JP7467710B1

JP7467710B1 - 軸受装置及び水車発電機

Info

Publication number: JP7467710B1
Application number: JP2023018682A
Authority: JP
Inventors: 貴裕黒岩
Original assignee: 西芝電機株式会社
Priority date: 2023-02-09
Filing date: 2023-02-09
Publication date: 2024-04-15
Anticipated expiration: 2043-02-09

Abstract

【課題】スラスト室内のエアを排出可能な軸受装置を提供すること。【解決手段】軸受装置は、第１スラストカラー及び潤滑油を汲み上げるオイルディスクである第２スラストカラーを含む回転軸を支持する。軸受装置は、油槽と、第１スラスト軸受と、第２スラスト軸受と、ジャーナル軸受と、回転軸が貫通される筒状のホルダーと、集油部と、気抜き路と、ガイドと、粘性ポンプとを有する。気抜き路は、ホルダーに設けられ、ホルダーの外側と第２スラスト軸受のスラスト室に連通し、ホルダーの主給油路を通して送られる潤滑油により第２スラスト軸受のスラスト室内のエアをホルダーの外側に排出する。ガイドは、集油部とオイルディスク給油路の上側開口との間に設けられ、集油部で集めた潤滑油をホルダーのオイルディスク給油路の上側開口に案内するとともに、気抜き路のエアの出口とを区画する。【選択図】図４

Description

本発明は、軸受装置及び水車発電機に関する。

水力発電機として、回転軸が水平方向に設置されるとともに、回転軸の両端に水車が設けられた横軸両掛け水車発電機が知られている。横軸両掛け水車発電機の軸受装置として、１つの軸受台に、発電機軸に加わるラジアル荷重を受けるジャーナル軸受とともに２基のスラスト軸受を収容したものが知られている。軸受装置は、２基のスラスト軸受及びジャーナル軸受の潤滑のため、軸受台内に油槽を備え、油槽内の潤滑油を粘性ポンプで圧送して２基のスラスト軸受及びジャーナル軸受に給油する。

軸受装置は、粘性ポンプにより２基のスラスト軸受及びジャーナル軸受に潤滑油を圧送する経路として、油槽から２基のスラスト軸受を経てオイルクーラに圧送する経路の一部が、２基のうち一方のスラスト軸受から分流し、ジャーナル軸受を経て油槽に戻る。

特開２０２０－８５０９０号公報

軸受装置の運転の停止時には、軸受装置のスラスト軸受のスラスト室には、エアが充満する。運転によりスラスト室内のエアが高温となり、スラスト室内が高温になることを防止するため、エアを排出しながら潤滑油でスラスト室を充満させる必要がある。

本発明は、スラスト室内のエアを排出可能な軸受装置、及び、水車発電機を提供することを目的とする。

実施形態によれば、軸受装置は、第１スラストカラー及び潤滑油を汲み上げるオイルディスクである第２スラストカラーを含む回転軸を支持する。軸受装置は、油槽と、第１スラスト軸受と、第２スラスト軸受と、ジャーナル軸受と、回転軸が貫通される筒状のホルダーと、集油部と、気抜き路と、ガイドと、粘性ポンプとを有する。油槽は、潤滑油を収容し、回転軸の一部が配置され、第１スラストカラーが一端側に設けられ、第２スラストカラーが他端側に設けられる。第１スラスト軸受は、油槽内に設けられ、第１スラストカラーに当接し、回転軸の軸方向の荷重を受ける。第２スラスト軸受は、油槽内で第１スラスト軸受から離間して設けられ、第２スラストカラーに当接し、回転軸から第１スラスト軸受に加わる荷重とは逆向きの軸方向の荷重を受ける。ジャーナル軸受は、第１スラスト軸受及び第２スラスト軸受の間に配置され、回転軸の径方向の荷重を受ける。ホルダーは、軸方向で第１スラスト軸受と第２スラスト軸受との間に設けられる給油口と、給油口から第１スラスト軸受及び第２スラスト軸受それぞれが設けられるスラスト室に連通するとともにジャーナル軸受と回転軸との間の隙間に連通する主給油路と、ジャーナル軸受よりも上側に上側開口を有し、ジャーナル軸受に連通し、上側開口を通した潤滑油をジャーナル軸受に給油するオイルディスク給油路とを有する。ホルダーは、第１スラスト軸受、第２スラスト軸受、及び、ジャーナル軸受を保持する。集油部は、ホルダーの上側に設けられ、オイルディスクの回転により油槽から汲み上げた潤滑油をオイルディスク給油路の上側開口に向けて集油する。気抜き路は、ホルダーに設けられ、ホルダーの外側と第２スラスト軸受のスラスト室に連通し、主給油路を通して送られる潤滑油により第２スラスト軸受のスラスト室内のエアをホルダーの外側に排出する。ガイドは、集油部とオイルディスク給油路の上側開口との間に設けられ、集油部で集めた潤滑油をオイルディスク給油路の上側開口に案内するとともに、気抜き路のエアの出口とを区画する。粘性ポンプは、主給油路を通して第１スラスト軸受、第２スラスト軸受、及び、ジャーナル軸受に潤滑油を送る。

一実施形態に係る軸受装置を備える横軸両掛け水車発電機の構成を示す正面図。同軸受装置の構成を一部断面で示す側面図。同軸受装置の構成を概念的に示す断面図。同軸受装置の初期潤滑に関する要素について、図３の一部の構成を拡大して示す図。図４中の矢印Ｖで示す方向から見た同軸受装置の構成を示す上面図。同軸受装置の運転開始時の初期潤滑に関する要素の構成を示す斜視図。同軸受装置の初期潤滑に関する要素の一部構成を示す斜視図。同軸受装置の初期潤滑に関する要素の一部構成を示す斜視図。同軸受装置の初期潤滑における潤滑油の流路の構成を示す説明図。同軸受装置のオイルディスク及び潤滑油ガイド部の構成を従来技術と比較して示す説明図。

以下、一実施形態に係る軸受装置１を、図１乃至図１０を用いて説明する。
図１は、軸受装置１を備える横軸両掛け水車発電機２００の構成を示す正面図である。図２は、軸受装置１の構成を一部断面で示す側面図である。図３は、軸受装置１の構成を概念的に示す図である。図４は、図３に示す軸受装置１の潤滑油ガイド部５０の構成を拡大して示す図である。なお、図３及び図４において、第１スラスト軸受１１、第２スラスト軸受１２の断面ハッチングを省略する。図５は、軸受装置１の潤滑油ガイド部５０の構成を図４中の矢印Ｖで示す方向から見た上面図である。図６は、軸受装置１の潤滑油ガイド部５０の構成を示す概略的な斜視図である。図７は、図６中の軸受装置１のホルダー１６の平面１６ａ及びその近傍のオイルディスク給油口４５及びオイルディスク給油路４９の構成を示す概略的な斜視図である。図８は、図６中の軸受装置１の集油部５１、支持部材５３及びガイド５４の構成を示す概略的な斜視図である。図９は、軸受装置１の潤滑油の流路の構成を示す説明図である。図１０は、軸受装置１のオイルディスク１５及び潤滑油ガイド部５０の構成を従来技術である特許文献１の技術と比較して示す説明図である。

まず、図１を用いて、軸受装置１を備える横軸両掛け水車発電機２００について説明する。図１に示すように、横軸両掛け水車発電機２００は、回転軸２１１と、軸受装置１と、ジャーナル軸受装置２１２と、発電機２１３と、回転軸２１１の両端にそれぞれ設けられる２つの水車２１４と、ブレーキ装置２１５と、を備える。

回転軸２１１は、第１スラストカラー２１１ａと、第２スラストカラー２１１ｂと、を有する。また、回転軸２１１の両端には、水車２１４の羽根車２１４ｂが取り付けられる。回転軸２１１は、軸受装置１及びジャーナル軸受装置２１２により水平に支持される。

第１スラストカラー２１１ａは、回転軸２１１と同軸の円板状に形成され、回転軸２１１に固定される。

第２スラストカラー２１１ｂは、回転軸２１１と同軸の円板状に形成され、回転軸２１１に固定される。第２スラストカラー２１１ｂは、第１スラストカラー２１１ａに対し、回転軸２１１の軸方向に所定の距離を隔てて配置される。ここで、所定の距離は、後述する軸受装置１の軸受台１０内に回転軸２１１の一部が配置された際に、第１スラストカラー２１１ａが軸受台１０内の回転軸２１１の一端側に位置し、第２スラストカラー２１１ｂが軸受台１０内の回転軸２１１の他端側に位置する距離である。

軸受装置１は、２基のスラスト軸受１１，１２と、１基のジャーナル軸受１３と、を備える。軸受装置１は、２基のスラスト軸受１１，１２により、回転軸２１１の軸方向に生じる正方向及び負方向それぞれのスラスト荷重を支持する。また、軸受装置１は、ジャーナル軸受１３により、回転軸２１１の径方向に生じるラジアル荷重を支持する。なお、軸受装置１の具体的な構成については後述する。

ジャーナル軸受装置２１２は、軸受台に内蔵したジャーナル軸受により、回転軸２１１の径方向に生じるラジアル荷重を支持する。ジャーナル軸受装置２１２は、軸受装置１と併せて、回転軸２１１を水平に支持する。

発電機２１３は、回転軸２１１の回転により発電可能に構成される。発電機２１３は、例えば、回転軸２１１に固定された回転子２１３ａと、自励用の励磁機の回転子２１３ｂと、を備える。

水車２１４は、供給管（図示せず）と、ケーシング２１４ａと、羽根車２１４ｂと、放流管２１４ｃと、を備える。羽根車２１４ｂは、回転軸２１１に固定される。水車２１４は、供給管から供給された水により、羽根車２１４ｂがケーシング２１４ａ内で回転することで、回転軸２１１を回転させる。

ブレーキ装置２１５は、回転軸２１１の回転を停止させる。ブレーキ装置２１５は、回転軸２１１に固定されたブレーキリング２１５ａと、ブレーキリング２１５ａの回転を停止させる電磁ブレーキ２１５ｂと、を備える。

このような横軸両掛け水車発電機２００は、水車２１４において、供給管から放流管２１４ｃに向かって流れる水の圧力によって羽根車２１４ｂを回転することで、回転軸２１１を回転させて発電機２１３により発電させる、発電設備である。

次に、軸受装置１について説明する。図２から図５に示すように、軸受装置１は、第１スラストカラー２１１ａ及び第２スラストカラー２１１ｂを含む回転軸２１１の一部と、軸受台１０と、第１スラスト軸受１１と、第２スラスト軸受１２と、ジャーナル軸受１３と、粘性ポンプ１４と、オイルディスク１５と、ホルダー１６と、支持部１７と、オイルクーラ１８と、第１送油管１９と、第２送油管２０と、を備える。

軸受装置１は、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２により、回転軸２１１の軸方向に生じる荷重を受け、回転軸２１１の水平方向の移動を制限する。第２スラスト軸受１２は、回転軸２１１の第１スラスト軸受１１に加わる荷重とは逆向きの軸方向の荷重を受ける。また、軸受装置１は、ジャーナル軸受１３により、回転軸２１１の径方向に生じる荷重を受け、ジャーナル軸受装置２１２と併せて回転軸２１１を水平に支持する。

軸受台１０は、オイルクーラ１８を除く、第１スラストカラー２１１ａ及び第２スラストカラー２１１ｂを含む回転軸２１１の一部及び軸受装置１の各構成を収容する。また、軸受台１０は、内側に潤滑油１００を溜める油槽を構成する。また、軸受台１０は、軸受台１０の内側及び外側を連通し、第１送油管１９が挿通される第１挿通孔１０ａと、軸受台１０の内側及び外側を連通し、第２送油管２０が挿通される第２挿通孔１０ｂと、を有する。

油槽である軸受台１０は、第１スラスト軸受１１、第２スラスト軸受１２及びジャーナル軸受１３に給油可能、且つ、油面が粘性ポンプ１４により汲み上げられる高さとなる量の潤滑油１００を貯留する。例えば、軸受台１０内に貯留される潤滑油１００の油面は、第１スラスト軸受１１の最頂点及び第２スラスト軸受１２の最頂点よりも低く設定される。また、軸受台１０内に貯留される潤滑油１００の油面は、粘性ポンプ１４により圧送可能であって、加えて、オイルディスク１５により汲み上げ可能な高さに設定される。

第１スラスト軸受１１は、第１スラストカラー２１１ａに対して軸方向に隣接し、且つ、第１スラストカラー２１１ａ及び第２スラストカラー２１１ｂの間に設けられる。具体例として、第１スラスト軸受１１は、第１スラストカラー２１１ａ及び第２スラストカラー２１１ｂの間であって、且つ、第１スラストカラー２１１ａ及びホルダー１６の間に設けられる。第１スラスト軸受１１は、ホルダー１６に形成される第１スラスト室１１６ａに保持される。第１スラスト軸受１１は、例えば、最頂点が軸受台１０内に貯留される潤滑油１００の油面の上側に位置する。第１スラスト軸受１１は、第１スラストカラー２１１ａに対して摺動可能に当接する、複数の第１軸受部１１ａを有する。第１スラスト軸受１１は、第１スラストカラー２１１ａの回転に対して摺動可能に回転軸２１１の主面に当接する。第１スラスト軸受１１は、第１スラストカラー２１１ａに当接することで、回転軸２１１の軸方向に生じる２方向のスラスト荷重の一方を受け、スラスト荷重の方向への回転軸２１１の移動を規制する。

第２スラスト軸受１２は、回転軸２１１の第２スラストカラー２１１ｂに対して軸方向に隣接し、且つ、第１スラストカラー２１１ａ及び第２スラストカラー２１１ｂの間に設けられる。具体例として、第２スラスト軸受１２は、第１スラストカラー２１１ａ及び第２スラストカラー２１１ｂの間であって、且つ、第２スラストカラー２１１ｂ及びホルダー１６の間に設けられる。第２スラスト軸受１２は、回転軸２１１の第１スラストカラー２１１ａ及び第２スラストカラー２１１ｂが隔てる所定の距離に応じ、第１スラスト軸受１１から離間して設けられる。第２スラスト軸受１２は、ホルダー１６に形成される第２スラスト室１１６ｂに保持される。第２スラスト軸受１２は、例えば、最頂点が軸受台１０内に貯留される潤滑油１００の油面よりも高く位置する。第２スラスト軸受１２は、第２スラストカラー２１１ｂに対して摺動可能に当接する、複数の第２軸受部１２ａを有する。第２スラスト軸受１２は、第２スラストカラー２１１ｂの回転に対して摺動可能に回転軸２１１の主面に当接する。第２スラスト軸受１２は、第２スラストカラー２１１ｂに当接することで、回転軸２１１の軸方向に生じる２方向のスラスト荷重の他方を受け、スラスト荷重の方向への回転軸２１１の移動を規制する。

なお、第１スラストカラー２１１ａは、ホルダー１６の一端の内側に設けられ、第２スラストカラー２１１ｂは、ホルダー１６の他端の外側に設けられる。第２スラストカラー２１１ｂとホルダー１６の他端との間の間隔は例えば２ｍｍから３ｍｍ程度である。

ジャーナル軸受１３は、回転軸２１１の軸方向で第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２の間に設けられ、ホルダー１６に保持される。具体例として、ジャーナル軸受１３は、第１スラストカラー２１１ａ及び第２スラストカラー２１１ｂ間の中心に設けられる。ジャーナル軸受１３は、第１スラストカラー２１１ａ及び第２スラストカラー２１１ｂ間の回転軸２１１の一部を径方向で保持する。また、ジャーナル軸受１３は、例えば複数の孔部１３ａを有する。孔部１３ａは、ジャーナル軸受１３の上方に設けられる。孔部１３ａは、ジャーナル軸受１３の回転軸２１１との接触面からジャーナル軸受１３の上方に貫通する。３つの孔部１３ａが形成される場合、そのうちの１つは、例えば、ジャーナル軸受１３の軸方向で中央に形成され、残りの２つは１つの孔部１３ａに対して対称の位置に等間隔に設けられることが好適である。

図３中、二点鎖線で示すように、粘性ポンプ１４は、粘性ポンプ回転部２１と、粘性ポンプ固定部２２と、を備える。

粘性ポンプ回転部２１は、第１スラストカラー２１１ａである。粘性ポンプ回転部２１は、回転軸２１１と同軸の円板状に形成され、回転軸２１１に固定される。粘性ポンプ回転部２１の下端は、軸受台１０内に溜められた潤滑油１００内に位置する。

粘性ポンプ固定部２２は、内側に粘性ポンプ回転部２１の外周縁を配置可能な円環状に形成され、ホルダー１６に保持される。また、粘性ポンプ固定部２２は、内周面に形成され、周方向に沿って粘性ポンプ回転部２１の外周面と所定の隙間を構成する溝部２２ａを有する。粘性ポンプ固定部２２の溝部２２ａの内径は、粘性ポンプ回転部２１の外径よりも若干大きく形成される。粘性ポンプ固定部２２は、溝部２２ａの内側に粘性ポンプ回転部２１の外周縁が配置される。即ち、粘性ポンプ固定部２２は、溝部２２ａが形成された内周面が粘性ポンプ回転部２１の外周面と微小な間隙を介して対向する。

また、粘性ポンプ固定部２２は、粘性ポンプ取込口２２ｂと、粘性ポンプ吐出口２２ｃと、を有する。粘性ポンプ取込口２２ｂは、例えば、粘性ポンプ固定部２２の下端から、粘性ポンプ固定部２２の溝部２２ａが形成された内周面に連続する。粘性ポンプ取込口２２ｂは、軸受台１０に溜められた潤滑油１００の油面よりも下側の位置に形成される。粘性ポンプ吐出口２２ｃは、粘性ポンプ取込口２２ｂと同様に、例えば、粘性ポンプ固定部２２の下端から、粘性ポンプ固定部２２の溝部２２ａが形成された内周面に連続する。

オイルディスク１５は、第２スラストカラー２１１ｂである。オイルディスク１５は、基部３１と、潤滑油かき上げ部３２と、を備える。オイルディスク１５は、例えば、基部３１の回転に伴う潤滑油かき上げ部３２の回転により、軸受台１０の油槽から潤滑油１００を潤滑油かき上げ部３２の上側の頂部まで汲み上げ可能に構成される。

基部３１は、回転軸２１１と同軸の円板状に形成され、回転軸２１１に一体に設けられる。基部３１は、例えば、軸材を削り出すことで形成される。

潤滑油かき上げ部３２は、基部３１よりも軸方向に薄い略円環状に形成され、基部３１に固定される。具体例として、潤滑油かき上げ部３２は、基部３１よりも薄い鋼材で円環状に形成され、基部３１に焼き嵌めされる。潤滑油かき上げ部３２の下端は、軸受台１０内に溜められた潤滑油１００内に位置する。潤滑油かき上げ部３２は、基部３１とともに軸材を削り出すことで形成されることも好適である。

ホルダー１６は、回転軸２１１が軸方向に貫通する筒状に形成される。ホルダー１６は、第１スラスト軸受１１、第２スラスト軸受１２、ジャーナル軸受１３及び粘性ポンプ固定部２２を保持する。ホルダー１６は、支持部１７により軸受台１０に固定される。また、ホルダー１６は、粘性ポンプ１４により圧送される潤滑油１００が第１スラスト軸受１１、第２スラスト軸受１２及びジャーナル軸受１３に供給される流路を形成する。ホルダー１６は、潤滑油取込口４１と、潤滑油吐出口４２と、給油口４３と、排油口４４と、オイルディスク給油口４５と、給油口４３から第１スラスト軸受１１の第１スラスト室１１６ａ及び第２スラスト軸受１２の第２スラスト室１１６ｂに連通する主給油路４７と、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２から排油口４４に連通する排油路４８と、ジャーナル軸受１３の孔部１３ａからオイルディスク給油口４５に連通するオイルディスク給油路４９と、を備える。

潤滑油取込口４１は、軸受台１０に溜められた潤滑油１００に浸かる位置に形成され、ホルダー１６の外周面と粘性ポンプ固定部２２の粘性ポンプ取込口２２ｂに連通する。潤滑油取込口４１は、例えば、ホルダー１６の下端から粘性ポンプ固定部２２を保持する部位に貫通し、ホルダー１６の外周面と粘性ポンプ取込口２２ｂに連通する。潤滑油取込口４１は、粘性ポンプ取込口２２ｂに連通することで、軸受台１０に溜められた潤滑油１００が粘性ポンプ回転部２１の下端に到達する流路を形成する。

潤滑油吐出口４２は、粘性ポンプ固定部２２の粘性ポンプ吐出口２２ｃとホルダー１６の外周面に連通する。潤滑油吐出口４２は、第１送油管１９が接続される。潤滑油吐出口４２は、例えば、ホルダー１６の粘性ポンプ固定部２２を保持する部位からホルダー１６の外周面に連通し、粘性ポンプ吐出口２２ｃとホルダー１６の外周面とに連通する。潤滑油吐出口４２は、粘性ポンプ吐出口２２ｃに連通することで、粘性ポンプ１４により圧送された潤滑油１００が第１送油管１９に流入する流路を形成する。

給油口４３は、軸方向で第１スラスト軸受１１と第２スラスト軸受１２との間の中心でホルダー１６の外周面に形成される開口である。給油口４３には、第２送油管２０が接続される。給油口４３は、第１スラスト軸受１１と第２スラスト軸受１２の中間に位置する。給油口４３は、潤滑油１００が第２送油管２０から主給油路４７に流入する流路を形成する。

排油口４４は、ホルダー１６の外周面に形成される開口である。排油口４４は、軸受台１０の油槽に開口する。排油口４４は、第１スラスト軸受１１の最頂点、第２スラスト軸受１２の最頂点及びジャーナル軸受１３の最頂点よりも高い位置に形成される。排油口４４は、潤滑油１００が排油路４８からホルダー１６の外側に流出される流路を形成する。

図４及び図５に示すように、オイルディスク給油口４５は、ホルダー１６の第２スラストカラー２１１ｂ側の上側の外周面に形成される開口である。オイルディスク給油口４５は、オイルディスク１５によりオイルディスク給油口４５の上側から供給される潤滑油１００が流し入れられる、例えば、凹状（バスタブ状）に形成される。オイルディスク給油口４５は、ジャーナル軸受１３よりも高い位置に形成される。オイルディスク給油口４５は、オイルディスク給油路４９を通して潤滑油１００をジャーナル軸受１３に供給するとともに、オイルディスク給油路４９を通して潤滑油１００をホルダー１６の外側に流出させる流路を形成する。本実施形態では、オイルディスク給油口４５は、傾斜面４５ａと、傾斜面４５ａの下側に設けられる凹部４５ｂとを有する。傾斜面４５ａ及び凹部４５ｂは連続する。傾斜面４５ａは、ホルダー１６の後述する平面１６ａに連続し、第２スラストカラー２１１ｂ側（平面１６ａ側）から第１スラストカラー２１１ａ側に向かって下がるように傾斜する。傾斜面４５ａは、後述するガイド５４の傾斜面５４ａよりも傾斜が大きいことが好適であるが、ガイド５４の傾斜面５４ａの傾斜と同じ傾斜、又は、ガイド５４の傾斜面５４ａの傾斜よりも小さい傾斜であってもよい。凹部４５ｂは、傾斜面４５ａに対して第２スラストカラー２１１ｂに対して離間する第１スラストカラー２１１ａ側に形成される。

オイルディスク給油口４５が凹状（バスタブ状）に形成される場合、オイルディスク給油路４９の上側開口４９ａは、オイルディスク給油口４５の凹部４５ｂの底部又はその近傍に形成されることが好適である。オイルディスク給油路４９の上側開口４９ａは、ジャーナル軸受１３よりも高い位置に形成される。

主給油路４７は、ホルダー１６内部に形成され、給油口４３から第１スラスト室１１６ａの第１スラスト軸受１１へ、そして、給油口４３から第２スラスト室１１６ｂの第２スラスト軸受１２へ、それぞれ流体的に連通する流路である。具体的には、主給油路４７は、ホルダー１６内部に、給油口４３から第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２が配置された高さまで延設され、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２それぞれに向かって分岐する形状に形成された孔により構成される。

また、主給油路４７は、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２の一次側のそれぞれからジャーナル軸受１３及び回転軸２１１の間に流体的に連通する。具体的には、主給油路４７は、第１スラスト軸受１１と回転軸２１１との間の隙間と、第２スラスト軸受１２と回転軸２１１との間の隙間と、ジャーナル軸受１３と回転軸２１１との隙間と、により構成される。

排油路４８は、ホルダー１６内部に形成され、第１スラスト軸受１１から排油口４４へ、そして、第２スラスト軸受１２から排油口４４へ、それぞれ流体的に連通する流路である。具体的には、排油路４８は、ホルダー１６内部に、第１スラスト軸受１１側からホルダー１６の中央に向かって延設される孔と、第２スラスト軸受１２側からホルダー１６の中央に向かって延設される孔とが、ホルダー１６の中央で連通し、排油口４４に延設される形状に形成された孔により構成される。

オイルディスク給油路４９は、ホルダー１６内部でジャーナル軸受１３よりも上側に形成される。オイルディスク給油路４９は、ジャーナル軸受１３の孔部１３ａ及びオイルディスク給油口４５を流体的に連通する。オイルディスク給油路４９は、例えば、ジャーナル軸受１３の孔部１３ａと対向して設けられた中空部と、中空部からオイルディスク給油口４５を流体的に連通する孔と、を含む。オイルディスク給油路４９は、例えば、オイルディスク給油路４９の孔の下端がジャーナル軸受１３の孔部１３ａと対向して設けられる。

ホルダー１６は、ホルダー１６の外側と第１スラスト室１１６ａとの間をそれぞれ連通する、第１－１気抜き路（連通路）１１８ａ、及び、第１－２気抜き路（連通路）１１８ｂを有する。第１－１気抜き路１１８ａ及び第１－２気抜き路１１８ｂは、エア自体の浮力により、第１スラスト室１１６ａ内のエアをホルダー１６の外側に排出するとともに、第１スラスト室１１６ａ内の潤滑油１００をホルダー１６の外側に排出する。第１－１気抜き路１１８ａは、第１スラストカラー２１１ａに隣接する位置に設けられる。本実施形態では、第１－１気抜き路１１８ａはホルダー１６の上方を通して第１スラスト室１１６ａとホルダー１６の外側とを連通するように形成されるが、第１スラスト室１１６ａよりも高い位置であれば、ホルダー１６の側方等であってもよい。第１－２気抜き路１１８ｂは、第１－１気抜き路１１８ａよりも第１スラストカラー２１１ａに離間する位置に設けられる。本実施形態では、第１－２気抜き路１１８ｂはホルダー１６の上方を通して第１スラスト室１１６ａとホルダー１６の外側とを連通するように形成されるが、第１スラスト室１１６ａよりも高い位置であれば、ホルダー１６の側方等であってもよい。

第１－１気抜き路１１８ａの流路断面積は、第１－１気抜き路１１８ａの一端と他端との間で一定であるとする。また、第１－２気抜き路１１８ｂの流路断面積は、第１－２気抜き路１１８ｂの一端と他端との間で一定であるとする。このとき、第１スラスト軸受１１の第１スラスト室１１６ａのうち第１スラスト軸受１１の摺動面側に近い側の第１－１気抜き路１１８ａの出口は、摺動面側とは離れた側の第１－２気抜き路１１８ｂの出口よりも小さいことが好適である。このため、第１スラスト軸受１１の第１スラスト室１１６ａ内のエア及び潤滑油１００は、第１スラスト軸受１１の摺動面側に近い側の第１－１気抜き路１１８ａよりも、第１スラスト軸受１１の摺動面側とは離れた側の第１－２気抜き路１１８ｂの方が、抜けやすい。このため、第１－１気抜き路１１８ａに近い、第１スラスト軸受１１の複数の第１軸受部１１ａと、第１スラストカラー２１１ａとの間に潤滑油１００を充満させながら、第１－２気抜き路１１８ｂから、潤滑油１００を排出しやすくする。この場合も、第１－２気抜き路１１８ｂよりも少ないが、第１－１気抜き路１１８ａからも、潤滑油１００を排出する。したがって、第１－１気抜き路１１８ａ及び第１－２気抜き路１１８ｂは、単位時間当たりの流量差を設けて潤滑油１００を排出し、第１スラスト軸受１１に潤滑油１００を供給しながら第１スラスト軸受１１のスラスト室１１６ａにおける潤滑油１００の圧力損失を低下させ、第１スラスト軸受１１を効果的に冷却することができる。

図４から図８に示すように、ホルダー１６は、ホルダー１６の外側と第２スラスト室１１６ｂとの間をそれぞれ連通する、第２－１気抜き路（連通路）１１９ａ、及び、第２－２気抜き路（連通路）１１９ｂを有する。第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂは、エア自体の浮力により、第２スラスト室１１６ｂ内のエアをホルダー１６の外側に排出するとともに、第２スラスト室１１６ｂ内の潤滑油１００をホルダー１６の外側に排出する。第２－１気抜き路１１９ａは、第２スラストカラー２１１ｂに隣接する位置に設けられる。本実施形態では、第２－１気抜き路１１９ａはホルダー１６の上方の後述する平面１６ａを通して第２スラスト室１１６ｂとホルダー１６の外側とを連通するように形成されるが、第２スラスト室１１６ｂよりも高い位置であれば、ホルダー１６の側方等であってもよい。第２－２気抜き路１１９ｂは、第２スラストカラー２１１ｂに離間する位置に設けられる。本実施形態では、第２－２気抜き路１１９ｂはホルダー１６の上方の平面１６ａを通して第２スラスト室１１６ｂとホルダー１６の外側とを連通するように形成されるが、第２スラスト室１１６ｂよりも高い位置であれば、ホルダー１６の側方等であってもよい。

例えば、第２－１気抜き路１１９ａは、略円形状の貫通孔として形成される。例えば、第２－２気抜き路１１９ｂは、略楕円状又は長穴の貫通孔として形成される。第２－１気抜き路１１９ａの流路断面積は、第２－１気抜き路１１９ａの一端と他端との間で一定であるとする。また、第２－２気抜き路１１９ｂの流路断面積は、第２－２気抜き路１１９ｂの一端と他端との間で一定であるとする。このとき、第２スラスト軸受１２の第２スラスト室１１６ｂのうち第２スラスト軸受１２の摺動面側に近い側の第２－１気抜き路１１９ａの出口は、摺動面側とは離れた側の第２－２気抜き路１１９ｂの出口よりも小さい。このため、第２スラスト軸受１２の第２スラスト室１１６ｂ内のエア及び潤滑油１００は、第２スラスト軸受１２の摺動面側に近い側の第２－１気抜き路１１９ａよりも、第２スラスト軸受１２の摺動面側とは離れた側の第２－２気抜き路１１９ｂの方が抜けやすい。このため、第２－１気抜き路１１９ａに近い、第２スラスト軸受１２の複数の第２軸受部１２ａと、第２スラストカラー２１１ｂとの間に潤滑油１００を充満させながら、第２－２気抜き路１１９ｂから、潤滑油１００を排出しやすくする。この場合も、第２－２気抜き路１１９ｂよりも少ないが、第２－１気抜き路１１９ａからも、潤滑油１００を排出する。したがって、第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂは、単位時間当たりの流量差を設けて潤滑油１００を排出し、第２スラスト軸受１２に潤滑油１００を供給しながら第２スラスト軸受１２のスラスト室１１６ｂにおける潤滑油１００の圧力損失を低下させ、第２スラスト軸受１２を効果的に冷却することができる。

ホルダー１６は、ホルダー１６の外周面のうち、第２スラストカラー２１１ｂ側の上部の一部において、オイルディスク１５の潤滑油かき上げ部３２の外周面位置（頂部を含む外周面位置）よりも回転軸２１１の中心軸に近い位置に第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂのエア排出出口を含む面１６ａを有する。面１６ａは、回転軸２１１の中心軸に平行であることが好適であり、水平面に平行な平面であることがさらに好適である。

本実施形態では、ホルダー１６のうち、第２スラストカラー２１１ｂ側の上側の面の一部は、例えば水平面に平行な平面１６ａとして形成されるものとする。すなわち、ホルダー１６の第２スラストカラー２１１ｂ側の上側の面の外周面には、例えば円筒状の外周面としての曲面が削られるなどして、平面１６ａが形成される。平面１６ａは、ホルダー１６のうち、オイルディスク１５である第２スラストカラー２１１ｂ側の端面から第１スラストカラー２１１ａ側に向かって延びている。

ここで、図６は、ホルダー１６の平面１６ａに対する潤滑油ガイド部５０の取り付け状態を示す斜視図である。図７は、ホルダー１６の平面１６ａに対するオイルディスク給油口４５及びオイルディスク給油路４９の位置関係を示す斜視図である。ホルダー１６の平面１６ａに対して、オイルディスク給油口４５及びオイルディスク給油路４９は図７に示す位置関係に形成される。このため、オイルディスク給油口４５及びオイルディスク給油路４９は、平面１６ａに対して下側で、ジャーナル軸受１３の上側に形成される。また、第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂのそれぞれの出口は、平面１６ａに形成される。

そして、ホルダー１６の平面１６ａには、潤滑油ガイド部５０が設けられる。このため、平面１６ａは、潤滑油ガイド部５０が設けられる領域として形成される。

潤滑油ガイド部５０は、オイルディスク１５の潤滑油かき上げ部３２によりかき上げた潤滑油１００をオイルディスク給油口４５及びオイルディスク給油路４９の上側開口４９ａに誘導可能に構成される。具体的には、図４から図６、図８に示すように、潤滑油ガイド部５０は、オイルディスク１５の潤滑油かき上げ部３２に隣接して配置される集油部５１と、集油部５１の上部を覆うカバー５２（図５及び図６には図示せず）と、オイルディスク給油口４５に隣接してホルダー１６の外周面の例えば平面１６ａに固定される支持部材５３と、スロープ状に傾斜する傾斜面５４ａを有するガイド５４とを備える。集油部５１、カバー５２、支持部材５３、及び、ガイド５４は、例えばＳＳ材等の金属材により形成される。

潤滑油ガイド部５０の支持部材５３に対してガイド５４は例えば溶接やボルト止め等により固定される。また、図８に示すように、ガイド５４が固定された支持部材５３には、集油部５１が例えば溶接やボルト止め等により固定される。そして、集油部５１、支持部材５３及びガイド５４が一体化された潤滑油ガイド部５０は、ホルダー１６の平面１６ａに対して、例えば溶接やボルト止め等により固定される。このため、本実施形態に係る潤滑油ガイド部５０の集油部５１、支持部材５３及びガイド５４は、簡単に接続することができる。

図４から図６に示すように、集油部５１は、ホルダー１６の上側に設けられ、オイルディスク１５の回転により油槽から汲み上げた潤滑油１００をオイルディスク給油路４９の上側開口４９ａに向けて集油する。このため、集油部５１は、例えば、潤滑油かき上げ部３２に付着した潤滑油１００に接触可能な位置に設けられる。集油部５１は、オイルディスク給油口４５の開口に向かい、オイルディスク１５の回転方向に対して傾斜する傾斜面５１ａを有する。集油部５１は、潤滑油かき上げ部３２に付着した潤滑油１００を傾斜面５１ａで受け、傾斜面５１ａで受けた潤滑油１００を傾斜面５１ａに沿ってオイルディスク給油口４５及びオイルディスク給油路４９へ誘導する。

集油部５１は、ホルダー１６に対して、ガイド５４の傾斜面５４ａの幅方向の例えば中央付近を、潤滑油かき上げ部３２側からオイルディスク給油口４５及びオイルディスク給油路４９に向かって潤滑油１００が流れ下るように誘導するように設けられることが好適である。

集油部５１の傾斜面５１ａが平面である場合、集油部５１の傾斜面５１ａは、オイルディスク１５の径方向に平行に形成されることが好適である。または、集油部５１の傾斜面５１ａは、ガイド５４側を向くように傾斜するように形成されることが好適である。集油部５１の傾斜面５１ａの傾斜角度β（図５参照）は、潤滑油かき上げ部３２に対して９０°よりも大きい鈍角であることが好適であり、図５では１３５°程度として図示した。集油部５１の傾斜面５１ａの傾斜角度βは、集油部５１の取り付け位置等に応じて適宜に設定可能である。集油部５１の傾斜面５１ａは、傾斜面５１ａに対向する側に曲率中心がある曲面として形成されることも好適である。この場合、集油部５１の傾斜面５１ａは、ガイド５４の傾斜面５４ａ上に潤滑油１００を誘導するように形成される。

集油部５１は、傾斜面５１ａで誘導する潤滑油１００がガイド５４の傾斜面５４ａから上側に外れることを防止する鍔部５１ｂを有する。鍔部５１ｂは、集油部５１の上部からガイド５４の傾斜面５４ａの上方に突き出すように形成される。鍔部５１ｂにより、集油部５１の傾斜面５１ａで移動方向を偏向した潤滑油１００を効率的にガイド５４の傾斜面５４ａに誘導することができる。

カバー５２は、集油部５１の上側に設けられる。カバー５２は、例えば支持部材５３に溶接又はボルト止め等により固定される。集油部５１の傾斜面５１ａから潤滑油１００の上方への移動を規制する。カバー５２は、例えば、集油部５１の傾斜面５１ａの上方及び、潤滑油ガイド部５０とは反対側を覆う板状に形成される。カバー５２は、カバー５２に付着する潤滑油１００を集油部５１の傾斜面５１ａに誘導する。

支持部材５３は、集油部５１及びガイド５４を固定するフレームとして形成される。本実施形態では、支持部材５３は、略コ字状又は略Ｕ字状に形成される。支持部材５３は、潤滑油かき上げ部３２に付着した潤滑油１００に集油部５１が接触可能な高さ位置に集油部５１を支持する。また、支持部材５３は、集油部５１で集油した潤滑油１００をガイド５４の傾斜面５４ａに誘導するようにガイド５４を支持する。

ガイド５４は、集油部５１とオイルディスク給油路４９の上側開口４９ａとの間に設けられ、集油部５１で集めた潤滑油１００をオイルディスク給油路４９の上側開口４９ａに案内するとともに、気抜き路１１９ａ，１１９ｂのエアの出口とを区画する。

ガイド５４はホルダー１６に対して固定される。ガイド５４は、集油部５１とオイルディスク給油口４５との間に設けられ、オイルディスク給油口４５を介して、集油部５１とオイルディスク給油路４９とを流体的に接続する。ガイド５４の傾斜面５４ａは、潤滑油かき上げ部３２側が高く、回転軸２１１の軸方向に沿ってオイルディスク給油路４９側に向かうにつれて徐々に低くなるように、水平面に対する傾斜角度α（０°＜α＜９０°）（図４参照）がつけられている。このため、ガイド５４の傾斜面５４ａは、集油部５１からオイルディスク給油口４５及びオイルディスク給油路４９に向かって連続的に下がるように傾斜する。

ガイド５４の傾斜面５４ａは、平面で形成されていてもよく、曲面で形成されていてもよい。ガイド５４は板材で形成されることが好適である。ガイド５４の傾斜面５４ａが曲面で形成される場合、傾斜面５４ａは、ガイド５４の上方に中心がある例えば円弧状の下に凸の曲面として形成されることが好適である。また、ガイド５４の傾斜面５４ａは、集油部５１側よりもオイルディスク給油路４９側に向かうにつれて潤滑油１００の流路を狭く形成し、潤滑油１００の一部を直接オイルディスク給油路４９に供給することも好適である。

ガイド５４は、平板や曲面板等の板材で形成されるほか、ブロック状部材で形成されていてもよい。ガイド５４は、１つの部材で形成されるほか、２つなど、複数の部材が連結されて形成されていてもよい。ガイド５４の傾斜面５４ａの傾斜角度αは、一定であってもよく、一定でなく、途中で変化していてもよい。ガイド５４の傾斜面５４ａの傾斜角度αが途中で変化する場合、ガイド５４の傾斜面５４ａの傾斜度合は、オイルディスク給油口４５及びオイルディスク給油路４９側よりも集油部５１側の傾斜が大きいと、潤滑油１００の重力により、潤滑油１００をより早期にオイルディスク給油口４５及びオイルディスク給油路４９に向かって流すことができる。ガイド５４の傾斜面５４ａが曲面で形成される場合、傾斜面５４ａの表面の接線と水平面との間の傾斜角度αは、集油部５１からオイルディスク給油口４５及びオイルディスク給油路４９に向かって連続的に小さくなるように傾斜する。

また、ガイド５４の傾斜面５４ａは、ガイド５４の傾斜面５４ａの幅方向の集油部５１の傾斜面５１ａ側（図５の紙面の上側）が高く、集油部５１から離れた側（図５の紙面の下側）が低くなっていてもよい。この場合のガイド５４の傾斜面５４ａの傾斜角度は、オイルディスク１５の想定回転速度、潤滑油１００の油量等に応じて調整される。

ガイド５４は、第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂのエアの出口を傾斜面５４ａ上を流れ下る潤滑油１００の流路と区画する。ガイド５４は、第２－１気抜き路１１９ａの出口及び第２－２気抜き路１１９ｂの出口の直上に離間する。このため、ガイド５４の傾斜面５４ａ上を上側から下側に流れ下る潤滑油１００が第２－１気抜き路１１９ａの出口及び第２－２気抜き路１１９ｂの出口には直接到達しない。そして、ガイド５４は、ガイド５４の傾斜面５４ａとは反対側の下面５４ｂと平面１６ａ上の第２－１気抜き路１１９ａの出口及び第２－２気抜き路１１９ｂの出口との間に、第２－１気抜き路１１９ａの出口及び第２－２気抜き路１１９ｂの出口からエアがエア自体の浮力により排出されるときに、エアの排出空間、すなわち、エアの排出流路を確保する。

ガイド５４は、水車発電機２００の軸受装置１の運転開始直後の初期潤滑が終了した定常運転時において潤滑油１００を通してエアをエア自体の浮力により排出するため、上下に貫通する切欠部５５ａ，５５ｂを有する。なお、初期潤滑が終了した定常運転時は、主給油路４７を通して潤滑油１００が必要箇所に充満し、運転停止時に入り込んだエアがホルダー１６の外側に排出された状態とする。

切欠部５５ａ，５５ｂは、ガイド５４の位置が最も高いオイルディスク１５側に設けられ、第２－１気抜き路１１９ａの出口及び第２－２気抜き路１１９ｂの出口とガイド５４の下面５４ｂとの間に溜まるエアをホルダー１６の外側に排出しやすくする。図５中、切欠部５５ａ，５５ｂを矩形として図示する。切欠部５５ａ，５５ｂは、矩形であってもよく、円形等であってもよい。また、図５中の切欠部５５ａ，５５ｂは、それぞれ例えば５ｍｍ角に形成されるが、切欠部５５ａ，５５ｂの大きさは適宜に設定される。切欠部５５ａ，５５ｂの大きさ及び形状が互いに異なっていてもよい。

なお、ガイド５４の下面５４ｂは、エアを切欠部５５ａ，５５ｂに誘導するため、切欠部５５ａ，５５ｂ側が高く、ガイド５４の幅方向中央付近が低い曲面状や、略Ｖ字状に形成されていてもよい。この場合、エアを効率的に切欠部５５ａ，５５ｂに誘導することができる。

図３に示すように、支持部１７は、軸受台１０内部に固定されるとともに、ホルダー１６の軸方向で中央の外周面に当接し、ホルダー１６を保持する。また、支持部１７は、支持部排油口６１と、支持部排油口６１及び排油口４４に連通する支持部排油路６２と、を備える。

支持部排油口６１は、支持部１７の外面に設けられ、軸受台１０内に開口する。支持部排油口６１は、例えば、第１スラスト軸受１１、第２スラスト軸受１２及びジャーナル軸受１３よりも高い位置に形成される。

支持部排油路６２は、支持部１７内部に形成され、ホルダー１６の排油口４４から支持部排油口６１に連通する孔である。支持部排油路６２は、排油口４４と流体的に連通し、排油口４４から排出された潤滑油１００をホルダー１６の外側へ排出する流路を形成する。

図２に示すように、オイルクーラ１８は、軸受台１０の外側に配置される。オイルクーラ１８は、内部の潤滑油１００を冷却する。オイルクーラ１８は、内部に潤滑油１００を流入する流入口１８ａと、潤滑油１００を流出する流出口１８ｂと、を有する。流入口１８ａは、オイルクーラ１８の下方に設けられ、第１送油管１９が接続される。流出口１８ｂは、オイルクーラ１８の上方に設けられ、第２送油管２０が接続される。

第１送油管１９は、ホルダー１６の潤滑油吐出口４２とオイルクーラ１８の流入口１８ａとを流体的に接続する。第１送油管１９は、軸受台１０の第１挿通孔１０ａを通して、軸受台１０内のホルダー１６の潤滑油吐出口４２と軸受台１０外のオイルクーラ１８の流入口１８ａとを接続する。

第２送油管２０は、オイルクーラ１８の流出口１８ｂとホルダー１６の給油口４３とを流体的に接続する。第２送油管２０は、軸受台１０の第２挿通孔１０ｂを通して、軸受台１０外のオイルクーラ１８の流出口１８ｂと軸受台１０内のホルダー１６の給油口４３とを接続する。

このような軸受装置１は、粘性ポンプ１４によって潤滑油１００を圧送することにより、第１スラスト軸受１１、第２スラスト軸受１２及びジャーナル軸受１３を潤滑する。

以下、図２乃至図５を用いて、軸受装置１における潤滑油１００の圧送経路について説明する。なお、図２乃至図５は、図中矢印によって運転開始直後の潤滑油１００の初期潤滑の経路を示している。

水車発電機２００の運転が停止しているものとする。このとき、オイルディスク給油口４５において、ホルダー１６の外側の潤滑油１００の油面よりも上側には潤滑油１００は溜まっていない。また、粘性ポンプ１４からオイルディスク給油口４５への潤滑油１００の供給もない。第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２のそれぞれのスラスト室１１６ａ，１１６ｂにおいて、ホルダー１６の外側の潤滑油１００の油面よりも上側には潤滑油１００は溜まっていない。すなわち、それぞれのスラスト室１１６ａ，１１６ｂには、エアがある。なお、オイルディスク１５のうち、ホルダー１６の外側の潤滑油１００の油面よりも上側の最頂部は潤滑油１００の油面よりも常時上側にあり、最下部は常時潤滑油１００に浸かっている。

水車発電機２００の運転開始時、供給管から供給され放流管２１４ｃに向かって流れる水により、水車２１４の羽根車２１４ｂがケーシング２１４ａ内で回転することで、回転軸２１１を回転させる。軸受台１０内の潤滑油１００は、回転軸２１１の回転に伴う基部３１及び潤滑油かき上げ部３２の回転により、潤滑油かき上げ部３２に付着した状態で上方にかき上げられる。潤滑油１００は、潤滑油１００が付着した潤滑油かき上げ部３２が集油部５１に対して相対的に移動することで、集油部５１の傾斜面５１ａによって受けられ、集油部５１の傾斜面５１ａに沿って移動する。集油部５１の傾斜面５１ａに沿って移動する潤滑油１００は、自重によって、ガイド５４の傾斜面５４ａに載せられる。潤滑油１００は、ガイド５４の傾斜面５４ａの傾斜に沿って、自重により、オイルディスク給油口４５に誘導される。このため、潤滑油１００は、オイルディスク給油口４５の凹部４５ｂに設けられるオイルディスク給油路４９の上側開口４９ａを通してオイルディスク給油路４９を通過する。オイルディスク給油路４９を通過した潤滑油１００は、ジャーナル軸受１３の孔部１３ａを通過し、ジャーナル軸受１３と回転軸２１１との間に供給される。

このように、水車発電機２００の運転開始直後、すなわち、回転軸２１１の回転開始直後の初期潤滑において、軸受台１０内の潤滑油１００は、回転軸２１１の回転に伴うオイルディスク１５の回転により、上方からジャーナル軸受１３に供給される。このため、水車発電機２００の運転開始直後の初期潤滑において、ジャーナル軸受１３に潤滑油１００が供給され、ジャーナル軸受１３と回転軸２１１との間が潤滑される。

このとき、第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂの出口の上方には、ガイド５４が離間して配置されている。このため、水車発電機２００の運転開始直後の初期潤滑において、集油部５１で集油した潤滑油１００は、第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂの出口に向かうことない。したがって、第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂの出口を介して潤滑油１００が入り、第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂのエアの経路が塞がれることを防止することができる。

オイルディスク１５によってかき上げられ、ジャーナル軸受１３と回転軸２１１との間に供給された潤滑油１００の一部は、ジャーナル軸受１３と回転軸２１１との間から第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２それぞれ向かって移動し、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２に供給される。即ち、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２は、粘性ポンプ１４により圧送される潤滑油１００が到達するまでの間、オイルディスク１５により供給された潤滑油１００によって初期潤滑がなされる。

このように、水車発電機２００の運転開始直後、すなわち、回転軸２１１の回転開始直後、ジャーナル軸受１３には、主給油路４７を経て潤滑油１００が供給されるまでの初期潤滑として、オイルディスク１５により上方から潤滑油１００が供給される。

水車発電機２００の運転開始直後の初期潤滑において、軸受台１０内に溜められた潤滑油１００は、粘性ポンプ１４により、第１送油管１９に圧送される。具体的に説明すると、潤滑油１００の油面が粘性ポンプ回転部２１の下端よりも高く位置することで、潤滑油１００は、ホルダー１６の潤滑油取込口４１及び粘性ポンプ取込口２２ｂを通過し、粘性ポンプ回転部２１の外周面及び溝部２２ａが為す間隙に入り込む。ここで、回転軸２１１の回転に伴い粘性ポンプ回転部２１が回転すると、潤滑油１００は、粘性により、粘性ポンプ回転部２１と粘性ポンプ固定部２２の間隙に沿って圧送される。粘性ポンプ１４により圧送された潤滑油１００は、粘性ポンプ吐出口２２ｃ及び潤滑油吐出口４２を通過し、第１送油管１９に流入する。ここで、図９に示すように、粘性ポンプ１４により圧送される潤滑油１００は、粘性ポンプ回転部２１と粘性ポンプ固定部２２の間隙を通過する際に摩擦熱が生じることで加熱される。

潤滑油１００は、粘性ポンプ１４によりさらに圧送されることで、第１送油管１９を通過し、第１送油管１９が接続された下方からオイルクーラ１８に流入する。ここで、図９に示すように、潤滑油１００は、オイルクーラ１８内で冷却される。オイルクーラ１８内の潤滑油１００は、油面が上方に接続された第２送油管２０の高さに至ると、第２送油管２０を通過する。第２送油管２０を通過した潤滑油１００は、第２送油管２０と接続された給油口４３からホルダー１６内に流入する。

給油口４３に流入した潤滑油１００は、主給油路４７を通過する。潤滑油１００は、主給油路４７の分岐に沿って、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２それぞれに向かってホルダー１６内を通過する。このため、主給油路４７を通過した潤滑油１００は、第１スラスト軸受１１と粘性ポンプ回転部２１との間の第１スラスト室１１６ａ、及び、第２スラスト軸受１２と基部３１との間の第２スラスト室１１６ｂにそれぞれ供給される。

潤滑油１００は、第１スラスト軸受１１と粘性ポンプ回転部２１の間、及び、第２スラスト軸受１２と基部３１の間に、それぞれ油膜を形成する。そして、潤滑油１００は、各スラスト室１１６ａ，１１６ｂ内に充満し、各スラスト室１１６ａ，１１６ｂ内のエアをスラスト室１１６ａ，１１６ｂ内から押し出す。このため、第１スラスト軸受１１のスラスト室１１６ａの第１－１気抜き路１１８ａ及び第１－２気抜き路１１８ｂの出口からそれぞれエアがエア自体の浮力により排出される。また、第２スラスト軸受１２のスラスト室１１６ｂの第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂの出口からそれぞれエアがエア自体の浮力により排出される。

第１スラスト軸受１１の第１スラスト室１１６ａの第１－１気抜き路１１８ａ及び第１－２気抜き路１１８ｂの出口からそれぞれエアが排出されるとき、潤滑油１００は第１スラスト軸受１１の第１スラスト室１１６ａ内のエアの排出出口に干渉しない。このため、エアは、ホルダー１６の外側に排出され、第１スラスト軸受１１の第１スラスト室１１６ａには、潤滑油１００が充満する。

第１スラスト軸受１１の第１スラスト室１１６ａの第１－１気抜き路１１８ａ及び第１－２気抜き路１１８ｂの出口からそれぞれエアが排出された後、第１スラスト軸受１１の第１スラスト室１１６ａの第１－１気抜き路１１８ａ及び第１－２気抜き路１１８ｂの出口からは、潤滑油１００が排出される。

第２スラスト軸受１２の第２スラスト室１１６ｂの第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂの出口からそれぞれエアが排出されるとき、集油部５１で集めた潤滑油１００をガイド５４によりオイルディスク給油路４９に案内することとなる。この場合、潤滑油１００は例えば板状のガイド５４の上側の傾斜面５４ａを通るため、ガイド５４の直下の第２スラスト軸受１２の第２スラスト室１１６ｂ内のエアの排出出口に干渉しない。このため、エアは、ホルダー１６の平面１６ａとガイド５４の下面５４ｂとの間の空間を通して、ホルダー１６の外側に排出され、第２スラスト軸受１２の第２スラスト室１１６ｂには、潤滑油１００が充満する。

第２スラスト軸受１２の第２スラスト室１１６ｂの第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂの出口からそれぞれエアが排出された後、第２スラスト軸受１２の第２スラスト室１１６ｂの第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂの出口からは、潤滑油１００が排出される。このため、ホルダー１６の平面１６ａとガイド５４の下面５４ｂとの間の一部は、第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂから排出された潤滑油１００で満たされる。

ここで、図９に示すように、潤滑油１００は、第１スラスト軸受１１に対する粘性ポンプ回転部２１の摺動摩擦、及び、第２スラスト軸受１２に対する基部３１の摺動摩擦によってそれぞれ加熱される。

第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２を通過した潤滑油１００は、それぞれ排油路４８に流入する。第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２それぞれから排油路４８に流入した潤滑油１００は、ホルダー１６の中央で合流し、排油口４４へ流入する。排油口４４へ流入した潤滑油１００は、排油口４４に連通する支持部１７の支持部排油路６２を通過し、支持部排油口６１から排出され、軸受台１０内に戻る。

また、主給油路４７を通過する潤滑油１００の一部は、第１スラスト軸受１１と回転軸２１１との間、及び、第２スラスト軸受１２と回転軸２１１との間のそれぞれから、ジャーナル軸受１３と回転軸２１１との間に供給される。潤滑油１００は、ジャーナル軸受１３と回転軸２１１との間で油膜を形成する。このため、潤滑油１００は、ジャーナル軸受１３と回転軸２１１との間に充満し、ジャーナル軸受１３と回転軸２１１との間のエアを押し出す。ジャーナル軸受１３と回転軸２１１との間のエアは、エア自体の浮力により、例えばジャーナル軸受１３の孔部１３ａ、オイルディスク給油路４９、オイルディスク給油口４５を通してホルダー１６の外側に排出される。このため、エアは、ジャーナル軸受１３の孔部１３ａ、オイルディスク給油路４９、オイルディスク給油口４５の空間を通して、ホルダー１６の外側に排出され、ジャーナル軸受１３の孔部１３ａ、オイルディスク給油路４９、オイルディスク給油口４５には、潤滑油１００が充満する。

ジャーナル軸受１３の孔部１３ａ、オイルディスク給油路４９、オイルディスク給油口４５からエアが排出された後、ジャーナル軸受１３の孔部１３ａ、オイルディスク給油路４９、オイルディスク給油口４５からは、潤滑油１００が排出される。このため、ジャーナル軸受１３の孔部１３ａ、オイルディスク給油路４９、オイルディスク給油口４５は、潤滑油１００で満たされる。

主給油路４７を経た潤滑油１００がジャーナル軸受１３に供給されると、粘性ポンプ１４による潤滑油１００の圧送により、ジャーナル軸受１３に供給された潤滑油１００は、孔部１３ａを上方に通過し、オイルディスク給油路４９を経て、オイルディスク給油口４５から軸受台１０内へ排出される。

このため、ホルダー１６内の間隙の必要箇所からは、エアがエア自体の浮力により排出され、潤滑油１００が充満する。また、オイルディスク給油路４９及びオイルディスク給油口４５に潤滑油１００が満たされ、オイルディスク給油路４９を経て、オイルディスク給油口４５から潤滑油１００が排出される。この状態では、潤滑油１００が必要箇所に充満し、水車発電機２００の軸受装置１は、運転開始直後の初期潤滑が終了し、定常運転状態となる。

ここで、図９に示すように、潤滑油１００は、ジャーナル軸受１３に対する回転軸２１１の摺動摩擦によって加熱される。

加熱され、軸受台１０内に排出された潤滑油１００は、オイルクーラ１８により冷却される。軸受装置１は、オイルクーラ１８及びホルダー１６の給油口４３が流体的に接続されることで、オイルクーラ１８で冷却された潤滑油１００を第１スラスト軸受１１、第２スラスト軸受１２及びジャーナル軸受１３に供給する。

このようにして、水車発電機２００の軸受装置１の定常運転状態において、すなわち、回転軸２１１の回転継続中において、大部分の潤滑油１００はスラスト室１１６ａ，１１６ｂから排油路４８を通じてホルダー１６の外側に排出される。また、ジャーナル軸受１３を満たした潤滑油１００の一部はオイルディスク通路である、ジャーナル軸受１３の孔部１３ａ及びオイルディスク給油路４９を逆流してオイルディスク給油口４５を満たし、ホルダー１６の外側に排出される。また、第１スラスト室１１６ａ内の潤滑油１００の一部は、第１－１気抜き路１１８ａ及び第１－２気抜き路１１８ｂから排出される。また、第２スラスト室１１６ｂ内の潤滑油１００の一部は、第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂから排出される。

本実施形態では、第１スラスト軸受１１の第１スラスト室１１６ａには、第１スラスト室１１６ａの上側に、ホルダー１６の外側に連通する第１－１気抜き路１１８ａ及び第１－２気抜き路１１８ｂが設けられている。このため、第１スラスト室１１６ａ内の内圧は、回転軸２１１の低回転時は低くなり、回転軸２１１の高回転時は高くなるといった回転軸２１１の回転数等、運転条件に依存することがない。したがって、第１スラスト軸受１１の第１スラスト室１１６ａの第１－１気抜き路１１８ａ及び第１－２気抜き路１１８ｂにより、第１スラスト室１１６ａ内の内圧は回転軸２１１の回転数に依存することが防止される。そして、水車発電機２００の回転軸２１１の定常運転状態において、軸受装置１の第１スラスト室１１６ａ内にエアがある場合、第１スラスト室１１６ａ内の内圧によらず、第１－１気抜き路１１８ａ及び第１－２気抜き路１１８ｂを通してエアがエア自体の浮力により潤滑油１００中を上側に移動して排出される。したがって、水車発電機２００の運転中、軸受装置１の第１スラスト軸受１１と粘性ポンプ回転部２１との間には、エアが残り続けることを防止し、第１スラスト軸受１１と粘性ポンプ回転部２１との間に潤滑油１００を充満させることができる。このため、軸受装置１の第１スラスト室１１６ａ内のエアの存在により、第１スラスト軸受１１と粘性ポンプ回転部２１との間が高温化することを防止することができる。

本実施形態では、第２スラスト軸受１２の第２スラスト室１１６ｂには、第２スラスト室１１６ｂの上側に、ホルダー１６の外側に連通する第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂが設けられている。このため、第２スラスト室１１６ｂ内の内圧は、回転軸２１１の低回転時は低くなり、回転軸２１１の高回転時は高くなるといった回転軸２１１の回転数等、運転条件に依存することがない。したがって、第２スラスト軸受１２の第２スラスト室１１６ｂの第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂにより、第２スラスト室１１６ｂ内の内圧は回転軸２１１の回転数に依存することが防止される。そして、水車発電機２００の回転軸２１１の定常運転状態において、軸受装置１の第２スラスト室１１６ｂ内にエアがある場合、第２スラスト室１１６ｂ内の内圧によらず、第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂを通してエアがエア自体の浮力により潤滑油１００中を上側に移動して排出される。したがって、水車発電機２００の運転中、軸受装置１の第２スラスト軸受１２と基部３１との間には、エアが残り続けることを防止し、第２スラスト軸受１２と基部３１との間に潤滑油１００を充満させることができる。このため、軸受装置１の第２スラスト室１１６ｂ内のエアの存在により、第２スラスト軸受１２と基部３１との間が高温化することを防止することができる。

このとき、第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂは潤滑油１００で満たされている。この場合、第２スラスト室１１６ｂ内のエアは、第２スラスト室１１６ｂ内に充満する潤滑油１００により、第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂを通じてホルダー１６の外側に排出される。このとき、オイルディスク給油口４５は潤滑油１００で満たされており、また、オイルディスク給油口４５よりも上側のガイド５４の少なくとも一部も潤滑油１００に浸かっている。そして、第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂを通じてホルダー１６の外側に排出されたエアは、ガイド５４の少なくとも一部を浸す潤滑油１００を通し、ガイド５４に設けられた切欠部５５ａ，５５ｂを通して潤滑油１００の外側である、ホルダー１６の外側に排出される。

このように、本実施形態に係る軸受装置１では、粘性ポンプ１４側の第１スラスト軸受１１の第１スラスト室１１６ａの上部には、第１－１気抜き路１１８ａ及び第１－２気抜き路１１８ｂが設けられている。このため、第１スラスト軸受１１のスラスト室１１６ａのエアは、エア自体の浮力により、これら第１－１気抜き路１１８ａ及び第１－２気抜き路１１８ｂを通してホルダー１６の外側に排出される。したがって、水車発電機２００の運転中の第１スラスト軸受１１の第１スラスト室１１６ａ内のエアにより、第１スラスト軸受１１の第１スラスト室１１６ａが異常な高温となることを抑制することができる。

同様に本実施形態に係る軸受装置１では、オイルディスク１５側の第２スラスト軸受１２のスラスト室１１６ｂの上部には、第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂが設けられている。このため、第２スラスト軸受１２のスラスト室１１６ｂのエアは、エア自体の浮力により、これら第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂを通してホルダー１６の外側に排出される。これら第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂは、第２スラスト室１１６ｂの上部に設けられ、ガイド５４により初期潤滑における給油に用いるオイルディスク１５の給油経路と干渉しない。したがって、本実施形態では、ガイド５４を用いてオイルディスク１５からオイルディスク給油路４９への給油経路と、第２－１気抜き路１１９ａ及び第２－２気抜き路１１９ｂの出口からのエアの排出経路とを区分けすることができる。このため、初期潤滑において、第２スラスト室１１６ｂの上方を通して供給される潤滑油１００との干渉を防止しながら、第２スラスト室１１６ｂの上部からエアを排出する気抜き路１１９ａ，１１９ｂを設けることができる。また、定常運転状態において、回転軸２１１の回転数等の運転状況に基づく第２スラスト室１１６ｂ内の内圧ではなく、エア自身に働く浮力によって第２スラスト室１１６ｂ内のエアを第２スラスト室１１６ｂの外側である、ホルダー１６の外側に気抜き路１１９ａ，１１９ｂを通して排出することができる。したがって、水車発電機２００の軸受装置１の定常運転状態における第２スラスト軸受１２の第２スラスト室１１６ｂ内のエアにより、第２スラスト軸受１２の第２スラスト室１１６ｂが異常な高温となることを抑制することができる。

また、ジャーナル軸受１３の近傍にエアが存在していたとしても、そのエアは、エア自体の浮力により、これらジャーナル軸受１３の孔部１３ａ、オイルディスク給油路４９、及び、オイルディスク給油口４５を通してホルダー１６の外側に排出される。したがって、水車発電機２００の運転中のジャーナル軸受１３の近傍のエアにより、ジャーナル軸受１３と回転軸２１１との間が異常な高温となることを抑制することができる。

本実施形態では、ホルダー１６に対して、オイルディスク給油口４５をオイルディスク給油路４９とは別に設ける例について説明した。オイルディスク給油口４５は必ずしも必要ではなく、ガイド５４の傾斜面５４ａ上に流れる潤滑油１００が、直接、オイルディスク給油路４９に流されることも好適である。この場合、ガイド５４は、オイルディスク給油口４５を介することなく、集油部５１と、オイルディスク給油路４９とを流体的に接続する。

本実施形態では、ホルダー１６が、第１スラスト室１１６ａに対して、エアを排出するとともに潤滑油１００を通す、第１－１気抜き路１１８ａ、及び、第１－２気抜き路１１８ｂを有する例について説明した。気抜き路は、第１－２気抜き路１１８ｂの１つであってもよい。又は、第１－１気抜き路１１８ａ、及び、第１－２気抜き路１１８ｂに加えて、第１スラスト室１１６ａとホルダー１６の外側とを連通する別の気抜き路があってもよい。

同様に、本実施形態では、ホルダー１６が、第２スラスト室１１６ｂに対して、エアを排出するとともに潤滑油１００を通す、第２－１気抜き路１１９ａ、及び、第２－２気抜き路１１９ｂを有する例について説明した。気抜き路は、第２－１気抜き路１１９ａがなく、第２－２気抜き路１１９ｂの１つであってもよい。又は、第２－１気抜き路１１９ａ、及び、第２－２気抜き路１１９ｂに加えて、第２スラスト室１１６ｂとホルダー１６の外側とを連通する別の気抜き路があってもよい。

したがって、本実施形態によれば、スラスト室１１６ａ，１１６ｂ内のエアを排出可能な軸受装置１、及び、そのような軸受装置１を有する水車発電機２００を提供することができる。

ここで、流体中を回転する円板側面の摩擦抵抗を考える。半径Rのある円板が密度ρの流体中を角速度ωで回転し、円板の側面には、粘性に基づく境界層が発達し、摩擦トルクTが生じるとする。このとき、回転円板の軸中心からの半径rに微小長さdrを取ると、円環状の微小面積dAは、式（１）として表すことができる。

微小面積dAに働く摩擦力dFは、角速度U=rωを用いて表すと、式（２）として表すことができる。

ここで、C_fは円板の摩擦抵抗係数である。この円板の片側面の摩擦トルクTは、この摩擦抵抗dFに半径rをかけ、回転軸の半径r=r_Oから回転円板の半径をr=Rまで積分すると、以下の式（３）が得られる。

円板の半径Rが軸半径r_Oに比べて十分に大きいならば、R⁵>r_O ⁵であるので、以下の式（４）が得られる。なお、C_Tは、摩擦損失係数である。

このため、回転する円板の摩擦トルクTは、円板の半径rの５乗に比例する。したがって、半径rが小さければ小さいほど、摩擦トルクを減らすことができる。

図１０の左図には、特許文献１のオイルディスク給油口の近傍の拡大図を示し、図１０の右図には、本実施形態に係るオイルディスク給油口４５の近傍の拡大図を示す。なお、図１０中の左図には、便宜的に、図１０の右図に示す本実施形態に係る軸受装置１と同じ部材及び同じ機能を有する部材には同じ符号を付す。

ここで、特許文献１のオイルディスク１５の半径をＲ_Ｏとし、本実施形態のオイルディスク１５の半径をＲとする。このため、本実施形態に係るオイルディスク１５は、ホルダー１６の平面１６ａに潤滑油ガイド部５０を設けることによって、特許文献１のオイルディスク１５に比べて、径方向に沿ってΔＲ（＝Ｒ_Ｏ－Ｒ）で示す分、オイルディスク１５の半径を小さくすることができる。したがって、本実施形態のオイルディスク１５にかかるトルクを、特許文献１の例のオイルディスク１５を用いる場合に比べて、半径の５乗に比例して減らすことができる。言い換えると、本実施形態に係るオイルディスク１５の回転効率を、特許文献１のオイルディスク１５の回転効率に比べて、向上させることができる。

なお、オイルディスク１５の潤滑油かき上げ部３２からジャーナル軸受１３に潤滑油１００を供給することが要求されるのは、例えば運転開始直後、すなわち、回転軸２１１の回転開始直後であり、回転軸２１１の回転し始めから５秒程度である。そして、オイルディスク１５の半径が小さくなると、ジャーナル軸受１３への潤滑油１００の供給が多少減る可能性がある。しかしながら、潤滑油１００がジャーナル軸受１３に供給され、かつ、潤滑油かき上げ部３２からジャーナル軸受１３に潤滑油１００を供給する時間は上述した５秒程度など、短い。また、運転開始から５秒程度経過した以後は、潤滑油かき上げ部３２からジャーナル軸受１３に潤滑油１００を供給することに加えて、ジャーナル軸受１３から第１スラスト室１１６ａ及び第２スラスト室１１６ｂに潤滑油１００が供給され、また、粘性ポンプ１４により主給油路４７等からジャーナル軸受１３に潤滑油１００が供給され始めるため、オイルディスク１５の径を小さくすることに問題は生じないと想定される。

また、本実施形態に係る軸受装置１によれば、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２を保持するホルダー１６に、軸方向で第１スラスト軸受１１と前記第２スラスト軸受１２との間の中心に設けられる給油口４３、給油口４３から第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２それぞれに連通し、さらには第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２を通してジャーナル軸受１３に潤滑油１００を供給する主給油路４７、軸受台１０の油槽に開口する排油口４４、及び、第１スラスト軸受１１及び前記第２スラスト軸受１２それぞれから合流し排油口４４に連通する排油路４８を備えることで、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２を均等に冷却することができる。具体的に説明すると、給油口４３が軸方向で第１スラスト軸受１１と前記第２スラスト軸受１２との間の例えば中心に位置することで、給油口４３に連通する主給油路４７は、給油口４３から第１スラスト軸受１１への流路と、給油口４３から第２スラスト軸受１２への流路とが対称に形成される。これにより、給油口４３から流入した潤滑油１００が、分岐した主給油路４７を通過し、同等の流れで第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２に到達する。また、排油路４８は、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２を通過した潤滑油１００が合流して、排油口４４に連通する。これにより、軸受装置１は、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２に供給する潤滑油１００の条件を同等にすることができる。即ち、軸受装置１は、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２の冷却条件を同等にすることができる。

また、本実施形態に係る軸受装置１は、軸受台１０内から潤滑油１００を汲み上げるオイルディスク１５、及び、オイルディスク１５で汲み上げた潤滑油１００をジャーナル軸受１３に給油するオイルディスク給油路４９を備え、オイルディスク給油路４９がジャーナル軸受１３に連通する。これにより、水車発電機２００の運転開始直後、すなわち、回転軸２１１の回転開始直後の初期潤滑において、回転軸２１１の回転に伴い軸受台１０内からオイルディスク１５で汲み上げられた潤滑油１００が、オイルディスク給油路４９からジャーナル軸受１３に供給される。よって、軸受装置１は、回転軸２１１が回転を始めた運転初期に、オイルディスク給油路４９を通過した潤滑油１００がジャーナル軸受１３に到達させる初期潤滑を行うことができる。

また、本実施形態に係る軸受装置１は、主給油路４７が、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２の一次側のそれぞれからジャーナル軸受１３及び回転軸２１１の間に流体的に接続されることで、ジャーナル軸受１３の油切れが生じるリスクがない。具体的に説明すると、主給油路４７を通過する潤滑油１００は、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２へ供給される他、第１スラスト軸受１１と回転軸２１１との間の第１スラスト室１１６ａ、及び、第２スラスト軸受１２と回転軸２１１との間の第２スラスト室１１６ｂのそれぞれから、ジャーナル軸受１３と回転軸２１１との間に供給される。よって、ジャーナル軸受１３は、回転軸２１１が回転を始めた運転初期から適宜の時間が経過した定常運転状態において、主給油路４７から供給される潤滑油１００によって潤滑され続ける。また、主給油路４７から供給されジャーナル軸受１３を潤滑した潤滑油１００は、初期潤滑に用いられるオイルディスク給油路４９から軸受台１０内へ排出することができる。これにより、軸受装置１は、回転軸２１１が回転を始めた運転初期には、オイルディスク給油路４９から供給される潤滑油１００によってジャーナル軸受１３を潤滑し、運転初期から適宜の時間が経過した後には、主給油路４７から供給される潤滑油１００によって潤滑するため、ジャーナル軸受１３の油切れが生じるリスクがない。

また、本実施形態に係る軸受装置１は、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２が、第１スラストカラー２１１ａ及び第２スラストカラー２１１ｂの間に設けられることで、ホルダー１６の疲労限度の低下を防止することができる。具体的に説明すると、第１スラスト軸受１１が第１スラストカラー２１１ａに当接することで受ける荷重、及び、第２スラスト軸受１２が第２スラストカラー２１１ｂに当接することで受ける荷重は、それぞれ軸方向で中心向きとなる。よって、第１スラスト軸受１１及び第２スラスト軸受１２を保持するホルダー１６が受ける、異なる２方向のスラスト荷重は、いずれもホルダー１６の軸方向で中央向きとなる。即ち、ホルダー１６には、異なる２方向のスラスト荷重いずれによっても、圧縮力が生じる。ホルダーは、例えば、ホルダーに軸方向で外向きの引張力が生じ、さらに回転軸の変位等による荷重が加わると、ホルダーに生じる引張応力により疲労限度が低下する虞がある。このため、従来においては、ホルダーは、疲労強度の向上の為、大型に設計される必要があった。しかし、本実施形態に係る軸受装置１によれば、スラスト荷重によってホルダー１６に圧縮力が加わる構成とすることで、このような疲労限度の低下が防止される。これにより、軸受装置１に設けられるホルダー１６は、小型化することができる。

また、本実施形態に係る軸受装置１は、潤滑油１００を冷却するオイルクーラ１８、及び、オイルクーラ１８に潤滑油１００を圧送する粘性ポンプ１４を備えることで、粘性ポンプ１４により圧送した潤滑油１００を、オイルクーラ１８で冷却することができる。

また、本実施形態に係る軸受装置１は、オイルクーラ１８及びホルダー１６の給油口４３が流体的に接続されることで、オイルクーラ１８で冷却された潤滑油１００を第１スラスト軸受１１、第２スラスト軸受１２及びジャーナル軸受１３に供給することができる。これにより、軸受装置１は、第１スラスト軸受１１、第２スラスト軸受１２及びジャーナル軸受１３に供給する潤滑油１００の温度が低くなることから、各軸受に供給する潤滑油１００の粘度を高くすることができる。よって、軸受装置１は、第１スラスト軸受１１、第２スラスト軸受１２及びジャーナル軸受１３において、潤滑油１００による安定した油膜形成が可能となり、各軸受１１，１２，１３の寿命を向上することができる。加えて、軸受装置１は、潤滑油１００が低温で各軸受１１，１２，１３を潤滑することから、潤滑油１００の寿命も向上することができる。

さらに、本実施形態に係る軸受装置１は、潤滑油１００の圧送経路における潤滑油１００の温度について、オイルクーラ１８に流入するときの潤滑油１００の温度が最も高くなる。具体的には、潤滑油１００は、主給油路４７を通過し第１スラスト軸受１１、第２スラスト軸受１２及びジャーナル軸受１３の潤滑によって加熱された後、排油路４８を通過し軸受台１０内へ排出され、軸受台１０内から粘性ポンプ１４による圧送時にさらに加熱された状態で、温度が最も高くなる。よって、軸受装置１は、粘性ポンプ１４により圧送され最も高い温度となった潤滑油１００がオイルクーラ１８に流入することからも、潤滑油１００とオイルクーラ１８の冷媒との平均温度差及び熱通過率が向上する。これにより、軸受装置１は、オイルクーラ１８の放熱面積を小さくするか、または、粘性ポンプ１４によって圧送する油量を小さくすることができ、即ち、オイルクーラ１８の小型化、または、粘性ポンプ１４の小型化が可能である。

また、軸受装置１は、排油口４４が第１スラスト軸受１１の最頂点、第２スラスト軸受１２の最頂点及びジャーナル軸受１３の最頂点よりも高い位置に設けられることから、簡素な構成で各軸受に潤滑油１００を充満することができる。具体的には、ホルダー１６内における潤滑油１００は、主給油路４７、第１スラスト軸受１１、第２スラスト軸受１２、ジャーナル軸受１３及び排油路４８に充満し、ホルダー１６内の潤滑油１００の油面が排油口４４に到達することで軸受台１０内へ排出される。よって、軸受装置１は、排油口４４を第１スラスト軸受１１の最頂点、第２スラスト軸受１２の最頂点及びジャーナル軸受１３の最頂点よりも高い位置に設ける簡素な構成によって、潤滑油１００が各軸受１１，１２，１３を全て潤滑した後に軸受台１０内へ排出される構造とすることができる。

また、上述した例では、ホルダー１６に排油口４４が設けられ、排油路４８が第１スラスト軸受１１側からホルダー１６の中央に向かって延設される孔と、第２スラスト軸受１２側からホルダー１６の中央に向かって延設される孔とが、ホルダー１６の中央で連通し、排油口４４に延設される形状に形成された孔により構成される例を説明したが、これに限定されない。例えば、排油路４８は、オイルディスク給油路４９に連通する構成であってもよい。具体的には、排油路４８は、第１スラスト軸受１１側からホルダー１６の中央に向かって延設される孔と、第２スラスト軸受１２側からホルダー１６の中央に向かって延設される孔とが、それぞれオイルディスク給油路４９に連通する構成であってもよい。このような排油路４８を備える軸受装置１によれば、排油路４８を通過する潤滑油１００は、排油路４８に流体的に連通するオイルディスク給油路４９を経て、オイルディスク給油口４５から軸受台１０内へ排出される。よって、軸受装置１は、ホルダー１６の排油口４４、並びに、支持部１７の支持部排油口６１及び支持部排油路６２を省略することができ、構造を簡素化することができる。

また、上述した例では、主給油路４７から供給され、ジャーナル軸受１３を潤滑した潤滑油１００は、ジャーナル軸受１３の孔部１３ａ、オイルディスク給油路４９、オイルディスク給油口４５を通過し、軸受台１０内へ排出される例を説明したが、これに限定されない。例えば、軸受装置１は、ジャーナル軸受１３を潤滑した潤滑油１００が、オイルディスク給油路４９とは別に設けられた流路を通過して軸受台１０内へ排出される構成であってもよい。このように構成された軸受装置１によれば、ジャーナル軸受１３を潤滑した潤滑油１００は、ジャーナル軸受１３の孔部１３ａからオイルディスク給油路４９の中空部を経て、軸受台１０内に排出される。即ち、軸受装置１は、ジャーナル軸受１３を潤滑でき、ジャーナル軸受１３を潤滑した潤滑油１００が軸受台１０内に排出される構成であれば、ジャーナル軸受１３から軸受台１０内に潤滑油１００を排出する流路は、適宜設定可能である。

以上説明した実施形態によれば、スラスト室１１６ａ，１１６ｂ内のエアを排出可能な軸受装置１、及び、そのような軸受装置１を有する水車発電機２００を提供することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１…軸受装置、１０…軸受台（油槽）、１１…第１スラスト軸受、１１ａ…第１軸受部、１２…第２スラスト軸受、１２ａ…第２軸受部、１３…ジャーナル軸受、１３ａ…孔部、１４…粘性ポンプ、１５…オイルディスク、１６…ホルダー、１７…支持部、１８…オイルクーラ、２１…粘性ポンプ回転部、２２…粘性ポンプ固定部、３１…基部、３２…潤滑油かき上げ部、４１…潤滑油取込口、４２…潤滑油吐出口、４３…給油口、４４…排油口、４５…オイルディスク給油口、４５ａ…傾斜面、４５ｂ…凹部、４７…主給油路、４８…排油路、４９…オイルディスク給油路、５０…潤滑油ガイド部、５１…集油部、５１ａ…傾斜面、５２…カバー、５３…支持部材、５４…ガイド、５４ａ…傾斜面、５４ｂ…下面、６１…支持部排油口、６２…支持部排油路、１００…潤滑油、１１８ａ…第１－１気抜き路、１１８ｂ…第１－２気抜き路、１１９ａ…第２－１気抜き路、１１９ｂ…第２－２気抜き路、２００…水車発電機、２１１…回転軸、２１１ａ…第１スラストカラー、２１１ｂ…第２スラストカラー。

Claims

第１スラストカラー及び潤滑油を汲み上げるオイルディスクである第２スラストカラーを含む回転軸を支持する軸受装置であって、
前記潤滑油を収容し、前記回転軸の一部が配置され、前記第１スラストカラーが一端側に設けられ、前記第２スラストカラーが他端側に設けられる油槽と、
前記油槽内に設けられ、前記第１スラストカラーに当接し、前記回転軸の軸方向の荷重を受ける第１スラスト軸受と、
前記油槽内で前記第１スラスト軸受から離間して設けられ、前記第２スラストカラーに当接し、前記回転軸から前記第１スラスト軸受に加わる荷重とは逆向きの軸方向の荷重を受ける第２スラスト軸受と、
前記第１スラスト軸受及び前記第２スラスト軸受の間に配置され、前記回転軸の径方向の荷重を受けるジャーナル軸受と、
軸方向で前記第１スラスト軸受と前記第２スラスト軸受との間に設けられる給油口、前記給油口から前記第１スラスト軸受及び前記第２スラスト軸受それぞれが設けられるスラスト室に連通するとともに前記ジャーナル軸受と前記回転軸との間の隙間に連通する主給油路、並びに、前記ジャーナル軸受よりも上側に上側開口を有し前記ジャーナル軸受に連通し前記上側開口を通した前記潤滑油を前記ジャーナル軸受に給油するオイルディスク給油路を有し、前記第１スラスト軸受、前記第２スラスト軸受、及び、前記ジャーナル軸受を保持し、前記回転軸が貫通される筒状のホルダーと、
前記ホルダーの上側に設けられ、前記オイルディスクの回転により前記油槽から汲み上げた前記潤滑油を前記オイルディスク給油路の前記上側開口に向けて集油する集油部と、
前記ホルダーに設けられ、前記ホルダーの外側と前記第２スラスト軸受の前記スラスト室に連通し、前記主給油路を通して送られる前記潤滑油により前記第２スラスト軸受の前記スラスト室内のエアを前記ホルダーの外側に排出する気抜き路と、
前記集油部と前記オイルディスク給油路の前記上側開口との間に設けられ、前記集油部で集めた前記潤滑油を前記オイルディスク給油路の前記上側開口に案内するとともに、前記気抜き路の前記エアの出口とを区画するガイドと、
前記主給油路を通して前記第１スラスト軸受、前記第２スラスト軸受、及び、前記ジャーナル軸受に前記潤滑油を送る粘性ポンプと、
を備える、軸受装置。
前記ガイドは、前記集油部から前記オイルディスク給油路に向かって下がるように傾斜する傾斜面を有する板材で形成される、
請求項１に記載の軸受装置。
前記ホルダーは、前記ホルダーの外周面のうち、前記第２スラストカラー側の上部の一部において、前記オイルディスクの外周面位置よりも前記回転軸の中心軸に近い位置に前記気抜き路の前記エアの前記出口を含む面を有し、
前記ガイドは、前記面の上側に設けられ、前記集油部と、前記オイルディスク給油路とを流体的に接続する、請求項１又は請求項２に記載の軸受装置。
前記ガイドは、前記気抜き路の前記出口の直上に離間し、
前記ガイドは、前記気抜き路の前記出口から排出される前記エアを前記ホルダーの外側に通すための切欠部を有する、
請求項１又は請求項２に記載の軸受装置。
前記気抜き路は、前記第２スラスト軸受の前記スラスト室に対して複数箇所で連通する、複数の連通路を有する、請求項１又は請求項２に記載の軸受装置。
前記複数の連通路は、前記スラスト室のうち前記第２スラスト軸受の摺動面側に近い側に対して、前記摺動面側とは離れた側の方が大きい、請求項５に記載の軸受装置。
前記第１スラスト軸受に連通し、前記主給油路に送られる前記潤滑油により前記第１スラスト軸受の前記スラスト室内のエアを排出する、別の気抜き路を有する、請求項１又は請求項２に記載の軸受装置。
前記粘性ポンプから前記潤滑油が圧送され、前記潤滑油を冷却するオイルクーラをさらに備え、
前記オイルクーラ及び前記給油口は、流体的に接続される、
請求項１又は請求項２に記載の軸受装置。
請求項１又は請求項２に記載の軸受装置と、
前記ホルダーを貫通する前記回転軸と、
前記回転軸の両端にそれぞれ設けられる２つの水車と、
前記回転軸の回転により発電する発電機と、
を備える、水車発電機。