JP2002349438A - ガス供給用コンプレッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 供給ガスの電動機内へ侵入防止、および供給
用ガスの高清浄度化を共に確保することができると共
に、装置全体の小型化およびコスト低減が達成でき、か
つ供給用ガスが可燃性であっても好適に実施可能なこ
と。 【解決手段】 電動機１０は、コンプレッサ部１１と別
体に形成されると共に、その出力軸２をコンプレッサ部
１１の側壁２０ａに穿設した貫通孔１２を介して内部に
突入させた状態でコンプレッサ部１１に取り付けられて
いる。コンプレッサ部１１は、ピストン室１３と、クラ
ンク室１４とを有して構成されている。貫通孔１２に
は、出力軸２との間の流体の通過を防ぐ回転軸シール１
５が装着されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、燃料電
池システムの水素ガスを供給するのに採用されるもの
で、潤滑油の全く混入しない清浄なガスを供給する為の
ガス供給用コンプレッサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の第１ガス供給用コンプレッサは、
図示しないが、ガスの吸入および吐出を行うコンプレッ
サ部を換気の良好な部屋（コンプレッサ室）に隔離し、
かつ電動機をコンプレッサ室の外部に配置すると共に、
コンプレッサ部と電動機を、コンプレッサ室の側壁をグ
ランドパッキンを介して貫通する中間軸で連結して構成
されている。

【０００３】また、従来の第２ガス供給用コンプレッサ
１００は、図４に示すように、コンプレッサ部５０と電
動機６０とを一体に形成して構成されている。コンプレ
ッサ部５０と電動機６０とは、隔壁７０で分割されてお
り、電動機６０の出力軸２は、隔壁７０に設けられた軸
受７１と、隔壁７０と対向する電動機６０の側壁に設け
られた軸受６１とにより両側部分が支持されて、その先
端部分をコンプレッサ部５０内に突入させて取り付けら
れている。

【０００４】コンプレッサ部５０は、ピストン３の後退
および前進で供給用ガスＧを吸引および吐出するピスト
ン室５１と、該ピストン室５１に連通し隔壁７０により
電動機６０と仕切られたクランク室５２とを有して構成
されている。クランク室５２内では、ピストン３を先端
４ａに連結した連接棒４の後端４ｂが、出力軸２の突入
端部２ａに連結している。

【０００５】なお、図４中、符号５，６は相互に逆向き
の逆止弁、符号７は冷却フィン、符号８は電動機ロー
タ、符号９は電動機ステータを示す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１ガ
ス供給用コンプレッサにおいては、コンプレッサ部を、
電動機から分離してコンプレッサ室内に隔離したので、
供給ガスの電動機内への侵入を極力防ぐことができ、こ
れにより取り扱いガスが、水素ガス、天然ガス等の可燃
性ガスである場合に適した構造となっているが、その反
面、コンプレッサ室が必要となるなど、装置全体の大型
化およびコスト高を招く、という課題を有している。

【０００７】また、第２ガス供給用コンプレッサ１００
においては、装置全体の小型化を達成することができる
が、コンプレッサ部５０と電動機６０とが軸受７１を備
えた隔壁７０により仕切られているだけなので、供給ガ
スＧが軸受７１を介して電動機６０内にリークする虞が
ある、という課題を有している。この課題は、取り扱い
ガスＧが、可燃性ガスである場合に特に重大である。

【０００８】その上、第２ガス供給用コンプレッサ１０
０は、電動機６０のグリースが、隔壁７０の軸受７１を
介してコンプレッサ部５０の内部に侵入する虞があり、
ひいては供給用ガスの清浄度の低下を招く虞がある、と
いう課題を有している。

【０００９】また、第２ガス供給用コンプレッサ１００
は、電動機６０とコンプレッサ部５０とを一体形成によ
り構成したので、コンプレッサ部５０および電動機６０
のいずれか一方に交換の必要性が生じたときは、該当す
る一方の部材のみの交換では無く全体交換となり、資源
の有効利用の観点からの課題を有している。

【００１０】さらには、第２ガス供給用コンプレッサ１
００は、前述したように一体構成なので、意匠上の変化
に乏しいばかりでなく、市販電動機の利用が不能でコス
ト高を招く、という課題をも有している。

【００１１】そこで、この発明は、供給ガスの電動機内
へ侵入防止、および供給用ガスの高清浄度化を共に確保
することができると共に、装置全体の小型化およびコス
ト低減が達成でき、かつ資源の有効利用が可能であると
共に、設計自由度の拡大をも図ることができる、供給用
ガスが可燃性であっても好適に実施可能なガス供給用コ
ンプレッサを提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、電動機の出力軸がコンプレッサ
部のクランク軸を兼ねるガス供給用コンプレッサにおい
て、前記電動機は、前記コンプレッサ部と別体に形成さ
れると共に、その出力軸を前記コンプレッサ部の側壁に
穿設した貫通孔を介して内部に突入させた状態で前記コ
ンプレッサ部に取り付けられており、前記コンプレッサ
部は、ピストンの後退および前進で供給用ガスを吸引お
よび吐出するピストン室と、該ピストン室に連続して設
けられ前記ピストンの回転往復変換機構が前記出力軸の
突入端部に連結しているクランク室とを有して構成され
ており、前記貫通孔には、前記出力軸との間の流体の通
過を防ぐ回転軸シールが装着されていることを特徴とす
る。

【００１３】このため、請求項１の発明では、コンプレ
ッサ部の外部への供給用ガスのリーク、およびコンプレ
ッサ部の内部への電動機のグリースの侵入は、共に回転
軸シールにより抑制することができる。

【００１４】また、電動機は、コンプレッサ部と別体に
形成されると共に、コンプレッサ部に直接取り付けられ
るので、前述した従来の第２ガス供給用コンプレッサの
小型化をそのまま維持することができるばかりでなく、
市販の電動機を使用することができ、かつ電動機および
コンプレッサ部の内、要交換部品のみの交換が可能であ
ると共に、異なる意匠の各種電動機とコンプレッサ部の
組み合わせが可能である。

【００１５】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
のガス供給用コンプレッサであって、前記コンプレッサ
部の側壁には、前記回転軸シールから漏れ出たガスを外
部に放出する通路が設けられていることを特徴とする。

【００１６】このため、請求項２の発明では、供給用ガ
スが、回転軸シールを介してコンプレッサ部から漏れ出
たとしても、該ガスは、コンプレッサ部の側壁に設けら
れた通路を介して外部へ放出される。

【００１７】また、請求項３の発明は、請求項２に記載
のガス供給用コンプレッサであって、前記回転軸シール
は、内側の主シールと外側の補助シールとの二重シール
構造で構成されており、前記通路は、前記二重シール構
造の中間部位の前記貫通孔の孔壁に開口する吸入口と、
大気に露出する前記側壁の外側面に開口する放出口とを
連通するように前記側壁内に設けられていることを特徴
とする。

【００１８】このため、請求項３の発明では、供給用ガ
スが、主シールを介してコンプレッサ部から漏れ出たと
しても、補助シールにより電動機側へのリークが阻止さ
れると共に、漏れ出たガスは、吸入口から通路内に吸引
され、放出口から外部へ放出される。

【００１９】また、請求項４の発明は、請求項２に記載
のガス供給用コンプレッサであって、前記通路は、前記
コンプレッサ部と前記電動機との間に形成される閉鎖空
間に露出する前記側壁の外側面に開口する吸入口と、大
気に露出する前記側壁の外側面に開口する放出口とを連
通するように前記側壁内に設けられていることを特徴と
する。

【００２０】このため、請求項４の発明では、供給用ガ
スが、回転軸シールを介してコンプレッサ部から漏れ出
て閉鎖空間に達したとしても、閉鎖空間内に滞留するこ
となく吸入口から通路内に吸引されると共に、放出口か
ら外部へ放出される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づき説明する。なお、図４に示すものと同一の構
成要素は同一符号を付して説明する。

【００２２】図１は、この発明の一実施形態としてのガ
ス供給用コンプレッサ１を示す。このコンプレッサ１
は、前述した従来のコンプレッサ１００と同様に、電動
機１０の出力軸２がコンプレッサ部１１のクランク軸を
兼ねている。

【００２３】電動機１０は、コンプレッサ部１１と別体
に形成されると共に、その出力軸２をコンプレッサ部１
１の側壁２０ａに穿設した貫通孔１２を介して内部に突
入させた状態でコンプレッサ部１１に取り付けられてい
る。また、コンプレッサ部１１は、ピストン３の後退お
よび前進で供給用ガスＧを吸引および吐出するピストン
室１３と、ピストン室１３に連通して設けられピストン
３を先端４ａに連結した連接棒（回転往復変換機構）４
の後端４ｂが出力軸２の突入端部２ａに連結しているク
ランク室１４とを有して構成されている。さらに、貫通
孔１２には、出力軸２との間の流体の通過を防ぐ回転軸
シール１５が装着されている。

【００２４】本実施形態では、電動機１０は、出力軸２
の突出側のケーシング１６の端部に、出力軸２の軸方向
と直交する位置に取付用フランジ１７が設けられてい
る、フランジ取付型モータが用いられている。この電動
機１０では、出力軸２は、ケーシング１６の対向壁に設
けられた軸受１０ａ、１０ｂに支持されており、軸受１
０ｂより外方への突出部分がコンプレッサ部１１への突
入端部２ａとして構成されている。そして、電動機１０
は、出力軸２の突入端部２ａをコンプレッサ部１１内へ
突入させた状態で、取付用フランジ１７を側壁２０ａに
固定することによってコンプレッサ部１１へ取り付けら
れる。符号８，および９は、それぞれ電動機のロータ、
およびステータを示す。

【００２５】また、コンプレッサ部１１は、略Ｕ字形断
面の本体ケーシング２０と、この本体ケーシング２０の
開口端部を塞ぐようにして取り付けられる、吸入口１８
および吐出口１９を備えたガス供給部２１とで大略構成
されている。本体ケーシング２０は、そのガス供給部２
１側に形成される、外周に冷却フィン７を設けたピスト
ン室１３と、このピストン室１３に連通させてガス供給
部２１から遠ざかる方向に形成されるクランク室１４と
を有して構成されており、貫通孔１２は、クランク室１
４の側壁２０ａに穿設されている。符号５，６は、相互
に逆向きの逆止弁である。

【００２６】また、回転軸シール１５は、水素ガス等の
可燃性ガスやグリース等の油状性物質の通過を阻止でき
る、例えばオイルシールで構成される。

【００２７】このように構成されたガス供給用コンプレ
ッサ１は、コンプレッサ部１１の外部への供給用ガスＧ
のリーク、およびコンプレッサ部１１の内部への電動機
１０のグリースの侵入は、共に回転軸シール１５により
抑制することができ、これにより電動機１０内への供給
用ガスＧの侵入阻止、および供給用ガスＧの高清浄度化
を確保することができる。

【００２８】また、電動機１０は、コンプレッサ部１１
と別体に形成されると共に、コンプレッサ部１１に直接
取り付けられるので、前述した従来のガス供給用コンプ
レッサ（図４に示す第２ガス供給用コンプレッサ１０
０）の小型化をそのまま維持することができる。また、
電動機１０は、市販の電動機を使用することができ、こ
れによりコスト低減を達成することができる。

【００２９】さらには、電動機１０およびコンプレッサ
部１１の内、要交換部品のみの交換が可能であるので、
資源の有効利用が可能である。

【００３０】その上、異なる意匠の各種電動機１０とコ
ンプレッサ部１１の組み合わせが可能で、これにより設
計自由度の拡大をも図ることができる。

【００３１】また、好ましくは、コンプレッサ部１１の
本体ケーシング２０の側壁２０ａには、回転軸シール１
５から漏れ出たガスＧを外部に放出する通路が設けられ
て構成される。

【００３２】この構成では、供給用ガスＧが、回転軸シ
ール１５を介してコンプレッサ部１１から漏れ出たとし
ても、該ガスＧは、コンプレッサ部１１の側壁２０ａに
設けられた通路を介して外部へ放出される。

【００３３】具体的には、通路は、図２および図３にそ
れぞれ示すように、第１実施形態としての通路３０およ
び第２実施形態としての通路４０で構成される。

【００３４】すなわち、第１実施形態では、図２に示す
ように、回転軸シール１５は、内側の主シール２２と外
側の補助シール２３との二重シール構造で構成されてお
り、通路３０は、前記二重シール構造の中間部位の貫通
孔１２の孔壁に開口する吸入口３１と、大気に露出する
側壁２０ａの外側面に開口する放出口３２とを連通する
ように側壁２０ａ内に設けられて構成されている。な
お、符号３３は、ガス誘導管で、必要に応じて通路３０
の放出口３２に連結されて供給用ガスＧを適宜の放出箇
所に誘導するものである。

【００３５】この構成では、供給用ガスＧが、主シール
２２を介してコンプレッサ部１１から漏れ出たとして
も、補助シール２３により電動機１０側へのリークが阻
止されると共に、漏れ出たガスＧは、吸入口３１から通
路３０内に吸引され、放出口３２（あるいはガス誘導管
３３）から外部へ放出される。その上、電動機１０のグ
リースが出力軸２を伝わってコンプレッサ部１１側へ移
動するのを補助シール２３で阻止することができ、これ
により油の混入しない高清浄度の供給用ガスＧを確保す
ることができる。

【００３６】また、第２実施形態では、図３に示すよう
に、通路４０は、コンプレッサ部１１と電動機１０との
間に形成される閉鎖空間４５に露出する側壁２０ａの外
側面に開口する吸入口４１と、大気に露出する側壁２０
ａの外側面に開口する放出口４２とを連通するように側
壁２０ａ内に設けられている。

【００３７】この構成によれば、供給用ガスＧが、回転
軸シール１５を介してコンプレッサ部１１から漏れ出て
閉鎖空間４５に達したとしても、閉鎖空間４５内に滞留
することなく吸入口４１から通路４０内に吸引されると
共に、放出口４２から外部へ放出される。このため、供
給用ガスＧの電動機１０内へのリークを未然に防ぐこと
ができる。

【００３８】また、ピストンの回転往復変換機構として
は、前述した実施形態では、連接棒４からなるトランク
ピストン型のみを示したが、他にクロスヘッド型、ある
いはスコッチヨーク型のものにも本発明が同様に適用さ
れて、同様の作用効果を奏することができることは勿論
である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１の発
明によれば、コンプレッサ部の外部への供給用ガスのリ
ーク、およびコンプレッサ部の内部への電動機のグリー
スの侵入は、共に回転軸シールにより抑制することがで
き、これにより電動機内への供給用ガスの侵入阻止、お
よび供給用ガスの高清浄度化を共に確保することがで
き、これにより供給用ガスが可燃性ガスであっても好適
に実施可能なガス供給用コンプレッサを提供することが
できる。

【００４０】また、請求項１の発明によれば、電動機
を、コンプレッサ部と別体に形成すると共に、コンプレ
ッサ部に直接取り付けるようにしたので、前述した従来
の第２ガス供給用コンプレッサの小型化をそのまま維持
することができる。

【００４１】また、請求項１の発明によれば、市販の電
動機を使用することもできるのでコスト低減が達成で
き、かつ電動機およびコンプレッサ部の内、要交換部品
のみの交換が可能であるので資源の有効利用が可能であ
る。

【００４２】さらには、請求項１の発明によれば、異な
る意匠の各種電動機とコンプレッサ部の組み合わせも可
能で、設計自由度の拡大をも図ることができる。

【００４３】また、請求項２の発明によれば、供給用ガ
スが、回転軸シールを介してコンプレッサ部から漏れ出
たとしても、該ガスは、コンプレッサ部の側壁に設けら
れた通路を介して外部へ放出されるので、請求項１の発
明の効果に加えて、供給用ガスが可燃性ガスであっても
一層好適に実施可能なガス供給用コンプレッサを提供す
ることができる。

【００４４】また、請求項３の発明によれば、供給用ガ
スが、主シールを介してコンプレッサ部から漏れ出たと
しても、補助シールにより電動機側へのリークが阻止さ
れると共に、漏れ出たガスは、吸入口から通路内に吸引
され、放出口から外部へ放出されるので、請求項２の発
明の効果と同等の効果を奏することができる。

【００４５】また、請求項４の発明によれば、供給用ガ
スが、回転軸シールを介してコンプレッサ部から漏れ出
て閉鎖空間に達したとしても、閉鎖空間内に滞留するこ
となく吸入口から通路内に吸引されると共に、放出口か
ら外部へ放出されるので、請求項２の発明の効果と同等
の効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としてのガス供給用コンプ
レッサの概略断面図である。

【図２】本発明の他の実施形態としてのガス供給用コン
プレッサの要部断面図である。

【図３】本発明のさらに他の実施形態としてのガス供給
用コンプレッサの要部断面図である。

【図４】従来のガス供給用コンプレッサの概略断面図で
ある。

【符号の説明】

１ ガス供給用コンプレッサ ２ 出力軸 ２ａ 突入端部（出力軸の） ３ ピストン ４ 連接棒（回転往復変換機構） １０ 電動機 １１ コンプレッサ部 １２ 貫通孔 １３ ピストン室 １４ クランク室 １５ 回転軸シール ２０ａ 側壁（コンプレッサ部の） ２２ 主シール（回転軸シール） ２３ 補助シール（回転軸シール） ３０，４０ 通路 ３１，４１ 吸入口（通路の） ３２，４２ 放出口（通路の） ４５ 閉鎖空間 Ｇ 供給用ガス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機の出力軸がコンプレッサ部のクラ
   ンク軸を兼ねるガス供給用コンプレッサにおいて、 前記電動機は、前記コンプレッサ部と別体に形成される
   と共に、その出力軸を前記コンプレッサ部の側壁に穿設
   した貫通孔を介して内部に突入させた状態で前記コンプ
   レッサ部に取り付けられており、 前記コンプレッサ部は、ピストンの後退および前進で供
   給用ガスを吸引および吐出するピストン室と、該ピスト
   ン室に連続して設けられ前記ピストンの回転往復変換機
   構が前記出力軸の突入端部に連結しているクランク室と
   を有して構成されており、 前記貫通孔には、前記出力軸との間の流体の通過を防ぐ
   回転軸シールが装着されていることを特徴とするガス供
   給用コンプレッサ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のガス供給用コンプレッ
   サであって、 前記コンプレッサ部の側壁には、前記回転軸シールから
   漏れ出たガスを外部に放出する通路が設けられているこ
   とを特徴とするガス供給用コンプレッサ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のガス供給用コンプレッ
   サであって、 前記回転軸シールは、内側の主シールと外側の補助シー
   ルとの二重シール構造で構成されており、 前記通路は、前記二重シール構造の中間部位の前記貫通
   孔の孔壁に開口する吸入口と、大気に露出する前記側壁
   の外側面に開口する放出口とを連通するように前記側壁
   内に設けられていることを特徴とするガス供給用コンプ
   レッサ。
4. 【請求項４】 請求項２に記載のガス供給用コンプレッ
   サであって、 前記通路は、前記コンプレッサ部と前記電動機との間に
   形成される閉鎖空間に露出する前記側壁の外側面に開口
   する吸入口と、大気に露出する前記側壁の外側面に開口
   する放出口とを連通するように前記側壁内に設けられて
   いることを特徴とするガス供給用コンプレッサ。