JP2003203657A

JP2003203657A - 燃料電池システム

Info

Publication number: JP2003203657A
Application number: JP2002306048A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Yamazaki; 雅彦山崎; Michiharu Naka; 道治中
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2003-07-18
Anticipated expiration: 2022-10-21
Also published as: JP4306220B2

Abstract

(57)【要約】【課題】機器間に各種流体を圧送するための圧送機に
組み込まれる転がり軸受のグリース劣化を防止して、長
期にわたり安定動作を維持できる燃料電池システムを提
供する。【解決手段】少なくとも、燃料電池スタック及び各種
流体を輸送するための圧送機を具備する燃料電池システ
ムにおいて、前記圧送機が、フッ素樹脂とフッ素油とか
らなるフッ素グリース、もしくはウレア化合物と合成油
とからなるウレアグリース、もしくはリチウムコンプレ
ックスと合成油とからなるリチウムコンプレックスグリ
ースが封入された転がり軸受を備えることを特徴とする
燃料電池システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、メタノール、水の
ような燃料をガス化し、改質器で改質した後、ＣＯ除去
装置でＣＯ除去を行い、燃料電池スタック（燃料電池本
体）に燃料を供給し、発電を行う燃料電池システムに関
するものである。更に、本発明は、燃料供給源として、
水素タンク、水素貯蔵合金等の水素保存手段から燃料と
しての水素を燃料電池スタックに供給し、発電する燃料
電池システム、あるいは、メタノール水のような水素含
有化合物から改質器で水素を取り出し、ＣＯ除去装置等
の不純物除去装置で不純物を除去し、燃料電池スタック
に水素を供給し、発電する燃料電池システムに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】自動車、船舶、宇宙船等の動力源として
燃料電池を用いることの検討が進められているが、メタ
ノールを原料とする固体高分子電解質型燃料電池は、比
較的低温（１００℃以下）で発電が行われ、出力密度が
高く、低温で作動し、電池構成材料の劣化が少なく、起
動が容易である等の長所があることから、特に、自動車
等の輸送体の動力源として有効とされている。

【０００３】固体高分子電解質型燃料電池の基本的構成
は、固体高分子電解質膜の両面を、白金等の貴金属を触
媒とする多孔質のカソード（酸素極）とアノード（燃料
極）の両ガス拡散電極で挟んで重ね合わせてなるセル
を、セパレータを介して積層して燃料電池スタックと
し、各セパレータの表裏両面にガス通路を形成し、カソ
ード側のガス通路には酸化剤ガスを給排させ、アノード
側のガス通路には燃料ガスを給排させるようにし、更
に、燃料電池の反応が発熱反応であることから、数セル
に１つずつの冷却部が設けられた構成が一般的である。

【０００４】このような構成の固体高分子電解質型燃料
電池を用いた発電装置として、例えば、図１に示す如き
システム構成のものが知られている。即ち、固体高分子
電解質膜１の両面をカソード２とアノード３の両ガス拡
散電極で狭持してなるセルをセパレータを介して積層し
て燃料電池スタックとし、更に数セルに１つずつの冷却
部４を備える固体高分子電解質型燃料電池Ｉのアノード
３入口側に、上流側より順に改質器５、熱交換器６、シ
フトコンバータ７、ＣＯ除去器８をそれぞれ設置し、燃
料タンク９から供給されるメタノールを、メタノール蒸
発器１０を経て改質器５に導入させるようにメタノール
供給ライン１１を設け、一方、水タンク１２からの水の
一部を蒸気発生器１３で水蒸気にして送る水蒸気ライン
１４をメタノール供給ライン１１に接続してメタノール
と水蒸気とを改質器５に導入して水蒸気改質を行わせる
ようにすると共に、水の他の一部を、冷却用として熱交
換器６とＣＯ除去器８を通過させるようにし、改質器５
で改質された燃料ガスＦＧを、熱交換器６で水タンク１
２からの冷却水により冷却した後、２００℃で運転され
るシフトコンバータ７でシフト反応を行って、固体高分
子電解質型燃料電池Ｉの触媒毒となる一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）の濃度をＣＯ除去器８が処理可能な濃度（１％以
下）に低減するようにする。また、１００〜１５０℃程
度で運転されるＣＯ除去器８でＣＯ除去処理された燃料
ガスＦＧが加湿器１５を経て固体高分子電解質型燃料電
池Ｉのアノード３へ供給するようにしてある。

【０００５】一方、固体高分子電解質型燃料電池Ｉのカ
ソード２の入口側には、酸化剤ガスとして空気Ａをター
ボチャージャ１６のコンプレッサ１７で圧縮して加湿器
１５を経て供給するようにすると共に、一部を分岐して
ＣＯ除去器８に入れてＣＯの燃焼に用いるようにしてあ
り、また、カソード２から排出されたカソード排ガスＣ
Ｇの全量と、アノード３から排出されたアノード排ガス
ＡＧの一部とを燃焼器１９で燃焼させた後、改質器５の
燃焼室に導入し、改質器５の改質室内のメタノールを改
質触媒の存在下で２５０℃になるように熱を吸熱して反
応させて燃料ガスＦＧに改質するようにしてある。

【０００６】また、改質器５の燃焼室より排出された排
ガスは、アノード３から排出されたアノード排ガスＡＧ
の一部とともに燃焼器２０で燃焼させられた後にタービ
ン１８に導いてコンプレッサ１７を駆動させるように
し、タービン１８から排出された排気ガスは蒸気発生器
１３、メタノール蒸発器１０を通して排気ガスとして排
出させるようにしてある。更に、水タンク１２からの冷
却水の一部は、加湿器１５を経て固体高分子電解質型燃
料電池Ｉの冷却部４を通過させられるようにしてあり、
冷却部４を通過させられた冷却水は、冷却器２１で冷却
されて水タンク１２へ入れられるようにしてあり、ま
た、カソード排ガスライン２２中の気水分離器２３及び
アノード排ガスライン２４中の気水分離器２５で各々分
離された水は、熱交換器６及びＣＯ除去器８を通過した
水とともに水タンク１２へ戻されるようにしてある。

【０００７】また、燃料電池として水素タンク方式も知
られており、例えば図２に示すようなシステム構成のも
のが知られている。図中、符号５１は、固体高分子電解
質膜を間に挟んで燃料極５３と酸化剤極５５とを相互に
対向配置し、更にセパレータで挟持して複数積層して構
成される燃料電池スタックである。また、符号５７は加
湿器であり、燃料ガスおよび酸化剤ガスが、それぞれ半
透膜を介して純水と隣接し、水分子が半透膜を通過する
ことにより燃料ガスおよび酸化剤ガスに対して加湿を行
うものである。

【０００８】水素タンク５９には水素が貯えられてお
り、この水素は燃料調圧弁６１により調圧された後、エ
ゼクタ圧送機６３、供給側水分離器６５及び加湿器５７
を通り、燃料電池スタック５１に対し燃料極５３の燃料
入口５３ａから供給される。燃料極５３の燃料出口５３
ｂから排出される水素と水蒸気との混合ガスは、排出側
水分離器６７、流路遮断弁６９を通り、エゼクタ圧送機
６３で原燃料ガスと混合され、この混合ガスが供給側水
分離器６５及び加湿器５７を経て燃料電池スタック５１
の燃料極５３に循環される。

【０００９】また、排出側水分離器６７と流路遮断弁６
９との間の配管７１には、パージ分岐部７３にて、水素
をパージさせるパージ配管７５が分岐接続され、パージ
配管７５にはパージガス遮断弁７７及びパージガス触媒
７９がそれぞれ設けられている。

【００１０】酸化剤としての空気は、圧送機８１によっ
て加湿器５７を経て燃料電池スタック１の酸化剤極５５
に、酸化剤入口５５ａから供給される。酸化剤極５５の
酸化剤出口５５ｂから排出される排気は、水蒸気と液水
を含み、水分離器８３によって液水分が分離される。水
分離器８３には、水素パージ時の空気供給用の空気パー
ジ配管８５及びパージガス遮断弁８７が設けてあり、水
素パージ時にはパージガス触媒７９に空気が供給されて
外部に排出される。また、空気パージ配管８５には、空
気排出管８９が分岐接続され、空気排出管８９には空気
調圧弁９１が設けられている。

【００１１】更に、燃料電池スタック５１の発電状態は
センサ（図示せず）で検知され、検知信号を受けて発電
状態に応じて、水素圧力及び空気圧力を燃料調圧弁５１
及び空気調圧弁９１で調整するようフィードバック制御
するとともに、空気流量をコンプレッサ８１の回転数に
より調整するようフィードバック制御する構成となって
いる。

【００１２】また、上記したような燃料電池システムで
は、蒸気となった燃料、燃料ガス、高温の燃料あるいは
圧縮空気を各機器間に送り込む必要があり、圧送ポンプ
やターボチャージャなど各種の圧送機が使用され、その
圧送機には多くの場合軸受が組み込まれている。

【００１３】例えば、図３はこのような圧送機の一例
（インペラ式圧送機）を示す断面図であるが、図示され
るように、回転軸３１にインペラ３２が取り付けられて
おり、この回転軸３１が転がり軸受３３ａ、３３ｂで支
持されている。そして、回転軸３１の高速回転に伴って
インペラ３２が高速回転すると、水蒸気吸込み口３４か
ら吸込まれた水蒸気がインペラ３２の遠心力で加圧さ
れ、ハウジング３５とバックプレート３６とで形成され
た加圧ボリュート３７を通って水蒸気吐出口３８から圧
送される。また、この圧送機では、シーリング部材３９
のシール性が低下してくると、水蒸気がインペラ３２の
背面の背面空間４０から回転軸３１とシーリング部材３
９との間隙４１を通って転がり軸受３３ａ、３３ｂに達
するため、これを防ぐためのバッフル４２とブッシュ４
３とが回転軸３１に付設されている。

【００１４】また、転がり軸受３３ａ、３３ｂには、潤
滑のためにグリースが封入され、従来ではリチウム石鹸
−鉱油系グリースが一般的に使用されている（例えば、
特許文献１参照）。しかし、特に改質器５で改質された
燃料ガスを燃料電池スタックに圧送する圧送機や、蒸気
発生器１３から改質器５に蒸気を圧送する圧送機では、
高温水蒸気下で使用されることから、グリースの耐熱性
も重要になっているが、リチウム石鹸−鉱油系グリース
は高温で劣化し易く、圧送機寿命やひいてはシステム全
体の寿命を短くしてしまうことが考えられる。更に、グ
リース中に揮発成分が多いと、これが燃料電池スタック
の触媒毒となることも考えられ、好ましいものではい。

【００１５】また、水素タンク方式燃料電池システムに
おいても、エゼクタ圧送機６３が同様の問題を抱えてい
る。

【特許文献１】特公平３−２６７１７号公報

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みてなされたものであり、機器間に各種流体を圧
送するための圧送機に組み込まれる転がり軸受のグリー
ス劣化を防止して、長期にわたり安定動作を維持できる
燃料電池システムを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
の結果、以下の通りのグリースを封入した転がり軸受を
燃料電池システムに使用することにより、より長寿命で
信頼性のあるものとすることができることを知見した。

【００１８】即ち、上記の目的を達成するために本発明
は、少なくとも、燃料電池スタック及び各種流体を輸送
するための圧送機を具備する燃料電池システムにおい
て、前記圧送機が、フッ素樹脂とフッ素油とからなるフ
ッ素グリース、もしくはウレア化合物と合成油とからな
るウレアグリース、もしくはリチウムコンプレックスと
合成油とからなるリチウムコンプレックスグリースが封
入された転がり軸受を備えることを特徴とする燃料電池
システムを提供する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の燃料電池システム
に関して詳細に説明するが、燃料電池システム自体の構
成は制限されるものではなく、図１に示したような固体
高分子電解質型燃料電池システム並びに図２に示したよ
うな水素タンク方式燃料電池システムを例示することが
できる。

【００２０】また、圧送機についても制限はなく、図３
に示したようなインペラ式圧送機の他にも、例えば以下
に示すスクロール式、斜板式、スクリュー式等の圧送機
を使用できる。

【００２１】図４はスクロール式圧送機の一例を示す側
面断面図である。図示されるスクロール式圧送機１００
は、固定スクロール１１１と旋回スクロール１１２とか
らなる圧縮機構部１１０と、モータ主軸１２２に対して
偏心して設けられたクランクピン１２２ａにより旋回ス
クロール１１２を旋回させるクランク機構部１３０と、
モータ主軸１２２を回転させる駆動モータ部１２０とか
らなる。

【００２２】クランク機構部１３０は、旋回スクロール
１１２の自転を防止する自転防止機構１３２が配設され
ている。自転防止機構１３２には、図４に示すボールカ
ップリング１３４の他にもオルダムカップリングやピン
＆リングカップリング等がある。また、自転防止機構１
３２としては、特開２００２−７０７６２号公報に開示
されているような転がり軸受を用いたクランク機構が知
られているが、上記何れの自転防止機構を採用しても構
わない。

【００２３】固定スクロール１１１は、円盤状に形成さ
れた固定基盤１１１ａと、この固定基盤１１１ａから立
設した渦巻状の旋回渦巻部１１１ｃと、この旋回渦巻部
１１１ｃを覆う外周壁１１１ｂとからなる。旋回スクロ
ール１１２は、円盤状の旋回基盤１１２ｂと、この旋回
基盤１１２ｂから立設した渦巻状の旋回渦巻部１１２ａ
とからなる。旋回基盤１１２ｂのリア側中央には有底円
筒状の凹状部１１２ｃが設けられている。固定基盤１１
１ａにおける図４中上下方向略中央には、固定スクロー
ル１１１及び旋回スクロール１１２間で圧縮された空気
等の吐出口１１４が設けられている。

【００２４】凹状部１１２ｃをハウジングとして針状こ
ろ軸受１３３が凹状部１１２ｃの内周側に挿入されてい
る。この針状ころ軸受１３３は、モータ主軸１２２のク
ランクピン１２２ａを回転軸として、旋回スクロール１
１２を回転自在に支えている。

【００２５】駆動モータ部１２０において、駆動モータ
１２１は、モータ主軸１２２に嵌め合わされたロータ１
２３と、ロータ１２３の外周側に設けられてコイル１２
４を巻回されたステータ１２５とを、モータハウジング
１０１内に備えてなる。

【００２６】モータ主軸１２２は、モータハウジング１
０１に転がり軸受１０２を介して回転自在に支持される
とともに、リア側（図４中右側）の端部を転がり軸受１
０３を介してリアハウジング１０４に回転自在に支持さ
れている。また、モータ主軸１２２は、転がり軸受１０
２よりクランクピン１２２ａ側において、モータハウジ
ング１０１との間にシール１０６が介在されるととも
に、リア側（図４中右端部側）において、リアハウジン
グ１０４との間にシール１０７が介在されている。更
に、モータ主軸１２２には、バランスウェイト１２２ｂ
が設けられており、バランスウェイト１２２ｂによっ
て、旋回スクロール１１２の旋回時に生じる慣性モーメ
ントを打ち消され、振動低減が図られている。

【００２７】上記の如く概略構成されるスクロール式圧
送機１００では、駆動モータ１２１に電力が供給される
と、モータ主軸１２２が回転し、その回転が駆動クラン
ク機構１３０を介して旋回スクロール１１２に伝達され
る。旋回スクロール１１２は、モータ主軸１２２の回転
に伴って、固定スクロール１１１と噛み合いつつ旋回
し、図示しない吸入口から固定スクロール１１１との間
に空気等を吸入するとともに、固定スクロール１１１と
の間で圧縮させる。その後、圧縮された空気等を吐出口
１１４から燃料電池の電極側に吐出させる。

【００２８】また、スクロール式圧送機として図５に示
す構成のものも知られている。図示されるスクロール式
圧送機１４０において、クランク機構部１５０は、旋回
スクロール１１２に旋回運動を行わせる駆動クランク機
構１５１、及び旋回スクロール１１２の自転を防止する
従動クランク機構１５２で構成されている。

【００２９】従動クランク機構１５２は、旋回スクロー
ル１１２に設けられた凹状保持部１１２ｃと、従動クラ
ンク軸１５３のクランクピン１５３ａ及びクランクピン
１５３ａを旋回スクロール１１２に対して回転自在とす
る転がり軸受１５４とからなる。従動クランク軸１５３
は、クランクピン１５３ａとは反対側を転がり軸受１５
５を介してモータハウジング１０１に回転自在に支持さ
れている。

【００３０】また、従動クランク軸１５３には、モータ
主軸１２２と同様にバランスウェイト１５３ｂが設けら
れており、バランスウェイト１５３ｂによって、旋回ス
クロール１１２の旋回時に生じる慣性モーメントを打ち
消され、振動の低減が図られている。その他の構成及び
作用については、図４に示したスクロール式圧送機１０
０と同様であり、同一の部位には同一の符号を付してあ
る。

【００３１】図６は斜板式圧送機の一例を示す側面断面
図である。図示される斜板式圧送機１６０は、燃料電池
の電極に送る空気等の流体を、斜板１７１の回転に伴う
両頭ピストン１７２の往復動で圧縮する圧縮機構部１７
０と、駆動モータ１８１のモータ主軸１８２の回転によ
り圧縮機構部１７０を駆動する駆動モータ部１８０とを
備える。

【００３２】圧縮機構部１７０において、両頭ピストン
１７２は、シリンダブロック１６１のクランク室１６３
内にモータ主軸１８２の軸方向に沿って往復動可能に設
けられており、斜板１７１にシュー１７３を介して連結
されている。また斜板１７１は、モータ主軸１８２の外
周面に、モータ主軸１８２と一体回転可能に挿着されて
おり、シリンダブロック１６１内に設けられた支持部材
１６２に、スラスト軸受１７４を介して回転自在に支持
されている。

【００３３】駆動モータ部１８０において、駆動モータ
１８１は、モータ主軸１８２に嵌入されたロータ１８３
と、ロータ１８３の外周側に設けられ、コイル１８４を
巻回されたステータ１８５とを、モータハウジング１８
６内に備えてなる。

【００３４】モータ主軸１８２は、軸方向略中央より図
６中左側を、図６中左右一対の転がり軸受１８７を介し
てモータハウジング１８６に回転自在に支持されるとと
もに、軸方向略中央より図６中右側を、図６中左右一対
の転がり軸受１７５を介して支持部材１６２に回転自在
に支持されている。

【００３５】上記の如く構成される斜板式圧送機１６０
では、駆動モータ１８１に電力が供給されると、モータ
主軸１８２が回転し、その回転が斜板１７１及びシュー
１７３を介して両頭ピストン１７２に伝達される。両頭
ピストン１７２は、モータ主軸１８２の回転に伴ってク
ランク室１６３内で軸方向に沿って往復動することによ
り、空気等を吸入・圧縮させ、燃料電池の電極側に吐出
させる。

【００３６】図７はスクリュー式圧送機の一例を示す側
面断面図である。図示されるスクリュー式圧送機１９０
は、燃料電池の電極に送る空気等の流体を、主ロータ２
０１と副ロータ２０２とを噛み合わせて回転させること
で圧縮する圧縮機構部２００と、駆動モータ１８１のモ
ータ主軸１８２の回転により圧縮機構部２００を駆動す
る駆動モータ部１８０とを備える。なお、駆動モータ部
１８０については、図６に示した斜板式圧送機１６０と
同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。

【００３７】圧縮機構部２００において、主ロータ２０
１及び副ロータ２０２はそれぞれ、対応する螺旋状に形
成されて互いに噛み合わせることで協働して回転可能な
構成である。主ロータ２０１は、図７中左側の回転軸２
０１ａを図７中左右一対の転がり軸受２０３を介してハ
ウジング２０７に回転自在に支持されるとともに、図７
中右側の回転軸２０１ａを転がり軸受２０４を介してハ
ウジングに回転自在に支持されている。また、副ロータ
２０２は、図７中左側の回転軸２０２ａを図７中左右一
対の転がり軸受２０５を介してハウジング２０７に回転
自在に支持されるとともに、図７中右側の回転軸２０２
ａを転がり軸受２０６を介してハウジング２０７に回転
自在に支持されている。

【００３８】また、主ロータ２０１の図７中左右両側の
回転軸２０１ａにおいて、転がり軸受２０３，２０４に
対して軸方向内側には、ハウジング２０７との間にシー
ル２０８が介在されている。副ロータ２０２の図７中左
右両側の回転軸２０２ａにおいて、転がり軸受２０５，
２０６より軸方向内側には、ハウジング２０７との間に
シール２０９が介在されている。

【００３９】主ロータ２０１及び副ロータ２０２は、図
７中左側の回転軸２０１ａ，２０２ａにそれぞれ設けら
れた連結ギア２１０を介して連動される。主ロータ２０
１の図７中左側の回転軸２０１ａの左端部には、被駆動
ギア２１１が設けられており、被駆動ギア２１１は、駆
動モータ１８１のモータ主軸１８２に嵌合された駆動軸
１８８の駆動ギア１８９に噛合されている。従って、主
ロータ２０１は、モータ主軸１８２の回転を、駆動軸１
８８、駆動ギア１８９及び被駆動ギア２１１を介して伝
達される。主ロータ２０１の回転は、連結ギア２１０を
介して副ロータ２０２に伝達される。

【００４０】また、駆動軸１８８は、図７中左右一対の
転がり軸受２１２を介してハウジング２１３に回転自在
に支持されている。駆動軸１８８とハウジング２１３と
の間には、シール２１４が介在されている。

【００４１】上記の如く構成されるスクリュー式圧送機
１９０では、駆動モータ１８１に電力が供給されると、
モータ主軸１８２が回転し、その回転が駆動軸１８８、
駆動ギア１８９、被駆動ギア２１１を介して主ロータ２
０１の回転軸２０１ａに伝達される。同時に、主ロータ
２０１の回転軸２０１ａから連結ギア２１０を介して副
ロータ２０２の回転軸２０２ａに伝達される。主ロータ
２０１及び副ロータ２０２は、噛み合い回転することに
より、空気等を吸入・圧縮させ、燃料電池の電極側に吐
出させる。

【００４２】また、これら圧送機に組み込まれる各転が
り軸受にも構造上の制限がないが、シールもしくはシー
ルドを備えることが好ましい。そして、本発明において
は、これらの転がり軸受には、下記に詳述されるグリー
スが封入される。

【００４３】グリースとしては、耐水性、耐熱性に優れ
る、フッ素樹脂とフッ素油とからなるフッ素グリース、
もしくはウレア化合物と合成油とからなるウレアグリー
ス、もしくはリチウムコンプレックスと合成油とからな
るリチウムコンプレックスグリースを使用できる。リチ
ウム石鹸等の単純な金属石鹸系の増ちょう剤を使用した
グリースは、ウレア系やフッ素系の増ちょう剤等を使用
したグリースに比べ吸水性があるため、使用中に水分を
含みやすく、そのため軸受に錆を発生させたり、グリー
スそのものが流出しやすくなり好ましくない。また、軸
受に使用したときの通常の漏れも剪断安定性に優れるコ
ンプレックス石鹸、ウレア系グリースまたはフッ素樹脂
系グリースが優れている。

【００４４】具体的には、増ちょう剤となるフッ素樹脂
としては、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ樹脂）、四フッ
化エチレン-パーフルオロエチレンアルキルビニルエー
テル共重合体（ＰＦＡ樹脂）、四フッ化エチレン-エチ
レン共重合体（ＦＥＰ樹脂）、フッ化ビニリデン（ＰＶ
ＤＦ）等の微粉末を挙げることができる。また、リチウ
ムコンプレックス石鹸としては、アゼライン酸とセバシ
ン酸との混合物を水酸化リチウムでケン化したもの等を
挙げることができる。また、ウレア化合物としては、ジ
ウレア、トリウレア、テトラウレア、ポリウレア等を挙
げることができる。

【００４５】何れのグリースにおいても、増ちょう剤が
グリース全量に対して５〜５０質量％含まれるようにす
るのが良い。増ちょう剤含有量がこの範囲であれば、グ
リース漏れを有効に防ぐことができる。また、増ちょう
剤含有量が５質量％未満では、良好なグリース状が得ら
れず、５０質量％を越えるとグリースが硬化し好ましく
ない。

【００４６】一方、基油については、フッ素油として
は、パーフルオロポリエーテル油、クロロパーフルオロ
エーテル油等が挙げられる。また、合成油としては、エ
ーテル油、エステル油、合成炭化水素油、シリコーン油
が好ましく、具体的には、合成炭化水素油としてはポリ
−α−オレフィン油等を、エーテル油としてはジアルキ
ルジフェニルエーテル油、アルキルトリフェニルエーテ
ル油、アルキルテトラフェニルエーテル油等を、エステ
ル油としてはジエステル油、ポリオールエステル油また
はこれらのコンプレックスエステル油、芳香族エステル
油、メチルシリコーン油、フェニルメチルシリコーン
油、フルオロシリコーン油等を挙げることができる。こ
れらの合成油は、単独で使用してもよく、混合油として
使用してもよい。中でも、高温、高速での潤滑性能並び
に潤滑寿命を考慮すると、エステル油、エーテル油の含
有が望ましい。また、必要に応じて鉱油を配合してもよ
く、鉱油としてはパラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油を
挙げることができる。

【００４７】また、これらグリースには、適切な防錆性
を付与するため各種の防錆剤を加えるのがよい。特に限
定はしないが、フッ素油以外の基油の場合はエステル
系、アミン系、スルホン酸やカルボン酸の金属塩系、界
面活性剤系の防錆剤が好適である。

【００４８】更には、二流化モリブデンやグラファイド
等の固体潤滑剤を添加してもよく、下記に示すような各
種添加剤を添加してもよい。

【００４９】〔酸化防止剤〕酸化防止剤としてゴム、プ
ラスチック、潤滑油等に添加する老化防止剤、オゾン劣
化防止剤、酸化防止剤から適宜選択して使用する。例え
ば、以下の化合物を使用することができる。即ち、フェ
ニル−１−ナフチルアミン、フェニル−２−ナフチルア
ミン、ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、ジピリジ
ルアミン、フェノチアジン、Ｎ−メチルフェノチアジ
ン、Ｎ−エチルフェノチアジン、３，７−ジオクチルフ
ェノチアジン、ｐ，ｐ′−ジオクチルジフェニルアミ
ン、Ｎ，Ｎ′−ジイソプロピル−ｐ−フェニレンジアミ
ン、Ｎ，Ｎ′−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジ
アミン等のアミン系化合物、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ジ
ブチルフェノール等のフェノール系化合物等を使用する
ことができる。

【００５０】〔防錆剤・金属不活性化剤〕防錆剤とし
て、例えば以下の化合物を使用することができる。即
ち、有機スルホン酸のアンモニウム塩、バリウム、亜
鉛、カルシウム、マグネシウム等アルカリ金属、アルカ
リ土類金属の有機スルホン酸塩、有機カルボン酸塩、フ
ェネート、ホスホネート、アルキルもしくはアルケニル
こはく酸エステル等のアルキル、アルケニルこはく酸誘
導体、ソルビタンモノオレエート等の多価アルコールの
部分エステル、オレオイルザルコシン等のヒドロキシ脂
肪酸類、１−メルカプトステアリン酸等のメルカプト脂
肪酸類あるいはその金属塩、ステアリン酸等の高級脂肪
酸類、イソステアリルアルコール等の高級アルコール
類、高級アルコールと高級脂肪酸とのエステル、２，５
−ジメルカプト−１，３，４−チアジアゾール、２−メ
ルカプトチアジアゾール等のチアゾール類、２−（デシ
ルジチオ）−ベンゾイミダゾール、ベンズイミダゾール
等のイミダゾール系化合物、あるいは、２，５−ビス
（ドデシルジチオ）ベンズイミダゾール等のジスルフィ
ド系化合物、あるいは、トリスノニルフェニルフォスフ
ァイト等のリン酸エステル類、ジラウリルチオプロピオ
ネート等のチオカルボン酸エステル系化合物等を使用す
ることができる。また、亜硝酸塩等も使用することがで
きる。金属不活性化剤として、例えばベンゾトリアゾー
ルやトリルトリアゾール等のトリアゾール系化合物を使
用することができる。

【００５１】〔油性剤〕油性剤として、例えば以下の化
合物を使用することができる。即ち、オレイン酸やステ
アリン酸等の脂肪酸、オレイルアルコール等の脂肪酸ア
ルコール、ポリオキシエチレンステアリン酸エステルや
ポリグリセリルオレイン酸エステル等の脂肪酸エステ
ル、リン酸、トリクレジルホスフェート、ラウリル酸エ
ステルまたはポリオキシエチレンオレイルエーテルリン
酸等のリン酸エステル等を使用することができる。ま
た、基油がフッ素油の場合は、酸化マグネシウム、酸化
チタン等の無機系防製剤やベンゾトリアゾール等のトリ
アゾール系防製剤が好適に使用できる。

【００５２】〔極圧剤、摩耗防止剤〕例えば、テルルの
ジチオカルバミン酸塩とリン酸エステル、もしくはモリ
ブデンのジチオカルバミン酸塩と亜鉛のジチオカルバミ
ン酸塩との組み合わせ等、従来公知の極圧剤を単独ある
いは併用することにより、耐荷重性や極圧性を更に向上
させることができる。具体的には、以下の化合物を使用
することができる。即ち、有機金属系のものとしては、
ジチオリン酸モリブデン等の有機モリブデン化合物、ジ
チオリン酸亜鉛、亜鉛フェネート等の有機亜鉛化合物、
ジチオカルバミン酸アンチモン、ジチオリン酸アンチモ
ン等の有機アンチモン化合物、ジチオカルバミン酸セレ
ン等の有機セレン化合物、ナフテン酸ビスマス、ジチオ
カルバミン酸ビスマス等の有機ビスマス化合物、ジチオ
カルバミン酸鉄、オクチル酸鉄等の有機鉄化合物、ジチ
オカルバミン酸銅、ナフテン酸銅等の有機銅化合物、ナ
フテン酸鉛、ジチオカルバミン酸鉛等の有機鉛化合物、
マレイン酸スズ、ジブチルスズスルファイド等の有機ス
ズ化合物、あるいは、アルカリ金属、アルカリ土類金属
の有機スルホネート、フェネート、ホスホネート、金、
銀、チタン、カドミウム等の有機金属化合物も必要なら
ば使用できる。硫黄系化合物としては、ジベンジルジス
ルフィド等のスルフィドあるいはポリスルフィド化合
物、硫化油脂類、無灰系カルバミン酸化合物類、チオウ
レア系化合物、もしくはチオカーボネート類等を使用す
ることができる。また、その他、塩素化パラフィン等の
ハロゲン系の極圧剤、あるいは、二流化モリブデン、二
流化タングステン、グラファイト、ＰＴＦＥ、硫化アン
チモン、窒化硼素等の硼素化合物等の固体潤滑剤を使用
することができる。

【００５３】これらの添加剤の中では、比較的高温度に
曝されることを考慮すると、フッ素油以外の基油の場合
は、特に酸化防止剤を組み合わせて使用するのが好まし
い。また、添加量は、通常グリースに添加される量で構
わない。

【００５４】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更
に説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるもの
ではない。

【００５５】（試験グリースの調製）下記の表１に示す
配合にて、試験グリースＡ〜Ｇを調製した。また、比較
のために市販のリチウム石鹸−鉱油系グリース、及びウ
レア化合物-鉱油系グリース（グリースＣ）を用意し
た。

【００５６】（含水耐久試験）接触型密封シール付玉軸
受６２０３ＤＤ（日本精工製）を用い、これに試験グリ
ースを封入して試験軸受とした。そして、この試験軸受
を１２０℃、ラジアル荷重１００Ｎ、アキシアル荷重１
００Ｎ、内輪回転速度２０００ｒｐｍで回転させ、２４
時間毎に回転を止めて注射器で０．３ｍｌの水を軸受内
部に注入した。そして、異常音の発生、起動不可あるい
は起動から１分を越えてからも、モータ電流値が無負荷
時の＋１０％以上となったときに焼付きと判定し、それ
までの時間を計測した。結果を表１に併記する。

【００５７】

【表１】

【００５８】表１より、本発明に従い、フッ素樹脂とフ
ッ素油とからなるフッ素グリース（グリースＧ）、もし
くはウレア化合物と合成油とからなるウレアグリース
（グリースＡ，グリースＤ）、もしくはリチウムコンプ
レックスと合成油とからなるリチウムコンプレックスグ
リース（グリースＢ、グリースＥ）を封入した試験軸受
は、何れも市販リチウム−鉱油系グリースに比べて優れ
た耐久性能を示すことがわかる。これに対し、基油に鉱
油を用いたグリースＣ（比較例）では、耐久性能にやや
劣っている。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特定のグリースを封入した転がり軸受を圧送機に組み込
むことにより、グリース漏れに起因する燃料電池システ
ム全体としての動作不良を防ぐことができ、特に自動車
駆動用の燃料電池システムとして有用となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料電池システムの一例（固体高分子
電解質型燃料電池）の全体構成を示す図である。

【図２】本発明の燃料電池システムの他の例（水素タン
ク方式燃料電池）の全体構成を示す図である。

【図３】本発明の燃料電池システムに使用される圧送機
の一例（インペラ式圧送機）を示す断面図である。

【図４】本発明の燃料電池システムに使用される圧送機
の他の例（スクロール式圧送機）を示す断面図である。

【図５】スクロール式圧送機の他の例を示す断面図であ
る。

【図６】本発明の燃料電池システムに使用される圧送機
の他の例（斜板式圧送機）を示す断面図である。

【図７】本発明の燃料電池システムに使用される圧送機
の他の例（スクリュー式圧送機）を示す断面図である。

【符号の説明】

１固体高分子電解質膜２カソード３アノード４冷却部５改質器６熱交換器７シフトコンバータ８ＣＯ除去器９燃料タンク１０メタノール蒸発器１１メタノール供給ライン１２水タンク１３蒸気発生器１４水蒸気ライン１５加湿器１６ターボチャージャ１７コンプレッサ１８タービン１９燃焼器２０燃焼器２１冷却器２２カソード排ガスライン２３気水分離器２４アノード排ガスライン２５気水分離器３１回転軸３２インペラ３３ａ，３３ｂ転がり軸受３４水蒸気吸込み口３５ハウジング３６バックプレート３７加圧ボリュート３８水蒸気吐出口３９シーリング部材４０背面空間４１間隙４２バッフル４３ブッシュ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J101 AA02 AA62 EA63 FA32 GA60 5H027 AA06 BA01 BA09 BA10 BA13 BA14 BA16 BA17 BC11 CC06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、燃料電池スタック及び各種
流体を輸送するための圧送機を具備する燃料電池システ
ムにおいて、前記圧送機が、フッ素樹脂とフッ素油とからなるフッ素
グリース、もしくはウレア化合物と合成油とからなるウ
レアグリース、もしくはリチウムコンプレックスと合成
油とからなるリチウムコンプレックスグリースが封入さ
れた転がり軸受を備えることを特徴とする燃料電池シス
テム。
【請求項２】燃料電池システムが、自動車駆動用の燃
料電池システムであることを特徴とする請求項１記載の
燃料電池システム。
【請求項３】転がり軸受が、シールあるいはシールド
付であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料
電池システム。
【請求項４】更に、少なくとも、燃料タンク、燃料蒸
発器、改質器、ＣＯ除去装置を具備することを特徴とす
る請求項１〜３の何れか１項に記載の燃料電池システ
ム。