JP6329576B2 - Circulation pump for fuel cell system - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池システム用の循環ポンプに関する。 The present invention relates to a circulation pump for a fuel cell system.
下記特許文献1に示すように、燃料電池システムは、燃料電池に供給するガス(カソードガス、アノードガス)が流れるガス供給路と、燃料電池から排出されたオフガス(カソードオフガス、アノードオフガス)が流れるオフガス排出路と、ガス供給路及びオフガス排出路を接続する戻り流路と、戻り流路上に設けられた循環ポンプと、を備える。
そして、循環ポンプが駆動することで、オフガス排出路内のオフガスがガス供給路内に戻り、再び燃料電池に供給される。
As shown in
Then, when the circulation pump is driven, the off gas in the off gas discharge path returns to the gas supply path and is supplied to the fuel cell again.
燃料電池システム用の循環ポンプ(以下、単に「循環ポンプ」という場合がある)として、例えばカスケードポンプが利用されている(下記特許文献2参照)。
この循環ポンプは、内部にC字状のC字流路が形成されたハウジングと、外周側に複数の溝が形成された円盤状の羽根車と、羽根車とともに回転する回転軸と、を備える。
また、C字流路の一端は吸込口に連続し、C字流路の他端は吐出口に連続している。
そして、羽根車が高速回転することでC字流路に流入した気体が略一回転し、吐出口から高圧の気体が吐出する。
なお、下記特許文献2において、羽根車が固定される回転軸の一端部は、転がり軸受等に支持されていない。
For example, a cascade pump is used as a circulation pump for a fuel cell system (hereinafter sometimes simply referred to as “circulation pump”) (see
The circulation pump includes a housing in which a C-shaped C-shaped channel is formed inside, a disk-shaped impeller having a plurality of grooves formed on the outer peripheral side, and a rotating shaft that rotates together with the impeller. .
One end of the C-shaped channel is continuous with the suction port, and the other end of the C-shaped channel is continuous with the discharge port.
Then, when the impeller rotates at a high speed, the gas flowing into the C-shaped channel is rotated approximately once, and high-pressure gas is discharged from the discharge port.
In
ここで、転がり軸受によって回転軸の一端部を支持するため、ハウジングの内面であってC字流路よりも径方向内側に穴部を形成し、この穴部内に転がり軸受を嵌め込むことが検討されている。
しかしながら、C字流路内には、オフガスとともにオフガス流路内の結露水(以下、単に「液体」という)が流入する。よって、液体がC字流路の内周端縁を超えて径方向内側に浸入し、液体が転がり軸受に付着するおそれがある。この結果、転がり軸受内の潤滑油が流出し、回転軸のスムースな回転を阻害すると共に、異音が発生するおそれがある。
Here, in order to support one end portion of the rotating shaft by the rolling bearing, it is considered to form a hole portion on the inner surface of the housing and radially inward of the C-shaped flow path, and to fit the rolling bearing in the hole portion. Has been.
However, the dew condensation water (hereinafter simply referred to as “liquid”) in the off-gas channel flows into the C-shaped channel together with the off-gas. Therefore, there is a possibility that the liquid enters the radial inner side beyond the inner peripheral edge of the C-shaped flow path, and the liquid adheres to the rolling bearing. As a result, the lubricating oil in the rolling bearing flows out, obstructing the smooth rotation of the rotating shaft, and may cause abnormal noise.
そこで、本発明は、前記する背景に鑑みて創案された発明であって、液体が転がり軸受に付着し難い燃料電池システム用の循環ポンプを提供することを課題とする。 Therefore, the present invention is an invention created in view of the above-described background, and an object thereof is to provide a circulation pump for a fuel cell system in which a liquid hardly adheres to a rolling bearing.
前記課題を解決するための手段として、本発明に係る燃料電池システム用の循環ポンプは、C字流路が形成されたハウジングと、外周側に複数の溝が形成された円盤状の羽根車と、前記羽根車と一体に回転する回転軸と、前記回転軸の一端部を回転自在に支持する転がり軸受と、を備え、前記ハウジングは、前記C字流路を成す略C字状のC字溝部と、前記C字溝部の中心部に位置し、前記転がり軸受が内嵌される穴部と、前記C字溝部の内周端縁と前記穴部の端縁とに連続するリング状の連続面と、を備え、前記羽根車は、中心部に前記回転軸が貫通する貫通孔が形成され、一端面が前記連続面に対向するリング状の基部と、前記複数の溝が形成され、前記C字溝部を覆うリング状の羽根部と、を備え、前記連続面及び前記一端面の一方には、前記連続面及び前記一端面の他方に向って突出する第1凸部が形成され、前記第1凸部は、前記回転軸を周回する第1環状部を備え、前記第1凸部は、前記連続面に形成され、前記第1凸部は、前記第1環状部の外周面から径方向外側に延びる障壁部を備えることを特徴とする。 As means for solving the above-described problems, a circulation pump for a fuel cell system according to the present invention includes a housing having a C-shaped flow path, a disk-shaped impeller having a plurality of grooves formed on the outer peripheral side, and A rotating shaft that rotates integrally with the impeller, and a rolling bearing that rotatably supports one end of the rotating shaft, wherein the housing is a substantially C-shaped C-shape that forms the C-shaped flow path. A ring-shaped continuation that is located in the center of the groove, the hole in which the rolling bearing is fitted, the inner peripheral edge of the C-shaped groove and the edge of the hole The impeller is formed with a through-hole through which the rotating shaft penetrates at a central portion, a ring-shaped base portion whose one end surface faces the continuous surface, and the plurality of grooves, A ring-shaped blade portion covering the C-shaped groove portion, on one of the continuous surface and the one end surface The first convex portions other projecting towards the continuous surface and the end surface is formed, the first protrusion is provided with a first annular portion formed around the rotating shaft, the first convex portion, The first convex portion includes a barrier portion that is formed on the continuous surface and extends radially outward from an outer peripheral surface of the first annular portion .
前記発明によれば、連続面(ハウジング)と一端面(羽根車)との間に浸入した液体が転がり軸受に向って移動した場合、液体は第1環状部に接触し、転がり軸受に向って移動することが防止される。このため、液体が転がり軸受に付着することを抑制できる。 According to the invention, when the liquid that has entered between the continuous surface (housing) and the one end surface (the impeller) moves toward the rolling bearing, the liquid contacts the first annular portion and moves toward the rolling bearing. It is prevented from moving. For this reason, it can suppress that a liquid adheres to a rolling bearing.
連続面(ハウジング)と一端面(羽根車)との間には、羽根車の回転により、回転軸を周回しつつ次第に中心部(転がり軸受)に近づく気流が発生する。よって、連続面(ハウジング)と一端面(羽根車)との間に浸入した液体は、回転軸の回りを周回しつつ次第に中心部(転がり軸受)に近づく。
しかし、前記障壁部によれば、気体が回転軸の回りを周回し難くなり、回転軸の回りを周回する気体及び液体が低減する。このため、液体が転がり軸受に付着することを抑制できる。
Between the continuous surface (housing) and the one end surface (impeller), an air flow that gradually approaches the central portion (rolling bearing) while rotating around the rotation shaft is generated by the rotation of the impeller. Therefore, the liquid that has entered between the continuous surface (housing) and the one end surface (impeller) gradually approaches the central portion (rolling bearing) while circling around the rotating shaft.
However, according to the said barrier part, it becomes difficult for gas to circulate around a rotating shaft, and the gas and liquid which circulate around the rotating shaft reduce. For this reason, it can suppress that a liquid adheres to a rolling bearing.
また、前記発明において、前記回転軸は、水平方向に延び、前記C字溝部の一端側は、吐出口に連続するとともに、前記回転軸よりも下側に位置していることが好ましい。 Moreover, in the said invention, it is preferable that the said rotating shaft extends in a horizontal direction, and the one end side of the said C-shaped groove part is located below the said rotating shaft while continuing to a discharge outlet.
前記構成によれば、循環ポンプの停止中(羽根車の回転停止中)、液体は、自重によりC字溝部に沿って一端側または他端側に下側に移動する。また、C字溝部の一端側が回転軸よりも下側に位置することから、C字溝部内の多くの液体が吐出口から排水される。 According to the above configuration, while the circulation pump is stopped (when the impeller is stopped rotating), the liquid moves downward along the C-shaped groove portion to one end side or the other end side by its own weight. Moreover, since the one end side of a C-shaped groove part is located below a rotating shaft, many liquids in a C-shaped groove part are drained from a discharge outlet.
また、前記発明において、前記障壁部は、前記回転軸方向から視て下方側に延びていることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the barrier portion extends downward as viewed from the rotation axis direction.
たとえば、障壁部が、第1環状部の上部から上方に延びる場合、障壁部に付着した液体は、自重により下方側、言い換えると、第1環状部側に移動し、転がり軸受に付着するおそれがある。
しかしながら、前記構成によれば、液体は、自重により障壁部の下端側(先端側)に移動する。このため、液体が転がり軸受に付着することを抑制できる。
For example, when the barrier portion extends upward from the upper portion of the first annular portion, the liquid adhering to the barrier portion may move to the lower side due to its own weight, in other words, move to the first annular portion side, and may adhere to the rolling bearing. is there.
However, according to the said structure, a liquid moves to the lower end side (tip side) of a barrier part with dead weight. For this reason, it can suppress that a liquid adheres to a rolling bearing.
また、前記発明において、前記連続面及び前記一端面の他方には、前記連続面及び前記一端面の一方に向って突出する第2凸部が形成され、前記第2凸部は、前記第1環状部の内周側で前記回転軸を周回する第2環状部であり、前記第1環状部と前記第2環状部とがラビリンス構造になっていることが好ましい。 In the invention, the other one of the continuous surface and the one end surface is formed with a second convex portion that protrudes toward one of the continuous surface and the one end surface, and the second convex portion is the first convex portion. It is a second annular part that orbits the rotating shaft on the inner peripheral side of the annular part, and it is preferable that the first annular part and the second annular part have a labyrinth structure.
前記構成によれば、液体が第1環状部を超えたとしても、第1環状部と第2環状部との隙間に浸入し難くなっている。よって、液体が転がり軸受に付着することを抑制できる。 According to the above configuration, even if the liquid exceeds the first annular portion, it is difficult to enter the gap between the first annular portion and the second annular portion. Therefore, it can suppress that a liquid adheres to a rolling bearing.
また、カソードオフガスは、アノードオフガスよりも多くの液体が含んでいる。よって、前記発明において、カソード側の戻り流路に設けられていることが好ましい。 The cathode off gas contains more liquid than the anode off gas. Therefore, in the said invention, it is preferable to provide in the return flow path by the side of a cathode.
本発明によれば、液体が転がり軸受に付着し難い燃料電池システム用の循環ポンプを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the circulation pump for fuel cell systems which a liquid cannot adhere to a rolling bearing can be provided.
つぎに、本発明に係る循環ポンプをカソード側循環ポンプに適用した燃料電池システムについて説明する。 Next, a fuel cell system in which the circulation pump according to the present invention is applied to a cathode-side circulation pump will be described.
(燃料電池システム)
燃料電池システム100は、燃料電池スタック110と、燃料電池スタック110のアノードに対して水素(燃料ガス)を給排するアノード系120と、燃料電池スタック110のカソードに対して酸素を含む空気(酸化剤ガス)を給排するカソード系130と、これらを電子制御するECU(Electronic Control Unit、電子制御装置)140と、を備える。
(Fuel cell system)
The
(燃料電池スタック)
燃料電池スタック110は、固体高分子型の単セル(燃料電池)を複数積層してなるスタックであり、複数の単セルは電気的に直列で接続されている。
単セルは、MEA(Membrane Electrode Assembly:膜電極接合体)と、これを挟み2枚の導電性を有するアノードセパレータ及びカソードセパレータと、を備えている。
MEAは、1価の陽イオン交換膜等からなる電解質膜(固体高分子膜)と、これを挟むアノード及びカソードとを備える。
(Fuel cell stack)
The
The single cell includes an MEA (Membrane Electrode Assembly) and two conductive anode separators and cathode separators sandwiching the MEA.
The MEA includes an electrolyte membrane (solid polymer membrane) made of a monovalent cation exchange membrane or the like, and an anode and a cathode sandwiching the electrolyte membrane.
アノードセパレータには、各MEAのアノードに対して水素を給排するための溝や貫通孔が形成され、これらの溝及び貫通孔がアノード流路111(燃料ガス流路)として機能している。
カソードセパレータには、各MEAのカソードに対して空気を給排するための溝や貫通孔が形成され、これらの溝及び貫通孔がカソード流路112(酸化剤ガス流路)として機能している。
In the anode separator, grooves and through holes for supplying and discharging hydrogen to and from the anode of each MEA are formed, and these grooves and through holes function as the anode flow path 111 (fuel gas flow path).
In the cathode separator, grooves and through holes for supplying and discharging air to and from the cathode of each MEA are formed, and these grooves and through holes function as a cathode channel 112 (oxidant gas channel). .
そして、アノード流路111を介して各アノードに水素が供給され、カソード流路112を介して各カソードに空気が供給されると、電極反応が起こり、各単セルで電位差(OCV(Open Circuit Voltage)、開回路電圧)が発生するようになっている。
次いで、燃料電池スタック110と外部回路とが電気的に接続され、電流が取り出されると、燃料電池スタック110が発電する。
また、このように燃料電池スタック110が発電すると、カソードで水分(水蒸気)が生成し、この水分は電解質膜をアノード側に浸透するので、アノードから排出されるアノードオフガス、カソードから排出されるカソードオフガスは、いずれも多湿となる。
When hydrogen is supplied to each anode via the
Next, when the
Further, when the
アノード系120は、水素タンク121と、インジェクタ122と、エゼクタ123と、パージ弁124と、アノード側循環ポンプ125と、配管126a〜126gとを備える。
The
水素タンク121は、水素を高圧で貯蔵する容器であり、配管126aを介してインジェクタ122に水素が供給される。
インジェクタ122は、ECU140の信号を受けて水素タンク121からの新規水素をノズルから断続的に噴射する装置である。インジェクタ122から噴射された水素は、配管126b、エゼクタ123、配管126cを介してアノード流路111内に供給される。
The
The
エゼクタ123は、インジェクタ122からの新規水素をノズルで噴射することで負圧を発生させ、この負圧によって配管126gのアノードオフガスを吸引し、新規水素とアノードオフガスとを混合し、アノード流路111に向けて噴射するものである。
パージ弁124は、常閉型であり、アノード流路111の出口に接続する配管126dの下流側に設けられている。パージ弁124は、システムの起動時や燃料電池スタック110の発電時、水素に同伴する不純物(水蒸気、窒素等)を排出(パージ)する場合、ECU70により開く。この結果、不純物は、配管126e、配管135dを介して外部に排出される。
The
The
アノード側循環ポンプ125は、戻り流路(配管126f、126g)上に設けられ、アノードオフガスを供給路側に圧送し、水素の循環量を制御するためのポンプである。
The anode-
カソード系130は、エアポンプ131と、入口側封止弁132と、出口側封止弁133と、カソード側循環ポンプ1と、配管135a〜135fと、を備える。
The
エアポンプ131は、空気(酸素)を圧送し、配管135a、135bを介してカソード流路112に空気(酸素)を供給するための装置である。
The
入口側封止弁132は、カソード流路112の入口と外部とを接続する流路上(配管135aと配管135bとの間)に設けられている。
出口側封止弁133は、カソード流路112の出口と外部とを接続する流路上(配管135cと配管135dとの間)に設けられている。
そして、入口側封止弁132と出口側封止弁133は、ECU140の信号を受けて燃料電池スタック110の発電停止中に閉弁する。これにより、外部から酸素が流入して活性の高いヒドロキシラジカル等の発生を抑制でき、電極触媒層がヒドロキシラジカルによって酸化して燃料電池が劣化する、ということを防止できる。
The inlet-
The outlet
The inlet
カソード側循環ポンプ1は、ECU140の信号を受けて燃料電池スタック110の発電の停止開始後に駆動し、循環流路(配管135bの一部、135cの一部、135e、135f)内の酸素を燃料電池スタック110に供給する。
なお、カソード側循環ポンプ1の駆動時において、入口側封止弁132及び出口側封止弁133を閉状態になっている。また、アノード側は、パージ弁124が閉弁するとともに、アノード側循環ポンプ125が駆動する。
これによれば、燃料電池スタック110が発電し、循環流路(配管135bの一部、135cの一部、135e、135f)内の酸素が消費され、ヒドロキシラジカルの発生が抑制される。
The cathode-
When the cathode
According to this, the
図2に示すように、カソード側循環ポンプ1は、C字溝部25が形成されたハウジング2と、ハウジング2内に収容される円盤状の羽根車3と、羽根車3と一体に回転する回転軸4と、回転軸4を回転自在に支持する第1軸受5及び第2軸受6と、回転軸4に固定されたロータ7と、ロータ7の外周側に設けられたステータ8と、を備える。
なお、説明の都合上、回転軸4が延在する方向を前後方向として説明する。また、第1軸受5が支持する回転軸4の一端側を後方とし、第2軸受6が支持する回転軸4の他端側を前方として説明する。
As shown in FIG. 2, the cathode-
For convenience of explanation, the direction in which the
ハウジング2は、前方に向って開口する有底円筒状の後部ハウジング21と、後部ハウジング21の開口を塞ぐ略円板状の前部ハウジング22と、を備える。
後部ハウジング21と前部ハウジング22とは、後部ハウジング21の後部フランジ21aを貫通するボルトBが前部ハウジング22の前部フランジ22aに締結されることで一体になっている。
The
The
後部ハウジング21内には、回転軸4、ロータ7、及びステータ8が収容される。
後部ハウジング21の底壁21bの前面(内面)には、第1軸受5を内嵌するための円形状の第1軸受用穴部21cが形成されている。
In the
On the front surface (inner surface) of the
図3に示すように、前部ハウジング22は、前後方向に貫通する吸込口23及び吐出口24と、C字流路を成す略C字状のC字溝部25と、隔壁部26と、C字溝部25の中心部に位置する第2軸受用穴部27と、前部ハウジング22の後面22bの一部を形成しC字溝部25と第2軸受用穴部27との間に位置するリング状の連続面28と、を備える。
As shown in FIG. 3, the
吸込口23には、配管135e(図1参照)の下流端が接続している。これにより、アノードオフガスが吸込口23を介してハウジング2内に流入する(矢印A1参照)。
吐出口24には、配管135f(図1参照)の上流端が接続している。これにより、ハウジング2内のアノードオフガスが吐出口24を介して配管135fに吐出される(矢印A4参照)。
吸込口23は、中心軸O方向から視て左下側に位置している。
吐出口24は、中心軸O方向から視て右下側に位置している。
The downstream end of the
An upstream end of a
The
The
C字溝部25は、前部ハウジング22の後面22bの一部を前方に凹ませて成る。
C字溝部25は、中心軸Oを中心として周方向に延び、円弧状(C字状)に形成されている。
C字溝部25の一端は吸込口23と連続し、C字溝部25の他端は吐出口24と連続している。
なお、C字溝部25の底面25cは、延在する方向(周方向)からみて円弧状(C字状)に形成されている(図2参照)。
The C-shaped
The C-shaped
One end of the C-shaped
The
隔壁部26は、C字溝部25の一端(吸込口23)と他端(吐出口24)との間で円弧状に延在し、C字溝部25が一周することを防止している。
The
第2軸受用穴部27は、前部ハウジング22の後面22bに形成された円形状の穴であり、第2軸受6が内嵌されている。
The
図3に示すように、連続面28は、前部ハウジング22の後面22bに形成されたリング状の面であり、C字溝部25及び隔壁部26よりも内周側であって、第2軸受用穴部27の外周側に位置している。
連続面28の外周端縁は、C字溝部25の内周端縁25aに連続している。
連続面28の内周端縁は、第2軸受用穴部27の後端縁27aに連続している。
図2に示すように、連続面28は、C字溝部25の内周端縁25aよりも前側に凹んでいる。連続面28には、羽根車3に向って突出する第1凸部40が形成されている。
なお、第1凸部40については後述する。
As shown in FIG. 3, the
The outer peripheral edge of the
The inner circumferential edge of the
As shown in FIG. 2, the
The first
羽根車3は、略円盤状を呈する部品であり、前部ハウジング22の後面22bに対向するように配置されている。
図4に示すように、羽根車3は、中心部に回転軸4が貫通する貫通孔31が形成されたリング状の基部30と、基部30の外周側を周回するリング状の羽根部32と、を備える。
The
As shown in FIG. 4, the
羽根部32は、基部30の外周面から径方向外側に延びる底壁35と、底壁35の外周端縁から前方に突出する環状の外周壁36と、底壁35の内周端縁から前方に突出する環状の内周壁37と、外周壁36と内周壁37との間で径方向に延びて底壁35と外周壁36と内周壁37とが囲む空間を周方向に仕切る複数の仕切壁38と、を備える。これにより、羽根部32の前面側には、周方向に配列する複数の溝39が形成される。
なお、図2に示すように、羽根部32を径方向に切った場合、底壁35と外周壁36と内周壁37とが一体となって円弧状(C字状)を成している。
The
In addition, as shown in FIG. 2, when the blade |
図2に示すように、羽根部32は、ハウジング2内において、C字溝部25及び隔壁部26の後方に位置する。
羽根部32の外周壁36と内周壁37とは、C字溝部25の内周端縁25aと外周端縁25bとに対して摺動可能に当接し、羽根部32がC字溝部25の後方を覆っている。このため、C字溝部25内の気体及び液体は、羽根車3の複数の溝39内に入り込むようになっている。
As shown in FIG. 2, the
The outer
基部30の内周面33には、回転軸4が内嵌されており、羽根車3と回転軸4とが一体になっている。
基部30は、前部ハウジング22の連続面28の後方に配置されている。また、基部30の前面34は、軸方向に離間した状態で連続面28に対向している。
前面34には、連続面28に向って突出する第2凸部50が形成されている。なお、第2凸部50については後述する。
The
The
A second
第1軸受5及び第2軸受6は、同じ構成であるため、第2軸受6を代表例として説明し、第1軸受5の説明を省略する。
図5に示すように、第2軸受6は、内輪6aと外輪6bとの間に複数のボール6cが設けられたラジアルボールベアリングである。また、内輪6aと外輪6bとの間であって、ボール6cの前後には、シール部材6d、6eが設けられている。このため、液体が第2軸受6内に浸入し難く、第2軸受6内の潤滑油の流出を抑制している。
Since the
As shown in FIG. 5, the
図2に示すように、ロータ7は、複数の永久磁石7aと、環状を呈し、複数の永久磁石7aを回転軸4の外周面に固定するための一対のロータホルダ7b、7bと、を備える。
ステータ8は、ロータ7の回転モーメントを発生させるためのものであり、複数のコイル8aと、環状を呈し、複数のコイル8aを後部ハウジング21に固定するためのステータホルダ8bと、を備える。
As shown in FIG. 2, the
The
複数のコイル8aに流れる電流は、ロータ7を後方から視て右回り方向に回転するように、ECU140に制御されている。よって、カソード側循環ポンプ1の駆動時において、羽根車3及び回転軸4が後方から視て右回り方向に回転するようになっている。
また、羽根車3が回転すると、吸込口23からC字溝部25内に流入したカソードオフガス及び液体は、略一回転してC字溝部25の他端側(吐出口)側に圧送される(図3の矢印A2、A3参照)。この結果、吐出口24から高圧のカソードオフガス及び液体が吐出される(図3の矢印A4参照)。
The electric current flowing through the plurality of
When the
また、羽根車3が回転すると、連続面28と前面34との間には、回転軸4を周回しつつ次第に回転軸4に近づく気流(図3の矢印B1−B3参照)が発生する。よって、C字溝部25の内周端縁25aと羽根部32の内周壁37との間から径方向内側に移動した液体は、回転軸4を周回しつつ次第に第2軸受6に向って移動する。
Further, when the
つぎに、第1凸部40と、第2凸部50とについて説明する。
図3に示すように、第1凸部40は、回転軸4を周回する第1環状部41と、第1環状部41の外周面から径方向外側に延びる障壁部42と、を備える。
Below, the 1st
As shown in FIG. 3, the first
第1環状部41は、液体が径方向内側に向って移動することを防止するための壁である。第1環状部41は、中心軸O方向から視て円形状の外側環状部43と、外側環状部43の内側に設けられ、中心軸O方向から視て円形状の内側環状部44と、を備え、2重になっている。
このため、図5に示すように、連続面28と前面34との間に浸入した液体が中心軸O側に移動しても、外側環状部43及び内側環状部44に接触する(矢印C参照)。このため、液体は外側環状部43及び内側環状部44よりも内周側に移動し難く、液体が第2軸受6に付着することが抑制される。
なお、内側環状部44及び内側環状部44の後端面は、羽根車3の前面34と離間している。
The first
For this reason, as shown in FIG. 5, even if the liquid that has entered between the
The inner
図3に示すように、障壁部42は、外側環状部43の外周面から径方向外側に延び、気体が回転軸4を周回すること(矢印B1〜B3参照)を抑制するためのものである。
よって、障壁部42によれば、回転軸4の回りを周回する気体が低減するとともに、第2軸受6に向って移動する液体も低減するようになり、液体が第2軸受6に付着することを抑制できる。
As shown in FIG. 3, the
Therefore, according to the
障壁部42の下端42aは、C字溝部25の内周端縁25aの近傍まで延設している。このため、回転軸4の回りを周回する気体が大きく低減し、第2軸受6に向って移動する液体の量も大きく低減する。
The
障壁部42は、外側環状部43の下部から下方に向って延びている。このため、障壁部42に付着する液体は、自重により障壁部42の下端42aに移動する。よって、障壁部42に沿って第2軸受6側に移動するおそれがない。
また、障壁部42は、隔壁部26に向って延びている。言い換えると、障壁部42は、吸込口23と吐出口24との間に向って延びている。
The
The
第2凸部50は、円筒状に形成されている。
図5に示すように、第2凸部50の外周面50aは、内側環状部44の内周面44aと回転軸4の径方向に向って対向している。
また、第2凸部50の外周面50aと内側環状部44の内周面44aとの間の隙間L1は、狭小に形成されてラビリンス構造になっている
このため、液体が内側環状部44を乗り越したとしても、第2凸部50の外周面50aと内側環状部44の内周面44aとの間を浸入して第2軸受6側に移動し難くなっている。これにより、液体がさらに第2軸受6に付着し難くなっている。
The second
As shown in FIG. 5, the outer
Further, the gap L1 between the outer
また、第2凸部50の内周側の前端縁には、突起51が形成されている。この突起51は、第2軸受6の内輪6aの後面に当接し、羽根車3が前方に位置ずれしないようになっている。
In addition, a
以上、実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。
たとえば、第1凸部40は、第1環状部41のみから構成されてもよい。
また、第1凸部40が第1環状部41のみから構成される場合、連続面28でなく、前面34の方に形成してもよい
さらに、第1環状部41は、外側環状部43のみであってもよい。
Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to this.
For example, the first
Moreover, when the 1st
また、障壁部42は、内側環状部44から下方に延びているが、例えば、左側に向って延びていてもよい。このような構成であっても、回転軸4を周回する気体の流れを遮ることができるからである。ただし、障壁部42は、付着した液体が自重により第2軸受6側に移動しないようにするため、実施形態で示すように回転軸方向から視て下方側に延びる方が好ましい。
Further, the
また、障壁部42に関し、径方向の長さが長いほど、回転軸4回りに周回する気体の流れを遮ることができる。よって、障壁部42の下端42aを、C字溝部25の内周端縁25aに連続させるほうが好ましい。
Further, with respect to the
また、本実施形態では、カソード側の戻り流路(配管135e、135f)に設けられたカソード側循環ポンプ1に適用した例を挙げて説明したが、アノード側循環ポンプ125に適用してもよい。
Further, in this embodiment, the example applied to the cathode-
また、実施形態の第2凸部50は、前面34から前方に突出してなるが、本発明はこれに限定されない。
例えば、図6に示すように、第2凸部60は、羽根車3において回転軸4が嵌合する軸部分61と離間していてもよい。
または、図7に示すように、第2凸部70は、軸部分61から径方向外側に延びて前面34と離間していてもよい。
または、特に図示しないが、外側環状部43と内側環状部44との間や、外側環状部43の外周側に設けてもよい。
Moreover, although the 2nd
For example, as shown in FIG. 6, the 2nd
Alternatively, as shown in FIG. 7, the second
Alternatively, although not particularly illustrated, it may be provided between the outer
1 カソード側循環ポンプ(燃料電池システム用の循環ポンプ)
2 ハウジング
3 羽根車
4 回転軸
5 第1軸受
6 第2軸受(転がり軸受)
22 前部ハウジング
22b 後面
23 吸込口
24 吐出口
25 C字溝部(C字流路)
25a 内周端縁
25b 外周端縁
27 第2軸受用穴部(穴部)
27a 後端縁
28 連続面
30 基部
31 貫通孔
32 羽根部
34 前面(一端面)
39 溝
40 第1凸部
41 第1環状部
42 障壁部
50,60,70 第2凸部(第2環状部)
1 Cathode side circulation pump (circulation pump for fuel cell system)
2
22
25a Inner
39
Claims (5)
外周側に複数の溝が形成された円盤状の羽根車と、
前記羽根車と一体に回転する回転軸と、
前記回転軸の一端部を回転自在に支持する転がり軸受と、
を備え、
前記ハウジングは、
前記C字流路を成す略C字状のC字溝部と、
前記C字溝部の中心部に位置し、前記転がり軸受が内嵌される穴部と、
前記C字溝部の内周端縁と前記穴部の端縁とに連続するリング状の連続面と、
を備え、
前記羽根車は、
中心部に前記回転軸が貫通する貫通孔が形成され、一端面が前記連続面に対向するリング状の基部と、
前記複数の溝が形成され、前記C字溝部を覆うリング状の羽根部と、
を備え、
前記連続面及び前記一端面の一方には、前記連続面及び前記一端面の他方に向って突出する第1凸部が形成され、
前記第1凸部は、前記回転軸を周回する第1環状部を備え、
前記第1凸部は、前記連続面に形成され、
前記第1凸部は、前記第1環状部の外周面から径方向外側に延びる障壁部を備える
ことを特徴とする燃料電池システム用の循環ポンプ。 A housing in which a C-shaped channel is formed;
A disc-shaped impeller having a plurality of grooves formed on the outer peripheral side;
A rotating shaft that rotates integrally with the impeller;
A rolling bearing that rotatably supports one end of the rotating shaft;
With
The housing is
A substantially C-shaped C-shaped groove portion forming the C-shaped flow path;
A hole located at the center of the C-shaped groove, and into which the rolling bearing is fitted;
A ring-shaped continuous surface continuous to the inner peripheral edge of the C-shaped groove and the edge of the hole;
With
The impeller is
A through hole through which the rotation shaft passes is formed at the center, and a ring-shaped base portion having one end surface facing the continuous surface;
The plurality of grooves are formed, and a ring-shaped blade portion covering the C-shaped groove portion,
With
One of the continuous surface and the one end surface is formed with a first convex portion that protrudes toward the other of the continuous surface and the one end surface,
The first convex portion includes a first annular portion that goes around the rotating shaft ,
The first convex portion is formed on the continuous surface,
The circulation pump for a fuel cell system, wherein the first convex portion includes a barrier portion extending radially outward from an outer peripheral surface of the first annular portion .
前記C字溝部の一端側は、吐出口に連続するとともに、前記回転軸よりも下側に位置していることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池システム用の循環ポンプ。 The rotating shaft extends in a horizontal direction;
The C-end side of the groove, as well as continuous to the discharge port, a circulation pump for a fuel cell system according to claim 1, characterized in that located on the lower side than the rotary shaft.
ことを特徴とする請求項2に記載の燃料電池システム用の循環ポンプ。 The circulation pump for a fuel cell system according to claim 2 , wherein the barrier portion extends downward as viewed from the rotation axis direction.
前記第2凸部は、前記第1環状部の内周側で前記回転軸を周回する第2環状部であり、
前記第1環状部と前記第2環状部とがラビリンス構造になっていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の燃料電池システム用の循環ポンプ。 On the other of the continuous surface and the one end surface, a second convex portion that protrudes toward one of the continuous surface and the one end surface is formed,
The second convex portion is a second annular portion that orbits the rotating shaft on the inner peripheral side of the first annular portion,
The circulation pump for a fuel cell system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the first annular portion and the second annular portion have a labyrinth structure.
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