Rolling Bearing for Environments of Ultrahigh Temperatures
3. 真空超高温用転がり軸受の紹介
（ウルトラクリーンWB軸受とその改良軸受）
高温真空下で使用される転がり軸受の潤滑は，油や グリースを使用できないため，固体潤滑剤を適用して いる．固体潤滑剤を転動部へ供給するために，スパッ タリングなどにより直接軌道面に固体潤滑膜を成膜す る方法がある．この方法は，軸受の回転初期から機能 するため多用されているが，軌道面の被膜が摩滅する と急激に摩耗が進み，焼付きに至るので長寿命は期待 できない．
NTNでは，固体潤滑剤を継続的に供給するために，
鋼球1個を二硫化タングステン焼結球（以下WS2球）
に置き換えた，『ウルトラクリーンWB軸受』（図7）
を商品化している 2）．
NTN TECHNICAL REVIEW No.80（2012）
WS2
60% WS2
80% WS2
90% WS2
95%
0.01 0.1 1 10 100 1000
h
MoS2
60% MoS2
95%
打ち切り
運転 時間
図8 固体潤滑剤焼結球の耐久性評価結果 Test results of endurance test for solid lubricants
ウルトラクリーン
WB 軸受 特殊 PTFE 被膜 仕様軸受 0
10 20 30
mN・m 回転 トル ク
図9 回転トルク測定結果 Results of rotating torque 図7 ウルトラクリーンWB軸受
Ultra-clean WB bearing
WS2焼結球 本項目では，ウルトラクリーンWB軸受の紹介と真 空超高温（400℃）下で耐久性向上への改良開発の 状況について紹介する．
試験軸受 真 空 度 回転速度
寿命判定 温 度 スラスト荷重
608（φ8×φ22×7）
10-5Pa
200˚C 1550min-1
83.4N
急激なトルク上昇が発生した時点 表4 固体潤滑剤焼結球の耐久性評価条件 Test conditions of endurance test for solid lubricants
試験軸受 真 空 度 回転速度
寿命判定 温 度 スラスト荷重
608（φ8×φ22×7）
10-5Pa
300˚C 1550min-1
9.8N
急激なトルク上昇が発生した時点 表6 高温耐久性評価条件
High temperature endurance test conditions 試験軸受
真 空 度 回転速度 温 度 スラスト荷重
608（φ8×φ22×7）
10-5Pa
常 温 500min-1
196N 表5 回転トルクの評価条件 Measurement conditions of rotating torque
3. 1 固体潤滑剤焼結球の高温耐久性
表4に示すように，固体潤滑剤焼結球を組み込んだ 軸受について，固体潤滑剤の種類および配合量の検討 を行った．その結果，図8に示すようにWS2球の高温 耐久性は，MoS2球よりも優れ，WS2を95%配合し たものが最も長寿命であった3)．
3. 2 各種性能評価
WS2を最適量配合した焼結球を組み込んだウルトラ クリーンWB軸受の各種性能評価結果を以下に示す．
3. 2. 1 回転トルク
表5に示す評価条件で，真空中におけるウルトラク リーンWB軸受の回転トルクを測定した．その結果，
図9に示すように従来の特殊PTFE被膜仕様より低ト ルクであることを確認した．
3. 2. 2 高温（300℃）耐久性
表6に示す評価条件でウルトラクリーンWB軸受の 高温耐久性を評価した．その結果，図10に示すよう にウルトラクリーンWB軸受の高温耐久性は，従来の 特殊PTFE被膜仕様と比較して，約5倍以上の性能で あった．
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超高温環境用転がり軸受
3. 3 ウルトラクリーンWBの改良開発
今後，太陽電池パネル製造装置に用いる真空超高温 用軸受の使用温度は400℃まで上がると予測されて いる．NTNが開発，商品化したウルトラクリーンWB 軸受(以下，従来品)の真空環境連続使用は，300℃が 限界であるため，400℃に対応可能な軸受を開発し ている．
3. 3. 1 軸受仕様
下記2つの仕様にて，耐久性を評価した．
仕様 ①：従来品のステンレス鋼球をセラミック球に 変更（WS2焼結球1個）
仕様 ②：仕様①のWS2焼結球を1個追加し，2個使用
（図12参照）
3. 2. 3 高荷重耐久性
表7に示す評価条件でウルトラクリーンWB軸受の 高荷重耐久性を評価した．その結果，図11に示すよ うにウルトラクリーンWB軸受の高荷重耐久性は，従 来の特殊PTFE被膜仕様と比較して約9倍以上の性能 であった．
ウルトラクリーン
WB 軸受 特殊 PTFE 被膜 仕様軸受 10
100 1000 10000
h 運転 時間
打ち切り
図10 高温耐久性評価結果 Results of high temperature endurance tests
WS2焼結球 セラミック球
図12 開発軸受②の転動体と焼結球の配置 Arrangement of ceramic balls and WS2balls of
development bearing ②
ウルトラ
クリーン WB 軸受 特殊 PTFE 被膜 仕様軸受 10
100 1000
10000 打ち切り
h 運転 時間
図11 高荷重耐久性評価結果 Results of heavy load endurance tests 試験軸受
真 空 度 回転速度
寿命判定 温 度 スラスト荷重
608（φ8×φ22×7）
10-5Pa
常 温 500min-1
256N
急激なトルク上昇が発生した時点 表7 高荷重耐久性評価条件 Heavy load endurance test conditions
試験軸受 真 空 度 回転速度
寿命判定 温 度 スラスト荷重
608（φ8×φ22×7）
10-5Pa
400˚C 1000min-1
196N
急激なトルク上昇が発生した時点 表8 超高温耐久性評価条件
Ultra-high temperature endurance test conditions 3. 3. 2 超高温（400℃）耐久性
表8に示す評価条件で開発品と従来品の超高温耐久 性を評価した．その結果，図13に示すように従来品 と比較して開発品の仕様①で約2倍以上，仕様②で約 60倍以上となった．
NTN TECHNICAL REVIEW No.80（2012）
執筆者近影
有鼻 美葵 産業機械事業本部
産業機械技術部
川村 隆之 先端技術研究所
ウルトラクリーン WB 軸受
（従来品）
開発軸受
① 開発軸受
② 10
100 1000 10000
h 運転 時間
図13 超高温（400℃）耐久性 Results of ultra-high temperature endurance test
at 400˚C
4. まとめ
本稿では，大気で400℃超高温環境下で使用可能 なULTAGE大気・超高温環境用深溝玉軸受を紹介し た．今後，フィルム延伸機テンタクリップやガラス製 造装置の用途をはじめ，さらなる適用用途の開拓に取 り組んでいく．
また，グローバルな市場拡大が進む太陽電池用パネ ル製造装置に用いられる真空・超高温環境用軸受とし て，ウルトラクリーンＷＢ軸受および，現在開発中の 真空下400℃対応軸受を紹介した．
今後も市場ニーズに合致した新商品を開発し，各種 超高温環境用装置のメンテナンス期間の延長や信頼性 の向上，省エネルギー化に貢献する所存である．
参考文献
1）社団法人 日本トライボロジー学会 固体潤滑研究会，
新版 固体潤滑ハンドブック，第一版，養賢堂，P56，
(2010)
2）中島 良一，本多 正明：クリーン環境用ウルトラクリ ーン軸受，NTN TECHNICAL REVIEW No.74 (2006) 76-81
3）筒井 英之，平田 正和：二硫化タングステン焼結ボー ルを組み込んだ軸受の真空中での耐久性，日本トラ イボロジー学会 トライボロジー会議2007-5予稿集 (2007) 173-174
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NTN TECHNICAL REVIEW No.80（2012）