(57)【要約】【課題】耐摩耗性を損なうことなく、無潤滑摺動時における発熱量を低減させることにより、スリーブと軸の抱き付き及び回転軸の熱曲がりを防止することができる、無注水軸受装置を提供することである。【解決手段】ポンプの主軸を回転支持する無注水軸受装置において、無注水軸受装置は、主軸の外周面に対向して配置される軸受摺動部材と、軸受摺動部材の外周面側を保持するハウジングとを有し、軸受摺動部材の外周面側とハウジングとの間には冷媒が貯留されるための間隙が設けられている無注水軸受装置。【選択図】  図２
2017133442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプの主軸を回転支持する無注水軸受装置において、
前記無注水軸受装置は、前記主軸の外周面に対向して配置される軸受摺動部材と、前記軸受摺動部材の外周面側を保持するハウジングとを有し、前記軸受摺動部材の外周面側と前記ハウジングとの間には冷媒が貯留されるための間隙が設けられている無注水軸受装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無注水軸受装置において、前記軸受摺動部材は含水性材料である無注水軸受装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の無注水軸受装置において、前記ハウジングには、前記間隙に貯留するための冷媒を導入するための導入口が設けられる無注水軸受装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の無注水軸受装置において、前記間隙は、前記軸受摺動部材または前記軸受ハウジングの円周方向に沿って設けられている無注水軸受装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の無注水軸受装置であって、
前記軸受ハウジング内部に水タンクが連結され、前記軸受ハウジングの外周側に前記導水口が設けたことを特徴とする無注水軸受装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の無注水軸受装置を、前記縮軸の下部と中間部の少なくとも一方に配置したポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無注水軸受装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、都市部で発生する集中豪雨の際、都市排水機場への雨水流入は、大量かつ急激なものとなっており、都市型洪水発生の危険性が高くなっている。このような都市型洪水の発生を回避するためには、緊急時でも速やかに動作する排水ポンプが必要である。そのため、排水機場においては、雨水が機場に流入する以前に、排水ポンプを空転運転する先行待機運転が強く求められている。
【０００３】
先行待機運転時における無潤滑摺動、排水運転時における異物等を含む揚水中での摺動が、繰り返し行われるような環境下において、無注水軸受は回転軸を支持する軸受である。従来使用されていた、外部注水装置によって水潤滑状態を維持するような注水軸受と比較して、コストやメンテナンス性において優れており、縦軸ポンプの中でも、主に先行待機ポンプ等に採用されている。
【０００４】
無注水軸受は、軸受ハウジングと、回転軸と、一定のクリアランスを隔てて支持する円筒状の軸受摺動部材と摺動する回転軸に設置されるスリーブと、により構成されている。また、スリーブは高強度材料（超硬等）、軸受は摺動性の良い樹脂材料（ＰＥＥＫ樹脂）が主に用いられており、無潤滑摺動及び異物摩耗に長時間耐え得ることができる。
【０００５】
しかしながら、無潤滑摺動時における発熱量は非常に大きく、それによる弊害は多数存在する。例えば、スリーブや軸受摺動部材の熱膨張により、スリーブと軸受摺動部材との間に存在するクリアランスが消失し、スリーブと軸受摺動部材が接触する抱き付きという現象が発生する。また、アンバランスやミスアライメントによるスリーブと軸受摺動部材の部分的な摺動により、周方向において局所的に温度が上昇し、それに伴い回転軸は熱曲がりを起こし、振動増加等が発生する。
【０００６】
これに対し、特許文献１のような構造が提案されている。特許文献１には、軸受摺動部材の材料にスリーブよりも熱伝導率の高い材料を使用することにより、摺動熱を軸部材内に留めることなく、軸受外に放熱させることができる。また、軸受摺動部材の外周側と軸受ハウジング内周側に間隙を設けることにより、熱膨張によるスリーブと軸受摺動部材におけるクリアランスの消失を防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−５２２７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された構造の場合、軸受材料にスリーブよりも熱伝導率の高い材料を使用することになるため、熱伝導率の小さい樹脂材料を軸受側に使用することができない。そのため、特許文献１ではスリーブに樹脂材料、軸受摺動部材にステンレス鋼という組み合わせを提案しているが、回転側に軸受材料よりも硬度の低い材料を使用すると、摩耗し易くなることが知られている。
【０００９】
本発明の目的は、耐摩耗性を損なうことなく、無潤滑摺動時における発熱量を低減させることにより、スリーブと軸の抱き付き及び回転軸の熱曲がりを防止することができる、無注水軸受装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、例えば、ポンプの主軸を回転支持する無注水軸受装置において、無注水軸受装置は、主軸の外周面に対向して配置される軸受摺動部材と、軸受摺動部材の外周面側を保持するハウジングとを有し、軸受摺動部材の外周面側とハウジングとの間には冷媒が貯留されるための間隙が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、耐摩耗性を損なうことなく、無潤滑摺動時における発熱量を低減させることにより、スリーブと軸の抱き付き及び回転軸の熱曲がりを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の縦軸ポンプの縦断面図である。
【図２】無注水軸受装置５の詳細を示したものである。
【図３】本実施例と摺動部材が含水性材料でない場合における発熱量及び摩耗量を表す図である。
【図４】間隙１１を設ける位置の変形例である。
【図５】導水口１２、導水溝１３および空気抜き１４を設けた変形例である。
【図６】軸受ハウジング１０の内部に設けられた水タンク１５が設けられた場合の変形例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
本発明の第１の実施例について図１〜図３を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の縦軸ポンプの縦断面図である。
【００１６】
図１に示すように、縦軸ポンプ１は、鉛直方向に延び回転する回転軸２の下端部に、羽根車３が固定されており、羽根車３の下方から羽根車３の外周部を覆い、さらに上方にまでポンプケーシング４が延びている。ポンプケーシング４は、羽根車３の部分を除いてほぼ円筒形に形成されており、中心部を回転軸２が貫通している。ポンプケーシング４の内部は、揚水の流路を形成する。
【００１７】
ポンプケーシング４を貫通する回転軸２は、上下方向の複数個所、本実施例では２カ所において、無注水軸受装置５（５ａ、５ｂ）によって回転可能に支持されている。図１に示した実施例では、羽根車３の近傍において、一方の無注水軸受装置５ａが設けられており、縦軸ポンプ１の設置面である床面１５よりも下方であって、この縦軸ポンプ１を駆動する駆動モータ６に、カップリング７を介して接続される回転軸２の途中に、無注水軸受装置５ｂが設置されている。
【００１８】
図２は、無注水軸受装置５の詳細を示したものである。
【００１９】
図２は、図１における無注水軸受装置５をプラスｙ方向から見た場合の縦断面図である。無注水軸受装置５ａ、５ｂの両方、もしくは一方が図２に示す構成を有している。無注水軸受装置５は、回転軸２の外周面側に設けられたリング状（環状）の部材であるが、ここではプラスx軸方向の領域に存在する部分のみを記載している。回転軸２の外周面にはスリーブ８が設けられている。無注水軸受装置５は、スリーブ８に対向して配置されるリング状（環状）の軸受摺動部材９と、このリング状の軸受摺動部材９を保持する円筒状の軸受ハウジング１０とからなる。ここで、軸受摺動部材９は、フェノール樹脂等の含水性材料であり、軸受摺動部材９の外周側には間隙１１が円周方向に設けられている。
【００２０】
上記構成において、含水した状態の軸受摺動部材９は、無潤滑摺動時においても軸受摺動部材９に含水された水分が軸受摺動部材９の表面から浸出するため、従来の樹脂材料（ＰＥＥＫ樹脂）よりも高い摺動特性が得られる。また、軸受摺動部材９の外周側に設けられた間隙１１により、排水運転時に水が貯留されるため、軸受摺動部材９の含水率は常に一定以上を維持できる。ここで、軸受摺動部材９に間隙１１が形成されているので、貯留された水と軸受摺動部材９との接触面積が多くなり、効果的に軸受摺動部材９から水分を浸出することができる。また、無注水軸受装置５はポンプケーシング内部に設置されているため通気性及び排水機場の湿度の観点から、間隙１１内に貯留された水は、最低でも１年間は保持できると考えられる。ただし、軸受摺動部材９は含水した状態では膨潤し、寸法が増加するため、内径加工を行う際は、軸受摺動部材９を十分に含水させた状態で行う必要がある。
【００２１】
図３は、本実施例と摺動部材が含水性材料でない場合における発熱量及び摩耗量を表す図である。
【００２２】
図３に示すように、本実施例は無潤滑摺動時においても水分が軸受摺動部材９から浸出するため、摺動特性に優れており、発熱量はさらに低減可能である。また、摩耗量に関しては上述した通り、回転側に軸受材料よりも硬度の低い材料を使用すると、摩耗し易くなるという特性を回避できるため、大幅に低減することができる。
【実施例２】
【００２３】
上述の第１の実施例においては、軸受摺動部材９の外周側に間隙１１が設けられていたが、これに限らない。図４は、間隙１１を設ける位置の変形例である。図４のように、軸受ハウジング１０の内周側に間隙１１を設けてもよい。軸受ハウジング１０が金属のような部材である場合には、図３のように軸受摺動部材９に間隙１１を設ける場合と比較して、加工性がよい。
【実施例３】
【００２４】
上述の実施例においては、間隙１１は軸受摺動部材９と軸受ハウジング１０によって塞がれていたが、これに限らない。図５は、導水口１２、導水溝１３および空気抜き１４を設けた変形例である。導水口１２を軸受摺動部材９の摺動面近傍に設け、導水溝１３を導水口１２と間隙１１とを連結するように設け、導水溝１３に空気抜き１４を設けている。本構成により、排水運転時における揚水を導入口１２から導入し、導水溝１３を介して間隙１１に水が導入される。よって、間隙１１には常に水が貯留されている状態となるため、摺動特性の向上、発熱量の低減が可能となる。
【実施例４】
【００２５】
図６は、軸受ハウジング１０の内部に設けられた水タンク１５が設けられた場合の変形例である。
【００２６】
図６に示すように、本発明の無注水軸受装置５は、軸受摺動部材９の外周側に設けられた間隙１１に、軸受ハウジング１０の内部に設けられた水タンク１５が連結され、軸受ハウジング１０の外周側に導水口が設けられている。導水口１２が軸受ハウジング１０の外周側に設けられているため、外部から水タンク１５に水を導入できるため、排水運転を行わずとも、給水作業が実施可能である。これにより、間隙１１に貯留される水の保持時間は大幅に増加する。
【００２７】
上述の実施例においては、間隙１１は断面矩形の溝が円周方向に設けられていたが、これに限らない。すなわち、間隙１１と軸受摺動部材９との接触面積が大きくなるように、適宜間隙の形状や本数を変更できる。
【００２８】
また、実施例１においては、流体を水に限定していたが、これに限らない。すなわち、油のような他の流体であっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
その他の構成及び効果は第１の実施例と同様である。なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加，削除，置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１    縦軸ポンプ
２    回転軸
３    羽根車
４    ポンプケーシング
５ａ、５ｂ    無注水軸受
６    駆動モータ
７    カップリング
８    スリーブ
９    軸受摺動部材
１０    軸受ハウジング
１１    間隙
１２    導水口
１３    導水溝
１４    空気抜き
１５    水タンク
【図１】
2017133442.tif 000003
【図２】
2017133442.tif 000004
【図３】
2017133442.tif 000005
【図４】
2017133442.tif 000006
【図５】
2017133442.tif 000007
【図６】
2017133442.tif 000008