JP2007192126A - Electric pump for hydrogen circulation - Google Patents

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雅直 鏡味
Toshiro Fujii
俊郎 藤井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric pump for hydrogen circulation in which rotors sticking to a pump chamber can be separated, while inhibiting upsizing of the structure. <P>SOLUTION: In the housing of the electric Roots pump 17, an input shaft 31 is held, which is rotated by an electric motor 41, and provided with an input gear G. In the housing, a first rotary shaft 33 is held in parallel with the input shaft 31. The rotary shaft 33 is provided with a first gear G1 engaged with the input gear G and a fixed first rotor 39 housed in a rotor chamber 24. In the housing, a second rotary shaft 35 is held coaxially with the input shaft 31, and provided with a second gear G2 meshed with the first gear G1, and a fixed second-rotor 40 housed in the rotor chamber 24. The backlash of the input gear G and the first gear G1 is set larger than the backlash of the second gear G2 and the first gear G1. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、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燃料電池に供給可能な水素循環経路を備えた燃料電池システムの水素循環経路を構成する水素循環用電動ポンプに関する。   The present invention relates to hydrogen constituting a hydrogen circulation path of a fuel cell system provided with a hydrogen circulation path capable of supplying hydrogen gas that has not been used in a fuel cell to hydrogen gas supplied from a hydrogen source to supply the fuel cell. The present invention relates to an electric pump for circulation.

回転駆動源によって回転体を回転させ、該回転体の回転によって吸入口からポンプ室内に流体を吸入し、さらに、その吸入された流体を吐出口から前記ポンプ室外へ吐出するポンプとしては、例えば、特許文献1に開示の機械式過給機が挙げられる。この機械式過給機のケーシングには、プーリ軸が回転可能に支持され、該プーリ軸には入力ギヤが固定されている。また、前記ケーシングには、第1ロータ軸及び第2ロータ軸が回転可能に支持され、前記第1ロータ軸には第1ロータが固定されているとともに、前記第2ロータ軸には第2ロータが固定されている。前記第1ロータ及び第2ロータは、ケーシング内に区画形成されたポンプ室内に収容されている。さらに、前記第1ロータ軸には第1タイミングギヤが固定され、前記第2ロータ軸には第2タイミングギヤが固定されている。前記第2ロータ軸は前記プーリ軸の同軸上に配置されている。そして、前記第1タイミングギヤに対し、前記入力ギヤ及び第2タイミングギヤとは互いに噛合するようになっている。   As a pump that rotates a rotating body by a rotational drive source, sucks fluid into the pump chamber from the suction port by rotation of the rotating body, and discharges the sucked fluid out of the pump chamber from the discharge port, for example, A mechanical supercharger disclosed in Patent Document 1 can be cited. A pulley shaft is rotatably supported on the casing of the mechanical supercharger, and an input gear is fixed to the pulley shaft. In addition, a first rotor shaft and a second rotor shaft are rotatably supported by the casing, and a first rotor is fixed to the first rotor shaft, and a second rotor is mounted on the second rotor shaft. Is fixed. The first rotor and the second rotor are accommodated in a pump chamber defined in the casing. Further, a first timing gear is fixed to the first rotor shaft, and a second timing gear is fixed to the second rotor shaft. The second rotor shaft is disposed coaxially with the pulley shaft. The input gear and the second timing gear mesh with the first timing gear.

上記構成の機械式過給機においては、回転駆動源としてのエンジンの回転に基づきプーリ軸が回転すると、プーリ軸の回転トルクが入力ギヤと、第1タイミングギヤ及び第2タイミングギヤを介して第1ロータ軸及び第2ロータ軸に伝達され、第1ロータ及び第2ロータが回転噛合する。この両ロータの回転噛合により、前記吸入口からポンプ室内へ空気が吸入され、さらに、ポンプ室内へ吸入された空気は、吐出口からポンプ室外へ吐出され、吐出された空気が供給先へ供給されるようになっている。すなわち、機械式過給機は、プーリ軸、第1ロータ軸、及び第2ロータ軸の3本の軸と、入力ギヤ、第1タイミングギヤ、及び第2タイミングギヤの3つのギヤとからなる動力伝達機構を備え、この動力伝達機構によって一対のロータを回転させるようになっている。   In the mechanical supercharger configured as described above, when the pulley shaft rotates based on the rotation of the engine as the rotational drive source, the rotational torque of the pulley shaft is transmitted through the input gear, the first timing gear, and the second timing gear. It is transmitted to the first rotor shaft and the second rotor shaft, and the first rotor and the second rotor are rotationally engaged. Due to the rotational meshing of both rotors, air is sucked into the pump chamber from the suction port, and further, the air sucked into the pump chamber is discharged from the discharge port to the outside of the pump chamber, and the discharged air is supplied to the supply destination. It has become so. In other words, the mechanical supercharger is a motive power composed of three shafts of a pulley shaft, a first rotor shaft, and a second rotor shaft, and three gears of an input gear, a first timing gear, and a second timing gear. A transmission mechanism is provided, and the pair of rotors are rotated by the power transmission mechanism.

また、流体を移送するポンプとしては、回転駆動源として前記エンジンの他に電動モータを備えた電動ポンプがある。そして、上記動力伝達機構を備えた電動ポンプにおいては、前記電動モータの回転駆動が動力伝達機構を介して第1ロータ及び第2ロータに伝達されるようになっている。
特開2002−213249号公報
Moreover, as a pump which transfers a fluid, there exists an electric pump provided with the electric motor other than the said engine as a rotational drive source. And in the electric pump provided with the said power transmission mechanism, the rotational drive of the said electric motor is transmitted to a 1st rotor and a 2nd rotor via a power transmission mechanism.
JP 2002-213249 A

ところで、近年では、水素と酸素を反応させて発電する燃料電池を備えた燃料電池システムを搭載し、該燃料電池で発電された電力によって走行する燃料電池車が注目されてきている。前記燃料電池システムにおいては、燃料電池にて使用されなかった未反応の水素ガス(所謂、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が設けられている。この水素循環経路には前記水素オフガスを移送するためのポンプが設けられている。   By the way, in recent years, a fuel cell vehicle equipped with a fuel cell system equipped with a fuel cell that generates electricity by reacting hydrogen and oxygen and that runs on the electric power generated by the fuel cell has attracted attention. The fuel cell system is provided with a hydrogen circulation path for re-supplying unreacted hydrogen gas (so-called hydrogen off gas) that has not been used in the fuel cell to the fuel cell. The hydrogen circulation path is provided with a pump for transferring the hydrogen off gas.

前記ポンプとして、前記動力伝達機構を備えた電動ポンプを用いた場合、電動モータの回転駆動に基づき前記第1ロータ及び第2ロータが回転噛合すると、水素オフガスが前記第1ロータ及び第2ロータが収容されたポンプ室内に吸入される。さらに、第1ロータ及び第2ロータの回転噛合により、前記ポンプ室外へ吐出された水素オフガスは、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ようになっている。   When the electric pump provided with the power transmission mechanism is used as the pump, when the first rotor and the second rotor are rotationally engaged based on the rotational drive of the electric motor, hydrogen off-gas is generated by the first rotor and the second rotor. It is sucked into the housed pump chamber. Further, due to the rotational engagement of the first rotor and the second rotor, the hydrogen off-gas discharged to the outside of the pump chamber is mixed with the newly supplied hydrogen gas and re-supplied to the fuel cell. Yes.

しかし、上記燃料電池システムにおいては、燃料電池の発電に伴って生成された水は、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ポンプ室内に導入される。そして、前記ポンプ室内に導入された水は、該ポンプ室の内壁面と前記第1ロータ及び第2ロータの端面との間に入り込んだ状態となる。ここで、例えば、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、前記水が凝縮して凍結してしまい、該凍結によりポンプ室の内壁面と各ロータの端面とが貼り付いて固着してしまう。この固着状態では、燃料電池システムの運転再開時に各ロータをポンプ室の内壁面から引き剥がすため、電動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、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電動モータを設ける必要があり、体格が大型化していた。   However, in the fuel cell system, water generated as the fuel cell generates power is discharged from the fuel cell together with the hydrogen off gas, and further introduced into the pump chamber together with the hydrogen off gas. Then, the water introduced into the pump chamber enters a state between the inner wall surface of the pump chamber and the end surfaces of the first rotor and the second rotor. Here, for example, when the fuel cell system is stopped from the operating state in a low temperature environment such as below freezing point, the water condenses and freezes, and the freezing causes the inner wall surface of the pump chamber and the end surface of each rotor to stick. It sticks and sticks. In this fixed state, each rotor is peeled off from the inner wall surface of the pump chamber when the operation of the fuel cell system is resumed, so that it is necessary to generate a large torque in the electric motor. As a result, in the pump, it is necessary to provide a large electric motor that can generate a large torque at the time of startup, 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水素循環用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 is to provide an electric pump for hydrogen circulation.

上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、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な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電動ポンプであり、ハウジング内には電動モータが収容されているとともにポンプ室が形成され、該ポンプ室内には前記電動モータの回転に伴い回転する一対の回転体が収容されており、さらに、前記ハウジングには、入力ギヤを備えるとともに前記電動モータによって回転される入力軸と、前記入力軸に対して平行に配置され、前記入力ギヤに噛合連結された第1ギヤを備えるとともに前記一対の回転体のうちの一方が固定された第1回転軸と、前記入力軸と同軸上に配置され、前記第1ギヤに噛合連結された第2ギヤを備えるとともに他方の回転体が固定された第2回転軸とが回転可能に支持されており、前記入力ギヤと第1ギヤとのバックラッシュを、前記第2ギヤと第1ギヤとのバックラッシュに比して大きくした。   In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is directed to a hydrogen circulation that can supply hydrogen gas that has not been used in a fuel cell to the fuel cell by joining the hydrogen gas supplied from a hydrogen source. An electric pump for hydrogen circulation constituting the hydrogen circulation path of a fuel cell system having a path, wherein an electric motor is accommodated in a housing and a pump chamber is formed, and the pump motor has an electric motor in the pump chamber. A pair of rotating bodies that rotate with rotation are accommodated, and the housing further includes an input shaft that includes an input gear and is rotated by the electric motor, and is disposed in parallel to the input shaft, A first rotating shaft having a first gear meshingly connected to the input gear and having one of the pair of rotating bodies fixed thereto; and disposed coaxially with the input shaft; A second rotating shaft having a second gear meshingly connected to the gear and having the other rotating body fixed thereto is rotatably supported, and backlash between the input gear and the first gear is prevented from occurring in the second gear. It is larger than the backlash between the gear and the first gear.

この構成によれば、回転体とポンプ室とが氷結によって固着した状態での水素循環用電動ポンプの起動時には、電動モータの起動に伴い入力軸が回転し、入力ギヤが第1ギヤに噛み合うとき、大きく設けられたバックラッシュによって入力ギヤが第1ギヤに衝突する。そして、この衝突によって第1ギヤに衝撃トルクを発生させ、該衝撃トルクによって第1回転軸を回転させることができる。このため、第1回転軸に固定された一方の回転体には衝撃トルクが作用し、該衝撃トルクによって該一方の回転体とポンプ室とを固着させた氷を破砕することができ、一方の回転体をポンプ室から引き剥がすことができる。そして、第1回転軸及び一方の回転体が回転可能になることで、電動モータの回転トルクを入力ギヤ、第1ギヤ及び第2ギヤを介して第2回転軸に伝達することが可能となる。その結果、第2の回転軸が回転することで、他方の回転体とポンプ室とを固着させた氷を破砕することができ、他方の回転体をポンプ室から引き剥がすことができる。したがって、電動モータを起動させるだけで、一対の回転体をポンプ室から引き剥がすことができ、水素循環用電動ポンプにおいては、この引き剥がしのために大トルクを発生させる大型の電動モータを搭載する必要がなくなる。   According to this configuration, when the electric pump for hydrogen circulation is started with the rotating body and the pump chamber fixed by icing, the input shaft rotates as the electric motor starts and the input gear meshes with the first gear. The input gear collides with the first gear due to the large backlash. Then, an impact torque is generated in the first gear by this collision, and the first rotating shaft can be rotated by the impact torque. For this reason, an impact torque acts on one of the rotating bodies fixed to the first rotating shaft, and the ice that fixes the one rotating body to the pump chamber can be crushed by the impact torque. The rotating body can be peeled off from the pump chamber. And since the 1st rotating shaft and one rotating body can rotate, it becomes possible to transmit the rotational torque of an electric motor to a 2nd rotating shaft via an input gear, a 1st gear, and a 2nd gear. . As a result, the rotation of the second rotating shaft can break the ice with the other rotating body and the pump chamber fixed, and the other rotating body can be peeled off from the pump chamber. Therefore, the pair of rotating bodies can be peeled off from the pump chamber simply by starting up the electric motor, and the hydrogen circulation electric pump is equipped with a large electric motor that generates a large torque for the peeling. There is no need.

また、前記入力軸と前記第2回転軸とは、いずれか一方の軸に設けられた連結孔に、他方の軸に設けられた連結部材が挿入されることにより、互いに独立して回転可能に連結されていてもよい。   In addition, the input shaft and the second rotating shaft can be rotated independently by inserting a connecting member provided on the other shaft into a connecting hole provided on one of the shafts. It may be connected.

この構成によれば、連結孔内へ連結部材が挿入されることによって、連結孔の周面と連結部材の周面とが当接可能となり、該当接によって両軸の傾斜を互いに抑制することが可能となる。   According to this configuration, by inserting the connecting member into the connecting hole, the peripheral surface of the connecting hole and the peripheral surface of the connecting member can come into contact with each other, and the inclination of both axes can be suppressed by the corresponding contact. It becomes possible.

また、前記入力ギヤ、第1ギヤ、及び第2ギヤは、前記ハウジング内に形成されたギヤ室内に収容配置されており、前記連結孔及び連結部材は前記ギヤ室内に配置されていてもよい。   The input gear, the first gear, and the second gear may be accommodated in a gear chamber formed in the housing, and the connection hole and the connection member may be disposed in the gear chamber.

この構成によれば、連結孔と連結部材が配置されたギヤ室には各ギヤ同士の噛合部における潤滑を保持する潤滑油が封入されている。このため、連結孔の周面と連結部材の周面との間にも潤滑油が浸入するようになる。したがって、入力軸と第2回転軸とが連結孔と連結部材によって連結されていても、潤滑油によって連結孔と連結部材との間の摩耗が軽減される。   According to this structure, the lubricating oil which maintains the lubrication in the meshing part of each gear is enclosed with the gear chamber in which the connecting hole and the connecting member are arranged. For this reason, the lubricating oil enters between the peripheral surface of the connecting hole and the peripheral surface of the connecting member. Therefore, even if the input shaft and the second rotating shaft are connected by the connecting hole and the connecting member, wear between the connecting hole and the connecting member is reduced by the lubricating oil.

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、本発明の水素循環用電動ポンプを燃料電池システムにおける水素循環用ポンプとして用いられる電動ルーツ式ポンプに具体化した一実施形態を図1〜図4に従って説明する。まず、燃料電池システム10は、図4に示すように、燃料電池11、酸素供給手段12、水素供給手段13を備えている。燃料電池11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12から供給される酸素と、水素供給手段13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12は、圧縮空気を供給するためのコンプレッサ14を備え、コンプレッサ14は燃料電池11の酸素供給ポート(図示せず)に管路15を介して連結され、管路15の途中に加湿器16が設けられている。   Hereinafter, an embodiment in which the electric pump for hydrogen circulation of the present invention is embodied as an electric roots pump used as a hydrogen circulation pump in a fuel cell system will be described with reference to FIGS. First, the fuel cell system 10 includes a fuel cell 11, an oxygen supply means 12, and a hydrogen supply means 13, as shown in FIG. The fuel cell 11 is composed of, for example, a polymer electrolyte fuel cell, and reacts oxygen supplied from the oxygen supply unit 12 and hydrogen supplied from the hydrogen supply unit 13 to generate DC electric energy (DC power). Generate (generate electricity). The oxygen supply means 12 includes a compressor 14 for supplying compressed air, and the compressor 14 is connected to an oxygen supply port (not shown) of the fuel cell 11 via a conduit 15, and in the middle of the conduit 15. A humidifier 16 is provided.

前記水素供給手段13は、燃料電池11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に、該水素ガスを移送するための電動ルーツ式ポンプ17を備えている。すなわち、この電動ルーツ式ポンプ17は、燃料電池11で使用されなかった水素オフガスを燃料電池11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17は燃料電池11の水素供給ポート(図示せず)に管路18を介して連結され、燃料電池11の水素排出ポート(図示せず)に管路19を介して連結されている。また、水素供給手段13は、水素源(水素ガス供給源)としての水素タンク20を備えている。水素タンク20は途中にレギュレータ(図示せず)を備えた管路21を介して管路18に連結されている。そして、電動ルーツ式ポンプ17及び管路18,19により、燃料電池11で使用されなかった水素オフガスを水素タンク20から新たに供給される水素ガスとともに燃料電池11に供給可能な水素循環経路が構成されている。   The hydrogen supply means 13 is provided with an electric roots pump 17 for transferring the hydrogen gas in order to circulate and use the hydrogen gas not used in the fuel cell 11 (so-called hydrogen off-gas). That is, the electric roots pump 17 is provided to supply again the hydrogen off-gas that has not been used in the fuel cell 11 to the fuel cell 11. The electric roots pump 17 is connected to a hydrogen supply port (not shown) of the fuel cell 11 via a pipe line 18 and connected to a hydrogen discharge port (not shown) of the fuel cell 11 via a pipe line 19. Yes. The hydrogen supply means 13 includes a hydrogen tank 20 as a hydrogen source (hydrogen gas supply source). The hydrogen tank 20 is connected to the pipe line 18 via a pipe line 21 provided with a regulator (not shown) on the way. The electric roots pump 17 and the pipes 18 and 19 constitute a hydrogen circulation path that can supply hydrogen off-gas that has not been used in the fuel cell 11 to the fuel cell 11 together with hydrogen gas newly supplied from the hydrogen tank 20. Has been.

次に、前記電動ルーツ式ポンプ17について具体的に説明する。なお、以下の説明において電動ルーツ式ポンプ17の「前」「後」は、図1に示す矢印Yの方向を前後方向とする。   Next, the electric roots type pump 17 will be specifically described. In the following description, for “front” and “rear” of the electric roots pump 17, the direction of the arrow Y shown in FIG.

図1に示すように、本実施形態の電動ルーツ式ポンプ17のハウジングは、ポンプハウジングPと、モータハウジングMとが接合されて構成されている。前記ポンプハウジングPは、ロータハウジング22の前端に軸支部材23が接合固定され、さらに、前記軸支部材23の前端にギヤハウジング25が接合固定されて形成されている。そして、ポンプハウジングPにおいて、ロータハウジング22と軸支部材23との間には、ポンプ室としてのロータ室24が囲み形成されている。また、ギヤハウジング25と軸支部材23との間にギヤ室26が囲み形成されている。このギヤ室26内には、後述する入力ギヤG、第1ギヤG1、及び第2ギヤG2が配置されているとともに、ギヤG,G1,G2同士の噛合部における摩耗を軽減するための潤滑油が封入されている。前記モータハウジングMは、前記ギヤハウジング25の前端に接合固定されている。そして、ギヤハウジング25とモータハウジングMとの間にモータ室29が囲み形成され、このモータ室29内には電動モータ41が収容されている。   As shown in FIG. 1, the housing of the electric Roots type pump 17 of this embodiment is configured by joining a pump housing P and a motor housing M. The pump housing P is formed by joining and fixing a shaft support member 23 to the front end of the rotor housing 22, and further joining and fixing a gear housing 25 to the front end of the shaft support member 23. In the pump housing P, a rotor chamber 24 as a pump chamber is enclosed between the rotor housing 22 and the shaft support member 23. A gear chamber 26 is enclosed between the gear housing 25 and the shaft support member 23. In the gear chamber 26, an input gear G, a first gear G1, and a second gear G2, which will be described later, are disposed, and lubricating oil for reducing wear at the meshing portion between the gears G, G1, and G2. Is enclosed. The motor housing M is joined and fixed to the front end of the gear housing 25. A motor chamber 29 is enclosed between the gear housing 25 and the motor housing M, and an electric motor 41 is accommodated in the motor chamber 29.

前記電動モータ41は、モータハウジングMの内面に止着されたステータ42と、該ステータ42の内側に配設されるとともにステータ42に対し正逆両方向へ相対回転可能なロータ43とから構成されている。前記ステータ42はステータコイル42aを有し、該ステータコイル42a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、前記ロータ43は円筒状に形成されているとともに、該ロータ43の内側には入力軸31が圧入され、該入力軸31はロータ43と一体回転可能になっている。ハウジングにおいて、前記モータハウジングMと、ギヤハウジング25には、前記入力軸31がラジアルベアリング32を介して回転可能に支持されている。入力軸31において、ギヤハウジング25側の端部は前記ギヤ室26内に突出しており、該入力軸31の端部には入力ギヤGが固定されているとともに、該入力ギヤGは入力軸31と一体回転可能になっている。   The electric motor 41 includes a stator 42 fixed to the inner surface of the motor housing M, and a rotor 43 that is disposed inside the stator 42 and that can rotate relative to the stator 42 in both forward and reverse directions. Yes. The stator 42 has a stator coil 42a, and the stator coil 42a is electrically connected to an external power source (not shown) through a plurality of lead wires (not shown). The rotor 43 is formed in a cylindrical shape, and the input shaft 31 is press-fitted inside the rotor 43, and the input shaft 31 can rotate integrally with the rotor 43. In the housing, the input shaft 31 is rotatably supported by the motor housing M and the gear housing 25 via a radial bearing 32. An end of the input shaft 31 on the gear housing 25 side protrudes into the gear chamber 26, and an input gear G is fixed to the end of the input shaft 31, and the input gear G is connected to the input shaft 31. And can be rotated together.

また、前記ギヤハウジング25と、軸支部材23とには、第1回転軸33が前記入力軸31に対して平行をなすようにラジアルベアリング36を介して回転可能に支持されている。この第1回転軸33において、前記ギヤ室26内に配置された箇所には第1ギヤG1が固定されている。この第1ギヤG1は、前記入力ギヤGに噛合連結されているとともに、第1回転軸33と一体回転可能になっている。さらに、前記第1回転軸33において、ロータハウジング22側の端部は前記ロータ室24内に突出しており、該第1回転軸33の端部には、一対の回転体のうちの一方の回転体としての第1ロータ39が固定されている。この第1ロータ39は第1回転軸33と一体回転可能になっている。前記第1ロータ39は、第1回転軸33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 first rotating shaft 33 is rotatably supported by the gear housing 25 and the shaft support member 23 via a radial bearing 36 so as to be parallel to the input shaft 31. In the first rotating shaft 33, a first gear G <b> 1 is fixed at a place arranged in the gear chamber 26. The first gear G <b> 1 is meshed with the input gear G and can rotate integrally with the first rotation shaft 33. Further, in the first rotating shaft 33, the end on the rotor housing 22 side protrudes into the rotor chamber 24, and one end of the pair of rotating bodies rotates at the end of the first rotating shaft 33. A first rotor 39 as a body is fixed. The first rotor 39 can rotate integrally with the first rotating shaft 33. The first rotor 39 is a two-leaf rotor in which a cross-sectional view orthogonal to the axial direction of the first rotation shaft 33 is formed in a double-leaf shape (saddle shape).

また、前記軸支部材23には、前記入力軸31と同軸上に配置された第2回転軸35がラジアルベアリング37を介して回転可能に支持されている。この第2回転軸35は、前記入力軸31よりも短軸状に形成されている。第2回転軸35において、前記ギヤハウジング25側の端部はギヤ室26内に突出しており、該第2回転軸35の端部には第2ギヤG2が固定されている。この第2ギヤG2は第2回転軸35と一体回転可能になっているとともに、前記第1ギヤG1に噛合連結されている。さらに、第2回転軸35において、前記ロータハウジング22側の端部はロータ室24内に突出しており、該ロータハウジング22の端部には、一対の回転体のうちの他方の回転体としての第2ロータ40が固定されている。この第2ロータ40は第2回転軸35と一体回転可能になっている。前記第2ロータ40は、第2回転軸35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。そして、ロータ室24内において、前記第1ロータ39と第2ロータ40は互いに噛合可能に形成されている。   Further, a second rotating shaft 35 disposed coaxially with the input shaft 31 is supported on the shaft support member 23 via a radial bearing 37 so as to be rotatable. The second rotation shaft 35 is formed in a shorter axis shape than the input shaft 31. An end of the second rotating shaft 35 on the gear housing 25 side protrudes into the gear chamber 26, and a second gear G 2 is fixed to the end of the second rotating shaft 35. The second gear G2 can rotate integrally with the second rotary shaft 35 and is meshed with the first gear G1. Further, in the second rotating shaft 35, the end on the rotor housing 22 side protrudes into the rotor chamber 24, and the end of the rotor housing 22 serves as the other rotating body of the pair of rotating bodies. The second rotor 40 is fixed. The second rotor 40 can rotate integrally with the second rotating shaft 35. The second rotor 40 is a two-leaf rotor in which a cross-sectional view orthogonal to the axial direction of the second rotating shaft 35 is formed in a double leaf shape (saddle shape). In the rotor chamber 24, the first rotor 39 and the second rotor 40 are formed so as to be able to mesh with each other.

また、第2回転軸35において、前記入力軸31に相対向する端面には、該入力軸31に向けて突出する連結部材38が突設されている。そして、この連結部材38は、前記入力軸31にて第2回転軸35に相対向する端面に凹設された連結孔31a内に挿入されている。前記連結部材38及び連結孔31aは、前記ギヤ室26内に配置されているため、連結孔31a内にはギヤ室26内に封入された潤滑油が浸入した状態となっている。そして、連結部材38の連結孔31a内への挿入状態では、連結部材38の周面と連結孔31aの周面との間には極僅かなクリアランス(図示せず)が形成されており、連結部材38は連結孔31aに隙間嵌めされている。したがって、入力軸31と第2回転軸35は同軸上にありながらも、互いに独立して回転可能となっている。前記ロータハウジング22には、水素オフガスをロータ室24に吸引する吸入口(図示せず)と、該吸入口の対向位置にロータ室24内へ吸入された水素オフガスを吐出する吐出口(図示せず)が形成されている。   In the second rotating shaft 35, a connecting member 38 that protrudes toward the input shaft 31 protrudes from an end surface facing the input shaft 31. The connecting member 38 is inserted into a connecting hole 31 a that is recessed in the end surface of the input shaft 31 that faces the second rotating shaft 35. Since the connecting member 38 and the connecting hole 31a are disposed in the gear chamber 26, the lubricating oil sealed in the gear chamber 26 enters the connecting hole 31a. When the connecting member 38 is inserted into the connecting hole 31a, a very small clearance (not shown) is formed between the peripheral surface of the connecting member 38 and the peripheral surface of the connecting hole 31a. The member 38 is fitted in the connecting hole 31a. Therefore, the input shaft 31 and the second rotation shaft 35 are coaxial and can rotate independently of each other. The rotor housing 22 has a suction port (not shown) for sucking hydrogen off gas into the rotor chamber 24 and a discharge port (not shown) for discharging the hydrogen off gas sucked into the rotor chamber 24 at a position opposite to the suction port. ) Is formed.

そして、上記構成の電動ルーツ式ポンプ17を備える燃料電池システム10では、前記電動モータ41の回転に基づき入力軸31が回転すると、入力ギヤGと第1ギヤG1との噛合連結を通じて第1回転軸33が入力軸31とは異なる方向へ回転する。さらに、第1ギヤG1と第2ギヤG2との噛合連結を通じて第2回転軸35が入力軸31と同じ方向へ回転する。すると、電動モータ41の回転に伴い前記第1回転軸33と第2回転軸35が互いに異なる方向へ回転し、ロータ室24内では第1ロータ39と第2ロータ40とが互いに異なる方向へ回転する。なお、上記入力軸31、第1回転軸33、及び第2回転軸35の3本の軸と、入力ギヤG、第1ギヤG1、及び第2ギヤG2の3つのギヤによって、電動モータ41の回転を第1ロータ39及び第2ロータ40に伝達する動力伝達機構が構成されている。   In the fuel cell system 10 including the electric roots pump 17 having the above-described configuration, when the input shaft 31 rotates based on the rotation of the electric motor 41, the first rotating shaft is connected through the meshing connection between the input gear G and the first gear G1. 33 rotates in a different direction from the input shaft 31. Further, the second rotating shaft 35 rotates in the same direction as the input shaft 31 through the meshing connection of the first gear G1 and the second gear G2. Then, as the electric motor 41 rotates, the first rotating shaft 33 and the second rotating shaft 35 rotate in different directions, and the first rotor 39 and the second rotor 40 rotate in different directions in the rotor chamber 24. To do. In addition, the three shafts of the input shaft 31, the first rotating shaft 33, and the second rotating shaft 35, and the three gears of the input gear G, the first gear G1, and the second gear G2, are used for the electric motor 41. A power transmission mechanism that transmits the rotation to the first rotor 39 and the second rotor 40 is configured.

そして、燃料電池11から排出された水素オフガスは、ロータ室24内での第1ロータ39と第2ロータ40の回転に伴い管路19を介して吸入口からロータ室24内へ吸入される。その後、第1ロータ39及び第2ロータ40の回転に伴いロータ室24内に吸入された水素オフガスはロータ室24の吐出口側へ送り出され、該吐出口からロータ室24外の管路18へ吐出される。その後、管路18へ吐出された水素オフガスは、水素タンク20から新たに供給される水素ガスとともに管路18から燃料電池11に再供給される。   Then, the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 11 is sucked into the rotor chamber 24 from the suction port via the pipe line 19 as the first rotor 39 and the second rotor 40 rotate in the rotor chamber 24. Thereafter, the hydrogen off-gas sucked into the rotor chamber 24 along with the rotation of the first rotor 39 and the second rotor 40 is sent out to the discharge port side of the rotor chamber 24, and from the discharge port to the pipe line 18 outside the rotor chamber 24. Discharged. Thereafter, the hydrogen off-gas discharged to the pipe 18 is re-supplied from the pipe 18 to the fuel cell 11 together with hydrogen gas newly supplied from the hydrogen tank 20.

次に、前記動力伝達機構について詳細に説明する。なお、図2において、下側のギヤは第1ギヤG1を示し、該第1ギヤG1の上側のギヤは第2ギヤG2を示している。また、図3において、下側のギヤは第1ギヤG1を示し、該第1ギヤG1の上側のギヤは入力ギヤGを示している。   Next, the power transmission mechanism will be described in detail. In FIG. 2, the lower gear indicates the first gear G1, and the upper gear of the first gear G1 indicates the second gear G2. In FIG. 3, the lower gear indicates the first gear G1, and the upper gear of the first gear G1 indicates the input gear G.

図2及び図3に示すように、前記入力ギヤGの歯をギヤ歯Gaとし、前記第1ギヤG1の歯を第1ギヤ歯G1aとし、第2ギヤG2の歯を第2ギヤ歯G2aとする。そして、入力ギヤGのギヤ歯Gaの数と、第1ギヤG1の第1ギヤ歯G1aの数と、第2ギヤG2の第2ギヤ歯G2aの数は同じになっている。また、図2及び図3の2点鎖線に示す仮想円弧PCGを入力ギヤGのピッチ円とし、仮想円弧PC1を第1ギヤG1のピッチ円とし、仮想円弧PC2を第2ギヤG2のピッチ円とする。なお、前記ピッチ円PCG,PC1,PC2は、各ギヤG,G1,G2の歯形の基準になる円である。   2 and 3, the teeth of the input gear G are gear teeth Ga, the teeth of the first gear G1 are first gear teeth G1a, and the teeth of the second gear G2 are second gear teeth G2a. To do. The number of gear teeth Ga of the input gear G, the number of first gear teeth G1a of the first gear G1, and the number of second gear teeth G2a of the second gear G2 are the same. 2 and 3 is a pitch circle of the input gear G, a virtual arc PC1 is a pitch circle of the first gear G1, and a virtual arc PC2 is a pitch circle of the second gear G2. To do. Note that the pitch circles PCG, PC1, and PC2 are circles that serve as reference teeth for the gears G, G1, and G2.

また、図2及び図3の2点鎖線に示す仮想円弧ACGを入力ギヤGの歯先円とし、仮想円弧AC1を第1ギヤG1の歯先円とし、仮想円弧AC2を第2ギヤG2の歯先円とする。なお、前記歯先円ACG,AC1,AC2は、各ギヤG,G1,G2のギヤ歯Ga,G1a,G2aの歯先を連ねた円であり、ギヤ歯Ga,G1a,G2aを形成する前の材料の外周円である。加えて、図2及び図3の2点鎖線に示す仮想円弧RCGを入力ギヤGの歯元円とし、仮想円弧RC1を第1ギヤG1の歯元円とし、仮想円弧RC2を第2ギヤG2の歯元円とする。なお、前記歯元円RCG,RC1,RC2は、各ギヤG,G1,G2のギヤ歯Ga,G1a,G2aの歯底を連ねた円である。そして、入力ギヤGのピッチ円PCGと第2ギヤG2のピッチ円とは同じサイズであり、入力ギヤGの歯元円RCGと第2ギヤG2の歯元円RC2とは同じサイズとなっている。また、入力ギヤGの歯先円ACGは、第2ギヤG2の歯先円AC2より小さくなっており、入力ギヤGのギヤ歯Gaの長さは、第2ギヤG2の第2ギヤ歯G2aの長さより短くなっている。   Further, the virtual arc ACG indicated by the two-dot chain line in FIGS. 2 and 3 is the tooth tip circle of the input gear G, the virtual arc AC1 is the tooth tip circle of the first gear G1, and the virtual arc AC2 is the tooth of the second gear G2. It will be the previous yen. The tooth tip circles ACG, AC1, and AC2 are circles that connect the gear teeth Ga, G1a, and G2a of the gears G, G1, and G2, and are formed before the gear teeth Ga, G1a, and G2a are formed. This is the outer circle of the material. In addition, a virtual arc RCG indicated by a two-dot chain line in FIGS. 2 and 3 is a root circle of the input gear G, a virtual arc RC1 is a root circle of the first gear G1, and a virtual arc RC2 is the second gear G2. Tooth circle. The root circles RCG, RC1, and RC2 are circles connecting the gear teeth Ga, G1a, and G2a of the gears G, G1, and G2. The pitch circle PCG of the input gear G and the pitch circle of the second gear G2 are the same size, and the tooth root circle RCG of the input gear G and the tooth root circle RC2 of the second gear G2 are the same size. . Further, the addendum circle ACG of the input gear G is smaller than the addendum circle AC2 of the second gear G2, and the length of the gear teeth Ga of the input gear G is equal to that of the second gear teeth G2a of the second gear G2. It is shorter than the length.

また、入力ギヤG及び第1ギヤG1において、ギヤ歯Gaと第1ギヤ歯G1aとが互いに噛み合うときに接触する面を、ギヤ歯Gaの歯面GSとし、第1ギヤ歯G1aの歯面G1Sする。一方、第2ギヤG2において、その第2ギヤ歯G2aが第1ギヤG1の第1ギヤ歯G1aに噛み合うときに接触する面を、第2ギヤ歯G2aの歯面G2Sとする。   Further, in the input gear G and the first gear G1, a surface that contacts when the gear teeth Ga and the first gear teeth G1a mesh with each other is a tooth surface GS of the gear teeth Ga, and a tooth surface G1S of the first gear teeth G1a. To do. On the other hand, in the second gear G2, the surface that contacts when the second gear teeth G2a mesh with the first gear teeth G1a of the first gear G1 is defined as a tooth surface G2S of the second gear teeth G2a.

上記入力ギヤGにおいて、前記ピッチ円PCGに沿ったギヤ歯Gaの厚みは歯厚GDaに設定され、前記歯先円ACGに沿ったギヤ歯Gaの厚みは歯厚GDbに設定されている。一方、第2ギヤG2において、前記ピッチ円PC2に沿った第2ギヤ歯G2aの厚みは歯厚G2Daに設定され、前記歯先円AC2に沿った第2ギヤ歯G2aの厚みは歯厚G2Dbに設定されている。そして、入力ギヤGのギヤ歯Gaの歯厚GDa,GDbは、第2ギヤG2の第2ギヤ歯G2aの歯厚G2Da,G2Dbより薄くなっている。   In the input gear G, the thickness of the gear teeth Ga along the pitch circle PCG is set to the tooth thickness GDa, and the thickness of the gear teeth Ga along the tip circle ACG is set to the tooth thickness GDb. On the other hand, in the second gear G2, the thickness of the second gear tooth G2a along the pitch circle PC2 is set to the tooth thickness G2Da, and the thickness of the second gear tooth G2a along the tooth tip circle AC2 is set to the tooth thickness G2Db. Is set. The tooth thicknesses GDa and GDb of the gear teeth Ga of the input gear G are thinner than the tooth thicknesses G2Da and G2Db of the second gear teeth G2a of the second gear G2.

このため、ギヤ歯Gaの歯面GSと第1ギヤ歯G1aの歯面G1Sとの間の遊びAは、第2ギヤ歯G2aの歯面G2Sと第1ギヤ歯G1aの歯面G1Sとの間の遊び(図示せず)より大きくなっている。すなわち、入力ギヤGと第1ギヤG1とのバックラッシュは、第2ギヤG2と第1ギヤG1とのバックラッシュに比して大きくなっている。なお、第2ギヤG2と第1ギヤG1とのバックラッシュは、通常、ギヤ同士の間に形成されるバックラッシュと同じに設定されており、入力ギヤGと第1ギヤG1とのバックラッシュはその通常設定されるバックラッシュより大きく設定されている。そして、バックラッシュが上記のように設定されていることで、第1ギヤG1と第2ギヤG2においては、第2ギヤ歯G2aと第1ギヤ歯G1aとが速やかに噛み合い、両ギヤ歯G1a,G2a間でのガタが発生することなく第1回転軸33の回転トルクは第2回転軸35に速やかに伝達されるようになっている。一方、入力ギヤGと第1ギヤG1とは、ギヤ歯Gaと第1ギヤ歯G1aとの遊びAが大きいことから、ギヤ歯Gaが第1ギヤ歯G1aに衝突するようにして噛み合うようになっている。   Therefore, the play A between the tooth surface GS of the gear tooth Ga and the tooth surface G1S of the first gear tooth G1a is between the tooth surface G2S of the second gear tooth G2a and the tooth surface G1S of the first gear tooth G1a. It is bigger than the play (not shown). That is, the backlash between the input gear G and the first gear G1 is larger than the backlash between the second gear G2 and the first gear G1. The backlash between the second gear G2 and the first gear G1 is normally set to be the same as the backlash formed between the gears, and the backlash between the input gear G and the first gear G1 is It is set larger than the normally set backlash. Since the backlash is set as described above, in the first gear G1 and the second gear G2, the second gear teeth G2a and the first gear teeth G1a quickly mesh with each other, and both gear teeth G1a, The rotational torque of the first rotating shaft 33 is quickly transmitted to the second rotating shaft 35 without any play between the G2a. On the other hand, since the play A between the gear teeth Ga and the first gear teeth G1a is large, the input gear G and the first gear G1 mesh with each other so that the gear teeth Ga collide with the first gear teeth G1a. ing.

さて、燃料電池システム10が運転状態にあり、上記構成の電動ルーツ式ポンプ17が運転状態にあるときには、燃料電池11で生成された水を含む水素オフガスは、管路19を介して吸入口からロータ室24内へ吸入され、ロータ室24外へ吐出される。そして、低温環境下では、前記水がロータ室24の内壁面や、第1ロータ39及び第2ロータ40の壁面に結露する。さらに、氷点下で燃料電池システム10が運転状態から停止され、第1ロータ39及び第2ロータ40が停止したとき、ロータ室24内の水が凍結し、該凍結により第1ロータ39及び第2ロータ40の前後両端面とロータ室24の内壁面とが氷結し、固着した状態となる。   When the fuel cell system 10 is in an operating state and the electric roots pump 17 having the above-described configuration is in an operating state, hydrogen off-gas containing water generated in the fuel cell 11 is supplied from an intake port via a conduit 19. The air is sucked into the rotor chamber 24 and discharged out of the rotor chamber 24. Under the low temperature environment, the water condenses on the inner wall surface of the rotor chamber 24 and the wall surfaces of the first rotor 39 and the second rotor 40. Furthermore, when the fuel cell system 10 is stopped from the operating state under freezing and the first rotor 39 and the second rotor 40 are stopped, the water in the rotor chamber 24 is frozen, and the freezing causes the first rotor 39 and the second rotor. Both the front and rear end faces of 40 and the inner wall surface of the rotor chamber 24 are frozen and fixed.

上記固着状態における燃料電池システム10の運転再開時、電動ルーツ式ポンプ17を起動させる際には、電動モータ41において、外部電源からステータコイル42aに電流を流し、ロータ43を回転させると同時に入力軸31を回転させる。入力軸31の回転と同時に入力ギヤGが回転する。このとき、入力ギヤGと第1ギヤG1とは、ギヤ歯Gaと第1ギヤ歯G1aとの遊びAが大きいことから、遊び分だけギヤ歯Gaを移動させて該ギヤ歯Gaを第1ギヤ歯G1aに衝突させることができる。そして、入力ギヤGのギヤ歯Gaが、第1ギヤG1の第1ギヤ歯G1aに衝突することで、第1ギヤG1に衝撃トルクを発生させ、該衝撃トルクによって第1回転軸33回転させることができる。   When restarting the operation of the fuel cell system 10 in the fixed state, when the electric roots pump 17 is started, in the electric motor 41, current is supplied from the external power source to the stator coil 42a to rotate the rotor 43 and at the same time the input shaft 31 is rotated. Simultaneously with the rotation of the input shaft 31, the input gear G rotates. At this time, since the play A between the gear teeth Ga and the first gear teeth G1a is large between the input gear G and the first gear G1, the gear teeth Ga are moved by the amount of play to move the gear teeth Ga to the first gear. It can be made to collide with the tooth G1a. Then, when the gear teeth Ga of the input gear G collide with the first gear teeth G1a of the first gear G1, an impact torque is generated in the first gear G1, and the first rotating shaft 33 is rotated by the impact torque. Can do.

この発生した衝撃トルクによって、第1回転軸33に固定された第1ロータ39には衝撃トルクが作用し、該衝撃トルクによって第1ロータ39の前後両端面と、ロータ室24の内壁面との間を固着させた氷が破砕され、第1ロータ39がロータ室24の内壁面から引き剥がされるとともに、第1ロータ39とロータ室24との固着状態が解消される。そして、第1ロータ39が回転可能となることで、第1回転軸33は、電動モータ41の回転トルクを入力軸31、入力ギヤG及び第1ギヤG1を受けて回転可能となる。   Due to the generated impact torque, impact torque acts on the first rotor 39 fixed to the first rotating shaft 33, and the impact torque causes the front and rear end surfaces of the first rotor 39 and the inner wall surface of the rotor chamber 24 to be affected. The fixed ice is crushed, the first rotor 39 is peeled off from the inner wall surface of the rotor chamber 24, and the fixed state between the first rotor 39 and the rotor chamber 24 is eliminated. And since the 1st rotor 39 becomes rotatable, the 1st rotating shaft 33 will become rotatable by receiving the rotational torque of the electric motor 41 by receiving the input shaft 31, the input gear G, and the first gear G1.

また、前記第1ギヤG1に発生した衝撃トルクは、第2ギヤG2を介して第2回転軸35に伝達される。ここで、第2ギヤG2と第1ギヤG1とのバックラッシュは小さく、第2ギヤ歯G2aと第1ギヤ歯G1aとは速やかに噛み合うように設定されているため、前記衝撃トルクは第2ギヤG2から第2回転軸35へ速やかに伝達される。そして、前記衝撃トルクによって第2回転軸35を僅かに回転させることができる。この第2回転軸35の僅かな回転によって、第2ロータ40の前後両端面と、ロータ室24の内壁面との間を固着させた氷が若干破砕される。   Further, the impact torque generated in the first gear G1 is transmitted to the second rotating shaft 35 via the second gear G2. Here, since the backlash between the second gear G2 and the first gear G1 is small and the second gear teeth G2a and the first gear teeth G1a are set so as to mesh quickly, the impact torque is the second gear. It is quickly transmitted from G2 to the second rotating shaft 35. The second rotating shaft 35 can be slightly rotated by the impact torque. Due to the slight rotation of the second rotation shaft 35, the ice that is fixed between the front and rear end faces of the second rotor 40 and the inner wall surface of the rotor chamber 24 is slightly crushed.

そして、上述したように、第1回転軸33が、電動モータ41の回転トルクを入力ギヤG及び第1ギヤG1を介して受けて回転可能となることで、該第1回転軸33が回転し第1ロータ39も回転する。この第1回転軸33の回転トルクは、第2ギヤG2を介して第2回転軸35に伝達され、第2回転軸35が回転する。そして、第2回転軸35が回転することで、第2ロータ40の前後両端面と、ロータ室24の内壁面との間を固着させた氷が破砕され、第2ロータ40がロータ室24の内壁面から引き剥がされるとともに、第2ロータ40とロータ室24との固着状態が解消される。   As described above, the first rotating shaft 33 is rotated by receiving the rotating torque of the electric motor 41 via the input gear G and the first gear G1, so that the first rotating shaft 33 rotates. The first rotor 39 also rotates. The rotational torque of the first rotating shaft 33 is transmitted to the second rotating shaft 35 via the second gear G2, and the second rotating shaft 35 rotates. Then, the rotation of the second rotating shaft 35 breaks the ice that adheres between the front and rear end faces of the second rotor 40 and the inner wall surface of the rotor chamber 24, so that the second rotor 40 moves into the rotor chamber 24. While being peeled off from the inner wall surface, the fixed state between the second rotor 40 and the rotor chamber 24 is eliminated.

そして、第2ロータ40が回転可能となることで、第2回転軸35は、電動モータ41の回転トルクを入力軸31、入力ギヤG、第1ギヤG1及び第2ギヤG2を受けて回転可能となる。その結果として、第1ロータ39及び第2ロータ40が回転噛合し、ルーツ式ポンプ17が運転される。   And since the 2nd rotor 40 becomes rotatable, the 2nd rotating shaft 35 can rotate by receiving the rotational torque of the electric motor 41 by receiving the input shaft 31, the input gear G, the 1st gear G1, and the 2nd gear G2. It becomes. As a result, the first rotor 39 and the second rotor 40 are rotationally engaged, and the roots pump 17 is operated.

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)電動ルーツ式ポンプ17において、第1ギヤG1と第2ギヤG2とのバックラッシュに比して、入力ギヤGと第1ギヤG1とのバックラッシュを大きくした。このため、入力ギヤGが第1ギヤG1に噛み合うとき、ギヤ歯Gaと第1ギヤ歯G1aとは衝突するように噛み合い、該衝突によって第1ギヤG1に衝撃トルクを発生させることができる。この衝撃トルクによって第1回転軸33を回転させ、第1ロータ39に衝撃トルクを作用させることで第1ロータ39の端面をロータ室24の内壁面から引き剥がすことができる。そして、第1回転軸33(第1ロータ39)が回転可能になることで、電動モータ41の回転トルクを第2回転軸35に伝達することが可能となり、第2回転軸35及び第2ロータ40を回転させて第2ロータ40の端面もロータ室24の内壁面から引き剥がすことができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the electric roots type pump 17, the backlash between the input gear G and the first gear G1 is made larger than the backlash between the first gear G1 and the second gear G2. For this reason, when the input gear G meshes with the first gear G1, the gear teeth Ga and the first gear teeth G1a mesh so as to collide, and the impact torque can be generated in the first gear G1 by the collision. The end surface of the first rotor 39 can be peeled off from the inner wall surface of the rotor chamber 24 by rotating the first rotating shaft 33 by this impact torque and applying the impact torque to the first rotor 39. And since the 1st rotating shaft 33 (1st rotor 39) becomes rotatable, it becomes possible to transmit the rotational torque of the electric motor 41 to the 2nd rotating shaft 35, and the 2nd rotating shaft 35 and the 2nd rotor. The end surface of the second rotor 40 can also be peeled off from the inner wall surface of the rotor chamber 24 by rotating the rotor 40.

したがって、第1ロータ39及び第2ロータ40とロータ室24とが氷結によって固着した状態での電動ルーツ式ポンプ17の起動時であっても、電動モータ41を起動させるだけで第1ロータ39及び第2ロータ40をロータ室24から引き剥がし、電動ルーツ式ポンプ17を運転可能とすることができる。すなわち、電動ルーツ式ポンプ17の起動時には、第1ロータ39及び第2ロータ40をロータ室24から引き剥がすための大トルクを発生させる必要がない。その結果として、電動ルーツ式ポンプ17においては、第1ロータ39及び第2ロータ40をロータ室24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を搭載する必要がなく、電動ルーツ式ポンプ17の体格の大型化を抑制することができる。   Therefore, even when the electric roots pump 17 is started in a state where the first rotor 39 and the second rotor 40 and the rotor chamber 24 are fixed by icing, the first rotor 39 and the first rotor 39 and The second rotor 40 is peeled off from the rotor chamber 24 so that the electric roots pump 17 can be operated. That is, when the electric roots pump 17 is started, it is not necessary to generate a large torque for peeling off the first rotor 39 and the second rotor 40 from the rotor chamber 24. As a result, in the electric roots type pump 17, it is not necessary to mount a large electric motor that generates a large torque in order to peel off the first rotor 39 and the second rotor 40 from the rotor chamber 24. An increase in the size of the pump 17 can be suppressed.

(2)ギヤ歯Ga,G2aの数が同じ入力ギヤGと第2ギヤG2において、ギヤ歯Gaの歯厚GDa,GDbを、第2ギヤ歯G2aの歯厚G2Da,G2Dbより薄くして、バックラッシュに差を付けた。このように、入力ギヤGと第2ギヤG2のサイズを変更するだけで、電動ルーツ式ポンプ17の体格を大型化することなく、ロータ室24の内壁面に固着した第1ロータ39及び第2ロータ40を引き剥がすことができる。したがって、ロータ室24の内壁面に固着した第1ロータ39及び第2ロータ40を引き剥がすために、電動モータ41を大型化させる場合に比して、電動ルーツ式ポンプ17の製造コストも抑えることができる。   (2) In the input gear G and the second gear G2 having the same number of gear teeth Ga and G2a, the tooth thicknesses GDa and GDb of the gear teeth Ga are made thinner than the tooth thicknesses G2Da and G2Db of the second gear teeth G2a. Made a difference to the rush. As described above, the first rotor 39 and the second rotor fixed to the inner wall surface of the rotor chamber 24 without increasing the size of the electric roots-type pump 17 only by changing the sizes of the input gear G and the second gear G2. The rotor 40 can be peeled off. Therefore, the manufacturing cost of the electric roots pump 17 can be reduced as compared with the case where the electric motor 41 is enlarged in order to peel off the first rotor 39 and the second rotor 40 fixed to the inner wall surface of the rotor chamber 24. Can do.

(3)電動ルーツ式ポンプ17においては、電動モータ41の回転トルクが最初に伝達される入力ギヤGと第1ギヤG1とのバックラッシュを大きくし、まず、入力軸31によって回転させる第1回転軸33を初めに回転可能とさせ、その後、第2回転軸35を回転可能とするようにした。したがって、例えば、入力ギヤGと第1ギヤG1とのバックラッシュよりも、第2ギヤG2と第1ギヤG1とのバックラッシュを大きくし、第2回転軸35に衝撃トルクを作用させる構成とした場合とは異なり、第1回転軸33が回転不能のため電動ルーツ式ポンプ17を運転できない状態となることが無くなる。よって、入力ギヤGと第1ギヤG1とのバックラッシュを、第2ギヤG2と第1ギヤG1とのバックラッシュに比して大きくする構成は、ロータ室24の内壁面に固着した第1ロータ39及び第2ロータ40を引き剥がすために最適の構成である。   (3) In the electric roots-type pump 17, the backlash between the input gear G to which the rotational torque of the electric motor 41 is first transmitted and the first gear G <b> 1 is increased, and the first rotation is first rotated by the input shaft 31. The shaft 33 was made rotatable first, and then the second rotary shaft 35 was made rotatable. Therefore, for example, the backlash between the second gear G2 and the first gear G1 is made larger than the backlash between the input gear G and the first gear G1, and an impact torque is applied to the second rotating shaft 35. Unlike the case, since the first rotary shaft 33 cannot rotate, the electric Roots pump 17 cannot be operated. Therefore, the configuration in which the backlash between the input gear G and the first gear G1 is larger than the backlash between the second gear G2 and the first gear G1 is the first rotor fixed to the inner wall surface of the rotor chamber 24. This is an optimal configuration for peeling off the 39 and the second rotor 40.

(4)電動ルーツ式ポンプ17において、入力ギヤGと第1ギヤG1とのバックラッシュを、第2ギヤG2と第1ギヤG1とのバックラッシュに比して大きくした。ここで、例えば、入力ギヤGと第1ギヤG1とのバックラッシュを、第2ギヤG2と第1ギヤG1とのバックラッシュと同じにし、入力ギヤGのギヤ歯Gaと第1ギヤG1の第1ギヤ歯G1aが速やかに噛み合う構成としたとする。この場合は、入力ギヤGと第1ギヤG1とが噛み合う際に衝撃トルクが発生しないため、第1ロータ39の固着状態が解消されず、第1回転軸33が回転不能のままである。したがって、電動ルーツ式ポンプ17を運転することができない。よって、入力ギヤGと第1ギヤG1とのバックラッシュを大きく取ることで、電動モータ41を大型化することなく電動ルーツ式ポンプ17を運転可能とすることができる。   (4) In the electric roots pump 17, the backlash between the input gear G and the first gear G1 is made larger than the backlash between the second gear G2 and the first gear G1. Here, for example, the backlash between the input gear G and the first gear G1 is made the same as the backlash between the second gear G2 and the first gear G1, and the gear teeth Ga of the input gear G and the first gear G1 It is assumed that one gear tooth G1a is configured to mesh quickly. In this case, since the impact torque is not generated when the input gear G and the first gear G1 mesh with each other, the fixed state of the first rotor 39 is not eliminated, and the first rotating shaft 33 remains unrotatable. Therefore, the electric roots pump 17 cannot be operated. Therefore, by taking a large backlash between the input gear G and the first gear G1, the electric roots pump 17 can be operated without increasing the size of the electric motor 41.

(5)入力軸31の連結孔31aに、第2回転軸35の連結部材38が隙間嵌めされることで入力軸31と第2回転軸35とは互いに独立して回転可能に連結されている。そして、入力軸31は長軸状をなすため傾きやすいが、短軸状をなし傾きにくい第2回転軸35の連結部材38が連結孔31aに挿入されているため、該連結部材38が連結孔31aの周面に当接することで入力軸31と第2回転軸35の傾き、特に長軸状の入力軸31の傾きを好適に抑制することができる。   (5) The input shaft 31 and the second rotating shaft 35 are rotatably connected independently of each other by fitting the connecting member 38 of the second rotating shaft 35 into the connecting hole 31a of the input shaft 31. . Since the input shaft 31 has a long axis shape and is easy to tilt, the connecting member 38 of the second rotating shaft 35 which has a short shaft shape and is not easily tilted is inserted into the connecting hole 31a. By abutting on the peripheral surface of 31a, the inclination of the input shaft 31 and the second rotation shaft 35, in particular, the inclination of the long-axis input shaft 31 can be suitably suppressed.

(6)連結孔31aと連結部材38はギヤ室26内に配置され、該ギヤ室26内には潤滑油が封入され、連結孔31aの周面と連結部材38の周面との間には前記潤滑油が浸入している。このため、入力軸31と第2回転軸35とが連結孔31aと連結部材38によって連結されていても、連結孔31aと連結部材38との摩耗が軽減される。   (6) The connecting hole 31a and the connecting member 38 are disposed in the gear chamber 26, and lubricating oil is sealed in the gear chamber 26, and between the peripheral surface of the connecting hole 31a and the peripheral surface of the connecting member 38. The lubricating oil has entered. For this reason, even if the input shaft 31 and the 2nd rotating shaft 35 are connected by the connection hole 31a and the connection member 38, abrasion with the connection hole 31a and the connection member 38 is reduced.

なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、入力軸31の連結孔31aと、第2回転軸35の連結部材38とを削除し、入力軸31と第2回転軸35とを連結しなくてもよい。
In addition, you may change embodiment as follows.
In the embodiment, the connection hole 31a of the input shaft 31 and the connection member 38 of the second rotation shaft 35 may be deleted, and the input shaft 31 and the second rotation shaft 35 may not be connected.

○ 実施形態において、入力軸31に連結部材38を突設し、第2回転軸35に連結部材38が挿入される連結孔31aを設けてもよい。
○ 実施形態において、ステータコイル42aへの通電及び非通電を複数回繰り返し、ロータ43を繰り返し回転させ、入力ギヤGのギヤ歯Gaを、第1ギヤG1のギヤ歯Gaに繰り返し衝突させてもよい。
In the embodiment, the connecting member 38 may be provided so as to protrude from the input shaft 31, and the connecting hole 31 a into which the connecting member 38 is inserted may be provided in the second rotating shaft 35.
In the embodiment, energization and de-energization of the stator coil 42a may be repeated a plurality of times, the rotor 43 may be repeatedly rotated, and the gear teeth Ga of the input gear G may be repeatedly collided with the gear teeth Ga of the first gear G1. .

○ 実施形態において、三葉以上の多葉状の第1ロータ39及び第2ロータ40を用いた電動ルーツ式ポンプ17としてもよい。
○ 実施形態において、第1ロータ39及び第2ロータ40を第1回転軸33及び第2回転軸35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。
In embodiment, it is good also as the electric roots type pump 17 using the 1st rotor 39 and the 2nd rotor 40 of multileaf form more than three leaves.
In the embodiment, a multi-stage electric roots pump in which a plurality of first rotors 39 and second rotors 40 are attached and fixed in the axial direction of the first rotary shaft 33 and the second rotary shaft 35 may be used.

○ 実施形態では、電動ポンプを、第1ロータ39及び第2ロータ40を回転体とした電動ルーツ式ポンプ17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, the electric pump is embodied as the electric roots type pump 17 using the first rotor 39 and the second rotor 40 as a rotating body, but the electric pump is changed to an electric screw type pump using a screw rotor as a rotating body. It may be embodied.

以下の技術的思想(発明)は前記実施形態から把握できる。
(1)前記入力ギヤと第1ギヤとのバックラッシュと、前記第2ギヤと第1ギヤとのバックラッシュとの差は、入力ギヤのギヤ歯の歯厚を第2ギヤのギヤ歯の歯厚より薄く形成することで設けられている請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の水素循環用電動ポンプ。
The following technical idea (invention) can be understood from the embodiment.
(1) The difference between the backlash between the input gear and the first gear and the backlash between the second gear and the first gear is that the tooth thickness of the gear teeth of the input gear is the tooth thickness of the gear teeth of the second gear. The electric pump for hydrogen circulation as described in any one of Claims 1-3 provided by forming thinner than thickness.

実施形態の電動ルーツ式ポンプを示す縦断面図。The longitudinal section showing the electric roots type pump of an embodiment. 第1ギヤと第2ギヤとの噛合状態を示す拡大断面図。The expanded sectional view which shows the meshing state of a 1st gear and a 2nd gear. 入力ギヤと第1ギヤとの噛合状態を示す拡大断面図。The expanded sectional view which shows the meshing state of an input gear and a 1st gear. 燃料電池システムの構成図。The block diagram of a fuel cell system.

符号の説明Explanation of symbols

G…入力ギヤ、G1…第1ギヤ、G2…第2ギヤ、M…ハウジングを構成するモータハウジング、P…ハウジングを構成するポンプハウジング、10…燃料電池システム、11…燃料電池、17…水素循環経路を構成する水素循環用電動ポンプとしての電動ルーツ式ポンプ、18,19…水素循環経路を構成する管路、20…水素源としての水素タンク、24…ポンプ室としてのロータ室、26…ギヤ室、31…入力軸、31a…連結孔、33…第1回転軸、35…第2回転軸、38…連結部材、39…一方の回転体としての第1ロータ、40…他方の回転体としての第2ロータ、41…電動モータ。   G ... input gear, G1 ... first gear, G2 ... second gear, M ... motor housing constituting the housing, P ... pump housing constituting the housing, 10 ... fuel cell system, 11 ... fuel cell, 17 ... hydrogen circulation Electric root pump as a hydrogen circulation electric pump constituting the path, 18, 19 ... Pipe lines constituting the hydrogen circulation path, 20 ... Hydrogen tank as a hydrogen source, 24 ... Rotor chamber as a pump chamber, 26 ... Gear Chamber 31... Input shaft 31 a. Connecting hole 33. First rotating shaft 35. Second rotating shaft 38. Connecting member 39 39 First rotor as one rotating body 40. 2nd rotor, 41 ... electric motor.

Claims (3)

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な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電動ポンプであり、
ハウジング内には電動モータが収容されているとともにポンプ室が形成され、該ポンプ室内には前記電動モータの回転に伴い回転する一対の回転体が収容されており、さらに、前記ハウジングには、入力ギヤを備えるとともに前記電動モータによって回転される入力軸と、前記入力軸に対して平行に配置され、前記入力ギヤに噛合連結された第1ギヤを備えるとともに前記一対の回転体のうちの一方が固定された第1回転軸と、前記入力軸と同軸上に配置され、前記第1ギヤに噛合連結された第2ギヤを備えるとともに他方の回転体が固定された第2回転軸とが回転可能に支持されており、前記入力ギヤと第1ギヤとのバックラッシュを、前記第2ギヤと第1ギヤとのバックラッシュに比して大きくしたことを特徴とする水素循環用電動ポンプ。
For hydrogen circulation that constitutes the hydrogen circulation path of the fuel cell system having a hydrogen circulation path that can supply hydrogen gas that has not been used in the fuel cell to hydrogen gas supplied from a hydrogen source to supply the fuel cell An electric pump,
An electric motor is accommodated in the housing and a pump chamber is formed. A pair of rotating bodies that rotate as the electric motor rotates are accommodated in the pump chamber. An input shaft provided with a gear and rotated by the electric motor, and a first gear arranged in parallel to the input shaft and meshingly connected to the input gear, and one of the pair of rotating bodies is A fixed first rotating shaft and a second rotating shaft that is disposed coaxially with the input shaft and has a second gear meshingly connected to the first gear and to which the other rotating body is fixed are rotatable. And the backlash between the input gear and the first gear is made larger than the backlash between the second gear and the first gear. .
前記入力軸と前記第2回転軸とは、いずれか一方の軸に設けられた連結孔に、他方の軸に設けられた連結部材が挿入されることにより、互いに独立して回転可能に連結されている請求項1に記載の水素循環用電動ポンプ。 The input shaft and the second rotating shaft are rotatably connected independently of each other by inserting a connecting member provided on the other shaft into a connecting hole provided on one of the shafts. The electric pump for hydrogen circulation according to claim 1. 前記入力ギヤ、第1ギヤ、及び第2ギヤは、前記ハウジング内に形成されたギヤ室内に収容配置されており、前記連結孔及び連結部材は前記ギヤ室内に配置されている請求項2に記載の水素循環用電動ポンプ。 The input gear, the first gear, and the second gear are accommodated and disposed in a gear chamber formed in the housing, and the coupling hole and the coupling member are disposed in the gear chamber. Electric pump for hydrogen circulation.
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