JP2001093554A - 燃料電池用圧縮回生機 - Google Patents
燃料電池用圧縮回生機Info
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- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
- F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
- F04C18/0215—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
- F04C18/0223—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving with symmetrical double wraps
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- F01C11/00—Combinations of two or more machines or engines, each being of rotary-piston or oscillating-piston type
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- F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C23/001—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids of similar working principle
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】十分な駆動源の補助を可能としつつ、燃料電池
の高い発電性能を維持することができる燃料電池用圧縮
回生機を提供する。 【解決手段】空気を燃料電池Ｆに供給すべく酸素含有ガ
スを高圧にする圧縮室１４を有する圧縮機構部Ｃと、圧
縮機構部Ｃと同一のモータＭにより作動すべく構成さ
れ、燃料電池Ｆから排出される排出ガスＧによりモータ
Ｍを補助する回生室２４を有する回生機構部Ｅとを有す
る燃料電池用圧縮回生機である。圧縮機構部Ｃと回生機
構部Ｅとは、圧縮室１４と回生室２４とが隣接してい
る。また、センターハウジング２０の環状域５４ｂにシ
ールリング溝８０が凹設され、シールリング溝８０内に
シールリング８１が嵌装されている。
の高い発電性能を維持することができる燃料電池用圧縮
回生機を提供する。 【解決手段】空気を燃料電池Ｆに供給すべく酸素含有ガ
スを高圧にする圧縮室１４を有する圧縮機構部Ｃと、圧
縮機構部Ｃと同一のモータＭにより作動すべく構成さ
れ、燃料電池Ｆから排出される排出ガスＧによりモータ
Ｍを補助する回生室２４を有する回生機構部Ｅとを有す
る燃料電池用圧縮回生機である。圧縮機構部Ｃと回生機
構部Ｅとは、圧縮室１４と回生室２４とが隣接してい
る。また、センターハウジング２０の環状域５４ｂにシ
ールリング溝８０が凹設され、シールリング溝８０内に
シールリング８１が嵌装されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池装置に用
いられる燃料電池用圧縮回生機に関する。
いられる燃料電池用圧縮回生機に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、車両用に用いられる燃料電池装
置では、燃料電池に燃料電池用圧縮回生機が接続されて
いる（特開平７−１４５９９号公報）。ここで、一般的
な燃料電池は電解質層の両側に一対のセパレータが設け
られたものであり、それらセパレータには燃料及び酸素
含有ガスを供給する供給溝が形成されている。一方のセ
パレータからは水素を含む燃料が供給され、他方のセパ
レータからは空気等の酸素含有ガスが供給され、これに
より水素と酸素との化学反応により電子が移動し、電流
が得られることとなる。このため、かかる燃料電池の上
流側には、燃料及び空気を供給すべく燃料供給管及び空
気供給管が接続されている。そして、空気供給管は電動
機で駆動される圧縮機構部を介して大気に開放されてい
るため、大気中の空気が圧縮機構部によって所定の圧力
に加圧され、燃料電池に供給されることとなる。また、
燃料電池の下流側には、燃料電池内で空気から酸素を消
費した排出ガスを大気に排出すべく空気排出管が接続さ
れている。その空気排出管には、その排出ガスを膨張さ
せることにより生じる動力で圧縮機構部を作動させる電
動機を補助すべく回生機構部が接続されている。かかる
燃料電池装置では、圧縮機構部と回生機構部とが別体の
燃料電池用圧縮回生機を採用している。また、この燃料
電池装置では、圧縮機構部と回生機構部とが同一の駆動
源により作動すべく構成されている。
置では、燃料電池に燃料電池用圧縮回生機が接続されて
いる（特開平７−１４５９９号公報）。ここで、一般的
な燃料電池は電解質層の両側に一対のセパレータが設け
られたものであり、それらセパレータには燃料及び酸素
含有ガスを供給する供給溝が形成されている。一方のセ
パレータからは水素を含む燃料が供給され、他方のセパ
レータからは空気等の酸素含有ガスが供給され、これに
より水素と酸素との化学反応により電子が移動し、電流
が得られることとなる。このため、かかる燃料電池の上
流側には、燃料及び空気を供給すべく燃料供給管及び空
気供給管が接続されている。そして、空気供給管は電動
機で駆動される圧縮機構部を介して大気に開放されてい
るため、大気中の空気が圧縮機構部によって所定の圧力
に加圧され、燃料電池に供給されることとなる。また、
燃料電池の下流側には、燃料電池内で空気から酸素を消
費した排出ガスを大気に排出すべく空気排出管が接続さ
れている。その空気排出管には、その排出ガスを膨張さ
せることにより生じる動力で圧縮機構部を作動させる電
動機を補助すべく回生機構部が接続されている。かかる
燃料電池装置では、圧縮機構部と回生機構部とが別体の
燃料電池用圧縮回生機を採用している。また、この燃料
電池装置では、圧縮機構部と回生機構部とが同一の駆動
源により作動すべく構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の燃料電
池用圧縮回生機では、圧縮機構部と回生機構部とが別体
であったため、設置面積が大きく、例えば車両等への搭
載性に欠けるという不具合がある。このため、圧縮機構
部と回生機構部とを一体とすることも考えられる。
池用圧縮回生機では、圧縮機構部と回生機構部とが別体
であったため、設置面積が大きく、例えば車両等への搭
載性に欠けるという不具合がある。このため、圧縮機構
部と回生機構部とを一体とすることも考えられる。
【０００４】しかしながら、こうして圧縮機構部と回生
機構部とが一体となった燃料電池用圧縮回生機であって
も、圧縮室と回生室とが大きく離反している場合、圧縮
室と回生室とを燃料電池を介して接続する配管等の経路
が長くなり、この間に酸素含有ガスの圧力損失が生じや
すい。このため、酸素含有ガスが燃料電池に供給される
のに十分な圧力を持ち得ずに燃料電池の発電性能が低下
したり、回生機構部に十分な圧力の排出ガスが供給され
ずに十分な駆動源の補助がなしえなかったりしてしま
う。
機構部とが一体となった燃料電池用圧縮回生機であって
も、圧縮室と回生室とが大きく離反している場合、圧縮
室と回生室とを燃料電池を介して接続する配管等の経路
が長くなり、この間に酸素含有ガスの圧力損失が生じや
すい。このため、酸素含有ガスが燃料電池に供給される
のに十分な圧力を持ち得ずに燃料電池の発電性能が低下
したり、回生機構部に十分な圧力の排出ガスが供給され
ずに十分な駆動源の補助がなしえなかったりしてしま
う。
【０００５】このため、圧縮機構部で酸素含有ガスを高
圧にする圧縮室と、回生機構部で排出ガスにより駆動源
を補助する回生室とを隣接させることも考えられるが、
回生室側から圧縮室側に排出ガスが短絡する恐れがあ
る。つまり、排出ガスは燃料電池で酸素を消費されてい
るので、酸素濃度の低い排出ガスが圧縮室に漏れると、
その酸素濃度の低い排出ガスが圧縮機構部で高圧にされ
て燃料電池に供給されることとなる。この場合には、燃
料電池で電流を発生させるのに十分な量の酸素を供給で
きないこととなり、燃料電池の発電性能が低下してしま
う。
圧にする圧縮室と、回生機構部で排出ガスにより駆動源
を補助する回生室とを隣接させることも考えられるが、
回生室側から圧縮室側に排出ガスが短絡する恐れがあ
る。つまり、排出ガスは燃料電池で酸素を消費されてい
るので、酸素濃度の低い排出ガスが圧縮室に漏れると、
その酸素濃度の低い排出ガスが圧縮機構部で高圧にされ
て燃料電池に供給されることとなる。この場合には、燃
料電池で電流を発生させるのに十分な量の酸素を供給で
きないこととなり、燃料電池の発電性能が低下してしま
う。
【０００６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、十分な駆動源の補助を可能としつ
つ、燃料電池の高い発電性能を維持することができる燃
料電池用圧縮回生機を提供することを解決すべき課題と
する。
であり、その目的は、十分な駆動源の補助を可能としつ
つ、燃料電池の高い発電性能を維持することができる燃
料電池用圧縮回生機を提供することを解決すべき課題と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池用圧縮
回生機は、酸素含有ガスを燃料電池に供給すべく該酸素
含有ガスを高圧にする圧縮室を有する圧縮機構部と、該
燃料電池から排出される排出ガスにより該駆動源を補助
する回生室を有する回生機構部とを有する燃料電池用圧
縮回生機において、前記圧縮機構部と前記回生機構部と
は、同一の駆動源により作動すべく構成されているとと
もに前記圧縮室と前記回生室とが隣接すべく設けられ、
該圧縮室と該回生室との間には該回生室から該圧縮室へ
の該排出ガスの短絡を防止する封止手段が設けられてい
ることを特徴とする。
回生機は、酸素含有ガスを燃料電池に供給すべく該酸素
含有ガスを高圧にする圧縮室を有する圧縮機構部と、該
燃料電池から排出される排出ガスにより該駆動源を補助
する回生室を有する回生機構部とを有する燃料電池用圧
縮回生機において、前記圧縮機構部と前記回生機構部と
は、同一の駆動源により作動すべく構成されているとと
もに前記圧縮室と前記回生室とが隣接すべく設けられ、
該圧縮室と該回生室との間には該回生室から該圧縮室へ
の該排出ガスの短絡を防止する封止手段が設けられてい
ることを特徴とする。
【０００８】本発明の燃料電池用圧縮回生機では、圧縮
機構部と回生機構部とが同一の駆動源により作動すべく
構成されて一体となっているため、設置面積が小さく、
例えば車両等への搭載性に優れる。
機構部と回生機構部とが同一の駆動源により作動すべく
構成されて一体となっているため、設置面積が小さく、
例えば車両等への搭載性に優れる。
【０００９】また、本発明の燃料電池用圧縮回生機で
は、圧縮室と回生室とが隣接すべく設けられているた
め、圧縮室と回生室とを燃料電池を介して接続する配管
等の経路が短くなり、この間に酸素含有ガスの圧力損失
が生じ難い。このため、酸素含有ガスが燃料電池に供給
されるのに十分な圧力を持ち、燃料電池の高い発電性能
が維持される。また、回生機構部に十分な圧力の排出ガ
スが供給されて、駆動源の動力が十分に補助される。
は、圧縮室と回生室とが隣接すべく設けられているた
め、圧縮室と回生室とを燃料電池を介して接続する配管
等の経路が短くなり、この間に酸素含有ガスの圧力損失
が生じ難い。このため、酸素含有ガスが燃料電池に供給
されるのに十分な圧力を持ち、燃料電池の高い発電性能
が維持される。また、回生機構部に十分な圧力の排出ガ
スが供給されて、駆動源の動力が十分に補助される。
【００１０】さらに、本発明の燃料電池用圧縮回生機で
は、圧縮室と回生室との間に回生室から圧縮室への排出
ガスの短絡を防止する封止手段が設けられているため、
酸素濃度の低い排出ガスが封止手段によって圧縮室へ短
絡することにより、酸素濃度の低い排出ガスが圧縮機構
部で高圧にされて燃料電池に供給されることがない。こ
のため、燃料電池で電流を発生させるのに十分な量の酸
素を供給できることとなり、燃料電池の発電性能を維持
できる。
は、圧縮室と回生室との間に回生室から圧縮室への排出
ガスの短絡を防止する封止手段が設けられているため、
酸素濃度の低い排出ガスが封止手段によって圧縮室へ短
絡することにより、酸素濃度の低い排出ガスが圧縮機構
部で高圧にされて燃料電池に供給されることがない。こ
のため、燃料電池で電流を発生させるのに十分な量の酸
素を供給できることとなり、燃料電池の発電性能を維持
できる。
【００１１】したがって、本発明の燃料電池用圧縮回生
機によれば、十分な駆動源の補助を可能としつつ、燃料
電池の高い発電性能を維持することができる。
機によれば、十分な駆動源の補助を可能としつつ、燃料
電池の高い発電性能を維持することができる。
【００１２】圧縮機構部は、ハウジングと、駆動軸によ
り公転運動する側板の一面と、この一面から突設された
第１渦巻体とからなるスクロール式として構成される。
回生機構部は、その圧縮機構部を構成するハウジング
と、その圧縮機構部を構成する側板の他面と、この他面
から突設された第２渦巻体とからなるスクロール式とし
て構成される。こうであれば、燃料電池用圧縮回生機の
静粛性及び軽量化を実現できる。また、圧縮機構部及び
回生機構部が第１及び第２渦巻体を突設する側板を共有
できるため、構造を著しく簡素化でき、製造コストの低
廉化を実現できる。さらに、駆動源を含む総軸長の短縮
化が可能となり、例えば車両への搭載性に優れる。これ
らにおいて、封止手段は、その圧縮機構部及び回生機構
部を構成するハウジングと、その圧縮機構部及び回生機
構部を構成する側板との間に形成される。
り公転運動する側板の一面と、この一面から突設された
第１渦巻体とからなるスクロール式として構成される。
回生機構部は、その圧縮機構部を構成するハウジング
と、その圧縮機構部を構成する側板の他面と、この他面
から突設された第２渦巻体とからなるスクロール式とし
て構成される。こうであれば、燃料電池用圧縮回生機の
静粛性及び軽量化を実現できる。また、圧縮機構部及び
回生機構部が第１及び第２渦巻体を突設する側板を共有
できるため、構造を著しく簡素化でき、製造コストの低
廉化を実現できる。さらに、駆動源を含む総軸長の短縮
化が可能となり、例えば車両への搭載性に優れる。これ
らにおいて、封止手段は、その圧縮機構部及び回生機構
部を構成するハウジングと、その圧縮機構部及び回生機
構部を構成する側板との間に形成される。
【００１３】かかる封止手段としては、側板の一面及び
他面の少なくとも一方とハウジングとが常時対面するハ
ウジング又は側板の環状域と、その環状域に環状に凹設
されたシールリング溝と、そのシールリング溝内に嵌装
され、その側板又はそのハウジングと摺接するシーリン
グとからなる。こうであれば、環状域の排出ガスがシー
ルリング溝内のシールリングに適度な背圧を加えること
ができる。また、側板の移動によりベルヌーイの定理を
生じるため、シールリング溝内のシールリングが側板又
はハウジング側に付勢される。このため、回生室内の排
出ガスがそのシールリングによって封止されて圧縮室側
に短絡することがない。
他面の少なくとも一方とハウジングとが常時対面するハ
ウジング又は側板の環状域と、その環状域に環状に凹設
されたシールリング溝と、そのシールリング溝内に嵌装
され、その側板又はそのハウジングと摺接するシーリン
グとからなる。こうであれば、環状域の排出ガスがシー
ルリング溝内のシールリングに適度な背圧を加えること
ができる。また、側板の移動によりベルヌーイの定理を
生じるため、シールリング溝内のシールリングが側板又
はハウジング側に付勢される。このため、回生室内の排
出ガスがそのシールリングによって封止されて圧縮室側
に短絡することがない。
【００１４】かかる背圧だけで排出ガスの封止を行うと
するのであれば、背圧の程度によっては排出ガスが僅か
には短絡することも考えられる。このため、このシール
リングは付勢手段により側板又はハウジング側に付勢さ
れていることが好ましい。こうであれば、背圧の程度に
かかわらず、シールリングが付勢手段により側板又はハ
ウジング側に付勢され、確実に排出ガスの短絡を防ぐこ
とができる。
するのであれば、背圧の程度によっては排出ガスが僅か
には短絡することも考えられる。このため、このシール
リングは付勢手段により側板又はハウジング側に付勢さ
れていることが好ましい。こうであれば、背圧の程度に
かかわらず、シールリングが付勢手段により側板又はハ
ウジング側に付勢され、確実に排出ガスの短絡を防ぐこ
とができる。
【００１５】ここで、付勢手段としては、市販され、比
較的安価なＯリングを採用することができる。このＯリ
ングは、やや潰された状態でシールリング溝の幅方向に
隙間なく収納されるものであることが好ましい。シール
リング溝の幅方向に隙間を生じるのであれば、シールリ
ング溝内でシールリングがずれ、シールリングを側板又
はハウジング側に付勢しないおそれがあるからである。
較的安価なＯリングを採用することができる。このＯリ
ングは、やや潰された状態でシールリング溝の幅方向に
隙間なく収納されるものであることが好ましい。シール
リング溝の幅方向に隙間を生じるのであれば、シールリ
ング溝内でシールリングがずれ、シールリングを側板又
はハウジング側に付勢しないおそれがあるからである。
【００１６】このＯリングは、一般的な中実の断面円形
のものの他、断面がＸ字状のもの、断面がＨ字状のも
の、断面がＣ字状のもの、中空状のもの等がある。この
うち、一般的な中実の断面円形のＯリングは、潰し代に
対して反力の変化が大きく、ひいては燃料電池用圧縮回
生機の品質のバラツキが大きくなるおそれがある。この
ため、断面がＸ字状のＯリング、断面がＨ字状のＯリン
グ、断面がＣ字状のＯリング又は中空状のＯリングを採
用することが好ましい。特に、断面がＸ字状のＯリング
を採用するのであれば、そのＯリングの隙間に排出ガス
が入るため、Ｏリングの付勢力と排出ガスによる圧力と
によりシールリングが側板又はハウジングに付勢されや
すく、排出ガスの短絡の防止効果が大きい。
のものの他、断面がＸ字状のもの、断面がＨ字状のも
の、断面がＣ字状のもの、中空状のもの等がある。この
うち、一般的な中実の断面円形のＯリングは、潰し代に
対して反力の変化が大きく、ひいては燃料電池用圧縮回
生機の品質のバラツキが大きくなるおそれがある。この
ため、断面がＸ字状のＯリング、断面がＨ字状のＯリン
グ、断面がＣ字状のＯリング又は中空状のＯリングを採
用することが好ましい。特に、断面がＸ字状のＯリング
を採用するのであれば、そのＯリングの隙間に排出ガス
が入るため、Ｏリングの付勢力と排出ガスによる圧力と
によりシールリングが側板又はハウジングに付勢されや
すく、排出ガスの短絡の防止効果が大きい。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の燃料電池用圧縮回
生機を具体化した実施形態１〜４を図面を参照しつつ説
明する。
生機を具体化した実施形態１〜４を図面を参照しつつ説
明する。
【００１８】（実施形態１）実施形態の燃料電池用圧縮
回生機では、図１に示すように、フロントハウジング１
０にセンターハウジング２０が接合され、センターハウ
ジング２０の後端には筒状のケース３０が接合されてい
る。ケース３０の後端にはリアハウジング４０が接合さ
れている。
回生機では、図１に示すように、フロントハウジング１
０にセンターハウジング２０が接合され、センターハウ
ジング２０の後端には筒状のケース３０が接合されてい
る。ケース３０の後端にはリアハウジング４０が接合さ
れている。
【００１９】フロントハウジング１０の径方向側の側面
には大気に開放された空気吸入孔１１が開口され、この
フロントハウジング１０の中央部の軸方向前端には空気
吐出孔１２が開口されている。空気吐出孔１２には燃料
電池Ｆの酸素含有ガス供給側に繋がる空気供給管１２ａ
が接続されている。さらに、フロントハウジング１０の
内部には軸方向で後方に向かって第１固定渦巻体１３が
突設されている。
には大気に開放された空気吸入孔１１が開口され、この
フロントハウジング１０の中央部の軸方向前端には空気
吐出孔１２が開口されている。空気吐出孔１２には燃料
電池Ｆの酸素含有ガス供給側に繋がる空気供給管１２ａ
が接続されている。さらに、フロントハウジング１０の
内部には軸方向で後方に向かって第１固定渦巻体１３が
突設されている。
【００２０】そして、センターハウジング２０の径方向
側の側面には、大気に開放された空気排出孔２１が開口
されているとともに、空気導入孔２２が開口されてい
る。空気導入孔２２には燃料電池Ｆの酸素含有ガス排出
側に繋がる空気排出管２２ａが接続されている。さら
に、センターハウジング２０の内部には軸方向で前方に
向かって第２固定渦巻体２３が突設されている。
側の側面には、大気に開放された空気排出孔２１が開口
されているとともに、空気導入孔２２が開口されてい
る。空気導入孔２２には燃料電池Ｆの酸素含有ガス排出
側に繋がる空気排出管２２ａが接続されている。さら
に、センターハウジング２０の内部には軸方向で前方に
向かって第２固定渦巻体２３が突設されている。
【００２１】このように構成されたフロントハウジング
１０とセンターハウジング２０との間には円板状の側板
５３が介在している。この側板５３には、軸方向で前方
に向かって第１可動渦巻体５１が突設されているととも
に、軸方向で後方に向かって第２可動渦巻体５２が突設
されている。側板５３の第１可動渦巻体５１は、フロン
トハウジング１０の第１固定渦巻体１３と噛合し、側板
５３の第２可動渦巻体５２はセンターハウジング２０の
第２固定渦巻体２３と噛合している。
１０とセンターハウジング２０との間には円板状の側板
５３が介在している。この側板５３には、軸方向で前方
に向かって第１可動渦巻体５１が突設されているととも
に、軸方向で後方に向かって第２可動渦巻体５２が突設
されている。側板５３の第１可動渦巻体５１は、フロン
トハウジング１０の第１固定渦巻体１３と噛合し、側板
５３の第２可動渦巻体５２はセンターハウジング２０の
第２固定渦巻体２３と噛合している。
【００２２】そして、フロントハウジング１０、センタ
ーハウジング２０及び側板５３の間には自転防止機構６
０が構成されている。また、側板５３の中央部には軸方
向の前後に突出するボス５０が形成されている。
ーハウジング２０及び側板５３の間には自転防止機構６
０が構成されている。また、側板５３の中央部には軸方
向の前後に突出するボス５０が形成されている。
【００２３】ケース３０内ではセンターハウジング２０
とリアハウジング４０とに軸受装置３１、３２を介して
駆動軸７０が回転可能に支承され、ケース３０内には駆
動軸７０を含んでモータＭが構成されている。駆動軸７
０の前端には軸心に偏心してクランクピン７０ａが突設
され、クランクピン７０ａは側板５３のボス５０内に軸
受装置３３を介して回転可能に挿入されている。
とリアハウジング４０とに軸受装置３１、３２を介して
駆動軸７０が回転可能に支承され、ケース３０内には駆
動軸７０を含んでモータＭが構成されている。駆動軸７
０の前端には軸心に偏心してクランクピン７０ａが突設
され、クランクピン７０ａは側板５３のボス５０内に軸
受装置３３を介して回転可能に挿入されている。
【００２４】こうして、フロントハウジング１０と側板
５３とによって閉じ込まれた圧縮室１４が形成され、こ
れらによりスクロール式の圧縮機構部Ｃが構成されてい
る。空気吸入孔１１は未だ閉じ込まれる前の圧縮室１４
に連通しており、空気吐出孔１２は最終的に圧縮動作を
終えた閉じ込まれた圧縮室１４に連通している。また、
センターハウジング２０と側板５３とによって閉じ込ま
れた回生室２４が形成され、これらによりスクロール式
の回生機構部Ｅが構成されている。空気排出孔２１は、
最終的に膨張動作を終えて閉じ込まないようになる回生
室２４に連通しており、空気導入孔２２は最も容積の小
さい閉じ込まれた回生室２４に連通している。
５３とによって閉じ込まれた圧縮室１４が形成され、こ
れらによりスクロール式の圧縮機構部Ｃが構成されてい
る。空気吸入孔１１は未だ閉じ込まれる前の圧縮室１４
に連通しており、空気吐出孔１２は最終的に圧縮動作を
終えた閉じ込まれた圧縮室１４に連通している。また、
センターハウジング２０と側板５３とによって閉じ込ま
れた回生室２４が形成され、これらによりスクロール式
の回生機構部Ｅが構成されている。空気排出孔２１は、
最終的に膨張動作を終えて閉じ込まないようになる回生
室２４に連通しており、空気導入孔２２は最も容積の小
さい閉じ込まれた回生室２４に連通している。
【００２５】ここで、回生室２４から圧縮室１４に排出
ガスＧが短絡しないようにするため、封止手段が施され
ている。すなわち、フロントハウジング１０とセンター
ハウジング２０との間には、図２に示すように、側板５
３が摺動できるように凹部５７が形成され、凹部５７内
において、フロントハウジング１０と側板５３の一面と
が常時対面する環状域５４ａと、センターハウジング２
０と側板５３の他面とが常時対面する環状域５４ｂとが
構成されている。センターハウジング２０の環状域５４
ｂには側板５３側に開口するシールリング溝８０が凹設
され、シールリング溝８０内にはＰＴＦＥ製のシールリ
ング８１が嵌装されている。
ガスＧが短絡しないようにするため、封止手段が施され
ている。すなわち、フロントハウジング１０とセンター
ハウジング２０との間には、図２に示すように、側板５
３が摺動できるように凹部５７が形成され、凹部５７内
において、フロントハウジング１０と側板５３の一面と
が常時対面する環状域５４ａと、センターハウジング２
０と側板５３の他面とが常時対面する環状域５４ｂとが
構成されている。センターハウジング２０の環状域５４
ｂには側板５３側に開口するシールリング溝８０が凹設
され、シールリング溝８０内にはＰＴＦＥ製のシールリ
ング８１が嵌装されている。
【００２６】以上のように構成された燃料電池用圧縮回
生機では、図１に示すように、モータＭによって駆動軸
７０が駆動されれば、側板５３が自転防止機構６０によ
り自転運動を規制された状態で公転運動のみを行う。こ
れにより、圧縮機構部Ｃの圧縮室１４が徐々に容積を縮
小するため、大気中の空気は、空気吸入孔１１から圧縮
室１４に吸入され、圧縮室１４内で高圧に圧縮された
後、空気吐出孔１２から空気供給管１２ａを経て燃料電
池Ｆに供給される。燃料電池Ｆ内では、空気中の酸素が
消費され、排出ガスＧとして残った空気が空気排出管２
２ａから空気導入孔２２を経て回生機構部Ｅの回生室２
４に供給される。
生機では、図１に示すように、モータＭによって駆動軸
７０が駆動されれば、側板５３が自転防止機構６０によ
り自転運動を規制された状態で公転運動のみを行う。こ
れにより、圧縮機構部Ｃの圧縮室１４が徐々に容積を縮
小するため、大気中の空気は、空気吸入孔１１から圧縮
室１４に吸入され、圧縮室１４内で高圧に圧縮された
後、空気吐出孔１２から空気供給管１２ａを経て燃料電
池Ｆに供給される。燃料電池Ｆ内では、空気中の酸素が
消費され、排出ガスＧとして残った空気が空気排出管２
２ａから空気導入孔２２を経て回生機構部Ｅの回生室２
４に供給される。
【００２７】また、上述した作用と同時に、回生室２４
内に供給された排出ガスＧは膨張しようとするため、回
生室２４の容積が除々に拡大される。そして、回生室２
４内の排出ガスＧの大部分は大気圧まで膨張され、空気
排出孔２１から大気中に吐出される。この間、駆動軸７
０が駆動される動力を生じ、この動力が圧縮機構部Ｃを
作動させるモータＭの動力を補助する。
内に供給された排出ガスＧは膨張しようとするため、回
生室２４の容積が除々に拡大される。そして、回生室２
４内の排出ガスＧの大部分は大気圧まで膨張され、空気
排出孔２１から大気中に吐出される。この間、駆動軸７
０が駆動される動力を生じ、この動力が圧縮機構部Ｃを
作動させるモータＭの動力を補助する。
【００２８】この際、この燃料電池用圧縮回生機では、
圧縮室１４と回生室２４とが隣接しているため、圧縮室
１４と回生室２４とを燃料電池Ｆを介して接続する空気
供給管１２ａ及び空気排出管２２ａの経路が短くなり、
この間に空気の圧力損失が生じ難い。このため、空気が
燃料電池Ｆに供給されるのに十分な圧力を持ち、燃料電
池Ｆの高い発電性能が維持される。また、回生機構部Ｅ
に十分な圧力の排出ガスＧが供給されて、モータＭの動
力が十分に補助される。
圧縮室１４と回生室２４とが隣接しているため、圧縮室
１４と回生室２４とを燃料電池Ｆを介して接続する空気
供給管１２ａ及び空気排出管２２ａの経路が短くなり、
この間に空気の圧力損失が生じ難い。このため、空気が
燃料電池Ｆに供給されるのに十分な圧力を持ち、燃料電
池Ｆの高い発電性能が維持される。また、回生機構部Ｅ
に十分な圧力の排出ガスＧが供給されて、モータＭの動
力が十分に補助される。
【００２９】ところが、回生室２４内に供給された排出
ガスＧの一部分は、図２に示すように、回生室２４側か
ら圧縮室１４側に移動しようとする。しかし、この燃料
電池用圧縮回生機では、圧縮室１４と回生室２４との間
において、シールリング溝８０内にシールリング８１が
嵌装されている。そして、環状域５４ｂの排出ガスＧが
シールリング溝８０内のシールリング８１に適度な背圧
を加え、シールリング溝８０内のシールリング８１は側
板５３側に付勢されているとともに、側板５３の移動に
よりベルヌーイの定理を生じ、シールリング８１の側板
５３側の圧力が側板５３の反対側の圧力よりも下がるた
め、シールリング８１が斜板５３に効果的に引きつけら
れる。このため、そのシールリング８１によって、排出
ガスＧは圧縮室１４へ短絡しないため、圧縮機構部Ｃで
排出ガスＧが高圧にされて燃料電池Ｆに供給されること
がなく、大気中の十分に酸素を含有する空気のみが圧縮
室１４に吸入され、燃料電池Ｆに供給されることとな
る。このため、燃料電池Ｆで電流を発生させるのに十分
な量の酸素を供給できることとなり、燃料電池Ｆの発電
性能を維持できる。
ガスＧの一部分は、図２に示すように、回生室２４側か
ら圧縮室１４側に移動しようとする。しかし、この燃料
電池用圧縮回生機では、圧縮室１４と回生室２４との間
において、シールリング溝８０内にシールリング８１が
嵌装されている。そして、環状域５４ｂの排出ガスＧが
シールリング溝８０内のシールリング８１に適度な背圧
を加え、シールリング溝８０内のシールリング８１は側
板５３側に付勢されているとともに、側板５３の移動に
よりベルヌーイの定理を生じ、シールリング８１の側板
５３側の圧力が側板５３の反対側の圧力よりも下がるた
め、シールリング８１が斜板５３に効果的に引きつけら
れる。このため、そのシールリング８１によって、排出
ガスＧは圧縮室１４へ短絡しないため、圧縮機構部Ｃで
排出ガスＧが高圧にされて燃料電池Ｆに供給されること
がなく、大気中の十分に酸素を含有する空気のみが圧縮
室１４に吸入され、燃料電池Ｆに供給されることとな
る。このため、燃料電池Ｆで電流を発生させるのに十分
な量の酸素を供給できることとなり、燃料電池Ｆの発電
性能を維持できる。
【００３０】また、この燃料電池用圧縮回生機では、圧
縮機構部Ｃと回生機構部Ｅとが同一のモータＭにより作
動すべく構成されて一体となっているため、設置面積が
小さく、例えば車両等への搭載性に優れている。特に、
この燃料電池用圧縮回生機では、圧縮機構部Ｃ及び回生
機構部Ｅが側板５３を共有しているため、モータＭを含
む総軸長の短縮化が可能となり、車両への優れた搭載性
を発揮しているとともに、構造が著しく簡素化され、製
造コストの低廉化を実現している。
縮機構部Ｃと回生機構部Ｅとが同一のモータＭにより作
動すべく構成されて一体となっているため、設置面積が
小さく、例えば車両等への搭載性に優れている。特に、
この燃料電池用圧縮回生機では、圧縮機構部Ｃ及び回生
機構部Ｅが側板５３を共有しているため、モータＭを含
む総軸長の短縮化が可能となり、車両への優れた搭載性
を発揮しているとともに、構造が著しく簡素化され、製
造コストの低廉化を実現している。
【００３１】したがって、この燃料電池用圧縮回生機に
よれば、十分なモータＭの補助を可能としつつ、燃料電
池Ｆの高い発電性能を維持することができる。
よれば、十分なモータＭの補助を可能としつつ、燃料電
池Ｆの高い発電性能を維持することができる。
【００３２】なお、この燃料電池用圧縮回生機では、圧
縮機構部Ｃと回生機構部Ｅとがスクロール式であるた
め、静粛性及び軽量化を実現している。
縮機構部Ｃと回生機構部Ｅとがスクロール式であるた
め、静粛性及び軽量化を実現している。
【００３３】（実施形態２）実施形態２の燃料電池用圧
縮回生機では、図３に示すような封止手段を施してい
る。すなわち、シールリング溝８０内に付勢手段である
Ｏリング８４を介してシールリング８１が嵌装されてい
る。このＯリング８４は一般的な中実の断面円形のもの
である。こうして、シールリング８１はＯリング８４に
より側板５３側に付勢されている。他の構成は実施形態
１と同様である。
縮回生機では、図３に示すような封止手段を施してい
る。すなわち、シールリング溝８０内に付勢手段である
Ｏリング８４を介してシールリング８１が嵌装されてい
る。このＯリング８４は一般的な中実の断面円形のもの
である。こうして、シールリング８１はＯリング８４に
より側板５３側に付勢されている。他の構成は実施形態
１と同様である。
【００３４】かかる燃料電池用圧縮回生機では、排出ガ
スＧの背圧の程度にかかわらず、シールリング８１がＯ
リング８４により側板５３側に付勢され、排出ガスＧの
短絡を確実に防止する。このため、この燃料電池用圧縮
回生機は本発明の効果をより奏することができる。
スＧの背圧の程度にかかわらず、シールリング８１がＯ
リング８４により側板５３側に付勢され、排出ガスＧの
短絡を確実に防止する。このため、この燃料電池用圧縮
回生機は本発明の効果をより奏することができる。
【００３５】（実施形態３）実施形態３の燃料電池用圧
縮回生機では、図４に示すような封止手段を施してい
る。すなわち、シールリング溝８０内には断面がＸ字状
のＯリング９６を介してシールリング８１が嵌装されて
いる。他の構成は実施形態１と同様である。
縮回生機では、図４に示すような封止手段を施してい
る。すなわち、シールリング溝８０内には断面がＸ字状
のＯリング９６を介してシールリング８１が嵌装されて
いる。他の構成は実施形態１と同様である。
【００３６】かかる燃料電池用圧縮回生機では、Ｏリン
グ９６が潰し代に対して反力の変化が小さく、ひいては
品質のバラツキを小さくすることができる。また、その
Ｏリング９６の隙間に排出ガスＧが入るため、Ｏリング
９６の付勢力と排出ガスＧによる圧力とによりシールリ
ング８１が側板５３側に付勢されやすく、排出ガスＧの
短絡の防止効果が大きい。このため、この燃料電池用圧
縮回生機は本発明の効果をさらに奏することができる。
グ９６が潰し代に対して反力の変化が小さく、ひいては
品質のバラツキを小さくすることができる。また、その
Ｏリング９６の隙間に排出ガスＧが入るため、Ｏリング
９６の付勢力と排出ガスＧによる圧力とによりシールリ
ング８１が側板５３側に付勢されやすく、排出ガスＧの
短絡の防止効果が大きい。このため、この燃料電池用圧
縮回生機は本発明の効果をさらに奏することができる。
【００３７】（実施形態４）実施形態４の燃料電池用圧
縮回生機では、図５に示すような封止手段を施してい
る。すなわち、側板５３の環状域５４ｂにセンターハウ
ジング２０側に開口するシールリング溝８５が凹設さ
れ、シールリング溝８５内にＯリング８４を介してシー
ルリング８１が嵌装されている。他の構成は実施形態２
と同様である。
縮回生機では、図５に示すような封止手段を施してい
る。すなわち、側板５３の環状域５４ｂにセンターハウ
ジング２０側に開口するシールリング溝８５が凹設さ
れ、シールリング溝８５内にＯリング８４を介してシー
ルリング８１が嵌装されている。他の構成は実施形態２
と同様である。
【００３８】かかる燃料電池用圧縮回生機においても、
実施形態２と同様の作用効果を奏することができる。
実施形態２と同様の作用効果を奏することができる。
【００３９】（実施形態５）実施形態５の燃料電池用圧
縮回生機では、図６に示すような封止手段を施してい
る。すなわち、フロントハウジング１０の環状域５４ａ
に側板５３側に開口するシールリング溝８８が凹設され
ているとともに、センターハウジング２０の環状域５４
ｂに側板５３側に開口するシールリング溝８９が凹設さ
れ、シールリング溝８８、８９内にそれぞれＯリング８
４を介してシールリング８１が嵌装されている。他の構
成は実施形態２と同様である。
縮回生機では、図６に示すような封止手段を施してい
る。すなわち、フロントハウジング１０の環状域５４ａ
に側板５３側に開口するシールリング溝８８が凹設され
ているとともに、センターハウジング２０の環状域５４
ｂに側板５３側に開口するシールリング溝８９が凹設さ
れ、シールリング溝８８、８９内にそれぞれＯリング８
４を介してシールリング８１が嵌装されている。他の構
成は実施形態２と同様である。
【００４０】かかる燃料電池用圧縮回生機においても、
実施形態２と同様の作用効果を奏することができる。
実施形態２と同様の作用効果を奏することができる。
【００４１】
【図１】実施形態１〜５に係る燃料電池用圧縮回生機の
全体縦断面図である。
全体縦断面図である。
【図２】実施形態１に係る燃料電池用圧縮回生機の要部
拡大断面図である。
拡大断面図である。
【図３】実施形態２に係る燃料電池用圧縮回生機の要部
拡大断面図である。
拡大断面図である。
【図４】実施形態３に係る燃料電池用圧縮回生機の要部
拡大断面図である。
拡大断面図である。
【図５】実施形態４に係る燃料電池用圧縮回生機の要部
拡大断面図である。
拡大断面図である。
【図６】実施形態５に係る燃料電池用圧縮回生機の要部
拡大断面図である。
拡大断面図である。
Ｆ…燃料電池 １４…圧縮室 Ｃ…圧縮機構部 Ｍ…駆動源（モータ） ２４…回生室 Ｅ…回生機構部 ５４ａ、５４ｂ、８０、８５、８８、８９、８１、８
４、９６…封止手段（５４ａ、５４ｂ…環状域、８０、
８５、８８、８９…シールリング溝、８１…シールリン
グ、８４、９６…付勢手段、Ｏリング） １０、２０、３０、４０…ハウジング（１０…フロント
ハウジング、２０…センターハウジング、３０…ケー
ス、４０…リアハウジング） ５３…側板 ５１…第１渦巻体 ５２…第２渦巻体
４、９６…封止手段（５４ａ、５４ｂ…環状域、８０、
８５、８８、８９…シールリング溝、８１…シールリン
グ、８４、９６…付勢手段、Ｏリング） １０、２０、３０、４０…ハウジング（１０…フロント
ハウジング、２０…センターハウジング、３０…ケー
ス、４０…リアハウジング） ５３…側板 ５１…第１渦巻体 ５２…第２渦巻体
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H029 AA02 AA15 AB00 AB05 BB16 BB32 CC03 CC07 CC09 CC19 CC27 3H076 AA16 BB10 BB38 BB41 CC13 CC28 CC31 CC47 5H027 BC11
Claims (6)
- 【請求項１】酸素含有ガスを燃料電池に供給すべく該酸
素含有ガスを高圧にする圧縮室を有する圧縮機構部と、
該燃料電池から排出される排出ガスにより該駆動源を補
助する回生室を有する回生機構部とを有する燃料電池用
圧縮回生機において、 前記圧縮機構部と前記回生機構部とは、同一の駆動源に
より作動すべく構成されているとともに前記圧縮室と前
記回生室とが隣接すべく設けられ、該圧縮室と該回生室
との間には該回生室から該圧縮室への該排出ガスの短絡
を防止する封止手段が設けられていることを特徴とする
燃料電池用圧縮回生機。 - 【請求項２】圧縮機構部は、ハウジングと、駆動軸によ
り公転運動する側板の一面と、該一面から突設された第
１渦巻体とからなるスクロール式のものであり、回生機
構部は、該ハウジングと、該側板の他面と、該他面から
突設された第２渦巻体とからなるスクロール式のもので
あり、封止手段は、該ハウジングと該側板との間に形成
されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用
圧縮回生機。 - 【請求項３】封止手段は、側板の一面及び他面の少なく
とも一方とハウジングとが常時対面する該ハウジング又
は該側板の環状域と、該環状域に環状に凹設されたシー
ルリング溝と、該シールリング溝内に嵌装され、該側板
又は該ハウジングと摺接するシールリングとからなるこ
とを特徴とする請求項２記載の燃料電池用圧縮回生機。 - 【請求項４】シールリングは付勢手段により側板側又は
ハウジング側に付勢されていることを特徴とする請求項
３記載の燃料電池用圧縮回生機。 - 【請求項５】付勢手段はＯリングであることを特徴とす
る請求項４記載の燃料電池用圧縮回生機。 - 【請求項６】Ｏリングは断面がＸ字状であることを特徴
とする請求項５記載の燃料電池用圧縮回生機。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27414599A JP2001093554A (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 燃料電池用圧縮回生機 |
| CA002318012A CA2318012A1 (en) | 1999-09-28 | 2000-09-08 | Compressor and regenerator for fuel cell |
| US09/658,369 US6425746B1 (en) | 1999-09-28 | 2000-09-08 | Compressor and regenerator for fuel cell |
| DE10046686A DE10046686B4 (de) | 1999-09-28 | 2000-09-21 | Kompressor-Regenerator-Vorrichtung für eine Brennstoffzelle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27414599A JP2001093554A (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 燃料電池用圧縮回生機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001093554A true JP2001093554A (ja) | 2001-04-06 |
Family
ID=17537662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27414599A Withdrawn JP2001093554A (ja) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | 燃料電池用圧縮回生機 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6425746B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001093554A (ja) |
| CA (1) | CA2318012A1 (ja) |
| DE (1) | DE10046686B4 (ja) |
Families Citing this family (12)
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| US6938902B2 (en) * | 2003-02-26 | 2005-09-06 | Delphi Technologies, Inc. | Boot with O-ring seal |
| DE10325077A1 (de) * | 2003-04-01 | 2004-10-14 | General Motors Corp., Detroit | Nach außen abgedichtete Pumpe für ein gasförmiges, eine Dampfphase enthaltendes Medium |
| JP2004346871A (ja) * | 2003-05-23 | 2004-12-09 | Anest Iwata Corp | スクロール流体機械 |
| US7241521B2 (en) | 2003-11-18 | 2007-07-10 | Npl Associates, Inc. | Hydrogen/hydrogen peroxide fuel cell |
| US7905493B2 (en) * | 2004-08-26 | 2011-03-15 | GM Global Technology Operations LLC | Sealing system assembly for high pressure fluid handling devices |
| WO2006103821A1 (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | スクロール膨張機 |
| KR100842301B1 (ko) * | 2006-10-31 | 2008-06-30 | 인천대학교 산학협력단 | 일체형 스크롤 팽창기-압축기 |
| JP5594846B2 (ja) * | 2011-04-22 | 2014-09-24 | 株式会社ヴァレオジャパン | スクロール型圧縮機 |
| FR3102793B1 (fr) * | 2019-11-04 | 2021-10-29 | Danfoss Commercial Compressors | Compresseur à spirales comportant des premier et deuxième agencements de stabilisation axiale |
| CN112879293B (zh) * | 2021-01-28 | 2023-02-28 | 沈阳纪维应用技术有限公司 | 一种无油涡旋式真空与压缩一体机 |
| CN114754001B (zh) * | 2022-05-20 | 2024-04-16 | 重庆超力高科技股份有限公司 | 双型线压缩机动涡盘防自转结构和涡旋压缩机 |
Family Cites Families (15)
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|---|---|---|---|---|
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| US3874827A (en) * | 1973-10-23 | 1975-04-01 | Niels O Young | Positive displacement scroll apparatus with axially radially compliant scroll member |
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