(57)【要約】      （修正有）【課題】コンプレッサが傾斜した際の、コンプレッサを冷却するためのオイルを循環させるオイルポンプによるエアの吸い込みを抑制する。【解決手段】コンプレッサ１００は、モータロータ１１と、モータロータを回転させるモータコイル１４と、少なくともモータコイルに冷却用のオイルを供給するオイル供給部３１と、オイル供給部から供給されたオイルを回収するオイル回収部３２と、回収されたオイルを貯留するオイル貯留部３３と、オイル循環部３４の途中に設けられているオイルポンプ３５と、を備える。オイル回収部は、回収したオイルをオイル貯留部へと導く回収流路であって、オイル貯留部に近づくにつれて下方に向かって傾斜する回収流路ＲＰ１，ＲＰ２を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサであって、
モータロータと、
前記モータロータの周囲に配置され、前記モータロータを回転させるモータコイルと、
前記モータロータの上方に設けられた部分を有し、少なくとも前記モータコイルに冷却用のオイルを供給するオイル供給部と、
前記オイル供給部から供給された前記オイルを回収するオイル回収部と、
前記オイル回収部によって回収された前記オイルを貯留するオイル貯留部であって、前記モータコイル及び前記オイル回収部の下方に設けられたオイル貯留部と、
前記オイル貯留部と前記オイル供給部とを接続するオイル循環部と、
前記オイル循環部の途中に設けられ、前記オイル貯留部から前記オイル供給部へと前記オイルを送出するオイルポンプと、を備え、
前記オイル回収部は、回収した前記オイルを前記オイル貯留部へと導く回収流路であって、前記オイル貯留部に近づくにつれて下方に向かって傾斜する回収流路を有する、
コンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オイルをモータに供給する機構を有するコンプレッサが知られている（例えば、特許文献１）。モータに供給されたオイルは、回収された後に、ポンプによって再びモータへと供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０４８２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術において、コンプレッサが傾いた場合、オイル貯留部（オイルタンク）へとオイルを導く流路内でオイルが偏ることによって、オイル貯留部へとオイルが円滑に流れない場合がある。この場合には、オイル貯留部のオイルの量が少なくなり、オイルポンプがエアを吸い込む場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
本発明の一形態によれば、コンプレッサが提供される。このコンプレッサは、モータロータと、前記モータロータの周囲に配置され、前記モータロータを回転させるモータコイルと、前記モータロータの上方に設けられた部分を有し、少なくとも前記モータコイルに冷却用のオイルを供給するオイル供給部と、前記オイル供給部から供給された前記オイルを回収するオイル回収部と、前記オイル回収部によって回収された前記オイルを貯留するオイル貯留部であって、前記モータコイル及び前記オイル回収部の下方に設けられたオイル貯留部と、前記オイル貯留部と前記オイル供給部とを接続するオイル循環部と、前記オイル循環部の途中に設けられ、前記オイル貯留部から前記オイル供給部へと前記オイルを送出するオイルポンプと、を備える。前記オイル回収部は、回収した前記オイルを前記オイル貯留部へと導く回収流路であって、前記オイル貯留部に近づくにつれて下方に向かって傾斜する回収流路を有する。
この形態のコンプレッサによれば、回収したオイルを貯留部へと導く回収流路が下方に向かって傾斜しているため、コンプレッサが傾いた場合であっても、回収流路によってオイルを円滑に貯留部へと導くことができる。したがって、オイルポンプが、エアを吸い込むことを抑制できる。
【０００７】
なお、本発明は、上記のコンプレッサ以外の種々の形態で実現することが可能であり、例えば、コンプレッサを備えた燃料電池システムや燃料電池車両等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るコンプレッサが備えられた燃料電池システムの概略図。
【図２】実施形態に係るコンプレッサの模式図。
【図３】実施形態に係るコンプレッサが傾いた際の模式図。
【図４】従来例に係るコンプレッサが傾いた際の模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
Ａ．実施形態
図１は、実施形態に係るコンプレッサ１００が備えられた燃料電池システム２００の概略図である。燃料電池システム２００は、燃料電池スタック１１０と、アノードガス給排系１２０と、カソードガス給排系１３０と、制御部１４０と、を備える。カソードガス給排系１３０には、コンプレッサ１００が備えられている。燃料電池システム２００は、燃料電池車両等の移動体に搭載される。本実施形態では、燃料電池システム２００は、燃料電池車両に搭載されている。
【００１０】
燃料電池スタック１１０は、アノードガス（例えば、水素）とカソードガス（例えば、空気）の供給を受けて酸素と水素の電気化学反応によって発電する固体高分子型燃料電池である。燃料電池スタック１１０は、燃料電池単セル（図示しない）が複数積層されたスタック構造を有する。
【００１１】
アノードガス給排系１２０は、燃料電池スタック１１０にアノードガスを供給し、燃料電池スタック１１０からアノードガスを排出する。
【００１２】
カソードガス給排系１３０は、燃料電池スタック１１０にカソードガスを供給すると共に、燃料電池スタック１１０から排出されるカソードガスを外部に排出する機能を有する。カソードガス給排系１３０は、カソードガス供給路１３１とカソードガス排出路１３２とを有する。カソードガス供給路１３１とカソードガス排出路１３２は、それぞれ燃料電池スタック１１０に接続された配管である。カソードガス供給路１３１の途中には、コンプレッサ１００が備えられている。カソードガス供給路１３１は、コンプレッサ１００によってカソードガスを燃料電池スタック１１０へと圧送する。カソードガス排出路１３２は、カソードガス供給路１３１から燃料電池スタック１１０へと供給されたカソードガスを外部へと排出する。
【００１３】
コンプレッサ１００は、インペラ２０と、モータ１０と、オイルポンプ３５を有するオイル循環系３０と、筐体４０と、を備える。筐体４０は、モータ１０を収容するためのモータ収容部４１と、インペラ２０を収容するためのインペラ収容部４２と、を有する。コンプレッサ１００の詳細は後述する。
【００１４】
制御部１４０は、コンプレッサ１００の各部（例えば、モータ１０とオイルポンプ３５）を制御する。
【００１５】
図２は、中心軸ＣＸが水平となるようにコンプレッサ１００が配置された際の様子を示す模式図である。コンプレッサ１００は、モータ１０によってインペラ収容部４２内でインペラ２０が回転することによって、気体を圧送する機能を有する。コンプレッサ１００は、駆動に際してモータ１０が発熱するため、モータ１０を冷却する手段が必要となる。
【００１６】
モータ１０は、シャフト１２（回転軸）を有するモータロータ１１と、２つのベアリング１３ａ、１３ｂと、モータロータ１１を回転させるモータコイル１４と、を備えている。２つのベアリング１３ａ、１３ｂは、モータロータ１１を挟むように配置され、シャフト１２を回転自在に支持している。モータコイル１４は、シャフト１２を中心としたモータロータ１１の周囲に配置されている。シャフト１２の先端には、インペラ２０が接続されている。シャフト１２の中心軸ＣＸは、燃料電池車両が水平な路面（水平面）に位置する場合において、水平面と平行になるように設計されている。ここで、平行とは、完全に平行の場合以外に、中心軸ＣＸと水平面との角度が±５°の範囲に入っている場合も含む。
【００１７】
オイル循環系３０は、オイル供給部３１と、オイル回収部３２と、オイル貯留部３３と、オイル循環部３４と、オイルポンプ３５と、を有する。オイル循環系３０は、モータ収容部４１内に配置されたモータ１０の各構成要素１１〜１４を冷却する冷却用オイルであるオイルＣＯを循環させる。
【００１８】
オイル供給部３１は、オイルＣＯをモータ１０へと供給する。オイル供給部３１は、供給流路ＳＰと複数の供給口ＳＨ１〜ＳＨ７を有する。供給流路ＳＰは、オイルＣＯを供給口ＳＨ１〜ＳＨ７へと移動させるための流路であって、中心軸ＣＸが水平な場合において、モータロータ１１の上方に設けられている。供給口ＳＨ１〜ＳＨ７は、オイルＣＯをモータ１０へと滴下するように設けられた開口である。供給口ＳＨ１〜ＳＨ７は、対応するモータ１０の各構成要素１３ａ、１３ｂ、１４の上方に位置するように設けられている。具体的には、供給口ＳＨ１、ＳＨ７は、ベアリング１３ａ、１３ｂの上方に設けられ、ベアリング１３ａ、１３ｂへオイルＣＯを滴下する。供給口ＳＨ２〜ＳＨ６は、モータコイル１４の上方に設けられ、モータコイル１４へオイルＣＯを滴下する。滴下されたオイルＣＯは、重力によって下方へと移動する。供給口ＳＨ２〜ＳＨ６は、課題を解決するための手段に記載する「モータロータの上方に設けられた部分」に相当する。
【００１９】
オイル回収部３２は、オイル供給部３１からモータ１０へと供給されたオイルＣＯを回収する。オイル回収部３２は、回収口ＲＨ１〜ＲＨ４と、回収流路ＲＰ１、ＲＰ２と、を有する。回収口ＲＨ１〜ＲＨ４は、モータ１０へと供給されたオイルＣＯを回収流路ＲＰ１、ＲＰ２へと取り込むための開口であり、重力によって下方へ移動するオイルＣＯを取り込む。具体的には、ベアリング１３ａ、１３ｂの下方に設けられた回収口ＲＨ１、ＲＨ４は、ベアリング１３ａ、１３ｂへと供給されたオイルＣＯを取り込み、モータコイル１４の下方に設けられた回収口ＲＨ２、ＲＨ３は、モータコイル１４へと供給されたオイルＣＯを取り込む。
【００２０】
回収流路ＲＰ１、ＲＰ２は、オイル貯留部３３に接続され、回収口ＲＨ１〜ＲＨ４によって取り込まれたオイルＣＯをオイル貯留部３３へと導くための流路である。回収流路ＲＰ１、ＲＰ２上のオイルＣＯは、矢印ＲＦ１、ＲＦ２によって示された方向へと流れる。回収流路ＲＰ１、ＲＰ２は、オイル貯留部３３に近づくにつれて下方に向かって傾斜する。具体的には、回収流路ＲＰ１、ＲＰ２の底面ＢＳ１、ＢＳ２は、オイル貯留部３３に近づくにつれてシャフト１２（中心軸ＣＸ）から離れるように、中心軸ＣＸに対して傾斜する。つまり、底面ＢＳ１、ＢＳ２は、オイル貯留部３３へと導かれるオイルＣＯの流れの下流になるにつれて低くなるように傾斜している。底面ＢＳ１、ＢＳ２の傾斜は、底面ＢＳ１、ＢＳ２と中心軸ＣＸとの角度θ１、θ２が、それぞれ予め定められた角度より大きくなるような傾斜であることが好ましい。本実施形態において、角度θ１、θ２は、燃料電池車両が走行する際に想定される傾斜よりも、底面ＢＳ１、ＢＳ２が大きい傾斜となるように設定されている。具体的には、角度θ１、θ２は、１０°から３０°の範囲の角度であることが好ましく、２０°から２５°の範囲の角度であることがさらに好ましい。
【００２１】
オイル貯留部３３は、中心軸ＣＸが水平な場合において、モータコイル１４及びオイル回収部３２の下方に位置するように設けられている。オイル貯留部３３は、オイル回収部３２によって回収されたオイルＣＯを一時的に貯留する。本実施形態において、オイル貯留部３３は、筐体４０の外部に設けられ、貯留されているオイルＣＯの熱を外部に放出させることにより、オイルＣＯを冷却することができる。
【００２２】
オイル循環部３４は、オイル供給部３１とオイル貯留部３３とを接続する配管である。オイル貯留部３３に貯留されたオイルＣＯは、オイル循環部３４を介してオイル供給部３１へと再び送られる。オイル循環部３４の途中には、オイルポンプ３５が設置されている。
【００２３】
オイルポンプ３５は、吸入口３５ｉｎから吸い込んだオイルＣＯを送出口３５ｏｕｔから送出する。オイルＣＯは、オイルポンプ３５から送出された際の圧力によって、オイル循環部３４からオイル供給部３１へと移動する。
【００２４】
以下では、図３および図４を用いて、実施形態に係るコンプレッサ１００と従来例に係るコンプレッサ３００との比較を行なう。図３は、実施形態に係るコンプレッサ１００が傾いた際の模式図である。図４は、従来例に係るコンプレッサ１００が傾いた際の模式図である。図３および図４は、コンプレッサ１００、３００の中心軸ＣＸ、ｃｘが水平方向に対して８°傾いたときの図である。コンプレッサ１００は、例えば、燃料電池車両が傾斜した路面を走行しているときなどに傾く。
【００２５】
従来例では、回収流路ｒｐ１、ｒｐ２の底面ｂｓ１、ｂｓ２は、シャフト２１２の中心軸ｃｘに対して平行であり、傾斜していない。従来例においても、中心軸ｃｘは、燃料電池車両が水平な路面（水平面）に位置する場合において、水平面と平行である。図３および図４において、コンプレッサ１００、３００は、それぞれのシャフト１２、２１２のうちで、インペラ２０、２２０に接続された側の一端部が、インペラ２０、２２０に接続されていない側の他端部に比べて低くなるように傾斜している。
【００２６】
図３に示すように、実施形態に係るコンプレッサ１００が傾斜した際であっても、回収流路ＲＰ１、ＲＰ２の上流側の底面ＢＳ１、ＢＳ２が下流側の底面ＢＳ１、ＢＳ２より重力方向上側に位置するように傾斜している。回収流路ＲＰ１、ＲＰ２において、オイルＣＯは、重力にしたがって矢印ＲＦ１、ＲＦ２によって示された方向へオイル貯留部３３へと移動する。したがって、回収流路ＲＰ１、ＲＰ２は、例えば、燃料電池車両が斜面を走行することでコンプレッサ１００が傾斜した際でも、オイルＣＯをオイル貯留部３３へと円滑に導くことが可能である。
【００２７】
図４に示すように、従来例に係るコンプレッサ３００が図３と同じように傾斜した際には、回収流路ｒｐ１の上流側の底面ｂｓ１が下流側の底面ｂｓ１より重力方向下側に位置するように傾斜している。回収口ｒｈ１によって取り込まれたオイルｃｏは、オイル貯留部２３３へと導かれず、回収流路ｒｐ１に留まる。したがって、オイル貯留部２３３へと十分なオイルｃｏが流入せず、オイルポンプ２３５がエアを吸い込む恐れが生じる。オイルポンプ２３５がエアを吸い込んだ場合、モータ２１０へと十分な量のオイルｃｏが供給されない。モータ２１０へ十分なオイルｃｏが供給されない状態で、コンプレッサ３００の運転を続けた場合には、モータ２１０が冷却されず、ベアリング２１３ａ、２１３ｂの焼付き等の故障に繋がる場合がある。
【００２８】
実施形態に係るコンプレッサ１００は、回収流路ｒｐ１、ｒｐ２の底面ｂｓ１、ｂｓ２が傾斜していない従来例に係るコンプレッサ３００と比べて、コンプレッサ１００が傾いた際のオイルポンプ３５によるエアの吸い込みを抑制することができる。これは、実施形態において、回収流路ＲＰ１、ＲＰ２の底面BＳ１、ＢＳ２が傾斜していることにより、コンプレッサ１００の傾きによって、回収流路ＲＰ１、ＲＰ２の上流側が下流側より高くなることを抑制することができるためである。
【００２９】
以上説明した実施形態によれば、回収流路ＲＰ１、ＲＰ２の底面ＢＳ１、ＢＳ２が、オイル貯留部３３に近づくにつれてシャフト１２から離れる様に傾斜している。コンプレッサ１００は、コンプレッサ１００が傾いた場合であっても、回収流路ＲＰ１、ＲＰ２によってオイルＣＯがオイル貯留部３３に導かれる。したがって、オイルポンプ３５が、エアを吸い込むことを抑制できる。
【００３０】
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行なうことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１０、２１０…モータ
１１、２１１…モータロータ
１２、２１２…シャフト
１３ａ、１３ｂ、２１３ａ、２１３ｂ…ベアリング
１４、２１４…モータコイル
２０、２２０…インペラ
３０、２３０…オイル循環系
３１、２３１…オイル供給部
３２、２３２…オイル回収部
３３、２３３…オイル貯留部
３４、２３４…オイル循環部
３５、２３５…オイルポンプ
３５ｉｎ、２３５ｉｎ…吸入口
３５ｏｕｔ、１３５ｏｕｔ…送出口
４０、２４０…筐体
４１…モータ収容部
４２…インペラ収容部
１００、３００…コンプレッサ
１１０…燃料電池スタック
１２０…アノードガス給排系
１３０…カソードガス給排系
１３１…カソードガス供給路
１３２…カソードガス排出路
１４０…制御部
２００…燃料電池システム
ＣＯ、ｃｏ…オイル
ＳＰ、ｓｐ…供給流路
ＳＨ１〜ＳＨ７、ｓｈ１〜ｓｈ７…供給口
ＲＨ１〜ＲＨ４、ｒｈ１〜ｒｈ４…回収口
ＲＰ１、ＲＰ２、ｒｐ１、ｒｐ２…回収流路
ＢＳ１、ＢＳ２、ｂｓ１、ｂｓ２…底面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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