(57)【要約】【課題】可燃性ガスに好適な可燃性ガス用電動圧縮機および可燃性ガス供給システムを提供する【解決手段】吸込口１１からハウジング１３内へ流入した水素ガスは、電動駆動機１４付近の滞留ガスを圧縮機１５へ押し出しながら、自らも圧縮機１５へ流入する。つまり、ハウジング１３内の電動駆動機１４付近の圧力は吸入口１１の圧力と等しく圧縮機１５により圧縮された水素ガス圧力より低い。従って、ハウジング１３の肉厚が薄くてすむ。また、常に新鮮な水素ガスが供給され、濃度管理をせずとも、水素濃度が爆発限界濃度より高くなり、燃焼が抑制される。また、酸素等の異成分ガスがハウジング１３内の電動駆動機１４付近に溜まることが妨げられ、燃焼が抑制される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスの吸込口と吐出口を備え、電動駆動機と、前記電動駆動機によって駆動される圧縮機がハウジング内に密封され、前記ハウジング内が前記ガスの流路である電動圧縮機において、
前記ガスが可燃性ガスであり、前記吸込口が前記圧縮機より電動駆動機側に配置されることを特徴とする可燃性ガス用電動圧縮機。
【請求項２】
ガスセンサが前記吸込口内と前記ハウジング内の少なくともいずれか一方に備えられている請求項１に記載の可燃性ガス用電動圧縮機。
【請求項３】
ガスの吸込口と吐出口を備え、電動駆動機と、前記電動駆動機によって駆動される圧縮機がハウジング内に密封され、前記ハウジング内が前記ガスの流路である電動圧縮機を前記ガスの経路に備えたガス供給システムにおいて、
前記ガスが可燃性ガスであり、前記ハウジング内の可燃性ガス濃度が爆発限界濃度より高いことを特徴とする可燃性ガス供給システム。
【請求項４】
前記吸込口が前記圧縮機より電動駆動機側に配置されている請求項３に記載の可燃性ガス供給システム。
【請求項５】
ガスセンサが前記吸込口内と前記ハウジング内の少なくともいずれか一方に備えられている請求項３または４に記載の可燃性ガス供給システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可燃性ガスを圧縮する電動圧縮機および、可燃性ガスの供給システムに関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスを圧縮する電動圧縮機は、電動駆動機と電動駆動機によって駆動される圧縮機との駆動力伝達部のシール性が問題であった。この問題についてはダイヤフラムで圧縮室をシールする方法や、マグネットカップリングによる軸シール法（例えば特許文献１）、油圧を利用した軸シール法（例えば特許文献２）などが提案されている。また、電動駆動機と圧縮機をハウジング内に密封し、ハウジングをガスの流路とした電動圧縮機（例えば特許文献３）が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６０−２１１１６４
【０００４】
【特許文献２】
実開平４−１１６６７８
【０００５】
【特許文献３】
実開平１−１５９１８５
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダイヤフラムで圧縮室をシールする方法は、体格の割に流量が少ない。マグネットカップリングによる軸シール法は、重量や体格の面で不利である。また、油圧を利用した軸シール法は油圧管理が複雑で搭載方向も制限があった。さらに従来提案されていた電動圧縮機はどれも可燃性ガスを使用するにあたり、電動圧縮機内での可燃性ガス燃焼やそれに伴う圧力上昇について考慮されていなかった。
【０００７】
本発明の目的は、可燃性ガスを使用するのに好適な可燃性ガス用電動圧縮機および可燃性ガス供給システムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に請求項１に記載の発明は、ガスの吸込口と吐出口を備え、電動駆動機と、前記電動駆動機によって駆動される圧縮機がハウジング内に密封され、前記ハウジング内が前記ガスの流路である電動圧縮機において、
前記ガスが可燃性ガスであり、前記吸込口が前記圧縮機より電動駆動機側に配置されることを特徴とする可燃性ガス用電動圧縮機である。
【０００９】
従って、電動駆動機側から常に新鮮な可燃性ガスが供給され、ハウジング内の電動駆動機付近に酸素等が蓄積されることを抑制できる。また、ハウジング内の電動駆動機付近の可燃性ガス濃度が吸込口からの新鮮な可燃性ガスと同等に保たれるので濃度管理が不要である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ガスセンサが前記吸込口内と前記ハウジング内の少なくともいずれか一方に備えられている。
【００１１】
ここで言うガスセンサは可燃性ガスの主成分濃度を測定するセンサや、酸素等の異成分ガスを検知するセンサである。一般に可燃性ガスは主成分ガスに混じってその他の異成分ガスが混入している場合が多い。また、外部から異成分ガスが混入する場合があり、ハウジング内のガス状態が不明確である。従って、請求項２に記載の発明によれば、ハウジング内のガスの状態を把握できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、ガスの吸込口と吐出口を備え、電動駆動機と、前記電動駆動機によって駆動される圧縮機がハウジング内に密封され、前記ハウジング内が前記ガスの流路である電動圧縮機を前記ガスの経路に備えたガス供給システムにおいて、前記ガスが可燃性ガスであり、前記ハウジング内の可燃性ガス濃度が爆発限界濃度より高いことを特徴とする可燃性ガス供給システムである。
【００１３】
一般に可燃性ガスの濃度が爆発限界濃度より高ければ、可燃性ガスは引火しない。例えば、水素の場合爆発濃度は４％〜７５％である。よって、水素の場合爆発限界濃度は７５％であり、７５％より高い濃度であれば引火しない。従って、可燃性ガスの燃焼を抑制することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記吸込口が前記圧縮機より電動駆動機側に配置されている。
【００１５】
従って、請求項１と同様に、電動駆動機側から常に新鮮な可燃性ガスが供給され、ハウジング内の電動駆動機付近に酸素等が蓄積されることを抑制できる。また、ハウジング内の電動駆動機付近の可燃性ガス濃度が吸込口からの新鮮な可燃性ガスと同等に保たれるので濃度管理が不要である。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明において、ガスセンサが前記吸込口内と前記ハウジング内の少なくともいずれか一方に備えられている。
【００１７】
従って、請求項２と同様に、ハウジング内のガスの状態を把握できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、水素ガスを圧縮し供給するシステムに具体化した一実施の形態を図１〜２に従って説明する。
【００１９】
図１に示すように、可燃性ガス供給システムとしての水素ガス供給システム１は電動圧縮機２と供給源３と供給先４とから構成されている。供給源３は経路５で電動圧縮機２と接続されている。電動圧縮機２は経路６で供給先４と接続されている。
【００２０】
図２に示すように、電動圧縮機２は水素ガスの吸込口１１と吐出口１２を備え、ハウジング１３内に電動駆動機１４と、圧縮機１５が密封されている。電動駆動機１４は固定子１４−１と回転子１４−２から構成されている。固定子１４−１はハウジング１３の内壁に配置されている。回転子１４−２の回転中心には出力軸１４−３が設けられ図示しない軸受で支持されて直接圧縮機１５に接続されている。電動駆動機１４は図示しない制御装置に接続され制御される。ハウジング１３はハウジング１３内で燃焼が発生し、それに伴い圧力が上昇しても破損しない強度で形成されている。
【００２１】
吸込口１１は電動圧縮機２の圧縮機１５より電動駆動機１４側（図２の右側）に配置されている。本実施例では吸込口１１は電動駆動機１４側でも特に電動圧縮機２の電動駆動機軸方向端部に配置されている。一方、吐出口１２は圧縮機１５側に配置されている。また、吸込口１１は経路５に接続され、吐出口１２は経路６に接続されている。つまりハウジング１３内が可燃性ガスとしての水素ガスの流路となっている。水素ガスは主成分である水素に加えて酸素等の異成分ガスが含まれている。
【００２２】
電動圧縮機２はさらにガスセンサとしての２つの酸素センサ１６，１７を備え、図示しない制御装置に接続されている。酸素センサ１６は吸込口１１内に配置され、ハウジング１３内へ流入する水素ガス中の酸素の有無を検知する。一方、酸素センサ１７はハウジング１３内に配置され、ハウジング１３内の水素ガス中の酸素の有無を検知する。
【００２３】
次に上記のように構成された本実施の形態の作用について説明する。
【００２４】
供給源３から水素ガスの供給が始まると、水素ガスは経路５を通り電動圧縮機２へ流入する。また、図示しない制御装置によって電動駆動機１４が制御され圧縮機１５が駆動する。吸込口１１からハウジング１３内へ流入した水素ガスは、電動駆動機１４付近の酸素等の異成分ガスを含んだ滞留ガスまたは水素ガスを圧縮機１５へ押し出しながら、自らも圧縮機１５へ流入する。従って、ハウジング１３内の電動駆動機１４付近の圧力は吸入口１１の圧力と等しくなる。ハウジング１３内の電動駆動機１４付近の圧力は、大気圧より高圧である。また、常に新鮮な水素ガスが供給され、水素濃度も爆発限界濃度より高くなる。
【００２５】
圧縮機１５は流入してきた水素ガスを圧縮し、吐出口１２へ所定の圧力で吐出する。吐出口１２から吐出された水素ガスは経路６を通って供給先４へ供給される。
【００２６】
酸素センサ１６は吸込口１１付近で、酸素センサ１７はハウジング１３内で水素ガス中に酸素が含まれていないか監視し、酸素が検知されると図示しない制御装置へ伝達して、電動駆動機１４を停止させる。
【００２７】
本実施の形態は以下に示す効果を有する。
【００２８】
（１）  電動駆動機１４と圧縮機１５がハウジング１３内に密封され、ハウジング１３内が水素ガスの流路となっている。従って、圧縮機１５に動力伝達する部位にシールが不要になるので、シール部から水素ガスが漏れる虞がない。
【００２９】
（２）  吸込口１１は電動圧縮機２の圧縮機１５より電動駆動機１４側に配置され、ハウジング１３内へ流入した水素ガスは、ハウジング１３内の電動駆動機１４付近の酸素等の異成分ガスを含んだ滞留ガスまたは水素ガスを圧縮機１５へ押し出しながら、自らも圧縮機１５へ流入する。従って、ハウジング１３内の電動駆動機１４付近には常に新鮮な水素ガスが供給され、濃度管理をせずとも、水素濃度が爆発限界濃度より高くなり、燃焼が抑制される。また、酸素等の異成分ガスがハウジング１３内の電動駆動機１４付近に溜まることが妨げられ、燃焼が抑制される。
【００３０】
（３）  吸込口１１は圧縮機１５より電動駆動機１４側でも、特に電動圧縮機２の電動駆動機軸方向端部に配置している。つまりハウジング１３内の電動駆動機１４付近の水素ガスの流れによどみが少ない。従って酸素等の異成分ガスがハウジング１３内の電動駆動機１４付近に溜まることがさらに妨げられ、燃焼が抑制される。
【００３１】
（４）  吸込口１１は電動圧縮機２の圧縮機１５より電動駆動機１４側に配置される。つまりハウジング１３内の電動駆動機１４付近の水素ガス圧力は、吸込口１１の圧力と等しく、圧縮機１５による圧縮された水素ガス圧力より低い。一般にガスの燃焼時の圧力上昇は、引火前のガスの圧力に比例して大きくなる。従って、ハウジング１３の強度が低くてすみ、肉厚が薄くできる。
【００３２】
（５）  ハウジング１３内の電動駆動機１４付近の水素ガス圧力は、大気圧より高圧である。従って、外部から酸素等の異成分ガスが入り込む虞が無い。
【００３３】
（６）  酸素センサ１６は吸込口１１付近に配置され、酸素センサ１７はハウジング１３内に配置される。従って、引火元になりやすい電動駆動機１４に触れる水素ガス中の酸素の有無を検知できる。
【００３４】
（７）  酸素センサ１６は吸込口１１付近で、酸素センサ１７はハウジング１３内で水素ガス中に酸素が含まれていないか監視し、酸素が検知されると図示しない制御装置へ伝達して、電動駆動機１４を停止させる。従って、何らかの原因で酸素が流入した場合の安全性が高まる。
【００３５】
実施の形態は前記に限らず、例えば次のように構成してもよい。
【００３６】
○  可燃性ガスとして水素ガスに限定されるものではない。例えばプロパンガスや天然ガス等でもよい。
【００３７】
○  吸込口１１の位置は電動圧縮機２の圧縮機１５より電動駆動機１４側でかつ電動駆動機軸方向端部に限定されるものではない。例えば図３のように、電動圧縮機２の中央部でも圧縮機１５より電動駆動機１４側であればよい。
【００３８】
○  水素ガス供給システム１において経路５，６は１つの経路しか形成していないがこの形態に限定されるものではない。例えば、供給先４から経路５へ接続し、ガスの循環経路を形成しても良い。
【００３９】
この場合、供給先４で水素が一部消費された水素ガスが循環されると、水素以外の酸素等の異成分ガスが電動圧縮機２へ混入しやすい。しかし本発明では前述のとおり、ハウジング１３内へ流入した水素ガスは、ハウジング１３内の電動駆動機１４付近の酸素等の異成分ガスを含んだ滞留ガスまたは水素ガスを圧縮機１５へ押し出しながら、自らも圧縮機１５へ流入する。つまり、酸素等の異成分ガスがハウジング１３内の電動駆動機１４付近に溜まることが妨げられる。従って本発明は、循環経路を有する可燃性ガス供給システムに好適である。
【００４０】
○  出力軸１４−３は圧縮機１５に直接接続されているが、例えば歯車やプーリ等を介してもよい。動力を伝達できればよい。
【００４１】
○  ガスセンサとして酸素の有無を検知する酸素センサに限定されるものではない。例えば、酸素以外のガスを検知するセンサでも良い。また、可燃性ガスである水素ガスの主成分である水素の濃度を把握する水素濃度センサでもよい。またそれらを組み合わせてもよい。
【００４２】
前記実施の形態から把握できる技術的思想（発明）について以下に記載する。
【００４３】
（１）  前記吸入口が前記圧縮機より電動駆動機側でかつ、電動圧縮機の電動駆動機軸方向端部に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の可燃性ガス用電動圧縮機、および請求項４または５に記載の可燃性ガス供給システム。
【００４４】
（２）  前記ガスセンサのうち少なくとも１つが酸素の有無を検知する酸素センサである請求項２に記載の可燃性ガス用電動圧縮機、および請求項５に記載の可燃性ガス供給システム。
【００４５】
（３）  前記ガスセンサのうち少なくとも１つが可燃性ガスの主成分濃度を把握する主成分濃度センサである請求項２に記載の可燃性ガス用電動圧縮機、および請求項５に記載の可燃性ガス供給システム。
【００４６】
この場合、可燃性ガスの濃度が爆発限界濃度より高いか否かを検知することができ、安全性が高まる。
【００４７】
（４）  前記ハウジング内の可燃性ガス圧力が大気圧以上である請求項３から５のうちいずれか一項に記載の可燃性ガス供給システム。
【００４８】
（５）  前記可燃性ガスが水素ガスである請求項１または２に記載の可燃性ガス用電動圧縮機、および請求項３から５のうちいずれか一項に記載の可燃性ガス供給システム。
【００４９】
（６）  前記経路に循環経路が設けられ、前記可燃性ガスが循環され前記電動圧縮機に流入する請求項３から５のうちいずれか一項に記載の可燃性ガス供給システム。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜請求項５に記載の発明によれば、可燃性ガスを使用するのに好適な可燃性ガス用電動圧縮機および可燃性ガス供給システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の水素ガス供給システムの模式図。
【図２】実施形態の電動圧縮機の模式断面図。
【図３】別の実施形態の電動圧縮機の模式断面図。
【符号の説明】
１…可燃性ガス供給システムとしての水素ガス供給システム、２…電動圧縮機、３…供給源、４…供給先、５，６…経路、１１…吸込口、１２…吐出口、１３…ハウジング、１４…電動駆動機、１５…圧縮機、１６，１７…ガスセンサとしての酸素センサ。
【図１】
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【図２】
2004251127.tif 000004
【図３】
2004251127.tif 000005