JP2002517662A - ロータリピストンブロワ - Google Patents

ロータリピストンブロワ

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JP2002517662A
JP2002517662A JP2000552401A JP2000552401A JP2002517662A JP 2002517662 A JP2002517662 A JP 2002517662A JP 2000552401 A JP2000552401 A JP 2000552401A JP 2000552401 A JP2000552401 A JP 2000552401A JP 2002517662 A JP2002517662 A JP 2002517662A
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バートン、ラッセル、エイチ
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バラード パワー システムズ インコーポレイティド
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    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/126—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with radially from the rotor body extending elements, not necessarily co-operating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 改善されたロータリピストンブロワは酸化剤流を燃料電池に供給する。一実施形態では、改善されたロータリピストンブロワは片持シャフトを含む。改善されたロータリピストンブロワはまた、オイルなし酸化剤流を電気化学燃料電池に供給することができる。改善されたロータリピストンブロワは、より少ない構成部分とより少ないシールを有し、従来の技術のロータリピストンブロワと比較して製造が容易である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の分野） 本発明は、燃料電池に酸化剤流を供給するためのロータリピストンブロワを提
供する。本発明の一実施形態はさらに、片持シャフトを有する改善されたロータ
リピストンブロワを提供する。
【０００２】 （発明の背景） 図１は、ドイツのロータリピストンブロワのメーカーであるＡｅｒｚｅｎｅｒ
Ｍａｓｃｈｉｎｅｎ Ｆａｂｒｉｋ ＧｍｂＨ（“Ａｅｒｚｅｎｅｒ”）によ
って出版されたカタログから模写したものである。図１は、従来の技術によるロ
ータリピストンブロワ１０の縦方向断面図を示す。２つのピストン１５、２０は
、それぞれのピストンシャフト３５、４０に取り付けられた調時歯車２５、３０
によって同じ速度で回転するように同期されている。ピストン１５は、モータ（
図示せず）に連結するためにハウジングから延びているシャフト３５に取り付け
られているので、被駆動ピストンと呼ばれる。ピストン２０は、このピストンの
回転が調時歯車２５、３０によって決められるので、二次ピストンと呼ばれる。
【０００３】 図２もやはりＡｅｒｚｅｎｅｒによって出版されたカタログから模写したもの
である。図２に示すように、回転するピストンはピストン１５、２０が互いに接
近して、ピストンハウジングがどのピストンにも接触しないように形成されてい
る。
【０００４】 ピストンハウジングは、２つの交差するボアホールの全体形状をなす内部表面
を持つピストンシリンダ４５を有する。ピストンハウジングは、ピストンの端部
に面するほぼ平坦な内部表面を有する２つの側板５０、５５を含む。
【０００５】 図２にある線図（ａ）〜（ｂ）は、ピストンシャフト１３５、１４０の方向に
見たピストンハウジングの内側の断面図を示す。ピストン１１５、１２０は一般
的に、図２に示すように少なくとも２つの突出部を有する本体を含む。突出部付
きピストン１１５、１２０の輪郭表面は、回転するピストン１１５の輪郭表面が
回転するピストン１２０の輪郭表面と通常は密に接近した状態になるように形成
されている。調時歯車（図２には図示せず）は、ピストンシャフト１３５、１４
０および対応するピストン１１５、１２０のすべてが確実に同じ速度で回転する
ようにして、ピストン１１５、１２０が互いに当たることを防止する。
【０００６】 図２は、さまざまな回転角で流体をピストンシリンダに対して圧縮するために
同じ速度で回転しながらピストンがどのように協働するかを示すことによって、
流体がロータリピストンを通って吹き出されるかを図式的に示す。プロセス流体
は入口孔１６０を通ってピストンシリンダ１４５に入り、同時にプロセス流体は
、一般的に入口孔１６０とは反対側にある出口孔１６５を通って出る。ピストン
１１５、１２０は、入る流体流が出る流体流から実質的に密封されるように形成
されている。しかし、２つのピストンの間およびピストンとピストンシリンダ１
４５との間には小さな隙間があるので、入る流体流と出る流体流とは完全に密封
されることはない。それは、これらの構成部分は互いに接触しないことが好まし
いからである。この配置の利点は、動く内部位構成部分の間に接触がないので潤
滑を必要とせず、またロータリピストンブロワをオイルなし流体流の供給に使用
できることである。
【０００７】 再度図１を参照すると、従来のロータリピストンブロワのピストンハウジング
は、少なくとも３つの部片、すなわちピストンシリンダ４５、および側板５０、
５５を含む。ある場合には、特に大きなブロワについては、組立とメンテナンス
を容易にするために、ピストンシリンダ４５、および側板５０、５５は各々複数
の部片を含むこともできる。ピストンハウジング構成部分間の密封をより良くす
るために、ガスケットを使用することもできる。ピストンシリンダ４５を側板５
０、５５に接合するために、例えばボルト、ナット、またはねじ孔付きフランジ
など、どのような周知の固定装置も使用することができる。
【０００８】 側板５０に取り付けた潤滑された固定ベアリング７０は、ピストンハウジング
と調時歯車２５、３０との間のシャフト３５、４０の一端を支持している。シャ
フト４０の反対端は、側板５５に取り付けられたフローティングベアリング７５
によって支持されている。例えば円筒状ローラベアリングにすることもできる第
４シャフトベアリング組立品８０は、シャフト３５を支持し、このシャフトはモ
ータ継手に連結するためにハウジングから延びている。シャフトベアリング７０
、７５、８０と側板５０、５５との間にはシール８５が設けられて、潤滑剤がピ
ストンハウジングに入ることを防止し、またピストンハウジング内部の流体が潤
滑剤を汚染したり潤滑剤をベアリングから吹き出させることを防止する。被駆動
シャフト３５がハウジングから延びているところに追加のシャフトシール９０を
設けることもできる。
【０００９】 従来技術のロータリピストンブロワの１つを上に説明し図１に示したが、これ
らのロータリピストンブロワの一般的設計に固有の欠点がいくつかある。例えば
１つの欠点は、ピストンが一般的に少なくとも３つの部片すなわちピストンシリ
ンダ４５および側板５０、５５から作られ、これら３つの構成部分はすべてピス
トンとシャフト組立品の適正な整列に寄与するので、したがってこれら３つの部
片の各々は適正な整列を確保するために入念に製造しなければないことである。
特に、側板５０、５５は両方ともベアリング７０、７５、８０用の支持物を提供
するので、側板５０、５５は両方とも正確に切削加工し、ピストンシャフト３５
、４０とピストン１５、２０がピストンシリンダ４５の中で適正に整列するよう
にピストンシリンダ４５と入念に組み立てることが必要である。ピストンシャフ
ト３５、４０の整列不良は、結果的にベアリングおよびシールの回転不均衡およ
び／または摩耗の加速を引き起こす可能性がある。ひどい整列不良は、ピストン
が回転中に互いにまたはピストンシリンダに当たる場合にはピストン１５、２０
とハウジングにひどい損傷を引き起こす可能性がある。
【００１０】 従来技術によるロータリピストンブロワのもう１つの欠点は、ピストンシャフ
ト３５、４０がそれぞれのピストン１５、２０の両側に支持されているので、４
つのシャフトベアリングがあり、各ベアリングは、ピストンハウジングの内部を
潤滑されたシャフトベアリングと調時歯車から隔離するためのシールを必要とす
ることである。図１に示すような周知のロータリピストンブロワの設計では、調
時歯車がピストンの片側に位置して、シャフトはモータに連結するためにピスト
ンの他の側から延びているので、ピストンの両側から延びる複数のシャフトを持
たなければならない。ロータリピストンブロワはオイルなしで汚染物に対して密
封されたプロセス流のために使用されるのが通常であるから、ピストンハウジン
グにおける開口部の数、およびピストンハウジングの近くのシールとベアリング
の配置の数を減らすことが得策であろう。
【００１１】 従来の技術では、燃料電池に酸化剤流を供給するためにロータリピストンブロ
ワを使用することは知られていない。携帯可能または低出力の燃料電池に酸化剤
流を供給するために必要なロータリピストンブロワは、一般に（燃料電池の動力
出力によって異なるが）通常入手可能なロータリピストンブロワよりも小さくな
るであろう。例えば、Ａｅｒｚｅｎｅｒから市販されているロータリピストンブ
ロワは、最小容量のモデルの３０ｍ3／時（５００リットル／分）から最大容量
のモデルの１５０００ｍ3／時までの取入れ流量を有する。一般的な携帯可能ま
たは低出力の燃料電池に必要な流量は、約６ｍ3／時（１００リットル／分）ま
たはそれ以下の程度である。
【００１２】 （発明の概要） 本発明は、図１に示す従来技術によるロータリピストンブロワより少ない構成
部分とより少ないシールを有し、製造がより容易である改善されたロータリピス
トンブロワを提供する。本発明はさらに、電気化学的燃料電池にオイルなし酸化
剤流を供給するためのロータリピストンブロワを提供する。
【００１３】 特に、本発明の改善されたロータリピストンブロワは、 ａ）縦方向軸を有する細長い駆動シャフトと、 ｂ）駆動シャフトの第１端部に取り付けられた被駆動ピストンと、 ｃ）駆動シャフトの縦方向軸に平行な縦方向軸を有する二次シャフトと、 ｄ）二次シャフトの第１端部に取り付けられた二次ピストンと、 ｅ）駆動シャフトに取り付けられた第１調時歯車と、 ｆ）二次シャフトに取り付けられた第２調時歯車であって、第１調時歯車と第
２調時歯車は連動している第２調時歯車と、 ｇ）被駆動ピストンと二次ピストンを囲むピストンハウジングであって、第１
側板と第２側板の間に挿入されたピストンシリンダを含み、第１側板は、駆動シ
ャフトの第２端部を支持するための駆動シャフトベアリング組立品を取り付ける
取付点と、二次シャフトの第２端部を支持するための二次シャフトベアリング組
立品を取り付ける取付点とを提供し、駆動シャフトと二次シャフトは第２端部の
みによって支持され、シャフトの第１端部は支持されていない、ピストンハウジ
ング を含む。
【００１４】 本発明の好ましい一実施形態では、駆動シャフトと二次シャフトの第１端部は
被駆動ピストンと二次ピストンのそれぞれの端部を越えて延びていない。駆動シ
ャフトと二次シャフトの第１端部は片持ちになっている（すなわち支持されてい
ない）ので、シャフト端部がそれぞれのピストンの端面を越えて延びる必要はな
い。本発明のこの特色は、第２側板を平らにして、ピストンシリンダへの開口部
が全くないようにすることができ、後者は本発明の好ましい実施形態のもう１つ
の特色である。
【００１５】 本発明によれば、第２側板は、ピストンシリンダの一端開口部を被うように形
成された平らな金属部片から作ることができる。従来の技術と比較して、平らで
シャフトベアリングを支えるための取付部のない側板を製造することははるかに
容易である。本発明のこの特色は、ピストンハウジングの両側でシャフトベアリ
ング取付部を整列させる必要がないので、製造費を低下させ、ピストンハウジン
グの組立を簡単にする。
【００１６】 本発明の一実施形態では、駆動シャフトと二次シャフトをそれぞれ支持するベ
アリング組立品は、シャフトを正しい方向に保持するローラベアリングである。
この好ましい実施形態では、改善されたシャフト支持部はベアリング組立品によ
って準備され、各ベアリング組立品は、駆動シャフトと二次シャフトの各々を支
持するために縦方向に離間した２つのベアリングを具備する。この好ましい実施
形態では、離間したベアリングは両方とも、被駆動シャフトと二次シャフトから
延びたそれぞれのシャフトの第２端部に位置する。
【００１７】 本発明の好ましい一実施形態では、第１および第２調時歯車が、それぞれ駆動
シャフトと二次シャフトの第２端部に（すなわち、ベアリング組立品と同じシャ
フト端部に）位置している。ある実施形態では、調時歯車は駆動シャフトと二次
シャフトの上、２つの支持ベアリングの中間に取り付けることができる。
【００１８】 製造時間を短縮し、切削加工工程の精度を高めるために、第１側板とピストン
シリンダを単一の金属部片から切削加工することもできる。各ピストンの孔はそ
れぞれのシャフトと同じ軸上にあるので、シャフトベアリング取付部を同じ部片
から切削加工した場合には、シャフトをピストンシリンダの中でより正確に整列
させることができる。ワンピースとして一体化された側板とシリンダも、同じ据
付品の中に作ることができ、これはすなわち部片を掴み直したり移動させること
なく、部片全体を切削加工することは可能であり、これは製造を簡単にし精度を
上げる。
【００１９】 改善されたロータリピストンブロワは、ベアリング組立品とピストンハウジン
グ内部との間に取り付けられたシャフトシールをさらに含むことができる。代わ
りに、ピストン側板の隣のベアリングを、潤滑された調時歯車を隔離するために
追加のシャフトシールと組み合わせて使用することもできる密封されたベアリン
グにすることもできる。本発明の１つの利点は、ピストンは片側からだけ支持さ
れているので、ピストンハウジングにはただ２つのシャフト開口部があるのみで
ある。４つのシャフト開口部を有する従来技術のブロワと比較して、最低４つの
シャフト開口部の代わりに、ただ２つのシャフトシールおよび／または密封され
たベアリングが必要なだけである。
【００２０】 本発明のロータリピストンブロワ、または実際に縮小された従来のロータリピ
ストンブロワのもう１つの利点は、燃料電池に５００標準リットル／分以下の低
圧酸化剤流を供給するために従来の技術において既に使用されている周知の酸化
剤供給装置に優る性能特性を提供できることである。例えば、従来の燃料電池シ
ステムにおいて使用される酸化剤供給装置は、ベーンブロワ、隔膜ポンプ、往復
動ピストン、および線形ピストン圧縮機を含む。
【００２１】 表Ｉは、１００リットル／分の流量、乾燥オイルなし空気で５ポンド／平方イ
ンチ（０．３５ｋｇ／ｃｍ2）の圧力増加の動作条件に基づいて、周知の酸化剤
供給装置と本発明のロータリピストンブロワの推定能率を比較したものである。 表Ｉ − ブロワと圧縮機の推定能率 ブロワの形式 能率（ワット／リットル／分） 本発明の改善されたロータリピストンブロワ ０．４ 比較例 ベーンブロワ ３．２ 隔膜ポンプ ２．４ ピストン（オイルなし） ３．０ 線形ピストン圧縮機 １．０
【００２２】 ベーンブロワと隔膜ポンプに関する数値は、より大きな市販のモデルの能率値
からスケールダウンすることにより推定したものである。この表から、ロータリ
ピストンブロワは、次に最も能率的な市販の圧縮機すなわち線形ピストン圧縮機
のほぼ２倍も能率的であると判定することができる。
【００２３】 表ＩＩは、同じ酸化剤供給装置の概算重量を比較したものである。 表ＩＩ − ブロワと圧縮機の概算重量 ブロワの形式 概算重量（ｋｇ） 本発明の改善されたロータリピストンブロワ １．０４ 比較例 ベーンブロワ ５．２ 隔膜ポンプ １１．６ ピストン（オイルなし） １３．６ 線形ピストン圧縮機 ８．３
【００２４】 改善されたロータリピストンブロワの重量は、中実の金属部片から切削加工さ
れた本発明のプロトタイプから割り出された。生産ロータリピストンブロワの重
量を減らすことが可能であろうと期待される。ベーンブロワと隔膜ポンプは選択
された動作条件のために必要なサイズでは入手できないので、この推定重量はよ
り大きなモデルからスケールダウンしたものである。表ＩＩを見ると、ロータリ
ピストンブロワは空気などの気体の吹き出しまたは圧縮を行なう他の周知の装置
と比較して有利な重量を有することがわかる。
【００２５】 したがって、燃料電池システムにおいて使用されるスケールダウンされた従来
のロータリピストンブロワは、このようなシステムにおいて使用される従来の酸
化剤供給装置を越える利点を提供する。しかし、ここに記載するような改善され
たロータリピストンブロワはここに記載のように特別の利点を提供し、これらの
利点のために燃料電池における使用には特に好ましい。
【００２６】 したがって、スケールダウンされた従来のロータリピストンブロワまたは本発
明の改善されたロータリピストンブロワを使用して、そのシステムがブロワから
延びる細長い駆動シャフトに連結された電気モータとブロワの入口ポートの上流
に取り付けられたフィルタとをさらに含む、電気化学燃料電池用の改善された酸
化剤供給システムを提供することができる。
【００２７】 本発明の好ましい一実施形態では、ロータリピストンブロワを含む改善された
酸化剤供給システムは、固体ポリマ燃料電池システムのために提供される。本発
明のロータリピストンブロワは、オイルまたは不純物が電気触媒や電解質などの
電池構成部分を汚染することによって燃料電池の性能を低下させる可能性がある
ために、燃料電池がきれいなオイルなし空気を必要とするので、この適用には特
に適している。燃料電池に酸化剤流を供給するために改善された酸化剤供給シス
テムを使用することのさらなる利点は、携帯可能で低出力の燃料電池システムに
は一般的にロータリピストンブロワが提供し得る低圧空気が必要なことである。
携帯可能で低出力の燃料電池を、約２０キロワット以下の電力出力を有する、お
よび／または約１０００標準リットル／分以下の酸化剤流を必要とする燃料電池
として定義することができる。
【００２８】 （好ましい実施形態の詳細な説明） 図３は、本発明の各特色の実施形態を組み込んだ改善されたロータリピストン
ブロワ２００の縦断面図である。細長い駆動シャフト２０５が被駆動ピストン２
１０から延びており、二次シャフト２１５が二次ピストン２２０から延びている
。連動する調時歯車２２５、２３０がそれぞれシャフト２０５、２１５の上に取
り付けられている。好ましい実施形態では、調時歯車２２５、２３０は連動する
歯である。ピストンハウジングは単体となったピストンシリンダおよび側板２４
５と個別の側板２５０とを含む。図示した実施形態では、各シャフト２０５、２
１５は内側ベアリング２７０と外側ベアリング２７５とによって支持されている
。両ベアリング２７０、２７５とも、単体となったピストンシリンダおよび側板
２４５と一体化された支持物の上に取り付けられている。２つのシャフトシール
２８５、２９０が設けられて、ピストンシリンダ２４５の内部と調時歯車２２５
、２３０との間を密封している。内側ベアリング２７０は、潤滑剤がピストンハ
ウジングの内部に入ることを完全に防止するための密封ベアリングである。代わ
りに、シャフトシール２８５、２９０を内側ベアリング２７０とピストンシリン
ダとの間に置くこともでき、この場合には内側ベアリング２７０は密封ベアリン
グである必要はない。
【００２９】 図３はさらに、改善されたロータリピストンブロワ２００の利点のいくつかを
示す。例えば、改善されたロータリピストンブロワ２００は、図１に示すブロワ
などの従来の技術によるロータリピストンブロワが必要とする４つのシール８５
と比較して少ない２つのシール２８５を必要とする。図３はまた、改善されたロ
ータリピストンブロワ２００が従来の技術の側板５５に較べてより簡単な側板２
５０を有することも示している。
【００３０】 モータ２９５は駆動シャフト２０５に連結されている。
【００３１】 本発明を特定の適用例での使用すなわち酸化剤流を燃料電池へ供給することに
ついて説明したが、本発明が、従来の技術によるロータリピストンブロワを現在
使用している適用分野、または空気などの低圧オイルなし流体の供給を必要とす
る適用分野にも使用できることは、当業者には理解されよう。
【００３２】 さらにまた、本発明の特定の要素、実施形態、および適用分野を図示し説明し
たが、特に前述の教示に照らして本開示の精神と範囲から逸脱することなく当業
者によって変更されることは可能であるから、本発明がここに図示説明したもの
に限定されないことは当然理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の技術によるロータリピストンブロワの縦断面図である。
【図２】 ピストンがさまざまな回転角でどのように相互作用するかを示す、従来の技術
によるピストンハウジングの横断面図を図示する一連の連続線図である。
【図３】 本発明の改善されたロータリピストンブロワの一実施形態の縦断面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年６月２日（２０００．６．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】 側板５０に取り付けた潤滑された固定ベアリング７０は、ピストンハウジング
と調時歯車２５、３０との間のシャフト３５、４０の一端を支持している。シャ
フト４０の反対端は、側板５５に取り付けられたフローティングベアリング７５
によって支持されている。例えば円筒状ローラベアリングにすることもできる第
４シャフトベアリング組立品８０は、シャフト３５を支持し、このシャフトはモ
ータ継手に連結するためにハウジングから延びている。シャフトベアリング７０
、７５、８０と側板５０、５５との間にはシール８５が設けられて、潤滑剤がピ
ストンハウジングに入ることを防止し、またピストンハウジング内部の流体が潤
滑剤を汚染したり潤滑剤をベアリングから吹き出させることを防止する。被駆動
シャフト３５がハウジングから延びているところに追加のシャフトシール９０を
設けることもできる。 従来の技術では、米国特許第５４６２８１５号が、燃料電池発電システムにお
ける酸化剤ガス供給器として不特定の空気ブロワまたは空気圧縮機の使用に言及
している。英国特許第１０３０４５８号は、ピストン室を形成するためにボルト
による組立を必要とする鋳物ハウジングおよび個別の端部閉止板を有する回転式
流体圧縮機を開示している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】 従来の技術では、酸化剤流を燃料電池に供給するためにロータリピストンブロ
ワを使用することは知られていない。酸化剤流を携帯可能または低出力燃料電池
に供給するために必要なロータリピストンブロワは一般に（燃料電池の動力出力
によって異なるが）通常入手可能なロータリピストンブロワよりも小さくなるで
あろう。例えば、Ａｅｒｚｅｎｅｒから市販されているロータリピストンブロワ
は、最小容量のモデルの８．３リットル／秒から最大容量のモデルの４１５０リ
ットル／秒までの取入れ流量を有する。一般的な携帯可能または低出力の燃料電
池に必要な流量は、約１．６リットル／秒またはそれ以下の程度である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】 本発明のロータリピストンブロワ、または実際に縮小された従来のロータリピ
ストンブロワのもう１つの利点は、燃料電池に８．３リットル／秒以下の低圧酸
化剤流を供給するために従来の技術において既に使用されている周知の酸化剤供
給装置に優る性能特性を提供できることである。例えば、従来の燃料電池システ
ムにおいて使用される酸化剤供給装置は、ベーンブロワ、隔膜ポンプ、往復動ピ
ストン、および線形ピストン圧縮機を含む。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２１】 表Ｉは、１．６リットル／秒の流量、乾燥オイルなし空気で３４ｋＰａの圧力
増加の動作条件に基づいて、周知の酸化剤供給装置と本発明のロータリピストン
ブロワの推定能率を比較したものである。 表Ｉ − ブロワと圧縮機の推定能率 ブロワの形式 能率（ワット／リットル／分） 本発明の改善されたロータリピストンブロワ ０．４ 比較例 ベーンブロワ ３．２ 隔膜ポンプ ２．４ ピストン（オイルなし） ３．０ 線形ピストン圧縮機 １．０
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】 本発明の好ましい一実施形態では、ロータリピストンブロワを含む改善された
酸化剤供給システムは、固体ポリマ燃料電池システムのために提供される。本発
明のロータリピストンブロワは、オイルまたは不純物が電気触媒や電解質などの
電池構成部分を汚染することによって燃料電池の性能を低下させる可能性がある
ために、燃料電池がきれいなオイルなし空気を必要とするので、この適用には特
に適している。燃料電池に酸化剤流を供給するために改善された酸化剤供給シス
テムを使用することのさらなる利点は、携帯可能で低出力の燃料電池システムに
は一般的にロータリピストンブロワが提供し得る低圧空気が必要なことである。
携帯可能で低出力の燃料電池を、約２０キロワット以下の電力出力を有する、お
よび／または約１７リットル／秒以下の酸化剤流を必要とする燃料電池として定
義することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３２】 さらにまた、本発明の特定の要素、実施形態、および適用分野を図示し説明し
たが、特に前述の教示に照らして本開示の範囲から逸脱することなく当業者によ
って変更されることは可能であるから、本発明がここに図示説明したものに限定
されないことは当然理解されよう。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 縦方向軸を有する細長い駆動シャフト（２０５）と、 前記駆動シャフト（２０５）の第１端部に取り付けられた被駆動ピストン（２
    １０）と、 前記駆動シャフト（２０５）の縦方向軸に平行な縦方向軸を有する二次シャフ
    ト（２１５）と、 前記二次シャフト（２１５）の第１端部に取り付けられた二次ピストン（２２
    ０）と、 前記駆動シャフト（２０５）に取り付けられた第１調時歯車（２２５）と、 前記二次シャフト（２１５）に取り付けられた第２調時歯車（２３０）であっ
    て、第１調時歯車と第２調時歯車は連動している第２調時歯車と、 前記被駆動ピストンと二次ピストン（２１０、２２０）を囲むピストンハウジ
    ングであって、第１側板（２４５）と第２側板（２５０）の間に挿入されたピス
    トンシリンダを含むピストンハウジングと を含む改善されたロータリピストンブロワ（２００）であって、 前記第１側板（２４５）は、ワンピースとして一体化された側板とピストンシ
    リンダであり、これは前記駆動シャフト（２０５）の第２端部を支持するために
    駆動シャフトベアリング組立品用取付部と、前記二次シャフト（２１５）の第２
    端部を支持するために二次シャフトベアリング組立品用取付部とを提供し、これ
    によって前記駆動シャフト（２０５）と前記二次シャフト（２１５）は前記第２
    端部のみによって支持され、前記第１端部は支持されないことを特徴とするロー
    タリピストンブロワ（２００）。
  2. 【請求項２】 前記駆動シャフトベアリング組立品が内側ベアリング（２７
    ０）と外側ベアリング（２７５）とを含み、前記内側および外側ベアリングは前
    記駆動シャフト（２０５）に沿って縦方向に離間し、前記第１側板（２４５）と
    一体化された支持物に取り付けられていることをさらに特徴とする請求項１に記
    載のロータリピストンブロワ（２００）。
  3. 【請求項３】 前記二次シャフトベアリング組立品が内側ベアリング（２７
    ０）と外側ベアリング（２７５）とを含み、前記内側および外側ベアリングは前
    記二次シャフト（２１５）に沿って縦方向に離間し、前記第１側板（２４５）と
    一体化された支持物に取り付けられていることをさらに特徴とする請求項２に記
    載のロータリピストンブロワ（２００）。
  4. 【請求項４】 前記第１および第２調時歯車（２２５、２３０）が、それぞ
    れ前記駆動シャフト（２０５）と前記二次シャフト（２１５）の前記第２端部に
    位置することをさらに特徴とする請求項３に記載のロータリピストンブロワ（２
    ００）。
  5. 【請求項５】 前記第２側板（２５０）が前記ピストンハウジングの内部に
    面する表面を有し、前記表面には開口部が全くないことをさらに特徴とする請求
    項１から請求項４までのいずれか一項に記載のロータリピストンブロワ（２００
    ）。
  6. 【請求項６】 シャフトシール（２８５、２９０）が、それぞれ前記駆動シ
    ャフト（２０５）と前記二次シャフト（２１５）に、前記それぞれの第１および
    第２調時歯車（２２５、２３０）と前記ピストンハウジングの内部との間で取り
    付けられていることをさらに特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一
    項に記載のロータリピストンブロワ（２００）。
  7. 【請求項７】 シャフトシール（２８５、２９０）が、それぞれ前記駆動シ
    ャフト（２０５）と前記二次シャフト（２１５）に、前記内側ベアリング（２７
    ０）のそれぞれ１つと前記ピストンハウジングの内部との間で取り付けられてい
    ることをさらに特徴とする請求項３に記載のロータリピストンブロワ（２００）
    。
  8. 【請求項８】 前記ベアリング組立品が前記ピストンハウジングの内部に隣
    接して配置された密封ベアリングを含むことをさらに特徴とする請求項１に記載
    のロータリピストンブロワ（２００）。
  9. 【請求項９】 前記第１側板（２４５）が単一の金属部片から切削加工され
    ていることをさらに特徴とする請求項１に記載のロータリピストンブロワ（２０
    ０）。
  10. 【請求項１０】 ロータリピストンブロワ（２００）と、前記ブロワ（２０
    ０）から延びた縦方向軸を有する細長い駆動シャフト（２０５）に連結された電
    気モータと、前記ブロワ（２００）の入口ポートの上流に取り付けられたフィル
    タとを含む、電気化学燃料電池のための改善された酸化剤供給システム。
  11. 【請求項１１】 前記ロータリピストンブロワ（２００）が、 前記駆動シャフト（２０５）の第１端部に取り付けられた被駆動ピストン（２
    １０）と、 前記駆動シャフト（２０５）の縦方向軸に平行な縦方向軸を有する二次シャフ
    ト（２１５）と、 前記二次シャフト（２１５）の第１端部に取り付けられた二次ピストン（２２
    ０）と、 前記駆動シャフト（２０５）に取り付けられた第１調時歯車（２２５）と、 前記二次シャフト（２１５）に取り付けられた第２調時歯車（２３０）であっ
    て、第１調時歯車と第２調時歯車は連動している第２調時歯車と、 前記被駆動ピストンと二次ピストン（２１０、２２０）を囲むピストンハウジ
    ングであって、第１側板（２４５）と第２側板（２５０）の間に挿入されたピス
    トンシリンダ をさらに含み、 前記第１側板は（２４５）は、前記駆動シャフト（２０５）の第２端部を支持
    するための駆動シャフトベアリング組立品用取付部と、前記二次シャフト（２１
    ５）の第２端部を支持するための二次シャフトベアリング組立品用取付部とを提
    供し、これによって、前記駆動シャフト（２０５）と前記二次シャフト（２１５
    ）は前記第２端部のみによって支持され、前記第１端部は支持されない、請求項
    １０に記載の酸化剤供給システム。
  12. 【請求項１２】 前記電気化学燃料電池が固体ポリマ電解質燃料電池である
    請求項１０に記載の酸化剤供給システム。
  13. 【請求項１３】 前記電気化学燃料電池が２０キロワット以下の動力出力を
    有する請求項１２に記載の酸化剤供給システム。
  14. 【請求項１４】 前記ブロワ（２００）が１０００標準リットル／分以下の
    入口流量を有する請求項１２に記載の酸化剤供給システム。
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