(57)【要約】【課題】水素オフガスに含まれる生成水によるポンプ室区画壁の腐食の防止、及び使用温度範囲の拡大を達成しつつも、軽量化を図ること。【解決手段】ロータハウジング１２を、少なくとも、ポンプ室２５を区画するポンプ室区画壁３１と、各ベアリング１８ａ，１９ａを保持するベアリング保持孔１８ｈ，１９ｈを形成する保持孔形成壁３２とを含むステンレス鋼製ハウジング３０と、該ステンレス鋼製ハウジング３０を鋳ぐるむ軽金属製ハウジング４０とにより形成した。そして、ロータハウジング１２を、軽金属製ハウジング４０を介してギヤハウジング１３に結合した。【選択図】図１
2014199003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータによって駆動される駆動軸と、ギヤを介して前記駆動軸と同期回転する従動軸とが各ベアリングを介してハウジングにそれぞれ支持されるとともに、前記ハウジングは、前記駆動軸及び前記従動軸にそれぞれ取り付けられるロータが収容されるポンプ室を有するロータハウジングと、前記ギヤを収容するギヤ室を区画するギヤハウジングとを有する燃料電池システム用流体機械であって、
前記ロータハウジングは、少なくとも、前記ポンプ室を区画するポンプ室区画壁と、各ベアリングを保持するベアリング保持孔を形成する保持孔形成壁とを含むステンレス鋼製ハウジングと、該ステンレス鋼製ハウジングを鋳ぐるむ軽金属製ハウジングとにより形成され、該軽金属製ハウジングを介して前記ロータハウジングを前記ギヤハウジングに結合したことを特徴とする燃料電池システム用流体機械。
【請求項２】
前記ポンプ室区画壁は、本体部と、蓋部とを有しており、前記本体部と前記蓋部との間にシール部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム用流体機械。
【請求項３】
前記軽金属製ハウジングは、前記蓋部を鋳ぐるんでおり、前記軽金属製ハウジングを介して前記蓋部を前記本体部に結合したことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム用流体機械。
【請求項４】
前記ステンレス鋼製ハウジングと前記軽金属製ハウジングとは、凹凸嵌合していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池システム用流体機械。
【請求項５】
前記凹凸嵌合は、嵌合幅を変えることにより抜け止め機能を有することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム用流体機械。
【請求項６】
前記ロータハウジングは、前記ポンプ室に連通する吸入ポート及び吐出ポートを有しており、
前記ステンレス鋼製ハウジングは、前記吸入ポート及び前記吐出ポートを形成するポート形成壁を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の燃料電池システム用流体機械。
【請求項７】
前記駆動軸及び前記従動軸の径方向において、前記ポンプ室は、前記ベアリング保持孔よりも大径であり、
前記ロータハウジングにおける前記保持孔形成壁よりも前記駆動軸及び前記従動軸の径方向外側の部位には肉抜き部が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の燃料電池システム用流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システム用流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時においては、地球温暖化を抑制する意識が高まっており、特に車両から排出される二酸化炭素の低減を目的として燃料電池自動車等の水素を燃料とした水素自動車の開発が盛んに行われている。このような燃料電池自動車には、燃料電池に酸素及び水素を供給して発電させる燃料電池システムが搭載されている。そして、燃料電池システムに水素を供給するポンプとして、例えば特許文献１のような電動ルーツ型圧縮機が用いられている。
【０００３】
特許文献１の電動ルーツ型圧縮機は、電動モータによって駆動される駆動軸と、ギヤを介して駆動軸と同期回転する従動軸とがベアリングを介してハウジングにそれぞれ支持されている。ハウジングは、駆動軸及び従動軸にそれぞれ取り付けられるロータが収容されるポンプ室を区画するロータハウジングと、ギヤを収容するギヤ室を区画するギヤハウジングとを有している。ハウジング全体は、ベアリングの構成材料と同等の熱膨張係数を有するステンレス鋼［例えばマルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ）］により形成されている。
【０００４】
電動ルーツ型圧縮機には、燃料電池にて酸素と反応しなかった水素（水素オフガス）がポンプ室に吸入されることになる。水素は、燃料電池の発電に伴い生成された生成水を含んでいる。ここで、ハウジング全体がステンレス鋼により形成されているため、水素オフガスに含まれる生成水によってハウジングにおけるポンプ室を区画するポンプ室区画壁が腐食してしまうことが防止されている。
【０００５】
また、ベアリングは、ハウジングに形成された嵌込孔（ベアリング保持孔）に焼き嵌めによって嵌め込まれることにより、ハウジングに保持されている。具体的には、まず、ハウジングを加熱膨張させて嵌込孔の内径をベアリングの外径よりも大きくするとともに、ベアリングを嵌込孔に挿入する。そして、ハウジングの温度を低下させると、このハウジングの温度低下に伴ってハウジングが径方向内側へ収縮し、ベアリングが嵌込孔の内側でハウジングに圧接されることにより、ベアリングが嵌込孔に嵌め込まれた状態でハウジングに保持される。
【０００６】
ここで、例えば、ハウジングがステンレス鋼よりも熱膨張係数が高い軽金属（例えばアルミニウム）により形成されている場合、運転時の温度上昇に伴うハウジングの膨張度合は、運転時の温度上昇に伴うベアリングの膨張度合よりも大きい。すると、嵌込孔の内径及びベアリングの外径の寸法によっては、嵌込孔の内側において、ハウジングとベアリングとの間に隙間が生じてしまう虞があり、ベアリングの位置が変位して、駆動軸及び従動軸を支持するベアリングの中心軸がずれてしまう。この軸ずれの状態で駆動軸及び従動軸が回転すると、騒音が発生したり、ベアリングの耐久性が低下したりする虞がある。
【０００７】
一方、低温環境下での温度低下に伴うハウジングの収縮度合は、低温環境下での温度低下に伴うベアリングの収縮度合よりも大きい。すると、嵌込孔の内径及びベアリングの外径の寸法によっては、ハウジングによりベアリングを圧接し過ぎてしまう虞がある。すると、ベアリングからハウジングに対して応力が加わるとともに、ベアリングからハウジングに対して加わる応力がハウジングの耐力を越えると、ハウジングが損傷してしまう虞がある。このように、ハウジングがステンレス鋼よりも熱膨張係数が高い軽金属により形成されている場合、電動ルーツ型圧縮機の使用温度範囲に制約が生じてしまう。
【０００８】
しかし、特許文献１の電動ルーツ型圧縮機では、ハウジング全体がベアリングの構成材料と同等の熱膨張係数を有するステンレス鋼により形成されている。このため、運転時の温度上昇に伴うハウジングの膨張度合とベアリングの膨張度合とが同等となるとともに、低温環境下での温度低下に伴うハウジングの収縮度合とベアリングの収縮度合とが同等となる。その結果、嵌込孔の内側において、ハウジングとベアリングとの間に隙間が生じてしまったり、ハウジングによりベアリングを圧接し過ぎてしまったりすることが抑制され、電動ルーツ型圧縮機の使用温度範囲が拡大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１８３５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の電動ルーツ型圧縮機では、水素オフガスに含まれる生成水によるポンプ室区画壁の腐食の防止、及び電動ルーツ型圧縮機の使用温度範囲の拡大は達成されているものの、ハウジング全体がステンレス鋼により形成されているため、電動ルーツ型圧縮機自体が重量化してしまっている。電動ルーツ型圧縮機の重量化は、車両の燃費悪化を招く。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、水素オフガスに含まれる生成水によるポンプ室区画壁の腐食の防止、及び使用温度範囲の拡大を達成しつつも、軽量化を図ることができる燃料電池システム用流体機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する燃料電池システム用流体機械は、電動モータによって駆動される駆動軸と、ギヤを介して前記駆動軸と同期回転する従動軸とが各ベアリングを介してハウジングにそれぞれ支持されるとともに、前記ハウジングは、前記駆動軸及び前記従動軸にそれぞれ取り付けられるロータが収容されるポンプ室を有するロータハウジングと、前記ギヤを収容するギヤ室を区画するギヤハウジングとを有する燃料電池システム用流体機械であって、前記ロータハウジングは、少なくとも、前記ポンプ室を区画するポンプ室区画壁と、各ベアリングを保持するベアリング保持孔を形成する保持孔形成壁とを含むステンレス鋼製ハウジングと、該ステンレス鋼製ハウジングを鋳ぐるむ軽金属製ハウジングとにより形成され、該軽金属製ハウジングを介して前記ロータハウジングを前記ギヤハウジングに結合した。
【００１３】
これによれば、ポンプ室区画壁がステンレス鋼により形成されているため、燃料電池にて酸素と反応しなかった水素オフガスがポンプ室に吸入されることにより、水素オフガスに含まれる生成水によってポンプ室区画壁が腐食してしまうことを防止することができる。また、保持孔形成壁がベアリングの構成材料と同等の熱膨張係数を有するステンレス鋼により形成されている。このため、運転時の温度上昇に伴う保持孔形成壁の膨張度合とベアリングの膨張度合とが同等となるとともに、低温環境下での温度低下に伴う保持孔形成壁の収縮度合とベアリングの収縮度合とが同等となる。その結果、ベアリング保持孔の内側において、保持孔形成壁とベアリングとの間に隙間が生じてしまったり、保持孔形成壁によりベアリングを圧接し過ぎてしまったりすることを抑制することができ、燃料電池システム用流体機械の使用温度範囲を拡大させることができる。さらには、ロータハウジングを、軽金属製ハウジングを介してギヤハウジングに結合した。これによれば、ロータハウジング全体がステンレス鋼により形成されている場合に比べると、燃料電池システム用流体機械の軽量化を図ることができる。
【００１４】
上記燃料電池システム用流体機械において、前記ポンプ室区画壁は、本体部と、蓋部とを有しており、前記本体部と前記蓋部との間にシール部材が配置されていることが好ましい。
【００１５】
ポンプ室に吸入された水素オフガスは、本体部と蓋部との間を介してシール部材よりもポンプ室側まで到達する。ここで、本体部と蓋部とがステンレス鋼により形成されている。このため、本体部と蓋部との間を介してシール部材よりもポンプ室側まで到達した水素オフガスに含まれる生成水によって、本体部と蓋部とが腐食してしまうことを防止することができる。
【００１６】
上記燃料電池システム用流体機械において、前記軽金属製ハウジングは、前記蓋部を鋳ぐるんでおり、前記軽金属製ハウジングを介して前記蓋部を前記本体部に結合したことが好ましい。
【００１７】
これによれば、蓋部を本体部に結合するための部位が軽金属により形成されているため、蓋部を本体部に結合するための部位がステンレス鋼により形成されている場合に比べると、燃料電池システム用流体機械をさらに軽量化することができる。
【００１８】
上記燃料電池システム用流体機械において、前記ステンレス鋼製ハウジングと前記軽金属製ハウジングとは、凹凸嵌合していることが好ましい。
これによれば、ステンレス鋼製ハウジングと軽金属製ハウジングとの接続強度を強固なものとすることができる。また、ステンレス鋼製ハウジングと軽金属製ハウジングとの密着性を向上させることができるため、ステンレス鋼製ハウジングと軽金属製ハウジングとの間に隙間が生じることで、ステンレス鋼製ハウジングと軽金属製ハウジングとが位置ずれしてしまうことを抑制することができる。その結果、ステンレス鋼製ハウジングと軽金属製ハウジングとが位置ずれしてしまうことで、ベアリングの位置が変位して、駆動軸及び従動軸を支持するベアリングの中心軸がずれてしまい、この軸ずれの状態で駆動軸及び従動軸が回転することにより、騒音が発生したり、ベアリングの耐久性が低下したりしてしまうことを抑制することができる。
【００１９】
上記燃料電池システム用流体機械において、前記凹凸嵌合は、嵌合幅を変えることにより抜け止め機能を有することが好ましい。
これによれば、凹凸嵌合をより強固なものとすることができる。
【００２０】
上記燃料電池システム用流体機械において、前記ロータハウジングは、前記ポンプ室に連通する吸入ポート及び吐出ポートを有しており、前記ステンレス鋼製ハウジングは、前記吸入ポート及び前記吐出ポートを形成するポート形成壁を有することが好ましい。
【００２１】
これによれば、吸入ポート及び吐出ポートを通過する水素オフガスによって、吸入ポート及び吐出ポートを形成するポート形成壁が腐食してしまうことを防止することができる。
【００２２】
上記燃料電池システム用流体機械において、前記駆動軸及び前記従動軸の径方向において、前記ポンプ室は、前記ベアリング保持孔よりも大径であり、前記ロータハウジングにおける前記保持孔形成壁よりも前記駆動軸及び前記従動軸の径方向外側の部位には肉抜き部が形成されていることが好ましい。
【００２３】
一般的に、ポンプ室は、駆動軸及び従動軸の径方向において、ベアリング保持孔よりも大径であることから、ロータハウジングにおける保持孔形成壁よりも駆動軸及び従動軸の径方向外側の部位はデッドスペースとなっている。よって、ロータハウジングにおける保持孔形成壁よりも駆動軸及び従動軸の径方向外側の部位に肉抜き部を形成することで、燃料電池システム用流体機械をさらに軽量化することができる。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、水素オフガスに含まれる生成水によるポンプ室区画壁の腐食の防止、及び使用温度範囲の拡大を達成しつつも、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態における燃料電池システム用流体機械の平断面図。
【図２】図１における１−１線断面図。
【図３】燃料電池システム用流体機械を部分的に拡大して示す平断面図。
【図４】燃料電池システムの構成図。
【図５】別の実施形態における燃料電池システム用流体機械を部分的に拡大して示す平断面図。
【図６】別の実施形態における燃料電池システム用流体機械を部分的に拡大して示す平断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１に示すように、燃料電池システム用流体機械１０のハウジング１１は、ロータハウジング１２と、ロータハウジング１２に連結されるギヤハウジング１３と、ギヤハウジング１３に連結されるモータハウジング１４とから形成されている。そして、ロータハウジング１２とギヤハウジング１３とによってギヤ室１５が区画されている。さらに、ギヤハウジング１３とモータハウジング１４とによってモータ室１６が区画されている。モータ室１６には、電動モータ１７が収容されている。
【００２７】
燃料電池システム用流体機械１０には、電動モータ１７によって駆動される駆動軸１８が設けられている。駆動軸１８は、モータ室１６からギヤハウジング１３を貫通してロータハウジング１２の内部まで延びている。駆動軸１８におけるロータハウジング１２側の端部は、ベアリング１８ａを介してロータハウジング１２に回転可能に支持されている。ベアリング１８ａは、ロータハウジング１２に形成されるベアリング保持孔１８ｈに保持されている。
【００２８】
燃料電池システム用流体機械１０には、ロータハウジング１２とギヤハウジング１３との間で駆動軸１８に対して平行に延びる従動軸１９が設けられている。従動軸１９は、ベアリング１９ａを介してロータハウジング１２に回転可能に支持されている。ベアリング１９ａは、ロータハウジング１２に形成されるベアリング保持孔１９ｈに保持されている。
【００２９】
ギヤ室１５には、駆動軸１８に固定されたギヤとしての駆動ギヤ２１と、従動軸１９に固定されたギヤとしての従動ギヤ２２とが互いに噛合連結された状態で収容されている。駆動軸１８と従動軸１９とは、駆動ギヤ２１及び従動ギヤ２２によってギヤ連結されている。そして、従動軸１９は、駆動軸１８からの駆動力が駆動ギヤ２１及び従動ギヤ２２を介して伝達されることにより駆動軸１８と同期回転する。
【００３０】
図２に示すように、ロータハウジング１２にはポンプ室２５が形成されている。ポンプ室２５には、駆動軸１８に取り付け固定されるロータとしての駆動ロータ２３が収容されている。さらに、ポンプ室２５には、従動軸１９に取り付け固定されるロータとしての従動ロータ２４が収容されている。駆動ロータ２３及び従動ロータ２４は金属製であるとともに、駆動軸１８及び従動軸１９の軸方向に直交する断面視が二葉状（瓢箪状）に形成されている。そして、駆動ロータ２３及び従動ロータ２４は、互いに噛合可能な状態でポンプ室２５にそれぞれ収容されている。
【００３１】
図１に示すように、ロータハウジング１２は、少なくとも、ポンプ室２５を区画するポンプ室区画壁３１と、ベアリング保持孔１８ｈ，１９ｈを形成する筒状の保持孔形成壁３２とを含むステンレス鋼製ハウジング３０と、該ステンレス鋼製ハウジング３０を鋳ぐるむ軽金属製ハウジング４０とにより形成されている。ステンレス鋼製ハウジング３０は、ベアリング１８ａ，１９ａの構成材料と同等の熱膨張係数を有するステンレス鋼［例えばマルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４４０Ｃ）］により形成されている。軽金属製ハウジング４０は、ステンレス鋼よりも軽い軽金属（例えばアルミニウム）により形成されており、ロータハウジング１２の強度を補完している。
【００３２】
ポンプ室区画壁３１は、駆動ロータ２３及び従動ロータ２４をポンプ室２５に挿入可能な挿入口３１ｈを有する有底筒状の本体部３１ａと、挿入口３１ｈを塞ぐ蓋部３１ｂとから形成されている。保持孔形成壁３２は、筒状であるとともに本体部３１ａの底部から駆動軸１８及び従動軸１９の軸方向に沿って延びている。本体部３１ａ及び保持孔形成壁３２の外側には、軽金属製ハウジング４０の一部である軽金属製本体部４０ａが配置されている。軽金属製本体部４０ａにおけるギヤハウジング１３側には、ギヤハウジング１３に接触してギヤハウジング１３に結合される結合部４０ｂが設けられている。そして、ロータハウジング１２は、結合部４０ｂを介して締結用ボルトＢ１によりギヤハウジング１３に結合されている。蓋部３１ｂは、該蓋部３１ｂを鋳ぐるむとともに軽金属製ハウジング４０の一部である軽金属製蓋部４０ｃを介して締結用ボルトＢ２により本体部３１ａに結合されている。
【００３３】
図３に示すように、本体部３１ａの外面には、蓋部３１ｂから離間した位置から駆動軸１８及び従動軸１９の径方向に突出する環状のフランジ部３１ｆが形成されている。また、本体部３１ａには、フランジ部３１ｆよりも蓋部３１ｂ側に向けて駆動軸１８及び従動軸１９の軸方向に延びる筒状の延設部３１ｅが形成されている。さらに、軽金属製本体部４０ａには、フランジ部３１ｆよりも駆動軸１８及び従動軸１９の径方向外側に位置するとともに、駆動軸１８及び従動軸１９の径方向において、延設部３１ｅに対向配置される筒状の対向部４０ｅが形成されている。蓋部３１ｂの外周部３１１ｂは、駆動軸１８及び従動軸１９の軸方向において、フランジ部３１ｆに対向配置されている。そして、ロータハウジング１２には、フランジ部３１ｆ、延設部３１ｅ、対向部４０ｅ、及び外周部３１１ｂにより、本体部３１ａと蓋部３１ｂとの間をシールする環状のシール部材５０を収容した状態で保持する収容空間５１が区画されている。
【００３４】
よって、本実施形態では、フランジ部３１ｆ、延設部３１ｅ、対向部４０ｅ、及び外周部３１１ｂによって、収容空間５１を形成する収容空間形成壁５２が構成されている。そして、収容空間形成壁５２におけるシール部材５０よりもポンプ室２５側の部位は、ステンレス鋼により形成されたフランジ部３１ｆ、延設部３１ｅ、及び外周部３１１ｂにより形成されている。
【００３５】
図１に示すように、駆動軸１８及び従動軸１９の径方向において、ポンプ室２５は、ベアリング保持孔１８ｈ，１９ｈよりも大径である。そして、軽金属製本体部４０ａにおける保持孔形成壁３２よりも駆動軸１８及び従動軸１９の径方向外側の部位には、ロータハウジング１２の周方向全周に亘って延びる肉抜き部４０ｄが形成されている。
【００３６】
図２に示すように、ロータハウジング１２には、ポンプ室２５に連通する吸入ポート２６が形成されている。さらに、ロータハウジング１２における吸入ポート２６と対向する位置には、ポンプ室２５に連通する吐出ポート２７が形成されている。吸入ポート２６及び吐出ポート２７は、ポンプ室区画壁３１に連なるとともにステンレス鋼製ハウジング３０の一部であるポート形成壁３４によりそれぞれ形成されている。
【００３７】
ポンプ室区画壁３１の本体部３１ａ、保持孔形成壁３２、軽金属製本体部４０ａ及びポート形成壁３４は一体形成されている。具体的には、まず、ポンプ室区画壁３１の本体部３１ａ、保持孔形成壁３２及びポート形成壁３４を、ステンレス鋼により型成形することで、予め一体形成しておく。そして、一体形成されたポンプ室区画壁３１の本体部３１ａ、保持孔形成壁３２及びポート形成壁３４を、図示しない金型に配置して、金型内に溶融したアルミニウムを充填して硬化させることで、ポンプ室区画壁３１の本体部３１ａ、保持孔形成壁３２及びポート形成壁３４の外側に軽金属製本体部４０ａが型成形される。このようにして、ポンプ室区画壁３１の本体部３１ａ、保持孔形成壁３２、軽金属製本体部４０ａ及びポート形成壁３４が一体形成される。
【００３８】
また、蓋部３１ｂ及び軽金属製蓋部４０ｃは一体形成されている。具体的には、まず、蓋部３１ｂを、ステンレス鋼により予め型成形しておく。そして、蓋部３１ｂを、図示しない金型に配置して、金型内に溶融したアルミニウムを充填して硬化させることで、蓋部３１ｂの外側に軽金属製蓋部４０ｃが型成形される。このようにして、蓋部３１ｂ及び軽金属製蓋部４０ｃが一体形成される。
【００３９】
図４に示すように、上記構成の燃料電池システム用流体機械１０は、燃料電池自動車に搭載される燃料電池システム６０に組み込まれている。燃料電池システム６０は、燃料電池６１と、酸素供給手段６２と、水素供給手段６３とを備える。燃料電池６１は、酸素供給手段６２から供給される酸素と水素供給手段６３から供給される水素とを反応させて直流の電気エネルギー（直流電流）を発生する。酸素供給手段６２は、圧縮空気を供給するためのコンプレッサ６４と、該コンプレッサ６４に接続された加湿器６５とからなる。そして、酸素供給手段６２は、加湿器６５に接続される管路６６を介して燃料電池６１の酸素供給ポート（図示せず）に接続されている。
【００４０】
また、水素供給手段６３は、水素源（水素ガス供給源）となる水素タンク６７と水素循環用のポンプとなる本実施形態の燃料電池システム用流体機械１０とからなる。燃料電池システム６０では、燃料電池６１で使用されなかった水素ガス（いわゆる水素オフガス）を燃料電池６１に再び圧縮供給するために燃料電池システム用流体機械１０が設けられている。燃料電池システム用流体機械１０は、燃料電池６１の水素供給ポート（図示せず）に管路６８を介して接続されるとともに、燃料電池６１の水素排出ポート（図示せず）に管路６９を介して接続される。水素タンク６７は、レギュレータ（図示せず）を有する管路７０を介して管路６８に接続される。そして、燃料電池システム６０では、燃料電池システム用流体機械１０と管路６８，６９とにより、燃料電池６１で使用されなかった水素オフガスを水素タンク６７から供給される水素ガスとともに燃料電池６１に供給可能な水素循環経路７１が構成される。
【００４１】
このように構成された燃料電池システム６０では、水素と酸素の反応による発電に伴い生成された水分を含む水素オフガスが燃料電池６１から排出される。この水素オフガスは、燃料電池システム用流体機械１０の運転により、管路６９を介して吸入ポート２６からポンプ室２５内へ吸入される。そして、吸入された水素オフガスは、ポンプ室２５内で圧縮された後、吐出ポート２７から管路６８に吐出されて燃料電池６１に再び供給される。
【００４２】
次に、本実施形態の作用について説明する。
燃料電池システム用流体機械１０では、燃料電池６１にて酸素と反応しなかった水素オフガスがポンプ室２５に吸入される。水素オフガスには、燃料電池６１の発電に伴い生成された生成水が含まれている。ここで、本実施形態では、ポンプ室区画壁３１がステンレス鋼により形成されているため、水素オフガスに含まれる生成水によってポンプ室区画壁３１が腐食してしまうことが防止されている。
【００４３】
また、ベアリング１８ａ，１９ａは、ベアリング保持孔１８ｈ，１９ｈに焼き嵌めによって嵌め込まれることにより、ロータハウジング１２に保持されている。具体的には、まず、ロータハウジング１２を加熱膨張させてベアリング保持孔１８ｈ，１９ｈの内径をベアリング１８ａ，１９ａの外径よりも大きくするとともに、ベアリング１８ａ，１９ａをベアリング保持孔１８ｈ，１９ｈに挿入する。そして、ロータハウジング１２の温度を低下させると、このロータハウジング１２の温度低下に伴ってロータハウジング１２が径方向内側へ収縮し、ベアリング１８ａ，１９ａがベアリング保持孔１８ｈ，１９ｈの内側でロータハウジング１２に圧接される。これにより、ベアリング１８ａ，１９ａがベアリング保持孔１８ｈ，１９ｈに嵌め込まれた状態でロータハウジング１２に保持される。
【００４４】
ここで、保持孔形成壁３２がベアリング１８ａ，１９ａの構成材料と同等の熱膨張係数を有するステンレス鋼により形成されている。このため、運転時の温度上昇に伴う保持孔形成壁３２の膨張度合とベアリング１８ａ，１９ａの膨張度合とが同等となるとともに、低温環境下での温度低下に伴う保持孔形成壁３２の収縮度合とベアリング１８ａ，１９ａの収縮度合とが同等となる。その結果、ベアリング保持孔１８ｈ，１９ｈの内側において、保持孔形成壁３２とベアリング１８ａ，１９ａとの間に隙間が生じてしまったり、保持孔形成壁３２によりベアリング１８ａ，１９ａを圧接し過ぎてしまったりすることが抑制されている。
【００４５】
よって、ベアリング保持孔１８ｈ，１９ｈの内側において、保持孔形成壁３２とベアリング１８ａ，１９ａとの間に隙間が生じてしまい、ベアリング１８ａ，１９ａの位置が変位して、駆動軸１８及び従動軸１９を支持するベアリング１８ａ，１９ａの中心軸がずれてしまうことが抑制される。その結果、駆動軸１８及び従動軸１９が軸ずれした状態で回転することにより、騒音が発生したり、ベアリング１８ａ，１９ａの耐久性が低下したりしてしまうことが抑制される。また、保持孔形成壁３２によりベアリング１８ａ，１９ａを圧接し過ぎてしまうことで、ベアリング１８ａ，１９ａから保持孔形成壁３２に対して応力が加わるとともに、ベアリング１８ａ，１９ａから保持孔形成壁３２に対して加わる応力が保持孔形成壁３２の耐力を越えて、保持孔形成壁３２が損傷してしまうことが抑制される。
【００４６】
さらには、ロータハウジング１２は、軽金属製ハウジング４０を介してギヤハウジング１３に結合されている。これによれば、ロータハウジング１２全体がステンレス鋼により形成されている場合に比べると、燃料電池システム用流体機械１０の軽量化が図られる。
【００４７】
また、ポンプ室２５に吸入された水素オフガスは、本体部３１ａと蓋部３１ｂとの間を介して収容空間５１におけるシール部材５０よりもポンプ室２５側まで到達する。ここで、収容空間形成壁５２におけるシール部材５０よりもポンプ室２５側の部位がステンレス鋼により形成されている。このため、収容空間５１におけるシール部材５０よりもポンプ室２５側まで到達した水素オフガスに含まれる生成水によって、収容空間形成壁５２におけるシール部材５０よりもポンプ室２５側の部位が腐食してしまうことが防止されている。
【００４８】
さらに、吸入ポート２６及び吐出ポート２７を形成するポート形成壁３４がステンレス鋼により形成されている。このため、吸入ポート２６及び吐出ポート２７を通過する水素オフガスによって、ポート形成壁３４が腐食してしまうことが防止されている。
【００４９】
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）ロータハウジング１２を、少なくとも、ポンプ室２５を区画するポンプ室区画壁３１と、各ベアリング１８ａ，１９ａを保持するベアリング保持孔１８ｈ，１９ｈを形成する保持孔形成壁３２とを含むステンレス鋼製ハウジング３０と、該ステンレス鋼製ハウジング３０を鋳ぐるむ軽金属製ハウジング４０とにより形成した。そして、ロータハウジング１２を、軽金属製ハウジング４０を介してギヤハウジング１３に結合した。これによれば、ポンプ室区画壁３１がステンレス鋼により形成されているため、燃料電池６１にて酸素と反応しなかった水素オフガスがポンプ室２５に吸入されることにより、水素オフガスに含まれる生成水によってポンプ室区画壁３１が腐食してしまうことを防止することができる。また、保持孔形成壁３２がベアリング１８ａ，１９ａの構成材料と同等の熱膨張係数を有するステンレス鋼により形成されている。このため、運転時の温度上昇に伴う保持孔形成壁３２の膨張度合とベアリング１８ａ，１９ａの膨張度合とが同等となるとともに、低温環境下での温度低下に伴う保持孔形成壁３２の収縮度合とベアリング１８ａ，１９ａの収縮度合とが同等となる。その結果、ベアリング保持孔１８ｈ，１９ｈの内側において、保持孔形成壁３２とベアリング１８ａ，１９ａとの間に隙間が生じてしまったり、保持孔形成壁３２によりベアリング１８ａ，１９ａを圧接し過ぎてしまったりすることを抑制することができ、燃料電池システム用流体機械１０の使用温度範囲を拡大させることができる。さらには、ロータハウジング１２を、軽金属製ハウジング４０を介してギヤハウジング１３に結合したため、ロータハウジング１２全体がステンレス鋼により形成されている場合に比べると、燃料電池システム用流体機械１０の軽量化を図ることができる。
【００５０】
（２）ポンプ室２５に吸入された水素オフガスは、本体部３１ａと蓋部３１ｂとの間を介して収容空間５１におけるシール部材５０よりもポンプ室２５側まで到達する。ここで、本実施形態では、収容空間形成壁５２におけるシール部材５０よりもポンプ室２５側の部位をステンレス鋼により形成した。このため、収容空間５１におけるシール部材５０よりもポンプ室２５側まで到達した水素オフガスに含まれる生成水によって、収容空間形成壁５２におけるシール部材５０よりもポンプ室２５側の部位が腐食してしまうことを防止することができる。
【００５１】
（３）蓋部３１ｂは、該蓋部３１ｂを鋳ぐるむとともに軽金属製ハウジング４０の一部である軽金属製蓋部４０ｃを介して本体部３１ａに結合されている。これによれば、蓋部３１ｂを本体部３１ａに結合するための部位が軽金属により形成されているため、蓋部３１ｂを本体部３１ａに結合するための部位がステンレス鋼により形成されている場合に比べると、燃料電池システム用流体機械１０をさらに軽量化することができる。
【００５２】
（４）ステンレス鋼製ハウジング３０は、ロータハウジング１２における吸入ポート２６及び吐出ポート２７を形成するポート形成壁３４を有する。これによれば、吸入ポート２６及び吐出ポート２７を通過する水素オフガスによって、ポート形成壁３４が腐食してしまうことを防止することができる。
【００５３】
（５）ロータハウジング１２における保持孔形成壁３２よりも駆動軸１８及び従動軸１９の径方向外側の部位に肉抜き部４０ｄを形成した。一般的に、ポンプ室２５は、駆動軸１８及び従動軸１９の径方向において、ベアリング保持孔１８ｈ，１９ｈよりも大径であることから、ロータハウジング１２における保持孔形成壁３２よりも駆動軸１８及び従動軸１９の径方向外側の部位はデッドスペースとなっている。よって、ロータハウジング１２における保持孔形成壁３２よりも駆動軸１８及び従動軸１９の径方向外側の部位に肉抜き部４０ｄを形成することで、燃料電池システム用流体機械１０をさらに軽量化することができる。
【００５４】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  図５に示すように、軽金属製本体部４０ａに、ポンプ室区画壁３１の本体部３１ａ及び保持孔形成壁３２に形成される凸部５６と嵌合可能な凹部５７が形成されていてもよい。また、軽金属製蓋部４０ｃに、ポンプ室区画壁３１の蓋部３１ｂに形成される凸部５８と嵌合可能な凹部５９が形成されていてもよい。これによれば、凸部５６と凹部５７との凹凸嵌合により、ポンプ室区画壁３１の本体部３１ａ及び保持孔形成壁３２と、軽金属製本体部４０ａとの接続強度を強固なものとすることができる。また、ポンプ室区画壁３１の本体部３１ａ及び保持孔形成壁３２と、軽金属製本体部４０ａとの密着性を向上させることができる。このため、ポンプ室区画壁３１の本体部３１ａ及び保持孔形成壁３２と、軽金属製本体部４０ａとの間に隙間が生じることで、ポンプ室区画壁３１の本体部３１ａ及び保持孔形成壁３２と、軽金属製本体部４０ａとが位置ずれしてしまうことを抑制することができる。その結果、ポンプ室区画壁３１の本体部３１ａ及び保持孔形成壁３２と、軽金属製本体部４０ａとが位置ずれしてしまうことで、ベアリング１８ａ，１９ａの位置が変位して、駆動軸１８及び従動軸１９を支持するベアリング１８ａ，１９ａの中心軸がずれてしまい、この軸ずれの状態で駆動軸１８及び従動軸１９が回転してしまうことを抑制することができる。よって、駆動軸１８及び従動軸１９が軸ずれの状態で回転することにより、騒音が発生したり、ベアリング１８ａ，１９ａの耐久性が低下したりしてしまうことを抑制することができる。また、凸部５８と凹部５９との凹凸嵌合により、蓋部３１ｂと軽金属製蓋部４０ｃとの接続強度を強固なものとすることができる。
【００５５】
○  図５に示す実施形態において、図６に示すように、凸部５６，５８が、先端側に向かうにつれて幅広になっていることで、凸部５６，５８と凹部５７，５９との凹凸嵌合が、嵌合幅が変わることによる抜け止め機能を有していてもよい。これによれば、凸部５６，５８と凹部５７，５９との凹凸嵌合をより強固なものとすることができる。
【００５６】
○  実施形態において、軽金属製本体部４０ａに、ポンプ室区画壁３１の本体部３１ａ及び保持孔形成壁３２に形成される凹部と嵌合可能な凸部が形成されていてもよい。また、軽金属製蓋部４０ｃに、ポンプ室区画壁３１の蓋部３１ｂに形成される凹部と嵌合可能な凸部が形成されていてもよい。
【００５７】
○  実施形態において、軽金属製本体部４０ａにおける保持孔形成壁３２よりも駆動軸１８及び従動軸１９の径方向外側の部位に肉抜き部４０ｄが形成されていなくてもよい。
○  実施形態において、ポート形成壁３４がステンレス鋼よりも軽い軽金属により形成されていてもよい。
【００５８】
○  実施形態において、例えば、蓋部３１ｂを本体部３１ａに結合するための部位がステンレス鋼により形成されていてもよい。
○  実施形態において、収容空間形成壁５２におけるシール部材５０よりもポンプ室２５側の部位がステンレス鋼よりも軽い軽金属により形成されていてもよい。
【００５９】
○  実施形態において、ステンレス鋼の種類は、ベアリング１８ａ，１９ａの構成材料と同等の熱膨張係数を有する材料であれば特に限定されるものではない。
○  実施形態において、軽金属の種類としては、ステンレス鋼よりも軽い軽金属であれば特に限定されるものではない。
【００６０】
○  実施形態において、駆動ロータ２３及び従動ロータ２４は、駆動軸１８及び従動軸１９の軸方向に直交する断面視が三葉状のものであってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０…燃料電池システム用流体機械、１１…ハウジング、１２…ロータハウジング、１３…ギヤハウジング、１５…ギヤ室、１７…電動モータ、１８…駆動軸、１８ａ，１９ａ…ベアリング、１８ｈ，１９ｈ…ベアリング保持孔、１９…従動軸、２１…ギヤとしての駆動ギヤ、２２…ギヤとしての従動ギヤ、２３…ロータとしての駆動ロータ、２４…ロータとしての従動ロータ、２５…ポンプ室、２６…吸入ポート、２７…吐出ポート、３０…ステンレス鋼製ハウジング、３１…ポンプ室区画壁、３１ａ…本体部、３１ｂ…蓋部、３２…保持孔形成壁、３４…ポート形成壁、４０…軽金属製ハウジング、４０ｄ…肉抜き部、５０…シール部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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