(57)【要約】【課題】燃料電池で生じる生成水等が凍結した状態における優れた起動性を発揮可能であるとともに、静粛性に優れた燃料電池用水素循環ポンプを提供する。【解決手段】本発明の燃料電池用水素循環ポンプでは、ギヤ室１７はロータ室１１とモータ室１９との間に位置している。第１回転軸２１は、ロータ室１１からギヤ室１７に向かって延び、第１ロータ２５と結合された主回転軸５３と、モータ室１９からギヤ室１７に向かって延び、モータ機構Ｍと結合された副回転軸５５とからなる。ギヤ室１７内には、主封止装置３７と副封止装置４３と貯油室４０とが設けられている。主回転軸５３と副回転軸５５とは、貯油室４０内において、相対回転を許容しつつスプライン嵌合されている。【選択図】図１
2018165480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ室、ギヤ室及びモータ室が形成されたハウジングと、
前記ロータ室内で回転可能に設けられ、互いに平行な第１回転軸及び第２回転軸と、
前記ロータ室内で前記第１回転軸と一体回転可能に設けられ、山歯及び谷歯を有する第１ロータと、
前記ロータ室内で前記第２回転軸と一体回転可能に設けられ、前記第１ロータと噛み合う山歯及び谷歯を有する第２ロータと、
前記モータ室内に設けられ、前記第１回転軸を駆動可能なモータ機構と、
前記ギヤ室内に設けられ、前記第１回転軸の回転を前記第２回転軸に伝達するギヤ機構とを備えた燃料電池用水素循環ポンプにおいて、
前記ギヤ室は、前記ロータ室と前記モータ室との間に位置し、
前記第１回転軸は、前記ロータ室から前記ギヤ室に向かって延び、前記第１ロータと結合された主回転軸と、前記モータ室から前記ギヤ室に向かって延び、前記モータ機構と結合された副回転軸とからなり、
前記ギヤ室内には、前記ハウジングと前記主回転軸との間を封止する主封止装置と、前記ハウジングと前記副回転軸との間を封止する副封止装置と、前記主封止装置と前記副封止装置とにより区画された貯油室とが設けられ、
前記主回転軸と前記副回転軸とは、前記貯油室内において、相対回転を許容しつつスプライン嵌合されていることを特徴とする燃料電池用水素循環ポンプ。
【請求項２】
前記貯油室内には、前記主回転軸を回転可能に軸支する主軸受装置と、前記副回転軸を回転可能に軸支する副軸受装置とが設けられ、
前記主回転軸及び前記副回転軸の一方には、外スプライン歯が形成され、
前記主回転軸及び前記副回転軸の他方には、前記外スプライン歯と噛合する内スプライン歯が形成され、
前記外スプライン歯及び前記内スプライン歯の外周側に前記主軸受装置又は前記副軸受装置が位置している請求項１記載の燃料電池用水素循環ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池用水素循環ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２に従来の燃料電池用水素循環ポンプが開示されている。これらの燃料電池用水素循環ポンプは、ハウジングと、第１回転軸と、第２回転軸と、第１ロータと、第２ロータと、モータ機構と、ギヤ機構とを備えている。
【０００３】
ハウジングには、ロータ室、ギヤ室及びモータ室が形成されている。第１、２回転軸は、ロータ室内で回転可能に設けられ、互いに平行である。第１ロータは、ロータ室内で第１回転軸と一体回転可能に設けられ、山歯及び谷歯を有している。第２ロータは、ロータ室内で第２回転軸と一体回転可能に設けられ、第１ロータと噛み合う山歯及び谷歯を有している。モータ機構は、モータ室内に設けられ、第１回転軸を駆動可能である。ギヤ機構は、ギヤ室内に設けられ、第１回転軸の回転を第２回転軸に伝達する。
【０００４】
特許文献１の燃料電池用水素循環ポンプでは、モータ機構において、第１回転軸の外周面にキーが嵌合され、モータロータにはキーに対して遊びを有するキー溝が形成されている。特許文献２の燃料電池用水素循環ポンプでは、やはりモータ機構において、第１回転軸に衝突部が設けられ、モータロータには衝突部に対して遊びを有するハンマー部が設けられている。
【０００５】
これらの燃料電池用水素循環ポンプでは、燃料電池で生じる生成水や結露水が凍結した状態において、モータ機構が遊びの分だけ増加した撃力（衝突トルク）で起動できるため、優れた起動性を発揮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１９２１８１号公報
【特許文献１】特開２００７−１９８１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来の燃料電池用水素循環ポンプでは、キーとキー溝の側壁との衝突や衝突部とハンマー部との衝突により、騒音が生じ易い。
【０００８】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、燃料電池で生じる生成水等が凍結した状態における優れた起動性を発揮可能であるとともに、静粛性に優れた燃料電池用水素循環ポンプを提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の燃料電池用水素循環ポンプは、ロータ室、ギヤ室及びモータ室が形成されたハウジングと、
前記ロータ室内で回転可能に設けられ、互いに平行な第１回転軸及び第２回転軸と、
前記ロータ室内で前記第１回転軸と一体回転可能に設けられ、山歯及び谷歯を有する第１ロータと、
前記ロータ室内で前記第２回転軸と一体回転可能に設けられ、前記第１ロータと噛み合う山歯及び谷歯を有する第２ロータと、
前記モータ室内に設けられ、前記第１回転軸を駆動可能なモータ機構と、
前記ギヤ室内に設けられ、前記第１回転軸の回転を前記第２回転軸に伝達するギヤ機構とを備えた燃料電池用水素循環ポンプにおいて、
前記ギヤ室は、前記ロータ室と前記モータ室との間に位置し、
前記第１回転軸は、前記ロータ室から前記ギヤ室に向かって延び、前記第１ロータと結合された主回転軸と、前記モータ室から前記ギヤ室に向かって延び、前記モータ機構と結合された副回転軸とからなり、
前記ギヤ室内には、前記ハウジングと前記主回転軸との間を封止する主封止装置と、前記ハウジングと前記副回転軸との間を封止する副封止装置と、前記主封止装置と前記副封止装置とにより区画された貯油室とが設けられ、
前記主回転軸と前記副回転軸とは、前記貯油室内において、相対回転を許容しつつスプライン嵌合されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の燃料電池用水素循環ポンプでは、第１回転軸が主回転軸と副回転軸とからなり、主回転軸と副回転軸とが相対回転を許容しつつスプライン嵌合されているため、燃料電池で生じる生成水等が凍結した状態において、モータ機構が外スプライン歯と内スプライン歯との相対回転の分だけ増加した撃力（衝突トルク）で起動できるため、優れた起動性を発揮することができる。
【００１１】
また、この燃料電池用水素循環ポンプでは、ロータ室とモータ室との間に位置するギヤ室内において、主封止装置と副封止装置との間に貯油室が形成されている。そして、主回転軸と副回転軸とのスプライン嵌合が貯油室内に位置している。すなわち、外スプライン歯に対して内スプライン歯が嵌合する開口が貯油室内に位置している。このため、外スプライン歯と内スプライン歯との衝突音が潤滑油によって減衰され、外部に漏れ難くなっている。
【００１２】
したがって、本発明の燃料電池用水素循環ポンプは、燃料電池で生じる生成水等が凍結した状態における優れた起動性を発揮可能であるとともに、優れた静粛性を発揮可能である。
【００１３】
貯油室内には、主回転軸を回転可能に軸支する主軸受装置と、副回転軸を回転可能に軸支する副軸受装置とが設けられ得る。主回転軸及び副回転軸の一方には、外スプライン歯が形成され、主回転軸及び副回転軸の他方には、外スプライン歯と噛合する内スプライン歯が形成され得る。外スプライン歯及び内スプライン歯の外周側に主軸受装置又は副軸受装置が位置していることが好ましい。この場合、主軸受装置又は副軸受装置が高い剛性で外スプライン歯と内スプライン歯との外周側を支持し、第１回転軸の振動を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の燃料電池用水素循環ポンプは、燃料電池で生じる生成水等が凍結した状態における優れた起動性を発揮可能であるとともに、優れた静粛性を発揮可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施例の燃料電池用水素循環ポンプの断面図である。
【図２】図２は、実施例の燃料電池用水素循環ポンプに係り、外スプライン歯及び内スプライン歯の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。この燃料電池用水素循環ポンプは、図１に示すように、ロータハウジング１とエンドハウジング３とギヤハウジング５とが図示しないボルトによって接合され、ギヤハウジング５とモータハウジング７とがボルト９によって接合されている。ロータハウジング１とエンドハウジング３との間にはＯリング２が設けられており、ロータハウジング１とギヤハウジング５との間にはＯリング４が設けられている。ロータハウジング１、エンドハウジング３、ギヤハウジング５及びモータハウジング７がハウジングに相当する。
【００１７】
ロータ室１１には、図示しない吸入ポート及び吐出ポートが形成されている。ロータハウジング１及びギヤハウジング５によりギヤ室１７が形成され、ギヤハウジング５及びモータハウジング７によりモータ室１９が形成されている。ギヤ室１７は、ロータ室１１とモータ室１９との間に位置している。
【００１８】
ロータハウジング１には第１回転軸２１と第２回転軸２３とが挿通されている。ロータ室１１内では、第１回転軸２１に第１ロータ２５が固定され、第２回転軸２３に第２ロータ２７が固定されている。第１回転軸２１と第２回転軸２３とは平行である。第１、２ロータ２５、２７は、互いに噛み合う山歯及び谷歯を有する二葉型のものである。第１、２ロータ２５、２７の山歯にはそれぞれ軽量化のための中空部２５ａ、２７ａが形成されている。
【００１９】
ギヤ室１７内では、第１回転軸２１に第１ギヤ２９が固定され、第２回転軸２３に第２ギヤ３１が固定されている。第１、２ギヤ２９、３１は互いに噛み合っている。モータ室１９内では、モータハウジング７にステータ３３が固定され、第１回転軸２１にモータロータ３５が固定されている。ステータ３３には、図示しないハーネスにより電流が流れるようになっている。ステータ３３及びモータロータ３５がモータ機構Ｍに相当する。
【００２０】
ロータハウジング１には、ギヤ室１７内において、ロータ室１１側に位置する主軸封装置３７と、主軸受装置３９とが設けられている。また、ギヤハウジング５には、ギヤ室１７内において、モータ室１９側に位置する副軸受装置４１と、副軸封装置４３とが設けられている。モータハウジング７には軸受装置４５が設けられている。これら主軸封装置３７、主軸受装置３９、副軸受装置４１、副軸封装置４３及び軸受装置４５により、第１回転軸２１が回転するようになっている。
【００２１】
ロータハウジング１には、ギヤ室１７内において、ロータ室１１側に位置する軸封装置４７と、軸受装置４９とが設けられている。また、ギヤハウジング５には軸受装置５１が設けられている。これら軸封装置４７、軸受装置４９及び軸受装置５１により、第２回転軸２３が回転するようになっている。
【００２２】
第１、２回転軸２１、２３は鉄系金属からなり、第１、２ロータ２５、２７はアルミニウム系金属からなり、第１、２回転軸２１、２３は第１、２ロータ２５、２７よりも高強度である。
【００２３】
第１回転軸２１は、ロータ室１１からギヤ室１７に向かって延び、第１ロータ２５及び第１ギヤ２９と結合された主回転軸５３と、モータ室１９からギヤ室１７に向かって延び、モータロータ３５と結合された副回転軸５５とからなる。主回転軸５３は主軸受装置３９によって軸支されている。副回転軸５５は副軸受装置４１及び軸受装置４５によって軸支されている。主封止装置３７はロータハウジング１と主回転軸との間を封止し、副封止装置４３はギヤハウジング５と副回転軸５５との間を封止している。このため、主封止装置３７と副封止装置４３との間に主軸受装置３９と副軸受装置４１とが設けられている。ギヤ室１７内では、主封止装置３７と副封止装置４３との間に潤滑油が充填された貯油室４０が区画形成されている。
【００２４】
主回転軸５３には外スプライン歯５３ａが形成され、副回転軸５５には内スプライン歯５５ａが形成されている。外スプライン歯５３ａと内スプライン歯５５ａとは、図２に示すように、噛合している。外スプライン歯５３ａ及び内スプライン歯５５ａは専用の形状とされており、外スプライン歯５３ａと内スプライン歯５５ａとの間には回転方向で２°以上のずれθが設定されている。こうして、主回転軸５３と副回転軸５５とは、主封止装置３７と副封止装置４３との間において、相対回転を許容しつつスプライン嵌合されている。すなわち、外スプライン歯５３ａに対して内スプライン歯５５ａが嵌合する開口２１ａは主封止装置３７と副封止装置４３との間に位置している。また、外スプライン歯５３ａ及び内スプライン歯５５ａの外周側に副軸受装置４１が位置している。
【００２５】
この燃料電池用水素循環ポンプでは、第１回転軸２１が主回転軸５３と副回転軸５５とからなり、主回転軸５３と副回転軸５５とが回転方向で２°以上の相対回転を許容しつつスプライン嵌合されているため、燃料電池で生じる生成水等が凍結した状態において、モータ機構Ｍが外スプライン歯５３ａと内スプライン歯５５ａとの相対回転の分だけ増加した撃力（衝突トルク）で起動できる。このため、この燃料電池用水素循環ポンプでは、優れた起動性を発揮することができる。
【００２６】
また、この燃料電池用水素循環ポンプでは、ロータ室１１とモータ室１９との間に位置するギヤ室１７内において、主封止装置３７と副封止装置４３との間に貯油室４０が形成されている。そして、主回転軸５３と副回転軸５５とのスプライン嵌合が貯油室４０内に位置している。すなわち、開口２１ａが貯油室４０内に位置している。このため、外スプライン歯５３ａと内スプライン歯５５ａとの衝突音が潤滑油によって減衰され、外部に漏れ難くなっている。
【００２７】
したがって、この燃料電池用水素循環ポンプは、燃料電池で生じる生成水等が凍結した状態における優れた起動性を発揮可能であるとともに、優れた静粛性を発揮可能である。
【００２８】
また、この燃料電池用水素循環ポンプでは、外スプライン歯５３ａ及び内スプライン歯５５ａの外周側に副軸受装置４１が位置しているため、副軸受装置４１が高い剛性で外スプライン歯５３ａと内スプライン歯５５ａとの外周側を支持し、第１回転軸２１の振動を抑制することができる。
【００２９】
さらに、この燃料電池用水素循環ポンプでは、従来のキーやハンマー部とは異なるスプライン嵌合を採用しているため、主回転軸５３と副回転軸５５とが自動的に調芯され、水素の漏れを防止して優れた効率を発揮するとともに、より優れた静粛性を発揮する。
【００３０】
また、この燃料電池用水素循環ポンプでは、主回転軸５３と副回転軸５５とに分割された第１回転軸２１を採用しているため、第１ロータ２５と第１ギヤ２９と主回転軸５３とを固定しつつ、同時期にモータ機構Ｍのモータロータ３５に副回転軸５５を組付けることが可能になり、組付けが容易になる作用効果も発揮する。
【００３１】
以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００３２】
例えば、主回転軸５３に内スプライン歯を形成し、副回転軸５５に外スプライン歯を形成することも可能である。また、外スプライン歯及び内スプライン歯の外周側に主軸受装置３９が位置するように構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は燃料電池自動車に利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１１…ロータ室
１７…ギヤ室
１９…モータ室
１、３、５、７…ハウジング（１…ロータハウジング、３…エンドハウジング、５…ギヤハウジング、７…モータハウジング）
２１…第１回転軸
２３…第２回転軸
２５…第１ロータ
２７…第２ロータ
Ｍ…モータ機構
５３…主回転軸
５５…副回転軸
３７…主軸封装置
４３…副軸封装置
４０…貯油室
３９…主軸受装置
４１…副軸受装置
５３ａ…外スプライン歯
５５ａ…内スプライン歯
【図１】
2018165480.tif 000003
【図２】
2018165480.tif 000004