WO2017134963A1 - ティルティングパッドガス軸受 - Google Patents

ティルティングパッドガス軸受 Download PDF

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WO2017134963A1
WO2017134963A1 PCT/JP2016/088673 JP2016088673W WO2017134963A1 WO 2017134963 A1 WO2017134963 A1 WO 2017134963A1 JP 2016088673 W JP2016088673 W JP 2016088673W WO 2017134963 A1 WO2017134963 A1 WO 2017134963A1
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rotor
pad
gas
bearing
bearing pad
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PCT/JP2016/088673
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English (en)
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拓造 鴫原
林　慎之
西岡　忠相
英樹 永尾
Original Assignee
三菱重工業株式会社
三菱重工コンプレッサ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to tilting pad gas bearings.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2016-19968, filed Feb. 4, 2016, the content of which is incorporated herein by reference.
  • bearing devices are used to rotatably support the rotor.
  • a gas bearing device provided with a tilting pad.
  • the tilting pad pivotally supports a bearing pad having a pad surface in sliding contact with the rotor.
  • the gas present around the rotor is drawn between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the bearing pad as the rotor rotates, forming a film (gas film) made of this gas
  • the rotor is rotatably supported.
  • the gas is compressed by being drawn between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the bearing pad to generate dynamic pressure.
  • the dynamic pressure allows the rotor to be supported without direct contact with the bearing pads.
  • Patent Documents 1 and 2 in order to suppress the frictional resistance generated between the bearing pad and the rotor when the dynamic pressure by the air film is small, the inner circumferential surface of the bearing pad is Disclosed are arrangements for applying a ceramic coating and a coating with a fixed lubricant.
  • a gas bearing device in which an air film is interposed between the bearing pad and the rotor has a lower viscosity of the air film than an oil bearing device in which an oil film is interposed between the bearing pad and the rotor. Therefore, the gas bearing device has a small load capacity that can be supported by the bearing device.
  • the gas bearing device in order to increase its load capacity, it is necessary to reduce the thickness of the air film.
  • the bearing pad and the rotor are likely to be in direct contact with each other when the dynamic pressure by the air film is small. As a result, the bearing pad may be heated and thermally deformed due to the frictional heat generated by the sliding of the bearing pad and the rotor.
  • An object of the present invention is to provide a tilting pad gas bearing capable of reducing the thickness of an air film and increasing the load capacity by suppressing thermal deformation of a bearing pad.
  • a tilting pad gas bearing comprises a bearing pad and a pivot member.
  • a plurality of bearing pads are provided in the circumferential direction of the rotor.
  • the bearing pad forms an air film with the outer peripheral surface of the rotor to support the rotor.
  • the pivot member pivotally supports the bearing pad.
  • the bearing pad comprises a pad body and a thermal insulation layer.
  • the pad body is supported by the pivot member.
  • the heat insulating material layer is formed on the side facing the outer peripheral surface of the rotor in the pad body.
  • the heat insulating material layer is formed of a material having a thermal conductivity lower than that of the pad body.
  • the bearing pad by providing the heat insulating material layer on the side facing the outer peripheral surface of the rotor, the dynamic pressure due to the air film is small, and the clearance between the rotor and the heat insulating material layer is small. Transfer of frictional heat and the like to the pad body can be suppressed. This makes the pad body less likely to deform.
  • the heat insulating material layer according to the first aspect may have a thermal conductivity of 1.0 W / mK or less.
  • the pad body according to the first or second aspect may be formed of a material having a thermal conductivity of 200 W / mK or more.
  • a material having a thermal conductivity of 200 W / mK or more As described above, when the pad body is formed of a material having high thermal conductivity, when heat is transferred from the side of the sliding surface with the rotor, temperature distribution is unlikely to occur in the pad body. Therefore, thermal deformation of the pad body can be suppressed.
  • the pad body according to any one of the first to third aspects may be formed of a material having a linear expansion coefficient of 5e-6 1 / ° C. or less. As described above, by forming the pad main body of a material having a low linear expansion coefficient, even if heat is transmitted from the sliding surface side with the rotor, the pad main body is less likely to be thermally deformed.
  • the heat insulating material layer according to any one of the first to fourth aspects may be formed of a material having a Young's modulus lower than that of the pad body.
  • the heat insulating material layer deforms along the curvature of the rotor due to the pressure generated by the rotation of the rotor. Therefore, the narrow area of the gap can be increased between the rotor and the heat insulating material layer. As a result, the load capacity of the tilting pad gas bearing can be improved.
  • the sliding surface of the bearing pad facing the outer peripheral surface of the rotor and the outer peripheral surface of the rotor May be provided with a gas supply means for supplying a gas between them.
  • a gas supply means for supplying a gas between them.
  • the gas supply means includes an outlet formed on the sliding surface of the bearing pad, a gas supply source for supplying gas to the outlet, and an outlet from the outlet. And a controller configured to control the blowout of the gas.
  • the controller can further control the timing of supplying the gas between the sliding surface of the bearing pad and the outer peripheral surface of the rotor. Therefore, when the pressure of the air film between the sliding surface of the bearing pad and the outer peripheral surface of the rotor is low, such as when the rotor stops or when the rotational speed of the rotor is low, the gas is Can be supplied.
  • the air outlet according to the seventh aspect may be formed in a bearing pad located below the central axis of the rotor.
  • the pressure of the air film between the sliding surface of the bearing pad and the outer peripheral surface of the rotor is low in the bearing pad located below the central axis of the rotor due to the weight of the rotor, Contact with the outer peripheral surface of the rotor is facilitated. Therefore, the air outlet is formed in the bearing pad located below the central axis of the rotor.
  • an air film can be formed between the rotor and the bearing pad below the central axis of the rotor. Therefore, direct contact between the rotor and the bearing pad can be suppressed.
  • the controller according to the seventh or eighth aspect may supply the gas at least at one of start of rotation and stop of rotation of the rotor.
  • the pressure of the air film becomes lower below the central axis of the rotor, and the rotor and the bearing pad are easily in direct contact with each other. Therefore, direct supply of the rotor and the bearing pad can be suppressed by supplying the gas between the rotor and the bearing pad when the rotor starts or stops rotating.
  • the tilting pad gas bearing it is possible to reduce the thickness of the air film and to increase the load capacity by suppressing the thermal deformation of the bearing pad.
  • FIG. 1 is a view showing an entire configuration of a tilting pad gas bearing according to a first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view seen from the central axis direction of a rotor.
  • FIG. 2 is a view showing the structure of the tilting pad gas bearing, and is a cross-sectional view along the central axis of the rotor.
  • the gas bearing device (tilting pad gas bearing) 10A of the first embodiment rotatably supports a rotor R of a rotary machine (not shown).
  • the gas bearing device 10A includes a housing 11 and a bearing pad 12.
  • the housing 11 has a cylindrical shape that is continuous in the central axis C direction of the rotor R.
  • the housing 11 has an internal space with a circular cross section.
  • a plurality of bearing pads 12 (four in the example of FIG. 1) are provided inside the housing 11 in the circumferential direction about the central axis C. Each bearing pad 12 is pivotally supported by the housing 11 via a pivot member 13.
  • Each bearing pad 12 is formed in a plate shape curved in an arc shape in cross section, which is concave toward the central axis C of the rotor R.
  • the curvature radius of the sliding surface 12 f on the inner side in the bending direction of the bearing pad 12 is formed to be slightly larger than the curvature radius of the outer peripheral surface of the rotor R. That is, the entire sliding surface 12f of the bearing pad 12 does not contact the rotor R simultaneously.
  • the pivot member 13 has its proximal end 13 a fixed to the housing 11.
  • the pivot member 13 penetrates the housing 11 and protrudes toward the central axis C into the internal space of the housing 11.
  • the tip 13 b of the pivot member 13 abuts on a recess 12 g formed on the outer peripheral surface of the bearing pad 12 on the outer peripheral side in the bending direction.
  • the tip 13 b of the pivot member 13 has a hemispherical contact with the bearing pad 12.
  • the bearing pad 12 is swingably supported by the end 13 b of the pivot member 13.
  • the bearing pad 12 includes a pad body 21 and a heat insulating material layer 22.
  • the pad main body 21 is formed of a material having a high thermal conductivity or a material having a small linear expansion coefficient in order to suppress thermal deformation.
  • the thermal conductivity of the material forming the pad body 21 can be 200 W / mK or more, and can further be 300 W / mK or more.
  • a material having high thermal conductivity for example, a copper alloy (for example, chromium copper or the like) can be used.
  • a copper alloy it can be set as the alloy which consists of chromium, zirconium, and copper.
  • an aluminum alloy whose main component is aluminum can be used in addition to the copper alloy.
  • the linear expansion coefficient of the material forming the pad body 21 can be 5e-6 1 / ° C. or less, and further can be 1.2e-6 1 / ° C. or less.
  • a material having a small linear expansion coefficient for example, Invar (registered trademark) alloy can be used, for example.
  • Invar (registered trademark) alloy an alloy composed of iron and nickel can be used.
  • Kovar alloy which consists of iron, nickel, and cobalt other than Invar (registered trademark) alloy can also be used.
  • the heat insulating material layer 22 suppresses the transfer of heat from the rotor R side to the pad main body 21.
  • the heat insulating material layer 22 is formed of a material having a thermal conductivity lower than that of the pad body 21.
  • the heat insulating material layer 22 can have a thermal conductivity of, for example, 1.0 W / mK or less, and, further, can be 0.3 W / mK or less.
  • a material having a low thermal conductivity for example, a ceramic material such as zirconia (thermal conductivity: 1.0 W / mK), PEEK (polyether ether ketone, Polyetheretherketone) resin (thermal conductivity: 0.25 W) Resin materials such as / mK can be used.
  • PEEK polyether ether ketone, Polyetheretherketone resin
  • Resin materials such as / mK
  • PEEK one not containing carbon fiber can be used. In this way, it can be formed to be softer than PEEK containing carbon fibers, and wears and easily conforms when in contact with the rotor R. By using such PEEK, the surface roughness can be reduced and the risk of image sticking can be reduced.
  • PEEK that does not contain carbon fiber can be deformed by pressure to increase the narrow gap area between the rotor R and the bearing pad 12 and improve load capacity.
  • PEEK resin is used for the heat insulating material layer 22
  • the PEEK resin is sintered in advance and attached to the pad main body 21 with an adhesive or the like.
  • zirconia is used for the heat insulating material layer 22, zirconia is sprayed onto the pad body 21.
  • the heat insulating material layer 22 may have a thickness of, for example, about 3 mm in order to obtain a sufficient heat insulating effect.
  • the heat insulating material layer 22 in this embodiment exemplifies the case where the thickness is formed uniformly.
  • the heat insulating material layer 22 may be formed of a material having a Young's modulus lower than that of the pad body 21. By configuring in this manner, the heat insulating material layer 22 is deformed along the curvature of the rotor R due to the pressure generated by the rotation of the rotor R. Therefore, the narrow region of the gap can be increased between the rotor R and the heat insulating material layer 22. As a result, the load capacity of the gas bearing device 10A can be improved.
  • the gas bearing device 10A of the first embodiment described above includes the heat insulating material layer 22 on the side facing the outer peripheral surface of the rotor R in the bearing pad 12. Therefore, it can suppress that heat is transmitted to the pad main body 21 from the rotor R side. As a result, even if the pressure of the air film interposed between the rotor R and the bearing pad 12 is low and frictional heat is generated between the rotor R and the pad main body 21 etc. The heat is less likely to be transmitted to the surface, and thermal deformation of the bearing pad 12 can be suppressed.
  • the heat insulating material layer 22 formed of a material having a low thermal conductivity can further enhance the heat insulating effect of the heat insulating material layer 22 and effectively suppress the deformation of the pad main body 21.
  • the pad main body 21 formed of a material having high thermal conductivity is unlikely to cause temperature distribution in the pad main body 21, and the pad main body 21 Thermal deformation can be suppressed.
  • the pad main body 21 formed of a material having a low coefficient of linear expansion hardly undergoes thermal deformation even if heat is transmitted from the side of the sliding surface 12 f with the rotor R.
  • the thickness of the air film can be reduced. Therefore, it is possible to increase the load capacity in the gas bearing device 10A.
  • FIG. 3 shows the case of using the invar alloy and the copper alloy for the pad body and the configuration shown in the above embodiment provided with the heat insulating material layer, and the case where the pad body is formed of SS400 material without the heat insulating material layer. It is a figure which shows the degree of the amount of thermal deformation of.
  • the case where the pad body 21 is made of Invar alloy and the heat insulating material layer 22 is provided is (1).
  • the case where a copper alloy is used for the pad body 21 and the heat insulating material layer 22 is provided is referred to as (2).
  • the case where the bearing pad is formed only of SS400 material is referred to as (3). Then, as shown in FIG.
  • the pad main body 21 is formed of a copper alloy having a high thermal conductivity and an invar alloy having a low coefficient of linear expansion while being provided with the heat insulating material layer 22 (1), (2) In the case of forming the bearing pad with only SS400 material, the amount of thermal deformation is significantly smaller than in the case (3).
  • FIG. 4 is a view showing an entire configuration of a tilting pad gas bearing according to a second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view seen from the central axis direction of the rotor.
  • the gas bearing device (tilting pad gas bearing) 10 ⁇ / b> B of this embodiment rotatably supports the rotor R as in the first embodiment.
  • the gas bearing device 10 ⁇ / b> B includes a housing 11 and a bearing pad 12.
  • the bearing pad 12 is provided inside the housing 11.
  • a plurality of bearing pads 12 (four in the example of FIG. 4) are provided in the circumferential direction around the central axis C.
  • Each bearing pad 12 is pivotally supported by the housing 11 via a pivot member 13.
  • Each bearing pad 12 is formed in a plate shape curved in an arc when viewed from the direction of the central axis C of the rotor R.
  • the curvature radius of the sliding surface 12 f on the inner side in the bending direction of the bearing pad 12 is formed to be slightly larger than the curvature radius of the outer peripheral surface of the rotor R.
  • FIG. 5 is a view showing the structure of the tilting pad gas bearing, and is a cross-sectional view taken along the central axis of the rotor.
  • a proximal end 13 a of the pivot member 13 is fixed to the housing 11.
  • the pivot member 13 is formed to protrude to the inside of the housing 11.
  • the distal end portion 13 b of the pivot member 13 abuts on a recess 12 g formed on the outer peripheral side of the bearing pad 12 in the bending direction.
  • the tip 13 b of the pivot member 13 has a hemispherical contact with the recess 12 g of the bearing pad 12.
  • the bearing pad 12 is swingably supported by the end 13 b of the pivot member 13.
  • the pivot member 13 has a position where the center of the length in the axial direction L along the central axis C of the bearing pad 12 and the center of the length along the circumferential direction ⁇ (see FIG. 4) of the bearing pad 12 intersect Hereinafter, this position is referred to as a pivot center Cp), and the tip 13b abuts.
  • a gas for supplying a static pressure gas between the bearing pad 12L and the rotor R on the bearing pad 12L located below the central axis C of the rotor R is provided.
  • FIG. 6 is a view showing the arrangement of the blow-out ports formed in the bearing pad, as viewed from the sliding surface side.
  • the gas supply mechanism 30 has a blowout port 31 on a sliding surface 12f opposed to the outer peripheral surface of the rotor R in each bearing pad 12L.
  • the blowout ports 31 are formed at a plurality of positions at equal intervals on the outer peripheral side of the pivot center Cp with which the tip end portion 13b of the pivot member 13 abuts on the bearing pad 12L.
  • four outlets 31 are formed at equal intervals on concentric circles centered on the pivot center Cp.
  • the housing 11 and the pivot member 13 are formed with gas supply passages 32 and 33 communicating with the air outlet 31.
  • a gas supply source 35 for supplying a static pressure gas such as a cylinder (not shown) is connected to the gas supply passage 32 formed in the housing 11.
  • a gas supply passage 33 formed in the pivot member 13 is formed to communicate the gas supply passage 32 of the housing 11 with the blowout port 31.
  • the gas supply passage 32 is provided with an on-off valve 34 for interrupting the static pressure gas supply from the gas supply source 35.
  • an atmosphere gas such as air, nitrogen, methane or the like can be used.
  • the gas supply mechanism 30 blows out static pressure gas supplied from the gas supply source 35 via the gas supply paths 32 and 33 between the sliding surface 12 f of the bearing pad 12 L and the outer peripheral surface of the rotor R.
  • An air film is formed between the sliding surface 12f of the bearing pad 12L and the outer peripheral surface of the rotor R by the blown static pressure gas, and the sliding surface 12f of the bearing pad 12L and the outer peripheral surface of the rotor R directly contact Keep down.
  • each blowout port 31 can set the separation dimension ⁇ 1 in the circumferential direction ⁇ from the pivot center Cp of the bearing pad 12L and the separation dimension L1 in the axial direction L as follows. .
  • ⁇ 1 / ⁇ 0 0.5 to 0.6
  • the outlet 31 can be arranged to be
  • FIG. 8 is a view showing the relationship between the axial position of the outlet with respect to the pivot center, the load capacity, and the total flow rate.
  • L1 / L0 ⁇ 0.4 the load capacity converges.
  • the gas supply mechanism 30 includes a control unit 36 that controls the opening and closing of the on-off valve 34.
  • the control unit 36 detects that the rotary machine (not shown) including the rotor R is started or the operation of the rotary machine (not shown) is stopped, the bearing pad 12L and the rotor from the blowout port 31 are detected. A static pressure gas is supplied between R and R.
  • FIG. 9 is a diagram showing a flow of supply control of static pressure gas, which is executed by the control unit of the gas supply mechanism.
  • control unit 36 detects that a predetermined operation for starting a rotary machine (not shown) having rotor R has been performed (“start” in step S1)
  • start in step S1
  • the on-off valve 34 is opened, and a static pressure gas is supplied from the gas supply source 35 (step S2).
  • the static pressure gas passes through the gas supply passage 32 and is sent out from the outlet 31 into the gap between the bearing pad 12L and the rotor R.
  • the pressure of the static pressure gas causes the rotor R to rise against its own weight, and an appropriate clearance is formed between the bearing pad 12L and the rotor R.
  • self-limiting restricting the flow path of the static pressure gas at the outlet 31 (so-called self-limiting), the load capacity at the time of supply of the static pressure gas can be enhanced.
  • step S3 After the supply of the static pressure gas is started, the rotation of the rotor R is started (step S3).
  • step S4 the control unit 36 closes the on-off valve 34. Thereby, the supply of the static pressure gas is stopped (step S4), and the rotary machine shifts to the normal operation state.
  • An air film is formed by dynamic pressure.
  • step S1 When the control unit 36 detects that the predetermined operation for stopping the rotary machine (not shown) has been performed ("stop" in step S1), the control unit 36 opens the on-off valve 34, and the gas supply source A static pressure gas is supplied from 35 (step S12). The static pressure gas passes through the gas supply paths 32 and 33 and is discharged from the blowout port 31 to the gap between the bearing pad 12L and the rotor R.
  • the control unit 36 stops the rotation of the rotor R (step S13). Thereby, the pressure (dynamic pressure) of the air film gradually decreases while the rotor R is stopped from the normal operation state, but the pressure of the air film is compensated by the static pressure gas. Thus, the rotor R continues to be supported by the bearing pad 12 via the air film.
  • control unit 36 After stopping the rotor R, the control unit 36 closes the on-off valve 34 to stop the supply of the static pressure gas (step S4).
  • the gas bearing device 10B of the second embodiment described above includes the gas supply mechanism 30. Even when the pressure of the air film interposed between the sliding surface 12f of the bearing pad 12 and the outer peripheral surface of the rotor R is low by the gas supply mechanism 30, the sliding surface 12f of the bearing pad 12 and the outer periphery of the rotor R A static pressure gas can be supplied between the surfaces. Thereby, direct contact between the bearing pad 12 and the rotor R can be suppressed. Therefore, the generation of frictional heat between the bearing pad 12 and the rotor R can be suppressed. Furthermore, the sliding surface 12 f of the bearing pad 12 and the rotor R can be cooled by the static pressure gas supplied. Therefore, the occurrence of thermal deformation of the bearing pad 12 can be suppressed.
  • the gas supply mechanism 30 can control the timing at which the static pressure gas is supplied between the sliding surface 12 f of the bearing pad 12 and the outer peripheral surface of the rotor R by the control unit 36. Therefore, the static pressure gas can be supplied at an appropriate timing, for example, when the pressure of the air film between the sliding surface 12 f of the bearing pad 12 and the outer peripheral surface of the rotor R is low.
  • the air outlet 31 is formed in the bearing pad 12 located below the central axis of the rotor R.
  • the bearing pad 12 located below the central axis of the rotor R when the air film between the sliding surface 12 f of the bearing pad 12 and the outer peripheral surface of the rotor R is insufficient due to the weight of the rotor R, the bearing pad 12 The sliding surface 12f of 12 and the outer peripheral surface of the rotor R easily come into contact with each other. Therefore, by forming the air outlet 31 on the bearing pad 12 located below the central axis of the rotor R, direct contact between the rotor R and the bearing pad 12 below the central axis of the rotor R is suppressed. be able to.
  • the pad main body 21 becomes difficult to deform. Furthermore, by forming the heat insulating material layer 22 with a material having a low thermal conductivity, the heat insulating effect of the heat insulating material layer 22 can be enhanced, and the deformation of the pad main body 21 can be effectively suppressed.
  • the pad body 21 is formed of a material having high thermal conductivity, when heat is transferred from the side of the sliding surface 12f with the rotor R, temperature distribution hardly occurs in the pad body 21, and the pad body The thermal deformation of 21 can be suppressed. Further, by forming the pad main body 21 of a material having a low linear expansion coefficient, even if heat is transmitted from the side of the sliding surface 12 f with the rotor R, the pad main body 21 is not easily thermally deformed. Thus, by suppressing the thermal deformation of the bearing pad 12, the thickness of the air film can be reduced, and the load capacity of the gas bearing device 10B can be increased.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes the above-described embodiment with various modifications added thereto, without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific shape, configuration, and the like described in the embodiment are merely examples, and can be changed as appropriate.
  • the static pressure gas is supplied at the start or stop of the rotation of the rotor R, but the timing of supplying the static pressure gas is not limited to this.
  • the static pressure gas may be supplied only at the start of rotation of the rotor or only at the time of rotation stop, or the static pressure gas may be supplied even in the normal operation state of the rotor.
  • the sliding surface 12 f of the bearing pad 12 may be mirror-finished by polishing to reduce the friction generated between the bearing pad 12 and the rotor R.
  • the friction coefficient of the sliding surface 12 f may be further reduced by subjecting the sliding surface 12 f to a surface treatment such as DLC (Diamond-like Carbon) coating or the like. This can prevent damage if the bearing pad 12 and the rotor R are in direct contact with each other.
  • the rotary machine provided with the rotor R supported by the gas bearing devices 10A and 10B as described above is not limited in any way as to its use and configuration.
  • the invention is applicable to tilting pad gas bearings. According to this tilting pad gas bearing, it is possible to reduce the thickness of the air film and to increase the load capacity by suppressing the thermal deformation of the bearing pad.

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Abstract

ガス軸受装置（１０Ａ）は、ロータ（Ｒ）の周方向に複数配され、ロータ（Ｒ）の外周面との間に気膜を形成してロータ（Ｒ）を支持する軸受パッド（１２）と、軸受パッド（１２）を揺動可能に支持するピボット部材（１３）と、を備える。軸受パッド（１２）は、ピボット部材（１３）に支持されるパッド本体（２１）と、パッド本体（２１）においてロータ（Ｒ）の外周面に対向する側に形成され、パッド本体（２１）よりも熱伝導率の低い材質で形成された断熱材層（２２）と、を備える。

Description

ティルティングパッドガス軸受
　この発明は、ティルティングパッドガス軸受に関する。
　本願は、２０１６年２月４日に、日本に出願された特願２０１６－１９９６８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　例えば、圧縮機、タービン、ポンプ、エンジン等、ロータを有した各種の回転機械においては、ロータを回転可能に支持するために軸受装置が用いられている。
　軸受装置として、ティルティングパッドを備えたガス軸受装置が知られている。このティルティングパッドは、ロータに摺接するパッド面を有する軸受パッドを、揺動可能に支持したものである。ガス軸受装置は、ロータの周囲に存在する気体が、ロータの回転に伴ってロータの外周面と軸受パッドの内周面との間に引き込まれて、この気体からなる膜（気膜）を形成することで、ロータを回転可能に支持する。ここで、気体は、ロータの外周面と軸受パッドの内周面との間に引き込まれることで圧縮され、動圧が発生する。この動圧により、ロータは、軸受パッドに直接接触することなく支承される。
　例えば、特許文献１，２には、このような軸受装置として、気膜による動圧が小さいときに軸受パッドとロータとの間に生じる摩擦抵抗を抑えるため、軸受パッドの内周面に、それぞれセラミックコーティングと、固定潤滑剤による被覆を施す構成が開示されている。
特開平３－１２１３０６号公報 特開平７－３１７７５２号公報
　軸受パッドとロータとの間に気膜を介在させるガス軸受装置は、軸受パッドとロータとの間に油膜を介在させる油軸受装置に比較すると、気膜の粘度が小さい。そのため、ガス軸受装置は、軸受装置で支持できる負荷容量が小さい。ガス軸受装置において、その負荷容量を高めるには、気膜の厚さを小さくする必要がある。
　しかし、気膜の厚さを小さくしていくと、気膜による動圧が小さいときに軸受パッドとロータとが直接接触し易くなってしまう。その結果、軸受パッドとロータとが摺動することで生じる摩擦熱等によって、軸受パッドが加熱されて熱変形することがある。
　軸受パッドの熱変形は、軸受パッドを揺動可能に支持するピボット点を支点として生じる。そのため、軸受パッドに熱変形が生じると、ピボット点から遠い位置ほど変形量が大きく、軸受パッドとロータとの当たり具合の均一性が損なわれて、軸受装置における負荷容量を高めることが困難になる。
　この発明は、軸受パッドの熱変形を抑えることで、気膜の厚さを小さくし、負荷容量を高めることができるティルティングパッドガス軸受を提供することを目的とする。
　この発明の第一態様によれば、ティルティングパッドガス軸受は、軸受パッドと、ピボット部材と、を備える。軸受パッドは、ロータの周方向に複数配されている。軸受パッドは、ロータの外周面との間に気膜を形成してロータを支持する。ピボット部材は、軸受パッドを揺動可能に支持する。軸受パッドは、パッド本体と、断熱材層と、を備える。パッド本体は、前記ピボット部材に支持されている。断熱材層は、パッド本体においてロータの外周面に対向する側に形成されている。断熱材層は、パッド本体よりも熱伝導率の低い材質で形成されている。
　軸受パッドにおいて、ロータの外周面に対向する側に断熱材層を備えることで、気膜による動圧が小さく、ロータと断熱材層とのクリアランスが小さい状態であっても、ロータの回転時に生じる摩擦熱等がパッド本体に伝わるのを抑えることができる。これにより、パッド本体が変形し難くなる。
　この発明の第二態様によれば、第一態様に係る前記断熱材層は、１．０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を有するようにしてもよい。
　このように構成することで、断熱材層における断熱効果を高め、パッド本体の変形を有効に抑えることができる。
　この発明の第三態様によれば、第一又は第二態様に係るパッド本体は、２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する材質で形成されているようにしてもよい。
　このように、パッド本体を熱伝導率の高い材質で形成することで、ロータとの摺動面側から熱が伝わってきたときに、パッド本体に温度分布が生じにくい。そのため、パッド本体の熱変形を抑えることができる。
　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パッド本体は、５ｅ－６　１／℃以下の線膨張係数を有する材質で形成されていてもよい。
　このように、パッド本体を線膨張係数が低い材質で形成することで、ロータとの摺動面側から熱が伝わってきても、パッド本体が熱変形し難くなる。
　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断熱材層は、パッド本体よりも低いヤング率を有する材質で形成されていてもよい。
　このように構成することで、ロータの回転によって発生した圧力により断熱材層がロータの曲率に沿うように変形する。そのため、ロータと断熱材層との間において隙間の狭い領域を増やすことができる。その結果、ティルティングパッドガス軸受における負荷能力を向上させることができる。
　この発明の第六態様によれば、第一から第五態様の何れか一つの態様に係るティルティングパッドガス軸受において、ロータの外周面に対向する軸受パッドの摺動面とロータの外周面との間に気体を供給する気体供給手段を備えるようにしてもよい。
　ロータが停止している場合や、ロータの回転速度が低い場合等、軸受パッドの摺動面とロータの外周面との間に介在する気膜による圧力が低い場合に、気体供給手段によって軸受パッドの摺動面とロータの外周面との間に気体を供給することで、気膜の圧力を高めることができる。その結果、軸受パッドとロータとが直接接触するのを抑え、軸受パッドとロータとの間における摩擦熱の発生を抑えることができる。気体供給手段によって供給する気体によって、更に、軸受パッドの摺動面を冷却することもできる。したがって、軸受パッドの熱変形の発生を抑えることができる。
　この発明の第七態様によれば、第六態様に係る気体供給手段が、軸受パッドの摺動面に形成された吹出口と、吹出口に気体を供給する気体供給源と、吹出口からの気体の吹出を制御する制御部と、を備えるようにしてもよい。
　このように構成して吹出口からロータの外周面に気体を吹き付けることで、ロータと軸受パッドとの間に気体を効率よく供給して気膜を形成することができる。制御部によって、更に軸受パッドの摺動面とロータの外周面との間に気体を供給するタイミングを制御することができる。したがって、ロータが停止している場合や、ロータの回転速度が低い場合等、軸受パッドの摺動面とロータの外周面との間の気膜の圧力が低い場合に、適切なタイミングで気体を供給することができる。
　この発明の第八態様によれば、第七態様に係る吹出口は、ロータの中心軸よりも下方に位置する軸受パッドに形成されていてもよい。
　ロータの自重により、ロータの中心軸よりも下方に位置する軸受パッドにおいては、軸受パッドの摺動面とロータの外周面との間の気膜の圧力が低い場合、軸受パッドの摺動面とロータの外周面とが接触しやすくなる。そこで、ロータの中心軸よりも下方に位置する軸受パッドに吹出口を形成している。これにより、ロータの中心軸よりも下方において、ロータと軸受パッドとの間に気膜を形成することができる。したがって、ロータと軸受パッドとが直接接触するのを抑えることができる。
　この発明の第九態様によれば、第七又は第八態様に係る制御部は、ロータの回転開始時及び回転停止時の少なくとも一方で、気体を供給するようにしてもよい。
　ロータの回転開始時や回転停止時には、ロータの中心軸よりも下方において、気膜の圧力が低くなり、ロータと軸受パッドとが直接接触しやすい。そこで、ロータの回転開始時や回転停止時に、ロータと軸受パッドとの間に気体を供給することで、ロータと軸受パッドとが直接接触するのを抑えることができる。
　上記ティルティングパッドガス軸受によれば、軸受パッドの熱変形を抑えることで、気膜の厚さを小さくし、負荷容量を高めることが可能となる。
この発明の第一実施形態に係るティルティングパッドガス軸受の全体構成を示す図であり、ロータの中心軸方向から見た断面図である。 上記ティルティングパッドガス軸受の構成を示す図であり、ロータの中心軸に沿った断面図である。 パッド本体にインバー合金、銅合金を用いつつ、断熱材層を備えた上記実施形態で示した構成の場合と、断熱材層を備えず、パッド本体をＳＳ４００材で形成した場合の熱変形量の度合いを示す図である。 この発明の第二実施形態に係るティルティングパッドガス軸受の全体構成を示す図であり、ロータの中心軸方向から見た断面図である。 上記ティルティングパッドガス軸受の構成を示す図であり、ロータの中心軸に沿った断面図である。 軸受パッドに形成した吹出口の配置を示す図であり、軸受パッドを摺動面側から見た図である。 ピボット中心に対する吹出口の周方向における位置と、負荷容量及び合計流量との関係を示す図である。 ピボット中心に対する吹出口の軸方向における位置と、負荷容量及び合計流量との関係を示す図である。 ガス供給機構の制御部によって実行される、静圧ガスの供給制御の流れを示す図である。
　以下、この発明の実施形態に係るティルティングパッドガス軸受を図面に基づき説明する。
（第一実施形態）
　図１は、この発明の第一実施形態に係るティルティングパッドガス軸受の全体構成を示す図であり、ロータの中心軸方向から見た断面図である。図２は、上記ティルティングパッドガス軸受の構成を示す図であり、ロータの中心軸に沿った断面図である。
　図１、図２に示すように、この第一実施形態のガス軸受装置（ティルティングパッドガス軸受）１０Ａは、回転機械（図示無し）のロータＲを回転自在に支持する。ガス軸受装置１０Ａは、ハウジング１１と、軸受パッド１２と、を備える。
　ハウジング１１は、ロータＲの中心軸Ｃ方向に連続する筒状をなしている。ハウジング１１は、断面円形の内部空間を有している。
　軸受パッド１２は、ハウジング１１の内側に、中心軸Ｃを中心とする周方向に複数個（図１の例では４個）設けられている。各軸受パッド１２は、ピボット部材１３を介し、ハウジング１１に揺動可能に支持されている。
　各軸受パッド１２は、ロータＲの中心軸Ｃに向かって凹となる断面円弧状に湾曲した板状に形成されている。軸受パッド１２の湾曲方向内側の摺動面１２ｆは、その曲率半径が、ロータＲの外周面の曲率半径よりやや大きく形成されている。即ち、軸受パッド１２の摺動面１２ｆ全面がロータＲと同時に接触することはない。
　ピボット部材１３は、その基端部１３ａがハウジング１１に固定されている。ピボット部材１３は、ハウジング１１を貫通し、中心軸Ｃに向かってハウジング１１の内部空間に突出している。ピボット部材１３の先端部１３ｂは、軸受パッド１２の湾曲方向外周側の外周面に形成された凹部１２ｇに突き当たっている。ピボット部材１３の先端部１３ｂは、軸受パッド１２との接触部が、半球状に形成されている。これにより、軸受パッド１２は、ピボット部材１３の先端部１３ｂに揺動可能に支持されている。
　軸受パッド１２は、パッド本体２１と、断熱材層２２と、を備えている。
　パッド本体２１は、熱変形を抑えるため、熱伝導率が高い材料や、線膨張係数が小さい材料から形成されている。
　パッド本体２１を形成する材料の熱伝導率は、２００Ｗ／ｍＫ以上とすることができ、さらには３００Ｗ／ｍＫ以上とすることができる。このように熱伝導率が高い材料としては、例えば、銅合金（例えば、クロム銅など）を用いることができる。ここで、銅合金としては、クロム、ジルコニウム、銅からなる合金とすることができる。さらに、熱伝導率が高い材料としては、銅合金以外に、主成分がアルミニウムからなるアルミニウム合金を用いることもできる。
　パッド本体２１を形成する材料の線膨張係数は、５ｅ－６　１／℃以下とすることができ、さらには１．２ｅ－６　１／℃以下とすることができる。このように、線膨張係数が小さい材料としては、例えば、例えばインバー（登録商標）合金を用いることができる。ここで、インバー（登録商標）合金としては、鉄、ニッケルからなる合金とすることができる。さらに、線膨張係数が小さい材料としては、インバー（登録商標）合金以外に、鉄、ニッケル、および、コバルトからなるコバール合金を用いることもできる。
　断熱材層２２は、熱がロータＲ側からパッド本体２１に伝達されることを抑制する。断熱材層２２は、パッド本体２１よりも熱伝導率が低い材料で形成されている。断熱材層２２は、その断熱効果を効率よく発揮するため、例えば、熱伝導率が、１．０Ｗ／ｍＫ以下とすることができ、さらには、０．３Ｗ／ｍＫ以下とすることができる。このように熱伝導率が低い材料としては、例えば、ジルコニア（熱伝導率：１．０Ｗ／ｍＫ）等のセラミック系材料、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン，Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）樹脂（熱伝導率：０．２５Ｗ／ｍＫ）等の樹脂材料等を用いることができる。ＰＥＥＫとしては炭素繊維を含まないものを用いることができる。このようにすることで、炭素繊維を含むＰＥＥＫよりも軟らかく形成することができ、ロータＲとの接触時に摩耗して馴染み易くなる。このようなＰＥＥＫを用いることで、表面粗さが小さくなるとともに焼き付きリスクを低減することができる。炭素繊維を含まないＰＥＥＫは、圧力により変形してロータＲと軸受パッド１２との間において、隙間の狭い領域を増加させ、負荷能力を向上することができる。
　断熱材層２２にＰＥＥＫ樹脂を用いる場合、予めＰＥＥＫ樹脂を焼結しておき、パッド本体２１に接着剤等で貼り付ける。断熱材層２２にジルコニアを用いる場合、ジルコニアをパッド本体２１に溶射する。
　断熱材層２２は、十分な断熱効果を得るために、例えば、３ｍｍ程度の厚さを有するようにしてもよい。この実施形態における断熱材層２２は、その厚さが均一に形成されている場合を例示している。
　断熱材層２２は、パッド本体２１よりも低いヤング率を有する材質で形成されていてもよい。このように構成することで、ロータＲの回転によって発生した圧力により断熱材層２２がロータＲの曲率に沿うように変形する。そのため、ロータＲと断熱材層２２との間において隙間の狭い領域を増やすことができる。その結果、ガス軸受装置１０Ａにおける負荷能力を向上させることができる。
　上述した第一実施形態のガス軸受装置１０Ａは、軸受パッド１２において、ロータＲの外周面に対向する側に断熱材層２２を備える。そのため、熱がロータＲ側からパッド本体２１に伝わるのを抑えることができる。これにより、ロータＲと軸受パッド１２との間に介在する気膜の圧力が低く、ロータＲとパッド本体２１との間で摩擦熱が生じてしまうような場合等であっても、パッド本体２１に熱が伝わりにくく、軸受パッド１２の熱変形を抑えることができる。
　低い熱伝導率を有する材料で形成された断熱材層２２は、断熱材層２２における断熱効果をさらに高め、パッド本体２１の変形を有効に抑えることができる。
　高い熱伝導率を有する材質で形成されたパッド本体２１は、ロータＲとの摺動面１２ｆ側から熱が伝わってきたときであっても、パッド本体２１に温度分布が生じにくく、パッド本体２１の熱変形を抑えることができる。
　線膨張係数が低い材料で形成されたパッド本体２１は、ロータＲとの摺動面１２ｆ側から熱が伝わってきても熱変形し難くなる。
　このようにして、軸受パッド１２の熱変形を抑えることで、気膜の厚さを小さくできる。そのため、ガス軸受装置１０Ａにおける負荷容量を高めることが可能となる。
　図３は、パッド本体にインバー合金、銅合金を用いつつ、断熱材層を備えた上記実施形態で示した構成の場合と、断熱材層を備えず、パッド本体をＳＳ４００材で形成した場合との熱変形量の度合いを示す図である。
　パッド本体２１にインバー合金を用い、断熱材層２２を備えた場合を（１）とする。パッド本体２１に銅合金を用い、断熱材層２２を備えた場合を（２）とする。ＳＳ４００材のみで軸受パッドを形成した場合を（３）とする。すると、図３に示すように、断熱材層２２を備えるとともに、熱伝導率が高い銅合金、線膨張率が低いインバー合金でそれぞれパッド本体２１を形成した場合である（１），（２）の方が、ＳＳ４００材のみで軸受パッドを形成した場合（３）よりも大幅に熱変形量が小さくなっている。
（第二実施形態）
　次に、この発明に係るティルティングパッドガス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、第一実施形態とガス供給機構３０を備える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４は、この発明の第二実施形態に係るティルティングパッドガス軸受の全体構成を示す図であり、ロータの中心軸方向から見た断面図である。
　図４に示すように、この実施形態のガス軸受装置（ティルティングパッドガス軸受）１０Ｂは、第一実施形態と同様に、ロータＲを回転自在に支持する。ガス軸受装置１０Ｂは、ハウジング１１と、軸受パッド１２と、を備える。
　軸受パッド１２は、ハウジング１１の内側に設けられている。軸受パッド１２は、中心軸Ｃを中心とする周方向に複数個（図４の例では４個）設けられている。各軸受パッド１２は、ピボット部材１３を介し、ハウジング１１に揺動可能に支持されている。
　各軸受パッド１２は、ロータＲの中心軸Ｃ方向から見たときに円弧状に湾曲した板状に形成されている。軸受パッド１２の湾曲方向内側の摺動面１２ｆは、その曲率半径が、ロータＲの外周面の曲率半径よりやや大きく形成されている。
　図５は、上記ティルティングパッドガス軸受の構成を示す図であり、ロータの中心軸に沿った断面図である。
　図５に示すように、ピボット部材１３は、その基端部１３ａがハウジング１１に固定されている。ピボット部材１３は、ハウジング１１の内側に突出するように形成されている。ピボット部材１３は、その先端部１３ｂが、軸受パッド１２の湾曲方向外周側に形成された凹部１２ｇに突き当たっている。ピボット部材１３の先端部１３ｂは、軸受パッド１２の凹部１２ｇとの接触部が、半球状に形成されている。これにより、軸受パッド１２は、ピボット部材１３の先端部１３ｂに揺動可能に支持されている。
　ピボット部材１３は、軸受パッド１２の中心軸Ｃに沿った軸方向Ｌの長さの中心と、軸受パッド１２の周方向θ（図４参照）に沿った長さの中心とが交差する位置（以下、この位置をピボット中心Ｃｐと称する）に、先端部１３ｂが突き当たっている。
　図４に示すように、ガス軸受装置１０Ｂにおいて、ロータＲの中心軸Ｃよりも下方に位置する軸受パッド１２Ｌには、軸受パッド１２ＬとロータＲとの間に静圧ガスを供給するためのガス供給機構（気体供給手段）３０が設けられている。
　図６は、軸受パッドに形成した吹出口の配置を示す図であり、軸受パッドを摺動面側から見た図である。
　図５、図６に示すように、ガス供給機構３０は、各軸受パッド１２ＬにおいてロータＲの外周面に対向する摺動面１２ｆに吹出口３１を有している。吹出口３１は、軸受パッド１２Ｌにおいてピボット部材１３の先端部１３ｂが突き当たるピボット中心Ｃｐの外周側に等間隔をあけて複数個所に形成されている。図６の例では、吹出口３１は、ピボット中心Ｃｐを中心とした同心円上に、等間隔に４つの吹出口３１が形成されている。
　図５に示すように、ハウジング１１およびピボット部材１３には、吹出口３１に連通するガス供給路３２，３３が形成されている。図４に示すように、ハウジング１１に形成されたガス供給路３２には、図示しないボンベ等、静圧ガスを供給するガス供給源３５が接続されている。ピボット部材１３に形成されたガス供給路３３は、ハウジング１１のガス供給路３２と、吹出口３１とを連通するように形成されている。
　ガス供給路３２には、ガス供給源３５からの静圧ガス供給を断続する開閉弁３４が設けられている。ガス供給源３５から供給する静圧ガスとしては、例えば、空気、窒素、メタン等の雰囲気ガスを用いることができる。
　ガス供給機構３０は、ガス供給源３５からガス供給路３２，３３を経て供給された静圧ガスを、軸受パッド１２Ｌの摺動面１２ｆとロータＲの外周面との間に吹き出す。吹き出した静圧ガスにより、軸受パッド１２Ｌの摺動面１２ｆとロータＲの外周面との間に気膜が形成され、軸受パッド１２Ｌの摺動面１２ｆとロータＲの外周面とが直接接触するのを抑える。
　このようなガス供給機構３０において、各吹出口３１は、軸受パッド１２Ｌのピボット中心Ｃｐからの周方向θの離間寸法θ１、軸方向Ｌの離間寸法Ｌ１を、以下のように設定することができる。
　ロータＲの中心軸Ｃ回りの周方向θでは、軸受パッド１２Ｌの外周部からピボット中心Ｃｐまでの寸法θ０に対し、
　　θ１／θ０＝０．５～０．６
となるよう、吹出口３１を配置することができる。
　図７は、ピボット中心に対する吹出口の周方向における位置と、負荷容量及び合計流量との関係を示す図である。
　この図７に示すように、負荷容量と合計流量のバランスから、θ１／θ０＝０．５～０．６の範囲としている。これにより、より少ない流量で大きな負荷容量が得られる。
　ロータＲの軸方向Ｌでは、軸受パッド１２Ｌの外周部からピボット中心Ｃｐまでの寸法Ｌ０に対し、
　　Ｌ１／Ｌ０＝０．４
となるよう、吹出口３１を配置することができる。
　図８は、ピボット中心に対する吹出口の軸方向における位置と、負荷容量及び合計流量との関係を示す図である。
　この図８に示すように、Ｌ１／Ｌ０≦０．４とすると、負荷容量が収束する。
　ロータＲが回転しているときの動圧は、ピボット中心付近でもっとも高くなる。つまり、負荷能力に与える影響は、ピボット中心付近で大きくなり、仮に吹出口３１がピボット中心付近に配置されていると負荷能力が低下するリスクがある。そのため、吹出口３１の軸方向における位置と、負荷容量及び合計流量との関係は、上述したＬ１／Ｌ０＝０．４とした場合、負荷容量が低下するリスクを低減できる点で有利となる。
　ガス供給機構３０は、開閉弁３４の開閉等を制御する制御部３６を備えている。制御部３６では、ロータＲを備えた回転機械（図示無し）が起動されたこと、または回転機械（図示無し）の運転が停止されたことを検知した場合、吹出口３１から軸受パッド１２ＬとロータＲとの間に、静圧ガスを供給する。
　図９は、ガス供給機構の制御部によって実行される、静圧ガスの供給制御の流れを示す図である。
　図９に示すように、制御部３６は、ロータＲを備えた回転機械（図示無し）を起動するための所定の操作が行われたことを検知すると（ステップＳ１の「起動」）、開閉弁３４を開き、ガス供給源３５から静圧ガスを供給する（ステップＳ２）。静圧ガスは、ガス供給路３２を通り、吹出口３１から軸受パッド１２ＬとロータＲとの隙間に送り出される。すると、静圧ガスの圧力によって、ロータＲが自重に抗して浮上し、軸受パッド１２ＬとロータＲとの間に適正なクリアランスが形成される。ここで、静圧ガスの流路が吹出口３１で絞られる（いわゆる自成絞り）ことで、静圧ガスの供給時における負荷能力を高めることができる。
　静圧ガスの供給開始後、ロータＲの回転を開始する（ステップＳ３）。
　ロータＲの回転を開始してから所定時間が経過したら、制御部３６は、開閉弁３４を閉じる。これにより、静圧ガスの供給が停止され（ステップＳ４）、回転機械は、通常運転状態に移行する。この通常運転状態においては、下側の軸受パッド１２Ｌを含む全ての軸受パッド１２とロータＲとの間に、ロータＲの回転によって周囲から軸受パッド１２とロータＲとの間に引き込まれた気体の動圧による気膜が形成されている。
　回転機械（図示無し）を停止させるための所定の操作が行われたことを制御部３６が検知すると（ステップＳ１の「停止」）と、制御部３６は、開閉弁３４を開き、ガス供給源３５から静圧ガスを供給する（ステップＳ１２）。静圧ガスは、ガス供給路３２，３３を通り、吹出口３１から軸受パッド１２ＬとロータＲとの隙間に送り出される。
　制御部３６は、静圧ガスの供給開始後、ロータＲの回転を停止させる（ステップＳ１３）。これにより、ロータＲが通常運転状態から停止するまでの間、気膜の圧力（動圧）が徐々に低下していくが、静圧ガスによって気膜の圧力が補われる。これにより、ロータＲは、気膜を介して軸受パッド１２に支持され続ける。
　制御部３６は、ロータＲの停止後、開閉弁３４を閉じ、静圧ガスの供給を停止する（ステップＳ４）。
　上述した第二実施形態のガス軸受装置１０Ｂは、ガス供給機構３０を備える。このガス供給機構３０によって、軸受パッド１２の摺動面１２ｆとロータＲの外周面との間に介在する気膜の圧力が低い場合においても、軸受パッド１２の摺動面１２ｆとロータＲの外周面との間に静圧ガス（気体）を供給することができる。これにより、軸受パッド１２とロータＲとが直接接触するのを抑えることができる。そのため、軸受パッド１２とロータＲとの間における摩擦熱の発生を抑えることができる。さらに、供給する静圧ガスによって、軸受パッド１２の摺動面１２ｆやロータＲを冷却することができる。
　したがって、軸受パッド１２の熱変形の発生を抑えることができる。
　ガス供給機構３０は、制御部３６によって、軸受パッド１２の摺動面１２ｆとロータＲの外周面との間に静圧ガスを供給するタイミングを制御することができる。したがって、軸受パッド１２の摺動面１２ｆとロータＲの外周面との間の気膜の圧力が低い場合等、適切なタイミングで静圧ガスを供給することができる。
　さらに、吹出口３１は、ロータＲの中心軸よりも下方に位置する軸受パッド１２に形成されている。ロータＲの中心軸よりも下方に位置する軸受パッド１２においては、ロータＲの自重により、軸受パッド１２の摺動面１２ｆとロータＲの外周面との間の気膜が不足した場合、軸受パッド１２の摺動面１２ｆとロータＲの外周面とが接触しやすい。そこで、ロータＲの中心軸よりも下方に位置する軸受パッド１２に吹出口３１を形成することで、ロータＲの中心軸よりも下方において、ロータＲと軸受パッド１２とが直接接触するのを抑えることができる。
　ロータＲの回転開始時（言い換えれば、ロータＲの回転を開始させるとき）や回転停止時（言い換えれば、ロータＲの回転を停止させるとき）には、ロータＲの中心軸よりも下方において、気膜が不足し、ロータＲと軸受パッド１２とが直接接触しやすい。そこで、制御部３６により、ロータＲの回転開始時や回転停止時に、ロータＲと軸受パッド１２との間に静圧ガスを供給することで、ロータＲと軸受パッド１２とが直接接触するのを抑えることができる。
　さらに、上記第一実施形態と同様、軸受パッド１２において、ロータＲの外周面に対向する側に断熱材層２２を備えることで、ロータＲの回転時に生じる摩擦熱等がパッド本体２１に伝わるのを抑えることができる。これにより、パッド本体２１が変形しにくくなる。
　さらに、断熱材層２２を、低い熱伝導率を有する材料で形成することで、断熱材層２２における断熱効果を高め、パッド本体２１の変形を有効に抑えることができる。
　さらに、パッド本体２１を、高い熱伝導率を有する材質で形成することで、ロータＲとの摺動面１２ｆ側から熱が伝わってきたときに、パッド本体２１に温度分布が生じにくく、パッド本体２１の熱変形を抑えることができる。
　さらに、パッド本体２１を、線膨張係数が低い材料で形成することで、ロータＲとの摺動面１２ｆ側から熱が伝わってきても、パッド本体２１が熱変形しにくくなる。
　このようにして、軸受パッド１２の熱変形を抑えることで、気膜の厚さを小さくし、ガス軸受装置１０Ｂにおける負荷容量を高めることが可能となる。
（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。
　例えば、上記第二実施形態では、ロータＲの回転開始時や回転停止時に、静圧ガスを供給するようにしたが、静圧ガスを供給するタイミングは、これに限られない。ロータの回転開始時のみ、または回転停止時のみに静圧ガスを供給してもよいし、ロータの通常運転状態であっても静圧ガスを供給するようにしてもよい。
　軸受パッド１２の摺動面１２ｆを研磨加工によって鏡面仕上げとし、軸受パッド１２とロータＲとの間に生じる摩擦を小さくしてもよい。摺動面１２ｆにＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン（Ｄｉａｍｏｎｄ－ｌｉｋｅ　Ｃａｒｂｏｎ））コーティング等の表面処理を施すことで、摺動面１２ｆの摩擦係数をさらに小さくしてもよい。
　これにより、万が一軸受パッド１２とロータＲとが直接接触した場合に、損傷を防ぐことができる。
　上記したようなガス軸受装置１０Ａ，１０Ｂで支持するロータＲを備えた回転機械は、その用途や構成について何ら限定されるものではない。
　この発明は、ティルティングパッドガス軸受に適用できる。このティルティングパッドガス軸受によれば、軸受パッドの熱変形を抑えることで、気膜の厚さを小さくし、負荷容量を高めることが可能となる。
１０Ａ，１０Ｂ　ガス軸受装置（ティルティングパッドガス軸受）
１１　ハウジング
１２　軸受パッド
１２Ｌ　軸受パッド
１２ｆ　摺動面
１２ｇ　凹部
１３　ピボット部材
１３ａ　基端部
１３ｂ　先端部
２１　パッド本体
２２　断熱材層
３０　ガス供給機構（気体供給手段）
３１　吹出口
３２，３３　ガス供給路
３４　開閉弁
３５　ガス供給源（気体供給源）
３６　制御部
Ｃ　中心軸
Ｃｐ　ピボット中心
Ｒ　ロータ

Claims (9)

  1. 　ロータの周方向に複数配され、前記ロータの外周面との間に気膜を形成して前記ロータを支持する軸受パッドと、
    　前記軸受パッドを揺動可能に支持するピボット部材と、を備え、
    　前記軸受パッドは、前記ピボット部材に支持されるパッド本体と、
    　前記パッド本体において前記ロータの外周面に対向する側に形成され、前記パッド本体よりも熱伝導率の低い材質で形成された断熱材層と、
    を備えるティルティングパッドガス軸受。
  2. 　前記断熱材層は、１．０Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を有する請求項１に記載のティルティングパッドガス軸受。
  3. 　前記パッド本体は、２００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する材質で形成されている請求項１又は２に記載のティルティングパッドガス軸受。
  4. 　前記パッド本体は、５ｅ－６　１／℃以下の線膨張係数を有する材質で形成されている請求項１から３の何れか一項に記載のティルティングパッドガス軸受。
  5. 　前記断熱材層は、前記パッド本体よりも低いヤング率を有する材質で形成されている請求項１から４の何れか一項に記載のティルティングパッドガス軸受。
  6. 　前記軸受パッドにおいて前記ロータの外周面に対向する摺動面と前記ロータの外周面との間に気体を供給する気体供給手段を備える請求項１から５の何れか一項に記載のティルティングパッドガス軸受。
  7. 　前記気体供給手段は、
    　前記軸受パッドの前記摺動面に形成された吹出口と、
    　前記吹出口に前記気体を供給する気体供給源と、
    　前記吹出口からの前記気体の吹出を制御する制御部と、
    を備える請求項６に記載のティルティングパッドガス軸受。
  8. 　前記吹出口は、前記ロータの中心軸よりも下方に位置する前記軸受パッドに形成されている請求項７に記載のティルティングパッドガス軸受。
  9. 　前記制御部は、前記ロータの回転開始時及び回転停止時の少なくとも一方で、前記気体を供給する請求項７又は８に記載のティルティングパッドガス軸受。
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