JP2003202018A

JP2003202018A - 転がり軸受装置

Info

Publication number: JP2003202018A
Application number: JP2002306003A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Yamazoe; 正信山添; Hideto Yui; 秀人由井; Tatsunobu Momono; 達信桃野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】転がり軸受装置内部に浸入する異物を低減で
き、高速回転時に低振動であることと寿命延長とを達成
できる転がり軸受装置を提供する。【解決手段】ハウジング１１ｂと、ハウジング１１ｂ
に嵌挿された軸１１ａと、ハウジング１１ｂと軸１１ａ
との間に介装されてハウジングと軸とを相対回転可能に
支持する転がり軸受１４，１５とを備えた転がり軸受装
置１０において、転がり軸受１４，１５の軌道輪のハウ
ジング１１ｂ又は軸１１ａとのはめあい部に弾性部材２
０が装着されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インペラ式、スク
ロール式、斜板式、スクリュー式等のコンプレッサ部品
が固定された回転軸を支持する転がり軸受を有する転が
り軸受装置に関し、特に燃料電池に用いる水蒸気圧送機
やコンプレッサ装置等に好適な転がり軸受装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば燃料電池は、用いる電解質によ
り、固体高分子型、固体電解質型、リン酸型、溶融炭酸
塩型、アルカリ型のごとき種類に分けられる。いずれの
形式の燃料電池も、電解質板又は電解質膜の両面をカソ
ード（酸素極）とアノード（燃料極）の両電極で挟持さ
せ、カソード側には酸化剤ガスとして空気中の酸素（Ｏ
₂）を供給すると共に、アノード側には燃料ガスとして
水素（Ｈ₂）を供給するようにしたものを１セルとし
て、セパレータを介した各セルを多層に積層してスタッ
クとするようにしてある。

【０００３】上記燃料電池のカソード側へ空気を圧送し
て供給するための従来の空気供給装置としては、排ガス
タービンによりコンプレッサを駆動させるようにしたタ
ーボチャージャ方式、モータでコンプレッサを駆動させ
るようにしたモータ駆動方式等がある。また、燃料電池
に酸素及び水素を供給する際、例えば固体高分子型等、
燃料電池の種類によっては水蒸気を加えて反応させる必
要があり、また、例えば燃料にガソリンを使用する場合
は、非常に高温の水蒸気が必要となり、エネルギー効率
を上げるために、水蒸気圧送機を必要とする場合があ
る。

【０００４】水蒸気圧送機の一例を図９に示す。図９の
水蒸気圧送機では、回転軸９１ａにインペラ９２が取り
付けられており、この回転軸９１ａは転がり軸受９４，
９５で支持されている。回転軸９１ａの高速回転に伴っ
てインペラ９２が高速回転し、水蒸気吸込み口９３から
吸い込まれた水蒸気が、インペラ９２の遠心力で加圧さ
れ、インペラハウジング９６ａとバックプレート９６ｂ
で形成された加圧ボリュート９６ｃを通って水蒸気吐出
し口（図示略）から圧送される。

【０００５】回転軸９１ａを支持する転がり軸受９４，
９５の潤滑方法としては、油潤滑又はグリース潤滑が採
用されている。油潤滑の場合、潤滑油を供給するシステ
ムが必要となるが、例えば自動車用燃料電池システムと
しては、重量軽減、システムの簡略化が求められている
ことから、油潤滑は不向きである。また、インペラ９２
と転がり軸受９４との間のシール部９８から、潤滑油が
圧縮空気や水蒸気に混入するという問題点があることか
ら、自動車用燃料電池システムに用いられる水蒸気圧送
機やコンプレッサのインペラ支持用転がり軸受の潤滑方
法はグリース潤滑が好ましい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水蒸気
圧送機においては、インペラ９２の背面空間９９が負圧
から正圧になるときに水蒸気が転がり軸受９４，９５内
に浸入する場合がある。このため、図１に示すように、
回転軸１１ａにブッシュ２６を取り付け、ブッシュ２６
とバックプレート１６ｂとのすきま２７にシーリング部
材２８が設けられる場合もある。しかし、シーリング部
材２８のシール性が低下してくると、水蒸気がインペラ
１２の背面空間１９からブッシュ２６とバックプレート
１６ｂとのすきま２７を通って軸受１４，１５に達する
場合がある。また、インペラ９２が高速回転する場合
は、転がり軸受９４，９５用シールに接触式シールを用
いると発熱が問題になることから、非接触式シールを採
用した場合、特に水蒸気が浸入しやすくなる。また、軸
受９４，９５の内・外輪と、軸９１ａ及びハウジング９
１ｂとのはめあいは、通常、回転する側をしまりばめと
し、静止側をすきまばめとする。ここで対象としている
回転機械は、通常内輪側の軸９１ａが回転する場合が多
く、その場合は、内輪と軸９１ａとはしまりばめとし、
外輪とハウジング９１ｂとはすきまばめとすることが多
い。この場合、すきまばめとした外輪とハウジング９１
ｂとの間の隙間から、前述の水蒸気等が転がり軸受装置
９０の内部に浸入してくる恐れがある。

【０００７】軌道輪（外輪、内輪）及び転動体間は、Ｅ
ＨＬ油膜（弾性流体潤滑油膜）を介して転がり滑り運動
を行っているが、上述のような状況により水蒸気がグリ
ースに浸入した場合、油膜が非常に形成されにくくな
る。

【０００８】さらに、これらの回転機械は、一般に高速
回転で使用されることが多く、近年益々高速化が進めら
れている。高速で回転する機械は、振動も大きくなりや
すいので、バランシングもより高精度に行う必要があ
る。しかし、高精度なバランシングは、コストが非常に
かかるので、別の振動対策も必要となる。

【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、転がり軸受装置内部に浸入する異物を
低減でき、高速回転時に低振動であることと寿命延長と
を達成できる転がり軸受装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、下記構
成により達成される。（１）ハウジングと、該ハウジングに嵌挿された軸
と、前記ハウジングと前記軸との間に介装されて前記ハ
ウジングと前記軸とを相対回転可能に支持する転がり軸
受とを備えた転がり軸受装置において、前記転がり軸受
の軌道輪の前記ハウジング又は前記軸とのはめあい部に
弾性部材が装着されたことを特徴とする転がり軸受装
置。（２）すきまばめとなる前記転がり軸受の軌道輪の前
記ハウジング又は前記軸とのはめあい部に弾性部材が装
着された前記（１）に記載の転がり軸受装置。（３）前記軸が回転され、前記転がり軸受の外輪と前
記ハウジングとのはめあい部に弾性部材が装着された前
記（１）又は（２）に記載の転がり軸受装置。（４）前記軸の端部にインペラ式、スクロール式、斜
板式、スクリュー式等のコンプレッサ部品が取り付けら
れ、前記転がり軸受の少なくとも前記回転部材側に、軸
受空間をシールするシール部材が設けられた前記（３）
に記載の転がり軸受装置。（５）燃料電池用のコンプレッサ装置として用いたこ
とを特徴とする上記（１）から（４）のいずれか１つに
記載の転がり軸受装置。

【００１１】上記構成の転がり軸受装置によれば、弾性
部材がシール手段として機能して、転がり軸受装置内部
に水分等の異物が浸入するのを顕著に防止できる。ま
た、弾性部材が緩衝手段としても機能して、高速回転時
においても転がり軸受装置を低振動に保つことができ
る。こうして、転がり軸受装置の寿命を延長できる。ま
た、弾性部材によって振動を抑制できるので、高精度な
バランシングが求められることもなく、製造が容易化さ
れる。弾性部材の形態は限定されないが、はめあい部の
全周にわたって装着されるリング状のものが好ましい。

【００１２】上記構成の転がり軸受装置を燃料電池用の
コンプレッサ装置に用いた場合、弾性部材がシールとし
て機能することにより、転がり軸受装置内部への水分等
の異物浸入が防止される。また、弾性部材が緩衝手段と
して機能することにより、高速回転時における転がり軸
受装置の振動低減が達成される。したがって、転がり軸
受装置の長寿命化が図られ、高速回転性能及び耐久性に
優れているのでコンプレッサ装置に好適である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１に、本発明の第１の実施
形態の転がり軸受装置が適用された水蒸気圧送機を示
す。水蒸気圧送機１０は、ハウジング１１ｂと、ハウジ
ング１１ｂに嵌挿された回転軸１１ａと、ハウジング１
１ｂと回転軸１１ａとの間に、軸方向に所定間隔をあけ
て配された２個の転がり軸受（アンギュラ玉軸受）１
４，１５とを有する転がり軸受装置１０を内蔵してい
る。

【００１４】２個のアンギュラ玉軸受１４，１５は、内
輪側は回転軸１１ａとしまりばめとなっているが、外輪
側はハウジング１１ｂとすきまばめとなっている。外輪
の外径面には、円周方向にわたって溝が設けてあり、そ
の溝に弾性部材としてのＯリング２０が装着されてい
る。Ｏリング２０は、外輪とハウジング１１ｂとに密着
して、両者間の隙間を塞いでいる。

【００１５】図示しないが、軸受１４，１５の外輪間に
外輪間座を装着し、内輪間に内輪間座を装着してもよ
い。すなわち、予圧を負荷することにより、アキシアル
方向の位置決めを正確にし、回転軸１１ａの振れを抑
え、玉の滑りを抑制することができる。予圧負荷方法と
しては、剛性を要する用途には定位置予圧、高速性を要
する場合にはばね等を用いた定圧予圧が適している。ま
た、予圧の方向としては、回転軸１１ａにおける作用点
距離が大きくモーメント荷重に対する負荷能力が優れて
いる背面組合せがより適しているが、転がり軸受装置１
０の組立性を要求される場合は正面組合せを採用する。

【００１６】回転軸１１ａの一端部は、一方の軸受１４
から突出しており、その先端側にインペラ１２が取り付
けられている。インペラ１２の背面と軸受１４との間に
はシール部が設けられている。シール部として、ここで
は、インペラ１２と軸受１４との間で回転軸１１ａに外
嵌されたブッシュ２６と、ブッシュ２６の外周面に設け
られた溝に装着されてブッシュ２６外周面とバックプレ
ート１６ｂ内周面との隙間２７をシールするシーリング
部材２８と、バックプレート１６ｂと軸受１４との間に
配されたバッフル２９とを備えている。ブッシュ２６の
軸受１４側の端部は、内輪の側面に当接している。

【００１７】軸受１４，１５の潤滑方法としては、特に
限定されないが、例えば自動車に搭載される燃料電池シ
ステムにおいては、重量軽減、システムの簡略化が求め
られていることから、グリース潤滑が好ましい。また、
例えばインペラ１２とインペラ支持用軸受１４との間の
シール部を介して、軸受潤滑剤が圧送媒体へ混入するの
を最小限にする必要がある機器には、グリース潤滑が望
ましい。軸受潤滑剤が圧送媒体へ多少混入することが許
される場合や、グリース潤滑では潤滑不足が考えられる
場合は、オイルエア潤滑、微量油供給潤滑、強制給油潤
滑を用いても構わない。

【００１８】この水蒸気圧送機は、回転軸１１ａの高速
回転に伴ってインペラ１２が高速回転し、水蒸気吸込み
口１３から吸い込まれた水蒸気が、インペラ１２によっ
て加圧され、インペラハウジング１６ａとバックプレー
ト１６ｂで形成された加圧ボリュート１６ｃを通って水
蒸気吐出し口１７から圧送される。本実施形態において
は、インペラ１２の背面空間１９が負圧から正圧になる
ときに水蒸気が転がり軸受１４内及び転がり軸受装置１
０内に浸入することがない。

【００１９】図２に軸受１４，１５の別の例を示す。こ
の軸受（玉軸受）１４は、軸受空間をシールする非接触
式のシール部材２１を備えている。シール部材２１は、
ここでは軸方向両側に設けられているが、少なくとも軸
受１４のインペラ側（図では左側）に設けられる。シー
ル部材２１は、その基端部（外周部）を外輪１４ｂに固
定されている。シール部材２１の先端部（内周部）は、
内輪１４ａの外径面に設けられた溝に挿入されて、ラビ
リンスを形成している。非接触式のシール部材２１を用
いることで、発熱を顕著に抑制できる。外輪１４ｂ外径
面の軸方向中央部に設けられた溝に、Ｏリング２０が装
着されている。Ｏリング２０によって、外輪１４とハウ
ジング１１ｂとの間が密封されている。

【００２０】図３に軸受１４，１５の更に別の例を示
す。この軸受１４は、軸受空間をシールする接触式のシ
ール部材２２を備えている。シール部材２２は、少なく
とも軸受１４のインペラ側（図では左側）に設けられ
る。シール部材２２は、その基端部（外周部）を外輪１
４ｂに固定されている。シール部材２２の先端部（内周
部）には、リップ２２ａが設けられており、リップ２２
ａは内輪１４ａの外径面に儲けられた溝の側面に接して
いる。接触式のシール部材２２を用いることで、シール
性を高めることができる。Ｏリング２０は、本例のよう
に、外輪１４ｂ外径面の軸方向中央部から外れた箇所に
設けられた溝に装着されてもよい。すなわち、玉１４ｃ
の中心位置とＯリング２０の中心位置とが軸方向にずれ
ていてもよい。外輪１４外径面に、複数の溝を設けて
（例えば軸方向中心から見て対称な位置に１個ずつ、合
計２個の溝を設けて）Ｏリング２０を複数装着してもよ
い。

【００２１】なお、本発明は前述した実施形態に限定さ
れるものではなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、図４（Ａ）に示すように、軸受３４，３５の内
輪の内径面に設けられた溝に弾性部材２０を装着して、
弾性部材２０によって内輪と軸３１ａとのはめあい部を
密封してもよい。また、図４（Ｂ）に示すように、軸４
１ａに軌道が設けられたタイプの転がり軸受装置４０に
おいて、外輪の外径面に設けられた溝に弾性部材２０を
装着して、弾性部材２０によって外輪とハウジング４１
ｂとのはめあい部を密封してもよい。

【００２２】図５は、本発明にかかる転がり軸受装置を
スクロール式コンプレッサ装置に適用した第２の実施形
態を示す側面断面図である。図５に示すように、スクロ
ール式コンプレッサ装置１００は、固定スクロール１１
１と旋回スクロール１１２とからなる圧縮機構部１１０
と、モータ主軸１２２に対して偏心して設けられたクラ
ンクピン１２２ａにより旋回スクロール１１２を旋回さ
せるクランク機構部１３０と、モータ主軸１２２を回転
させる駆動モータ部１２０とからなる。

【００２３】クランク機構部１３０は、旋回スクロール
１１２の自転を防止する自転防止機構１３２が配設され
ている。自転防止機構１３２には、図５に示すボールカ
ップリングの他にもオルダムカップリングやピン＆リン
グカップリングなどがある。また、自転防止機構１３２
としては、特開２００２−７０７６２号公報に開示され
ているような転がり軸受を用いたクランク機構が知られ
ている。本発明にかかるスクロール式コンプレッサ装置
１００においては、上記いずれの自転防止機構を採用し
ても構わない。

【００２４】固定スクロール１１１は、円盤状に形成さ
れた固定基盤１１１ａと、この固定基盤１１１ａから立
設した渦巻状の旋回渦巻部１１１ｃと、この旋回渦巻部
１１１ｃを覆う外周壁１１１ｂとからなる。旋回スクロ
ール１１２は、円盤状の旋回基盤１１２ｂと、この旋回
基盤１１２ｂから立設した渦巻状の旋回渦巻部１１２ａ
とからなる。旋回基盤１１２ｂのリア側中央には有底円
筒状の凹状部１１２ｃが設けられている。固定基盤１１
１ａにおける図５中上下方向略中央には、固定スクロー
ル１１１及び旋回スクロール１１２間で圧縮された空気
等の吐出口１１４が設けられている。

【００２５】凹状部１１２ｃをハウジングとして針状こ
ろ軸受１３３が凹状部１１２ｃの内周側に挿入されてい
る。この針状ころ軸受１３３は、モータ主軸１２２のク
ランクピン１２２ａを回転軸として、旋回スクロール１
１２を回転自在に支えている。

【００２６】駆動モータ部１２０において、駆動モータ
１２１は、モータ主軸１２２に嵌め合わされたロータ１
２３と、ロータ１２３の外周側に設けられてコイル１２
４を巻回されたステータ１２５とを、モータハウジング
１０１内に備えてなる。

【００２７】モータ主軸１２２は、モータハウジング１
０１にアンギュラ玉軸受１０２を介して回転自在に支持
されるとともに、リア側（図５中右側）の端部をアンギ
ュラ玉軸受１０３を介してリアハウジング１０４に回転
自在に支持されている。各アンギュラ玉軸受１０２，１
０３はそれぞれ、内輪１０２ａ，１０３ａ側をモータ主
軸１２２に対してしまりばめとされるとともに、外輪１
０２ｂ，１０３ｂ側をモータハウジング１０１又はリア
ハウジング１０４に対してすきまばめとされている。外
輪１０２ｂ，１０３ｂの外径面には、溝が、円周方向に
沿って設けられており、当該溝には、弾性部材であるＯ
リング１０５が装着されている。

【００２８】Ｏリング１０５は、外輪１０２ｂ，１０３
ｂとモータハウジング１０１又はリアハウジング１０４
に密着して、両者間の隙間を塞いでいる。すなわちＯリ
ング１０５は、シールとして機能することにより、軸受
１０２，１０３内部への水蒸気等の異物の侵入を防止す
るとともに、緩衝材として機能することにより、高速回
転時の振動低減及び長寿命化を達成させる。

【００２９】またモータ主軸１２２は、玉軸受１０２よ
りクランクピン１２２ａ側において、モータハウジング
１０１との間にシール１０６を介在されるとともに、リ
ア側（図５中右端部側）において、リアハウジング１０
４との間にシール１０７を介在されている。

【００３０】モータ主軸１２２には、バランスウェイト
１２２ｂが設けられており、バランスウェイト１２２ｂ
によって、旋回スクロール１１２の旋回時に生じる慣性
モーメントを打ち消され、振動低減が図られている。

【００３１】針状ころ軸受１３３には、弾性部材である
Ｏリング（図示しない）を装着される溝（図示しない）
を、外輪１３３ａの外径面に円周方向に沿って設けても
よい。Ｏリングは、外輪１３３ａと旋回スクロール１１
２に密着して、両者間の隙間を塞ぐように配されてい
る。この場合、針状ころ軸受１３３の外輪１３３ａ又は
図示しない内輪には、例えばＪＩＳ鋼種ＳＵＳ３０４、
ＳＵＳ３１６等のオーステナイト系ステンレス鋼や、Ｊ
ＩＳ鋼種ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４３０等のフェライト系
ステンレス鋼等、軟質の耐食鋼を、材料として好適に使
用することができる。この場合、耐磨耗性を向上させて
更に耐久性を向上させるため、浸炭処理や窒化処理を施
すことが好ましい。浸炭処理及び窒化処理としては、５
００℃以下の比較的低温で処理が可能なバイオナイト及
びＮＶ超窒化処理（いずれもエア・ウォーター株式会社
の商品名）が好適である。低温で処理可能であると、浸
炭処理又は窒化処理時の変形が小さくて済み、外輪に保
持器及び転動体を組み込んだ状態で処理可能であり、製
造コストの増大を抑制することができる。

【００３２】なお自転防止機構１３２としては、上述し
たボールカップリング１３４の他、図示しないオルダム
カップリングや、ピン＆リングカップリングが好適に用
いられる。

【００３３】次に本実施形態の作用を説明する。スクロ
ール式コンプレッサ装置１００において、駆動モータ１
２１に電力が供給されると、モータ主軸１２２が回転
し、当該回転が駆動クランク機構１３０を介して旋回ス
クロール１１２に伝達される。旋回スクロール１１２
は、モータ主軸１２２の回転に伴って、固定スクロール
１１１と噛み合いつつ旋回し、図示しない吸入口から固
定スクロール１１１との間に空気等を吸入するととも
に、固定スクロール１１１との間で圧縮させる。その
後、圧縮された空気等を吐出口１１４から燃料電池の電
極側に吐出させる。

【００３４】この際、モータ主軸１２２をモータハウジ
ング１０１に支持させるアンギュラ玉軸受１０２，１０
３の外輪１０２ｂ，１０３ｂに装着されたＯリング１０
５は、外輪１０２ｂ，１０３ｂとモータハウジング１０
１又はリアハウジング１０４に密着して、両者間の隙間
を塞いでいる。すなわち、Ｏリング１０５がシールとし
て機能することにより、軸受１０２，１０３内部への水
蒸気等の異物の侵入が防止されるとともに、Ｏリング１
０５が緩衝材として機能することにより、高速回転時の
振動低減及び長寿命化が達成される。

【００３５】図６は、本発明にかかる転がり軸受装置を
スクロール式コンプレッサ装置に適用した第３の実施形
態を示す側面断面図である。図６に示すように、スクロ
ール式コンプレッサ装置１４０において、クランク機構
部１５０は、旋回スクロール１１２に旋回運動を行わせ
る駆動クランク機構１５１、及び旋回スクロール１１２
の自転を防止する従動クランク機構１５２で構成されて
いる。

【００３６】従動クランク機構１５２は、旋回スクロー
ル１１２に設けられた凹状保持部１１２ｃと、従動クラ
ンク軸１５３のクランクピン１５３ａ及びクランクピン
１５３ａを旋回スクロール１１２に対して回転自在とす
る２列のラジアル玉軸受１５４とからなる。従動クラン
ク軸１５３は、クランクピン１５３ａと反対側を複列玉
軸受１５５を介してモータハウジング１０１に回転自在
に支持されている。

【００３７】上記ラジアル玉軸受１５４及び複列玉軸受
１５５はそれぞれ、外輪１５４ａ，１５５ａの外径面
に、円周方向に沿って溝を設けられており、当該溝に
は、弾性部材であるＯリング１５６が装着されている。
Ｏリング１５６は、外輪１５４ａ，１５５ａと旋回スク
ロール１１２又はモータハウジング１０１に密着して、
両者間の隙間を塞いでいる。すなわちＯリング１５６
は、シールとして機能することにより、軸受１５４，１
５５内部への水蒸気等の異物の侵入を防止するととも
に、緩衝材として機能することにより、高速回転時の振
動低減及び長寿命化を達成させる。

【００３８】また、従動クランク軸１５３には、モータ
主軸１２２と同様にバランスウェイト１５３ｂが設けら
れており、バランスウェイト１５３ｂによって、旋回ス
クロール１１２の旋回時に生じる慣性モーメントを打ち
消され、振動の低減が図られている。その他の構成及び
作用については、上記第２の実施形態と同様である。

【００３９】図７は、本発明にかかる転がり軸受装置を
斜板式コンプレッサ装置に適用した第４の実施形態を示
す側面断面図である。図７に示すように、斜板式コンプ
レッサ装置１６０は、燃料電池の電極に送る空気等の流
体を、斜板１７１の回転に伴う両頭ピストン１７２の往
復動で圧縮する圧縮機構部１７０と、駆動モータ１８１
のモータ主軸１８２の回転により圧縮機構部１７０を駆
動する駆動モータ部１８０とを備える。

【００４０】圧縮機構部１７０において、両頭ピストン
１７２は、シリンダブロック１６１のクランク室１６３
内にモータ主軸１８２の軸方向に沿って往復動可能に設
けられており、斜板１７１にシュー１７３を介して連結
されている。また斜板１７１は、モータ主軸１８２の外
周面に、モータ主軸１８２と一体回転可能に挿着されて
おり、シリンダブロック１６１内に設けられた支持部材
１６２に、スラスト軸受１７４を介して回転自在に支持
されている。

【００４１】駆動モータ部１８０において、駆動モータ
１８１は、モータ主軸１８２に嵌入されたロータ１８３
と、ロータ１８３の外周側に設けられ、コイル１８４を
巻回されたステータ１８５とを、モータハウジング１８
６内に備えてなる。

【００４２】モータ主軸１８２は、軸方向略中央より図
７中左側を、図７中左右一対の玉軸受１８７を介してモ
ータハウジング１８６に回転自在に支持されるととも
に、軸方向略中央より図７中右側を、図７中左右一対の
ラジアル玉軸受１７５を介して支持部材１６２に回転自
在に支持されている。各ラジアル玉軸受１７５はそれぞ
れ、内輪１７５ａ側をモータ主軸１８２に対してしまり
ばめとされるとともに、外輪１７５ｂ側を支持部材１６
２に対してすきまばめとされている。外輪１７５ｂの外
径面には、溝が円周方向に沿って設けられている。この
溝には、弾性部材であるＯリング１７６が装着されてい
る。

【００４３】Ｏリング１７６は、外輪１７５ｂと支持部
材１６２に密着して、両者間の隙間を塞いでいる。すな
わちＯリング１７６は、シールとして機能することによ
り、軸受１７５内部への水蒸気等の異物の侵入を防止す
るとともに、緩衝材として機能することにより、高速回
転時の振動低減及び長寿命化を達成させる。

【００４４】次に、本実施形態の作用を説明する。斜板
式コンプレッサ装置１６０において、駆動モータ１８１
に電力が供給されると、モータ主軸１８２が回転し、当
該回転が斜板１７１及びシュー１７３を介して両頭ピス
トン１７２に伝達される。両頭ピストン１７２は、モー
タ主軸１８２の回転に伴ってクランク室１６３内で軸方
向に沿って往復動することにより、空気等を吸入・圧縮
させ、燃料電池の電極側に吐出させる。

【００４５】この際、ラジアル玉軸受１７５の外輪１７
５ｂに装着されたＯリング１７６は、外輪１７５ｂとモ
ータハウジング１８６に密着して、両者間の隙間を塞い
でいる。すなわち、Ｏリング１７６がシールとして機能
することにより、軸受１７５内部への水蒸気等の異物の
侵入が防止されるとともに、Ｏリング１７６が緩衝材と
して機能することにより、高速回転時の振動低減及び長
寿命化が達成される。

【００４６】図８は、本発明にかかる転がり軸受装置を
スクリュー式コンプレッサ装置に適用した第５の実施形
態を示す側面断面図である。

【００４７】図８を参照すると、スクリュー式コンプレ
ッサ装置１９０は、燃料電池の電極に送る空気等の流体
を、主ロータ２０１と副ロータ２０２とを噛み合わせて
回転させることで圧縮する圧縮機構部２００と、駆動モ
ータ１８１のモータ主軸１８２の回転により圧縮機構部
２００を駆動する駆動モータ部１８０とを備える。な
お、駆動モータ部１８０については、上述した第４の実
施形態の斜板式コンプレッサ装置１６０と同様であり、
同一の符号を付して説明を省略する。

【００４８】圧縮機構部２００において、主ロータ２０
１及び副ロータ２０２はそれぞれ、対応する螺旋状に形
成されて互いに噛み合わせることで協働して回転可能な
構成である。主ロータ２０１及び副ロータ２０２の回転
軸２０１ａ，２０２ａは、玉軸受２０３，２０４，２０
５，２０６を介してハウジング２０７に回転自在に支持
されている。

【００４９】すなわち主ロータ２０１は、図８中左側の
回転軸２０１ａを図８中左右一対の玉軸受２０３を介し
てハウジング２０７に回転自在に支持されるとともに、
図８中右側の回転軸２０１ａを玉軸受２０４を介してハ
ウジングに回転自在に支持されている。また、副ロータ
２０２は、図８中左側の回転軸２０２ａを図８中左右一
対の玉軸受２０５を介してハウジング２０７に回転自在
に支持されるとともに、図８中右側の回転軸２０２ａを
玉軸受２０６を介してハウジング２０７に回転自在に支
持されている。

【００５０】主ロータ２０１の図８中左右両側の回転軸
２０１ａにおいて、玉軸受２０３，２０４に対して軸方
向内側には、ハウジング２０７との間にシール２０８が
介在されている。また副ロータ２０２の図８中左右両側
の回転軸２０２ａにおいて、玉軸受２０５，２０６より
軸方向内側には、ハウジング２０７との間にシール２０
９が介在されている。

【００５１】主ロータ２０１及び副ロータ２０２は、図
８中左側の回転軸２０１ａ，２０２ａにそれぞれ設けら
れた連結ギア２１０を介して連動される。主ロータ２０
１の図８中左側の回転軸２０１ａの左端部には、被駆動
ギア２１１が設けられており、被駆動ギア２１１は、駆
動モータ１８１のモータ主軸１８２に嵌合された駆動軸
１８８の駆動ギア１８９に噛合されている。したがっ
て、主ロータ２０１は、モータ主軸１８２の回転を、駆
動軸１８８、駆動ギア１８９及び被駆動ギア２１１を介
して伝達される。主ロータ２０１の回転は、連結ギア２
１０を介して副ロータ２０２に伝達される。なお駆動軸
１８８は、図８中左右一対の玉軸受２１２を介してハウ
ジング２１３に回転自在に支持されている。駆動軸１８
８とハウジング２１３との間には、シール２１４が介在
されている。

【００５２】玉軸受２０３，２０４，２０５，２０６，
２１２はそれぞれ、内輪２０３ａ，２０４ａ，２０５
ａ，２０６ａ，２１２ａが回転軸２０１ａ，２０２ａ又
は駆動軸１８８に対してしまりばめとされるように構成
されている。また、外輪２０３ｂ，２０４ｂ，２０５
ｂ，２０６ｂ，２１２ｂ側をハウジング２０７，２１３
に対してすきまばめとされるように構成されている。外
輪２０３ｂ，２０４ｂ，２０５ｂ，２０６ｂ，２１２ｂ
の外径面には、溝が、円周方向に沿って設けられてお
り、当該溝には、弾性部材であるＯリング２１５が装着
されている。

【００５３】Ｏリング２１５は、外輪２０３ｂ，２０４
ｂ，２０５ｂ，２０６ｂ，２１２ｂとハウジング２０
７，２１３に密着して、両者間の隙間を塞いでいる。す
なわちＯリング２１５は、シールとして機能することに
より、軸受２０３，２０４，２０５，２０６，２１２内
部への水蒸気等の異物の侵入を防止するとともに、緩衝
材として機能することにより、高速回転時の振動低減及
び長寿命化を達成させる。

【００５４】次に本実施形態の作用を説明する。スクリ
ュー式コンプレッサ装置１９０において、駆動モータ１
８１に電力が供給されると、モータ主軸１８２が回転
し、当該回転が駆動軸１８８、駆動ギア１８９、被駆動
ギア２１１を介して主ロータ２０１の回転軸２０１ａに
伝達される。同時に、主ロータ２０１の回転軸２０１ａ
から連結ギア２１０を介して副ロータ２０２の回転軸２
０２ａに伝達される。主ロータ２０１及び副ロータ２０
２は、噛み合い回転することにより、空気等を吸入・圧
縮させ、燃料電池の電極側に吐出させる。

【００５５】この際、玉軸受２０３，２０４，２０５，
２０６，２１２の外輪２０３ｂ，２０４ｂ，２０５ｂ，
２０６ｂ，２１２ｂに装着されたＯリング２１５は、外
輪２０３ｂ，２０４ｂ，２０５ｂ，２０６ｂ，２１２ｂ
とハウジング２０７，２１３に密着して、両者間の隙間
を塞いでいる。すなわち、Ｏリング２１５がシールとし
て機能することにより、軸受２０３，２０４，２０５，
２０６，２１２内部への水蒸気等の異物の侵入が防止さ
れるとともに、Ｏリング２１５が緩衝材として機能する
ことにより、高速回転時の振動低減及び長寿命化が達成
される。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
転がり軸受装置内部に浸入する異物を低減でき、高速回
転時に低振動であることと寿命延長とを達成できる転が
り軸受装置が提供される。また、本発明によれば、転が
り軸受装置内部に浸入する異物を低減でき、高速回転時
に低振動であることと寿命延長とを達成でき、優れた高
速回転性能及び高耐久性を有するのでコンプレッサ装
置、特に燃料電池用のコンプレッサ装置に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる第１実施形態の転がり軸受装置
が適用された水蒸気圧送機の概略構成を示す断面図であ
る。

【図２】図１の転がり軸受装置の転がり軸受の他の例を
示す断面図である。

【図３】図１の転がり軸受装置の転がり軸受の更に他の
例を示す要部断面図である。

【図４】図１の転がり軸受装置の転がり軸受の更に他の
例を示す要部断面図である。

【図５】本発明にかかる転がり軸受装置をスクロール式
コンプレッサ装置に適用した第２の実施形態を示す側面
断面図である。

【図６】本発明にかかる転がり軸受装置をスクロール式
コンプレッサ装置に適用した第３の実施形態を示す側面
断面図である。

【図７】本発明にかかる転がり軸受装置を斜板式コンプ
レッサ装置に適用した第４の実施形態を示す側面断面図
である。

【図８】本発明にかかる転がり軸受装置をスクリュー式
コンプレッサ装置に適用した第５の実施形態を示す側面
断面図である。

【図９】従来の水蒸気圧送機の概略構成を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１０転がり軸受装置１１ａ回転軸（軸）１１ｂハウジング１２インペラ（回転部材）１４，１５転がり軸受２０Ｏリング（弾性部材）１００スクロール式コンプレッサ装置１０１モータハウジング１０２アンギュラ玉軸受１０２ａ内輪１０２ｂ外輪１０３アンギュラ玉軸受１０３ａ内輪１０３ｂ外輪１０４リアハウジング１０５Ｏリング１１０圧縮機構部１１０１２０駆動モータ部１２１駆動モータ１２２モータ主軸１３０クランク機構部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０４Ｃ 29/00 Ｆ０４Ｄ 29/04 Ｍ３Ｊ０１６Ｆ０４Ｄ 29/04 Ｆ１６Ｃ 33/76 ＺＦ１６Ｃ 33/76 Ｆ０４Ｂ 27/08 Ｇ (72)発明者桃野達信神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 3H003 BB05 BC01 CA02 3H022 AA02 BA06 CA12 CA27 CA28 CA33 CA51 CA58 DA04 DA13 3H029 AA02 AA03 AA17 AB01 BB16 BB21 BB41 CC17 CC20 CC30 3H076 AA07 BB10 BB26 CC07 CC20 CC36 3J012 AB13 BB03 CB03 DB13 FB10 HB01 3J016 AA02 BA01 BB03 BB04 CA02 CA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングと、該ハウジングに嵌挿され
た軸と、前記ハウジングと前記軸との間に介装されて前
記ハウジングと前記軸とを相対回転可能に支持する転が
り軸受とを備えた転がり軸受装置において、前記転がり軸受の軌道輪の前記ハウジング又は前記軸と
のはめあい部に弾性部材が装着されたことを特徴とする
転がり軸受装置。
【請求項２】すきまばめとなる前記転がり軸受の軌道
輪の前記ハウジング又は前記軸とのはめあい部に弾性部
材が装着された請求項１に記載の転がり軸受装置。
【請求項３】前記軸が回転され、前記転がり軸受の外
輪と前記ハウジングとのはめあい部に弾性部材が装着さ
れた請求項１又は２に記載の転がり軸受装置。
【請求項４】前記軸の端部にインペラ式、スクロール
式、斜板式、スクリュー式等のコンプレッサ部品が取り
付けられ、前記転がり軸受の少なくとも前記回転部材側
に、軸受空間をシールするシール部材が設けられた請求
項３に記載の転がり軸受装置。
【請求項５】燃料電池用のコンプレッサ装置として用
いることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに
記載の転がり軸受装置。