JP2007192202A - Pump and fuel cell system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ部の回転軸上に羽根車を設けたポンプおよび燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a pump and a fuel cell system in which an impeller is provided on a rotating shaft of a motor unit.
従来、例えば下記特許文献1に記載されたような、回転軸であるポンプ軸の一端側に羽根車が設けられ、ポンプ軸の他端側がモータ部に接続されるポンプにおいて、羽根車側とモータ部側との境界部におけるポンプ軸とポンプハウジングとの間を軸封する際には、シール材を使用することが通常行われている。
しかしながら、上記したような軸封する際に使用するシール材は、高速回転する際の高温化による劣化や、回転軸との間の摩擦に起因する摩耗によってシール漏れが発生し、またこの摩耗により出力低下を引き起こす。 However, the sealing material used for shaft sealing as described above causes seal leakage due to deterioration due to high temperature during high-speed rotation and wear due to friction with the rotating shaft. Causes output to drop.
そこで、本発明は、シール材を使用することなく、回転軸とハウジングとの間のシール性を確保することを目的としている。 Then, this invention aims at ensuring the sealing performance between a rotating shaft and a housing, without using a sealing material.
本発明は、モータ部の回転軸上に羽根車を設けたポンプにおいて、前記モータ部と前記羽根車との間の前記回転軸の外周面と、この回転軸の外周面に対向するハウジングの内周面との間に隙間を有し、前記回転軸の外周面と前記ハウジングの内周面との少なくともいずれか一方に、前記回転軸の回転によって前記隙間内の流体を前記モータ部側から前記羽根車側に向けて移送する螺旋部を設けたことを最も主要な特徴とする。 The present invention provides a pump provided with an impeller on a rotating shaft of a motor unit, an outer peripheral surface of the rotating shaft between the motor unit and the impeller, and an inner surface of a housing facing the outer peripheral surface of the rotating shaft. There is a gap between the outer peripheral surface of the rotary shaft and the inner peripheral surface of the housing, and the fluid in the gap is rotated from the motor unit side by the rotation of the rotary shaft. The main feature is the provision of a spiral portion that moves toward the impeller side.
本発明によれば、羽根車側からモータ部側に浸入しようとする流体は、モータ部の回転軸が回転することで、螺旋部に沿ってモータ部側から羽根車側へ向けて流れるので、羽根車側からモータ部側への流体の浸入を防止することができる。 According to the present invention, the fluid that is going to enter the motor unit side from the impeller side flows from the motor unit side to the impeller side along the spiral portion by rotating the rotation shaft of the motor unit. Intrusion of fluid from the impeller side to the motor unit side can be prevented.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態を示す、図2の燃料電池システムに使用する燃料循環ポンプとしての水素循環ポンプ1の断面図である。図2に示す燃料電池システムは、燃料電池3の水素入口3aと、燃料である水素ガスを貯蔵する水素タンク5とを、水素供給通路7で接続し、水素供給通路7には、水素タンク5側から水素調圧弁9および水素圧力センサ11を順次設置する。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a hydrogen circulation pump 1 as a fuel circulation pump used in the fuel cell system of FIG. 2 showing a first embodiment of the present invention. In the fuel cell system shown in FIG. 2, a hydrogen inlet 3 a of the fuel cell 3 and a hydrogen tank 5 that stores hydrogen gas as fuel are connected by a hydrogen supply passage 7. The hydrogen pressure regulating valve 9 and the hydrogen pressure sensor 11 are sequentially installed from the side.
水素圧力センサ11は水素供給通路7内の水素圧力を検出し、この検出信号を取り込むコントロールユニット13が、水素調圧弁9を開閉制御して水素タンク5からの水素供給量を調整する。 The hydrogen pressure sensor 11 detects the hydrogen pressure in the hydrogen supply passage 7, and a control unit 13 that takes in this detection signal controls the hydrogen pressure regulating valve 9 to open and close to adjust the amount of hydrogen supplied from the hydrogen tank 5.
燃料電池3の水素出口3bには燃料循環通路としての水素循環通路15の一端を接続し、水素循環通路15の他端は、前記した水素供給通路7に接続する。そして、この水素循環通路15に、本発明のポンプに相当する前記した水素循環ポンプ1を設置する。また、水素循環ポンプ1と燃料電池3の水素出口3bとの間の水素循環通路15には、排出通路17を設け、排出通路17にパージ弁19を設置する。パージ弁19は、前記したコントロールユニット13により適宜開閉制御され、排出通路17から反応ガスを外部に排出する。 One end of a hydrogen circulation passage 15 as a fuel circulation passage is connected to the hydrogen outlet 3 b of the fuel cell 3, and the other end of the hydrogen circulation passage 15 is connected to the hydrogen supply passage 7 described above. The hydrogen circulation pump 1 corresponding to the pump of the present invention is installed in the hydrogen circulation passage 15. Further, a discharge passage 17 is provided in the hydrogen circulation passage 15 between the hydrogen circulation pump 1 and the hydrogen outlet 3 b of the fuel cell 3, and a purge valve 19 is provided in the discharge passage 17. The purge valve 19 is appropriately opened and closed by the control unit 13 described above, and discharges the reaction gas from the discharge passage 17 to the outside.
一方、燃料電池3の空気入口3cと空気コンプレッサ21とは、空気供給通路23で接続し、燃料電池3の空気出口3dには空気排出通路25を接続する。これら空気供給通路23には空気圧力センサ27を、空気排出通路25には空気調圧弁29をそれぞれ設置する。 On the other hand, the air inlet 3 c of the fuel cell 3 and the air compressor 21 are connected by an air supply passage 23, and an air discharge passage 25 is connected to the air outlet 3 d of the fuel cell 3. An air pressure sensor 27 is installed in the air supply passage 23, and an air pressure regulating valve 29 is installed in the air discharge passage 25.
空気圧力センサ27は空気供給通路23内の空気圧力を検出し、この検出信号を取り込む前記したコントロールユニット13が、空気コンプレッサ21を回転数制御するとともに、空気調圧弁29を開閉制御して燃料電池3に供給する空気流量を調整し、空気供給通路23内の圧力を調整する。 The air pressure sensor 27 detects the air pressure in the air supply passage 23, and the control unit 13 that takes in this detection signal controls the rotation speed of the air compressor 21 and also controls the opening and closing of the air pressure regulating valve 29 to control the fuel cell. 3 is adjusted, and the pressure in the air supply passage 23 is adjusted.
次に、水素循環ポンプ1の構造を図1に基づき説明する。ハウジング31内には、図1中で上下方向に延びる回転軸33を、上下両端のベアリング35,37を介して回転可能に収容する。回転軸33の下部には羽根車39を、ポンプ室41内に収容した状態で固定する。ポンプ室41の外周側上部には流体流路43を設け、流体流路43の図1中で右側の端部に吸入口45を、同左側の端部に吐出口47をそれぞれ連通するよう形成する。 Next, the structure of the hydrogen circulation pump 1 will be described with reference to FIG. In the housing 31, a rotary shaft 33 extending in the vertical direction in FIG. 1 is rotatably accommodated via bearings 35 and 37 at both upper and lower ends. An impeller 39 is fixed to the lower part of the rotating shaft 33 in a state of being accommodated in the pump chamber 41. A fluid flow path 43 is provided in the upper part on the outer peripheral side of the pump chamber 41. The fluid flow path 43 is formed so as to communicate with the suction port 45 at the right end and the discharge port 47 at the left end in FIG. To do.
回転軸33の図1中で上部外周側のハウジング31には、モータコイル49を設けてモータステータを構成する一方、モータコイル49に対向して回転軸33の外周面に、永久磁石51を円周方向に沿って複数設けてモータロータを構成し、これによりモータ部50を構成する。 A motor coil 49 is provided on the housing 31 on the upper outer peripheral side of the rotating shaft 33 in FIG. 1 to constitute a motor stator. On the outer peripheral surface of the rotating shaft 33 facing the motor coil 49, a permanent magnet 51 is circular. A plurality of motor rotors are provided along the circumferential direction to constitute a motor rotor, thereby constituting the motor unit 50.
したがって、図1に示す水素循環ポンプ1は、モータ部50の回転軸33上に羽根車39を設けていることになる。 Therefore, the hydrogen circulation pump 1 shown in FIG. 1 is provided with the impeller 39 on the rotating shaft 33 of the motor unit 50.
ここで、回転軸33の外周面33aと、これに対向するハウジング31の内周面31aとの間には環状の隙間53を設けてあり、この隙間53に向けて突出する螺旋部となる螺旋状の突起33bを、回転軸33の外周面33aに形成する。螺旋状の突起33bは、回転軸33上の羽根車39を設けた部分から、モータコイル49を設けた部分のほぼ中央にわたり形成する。このため、複数の永久磁石51は、突起33bによって軸方向に沿って分割される場合がある。 Here, an annular gap 53 is provided between the outer circumferential surface 33 a of the rotating shaft 33 and the inner circumferential surface 31 a of the housing 31 facing the rotating shaft 33, and a spiral that becomes a spiral portion protruding toward the gap 53. A protrusion 33 b is formed on the outer peripheral surface 33 a of the rotating shaft 33. The spiral protrusion 33b is formed from the portion where the impeller 39 on the rotating shaft 33 is provided to the substantially center of the portion where the motor coil 49 is provided. For this reason, the plurality of permanent magnets 51 may be divided along the axial direction by the protrusions 33b.
このような構造の水素循環ポンプ1を備えた燃料電池システムにおいて、水素タンク5内の燃料は、水素供給通路7を流れる際に、水素調圧弁9で減圧して圧力調整された後、燃料電池3に供給される一方、空気コンプレッサ21で圧縮された空気が、空気供給通路23を通って燃料電池3に供給され、それぞれ供給された水素と空気とで燃料電池3が発電する。 In the fuel cell system including the hydrogen circulation pump 1 having such a structure, the fuel in the hydrogen tank 5 is decompressed and adjusted by the hydrogen pressure regulating valve 9 when flowing through the hydrogen supply passage 7, and then the fuel cell. 3, air compressed by the air compressor 21 is supplied to the fuel cell 3 through the air supply passage 23, and the fuel cell 3 generates electricity with the supplied hydrogen and air.
発電状態の燃料電池3は、余剰の燃料を水素循環通路15に排出し、この排出水素が水素循環ポンプ1の駆動により再度水素供給通路7を経て燃料電池3に供給される一方、排出する空気を空気排出通路25を経て外部に放出する。 The fuel cell 3 in the power generation state discharges surplus fuel to the hydrogen circulation passage 15, and this discharged hydrogen is supplied to the fuel cell 3 again through the hydrogen supply passage 7 by driving the hydrogen circulation pump 1, while the air to be discharged Through the air discharge passage 25.
ここで、水素循環ポンプ1は、モータ部50の駆動により回転軸33が一定方向に回転し、これに伴い羽根車39が回転することで、燃料電池3から水素循環通路15に流出した排出水素を、吸入口45からポンプ室41内に吸い込んだ後、吐出口47から水素供給通路7側の水素循環通路15に吐出する。 Here, in the hydrogen circulation pump 1, the rotating shaft 33 rotates in a certain direction by the drive of the motor unit 50, and the impeller 39 rotates accordingly, so that the discharged hydrogen flowing out from the fuel cell 3 to the hydrogen circulation passage 15. Is sucked into the pump chamber 41 from the suction port 45 and then discharged from the discharge port 47 to the hydrogen circulation passage 15 on the hydrogen supply passage 7 side.
この際、燃料電池3から排出される水素中には、凝縮水が含まれるが、この凝縮水がポンプ室41に流入すると、回転軸33の回転に伴う螺旋状の突起33bの流体移送作用により、隙間53への凝縮水の浸入を防止し、モータ部50における特にモータコイル49への水分の浸入を防止することができる。このように、導電性流体である凝縮水のモータ部50への浸入を防止することで、モータコイル47などの電気部品の絶縁抵抗低下を防止でき、燃料電池システムを安定して運転することが可能となる。 At this time, the hydrogen discharged from the fuel cell 3 contains condensed water. When this condensed water flows into the pump chamber 41, the fluid is transferred by the spiral protrusion 33 b accompanying the rotation of the rotating shaft 33. Intrusion of condensed water into the gap 53 can be prevented, and moisture can be prevented from entering the motor unit 50, particularly the motor coil 49. In this way, by preventing the condensate, which is a conductive fluid, from entering the motor unit 50, it is possible to prevent a decrease in insulation resistance of electrical components such as the motor coil 47, and to operate the fuel cell system stably. It becomes possible.
また、例え、上記した凝縮水がポンプ室41から隙間53に入り込んだとしても、回転軸33の回転に伴う螺旋状の突起33bの、モータ部50側から羽根車39側への流体移送作用により、隙間53内の凝縮水をポンプ室41側に送り込むことができ、モータ部50への凝縮水の浸入を回避することができる。 For example, even if the condensed water enters the gap 53 from the pump chamber 41, the spiral protrusion 33b accompanying the rotation of the rotary shaft 33 causes a fluid transfer action from the motor unit 50 side to the impeller 39 side. The condensed water in the gap 53 can be sent to the pump chamber 41 side, and the intrusion of condensed water into the motor unit 50 can be avoided.
ここで、上記した水素循環ポンプ1は、図3(a)で示すように、水素循環流量Qが増加すると、突起33bによる凝縮水の移送量が増加し、また図3(b)で示すように、水素循環流量Qが増加すると回転軸33の回転数も増加する。よって、水素循環ポンプ1の回転数と凝縮水の移送量は比例することになる。 Here, as shown in FIG. 3A, the above-described hydrogen circulation pump 1 increases the amount of condensed water transferred by the protrusion 33b as the hydrogen circulation flow rate Q increases, and also as shown in FIG. 3B. In addition, when the hydrogen circulation flow rate Q increases, the rotational speed of the rotary shaft 33 also increases. Therefore, the rotation speed of the hydrogen circulation pump 1 and the amount of condensed water transferred are proportional.
水素循環流量Qが多い場合には、水素循環ポンプ1に凝縮水が多く入り込むが、このとき水素循環ポンプ1の回転数が高いために凝縮水を多く移送することができる。逆に、水素循環流量Qが少ない場合には、水素循環ポンプ1に入り込む凝縮水が少なくなるが、水素循環ポンプ1の回転数が低いために凝縮水を適度に移送できる。 When the hydrogen circulation flow rate Q is large, a large amount of condensed water enters the hydrogen circulation pump 1. At this time, since the rotation speed of the hydrogen circulation pump 1 is high, a large amount of condensed water can be transferred. On the contrary, when the hydrogen circulation flow rate Q is small, the condensed water entering the hydrogen circulation pump 1 is reduced, but the condensed water can be appropriately transferred because the rotation speed of the hydrogen circulation pump 1 is low.
このように、回転軸33の外周面33aに螺旋状の突起33bを設けることで、凝縮水の量に対応した流体移送効果を得ることができ、モータ部50への凝縮水の浸入防止を効率的に行うことができる。 Thus, by providing the spiral projection 33b on the outer peripheral surface 33a of the rotating shaft 33, a fluid transfer effect corresponding to the amount of condensed water can be obtained, and the prevention of intrusion of condensed water into the motor unit 50 is efficient. Can be done automatically.
図4は、本発明の第2の実施形態を示す水素循環ポンプ1Aの断面図である。この実施形態における水素循環ポンプ1Aは、前記図1に示した第1の実施形態における水素循環ポンプ1の螺旋状の突起33bに代えて、螺旋状の溝33cを回転軸33の外周面33aに設けている。その他の構成は、第1の実施形態と同様である。 FIG. 4 is a sectional view of a hydrogen circulation pump 1A showing a second embodiment of the present invention. The hydrogen circulation pump 1A in this embodiment has a spiral groove 33c formed on the outer peripheral surface 33a of the rotary shaft 33 in place of the spiral protrusion 33b of the hydrogen circulation pump 1 in the first embodiment shown in FIG. Provided. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
第2の実施形態においても、回転軸33の回転に伴う螺旋状の溝33cの流体移送作用により、隙間53への凝縮水の浸入を防止でき、また例え凝縮水が隙間53へ浸入したとしても、この浸入した凝縮水を羽根車39側に移送することができ、モータ部50への凝縮水の浸入を回避することができる。 Also in the second embodiment, the fluid transfer action of the spiral groove 33c accompanying the rotation of the rotary shaft 33 can prevent the intrusion of condensed water into the gap 53, and even if the condensed water enters into the gap 53, for example. The infiltrated condensed water can be transferred to the impeller 39 side, and the infiltration of condensed water into the motor unit 50 can be avoided.
なお、前記した図1の回転軸33に設けた螺旋状の突起33bや図4の螺旋状の溝33cに代えて、ハウジング31の内周面31aに螺旋状の突起や溝を設けてもよく、また、これら螺旋状の突起や溝を、回転軸の外周面33aとハウジング31と内周面31aとの双方に設けてもよい。 1 may be provided on the inner peripheral surface 31a of the housing 31 in place of the spiral protrusion 33b provided on the rotary shaft 33 of FIG. 1 or the spiral groove 33c of FIG. In addition, these spiral protrusions and grooves may be provided on both the outer peripheral surface 33a, the housing 31, and the inner peripheral surface 31a of the rotating shaft.
本発明の第3の実施形態として、特に図示しないが、前記図1に示した第1の実施形態の水素循環ポンプ1や前記図4に示した第2の実施形態の水素循環ポンプ1Aにおける、螺旋状の突起33bや螺旋状の溝33cの軸方向の間隔を、モータ部50側と羽根車39側とで変化させる。具体的には、突起33bや溝33cの軸方向の間隔を、モータ部50側で狭く、羽根車39側で広くする。 As a third embodiment of the present invention, although not particularly illustrated, in the hydrogen circulation pump 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 or the hydrogen circulation pump 1A of the second embodiment shown in FIG. The axial interval between the spiral projection 33b and the spiral groove 33c is changed between the motor unit 50 side and the impeller 39 side. Specifically, the axial distance between the protrusion 33b and the groove 33c is narrowed on the motor unit 50 side and widened on the impeller 39 side.
ところで、凝縮水は、水素循環通路15からポンプ室41に流入してくるために、回転軸33のポンプ室41側の下方に多く溜まる一方、モータ部50側の上方においては下方に比較して少ないものとなる。 By the way, since the condensed water flows into the pump chamber 41 from the hydrogen circulation passage 15, a large amount of condensed water accumulates below the pump chamber 41 side of the rotary shaft 33, while compared to the lower portion above the motor unit 50 side. It will be less.
そこで、凝縮水が少ない図1中で上方部位における螺旋状の突起33bや溝33cの間隔を狭くすることで、凝縮水を掻き出す回数を増やし、凝縮水の移送能力を高めることができる。逆に、凝縮水が多く溜まる図1中で下方部位における螺旋状の突起33bや溝33cの間隔を狭めると、流体移送作用がなされる際の抵抗が大きくなってポンプ効率の悪化を招くので、凝縮水が多く溜まる部位の上記間隔を広げることで、多くの凝縮水を効率よく移送することができる。 Therefore, by narrowing the interval between the spiral projections 33b and the grooves 33c in the upper part in FIG. 1 where there is little condensed water, the number of times that the condensed water is scraped out can be increased and the ability to transfer condensed water can be enhanced. On the contrary, if the interval between the spiral projections 33b and the grooves 33c in the lower part in FIG. 1 where a large amount of condensed water accumulates is reduced, the resistance when the fluid transfer action is performed increases and the pump efficiency deteriorates. By expanding the above-mentioned interval between the portions where a large amount of condensed water accumulates, a large amount of condensed water can be efficiently transferred.
本発明の第4の実施形態として、特に図示しないが、前記した第1〜第3の各実施形態の水素循環ポンプにおける回転軸33の外周面33aと、ハウジング31の内周面31aとの少なくともいずれか一方に、撥水処理を施している。 Although not particularly shown as the fourth embodiment of the present invention, at least the outer peripheral surface 33a of the rotary shaft 33 and the inner peripheral surface 31a of the housing 31 in the hydrogen circulation pump of each of the first to third embodiments described above. Either one is water-repellent.
上記のように撥水処理した回転軸33の外周面33aやハウジング31の内周面31aにおいては、浸入してくる凝縮水に表面張力が発生するので、回転軸33を回転させることにより、外周面33aや内周面31a上の凝縮水が離れやすくなり、凝縮水をより効率的にポンプ室41側に移送することができる。 On the outer peripheral surface 33a of the rotating shaft 33 and the inner peripheral surface 31a of the housing 31 subjected to the water repellent treatment as described above, surface tension is generated in the infiltrated condensed water. The condensed water on the surface 33a and the inner peripheral surface 31a is easily separated, and the condensed water can be transferred to the pump chamber 41 side more efficiently.
本発明の第5の実施形態として、特に図示しないが、前記した第1〜第3の各実施形態の水素循環ポンプにおける回転軸33の外周面33aと、ハウジング31の内周面31aとの少なくともいずれか一方に、親水処理を施している。 Although not particularly illustrated as the fifth embodiment of the present invention, at least the outer peripheral surface 33a of the rotary shaft 33 and the inner peripheral surface 31a of the housing 31 in the hydrogen circulation pump of each of the first to third embodiments described above. Either one is subjected to a hydrophilic treatment.
上記のように親水処理した回転軸33の外周面33aやハウジング31の内周面31aにおいては、浸入してくる凝縮水が馴染むので、回転軸33を回転させることにより、外周面33aや内周面31a上の凝縮水が流れやすくなり、凝縮水をより効率的にポンプ室41側に移送することができる。 On the outer peripheral surface 33a of the rotating shaft 33 and the inner peripheral surface 31a of the housing 31 that have been subjected to hydrophilic treatment as described above, the infiltrated condensed water becomes familiar, so by rotating the rotating shaft 33, the outer peripheral surface 33a and the inner peripheral surface The condensed water on the surface 31a can easily flow, and the condensed water can be transferred to the pump chamber 41 side more efficiently.
図5は、本発明の第6の実施形態を示す水素循環ポンプ1Bの断面図である。この実施形態における水素循環ポンプ1Bは、前記図1に示した第1の実施形態における水素循環ポンプ1または前記図4に示した第2の実施形態における水素循環ポンプ1Aの回転軸33の螺旋状の突起33bまたは溝33cの上部位置に、環状の凹部55を設けている。その他の構成は、第1の実施形態や第2の実施形態と同様である。 FIG. 5 is a cross-sectional view of a hydrogen circulation pump 1B showing a sixth embodiment of the present invention. The hydrogen circulation pump 1B in this embodiment is a spiral shape of the rotary shaft 33 of the hydrogen circulation pump 1 in the first embodiment shown in FIG. 1 or the hydrogen circulation pump 1A in the second embodiment shown in FIG. An annular recess 55 is provided at an upper position of the projection 33b or the groove 33c. Other configurations are the same as those of the first embodiment and the second embodiment.
第6の実施形態は、回転軸33の外周面33aに螺旋状の突起33bまたは溝33cを設けることで、第1の実施形態や第2の実施形態と同様の効果を有する他、ポンプ室41内の凝縮水が例え隙間53を通ってモータ部50側に浸入したとしても、この凝縮水は、回転軸33の上部に設けた凹部55に一旦入り込み捕捉されるので、モータコイル49への凝縮水の浸入を防止することができる。 In the sixth embodiment, a spiral projection 33b or groove 33c is provided on the outer peripheral surface 33a of the rotating shaft 33, so that the pump chamber 41 has the same effect as the first embodiment and the second embodiment. Even if the condensed water in the inside enters the motor unit 50 side through the gap 53, the condensed water once enters and is captured in the recess 55 provided on the upper portion of the rotating shaft 33. Therefore, the condensed water is condensed to the motor coil 49. Infiltration of water can be prevented.
なお、上記した回転軸33の外周面33aに凹部55を設ける代わりに、モータコイル49より図5中で下部側におけるハウジング31の内周面31aに、凹部を設けてもよく、このような凝縮水を捕捉する凹部は、回転軸の外周面33aとハウジング31の内周面31aとの双方に設けてもよい。 Instead of providing the concave portion 55 on the outer peripheral surface 33a of the rotating shaft 33, a concave portion may be provided on the inner peripheral surface 31a of the housing 31 on the lower side in FIG. The recess for capturing water may be provided on both the outer peripheral surface 33a of the rotating shaft and the inner peripheral surface 31a of the housing 31.
本発明の第7の実施形態として、特に図示しないが、燃料電池3の運転を停止したときに、前記した第1〜第6の各実施形態におけるいずれかの水素循環ポンプ1,1A,1Bを、コントロールユニット13の指令により一定時間作動させる。 As a seventh embodiment of the present invention, although not particularly shown, when the operation of the fuel cell 3 is stopped, any one of the hydrogen circulation pumps 1, 1A, 1B in the first to sixth embodiments described above is used. Then, the control unit 13 is operated for a predetermined time according to the command.
これにより、燃料電池1の停止時に回転軸33の外周側の隙間41内に残る凝縮水を、ポンプ室41側に移送排出することができ、燃料電池1の停止時でのモータコイル49への凝縮水の浸入を防止でき、次の運転開始時でのモータコイル49の絶縁抵抗を所望に確保でき、燃料電池システムとして安定した運転を行うことができる。 As a result, the condensed water remaining in the gap 41 on the outer peripheral side of the rotating shaft 33 when the fuel cell 1 is stopped can be transferred and discharged to the pump chamber 41 side, and can be discharged to the motor coil 49 when the fuel cell 1 is stopped. Infiltration of condensed water can be prevented, the insulation resistance of the motor coil 49 at the start of the next operation can be ensured as desired, and a stable operation as a fuel cell system can be performed.
図6は、本発明の第8の実施形態を示す燃料電池システムの全体構成図である。第8の実施形態は、前記図1に示した第1の実施形態に、燃料電池3の運転を停止した後の経過時間を計測する時間計測手段としてのタイマ57を追加して設けている。その他の構成は、第1の実施形態と同様である。 FIG. 6 is an overall configuration diagram of a fuel cell system showing an eighth embodiment of the present invention. In the eighth embodiment, a timer 57 as time measuring means for measuring the elapsed time after the operation of the fuel cell 3 is stopped is added to the first embodiment shown in FIG. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
タイマ57は、図7のフローチャートに示すように、燃料電池3の運転を停止した後の任意の時間n1を計測した時点で(ステップ701)、その計測信号をコントロールユニット13が取り込み、これに基づき水素循環ポンプ1を任意の一定時間(n2)作動させる(ステップ703,705,707)。 As shown in the flowchart of FIG. 7, when the timer 57 measures an arbitrary time n1 after the operation of the fuel cell 3 is stopped (step 701), the control unit 13 takes in the measurement signal and based on this. The hydrogen circulation pump 1 is operated for an arbitrary fixed time (n2) (steps 703, 705, and 707).
上記した燃料電池3の運転を停止した後の任意の一定時間n1とは、燃料電池3の停止後、水素循環ポンプ1内の温度が下がり水素中に含まれる水分が凝縮しうる時間であり、これにより隙間53内に残っている凝縮水だけでなく、温度低下により凝縮した凝縮水についても、ポンプ室41に移送することができ、燃料電池3の停止後の凝縮水のモータ部50への浸入を確実に防止することができる。 The arbitrary fixed time n1 after the operation of the fuel cell 3 is stopped is a time after the fuel cell 3 is stopped, the temperature in the hydrogen circulation pump 1 decreases and the moisture contained in the hydrogen can condense. As a result, not only the condensed water remaining in the gap 53 but also the condensed water condensed due to the temperature drop can be transferred to the pump chamber 41, and the condensed water after the fuel cell 3 is stopped is supplied to the motor unit 50. Intrusion can be reliably prevented.
図8は、本発明の第9の実施形態を示す燃料電池システムの全体構成図である。第8の実施形態は、前記図1に示した第1の実施形態に、燃料電池3から排出される排出燃料の温度を検出する温度手段としての温度センサ59を追加して設けている。その他の構成は、第1の実施形態と同様である。 FIG. 8 is an overall configuration diagram of a fuel cell system showing a ninth embodiment of the present invention. In the eighth embodiment, a temperature sensor 59 as temperature means for detecting the temperature of the discharged fuel discharged from the fuel cell 3 is additionally provided in the first embodiment shown in FIG. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
温度センサ59は、図9のフローチャートに示すように、燃料電池3の運転を停止した後の排出燃料の温度が所定温度t1まで低下したことを検出したときに、その検出信号をコントロールユニット13が取り込み、これに基づき水素循環ポンプ1を任意の一定時間t2作動させる(ステップ903,905,907)。 As shown in the flowchart of FIG. 9, when the temperature sensor 59 detects that the temperature of the exhausted fuel after stopping the operation of the fuel cell 3 has decreased to a predetermined temperature t1, the control unit 13 outputs the detection signal. Then, based on this, the hydrogen circulation pump 1 is operated for an arbitrary time t2 (steps 903, 905, and 907).
上記した燃料電池3の運転を停止した後の排出燃料の任意の所定温度t1とは、燃料電池3の停止後に、水素中に含まれる水分が凝縮しうるまで下がった温度であり、これにより隙間53内に残っている凝縮水だけでなく、温度低下により凝縮した凝縮水についても、ポンプ室41に移送排出することができ、燃料電池3の停止後の凝縮水のモータ部50への浸入を確実に防止することができる。 The arbitrary predetermined temperature t1 of the discharged fuel after the operation of the fuel cell 3 is stopped is a temperature that is lowered until the water contained in the hydrogen can be condensed after the fuel cell 3 is stopped. In addition to the condensed water remaining in 53, the condensed water condensed due to the temperature drop can be transferred and discharged to the pump chamber 41, and the condensed water enters the motor unit 50 after the fuel cell 3 is stopped. It can be surely prevented.
なお、上記した第9の実施形態では、温度センサ59が排出燃料の温度を直接検出するようにしているが、排出燃料を間接的に検出する構成としてもよい。例えば、温度センサ59が水素循環ポンプ1のポンプ室41近傍の温度を検出することで、排出燃料の温度を間接的に検出することができる。 In the above-described ninth embodiment, the temperature sensor 59 directly detects the temperature of the exhaust fuel, but it may be configured to indirectly detect the exhaust fuel. For example, the temperature sensor 59 detects the temperature in the vicinity of the pump chamber 41 of the hydrogen circulation pump 1 so that the temperature of the discharged fuel can be indirectly detected.
1,1A,1B 水素循環ポンプ(燃料循環ポンプ)
15 水素循環通路(燃料循環通路)
31 ハウジング
31a ハウジングの内周面
33 回転軸
33a 回転軸の外周面
33b 螺旋状の突起(螺旋部)
33c 螺旋状の溝(螺旋部)
39 羽根車
50 モータ部
55 回転軸の上部外周面に設けた凹部
57 タイマ(時間計測手段)
59 温度センサ(温度検出手段)
1,1A, 1B Hydrogen circulation pump (fuel circulation pump)
15 Hydrogen circulation passage (fuel circulation passage)
31 Housing 31a Inner peripheral surface of housing 33 Rotating shaft 33a Outer peripheral surface of rotating shaft 33b Spiral projection (spiral portion)
33c Spiral groove (spiral part)
39 Impeller 50 Motor portion 55 Recessed portion provided on upper outer peripheral surface of rotation shaft 57 Timer (time measuring means)
59 Temperature sensor (temperature detection means)
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006013772A JP2007192202A (en) | 2006-01-23 | 2006-01-23 | Pump and fuel cell system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006013772A JP2007192202A (en) | 2006-01-23 | 2006-01-23 | Pump and fuel cell system |
Publications (1)
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JP2007192202A true JP2007192202A (en) | 2007-08-02 |
Family
ID=38448089
Family Applications (1)
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JP2006013772A Pending JP2007192202A (en) | 2006-01-23 | 2006-01-23 | Pump and fuel cell system |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007192202A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7000914B2 (en) | 2018-02-26 | 2022-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | Hydrogen pump |
-
2006
- 2006-01-23 JP JP2006013772A patent/JP2007192202A/en active Pending
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