JP2004162904A - Roller bearing for fuel cells - Google Patents

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Kenichi Iso
賢一 磯
Hirotoshi Miyajima
裕俊 宮島
Masahiko Yamazaki
雅彦 山崎
Koutetsu Denpo
功哲 傳寳
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control the amount of dust and dirt generated by a roller bearing which is assembled in a force-feeding apparatus of a fuel cell system. <P>SOLUTION: The roller bearing for fuel cells is assembled in the force-feeding apparatus of the fuel cell system having a fuel cell stack and the force-feeding apparatus conveying various fluid. Grease in which lubricating oil with steam pressure of 1.3 × 10<SP>-1</SP>Pa or less at 25 °C becomes base oil is filled in the rolling bearing. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

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)に燃料を供給して発電を行う燃料電池システム、あるいは水素タンク、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おいて、各機器間に各種流体を圧送するための圧送機に使用される燃料電池用転がり軸受に関するものである。   The present invention gasifies a fuel such as methanol or water, reforms it in a reformer, removes CO with a CO remover, and supplies fuel to a fuel cell stack (fuel cell body) to generate power. A fuel cell system or a fuel cell system that supplies hydrogen as fuel from a hydrogen storage means such as a hydrogen tank or a hydrogen storage alloy to a fuel cell stack, or generates hydrogen from a hydrogen-containing compound such as methanol water using a reformer. In a fuel cell system that removes impurities and removes impurities with an impurity remover such as a CO remover, supplies hydrogen to the fuel cell stack, and generates power, it is used as a pump for pumping various fluids between devices. The present invention relates to a rolling bearing for a fuel cell.

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。   The use of fuel cells as power sources for automobiles, ships, spacecraft, etc. is being studied. However, solid polymer electrolyte fuel cells made from methanol can generate power at relatively low temperatures (100 ° C or lower). It is effective as a power source for vehicles such as automobiles because of its advantages such as high power density, low temperature operation, low deterioration of battery constituent materials, and easy start-up. .

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。   The basic structure of a solid polymer electrolyte fuel cell consists of two gas diffusion electrodes, a porous cathode (oxygen electrode) and an anode (fuel electrode), using a noble metal such as platinum as a catalyst on both sides of the solid polymer electrolyte membrane. The fuel cell stack is formed by stacking the stacked cells via a separator to form a fuel cell stack, gas passages are formed on both front and back surfaces of each separator, and an oxidizing gas is supplied and discharged to the gas passage on the cathode side, and the anode side In general, the fuel gas is supplied to and exhausted from the gas passage, and since the reaction of the fuel cell is an exothermic reaction, a configuration in which one cooling unit is provided in each of several cells is generally used.

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12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(CO)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。   As a power generator using a solid polymer electrolyte fuel cell having such a configuration, for example, a power generator having a system configuration as shown in FIG. 1 is known. That is, a cell in which both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 1 are sandwiched between the gas diffusion electrodes of the cathode 2 and the anode 3 is laminated with a separator interposed therebetween to form a fuel cell stack, and cooling is performed one by one for several cells. A reformer 5, a heat exchanger 6, a shift converter 7, and a CO remover 8 are sequentially installed from the upstream side on the inlet side of the anode 3 of the solid polymer electrolyte fuel cell I including the section 4, and A methanol supply line 11 is provided so that the supplied methanol is introduced into the reformer 5 through a methanol evaporator 10, while steam from a part of water from a water tank 12 is turned into steam by a steam generator 13. The line 14 is connected to the methanol supply line 11 so that methanol and steam are introduced into the reformer 5 to perform steam reforming, and another part of water is exchanged for cooling. The fuel gas FG reformed in the reformer 5 is cooled by the cooling water from the water tank 12 in the heat exchanger 6 and then operated at 200 ° C. A shift reaction is performed in the shift converter 7 so that the concentration of carbon monoxide (CO), which is a catalyst poison of the solid polymer electrolyte fuel cell I, is reduced to a concentration (1% or less) that can be processed by the CO remover 8. To Further, the fuel gas FG subjected to CO removal processing by the CO remover 8 operated at about 100 to 150 ° C. is supplied to the anode 3 of the solid polymer electrolyte fuel cell I via the humidifier 15.

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CG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。   On the other hand, at the inlet side of the cathode 2 of the solid polymer electrolyte fuel cell I, air A as an oxidizing gas is compressed by the compressor 17 of the turbocharger 16 and supplied through the humidifier 15 and partially. Is branched into a CO remover 8 to be used for CO combustion, and the entire amount of the cathode exhaust gas CG discharged from the cathode 2 and a part of the anode exhaust gas AG discharged from the anode 3 After being burned in the combustor 19, it is introduced into the combustion chamber of the reformer 5, and the methanol in the reforming chamber of the reformer 5 absorbs heat to 250 ° C. in the presence of the reforming catalyst and reacts. Thus, the fuel gas FG is reformed.

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。   Further, the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the reformer 5 is combusted in the combustor 20 together with a part of the anode exhaust gas AG discharged from the anode 3 and then guided to the turbine 18 to drive the compressor 17. The exhaust gas discharged from the turbine 18 is discharged as an exhaust gas through the steam generator 13 and the methanol evaporator 10. Further, a part of the cooling water from the water tank 12 is allowed to pass through the cooling unit 4 of the solid polymer electrolyte fuel cell I via the humidifier 15, and the cooling water passed through the cooling unit 4 Is cooled by the cooler 21 and put into the water tank 12, and is separated by the steam separator 23 in the cathode exhaust gas line 22 and the steam separator 25 in the anode exhaust gas line 24, respectively. The water is returned to the water tank 12 together with the water that has passed through the heat exchanger 6 and the CO remover 8.

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。   A hydrogen tank system is also known as a fuel cell, and for example, a system having a system configuration as shown in FIG. 2 is known. In the figure, reference numeral 51 denotes a fuel cell stack in which a fuel electrode 53 and an oxidant electrode 55 are arranged to face each other with a solid polymer electrolyte membrane interposed therebetween, and furthermore, a fuel cell stack is formed by stacking a plurality of layers with the separator interposed therebetween. is there. Reference numeral 57 denotes a humidifier, in which the fuel gas and the oxidizing gas are adjacent to the pure water via the semipermeable membrane, respectively, and the water molecules pass through the semipermeable membrane, so that the fuel gas and the oxidizing gas are separated from each other. Humidification.

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53b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。   Hydrogen is stored in a hydrogen tank 59, and the hydrogen is regulated by a fuel pressure regulating valve 61, passes through an ejector pump 63, a supply-side water separator 65 and a humidifier 57, and is supplied to the fuel cell stack 51. The fuel is supplied from a fuel inlet 53a of the fuel electrode 53. The mixed gas of hydrogen and steam discharged from the fuel outlet 53b of the fuel electrode 53 passes through the discharge-side water separator 67, the flow path shutoff valve 69, and is mixed with the raw fuel gas by the ejector pumping machine 63, and this mixed gas Is circulated to the fuel electrode 53 of the fuel cell stack 51 via the supply-side water separator 65 and the humidifier 57.

また、排出側水分離器67と流路遮断弁69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。   Further, a purge pipe 75 for purging hydrogen at a purge branch section 73 is branched and connected to a pipe 71 between the discharge-side water separator 67 and the flow path cutoff valve 69, and a purge gas cutoff valve is connected to the purge pipe 75. 77 and a purge gas catalyst 79 are provided respectively.

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。   The air as the oxidant is supplied from the oxidant inlet 55a to the oxidant electrode 55 of the fuel cell stack 1 through the humidifier 57 by the pump 81. The exhaust gas discharged from the oxidant outlet 55b of the oxidant electrode 55 contains water vapor and liquid water, and the liquid separator 83 separates liquid water. The water separator 83 is provided with an air purge pipe 85 for supplying air during hydrogen purging and a purge gas cutoff valve 87. At the time of hydrogen purging, air is supplied to the purge gas catalyst 79 and discharged to the outside. Further, an air discharge pipe 89 is branched and connected to the air purge pipe 85, and the air discharge pipe 89 is provided with an air pressure regulating valve 91.

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。   Further, the power generation state of the fuel cell stack 51 is detected by a sensor (not shown), and the hydrogen pressure and the air pressure are adjusted by the fuel pressure control valve 51 and the air pressure control valve 91 in response to the detection signal in response to the detection signal. In addition to performing feedback control, feedback control is performed so that the air flow rate is adjusted by the rotation speed of the compressor 81.

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等各種の圧送機が使用され、その圧送機には多くの場合転がり軸受が組み込まれている。   Further, in the fuel cell system as described above, it is necessary to feed vaporized fuel, fuel gas, high-temperature fuel or compressed air between the devices, and various pumping devices such as a pumping pump and a turbocharger are used. Rolling bearings are often incorporated in the pumps.

例えば、図3はこのような圧送機の一例(インペラ型圧送機)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39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43とが回転軸31に付設されている。   For example, FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of such a pump (impeller type pump). As shown, an impeller 32 is attached to a rotating shaft 31, and the rotating shaft 31 is rolled. It is supported by bearings 33a and 33b. When the impeller 32 rotates at high speed with the rotation of the rotating shaft 31 at high speed, the steam sucked from the steam suction port 34 is pressurized by the centrifugal force of the impeller 32, and the steam formed by the housing 35 and the back plate 36 is formed. The water is pressure-fed from the water vapor discharge port 38 through the pressure volute 37. Further, in this pumping device, when the sealing property of the sealing member 39 decreases, the water vapor passes from the back space 40 on the back surface of the impeller 32 through the gap 41 between the rotating shaft 31 and the sealing member 39, and the rolling bearings 33a, 33b , A baffle 42 and a bush 43 for preventing this are attached to the rotating shaft 31.

このとき、転がり軸受33a、33bを潤滑油を用いて潤滑すると、特に高温での基油の蒸発に起因する発塵が顕著になり、場合によってはこの発塵物が燃料電池スタックに付着して触媒毒として作用することが懸念される(例えば、特許文献1参照)。   At this time, if the rolling bearings 33a and 33b are lubricated with a lubricating oil, dust generated due to the evaporation of the base oil at high temperatures becomes remarkable, and in some cases, the generated dust adheres to the fuel cell stack. It is feared that it acts as a catalyst poison (see, for example, Patent Document 1).

この対策として、転がり軸受の潤滑をグリース潤滑として軸受を嵌入する保持部の形状を工夫することによりグリース等の漏洩を防止することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。但し、この提案はグリースが漏洩しないことに対応するものであり、グリース自体の発塵を抑えるという発想は無い。   As a countermeasure, it has been proposed to prevent the leakage of grease or the like by devising the shape of a holding portion into which the bearing is fitted, with the lubrication of the rolling bearing being grease lubrication (for example, see Patent Document 2). However, this proposal corresponds to the fact that grease does not leak, and there is no idea of suppressing dust generation of grease itself.

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に組み込まれる転がり軸受が同様の問題を引き起こすことが考えられる。
特開2000−2192号公報 特開2002−70764号公報
Also, in the hydrogen tank type fuel cell system, the rolling bearing incorporated in the ejector pump 63 may cause the same problem.
JP 2000-2192 A JP-A-2002-70764

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、燃料電池システムの圧送機に組み込まれる転がり軸受に封入するグリースを工夫することにより、転がり軸受の発塵を抑えることを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to suppress the generation of dust from a rolling bearing by devising grease sealed in a rolling bearing incorporated in a pump of a fuel cell system.

本発明者らは、鋭意検討の結果、封入するグリースの基油として低揮発性の潤滑油を用いることにより発塵を効果的に抑制できることを知見した。   The present inventors have made intensive studies and found that dust generation can be effectively suppressed by using a low-volatile lubricant as a base oil of grease to be enclosed.

即ち、上記の目的を達成するために本発明は、(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の前記圧送機に組み込まれる燃料電池用転がり軸受であって、25℃における蒸気圧が1.3×10−1Pa以下である潤滑油を基油としたグリースが封入されていることを特徴とする燃料電池用転がり軸受、並びに(2)少なくとも、燃料タンク、燃料蒸発器、改質器、CO除去装置、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の前記圧送機に組み込まれる燃料電池用転がり軸受であって、25℃における蒸気圧が1.3×10−1Pa以下である潤滑油を基油としたグリースが封入されていることを特徴とする燃料電池用転がり軸受を提供する。 That is, in order to achieve the above object, the present invention provides (1) at least a rolling bearing for a fuel cell which is incorporated in the fuel cell stack and a fuel cell system including the pump for transporting various fluids. Wherein a grease based on a lubricating oil having a vapor pressure of not more than 1.3 × 10 −1 Pa at 25 ° C. is sealed therein, and (2) at least a rolling bearing for a fuel cell. , A fuel cell rolling bearing incorporated in the fuel cell system of the fuel cell system including a fuel tank, a fuel evaporator, a reformer, a CO removal device, a fuel cell stack, and a pump for transporting various fluids. , to provide a rolling bearing for a fuel cell, wherein the grease vapor pressure at 25 ° C. is a base oil of lubricating oil is less than 1.3 × 10 -1 Pa is enclosed .

本発明によれば、25℃における蒸気圧が1.3×10−1Pa以下の基油を用いたグリースを封入することにより、低発塵の燃料電池用転がり軸受が得られる。 According to the present invention, a low-dust-generating rolling bearing for a fuel cell can be obtained by enclosing grease using a base oil having a vapor pressure of 1.3 × 10 −1 Pa or less at 25 ° C.

以下、本発明の燃料電池用転がり軸受に関して詳細に説明する。   Hereinafter, the rolling bearing for a fuel cell of the present invention will be described in detail.

本発明において、燃料電池用転がり軸受の構成自体は制限されるものではなく、例えば図4に示すような玉軸受300を例示することができる。図示される玉軸受300は、内輪501と外輪302との間に保持器303を介して複数の転動体である玉304を略等間隔で回動自在に保持してなり、本発明においては更に内輪301、外輪302及び玉304で形成される空所Sに、下記に詳述されるグリース(図示せず)を所定量充填し、シール305で封止して構成されている。尚、グリースの封入量は、従来と同様に、軸受空間容積の5〜50容積%の範囲で使用条件に応じて選定する。   In the present invention, the configuration itself of the rolling bearing for a fuel cell is not limited, and for example, a ball bearing 300 as shown in FIG. 4 can be exemplified. The illustrated ball bearing 300 holds a plurality of rolling elements, ie, balls 304, between the inner ring 501 and the outer ring 302 via retainers 303 so as to be rotatable at substantially equal intervals. A space S formed by the inner ring 301, the outer ring 302, and the ball 304 is filled with a predetermined amount of grease (not shown) described below, and sealed with a seal 305. The amount of grease to be filled is selected according to the use conditions in the range of 5 to 50% by volume of the bearing space volume as in the conventional case.

〔基油〕
グリースに使用される基油は、25℃における蒸気圧が1.3×10−1Pa以下であれば特に制限されること無く種々の潤滑油を使用できる。但し、25℃における蒸気圧が10−12Pa未満になると、既存の潤滑油では動粘度が高くなりすぎ、トルク上昇や発熱が大きくなるため好ましくない。好ましくは、25℃における蒸気圧が10−10〜10−2Paの潤滑油である。
(Base oil)
The base oil used for the grease is not particularly limited as long as the vapor pressure at 25 ° C. is 1.3 × 10 −1 Pa or less, and various lubricating oils can be used. However, when the vapor pressure at 25 ° C. is less than 10 −12 Pa, the kinematic viscosity of the existing lubricating oil becomes too high, and the torque rise and the heat generation are not preferable. Preferably, it is a lubricating oil having a vapor pressure of 10 −10 to 10 −2 Pa at 25 ° C.

潤滑油の中でも合成潤滑油が好ましく、特にアルキル鎖誘導ポリフェニルエーテル油、アルキル鎖誘導ナフタレン油、パラフィン系炭化水素油、フッ素油、アルキルシクロペンタン、下記一般式(I)で表されるシラハイドロカーボンが好適である。
R1−Si−〔R2−Si−R3 ・・・(I)
(式中、R1,R2,R3はアルキル基であり、それぞれ異なっていてもよく、同一であってもよい。また、n=0〜2、m=2〜4、n+m=4である。)
Among the lubricating oils, synthetic lubricating oils are preferable, and in particular, alkyl chain-derived polyphenyl ether oil, alkyl chain-derived naphthalene oil, paraffin hydrocarbon oil, fluorine oil, alkylcyclopentane, and silahydro represented by the following general formula (I) Carbon is preferred.
R1 n -Si- [R2-Si-R3 3] m ··· (I)
(In the formula, R1, R2, and R3 are alkyl groups, which may be different or may be the same. Further, n = 0 to 2, m = 2 to 4, and n + m = 4.)

より具体的には、アルキル鎖誘導ポリフェニルエーテル油としては、モノアルキルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテル、ジアルキルジフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテル等が挙げられる。アルキル鎖誘導ナフタレン油としては、モノアルキルナフタレン、ジアルキルナフタレン、ポリアルキルナフタレン等が挙げられる。パラフィン系炭化水素油としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、1−デセンオリゴマー、1−デセンとエチレンコオリゴマー等のポリ−α−オレフィンまたはこれらの水素化物等が挙げられる。フッ素油としては、パーフルオロエーテル油、フルオロシリコーン油、フルオロフォスファゼン油等が挙げられる。アルキルシクロペンタンとしては、トリス(2−オクチルドデシル)シクロペンタン等が挙げられる。シラハイドロカーボンとしては、(n−C1225Si〔C16Si(n−C1225、Si〔CSi(n−C1225、Si〔CSi(n−C13、CHSi〔CHCHSi(C13、CHSi〔CHCHSi(C17、CHSi〔CHCHSi(C1021、n−C17Si〔CSi(n−C1225等が挙げられる。また、これらの潤滑油は、25℃における蒸気圧が1.3×10−1Pa以下となるように混合して使用することもできる。 More specifically, examples of the alkyl chain-derived polyphenyl ether oil include monoalkyl triphenyl ether, alkyl diphenyl ether, dialkyl diphenyl ether, pentaphenyl ether, tetraphenyl ether, monoalkyl tetraphenyl ether, dialkyl tetraphenyl ether, and the like. . Examples of the alkyl chain-derived naphthalene oil include monoalkyl naphthalene, dialkyl naphthalene, polyalkyl naphthalene, and the like. Examples of the paraffinic hydrocarbon oil include normal paraffin, isoparaffin, polybutene, polyisobutylene, 1-decene oligomer, poly-α-olefin such as 1-decene and ethylene cooligomer, and hydrides thereof. Examples of the fluorine oil include perfluoroether oil, fluorosilicone oil, fluorophosphazene oil and the like. Examples of the alkylcyclopentane include tris (2-octyldodecyl) cyclopentane. The Sila hydrocarbon, (n-C 12 H 25 ) 2 Si [C 8 H 16 Si (n- C 12 H 25) 3 ] 2, Si [C 3 H 6 Si (n- C 12 H 25) 3 ] 4, Si [C 3 H 6 Si (n- C 6 H 13) 3 ] 4, CH 3 Si [CH 2 CH 2 Si (C 6 H 13) 3 ] 3, CH 3 Si [CH 2 CH 2 Si (C 8 H 17) 3] 3, CH 3 Si [CH 2 CH 2 Si (C 10 H 21) 3 ] 3, n-C 8 H 17 Si [C 3 H 6 Si (n- C 12 H 25) 3] 3, and the like. Further, these lubricating oils can be mixed and used so that the vapor pressure at 25 ° C. becomes 1.3 × 10 −1 Pa or less.

更に、これらの潤滑油からなる基油は、40℃における動粘度が20〜400mm/secであることが好ましく、20mm/sec(40℃)未満では油膜形成が困難であり、400mm/sec(40℃)を超えるとトルクや発熱が大きくなり、何れの場合も好ましくない。 Furthermore, the base oil consisting of the lubricating oil, preferably a kinematic viscosity at 40 ° C. is 20~400mm 2 / sec, is less than 20mm 2 / sec (40 ℃) it is difficult to form an oil film, 400 mm 2 / When the time exceeds 40 ° C. (40 ° C.), torque and heat generation increase, and in either case, it is not preferable.

上記潤滑油の中でもトリス(2−オクチルドデシル)シクロペンタンは、25℃における蒸気圧が2.5×10−10Paと極めて揮発性が低く、また40℃にける動粘度が112mm/sであることから、特に好ましい。また、シラハイドロカーボンも、25℃における蒸気圧が10−10Paのオーダーであり、好ましい。 Among the above lubricating oils, tris (2-octyldodecyl) cyclopentane has an extremely low vapor pressure of 2.5 × 10 −10 Pa at 25 ° C. and a kinematic viscosity at 40 ° C. of 112 mm 2 / s. This is particularly preferred. Also, the silahydrocarbon has a vapor pressure at 25 ° C. of the order of 10 −10 Pa, and is therefore preferable.

〔増ちょう剤〕
ゲル構造を形成し、基油をゲル構造中に保持する能力を有するものであれば、特に制約はないが、金属石けん、金属コンプレックス石けん及びウレア化合物が好ましい。
[Thickener]
There is no particular limitation as long as it has the ability to form a gel structure and retain the base oil in the gel structure, but metal soaps, metal complex soaps and urea compounds are preferred.

金属石けんとして、例えばLi、Na等からなる金属石けんを挙げることができ、金属コンプレックス石けんとして、例えばLi、Na、Ba、Ca等からなる金属コンプレックス石けんを挙げることができる。また、ウレア化合物として、例えばジウレア化合物、トリウレア化合物、テトラウレア化合物、ポリウレア化合物、ウレア・ウレタン化合物、ジウレタン化合物またはこれらの混合物が挙げられ、中でもジウレア化合物がより好ましい。尚、基油としてフッ素油を用いる場合は、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂を用いる。   Examples of the metal soap include metal soaps made of Li, Na, and the like, and examples of the metal complex soaps include metal complex soaps made of Li, Na, Ba, Ca, and the like. Examples of the urea compound include a diurea compound, a triurea compound, a tetraurea compound, a polyurea compound, a urea / urethane compound, a diurethane compound, and a mixture thereof. Among them, a diurea compound is more preferable. When a fluoro oil is used as the base oil, a fluoro resin such as polytetrafluoroethylene is used.

また、増ちょう剤の含有量は、グリース全量に対して5〜40質量%であることが好ましい。増りょう剤の含有量が5質量%未満では、十分な増ちょう性が得られず、グリースが漏洩しやすくなり低発塵を実現できなくなる。増ちょう剤の含有量が40質量%を超えると、流動性が乏しくなり、焼付きを生じるおそれがある。尚、グリースの混和ちょう度を高めることにより、グリースの飛散が抑えられるため、増ちょう剤は前記の範囲内でより多く含有することが好ましく、グリース全量に対して15〜40質量%とすることが望ましい。   Further, the content of the thickener is preferably 5 to 40% by mass based on the total amount of the grease. If the content of the thickener is less than 5% by mass, sufficient thickening properties cannot be obtained, and the grease is likely to leak, and low dust generation cannot be realized. When the content of the thickener exceeds 40% by mass, the fluidity becomes poor, and there is a possibility that seizure may occur. In addition, since the scattering of the grease is suppressed by increasing the mixing consistency of the grease, it is preferable that the thickener is contained in a larger amount within the above range, and the thickener is 15 to 40% by mass based on the total amount of the grease. Is desirable.

〔添加剤〕
潤滑性能等をより一層高めるために、必要に応じて酸化防止剤、防錆剤、金属不活性化剤、油性剤、極圧剤、摩耗防止剤等種々の添加剤を単独で、もしくは適宜組み合わせてグリースに添加することができる。但し、金属元素を含有する添加剤は発塵源となるため、不可避不純物としての金属元素を除いて、金属元素を含有しない添加物を選択することが好ましい。また、これらの添加量は、低発塵を考慮して、合計でグリース全量の0.1〜4質量%以下とすることが好ましい。
〔Additive〕
Various additives such as antioxidants, rust inhibitors, metal deactivators, oil agents, extreme pressure agents, anti-wear agents, etc. may be used alone or in combination as needed to further enhance lubrication performance, etc. Can be added to the grease. However, since an additive containing a metal element becomes a dust generating source, it is preferable to select an additive containing no metal element except for the metal element as an inevitable impurity. It is preferable that the total amount of these additives be 0.1 to 4% by mass or less of the total amount of grease in consideration of low dust generation.

〔製法〕
上記グリースを調製する方法には特に制約はない。しかし、一般的には基油中で増ちょう剤を反応させて得られる。また、混練にはニーダやロールミル等を用いることができ、添加剤はこの混練時に添加することができる。
(Production method)
There is no particular limitation on the method for preparing the grease. However, it is generally obtained by reacting a thickener in a base oil. A kneader or a roll mill can be used for kneading, and additives can be added at the time of kneading.

上記の如く構成される転がり軸受は、図3に示したようなインペラ型圧送機における転がり軸受33a,33bとして組み込まれる他、例えば以下に示すスクロール型、斜板型、スクリュー型等の圧送機の各モータ主軸を支持する転がり軸受として使用される。   The rolling bearing configured as described above is incorporated as rolling bearings 33a and 33b in an impeller-type pumping machine as shown in FIG. 3, and is also used for a scroll-type, swash-plate-type, screw-type, etc. It is used as a rolling bearing that supports each motor spindle.

図5はスクロール型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型圧送機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。   FIG. 5 is a side sectional view showing an example of the scroll-type pump. The illustrated scroll type feeder 100 includes a compression mechanism unit 110 including a fixed scroll 111 and an orbiting scroll 112, and a crank mechanism unit that rotates the orbiting scroll 112 by a crankpin 122 a eccentrically provided with respect to a motor main shaft 122. 130 and a drive motor unit 120 for rotating the motor main shaft 122.

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5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132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。   The crank mechanism 130 is provided with a rotation preventing mechanism 132 for preventing the orbiting scroll 112 from rotating. The anti-rotation mechanism 132 includes an Oldham coupling, a pin & ring coupling, and the like in addition to the ball coupling 134 shown in FIG. As the anti-rotation mechanism 132, a crank mechanism using a rolling bearing as disclosed in JP-A-2002-70762 is known, but any of the above-described anti-rotation mechanisms may be employed. .

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111aにおける図5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。   The fixed scroll 111 includes a fixed base 111a formed in a disc shape, a spiral swirling spiral part 111c standing upright from the fixed base 111a, and an outer peripheral wall 111b covering the swirling spiral part 111c. The orbiting scroll 112 includes a disc-shaped orbiting base 112b and a spiral orbiting spiral part 112a standing upright from the orbiting base 112b. At the center on the rear side of the swivel base 112b, there is provided a bottomed cylindrical concave portion 112c. A discharge port 114 for air or the like compressed between the fixed scroll 111 and the orbiting scroll 112 is provided substantially at the center of the fixed base 111a in the vertical direction in FIG.

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112を回転自在に支えている。   The needle roller bearing 133 is inserted into the inner peripheral side of the concave portion 112c using the concave portion 112c as a housing. The needle roller bearing 133 rotatably supports the orbiting scroll 112 around the crank pin 122a of the motor main shaft 122 as a rotation axis.

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123と、ロータ123の外周側に設けられてコイル124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。   In the drive motor unit 120, the drive motor 121 includes a rotor 123 fitted on a motor main shaft 122, and a stator 125 provided on the outer peripheral side of the rotor 123 and wound with a coil 124 in the motor housing 101. Become.

モータ主軸122は、モータハウジング101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5中右側)の端部を転がり軸受103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102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5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。   The motor main shaft 122 is rotatably supported by the motor housing 101 via the rolling bearing 102, and is rotatably supported at the rear end (right side in FIG. 5) by the rear housing 104 via the rolling bearing 103. ing. A seal 106 is interposed between the motor main shaft 122 and the motor housing 101 on the crankpin 122a side with respect to the rolling bearing 102, and between the motor housing 101 and the rear housing 104 on the rear side (right end in FIG. 5). Is provided with a seal 107. Further, the motor main shaft 122 is provided with a balance weight 122b, and the balance weight 122b cancels the moment of inertia generated when the orbiting scroll 112 turns, thereby reducing vibration.

上記の如く概略構成されるスクロール型圧送機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。   In the scroll-type pumping apparatus 100 configured as described above, when power is supplied to the drive motor 121, the motor main shaft 122 rotates, and the rotation is transmitted to the orbiting scroll 112 via the drive crank mechanism 130. The orbiting scroll 112 orbits while rotating with the rotation of the motor main shaft 122 while meshing with the fixed scroll 111, sucks air or the like into the fixed scroll 111 from a suction port (not shown), and compresses the air with the fixed scroll 111. Let it. Thereafter, compressed air or the like is discharged from the discharge port 114 to the electrode side of the fuel cell.

また、スクロール型圧送機として図6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型圧送機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。   Further, a scroll type pump having a configuration shown in FIG. 6 is also known. In the illustrated scroll-type feeder 140, the crank mechanism section 150 includes a drive crank mechanism 151 that causes the orbiting scroll 112 to make a turning motion, and a driven crank mechanism 152 that prevents the orbiting scroll 112 from rotating.

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155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。   The driven crank mechanism 152 includes a concave holding portion 112c provided on the orbiting scroll 112, and a rolling bearing 154 that allows the crankpin 153a of the driven crankshaft 153 and the crankpin 153a to rotate with respect to the orbiting scroll 112. The driven crankshaft 153 is rotatably supported by the motor housing 101 via a rolling bearing 155 on the side opposite to the crankpin 153a.

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5に示したスクロール型圧送機100と同様であり、同一の部位には同一の符号を付してある。   The driven crankshaft 153 is provided with a balance weight 153b similarly to the motor main shaft 122. The balance weight 153b cancels the moment of inertia generated when the orbiting scroll 112 is turned, thereby reducing vibration. . Other configurations and operations are the same as those of the scroll-type pumping machine 100 shown in FIG. 5, and the same parts are denoted by the same reference numerals.

図7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は両斜板タイプと呼ばれるものであり、燃料電池の電極に送る空気等の流体を、両面傾斜板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170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。   FIG. 7 is a side sectional view showing an example of the swash plate type pressure feeder. The illustrated swash plate type pump 160 is of a so-called double swash plate type, and a compression mechanism for compressing a fluid such as air sent to an electrode of a fuel cell by reciprocating of a double-headed piston 172 accompanying rotation of the double-sided inclined plate 171. And a drive motor unit 180 that drives the compression mechanism 170 by rotation of the motor main shaft 182 of the drive motor 181.

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、両面傾斜板171にシュー173を介して連結されている。また両面傾斜板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。   In the compression mechanism 170, the double-headed piston 172 is provided in the crank chamber 163 of the cylinder block 161 so as to be able to reciprocate along the axial direction of the motor main shaft 182, and is connected to the double-sided inclined plate 171 via the shoe 173. ing. The double-sided inclined plate 171 is inserted on the outer peripheral surface of the motor main shaft 182 so as to be rotatable integrally with the motor main shaft 182, and is rotatable via a thrust bearing 174 on a support member 162 provided in the cylinder block 161. It is supported by.

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186内に備えてなる。   In the drive motor section 180, the drive motor 181 includes a rotor 183 fitted on the motor main shaft 182 and a stator 185 provided on the outer peripheral side of the rotor 183 and wound with a coil 184 in a motor housing 186. Become.

モータ主軸182は、軸方向略中央より図7中左側を、図7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7中右側を、図7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。   The motor main shaft 182 is rotatably supported by the motor housing 186 through a pair of left and right rolling bearings 187 in FIG. 7 from a substantially center in the axial direction, and a right side in FIG. 7, is rotatably supported by a support member 162 via a pair of left and right rolling bearings 175.

上記の如く構成される両斜板タイプの圧送機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、その回転が両面傾斜板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。   In the double swash plate type pumping device 160 configured as described above, when electric power is supplied to the drive motor 181, the motor main shaft 182 rotates, and the rotation is performed via the double-sided inclined plate 171 and the shoe 173, and the double-headed piston 172 is rotated. Is transmitted to. The double-headed piston 172 reciprocates along the axial direction in the crank chamber 163 with the rotation of the motor main shaft 182, thereby sucking and compressing air and the like and discharging the air and the like to the electrode side of the fuel cell.

また、斜板型圧送機として、図8に示すような片面傾斜板171aを備える片斜板タイプのものがある。図示される片斜板タイプの圧送機190は、片面傾斜板171aに連動するロッド176を通じてピストン177が移動する構成となっており、その他の構成部位、例えば、モータ主軸182の支持構造や、モータ駆動部180等は、図7に示した両斜板タイプの圧送機160と同様であり、同一の部位には同一の符号を付して説明は省略する。   Also, as a swash plate type pump, there is a single swash plate type having a single-sided inclined plate 171a as shown in FIG. The illustrated single swash plate type pump 190 has a configuration in which a piston 177 moves through a rod 176 linked to a single-sided inclined plate 171a, and other components, for example, a support structure of a motor main shaft 182 and a motor The drive unit 180 and the like are the same as those of the double-swash plate type pump 160 shown in FIG. 7, and the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

図9はスクリュー型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型圧送機220は、燃料電池の電極に送る空気等の流体を、主ロータ201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7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。   FIG. 9 is a side sectional view showing an example of the screw type pumping machine. The illustrated screw-type pumping device 220 includes a compression mechanism 200 that compresses a fluid such as air sent to the electrode of the fuel cell by rotating the main rotor 201 and the sub-rotor 202 by meshing with each other. And a drive motor unit 180 that drives the compression mechanism unit 200 by rotation of the motor main shaft 182. Note that the drive motor unit 180 is the same as the swash plate type pressure feeder 160 shown in FIG.

圧縮機構部200において、主ロータ201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9中左側の回転軸201aを図9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9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9中左側の回転軸202aを図8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9中右側の回転軸202a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。   In the compression mechanism 200, the main rotor 201 and the sub-rotor 202 are each formed in a corresponding spiral shape and are rotatable in cooperation with each other by meshing with each other. The main rotor 201 rotatably supports the left rotating shaft 201a in FIG. 9 by the housing 207 via a pair of left and right rolling bearings 203 in FIG. 9, and connects the right rotating shaft 201a to the rolling bearing 204 in FIG. The housing is rotatably supported by the housing. The sub-rotor 202 is rotatably supported by the housing 207 via a pair of left and right rolling bearings 205 in FIG. 8 to support the left rotating shaft 202a in FIG. 9 and the right rotating shaft 202a in FIG. It is rotatably supported by the housing 207 via 206.

また、主ロータ201の図9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9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。   A seal 208 is interposed between the main bearing 201 and the housing 207 on the inner side in the axial direction with respect to the rolling bearings 203 and 204 on the left and right rotating shafts 201a in FIG. A seal 209 is interposed between the sub-rotor 202 and the housing 207 on the inner side in the axial direction of the rolling bearings 205 and 206 on the left and right rotating shafts 202a in FIG.

主ロータ201及び副ロータ202は、図9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201の図9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188、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。   The main rotor 201 and the sub-rotor 202 are linked via a connecting gear 210 provided on each of the left rotation shafts 201a and 202a in FIG. A driven gear 211 is provided at the left end of the left rotating shaft 201 a in FIG. 9 of the main rotor 201, and the driven gear 211 is provided with a driving shaft 188 fitted to a motor main shaft 182 of the driving motor 181. It is meshed with the drive gear 189. Therefore, the main rotor 201 transmits the rotation of the motor main shaft 182 via the drive shaft 188, the drive gear 189, and the driven gear 211. The rotation of the main rotor 201 is transmitted to the sub-rotor 202 via the connection gear 210.

また、駆動軸188は、図9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。   The drive shaft 188 is rotatably supported by the housing 213 via a pair of left and right rolling bearings 212 in FIG. A seal 214 is interposed between the drive shaft 188 and the housing 213.

上記の如く構成されるスクリュー型圧送機220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201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。   In the screw-type pumping device 220 configured as described above, when power is supplied to the drive motor 181, the motor main shaft 182 rotates, and the rotation is mainly performed via the drive shaft 188, the drive gear 189, and the driven gear 211. The power is transmitted to the rotation shaft 201a of the rotor 201. At the same time, the rotation is transmitted from the rotation shaft 201a of the main rotor 201 to the rotation shaft 202a of the sub-rotor 202 via the connection gear 210. The main rotor 201 and the sub-rotor 202 engage and rotate, thereby sucking / compressing air and the like, and discharging the air and the like to the electrode side of the fuel cell.

以下に実施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。   Hereinafter, the present invention will be further described with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

(試験−1)
40℃における動粘度が60mm/secで、25℃における蒸気圧が1.3×10−7Paのモノアルキルトリフェニルエーテル油((株)松村石油化学研究所製「ネオバックS-3102」)と、40℃における動粘度が45mm/secで、25℃における蒸気圧が2.6×10−4Paのパラフィン系炭化水素((株)松村石油化学研究所製「ネオバックMR-100」)と、40℃における動粘度が5mm/secで、25℃における蒸気圧が1Pa以上の鉱油とを組み合わせ、25℃における蒸気圧が1.3×10−7Pa〜1.0Paの範囲で異なる基油を調製した。そして、各基油に12−ヒドロキシステアリン酸リチウムをグリース全量の13質量%となるように加え、その後ジアルキルジフェニルエミン(酸化防止剤)をグリース全量の3質量%となるように添加し、3本ロールミルをとおしてNLGIちょう度No.2に調整し、試験グリースを得た。
(Test-1)
Monoalkyltriphenyl ether oil having a kinematic viscosity at 40 ° C of 60 mm 2 / sec and a vapor pressure of 1.3 × 10 −7 Pa at 25 ° C (“Neovac S-3102” manufactured by Matsumura Petrochemical Laboratories) And a paraffinic hydrocarbon having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 45 mm 2 / sec and a vapor pressure at 25 ° C. of 2.6 × 10 −4 Pa (“Neovac MR-100” manufactured by Matsumura Petrochemical Laboratory Co., Ltd.) And a mineral oil having a kinematic viscosity at 40 ° C. of 5 mm 2 / sec and a vapor pressure at 25 ° C. of 1 Pa or more, and the vapor pressure at 25 ° C. is different in a range of 1.3 × 10 −7 Pa to 1.0 Pa. A base oil was prepared. Then, lithium 12-hydroxystearate was added to each base oil so as to be 13% by mass of the total amount of the grease, and then dialkyldiphenylemine (an antioxidant) was added so as to be 3% by mass of the total amount of the grease. NLGI consistency No. through a roll mill 2 to obtain a test grease.

得られた試験グリースを、図10に示すアウトガス評価装置を用いてアウトガス性を評価した。評価方法は、先ず、密閉ガラス容器330に、直径63.5mmの鋼板331とともに、10mLの試験グリース333を入れたシャーレ332を収容し、真空圧送機で排気して所定の真空度に維持する。次いで、密封ガラス容器330ごと恒温槽335に入れ、100℃にて10日間静置した後、鋼板331の表面を目視による観察を行い、油による滲みの有無を確認した。評価基準は下記の通りであり、評価点2を合格とした。
評価点
鋼板表面に油の滲み全く無し : 2
鋼板表面に油の滲みが僅かに有り: 1
鋼板表面に油の滲み有り : 0
The outgassing property of the obtained test grease was evaluated using an outgassing evaluation device shown in FIG. In the evaluation method, first, a petri dish 332 containing 10 mL of test grease 333 is housed in a closed glass container 330 together with a steel plate 331 having a diameter of 63.5 mm, and evacuated by a vacuum pump to maintain a predetermined degree of vacuum. Next, the entirety of the sealed glass container 330 was placed in a thermostat 335, and allowed to stand at 100 ° C. for 10 days. Then, the surface of the steel plate 331 was visually observed to confirm whether or not oil bleeding occurred. The evaluation criteria were as follows, and the evaluation point 2 was regarded as pass.
Evaluation point No oil seepage on steel sheet surface: 2
Slight oil seepage on the steel plate surface: 1
Oil bleeding on steel sheet surface: 0

上記一連の操作を試験グリース毎に行った。結果を図11に示すが、25℃における蒸気圧が1.3×10−1Pa以下の基油を用いた試験グリースは、何れも評価点が2であることがわかる。 The above series of operations was performed for each test grease. The results are shown in FIG. 11, and it can be seen that the evaluation points of all test greases using a base oil having a vapor pressure of 1.3 × 10 −1 Pa or less at 25 ° C. are 2.

(試験−2)
表1に示す如く、トリス(2−オクチルドデシル)シクロペンタン、試験−1で用いたモノアルキルトリフェニルエーテル油またはパラフィン系炭化水素に、12−ヒドロキシステアリン酸リチウムをグリース全量の13質量%となるように加え、加熱して12−ヒドロキシステアリン酸リチウムを完全に溶解させた後急冷してゲル状物を得た。その後、ゲル状物にアルキルジフェニルアミン(酸化防止剤)をグリース全量の3質量%となるように加え、3本ロールミルを通してNLGIちょう度No.2に調整し、試験グリースを得た。
(Test-2)
As shown in Table 1, lithium 12-hydroxystearate in tris (2-octyldodecyl) cyclopentane, the monoalkyltriphenyl ether oil used in Test-1 or a paraffinic hydrocarbon accounts for 13% by mass of the total amount of grease. Then, the mixture was heated to completely dissolve lithium 12-hydroxystearate, and then rapidly cooled to obtain a gel. Thereafter, alkyldiphenylamine (antioxidant) was added to the gel so as to be 3% by mass of the total amount of the grease, and the NLGI consistency No. 1 was passed through a three-roll mill. 2 to obtain a test grease.

そして、各試験グリースについて、図10に示したアウトガス評価装置を用いてアウトガス性を評価した。尚、温度は100℃、140℃とした。また、試験時間は10日間である。結果を表1に併記する。   And about each test grease, the outgassing property was evaluated using the outgassing evaluation apparatus shown in FIG. The temperature was set to 100 ° C and 140 ° C. The test time is 10 days. The results are also shown in Table 1.

Figure 2004162904
Figure 2004162904

表1から、25℃における蒸気圧が1.3×10−1Pa以下である基油とした試験グリースは、何れも100℃における評価点が2で、低アウトガスであることがわかる。特に、トリス(2−オクチルドデシル)シクロペンタンは、140℃の高温でも評価点2を得ており、更なる低アウトガスを実現できる。 From Table 1, it can be seen that each of the test greases having a base oil having a vapor pressure of 1.3 × 10 −1 Pa or less at 25 ° C. has an evaluation point of 2 at 100 ° C. and low outgas. In particular, tris (2-octyldodecyl) cyclopentane has an evaluation point of 2 even at a high temperature of 140 ° C., and can realize further lower outgas.

(試験−3)
表2に示す如く、シラハイドロカーボンに、12−ヒドロキシステアリン酸リチウムをグリース全量の13質量%となるように加え、加熱して12−ヒドロキシステアリン酸リチウムを完全に溶解させた後急冷してゲル状物を得た。その後、ゲル状物にアルキルジフェニルアミン(酸化防止剤)をグリース全量の3質量%となるように加え、3本ロールミルを通してNLGIちょう度No.2に調整し、試験グリースを得た。
(Test-3)
As shown in Table 2, lithium 12-hydroxystearate was added to the silahydrocarbon so as to be 13% by mass of the total amount of the grease, heated to completely dissolve the lithium 12-hydroxystearate, and then rapidly cooled to obtain a gel. A product was obtained. Thereafter, alkyldiphenylamine (antioxidant) was added to the gel so as to be 3% by mass of the total amount of the grease, and the NLGI consistency No. 1 was passed through a three-roll mill. 2 to obtain a test grease.

そして、各試験グリースについて、試験−2と同様にしてアウトガス性を評価した。結果を表2に併記する。   And about each test grease, outgassing property was evaluated like Test-2. The results are also shown in Table 2.

Figure 2004162904
Figure 2004162904

表2から、シラハイドロカーボンも、140℃の高温でも評価点2を得ており、更なる低アウトガスを実現できることがわかる。   Table 2 shows that the silahydrocarbon also obtained an evaluation point of 2 even at a high temperature of 140 ° C., indicating that further low outgassing can be realized.

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。FIG. 1 is a diagram illustrating an entire configuration of an example of a fuel cell system (a solid polymer electrolyte fuel cell). 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。FIG. 9 is a diagram illustrating an overall configuration of another example (a hydrogen tank type fuel cell) of a fuel cell system. 燃料電池システムに使用される圧送機の一例(インペラ型圧送機)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example (impeller type | mold pump) of the pump used for a fuel cell system. 本発明の燃料電池用転がり軸受の一実施形態を示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows one Embodiment of the rolling bearing for fuel cells of this invention. 本発明の燃料電池用転がり軸受をスクロール型圧送機に適用した実施形態を示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows embodiment which applied the rolling bearing for fuel cells of this invention to a scroll type pump. 本発明の燃料電池用転がり軸受を他のスクロール型圧送機に適用した実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows embodiment which applied the rolling bearing for fuel cells of this invention to another scroll type pumping machine. 本発明の燃料電池用転がり軸受を両斜板型圧送機に適用した実施形態を示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows embodiment which applied the rolling bearing for fuel cells of this invention to the double swash plate type pump. 本発明の燃料電池用転がり軸受を片斜板型圧送機に適用した実施形態を示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows embodiment which applied the rolling bearing for fuel cells of this invention to the swash plate type pump. 本発明の燃料電池用転がり軸受をスクリュー型圧送機に適用した実施形態を示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which shows embodiment which applied the rolling bearing for fuel cells of this invention to a screw-type pumping machine. アウトガス評価装置を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing an outgas evaluation device. 実施例にて、基油の蒸気圧を変えて油のにじみ評価を行った結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having performed the oil bleeding evaluation changing the vapor pressure of the base oil in an Example.

符号の説明Explanation of reference numerals

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
8 CO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
301 内輪
302 外輪
303 保持器
304 玉
305 シール
REFERENCE SIGNS LIST 1 solid polymer electrolyte membrane 2 cathode 3 anode 4 cooling unit 5 reformer 6 heat exchanger 7 shift converter 8 CO remover 9 fuel tank 10 methanol evaporator 11 methanol supply line 12 water tank 13 steam generator 14 steam line 15 Humidifier 16 Turbocharger 17 Compressor 18 Turbine 19 Combustor 20 Combustor 21 Cooler 22 Cathode exhaust gas line 23 Steam-water separator 24 Anode exhaust gas line 25 Steam-water separator 31 Rotating shaft 32 Impellers 33a, 33b Rolling bearing 34 Steam inlet 35 Housing 36 Back plate 37 Pressurized volute 38 Water vapor outlet 39 Sealing member 40 Back space 41 Gap 42 Baffle 43 Bush 301 Inner ring 302 Outer ring 303 Cage 304 Ball 305 Seal

Claims (6)

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の前記圧送機に組み込まれる燃料電池用転がり軸受であって、
25℃における蒸気圧が1.3×10−1Pa以下である潤滑油を基油としたグリースが封入されていることを特徴とする燃料電池用転がり軸受。
At least a fuel cell rolling bearing for a fuel cell stack and a fuel cell including a pump for transporting various fluids, which is incorporated in the pump of the fuel cell system,
A rolling bearing for a fuel cell, wherein a grease based on a lubricating oil having a vapor pressure of not more than 1.3 × 10 −1 Pa at 25 ° C. is sealed.
少なくとも、燃料タンク、燃料蒸発器、改質器、CO除去装置、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の前記圧送機に組み込まれる燃料電池用転がり軸受であって、
25℃における蒸気圧が1.3×10−1Pa以下である潤滑油を基油としたグリースが封入されていることを特徴とする燃料電池用転がり軸受。
At least a rolling bearing for a fuel cell incorporated in the pump of the fuel cell system including a fuel tank, a fuel evaporator, a reformer, a CO removing device, a fuel cell stack, and a pump for transporting various fluids. hand,
A rolling bearing for a fuel cell, wherein a grease based on a lubricating oil having a vapor pressure of not more than 1.3 × 10 −1 Pa at 25 ° C. is sealed.
インペラ型圧送機、スクロール型圧送機、斜板型圧送機またはスクリュー型圧送機に組み込まれることを特徴とする請求項1または2記載の燃料電池用転がり軸受。 The rolling bearing for a fuel cell according to claim 1, wherein the rolling bearing is incorporated in an impeller-type pump, a scroll-type pump, a swash-plate-type pump, or a screw-type pump. 基油が、アルキル鎖誘導ポリフェニルエーテル油、アルキル鎖誘導ナフタレン油、パラフィン系炭化水素油、フッ素油、アルキルシクロペンタン、下記一般式(I)で表されるシラハイドロカーボンあるいはこれらを組み合わせた混合油であ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用転がり軸受。
R1−Si−〔R2−Si−R3 ・・・(I)
(式中、R1,R2,R3はアルキル基であり、それぞれ異なっていてもよく、同一であってもよい。また、n=0〜2、m=2〜4、n+m=4である。)
The base oil is an alkyl chain-derived polyphenyl ether oil, an alkyl chain-derived naphthalene oil, a paraffin-based hydrocarbon oil, a fluorine oil, an alkylcyclopentane, a silahydrocarbon represented by the following general formula (I), or a mixture thereof. The fuel cell rolling bearing according to any one of claims 1 to 3, wherein the rolling bearing is oil.
R1 n -Si- [R2-Si-R3 3] m ··· (I)
(In the formula, R1, R2, and R3 are alkyl groups, which may be different or may be the same. Further, n = 0 to 2, m = 2 to 4, and n + m = 4.)
基油が、アルキルシクロペンタンまたはその混合油であることを特徴とする請求項4記載の燃料電池用転がり軸受。 5. The rolling bearing for a fuel cell according to claim 4, wherein the base oil is an alkylcyclopentane or a mixed oil thereof. 基油が、シラハイドロカーボンまたはその混合油であることを特徴とする請求項4記載の燃料電池用転がり軸受。 5. The rolling bearing for a fuel cell according to claim 4, wherein the base oil is a silahydrocarbon or a mixed oil thereof.
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