JP2003343474A

JP2003343474A - 軸受装置及びこの軸受装置を有する立軸ポンプ

Info

Publication number: JP2003343474A
Application number: JP2002155481A
Authority: JP
Inventors: Koji Aizawa; 宏二会沢; Tomoaki Inoue; 知昭井上; Shigenobu Nagasawa; 重信長沢; Hideki Akiba; 秀樹秋庭; Teiji Tanaka; 定司田中; Shigeru Kishimoto; 茂岸本; Taiji Hashimoto; 泰司橋本
Original assignee: Hitachi Industries Co Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2003-12-03

Abstract

(57)【要約】【課題】長時間のドライ摺動や揚水中での摺動が繰り返
される使用環境でも、クラックの発生や損傷の恐れが抑
制され、かつ、揚水時の異物混入水による異物摩耗に対
しても十分な耐摩耗性を確保できる軸受装置を実現す
る。【解決手段】軸受部4に樹脂材料を採用しドライ摺動に
よる摩擦熱を一定値で推移させ温度上昇も一定値に収束
させる。樹脂材は高耐摩耗性を有し耐熱衝撃性に優れド
ライ運転と揚水運転が繰返される使用環境でもクラック
の発生や損傷の恐れが少ない。軸受部4近傍に設けた異
物侵入防止部材5はドライ運転時、主軸1と接触摺動状態
にあるが主軸1の半径方向にスライドでき接触荷重が小
さく摩擦熱が低い。異物侵入防止部材5は流入異物の径
を初期の軸受直径隙間以下に制限し運転初期に侵入した
異物により軸受直径隙間がわずか拡大するがその後の侵
入異物は径が軸受直径隙間以下なので軸受摺動面を通過
し摩耗は殆ど進行しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドライ摺動やドラ
イ摺動と異物等を含む揚水中での摺動が繰返される環境
下で使用される軸受装置及びこの軸受装置を用いた立軸
ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の急激な都市化にともない都市排水
機場への雨水の流入は、大量かつ急激なものとなってお
り、都市型洪水発生の危険性が高くなっている。

【０００３】このような都市型洪水の発生を回避するた
めには、雨水を排水する排水ポンプを設置する必要があ
るが、洪水発生時にポンプが作動しないという事態を回
避するために、洪水の発生のない通常時において、動作
状態を確認するための、空転運転が必要である。つま
り、排水機場においては雨水が機場に流入する以前に、
排水ポンプを運転する先行待機運転（３０分間以上）の
需要が高まっている。

【０００４】ところが、このような先行待機運転を行な
うポンプでは揚水されない空転状態が長く続くため、軸
受もドライ摺動（水の供給無しに軸受を回転部分に対し
て摺動させる）が長時間続くことになり、軸受の摩擦に
よる摩耗や発熱による破損が生じる。

【０００５】上記のような問題を防ぐために、先行待機
運転時、即ち、ドライ運転に対応した摩耗や発熱による
破損の発生が抑制された軸受を排水ポンプに装着する必
要がある。

【０００６】例えば、特開２００１−１７３６６０号公
報には、ドライ運転可能な軸受装置が記載されている。
この軸受装置によれば、軸受部分に樹脂コーティングし
た長尺の炭素繊維を軸心に対してコイル状に巻回して、
加温加圧加工により成形した炭素繊維強化樹脂材料から
なり、軸受すべり面には軸方向に貫通した一本あるいは
複数の溝が加工してある。

【０００７】このような構成において、材料の効果とし
て高伝熱性及び高い冷却効果が得られ、さらに、溝の効
果として異物混入水中での異物の除去効果、高い冷却効
果が得られる。よって、上記特開２００１−１７３６６
０号公報に記載された軸受はドライ条件でも運転可能と
なり、都市型洪水防止に要求される排水ポンプの先行待
機運転が可能となる。

【０００８】一方、特開２００１−５０２６０号公報に
は水中軸受への異物の混入を阻止する構造が記載されて
いる。この公報に記載された技術によれば、水中軸受の
異物混入防止装置は水中軸受の上部を覆う覆い部材を水
中軸受の上側の立軸に固定している。

【０００９】このため、上記特開２００１−５０２６０
号公報によれば、立軸と覆い部材との間に隙間が生じる
ことなく水中軸受の上部を覆うことができ、上部からの
異物の混入を完全に阻止できる。

【００１０】また、特開平８−１３５６５３号公報には
流体中に含まれる粒径の大きなスラリーを軸受摺動面へ
混入させない構造が記載されている。この公報記載によ
る水中軸受装置では、流体供給側の回転軸に攪拌板を設
けるとともに、軸受ハウジングに濾過板を斜めに設置
し、ケース内周面に案内板を傾斜させて設置し、流体中
に含まれる粒径の大きなスラリーを濾過板の横を通過さ
せるようにして軸受摺動面に入り込むことを防止してい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開２００１−１７３６６０号公報に記載された技術にあ
っては、軸受直径方向隙間に噛み込む異物粒径の大きさ
を制限できる機能が付加されていない。実際の揚水に含
まれる異物粒径の大きさは揚水の流速に依存するが、数
μｍから数ｍｍの範囲にある。異物による軸受の摩耗を
考えた場合、軸受直径隙間相当の異物が、軸受の摩耗を
促進させる。

【００１２】したがって、運転初期は軸受直径隙間相当
の異物による摩耗が発生し、その後、軸受直径隙間の拡
大に伴い大きな異物が摺動面に噛み込み摩耗を進行させ
ることが推測できる。

【００１３】このため、実際の揚水環境で使用すると、
軸受摺動面に噛み込む異物粒径の大きさを制限する機能
が付加されていないので、軸受許容隙間まで摩耗が短期
間に進行してしまい、長期に渡っては使用できない可能
性がある。

【００１４】一方、特開２００１−５０２６０号公報に
記載されたものは、水中軸受への異物の混入を阻止する
構造であるが、この軸受は常時水中に没した条件で使用
される。このため、先行待機運転のようなドライ摺動に
対応できる軸受構造になっていない。したがって、ドラ
イ摺動を前提とした、先行待機運転ポンプの軸受構造と
して使用できない。

【００１５】また、特開平８−１３５６５３号公報に記
載されたものは、流体中に含まれる粒径の大きなスラリ
ーを軸受摺動面へ混入させないように、流体供給側の回
転軸に攪拌板を設けるとともに、軸受ハウジングに濾過
板を斜めに設置し、ケース内周面に案内板を傾斜させて
設置し、流体中に含まれる粒径の大きなスラリーを濾過
板の横を通過させるようにしている。しかし、回転軸に
設置した攪拌板の粘性遠心作用を利用しているので、静
止時は遠心作用が発生せず、軸受摺動面に異物が入り込
む可能性がある。

【００１６】したがって、この特開平８−１３５６５３
号公報に記載された軸受装置では、運転時、静止時の両
方において、軸受摺動面への異物の噛み込みを防止でき
るように配慮されていない。また、この軸受は常時水中
に没した条件で使用される。

【００１７】このため、先行待機運転のようなドライ摺
動に対応できる軸受構造になっていない。したがって、
ドライ摺動を前提とした、先行待機運転ポンプの軸受構
造として使用できない。

【００１８】また、軸受をセラミックス製とし、異物の
混入に対して対摩耗性に優れたものもある。しかしなが
ら、セラミックス製の軸受は、ドライ運転に対しては摩
耗が大であるため、水を補給して、空転運転させる必要
がある。このため、水供給用の補機が必要であり、設備
費が高価となってしまう。

【００１９】さらに、水供給用の補機が故障した場合に
は、空転運転ができないという問題点がある。

【００２０】本発明の目的は、長時間のドライ摺動や揚
水中での摺動が繰り返される使用環境であっても、クラ
ックの発生や損傷の恐れが抑制され、かつ、揚水時の異
物混入水による異物摩耗に対しても十分な耐摩耗性を確
保できる軸受装置及びこの軸受装置を用いた立軸ポンプ
を実現することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成される。（１）揚水路中で使用され、揚水を軸受潤滑剤として回
転する主軸を支持する軸受装置において、樹脂材からな
り、上記主軸に接触して支持する軸受部と、上記軸受部
の上記揚水の上流側に配置され、上記揚水に含まれる異
物のうち一定の径以上の異物が上記軸受け側に侵入する
ことを防止する異物侵入防止部材とを備える。

【００２２】（２）好ましくは、上記（１）において、
上記軸受部の上記揚水の下流側に配置され、上記主軸を
包囲する円筒状のリングと、このリングの上記揚水の下
流側に配置され上記リングの上部外周面を囲み、上記リ
ングに対向する側が開口し、上記リングに対向する側と
反対側は閉鎖された円筒状のデフレクタとを備える。

【００２３】（３）また、好ましくは、上記（１）又は
（２）において、上記異物侵入防止部材と上記主軸との
間隙は、上記軸受部と上記主軸との間隙よりも小さい。

【００２４】（４）また、好ましくは、上記（１）、
（２）又は（３）において、上記主軸に固定され、か
つ、上記異物侵入防止部材及び上記軸受部と対向する超
硬合金製のスリーブを備える。

【００２５】（５）また、好ましくは、上記（４）にお
いて、上記超硬合金製のスリーブの材質は耐食性を有す
るＷＣ-Ｎｉ系の超硬合金である。

【００２６】（６）また、好ましくは、上記（１）、
（２）、（３）、（４）又は（５）において、上記軸受
部の材質はカーボン繊維を含有した樹脂である。

【００２７】上述のように構成された軸受装置である
と、軸受部は高耐熱性樹脂であるため、長時間のドライ
摺動やドライと揚水中が繰返される摺動での使用でもク
ラックの発生や損傷の恐れが抑制される。

【００２８】また、軸受部の下端近傍に異物侵入防止部
材を設けているので、軸受摺動面に噛み込む異物粒径の
大きさを制限できる。その結果、急激な摩耗進行が防止
でき、十分な耐摩耗性を確保し長期間安定した摺動特性
が得られる。

【００２９】（７）揚水路中で使用され、揚水を軸受潤
滑剤として回転し、軸受装置により支持される主軸と、
この主軸の回転により駆動される揚水手段とを有し、揚
水する立軸ポンプにおいて、上記軸受装置は、樹脂材か
らなり、上記主軸に接触して支持する軸受部と、上記軸
受部の上記揚水の上流側に配置され、上記揚水に含まれ
る異物のうち一定の径以上の異物が上記軸受け側に侵入
することを防止する異物侵入防止部材とを備える。

【００３０】（８）好ましくは、上記（７）において、
上記軸受装置は、上記主軸に固定され、かつ、上記異物
侵入防止部材及び上記軸受部と対向する超硬合金製のス
リーブを備える。

【００３１】（９）また、好ましくは、上記（７）又は
（８）において、上記軸受装置は、上記軸受部の上記揚
水の下流側に配置され、上記主軸を包囲する円筒状のリ
ングと、このリングの上記揚水の下流側に配置され上記
リングの上部外周面を囲み、上記リングに対向する側が
開口し、上記リングに対向する側と反対側は閉鎖された
円筒状のデフレクタとを備える。

【００３２】上述のような軸受装置を備える立軸ポンプ
であると、長時間のドライ摺動や揚水時の異物混入水に
よる異物摩耗に対しても十分な耐摩耗性を確保できるの
で、先行待機運転に対応できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態につい
て、添付図面を参照して説明する。なお、以下の例にお
いては、軸受部の樹脂材料として熱可塑性樹脂を用いた
場合の例について説明する。

【００３４】図１は、本発明の第１の実施形態である軸
受装置の縦断面図である。この第１の実施形態である軸
受装置は、立軸ポンプの揚水路中に配置され、かつ、揚
水を軸受の潤滑剤として用いた例である。

【００３５】図１において、立軸ポンプは、ポンプケー
シング２と、このポンプケーシング２に取付けられた軸
受装置３及び主軸１の下端に固定された羽根（図示せ
ず）で構成されている。なお、図１中の矢印は、揚水液
の流れ方向を示す。

【００３６】軸受装置３は、軸受部に装着した樹脂製軸
受４と、この樹脂製軸受４を圧入固定した軸受ケース６
と、軸受ケース６を位置決めするスペーサ７ａ、７ｂ
と、ポンプケーシング２にリブ１４を介して固定された
軸受ケーシング８と、軸受部の下端近傍にを設けたリン
グ状の異物侵入防止部材５とで構成されている。

【００３７】異物侵入防止部材５は、金属ケース９に焼
き嵌めにより固定し、金属ケース９の上下面に設けたＯ
リング１０により弾性体による支持がなされている。金
属ケース９の外周側には回り止めピン１１が設けられ、
異物侵入防止部材５の回転に伴う連れ回りを防止してい
る。

【００３８】ここで、Ｏリング１０により、金属ケース
１０とスペーサ７ａとの間隙への異物の侵入を防止して
いる。

【００３９】なお、この例においては、異物侵入防止部
材５の材質はセラミックスとするが、セラミックスの中
では窒化珪素が好ましい。

【００４０】また、軸受装置３の上面（揚水液流れの下
流側）には、主軸１の外周面に対向する円筒状のリング
１２が固定されている。そして、このリング１２の上部
外周面（主軸１側とは反対側の面）に対向し、主軸１側
に固定される円筒状のデフレクタ１３が設置されてい
る。

【００４１】次に、上記のように構成された本発明の第
１の実施形態における作用を説明する。

【００４２】この第１の実施形態においては、軸受部４
に炭素繊維を含有するＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテル
ケトン）系の樹脂材料を採用している。この樹脂材料
は、ドライ摺動時の摩擦係数が０．１程度で、ドライ摺
動を長時間行なっても摩擦係数の変化は殆どなく安定し
ている。

【００４３】このため、ドライ摺動により発生する摩擦
熱が一定値で推移し、軸受部４の温度上昇も一定値に収
束する。この結果から、長時間のドライ摺動ができる。

【００４４】また、この樹脂材は高耐摩耗性を有するた
めドライ摺動による摩耗量が少なく軸受性能上問題ない
範囲である。

【００４５】更に、この樹脂材は耐熱衝撃性に優れてい
るため、ドライ運転と揚水中での運転が繰返され、摺動
が行われるような使用環境でも、クラックの発生や損傷
の恐れが少ない。

【００４６】一方、軸受部４下端近傍に設けた異物侵入
防止部材５はドライ運転による摺動時、主軸１と接触摺
動状態にあるが、弾性支持された異物侵入防止部材５は
主軸１の振れ回り（主軸１の回転中心に振れが生じるこ
と）に対して、主軸１の半径方向に容易にスライドする
ことができる。このため、異物侵入防止部材５は主軸１
に対する接触荷重が小さく、ドライ摺動により発生する
摩擦熱を低く抑えることができる。

【００４７】したがって、異物侵入防止部材５もドライ
運転摺動時における安定した摩擦特性が得られ、摩耗損
傷も抑制され、長期間安定した性能を示すことができ
る。

【００４８】一方、異物が混入している揚水を排水する
場合、その揚水は異物侵入防止部材５と主軸１との隙間
を通過し、その後、樹脂製軸受４の摺動面を通過する場
合も考えられる。

【００４９】この場合、樹脂製軸受４は、直径隙間以下
の径の異物粒径のものを噛み込み、軸受４の摺動面の摩
耗を進行させると考えることもできる。

【００５０】ところで、異物による軸受３の摩耗を考え
た場合、運転初期は軸受直径隙間相当の異物による摩耗
が発生し、その後、軸受直径隙間の拡大に伴い、大きな
異物が摺動面に噛み込み摩耗を進行させる。

【００５１】このため、軸受摺動面に噛み込む異物粒径
の大きさを制限する機能が付加されていない場合は、樹
脂製軸受４の摩耗が急激に進行し、使用不能に到る場合
も考られる。

【００５２】これに対して、本発明の第１の実施形態の
ように、樹脂製軸受４の下端近傍に設置した異物侵入防
止部材５により流入する異物の大きさを初期の軸受直径
隙間以下に制限できる構造とすれば、運転初期には、軸
受直径隙間以下の異物により軸受直径隙間がわずか拡大
するが、その後に侵入する異物は、その径が軸受直径隙
間以下と制限されているため、軸受摺動面を通過するこ
とになり、摩耗が殆ど進行しなくなる。

【００５３】なお、この第１の実施形態においては、樹
脂製軸受４及び異物侵入防止部材５の内径寸法を同程度
の大きさにしているが、異物侵入防止部材５の内径寸法
を樹脂製軸受４の内径よりも小さくすると、運転初期か
ら樹脂製軸受４には、この樹脂製軸受４と主軸１との間
の隙間以下の粒径の異物のみが侵入することとなる。樹
脂製軸受４と主軸１との間に侵入した上記隙間以下の粒
径の異物は、樹脂製軸受４の摺動面を通過してしまい摩
耗は殆ど進行しない。このため、ポンプのさらなる長寿
命化を図ることができる。

【００５４】また、上述したように、軸受装置３の上面
（軸受部４の上記揚水の下流側）には円筒状のリング１
２が固定され、このリング１２の上部外周面を囲むデフ
レクタ１３が主軸１に取り付けられている。つまり、デ
フレクタ１３は、リング１２の上記揚水の下流側に配置
され、リング１２の上部外周面を囲み、リング１２に対
向する側が開口し、リング１２に対向する側と反対側は
閉鎖された円筒状となっている。

【００５５】このような構造のリング１２とデフレクタ
１３とを設けることにより、排水運転終了後、ポンプ停
止に伴い揚水が落水した場合、つまり、図１に示した矢
印の方向とは逆方向に、泥水等が流れた場合（逆流
時）、樹脂製軸受４の摺動面への異物の侵入が防止され
る。したがって、逆流時においても、樹脂製軸受４の異
物噛み込みを防止することができ、安定した摺動特性を
得ることができる。

【００５６】以上のように、本発明の第１の実施形態に
よれば、長時間のドライ摺動運転や、このドライ運転と
揚水中での運転が繰返される使用環境であっても、クラ
ックの発生や損傷が抑制される。また、軸受摺動面に噛
み込む異物粒径の大きさが一定値以下のもの制限され、
軸受けの急激な摩耗進行を防止することができる。

【００５７】したがって、先行待機運転ポンプの軸受装
置として対応でき、長時間のドライ摺動や揚水中での摺
動が繰り返される使用環境であっても、クラックの発生
や損傷の恐れが抑制され、かつ、揚水時の異物混入水に
よる異物摩耗に対しても十分な耐摩耗性を確保できる軸
受装置を実現することができる。

【００５８】図２は、本発明の第２の実施形態である軸
受装置の縦断面図である。この第２の実施形態は、第１
の実施形態と同様に、立軸ポンプの揚水路中に配置さ
れ、かつ、揚水を軸受の潤滑剤として用いた例である。

【００５９】そして、この第２の実施形態と第１の実施
形態とは、構造的にはほぼ同じであるが、互いに異なる
点は、第２の実施形態においては、樹脂製軸受４の上流
側のみならず下流側にも、異物侵入防止部材５を設け、
リング１２とデフレクタ１３を省略したところである。

【００６０】この第２の実施形態においても、第１の実
施形態と同等の作用効果を奏することはいうまでもな
い。

【００６１】また、この第２の実施形態では、次のよう
な効果がある。つまり、排水運転が終了し、ポンプが停
止すると揚水は逆流（揚水方向と逆方向に流れる）し落
水するが、樹脂製軸受４の上部（揚水時における下流
側）に設けた異物侵入防止部材５により、揚水に混入す
る異物が樹脂製軸受４と主軸１との隙間に流入すること
を防止することができる。

【００６２】このため、異物侵入防止部材５を下端近傍
（揚水時における上流側近傍）にのみ設けた場合に比較
して、樹脂製軸受４の耐摩耗性を向上することができ、
さらに、長寿命化を達成することができる。

【００６３】図３は、本発明の第３の実施形態である軸
受装置の縦断面図である。この第３の実施形態も、第１
の実施形態と同様に、立軸ポンプの揚水路中に配置さ
れ、かつ、揚水を軸受の潤滑剤として用いた例である。

【００６４】この第３の実施形態も、構造的には第１の
実施形態とほぼ同じであるが、互いに異なる点は、第３
の実施形態においては、樹脂製軸受４の下端近傍に設け
た異物侵入防止部材５の半径方向の動きをよりスムーズ
にするためボール支持構造としたことである。

【００６５】図３において、異物侵入防止部材５は金属
ケース９に焼き嵌めにより固定され、金属ケース９の上
下面に設けたボール１５により支持されている。上側の
ボール１５の装着部にはスペーサ７ａ側にゴム板１７が
設置され、このゴム板１７の下側、つまり、スペーサ７
ａとは反対側に金属板１９が設置されている。

【００６６】なお、この例においては、上側のボール１
５の装着部のみ弾性支持構造としたが、下側のボール装
着部も弾性支持構造としても良い。上側のボール１５の
装着部、下側のボール装着部のうちの少なくとも一方は
弾性支持構造とすることが好ましい。

【００６７】また、ボール１５の位置、個数は金属ケー
ス９の重量によって決定されるものであり、特に限定は
しない。また、ボール１５の材質はＳＵＳ３０４、ＳＵ
Ｓ３１６等の耐食性を有する金属材料とする。

【００６８】金属ケース９の上下面でボール装着部より
も内側に（主軸１側に）シール部材１６が配置されてい
る。このシール部材１６は表面が緻密質で内部が独立気
孔で構成される多孔質であるゴム弾性体であり、変形が
容易にできる。

【００６９】また、シール部材１６はボール装着部への
揚水の侵入を防止するシール機能を有する。そして、金
属ケース９の外周側には回り止めピン１１ａが設けら
れ、異物侵入防止部材５の回転に伴う連れ回りを防止し
ている。

【００７０】この第３の実施形態においても、第１の実
施形態と同様な効果を得ることができる他、次のような
効果がある。つまり、異物侵入防止部材５に作用する接
触荷重を極力小さく抑えることができるので、ドライ運
転による摺動の発熱量は十分に小さく、異物侵入防止部
材５の耐摩耗性向上と高信頼性化とを図ることができ
る。

【００７１】図４は、本発明の第４の実施形態である軸
受装置の縦断面図である。この第４の実施形態は、第１
の実施形態と同様に、立軸ポンプの揚水路中に配置さ
れ、かつ、揚水を軸受の潤滑剤として用いた例である。

【００７２】そして、この第４の実施形態と第１の実施
形態とは構造的にはほぼ同じであるが、異なる点は樹脂
製軸受４および異物侵入防止部材５の対向面の主軸１側
に耐食性を有する超硬合金製のスリーブ２０を装着し、
このスリーブ２０は上下に装着した位置決めリング２１
により回転軸１に固定されているところである。

【００７３】この超硬合金製のスリーブ２０はＳＵＳ３
０４製リングの表面に耐食性の超硬合金被膜を被覆して
構成しても良い。なお、この耐食性を有する超硬合金の
材質はＷＣ−Ｎｉ系超硬合金である。また、スリーブ２
０は主軸１に着脱可能となっており、交換することがで
きる。

【００７４】この第４の実施形態は、第１の実施形態と
同様な効果を得ることができる他、次のような効果があ
る。

【００７５】つまり、万一、スリーブ２０の表面が損傷
を受けた場合でも、スリーブ２０を新たなものに交換す
ればよいので、主軸１の表面に損傷を受け、主軸１その
ものを交換する場合に比較して交換費用を安価とするこ
とができる。

【００７６】また、スリーブ２０に耐食性を有する超硬
合金を用いているので、損傷を受け難く、表面が変形し
難いので耐荷重性も向上する。

【００７７】さらに、超硬合金とＰＥＥＫ樹脂を組合わ
せて、スリーブ２０を構成すれば、なじみ性が良好で、
スリーブ２０及び軸受４の摺動面の粗さが小さく滑らか
になっていく。このため、運転初期から安定した摩擦特
性を得ることができる。

【００７８】図５は、本発明の第５の実施形態である軸
受装置の縦断面図である。この第５の実施形態は、第４
の実施形態と同様に、立軸ポンプの揚水路中に配置さ
れ、かつ、揚水を軸受の潤滑剤として用いた例である。

【００７９】そして、この第５の実施形態と第４の実施
形態とは構造的にはほぼ同じであるが、異なる点は、こ
の第５の実施形態においては、樹脂製軸受４の下端近傍
に設けた異物侵入防止部材５の半径方向の動きをよりス
ムーズにするためボール支持構造としたことである。

【００８０】図５において、異物侵入防止部材５は金属
ケース９に焼き嵌めにより固定し、金属ケース９の上下
面に設けたボール１５により支持されている。上側のボ
ール１５の装着部にはスペーサ７ａ側にゴム板１７が設
置され、このゴム板１７の下側、つまり、スペーサ７ａ
とは反対側に金属板１９が設置されている。

【００８１】なお、この例においては、上側のボール１
５の装着部のみ弾性支持構造としたが、下側のボール装
着部も弾性支持構造としても良い。上側のボール１５の
装着部、下側のボール装着部のうちの少なくとも一方は
弾性支持構造とすることが好ましい。

【００８２】また、ボール１５の位置、個数は金属ケー
ス９の重量によって決定されるものであり、特に限定は
しない。また、ボール１５の材質はＳＵＳ３０４、ＳＵ
Ｓ３１６等の耐食性を有する金属材料とする。

【００８３】金属ケース９の上下面でボール装着部より
も内側にシール部材１６が配置されている。このシール
部材１６は表面が緻密質で内部が独立気孔で構成される
多孔質であるゴム弾性体であり、変形が容易にできる。

【００８４】また、シール部材１６はボール装着部への
揚水の侵入を防止するシール機能を有する。そして、金
属ケース９の外周側には回り止めピン１１ａが設けら
れ、異物侵入防止部材５の回転に伴う連れ回りを防止し
ている。

【００８５】この第５の実施形態においても、第４の実
施形態と同様な同等を得ることができる他、次のような
効果がある。つまり、異物侵入防止部材５に作用する接
触荷重を小さく抑えることができ、ドライ運転による摺
動の発熱量を低減できるので、異物侵入防止部材５の耐
摩耗性向上と高信頼性化とを図ることができる。

【００８６】図６は、本発明の第６の実施形態である軸
受装置の縦断面図である。この第６の実施形態は、第４
の実施形態と同様に、立軸ポンプの揚水路中に配置さ
れ、かつ、揚水を軸受の潤滑剤として用いた例である。

【００８７】そして、この第６の実施形態と第４の実施
形態とは構造的にはほぼ同じであるが、異なる点は異物
侵入防止部材として異物埋没性を有する可撓性パッキン
５ａを用いた点である。

【００８８】可撓性パッキン５ａとしては、炭素繊維を
編み組みしたグランドパッキンとする。このグランドパ
ッキンは炭素繊維を編み組みして構成しているので、ド
ライ摺動特性に優れ長期間安定した摩擦特性が得られ
る。また、グランドパッキン自体異物埋没性があるの
で、高耐摩耗性が得られ、主軸１と接触摺動が可能とな
る。

【００８９】したがって、主軸１と可撓性パッキン５ａ
との隙間が殆どないような状態で設置できシール機能も
期待できる。

【００９０】この第６の実施形態においては、第４の実
施形態と同様な効果を得ることができる他、異物侵入防
止部材として可撓性パッキン５ａを採用しているので主
軸１の振れ回りに対して十分な追従性が得ることができ
る。

【００９１】したがって、異物侵入防止部材を弾性支持
構造にする必要性がなく、構造が簡単になり低コスト化
が図れるという効果がある。

【００９２】次に、上述した本発明の第１〜第６の実施
形態である軸受装置のいずれかが適用された立軸ポンプ
について説明する。

【００９３】すなわち、本発明が適用される立軸ポンプ
は、図７に示すように、主軸１と、この主軸１の下部に
固定された羽根２２と、主軸１を挿通すると共に内部に
水の流路を形成したポンプケーシング２と、このポンプ
ケーシング２の流路に設けた軸受装置３、３ａ（本発明
の第１〜第６の実施形態である軸受装置のいずれか）
と、カップリング２３を介して主軸１を駆動するモータ
２４とを備えている。

【００９４】上記軸受装置３、３ａは、軸受部に装着し
た樹脂製軸受４と、軸受部の下端近傍に設けた異物侵入
防止部材５又は５ａとを備えている。

【００９５】このように、本発明の第１〜第６の実施形
態である軸受装置のいずれかを備える立軸ポンプとすれ
ば、樹脂製軸受により主軸１を支持するので長時間のド
ライ摺動やドライと揚水中が繰返される摺動での使用で
もクラックの発生や損傷の恐れが無く、また、異物侵入
防止部材により軸受摺動面に噛み込む異物粒径の大きさ
が制限され、急激な摩耗進行が防止できる。

【００９６】したがって、先行待機運転ポンプとして対
応でき、長時間のドライ摺動や揚水中での摺動が繰り返
される使用環境であっても、クラックの発生や損傷の恐
れが抑制され、かつ、揚水時の異物混入水による異物摩
耗に対しても十分な耐摩耗性を確保できる軸受装置を用
いた立軸ポンプを実現することができる。

【００９７】なお、上述した例においては、軸受部の樹
脂材料として熱可塑性樹脂を用いた場合について説明し
たが、高耐熱性樹脂であれば、材質は特に限定するもの
ではない。

【００９８】

【発明の効果】本発明によれば、長時間のドライ摺動や
揚水中での摺動が繰り返される使用環境であっても、ク
ラックの発生や損傷の恐れが抑制され、かつ、揚水時の
異物混入水による異物摩耗に対しても十分な耐摩耗性を
確保できる軸受装置及びこの軸受装置を用いた立軸ポン
プを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である軸受装置の要部
断面図である。

【図２】本発明の第２の実施形態である軸受装置の要部
断面図である。

【図３】本発明の第３の実施形態である軸受装置の要部
断面図である。

【図４】本発明の第４の実施形態である軸受装置の要部
断面図である。

【図５】本発明の第５の実施形態である軸受装置の要部
断面図である。

【図６】本発明の第６の実施形態である軸受装置の要部
断面図である。

【図７】本発明の軸受装置を搭載した立軸ポンプの概略
構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１主軸２ポンプケーシング３、３ａ軸受装置４樹脂製軸受５異物侵入防止部材５ａ可撓性パッキン６軸受ケース７ａ、７ｂスペーサ８軸受ケーシング９金属ケース１０Ｏリング１１、１１ａ回り止めピン１２リング１３デフレクタ１４リブ１５ボール１６シール部材１７ゴム板２０超硬合金スリーブ２１位置決めリング２２羽根２３カップリング２４モータ

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）Ｆ１６Ｃ 33/74 Ｆ１６Ｃ 33/74 Ｚ 41/00 41/00 (72)発明者長沢重信東京都足立区中川四丁目13番17号株式会社日立インダストリイズ内 (72)発明者秋庭秀樹東京都足立区中川四丁目13番17号株式会社日立インダストリイズ内 (72)発明者田中定司東京都足立区中川四丁目13番17号株式会社日立インダストリイズ内 (72)発明者岸本茂茨城県土浦市神立町603番地株式会社ティーテック内 (72)発明者橋本泰司東京都足立区中川四丁目13番17号株式会社日立インダストリイズ内Ｆターム(参考） 3H022 AA01 BA06 CA17 CA46 CA51 DA04 DA13 3J011 BA02 KA02 SC01 3J016 AA02 BB12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】揚水路中で使用され、揚水を軸受潤滑剤と
して回転する主軸を支持する軸受装置において、樹脂材からなり、上記主軸に接触して支持する軸受部
と、上記軸受部の上記揚水の上流側に配置され、上記揚水に
含まれる異物のうち一定の径以上の異物が上記軸受け側
に侵入することを防止する異物侵入防止部材とを備える
ことを特徴とする軸受装置。
【請求項２】請求項１記載の軸受装置において、上記軸
受部の上記揚水の下流側に配置され、上記主軸を包囲す
る円筒状のリングと、このリングの上記揚水の下流側に
配置され上記リングの上部外周面を囲み、上記リングに
対向する側が開口し、上記リングに対向する側と反対側
は閉鎖された円筒状のデフレクタとを備えることを特徴
とする軸受装置。
【請求項３】請求項１又は２のうちのいずれか一項記載
の軸受装置において、上記異物侵入防止部材と上記主軸
との間隙は、上記軸受部と上記主軸との間隙よりも小さ
いことを特徴とする軸受装置。
【請求項４】請求項１、２又は３のうちのいずれか一項
記載の軸受装置において、上記主軸に固定され、かつ、
上記異物侵入防止部材及び上記軸受部と対向する超硬合
金製のスリーブを備えることを特徴とする軸受装置。
【請求項５】請求項４記載の軸受装置において、上記超
硬合金製のスリーブの材質は耐食性を有するＷＣ-Ｎｉ
系の超硬合金であることを特徴とする軸受装置。
【請求項６】請求項１、２、３、４又は５のうちのいず
れか一項記載の軸受装置において、上記軸受部の材質は
カーボン繊維を含有した樹脂であることを特徴とする軸
受装置。
【請求項７】揚水路中で使用され、揚水を軸受潤滑剤と
して回転し、軸受装置により支持される主軸と、この主
軸の回転により駆動される揚水手段とを有し、揚水する
立軸ポンプにおいて、上記軸受装置は、樹脂材からなり、上記主軸に接触して
支持する軸受部と、上記軸受部の上記揚水の上流側に配
置され、上記揚水に含まれる異物のうち一定の径以上の
異物が上記軸受け側に侵入することを防止する異物侵入
防止部材とを備えることを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項８】請求項７記載の立軸ポンプにおいて、上記
軸受装置は、上記主軸に固定され、かつ、上記異物侵入
防止部材及び上記軸受部と対向する超硬合金製のスリー
ブを備えることを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項９】請求項７又は８のうちのいずれか一項記載
の立軸ポンプにおいて、上記軸受装置は、上記軸受部の
上記揚水の下流側に配置され、上記主軸を包囲する円筒
状のリングと、このリングの上記揚水の下流側に配置さ
れ上記リングの上部外周面を囲み、上記リングに対向す
る側が開口し、上記リングに対向する側と反対側は閉鎖
された円筒状のデフレクタとを備えることを特徴とする
立軸ポンプ。