WO2023145881A1 - 転がり軸受 - Google Patents

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WO2023145881A1 PCT/JP2023/002658 JP2023002658W WO2023145881A1 WO 2023145881 A1 WO2023145881 A1 WO 2023145881A1 JP 2023002658 W JP2023002658 W JP 2023002658W WO 2023145881 A1 WO2023145881 A1 WO 2023145881A1
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stainless steel
rolling
rolling bearing
austenitic stainless
bearing
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貴光 戸室
大輔 小林
努 佐藤
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日本精工株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
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    • F16C33/32—Balls
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    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/62—Selection of substances

Definitions

  • the present invention relates to rolling bearings, and more particularly to rolling bearings suitable for low-temperature applications, particularly for supporting rotating shafts of pumps and motors that circulate low-temperature liquids such as liquefied gas.
  • a liquefied gas pump device for pumping liquefied gas such as liquefied natural gas (LNG), liquefied petroleum gas (LPG), liquid hydrogen, liquid ammonia, liquid nitrogen, and liquefied propane is equipped with an impeller for pumping the liquefied gas.
  • Rolling bearings are used to rotatably support the main shaft (see Patent Documents 1 and 2).
  • rolling bearings incorporated in liquefied gas pump devices are required to have antirust performance so that rust does not occur even when the temperature returns from low temperature to room temperature and dew condensation occurs, and stainless steel is often used as the bearing material.
  • electroless Ni--P plating is applied to improve corrosion resistance (see Patent Document 3).
  • the rolling bearings incorporated in the liquefied gas pump device are used in a cryogenic environment because they come into contact with the liquefied gas. Moreover, since the liquefied gas does not contain oil, it cannot be lubricated with oil, creating an even harsher environment for bearings, causing wear between the rolling elements and either the outer ring raceway surface or the inner ring raceway surface. It is in an easy state.
  • the rolling bearings incorporated in the liquefied gas pump device are strongly required to have anti-rust performance as well as wear resistance, and further improvement is desired.
  • the present invention has been made in view of such problems, and is suitable for applications in contact with low-temperature liquids, such as rolling bearings incorporated in liquefied gas pump devices. It is an object of the present invention to provide a rolling bearing that is further improved to have increased durability.
  • a rolling bearing in which rolling elements are held between an outer ring and an inner ring so as to be free to roll, Materials for the outer ring, the inner ring, and the rolling elements are martensitic stainless steel, austenitic stainless steel, bearing steel, carbon steel with a carbon content of 0.3 to 0.4% by mass, and carbon content greater than that. selected from high carbon steel, and A DLC coating is formed on at least one of the raceway surface of the outer ring, the raceway surface of the inner ring, and the rolling surface of the rolling element. rolling bearing.
  • preferred embodiments of the present invention relating to rolling bearings relate to the following [2] to [4].
  • the rolling bearing of the present invention is suitable for use in contact with low-temperature liquids, such as a rolling bearing incorporated in a liquefied gas pump device, and can further improve wear resistance as well as rust prevention.
  • FIG. 1 is a sectional view showing an example of the rolling bearing of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a liquefied gas pump device, which is an example of the application of the rolling bearing of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the test time and the amount of increase in the radial clearance for the examples and the comparative examples.
  • the present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and found that a DLC (diamond-like carbon) coating is wear-resistant in a cryogenic environment such as a liquefied gas pump device that contacts with liquefied gas.
  • a DLC diamond-like carbon
  • the present inventors have found that this method is effective for sex, and have completed the present invention.
  • the present embodiment shows an example of the present invention, and the present invention is not limited to the present embodiment.
  • various changes or improvements can be added to the present embodiment, and forms to which such changes or improvements are added can also be included in the present invention.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a ball bearing that is one embodiment of the rolling bearing of the present invention.
  • a ball bearing (rolling bearing) 1 is configured by holding a plurality of balls (rolling elements) 30 between an outer ring 10 and an inner ring 20 by a cage 40 so as to be free to roll.
  • the materials of the outer ring 10, the inner ring 20, and the rolling elements 30 are martensitic stainless steel, austenitic stainless steel, bearing steel, carbon steel having a carbon content of 0.3 to 0.4% by mass, and carbon content is selected from higher carbon steels.
  • martensitic stainless steel and austenitic stainless steel are preferable because they are also excellent in rust prevention performance.
  • austenitic stainless steel can improve the wear resistance of rolling bearings used at extremely low temperatures. Martensitic stainless steel has excellent toughness and brittleness at room temperature, so it is widely used in applications that require wear resistance.
  • austenitic stainless steel which is said to be inferior in toughness and brittleness at room temperature, is superior in wear resistance.
  • austenitic stainless steel A or austenitic stainless steel B having the following composition is preferred.
  • the contents of the constituent elements are expressed in % by mass, and the balance other than the elements shown below is Fe and unavoidable impurities.
  • ⁇ Austenitic stainless steel A: C ⁇ 0.08, Si ⁇ 1.00, Mn ⁇ 2.00, P ⁇ 0.045, S ⁇ 0.030, Ni: 8.00 to 10.50, Cr: 18.00 to 20.00 include.
  • Austenitic stainless steel A is available as JIS-SUS304, and austenitic stainless steel B is available as JIS-SUS316 from the market.
  • a DLC film can be formed by a known method such as the CVD method or the PVD method. Although the film thickness of the DLC film is not limited, 0.4 to 2.0 ⁇ m is appropriate. If the film thickness is less than 0.4 ⁇ m, the film may not be uniformly formed, and durability is not sufficient. On the other hand, if the film thickness exceeds 2.0 ⁇ m, peeling or the like is likely to occur, resulting in insufficient durability.
  • the ball bearing 1 of the present embodiment is suitable for a liquefied gas pump device because it is excellent in wear resistance at cryogenic temperatures while suppressing the generation of rust.
  • FIG. 2 shows an example of a liquefied gas pump device.
  • the liquefied gas pump device 100 includes a housing 101, a main shaft 102 inserted through the housing 101, and housing 101 and main shaft 102. and the ball bearings 1, 1 interposed between and spaced apart in the axial direction.
  • the outer rings of the ball bearings 1, 1 are mounted inside the housing 101, the inner rings are fitted on the main shaft 102, and the main shaft 102 is rotatably supported by the ball bearings 1, 1 with respect to the housing 101.
  • An impeller 103 for pumping the liquefied gas is provided near one end of the main shaft 102, and a motor 104 (having a stator and a rotor) for rotationally driving the main shaft 102 is provided near the other end.
  • a deep groove ball bearing having a nominal number of 6206 (inner diameter: 30 mm, outer diameter: 62 mm, width: 16 mm, number of balls: 8, ball diameter: 3/8 inch) consisting of an inner ring, an outer ring and balls was prepared.
  • the inner ring, outer ring and balls were all made of SUS440C, and the retainer was made of ethylenetetrafluoroethylene (ETFE).
  • the ball was coated with an amorphous carbon film (DLC film).
  • the DLC coating was deposited by a sputtering method.
  • a Cr coating layer and a composite layer of W and C were formed in order from SUS440C, which is the base material.
  • the thickness of the DLC film was set to two types, 0.4 ⁇ m and 0.7 ⁇ m.
  • Test condition ⁇ Test bearing: deep groove ball bearing 6206 ⁇ Bearing material: SUS440C ⁇ Cage material: ETFE ⁇ Ball diameter: 3/8inch ⁇ Number of balls: 8 ⁇ Rotational speed: 1000 min -1 ⁇ Axial load: 53 kg ⁇ Test atmosphere: deionized water ⁇ Test temperature: 25°C
  • ⁇ Test 2> An angular contact ball bearing having a nominal number of 7305A (inner diameter: 25 mm, outer diameter: 62 mm, width: 17 mm, number of balls: 10, ball diameter: 3/8 inch) consisting of an inner ring, an outer ring and balls was prepared.
  • the inner ring, outer ring and balls are all made of SUS440C.
  • the retainer used was polytetrafluoroethylene (PTFE) as a base material and contained 5% by mass of molybdenum disulfide (MoS 2 ) and 15% by mass of glass fiber relative to the entire cage.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the ball is coated with an amorphous carbon film (DLC).
  • DLC coating was formed by a sputtering method, and a Cr coating layer and a composite layer of W and C were formed in order from SUS440C as the base material.
  • the film thickness of the DLC coating was set to 0.4 ⁇ m.
  • test bearing Using the above test bearing, a rotation test was conducted in liquid nitrogen to simulate a cryogenic environment.
  • the test conditions are as follows. The test was performed on a set of two bearings with the same name number, and the wear depth was measured from the shape measurement of the inner ring raceway surface after the test.
  • Test condition ⁇ Test bearing: Angular contact ball bearing 7305A ⁇ Bearing material: SUS440C ⁇ Retainer material: PTFE with filler ⁇ Ball diameter: 3/8 inch ⁇ Number of balls: 10 ⁇ Rotational speed: 6000 min -1 ⁇ Axial load: 240 kg ⁇ Test atmosphere: in liquid nitrogen ⁇ Test temperature: -196°C ⁇ Test time: 144 hours
  • bearings with a DLC coating on the ball show almost no wear, which can be said to be the result of preventing direct contact with the base material even in an environment of extremely low temperatures and poor lubricity.

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Abstract

液化ガス用ポンプ装置に組み込まれる転がり軸受のように、低温液体と接する用途に好適であり、防錆性能とともに、耐摩耗性を更に向上させて耐久性を高めた転がり軸受を提供する。転がり軸受（１）は、外輪（１０）、内輪（２０）及び転動体（３０）の材料が、マルテンサイト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、軸受鋼、炭素量が０．３～０．４質量％の炭素鋼、及び炭素量がそれより大きい高炭素鋼から選ばれ、かつ、外輪（１０）の軌道面（１１）、内輪（２０）の軌道面（２１）及び転動体（３０）の転動面（３１）の少なくとも一つに、ＤＬＣ被膜が形成されており、液化ガス用ポンプ装置の用途に好適である。

Description

転がり軸受
　本発明は、転がり軸受に関し、より詳細には低温用、特に液化ガスのような低温の液体を循環させるポンプや、モータなどの回転軸の支持用として好適な転がり軸受に関する。
　一般に、液化天然ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）、液体水素、液体アンモニア、液体窒素、液化プロパン等の液化ガスを圧送する液化ガス用ポンプ装置では、液化ガスを圧送するインペラーが取り付けられた主軸を回転自在に支持するために、転がり軸受が用いられている（特許文献１、２参照）。
　また、液化ガス用ポンプ装置に組み込まれる転がり軸受では、低温から常温に戻り結露した際でも錆が発生しないように防錆性能が要求されており、軸受材料としてステンレス鋼が使用されることが多い。また、無電解Ｎｉ－Ｐメッキを施して耐食性を高めることも行われている（特許文献３参照）。
日本国特許第４３０００８８号公報 日本国特開２０１０－１９８４号公報 日本国特表２００７－５２４０４５号公報
　上記したように、液化ガス用ポンプ装置に組み込まれる転がり軸受は、液化ガスと接触するため、極低温環境下で使用される。しかも、液化ガスには油分が混入していないため、油で潤滑することができず、軸受にとってはさらに過酷な環境であり、転動体と外輪軌道面又は内輪軌道面との間で摩耗が起きやすい状態になっている。
　このように、液化ガス用ポンプ装置に組み込まれる転がり軸受では、防錆性能とともに耐摩耗性とが強く要求されており、更なる向上が望まれている。
　本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、液化ガス用ポンプ装置に組み込まれる転がり軸受のように、低温液体と接する用途に好適であり、防錆性能とともに、耐摩耗性を更に向上させて耐久性を高めた転がり軸受を提供することを目的とする。
　本発明の上記目的は、転がり軸受に係る下記［１］の構成により達成される。
［１］　外輪と、内輪との間に、転動体を転動自在に保持してなる転がり軸受において、
　前記外輪、前記内輪及び前記転動体の材料は、マルテンサイト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、軸受鋼、炭素量が０．３～０．４質量％の炭素鋼、及び炭素量がそれより大きい高炭素鋼から選ばれ、かつ、
　前記外輪の軌道面、前記内輪の軌道面及び前記転動体の転動面の少なくとも一つに、ＤＬＣ被膜が形成されている、
転がり軸受。
　また、転がり軸受に係る本発明の好ましい実施形態は、以下の［２］～［４］に関する。
［２］　前記材料が、オーステナイト系ステンレス鋼である、［１］に記載の転がり軸受。
［３］　前記オーステナイト系ステンレス鋼は、下記のオーステナイト系ステンレス鋼Ａ又はオーステナイト系ステンレス鋼Ｂである、［２］に記載の転がり軸受。
・オーステナイト系ステンレス鋼Ａ：
　それぞれ質量％で、Ｃ≦０．０８、Ｓｉ≦１．００、Ｍｎ≦２．００、Ｐ≦０．０４５、Ｓ≦０．０３０、Ｎｉ：８．００～１０．５０、Ｃｒ：１８．００～２０．００を含む。
・オーステナイト系ステンレス鋼Ｂ：
　それぞれ質量％で、Ｃ≦０．０８、Ｓｉ≦１．００、Ｍｎ≦２．００、Ｐ≦０．０４５、Ｓ≦０．０３０、Ｎｉ：１０．００～１４．００、Ｃｒ：１６．００～１８．００、Ｍｏ：２．００～３．００を含む。
［４］　液化ガス用ポンプ装置に使用される、［１］～［３］のいずれか１つに記載の転がり軸受。
　本発明の転がり軸受は、液化ガス用ポンプ装置に組み込まれる転がり軸受のように、低温液体と接する用途に好適であり、錆防止とともに、耐摩耗性を更に向上させることができる。
図１は、本発明の転がり軸受の一例を示す断面図である。 図２は、本発明の転がり軸受の用途の一例である液化ガス用ポンプ装置を示す断面図である。 図３は、実施例と比較例の試験時間とラジアル隙間増加量の関係を示したグラフである。
　本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、液化ガス用ポンプ装置のように液化ガスと接触するような極低温環境下では、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）被膜が耐摩耗性に効果的であることを見出し、本発明を完成するに至った。
　以下に図面を参照して詳細に説明するが、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。また、本実施形態には種々の変更又は改良を加えることが可能であり、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明に含まれ得る。
　図１は、本発明の転がり軸受の一実施形態である玉軸受を示す断面図である。図示されるように、玉軸受（転がり軸受）１は、外輪１０と内輪２０との間に、複数の玉（転動体）３０を保持器４０により転動自在に保持して構成されている。
　本実施形態では、外輪１０、内輪２０及び転動体３０の材料がマルテンサイト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、軸受鋼、炭素量が０．３～０．４質量％の炭素鋼、及び炭素量がそれより大きい高炭素鋼から選ばれる。
　中でも、マルテンサイト系ステンレス鋼及びオーステナイト系ステンレス鋼は、防錆性能にも優れるため好ましい。特に、オーステナイト系ステンレス鋼は、極低温下で使用される転がり軸受の耐摩耗性を向上させることができる。マルテンサイト系ステンレス鋼は、常温での靱性や脆性に優れることから耐摩耗性が要求される用途に広く使用されているが、極低温下では、常温での耐摩耗性が維持されるのではなく、常温での靱性や脆性の劣るとされているオーステナイト系ステンレス鋼の方が耐摩耗性に優れる。
　オーステナイト系ステンレス鋼の鋼種には制限はないが、下記の組成をもつオーステナイト系ステンレス鋼Ａ、又はオーステナイト系ステンレス鋼Ｂが好ましい。なお、何れも構成元素の含有量は質量％であり、また、下記に示す元素以外の残部は、Ｆｅ及び不可避的不純物である。
・オーステナイト系ステンレス鋼Ａ：
　Ｃ≦０．０８、Ｓｉ≦１．００、Ｍｎ≦２．００、Ｐ≦０．０４５、Ｓ≦０．０３０、Ｎｉ：８．００～１０．５０、Ｃｒ：１８．００～２０．００を含む。
・オーステナイト系ステンレス鋼Ｂ：
　Ｃ≦０．０８、Ｓｉ≦１．００、Ｍｎ≦２．００、Ｐ≦０．０４５、Ｓ≦０．０３０、Ｎｉ：１０．００～１４．００、Ｃｒ：１６．００～１８．００、Ｍｏ：２．００～３．００を含む。
　なお、オーステナイト系ステンレス鋼ＡはＪＩＳ－ＳＵＳ３０４として、また、オーステナイト系ステンレス鋼ＢはＪＩＳ－ＳＵＳ３１６として、市場からも入手することができる。
　更には、外輪１０の外輪軌道面１１、内輪２０の内輪軌道面２１及び転動体３０の転動面３１の少なくとも一つに、ＤＬＣ被膜（図示せず）が形成されている。ＤＬＣ被膜が形成されることにより、極低温環境下での耐摩耗性が向上する。ＤＬＣ被膜は、ＣＶＤ法やＰＶＤ法など、公知の方法で成膜することができる。なお、ＤＬＣ被膜の膜厚には制限はないが、０．４～２．０μｍが適当である。膜厚が０．４μｍ未満では、均等に成膜されていないおそれがある他、耐久性が十分ではない。一方、膜厚が２．０μｍを超えると、剥離などが起こりやすく、耐久性が十分ではない。
　本実施形態の玉軸受１は、錆の発生を抑えつつ、極低温での耐摩耗性に優れるため、液化ガス用ポンプ装置に好適である。図２は、液化ガス用ポンプ装置の一例を示すが、図示されるように、液化ガス用ポンプ装置１００は、ハウジング１０１と、ハウジング１０１の内部に挿通された主軸１０２と、ハウジング１０１と主軸１０２との間に介在され軸方向に間隔を空けて配置された上記の玉軸受１，１とを備えている。
　玉軸受１，１の外輪がハウジング１０１の内側に装着され、内輪が主軸１０２に嵌合されていて、玉軸受１，１により主軸１０２がハウジング１０１に対して回転自在に支持されている。そして、主軸１０２の一端部近傍には、液化ガスを圧送するインペラー１０３が備えられており、他端部近傍には、主軸１０２を回転駆動するモータ１０４（ステータとロータを有する）が備えられている。上記したように、極低温環境下で使用されても回転不具合が生じにくい玉軸受１で主軸１０２を支持しているので、この液化ガス用ポンプ装置１００は、主軸１０２の回転不具合が生じにくい。
　以下に実施例を挙げて、本発明を更に説明する。
＜試験１＞
　内輪、外輪及び玉からなる、呼び番号６２０６の深溝玉軸受（内径３０ｍｍ、外径６２ｍｍ、幅１６ｍｍ、玉数８個、玉径３／８インチ）を用意した。内輪、外輪及び玉はいずれもＳＵＳ４４０Ｃ製とし、保持器はエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）製とした。玉には非晶質炭素膜（ＤＬＣ被膜）を被覆した。ＤＬＣ被膜は、スパッタリング法により成膜した。また、基材であるＳＵＳ４４０Ｃから順に、Ｃｒ被膜層、ＷとＣとの複合層とを成膜した。なお、ＤＬＣ被膜の膜厚は、０．４μｍと、０．７μｍとの２種類とした。
　上記の試験軸受を用いて、潤滑が乏しい環境を模擬して、下記の試験条件にて評価を行った。すなわち、試験前後に内輪、外輪及び玉の重量測定と、ラジアル隙間測定とを行い、重量減少量及びラジアル隙間増加量として試験結果を示した。
　また、玉にＤＬＣ被膜を被覆していない軸受を比較例とした。
（試験条件）
・試験軸受： 深溝玉軸受６２０６
・軸受材質：ＳＵＳ４４０Ｃ
・保持器材質：ＥＴＦＥ
・玉径：３／８ｉｎｃｈ
・玉数：８
・回転速度：１０００ｍｉｎ－１
・アキシアル荷重：５３ｋｇ
・試験雰囲気：イオン交換水
・試験温度：２５℃
　試験結果を表１及び図３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１及び図３に示すとおり、玉にＤＬＣ被膜を成膜した実施例では、内輪、外輪及び玉の全ての摩耗量が少なかった。その結果、ラジアル隙間の増加も低減されている。さらに、ＤＬＣ被膜の膜厚が０．７μｍの場合には、長時間試験した場合でもその効果が持続している。ＤＬＣ被膜の膜厚が０．４μｍの場合では、１０時間時点でＤＬＣ被膜がなくなっているものがあった。
＜試験２＞
　内輪、外輪及び玉からなる、呼び番号７３０５Ａのアンギュラ玉軸受（内径２５ｍｍ、外径６２ｍｍ、幅１７ｍｍ、玉数１０個、玉径３／８インチ）を用意した。内輪、外輪及び玉はいずれもＳＵＳ４４０Ｃ製とした。また、保持器は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を母材とし、保持器全体の５質量％の二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、及び１５質量％のグラスファイバーを含有したものを用いた。
　また、玉には非晶質炭素膜（ＤＬＣ）を被覆した。ＤＬＣ被膜は、スパッタリング法により成膜し、基材であるＳＵＳ４４０Ｃから順に、Ｃｒ被膜層、ＷとＣとの複合層とを成膜した。なお、ＤＬＣ被膜の膜厚は、０．４μｍとした。
　また、玉にＤＬＣ被膜を成膜していない軸受を比較例とした。
　上記の試験軸受を用いて、極低温環境を模擬するために液体窒素中で回転試験を行った。試験条件は下記のとおりである。試験は、同じ名番の軸受を２個１組で行い、試験後の内輪軌道面の形状測定から摩耗深さを測定した。
（試験条件）
・試験軸受： アンギュラ玉軸受７３０５Ａ
・軸受材質：ＳＵＳ４４０Ｃ
・保持器材質：充填材入りＰＴＦＥ
・玉径：３／８ｉｎｃｈ
・玉数：１０
・回転速度：６０００ｍｉｎ－１
・アキシアル荷重：２４０ｋｇ
・試験雰囲気：液体窒素中
・試験温度：－１９６℃
・試験時間：１４４時間
　試験結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示すように、玉にＤＬＣ被膜を成膜した軸受では、ほとんど摩耗が生じておらず、極低温かつ潤滑性に乏しい環境においても母材の直接接触を防止した結果といえる。
　以上、各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　なお、本出願は、２０２２年１月２８日出願の日本特許出願（特願２０２２－０１２３０４）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
１　玉軸受（転がり軸受）
１０　外輪
１１　外輪軌道面
２０　内輪
２１　内輪軌道面
３０　玉（転動体）
３１　転動面
４０　保持器
１００　液化ガス用ポンプ装置
１０１　ハウジング
１０２　主軸
１０３　インペラー
１０４　モータ

Claims (4)

  1. 　外輪と、内輪との間に、転動体を転動自在に保持してなる転がり軸受において、
    　前記外輪、前記内輪及び前記転動体の材料は、マルテンサイト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、軸受鋼、炭素量が０．３～０．４質量％の炭素鋼、及び炭素量がそれより大きい高炭素鋼から選ばれ、かつ、
    　前記外輪の軌道面、前記内輪の軌道面及び前記転動体の転動面の少なくとも一つに、ＤＬＣ被膜が形成されている、
    転がり軸受。
  2. 　前記材料が、オーステナイト系ステンレス鋼である、請求項１に記載の転がり軸受。
  3. 　前記オーステナイト系ステンレス鋼は、下記のオーステナイト系ステンレス鋼Ａ又はオーステナイト系ステンレス鋼Ｂである、請求項２に記載の転がり軸受。
    ・オーステナイト系ステンレス鋼Ａ：
    　それぞれ質量％で、Ｃ≦０．０８、Ｓｉ≦１．００、Ｍｎ≦２．００、Ｐ≦０．０４５、Ｓ≦０．０３０、Ｎｉ：８．００～１０．５０、Ｃｒ：１８．００～２０．００を含む。
    ・オーステナイト系ステンレス鋼Ｂ：
    　それぞれ質量％で、Ｃ≦０．０８、Ｓｉ≦１．００、Ｍｎ≦２．００、Ｐ≦０．０４５、Ｓ≦０．０３０、Ｎｉ：１０．００～１４．００、Ｃｒ：１６．００～１８．００、Ｍｏ：２．００～３．００を含む。
  4. 　液化ガス用ポンプ装置に使用される、請求項１～３のいずれか１項に記載の転がり軸受。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000240667A (ja) * 1999-02-23 2000-09-05 Nsk Ltd 転がり軸受
WO2006080527A1 (ja) * 2005-01-31 2006-08-03 Nsk Ltd. 薄肉軸受
JP2014101985A (ja) * 2012-11-22 2014-06-05 Nsk Ltd 転がり軸受及び液化ガス用ポンプ装置
JP2014114508A (ja) * 2012-11-15 2014-06-26 Nsk Ltd 高耐食転がり軸受
WO2016140225A1 (ja) * 2015-03-03 2016-09-09 Ntn株式会社 極低温環境用転がり軸受

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000240667A (ja) * 1999-02-23 2000-09-05 Nsk Ltd 転がり軸受
WO2006080527A1 (ja) * 2005-01-31 2006-08-03 Nsk Ltd. 薄肉軸受
JP2014114508A (ja) * 2012-11-15 2014-06-26 Nsk Ltd 高耐食転がり軸受
JP2014101985A (ja) * 2012-11-22 2014-06-05 Nsk Ltd 転がり軸受及び液化ガス用ポンプ装置
WO2016140225A1 (ja) * 2015-03-03 2016-09-09 Ntn株式会社 極低温環境用転がり軸受

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