(57)【要約】【課題】水素製造装置を構成する水素圧縮部を収納する防音箱内の冷却効率を向上させ、且つダクトから漏れる騒音を低減させる。【解決手段】水素製造装置を構成する水素圧縮部を収納する防音箱４を設ける。防音箱４内において、一体化された圧縮機１４とモータ１５とが、ベース４１上をスライドして移動可能なスライド４２の略中央に取り付けられる。モータ１５は圧縮機１４と反対側の回転軸１５ａにファン５０が設けられ、ファン５０により防音箱４内が冷却される。ファン５０を覆うファンカバー５１は、ベース４１上をスライド４２が移動されることにより吸気ダクト３７の延伸ダクト３７１に設けられた開口部（吸気穴）３７ａに密着して固定される。【選択図】図５
2010281288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素製造部と水素圧縮部とから構成される水素製造装置において、
前記水素圧縮部が、
水素ガスを圧縮する圧縮機と、
該圧縮機用のモータと、
冷却用の送風手段と、
前記圧縮機と前記モータと前記送風手段とを収納する内面に吸音材が設けられた筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記送風手段により吸気される内面に吸音材が設けられた吸気ダクトと、を備え、
前記圧縮機と前記モータと前記送風手段とは水平方向に摺動可能に前記筐体内に設置され、水平方向に摺動されることにより前記送風手段が前記吸気ダクトの開口部に密着されて固定されることを特徴とする水素製造装置。
【請求項２】
前記吸気ダクトは、
大気取り入れ口から前記筐体の一側面の内側に沿って設けられ、さらに該筐体の一側面に沿った方向から折り曲げられた形に延伸ダクトが形成され、該延伸ダクトに前記送風手段が密着される開口部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の水素製造装置。
【請求項３】
前記送風手段は、
前記吸気ダクトを通して吸気した大気を前記筐体内に送風し、前記圧縮機とモータとを冷却し、さらに前記圧縮機で水素ガスを圧縮して通流させる圧縮水素ガス配管を冷却することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素製造装置。
【請求項４】
前記送風手段は、
前記吸気ダクトの開口部に接する部位にトリムシールが取り付けられたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の水素製造装置。
【請求項５】
水素製造部と水素圧縮部とから構成される水素製造装置において、
前記水素製造部が、
供給される含水素燃料の改質反応により水素リッチガスを生成する改質装置と、
前記改質装置に、一端が配設される該改質装置を冷却するための熱媒体を通流する熱媒体配管と、を備え、
前記水素圧縮部が、
水素ガスを圧縮する圧縮機と、
該圧縮機用のモータと、
冷却用の送風手段と、
前記圧縮機と前記モータと前記送風手段とを収納するとともに前記熱媒体を通流する熱媒体配管の他端が配設され、内面に吸音材が設けられた筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記送風手段により吸気される内面に吸音材が設けられた吸気ダクトと、を備え、
前記送風手段は、前記吸気ダクトを通して吸気した大気を前記筐体内に送風し、前記圧縮機とモータとを冷却し、さらに前記筐体内に配設された前記熱媒体配管を冷却することを特徴とする水素製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素製造部と水素圧縮部とから構成される水素製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭用発電源として定置型燃料電池を用い、都市ガスやＬＰＧ、灯油等の燃料を改質して精製した水素ガスを前記定置型燃料電池に供給するとともに、前記水素ガスを燃料電池自動車等の高圧タンクに充填する水素ガス製造発電システムが開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このような水素ガス製造発電システムにおいては、水素ガスを得るために水素製造装置が用いられている。水素製造装置は、定置燃料電池を含む水素製造部と水素圧縮部とから構成されている。水素製造部で得られる水素ガスは、水素圧縮部で圧縮されてタンクに充填される。
ところが、水素製造装置では、この水素圧縮部を起動することにより、大きな騒音と熱が発生する。従来、熱の発生に対しては換気用の吸気ダクトと排気ダクトが設けられている。
【０００４】
この圧縮機が発する騒音と熱に対して、防音箱を設け、該防音箱に冷却ファンと排気ファンとを設けて圧縮機を冷却するとともに吐出管とアフタークーラーとを冷却するパッケージ型圧縮機が開示されている（例えば、特許文献２）。また、防音箱内に仕切板を設けて冷却風を該防音箱内の全域に通流させるパッケージ型圧縮機も開示されている（例えば、特許文献３）。そのほかに、圧縮機本体と、該圧縮機から吐出される圧縮流体を冷却するクーラーとを収納する筐体内において、筐体の中間に仕切板を立てるとともに換気扇を１個設け、該クーラーを換気扇の送風が直接当たる箇所に配置するパッケージ型圧縮機が開示されている（例えば、特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９３９５９号公報
【特許文献２】特開２００７−２７０６６５号公報
【特許文献３】特開２００４−８４６４８号公報
【特許文献４】特開２００７−２３９７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パッケージ型圧縮機は、圧縮機と、その圧縮機から発生する騒音を低減する防音箱から構成されている。この場合、圧縮機から発生する熱を冷却する必要があり、通常、換気用の吸気ダクト、排気ダクトが設置される。換気用ファンには、ダクトに専用設置させる方法と、圧縮機のモータと同軸でファンを回す方法とがある。
しかしながら、騒音を発する圧縮機を防音箱に収納したとしても基本的には防音箱内の冷却が必要であり、いかにして防音箱内の冷却効率を向上させ、ダクトから漏れる騒音を低減させるかという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、圧縮部を収納する防音箱内の冷却効率を向上させ、且つダクトから漏れる騒音を低減させることのできる水素製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための手段として、本発明は、水素製造部と水素圧縮部とから構成される水素製造装置において、前記水素圧縮部が、水素ガスを圧縮する圧縮機と、該圧縮機用のモータと、冷却用の送風手段と、前記圧縮機と前記モータと前記送風手段とを収納する内面に吸音材が設けられた筐体と、前記筐体内に設けられ、前記送風手段により吸気される内面に吸音材が設けられた吸気ダクトとを備え、前記圧縮機と前記モータと前記送風手段とは水平方向に摺動可能に前記筐体内に設置され、水平方向に摺動されることにより前記送風手段が前記吸気ダクトの開口部に密着されて固定されることを特徴とする水素製造装置である。
【０００９】
このような水素製造装置によれば、圧縮機とモータと送風手段とが水平方向に摺動可能に筐体内に設置されることで、送風手段を水平方向に摺動させて吸気ダクトの開口部に容易に密着させて固定することができる。吸気ダクトの開口部に密着させて固定することにより、送風手段による吸気ダクトからの大気の吸気効率を向上させることができる。送風手段による吸気ダクトからの大気の吸気効率を向上させることにより、筐体内の冷却効率を向上させることができる。
【００１０】
また、前記水素製造装置において、前記吸気ダクトは、大気取り入れ口から前記筐体の一側面の内側に沿って設けられ、さらに該筐体の一側面に沿った方向から折り曲げられた形に延伸ダクトが形成され、該延伸ダクトに前記送風手段が密着される開口部が形成されていることを特徴とする。
このような水素製造装置によれば、吸気ダクトは、筐体の一側面に沿った方向から折り曲げられた形に延伸ダクトが形成されているのと内面の吸音材とで、ダクトから漏れる騒音（筐体内の圧縮機とモータ）の低減を図ることができる。
【００１１】
また、前記水素製造装置において、前記送風手段は、前記吸気ダクトを通して吸気した大気を前記筐体内に送風し、前記圧縮機とモータとを冷却し、さらに前記圧縮機で水素ガスを圧縮して通流させる圧縮水素ガス配管を冷却することを特徴とする。
このような水素製造装置によれば、送風手段が、吸気ダクトを通して吸気した大気を筐体内に送風することにより、圧縮機とモータを冷却するとともに圧縮水素ガス配管も冷却することができる。
【００１２】
また、前記水素製造装置において、送風手段は、前記吸気ダクトの開口部に接する部位にトリムシールが取り付けられたことを特徴とする。
このような水素製造装置によれば、送風手段が、吸気ダクトの開口部に接する部位にトリムシールが取り付けられたことにより、吸気ダクトの開口部に密着することができる。このような構成により、送風手段による吸気ダクトからの大気の吸気効率を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明は、水素製造部と水素圧縮部とから構成される水素製造装置において、前記水素製造部が、供給される含水素燃料の改質反応により水素リッチガスを生成する改質装置と、前記改質装置に、一端が配設される該改質装置を冷却するための熱媒体を通流する熱媒体配管とを備え、前記水素圧縮部が、水素ガスを圧縮する圧縮機と、該圧縮機用のモータと、冷却用の送風手段と、前記圧縮機と前記モータと前記送風手段とを収納するとともに前記熱媒体を通流する熱媒体配管の他端が配設され、内面に吸音材が設けられた筐体と、前記筐体内に設けられ、前記送風手段により吸気される内面に吸音材が設けられた吸気ダクトとを備え、前記送風手段は、前記吸気ダクトを通して吸気した大気を前記筐体内に送風し、前記圧縮機とモータとを冷却し、さらに前記筐体内に配設された前記熱媒体配管を冷却することを特徴とする水素製造装置である。
【００１４】
このような水素製造装置によれば、送風手段が、吸気ダクトを通して吸気した大気を筐体内に送風することにより、圧縮機とモータを冷却するとともに筐体内に配設された熱媒体配管も冷却することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、水素製造装置を構成する水素圧縮部を収納する防音箱内の冷却効率を向上させ、且つダクトから漏れる騒音を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る水素製造装置の構成例を示す図である。
【図２】水素圧縮部を構成する防音箱の外観を示す概略斜視図である。
【図３】防音箱を排気ダクト側から見た側面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図３のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】図４のＤ−Ｄ断面図である。
【図７】ファンカバーと開口部とが密着された状態を説明するための図である。
【図８】ベースとスライドの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態に係る水素製造装置について図を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る水素製造装置１の構成例を示すものである。すなわち、水素製造装置１は、水素製造部２と水素圧縮部３とから構成されている。水素製造部２は、改質装置１１，水素精製装置１２，弁１７，発電用水素タンク１８，定置型燃料電池２０，コンプレッサ２１とから構成されている。水素圧縮部３は、圧縮機１４，モータ１５を備えている。さらに、改質装置１１には熱媒体を通流させる熱媒体配管２２が配設されている。この熱媒体配管２２は、他端が水素圧縮部３にも配設されている。熱媒体配管２２は、詳しくは後述するがその一端が配設された改質装置１１を冷却するため、水素圧縮部３に配設されている他端部分が冷却される。
【００１８】
まず、改質装置１１は、供給される含水素燃料、例えば、メタンやプロパン等の炭化水素燃料（改質用燃料ともいう）の改質反応により水素リッチガス（以下、改質ガスと記述する）を得る。
改質装置１１の下流には、ＰＳＡ機構や水素分離膜を備える水素精製装置１２が接続されている。ＰＳＡ機構は、水素以外の成分を高圧下で選択的に吸着し、減圧下で脱着する吸着剤を充填した複数塔、例えば、３塔の吸着塔（図示せず）を備えている。各吸着塔に、吸着、減圧、均圧、脱着及び洗浄工程からなるサイクリック運転を行わせることにより、高純度水素を取り出す一方、他の成分（不要物）をオフガスとして放出する。このオフガスは、改質装置１１の熱源等に有効に利用される。
【００１９】
水素精製装置１２には、各吸着塔から高純度水素（水素ガス）を排出するための水素ガス配管１３が接続されている。水素ガス配管１３の他端側は、水素圧縮部３の圧縮機１４に接続されている。圧縮機１４には、下流側の機器に圧縮した水素ガスを供給するための圧縮水素ガス配管１６が接続されている。圧縮水素ガス配管１６の他端側は、弁１７を介して発電用水素タンク１８に接続されている。
【００２０】
発電用水素タンク１８は、家庭用電源を供給するための定置型燃料電池２０に水素ガス供給路１９を介して接続される。この定置型燃料電池２０には、酸化剤ガスとして、例えば、空気を供給するためのコンプレッサ２１が接続されている。
上述した水素製造装置１は、図示しない制御装置によって制御される。
【００２１】
このように構成される水素製造装置１における動作を周知の技術なので簡単に説明する。
水素製造装置１は図示しない制御装置を介して運転が開始され、例えば、都市ガスやプロパン等の改質用燃料（含水素燃料）が改質装置１１に送られる。この改質装置１１では、改質用燃料中の、例えば、メタンの他に空気中の酸素及び別途供給される水蒸気によって、部分酸化改質であるＣＨ４＋Ｏ２→２Ｈ２＋ＣＯ２（発熱反応）と、水蒸気改質であるＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ→４Ｈ２＋ＣＯ２（吸熱反応）とが同時に行われる（オートサーマル改質反応）。
【００２２】
改質装置１１により改質された改質ガスは、水素精製装置１２に供給される。この水素精製装置１２では、各吸着塔内で水素以外の成分が吸着されて高濃度の水素（水素リッチ）を含む水素ガスが精製され、この水素ガスが水素ガス配管１３に供給される。
【００２３】
圧縮機１４は、モータ１５を動力源として水素ガス配管１３から供給される水素ガスを圧縮し、圧縮水素ガスを圧縮水素ガス配管１６に通流させる。圧縮水素ガス配管１６に通流された圧縮水素ガスは、弁１７が開放されて発電用水素タンク１８に充填される。
【００２４】
続いて、発電用水素タンク１８に貯蔵されている水素ガスは、水素ガス供給路１９から定置型燃料電池２０のアノード側電極（図示せず）に供給される。一方、コンプレッサ２１が駆動されて、定置型燃料電池２０の図示しないカソード側電極に酸化剤ガスとして空気が供給される。このようにして定置型燃料電池２０では発電が行われて電力を発生する。この電力は、家庭用電源として使用されるとともにコンプレッサ２１を含む補助電源としても利用される。
【００２５】
上述した圧縮機１４が水素ガスを圧縮する際、大きな騒音を発生するとともに、圧縮機１４を冷却するファン（後述する）の音も騒音の原因になっている。
そこで、本実施形態では、圧縮機１４の騒音を低減させるために水素圧縮部３を防音箱４に収納する。
【００２６】
防音箱４の構成を図２，図３，図４を用いて説明する。なお、図２，図３，図４は、分かりやすくするため、防音箱４内の各デバイスを一部省略した形で示している。
図２は、防音箱４の外観を示す概略斜視図である。防音箱４は、側面板３１，天面板３２，側面板３３，底面板３４，背面板３５，及び正面板３６とから略立方体に構成されている。背面板３５は着脱自在に設けられ、例えば、背面板３５を取り外すことにより、防音箱４内の圧縮機１４あるいはモータ１５のメンテナンスが行われる。天面板３６には、吸気ダクト３７が取り付けられている。図２に示すように、背面板３５の上方に見える吸気ダクト３７は、外気（空気、大気）の取り入れ口となっている。
【００２７】
また、側面板３３には、排気ダクト３８が取り付けられている。排気ダクト３８には複数のスリット状に形成された排気口３９が設けられている。
図３は、図２における防音箱４を矢印Ａ方向（排気ダクト３８側）から見た構成を示す図である。防音箱４における天面板３２は、図３に示すように外装パネル（遮音板）の内側に吸音材ｃが貼り付けられている。背面板３５も同様に外装パネルの内側に吸音材ｃが貼り付けられている。正面板３６も同様に外装パネルの内側に吸音材ｃが貼り付けられている。図２および図３に見る吸気ダクト３７は、天面板３２に取り付けられた途中で、図上逆Ｌ字形に折り曲げられた形で下方に延伸し、延伸ダクト３７１として底面板３４に届かないところで底面を備えており、延伸ダクト３７１の部分が中空の略箱形に形成されている。
【００２８】
図４は、図３のＢ−Ｂ断面を示す図である。図４に示すように、吸気ダクト３７の内面にも吸音材ｃが貼り付けられている。また、排気ダクト３８の内面にも吸音材ｃが貼り付けられている。
図２，図３，図４を用いて説明したように、防音箱４には、外装パネル（各面板３１,３２，３３，３５，３６）の内側に吸音材ｃが貼り付けられ、さらに吸気ダクト３７と排気ダクト３８にも吸音材が貼り付けられているので、内部からの騒音（圧縮機１４，モータ１５）の低減を図ることができる。
また、吸気ダクト３７は、図４の図上左方向から右方向に外気が吸い込まれ、吸い込まれた外気は、逆Ｌ字形に折り曲げられた形のところから（図３参照）さらに下方に延伸ダクト３７１を介して吸い込まれる。このように、外気が途中で逆Ｌ字形に折り曲げられた構成の吸気ダクト３７を通って吸気される。このようなＬ字形の折り曲げと吸音材により、吸気ダクト３７から漏れる騒音の低減が図られる。
【００２９】
次に、防音箱４の内部構成について説明する。
図５は、図３のＣ−Ｃ断面を示す図である。防音箱４内において、ベース４１上をスライド（摺動）して移動可能な可動台座としてのスライド４２の略中央に、圧縮機１４とモータ１５とが一体化されて取り付けられている。モータ１５は、圧縮機１４と反対側の回転軸１５ａにファン５０が設けられ、ファン５０により吸気ダクト３７を介して外気が吸い込まれることで防音箱４内が冷却される。ファン５０を覆うファンカバー５１は、吸気ダクト３７の延伸ダクト３７１に設けられた開口部（吸気穴）３７ａに密着接触している。
【００３０】
圧縮機１４には、水素ガス配管１３と圧縮水素ガス配管１６とが接続されている。水素ガス配管１３と圧縮水素ガス配管１６とは、側面板３１に設けられた図示しないそれぞれの穴に音漏れを防ぐように緩衝材（ゴムパッキン等）を用いて通されている。圧縮水素ガス配管１６は、特に圧縮されたあとの水素ガスが通流されて温度が上昇するので、ファン５０により冷却される。
【００３１】
また、熱媒体を循環して通流させる熱媒体配管２２，２２が、側面板３１に設けられた図示しないそれぞれの穴に音漏れを防ぐように緩衝材（ゴムパッキン等）を用いて通されている。熱媒体配管２２，２２は、側面板３１に取り付けられた放熱器４０に接続されている。放熱器４０はファン５０により冷却される。なお、放熱器４０は、改質装置１１の熱を防音箱４の内部に放熱して改質装置１１を冷却する役割を有する。
このようにファン５０により吸い込まれた外気は、防音箱４の内部を冷却して排気ダクト３８に覆われた側面板３３に設けられた穴６０を通って排気口３９から排気される。
【００３２】
図６は、図４のＤ−Ｄ断面を示す図である。吸気ダクト３７において、外気は吸気ダクト３７内を図上左側から右側へと流れ、図上逆Ｌ字形に折り曲げられたところから下方へ流れ、ファン５０によって強制的に吸気ダクト３７の開口部３７ａから吸い込まれる。ファン５０から吸い込まれた外気は、モータ１５を冷却しつつ後方へ流れ、放熱器４０を冷却し、圧縮水素ガス配管１６（図５参照）を冷却し、排気ダクト３８（図５参照）から排気される。
【００３３】
また、底面板３４の上にはベース４１が取り付けられている。ベース４１の上には、図上左右の矢印Ｆ方向に移動（摺動）可能なスライド４２が設けられている。スライド４２は、ベース４２に対して所定位置に位置決めされて移動した後、ボルト４３を締めることによってベース４１に固定される。圧縮機１４とモータ１５とは、スライド４２に固定されている。
図６に示すベース４１とスライド４２の構成において、スライド４２を左右の矢印Ｆ方向に移動させることにより、モータ１５のファンカバー５１を吸気ダクト３７に設けられた開口部３７ａに簡単に密着させることができる。
なお、ファンカバー５１の開口部と吸気ダクト３７の開口部３７ａとは、予めスライド４２からの高さと大きさが決められているので、スライド４２の移動だけで密着させることができる。
【００３４】
図７は、ファンカバー５１と吸気ダクト３７の開口部３７ａとが密着された状態を示す図である。ファンカバー５１のリップ部５１ａの周上には、ゴム状で柔らかいトリムシール５２が取り付けられている。このような構成により、スライド４２を左右の矢印Ｆ方向に移動させてトリムシール５２を吸気ダクト３７の開口部３７ａに密着させ、密着部位をシールすることにより吸気効率を向上させている。
【００３５】
上述したように、本発明では、ファンカバー５１のリップ部５１ａの周上のトリムシール５２により、吸気ダクト３７の開口部３７ａに密着させることができるので吸気による冷却効率の向上を図ることができる。また、吸気ダクト３７は、防音箱４内に逆Ｌ字形に折り曲げた形で延伸ダクト３７１が設けられているので、防音箱４内部の熱篭りが起きにくくなるとともに外部に漏れる騒音を低減させることができる。さらに、防音箱４の内部と吸気ダクト３７の内部とに吸音材ｃを貼り付けているので、圧縮機１４からの騒音を吸音して外部に漏れる騒音をさらに低減している。
また、ファン５０は、圧縮機１４とモータ１５とを冷却するものであるが、上述したように防音箱４の換気も兼ねているので、別の換気用ファンを設ける必要がなく構成を簡単にできる。
【００３６】
図８の（ａ）は、図６におけるボルト４３の部分でスライド４２の移動方向である左右Ｆ方向に対して９０度の方向のベース４１とスライド４２の断面を示すものである。スライド４２は、ボルト４３により長穴４４を通してベース４１に設けられたねじ穴４５に固定される。また、ベース４１とスライド４２の摺動面には、図示しないギブとして例えばテフロン（登録商標）シートが貼られ、摺動抵抗の軽減と振動抑制を図っている。
【００３７】
図８の（ｂ）は、図６における背面板３５を外した状態でベース４１とスライド４２の周辺の概略構成を示すものである。
図８の（ｂ）に示すように、スライド４２の中央部には長穴４４が設けられている。スライド４２は、ボルト４３が長穴４４を通してベース４１のねじ穴４５に締結されることによりベース４１に固定される。
【００３８】
上述した図６に示すように、背面板３５を取り外し、水素ガス配管１３と圧縮水素ガス配管１６とを外し、ボルト４３を外し、スライド４２を左Ｆ方向に移動させることにより、圧縮機１４とモータ１５とを簡単に防音箱４の外に取り出すことができる。
従来のパッケージ型圧縮機のような構成では圧縮機とモータのメンテナンス性が悪かったが、本発明のような構成により圧縮機１４あるいはモータ１５のメンテナンスを容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…水素製造装置
２…水素製造部
３…水素圧縮部
４…防音箱（遮音板と吸音材とから構成される筐体）
１３…水素ガス配管
１４…圧縮機
１５…モータ
１６…圧縮水素ガス配管
２２…熱媒体配管
３７…吸気ダクト
３７ａ…開口部
３８…排気ダクト
４１…スライド
４２…ベース
４３…ボルト
４４…長穴
４５…ねじ穴
５０…ファン（送風手段）
５１…ファンカバー
５２…トリムシール
３７１…延伸ダクト
【図１】
2010281288.tif 000003
【図２】
2010281288.tif 000004
【図３】
2010281288.tif 000005
【図４】
2010281288.tif 000006
【図５】
2010281288.tif 000007
【図６】
2010281288.tif 000008
【図７】
2010281288.tif 000009
【図８】
2010281288.tif 000010