JP2006194411A - Rolling bearing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolling bearing device to be used for a fuel cell compressor device for suppressing the entry of foreign matters into the rolling bearing device and maintaining stable sealing performance for a long period. <P>SOLUTION: The rolling bearing device to be used for the fuel cell compressor device comprises a pair of rolling bearings 4 for bearing a rotating shaft 3 to which a component such as a compressor is fixed. Seals 16 are mounted at both ends of each rolling bearing 4, and the seals 16 each consist of a core metal 21 formed of an anticorrosive steel plate with pressing work and a seal member 22 integrally vulcanized and adhered to the core metal 21 and formed of a rubber having superior heat resistance and chemical resistance. Thus, the rusting of the core metal 21 due to organic gas is prevented and the deterioration and wear of the seal member 22 are suppressed to prevent the entry of water vapor into the bearings and the leakage of grease to the outside of the bearings. <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、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が、インペラの背面空間が負圧から正圧になる時に水蒸気が転がり軸受内に浸入する場合がある。転がり軸受の軌道輪および転動体は、EHL(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、このような状況により水蒸気がグリースに侵入した場合、油膜が形成され難くなる。そして、高速回転時に滑り摩擦による発熱により、さらに油膜が薄くなるため、金属接触による摩耗が発生し易くなり、軸受寿命の低下に至る恐れがある。   In this compressor, a rolling bearing is used to rotatably support an impeller attached to a rotating shaft, and a predetermined amount of grease is filled in the bearing, but the rear space of the impeller is not sufficient. When the pressure changes from negative pressure to positive pressure, water vapor may roll into the bearing. The bearing rings and rolling elements of the rolling bearing perform a rolling and sliding motion via EHL (elastohydrodynamic lubricating oil film). However, when water vapor enters the grease due to such a situation, it is difficult to form an oil film. Further, since the oil film is further thinned due to heat generated by sliding friction during high-speed rotation, wear due to metal contact is likely to occur, and the bearing life may be reduced.

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2個の転がり軸受(アンギュラ玉軸受)53、54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 into the housing 51, two rolling bearings (angular ball bearings) 53 that rotatably support the rotating shaft 52 with respect to the housing 51, 54.

2個の転がり軸受53、54の内輪間には内輪間座55が装着され、外輪間には外輪間座56が装着されている。すなわち、予圧を付与することにより、軸方向の位置決めを正確にすると共に、転動体の滑りを抑制している。この2個の転がり軸受53、54は背面組合せにされている。   An inner ring spacer 55 is mounted between the inner rings of the two rolling bearings 53 and 54, and an outer ring spacer 56 is mounted between the outer rings. That is, by applying the preload, the positioning in the axial direction is made accurate and the sliding of the rolling elements is suppressed. The two rolling bearings 53 and 54 are combined in the back surface.

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57が取り付けられている。回転軸52の他端部は、他方の転がり軸受54から突出しており、図示しない電動モータによって駆動される。転がり軸受54の電動モータ側にはメカニカルシール58が設けられ、回転軸52とハウジング51との間を密封している。   One end portion of the rotary shaft 52 protrudes from one rolling bearing 53, and an impeller 57 is attached to the tip end side thereof. The other end of the rotating shaft 52 protrudes from the other rolling bearing 54 and is driven by an electric motor (not shown). A mechanical seal 58 is provided on the electric motor side of the rolling bearing 54 to seal between the rotating shaft 52 and the housing 51.

ここで、インペラ57側の転がり軸受53のインペラ57側端部には軸受シール59が設けられている。この軸受シール59は、芯金部とシールリップ部とから構成され、芯金部が外輪に装着されている。シールリップ部はゴム等の弾性部材で形成され、内輪の軸方向端部に形成されたシール溝との間でラビリンスが形成されている。すなわち、この転がり軸受53の軸受シール59は非接触式のシール部材である。   Here, a bearing seal 59 is provided at the end of the impeller 57 side of the rolling bearing 53 on the impeller 57 side. The bearing seal 59 includes a cored bar part and a seal lip part, and the cored bar part is attached to the outer ring. The seal lip portion is formed of an elastic member such as rubber, and a labyrinth is formed between the seal lip portion and a seal groove formed at an axial end portion of the inner ring. That is, the bearing seal 59 of the rolling bearing 53 is a non-contact seal member.

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57が高速回転し、水蒸気吸込み口60から吸い込まれた水蒸気がインペラ57によって加圧され、インペラハウジング61とバックプレート62とで形成される加圧ボリュート63を通って水蒸気吐出し口(図示せず)から圧送される。   In this rolling bearing device 50, the impeller 57 rotates at high speed as the rotating shaft 52 rotates at high speed, and the water vapor sucked from the water vapor suction port 60 is pressurized by the impeller 57, and is formed by the impeller housing 61 and the back plate 62. The pressure is fed from a water vapor outlet (not shown) through the pressurized volute 63.

この転がり軸受装置50では、軸受シール59により、インペラ57の背面空間64が負圧から正圧になる時、水蒸気が転がり軸受53内に侵入するのを防止することができる。このように有機ガスの環境下に曝されても、転がり軸受53における油膜の形成が阻害されることがなくなり、摩耗等を防止でき、転がり軸受装置50の寿命を向上させることができる。
特開2003−202029号公報
In this rolling bearing device 50, the bearing seal 59 can prevent water vapor from entering the rolling bearing 53 when the back space 64 of the impeller 57 changes from negative pressure to positive pressure. Thus, even when exposed to an environment of organic gas, the formation of an oil film in the rolling bearing 53 is not hindered, wear and the like can be prevented, and the life of the rolling bearing device 50 can be improved.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-202029

こうした従来の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50において、インペラ57側の転がり軸受53に装着された軸受シール59により、インペラ57の背面空間64が負圧から正圧になる時、水蒸気が転がり軸受53内に侵入するのを防止することができる一方、この軸受シール59を構成する芯金部は、通常、加工性の良い冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)からプレス加工にて形成されているため、長期間に亘って水蒸気環境下に曝された場合、この芯金部が発錆して密封性が低下する恐れがある。すると、水蒸気が転がり軸受53内に侵入してグリースに混入し、油膜が形成され難くなる恐れがある。また、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恐れがあって好ましくない。   In the rolling bearing device 50 used in such a conventional fuel cell compressor device, when the rear space 64 of the impeller 57 is changed from negative pressure to positive pressure by the bearing seal 59 attached to the rolling bearing 53 on the impeller 57 side, While it is possible to prevent water vapor from entering the rolling bearing 53, the cored bar portion constituting the bearing seal 59 is usually made of cold-rolled steel plate having good workability (JIS standard SPCC system or the like). Since it is formed by press working, when it is exposed to a steam environment for a long period of time, there is a risk that this core metal part rusts and sealability is lowered. Then, there is a risk that water vapor enters the rolling bearing 53 and enters the grease, making it difficult to form an oil film. In addition, since grease usually generates more dust when softened, dust generated from the grease tends to adhere to the fuel cell stack during operation, and in some cases, the adhered matter acts as a catalyst poison for the fuel cell stack. This is not preferable.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、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おいて、転がり軸受装置内に侵入する異物を抑制し、長期間に亘って安定した密封性を維持することができる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 in a rolling bearing device used in a compressor device for a fuel cell, the foreign matter intruding into the rolling bearing device is suppressed, and a stable sealing over a long period of time. An object of the present invention is to provide a rolling bearing device capable of maintaining the 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、前記転がり軸受の両端部にシールが装着され、このシールが耐食性を有する鋼板からプレス加工によって形成されている。   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 In a rolling bearing device comprising: a rotating shaft to which the components are fixed; and a rolling bearing that is interposed between the rotating shaft and the housing and rotatably supports the rotating shaft with respect to the housing. Seals are attached to both ends of the rolling bearing, and the seals are formed by pressing from a steel plate having corrosion resistance.

このように、円筒状のハウジングと、このハウジングに嵌挿され、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、転がり軸受の両端部にシールが装着され、このシールが耐食性を有する鋼板からプレス加工によって形成されているので、有機ガスによるシールの発錆を防止して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、長期間に亘って安定した密封性を維持することができる転がり軸受装置を提供することができる。   As described above, the cylindrical housing, the rotary shaft that is fitted in the housing and to which the components of the compressor device are fixed, and the rotary shaft is interposed between the rotary shaft and the housing. In a rolling bearing device having a rolling bearing that is rotatably supported, seals are attached to both ends of the rolling bearing, and the seals are formed from a corrosion-resistant steel plate by pressing. It is possible to provide a rolling bearing device that can prevent rust and prevent water vapor and the like from entering the inside of the bearing, and can maintain a stable sealing performance over a long period of time.

好ましくは、請求項2に記載の発明のように、前記シールがオーステナイト系ステンレス鋼鈑で形成されていれば、強度が向上すると共に、長期間に亘って発錆を確実に防止することができる。   Preferably, when the seal is formed of an austenitic stainless steel plate as in the invention described in claim 2, the strength is improved and rusting can be reliably prevented over a long period of time. .

また、請求項3に記載の発明は、前記シールの内端部にシールリップを有するシール部材が一体に接合され、このシール部材が耐熱性、耐薬品性に優れたゴムで形成されているので、長期間の運転において、有機ガスによる劣化や摩耗を抑制して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防止することができる。   According to a third aspect of the present invention, a seal member having a seal lip is integrally joined to the inner end portion of the seal, and the seal member is formed of rubber having excellent heat resistance and chemical resistance. In long-term operation, deterioration or wear due to organic gas can be suppressed to prevent water vapor and the like from entering the bearing, and grease can be prevented from leaking outside the bearing.

好ましくは、請求項4に記載の発明のように、前記シール部材が、エチレン・プロピレンゴムで形成されていれば、低コストで優れた耐薬品性を有しており、有機ガスの環境下においてもシール部材の耐久性を維持することができる。   Preferably, as in the invention described in claim 4, if the seal member is formed of ethylene / propylene rubber, the seal member has excellent chemical resistance at low cost, and in an organic gas environment. Also, the durability of the seal member can be maintained.

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、前記転がり軸受の両端部にシールが装着され、このシールが耐食性を有する鋼板からプレス加工によって形成されているので、有機ガスによるシールの発錆を防止して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防止することができる。   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 having a rolling bearing interposed between the rotating shaft and the housing and rotatably supporting the rotating shaft with respect to the housing, seals are attached to both ends of the rolling bearing. Since this seal is formed from a corrosion-resistant steel plate by pressing, it is possible to prevent rusting of the seal due to organic gas and to prevent water vapor and the like from entering the inside of the bearing. It is possible to prevent leakage.

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、前記インペラ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一対の転がり軸受とを備えた転がり軸受装置において、前記転がり軸受の両端部にシールが装着され、このシールが耐食性を有する鋼板からプレス加工によって形成された芯金と、この芯金に一体に加硫接着され、耐熱性、耐薬品性に優れたゴムで形成されたシール部材とからなっている。   A rolling bearing device used in a compressor device of a fuel cell, comprising a cylindrical housing, a rotating shaft fitted into the housing and fixed with the impeller, and an interposition between the rotating shaft and the housing In a rolling bearing device comprising a pair of rolling bearings for rotatably supporting the rotating shaft with respect to the housing, seals are mounted on both ends of the rolling bearing, and the seals are pressed from a steel plate having corrosion resistance. It consists of a mandrel formed by processing and a sealing member made of rubber that is integrally vulcanized and bonded to the mandrel and has excellent heat resistance and chemical resistance.

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、図3(a)は、図2の転がり軸受を示す縦断面図、図3(b)は、図3(a)におけるシールを示す縦断面図である。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.
1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a rolling bearing device according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a main part showing a bearing portion of FIG. 1, and FIG. 3 (a) is a drawing of the rolling bearing of FIG. FIG. 3 (b) is a longitudinal sectional view showing the seal in FIG. 3 (a). 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。回転軸3の他端部は、他方の転がり軸受4から突出しており、図示しない電動モータによって駆動される。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. The other end of the rotating shaft 3 protrudes from the other rolling bearing 4 and is driven by an electric motor (not shown). 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、14を介して転動自在に収容された転動体(ボール)15、15とを備えている。そして、転がり軸受4の外輪12の両端部には後述する内輪接触型のシール16が装着されている。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侵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. , And rolling elements (balls) 15 and 15 accommodated between the rolling surfaces 12a and 13a via the cages 14 and 14 so as to be freely rollable. Further, inner ring contact type seals 16 described later are attached to both ends of the outer ring 12 of the rolling bearing 4. 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.

また、外輪12、12間および内輪13、13間にはそれぞれ間座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、ここでは、一対の転がり軸受4、4を深溝玉軸受としたが、これに限らず、例えば、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の振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。   Further, spacers 17 and 18 are mounted between the outer rings 12 and 12 and between the inner rings 13 and 13, respectively, 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. Here, the pair of rolling bearings 4 and 4 are deep groove ball bearings. However, the present invention is not limited to this. For example, angular ball bearings are used, and preload is applied to the rolling bearings 4 and 4 by spacers 17 and 18. May be. Thereby, the shake of the rotating shaft 3 can be suppressed and the rigidity of the rolling bearing device 1 can be improved.

図3(a)は、本実施形態における転がり軸受4を示しているが、外輪12の端部内周に断面略U字型をなすシール溝12b、12bが形成され、このシール溝12b、12bにシール16、16が装着されている。このシール16は、図3(b)に拡大して示すように、芯金21と、この芯金21に一体に加硫接着されたシール部材22とからなる。   FIG. 3A shows the rolling bearing 4 in the present embodiment. Seal grooves 12b and 12b having a substantially U-shaped cross section are formed on the inner periphery of the end of the outer ring 12, and the seal grooves 12b and 12b are formed in the seal grooves 12b and 12b. Seals 16 and 16 are attached. As shown in an enlarged view in FIG. 3B, the seal 16 includes a cored bar 21 and a seal member 22 that is integrally vulcanized and bonded to the cored bar 21.

ここで、芯金21は、耐食性を有する鋼板、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼鈑(JIS規格のSUS304系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)からプレス加工にて形成されている。シール16の外輪12への装着は、芯金21の外端部をシール溝12bに嵌合すると共に、図示しないシール加締治具でもって芯金21の外端部を押圧してシール溝12bに加締めることにより固定される。   Here, the core metal 21 is made of a corrosion-resistant steel plate, such as an austenitic stainless steel plate (JIS standard SUS304 type or the like), or a rust-proof cold rolled steel plate (JIS standard SPCC type or the like). It is formed by press working. When the seal 16 is mounted on the outer ring 12, the outer end of the cored bar 21 is fitted into the seal groove 12b, and the outer end of the cored bar 21 is pressed with a seal crimping jig (not shown) to seal the seal groove 12b. It is fixed by crimping.

また、シール部材22は、内縁部に二股状のシールリップ22a、22bが一体に形成されている。そして、内輪13の端部外周に断面略U字型をなすシール溝13b、13bが形成され、このシール溝13bに内方側のシールリップ22aが摺接し、外方側のシールリップ22bがラビリンスシールを構成している。また、このシール部材22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、シリコンゴム、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。   Further, the seal member 22 is integrally formed with a bifurcated seal lip 22a, 22b at the inner edge. Seal grooves 13b and 13b having a substantially U-shaped cross section are formed on the outer periphery of the end portion of the inner ring 13, the inner seal lip 22a is in sliding contact with the seal groove 13b, and the outer seal lip 22b is a labyrinth. It constitutes a seal. The seal member 22 is made of polyacryl rubber, fluorine rubber, silicon 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.

本実施形態では、このように、シール16を構成する芯金21が耐食性を有する鋼板で形成され、かつ、シール部材22が耐熱性、耐薬品性に優れたゴムで形成されているので、長期間の運転において、有機ガスの環境下においても芯金21の発錆を防止すると共に、シール部材22の劣化や摩耗を抑制して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防止することができる。   In this embodiment, the core metal 21 constituting the seal 16 is thus formed of a corrosion-resistant steel plate, and the seal member 22 is formed of rubber having excellent heat resistance and chemical resistance. In the operation of the period, it is possible to prevent rusting of the cored bar 21 even in an environment of organic gas, and to suppress deterioration and wear of the seal member 22 and prevent water vapor and the like from entering the bearing. , Grease can be prevented from leaking outside the bearing.

図4(a)は、前述した転がり軸受4の変形例で、図4(b)は(a)のシールド板を示す縦断面図である。なお、前述した転がり軸受4と同一部品、同一部位には同じ符号を付し、重複した説明を省略する。   FIG. 4A is a modified example of the rolling bearing 4 described above, and FIG. 4B is a longitudinal sectional view showing the shield plate of FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same components and the same site | part as the rolling bearing 4 mentioned above, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

この転がり軸受23は、外輪12のシール溝12b、12bにシールド板24、24が装着されている。このシールド板24は、図4(b)に拡大して示すように、外端部が塑性変形し易いように、周方向複数箇所にスリット24aが形成されている。また、内端部には、軸方向内方側に延びる屈曲部24bが形成され、内輪13のシール溝13bとの間でラビリンスシールを構成している。ここで、シールド板24は、耐食性を有する鋼板、例えば、オーステナイト系ステンレス鋼鈑(JIS規格のSUS304系等)、あるいは、防錆処理された冷間圧延鋼鈑(JIS規格のSPCC系等)からプレス加工にて形成されている。   In the rolling bearing 23, shield plates 24 and 24 are attached to the seal grooves 12 b and 12 b of the outer ring 12. As shown in an enlarged view in FIG. 4B, the shield plate 24 has slits 24a formed at a plurality of locations in the circumferential direction so that the outer end portion is easily plastically deformed. Also, a bent portion 24b extending inward in the axial direction is formed at the inner end portion, and a labyrinth seal is configured with the seal groove 13b of the inner ring 13. Here, the shield plate 24 is made of a corrosion-resistant steel plate such as an austenitic stainless steel plate (JIS standard SUS304 type or the like) or a rust-proof cold rolled steel plate (JIS standard SPCC type or the like). It is formed by press working.

本実施形態においても前述した実施形態と同様、シールド板24が耐食性を有する鋼板で形成されているので、長期間の運転において、有機ガスによるシールド板24の発錆を防止することができ、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防止することができる。   Also in this embodiment, since the shield plate 24 is formed of a corrosion-resistant steel plate, the rusting of the shield plate 24 due to organic gas can be prevented during long-term operation, and the bearing Water vapor or the like can be prevented from entering the interior, and grease can be prevented from leaking outside the bearing.

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、図2の転がり軸受を示す縦断面図である。 (b)は、(a)のシールを示す縦断面図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view which shows the rolling bearing of FIG. (B) is a longitudinal cross-sectional view which shows the seal | sticker of (a). (a)は、本発明に係る転がり軸受の変形例を示す縦断面図である。 (b)は、(a)のシールド板を示す縦断面図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view which shows the modification of the rolling bearing which concerns on this invention. (B) is a longitudinal cross-sectional view which shows the shield board of (a). 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.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・・・・・・・・・・・・・・・・・転がり軸受装置
2・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハウジング
3・・・・・・・・・・・・・・・・・・・回転軸
3a・・・・・・・・・・・・・・・・・・肩部
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・・・・・・・・・・・・・・・・・・外輪
12a・・・・・・・・・・・・・・・・・外側転走面
12b、13b・・・・・・・・・・・・・シール溝
13・・・・・・・・・・・・・・・・・・内輪
13a・・・・・・・・・・・・・・・・・内側転走面
14・・・・・・・・・・・・・・・・・・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・・・・・・・・・・・・・・・・・・芯金
22・・・・・・・・・・・・・・・・・・シール部材
22a、22b・・・・・・・・・・・・・シールリップ
24・・・・・・・・・・・・・・・・・・シールド板
24a・・・・・・・・・・・・・・・・・スリット
24b・・・・・・・・・・・・・・・・・屈曲部
50・・・・・・・・・・・・・・・・・・転がり軸受装置
51・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハウジング
52・・・・・・・・・・・・・・・・・・回転軸
53、54・・・・・・・・・・・・・・・転がり軸受
55・・・・・・・・・・・・・・・・・・内輪間座
56・・・・・・・・・・・・・・・・・・外輪間座
57・・・・・・・・・・・・・・・・・・インペラ
58・・・・・・・・・・・・・・・・・・メカニカルシール
59・・・・・・・・・・・・・・・・・・軸受シール
60・・・・・・・・・・・・・・・・・・水蒸気吸込み口
61・・・・・・・・・・・・・・・・・・インペラハウジング
62・・・・・・・・・・・・・・・・・・バックプレート
63・・・・・・・・・・・・・・・・・・加圧ボリュート
64・・・・・・・・・・・・・・・・・・背面空間
1 ... Rolling bearing device 2 ... Housing 3 ... ························· Rotation shaft 3a・ ・ ・ ・ ・ ・ 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 ・ ・ ・ ・... Outer ring 12a ... Outer rolling surface 12b, 13b ... .... Seal groove 13 ..... Inner ring 13a ..... Inner rolling surface 14 ...・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Retainer 15 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Rolling element 16 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Seal 17, 18 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Spacer 19 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Lid member 19a・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Shaft seal 21 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Core 22 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Seal members 22a, 22b ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Seal lip 24 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Shield plate 24a ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Slit 24b ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Bent part 50 ... Rolling bearing device 51 ... Housing 52 ...・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Rotating shaft 53, 54 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Rolling bearing 55 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・.... Inner ring spacer 56 ......... Outer ring spacer 57 ... ... Impeller 58 ...・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Mechanical seal 59 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Bearing seal 60 ... Water vapor inlet 61 ... Impeller housing 62 ... Back plate 63 ... Pressure volute 64 ...・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Back space

Claims (4)

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、
前記転がり軸受の両端部にシールが装着され、このシールが耐食性を有する鋼板からプレス加工によって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 comprising a rolling bearing interposed between the rotating shaft and the housing and rotatably supporting the rotating shaft with respect to the housing,
The rolling bearing device is characterized in that seals are attached to both end portions of the rolling bearing, and the seals are formed by press working from a steel plate having corrosion resistance.
前記シールがオーステナイト系ステンレス鋼鈑で形成されている請求項1に記載の転がり軸受装置。   The rolling bearing device according to claim 1, wherein the seal is formed of an austenitic stainless steel plate. 前記シールの内端部にシールリップを有するシール部材が一体に接合され、このシール部材が耐熱性、耐薬品性に優れたゴムで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 a seal member having a seal lip is integrally joined to an inner end portion of the seal, and the seal member is formed of rubber having excellent heat resistance and chemical resistance. 前記シール部材が、エチレン・プロピレンゴムで形成されている請求項3に記載の転がり軸受装置。   The rolling bearing device according to claim 3, wherein the seal member is made of ethylene / propylene rubber.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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