特開 2022-85305 燃料電池用渦流式ポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022085305

(43)【公開日】2022-06-08

(54)【発明の名称】燃料電池用渦流式ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 23/00 20060101AFI20220601BHJP

   H01M 8/04 20160101ALI20220601BHJP

   H01M 8/04089 20160101ALI20220601BHJP

【ＦＩ】

F04D23/00 D

F04D23/00 G

H01M8/04 N

H01M8/04089

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020196921

(22)【出願日】2020-11-27

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼荷 直樹

(72)【発明者】

【氏名】吉田 将也

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 健児

(72)【発明者】

【氏名】福山 了介

(72)【発明者】

【氏名】正木 大輔

【テーマコード（参考）】

3H130

5H127

【Ｆターム（参考）】

3H130AA12

3H130AB07

3H130AB13

3H130AB22

3H130AB55

3H130AC13

3H130BA68A

3H130BA68C

3H130BA73A

3H130BA73C

3H130CB01

3H130CB05

3H130CB09

3H130DA02X

3H130DD01Z

3H130DJ01X

3H130EB01C

3H130EC08Z

3H130EC17Z

5H127AB04

5H127BA02

5H127BA22

5H127BA28

5H127BA57

5H127BA58

5H127BB02

5H127EE18

(57)【要約】

【課題】燃料電池が低出力のときには、燃料電池からのオフガスを効率良く昇圧することができるとともに、燃料電池が高出力のときには、燃料電池からのオフガスの圧力損失を抑制すること。
【解決手段】移動板４０の回転板３０に向かう移動は、回転軸の回転に伴うオフガスの傾斜したブレード４１への押圧力により行われ、移動板４０の回転板３０から離れる移動は、回転軸の回転を所定の回転数以下とすることで、回転軸の回転に伴うオフガスの傾斜したブレード４１への押圧力を低下させることで行われる。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸と、
前記回転軸と一体的に回転するとともに、前記回転軸の回転軸心周りに環状に形成される凹部を有する回転板と、
前記凹部と対向しつつ前記回転板と共にポンプ室を区画する区画部、前記ポンプ室に燃料電池からのオフガスを吸入するための吸入口、及び前記ポンプ室内の前記オフガスを吐出するための吐出口を有する固定壁と、
前記ポンプ室内に前記回転軸心周りに放射状に配置されるとともに前記回転板と一体的に回転する複数のブレードと、を備えている燃料電池用渦流式ポンプであって、
前記回転板には、前記凹部の底壁を貫通する複数のスリットが形成されており、
前記ブレードは、前記ポンプ室の外において共通の移動板から前記回転軸の回転方向へ傾斜して立設されるとともに、前記スリットに嵌挿されており、
前記移動板は、前記スリット及び前記ブレードを介して前記回転軸と一体的に回転され、前記回転板に対して前記回転軸心の方向に移動可能に前記回転軸に挿通されるとともに移動量を当接規制する規制部を備え、
前記ブレードは、前記移動板の前記回転板に対する移動に応じて、前記スリットからの突出量が変化され、前記規制部により移動量が規制されても前記スリットとの係合が維持され、
前記移動板の前記回転板に向かう移動は、前記回転軸の回転に伴う前記オフガスの傾斜した前記ブレードへの押圧力により行われ、前記移動板の前記回転板から離れる移動は、前記回転軸の回転を所定の回転数以下とすることで前記押圧力を低下させることで行われることを特徴とする燃料電池用渦流式ポンプ。

【請求項2】

前記移動板の前記回転板に向かう方向へ前記移動板を付勢する付勢部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用渦流式ポンプ。

【請求項3】

前記付勢部材は、前記回転軸心周りに設けられた環状のゴム部材であることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池用渦流式ポンプ。

【請求項4】

前記回転軸心の方向は、重力方向に一致していることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池用渦流式ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池用渦流式ポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池からのオフガスを吸入して吐出する燃料電池用渦流式ポンプが、例えば特許文献１に開示されている。このような燃料電池用渦流式ポンプは、回転軸と、回転軸と一体的に回転する回転板と、を備えている。回転板は、回転軸の回転軸心周りに環状に形成される凹部を有している。また、燃料電池用渦流式ポンプは、回転板の凹部と対向しつつ回転板と共にポンプ室を区画する区画部、ポンプ室に燃料電池からのオフガスを吸入するための吸入口、及びポンプ室内のオフガスを吐出するための吐出口を有する固定壁を備えている。さらに、燃料電池用渦流式ポンプは、ポンプ室内に回転軸の回転軸心周りに放射状に配置される複数のブレードを備えている。複数のブレードは、回転板と一体的に回転する。そして、回転軸の回転に伴って、回転板及び複数のブレードが回転することにより、吸入口に吸入された燃料電池からのオフガスは、ポンプ室内で渦巻くように流れることにより昇圧されて、吐出口から吐出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－２４７４２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、燃料電池が低出力のときは、燃料電池からのオフガスの圧力が低い。したがって、燃料電池用渦流式ポンプにおいては、回転軸を回転させて、回転板及び複数のブレードを回転させ、吸入口に吸入された燃料電池からのオフガスを、ポンプ室内で効率良く昇圧して、吐出口から吐出することが求められる。燃料電池からのオフガスをポンプ室内で効率良く昇圧するためには、ポンプ室内において各ブレードがある程度の高さを有している必要がある。言い換えれば、各ブレードと区画部との間の隙間をある程度小さくしておく必要がある。

【0005】

一方で、燃料電池が高出力のときは、燃料電池からのオフガスの圧力が高い。したがって、燃料電池が高出力のときに、吸入口に吸入される燃料電池からのオフガスの圧力は高くなっている。よって、燃料電池用渦流式ポンプにおいては、回転軸を回転させて、回転板及び複数のブレードを回転させ、吸入口に吸入された燃料電池からのオフガスを、ポンプ室内で昇圧するといった必要が無い。このとき、ポンプ室内において各ブレードがある程度長いと、言い換えれば、各ブレードと区画部との間の隙間が小さいと、吸入口に吸入された燃料電池からのオフガスが、各ブレードに衝突することでポンプ室を通過し難いため、ポンプ室内を通過して吐出口に至るまでにオフガスの圧力損失が生じてしまい、吐出口から吐出されるオフガスの圧力が低下してしまう虞がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する燃料電池用渦流式ポンプは、回転軸と、前記回転軸と一体的に回転するとともに、前記回転軸の回転軸心周りに環状に形成される凹部を有する回転板と、前記凹部と対向しつつ前記回転板と共にポンプ室を区画する区画部、前記ポンプ室に燃料電池からのオフガスを吸入するための吸入口、及び前記ポンプ室内の前記オフガスを吐出するための吐出口を有する固定壁と、前記ポンプ室内に前記回転軸心周りに放射状に配置されるとともに前記回転板と一体的に回転する複数のブレードと、を備えている燃料電池用渦流式ポンプであって、前記回転板には、前記凹部の底壁を貫通する複数のスリットが形成されており、前記ブレードは、前記ポンプ室の外において共通の移動板から前記回転軸の回転方向へ傾斜して立設されるとともに、前記スリットに嵌挿されており、前記移動板は、前記スリット及び前記ブレードを介して前記回転軸と一体的に回転され、前記回転板に対して前記回転軸心の方向に移動可能に前記回転軸に挿通されるとともに移動量を当接規制する規制部を備え、前記ブレードは、前記移動板の前記回転板に対する移動に応じて、前記スリットからの突出量が変化され、前記規制部により移動量が規制されても前記スリットとの係合が維持され、前記移動板の前記回転板に向かう移動は、前記回転軸の回転に伴う前記オフガスの傾斜した前記ブレードへの押圧力により行われ、前記移動板の前記回転板から離れる移動は、前記回転軸の回転を所定の回転数以下とすることで前記押圧力を低下させることで行われる。

【0007】

燃料電池が低出力のときは、燃料電池からのオフガスの圧力が低い。このため、燃料電池用渦流式ポンプにおいては、回転軸と一体的に回転板を回転させて、つまり、回転軸の回転数を上昇させて、移動板を、スリット及びブレードを介して回転軸と一体的に回転させ、吸入口に吸入された燃料電池からのオフガスを、ポンプ室内で効率良く昇圧して、吐出口から吐出することが求められる。このとき、ポンプ室の外において共通の移動板から回転軸の回転方向へ傾斜して立設される各ブレードにおける回転板の凹部の底壁側の面に対して、ポンプ室内のオフガスの圧力が作用するため、オフガスが各ブレードを区画部に向けて押圧する力が各ブレードに作用する。回転軸の回転数が高いほど、この押圧力は大きくなる。回転軸の回転数が所定値よりも高いと、この押圧力により、移動板が、回転板に向かう方向に移動する。その結果、各ブレードが区画部に接近するため、各ブレードと区画部との間の隙間を小さくすることができ、吸入口に吸入された燃料電池からのオフガスを、ポンプ室内で効率良く昇圧して、吐出口から吐出することができる。したがって、燃料電池が低出力のときには、燃料電池からのオフガスを効率良く昇圧することができる。

【0008】

一方で、燃料電池が高出力のときは、燃料電池からのオフガスの圧力が高い。したがって、燃料電池が高出力のときに、吸入口に吸入される燃料電池からのオフガス、ひいてはポンプ室内の圧力は高くなっている。よって、燃料電池用渦流式ポンプにおいては、回転軸を回転させて、回転板及び複数のブレードを回転させ、吸入口に吸入された燃料電池からのオフガスを、ポンプ室内で昇圧するといった必要が無い。したがって、回転軸の回転数を低下させている。このとき、ブレードの先端面にポンプ室内のオフガスの圧力が作用するため、オフガスが各ブレードを区画部とは反対側に向けて押圧する力が各ブレードに作用している。回転軸の回転数は先述の所定値より低いため、オフガスが各ブレードを区画部に向けて押圧する力は低下して、オフガスが各ブレードを区画部とは反対側に向けて押圧する力を下回る。これにより、移動板が、回転板から離れる方向に移動する。その結果、各ブレードが区画部に対して離間するため、各ブレードと区画部との間の隙間を大きくすることができ、吸入口に吸入された燃料電池からのオフガスが、ポンプ室を通過し易くなり、ポンプ室内を通過して吐出口に至るまでにオフガスの圧力損失が生じてしまうことが抑制される。以上により、燃料電池が低出力のときには、燃料電池からのオフガスを効率良く昇圧することができるとともに、燃料電池が高出力のときには、燃料電池からのオフガスの圧力損失を抑制することができる。

【0009】

上記燃料電池用渦流式ポンプにおいて、前記移動板の前記回転板に向かう方向へ前記移動板を付勢する付勢部材を備えているとよい。
これによれば、ポンプ室の外において共通の移動板から回転軸の回転方向へ傾斜して立設される各ブレードにおける回転板の凹部の底壁側の面に対して作用するポンプ室内のオフガスからの抵抗に加えて、付勢部材の付勢力によって、移動板が、回転板に向かう方向に移動する。したがって、燃料電池からのオフガスの流量が少なくても、移動板を、回転板に向かう方向に移動させ易くすることができる。

【0010】

上記燃料電池用渦流式ポンプにおいて、前記付勢部材は、前記回転軸心周りに設けられた環状のゴム部材であるとよい。回転軸の回転軸心周りに設けられた環状のゴム部材は、移動板の回転板に向かう方向へ移動板を付勢する付勢部材として好適である。

【0011】

上記燃料電池用渦流式ポンプにおいて、前記回転軸心の方向は、重力方向に一致しているとよい。
これによれば、移動板を、回転板に対して、回転軸の回転軸心の方向に自重で移動させることができるため、移動板における回転板に対する回転軸の回転軸心の方向の移動をスムーズに行うことができる。

【発明の効果】

【0012】

この発明によれば、燃料電池が低出力のときには、燃料電池からのオフガスを効率良く昇圧することができるとともに、燃料電池が高出力のときには、燃料電池からのオフガスの圧力損失を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態における燃料電池システムを示す模式図。

【図2】燃料電池用渦流式ポンプを示す側断面図。

【図3】燃料電池用渦流式ポンプの分解斜視図。

【図4】回転板及び移動板を示す斜視図。

【図5】燃料電池用渦流式ポンプの一部分を拡大して示す断面図。

【図6】図５における６－６線断面図。

【図7】移動板が回転板に対して回転軸の回転軸心の方向で離れる方向に移動した状態を示す断面図。

【図8】図７における８－８線断面図。

【図9】別の実施形態における燃料電池用渦流式ポンプの一部分を拡大して示す断面図。

【図10】移動板が回転板に対して回転軸の回転軸心の方向で離れる方向に移動した状態を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、燃料電池用渦流式ポンプを具体化した一実施形態を図１～図８にしたがって説明する。本実施形態の燃料電池用渦流式ポンプは、燃料電池システムに組み込まれている。燃料電池システムは、燃料電池自動車に搭載されている。

【0015】

図１に示すように、燃料電池システム１０は、燃料電池用渦流式ポンプ１１と、燃料電池１２と、水素タンク１３と、インジェクタ１４と、を備えている。燃料電池１２は、図示しない酸素供給部から供給される酸素と、水素タンク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（直流電流）を発生する。

【0016】

水素タンク１３とインジェクタ１４とは、第１配管１５を介して接続されている。インジェクタ１４と燃料電池１２とは、第２配管１６を介して接続されている。燃料電池１２と燃料電池用渦流式ポンプ１１とは、第３配管１７を介して接続されている。燃料電池用渦流式ポンプ１１とインジェクタ１４とは、第４配管１８を介して接続されている。

【0017】

水素タンク１３からの水素ガスは、第１配管１５、インジェクタ１４、及び第２配管１６を介して燃料電池１２に供給される。燃料電池１２で使用されなかった水素ガスを含むオフガスは、燃料電池１２から第３配管１７内に排出される。そして、燃料電池１２から第３配管１７内に排出されたオフガスは、第３配管１７内を流れて燃料電池用渦流式ポンプ１１に吸入される。燃料電池用渦流式ポンプ１１に吸入されたオフガスは、燃料電池用渦流式ポンプ１１から第４配管１８内に吐出される。そして、燃料電池用渦流式ポンプ１１から第４配管１８内に吐出されたオフガスは、第４配管１８内を流れてインジェクタ１４に還流され、水素タンク１３からの水素ガスと共に、インジェクタ１４及び第２配管１６を介して燃料電池１２に再び供給される。

【0018】

燃料電池システム１０は、制御装置１９を備えている。制御装置１９は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）を備えている。また、制御装置１９は、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等により構成されるメモリを備えている。さらに、制御装置１９は、タイマカウンタ、入力インターフェース、出力インターフェース等を備えている。

【0019】

制御装置１９は、インジェクタ１４と電気的に接続されている。そして、制御装置１９は、インジェクタ１４の駆動を制御することにより、インジェクタ１４から第２配管１６を介して燃料電池１２に供給される水素ガスの供給量を制御する。制御装置１９は、例えば、燃料電池１２の発電量の目標値が大きいほど、インジェクタ１４から第２配管１６を介して燃料電池１２に供給される水素ガスの供給量が大きくなるように、インジェクタ１４の駆動を制御する。一方で、制御装置１９は、例えば、燃料電池１２の発電量の目標値が小さいほど、インジェクタ１４から第２配管１６を介して燃料電池１２に供給される水素ガスの供給量が小さくなるように、インジェクタ１４の駆動を制御する。これにより、燃料電池１２の発電量が目標値となるように、燃料電池１２の発電量、すなわち、燃料電池１２の出力が制御される。

【0020】

燃料電池１２の発電量の目標値が予め設定された所定値未満のとき、つまり、燃料電池１２が低出力のときは、燃料電池１２からのオフガスの圧力は低くなっている。一方で、燃料電池１２の発電量の目標値が予め設定された所定値以上のとき、つまり、燃料電池１２が高出力のときは、燃料電池１２からのオフガスの圧力は高くなっている。

【0021】

図２及び図３に示すように、燃料電池用渦流式ポンプ１１のハウジング２０は、第１ハウジング部材２１と、第２ハウジング部材２２と、を有している。第１ハウジング部材２１は、板状の第１端壁２１ａと、第１端壁２１ａの外周部から円筒状に立設される第１周壁２１ｂと、を有している。第１周壁２１ｂは、第１端壁２１ａにおける厚み方向の一方に位置する端面２１１ａから立設されている。第１端壁２１ａの端面２１１ａは、平坦面状である。第１端壁２１ａの中央部には、挿通孔２１ｈが形成されている。挿通孔２１ｈは、円孔状である。挿通孔２１ｈは、第１端壁２１ａを厚み方向に貫通している。

【0022】

第２ハウジング部材２２は、板状の第２端壁２２ａと、第２端壁２２ａの外周部から円筒状に立設される第２周壁２２ｂと、を有している。第２周壁２２ｂは、第２端壁２２ａにおける厚み方向の一方に位置する端面２２１ａから立設されている。第２端壁２２ａの端面２２１ａは、平坦面状である。第２ハウジング部材２２は、第２周壁２２ｂの先端部が第１ハウジング部材２１の第１周壁２１ｂの先端部に突き合わさった状態で、第１ハウジング部材２１に接合されている。そして、第１ハウジング部材２１の第１端壁２１ａ及び第１周壁と、第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａ及び第２周壁２２ｂとによって、収容室２３が区画されている。

【0023】

燃料電池用渦流式ポンプ１１は、回転軸２４と、回転軸２４を回転させるモータ２５と、を備えている。回転軸２４の回転軸心の方向は、重力方向Ｚに一致している。したがって、本実施形態の燃料電池用渦流式ポンプ１１は、回転軸２４の回転軸心の方向が、重力方向Ｚに一致するように、燃料電池自動車に搭載されている。

【0024】

回転軸２４は、第２ハウジング部材２２の挿通孔２１ｈに挿通されている。回転軸２４の第１端部は、挿通孔２１ｈを介して収容室２３内に突出している。回転軸２４と挿通孔２１ｈとの間には、ベアリング２６が設けられている。ベアリング２６は、回転軸２４を回転可能に支持している。モータ２５は、回転軸２４の第２端部に設けられている。回転軸２４は、モータ２５の駆動に基づいて回転する。

【0025】

制御装置１９は、モータ２５に電気的に接続されている。制御装置１９は、燃料電池１２の出力に基づいて、モータ２５の駆動を制御する。制御装置１９には、例えば、燃料電池１２の発電量の目標値が予め設定された所定値未満のとき、つまり、燃料電池１２が低出力のときは、モータ２５を駆動させて、回転軸２４を回転させるプログラムが予め記憶されている。なお、制御装置１９は、燃料電池１２の発電量の目標値が小さくなるほど、モータ２５の回転数が大きくなるように、モータ２５の駆動を制御する。一方で、制御装置１９には、例えば、燃料電池１２の発電量の目標値が予め設定された所定値以上のとき、つまり、燃料電池１２が高出力のときは、モータ２５の駆動を停止させ、回転軸２４の回転を停止させるプログラムが予め記憶されている。

【0026】

燃料電池用渦流式ポンプ１１は、回転板３０と、移動板４０と、ゴム部材５０と、滑り受け部材５１と、を備えている。回転板３０、移動板４０、ゴム部材５０、及び滑り受け部材５１は、収容室２３内に収容されている。

【0027】

回転板３０は、円板状である。回転板３０の中央部には、取付孔３０ｈが形成されている。取付孔３０ｈは、円孔状である。取付孔３０ｈは、回転板３０を厚み方向に貫通している。回転軸２４の第１端部は、取付孔３０ｈの内周面に圧入されている。したがって、回転板３０は、回転軸２４の第１端部に連結されている。回転板３０は、回転軸２４と一体的に回転する。

【0028】

回転板３０は、凹部３１を有している。凹部３１は、回転板３０における厚み方向の一方に位置する第１端面３０１に形成されている。第１端面３０１は平坦面状である。凹部３１は、取付孔３０ｈを取り囲むように環状に延びている。したがって、凹部３１は、回転板３０の第１端面３０１に、回転軸２４の回転軸心周りに環状に形成されている。凹部３１の底面は、回転板３０の第１端面３０１から遠ざかる方向へ凹む湾曲面である。また、回転板３０における厚み方向の他方に位置する第２端面３０２は、平坦面状である。

【0029】

回転板３０は、回転板３０の第１端面３０１が第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａの端面２２１ａと対向した状態で、収容室２３内に収容されている。回転板３０の厚み方向と第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａの厚み方向とは一致している。回転板３０の第１端面３０１は、第２端壁２２ａの端面２２１ａに面接触している。よって、回転板３０は、収容室２３内で回転する際に、第２端壁２２ａに対して摺動する。したがって、第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａは、回転板３０と摺動可能である。

【0030】

第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａは、凹部３１と対向しつつ回転板３０と共にポンプ室２７を区画する区画部として機能している。第２端壁２２ａは、凹部３１に沿って延びる閉塞凹部２２ｃを有している。閉塞凹部２２ｃは、第２端壁２２ａの端面２２１ａに形成されている。閉塞凹部２２ｃは、凹部３１の周方向で略１周延びている。閉塞凹部２２ｃは、第２端壁２２ａの厚み方向で凹部３１に重なっている。したがって、閉塞凹部２２ｃと凹部３１とは連通している。ポンプ室２７は、閉塞凹部２２ｃと凹部３１とによって区画されている。したがって、ポンプ室２７は、凹部３１の周方向で略１周延びている。閉塞凹部２２ｃの底面は、第２端壁２２ａの端面２２１ａから遠ざかる方向へ凹む湾曲面である。

【0031】

第２ハウジング部材２２は、吸入口２８及び吐出口２９を有している。吸入口２８及び吐出口２９は、第２端壁２２ａに形成されている。吸入口２８及び吐出口２９は、第２端壁２２ａを厚み方向に貫通している。吸入口２８は、閉塞凹部２２ｃの周方向の一端に連通している。吐出口２９は、閉塞凹部２２ｃの周方向の他端に連通している。したがって、吸入口２８は、ポンプ室２７の周方向の一端に連通しており、吐出口２９は、ポンプ室２７の周方向の他端に連通している。

【0032】

吸入口２８は、第３配管１７に接続されている。吸入口２８は、第３配管１７からのオフガスをポンプ室２７に吸入する。したがって、吸入口２８は、ポンプ室２７に燃料電池１２からのオフガスを吸入する。吐出口２９は、第４配管１８に接続されている。そして、吐出口２９は、ポンプ室２７内のオフガスを第４配管１８に吐出する。したがって、第２ハウジング部材２２は、回転板３０と摺動可能であるとともに、凹部３１と共にポンプ室２７を区画する区画部として機能する第２端壁２２ａ、吸入口２８、及び吐出口２９を有する固定壁である。

【0033】

図４及び図５に示すように、移動板４０は、円板状である。移動板４０の外径は、回転板３０の外径と同じである。移動板４０の中央部には、貫通孔４０ｈが形成されている。貫通孔４０ｈは、円孔状である。貫通孔４０ｈは、移動板４０を厚み方向に貫通している。貫通孔４０ｈの内径は、取付孔３０ｈの内径よりも大きい。回転軸２４の第１端部は、貫通孔４０ｈの内側を通過している。したがって、回転軸２４の外周面と貫通孔４０ｈの内周面との間には、隙間が形成されている。

【0034】

移動板４０は、収容室２３内において、回転板３０よりも第１ハウジング部材２１の第１端壁２１ａ寄りに配置されている。したがって、移動板４０は、ポンプ室２７の外に配置されている。移動板４０の厚み方向は、回転板３０の厚み方向に一致している。移動板４０における厚み方向の一方に位置する第１端面４０１は、平坦面状である。移動板４０における厚み方向の他方に位置する第２端面４０２は、平坦面状である。移動板４０は、移動板４０の第１端面４０１が回転板３０の第２端面３０２に対向するように収容室２３内に配置されている。

【0035】

図３に示すように、移動板４０には、複数のブレード４１が立設されている。複数のブレード４１は、薄板平板状である。複数のブレード４１は、移動板４０の第１端面４０１から立設されている。複数のブレード４１は、移動板４０の第１端面４０１において、貫通孔４０ｈ周りに放射状に配置されている。

【0036】

図６に示すように、複数のブレード４１は、移動板４０の第１端面４０１に対して、所定の角度θ分だけ傾いた状態で移動板４０の第１端面４０１から立設されている。複数のブレード４１における移動板４０の第１端面４０１に対する傾き方向は、全て同一方向である。なお、図６は、燃料電池用渦流式ポンプ１１の一部分を、凹部３１の周方向で切断した状態を示している。

【0037】

回転板３０には、複数のスリット３２が形成されている。複数のスリット３２は、凹部３１の底壁３１ａを貫通している。各スリット３２は、各ブレード４１が通過可能に形成されている。各スリット３２は、回転板３０の第２端面３０２に対して、所定の角度θ分だけ傾いた状態で、第２端面３０２から凹部３１の底面に向けて延びている。

【0038】

複数のブレード４１のそれぞれは、複数のスリット３２のそれぞれに嵌挿され、回転軸２４の回転方向へ傾いた状態でポンプ室２７内に突出している。したがって、ブレード４１は、ポンプ室２７の外において共通の移動板４０から回転軸２４の回転方向へ傾斜して立設されている。なお、回転軸２４の回転方向を矢印Ｒで示している。複数のブレード４１は、凹部３１の底壁３１ａから第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａに向かって突出してポンプ室２７内に配置されている。複数のブレード４１は、ポンプ室２７内に回転軸２４の回転軸心周りに放射状に配置されている。移動板４０は、回転板３０に対して、回転軸２４の回転軸心の方向に接離可能な状態で組み付けられているとともに、且つ複数のブレード４１と複数のスリット３２との係合により、一体的に回転可能に組み付けられている。移動板４０は、スリット３２及びブレード４１を介して回転軸２４と一体的に回転され、回転板３０に対して回転軸２４の回転軸心の方向に移動可能に回転軸２４に挿通されている。複数のブレード４１は、回転板３０と一体的に回転する。

【0039】

図３及び図５に示すように、滑り受け部材５１は、円板状である。滑り受け部材５１は、収容室２３内において、移動板４０よりも第１ハウジング部材２１の第１端壁２１ａ寄りに配置されている。滑り受け部材５１の中央部には、取付孔５１ｈが形成されている。取付孔５１ｈは、円孔状である。取付孔５１ｈは、滑り受け部材５１を厚み方向に貫通している。回転軸２４の第１端部は、取付孔５１ｈの内周面に圧入されている。したがって、滑り受け部材５１は、回転軸２４の第１端部に連結されている。滑り受け部材５１は、回転軸２４と一体的に回転する。滑り受け部材５１は、ゴム部材５０を位置決めする環状の位置決め凹部５１ａを有している。位置決め凹部５１ａは、滑り受け部材５１における第１ハウジング部材２１の第１端壁２１ａとは反対側の面に形成されている。

【0040】

ゴム部材５０は、円環状である。ゴム部材５０は、位置決め凹部５１ａに嵌め込まれた状態で、移動板４０と滑り受け部材５１との間に介在されている。ゴム部材５０は、移動板４０の第２端面４０２に密着している。ゴム部材５０は、滑り受け部材５１に密着している。ゴム部材５０は、回転軸２４の回転軸心周りに設けられている。

【0041】

ゴム部材５０は、移動板４０が、回転板３０に対して離れる方向へ移動しようとすると、移動板４０と滑り受け部材５１との間で押し潰され、移動板４０における回転板３０に対して離れる方向への移動を許容する。一方で、ゴム部材５０は、移動板４０と滑り受け部材５１との間で押し潰される前の原形状に復帰しようとすることにより、回転板３０に向けて接近する方向へ移動板４０を付勢する。したがって、ゴム部材５０は、移動板４０の回転板３０に向かう方向へ移動板４０を付勢する付勢部材である。

【0042】

次に、本実施形態の作用について説明する。
上記構成の燃料電池用渦流式ポンプ１１において、モータ２５が駆動して、回転軸２４が回転すると、回転軸２４と一体的に回転板３０が回転する。すると、移動板４０及び複数のブレード４１が、回転板３０と一体的に回転する。そして、回転軸２４の回転に伴って、回転板３０及び複数のブレード４１が回転することにより、吸入口２８に吸入された燃料電池１２からのオフガスが、ポンプ室２７内で渦巻くように流れることにより昇圧されて、吐出口２９から吐出される。

【0043】

ここで、燃料電池１２が低出力のときは、燃料電池１２からのオフガスの圧力が低い。このため、燃料電池用渦流式ポンプ１１においては、回転軸２４と一体的に回転板３０を回転させて、つまり、回転軸２４の回転数を上昇させて、移動板４０を、スリット３２及びブレード４１を介して回転軸２４と一体的に回転させ、吸入口２８に吸入された燃料電池１２からのオフガスを、ポンプ室２７内で効率良く昇圧して、吐出口２９から吐出することが求められる。

【0044】

図６に示すように、ポンプ室２７の外において共通の移動板４０から回転軸２４の回転方向へ傾斜して立設される各ブレード４１における回転板３０の凹部３１の底壁３１ａ側の面４１ａに対して、図６において矢印Ｆ１で示すように、ポンプ室２７内のオフガスの圧力が作用する。このため、図６において矢印Ｆ２で示すように、オフガスが各ブレード４１を第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａに向けて押圧する力が各ブレード４１に作用する。回転軸２４の回転数が高いほど、この押圧力は大きくなる。回転軸２４の回転数が所定値よりも高いと、この押圧力により、移動板４０が、回転板３０に向かう方向に移動する。このように、移動板４０の回転板３０に向かう移動は、回転軸２４の回転に伴うオフガスの傾斜したブレード４１への押圧力により行われる。移動板４０は、移動板４０の第１端面４０１が回転板３０の第２端面３０２に当接すると、回転板３０に向かう方向への移動が規制される。

【0045】

また、ゴム部材５０の付勢力によっても、移動板４０が、回転板３０に向かう方向に移動する。その結果、各ブレード４１が第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａに接近するため、各ブレード４１と第２端壁２２ａとの間の隙間が小さくなり、吸入口２８に吸入された燃料電池１２からのオフガスが、ポンプ室２７内で効率良く昇圧され、吐出口２９から吐出される。

【0046】

一方で、燃料電池１２が高出力のときは、燃料電池１２からのオフガスの圧力が高い。したがって、燃料電池１２が高出力のときに、吸入口２８に吸入される燃料電池１２からのオフガス、ひいてはポンプ室２７内の圧力は高くなっている。よって、燃料電池用渦流式ポンプ１１においては、回転軸２４を回転させて、回転板３０及び複数のブレード４１を回転させ、吸入口２８に吸入された燃料電池１２からのオフガスを、ポンプ室２７内で昇圧するといった必要が無い。したがって、本実施形態では、燃料電池１２が高出力のときには、モータ２５の駆動を停止させ、回転軸２４の回転を停止させる。つまり、回転軸２４の回転数を低下させている。

【0047】

図７及び図８に示すように、ブレード４１の先端面に、図８において矢印Ｆ３で示すように、ポンプ室２７内のオフガスの圧力が作用する。このため、図８において矢印Ｆ３で示すように、オフガスが各ブレード４１を第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａとは反対側に向けて押圧する力が各ブレード４１に作用している。回転軸２４の回転数は先述の所定値より低いため、オフガスが各ブレード４１を第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａに向けて押圧する力は低下して、オフガスが各ブレード４１を第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａとは反対側に向けて押圧する力を下回る。これにより、移動板４０が、ゴム部材５０の付勢力に抗して、回転板３０から離れる方向に移動する。このように、移動板４０の回転板３０から離れる移動は、回転軸２４の回転を所定の回転数以下とすることで、回転軸２４の回転に伴うオフガスの傾斜したブレード４１への押圧力を低下させることで行われる。移動板４０は、移動板４０の第２端面４０２と滑り受け部材５１との間でゴム部材５０が押し潰されるまで移動すると、回転板３０から離れる方向への移動が規制される。

【0048】

このとき、回転軸２４の回転軸心の方向は、重力方向Ｚに一致しているため、移動板４０が、回転板３０に対して、回転軸２４の回転軸心の方向で離れる方向に自重でも移動する。その結果、各ブレード４１が第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａに対して離間するため、各ブレード４１と第２端壁２２ａとの間の隙間が大きくなり、吸入口２８に吸入された燃料電池１２からのオフガスが、ポンプ室２７を通過し易くなる。その結果、ポンプ室２７内を通過して吐出口２９に至るまでにオフガスの圧力損失が生じてしまうことが抑制される。

【0049】

このように、ブレード４１は、移動板４０の回転板３０に対する移動に応じて、スリット３２からの突出量が変化される。そして、ブレード４１は、移動板４０の第１端面４０１及び第２端面４０２により移動量が規制されてもスリット３２との係合が維持されている。したがって、移動板４０の第１端面４０１及び第２端面４０２は、移動板４０の移動量を当接規制する規制部である。

【0050】

なお、複数のブレード４１における移動板４０の第１端面４０１に対する傾きは、移動板４０が、回転板３０に対して、回転軸２４の回転軸心の方向で離れる方向にスムーズに移動するように、燃料電池１２が高出力のときの燃料電池１２からのオフガスの流量と、ゴム部材５０の弾性係数とから、最適な傾きに予め設定されている。複数のブレード４１における移動板４０の第１端面４０１に対する最適な角度は、例えば、実験等によって予め求められている。

【0051】

上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）移動板４０の回転板３０に向かう移動は、回転軸２４の回転に伴うオフガスの傾斜したブレード４１への押圧力により行われ、移動板４０の回転板３０から離れる移動は、回転軸２４の回転を所定の回転数以下とすることで、回転軸２４の回転に伴うオフガスの傾斜したブレード４１への押圧力を低下させることで行われる。例えば、燃料電池１２が低出力のときには、ポンプ室２７の外において共通の移動板４０から回転軸２４の回転方向へ傾斜して立設される各ブレード４１における回転板３０の凹部３１の底壁３１ａ側の面４１ａに対して、ポンプ室２７内のオフガスの圧力が作用する。このため、オフガスが各ブレード４１を第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａに向けて押圧する力が各ブレード４１に作用する。回転軸２４の回転数が高いほど、この押圧力は大きくなる。回転軸２４の回転数が所定値よりも高いと、この押圧力により、移動板４０が、回転板３０に向かう方向に移動する。その結果、各ブレード４１が第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａに接近するため、各ブレード４１と第２端壁２２ａとの間の隙間を小さくすることができ、吸入口２８に吸入された燃料電池１２からのオフガスを、ポンプ室２７内で効率良く昇圧して、吐出口２９から吐出することができる。したがって、燃料電池１２が低出力のときには、燃料電池１２からのオフガスを効率良く昇圧することができる。

【0052】

一方で、例えば、燃料電池１２が高出力のときには、ブレード４１の先端面にポンプ室２７内のオフガスの圧力が作用する。このため、オフガスが各ブレード４１を第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａとは反対側に向けて押圧する力が各ブレード４１に作用している。回転軸２４の回転数は先述の所定値より低いため、オフガスが各ブレード４１を第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａに向けて押圧する力は低下して、オフガスが各ブレード４１を第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａとは反対側に向けて押圧する力を下回る。これにより、移動板４０が、回転板３０から離れる方向に移動する。その結果、各ブレード４１が第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａに対して離間するため、各ブレード４１と第２端壁２２ａとの間の隙間を大きくすることができ、吸入口２８に吸入された燃料電池１２からのオフガスが、ポンプ室２７を通過し易くなり、ポンプ室２７内を通過して吐出口２９に至るまでにオフガスの圧力損失が生じることが抑制される。以上により、燃料電池１２が低出力のときには、燃料電池１２からのオフガスを効率良く昇圧することができるとともに、燃料電池１２が高出力のときには、燃料電池１２からのオフガスの圧力損失を抑制することができる。

【0053】

（２）燃料電池用渦流式ポンプ１１は、移動板４０の回転板３０に向かう方向へ移動板４０を付勢するゴム部材５０を備えている。これによれば、ポンプ室２７の外において共通の移動板４０から回転軸２４の回転方向へ傾斜して立設される各ブレード４１における回転板３０の凹部３１の底壁３１ａ側の面４１ａに対して作用するポンプ室２７内のオフガスからの抵抗に加えて、ゴム部材５０の付勢力によって、移動板４０が、回転板３０に向かう方向に移動する。したがって、燃料電池１２からのオフガスの流量が少なくても、移動板４０を、回転板３０に向かう方向に移動させ易くすることができる。

【0054】

（３）回転軸２４回転軸心周りに設けられた環状のゴム部材５０は、移動板４０の回転板３０に向かう方向へ移動板４０を付勢する付勢部材として好適である。
（４）回転軸２４の回転軸心の方向は、重力方向Ｚに一致している。これによれば、移動板４０を、回転板３０に対して、回転軸２４の回転軸心の方向に自重で移動させることができるため、移動板４０における回転板３０に対する回転軸２４の回転軸心の方向の移動をスムーズに行うことができる。

【0055】

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0056】

○ 図９及び図１０に示すように、燃料電池用渦流式ポンプ１１は、ゴム部材５０を備えていない構成であってもよい。この場合であっても、図９に示すように、例えば、燃料電池１２が低出力のときには、ポンプ室２７の外において共通の移動板４０から回転軸２４の回転方向へ傾斜して立設される各ブレード４１における回転板３０の凹部３１の底壁３１ａ側の面４１ａに対して、図９において矢印Ｆ１で示すように、ポンプ室２７内のオフガスの圧力が作用する。このため、図９において矢印Ｆ２で示すように、オフガスが各ブレード４１を第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａに向けて押圧する力が各ブレード４１に作用する。回転軸２４の回転数が高いほど、この押圧力は大きくなる。回転軸２４の回転数が所定値よりも高いと、この押圧力により、移動板４０が、回転板３０に向かう方向に移動する。その結果、各ブレード４１が第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａに接近するため、各ブレード４１と第２端壁２２ａとの間の隙間が小さくなり、吸入口２８に吸入された燃料電池１２からのオフガスが、ポンプ室２７内で効率良く昇圧され、吐出口２９から吐出される。

【0057】

図１０に示すように、例えば、燃料電池１２が高出力のときには、ブレード４１の先端面に、図１０において矢印Ｆ３で示すように、ポンプ室２７内のオフガスの圧力が作用する。このため、図１０において矢印Ｆ３で示すように、オフガスが各ブレード４１を第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａとは反対側に向けて押圧する力が各ブレード４１に作用している。回転軸２４の回転数は先述の所定値より低いため、オフガスが各ブレード４１を第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａに向けて押圧する力は低下して、オフガスが各ブレード４１を第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａとは反対側に向けて押圧する力を下回る。これにより、移動板４０が、回転板３０から離れる方向に移動する。移動板４０は、移動板４０の第２端面４０２が滑り受け部材５１に当接すると、回転板３０から離れる方向への移動が規制される。

【0058】

このとき、回転軸２４の回転軸心の方向は、重力方向Ｚに一致しているため、移動板４０が、回転板３０に対して、回転軸２４の回転軸心の方向で離れる方向に自重でも移動する。その結果、各ブレード４１が第２ハウジング部材２２の第２端壁２２ａに対して離間するため、各ブレード４１と第２端壁２２ａとの間の隙間が大きくなり、吸入口２８に吸入された燃料電池１２からのオフガスが、ポンプ室２７を通過し易くなる。その結果、ポンプ室２７内を通過して吐出口２９に至るまでにオフガスの圧力損失が生じてしまうことが抑制される。

【0059】

○ 実施形態において、ゴム部材５０に代えて、例えば、皿バネや波形状のバネ部材であってもよい。要は、回転板３０に向けて接近する方向へ移動板４０を付勢する付勢部材として機能する部材であれば、その具体的な構成は特に限定されるものではない。

【0060】

○ 実施形態において、回転軸２４の回転軸心の方向が、重力方向Ｚに一致していなくてもよい。

【符号の説明】

【0061】

１１…燃料電池用渦流式ポンプ、１２…燃料電池、２２…固定壁である第２ハウジング部材、２２ａ…区画部として機能する第２端壁、２４…回転軸、２７…ポンプ室、２８…吸入口、２９…吐出口、３０…回転板、３１…凹部、３１ａ…底壁、３２…スリット、４０…移動板、４１…ブレード、５０…付勢部材であるゴム部材、４０１…規制部である第１端面、４０２…規制部である第２端面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】