(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-02
(45)【発行日】2022-09-12
(54)【発明の名称】水車発電機の軸受構造
(51)【国際特許分類】
F16C 37/00 20060101AFI20220905BHJP
F16N 39/02 20060101ALI20220905BHJP
F16N 7/38 20060101ALI20220905BHJP
F16N 31/00 20060101ALI20220905BHJP
F16N 29/02 20060101ALI20220905BHJP
F16N 9/02 20060101ALI20220905BHJP
F03B 3/02 20060101ALI20220905BHJP
【ＦＩ】
F16C37/00 A
F16N39/02
F16N7/38 D
F16N31/00 B
F16N29/02
F16N9/02
F03B3/02
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021102362
(22)【出願日】2021-06-21
【審査請求日】2021-06-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000195959
【氏名又は名称】西芝電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】黒岩 貴裕
【審査官】田村 耕作
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０８５０９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０４－０１３８２２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭５８－００７９１９（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平０５－１０６６３６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｃ ３７／００
Ｆ１６Ｎ ３９／０２
Ｆ１６Ｎ ７／３８
Ｆ１６Ｎ ３１／００
Ｆ１６Ｎ ２９／０２
Ｆ１６Ｎ ９／０２
Ｆ０３Ｂ ３／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水車発電機の軸受構造であって、前記水車発電機の回転軸を支持する軸受と、
前記軸受内に設けられ、前記軸受の冷却のために供された潤滑油を、前記軸受内から外部へ移送する移送部と、
前記移送部によって移送された前記潤滑油を冷却する冷却部とを備え、
前記移送部は、前記軸受内に設けられた貯槽に貯えられた潤滑油を吸込口から吸い込み、回転部と固定部とを対面させることで前記回転部と前記固定部との間で形成された、前記吸込口と連通された帯状の流路に、前記回転部を回転させることで前記吸込口から吸い込んだ前記潤滑油を圧送するものであって、
前記吸込口の形状を前記回転部の回転軸方向の辺の長さが前記流路の幅に相当する矩形にした、水車発電機の軸受構造。
【請求項2】
前記吸込口と前記流路との連結部分の前記固定部を面取りして、前記流路の前記潤滑油が流入される流入部に、前記流路よりも流路断面積を広くした油留まりを形成した、請求項１記載の水車発電機の軸受構造。
【請求項3】
前記油留まりの流路断面積を前記吸込口との連結部から徐々に狭くした、請求項２記載の水車発電機の軸受構造。
【請求項4】
前記油留まりを前記流路の流路断面積が一定となる入口部分の接線上に接続する、請求項２または請求項３記載の水車発電機の軸受構造。
【請求項5】
前記吸込口から前記油留まりへの前記潤滑油の入口部分の前記固定部の表面を曲面にした、請求項２～４の何れかに記載の水車発電機の軸受構造。
【請求項6】
前記移送部は、前記流路を圧送された前記潤滑油を吐出口から前記冷却部に移送するものであって、前記吐出口の形状を前記回転部の回転軸方向の辺の長さが前記流路の幅に相当する矩形にした、請求項１記載の水車発電機の軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、水車発電機の軸受構造に関する。
【背景技術】
【0002】
近年電力供給において、地球温暖化防止の観点から、太陽光、風力、水力といった自然エネルギー発電やバイオマス発電といった再生可能エネルギーが注目され、導入促進が図られている。その一つである水力発電所の設置も以前に増して盛んにおこなわれている。
水力発電は水の流れにより水車を回し、その動力で発電機を回す水車発電機で電力を得るものである。
水車発電機は水車の構造により、発電機軸が鉛直方向に設置される縦軸型と、発電機軸が水平方向に設置される横軸形に大別される。
水力発電は水の流れにより水車を回し、その動力で発電機を回す水車発電機で電力を得るものである。
水車発電機は水車の構造により、発電機軸が鉛直方向に設置される縦軸型と、発電機軸が水平方向に設置される横軸形に大別される。
【0003】
図５は、従来の横軸形水車発電機の構成例を示す側断面図である。
【0004】
図５に例示する横軸形水車発電機１０には、回転軸１２に重量物として、水車１４の羽根車１６、発電機１８の回転子２０および励磁機２２の回転子２４、電磁ブレーキ２６のブレーキリング２８等が取り付けられており、回転軸１２は、２基の軸受３０、５０で支持されている。
【0005】
２基の軸受３０、５０のうち、水車１４と発電機１８との間に配置された方を水車側軸受３０、発電機１８とブレーキリング２８との間に配置された方を反水車側軸受５０と称する。
【0006】
軸受３０、５０の内部にはそれぞれ、回転軸１２の直径方向の荷重（以下、「ラジアル荷重」とも称する）を受けるジャーナル軸受が内蔵されている。
【0007】
軸受３０、５０はまた、軸受潤滑のための潤滑油を貯液する貯槽を備えている。軸受３０はさらに、潤滑油を冷却するためのオイルクーラ３４も備えている。
【0008】
図５に例示される水車１４は、フランシス水車と呼ばれる最も一般的な水車であり、水を取り込むケーシングの中に羽根車１６を設置し、放流管８０に向かって流れる水の圧力により羽根車１６を回転させて動力を得る。
【0009】
この種のフランシス水車に代表される反動水車は構造上、水圧によって発電機１８の軸方向に、大きな力であるスラストカＴが発生する。回転軸１２の軸方向の移動を制限するため、スラストカＴにより発生する軸方向の荷重（以下、「スラスト荷重」とも称する）を支持するスラスト軸受が必要となる。
【0010】
横軸形水車発電機１０全体のコンパクト化のために、スラスト軸受はジャーナル軸受と同じ軸受、すなわち、水車側軸受３０に配置されるのが一般的である。
【0011】
図６は、従来の水車側軸受の構成例を示す側断面図である。
【0012】
【0013】
【0014】
水車側軸受３０では、運転時、貯槽３２内の潤滑油を、ポンプで圧送して、スラスト軸受３１へ給油する必要がある。
【0015】
スラスト軸受３１は、貯槽３２の液位Ｌよりも高い位置にあるので、スラスト軸受３１に潤滑油を充満させるために、粘性ポンプ３３によって、潤滑油を持ち上げる。粘性ポンプ３３の回転部となる粘性ポンプ回転部３３ａ（スラストカラー）の周囲には、図８に示すように、粘性ポンプ回転部３３ａと対面して、潤滑油の流路３３ｅ（加圧部）となる溝部を形成する粘性ポンプ固定部３３ｂ（ケーシング）と称される部材が配置される。粘性ポンプ回転部３３ａの下端は、貯槽３２内の潤滑油に浸かっている。粘性ポンプ回転部３３ａの下端には、貯槽３２から潤滑油を取り込む粘性ポンプ吸込口３３ｃと、潤滑油を吐き出す粘性ポンプ吐出口３３ｄが設けられる。
【0016】
図７に示すように、粘性ポンプ回転部３３ａが回転することで、潤滑油の粘性により、前述の流路３３ｅ（加圧部）、すなわち、粘性ポンプ固定部３３ｂを潤滑油が上昇する粘性ポンプ３３を実現している。
【0017】
図１は、水車側軸受における潤滑油の圧送経路を示す概念図である。
【0018】
水車側軸受３０内の貯槽３２の潤滑油は、回転軸１２の回転により、図７に示すように、粘性ポンプ吸込口３３ｃから取り込まれ、粘性ポンプ３３の流路３３ｅ（加圧部）に流すことによる作用で、粘性ポンプ吐出口３３ｄへ圧送され、図１に示すように、水車側軸受３０の外部に設けられた、例えばオイルクーラ３４の熱交換器４６に送られる。
【0019】
熱交換器４６において潤滑油は、電動送風機４７によって冷却された後に、水車側軸受３０へ戻され、図６に示すように、スラスト軸受３１の中間にある軸受給油口３５から、ホルダー４１内部の給油路を通って、スラスト軸受３１およびジャーナル軸受３６に圧送給油される。
【0020】
潤滑油は、その後、スラスト軸受３１を潤滑し、摩擦熱によって加熱された後に、スラスト軸受３１、ジャーナル軸受３６の最頂部より高い位置に設けられた排油口３７から、貯槽３２に排出される。
【0021】
また、ジャーナル軸受３６を潤滑し、摩擦熱によって加熱された潤滑油は、定常運転時はオイルディスク給油穴３８を通り、オイルディスク給油口３９から排出される。
【0022】
また、オイルディスク給油口３９は、運転初期に粘性ポンプ３３による圧送によりジャーナル軸受３６に給油されるまでの間、オイルディスク４０でかきあげた潤滑油を、ジャーナル軸受３６に給油する初期潤滑用の給油口になっている。
【0023】
ホルダー４１は、スラスト軸受３１、ジャーナル軸受３６、粘性ポンプ回転部３３ａを保持し、潤滑油経路を形成する。ホルダー４１は、貯槽３２およびカバー４２内に固定された支持体（図示せず）によって上下から挟まれることによって支持される。支持体とホルダー４１との当たり面は、球面加工されており、運転中の軸の変位に追従できるようになっている。
【0024】
水車側軸受３０のジャーナル軸受３６には、粘性ポンプ３３により潤滑油が供給されるまでの初期潤滑のためにオイルディスク４０が設けられており、オイルディスク４０が回転することによって、貯槽３２の潤滑油を、ジャーナル軸受３６まで上げる。
【0025】
このような水車側軸受３０において、粘性ポンプ３３は、スラスト軸受３１の粘性ポンプ回転部３３ａとの摺動面への潤滑油の供給、潤滑油の冷却にかかわる重要な構成要素である。
【0026】
図９は、粘性ポンプ３３における潤滑油の流路の展開図である。図９（Ｂ）は、粘性ポンプ吸込口３３ｃから粘性ポンプ吐出口３３ｄまでの流路３３ｅを示す図であり、図９（Ａ）は、図９（Ｂ）に示すＣ－Ｃ断面における断面図である。
【0027】
図９（Ｂ）に示すように、粘性ポンプ吸込口３３ｃから流入した潤滑油は、加圧部入口３３ｆから粘性ポンプ固定部３３ｂ（ケーシング）と粘性ポンプ回転部３３ａ（スラストカラー）との隙間で構成される流路３３ｅに流入する。流路３３ｅに充満した潤滑油は、粘性ポンプ回転部３３ａが潤滑油の流れ方向に回転することで、粘性によるせん断力によって圧送される。流路３３ｅを圧送された潤滑油は、加圧部出口３３ｇを通じて流路３３ｅから流出し、粘性ポンプ吐出口３３ｄに送られる。
【0028】
図１０は、従来の粘性ポンプにおける粘性ポンプ吸込口３３ｃから流路３３ｅまでの形状を示す図である。図１０（Ｂ）は、図６に示すＡ－Ａ断面の粘性ポンプ吸込口３３ｃから流路３３ｅまでの周辺の断面図であり、図１０（Ａ）は、図９（Ｂ）に示すＣ－Ｃ断面に相当する図１０（Ｂ）に示す周辺における断面図である。
【0029】
【0030】
図１０に示すように、粘性ポンプ吸込口３３ｃの上部にある粘性ポンプ回転部３３ａ（スラストカラー）が図中の右方向に回転することで、粘性ポンプ吸込口３３ｃから吸い込まれた潤滑油を引きずって、加圧部入口３３ｆに押し込む。この時、粘性ポンプ吸込口３３ｃは負圧となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0031】
【文献】特開平０１－８８０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0032】
上述した軸受構造を用いた従来の横軸水車発電機の場合、水車発電機の高速化および大型化に伴い以下の２つの課題があった。
【0033】
（課題１）軸受へ給油する潤滑油に気泡が発生した場合、軸受が焼損するおそれがあった。
【0034】
（課題２）熱交換器（オイルクーラ）への圧送油量が減り、放熱能力が低くなる。
【0035】
（課題の原因）潤滑油は、大気圧において６～１２％（体積比）の空気が溶解しているため、キャビテーションが生じる飽和蒸気圧まで圧力が低下していなくても気泡が発生する。
【0036】
この現象をエアレーションと呼ぶ。粘性ポンプ内は粘性ポンプ吸込口３３ｃから加圧部入口３３ｆにかけて圧力が下がり、大気圧より圧力が低い負圧の状態になる。加えて、粘性ポンプ吸込口３３ｃから取り込まれた潤滑油が加圧部入口３３ｆを通じて流路３３ｅ（加圧部）に入る時、急激に流れが絞られる。ここで、生じる圧力損失によってさらに圧力は低下する。
【0037】
この圧力損失による抵抗によって、粘性ポンプ回転部３３ａ（スラストカラー）が回転することにより引きずられる、粘性ポンプ回転部３３ａの近くを流れる潤滑油の流量に、粘性ポンプ吸込口３３ｃから取り込まれる潤滑油の流量が追い付かないため、粘性ポンプ回転部３３ａの回転に伴う潤滑油の流路３３ｅへの供給が妨げられてしまう。
これにより、局所的に圧力が低い領域が生じる。結果、エアレーションが生じる。
これにより、局所的に圧力が低い領域が生じる。結果、エアレーションが生じる。
【0038】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、水車発電機の高速化および大型化がなされた場合であっても、エアレーションの発生を抑制して潤滑油の供給を安定させることができる水車発電機の軸受構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0039】
上記課題を解決するために、請求項１に対応する発明による水車発電機の軸受構造は、前記水車発電機の回転軸を支持する軸受と、前記軸受内に設けられ、前記軸受の冷却のために供された潤滑油を、前記軸受内から外部へ移送する移送部と、前記移送部によって移送された前記潤滑油を冷却する冷却部とを備え、前記移送部は、前記軸受内に設けられた貯槽に貯えられた潤滑油を吸込口から吸い込み、回転部と固定部とを対面させることで前記回転部と前記固定部との間で形成された、前記吸込口と連通された帯状の流路に、前記回転部を回転させることで前記吸込口から吸い込んだ前記潤滑油を圧送するものであって、前記吸込口の形状を前記回転部の回転軸方向の辺の長さが前記流路の幅に相当する矩形にした。
【発明の効果】
【0040】
本発明では、水車発電機の高速化および大型化がなされた場合であっても、エアレーションの発生を抑制して潤滑油の供給を安定させることができる、水車発電機の軸受構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【発明を実施するための形態】
【0042】
以下に、本発明の実施形態の水車発電機の軸受構造を、図面を参照して説明する。
【0043】
なお、本発明の実施形態の水車発電機の軸受構造は、図５～図８を用いて既に説明した構成と基本的に同じである。従って、以下の実施形態の説明において、既に説明した部分と同一部分については、同一符号を用いて示し、重複説明を避ける。本発明の実施形態の軸受構造は、粘性ポンプ３３（移送部）の構成が図９及び図１０に示す構成と異なる。
【0044】
図１は、本発明の実施形態の水車発電機の軸受構造の構成例を説明するための潤滑油経路図である。
【0045】
すなわち、本発明の実施形態の横軸形水車発電機の軸受構造は、横軸形水車発電機の回転軸１２を支持する第１の軸受（以降、「水車側軸受」と称する）３０および第２の軸受（以降、「反水車側軸受」と称する）５０を備えている。
【0046】
水車側軸受３０は、水車側軸受３０においてスラスト軸受３１とジャーナル軸受３６との冷却のために供された潤滑油を貯えるための貯槽３２と、貯槽３２に貯液された潤滑油を、水車側軸受３０内から外部へ圧送する移送部である粘性ポンプ３３とを内部に備えている。
【0047】
水車側軸受３０の外部には、粘性ポンプ３３によって移送された潤滑油を冷却する冷却部であるオイルクーラ３４を備えている。オイルクーラ３４は、熱交換器４６および電動送風機４７を備えている。熱交換器４６には、粘性ポンプ３３によって、潤滑油が移送される。熱交換器４６へ移送された潤滑油は、電動送風機４７からの冷却用空気によって空冷される。
【0048】
このようにして熱交換器４６において冷却された潤滑油は、粘性ポンプ３３の駆動力によって、熱交換器４６からの戻り配管Ｈ０，Ｈ１を介して水車側軸受３０内へ移送される。または一部が反水車側軸受５０内へ移送される場合もある。
【0049】
図２は、本発明の実施形態の粘性ポンプ３３における潤滑油の流路の展開図である。図２（Ｂ）は、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１から粘性ポンプ吐出口３３ｄ１までの流路３３ｅ１を示す図であり、図２（Ａ）は、図２（Ｂ）に示すＤ－Ｄ断面における断面図である。
【0050】
図３は、本発明の実施形態の粘性ポンプ３３における粘性ポンプ吸込口３３ｃ１から流路３３ｅ１までの形状を示す図である。図３（Ｂ）は、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１から流路３３ｅ１までの周辺の断面図であり、図３（Ａ）は、図２（Ｂ）に示すＤ－Ｄ断面に相当する図３（Ｂ）に示す周辺における断面図である。
【0051】
なお、図６に示す従来の水車側軸受の構成例を示す側断面図では、粘性ポンプ吸込口３３ｃと粘性ポンプ吐出口３３ｄの開口部の形状を円形としているが、本発明の実施形態の粘性ポンプ３３では、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１と粘性ポンプ吐出口３３ｄ１の開口部の形状を矩形とする（図示を省略する）。
【0052】
図２（Ａ）、図３（Ａ）に示すように、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１は、断面形状を矩形とし、粘性ポンプ回転部３３ａ（スラストカラー）と粘性ポンプ固定部３３ｂ（ケーシング）との隙間で構成される帯状の流路３３ｅ１と連通される。すなわち、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１の形状を、粘性ポンプ回転部３３ａの回転軸方向の辺の長さが帯状の流路３３ｅ１の幅に相当する矩形にする。
【0053】
これにより、粘性ポンプ回転部３３ａが回転することにより、潤滑油の粘性により粘性ポンプ吸込口３３ｃ１から流路３３ｅ１の方向に潤滑油を引きずる際に、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１の流路３３ｅ１と連通された幅方向全体で均一な流れとして供給される。すなわち、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１から局所的に流速の高い領域の無い均一な流れとして潤滑油が流路３３ｅ１に供給されるので、圧力低下が低減され、エアレーションが抑制される。
【0054】
また、図２（Ａ）（Ｂ）、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、流路３３ｅ１には、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１側に油留まり３３ｊが設けられ、粘性ポンプ吐出口３３ｄ１側に油留まり３３ｋが設けられ、油留まり３３ｊと油留まり３３ｋとの間に、潤滑部を圧送させるための従来の構成における流路３３ｅに相当する加圧部３３ｈが設けられる。加圧部３３ｈは、油留まり３３ｊと油留まり３３ｋとの間で流路断面積が一定となっている。
【0055】
油留まり３３ｊは、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１と流路３３ｅ１との連結部分の粘性ポンプ固定部３３ｂを面取りすることで、流路３３ｅ１の粘性ポンプ吸込口３３ｃ１から潤滑油が流入される流入部に設けられる。油留まり３３ｊは、粘性ポンプ固定部３３ｂの流路３３ｅ１と粘性ポンプ吸込口３３ｃ１との連結部分を面取りすることで、流路３３ｅ１の加圧部３３ｈでの流路断面積よりも広くなるように形成される。
【0056】
同様にして、油留まり３３ｋは、粘性ポンプ吐出口３３ｄ１と流路３３ｅ１との連結部分の粘性ポンプ固定部３３ｂを面取りすることで、流路３３ｅ１の加圧部３３ｈから粘性ポンプ吐出口３３ｄ１に潤滑油が流出される流出部に設けられる。油留まり３３ｋは、粘性ポンプ固定部３３ｂの流路３３ｅ１と粘性ポンプ吐出口３３ｄ１との連結部分を面取りすることで、流路３３ｅ１の加圧部３３ｈでの流路断面積よりも広くなるように形成される。
【0057】
これにより、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１からの潤滑油が粘性ポンプ回転部３３ａに到達するまでの経路で縮小損、拡大損等の圧力損失を発生させる要因がなくなり、負圧が低減される。また、圧力損失を抑制することで、粘性ポンプ回転部３３ａが回転することにより引きずられる、粘性ポンプ回転部３３ａの近くを流れる潤滑油の流量に、粘性ポンプ吸込口３３ｃから取り込まれる潤滑油の流量が追い付くようになり、粘性ポンプ回転部３３ａの回転に伴って潤滑油を流路３３ｅ（加圧部）へ押し込む流れをつくることができる。この結果、エアレーションを抑制して、潤滑油の供給を安定させることができる。また、加圧部３３ｈにおいて圧送された潤滑油の粘性ポンプ吐出口３３ｄ１の吐出量を増大させることができる。
【0058】
さらに、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）に示すように、油留まり３３ｊは、油留まり入口３３ｍから加圧部入口３３ｆ１までの流路断面積を徐々に狭くしている。すなわち、油留まり入口３３ｍから加圧部入口３３ｆ１までの間に、くさび形状の隙間を形成している。また、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）に示すように、油留まり３３ｋは、油留まり出口３３ｎから粘性ポンプ吐出口３３ｄ１までの流路断面積を徐々に広くしている。
【0059】
これにより、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１からの潤滑油は、油留まり３３ｊにおけるくさび膜効果によって、油留まり入口３３ｍから加圧部入口３３ｆ１の方向に引き込まれて、加圧部入口３３ｆ１に到達する前に加圧される。従って、気泡発生の原因である負圧が低減される。この結果、エアレーションを抑制して、潤滑油の供給を安定させることができる。また、油留まり３３ｋでは、油留まり出口３３ｎから粘性ポンプ吐出口３３ｄ１まで流路断面積が徐々に広くすることで、加圧部３３ｈにおいて圧送された潤滑油の粘性ポンプ吐出口３３ｄ１の吐出量を増大させることができる。
【0060】
さらに、油留まり３３ｋを設けることで吐出部で拡大流路となるので、動圧が静圧に変換される。これにより、吐出圧力が増大し、吐出油量を増大させることができる。
【0061】
また、図３（Ｂ）、図７に示すように、流路３３ｅ１の加圧部３３ｈは、粘性ポンプ回転部３３ａと粘性ポンプ固定部３３ｂとの間により形成されるため円弧状となる。油留まり３３ｊの粘性ポンプ固定部３３ｂ側の面は、加圧部３３ｈ（流路断面積が一定となる流路３３ｅ１）の加圧部入口３３ｆ１において、加圧部３３ｈの粘性ポンプ固定部３３ｂ側の円弧状の面の接線上に接続する。すなわち、油留まり３３ｊから加圧部３３ｈまでの粘性ポンプ固定部３３ｂの表面を滑らかに形成する。
【0062】
同様にして、油留まり３３ｋの粘性ポンプ固定部３３ｂ側の面は、加圧部３３ｈの加圧部出口３３ｇ１において、加圧部３３ｈの粘性ポンプ固定部３３ｂ側の円弧状の面の接線上に接続する。すなわち、加圧部３３ｈから油留まり３３ｋまでの粘性ポンプ固定部３３ｂの表面を滑らかに形成する。
【0063】
これにより、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１から油留まり３３ｊを通じて加圧部３３ｈへスムーズに潤滑油を流し込むことができる。また、加圧部３３ｈから油留まり３３ｊを通じて粘性ポンプ吐出口３３ｄ１へスムーズに潤滑油を流し込むことができる。
【0064】
さらに、図３（Ｂ）に示すように、油留まり入口３３ｍの粘性ポンプ固定部３３ｂの表面、すなわち油留まり３３ｊの粘性ポンプ吸込口３３ｃ１との連接部分３３ｐを曲面に形成する。同様にして、油留まり出口３３ｎの粘性ポンプ固定部３３ｂの表面、すなわち粘性ポンプ吐出口３３ｄ１と油留まり３３ｊとの連接部分を曲面に形成する。
【0065】
これにより、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１から吸い込まれた潤滑油を油留まり３３ｊへ、さらにスムーズに流し込むことができる。また、加圧部３３ｈから油留まり３３ｋに圧送された潤滑油を粘性ポンプ吐出口３３ｄ１へ、さらにスムーズに吐出させることができる。
【0066】
なお、図３（Ｂ）では、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１と油留まり３３ｊとの連接部分を曲面に形成しているが、必ずしも曲面としなくても良い。図４は、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１と油留まり３３ｊとの連接部分を曲面にしない例を示す図である。図４（Ｂ）は、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１から流路３３ｅ１までの周辺の断面図であり、図４（Ａ）は、図２（Ｂ）に示すＤ－Ｄ断面に相当する図４（Ｂ）に示す周辺における断面図である。
【0067】
図４（Ｂ）に示す例では、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１と流路３３ｅ１との連結部分の粘性ポンプ固定部３３ｂを面取りすることで油留まり３３ｊ１を形成している。粘性ポンプ固定部３３ｂに対する面取りは、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１（油留まり入口３３ｍ）から加圧部３３ｈ（油留まり出口３３ｎ）までの範囲の粘性ポンプ固定部３３ｂの表面を平面にしている。また、図３（Ｂ）に示す油留まり３３ｊと同様にして、油留まり３３ｊ１は、加圧部入口３３ｆ１において、加圧部３３ｈの粘性ポンプ固定部３３ｂ側の円弧状の面の接線上に接続して、油留まり３３ｊから加圧部３３ｈまでの粘性ポンプ固定部３３ｂの表面を滑らかに形成する。
【0068】
これにより、粘性ポンプ吸込口３３ｃ１から油留まり３３ｊ１を通じて加圧部３３ｈへスムーズに潤滑油を流し込むことができる。
【0069】
なお、粘性ポンプ吐出口３３ｄ１側についても油留まり３３ｊ１と同様の油留まりを形成することができる。
【0070】
このようにして、本実施形態における水車発電機の軸受構造では、水車発電機の高速化および大型化がなされた場合であっても、粘性ポンプ３３の潤滑油の流路におけるエアレーションの発生を抑制して潤滑油の供給を安定させることができる。
【0071】
なお、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】
【0072】
１０ 横軸形水車発電機
１２ 回転軸
１４ 水車
１６ 羽根車
１８ 発電機
２０ 回転子
２２ 励磁機
２４ 回転子
２６ 電磁ブレーキ
２８ ブレーキリング
３０ 水車側軸受
３１ スラスト軸受
３２ 貯槽
３３ 粘性ポンプ
３３ａ 粘性ポンプ回転部（スラストカラー）
３３ｂ 粘性ポンプ固定部
３３ｃ，３３ｃ１ 粘性ポンプ吸込口
３３ｄ，３３ｄ１ 粘性ポンプ吐出口
３３ｅ，３３ｅ１ 流路
３３ｆ，３３ｆ１ 加圧部入口
３３ｈ 加圧部
３３ｊ，３３ｊ１，３３ｋ 油留まり
３３ｍ 油留まり入口
３３ｎ 油留まり出口
３４ オイルクーラ
３５ 軸受給油口
３６ ジャーナル軸受
３７ 排油口
３８ オイルディスク給油穴
３９ オイルディスク給油口
４０ オイルディスク
４１ ホルダー
４２ カバー
４６ 熱交換器
４７ 電動送風機
５０ 反水車側軸受
８０ 放流管
１２ 回転軸
１４ 水車
１６ 羽根車
１８ 発電機
２０ 回転子
２２ 励磁機
２４ 回転子
２６ 電磁ブレーキ
２８ ブレーキリング
３０ 水車側軸受
３１ スラスト軸受
３２ 貯槽
３３ 粘性ポンプ
３３ａ 粘性ポンプ回転部（スラストカラー）
３３ｂ 粘性ポンプ固定部
３３ｃ，３３ｃ１ 粘性ポンプ吸込口
３３ｄ，３３ｄ１ 粘性ポンプ吐出口
３３ｅ，３３ｅ１ 流路
３３ｆ，３３ｆ１ 加圧部入口
３３ｈ 加圧部
３３ｊ，３３ｊ１，３３ｋ 油留まり
３３ｍ 油留まり入口
３３ｎ 油留まり出口
３４ オイルクーラ
３５ 軸受給油口
３６ ジャーナル軸受
３７ 排油口
３８ オイルディスク給油穴
３９ オイルディスク給油口
４０ オイルディスク
４１ ホルダー
４２ カバー
４６ 熱交換器
４７ 電動送風機
５０ 反水車側軸受
８０ 放流管
【要約】
【課題】水車発電機の高速化および大型化がなされた場合であっても、エアレーションの発生を抑制して潤滑油の供給を安定させることができる水車発電機の軸受構造を提供すること。
【解決手段】実施形態によれば、水車発電機の軸受構造は、水車発電機の回転軸を支持する軸受と、軸受内に設けられ、軸受の冷却のために供された潤滑油を、軸受内から外部へ移送する移送部と、移送部によって移送された潤滑油を冷却する冷却部とを備え、移送部は、軸受内に設けられた貯槽に貯えられた潤滑油を吸込口から吸い込み、回転部と固定部とを対面させることで回転部と固定部との間で形成された、吸込口と連通された帯状の流路に、回転部を回転させることで吸込口から吸い込んだ潤滑油を圧送するものであって、吸込口の形状を回転部の回転軸方向の辺の長さが流路の幅に相当する矩形にした。
【選択図】図３
【解決手段】実施形態によれば、水車発電機の軸受構造は、水車発電機の回転軸を支持する軸受と、軸受内に設けられ、軸受の冷却のために供された潤滑油を、軸受内から外部へ移送する移送部と、移送部によって移送された潤滑油を冷却する冷却部とを備え、移送部は、軸受内に設けられた貯槽に貯えられた潤滑油を吸込口から吸い込み、回転部と固定部とを対面させることで回転部と固定部との間で形成された、吸込口と連通された帯状の流路に、回転部を回転させることで吸込口から吸い込んだ潤滑油を圧送するものであって、吸込口の形状を回転部の回転軸方向の辺の長さが流路の幅に相当する矩形にした。
【選択図】図３
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
