JP2007162629A - Electric pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータによって回転体を回転させることでポンプ室内に流体を吸入し、さらに、ポンプ室内の流体をポンプ室外へ移送するようにした電動ポンプに関する。 The present invention relates to an electric pump that sucks fluid into a pump chamber by rotating a rotating body with an electric motor and further transfers the fluid in the pump chamber to the outside of the pump chamber.
一般に、燃料電池システムは、燃料電池、酸素供給手段、及び水素供給手段を備えている。そして、燃料電池は、前記酸素供給手段から供給される酸素と、前記水素供給手段から供給される水素とを反応させて直流の電気エネルギー(直流電力)を発生する(発電する)。前記酸素供給手段は、圧縮空気を燃料電池に供給するためのコンプレッサを備え(例えば、特許文献1参照。)、前記水素供給手段は、水素源を有するとともに、燃料電池で使用されなかった水素ガス(いわゆる水素オフガス)を前記燃料電池に再供給するための水素循環経路を備えている。この水素循環経路には、水素オフガスを燃料電池に向けて移送するためのポンプが設けられている。 In general, a fuel cell system includes a fuel cell, an oxygen supply means, and a hydrogen supply means. The fuel cell reacts oxygen supplied from the oxygen supply unit and hydrogen supplied from the hydrogen supply unit to generate (electrically generate) DC electric energy (DC power). The oxygen supply means includes a compressor for supplying compressed air to the fuel cell (see, for example, Patent Document 1), and the hydrogen supply means has a hydrogen source and hydrogen gas that has not been used in the fuel cell. A hydrogen circulation path for re-supplying (so-called hydrogen off-gas) to the fuel cell is provided. The hydrogen circulation path is provided with a pump for transferring the hydrogen off gas toward the fuel cell.
前記水素循環経路に用いられるポンプとしては、例えば、ルーツ式ポンプが用いられている。このルーツ式ポンプは、ハウジング内に形成されたロータ室に一対のロータが収容されてなる。前記一対のロータはそれぞれ回転軸に固定されている。そして、上記構成のルーツ式ポンプにおいて、モータの回転に伴い一対のロータが回転されると、水素オフガスが前記ロータ室内に吸入される。さらに、一対のロータの回転により、ロータ室内に吸入された水素オフガスはロータ室外へ吐出される。そして、ルーツ式ポンプのポンプ作用により移送された水素オフガスは、水素源から新たに供給された水素ガスに混合されることにより、燃料電池に再供給される。
しかし、上記燃料電池の発電に伴い水が生成され、この水は水素オフガスと共に燃料電池から排出され、さらに、水素オフガスと共に前記ロータ室内に導入される。そして、低温環境下で燃料電池システムが稼働されたとき、ロータ室内に導入された水は凝縮され、ロータの軸方向端面とロータ室(ハウジング)の内壁面との間や、ロータの外面に結露する。さらに、氷点下といった低温環境下で燃料電池システムが運転状態から停止されたとき、前記結露した水が凍結してしまい、該凍結によりロータの軸方向端面とロータ室の内壁面とが固着してしまうことがある。このように、ロータの軸方向端面と、ロータ室の内壁面とが固着した場合は、燃料電池システムの運転再開時にロータをロータ室の内壁面から引き剥がすため、ルーツ式ポンプのモータに大トルクを発生させる必要が生じる。その結果として、ルーツ式ポンプにおいては、起動時に大トルクを発生可能とする大型のモータを搭載する必要があり、体格が大型化していた。 However, water is generated with the power generation of the fuel cell, and the water is discharged from the fuel cell together with the hydrogen off gas, and further introduced into the rotor chamber together with the hydrogen off gas. When the fuel cell system is operated in a low temperature environment, the water introduced into the rotor chamber is condensed, and condensation is formed between the axial end surface of the rotor and the inner wall surface of the rotor chamber (housing) or on the outer surface of the rotor. To do. Further, when the fuel cell system is stopped from the operating state under a low temperature environment such as below freezing point, the condensed water freezes, and the axial end surface of the rotor and the inner wall surface of the rotor chamber are fixed due to the freezing. Sometimes. As described above, when the axial end surface of the rotor and the inner wall surface of the rotor chamber are stuck, the rotor is peeled off from the inner wall surface of the rotor chamber when the operation of the fuel cell system is resumed. Need to be generated. As a result, in the roots type pump, it is necessary to mount a large motor that can generate a large torque at the time of start-up, and the physique has been enlarged.
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、体格の大型化を抑制しつつ、ポンプ室に固着した回転体を引き剥がすことができる電動ポンプを提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art, and its purpose is to peel off the rotating body fixed to the pump chamber while suppressing an increase in size. An object of the present invention is to provide an electric pump that can be used.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、ハウジング内にはポンプ室が区画形成されているとともに、該ポンプ室内には回転体が収容され、さらに、前記ハウジング内には前記回転体を回転させる電動モータが収容されており、前記電動モータによって前記回転体を回転させることで前記ポンプ室内に流体が吸入され、さらに、ポンプ室内の流体がポンプ室外へ移送される構成とした電動ポンプであって、前記電動モータと前記回転体との間の動力伝達経路上には、前記電動モータから回転体への動力伝達を断続可能なクラッチ機構が設けられている。 In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that a pump chamber is defined in the housing, a rotating body is accommodated in the pump chamber, and the housing is further provided in the housing. An electric motor that rotates the rotating body is housed, and the fluid is sucked into the pump chamber by rotating the rotating body by the electric motor, and the fluid in the pump chamber is further transferred to the outside of the pump chamber. In this electric pump, a clutch mechanism capable of intermittently transmitting power from the electric motor to the rotating body is provided on a power transmission path between the electric motor and the rotating body.
この構成によれば、回転体とポンプ室とが固着した状態での電動ポンプの起動時には、クラッチ機構によって電動モータから回転体への動力伝達を遮断し、該遮断状態で電動モータを駆動させる。さらに、電動モータが高速回転となったときに、電動モータの駆動を停止させるとともに前記クラッチ機構によって、電動モータから回転体への動力伝達を許容させることで、電動モータに発生した慣性モーメントを回転体に伝達させることができる。すると、前記慣性モーメントによって回転体には大きなトルクが発生することとなり、該トルクによって回転体が回転され、この回転により、ポンプ室に固着した回転体を引き剥がすことができる。したがって、回転体とポンプ室とが固着した状態での電動ポンプの起動時には、ポンプ室に非固着状態の回転体を回転させるために必要なトルク(起動トルク)を発生させるだけで、ポンプ室に固着した回転体を引き剥がすことができる。その結果として、電動ポンプの起動時には、前記非固着状態の回転体を回転させるためのトルク(起動トルク)に加え、ポンプ室に固着した回転体を引き剥がすためのトルクを電動モータに発生させる必要が無くなり、起動時に発生させるトルクを小さくすることができる。すなわち、回転体をポンプ室から引き剥がすために、電動モータに大トルクを発生させる必要がなくなり、電動モータの大型化を抑制し、ひいては、電動ポンプの大型化を抑制することができる。 According to this configuration, when the electric pump is started in a state where the rotating body and the pump chamber are fixed, the power transmission from the electric motor to the rotating body is interrupted by the clutch mechanism, and the electric motor is driven in the interrupted state. Furthermore, when the electric motor rotates at a high speed, the moment of inertia generated in the electric motor is rotated by stopping the driving of the electric motor and allowing the clutch mechanism to transmit power from the electric motor to the rotating body. Can be transmitted to the body. Then, a large torque is generated in the rotating body by the moment of inertia, and the rotating body is rotated by the torque, and the rotating body fixed to the pump chamber can be peeled off by this rotation. Therefore, when starting the electric pump in a state where the rotating body and the pump chamber are fixed, it is necessary to generate only the torque (starting torque) necessary for rotating the non-fixed rotating body in the pump chamber. The fixed rotating body can be peeled off. As a result, when starting the electric pump, in addition to the torque for rotating the non-fixed rotating body (starting torque), it is necessary to generate torque for the electric motor to peel off the rotating body fixed to the pump chamber. The torque generated at startup can be reduced. That is, in order to peel off the rotating body from the pump chamber, it is not necessary to generate a large torque in the electric motor, and the increase in size of the electric motor can be suppressed, and consequently the increase in size of the electric pump can be suppressed.
また、前記電動モータには出力軸が一体回転可能に設けられているとともに、前記回転体には前記ハウジングに回転可能に支持された回転軸が一体回転可能に設けられ、前記出力軸と回転軸とは同一軸線上に配置されているとともに、前記出力軸と回転軸によって前記動力伝達経路が構成されており、該出力軸から回転軸への動力伝達が前記クラッチ機構により断続可能に構成され、前記出力軸、回転軸及びクラッチ機構はハウジング内に収容されていてもよい。 The electric motor is provided with an output shaft so as to be integrally rotatable, and the rotating body is provided with a rotary shaft rotatably supported by the housing so as to be integrally rotatable, the output shaft and the rotary shaft. And the power transmission path is constituted by the output shaft and the rotary shaft, and the power transmission from the output shaft to the rotary shaft is configured to be intermittent by the clutch mechanism. The output shaft, the rotating shaft, and the clutch mechanism may be accommodated in a housing.
この構成によれば、例えば、出力軸、回転軸、及びクラッチ機構を電動ポンプのハウジングの外側に設ける場合に比して、電動ポンプの体格をコンパクトにすることができる。
また、前記出力軸には、該出力軸と一体回転する錘が設けられていてもよい。
According to this structure, the physique of an electric pump can be made compact compared with the case where an output shaft, a rotating shaft, and a clutch mechanism are provided in the outer side of the housing of an electric pump, for example.
The output shaft may be provided with a weight that rotates integrally with the output shaft.
この構成によれば、出力軸に錘を設けることによって、電動モータの回転に伴い出力軸を回転させようとする能力(慣性モーメント)を増大させることができ、錘を設けない場合に比して慣性モーメントをより一層増大させることができる。このため、慣性モーメントがクラッチ機構を介して回転体に伝達されたときに発生するトルクを、錘を設けない場合に比して大きくすることができ、回転体をポンプ室から引き剥がしやすくすることができる。 According to this configuration, by providing a weight on the output shaft, the ability (inertia moment) to rotate the output shaft with the rotation of the electric motor can be increased, as compared to a case where no weight is provided. The moment of inertia can be further increased. For this reason, the torque generated when the moment of inertia is transmitted to the rotating body via the clutch mechanism can be increased as compared with the case where no weight is provided, and the rotating body can be easily detached from the pump chamber. Can do.
また、前記電動ポンプは、燃料電池で使用されなかった水素ガスを、水素源から供給される水素ガスと合流させて前記燃料電池に供給可能とする水素循環経路を備えた燃料電池システムの前記水素循環経路を構成する水素循環用のルーツ式ポンプであってもよい。 In addition, the electric pump includes the hydrogen in a fuel cell system including a hydrogen circulation path that allows hydrogen gas that has not been used in the fuel cell to be combined with hydrogen gas supplied from a hydrogen source and supplied to the fuel cell. It may be a roots pump for hydrogen circulation constituting the circulation path.
この構成によれば、電動ポンプが水素循環経路に用いられると、ポンプ室内には燃料電池の発電に伴って生成された水が入り込み、該水は低温環境下ではポンプ室内で結露し、氷点下では凍結するため、回転体とポンプ室とを氷結(固着)させる可能性が高まる。しかし、電動ポンプにクラッチ機構を設けることで、電動モータ、ひいては、電動ポンプの体格の大型化を抑制しつつ、回転体をポンプ室から引き剥がして前記固着状態を解消することができる。したがって、電動ポンプにて、電動モータと回転体との間にクラッチ機構を設ける構成は、凍結により回転体とポンプ室とが固着しやすい水素循環用の電動ポンプに採用するのに特に有効である。 According to this configuration, when the electric pump is used for the hydrogen circulation path, water generated by the power generation of the fuel cell enters the pump chamber, and the water condenses in the pump chamber in a low temperature environment, and below freezing point. Freezing increases the possibility of icing (adhering) the rotating body and the pump chamber. However, by providing the clutch mechanism in the electric pump, it is possible to remove the fixed state by peeling the rotating body from the pump chamber while suppressing an increase in the size of the electric motor, and hence the electric pump. Therefore, in the electric pump, the configuration in which the clutch mechanism is provided between the electric motor and the rotating body is particularly effective for use in an electric pump for hydrogen circulation in which the rotating body and the pump chamber are easily fixed due to freezing. .
本発明によれば、体格の大型化を抑制しつつ、ポンプ室に固着した回転体を引き剥がすことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rotary body fixed to the pump chamber can be peeled off, suppressing the enlargement of a physique.
以下、本発明の電動ポンプを電動ルーツ式ポンプに具体化した一実施形態を図1及び図2にしたがって説明する。なお、以下の説明において電動ルーツ式ポンプの「前」「後」は、図1に示す矢印Yの方向を前後方向とする。 Hereinafter, an embodiment in which the electric pump of the present invention is embodied as an electric roots type pump will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the following description, for the “front” and “rear” of the electric roots pump, the direction of the arrow Y shown in FIG.
本実施形態の電動ルーツ式ポンプ10は、図2に示すように、燃料電池車が備える燃料電池システム50にて、燃料電池51で使用されなかった流体としての水素ガス(いわゆる水素オフガス)を循環使用するためのポンプとして用いられるものである。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、本実施形態の電動ルーツ式ポンプ10のハウジングは、ロータハウジング13の前端(図1では左端)にギアハウジング14が接合固定されるとともに、該ギアハウジングの前端(図1では左端)にモータハウジング17が接合固定されて形成されている。前記ロータハウジング13は、前記ギアハウジング14の後端(図1では右端)に接合固定された第1ハウジング13aと、該第1ハウジング13aの後端(図1では右端)に接合固定された第2ハウジング13bと、該第2ハウジング13bの後端(図1では右端)に接合固定された第3ハウジング13cとから構成されている。そして、前記ロータハウジング13において、第1ハウジング13aと第2ハウジング13bとの間にはポンプ室15が区画形成されている。
As shown in FIG. 1, in the housing of the
また、ギアハウジング14とロータハウジング13の第1ハウジング13aとの間にはギア室16が区画形成されている。前記モータハウジング17とギアハウジング14との間にはモータ室18が区画形成されている。前記モータ室18には、出力軸11を備える電動モータMが収容され、出力軸11はベアリング22を介して前記モータハウジング17に回転可能に支持されている。
A
電動モータMは、モータハウジング17の内面に止着されたステータ19と、前記出力軸11と一体回転可能であり、前記ステータ19に対して相対回転可能なロータ20とから構成されている。前記ステータ19はステータコイル19aを有し、該ステータコイル19aは複数本のリード線(図示せず)を介して外部電源(図示せず)に電気的に接続されている。また、前記出力軸11は、前記ロータ20に圧入され、該ロータ20と一体回転可能になっている。そして、外部電源からステータコイル19aに電流が流れると、ステータコイル19aとロータ20との間の電磁誘導作用によってロータ20が回転され、出力軸11が電動モータMと一体回転するようになっている。
The electric motor M includes a
また、前記出力軸11の軸方向に沿ったロータ20の前後両側には、真鍮製の錘34が出力軸11と一体回転可能に止着されている。この錘34は、電動モータMの回転に対する慣性の大きさ、すなわち慣性モーメントを大きくさせ、電動モータM(出力軸11)の回転運動を変化させにくくするために設けられている。
Further,
また、電動ルーツ式ポンプ10のハウジングにおいて、第1ハウジング13aと、第2ハウジング13bとには、回転軸たる駆動軸24がベアリング23を介して回転可能に支持されている。この駆動軸24は、前記出力軸11と同一軸線上に位置するように支持されている。さらに、第1ハウジング13aと、第2ハウジング13bとには、前記駆動軸24と平行をなす従動軸25がベアリング26を介して回転可能に支持されている。
In the housing of the electric
前記ギア室16内には、前記駆動軸24に固定された駆動ギア27と従動軸25に固定された従動ギア28とが噛合連結された状態で収容されている。そして、駆動軸24と従動軸25は、駆動ギア27と従動ギア28によってギア連結されている。また、ポンプ室15内には、駆動軸24に固定された回転体としての駆動ロータ29と従動軸25に固定された回転体としての従動ロータ30とが収容されている。前記駆動ロータ29と従動ロータ30は、駆動軸24と従動軸25の軸方向に直交する断面視が双葉状(瓢箪状)に形成された二葉型のロータである。
A
駆動ロータ29において、駆動軸24の軸方向に沿った前後両端面と、ポンプ室15の内壁面との間には僅かな隙間が形成されている。また、従動ロータ30において、従動軸25の軸方向に沿った前後両端面と、ポンプ室15の内壁面との間には僅かな隙間が形成されている。前記隙間は、駆動ロータ29の前後両端面とポンプ室15の内壁面、及び従動ロータ30の前後両端面とポンプ室15の内壁面とが摺接して焼付等が生じることを防止するとともに、水素オフガスの漏れをより小さくするために小さな隙間となっている。また、ロータハウジング13(第2ハウジング13b)には、流体をポンプ室15に吸引する吸入口(図示せず)と、該吸入口の対向位置にポンプ室15内へ吸入された流体を吐出する吐出口(図示せず)が形成されている。
In the
モータ室18内にて、電動モータMの出力軸11と、駆動軸24との間には、前記電動モータMから駆動ロータ29への動力伝達を許容又は遮断するクラッチ機構31が配設されている。このクラッチ機構31は、周知の摩擦形の電磁クラッチよりなり、前記電磁クラッチのオン(コイルへの通電)により、電動モータMの出力軸11と駆動軸24とを接続して、電動モータMの動力(回転)を出力軸11及びクラッチ機構31を介して駆動軸24へ伝達する。一方で、電磁クラッチのオフ(コイルの非通電)により、電動モータMの出力軸11と駆動軸24とを接続せず、電動モータMの動力を駆動軸24へ伝達しない構成としている。そして、クラッチ機構31における電磁クラッチのオン状態では、出力軸11から駆動軸24への動力伝達により、駆動軸24が回転される。
In the
このように構成された電動ルーツ式ポンプ10では、前記クラッチ機構31における電磁クラッチのオン状態では、電動モータMの動力によって駆動軸24が回転することにより、駆動ギア27と従動ギア28との噛合連結を通じて従動軸25が駆動軸24とは異なる方向へ回転する。すると、ポンプ室15内では、駆動ロータ29と従動ロータ30が同期回転する。駆動ロータ29と従動ロータ30の同期回転に伴い、流体としての水素ガスが吸入口からポンプ室15内へ吸入される。その後、駆動ロータ29と従動ロータ30の外面と、ポンプ室15の内面とが協働することにより、ポンプ室15内に吸引された水素ガスが吐出口からポンプ室15外へ吐出(移送)される。
In the electric roots-
次に、前記燃料電池システム50について図2に基づき説明する。図2は、燃料電池システム50を模式的に示している。燃料電池システム50は、燃料電池51、酸素供給手段52、及び水素供給手段53を備えている。燃料電池51は、例えば固体高分子型の燃料電池からなり、酸素供給手段52から供給される酸素と、水素供給手段53から供給される水素とを反応させて直流の電気エネルギー(直流電力)を発生する。前記酸素供給手段52は、圧縮空気を供給するためのコンプレッサ54を備え、コンプレッサ54は、燃料電池51の酸素供給ポート(図示せず)に管路55を介して連結され、管路55の途中に加湿器56が設けられている。
Next, the
前記水素供給手段53は、燃料電池51で使用されなかった水素ガス(いわゆる水素オフガス)を循環使用するための水素循環用のポンプとして、本実施形態の電動ルーツ式ポンプ10を備えている。すなわち、この電動ルーツ式ポンプ10は、水素オフガスを燃料電池51へと再び供給するために設けられている。電動ルーツ式ポンプ10は燃料電池51の水素供給ポート(図示せず)に管路58を介して連結され、燃料電池51の水素排出ポート(図示せず)に管路59を介して連結されている。また、水素供給手段53は、水素源(水素ガス供給源)としての水素タンク60を備えている。水素タンク60は途中にレギュレータ(図示せず)を備えた管路57を介して管路58に連結されている。そして、電動ルーツ式ポンプ10及び管路58,59により、燃料電池51で使用されなかった水素ガスを水素タンク60から新たに供給される水素ガスとともに燃料電池51に供給可能な水素循環経路が構成されている。
The hydrogen supply means 53 includes the electric roots type pump 10 of the present embodiment as a hydrogen circulation pump for circulating and using hydrogen gas (so-called hydrogen off gas) that has not been used in the
さて、燃料電池システム50が運転状態にあり、上記構成の電動ルーツ式ポンプ10が運転状態にあるときには、燃料電池51で生成された水を含む水素オフガスは、管路59を介して吸入口からポンプ室15内へ吸入され、吐出口からポンプ室15外へ吐出される。そして、低温環境下では、前記水がポンプ室15の内壁面や、駆動ロータ29及び従動ロータ30の壁面に結露する。さらに、氷点下で燃料電池システム50が運転状態から停止され、駆動ロータ29及び従動ロータ30が停止したとき、ポンプ室15内の水が凍結し、該凍結により駆動ロータ29及び従動ロータ30の前後両端面とポンプ室15の内壁面とが氷結して互いに固着した状態となる。
When the
上記固着状態における燃料電池システム50の運転再開時、電動ルーツ式ポンプ10を起動させる際には、まず、クラッチ機構31における電磁クラッチをオフ(コイルの非通電)し、電動モータMの出力軸11と駆動軸24との間での動力伝達を遮断する。その後、電動モータMにおいて、外部電源からステータコイル19aに電流を流し、ステータコイル19aとロータ20との間の電磁誘導作用によってロータ20を回転させて起動トルクを発生させ、出力軸11を回転させる。このとき、出力軸11には錘34が止着されているため、電動モータMの回転速度(動力)が上がるに従い、錘34によって電動モータMの回転速度がさらに加速される。そして、電動モータMが高速回転となった状態で、クラッチ機構31における電磁クラッチをオン(コイルへの通電)すると同時に、ステータコイル19aへの通電を停止させる。
When the electric roots pump 10 is started when the operation of the
すると、電動モータMに発生した動力(慣性モーメント(慣性力))が、クラッチ機構31及び出力軸11を介して駆動軸24に伝達され、駆動軸24には前記慣性モーメントに基づき大きなトルクが発生する。この発生したトルクは、駆動ギア27と従動ギア28との噛合連結を通じて従動軸25、さらには、駆動ロータ29と従動ロータ30に伝達される。
Then, the power (moment of inertia (inertia force)) generated in the electric motor M is transmitted to the
そして、前記トルクによって駆動ロータ29と従動ロータ30は回転する。すなわち、電動モータMを停止させた状態で駆動ロータ29と従動ロータ30を回転させようとする。その結果、駆動ロータ29の軸方向端面、及び従動ロータ30の前後両端面と、ポンプ室15の内壁面との間を固着させた氷が破砕され、駆動ロータ29及び従動ロータ30がポンプ室15の内壁面から引き剥がされるとともに、駆動ロータ29及び従動ロータ30とポンプ室15との固着状態が解消される。そして、駆動ロータ29及び従動ロータ30がポンプ室15から引き剥がされた後、電動モータMを再起動させ、電動ルーツ式ポンプ10を運転させる。
The
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)電動モータMと、駆動ロータ29との間の動力伝達経路上にクラッチ機構31を設け、電動モータMから駆動ロータ29への動力伝達を断続可能とした。そして、電動モータMの停止後、クラッチ機構31によって動力伝達を許容することで、停止した電動モータMの慣性モーメント(慣性力)によって駆動ロータ29、従動ロータ30を回転させ、さらに、両ロータ29,30の回転によって、ポンプ室15の内壁面に固着した両ロータ29,30をポンプ室15の内壁面から引き剥がすことができる。その結果として、電動ルーツ式ポンプ10の起動時には、ポンプ室15に非固着状態にある駆動ロータ29を回転させるためのトルク、すなわち、起動トルクを発生させるだけで、ポンプ室15の内壁面に固着した駆動ロータ29及び従動ロータ30をポンプ室15から引き剥がすことができる。したがって、電動ルーツ式ポンプ10の起動時には、該電動ルーツ式ポンプ10の起動トルクに加え、駆動ロータ29及び従動ロータ30をポンプ室15から引き剥がすためのトルクを発生させる必要がなくなる。その結果として、電動ルーツ式ポンプ10においては、駆動ロータ29及び従動ロータ30をポンプ室15から引き剥がすために、大トルクを発生させる大型の電動モータMを搭載する必要がなく、電動ルーツ式ポンプ10の大型化を抑制することができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The
(2)クラッチ機構31及び動力伝達経路(出力軸11及び駆動軸24)は、ハウジング内(モータ室18内)に設けられている。したがって、例えば、クラッチ機構31及び動力伝達経路を、電動ルーツ式ポンプ10のハウジング外に設ける場合に比して、電動ルーツ式ポンプ10の体格をコンパクトにすることができる。
(2) The
(3)出力軸11に錘34を一体回転可能に設けた。このため、錘34によって電動モータMの慣性モーメントを大きくさせ、出力軸11の回転を落としにくくすることができる。したがって、クラッチ機構31によって電動モータMの動力を駆動ロータ29に伝達させたとき、駆動軸24により大きなトルクを発生させることができ、駆動ロータ29及び従動ロータ30をポンプ室15の内壁面から確実に引き剥がすことができる。
(3) The
(4)電動ルーツ式ポンプ10は、燃料電池システム50における水素循環経路に用いられ、水素オフガスを移送するものである。電動ルーツ式ポンプ10が水素循環経路に用いられると、ポンプ室15内には燃料電池51の発電に伴って生成された水が入り込み、低温環境下では駆動ロータ29及び従動ロータ30とポンプ室15とが氷結によって固着しやすくなる。しかし、電動ルーツ式ポンプ10にクラッチ機構31を設けることで、電動モータMを大型化することなく、駆動ロータ29及び従動ロータ30をポンプ室15から引き剥がすことができる。したがって、電動ルーツ式ポンプ10にクラッチ機構31を設ける構成は燃料電池システム50の水素循環経路用のポンプに採用するのに特に有効である。
(4) The electric
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態の電動ルーツ式ポンプ10を、燃料電池システムの酸素供給手段におけるコンプレッサ54として使用してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
(Circle) you may use the electric roots type pump 10 of embodiment as the
○ 実施形態の電動ルーツ式ポンプ10を、例えば、半導体製造装置に用いられる真空ポンプとして用いてもよい。この場合、半導体製造装置に用いられるガスが冷却されることによって析出する析出物によって駆動ロータ29及び従動ロータ30がポンプ室15に固着することとなるが、電動ルーツ式ポンプ10を用いることで電動モータMを大型化することなく駆動ロータ29及び従動ロータ30を引き剥がすことができる。
O You may use the electric roots type pump 10 of embodiment as a vacuum pump used for a semiconductor manufacturing apparatus, for example. In this case, the driving
○ 実施形態において、電動モータMの出力軸11ではなくロータ20と、駆動軸24との間に、前記電動モータMから駆動ロータ29への動力伝達を断続可能なクラッチ機構31を設けてもよい。この場合、クラッチ機構31のオン(コイルへの通電)により、電動モータMのロータ20と駆動軸24とを接続して、電動モータMと駆動軸24との間での動力伝達を許容する構成としてもよい。
In the embodiment, a
○ 実施形態において、コイルへの通電及び非通電を複数回繰り返し、クラッチ機構31による動力伝達の許容と遮断を複数回繰り返してもよい。
○ 実施形態において、三葉以上の多葉状の駆動ロータ29及び従動ロータ30を用いた電動ルーツ式ポンプ10としてもよい。
In the embodiment, energization and de-energization of the coil may be repeated a plurality of times, and power transmission permission and interruption by the
In embodiment, it is good also as the electric roots type pump 10 using the multi-leaf or more
○ 実施形態において、クラッチ機構31の電磁クラッチは摩擦形よりなっていたが、これを変更し、クラッチ機構31として、電磁パウダクラッチ等の電磁空隙形クラッチや、電磁ツースクラッチ等の電磁かみあいクラッチを用いてもよい。
In the embodiment, the electromagnetic clutch of the
○ 実施形態において、駆動ロータ29及び従動ロータ30を駆動軸24及び従動軸25の軸方向に複数個、取付固定した多段式の電動ルーツ式ポンプとしてもよい。
○ 実施形態では、電動ポンプを、駆動ロータ29及び従動ロータ30を回転体とした電動ルーツ式ポンプ10に具体化したが、電動ポンプを、スクリューロータを回転体とした電動スクリュー式ポンプに具体化してもよい。
In the embodiment, a multistage electric roots pump in which a plurality of
In the embodiment, the electric pump is embodied in the electric roots type pump 10 using the
○ 実施形態では、錘34を出力軸11の軸方向に沿ったロータ20の前後両側に設けたが、前後いずれか一方側でもよく、また、錘34を設けなくてもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
In the embodiment, the
Next, the technical idea that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below.
(1)ハウジング内にはポンプ室が区画形成されているとともに、該ポンプ室内には回転体が収容され、さらに、前記ハウジング内には前記回転体を回転させる電動モータが収容されており、前記電動モータによって前記回転体を回転させることで前記ポンプ室内に流体を吸入し、さらに、ポンプ室内の流体をポンプ室外へ移送するようにした電動ポンプの起動方法であって、
前記電動ポンプは、前記電動モータと前記回転体との間の動力伝達経路上に、前記電動モータから回転体への動力伝達を断続可能なクラッチ機構を備えており、前記クラッチ機構による動力伝達を遮断し、電動モータのみを駆動させ、電動モータが高速回転となった時点で電動モータを停止させた後、クラッチ機構による動力伝達を許容し、電動モータの慣性力によって回転体を回転させた後、電動モータを駆動させることを特徴とする電動ポンプの起動方法。
(1) A pump chamber is defined in the housing, a rotating body is accommodated in the pump chamber, and an electric motor for rotating the rotating body is accommodated in the housing. A method for starting an electric pump that sucks fluid into the pump chamber by rotating the rotating body with an electric motor, and further transfers the fluid in the pump chamber to the outside of the pump chamber,
The electric pump includes a clutch mechanism capable of intermittently transmitting power from the electric motor to the rotating body on a power transmission path between the electric motor and the rotating body, and transmits power by the clutch mechanism. After shutting off, driving only the electric motor, stopping the electric motor when the electric motor reaches high speed rotation, allowing power transmission by the clutch mechanism, and rotating the rotating body by the inertial force of the electric motor An electric pump starting method characterized by driving an electric motor.
M…電動モータ、10…水素循環経路を構成する水素循環用のポンプであり、電動ポンプとしての電動ルーツ式ポンプ、11…動力伝達経路を構成する出力軸、13…ハウジングを構成するロータハウジング、14…ハウジングを構成するギアハウジング、15…ポンプ室、17…ハウジングを構成するモータハウジング、24…動力伝達経路を構成する回転軸としての駆動軸、29…回転体としての駆動ロータ、30…回転体としての従動ロータ、31…クラッチ機構、34…錘、50…燃料電池システム、51…燃料電池、58,59…水素循環経路を構成する管路、60…水素源としての水素タンク。
M is an electric motor, 10 is a hydrogen circulation pump that constitutes a hydrogen circulation path, and is an electric roots pump as an electric pump, 11 is an output shaft that constitutes a power transmission path, 13 is a rotor housing that constitutes a housing, DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記電動モータと前記回転体との間の動力伝達経路上には、前記電動モータから回転体への動力伝達を断続可能なクラッチ機構が設けられていることを特徴とする電動ポンプ。 A pump chamber is defined in the housing, a rotating body is accommodated in the pump chamber, and an electric motor for rotating the rotating body is accommodated in the housing. An electric pump configured such that by rotating the rotating body, fluid is sucked into the pump chamber, and further, the fluid in the pump chamber is transferred to the outside of the pump chamber,
An electric pump, wherein a clutch mechanism capable of intermittently transmitting power from the electric motor to the rotating body is provided on a power transmission path between the electric motor and the rotating body.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101396955B1 (en) | 2011-09-30 | 2014-05-19 | 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤 | Gear pump and refrigerator having the same |
WO2018021427A1 (en) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 株式会社コーク | High-pressure air generation device |
-
2005
- 2005-12-15 JP JP2005362244A patent/JP2007162629A/en active Pending
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