JP2006183763A - Rolling bearing device - Google Patents

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Koichi Okugami
浩一 奥上
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/44Centrifugal pumps

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling bearing device with improved reliability by preventing leakage of grease while securing lubrication performance. <P>SOLUTION: In the rolling bearing device used in a compressor device for a fuel cell, and provided with a pair of rolling bearings 4 bearing a rotary shaft 3 fixed with a component such as a compressor, the rolling bearing 4 is provided with an outer ring 12 formed with an outer side rolling face 12a on an inner circumference, an inner ring 13 formed with an inner side rolling face 13a on an outer circumference, and a plurality of balls 15 housed so as to freely roll between the rolling faces via a retainer 14. An annular grease storing part 21 connected to the outer side rolling face 12a is formed on an inner circumferential face of the outer ring 12, and grease 22 is filled in an annular space between the inner circumferential face of the outer ring 12 and an outer diameter of the retainer 14. By this, leakage of the lubricating grease can be prevented while securing lubrication performance, and mixing of leaked grease into gas and fouling of a cathode and an anode can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、インペラ式コンプレッサ等の部品が固定された回転軸を支承する転がり軸受装置に関し、特に、燃料電池用のコンプレッサ装置に用いられる転がり軸受装置に関するものである。   The present invention relates to a rolling bearing device that supports a rotating shaft to which components such as an impeller compressor are fixed, and more particularly to a rolling bearing device used in a compressor device for a fuel cell.

燃料電池は、外部から供給された水素と酸素とを化学反応させて電気エネルギーを取り出す発電装置で、この燃料電池に用いられる電解質によって、例えば、自動車用の燃料電池に一般的に適用される固体高分子型をはじめ、リン酸電解質型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型等の種類に分類されている。いずれの形式の燃料電池にあっても、電解質また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を供給すると共に、アノード側には燃料ガスとして水素を供給するようにしたものを単セルとし、セパレータを介した各セルを積層させてスタックとするようにしている。   A fuel cell is a power generation device that takes out electric energy by chemically reacting hydrogen and oxygen supplied from the outside, and is a solid that is generally applied to, for example, a fuel cell for an automobile by an electrolyte used in the fuel cell. It is classified into a polymer type, a phosphate electrolyte type, a molten carbonate type, and a solid oxide type. Regardless of the type of fuel cell, both sides of the electrolyte or electrolyte membrane are sandwiched between both cathode (oxygen electrode) and anode (fuel electrode) electrodes, and oxygen in the air is supplied as the oxidant gas to the cathode side. At the same time, a unit cell in which hydrogen is supplied as fuel gas to the anode side is formed as a single cell, and each cell through separators is stacked to form a stack.

このような燃料電池のカソード側へ空気を圧送して供給するために、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や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がある。また、燃料電池に酸素および水素を供給する際、例えば、固体高分子型等では、燃料として直接水素を使用する直接水素型においても、水蒸気を加えて反応させる必要がある。さらに、例えば、燃料にガソリン等を使用する改質燃料型においては、非常に高温の水蒸気が必要となる。このように水蒸気を必要とするため、エネルギー効率を上げる目的で一般的に水蒸気を圧送するコンプレッサが使用されている。   There are a turbocharger system in which the compressor is driven by an exhaust gas turbine and a motor drive system in which the compressor is driven by a motor in order to supply air by pumping to the cathode side of such a fuel cell. Further, when supplying oxygen and hydrogen to the fuel cell, for example, in the case of a solid polymer type or the like, it is necessary to react by adding water vapor even in a direct hydrogen type that uses hydrogen directly as a fuel. Furthermore, for example, in a reformed fuel type using gasoline or the like as the fuel, very high temperature steam is required. Since water vapor is required in this way, a compressor that pumps water vapor is generally used for the purpose of increasing energy efficiency.

このコンプレッサにおいては、回転軸に取り付けられたインペラを回転自在に支承するのに転がり軸受が使用されるが、この軸受内部には潤滑のためのグリースが所定量充填されている。しかし、グリースは通常、軟らかくなると発塵が多くなるため、運転中にグリースからの発塵物が燃料電池スタックに付着し易くなり、場合によってはこの付着物が燃料電池スタックの触媒毒として作用することが考えられる。したがって、潤滑性を重視して25℃での初期混和ちょう度が250〜295のグリースが一般的に使用されている。このような混和ちょう度のグリースは軟化の度合いが大きく、燃料電池スタックの信頼性において充分とは言えない状況にあった。   In this compressor, a rolling bearing is used to rotatably support an impeller attached to a rotating shaft, and a predetermined amount of grease for lubrication is filled in the bearing. However, since grease usually generates more dust when softened, dust generated from grease easily adheres to the fuel cell stack during operation, and in some cases, this deposit acts as a catalyst poison for the fuel cell stack. It is possible. Therefore, a grease having an initial mixing degree of 250 to 295 at 25 ° C. is generally used in consideration of lubricity. The grease having such a blending degree has a large degree of softening, and it cannot be said that the reliability of the fuel cell stack is sufficient.

この問題を解決したものとして、図5に示す転がり軸受装置が知られている。この転がり軸受装置50は、ハウジング51と、このハウジング51に嵌挿された回転軸52と、ハウジング51に対して回転軸52を回転自在に支承する一対の転がり軸受53、53とを備えている。   As a solution to this problem, a rolling bearing device shown in FIG. 5 is known. The rolling bearing device 50 includes a housing 51, a rotating shaft 52 fitted in the housing 51, and a pair of rolling bearings 53 and 53 that rotatably support the rotating shaft 52 with respect to the housing 51. .

回転軸52の一端部は一方の転がり軸受53から突出し、その先端側にインペラ54が取り付けられている。このインペラ54の背面と転がり軸受53との間にはシール部が設けられている。このシール部は、回転軸52に外挿されたブッシュ55と、このブッシュ55の外周面に形成された溝に装着されたシーリング部材56と、バックプレート57と転がり軸受53との間に配設されたバッフル58とを備えている。ここで、シーリング部材56はブッシュ55の外周面とバックプレート57の内周面との隙間を密封している。また、ブッシュ55の端部は転がり軸受53の内輪64の側面に当接されている。   One end portion of the rotating shaft 52 protrudes from one rolling bearing 53, and an impeller 54 is attached to the tip side thereof. A seal portion is provided between the back surface of the impeller 54 and the rolling bearing 53. The seal portion is disposed between a bush 55 externally attached to the rotary shaft 52, a sealing member 56 mounted in a groove formed on the outer peripheral surface of the bush 55, and the back plate 57 and the rolling bearing 53. Baffle 58. Here, the sealing member 56 seals a gap between the outer peripheral surface of the bush 55 and the inner peripheral surface of the back plate 57. Further, the end of the bush 55 is in contact with the side surface of the inner ring 64 of the rolling bearing 53.

この転がり軸受装置50は、回転軸52の高速回転に伴ってインペラ54が回転し、水蒸気吸込み口59から吸い込まれた水蒸気がインペラ54によって加圧され、インペラハウジング60とバックプレート57とで形成される加圧ボリュート61を通って水蒸気吐出し口62から圧送される。   In this rolling bearing device 50, the impeller 54 rotates as the rotary shaft 52 rotates at high speed, and the water vapor sucked from the water vapor suction port 59 is pressurized by the impeller 54, and is formed by the impeller housing 60 and the back plate 57. Then, the water is discharged from the water vapor outlet 62 through the pressure volute 61.

ここで、回転軸52を回転自在に支承する転がり軸受53は、図6に示すように、外輪63と内輪64との間に保持器65を介してボール66が回転自在に保持されている。また、外輪63の両端部にはシール67が装着され、外輪63、内輪64、およびボール66で形成される空所68に充填されたグリースが外部に漏洩するのを防止すると共に、外部から水蒸気等の異物が軸受内部に浸入するのを防止している。そして、グリースは、25℃における初期混和ちょう度が150〜240に設定されている。これにより、グリースの軟化の度合いを小さくでき、発塵を抑制することができる。
特開2004−47474号公報
Here, in the rolling bearing 53 that rotatably supports the rotating shaft 52, as shown in FIG. 6, a ball 66 is rotatably held via a cage 65 between an outer ring 63 and an inner ring 64. Further, seals 67 are attached to both ends of the outer ring 63 to prevent the grease filled in the space 68 formed by the outer ring 63, the inner ring 64, and the ball 66 from leaking to the outside and to prevent water vapor from the outside. This prevents foreign matter such as the intrusion into the bearing. The grease has an initial mixing consistency of 150 to 240 at 25 ° C. Thereby, the degree of softening of the grease can be reduced and dust generation can be suppressed.
JP 2004-47474 A

こうした従来の転がり軸受装置50において、転がり軸受53に充填されたグリースが、25℃における初期混和ちょう度が150〜240に設定されているので、グリースの軟化の度合いを小さくして発塵を抑制することができ、燃料電池スタックの信頼性を向上させることができる。しかしながら、長期間の運転において、有機ガスによるシール67の劣化や摩耗により、軸受内部に水蒸気等が浸入する恐れがある。この場合、初期混和ちょう度が150〜240に設定されていたとしても、軸受内部に封入されたグリース、特に、シールリップ付近に滞留したグリースが軟化して軸受外部に漏洩する恐れがある。この漏洩したグリースが気体中に混入して装置内に送り込まれた場合、露出したカソード、アノード(図示せず)を汚損し、セルの発電効率を悪化させることになり好ましくない。   In such a conventional rolling bearing device 50, the grease filled in the rolling bearing 53 has an initial mixing consistency of 150 to 240 at 25 ° C., so that the degree of softening of the grease is reduced to suppress dust generation. And the reliability of the fuel cell stack can be improved. However, during long-term operation, there is a risk that water vapor or the like may enter the bearing due to deterioration or wear of the seal 67 due to organic gas. In this case, even if the initial penetration is set to 150 to 240, the grease sealed inside the bearing, in particular, the grease staying in the vicinity of the seal lip may be softened and leak to the outside of the bearing. When the leaked grease is mixed into the gas and sent into the apparatus, the exposed cathode and anode (not shown) are contaminated, and the power generation efficiency of the cell is deteriorated.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、潤滑性能を確保しつつ、グリースの漏洩を防止し、信頼性の向上を図った転がり軸受装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a rolling bearing device that prevents lubrication of grease and improves reliability while ensuring lubrication performance.

係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1記載の発明は、燃料電池のコンプレッサ装置に用いられる転がり軸受装置であって、円筒状のハウジングと、このハウジングに嵌挿され、前記コンプレッサ装置の部品が固定された回転軸と、この回転軸と前記ハウジングとの間に介装され、このハウジングに対して前記回転軸を回転自在に支承する密封型の転がり軸受とを備えた転がり軸受装置において、前記転がり軸受が、内周に外側転走面が形成された外輪と、外周に前記外側転走面に対向する内側転走面が形成された内輪と、両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複数の転動体と、前記外輪の両端部に装着され、前記内輪に摺接する接触型のシールとを備え、前記外輪の内周面に前記外側転走面に繋がる環状のグリース貯留部が形成されている構成を採用した。   In order to achieve the object, the invention according to claim 1 of the present invention is a rolling bearing device used in a compressor device of a fuel cell, and is a cylindrical housing, and is fitted into the housing, and the compressor device is A rolling bearing device comprising: a rotating shaft to which the components are fixed; and a sealed rolling bearing that is interposed between the rotating shaft and the housing and rotatably supports the rotating shaft with respect to the housing The rolling bearing includes an outer ring having an outer race surface formed on the inner periphery, an inner ring having an inner race surface facing the outer race surface on the outer periphery, and a cage between the two race surfaces. A plurality of rolling elements accommodated so as to be freely rollable via the outer ring, and contact-type seals that are attached to both ends of the outer ring and slidably contact the inner ring, and the outer raceway surface on the inner peripheral surface of the outer ring Annular grease storage leading to There was adopted a structure that is formed.

このように、円筒状のハウジングと、このハウジングに内挿され、コンプレッサ部品が固定された回転軸と、この回転軸とハウジングとの間に介装され、このハウジングに対して回転軸を回転自在に支承する密封型の転がり軸受とを備えた転がり軸受装置において、転がり軸受が、内周に外側転走面が形成された外輪と、外周に外側転走面に対向する内側転走面が形成された内輪と、両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複数の転動体と、外輪の両端部に装着され、内輪に摺接する接触型のシールとを備え、外輪の内周面に外側転走面に繋がる環状のグリース貯留部が形成されているので、グリースが外輪の外側転走面から排出され難く、グリースの外部への漏洩を防止することができる。したがって、漏洩したグリースが気体中に混入して露出したカソードやアノードを汚損することはなく、信頼性の向上を図った転がり軸受装置を提供することができる。なお、グリース貯留部は溝であっても良い。   As described above, the cylindrical housing, the rotary shaft inserted in the housing and having the compressor component fixed thereto, and the rotary shaft interposed between the rotary shaft and the housing are rotatable with respect to the housing. In a rolling bearing device having a sealed-type rolling bearing supported on a rolling bearing, an outer ring having an outer rolling surface formed on the inner periphery and an inner rolling surface facing the outer rolling surface formed on the outer periphery are formed. An inner ring, a plurality of rolling elements accommodated between both rolling surfaces via a cage, and contact type seals that are attached to both ends of the outer ring and are in sliding contact with the inner ring. Since the annular grease storage portion connected to the outer rolling surface is formed on the inner peripheral surface of the outer peripheral surface, it is difficult for the grease to be discharged from the outer rolling surface of the outer ring, and leakage of the grease to the outside can be prevented. Therefore, the leaked grease is not mixed in the gas and does not contaminate the exposed cathode and anode, and a rolling bearing device with improved reliability can be provided. The grease storage part may be a groove.

好ましくは、請求項2に記載の発明のように、前記外輪の内周面と前記保持器の外径との環状空間を狙ってグリースが充填されていれば、シールのシールリップ付近に滞留するグリースおよび内輪の回転に伴ってシールに付着するグリースの量を抑制することができ、グリースの外部への漏洩を一層防止することができる。   Preferably, as in the invention according to claim 2, if grease is filled aiming at an annular space between the inner peripheral surface of the outer ring and the outer diameter of the cage, the grease stays in the vicinity of the seal lip of the seal. The amount of grease adhering to the seal along with the rotation of the grease and the inner ring can be suppressed, and leakage of the grease to the outside can be further prevented.

また、請求項3に記載の発明のように、前記転がり軸受が一対の深溝玉軸受からなり、前記外輪の外側転走面の両側に前記グリース貯留部が形成されていても良いし、また、請求項4に記載された発明のように、前記転がり軸受が、所定の接触角が付与された一対のアンギュラ玉軸受または複列アンギュラ玉軸受からなり、前記外輪の外側転走面の片側に前記グリース貯留部が形成されていても良い。   Further, as in the invention according to claim 3, the rolling bearing is composed of a pair of deep groove ball bearings, and the grease storage portions may be formed on both sides of the outer rolling surface of the outer ring. As in the invention described in claim 4, the rolling bearing comprises a pair of angular ball bearings or double row angular ball bearings provided with a predetermined contact angle, and the rolling bearing is disposed on one side of the outer rolling surface of the outer ring. A grease reservoir may be formed.

また、請求項5に記載の発明のように、前記シールが耐熱性、耐薬品性に優れた合成ゴムで構成され、前記内輪に摺接する接触型とされていれば、長期間の運転において、有機ガスによるシールの劣化や摩耗を防止し、軸受内部に水蒸気等が浸入するのを防止することができる。   Further, as in the invention according to claim 5, if the seal is made of a synthetic rubber excellent in heat resistance and chemical resistance and is a contact type that is in sliding contact with the inner ring, in a long-term operation, It is possible to prevent deterioration and wear of the seal due to organic gas, and to prevent water vapor and the like from entering the bearing.

本発明に係る転がり軸受装置は、燃料電池のコンプレッサ装置に用いられる転がり軸受装置であって、円筒状のハウジングと、このハウジングに嵌挿され、前記コンプレッサ装置の部品が固定された回転軸と、この回転軸と前記ハウジングとの間に介装され、このハウジングに対して前記回転軸を回転自在に支承する密封型の転がり軸受とを備えた転がり軸受装置において、前記転がり軸受が、内周に外側転走面が形成された外輪と、外周に前記外側転走面に対向する内側転走面が形成された内輪と、両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複数の転動体と、前記外輪の両端部に装着され、前記内輪に摺接する接触型のシールとを備え、前記外輪の内周面に前記外側転走面に繋がる環状のグリース貯留部が形成されているので、潤滑油、例えば、グリースが外輪の外側転走面から排出され難く、グリースの外部への漏洩を防止することができる。したがって、漏洩したグリースが気体中に混入して露出したカソードやアノードを汚損することはなく、信頼性の向上を図った転がり軸受装置を提供することができる。   A rolling bearing device according to the present invention is a rolling bearing device used in a compressor device for a fuel cell, and includes a cylindrical housing, a rotary shaft that is fitted in the housing, and to which the components of the compressor device are fixed, In a rolling bearing device including a sealed-type rolling bearing that is interposed between the rotating shaft and the housing and rotatably supports the rotating shaft with respect to the housing, the rolling bearing is disposed on an inner periphery. An outer ring formed with an outer rolling surface, an inner ring formed with an inner rolling surface opposed to the outer rolling surface on the outer periphery, and accommodated between the both rolling surfaces via a cage. A plurality of rolling elements and contact-type seals that are attached to both end portions of the outer ring and slidably contact the inner ring, and an annular grease storage portion that is connected to the outer rolling surface is formed on the inner peripheral surface of the outer ring. Jun Oils such as grease hardly is discharged from the outer raceway surfaces of the outer ring, it is possible to prevent leakage of the grease outside. Therefore, the leaked grease is not mixed in the gas and does not contaminate the exposed cathode and anode, and a rolling bearing device with improved reliability can be provided.

燃料電池のコンプレッサ装置に用いられる転がり軸受装置であって、円筒状のハウジングと、このハウジングに嵌挿され、前記コンプレッサ装置の部品が固定された回転軸と、この回転軸と前記ハウジングとの間に介装され、このハウジングに対して前記回転軸を回転自在に支承する密封型の転がり軸受とを備えた転がり軸受装置において、前記転がり軸受が、内周に外側転走面が形成された外輪と、外周に前記外側転走面に対向する内側転走面が形成された内輪と、両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複数のボールと、前記外輪の両端部に装着され、前記内輪に摺接する接触型のシールとを備え、前記外輪の内周面に前記外側転走面に繋がる環状のグリース貯留部が形成されると共に、前記外輪の内周面と前記保持器の外径との環状空間を狙ってグリースが充填されている。   A rolling bearing device used in a compressor device of a fuel cell, which is a cylindrical housing, a rotary shaft that is fitted in the housing and to which the components of the compressor device are fixed, and between the rotary shaft and the housing A rolling bearing device provided with a sealed type rolling bearing that is interposed in the housing and rotatably supports the rotating shaft with respect to the housing, wherein the rolling bearing has an outer ring formed with an outer rolling surface on the inner periphery. And an inner ring having an inner rolling surface facing the outer rolling surface on the outer periphery, a plurality of balls accommodated between the rolling surfaces via a cage, and both ends of the outer ring. A contact-type seal that is slidably in contact with the inner ring, and an annular grease storage portion that is connected to the outer rolling surface is formed on the inner peripheral surface of the outer ring, and the inner peripheral surface of the outer ring Outer diameter of the cage Eyeing an annular space is grease is filled in.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る転がり軸受装置の一実施形態を示す縦断面図、図2は、図1の軸受部を示す要部拡大図である。なお、同一部品、同一部位には同じ符号を付し、重複した説明を省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a rolling bearing device according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing a bearing portion of FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the same site | part, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

この転がり軸受装置1は、ハウジング2と、このハウジング2に嵌挿された回転軸3と、ハウジング2に対して回転軸3を回転自在に支承する一対の転がり軸受4、4とを備えている。   The rolling bearing device 1 includes a housing 2, a rotating shaft 3 fitted in the housing 2, and a pair of rolling bearings 4 and 4 that rotatably support the rotating shaft 3 with respect to the housing 2. .

回転軸3の一端部は一方の転がり軸受4から突出し、その先端側に固定ナット5を介してインペラ6が取り付けられている。ハウジング2の内周には小径部7が形成され、回転軸3の肩部3aと僅かな径方向すきまを介して対峙し、所謂ラビリンスシール8が構成されている。このラビリンスシール8によってインペラ6の背面6aと転がり軸受4とが閉塞されている。また、ハウジング2には蓋部材19が取り付けられている。この蓋部材19の内周には回転軸3に摺接する軸シール19aが装着され、ハウジング2の開口部が閉塞されている。   One end of the rotating shaft 3 protrudes from one rolling bearing 4, and an impeller 6 is attached to the tip end side via a fixing nut 5. A small-diameter portion 7 is formed on the inner periphery of the housing 2, and is opposed to the shoulder portion 3 a of the rotating shaft 3 through a slight radial clearance to form a so-called labyrinth seal 8. The labyrinth seal 8 closes the back surface 6 a of the impeller 6 and the rolling bearing 4. A lid member 19 is attached to the housing 2. A shaft seal 19a slidably contacting the rotary shaft 3 is attached to the inner periphery of the lid member 19, and the opening of the housing 2 is closed.

この転がり軸受装置1は、回転軸3の高速回転に伴ってインペラ6が回転し、水蒸気吸込み口9から吸い込まれた水蒸気がインペラ6によって加圧され、インペラハウジング10とハウジング2とで形成される加圧ボリュート11を通って圧送される。   In the rolling bearing device 1, the impeller 6 rotates as the rotating shaft 3 rotates at high speed, and the water vapor sucked from the water vapor suction port 9 is pressurized by the impeller 6, and is formed by the impeller housing 10 and the housing 2. It is pumped through the pressure volute 11.

ここで、一対の転がり軸受4、4は深溝玉軸受からなり、図2に拡大して示すように、内周に外側転走面12aが形成された外輪12と、外周に内側転走面13aが形成された内輪13と、両転走面12a、13a間に保持器14を介して転動自在に収容された転動体(ボール)15と、外輪12の両端部に装着された内輪接触型のシール16、16とを備えている。このシール16、16により軸受内部に封入された潤滑グリースが外部に漏洩するのを防止すると共に、外部から水蒸気等の異物が軸受内部に浸入するのを防止している。   Here, the pair of rolling bearings 4 and 4 are deep groove ball bearings, and as shown in an enlarged view in FIG. 2, an outer ring 12 having an outer rolling surface 12a formed on the inner periphery and an inner rolling surface 13a on the outer periphery. An inner ring 13 formed with a rolling element, a rolling element (ball) 15 accommodated between the rolling surfaces 12a and 13a via a cage 14, and an inner ring contact type mounted on both ends of the outer ring 12. The seals 16 and 16 are provided. The seals 16 and 16 prevent the lubricating grease sealed inside the bearing from leaking to the outside and prevent foreign matters such as water vapor from entering the bearing from the outside.

外輪12、12間および内輪13、13間には間座17、18が装着され、一対の転がり軸受4、4が位置決めされている。すなわち、外輪12、12は、間座17とハウジング2および蓋部材19により挟持された状態で軸方向に位置決め固定されると共に、内輪13、13は、間座18と回転軸3の肩部3aおよび固定ナット20により挟持された状態で位置決め固定されている。なお、一対の転がり軸受4、4をアンギュラ玉軸受とし、間座17、18により転がり軸受4、4に予圧を付与するようにしても良い。これにより、回転軸3の触れを抑制することができ、転がり軸受装置1の剛性を向上させることができる。   Spacers 17 and 18 are mounted between the outer rings 12 and 12 and between the inner rings 13 and 13, and the pair of rolling bearings 4 and 4 are positioned. That is, the outer rings 12 and 12 are positioned and fixed in the axial direction while being sandwiched between the spacer 17 and the housing 2 and the lid member 19, and the inner rings 13 and 13 are connected to the spacer 18 and the shoulder 3 a of the rotary shaft 3. And it is positioned and fixed while being clamped by the fixing nut 20. The pair of rolling bearings 4 and 4 may be angular ball bearings, and preload may be applied to the rolling bearings 4 and 4 by the spacers 17 and 18. Thereby, the touch of the rotating shaft 3 can be suppressed and the rigidity of the rolling bearing device 1 can be improved.

図3は、本実施形態に係る転がり軸受4を示し、(a)は縦断面図、(b)は、(a)のシール16を外した状態の側面図である。この転がり軸受4は、外輪12の内周面に外側転走面12aに繋がる環状のグリース貯留部21が形成されている。さらに、グリース22が外輪12の内周面と保持器14の外径との環状空間を狙って充填されている。これにより、グリース22が外輪12の外側転走面12aを介してグリース貯留部21に貯留される。このグリース貯留部21は外側転走面12aに繋がっているため、グリース貯留部21に貯留されたグリース22から基油(潤滑油)が再び外側転走面12aに供給されることになる。   3A and 3B show the rolling bearing 4 according to the present embodiment, in which FIG. 3A is a longitudinal sectional view, and FIG. 3B is a side view of the state in which the seal 16 of FIG. In the rolling bearing 4, an annular grease storage portion 21 connected to the outer rolling surface 12 a is formed on the inner peripheral surface of the outer ring 12. Further, the grease 22 is filled in aiming at the annular space between the inner peripheral surface of the outer ring 12 and the outer diameter of the cage 14. As a result, the grease 22 is stored in the grease storage portion 21 via the outer rolling surface 12 a of the outer ring 12. Since the grease reservoir 21 is connected to the outer rolling surface 12a, the base oil (lubricating oil) is supplied again to the outer rolling surface 12a from the grease 22 stored in the grease reservoir 21.

このように、外輪12と保持器14間に充填されたグリース22がグリース貯留部21に貯留され、このグリース22が循環基地として、潤滑油が外輪12の外側転走面12aに繰り返し供給されるので、潤滑油が外輪12の外側転走面12aから排出され難い。また、グリース22が外輪12の内周面と保持器14の外径との環状空間を狙って充填されているので、シール16のシールリップ付近に滞留するグリースおよび内輪13の回転に伴ってシール16に付着するグリースの量を抑制することができ、グリースの外部への漏洩を防止することができる。したがって、漏洩したグリースが気体中に混入して露出したカソードやアノードを汚損することはなく、信頼性の向上を図った転がり軸受装置を提供することができる。   As described above, the grease 22 filled between the outer ring 12 and the cage 14 is stored in the grease storage unit 21, and the grease 22 is repeatedly supplied to the outer raceway surface 12 a of the outer ring 12 as the circulation base. Therefore, it is difficult for the lubricating oil to be discharged from the outer raceway surface 12 a of the outer ring 12. Further, since the grease 22 is filled aiming at the annular space between the inner peripheral surface of the outer ring 12 and the outer diameter of the retainer 14, the grease stays in the vicinity of the seal lip of the seal 16 and seals as the inner ring 13 rotates. The amount of grease adhering to 16 can be suppressed, and leakage of grease to the outside can be prevented. Therefore, the leaked grease is not mixed in the gas and does not contaminate the exposed cathode and anode, and a rolling bearing device with improved reliability can be provided.

また、本実施形態におけるシール16は、耐熱性、耐薬品性に優れたポリアクリルゴム、フッ素ゴム、あるいはエチレン・プロピレンゴム(EPDM)で形成されている。中でも、エチレン・プロピレンゴムは、エチレンとプロピレンおよび架橋用のジエンモノマーとの三元共重合体で、非共役ジエンモノマーである第3成分を共重合することで硫黄架橋(加硫)が可能となり、低コストでポリアクリルゴム相当の耐薬品性を有している。これにより、長期間の運転において、有機ガスによるシール16の劣化や摩耗を防止し、軸受内部に水蒸気等が侵入するのを防止することができると共に、グリースが軸受外部に漏洩するのを一層防止することができる。   Further, the seal 16 in the present embodiment is formed of polyacryl rubber, fluoro rubber, or ethylene / propylene rubber (EPDM) having excellent heat resistance and chemical resistance. Among them, ethylene / propylene rubber is a terpolymer of ethylene, propylene, and a diene monomer for crosslinking, and enables sulfur crosslinking (vulcanization) by copolymerizing a third component that is a non-conjugated diene monomer. It has low chemical and chemical resistance equivalent to polyacrylic rubber. This prevents deterioration and wear of the seal 16 due to organic gas during long-term operation, prevents water vapor from entering the bearing, and further prevents grease from leaking outside the bearing. can do.

ここでは、一対の深溝玉軸受からなる転がり軸受4を例示したが、必ずしもこうした構成に限らない。例えば、図4に示すような複列アンギュラ玉軸受からなる転がり軸受23であっても良い。なお、前述した実施形態と同一部位、同一部品、あるいは同一の機能を有する部位には同じ符号を付けてその詳細な説明を省略する。   Here, although the rolling bearing 4 which consists of a pair of deep groove ball bearing was illustrated, it does not necessarily restrict to such a structure. For example, the rolling bearing 23 which consists of a double row angular contact ball bearing as shown in FIG. 4 may be sufficient. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part, the same components, or site | part which has the same function as embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.

この転がり軸受23は、内周に複列の外側転走面24a、24aが形成された外輪24と、外周にこの複列の外側転走面24a、24aに対向する複列の内側転走面25a、25aが形成された内輪25と、両転走面24a、25a間に保持器26、26を介して転動自在に収容された転動体15、15と、外輪24の両端部に装着された接触型のシール16、16とを備えている。保持器26はスナップオンタイプで、PA(ポリアミド)66をベースとしてGF(グラスファイバー)等の強化材が含まれた合成樹脂を射出成形によって形成されている。   The rolling bearing 23 includes an outer ring 24 having double-row outer rolling surfaces 24a and 24a formed on the inner periphery, and a double-row inner rolling surface facing the double-row outer rolling surfaces 24a and 24a on the outer periphery. The inner ring 25 having 25a and 25a formed thereon, the rolling elements 15 and 15 accommodated so as to roll between the rolling surfaces 24a and 25a via the cages 26 and 26, and both ends of the outer ring 24 are mounted. Contact-type seals 16 and 16. The cage 26 is a snap-on type, and is formed by injection molding a synthetic resin containing a reinforcing material such as GF (glass fiber) based on PA (polyamide) 66.

両転走面24a、25aは、転動体15との接触角が15〜30°になるように形成され、外輪24の外側転走面24aの片側に、外側転走面24aと転動体15との接触面(接触楕円)が確保されるように、外側転走面24aに繋がる環状のグリース貯留部27が形成されている。さらに、グリース22は、外輪24の内周面と保持器26の外径との環状空間を狙って充填されている。これにより、グリース22が外輪24の外側転走面24aを介してグリース貯留部27に貯留される。このグリース貯留部27は外側転走面24aに繋がっているため、グリース貯留部27に貯留されたグリース22から基油が外側転走面24aおよび内側転走面25aに供給されることになる。   Both rolling surfaces 24a and 25a are formed so that a contact angle with the rolling element 15 is 15 to 30 °, and the outer rolling surface 24a and the rolling element 15 are arranged on one side of the outer rolling surface 24a of the outer ring 24. An annular grease storage portion 27 connected to the outer rolling surface 24a is formed so as to ensure the contact surface (contact ellipse). Further, the grease 22 is filled with an aim of an annular space between the inner peripheral surface of the outer ring 24 and the outer diameter of the cage 26. As a result, the grease 22 is stored in the grease storage portion 27 via the outer rolling surface 24 a of the outer ring 24. Since the grease reservoir 27 is connected to the outer rolling surface 24a, the base oil is supplied from the grease 22 stored in the grease reservoir 27 to the outer rolling surface 24a and the inner rolling surface 25a.

本実施形態においても、外輪24と保持器26間に充填されたグリース22がグリース貯留部27に貯留され、このグリース22が循環基地として、潤滑油が外輪24の外側転走面24aに繰り返し供給されるので、潤滑油が外輪24の外側転走面24aから排出され難く、また、シール16のシールリップ付近に滞留するグリースの量を抑制することができ、グリースの外部への漏洩を防止することができる。   Also in the present embodiment, the grease 22 filled between the outer ring 24 and the cage 26 is stored in the grease storage portion 27, and the grease 22 is repeatedly supplied to the outer rolling surface 24a of the outer ring 24 as the circulation base. Therefore, the lubricating oil is difficult to be discharged from the outer raceway surface 24a of the outer ring 24, and the amount of grease remaining in the vicinity of the seal lip of the seal 16 can be suppressed, thereby preventing the grease from leaking to the outside. be able to.

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。   The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.

本発明に係る転がり軸受装置は、燃料電池用のコンプレッサ装置に用いられ、コンプレッサ等の部品が固定された回転軸を支承する転がり軸受装置に適用することができる。   The rolling bearing device according to the present invention is used in a compressor device for a fuel cell, and can be applied to a rolling bearing device that supports a rotating shaft to which components such as a compressor are fixed.

本発明に係る転がり軸受装置の一実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing one embodiment of a rolling bearing device concerning the present invention. 図1の軸受部を示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the bearing part of FIG. (a)は、本発明に係る転がり軸受の実施形態を示す縦断面図である。 (b)は、(a)のシールを外した状態の側面図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view which shows embodiment of the rolling bearing which concerns on this invention. (B) is a side view of the state which removed the seal of (a). 本発明に係る転がり軸受の他の実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows other embodiment of the rolling bearing which concerns on this invention. 従来の転がり軸受装置を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the conventional rolling bearing apparatus. 図5の軸受部を示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the bearing part of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・・・・・・・・・・・・・・・・・転がり軸受装置
2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハウジング
3a・・・・・・・・・・・・・・・・・・肩部
3・・・・・・・・・・・・・・・・・・・回転軸
4、23・・・・・・・・・・・・・・・・転がり軸受
5、20・・・・・・・・・・・・・・・・固定ナット
6・・・・・・・・・・・・・・・・・・・インペラ
6a・・・・・・・・・・・・・・・・・・背面
7・・・・・・・・・・・・・・・・・・・小径部
8・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ラビリンスシール
9・・・・・・・・・・・・・・・・・・・水蒸気吸込み口
10・・・・・・・・・・・・・・・・・・インペラハウジング
11・・・・・・・・・・・・・・・・・・加圧ボリュート
12、24・・・・・・・・・・・・・・・外輪
12a、24a・・・・・・・・・・・・・外側転走面
13、25・・・・・・・・・・・・・・・内輪
13a、25a・・・・・・・・・・・・・内側転走面
14、26・・・・・・・・・・・・・・・保持器
15・・・・・・・・・・・・・・・・・・転動体
16・・・・・・・・・・・・・・・・・・シール
17、18・・・・・・・・・・・・・・・間座
19・・・・・・・・・・・・・・・・・・蓋部材
19a・・・・・・・・・・・・・・・・・軸シール
21、27・・・・・・・・・・・・・・・グリース貯留部
22・・・・・・・・・・・・・・・・・・グリース
50・・・・・・・・・・・・・・・・・・転がり軸受装置
51・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハウジング
52・・・・・・・・・・・・・・・・・・回転軸
53・・・・・・・・・・・・・・・・・・転がり軸受
54・・・・・・・・・・・・・・・・・・インペラ
55・・・・・・・・・・・・・・・・・・ブッシュ
56・・・・・・・・・・・・・・・・・・シーリング部材
57・・・・・・・・・・・・・・・・・・バックプレート
58・・・・・・・・・・・・・・・・・・バッフル
59・・・・・・・・・・・・・・・・・・水蒸気吸込み口
60・・・・・・・・・・・・・・・・・・インペラハウジング
61・・・・・・・・・・・・・・・・・・加圧ボリュート
62・・・・・・・・・・・・・・・・・・水蒸気吐出し口
63・・・・・・・・・・・・・・・・・・外輪
64・・・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
65・・・・・・・・・・・・・・・・・・保持器
66・・・・・・・・・・・・・・・・・・ボール
67・・・・・・・・・・・・・・・・・・シール
68・・・・・・・・・・・・・・・・・・空所
1 ... Rolling bearing device 2 ... Housing 3a ...・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Shoulder 3 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Rotating shaft 4, 23 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・・ ・ ・ ・ ・ ・ Rolling bearings 5 and 20 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Fixing nut 6 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Impeller 6a ... Back side 7 ... Small diameter part 8 ... ..... Labyrinth seal 9 ..... Water vapor inlet 10 ...・ ・ ・ ・ ・ ・ Impeller housing 11 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Pressure volute 12, 24 ・... outer rings 12a, 24a ... outer rolling surfaces 13, 25 ... .... Inner rings 13a, 25a ... Inside rolling surfaces 14, 26 ... Cage 15 ...・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Rolling element 16 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Seal 17, 18 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・.. Spacer 19 ... Lid member 19a ... Shaft seal 21, 27 ... ... Grease reservoir 22 ... Grease 50 ...・ ・ ・ ・ ・ Rolling bearing device 51 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Housing 52・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Rotating shaft 53 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Rolling bearing 54 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・... Impeller 55 ... Bush 56 ... Sealing member 57 ... back plate 58 ... baffle 59 ... · · · · · Water vapor inlet 60 · · · · · · · Impeller housing 61 · · · · · · .... Pressure volute 62 ... Water vapor outlet 63 ... Outer ring 64 ... .... Inner ring 65 ...・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Cage 66 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Ball 67 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・・ Seal 68 ...

Claims (5)

燃料電池のコンプレッサ装置に用いられる転がり軸受装置であって、
円筒状のハウジングと、
このハウジングに嵌挿され、前記コンプレッサ装置の部品が固定された回転軸と、
この回転軸と前記ハウジングとの間に介装され、このハウジングに対して前記回転軸を回転自在に支承する密封型の転がり軸受とを備えた転がり軸受装置において、
前記転がり軸受が、内周に外側転走面が形成された外輪と、外周に前記外側転走面に対向する内側転走面が形成された内輪と、両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複数の転動体と、前記外輪の両端部に装着され、前記内輪に摺接する接触型のシールとを備え、前記外輪の内周面に前記外側転走面に繋がる環状のグリース貯留部が形成されていることを特徴とする転がり軸受装置。
A rolling bearing device used in a compressor device of a fuel cell,
A cylindrical housing;
A rotating shaft fitted into the housing and fixed with the components of the compressor device;
In a rolling bearing device including a sealed type rolling bearing interposed between the rotating shaft and the housing and rotatably supporting the rotating shaft with respect to the housing,
The rolling bearing includes an outer ring having an outer rolling surface formed on the inner periphery, an inner ring having an inner rolling surface opposed to the outer rolling surface on the outer periphery, and a cage between both rolling surfaces. A plurality of rolling elements housed so as to be freely rollable, and contact-type seals that are attached to both ends of the outer ring and slidably contact the inner ring, and are connected to the outer rolling surface on the inner peripheral surface of the outer ring. A rolling bearing device in which an annular grease storage portion is formed.
前記外輪の内周面と前記保持器の外径との環状空間を狙ってグリースが充填されている請求項1に記載の転がり軸受装置。   The rolling bearing device according to claim 1, wherein grease is filled with aiming at an annular space between an inner peripheral surface of the outer ring and an outer diameter of the cage. 前記転がり軸受が一対の深溝玉軸受からなり、前記外輪の外側転走面の両側に前記グリース貯留部が形成されている請求項1または2に記載の転がり軸受装置。   The rolling bearing device according to claim 1, wherein the rolling bearing includes a pair of deep groove ball bearings, and the grease storage portions are formed on both sides of the outer rolling surface of the outer ring. 前記転がり軸受が、所定の接触角が付与された一対のアンギュラ玉軸受または複列アンギュラ玉軸受からなり、前記外輪の外側転走面の片側に前記グリース貯留部が形成されている請求項1または2に記載の転がり軸受装置。   The rolling bearing comprises a pair of angular contact ball bearings or double row angular contact ball bearings each having a predetermined contact angle, and the grease storage portion is formed on one side of the outer raceway surface of the outer ring. 2. The rolling bearing device according to 2. 前記シールが耐熱性、耐薬品性に優れた合成ゴムで構成され、前記内輪に摺接する接触型とされている請求項1乃至4いずれかに記載の転がり軸受装置。   The rolling bearing device according to any one of claims 1 to 4, wherein the seal is made of a synthetic rubber having excellent heat resistance and chemical resistance and is a contact type that is in sliding contact with the inner ring.
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