(57)【要約】【課題】  燃料電池用の圧送機に用いられる転がり軸受において、長期間に亙って安定した潤滑性能を確保できる燃料電池用圧送機の転がり軸受を提供する。【解決手段】  燃料電池のスクロール式圧送機に用いられ、スクロール部材の偏心回転運動を支持するスラスト玉軸受４において、スラスト玉軸受４が旋回スクロールと静止フレーム間に介装され、内輪６と外輪７およびこれら内外輪６、７間に転動自在に収容された複数のボール８とを備えると共に、内輪６と外輪７の相対向する一端面にドーナツ状をなす複数の転走面６ａ、７ａが同一円周上にそれぞれ形成され、これらの転走面６ａ、７ａおよびボール８の表面にＡｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｕ等の軟質金属からなるコーティング層９、１０、１１が形成されている。これにより、有機溶剤または有機蒸気雰囲気中で運転されても、長期間に亙って良好な潤滑性能を確保することができる。【選択図】図２
2007032784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の圧送機に用いられ、この圧送機の部品が固定された回転軸を回転自在に支承する転がり軸受において、前記転がり軸受が外輪と複数の転動体とを備え、前記外輪の転走面および転動体のうち少なくともどちらか一方の表面に自己潤滑性を有するコーティング層が形成されていることを特徴とする燃料電池用圧送機の転がり軸受。
【請求項２】
前記転がり軸受が内輪を備え、前記内輪と外輪の転走面および転動体のうち少なくとも一つの部材の表面に前記コーティング層が形成されている請求項１に記載の燃料電池用圧送機の転がり軸受。
【請求項３】
前記転動体が保持器を介して転動自在に保持され、この保持器の前記転動体と接触する表面に前記コーティング層が形成されている請求項１または２に記載の燃料電池用圧送機の転がり軸受。
【請求項４】
前記転動体が保持器を介して転動自在に保持され、この保持器が自己潤滑性を有する合成樹脂で形成されている請求項１または２に記載の燃料電池用圧送機の転がり軸受。
【請求項５】
前記コーティング層が固体潤滑剤または軟質金属材料で形成されている請求項１乃至４いずれかに記載の燃料電池用圧送機の転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用のスクロール式圧送機等の圧送機に用いられる転がり軸受に関し、特に、圧送機の部品が固定された回転軸を支承する燃料電池用圧送機の転がり軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、外部から供給された水素と酸素とを化学反応させて電気エネルギーを取り出す発電装置で、この燃料電池に用いられる電解質によって、例えば、自動車用の燃料電池に一般的に適用される固体高分子型をはじめ、リン酸電解質型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型等の種類に分類されている。いずれの形式の燃料電池にあっても、電解質または電解質膜の両面をカソード（酸素極）とアノード（燃料極）の両電極で挟持させ、カソード側には酸化剤ガスとして空気中の酸素を供給すると共に、アノード側には燃料ガスとして水素を供給するようにしたものを単セルとし、セパレータを介した各セルを積層させてスタックとするようにしている。
【０００３】
このような燃料電池のカソード側へ空気を圧送して供給するために、排ガスタービンにより圧送機を駆動させるようにしたターボチャージャ方式やモータで圧送機を駆動させるようにしたモータ駆動方式がある。また、燃料電池に酸素および水素を供給する際、例えば、固体高分子型等では、燃料として直接水素を使用する直接水素型においても、水蒸気を加えて反応させる必要がある。さらに、例えば、燃料にガソリン等を使用する改質燃料型においては、非常に高温の水蒸気が必要となる。このように水蒸気を必要とするため、エネルギー効率を上げる目的で一般的に水蒸気を圧送する圧送機が使用されている。
【０００４】
図６は、燃料電池として直接水素を使用する直接水素型におけるシステムの全体構成を示している。燃料電池スタック５１は、固体高分子電解質膜を間に挟んで、燃料極５２と酸化剤極５３とを相互に対向配置させ、さらに、セパレータで挟持し、複数積層して構成されている。また、加湿器５４は、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っている。
【０００５】
水素タンク５５には水素が貯えられており、この水素は燃料調圧弁５６により調圧された後、エゼクタ圧送機５７、供給側水分離器５８および加湿器５４を通り、燃料電池スタック５１に対し燃料極５２の燃料入口５２ａから供給される。燃料極５２の燃料出口５２ｂ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５９、流路遮断弁６０を通り、エゼクタ圧送機５７で原燃料ガスと混合される。この混合ガスは、供給側水分離器５８および加湿器５４を経て燃料電池スタック５１の燃料極５２に循環される。
【０００６】
また、排出側水分離器５９と流路遮断弁６０との間の配管６１には、パージ分岐部６２にて水素パージされるパージ配管６３が分岐接続され、パージ配管６３にはパージガス遮断弁６４およびパージガス触媒６５がそれぞれ設けられている。
【０００７】
酸化剤としての空気は、圧送機６６によって加湿器５４を経て燃料電池スタック５１の酸化剤極５３に、酸化剤入口５３ａから供給される。酸化剤極５３の酸化剤出口５３ｂから排出される排気は水蒸気と液水を含み、水分離器６７によって液水分が分離される。水分離器６７には、水素パージ時の空気供給用の空気パージ配管６８およびパージガス遮断弁６９が設けられており、水素パージ時にはパージガス触媒６５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６８には、空気排出管７０が分岐接続され、空気排出管７０には空気調圧弁７１が設けられている。
【０００８】
さらに、燃料電池スタック５１の発電状態は、図示しないセンサで検知され、この検知信号を受けて発電状態に応じて、水素圧力および空気圧力を燃料調圧弁５６および空気調圧弁７１で調整するようフィードバック制御されると共に、空気流量を圧送機６６の回転数により調整するようフィードバック制御される構成となっている。
【０００９】
また、このような燃料電池システムでは、蒸気となった燃料、燃料ガス、高温の燃料あるいは圧縮空気を各機器間に送り込む必要があり、圧送ポンプやターボチャージャ等の各種の圧送機が使用され、これらの圧送機には多くの場合軸受が組み込まれている。
【００１０】
例えば、図７はスクロール式圧送機の一例を示す断面図であるが、このスクロール圧送機８０は、固定スクロール８１と旋回スクロール８２とからなる圧縮機構部８３と、モータ主軸８４に対して偏心して設けられたクランクピン８４ａにより旋回スクロール８２を旋回させるクランク機構部８５と、モータ主軸８４を回転させる駆動モータ部８６とからなる。
【００１１】
クランク機構部８５は、旋回スクロール８２の自転を防止するボールカップリングからなる自転防止機構８７が配設されている。固定スクロール８１は、円盤状に形成された固定基盤８１ａと、この固定基盤８１ａから立設された渦巻状の旋回渦巻部８１ｂと、この旋回渦巻部８１ｂを覆う外周壁８１ｃとからなる。旋回スクロール８２は、円盤状の旋回基盤８２ａと、この旋回基盤８２ａから立設された渦巻状の旋回渦巻部８２ｂとからなる。旋回基盤８２ａの中央には有底円筒状の凹状部８２ｃが設けられている。また、固定基盤８１ａの中央には圧縮機構部８３で圧縮された空気等の吐出口８８が設けられている。
【００１２】
凹状部８２ｃをハウジングとして針状ころ軸受８９が挿入され、モータ主軸８４のクランクピン８４ａを回転軸として、旋回スクロール８２を回転自在に支承している。
【００１３】
駆動モータ部８６は、モータ主軸８４に嵌合されたロータ９０と、このロータ９０の外周側に設けられてコイル９１が巻回されたステータ９２とからなる駆動モータ９３を、モータハウジング９４内に備えている。モータ主軸８４は、モータハウジング９４に転がり軸受９５を介して回転自在に支承されると共に、その端部が転がり軸受９６を介してリアハウジング９７に回転自在に支承されている。
【００１４】
こうしたスクロール式圧送機８０では、駆動モータ９３に電力が供給されると、モータ主軸８４が回転し、その回転がクランク機構部８５を介して旋回スクロール８２に伝達される。旋回スクロール８２は、モータ主軸８４の回転に伴って、固定スクロール８１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８１との間に空気等を吸入すると共に、固定スクロール８１との間で圧縮させる。その後、圧縮された空気等を吐出口８８から燃料電池の電極側に吐出させる。
【００１５】
ここで、前記針状ころ軸受８９および転がり軸受９５、９６には下記グリースが封入されている。このグリースとして、耐水性、耐熱性に優れる、フッ素樹脂とフッ素油とからなるフッ素グリース、もしくはウレア化合物と合成油とからなるウレアグリース、もしくはリチウムコンプレックスと合成油とからなるリチウムコンプレックスグリースが使用されている。これにより、グリース漏れに起因する燃料電池システム全体としての動作不良を防ぐことができ、特に、自動車駆動用の燃料電池システムとして有用となる。
【特許文献１】特開２００３−２０３６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
こうした従来の燃料電池システムにおいて、スクロール式圧送機８０等からなる圧送機では、モータ主軸８４を支承する針状ころ軸受８９および転がり軸受９５、９６に封入されたグリースは、耐水性、耐熱性に優れ、劣化やその飛散を軽減することができる。然しながら、こうした燃料電池システムでは、圧送機は有機溶剤あるいは有機蒸気雰囲気中で運転されるため、軸受中に封入されたグリースを溶解して洗い流してしまう恐れがある。当然のことながらこれらの軸受にはシール装置が組み込まれているものの、シール装置の劣化に伴い、長期間に亙ってこのグリースに安定した潤滑性能を期待することは難しく、摩耗や軸受寿命の低下等の転がり不良を防止する方法が望まれていた。
【００１７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、燃料電池用の圧送機に用いられる転がり軸受において、長期間に亙って安定した潤滑性能を確保できる燃料電池用圧送機の転がり軸受を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１記載の発明は、燃料電池の圧送機に用いられ、この圧送機の部品が固定された回転軸を回転自在に支承する転がり軸受において、前記転がり軸受が外輪と複数の転動体とを備え、前記外輪の転走面および転動体のうち少なくともどちらか一方の表面に自己潤滑性を有するコーティング層が形成されている構成を採用した。
【００１９】
このように、燃料電池の圧送機に用いられ、この圧送機の部品が固定された回転軸を回転自在に支承する転がり軸受において、転がり軸受が外輪と複数の転動体とを備え、外輪の転走面および転動体のうち少なくともどちらか一方の表面に自己潤滑性を有するコーティング層が形成されているので、軸受内に潤滑グリースを封入することなく長期間に亙って良好な潤滑性能を確保することができる。したがって、従来のように、有機溶剤あるいは有機蒸気雰囲気中で運転されても、軸受中に封入されたグリースを溶解して洗い流してしまう恐れがない。また、軸受あるいは軸受近傍にシール装置を組み込む必要もなく、組立作業性が向上すると共に、コンパクト化が実現できる。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明のように、前記転がり軸受が内輪を備え、前記内輪と外輪の転走面および転動体のうち少なくとも一つの部材の表面に前記コーティング層が形成されていても良い。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明のように、前記転動体が保持器を介して転動自在に保持され、この保持器の前記転動体と接触する表面に前記コーティング層が形成されていても良い。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明のように、前記転動体が保持器を介して転動自在に保持され、この保持器が自己潤滑性を有する合成樹脂で形成されていても良い。
【００２３】
また、請求項５に記載の発明のように、前記コーティング層が固体潤滑剤または軟質金属材料で形成されていれば、接触する相手面に容易に転移し、軸受内に潤滑グリースを封入することなく長期間に亙って良好な潤滑性能を確保することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る転がり軸受装置は、燃料電池の圧送機に用いられ、この圧送機の部品が固定された回転軸を回転自在に支承する転がり軸受において、前記転がり軸受が外輪と複数の転動体とを備え、前記外輪の転走面および転動体のうち少なくともどちらか一方の表面に自己潤滑性を有するコーティング層が形成されているので、軸受内に潤滑グリースを封入することなく長期間に亙って良好な潤滑性能を確保することができる。したがって、従来のように、有機溶剤あるいは有機蒸気雰囲気中で運転されても、軸受中に封入されたグリースを溶解して洗い流してしまう恐れがない。また、軸受あるいは軸受近傍にシール装置を組み込む必要もなく、組立作業性が向上すると共に、コンパクト化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
燃料電池のスクロール式圧送機に用いられ、スクロール部材の偏心回転運動を支持するスラスト玉軸受において、前記スラスト玉軸受が旋回スクロールと静止フレーム間に介装され、内輪と外輪およびこれら内外輪間に転動自在に収容された複数のボールとを備えると共に、前記内輪と外輪の相対向する一端面にドーナツ状をなす複数の転走面が同一円周上にそれぞれ形成され、これらの転走面および転動体の表面にＡｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｕ等の軟質金属からなるコーティング層が形成されている。
【実施例１】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る転がり軸受が組み込まれた燃料電池用のスクロール式圧送機の一形態を示す縦断面図、図２（ａ）は、図１のクランク機構部におけるスラスト玉軸受を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の半平面図、図３は、図１のスクロール部材を支持する針状ころ軸受を示す縦断面図、図４（ａ）は、モータ主軸を支持する転がり軸受を示す縦断面図、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示す縦断面図である。なお、同一部品、同一部位には同じ符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２７】
このスクロール式圧送機は、旋回スクロール１が、固定スクロール２に対して、旋回スクロール１の軸心Ｃ１とモータ主軸３の軸心Ｃ２との偏心量Ｓに等しい旋回半径で偏心回転し、両者の渦巻状の隔壁１ａ、２ａ間に形成される圧縮室Ｐが容積変化することによって流体の圧縮を行っている。また、このスクロール式圧送機は、両隔壁１ａ、２ａを常に接触した状態に保持し、圧縮室Ｐから流体が漏れないようにするための調心機構を備えている。例えば、この調心機構は、固定スクロール２に対して旋回スクロール１を所定の範囲で自転可能とするものである。
【００２８】
前記旋回スクロール１の偏心回転運動を支持すると共に、圧縮された蒸気等の圧力によるスラスト荷重を支持するためにスラスト玉軸受４が使用されている。このスラスト玉軸受４は、旋回スクロール１と静止フレーム５間に介装されている。静止フレーム５は、旋回スクロール１のリア側（図中下側）に配設されている。
【００２９】
旋回スクロール１と静止フレーム５には、軸方向に相対向する装着部１ｂ、５ｂがそれぞれ形成されている。スラスト玉軸受４は、旋回スクロール１の装着部１ｂに固定され、回転側となる内輪６と、静止フレーム５の装着部５ｂに固定され、静止側となる外輪７と、これら内外輪６、７に形成された複数の転走面６ａ、７ａ間に転動自在に収容された転動体（ボール）８とを備えている。
【００３０】
内輪６はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、図２に示すように、リング形状に形成されている。内輪６の一端面には、ドーナツ状をなす複数の転走面６ａ、６ａが同一円周上に形成され、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。
【００３１】
一方、外輪７は、内輪６と同様、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、リング形状に形成されている。内輪６の転走面６ａに対向する外輪７の一端面には、ドーナツ状をなす複数の転走面７ａ、７ａが同一円周上に形成され、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。また、転動体８はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなる。なお、ここでは、内外輪６、７が削り出しで形成されたものを例示したが、これに限らず、例えば、薄肉鋼板からプレス加工によって形成されたものであっても良い。
【００３２】
転動体８は、内外輪６、７のそれぞれの転走面６ａ、７ａ間に収容され、旋回スクロール１の偏心回転に伴って、各転走面６ａ、７ａのＰＣ（ピッチ円）上を転動する。このＰＣＤ（ピッチ円直径）は、前記偏心量Ｓと同一になるように設定されている。
【００３３】
ここで、内外輪６、７の各転走面６ａ、７ａ、および転動体８の表面には、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｕ等の軟質金属からなるコーティング層９、１０、１１が形成されている。これらのコーティング層９、１０、１１は、例えば、メッキ法、真空蒸着法、スパッタリング、イオンプレーティング法、イオンビームミキシング法等で、順次被着形成（成膜）することにより製造することができるが、特に、イオンプレーティング法は、膜厚が一様で均質な成膜を形成し易いので、生産性等の面から好ましい。
【００３４】
本実施形態では、内外輪６、７の各転走面６ａ、７ａ、および転動体８の表面に軟質金属からなるコーティング層９、１０、１１が形成されているので、軸受内に潤滑グリースを封入することなく長期間に亙って良好な潤滑性能を確保することができる。したがって、従来のように、有機溶剤あるいは有機蒸気雰囲気中で運転されても、軸受中に封入されたグリースを溶解して洗い流してしまう恐れがない。また、軸受あるいは軸受近傍にシール装置を組み込む必要もなく、組立作業性が向上すると共に、コンパクト化が実現できる。
【００３５】
なお、ここでは、コーティング層９、１０、１１として軟質金属からなるものを例示したが、これに限らず、例えば、二硫化モリブデン系、グラファイト系、テフロン（登録商標）系、フッ素系の固体潤滑剤であっても良い。また、内外輪６、７の各転走面６ａ、７ａ、および転動体８の表面にコーティング層９、１０、１１を形成しなくても、例えば、内外輪６、７の各転走面６ａ、７ａ、および転動体８のうち少なくとも一つの部材の表面に形成するだけでも良い。さらには、内外輪６、７と転動体８の一方、または両方を窒化珪素、炭化珪素、アルミナ、ジルコニア等のセラミックス、あるいはＭ５０で形成しても良い。
【００３６】
図１において、旋回スクロール１の略中央部には有底円筒状の凹状部１２が設けられている。この凹状部１２をハウジングとして針状ころ軸受１３が内嵌され、モータ主軸３のクランクピン３ａを回転軸として、旋回スクロール１を回転自在に支承している。
【００３７】
針状ころ軸受１３は、図３に拡大して示すように、凹状部１２に内嵌される外輪１４と、この外輪１４の内周面に保持器１５を介して転動自在に収容された複数の転動体（針状ころ）１６とを備えている。
【００３８】
外輪１４は、ＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、内周に転走面１４ａが形成されると共に、両端部に保持器１５をガイドする鍔１４ｂが形成され、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。また、転動体１６はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなる。なお、ここでは、外輪１４が削り出しで形成されたものを例示したが、これに限らず、例えば、薄肉鋼板からプレス加工によって形成され、浸炭焼入れによって表面が硬化処理された、所謂シェル型であっても良い。
【００３９】
ここで、外輪１４の転走面１４ａと鍔１４ｂの表面には、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｕ等の軟質金属からなるコーティング層１７が形成されている。また、保持器１５は、強靭で耐熱性に優れたポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）やポリフェレンサルファイド（ＰＰＳ）、あるいは、低摩擦、低摩耗、耐熱性を有し、接触する相手面に転移し易い固体潤滑剤であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等、自己潤滑性を有し、耐熱性の合成樹脂で形成されている。これにより、軸受内に潤滑グリースを封入することなく長期間に亙って良好な潤滑性能を確保することができる。
【００４０】
なお、ここでは、コーティング層１７として軟質金属からなるものを例示したが、これに限らず、例えば、二硫化モリブデン系、グラファイト系、テフロン（登録商標）系、フッ素系の固体潤滑剤であっても良い。さらに、外輪１４の転走面１４ａと鍔１４ｂの表面だけでなく、転動体１６の表面にもコーティング層を形成しても良いし、また、転動体１６の表面だけにコーティング層を形成しても良い。
【００４１】
図１において、駆動モータ１８は、モータ主軸３に嵌合された図示しないロータと、このロータの外周側に設けられたステータとからなる。モータ主軸３は、モータハウジング１９に転がり軸受２０を介して回転自在に支承されると共に、その端部が転がり軸受２１を介してリアハウジング２２に回転自在に支承されている。
【００４２】
転がり軸受２０、２１は、図４（ａ）に拡大して示すように深溝玉軸受からなり、外周に内側転走面２３ａが形成された内輪２３と、内周に外側転走面２４ａが形成された外輪２４と、両転走面２３ａ、２４ａ間に保持器２５を介して転動自在に収容された転動体２６を備えている。内外輪２３、２４および転動体２６はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。
【００４３】
ここで、内外輪２３、２４の転走面２３ａ、２４ａの表面には、Ａｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｕ等の軟質金属からなるコーティング層２７、２８が形成されている。また、保持器１５は、冷間圧延鋼鈑（ＪＩＳ規格のＳＰＣＣ系等）からプレス加工にて形成されている。これにより、軸受内に潤滑グリースを封入することなく長期間に亙って良好な潤滑性能を確保することができる。
【００４４】
なお、ここでは、コーティング層２７、２８として軟質金属からなるものを例示したが、これに限らず、例えば、二硫化モリブデン系、グラファイト系、テフロン（登録商標）系、フッ素系の固体潤滑剤であっても良い。さらに、保持器１５を、ポリエーテルエーテルケトンやポリフェレンサルファイド、あるいは、ポリテトラフルオロエチレン等の自己潤滑性を有し、耐熱性の合成樹脂で形成しても良い。
【００４５】
また、モータ主軸３を支承する転がり軸受は、図４（ｂ）に示すような構成であっても良い。すなわち、この転がり軸受は、外周に内側転走面２３ａが形成された内輪２３’と、内周に外側転走面２４ａが形成された外輪２４’と、両転走面２３ａ、２４ａ間に保持器２５’を介して転動自在に収容された転動体８を備えている。内外輪２３’、２４’および転動体８はＳＵＪ２等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで５８〜６４ＨＲＣの範囲で硬化処理されている。
【００４６】
ここで、転動体８と保持器２５’のポケット内面の表面にはＡｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｃｕ等の軟質金属からなるコーティング層１１、２９が形成されている。これにより、軸受内に潤滑グリースを封入することなく長期間に亙って良好な潤滑性能を確保することができる。
【実施例２】
【００４７】
図５は、本発明に係る転がり軸受が組み込まれた燃料電池用のインペラ式圧送機の一形態を示す縦断面図である。なお、前述した実施形態と同一部品、同一部位には同じ符号を付し、重複した説明を省略する。
【００４８】
本発明に係る転がり軸受が組み込まれる燃料電池用の圧送機には何ら制限がなく、前述したスクロール式圧送機以外に、図５に示すようなインペラ式圧送機にも適用できる。
このインペラ式圧送機３０は、インペラ３１と、ハウジング３２と、このハウジング３２に嵌挿された回転軸３３と、ハウジング３２に対して回転軸３３を回転自在に支承する一対の転がり軸受２０、２１とを備えている。
【００４９】
回転軸３３の一端部は一方の転がり軸受２０から突出し、その先端側に固定ナット３４を介してインペラ３１が取り付けられている。ハウジング３２の内周には小径部３２ａが形成され、回転軸３３の肩部３３ａと僅かな径方向すきまを介して対峙し、所謂ラビリンスシール３５が構成されている。このラビリンスシール３５によってインペラ３１の背面３１ａと転がり軸受２０とが閉塞されている。また、ハウジング３２には蓋部材３６が取り付けられている。この蓋部材３６の内周には回転軸３３に摺接する軸シール３６ａが装着され、ハウジング３２の開口部が閉塞されている。
【００５０】
このインペラ式圧送機３０は、回転軸３３の高速回転に伴ってインペラ３１が回転し、水蒸気吸込み口３７から吸い込まれた水蒸気がインペラ３１によって加圧され、インペラハウジング３８とハウジング３２とで形成される加圧ボリュート３９を通って圧送される。
【００５１】
外輪２４、２４間および内輪２３、２３間には間座４０、４１が装着され、一対の転がり軸受２０、２１が位置決めされている。すなわち、外輪２４、２４は、間座４０とハウジング３２および蓋部材３６により挟持された状態で軸方向に位置決め固定されると共に、内輪２３、２３は、間座４１と回転軸３３の肩部３３ａおよび固定ナット４２により挟持された状態で位置決め固定されている。
【００５２】
本実施形態においても、内外輪２３、２４の各転走面の表面に軟質金属からなるコーティング層が形成されているので、軸受内に潤滑グリースを封入することなく長期間に亙って良好な潤滑性能を確保することができる。したがって、従来のように、有機溶剤あるいは有機蒸気雰囲気中で運転されても、軸受中に封入されたグリースを溶解して洗い流してしまう恐れがなく、長期間に亙って焼付き、摩耗等の転がり不良を防止することができる。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明に係る転がり軸受は、燃料電池用の圧送機に用いられ、圧送機の部品が固定された回転軸を支承する転がり軸受に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明に係る転がり軸受が組み込まれた燃料電池用のスクロール式圧送機の一形態を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は、図１のクランク機構部におけるスラスト玉軸受を示す縦断面図である。  （ｂ）は、（ａ）の半平面図である。
【図３】図１のスクロール部材を支持する針状ころ軸受を示す縦断面図である。
【図４】（ａ）は、図１のモータ主軸を支持する転がり軸受を示す縦断面図である。  （ｂ）は、（ａ）の変形例を示す縦断面図である。
【図５】本発明に係る転がり軸受が組み込まれた燃料電池用のインペラ式圧送機の一形態を示す縦断面図である。
【図６】従来の燃料電池システムの全体構成を示す図である。
【図７】従来の転がり軸受が組み込まれた燃料電池用のスクロール式圧送機を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・旋回スクロール
１ｂ、５ｂ・・・・・・・・・・・・・・・装着部
１ａ、２ａ・・・・・・・・・・・・・・・隔壁
２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・固定スクロール
３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・モータ主軸
３ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・クランクピン
４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・スラスト玉軸受
５・・・・・・・・・・・・・・・・・・・静止フレーム
６、２３、２３’・・・・・・・・・・・・内輪
６ａ、７ａ、１４ａ・・・・・・・・・・・転走面
７、１４、２４、２４’・・・・・・・・・外輪
８、１６、２６・・・・・・・・・・・・・転動体
９、１０、１１、１７、２７、２８、２９・コーティング層
１２・・・・・・・・・・・・・・・・・・凹状部
１３・・・・・・・・・・・・・・・・・・針状ころ軸受
１４ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・鍔
１５、２５、２５’・・・・・・・・・・・保持器
３０・・・・・・・・・・・・・・・・・・インペラ式圧送機
３１・・・・・・・・・・・・・・・・・・インペラ
３１ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・背面
３２・・・・・・・・・・・・・・・・・・ハウジング
３２ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・小径部
３３・・・・・・・・・・・・・・・・・・回転軸
３３ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・肩部
３４、４２・・・・・・・・・・・・・・・固定ナット
３５・・・・・・・・・・・・・・・・・・ラビリンスシール
３６・・・・・・・・・・・・・・・・・・蓋部材
３６ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・軸シール
３７・・・・・・・・・・・・・・・・・・水蒸気吸込み口
３８・・・・・・・・・・・・・・・・・・インペラハウジング
３９・・・・・・・・・・・・・・・・・・加圧ボリュート
４０、４１・・・・・・・・・・・・・・・間座
５１・・・・・・・・・・・・・・・・・・燃料電池スタック
５２・・・・・・・・・・・・・・・・・・燃料極
５２ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・燃料入口
５２ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・燃料出口
５３・・・・・・・・・・・・・・・・・・酸化剤極
５３ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・酸化剤入口
５３ｂ・・・・・・・・・・・・・・・・・酸化剤出口
５４・・・・・・・・・・・・・・・・・・加湿器
５５・・・・・・・・・・・・・・・・・・水素タンク
５６・・・・・・・・・・・・・・・・・・燃料調圧弁
５７・・・・・・・・・・・・・・・・・・エゼクタ圧送機
５８・・・・・・・・・・・・・・・・・・供給側水分離器
５９・・・・・・・・・・・・・・・・・・排出側水分離器
６０・・・・・・・・・・・・・・・・・・流路遮断弁
６１・・・・・・・・・・・・・・・・・・配管
６２・・・・・・・・・・・・・・・・・・パージ分岐部
６３・・・・・・・・・・・・・・・・・・パージ配管
６４、６９・・・・・・・・・・・・・・・パージガス遮断弁
６５・・・・・・・・・・・・・・・・・・パージガス触媒
６６・・・・・・・・・・・・・・・・・・圧送機
６７・・・・・・・・・・・・・・・・・・水分離器
６８・・・・・・・・・・・・・・・・・・空気パージ配管
７０・・・・・・・・・・・・・・・・・・空気排出管
７１・・・・・・・・・・・・・・・・・・空気調圧弁
８０・・・・・・・・・・・・・・・・・・スクロール式圧送機
８１・・・・・・・・・・・・・・・・・・固定スクロール
８１ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・固定基盤
８１ｂ、８２ｂ・・・・・・・・・・・・・旋回渦巻部
８１ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・外周壁
８２・・・・・・・・・・・・・・・・・・旋回スクロール
８２ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・旋回基盤
８２ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・凹状部
８３・・・・・・・・・・・・・・・・・・圧縮機構部
８４・・・・・・・・・・・・・・・・・・モータ主軸
８４ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・クランクピン
８５・・・・・・・・・・・・・・・・・・クランク機構部
８６・・・・・・・・・・・・・・・・・・駆動モータ部
８７・・・・・・・・・・・・・・・・・・自転防止機構
８８・・・・・・・・・・・・・・・・・・吐出口
８９・・・・・・・・・・・・・・・・・・針状ころ軸受
９０・・・・・・・・・・・・・・・・・・ロータ
９１・・・・・・・・・・・・・・・・・・コイル
９２・・・・・・・・・・・・・・・・・・ステータ
９３・・・・・・・・・・・・・・・・・・駆動モータ
９４・・・・・・・・・・・・・・・・・・モータハウジング
９５、９６・・・・・・・・・・・・・・・転がり軸受
９７・・・・・・・・・・・・・・・・・・リアハウジング
【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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【図７】
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