特許 7410262 すべり軸受装置及びポンプ

(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】

(24)【登録日】2023-12-25

(45)【発行日】2024-01-09

(54)【発明の名称】すべり軸受装置及びポンプ

(51)【国際特許分類】

   F16C 27/06 20060101AFI20231226BHJP

   F16F 15/02 20060101ALI20231226BHJP

   F04D 29/046 20060101ALI20231226BHJP

【ＦＩ】

F16C27/06 A

F16F15/02 L

F04D29/046 D

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022196817

(22)【出願日】2022-12-09

(62)【分割の表示】P 2018229985の分割

【原出願日】2018-12-07

(65)【公開番号】P2023026460

(43)【公開日】2023-02-24

【審査請求日】2023-01-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】金子 浩之

(72)【発明者】

【氏名】杉山 憲一

(72)【発明者】

【氏名】金 成夏

(72)【発明者】

【氏名】小宮 真

(72)【発明者】

【氏名】杉山 和彦

(72)【発明者】

【氏名】石見 光隆

【審査官】倉田 和博

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２０７６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２７０９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－１７２８４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０７－０１２６４５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－１６６５９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｃ ２７／０６

Ｆ１６Ｃ １７／００－１７／２６

Ｆ１６Ｃ ３３／００－３３／２８

Ｆ１６Ｆ １５／０２

Ｆ０４Ｄ ２９／０４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

横断面形状が円弧状であり、且つ軸方向に短冊状の複数のすべり軸受と、
前記複数のすべり軸受を保持する軸受ケーシングと、
前記軸受ケーシングを保持する支持部材と、
前記軸受ケーシングと前記支持部材を締結する第１の締結部材と、
前記第１の締結部材の前記軸受ケーシングに対する位置決めを行うように構成され、前記第１の締結部材と前記軸受ケーシングとの間であって、前記第１の締結部材の外周に設けられる第１の位置決め部材と、
前記第１の位置決め部材と前記軸受ケーシングとの間であって、前記第１の位置決め部材の外周に配置された第１の防振部材と、
径方向における前記軸受ケーシングと前記支持部材の間に、第３の防振部材と、
径方向における前記第３の防振部材と前記支持部材の間に、前記第３の防振部材を保持するガイドスペーサと、を備えることを特徴とする、すべり軸受装置。

【請求項2】

横断面形状が円弧状であり、且つ軸方向に短冊状の複数のすべり軸受と、
前記複数のすべり軸受を保持する軸受ケーシングと、
前記軸受ケーシングを保持する支持部材と、
前記軸受ケーシングと前記支持部材を締結する第１の締結部材と、
前記第１の締結部材の前記軸受ケーシングに対する位置決めを行うように構成され、前記第１の締結部材と前記軸受ケーシングとの間であって、前記第１の締結部材の外周に設けられる第１の位置決め部材と、
前記第１の位置決め部材と前記軸受ケーシングとの間であって、前記第１の位置決め部材の外周に配置された第１の防振部材と、
軸方向における前記軸受ケーシングと前記支持部材の間に第４の防振部材と、を備えることを特徴とする、すべり軸受装置。

【請求項3】

横断面形状が円弧状であり、且つ軸方向に短冊状の複数のすべり軸受と、
前記複数のすべり軸受を保持する軸受ケーシングと、
前記軸受ケーシングを保持する支持部材と、
前記軸受ケーシングと前記支持部材を締結する第１の締結部材と、
前記第１の締結部材の前記軸受ケーシングに対する位置決めを行うように構成され、前記第１の締結部材と前記軸受ケーシングとの間であって、前記第１の締結部材の外周に設けられる第１の位置決め部材と、
前記第１の位置決め部材と前記軸受ケーシングとの間であって、前記第１の位置決め部材の外周に配置された第１の防振部材と、
前記軸受ケーシングと前記支持部材の両方に接触する熱伝達部材と、
前記熱伝達部材と前記支持部材とを締結する第２の締結部材と、
前記第２の締結部材の位置決めを行う第２の位置決め部材と、
前記第２の位置決め部材と前記熱伝達部材との間に配置された第２の防振部材と、を備えることを特徴とする、すべり軸受装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載されたすべり軸受装置において、
前記軸受ケーシングは、その内周面に複数の内凸部を有し、
前記複数のすべり軸受は、前記複数の内凸部によって挟まれて保持される、すべり軸受装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載されたすべり軸受装置において、
前記軸受ケーシングは、軸方向に延びる円筒部を有し、
前記複数のすべり軸受の内周面が、前記円筒部の外周面と同軸に位置する、すべり軸受装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載されたすべり軸受装置において、
前記支持部材は、円筒状部分を有し、
前記複数のすべり軸受の内周面が、前記円筒状部分の外周面と同軸に位置する、すべり軸受装置。

【請求項7】

請求項１に記載されたすべり軸受装置において、
前記複数のすべり軸受の内周面が、前記ガイドスペーサの外周面と同軸に位置する、すべり軸受装置。

【請求項8】

請求項３に記載されたすべり軸受装置において、
前記熱伝達部材は、前記軸受ケーシングと前記支持部材の少なくとも一方に固定されることを特徴とする、すべり軸受装置。

【請求項9】

回転軸と、
前記回転軸を回転可能に支持する、請求項１から８のいずれか一項のすべり軸受装置と、を備えたことを特徴とする、ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転軸を支持するすべり軸受装置及び該すべり軸受装置を備えたポンプに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年の先行待機運転ポンプの状況により、背景技術の一例を説明する。近年、都市化の進展により、緑地の減少及び路面のコンクリート化又はアスファルト化の拡大が進むことでヒートアイランド現象が発生し、いわゆるゲリラ豪雨と呼ばれる局所的な集中豪雨が都市部で頻発している。局所的な大量の降雨は、コンクリート化又はアスファルト化した路面では、地中に吸収されることなくそのまま水路に導かれる。その結果、大量の雨水が、短時間のうちに排水機場に流入する。

【0003】

頻発するこのような集中豪雨によってもたらされる大量の雨水の速やかな排水に備えるために、排水機場に設置する排水ポンプでは、ポンプの始動遅れによる浸水被害が生じないよう、雨水が排水機場に到達する前に予めポンプを始動させておく先行待機運転が行われている。

【0004】

図１は、先行待機運転を行う立軸ポンプを示す模式図である。排水機場の水槽１００には、縦方向に配置された回転軸１２２の先端に羽根車１２０を備えた立軸ポンプが配置されている。この立軸ポンプは、羽根車１２０に水と共に空気を吸い込ませることにより、水槽１００の水位が最低運転水位ＬＷＬ以下であっても運転（先行待機運転）を継続することができる。回転軸１２２はすべり軸受１３５，１４５によって回転自在に支持されている。吸込ベルマウス１１０の側面部には貫通孔１０５が設けられており、この貫通孔１０５には、外気に接する開口１０６ａを備えた空気管１０６が取付けられている。これにより、この立軸ポンプでは貫通孔１０５を介して立軸ポンプ内に供給する空気の供給量を水位に応じて変化させ、最低運転水位ＬＷＬ以下で立軸ポンプの排水量がコントロールされる。

【0005】

先行待機運転の運転状態について説明する。例えば大都市の雨水排水用として、吸込水位に関係なく降雨情報等により予め立軸ポンプを始動しておく（気中運転）。低水位の状態から水位が上昇するに従って、羽根車１２０の位置まで水位が達し、立軸ポンプは空運転（気中運転）から羽根車１２０で水を撹拌する運転（気水撹拌運転）に移行する。さらに立軸ポンプは貫通孔１０５を経て供給される空気を水と共に吸い込ませつつ水量を徐々に増やす運転（気水混合運転）を経て１００％水の排出を行う全量運転（定常運転）へ移行する。また、高水位から水位が低下するときは、立軸ポンプは全量運転から貫通孔１０５を経て供給する空気を水と共に吸い込ませつつ水量を徐々に減らす運転（気水混合運転）へ移行する。水位がＬＬＷＬの近くに至ると、立軸ポンプは水を吸い込まず排水もしない運転（エアロック運転）へ移行する。これら５つの特徴ある運転を総称して先行待機運転という。なお、ポンプ始動は、吸込ベルマウス１１０の下端よりも低い水位ＬＬＬＷＬから開始する。

【0006】

図１に示す立軸ポンプは、ポンプ起動時には大気中で運転される。すなわち、すべり軸受１３５，１４５は液体の潤滑のないドライ条件で回転軸１２２に固定されたスリーブ１１１（図２参照）にすべり接触する。ここでドライ条件とは、ポンプ運転中のすべり軸受１３５，１４５の雰囲気が、液体の潤滑がない大気中である条件をいい、ドライ運転とはその条件で運転することをいう。また、すべり軸受１３５，１４５はすべり軸受１３５，１４５に通水した排水条件でもスリーブ１１１にすべり接触する。ここで、排水条件とは
、ポンプ運転中のすべり軸受１３５，１４５の雰囲気が、土砂等の異物（スラリー）が混入した水中である条件をいい、排水運転とはその条件で運転すること、例えば気水混合運転、全量運転、エアロック運転等をいう。このような条件下ですべり軸受１３５，１４５が使用される。

【0007】

ここで、図１に示されるような排水機場で用いられるポンプ等は、先行待機運転の場合には、大気中での運転と水中での運転が繰り返される。大気中での運転の場合には、すべり軸受１３５，１４５のすべり面（回転軸１２２又は回転軸１２２の外周に設けられたスリーブと接触するすべり軸受１３５，１４５の面）が、ドライ条件で低摩擦であることが求められる。この要求に鑑みてすべり軸受１３５，１４５に樹脂材料が用いられた場合、考慮すべき点がある。

【0008】

樹脂材料の熱伝導率はセラミックスより小さく、線膨張係数はセラミックスより大きい。ポンプが駆動すると、すべり軸受１３５，１４５のすべり面に摩擦熱が発生する。すべり軸受１３５，１４５が水中に没しているときは、水によってすべり面が冷却されるのですべり面の温度が低く保たれるが、空気中で運転するドライ運転時では、樹脂軸受であるがゆえに、セラミックスにはない現象が生じる。樹脂材料のすべり軸受１３５，１４５の熱伝導率はセラミックスよりさらに小さいのですべり面の摩擦熱が拡散せず、すべり軸受１３５，１４５の温度はセラミックスよりさらに上昇する。これに加えて、樹脂材料のすべり軸受１３５，１４５の線膨張係数がセラミックスに比べて２桁程度大きいので、すべり軸受１３５，１４５の温度の上昇に伴ってすべり軸受１３５，１４５が熱膨張したときに、すべり軸受１３５，１４５と回転軸１２２（又はスリーブ）との隙間が小さくなり、摩擦によりすべり面が焼きついたり、回転軸１２２に樹脂材料が抱きつく虞がある。さらに、樹脂材料のすべり軸受１３５，１４５は、ガラス転移点温度を有する。このガラス転移点は、ＰＴＦＥで１２５℃、ＰＥＥＫで１４０℃程度の比較的低い温度である。すべり軸受１３５，１４５の温度がこの温度を越えると、膨張、流動化が激しくなり、冷却しても元の形状に戻らなくなる。ひどい場合には回転軸１２２に樹脂材料がかじり付いたり、回転軸１２２に樹脂材料が抱きつく虞がある。

【0009】

近年は、ゲリラ豪雨により大量の排水をする必要があるため、ポンプの回転数を大きくしたり、ポンプの口径を大きくしたりする傾向がある。そのため、摺動部分における摺動負荷が増大し、すべり軸受１３５，１４５に生じる摩擦熱が増加する傾向にある。すべり軸受１３５，１４５が樹脂軸受である場合には、多大な摩擦熱により、すべり軸受１３５，１４５の温度がその樹脂のガラス転移温度に達する虞がある。すべり軸受１３５，１４５の温度が一旦ガラス転移温度に達すると、樹脂は流動化して、回転軸１２２とのクリアランスに沿って軸方向に延びて流出してしまう。流出した樹脂は、再び元のすべり軸受１３５，１４５に戻ることはないので、その後はすべり軸受１３５，１４５として回転軸１２２を支持することはできなくなってしまう。

【0010】

また、すべり軸受１３５，１４５がスリーブ１１１にすべり接触する際に、接触部で多大な摩擦熱が発生しやすくなり、そこで局所的に高温となる虞がある。図２は、すべり軸受１３５，１４５とスリーブ１１１との接触部の状態を示す模式的断面図である。図２において、網掛け部分は局所的に高温になる部分である。

【0011】

このようなスリーブ１１１の局所的な高温化によって、回転軸１２２は局所的に膨張し、結果的に回転軸１２２がわずかに曲がる虞がある。それによりポンプの回転部分と固定部分の干渉による振動や、軸受荷重の増加が起こりやすくなる。すなわち、回転体のアンバランス方向において回転部分と固定部分とが接触し、この接触部が発熱することにより回転軸１２２の軸断面に温度分布が生じ、部分的な熱膨張により回転軸１２２が曲がる。この際、回転軸１２２の曲がりにより回転体の重心がずれるので、回転体全体のアンバラ
ンスが徐々に大きくなっていく。また、回転軸の曲がりにより、回転軸１２２とすべり軸受１３５，１４５との接触態様が変化し、各すべり軸受１３５，１４５の温度勾配が変化する場合もある。

【0012】

さらに、回転軸１２２の曲がりによる変位が、スリーブ１１１とすべり軸受１３５，１４５との隙間より大きくなると、図２に示すように、スリーブ１１１とすべり軸受１３５，１４５とが逆位相の２点において接触する状態となり、曲げ変位が拘束される。この状態で回転軸１２２が回転し続けると、さらに熱膨張が続き、すべり軸受１３５，１４５に対する押付荷重が上昇する。すべり軸受１３５，１４５に加わる押付荷重が上昇すると、発熱量が増加する。発熱量の増加により回転軸１２２の熱曲がりが加速し、その結果すべり軸受１３５，１４５に加わる押付荷重がさらに上昇する。このような悪循環に陥り、加速度的に回転軸１２２、スリーブ１１１、及びすべり軸受１３５，１４５の温度が上昇する。結果として、すべり軸受１３５，１４５が焼き付いてしまい、最悪の場合、すべり軸受１３５，１４５が損傷してしまう。

【0013】

特許文献２は、このような問題点の解決のため、すべり軸受の温度上昇を抑制することができる軸受組立体を提案している。すなわち、特許文献２における軸受組立体は、すべり軸受と、すべり軸受の外周面に接触する金属リングと、金属リングを保持する軸受ケースと、金属リングと軸受ケースとの間に挟まれた弾性リングと、金属リングと軸受ケースの両方に接触する金属ブリッジとを備えている。

【0014】

このように、金属ブリッジは金属リングと軸受ケースの両方に接触しているので、すべり軸受で発生した熱（摩擦熱）は金属リング、さらに、金属ブリッジを介して軸受ケースに伝達され、金属ブリッジ及び軸受ケースの両方から放出されるので、すべり軸受の温度上昇を抑制することができるようになった。

【0015】

ところで、先行待機運転を行う立軸ポンプには、図３に示すように、複数の短管が、直列に接続してケーシングをなし、それに応じて複数のすべり軸受で回転軸を支える構造を有するものがある。図３は、複数のすべり軸受で回転軸を支持する立軸ポンプ３の縦断面図である。図３に示すように、立軸ポンプ３は、ポンプ設置床に設置固定される吐出エルボ３０と、この吐出エルボ３０の下端に複数の短管２９Ａ、２９Ｂが、直列に接続されて形成されるケーシング２９と、ケーシング２９の下端に接続されるとともにインペラ２２を内部に格納する吐出ボウル２８と、吐出ボウル２８の下端に接続されるとともに水を吸い込むための吸い込みベル２７とを備えている。吸い込みベル２７の下端から吐出エルボ３０の吐出端部までをポンプケーシングと呼ぶ。

【0016】

インペラ２２の入口側の吸い込みベル２７の側面部には貫通孔５が設けられており、この貫通孔５には、外気に接する開口６ａを備えた空気管６が取り付けられている。これにより、この立軸ポンプ３は、貫通孔５を介して立軸ポンプ３内に供給する空気の供給量を水位に応じて変化させ、立軸ポンプ３の排水量がコントロールされる。

【0017】

立軸ポンプ３のケーシング２９、吐出ボウル２８、及び吸い込みベル２７の径方向略中心部、すなわちポンプケーシング内部には、回転軸１０が配置されている。回転軸１０も、ケーシング２９と同じように、複数の短軸１０Ａ，１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを直列に接続して形成されており、回転軸１０の一端側（吸い込みベル２７側）には、水をポンプ内に吸い込むためのインペラ２２が接続されている。

【0018】

ケーシング２９は、両端にフランジ３５を備えた複数の短管２９Ａ、２９Ｂが、互いのフランジ３５で締結されて直列に接続されている。また、複数の短軸１０Ａ，１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの互いの軸端部分が軸継手３６で直列に接続されて、回転軸１０が形成され
ている。そして、回転軸１０は、軸方向の各フランジ３５の接続部分の位置ごとに支持部材を介してフランジ３５に固定されているすべり軸受装置３２と、吐出ボウル２８の内筒に支持部材を介して固定されているすべり軸受装置３３によって支持されている。

【0019】

回転軸１０の上端側は、吐出エルボ３０に設けられた孔を通って立軸ポンプ３の外部へ延び、インペラ２２を回転させる図示しないエンジンやモータ等の駆動機へ接続される。回転軸１０と吐出エルボ３０に設けられた孔との間には、フローティングシール、グランドパッキン又はメカニカルシール等の軸シール３４が設けられており、立軸ポンプ３が扱う水が立軸ポンプ３のケーシング外部に流出することを防止する。

【0020】

駆動機は、保守点検を容易に行うことができるように陸上に設けられる。駆動機の回転は回転軸１０に伝達され、インペラ２２を回転させることができる。インペラ２２の回転によって水が吸い込みベル２７から吸い込まれ、吐出ボウル２８、ケーシング２９を通過して吐出エルボ３０から吐出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0021】

【文献】特開２０１５－２２２１１７号公報

【文献】特開２０１７－１６６５９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0022】

図３に示す立軸ポンプ３は、以上のように、ケーシング２９も回転軸１０も、複数の短管あるいは短軸を直列に接続して形成される。これらの接続部では、軸芯位置の誤差が生じやすく、それらが直列に複数接続されると、集積誤差が大きくなる虞がある。集積誤差が大きいと、回転軸１０がすべり軸受装置３２，３３に片当たりし、偏摩耗や局部的な摩擦熱の発生の原因となり、ひいては軸曲がりにつながる。したがって、すべり軸受装置３２，３３における軸芯を適切に回転軸１０の軸芯と合わせるよう、集積誤差を少なくすることが重要となる。

【0023】

ところで、特許文献２の発明は、すべり軸受を支える金属リングと軸受ケースとの間には弾性リングが挟まれている。しかし、金属リングと軸受ケースは、弾性リングを迂回して両者を接触させる金属ブリッジにより熱的に互いに接触はしても、物理的には互いが固定し合っていない。このため、金属リングの位置は弾性リングの形状により支配される構造である。

【0024】

弾性リングは、剛性材ではなく弾性材であり、線膨張係数を金属と比べると２桁大きく、温度変化による膨張収縮が大きい。このため、季節の温度の違い程度でも寸法が変化し、寸法精度が確保できない。それゆえ、特許文献２の発明の構造では、すべり軸受の軸芯を適切にケーシングの軸芯、あるいは回転軸の軸芯と合わせることができなかった。また、軸芯が合わない状態且つ弾性リングが収縮した状態で、弾性リングが金属リングと軸受ケースの間に配置されるので、回転軸の振れる方向によって振動吸収がされやすい方向と、振動吸収されにくい方向が顕れる所謂異方性が生じ、振動安定性を保つことが困難であった。したがって、複数のすべり軸受が軸方向に配置された立軸ポンプでは、特許文献２の発明に係るすべり軸受を採用することは困難であった。

【0025】

一方、特許文献２の発明の構造を援用して、仮に金属リングと軸受ケースを、金属ブリッジにより物理的に固定した場合には、剛性材料の金属ブリッジの寸法精度が確保できるので、すべり軸受の軸芯をケーシングの軸芯あるいは回転軸の軸芯に合わせる精度も確保できる。しかしながら、このようにすると、弾性リングの振動吸収の機能が発揮できなく
なるので、回転軸とすべり軸受の接触による振動の抑制が出来なくなる。このように、熱の放散効果と振動吸収効果、そして軸芯位置の誤差の低減は互いに成立させることは困難であった。

【0026】

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、ドライ運転時にすべり軸受と回転軸との摺動による振動の吸収機能と、摩擦熱の放散機能を向上させるとともに、すべり軸受の軸芯の寸法精度を確保できるすべり軸受装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は該すべり軸受装置を備えたポンプを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0027】

第１形態によれば、すべり軸受を保持する軸受ケーシングと、前記軸受ケーシングを保持する支持部材と、前記軸受ケーシングと前記支持部材を締結する第１の締結部材と、前記第１の締結部材の位置決めを行う第１の位置決め部材と、前記第１の位置決め部材と前記軸受ケーシングとの間に配置された第１の防振部材と、を備えたすべり軸受装置が提供される。

【0028】

第２形態によれば、第１形態のすべり軸受装置において、径方向における前記軸受ケーシングと前記支持部材の間に、第３の防振部材を備える。

【0029】

第３形態によれば、第２形態のすべり軸受装置において、径方向における前記第２の防振部材と前記支持部材の間に、前記第３の防振部材を保持するガイドスペーサを備える。

【0030】

第４形態によれば、第１形態から第３形態のいずれかのすべり軸受装置において、軸方向における前記軸受ケーシングと前記支持部材の間に第４の防振部材を備える。

【0031】

第５形態によれば、第１形態から第４形態のいずれかのすべり軸受装置において、前記軸受ケーシングと前記支持部材の両方に接触する熱伝達部材を備える。

【0032】

第６形態によれば、第５形態のすべり軸受装置において、前記熱伝達部材は、前記軸受ケーシングと前記支持部材の少なくとも一方に固定される。

【0033】

第７形態によれば、第５形態又は第６形態のすべり軸受装置において、前記熱伝達部材と前記支持部材とを締結する第２の締結部材と、前記第２の締結部材の位置決めを行う第２の位置決め部材と、前記第２の位置決め部材と前記熱伝達部材との間に配置された第２の防振部材と、を備える。

【0034】

第８形態によれば、回転軸と、前記回転軸を回転可能に支持する、第１形態から第７形態のいずれかのすべり軸受装置と、を備えたポンプが提供される。

【発明の効果】

【0035】

本発明によれば、ドライ運転時にすべり軸受の回転軸との摺動による振動の吸収機能と、摩擦熱の放散機能を向上させるとともに、すべり軸受の軸芯の寸法精度を確保できる。これにより、すべり軸受の偏摩耗、偏摩擦を防ぐとともに、回転軸の径方向の向きに依らず均等な振動吸収ができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】先行待機運転を行う立軸ポンプを示す模式図である。

【図2】すべり軸受とスリーブとの接触部の状態を示す模式的断面図である。

【図3】複数のすべり軸受で回転軸を支持する立軸ポンプの縦断面図である。

【図4】図３に示した立軸ポンプに備えられるすべり軸受装置の一実施形態を示す断面図である。

【図5】図４に示した実施形態の変形例を示す。

【図6】図４及び図５に示した実施形態の変形例を示す。

【図7】図４に示した実施形態の別の変形例を示す。

【図8】図６に示した実施形態のさらなる変形例である。

【図9】図５に示した実施形態のさらなる変形例を示す。

【図10】リテイニング部材を備えたすべり軸受装置の概略断面図である。

【図11】本実施形態に係るすべり軸受の概略横断面図である。

【図12】図１１に示したすべり軸受を構成する樹脂部品のドライ運転時における熱流束を破線で示した概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、本発明に係る立軸ポンプ、及びそれに用いるすべり軸受装置の実施形態を、図面を参照して説明する。同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。本明細書において、「上部」及び「下部」とは、立軸ポンプが移送する液体の下流側（図示において「吐出」側）及び上流側（図示において「吸込」側）をそれぞれ意味するものとして説明する。

【0038】

図３は、本実施形態に係るすべり軸受装置３２を備えた立軸ポンプ３の縦断面図である。立軸ポンプ３はポンプケーシング内にポンプの揚水対象の水がない状態で回転軸１０を運転することがあるポンプである。立軸ポンプ３にはそのような状態で管理運転を行うものや、先行待機運転において、気中運転を行うものもある。図３では先行待機運転を行う立軸ポンプ３を例示している。なお、管理運転とは、降水が稀な季節のためポンプの停止状態が継続している時期に、ポンプが正常に運転できるかどうかを点検するための運転であって、ポンプケーシング内がドライな状態で行う運転である。その運転時間は、十数分から数十分になる場合もある。

【0039】

図３に示すように、立軸ポンプ３は、ポンプ設置床に設置固定される吐出エルボ３０と、この吐出エルボ３０の下端に複数の短管２９Ａ、２９Ｂが、直列に接続されて形成されるケーシング２９と、ケーシング２９の下端に接続されるとともにインペラ２２を内部に格納する吐出ボウル２８と、吐出ボウル２８の下端に接続されるとともに水を吸い込むための吸い込みベル２７とを備えている。吸い込みベル２７の下端から吐出エルボ３０の吐出端部までをポンプケーシングと呼ぶ。

【0040】

インペラ２２の入口側の吸い込みベル２７の側面部には貫通孔５が設けられており、この貫通孔５には、外気に接する開口６ａを備えた空気管６が取り付けられている。これにより、この立軸ポンプ３は、貫通孔を介して立軸ポンプ３内に供給する空気の供給量を水位に応じて変化させ、立軸ポンプ３の排水量がコントロールされる。

【0041】

立軸ポンプ３のケーシング２９、吐出ボウル２８、及び吸い込みベル２７の径方向略中心部、すなわちポンプケーシング内部には、回転軸１０が配置されている。回転軸１０も、ケーシング２９と同じように、複数の短軸１０Ａ，１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを直列に接続して形成されており、回転軸１０の一端側（吸い込みベル２７側）には、水をポンプ内に吸い込むためのインペラ２２が接続されている。

【0042】

ケーシング２９は、両端にフランジ３５を備えた複数の短管２９Ａ、２９Ｂが、互いのフランジ３５で締結されて直列に接続されている。また、複数の短軸１０Ａ，１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの互いの軸端部分が軸継手３６で直列に接続されて、回転軸１０が形成されている。そして、回転軸１０は、軸方向の各フランジ３５の接続部分の位置ごとに支持部材を介してフランジ３５に固定されているすべり軸受装置３２と、吐出ボウル２８の内筒
に支持部材を介して固定されているすべり軸受装置３３によって支持されている。すべり軸受装置３２，３３は、大気運転時に摺動面が大気雰囲気にある状態で使用されるすべり軸受装置である。

【0043】

回転軸１０の上端側は、吐出エルボ３０に設けられた孔を通って立軸ポンプ３の外部へ延び、インペラ２２を回転させる図示しないエンジンやモータ等の駆動機へ接続される。回転軸１０と吐出エルボ３０に設けられた孔との間には、フローティングシール、グランドパッキン又はメカニカルシール等の軸シール３４が設けられており、立軸ポンプ３が扱う水が立軸ポンプ３の外部に流出することを防止する。

【0044】

駆動機は、保守点検を容易に行うことができるように陸上に設けられる。駆動機の回転は回転軸１０に伝達され、インペラ２２を回転させることができる。インペラ２２の回転によって水が吸込みベル２７から吸い込まれ、吐出ボウル２８、ケーシング２９を通過して吐出エルボ３０から吐出される。

【0045】

図４は、図３に示した立軸ポンプ３に備えられるすべり軸受装置３２の一実施形態を示す断面図である。すべり軸受装置３２は、回転軸１０の周囲に配置されたすべり軸受４１と、すべり軸受４１が固定された軸受ケーシング４２とを備えている。すべり軸受４１は円筒形状を有しており、その外周面４１ｂと内周面４１ａの面の互いが描く軸芯が許容範囲内に位置している。尚、本明細書において、互いの軸芯が許容範囲内にある状態とは、説明の便宜上、同軸であるという。すべり軸受４１の外周面４１ｂは軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの内周面に接触し、固定及び支持されている。回転軸１０はすべり軸受４１によって回転自在に支持されている。

【0046】

すべり軸受４１は耐熱性の高い樹脂材料から構成されている。すべり軸受４１に適用される樹脂材料の例として、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）が挙げられる。或いは、すべり軸受４１の摺動部材（樹脂）の成分に、炭素を主成分とする有機化合物が５０％以上含まれており、ＢＮ（ボロンナイトライド、窒化ホウ素）が固体潤滑剤として添加されていることが好ましい。軸受ケーシング４２は、すべり軸受４１よりも高い熱伝導率を有する材料から構成されている。例えば、軸受ケーシング４２は金属から構成されている。一実施形態では、軸受ケーシング４２は、高い耐久性を有し、かつ高い熱伝導率を有する金属や合金、銅合金、アルミ合金から選択され得る。

【0047】

すべり軸受４１は、回転軸１０を囲むように配置されている。尚、回転軸１０は、その外周面に固定された円筒状のスリーブをさらに備えている場合が多いが、説明の便宜上スリーブを省略して説明する。回転軸１０に固定されたスリーブは、回転軸１０の一部として取り扱われ得る。すべり軸受４１の内周面４１ａと回転軸１０の外周面との間には僅かな隙間が形成されている。すべり軸受４１の内周面４１ａは、回転軸１０の外周面にすべり接触する支持面を構成している。すべり軸受４１の外周面４１ｂは軸受ケーシング４２の内周面に接触している。この場合、すべり軸受４１の外周面全面が軸受ケーシング４２の内周面に接触していることが好ましいが、外周面全面の少なくとも８０％以上が接触していればよい。

【0048】

軸受ケーシング４２は、円筒部４２ａと、円筒部４２ａから径方向外側に突出するフランジ部４２ｂとを有している。円筒部４２ａは回転軸１０の軸方向に延びている。円筒部４２ａの内周面と外周面は互いに同軸である。

【0049】

軸受ケーシング４２は、そのフランジ部４２ｂで、短管２９Ｂの内側に固定された支持部材４３に、脱着可能なボルトなどの締結部材４４（第１の締結部材の一例に相当する）
により固定されている。フランジ部４２ｂと支持部材４３との接触面に対して、円筒部４２ａの内周面及び外周面の軸方向の角度は、許容角度範囲内で直角である。尚、本明細書において、ある面（線）と別の面（線）がなす角度が許容角度範囲内で直角であることを、説明の便宜上、直角であるという。

【0050】

一方、支持部材４３は、短管２９Ｂの内側に固定される梁４３ｂと、梁４３ｂに支持されるとともに、軸受ケーシング４２のフランジ部４２ｂと接続する円筒状部分４３ａからなる。円筒状部分４３ａのフランジ部４２ｂとの接触面と、円筒状部分４３ａの内周面の軸方向とは直角である。

【0051】

短管２９Ｂのフランジ３５Ｂの内周面と、支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面（及び外周面）は同軸になるように、すべり軸受装置３２が加工されている。短管２９Ｂは、フランジ３５Ｂにおいて、別の短管２９Ａのフランジ３５Ａとボルト及びナットなどの締結部材により締結される。短管２９Ａと短管２９Ｂは図中部分Ａのように、インローが形成されて、互い短管の軸芯が同軸になるように組み上げられる。

【0052】

軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの外周面と支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面の間に、ゴム等の弾性材料で形成された弾性リング４５（第３の防振部材の一例に相当する）と、金属製のガイドスペーサ４６が備えられている。弾性リング４５及びガイドスペーサ４６は円筒状で、各々の内周面と外周面の軸芯が同軸になっている。軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの外周面に弾性リング４５の内周面が接触する。弾性リング４５の外周面にガイドスペーサ４６の内周面が接触する。ガイドスペーサ４６の外周面に支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面が接触する。本実施形態では、隣接して互いに接する部品が同軸であるので、短管２９Ａと短管２９Ｂの内面と、すべり軸受４１の同軸性が保たれる。

【0053】

図４において、すべり軸受装置３２は、フランジ部４２ｂと円筒状部分４３ａを締結する締結部材４４と、位置決め部材と、防振部材とを備えている。締結部材４４として、例えば金属ボルト４４等の剛性材が使用される。位置決め部材として、金属ボルト４４の外周に、金属等の剛性材で形成される略円筒管形状の金属スペーサ５０（第１の位置決め部材の一例に相当する）が設けられる。防振部材として、金属スペーサ５０の外周に、略円筒形状のゴム等の弾性材で形成されるゴムブッシュ５１（第１の防振部材の一例に相当する）が設けられる。これらは、互いに適当な遊び（隙間）を有している。金属ボルト４４は、フランジ部４２ｂに備えられた貫通孔を通って、円筒状部分４３ａに備えられた対応するネジ穴に締結されている。

【0054】

金属スペーサ５０の軸方向の一方の端部は、外径方向にフランジ状に広がり、金属ボルト４４の頭に接触する。金属スペーサ５０の他端は、円筒状部分４３ａに接触している。このため、金属ボルト４４を締めたとき（金属ボルト４４の締結作用）の締結力に対抗して、金属スペーサ５０から金属ボルト４４に反作用力が与えられ、金属ボルト４４の締結を保持することができる。金属ボルト４４の頭に接触する金属スペーサ５０のフランジ部の裏面は、ゴムブッシュ５１と接している。

【0055】

ゴムブッシュ５１の円筒部の外面はフランジ部４２ｂの貫通孔の内面と接触し、ゴムブッシュ５１の円筒部の内面は金属スペーサ５０円筒部の外面と接触している。このような構造により、金属ボルト４４は、金属スペーサ５０の長さまでしか締めることはできず、また金属ボルト４４による締結力を損なうことはない。即ち、金属スペーサ５０は、金属ボルト４４の締結量、即ち位置を決定することができる。また、ゴムブッシュ５１は、金属ボルト４４の締め付け前までは、フランジ部４２ｂの貫通孔とゴムブッシュ５１の外周との間の遊び、及び金属スペーサ５０と金属ボルト４４との間の遊びの範囲での移動が可
能である。このため、短管２９Ｂのフランジ３５Ｂの内周面又は支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面と、すべり軸受４１の内周面とが同軸となるように調整することは可能である。

【0056】

そして、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの内周面及び外周面が、短管２９Ｂのフランジ３５Ｂの内周面、支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面、及びすべり軸受４１の内周面４１ａと同軸になるように調整した位置で、金属ボルト４４が締め付けられる。これにより、ゴムブッシュ５１は、フランジ部４２ｂの貫通孔内面、フランジ部４２ｂの上面、又は円筒状部分４３ａの上面に密着され、金属ボルト４４の締め付けに対するゴムブッシュ５１の反発力により、軸受ケーシング４２は、その同軸が調整された位置で固定される。

【0057】

また、すべり軸受装置３２が組み上げられた状態における弾性リング４５の径方向の厚みは、剛性材であるガイドスペーサ４６の径方向の厚みより大きい。ガイドスペーサ４６の下端部は、弾性リング４５の下方への脱落を防ぐために内側に延びたストッパ４６ｂを備えてもよい。金属製のガイドスペーサ４６は、そのストッパ４６ｂも含めて軸受ケーシング４２の外周面と円筒状部分４３ａの内周面とに接触することのないように、軸受ケーシング４２との間に隙間（遊び）を有する。

【0058】

以上のように、図４に示した実施形態によれば、１）ケーシングの短管２９Ｂのフランジ３５Ｂの内周面と、円筒状部分４３ａの内周面とが同軸であり、軸受ケーシング４２と接続する円筒状部分４３ａの接続面は、円筒状部分４３ａの内周面と直角であり、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの内周面とフランジ部４２ｂの円筒状部分４３ａとの接続面が直角であり、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの内周面に接触するすべり軸受４１の外周面４１ｂとすべり軸受４１の内周面４１ａが同軸であり、円筒部４２ａの外周面と円筒状部分４３ａの内周面の間にそれらと同軸の弾性リング４５及びガイドスペーサ４６が収納される。

【0059】

また、図４に示した実施形態によれば、２）ガイドスペーサ４６は、軸受ケーシング４２の外周面と円筒状部分４３ａの内周面に接触することのないように、軸受ケーシング４２との間に隙間（遊び）を有する。さらに、３）金属ボルト４４と、金属ボルト４４の外周に設けられた略円筒形状の金属スペーサ５０と、金属スペーサ５０の外周に設けられた略円筒形状のゴムなどの弾性材料で形成されるゴムブッシュ５１とにより軸受ケーシング４２と円筒状部分４３ａを締結される。

【0060】

これらにより、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの外周面と支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面の間に、ゴム等の弾性リング４５を備えても、すべり軸受４１の内周面４１ａと支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面とが同軸になるようにすべり軸受４１を配置して固定することができる。その結果、ゴム等の弾性リング４５の径方向の寸法誤差の影響が少なくなり、すべり軸受４１と円筒状部分４３ａの各内周面及び外周面が互いに同軸に配置できるようになった。

【0061】

そして、以上で説明した構造を有するすべり軸受装置３２は、すべり軸受４１にかかるラジアル荷重の作用による振動吸収、すなわち径方向の振動だけでなく、回転方向の振動の成分の吸収に優れた効果を発揮する。言い換えれば、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの外周面と支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面との間に備えられた弾性リング４５により、主に、径方向の振動成分が吸収される。また、すべり軸受４１、弾性リング４５、及び円筒状部分４３ａが同軸状に配置されるので、振動吸収の異方性が少なくなり、回転軸１０がどの方向に振れてすべり軸受４１に接触しても均等な振動吸収が可能となった。さらに、ゴムブッシュ５１により、主に、回転方向の振動成分が吸収される。

【0062】

尚、弾性リング４５は回転方向の振動成分の吸収に全く寄与しないというわけではなく、ゴムブッシュ５１は径方向の振動成分の吸収に全く寄与しないというわけではない。また、弾性リング４５又はゴムブッシュ５１の径方向の厚み等によって、各振動方向の振動成分の吸収の寄与の大小は影響される。

【0063】

また、以上で説明した構造を有するすべり軸受装置３２は、回転軸１０とすべり軸受４１の摺動により生ずる摩擦熱によるすべり軸受４１の摺動面（内周面４１ａ）の温度上昇を抑制することにも優れた効果を発揮する。すべり軸受４１を構成する樹脂材料の熱伝導率が金属の熱伝導率に比べて２桁近く小さいことから、すべり軸受４１の径方向の厚さは、金属製の回転軸１０の直径又は軸受ケーシング４２の内径の１００分の１オーダーの厚みであることが好ましいが、摺動負荷などの力学的負荷を考慮すると、５ｍｍから１５ｍｍの厚みが必要になる。

【0064】

ドライ運転時には、すべり軸受４１と回転軸１０との間に水による潤滑がなく、また大気雰囲気に晒されるので、すべり軸受４１と回転軸１０の摺動による摩擦熱の周辺雰囲気への放熱は、排水運転時に比べて極端に悪くなる。そのため、回転軸１０と摺動して摩擦熱が発生するすべり軸受４１の内周面４１ａは、次第に高温化していく。すべり軸受４１の熱伝導率と、内周面４１ａと外周面４１ｂとの温度差δＴとにより決定されるすべり軸受４１の外周側に放熱させる熱流量が、摺動部に発生する摩擦熱に均衡するようになると、すべり軸受４１の内周面４１ａの温度は安定する。

【0065】

すなわち、すべり軸受４１の内周面４１ａの温度をより低い温度で安定させるためには、すべり軸受４１の外周面４１ｂの温度を余り上昇させることなく、摩擦熱を速やかに外周側に放散することが必要である。このような考えに基づいて、すべり軸受４１の外周面４１ｂに接触する軸受ケーシング４２は、熱を速やかに外部に移送するための熱流路の役割を有する。

【0066】

軸受ケーシング４２の熱流路の役割を説明する。図４に示すように、軸受ケーシング４２のフランジ部４２ｂは、支持部材４３の円筒状部分４３ａと、互いの金属面で接触している。具体的には、フランジ部４２ｂの下面が、円筒状部分４３ａの上面と面接触している。このため、ドライ運転時における回転軸１０とすべり軸受４１の内周面４１ａとの間で生じる摩擦熱は、すべり軸受４１を伝導してその外周面４１ｂに至り、金属製の軸受ケーシング４２を通ってフランジ部４２ｂから支持部材４３の円筒状部分４３ａに拡散される。

【0067】

また、軸受ケーシング４２の上下には、すべり軸受４１を上下方向から固定する金属製の略円盤状の上側支持板４８及び下側支持板４９が、ボルト等の締結部材４４´等により締結されている。下側支持板４９は、更に支持部材４３の円筒状部分４３ａに向かって外周に延びて、ガイドスペーサ４６の下面に接し、ガイドスペーサ４６が下方に脱落しないように支えている。しかし、下側支持板４９とガイドスペーサ４６は互いに固定されていない。一方で、下側支持板４９とガイドスペーサ４６は熱伝達部材として機能する。具体的には、下側支持板４９とガイドスペーサ４６は、軸受ケーシング４２から円筒状部分４３ａまでの熱流路として機能する。すなわち、軸受ケーシング４２と上側支持板４８との接触、軸受ケーシング４２と下側支持板４９との接触、及び下側支持板４９とガイドスペーサ４６との接触、ガイドスペーサ４６と円筒状部分４３ａとの接触により、熱伝達が十分できるようにそれぞれの部材が互いに密着している。また、熱伝達部材（下側支持板４９及びガイドスペーサ４６）の熱伝導率は、軸受ケーシング４２や円筒状部分４３ａと同等なオ－ダーである。

【0068】

このような構造をすべり軸受装置３２が有するので、ドライ運転時において回転軸１０とすべり軸受４１の内周面との間で生じる摩擦熱は、すべり軸受４１を熱伝導してその外周面４１ｂに至り、そこで密着する金属製の軸受ケーシング４２を通って、下側支持板４９及びガイドスペーサ４６を経由して支持部材４３の円筒状部分４３ａに拡散される。特に、ガイドスペーサ４６の外周面と円筒状部分４３ａの内周面が接触するので、伝熱面を大きくとることができ、放熱が効率良く行われる。

【0069】

図示のように、ガイドスペーサ４６の内側に弾性リング４５が設けられ、弾性リング４５は、ガイドスペーサ４６と軸受ケーシング４２の円筒部４２ａに接触し、ガイドスペーサ４６は支持部材４３の円筒状部分４３ａに接触している。弾性リング４５の線膨張係数が金属のそれよりも１桁から２桁大きい。このため、回転軸１０とすべり軸受４１との摩擦熱の影響で弾性リング４５の温度が上昇すると、弾性リング４５の膨張によりガイドスペーサ４６が円筒状部分４３ａに向かって押される。さらに、弾性リング４５とガイドスペーサ４６とが互いに膨張することで、ガイドスペーサ４６の外周面と支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面との密着性が高まる。これにより、ガイドスペーサ４６から円筒状部分４３ａに放熱する熱流路が増加し、放熱量が増加する。

【0070】

ところで、前述のように、すべり軸受４１と回転軸１０との接触により、すべり軸受４１にはラジアル荷重が作用する。軸受ケーシング４２の下側支持板４９は、ガイドスペーサ４６に面接触しているが、固定されていない。したがって、軸受ケーシング４２がラジアル荷重をすべり軸受４１から受けたときに、軸受ケーシング４２はその半径方向に移動することができる。

【0071】

以上で説明したように、本実施形態におけるすべり軸受装置３２の構造は、ドライ運転時における回転軸１０との摺動によるすべり軸受４１の振動の吸収機能と、摩擦熱の放散機能を向上させるとともに、すべり軸受４１の軸芯の寸法精度を確保できる。

【0072】

なお、図４において、下側支持板４９は、径方向内側に延びてすべり軸受４１を下方から支持する機能と、径方向外側に延びてガイドスペーサ４６の脱落防止と熱的接触を担う機能を有しているが、これらの両機能を別々の部品で達成してもよい。また、図４のすべり軸受装置３２において、各部品を上下反転させても、同様の効果を奏することは明らかである。

【0073】

図５は、図４に示した実施形態の変形例を示す。なお、図４の実施形態に関して既に説明したことと同等の内容は省略される。また、図５中の符号に関しても、図４と同一の番号は同じ意味の範囲で解釈される。

【0074】

図５に示す実施形態では、下側支持板４９は、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの下面と、支持部材４３の円筒状部分４３ａの下面の両方に面接触し、これらの下面の少なくとも一方と締結部材４４（第２の締結部材の一例に相当する）又は締結部材４４´により締結されている。このとき、円筒状部分４３ａの上面と下面は平行であり、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの下面とフランジ部４２ｂの下面は平行である。また、円筒状部分４３ａの上面と下面との間の距離は、円筒部４２ａの下面とフランジ部４２ｂの下面との間の距離と等しい。

【0075】

下側支持板４９には、締結部材４４，４４´が通過するための孔が設けられる。軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの下面には、締結部材４４´を締結するネジ穴が設けられる。円筒状部分４３ａには、締結部材４４を締結するネジ穴が設けられる。下側支持板４９は、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの下面又は円筒状部分４３ａの下面に、締結部材４４，４４´により固定される。

【0076】

下側支持板４９を、円筒状部分４３ａ（又は軸受ケーシング４２の円筒部４２ａ）の下面に、締結部材４４（又は締結部材４４´）により締結固定し、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａ（又は円筒状部分４３ａ）の下面と、下側支持板４９の上面が接触するように構成される。これにより、図４で説明した実施形態と同様に、短管２９Ｂのフランジ３５Ｂの内周面、支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面、及びすべり軸受４１の内周面を互いに同軸となるように調整することができる。

【0077】

そして、図４に示した実施形態と同様に、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの外周面と支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面の間に備えられた弾性リング４５と、締結部材４４の外周に配置されたゴムブッシュ５１（第２の防振部材の一例に相当する）により、すべり軸受４１にかかるラジアル荷重の作用による振動吸収、すなわち径方向の振動だけでなく、回転方向の振動の成分の吸収に優れた効果を発揮する。

【0078】

また、図５の実施形態における熱流路について説明する。軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの下面と下側支持板４９の上面とが接触し、下側支持板４９の上面と支持部材４３の円筒状部分４３ａの下面とが接触している。このため、ドライ運転時における回転軸１０とすべり軸受４１の内周面４１ａとの間で生じる摩擦熱は、すべり軸受４１を熱伝導してその外周面４１ｂに至り、金属製の軸受ケーシング４２を通って下側支持板４９から直接支持部材４３の円筒状部分４３ａに放熱することができる。

【0079】

下側支持板４９の熱流路を、軸受ケーシング４２のフランジ部４２ｂの熱流路と同等の熱的なコンダクタンスとすることで、すべり軸受４１や弾性リング４５の各々の部品の軸方向の温度分布が均等にすることができるので、すべり軸受４１の軸方向に偏った変形や摩耗、弾性リング４５の軸方向に偏った振動吸収性能が生じることを防ぐことができる。

【0080】

尚、下側支持板４９を、円筒状部分４３ａの下面と軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの下面の両方に対して、締結部材４４及び締結部材４４´により固定することもできる。この場合、締結部材４４及び締結部材４４により、短管２９Ｂのフランジ３５Ｂの内周面、支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面、及びすべり軸受４１の内周面が、互いに同軸となるように調整することができる。また、この場合、締結部材４４のゴムブッシュ５１による締結箇所が増え、金属面の接触が強固となるので、振動吸収性能及びすべり軸受４１の摺動摩擦熱の放熱性能については、下側支持板４９を円筒状部分４３ａの下面又は軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの下面に締結部材４４又は締結部材４４´により固定する場合と同等以上の性能を発揮する。

【0081】

図６は、図４及び図５に示した実施形態の変形例を示す。具体的には、図６に示す実施形態は、図４又は図５に示した実施形態において、弾性リング４５とガイドスペーサ４６を取り除いたものに相当する。なお、図４及び図５の実施形態に関して既に説明したことと同等の内容は省略される。また、図６中の符号に関しても、図４及び図５と同一番号のものは同じ意味の範囲で解釈される。図５で説明した変形例は、図６において破線で記載された部分まで拡張される。

【0082】

図４及び図５に示した実施形態のように、ケーシングの短管２９Ｂのフランジ３５Ｂの内周面と、軸受ケーシング４２と接続する円筒状部分４３ａの内周面とが同軸になるように締結部材４４で調整した後に、弾性リング４５とガイドスペーサ４６を取り外してもよい。或いは、締結部材４４は軸受ケーシング４２の位置決め調整が可能なので、予め、弾性リング４５とガイドスペーサ４６を取り外した状態で、締結部材４４で短管２９Ｂとフランジ３５Ｂとが同軸になるように調整してもよい。このようにしても、締結部材４４のゴムブッシュ５１が弾性材料なので、すべり軸受４１にかかるラジアル荷重の作用による
振動吸収に、すなわち、径方向の振動だけでなく、回転方向の振動の成分の吸収に対応可能である。熱の伝達に関しては図４及び図５と同等の性能を発揮する。

【0083】

図７は、図４に示した実施形態の別の変形例を示す。なお、図４の実施形態に関して既に説明したことと同等の内容の説明は省略される。図７中の符号に関しても、図４と同一番号のものは同じ意味の範囲で解釈される。

【0084】

図７の実施形態は、図４の実施形態において、弾性スペーサ４７（第４の防振部材の一例に相当する）が、軸受ケーシング４２のフランジ部４２ｂの下面と、支持部材４３の円筒状部分４３ａの上面の間に挟まれたものに相当する。弾性スペーサ４７は、ゴム製のパッキン、金属の細片を加熱・加圧して多孔質状に加工することで弾性性能を備えた多孔質金属素材の防振材のパッキン、又は金属板を波板加工すること等により弾性性能を備えさせた弾性構造金属のパッキンも含む。

【0085】

図７に示す実施形態によれば、すべり軸受４１にかかるラジアル荷重の作用による振動吸収に、すなわち、径方向の振動だけでなく、回転方向の振動の成分の吸収に、更に優れた効果を発揮する。すなわち、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの外周面と支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面の間に備えられた弾性リング４５により、主に、径方向の振動成分が吸収され、ゴムブッシュ５１により、主に、回転方向の振動成分が吸収される。さらに、弾性スペーサ４７により、径方向の振動と回転方向の振動の両方の成分の吸収が吸収できる。

【0086】

図７に示す実施形態においても、図４で説明した実施形態と同様に、短管２９Ｂのフランジ３５Ｂの内周面、支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面、及びすべり軸受４１の内周面を互いに同軸となるように調整することができる。

【0087】

また、図４で説明したように、図７のすべり軸受装置３２は、軸受ケーシング４２の下面に締結されている金属製の略円盤状の下側支持板４９を備え、その下側支持板４９はガイドスペーサ４６の下面に接し、ガイドスペーサ４６は円筒状部分４３ａに接している。このため、すべり軸受４１に生じる摺動摩擦熱は、下側支持板４９及びガイドスペーサ４６を通じて、支持部材４３の円筒状部分４３ａに放散することができる。

【0088】

また、弾性リング４５として、前述した弾性性能を備えた多孔質金属素材の防振材のパッキン、又は弾性性能を備えさせた弾性構造金属のパッキンを用いることで、すべり軸受４１で生じる摺動摩擦熱を、軸受ケーシング４２のフランジ部４２ｂ側から、弾性リング４５を通じて支持部材４３の円筒状部分４３ａに放散することができる。

【0089】

図８は、図６に示した実施形態のさらなる変形例である。なお、図６の実施形態に関して既に説明したことと同等の内容の説明は省略される。また、図８中の符号に関しても、図６と同一番号のものは同じ意味の範囲で解釈される。

【0090】

図８の実施形態は、図６の実施形態において、弾性スペーサ４７が、軸受ケーシング４２のフランジ部４２ｂの下面と、支持部材４３の円筒状部分４３ａの上面の間に挟まれたものに相当する。弾性スペーサ４７は、ゴム製のパッキン、金属の細片を加熱・加圧して多孔質状に加工することで弾性性能を備えた多孔質金属素材の防振材のパッキン、又は金属板を波板加工すること等により弾性性能を備えさせた弾性構造金属のパッキンも含む。

【0091】

弾性スペーサ４７がゴム製のパッキンである場合には、軸受ケーシング４２のフランジ部４２ｂから支持部材４３の円筒状部分４３ａに通過する熱量は極端に制限される。このため、下側支持板４９は、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの下面と、支持部材４３の
円筒状部分４３ａの下面の両方に面接触し、少なくとも一方と締結部材４４（４４´）により締結されている。これにより、すべり軸受４１で生じる摺動摩擦熱を軸受ケーシング４２の下面から下側支持板４９を介して支持部材４３の円筒状部分４３ａの下面に伝達し、放熱することが可能である。なお、下側支持板４９を、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａ下面と、支持部材４３の円筒状部分４３ａの両方に対して、締結部材４４及び締結部材４４´により締結してもよい。

【0092】

弾性スペーサ４７として、前述した弾性性能を備えた多孔質金属素材の防振材のパッキン、又は弾性性能を備えさせた弾性構造金属のパッキンを用いる場合には、軸受ケーシング４２のフランジ部４２ｂから支持部材４３の円筒状部分４３ａに通過する熱量をある程度確保できる。このため、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの下面と、支持部材４３の円筒状部分４３ａの下面の両方に対して、下側支持板４９を取り付けなくてもよい。

【0093】

図８の実施形態によれば、図６の実施形態と同様に、短管２９Ｂのフランジ３５Ｂの内周面、支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面、及びすべり軸受４１の内周面を互いに同軸となるように調整することができる。また、図８の実施形態によれば、締結部材４４に備えられたゴムブッシュ５１により主に回転方向の振動成分が吸収され、軸受ケーシング４２のフランジ部４２ｂの下面と、支持部材４３の円筒状部分４３ａの上面の間に挟んだ弾性スペーサ４７により、径方向の振動と回転方向の振動の両方の成分が吸収される。

【0094】

図９は、図５に示した実施形態のさらなる変形例を示す。なお、図５の実施形態に関して既に説明したことと同等の内容の説明は省略される。また、図９中の符号に関しても、図５と同一番号のものは同じ意味の範囲で解釈される。

【0095】

図９の実施形態は、図５の実施形態において、弾性スペーサ４７が、軸受ケーシング４２のフランジ部４２ｂの下面と、支持部材４３の円筒状部分４３ａの上面の間に挟まれたものに相当する。弾性スペーサ４７は、ゴム製のパッキン、金属の細片を加熱・加圧して多孔質状に加工することで弾性性能を備えた多孔質金属素材の防振材のパッキン、又は金属板を波板加工すること等により弾性性能を備えさせた弾性構造金属のパッキンも含む。

【0096】

ゴムの熱伝導率は金属等に比べて２桁ほど小さいので、弾性スペーサ４７がゴム製のパッキンである場合には、軸受ケーシング４２のフランジ部４２ｂから支持部材４３の円筒状部分４３ａに通過する熱量は極端に制限される。このため、下側支持板４９は、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの下面と、支持部材４３の円筒状部分４３ａの下面の両方に面接触し、少なくとも一方と締結部材４４（４４´）により締結されている。これにより、すべり軸受４１で生じる摺動摩擦熱を軸受ケーシング４２の下面から下側支持板４９を介して支持部材４３の円筒状部分４３ａの下面に伝達し、放熱することが可能である。なお、下側支持板４９を、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａ下面と、支持部材４３の円筒状部分４３ａの両方に対して、締結部材４４及び締結部材４４´により締結してもよい。

【0097】

弾性スペーサ４７として、前述した弾性性能を備えた多孔質金属素材の防振材のパッキン、又は弾性性能を備えさせた弾性構造金属のパッキンを用いる場合には、軸受ケーシング４２のフランジ部４２ｂから支持部材４３の円筒状部分４３ａに通過する熱量をある程度確保できる。このため、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの下面と、支持部材４３の円筒状部分４３ａの下面の両方に対して、下側支持板４９を取り付けなくてもよい。

【0098】

図９の実施形態によれば、図５の実施形態と同様に、短管２９Ｂのフランジ３５Ｂの内周面、支持部材４３の円筒状部分４３ａの内周面、及びすべり軸受４１の内周面を互いに同軸となるように調整することができる。また、図９の実施形態によれば、締結部材４４に備えられたゴムブッシュ５１により、主に回転方向の振動成分が吸収され、軸受ケーシ
ング４２のフランジ部４２ｂの下面と、支持部材４３の円筒状部分４３ａの上面の間に挟んだ弾性スペーサ４７により、径方向の振動と回転方向の振動の両方の成分が吸収される。

【0099】

以上で説明したように、図４から図９に示した実施形態のように、すべり軸受装置３２の構造は、すべり軸受４１の軸芯の寸法精度を確保できるとともに、ドライ運転時における回転軸１０との摺動によるすべり軸受４１の振動の吸収機能と、摩擦熱の放散機能を向上させることができる。

【0100】

なお、既に述べたように、図４から図９の実施形態においては、下側支持板４９は、径方向内側に延びてすべり軸受４１を下方から支持する機能と、径方向外側に延びてガイドスペーサ４６の脱落防止と熱的接触を担う機能を有しているが、これらの両機能を別々の部品で行ってもよい。図１０は、リテイニング部材４８´４９´を備えたすべり軸受装置３２の概略断面図である。例えば、図１０に示すように、上側支持板４８及び下側支持板４９に代えて、略中空円盤状のリテイニング部材４８´，４９´によりすべり軸受４１を支持してもよい。軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの内周面には、軸方向に離間してリテイニング部材４８´，４９´を嵌め込む溝が形成されている。溝に嵌め込まれたリテイニング部材４８´，４９´によって、すべり軸受４１が支えられているので、すべり軸受４１が脱落することはない。図１０の例では、軸受ケーシング４２からの伝熱部材として、軸受ケーシング４２に締結された伝熱部材４９´´を用いているが、すべり軸受４１で生じる摺動摩擦熱を、軸受ケーシング４２から十分に放射できる場合には、破線で示されるように、熱的接触を担う機能をもたせた伝熱部材４９´´を省略してもよい。

【0101】

以上、すべり軸受４１が、円筒状の樹脂材料で成形された場合について説明した。しかしながら、回転軸１０の径が大きいほど、すべり軸受４１を円筒状に成形するために大きな型を特別に用意する必要がある。また、すべり軸受４１の厚みも大きくする必要があるので、樹脂の均質性や寸法精度を保つことがより困難であるし、コストも増加する。

【0102】

そこで、本実施形態では、断面が円弧状であり且つ軸方向に短冊状の複数の樹脂部品を軸受ケーシング４２の内周面に取り付けることで、すべり軸受４１を全体として円筒状のすべり軸受４１を形成している。

【0103】

図１１は、本実施形態に係るすべり軸受４１の概略横断面図である。図１１において、すべり軸受４１を構成する樹脂部品の円弧の内周と外周が、軸芯Oから半径Ｒｉと半径Ｒ
ｏで規定される。この樹脂部品の厚み（Ｒｏ－Ｒｉ）は、すべり軸受４１に必要な厚さを備えている。軸受ケーシング４２はその内周面に複数の内凸部４２ｃを有し、樹脂部品を円弧の両端から挟んで保持する。

【0104】

すべり軸受４１を軸受ケーシング４２に組み込んだ状態で、又はすべり軸受４１が組み込まれた軸受ケーシング４２を支持部材４３の円筒状部分４３ａに組み込んだ状態で、すべり軸受４１の内周面が、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの外周面４２ｄ（図中破線）と、又は円筒状部分４３ａの外周面と同軸となるように、すべり軸受４１を加工することができる。

【0105】

また、軸受ケーシング４２の円筒部４２ａの外周に弾性リング４５を装着し、更にその外周にガイドスペーサ４６を取り付けた状態で、すべり軸受４１の内周面がガイドスペーサの外周面と同軸となるように、すべり軸受４１を加工することができる。これにより、大きな型を特別に用意する必要がなくなり、樹脂の均質性や寸法精度を保ちながら、厚みも大きくすることができる。

【0106】

図１２は、図１１に示したすべり軸受４１を構成する樹脂部品のドライ運転時における熱流束を破線で示した概略図である。図示のように、すべり軸受４１の円弧の端部４１ｃが軸受ケーシング４２の内凸部４２ｃに面接触しているので、同一の厚みの円筒状の樹脂製すべり軸受を用いた場合に比べ、すべり軸受４１の内周面に生じたドライ運転時の摩擦熱を速やかに軸受ケーシング４２に伝えることができる。

【0107】

以上の実施形態に例示したすべり軸受装置３２は、特に、複数のすべり軸受が直列に配置された立軸ポンプに好適である。実施形態で例示したすべり軸受装置３２を、図３に示した立軸ポンプ３に搭載することで、回転軸の偏角、偏心を抑えることができ、立軸ポンプ３のドライ運転時に、すべり軸受４１の回転軸１０との摺動による振動が吸収され且つ抑制される。その結果、すべり軸受４１の偏摩耗又は偏摩擦が抑制され、また、摺動摩擦熱によるすべり軸受４１の温度上昇が抑えられるようになった。

【0108】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、又は、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲及び明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、又は省略が可能である。

【符号の説明】

【0109】

３…立軸ポンプ
１０…回転軸
３２…すべり軸受装置
３３…すべり軸受装置
４１…すべり軸受
４２…軸受ケーシング
４３…支持部材
４４…金属ボルト
４５…弾性リング
４６…ガイドスペーサ
４７…弾性スペーサ
４９…下側支持板
５０…金属スペーサ
５１…ゴムブッシュ
４１ａ…内周面
４１ｂ…外周面
４２ａ…円筒部
４２ｂ…フランジ部
４３ａ…円筒状部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】