JP2000034930A - 圧縮空気供給装置 - Google Patents
圧縮空気供給装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スクリュウー形圧縮機を用いた圧縮空気供給
装置を提供する。 【解決手段】 エンジン７に圧縮空気を供給する圧縮空
気供給装置であって、該圧縮空気供給装置は、エンジン
７に圧縮空気を供給するスクリュウー形圧縮機１と、該
スクリュウー形圧縮機１の上流側の吸気管２に接続され
て吸気管２に水５ａを噴射するベンチュリ３ｄを有する
気化器３とからなる。
装置を提供する。 【解決手段】 エンジン７に圧縮空気を供給する圧縮空
気供給装置であって、該圧縮空気供給装置は、エンジン
７に圧縮空気を供給するスクリュウー形圧縮機１と、該
スクリュウー形圧縮機１の上流側の吸気管２に接続され
て吸気管２に水５ａを噴射するベンチュリ３ｄを有する
気化器３とからなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮空気供給装置
に係るもので、特に自動車用エンジンや自動車用の燃料
電池に圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置に関する。
に係るもので、特に自動車用エンジンや自動車用の燃料
電池に圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置に関する。
【０００２】
【０００３】自動車用エンジンは、ガソリンエンジンや
ディーゼルエンジンが主流であるが、これらのエンジン
ではエンジンの燃費改善と出力増大等のため、エンジン
に空気供給装置により圧縮空気を供給している。その空
気供給装置には、容積形の過給機が使用される場合があ
る。また、自動車用の燃料電池では、燃料電池を小型高
性能にするため、燃料電池に空気供給装置により圧縮空
気を供給している。
ディーゼルエンジンが主流であるが、これらのエンジン
ではエンジンの燃費改善と出力増大等のため、エンジン
に空気供給装置により圧縮空気を供給している。その空
気供給装置には、容積形の過給機が使用される場合があ
る。また、自動車用の燃料電池では、燃料電池を小型高
性能にするため、燃料電池に空気供給装置により圧縮空
気を供給している。
【０００４】図４は従来の自動車用エンジンの圧縮空気
供給装置の概略図である。図４において、ａは非容積形
の過給機であり、ｂは過給機ａに接続した吸気管で、ｃ
は空気である。ｄは圧縮空気である。ｅは自動車用エン
ジンである。
供給装置の概略図である。図４において、ａは非容積形
の過給機であり、ｂは過給機ａに接続した吸気管で、ｃ
は空気である。ｄは圧縮空気である。ｅは自動車用エン
ジンである。
【０００５】空気ｃは吸気管ｂから過給機ａに供給され
圧縮されてエンジンｅに供給されるようになっている。
圧縮されてエンジンｅに供給されるようになっている。
【０００６】図５は自動車用の燃料電池に適用される燃
料電池の構成図である。
料電池の構成図である。
【０００７】図５において、１は空気供給装置である。
１１は燃料処理装置であり、１２，１２ａは加湿器であ
る。１３は燃料電池で、アノード１３ａとカソード１３
ｂと電解質板とから構成されている。１４は凝縮器であ
る。
１１は燃料処理装置であり、１２，１２ａは加湿器であ
る。１３は燃料電池で、アノード１３ａとカソード１３
ｂと電解質板とから構成されている。１４は凝縮器であ
る。
【０００８】燃料ガス（たとえば、メタン，メタノー
ル）１５は、燃料処理装置１１に供給されて水素を含む
燃料ガス（アノードガス）１６に改質され、加湿器１２
を経て燃料電池１３のアノード１３ａへ供給される。１
６ａはアノード排ガスである。なお、燃料ガスを改質す
る燃料処理装置１１を省略し、水素を貯蔵して直接燃料
とする場合もある。
ル）１５は、燃料処理装置１１に供給されて水素を含む
燃料ガス（アノードガス）１６に改質され、加湿器１２
を経て燃料電池１３のアノード１３ａへ供給される。１
６ａはアノード排ガスである。なお、燃料ガスを改質す
る燃料処理装置１１を省略し、水素を貯蔵して直接燃料
とする場合もある。
【０００９】空気９は空気供給装置１に供給されて圧縮
される。圧縮空気１７は加湿器１２ａを経て燃料電池１
３のカソード１３ｂへ供給される。１７ａはカソード排
ガスで、凝縮器１４を経て外部に放出される。
される。圧縮空気１７は加湿器１２ａを経て燃料電池１
３のカソード１３ｂへ供給される。１７ａはカソード排
ガスで、凝縮器１４を経て外部に放出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記自動車用エンジン
の容積形圧縮空気供給装置においては、その過給機内部
のクリアランス部分を通して高圧側から低圧側へ圧縮空
気の漏れが発生するため、体積効率が低下する。また、
燃料電池を自動車用電池とするためには、燃料電池を小
型高性能化する必要があるが、そのため、圧縮空気の漏
れの少ない高効率の圧縮空気供給装置が求められてい
る。
の容積形圧縮空気供給装置においては、その過給機内部
のクリアランス部分を通して高圧側から低圧側へ圧縮空
気の漏れが発生するため、体積効率が低下する。また、
燃料電池を自動車用電池とするためには、燃料電池を小
型高性能化する必要があるが、そのため、圧縮空気の漏
れの少ない高効率の圧縮空気供給装置が求められてい
る。
【００１１】本発明は、上記のような問題点を解決する
ために創案されたもので、圧縮空気の漏れを防止して体
積効率を高め、所要動力が小さく、かつ、小型で軽量に
できる容積形のスクリュウー形圧縮機を用いた圧縮空気
供給装置を提供することを目的とするものである。
ために創案されたもので、圧縮空気の漏れを防止して体
積効率を高め、所要動力が小さく、かつ、小型で軽量に
できる容積形のスクリュウー形圧縮機を用いた圧縮空気
供給装置を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、エンジンに圧縮空気を供給する圧
縮空気供給装置であって、該圧縮空気供給装置は、エン
ジンに圧縮空気を供給するスクリュウー形圧縮機と、該
スクリュウー形圧縮機の上流側の吸気管に接続されて吸
気管に水を噴射するベンチュリを有する気化器とからな
る圧縮空気供給装置が提供される。
め、本発明によれば、エンジンに圧縮空気を供給する圧
縮空気供給装置であって、該圧縮空気供給装置は、エン
ジンに圧縮空気を供給するスクリュウー形圧縮機と、該
スクリュウー形圧縮機の上流側の吸気管に接続されて吸
気管に水を噴射するベンチュリを有する気化器とからな
る圧縮空気供給装置が提供される。
【００１３】請求項２に記載の発明によれば、エンジン
に替えて自動車用燃料電池に圧縮空気を供給するように
した圧縮空気供給装置が提供される。
に替えて自動車用燃料電池に圧縮空気を供給するように
した圧縮空気供給装置が提供される。
【００１４】本発明の好ましい実施形態によれば、ベン
チュリの上流側または下流側に、スクリュウー形圧縮機
への空気量を調整するスロットルを設けるのがよい。
チュリの上流側または下流側に、スクリュウー形圧縮機
への空気量を調整するスロットルを設けるのがよい。
【００１５】次に本発明の作用を説明する。自動車用エ
ンジンにおいては、空気は吸気管から空気供給装置であ
るスクリュウー形圧縮機で圧縮されてエンジンに供給さ
れる。自動車用燃料電池においては、空気は吸気管から
スクリュウー形圧縮機で圧縮されて燃料電池に供給され
る。スクリュウー形圧縮機の上流側の吸気管にはベンチ
ュリを有する気化器が接続されていて吸気管に水を噴射
する。気化器のベンチュリは、通過する空気の流量に対
応して水を吸い上げるので、吸気管に適量の水を噴射す
ることができる。このように、噴射水によってスクリュ
ウー形圧縮機内の漏れ通路をシールするので、水のシー
ル効果によって容積効率の向上と駆動仕事の低減を図る
ことができ、また、圧縮空気を冷却するので、容積・温
度効率の向上を図ることができるとともに、ノッキング
を抑制することができる。自動車用燃料電池において
は、燃料電池から発生した水分を凝縮して使用するの
で、外部からの水の補給が不要である。
ンジンにおいては、空気は吸気管から空気供給装置であ
るスクリュウー形圧縮機で圧縮されてエンジンに供給さ
れる。自動車用燃料電池においては、空気は吸気管から
スクリュウー形圧縮機で圧縮されて燃料電池に供給され
る。スクリュウー形圧縮機の上流側の吸気管にはベンチ
ュリを有する気化器が接続されていて吸気管に水を噴射
する。気化器のベンチュリは、通過する空気の流量に対
応して水を吸い上げるので、吸気管に適量の水を噴射す
ることができる。このように、噴射水によってスクリュ
ウー形圧縮機内の漏れ通路をシールするので、水のシー
ル効果によって容積効率の向上と駆動仕事の低減を図る
ことができ、また、圧縮空気を冷却するので、容積・温
度効率の向上を図ることができるとともに、ノッキング
を抑制することができる。自動車用燃料電池において
は、燃料電池から発生した水分を凝縮して使用するの
で、外部からの水の補給が不要である。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態
を示す圧縮空気供給装置の側面断面図である。図１にお
いて、１はスクリュウー形圧縮機（空気供給装置）で、
１ａはスクリュウーロータであり、１ｂはケーシングで
ある。２はスクリュウー形圧縮機１の上流側に連結され
た吸気管である。３はこの吸気管２に接続した気化器で
ある。４は気化器３の水タンク３ａに水５を供給する水
供給管である。６は吸気管２内に設けた空気量調整用ス
ロットルである。７はエンジンである。エンジン７はプ
ーリ７ａとスクリュウー形圧縮機１のプーリ１ｃに掛け
廻したベルト８によりスクリュウー形圧縮機１を駆動す
る。１０はスクリュウー形圧縮機１で圧縮した空気をエ
ンジン７に供給する圧縮空気供給管である。
を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態
を示す圧縮空気供給装置の側面断面図である。図１にお
いて、１はスクリュウー形圧縮機（空気供給装置）で、
１ａはスクリュウーロータであり、１ｂはケーシングで
ある。２はスクリュウー形圧縮機１の上流側に連結され
た吸気管である。３はこの吸気管２に接続した気化器で
ある。４は気化器３の水タンク３ａに水５を供給する水
供給管である。６は吸気管２内に設けた空気量調整用ス
ロットルである。７はエンジンである。エンジン７はプ
ーリ７ａとスクリュウー形圧縮機１のプーリ１ｃに掛け
廻したベルト８によりスクリュウー形圧縮機１を駆動す
る。１０はスクリュウー形圧縮機１で圧縮した空気をエ
ンジン７に供給する圧縮空気供給管である。
【００１７】スクリュウー形圧縮機１は、詳細は図示し
ていないが、ケーシング１ｂ内に、螺旋状に形成した雄
ロータと雌ロータとが噛み合わせて設けられており、雄
ロータと雌ロータの軸心を中心に高速回転し、吸気管２
から吸入した空気９を軸方向に移動させながら圧縮して
下流側の圧縮空気供給管１０に吐出するようになってい
る。
ていないが、ケーシング１ｂ内に、螺旋状に形成した雄
ロータと雌ロータとが噛み合わせて設けられており、雄
ロータと雌ロータの軸心を中心に高速回転し、吸気管２
から吸入した空気９を軸方向に移動させながら圧縮して
下流側の圧縮空気供給管１０に吐出するようになってい
る。
【００１８】気化器３は、水タンク３ａと、水タンク３
ａ内に設けられたフロート３ｂと、サイフォン３ｃと、
ベンチュリ３ｄとから構成されている。フロート３ｂに
より水タンク３ａ内に供給される水５の量を調節する。
ベンチュリ３ｄの部分で空気流を絞り、流速を速くして
圧力を下げ、サイフォン３ｃを通して水５を吸い上げて
吸気管２に水５ａを噴射する。噴射する水量は、空気流
の流量に対応して自動的に調節される。
ａ内に設けられたフロート３ｂと、サイフォン３ｃと、
ベンチュリ３ｄとから構成されている。フロート３ｂに
より水タンク３ａ内に供給される水５の量を調節する。
ベンチュリ３ｄの部分で空気流を絞り、流速を速くして
圧力を下げ、サイフォン３ｃを通して水５を吸い上げて
吸気管２に水５ａを噴射する。噴射する水量は、空気流
の流量に対応して自動的に調節される。
【００１９】図２はスクリュウー形圧縮機の特性図であ
る。図２において、横軸は容積比、縦軸は圧力比を示し
ている。図２に示すように、本発明におけるスクリュウ
ー形圧縮機１では、ドライコンプレッサ（ｋ＞１．４）
や断熱圧縮（ｋ＝１．４）に比較して水噴射による空気
冷却により、理想的な等温圧縮に近づけることができ
る。
る。図２において、横軸は容積比、縦軸は圧力比を示し
ている。図２に示すように、本発明におけるスクリュウ
ー形圧縮機１では、ドライコンプレッサ（ｋ＞１．４）
や断熱圧縮（ｋ＝１．４）に比較して水噴射による空気
冷却により、理想的な等温圧縮に近づけることができ
る。
【００２０】図３は請求項２に記載の発明の自動車用燃
料電池の圧縮空気供給装置の側面断面図である。なお、
図１および図５に示した部材と同じ部材については、同
じ符号を付しており、重複する説明は省略する。燃料ガ
ス（たとえば、メタン，メタノール）１５は、燃料処理
装置１１に供給されて水素を含む燃料ガス（アノードガ
ス）１６に改質され、加湿器１２を経て燃料電池１３の
アノード１３ａへ供給される。１６ａはアノード排ガス
である。１８はスクリュウー形圧縮機１の駆動用モータ
である。
料電池の圧縮空気供給装置の側面断面図である。なお、
図１および図５に示した部材と同じ部材については、同
じ符号を付しており、重複する説明は省略する。燃料ガ
ス（たとえば、メタン，メタノール）１５は、燃料処理
装置１１に供給されて水素を含む燃料ガス（アノードガ
ス）１６に改質され、加湿器１２を経て燃料電池１３の
アノード１３ａへ供給される。１６ａはアノード排ガス
である。１８はスクリュウー形圧縮機１の駆動用モータ
である。
【００２１】空気９は吸気管２から空気供給装置１に供
給されて圧縮される。吸気管２には気化器３が接続され
ている。また、気化器３の上流側にはスロットル６が設
けられている。圧縮空気１７は燃料電池１３のカソード
１３ｂへ供給される。１７ａはカソード排ガスで、凝縮
器１４を経て外部に排出される。
給されて圧縮される。吸気管２には気化器３が接続され
ている。また、気化器３の上流側にはスロットル６が設
けられている。圧縮空気１７は燃料電池１３のカソード
１３ｂへ供給される。１７ａはカソード排ガスで、凝縮
器１４を経て外部に排出される。
【００２２】凝縮器１４では、燃料電池１３で発生した
水分を凝縮して、スクリュウー形圧縮機１の上流側に設
けられた気化器３の水タンク３ａに水５を供給する。
水分を凝縮して、スクリュウー形圧縮機１の上流側に設
けられた気化器３の水タンク３ａに水５を供給する。
【００２３】次に実施形態の作用について説明する。自
動車用エンジンにおいては、空気９は吸気管２から空気
供給装置であるスクリュウー形圧縮機１で圧縮されてエ
ンジン７に供給される。自動車用燃料電池においては、
空気９は吸気管２からスクリュウー形圧縮機１で圧縮さ
れて燃料電池１３に供給される。スクリュウー形圧縮機
１の上流側の吸気管２にはベンチュリ３ｄを有する気化
器３が接続されていて吸気管２に水を噴射する。気化器
２のベンチュリ３ｄは、通過する空気９の流量に対応し
て水５を吸い上げるので、吸気管２に適量の水５ａを噴
射することができる。このように、噴射水５ａによって
スクリュウー形圧縮機１内の漏れ通路をシールするの
で、水５のシール効果によって容積効率の向上と駆動仕
事の低減を図ることができ、また、圧縮空気を冷却する
ので、容積・温度効率の向上を図ることができるととも
に、ノッキングを抑制することができる。自動車用燃料
電池１３においては、燃料電池から発生した水分を凝縮
して使用するので、外部からの水５の補給が不要であ
る。
動車用エンジンにおいては、空気９は吸気管２から空気
供給装置であるスクリュウー形圧縮機１で圧縮されてエ
ンジン７に供給される。自動車用燃料電池においては、
空気９は吸気管２からスクリュウー形圧縮機１で圧縮さ
れて燃料電池１３に供給される。スクリュウー形圧縮機
１の上流側の吸気管２にはベンチュリ３ｄを有する気化
器３が接続されていて吸気管２に水を噴射する。気化器
２のベンチュリ３ｄは、通過する空気９の流量に対応し
て水５を吸い上げるので、吸気管２に適量の水５ａを噴
射することができる。このように、噴射水５ａによって
スクリュウー形圧縮機１内の漏れ通路をシールするの
で、水５のシール効果によって容積効率の向上と駆動仕
事の低減を図ることができ、また、圧縮空気を冷却する
ので、容積・温度効率の向上を図ることができるととも
に、ノッキングを抑制することができる。自動車用燃料
電池１３においては、燃料電池から発生した水分を凝縮
して使用するので、外部からの水５の補給が不要であ
る。
【００２４】本発明は、上記実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更
し得ることは勿論である。
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更
し得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、噴
射水によってスクリュウー形圧縮機内の漏れ通路をシー
ルするので、水のシール効果によって容積効率の向上と
駆動仕事の低減を図ることができ、また、圧縮空気を冷
却するので、容積・温度効率の向上を図ることができ
る。水の噴射に気化器を使用し、ベンチュリを通過する
空気流量に対応して自動的に噴射量が調節されるので、
水量調節のための自動制御装置を設ける必要がなく、コ
ストダウンを図ることができる。
射水によってスクリュウー形圧縮機内の漏れ通路をシー
ルするので、水のシール効果によって容積効率の向上と
駆動仕事の低減を図ることができ、また、圧縮空気を冷
却するので、容積・温度効率の向上を図ることができ
る。水の噴射に気化器を使用し、ベンチュリを通過する
空気流量に対応して自動的に噴射量が調節されるので、
水量調節のための自動制御装置を設ける必要がなく、コ
ストダウンを図ることができる。
【図１】本発明による圧縮空気供給装置の側面断面図で
ある。
ある。
【図２】スクリュウー形圧縮機の特性図である。
【図３】請求項２に記載の発明の自動車用燃料電池の構
成図である。
成図である。
【図４】従来の自動車用エンジンの圧縮空気供給装置の
概略図である。
概略図である。
【図５】自動車用燃料電池に適用される燃料電池の構成
図である。
図である。
１ スクリュウー圧縮機（空気供給装置） ２ 吸気管 ３ 気化器 ３ａ 水タンク ３ｂ フロート ３ｃ サイフォン ３ｄ ベンチュリ ４ 水供給管 ５ 水 ６ スロットル ７ エンジン ９ 空気 １０ 圧縮空気 １１ 燃料処理装置 １２ 加湿器 １３ 燃料電池 １３ａ アノード １３ｂ カソード １４ 凝縮器 １５ 燃料ガス １６ アノードガス １６ａ アノード排ガス １７ カソードガス １７ａ カソード排ガス １８ モータ
フロントページの続き (72)発明者 宮城 嘉幸 東京都江東区豊洲三丁目２番16号 石川島 播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内 Ｆターム(参考） 3G005 DA00 DA02 DA06 EA07 EA19 EA20 FA05 GB14 HA00 5H027 AA02 BA01
Claims (3)
- 【請求項１】 エンジンに圧縮空気を供給する圧縮空気
供給装置であって、該圧縮空気供給装置は、エンジンに
圧縮空気を供給するスクリュウー形圧縮機と、該スクリ
ュウー形圧縮機の上流側の吸気管に接続されて吸気管に
水を噴射するベンチュリを有する気化器とからなること
を特徴とする圧縮空気供給装置。 - 【請求項２】 エンジンに替えて自動車用燃料電池に圧
縮空気を供給するようにした請求項１記載の圧縮空気供
給装置。 - 【請求項３】 ベンチュリの上流側または下流側に、ス
クリュウー形圧縮機への空気量を調整するスロットルを
設けた請求項１または請求項２記載の圧縮空気供給装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10202437A JP2000034930A (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 圧縮空気供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10202437A JP2000034930A (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 圧縮空気供給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000034930A true JP2000034930A (ja) | 2000-02-02 |
Family
ID=16457516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10202437A Pending JP2000034930A (ja) | 1998-07-17 | 1998-07-17 | 圧縮空気供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000034930A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016181664A1 (ja) * | 2015-05-13 | 2016-11-17 | 隆逸 小林 | 高密度空気の製造方法及び利用方法 |
| JP2017024760A (ja) * | 2015-07-23 | 2017-02-02 | 三菱重工食品包装機械株式会社 | 殺菌剤の気化方法及び気化装置 |
-
1998
- 1998-07-17 JP JP10202437A patent/JP2000034930A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016181664A1 (ja) * | 2015-05-13 | 2016-11-17 | 隆逸 小林 | 高密度空気の製造方法及び利用方法 |
| JP2016211519A (ja) * | 2015-05-13 | 2016-12-15 | 隆逸 小林 | 高密度空気の製造方法及び利用方法 |
| TWI695145B (zh) * | 2015-05-13 | 2020-06-01 | 小林� | 高密度空氣的製造方法及利用方法 |
| US11506120B2 (en) | 2015-05-13 | 2022-11-22 | Takaitsu Kobayashi | Method for manufacturing and utilizing high-density air |
| JP2017024760A (ja) * | 2015-07-23 | 2017-02-02 | 三菱重工食品包装機械株式会社 | 殺菌剤の気化方法及び気化装置 |
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