(57)【要約】【課題】オイルの温度が低いときであっても、コンプレッサ装置を始動させるとき、駆動軸および／または軸受における焼き付きを抑制させるのに有利なコンプレッサ装置および燃料電池システムを提供する。【解決手段】コンプレッサ装置１は、コンプレッサ部３２と、コンプレッサ部３２の駆動軸３４を回転可能に支持する軸受４と、オイルを軸受４に潤滑のために供給するオイル供給通路５０とオイルを貯留するオイルタンク５２とオイルタンク５２のオイルをオイル供給通路５０に供給するオイルポンプ５４とを有するオイル供給系５と、オイル温度センサ６０と、オイル圧力センサ６３と、オイル温度とオイル圧力に基づいて、軸受４に供給するオイル流量を制御して駆動軸３４の焼き付きを抑制させるようにオイルポンプ５４を制御する制御部７とを具備する。【選択図】図１
2010048222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸と前記駆動軸に設けられた羽根部と前記駆動軸をこれの軸芯回りで回転させる駆動部とを有するコンプレッサ部と、
前記コンプレッサ部の前記駆動軸を回転可能に支持する軸受と、
オイルを前記軸受に潤滑のために供給するオイル供給通路と前記オイルを貯留するオイルタンクと前記オイルタンクの前記オイルを前記オイル供給通路に供給するオイルポンプとを有するオイル供給系と、
前記オイル供給系における前記オイルの温度を直接的または間接的に検知するオイル温度センサと、
前記オイル供給系における前記オイルの圧力を直接的または間接的に検知するオイル圧力センサと、
前記オイル温度センサで検知されたオイル温度と、前記オイル圧力センサで検知された前記オイルの圧力とに基づいて、前記オイルポンプを制御し、前記軸受に供給するオイル流量を制御し、前記駆動軸および／または前記軸受の焼き付きを抑制させる制御部とを具備するコンプレッサ装置。
【請求項２】
請求項１において、オイルの温度が第１所定温度Ｔ１以下のときにおいて前記コンプレッサ装置を始動させるとき、前記制御部は、前記オイル流量を、前記コンプレッサ部の定常運転モードを実施するときにおける前記オイル流量よりも増加させるコンプレッサ装置。
【請求項３】
請求項１において、オイルの温度が第１所定温度Ｔ１以下のときにおいて前記コンプレッサ装置を始動させるとき、前記制御部は、前記オイルポンプへの通電量を、前記コンプレッサ部の定常運転モードを実施するときにおける前記オイルポンプへの通電量よりも増加させるコンプレッサ装置。
【請求項４】
請求項１において、オイルの流動性が低下する第１所定温度Ｔ１よりも前記オイルの温度が低いときにおいて前記コンプレッサ装置を始動させるとき、前記制御部は、前記オイルポンプへの通電量を、前記コンプレッサ部の定常運転モードを実施するときにおける前記オイルポンプへの通電量よりも増加させ、且つ、前記コンプレッサ部の前記定常運転モードを実施するときにおける回転速度よりも低い回転速度で前記コンプレッサ部を回転させる始動制御を実行するコンプレッサ装置。
【請求項５】
請求項２または３において、前記第１所定温度Ｔ１よりも前記オイルの温度が上昇したとき、前記制御部は、前記始動制御を終了し、前記オイルポンプへの通電量を前記始動制御における前記オイルポンプへの通電量よりも減少させ、且つ、前記コンプレッサ部を前記定常運転モードにおいて駆動させるコンプレッサ装置。
【請求項６】
電解質を挟む燃料極および酸化剤極をもつ燃料電池と、
前記燃料電池の前記燃料極に供給される燃料が流れる燃料供給通路と、
前記燃料電池の前記酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤供給通路と、
前記酸化剤供給通路において前記燃料電池の上流に設けられ前記酸化剤ガスを前記燃料電池の前記酸化剤極に搬送させる酸化剤ガス搬送源とを具備しており、
前記酸化剤ガス搬送源は、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載のコンプレッサ装置で構成されている燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサ装置および燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンプレッサ装置は、駆動軸と駆動軸に設けられた羽根部と駆動軸をこれの軸芯回りで回転させる駆動部とを有するコンプレッサ部と、コンプレッサ部の駆動軸を回転可能に支持する軸受と、オイルを軸受に潤滑のために供給するオイル供給通路とオイルタンクとオイルタンクのオイルをオイル供給通路に供給するオイルポンプとを有するオイル供給系とを有する（特許文献１，２）。
【特許文献１】特開平６−１７３８５８号公報
【特許文献２】特開２０００−２７７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献に係るコンプレッサ装置によれば、オイルの温度が低いときにおいて、例えばオイルの温度が０℃以下のように低いときにおいて、コンプレッサ装置を始動させるとき、軸受の潤滑が必ずしも充分ではなく、駆動軸および／または軸受における焼き付きが発生するおそれがあった。
【０００４】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、オイルの温度が低いときであっても、例えばオイルの温度が０℃以下のように低いときであっても、コンプレッサ装置を始動させるとき、軸受の潤滑性を向上させ、駆動軸および／または軸受における焼き付きを抑制させるのに有利なコンプレッサ装置および燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明に係るコンプレッサ装置は、駆動軸と駆動軸に設けられた羽根部と駆動軸をこれの軸芯回りで回転させる駆動部とを有するコンプレッサ部と、コンプレッサ部の駆動軸を回転可能に支持する軸受と、オイルを軸受に潤滑のために供給するオイル供給通路とオイルを貯留するオイルタンクとオイルタンクのオイルをオイル供給通路に供給するオイルポンプとを有するオイル供給系と、オイル供給系におけるオイルの温度を直接的または間接的に検知するオイル温度センサと、オイル供給系におけるオイルの圧力を直接的または間接的に検知するオイル圧力センサと、オイル温度センサで検知されたオイル温度と、オイル圧力センサで検知されたオイル圧力とに基づいて、オイルポンプを制御し、軸受に供給するオイル流量を制御し、駆動軸および／または軸受の焼き付きを抑制させる制御部とを具備する。
【０００６】
オイル温度センサは、オイル供給系におけるオイルの温度を直接的または間接的に検知する。オイル圧力センサは、オイル供給系におけるオイルの圧力を直接的または間接的に検知する。オイル温度センサで検知されたオイル温度と、オイル圧力センサで検知されたオイル圧力に基づいて、制御部は、軸受に供給するオイル流量を制御して駆動軸および／または軸受の焼き付きを抑制させるようにオイルポンプを制御する。
【０００７】
ここで、オイル温度センサで検知されたオイル温度が低いとき、オイルは流れにくい状態となっており、軸受に供給されるオイル流量は減少し、駆動軸および／または軸受の焼き付きが発生し易くなっている。このため、制御部は、オイル温度センサで検知されたオイル温度と、オイル圧力センサで検知されたオイル圧力とに基づいて、軸受に供給するオイル流量を増加させるようにオイルポンプを制御し、駆動軸および／または軸受の焼き付きを抑制させる。これにより軸受に供給するオイル流量が適性化され、軸受の潤滑性が向上され、軸受に回転可能に支持されている駆動軸および／または軸受の焼き付きが抑制される。
【０００８】
（２）本発明に係る燃料電池システムは、電解質を挟む燃料極および酸化剤極をもつ燃料電池と、燃料電池の燃料極に供給される燃料が流れる燃料供給通路と、燃料電池の酸化剤極に酸化剤ガスを供給する酸化剤供給通路と、酸化剤供給通路において燃料電池の上流に設けられ酸化剤ガスを燃料電池の酸化剤極に搬送させる酸化剤ガス搬送源とを具備しており、酸化剤ガス搬送源は、上記したコンプレッサ装置で構成されている。
【０００９】
オイル温度センサは、オイル供給系におけるオイルの温度を直接的または間接的に検知する。直接的に検知とは、他のパラメータを介さずにオイルの温度を検知することをいう。間接的に検知とは、他のパラメータを介してオイルの温度を検知することをいう。オイル圧力センサは、オイル供給系におけるオイルの圧力を直接的または間接的に検知する。直接的に検知とは、他のパラメータを介さずにオイルの圧力を検知することをいう。間接的に検知とは、他のパラメータを介してオイルの圧力を検知することをいう。
【００１０】
オイル温度とオイル圧力とに基づいて、制御部は、オイルポンプを制御し、軸受に供給するオイル流量を制御し、駆動軸および／または軸受の焼き付きを抑制させる。
【００１１】
ここで、オイル温度センサで検知されたオイル温度が低いとき、オイルは流れにくい状態となっており、軸受に供給されるオイル流量は減少し、駆動軸および／または軸受の焼き付きが発生し易くなっている。この場合、燃料電池システムを起動させると、コンプレッサ装置の駆動軸および／または軸受の焼き付きが発生し易くなっており、コンプレッサ装置の長寿命化、燃料電池システムの長寿命化には限界がある。
【００１２】
このため、オイル温度とオイル圧力とに基づいて、制御部は、オイルポンプを制御し、軸受に供給するオイル流量を増加するようにオイルポンプを制御し、駆動軸および／または軸受の焼き付きを抑制させる。これにより軸受に供給されるオイル流量が適性化され、軸受の潤滑性が向上され、軸受に回転可能に支持されている駆動軸および／または軸受の焼き付きが抑制される。
【００１３】
本発明に係るコンプレッサ装置、燃料電池システムによれば、次の好適態様が採用できる。
【００１４】
・オイルの流動性が低下する第１所定温度Ｔ１よりもオイルの温度が低いとき、オイルの粘度は高く、オイルは流れにくい。そこで、オイルの温度が第１所定温度Ｔ１よりも低いときにおいてコンプレッサ装置を始動させるとき、制御部は、オイルポンプを駆動させてオイルを軸受に供給するものの、コンプレッサ部を停止させたままとしておくことが好ましい。この場合、オイルポンプを駆動させるため、オイルを軸受に早期に供給できる。このためコンプレッサ部を回転駆動させるとき、駆動軸および／または軸受の焼き付きが抑制される。
【００１５】
・オイルの温度が第１所定温度Ｔ１以下のときにおいてコンプレッサ装置を始動させるとき、制御部は、オイル流量を、コンプレッサ部の定常運転モードを実施するときにおけるオイル流量よりも増加させることができる。これによりオイルの温度が低いためオイルが軸受に流れにくいときであっても、オイル流量が増加される。このため、オイルが軸受に良好に供給され、軸受の潤滑性が良好に確保される。これにより駆動軸およぴ／または軸受の焼き付けが良好に抑制される。オイル流量は、オイルを軸受に供給させるオイル供給通路におけるオイル流量である。オイル流量を増加させるためには、オイルポンプの単位時間あたりの回転数を増加させたり、オイル供給通路にバルブが設けられている場合には、バルブの開度を増加させたりできる。
【００１６】
・オイルの流動性が低下する第１所定温度Ｔ１よりもオイルの温度が低いときにおいてコンプレッサ装置を始動させるとき、制御部は、オイルポンプへの通電量を、コンプレッサ部の定常運転モードを実施するときにおけるオイルポンプへの通電量よりも増加させる始動制御を実行することが好ましい。これによりオイルの温度が低いためオイルが軸受に流れにくいときであっても、オイルポンプへの単位時間あたりの通電量が増加され、オイルポンプの回転速度が増加される。このため、オイルが軸受に良好に供給され、軸受の潤滑性が良好に確保される。これにより駆動軸およぴ／または軸受の焼き付けが良好に抑制される。
【００１７】
ここで、第１所定温度Ｔ１は、オイルの流動性が充分でない温度を意味し、コンプレッサ装置が使用される地域、オイルの材質、オイルの粘度等に応じて適宜設定されるが、例えば、１０℃、５℃、０℃、−５℃、−１０℃、−２０℃とすることができる。但しこれらに限定されるものではない。
【００１８】
オイルポンプは、パルス電流によりデューティ制御される方式でも良いし、あるいは、非パルスの電流で制御される方式でも良い、オイルポンプへの通電量は、オイルポンプがパルス電流によりデューティ制御される場合には、デューティ比に基づく通電量とすることができ、あるいは、オイルポンプが非パルスの電流で制御される場合には電流量とすることができる。
【００１９】
・オイルの温度が第１所定温度Ｔ１よりも低いときにおいてコンプレッサ装置を始動させるとき、制御部は、オイルポンプへの通電量を、コンプレッサ部の定常運転モードを実施するときにおけるオイルポンプへの通電量よりも増加させ、且つ、コンプレッサ部の定常運転モードにおける回転速度よりも低い回転速度でコンプレッサ部を回転させる始動制御を実行することが好ましい。これによりオイルの温度が低いためオイルが軸受に流れにくいときであっても、オイルポンプへの通電量が増加され、オイルポンプの回転数が増加される。このため、オイルが軸受に供給され、軸受の潤滑性が確保される。更に、コンプレッサ部の定常運転モードにおける回転速度よりも低い回転速度でコンプレッサ部が回転する。これにより駆動軸の焼き付けが一層抑制される。
【００２０】
・上記した始動制御によりオイルの温度が第１所定温度Ｔ１よりも上昇したとき、オイルの流動性が向上し、オイルが軸受に供給され易くなる。そこで、低温であったオイルの温度が第１所定温度Ｔ１よりも上昇したとき、制御部は、上記した始動制御を終了し、オイルポンプへの通電量を始動制御におけるオイルポンプへの通電量よりも減少させることが好ましい。この場合、オイルポンプの回転速度は減少する。且つ、制御部は、コンプレッサ部を定常運転モードにおいて駆動させることが好ましい。この場合、オイルポンプの回転速度は減少するため、オイルポンプにおける負荷が低減され、オイルポンプを回転させるエネルギが節約される。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、オイル温度センサで検知されたオイル温度と、オイル圧力センサで検知されたオイルの圧力とに基づいて、制御部は、駆動軸を回転可能に支持する軸受に供給するオイル流量を制御し、駆動軸および／または軸受の焼き付きを抑制させるようにオイルポンプを制御する。これによりオイルの温度が低いときであっても、軸受に供給するオイル流量が適性化され、軸受の潤滑性が向上され、軸受に回転可能に支持されている駆動軸および／または軸受の焼き付きが抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明について各実施形態を説明する。
【００２３】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について図１を参照して説明する。図１は遠心式コンプレッサ装置を模式的に示す。図１に示すように、遠心式のコンプレッサ装置１は、図略のハウジングと、複数のインペラ羽根部３０を有する羽根車で形成されたコンプレッサ部３２と、コンプレッサ部３２の中央域に取り付けられた駆動軸３４と、コンプレッサ部３２を回転させる駆動モータ３６とを有する。
【００２４】
駆動モータ３６はコンプレッサ部３２を回転させるものである。駆動モータ３６は、駆動軸３４のうち軸長方向においてコンプレッサ部３２と反対側に設けられ永久磁石を有するロータ３６１と、ロータ３６１の外周側に設けられた励磁コイル３５５を巻回したステータ３６３とを有する。駆動モータ用インバータ７２により信号線７２ａを介して駆動モータ３６の励磁コイル３５５に励磁電流が通電されると、ロータ３６１の周囲に回転磁界が発生し、ロータ３６１が駆動軸３４と共に回転し、コンプレッサ部３２がこれの軸心Ｍ１の回りで回転する。コンプレッサ部３２の駆動軸３４を回転可能に支持する複数個または単数個の軸受４が設けられている。軸受４は外輪４０と内輪４２と転動体４４とを有する。本実施形態では軸受４は駆動軸３４の軸長方向において複数個直列に並設されている。
【００２５】
なお、コンプレッサ部３２は例えば１ｋ〜２００ｋ［ｒ．ｐ．ｍ］、殊に、１０ｋ〜１００ｋ［ｒ．ｐ．ｍ］で回転することができる。但しこれらに限定されるものではない。コンプレッサ部３２の下流には、コンプレッサ部３２の回転駆動に伴うガス（例えば空気）が流れる下流機器９が配置されている。
【００２６】
更に図１に示すように、オイル供給系５は、オイルを軸受４に潤滑のために供給するオイル供給通路５０と、オイルを貯留するオイルタンク５２と、オイルタンク５２のオイルをオイル供給通路５０に供給するオイルポンプ５４とを有する。オイル供給通路５０には、オイルの汚れを低減させるオイルフィルタ５８が設けられている。オイル供給通路５０の一端部５０ｆは、オイルを軸受７に供給できるように軸受４に連通する。オイル供給通路５０の他端部５０ｓはオイルポンプ５４の吐出口５６に連通する。軸受４に供給されたオイルは、帰還通路５２ｒからオイルタンク５２に帰還される。軸オイルポンプ５４はオイルポンプインバータ７４により回転駆動される。オイルポンプ５４は、トロコイドポンプで形成されており、複数の内歯を有する固定された固定部材と、内歯と噛み合う複数の外歯を有する回転部材とを有する。オイルポンプ５４はパルス信号によりデューティ制御される。オイルポンプ５４は、制御部７に制御されるオイルポンプインバータ７４に内蔵されているＰＷＭ回路により信号線７４ａを介してデューティ制御（パルス制御）される。制御部７は、入力処理回路と出力処理回路とメモリとマイコンとを有する。
【００２７】
オイル温度センサ６０は、オイル供給系５におけるオイルの温度Ｔを検知する。すなわち、オイル温度センサ６０は、オイル供給系５において軸受４の上流におけるオイルの温度Ｔを検知する。具体的には、オイル温度センサ６０は、オイル供給系５において軸受４の上流で且つオイルフィルタ５８よりも下流におけるオイルの温度Ｔを検知する。オイル温度センサ６０の検知信号は、信号線６０ａにより制御部７に入力される。
【００２８】
オイル圧力センサ６３はオイル供給系５におけるオイルの圧力を検知する。すなわち、オイル圧力センサ６３は、オイル供給系５におけるオイルポンプ５４の吐出口５６の下流に設けられており、吐出口５６側のオイルの圧力を検知する。更に具体的には、オイル圧力センサ６３は、オイル供給系５におけるオイルポンプ５４の吐出口５６の下流で、且つ、オイルフィルタ５８の上流におけるオイルの圧力を検知する。オイル圧力センサ６３の検知信号は、信号線６３ａにより制御部７に入力される。
【００２９】
制御部７は、信号線７２ｃを介して駆動モータ用インバータ７２を制御し、信号線７４ｃを介してオイルポンプインバータ７４を制御することにより、駆動モータ３６およびオイルポンプ５４を制御する。
【００３０】
さて本実施形態によれば、制御部７からの指令により駆動モータ用インバータ７２を介して駆動モータ３６が回転し、駆動軸３４が軸芯Ｍ１回りで軸受４に対して滑りつつ回転し、コンプレッサ部３２が回転する。これによりコンプレッサ部３２によりガスが下流機器９に向けて搬送される。また制御部７からの指令によりオイルポンプインバータ７４を介してオイルポンプ５４が回転する。
【００３１】
本実施形態によれば、オイル温度センサ６０で検知されたオイル温度Ｔと、オイル圧力センサ６３で検知されたオイル圧力Ｐとに基づいて、制御部７は、オイルポンプ５４の駆動を制御し、軸受４に供給するオイル流量を制御し、これにより駆動軸３４および／または軸受４の焼き付きを抑制させる。
【００３２】
上記したようにオイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１よりも低いため、オイルの粘度が高くてオイルの流動性が低い場合には、オイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１よりも高い場合に比較して、オイルポンプ５４への通電量を増加させ、単位時間あたりのオイルポンプ５４の回転数を増加させる。この結果、オイルポンプ５４により軸受４に供給されるオイル流量が増加され、軸受４の潤滑性が向上され、軸受４に回転可能に支持されている駆動軸３４の焼き付きが抑制される。オイルポンプ５４への通電量は、オイルポンプ５４へ通電するときにおけるデューティ比に基づいて設定される。デューティ比は、通電時間／（通電時間＋休止時間）で示される比率である。デューティ比はＰＷＭ制御により制御部７により調整される。デューティ比が高いほど、オイルポンプ５４の回転速度は増加する。デューティ比が低いほど、オイルポンプ５４の回転速度は減少する。
【００３３】
ここで、上記した第１所定温度Ｔ１は、オイルの流動性が充分でない温度を意味し、コンプレッサ装置１が使用される地域、オイルの材質、オイルの粘度等に応じて適宜設定されるが、例えば、１０℃、５℃、０℃、−５℃、−１０℃、−２０℃とすることができる。第１所定温度Ｔ１は、コンプレッサ部３２が定常運転モードで回転されるときにおけるオイルの下限温度とすることができる。
【００３４】
（実施形態２）
本実施形態は実施形態１と基本的には同じ構成、同じ作用効果を有するため、図１を準用する。本実施形態においても、オイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１よりも低いときには、オイルは粘度が高く流れにくいため、オイルが軸受４に供給されにくい。この場合、条件によっては、軸受４においてオイル膜切れが発生し、駆動軸３４および／または軸受４が焼き付くおそれがある。
【００３５】
そこで本実施形態によれば、オイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１よりも低い低温において、コンプレッサ装置１を始動させるときには、コンプレッサ部３２を停止させつつ、制御部７は、オイルポンプ５４への通電量（例えばデューティ比）を、コンプレッサ部３２の定常運転モードを実施するときにおけるオイルポンプ５４への通電量（例えばデューティ比）よりも増加させる高デューティ比処理（オイルポンプ高回転数処理）を実施する。これにより軸受４に供給されるオイル流量が増加され、軸受４の潤滑性が次第に増加される。
【００３６】
オイルポンプ５４の駆動開始から所定時間経過すると、あるいは、オイルの圧力Ｐが第１所定圧力Ｐ１よりもよりも増加したら、制御部７は、コンプレッサ部３２の定常運転モードにおけるコンプレッサ部３２の回転速度よりも低い回転速度でコンプレッサ部３２を回転させる暖機運転モードを実行する。
【００３７】
このようなコンプレッサ部３２の暖機運転モードにおいては、コンプレッサ部３２の駆動軸３４の回転速度が定常運転モードよりも低いため、駆動軸３４および／または軸受４の焼き付きは抑制される。すなわち、このようにオイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１よりも低い低温であっても、コンプレッサ部３２の回転速度が低いため、駆動軸３４および／または軸受４の焼き付きは抑制される。
【００３８】
上記したようにオイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１よりも低い低温においてコンプレッサ装置１を始動させるときであっても、上記始動制御によりオイルの温度Ｔが次第に上昇する。軸受４における摩擦熱、励磁コイル３５５への通電に伴う駆動モータ３６の発熱などの影響に基づいて、オイルの温度Ｔは上昇する。このようにオイルの温度Ｔが昇温して第１所定温度Ｔ１よりも上昇すると、オイルは流れ易くなり、それに伴って、制御部７はコンプレッサ部３２を定常運転モードとさせる。
【００３９】
上記したようにオイルの温度Ｔが昇温して第１所定温度Ｔ１よりも上昇すると、オイルの流動性は向上する。そこで本実施形態によれば、制御部７は、上記した始動制御を終了し、オイルポンプ５４への通電量（例えばデューティ比）を、始動制御におけるオイルポンプ５４への通電量（例えばデューティ比）よりも減少させる。この場合、オイルの流動性は良好となっているため、オイルポンプ５４への通電量を減少させてとしても、すなわち、オイルポンプ５４の回転速度を減少させたとしても、前記した高デューティ比処理（オイルポンプ高回転数処理）により軸受４における潤滑性が確保されているため、焼き付きが抑えられる。この場合、制御部７は、コンプレッサ部３２の回転速度を増加させて定常運転モードの回転速度で駆動させる。このように定常運転モードで回転するコンプレッサ部３２により、ガスは下流機器９に向けて良好に搬送され、ガス搬送流量が確保される。
【００４０】
定常運転モードではコンプレッサ部３２の回転速度は高いため、軸受４における摩擦熱、駆動モータ３６の発熱等により、オイルの温度Ｔが昇温する。オイルの温度Ｔが第２所定温度Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）よりも高くなったときには、オイルは過熱されており、好ましくない。このため、本実施形態によれば、オイルの温度Ｔが第２所定温度Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）よりも高くなったときにおいて、制御部７は、次の（ｉ）（ｉｉ）の双方または一方を実行させることができる。
（ｉ）オイルの温度Ｔが第２所定温度Ｔ２よりも高くなる前に比較して、制御部７は、オイルポンプ５４への通電量（例えばデューティ比）を減少させ、オイルポンプ５４の回転速度を減少させる。これによりオイルポンプ５４の負荷が低減される。
（ｉｉ）オイルの温度Ｔが第２所定温度Ｔ２よりも高くなる前に比較して、制御部７は、コンプレッサ部３２の回転速度を減少させる。これによりコンプレッサ部３２の駆動軸３４の回転速度が減少するため、駆動軸３４および／または軸受４の焼き付きが抑制される。この場合、コンプレッサ部３２を定常運転モードにおいて回転させる場合よりも、コンプレッサ部３２の回転速度を減少させることが好ましい。
【００４１】
なお、第２所定温度Ｔ２は、オイルの流動性が高まっている温度を意味し、コンプレッサ装置１が使用される地域、オイルの材質、オイルの粘度等に応じて適宜設定されるが、例えば、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃とすることができる。第２所定温度Ｔ２は、コンプレッサ部３２が定常運転モードで回転するときにおけるオイルの上限温度とすることができる。すなわち、オイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１と第２所定温度Ｔ２との間においてコンプレッサ部３２を定常運転モードで回転させることができる。
【００４２】
（実施形態３）
図２は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同じ構成、同じ作用効果を有するため、図１を準用する。図２は、オイルの温度Ｔと、オイルポンプ５４のオイルの圧力Ｐと、オイルポンプ５４のモードおよびコンプレッサ部３２のモードとの関係を表したマップの内容を示す。このマップは、制御部７のメモリの所定のエリアに格納されている。図２において、『Ｔ≦Ｔ１』は、Ｔ＜Ｔ１，Ｔ＝Ｔ１であることを意味する。
【００４３】
本実施形態によれば、オイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１（オイルの温度Ｔの下限値）よりも低い低温のとき（Ｔ≦Ｔ１）には、すなわち、オイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１（オイルの温度Ｔの下限値）以下のときには、オイルの粘度は高く、オイルは流れにくく、通路における圧損が大きく、オイルが軸受４に供給されにくい。この場合、軸受４におけるオイル膜切れが発生し、駆動軸３４および／または軸受４が焼き付くおそれがある。そこで本実施形態では、オイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１よりも低温であるとき、制御部７は、コンプレッサ装置１を以下のように低温始動させる。
【００４４】
すなわち、オイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１以下の低温であるとき（Ｔ≦Ｔ１）には、制御部７は、低温始動の制御を実行する。ここで、オイルの温度Ｔが低く、オイルの粘度が高くオイルが流れにくい低温時（Ｔ≦Ｔ１）において、オイルの圧力Ｐが第１所定圧力Ｐ１と第２所定圧力Ｐ２との間に存在するとき（Ｐ１＜Ｐ＜Ｐ２）には、制御部７は『低温始動で且つオイル流量小』と判定する。このようにオイルの温度および流動性が低く、オイルの粘度が高く、軸受４に供給されるオイル流量は少ないため、オイルが軸受４に供給されにくい。このため、駆動軸３４および／または軸受４の焼き付きを抑制することが要請される。
【００４５】
このため、制御部７は、時間経過につれてオイルポンプ５４のデューティ比の目標値を次第に増加（ＵＰ）させることによりオイルポンプ５４の回転速度を次第に増加させる。更に、制御部７は、コンプレッサ部３２を暖機運転モードに設定させて回転させる。ここで、コンプレッサ部３２の暖機運転モードは、コンプレッサ部３２が回転速度Ｎ１（例えば１〜５万ｒｐｍ）という低速または中速で回転するモードである。
【００４６】
上記したようにオイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１以下の低温であったとしても、時間経過につれてオイルポンプ５４のデューティ比の目標値が次第に増加するため、軸受４に供給されるオイル流量が次第に増加し、軸受４におけるオイル膜切れが抑制され、駆動軸３４及び軸受４の焼き付きが抑制される利点が得られる。更に、コンプレッサ部３２の暖機運転モードによれば、コンプレッサ部３２の回転速度Ｎ１は、定常運転モードに比較して低いため、本来的には駆動軸３４および／または軸受４は焼き付きにくい。
【００４７】
始動時においてオイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１以下の低温であったとしても、コンプレッサ部３２が低速または中速ながらも暖機運転で回転すると、励磁コイル３５５への通電に起因する駆動モータ３６の発熱、軸受４および駆動軸３４の回転摩擦熱等に基づいて、オイルが暖められる。このようにオイルが暖められるため、オイルの粘度が次第に低下し、オイルの流動性が向上し、軸受４におけるオイル膜切れが抑制され、駆動軸３４および／または軸受４の焼き付きが一層抑制される。
【００４８】
更にコンプレッサ装置１を起動させるとき、低温始動（Ｔ≦Ｔ１）であれば、オイルの圧力Ｐが第２所定圧力Ｐ２以上のとき（Ｐ２≦Ｐ）には、制御部７は『低温始動』と判定する。この場合、オイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１よりも低く、オイルの粘度が高いためオイルが流れにくく、従って、軸受４に供給されるオイル流量は少ないため、駆動軸３４および／または軸受４の焼き付きを抑制することが要請される。このため、制御部７は、コンプレッサ部３２を暖機運転モードと設定させて回転させ、コンプレッサ部３２を低速または中速で回転させつつも、制御部７は、オイルポンプ５４のデューティ比の目標値を上限値（FULL,１００％）に設定させる。このようにオイルポンプ５４のデューティ比の目標値が上限値（１００％）に設定されてオイルポンプ５４の回転速度が早期に増加するため、軸受４に供給されるオイル流量が早期に増加し、軸受４におけるオイル膜切れが早期に抑制され、駆動軸３４および／または軸受４の焼き付きが早期に抑制される。
【００４９】
なお、上記した低温始動（Ｔ≦Ｔ１）において、オイルの圧力Ｐが第１所定圧力Ｐ１以下のとき（Ｐ≦Ｐ１）には、オイルタンク５２内のオイル量が不足していると考えられる。この場合、制御部７は『異常』と判定する。この結果、制御部７はオイルポンプ５４を停止させる指令を出力し、且つ、コンプレッサ部３２を停止させる指令を出力し、更に警報を出力する。
【００５０】
上記したようにオイルが低温であったとしても、コンプレッサ部３２の駆動により、駆動モータ３６の発熱、駆動軸３４と軸受４との回転摩擦熱等の影響により、オイルは次第に昇温する。そして、オイルの温度Ｔが昇温して第１所定温度Ｔ１と第２所定温度Ｔ２との間に存在するようになったときには（Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ２）、制御部７は中温制御を実行する。
【００５１】
オイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１と第２所定温度Ｔ２との間に存在するようになったときには（Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ２）、制御部７は中温制御を実行する。すなわち、コンプレッサ部１を起動させるとき、中温制御（Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ２）において、オイルの圧力Ｐが第１所定圧力Ｐ１以下のとき（Ｐ≦Ｐ１）には、軸受４に供給されるオイルの流量は制約されているため、制御部７は『オイル流量小』と判定する。
【００５２】
このため、制御部７は、オイルポンプ５４のデューティ比の目標値を増加（ＵＰ）させ、オイルポンプ５４の回転速度を速め、軸受４に供給するオイル流量を増加させる。この場合、オイルの温度が温度Ｔ１以上であるため、オイルの粘性が良好である。そこで、制御部７は、コンプレッサ部３２を暖機運転モードよりも回転数が高い定常運転モードとして回転させる。この場合、オイルの温度Ｔが昇温して第１所定温度Ｔ１と第２所定温度Ｔ２との間に存在するようになったとき（Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ２）、オイルの粘性が良好となり、軸受４に供給されるオイル流量が増加する。このためコンプレッサ部３２の回転速度を増加させたとしても、駆動軸３４および／または軸受４における焼き付きは抑制される。
【００５３】
なお、コンプレッサ部３２の定常運転モードは、コンプレッサ部３２の暖機モードよりも高い回転速度Ｎ２（例えば５〜１０万ｒｐｍの範囲内であるが、これに限定されるものではない）でコンプレッサ部３２を回転させるモードである。従って駆動モータ３６への通電量が増加し、駆動モータ３６の発熱が増加する。このようにコンプレッサ部３２は定常運転モードで回転すると、コンプレッサ部３２が搬送するガス流量が確保される。
【００５４】
コンプレッサ部３２の定常運転モードにおいては、コンプレッサ部３２の下流に配置されている下流機器９における要請に応じて、コンプレッサ部の回転速度は制御される。すなわち、コンプレッサ部３２による大きなガス流量が下流機器９において要請されるときには、コンプレッサ部３２の回転速度は増加される。また、コンプレッサ部３２による小さなガス流量が下流機器９において要請されるときには、コンプレッサ部３２の回転速度は減少される。下流機器９としては、燃料電池システムにおける燃料電池等のように、コンプレッサ部３２で搬送されるガスを使用する機器が例示される。
【００５５】
また中温制御（Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ２）において、オイルの圧力Ｐが第１所定圧力Ｐ１と第２所定圧力Ｐ２との間に存在するとき（Ｐ１＜Ｐ＜Ｐ２）には、制御部７は『正常』と判定する。この結果、制御部７は、オイルポンプ５４のデューティ比を現在値に保持させ、且つ、制御部７は、コンプレッサ部３２を定常運転モードとした状態で回転させる。このようにコンプレッサ部３２が定常運転モードとされて高い回転速度で回転するため、コンプレッサ部３２の回転速度は暖機運転モードよりも高く、駆動モータ３６の発熱、軸受４の回転摩擦熱等の影響でオイルは昇温する。
【００５６】
また中温制御（Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ２）において、オイルの圧力Ｐが第２所定圧力Ｐ２以上となるような高圧であるとき（Ｐ２≦Ｐ）には、オイルの粘度が過剰に小さくなり、軸受４に供給されるオイル流量が増加し、制御部７は、『オイル流量大』と判定する。このため、制御部７は、コンプレッサ部３２を定常運転モードとした状態で回転させつつも、オイルポンプ５４のデューティ比を減少（ＤＯＷＮ）させてオイルポンプ５４の回転速度を減少させる。このようにコンプレッサ部３２は定常運転モードで回転するため、コンプレッサ部３２の回転速度は速く、コンプレッサ部３２が下流機器９に向けて搬送するガス流量が確保される。
【００５７】
さて、コンプレッサ部３２の高負荷運転が長時間にわたり継続すると、オイルの温度Ｔが第２所定温度Ｔ２以上と高温となり（Ｔ２≦Ｔ）、オイルが過熱され、オイルの圧力Ｐが第１所定圧力Ｐ１以下となることがある（Ｐ≦Ｐ１）。この場合、軸受４には良好なオイル膜が形成されにくい。ここで、制御部７は『高負荷運転かつオイル流量小』と判定する。この結果、制御部７はオイルポンプ５４のデューティ比の目標値を増加させ（ＵＰ）ることにより、オイルポンプ５４の回転速度を速め、オイルポンプ５４の吐出口５６からのオイル吐出量を増加させ、軸受４に供給されるオイル流量を増加させ、駆動軸３４および軸受４の過熱を抑制させる。
【００５８】
更に、仮にコンプレッサ部３２の回転速度を高速化させる指令が出力されているとしても、制御部７は、コンプレッサ部３２の回転速度を抑えるように制限し、オイルの温度Ｔが適温範囲まで低下するのを待つ。このようにコンプレッサ部３２の出力を制限させ、オイルの過熱を抑制させ、コンプレッサ装置１およびオイルを過熱から保護する。この場合、コンプレッサ部３２の回転数を増速させる指令が出力されている場合においても、コンプレッサ部３２の回転数（出力）の増加が制限されているため、コンプレッサ部３２を駆動させる駆動モータ３６等の保護が図られている。
【００５９】
また高温制御（Ｔ２≦Ｔ）において、オイルの圧力ＰがＰ１とＰ２との間に存在するとき（Ｐ１＜Ｐ＜Ｐ２）には、制御部７は『高負荷運転』と判定する。この結果、制御部７は、オイルポンプ５４のデューティ比を現在値として保持させる。更に、仮にコンプレッサ部の回転速度を高速化させる指令が出力されているとしても、制御部７は、コンプレッサ部３２の回転速度を抑えるように制限し、オイルの温度Ｔが適温範囲まで低下するのを待つ。このようにコンプレッサ部３２の回転数および出力を制限させ、オイルの過熱を抑制させる。この場合、コンプレッサ部３２の回転数（出力）の増加が制限されているため、コンプレッサ部３２を駆動させる駆動モータ３６等の保護が図られている。
【００６０】
またオイルの温度Ｔが第２所定温度Ｔ２以上であり（Ｔ２≦Ｔ）、オイルの粘度は減少してオイルの流動性が増加しているものの、オイルの圧力Ｐが第２所定圧力Ｐ２よりも高圧であるとき（Ｐ２≦Ｐ）がある。この場合、オイル通路における詰まり、例えば、オイルフィルタ５８等の目詰まりが推定される。このため制御部７は『異常』と判定する。この場合、制御部７はオイルポンプ５４を停止させ、且つ、コンプレッサ部３２を停止させ、警報を出力する。これによりオイル供給不足に起因する故障が防止される。
【００６１】
（実施形態４）
図３は実施形態４を示す。本実施形態は実施形態１〜３と基本的には同じ構成、同じ作用効果を有するため、図１を準用する。図３は、オイルの温度が第１所定温度Ｔ１よりも低温であるとき、コンプレッサ装置１を始動させるときにおけるタイミングチャートを示す。すなわち、図３は、オイルの温度Ｔ，オイルの圧力Ｐ，オイルポンプ５４のデューティ比，コンプレッサ部３２の回転速度の関係を示すタイミングチャートを示す。図３に示すように、オイルの温度Ｔを示す特性線は、線部分Ｔ１３，Ｔ８９，Ｔ９を有する。オイルの圧力Ｐを示す特性線は，線部分Ｐ０１，Ｐ１２，Ｐ２３，Ｐ３４，Ｐ４５，Ｐ５６を有する。オイルポンプ５４のデューティ比を示す特性線は、線部分Ｄ０１，Ｄ１２，Ｄ２３，Ｄ３，Ｄ４５，Ｄ５６，Ｄ６７を有する。コンプレッサ部３２の回転速度を示す特性線は、線部分Ｎ０１，Ｎ１３，Ｎ４５，Ｎ５６，Ｎ６７，Ｎ７８，Ｎ８９を有する。
【００６２】
更に、図３は、デューティ比を相対値（０，３０，５０，１００）として示し、コンプレッサ部３２の回転速度を相対値（Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３）として示す。Ｎ１＜Ｎ２＜Ｎ３の関係とされている。図３の横軸は時間経過を示す。オイルの温度が第１所定温度Ｔ１よりも低温であるとき、オイルの粘度は高く、オイルは流れに難く、駆動軸３４および／または軸受４が焼き付くおそれがある。
【００６３】
本実施形態によれば、オイルの温度Ｔが第１所定温度Ｔ１〜第２所定温度Ｔ２のとき、且つ、オイルの圧力Ｐが第１所定圧力Ｐ１〜第２所定圧力Ｐ２のとき、制御部７は、コンプレッサ部３２の定常運転モードを実行させる。
【００６４】
図３に示すように、始動開始を時刻ｔ０とする。時刻ｔ０から時刻ｔ１までの起動時において、線部分Ｄ０１として示すように、制御部７はオイルポンプ５４のデューティ比を一定値（デューティ比の上限値である１００とデューティ比の下限値である０との間における中間値，例えば５０）に維持させる。これによりオイルポンプ５４の回転速度を一定値に維持させつつ、オイルポンプ５４を駆動させる。このようなオイルポンプ５４の駆動により、オイルの圧力Ｐは、線部分Ｐ０１に示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて次第に昇圧される。
【００６５】
このような始動時においては、線部分Ｎ０１として示すように、コンプレッサ部３２を停止させたままとし、コンプレッサ部３２を回転させない。従ってコンプレッサ部３２はガスを搬送させない。コンプレッサ部３２および駆動軸３４を回転させない理由としては、オイルの温度Ｔが低温で、オイルの粘度が高いため、駆動軸３４が回転すると、駆動軸３４および／または軸受４が焼き付くおそれがあるためである。
【００６６】
なお、このように始動時において、時刻ｔ０から所定時間経過したとしても、万一、オイルの圧力Ｐが第１所定圧力Ｐ１に昇圧しないときには、制御部７は、オイルタンク５２に貯留されているオイルの量が不足し、異常であると判定し、警報を出力する。
【００６７】
上記したコンプレッサ装置１の始動時において、オイルの圧力Ｐが第１所定圧力Ｐ１以上に昇圧されたら、あるいは、第１所定圧力Ｐ１以上に到達していないものの時刻ｔ０から時間が経過して時刻ｔ１に到達したら、線部分Ｄ１２に示すように、制御部７は、オイルポンプ５４のデューティ比の目標値を上限値（相対値１００）に向けて変化速度βｕｐで増加させるデューティ比上昇処理Ｄｕｐを実行する。これに伴い、図３において線部分Ｐ１２として示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、オイルポンプ５４のオイルの圧力Ｐが次第に増加する。更に、線部分Ｔ１３として示すように、オイルの温度Ｔも時刻ｔ１から時刻ｔ３にかけて次第に昇温する。
【００６８】
更に、昇圧されたオイルの圧力Ｐが第１所定圧力Ｐ１以上になったら、あるいは、時刻ｔ１に到達したら、線部分Ｄ２３で表される高デューティ比処理Ｄｈｉｇｈとして示すように、制御部７は、オイルポンプ５４のデューティ比を上限値（相対値１００）に継続して設定する。
【００６９】
上記したようにオイルポンプ５４のデューティ比を上限値（相対値１００）に継続して設定するため、オイルの温度Ｔを短時間に上昇させてオイルの流動性を高めることができると共に、軸受４に供給するオイル流量を短時間に増加させ、軸受４の潤滑性を短時間に高めることができる。
【００７０】
上記した高デューティ比処理Ｄｈｉｇｈにより、オイルの温度Ｔの昇温を急速に速めると共に、軸受４に供給するオイル流量を急速に増加させ、軸受４における潤滑性を急速に高めることができる。高デューティ比処理Ｄｈｉｇｈが実施されると、線部分Ｐ２３として示すように、オイルの圧力Ｐは第２所定圧力Ｐ２を高圧側に超えることがある。
【００７１】
上記したようにオイルの圧力Ｐが第１所定圧力Ｐ１以上に昇圧されたら（時刻ｔ１）、軸受４に供給されるオイル流量が確保される。このため、線部分Ｎ１３として示すように、制御部７は、停止していたコンプレッサ部３２を暖機運転モードとして回転させる。暖機運転モードにおいては、定常運転モードにおけるコンプレッサ部３２の回転速度Ｎ２よりも低い回転速度Ｎ１で、つまり、低速または中速でコンプレッサ部３２を回転させる（Ｎ２＞Ｎ１，時刻ｔ１〜時刻ｔ３）。コンプレッサ部３２の駆動軸３４の回転速度Ｎ２は高速ではないため、また、高デューティ比処理Ｄにより軸受４に単位時間あたりに供給されるオイル流量が良好に確保されているため、駆動軸３４および／または軸受４における焼き付きが抑制される。
【００７２】
上記した高デューティ比処理Ｄｈによりオイルの温度Ｔが昇温して第１所定温度Ｔ１以上となったとき（時刻ｔ３）には、オイルの粘度は低下し、オイルの流動性が向上している。このため線部分Ｄ３として表されるデューティ低下処理Ｄｄｏｗｎとして示すように、制御部７は、オイルポンプ５４のデューティ比を相対値３０に変化速度βｄｏｗｎで急激に減少させ、減少後においてそのデューティ比を維持する。このデューティ比は、上記した低温始動時におけるオイルポンプ５４のデューティ比（相対値５０，線部分Ｄ０１）よりも低い。これによりオイルポンプ５４の単位時間あたりの吐出流量が抑制され、オイルの圧力Ｐが過大化することが抑制される。ここで、デューティ低下処理Ｄｄｏｗｎにおける変化速度βｄｏｗｎは、デューティ比上昇処理Ｄｕｐにおける変化速度βｕｐよりも大きい。
【００７３】
上記したようにオイルポンプ５４のデューティ比を急激に減少させるデューティ低下処理Ｄｄｏｗｎを実行する理由としては、次のようである。すなわち、オイルポンプ５４は時刻ｔ２〜ｔ３にかけて高デューティ比処理Ｄｈｉｇｈが実行されているため、オイルポンプ５４の回転数が上限値（または上限値附近でも良い）であり、単位時間あたり高回転数であり、従って、オイルポンプを構成している励磁コイルに大きな電流量が流れてオイルポンプの励磁コイルの発熱がかなり増加している。このためオイルポンプのステータおよび励磁コイルを保護するためであり、更に、オイルの圧力Ｐが第２所定圧力Ｐ２よりも過剰に増加することを抑えるためである。この場合、デューティ低下処理Ｄｄｏｗｎが実行されると、オイルポンプ５４の回転速度が急激に低下するため、軸受４に供給されるオイル流量が急激に低下するものの、高デューティ比処理Ｄｈｉｇｈにより軸受４には既にオイルが充分に保持されているため、駆動軸３４および／または軸受４の焼き付きは抑制される。
【００７４】
なお、上記したデューティ低下処理Ｄｄｏｗｎにより、オイルポンプ５４のデューティ比が減少してオイルポンプ５４の回転速度が減少するため、時刻ｔ３以後において、線部分Ｐ３４して示すように、オイルの圧力Ｐが第２所定圧力Ｐ２よりも低下し始め、適性化される。
【００７５】
上記したようにオイルの温度Ｔが昇温して第１所定温度Ｔ１以上となれば（時刻ｔ３〜）、オイルの流動性が向上しているため、コンプレッサ部３２は暖機運転モードから定常運転モードに移行する。コンプレッサ部３２の定常運転モードにおいては、コンプレッサ部３２の下流に配置されている下流機器９における要請に応じて、コンプレッサ部３２は回転する。すなわち、コンプレッサ部３２によるガス流量の増加が下流機器９において要請されるときには、コンプレッサ部３２の回転速度は増加される。また、コンプレッサ部３２によるガス流量の減少が下流機器９において要請されるときには、コンプレッサ部３２の回転速度は減少される。下流機器９としては、燃料電池システムにおける燃料電池が例示される。すなわち、燃料電池の発電量が増加されるときには、コンプレッサ部３２の回転速度は増加される。燃料電池の発電量が減少されるときには、コンプレッサ部３２の回転速度は減少される。
【００７６】
さて、コンプレッサ部３２が定常運転モードで回転駆動しているとき、オイルポンプ５４のデューティ比が低下していれば、線部分Ｐ４５として示すように、オイルの圧力Ｐが低下して第１所定圧力Ｐ１以下となることがある（時刻ｔ４）。この場合、オイルの圧力Ｐは低下し過ぎである。この場合、良好の潤滑膜が軸受４に形成されず、駆動軸３４および／または軸受４が焼き付くおそれがある。そこで、制御部７は、線部分Ｄ４５として示すように、オイルの圧力Ｐを増加させるべく、オイルポンプ５４のデューティ比を次第に増加させ、オイルポンプ５４の回転速度を増加させ、線部分Ｐ５６として示すように、オイルの圧力Ｐを増加させる。この場合、線部分Ｎ４５，Ｎ５６，Ｎ６７として示すように、コンプレッサ部３２は定常運転モードとされており、下流機器９の要請に応じて、コンプレッサ部３２は、暖機運転モードにおけるコンプレッサ部３２の回転速度よりも速い回転速度で回転している。
【００７７】
さて、低下していたオイルの圧力Ｐが増加して第１所定圧力Ｐ１以上になると（時刻ｔ５）、線部分Ｄ５６として示すように、制御部７はオイルポンプ５４のデューティ比をその値として保持する。オイルの圧力Ｐが更に増加して第２所定圧力Ｐ２以上の過剰の高圧になると（時刻ｔ６）、制御部７は、線部分Ｄ６７として示すように、オイルポンプ５４のデューティ比を減少させ、オイルの圧力Ｐを減少させる。
【００７８】
コンプレッサ部３２が定常運転モードにおいて回転しているとき、時刻ｔ７〜ｔ８において、線部分Ｎ７８として示すように、コンプレッサ部３２が高回転速度で所定時間継続していると、線部分Ｔ８９として示すように、オイルの温度Ｔは第２所定温度Ｔ２以上の高温となり、オイルの粘度が過剰に減少することがある。この場合、軸受４に良好なオイル膜が形成されないおそれがある。そこで、コンプレッサ部３２を回転速度Ｎ３で連続して回転させる高速回転指令Ｎｈが出力されているにもかかわらず、制御部７は、オイルの温度Ｔが第２所定温度Ｔ２以上となった時刻ｔ８において、線部分Ｎ８９として示すように、コンプレッサ部３２の回転速度を強制的に低下させる低下指令Ｎｍを出力する。このように高速回転指令Ｎｈよりも低下指令Ｎｍを優先させる。これにより線部分Ｔ９として示すように、オイルの温度Ｔが次第に低下し、第２所定温度Ｔ２以下となる。このときオイルポンプ５４のデューティ比は一定値に維持されている。その理由としては、オイルの圧力Ｐが第１所定圧力Ｐ１と第２所定圧力Ｐ２との間において存在するため、制御部７は『高負荷運転』と判定するためである。
【００７９】
（適用形態）
図４は燃料電池システムに適用した形態を模式的に示す。この適用形態では、上記した各実施形態におけるコンプレッサ装置が使用できる。この燃料電池システムは、自動車等の車両に搭載されるタイプ、または、定置用のタイプである。燃料電池システムは、図４に模式的に示すように、燃料極１０１と酸化剤極１０３とで電解質膜１０４（例えばイオン伝導性をもつ固体高分子膜など）を挟んだ燃料電池１００と、燃料電池１００の燃料極１０１の入口にガス状の燃料（例えば水素ガス、水素含有ガス）を供給する燃料供給通路２００と、燃料電池１００の燃料極１０１の出口から発電反応後の燃料オフガスを排出する燃料オフガス路２１０と、燃料電池１００の酸化剤極１０３の入口に加湿器３３３を介して発電反応前の酸化剤ガス（例えば空気）を供給する酸化剤供給通路３００と、燃料電池の酸化剤極１０３の出口１０３ｐから発電反応後のガス状の酸化剤オフガスを排出する酸化剤オフガス路３１０とをもつ。
【００８０】
加湿器３３３は、酸化剤極１０３に供給される直前の酸化剤ガスを加湿させる加湿路３３３ａと、酸化剤極１０３から吐出された高温高湿の酸化剤オフガスを吸湿させる吸湿路３３３ｂと、加湿路３３３ａおよび吸湿路３３３ｂを仕切る水分保持部材３３３ｃとを有する。
【００８１】
図４に示すように、燃料供給通路２００には燃料供給弁２０５が設けられている。燃料オフガス路２１０には燃料オフガス排出弁２１５が設けられている。酸化剤供給通路３００には酸化剤供給弁３０５が設けられている。酸化剤オフガス路３１０には酸化剤オフガス排出弁３１５が設けられている。
【００８２】
発電運転時には、燃料供給通路２００の燃料供給弁２０５が開放し、燃料が燃料電池１００の燃料極１０１に供給される。酸化剤供給通路３００の酸化剤供給弁３０５が開弁し、酸化剤ガス（一般的には空気）が燃料電池１００の酸化剤極１０３に供給される。これにより燃料電池１００の内部で発電される。発電反応を経た燃料オフガスは、燃料オフガス路２１０の燃料オフガス排出弁２１５から排出される。発電反応を経た酸化剤オフガス（空気オフガス）は、酸化剤オフガス路３１０の酸化剤オフガス排出弁３１５から排出される。
【００８３】
本適用形態によれば、図４に示すように、酸化剤供給通路３００の酸化剤供給弁３０５の上流に、本発明に係るコンプレッサ装置１が設けられている。コンプレッサ装置１により圧縮空気（酸化剤ガス）を燃料電池１００の酸化剤極１０３に供給できるため、燃料電池１００の発電性能を高めることができる。
【００８４】
図４に示すように、コンプレッサ装置１は、燃料電池１００の酸化剤極１０３に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス搬送源として機能するものである。コンプレッサ装置１は、加湿器３３３の上流に配置されており、コンプレッサ装置１で圧縮された酸化剤ガス（一般的には空気等の酸素含有ガスまたは酸素ガス）を加湿器３３３に供給して加湿した後に燃料電池１００の酸化剤極１０３に供給する。酸化剤オフガス路３１０は加湿器３３３に繋がっており、燃料電池から排出された酸化剤オフガス路３１０を流れる水分リッチな酸化剤オフガスは、加湿器３３３の吸湿路３３３ｂに流れ、加湿器３３３の水分保持部材３３３ｃに水分を与える。これにより加湿器３３３の加湿能力が確保される。燃料供給通路２００の上流端は燃料供給源２２０に繋がる。燃料供給源２２０は、燃料を貯蔵する燃料タンクでも良いし、原料を改質して燃料を生成させる改質装置でも良い。
【００８５】
本適用形態によれば、前記した各実施形態と同様に、オイル温度センサで検知されたオイル温度と、オイル圧力センサで検知されたオイルの圧力とに基づいて、制御部７は、駆動軸を回転可能に支持する軸受に供給するオイル流量を制御し、駆動軸および／または軸受の焼き付きを抑制させるようにオイルポンプを制御する。これによりオイルの温度が低いときであっても、軸受に供給するオイル流量が適性化され、軸受の潤滑性が向上され、軸受に回転可能に支持されている駆動軸および／または軸受の焼き付きが抑制される。
【００８６】
（その他）
上記した実施形態によれば、オイル圧力センサ６３はオイルポンプ５４の吐出口５６とオイルフィルタ５８との間に設けられているが、これに限らず、オイルフィルタ５８と軸受４との間に設けられていても良い。オイル温度センサ６０はオイルフィルタ５８と軸受４との間に設けられているが、これに限らず、オイルフィルタ５８とオイルポンプ５４の吐出口５６との間に設けられていても良い。軸受４は外輪４０、内輪４２、転動体４４を有するが、これに限定されず、外輪４０および転動体４４を有する構造でも良く、あるいは、内輪４２および転動体４４を有する構造でも良く、あるいは、軸受メタル等の他の構造でも良い。
【００８７】
オイルポンプ５４への通電量は、オイルポンプ５４へ通電するときにおけるデューティ比とされているが、これに限らず、オイルポンプ５４がパルス制御されない場合には、オイルポンプ５４への電流量でも良い。上記した実施形態において、高デューティ比処理Ｄｈｉｇｈでは、オイルポンプ５４のデューティ比の目標値を上限値（相対値１００）に設定しているが、これに限らず、デューティ比の目標値を相対値８５以上、９０以上、あるいは、９５以上に設定することにしても良く、要するに、コンプレッサ部３２の定常運転モードを実施するときにおけるオイルポンプ５４のデューティ比よりも増加していれば良い。電解質膜１０４をもつ燃料電池は固体高分子型の燃料電池に限定されず、リン酸型、炭酸塩型、固体酸化物型の燃料電池にも適用できる。
【００８８】
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。なお燃料電池システム以外の流体システムに適用することも可能である。本明細書における記載から次の技術的思想も把握される。
［付記項１］駆動軸と前記駆動軸に設けられた羽根部と前記駆動軸をこれの軸芯回りで回転させる駆動部とを有するコンプレッサ部と、前記コンプレッサ部の前記駆動軸を回転可能に支持する軸受と、オイルを前記軸受に潤滑のために供給するオイル供給通路と前記オイルを貯留するオイルタンクと前記オイルタンクの前記オイルを前記オイル供給通路に供給するオイルポンプとを有するオイル供給系と、前記オイル供給系における前記オイルの温度を直接的または間接的に検知するオイル温度センサと、前記オイル供給系における前記オイルの圧力を直接的または間接的に検知するオイル圧力センサとを具備するコンプレッサ装置。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は燃料電池システムに適用できる。更に、ガス圧縮機、ターボチャージャ等の他の流体システムに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】実施形態１に係り、コンプレッサ装置の断面を模式的に示す図である。
【図２】実施形態３に係り、オイルの温度とオイルの圧力と運転モードとの関係を表すチャート図である。
【図３】実施形態４に係り、オイルの温度Ｔ，オイルの圧力Ｐ，オイルポンプのデューティ比，コンプレッサ部の回転速度の関係を示すタイミングチャートである。
【図４】燃料電池システムに適用した適用図である。
【符号の説明】
【００９１】
図中、１はコンプレッサ装置（酸化剤ガス搬送源）、３０はインペラ羽根部（羽根部）、３２はコンプレッサ部、３４は駆動軸、３６は駆動モータ（駆動部）、４は軸受、４４は転動体、５はオイル供給系、５０はオイル供給通路、５２はオイルタンク、５４はオイルポンプ、５６は吐出口、６０はオイル温度センサ、６３はオイル圧力センサ、７は制御部７、１００は燃料電池、１０１は燃料極、１０３は酸化剤極、１０４は電解質膜、２００は燃料供給通路、３００は酸化剤供給通路を示す。
【図１】
2010048222.tif 000003
【図２】
2010048222.tif 000004
【図３】
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【図４】
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