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(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】P2024082465
(43)【公開日】2024-06-20
(54)【発明の名称】流体機械
(51)【国際特許分類】
F04C 29/00 20060101AFI20240613BHJP
F04D 29/046 20060101ALI20240613BHJP
F04D 29/056 20060101ALI20240613BHJP
F16J 15/10 20060101ALI20240613BHJP
F16C 35/07 20060101ALI20240613BHJP
F16C 27/06 20060101ALI20240613BHJP
F04B 39/00 20060101ALI20240613BHJP
【ＦＩ】
F04C29/00 G
F04D29/046 D
F04D29/056 B
F16J15/10 C
F16J15/10 T
F16C35/07
F16C27/06 B
F04B39/00 103Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022196326
(22)【出願日】2022-12-08
(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】城丸 勝俊
(72)【発明者】
【氏名】福山 了介
(72)【発明者】
【氏名】岩田 滉平
(72)【発明者】
【氏名】柏 真太郎
(72)【発明者】
【氏名】吉田 将也
【テーマコード（参考）】
3H003
3H129
3H130
3J012
3J040
3J117
【Ｆターム（参考）】
3H003AA05
3H003AC04
3H003AD03
3H003CA01
3H003CA02
3H129AA06
3H129AA15
3H129AB05
3H129BB16
3H129BB44
3H129CC16
3H129CC17
3H129CC19
3H130AA03
3H130AA12
3H130AB22
3H130AB27
3H130AB60
3H130AC30
3H130BA24E
3H130BA24F
3H130BA53E
3H130BA53F
3H130DB01X
3H130DB09X
3H130DC20X
3H130EA07E
3H130EA07F
3H130EC08F
3H130EC17F
3H130ED01E
3H130ED01F
3J012AB13
3J012BB01
3J012CB03
3J012DB08
3J012DB12
3J012FB10
3J040AA17
3J040BA03
3J040FA05
3J117AA02
3J117CA06
3J117DA02
3J117DB04
3J117HA02
(57)【要約】
【課題】水によって微小な滑りによる摩耗が促進されてしまうことを抑制できる流体機械を提供すること。
【解決手段】水素循環ポンプ１０において、第４軸受６１の内輪６２と回転軸１７との間には、内輪６２と回転軸１７との間をシールするシールリング７１が内輪６２の軸線方向に離れて２つ設けられている。２つのシールリング７１は、内輪６２と回転軸１７に対し、回転軸１７の径方向へ互いに離間させる方向に付勢力を付与している。２つのシールリング７１は、内輪６２と回転軸１７とを径方向に離間させている。
【選択図】図２
【解決手段】水素循環ポンプ１０において、第４軸受６１の内輪６２と回転軸１７との間には、内輪６２と回転軸１７との間をシールするシールリング７１が内輪６２の軸線方向に離れて２つ設けられている。２つのシールリング７１は、内輪６２と回転軸１７に対し、回転軸１７の径方向へ互いに離間させる方向に付勢力を付与している。２つのシールリング７１は、内輪６２と回転軸１７とを径方向に離間させている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジングと、
前記ハウジングに挿入され、軸受を介して前記ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、
前記回転軸の回転によって動作するポンプ部と、を備え、
前記ハウジングには前記ポンプ部を収容し、流体を吸入する吸入孔及び流体を吐出する吐出孔を備えるポンプ室が画定されるとともに、前記軸受を支持する軸受支持部が設けられ、
前記軸受は、前記回転軸に隙間嵌めされる内輪と、前記内輪を囲むとともに前記軸受支持部に支持された外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられる転動体と、を備え、
前記内輪と前記回転軸との間には、前記内輪と前記回転軸との間をシールするシール部材が前記内輪の軸線方向に離れて２つ設けられ、
前記２つのシール部材は、前記内輪と前記回転軸に対し、前記回転軸の径方向へ互いに離間させる方向に付勢力を付与し、かつ前記内輪と前記回転軸とを前記径方向に離間させていることを特徴とする流体機械。
前記ハウジングに挿入され、軸受を介して前記ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、
前記回転軸の回転によって動作するポンプ部と、を備え、
前記ハウジングには前記ポンプ部を収容し、流体を吸入する吸入孔及び流体を吐出する吐出孔を備えるポンプ室が画定されるとともに、前記軸受を支持する軸受支持部が設けられ、
前記軸受は、前記回転軸に隙間嵌めされる内輪と、前記内輪を囲むとともに前記軸受支持部に支持された外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられる転動体と、を備え、
前記内輪と前記回転軸との間には、前記内輪と前記回転軸との間をシールするシール部材が前記内輪の軸線方向に離れて２つ設けられ、
前記２つのシール部材は、前記内輪と前記回転軸に対し、前記回転軸の径方向へ互いに離間させる方向に付勢力を付与し、かつ前記内輪と前記回転軸とを前記径方向に離間させていることを特徴とする流体機械。
【請求項2】
前記シール部材は、弾性変形可能な樹脂製のシールリングであり、前記径方向に圧縮するように弾性変形している請求項１に記載の流体機械。
【請求項3】
前記２つのシール部材は、前記内輪の軸線方向の両端において前記内輪と前記回転軸との間に設けられている請求項１又は請求項２に記載の流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流体機械に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば特許文献１には、回転軸としての駆動軸と、転がり軸受の内輪との間に弾性リングを設けた流体機械が開示されている。特許文献１の流体機械において、転がり軸受は、外輪と、内輪と、複数の転動体と、を備える。外輪は、ハウジングとしてのケーシングに締まり嵌めで取り付けられている。内輪は、駆動軸に隙間嵌めにより取り付けられている。複数個の転動体は、内輪と外輪との間に設けられている。弾性リングは、駆動軸と内輪に弾性的に接触している。駆動軸が回転したとき、弾性リングによって駆動軸と内輪とを一体に回転させることができる。また、弾性リングによって、駆動軸と内輪との接触が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００２－２５７０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところが、特許文献１の流体機械において、例えば、駆動軸の偏芯等によって内輪と駆動軸とが接触してしまうことを原因として、内輪と駆動軸との間で微小な滑りが生じる虞がある。また、流体機械の使用環境によっては、内輪の軸線方向の両端側から、内輪と駆動軸との間に水が浸入する虞がある。そして、内輪と駆動軸との間に水が浸入したときに、万一、内輪と駆動軸とが接触して微小な滑りが発生すると、水によって摩耗が促進されてしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記問題点を解決するための流体機械は、ハウジングと、前記ハウジングに挿入され、軸受を介して前記ハウジングに回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸の回転によって動作するポンプ部と、を備え、前記ハウジングには前記ポンプ部を収容し、流体を吸入する吸入孔及び流体を吐出する吐出孔を備えるポンプ室が画定されるとともに、前記軸受を支持する軸受支持部が設けられ、前記軸受は、前記回転軸に隙間嵌めされる内輪と、前記内輪を囲むとともに前記軸受支持部に支持された外輪と、前記内輪と前記外輪との間に設けられる転動体と、を備え、前記内輪と前記回転軸との間には、前記内輪と前記回転軸との間をシールするシール部材が前記内輪の軸線方向に離れて２つ設けられ、前記２つのシール部材は、前記内輪と前記回転軸に対し、前記回転軸の径方向へ互いに離間させる方向に付勢力を付与し、かつ前記内輪と前記回転軸とを前記径方向に離間させていることを要旨とする。
【0006】
これによれば、２つのシール部材の付勢力によって、内輪と回転軸とを一体に回転させることができる。また、２つのシール部材によって、内輪と回転軸とを離間させることができるため、内輪と回転軸との間に微小な滑りが発生することを抑制できる。そして、２つのシール部材によって、内輪の軸線方向の両側から、内輪と回転軸との間に水が浸入することを抑制できる。このため、万一、内輪と回転軸とが接触して微小な滑りが発生してしまっても、水によって微小な滑りによる摩耗が促進されてしまうことを抑制できる。
【0007】
流体機械について、前記シール部材は、弾性変形可能な樹脂製のシールリングであり、前記径方向に圧縮するように弾性変形していてもよい。
これによれば、弾性変形したシール部材の圧縮反力により、内輪と回転軸に対して付勢力を付与できる。また、内輪及び回転軸の各々に対する摩擦によって、内輪と回転軸とを一体に回転させることができるとともに、圧縮反力によって、内輪と回転軸とを径方向に離間させることができる。したがって、シール部材を簡単な構成にしても、上記作用効果を発揮できる。
これによれば、弾性変形したシール部材の圧縮反力により、内輪と回転軸に対して付勢力を付与できる。また、内輪及び回転軸の各々に対する摩擦によって、内輪と回転軸とを一体に回転させることができるとともに、圧縮反力によって、内輪と回転軸とを径方向に離間させることができる。したがって、シール部材を簡単な構成にしても、上記作用効果を発揮できる。
【0008】
流体機械について、前記２つのシール部材は、前記内輪の軸線方向の両端において前記内輪と前記回転軸との間に設けられていてもよい。
これによれば、内輪と回転軸との間での微小な滑りの発生を抑制した箇所を広く確保できる。さらに、２つのシール部材により、内輪の軸線方向の両端から、内輪と回転軸との間に水が浸入することを抑制できる。したがって、万一、内輪と回転軸とが接触して微小な滑りが発生してしまっても、内輪の軸線方向の全体に亘って、水によって摩耗が促進されてしまうことを抑制できる。
これによれば、内輪と回転軸との間での微小な滑りの発生を抑制した箇所を広く確保できる。さらに、２つのシール部材により、内輪の軸線方向の両端から、内輪と回転軸との間に水が浸入することを抑制できる。したがって、万一、内輪と回転軸とが接触して微小な滑りが発生してしまっても、内輪の軸線方向の全体に亘って、水によって摩耗が促進されてしまうことを抑制できる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、水によって微小な滑りによる摩耗が促進されてしまうことを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、流体機械を水素循環ポンプに具体化した一実施形態を図１～図４にしたがって説明する。
＜水素循環ポンプ＞
図１に示すように、水素循環ポンプ１０は、ルーツ式ポンプである。水素循環ポンプ１０は、流体としての水素を吸入及び吐出して水素を圧送するポンプである。
＜水素循環ポンプ＞
図１に示すように、水素循環ポンプ１０は、ルーツ式ポンプである。水素循環ポンプ１０は、流体としての水素を吸入及び吐出して水素を圧送するポンプである。
【0012】
水素循環ポンプ１０は、ハウジング１１と、ポンプ部３０と、ギア部４０と、電動モータ５０と、を備える。また、水素循環ポンプ１０は、回転軸１７と、第１軸受３１ａと、一対の第２軸受３１ｂと、一対の第３軸受３１ｃと、一対の第４軸受６１と、を備える。水素循環ポンプ１０は、第４軸受６１を含む一対の軸受装置６０を備える。また、水素循環ポンプ１０は、第１シール部材３２ａと、一対の第２シール部材３２ｂと、一対の第３シール部材３２ｃと、を備える。
【0013】
＜ハウジング＞
ハウジング１１は、第１ハウジング部材１２と、第２ハウジング部材１３と、第３ハウジング部材１４と、第４ハウジング部材１５と、第５ハウジング部材１６と、を備える。ハウジング１１は、第１ハウジング部材１２と、第２ハウジング部材１３と、第３ハウジング部材１４と、第４ハウジング部材１５と、第５ハウジング部材１６とを一体に組付けて形成されている。
ハウジング１１は、第１ハウジング部材１２と、第２ハウジング部材１３と、第３ハウジング部材１４と、第４ハウジング部材１５と、第５ハウジング部材１６と、を備える。ハウジング１１は、第１ハウジング部材１２と、第２ハウジング部材１３と、第３ハウジング部材１４と、第４ハウジング部材１５と、第５ハウジング部材１６とを一体に組付けて形成されている。
【0014】
第１ハウジング部材１２は、第１端壁１２ａと、第１端壁１２ａから筒状に延びる第１周壁１２ｂと、第１端壁１２ａから第１ハウジング部材１２内に突出する第１軸受支持部１２ｃと、を備える。
【0015】
第２ハウジング部材１３は、第２端壁１３ａと、第２端壁１３ａから筒状に延びる第２周壁１３ｂと、第２端壁１３ａに設けられた一対の第２軸受支持部１３ｃと、を備える。
第３ハウジング部材１４は、第３端壁１４ａと、第３端壁１４ａから筒状に延びる第３周壁１４ｂと、第３端壁１４ａに設けられた一対の第３軸受支持部１４ｃと、を備える。
第３ハウジング部材１４は、第３端壁１４ａと、第３端壁１４ａから筒状に延びる第３周壁１４ｂと、第３端壁１４ａに設けられた一対の第３軸受支持部１４ｃと、を備える。
【0016】
第４ハウジング部材１５は、第４端壁１５ａと、第４端壁１５ａから突出するボス１５ｂと、ボス１５ｂに設けられた一対の第４軸受支持部１５ｃと、を備える。
第５ハウジング部材１６は、板状である。
第５ハウジング部材１６は、板状である。
【0017】
ハウジング１１には、モータ室１２ｄと、ギア室１３ｄと、ロータ室２５と、一対の軸受収容室２６と、が画定されている。モータ室１２ｄは、第１端壁１２ａと、第１周壁１２ｂと、第２端壁１３ａとによって画定されている。電動モータ５０は、モータ室１２ｄに収容されている。第１軸受支持部１２ｃは、モータ室１２ｄに向けて突出している。第１軸受３１ａは、第１軸受支持部１２ｃの内側に取り付けられている。したがって、第１軸受３１ａは、第１軸受支持部１２ｃに支持されている。
【0018】
ギア室１３ｄは、第２端壁１３ａと、第２周壁１３ｂと、第３端壁１４ａとによって画定されている。ギア部４０は、ギア室１３ｄに収容されている。一対の第２軸受支持部１３ｃの各々は、ギア室１３ｄに開口している。一対の第２軸受３１ｂの各々は、第２軸受支持部１３ｃの内側に取り付けられている。一対の第２軸受３１ｂの各々は、第２軸受支持部１３ｃに支持されている。一対の第２軸受３１ｂの各々は、モータ室１２ｄとギア室１３ｄの間に位置している。
【0019】
ポンプ室としてのロータ室２５は、第３端壁１４ａと、第３周壁１４ｂと、第４端壁１５ａとによって画定されている。ポンプ部３０は、ロータ室２５に収容されている。一対の第３軸受支持部１４ｃの各々は、ロータ室２５及びギア室１３ｄに開口している。一対の第３軸受支持部１４ｃの各々は、ギア室１３ｄとロータ室２５との間に位置している。一対の第３軸受３１ｃの各々は、第３軸受支持部１４ｃの内側に取り付けられている。一対の第３軸受３１ｃの各々は、第３軸受支持部１４ｃに支持されている。
【0020】
一対の軸受収容室２６の各々は、ボス１５ｂの内側と第５ハウジング部材１６との間に画定されている。一対の第４軸受６１の各々は、第４軸受支持部１５ｃの内側に取り付けられている。一対の第４軸受６１の各々は、第４軸受支持部１５ｃに支持されている。したがって、ハウジング１１には、第１～第４軸受３１ａ～３１ｃ，６１を支持する第１～第４軸受支持部１２ｃ，１３ｃ，１４ｃ，１５ｃが設けられている。また、軸受装置６０は、軸受収容室２６に収容されている。軸受装置６０は後に説明する。
【0021】
＜回転軸＞
回転軸１７は、ハウジング１１に挿入されている。回転軸１７は、駆動軸１７ａ及び従動軸１７ｂである。駆動軸１７ａと従動軸１７ｂは平行に配置されている。駆動軸１７ａ及び従動軸１７ｂの中心軸線Ｌの延びる方向を回転軸１７の軸線方向とする。駆動軸１７ａは、第２端壁１３ａ、第３端壁１４ａ、及び第４端壁１５ａを貫通している。従動軸１７ｂは、第３端壁１４ａ、及び第４端壁１５ａを貫通している。駆動軸１７ａは、第１軸受３１ａ、第２軸受３１ｂ、第３軸受３１ｃ、及び軸受装置６０の第４軸受６１を介してハウジング１１に回転可能に支持されている。従動軸１７ｂは、第２軸受３１ｂ、第３軸受３１ｃ、及び軸受装置６０の第４軸受６１を介してハウジング１１に回転可能に支持されている。
回転軸１７は、ハウジング１１に挿入されている。回転軸１７は、駆動軸１７ａ及び従動軸１７ｂである。駆動軸１７ａと従動軸１７ｂは平行に配置されている。駆動軸１７ａ及び従動軸１７ｂの中心軸線Ｌの延びる方向を回転軸１７の軸線方向とする。駆動軸１７ａは、第２端壁１３ａ、第３端壁１４ａ、及び第４端壁１５ａを貫通している。従動軸１７ｂは、第３端壁１４ａ、及び第４端壁１５ａを貫通している。駆動軸１７ａは、第１軸受３１ａ、第２軸受３１ｂ、第３軸受３１ｃ、及び軸受装置６０の第４軸受６１を介してハウジング１１に回転可能に支持されている。従動軸１７ｂは、第２軸受３１ｂ、第３軸受３１ｃ、及び軸受装置６０の第４軸受６１を介してハウジング１１に回転可能に支持されている。
【0022】
＜シール部材＞
第１シール部材３２ａは、第２端壁１３ａに設けられている。第１シール部材３２ａは、駆動軸１７ａと第２端壁１３ａとの間をシールする。第２シール部材３２ｂは、第３端壁１４ａに設けられている。第２シール部材３２ｂは、駆動軸１７ａ及び従動軸１７ｂと第３端壁１４ａとの間をシールする。第３シール部材３２ｃは、第４端壁１５ａに設けられている。第３シール部材３２ｃは、駆動軸１７ａ及び従動軸１７ｂと第４端壁１５ａとの間をシールする。
第１シール部材３２ａは、第２端壁１３ａに設けられている。第１シール部材３２ａは、駆動軸１７ａと第２端壁１３ａとの間をシールする。第２シール部材３２ｂは、第３端壁１４ａに設けられている。第２シール部材３２ｂは、駆動軸１７ａ及び従動軸１７ｂと第３端壁１４ａとの間をシールする。第３シール部材３２ｃは、第４端壁１５ａに設けられている。第３シール部材３２ｃは、駆動軸１７ａ及び従動軸１７ｂと第４端壁１５ａとの間をシールする。
【0023】
＜電動モータ＞
電動モータ５０は、駆動軸１７ａを回転させる。
＜ギア部＞
ギア部４０は、駆動ギア１８及び従動ギア１９を備える。駆動ギア１８は、駆動軸１７ａに固定されている。従動ギア１９は、従動軸１７ｂに固定されている。従動ギア１９は、駆動ギア１８と噛み合って回転する。従動ギア１９は、駆動ギア１８及び従動ギア１９によって駆動軸１７ａと逆方向に回転する。
電動モータ５０は、駆動軸１７ａを回転させる。
＜ギア部＞
ギア部４０は、駆動ギア１８及び従動ギア１９を備える。駆動ギア１８は、駆動軸１７ａに固定されている。従動ギア１９は、従動軸１７ｂに固定されている。従動ギア１９は、駆動ギア１８と噛み合って回転する。従動ギア１９は、駆動ギア１８及び従動ギア１９によって駆動軸１７ａと逆方向に回転する。
【0024】
＜吸入孔及び吐出孔＞
図１及び図４に示すように、ロータ室２５は、ロータ室２５内に水素を吸入する吸入孔４５、及びロータ室２５内の水素を吐出する吐出孔４６を備える。吸入孔４５及び吐出孔４６は、第３周壁１４ｂに形成されている。
図１及び図４に示すように、ロータ室２５は、ロータ室２５内に水素を吸入する吸入孔４５、及びロータ室２５内の水素を吐出する吐出孔４６を備える。吸入孔４５及び吐出孔４６は、第３周壁１４ｂに形成されている。
【0025】
＜ポンプ部＞
ポンプ部３０は、駆動ロータ２０と、従動ロータ２１と、を備える。駆動ロータ２０は、駆動軸１７ａに取り付けられている。従動ロータ２１は、従動軸１７ｂに取り付けられている。従動ロータ２１は、駆動ロータ２０とともに回転する。駆動ロータ２０は、駆動ギア１８によって回転される。従動ロータ２１は、従動ギア１９によって回転される。そして、水素循環ポンプ１０において、駆動ロータ２０と従動ロータ２１が回転することでポンプ部３０が動作すると、吸入孔４５から吸入された水素が、ロータ室２５に吸入される。ポンプ部３０の動作により、ロータ室２５に吸入された水素は、吐出孔４６から水素循環ポンプ１０の外へ吐出される。駆動ロータ２０及び従動ロータ２１は、回転軸１７としての駆動軸１７ａ及び従動軸１７ｂの回転によって回転する。このため、ポンプ部３０は、回転軸１７の回転によって動作する。
ポンプ部３０は、駆動ロータ２０と、従動ロータ２１と、を備える。駆動ロータ２０は、駆動軸１７ａに取り付けられている。従動ロータ２１は、従動軸１７ｂに取り付けられている。従動ロータ２１は、駆動ロータ２０とともに回転する。駆動ロータ２０は、駆動ギア１８によって回転される。従動ロータ２１は、従動ギア１９によって回転される。そして、水素循環ポンプ１０において、駆動ロータ２０と従動ロータ２１が回転することでポンプ部３０が動作すると、吸入孔４５から吸入された水素が、ロータ室２５に吸入される。ポンプ部３０の動作により、ロータ室２５に吸入された水素は、吐出孔４６から水素循環ポンプ１０の外へ吐出される。駆動ロータ２０及び従動ロータ２１は、回転軸１７としての駆動軸１７ａ及び従動軸１７ｂの回転によって回転する。このため、ポンプ部３０は、回転軸１７の回転によって動作する。
【0026】
＜軸受装置＞
図２及び図３に示すように、軸受装置６０は、第４軸受６１と、２つのシール部材としてのシールリング７１と、を備える。軸受装置６０は、駆動軸１７ａ及び従動軸１７ｂを回転可能に支持する。駆動軸１７ａを支持する軸受装置６０と、従動軸１７ｂを支持する軸受装置６０とは同じ構成であるため、以下の説明では、駆動軸１７ａを支持する軸受装置６０と、従動軸１７ｂを支持する軸受装置６０とを、回転軸１７を支持する軸受装置６０として説明する。
図２及び図３に示すように、軸受装置６０は、第４軸受６１と、２つのシール部材としてのシールリング７１と、を備える。軸受装置６０は、駆動軸１７ａ及び従動軸１７ｂを回転可能に支持する。駆動軸１７ａを支持する軸受装置６０と、従動軸１７ｂを支持する軸受装置６０とは同じ構成であるため、以下の説明では、駆動軸１７ａを支持する軸受装置６０と、従動軸１７ｂを支持する軸受装置６０とを、回転軸１７を支持する軸受装置６０として説明する。
【0027】
第４軸受６１は、内輪６２と、外輪６３と、複数個の転動体６４と、を備える。第４軸受６１は、封止部材６５を備えていてもよい。
内輪６２は、回転軸１７に隙間嵌めされている。内輪６２の中心軸線の延びる方向を内輪６２の軸線方向とする。内輪６２は、回転軸１７と一体に回転する。内輪６２は、軸線方向の一端面に第１端面６２ａを備えるとともに、軸線方向の他端面に第２端面６２ｂを備える。第１端面６２ａは、第３シール部材３２ｃに対向する。第２端面６２ｂは、第５ハウジング部材１６に対向する。
内輪６２は、回転軸１７に隙間嵌めされている。内輪６２の中心軸線の延びる方向を内輪６２の軸線方向とする。内輪６２は、回転軸１７と一体に回転する。内輪６２は、軸線方向の一端面に第１端面６２ａを備えるとともに、軸線方向の他端面に第２端面６２ｂを備える。第１端面６２ａは、第３シール部材３２ｃに対向する。第２端面６２ｂは、第５ハウジング部材１６に対向する。
【0028】
外輪６３は、内輪６２を囲む。外輪６３は、第４軸受支持部１５ｃの内側に締まり嵌めによって取り付けられている。つまり、外輪６３は、第４軸受支持部１５ｃに支持されている。外輪６３は、回転しない。
【0029】
転動体６４は、内輪６２と外輪６３の間に設けられる。転動体６４は球状である。したがって、第４軸受６１は玉軸受けである。なお、転動体６４をコロとして、第４軸受６１をコロ軸受としてもよい。転動体６４は、内輪６２と外輪６３との間に画定された空間に介在する。この空間にはグリスが注入されている。グリスは、内輪６２と転動体６４との間、及び外輪６３と転動体６４との間を潤滑する。
【0030】
封止部材６５は、第４軸受６１の軸線方向の両端に配置されている。封止部材６５は、環状である。封止部材６５は、内輪６２と外輪６３との間の空間を、第４軸受６１の軸線方向の両側から閉塞して、グリスの漏洩を抑制する。
【0031】
回転軸１７において、軸受装置６０によって支持されている部分を支持軸部１７１とする。回転軸１７の周面のうち、支持軸部１７１での周面を、周面１７１ａと記載する。支持軸部１７１には、２つの装着溝１７２が形成されている。２つの装着溝１７２の各々は、周面１７１ａから凹む。２つの装着溝１７２の各々は、回転軸１７の周方向の全体に延びる環状溝である。
【0032】
装着溝１７２は、内底面１７２ａと、第１内周面１７２ｂと、第２内周面１７２ｃと、によって画定されている。内底面１７２ａは、周面１７１ａから凹んだ先に位置する環状面である。第１内周面１７２ｂは、内底面１７２ａの一方の周縁から立設されているとともに、第２内周面１７２ｃは、内底面１７２ａの他方の周縁から立設されている。第１内周面１７２ｂ及び第２内周面１７２ｃは環状面である。第１内周面１７２ｂと第２内周面１７２ｃは、回転軸１７の軸線方向に対向する。２つの装着溝１７２において、第１内周面１７２ｂ同士は、回転軸１７の軸線方向に最も離れているとともに、第２内周面１７２ｃ同士は、回転軸１７の軸線方向に最も近付いている。
【0033】
２つの装着溝１７２は、回転軸１７の軸線方向に離れている。回転軸１７の軸線方向への２つの装着溝１７２の間の距離のうち、第１内周面１７２ｂ間の距離を第１距離Ｋ１とする。また、回転軸１７の軸線方向への２つの装着溝１７２の間の距離のうち、第２内周面１７２ｃ間の距離を第２距離Ｋ２とする。第１距離Ｋ１は、内輪６２の軸線方向への寸法と同じ又はほぼ同じである。第２距離Ｋ２は、内輪６２の軸線方向への寸法より短い。２つの装着溝１７２において、周面１７１ａから内底面１７２ａまでの距離を深さＤとする。２つの装着溝１７２で深さＤは同じである。
【0034】
以下の説明において、場合によっては、２つの装着溝１７２のうちの一方を第１装着溝１７２Ａと記載するとともに、２つの装着溝１７２のうちの他方を第２装着溝１７２Ｂと記載する。第１装着溝１７２Ａの第１内周面１７２ｂは、内輪６２の第１端面６２ａと同一面上に位置しているとともに、第２装着溝１７２Ｂの第１内周面１７２ｂは、内輪６２の第２端面６２ｂと同一面上に位置している。つまり、２つの装着溝１７２は、内輪６２の内周面６２ｃと対向する位置に設けられている。
【0035】
シールリング７１は、装着溝１７２に装着されている。２つのシールリング７１の各々は、弾性変形可能な樹脂製である。弾性変形可能な樹脂の一例はゴムである。２つのシールリング７１の各々は、ゴム製のＯリングである。２つのシールリング７１は、内輪６２と回転軸１７との間に配置されている。２つのシールリング７１の各々は、内輪６２と回転軸１７との間をシールする。２つのシールリング７１の各々は、内輪６２と回転軸１７との間で圧縮するように弾性変形している。
【0036】
以下の説明において、場合によっては、２つのシールリング７１のうちの一方を第１シールリング７１１と記載するとともに、２つのシールリング７１のうちの他方を第２シールリング７１２と記載する。第１シールリング７１１は、第１装着溝１７２Ａに装着されている。第１シールリング７１１は、内輪６２の内周面６２ｃのうち、第１端面６２ａ寄りの位置で内周面６２ｃに対向する。第１シールリング７１１は、内輪６２の第１端面６２ａよりも外側にはみ出していないが、僅かにはみ出していてもよい。
【0037】
第２シールリング７１２は、第２装着溝１７２Ｂに装着されている。第２シールリング７１２は、内輪６２の内周面６２ｃのうち、第２端面６２ｂ寄りの位置で内周面６２ｃに対向している。第２シールリング７１２は、内輪６２の第２端面６２ｂよりも外側にはみ出していないが、僅かにはみ出していてもよい。したがって、２つのシールリング７１は、内輪６２の軸線方向の両端において内輪６２と回転軸１７との間に設けられている。つまり、２つのシールリング７１は、回転軸１７の軸線方向に離れている。そして、支持軸部１７１は、２つのシールリング７１によって挟まれた部分に間隙部１７３を備える。
【0038】
図３の２点鎖線に示すように、弾性変形する前のシールリング７１の直径Ｒは、装着溝１７２の深さＤより大きい。また、弾性変形した後のシールリング７１の厚さも装着溝１７２の深さＤより大きい。このため、弾性変形した２つのシールリング７１の各々は、周面１７１ａから突出している。したがって、２つのシールリング７１の各々は、周面１７１ａから突出する突出部７１ａを備える。２つの突出部７１ａの中心軸線は、シールリング７１の中心軸線でもあるため、突出部７１ａの中心軸線は、回転軸１７の中心軸線Ｌと一致する。
【0039】
突出部７１ａは、支持軸部１７１の周方向全体に亘って周面１７１ａから突出している。回転軸１７の径方向への突出部７１ａの寸法は、周面１７１ａからのシールリング７１の突出量である。シールリング７１の突出量は、２つの突出部７１ａで同じである。
【0040】
２つのシールリング７１の各々は、原形状への復帰力である圧縮反力によって内輪６２の内周面６２ｃ、及び装着溝１７２の内底面１７２ａに押し付けられている。２つのシールリング７１の圧縮反力によって、各シールリング７１と装着溝１７２の内底面１７２ａとの間、及び各シールリング７１と内輪６２の内周面６２ｃとの間には摩擦力が発生している。各シールリング７１との接触箇所に発生した摩擦によって、内輪６２は回転軸１７と一体に回転する。
【0041】
また、２つのシールリング７１の圧縮反力により、内輪６２と支持軸部１７１とは、回転軸１７の径方向へ互いに離間するように付勢されている。したがって、２つのシールリング７１は、内輪６２と回転軸１７に対し、回転軸１７の径方向へ互いに離間する方向に付勢力を付与している。
【0042】
２つのシールリング７１の各々は、突出部７１ａによって、周面１７１ａを内輪６２の内周面６２ｃから離間させている。このため、間隙部１７３での周面１７１ａと、内輪６２の内周面６２ｃとの間には、回転軸１７の径方向に僅かな空隙Ｓが画定されている。２つの突出部７１ａは、空隙Ｓを維持している。
【0043】
上記のように、シールリング７１は径方向に圧縮されている。シールリング７１が圧縮されても空隙Ｓが画定できるように、装着溝１７２の深さＤ、及び圧縮前のシールリング７１の直径Ｒが設定されている。つまり、シールリング７１が圧縮されても、突出部７１ａによって空隙Ｓが画定できるように深さＤ及び直径Ｒが設定されている。
【0044】
＜水素循環ポンプの動作＞
駆動軸１７ａは、電動モータ５０の駆動によって回転する。すると、従動軸１７ｂは、駆動ギア１８及び従動ギア１９のギア連結を介して駆動軸１７ａに対して逆回転する。これにより、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が互いに逆回転する。駆動ロータ２０及び従動ロータ２１の回転によって、水素循環ポンプ１０は、吸入孔４５を介したロータ室２５への水素の吸入、及び吐出孔４６を介したロータ室２５からの水素の吐出を行う。
駆動軸１７ａは、電動モータ５０の駆動によって回転する。すると、従動軸１７ｂは、駆動ギア１８及び従動ギア１９のギア連結を介して駆動軸１７ａに対して逆回転する。これにより、駆動ロータ２０及び従動ロータ２１が互いに逆回転する。駆動ロータ２０及び従動ロータ２１の回転によって、水素循環ポンプ１０は、吸入孔４５を介したロータ室２５への水素の吸入、及び吐出孔４６を介したロータ室２５からの水素の吐出を行う。
【0045】
＜燃料電池システム＞
上記水素循環ポンプ１０は、燃料電池システム９０に用いられる。
図４に示すように、燃料電池システム９０は、水素循環ポンプ１０と、燃料電池スタック９１と、水素供給路９２と、電磁バルブ９２ａと、インジェクタ９２ｂと、水素循環路９３と、気液分離器９４と、水素タンク９６と、を備える。
上記水素循環ポンプ１０は、燃料電池システム９０に用いられる。
図４に示すように、燃料電池システム９０は、水素循環ポンプ１０と、燃料電池スタック９１と、水素供給路９２と、電磁バルブ９２ａと、インジェクタ９２ｂと、水素循環路９３と、気液分離器９４と、水素タンク９６と、を備える。
【0046】
燃料電池スタック９１は、複数の燃料電池セルをスタック化したものである。燃料電池セルとは、例えば、固体高分子型燃料電池である。燃料電池スタック９１は、アノード極と、カソード極と、電解質膜とを有している。燃料電池スタック９１の各燃料電池セルは、アノード極に供給される燃料ガスとしての水素と、カソード極に供給される酸化剤ガスとしての酸素を含む空気との電気化学反応により発電を行う。燃料電池スタック９１の各燃料電池セルでは、水素と酸素とが反応することにより水が生成される。
【0047】
水素供給路９２は、燃料電池スタック９１のアノード極と水素タンク９６とを接続している。水素供給路９２は、燃料電池スタック９１に水素を供給するための経路である。水素タンク９６に貯留されている水素は、水素供給路９２を介して燃料電池スタック９１のアノード極に供給される。水素供給路９２には、電磁バルブ９２ａと、インジェクタ９２ｂとが設けられている。水素タンク９６から燃料電池スタック９１への水素の供給方向において、電磁バルブ９２ａは、インジェクタ９２ｂよりも上流に配置されている。電磁バルブ９２ａは、水素供給路９２を開閉させる。インジェクタ９２ｂは、水素タンク９６から開状態の電磁バルブ９２ａを通過した水素の圧力を調整する。
【0048】
水素循環路９３は、燃料電池スタック９１と水素供給路９２とを接続している。詳細には、水素循環路９３は、燃料電池スタック９１のアノードオフガス排出口９１ａと水素供給路９２とを接続している。燃料電池スタック９１のアノードオフガス排出口９１ａからは、アノードオフガスが排出される。アノードオフガスは、燃料電池スタック９１で未反応の水素と、燃料電池スタック９１で生成される水とが含まれている排気である。
【0049】
水素循環路９３には、気液分離器９４及び水素循環ポンプ１０が設けられている。燃料電池スタック９１から水素供給路９２へのアノードオフガスの流れ方向において、気液分離器９４は、水素循環ポンプ１０よりも上流に配置されている。
【0050】
気液分離器９４は、燃料電池スタック９１から排出されるアノードオフガスから水素と水を分離させる機能を有している。気液分離器９４からは、水と分離された水素が排気として排出される。また、気液分離器９４からは、アノードオフガスから水素を分離させた後の水が排出される。
【0051】
水素循環ポンプ１０は、気液分離器９４によって水と分離された水素を吸入し、吸入した水素を水素供給路９２に向けて吐出する。つまり、水素循環ポンプ１０は、気液分離器９４により排気から分離された水素を水素供給路９２に戻す。水素循環路９３は、水素タンク９６から燃料電池スタック９１への水素の供給方向において、インジェクタ９２ｂより下流で水素供給路９２に接続されている。
【0052】
なお、燃料電池システム９０は、図示しない酸素用アクチュエータを備えている。酸素用アクチュエータは、例えば、燃料電池スタック９１に酸素を含む空気を供給するエアコンプレッサ、及びエアコンプレッサと燃料電池スタック９１とを接続するカソードガス供給路を開閉するエアシャットバルブを含んでいる。
【0053】
＜実施形態の作用＞
水素循環ポンプ１０の動作時、回転軸１７は回転する。このとき、軸受装置６０の２つのシールリング７１によって、内輪６２は、回転軸１７と一体に回転する。また、２つのシールリング７１は、内輪６２と回転軸１７とを離間させるため、内輪６２と回転軸１７との間に微小な滑りが発生することが抑制される。
水素循環ポンプ１０の動作時、回転軸１７は回転する。このとき、軸受装置６０の２つのシールリング７１によって、内輪６２は、回転軸１７と一体に回転する。また、２つのシールリング７１は、内輪６２と回転軸１７とを離間させるため、内輪６２と回転軸１７との間に微小な滑りが発生することが抑制される。
【0054】
そして、水素循環ポンプ１０はポンプ部３０の動作によって、気液分離器９４によって水と分離された水素を吸入し、吸入した水素を水素供給路９２に向けて吐出する。吸入する水素には、気液分離器９４で分離できなかった水が含まれる。このため、水素とともに、ロータ室２５に水が侵入する。ロータ室２５に侵入した水は、回転軸１７の周面に沿って、内輪６２と支持軸部１７１との間の空隙Ｓに侵入しようとする。このとき、第１シールリング７１１は、空隙Ｓへの水の侵入を抑制する。
【0055】
また、ロータ室２５に吸入された水素は、ロータ室２５から回転軸１７の周面に沿って軸受収容室２６内に侵入する。水素には、水蒸気として水が含まれている。このため、水素循環ポンプ１０の使用環境によっては、水蒸気が結露して、軸受収容室２６内に結露水が発生する。結露水は、回転軸１７の周面に沿って、内輪６２と支持軸部１７１との間の空隙Ｓに侵入しようとする。このとき、第２シールリング７１２は、空隙Ｓへの水の侵入を抑制する。
【0056】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）軸受装置６０によれば、２つのシールリング７１によって、内輪６２と回転軸１７とを離間させることができるため、内輪６２と回転軸１７との間に微小な滑りが発生することを抑制できる。そして、２つのシールリング７１によって、内輪６２の軸線方向の両側から空隙Ｓに水が侵入することを抑制できる。このため、万一、内輪６２と回転軸１７とが接触して微小な滑りが発生してしまっても、水によって微小な滑りによる摩耗が促進されてしまうことを抑制できる。よって、内輪６２と回転軸１７との摩擦によって摩耗粉が発生してしまうことを抑制できる。その結果、摩耗粉がロータ室２５等に侵入することを抑制できる。このため、摩耗粉を原因とした駆動ロータ２０及び従動ロータ２１の損傷や、第３シール部材３２ｃの損傷の発生を抑制できる。さらには、内輪６２と回転軸１７とのギャップの拡大を抑制できるため、駆動ロータ２０と従動ロータ２１との間での隙間の拡大を抑制して、ポンプ機能の低下を抑制できる。
（１）軸受装置６０によれば、２つのシールリング７１によって、内輪６２と回転軸１７とを離間させることができるため、内輪６２と回転軸１７との間に微小な滑りが発生することを抑制できる。そして、２つのシールリング７１によって、内輪６２の軸線方向の両側から空隙Ｓに水が侵入することを抑制できる。このため、万一、内輪６２と回転軸１７とが接触して微小な滑りが発生してしまっても、水によって微小な滑りによる摩耗が促進されてしまうことを抑制できる。よって、内輪６２と回転軸１７との摩擦によって摩耗粉が発生してしまうことを抑制できる。その結果、摩耗粉がロータ室２５等に侵入することを抑制できる。このため、摩耗粉を原因とした駆動ロータ２０及び従動ロータ２１の損傷や、第３シール部材３２ｃの損傷の発生を抑制できる。さらには、内輪６２と回転軸１７とのギャップの拡大を抑制できるため、駆動ロータ２０と従動ロータ２１との間での隙間の拡大を抑制して、ポンプ機能の低下を抑制できる。
【0057】
（２）第１シールリング７１１は、内輪６２の第１端面６２ａ寄りで内輪６２の内周面６２ｃに押し付けられている。第２シールリング７１２は、内輪６２の第２端面６２ｂ寄りで内輪６２の内周面６２ｃに押し付けられている。つまり、２つのシールリング７１は、内輪６２の軸線方向の両端に設けられている。このため、間隙部１７３を、回転軸１７の軸線方向に広く確保できる。よって、微小な滑りの発生を抑制した箇所を広く確保できる。さらに、２つのシールリング７１により、内輪６２の軸線方向の両端からの水の侵入を抑制できる。このため、万一、内輪６２と回転軸１７とが接触して微小な滑りが発生してしまっても、内輪６２の軸線方向の全体に亘って、水によって微小な滑りによる摩耗が促進されてしまうことを抑制できる。
【0058】
（３）シールリング７１は、ゴム製である。このため、弾性変形したシールリング７１の圧縮反力により、内輪６２の内周面６２ｃ及び装着溝１７２の内底面１７２ａに対してシールリング７１を押し付けることができる。そして、この押し付けによって発生する摩擦によって、内輪６２と回転軸１７とを一体に回転させることができる。さらに、シールリング７１の圧縮反力によって、内輪６２と回転軸１７とを径方向に離間させることができる。したがって、ゴム製のシールリング７１といった簡単な構成であっても、内輪６２の軸線方向の全体に亘って、水によって微小な滑りによる摩耗が促進されてしまうことを抑制できる。
【0059】
（４）支持軸部１７１は、２つのシールリング７１によって内輪６２の内周面６２ｃから離れている。このため、回転軸１７に傾きが発生しても、２つのシールリング７１によって、支持軸部１７１が内輪６２に接触することを抑制できる。
【0060】
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。実施形態及び以下の変形例は、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。
○シールリング７１は、ゴム以外の弾性変形可能な樹脂に変更してもよい。
○シールリング７１は、ゴム以外の弾性変形可能な樹脂に変更してもよい。
【0061】
○シール部材は、装着溝１７２に装着された圧縮バネと、その圧縮バネに支持された環状部材と、から構成されていてもよい。環状部材は、シール性を発揮するゴムが好ましいが、ゴム以外でもよい。この場合、ゴム以外の樹脂は、弾性変形しない材質でもよい。また、環状部材は、装着溝１７２の第１内周面１７２ｂ及び第２内周面１７２ｃに密接するとともに、回転軸１７の周面に密接することにより、内輪６２と回転軸１７との間をシールする。そして、このように構成しても、圧縮バネによって、環状部材を付勢できる。
【0062】
○支持軸部１７１での２つの装着溝１７２の位置は、２つの装着溝１７２が回転軸１７の軸線方向に離れていれば適宜変更してもよい。そして、装着溝１７２の位置に応じてシールリング７１の位置が変更される。
【0063】
○ポンプ部３０は、スクリュー式や、ギア式など、ルーツ式以外でもよい。
○流体機械の用途は、流体を圧送できれば、水素循環ポンプ１０以外の用途でもよい。例えば、流体機械は、ウォータポンプでもよい。
○流体機械の用途は、流体を圧送できれば、水素循環ポンプ１０以外の用途でもよい。例えば、流体機械は、ウォータポンプでもよい。
【0064】
○第３軸受３１ｃにおいて、その内輪６２と回転軸１７との間にシールリング７１を設けて軸受装置６０としてもよい。
○内輪６２の内周面６２ｃに装着溝１７２を設けるとともに、内輪６２にシールリング７１を装着してもよい。
○内輪６２の内周面６２ｃに装着溝１７２を設けるとともに、内輪６２にシールリング７１を装着してもよい。
【0065】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記付勢部材はゴム製である流体機械。
（ロ）燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックに水素を供給する経路である水素供給路と、前記燃料電池スタックと前記水素供給路とに接続される水素循環路と、前記水素循環路に設けられるとともに前記燃料電池スタックから排出される水及び水素を含む排気から水素を分離させる気液分離器と、前記水素循環路に設けられるとともに前記気液分離器により排気から分離された水素を前記水素供給路に戻す水素循環ポンプと、を備え、前記水素循環ポンプは、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の水素循環ポンプであることを特徴とする燃料電池システム。
（イ）前記付勢部材はゴム製である流体機械。
（ロ）燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックに水素を供給する経路である水素供給路と、前記燃料電池スタックと前記水素供給路とに接続される水素循環路と、前記水素循環路に設けられるとともに前記燃料電池スタックから排出される水及び水素を含む排気から水素を分離させる気液分離器と、前記水素循環路に設けられるとともに前記気液分離器により排気から分離された水素を前記水素供給路に戻す水素循環ポンプと、を備え、前記水素循環ポンプは、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の水素循環ポンプであることを特徴とする燃料電池システム。
【符号の説明】
【0066】
１１…ハウジング、１７…回転軸、２５…ポンプ室としてのロータ室、３０…ポンプ部、４５…吸入孔、４６…吐出孔、１５ｃ…軸受支持部としての第４軸受支持部、６１…軸受としての第４軸受、６２…内輪、６３…外輪、６４…転動体、７１…シール部材としてのシールリング。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】