JP2001355588A - Power recovery scroll fluid machine and fuel cell system using it - Google Patents

Power recovery scroll fluid machine and fuel cell system using it

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JP2001355588A
JP2001355588A JP2000180709A JP2000180709A JP2001355588A JP 2001355588 A JP2001355588 A JP 2001355588A JP 2000180709 A JP2000180709 A JP 2000180709A JP 2000180709 A JP2000180709 A JP 2000180709A JP 2001355588 A JP2001355588 A JP 2001355588A
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scroll
fluid machine
fuel cell
scroll fluid
air
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JP2000180709A
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Shigeru Machida
茂 町田
Hirochika Kametani
裕敬 亀谷
Kazuaki Shiiki
和明 椎木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a fuel cell system having a large-capacity compressor capable of being operated by the small capacity of an electric motor. SOLUTION: This fuel cell system is provided with a both tooth-type scroll fluid machine 60 in which a compressor 59 and an expander 64 are integrated with each other. This scroll fluid machine is rotationally driven by an electric motor 69. Air compressed by the compressor reacts with hydrogen gas in a fuel battery main body 50, its moisture is removed by a water collector 63, the air is guided to the expander, and a part of power of the compressor is recovered. The water collected by the water collector is guided to the compressor and used for cooling or lubrication.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はスクロール流体機械
及びそれを用いる燃料電池システムに係り、特に、燃料
電池車等に好適な動力回収形スクロール流体機械及びそ
れを用いる燃料電池システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scroll fluid machine and a fuel cell system using the same, and more particularly, to a power recovery scroll fluid machine suitable for a fuel cell vehicle and the like and a fuel cell system using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】スクロール流体機械の中で、鏡板の両面
にスクロールラップを設けて鏡板の両面を作動室として
利用した例が、特開平8―128395号公報や特開平
7―14599号公報、特開平8―61264号公報等
に示されている。これらの公報に記載のものは、圧縮機
として作用するために、ラップの渦巻き方向は同じであ
る。なお、特開平7―14599号公報と特開平8―6
1264号公報に記載のスクロール圧縮機では、渦巻き
の位相を鏡板の表裏で変えており、これにより、流体の
吐出脈動を低減している。
2. Description of the Related Art In a scroll fluid machine, examples in which scroll wraps are provided on both sides of a mirror plate and both sides of the mirror plate are used as working chambers are disclosed in JP-A-8-128395 and JP-A-7-14599. This is disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-61264. In the publications described in these publications, the wraps have the same spiral direction in order to operate as a compressor. Note that Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-14599 and 8-6
In the scroll compressor described in Japanese Patent No. 1264, the phase of the spiral is changed between the front and back of the end plate, thereby reducing the discharge pulsation of the fluid.

【0003】ところで、最近容積形空気圧縮機の応用と
して、燃料電池が注目を浴びている。燃料電池は、水素
と酸素が結合する際に生じる電力を利用するものであ
る。この燃料電池で使用される水素は水素ガスやアルコ
ールとして貯蔵したものを用い、酸素は大気中の酸素を
利用する。空気中の酸素をそのまま水素と化学反応させ
てもエネルギー効率が良くないので、大気中の酸素を効
果的に燃料電池に使用するため特開平7―14599号
公報に記載のように、空気を圧縮している。
[0003] Recently, fuel cells have attracted attention as applications of positive displacement air compressors. A fuel cell utilizes electric power generated when hydrogen and oxygen are combined. Hydrogen used in this fuel cell uses hydrogen gas or alcohol stored as alcohol, and oxygen uses atmospheric oxygen. Even if oxygen in the air is chemically reacted with hydrogen as it is, the energy efficiency is not good. Therefore, in order to effectively use oxygen in the air for a fuel cell, the air is compressed as described in JP-A-7-14599. are doing.

【0004】なお、ある種の燃料電池、例えば固体高分
子型(PEFC)の燃料電池においては、イオン交換用
の電解質膜が備えられているが、この電解質膜を安定に
長期間運転するためには、水で電解質膜を濡らす必要が
あり、この種の燃料電池では、水の供給が必須である。
Some types of fuel cells, for example, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), are provided with an electrolyte membrane for ion exchange. In order to operate the electrolyte membrane stably for a long period of time. It is necessary to wet the electrolyte membrane with water, and water supply is essential for this type of fuel cell.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記特開平8―128
395号公報や特開平7―14599号公報、特開平8
―61264号公報に記載のスクロール流体機械は、い
ずれも燃料電池等に用いることが想定されていないの
で、圧縮機として作動している。そのため、旋回スクロ
ールを一方向に旋回運動させた場合には、鏡板の両面に
形成される密閉空間は圧縮作動室として作用する。した
がって、旋回スクロールの鏡板の表裏で一方を圧縮機、
他方を膨張機として利用することについては、何等考慮
されていなかった。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-128 is disclosed.
395, JP-A-7-14599 and JP-A-8
All of the scroll fluid machines described in JP-A-61264 are not intended to be used for fuel cells and the like, and therefore operate as compressors. Therefore, when the orbiting scroll is orbited in one direction, the closed spaces formed on both sides of the end plate function as compression working chambers. Therefore, one of the front and back sides of the end plate of the orbiting scroll is a compressor,
No consideration was given to using the other as an expander.

【0006】一方、上記特開平7―14599号公報に
記載の燃料電池装置では、圧縮機と膨張機の共通軸上に
発電機を設けて、動力回収を試みている。そして、電解
質膜を有する燃料電池装置に好適にしている。しかし、
燃料電池を車載化するためには、さらなる小型化や省エ
ネルギ化が望まれている。
On the other hand, in the fuel cell device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-14599, an attempt is made to recover power by providing a generator on a common shaft of a compressor and an expander. And it is suitable for a fuel cell device having an electrolyte membrane. But,
In order to mount a fuel cell on a vehicle, further downsizing and energy saving are desired.

【0007】本発明は、上記従来の技術の不具合に鑑み
なされたものであり、その目的は、小さな電動機容量で
大容量の圧縮機を運転可能にすることにある。本発明の
他の目的は、燃料電池システムに用いられる空気圧縮機
の必要動力を低減して、燃料電池システム全体のエネル
ギ効率を向上させることにある。そして本発明では、こ
れらの目的の少なくともいずれかを達成することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned disadvantages of the related art, and has as its object to enable operation of a large-capacity compressor with a small motor capacity. Another object of the present invention is to reduce the required power of an air compressor used in a fuel cell system and improve the energy efficiency of the entire fuel cell system. The present invention aims to achieve at least one of these objects.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の第1の特徴は、鏡板とこの鏡板の両側に形成された
渦巻き状のラップとを有する旋回スクロールと、この旋
回スクロールのラップと噛合うラップを有する1対の固
定スクロールとを備え、旋回スクロールに形成されたラ
ップの渦巻き方向を互いに逆方向にしたものである。
A first feature of the present invention to achieve the above object is to provide a orbiting scroll having a head plate and spiral wraps formed on both sides of the head plate, and a wrap of the orbiting scroll. A pair of fixed scrolls having meshing wraps are provided, and the spiral directions of the wraps formed in the orbiting scroll are opposite to each other.

【0009】そして好ましくは、1対の固定スクロール
の一方の中央部にこの動力回収形流体機械で圧縮された
圧縮空気の吐出ポートを形成し、他方の固定スクロール
にはこの動力回収形流体機械に大気圧より高圧の気体を
供給する吸入ポートを形成する。より好ましくは、旋回
スクロールを旋回運動させる複数のクランク軸を備える
か、または旋回スクロールのほぼ中央部にクランク軸保
持し、このクランク軸の両軸端部に冷却ファンを取付け
るものである。
Preferably, a discharge port for compressed air compressed by the power recovery type fluid machine is formed at one central portion of the pair of fixed scrolls, and the other fixed scroll is provided with the power recovery type fluid machine. A suction port for supplying gas at a pressure higher than the atmospheric pressure is formed. More preferably, a plurality of crankshafts for orbiting the orbiting scroll are provided, or the crankshaft is held substantially at the center of the orbiting scroll, and cooling fans are attached to both ends of the crankshaft.

【0010】なお、中央部に吐出ポートを形成した側の
固定スクロールのラップと、このラップと噛合う旋回ス
クロールのラップとで形成される作動室側に、水を注入
する手段を形成してもよい。
[0010] It is also possible to form a means for injecting water into the working chamber formed by the wrap of the fixed scroll on the side where the discharge port is formed in the center and the wrap of the orbiting scroll meshing with the wrap. Good.

【0011】上記目的を達成するための本発明の第2の
特徴は、電動機と、この電動機で駆動されるスクロール
流体機械と、このスクロール流体機械で圧縮された空気
を水素ガスと反応させて電力を取出す燃料電池本体と、
この燃料電池本体から送られた空気をスクロール流体機
械に導く流路とを備え、スクロール流体機械は、両歯形
のスクロール流体機械の一方を圧縮機として、他方を膨
張機として使用するものである。
A second feature of the present invention to achieve the above object is that an electric motor, a scroll fluid machine driven by the electric motor, and an electric power generated by reacting air compressed by the scroll fluid machine with hydrogen gas. A fuel cell body for extracting
A flow path for guiding the air sent from the fuel cell body to the scroll fluid machine, wherein the scroll fluid machine uses one of the double-toothed scroll fluid machines as a compressor and the other as an expander.

【0012】そして好ましくは、燃料電池本体から送ら
れた空気をスクロール流体機械に導く流路に、水分を捕
集する捕集器を介在させるものである。
[0012] Preferably, a collector for collecting moisture is interposed in a flow path for guiding air sent from the fuel cell body to the scroll fluid machine.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施例
を、図面を用いて説明する。図1は、本発明に係る動力
回収形スクロール流体機械を備えたシステムの模式図で
あり、圧縮空気供給型燃料電池システムの例である。こ
の図1では、燃料電池システムにおける燃料電池本体へ
の圧縮空気の供給系と水の循環系を詳細に示している。
なお、改質器やその周辺機器、発生電力の交流への変
換、制御に係わる機器や配線配管の図示を省略した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a system including a power recovery type scroll fluid machine according to the present invention, which is an example of a compressed air supply type fuel cell system. FIG. 1 shows in detail a system for supplying compressed air to the fuel cell body and a water circulation system in the fuel cell system.
The illustration of the reformer, its peripheral devices, the devices related to the conversion and control of the generated power to AC, and the wiring and piping are omitted.

【0014】燃料電池本体50では、電解質膜51を水
素極(アノード)52と酸素極(カソード)53ではさ
み、これら2つの極から電力線54により直流電力を取
り出す。電解質51の材質は燃料電池の種類により異な
るが、本実施例では高分子電解質膜を用いている。水素
極52の表面は、燃料である水素を多く含む気体が供給
される水素室55に面している。同様に、酸素極53の
表面は空気室56に面している。水素室55には、貯蔵
した水素、または水素を含有する化合物から改質器用い
て取出された水素が供給される。
In the fuel cell body 50, the electrolyte membrane 51 is sandwiched between a hydrogen electrode (anode) 52 and an oxygen electrode (cathode) 53, and DC power is extracted from these two electrodes by a power line 54. Although the material of the electrolyte 51 varies depending on the type of the fuel cell, the present embodiment uses a polymer electrolyte membrane. The surface of the hydrogen electrode 52 faces a hydrogen chamber 55 to which a gas containing a large amount of hydrogen as a fuel is supplied. Similarly, the surface of the oxygen electrode 53 faces the air chamber 56. The hydrogen chamber 55 is supplied with stored hydrogen or hydrogen extracted from a compound containing hydrogen using a reformer.

【0015】大気中の空気を圧縮して、空気室56へ下
記の流路系を通って送る。本システムでは、空気中を浮
遊する塵埃が進入するのを防止する空気濾過器57から
大気を吸込み、吸入流路58を経由して動力回収形スク
ロール流体機械60の圧縮機側59の吸入口に導いてい
る。そして、動力回収形スクロール流体機械60で圧縮
された空気は、スクロール流体機械60の吐出口から耐圧
配管である上流流路61を経て、空気室56へ導かれ
る。
The air in the atmosphere is compressed and sent to the air chamber 56 through the following channel system. In this system, the air is sucked from an air filter 57 that prevents dust floating in the air from entering, and is drawn into a suction port on a compressor side 59 of a power recovery type scroll fluid machine 60 via a suction channel 58. Leading. Then, the air compressed by the power recovery type scroll fluid machine 60 is guided from the discharge port of the scroll fluid machine 60 to the air chamber 56 via the upstream flow path 61 which is a pressure-resistant pipe.

【0016】動力回収形スクロール流体機械60の詳細
については、後述する。空気室56出口に接続された下
流配管62も耐圧配管であり、この下流配管62の途中
には水捕集器63が設けられており、水捕集器63を経
た圧縮空気は、動力回収形スクロール流体機械60の膨
張機側64に導かれる。膨張機64で膨張した空気は、サ
イレンサ65を経て大気に放出される。
The details of the power recovery type scroll fluid machine 60 will be described later. The downstream pipe 62 connected to the outlet of the air chamber 56 is also a pressure-resistant pipe, and a water collector 63 is provided in the middle of the downstream pipe 62. The compressed air passing through the water collector 63 is used as a power recovery type. It is guided to the expander side 64 of the scroll fluid machine 60. The air expanded by the expander 64 is discharged to the atmosphere via the silencer 65.

【0017】水捕集器63では、気体を一旦露点以下に
冷却し、液化析出した水分を重力で分離している。水捕
集器63の下部には貯水槽66が形成されている。貯水
槽66の底部には水配管67が接続されており、水配管
67は電動弁68を介して動力回収形スクロール流体機
械60に接続されている。この水配管67は、スクロー
ル流体機械60の内部に形成される圧縮作動室に連通し
ている。
In the water collector 63, the gas is once cooled to a temperature below the dew point, and the liquefied and precipitated water is separated by gravity. A water storage tank 66 is formed below the water collector 63. A water pipe 67 is connected to the bottom of the water storage tank 66, and the water pipe 67 is connected to a power recovery type scroll fluid machine 60 via an electric valve 68. The water pipe 67 communicates with a compression working chamber formed inside the scroll fluid machine 60.

【0018】ところで、水配管内を流通する水を、圧縮
作動室のどの位置に導くかにより、スクロール流体機械
60の性能や信頼性が大幅に変動する。つまり、注入位
置が吐出側に近過ぎるかまたは吐出口よりも下流であれ
ば、水を注入しても作動空気の圧縮中の冷却にはあまり
役立たず、圧縮動力がそれほど低減されない。また、注
入位置における内圧が高いので、差圧吸入も困難にな
る。
The performance and reliability of the scroll fluid machine 60 fluctuate greatly depending on where in the compression working chamber the water flowing in the water pipe is guided. That is, if the injection position is too close to the discharge side or downstream from the discharge port, the injection of water does not help cooling during the compression of the working air, and the compression power is not significantly reduced. Further, since the internal pressure at the injection position is high, it becomes difficult to inhale the differential pressure.

【0019】一方、注入位置を吸入口よりも上流側に設
けると、水が気化した分だけ空気を吸入できず体積効率
が低下する。また、流路の壁面が濡れるので、スクロー
ル流体機械60を停止している時には凍結や腐食が生じ
る恐れがある。これらのことを考慮すると、次の位置に
水の注入口を設けるのが望ましい。スクロール流体機械
60の旋回スクロールが旋回運動し、固定スクロールと
旋回スクロールにより形成される圧縮作動室が最大容積
となり、吸入口を閉じる。固定スクロール側であって、
この位置または、これより少し前の旋回位置に、水の注
入口を形成する。
On the other hand, if the injection position is provided upstream of the suction port, air cannot be sucked in by the amount of water vaporized, and the volume efficiency is reduced. Further, since the wall surface of the flow path is wet, freezing and corrosion may occur when the scroll fluid machine 60 is stopped. Considering these, it is desirable to provide a water inlet at the next position. The orbiting scroll of the scroll fluid machine 60 orbits, and the compression working chamber formed by the fixed scroll and the orbiting scroll has the maximum volume, closing the suction port. On the fixed scroll side,
A water inlet is formed at this position or at a swirling position slightly before this position.

【0020】圧縮機と膨張機とが一体になったスクロー
ル流体機械60を用いて運転すると、通常の条件では、
膨張機64の出力で圧縮機59を駆動することは動力不
足のため不可能である。そこで、電動機69の出力軸
を、ベルトを介してまたは直接スクロール流体機械60
に連結している。
When operating using a scroll fluid machine 60 in which a compressor and an expander are integrated, under normal conditions,
It is impossible to drive the compressor 59 with the output of the expander 64 due to insufficient power. Therefore, the output shaft of the electric motor 69 is connected to the scroll fluid machine 60 via a belt or directly.
It is connected to.

【0021】上流流路61の内部には温度センサ70が
取付けられている。また、酸素極53表面にも温度セン
サ71が取付けられている。これらの温度センサ70、
71の出力は、制御装置72に入力されている。制御装
置72からは、電動弁68の制御信号73が出力され
る。
A temperature sensor 70 is mounted inside the upstream channel 61. A temperature sensor 71 is also attached to the surface of the oxygen electrode 53. These temperature sensors 70,
The output of 71 is input to the control device 72. The control device 72 outputs a control signal 73 for the motor-operated valve 68.

【0022】貯水槽66の底部には電熱線式のヒータ7
5が配置されている。また貯水部には、温度センサ74
が取付けられている。貯水槽66の外周が断熱材76で
覆われている。ヒータ75には、制御盤77を介して蓄
電池78から電力が供給される。燃料電池本体50の電
力線54も、制御盤77に接続されている。必要に応じ
て電力線54の途中には、電圧変換器(図示せず)を介在
させる。なお、制御盤77から各電力線への通電/停止
は、制御装置72が指令する。
A heating wire heater 7 is provided at the bottom of the water storage tank 66.
5 are arranged. Further, a temperature sensor 74 is provided in the water storage section.
Is installed. The outer periphery of the water storage tank 66 is covered with a heat insulating material 76. The heater 75 is supplied with electric power from a storage battery 78 via a control panel 77. The power line 54 of the fuel cell main body 50 is also connected to the control panel 77. A voltage converter (not shown) is interposed in the middle of the power line 54 as necessary. The control device 72 instructs the energization / stop of each power line from the control panel 77.

【0023】このように構成した燃料電池システムの動
作について、以下に説明する。始めに、定常運転時にお
ける動作を説明する。空気は空気濾過器57で粉塵を取
り除かれ、吸入流路58を経て空気圧縮機59に吸い込
まれる。空気は圧縮作動室の拡大過程で吸入口から圧縮
作動室に吸い込まれ始める。圧縮作動室の容積がほぼ最
大の時に吸入口が閉じられて空気の吸込みが完了し、そ
の後圧縮作動室の容積が次第に縮小して吸込まれた空気
が圧縮される。圧縮開始と相前後して、圧縮作動室に水
が注入される。水の温度は大気温度と同じか僅かに高い
程度なので、圧縮されて温度の上昇した吸込み空気を冷
却することができる。
The operation of the fuel cell system thus configured will be described below. First, the operation at the time of steady operation will be described. The dust is removed from the air by an air filter 57, and the air is sucked into an air compressor 59 through a suction passage 58. Air begins to be sucked into the compression working chamber from the suction port during the expansion of the compression working chamber. When the volume of the compression working chamber is almost maximum, the suction port is closed and the suction of air is completed, and then the volume of the compression working chamber is gradually reduced and the sucked air is compressed. Around the start of the compression, water is injected into the compression working chamber. Since the temperature of the water is about the same as or slightly higher than the ambient temperature, it is possible to cool the intake air that has been compressed and has a higher temperature.

【0024】水は空気に比較して体積当たりの比熱が非
常に大きく、しかも高温では気化潜熱も利用できるの
で、水を注入された圧縮空気の温度は、乾燥状態の圧縮
空気よりも格段に低い。水で圧縮空気を冷却したので、
この圧縮過程は断熱圧縮変化から等温圧縮変化に近づい
たものとなる。等温圧縮変化に近づけば近づくほど、圧
縮動力は低減されるから、本実施例でも圧縮効率が向上
する。スクロールの回転が進み、圧縮作動室が所定の位
置に達すると、吐出口を開口して圧縮空気をスクロール
流体機械60から吐き出す。
Since water has a very high specific heat per volume as compared with air, and latent heat of vaporization can be used at high temperatures, the temperature of compressed air injected with water is much lower than that of dry compressed air. . Because the compressed air was cooled with water,
This compression process approaches the isothermal compression change from the adiabatic compression change. Since the compression power is reduced as the change approaches the isothermal compression change, the compression efficiency is also improved in this embodiment. When the rotation of the scroll advances and the compression working chamber reaches a predetermined position, the discharge port is opened to discharge the compressed air from the scroll fluid machine 60.

【0025】なお、スクロールラップ間にできる僅かな
隙間から圧縮空気が漏洩して圧縮機の効率を低下させ
る。しかし、圧縮機側59に水を注入すると、水が隙間
を塞ぐので、漏れを低減できる。
Incidentally, compressed air leaks from a small gap formed between the scroll wraps, which lowers the efficiency of the compressor. However, when water is injected into the compressor side 59, the water closes the gap, so that leakage can be reduced.

【0026】前述したように、電解質膜51は水で濡ら
す必要がある。したがって、もしも乾燥した高温空気が
空気室56に流れると酸素極53とともに乾燥してしま
い、電解質膜51の効率が低下する。本実施例では、供
給空気が水蒸気を多く含んでいるので、酸素極53を透
過して電解質から散逸する水の量を減らすことが可能で
あり、電解質膜の水切れを防止できる。また、温度条件
次第では酸素極53の表面で結露させて、水分を供給す
ることもできる。
As described above, it is necessary to wet the electrolyte membrane 51 with water. Therefore, if the dried high-temperature air flows into the air chamber 56, it is dried together with the oxygen electrode 53, and the efficiency of the electrolyte membrane 51 is reduced. In the present embodiment, since the supply air contains a large amount of water vapor, it is possible to reduce the amount of water permeating the oxygen electrode 53 and dissipating from the electrolyte, thereby preventing the electrolyte membrane from running out of water. Further, depending on the temperature conditions, moisture can be supplied by dew condensation on the surface of the oxygen electrode 53.

【0027】酸素極53では、水素極52から電解質膜
51を透過してきた水素イオンと電力線54を経由して
きた電子が、圧縮空気中の酸素と結合し水を形成する。
水の一部は、水蒸気になって空気室56に入り込む。し
たがって、燃料電池本体50から放出される空気中に
は、水蒸気が多量に含まれている。
At the oxygen electrode 53, hydrogen ions transmitted through the electrolyte membrane 51 from the hydrogen electrode 52 and electrons transmitted through the power line 54 combine with oxygen in the compressed air to form water.
Part of the water becomes steam and enters the air chamber 56. Therefore, the air discharged from the fuel cell main body 50 contains a large amount of water vapor.

【0028】水捕集器63では、排出される圧縮空気か
ら水蒸気を液化して分離する。水分が除去された圧縮空
気は、膨張機64で圧力降下する。この圧力降下の際に
膨張機64を回転させる回転動力を生じる。膨張機64
で圧力降下した空気は、サイレンサ65から大気に放出
される。なお、膨張機64で生み出した動力だけでは、
圧縮機59を回転させるのには足りないので、電動機6
9が圧縮機の駆動力を補填する。
In the water collector 63, steam is liquefied and separated from the discharged compressed air. The pressure of the compressed air from which the moisture has been removed drops in the expander 64. At the time of this pressure drop, rotational power for rotating the expander 64 is generated. Expander 64
Is released from the silencer 65 to the atmosphere. In addition, with only the power generated by the expander 64,
Since it is not enough to rotate the compressor 59, the electric motor 6
9 supplements the driving force of the compressor.

【0029】水捕集器63の下部の貯水槽66に滴下し
た水は、水配管67を経て圧縮機59に導かれ、再び吸
入空気に注入される。貯水槽66部分を含む水捕集器3
の内圧は、ほぼ大気圧となる圧縮開始位置の圧縮作動室
内圧よりも高い。そのため、貯水槽66と圧縮作動室内
圧との差圧を利用して、圧縮作動室に水を送ることが可
能になり、ポンプは不要となる。なお、本実施例では、
注水位置を圧縮作動室としたが、吸入流路58に注入し
てもよい。
The water dropped in the water storage tank 66 below the water collector 63 is guided to the compressor 59 via the water pipe 67, and is again injected into the intake air. Water collector 3 including water storage tank 66
Is higher than the pressure in the compression working chamber at the compression start position at which the pressure becomes substantially atmospheric pressure. Therefore, it is possible to send water to the compression working chamber by utilizing the pressure difference between the water storage tank 66 and the pressure in the compression working chamber, and a pump is not required. In this embodiment,
Although the water injection position is the compression working chamber, it may be injected into the suction passage 58.

【0030】燃料電池本体50の発電能力は、電解質膜
51や電解質膜51の周囲温度によっても変化する。こ
れらの場所の温度は、気温よりも高いことが望ましい。
通常運転時においては燃料電池自身の発熱と供給される
空気や燃料の温度、そして燃料電池を構成する各機器か
らの放熱とのバランスを取る必要がある。この燃料電池
システムの各部の温度制御について以下に説明する。
The power generation capacity of the fuel cell main body 50 also changes depending on the electrolyte membrane 51 and the ambient temperature of the electrolyte membrane 51. It is desirable that the temperature at these locations be higher than the air temperature.
During normal operation, it is necessary to balance the heat generated by the fuel cell itself, the temperature of the supplied air and fuel, and the heat radiation from each device constituting the fuel cell. The temperature control of each part of the fuel cell system will be described below.

【0031】酸素極53の温度を温度センサ71で検出
して、燃料電池本体50の温度とする。供給する空気の
温度を温度センサ70で検出する。これら2つの温度情
報に基づいて、制御装置72は電動弁68の最適開度を
演算し、制御信号73として電動弁68に出力する。例
えば温度が高すぎる場合には流路損失を減らして水の流
量を増し、より多くの水で冷却しようとする。逆に温度
が低すぎる場合には、水量を減らす。
The temperature of the oxygen electrode 53 is detected by the temperature sensor 71 and is set as the temperature of the fuel cell main body 50. The temperature of the supplied air is detected by a temperature sensor 70. Based on these two pieces of temperature information, the control device 72 calculates the optimal opening degree of the motor-operated valve 68 and outputs it to the motor-operated valve 68 as a control signal 73. For example, if the temperature is too high, the flow path loss is reduced to increase the flow rate of water, and an attempt is made to cool with more water. Conversely, if the temperature is too low, reduce the amount of water.

【0032】燃料電池システムの起動時の動作につい
て、以下に説明する。起動時には燃料電池システムのど
の場所でも大気温に近い温度である。そのため、この状
態では発電能力が低い。燃料電池の用途によっては早急
な立ち上がり、すなわち短い暖気運転時間が要求される
ので、次のように動作させる。
The operation at the time of starting the fuel cell system will be described below. At start-up, the temperature is close to the ambient temperature in any place of the fuel cell system. Therefore, the power generation capacity is low in this state. Depending on the use of the fuel cell, a quick start-up, that is, a short warm-up operation time is required, so the operation is performed as follows.

【0033】起動してから設定時間経過するまで、ある
いは起動して所定の温度に達するまで、制御装置72が
水の注入量を減らすか、あるいは水の注入を停止するよ
うに指令する。水の注入量が減るので、圧縮機59内の
変化は断熱変化に近づき、吐出空気温度が上昇する。上
昇した圧縮空気を空気室56に供給すれば、燃料電池本
体50が暖められるから、燃料電池システム全体の温度
が急速に最適値に近づく。
The controller 72 instructs the water injection amount to be reduced or the water injection to be stopped until a set time has elapsed since the start-up or until a predetermined temperature is reached after the start-up. Since the amount of water injected is reduced, the change in the compressor 59 approaches an adiabatic change, and the discharge air temperature rises. When the increased compressed air is supplied to the air chamber 56, the fuel cell main body 50 is warmed, so that the temperature of the entire fuel cell system quickly approaches the optimum value.

【0034】この暖気運転においては、圧縮過程が等温
変化からずれて等温変化に近づくので、圧縮機59の動
力は大きくなる。しかし、暖気運転時間は通常の運転に
時間に比較して短いから、エネルギ消費量への影響は小
さい。また、水の注入を減らしているので、水蒸気の含
有が少ない空気が電解質膜51供給されるので、電解質
膜から水が散逸する。しかし、この暖気運転の時間は短
い時間であるから、電解質膜に与える影響が少ない。な
お、電解質膜の水切れを完全に防止するためには、工場
設備が備える工業用水やポンプ等により直接給水しても
よい。
In this warm-up operation, the compression process shifts from the isothermal change and approaches the isothermal change, so that the power of the compressor 59 increases. However, since the warm-up operation time is shorter than the normal operation time, the influence on the energy consumption is small. Further, since the injection of water is reduced, the air containing less water vapor is supplied to the electrolyte membrane 51, so that the water is dissipated from the electrolyte membrane. However, since the warm-up operation is performed for a short time, the influence on the electrolyte membrane is small. In addition, in order to completely prevent the drainage of the electrolyte membrane, water may be directly supplied by industrial water or a pump provided in the factory equipment.

【0035】燃料電池システムを寒冷条件下で使用する
ときには、凍結を防止するために、停止前に乾燥運転す
る。この乾燥運転では、起動運転と同様に水の注入を停
止する。そして、圧縮機59や空気流路58、62内部
の水分を減らしてから運転を停止する。水配管67内に
残った水を、圧縮機59停止後に電動弁68を開放し、
重力を利用して貯水槽66に戻す。貯水槽66に集中し
て水を溜めているので、以下に述べるように、ヒータ等
を用いて凍結防止を容易に行える。
When the fuel cell system is used under cold conditions, a dry operation is performed before stopping in order to prevent freezing. In the drying operation, the injection of water is stopped as in the start-up operation. Then, the operation is stopped after the moisture inside the compressor 59 and the air passages 58 and 62 is reduced. After the compressor 59 is stopped, the electric valve 68 is opened, and the water remaining in the water pipe 67 is opened.
It returns to the water storage tank 66 using gravity. Since the water is concentrated in the water storage tank 66, freezing can be easily prevented by using a heater or the like as described below.

【0036】燃料電池本体や圧縮機、膨張機が停止状態
でも、制御装置7をは稼動状態に保持する。それととも
に、貯水槽66内の水の温度を温度センサ74で監視し
続ける。水の温度が次第に下降し、所定の温度(例えば
5℃)以下になったら、配電盤77に指令して蓄電池7
8の電力をヒータ75に流して水を加熱する。これを、
水温上昇(例えば7℃以上)が確認されるまで続ける。
これにより、貯水槽66内の水の凍結を防止できる。
Even when the fuel cell body, the compressor, and the expander are stopped, the control device 7 keeps operating. At the same time, the temperature of the water in the water storage tank 66 is continuously monitored by the temperature sensor 74. When the temperature of the water gradually decreases and falls below a predetermined temperature (for example, 5 ° C.), a command is issued to the switchboard 77 and the battery 7
8 is supplied to the heater 75 to heat the water. this,
Continue until a rise in water temperature (for example, 7 ° C. or more) is confirmed.
Thereby, freezing of the water in the water storage tank 66 can be prevented.

【0037】凍結防止機能が長期間にわたり作動する
と、蓄電池78内の電力不足が生じる。そこで、蓄電池
78の消耗を制御装置72が監視し、消耗したと判断し
たら、燃料電池システムを自動的に起動する。そして燃
料電池本体で発生した電力を電力線54を用いて蓄電池
78に送電する。蓄電池が十分に充電されたと制御装置
が判断したら、燃料電池本体や圧縮機、膨張機を停止
し、再び凍結防止運転に戻す。
When the anti-freezing function operates for a long period of time, a shortage of power in the storage battery 78 occurs. Therefore, the controller 72 monitors the consumption of the storage battery 78, and when it is determined that the storage battery 78 has been consumed, the fuel cell system is automatically started. Then, the electric power generated in the fuel cell main body is transmitted to the storage battery 78 using the power line 54. When the control device determines that the storage battery is sufficiently charged, the fuel cell body, the compressor, and the expander are stopped, and the operation is returned to the antifreeze operation again.

【0038】次に、上記燃料電池システムに用いられる
動力回収形スクロール流体機械の詳細を、図2から図6
を用いて説明する。図2は、動力回収形スクロール流体
機械の全体構造の縦断面図である。図3は、旋回スクロ
ールのラップの渦巻き方向を説明する図であり、旋回ス
クロールの横断面図及び上面図、下面図である。図4
は、図2のA−A断面矢視図であり、ラップ同士のかみ
合い状態を示す図である。説明の都合上、図3では図2
に示したクランク軸4、5及びバランスウエイト17、
18、旋回スクロール3に配設した軸受11については
図示を省略している。なお、図2のB−B断面矢視図
は、図4とほぼ同じであるから、これも省略した。
Next, the details of the power recovery type scroll fluid machine used in the fuel cell system will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the overall structure of the power recovery type scroll fluid machine. FIG. 3 is a diagram for explaining the spiral direction of the wrap of the orbiting scroll, and is a cross-sectional view, a top view, and a bottom view of the orbiting scroll. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2, and is a diagram illustrating a meshing state of wraps. For convenience of explanation, FIG.
Crankshafts 4, 5 and balance weight 17,
18, the bearing 11 disposed on the orbiting scroll 3 is not shown. In addition, since the sectional view taken along the line BB of FIG. 2 is almost the same as that of FIG. 4, it is omitted.

【0039】図5は、図2の動力回収形スクロール流体
機械の側面図である。反対側の側面図は、この図5にタ
イミングベルト11や歯付きプーリー25を付加した構
造となっている。図6は、動力回収形スクロール流体機
械の鳥瞰図であり、説明の都合上、旋回スクロール3を
固定スクロールの内部から取り出して示している。
FIG. 5 is a side view of the power recovery type scroll fluid machine of FIG. The opposite side view has a structure in which the timing belt 11 and the toothed pulley 25 are added to FIG. FIG. 6 is a bird's-eye view of the power recovery type scroll fluid machine, and shows the orbiting scroll 3 taken out of the fixed scroll for convenience of explanation.

【0040】図2に示したように、動力回収形スクロー
ル流体機械100は、一対の固定スクロール、1、2
と、この固定スクロールに挟まれた旋回スクロール3と
を有している。固定スクロール1の旋回スクロール3側
には、渦巻き状にスクロールラップ1bが形成されてお
り、同様に、固定スクロール2の旋回スクロール側3に
は渦巻状のスクロールラップ2bが形成されている。旋
回スクロール3は、鏡板3aと鏡板3aの両側に渦巻き
状に形成されたスクロールラップ3b、3cとを有して
いる。
As shown in FIG. 2, the power recovery type scroll fluid machine 100 includes a pair of fixed scrolls,
And the orbiting scroll 3 sandwiched between the fixed scrolls. A spiral scroll wrap 1 b is formed on the orbiting scroll 3 side of the fixed scroll 1, and a spiral scroll wrap 2 b is similarly formed on the orbiting scroll side 3 of the fixed scroll 2. The orbiting scroll 3 has a head plate 3a and scroll wraps 3b and 3c formed on both sides of the head plate 3a in a spiral shape.

【0041】固定スクロール1のスクロールラップ1b
は、旋回スクロール3のスクロールラップ3aに、固定
スクロール2のスクロールラップ2bは、旋回スクロー
ル3のスクロールラップ3cにそれぞれ噛み合ってい
る。旋回スクロール3のラップ3b、3cは所定の厚さ
を有しており、旋回スクロール3が一定半径で旋回運動
するときの包絡線が固定スクロールラップの基本線にな
っている。
Scroll wrap 1b of fixed scroll 1
Is engaged with the scroll wrap 3a of the orbiting scroll 3, and the scroll wrap 2b of the fixed scroll 2 is engaged with the scroll wrap 3c of the orbiting scroll 3. The wraps 3b and 3c of the orbiting scroll 3 have a predetermined thickness, and the envelope when the orbiting scroll 3 orbits with a constant radius is the basic line of the fixed scroll wrap.

【0042】図3に示すように、旋回スクロール3の両
スクロールラップ3b、3cの渦巻き方向は、互いに反対
方向である。なお、これらスクロールラップ3b、3c
は、インボリュート曲線である。旋回スクロール3と固
定スクロール1、2とは、実質的に微小隙間を持って非
接触状態で噛み合っている。旋回スクロール3の鏡板3
aの片側には圧縮作動室14が、その反対面には膨張作
動室15が形成されている。これらの作動室14、15
は、ほぼ同じ形状であるから、図4に圧縮作動室14の
みを例示する。圧縮作動室14は、固定スクロールラッ
プ1bと旋回スクロールラップ2bとにより、三日月状
に仕切られた部屋を形成する。スクロール流体機械で
は、圧縮作動室14が中心軸に対して軸対称にさらにも
う一室14b形成される。この作動室14bの体積は、
作動室14とほぼ同じである。
As shown in FIG. 3, the spiral directions of the scroll wraps 3b and 3c of the orbiting scroll 3 are opposite to each other. These scroll wraps 3b, 3c
Is an involute curve. The orbiting scroll 3 and the fixed scrolls 1 and 2 mesh with each other in a non-contact state with a substantially small gap. End plate 3 of orbiting scroll 3
A compression working chamber 14 is formed on one side of a, and an expansion working chamber 15 is formed on the opposite side. These working chambers 14, 15
Have almost the same shape, only the compression working chamber 14 is illustrated in FIG. The compression working chamber 14 forms a crescent-shaped room by the fixed scroll wrap 1b and the orbiting scroll wrap 2b. In the scroll fluid machine, another compression chamber 14b is formed axially symmetrically with respect to the central axis. The volume of the working chamber 14b is
It is almost the same as the working chamber 14.

【0043】旋回スクロール3が旋回運動するのに伴
い、圧縮作動室14は連続的に中心部に移動する。そし
て、圧縮作動室14が外周部から中心に向かうにしたが
い、圧縮作動室14の体積が小さくなる。膨張作動室1
5の場合は、図4において、三日月状の作動室15(図
の符号14が相当)が、旋回スクロール3の旋回運動に
伴い連続的に中心部から外周部に移動する。そして、膨
張作動室15が中心部から外周部に向かうにしたがい、
膨張作動室15の体積が大きくなる。
As the orbiting scroll 3 orbits, the compression working chamber 14 moves continuously to the center. Then, as the compression working chamber 14 moves from the outer peripheral portion toward the center, the volume of the compression working chamber 14 decreases. Expansion working chamber 1
In the case of 5, in FIG. 4, the crescent-shaped working chamber 15 (corresponding to the reference numeral 14 in the figure) continuously moves from the center to the outer periphery with the turning movement of the turning scroll 3. And, as the expansion working chamber 15 moves from the center to the outer periphery,
The volume of the expansion working chamber 15 increases.

【0044】一対の固定スクロール1、2の各々の中央
部には、容積が小さくなった作動室内の空気を、スクロ
ール流体機械の外部に導くための連通流路が設けられて
いる。そして、固定スクロール1側には圧縮作動室と連
通する高圧気体の吐出口4が形成されており、固定スク
ロール2側には膨張作動室と連通する高圧気体の吸入口
5が形成されている。
At the center of each of the pair of fixed scrolls 1 and 2, there is provided a communication passage for guiding the air in the working chamber having a reduced volume to the outside of the scroll fluid machine. The fixed scroll 1 has a high pressure gas discharge port 4 communicating with the compression working chamber, and the fixed scroll 2 has a high pressure gas suction port 5 communicating with the expansion working chamber.

【0045】スクロール流体機械100の圧縮機側も膨
張機側もほぼ同じ構成であるから、以下の記載において
は、特に断らない限り、圧縮機側について説明する。固
定スクロール1、2、および旋回スクロール3のそれぞ
れのラップ1b、2b、3b、3cの先端部にはラップ
の渦巻きに沿って溝が形成されている。この溝には、4
フッ化エチレン樹脂またはポリイミド樹脂を主成分とす
る複合樹脂材料で形成されたチップシールが嵌合されて
いる。
Since the compressor side and the expander side of the scroll fluid machine 100 have almost the same configuration, the compressor side will be described below unless otherwise specified. A groove is formed at the tip of each of the wraps 1b, 2b, 3b, 3c of the fixed scrolls 1, 2 and the orbiting scroll 3 along the spiral of the wrap. In this groove, 4
A chip seal formed of a composite resin material containing a fluorinated ethylene resin or a polyimide resin as a main component is fitted.

【0046】チップシールは溝の延びる方向に、複数個
配置されている。チップシールを複数個配置することに
より、一本のチップシールを用いるときより、チップシ
ールの成形性や組立性さらにはスクロール流体機械を運
転する時の熱膨張を容易に吸収できる。その結果、シー
ル性能やチップシールの信頼性を向上することができ
る。
A plurality of chip seals are arranged in the direction in which the groove extends. By arranging a plurality of tip seals, the formability and assemblability of the tip seal and the thermal expansion when the scroll fluid machine is operated can be more easily absorbed than when a single tip seal is used. As a result, the sealing performance and the reliability of the tip seal can be improved.

【0047】図4に、スクロール流体機械100内の空
気の流れを示す。固定スクロール1のスクロール部より
も外径側に、スクロール部に連通する複数個のポート2
2、23が設けられている。このポートは、圧縮機側で
は吐出ポートであり、膨張機側では排気ポートである。
吸入ポート22、23は、固定スクロール1の側面に開
口している。そして、この吸入ポート22、23の開口部に
はフランジ部が形成されており、図示しない吸入配管が
接続されている。
FIG. 4 shows the flow of air in the scroll fluid machine 100. A plurality of ports 2 communicating with the scroll portion on the outer diameter side of the scroll portion of the fixed scroll 1
2, 23 are provided. This port is a discharge port on the compressor side and an exhaust port on the expander side.
The suction ports 22 and 23 are open on the side surface of the fixed scroll 1. A flange is formed at the opening of each of the suction ports 22 and 23, and a suction pipe (not shown) is connected to the flange.

【0048】図3に戻り、各吸入ポート22、23から
流入した吸込み気体は、外気と区分されて吸入室20、
21内に流入する。固定スクロール1のスクロールラッ
プ1bの外周部には、外気が吸入室20、21内に入り
込まないようにダストラップ1cが設けられている。ダ
ストラップ1cは環状である。そして、各スクロールラ
ップ1b、2b、3b、3cと同様に、先端部には溝が
形成されており、この溝にダストシールが嵌合されてい
る。固定スクロール2についても、同様である。
Returning to FIG. 3, the suction gas flowing from each suction port 22, 23 is separated from the outside air and
It flows into 21. A dust trap 1c is provided on the outer peripheral portion of the scroll wrap 1b of the fixed scroll 1 so that outside air does not enter the suction chambers 20 and 21. The dust lap 1c is annular. As in the case of each of the scroll wraps 1b, 2b, 3b, and 3c, a groove is formed at the distal end, and a dust seal is fitted into the groove. The same applies to the fixed scroll 2.

【0049】旋回スクロール3のラップ部3b、3cを
挟んで左右両側には、偏心部を有するクランク軸7及び
補助クランク軸8が取付けられる穴が形成されている。
ここで、クランク軸7と補助クランク軸8の偏心量は同
じである。2つのクランク軸7、8は、偏心部分に取付
けた軸受9a、9bを介して旋回スクロール3に保持さ
れる。
On the left and right sides of the orbiting scroll 3 with the wrap portions 3b and 3c interposed therebetween, holes for mounting the crankshaft 7 and the auxiliary crankshaft 8 having eccentric portions are formed.
Here, the eccentric amounts of the crankshaft 7 and the auxiliary crankshaft 8 are the same. The two crankshafts 7, 8 are held by the orbiting scroll 3 via bearings 9a, 9b attached to eccentric portions.

【0050】スクロール流体機械が作動すると、空気の
圧縮熱によりスクロール流体機械の内部で熱膨張が生じ
る。この熱膨張は一様ではないので、熱膨張差による熱
歪みが生じる。この不具合を解消するために、補助クラ
ンク軸8の軸受9bの外周側に熱膨張差吸収機構部10
が設けられている。熱膨張差吸収機構部材10は、環状
の樹脂やゴム、エンジニアリングプラスチック、金属製
ばね等で作製される。
When the scroll fluid machine operates, thermal expansion occurs inside the scroll fluid machine due to the heat of compression of air. Since this thermal expansion is not uniform, thermal distortion due to the difference in thermal expansion occurs. In order to solve this problem, a thermal expansion difference absorbing mechanism 10 is provided on the outer peripheral side of the bearing 9b of the auxiliary crankshaft 8.
Is provided. The thermal expansion difference absorbing mechanism member 10 is made of an annular resin, rubber, engineering plastic, metal spring, or the like.

【0051】2本のクランク軸7、8を同期して回転させ
るために、タイミングベルト11のような同期駆動手段
が固定スクロール2の側面部に設けられている(図5参
照)。クランク軸7、8を同期回転させることにより、旋
回スクロール3は自転を阻止されたまま、偏心旋回運動
をする。
In order to rotate the two crankshafts 7 and 8 synchronously, a synchronous driving means such as a timing belt 11 is provided on the side surface of the fixed scroll 2 (see FIG. 5). By rotating the crankshafts 7 and 8 synchronously, the orbiting scroll 3 performs an eccentric orbiting motion while its rotation is prevented.

【0052】圧縮作動室で圧縮された空気はスクロール
流体機械のほぼ中央部に集まり、固定スクロール1に形
成された吐出ポート4からスクロール流体機械外に導か
れる。吐出ポート4回りの外表面には、放熱フィン1d
が設けられている。放熱フィン1dで熱交換を促進する
ため、フィン1dの端部をカバーで覆って冷却風の流路
を形成している。一方、膨張機となる固定スクロール2
側の中央部には、高圧空気を吸入する吸入口5が設けら
れている。
The air compressed in the compression working chamber gathers at a substantially central portion of the scroll fluid machine, and is led out of the scroll fluid machine from a discharge port 4 formed in the fixed scroll 1. Radiation fins 1d are provided on the outer surface around the discharge port 4.
Is provided. In order to promote heat exchange with the radiation fins 1d, the ends of the fins 1d are covered with covers to form cooling air flow paths. On the other hand, fixed scroll 2
A suction port 5 for sucking high-pressure air is provided at a central portion on the side.

【0053】図6に示すように、固定スクロール2の上
面側には、冷却空気の取入れ口2eが複数個形成されて
いる。また、固定スクロール2の下面側にもほぼ同様の
冷却空気の吐出し口2fが形成されている。図4に示す
ように、上部の取入れ口2eから吸込まれた冷却空気の一
部は、旋回スクロール3の鏡板に形成した複数の鏡板冷
却口12を経て吐出し口2fに、冷却空気の残りは2つ
の固定スクロール1、2により形成された空間6を経て
吐出し口2fに導かれる。
As shown in FIG. 6, on the upper surface side of the fixed scroll 2, a plurality of cooling air intakes 2e are formed. A substantially similar cooling air discharge port 2f is also formed on the lower surface side of the fixed scroll 2. As shown in FIG. 4, a part of the cooling air sucked from the upper intake 2e is discharged to the discharge port 2f through a plurality of head cooling holes 12 formed in the head of the orbiting scroll 3, and the rest of the cooling air remains. It is guided to the discharge port 2f through a space 6 formed by the two fixed scrolls 1 and 2.

【0054】なお、旋回スクロール3のラップ部3b、
3c近くに流入した冷却空気は、ダストラップ1c、2
cによりそれより内部に流入するのを妨げられ、空間6
に流入する。その際、クランク軸7の周りや軸受、旋回
スクロール3の外周部、固定スクロール1、2の内壁
面、固定スクロールのダストラップ1c、2c等を冷却
する。
The wrap portion 3b of the orbiting scroll 3
The cooling air that has flowed in the vicinity of 3c
c, it is prevented from flowing into the interior, and the space 6
Flows into. At this time, the periphery of the crankshaft 7, bearings, the outer peripheral portion of the orbiting scroll 3, the inner wall surfaces of the fixed scrolls 1 and 2, and the dust traps 1c and 2c of the fixed scroll are cooled.

【0055】固定スクロール1、2の外周部にはフラン
ジ部16が設けられており、両固定スクロール1、2を
このフランジ部でボルト締結している。締結の際、両固
定スクロールのX−Y方向および回転方向の相対位置
を、位置決め手段13を用いて合わせる。
A flange portion 16 is provided on the outer periphery of the fixed scrolls 1 and 2, and both fixed scrolls 1 and 2 are bolted together by the flange portions. At the time of fastening, the relative positions of the fixed scrolls in the X-Y direction and the rotation direction are adjusted using the positioning means 13.

【0056】クランク軸7が旋回スクロール3に保持さ
れていることは上述したが、さらに固定スクロール1、
2にも転がり軸受17a及び軸受18aを介して保持さ
れている。クランク軸7には、旋回スクロール3の旋回
運動に伴う不釣り合いを相殺するためのバランスウエイ
ト部19aも形成されている。補助クランク軸8につい
てもクランク軸7と同様であり、固定スクロール2、1
に転がり軸受17b及び軸受18bを介して保持されて
おり、バランスウエイト部19bも形成されている。
As described above, the crankshaft 7 is held by the orbiting scroll 3.
2 is also held via a rolling bearing 17a and a bearing 18a. The crankshaft 7 is also provided with a balance weight portion 19a for canceling imbalance caused by the orbiting movement of the orbiting scroll 3. The auxiliary crankshaft 8 is the same as the crankshaft 7, and the fixed scrolls 2, 1
Are held via rolling bearings 17b and bearings 18b, and a balance weight portion 19b is also formed.

【0057】クランク軸7には、相対滑りを防止するキ
ー手段を介してプーリ24が取付けられている。このプ
ーリー24に、図示しない電動機の動力が供給される。
また、クランク軸7と補助クランク軸8とは、各軸端部
に取付けた歯付きプーリ25a、25bに介装したタイ
ミングベルト11により同期回転する。
A pulley 24 is attached to the crankshaft 7 via key means for preventing relative slippage. The power of an electric motor (not shown) is supplied to the pulley 24.
Further, the crankshaft 7 and the auxiliary crankshaft 8 are synchronously rotated by the timing belt 11 interposed between the toothed pulleys 25a and 25b attached to the shaft ends.

【0058】固定スクロール1、2および旋回スクロー
ル3は、アルミニウム合金等の軽くかつ熱伝導性の良い
材料が好ましい。また、ラップ同士やラップと鏡板面が
接触しても焼き付きを防止できる、または潤滑するため
に、スクロール流体機械の内面側表面には、アルミニウ
ム合金に適合する陽極酸化皮膜処理や樹脂コーティング
等の表面処理を施すことが望ましい。
The fixed scrolls 1 and 2 and the orbiting scroll 3 are preferably made of a light material having good heat conductivity, such as an aluminum alloy. Also, in order to prevent seizure even if the laps or the lap and the end plate surface are in contact with each other or to lubricate, the inner surface of the scroll fluid machine has a surface such as anodized film treatment or resin coating compatible with aluminum alloy. It is desirable to apply a treatment.

【0059】このように構成したスクロール流体機械の
動作を、始めに圧縮機側について説明する。ベルトによ
りプーリー24に動力が伝達されると、クランク軸7が
回転する。それとともに、タイミングベルト11により
連結された補助クランク軸8が、同期回転する。2つの
クランク軸7、8に係止された旋回スクロール3は、自
転することなく、クランク軸の偏心量だけ偏心した旋回
運動をする。
The operation of the scroll fluid machine configured as described above will be described first on the compressor side. When power is transmitted to the pulley 24 by the belt, the crankshaft 7 rotates. At the same time, the auxiliary crankshaft 8 connected by the timing belt 11 rotates synchronously. The orbiting scroll 3 locked to the two crankshafts 7 and 8 makes an orbital motion eccentric by the amount of eccentricity of the crankshaft without rotating.

【0060】旋回スクロール3が旋回運動すると、吸入
ポート22、23から空気が吸入室20、21内に流入
する。流入した空気は、旋回スクロール3と固定スクロ
ール1により形成された圧縮作動室14が、外周部から
中心部に移動することにより、体積を減らして所定圧力
まで圧縮される。圧縮されて高圧になった空気は、固定
スクロール1に形成した吐出ポート4からスクロール流
体機械外へ供給される。
When the orbiting scroll 3 orbits, air flows into the suction chambers 20 and 21 from the suction ports 22 and 23. The inflowing air is compressed to a predetermined pressure by reducing the volume by moving the compression working chamber 14 formed by the orbiting scroll 3 and the fixed scroll 1 from the outer peripheral portion to the central portion. The compressed high-pressure air is supplied from the discharge port 4 formed in the fixed scroll 1 to the outside of the scroll fluid machine.

【0061】なお、圧縮作動室14が吸入口22、23
に達する前の位置、すなわち圧縮作動室14の上流側
に、吸込み気体中に水を混入させる水注入手段を設けて
もよい。水注入の際には、ポンプによる圧送や圧力差を
利用する。水を注入するする位置は吸入口22、23に
限るものではなく、吸入室20、21や圧縮作動室14
であってもよい。このように圧縮作動室14に水を注入
すると、圧縮に伴う発熱を低く抑えることができる。ま
た、スクロールラップ同士のシール部に水が介在すると
シール効果が大になるとともに、シール部が接触したと
きには水が潤滑材となるので、異常摩耗の発生を抑制で
きる。
It should be noted that the compression working chamber 14 is
May be provided at a position before reaching the pressure, that is, at the upstream side of the compression working chamber 14, for mixing water into the suction gas. At the time of water injection, pumping or pressure difference by a pump is used. The position for injecting water is not limited to the suction ports 22 and 23, but may be the suction chambers 20 and 21 or the compression working chambers 14.
It may be. When water is injected into the compression working chamber 14 in this manner, heat generation due to compression can be suppressed to a low level. In addition, when water is interposed in the seal portion between the scroll wraps, the sealing effect is enhanced, and when the seal portion comes into contact, water serves as a lubricant, so that occurrence of abnormal wear can be suppressed.

【0062】次に、膨張機側の動作について説明する。
固定スクロール2の吸入口5に大気圧よりも高圧の気体
(空気)が導入されると、旋回スクロール3は膨張作動
室15の内側と外側の圧力差により圧縮機側とは異なる
向きに旋回運動する。この結果、2本のクランク軸7、
8はプーリ25a、25bから動力が与えられなくとも回転
する。
Next, the operation of the expander will be described.
When gas (air) having a pressure higher than the atmospheric pressure is introduced into the suction port 5 of the fixed scroll 2, the orbiting scroll 3 orbits in a direction different from the compressor side due to a pressure difference between the inside and outside of the expansion working chamber 15. I do. As a result, the two crankshafts 7,
8 rotates without power from pulleys 25a and 25b.

【0063】膨張作動室15内の高圧空気は、旋回スクロ
ール3を旋回運動させながら次第に外周側に移動する。
その際高圧空気の圧力も次第に減少する。高圧空気が膨
張すると、空気の温度が低下するから、スクロール部材
を冷却する効果もある。つまり、圧縮作動室側で発生し
た熱を膨張作動室側の冷熱で冷却できる。なお、膨張機
側にも水を注入してもよい。水を膨張機側に注入する
と、スクロール流体機械全体を低い温度に保つことが可
能になる。
The high-pressure air in the expansion working chamber 15 gradually moves to the outer peripheral side while orbiting the orbiting scroll 3.
At that time, the pressure of the high-pressure air also gradually decreases. When the high-pressure air expands, the temperature of the air decreases, so that there is also an effect of cooling the scroll member. That is, the heat generated in the compression working chamber can be cooled by the cold heat in the expansion working chamber. Note that water may be injected into the expander. Injecting water into the expander allows the entire scroll fluid machine to be kept at a low temperature.

【0064】旋回スクロール3では、鏡板の表裏で渦巻
きの巻き方向を互いに反対にしているから、旋回スクロ
ールの圧縮作動室側が圧縮動作をし、反対側の膨張作動
室が膨張動作する。そのため、圧縮動作に必要な動力は
膨張機側の出力により軽減される。その結果、クランク
軸7に供給する動力を大幅に低減できる。
In the orbiting scroll 3, since the winding directions of the spirals are opposite to each other on the front and back of the end plate, the compression working chamber side of the orbiting scroll performs a compression operation, and the opposite expansion working chamber expands. Therefore, the power required for the compression operation is reduced by the output of the expander. As a result, the power supplied to the crankshaft 7 can be significantly reduced.

【0065】スクロール流体機械の運転中には、旋回鏡
板3の表裏の作動室内14、15のガス圧力が均衡する
から、両作動室14、15内のスラストガス力の総和は
ほぼ等しい。スラスト力が釣り合っているから、旋回ス
クロール3はいずれの固定スクロール1、2に対しても
強く押しつけられることはない。したがって、ラップの
先端面に設けたチップシールに働く荷重を小さくするこ
とができ、チップシールの摩耗を低減できる。また、両
クランク軸7、8を支持する各軸受17、18にも大き
なスラスト力が作用しないので、軸受の長寿命化が可能
になる。
During operation of the scroll fluid machine, the gas pressures in the working chambers 14 and 15 on the front and back of the orbiting head plate 3 are balanced, so that the sum of the thrust gas forces in the working chambers 14 and 15 is substantially equal. Since the thrust forces are balanced, the orbiting scroll 3 is not strongly pressed against any of the fixed scrolls 1 and 2. Therefore, the load acting on the tip seal provided on the tip end surface of the wrap can be reduced, and the wear of the tip seal can be reduced. Further, since a large thrust force does not act on each of the bearings 17, 18 supporting the crankshafts 7, 8, the life of the bearings can be extended.

【0066】本実施例においては、固定スクロール1、
2の外表面側にフィンを設けて冷却流路を形成し、旋回
スクロール3の鏡板に冷却通路を、固定スクロールと旋
回スクロールの外周間にも冷却通路をそれぞれ形成した
ので、スクロール流体機械の内外部を一斉に冷却可能で
ある。これにより、固定スクロールと旋回スクロールの
いずれの熱膨張も低減でき、熱膨張量の管理が容易にな
り、スクロールラップ間の隙間の維持管理が容易にな
る。スクロールラップ間の隙間を一定に保てれば、スク
ロールの信頼性及び性能が向上する。
In this embodiment, the fixed scroll 1
A fin is provided on the outer surface side of 2 to form a cooling passage, a cooling passage is formed in the end plate of the orbiting scroll 3, and a cooling passage is also formed between the outer periphery of the fixed scroll and the outer periphery of the orbiting scroll. The outside can be cooled all at once. Thereby, the thermal expansion of both the fixed scroll and the orbiting scroll can be reduced, the amount of thermal expansion can be easily managed, and the maintenance and management of the gap between the scroll wraps can be easily performed. If the gap between the scroll wraps is kept constant, the reliability and performance of the scroll are improved.

【0067】本発明の他の実施例を、図7に示す。本発
明が、上記実施例と異なる点は、クランク軸30を1本
にし、そのクランク軸30の両端部にファン38a、3
8bを設け、さらに軸の一端側を、カップリング36を
介して電動機37の出力軸に連結したことにある。クラ
ンク軸30は、固定スクロール31、32と、この固定
スクロール31、32の各スクロールラップと噛合うス
クロールラップを有する両歯形の旋回スクロール33と
のそれぞれの中央部に配置されている。さらに、クラン
ク軸30は軸受34、35により支持されている 旋回スクロール33及び固定スクロール31、32の中
央部にクランク軸30が設けてあるので、圧縮作動室3
9から吐出される吐出空気は、固定スクロール31の中
央部付近に形成した吐出口から、固定スクロールの側面
に形成した吐出ポート41に導かれる。同様に、固定ス
クロール32の側面に形成した吸入ポート42から固定
スクロール32の中央部近傍に形成した吸入口を経て膨
張作動室40に高圧空気が導かれる。旋回スクロール3
3の外周部には、図示しない自転防止手段が固定スクロ
ール側に配置されている。
FIG. 7 shows another embodiment of the present invention. The present invention is different from the above-described embodiment in that the crankshaft 30 is made into one, and the fan 38a,
8b, and one end of the shaft is connected to the output shaft of the electric motor 37 via the coupling 36. The crankshaft 30 is disposed at the center of each of the fixed scrolls 31 and 32 and a double-toothed orbiting scroll 33 having a scroll wrap that meshes with each of the fixed scrolls 31 and 32. Further, since the crankshaft 30 is provided at the center of the orbiting scroll 33 and the fixed scrolls 31 and 32 supported by bearings 34 and 35, the compression working chamber 3 is provided.
The discharge air discharged from 9 is guided from a discharge port formed near the center of the fixed scroll 31 to a discharge port 41 formed on a side surface of the fixed scroll. Similarly, high-pressure air is guided from the suction port 42 formed on the side surface of the fixed scroll 32 to the expansion working chamber 40 through the suction port formed near the center of the fixed scroll 32. Orbiting scroll 3
On the outer peripheral portion of 3, an anti-rotation preventing means (not shown) is arranged on the fixed scroll side.

【0068】本実施例によれば、図1に示した実施例と
同様の作用効果が得られる他、圧縮機として作用する側
も膨張機として作用する側も、冷却ファンにより強制的
に冷却できるので、冷却効果が増す。また、クランク軸
を1本にしたので、回転同期手段等が不要となり、部品
点数を大幅に低減できる。
According to this embodiment, the same operation and effect as those of the embodiment shown in FIG. 1 can be obtained, and both the side acting as a compressor and the side acting as an expander can be forcibly cooled by a cooling fan. Therefore, the cooling effect increases. In addition, since the number of crankshafts is one, no rotation synchronization means or the like is required, and the number of parts can be greatly reduced.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、両
歯形のスクロール圧縮機の各面を圧縮機と膨張機とに利
用しているので、小さな電動機容量で大容量の圧縮機を
実現できる。また、圧縮機に必要な動力の一部を膨張機
で回収しているので、燃料電池システムに用いたときに
空気圧縮機の必要動力を低減できる。
As described above, according to the present invention, since each surface of the double-toothed scroll compressor is used for the compressor and the expander, a large-capacity compressor with a small motor capacity can be used. realizable. Further, since a part of the power required for the compressor is recovered by the expander, the power required for the air compressor can be reduced when used in a fuel cell system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る燃料電池システムの系統図であ
る。
FIG. 1 is a system diagram of a fuel cell system according to the present invention.

【図2】本発明に係る動力回収形スクロール流体機械の
一実施例の縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of one embodiment of a power recovery type scroll fluid machine according to the present invention.

【図3】図2に示した旋回スクロールの縦断面図及び上
下面図である。
3 is a vertical sectional view and an upper and lower view of the orbiting scroll shown in FIG. 2;

【図4】図2のA−A断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;

【図5】図1に示したスクロール流体機械の側面図であ
る。
FIG. 5 is a side view of the scroll fluid machine shown in FIG. 1;

【図6】図1に示したスクロール流体機械の斜視図及び
旋回スクロール部の斜視図である。
6 is a perspective view of the scroll fluid machine shown in FIG. 1 and a perspective view of an orbiting scroll section.

【図7】本発明に係る動力回収形スクロール流体機械の
他の実施例の縦断面図である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the power recovery type scroll fluid machine according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2…固定スクロール、3、…旋回スクロール、4…
吐出ポート、5…吸入ポート、7…クランク軸、8…補
助クランク軸、10…熱膨張差吸収機構部材、11…タ
イミングベルト、12…鏡板冷却孔、14…圧縮作動
室、15…膨張作動室、20、21…吸入室、22、2
3…吸入ポート、24…プーリー、30…クランク軸、
31、32…固定スクロール、33…旋回スクロール、
37…電動機、38…ファン、39…圧縮作動室、40
…膨張作動室、41…吐出ポート、42…吸入ポート、
50…燃料電池本体、51…電解質、52…水素極、5
3…酸素極、55…水素室、56…空気室、57…空気
濾過器、58…吸入流路、59…圧縮機側、60…動力
回収形スクロール流体機械、61…上流流路、62…下
流流路、63…水捕集器、64…膨張機側、65…サイ
レンサ、66…貯水槽、68…電動弁、69…電動機、
72…制御装置、75…ヒータ、77…制御盤、78…
蓄電池、100…スクロール流体機械。
1, 2, fixed scroll, 3, orbiting scroll, 4 ...
Discharge port, 5: suction port, 7: crankshaft, 8: auxiliary crankshaft, 10: thermal expansion difference absorbing mechanism member, 11: timing belt, 12: mirror plate cooling hole, 14: compression working chamber, 15: expansion working chamber , 20, 21 ... suction chamber, 22, 2
3 ... suction port, 24 ... pulley, 30 ... crankshaft,
31, 32: fixed scroll, 33: orbiting scroll,
37: electric motor, 38: fan, 39: compression working chamber, 40
... expansion working chamber, 41 ... discharge port, 42 ... suction port,
50: fuel cell body, 51: electrolyte, 52: hydrogen electrode, 5
3: oxygen electrode, 55: hydrogen chamber, 56: air chamber, 57: air filter, 58: suction flow path, 59: compressor side, 60: power recovery type scroll fluid machine, 61: upstream flow path, 62 ... Downstream flow path, 63: water collector, 64: expander side, 65: silencer, 66: water storage tank, 68: electric valve, 69: electric motor,
72: control device, 75: heater, 77: control panel, 78:
Storage battery, 100: scroll fluid machine.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/06 H01M 8/06 K (72)発明者 椎木 和明 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 製作所産業機器グループ内 Fターム(参考) 3H029 AA02 AA09 AA16 AA23 AB02 BB12 BB42 CC03 CC05 CC07 CC08 CC27 CC47 3H039 AA01 AA14 BB13 BB28 CC02 CC03 CC08 CC17 CC32 CC34 CC49 5H027 AA06 DD00 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01M 8/06 H01M 8/06 K (72) Inventor Kazuaki Shiiki 390 Muramatsu, Shimizu, Shizuoka Prefecture Hitachi, Ltd. F term in the industrial equipment group of the factory (reference) 3H029 AA02 AA09 AA16 AA23 AB02 BB12 BB42 CC03 CC05 CC07 CC08 CC27 CC47 3H039 AA01 AA14 BB13 BB28 CC02 CC03 CC08 CC17 CC32 CC34 CC49 5H027 AA06 DD00

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】鏡板とこの鏡板の両側に形成された渦巻き
状のラップとを有する旋回スクロールと、この旋回スク
ロールのラップと噛合うラップを有する1対の固定スク
ロールとを備え、前記旋回スクロールに形成されたラッ
プの渦巻き方向を互いに逆方向にしたことを特徴とする
動力回収形スクロール流体機械。
An orbiting scroll having a mirror plate and spiral wraps formed on both sides of the mirror plate; and a pair of fixed scrolls having a wrap meshing with the wrap of the orbiting scroll. A power recovery type scroll fluid machine wherein the spiral directions of the formed wraps are opposite to each other.
【請求項2】前記1対の固定スクロールの一方の中央部
にこの動力回収形スクロール流体機械で圧縮された圧縮
空気の吐出ポートを形成し、他方の固定スクロールには
この動力回収形流体機械に大気圧より高圧の気体を供給
する吸入ポートを形成したことを特徴とする請求項1に
記載の動力回収形スクロール流体機械。
2. A discharge port for compressed air compressed by the power recovery type scroll fluid machine is formed at one central portion of the pair of fixed scrolls, and the other fixed scroll is provided with the power recovery type fluid machine. 2. The power recovery type scroll fluid machine according to claim 1, wherein a suction port for supplying a gas having a pressure higher than the atmospheric pressure is formed.
【請求項3】前記旋回スクロールを旋回運動させる複数
のクランク軸を備えることを特徴とする請求項1または
2に記載の動力回収形スクロール流体機械。
3. The apparatus according to claim 1, further comprising a plurality of crankshafts for orbiting the orbiting scroll.
3. The power recovery scroll fluid machine according to 2.
【請求項4】前記旋回スクロールを旋回運動させるクラ
ンク軸を旋回スクロールのほぼ中央部に保持し、このク
ランク軸の両軸端部に冷却ファンを取付けたことを特徴
とする請求項1または2に記載の動力回収形スクロール
流体機械。
4. A crankshaft for orbiting the orbiting scroll is held at a substantially central portion of the orbiting scroll, and cooling fans are attached to both ends of the crankshaft. The power recovery type scroll fluid machine according to the above.
【請求項5】前記中央部に吐出ポートを形成した側の固
定スクロールのラップと、このラップと噛合う旋回スク
ロールのラップとで形成される作動室側に、水を注入す
る手段を形成したことを特徴とする請求項2ないし4の
いずれか1項に記載の動力回収形スクロール流体機械。
5. A means for injecting water into a working chamber formed by a wrap of a fixed scroll having a discharge port formed in the central portion and a wrap of an orbiting scroll meshing with the wrap. The power recovery type scroll fluid machine according to any one of claims 2 to 4, wherein:
【請求項6】電動機と、この電動機で駆動されるスクロ
ール流体機械と、このスクロール流体機械で圧縮された
空気を水素ガスと反応させて電力を取出す燃料電池本体
と、この燃料電池本体から送られた空気を前記スクロー
ル流体機械に導く流路とを備え、前記スクロール流体機
械は、両歯形のスクロール流体機械の一方を圧縮機とし
て、他方を膨張機として使用するものであることを特徴
とする燃料電池システム。
6. An electric motor, a scroll fluid machine driven by the electric motor, a fuel cell main body for taking out electric power by reacting air compressed by the scroll fluid machine with hydrogen gas, and a fuel cell main body fed from the fuel cell main body. And a flow path for introducing air to the scroll fluid machine, wherein the scroll fluid machine uses one of a double-toothed scroll fluid machine as a compressor and the other as an expander. Battery system.
【請求項7】前記燃料電池本体から送られた空気を前記
スクロール流体機械に導く流路に、水分を捕集する捕集
器を介在させたことを特徴とする請求項6に記載の燃料
電池システム。
7. The fuel cell according to claim 6, wherein a collector for collecting moisture is interposed in a flow path for guiding air sent from the fuel cell body to the scroll fluid machine. system.
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002083618A (en) * 2000-09-06 2002-03-22 Hitachi Ltd Fuel cell system
JP2003203657A (en) * 2001-10-22 2003-07-18 Nsk Ltd Fuel cell system
JP2004047474A (en) * 2002-07-11 2004-02-12 Nsk Ltd Fuel cell system
JP2005317211A (en) * 2004-04-26 2005-11-10 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP2006132523A (en) * 2004-10-05 2006-05-25 Denso Corp Complex fluid machine
WO2006103821A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Scroll expander
US7861541B2 (en) 2004-07-13 2011-01-04 Tiax Llc System and method of refrigeration
JP2011112022A (en) * 2009-11-30 2011-06-09 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd Water-injection type scroll air compressor
JP2011163219A (en) * 2010-02-10 2011-08-25 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd Water injection type scroll air compressor
JP2011185247A (en) * 2010-03-11 2011-09-22 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd Water-filling type scroll air compressor
CN102242708A (en) * 2010-05-10 2011-11-16 株式会社日立产机系统 Water injected scroll air compressor
JP2013181506A (en) * 2012-03-02 2013-09-12 Yanmar Co Ltd Scroll type fluid machine
WO2020095386A1 (en) * 2018-11-07 2020-05-14 アネスト岩田株式会社 Scroll fluid machine
CN114725436A (en) * 2022-05-23 2022-07-08 北京亿华通科技股份有限公司 Control method of fuel cell air system
US20230069695A1 (en) * 2020-07-20 2023-03-02 Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. Scroll Compressor

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002083618A (en) * 2000-09-06 2002-03-22 Hitachi Ltd Fuel cell system
JP2003203657A (en) * 2001-10-22 2003-07-18 Nsk Ltd Fuel cell system
JP2004047474A (en) * 2002-07-11 2004-02-12 Nsk Ltd Fuel cell system
JP2005317211A (en) * 2004-04-26 2005-11-10 Toyota Motor Corp Fuel cell system
JP4582392B2 (en) * 2004-04-26 2010-11-17 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell system
US7861541B2 (en) 2004-07-13 2011-01-04 Tiax Llc System and method of refrigeration
JP2006132523A (en) * 2004-10-05 2006-05-25 Denso Corp Complex fluid machine
JP4549941B2 (en) * 2004-10-05 2010-09-22 株式会社デンソー Complex fluid machinery
WO2006103821A1 (en) * 2005-03-29 2006-10-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Scroll expander
JPWO2006103821A1 (en) * 2005-03-29 2008-09-04 三菱電機株式会社 Scroll expander
US7775783B2 (en) 2005-03-29 2010-08-17 Mitsubishi Electric Corporation Refrigeration system including a scroll expander
JP4584306B2 (en) * 2005-03-29 2010-11-17 三菱電機株式会社 Scroll expander
JP2011112022A (en) * 2009-11-30 2011-06-09 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd Water-injection type scroll air compressor
JP2011163219A (en) * 2010-02-10 2011-08-25 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd Water injection type scroll air compressor
US8672647B2 (en) 2010-02-10 2014-03-18 Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. Water injected scroll air compressor
US9145892B2 (en) 2010-02-10 2015-09-29 Hitachi Industrial Equipment Systems, Co., Ltd. Water injected scroll air compressor
JP2011185247A (en) * 2010-03-11 2011-09-22 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd Water-filling type scroll air compressor
CN102242708A (en) * 2010-05-10 2011-11-16 株式会社日立产机系统 Water injected scroll air compressor
JP2011236786A (en) * 2010-05-10 2011-11-24 Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd Water injection type scroll air compressor
JP2013181506A (en) * 2012-03-02 2013-09-12 Yanmar Co Ltd Scroll type fluid machine
WO2020095386A1 (en) * 2018-11-07 2020-05-14 アネスト岩田株式会社 Scroll fluid machine
US20230069695A1 (en) * 2020-07-20 2023-03-02 Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. Scroll Compressor
US11821423B2 (en) * 2020-07-20 2023-11-21 Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. Scroll compressor with inclined wall surface extending from the dust wrap
CN114725436A (en) * 2022-05-23 2022-07-08 北京亿华通科技股份有限公司 Control method of fuel cell air system
CN114725436B (en) * 2022-05-23 2023-10-10 北京亿华通科技股份有限公司 Control method of fuel cell air system

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