JP6528288B1 - 回転機械、ジャーナル軸受 - Google Patents

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Abstract

【課題】回転軸の振動を抑制する回転機械、ジャーナル軸受を提供する。【解決手段】過給機１Ａは、回転軸２と、ジャーナル軸受５Ａと、ジャーナル軸受５Ａを支持する軸受ハウジング１０と、を備える。過給機１Ａは、ジャーナル軸受５Ａにおいて中心軸Ｏ方向に間隔をあけた複数個所に形成され、中心軸Ｏに直交する方向の荷重を支持する外周荷重支持面１４、内周荷重支持面１５と、中心軸Ｏ方向で隣り合う外周荷重支持面１４、内周荷重支持面１５の間において、回転軸２及び軸受ハウジング１０とジャーナル軸受５Ａとの間に形成され、径方向に第一の隙間１０１を形成する第一隙間形成部Ｆ１と、中心軸Ｏ方向で隣り合う外周荷重支持面１４、内周荷重支持面１５の間において、回転軸２及び軸受ハウジング１０とジャーナル軸受５Ａとの間に形成され、径方向に第一の隙間よりも小さい第二の隙間１０２を形成する第二隙間形成部Ｆ２と、を備える。【選択図】図２

Description

この発明は、回転機械、ジャーナル軸受に関する。
過給機等の回転機械は、回転軸と、回転軸を中心軸回りに回転自在に支持する軸受と、を備えている。
例えば、特許文献１には、回転軸を、中心軸方向に間隔をあけた二つの軸受によって支持する構成が開示されている。
国際公開第２００９／０１３４５３号
ところで、軸受がジャーナル軸受である場合、軸受の内周面と回転軸の外周面との間、および軸受の外周面と軸受を支持する軸受ハウジングの内周面との間には、潤滑油による油膜が形成される。
特許文献１のように軸受が中心軸方向に間隔をあけて配置されると、回転軸を支持する複数の軸受間において、油膜による振動減衰特性に差があると、回転軸の回転時に振動が生じる場合がある。このような振動には、パラレルモードと、コニカルモードとがある。回転軸の回転数が高くなれば、発生する振動も大きくなる。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、回転軸の振動を抑制することができる回転機械、ジャーナル軸受を提供することを目的とする。
この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
この発明の第一態様によれば、回転機械は、中心軸に沿って延びる回転軸と、前記回転軸を前記中心軸回りに回転自在に支持するとともに、前記中心軸と垂直な断面における内周面及び外周面がそれぞれ円形をなすジャーナル軸受と、前記ジャーナル軸受を支持する軸受ハウジングと、を備える。回転機械は、更に、前記ジャーナル軸受において前記中心軸方向に間隔をあけた両端部の二個所に形成され、前記軸受ハウジングに対向し、前記中心軸に直交する方向の荷重を支持する外周荷重支持面と、前記中心軸方向で隣り合う前記外周荷重支持面の間に形成されるとともに、前記中心軸を中心とした径方向で前記軸受ハウジングとの間に第一の隙間を形成する第一隙間形成部と、前記中心軸方向において前記第一隙間形成部の一部に形成されるとともに、前記径方向で前記軸受ハウジングとの間に、前記第一の隙間よりも小さく、前記外周荷重支持面と前記軸受けハウジングとの隙間よりも大きい第二の隙間を形成する第二隙間形成部と、を備える。
このように構成することで、ジャーナル軸受が中心軸方向に間隔をあけた複数個所に外周荷重支持面を有するので、複数の外周荷重支持面が一体化される。これにより、回転軸のコニカルモードの振動を抑えることができる。
また、中心軸方向で隣り合う外周荷重支持面の間に、第一の隙間と第二の隙間とが形成され、第二の隙間は、第一の隙間よりも小さい。これにより、第二の隙間において、回転軸及び軸受ハウジングの少なくとも一方と軸受ハウジングとの間に潤滑油の油膜を保持することで、回転軸の振動減衰効果を得ることができる。複数の外周荷重支持面の間に、振動減衰効果を発揮する第二の隙間を備えることで、回転軸のパラレルモードの振動を抑えることができる。
この発明の第二態様によれば、第一態様に係る回転機械は、前記ジャーナル軸受が、前記中心軸方向に間隔をあけて配置され、それぞれ前記外周荷重支持面を有する複数の軸受部と、前記中心軸方向で複数の前記軸受部の間に配置され、前記回転軸及び前記軸受ハウジングの少なくとも一方との間に前記第二の隙間を形成する中間対向部と、前記中心軸方向に延びて複数の前記軸受部と前記中間対向部とを接続し、前記回転軸及び前記軸受ハウジングの少なくとも一方との間に前記第一の隙間を形成する接続部と、を一体に備えるようにしてもよい。
このように、複数の軸受部と、中間対向部と、接続部とを一体に備えることで、複数の軸受部の間に、第二の隙間を形成する中間対向部を一体に有するジャーナル軸受を構成することができる。これにより、回転軸のコニカルモードおよびパラレルモードの振動を抑制することができる。
この発明の第三態様によれば、第一又は第二態様に係る回転機械は、前記ジャーナル軸受と前記回転軸及び前記軸受ハウジングの少なくとも一方との間に潤滑油を供給する潤滑油供給部を備え、前記潤滑油供給部は、前記第二の隙間に前記潤滑油を供給するようにしてもよい。
このように構成することで、第二の隙間に形成される油膜により、複数の外周荷重支持面の間で回転軸の振動減衰効果を得ることができる。
この発明の第四態様によれば、第一から第三態様の何れか一つの態様に係る回転機械は、前記ジャーナル軸受と前記軸受ハウジングとの間に潤滑油を供給する潤滑油供給部を備え、前記潤滑油供給部は、前記外周荷重支持面と、前記回転軸及び前記軸受ハウジングの少なくとも一方との間に潤滑油を供給するようにしてもよい。
このように構成することで、外周荷重支持面と、軸受ハウジングとの間に潤滑油が送り込まれ、中心軸方向に間隔をあけた複数個所において、回転軸の振動減衰効果を得ることができる。
この発明の第五態様によれば、第一から第四態様の何れか一つの態様に係る回転機械は、前記ジャーナル軸受が、前記中心軸方向で隣り合う前記外周荷重支持面の間に形成され、前記径方向において前記第一の隙間を介して前記回転軸及び前記軸受ハウジングの少なくとも一方に対向する第一対向面と、前記中心軸方向における第一対向面の一部に形成され、前記径方向において前記第二の隙間を介して前記回転軸及び前記軸受ハウジングの少なくとも一方に対向する第二対向面と、を有するようにしてもよい。
このように構成することで、ジャーナル軸受の第一対向面と、回転軸及び軸受ハウジングの少なくとも一方との間に、第一の隙間が形成される。また、ジャーナル軸受の第二対向面と、回転軸及び軸受ハウジングの少なくとも一方との間に、第二の隙間が形成される。これにより、中心軸方向で二つの第一の隙間の間に第二の隙間を有した回転機械を構成することができる。
この発明の第六態様によれば、第五態様に係る回転機械は、前記第一対向面が、前記中心軸方向で隣り合う前記外周荷重支持面よりも前記径方向に窪んだ凹部に形成され、前記第二対向面は、前記凹部の一部に形成され、前記第一対向面から前記径方向に突出した凸部に形成されているようにしてもよい。
このように構成することで、ジャーナル軸受に形成された凹部に、第一の隙間を形成する第一対向面を形成し、凸部に、第二の隙間を形成する第二対向面を形成することができる。
この発明の第七態様によれば、第一から第六態様の何れか一つの態様に係る回転機械は、前記回転軸が、前記径方向外側に突出して、前記ジャーナル軸受との間に前記第二の隙間を形成する軸側突起を備えていてもよい。
このように構成することで、回転軸に形成した軸側突起と、ジャーナル軸受との間に、回転軸の振動減衰効果を発揮する油膜が保持される第二の隙間を設けることができる。
この発明の第八態様によれば、第一から第七態様の何れか一つの態様に係る回転機械は、前記軸受ハウジングが、前記径方向内側に突出して、前記ジャーナル軸受との間に前記第二の隙間を形成するハウジング側突起を備えるようにしてもよい。
このように構成することで、軸受ハウジングに形成したハウジング側突起と、ジャーナル軸受との間に、回転軸の振動減衰効果を発揮する油膜が保持される第二の隙間を設けることができる。
この発明の第九態様によれば、第一から第八態様の何れか一つの態様に係る回転機械は、前記第二の隙間が、前記中心軸方向において隣り合う前記外周荷重支持面の中間部に形成されるようにしてもよい。
このように構成することで、互いに隣り合う外周荷重支持面の中間部において第二の隙間で保持される油膜により、回転軸の振動減衰効果を有効に発揮することができる。
この発明の第十態様によれば、ジャーナル軸受は、回転軸を中心軸回りに回転自在に支持するとともに、前記中心軸と垂直な断面における内周面及び外周面がそれぞれ円形をなすジャーナル軸受であって、前記中心軸を中心とした径方向の外側を向く外周面及び前記径方向の内側を向く内周面の少なくとも一方に、前記中心軸方向に間隔をあけた両端部の二個所に形成され、前記中心軸に直交する方向の荷重を支持する外周荷重支持面と、前記中心軸方向で隣り合う前記外周荷重支持面の間に形成され、前記外周荷重支持面よりも前記径方向に窪んで形成された凹部と、前記中心軸方向における前記凹部の一部に形成され、前記凹部から前記径方向に突出し、前記外周荷重支持面よりも径方向の内側に外周対向面を有した凸部と、を備える。
このように構成することで、ジャーナル軸受が中心軸方向に間隔をあけた複数個所に外周荷重支持面を有するので、複数の外周荷重支持面が一体化される。これにより、回転軸のコニカルモードの振動を抑えることができる。
また、中心軸方向で隣り合う外周荷重支持面の間に凸部が形成されている。これにより、この凸部と、回転軸及び軸受ハウジングの少なくとも一方との間に、潤滑油の油膜を保持することによって、回転軸の振動減衰効果を得ることができる。このようにして、複数の外周荷重支持面の間に、振動減衰効果を発揮する油膜を形成することのできる凸部を備えることで、回転軸のパラレルモードの振動を抑えることができる。
上記回転機械、ジャーナル軸受によれば、回転軸の振動を抑制することができる。
この発明の一実施形態における過給器の構成を示す模式図である。 この発明の第一実施形態におけるジャーナル軸受を示す断面図である。 この発明の第二実施形態におけるジャーナル軸受を示す断面図である。 この発明の第二実施形態の第一変形例におけるジャーナル軸受の構成を示す模式図である。 この発明の第二実施形態におけるジャーナル軸受の第二変形例の構成を示す模式図である。 この発明の第二実施形態におけるジャーナル軸受の第三変形例の構成を示す模式図である。 この発明の第三実施形態におけるジャーナル軸受の断面図である。 この発明の第四実施形態におけるジャーナル軸受の断面図である。 この発明の第五実施形態における過給機の構成を示す模式図である。 この発明の第五実施形態におけるジャーナル軸受の断面図である。 この発明の実施形態のその他の変形例におけるジャーナル軸受の断面図である。
以下、この発明の一実施形態における回転機械、ジャーナル軸受を図面に基づき説明する。
（第一実施形態）
図１は、この発明の一実施形態における過給機の構成を示す模式図である。
図１に示すように、この実施形態の過給機１Ａは、回転軸２と、タービンホイール３と、コンプレッサホイール４と、ジャーナル軸受５Ａと、スラスト軸受６Ａと、を備えている。この実施形態で例示する過給機１Ａは、回転軸２の中心軸Ｏが水平方向に延在するような姿勢で船舶に搭載される。
回転軸２は、過給機１Ａのハウジング（図示無し）に、中心軸Ｏ周りに回転自在に支持される。
タービンホイール３は、回転軸２の第一端部２ａ側に設けられている。このタービンホイール３は、船舶の主機等から排出される排気ガス流により、中心軸Ｏ周りに回転軸２と一体に回転する。
コンプレッサホイール４は、回転軸２の第二端部２ｂ側に設けられている。このコンプレッサホイール４は、回転軸２と一体に中心軸Ｏ周りに回転する。コンプレッサホイール４は、外部から導入された空気を圧縮し、主機等に供給する。
ジャーナル軸受５Ａは、過給機１Ａのハウジング（図示無し）内に設けられた軸受ハウジング１０（図２参照）に支持されている。ジャーナル軸受５Ａは、回転軸２を中心軸Ｏ周りに回転自在に支持する。ジャーナル軸受５Ａは、主に、回転軸２の中心軸Ｏに直交する径方向の荷重を支持する。
スラスト軸受６Ａは、過給機１Ａのハウジング（図示無し）内に設けられている。スラスト軸受６Ａは、回転軸２の中心軸Ｏ方向の荷重を支持する。スラスト軸受６Ａは、回転軸２に設けられたスラストディスク７と、ハウジング（図示無し）に支持された静止ディスク８と、を備える。
図２は、この発明の第一実施形態におけるジャーナル軸受の断面図である。
図２に示すように、この実施形態におけるジャーナル軸受５Ａは、軸線Ｏと垂直な断面における内周面及び外周面がそれぞれ円形をなし、中心軸Ｏ方向に連続する筒状に形成されている。ジャーナル軸受５Ａは、軸受部１１Ａと、中間対向部１２Ａと、接続部１３と、を備えている。
軸受部１１Ａは、ジャーナル軸受５Ａにおいて、中心軸Ｏ方向の両端部にそれぞれ設けられている。各軸受部１１Ａは、外周荷重支持面（荷重支持面）１４と、内周荷重支持面（荷重支持面）１５と、を備えている。
外周荷重支持面１４は、中心軸Ｏを中心とした径方向（以下、単に「径方向」と称する）で、軸受ハウジング１０の内周面１０ｆに対向している。外周荷重支持面１４と軸受ハウジング１０の内周面１０ｆとの間には、数μｍ〜数十μｍ程度の微少な隙間が形成される。この外周荷重支持面１４は、ジャーナル軸受５Ａと軸受ハウジング１０との間で中心軸Ｏに直交する径方向の荷重を支持する。
内周荷重支持面１５は、回転軸２の外周面２ｆに径方向で対向する。内周荷重支持面１５と回転軸２の外周面２ｆとの間には、数μｍ〜数十μｍ程度の微少な隙間が形成される。内周荷重支持面１５は、ジャーナル軸受５Ａと回転軸２との間で径方向の荷重を支持する。
中間対向部１２Ａは、中心軸Ｏ方向の両端部の二つの軸受部１１Ａの間に配置されるとともに、これら軸受部１１Ａから中心軸Ｏ方向で離間して配置されている。中間対向部１２Ａの外周対向面（第二対向面）１６は、軸受ハウジング１０の内周面１０ｆに、径方向で隙間をあけて対向する。中間対向部１２Ａの外周対向面１６と軸受ハウジング１０の内周面１０ｆとの径方向の隙間（以下、第一の隙間１０１と称する）は、潤滑油による油膜が保持される程度の寸法Ｃｄに設定されている。なお、中間対向部１２Ａの外周対向面１６と軸受ハウジング１０の内周面１０ｆとは、この発明の第二隙間形成部Ｆ２を構成している。
中間対向部１２Ａの外周対向面１６と軸受ハウジング１０の内周面１０ｆとの隙間の寸法Ｃｄは、外周荷重支持面１４と軸受ハウジング１０の内周面１０ｆとの隙間の寸法Ｃａと同等、またはそれよりも大きくすることができる。
ここで、ジャーナル軸受５Ａの直径をＤとすると、例えば、
Ｃｄ／Ｄ＝１／１０００〜２０／１０００
とすることができる。
この実施形態における中間対向部１２Ａの内周面１７は、回転軸２の外周面２ｆとの間に、径方向に十分な間隔をあけて形成されている。
接続部１３は、中心軸Ｏ方向に延びる筒状で、中心軸Ｏ方向両側の軸受部１１Ａのそれぞれと、中心軸Ｏ方向中間部の中間対向部１２Ａとを接続する。
接続部１３の外周面（第一対向面）１８の直径は、軸受ハウジング１０の内周面１０ｆの内径よりも十分に小さく設定されている。これにより、接続部１３の外周面１８は、軸受ハウジング１０の内周面１０ｆとの間に、径方向に十分な隙間（以下、第二の隙間１０２と称する）をあけて形成されている。なお、これら接続部１３の外周面１８と、軸受ハウジング１０の内周面１０ｆとは、この発明の第一隙間形成部Ｆ１を構成している。
接続部１３の内周面（第一対向面）１９の直径は、回転軸２の外周面２ｆの外径よりも十分に大きく設定されている。これにより、接続部１３の内周面１９は、回転軸２の外周面２ｆとの間に、径方向に十分な間隔をあけて形成されている。
ここで、接続部１３の外周面１８と軸受ハウジング１０の内周面１０ｆとの隙間の寸法Ｃｇは、
Ｃｇ／Ｄ＝１００／１０００以上
とするのが好ましい。
このようなジャーナル軸受５Ａは、中心軸Ｏ方向に間隔をあけて隣り合う外周荷重支持面１４同士の間に、接続部１３の外周面１８によってそれぞれ形成される凹部２１を有する。凹部２１は、ジャーナル軸受５Ａの外周面（例えば、外周荷重支持面１４や外周対向面１６）に対して径方向内側に窪んで形成されている。
ジャーナル軸受５Ａは、更に、中心軸Ｏ方向で、二つの凹部２１の中間部に、中間対向部１２Ａの外周対向面１６を形成する凸部２２を有する。凸部２２は、凹部２１の外周面１８に対し、径方向外側に突出している。
このようなジャーナル軸受５Ａは、中心軸Ｏ方向の両端部に位置する軸受部１１Ａの内周荷重支持面１５と回転軸２の外周面２ｆとの隙間に、潤滑油による油膜が形成される。この油膜は、回転軸２の回転にともなって、潤滑油が内周荷重支持面１５と回転軸２の外周面２ｆとの隙間に引き込まれて形成される。これにより、油膜が確実に形成され、内周荷重支持面１５と回転軸２の外周面２ｆとの間の摩擦抵抗を低減するとともに、回転軸２の径方向の振動減衰効果を発揮する。
また、ジャーナル軸受５Ａは、中心軸Ｏ方向の両端部に位置する軸受部１１Ａの外周荷重支持面１４と軸受ハウジング１０の内周面１０ｆとの隙間に、潤滑油による油膜が形成される。この油膜により、ジャーナル軸受５Ａと軸受ハウジング１０との間において、径方向の振動減衰効果を発揮する。
さらに、ジャーナル軸受５Ａは、中心軸Ｏ方向の中間部に位置する中間対向部１２Ａの外周対向面１６と軸受ハウジング１０の内周面１０ｆとの間の第二の隙間１０２に、潤滑油による油膜が形成される。この油膜により、ジャーナル軸受５Ａと軸受ハウジング１０との間において、径方向の振動減衰効果を発揮する。
したがって、上述した第一実施形態の過給機１Ａ、ジャーナル軸受５Ａによれば、中心軸Ｏ方向に間隔をあけた二個所に軸受部１１Ａ（外周荷重支持面１４及び内周荷重支持面１５）を備える。このように、中心軸Ｏ方向に間隔をあけた二個所の軸受部１１Ａが一体化されるので、二個所の軸受部１１Ａが個別に挙動することを抑える。これにより、回転軸２のコニカルモードの振動を抑制することができる。
また、中心軸Ｏ方向で隣り合う軸受部１１Ａの間に、第一の隙間１０１と第二の隙間１０２とが形成され、第二の隙間１０２は、第一の隙間１０１よりも小さい。これにより、第二の隙間１０２において、軸受ハウジング１０とジャーナル軸受５Ａの中間対向部１２Ａの外周対向面１６との間に、潤滑油の油膜を保持することができる。この油膜により、回転軸２の振動減衰効果を得ることができる。このように、複数の軸受部１１Ａの外周荷重支持面１４、内周荷重支持面１５の間に、振動減衰効果を発揮する第二の隙間１０２を備えることで、回転軸２のパラレルモードの振動を抑制することができる。
また、ジャーナル軸受５Ａは、複数の軸受部１１Ａの間に、第二の隙間１０２を形成する中間対向部１２Ａを一体に有する。このようなジャーナル軸受５Ａにより、回転軸２のコニカルモードおよびパラレルモードの振動を抑制することができる。
さらに、第二の隙間１０２は、中心軸Ｏ方向において隣り合う外周荷重支持面１４の中間部に配置されている。このように構成することで、互いに隣り合う外周荷重支持面１４の中間部において、第二の隙間１０２で保持される油膜により、回転軸２の振動減衰効果を有効に発揮することができる。
（第二実施形態）
次に、この発明に係る過給機、ジャーナル軸受の第二実施形態について説明する。以下に説明する第二実施形態においては、ジャーナル軸受の内周面にも、振動減衰効果を発揮する油膜を形成することのできる凸部を備える構成のみが第一実施形態と異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図３は、この発明の第二実施形態における回転機械のジャーナル軸受を示す断面図である。
図３に示すように、この実施形態における過給機１Ｂのジャーナル軸受５Ｂは、軸受部１１Ｂと、中間対向部１２Ｂと、接続部１３と、を一体に備える。
軸受部１１Ｂは、ジャーナル軸受５Ｂにおいて、中心軸Ｏ方向の両端部に設けられている。各軸受部１１Ｂは、外周荷重支持面１４と、内周荷重支持面１５と、を備える。
中間対向部１２Ｂは、中心軸Ｏ方向における二つの軸受部１１Ｂの中間部に配置されている。中間対向部１２Ｂの外周対向面１６は、軸受ハウジング１０の内周面１０ｆに、径方向で隙間をあけて対向する。
中間対向部１２Ｂの内周対向面（第二対向面）１７Ｂは、回転軸２の外周面２ｆに、径方向で隙間をあけて対向する。中間対向部１２Ｂの内周対向面１７Ｂと回転軸２の外周面２ｆとの径方向の隙間（以下、第一の隙間１０３と称する）は、潤滑油による油膜が保持される程度の寸法Ｃｄに設定される。
ここで、ジャーナル軸受５Ｂの直径をＤとすると、例えば、
Ｃｄ／Ｄ＝１／１０００〜２０／１０００
とするのが好ましい。
接続部１３は、中心軸Ｏ方向の両側に位置する軸受部１１Ｂのそれぞれと、中心軸Ｏ方向の中間部に位置する中間対向部１２Ｂとを接続する。
このようなジャーナル軸受５Ｂは、中心軸Ｏ方向に間隔をあけて隣り合う二つの内周荷重支持面１５の間に、接続部１３の内周面１９を形成する凹部２３を有している。この凹部２３は、ジャーナル軸受５Ｂの内周面に対して径方向外側に窪んで形成されている。
また、ジャーナル軸受５Ｂは、中心軸Ｏ方向で隣り合う二つの凹部２３の中間部に、中間対向部１２Ｂの内周対向面１７Ｂを形成する凸部２４を有する。凸部２４は、凹部２３を形成する内周面１９に対し、径方向内側に突出している。
過給機１Ｂは、上記ジャーナル軸受５Ｂと、回転軸２の外周面２ｆとの間に、第一の隙間１０３と、第二の隙間１０４と、を備える。
第一の隙間１０３は、凹部２３（内周面１９）と、回転軸２の外周面２ｆとの間に形成される。この第一の隙間１０３は、径方向に寸法Ｃｇを有している。
第二の隙間１０４は、凸部２４（内周対向面１７Ｂ）と、回転軸２の外周面２ｆとの間に形成される。第二の隙間１０４は、径方向に、寸法Ｃｇよりも小さな寸法（第二の寸法）Ｃｄを有している。なお、凹部２３の内周面１９と、回転軸２の外周面２ｆとは、この発明の第一隙間形成部Ｆ３を構成している。凸部２４の内周対向面１７Ｂと、回転軸２の外周面２ｆとは、この発明の第二隙間形成部Ｆ４を構成している。
このようなジャーナル軸受５Ｂは、上記第一実施形態のジャーナル軸受５Ａと同様、中心軸Ｏ方向両端部の軸受部１１Ｂの内周荷重支持面１５と回転軸２の外周面２ｆとの間に、潤滑油による油膜が形成される。これにより、油膜が確実に形成され、内周荷重支持面１５と回転軸２の外周面２ｆとの間の摩擦抵抗を低減するとともに、回転軸２の径方向の振動減衰効果を発揮する。
また、ジャーナル軸受５Ｂは、中心軸Ｏ方向両端部の軸受部１１Ｂの外周荷重支持面１４と軸受ハウジング１０の内周面１０ｆとの間に、潤滑油による油膜が形成される。この油膜により、ジャーナル軸受５Ｂと軸受ハウジング１０との間において、径方向の振動減衰効果を発揮する。
さらに、ジャーナル軸受５Ｂは、中心軸Ｏ方向中間部の中間対向部１２Ｂの外周対向面１６と軸受ハウジング１０の内周面１０ｆとの間に、潤滑油による油膜が形成される。この油膜により、ジャーナル軸受５Ｂと軸受ハウジング１０との間において、径方向の振動減衰効果を発揮する。
また、ジャーナル軸受５Ｂは、中心軸Ｏ方向中間部の中間対向部１２Ｂの内周対向面１７Ｂと回転軸２の外周面２ｆとの間に、潤滑油による油膜が形成される。この油膜により、ジャーナル軸受５Ｂと回転軸２との間において、径方向の振動減衰効果を発揮する。
したがって、上述した第二実施形態の過給機１Ｂ、ジャーナル軸受５Ｂによれば、中心軸Ｏ方向に間隔をあけた二個所に軸受部１１Ｂ（外周荷重支持面１４及び内周荷重支持面１５）が設けられている。このように、中心軸Ｏ方向に間隔をあけた二個所の軸受部１１Ｂが一体化されるので、二個所の軸受部１１Ｂが個別に挙動することを抑える。これにより、回転軸２のコニカルモードの振動を抑制することができる。
また、ジャーナル軸受５Ｂの内周面において、中心軸Ｏ方向で隣り合う軸受部１１Ｂの間に、第一の隙間１０３と第二の隙間１０４とが形成され、第二の隙間１０４は、第一の隙間１０３よりも小さい。これにより、第二の隙間１０４において、回転軸２とジャーナル軸受５Ｂの中間対向部１２Ｂの内周対向面１７Ｂとの間に、潤滑油の油膜を保持することができる。この油膜により、回転軸２の振動減衰効果を得ることができる。このように、複数の軸受部１１Ｂの内周荷重支持面１５の間に、振動減衰効果を発揮する第二の隙間１０４を備えることで、回転軸２のパラレルモードの振動を抑制することができる。
また、上記第一実施形態と同様、ジャーナル軸受５Ｂの外周面において、中心軸Ｏ方向で隣り合う軸受部１１Ｂの間に、第一の隙間１０１と第二の隙間１０２とが形成され、第二の隙間１０２は、第一の隙間１０１の寸法Ｃｇよりも小さい寸法Ｃｄを径方向に有する。これにより、第二の隙間１０２において、軸受ハウジング１０とジャーナル軸受５Ｂの中間対向部１２Ｂの外周対向面１６との間に、潤滑油の油膜を保持することができる。この油膜により、回転軸２の振動減衰効果を得ることができる。このように、軸線Ｏ方向における複数の軸受部１１Ｂの外周荷重支持面１４の間、及び内周荷重支持面１５の間に、それぞれ振動減衰効果を発揮する第二の隙間１０２，１０４を備えることで、回転軸２のパラレルモードの振動を更に抑制することができる。
また、ジャーナル軸受５Ｂは、複数の軸受部１１Ｂの間に、第二の隙間１０２，１０４を形成する中間対向部１２Ｂを一体に有する。このようなジャーナル軸受５Ｂにより、回転軸２のコニカルモードおよびパラレルモードの振動を抑制することができる。
さらに、第二の隙間１０４は、中心軸Ｏ方向において隣り合う内周荷重支持面１５の中間部に配置されている。このように構成することで、互いに隣り合う内周荷重支持面１５の中間部において、第二の隙間１０４で保持される油膜により、回転軸２の振動減衰効果を有効に発揮することができる。
（第二実施形態の第一変形例）
上述した第二実施形態では、ジャーナル軸受５Ｂの外周面に、第一実施形態と同様に、凹部２１によって形成される第一の隙間１０１と、凸部２２によって形成される第二の隙間１０２とを備えるようにしたが、これに限るものではない。
図４は、第二実施形態の第一変形例におけるジャーナル軸受の構成を示す模式図である。
図４に示すように、この第一変形例のジャーナル軸受５Ｃは、軸受部１１Ｃと、中間対向部１２Ｃと、接続部１３と、を一体に備えている。
過給機１Ｃは、ジャーナル軸受５Ｃの内周面側に、上述した第二実施形態と同様に、凹部２３の内周面１９によって形成される第一の隙間１０３と、凸部２４の内周対向面１７Ｃによって形成される第二の隙間１０４と、を備えている。
過給機１Ｃは、ジャーナル軸受５Ｃの外周面に、凹部２１や凸部２２が形成されていない。
このような過給機１Ｃは、第二実施形態と同様、ジャーナル軸受５Ｂの内周面に形成された凹部２３および凸部２４と、回転軸２の外周面２ｆとの間に、それぞれ第一の隙間１０３、第二の隙間１０４を有している。これにより、第二の隙間１０４において、回転軸２の外周面２ｆと中間対向部１２Ｃの内周対向面（第二対向面）１７Ｃとの間に、潤滑油の油膜を保持することができる。この油膜により、回転軸２の振動減衰効果を得ることができる。このように、複数の軸受部１１Ｃの内周荷重支持面１５の間に、振動減衰効果を発揮する第二の隙間１０４を備えることで、回転軸２のパラレルモードの振動を抑制することができる。
（第二実施形態の第二変形例）
また、第二実施形態では、ジャーナル軸受５Ｂの内周面に、凸部２４によって形成される第二の隙間１０４を備えるようにしたが、これに限るものではない。
図５は、第二実施形態の第二変形例における回転機械、ジャーナル軸受の構成を示す模式図である。
図５に示すように、この第二変形例の過給機１Ｄは、ジャーナル軸受５Ｄにおいて中心軸Ｏ方向で隣り合う軸受部１１Ｄの間に、軸側突起３０を備える。軸側突起３０は、回転軸２の外周面２ｆから径方向外側に突出する。
過給機１Ｄは、軸側突起３０と、ジャーナル軸受５Ｄの内周面に形成された凹部２６との間に、第二の隙間１０６を備えている。第二の隙間１０６の径方向における寸法Ｃｄは、回転軸２の外周面２ｆと、凹部２６との間に形成される第一の隙間１０５の寸法Ｃｇよりも小さい。なお、凹部２６の内周面２６ｆと、回転軸２の外周面２ｆとは、この発明の第一隙間形成部Ｆ５を構成している。さらに、軸側突起３０の外周面３０ｆと、凹部２６の内周面２６ｆとは、この発明の第二隙間形成部Ｆ６を構成している。
このような過給機１Ｄは、軸側突起３０と、凹部２６との間に、第二の隙間１０６を形成している。
このように、過給機１Ｄは、第二の隙間１０６に形成される油膜により、振動減衰効果を発揮することで、回転軸２のパラレルモードの振動を抑制することができる。
（第二実施形態の第三変形例）
また、第二実施形態では、ジャーナル軸受５Ｂの外周面に、凸部２２によって形成される第二の隙間１０２を備えるようにしたが、これに限るものではない。
図６は、第二実施形態における回転機械、ジャーナル軸受の第三変形例の構成を示す模式図である。
図６に示すように、この第三変形例の過給機１Ｅは、ジャーナル軸受５Ｅにおいて中心軸Ｏ方向で隣り合う二つの軸受部１１Ｅの間に、ハウジング側突起４０を備えている。ハウジング側突起４０は、軸受ハウジング１０の内周面１０ｆから径方向内側に突出する。
過給機１Ｅは、ハウジング側突起４０の内周面４０ｆと、凹部２５の外周面２５ｆとの間に、第二の隙間１０８を備えている。第二の隙間１０８の径方向における寸法Ｃｄは、軸受ハウジング１０の内周面１０ｆと、凹部２５との間に形成される第一の隙間１０７の寸法Ｃｇよりも小さい。
このような過給機１Ｅは、ハウジング側突起４０と、ジャーナル軸受５Ｅの外周面に形成された凹部２５との間に、第二の隙間１０８を有している。これにより、回転軸２のパラレルモードの振動を抑制することができる。
（第三実施形態）
次に、この発明に係る過給機の第三実施形態について説明する。以下に説明する第三実施形態においては、第一、第二実施形態に対し、潤滑油供給部を備える構成のみが異なるので、第一、第二実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図７は、この発明の第三実施形態における回転機械のジャーナル軸受を示す断面図である。
図７に示すように、この第三実施形態における過給機１Ｆは、第一実施形態と同様の構成のジャーナル軸受５Ａを備える。
過給機１Ｆは、潤滑油供給部６０Ｆを更に備える。潤滑油供給部６０Ｆは、ジャーナル軸受５Ｆの中間対向部１２Ａと、回転軸２及び軸受ハウジング１０との間に潤滑油を供給する潤滑油流路６１を有する。潤滑油流路６１は、中心軸Ｏ周りの周方向に一以上が設けられている。潤滑油供給部６０Ｆは、ポンプ（図示無し）等により、中間対向部１２Ａと、回転軸２及び軸受ハウジング１０との間に潤滑油を送り込む。
このような潤滑油供給部６０Ｆは、潤滑油流路６１を介して送り込まれる潤滑油により、第二の隙間１０２に潤滑油による油膜が形成される。
このように構成することで、第二の隙間１０２に形成される油膜により、複数の軸受部１１Ａ同士の中間部で、回転軸２の振動減衰効果を、より一層得ることができる。
したがって、上述した第三実施形態の過給機１Ｆによれば、第一実施形態と同様に、第二の隙間１０２において、軸受ハウジング１０とジャーナル軸受５Ａの中間対向部１２Ａの外周対向面１６との間に、潤滑油供給部６０Ｆで送り込んだ潤滑油による油膜を形成することができる。この油膜により、回転軸２の振動減衰効果を高めることができる。このように、潤滑油による油膜により振動減衰効果を発揮する第二の隙間１０２を備えることで、潤滑油の給油圧によって回転軸２のパラレルモードの振動を更に抑制することができる。
また、第一実施形態と同様に、ジャーナル軸受５Ｃにおいて中心軸Ｏ方向に間隔をあけた二個所の軸受部１１Ａが一体化されるので、二個所の軸受部１１Ａが個別に挙動することを抑える。これにより、回転軸２のコニカルモードの振動を抑制することができる。
（第四実施形態）
次に、この発明に係る過給機の第四実施形態について説明する。以下に説明する第四実施形態においては、第一から第三実施形態に対し、潤滑油供給部を備える構成のみが異なるので、第一から第三実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図８は、この発明の第四実施形態における回転機械のジャーナル軸受を示す断面図である。
図８に示すように、この第四実施形態における過給機１Ｇは、第一実施形態と同様の構成のジャーナル軸受５Ａを備える。
過給機１Ｇは、潤滑油供給部６０Ｇを更に備える。潤滑油供給部６０Ｇは、ジャーナル軸受５Ｇの各軸受部１１Ａと、回転軸２及び軸受ハウジング１０との間に潤滑油を供給する潤滑油流路６２を有する。潤滑油供給部６０Ｇは、ポンプ（図示無し）等により、各軸受部１１Ａの外周荷重支持面１４と軸受ハウジング１０との間、及び内周荷重支持面１５と、回転軸２との間に潤滑油を送り込む。
このような潤滑油供給部６０Ｇは、潤滑油流路６２を介して送り込まれる潤滑油により、各軸受部１１Ａの外周荷重支持面１４と軸受ハウジング１０との間、及び内周荷重支持面１５と、回転軸２との間にそれぞれ潤滑油による油膜が形成される。
したがって、上述した第四実施形態の過給機１Ｇによれば、外周荷重支持面１４、内周荷重支持面１５と、回転軸２及び軸受ハウジング１０との間に潤滑油が送り込まれ、中心軸Ｏ方向に間隔をあけた複数個所において、潤滑油の給油圧により回転軸２の振動減衰効果を、より有効に得ることができる。
また、上記第一実施形態と同様、ジャーナル軸受５Ａにおいて中心軸Ｏ方向に間隔をあけた二個所の軸受部１１Ａが一体化されるので、二個所の軸受部１１Ａが個別に挙動することを抑える。これにより、回転軸２のコニカルモードの振動を抑制することができる。
また、第二の隙間１０２において、回転軸２及び軸受ハウジング１０とジャーナル軸受５Ｇとの間に形成される油膜により、回転軸２の振動減衰効果を得ることができる。複数の外周荷重支持面１４、内周荷重支持面１５の間に、振動減衰効果を発揮する第二の隙間１０２を備えることで、回転軸２のパラレルモードの振動を抑えることができる。
（第五実施形態）
次に、この発明に係る過給機、ジャーナル軸受の第五実施形態について説明する。以下に説明する第五実施形態においては、第一実施形態とスラスト軸受の構成のみが異なるので、第一実施形態と同一部分に同一符号を付して説明するとともに、重複説明を省略する。
図９は、この発明の第五実施形態における過給機の構成を示す模式図である。図１０は、第五実施形態におけるジャーナル軸受を示す断面図である。
図９に示すように、この第五実施形態の過給機１Ｈは、回転軸２と、タービンホイール３と、コンプレッサホイール４と、ジャーナル軸受５Ａと、スラスト軸受６Ｈと、を備えている。
スラスト軸受６Ｈは、過給機１Ｈのハウジング（図示無し）内に設けられている。スラスト軸受６Ｈは、回転軸２の中心軸Ｏ方向の荷重を支持する。
図１０に示すように、スラスト軸受６Ｈは、回転軸２に設けられたスラストディスク７Ｈを備えている。スラストディスク７Ｈは、回転軸２の外周面２ｆから径方向外側に延びるように形成されている。スラストディスク７Ｈは、中心軸Ｏ方向におけるジャーナル軸受５Ａの両側にそれぞれ設けられている。各スラストディスク７Ｈは、中心軸Ｏ方向において、ジャーナル軸受５Ａの両側の端面５ｓに、それぞれ対向している。
ジャーナル軸受５Ａは、中心軸Ｏ方向に拘束するため、固定部材７０により、軸受ハウジング１０に固定されている。
このようなスラスト軸受６Ｈは、回転軸２に設けられたスラストディスク７Ｈがジャーナル軸受５Ａの端面５ｓに突き当たることで、回転軸２の中心軸Ｏ方向（スラスト方向）への移動を規制する。
上述した第四実施形態の過給機１Ｇでは、スラストディスク７Ｈを、ジャーナル軸受５Ａの端面５ｓに、それぞれ中心軸Ｏ方向で対向するようにした。これにより、スラスト軸受６Ｈは、スラストディスク７Ｈと、ジャーナル軸受５Ａとによって構成される。そのため、スラスト軸受６Ｈを構成する部品点数を抑えることが可能となる。
また、回転軸２において、スラスト軸受６Ｈを設けるためのスペースが少なくて済むので、回転軸２の中心軸Ｏ方向の長さを短くすることができる。回転軸２を短くすることで、回転軸２の固有振動数を高めることができ、回転軸２は、高い回転数にならないと自励振動が発生し難くなる。これによっても、回転軸２の振動を抑えることができる。
（その他の変形例）
この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
図１１は、この発明の実施形態のその他の変形例におけるジャーナル軸受の断面図である。
例えば、図１１に示すように、ジャーナル軸受５Ａ〜５Ｇは、その内周面５ｈを、周方向に複数の円弧状面８０を備えた、いわゆる多円弧形状としてもよい。各円弧状面８０は、回転軸２の外周面２ｆの曲率半径よりも大きな曲率半径で形成されている。
さらに、上述した各実施形態の軸受ハウジング１０の内周面１０ｆには、凸部２２，２４に対向するように突起（例えば、ハウジング側突起４０）を設けても良い。同様に軸側突起３０に対向する突起を設けても良い。
また、上述した実施形態では、ジャーナル軸受５Ａ〜５Ｇは、軸受部１１Ａ〜１１Ｆと、中間対向部１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｆと、接続部１３と、を一体に備えるようにしたが、これに限らない。例えば、ジャーナル軸受５Ａ〜５Ｇは、複数の部品を組み合わせることで一体化しても良い。
また、上述した実施形態では、過給機１Ａ〜１Ｈを、船舶に用いるものとしたが、これに限らない。過給機１Ａ〜１Ｈは、自動車等の車両用や、他の用途に用いるものであってもよい。
さらに、上記実施形態では、回転機械として過給機１Ａ〜１Ｈを例示したが、回転機械であれば、例えば圧縮機等であってもよい。
１Ａ〜１Ｈ 過給機
２ 回転軸
２ａ 第一端部
２ｂ 第二端部
２ｆ 外周面
３ タービンホイール
４ コンプレッサホイール
５Ａ〜５Ｇ ジャーナル軸受
５ｈ 内周面
５ｓ 端面
６Ａ，６Ｈ スラスト軸受
７，７Ｈ スラストディスク
８ 静止ディスク
１０ 軸受ハウジング
１０ｆ 内周面
１１Ａ〜１１Ｆ 軸受部
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｆ 中間対向部
１３ 接続部
１４ 外周荷重支持面（荷重支持面）
１５ 内周荷重支持面（荷重支持面）
１６ 外周対向面（第二対向面）
１７ 内周面
１７Ｂ，１７Ｃ 内周対向面（第二対向面）
１８ 外周面（第一対向面）
１９ 内周面（第一対向面）
２１，２３，２５，２６ 凹部
２２，２４ 凸部
３０ 軸側突起
４０ ハウジング側突起
６０Ｆ，６０Ｇ 潤滑油供給部
６１，６２ 潤滑油流路
７０ 固定部材
８０ 円弧状面
１０１，１０３，１０５，１０７ 第一の隙間
１０２，１０４，１０６，１０８ 第二の隙間
Ｆ１，Ｆ３，Ｆ５ 第一隙間形成部
Ｆ２，Ｆ４，Ｆ６ 第二隙間形成部
Ｏ 中心軸

Claims (10)

  1. 中心軸に沿って延びる回転軸と、
    前記回転軸を前記中心軸回りに回転自在に支持するとともに、前記中心軸と垂直な断面における内周面及び外周面がそれぞれ円形をなすジャーナル軸受と、
    前記ジャーナル軸受を支持する軸受ハウジングと、を備え、
    前記ジャーナル軸受は、
    前記中心軸方向に間隔をあけた両端部の二個所に形成され、前記軸受ハウジングに対向し、前記中心軸に直交する方向の荷重を支持する外周荷重支持面と、
    前記中心軸方向で隣り合う前記外周荷重支持面の間に形成されるとともに、前記中心軸を中心とした径方向で前記軸受ハウジングとの間に第一の隙間を形成する第一隙間形成部と、
    前記中心軸方向において前記第一隙間形成部の一部に形成されるとともに、前記径方向で前記軸受ハウジングとの間に、前記第一の隙間よりも小さく、前記外周荷重支持面と前記軸受けハウジングとの隙間よりも大きい第二の隙間を形成する第二隙間形成部と、
    を備える回転機械。
  2. 前記ジャーナル軸受は、
    前記中心軸方向に間隔をあけて配置され、それぞれ前記外周荷重支持面を有する複数の軸受部と、
    前記中心軸方向で複数の前記軸受部の間に配置され、前記回転軸及び前記軸受ハウジングの少なくとも一方との間に前記第二の隙間を形成する中間対向部と、
    前記中心軸方向に延びて複数の前記軸受部と前記中間対向部とを接続し、前記回転軸及び前記軸受ハウジングの少なくとも一方との間に前記第一の隙間を形成する接続部と、を一体に備える請求項１に記載の回転機械。
  3. 前記ジャーナル軸受と前記回転軸及び前記軸受ハウジングの少なくとも一方との間に潤滑油を供給する潤滑油供給部を備え、
    前記潤滑油供給部は、
    前記第二の隙間に前記潤滑油を供給する請求項１又は２に記載の回転機械。
  4. 前記ジャーナル軸受と前記回転軸及び前記軸受ハウジングの少なくとも一方との間に潤滑油を供給する潤滑油供給部を更に備え、
    前記潤滑油供給部は、
    前記外周荷重支持面と、前記軸受ハウジングとの間に潤滑油を供給する請求項１から３の何れか一項に記載の回転機械。
  5. 前記ジャーナル軸受は、
    前記中心軸方向で隣り合う前記外周荷重支持面の間に形成され、前記径方向において前記第一の隙間を介して前記回転軸及び前記軸受ハウジングの少なくとも一方に対向する第一対向面と、
    前記中心軸方向における第一対向面の一部に形成され、前記径方向において前記第二の隙間を介して前記軸受ハウジングに対向する第二対向面と、を有する請求項１から４の何れか一項に記載の回転機械。
  6. 前記第一対向面は、
    前記中心軸方向で隣り合う前記外周荷重支持面よりも前記径方向に窪んだ凹部に形成され、 前記第二対向面は、
    前記凹部の一部に形成され、前記第一対向面から前記径方向に突出した凸部に形成されている請求項５に記載の回転機械。
  7. 前記回転軸は、
    前記径方向外側に突出して、前記ジャーナル軸受との間に前記第二の隙間を形成する軸側突起を備える請求項１から６の何れか一項に記載の回転機械。
  8. 前記軸受ハウジングは、
    前記径方向内側に突出して、前記ジャーナル軸受との間に前記第二の隙間を形成するハウジング側突起を備えている請求項１から７の何れか一項に記載の回転機械。
  9. 前記第二の隙間は、前記中心軸方向において隣り合う前記外周荷重支持面の中間部に形成されている請求項１から８の何れか一項に記載の回転機械。
  10. 回転軸を中心軸回りに回転自在に支持するとともに、前記中心軸と垂直な断面における内周面及び外周面がそれぞれ円形をなすジャーナル軸受であって、
    前記中心軸を中心とした径方向の外側を向く外周面及び前記径方向の内側を向く内周面の少なくとも一方に、
    前記中心軸方向に間隔をあけた両端部の二個所に形成され、前記中心軸に直交する方向の荷重を支持する外周荷重支持面と、
    前記中心軸方向で隣り合う前記外周荷重支持面の間に形成され、前記外周荷重支持面よりも前記径方向に窪んで形成された凹部と、
    前記中心軸方向における前記凹部の一部に形成され、前記凹部から前記径方向に突出し、前記外周荷重支持面よりも径方向の内側に外周対向面を有した凸部と、
    を備えるジャーナル軸受。
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