(57)【要約】【課題】体格の大型化を抑制しつつ、ポンプ室に固着した回転体を引き剥がすことができる水素循環用電動ポンプを提供すること。【解決手段】電動ルーツ式ポンプ１７のハウジングには電動モータ４１によって回転し、入力ギヤＧを備えた入力軸３１が支持されている。さらに、ハウジングには入力軸３１に対して平行をなし、入力ギヤＧに噛合する第１ギヤＧ１を備えるとともにロータ室２４内に収容される第１ロータ３９が固定された第１回転軸３３が支持されている。加えて、ハウジングには入力軸３１と同軸上に配置されており、第１ギヤＧ１に噛合する第２ギヤＧ２を備えるとともにロータ室２４内に収容される第２ロータ４０が固定された第２回転軸３５が支持されている。入力ギヤＧと第１ギヤＧ１とのバックラッシュは、第２ギヤＧ２と第１ギヤＧ１とのバックラッシュに比して大きく設定されている。【選択図】図１
2007192126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池で使用されなかった水素ガスを、水素源から供給される水素ガスと合流させて前記燃料電池に供給可能な水素循環経路を備えた燃料電池システムの前記水素循環経路を構成する水素循環用電動ポンプであり、
ハウジング内には電動モータが収容されているとともにポンプ室が形成され、該ポンプ室内には前記電動モータの回転に伴い回転する一対の回転体が収容されており、さらに、前記ハウジングには、入力ギヤを備えるとともに前記電動モータによって回転される入力軸と、前記入力軸に対して平行に配置され、前記入力ギヤに噛合連結された第１ギヤを備えるとともに前記一対の回転体のうちの一方が固定された第１回転軸と、前記入力軸と同軸上に配置され、前記第１ギヤに噛合連結された第２ギヤを備えるとともに他方の回転体が固定された第２回転軸とが回転可能に支持されており、前記入力ギヤと第１ギヤとのバックラッシュを、前記第２ギヤと第１ギヤとのバックラッシュに比して大きくしたことを特徴とする水素循環用電動ポンプ。
【請求項２】
前記入力軸と前記第２回転軸とは、いずれか一方の軸に設けられた連結孔に、他方の軸に設けられた連結部材が挿入されることにより、互いに独立して回転可能に連結されている請求項１に記載の水素循環用電動ポンプ。
【請求項３】
前記入力ギヤ、第１ギヤ、及び第２ギヤは、前記ハウジング内に形成されたギヤ室内に収容配置されており、前記連結孔及び連結部材は前記ギヤ室内に配置されている請求項２に記載の水素循環用電動ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池で使用されなかった水素ガスを、水素源から供給される水素ガスと合流させて燃料電池に供給可能な水素循環経路を備えた燃料電池システムの水素循環経路を構成する水素循環用電動ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
回転駆動源によって回転体を回転させ、該回転体の回転によって吸入口からポンプ室内に流体を吸入し、さらに、その吸入された流体を吐出口から前記ポンプ室外へ吐出するポンプとしては、例えば、特許文献１に開示の機械式過給機が挙げられる。この機械式過給機のケーシングには、プーリ軸が回転可能に支持され、該プーリ軸には入力ギヤが固定されている。また、前記ケーシングには、第１ロータ軸及び第２ロータ軸が回転可能に支持され、前記第１ロータ軸には第１ロータが固定されているとともに、前記第２ロータ軸には第２ロータが固定されている。前記第１ロータ及び第２ロータは、ケーシング内に区画形成されたポンプ室内に収容されている。さらに、前記第１ロータ軸には第１タイミングギヤが固定され、前記第２ロータ軸には第２タイミングギヤが固定されている。前記第２ロータ軸は前記プーリ軸の同軸上に配置されている。そして、前記第１タイミングギヤに対し、前記入力ギヤ及び第２タイミングギヤとは互いに噛合するようになっている。
【０００３】
上記構成の機械式過給機においては、回転駆動源としてのエンジンの回転に基づきプーリ軸が回転すると、プーリ軸の回転トルクが入力ギヤと、第１タイミングギヤ及び第２タイミングギヤを介して第１ロータ軸及び第２ロータ軸に伝達され、第１ロータ及び第２ロータが回転噛合する。この両ロータの回転噛合により、前記吸入口からポンプ室内へ空気が吸入され、さらに、ポンプ室内へ吸入された空気は、吐出口からポンプ室外へ吐出され、吐出された空気が供給先へ供給されるようになっている。すなわち、機械式過給機は、プーリ軸、第１ロータ軸、及び第２ロータ軸の３本の軸と、入力ギヤ、第１タイミングギヤ、及び第２タイミングギヤの３つのギヤとからなる動力伝達機構を備え、この動力伝達機構によって一対のロータを回転させるようになっている。
【０００４】
また、流体を移送するポンプとしては、回転駆動源として前記エンジンの他に電動モータを備えた電動ポンプがある。そして、上記動力伝達機構を備えた電動ポンプにおいては、前記電動モータの回転駆動が動力伝達機構を介して第１ロータ及び第２ロータに伝達されるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−２１３２４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年では、水素と酸素を反応させて発電する燃料電池を備えた燃料電池システムを搭載し、該燃料電池で発電された電力によって走行する燃料電池車が注目されてきている。前記燃料電池システムにおいては、燃料電池にて使用されなかった未反応の水素ガス（所謂、水素オフガス）を前記燃料電池に再供給するための水素循環経路が設けられている。この水素循環経路には前記水素オフガスを移送するためのポンプが設けられている。
【０００６】
前記ポンプとして、前記動力伝達機構を備えた電動ポンプを用いた場合、電動モータの回転駆動に基づき前記第１ロータ及び第２ロータが回転噛合すると、水素オフガスが前記第１ロータ及び第２ロータが収容されたポンプ室内に吸入される。さらに、第１ロータ及び第２ロータの回転噛合により、前記ポンプ室外へ吐出された水素オフガスは、新たに供給された水素ガスに混合されることにより、燃料電池に再供給されるようになっている。
【０００７】
しかし、上記燃料電池システムにおいては、燃料電池の発電に伴って生成された水は、水素オフガスと共に燃料電池から排出され、さらに、水素オフガスと共に前記ポンプ室内に導入される。そして、前記ポンプ室内に導入された水は、該ポンプ室の内壁面と前記第１ロータ及び第２ロータの端面との間に入り込んだ状態となる。ここで、例えば、氷点下といった低温環境下で燃料電池システムが運転状態から停止されたとき、前記水が凝縮して凍結してしまい、該凍結によりポンプ室の内壁面と各ロータの端面とが貼り付いて固着してしまう。この固着状態では、燃料電池システムの運転再開時に各ロータをポンプ室の内壁面から引き剥がすため、電動モータに大トルクを発生させる必要が生じる。その結果として、ポンプにおいては、起動時に大トルクを発生可能とする大型の電動モータを設ける必要があり、体格が大型化していた。
【０００８】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、体格の大型化を抑制しつつ、ポンプ室に固着した回転体を引き剥がすことができる水素循環用電動ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、燃料電池で使用されなかった水素ガスを、水素源から供給される水素ガスと合流させて前記燃料電池に供給可能な水素循環経路を備えた燃料電池システムの前記水素循環経路を構成する水素循環用電動ポンプであり、ハウジング内には電動モータが収容されているとともにポンプ室が形成され、該ポンプ室内には前記電動モータの回転に伴い回転する一対の回転体が収容されており、さらに、前記ハウジングには、入力ギヤを備えるとともに前記電動モータによって回転される入力軸と、前記入力軸に対して平行に配置され、前記入力ギヤに噛合連結された第１ギヤを備えるとともに前記一対の回転体のうちの一方が固定された第１回転軸と、前記入力軸と同軸上に配置され、前記第１ギヤに噛合連結された第２ギヤを備えるとともに他方の回転体が固定された第２回転軸とが回転可能に支持されており、前記入力ギヤと第１ギヤとのバックラッシュを、前記第２ギヤと第１ギヤとのバックラッシュに比して大きくした。
【００１０】
この構成によれば、回転体とポンプ室とが氷結によって固着した状態での水素循環用電動ポンプの起動時には、電動モータの起動に伴い入力軸が回転し、入力ギヤが第１ギヤに噛み合うとき、大きく設けられたバックラッシュによって入力ギヤが第１ギヤに衝突する。そして、この衝突によって第１ギヤに衝撃トルクを発生させ、該衝撃トルクによって第１回転軸を回転させることができる。このため、第１回転軸に固定された一方の回転体には衝撃トルクが作用し、該衝撃トルクによって該一方の回転体とポンプ室とを固着させた氷を破砕することができ、一方の回転体をポンプ室から引き剥がすことができる。そして、第１回転軸及び一方の回転体が回転可能になることで、電動モータの回転トルクを入力ギヤ、第１ギヤ及び第２ギヤを介して第２回転軸に伝達することが可能となる。その結果、第２の回転軸が回転することで、他方の回転体とポンプ室とを固着させた氷を破砕することができ、他方の回転体をポンプ室から引き剥がすことができる。したがって、電動モータを起動させるだけで、一対の回転体をポンプ室から引き剥がすことができ、水素循環用電動ポンプにおいては、この引き剥がしのために大トルクを発生させる大型の電動モータを搭載する必要がなくなる。
【００１１】
また、前記入力軸と前記第２回転軸とは、いずれか一方の軸に設けられた連結孔に、他方の軸に設けられた連結部材が挿入されることにより、互いに独立して回転可能に連結されていてもよい。
【００１２】
この構成によれば、連結孔内へ連結部材が挿入されることによって、連結孔の周面と連結部材の周面とが当接可能となり、該当接によって両軸の傾斜を互いに抑制することが可能となる。
【００１３】
また、前記入力ギヤ、第１ギヤ、及び第２ギヤは、前記ハウジング内に形成されたギヤ室内に収容配置されており、前記連結孔及び連結部材は前記ギヤ室内に配置されていてもよい。
【００１４】
この構成によれば、連結孔と連結部材が配置されたギヤ室には各ギヤ同士の噛合部における潤滑を保持する潤滑油が封入されている。このため、連結孔の周面と連結部材の周面との間にも潤滑油が浸入するようになる。したがって、入力軸と第２回転軸とが連結孔と連結部材によって連結されていても、潤滑油によって連結孔と連結部材との間の摩耗が軽減される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、体格の大型化を抑制しつつ、ポンプ室に固着した回転体を引き剥がすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の水素循環用電動ポンプを燃料電池システムにおける水素循環用ポンプとして用いられる電動ルーツ式ポンプに具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明する。まず、燃料電池システム１０は、図４に示すように、燃料電池１１、酸素供給手段１２、水素供給手段１３を備えている。燃料電池１１は、例えば固体高分子型の燃料電池からなり、酸素供給手段１２から供給される酸素と、水素供給手段１３から供給される水素とを反応させて直流の電気エネルギー（直流電力）を発生する（発電する）。前記酸素供給手段１２は、圧縮空気を供給するためのコンプレッサ１４を備え、コンプレッサ１４は燃料電池１１の酸素供給ポート（図示せず）に管路１５を介して連結され、管路１５の途中に加湿器１６が設けられている。
【００１７】
前記水素供給手段１３は、燃料電池１１で使用されなかった水素ガス（いわゆる水素オフガス）を循環使用するために、該水素ガスを移送するための電動ルーツ式ポンプ１７を備えている。すなわち、この電動ルーツ式ポンプ１７は、燃料電池１１で使用されなかった水素オフガスを燃料電池１１へと再び供給するために設けられている。電動ルーツ式ポンプ１７は燃料電池１１の水素供給ポート（図示せず）に管路１８を介して連結され、燃料電池１１の水素排出ポート（図示せず）に管路１９を介して連結されている。また、水素供給手段１３は、水素源（水素ガス供給源）としての水素タンク２０を備えている。水素タンク２０は途中にレギュレータ（図示せず）を備えた管路２１を介して管路１８に連結されている。そして、電動ルーツ式ポンプ１７及び管路１８，１９により、燃料電池１１で使用されなかった水素オフガスを水素タンク２０から新たに供給される水素ガスとともに燃料電池１１に供給可能な水素循環経路が構成されている。
【００１８】
次に、前記電動ルーツ式ポンプ１７について具体的に説明する。なお、以下の説明において電動ルーツ式ポンプ１７の「前」「後」は、図１に示す矢印Ｙの方向を前後方向とする。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の電動ルーツ式ポンプ１７のハウジングは、ポンプハウジングＰと、モータハウジングＭとが接合されて構成されている。前記ポンプハウジングＰは、ロータハウジング２２の前端に軸支部材２３が接合固定され、さらに、前記軸支部材２３の前端にギヤハウジング２５が接合固定されて形成されている。そして、ポンプハウジングＰにおいて、ロータハウジング２２と軸支部材２３との間には、ポンプ室としてのロータ室２４が囲み形成されている。また、ギヤハウジング２５と軸支部材２３との間にギヤ室２６が囲み形成されている。このギヤ室２６内には、後述する入力ギヤＧ、第１ギヤＧ１、及び第２ギヤＧ２が配置されているとともに、ギヤＧ，Ｇ１，Ｇ２同士の噛合部における摩耗を軽減するための潤滑油が封入されている。前記モータハウジングＭは、前記ギヤハウジング２５の前端に接合固定されている。そして、ギヤハウジング２５とモータハウジングＭとの間にモータ室２９が囲み形成され、このモータ室２９内には電動モータ４１が収容されている。
【００２０】
前記電動モータ４１は、モータハウジングＭの内面に止着されたステータ４２と、該ステータ４２の内側に配設されるとともにステータ４２に対し正逆両方向へ相対回転可能なロータ４３とから構成されている。前記ステータ４２はステータコイル４２ａを有し、該ステータコイル４２ａは複数本のリード線（図示せず）を介して外部電源（図示せず）に電気的に接続されている。また、前記ロータ４３は円筒状に形成されているとともに、該ロータ４３の内側には入力軸３１が圧入され、該入力軸３１はロータ４３と一体回転可能になっている。ハウジングにおいて、前記モータハウジングＭと、ギヤハウジング２５には、前記入力軸３１がラジアルベアリング３２を介して回転可能に支持されている。入力軸３１において、ギヤハウジング２５側の端部は前記ギヤ室２６内に突出しており、該入力軸３１の端部には入力ギヤＧが固定されているとともに、該入力ギヤＧは入力軸３１と一体回転可能になっている。
【００２１】
また、前記ギヤハウジング２５と、軸支部材２３とには、第１回転軸３３が前記入力軸３１に対して平行をなすようにラジアルベアリング３６を介して回転可能に支持されている。この第１回転軸３３において、前記ギヤ室２６内に配置された箇所には第１ギヤＧ１が固定されている。この第１ギヤＧ１は、前記入力ギヤＧに噛合連結されているとともに、第１回転軸３３と一体回転可能になっている。さらに、前記第１回転軸３３において、ロータハウジング２２側の端部は前記ロータ室２４内に突出しており、該第１回転軸３３の端部には、一対の回転体のうちの一方の回転体としての第１ロータ３９が固定されている。この第１ロータ３９は第１回転軸３３と一体回転可能になっている。前記第１ロータ３９は、第１回転軸３３の軸方向に直交する断面視が双葉状（瓢箪状）に形成された二葉型のロータである。
【００２２】
また、前記軸支部材２３には、前記入力軸３１と同軸上に配置された第２回転軸３５がラジアルベアリング３７を介して回転可能に支持されている。この第２回転軸３５は、前記入力軸３１よりも短軸状に形成されている。第２回転軸３５において、前記ギヤハウジング２５側の端部はギヤ室２６内に突出しており、該第２回転軸３５の端部には第２ギヤＧ２が固定されている。この第２ギヤＧ２は第２回転軸３５と一体回転可能になっているとともに、前記第１ギヤＧ１に噛合連結されている。さらに、第２回転軸３５において、前記ロータハウジング２２側の端部はロータ室２４内に突出しており、該ロータハウジング２２の端部には、一対の回転体のうちの他方の回転体としての第２ロータ４０が固定されている。この第２ロータ４０は第２回転軸３５と一体回転可能になっている。前記第２ロータ４０は、第２回転軸３５の軸方向に直交する断面視が双葉状（瓢箪状）に形成された二葉型のロータである。そして、ロータ室２４内において、前記第１ロータ３９と第２ロータ４０は互いに噛合可能に形成されている。
【００２３】
また、第２回転軸３５において、前記入力軸３１に相対向する端面には、該入力軸３１に向けて突出する連結部材３８が突設されている。そして、この連結部材３８は、前記入力軸３１にて第２回転軸３５に相対向する端面に凹設された連結孔３１ａ内に挿入されている。前記連結部材３８及び連結孔３１ａは、前記ギヤ室２６内に配置されているため、連結孔３１ａ内にはギヤ室２６内に封入された潤滑油が浸入した状態となっている。そして、連結部材３８の連結孔３１ａ内への挿入状態では、連結部材３８の周面と連結孔３１ａの周面との間には極僅かなクリアランス（図示せず）が形成されており、連結部材３８は連結孔３１ａに隙間嵌めされている。したがって、入力軸３１と第２回転軸３５は同軸上にありながらも、互いに独立して回転可能となっている。前記ロータハウジング２２には、水素オフガスをロータ室２４に吸引する吸入口（図示せず）と、該吸入口の対向位置にロータ室２４内へ吸入された水素オフガスを吐出する吐出口（図示せず）が形成されている。
【００２４】
そして、上記構成の電動ルーツ式ポンプ１７を備える燃料電池システム１０では、前記電動モータ４１の回転に基づき入力軸３１が回転すると、入力ギヤＧと第１ギヤＧ１との噛合連結を通じて第１回転軸３３が入力軸３１とは異なる方向へ回転する。さらに、第１ギヤＧ１と第２ギヤＧ２との噛合連結を通じて第２回転軸３５が入力軸３１と同じ方向へ回転する。すると、電動モータ４１の回転に伴い前記第１回転軸３３と第２回転軸３５が互いに異なる方向へ回転し、ロータ室２４内では第１ロータ３９と第２ロータ４０とが互いに異なる方向へ回転する。なお、上記入力軸３１、第１回転軸３３、及び第２回転軸３５の３本の軸と、入力ギヤＧ、第１ギヤＧ１、及び第２ギヤＧ２の３つのギヤによって、電動モータ４１の回転を第１ロータ３９及び第２ロータ４０に伝達する動力伝達機構が構成されている。
【００２５】
そして、燃料電池１１から排出された水素オフガスは、ロータ室２４内での第１ロータ３９と第２ロータ４０の回転に伴い管路１９を介して吸入口からロータ室２４内へ吸入される。その後、第１ロータ３９及び第２ロータ４０の回転に伴いロータ室２４内に吸入された水素オフガスはロータ室２４の吐出口側へ送り出され、該吐出口からロータ室２４外の管路１８へ吐出される。その後、管路１８へ吐出された水素オフガスは、水素タンク２０から新たに供給される水素ガスとともに管路１８から燃料電池１１に再供給される。
【００２６】
次に、前記動力伝達機構について詳細に説明する。なお、図２において、下側のギヤは第１ギヤＧ１を示し、該第１ギヤＧ１の上側のギヤは第２ギヤＧ２を示している。また、図３において、下側のギヤは第１ギヤＧ１を示し、該第１ギヤＧ１の上側のギヤは入力ギヤＧを示している。
【００２７】
図２及び図３に示すように、前記入力ギヤＧの歯をギヤ歯Ｇａとし、前記第１ギヤＧ１の歯を第１ギヤ歯Ｇ１ａとし、第２ギヤＧ２の歯を第２ギヤ歯Ｇ２ａとする。そして、入力ギヤＧのギヤ歯Ｇａの数と、第１ギヤＧ１の第１ギヤ歯Ｇ１ａの数と、第２ギヤＧ２の第２ギヤ歯Ｇ２ａの数は同じになっている。また、図２及び図３の２点鎖線に示す仮想円弧ＰＣＧを入力ギヤＧのピッチ円とし、仮想円弧ＰＣ１を第１ギヤＧ１のピッチ円とし、仮想円弧ＰＣ２を第２ギヤＧ２のピッチ円とする。なお、前記ピッチ円ＰＣＧ，ＰＣ１，ＰＣ２は、各ギヤＧ，Ｇ１，Ｇ２の歯形の基準になる円である。
【００２８】
また、図２及び図３の２点鎖線に示す仮想円弧ＡＣＧを入力ギヤＧの歯先円とし、仮想円弧ＡＣ１を第１ギヤＧ１の歯先円とし、仮想円弧ＡＣ２を第２ギヤＧ２の歯先円とする。なお、前記歯先円ＡＣＧ，ＡＣ１，ＡＣ２は、各ギヤＧ，Ｇ１，Ｇ２のギヤ歯Ｇａ，Ｇ１ａ，Ｇ２ａの歯先を連ねた円であり、ギヤ歯Ｇａ，Ｇ１ａ，Ｇ２ａを形成する前の材料の外周円である。加えて、図２及び図３の２点鎖線に示す仮想円弧ＲＣＧを入力ギヤＧの歯元円とし、仮想円弧ＲＣ１を第１ギヤＧ１の歯元円とし、仮想円弧ＲＣ２を第２ギヤＧ２の歯元円とする。なお、前記歯元円ＲＣＧ，ＲＣ１，ＲＣ２は、各ギヤＧ，Ｇ１，Ｇ２のギヤ歯Ｇａ，Ｇ１ａ，Ｇ２ａの歯底を連ねた円である。そして、入力ギヤＧのピッチ円ＰＣＧと第２ギヤＧ２のピッチ円とは同じサイズであり、入力ギヤＧの歯元円ＲＣＧと第２ギヤＧ２の歯元円ＲＣ２とは同じサイズとなっている。また、入力ギヤＧの歯先円ＡＣＧは、第２ギヤＧ２の歯先円ＡＣ２より小さくなっており、入力ギヤＧのギヤ歯Ｇａの長さは、第２ギヤＧ２の第２ギヤ歯Ｇ２ａの長さより短くなっている。
【００２９】
また、入力ギヤＧ及び第１ギヤＧ１において、ギヤ歯Ｇａと第１ギヤ歯Ｇ１ａとが互いに噛み合うときに接触する面を、ギヤ歯Ｇａの歯面ＧＳとし、第１ギヤ歯Ｇ１ａの歯面Ｇ１Ｓする。一方、第２ギヤＧ２において、その第２ギヤ歯Ｇ２ａが第１ギヤＧ１の第１ギヤ歯Ｇ１ａに噛み合うときに接触する面を、第２ギヤ歯Ｇ２ａの歯面Ｇ２Ｓとする。
【００３０】
上記入力ギヤＧにおいて、前記ピッチ円ＰＣＧに沿ったギヤ歯Ｇａの厚みは歯厚ＧＤａに設定され、前記歯先円ＡＣＧに沿ったギヤ歯Ｇａの厚みは歯厚ＧＤｂに設定されている。一方、第２ギヤＧ２において、前記ピッチ円ＰＣ２に沿った第２ギヤ歯Ｇ２ａの厚みは歯厚Ｇ２Ｄａに設定され、前記歯先円ＡＣ２に沿った第２ギヤ歯Ｇ２ａの厚みは歯厚Ｇ２Ｄｂに設定されている。そして、入力ギヤＧのギヤ歯Ｇａの歯厚ＧＤａ，ＧＤｂは、第２ギヤＧ２の第２ギヤ歯Ｇ２ａの歯厚Ｇ２Ｄａ，Ｇ２Ｄｂより薄くなっている。
【００３１】
このため、ギヤ歯Ｇａの歯面ＧＳと第１ギヤ歯Ｇ１ａの歯面Ｇ１Ｓとの間の遊びＡは、第２ギヤ歯Ｇ２ａの歯面Ｇ２Ｓと第１ギヤ歯Ｇ１ａの歯面Ｇ１Ｓとの間の遊び（図示せず）より大きくなっている。すなわち、入力ギヤＧと第１ギヤＧ１とのバックラッシュは、第２ギヤＧ２と第１ギヤＧ１とのバックラッシュに比して大きくなっている。なお、第２ギヤＧ２と第１ギヤＧ１とのバックラッシュは、通常、ギヤ同士の間に形成されるバックラッシュと同じに設定されており、入力ギヤＧと第１ギヤＧ１とのバックラッシュはその通常設定されるバックラッシュより大きく設定されている。そして、バックラッシュが上記のように設定されていることで、第１ギヤＧ１と第２ギヤＧ２においては、第２ギヤ歯Ｇ２ａと第１ギヤ歯Ｇ１ａとが速やかに噛み合い、両ギヤ歯Ｇ１ａ，Ｇ２ａ間でのガタが発生することなく第１回転軸３３の回転トルクは第２回転軸３５に速やかに伝達されるようになっている。一方、入力ギヤＧと第１ギヤＧ１とは、ギヤ歯Ｇａと第１ギヤ歯Ｇ１ａとの遊びＡが大きいことから、ギヤ歯Ｇａが第１ギヤ歯Ｇ１ａに衝突するようにして噛み合うようになっている。
【００３２】
さて、燃料電池システム１０が運転状態にあり、上記構成の電動ルーツ式ポンプ１７が運転状態にあるときには、燃料電池１１で生成された水を含む水素オフガスは、管路１９を介して吸入口からロータ室２４内へ吸入され、ロータ室２４外へ吐出される。そして、低温環境下では、前記水がロータ室２４の内壁面や、第１ロータ３９及び第２ロータ４０の壁面に結露する。さらに、氷点下で燃料電池システム１０が運転状態から停止され、第１ロータ３９及び第２ロータ４０が停止したとき、ロータ室２４内の水が凍結し、該凍結により第１ロータ３９及び第２ロータ４０の前後両端面とロータ室２４の内壁面とが氷結し、固着した状態となる。
【００３３】
上記固着状態における燃料電池システム１０の運転再開時、電動ルーツ式ポンプ１７を起動させる際には、電動モータ４１において、外部電源からステータコイル４２ａに電流を流し、ロータ４３を回転させると同時に入力軸３１を回転させる。入力軸３１の回転と同時に入力ギヤＧが回転する。このとき、入力ギヤＧと第１ギヤＧ１とは、ギヤ歯Ｇａと第１ギヤ歯Ｇ１ａとの遊びＡが大きいことから、遊び分だけギヤ歯Ｇａを移動させて該ギヤ歯Ｇａを第１ギヤ歯Ｇ１ａに衝突させることができる。そして、入力ギヤＧのギヤ歯Ｇａが、第１ギヤＧ１の第１ギヤ歯Ｇ１ａに衝突することで、第１ギヤＧ１に衝撃トルクを発生させ、該衝撃トルクによって第１回転軸３３回転させることができる。
【００３４】
この発生した衝撃トルクによって、第１回転軸３３に固定された第１ロータ３９には衝撃トルクが作用し、該衝撃トルクによって第１ロータ３９の前後両端面と、ロータ室２４の内壁面との間を固着させた氷が破砕され、第１ロータ３９がロータ室２４の内壁面から引き剥がされるとともに、第１ロータ３９とロータ室２４との固着状態が解消される。そして、第１ロータ３９が回転可能となることで、第１回転軸３３は、電動モータ４１の回転トルクを入力軸３１、入力ギヤＧ及び第１ギヤＧ１を受けて回転可能となる。
【００３５】
また、前記第１ギヤＧ１に発生した衝撃トルクは、第２ギヤＧ２を介して第２回転軸３５に伝達される。ここで、第２ギヤＧ２と第１ギヤＧ１とのバックラッシュは小さく、第２ギヤ歯Ｇ２ａと第１ギヤ歯Ｇ１ａとは速やかに噛み合うように設定されているため、前記衝撃トルクは第２ギヤＧ２から第２回転軸３５へ速やかに伝達される。そして、前記衝撃トルクによって第２回転軸３５を僅かに回転させることができる。この第２回転軸３５の僅かな回転によって、第２ロータ４０の前後両端面と、ロータ室２４の内壁面との間を固着させた氷が若干破砕される。
【００３６】
そして、上述したように、第１回転軸３３が、電動モータ４１の回転トルクを入力ギヤＧ及び第１ギヤＧ１を介して受けて回転可能となることで、該第１回転軸３３が回転し第１ロータ３９も回転する。この第１回転軸３３の回転トルクは、第２ギヤＧ２を介して第２回転軸３５に伝達され、第２回転軸３５が回転する。そして、第２回転軸３５が回転することで、第２ロータ４０の前後両端面と、ロータ室２４の内壁面との間を固着させた氷が破砕され、第２ロータ４０がロータ室２４の内壁面から引き剥がされるとともに、第２ロータ４０とロータ室２４との固着状態が解消される。
【００３７】
そして、第２ロータ４０が回転可能となることで、第２回転軸３５は、電動モータ４１の回転トルクを入力軸３１、入力ギヤＧ、第１ギヤＧ１及び第２ギヤＧ２を受けて回転可能となる。その結果として、第１ロータ３９及び第２ロータ４０が回転噛合し、ルーツ式ポンプ１７が運転される。
【００３８】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電動ルーツ式ポンプ１７において、第１ギヤＧ１と第２ギヤＧ２とのバックラッシュに比して、入力ギヤＧと第１ギヤＧ１とのバックラッシュを大きくした。このため、入力ギヤＧが第１ギヤＧ１に噛み合うとき、ギヤ歯Ｇａと第１ギヤ歯Ｇ１ａとは衝突するように噛み合い、該衝突によって第１ギヤＧ１に衝撃トルクを発生させることができる。この衝撃トルクによって第１回転軸３３を回転させ、第１ロータ３９に衝撃トルクを作用させることで第１ロータ３９の端面をロータ室２４の内壁面から引き剥がすことができる。そして、第１回転軸３３（第１ロータ３９）が回転可能になることで、電動モータ４１の回転トルクを第２回転軸３５に伝達することが可能となり、第２回転軸３５及び第２ロータ４０を回転させて第２ロータ４０の端面もロータ室２４の内壁面から引き剥がすことができる。
【００３９】
したがって、第１ロータ３９及び第２ロータ４０とロータ室２４とが氷結によって固着した状態での電動ルーツ式ポンプ１７の起動時であっても、電動モータ４１を起動させるだけで第１ロータ３９及び第２ロータ４０をロータ室２４から引き剥がし、電動ルーツ式ポンプ１７を運転可能とすることができる。すなわち、電動ルーツ式ポンプ１７の起動時には、第１ロータ３９及び第２ロータ４０をロータ室２４から引き剥がすための大トルクを発生させる必要がない。その結果として、電動ルーツ式ポンプ１７においては、第１ロータ３９及び第２ロータ４０をロータ室２４から引き剥がすために、大トルクを発生させる大型の電動モータを搭載する必要がなく、電動ルーツ式ポンプ１７の体格の大型化を抑制することができる。
【００４０】
（２）ギヤ歯Ｇａ，Ｇ２ａの数が同じ入力ギヤＧと第２ギヤＧ２において、ギヤ歯Ｇａの歯厚ＧＤａ，ＧＤｂを、第２ギヤ歯Ｇ２ａの歯厚Ｇ２Ｄａ，Ｇ２Ｄｂより薄くして、バックラッシュに差を付けた。このように、入力ギヤＧと第２ギヤＧ２のサイズを変更するだけで、電動ルーツ式ポンプ１７の体格を大型化することなく、ロータ室２４の内壁面に固着した第１ロータ３９及び第２ロータ４０を引き剥がすことができる。したがって、ロータ室２４の内壁面に固着した第１ロータ３９及び第２ロータ４０を引き剥がすために、電動モータ４１を大型化させる場合に比して、電動ルーツ式ポンプ１７の製造コストも抑えることができる。
【００４１】
（３）電動ルーツ式ポンプ１７においては、電動モータ４１の回転トルクが最初に伝達される入力ギヤＧと第１ギヤＧ１とのバックラッシュを大きくし、まず、入力軸３１によって回転させる第１回転軸３３を初めに回転可能とさせ、その後、第２回転軸３５を回転可能とするようにした。したがって、例えば、入力ギヤＧと第１ギヤＧ１とのバックラッシュよりも、第２ギヤＧ２と第１ギヤＧ１とのバックラッシュを大きくし、第２回転軸３５に衝撃トルクを作用させる構成とした場合とは異なり、第１回転軸３３が回転不能のため電動ルーツ式ポンプ１７を運転できない状態となることが無くなる。よって、入力ギヤＧと第１ギヤＧ１とのバックラッシュを、第２ギヤＧ２と第１ギヤＧ１とのバックラッシュに比して大きくする構成は、ロータ室２４の内壁面に固着した第１ロータ３９及び第２ロータ４０を引き剥がすために最適の構成である。
【００４２】
（４）電動ルーツ式ポンプ１７において、入力ギヤＧと第１ギヤＧ１とのバックラッシュを、第２ギヤＧ２と第１ギヤＧ１とのバックラッシュに比して大きくした。ここで、例えば、入力ギヤＧと第１ギヤＧ１とのバックラッシュを、第２ギヤＧ２と第１ギヤＧ１とのバックラッシュと同じにし、入力ギヤＧのギヤ歯Ｇａと第１ギヤＧ１の第１ギヤ歯Ｇ１ａが速やかに噛み合う構成としたとする。この場合は、入力ギヤＧと第１ギヤＧ１とが噛み合う際に衝撃トルクが発生しないため、第１ロータ３９の固着状態が解消されず、第１回転軸３３が回転不能のままである。したがって、電動ルーツ式ポンプ１７を運転することができない。よって、入力ギヤＧと第１ギヤＧ１とのバックラッシュを大きく取ることで、電動モータ４１を大型化することなく電動ルーツ式ポンプ１７を運転可能とすることができる。
【００４３】
（５）入力軸３１の連結孔３１ａに、第２回転軸３５の連結部材３８が隙間嵌めされることで入力軸３１と第２回転軸３５とは互いに独立して回転可能に連結されている。そして、入力軸３１は長軸状をなすため傾きやすいが、短軸状をなし傾きにくい第２回転軸３５の連結部材３８が連結孔３１ａに挿入されているため、該連結部材３８が連結孔３１ａの周面に当接することで入力軸３１と第２回転軸３５の傾き、特に長軸状の入力軸３１の傾きを好適に抑制することができる。
【００４４】
（６）連結孔３１ａと連結部材３８はギヤ室２６内に配置され、該ギヤ室２６内には潤滑油が封入され、連結孔３１ａの周面と連結部材３８の周面との間には前記潤滑油が浸入している。このため、入力軸３１と第２回転軸３５とが連結孔３１ａと連結部材３８によって連結されていても、連結孔３１ａと連結部材３８との摩耗が軽減される。
【００４５】
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態において、入力軸３１の連結孔３１ａと、第２回転軸３５の連結部材３８とを削除し、入力軸３１と第２回転軸３５とを連結しなくてもよい。
【００４６】
○  実施形態において、入力軸３１に連結部材３８を突設し、第２回転軸３５に連結部材３８が挿入される連結孔３１ａを設けてもよい。
○  実施形態において、ステータコイル４２ａへの通電及び非通電を複数回繰り返し、ロータ４３を繰り返し回転させ、入力ギヤＧのギヤ歯Ｇａを、第１ギヤＧ１のギヤ歯Ｇａに繰り返し衝突させてもよい。
【００４７】
○  実施形態において、三葉以上の多葉状の第１ロータ３９及び第２ロータ４０を用いた電動ルーツ式ポンプ１７としてもよい。
○  実施形態において、第１ロータ３９及び第２ロータ４０を第１回転軸３３及び第２回転軸３５の軸方向に複数個、取付固定した多段式の電動ルーツ式ポンプとしてもよい。
【００４８】
○  実施形態では、電動ポンプを、第１ロータ３９及び第２ロータ４０を回転体とした電動ルーツ式ポンプ１７に具体化したが、電動ポンプを、スクリューロータを回転体とした電動スクリュー式ポンプに具体化してもよい。
【００４９】
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）前記入力ギヤと第１ギヤとのバックラッシュと、前記第２ギヤと第１ギヤとのバックラッシュとの差は、入力ギヤのギヤ歯の歯厚を第２ギヤのギヤ歯の歯厚より薄く形成することで設けられている請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の水素循環用電動ポンプ。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】実施形態の電動ルーツ式ポンプを示す縦断面図。
【図２】第１ギヤと第２ギヤとの噛合状態を示す拡大断面図。
【図３】入力ギヤと第１ギヤとの噛合状態を示す拡大断面図。
【図４】燃料電池システムの構成図。
【符号の説明】
【００５１】
Ｇ…入力ギヤ、Ｇ１…第１ギヤ、Ｇ２…第２ギヤ、Ｍ…ハウジングを構成するモータハウジング、Ｐ…ハウジングを構成するポンプハウジング、１０…燃料電池システム、１１…燃料電池、１７…水素循環経路を構成する水素循環用電動ポンプとしての電動ルーツ式ポンプ、１８，１９…水素循環経路を構成する管路、２０…水素源としての水素タンク、２４…ポンプ室としてのロータ室、２６…ギヤ室、３１…入力軸、３１ａ…連結孔、３３…第１回転軸、３５…第２回転軸、３８…連結部材、３９…一方の回転体としての第１ロータ、４０…他方の回転体としての第２ロータ、４１…電動モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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