(57)【要約】【課題】回転軸及びロータが異なる金属であっても、優れた耐久性を発揮可能な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は、第１、２ロータ２５、２７は、固定穴２５ａ、２７ａを有するステンレスからなる。第１、２回転軸２１、２３は、固定穴２５ａ、２７ａによって第１、２ロータ２５、２７に固定され、アルミニウム合金からなる。第１、２回転軸２１、２３及び第１、２ロータ２５、２７は、少なくとも固定穴２５ａ、２７ａ周りに形成された樹脂からなる防水皮膜５３、５５を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロ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２本の回転軸と、前記ロータ室内で各前記回転軸と一体回転可能に設けられ、互いに噛み合う山歯及び谷歯を有するロータとを備えた燃料電池用水素循環ポンプにおいて、
各前記ロータは、固定穴を有する第１金属からなり、
各前記回転軸は、前記固定穴によって前記ロータに固定され、前記第１金属と異なる第２金属からなり、
前記ロータ及び前記回転軸は、少なくとも前記固定穴周りに形成された樹脂からなる防水皮膜を有し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】
各前記ロータには、少なくとも前記山歯及び前記谷歯の外形面を形成する樹脂からなる摺動皮膜が形成され、
前記摺動皮膜と前記防水皮膜とは同一の皮膜として繋がっている請求項１記載の燃料電池用水素循環ポンプ。
【請求項３】
各前記ロータは全面が前記摺動皮膜によって被覆されている請求項２記載の燃料電池用水素循環ポンプ。
【請求項４】
前記回転軸はステンレスであり、前記ロータはアルミニウム又はアルミニウム合金である請求項１又は２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に従来のルーツ式流体機械が開示されている。この流体機械は、ロータ室が形成されたハウジングと、ロータ室内で回転可能に設けられ、互いに平行な２本の回転軸と、ロータ室内で各回転軸と一体回転可能に設けられ、互いに噛み合う山歯及び谷歯を有するロータとを備えている。
【０００３】
各ロータは固定穴を有し、各回転軸は固定穴によってロータに固定されている。各ロータには、ロータ室を形成するハウジングや相手のロータとの接触による発熱防止及び摩耗防止のため、少なくとも山歯及び谷歯の外形面を形成する樹脂からなる皮膜が形成されている。この流体機械は種々の流体の移送等に採用され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１３３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、発明者らの確認によれば、上記流体機械を燃料電池用水素循環ポンプとして用いる場合には、長期の使用により、回転軸とロータとの結合力が不十分になるおそれがある。
【０００６】
すわなち、燃料電池では生成水や結露水が不可避的に存在する。特に、生成水は酸性を帯びている。また、回転軸及びロータは、強度、軽量化等の観点から、異なる金属が採用され得る。この場合、回転軸とロータとが接触する固定穴周りでは、電解質水溶液中で異なる金属による腐食を生じるいわゆるガルバニック腐食が発生してしまう。このため、上記流体機械を燃料電池用水素循環ポンプとして用いる場合には、長期の使用により、回転軸とロータとの間に徐々に隙間を生じ、これらの結合力が低下して行く。この場合、燃料電池用水素循環ポンプの耐久性が損なわれることとなる。
【０００７】
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、回転軸及びロータが異なる金属であっても、優れた耐久性を発揮可能な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】
【０００８】
本発明の燃料電池用水素循環ポンプは、ロ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２本の回転軸と、前記ロータ室内で各前記回転軸と一体回転可能に設けられ、互いに噛み合う山歯及び谷歯を有するロータとを備えた燃料電池用水素循環ポンプにおいて、
各前記ロータは、固定穴を有する第１金属からなり、
各前記回転軸は、前記固定穴によって前記ロータに固定され、前記第１金属と異なる第２金属からなり、
前記回転軸及び前記ロータは、少なくとも前記固定穴周りに形成された樹脂からなる防水皮膜を有していることを特徴とする。
【０００９】
この燃料電池用水素循環ポンプでは、回転軸及びロータが少なくとも固定穴周りに樹脂からなる防水皮膜を有しているため、固定穴周りにおいて、生成水や結露水が金属に触れることはなく、ガルバニック腐食が発生し難い。このため、不可避の酸性の生成水等が存在し、かつ回転軸及びロータが異なる金属からなっても、回転時とロータとの間に隙間を生じ難く、これらの結合力が低下し難い。
【００１０】
したがって、本発明の燃料電池用水素循環ポンプでは、回転軸及びロータが異なる金属であっても、優れた耐久性を発揮するこができる。
【００１１】
各ロータには、少なくとも山歯及び谷歯の外形面を形成する樹脂からなる摺動皮膜が形成され得る。ロータ室を形成するハウジングや相手のロータとの接触による発熱防止及び摩耗防止のためである。摺動皮膜と防水皮膜とは同一の皮膜として繋がっていることが好ましい。この場合、防水皮膜の被覆のために別途の樹脂を採用したり、別途の工程を採用したりする必要がなく、燃料電池用水素循環ポンプの製造コストの低廉化を実現できる。
【００１２】
各ロータは全面が摺動皮膜（防水皮膜）によって被覆されていることも好ましい。この場合、回転軸とロータとがロータ室になる電解質水溶液を介して間接的にも接触し難くなるため、よりガルバニック腐食が発生し難くなる。
【００１３】
回転軸はステンレスであり、ロータはアルミニウム又はアルミニウム合金であることが好ましい。この場合、回転軸が優れた強度を発揮し、ロータが優れた軽量性を発揮する。また、発明者らはこの組合せにおいて本発明の作用効果を確認している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の燃料電池用水素循環ポンプでは、回転軸及びロータが異なる金属であっても、優れた耐久性を発揮するこができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施例１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１の燃料電池用水素循環ポンプに係り、第１回転軸及び第１ロータの断面図である。
【図３】図３は、実施例１の燃料電池用水素循環ポンプに係り、第１回転軸及び第１ロータの要部拡大断面図である。
【図４】図４は、実施例２の燃料電池用水素循環ポンプに係り、第１回転軸及び第１ロータの断面図である。
【図５】図５は、実施例２の燃料電池用水素循環ポンプに係り、第１回転軸及び第１ロータの要部拡大断面図である。
【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１、２を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
（実施例１）
実施例１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。
【００１８】
ロータハウジング１にはロータ室１１が形成され、ロータハウジング１及びギヤハウジング５には第１、２軸孔１３、１５が形成されている。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。第１軸孔１３は、ギヤハウジング５により閉塞され、ロータ室１１とギヤ室１７とを連通させている。第２軸孔１５は、ギヤハウジング５を貫通しており、ロータ室１１とギヤ室１７とモータ室１９とを連通させている。
【００１９】
第１軸孔１３には第１回転軸２１が挿通され、第２軸孔１５には第２回転軸２３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。
【００２０】
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２回転軸２３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。
【００２１】
ロータハウジング１の第１軸孔１３内には、ロータ室１１とギヤ室１７との間において、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の第１軸孔１３内には軸受装置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１回転軸２１が回転するようになっている。
【００２２】
ロータハウジング１の第２軸孔１５内には、ロータ室１１とギヤ室１７との間において、ロータ室１１側に位置する軸封装置３７と、軸受装置３９とが設けられている。また、ギヤハウジング５の第２軸孔１５内には、ギヤ室１７とモータ室１９との間において、ギヤ室１７側に位置する軸受装置４１と、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。これら軸封装置３７、軸受装置３９、軸受装置４１、軸封装置４３及び軸受装置４５により、第２回転軸２３が回転するようになっている。
【００２３】
第１、２回転軸２１、２３はステンレスからなり、第１、２ロータ２５、２７はアルミニウム合金からなる。このため、第１、２回転軸２１、２３は第１、２ロータ２５、２７よりも高強度とされており、第１、２ロータ２５、２７は燃料電池用水素循環ポンプの軽量化を実現している。
【００２４】
第１、２ロータ２５、２７には固定穴２５ａ、２７ａが形成されている。第１回転軸２１は固定穴２５ａに圧入されて第１ロータ２５に固定され、第２回転軸２３は固定穴２７ａに圧入されて第２ロータ２７に固定されている。
【００２５】
第１回転軸２１及び第１ロータ２５には、図２及び図３に示すように、樹脂製の摺動皮膜５３が形成されている。摺動皮膜５３は、固定穴２５ａ周り、山歯及び谷歯の外形面を形成するばかりでなく、第１ロータ２５の全面を被覆している。特に、摺動皮膜５３は、図３に示すように、第１ロータ２５から離れるように第１回転軸２１の軸方向に延びる延長部５３ａと、第１回転軸２１の先端部を覆う封止部５３ｂとを有している。こうして、摺動皮膜５３は、ガルバニック腐食を防止する防水皮膜を兼ねている。図１に示す第２回転軸２３及び第２ロータ２７に形成された摺動皮膜５５も同様である。これらの摺動皮膜５３、５５は、スプレー、ディッピング、ロールコート等によって形成可能である。
【００２６】
この燃料電池用水素循環ポンプでは、回転軸２１、２３及び第１、２ロータ２５、２７が防水皮膜を兼ねた摺動皮膜５３、５５有しているため、固定穴２５ａ、２７ａ周りにおいて、ガルバニック腐食が発生し難い。特に、第１、２ロータ２５、２７の全面に摺動皮膜５３、５５が形成されているため、第１、２回転軸２１、２３と第１、２ロータ２５、２７とは電解質水溶液を介して間接的にも接触し難くなっているため、よりガルバニック腐食が発生し難い。このため、不可避の酸性の生成水等が存在し、かつ第１、２回転軸２１、２３及び第１、２ロータ２５、２７が異なる金属からなっても、第１、２回転軸２１、２３と第１、２ロータ２５、２７との間に隙間を生じ難く、これらの結合力が低下し難い。
【００２７】
したがって、この燃料電池用水素循環ポンプでは、第１、２回転軸２１、２３及び第１、２ロータ２５、２７が異なる金属であっても、優れた耐久性を発揮するこができる。
【００２８】
また、この燃料電池用水素循環ポンプでは、摺動皮膜５３、５５がロータハウジング１や相手の第１、２ロータ２５、２７との接触による発熱防止及び摩耗防止を図りつつ、ガルバニック腐食を防止しているため、防水皮膜の被覆のために別途の樹脂を採用したり、別途の工程を採用したりする必要がなく、製造コストの低廉化を実現している。
【００２９】
（実施例２）
実施例２の燃料電池用水素循環ポンプは、図４に示す回転軸５７及びロータ５９を採用している。これらの回転軸５７及びロータ５９は、第１回転軸及び第１ロータであってもよく、第２回転軸及び第２ロータであってもよい。
【００３０】
回転軸５７及びロータ５９には、樹脂製の摺動皮膜６１と、同じ樹脂製の防水皮膜６３、６５とが形成されている。摺動皮膜６１は山歯及び谷歯の外形面を形成している。また、防水皮膜６３は、図５に示すように、ロータ５９から離れるように回転軸５７の軸方向に延びる延長部６３ａを有している。また、防水皮膜６５は、図４に示すように、回転軸５７の先端部を覆う封止部６５ａを有している。
【００３１】
この燃料電池用水素循環ポンプにおいても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００３２】
以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２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。
【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
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、２３…回転軸（２１…第１回転軸、２３…第２回転軸）
２５、２７…ロータ（２５…第１ロータ、２７…第２ロータ）
２５ａ、２７ａ…固定穴
５３…摺動皮膜、防水皮膜
６１…摺動皮膜
６３、６５…防水皮膜
【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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