(第1の実施形態)
 本発明の第1実施形態を図1から図3に基づい� ��説明する。図1は、本実施形態に係わる軸受 装置が搭載される回転機械の一例として、蒸 気タービン1が示されている。蒸気タービン1� ��、蒸気タービン1に流入する蒸気(作動流体)� ��量と圧力を調整する調整弁2と、圧力を保持 するケーシング3と、動力を発生する動力発� �部4と、動力をコンプレッサー等の機械に伝� ��するロータ5とを主たる構成としている。

 調整弁2は、ケーシング3の内部に複数個� �り付けられており、それぞれ図示しないボ� �ラから蒸気が流入する調整弁室6と、弁体7と 、弁座8とを備えている。弁座8は、略円筒形� ��をし、その軸心はロータ5の軸心と直交して いる。また、ロータ5はその回転軸10が、ジャ ーナル軸受装置100(後述する)及び図示しない� ��ラスト軸受装置によって支持されている。

 弁座8の内径は、ロータ5に向かう方向に� �々に拡大し、先端部は蒸気室11に連通してい る。弁座8の蒸気室11に対して反対側端部の内 面は内側に凸な曲率を持つ曲面9を形成して� �る。弁体7の下部形状は、球体の一部分を形� ��しており、弁座8の曲面9に接離可能に設け� �れている。弁体7が、弁座8から離れると蒸気 流路が開き、弁座8に接触すると蒸気流路が� �じられることになる。調整弁2は、弁体7の開 け閉めにより蒸気流量を制御する。さらに、 複数の調整弁2の開閉タイミングを調整して� �気タービンの出力を制御する。

 蒸気室11は、調整弁2から流入する蒸気を� ��力発生部4に案内するものであり、略ドーナ ツ型形状をしている。蒸気室11の蒸気流路は� ��側に向かって行くに従って狭くなり、かつ� ��ータ5の軸心と平行する向きに偏向する。

 動力発生部4は、ケーシング3に固定され� �ノズル20と、ロータ5に取り付けられた動翼21 とを備えている。ノズル20と動翼21との1組を� ��落といい、本実施形態では6段落備えている 。ノズル20は、蒸気通路内で蒸気を膨張させ� ��速度エネルギーを生み、流れの向きを変え� ��軸の回転方向の運動量を作る作用をする。� ��翼21は、ノズル20で速度エネルギーに変換さ れた蒸気のエネルギーを吸収して、ロータ5� �回転エネルギーに変換する作用をする。

 ノズル20は、放射状に多数配置され、ケ� �シング3に強固に固定されたリング状の仕切� ��外輪22と、リング状の仕切板内輪23とで保持 されている。仕切板内輪23のロータ5側端部と ロータ5との間には、蒸気漏れを防止するシ� �ル構造が設けられている。蒸気圧力の高い� �落では、シール構造としてラビリンス構造� �採用している。

 動翼21は、放射状に多数配置され、ロー� �5に突出して円筒状に設けられたディスク24� �外周部に強固に取り付けられている。最終� �の動翼21の先端には、シュラウド25が取り付� ��られ、仕切板外輪22側のシュラウド25に対向 する位置には、蒸気漏れを防止するためのフ ィンが取り付けられている。

 ロータ5は、軸受装置100(後述する)により� ��転自在に支持されている。ロータ5は、動力 発生部4で発生した動力をコンプレッサー等� �機械に伝達する作用をする。ロータ5とケー� ��ング3の間には、蒸気等の漏れを防止するシ ール構造が設けられている。蒸気タービン1� �作動させて仕事を終えた排気蒸気は、排気� �26を通って図示しない復水器に送られる。

 次に、図1から図3を参照して、ロータ5の� ��転軸10に組み付けられたジャーナル軸受装� �100について説明する。このジャーナル軸受� �置100は、装置本体(図示略)に固定された軸受 架台50と、軸受架台50に支持されて被支持体� �なる回転軸10が中央部を貫通する軸受ハウジ ング51と、該軸受ハウジング51内にて該回転� �10の回り(矢印(イ)方向)に配置されて該回転� �10の外周面10Aを回転自在に支持する複数のパ ッド52とを具備する。軸受ハウジング51は、� �部に潤滑油が満たされる油槽として機能す� �。軸受ハウジング51は全体として円筒形状に 形成されており、軸受架台50に嵌合、支持さ� ��ている。また、軸受ハウジング51の内周側� �は、回転軸10の軸回り(矢印(イ)で示す)に沿� �ように複数のパッド52が配置されている。本 実施形態において、各パッド52の回転軸10と� �する内周面及びその反対側の外周面は、と� �に、回転軸10の軸回りに該回転軸10の外周面� ��沿うような湾曲形状をなすとともに、回転� ��10の軸方向に該軸方向と略平行となる平坦� �形状をなしている。パッド52の数は特に限定 されないが、実用的には、4枚から6枚のパッ� ��が設けられるのが好ましい。ただし、パッ� ��が2枚であっても十分な効果が期待できる。

 軸受架台50及び軸受ハウジング51について 、軸受架台50の内周面50Aと軸受ハウジング51� �外周面51Aとが接する接触面53は、回転軸10の� ��線Mに対して外側に突出する凸状曲面、つま り、軸線Mを中心として同軸の全周にわたっ� �外側に突出する曲面を形成しており、該軸� �架台50に対して軸受ハウジング51をスリップ� ��能に支持する。これにより、軸受ハウジン� ��51は、軸受架台50に対して該凸状曲面に沿っ て揺動自在(矢印A-B方向に揺動自在)に支持さ� ��ている。

 また、軸受ハウジング51には、パッド52が 収納される凹状の収納部54が回転軸10の軸回� �に環状に形成されている。この収納部54内に 、軸線Mに沿った曲面を形成しかつパッド52を 支持する内周面51Bが形成されている。この曲 面を形成する軸受ハウジング51の内周面51Bは� ��その中央部が内側の回転軸10に向けて突出� �ている。これによって軸受ハウジング51の内 周面51Bと、軸線Mに沿って平坦なパッド52の外 周面52Aとの間の離間距離Lは、軸線Mに沿って� ��央部側から端部側に向かって次第に大きく� ��るように形成されている。また、軸受ハウ� ��ング51の内周面51Bは、図2および図3に示すよ うに、通常時において、中央の突出した部分 が回転軸10の外周面10Aに接触してパッド52を� �持する。

 また、軸受ハウジング51において、軸線M� ��向中央部には各パッド52と対応してピボッ� �57が突出している。また、対応するパッド52� ��外周面には、ピボット57の先端が係合され� �凹部58が設けられている。そして、これらピ ボット57及び凹部58によってパッド52は、軸受 ハウジング51に対して軸線M回り及び軸線M方� �に位置決め保持されている。

 そして、このような構成のジャーナル軸� ��装置100では、以下のような作用及び効果が� ��される。まず、回転軸10が自重や外部から� �達される振動などで、回転軸10がその軸線M� �対して弓なりに変形して、軸線Mに対して直� ��する方向に変位した場合(図10に示されるよ� ��な現象の場合)に、例えばパッド52の形状が� ��点鎖線で示すように変化する。これにより� ��軸受ハウジング51によるパッド52の支持位置 55が、回転軸10の軸線Mの方向の曲面に沿って� ��々に移動し、回転軸10の変形に対して追従� �て、パッド52によって回転軸10を確実に支持� ��ることができる。

 また、軸受ハウジング51の外周面51Aと軸� �架台50の内周面50Aとが接触する接触面53は、� ��転軸10の軸線Mに対して外側に突出する凸状� ��面とされ、該凸状曲面の接触面53を介して� �軸受ハウジング51が軸受架台50に対して揺動� ��在(矢印A-B方向に揺動自在)に支持されてい� �。このため、回転軸10がその軸線Mに対して� �なりに変形した場合であっても、軸受架台50 に対して軸受ハウジング51が、曲面を形成す� ��接触面53を介してスリップする。これによ� �、軸受ハウジング51と軸受架台50との間に歪� ��を生じさせることなく、軸受架台50に対し� �軸受ハウジング51を安定して揺動自在に支持 させることができる。すなわち、回転軸10が� ��の軸線Mに対して弓なりに変形した場合に、 軸受架台50に対して軸受ハウジング51が揺動� �つつ、軸受ハウジング51によるパッド52の支� ��位置が、回転軸10の軸方向に沿う曲面に沿� �て徐々に移動する。これにより、パッド52、 軸受ハウジング51、軸受架台50の間に歪みを� �生させず、かつパッド52に対して部分的な応 力集中を生じさせること無く、該パッド52に� ��り回転軸10を安定して支持させることがで� �る。その結果、従来のような、パッド52に対 して部分的に応力が集中することで生じる磨 耗、温度上昇を防止し、軸受特性を常時安定 した状態に維持することができる。

 また、上記構成のジャーナル軸受装置100� ��は、軸受ハウジング51の内周面51Bを軸線Mに� ��った曲面としてパッド52の外周面52Aとの間� �離間距離Lを軸線Mに沿って中央部側から端部 側に向かって次第に大きくなるようにしてお り、パッド52は、外周面52Aが軸線Mに沿って略 平坦な形状としている。このため、上記効果 を奏しつつ、パッド52を容易に加工すること� ��でき、また、既存のパッド52をそのまま使� �することができ、製造コストの低減を図る� �とができる。すなわち、製造コストの低減� �図りつつ、上述したように、回転軸10の軸線 Mに沿う変形に対してパッド52を確実に追従さ せることができ、軸受特性を常時安定した状 態に維持することができる。

 なお、上記実施形態では、軸受ハウジン� ��51の内周面51Bを軸線Mに沿って内方側に突出� ��た曲面とし、かつパッド52の外周面52Aを平� �面としたが、これに限定されず、図4に示す� ��うに、パッド52の外周面52Aを軸線Mに沿って� ��方側に突出した曲面としても良い。また、� ��5に示すように、軸受ハウジング51の内周面5 1Bを軸線Mに沿って外方側に突出した曲面とし 、かつパッド52の外周面52Aを軸線Mに沿って外 方側に突出した曲面としても良い。そして、 このような図4及び図5の例においても、軸受� ��ウジング51の内周面51Bとパッド52の外周面52A との間の離間距離Lが、軸線Mに沿って中央部� ��から端部側に向かって次第に大きくなる。� ��のため、図2および図3の軸受装置100と同様� �、回転軸10が自重や外部から伝達される振動 などで、回転軸10がその軸線Mに対して弓なり に変形して、軸線Mと直交する方向に変位し� �場合(図10に示されるような現象の場合)に、� ��受ハウジング51によるパッド52の支持位置55� ��、回転軸10の軸方向の曲面に沿って徐々に� �動し、回転軸10の変形に対して追従するので 、パッドによって回転軸10を確実に支持する� ��とができる。その結果、従来のような、パ� ��ド52に対して部分的に応力が集中すること� �生じる磨耗、温度上昇を防止し、軸受特性� �常時安定した状態に維持することができる� �

(第2の実施形態)
 本発明の第2実施形態について、図6を参照� �て説明する。本実施形態のジャーナル軸受� �置101が、第1実施形態のジャーナル軸受装置1 00と構成を異にするのは、軸受ハウジング51� �内周面51Bの形状である。すなわち、該軸受� �ウジング51の内周面51Bは軸線Mに沿った曲面� �されるとともに、該曲面の中央部は、内方� �回転軸10側に突出した形状とされ、かつ該曲 面が突出した部分の頂上部は軸線Mに略平行� �平坦面56に形成されている。

 そして、このようなジャーナル軸受装置1 01では、回転軸10がその軸線Mに対して弓なり� ��変形していない正常な場合においては、軸� ��ハウジング51の内周面51B中央の平坦面56によ ってパッド52を、回転軸10を径方向外方から� �定した状態で支持できる。また、回転軸10が その軸線Mに対して弓なりに変形した場合に� �、第1実施形態と同様に、軸線Mに沿い中央部 から端部側に向かって次第に大きくなる離間 距離Lを有する軸受ハウジング51の内周面51Bと パッド52の外周面52Aによって、軸受ハウジン� ��51によるパッド52の支持位置55が、回転軸10� �軸方向の曲面に沿って徐々に移動する。こ� �により、回転軸10の変形に対して確実に追従 する。その結果、軸受特性を常時安定した状 態に維持することができる。

 なお、第2実施形態に示されるような、軸 受ハウジング51の内周面51Bの頂上部に形成さ� ��る軸線Mに沿う略平行な平坦面56は、図4又は 図5に示される構成のジャーナル軸受装置に� �用しても良い。

(第3の実施形態)
 本発明の第3実施形態について、図7及び図8� ��参照して説明する。本実施形態のジャーナ� ��軸受装置102が、第1実施形態のジャーナル軸 受装置100と構成を異にするのは、図7に示す� �うに、軸受ハウジング51にパッド52を支持す� ��支持部材となるピポット60の位置である。� �のピポット60は、その基端部が軸受ハウジン グ51の内周面51B側の軸方向端部に固定されか� ��その先端部が該内周面51Bから突出するよう� ��配置されるとともに、その先端部が、対向� ��るパッド52の外周面52Aに形成された凹部61内 に挿入される。そして、このようなピポット 60と凹部61との係合によって、パッド52が軸受 ハウジング51に対して軸方向及び軸回り(矢印 (イ)方向)に位置決めされる。また、凹部61内� ��挿入されたピポット60と、凹部61との間には クリアランス62が形成され、該クリアランス6 2の分だけ、パッド52が軸受ハウジング51に対� ��て自由に移動することができる。これによ� ��、回転軸10の変形、変位に対してパッド52を 追従させることが可能となる。また、ピポッ ト60と該ピポット60を係合する凹部61とは、間 隔64を有する軸受ハウジング51の内周面51Bと� �パッド52の外周面52Aの端部にそれぞれ形成さ れている。すなわち、軸受ハウジング51に応� ��が発生する軸線Mに沿う中央部付近以外の箇 所に、ピポット60と該ピポット60を係合する� �部61が設けられている。

 以上の構成としたように第3実施形態に示 されるジャーナル軸受装置102では、パッド52� ��外周面52Aの軸線方向端部側で、かつ軸受ハ� ��ジング51に応力が発生する軸線Mに沿う中央� ��付近以外の箇所にピポット60を設けている� �さらに、ピポット60により、パッド52を該軸� ��ハウジング51に対して位置決め支持するの� �、該ピポット60に掛かる負荷を低減させつつ 、該ピポット60によりパッド52を軸受ハウジ� �グ51に対して位置決め保持させることができ る。

 なお、本実施形態では、軸受ハウジング5 1の内周面51Bに前記各パッド52を位置決め保持 するピポット60を備えているが、これに限定� ��れず、パッド52の外周面52A側の軸線Mに沿っ� ��端部にピポット60を設け、かつ軸受ハウジ� �グ51の内周面51Bに、ピポット60を係合する凹� ��61を設けても良い。あるいは、両端部に対� �なして設けるものとしても良い。また、上� �では、ピポット60が軸受ハウジング51の内周� ��51Bに設けられ、また、凹部61が、パッド52の 外周面52Aに設けられるものとしたが、これに 限定されない。例えば、図8に示すように、� �ッド52を収納するように凹状に配置された収 納部54の壁面54Aと、パッド52の側面52Bとにそ� �ぞれ設けても良い。そして、この場合、収� �部54の壁面54A、パッド52の側面52Bのいずれに� ��ピポット60又は凹部61を配置するかは適宜選 択される。

(第4の実施形態)
 本発明の第4実施形態について、図9を参照� �て説明する。本実施形態のジャーナル軸受� �置103が、第3実施形態のジャーナル軸受装置1 02と構成を異にするのは、支持部材の形態で� ��る。すなわち、第4実施形態では、軸受ハウ ジング51の内周面51Bに対してパッド52を位置� �め保持するための支持部材が、可撓性を有� �るロッド65により形成されていることに特徴 を有している。該ロッド65は、パッド52を貫� �して回転軸10の軸線Mに沿うように配置され� �とともに、その端部が、収納部54の壁面54Aに 形成された凹部66内に係合されている。回転� ��10がその軸線Mに対して弓なりに変形した場� ��には、これに追従してロッド65が軸線Mと直� ��する方向に変形する。

 第4実施形態に示されるジャーナル軸受装 置103では、回転軸10がその軸線Mに対して弓な りに変形することに応じて、パッド52が同様� ��変形した場合であってもその変形に追従し� ��支持部材であるロッド65が撓む。これによ� �、ロッド65とパッド52との間に応力集中が発� ��せず、該ロッド65によりパッド52を安定して 支持できる効果も奏される。

 なお、第4実施形態では、パッド52を回転� ��10の軸方向に沿って貫通するようにロッド65 を設けたが、これに限定されず、パッド52を� ��通させることなく、分割したロッド65を、� �納部54の壁面54A付近にのみ設けることで、パ ッド52を軸受ハウジング51に位置決め支持さ� �るようにしても良い。また、第3及び第4実施 形態に示される支持部材は、図4又は図5に示� ��れる構成のジャーナル軸受装置に適用して� ��良い。

 また、上記の第1から第4実施形態は、回� �機械の一例である蒸気タービン1に適用した� ��合について述べたものであるが、これに限� ��されず、上述したジャーナル軸受装置100、1 01、102、103を、蒸気タービン1以外の圧縮機、 過給機などの回転機械に組み込んでも良い。 そして、このような圧縮機、過給機などの回 転機械においても、パッド52に対して部分的� ��応力が集中することで生じる磨耗、温度上� ��を防止し、軸受特性を常時安定した状態に� ��持することができる。その結果、ガスター� ��ン、圧縮機、過給機などの回転機械の軸受� ��高寿命化を図り、これら回転機器の軸受部� ��に係わるメンテナンスコストを低く抑える� ��とができる。

 以上、本発明の実施形態について図面を� ��照して詳述したが、具体的な構成はこの実� ��形態に限られるものではなく、本発明の要� ��を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる� ��