JP6619254B2

JP6619254B2 - 軸受冷却構造

Info

Publication number: JP6619254B2
Application number: JP2016024532A
Authority: JP
Inventors: 潤一郎池田; 悟吉之元; 和彦石田
Original assignee: Sasakura Engineering Co Ltd
Current assignee: Sasakura Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2016-02-12
Publication date: 2019-12-11
Anticipated expiration: 2036-02-12
Also published as: CN107084203B; KR20170095113A; CN107084203A; JP2017141924A

Description

本発明は、軸受冷却構造に関する。

ハウジングの内部に軸受を介して回転軸が支持された軸受装置は、例えば、ポンプ、ブロワ、コンプレッサ、アクチュエータ等、種々の用途に使用されている。このような軸受装置においては、回転軸が高速回転すると、軸受が高温になって熱変形を生じるおそれがあることから、軸受を冷却することが従来から検討されている。

例えば、特許文献１には、潤滑油が封入された軸受箱の内部に、回転リングを備える回転軸が軸受を介して支持された軸受装置において、潤滑油を冷却する冷却器を備え、回転軸の回転により回転リングが掻き上げた潤滑油が軸受に供給される構成が開示されている。

また、特許文献２には、軸受を介してボールねじを支持するハウジングに、冷却媒体が通過する冷却用貫通孔を軸方向に沿って形成し、この冷却用貫通孔をハウジングの周方向に沿って均等に複数配置した構成が開示されている。

特公平６−３７８９８号公報特開２０１４−７４４７９号公報

ところが、上記特許文献１に開示された構成は、軸受に対して潤滑油を均一に供給することが困難であるため、高速回転等で軸受が発熱した場合に、軸受の温度分布が周方向で不均一になっていた。

また、特許文献２に開示された構成は、複数の冷却用貫通孔が、軸受の周方向に間隔をあけて配置されるため、軸受を周方向にみた場合に、冷却用貫通孔が配置された部分と配置されていない部分とで冷却能力が相違することから、やはり周方向の温度分布が大きくなっていた。

このように、従来の冷却構造では、軸受に周方向の温度分布が生じることで熱変形が周方向で不均一になり易いことから、回転軸との隙間が不均一になって回転時の振動増加を招くと共に、これによって軸受の更なる発熱が生じ易くなるため、回転軸の高速回転が困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、軸受を周方向に均一に冷却することにより、回転軸の高速回転を安定して維持することができる軸受冷却構造の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、ハウジングと、前記ハウジング内に挿通された回転軸と、前記ハウジングおよび前記回転軸間に介在されたリング状の軸受とを備える軸受装置の前記軸受を冷却する構造であって、前記ハウジングの内部に冷却用通路が形成され、前記冷却用通路には、気体供給手段により冷却用気体を供給可能であり、前記冷却用通路は、前記軸受の外周を囲繞するように周方向全体にわたって形成されており、前記冷却用通路は、前記ハウジングの最下部のみに形成された導入口、および、前記ハウジングの最上部のみに形成された排出口を介して外部と連通しており、前記導入口から導入された冷却用気体が二方向への分流後に合流して前記排出口から排出され、前記ハウジングは、外筒と、前記外筒の両端部に嵌合されたリング状の一対の軸受ホルダとを備え、前記軸受は、前記軸受ホルダの内周面に保持されており、前記冷却用流路は、前記軸受ホルダの外周面に形成されている軸受冷却構造により達成される。

この軸受冷却構造において、前記冷却用通路は、前記軸受側の内周面に、周方向に沿って延びる冷却フィンが形成されていることが好ましい。

また、本発明の前記目的は、ハウジングと、前記ハウジング内に挿通された回転軸と、前記ハウジングおよび前記回転軸間に介在されたリング状の軸受とを備える軸受装置の前記軸受を冷却する構造であって、前記ハウジングの内部に冷却用通路が形成され、前記冷却用通路には、気体供給手段により冷却用気体を供給可能であり、前記冷却用通路は、前記軸受の外周を囲繞するように周方向全体にわたって形成されており、前記冷却用通路は、前記ハウジングの最下部のみに形成された導入口、および、前記ハウジングの最上部のみに形成された排出口を介して外部と連通しており、前記導入口から導入された冷却用気体が二方向への分流後に合流して前記排出口から排出され、前記気体供給手段は、前記排出口に取り付けられたファンを備え、前記ファンの作動により前記導入口から前記冷却用通路に外気が導入され、前記軸受装置は、蒸発濃縮装置のヒートポンプ装置に組み込まれており、前記ヒートポンプ装置の作動に連動して前記ファンが作動する軸受冷却構造により達成される。

本発明によれば、軸受を周方向に均一に冷却することにより、回転軸の高速回転を安定して維持することができる軸受冷却構造を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る軸受冷却構造を備える軸受装置の断面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。本発明の他の実施形態に係る軸受冷却構造を備える軸受装置の要部断面図である。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る軸受冷却構造を備える軸受装置の断面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１および図２に示すように、軸受装置１は、筒状に形成されたハウジング１０の内部に回転軸２０が挿通されており、ハウジング１０と回転軸２０との間に介在された一対のリング状の軸受３０ａ，３０ｂにより、回転軸２０が回転自在に支持されている。ハウジング１０は、台板２に取り付けられた複数の支持部材３により支持されている。軸受３０ａ，３０ｂは、例えば、アンギュラ玉軸受である。

ハウジング１０は、外筒１１と、外筒１１の両端部に嵌合されたリング状の一対の軸受ホルダ１２ａ，１２ｂとを備えており、軸受ホルダ１２ａ，１２ｂの内周面には、軸受３０ａ，３０ｂの外輪が保持部材１３ａ，１３ｂにより保持されている。軸受ホルダ１２ａ，１２ｂは、例えば、熱伝導性が良好で高強度の金属材料により形成することができる。軸受３０ａ，３０ｂの近傍には、従来の軸受装置と同様にオイルノズル（図示せず）を配置して、軸受３０ａ，３０ｂに対して冷却用のオイルを間欠噴霧するように構成してもよい。

軸受ホルダ１２ａ，１２ｂの外周面には、軸受３０ａ，３０ｂの外周を囲繞するように、溝状の冷却用流路４０ａ，４０ｂが周方向全体に形成されている。冷却用流路４０ａ，４０ｂの幅は、特に限定されないが、少なくとも軸受３０ａ，３０ｂの幅（軸方向の厚み）よりも大きいことが好ましく、リング状の冷却用流路４０ａ，４０ｂの内部に軸受３０ａ，３０ｂの全体が収まるように、冷却用流路４０ａ，４０ｂが配置されることが好ましい。冷却用流路４０ａ，４０ｂの深さは、軸受ホルダ１２ａ，１２ｂの強度を確保できる範囲で、なるべく深く（すなわち、残存する溝底を薄く）することが好ましい。

冷却用流路４０ａ，４０ｂは、外筒１０の最下部に形成された導入口４１ａ，４１ｂと、外筒１０の最上部に形成された排出口４２ａ，４２ｂとにそれぞれ連通されている。排出口４２ａ，４２ｂには、ケーシングの上下に開口を有する気体供給手段としてのファン５０ａ，５０ｂが取り付けられており、ファン５０ａ，５０ｂの作動により、導入口４１ａ，４１ｂから冷却用流路４０ａ，４０ｂに外気が導入される。冷却用流路４０ａ，４０ｂの底面（すなわち、軸受３０ａ，３０ｂ側の内周面）には、周方向に沿って延びる冷却フィン４３ａ，４３ｂが、軸方向に間隔をあけて複数形成されている。

上記の構成を備える軸受装置１は、回転軸２０を不図示の駆動手段により回転駆動すると共に、ファン５０ａ，５０ｂを作動させることにより、図２に矢印で示すように、導入口４１ａから冷却用流路４０ａの下部に導入された冷却用の空気が左右二方向に分流した後、冷却用流路４０ａの上部で合流されて排出口４２ａから排出される。これにより、軸受３０ａは外周全体が均一に冷却されるので、回転軸２０の回転により軸受３０ａが発熱した場合でも、周方向に温度分布が生じるのを抑制することができる。この結果、回転軸２０の高速回転時における振動等の発生を抑制して、安定した運転状態を維持することができる。

また、冷却用流路４０ａ，４０ｂの軸受３０ａ，３０ｂ側の内周面に、周方向に沿って延びる冷却フィン４３ａ，４３ｂを複数設けているので、冷却効率を高めることができると共に軸受ホルダ１２ａ，１２ｂを補強することができ、冷却用通路４０ａ，４０ｂの形成に伴うハウジング１０の強度低下を抑制することができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。例えば、図３に示すように、冷却用流路４０ａの内部に隔壁４４ａを設けて、隔壁４４ａを挟んで両側に導入口４１ａおよび排出口４２ａを配置することにより、導入口４１ａから冷却用流路４０ａに導入された冷却用の空気を、分流させることなく軸受３０ａの外周全体と熱交換させて、排出口４２ａから排出することができる。なお、図３において、図２と同様の構成部分には同一の符号を付している。

また、本実施形態においては、冷却用流路４０ａ，４０ｂの排出口４２ａ，４２ｂにファン５０ａ，５０ｂを取り付けているが、冷却用流路４０ａ，４０ｂに冷却用気体を導入するための手段は特に限定されず、例えば、他の設備で使用する圧縮空気等の気体供給源を導入口４１に配管接続して、冷却用流路４０ａ，４０ｂに冷却用気体を供給してもよい。

本発明の軸受冷却構造を備える軸受装置は、例えば、蒸発濃縮装置のヒートポンプ装置（蒸気圧縮装置）など、回転軸２０が高速回転する装置に好適に組み込むことができる。この場合、軸受装置が組み込まれる装置（例えば、ヒートポンプ装置等）の作動に連動してファン５０ａ，５０ｂを作動させることで、省電力化を図りつつ、回転軸２０の安定した回転を確実に得ることができる。

１軸受装置
１０ハウジング
２０回転軸
３０ａ，３０ｂ軸受
４０ａ，４０ｂ冷却用通路
４１ａ，４１ｂ導入口
４２ａ，４２ｂ排出口
４３ａ，４３ｂ冷却フィン
５０ファン（気体供給手段）

Claims

ハウジングと、前記ハウジング内に挿通された回転軸と、前記ハウジングおよび前記回転軸間に介在されたリング状の軸受とを備える軸受装置の前記軸受を冷却する構造であって、
前記ハウジングの内部に冷却用通路が形成され、前記冷却用通路には、気体供給手段により冷却用気体を供給可能であり、
前記冷却用通路は、前記軸受の外周を囲繞するように周方向全体にわたって形成されており、
前記冷却用通路は、前記ハウジングの最下部のみに形成された導入口、および、前記ハウジングの最上部のみに形成された排出口を介して外部と連通しており、前記導入口から導入された冷却用気体が二方向への分流後に合流して前記排出口から排出され、
前記ハウジングは、外筒と、前記外筒の両端部に嵌合されたリング状の一対の軸受ホルダとを備え、
前記軸受は、前記軸受ホルダの内周面に保持されており、
前記冷却用流路は、前記軸受ホルダの外周面に形成されている軸受冷却構造。
前記冷却用通路は、前記軸受側の内周面に、周方向に沿って延びる冷却フィンが形成されている請求項１に記載の軸受冷却構造。
ハウジングと、前記ハウジング内に挿通された回転軸と、前記ハウジングおよび前記回転軸間に介在されたリング状の軸受とを備える軸受装置の前記軸受を冷却する構造であって、
前記ハウジングの内部に冷却用通路が形成され、前記冷却用通路には、気体供給手段により冷却用気体を供給可能であり、
前記冷却用通路は、前記軸受の外周を囲繞するように周方向全体にわたって形成されており、
前記冷却用通路は、前記ハウジングの最下部のみに形成された導入口、および、前記ハウジングの最上部のみに形成された排出口を介して外部と連通しており、前記導入口から導入された冷却用気体が二方向への分流後に合流して前記排出口から排出され、
前記気体供給手段は、前記排出口に取り付けられたファンを備え、
前記ファンの作動により前記導入口から前記冷却用通路に外気が導入され、
前記軸受装置は、蒸発濃縮装置のヒートポンプ装置に組み込まれており、
前記ヒートポンプ装置の作動に連動して前記ファンが作動する軸受冷却構造。