JP2004211568A - 燃料電池車両の圧縮空気供給システム - Google Patents
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Abstract
【課題】限られたスペース内で、スクリュー圧縮機及び圧縮機用電動機を効率よくかつ十分に冷却できる燃料電池車両の圧縮空気供給システムを提供する。
【解決手段】車両走行用電動機に供給する電力を発電する燃料電池１と、この燃料電池１に供給する圧縮空気を生成する例えばオイルフリー式のスクリュー圧縮機３と、このスクリュー圧縮機３を駆動する圧縮機用電動機４と、スクリュー圧縮機３に設けた圧縮機側液冷ジャケット５と、圧縮機用電動機４に設けた電動機側液冷ジャケット６と、これら圧縮機側液冷ジャケット５及び電動機側液冷ジャケット６に共通に流す冷却水を冷却する冷却水クーラ１０とを有し、この冷却水クーラ１０、圧縮機側液冷ジャケット５、及び電動機側液冷ジャケット６を、冷却水の流れ方向に直列に接続する。
【選択図】 図１
【解決手段】車両走行用電動機に供給する電力を発電する燃料電池１と、この燃料電池１に供給する圧縮空気を生成する例えばオイルフリー式のスクリュー圧縮機３と、このスクリュー圧縮機３を駆動する圧縮機用電動機４と、スクリュー圧縮機３に設けた圧縮機側液冷ジャケット５と、圧縮機用電動機４に設けた電動機側液冷ジャケット６と、これら圧縮機側液冷ジャケット５及び電動機側液冷ジャケット６に共通に流す冷却水を冷却する冷却水クーラ１０とを有し、この冷却水クーラ１０、圧縮機側液冷ジャケット５、及び電動機側液冷ジャケット６を、冷却水の流れ方向に直列に接続する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に駆動源として搭載される燃料電池に係わり、特にその燃料電池に圧縮空気を供給する燃料電池車両の圧縮空気供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、燃料電池は、燃料（例えばメタノール、ガソリン、圧縮水素等）の改質により生じる水素を大気中の酸素と結合させ、その化学反応により電力を発電するものである。このとき、燃料電池の出力向上あるいは小型化を目的として、水素との反応を促進するために燃料電池に圧縮空気を供給する手法が既に提唱されている。
【０００３】
例えば産業工場や発電施設等にて用いられる燃料電池に圧縮空気を供給する場合は、燃料電池に供給する圧縮空気を生成する例えばオイルフリー式のスクリュー圧縮機と、このスクリュー圧縮機を駆動する圧縮機用電動機と、この圧縮機用電動機を速度制御する制御装置等が設けられ、これにより圧力が例えば０．２ＭＰａ程度の圧縮空気が燃料電池に供給されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、上記従来技術には特に明確には示されていないが、通常、スクリュー圧縮機内には軸受を潤滑冷却する潤滑油を貯留する潤滑油室が設けられ、その吐出側の潤滑油室の潤滑油を強制循環させて冷却する潤滑油循環系統（詳細には、潤滑油用配管と潤滑油を冷却するオイルクーラ等）が別途設けられる。これにより、スクリュー圧縮機内の発熱により潤滑油が高温となって潤滑油そのもの或いはシール材等が劣化するのを防ぐようになっている。また、例えば圧縮機用電動機の回転軸にはファン等が設けられ、駆動時に圧縮機用電動機を空冷するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１１５６６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、エネルギ変換効率が高く反応生成物も無害物であることから、燃料電池を駆動源とする走行車両の開発が進められている。そして、この車両に搭載した燃料電池においても、燃料電池の出力向上あるいは小型化を目的として燃料電池に圧縮空気を供給する方法を適用することがある。
【０００７】
しかしながら、上記従来技術をそのまま燃料電池車両に適用した場合、以下の課題が存在する。
【０００８】
上記した産業工場や発電施設等においては、スクリュー圧縮機内の潤滑油を別途設けた潤滑油循環系統により強制循環させて冷却することは可能であるが、燃料電池車両においては、スクリュー圧縮機の他に潤滑油を要するところがないため、スペースやコストの観点からスクリュー圧縮機だけのための潤滑油循環系統を設けることは実際上難しい。この結果、スクリュー圧縮機の冷却を効率よくかつ十分に行うことは困難である。
【０００９】
また、燃料電池車両においては、小型化の観点より圧縮機用電動機をスクリュー圧縮機に直結する高速回転用（例えば回転数２００００ｒｐｍ程度）とすることが好ましいが、この高速回転用電動機はコイル等の発熱が大きいため、上記したファンによる空冷では効率よくかつ十分な冷却は困難である。
【００１０】
本発明の目的は、限られたスペース内で、スクリュー圧縮機及び圧縮機用電動機を効率よくかつ十分に冷却できる燃料電池車両の圧縮空気供給システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、車両走行用電動機に供給する電力を発電する燃料電池と、この燃料電池に供給する圧縮空気を生成するスクリュー圧縮機と、このスクリュー圧縮機を駆動する圧縮機用電動機と、前記スクリュー圧縮機及び前記圧縮機用電動機を共通の冷却水を循環させて冷却する冷却系統とを有する。
【００１２】
本発明においては、冷却系統によりまず圧縮機用電動機を冷却水で冷却する。これにより、従来の産業工場や発電施設等のように空冷する場合に比べ、効率よくかつ十分な冷却を行うことができる。さらにこのとき、本発明においては、その冷却系統で共通の冷却水を循環させてスクリュー圧縮機をも冷却する。これにより、スクリュー圧縮機だけのための潤滑油循環系統を別途設けることなく、スクリュー圧縮機を効率よくかつ十分に冷却することができる。以上のようにして、本発明においては、限られたスペース内で、スクリュー圧縮機及び圧縮機用電動機を効率よくかつ十分に冷却できる。
【００１３】
（２）上記目的を達成するために、また本発明は、車両走行用電動機に供給する電力を発電する燃料電池と、この燃料電池に供給する圧縮空気を生成するスクリュー圧縮機と、このスクリュー圧縮機を駆動する圧縮機用電動機と、前記スクリュー圧縮機に設けた第１冷却水通路と、前記圧縮機用電動機に設けた第２冷却水通路と、前記第１冷却水通路及び前記第２冷却水通路に共通に流す冷却水を冷却する冷却水冷却器とを有し、この冷却水冷却器、前記第１冷却水通路、及び前記第２冷却水通路を、冷却水の流れ方向に直列に接続する。
【００１４】
スクリュー圧縮機を用いた燃料電池車両の場合、冷却すべき温度がスクリュー圧縮機と圧縮機用電動機とで異なり、例えばスクリュー圧縮機の冷却すべき温度が圧縮機用電動機より高くなる。そこで本発明においては、その温度差を利用して、例えば冷却水冷却器、第２冷却水通路、及び第１冷却水通路を冷却水の流れ方向にこの順序で接続することで、冷却水冷却器、第１冷却水通路、及び第２冷却水通路を冷却水の流れ方向に直列に接続する。これにより、スクリュー圧縮機に設けた第１冷却水通路と圧縮機用電動機に設けた第２冷却水通路とを直列に接続した１循環系統で冷却することが可能となる。したがって、限られたスペース内で、スクリュー圧縮機及び圧縮機用電動機を効率よくかつ十分に冷却できる。
【００１５】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記冷却水冷却器、前記第２冷却水通路、及び前記第１冷却水通路を、冷却水の流れ方向にこの順序で直列に接続する。
【００１６】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記スクリュー圧縮機のケーシングと前記圧縮機用電動機のケーシングとを一体的に構成し、この一体的に構成された共通のケーシング内に前記第１冷却水通路と前記第２冷却水通路とをそれぞれ設ける。
【００１７】
これにより、第１冷却水通路と第２冷却水通路とを連絡する外部配管をなくすことができるので、システムの設置スペースをさらに縮小することができる。
【００１８】
（５）上記（４）において、好ましくは、前記第１冷却水通路は、前記スクリュー圧縮機の吐出側に設けた軸受冷却用の潤滑油室の外周部に配設されており、前記第２の冷却水通路は、前記圧縮機用電動機の固定子の外周部に配設されている。
【００１９】
これにより、従来のスクリュー圧縮機用の潤滑油循環系統を設けなくても、第１冷却水通路の冷却水により軸受冷却用の潤滑油を冷却し、これによって確実にスクリュー圧縮機を効率よくかつ十分に冷却することができる。また、第２冷却水通路の冷却水により圧縮機用電動機の固定子側を冷却し、これによって確実に電動機を効率よくかつ十分に冷却することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１は本発明の燃料電池の圧縮空気供給システムの概略構成を表す図である。
【００２２】
この図１において、車両走行用電動機（図示せず）に供給する電力を発電する燃料電池１と、この燃料電池１に高圧用配管２を介し供給する圧縮空気を生成するスクリュー圧縮機３と、このスクリュー圧縮機３を駆動する圧縮機用電動機４と、スクリュー圧縮機３に設けた圧縮機側液冷ジャケット５（詳細は後述）と、圧縮機用電動機４に設けた電動機側液冷ジャケット６（詳細は後述）と、燃料電池１で生じた水を貯留する冷却水タンク７と、この冷却水タンク７から冷却水配管８を介し電動機側液冷ジャケット６に冷却水を圧送するポンプ９と、例えば冷却水配管８等に設けられ冷却水を冷却する冷却水クーラ１０と、電動機側液冷ジャケット６からの冷却水を圧縮機側液冷ジャケット５に導入する冷却水配管１１と、圧縮機側液冷ジャケット５からの冷却水を冷却水タンク７に戻す冷却水配管１２とが設けられている。
【００２３】
また、高圧用配管２に設けられスクリュー圧縮機３からの圧縮空気を適正な温度（例えば６０〜７０℃程度）に冷却するアフタークーラ１３と、高圧用配管２に設けられ燃料電池１に供給する圧縮空気の流量を検出する流量センサ１４と、この流量センサ１４からの検出信号を入力する制御装置１５と、流量センサ１４より上流側で高圧用配管２から分岐され、圧縮空気を排気するための排気配管１６と、この排気配管１６に設けられ圧縮空気の排気を制御する制御弁１７と、圧縮機用電動機４の回転数を制御するインバータ１８とが設けられている。なお、上記圧縮機用電動機４及び上記インバータ１８に代えて、これらを一体化したインバータ電動機を設けてもよい。
【００２４】
制御装置１５は、流量センサ１４からの検出信号として圧縮空気流量の数値を入力し、これに対し所定の演算処理が行われ、生成した制御弁１７を駆動させる駆動指令信号（制御信号）を制御弁１７のソレノイド部１７ａに出力し、生成したインバータ１８を制御する制御信号をインバータ１８に出力するようになっている。これにより、制御弁１７がその制御信号に応じて排気配管１６を遮断・連通して圧縮空気の排気を制御するとともに、インバータ１８がその制御信号に応じて圧縮機用電動機４の回転数を制御して、スクリュー圧縮機３で生成する圧縮空気の流量を制御するようになっている。この結果、燃料電池１へ供給する圧縮空気流量がフィードバック制御され所定値（適宜可変された値）となる。
【００２５】
燃料電池１は、詳細は図示しないが、例えば、燃料（例えばメタノール、ガソリン、圧縮水素等）を貯蓄する燃料タンクと、この燃料タンクからの燃料を改質して水素を生成する改質器と、この改質器からの水素と上記スクリュー圧縮機３からの圧縮空気中の酸素とを反応させる燃料電池本体等で構成され、水素と酸素との化学反応により電力を発電するようになっている。このとき、化学反応による副産物として水及び二酸化炭素が生成され、水は上記冷却水タンク７に貯留され、二酸化炭素は適宜排出されるようになっている。
【００２６】
冷却水クーラ１０及びアフタークーラ１３は、この種のものとして公知の熱交換器であり、冷却ファン１９駆動時に生起した冷却風により圧縮空気及び冷却水をそれぞれ冷却するようになっている。
【００２７】
図２は、上記スクリュー圧縮機３と上記圧縮機用電動機４とを一体化した構造を表す軸方向断面図である。
【００２８】
この図２において、上記オイルフリー式の（圧縮作動室内に潤滑油がない状態にある）スクリュー圧縮機３は、回転軸が平行でかつ螺旋状の歯が噛み合うようにそれぞれ回転する雄ロータ２０及び雌ロータ２１と、これら雄ロータ２０及び雌ロータ２１をほぼ収納する圧縮機側メインケーシング２２Ａ及び圧縮機側端部ケーシング２２Ｂとを備えている。なお、圧縮機側メインケーシング２２Ａには、図示しないが、吸気するための吸入口と生成した圧縮空気を吐出するための吐出口とが設けられ、この吐出口には上記高圧用配管２が接続されている。
【００２９】
また、上記圧縮機用電動機４は、中央部に回転子２３を取り付けた回転軸２４と、回転子２３の外周側に配設した固定子２５と、これらを収納する電動機側メインケーシング２２Ｃ及び電動機側端部ケーシング２２Ｄとを備えている。
【００３０】
そして、上記圧縮機側メインケーシング２２Ａと上記圧縮機側端部ケーシング２２Ｂ、上記電動機側メインケーシング２２Ｃと上記電動機側端部ケーシング２２Ｄ、圧縮機側メインケーシング２２Ａと電動機側メインケーシング２２Ｃは、それぞれ例えばボルト（図示せず）等で互いに締結固定されている。これにより、圧縮機側メインケーシング２２Ａ、圧縮機側端部ケーシング２２Ｂ、電動機側メインケーシング２２Ｃ、及び電動機側端部ケーシング２２Ｄからなるケーシング２２が一体的に構成されている。
【００３１】
圧縮機用電動機４の上記回転軸２４は、スクリュー圧縮機３側（図２中左側）が上記雄ロータ２０に直結され（または回転軸２４の回転数と雄ロータ２０の回転数が略等しくなるように連結され）、その反対側（図２中右側）が電動機側端部ケーシング２２Ｄに設けた軸受（例えばラジアル荷重を負担する円筒ころ軸受等）２６に回転自在に支持されている。
【００３２】
そして、電動機側端部ケーシング２２Ｄには軸受２６を軸方向に固定するための軸受カバー２７が取り付けられ、この軸受カバー２７及び電動機側端部ケーシング２２Ｄに囲まれて潤滑油室２８が形成され、この潤滑油室２８に封入した潤滑油（またはグリス）により軸受２６が潤滑されるようになっている。また、軸受２６と電動機側端部ケーシング２２Ｄの回転軸２４貫通部との間には、軸封装置２９が設けられ、潤滑油室２８から電動機側メインケーシング２２Ｃ内に潤滑油が流入しないようになっている。
【００３３】
スクリュー圧縮機３の雄ロータ２０及び雌ロータ２１は、圧縮機用電動機４（図２中右側）側に一対のタイミングギヤ３０，３１が嵌合され、上記回転軸２４の回転運動に伴って、同期して回転駆動するようになっている。このとき、雄ロータ２０、雌ロータ２１、及び圧縮機側メインケーシング２２Ａ内壁とで囲まれた圧縮作動室（図示せず）は、吸入側（図２中左側）から吐出側（図２中右側）に移動しながら容積が縮小される。
【００３４】
また、雄ロータ２０及び雌ロータ２１は、圧縮機側端部ケーシング２２Ｂに設けた軸受（例えば円筒ころ軸受等）３２Ａ，３２Ｂと、圧縮機側メインケーシング２２Ａに設けた軸受（例えばラジアル荷重及びスラスト荷重の双方を負担する組合せアンギュラ玉軸受等）３３Ａ，３３Ｂとでそれぞれ回転自在に支持されている。
【００３５】
そして、圧縮機側端部ケーシング２２Ｂには上記軸受３２Ａ，３２Ｂをそれぞれ軸方向に固定するための軸受カバー３４Ａ，３４Ｂが取り付けられ、これら軸受カバー３４Ａ，３４Ｂ及び圧縮機側端部ケーシング２２Ｂに囲まれて潤滑油室３５Ａ，３５Ｂが形成され、これら潤滑油室３５Ａ，３５Ｂに封入した潤滑油（またはグリス）により軸受３２Ａ、３２Ｂがそれぞれ潤滑されるようになっている。また、軸受３２Ａ，３２Ｂと圧縮作動室との間には軸封装置３６Ａ，３６Ｂがそれぞれ設けられ、潤滑油室３５から圧縮作動室内に潤滑油が流入しないようになっている。
【００３６】
また、圧縮機側メインケーシング２２Ａ及び電動機側メインケーシング２２Ｃに囲まれて潤滑油室３７が形成され、この潤滑油室３７に封入した潤滑油（またはグリス）により上記タイミングギヤ３０，３１及び上記軸受３３Ａ，３３Ｂが潤滑されるようになっている。また、軸受３３Ａ，３３Ｂと圧縮作動室との間には軸封装置３８Ａ，３８Ｂが設けられ、潤滑油室３７から圧縮作動室内に潤滑油が流入しないようになっている。また、電動機側メインケーシング２２Ｃの回転軸２４貫通部には軸封装置３９が設けられ、潤滑油室３７から電動機側メインケーシング２２Ｃ内に潤滑油が流出しないようになっている。
【００３７】
ここで、本発明の大きな特徴として、電動機側メインケーシング２２Ｃ及び圧縮機側メインケーシング２２Ａには、固定子２５の外周部に上記電動機側液冷ジャケット６が配設され、吐出側の潤滑油室３７の外周部に上記圧縮機側液冷ジャケット５が配設され、これら電動機側冷却ジャケット６及び圧縮機側液冷ジャケット５が連絡されている（言い換えれば、上記冷却水配管１１が電動機側メインケーシング２２Ｃ及び圧縮機側メインケーシング２２Ａ内に形成されている）。これにより、上記冷却水配管８に接続された電動機側メインケーシング２２Ｃの流入口４０から冷却水が電動機側液冷ジャケット６に流入し、その後、圧縮機側液冷ジャケット５に流入して、圧縮機側メインケーシング２２Ａの流出口４１から上記冷却水配管１２に流出するようになっている。
【００３８】
なお、以上において、圧縮機側液冷ジャケット５は各請求項記載の第１冷却水通路を構成し、電動機側液冷ジャケット６は各請求項記載の第２冷却水通路を構成し、冷却水クーラ１０は各請求項記載の冷却水冷却器を構成する。そして、圧縮機側液冷ジャケット５、電動機側液冷ジャケット６、冷却水タンク７、ポンプ９、冷却水クーラ１０、及び冷却水配管８，１１，１２は冷却系統を構成する。
【００３９】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。
【００４０】
例えば燃料電池車両を走行させる場合に、圧縮機用電動機４を駆動すると、回転軸２４が回転運動する。この回転軸２４の回転運動とともに、スクリュー圧縮機３の雄ロータ２０及び雌ロータ２１が同期して回転駆動し、吸入口から流入した空気を圧縮作動室内でその容積を減じながら例えば０．２ＭＰａ程度まで圧縮して吐出口から吐出する。そして、このスクリュー圧縮機４からの圧縮空気をアフタークーラ１０で例えば６０〜７０℃程度まで冷却し、燃料電池１に供給する。この結果、燃料電池１で電力が発電され、走行用電動機にこの電力が供給され駆動する。
【００４１】
また、ポンプ９を駆動すると、冷却水タンク７からの冷却水が冷却水クーラ１０で所定温度まで冷却され、電動機側液冷ジャケット６に流入する。そして、冷却水は電動機側液冷ジャケット６から圧縮機側液冷ジャケット５に流入し、その後、再び冷却水タンク７に戻る。
【００４２】
このように本実施形態においては、スクリュー圧縮機３及び圧縮機用電動機４に共通の冷却水を流している。これにより、電動機側液冷ジャケット６の冷却水により圧縮機用電動機４の固定子２５側を冷却し、これによって確実に圧縮機用電動機４を効率よくかつ十分に冷却することができる。
【００４３】
また、スクリュー圧縮機３はオイルフリー式であるから圧縮空気が比較的高温（例えば１８０℃程度）となり、吐出側の軸受３３Ａ，３３Ｂ，３８Ａ，３８Ｂは比較的高温になりやすい。本実施形態においては、スクリュー圧縮機３だけのための潤滑油循環系統を別途設けることなく、圧縮機側液冷ジャケット５の冷却水によりタイミングギヤ３０，３１及び軸受３３Ａ，３３Ｂ，３８Ａ，３８Ｂを潤滑冷却するための潤滑油室３７を冷却し、これによって確実にスクリュー圧縮機３を効率よくかつ十分に冷却することができる。
【００４４】
以上のようにして、本実施形態においては、限られたスペース内で、スクリュー圧縮機３及び圧縮機用電動機４を効率よくかつ十分に冷却できる。
【００４５】
また、本実施形態においては、スクリュー圧縮機３と圧縮機用電動機４との冷却すべき温度の差を利用して、冷却水クーラ１０、電動機側液冷ジャケット６、及び圧縮機側液冷ジャケット５を冷却水の流れ方向にこの順序で直列に接続する。これにより、電動機側液冷ジャケット６及び圧縮機側液冷ジャケット５を直列に接続した１循環系統で冷却することができる。その詳細を説明する。
【００４６】
図３は、電動機側液冷ジャケット６及び圧縮機側液冷ジャケット５内の冷却水温度を表す特性図である。縦軸は電動機側液冷ジャケット６及び圧縮機側液冷ジャケット５内の冷却水温度をとって表しており、横軸は冷却水流れ方向位置（流入口４０から流出口４１までの流れ位置）を表している。
【００４７】
この図３において、スクリュー圧縮機３の冷却すべき温度Ｔａが圧縮機用電動機の冷却すべき温度Ｔｂより高くなっており、まず電動機側液冷ジャケット６において、冷却水温度は流入口４０から流れが進むにつれて圧縮機用電動機４の熱負荷によって入口温度ｔ１から温度ｔ２（ただしｔ２＜Ｔａ）まで上昇する。その後、圧縮機側液冷ジャケット５において、冷却水温度は流出口４１へ向かって流れが進むにつれてスクリュー圧縮機３の熱負荷によって温度ｔ２から出口温度ｔ３（ただしｔ３＜Ｔｂ）まで上昇する。
【００４８】
このように本実施形態は、冷却水クーラ１０、電動機側液冷ジャケット６、及び圧縮機側液冷ジャケット５を冷却水の流れ方向にこの順序で直列に接続した１循環系統で冷却することができる。また、１循環系統とすることで、電動機側液冷ジャケット６及び圧縮機側液冷ジャケット５を別系統とする場合に比べ、冷却水流量の低減を図ることもできる。
【００４９】
さらに、本実施形態においては、圧縮機側ケーシング２２Ａ，２２Ｂ及び電動機側ケーシング２２Ｃ，２２Ｄから一体的に構成されたケーシング２２内に、圧縮機側液冷ジャケット５、電動機側液冷ジャケット６、及びこれらを連絡する冷却水配管１１をそれぞれ設ける。これにより、外部配管をなくすことができるので、システムの設置スペースをさらに縮小することができる。
【００５０】
なお、上記実施形態においては、圧縮機側液冷ジャケット５は吐出側の潤滑油室３７の外周部に配設した構造として説明したが、これに限らない。すなわち、例えば潤滑油室３７の外周部だけでなく吐出側の圧縮作動室（または吐出口）まで配設した構造としてもよい。この変形例においては、スクリュー圧縮機３で生成した圧縮空気の温度を冷却水によりいくらか冷却し、これによってアフタークーラ１０の仕事量を低減し、アフタークーラ１０の簡易化や小型化を図ることもできる。これにより、システムの設置スペースをさらに縮小することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、限られたスペース内で、スクリュー圧縮機及び圧縮機用電動機を効率よくかつ十分に冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料電池の圧縮空気供給システムの概略構成を表す図である。
【図２】本発明の燃料電池の圧縮空気供給システムを構成するスクリュー圧縮機と圧縮機用電動機とを一体化した構造を表す軸方向断面図である。
【図３】本発明の燃料電池の圧縮空気供給システムを構成する電動機側液冷ジャケット及び圧縮機側液冷ジャケット内の冷却水温度を表す特性図である。
【符号の説明】
１ 燃料電池
３ スクリュー圧縮機
４ 圧縮機用電動機
５ 圧縮機側液冷ジャケット（第１冷却水通路、冷却系統）
６ 電動機側液冷ジャケット（第２冷却水通路、冷却系統）
７ 冷却水タンク（冷却系統）
８ 冷却水配管（冷却系統）
９ ポンプ（冷却系統）
１０ 冷却水クーラ（冷却水冷却器、冷却系統）
１１ 冷却水配管（冷却系統）
１２ 冷却水配管（冷却系統）
２２ ケーシング
２２Ａ 圧縮機側メインケーシング
２２Ｂ 圧縮機側端部ケーシング
２２Ｃ 電動機側メインケーシング
２２Ｄ 電動機側端部ケーシング
２５ 固定子
３７ 潤滑油室
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に駆動源として搭載される燃料電池に係わり、特にその燃料電池に圧縮空気を供給する燃料電池車両の圧縮空気供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、燃料電池は、燃料（例えばメタノール、ガソリン、圧縮水素等）の改質により生じる水素を大気中の酸素と結合させ、その化学反応により電力を発電するものである。このとき、燃料電池の出力向上あるいは小型化を目的として、水素との反応を促進するために燃料電池に圧縮空気を供給する手法が既に提唱されている。
【０００３】
例えば産業工場や発電施設等にて用いられる燃料電池に圧縮空気を供給する場合は、燃料電池に供給する圧縮空気を生成する例えばオイルフリー式のスクリュー圧縮機と、このスクリュー圧縮機を駆動する圧縮機用電動機と、この圧縮機用電動機を速度制御する制御装置等が設けられ、これにより圧力が例えば０．２ＭＰａ程度の圧縮空気が燃料電池に供給されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、上記従来技術には特に明確には示されていないが、通常、スクリュー圧縮機内には軸受を潤滑冷却する潤滑油を貯留する潤滑油室が設けられ、その吐出側の潤滑油室の潤滑油を強制循環させて冷却する潤滑油循環系統（詳細には、潤滑油用配管と潤滑油を冷却するオイルクーラ等）が別途設けられる。これにより、スクリュー圧縮機内の発熱により潤滑油が高温となって潤滑油そのもの或いはシール材等が劣化するのを防ぐようになっている。また、例えば圧縮機用電動機の回転軸にはファン等が設けられ、駆動時に圧縮機用電動機を空冷するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１１５６６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、エネルギ変換効率が高く反応生成物も無害物であることから、燃料電池を駆動源とする走行車両の開発が進められている。そして、この車両に搭載した燃料電池においても、燃料電池の出力向上あるいは小型化を目的として燃料電池に圧縮空気を供給する方法を適用することがある。
【０００７】
しかしながら、上記従来技術をそのまま燃料電池車両に適用した場合、以下の課題が存在する。
【０００８】
上記した産業工場や発電施設等においては、スクリュー圧縮機内の潤滑油を別途設けた潤滑油循環系統により強制循環させて冷却することは可能であるが、燃料電池車両においては、スクリュー圧縮機の他に潤滑油を要するところがないため、スペースやコストの観点からスクリュー圧縮機だけのための潤滑油循環系統を設けることは実際上難しい。この結果、スクリュー圧縮機の冷却を効率よくかつ十分に行うことは困難である。
【０００９】
また、燃料電池車両においては、小型化の観点より圧縮機用電動機をスクリュー圧縮機に直結する高速回転用（例えば回転数２００００ｒｐｍ程度）とすることが好ましいが、この高速回転用電動機はコイル等の発熱が大きいため、上記したファンによる空冷では効率よくかつ十分な冷却は困難である。
【００１０】
本発明の目的は、限られたスペース内で、スクリュー圧縮機及び圧縮機用電動機を効率よくかつ十分に冷却できる燃料電池車両の圧縮空気供給システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、車両走行用電動機に供給する電力を発電する燃料電池と、この燃料電池に供給する圧縮空気を生成するスクリュー圧縮機と、このスクリュー圧縮機を駆動する圧縮機用電動機と、前記スクリュー圧縮機及び前記圧縮機用電動機を共通の冷却水を循環させて冷却する冷却系統とを有する。
【００１２】
本発明においては、冷却系統によりまず圧縮機用電動機を冷却水で冷却する。これにより、従来の産業工場や発電施設等のように空冷する場合に比べ、効率よくかつ十分な冷却を行うことができる。さらにこのとき、本発明においては、その冷却系統で共通の冷却水を循環させてスクリュー圧縮機をも冷却する。これにより、スクリュー圧縮機だけのための潤滑油循環系統を別途設けることなく、スクリュー圧縮機を効率よくかつ十分に冷却することができる。以上のようにして、本発明においては、限られたスペース内で、スクリュー圧縮機及び圧縮機用電動機を効率よくかつ十分に冷却できる。
【００１３】
（２）上記目的を達成するために、また本発明は、車両走行用電動機に供給する電力を発電する燃料電池と、この燃料電池に供給する圧縮空気を生成するスクリュー圧縮機と、このスクリュー圧縮機を駆動する圧縮機用電動機と、前記スクリュー圧縮機に設けた第１冷却水通路と、前記圧縮機用電動機に設けた第２冷却水通路と、前記第１冷却水通路及び前記第２冷却水通路に共通に流す冷却水を冷却する冷却水冷却器とを有し、この冷却水冷却器、前記第１冷却水通路、及び前記第２冷却水通路を、冷却水の流れ方向に直列に接続する。
【００１４】
スクリュー圧縮機を用いた燃料電池車両の場合、冷却すべき温度がスクリュー圧縮機と圧縮機用電動機とで異なり、例えばスクリュー圧縮機の冷却すべき温度が圧縮機用電動機より高くなる。そこで本発明においては、その温度差を利用して、例えば冷却水冷却器、第２冷却水通路、及び第１冷却水通路を冷却水の流れ方向にこの順序で接続することで、冷却水冷却器、第１冷却水通路、及び第２冷却水通路を冷却水の流れ方向に直列に接続する。これにより、スクリュー圧縮機に設けた第１冷却水通路と圧縮機用電動機に設けた第２冷却水通路とを直列に接続した１循環系統で冷却することが可能となる。したがって、限られたスペース内で、スクリュー圧縮機及び圧縮機用電動機を効率よくかつ十分に冷却できる。
【００１５】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記冷却水冷却器、前記第２冷却水通路、及び前記第１冷却水通路を、冷却水の流れ方向にこの順序で直列に接続する。
【００１６】
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つにおいて、好ましくは、前記スクリュー圧縮機のケーシングと前記圧縮機用電動機のケーシングとを一体的に構成し、この一体的に構成された共通のケーシング内に前記第１冷却水通路と前記第２冷却水通路とをそれぞれ設ける。
【００１７】
これにより、第１冷却水通路と第２冷却水通路とを連絡する外部配管をなくすことができるので、システムの設置スペースをさらに縮小することができる。
【００１８】
（５）上記（４）において、好ましくは、前記第１冷却水通路は、前記スクリュー圧縮機の吐出側に設けた軸受冷却用の潤滑油室の外周部に配設されており、前記第２の冷却水通路は、前記圧縮機用電動機の固定子の外周部に配設されている。
【００１９】
これにより、従来のスクリュー圧縮機用の潤滑油循環系統を設けなくても、第１冷却水通路の冷却水により軸受冷却用の潤滑油を冷却し、これによって確実にスクリュー圧縮機を効率よくかつ十分に冷却することができる。また、第２冷却水通路の冷却水により圧縮機用電動機の固定子側を冷却し、これによって確実に電動機を効率よくかつ十分に冷却することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
図１は本発明の燃料電池の圧縮空気供給システムの概略構成を表す図である。
【００２２】
この図１において、車両走行用電動機（図示せず）に供給する電力を発電する燃料電池１と、この燃料電池１に高圧用配管２を介し供給する圧縮空気を生成するスクリュー圧縮機３と、このスクリュー圧縮機３を駆動する圧縮機用電動機４と、スクリュー圧縮機３に設けた圧縮機側液冷ジャケット５（詳細は後述）と、圧縮機用電動機４に設けた電動機側液冷ジャケット６（詳細は後述）と、燃料電池１で生じた水を貯留する冷却水タンク７と、この冷却水タンク７から冷却水配管８を介し電動機側液冷ジャケット６に冷却水を圧送するポンプ９と、例えば冷却水配管８等に設けられ冷却水を冷却する冷却水クーラ１０と、電動機側液冷ジャケット６からの冷却水を圧縮機側液冷ジャケット５に導入する冷却水配管１１と、圧縮機側液冷ジャケット５からの冷却水を冷却水タンク７に戻す冷却水配管１２とが設けられている。
【００２３】
また、高圧用配管２に設けられスクリュー圧縮機３からの圧縮空気を適正な温度（例えば６０〜７０℃程度）に冷却するアフタークーラ１３と、高圧用配管２に設けられ燃料電池１に供給する圧縮空気の流量を検出する流量センサ１４と、この流量センサ１４からの検出信号を入力する制御装置１５と、流量センサ１４より上流側で高圧用配管２から分岐され、圧縮空気を排気するための排気配管１６と、この排気配管１６に設けられ圧縮空気の排気を制御する制御弁１７と、圧縮機用電動機４の回転数を制御するインバータ１８とが設けられている。なお、上記圧縮機用電動機４及び上記インバータ１８に代えて、これらを一体化したインバータ電動機を設けてもよい。
【００２４】
制御装置１５は、流量センサ１４からの検出信号として圧縮空気流量の数値を入力し、これに対し所定の演算処理が行われ、生成した制御弁１７を駆動させる駆動指令信号（制御信号）を制御弁１７のソレノイド部１７ａに出力し、生成したインバータ１８を制御する制御信号をインバータ１８に出力するようになっている。これにより、制御弁１７がその制御信号に応じて排気配管１６を遮断・連通して圧縮空気の排気を制御するとともに、インバータ１８がその制御信号に応じて圧縮機用電動機４の回転数を制御して、スクリュー圧縮機３で生成する圧縮空気の流量を制御するようになっている。この結果、燃料電池１へ供給する圧縮空気流量がフィードバック制御され所定値（適宜可変された値）となる。
【００２５】
燃料電池１は、詳細は図示しないが、例えば、燃料（例えばメタノール、ガソリン、圧縮水素等）を貯蓄する燃料タンクと、この燃料タンクからの燃料を改質して水素を生成する改質器と、この改質器からの水素と上記スクリュー圧縮機３からの圧縮空気中の酸素とを反応させる燃料電池本体等で構成され、水素と酸素との化学反応により電力を発電するようになっている。このとき、化学反応による副産物として水及び二酸化炭素が生成され、水は上記冷却水タンク７に貯留され、二酸化炭素は適宜排出されるようになっている。
【００２６】
冷却水クーラ１０及びアフタークーラ１３は、この種のものとして公知の熱交換器であり、冷却ファン１９駆動時に生起した冷却風により圧縮空気及び冷却水をそれぞれ冷却するようになっている。
【００２７】
図２は、上記スクリュー圧縮機３と上記圧縮機用電動機４とを一体化した構造を表す軸方向断面図である。
【００２８】
この図２において、上記オイルフリー式の（圧縮作動室内に潤滑油がない状態にある）スクリュー圧縮機３は、回転軸が平行でかつ螺旋状の歯が噛み合うようにそれぞれ回転する雄ロータ２０及び雌ロータ２１と、これら雄ロータ２０及び雌ロータ２１をほぼ収納する圧縮機側メインケーシング２２Ａ及び圧縮機側端部ケーシング２２Ｂとを備えている。なお、圧縮機側メインケーシング２２Ａには、図示しないが、吸気するための吸入口と生成した圧縮空気を吐出するための吐出口とが設けられ、この吐出口には上記高圧用配管２が接続されている。
【００２９】
また、上記圧縮機用電動機４は、中央部に回転子２３を取り付けた回転軸２４と、回転子２３の外周側に配設した固定子２５と、これらを収納する電動機側メインケーシング２２Ｃ及び電動機側端部ケーシング２２Ｄとを備えている。
【００３０】
そして、上記圧縮機側メインケーシング２２Ａと上記圧縮機側端部ケーシング２２Ｂ、上記電動機側メインケーシング２２Ｃと上記電動機側端部ケーシング２２Ｄ、圧縮機側メインケーシング２２Ａと電動機側メインケーシング２２Ｃは、それぞれ例えばボルト（図示せず）等で互いに締結固定されている。これにより、圧縮機側メインケーシング２２Ａ、圧縮機側端部ケーシング２２Ｂ、電動機側メインケーシング２２Ｃ、及び電動機側端部ケーシング２２Ｄからなるケーシング２２が一体的に構成されている。
【００３１】
圧縮機用電動機４の上記回転軸２４は、スクリュー圧縮機３側（図２中左側）が上記雄ロータ２０に直結され（または回転軸２４の回転数と雄ロータ２０の回転数が略等しくなるように連結され）、その反対側（図２中右側）が電動機側端部ケーシング２２Ｄに設けた軸受（例えばラジアル荷重を負担する円筒ころ軸受等）２６に回転自在に支持されている。
【００３２】
そして、電動機側端部ケーシング２２Ｄには軸受２６を軸方向に固定するための軸受カバー２７が取り付けられ、この軸受カバー２７及び電動機側端部ケーシング２２Ｄに囲まれて潤滑油室２８が形成され、この潤滑油室２８に封入した潤滑油（またはグリス）により軸受２６が潤滑されるようになっている。また、軸受２６と電動機側端部ケーシング２２Ｄの回転軸２４貫通部との間には、軸封装置２９が設けられ、潤滑油室２８から電動機側メインケーシング２２Ｃ内に潤滑油が流入しないようになっている。
【００３３】
スクリュー圧縮機３の雄ロータ２０及び雌ロータ２１は、圧縮機用電動機４（図２中右側）側に一対のタイミングギヤ３０，３１が嵌合され、上記回転軸２４の回転運動に伴って、同期して回転駆動するようになっている。このとき、雄ロータ２０、雌ロータ２１、及び圧縮機側メインケーシング２２Ａ内壁とで囲まれた圧縮作動室（図示せず）は、吸入側（図２中左側）から吐出側（図２中右側）に移動しながら容積が縮小される。
【００３４】
また、雄ロータ２０及び雌ロータ２１は、圧縮機側端部ケーシング２２Ｂに設けた軸受（例えば円筒ころ軸受等）３２Ａ，３２Ｂと、圧縮機側メインケーシング２２Ａに設けた軸受（例えばラジアル荷重及びスラスト荷重の双方を負担する組合せアンギュラ玉軸受等）３３Ａ，３３Ｂとでそれぞれ回転自在に支持されている。
【００３５】
そして、圧縮機側端部ケーシング２２Ｂには上記軸受３２Ａ，３２Ｂをそれぞれ軸方向に固定するための軸受カバー３４Ａ，３４Ｂが取り付けられ、これら軸受カバー３４Ａ，３４Ｂ及び圧縮機側端部ケーシング２２Ｂに囲まれて潤滑油室３５Ａ，３５Ｂが形成され、これら潤滑油室３５Ａ，３５Ｂに封入した潤滑油（またはグリス）により軸受３２Ａ、３２Ｂがそれぞれ潤滑されるようになっている。また、軸受３２Ａ，３２Ｂと圧縮作動室との間には軸封装置３６Ａ，３６Ｂがそれぞれ設けられ、潤滑油室３５から圧縮作動室内に潤滑油が流入しないようになっている。
【００３６】
また、圧縮機側メインケーシング２２Ａ及び電動機側メインケーシング２２Ｃに囲まれて潤滑油室３７が形成され、この潤滑油室３７に封入した潤滑油（またはグリス）により上記タイミングギヤ３０，３１及び上記軸受３３Ａ，３３Ｂが潤滑されるようになっている。また、軸受３３Ａ，３３Ｂと圧縮作動室との間には軸封装置３８Ａ，３８Ｂが設けられ、潤滑油室３７から圧縮作動室内に潤滑油が流入しないようになっている。また、電動機側メインケーシング２２Ｃの回転軸２４貫通部には軸封装置３９が設けられ、潤滑油室３７から電動機側メインケーシング２２Ｃ内に潤滑油が流出しないようになっている。
【００３７】
ここで、本発明の大きな特徴として、電動機側メインケーシング２２Ｃ及び圧縮機側メインケーシング２２Ａには、固定子２５の外周部に上記電動機側液冷ジャケット６が配設され、吐出側の潤滑油室３７の外周部に上記圧縮機側液冷ジャケット５が配設され、これら電動機側冷却ジャケット６及び圧縮機側液冷ジャケット５が連絡されている（言い換えれば、上記冷却水配管１１が電動機側メインケーシング２２Ｃ及び圧縮機側メインケーシング２２Ａ内に形成されている）。これにより、上記冷却水配管８に接続された電動機側メインケーシング２２Ｃの流入口４０から冷却水が電動機側液冷ジャケット６に流入し、その後、圧縮機側液冷ジャケット５に流入して、圧縮機側メインケーシング２２Ａの流出口４１から上記冷却水配管１２に流出するようになっている。
【００３８】
なお、以上において、圧縮機側液冷ジャケット５は各請求項記載の第１冷却水通路を構成し、電動機側液冷ジャケット６は各請求項記載の第２冷却水通路を構成し、冷却水クーラ１０は各請求項記載の冷却水冷却器を構成する。そして、圧縮機側液冷ジャケット５、電動機側液冷ジャケット６、冷却水タンク７、ポンプ９、冷却水クーラ１０、及び冷却水配管８，１１，１２は冷却系統を構成する。
【００３９】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。
【００４０】
例えば燃料電池車両を走行させる場合に、圧縮機用電動機４を駆動すると、回転軸２４が回転運動する。この回転軸２４の回転運動とともに、スクリュー圧縮機３の雄ロータ２０及び雌ロータ２１が同期して回転駆動し、吸入口から流入した空気を圧縮作動室内でその容積を減じながら例えば０．２ＭＰａ程度まで圧縮して吐出口から吐出する。そして、このスクリュー圧縮機４からの圧縮空気をアフタークーラ１０で例えば６０〜７０℃程度まで冷却し、燃料電池１に供給する。この結果、燃料電池１で電力が発電され、走行用電動機にこの電力が供給され駆動する。
【００４１】
また、ポンプ９を駆動すると、冷却水タンク７からの冷却水が冷却水クーラ１０で所定温度まで冷却され、電動機側液冷ジャケット６に流入する。そして、冷却水は電動機側液冷ジャケット６から圧縮機側液冷ジャケット５に流入し、その後、再び冷却水タンク７に戻る。
【００４２】
このように本実施形態においては、スクリュー圧縮機３及び圧縮機用電動機４に共通の冷却水を流している。これにより、電動機側液冷ジャケット６の冷却水により圧縮機用電動機４の固定子２５側を冷却し、これによって確実に圧縮機用電動機４を効率よくかつ十分に冷却することができる。
【００４３】
また、スクリュー圧縮機３はオイルフリー式であるから圧縮空気が比較的高温（例えば１８０℃程度）となり、吐出側の軸受３３Ａ，３３Ｂ，３８Ａ，３８Ｂは比較的高温になりやすい。本実施形態においては、スクリュー圧縮機３だけのための潤滑油循環系統を別途設けることなく、圧縮機側液冷ジャケット５の冷却水によりタイミングギヤ３０，３１及び軸受３３Ａ，３３Ｂ，３８Ａ，３８Ｂを潤滑冷却するための潤滑油室３７を冷却し、これによって確実にスクリュー圧縮機３を効率よくかつ十分に冷却することができる。
【００４４】
以上のようにして、本実施形態においては、限られたスペース内で、スクリュー圧縮機３及び圧縮機用電動機４を効率よくかつ十分に冷却できる。
【００４５】
また、本実施形態においては、スクリュー圧縮機３と圧縮機用電動機４との冷却すべき温度の差を利用して、冷却水クーラ１０、電動機側液冷ジャケット６、及び圧縮機側液冷ジャケット５を冷却水の流れ方向にこの順序で直列に接続する。これにより、電動機側液冷ジャケット６及び圧縮機側液冷ジャケット５を直列に接続した１循環系統で冷却することができる。その詳細を説明する。
【００４６】
図３は、電動機側液冷ジャケット６及び圧縮機側液冷ジャケット５内の冷却水温度を表す特性図である。縦軸は電動機側液冷ジャケット６及び圧縮機側液冷ジャケット５内の冷却水温度をとって表しており、横軸は冷却水流れ方向位置（流入口４０から流出口４１までの流れ位置）を表している。
【００４７】
この図３において、スクリュー圧縮機３の冷却すべき温度Ｔａが圧縮機用電動機の冷却すべき温度Ｔｂより高くなっており、まず電動機側液冷ジャケット６において、冷却水温度は流入口４０から流れが進むにつれて圧縮機用電動機４の熱負荷によって入口温度ｔ１から温度ｔ２（ただしｔ２＜Ｔａ）まで上昇する。その後、圧縮機側液冷ジャケット５において、冷却水温度は流出口４１へ向かって流れが進むにつれてスクリュー圧縮機３の熱負荷によって温度ｔ２から出口温度ｔ３（ただしｔ３＜Ｔｂ）まで上昇する。
【００４８】
このように本実施形態は、冷却水クーラ１０、電動機側液冷ジャケット６、及び圧縮機側液冷ジャケット５を冷却水の流れ方向にこの順序で直列に接続した１循環系統で冷却することができる。また、１循環系統とすることで、電動機側液冷ジャケット６及び圧縮機側液冷ジャケット５を別系統とする場合に比べ、冷却水流量の低減を図ることもできる。
【００４９】
さらに、本実施形態においては、圧縮機側ケーシング２２Ａ，２２Ｂ及び電動機側ケーシング２２Ｃ，２２Ｄから一体的に構成されたケーシング２２内に、圧縮機側液冷ジャケット５、電動機側液冷ジャケット６、及びこれらを連絡する冷却水配管１１をそれぞれ設ける。これにより、外部配管をなくすことができるので、システムの設置スペースをさらに縮小することができる。
【００５０】
なお、上記実施形態においては、圧縮機側液冷ジャケット５は吐出側の潤滑油室３７の外周部に配設した構造として説明したが、これに限らない。すなわち、例えば潤滑油室３７の外周部だけでなく吐出側の圧縮作動室（または吐出口）まで配設した構造としてもよい。この変形例においては、スクリュー圧縮機３で生成した圧縮空気の温度を冷却水によりいくらか冷却し、これによってアフタークーラ１０の仕事量を低減し、アフタークーラ１０の簡易化や小型化を図ることもできる。これにより、システムの設置スペースをさらに縮小することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、限られたスペース内で、スクリュー圧縮機及び圧縮機用電動機を効率よくかつ十分に冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料電池の圧縮空気供給システムの概略構成を表す図である。
【図２】本発明の燃料電池の圧縮空気供給システムを構成するスクリュー圧縮機と圧縮機用電動機とを一体化した構造を表す軸方向断面図である。
【図３】本発明の燃料電池の圧縮空気供給システムを構成する電動機側液冷ジャケット及び圧縮機側液冷ジャケット内の冷却水温度を表す特性図である。
【符号の説明】
１ 燃料電池
３ スクリュー圧縮機
４ 圧縮機用電動機
５ 圧縮機側液冷ジャケット（第１冷却水通路、冷却系統）
６ 電動機側液冷ジャケット（第２冷却水通路、冷却系統）
７ 冷却水タンク（冷却系統）
８ 冷却水配管（冷却系統）
９ ポンプ（冷却系統）
１０ 冷却水クーラ（冷却水冷却器、冷却系統）
１１ 冷却水配管（冷却系統）
１２ 冷却水配管（冷却系統）
２２ ケーシング
２２Ａ 圧縮機側メインケーシング
２２Ｂ 圧縮機側端部ケーシング
２２Ｃ 電動機側メインケーシング
２２Ｄ 電動機側端部ケーシング
２５ 固定子
３７ 潤滑油室
Claims (5)
- 車両走行用電動機に供給する電力を発電する燃料電池と、
この燃料電池に供給する圧縮空気を生成するスクリュー圧縮機と、
このスクリュー圧縮機を駆動する圧縮機用電動機と、
前記スクリュー圧縮機及び前記圧縮機用電動機を共通の冷却水を循環させて冷却する冷却系統とを有することを特徴とする燃料電池車両の圧縮空気供給システム。 - 車両走行用電動機に供給する電力を発電する燃料電池と、
この燃料電池に供給する圧縮空気を生成するスクリュー圧縮機と、
このスクリュー圧縮機を駆動する圧縮機用電動機と、
前記スクリュー圧縮機に設けた第１冷却水通路と、
前記圧縮機用電動機に設けた第２冷却水通路と、
前記第１冷却水通路及び前記第２冷却水通路に共通に流す冷却水を冷却する冷却水冷却器とを有し、
この冷却水冷却器、前記第１冷却水通路、及び前記第２冷却水通路を、冷却水の流れ方向に直列に接続したことを特徴とする燃料電池車両の圧縮空気供給システム。 - 請求項２記載の燃料電池車両の圧縮空気供給システムにおいて、前記冷却水冷却器、前記第２冷却水通路、及び前記第１冷却水通路を、冷却水の流れ方向にこの順序で直列に接続したことを特徴とする燃料電池車両の圧縮空気供給システム。
- 請求項１〜３のいずれか１項記載の燃料電池車両の圧縮空気供給システムにおいて、前記スクリュー圧縮機のケーシングと前記圧縮機用電動機のケーシングとを一体的に構成し、この一体的に構成された共通のケーシング内に前記第１冷却水通路と前記第２冷却水通路とをそれぞれ設けたことを特徴とする燃料電池車両の圧縮空気供給システム。
- 請求項４記載の燃料電池車両の圧縮空気供給システムにおいて、前記第１冷却水通路は、前記スクリュー圧縮機の吐出側に設けた軸受冷却用の潤滑油室の外周部に配設されており、前記第２の冷却水通路は、前記圧縮機用電動機の固定子の外周部に配設されていることを特徴とする燃料電池車両の圧縮空気供給システム。
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