(57)【要約】【課題】圧縮機に取り付けられる空気導入用インレットに着目し、このインレットを有効利用して、部品点数を増加させることなく圧縮機の性能維持を図ることができる空気導入用インレット構造を提供する。【解決手段】空気を供給する圧縮機３の吸入側に取り付けられ、前記圧縮機３に外気を導く空気導入用インレット構造であって、インレット本体２３の内壁に前記圧縮機３の吸入側に配置された回転軸のベアリング１６，１６を覆うカバー部３０が設けられ、前記カバー部３０の開口縁３２が前記ベアリング１６，１６の周囲に近接又は密接することにより前記カバー部３０内に隔絶された部位Ｋが形成可能に構成されていることを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を供給する圧縮機の吸入側に取り付けられ、前記圧縮機に外気を導く空気導入用インレット構造であって、インレット本体の内壁に、前記圧縮機の吸入側に配置された回転駆動部の軸受け部材を覆うカバー部が設けられ、前記カバー部の開口縁が前記軸受け部材の周囲に近接又は密接することにより前記カバー部内に隔絶された部位が形成可能に構成されていることを特徴とする空気導入用インレット構造。
【請求項２】
前記カバー部の外表面が前記圧縮機の吸入口の周縁に向かって滑らかに連なるガイド面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の空気導入用インレット構造。
【請求項３】
前記圧縮機が車両用燃料電池システムの空気供給用に設けられるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気導入用インレット構造。
【請求項４】
前記圧縮機がリショルム式の圧縮機であり、前記軸受け部材は空気の流れに沿う方向に配置された２つの回転軸の端部の軸受け部材であることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の空気導入用インレット構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、燃料電池システムの酸化剤ガス供給のために設けられた空気圧縮機の空気導入用インレット構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、空気を供給するために圧縮機が用いられる場合がある。圧縮機の吸入口から吸い込まれた空気は圧縮機内部を通過して吐出口に送り出される。この空気の流れは圧縮機の圧力損失と大きな関係があるため、圧力損失が大きくならないような様々な対策が施されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３０３２６８号公報
【０００４】
ところで、圧縮機には様々な形式のものがあるが、回転駆動する部材により空気を圧縮して送り出すもので、回転駆動する部位にベアリングなどの軸受け部材が設けられているのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記ベアリングは、その性質上、吸入空気中に存在する塵埃を嫌うため、例えばベアリングの配置部位にベアリングが露出している部分を覆うようなキャップを設ける等の対策が考えられる。しかしながら、このようなキャップで覆う構造のものでは、部品点数が増加しコストアップにつながると共に、キャップを固定するための加工が必要となり、キャップを取り付けるために余肉を必要とする等無駄が多く重量が嵩み、吸入断面積が少なくなり流入抵抗が増加してしまう問題がある。
そこで、この発明は、圧縮機に取り付けられる空気導入用インレットに着目し、このインレットを有効利用して、部品点数を増加させることなく圧縮機の性能維持を図ることができる空気導入用インレット構造を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、空気を供給する圧縮機（例えば、実施形態における圧縮機３）の吸入側に取り付けられ、前記圧縮機に外気を導く空気導入用インレット構造であって、インレット本体（例えば、実施形態におけるインレット本体２３）の内壁に、前記圧縮機の吸入側に配置された回転駆動部（例えば、実施形態における回転軸１３，１４）の軸受け部材（例えば、実施形態におけるベアリング１６，１６）を覆うカバー部（例えば、実施形態におけるカバー部３０）が設けられ、前記カバー部の開口縁（例えば、実施形態における開口縁３２）が前記軸受け部材の周囲に近接又は密接することにより前記カバー部内に隔絶された部位（例えば、実施形態における部位Ｋ）が形成可能に構成されていることを特徴とする。
このように構成することで、インレット本体から吸入された空気はカバー部に覆われて形成された部位内には流れないで圧縮機に吸入される。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、前記カバー部の外表面が前記圧縮機の吸入口（例えば、実施形態における吸入口２１）の周縁に向かって滑らかに連なるガイド面（例えば、実施形態におけるガイド面３４）を備えていることを特徴とする。
このように構成することで、軸受け部材を覆って部位内で保護するカバー部の外表面のガイド面に沿って圧縮機の吸入口に空気を導くことができる。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、前記圧縮機が車両用燃料電池システムの空気供給用に設けられるものであることを特徴とする。
このように構成することで、例えば、設置型の燃料電池とは異なり塵埃が多い屋外の道路を走行する車両用燃料電池システムの圧縮機に使用されたとしても、塵埃が原因となる圧縮機の不具合の発生を解消することができる。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、前記圧縮機がリショルム式の圧縮機であり、前記軸受け部材は空気の流れに沿う方向に配置された２つの回転軸の端部の軸受け部材であることを特徴とする。
このように構成することで、その構造上、軸受け部材が吸入空気に晒されるリショルム式圧縮機の欠点を解消することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、この発明の実施形態に係る圧縮機を備えた車載用の燃料電池システムを概略的に示すものである。
燃料電池（ＦＣ）１はアノードに水素供給流路４を介して水素タンク（Ｈ２）２から燃料として水素ガスを供給し、カソードに圧縮機（Ｃ）３によって空気供給流路５を介して酸化剤である空気を供給すると、アノードで触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過してカソードまで移動して、カソードで酸素と電気化学反応を起こして発電を行う。
尚、この実施形態では水素タンク２から供給された水素ガスの反応済みガスは水素供給流路４に合流する循環流路６から再度燃料電池１に供給される。
【００１１】
ここで、圧縮機３には空気導入用のインレット１０が取り付けられ、図示しないフィルタを通過した外気を圧縮機３の入口側に取り入れられるようになっている。
図２は圧縮機３にインレット１０を取り付けた状態をインレット１０の一部を切り欠いて示す斜視図、図３はインレット１０の斜視図、図４は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、図５は図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００１２】
図４に示すように圧縮機３はケーシング１１内に螺旋状のフィン１２が形成された２つの回転軸（回転駆動部）１３，１４を空気の導入方向に沿う方向に配置したリショルム式圧縮機である。互いに噛み合うフィン１２，１２を備えた２つの回転軸１３，１４を逆方向に回転させることで、空気を圧縮した状態で出口側に送り出す。
圧縮機３の一端側にはインレット１０が取り付けられ、他端側にはモータ１５が取り付けられ、このモータ１５により一方の回転軸１３を回転させて圧縮機３を駆動している。
【００１３】
ここで、上記各回転軸１３，１４はケーシング１１の一端側、つまりインレット取付側にベアリング（軸受け部材）１６，１６を他端側にベアリング１７，１７を介して回転自在に支持されている。
具体的には、図４に示すようにケーシング１１のインレット取付側とモータ取付側には各々隔壁１８，１９が形成され、隔壁１８にはベアリング１６，１６が、隔壁１９にはベアリング１７，１７が埋設され、ここに回転軸１３，１４が回転自在に支持されている。そして、モータ取付側の隔壁１９には図示しない吐出口が形成されている。また、インレット取付側の隔壁１８は図２に示すようにケーシング１１にボルト２２により固定されるが、この隔壁１８には２つのベアリング１６，１６の周囲を取り囲む位置に略Ｃ字状に吸入口２１が貫通形成されている。
【００１４】
図２，図３に示すように、インレット１０は金属製のインレット本体２３の吸い込み部２４にバンド２５を介してホース２６が接続されたものである。ホース２６は上流側に配置した図示しないフィルタに接続されている。
インレット本体２３はラッパ状に拡大形成されたもので、開口部周縁には前記圧縮機３の隔壁１８のフランジ部２７にボルト２８により締め付けて固定される取付フランジ部２９が形成されている。
【００１５】
インレット本体２３の内部には図３に示すようにインレット本体２３の内壁に前記圧縮機３の吸入側に配置された回転軸１３，１４のベアリング１６，１６を覆うカバー部３０が設けられている。このカバー部３０は図６に示すようにその開口縁３２が前記ベアリング１６，１６の周囲に近接（密接してもよい）している。前記カバー部３０の開口縁３２が前記ベアリング１６，１６の周囲に近接（あるいは密接）する位置まで延出していることで、導入空気の流入を阻止し隔絶された空間部分である部位Ｋを形成して、ここにベアリング１６，１６を配置するように構成されている。
【００１６】
そして、図２に示すように、カバー部３０は外表面は２つのベアリング１６，１６の周囲を囲むように形成され、前記圧縮機３の吸入口２１の周縁に向かって滑らかに連なるガイド面３４として構成されている。
【００１７】
したがって、インレット１０を圧縮機３に取り付ける際に、インレット１０の取付フランジ部２９をベアリング１６，１６がセットされている隔壁１８の周囲にボルト２８により締め付け固定すると、カバー部３０の開口縁３２がベアリング１６，１６の周囲に形成された吸入口２１の周縁に外表面のガイド面３４を一致させ、カバー部３０の裏側に導入空気の流入を阻止し隔絶された部位Ｋを形成し、外表面が流れるように吸入口２１の周縁と整合することとなる。
【００１８】
上記実施形態によれば、燃料電池１に水素タンク２から燃料である水素ガスを供給すると共に圧縮機３をモータ１５により駆動して酸化剤ガスである空気を供給すると燃料電池１は運転を開始する。圧縮機３が駆動すると図示しないフィルタから取り込まれた空気はインレット１０のホース２６を通りインレット本体２３の吸い込み部２４を経て圧縮機３に流れ込む。
このとき、ホース２６内からインレット本体２３に至る空気は、インレット本体２３のカバー部３０の外表面のガイド面３４上を流れ、このガイド面３４がそのまま圧縮機３の隔壁１８に形成された吸入口２１に整合しているため、スムーズに吸入口２１から取り込まれ、ケーシング１１内部の２つのフィン１２，１２により圧縮された状態で吐出口２０から燃料電池１内に供給される。
【００１９】
ここで、前記カバー部３０の開口縁３２が前記ベアリング１６，１６の周囲に近接（あるいは密接）する位置まで延出していることで、導入空気の流入を阻止し隔絶された部位Ｋを形成して、ここにベアリング１６，１６を配置するように構成されているため、ベアリング１６，１６は空気流には晒されることはなくなる。
したがって、ホース２６の上流側のフィルタで除去しきれない細かな塵埃がベアリング１６，１６に付着することがなくなり、ベアリング１６，１６のメインテナンスを行わなくてよい。特に、カバー部３０の開口縁３２がベアリング１６，１６の周囲に密接している場合には完全にベアリング１６，１６は外部と隔絶されるためメインテナンスフリーとなる。よって、塵埃が原因でベアリング１６，１６の軸受抵抗が増加し圧縮機３の駆動抵抗が増加して圧縮機３の容量が低下するなどの不具合がなくなり圧縮機３の性能維持を図ることができる。
【００２０】
そして、インレット１０を取り付ける作業を行えば、そのままベアリング１６，１６の防塵対策が行われることとなりベアリング１６，１６を塵埃から保護できるため、ベアリング１６，１６を覆うためにキャップ（図６に鎖線で示す）を用いた従来のように、キャップを取り付けるための作業が必要なく、キャップを取り付けるために隔壁１８を加工する必要なく、部品点数が減少し、低コストで対応することができる。
また、導入された空気がカバー部３０のガイド面３４に沿ってスムーズに吸入されるため、流入抵抗が少なく圧縮機３にかかる負荷を著しく低減することができる。
【００２１】
したがって、例えば、設置型の燃料電池１とは異なり塵埃が多い屋外の道路を走行する車両用燃料電池システムの圧縮機３に使用されたとしても、塵埃が原因となる圧縮機３の不具合の発生を解消することができるため、車載用燃料電池システムの酸化剤ガスである空気を供給する圧縮機３に適用した場合に好適である。
また、圧縮機３の中でも、２つの回転軸１３，１４の端部のベアリング１６，１６が空気流入側に位置して露出し易い構造のリショルム式の圧縮機３に適用した場合には、ベアリング１６，１６の塵埃による汚れを解消して、機械的損失を抑え低中回転域から効率よく空気を充填できるリショルム式圧縮機３の利点を引き出すことができる。
【００２２】
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、車両用燃料電池システムに使用される圧縮機３のインレット１０を例にして説明したが、燃料電池システムは車両用に限られず、圧縮機３は燃料電池システムに使用されるものにも限定されない。そして、カバー部３０の開口縁３２をゴムにしてシール機能を持たせる等様々な態様が採用可能である。
また、カバー部３０内に空間部分である部位Ｋを設けた場合を例にしたが、空間部分を設けないで中実にしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、インレット本体から吸入された空気はカバー部に覆われて形成された部位内には流れないで圧縮機に吸入されるため、カバー部で覆われ部位内に位置する軸受け部材は吸入空気中の塵埃に晒されることがなくなる。そのため、軸受け部材が原因で駆動抵抗が増加して圧縮機の容量が低下するなどの不具合がなくなり、圧縮機の性能維持を図ることができる効果がある。
また、インレット本体にカバーを設けて圧縮機の軸受け部材を保護できるため、圧縮機に対策を施した場合に比較して部品点数が減少し、組み付け工数を削減できる効果がある。
【００２４】
請求項２に記載した発明によれば、軸受け部材を覆って区間部内で保護するカバー部の外表面のガイド面に沿って圧縮機の吸入口に空気を導くことができるため、空気抵抗が少なくなり圧縮機の吸入抵抗を低下させて実質的な容量を拡大することができる効果がある。
【００２５】
請求項３に記載した発明によれば、例えば、屋内設置型の燃料電池とは異なり塵埃が多い屋外の道路を走行する車両用燃料電池システムの圧縮機に使用されたとしても、塵埃が原因となる圧縮機の不具合の発生を解消することができるため、メインテナンスが必要なく信頼性を高めることができる効果がある。
【００２６】
請求項４に記載した発明によれば、その構造上、軸受け部材が導入空気に晒され易いリショルム式圧縮機の欠点を解消することが可能となるため、機械的損失を抑えて低中回転域から効率よく空気を充填できるリショルム式圧縮機の利点を引き出すことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の圧縮機を備えた燃料電池システムの概略説明図である。
【図２】この発明の実施形態の圧縮機の斜視図である。
【図３】この発明の実施形態のインレットの斜視図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】図５の拡大断面図である。
【符号の説明】
３  圧縮機
１０  インレット
１３，１４  回転軸（回転駆動部）
１６  ベアリング（軸受け部材）
２１  吸入口
２３  インレット本体
３０  カバー部
３２  開口縁
３４  ガイド面
Ｋ  部位
【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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【図６】
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