專利名稱：氣體消耗系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)及車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體消耗系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)及搭載有該燃料電池系統(tǒng)的車輛，該氣體消耗系統(tǒng)具有消耗供給來的氣體的氣體消耗設(shè)備，該燃料電池系統(tǒng)具有消耗供給來的燃料氣體和氧化氣體并進(jìn)行發(fā)電的燃料電池。
背景技術(shù)：
作為消耗供給來的氣體的氣體消耗設(shè)備的一例的燃料電池，例如固體高分子型燃料電池在夾著電解質(zhì)膜配置的一對電極(陽極及陰極)分別接受反應(yīng)氣體(燃料氣體及氧化氣體例如空氣)的供給。燃料電池消耗供給來的反應(yīng)氣體并使電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，從而進(jìn)行發(fā)電。對于該電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，需要根據(jù)發(fā)電負(fù)載而持續(xù)進(jìn)行氣體供給。而且，由于電化學(xué)反應(yīng)為發(fā)熱反應(yīng)，因此為了實(shí)現(xiàn)順暢的反應(yīng)持續(xù)，通常需要利用水等制冷劑對燃料電池進(jìn)行冷卻。因此，通常將對外部氣體進(jìn)行吸引加壓而供給的壓縮機(jī)及對水進(jìn)行加壓輸送的水泵與燃料電池一起設(shè)置。
發(fā)明內(nèi)容
近年來，由于環(huán)保意識提高，作為所謂清潔能源的燃料電池引人注目，向車輛的燃料電池搭載、作為發(fā)電設(shè)施的燃料電池設(shè)置逐漸普及。然而，在向車輛的燃料電池搭載或作為發(fā)電施設(shè)的燃料電池設(shè)置吋，考慮將壓縮機(jī)、水泵與其驅(qū)動用的電動機(jī)同時使用之后，在小型化和搭載性、設(shè)置性的提高方面還留有改善的余地。需要說明的是，此種課題并不局限于具有燃料電池的系統(tǒng)，在包含需要冷卻的氣體消耗設(shè)備的系統(tǒng)中也存在。本發(fā)明為了解決上述課題而作出，其目的在于實(shí)現(xiàn)將壓縮機(jī)、水泵與其驅(qū)動用的電動機(jī)同時使用后的小型化。為了實(shí)現(xiàn)上述目的的至少一部分，在本發(fā)明中，采用了以下的結(jié)構(gòu)。[適用例1氣體消耗系統(tǒng)]一種氣體消耗系統(tǒng)，具有氣體供給系統(tǒng)，向氣體消耗設(shè)備供給氣體；和冷卻系統(tǒng)，將所述氣體消耗設(shè)備作為制冷劑通過路徑而使制冷劑循環(huán)，并通過所述制冷劑來實(shí)現(xiàn)所述氣體消耗設(shè)備的冷卻，所述氣體消耗系統(tǒng)具備氣體供給設(shè)備，包含于所述氣體供給系統(tǒng)，并為了供給氣體而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；制冷劑供給設(shè)備，包含于所述冷卻系統(tǒng)，并為了制冷劑循環(huán)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；和
電動機(jī)，作為所述氣體供給設(shè)備及所述制冷劑供給設(shè)備共用的驅(qū)動源，使所述電動機(jī)和所述氣體供給設(shè)備夾隔將該電動機(jī)的驅(qū)動カ傳遞至所述氣體供給設(shè)備的傳遞機(jī)構(gòu)以所述電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動軸與所述氣體供給設(shè)備的所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動構(gòu)件相対的方式相向配置，以將電動機(jī)驅(qū)動カ從所述電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動軸直接或經(jīng)由所述傳遞機(jī)構(gòu)傳遞至所述制冷劑供給設(shè)備的方式配置所述制冷劑供給設(shè)備。
[適用例2燃料電池系統(tǒng)]ー種燃料電池系統(tǒng)，具有燃料電池，消耗供給來的燃料氣體和含氧的氧化氣體而進(jìn)行發(fā)電；各氣體的供給系統(tǒng)；和冷卻系統(tǒng)，將燃料電池作為制冷劑通過路徑而使制冷劑循環(huán)，并通過所述制冷劑來實(shí)現(xiàn)所述燃料電池的冷卻，所述燃料電池系統(tǒng)具備氣體供給設(shè)備，包含于所述氧化氣體的供給系統(tǒng)即氧化氣體供給系統(tǒng)，并為了供給所述氧化氣體而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；制冷劑供給設(shè)備，包含于所述冷卻系統(tǒng)，并為了制冷劑循環(huán)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動；和電動機(jī)，作為所述氣體供給設(shè)備及所述制冷劑供給設(shè)備共用的驅(qū)動源，使所述電動機(jī)與所述氣體供給設(shè)備夾隔將該電動機(jī)的驅(qū)動カ傳遞至所述氣體供給設(shè)備的傳遞機(jī)構(gòu)以所述電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動軸與所述氣體供給設(shè)備的所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動構(gòu)件相対的方式相向配置，以將電動機(jī)驅(qū)動カ從所述電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動軸直接或經(jīng)由所述傳遞機(jī)構(gòu)傳遞至所述制冷劑供給設(shè)備的方式配置所述制冷劑供給設(shè)備。在具有上述的結(jié)構(gòu)的氣體消耗系統(tǒng)及燃料電池系統(tǒng)中，在使電動機(jī)驅(qū)動軸與氣體供給設(shè)備的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動構(gòu)件相対的基礎(chǔ)上，使電動機(jī)與氣體供給設(shè)備夾隔傳遞機(jī)構(gòu)相向配置。通過采用此種相向配置，而使電動機(jī)和氣體供給設(shè)備這兩者僅離開夾隔傳遞機(jī)構(gòu)所需的量。除此之外，在制冷劑供給設(shè)備的配置中，向制冷劑供給設(shè)備的電動機(jī)驅(qū)動カ傳遞從電動機(jī)驅(qū)動軸直接或經(jīng)由傳遞機(jī)構(gòu)進(jìn)行。如此，若從電動機(jī)驅(qū)動軸直接傳遞其驅(qū)動力，則能夠?qū)⒅评鋭┕┙o設(shè)備的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動構(gòu)件直接安裝于電動機(jī)驅(qū)動軸，將電動機(jī)與制冷劑供給設(shè)備接近配置。而且，若將電動機(jī)驅(qū)動カ經(jīng)由傳遞機(jī)構(gòu)傳遞，則能夠?qū)⒅评鋭┕┙o設(shè)備相對于傳遞機(jī)構(gòu)與氣體供給設(shè)備并列地接近配置。其結(jié)果是，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，在氣體消耗設(shè)備或燃料電池中同時使用氣體供給設(shè)備和制冷劑供給設(shè)備及它們所共用的電動機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，能夠形成為兩供給設(shè)備與電動機(jī)相互接近的配置，從而能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)小型化。上述的燃料電池系統(tǒng)也可以形成為如下的方式。例如，驅(qū)動所述電動機(jī)旋轉(zhuǎn)以使所述制冷劑供給設(shè)備成為制冷劑循環(huán)所要求的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀況，將所述電動機(jī)驅(qū)動カ傳遞至所述制冷劑供給設(shè)備。關(guān)于實(shí)現(xiàn)向氣體供給設(shè)備的電動機(jī)驅(qū)動カ傳遞的傳遞機(jī)構(gòu)，可將其形成為如下傳遞機(jī)構(gòu)所述傳遞機(jī)構(gòu)經(jīng)過所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的加速調(diào)整，使所述氣體供給設(shè)備成為氧化氣體供給所要求的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀況。如此，具有如下的優(yōu)點(diǎn)。需要說明的是，電動機(jī)轉(zhuǎn)速的加速調(diào)整能夠通過裝入速度調(diào)整設(shè)備而容易地實(shí)現(xiàn)。通常在利用制冷劑的循環(huán)供給來實(shí)現(xiàn)設(shè)備冷卻時，即使使制冷劑的循環(huán)流量根據(jù)接受冷卻的燃料電池的發(fā)熱狀況而增減，也很少需要較大地改變制冷劑循環(huán)流量。因此，在制冷劑供給設(shè)備中，只要使與制冷劑的循環(huán)供給相關(guān)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動構(gòu)件成為制冷劑循環(huán)所要求的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀況就足夠。另ー方面，關(guān)于氣體供給設(shè)備，由于其供給對象為氣體，通常進(jìn)行氣體供給時，氣體的壓縮不可或缺，因此需要使與氣體的壓縮和加壓輸送相關(guān)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動構(gòu)件比較高速地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。在上述方式的燃料電池系統(tǒng)中，僅通過驅(qū)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)以成為制冷劑循環(huán)所要求的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀況，對于制冷劑供給設(shè)備，能夠使該設(shè)備成為制冷劑循環(huán)所要求的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀況，而且對于氣體供給設(shè)備，能夠經(jīng)由加速調(diào)整而成為氧化氣體供給所要求的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀況。即，無需使電動機(jī)對應(yīng)于要求比較高速的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的氣體供給設(shè)備而進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。由此，無需意外地使電動機(jī)能力為大能力化，不僅能夠使電動機(jī)小型化而且能夠使電動機(jī)體積小型化，因此作為系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的小型化。而且，只要將制冷劑供給設(shè)備形成為制冷劑循環(huán)所要求的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀況即可，因此與以往相比，制冷劑供給設(shè)備自身也可簡單地確保制冷劑循環(huán)的路徑的密封性，還能夠抑制密封的可靠性的下降。另外，還包括具有支腿的殼體，并且，將夾隔所述傳遞機(jī)構(gòu)而相向配置的所述電動機(jī)和所述氣體供給設(shè)備與所述制冷劑供給設(shè)備一起收容于該殼體，將所述殼體經(jīng)由所述支腿固定于所述燃料電池。如此，也可經(jīng)由支腿將燃料電池的熱量向殼體傳播，在電池冷卻上有益。而且，利用殼體能夠進(jìn)行其處理，因此變得簡便。另外，若在包圍所述電動機(jī)的所述殼體的電動機(jī)包圍周壁具有通過所述制冷劑供給設(shè)備的制冷劑的殼體內(nèi)流路，則通過制冷劑也能夠從外部對電動機(jī)進(jìn)行冷卻。由此，在電動機(jī)的能力維持上有益，并且電動機(jī)自身能夠簡化用于確保散熱面積的結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)崿F(xiàn)電動機(jī)體積的小型化。此外，在所述殼體內(nèi)流路形成有被堵塞的制冷劑導(dǎo)出孔，在所述殼體被固定于所述殼體的固定部位的狀況下，該制冷劑導(dǎo)出孔位于殼體上方側(cè)。如此，將進(jìn)入到冷卻系統(tǒng)的流路中的氣泡從該制冷劑導(dǎo)出孔向外部排出，然后堵塞該制冷劑導(dǎo)出孔，由此能夠以盡可能不存在氣泡的狀態(tài)使制冷劑循環(huán)供給。由此，能夠抑制在制冷劑供給時的殘留氣泡引起的壓カ損失，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的制冷劑供給。例如，向制冷劑的離子溶解發(fā)展而制冷劑的離子導(dǎo)電率升高時，進(jìn)行制冷劑更換，能夠如上述那樣容易地從制冷劑去除伴隨此種制冷劑更換而混入的氣泡。[適用例3:車輛]ー種車輛，其中，搭載有上述任一方式的燃料電池系統(tǒng)時，將所述電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動軸、所述制冷劑供給設(shè)備的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸及所述氣體供給設(shè)備的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸沿著車寬方向排列，并將所述燃料電池、所述電動機(jī)、所述制冷劑供給設(shè)備及所述氣體供給設(shè)備搭載在車輛的發(fā)動機(jī)罩的下方的發(fā)動機(jī)罩下方區(qū)域。具有上述的結(jié)構(gòu)的車輛通過已述的系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)部件的小型化、殼體上的處理等，而具有高搭載性。而且，占據(jù)發(fā)動機(jī)罩下方區(qū)域的空間也能夠減小，因此附屬于燃料電池的控制裝置等附屬設(shè)備的搭載空間也變大，能夠提高其搭載的自由度。另外，在此種車輛中，若以所述電動機(jī)的外廓占據(jù)所述發(fā)動機(jī)罩下方區(qū)域的車輛前方側(cè)的方式搭載所述燃料電池系統(tǒng)，則在車輛前方碰撞時，能夠利用高剛性的電動機(jī)來承受該沖擊載荷。由此，能夠抑制其他的部件的損傷。需要說明的是，本發(fā)明能夠以各種方式來實(shí)現(xiàn)，例如，能夠以具備燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)施、燃料電池以外的具有氣體消耗設(shè)備的系統(tǒng)的方式來實(shí)現(xiàn)。
圖1是將作為本發(fā)明的實(shí)施例的燃料電池搭載車輛10簡要地進(jìn)行俯視表示的說明圖。圖2是將電池輔機(jī)單元200剖開而簡要地表示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的說明圖。圖3是從車輛側(cè)方簡要地表示電池輔機(jī)単元200向燃料電池搭載車輛10的搭載的情況的說明圖。圖4是從車輛上方簡要地表示電池輔機(jī)単元200向燃料電池搭載車輛10的搭載的情況的說明圖。圖5是將第二實(shí)施例的電池輔機(jī)単元200A剖開而簡要地表示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的說明圖。圖6是以6-6線將圖5剖開而簡要地表示其結(jié)構(gòu)的簡要剖視圖。圖7是以7-7線將圖5剖開而簡要地表示其結(jié)構(gòu)的簡要剖視圖。圖8是以8-8線將圖5剖開而簡要地表示其結(jié)構(gòu)的簡要剖視圖。圖9是以9-9線將圖5剖開而簡要地表示其結(jié)構(gòu)的簡要剖視圖。圖10是圖3的對應(yīng)圖，是從車輛側(cè)方簡要地表示電池輔機(jī)単元200A的搭載的情況的說明圖。圖11是圖4的對應(yīng)圖，是從車輛上方簡要地表示電池輔機(jī)単元200A的搭載的情況的說明圖。
具體實(shí)施例方式以下，基于實(shí)施例，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是將作為本發(fā)明的實(shí)施例的燃料電池搭載車輛10簡要地俯視表示的說明圖。如圖示那樣，該燃料電池搭載車輛10在車身20搭載燃料電池系統(tǒng)40。燃料電池系統(tǒng)40具備燃料電池100 ；包含氫氣罐110的氫氣供給系統(tǒng)120 ；包含壓縮機(jī)130的空氣供給系統(tǒng)140 ；包含散熱器150及風(fēng)扇152的冷卻系統(tǒng)160。燃料電池100將發(fā)電模塊層疊而構(gòu)成，且位于車身20的發(fā)動機(jī)罩下方區(qū)域，該發(fā)電模塊具備在電解質(zhì)膜的兩側(cè)接合陽極和陰極這兩個電極而成的未圖示的膜電極接合體(Membrane Electrode Assembly/MEA)。 需要說明的是，關(guān)于該電池搭載位置，與壓縮機(jī)130等一起后述。燃料電池100從后述的氫氣供給系統(tǒng)120和空氣供給系統(tǒng)140接受氫氣和空氣的供給，消耗這些氣體，并且，詳細(xì)而言將氣體中的氫和氧供給于電化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)行發(fā)電，利用該發(fā)電電カ驅(qū)動前后輪的未圖示的驅(qū)動用電動機(jī)等的負(fù)載。氫氣供給系統(tǒng)120具備從氫氣罐110到燃料電池100的氫供給路徑121 ；使未消耗的氫氣(陽極廢氣)向氫供給路徑121循環(huán)的循環(huán)路徑122。并且，該氫氣供給系統(tǒng) 120將由氫供給路徑121的流量調(diào)整閥123調(diào)整后的流量和由循環(huán)路徑122的循環(huán)泵IM 調(diào)整后的循環(huán)流量合計(jì)后的流量的氫氣向燃料電池100的陽極供給。該氫氣供給量基于油門310的操作，由后述的控制裝置300決定，成為與燃料電池100所要求的負(fù)載對應(yīng)的供給量。需要說明的是，氫氣供給系統(tǒng)120經(jīng)過從循環(huán)路徑122分支的排出管路125的開閉閥 126的開閉調(diào)整，適當(dāng)?shù)貙㈥枠O廢氣向大氣放出?？諝夤┙o系統(tǒng)140具備經(jīng)過壓縮機(jī)130到達(dá)燃料電池100的氧供給路徑141 ；將未消耗的空氣(陰極廢氣)向大氣放出的放出路徑142。并且，該空氣供給系統(tǒng)140將從氧供給路徑141的開ロ端取入的空氣利用空氣濾清器144除塵之后，經(jīng)過壓縮機(jī)130中的壓縮及流量調(diào)整，向燃料電池100的陰極供給。而且，空氣供給系統(tǒng)140以由放出路徑142 的排出流量調(diào)整閥143調(diào)整后的流量將陰極廢氣經(jīng)過放出路徑142向大氣放出。如此利用空氣供給系統(tǒng)140進(jìn)行空氣供給和陰極廢氣排出吋，空氣供給系統(tǒng)140在將排出流量調(diào)整閥143形成為規(guī)定開度之后，利用壓縮機(jī)130供給空氣。此時的空氣供給量也與氫氣同樣地，基于油門310的操作由控制裝置300決定，成為與燃料電池100所要求的負(fù)載對應(yīng)的供給量。空氣供給系統(tǒng)140進(jìn)行將該負(fù)載所對應(yīng)的供給量進(jìn)行増量后的供給量下的空氣供給 (加壓輸送供給)和排出流量調(diào)整閥143的規(guī)定開度以上的開度調(diào)整，由此將殘留在陰極側(cè)的電極的殘留水量從放出路徑142排出而實(shí)現(xiàn)電極的殘留水量的減少。需要說明的是，空氣的增量供給引起的殘留水量減少與本發(fā)明沒有直接的關(guān)系，因此省略其說明。冷卻系統(tǒng)160具備實(shí)現(xiàn)制冷劑從散熱器150向燃料電池100的循環(huán)的循環(huán)路徑 161 ；旁通路徑162 ；路徑合流點(diǎn)的三通流量調(diào)整閥163 ；循環(huán)泵170。并且，該冷卻系統(tǒng)160 將利用散熱器150進(jìn)行了熱交換后的制冷劑經(jīng)由循環(huán)路徑161向燃料電池100的未圖示的單電池內(nèi)循環(huán)路徑引導(dǎo)，將燃料電池100冷卻至規(guī)定溫度。這種情況下，循環(huán)泵170的驅(qū)動量、即制冷劑的循環(huán)供給量和由三通流量調(diào)整閥163產(chǎn)生的散熱器旁通流量基于由未圖示的溫度傳感器檢測到的燃料電池溫度和由未圖示的傳感器檢測到的發(fā)電狀況，通過控制裝置300來決定。包含在空氣供給系統(tǒng)140中的壓縮機(jī)130和包含在冷卻系統(tǒng)160中的循環(huán)泵170 均為電動機(jī)驅(qū)動方式，裝入電池輔機(jī)単元200。該電池輔機(jī)單元200除了具備作為壓縮機(jī) 130及循環(huán)泵170共用的驅(qū)動源的電動機(jī)210之外，還具有通過循環(huán)泵170的制冷劑的單元內(nèi)流路250，經(jīng)過該流路使制冷劑流向循環(huán)路徑161。關(guān)于電池輔機(jī)單元200的結(jié)構(gòu)，在后面說明。控制裝置300由執(zhí)行邏輯運(yùn)算的具備CPU、ROM、RAM等的所謂微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成，負(fù)責(zé)燃料電池搭載車輛10的各種控制。例如，控制裝置300接受油門310等的傳感器輸入而決定向燃料電池100的氫/空氣的供給量，對流量調(diào)整閥123和壓縮機(jī)130進(jìn)行驅(qū)動控制， 以能夠進(jìn)行該決定的供給量下的氫供給和空氣供給。接下來，說明電池輔機(jī)単元200。圖2是將電池輔機(jī)單元200剖開而簡要地表示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的說明圖。如已述那樣，電池輔機(jī)単元200除了壓縮機(jī)130、循環(huán)泵170、作為這兩者共用的驅(qū)動源的電動機(jī)210之外，如圖2所示，還將電動機(jī)驅(qū)動カ的傳遞機(jī)構(gòu)230收容在殼體內(nèi)。 電池輔機(jī)単元200的單元?dú)んw對應(yīng)于上述的各部分而從圖中的左方開始劃分成第一殼體 201、殼體基體202、第二殼體203、第三殼體204、第四殼體205。這些殼體形成上述的各部分的外廓。第一殼體201為中空形狀，與殼體基體202接合而收容壓縮機(jī)130。壓縮機(jī)130為圖示那樣并列具有兩個旋轉(zhuǎn)軸131的羅茨式或螺旋式的雙軸同步運(yùn)轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，利用裝入到第一殼體201的內(nèi)部支承壁201a和殼體基體202中的軸承132，在兩端對各個旋轉(zhuǎn)軸131 進(jìn)行軸支承。殼體基體202夾隔第一密封構(gòu)件133而將軸承132裝入，通過該第一密封構(gòu)件133和第二密封構(gòu)件134，將第一殼體201的基體側(cè)在其開ロ及軸承裝入部進(jìn)行密封。由此，第一殼體201的內(nèi)部支承壁201a與殼體基體202之間的中空部作為空氣壓縮室發(fā)揮功能。為了實(shí)現(xiàn)向該空氣壓縮室的空氣流入，而在內(nèi)部支承壁201a以等間距形成貫通孔138。壓縮機(jī)130如后述那樣接受到電動機(jī)驅(qū)動カ的傳遞吋，使各個旋轉(zhuǎn)軸131與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件135 —起旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)130通過該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件135的旋轉(zhuǎn)，而從第一殼體201的吸入孔 137經(jīng)過空氣濾清器144吸引空氣，對吸引空氣進(jìn)行壓縮。壓縮后的空氣被從形成在第一殼體201的側(cè)面上的通氣孔139進(jìn)行加壓輸送，經(jīng)過氧供給路徑141(參照圖1)向燃料電池 100的陰極供給。第二殼體203為中空形狀，在第一殼體201的相反側(cè)與殼體基體202接合而收容傳遞機(jī)構(gòu)230。傳遞機(jī)構(gòu)230作為將電動機(jī)210的電動機(jī)的驅(qū)動カ向壓縮機(jī)130傳遞的齒輪組，具有同步齒輪ぬ1、電動機(jī)驅(qū)動齒輪232及從動齒輪ぬ3。同步齒輪231安裝在貫通殼體基體202而延伸至第二殼體203的壓縮機(jī)130的各個旋轉(zhuǎn)軸131上。各個旋轉(zhuǎn)軸131 的同步齒輪231是具有相同齒數(shù)的齒輪，如圖所示，在第二殼體203中嚙合。電動機(jī)驅(qū)動齒輪232安裝在延伸至第二殼體203的后述的電動機(jī)驅(qū)動軸212上，在第二殼體203中，與安裝在圖中的上側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸131的軸端上的從動齒輪233嚙合。傳遞機(jī)構(gòu)230具有此種齒輪結(jié)構(gòu)，因此通過電動機(jī)驅(qū)動齒輪232與從動齒輪233 的嚙合，而將電動機(jī)驅(qū)動軸212的旋轉(zhuǎn)向具有從動齒輪233的旋轉(zhuǎn)軸131傳遞。此時的旋轉(zhuǎn)傳遞由電動機(jī)驅(qū)動齒輪232的齒輪齒列的長度與從動齒輪233的齒輪齒列的長度之比決定，經(jīng)過加速調(diào)整而向旋轉(zhuǎn)軸131傳遞電動機(jī)驅(qū)動軸212的旋轉(zhuǎn)。并且，通過同步齒輪231 的嚙合，而一方的旋轉(zhuǎn)軸131的旋轉(zhuǎn)以相同轉(zhuǎn)速同步地向另一方的旋轉(zhuǎn)軸131傳遞。由于旋轉(zhuǎn)軸131的旋轉(zhuǎn)無非是壓縮機(jī)130的旋轉(zhuǎn)，因此在本實(shí)施例中，為了使壓縮機(jī)130成為向燃料電池100的空氣供給所要求的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀況，例如以20，OOOrpm左右為上限的轉(zhuǎn)速下的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀況，考慮電動機(jī)驅(qū)動軸212的轉(zhuǎn)速，決定電動機(jī)驅(qū)動齒輪232與從動齒輪233 的齒輪比。其詳細(xì)情況在后面說明。第三殼體204具有在第二殼體203 —側(cè)開ロ且在另一側(cè)閉塞的中空形狀的內(nèi)側(cè)殼體20 和將其包圍的殼體外壁204b，利用該殼體外壁204b形成電動機(jī)210的外廓。該第三殼體204將內(nèi)側(cè)殼體20 與殼體外壁204b之間形成為圖1所示的単元內(nèi)流路250，并與第二殼體203接合而將電動機(jī)210收容于內(nèi)側(cè)殼體2(Ma。電動機(jī)210利用裝入第二殼體203的軸承214和裝入第三殼體204的閉塞壁2(Mc的軸承215，在兩端對具有轉(zhuǎn)子213 的電動機(jī)驅(qū)動軸212進(jìn)行軸支承。電動機(jī)驅(qū)動軸212如已述那樣，一端側(cè)延伸到第二殼體 203，另一端側(cè)也延伸到后述的第四殼體205。第二殼體203和第三殼體204在各自的軸承裝入部位具備電動機(jī)密封構(gòu)件216，通過該密封構(gòu)件，對第三殼體204的中空部即轉(zhuǎn)子213的旋轉(zhuǎn)區(qū)域及已安裝在第三殼體204 的內(nèi)壁的感應(yīng)線圈217進(jìn)行密封。這種情況下，第三殼體204在其閉塞壁2(Mc上，在軸承 215與電動機(jī)密封構(gòu)件216之間裝入保水性的環(huán)狀體218，從該環(huán)狀體裝入部位到殼體外壁之間具備小徑的排水孔219。閉塞壁2(Mc的電動機(jī)密封構(gòu)件216 —側(cè)如后述那樣裝入循環(huán)泵170，因此即便水通過電動機(jī)密封構(gòu)件216，該水也在由環(huán)狀體218保水之后，從排水孔 219向第三殼體204的外部排出。這種情況下，排水孔219以將電池輔機(jī)單元200如后述那樣搭載于車輛的姿態(tài)朝向鉛垂下方，以使此種水的排出由水的自重引起。第四殼體205為中空形狀，與第三殼體204的殼體外壁204b及閉塞壁2(Mc接合而收容循環(huán)泵170。在該第四殼體205的接合吋，使用第三密封構(gòu)件220，因此第四殼體205 的內(nèi)部與第三殼體204的単元內(nèi)流路250相連，而且與電動機(jī)210的內(nèi)側(cè)殼體20 密封。 循環(huán)泵170以具備多張葉片且為了進(jìn)行制冷劑的加壓輸送而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)葉片172為主要構(gòu)件，將該旋轉(zhuǎn)葉片172安裝固定在延伸至第四殼體205的電動機(jī)驅(qū)動軸212上。旋轉(zhuǎn)葉片 172直接安裝于電動機(jī)210的電動機(jī)驅(qū)動軸212，因此循環(huán)泵170使旋轉(zhuǎn)葉片172以與電動機(jī)210相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)的葉片來加壓輸送制冷劑。即，循環(huán)泵170通過該旋轉(zhuǎn)葉片172的旋轉(zhuǎn)，將從第四殼體205的制冷劑吸入孔174流入的制冷劑加壓輸送到単元內(nèi)流路250。如此送出的制冷劑遍及作為電動機(jī)210的外廓的第三殼體204的単元內(nèi)流路250， 并且在単元內(nèi)流路250的底面?zhèn)葟脑O(shè)置在第三殼體204的殼體外壁204b上的制冷劑通過孔178經(jīng)過循環(huán)路徑161(參照圖1)到達(dá)燃料電池100，在循環(huán)路徑161中循環(huán)。而且，在第四殼體205形成有使孔內(nèi)壁為錐形內(nèi)螺紋的制冷劑導(dǎo)出孔176。該制冷劑導(dǎo)出孔176通常由與錐形內(nèi)螺紋螺合的錐形外螺紋的栓176S來閉鎖，在制冷劑更換等時打開。需要說明的是，關(guān)于制冷劑導(dǎo)出孔176的形成位置，在后面說明。以上說明的第一殼體至第四殼體的各殼體和殼體基體202均為鑄鋁制，夾隔已述的各密封構(gòu)件而利用螺栓來一體化。由此，電池輔機(jī)単元200在各殼體中收容了壓縮機(jī)130 等的狀態(tài)下，在用于車輛搭載或檢修的拆卸中按每個殼體進(jìn)行處理。另外，在使用第一殼體至第四殼體的各殼體和殼體基體202裝入壓縮機(jī)130和電動機(jī)210等的電池輔機(jī)単元200中，使電動機(jī)驅(qū)動軸212與壓縮機(jī)130的旋轉(zhuǎn)軸131相対， 并且使電動機(jī)210和壓縮機(jī)130夾隔傳遞機(jī)構(gòu)230而相向配置。而且，電池輔機(jī)単元200 中，對于循環(huán)泵170，將電動機(jī)驅(qū)動軸212作為旋轉(zhuǎn)葉片172的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸而共有，由此，將電動機(jī)驅(qū)動カ從電動機(jī)驅(qū)動軸212向循環(huán)泵170直接傳遞，將循環(huán)泵170接近配置于電動機(jī)210。上述配置通過已述那樣的殼體的接合來進(jìn)行。接下來，說明電池輔機(jī)単元200的車輛搭載的情況。圖3是從車輛側(cè)方簡要地表示電池輔機(jī)単元200向燃料電池搭載車輛10搭載的情況的說明圖，圖4是從車輛上方簡要地表示電池輔機(jī)単元200向燃料電池搭載車輛10搭載的情況的說明圖。電池輔機(jī)単元200具有與向燃料電池100的氧供給和制冷劑的循環(huán)供給相關(guān)的設(shè)備，因此為了實(shí)現(xiàn)供給管路的處理的簡化及管路的縮短化，優(yōu)選設(shè)置在燃料電池100的附近。由此，在本實(shí)施例中，如圖3所示，將電池輔機(jī)單元200直接固定于燃料電池100。在單元固定中，使用從電池輔機(jī)單元200的殼體延伸的兩岔的固定支腿207，如圖4所示，使該支腿從電動機(jī)210的第三殼體204和壓縮機(jī)130的第一殼體201延伸，利用未圖示的螺栓固定在燃料電池100的固定用構(gòu)件例如端板等上。并且，如圖3所示，在相當(dāng)于車身20前方的發(fā)動機(jī)罩20F的下方區(qū)域搭載燃料電池100和電池輔機(jī)単元200。當(dāng)進(jìn)行此種搭載吋，只要在車身寬度方向左右將固定好電池輔機(jī)単元200的燃料電池100載置固定于在沿車輛前后延伸的未圖示的側(cè)框上架設(shè)的未圖示的橫框即可。在本實(shí)施例中，燃料電池100及電池輔機(jī)単元200位于左右的前輪FW之間， 以不與前輪驅(qū)動軸FWS干渉的方式搭載于車輛前方側(cè)。而且，為了有效利用發(fā)動機(jī)罩20F的下方區(qū)域，而將燃料電池100傾斜搭載，使電池輔機(jī)單元200位于比燃料電池100更靠車輛前方側(cè)。而且，燃料電池100在電池輔機(jī)單元200的相反側(cè)安裝期望抑制轉(zhuǎn)換器等的損傷的基礎(chǔ)部件102。在此種搭載姿態(tài)下，電池輔機(jī)單元200由固定支腿207傾斜支承，在該姿態(tài)下，使制冷劑導(dǎo)出孔176位于單元?dú)んw的上方側(cè)，即位于圖3的車輛上下方向的第四殼體205的上方側(cè)。而且，電池輔機(jī)単元200在固定支腿207之間，使形成有制冷劑通過孔178的殼體外壁204b的一部分延伸，并且具有連接有電動機(jī)210的電源供給線纜的線纜底座209。電池輔機(jī)単元200以圖3的姿態(tài)固定吋，制冷劑通過孔178及線纜底座209在從車輛前方側(cè)觀察時由電池輔機(jī)單元200的殼體遮擋，詳細(xì)而言由作為電動機(jī)210的外廓的第三殼體204遮擋。此外，在本實(shí)施例中，如圖4所示，將燃料電池100及電池輔機(jī)単元200與變速器 TM并列而載置于發(fā)動機(jī)罩20F的下方區(qū)域，并且關(guān)于電池輔機(jī)單元200，將也作為循環(huán)泵 170的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的電動機(jī)210的電動機(jī)驅(qū)動軸212和壓縮機(jī)130的旋轉(zhuǎn)軸131沿車寬方向排列。根據(jù)具有以上說明的結(jié)構(gòu)的本實(shí)施例的燃料電池搭載車輛10，具有如下的優(yōu)點(diǎn)。在本實(shí)施例的燃料電池搭載車輛10中，將包含燃料電池100、空氣供給系統(tǒng)140、 冷卻系統(tǒng)160等的燃料電池系統(tǒng)搭載于車身20時，將包含于空氣供給系統(tǒng)140的壓縮機(jī) 130、包含于冷卻系統(tǒng)160的循環(huán)泵170、作為這兩者的共用的驅(qū)動源的電動機(jī)210包括將電動機(jī)驅(qū)動カ向壓縮機(jī)130傳遞的傳遞機(jī)構(gòu)230在內(nèi)分別收容于第一殼體201等而作為一體的電池輔機(jī)単元200來處理(參照圖2、。由此，向車身20的裝入搭載、或保養(yǎng)檢修及更換等時的拆卸時的處理變得簡便。而且，將壓縮機(jī)130、循環(huán)泵170、共用的電動機(jī)210及傳遞機(jī)構(gòu)230收容于各個殼體而形成為電池輔機(jī)單元200吋，使壓縮機(jī)130位于電動機(jī)210的一端側(cè)，而且電動機(jī)驅(qū)動軸212與壓縮機(jī)130的旋轉(zhuǎn)軸131相対，使電動機(jī)210與壓縮機(jī)130夾隔傳遞機(jī)構(gòu)230而相向配置(參照圖幻。通過采用壓縮機(jī)130與電動機(jī)210的此種相向配置，而能使電動機(jī) 210和壓縮機(jī)130這兩者無意地僅分離夾隔傳遞機(jī)構(gòu)所需的量。不僅這兩者的配置，而且在本實(shí)施例的電池輔機(jī)単元200中，關(guān)于循環(huán)泵170，配置在電動機(jī)210的另一端側(cè)，而且在電動機(jī)驅(qū)動軸212直接安裝循環(huán)泵170的旋轉(zhuǎn)葉片 172，由此從電動機(jī)驅(qū)動軸212直接進(jìn)行向循環(huán)泵170的電動機(jī)驅(qū)動カ傳遞。由此，從圖2 可知，能夠使循環(huán)泵170與電動機(jī)210接近配置。其結(jié)果是，根據(jù)本實(shí)施例的燃料電池搭載車輛10，對燃料電池100實(shí)現(xiàn)了不可或缺的壓縮機(jī)130、循環(huán)泵170及電動機(jī)210的設(shè)備配置的集中，并且將它們在電池輔機(jī)単元200中進(jìn)行了単元化，因此能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)小型化。而且，通過基于電池輔機(jī)単元200的単元化，在本實(shí)施例的燃料電池搭載車輛10中，能夠提高燃料電池100和電池輔機(jī)単元200的搭載性，并且也能夠縮小占據(jù)發(fā)動機(jī)罩20F的下方區(qū)域的搭載空間，因此附屬于燃料電池100的控制裝置和轉(zhuǎn)換器等基礎(chǔ)部件102的搭載空間也擴(kuò)大，能夠提高其搭載的自由度。另外，關(guān)于將壓縮機(jī)130等如上述那樣集中收容的電池輔機(jī)単元200，將其經(jīng)由固定支腿207而固定于燃料電池100 (參照圖幻。由此，能夠?qū)⑷剂想姵?00在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的熱量經(jīng)由固定支腿207向電池輔機(jī)単元200的第一殼體201等殼體傳播，因此能夠?qū)崿F(xiàn)燃料電池100的散熱引起的冷卻，故而優(yōu)選。而且，在本實(shí)施例中，將第一殼體201 第四殼體205的各殼體和殼體基體202形成為鑄鋁制，因此經(jīng)由固定支腿207的燃料電池100的散熱冷卻的效率提高，從燃料電池100的運(yùn)轉(zhuǎn)維持的觀點(diǎn)出發(fā)也是有益的。而且，在本實(shí)施例的燃料電池搭載車輛10中，利用電動機(jī)210使在電池輔機(jī)単元 200中如上所述集中而收容的壓縮機(jī)130和循環(huán)泵170運(yùn)轉(zhuǎn)時，關(guān)于循環(huán)泵170，利用電動機(jī)210的電動機(jī)驅(qū)動軸212通過電動機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)葉片172旋轉(zhuǎn)，在壓縮機(jī)130中，夾隔傳遞機(jī)構(gòu)230，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸131旋轉(zhuǎn)。而且，關(guān)于壓縮機(jī)130，以通過傳遞機(jī)構(gòu)230的電動機(jī)驅(qū)動齒輪232與從動齒輪233的齒輪齒列之比確定的比例來對電動機(jī)210的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行加速調(diào)整，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸131旋轉(zhuǎn)。因此，具有如下的優(yōu)點(diǎn)。
在燃料電池100的陰極中，伴隨著電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行而生成水。因此，為了將該生成水向電池外帶出，而向陰極壓縮供給超過發(fā)電所需的空氣量的較多流量的空氣。在本實(shí)施例所采用的羅茨式或螺旋式的兩軸同步運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)130中，為了應(yīng)對此種較多流量下的空氣的壓縮供給，而要求例如以20，OOOrpm左右為上限的轉(zhuǎn)速下的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。另ー方面， 關(guān)于循環(huán)泵170，只要能夠維持包含燃料電池100的循環(huán)路徑161中的制冷劑循環(huán)即可，因此不需要較多流量下的制冷劑供給。考慮到此種壓縮機(jī)130及循環(huán)泵170所要求的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況(旋轉(zhuǎn)狀況)的不同和經(jīng)由傳遞機(jī)構(gòu)230的向壓縮機(jī)130的電動機(jī)驅(qū)動カ傳遞、向循環(huán)泵170的直接的電動機(jī)驅(qū)動カ傳遞，在本實(shí)施例中，驅(qū)動電動機(jī)210旋轉(zhuǎn)，以在循環(huán)泵170實(shí)現(xiàn)制冷劑循環(huán)，而且使旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀況為例如以8，OOOrpm左右為上限的轉(zhuǎn)速下的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。并且，通過將電動機(jī)驅(qū)動齒輪232和從動齒輪233形成為能夠進(jìn)行加速調(diào)整的齒輪比，關(guān)于壓縮機(jī)130，實(shí)現(xiàn)了以20，OOOrpm左右為上限的轉(zhuǎn)速下的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。即，僅通過以利用循環(huán)泵170得到制冷劑循環(huán)所要求的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀況的方式驅(qū)動電動機(jī)210旋轉(zhuǎn)，關(guān)于壓縮機(jī)130，能夠經(jīng)由加速調(diào)整形成為較多流量下的空氣的壓縮供給所要求的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀況。其結(jié)果是，需要使電動機(jī) 210對應(yīng)于要求比較高速的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的壓縮機(jī)130而進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，因此無需使電動機(jī)能力意外地大能力化，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)電動機(jī)210的小型化而且能夠?qū)崿F(xiàn)電動機(jī)體積的小型化，因此能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)、具體而言是電池輔機(jī)単元200的小型化。而且，只要將循環(huán)泵170 形成為制冷劑循環(huán)所要求的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀況即可，因此確保作為循環(huán)泵170的外廓的第四殼體205的固定時的密封性、単元內(nèi)的単元內(nèi)流路250及循環(huán)路徑161中的密封性也變得簡便，能夠確保密封的可靠性。另外，當(dāng)使壓縮機(jī)130等如上述那樣集中而收容于電池輔機(jī)單元200吋，使作為電動機(jī)210的外廓的第三殼體204由內(nèi)側(cè)殼體20 和將其包圍的殼體外壁204b構(gòu)成，形成為來自循環(huán)泵170的制冷劑通過殼體之間的單元內(nèi)流路250。因此，關(guān)于電動機(jī)210，也可以利用通過單元內(nèi)流路250的制冷劑從電動機(jī)210外部進(jìn)行冷卻。由此，能夠提高電動機(jī)210 的能力維持的有效性，井能夠?qū)崿F(xiàn)作為電動機(jī)外廓的第三殼體204的散熱面積確保用的結(jié)構(gòu)的簡化或省略，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電動機(jī)體積的小型化、以及電池輔機(jī)單元200的小型化。此外，在將壓縮機(jī)130等如上述那樣集中而收容的電池輔機(jī)単元200中，在単元內(nèi)流路250形成制冷劑導(dǎo)出孔176，該導(dǎo)出孔通常由栓176S閉塞。而且，如圖3所示，在使燃料電池100和電池輔機(jī)単元200及它們的相反側(cè)的基礎(chǔ)部件102傾斜搭載于發(fā)動機(jī)罩20F 的下方區(qū)域的搭載姿態(tài)(以下，稱為傾斜搭載姿態(tài))下，使制冷劑導(dǎo)出孔176位于車輛上下方向的第四殼體205的上方側(cè)。由此，即使伴隨著制冷劑注入或制冷劑更換而氣泡混入循環(huán)路徑161或単元內(nèi)流路250，該混入氣泡也容易從殼體上方的制冷劑導(dǎo)出孔176向外部排出，也能夠在盡可能不存在氣泡的狀態(tài)下循環(huán)供給制冷劑。因此，能夠抑制基于循環(huán)泵170 的制冷劑的循環(huán)供給時的殘留氣泡引起的壓カ損失，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的制冷劑供給。另外，在本實(shí)施例的燃料電池搭載車輛10中，在集中收容于電池輔機(jī)単元200的電動機(jī)210的第三殼體204中，向循環(huán)泵170的集中配置側(cè)裝入環(huán)狀體218，并使從該環(huán)狀體形成位置延伸的排水孔219在傾斜搭載姿態(tài)的電池輔機(jī)単元200中朝向鉛垂下方。因此，即使水從與電動機(jī)210接近配置的循環(huán)泵170 —側(cè)浸入到環(huán)狀體218，也能夠使該水利用環(huán)狀體218進(jìn)行了保水之后，利用水的自重而容易地從排水孔219向第三殼體204的外
12部排出。由此，能夠避免水的浸入引起的電動機(jī)210的損傷，進(jìn)而能夠抑制驅(qū)動不良。而且，在本實(shí)施例的燃料電池搭載車輛10中，當(dāng)將燃料電池100和電池輔機(jī)單元200搭載于發(fā)動機(jī)罩20F的下方區(qū)域時，傾斜搭載姿態(tài)的電池輔機(jī)單元200位于比燃料電池100更靠車輛前方側(cè)的位置。因此，能夠使電池輔機(jī)單元200的相反側(cè)的燃料電池100 —側(cè)變寬，因此能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機(jī)罩20F的下方區(qū)域的有效利用，提高期望抑制損傷的基礎(chǔ)部件102的搭載性。另外，在本實(shí)施例的燃料電池搭載車輛10中，當(dāng)將電池輔機(jī)單元200和燃料電池100搭載于發(fā)動機(jī)罩20F的下方區(qū)域時，作為電動機(jī)210的外廓的第三殼體204位于車輛前方側(cè)(參照圖3 4)。因此，假設(shè)燃料電池搭載車輛10在其前方側(cè)發(fā)生了碰撞時，能夠利用位于車輛前方側(cè)的高剛性的電動機(jī)210承受該沖擊載荷，因此電池輔機(jī)單元200的電動機(jī)以外的部件比以往更能夠抑制燃料電池100和基礎(chǔ)部件102等其他部件的損傷。另外，在本實(shí)施例的燃料電池搭載車輛10中，當(dāng)將電池輔機(jī)單元200和燃料電池100搭載于發(fā)動機(jī)罩20F的下方區(qū)域時，在電池輔機(jī)單元200的固定所使用的固定支腿207之間設(shè)置制冷劑通過孔178和電源供給線纜連接用的線纜底座209，而且，從車輛前方側(cè)觀察時，制冷劑通過孔178和線纜底座209由電池輔機(jī)單元200、詳細(xì)而言作為電動機(jī)210的外廓的第三殼體204遮擋。因此，即使燃料電池搭載車輛10在其前方側(cè)發(fā)生了碰撞，高剛性的電動機(jī)210承受該沖擊載荷，與此同時能夠抑制制冷劑通過孔178和線纜底座209的損傷，能夠避免或抑制制冷劑泄漏或線纜連接部損傷。接下來，說明其他的實(shí)施例。在該第二實(shí)施例中，雖然電池輔機(jī)單元中的壓縮機(jī)130與電動機(jī)210的相向配置關(guān)系相同，但其特征在于將循環(huán)泵170并列設(shè)置在壓縮機(jī)130一側(cè)而傳遞電動機(jī)驅(qū)動力。圖5是將第二實(shí)施例的電池輔機(jī)單元200A剖開而簡要地表示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的說明圖，圖6是以6-6線將圖5剖開而簡要地表示其結(jié)構(gòu)的簡要剖視圖，圖7是以7-7線剖開圖5而簡要地表示其結(jié)構(gòu)的簡要剖視圖，圖8是以8-8線剖開圖5而簡要地表示其結(jié)構(gòu)的簡要剖視圖，圖9是以9-9線剖開圖5而簡要地表示其結(jié)構(gòu)的簡要剖視圖。需要說明的是，在以下的說明中，對于發(fā)揮與已述的電池輔機(jī)單元200同一功能的構(gòu)件，省略其說明，使用在電池輔機(jī)單元200的說明中使用的標(biāo)號。如圖5所示，在該電池輔機(jī)單元200A中，也與已述的電池輔機(jī)單元200同樣地，在殼體內(nèi)收容有壓縮機(jī)130A、循環(huán)泵170A、電動機(jī)210A、電動機(jī)驅(qū)動力的傳遞機(jī)構(gòu)230A。單元?dú)んw對應(yīng)于各部分而劃分，但在該實(shí)施例中，將壓縮機(jī)130A和循環(huán)泵170A并列配置，并將其收容于第一殼體201和殼體基體202，在第二殼體203收容傳遞機(jī)構(gòu)230A，在第三殼體204收容電動機(jī)210A，通過殼體形成上述的各部分的外廓。在壓縮機(jī)130A中，如圖6 圖8所示，形成為將兩個旋轉(zhuǎn)軸131并列的羅茨式或螺旋式的兩軸同步運(yùn)轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，在兩端對各個旋轉(zhuǎn)軸131進(jìn)行軸支承。在該實(shí)施例中，將循環(huán)泵170A和壓縮機(jī)130A以各自的旋轉(zhuǎn)軸并列的方式并列配置。為了應(yīng)對此種配置，第一殼體201具備壓縮機(jī)收容室201b和循環(huán)泵170A的流路結(jié)構(gòu)構(gòu)件即中間冷卻器收納室201c，利用連通孔201d將兩收納室連接，且在中間冷卻器收納室201c的外壁具備通氣孔139。從吸入孔137(參照圖5)吸入的空氣在壓縮機(jī)收容室201b中利用壓縮機(jī)130A壓縮之后，經(jīng)過連通孔201d而進(jìn)入中間冷卻器收納室201c，從通氣孔139經(jīng)過氧供給路徑141(參照圖1)向燃料電池100的陰極供給。壓縮后的空氣通過通過面積被縮小的連通孔201d之后，進(jìn)入比該連通孔擴(kuò)張的中間冷卻器收納室201c，因此能夠抑制空氣通過時的脈動，將壓縮空氣向氧供給路徑141供給。而且，通氣孔139在中間冷卻器收納室201c中在其長度方向上與連通孔201d分離，因此上述的脈動抑制的有效性提高。如圖5及圖7所示，殼體基體202將裝入了循環(huán)泵170A的旋轉(zhuǎn)葉片172的泵室180與第一殼體201的中間冷卻器收納室201c相連，在其相反側(cè)具備同步齒輪231的齒輪收納室20加。收容于壓縮機(jī)收容室201b而相鄰的壓縮機(jī)130A在齒輪收納室20 中使同一同步齒輪231嚙合，循環(huán)泵170A使泵旋轉(zhuǎn)軸171從裝入到泵室180中的旋轉(zhuǎn)葉片172突出到第二殼體203的齒輪收納室203a。殼體基體202利用軸承132對該泵旋轉(zhuǎn)軸171進(jìn)行軸支承，并利用兩個電動機(jī)密封構(gòu)件216進(jìn)行密封，然后通過環(huán)狀體218和排水孔219實(shí)現(xiàn)已述的水排出。而且，殼體基體202利用軸承132對壓縮機(jī)130A的兩個旋轉(zhuǎn)軸131進(jìn)行軸支承，并利用第一密封構(gòu)件133實(shí)現(xiàn)密封。第一殼體201和殼體基體202如已述那樣為鑄鋁制，經(jīng)由機(jī)械加工而具備軸承132、第一密封構(gòu)件133、電動機(jī)密封構(gòu)件216等的收納孔。即，若確保殼體基體202上的加工精度，則能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸131和泵旋轉(zhuǎn)軸171的旋轉(zhuǎn)軸支承，因此組裝工序中的精度確保變得容易。收容在壓縮機(jī)收容室201b中而相鄰的壓縮機(jī)130A的一方(圖5所示的壓縮機(jī)130A)在圖7中位于左方，該壓縮機(jī)130A僅使旋轉(zhuǎn)軸131延伸至齒輪收納室20加。另一方的壓縮機(jī)130A、即圖7中的右方的壓縮機(jī)130A使旋轉(zhuǎn)軸131突出到第二殼體203的齒輪收納室203a，在該齒輪收納室內(nèi)具備從動齒輪233(參照圖5、圖8)。循環(huán)泵170A將中間冷卻器部分190收容在第一殼體201的中間冷卻器收納室201c。中間冷卻器部分190在前端側(cè)筒狀體191 一側(cè)，通過設(shè)置于第一殼體201的硬質(zhì)橡膠制的填料192和其外側(cè)的保持環(huán)193進(jìn)行密封保持，在基部側(cè)，由中間冷卻器收納室201c的內(nèi)壁來保持。而且，該中間冷卻器部分190通過罩板194而固定在第一殼體201的端面。即，中間冷卻器部分190被進(jìn)行所謂的雙臂保持而固定，因此能抑制與制冷劑的浸入相伴的意外的振動。這種情況下，若將中間冷卻器部分190的前端側(cè)形成為小徑的錐形形狀并將填料192的貫通孔形成為錐形狀的孔，則保持密封性提高，因此優(yōu)選。向中間冷卻器部分190流入的制冷劑在通過了該部分內(nèi)的流路之后從前端側(cè)筒狀體191進(jìn)入殼體基體202的泵室180。后述的制冷劑連通路177從泵室180延伸到第三殼體204的單元內(nèi)流路250，因此進(jìn)入到泵室180的制冷劑因旋轉(zhuǎn)葉片172的旋轉(zhuǎn)而被加壓輸送到單元內(nèi)流路250。在該實(shí)施例的電池輔機(jī)單元200A中，在第一殼體201的相反側(cè)與殼體基體202接合的第二殼體203的齒輪收納室203a中收容傳遞機(jī)構(gòu)230A。在傳遞機(jī)構(gòu)230A中，如圖5和圖8所示，除了將電動機(jī)210A的電動機(jī)的驅(qū)動力向壓縮機(jī)130A傳遞的電動機(jī)驅(qū)動齒輪232和從動齒輪233之外，還具有泵側(cè)從動齒輪173，將壓縮機(jī)130A的同步齒輪231收容于殼體基體202的齒輪收納室20加。S卩，在殼體基體202中，需要泵室180和泵旋轉(zhuǎn)軸171的軸支承結(jié)構(gòu)，因此通過實(shí)現(xiàn)殼體基體202的厚度方向的有效利用(齒輪收納室20 的形成、同步齒輪231的收容)，而實(shí)現(xiàn)第二殼體203的薄壁化，相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)省空間化。傳遞機(jī)構(gòu)230A具有上述的齒輪結(jié)構(gòu)，因此通過電動機(jī)驅(qū)動齒輪232與從動齒輪233的嚙合，而將電動機(jī)驅(qū)動軸212的旋轉(zhuǎn)傳遞到具有從動齒輪233的旋轉(zhuǎn)軸131。此時，在電池輔機(jī)單元200中如已述那樣經(jīng)過確定的加速調(diào)整，而向兩個壓縮機(jī)130A傳遞電動機(jī)驅(qū)動軸212的旋轉(zhuǎn)。而且，關(guān)于循環(huán)泵170A，傳遞機(jī)構(gòu)230A通過電動機(jī)驅(qū)動齒輪232與泵側(cè)從動齒輪173的嚙合，而將電動機(jī)驅(qū)動軸212的旋轉(zhuǎn)向泵旋轉(zhuǎn)軸171傳遞。由此，循環(huán)泵170A使旋轉(zhuǎn)葉片172旋轉(zhuǎn)而加壓輸送制冷劑。在該實(shí)施例中，電動機(jī)210A的轉(zhuǎn)速適合于循環(huán)泵170A所期望的制冷劑加壓輸送狀況。第二殼體203如已述那樣根據(jù)收容電動機(jī)驅(qū)動齒輪232、從動齒輪233及泵側(cè)從動齒輪173的情況，而如圖8所示，使其外廓形狀形成為將電動機(jī)收容用的第三殼體204的一部分的外廓與殼體基體202的一部分的外廓連接的形狀。并且，該第二殼體203如圖8所示在使殼體基體202處于下方而重疊的狀態(tài)下，使制冷劑連通路177從殼體基體202連續(xù)。第三殼體204具有在第二殼體203側(cè)開口且在另一側(cè)閉塞的中空形狀的內(nèi)側(cè)殼體20 和將其包圍的殼體外壁204b，利用該殼體外壁204b形成電動機(jī)210A的外廓。該第三殼體204將內(nèi)側(cè)殼體20 與殼體外壁204b之間形成為圖1所示的單元內(nèi)流路250，并與第二殼體203接合而將電動機(jī)210A收容在內(nèi)側(cè)殼體2(Ma。電動機(jī)210A利用裝入第二殼體203的軸承214和裝入第三殼體204的閉塞壁2(Mc中的軸承215，對具有轉(zhuǎn)子213的電動機(jī)驅(qū)動軸212在兩端進(jìn)行軸支承。電動機(jī)驅(qū)動軸212使一端側(cè)延伸至第二殼體203的齒輪收納室203a，在該收納室內(nèi)，與電動機(jī)驅(qū)動齒輪232固定。電動機(jī)210A與已述的電動機(jī)210在其結(jié)構(gòu)上并無改變，因此省略說明。收容電動機(jī)210A的第三殼體204作為電動機(jī)外廓，而且如圖9所示，使第二殼體203位于下方而重疊，在該狀態(tài)下，使制冷劑連通路177從殼體基體202及第二殼體203連續(xù)。這種情況下，第三殼體204使單元內(nèi)流路250沿著內(nèi)側(cè)殼體20 在圖中的下端側(cè)為分離的圓弧狀軌跡，在該單元內(nèi)流路250的一端側(cè)底部具備制冷劑連通路177，在單元內(nèi)流路250的另一端側(cè)具有制冷劑流出用的制冷劑通過孔178。該制冷劑通過孔178位于圖9中的紙面跟前側(cè)，在圖5中形成于閉塞壁2(Mc。而且，第三殼體204在殼體外壁204b的階梯部具備線纜底座209，將比該底座靠深處側(cè)的殼體內(nèi)部作為線纜圍繞區(qū)域。需要說明的是，在該電池輔機(jī)單元200A中，第一殼體至第三殼體的各殼體和殼體基體202均為鑄鋁制，通過夾隔密封構(gòu)件之后的螺栓固定而進(jìn)行一體化。另外，在電池輔機(jī)單元200A中，使用第一殼體至第三殼體的各殼體和殼體基體202將壓縮機(jī)130A和電動機(jī)210A等裝入、及使電動機(jī)驅(qū)動軸212與壓縮機(jī)130A的旋轉(zhuǎn)軸131相對之后將電動機(jī)210A與壓縮機(jī)130A相向配置、此時夾隔傳遞機(jī)構(gòu)230A等情況與電池輔機(jī)單元200相同。并且，在該電池輔機(jī)單元200A中，關(guān)于循環(huán)泵170A，在壓縮機(jī)130A的收容用的第一殼體201中并列收容了旋轉(zhuǎn)軸131和泵旋轉(zhuǎn)軸171之后，通過泵側(cè)從動齒輪173與電動機(jī)驅(qū)動齒輪232的嚙合，將電動機(jī)驅(qū)動力向循環(huán)泵170A傳遞。這些配置通過已述的殼體的接合來進(jìn)行。接下來，說明電池輔機(jī)單元200的車輛搭載的情況。圖10是圖3的對應(yīng)圖，是從車輛側(cè)方簡要地表示電池輔機(jī)單元200A的搭載的情況的說明圖，圖11是圖4的對應(yīng)圖，是從車輛上方簡要地表示電池輔機(jī)單元200A的搭載的情況的說明圖。如圖所示，在該實(shí)施例的電池輔機(jī)單元200A中，經(jīng)由固定支腿207而直接固定于燃料電池100之后，在相當(dāng)于車身20的前方的發(fā)動機(jī)罩20F的下方區(qū)域，與燃料電池100一起以傾斜搭載姿態(tài)搭載于燃料電池搭載車輛10A，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)罩20F的下方區(qū)域的有效利用。而且，使電池輔機(jī)單元200A位于比燃料電池100靠車輛前方側(cè)之后，將基礎(chǔ)部件102安裝在電池輔機(jī)單元200的相反側(cè)。此種搭載姿態(tài)下的制冷劑導(dǎo)出孔176的單元?dú)んw上方配置、制冷劑通過孔178及線纜底座209的配置等與已述的電池輔機(jī)單元200相同。在具有以上說明的結(jié)構(gòu)的電池輔機(jī)單元200A中，在電動機(jī)2IOA與壓縮機(jī)130A的相向配置等結(jié)構(gòu)方面與電池輔機(jī)單元200共通，因此能夠起到已述的效果。并且，在電池輔機(jī)單元200A中，將循環(huán)泵170A收容于壓縮機(jī)130A的收容用的第一殼體201和殼體基體202，省略了電池輔機(jī)單元200中的循環(huán)泵170的收容用的第四殼體205。而且，關(guān)于向循環(huán)泵170A的電動機(jī)驅(qū)動力傳遞，在傳遞機(jī)構(gòu)230A中，使泵側(cè)從動齒輪173與向壓縮機(jī)130A的動力傳遞用的從動齒輪233的嚙合對象即電動機(jī)驅(qū)動齒輪232嚙合。其結(jié)果是，在電池輔機(jī)單元200A中，能夠縮短相對的旋轉(zhuǎn)軸131和電動機(jī)驅(qū)動軸212的軸向的單元尺寸，從而能夠?qū)崿F(xiàn)單元的小型化。以上，利用實(shí)施例說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不局限于上述的實(shí)施例或變形例的實(shí)施方式，而在不脫離其內(nèi)容的范圍內(nèi)能夠以各種方式進(jìn)行實(shí)施。例如，在上述的實(shí)施例中，列舉將壓縮機(jī)130和電動機(jī)210相向配置等的電池輔機(jī)單元200與燃料電池100 一起搭載于車輛的情況為例進(jìn)行了說明，但也可以在除了燃料電池100、氣體供給用的壓縮機(jī)及電池冷卻用的循環(huán)泵之外還具有電動機(jī)的發(fā)電設(shè)施中適用。此外，也可以適用于包含需要?dú)怏w供給和冷卻的氣體消耗設(shè)備在內(nèi)的系統(tǒng)中。標(biāo)號說明10 10A...燃料電池搭載車輛20···車身20F...發(fā)動機(jī)罩40...燃料電池系統(tǒng)100...燃料電池102...基礎(chǔ)部件110...氫氣罐120...氫氣供給系統(tǒng)121...氫供給路徑122...循環(huán)路徑123...流量調(diào)整閥124...循環(huán)泵125...排出管路126...開閉閥130 130A...壓縮機(jī)131...旋轉(zhuǎn)軸132...軸承133...第一密封構(gòu)件134...第二密封構(gòu)件135...旋轉(zhuǎn)構(gòu)件137...吸入孔138...貫通孔139...通氣孔
140..空氣供給系統(tǒng)
141..氧供給路徑
142..放出路徑
143..排出流量調(diào)整閥
144..空氣濾清器
150..散熱器
152..風(fēng)扇
160..冷卻系統(tǒng)
161..循環(huán)路徑
162..旁通路徑
163..三通流量調(diào)整閥
170 170A...循環(huán)泵
171..泵旋轉(zhuǎn)軸
172..旋轉(zhuǎn)葉片
173..泵側(cè)從動齒輪
174..制冷劑吸入孔
176..制冷劑導(dǎo)出孔
176S. 栓
177..制冷劑連通路
178..制冷劑通過孔
180..泵室
190..中間冷卻器部分
191..前端側(cè)筒狀體
192..填料
193..保持環(huán)
194..罩板
200 200A...電池輔機(jī)單元
201. ·第一殼體
201a..內(nèi)部支承壁
201b. 壓縮機(jī)收容室
201c..中間冷卻器收納室
201d..連通孑L
202. ·殼體基體
202a..齒輪收納室
203. ·第二殼體
203a..齒輪收納室
204. ·第三殼體
204a. 內(nèi)側(cè)殼體
204b..殼體外壁0161]204c...閉塞壁0162]205. ·.第四殼體0163]207. ·.固定支腿0164]209. ·.線纜底座0165]210 -21 OA. · ·電動機(jī)0166]212. ·.電動機(jī)驅(qū)動軸0167]213. · 轉(zhuǎn)子0168]214 -215...軸承0169]216. ·.電動機(jī)密封構(gòu)件0170]217. ·.感應(yīng)線圈0171]218. ·.環(huán)狀體0172]219. ·.排水孔0173]220. ·.第三密封構(gòu)件0174]230 -230A. · ·傳遞機(jī)構(gòu)0175]231. ·.同步齒輪0176]232. ·.電動機(jī)驅(qū)動齒輪0177]233. ·.從動齒輪0178]250. ·.單元內(nèi)流路0179]300. ·.控制裝置0180]310. ·.油門0181]TM...變速器0182]Fff. · ·前輪0183]FffS...前輪驅(qū)動軸
權(quán)利要求
1.一種氣體消耗系統(tǒng)，具有氣體供給系統(tǒng)，向氣體消耗設(shè)備供給氣體；和冷卻系統(tǒng)， 將所述氣體消耗設(shè)備作為制冷劑通過路徑而使制冷劑循環(huán)，并通過所述制冷劑來實(shí)現(xiàn)所述氣體消耗設(shè)備的冷卻，所述氣體消耗系統(tǒng)具備氣體供給設(shè)備，包含于所述氣體供給系統(tǒng)，并具有為了供給氣體而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動構(gòu)件；制冷劑供給設(shè)備，包含于所述冷卻系統(tǒng)，并具有為了制冷劑循環(huán)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動構(gòu)件；和電動機(jī)，作為所述氣體供給設(shè)備及所述制冷劑供給設(shè)備共用的驅(qū)動源，使所述電動機(jī)和所述氣體供給設(shè)備夾隔將該電動機(jī)的驅(qū)動カ傳遞至所述氣體供給設(shè)備的傳遞機(jī)構(gòu)以所述電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動軸與所述氣體供給設(shè)備的所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動構(gòu)件相對的方式相向配置，以將電動機(jī)驅(qū)動カ從所述電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動軸直接或經(jīng)由所述傳遞機(jī)構(gòu)傳遞至所述制冷劑供給設(shè)備的方式配置所述制冷劑供給設(shè)備。
2.ー種燃料電池系統(tǒng)，具有燃料電池，消耗供給來的燃料氣體和含氧的氧化氣體而進(jìn)行發(fā)電；各氣體的供給系統(tǒng)；和冷卻系統(tǒng)，將燃料電池作為制冷劑通過路徑而使制冷劑循環(huán)，并通過所述制冷劑來實(shí)現(xiàn)所述燃料電池的冷卻，所述燃料電池系統(tǒng)具備氣體供給設(shè)備，包含于所述氧化氣體的供給系統(tǒng)即氧化氣體供給系統(tǒng)，并具有為了供給所述氧化氣體而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動構(gòu)件；制冷劑供給設(shè)備，包含于所述冷卻系統(tǒng)，并具有為了制冷劑循環(huán)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動構(gòu)件；和電動機(jī)，作為所述氣體供給設(shè)備及所述制冷劑供給設(shè)備共用的驅(qū)動源，使所述電動機(jī)和所述氣體供給設(shè)備夾隔將該電動機(jī)的驅(qū)動カ傳遞至所述氣體供給設(shè)備的傳遞機(jī)構(gòu)以所述電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動軸與所述氣體供給設(shè)備的所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動構(gòu)件相對的方式相向配置，以將電動機(jī)驅(qū)動カ從所述電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動軸直接或經(jīng)由所述傳遞機(jī)構(gòu)傳遞至所述制冷劑供給設(shè)備的方式配置所述制冷劑供給設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，驅(qū)動所述電動機(jī)旋轉(zhuǎn)以使所述制冷劑供給設(shè)備成為制冷劑循環(huán)所要求的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀況，將所述電動機(jī)驅(qū)動カ傳遞至所述制冷劑供給設(shè)備，所述傳遞機(jī)構(gòu)經(jīng)過所述電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的加速調(diào)整，使所述氣體供給設(shè)備成為氧化氣體供給所要求的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動狀況。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，還包括具有支腿的殼體，將夾隔所述傳遞機(jī)構(gòu)而相向配置的所述電動機(jī)和所述氣體供給設(shè)備與所述制冷劑供給設(shè)備一起收容于該殼體，將所述殼體經(jīng)由所述支腿固定于所述燃料電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，在包圍所述電動機(jī)的所述殼體的電動機(jī)包圍周壁具有通過所述制冷劑供給設(shè)備的制冷劑的殼體內(nèi)流路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，在所述殼體內(nèi)流路形成有被堵塞的制冷劑導(dǎo)出孔，在所述殼體被固定于所述殼體的固定部位的狀況下，該制冷劑導(dǎo)出孔位于殼體上方側(cè)。
7.—種車輛，其中，搭載有權(quán)利要求2至6中任一項(xiàng)所述的燃料電池系統(tǒng)時，將所述電動機(jī)的電動機(jī)驅(qū)動軸、所述制冷劑供給設(shè)備的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸及所述氣體供給設(shè)備的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸沿著車寬方向排列，并將所述燃料電池、所述電動機(jī)、所述制冷劑供給設(shè)備及所述氣體供給設(shè)備搭載在車輛的發(fā)動機(jī)罩的下方的發(fā)動機(jī)罩下方區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛，其中，在所述發(fā)動機(jī)罩下方區(qū)域，以所述電動機(jī)的外廓占據(jù)車輛前方側(cè)的方式搭載所述燃料電池系統(tǒng)。
全文摘要
燃料電池系統(tǒng)使氣體供給用的壓縮機(jī)(130)和電動機(jī)(210)在使電動機(jī)驅(qū)動軸(212)與壓縮機(jī)(130)的旋轉(zhuǎn)軸(131)相對的基礎(chǔ)上夾隔傳遞機(jī)構(gòu)(230)而相向配置。通過采用此種相向配置，能使電動機(jī)(210)和壓縮機(jī)(130)這兩者無意地僅分離夾隔傳遞機(jī)構(gòu)(230)所需的量。此外，在制冷劑供給用的循環(huán)泵(170)的配置中，向該循環(huán)泵(170)的電動機(jī)驅(qū)動力傳遞從電動機(jī)驅(qū)動軸(212)直接或經(jīng)由傳遞機(jī)構(gòu)(230)進(jìn)行。
文檔編號B60K8/00GK102575660SQ20108004364
公開日2012年7月11日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者正木大輔 申請人:豐田自動車株式會社