よりも外側であって、外筒部３０２よりも内側に位置している。ガイドメタル３１は、外筒部３０２の内周面から径方向の内側へ突き出るように、外筒部３０２の内周面に固定されている。ガイドメタル３１は、スラストカラー１２の外周面に、内周面が対面している。
【0015】
図示を省略しているが、ガイドメタル３１は、潤滑油Ｌ３０を収容する油槽３０の内部において、複数が回転シャフト１０の回転方向Ｒに配置されている。複数のガイドメタル３１は、ラジアル軸受であって、スラストカラー１２の外周面を介して回転シャフト１０の径方向に作用するラジアル荷重を受け止めることによって、回転シャフト１０を回転自在に支持するように構成されている。
【0016】
［Ｂ－３］スラスト軸受台３２
スラスト軸受台３２は、油槽３０の内部空間に設置されている。ここでは、スラスト軸受台３２は、回転シャフト１０の軸方向において、スラストカラー１２の下面Ｓ１２（摺動面）よりも下方に位置するように、軸受ブラケット２の上面に設置されている。
スラスト軸受台３２は、油槽３０の内部空間に設置されている。ここでは、スラスト軸受台３２は、回転シャフト１０の軸方向において、スラストカラー１２の下面Ｓ１２（摺動面）よりも下方に位置するように、軸受ブラケット２の上面に設置されている。
【0017】
［Ｂ－４］コイルスプリング３３
コイルスプリング３３は、油槽３０の内部空間において、スラスト軸受台３２の上面Ｓ３２に設置されている。ここでは、複数のコイルスプリング３３が設置されている。
コイルスプリング３３は、油槽３０の内部空間において、スラスト軸受台３２の上面Ｓ３２に設置されている。ここでは、複数のコイルスプリング３３が設置されている。
【0018】
［Ｂ－５］スラストパッド３４
スラストパッド３４は、静止板であって、油槽３０の内部空間において、コイルスプリング３３を介して、スラスト軸受台３２の上面Ｓ３２に設置されている。つまり、スラストパッド３４は、回転シャフト１０の軸方向において、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスラスト軸受台３２の上面Ｓ３２との間に介在している。スラストパッド３４は、スラストカラー１２の下面Ｓ１２を介して回転シャフト１０の軸方向に作用するスラスト荷重を受け止めるために設置されている。
スラストパッド３４は、静止板であって、油槽３０の内部空間において、コイルスプリング３３を介して、スラスト軸受台３２の上面Ｓ３２に設置されている。つまり、スラストパッド３４は、回転シャフト１０の軸方向において、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスラスト軸受台３２の上面Ｓ３２との間に介在している。スラストパッド３４は、スラストカラー１２の下面Ｓ１２を介して回転シャフト１０の軸方向に作用するスラスト荷重を受け止めるために設置されている。
【0019】
［Ｃ］スラストパッド３４の詳細
図７Ｂは、関連技術に係るスラスト軸受装置において、スラストパッド３４を示す図である。
図７Ｂは、関連技術に係るスラスト軸受装置において、スラストパッド３４を示す図である。
【0020】
図７Ｂでは、水平面（ｘｙ面）に沿った断面（図７ＡのＢ－Ｂ部分）を示しており、縦方向が第２水平方向ｙであり、横方向が第１水平方向ｘであり、紙面に直交する方向が鉛直方向ｚである。図７Ｂにおいては、立軸水車１（図７Ａ参照）の回転シャフト１０と、スラストパッド３４とを示している。
【0021】
図７Ｂに示すように、スラストパッド３４は、水平面（ｘｙ面）に沿った断面が円弧状（扇形状）である。スラストパッド３４は、複数が回転シャフト１０の回転方向Ｒにおいて間を隔てて並ぶように設置されている。つまり、複数のスラストパッド３４が水平面（ｘｙ面）において放射状に配置されている。
【0022】
図７Ｃは、関連技術に係るスラスト軸受装置において、回転シャフト１０の回転方向Ｒに並ぶ複数のスラストパッド３４の一部を示す図である。
【0023】
図７Ｃでは、鉛直面に沿った断面（図７ＢのＡ－Ａ部分）を示しており、縦方向が鉛直方向ｚであり、横方向が回転シャフト１０の回転方向Ｒであり、紙面に直交する方向が回転シャフト１０の径方向である。図７Ｃでは、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスラスト軸受台３２の上面Ｓ３２との間において回転方向Ｒに隣接して並ぶ２つのスラストパッド３４（３４ａ，３４ｂ）を示している。また、図７Ｃでは、スラストカラー１２が回転シャフト１０と共に回転方向Ｒに回転したときに、潤滑油Ｌ３０が流れる流れＦ１，Ｆ１ａ，Ｆ２，Ｆ３を示している。
【0024】
スラストカラー１２が回転シャフト１０と共に回転方向Ｒに回転したとき、潤滑油Ｌ３０は、回転方向Ｒにおいて後方側Ｂｋから前方側Ｆｗに進行する。これにより、スラストカラー１２の下面Ｓ１２（摺動面）とスラストパッド３４の上面Ｓ３４（摺動面）との間に潤滑油Ｌ３０が流入し、潤滑油Ｌ３０の油膜が形成される。スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスラストパッド３４の上面Ｓ３４との間の隙間は、数１０～数１００μｍ程度である。そして、その隙間に潤滑油Ｌ３０が高い速度（数１０ｍ／ｓ）で流入することで、潤滑油Ｌ３０の温度が上昇すると共に、潤滑油Ｌ３０の圧力が増加する。このため、スラストカラー１２の下面Ｓ１２を介して回転シャフト１０の軸方向に作用するスラスト荷重が、スラストパッド３４による潤滑油Ｌ３０の圧力増加によって支持される。
【0025】
スラストパッド３４の上面Ｓ３４は、潤滑油Ｌ３０の流入および流出がスムーズに行われるように、回転方向Ｒにおいて後方側Ｂｋ（前縁部）および前方側Ｆｗ（後縁部）に面取り加工が施されている。
【0026】
具体的には、スラストパッド３４の上面Ｓ３４は、上面前縁部Ｓ３４１と上面中央部Ｓ３４２と上面後縁部Ｓ３４３とを含み、上面前縁部Ｓ３４１と上面中央部Ｓ３４２と上面後縁部Ｓ３４３とが回転方向Ｒに沿って順次並ぶように設けられている。スラストパッド３４の上面Ｓ３４は、スラストカラー１２が回転したときに、上面前縁部Ｓ３４１とスラストカラー１２の下面Ｓ１２との間の隙間、および、上面中央部Ｓ３４２とスラストカラー１２の下面Ｓ１２との間の隙間が、回転方向Ｒに沿って減少するように構成されている。ここでは、上面前縁部Ｓ３４１とスラストカラー１２の下面Ｓ１２との間の隙間が回転方向Ｒに沿って減少する割合が、上面中央部Ｓ３４２とスラストカラー１２の下面Ｓ１２との間の隙間が回転方向Ｒに沿って減少する割合よりも大きくなっている。そして、スラストパッド３４の上面Ｓ３４は、スラストカラー１２が回転したときに、上面後縁部Ｓ３４３とスラストカラー１２の下面Ｓ１２との間の隙間が、回転方向Ｒに沿って増加するように構成されている。
【0027】
［Ｄ］潤滑油Ｌ３０の流れ
関連技術のスラスト軸受装置において、スラストカラー１２が回転方向Ｒに回転したときに潤滑油Ｌ３０が流れる流れＦ１，Ｆ１ａ，Ｆ２，Ｆ３に関して、図７Ｃを用いて説明する。
関連技術のスラスト軸受装置において、スラストカラー１２が回転方向Ｒに回転したときに潤滑油Ｌ３０が流れる流れＦ１，Ｆ１ａ，Ｆ２，Ｆ３に関して、図７Ｃを用いて説明する。
【0028】
スラストカラー１２の下面Ｓ１２と一のスラストパッド３４（３４ａ）の上面との間から流出した高温な潤滑油Ｌ３０の一部の流れＦ１は、一のスラストパッド３４（３４ａ）よりも回転方向Ｒの前方側Ｆｗに位置する他のスラストパッド３４（３４ｂ）において回転方向Ｒの後方側Ｂｋに位置する側面に衝突する。その後、その高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１は、鉛直方向ｚの下方側Ｌｏへ向かう流れＦ２になり、温度が低い潤滑油Ｌ３０と混ざる。これにより、潤滑油Ｌ３０の冷却が実行され、その冷却された潤滑油Ｌ３０の流れＦ３が、他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面側へ向かう。
【0029】
これに対して、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と一のスラストパッド３４（３４ａ）の上面Ｓ３４との間から流出した高温な潤滑油Ｌ３０のうち、一部の流れＦ１以外の流れＦ１ａは、スラストカラー１２の下面Ｓ１２に付着した状態で進行する。そして、その流れＦ１ａは、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入する。
【0030】
潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ａの温度は、冷却によって温度が低下した潤滑油Ｌ３０の流れＦ３の温度よりも高い。このため、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスラストパッド３４（３４ｂ）の上面Ｓ３４との間に、高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ａが高い割合で入ると、その間に介在する潤滑油Ｌ３０からなる油膜の温度が上昇する。その結果、油膜の温度上昇に伴い、油膜を構成する潤滑油Ｌ３０が劣化し、軸受性能が低下する可能性があるので、立軸水車１の運転を継続的に実行することが困難になる場合がある。
【0031】
スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスラストパッド３４の上面Ｓ３４との間に介在する潤滑油Ｌ３０からなる油膜の温度を低減するために、様々な技術が提案されている。例えば、ポンプ等の補機を用いて、温度が低い潤滑油をスラストカラー等に噴霧する「直接潤滑方式」等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0032】
【特許文献1】特開２０１７－１６０９６７号公報
【特許文献2】特開２０２０－１１２２１４号公報
【特許文献3】特開２０２１－０１４８５５号公報
【特許文献4】特開２０２１－０５５６７７号公報
【特許文献5】特開２０２１－０６００６６号公報
【特許文献6】国際公開第２０１８／０２９８３４号
【特許文献7】国際公開第２０１９／１４２３８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0033】
しかしながら、従来においては、潤滑油からなる油膜の温度を効果的に低減することが容易でなく、潤滑油の劣化を十分に抑制することが困難な場合がある。例えば、上記の「直接潤滑方式」では、ポンプ等の補機を用いるため、機器のコストが上昇すると共に、補機のメンテナンス等が必要になるために運転効率が低下する場合がある。その結果、油膜の温度を効果的に低減できずに、信頼性を十分に向上させることが容易でない。
【0034】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、潤滑油からなる油膜の温度を効果的に低減可能であって、信頼性を十分に向上可能なスラスト軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0035】
実施形態のスラスト軸受装置は、油槽とスラストパッドとスクレーパとを有し、鉛直方向に回転中心軸が沿っている回転シャフトにおいて鉛直方向に作用するスラスト荷重を支える。油槽は、回転シャフトの周りを囲うように設置され、潤滑油を内部に収容する。スラストパッドは、油槽の内部において複数が回転シャフトの回転方向に間を隔てて並ぶように設置されており、回転シャフトに固定されたスラストカラーを介してスラスト荷重を受け止める。スクレーパは、回転方向に並ぶ複数のスラストパッドのそれぞれの間に介在するように、複数が油槽の内部に設置されている。回転シャフトが回転方向に回転したときに潤滑油がスラストカラーの下面とスクレーパの上面との間を回転方向の後方側から前方側に流れる際に、潤滑油の油圧が低下する部分を含むように、スクレーパの上面が構成されている。これと共に、回転方向において後方側に位置する入口から回転方向において前方側に位置する出口に潤滑油が流れる油路が、スクレーパに形成されている。油路の出口は、スクレーパの上面に形成されている。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【発明を実施するための形態】
【0037】
【0038】
【0039】
図１Ａに示すように、本実施形態のスラスト軸受装置は、上記した関連技術の場合（図７Ｂ参照）と同様に、複数のスラストパッド３４が回転シャフト１０の回転方向Ｒに並ぶように設置されている。この他に、本実施形態のスラスト軸受装置は、上記した関連技術の場合と異なり、複数のスクレーパ３５を備える。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、上記した関連技術の場合と同様である。このため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。
【0040】
［Ａ－１］スクレーパ３５
本実施形態のスラスト軸受装置において、複数のスクレーパ３５のそれぞれは、図１Ａに示すように、回転方向Ｒに並ぶ複数のスラストパッド３４のそれぞれの間に介在している。スクレーパ３５は、例えば、スラストパッド３４において回転方向Ｒの前方側Ｆｗに位置する部分よりも回転方向Ｒの後方側Ｂｋに位置する部分に近くなるように設置されている。
本実施形態のスラスト軸受装置において、複数のスクレーパ３５のそれぞれは、図１Ａに示すように、回転方向Ｒに並ぶ複数のスラストパッド３４のそれぞれの間に介在している。スクレーパ３５は、例えば、スラストパッド３４において回転方向Ｒの前方側Ｆｗに位置する部分よりも回転方向Ｒの後方側Ｂｋに位置する部分に近くなるように設置されている。
【0041】
図１Ｂおよび図１Ｃは、第１実施形態に係るスラスト軸受装置において、回転方向Ｒに並ぶスラストパッド３４とスクレーパ３５とを示す図である。図１Ｄは、第１実施形態に係るスラスト軸受装置において、スクレーパ３５の一部を拡大して示す図である。
【0042】
図１Ｂでは、図７Ｃと同様に、鉛直面に沿った断面（図１ＡのＡ－Ａ部分）を示しており、縦方向が鉛直方向ｚであり、横方向が回転シャフト１０の回転方向Ｒであり、紙面に直交する方向が回転シャフト１０の径方向である。図１Ｂでは、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスラスト軸受台３２の上面Ｓ３２との間において回転方向Ｒに隣接して並ぶ２つのスラストパッド３４（３４ａ，３４ｂ）を示している。また、図１Ｂでは、スラストカラー１２が回転シャフト１０と共に回転方向Ｒに回転したときに、潤滑油Ｌ３０が流れる流れＦ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２，Ｆ２１，Ｆ２２を示している。
【0043】
図１Ｃでは、水平面に沿った面を示しており、縦方向が第２水平方向ｙであり、横方向が第１水平方向ｘであり、紙面に直交する方向が鉛直方向ｚである。図１Ｃでは、スラストパッド３４の上面とスクレーパ３５の上面とを拡大して示している。
【0044】
図１Ｄでは、図１Ｂと同様に、鉛直面に沿った断面を示しており、スクレーパ３５の上端部分を拡大して示している。図１Ｄには、スラストカラー１２が回転シャフト１０と共に回転方向Ｒに回転したときに、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間に介在する潤滑油Ｌ３０の圧力Ｐ（縦軸）と回転方向Ｒの位置（横軸）との関係を示す圧力分布を併せて示している。
【0045】
スクレーパ３５は、図１Ｂに示すように、スラストパッド３４（３４ａ，３４ｂ）と同様に、油槽３０（図７Ａ参照）の内部空間において、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスラスト軸受台３２の上面Ｓ３２との間に設置されている。スクレーパ３５は、潤滑油Ｌ３０の流れを阻害するために設置されている。図示を省略しているが、スクレーパ３５は、例えば、スラスト軸受台３２の上面Ｓ３２に直接的に固定されている。この他に、スクレーパ３５は、スラストパッド３４と同様に、コイルスプリング３３を介して、スラスト軸受台３２の上面Ｓ３２に固定してもよい。
【0046】
スクレーパ３５は、図１Ｃに示すように、例えば、上面が矩形形状であって、上面の長手方向が径方向に沿うように設置されている。
【0047】
図１Ｄに示すように、スクレーパ３５の上面Ｓ３５とスラストカラー１２の下面Ｓ１２との間に隙間が介在している。例えば、スクレーパ３５の上面Ｓ３５とスラストカラー１２の下面Ｓ１２との間に介在する隙間の幅は、スラストパッド３４の上面Ｓ３４とスラストカラー１２の下面Ｓ１２との間に介在する隙間の幅と同程度である。
【0048】
スクレーパ３５の上面Ｓ３５は、図１Ｄに示すように、回転シャフト１０が回転方向Ｒに回転したときに潤滑油Ｌ３０がスラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間を回転方向Ｒの後方側Ｂｋから前方側Ｆｗに流れる際に、潤滑油Ｌ３０の油圧が増加する部分、および、潤滑油Ｌ３０の油圧が低下する部分を含むように構成されている。
【0049】
具体的には、図１Ｄに示すように、スクレーパ３５の上面Ｓ３５は、後方側上面部Ｓ３５１と前方側上面部Ｓ３５２とを含み、後方側上面部Ｓ３５１と前方側上面部Ｓ３５２とが回転方向Ｒに沿って順次並ぶように設けられている。
【0050】
スクレーパ３５の上面Ｓ３５のうち、後方側上面部Ｓ３５１は、スラストカラー１２が回転したときに、回転方向Ｒにおいて後方側Ｂｋ（下流側）から前方側Ｆｗ（上流側）に向かうに伴って、スラストカラー１２の下面Ｓ１２との間に介在する隙間が狭くなるように、スラストカラー１２の下面Ｓ１２に対して傾斜している傾斜面である。ここでは、スクレーパ３５の上面Ｓ３５は、後方側上面部Ｓ３５１とスラストカラー１２の下面Ｓ１２との間の隙間が、回転方向Ｒに沿って第１の幅Ｗ１から第２の幅Ｗ２へ減少するように構成されている。
【0051】
これに対して、スクレーパ３５の上面Ｓ３５のうち、前方側上面部Ｓ３５２は、スラストカラー１２が回転したときに、回転方向Ｒにおいて後方側Ｂｋから前方側Ｆｗに向かうに伴ってスラストカラー１２の下面Ｓ１２との間に介在する隙間が広くなるように、スラストカラー１２の下面Ｓ１２に対して傾斜している傾斜面である。ここでは、スクレーパ３５の上面Ｓ３５は、スラストカラー１２が回転したときに、前方側上面部Ｓ３５２とスラストカラー１２の下面Ｓ１２との間の隙間が、回転方向Ｒに沿って第２の幅Ｗ２から第３の幅Ｗ３へ増加するように構成されている。
【0052】
これにより、本実施形態では、図１Ｄに示すように、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間に介在する潤滑油Ｌ３０の圧力は、後方側上面部Ｓ３５１において増加し、正圧になる。これと共に、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間に介在する潤滑油Ｌ３０の圧力は、前方側上面部Ｓ３５２において減少し、負圧になる。スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間に介在する潤滑油Ｌ３０の圧力は、後方側上面部Ｓ３５１と前方側上面部Ｓ３５２との境界部分（頂点部分）で正圧から負圧に変わる。
【0053】
［Ａ－２］油路Ｈ３５
この他に、図１Ｄに示すように、スクレーパ３５には油路Ｈ３５が形成されている。ここでは、油路Ｈ３５は、入口Ｈ３５１がスクレーパ３５において回転方向Ｒの後方側Ｂｋに位置する部分に形成されており、出口Ｈ３５２がスクレーパ３５において回転方向Ｒの前方側Ｆｗに位置する部分に形成されている。油路Ｈ３５は、Ｌ字状であって、入口Ｈ３５１から出口Ｈ３５２に潤滑油Ｌ３０が流れる。
この他に、図１Ｄに示すように、スクレーパ３５には油路Ｈ３５が形成されている。ここでは、油路Ｈ３５は、入口Ｈ３５１がスクレーパ３５において回転方向Ｒの後方側Ｂｋに位置する部分に形成されており、出口Ｈ３５２がスクレーパ３５において回転方向Ｒの前方側Ｆｗに位置する部分に形成されている。油路Ｈ３５は、Ｌ字状であって、入口Ｈ３５１から出口Ｈ３５２に潤滑油Ｌ３０が流れる。
【0054】
図１Ｄに示すように、本実施形態では、油路Ｈ３５の入口Ｈ３５１は、スクレーパ３５において鉛直方向ｚに沿った面に形成されている。そして、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２は、スクレーパ３５の上面Ｓ３５のうち前方側上面部Ｓ３５２に形成されている。ここでは、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２は、回転シャフト１０が回転方向Ｒに回転したときにスラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間に介在する潤滑油Ｌ３０の油圧が最も低くなる部分に形成されている。
【0055】
図１Ｃに示すように、本実施形態では、油路Ｈ３５は、回転シャフト１０の径方向において複数が間を隔てて並ぶように設けられている。ここでは、径方向に並ぶ複数の油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２のそれぞれは、流路断面積が同じになるように構成されている。
【0056】
［Ｂ］作用
本実施形態のスラスト軸受装置において、スラストカラー１２が回転シャフト１０と共に回転方向Ｒに回転したときに潤滑油Ｌ３０が流れる流れＦ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２，Ｆ２１，Ｆ２２に関して、図１Ｂおよび図１Ｄを用いて説明する。
本実施形態のスラスト軸受装置において、スラストカラー１２が回転シャフト１０と共に回転方向Ｒに回転したときに潤滑油Ｌ３０が流れる流れＦ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２，Ｆ２１，Ｆ２２に関して、図１Ｂおよび図１Ｄを用いて説明する。
【0057】
図１Ｂに示すように、本実施形態においても関連技術の場合（図７Ｃ参照）と同様に、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と一のスラストパッド３４（３４ａ）の上面との間から流出した高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ａは、スラストカラー１２の下面Ｓ１２に付着した状態で進行する。そして、その潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ａのうち一部の流れＦ１ｂが、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の後方側上面部Ｓ３５１との間に流入する。
【0058】
しかし、本実施形態では、図１Ｄに示したように、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の後方側上面部Ｓ３５１との間は、潤滑油Ｌ３０が流れる流路が回転方向Ｒに沿って狭くなる。このため、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の後方側上面部Ｓ３５１との間に介在する潤滑油Ｌ３０は、正圧になる。その結果、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の後方側上面部Ｓ３５１との間に介在する正圧の潤滑油Ｌ３０によって、潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが阻害される。
【0059】
また、図１Ｂでは図示を省略しているが、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と一のスラストパッド３４（３４ａ）の上面との間から流出した高温な潤滑油Ｌ３０の一部の流れＦ１（図７Ｃ参照）は、一のスラストパッド３４（３４ａ）よりも回転方向Ｒの前方側Ｆｗに位置する他のスラストパッド３４（３４ｂ）において回転方向Ｒの後方側Ｂｋに位置する側面に衝突する。その後、その高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１は、鉛直方向ｚの下方側Ｌｏへ向かう流れＦ２になり、温度が低い潤滑油Ｌ３０と混ざる（図１Ｂ参照）。
【0060】
上記のように冷却された潤滑油Ｌ３０の流れＦ２のうち、一部の流れＦ２１は、本実施形態では、図１Ｂに示すように、油路Ｈ３５に流入する。そして、油路Ｈ３５に流入した潤滑油Ｌ３０は、流れＦ２２として油路Ｈ３５から流出する。油路Ｈ３５から流出した潤滑油Ｌ３０の流れＦ２２は、他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面側へ向かう。
【0061】
図１Ｄに示したように、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２は、スクレーパ３５の前方側上面部Ｓ３５２に形成されている。油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２は、回転シャフト１０が回転方向Ｒに回転したときにスラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の前方側上面部Ｓ３５２との間に介在する潤滑油Ｌ３０の油圧が最も低くなる負圧部分に位置している。このため、本実施形態の油路Ｈ３５においては、入口Ｈ３５１と出口Ｈ３５２との間の差圧が大きくなるので、潤滑油Ｌ３０は、図１Ｂに示したように、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から自動的に噴射される。これにより、本実施形態では、スクレーパ３５の上面Ｓ３５において、後方側上面部Ｓ３５１から前方側上面部Ｓ３５２に進行する潤滑油Ｌ３０の流れが、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から噴射された潤滑油Ｌ３０によって阻害される。
【0062】
［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態では、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と一のスラストパッド３４（３４ａ）の上面との間から流出した高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが、後方側上面部Ｓ３５１の作用によって阻害される。これと共に、本実施形態では、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２からは、温度が低い潤滑油Ｌ３０が自動的に噴射されるので、スクレーパ３５の上面Ｓ３５において後方側上面部Ｓ３５１から前方側上面部Ｓ３５２に進行する潤滑油Ｌ３０の流れが阻害される。また、本実施形態では、温度が低い潤滑油Ｌ３０の流れＦ２２が、スクレーパ３５の油路Ｈ３５を介して、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入する。その結果、本実施形態では、高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入しにくくなり、温度が低い潤滑油Ｌ３０と混合されやすくなる（図１Ｂ参照）。
以上のように、本実施形態では、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と一のスラストパッド３４（３４ａ）の上面との間から流出した高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが、後方側上面部Ｓ３５１の作用によって阻害される。これと共に、本実施形態では、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２からは、温度が低い潤滑油Ｌ３０が自動的に噴射されるので、スクレーパ３５の上面Ｓ３５において後方側上面部Ｓ３５１から前方側上面部Ｓ３５２に進行する潤滑油Ｌ３０の流れが阻害される。また、本実施形態では、温度が低い潤滑油Ｌ３０の流れＦ２２が、スクレーパ３５の油路Ｈ３５を介して、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入する。その結果、本実施形態では、高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入しにくくなり、温度が低い潤滑油Ｌ３０と混合されやすくなる（図１Ｂ参照）。
【0063】
したがって、本実施形態では、温度の上昇によって潤滑油Ｌ３０が劣化することを抑制し、軸受性能が低下することを効果的に抑制可能である。
【0064】
＜第２実施形態＞
［Ａ］構成
図２Ａは、第２実施形態に係るスラスト軸受装置において、回転方向Ｒに並ぶスラストパッド３４とスクレーパ３５とを示す図である。図２Ｂは、第２実施形態に係るスラスト軸受装置において、スクレーパ３５の一部を拡大して示す図である。
［Ａ］構成
図２Ａは、第２実施形態に係るスラスト軸受装置において、回転方向Ｒに並ぶスラストパッド３４とスクレーパ３５とを示す図である。図２Ｂは、第２実施形態に係るスラスト軸受装置において、スクレーパ３５の一部を拡大して示す図である。
【0065】
図２Ａでは、図１Ｂと同様に、鉛直面に沿った断面（図１ＡのＡ－Ａ部分）を示しており、縦方向が鉛直方向ｚであり、横方向が回転シャフト１０の回転方向Ｒであり、紙面に直交する方向が回転シャフト１０の径方向である。図２Ｂでは、図１Ｄと同様に、鉛直面に沿った断面を示しており、スクレーパ３５の上端部分を拡大して示している。
【0066】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、本実施形態のスラスト軸受装置は、上記した第１実施形態の場合（図１Ｂから図１Ｄ参照）と同様に、複数のスクレーパ３５を備える。しかし、本実施形態のスラスト軸受装置は、第１実施形態の場合に対して、スクレーパ３５の構成が異なる。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態の場合と同様である。このため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。
【0067】
［Ａ－１］スクレーパ３５
本実施形態において、スクレーパ３５は、図２Ａに示すように、第１実施形態の場合（図１Ｂ参照）と同様に、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスラスト軸受台３２の上面Ｓ３２との間に設置されている。
本実施形態において、スクレーパ３５は、図２Ａに示すように、第１実施形態の場合（図１Ｂ参照）と同様に、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスラスト軸受台３２の上面Ｓ３２との間に設置されている。
【0068】
スクレーパ３５の上面Ｓ３５は、図２Ｂに示すように、回転シャフト１０が回転方向Ｒに回転したときに潤滑油Ｌ３０がスラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間を回転方向Ｒの後方側Ｂｋから前方側Ｆｗに流れる際に、潤滑油Ｌ３０の油圧が低下する部分を含むように構成されている。スクレーパ３５の上面Ｓ３５は、後方側上面部Ｓ３５１と前方側上面部Ｓ３５２とを含み、後方側上面部Ｓ３５１と前方側上面部Ｓ３５２とが回転方向Ｒに沿って順次並ぶように設けられている。
【0069】
本実施形態では、スクレーパ３５の上面Ｓ３５は、図２Ｂに示すように、第１実施形態の場合（図１Ｂ参照）と異なり、後方側上面部Ｓ３５１とスラストカラー１２の下面Ｓ１２との間に介在する隙間が回転方向Ｒにおいて一定な第１の幅Ｗ１になるように構成されている。また、スクレーパ３５の上面Ｓ３５は、前方側上面部Ｓ３５２とスラストカラー１２の下面Ｓ１２との間に介在する隙間が回転方向Ｒにおいて一定な第２の幅Ｗ２になるように構成されている。ここでは、第１の幅Ｗ１が第２の幅Ｗ２よりも狭くなっている。
【0070】
これにより、本実施形態では、図２Ｂに示すように、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間に介在する潤滑油Ｌ３０の圧力は、後方側上面部Ｓ３５１において一定である。これに対して、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間に介在する潤滑油Ｌ３０の圧力は、前方側上面部Ｓ３５２において減少し、負圧が発生する。スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間に介在する潤滑油Ｌ３０の圧力は、後方側上面部Ｓ３５１と前方側上面部Ｓ３５２との境界部分（段差部分）で減少し始めて、負圧に変わる。スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間の流路は、後方側上面部Ｓ３５１よりも前方側上面部Ｓ３５２の方が広くなるので、潤滑油Ｌ３０の圧力低下が生ずる。
【0071】
［Ａ－２］油路Ｈ３５
この他に、図２Ｂに示すように、スクレーパ３５には油路Ｈ３５が形成されている。油路Ｈ３５は、第１実施形態の場合（図１Ｂ参照）と同様に、入口Ｈ３５１がスクレーパ３５において回転方向Ｒの後方側Ｂｋに位置する部分に形成されており、出口Ｈ３５２がスクレーパ３５において回転方向Ｒの前方側Ｆｗに位置する部分に形成されている。
この他に、図２Ｂに示すように、スクレーパ３５には油路Ｈ３５が形成されている。油路Ｈ３５は、第１実施形態の場合（図１Ｂ参照）と同様に、入口Ｈ３５１がスクレーパ３５において回転方向Ｒの後方側Ｂｋに位置する部分に形成されており、出口Ｈ３５２がスクレーパ３５において回転方向Ｒの前方側Ｆｗに位置する部分に形成されている。
【0072】
つまり、油路Ｈ３５の入口Ｈ３５１は、スクレーパ３５において鉛直方向ｚに沿った面に形成されている。そして、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２は、スクレーパ３５の上面Ｓ３５に形成されている。ここでは、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２は、回転シャフト１０が回転方向Ｒに回転したときにスラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間に介在する潤滑油Ｌ３０の油圧が最も低くなる部分に形成されている。
【0073】
［Ｂ］作用
本実施形態のスラスト軸受装置において、スラストカラー１２が回転シャフト１０と共に回転方向Ｒに回転したときに潤滑油Ｌ３０が流れる流れＦ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２，Ｆ２１，Ｆ２２に関して、図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する。
本実施形態のスラスト軸受装置において、スラストカラー１２が回転シャフト１０と共に回転方向Ｒに回転したときに潤滑油Ｌ３０が流れる流れＦ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２，Ｆ２１，Ｆ２２に関して、図２Ａおよび図２Ｂを用いて説明する。
【0074】
図２Ａに示すように、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と一のスラストパッド３４（３４ａ）の上面との間から流出した高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ａは、スラストカラー１２の下面Ｓ１２に付着した状態で進行する。そして、その潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ａのうち一部の流れＦ１ｂが、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の後方側上面部Ｓ３５１との間に流入する。
【0075】
しかし、図２Ａに示すように、本実施形態においても、温度が低下した潤滑油Ｌ３０の流れＦ２のうち、一部の流れＦ２１が、油路Ｈ３５に流入する。そして、油路Ｈ３５に流入した潤滑油Ｌ３０は、流れＦ２１として油路Ｈ３５から流出する。油路Ｈ３５から流出した潤滑油Ｌ３０の流れＦ２２は、他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面側へ向かう。
【0076】
図２Ｂに示したように、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２は、スクレーパ３５の前方側上面部Ｓ３５２に形成されている。油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２は、回転シャフト１０が回転方向Ｒに回転したときにスラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の前方側上面部Ｓ３５２との間に介在する潤滑油Ｌ３０の油圧が最も低くなる負圧部分に位置している。このため、本実施形態の油路Ｈ３５においても、入口Ｈ３５１と出口Ｈ３５２との間の差圧が大きくなっているので、潤滑油Ｌ３０は、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から自動的に噴射される。これにより、スクレーパ３５の上面Ｓ３５において、後方側上面部Ｓ３５１から前方側上面部Ｓ３５２に進行する潤滑油Ｌ３０の流れが、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から噴射された潤滑油Ｌ３０によって阻害される。
【0077】
［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態では、第１実施形態の場合と同様に、スクレーパ３５に形成された油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から、温度が低い潤滑油Ｌ３０が自動的に噴射されるので、スクレーパ３５の上面Ｓ３５において後方側上面部Ｓ３５１から前方側上面部Ｓ３５２に進行する潤滑油Ｌ３０の流れが阻害される。そして、本実施形態では、温度が低い潤滑油Ｌ３０の流れＦ２２が、スクレーパ３５の油路Ｈ３５を介して、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入する。その結果、高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入しにくくなり、温度が低い潤滑油Ｌ３０と混合されやすくなる（図２Ａ参照）。
以上のように、本実施形態では、第１実施形態の場合と同様に、スクレーパ３５に形成された油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から、温度が低い潤滑油Ｌ３０が自動的に噴射されるので、スクレーパ３５の上面Ｓ３５において後方側上面部Ｓ３５１から前方側上面部Ｓ３５２に進行する潤滑油Ｌ３０の流れが阻害される。そして、本実施形態では、温度が低い潤滑油Ｌ３０の流れＦ２２が、スクレーパ３５の油路Ｈ３５を介して、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入する。その結果、高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入しにくくなり、温度が低い潤滑油Ｌ３０と混合されやすくなる（図２Ａ参照）。
【0078】
したがって、本実施形態においても、温度の上昇によって潤滑油Ｌ３０が劣化することを抑制し、軸受性能が低下することを効果的に抑制可能である。
【0079】
また、本実施形態のスクレーパ３５は、簡便な加工によって作製可能であるので、加工コストを低減可能である。
【0080】
＜第３実施形態＞
［Ａ］構成
図３Ａは、第３実施形態に係るスラスト軸受装置において、回転方向Ｒに並ぶスラストパッド３４とスクレーパ３５とを示す図である。図３Ｂは、第３実施形態に係るスラスト軸受装置において、スクレーパ３５の一部を拡大して示す図である。
［Ａ］構成
図３Ａは、第３実施形態に係るスラスト軸受装置において、回転方向Ｒに並ぶスラストパッド３４とスクレーパ３５とを示す図である。図３Ｂは、第３実施形態に係るスラスト軸受装置において、スクレーパ３５の一部を拡大して示す図である。
【0081】
図３Ａでは、図１Ｂと同様に、鉛直面に沿った断面（図１ＡのＡ－Ａ部分）を示しており、縦方向が鉛直方向ｚであり、横方向が回転シャフト１０の回転方向Ｒであり、紙面に直交する方向が回転シャフト１０の径方向である。図３Ｂでは、図１Ｄと同様に、鉛直面に沿った断面を示しており、スクレーパ３５の上端部分を拡大して示している。
【0082】
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、本実施形態のスラスト軸受装置は、上記した第１実施形態の場合（図１Ｂから図１Ｄ参照）と同様に、複数のスクレーパ３５を備える。しかし、本実施形態のスラスト軸受装置は、第１実施形態の場合と異なり、スクレーパ３５に凸部３５１が設けられている。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態の場合と同様である。このため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。
【0083】
本実施形態では、凸部３５１は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、スクレーパ３５において鉛直方向ｚに沿った面であって回転方向Ｒの後方側Ｂｋに位置する側面のうち、油路Ｈ３５の入口Ｈ３５１よりも下方に位置する部分に設けられている。
【0084】
［Ｂ］作用
本実施形態のスラスト軸受装置において、スラストカラー１２が回転シャフト１０と共に回転方向Ｒに回転したときに潤滑油Ｌ３０が流れる流れＦ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２，Ｆ２１，Ｆ２２に関して、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明する。
本実施形態のスラスト軸受装置において、スラストカラー１２が回転シャフト１０と共に回転方向Ｒに回転したときに潤滑油Ｌ３０が流れる流れＦ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２，Ｆ２１，Ｆ２２に関して、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明する。
【0085】
図３Ａに示すように、本実施形態においても、温度が低下した潤滑油Ｌ３０の流れＦ２のうち、一部の流れＦ２１が、油路Ｈ３５に流入する。そして、油路Ｈ３５に流入した潤滑油Ｌ３０は、流れＦ２１として油路Ｈ３５から流出する。油路Ｈ３５から流出した潤滑油Ｌ３０の流れＦ２２は、他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面側へ向かう。
【0086】
本実施形態では、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、油路Ｈ３５の入口Ｈ３５１よりも下方に位置する部分に凸部３５１が設けられている。このため、温度が低下した潤滑油Ｌ３０の流れＦ２は、凸部３５１によって阻害され、堰き止められる。これにより、油路Ｈ３５の入口Ｈ３５１に流入する潤滑油Ｌ３０の流れＦ２の圧力が低下し、油路Ｈ３５においては、入口Ｈ３５１と出口Ｈ３５２との間の差圧が更に大きくなる。その結果、本実施形態では、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から噴射される潤滑油Ｌ３０の流速が、第１実施形態の場合よりも高くなる。
【0087】
［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態では、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から噴射される潤滑油Ｌ３０の流速が、第１実施形態の場合よりも高くなるので、スクレーパ３５の上面Ｓ３５において後方側上面部Ｓ３５１から前方側上面部Ｓ３５２に進行する潤滑油Ｌ３０の流れをより効果的に阻害可能である。その結果、高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入しにくくなり、温度が低い潤滑油Ｌ３０と混合されやすくなる（図３Ａ参照）。
以上のように、本実施形態では、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から噴射される潤滑油Ｌ３０の流速が、第１実施形態の場合よりも高くなるので、スクレーパ３５の上面Ｓ３５において後方側上面部Ｓ３５１から前方側上面部Ｓ３５２に進行する潤滑油Ｌ３０の流れをより効果的に阻害可能である。その結果、高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入しにくくなり、温度が低い潤滑油Ｌ３０と混合されやすくなる（図３Ａ参照）。
【0088】
したがって、本実施形態では、温度の上昇によって潤滑油Ｌ３０が劣化することを効果的に抑制可能である。
【0089】
＜第４実施形態＞
［Ａ］構成
図４Ａは、第４実施形態に係るスラスト軸受装置において、回転方向Ｒに並ぶスラストパッド３４とスクレーパ３５とを示す図である。図４Ｂは、第４実施形態に係るスラスト軸受装置において、スクレーパ３５の一部を拡大して示す図である。
［Ａ］構成
図４Ａは、第４実施形態に係るスラスト軸受装置において、回転方向Ｒに並ぶスラストパッド３４とスクレーパ３５とを示す図である。図４Ｂは、第４実施形態に係るスラスト軸受装置において、スクレーパ３５の一部を拡大して示す図である。
【0090】
図４Ａでは、図１Ｂと同様に、鉛直面に沿った断面（図１ＡのＡ－Ａ部分）を示しており、縦方向が鉛直方向ｚであり、横方向が回転シャフト１０の回転方向Ｒであり、紙面に直交する方向が回転シャフト１０の径方向である。図４Ｂでは、図１Ｄと同様に、鉛直面に沿った断面を示しており、スクレーパ３５の上端部分を拡大して示している。
【0091】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、本実施形態のスラスト軸受装置は、上記した第１実施形態の場合（図１Ｂから図１Ｄ参照）と同様に、複数のスクレーパ３５を備える。しかし、本実施形態のスラスト軸受装置は、第１実施形態の場合に対して、スクレーパ３５の構成が異なる。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態の場合と同様である。このため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。
【0092】
［Ａ－１］スクレーパ３５
本実施形態において、スクレーパ３５は、図４Ａに示すように、第１実施形態の場合（図１Ｂ参照）と同様に、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスラスト軸受台３２の上面Ｓ３２との間に設置されている。
本実施形態において、スクレーパ３５は、図４Ａに示すように、第１実施形態の場合（図１Ｂ参照）と同様に、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスラスト軸受台３２の上面Ｓ３２との間に設置されている。
【0093】
スクレーパ３５の上面Ｓ３５は、図４Ｂに示すように、回転シャフト１０が回転方向Ｒに回転したときに潤滑油Ｌ３０がスラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間を回転方向Ｒの後方側Ｂｋから前方側Ｆｗに流れる際に、潤滑油Ｌ３０の油圧が増加する部分、および、潤滑油Ｌ３０の油圧が低下する部分を含むように構成されている。スクレーパ３５の上面Ｓ３５は、後方側上面部Ｓ３５１と前方側上面部Ｓ３５２とを含み、後方側上面部Ｓ３５１と前方側上面部Ｓ３５２とが回転方向Ｒに沿って順次並ぶように設けられている。
【0094】
しかし、本実施形態では、スクレーパ３５の上面Ｓ３５は、図４Ｂに示すように、第１実施形態の場合（図１Ｂ参照）と異なり、後方側上面部Ｓ３５１とスラストカラー１２の下面Ｓ１２との間に介在する隙間が回転方向Ｒにおいて一定な第１の幅Ｗ１になるように構成されている。また、スクレーパ３５の上面Ｓ３５は、前方側上面部Ｓ３５２とスラストカラー１２の下面Ｓ１２との間に介在する隙間が回転方向Ｒにおいて一定な第２の幅Ｗ２になるように構成されている。ここでは、第１の幅Ｗ１が第２の幅Ｗ２よりも広くなっている。
【0095】
これにより、本実施形態では、図４Ｂに示すように、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間に介在する潤滑油Ｌ３０の圧力は、後方側上面部Ｓ３５１において増加する。そして、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間に介在する潤滑油Ｌ３０の圧力は、前方側上面部Ｓ３５２において減少する。
【0096】
［Ａ－２］油路Ｈ３５
この他に、図４Ｂに示すように、スクレーパ３５には油路Ｈ３５が形成されている。油路Ｈ３５は、入口Ｈ３５１がスクレーパ３５において回転方向Ｒの後方側Ｂｋに位置する部分に形成されており、出口Ｈ３５２がスクレーパ３５において回転方向Ｒの前方側Ｆｗに位置する部分に形成されている。
この他に、図４Ｂに示すように、スクレーパ３５には油路Ｈ３５が形成されている。油路Ｈ３５は、入口Ｈ３５１がスクレーパ３５において回転方向Ｒの後方側Ｂｋに位置する部分に形成されており、出口Ｈ３５２がスクレーパ３５において回転方向Ｒの前方側Ｆｗに位置する部分に形成されている。
【0097】
本実施形態では、油路Ｈ３５は、第１実施形態の場合（図１Ｂ参照）と異なり、Ｕ字状であって、入口Ｈ３５１から出口Ｈ３５２に潤滑油Ｌ３０が流れる。ここでは、油路Ｈ３５の入口Ｈ３５１は、後方側上面部Ｓ３５１に形成されている。そして、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２は、前方側上面部Ｓ３５２に形成されている。
【0098】
［Ｂ］作用
本実施形態のスラスト軸受装置において、スラストカラー１２が回転シャフト１０と共に回転方向Ｒに回転したときに潤滑油Ｌ３０が流れる流れＦ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２，Ｆ２１，Ｆ２２に関して、図４Ａおよび図４Ｂを用いて説明する。
本実施形態のスラスト軸受装置において、スラストカラー１２が回転シャフト１０と共に回転方向Ｒに回転したときに潤滑油Ｌ３０が流れる流れＦ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２，Ｆ２１，Ｆ２２に関して、図４Ａおよび図４Ｂを用いて説明する。
【0099】
図４Ａに示すように、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と一のスラストパッド３４（３４ａ）の上面との間から流出した高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ａは、スラストカラー１２の下面Ｓ１２に付着した状態で進行する。そして、その潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ａのうち一部の流れＦ１ｂが、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の後方側上面部Ｓ３５１との間に流入する。
【0100】
図４Ａに示すように、本実施形態においても、温度が低下した潤滑油Ｌ３０の流れＦ２のうち、一部の流れＦ２１が、油路Ｈ３５に流入する。そして、油路Ｈ３５に流入した潤滑油Ｌ３０は、流れＦ２１として油路Ｈ３５から流出する。油路Ｈ３５から流出した潤滑油Ｌ３０の流れＦ２２は、他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面側へ向かう。
【0101】
しかし、図４Ｂに示したように、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の後方側上面部Ｓ３５１との間に介在する潤滑油Ｌ３０は、正圧になる。このため、本実施形態においても、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の後方側上面部Ｓ３５１との間に介在する正圧の潤滑油Ｌ３０によって、潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが阻害される。
【0102】
本実施形態においても、図４Ａに示したように、冷却された潤滑油Ｌ３０の流れＦ２のうち、一部の流れＦ２１が、油路Ｈ３５に流入する。そして、油路Ｈ３５に流入した潤滑油Ｌ３０は、流れＦ２２として油路Ｈ３５から流出する。油路Ｈ３５から流出した潤滑油Ｌ３０の流れＦ２２は、他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面側へ向かう。
【0103】
図４Ｂに示したように、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間に介在する潤滑油Ｌ３０の圧力は、後方側上面部Ｓ３５１において増加し、正圧になる。そして、スラストカラー１２の下面Ｓ１２とスクレーパ３５の上面Ｓ３５との間に介在する潤滑油Ｌ３０の圧力は、前方側上面部Ｓ３５２において減少する。このため、本実施形態の油路Ｈ３５においては、入口Ｈ３５１と出口Ｈ３５２との間の差圧が大きくなっているので、潤滑油Ｌ３０は、図４Ａに示したように、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から自動的に噴射される。これにより、本実施形態では、スクレーパ３５の上面Ｓ３５において、後方側上面部Ｓ３５１から前方側上面部Ｓ３５２に進行する潤滑油Ｌ３０の流れが、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から噴射された潤滑油Ｌ３０によって阻害される。
【0104】
［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態では、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と一のスラストパッド３４（３４ａ）の上面との間から流出した高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが、スクレーパ３５の作用によって阻害される。これと共に、本実施形態では、スクレーパ３５に形成された油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から、温度が低い潤滑油Ｌ３０が自動的に噴射されるので、スクレーパ３５の上面Ｓ３５において後方側上面部Ｓ３５１から前方側上面部Ｓ３５２に進行する潤滑油Ｌ３０の流れが阻害される。そして、本実施形態では、温度が低い潤滑油Ｌ３０の流れＦ２２が、スクレーパ３５の油路Ｈ３５を介して、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入する。その結果、本実施形態では、高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入しにくくなり、温度が低い潤滑油Ｌ３０と混合されやすくなる（図４Ａ参照）。
以上のように、本実施形態では、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と一のスラストパッド３４（３４ａ）の上面との間から流出した高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが、スクレーパ３５の作用によって阻害される。これと共に、本実施形態では、スクレーパ３５に形成された油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から、温度が低い潤滑油Ｌ３０が自動的に噴射されるので、スクレーパ３５の上面Ｓ３５において後方側上面部Ｓ３５１から前方側上面部Ｓ３５２に進行する潤滑油Ｌ３０の流れが阻害される。そして、本実施形態では、温度が低い潤滑油Ｌ３０の流れＦ２２が、スクレーパ３５の油路Ｈ３５を介して、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入する。その結果、本実施形態では、高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入しにくくなり、温度が低い潤滑油Ｌ３０と混合されやすくなる（図４Ａ参照）。
【0105】
したがって、本実施形態では、温度の上昇によって潤滑油Ｌ３０が劣化することを抑制し、軸受性能が低下することを効果的に抑制可能である。
【0106】
また、本実施形態のスクレーパ３５は、簡便な加工によって作製可能であるので、加工コストを低減可能である。
【0107】
＜第５実施形態＞
［Ａ］構成
図５Ａは、第５実施形態に係るスラスト軸受装置において、回転方向Ｒに並ぶスラストパッド３４とスクレーパ３５とを示す図である。図５Ｂは、第５実施形態に係るスラスト軸受装置において、スクレーパ３５の一部を拡大して示す図である。
［Ａ］構成
図５Ａは、第５実施形態に係るスラスト軸受装置において、回転方向Ｒに並ぶスラストパッド３４とスクレーパ３５とを示す図である。図５Ｂは、第５実施形態に係るスラスト軸受装置において、スクレーパ３５の一部を拡大して示す図である。
【0108】
図５Ａでは、図１Ｂと同様に、鉛直面に沿った断面（図１ＡのＡ－Ａ部分）を示しており、縦方向が鉛直方向ｚであり、横方向が回転シャフト１０の回転方向Ｒであり、紙面に直交する方向が回転シャフト１０の径方向である。図５Ｂでは、図１Ｄと同様に、鉛直面に沿った断面を示しており、スクレーパ３５の上端部分を拡大して示している。
【0109】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、本実施形態のスラスト軸受装置は、上記した第１実施形態の場合（図１Ｂから図１Ｄ参照）と同様に、複数のスクレーパ３５を備える。しかし、本実施形態のスラスト軸受装置は、スクレーパ３５に形成された油路Ｈ３５の構成が、１実施形態の場合と異なる。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態の場合と同様である。このため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。
【0110】
【0111】
［Ｂ］作用
本実施形態のスラスト軸受装置において、スラストカラー１２が回転シャフト１０と共に回転方向Ｒに回転したときに潤滑油Ｌ３０が流れる流れＦ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２，Ｆ２１，Ｆ２２に関して、図５Ａおよび図５Ｂを用いて説明する。
本実施形態のスラスト軸受装置において、スラストカラー１２が回転シャフト１０と共に回転方向Ｒに回転したときに潤滑油Ｌ３０が流れる流れＦ１ａ，Ｆ１ｂ，Ｆ２，Ｆ２１，Ｆ２２に関して、図５Ａおよび図５Ｂを用いて説明する。
【0112】
図５Ａに示すように、本実施形態においても、温度が低下した潤滑油Ｌ３０の流れＦ２のうち、一部の流れＦ２１が、油路Ｈ３５に流入する。そして、油路Ｈ３５に流入した潤滑油Ｌ３０は、流れＦ２１として油路Ｈ３５から流出する。油路Ｈ３５から流出した潤滑油Ｌ３０の流れＦ２２は、他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面側へ向かう。
【0113】
本実施形態では、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、油路Ｈ３５の流路断面積は、入口Ｈ３５１から出口Ｈ３５２へ向かうに伴って狭くなっている。このため、本実施形態では、温度が低下した潤滑油Ｌ３０の流れＦ２の速度が第１実施形態の場合よりも高くなる。
【0114】
［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態では、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から噴射される潤滑油Ｌ３０の流速が、第１実施形態の場合よりも高くなるので、スクレーパ３５の上面Ｓ３５において後方側上面部Ｓ３５１から前方側上面部Ｓ３５２に進行する潤滑油Ｌ３０の流れをより効果的に阻害可能である。その結果、高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入しにくくなり、温度が低い潤滑油Ｌ３０と混合されやすくなる（図３Ａ参照）。
以上のように、本実施形態では、油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から噴射される潤滑油Ｌ３０の流速が、第１実施形態の場合よりも高くなるので、スクレーパ３５の上面Ｓ３５において後方側上面部Ｓ３５１から前方側上面部Ｓ３５２に進行する潤滑油Ｌ３０の流れをより効果的に阻害可能である。その結果、高温な潤滑油Ｌ３０の流れＦ１ｂが、スラストカラー１２の下面Ｓ１２と他のスラストパッド３４（３４ｂ）の上面との間に流入しにくくなり、温度が低い潤滑油Ｌ３０と混合されやすくなる（図３Ａ参照）。
【0115】
したがって、本実施形態では、温度の上昇によって潤滑油Ｌ３０が劣化することを効果的に抑制可能である。
【0116】
＜第６実施形態＞
［Ａ］構成
図６Ａは、第６実施形態に係るスラスト軸受装置において、回転方向Ｒに並ぶスラストパッド３４とスクレーパ３５とを示す図である。図６Ｂおよび図６Ｃは、第６実施形態に係るスラスト軸受装置において、スクレーパ３５の一部を拡大して示す図である。
［Ａ］構成
図６Ａは、第６実施形態に係るスラスト軸受装置において、回転方向Ｒに並ぶスラストパッド３４とスクレーパ３５とを示す図である。図６Ｂおよび図６Ｃは、第６実施形態に係るスラスト軸受装置において、スクレーパ３５の一部を拡大して示す図である。
【0117】
図６Ａでは、図１Ｃと同様に、水平面に沿った面を示しており、縦方向が第２水平方向ｙであり、横方向が第１水平方向ｘであり、紙面に直交する方向が鉛直方向ｚである。図６Ａでは、スラストパッド３４の上面とスクレーパ３５の上面とを拡大して示している。
【0118】
図６Ｂおよび図６Ｃでは、図１Ｄと同様に、鉛直面に沿った断面を示しており、スクレーパ３５の上端部分を拡大して示している。図６Ｂは、スクレーパ３５において径方向の内側ＩＮに位置する部分（図６ＡのＸ１－Ｘ１部分）を示している。これに対して、図６Ｃは、スクレーパ３５において径方向の外側ＯＵＴに位置する部分（図６ＡのＸ２－Ｘ２部分）を示している。
【0119】
図６Ａ、図６Ｂ、および、図６Ｃに示すように、本実施形態のスラスト軸受装置は、上記した第１実施形態の場合（図１Ｃ参照）と同様に、径方向において複数の油路Ｈ３５が間を隔てて並ぶようにスクレーパ３５に設けられている。しかし、本実施形態のスラスト軸受装置は、油路Ｈ３５の構成の一部が第１実施形態の場合と異なる。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態の場合と同様である。このため、重複する部分に関しては、適宜、説明を省略する。
【0120】
図６Ａ、図６Ｂ、および、図６Ｃに示すように、本実施形態では、第１実施形態の場合（図１Ｃ参照）と異なり、径方向に並ぶ複数の油路Ｈ３５のそれぞれは、径方向において内側ＩＮから外側ＯＵＴへ向かうに伴って、出口Ｈ３５２の流路断面積が順次広くなるように構成されている。
【0121】
具体的には、図６Ｂに示すように、径方向に並ぶ複数の油路Ｈ３５のうち最も内側ＩＮに位置する油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２は、直径がｒ１である。これに対して、図６Ｃに示すように、径方向に並ぶ複数の油路Ｈ３５のうち最も外側ＯＵＴに位置する油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２は、直径がｒ１よりも大きいｒ２である。
【0122】
［Ｂ］作用
本実施形態のスラスト軸受装置の作用に関して説明する。
本実施形態のスラスト軸受装置の作用に関して説明する。
【0123】
スラストカラー１２が回転方向Ｒに回転したとき、潤滑油Ｌ３０の流れは、径方向において内側ＩＮよりも外側ＯＵＴの方が速くなる。つまり、径方向に並ぶ複数の油路Ｈ３５において、入口Ｈ３５１に流入する潤滑油Ｌ３０の速度は、径方向において内側ＩＮよりも外側ＯＵＴの方が高い。このため、潤滑油Ｌ３０からなる油膜の温度も、径方向において異なる。
【0124】
上記したように、本実施形態では、径方向に並ぶ複数の油路Ｈ３５のそれぞれは、径方向において内側ＩＮから外側ＯＵＴへ向かうに伴って、出口Ｈ３５２の流路断面積が順次広くなっている。このため、本実施形態では、第１実施形態の場合（図１Ｃ参照）よりも、径方向に並ぶ複数の油路Ｈ３５の出口Ｈ３５２から噴射される潤滑油Ｌ３０の流速を、径方向において均一化することができる。つまり、本実施形態では、立軸水車１（図７Ａ参照）の運転によって、径方向に発生する油膜温度分布に応じて、径方向に並ぶ複数の油路Ｈ３５のそれぞれから、温度低減に必要な量の潤滑油Ｌ３０を噴射可能である。
【0125】
［Ｃ］まとめ
したがって、本実施形態では、温度の上昇によって潤滑油Ｌ３０が劣化することを抑制し、軸受性能が低下することを効果的に抑制可能である。
したがって、本実施形態では、温度の上昇によって潤滑油Ｌ３０が劣化することを抑制し、軸受性能が低下することを効果的に抑制可能である。
【0126】
＜その他＞
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0127】
１：立軸水車、２：軸受ブラケット、３：スラスト軸受装置、１０：回転シャフト、１２：スラストカラー、３０：油槽、３１：ガイドメタル、３２：スラスト軸受台、３３：コイルスプリング、３４：スラストパッド、３４ａ：スラストパッド、３４ｂ：スラストパッド、３５：スクレーパ、３０１：内筒部、３０２：外筒部、３０３：蓋部、３５１：凸部、ＡＸ：回転中心軸、Ｂｋ：後方側、Ｆｗ：前方側、Ｈ３５：油路、Ｈ３５１：入口、Ｈ３５２：出口、Ｋ１０：リングキー、Ｌ３０：潤滑油、Ｌｏ：下方側、ＯＵＴ：外側、Ｒ：回転方向、Ｓ１２：下面、Ｓ３２：上面、Ｓ３４：上面、Ｓ３４１：上面前縁部、Ｓ３４２：上面中央部、Ｓ３４３：上面後縁部、
Ｓ３５：上面、Ｓ３５１：後方側上面部、Ｓ３５２：前方側上面部
Ｓ３５：上面、Ｓ３５１：後方側上面部、Ｓ３５２：前方側上面部
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図7C】