(57)【要約】【課題】騒音を低減させるとともに振動の伝わりを抑制し、さらに筐体内の温度上昇を低く抑える水素製造装置を提供する。【解決手段】第１の筐体１０は、空気層（大気層）ａを介して第２の筐体２０を収納し、第２の筐体２０に収納されている水素圧縮部５０からの振動と騒音に影響を受けないように構成する。また、第１の筐体１０は、収納する水素製造部４０との間に空気層（大気層）ｂを設け、さらに遮音板と吸音材とから構成される各面板２，３，４，５，６，１１，１２により外部へ漏れる騒音を抑制する。また、第２の筐体２０は、略直方体の箱体に形成され、左側面板，右側面板，前面板，後面板，及び天面板が遮音板と吸音材とで構成される外装パネルｃで構成され、収納している水素圧縮部５０からの騒音を大きく抑制する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電部を含む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、
前記発電部を含む水素製造部を収納して遮音板と吸音材とから構成される第１の筐体と、
前記第１の筐体に収納され、且つ前記水素圧縮部を収納して遮音板と吸音材とから構成される第２の筐体と、
を備えることを特徴とする水素製造装置。
【請求項２】
前記第１の筐体の内外で気体を通流させる第１の通流手段と、
前記第２の筐体の内外で気体を通流させる第２の通流手段と、を備え、
前記第１の通流手段と第２の通流手段とは独立して大気に接し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】
前記第２の筐体が前記第１の筐体に大気層を介して併置され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】
発電部を含む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、
前記発電部を含む水素製造部を収納して遮音板と吸音材とから構成される第１の筐体と、
前記第１の筐体に収納される発電部を含む水素製造部が設置される第１の設置台と、
前記第１の筐体に収納され、且つ前記水素圧縮部を収納して遮音板と吸音材とから構成される第２の筐体と、
前記第１の設置台とは異なり、前記第２の筐体に収納される水素圧縮部が設置される第２の設置台と、
を備えることを特徴とする水素製造装置。
【請求項５】
前記第１の筐体と前記第２の筐体との間に大気層が設けられ、且つ、前記第１の設置台と前記第２の設置台とが並置されることを特徴とする請求項４に記載の水素製造装置。
【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）。
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。
【０００３】
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、大きな騒音と振動が引き起こされる。
圧縮機の騒音と振動に対しては、ケーシングに変形部材を用いて、この変形部材の締め付け力を変化させることにより騒音と振動を抑制する技術が開示されている（例えば、特許文献２）。さらに、圧縮機の振動を抑制する方法として電気粘性流体を用いた技術も開示されている（例えば、特許文献３）。
また、従来の水素製造装置は、遮音板（外装パネル）と吸音材を用いて騒音の低減を図っていたが、騒音を十分に低減しきれていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９３９５９号公報
【特許文献２】特開２００５−１８０３２３号公報
【特許文献３】特開平７−５４９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように従来の水素製造装置は、遮音板（外装パネル）と吸音材を用いて騒音の低減を図っていたが、騒音を十分に低減しきれていないという問題があった。
従来の水素製造装置の水素圧縮部は、水素製造部と同一のフレーム内で隔壁により部屋を分けられて一体の筐体に収められている。水素圧縮部に収納される圧縮機は、空冷であり、モータと同軸の空冷ファンにより外部から導入した外気（大気、空気）を用いて冷却している。
しかしながら、圧縮機のモータ本体及び配管を冷却して熱交換された熱は、筐体内に放熱されている。定置型燃料電池システムに関連する法規には、着火源となりうるデバイスが存在する部分は正圧雰囲気にし、それ以外の部分は負圧雰囲気にするというものがある。
【０００６】
そのため、圧縮機のモータと同軸の空冷ファンにより筐体内に外気を取り入れているので、本体側換気ファンをそれ以上の風量に設定して負圧雰囲気にする必要があった。本体側換気ファンが小型で風量の大きいものは、音圧レベルが高く騒音の原因ともなっていた。さらに、外気を導入する開口部においても音漏れがあり、騒音の原因となっている。
また、このような圧縮機からの放熱により水素製造装置内の温度が上昇することにより、水素製造装置を構成するデバイスの寿命を縮めてしまう恐れもあった。さらに、水素ガスを通流する配管や筐体等から振動が伝わり、水素製造装置を構成するデバイスの寿命を低下させ、特に燃料電池スタックの寿命低下につながる恐れがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、圧縮部からの騒音を低減させるとともに振動の伝わりを抑制し、さらに筐体内の温度上昇を低く抑え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、発電部を含む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、前記発電部を含む水素製造部を収納して遮音板と吸音材とから構成される第１の筐体と、前記第１の筐体に収納され、且つ前記水素圧縮部を収納して遮音板と吸音材とから構成される第２の筐体とを備えることを特徴とする水素製造装置である。
このような水素製造装置によれば、水素圧縮部からの騒音を遮音板と吸音材とから構成される第２の筐体で低減させ、さらに第２の筐体を収納する遮音板と吸音材とから構成される第１の筐体で第２の筐体から漏れる騒音を低減させることができる。
【０００９】
また、前記水素製造装置は、前記第１の筐体の内外で気体を通流させる第１の通流手段と、前記第２の筐体の内外で気体を通流させる第２の通流手段とを備え、前記第１の通流手段と第２の通流手段とは独立して大気に接し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、第１の筐体に収納される水素製造部を負圧雰囲気にすることができ、第２の筐体に収納される水素圧縮部を正圧雰囲気にすることができる。
【００１０】
また、前記水素製造装置において、前記第２の筐体が前記第１の筐体に大気層を介して併置されることを特徴とする。
このような水素製造装置によれば、第２の筐体に収納されている水素圧縮部からの振動が、大気層を介することにより、第１の筐体に収納されている水素製造部に伝わることが抑制される。
【００１１】
また、本発明は、発電部を含む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、前記発電部を含む水素製造部を収納して遮音板と吸音材とから構成される第１の筐体と、前記第１の筐体に収納される発電部を含む水素製造部が設置される第１の設置台と、前記第１の筐体に収納され、且つ前記水素圧縮部を収納して遮音板と吸音材とから構成される第２の筐体と、前記第１の設置台とは異なり、前記第２の筐体に収納される水素圧縮部が設置される第２の設置台とを備えることを特徴とする水素製造装置である。
このような水素製造装置によれば、水素製造部が設置される第１の設置台と、水素圧縮部が設置される第２の設置台とが異なっているので、水素圧縮部からの振動が設置台を介して水素製造部に伝わるのを阻止することができる。
【００１２】
また、前記水素製造装置において、前記第１の筐体と前記第２の筐体との間に大気層が設けられ、且つ、前記第１の設置台と前記第２の設置台とが並置されることを特徴とする。
このような水素製造装置によれば、第２の筐体に収納されている水素圧縮部からの振動が、大気層を介することにより、第１の筐体に収納されている水素製造部に伝わることが抑制され、さらに第１の設置台と第２の設置台が並置されているので、水素圧縮部からの振動が設置台を介して伝わるのを阻止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、水素製造装置を構成する圧縮部からの騒音を低減させるとともに振動の伝わりを抑制し、さらに筐体内の温度上昇を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る水素製造部と水素圧縮部の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る水素製造装置の外観を示す概略斜視図である。
【図３】水素製造装置を上から見た上面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る水素製造装置の図３のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、水素製造装置１を構成する水素製造部４０と水素圧縮部５０の構成例を示すものである。水素製造部４０は、改質装置４１，水素精製装置４２，弁４３，発電用水素タンク４４，定置型燃料電池４６，コンプレッサ４７から構成されている。水素圧縮部５０は、水素圧縮装置５１を備えている。
まず、改質装置４１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。
【００１６】
改質装置４１の下流には、ＰＳＡ機構や水素分離膜を備える水素精製装置４２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４１の熱源等に有効に利用される。
【００１７】
水素精製装置４２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供給管１７が接続されている。水素ガス供給管１７の他端側は、水素圧縮部５０の水素圧縮装置５１が接続されている。水素圧縮装置５１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供給管１８が接続されている。圧縮水素ガス供給管１８の他端側は、弁４３を介して発電用水素タンク４４が接続されている。
【００１８】
発電用水素タンク４４は、家庭用電源を供給するための定置型燃料電池４６に水素ガス供給路４５を介して接続される。この定置型燃料電池４６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４７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。
【００１９】
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４１に送られる。この改質装置４１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）。
【００２０】
改質装置４１により改質された改質ガスは、水素精製装置４２に供給される。この水素精製装置４２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供給管１７に供給される。
【００２１】
水素圧縮装置５１は、水素ガス供給管１７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供給管１８に通流させる。圧縮水素ガス供給管１８に通流された圧縮水素ガスは、弁４３が開放されて発電用水素タンク４４に充填される。
このように水素圧縮装置５１で水素ガスを圧縮する際、大きな騒音と振動が発生する。
本発明は、詳しくは後述するが、この騒音と振動を低減させるものである。
【００２２】
続いて、発電用水素タンク４４に貯蔵されている水素ガスは、水素ガス供給路４５から定置型燃料電池４６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４７が駆動されて、定置型燃料電池４６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４６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４７を含む各機器の補助電源としても利用される。
【００２３】
図２は、水素製造装置１の外観構成を示す図である。水素製造装置１は、フレーム３０上に設けられる。水素製造装置１は、前側の側面板としての前面板２と、後側の側面板としての後面板３と、左側の側面板としての左側面板４と、右側の側面板としての右側面板５と、前面板２、後面板３、左右の側面板４，５の上端側を閉塞する天面板６とに囲まれた箱として第１の筐体１０が構成されている。第１の筐体１０には水素製造部４０が収納されている。
【００２４】
また、水素製造装置１には、右側の下部に側面板２１が設けられている。詳しくは後述するが側面板２１は、第１の筐体１０を構成する各面板２，３，４，５に直接接触せず振動が伝わらないように第２の筐体２０を構成している一部である。第２の筐体２０は、第１の筐体１０との間に空気層（大気層あるいは隙間）が設けられて振動が直接伝わらないようにしている。
【００２５】
このように水素製造装置１は、第１の筐体１０と第２の筐体２０とから略直方体の箱体として構成されている。
また、第1の筐体１０の側面板５には、詳しくは後述するが取込ダクト７が取り付けられている。
さらに、第２の筐体２０の側面板２１には、第２の筐体２０の内側に設けられる吸気ファン（後述する）が外気を取り込む取込溝２２と、第２の筐体２０の内側に設けられる排気ダクト（後述する）からの排気を排出する排出溝２３とが設けられている。
【００２６】
図３は、図２に示す水素製造装置１を上から見た外観図である。水素製造装置１は、フレーム３０上に第1の筐体１０と破線で示す第２の筐体２０を備える。第１の筐体１０は、水素製造部４０との間に空気層（大気層）ｂを形成している。第２の筐体２０は、第１の筐体１０及び水素製造部４０との間に空気層（大気層）ａを形成している。なお、この空気層aは、密閉空間ではなく大気開放に形成されている。第２の筐体２０には水素圧縮部５０が収納されている。
【００２７】
図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。
上述したように、第１の筐体１０は水素製造部４０を収納している。水素製造部４０は、内部を換気冷却するための換気ファン８と、換気のために外気を取り込む取込ダクト７とが設けられ、内部を負圧雰囲気にしている。取込ダクト７は音漏れを最小化するため隙間のないように側面板５に取り付けられている。換気ファン８は、換気ファン８を構成する構造体９が音漏れを最小化するため隙間のないようゴムパッキン等（図示しない）を用いて側面板４に取り付けられている。
【００２８】
換気ファン８は、従来のように水素圧縮部を冷却する正圧雰囲気にするファンの影響を全く受けないので風量の大きいものを選択する必要がないので、音圧レベルを低くして騒音を抑制することができる。
水素製造部４０は、上述した各面板２，３，４，５，６の他に、側面板１１，底面板１２が設けられている。各面板２，３，４，５，６，１１，１２は、外装パネルとして遮音板と吸音材とで構成されている。
【００２９】
水素製造部４０の側面には、振動が直接伝わらない緩衝材が用いられている側面板１３，１４，１５，１６が設けられている（側面板１６については図２参照）。側面板１３には、右側面板５が取り付けられ、側面板５と直に接しないように第２の筐体２０を構成する一部である側面板２１が取り付けられている。側面板１４には左側面板４が取り付けられている。側面板１５には後面板３が取り付けられている。
【００３０】
このように構成される第１の筐体１０に対しては、図４に示すように空気層（大気層）ａを介して第２の筐体２０が設けられているので、第２の筐体２０に収納されている水素圧縮部５０からの振動の影響を大幅に抑制することができる。また、第１の筐体１０は、収納する水素製造部４０との間に空気層（大気層）ｂが設けられ、さらに遮音板と吸音材とにより、各面板２，３，４，５，６，１１，１２から外部へ漏れる騒音を大きく抑制している。
【００３１】
また、第２の筐体２０は、略直方体の箱体に形成され（図２参照）、左側面板，右側面板，前面板，後面板，及び天面板が遮音板と吸音材とで構成される外装パネルｃで構成されている。第２の筐体２０には、図４に示すように内部を換気冷却するための吸気ファン２４と排気ダクト２５が図上右の側面板に設けられ、内部を正圧雰囲気にしている。
【００３２】
このように構成される第２の筐体２０は、図４に示すように空気層（大気層）ａが設けられているので水素圧縮部５０からの振動を水素製造部４０に伝えることがほとんどない。また、第２の筐体２０は、遮音板と吸音材とで構成される外装パネルｃによって水素圧縮部５０の騒音を抑制している。さらに、第２の筐体２０は、第２の筐体２０の側面板２１と、第１の筐体１０の各面板２，３，１１，１２とに囲まれ、さらに騒音が抑制される。すなわち、第２の筐体２０は、空気層（大気層）ａを介して第１の筐体１０に内包されるように併置されている。第２の筐体２０に収納されている水素圧縮部５０からの騒音は、二重に抑制される。
さらに、第２の筐体２０には、吸気ファン２４と排気ダクト２５が設けられているので吸気ファン２４からの騒音も抑制される。
【００３３】
また、水素製造部４０で製造された水素ガスは、水素ガス供給管１７を通流して水素圧縮部５０に供給される。そして、水素圧縮部５０で圧縮された水素ガスは、圧縮水素ガス供給管１８を通流して水素製造部４０に戻される。水素ガス供給管１７は、第1の筐体１０を通る穴（図示しない）にゴムパッキン等（図示しない）で支持され、第２の筐体２０を通る穴（図示しない）にゴムパッキン等（図示しない）で支持されている。同様に、水素ガス供給管１８は、第1の筐体１０を通る穴（図示しない）にゴムパッキン等（図示しない）で支持され、第２の筐体２０を通る穴（図示しない）にゴムパッキン等（図示しない）で支持されている。
【００３４】
上述したように第１の筐体１０には水素製造部４０が収納され、第２の筐体２０には水素圧縮部５０が収納されているので、水素圧縮部５０から発生する熱による水素製造部４０への悪影響を排除することができる。
なお、水素製造部４０は、第１の筐体１０に覆われているが水素製造部４０自体の筐体を遮音板と吸音材とで構成するようにしてもよい。この場合、さらに騒音抑制の効果を向上させることができる。
【００３５】
図５は、図４のフレーム３０を分割して第１フレーム３１と第２フレーム３２の構成にしたものである。図４と同一箇所には同一符号を付して説明を省略する。
図５において、第１フレーム３１には水素製造部４０と第１の筐体１０が置かれ、第２フレーム３２には水素圧縮部５０と第２の筐体２０が置かれている。このように、第１フレーム３１と第２フレーム３２とを互いに離隔して並置する構成により、水素圧縮部５０からの振動が水素製造部４０にフレームから伝わるのを完全に防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３６】
１…水素製造装置
２…前面板
３…後面板
４…左側面板
５…右側面板
６…天面板
８…換気ファン（第１の通流手段）
１０…第１の筐体（遮音板と吸音材とから構成される）
１１…側面板
１２…底面板
２０…第２の筐体（遮音板と吸音材とから構成される）
２４…吸気ファン（第２の通流手段）
３０…フレーム（設置台）
３１…第１フレーム（第１の設置台）
３２…第２フレーム（第２の設置台）
４０…水素製造部
４６…定置型燃料電池（発電部）
５０…水素圧縮部
５１…水素圧縮装置
【図１】
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【図２】
2010280539.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010280539.tif 000006
【図５】
2010280539.tif 000007