JP2002188637A - 軸受装置及びポンプ装置並びにポンプ設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軸受装置において、安価で設置スペースを小さ
く、省エネルギー化及び省資源化が図れ、低速回転領域
から高速回転領域及び長期間にわたって十分な給油量及
び高い信頼性が得られるようにすること。 【解決手段】ジャーナル軸受２に潤滑油１１を供給する
給油装置２４ａは、回転軸に固定されたディスク１９
と、それに対向する弧状で浅い油室２１を形成したオイ
ルケース２０と、潤滑油１１を導くための油吸込路２７
ａと、ジャーナル軸受２に潤滑油１１を導くための油供
給路２６とを有しており、オイルケース２０は耐熱性で
且つ自己潤滑性を有する合成樹脂で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸受装置及びポン
プ装置並びにポンプ設備に係り、特に粘性ポンプ式自己
給油装置を備えた軸受装置及びポンプ装置並びにポンプ
設備に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的なポンプ設備（従来技術
１）を図１０及び図１１を参照しながら説明する。図１
０は従来のポンプ設備の概略構成図、図１１は図１０に
用いられるポンプ装置の概略構成図である。

【０００３】図１０に示すごとく、産業プラントあるい
は発電プラントに用いられるポンプ設備６０は、電動機
等の回転駆動機５０、変速機５１、ポンプ装置５２、各
機器５０、５１、５２の軸受装置に潤滑油を供給する油
ポンプ５３、潤滑油を貯蔵する油タンク５４、各機器５
０、５１、５２の軸受装置によって昇温した潤滑油を冷
却するオイルクーラ５５、及び各機器５０、５１、５２
と潤滑油供給設備５３、５４を結ぶ油配管５６等によっ
て構成されている。

【０００４】係る回転駆動機５０、変速機５１及びポン
プ装置５２において、それぞれの回転軸を支持する軸受
装置は、潤滑油を下半分に貯溜した軸受ケーシング内で
回転軸が摺動する油潤滑軸受装置である。この潤滑油
は、軸受部の潤滑、摩擦作用による発熱によって温度上
昇し、その粘度が低下する。潤滑油の粘度が低下する
と、軸受摺動部分に形成される油膜膜厚が減少し、回転
軸と軸受とが固体接触を生じ、軸受損傷を引き起こす。
そこで、潤滑油を冷却するために、軸受ケーシング内の
潤滑油を各軸受の下部より油配管５６を通して外部の油
タンク５４に取出し、油ポンプ５３により循環してオイ
ルクーラ５５により冷却し、油温を下げた後に、油配管
５６を通して軸受装置に戻し、各軸受に給油する強制循
環冷却方式が用いられている。

【０００５】そして、係るポンプ装置５２は、図１１に
示すように、ジャーナル軸受２及びスラスト軸受３を備
えている。ジャーナル軸受２及びスラスト軸受３は軸受
ケーシング１０内の区画された空間に並置されている。
潤滑油１１は、軸受ケーシング１０内の下部に貯溜さ
れ、回転軸１、ジャーナル軸受２及びスラスト軸受３の
下部が浸漬されている。ラビリンスシール１５は軸受ケ
ーシング１０から潤滑油１１が漏れるのを防止するため
に設けられている。

【０００６】通常、ジャーナル軸受２は、摺動面にホワ
イトメタルと称する錫／銅合金をライニングした鋼製の
スリーブであり、上下方向に２分割された構造である。
また、スラスト軸受３は、回転軸１に取付けられ回転軸
１と共に回転するスラストランナ１２と、スラストラン
ナ１２に摺動しスラスト方向の軸変位を支持するスラス
トパッド３ａとを有している。スラストパッド３ａは、
その摺動面にジャーナル軸受２と同様のホワイトメタル
と称する錫／銅合金がライニングされた扇形状の鋼板で
あり、スラストランナ１２を取り囲むように、左右に放
射状に配列されている。

【０００７】これらの軸受２、３は、内部に潤滑油１１
を貯めることができる軸受ケーシング１０内に配置さ
れ、循環給油されて軸受作用を行う。上述の如く、潤滑
油１１は摺動による発熱によって温度が上昇するが、高
温となった潤滑油１１を軸受ケーシング１０の下部ポー
ト１７から取り出し、一旦油タンク５４に回収し、その
後、オイルクーラ５５により冷却し、低温となった潤滑
油１１を軸受箱上部の給油ポート１８から、それぞれジ
ャーナル軸受２及びスラスト軸受３の摺動部に給油して
潤滑作用を行う。

【０００８】また、自己給油装置を備えた従来の軸受装
置としては、回転軸にオイルリングを取付け、軸受ケー
シング内の下部に溜められた潤滑油を回転軸と共に回転
するオイルリングにより回転軸の上部にかきあげ、軸受
の潤滑を行うものがある（従来技術２）。

【０００９】また、自己給油装置を備えた従来の軸受装
置としては、粘性ポンプ式給油装置を有する特開昭５５
−６５７２１号公報（従来技術３）及び米国特許第３、
６３５、５７８号明細書（従来技術４）に示されたもの
がある。

【００１０】従来技術３の軸受装置は、回転軸にポンプ
ホイールを取付け、ポンプホイールの外周にポンプ室を
形成する溝と吸込口と吐出口とを持つポンプパッドを密
着させて粘性ポンプ式給油装置とし、この給油装置を潤
滑油の油面下に設置し、ポンプ吐出口を軸受面に連通し
て給油するものである。

【００１１】一方、従来技術４の軸受装置は、回転軸と
固着されたディスクに２分割になるリング状のケースを
装着するとともに、ケース内周部には全周に亘って溝が
設けられ、その下部には油入口が油面下に設けられ、ま
た上部にはスクレーパ部と吐出口が設けられ、吐出口は
管を通して上タンクに連通し、潤滑油を上タンクから軸
受部に給油するものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術１のポンプ設備では、油ポンプ５３を使用す
るために、軸受の潤滑作用に必要な油量を供給すること
が容易であり、また高速回転機等にも対応できる利点を
有しているが、油ポンプ５３及びその電気系統等のトラ
ブル対応や、各機器５０、５１、５２の軸受を連結する
油配管５６が煩雑となり、油ポンプ５３、油タンク５
４、オイルクーラ５５等の付帯設備が不可欠であるため
に、多大な設置スペースが必要となり、また大幅なコス
ト高を招くものであった。

【００１３】また、上述した従来技術２では、高速回転
領域になると、オイルリングの追従性が悪くなり、給油
量が大幅に低下するために、適用範囲が制限され、高速
回転機には不適であった。

【００１４】また、従来技術３では、給油装置の吸込口
及び吐出口が共に油面下に在り、両者が接近した位置に
形成されるために、給油装置の発生圧力が低く、高速回
転領域で十分な給油量を得ることが難しいものであっ
た。

【００１５】また、従来技術４では、ねじ込まれたピン
及びボールによりスクレーパ部を回転軸に接触させて給
油装置の給油量を確保するようにしているが、スクレー
パ部の耐摩耗性に関しては記載されておらず、長期間の
使用によってスクレーパ部が摩耗し、その摩耗粉が軸受
の摺動部を損傷する要因にもなりかねず、摩耗による隙
間の発生によって給油量の低下を招くおそれがあった。

【００１６】本発明の目的は、安価で設置スペースを小
さくできると共に省エネルギー化及び省資源化が図れ、
しかも低速回転領域から高速回転領域にわたって十分な
給油量を確保することができると共に長期間にわたって
摩耗量が少なく信頼性の高いものとすることができる軸
受装置を提供することにある。

【００１７】本発明の別の目的は、安価で設置スペース
を小さくできると共に省エネルギー化及び省資源化が図
れ、しかも低速回転領域から高速回転領域にわたって十
分な給油量を確保することができるポンプ装置を提供す
ることにある。

【００１８】本発明の別の目的は、安価で設置スペース
を小さくできると共に省エネルギー化及び省資源化が図
れ、しかも低速回転領域から高速回転領域にわたって十
分な給油量を確保することができるポンプ設備を提供す
ることにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の特徴は、横軸の回転軸を支承するジャ
ーナル軸受と、前記ジャーナル軸受に潤滑油を供給する
給油装置と、前記ジャーナル軸受及び前記給油装置を収
納すると共に前記潤滑油を貯溜する軸受ケーシングとを
備えた軸受装置において、前記給油装置は、前記回転軸
に固定されたディスクと、前記ディスクの外周円弧面に
対向する弧状で浅い油室を形成したオイルケースと、前
記油室に前記潤滑油を導くための油吸込路と、前記油室
から前記ジャーナル軸受に前記潤滑油を導くための油供
給路とを有し、前記オイルケースは耐熱性で且つ自己潤
滑性を有する合成樹脂で形成したことにある。

【００２０】好ましくは、前記オイルケースは、前記デ
ィスクの外周円弧面に合致する弓形の射出成形品で構成
すると共に、前記ディスク外周面に接触保持し且つその
下部が前記貯溜された潤滑油の油面下に位置するように
配置したことにある。

【００２１】また、好ましくは、前記オイルケースは、
カーボン繊維あるいはガラス繊維を含むポリエーテルエ
ーテルケトン、四フッ化エチレン等の高分子系樹脂材で
形成したことにある。

【００２２】また、好ましくは、前記油室の円周方向の
円弧角度を５０度から１８０度の範囲内に設定し、前記
油室の最下部に吸込口を設けると共に前記油室の最上部
に吐出口を設けたことにある。

【００２３】本発明の第２の特徴は、横軸の回転軸を支
承するスラスト軸受と、前記スラスト軸受に潤滑油を供
給する給油装置と、前記スラスト軸受及び前記給油装置
を収納すると共に前記潤滑油を貯溜する軸受ケーシング
とを備えた軸受装置において、前記スラスト軸受は、前
記回転軸に固定されたスラストランナと、前記スラスト
ランナの両側面に当接するスラストパッドとを有し、前
記給油装置は、前記スラストランナの外周部を若干の間
隙を有して収納する円環状溝と、前記円環状溝の潤滑油
面下に位置する部分及び油面上方に位置する部分にそれ
ぞれ形成した堰部と、前記円環状溝及び前記堰部により
形成される油室に前記潤滑油を導くための油吸込路とを
有している構成にしたことにある。

【００２４】好ましくは、前記円環状溝及び前記堰部
は、前記軸受ケーシング自身の内面で形成すると共に、
前記スラストランナの外周面に対して極わずかな間隙を
有して非接触としたことにある。

【００２５】本発明の第３の特徴は、横軸の回転軸を支
承する軸受と、前記軸受に潤滑油を供給する給油装置
と、前記潤滑油を冷却する冷却装置と、前記軸受及び前
記給油装置を収納すると共に前記潤滑油を貯溜する軸受
ケーシングとを備えた軸受装置において、前記軸受ケー
シングは、前記軸受を収納する空間に設けた潤滑油の第
１貯油部と、前記第１貯油部の下方に導入路を介して連
通した第２貯油部とを有し、前記冷却装置は前記第２貯
油部内の潤滑油を冷却するように設置し、前記給油装置
は、前記回転軸と共に回転する回転部材の外周円弧面に
対向する弧状の浅い油室と、前記第２貯油部内の潤滑油
を前記油室に導くための油吸込路とを有している構成に
したことにある。

【００２６】本発明の第４の特徴は、回転軸に取付けら
れたポンプと、前記ポンプの両側で前記回転軸を支承す
るジャーナル軸受を有する軸受装置と、前記一方のジャ
ーナル軸受に並置して前記回転軸を支承するスラスト軸
受を有する軸受装置とを備えたポンプ装置において、前
記ジャーナル軸受を有する軸受装置は、さらに前記ジャ
ーナル軸受に潤滑油を供給するジャーナル給油装置と、
前記ジャーナル軸受を収納すると共に前記潤滑油を貯溜
する軸受ケーシングとを有し、前記ジャーナル給油装置
は、前記回転軸に固定されたディスクと、前記ディスク
の外周円弧面に対向する弧状で浅いジャーナル油室を形
成すると共に耐熱性で且つ自己潤滑性を有する合成樹脂
で形成したオイルケースと、前記ジャーナル油室に前記
潤滑油を導くためのジャーナル油吸込路と、前記ジャー
ナル油室から前記ジャーナル軸受に前記潤滑油を導くた
めのジャーナル油供給路とを有し、前記スラスト軸受を
有する軸受装置は、さらに、前記スラスト軸受に潤滑油
を供給するスラスト給油装置と、前記スラスト軸受及び
前記スラスト給油装置を収納すると共に前記潤滑油を貯
溜する前記軸受ケーシングとを有し、前記スラスト軸受
は、前記回転軸に固定されたスラストランナと、前記ス
ラストランナの両側面に当接するスラストパッドとを有
して構成し、前記スラスト給油装置は、前記スラストラ
ンナの外周部を若干の間隙を有して収納する円環状溝
と、前記円環状溝の潤滑油面下に位置する部分及び油面
上方に位置する部分にそれぞれ形成した堰部と、前記円
環状溝及び堰部により形成されたスラスト油室に前記潤
滑油を導くためのスラスト油吸込路とを有している構成
にしたことにある。

【００２７】好ましくは、前記軸受ケーシングは、前記
ジャーナル軸受または前記スラスト軸受を収納する空間
に設けた潤滑油の第１貯油部と、前記第１貯油部の下方
に導入路を介して連通した第２貯油部とを有するように
構成し、前記第２貯油部内の潤滑油を冷却する冷却装置
を設置し、前記ジャーナル油吸込路及び前記スラスト油
吸込路を前記第２貯油部に連通したことにある。

【００２８】本発明の第５の特徴は、前記回転駆動機に
連結して回転駆動される変速機と、前記変速機に連結さ
れて回転駆動されるポンプ装置とを備えたポンプ設備に
おいて、前記回転駆動機は、回転軸を取付けた回転駆動
部と、前記回転駆動部の両側で前記回転軸を支承するジ
ャーナル軸受を有する軸受装置とを備えており、前記回
転駆動機の軸受装置は、その回転軸の回転力により前記
ジャーナル軸受に給油する粘性ポンプ式自己給油装置を
しており、前記ポンプ装置は、回転軸に取付けられたポ
ンプと、前記ポンプの両側で前記回転軸を支承するジャ
ーナル軸受を有する軸受装置と、このジャーナル軸受の
一方に並置して前記回転軸を支承するスラスト軸受を有
する軸受装置とを備えており、前記ポンプ装置の軸受装
置は、その回転軸に設けられた回転体の外周面とそれに
対向する浅い油室とによる粘性ポンプ式給油装置により
前記ジャーナル軸受及びスラスト軸受に給油するように
構成したことにある。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１か
ら図９を参照しながら説明する。尚、図１から図１１に
おける同一符号は同一物または相当物を示す。

【００３０】まず、本発明のポンプ設備の全体構成につ
いて図１を参照しながら説明する。図１は本発明の一実
施例を示すポンプ設備の構成図である。

【００３１】図１に示すごとく、産業プラントあるいは
発電プラントに用いられるポンプ設備６０は、電動機等
の回転駆動機５０、変速機５１、ポンプ装置５２、油ポ
ンプ４２及び油配管４３等によって構成されている。

【００３２】回転駆動機５０は、回転軸１を駆動するた
めの回転駆動部５０ａと、回転軸１の両側を支承する軸
受装置６２とを有している。軸受装置６２は、ジャーナ
ル軸受２及び粘性ポンプ式自己給油装置を有しており、
油ポンプやクーラーや油配管等の外部付帯設備が省略さ
れている。この粘性ポンプ式自己給油装置は、回転軸１
に設けられた回転体の外周面とそれに対向する浅い油室
とにより形成したものである。これにより、回転軸１の
回転速度に応じた給油量を確実にジャーナル軸受２に供
給でき、低速回転領域から高速回転領域にわたって十分
な給油量を確保できる。また、油ポンプやクーラーや油
配管等の外部付帯設備が省略できることにより、回転駆
動機５０に係る構成が簡単なものとなり、安価で設置ス
ペースを小さくできると共に、外部付帯設備で潤滑油を
強制循環させるエネルギー及び潤滑油を削減でき、省エ
ネルギー化及び省資源化を図ることができる。

【００３３】変速機５１は、回転駆動機５０に連結され
て回転駆動され、回転駆動機５０の回転を変速してポン
プ装置５２に伝達するものである。具体的には、回転駆
動機５０の回転軸１に連結される回転軸１ａとポンプ装
置５２の回転軸１に連結される回転軸１ｂとが平行に配
置されると共にそれぞれの両側が軸受により支承されて
いる。また、両回転軸１ａ、１ｂの中央部に取付けられ
た歯車５１ａ、５１ｂが噛み合うようになっており、一
方の歯車５１ａから他方の歯車５１ｂに回転力が伝達さ
れ、その歯車比により変速されるようになっている。

【００３４】そして、変速機５１は、油中にない歯車５
１ａ、５１ｂ上部にも潤滑油を給油する必要があるた
め、専用の油ポンプ４２と油配管４３が外部付帯設備と
して設けられるが、これらの設備４２、４３は回転駆動
機５０及びポンプ装置５２に接続することはなく独立し
て構成される。尚、本実施例では、これらの設備４２、
４３により、変速機５１の軸受装置にも潤滑油を供給す
るようになっており、その軸受装置に自己給油装置を必
要としないので、その軸受装置が簡単な構造になってい
る。尚、変速機５１の軸受装置に本発明の軸受装置６２
を適用することが可能であり、この軸受装置６２を適用
した場合には外部付帯設備４２、４３を小型化できる。

【００３５】ポンプ装置５２は、回転軸１に取付けられ
たポンプ５２ａと、ポンプ５２ａの両側で回転軸１を支
承するジャーナル軸受２を有する軸受装置６２と、一方
のジャーナル軸受２に並置して回転軸１を支承するスラ
スト軸受３を有する軸受装置６３とを有している。そし
て、ポンプ装置５２は、回転軸１が変速機５１の回転軸
１ｂに連結されて回転駆動され、回転軸１の中央部に取
付けられたボイラー給水ポンプ等のポンプ５２ａを動作
させるものである。係る軸受装置６２及び軸受装置６３
は、粘性ポンプ式自己給油装置をそれぞれ有しており、
油ポンプやクーラーや油配管等の外部付帯設備が省略さ
れている。この粘性ポンプ式自己給油装置は、詳細を後
述するが、回転軸１に設けられた回転体の外周面とそれ
に対向する浅い油室とにより形成したものである。これ
により、回転軸１の回転速度に応じた給油量を確実にジ
ャーナル軸受２及びスラスト軸受３に供給でき、低速回
転領域から高速回転領域にわたって十分な給油量を確保
できる。また、油ポンプやクーラーや油配管等の外部付
帯設備が省略できることにより、ポンプ装置５２に係る
構成が簡単なものとなり、安価で設置スペースを小さく
できると共に、外部付帯設備で潤滑油を強制循環させる
エネルギー及び潤滑油を削減でき、省エネルギー化及び
省資源化を図ることができる。尚、ポンプ装置５２の詳
細については後述する。

【００３６】係る本発明のポンプ設備６０によれば、全
体として、安価で設置スペースを小さくできると共に省
エネルギー化及び省資源化が図れ、しかも低速回転領域
から高速回転領域にわたって各軸受への十分な給油量を
確保することができる。

【００３７】次に、ポンプ装置５２の詳細について図２
から図８を参照しながら説明する。

【００３８】まず、ポンプ装置５２の全体について図２
を参照しながら説明する。図２は図１のポンプ設備に用
いるポンプ装置の縦断面図である。

【００３９】ポンプ５２ａは、ポンプケーシング４の吸
水部５から吸込んだ水を、回転軸１に固着され共に回転
するインペラ７によって昇圧し、インペラ７外周部に設
けられたディフューザ８へ吐出し、ディフューザ８で外
向きの流れを内向きに変え、次段のインペラ７に導く昇
圧行程を繰返し、吐出部６から吐出する高圧多段の横軸
ポンプである。そして、回転軸１は、その両端がジャー
ナル軸受２で支持され、さらにインペラ７の内圧差によ
って生じるスラスト力を一端に配置されたスラスト軸受
３で支持されている。

【００４０】次いで、ポンプ装置５２の右端部における
軸受装置６２、６３の構成について図３を参照しながら
説明する。図３は図２のポンプ装置における右端部の軸
受装置の縦断面図である。

【００４１】軸受装置６２は、横軸の回転軸１を支承す
るジャーナル軸受２と、ジャーナル軸受２に潤滑油を供
給するジャーナル給油装置２４ａと、ジャーナル軸受２
及びジャーナル給油装置２４ａを収納すると共に潤滑油
１１を貯溜する軸受ケーシング１０とを備えている。ま
た、軸受装置６３は、横軸の回転軸１を支承するスラス
ト軸受３と、スラスト軸受３に潤滑油１１を供給する給
油装置２４ｂと、スラスト軸受３及びスラスト給油装置
２４ｂを収納すると共に潤滑油１１を貯溜する軸受ケー
シング１０とを備えている。両軸受装置６２、６３は、
本実施例の場合には、一体的に構成されており、特に軸
受ケーシング１０は同一物で共用されている。

【００４２】さらに具体的に説明すると、回転軸１は上
下２分割されたジャーナル軸受２によって支持されてい
る。また、ジャーナル軸受２は、軸受フレーム９を介し
て、上下２分割された軸受ケーシング１０内に設置され
ている。また、ポンプ５２ａのスラスト力を支持するス
ラスト軸受３は、回転軸１に固着されたスラストランナ
１２の両端面に、扇形状の複数のスラストパッド３ａを
放射状に配置して構成される。各スラストパッド３ａ
は、高さ調整板１４を介して、スラストパッドケース１
３内部に揺動可能な状態で保持される。

【００４３】また、軸受ケーシング１０の一方の側壁部
にはラビリンス型シール１５が設けられ、他方の側壁部
にはエンドカバー１６が設けられている。これにより、
ジャーナル軸受２及びスラスト軸受３を収納した空間の
下部に形成された第１貯油部１０ａに貯溜された潤滑油
１１が外部に漏出するの防止するようになっている。

【００４４】さらに、軸受ケーシング１０の下部には、
第２貯油部３６が設けられており、連絡孔３７を介して
第１貯油部１０ａと連通している。この第２貯油部３６
には、冷却管３８が設けられ、冷却水入口３９及び冷却
水出口４０部が軸受ケーシング１０より突出して設けら
れており、外部冷却水を流通させて、軸受２，３の潤滑
作用で温度上昇した潤滑油１１を冷却するようになって
いる。

【００４５】次いで、ジャーナル軸受２に潤滑油１１を
給油する給油装置２４ａについて図３から図６を参照し
ながら説明する。図４は図３におけるジャーナル給油装
置部の縦断面図、図５は図４のオイルケースの斜視図、
図６は図４のジャーナル給油装置の流量特性図である。

【００４６】ジャーナル給油装置２４ａは、回転軸１に
固定されたディスク１９と、ディスク１９の外周円弧面
に対向する弧状で浅い油室２１を形成したオイルケース
２０と、油室２１に潤滑油１１を導くための油吸込路２
７ａと、油室２１からジャーナル軸受２に潤滑油１１を
導くための油供給路２５、２６とを有し、粘性ポンプ式
自己給油装置を構成している。

【００４７】さらに具体的に説明すると、オイルケース
２０は、ディスク１９の外周円弧面に合致する弓形の射
出成形品で構成されると共に、この射出成形品を押圧手
段３４（例えばコイル若しくは皿バネ等の弾性体や磁石
等）によりディスク外周面に接触保持され、その下部が
第１貯油部１０ａに貯溜される潤滑油１１の油面下に位
置するように配置されている。このオイルケース２０
は、押圧手段３４により、常にディスク１９と接触した
状態で揺動可能に保持されるため、低摩擦で耐熱性、耐
摩耗性に優れた例えばカーボン、ガラス繊維を含むポリ
エーテルエーテルケトン、あるいは四フッ化エチレン等
高分子系の樹脂で形成されている。

【００４８】油室２１は、オイルケース２０の内周面に
沿って形成され、その最上部に吐出口２２が設けられ、
最下部に吸込口２３ａが設けられている。吐出口２２は
可撓性管２５、導入孔２６を介してジャーナル軸受２の
摺動面に連通している。吸込口２３ａには油吸込路２７
ａが接続され、その先端は別室の第２貯油部３５に伸び
ている。

【００４９】軸受ケーシング１０は、その下部が潤滑油
１１を収蔵する第１貯油部１０ａとして形成されてお
り、その油面がディスク１９の最下部が浸漬する位置よ
り高位になるように設定されている。

【００５０】而して、回転軸１が回転起動されると、図
４に示すように、回転軸１に固定されたディスク１９も
矢印方向に回転する。ディスク１９には粘度の高い潤滑
油１１が付着しており、その潤滑油１１は、回転方向に
移動し、ディスク１とオイルケース２０との間で相対す
べり運動が生じ、粘度の高い潤滑油１１は粘性摩擦作用
によって、油吸込路２７ａ及び吸込口２３ａから油室２
１内に流入する。そして、油室２１を流動した潤滑油１
１は、油室２１の終端部の堰部によるせきとめ効果（オ
イルダム効果）によって図４の圧力分布に示すように昇
圧Ｐ₁される。この昇圧された潤滑油１１は、堰部の近
傍に設けた吐出口２２から可撓性管２５、導入孔２６を
介して、順次、ジャーナル軸受２の摺動部に供給され、
その潤滑に供される。ジャーナル軸受２においてせん断
摩擦作用により温度上昇した潤滑油１１は、第１貯油部
１０ａから連絡孔３７を経て第２貯油部３６に戻る。第
２貯油部３６において冷却されて低温となった潤滑油１
１は、粘性ポンプ作用により、再び油吸込路２７ａから
吸込まれてジャーナル軸受２に給油され、潤滑が行われ
る。

【００５１】また、ジャーナル軸受２が正常な潤滑を行
うために必要とされる給油量は、回転速度に比例して増
加するため、回転速度に比例してジャーナル給油装置２
４ａの給油量が増大することが必要であるが、本実施例
の軸受装置６２においては、回転体であるディスク１９
の外周面と浅い油室２１とによる粘性ポンプ式自己給油
装置２４ａを備えているので、必要とされる給油量を供
給することが可能である。

【００５２】ジャーナル給油装置２４ａは、オイルケー
ス２０を円弧状に形成することによって損失増加を防止
するようにしているが、必要流量に対するオイルケース
２０の有効な円弧角度（円弧長さ）を実験的に求めた結
果を図６を用いて説明する。尚、有効な円弧角度とは、
吸込口２３ａから吐出口２２までの距離を称する。

【００５３】図６で明らかなように、ジャーナル給油装
置２４ａの流量は、円弧角度が小さい範囲では、油室２
１内の昇圧力Ｐ１の発生が十分に形成されずに小さい
が、円弧角度５０°〜１８０°の範囲では、適正な昇圧
力Ｐ₁が発生し、潤滑作用を満足する十分な流量が得ら
れる。また、回転軸１の回転数の増加に伴い、ジャーナ
ル給油装置２４ａの流量もほぼ比例して増加する傾向を
示す結果も得られた。

【００５４】さらに、ジャーナル給油装置２４ａの流量
は、油室２１内に空気（気泡）が混入すると、大幅に減
少してしまうが、低摩擦で耐熱性及び耐摩耗性に優れた
カーボン若しくはガラス繊維を含むポリエーテルエーテ
ルケトンあるいは四フッ化エチレン製のオイルケース２
０を、ディスク１９に押圧手段３４を介して、常に接触
状態でポンプ作用を行うようにしており、また、潤滑油
１１を、油吸込路２７ａを介して、気泡の混濁の少ない
第２貯油部３６から導入するようにしているため、気泡
の混入を最小限に抑えられる。これにより、ジャーナル
給油装置２４ａは気泡の混入による流量低下を防止する
ことができる。

【００５５】また、カーボン若しくはガラス繊維を含む
ポリエーテルエーテルケトン、及び四フッ化エチレン等
の熱可塑性樹脂材は、従来の代表的な摺動材料であるホ
ワイトメタルと比較すると、油中における摩擦係数は１
／２以下であり、摩耗は殆どなく、また耐熱性に優れて
いるため摩擦熱による熱軟化が少ない。このため、本実
施例のオイルケース２０は、長期間にわたって摩耗量が
少なく、高い信頼性を確保できると共に、回転軸１の起
動時、摺動面に潤滑油１１が無い状態でも、短時間であ
れば問題無く運転ができる等の利点もある。

【００５６】次いで、スラスト軸受３に潤滑油１１を給
油する給油装置２４ｂについて図３及び図７を参照しな
がら説明する。図７は図３におけるスラスト給油装置部
の縦断面概略図である。

【００５７】スラスト給油装置２４ｂは、スラストラン
ナ１２の外周部を若干の間隙を有して収納する円環状溝
２８と、円環状溝２８の潤滑油面下に位置する部分及び
油面上方に位置する部分にそれぞれ形成した堰部２９
と、円環状溝２８及び堰部２９により形成される油室３
０に潤滑油１１を導くための油吸込路２７ｂとを有し、
粘性ポンプ式自己給油装置を構成している。

【００５８】さらに具体的に説明すると、スラスト給油
装置２４ｂは、スラストランナ１２と対向する軸受ケー
シング１０の内壁に、スラストランナ１２と油室３０を
有して内包する円環状溝２８を設けるとともに、円環状
溝２８の上下部に油室３０を絞るような堰部２９を設
け、円環状溝２８の下部に該潤滑油面下になる吸込口２
３b、吸油管２７bを設けることにより構成されている。

【００５９】また、図３に示すように、回転軸１の回転
中はスラストパッド３ａが油中に浸るように、スラスト
パッドケース１３部と回転軸１との間に密封装置３２が
設けられると共に、スラストパッドケース１３の上部に
排出孔３３が設けられている。

【００６０】而して、回転軸１が回転起動されると、図
７に示すように、スラストランナ１２も矢印方向に回転
し、スラストランナ１２に付着した潤滑油１１の粘性摩
擦によってポンプ作用を発生する。このポンプ作用によ
り、円環状溝２８内を回転方向に流動する潤滑油１１
は、上部に設けた堰部２９でせきとめられ、このオイル
ダム効果により昇圧Ｐ₂する。ここで昇圧した潤滑油１
１は、スラストランナ１２の両側端面から、スラスト軸
受３の外周部に設けられたスペース３５に流出し、スラ
ストパッド３ａを保持するスラストパッドケース１３内
に導入される。

【００６１】スラストパッドケース１３の内周面と回転
軸１の外周面との間には密封装置３２が配置されてお
り、両側のスラストパッドケース１３内は潤滑油１１で
浸漬される。このようにして、スラスト軸受３は、スラ
スト給油装置２４ｂにより給油され、スラストパッド３
ａは油浴状態で潤滑作用が行われる。

【００６２】密封装置３２は、必ずしも完全に密封する
必要性はなく、スラストランナ１２の回転中にスラスト
パッドケース１３内の必要な油面を維持することができ
るようになっていればよい。スラストパッドケース１３
内に導入された余分な潤滑油１１は、軸中心より上方部
に設けられた排出孔３３から排出され、第２貯油部３６
に戻される。この潤滑油１１は、第２貯油部３６で冷却
され、ジャーナル給油装置２４ａの粘性ポンプ作用によ
り、油吸込路２７bを介して吸い上げられ、順次、軸受
部３に供給される。

【００６３】また、スラスト軸受３が正常な潤滑を行う
ために必要とされる給油量は、回転速度に比例して増加
するため、回転速度に比例してスラスト給油装置２４ｂ
の給油量が増大することが必要であるが、本実施例のス
ラスト軸受装置６３においては、上述したように回転体
であるディスク１９の外周面と浅い油室３０とによる粘
性ポンプ式自己給油装置２４ｂを備えているので、必要
な給油量を供給することが可能である。

【００６４】さらには、本実施例のスラスト軸受装置６
３は、円環状溝２８及び堰部２９を軸受ケーシング１０
自身の内面に形成すると共に、スラスト軸受３を形成す
るスラストランナ１２の外周面に対して極わずかな間隙
を有して非接触としているので、自己給油装置２４ｂと
して特別な部材を必要とせずに安価なものであり、しか
も、摩耗による給油量の低下や信頼性の低下を招くこと
がないものである。

【００６５】次いで、ポンプ装置５２の左端部における
ジャーナル軸受２を備えた軸受装置６２の構成について
図８を参照しながら説明する。図８は図２のポンプ装置
における左端部の軸受装置の縦断面図である。

【００６６】本軸受装置６２は、ポンプスラスト力を支
持することなく、回転体の自重を支持するジャーナル軸
受装置を備えているものであり、ポンプ装置５２の右端
部に設けられた軸受装置６２，６３に比べコンパクトな
構成になる。

【００６７】すなわち、本軸受装置６２は、上述した図
３から図５に示すジャーナル軸受２を備えた軸受装置６
２と基本的に同じ構造で同じ機能を有するものである
が、回転軸１が貫通するため、軸受ケーシング１０の両
端部にラビリンス型シール１５を設けられている点、ジ
ャーナル軸受２及びその給油装置２４ａが左右逆に配置
されている点等が相違する。

【００６８】次に、回転駆動機５０について図９を参照
しながら説明する。図９は図１のポンプ設備に用いる回
転駆動機の縦断面図である。

【００６９】図１を参照しながら上述したように、回転
駆動機５０は、回転軸１を駆動するための回転駆動部５
０ａと、回転軸１の両側を支承する軸受装置６２とを備
えていると共に、軸受装置６２はジャーナル軸受２及び
粘性ポンプ式自己給油装置を有しており、油ポンプやク
ーラーや油配管等の外部付帯設備が省略されている。右
側の軸受装置６２は、図８に示す軸受装置６２と比べ
て、ジャーナル軸受２と給油装置２４ａとが左右逆にな
っている点にて相違しており、その他の点においては基
本的に同じ構造で同じ機能を有するものである。また、
左側の軸受装置６２は、図８に示す軸受装置６２と比べ
て、左側をエンドカバー１６で閉鎖した点にて相違して
おり、その他の点においては基本的に同じ構造で同じ機
能を有するものである。

【００７０】これまで述べた実施例においては、ジャー
ナル軸受２及びスラスト軸受３の摺動面を形成する摺動
材料については、特に指定しなかったが、上述のオイル
ケース２０のような、高分子系の樹脂材料を選定すれ
ば、各軸受２，３の大きさをさらにコンパクト化するこ
とが容易に可能であり、従って、軸受部の小型化によ
り、軸受損失を大幅に低減できる。これにより、潤滑油
１１の温度上昇を抑制することができる。また、軸受の
必要油量が少なくなるため、給油装置も小型化すること
ができる。さらに、高耐熱性の樹脂化により、主機運転
時の潤滑油の上限設定温度を高くすることが可能であ
り、冷却が容易になる等の利点も得られるものである。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
安価で設置スペースを小さくできると共に省エネルギー
化及び省資源化が図れ、しかも低速回転領域から高速回
転領域にわたって十分な給油量を確保することができる
と共に長期間にわたって摩耗量が少なく信頼性の高いも
のとすることができる軸受装置を得ることができる。

【００７２】また、本発明によれば、安価で設置スペー
スを小さくできると共に省エネルギー化及び省資源化が
図れ、しかも低速回転領域から高速回転領域にわたって
十分な給油量を確保することができるポンプ装置を得る
ことができる。

【００７３】また、本発明によれば、安価で設置スペー
スを小さくできると共に省エネルギー化及び省資源化が
図れ、しかも低速回転領域から高速回転領域にわたって
十分な給油量を確保することができるポンプ設備を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示すポンプ設備の構
成図である。

【図２】図１のポンプ設備に用いるポンプ装置の縦断面
図である。

【図３】図２のポンプ装置における右端部の軸受装置の
縦断面図である。

【図４】図３におけるジャーナル給油装置部の縦断面図
である。

【図５】図４のオイルケースの斜視図である。

【図６】図４のジャーナル給油装置の流量特性図であ
る。

【図７】図３におけるスラスト給油装置部の縦断面概略
図である。

【図８】図２のポンプ装置における左端部の軸受装置の
縦断面図である。

【図９】図１のポンプ設備に用いる回転駆動機の縦断面
図である。

【図１０】従来のポンプ設備の概略構成図である。

【図１１】図１０に用いられるポンプ装置の概略構成図
である。

【符号の説明】

１…回転軸、２…ジャーナル軸受、３…スラスト軸受、
３ａ…スラストパッド、１０…軸受ケーシング、１０ａ
…第１貯油部、１１…潤滑油、１２…スラストランナ、
１３…スラストパッドケース、１９…ディスク、２０…
オイルケース、２１…油室、２２…吐出口、２３…吸込
口、２４…給油装置、２４ａ…ジャーナル給油装置、２
４ｂ…スラスト給油装置、２７ａ、２７ｂ…油吸込路、
２８…円環状溝、２９…堰部、３０…油室、３２…密封
装置、３６…第２貯油部、３９…冷却水入口、４０…冷
却水出口、４２…油ポンプ、４３…油配管、５０…回転
駆動機、５１…変速機、５２…ポンプ装置、５２ａ…ポ
ンプ、５３…油ポンプ、５４…油タンク、５５…オイル
クーラ、５６…油配管、６０…ポンプ設備、６２、６３
…軸受装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 会沢 宏二 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 植山 淑治 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所産業機械システム事業部内 (72)発明者 永井 優治 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所産業機械システム事業部内 Ｆターム(参考） 3J011 AA07 AA09 AA12 BA13 BA17 JA02 KA02 KA03 MA26

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】横軸の回転軸を支承するジャーナル軸受
   と、 前記ジャーナル軸受に潤滑油を供給する給油装置と、 前記ジャーナル軸受及び前記給油装置を収納すると共に
   前記潤滑油を貯溜する軸受ケーシングとを備えた軸受装
   置において、 前記給油装置は、前記回転軸に固定されたディスクと、
   前記ディスクの外周円弧面に対向する弧状で浅い油室を
   形成したオイルケースと、前記油室に前記潤滑油を導く
   ための油吸込路と、前記油室から前記ジャーナル軸受に
   前記潤滑油を導くための油供給路とを有し、 前記オイルケースは耐熱性で且つ自己潤滑性を有する合
   成樹脂で形成したことを特徴とする軸受装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載された軸受装置において、 前記オイルケースは、前記ディスクの外周円弧面に合致
   する弓形の射出成形品で構成すると共に、前記ディスク
   外周面に接触保持し且つその下部が前記貯溜された潤滑
   油の油面下に位置するように配置したことを特徴とする
   軸受装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載された軸受装置に
   おいて、 前記オイルケースは、カーボン繊維あるいはガラス繊維
   を含むポリエーテルエーテルケトン、四フッ化エチレン
   等の高分子系樹脂材で形成したことを特徴とする軸受装
   置。
4. 【請求項４】請求項１に記載された軸受装置において、 前記油室の円周方向の円弧角度を５０度から１８０度の
   範囲内に設定し、前記油室の最下部に吸込口を設けると
   共に前記油室の最上部に吐出口を設けたことを特徴とす
   る軸受装置。
5. 【請求項５】横軸の回転軸を支承するスラスト軸受と、 前記スラスト軸受に潤滑油を供給する給油装置と、 前記スラスト軸受及び前記給油装置を収納すると共に前
   記潤滑油を貯溜する軸受ケーシングとを備えた軸受装置
   において、 前記スラスト軸受は、前記回転軸に固定されたスラスト
   ランナと、前記スラストランナの両側面に当接するスラ
   ストパッドとを有し、 前記給油装置は、前記スラストランナの外周部を若干の
   間隙を有して収納する円環状溝と、前記円環状溝の潤滑
   油面下に位置する部分及び油面上方に位置する部分にそ
   れぞれ形成した堰部と、前記円環状溝及び前記堰部によ
   り形成される油室に前記潤滑油を導くための油吸込路と
   を有していることを特徴とする軸受装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載された軸受装置において、 前記円環状溝及び前記堰部は、前記軸受ケーシング自身
   の内面で形成すると共に、前記スラストランナの外周面
   に対して極わずかな間隙を有して非接触としたことを特
   徴とする軸受装置。
7. 【請求項７】横軸の回転軸を支承する軸受と、 前記軸受に潤滑油を供給する給油装置と、 前記潤滑油を冷却する冷却装置と、 前記軸受及び前記給油装置を収納すると共に前記潤滑油
   を貯溜する軸受ケーシングとを備えた軸受装置におい
   て、 前記軸受ケーシングは、前記軸受を収納する空間に設け
   た潤滑油の第１貯油部と、前記第１貯油部の下方に導入
   路を介して連通した第２貯油部とを有し、 前記冷却装置は前記第２貯油部内の潤滑油を冷却するよ
   うに設置し、 前記給油装置は、前記回転軸と共に回転する回転部材の
   外周円弧面に対向する弧状の浅い油室と、前記第２貯油
   部内の潤滑油を前記油室に導くための油吸込路とを有し
   ていることを特徴とする軸受装置。
8. 【請求項８】回転軸に取付けられたポンプと、 前記ポンプの両側で前記回転軸を支承するジャーナル軸
   受を有する軸受装置と、 前記一方のジャーナル軸受に並置して前記回転軸を支承
   するスラスト軸受を有する軸受装置とを備えたポンプ装
   置において、 前記ジャーナル軸受を有する軸受装置は、さらに前記ジ
   ャーナル軸受に潤滑油を供給するジャーナル給油装置
   と、前記ジャーナル軸受を収納すると共に前記潤滑油を
   貯溜する軸受ケーシングとを有し、 前記ジャーナル給油装置は、前記回転軸に固定されたデ
   ィスクと、前記ディスクの外周円弧面に対向する弧状で
   浅いジャーナル油室を形成すると共に耐熱性で且つ自己
   潤滑性を有する合成樹脂で形成したオイルケースと、前
   記ジャーナル油室に前記潤滑油を導くためのジャーナル
   油吸込路と、前記ジャーナル油室から前記ジャーナル軸
   受に前記潤滑油を導くためのジャーナル油供給路とを有
   し、 前記スラスト軸受を有する軸受装置は、さらに、前記ス
   ラスト軸受に潤滑油を供給するスラスト給油装置と、前
   記スラスト軸受及び前記スラスト給油装置を収納すると
   共に前記潤滑油を貯溜する前記軸受ケーシングとを有
   し、 前記スラスト軸受は、前記回転軸に固定されたスラスト
   ランナと、前記スラストランナの両側面に当接するスラ
   ストパッドとを有して構成し、 前記スラスト給油装置は、前記スラストランナの外周部
   を若干の間隙を有して収納する円環状溝と、前記円環状
   溝の潤滑油面下に位置する部分及び油面上方に位置する
   部分にそれぞれ形成した堰部と、前記円環状溝及び堰部
   により形成されたスラスト油室に前記潤滑油を導くため
   のスラスト油吸込路とを有していることを特徴とするポ
   ンプ装置。
9. 【請求項９】請求項８に記載されたポンプ装置におい
   て、 前記軸受ケーシングは、前記ジャーナル軸受または前記
   スラスト軸受を収納する空間に設けた潤滑油の第１貯油
   部と、前記第１貯油部の下方に導入路を介して連通した
   第２貯油部とを有するように構成し、 前記第２貯油部内の潤滑油を冷却する冷却装置を設置
   し、 前記ジャーナル油吸込路及び前記スラスト油吸込路を前
   記第２貯油部に連通したことを特徴とするポンプ装置。
10. 【請求項１０】回転駆動機と、 前記回転駆動機に連結して回転駆動される変速機と、 前記変速機に連結されて回転駆動されるポンプ装置とを
    備えたポンプ設備において、 前記回転駆動機は、回転軸を取付けた回転駆動部と、前
    記回転駆動部の両側で前記回転軸を支承するジャーナル
    軸受を有する軸受装置とを備えており、 前記回転駆動機の軸受装置は、その回転軸の回転力によ
    り前記ジャーナル軸受に給油する粘性ポンプ式自己給油
    装置をしており、 前記ポンプ装置は、回転軸に取付けられたポンプと、前
    記ポンプの両側で前記回転軸を支承するジャーナル軸受
    を有する軸受装置と、このジャーナル軸受の一方に並置
    して前記回転軸を支承するスラスト軸受を有する軸受装
    置とを備えており、 前記ポンプ装置の軸受装置は、その回転軸に設けられた
    回転体の外周面とそれに対向する浅い油室とによる粘性
    ポンプ式給油装置により前記ジャーナル軸受及びスラス
    ト軸受に給油するように構成したことを特徴とするポン
    プ設備。