(57)【要約】【課題】低コストで、安全性や信頼性が高い、部品構成が少なくて小型軽量省電力でランニングコストも安い、微小流量で流量制御ができ、逆流に対して強い、といった性質を持つ燃料電池の燃料供給ポンプを得る。【解決手段】モータ１２の駆動軸１４に直結された丸棒であって、外周面２０に螺旋溝１６が形成されている回転体１８と、回転体１８に軸を一致させて、回転体１８の外周面２０との間に微小ギャップ２２を保持しつつ、回転体１８に非接触な状態で支持された外筒２８を有する。外筒２８は、燃料吸入口２４と燃料排出口２６とを有する。微小ギャップ２２に存在する燃料が外筒２８内面に及ぼす力を受けて、外筒２８の軸を回転体１８の軸に一致させるように、モータ１２もしくは回転体１８を浮動支持する支持体３０を備える。【選択図】図１
0003133870.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
このモータの駆動軸に回転軸を一致させた状態で直結され、全長に渡って均一な外径を有する丸棒であって、外周面に螺旋溝が形成されている回転体と、
前記回転体に軸を一致させて、前記回転体を包囲し、当該回転体の外周面との間に微小ギャップを保持しつつ、前記回転体に非接触な状態で支持された筒状体であって、前記モータに近接した側に前記回転体の螺旋溝の一部を開放する燃料吸入口と、前記モータから離れた側に前記回転体の螺旋溝の一部を開放する燃料排出口とを有する外筒と、
前記微小ギャップに存在する前記燃料が前記外筒内面に及ぼす力を受けて、前記外筒の軸を前記回転体の軸に一致させるように、前記モータもしくは前記回転体を浮動支持する支持体を備えたことを特徴とする燃料電池の燃料供給ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池の燃料供給ポンプにおいて、
前記支持体は、前記モータおよび前記回転体を同時に支持するゴム状またはばね状弾性体からなることを特徴とする燃料電池の燃料供給ポンプ。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池の燃料供給ポンプにおいて、
前記支持体は、前記モータおよび前記回転体を連結するゴム状またはばね状弾性体からなることを特徴とする燃料電池の燃料供給ポンプ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料電池の燃料供給ポンプにおいて、
外筒のモータから最も遠い端面に、モータの駆動軸の方向に燃料を排出する燃料排出口を設けたことを特徴とする燃料電池の燃料供給ポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池の燃料供給ポンプにおいて、
外筒のモータから最も遠い端面に、モータの駆動軸上に燃料を排出する燃料排出口を設けたことを特徴とする燃料電池の燃料供給ポンプ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料電池の燃料供給ポンプにおいて、
外筒に燃料の温度を設定範囲に保持する温度調節器を設けたことを特徴とする燃料電池の燃料供給ポンプ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、燃料電池の燃料を送り出すため燃料電池の燃料供給ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
地球環境の維持と改善のために、燃料電池の開発が全世界で精力的に進められている。燃料電池は、石油やアルコール等の燃料から水素を抽出して発電部へ送り込むメカニズムを備える。このため、燃料を最適な条件で水素抽出部へ送り出すための制御システムの開発がなされている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−６６９１０号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
燃料電池の実用化には、使用部品の低コスト化と小型化が要求される。燃料を水素抽出部へ送り出すためのポンプも例外ではない。可燃性の液体を取り扱うのと、メンテナンスフリーを考慮した開発が必要である。
上記の課題を解決するために、本考案は次のような燃料電池の燃料供給ポンプを提供することを目的とする。
（１）低コストで、安全性や信頼性が高い、
（２）部品構成が少なくて小型軽量省電力でランニングコストも安い、
（３）微小流量で流量制御ができ、逆流に対して強い、
【課題を解決するための手段】
【０００４】
以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成１〉
モータと、このモータの駆動軸に回転軸を一致させた状態で直結され、全長に渡って均一な外径を有する丸棒であって、外周面に螺旋溝が形成されている回転体と、上記回転体に軸を一致させて、上記回転体を包囲し、当該回転体の外周面との間に微小ギャップを保持しつつ、上記回転体に非接触な状態で支持された筒状体であって、上記モータに近接した側に上記回転体の螺旋溝の一部を開放する燃料吸入口と、上記モータから離れた側に上記回転体の螺旋溝の一部を開放する燃料排出口とを有する外筒と、上記微小ギャップに存在する上記燃料が上記外筒内面に及ぼす力を受けて、上記外筒の軸を上記回転体の軸に一致させるように、上記モータもしくは上記回転体を浮動支持する支持体を備えたことを特徴とする燃料電池の燃料供給ポンプ。
【０００５】
回転体を、モータの駆動軸に回転軸を一致させた状態で直結するので、堅固である。コンピュータにより回転速度を制御して微小流量制御ができる。また、螺旋溝を利用したので、小さいパワーでも強い圧力で燃料を送り出すことができる。弁やピストンのような可動部品が無いので、故障が少なく信頼性が高い。モータもしくは回転体を浮動支持する支持体を備えたので、回転体と外筒との間の軸ずれが自動的に補正できる。
【０００６】
〈構成２〉
構成１に記載の燃料電池の燃料供給ポンプにおいて、上記支持体は、上記モータおよび上記回転体を同時に支持するゴム状またはばね状弾性体からなることを特徴とする燃料電池の燃料供給ポンプ。
【０００７】
モータを取り付けるケース等に、モータおよび回転体を弾性的に支持すると、回転開始とともに軸ずれが自動的に補正できる。
【０００８】
〈構成３〉
構成１に記載の燃料電池の燃料供給ポンプにおいて、上記支持体は、上記モータおよび上記回転体を連結するゴム状またはばね状弾性体からなることを特徴とする燃料電池の燃料供給ポンプ。
【０００９】
モータと回転体を弾性的に連結すると、回転開始とともに軸ずれが自動的に補正できる。
【００１０】
〈構成４〉
構成１乃至３のいずれかに記載の燃料電池の燃料供給ポンプにおいて、外筒のモータから最も遠い端面に、モータの駆動軸の方向に燃料を排出する燃料排出口を設けたことを特徴とする燃料電池の燃料供給ポンプ。
【００１１】
モータが回転すると、モータの駆動軸の方向に燃料が流れ、外筒のモータから最も遠い端面に圧力が加わる。これをモータの駆動軸の方向に燃料を排出する燃料排出口から排出すると、燃料の流れが円滑になる。
【００１２】
〈構成５〉
構成４に記載の燃料電池の燃料供給ポンプにおいて、外筒のモータから最も遠い端面に、モータの駆動軸上に燃料を排出する燃料排出口を設けたことを特徴とする燃料電池の燃料供給ポンプ。
【００１３】
モータの駆動軸上に燃料排出口を設けるので、外筒のモータから最も遠い端面側には、回転体の軸受けを設けない。従って、回転体と外筒の軸ずれが補正し易い。
【００１４】
〈構成６〉
構成１乃至５のいずれかに記載の燃料電池の燃料供給ポンプにおいて、外筒に燃料の温度を設定範囲に保持する温度調節器を設けたことを特徴とする燃料電池の燃料供給ポンプ。
【００１５】
燃料の流れを円滑にし、同時に水素抽出部の機能を最大限に発揮させるために、燃料の温度調節機能を持たせた。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本考案の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は実施例１の燃料電池の燃料供給ポンプを示す一部縦断面図である。また、図２は外筒を外してモータと回転体のみを取り出した状態の側面図である。また、図３は、外筒の側面図である。
この燃料供給ポンプ１０は、モータ１２と回転体１８と外筒２８と、これらを支持する支持体３０とを備えている。モータ１２の駆動軸１４に回転体１８が回転軸を一致させた状態で直結されている。回転体１８は、全長に渡って均一な外径を有する丸棒であって、外周面２０に螺旋溝１６が形成されている。外筒２８のモータ１２に面した側の端面には、駆動軸１４を貫通させる貫通孔１５が設けられている。
【００１８】
外筒２８は、回転体１８に軸を一致させて、回転体１８を包囲する筒状体である。図の一点鎖線の円内に縦断面の部分拡大図を示した。図のように、外筒２８は、当該回転体１８の外周面２０との間に微小ギャップ２２を保持しつつ、回転体１８に非接触な状態で、支持体３０に支持されている。微小ギャップ２２に燃料が満たされるから非接触になる。燃料が無いときは接触することもある。外筒２８の側面の、モータ１２に近接した側に燃料吸入口２４が設けられ、モータ１２から最も遠い側に燃料排出口２６が設けられている。
【００１９】
燃料吸入口２４は、モータ１２に近接した側に回転体１８の螺旋溝１６の一部を開放する位置に配置されている。また、燃料排出口２６は、モータ１２から離れた側で、回転体１８の螺旋溝１６の一部を開放する位置に配置されている。支持体３０は、例えば、ゴムブッシュ等からなる。支持体３０は、微小ギャップ２２に存在する燃料が外筒２８内面に及ぼす力を受けて、外筒２８の軸を回転体１８の軸に一致させるように、モータ１２もしくは回転体１８を浮動支持する。
【００２０】
上記のように回転体１８を、モータ１２の駆動軸１４に回転軸を一致させた状態で直結すると堅固である。ギヤ等を使用しないので機械的な摩擦損失が少なく故障の原因も減少する。回転体１８は、全長に渡って均一な外径を有する丸棒で、外周面２０に螺旋溝１６が形成されているので、螺旋溝１６に沿って燃料を、図の矢印方向に送り出すことができる。
【００２１】
螺旋状の溝に沿って燃料を送り出すので、小型にもかかわらず流路を長くすることができ、例えば、流路上に燃料の温度調節器３２を設けることが容易である。温度調節器３２は、例えば、リボンヒータが適する。螺旋溝１６の断面積とモータ１２の回転速度が燃料送り出し速度を決める。例えば、パルスモータ１２を使用すると、コンピュータによりその回転速度を制御して、微小流量制御ができる。従って、燃料電池の性能を最適な状態に保持できる。
【００２２】
また、螺旋溝１６を利用したポンプは、力学的にはねじの作用で、小さいパワーでも強い圧力で燃料を送り出すことができる。従って、負荷変動に対しても強く、安定に動作する。また、弁やピストンのような可動部品が無いので、故障が少なく信頼性が高い。長期間メンテナンスをすることなく運転を継続させる燃料電池に適した構造といえる。主要部品は回転体１８と外筒２８のみであり、両者を、例えば、ＡＢＳ等の耐油性の樹脂等で構成すれば、小型軽量なポンプが実現する。
【００２３】
回転体１８に軸を一致させて回転体１８を包囲し、回転体１８の外周面２０との間に微小ギャップ２２を保持しつつ、回転体１８に非接触な状態で支持された外筒２８を設けるので、燃料が微小ギャップ２２に満たされ、回転体１８と外筒２８との間の機械的な摩擦損失が極小になる。外筒２８の、モータ１２に近接した側に回転体１８の螺旋溝１６の一部を開放する燃料吸入口２４を設け、モータ１２から離れた側に回転体１８の螺旋溝１６の一部を開放する燃料排出口２６を設けるので、燃料がモータ１２から遠ざかる方向に流れ、モータ１２側に燃料が流れ込むのを防止できる。従って、モータ１２が熱を帯びている場合等でも安全性が高い。
【００２４】
微小ギャップ２２に存在する燃料が外筒２８内面に及ぼす力を受けて、外筒２８の軸を回転体１８の軸に一致させるように、モータ１２もしくは回転体１８を浮動支持する支持体３０を備えたので、回転体１８と外筒２８との間の軸ずれが自動的に補正できる。即ち、回転体１８の回転により、燃料が微小ギャップ２２に満たされるから、回転体１８は強制的に外筒２８内部に浮かされた状態なる。浮動支持というのは、強固に固定支持するのではなく、ゴム状弾性体やスプリング等で柔らかく支持することをいう。
【００２５】
なお、実施例１では、外筒２８に燃料の温度を設定範囲に保持する温度調節器３２を設けた。これにより、例えば、冬季に加温をして燃料の粘度を下げることができる。こうして、燃料の流れを円滑にし、同時に水素抽出部の機能を最大限に発揮させることができる。
【実施例２】
【００２６】
図４は実施例２の燃料供給ポンプ１０を示す側面図である。
実施例１では、モータ１２および回転体１８を、それぞれ、図示しない燃料電池の壁面に、支持体３０を用いて同時に支持固定した。回転開始とともに軸ずれが自動的に補正できる。これらの支持体３０は、いずれも、ゴム状またはばね状弾性体からなることが好ましい。安価で耐久性に優れているといえる。一方、図４に示した実施例では、ゴムチューブ状の柔軟な支持体３０が、モータ１２および回転体１８を連結している。支持体３０はゴム状またはばね状弾性体からなる。この場合は、モータ１２または回転体１８のいずれか一方のみを図示しない燃料電池の壁面に強固に固定するとよい。軸ずれの自動補正機能はいずれも同様である。
【実施例３】
【００２７】
図５は実施例３の燃料供給ポンプを示す一部縦断面図である。
図の例では、外筒２８の、モータ１２から最も遠い端面に、モータ１２の駆動軸１４の方向に燃料を排出する燃料排出口２６を設けた。モータ１２が回転すると、モータ１２の駆動軸１４の方向に燃料が流れる。これにより、外筒２８のモータ１２から最も遠い端面に燃料の圧力が加わる。モータ１２の駆動軸１４の方向に燃料を排出する燃料排出口２６を設けると、燃料の流れが円滑になり、負荷が軽くなる。
【実施例４】
【００２８】
図６は、実施例４の燃料供給ポンプを示す一部縦断面図である。
この例では、外筒２８のモータ１２から最も遠い端面の、モータ１２の駆動軸１４上に燃料を排出する燃料排出口２６を設けた。燃料の流れの効果は上記の実施例３と同様である。また、実施例３も実施例４も、外筒２８のモータ１２から最も遠い端面側に、回転体１８の軸受けを設ける。しかし、実施例４ではモータ１２の駆動軸１４上に燃料排出口を設けて、回転体１８のモータ１２から最も遠い端面側には、回転体の軸受けを設けない。従って、回転体と外筒の軸ずれが補正し易いという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１の燃料電池の燃料供給ポンプを示す一部縦断面図である。
【図２】外筒を外してモータと回転体のみを取り出した状態の側面図である。
【図３】外筒の側面図である。
【図４】実施例２の燃料供給ポンプを示す側面図である。
【図５】実施例３の燃料供給ポンプを示す一部縦断面図である。
【図６】実施例４の燃料供給ポンプを示す一部縦断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  燃料電池の燃料供給ポンプ
１２  モータ
１４  駆動軸
１５  Ｏリング
１６  螺旋溝
１８  回転体
２０  外周面
２２  微小ギャップ
２４  燃料吸入口
２６  燃料排出口
２８  外筒
３０  支持体
３２  温度調節器
【図１】
0003133870.tif 000003
【図２】
0003133870.tif 000004
【図３】
0003133870.tif 000005
【図４】
0003133870.tif 000006
【図５】
0003133870.tif 000007
【図６】
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