(57)【要約】【課題】高温・高速・水蒸気や水を含む気体の混入といった苛酷な環境下においても焼付き寿命特性に優れた燃料電池用転がり支持装置を提供する。【解決手段】針状ころ軸受１０の外輪１１が、Ｃ：０．３〜１．１重量％、Ｓｉ：０．１５〜１．５重量％、Ｃｒ：０．５〜１．８重量％、Ｍｎ：０．１５〜１．８重量％、残部Ｆｅ及び不可避の不純物の合金鋼に対して、浸炭窒化処理後、焼入れ処理及び２００°Ｃ以上の焼戻し処理を施して、表面のＳｉ濃度（重量％）とＮ濃度（重量％）の積で表される値が０．０８〜０．９１とされた耐焼付材料を用いて形成され、且つ針状ころ軸受１０が嵌め込まれた凹状部９の開口端にシールＳを設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の軌道部材の間に複数の転動体が転動自在に配設された転がり支持装置において、
前記一対の軌道部材及び前記転動体の内の少なくとも一つが、Ｃ：０．３〜１．１重量％、Ｓｉ：０．１５〜１．５重量％、Ｃｒ：０．５〜１．８重量％、Ｍｎ：０．１５〜１．８重量％、残部Ｆｅ及び不可避の不純物の合金鋼に対して、浸炭窒化処理後、焼入れ処理及び２００°Ｃ以上の焼戻し処理を施して、表面のＳｉ濃度（重量％）とＮ濃度（重量％）の積で表される値が０．０８〜０．９１とされた耐焼付材料を用いて形成されたことを特徴とする転がり支持装置。
【請求項２】
一対の軌道部材の間に複数の転動体が転動自在に配設された転がり支持装置において、
前記一対の軌道部材及び前記転動体の内の少なくとも一つが、Ｃ：０．３〜０．６重量％、Ｓｉ：０．８〜１．５重量％、Ｃｒ：０．５〜１．８重量％、Ｍｎ：０．１５〜１．８重量％、残部Ｆｅ及び不可避の不純物の合金鋼に対して、浸炭窒化処理後、焼入れ処理及び２４０〜５５０°Ｃの焼戻し処理を施して表面の残留オーステナイト量を３体積％以下とすると共に、表面のＳｉ濃度（重量％）とＮ濃度（重量％）の積で表される値が０．  ３４〜０．  ９１とされた耐焼付材料を用いて形成されたことを特徴とする転がり支持装置。
【請求項３】
軸受空間をシールするシール手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の転がり支持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水蒸気又は水分を含んだ気体を圧送する圧送機やコンプレッサ等の転がり支持部に用いる転がり軸受等の転がり支持装置に関し、特に、燃料電池用の水蒸気圧送機やコンプレッサ等に好適な転がり支持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池は、使用する電解質によって、固体高分子型（ＰＥＦＣ）、固体電解質型（ＳＯＦＣ）、リン酸型（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ）、アルカリ型（ＡＦＣ）の種類に分類されるが、いずれの型式の燃料電池も、電解質板又は電解質膜の両面をカソード（  酸素極）  とアノード（  燃料極）  の両電極で挟持させ、カソード側には酸化剤ガスとして空気中の酸素（Ｏ２  ）を供給すると同時に、アノード側には燃料ガスとして水素（Ｈ２  ）を供給するようにしたものを１セルとし、セパレータを介した各セルを多層に積層してスタックとするようにしてある。
【０００３】
このような燃料電池には、カソード側へ空気を圧送する空気供給装置と、アノード側へ水素を供給する循環装置とが備えられている。
また、燃料電池に酸素と水素を供給して反応させる際には、燃料電池の形式（  例えば固体高分子型等）によっては水蒸気を加えて反応させる必要がある。さらに、燃料極に供給する水素はガソリンやメタン等の炭化水素系化合物や水等から製造するが、例えばガソリンを原料とする場合は、非常に高温の水蒸気が必要となることから、燃料電池のエネルギー効率を上げるために、燃料電池に水蒸気圧送機が備えられる場合がある。これらの装置には、排ガスタービンでコンプレッサを駆動させる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モータ駆動方式等がある。
【０００４】
そして、前記空気供給装置及び前記循環装置のコンプレッサや前記水蒸気圧送機の回転軸は、転がり支持装置の一例としての転がり軸受によって回転自在に支持されるようになっている。
また、燃料電池では、反応にかかわる物質以外の物質が燃料電池スタックに混入すると性能が著しく劣化することから、燃料電池に組み込まれる装置には非常に高い清浄度が要求される。このため、上記のような燃料電池用転がり支持装置では、潤滑剤の流出やアウトガスの放出を防止するために軸受空間内をシールするシール手段が設けられている。
【０００５】
更に、燃料電池用転がり支持装置では、転がり寿命に至る前に著しい摩耗や焼付きが生じるという問題がある。従来からのコンプレッサに用いられる軸受で寿命向上を図るものとして、軌道輪が、鋼中酸素濃度６ｐｐｍ以下の鋼材で軌道面が熱処理により硬化され、グリースが、４０°Ｃの動粘度が６０ｃＳｔ以上９０ｃＳｔ未満である合成油を基油とし、ウレア化合物から成る増ちょう剤を１８〜２８重量％含むものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−３５１４５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、燃料電池用の転がり支持装置では、転がり寿命に至る前に生じる著しい摩耗や焼付きを防止するには、上記特許文献１での合金成分を更に改善する余地がある。
これは、上記したような燃料電池特有の使用環境による。例えば、高温の水蒸気を圧送する場合では、高温環境下での潤滑剤の劣化や圧送した水蒸気により潤滑剤が軸受外部に流出することによる潤滑不良や、寸法安定性の劣化に伴うはめあい隙間の変動により焼付きに至るからである。それに加えて、特に燃料電池自動車に搭載されるものでは、重量の軽減やシステムの簡略化等が求められることから占有体積を極力小さくする必要があり、このような装置のコンパクト化に伴い低下する圧送能力を補うように高速回転の環境下で使用されるため焼付きが問題となる。
【０００８】
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、高温・高速・水蒸気や水を含む気体の混入といった苛酷な環境下においても焼付き寿命特性に優れ、特に燃料電池用として好適に用いることができる転がり支持装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、一対の軌道部材の間に複数の転動体が転動自在に配設された転がり支持装置において、
前記一対の軌道部材及び前記転動体の内の少なくとも一つが、Ｃ：０．３〜１．１重量％、Ｓｉ：０．１５〜１．５重量％、Ｃｒ：０．５〜１．８重量％、Ｍｎ：０．１５〜１．８重量％、残部Ｆｅ及び不可避の不純物の合金鋼に対して、浸炭窒化処理後、焼入れ処理及び２００°Ｃ以上の焼戻し処理を施して、表面のＳｉ濃度（重量％）とＮ濃度（重量％）の積で表される値が０．０８〜０．９１とされた耐焼付材料を用いて形成されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、一対の軌道部材の間に複数の転動体が転動自在に配設された転がり支持装置において、
前記一対の軌道部材及び前記転動体の内の少なくとも一つが、Ｃ：０．３〜０．６重量％、Ｓｉ：０．８〜１．５重量％、Ｃｒ：０．５〜１．８重量％、Ｍｎ：０．１５〜１．８重量％、残部Ｆｅ及び不可避の不純物の合金鋼に対して、浸炭窒化処理後、焼入れ処理及び２４０〜５５０°Ｃの焼戻し処理を施して表面の残留オーステナイト量を３体積％以下とすると共に、表面のＳｉ濃度（重量％）とＮ濃度（重量％）の積で表される値が０．  ３４〜０．  ９１とされた耐焼付材料を用いて形成されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、軸受空間をシールするシール手段を備えたことを特徴とする。
ここで、本発明における各含有元素の作用及び含有量の臨界的意義について説明する。
（Ｃ：０．３〜１．１重量％好ましくはＣ：０．３〜０．６重量％）
Ｃは焼入れ、焼戻し後の硬さを向上するために、必要な元素である。尚、浸炭窒化することにより表面の炭素濃度は上昇するため、この数値は素材の段階におけるＣの含有量である。
【００１２】
Ｃの含有量が１．１重量％を超えると、素材の段階で巨大な炭化物が発生するため、機械加工性及び靭性が低下し破壊強度も低下する。従って、Ｃ含有量の上限を１．１重量％とした。
一方、Ｃの含有量が０．３重量％未満であると、軸受として使用する場合の負荷時にせん断応力が働く深さのところまで必要な硬さを得ることのできる炭素濃度とするために浸炭窒化処理時間を長くする必要があり、熱処理生産性が低下するとともにコスト的に不利となる。従って、Ｃ含有量の下限を０．３重量％とした。
【００１３】
但し、特にＣの含有量が０．６重量％を超える場合では残留オーステナイト量が多くなり、高温環境下での寸法安定性が阻害されるため、Ｃ含有量の上限は０．６重量％が好ましい。
（Ｓｉ：０．１５〜１．５重量％好ましくは０．８〜１．５重量％）
Ｓｉは製鋼時において脱酸剤として必要な元素であり、その効果を十分得るためにＳｉ含有量の下限を０．１５重量％とした。また、Ｓｉは固溶強化及び焼戻し軟化抵抗性を向上させて軸受の寿命を延長するのに有効な元素であるが、その含有量が多くなると機械的強度の低下、被削性の低下、浸炭窒化性の低下につながるためＳｉ含有量の上限を１．５重量％とした。
【００１４】
但し、後述するように本発明者等による試験の結果、Ｓｉの含有率が０．８重量％以上であると、格段に耐焼付き性が向上することが明らかであることからＳｉ含有量の下限を０．８重量％とすることが好ましい。
（Ｃｒ：０．５〜１．８重量％）
Ｃｒは焼入れ性及び焼戻し軟化抵抗性の向上に有効な元素である。また、微細な炭化物を均一に形成する析出硬化により、たとえ高温焼戻しを行っても十分な表面硬さが得られ、また、基地の強靭性を向上することができる。そして、硬くて微細なＣｒ炭化物により耐摩耗性を向上する働きもある。さらに、Ｃｒは炭化物形成元素であるため、浸炭窒化層のＣ濃度を高める結果、浸炭阻害性のあるＳｉを多く含有しても材料の浸炭窒化性を高めることができる。
【００１５】
これらの作用、効果を発揮させ、必要な表面硬さＨＲＣ６０以上を確保するためにＣｒ含有量の下限を０．５重量％とした。
一方、Ｃｒの含有量が１．８重量％を超えると、素材の段階で巨大な炭化物が生じてしまい、この炭化物の回りで応力集中が生じることを原因として軸受寿命が低下する虞れがある。また、必要以上のＣｒ含有量の増加はコスト的にも不利であるし、巨大炭化物を微細化しようとすると高温での焼入れが必要となり熱処理生産性が低下する。よって、本発明では、Ｃｒ含有量の上限値を１．８重量％とした。
（Ｍｎ：０．１５〜１．８重量％）
Ｍｎは製鋼時に脱酸、脱硫剤として作用すると共に、焼入れ性の向上に大きな役割を担うことから、少なくとも０．１５重量％必要であるためＭｎ含有量の下限を０．１５重量％とした。
【００１６】
しかし、Ｍｎの含有量が１．８重量％を超えると、非金属介在物を多く生じさせるため寿命が低下し、その他鍛造性、被削性等の機械加工性が低下する。よって、Ｍｎ含有量の上限を１．８重量％とした。
（浸炭窒化、焼入れ、高温焼戻し処理を行う意義）
本発明においては、表層部に浸炭窒化、焼入れ、焼戻しの処理によって微細な炭化物が生じる。この炭化物は硬く耐摩耗性に優れ、その結果、高速条件下でも摩耗を抑え、焼付きを防ぐことができる。しかも、炭化物の大きさは微細であり（１．０μｍ以下）、負荷時の応力集中源となることがないため効果的に寿命の向上に寄与する。
【００１７】
また、本発明の合金鋼に浸炭窒化を行い、これに焼入れ、高温焼戻しを施すことにより表層部に前記微細な炭化物を析出できると共に、残留オーステナイトを極力低減することが可能となる。
残留オーステナイトは高温環境下でマルテンサイトに変態し、この変態時に寸法変化が生じて、例えば軸受の内外輪の隙間が減少することによって焼付きの原因となるため、高温焼戻しにより残留オ―ステナイト量を３体積％以下にすることが好ましい。
【００１８】
この時の焼戻し温度は、焼戻し温度が低いと残留オーステナイトをマルテンサイトに変態させることが困難であるとの観点から、２００°Ｃ以上好ましくは２４０〜５５０°Ｃ程度とする。
（浸炭窒化処理後の表面炭素濃度：０．７〜１．２重量％）
軸受として必要な転がり疲労強度を得るためには、表面炭素濃度が０．７重量％以上である必要があるため浸炭窒化処理後の表面炭素濃度の下限は０．７重量％が好ましい。また、表面炭素濃度が１．２重量％を超えると、巨大炭化物が形成され易くなり、このような巨大炭化物が欠陥となって、転がり疲労寿命が低下することがあるため上限は１．２重量％が好ましい。
（浸炭窒化処理後の表面窒素濃度：０．１〜０．９重量％）
窒素は、耐摩耗性および耐焼付き性を向上させる作用を有する。特に、著しく耐焼付き性を向上させるためには、軸受部材の表面に０．１重量％以上存在させる必要があるため浸炭窒化処理後の表面窒素濃度の下限は０．１重量％が好ましい。しかしながら、表面窒素濃度が０．９重量％を超えると研削され難くなるため、軸受の仕上げ工程である研磨工程の生産性が低下することから表面窒素濃度の上限は０．９重量％が好ましい。
（軸受空間をシールするシール手段）
前記したように、燃料電池システムでは反応に関わる物質以外の物質が燃料電池スタックに混入するとそれがスタック中の触媒の性能を劣化させ、ひいては燃料電池の性能を著しく劣化させる。従って、本発明の転がり支持装置では潤滑剤の流出やアウトガスの放出を防止するという目的のため軸受空間をシールするシール手段を設けた。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の一例である転がり支持装置を組み込んだ燃料電池用スクロール式コンプレッサの断面図、図２及び図３は本発明の他の実施の形態を説明するための図である。
【００２０】
図１は、燃料電池用のスクロール式コンプレッサを示したものであり、このスクロール式コンプレッサ１は、一対の渦巻き部品である固定スクロール２と旋回スクロール３とからなる圧縮機構部Ａと、ハウジング４内に互いに軸方向に離間配置された二個のシール付玉軸受５，６を介して回転自在に支持された主軸７を回転駆動させる駆動モータ部Ｃと、主軸７の先端部に該主軸７に対して偏心して軸方向に延設されたクランクピン８により旋回スクロール３を旋回させるクランク機構部Ｂとを備えており、固定スクロール２と旋回スクロール３との間に形成される空間が外側から中心に移動しながら容積を小さくし、気体を圧縮する構造になっている。
【００２１】
図中左側の玉軸受５と旋回スクロール３との間、図中右側の玉軸受６のハウジング４の底部側にはそれぞれシールＳが設けられている。また、旋回スクロール３の中央部には有底円筒状の凹状部９が設けられており、この凹状部９には二つの針状ころ軸受１０が嵌め込まれ、主軸７のクランクピン８を軸として旋回スクロール３を相対回転自在に支持している。凹状部９の開口端にはシールＳが設けられている。
【００２２】
クランク機構部Ｂには、旋回スクロール３の自転を阻止しつつ旋回運動させる自転阻止機構としてボールカップリング２０が設けられている。なお、自転防止機構には、図１に示すボールカップリングの他にも、オルダムカップリングやピン＆リングカップリング等を用いることができ、また、特開２００２−７０７６２号公報に開示されているような、転がり軸受を用いた従動クランク機構等、いずれの機構を採用しても構わない。
【００２３】
ここで、この実施の形態では、転がり支持装置として、針状ころ軸受１０を例に採り、該針状ころ軸受１０の外輪１１を、Ｃ：０．３〜１．１重量％（好ましくはＣ：０．３〜０．６重量％）、Ｓｉ：０．１５〜１．５重量％（好ましくはＳｉ：０．８〜１．５重量％）、Ｃｒ：０．５〜１．８重量％、Ｍｎ：０．１５〜１．８重量％、残部Ｆｅ及び不可避の不純物の合金鋼に対して、浸炭窒化処理後、焼入れ処理及び２００°Ｃ以上の焼戻し処理（好ましくは２４０〜５５０°Ｃの焼戻し処理を施して表面の残留オーステナイト量を３体積％以下とする）を施して、表面のＳｉ濃度（重量％）とＮ濃度（重量％）の積で表される値が０．０８〜０．９１（好ましくは０．  ３４〜０．  ９１）とされた耐焼付材料を用いて形成し、且つ凹状部９の開口端に設けられたシールＳを軸受空間をシールするシール手段としている。
【００２４】
これにより、高温・高速・水蒸気や水を含む気体の混入といった苛酷な環境下においても焼付き寿命特性に優れたものとすることができ、また、凹状部９の開口端に設けられたシールＳにより、潤滑剤の流出やアウトガスの放出を防止することができる。この場合、シール手段は、この実施の形態に限定されるものではなく、潤滑剤の流出やアウトガスの放出の防止が可能な構造であればいがなる型式のシール構造を採用してもよい。
【００２５】
なお、本発明の転がり支持装置は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、内輪を備えていない針状ころ軸受１０を例に採ったが、内輪を備えた針状ころ軸受の場合には、外輪１１、内輪及び針状ころ（転動体）１２の少なくとも一つに上述した耐焼付材料を用いれば良い。
【００２６】
また、上記実施の形態では、転がり支持装置として、針状ころ軸受１０を例に採ったが、これに限定されず、玉軸受５及び／又は６の外輪、内輪及び転動体の少なくとも一つを上述した耐焼付材料で形成してもよい。この場合、玉軸受５及び／又は６の外輪の両端部内周面に取り付けられた非接触型シール５Ｓ，６Ｓ（接触型シールでも可）をシール手段として潤滑剤の流出やアウトガスの放出の防止することができるが、これに代えて、或いはこれに加えて、玉軸受５と旋回スクロール３との間のシールＳ及び図中右側の玉軸受６のハウジング４の底部側のシールＳをシール手段としてもよい。
【００２７】
更に、上記実施の形態では、スクロール式コンプレッサの転がり支持部に本発明を適用した場合を例に採ったが、これに限定されず、斜板式、ロータリ式、スクリュー式等のあらゆるコンプレッサの転がり支持部に本発明を適用可能であり、ターボチャージャ方式を含めたインペラ式の圧送機等、気体を圧送する装置全ての転がり支持部に本発明を適用することができる。
【００２８】
図２は、燃料電池用のインペラ式圧送機の転がり支持部に本発明を適用した例を示したものである。
このインペラ式圧送機は、ハウジング４０内に互いに軸方向に離間配置された二個の玉軸受４１，４２を介して回転可能に支持された主軸４３を駆動モータ４４で回転駆動させることにより、送気管４５内に配置されて主軸４３のハウジング４０からの突出端に取り付けられた水蒸気圧送用のインペラ４６を回転させ、該インペラ４６の回転により水蒸気が送気管４５内を圧送されるもので、この場合、玉軸受４１及び／又は４２の外輪、内輪及び転動体の少なくとも一つが上述した耐焼付材料で形成されている。この場合、玉軸受４１及び／又は４２の外輪の両端部内周面に取り付けられた非接触型シール４１Ｓ，４２Ｓ（接触型シールでも可）をシール手段として潤滑剤の流出やアウトガスの放出の防止することができるが、これに代えて、或いはこれに加えて、玉軸受４１のインペラ４６側に設けられたシールＳ及び玉軸受４２のハウジング４０の底部側のシールＳをシール手段としてもよい。
【００２９】
図３は、スクリュー式（リショルム式）コンプレッサの転がり支持部に本発明を適用した例である。
このスクリュー式コンプレッサは、駆動モータ５０で回転駆動される主軸５１の回転力をギヤ機構５２を介してスクリュー５３に伝達して気体を圧縮するようにしたもので、この場合、主軸５１を回転可能に支持する玉軸受５４，５５、及び／又はスクリュー５３の回転軸を回転可能に支持する玉軸受５６，５７の外輪、内輪及び転動体の少なくとも一つが上述した耐焼付材料で形成されている。この場合、各玉軸受に隣接配置されたシールＳをシール手段として潤滑剤の流出やアウトガスの放出の防止している。
【００３０】
【実施例】
次に、上記転がり支持装置の効果を具体的に実験した結果を説明する。
表１に示す組成（重量％）の供試材Ａ〜Ｌを溶製後、球状化焼鈍、鍛造、旋削を行い、内径２５ｍｍ、外径６２ｍｍ、幅１７ｍｍの深溝玉軸受の内輪および外輪を作製した。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
次いで、外輪及び内輪に対して、所定のエンリッチガスおよびＮＨ３  ガスを含んだ雰囲気中で、温度８４０〜９２０°Ｃで３〜２０時間加熱した後、油冷却により焼入れを行い、その後、２００〜５５０°Ｃで１．５〜２．０時間加熱する焼戻しを行った後、研削にて仕上げた。なお、表面炭素濃度および表面窒素濃度を変化させるために、試験体毎にエンリッチガス濃度およびＮＨ３  ガス濃度を調整した。表１のそれぞれの鋼で得られた表面炭素濃度、表面窒素濃度（重量％）、硬さ（ＨＶ）、表面の残留オーステナイト（γ）量（体積％）およびＳｉ＊Ｎ値を表２に示す。
【００３３】
なお、本発明でいう表面とは、表面から２０μｍまでのごく表面層のことを意味する。表面炭素濃度と表面窒素濃度、硬さおよび表面の残留γ量はそれぞれ発光分析装置、ビッカース硬度計およびＸ線分析装置にて測定した。また、Ｓｉ＊Ｎ値は表１のＳｉ濃度値と表２のＮ濃度値との積で表示しており、Ｓｉ濃度値は浸炭窒化処理前後で変化しないものとする。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
表２のＮｏ．１〜Ｎｏ．２３の鋼で形成された内外輪間に転動体としてＪＩＳ鋼種ＳＵＪ２製のボールを組み込み、グリースを充填した後、外輪の両端部内周面に非接触型のシールを取り付け、軸受内部を密封して試験軸受とし、次の試験を行った。なお、Ｎｏ．２３は比較材として雰囲気を調整して浸炭窒化を全く行わなかった。また、転動体の材質については本実施例ではＪＩＳ鋼種ＳＵＪ２を用いた例を示しているが、これに限定されるものではなく、本発明材やセラミック等他の材料を用いても同様の効果が得られる。
【００３６】
前記試験軸受をスピンドル装置の回転軸に組み込み、１．５ｋＷのモータでプーリ及びベルトを介して１００００ｍｉｎ−１の条件で回転させた。このとき、試験軸受に対しては、軸受ハウジングの自重によりラジアル荷重９８Ｎを、ハウジングに取り付けたコイルばねによりアキシアル荷重９８Ｎをそれぞれ負荷した。
また、ヒータにより軸受外輪温度を１４０°Ｃに加熱し、軸受外輪に取り付けた熱電対により温度制御した。更に、試験機外部に備え付けている水蒸気発生装置から軸受周りに水蒸気を供給した。このようにして高速・高温・水蒸気混入という燃料電池特有の環境を再現する実験条件とした。そして、トルク増加によりモータの電流値が定常値より２Ａ上昇した時を軸受寿命（焼付寿命）とした。
【００３７】
本発明の鋼においては、その焼付寿命特性が鋼表面のＳｉ濃度とＮ濃度（ともに重量％）との積（Ｓｉ＊Ｎ値）で整理できることを見出した。焼付寿命試験の結果を図４に示す。図中では汎用軸受鋼（ＳＵＪ２）に高温焼戻しを施したものに対応する表２のＮｏ．２３の寿命を１とした場合の寿命比で表している。また、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２２の鋼については、Ｓｉ＊Ｎ値が０．０８〜０．９１で、本発明範囲とされている。
【００３８】
図４より、燃料電池で要求される環境で軸受を使用した場合、本発明で得られた鋼は汎用軸受鋼と比較していずれも長寿命となっていることが分かる。また、Ｓｉ＊Ｎ値が上昇するに従い寿命比は単調に増加し、Ｓｉ＊Ｎ値が０．０８以上になるとその寿命比が２倍以上となり明らかな寿命の向上がみられるようになる。さらに、Ｓｉ＊Ｎ値が０．３４以上で寿命比は高いレベル（約４〜５倍）を保つようになる。
【００３９】
このようにＳｉ＊Ｎ値を０．０８以上にすることで焼付寿命を改善でき、特にＳｉ＊Ｎ値を０．３４以上（Ｓｉ：０．８重量％以上）にすればＳｉとＮによる焼付寿命の向上の効果を十分に発揮させることができるため、著しい焼付寿命の改善がなされることが分かる。なお、Ｓｉ＊Ｎ値が０．９１を超えるような鋼を作製することは可能であるが、Ｓｉ＊Ｎ値が０．９１を超えてもその効果はほぼ飽和してしまうばかりか、Ｓｉ量とＮ量がともに増大することにより機械加工性および熱処理生産性が著しく低下してコストの上昇を招く。
【００４０】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、高温・高速・水蒸気や水を含む気体の混入といった苛酷な環境下においても焼付き寿命特性に優れ、特に燃料電池用として好適に用いることができる転がり支持装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例である転がり支持装置を組み込んだ燃料電池用スクロール式コンプレッサの断面図である。
【図２】本発明を燃料電池用インペラ式圧送機に適用した例を示す断面図である。
【図３】本発明を燃料電池用スクリュー式（リショルム式）コンプレッサに適用した例を示す断面図である。
【図４】本発明例と比較例におけるＳｉ＊Ｎと寿命比との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１０…針状ころ軸受（転がり支持装置）
１１…外輪（軌道部材）
１２…針状ころ（転動体）
Ｓ…シール（シール手段）
【図１】
2004225743.tif 000005
【図２】
2004225743.tif 000006
【図３】
2004225743.tif 000007
【図４】
2004225743.tif 000008