(57)【要約】【課題】防錆性能、耐腐食性及び耐摩耗性が向上したグリース組成物及び転がり軸受、長寿命の燃料電池システム用圧送機及び燃料電池システムを提供する。【解決手段】ベンゾトリアゾールまたはその誘導体、インダゾールまたはその誘導体、ベンゾチアゾールまたはその誘導体、ベンズオキサゾールまたはその誘導体、ベンズイミダゾールまたはその誘導体及びチアジアゾールまたはその誘導体から選ばれる少なくとも１種をグリース組成物全量の０．２〜２質量％、金属ジチオフォスフェート及び金属ジチオカーバメートの少なくとも１種をグリース組成物全量の１〜１０質量％含有するグリース組成物、前記グリース組成物を封入した転がり軸受、前記転がり軸受を具備する燃料電池用圧送機並びに前記圧送機を具備する燃料電池システム。【選択図】      図１
2004225843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベンゾトリアゾールまたはその誘導体、インダゾールまたはその誘導体、ベンゾチアゾールまたはその誘導体、ベンズオキサゾールまたはその誘導体、ベンズイミダゾールまたはその誘導体及びチアジアゾールまたはその誘導体から選ばれる少なくとも１種をグリース組成物全量の０．２〜２質量％、金属ジチオフォスフェート及び金属ジチオカーバメートの少なくとも１種をグリース組成物全量の１〜１０質量％含有することを特徴とするグリース組成物。
【請求項２】
内輪と外輪との間に、複数の転動体を保持器を介して転動自在に保持し、かつ請求項１記載のグリース組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受。
【請求項３】
燃料電池システムの圧送機に組み込まれることを特徴とする請求項２記載の転がり軸受。
【請求項４】
請求項３記載の転がり軸受を具備することを特徴とする燃料電池システム用圧送機。
【請求項５】
少なくとも、燃料電池スタック及び各種流体を輸送するための圧送機を具備する燃料電池システムであって、前記圧送機が請求項４記載の燃料電池システム用圧送機であることを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防錆性能、耐腐食性及び耐摩耗性に優れたグリース組成物、前記グリース組成物を封入してなり、特に燃料電池システムの圧送機に好適な転がり軸受、前記転がり軸受を具備する燃料電池システム用の圧送機、並びに前記圧送機を具備した燃料電池システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
エネルギー需給問題、大気汚染や二酸化炭素による地球温暖化等の環境問題に対し、クリーンな排気及び高エネルギー効率を可能にする燃料電池が注目を浴びている。燃料電池は、水素や水素リッチな改質ガスと酸素等（空気）の酸化剤との電気化学反応によって化学エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギーシステムである。燃料電池に用いられる電解質には、固体高分子、リン酸水溶液、溶融炭酸塩、アルカリ水溶液等があるが、中でも、固体高分子電解質型燃料電池は、比較的低温（１００℃以下）で発電が行われ、出力密度が高く、低温で作動し、電池構成材料の劣化が少なく、起動が容易である等の長所があることから、特に、自動車等の輸送体の動力源として有効とされており、種々の燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
固体高分子電解質型燃料電池の基本的構成は、固体高分子電解質膜の両面を、白金等の貴金属を触媒とする多孔質のカソード（酸素極）とアノード（燃料極）の両ガス拡散電極で挟んで重ね合わせてなるセルを、セパレータを介して積層して燃料電池スタックとし、各セパレータの表裏両面にガス通路を形成し、カソード側のガス通路には酸化剤ガスを給排させ、アノード側のガス通路には燃料ガスを給排させるようにした構成が一般的である。
【０００５】
これらの固体高分子電解質型燃料電池を用いた燃料電池システムでは、水素や水素リッチな改質ガス、酸化剤として多量の空気を輸送するために圧送機が使用されており、これらの気体を輸送を安定に行うための改良がなされた圧送機が種々提案されている。また、圧送機には回転軸の支持用に転がり軸受が使用されており、潤滑のためのグリースが封入されているが、揮発成分が飛散して燃料電池スタックに付着して触媒毒として作用することがあり、この揮発成分の飛散、漏洩の防止を図った圧送機も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】
特開平１１−３０７１１２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２３１２９４号公報
【特許文献３】
特開２００２−７０７６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
燃料電池システムでは、発電のための化学反応に際して水が発生することから、圧送機が輸送する気体には多分に水分が混入している。更に、固体高分子電解質型燃料電池では、燃料電池スタックのセルを構成する電解質としてフッ素樹脂系の高分子膜が一般的であり、水素イオンの伝導性を維持し、膜の破損の原因となる水素と酸素との直接反応を避けるために、このフッ素樹脂系高分子膜は常に水分を含んだ状態に維持されなければならず、固体高分子電解質型燃料電池を用いた燃料電池システムでは、圧送機と燃料電池スタックとの間に加湿器が介在される。
【０００７】
このように、燃料電池システムでは、圧送機に組み込まれている転がり軸受が水分との接触により錆や腐食が発生し易い状況に置かれており、防錆性能や耐腐食性に優れることが要求されている。このような要求に対して、圧送機に組み込まれる転がり軸受では、水分と接触しないようにシール構造を採ったり、錆び難い材質で形成する等の対策が一般に講じられているが、封入グリースには特に防錆性や耐腐食性を付与することが行われていない。
【０００８】
また、気体の輸送能力を高めるために圧送機は高速運転されており、組み込まれている転がり軸受もかなりの高速、高荷重下で回転している。高速、高荷重回転による摩耗を抑えるために、ＭｏＤＴＣ（モリブデンジチオカーバメート）等の極圧添加剤を添加したグリースを使用することも行われているが、潤滑性能に与える影響に加え、金属イオンを含むパーティクルが放出され燃料電池スタックに付着すると一種の触媒毒として作用することがあること等から、その添加量には限度があり、極圧添加剤単独での使用では耐摩耗性の改善には限界がある。
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、防錆性能、耐腐食性及び耐摩耗性に優れ、特に燃料電池システムの圧送機に組み込まれる転がり軸受に好適なグリース組成物を提供することを目的とする。また、前記グリース組成物を封入してなり防錆性能や耐腐食性、耐摩耗性に優れ、長寿命であり、特に燃料電池システムの圧送機用として好適な転がり軸受を提供することを目的とする。更に、前記転がり軸受を具備し、長期にわたり安定作動する燃料電量システム用圧送機、並びに前記圧送機を具備してなる長期にわたり安定した発電を行い得る燃料電池システムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、特定の含窒素複素環化合物と、金属ジチオカーバメートや金属ジチオフォスフェートとを併用することにより、これらを含有するグリース組成物を封入した転がり軸受の防錆性能、耐腐食性及び耐摩耗性が大幅に改善されることを知見した。
【００１１】
即ち、上記の目的を達成するために本発明は、
（１）ベンゾトリアゾールまたはその誘導体、インダゾールまたはその誘導体、ベンゾチアゾールまたはその誘導体、ベンズオキサゾールまたはその誘導体、ベンズイミダゾールまたはその誘導体及びチアジアゾールまたはその誘導体から選ばれる少なくとも１種をグリース組成物全量の０．２〜２質量％、金属ジチオフォスフェート及び金属ジチオカーバメートの少なくとも１種をグリース組成物全量の１〜１０質量％含有することを特徴とするグリース組成物、
（２）内輪と外輪との間に、複数の転動体を保持器を介して転動自在に保持し、かつ前記（１）記載のグリース組成物を封入したことを特徴とする転がり軸受、
（３）燃料電池システムの圧送機に組み込まれることを特徴とする前記（２）記載の転がり軸受、
（４）前記（３）記載の転がり軸受を具備することを特徴とする燃料電池システム用圧送機、
（５）少なくとも、燃料電池スタック及び各種流体を輸送するための圧送機を具備する燃料電池システムであって、前記圧送機が前記（４）記載の燃料電池システム用圧送機であることを特徴とする燃料電池システム、
を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に関して詳細に説明する。
【００１３】
（グリース組成物）
本発明のグリース組成物において、基油の種類は制限されるものではなく、従来よりグリース組成物の基油として使用されている鉱油系潤滑油、合成油系潤滑油、天然油系潤滑油を使用することができる。鉱油系潤滑油としては、鉱油を減圧蒸留、油剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、硫酸洗浄、白土精製、水素化精製等を、適宜組み合わせて精製したものを用いることができる。合成油系潤滑油としては、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油等が挙げられる。炭化水素系油としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、１−デセンオリゴマー、１−デセンとエチレンコオリゴマー等のポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物等が挙げられる。芳香族系油としては、モノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼン等のアルキルベンゼン、あるいはモノアルキルナフタレン、ジアルキルナフタレン、ポリアルキルナフタレン等のアルキルナフタレン等が挙げられる。エステル系油としては、ジブチルセバケート、ジ−２−エチルヘキシルセバケート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジトリデシルグルタレート、メチル・アセチルシノレート等のジエステル油、あるいはトリオクチルトリメリテート、トリデシルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテート等の芳香族エステル油、更にはトリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンぺラルゴネート、ペンタエリスリトル−２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネート等のポリオールエステル油、更にはまた、多価アルコールと二塩基酸・一塩基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステルであるコンプレックスエステル油等が挙げられる。エーテル系油としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールモノエーテル、ポリプロピレングリゴールモノエーテル等のポリアルキレングリコール、あるいはモノアルキルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテル等のフェニルエーテル油等が挙げられる。その他の合成潤滑油としてはトリクレジルフォスフェート、シリコーン油、パーフルオロアルキルエーテル等が挙げられる。天然油系潤滑油としては、牛脂、豚脂、大豆油、菜種油、米ぬか油、ヤシ油、パーム油、パーム核油等の油脂系油またはこれらの水素化物が挙げられる。これらの基油の中でも、耐熱性や低温流動性を兼ね備えることから、エステル系油、エーテル系油が好ましく、芳香族エステル油やポリオールエステル油が耐熱性により優れることから特に好ましい。
【００１４】
また、グリースの低温流動性不足や、高温で油膜が形成され難いために起こる焼付きを避けるために、基油は４０℃における動粘度で１０〜４００ｍｍ２／ｓｅｃ、より好ましくは２０〜２５０ｍｍ２／ｓｅｃ、さらに好ましくは４０〜１５０ｍｍ２／ｓｅｃであることが望ましい。このことは、特に自動車用の燃料電池システムにおいて低温起動時の異音発生を抑える上で重要である。
【００１５】
増ちょう剤にも特に制限がなく、Ｌｉ、Ｎａ、Ｂａ、Ｃａ、Ａｌ等を金属種とする金属石けんあるいは金属コンプレックス石けん、またはウレア化合物を使用できる。但し、リチウム石けん等の単純な金属石けん系増ちょう剤は吸水性があり、グリース組成物が水分を含むようになり軸受に錆を発生させたり、グリース組成物の液状化が起こり易くなることから、金属コンプレックス石けんやウレア化合物が好ましいといえる。また、ウレア化合物は耐熱性や耐水性に優れるため特に好ましい。尚、ウレア化合物としては、ジウレア化合物、トリウレア化合物、テトラウレア化合物、ポリウレア化合物、またはこれらの混合物が挙げられる。
【００１６】
また、増ちょう剤の配合量は、上記基油とともにグリース性状を形成、維持できる限り制限はないが、グリース組成物全量の５〜４０質量％、好ましくは１０〜３０質量％の範囲が適当である。増ちょう剤量が５質量未満ではグリース性状を形成できず、４０質量％を越えるとグリース組成物が硬くなりすぎる。
【００１７】
本発明のグリース組成物は、上記の基油及び増ちょう剤に、ベンゾトリアゾールまたはその誘導体、インダゾールまたはその誘導体、ベンゾチアゾールまたはその誘導体、ベンズオキサゾールまたはその誘導体、ベンズイミダゾールまたはその誘導体及びチアジアゾールまたはその誘導体から選ばれる少なくとも１種と、金属ジチオフォスフェート及び金属ジチオカルバメートの少なくとも１種とを添加することが特徴である。
【００１８】
ベンゾトリアゾール誘導体、インダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体及びチアジアゾール誘導体は、それぞれ下記に示す化学式で表される。
【００１９】
【化１】
2004225843.tif 000003
【００２０】
ここで、ｎは１または２である。また、Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７は水素原子または炭素数１〜２４のアルキル基であり、アルキル基は他の官能基を有していてもよい。また、Ｒ、Ｒ２、Ｒ６はベンゼン環に複数個導入されていてもよく、その場合同一であってもよいし、相違していてもよい。また、Ｒ１とＲ２、Ｒ３とＲ４、Ｒ５とＲ６は、それぞれの対で同一であってもよいし、相違していてもよい。また、分子内ベンゼン環はナフタレンのような他の芳香族化合物であってもよい。
【００２１】
これらは何れも、金属表面を不活性化する作用を有しており、以降の説明では「金属不活性化剤」とも言う。下記に示すように、ベンゾトリアゾールは、骨格中の窒素元素と金属（Ｃｕ）との間で配位結合を生じて密着性の高い表面被膜を形成し、この表面被膜が金属と水分との接触を効果的に阻止する。このような表面被膜を確保するために、金属不活性化剤の添加量はグリース組成物全量の０．２質量％以上必要であり、好ましくは０．５質量％以上添加する。添加量の上限はグリース組成物全量の２質量％であり、これより多量に添加しても防錆効果の更なる向上は見られず、むしろ金属ジチオフォスフェート及び金属ジチオカーバメートとの総量が過大となり、焼付き寿命が低減するようになる。
【００２２】
【化２】
2004225843.tif 000004
【００２３】
また、金属ジチオフォスフェート及び金属ジチオカーバメートの金属種としては、モリブデン、亜鉛、アンチモン、セレン、ビスマス、鉄、銅、鉛等が挙げられる。これらは極圧添加剤として知られているが、本発明のグリース組成物においては上記の金属不活性化剤との組合せにより、より優れた耐摩耗性を発現する。上記の金属不活性化剤は、骨格中にベンゼン環やＮ、Ｓ等の非共有電子対を有する原子を含む環状構造を有するため、電子密度が大きい。一方、金属ジチオフォスフェート及び金属ジチオカーバメートに含まれる金属原子は僅かに正に分極しているため、金属不活性化剤の高密度の電子群に誘引されやすい状況にある。金属不活性化剤は上記のように金属表面との間で配位結合を形成するため、ジチオフォスフェート及び金属ジチオカーバメートは金属不活性化剤に誘引される結果、金属表面との反応が活性化される。即ち、金属不活性化剤と、ジチオフォスフェート及び金属ジチオカーバメートとの相互作用により、ジチオフォスフェート及び金属ジチオカーバメートを単独使用した場合に比べて、より一層の耐摩耗性が得られる。このような金属不活性化剤との相互作用を効果的に発現するために、金属ジチオフォスフェート及び金属ジチオカーバメートの添加量は、グリース組成物全量の１〜１０質量％とする。添加量が１質量％未満では耐摩耗性の改善効果が十分に得られず、１０質量％を超えると上記の金属不活性剤との総量が過大となり、焼付き寿命が低減するようになる。
【００２４】
本発明のグリース組成物には、潤滑性能等をより一層高めるために、必要に応じてその他の添加剤を添加することができる。例えば、アミン系、フェノール系、硫黄系等の酸化防、脂肪酸、動植物油等の油性向上剤等を単独または２種以上組み合わせて添加することができる。これら添加剤の添加量は、本発明の所期の目的を達成できれば特に限定されるものではなく、適宜設定される。
【００２５】
（転がり軸受）
本発明は、上記グリース組成物を封入した転がり軸受に関する。転がり軸受の構成自体は制限されるものではなく、例えば図１に示すような玉軸受３００を例示することができる。図示される玉軸受３００は、内輪５０１と外輪３０２との間に保持器３０３を介して複数の転動体である玉３０４を略等間隔で回動自在に保持してなり、本発明においては更に内輪３０１、外輪３０２及び玉３０４で形成される空所Ｓに、上記のグリース組成物（図示せず）を所定量充填し、シール部材３０５で封止して構成されている。尚、グリースの封入量は、従来と同様に、軸受空間容積の５〜５０容積％の範囲で使用条件に応じて選定する。
【００２６】
本発明の転がり軸受は、封入したグリース組成物により優れた防錆性能、耐腐食性及び耐摩耗性が付与されるため、特に水分と接触する環境での使用に好適であり、燃料電池用圧送機にも好適に使用できる。
【００２７】
（燃料電池システム用圧送機）
また、本発明は上記の転がり軸受を具備する燃料電池システム用圧送機に関する。燃料電池システム用圧送機として、インペラ型圧送機、スクロール型圧送機、斜板型圧送機、スクリュー型圧送機が一般的であるが、これらに限定されない。以下に、スクロール型圧送機、両斜板型圧送機、スクリュー型圧送機を例示して説明する。
【００２８】
図２に示されるスクロール型圧送機１４０は、固定スクロール１１１と旋回スクロール１１２とからなる圧縮機構部１１０と、モータ主軸１２２に対して偏心して設けられたクランクピン１２２ａにより旋回スクロール１１２を旋回させるクランク機構部１５０と、モータ主軸１２２を回転させる駆動モータ部１２０とからなる。
【００２９】
クランク機構部１５０は、旋回スクロール１１２に旋回運動を行わせる駆動クランク機構１５１、及び旋回スクロール１１２の自転を防止する従動クランク機構１５２で構成されている。
【００３０】
従動クランク機構１５２は、旋回スクロール１１２に設けられた凹状保持部１１２ｃと、従動クランク軸１５３のクランクピン１５３ａ及びクランクピン１５３ａを旋回スクロール１１２に対して回転自在とする上記の転がり軸受１５４とからなる。従動クランク軸１５３は、クランクピン１５３ａとは反対側を上記の転がり軸受１５５を介してモータハウジング１０１に回転自在に支持されている。また、従動クランク軸１５３にはバランスウェイト１５３ｂが設けられており、バランスウェイト１５３ｂによって、旋回スクロール１１２の旋回時に生じる慣性モーメントを打ち消され、振動の低減が図られている。
【００３１】
固定スクロール１１１は、円盤状に形成された固定基盤１１１ａと、この固定基盤１１１ａから立設した渦巻状の旋回渦巻部１１１ｃと、この旋回渦巻部１１１ｃを覆う外周壁１１１ｂとからなる。旋回スクロール１１２は、円盤状の旋回基盤１１２ｂと、この旋回基盤１１２ｂから立設した渦巻状の旋回渦巻部１１２ａとからなる。旋回基盤１１２ｂのリア側中央には有底円筒状の凹状部１１２ｃが設けられている。固定基盤１１１ａにおける図中上下方向略中央には、固定スクロール１１１及び旋回スクロール１１２間で圧縮された空気等の吐出口１１４が設けられている。
【００３２】
凹状部１１２ｃをハウジングとして、針状ころ軸受１３３が凹状部１１２ｃの内周側に挿入されている。この針状ころ軸受１３３は、モータ主軸１２２のクランクピン１２２ａを回転軸として、旋回スクロール１１２を回転自在に支えている。
【００３３】
駆動モータ部１２０において、駆動モータ１２１は、モータ主軸１２２に嵌め合わされたロータ１２３と、ロータ１２３の外周側に設けられてコイル１２４を巻回されたステータ１２５とを、モータハウジング１０１内に備えてなる。モータ主軸１２２は、モータハウジング１０１に上記の転がり軸受１０２を介して回転自在に支持されるとともに、リア側（図中右側）の端部を上記の転がり軸受１０３を介してリアハウジング１０４に回転自在に支持され、シール部材１０７で密封されている。また、モータ主軸１２２には、バランスウェイト１２２ｂが設けられており、バランスウェイト１２２ｂによって、旋回スクロール１１２の旋回時に生じる慣性モーメントを打ち消され、振動低減が図られている。
【００３４】
上記の如く概略構成されるスクロール型圧送機１４０では、駆動モータ１２１に電力が供給されると、モータ主軸１２２が回転し、その回転が駆動クランク機構１３０を介して旋回スクロール１１２に伝達される。旋回スクロール１１２は、モータ主軸１２２の回転に伴って、固定スクロール１１１と噛み合いつつ旋回し、図示しない吸入口から固定スクロール１１１との間に気体を吸入するとともに、固定スクロール１１１との間で圧縮させる。その後、圧縮された気体を吐出口１１４から吐出させる。
【００３５】
図３は両斜板式圧送機１６０を示すが、両面傾斜板１７１の回転に伴う両頭ピストン１７２の往復動で気体を圧縮する圧縮機構部１７０と、駆動モータ１８１のモータ主軸１８２の回転により圧縮機構部１７０を駆動する駆動モータ部１８０とを備える。
【００３６】
圧縮機構部１７０において、両頭ピストン１７２は、シリンダブロック１６１のクランク室１６３内にモータ主軸１８２の軸方向に沿って往復動可能に設けられており、両面傾斜板１７１にシュー１７３を介して連結されている。また両面傾斜板１７１は、モータ主軸１８２の外周面に、モータ主軸１８２と一体回転可能に挿着されており、シリンダブロック１６１内に設けられた支持部材１６２に、スラスト軸受１７４を介して回転自在に支持されている。
【００３７】
駆動モータ部１８０において、駆動モータ１８１は、モータ主軸１８２に嵌入されたロータ１８３と、ロータ１８３の外周側に設けられ、コイル１８４を巻回されたステータ１８５とを、モータハウジング１８６内に備えてなる。
【００３８】
モータ主軸１８２は、軸方向略中央より図中左側を左右一対の上記の転がり軸受１８７を介してモータハウジング１８６に回転自在に支持されるとともに、軸方向略中央より図中右側を左右一対の上記の転がり軸受１７５を介して支持部材１６２に回転自在に支持されている。
【００３９】
上記の如く構成される両斜板型圧送機１６０では、駆動モータ１８１に電力が供給されると、モータ主軸１８２が回転し、その回転が両面傾斜板１７１及びシュー１７３を介して両頭ピストン１７２に伝達される。両頭ピストン１７２は、モータ主軸１８２の回転に伴ってクランク室１６３内で軸方向に沿って往復動することにより、気体を吸入・圧縮して吐出させる。
【００４０】
図４はスクリュー型圧送機２２０を示すが、主ロータ２０１と副ロータ２０２とを噛み合わせて回転させることで気体を圧縮する圧縮機構部２００と、駆動モータ１８１のモータ主軸１８２の回転により圧縮機構部２００を駆動する駆動モータ部１８０とを備える。なお、駆動モータ部１８０については、図３に示した両斜板式圧送機１６０と同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
圧縮機構部２００において、主ロータ２０１及び副ロータ２０２はそれぞれ、対応する螺旋状に形成されて互いに噛み合わせることで協働して回転可能な構成である。主ロータ２０１は、図中左側の回転軸２０１ａを左右一対の上記の転がり軸受２０３を介してハウジング２０７に回転自在に支持されるとともに、図中右側の回転軸２０１ａを上記の転がり軸受２０４を介してハウジングに回転自在に支持されている。また、副ロータ２０２は、図中左側の回転軸２０２ａを図中左右一対の上記の転がり軸受２０５を介してハウジング２０７に回転自在に支持されるとともに、図中右側の回転軸２０２ａを上記の転がり軸受２０６を介してハウジング２０７に回転自在に支持されている。
【００４２】
また、主ロータ２０１の回転軸２０１ａにおいて、転がり軸受２０３，２０４に対して軸方向内側には、ハウジング２０７との間にシール部材２０８が介在されている。副ロータ２０２の回転軸２０２ａにおいて、転がり軸受２０５，２０６より軸方向内側には、ハウジング２０７との間にシール部材２０９が介在されている。
【００４３】
主ロータ２０１及び副ロータ２０２は、図中左側の回転軸２０１ａ，２０２ａにそれぞれ設けられた連結ギア２１０を介して連動される。主ロータ２０１の図中左側の回転軸２０１ａの左端部には、被駆動ギア２１１が設けられており、被駆動ギア２１１は、駆動モータ１８１のモータ主軸１８２に嵌合された駆動軸１８８の駆動ギア１８９に噛合されている。従って、主ロータ２０１は、モータ主軸１８２の回転を、駆動軸１８８、駆動ギア１８９及び被駆動ギア２１１を介して伝達される。主ロータ２０１の回転は、連結ギア２１０を介して副ロータ２０２に伝達される。
【００４４】
また、駆動軸１８８は、左右一対の上記の転がり軸受２１２を介してハウジング２１３に回転自在に支持されている。駆動軸１８８とハウジング２１３との間には、シール部材２１４が介在されている。
【００４５】
上記の如く構成されるスクリュー型圧送機２２０では、駆動モータ１８１に電力が供給されると、モータ主軸１８２が回転し、その回転が駆動軸１８８、駆動ギア１８９、被駆動ギア２１１を介して主ロータ２０１の回転軸２０１ａに伝達される。同時に、主ロータ２０１の回転軸２０１ａから連結ギア２１０を介して副ロータ２０２の回転軸２０２ａに伝達される。主ロータ２０１及び副ロータ２０２は、噛み合い回転することにより、気体を吸入・圧縮して吐出させる。
【００４６】
上記の各圧送機は、組み込まれている転がり軸受が防錆性能、耐腐食性及び耐摩耗性に優れることから、長期にわたり安定して作動する。
【００４７】
（燃料電池システム）
本発明は更に、上記の燃料電池システム用圧送機を具備する燃料電池システムに関する。燃料電池システムとしては、図５に示す固体高分子電解質型燃料電池システムや図６に示す水素タンク方式の燃料電池システムを例示することができる。
【００４８】
図５に示す固体高分子電解質型燃料電池システムは引用文献１（特開平１１−３０７１１２号公報）に記載された燃料電池システムに相当するものであり、固体高分子電解質膜１の両面をカソード２とアノード３の両ガス拡散電極で狭持してなるセルをセパレータを介して積層して燃料電池スタックとし、更に数セルに１つずつの冷却部４を備える固体高分子電解質型燃料電池Ｉのアノード３入口側に、上流側より順に改質器５、熱交換器６、シフトコンバータ７、ＣＯ除去器８をそれぞれ設置し、燃料タンク９から供給されるメタノールを、メタノール蒸発器１０を経て改質器５に導入させるようにメタノール供給ライン１１を設け、一方、水タンク１２からの水の一部を蒸気発生器１３で水蒸気にして送る水蒸気ライン１４をメタノール供給ライン１１に接続してメタノールと水蒸気とを改質器５に導入して水蒸気改質を行わせるようにすると共に、水の他の一部を、冷却用として熱交換器６とＣＯ除去器８を通過させるようにし、改質器５で改質された燃料ガスＦＧを、熱交換器６で水タンク１２からの冷却水により冷却した後、２００℃で運転されるシフトコンバータ７でシフト反応を行って、固体高分子電解質型燃料電池Ｉの触媒毒となる一酸化炭素（ＣＯ）の濃度をＣＯ除去器８が処理可能な濃度（１％以下）に低減する。また、１００〜１５０℃程度で運転されるＣＯ除去器８でＣＯ除去処理された燃料ガスＦＧが加湿器１５を経て固体高分子電解質型燃料電池Ｉのアノード３へ供給する。
【００４９】
一方、固体高分子電解質型燃料電池Ｉのカソード２の入口側には、酸化剤ガスとして空気Ａをターボチャージャ１６の上記の圧送機１７により圧縮して加湿器１５を経て供給するようにすると共に、一部を分岐してＣＯ除去器８に入れてＣＯの燃焼に用い、また、カソード２から排出されたカソード排ガスＣＧの全量と、アノード３から排出されたアノード排ガスＡＧの一部とを燃焼器１９で燃焼させた後、改質器５の燃焼室に導入し、改質器５の改質室内のメタノールを改質触媒の存在下で２５０℃になるように熱を吸熱して反応させて燃料ガスＦＧに改質する。
【００５０】
また、改質器５の燃焼室より排出された排ガスは、アノード３から排出されたアノード排ガスＡＧの一部とともに燃焼器２０で燃焼させられた後にタービン１８に導いて上記の圧送機１７を駆動させ、タービン１８から排出された排気ガスは蒸気発生器１３、メタノール蒸発器１０を通して排気ガスとして排出させる。更に、水タンク１２からの冷却水の一部は、加湿器１５を経て固体高分子電解質型燃料電池Ｉの冷却部４を通過させられ、冷却部４を通過させられた冷却水は、冷却器２１で冷却されて水タンク１２へ入れられる。また、カソード排ガスライン２２中の気水分離器２３及びアノード排ガスライン２４中の気水分離器２５で各々分離された水は、熱交換器６及びＣＯ除去器８を通過した水とともに水タンク１２に戻される。
【００５１】
また、図６に示す燃料電池システムは引用文献２（特開２００２−２３１２９４号公報）に記載された燃料電池システムに相当するものであり、図中、符号５１は、固体高分子電解質膜を間に挟んで燃料極５３と酸化剤極５５とを相互に対向配置し、更にセパレータで挟持して複数積層して構成される燃料電池スタックである。また、符号５７は加湿器であり、燃料ガスおよび酸化剤ガスが、それぞれ半透膜を介して純水と隣接し、水分子が半透膜を通過することにより燃料ガスおよび酸化剤ガスに対して加湿を行う。
【００５２】
水素タンク５９には水素が貯えられており、この水素は燃料調圧弁６１により調圧された後、上記の圧送機（エゼクタ圧送機）６３、供給側水分離器６５及び加湿器５７を通り、燃料電池スタック５１に対し燃料極５３の燃料入口５３ａから供給される。燃料極５３の燃料出口５３ｂから排出される水素と水蒸気との混合ガスは、排出側水分離器６７、流路遮断弁６９を通り、上記の圧送機（エゼクタ圧送機）６３で原燃料ガスと混合され、この混合ガスが供給側水分離器６５及び加湿器５７を経て燃料電池スタック５１の燃料極５３に循環される。また、排出側水分離器６７と流路遮断弁６９との間の配管７１には、パージ分岐部７３にて、水素をパージさせるパージ配管７５が分岐接続され、パージ配管７５にはパージガス遮断弁７７及びパージガス触媒７９がそれぞれ設けられている。
【００５３】
酸化剤としての空気は、上記の圧送機８１によって加湿器５７を経て燃料電池スタック１の酸化剤極５５に、酸化剤入口５５ａから供給される。酸化剤極５５の酸化剤出口５５ｂから排出される排気は、水蒸気と液水を含み、水分離器８３によって液水分が分離される。水分離器８３には、水素パージ時の空気供給用の空気パージ配管８５及びパージガス遮断弁８７が設けてあり、水素パージ時にはパージガス触媒７９に空気が供給されて外部に排出される。また、空気パージ配管８５には、空気排出管８９が分岐接続され、空気排出管８９には空気調圧弁９１が設けられている。
【００５４】
更に、燃料電池スタック５１の発電状態はセンサ（図示せず）で検知され、検知信号を受けて発電状態に応じて、水素圧力及び空気圧力を燃料調圧弁５１及び空気調圧弁９１で調整するようフィードバック制御するとともに、空気流量を上記の圧送機８１の回転数により調整するようフィードバック制御する構成となっている。
【００５５】
このように構成される燃料電池システムは、上記の圧送機を具備することにより長寿命となる。
【００５６】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００５７】
（試験グリースの調製）
表１に示す如く基油、増ちょう剤、金属不活性化剤及び極圧添加剤を配合して試験グリースを調製した。尚、表１中のＭｏＤＴＰ（モリブデンジチオフォスフェート）は旭電化（株）製「サクラルーブ３００」、ＭｏＤＴＣ（モリブデンジチオカーバメート）は旭電化（株）製「サクラルーブ１６５」、ＺｎＤＴＰは旭電化（株）製「キクルーブＺ−１１２」、ＺｎＤＴＣはバンダービルド社製「ＶａｎｌｕｂｅＡＺ」、ＳｂＤＴＣはバンダービルド社製「Ｖａｎｌｕｂｅ７３」である。また、試験グリースは全て、増ちょう剤量をグリース全量の１５質量％とし、混和ちょう度が２６０になるように調整した。
【００５８】
（軸受耐久試験）
日本精工（株）製「６２０３ＤＤＵ」（内径φ１７ｍｍ、外径φ４０ｍｍ、幅１２ｍｍの接触ゴムシール付き単列深溝玉軸受、図１参照）に、試験グリースを軸受空間の４０体積％を占めるように封入して試験軸受を作製した。そして、図７に示す試験装置を用いて焼付き寿命を評価した。図示される試験装置は、回転用シャフト６０を一対の支持用軸受６２で支持し、その中間部に試験軸受６１を装着し、更に全体を所定温度に維持できるように恒温容器（図示せず）に収容する構成となっている。試験は、シャフト６０を回転させて試験軸受６１を内輪回転速度２０００ｍｉｎ−１、外輪温度１２０℃、ラジアル荷重１０００Ｎ、アキシアル荷重１０００Ｎの条件で連続回転させ、焼付きが生じて外輪温度が１３０℃以上に上昇するまでの時間（焼付き寿命）を計測した。結果を表１に、実施例２の焼付き寿命を１とした相対値にて記載した。
【００５９】
（錆び試験）
ＪＩＳ  Ｋ２２４６の湿潤試験片に試験グリースを塗布し、その塗布面に塩水（ＮａＣｌ：５質量％）を滴下してサンプルを作製した。そして、このサンプルを５０℃で２４時間放置後、表面を目視で観察し、錆が全面に発生している場合を０、錆が全く発生していない場合を７として錆の発生程度を評価した。５〜７を錆の発生無しと見なして表１に「○」を、０〜４を錆の発生有りと見なして表１に「×」を記載した。
【００６０】
【表１】
2004225843.tif 000005
【００６１】
表１から、本発明に従い金属不活性化剤と、金属ジチオカーバメートまたは金属ジチオフォスフェートとをそれぞれ規定量添加した実施例の試験グリースは錆の発生も無く、またこの試験グリースを封入した試験軸受は耐摩耗性が向上して耐久性も改善されることがわかる。これに対し、金属不活性化剤の添加量が規定量より少ない比較例１の試験グリースは錆が若干発生し、更にこの試験グリースを封入した試験軸受は耐久性も実施例の試験軸受に比べて劣っている。また、極圧添加剤のみを添加した比較例２〜４の試験グリースは錆が多く発生し、更には試験軸受の耐久性も大きく劣っている。
【００６２】
（金属不活性化剤の添加量の検証）
ポリオールエステル油（動粘度２６ｍｍ２／ｓ（４０℃））に脂環族ジウレアを１５質量％配合し、ＺｎＤＴＰを２質量％添加したベースグリースに、ベンゾトリアゾールを添加量を変えて添加して試験グリースを調製した。そして、上記と同様の錆び試験及び軸受耐久性試験を行った。錆び試験の結果を図８に、軸受耐久試験の結果を図９にグラフ化して示すが、ベンソトリアゾールの添加量がグリース全量の０．２〜２質量％の範囲であれば、防錆性能に優れ、耐久性も改善されることがわかる。
【００６３】
（極圧添加剤の添加量の検証）
ポリオールエステル油（動粘度２６ｍｍ２／ｓ（４０℃））に脂環族ジウレアを１５質量％配合し、ベンゾトリアゾールを１．５質量％添加したベースグリースに、ＺｎＤＴＰを添加量を変えて添加して試験グリースを調製した。そして、上記と同様の軸受耐久性試験を行った。結果を図１０にグラフ化して示すが、ＺｎＤＴＰの添加量がグリース全量の１〜１０質量％の範囲であれば、耐久性の改善効果が大きいことがわかる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、特定の金属不活性化剤と極圧添加剤とを規定量併用することにより、防錆性能、耐腐食性及び耐摩耗性が著しく向上したグリース組成物が得られる。また、このグリース組成物を封入することにより、特に燃料電池システム用圧送機に好適な転がり軸受が得られる。更には長寿命の燃料電池システム用圧送機及び燃料電池システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転がり軸受の一例（玉軸受）を示す断面図である。
【図２】本発明の圧送機の一例（スクロール型圧送機）を示す断面図である。
【図３】本発明の圧送機の他の例（両斜板型圧送機）を示す断面図である。
【図４】本発明の圧送機の更に他の例（スクリュー型圧送機）を示す断面図である。
【図５】本発明の燃料電池システムの一例（固体高分子電解質型燃料電池）の全体構成を示す図である。
【図６】本発明の燃料電池システムの他の例（水素タンク方式燃料電池）の全体構成を示す図である。
【図７】実施例において軸受耐久試験に用いた試験装置を示す概略図である。
【図８】実施例で得られた、金属不活性化剤の添加量と錆びの発生との関係を示すグラフである。
【図９】実施例で得られた、金属不活性化剤の添加量と焼付き寿命との関係を示すグラフである。
【図１０】実施例で得られた、極圧添加剤の添加量と焼付き寿命との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  固体高分子電解質膜
２  カソード
３  アノード
４  冷却部
５  改質器
９  燃料タンク
１０  メタノール蒸発器
１２  水タンク
１３  蒸気発生器
１５  加湿器
１６  ターボチャージャ
１７  コンプレッサ
２３  気水分離器
２５  気水分離器
１１１  固定スクロール
１１２  旋回スクロール
１２０  駆動モータ部
１２２  モータ主軸
１４０  スクロール型圧送機
１５０  クランク機構部
１６０  両斜板式圧送機
１７０  圧縮機構部
１７１  両面傾斜板
１７２  両頭ピストン
１８０  駆動モータ部
１８１  駆動モータ
１８２  モータ主軸
２００  圧縮機構部
２０１  主ロータ
２０２  副ロータ
２２０  スクリュー型圧送機
３００  玉軸受
３０１  内輪
３０２  外輪
３０３  保持器
３０４  玉
３０５  シール部材
【図１】
2004225843.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004225843.tif 000009
【図５】
2004225843.tif 000010
【図６】
2004225843.tif 000011
【図７】
2004225843.tif 000012
【図８】
2004225843.tif 000013
【図９】
2004225843.tif 000014
【図１０】
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