(57)【要約】【課題】 遠心圧縮機を使用することで小型化を図るとともに、使用可能回転数を高くすることができる燃料電池用圧縮機を提供する。【解決手段】  軸受装置14は、回転軸13に同心状に設けられて回転軸13を支持する１対の玉軸受21,22を有している。回転軸13両端の小径部32,33に内輪軌道溝42,47が設けられることで、玉軸受21,22の内輪が回転軸13に一体に形成されている。【選択図】    図１
2008280905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端にインペラを有しケーシングの内側で回転する回転軸と、回転軸を支持する軸受装置とを備え、インペラの回転によって空気をケーシングの気体流通部内の空間で圧縮して燃料電池に供給する燃料電池用圧縮機において、軸受装置は、回転軸に同心状に設けられて回転軸を支持する１対の転がり軸受を有しており、転がり軸受の内輪が回転軸に一体に形成されていることを特徴とする燃料電池用圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水素および酸素からエネルギーを生成する燃料電池装置の酸素供給側に設置されて圧縮空気を燃料電池に供給する燃料電池用圧縮機に関し、特に、燃料電池車への搭載に適した燃料電池用圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池を搭載して走行する燃料電池車は、そのプロトタイプが既に製造されており、特許文献１には、燃料電池車の燃料電池に圧縮空気を供給するための圧縮機に適するものとして、スクロール型圧縮機を備えたものが提案されている。
【０００３】
また、圧縮機として、スクロール型以外に、一端にインペラを有しケーシングの内側で回転する回転軸を備え、インペラの回転によって空気をケーシングの気体流通部内の空間で圧縮するタービンコンプレッサなどと称される遠心圧縮機も知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−７０７６２号公報
【特許文献２】特開平７−９１７６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料電池車で使用される燃料電池装置においては、その小型化、コスト低減および軽量化などが重要な課題となっており、圧縮機に対しても、より一層の小型化が求められている。
【０００５】
そこで、容積形圧縮機の１種である上記特許文献１のスクロール型圧縮機に代えて、圧縮変動がなくかつ小型化が可能な非容積形の遠心圧縮機を使用することが考えられるが、この場合、燃料電池用として必要とされる流量や圧力が大きいため、使用可能回転数を高くするという課題がある。
【０００６】
この発明の目的は、上記実情に鑑み、遠心圧縮機を使用することで小型化を図るとともに、使用可能回転数を高くすることができる燃料電池用圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による燃料電池用圧縮機は、一端にインペラを有しケーシングの内側で回転する回転軸と、回転軸を支持する軸受装置とを備え、インペラの回転によって空気をケーシングの気体流通部内の空間で圧縮して燃料電池に供給する燃料電池用圧縮機において、軸受装置は、回転軸に同心状に設けられて回転軸を支持する１対の転がり軸受を有しており、転がり軸受の内輪が回転軸に一体に形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
転がり軸受は、例えば、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受などとされるが、これに限定されるものではない。
【０００９】
回転軸の転がり軸受設置部分は、転がり軸受の内輪を圧入する場合に比べて、その径が大きく（太く）された上で、その外周面に軌道溝が形成される。回転軸端部に設けられるインペラ取付け部は、転がり軸受の内輪一体化部分とほぼ同じ径とされることが好ましい。
【００１０】
遠心圧縮機は、回転軸をモータで高速回転させることにより、回転軸の一端に設けられたインペラにアキシアル方向から空気を流入させ、圧縮空気を径方向に流出させるものであり、その性能向上（流量増大および高圧力化）には、回転軸の使用可能回転数を高くする必要がある。使用可能回転数は、インペラの回転軸（主軸）の回転数に影響されることから、主軸の固有振動数を高くすることで使用可能回転数の向上が期待できる。この発明の燃料電池用圧縮機によると、回転軸の両端部に内輪を一体化させることにより、回転軸端部の径を大きくすることができ、固有振動数の上昇が可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の燃料電池用圧縮機によると、転がり軸受の内輪が回転軸に一体に形成されているので、インペラの回転軸の固有振動数を上昇させることができ、しかも、部品数を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、図１の右を前、左を後というものとする。
【００１３】
図１は、この発明による燃料電池用圧縮機の実施形態を示すもので、燃料電池用圧縮機(1)は、非容積形の遠心圧縮機であって、前後方向の水平軸上に配置された略円筒状の密閉ケーシング(11)と、後端にインペラ(12)を有しケーシング(11)の内側で回転する水平軸状の回転軸(13)と、回転軸(13)を支持する軸受装置(14)とを備えている。
【００１４】
ケーシング(11)は、回転軸(13)を支持する前側の回転軸支持部(11a)と、インペラ(12)が配置されている後側の気体流通部(11b)とから構成されている。
【００１５】
回転軸(13)は、段付軸状をなし、回転軸支持部(11a)内の空間内に配置されている。
【００１６】
回転軸支持部(11a)の内周に、回転軸(13)を高速回転させるビルトイン型モータ(20)が設けられている。モータ(20)は、回転軸支持部(11a)側に設けられたステータ(20a)および回転軸(13)側に設けられたロータ(20b)から構成されている。
【００１７】
軸受装置(14)は、前後１対の玉軸受(21)(22)によって構成されている。
【００１８】
気体流通部(11b)内の空間の後端に気体流入路(11c)が設けられている。回転軸(13)が回転することにより、インペラ(12)が回転し、インペラ(12)の回転により、空気が、気体流入路(11c)から気体流通部(11b)内の空間(11d)に流入し、同空間(11d)内で圧縮され、同空間(11d)に通じる気体流出路（図示略）を通って排出される。気体流通部(11b)の内面とインペラ(12)との間には、圧縮性能を確保するための所定の大きさの隙間が形成されている。
【００１９】
段付き状の回転軸(13)は、モータ(20)のロータ(20b)がアキシアル方向中間部分に設けられている大径部(31)と、大径部(31)の前後方向外側に連なる前側および後側の小径部(32)(33)とからなる。インペラ(12)は、後側小径部(33)の後端部に取り付けられており、各玉軸受(21)(22)は、各小径部(32)(33)にそれぞれ設けられている。
【００２０】
各玉軸受(21)(22)は、外輪軌道溝(41a)(46a)を有する外輪(41)(46)と、回転軸小径部(32)(33)に設けられた内輪軌道溝(42)(47)と、外輪(41)(46)と回転軸小径部(32)(33)との間に配置された複数の玉(43)(48)と、複数の玉(43)(48)を保持する保持器(44)(49)とからなり、各玉軸受(21)(22)の内輪が回転軸小径部(32)(33)に一体に形成されている。
【００２１】
転がり軸受設置部分である回転軸小径部(32)(33)は、内輪を別部材として圧入する場合の回転軸小径部に比べて、その径が大きく（太く）されており、回転軸小径部(32)(33)の外周面に形成された内輪軌道溝(42)(47)は、内輪を別部材として圧入する場合と同じ寸法に形成されている。回転軸小径部(32)(33)の内輪軌道溝(42)(47)よりも軸方向外方の部分は、複数の玉(43)(48)および保持器(44)(49)が組み込まれた外輪(41)(46)を組み付けやすいように、わずかに小径とされている。そして、インペラ(12)は、ねじ部材(50)により回転軸(13)の後側の小径部(33)に取り付けられている。
【００２２】
燃料電池用圧縮機(1)の性能向上（流量増大および高圧力化）には、回転軸(13)の固有振動数を大きくすることが必要となるが、上記のように、回転軸(13)両端の小径部(32)(33)に内輪を一体化させることにより、回転軸(13)端部の径を大きくすることができ、固有振動数が上昇する。また、内輪以外にも別部材とされた場合に内輪の軸方向外方への移動を防止するためのスペーサなどの部品も不要となることで、部品点数の削減も合わせて可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、この発明による燃料電池用圧縮機の１実施形態を模式的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
(1)        燃料電池用圧縮機
(11)       ケーシング
(12)       インペラ
(13)       回転軸
(14)       軸受装置
(21)(22)   玉軸受
(42)(47)   内輪軌道溝
【図１】
2008280905.tif 000003