JP2002070762A - 燃料電池用スクロール型圧縮機 - Google Patents
燃料電池用スクロール型圧縮機Info
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04C29/045—Heating; Cooling; Heat insulation of the electric motor in hermetic pumps
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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
- F04C23/008—Hermetic pumps
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】低振動でコンパクトな、燃料電池用スクロール
型圧縮機を提供する。 【解決手段】固定スクロールと一体化したフロントハウ
ジング（１１０）と、このフロントハウジングに連結さ
れ少なくとも駆動クランク機構（１４０）の一部と駆動
モータ（１３０）の一部とを覆う一体成形されたセンタ
ーハウジング（１７０）と、センターハウジングに連結
され駆動モータのリア側を覆うリアハウジング（１９
０）と、により囲繞されたことを特徴とする燃料電池用
スクロール型圧縮機。センターハウジング１７０が一体
成形されていることにより、全体的な剛性が著しく向上
し、燃料電池用スクロール型圧縮機の振動を抑制するこ
とができる。
型圧縮機を提供する。 【解決手段】固定スクロールと一体化したフロントハウ
ジング（１１０）と、このフロントハウジングに連結さ
れ少なくとも駆動クランク機構（１４０）の一部と駆動
モータ（１３０）の一部とを覆う一体成形されたセンタ
ーハウジング（１７０）と、センターハウジングに連結
され駆動モータのリア側を覆うリアハウジング（１９
０）と、により囲繞されたことを特徴とする燃料電池用
スクロール型圧縮機。センターハウジング１７０が一体
成形されていることにより、全体的な剛性が著しく向上
し、燃料電池用スクロール型圧縮機の振動を抑制するこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池に圧縮気
体（圧縮水素、圧縮空気または圧縮酸素等）を供給する
スクロール型圧縮機に関するものである。詳しくは、コ
ンパクトで運転時の振動を抑制できる燃料電池用スクロ
ール型圧縮機に関するものである。
体（圧縮水素、圧縮空気または圧縮酸素等）を供給する
スクロール型圧縮機に関するものである。詳しくは、コ
ンパクトで運転時の振動を抑制できる燃料電池用スクロ
ール型圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧縮機の一種であるスクロール型圧縮機
は、高効率であり他の圧縮機に較べ軸長を短くできるた
め、家庭用エアコン、自動車用エアコン等に広く用いら
れている。さらに、最近では、燃料電池（水素−酸素
型）の電極に、空気（酸素）や水素（以下、便宜上、
「空気」、「空気等」と称する。）の圧縮気体を供給す
るためにもスクロール型圧縮機が用いられるようになっ
てきた。しかし、一般的に燃料電池は大量の空気等を必
要とする。従って、スクロール型圧縮機を用いて燃料電
池に空気等を供給する場合、その吐出量は相当大きくな
ければならず、スクロール型圧縮機の大型化や高速運転
化が必要となってくる。
は、高効率であり他の圧縮機に較べ軸長を短くできるた
め、家庭用エアコン、自動車用エアコン等に広く用いら
れている。さらに、最近では、燃料電池（水素−酸素
型）の電極に、空気（酸素）や水素（以下、便宜上、
「空気」、「空気等」と称する。）の圧縮気体を供給す
るためにもスクロール型圧縮機が用いられるようになっ
てきた。しかし、一般的に燃料電池は大量の空気等を必
要とする。従って、スクロール型圧縮機を用いて燃料電
池に空気等を供給する場合、その吐出量は相当大きくな
ければならず、スクロール型圧縮機の大型化や高速運転
化が必要となってくる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、燃料電池を電
気自動車等に搭載しようとすると、可能な限りコンパク
トであることが望ましく、特に、その胴径を小さくする
ことが望まれる。また、各家庭に燃料電池を据付けて使
用する場合でも、コンパクトである程好ましい。また、
高速運転化を図ると、振動が大きくなり易いが、その振
動、特に共振周波数付近の振動を少なくできると、補強
等を少なくでき、取付ブラケット等も軽量でコンパクト
にできる。従って、スクロール型圧縮機の振動低減は、
スクロール型圧縮機のコンパクト化にも繋がる。
気自動車等に搭載しようとすると、可能な限りコンパク
トであることが望ましく、特に、その胴径を小さくする
ことが望まれる。また、各家庭に燃料電池を据付けて使
用する場合でも、コンパクトである程好ましい。また、
高速運転化を図ると、振動が大きくなり易いが、その振
動、特に共振周波数付近の振動を少なくできると、補強
等を少なくでき、取付ブラケット等も軽量でコンパクト
にできる。従って、スクロール型圧縮機の振動低減は、
スクロール型圧縮機のコンパクト化にも繋がる。
【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、スクロール型圧縮機の振動の低減および
コンパクト化を図れる燃料電池用スクロール型圧縮機を
提供することを目的とする。そして、本発明者は、この
課題を解決するために、スクロール型圧縮機に適切なハ
ウジング構造を振動解析を行いつつ研究した。その研究
過程における一例を図３および図４に示す。図３に示す
スクロール型圧縮機２００は、固定スクロール２１０と
旋回スクロール２２０とからなる圧縮機構部と、モータ
主軸２３１に対して偏心して設けられたクランクピン２
３１ａにより旋回スクロール２２０を旋回させるクラン
ク機構部と、そのモータ主軸２３１を回転させる駆動モ
ータとを主構成とする駆動モータ部とからなる。このハ
ウジング構造は、４分割構造となっており、固定スクロ
ール２１０と一体化したフロントハウジングと、クラン
ク機構部を覆うクランクハウジング２７０と、駆動モー
タを覆うモータハウジング２８０と、駆動モータのリア
側を覆うリアハウジング２９０とからなる。なお、各ハ
ウジングは、ボルトにより締結されている。
たものであり、スクロール型圧縮機の振動の低減および
コンパクト化を図れる燃料電池用スクロール型圧縮機を
提供することを目的とする。そして、本発明者は、この
課題を解決するために、スクロール型圧縮機に適切なハ
ウジング構造を振動解析を行いつつ研究した。その研究
過程における一例を図３および図４に示す。図３に示す
スクロール型圧縮機２００は、固定スクロール２１０と
旋回スクロール２２０とからなる圧縮機構部と、モータ
主軸２３１に対して偏心して設けられたクランクピン２
３１ａにより旋回スクロール２２０を旋回させるクラン
ク機構部と、そのモータ主軸２３１を回転させる駆動モ
ータとを主構成とする駆動モータ部とからなる。このハ
ウジング構造は、４分割構造となっており、固定スクロ
ール２１０と一体化したフロントハウジングと、クラン
ク機構部を覆うクランクハウジング２７０と、駆動モー
タを覆うモータハウジング２８０と、駆動モータのリア
側を覆うリアハウジング２９０とからなる。なお、各ハ
ウジングは、ボルトにより締結されている。
【０００５】このスクロール型圧縮機２００について、
共振周波数付近の振動解析を行った結果を図４に示す
（解析方法については、後述する）。図４から解るよう
に、加振源となる圧縮機機構部で加速度の振れが非常に
大きくなっている。そして、クランクハウジング２７０
とモータハウジング２８０との接合付近での加速度も大
きい。また、その影響を受けて、駆動モータ部でも加速
度の振れが再び大きくなっている。従って、スクロール
型圧縮機全体として、著しく大きな振動をしていること
が解る。
共振周波数付近の振動解析を行った結果を図４に示す
（解析方法については、後述する）。図４から解るよう
に、加振源となる圧縮機機構部で加速度の振れが非常に
大きくなっている。そして、クランクハウジング２７０
とモータハウジング２８０との接合付近での加速度も大
きい。また、その影響を受けて、駆動モータ部でも加速
度の振れが再び大きくなっている。従って、スクロール
型圧縮機全体として、著しく大きな振動をしていること
が解る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、こ
のような実験等を通じてさらに鋭意研究し、試行錯誤を
重ねた結果、クランク機構部と駆動モータ部との間のハ
ウジングを分割構造とせず、一体構造とすることを思い
つき、本発明の燃料電池用スクロール型圧縮機を開発す
るに至ったものである。
のような実験等を通じてさらに鋭意研究し、試行錯誤を
重ねた結果、クランク機構部と駆動モータ部との間のハ
ウジングを分割構造とせず、一体構造とすることを思い
つき、本発明の燃料電池用スクロール型圧縮機を開発す
るに至ったものである。
【０００７】すなわち、本発明の燃料電池用スクロール
型圧縮機は、固定基盤に立設した固定渦巻部を有する固
定スクロールと、旋回基盤に立設した旋回渦巻部を有し
該固定スクロールに噛合って旋回可能な旋回スクロール
と、該旋回スクロールをモータ主軸に連なる駆動クラン
ク機構を介して旋回運動させる駆動モータとからなり、
該旋回スクロールの旋回により、該固定スクロールと該
旋回スクロールとで形成される圧縮室に気体が吸入され
ると共に該気体を圧縮吐出して燃料電池の電極に圧縮気
体を供給する燃料電池用スクロール型圧縮機において、
型圧縮機は、固定基盤に立設した固定渦巻部を有する固
定スクロールと、旋回基盤に立設した旋回渦巻部を有し
該固定スクロールに噛合って旋回可能な旋回スクロール
と、該旋回スクロールをモータ主軸に連なる駆動クラン
ク機構を介して旋回運動させる駆動モータとからなり、
該旋回スクロールの旋回により、該固定スクロールと該
旋回スクロールとで形成される圧縮室に気体が吸入され
ると共に該気体を圧縮吐出して燃料電池の電極に圧縮気
体を供給する燃料電池用スクロール型圧縮機において、
【０００８】前記固定スクロールと一体化したフロント
ハウジングと、該フロントハウジングに連結され少なく
とも前記駆動クランク機構の一部と前記駆動モータの一
部とを覆う一体成形されたセンターハウジングと、該セ
ンターハウジングに連結され該駆動モータのリア側を覆
うリアハウジングと、により囲繞されたことを特徴とす
る。少なくとも駆動クランク機構の一部と駆動モータの
一部とを覆うハウジングが一体成形による一体構造であ
るため、この部分の剛性が向上し、燃料電池用スクロー
ル型圧縮機全体の振動を抑制することができる。また、
フロントハウジングは、固定スクロールと一体化してい
るため、コンパクトである。そして、その部分の剛性も
向上し、一体成形されたセンターハウジングと協調し
て、全体的な振動抑制に一層の効果がある。
ハウジングと、該フロントハウジングに連結され少なく
とも前記駆動クランク機構の一部と前記駆動モータの一
部とを覆う一体成形されたセンターハウジングと、該セ
ンターハウジングに連結され該駆動モータのリア側を覆
うリアハウジングと、により囲繞されたことを特徴とす
る。少なくとも駆動クランク機構の一部と駆動モータの
一部とを覆うハウジングが一体成形による一体構造であ
るため、この部分の剛性が向上し、燃料電池用スクロー
ル型圧縮機全体の振動を抑制することができる。また、
フロントハウジングは、固定スクロールと一体化してい
るため、コンパクトである。そして、その部分の剛性も
向上し、一体成形されたセンターハウジングと協調し
て、全体的な振動抑制に一層の効果がある。
【０００９】そして、前記センターハウジングが、前記
モータ主軸のフロント側または前記駆動クランク機構の
リア側を支持する支持フレームを内部に有すると、好適
である。旋回スクロールを旋回させる駆動クランク機構
に近い部分に支持フレームを設けることにより、その周
辺の振動をより抑制できる。
モータ主軸のフロント側または前記駆動クランク機構の
リア側を支持する支持フレームを内部に有すると、好適
である。旋回スクロールを旋回させる駆動クランク機構
に近い部分に支持フレームを設けることにより、その周
辺の振動をより抑制できる。
【００１０】なお、必ずしも支持フレームはセンターハ
ウジングと一体成形されている必要はないが、一体成形
されていると、より剛性が向上して好ましい。また、便
宜的に「フロント」、「リア」と称しているが、これら
によって本発明に係る燃料電池用スクロール型圧縮機の
搭載位置等が制限されるものではない。また、一体成形
されるセンターハウジングは、ダイキャスト等の金型鋳
造、砂型鋳造、鍛造等、種々の製造方法により製作され
得る。また、本発明に係るスクロール型圧縮機が用いら
れる燃料電池は、水素や空気等の気体を必要とするもの
であれば良く、例えば、アルカリ水溶液型、固体高分子
型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型等の燃料電
池である。さらに、センターハウジングが一体成形され
ることにより、分割構造とした場合に較べて、部品点数
（ハウジング、接合面のシール部材、ボルト等）、組立
て工数の削減、軽量化等が図られるのは、言うまでもな
い。
ウジングと一体成形されている必要はないが、一体成形
されていると、より剛性が向上して好ましい。また、便
宜的に「フロント」、「リア」と称しているが、これら
によって本発明に係る燃料電池用スクロール型圧縮機の
搭載位置等が制限されるものではない。また、一体成形
されるセンターハウジングは、ダイキャスト等の金型鋳
造、砂型鋳造、鍛造等、種々の製造方法により製作され
得る。また、本発明に係るスクロール型圧縮機が用いら
れる燃料電池は、水素や空気等の気体を必要とするもの
であれば良く、例えば、アルカリ水溶液型、固体高分子
型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型等の燃料電
池である。さらに、センターハウジングが一体成形され
ることにより、分割構造とした場合に較べて、部品点数
（ハウジング、接合面のシール部材、ボルト等）、組立
て工数の削減、軽量化等が図られるのは、言うまでもな
い。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に、実施形態を挙げ、本発明
をより具体的に説明する。 （圧縮機の構造）図１に、本発明の一実施形態である燃
料電池用スクロール型圧縮機１００（以下、単に「圧縮
機１００」と称する。）の断面図を示した。圧縮機１０
０は、図３に示したスクロール型圧縮機２００と同様
に、圧縮機構部と、クランク機構部と、駆動モータ部と
からなり、燃料電池の酸素極に空気を圧送するものであ
る。以下、具体的に述べる。
をより具体的に説明する。 （圧縮機の構造）図１に、本発明の一実施形態である燃
料電池用スクロール型圧縮機１００（以下、単に「圧縮
機１００」と称する。）の断面図を示した。圧縮機１０
０は、図３に示したスクロール型圧縮機２００と同様
に、圧縮機構部と、クランク機構部と、駆動モータ部と
からなり、燃料電池の酸素極に空気を圧送するものであ
る。以下、具体的に述べる。
【００１２】圧縮機構部は、固定スクロール１１０と旋
回スクロール１２０とからなる。固定スクロール１１０
は、円盤状の固定基盤１１０ａと、この固定基盤１１０
ａから立設した渦巻状の固定渦巻部１１０ｂと、固定渦
巻部１１０ｂを覆う外周壁１１０ｃとからなる。そし
て、固定基盤１１０ａと外周壁１１０ｃとにより本発明
でいうフロントハウジングが形成される。なお、固定基
盤１１０ａの中央には燃料電池の酸素極に連なる吐出口
１１１が設けられている。旋回スクロール１２０も、円
盤状の旋回基盤１２０ａと、この旋回基盤１２０ａから
立設した渦巻状の旋回渦巻部１２０ｂとからなり、旋回
基盤１２０ａのリア側中央には有底円筒状の軸受部１２
０ｃが設けられ、その外周側には３箇所に均等に配設さ
れた有底円筒状の軸受部１２０ｄが設けられている。
回スクロール１２０とからなる。固定スクロール１１０
は、円盤状の固定基盤１１０ａと、この固定基盤１１０
ａから立設した渦巻状の固定渦巻部１１０ｂと、固定渦
巻部１１０ｂを覆う外周壁１１０ｃとからなる。そし
て、固定基盤１１０ａと外周壁１１０ｃとにより本発明
でいうフロントハウジングが形成される。なお、固定基
盤１１０ａの中央には燃料電池の酸素極に連なる吐出口
１１１が設けられている。旋回スクロール１２０も、円
盤状の旋回基盤１２０ａと、この旋回基盤１２０ａから
立設した渦巻状の旋回渦巻部１２０ｂとからなり、旋回
基盤１２０ａのリア側中央には有底円筒状の軸受部１２
０ｃが設けられ、その外周側には３箇所に均等に配設さ
れた有底円筒状の軸受部１２０ｄが設けられている。
【００１３】クランク機構部は、旋回スクロール１２０
に旋回運動（公転運動）を行わせる駆動クランク機構１
４０と、旋回スクロール１２０の自転を防止する従動ク
ランク機構１５０とからなる。駆動クランク機構１４０
は、前述の軸受部１２０ｃと、モータ主軸１３１のクラ
ンクピン１３１ａと、クランクピン１３１ａを支承する
ころ軸受１３７とで構成される。また、従動クランク機
構１５０は、前述の軸受部１２０ｄと、従動クランク軸
１５１のクランクピン１５１ａと、クランクピン１５１
ａを支承するラジアルボールベアリング１５３で構成さ
れる。そして、モータ主軸１３１は、ボールベアリング
１３８によりフロント側が支承されている。また、従動
クランク軸１５１のリア側は、複列のボールベアリング
１５２により支承されている。なお、モータ主軸１３１
には、旋回スクロール１２０の旋回時に生じる慣性モー
メントを打ち消すために、バランスウエイト１３１ｂが
設けられており、振動の低減化が図れている。
に旋回運動（公転運動）を行わせる駆動クランク機構１
４０と、旋回スクロール１２０の自転を防止する従動ク
ランク機構１５０とからなる。駆動クランク機構１４０
は、前述の軸受部１２０ｃと、モータ主軸１３１のクラ
ンクピン１３１ａと、クランクピン１３１ａを支承する
ころ軸受１３７とで構成される。また、従動クランク機
構１５０は、前述の軸受部１２０ｄと、従動クランク軸
１５１のクランクピン１５１ａと、クランクピン１５１
ａを支承するラジアルボールベアリング１５３で構成さ
れる。そして、モータ主軸１３１は、ボールベアリング
１３８によりフロント側が支承されている。また、従動
クランク軸１５１のリア側は、複列のボールベアリング
１５２により支承されている。なお、モータ主軸１３１
には、旋回スクロール１２０の旋回時に生じる慣性モー
メントを打ち消すために、バランスウエイト１３１ｂが
設けられており、振動の低減化が図れている。
【００１４】このクランク機構部は、後述する駆動モー
タ部と共にセンターハウジング１７０内に収納され、ク
ランク機構部と駆動モータ部とはセンターハウジング１
７０略中央に一体成形された支持フレーム１７１により
仕切られている。なお、前述のボールベアリング１３８
とボールベアリング１５２とは、この支持フレーム１７
１に嵌入されている。
タ部と共にセンターハウジング１７０内に収納され、ク
ランク機構部と駆動モータ部とはセンターハウジング１
７０略中央に一体成形された支持フレーム１７１により
仕切られている。なお、前述のボールベアリング１３８
とボールベアリング１５２とは、この支持フレーム１７
１に嵌入されている。
【００１５】駆動モータ部は、センターハウジング１７
０と、リアハウジング１９０と、それらの間に収納され
た駆動モータ１３０とにより構成される。先ず、駆動モ
ータ１３０は、軸中央を貫通するモータ主軸１３１と、
このモータ主軸１３１に嵌入されたロータ１３３と、さ
らにその外周側に設けられ、コイル１３５が巻回された
ステータ１３４とからなるインダクションモータであ
る。従って、駆動モータ１３０は、図示しないインバー
タにより回転数等が制御され得る。さらに、この駆動モ
ータ１３０を覆うセンターハウジング１７０の略中央に
は、ステータ１３４の位置に合わせてウォータジャケッ
ト１７１が設けられており、駆動モータ１３０が冷却水
により冷却されるようになっている。
０と、リアハウジング１９０と、それらの間に収納され
た駆動モータ１３０とにより構成される。先ず、駆動モ
ータ１３０は、軸中央を貫通するモータ主軸１３１と、
このモータ主軸１３１に嵌入されたロータ１３３と、さ
らにその外周側に設けられ、コイル１３５が巻回された
ステータ１３４とからなるインダクションモータであ
る。従って、駆動モータ１３０は、図示しないインバー
タにより回転数等が制御され得る。さらに、この駆動モ
ータ１３０を覆うセンターハウジング１７０の略中央に
は、ステータ１３４の位置に合わせてウォータジャケッ
ト１７１が設けられており、駆動モータ１３０が冷却水
により冷却されるようになっている。
【００１６】なお、圧縮機構部に冷却用ウォータジャケ
ットを設ける場合、センターハウジング１７０が一体的
であるため、センターハウジング１７０と連通する水路
を容易に形成することが可能となる。駆動モータ１３０
の後端では、リアハウジング１９０がセンターハウジン
グ１７０にボルト固定され、それらの間で駆動モータ１
３０を収納するモータ室が形成される。なお、リアハウ
ジング１９０の中央には、モータ主軸１３１がボールベ
アリング１３９により支承されると共にシール１３６に
より密閉されている。
ットを設ける場合、センターハウジング１７０が一体的
であるため、センターハウジング１７０と連通する水路
を容易に形成することが可能となる。駆動モータ１３０
の後端では、リアハウジング１９０がセンターハウジン
グ１７０にボルト固定され、それらの間で駆動モータ１
３０を収納するモータ室が形成される。なお、リアハウ
ジング１９０の中央には、モータ主軸１３１がボールベ
アリング１３９により支承されると共にシール１３６に
より密閉されている。
【００１７】こうして、駆動モータ１３０に電力が供給
されると、モータ主軸１３１が回転し、駆動クランク機
構１５０を介して旋回スクロール１２０が固定スクロー
ル１１０と噛み合いつつ旋回する。そして、図示しない
吸入口から、固定スクロール１１０と旋回スクロール１
２０との間に形成された圧縮室に空気が吸入され、旋回
スクロール１２０の旋回と共にこの吸入吸気が圧縮さ
れ、吐出口１１１から吐出されて、燃料電池の酸素極に
圧縮空気が供給される。
されると、モータ主軸１３１が回転し、駆動クランク機
構１５０を介して旋回スクロール１２０が固定スクロー
ル１１０と噛み合いつつ旋回する。そして、図示しない
吸入口から、固定スクロール１１０と旋回スクロール１
２０との間に形成された圧縮室に空気が吸入され、旋回
スクロール１２０の旋回と共にこの吸入吸気が圧縮さ
れ、吐出口１１１から吐出されて、燃料電池の酸素極に
圧縮空気が供給される。
【００１８】（振動解析）ところで、本実施形態に係る
圧縮機１００では、少なくとも駆動クランク機構１４０
の一部と駆動モータ１３０の一部とが一体成形されたセ
ンターハウジング１７０内に収納されている。そして、
その間の隔壁となる支持フレーム１７１もセンターハウ
ジング１７０と一体成形されている。そこで、このよう
なハウジング構造を採る場合と前述した中央で分割され
るハウジング構造（図３）を採る場合とについて、振動
特性を次のように調べた。なお、ここでは圧縮機１００
を例にとり説明するが、前述のスクロール型圧縮機２０
０の振動特性（図４）についても同様である。
圧縮機１００では、少なくとも駆動クランク機構１４０
の一部と駆動モータ１３０の一部とが一体成形されたセ
ンターハウジング１７０内に収納されている。そして、
その間の隔壁となる支持フレーム１７１もセンターハウ
ジング１７０と一体成形されている。そこで、このよう
なハウジング構造を採る場合と前述した中央で分割され
るハウジング構造（図３）を採る場合とについて、振動
特性を次のように調べた。なお、ここでは圧縮機１００
を例にとり説明するが、前述のスクロール型圧縮機２０
０の振動特性（図４）についても同様である。
【００１９】共振周波数 図１に示した圧縮機１００（完成品）の共振周波数をハ
ンマリング試験で求めた。ハンマリング試験は、圧縮機
１００の運転停止状態において、ハンマで衝撃を加え、
その振動を加速度ピックアップを用いて測定、解析した
ものである。その結果、本実施例の共振周波数は、６４
０Ｈｚであった。
ンマリング試験で求めた。ハンマリング試験は、圧縮機
１００の運転停止状態において、ハンマで衝撃を加え、
その振動を加速度ピックアップを用いて測定、解析した
ものである。その結果、本実施例の共振周波数は、６４
０Ｈｚであった。
【００２０】モード解析 次に、圧縮機１００の６箇所に加速度ピックアップを取
付け、ハンマリング試験により求めた共振周波数とほぼ
等しい振動数をもつ振動モードを、実機運転により求め
た。その結果、本実施形態では、回転数５０００ｒｐ
ｍ、吐出圧Ｐｄ／吸入圧Ｐｓ＝０．１３／０ＭＰａ（ゲ
ージ圧）で実機運転したときに現れる回転７次成分が、
ほぼ共振時の振動モードに相当した。このときにおけ
る、各圧縮機１００の各位置での振動状況（加速度）を
図２に示した。
付け、ハンマリング試験により求めた共振周波数とほぼ
等しい振動数をもつ振動モードを、実機運転により求め
た。その結果、本実施形態では、回転数５０００ｒｐ
ｍ、吐出圧Ｐｄ／吸入圧Ｐｓ＝０．１３／０ＭＰａ（ゲ
ージ圧）で実機運転したときに現れる回転７次成分が、
ほぼ共振時の振動モードに相当した。このときにおけ
る、各圧縮機１００の各位置での振動状況（加速度）を
図２に示した。
【００２１】評価 図２からも解るように、クランク機構部から圧縮機構部
に至る付近で、振動の減衰が著しく、振動の節が形成さ
れることが解った。これは、センターハウジング１７０
を一体構造としたことにより、圧縮機１００全体の剛性
が向上し、圧縮機１００全体が剛体的に振動しているた
めと考えられる。
に至る付近で、振動の減衰が著しく、振動の節が形成さ
れることが解った。これは、センターハウジング１７０
を一体構造としたことにより、圧縮機１００全体の剛性
が向上し、圧縮機１００全体が剛体的に振動しているた
めと考えられる。
【００２２】
【発明の効果】本発明の燃料電池用スクロール型圧縮機
によれば、振動を抑制でき、そして、全体的なコンパク
ト化も図れる。
によれば、振動を抑制でき、そして、全体的なコンパク
ト化も図れる。
【図１】本発明の一実施形態である燃料電池用スクロー
ル型圧縮機を示す断面図である。
ル型圧縮機を示す断面図である。
【図２】その実施形態の振動モードを示す図である。
【図３】その実施形態に対する比較形態の燃料電池用ス
クロール型圧縮機を示す断面図である。
クロール型圧縮機を示す断面図である。
【図４】その比較形態の振動モードを示す図である。
１１０ 固定スクロール（フロントハウジング） １２０ 旋回スクロール １３０ 駆動モータ １４０ 駆動クランク機構 １５０ 従動クランク機構 １７０ センターハウジング １７１ 支持フレーム １９０ リアハウジング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 俊郎 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 鏡味 雅直 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 奈須田 勉 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3H039 AA02 AA12 BB02 BB03 BB05 BB07 CC33 5H027 AA02
Claims (2)
- 【請求項１】固定基盤に立設した固定渦巻部を有する固
定スクロールと、旋回基盤に立設した旋回渦巻部を有し
該固定スクロールに噛合って旋回可能な旋回スクロール
と、該旋回スクロールをモータ主軸に連なる駆動クラン
ク機構を介して旋回運動させる駆動モータとからなり、 該旋回スクロールの旋回により、該固定スクロールと該
旋回スクロールとで形成される圧縮室に気体が吸入され
ると共に該気体を圧縮吐出して燃料電池の電極に圧縮気
体を供給する燃料電池用スクロール型圧縮機において、 前記固定スクロールと一体化したフロントハウジング
と、 該フロントハウジングに連結され少なくとも前記駆動ク
ランク機構の一部と前記駆動モータの一部とを覆う一体
成形されたセンターハウジングと、 該センターハウジングに連結され該駆動モータのリア側
を覆うリアハウジングと、 により囲繞されたことを特徴とする燃料電池用スクロー
ル型圧縮機。 - 【請求項２】前記センターハウジングは、前記モータ主
軸のフロント側または前記駆動クランク機構のリア側を
支持する支持フレームを内部に有する請求項１記載の燃
料電池用スクロール型圧縮機。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000259533A JP2002070762A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 燃料電池用スクロール型圧縮機 |
| US09/931,494 US20020025268A1 (en) | 2000-08-29 | 2001-08-16 | Outer shell structure of scroll compressor for fuel cell |
| DE10140456A DE10140456A1 (de) | 2000-08-29 | 2001-08-17 | Aussenschalenkonstruktion eines Scrollkompressors für eine Brennstoffzelle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000259533A JP2002070762A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 燃料電池用スクロール型圧縮機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002070762A true JP2002070762A (ja) | 2002-03-08 |
Family
ID=18747702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000259533A Pending JP2002070762A (ja) | 2000-08-29 | 2000-08-29 | 燃料電池用スクロール型圧縮機 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020025268A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002070762A (ja) |
| DE (1) | DE10140456A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003203657A (ja) * | 2001-10-22 | 2003-07-18 | Nsk Ltd | 燃料電池システム |
| US7265080B2 (en) | 2002-06-12 | 2007-09-04 | Nsk Ltd. | Rolling bearing, rolling bearing for fuel cell, compressor for fuel cell system and fuel cell system |
| JP2007247619A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Jtekt Corp | 燃料電池用圧縮機 |
| WO2011052166A1 (ja) * | 2009-10-26 | 2011-05-05 | サンデン株式会社 | スクロール型流体機械 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003035261A (ja) | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Toyota Industries Corp | 圧縮機 |
| JP4206799B2 (ja) * | 2003-03-31 | 2009-01-14 | 株式会社豊田自動織機 | 圧縮機 |
| JP4788351B2 (ja) * | 2006-01-19 | 2011-10-05 | 株式会社ジェイテクト | 燃料電池用過給機 |
| JP4779761B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2011-09-28 | 株式会社ジェイテクト | 燃料電池用圧縮機 |
| US8590324B2 (en) * | 2009-05-15 | 2013-11-26 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Compressor and oil-cooling system |
| US7810595B2 (en) * | 2009-09-24 | 2010-10-12 | Ise Corporation | System and method for initiating operation of a fuel cell hybrid vehicle |
| DE102021134255A1 (de) * | 2021-12-22 | 2023-06-22 | OET GmbH | Verdrängermaschine nach dem Spiralprinzip |
-
2000
- 2000-08-29 JP JP2000259533A patent/JP2002070762A/ja active Pending
-
2001
- 2001-08-16 US US09/931,494 patent/US20020025268A1/en not_active Abandoned
- 2001-08-17 DE DE10140456A patent/DE10140456A1/de not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003203657A (ja) * | 2001-10-22 | 2003-07-18 | Nsk Ltd | 燃料電池システム |
| US7265080B2 (en) | 2002-06-12 | 2007-09-04 | Nsk Ltd. | Rolling bearing, rolling bearing for fuel cell, compressor for fuel cell system and fuel cell system |
| JP2007247619A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Jtekt Corp | 燃料電池用圧縮機 |
| JP4706523B2 (ja) * | 2006-03-20 | 2011-06-22 | 株式会社ジェイテクト | 燃料電池用圧縮機 |
| WO2011052166A1 (ja) * | 2009-10-26 | 2011-05-05 | サンデン株式会社 | スクロール型流体機械 |
| CN102575671A (zh) * | 2009-10-26 | 2012-07-11 | 三电有限公司 | 涡旋式流体设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10140456A1 (de) | 2002-08-14 |
| US20020025268A1 (en) | 2002-02-28 |
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