(57)【要約】【課題】燃料電池発電モジュールにおいて、真空パッドでケース部材を吸着保持した状態で運搬可能な構造を備えたもの、等を提供することである。【解決手段】燃料電池発電モジュール２は、複数のセルを有する発電部２ａと、この発電部２ａを収容したケース部材１５とを備え、ケース部材１５は、吊持運搬用の真空パッド１６が吸着可能な平坦面１７と、燃料電池発電モジュール２を吊持運搬する場合に真空パッド１６により吊持可能な剛性を平坦面１７に付与する補強構造１８とを有し、平坦面１７は、ケース部材１５の天板部１５ｅに位置すると共に、燃料電池発電モジュール２の重心を通る鉛直線１９が貫通するように設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセルを有する発電部と、この発電部を収容したケース部材とを備えた燃料電池発電モジュールにおいて、
前記ケース部材は、吊持運搬用の真空パッドが吸着可能な平坦面と、前記燃料電池発電モジュールを吊持運搬する場合に前記真空パッドにより吊持可能な剛性を前記平坦面に付与する補強構造とを有していることを特徴とする燃料電池発電モジュール。
【請求項２】
前記平坦面は、前記ケース部材の天板部に位置すると共に、前記燃料電池発電モジュールの重心を通る鉛直線が貫通するように設けられたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池発電モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池発電モジュールに関し、特に燃料電池発電モジュールの組み付け時に、真空パッドで吸着して吊持運搬可能な構造を備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空気と改質燃料ガス（水素含有ガス）とを供給することで電力を発生させる燃料電池発電装置が実用に供されている。この燃料電池発電装置は、例えば、発電の際に副次的に発生する熱を湯水として回収する貯湯給湯装置と組み合わせることで、燃料電池コージェネレーションシステムを構成することができる。
【０００３】
上記の燃料電池発電装置は、空気と改質燃料ガスとで発電を行なう燃料電池セルスタックとこの燃料電池セルスタックに供給する改質燃料ガスを純水（水蒸気）と天然ガス等の燃料ガスから生成する改質器等を有する燃料電池発電モジュール、この燃料電池発電モジュールからの排気ガスと貯湯槽の湯水との間で熱交換する排熱回収装置、前記燃料電池発電モジュールへ燃料ガスや空気を供給する各種の供給装置、前記燃料電池発電モジュールで発電されて直流電力を交流電力に変換して外部に出力するパワーコンディショナユニット等を備えている。
【０００４】
また、上記の燃料電池発電装置は、箱状の外装ケースの内部に各種器具が収納されて構成されている。外装ケースの内部は、フレーム部材によって上側領域と下側領域とに区画されている場合が多く、一般的に、フレーム部材の上側領域に燃料電池発電モジュールが収納され、フレーム部材の下側領域に排熱回収装置や各種の供給装置等の補機類、パワーコンディショナユニット等が収納されている。
【０００５】
ところで、上記の燃料電池発電モジュールは重量物であるため、燃料電池発電装置を組み立てる為には、燃料電池発電モジュールを吊持手段（例えば、リングスリングやロープ、ワイヤー等）によって吊り下げて運搬する必要がある。このため、以下の特許文献１に示す構造のように、燃料電池発電モジュールに運搬用の吊り下げ金具を予め装着する場合がある。
【０００６】
即ち、特許文献１の燃料電池セルスタックにおいては、スタック本体のセル積層方向又はセル積層方向と直交する方向の両端部に、１対の吊り下げ金具（ハンガー）がケース部材から突出するように取り付けられた構造が開示されている。各吊り下げ金具は、ワイヤー等の吊持手段を引っ掛け可能な鉤部を有し、燃料電池セルスタックを運搬する場合、吊持手段を１対の吊り下げハンガーに引っ掛けて運搬する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４８８８７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の構造では、燃料電池発電装置の組み立て時におけるモジュール運搬の為だけに、１対の吊り下げ金具を燃料電池セルスタックに取り付ける構造上、部品点数が増加する上、組み立て工数が増加して作業時間が長くなるので、燃料電池発電装置の組み立てコストが増加するという問題がある。また、１対の吊り下げ金具は、燃料電池発電セルスタックを収納したケース部材から突出する構造上、モジュール組み付け後は邪魔になってしまう。
【０００９】
そこで、上記の吊持手段や吊り下げ金具に代えて、燃料電池発電モジュールのケース部材に吸着する真空パッドを利用して、燃料電池発電モジュールを吊持運搬することが望ましいが、真空パッドを採用する場合、ケース部材は、一般的に薄板で構成されているので、真空パッドでケース部材を吊持運搬すると、薄板の剛性が足らず、ケース部材が撓んで塑性変形してしまい、ケース部材が破損する虞がある。
【００１０】
本発明の目的は、燃料電池発電モジュールにおいて、真空パッドでケース部材を吸着保持した状態で運搬可能な構造を備えたもの、容易に且つ迅速に運搬可能な構造を備えたもの、等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の燃料電池発電モジュールは、複数のセルを有する発電部と、この発電部を収容したケース部材とを備えた燃料電池発電モジュールにおいて、前記ケース部材は、吊持運搬用の真空パッドが吸着可能な平坦面と、前記燃料電池発電モジュールを吊持運搬する場合に前記真空パッドにより吊持可能な剛性を前記平坦面に付与する補強構造とを有していることを特徴としている。
【００１２】
請求項２の燃料電池発電モジュールは、請求項１の発明において、前記平坦面は、前記ケース部材の天板部に位置すると共に、前記燃料電池発電モジュールの重心を通る鉛直線が貫通するように設けられたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、ケース部材は、吊持運搬用の真空パッドが吸着可能な平坦面と、燃料電池発電モジュールを吊持運搬する場合に真空パッドにより吊持可能な剛性を平坦面に付与する補強構造とを有しているので、補強構造によって平坦面に剛性を付与することで、真空パッドでケース部材の平坦面を吸着保持し、この状態で燃料電池発電モジュールを運搬しても、ケース部材が撓むのを防止することができる。
【００１４】
従って、燃料電池発電モジュールの運搬に際して真空パッドを利用可能になるので、燃料電池発電モジュールに吊り下げ金具を追加的に取り付ける必要がなくなり、燃料電池発電モジュールの組み付け工数を低減することができ、燃料電池発電モジュールを容易に且つ迅速に運搬して組み付け可能になるので、コストを低減することができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、平坦面は、ケース部材の天板部に位置すると共に、燃料電池発電モジュールの重心を通る鉛直線が貫通するように設けられたので、真空パッドによって燃料電池発電モジュールを安定的に吊持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１に係る燃料電池発電装置の概略構成図である。
【図２】フレーム部材と吊り下げ状態の燃料電池発電モジュールの斜視図である。
【図３】ケース部材の天板部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図４】第１変更例に係るケース部材の天板部の平面図である。
【図５】第２変更例に係るケース部材の天板部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図６】第３変更例に係るケース部材の天板部の平面図である。
【図７】第４変更例に係るケース部材の天板部の平面図である。
【図８】第５変更例に係るケース部材の天板部の平面図である。
【図９】実施例２に係るフレーム部材と吊り下げ状態の燃料電池発電モジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１８】
最初に、本発明に係る燃料電池発電モジュール２を備えた燃料電池発電装置１の全体構成について説明する。
図１に示すように、燃料電池発電装置１は、燃料電池発電モジュール２、燃料改質用空気供給装置３、カソード空気供給装置４、燃料ガス供給装置５、純水供給装置６、排熱回収装置７、パワーコンディショナユニット８、制御ユニット９等を備えており、燃料電池発電モジュール２にて発電された直流電力がパワーコンディショナユニット８を介して交流電力に変換されて外部に出力される。
【００１９】
図１，図２に示すように、燃料電池発電装置１は、各種器具や各種配管等が外装ケース１１に収納されて構成されている。外装ケース１１は、薄鋼板製の直方体状の箱状に構成されている。外装ケース１１の内部には、フレーム部材１２が収納され、このフレーム部材１２によって外装ケース１１の内部は上側発電室１１Ａと下側補機室１１Ｂとに仕切られている。
【００２０】
外装ケース１１の内部において、上側発電室１１Ａには、燃料電池発電モジュール２が収納され、下側補機室１１Ｂには、各種の供給装置３〜６等の補機類、排熱回収装置７、パワーコンディショナユニット８、制御ユニット９等が収納されている。
【００２１】
尚、この燃料電池発電装置１は、例えば、排熱回収装置７の熱交換器による熱交換後の湯水を貯湯する貯湯槽を有する貯湯給湯装置と、この貯湯給湯装置と燃料電池発電装置１とに亙って湯水を循環させる為の循環加熱回路等と組み合わせることで燃料電池コージェネレーションシステムを構成することができるが、燃料電池発電装置１の燃料電池発電モジュール２以外の構成の詳細な説明は省略する。
【００２２】
次に、燃料電池発電モジュール２について説明する。
燃料電池発電モジュール２は、複数の燃料電池セルで構成された燃料電池セルスタック２ａ（発電部に相当する）、燃料ガスに混合する為の水蒸気を生成する蒸発器２ｂ、燃料ガスと空気と水蒸気とを混合して反応（所謂、水蒸気改質）させて改質燃料ガスを生成する燃料改質器２ｃ、燃料電池セルスタック２ａによる発電に伴い生じる残余燃料ガスを燃焼処理するオフガス燃焼室２ｄ等を備え、燃料改質器２ｃによって改質された改質燃料ガス及び酸化剤としての空気を燃料電池セルスタック２ａで高温の環境下で化学反応させることで発電を行うものである。
【００２３】
図１に示すように、燃料電池発電モジュール２は、上記の燃料電池セルスタック２ａ、蒸発器２ｂ、燃料改質器２ｃ、オフガス燃焼室２ｄ、断熱材等がケース部材１５に収納されて一体的に構成されている。
【００２４】
次に、ケース部材１５について説明する。
図２に示すように、ケース部材１５は、薄鋼板製の直方体状の箱状に構成され、前板部１５ａ、後板部１５ｂ、左右１対の側板部１５ｃ，１５ｄ、燃料電池発電モジュール２の頂部を覆う長方形状の天板部１５ｅ、この天板部１５ｅの左右幅より長い底板部１５ｆを備えている。尚、図２に示す前後左右を、前後左右として説明する。
【００２５】
燃料電池発電モジュール２をフレーム部材１２に固定する場合、ケース部材１５の底板部１５ｆをフレーム部材１２の載置部１２ａに載置して、ケース部材１５を複数のビスを介してフレーム部材１２に固定する。ケース部材１５の底板部１５ｆを除く各板部１５ａ〜１５ｅは、例えば０．３〜０．５ｍｍ程度の板厚を有し、底板部１５ｆは、例えば１．０ｍｍ程度の板厚を有しているが、特にこのサイズに限定する必要はなく、天板部１５ｅの板厚を他の板部１５ａ〜１５ｄよりも厚くしても良い。
【００２６】
さらに、図２，図３に示すように、ケース部材１５は、吊持運搬用の真空パッド１６が吸着可能な平坦面であって天板部１５ｅの中心部に形成された平坦面１７と、燃料電池発電モジュール２を吊持運搬する場合に真空パッド１６により吊持可能な剛性を平坦面１７に付与する補強構造１８とを有している。
【００２７】
次に、平坦面１７について説明する。
図２，図３に示すように、平坦面１７は、平面視円形状に形成され、燃料電池発電モジュール２を吊持運搬する際に真空パッド１６により吸着される為のものである。平坦面１７は、ケース部材１５の天板部１５ｅの略中心部に位置すると共に、燃料電池発電モジュール２の重心を通る鉛直線１９が貫通するように設けられている。平坦面１７は、真空パッド１６が吸着可能な面積を有していれば、特にそのサイズを限定する必要はない。尚、図３中では、燃料電池発電モジュール２の重心を通る鉛直線１９は、天板部１５ｅの略中心部を通るように設定されている。
【００２８】
次に、補強構造１８について説明する。
図２，図３に示すように、補強構造１８は、平坦面１７に剛性を付与するための構造であり、天板部１５ｅに形成された上方へ凸の複数の突条部２１〜２３（所謂、ビート部）を有している。具体的に、補強構造１８は、天板部１５ｅの中央部分に平坦面１７を囲うように形成された円形状突条部２１、円形状突条部２１から前後両端の稜線部まで直線的に延びる前後１対の直線状突条部２２、円形状突条部２１から左右両端の稜線部まで直線的に延びる左右２対の直線状突条部２３を有している。
【００２９】
各突条部２１〜２３において、幅は例えば５〜１０ｍｍ程度、高さは例えば３〜５ｍｍ程度である。この天板部１５ｅは、金属製の薄板を金型を用いてプレス成形することで製作される。突条部２１〜２３の断面形状は、山形形状でも良く、円弧形状でも良い。直線状突条部２２，２３の各端部は、上方へ凸の凸曲面状に形成されている。天板部１５ｅの前後左右両端の稜線部（外周縁部）は、板部同士が直角状に交わったアングル材的な構造となって剛性があるので、直線状突条部２２，２３の各端部が稜線部まで延びることで、平坦面１７に剛性を付与することができる。
【００３０】
このように、補強構造１８として、天板部１５ｅに複数の突条部２１〜２３を設けることで、板厚を極端に厚くすることなく真空パッド１６による吊持運搬に耐え得る剛性を平坦面１７に付与し、真空パッド１６によって吊り下げられた際に天板部１５ｅに撓みが発生して塑性変形するのを防止することができる。また、複数の突条部２１〜２３を天板部１５ｅの前後左右対称に形成するため、天板部１５ｅをプレス成形した際に歪みが生じにくい。
【００３１】
次に、本発明の燃料電池発電モジュール２の作用及び効果について説明する。
燃料電池発電装置１を組み立てる為に、燃料電池発電モジュール２を運搬してフレーム部材１２の載置部１２ａの上に載置する場合、最初に、搬送装置（例えば、ロボットアーム等）に設けられた真空パッド１６を、ケース部材１５の天板部１５ｅの平坦面１７に当接し、負圧発生装置（図示略）の駆動に伴い、真空パッド１６に負圧が発生することで、真空パッド１６によって平坦面１７を吸着保持する。
【００３２】
次に、搬送装置によって燃料電池発電モジュール２を持ち上げて、フレーム部材１２の上に搬送し、ケース部材１５の底板部１５ｆをフレーム部材１２の載置部１２ａに載置し、負圧発生装置による負圧を解除して、真空パッド１６の平坦面１７に対する吸着保持状態を解除する。そして、燃料電池発電モジュール２を複数のビスを介してフレーム部材１２に固定する。
【００３３】
以上説明したように、ケース部材１５は、吊持運搬用の真空パッド１６が吸着可能な平坦面１７と、燃料電池発電モジュール２を吊持運搬する場合に真空パッド１６により吊持可能な剛性を平坦面１７に付与する補強構造１８とを有しているので、補強構造１８によって平坦面１７に剛性を付与することで、真空パッド１６でケース部材１５の平坦面１７を吸着保持し、この状態で燃料電池発電モジュール２を運搬しても、天板部１５ｅが撓むのを防止することができる。
【００３４】
従って、燃料電池発電モジュール２の運搬に際して真空パッド１６を利用可能になるので、燃料電池発電モジュール２に吊り下げ金具を追加的に取り付ける必要がなくなり、燃料電池発電モジュール２の組み付け工数を低減することができ、燃料電池発電モジュール２を容易に且つ迅速に運搬して組み付け可能になるので、燃料電池発電装置１の組立コストを低減することができる。
【００３５】
また、平坦面１７は、ケース部材１５の天板部１５ｅに位置すると共に、燃料電池発電モジュール２の重心を通る鉛直線１９が貫通するように設けられたので、真空パッド１６によって燃料電池発電モジュール２を安定的に吊持することができる。
【００３６】
次に、前記実施例１を部分的に変更した例について説明する。
（１）第１変更例
図４に示すように、この補強構造１８Ａにおいては、前記実施例１における左右２対の直線状突条部２３に代えて、円形状突条部２１から天板部１５ｅの４隅部まで直線的に延びる４本の放射状突条部２４を設けることで、平坦面１７に真空パッド１６での運搬に耐え得る剛性を付与しても良い。
【００３７】
（２）第２変更例
図５に示すように、この補強構造１８Ｂにおいては、前記実施例の複数の突条部２１〜２３に代えて、天板部１５ｅの平坦面１７を覆うように、天板部１５ｅの前後両端の稜線部まで延びる平面視矩形状の補強薄板２５を重ね合わせても良い。この補強薄板２５を天板部１５ｅに設けることで、平坦面１７に真空パッド１６での運搬に耐え得る剛性を付与することができる。
【００３８】
（３）第３変更例
図６に示すように、この補強構造１８Ｃにおいては、第２変更例の平面視矩形状の補強薄板２５に代えて、天板部１５ｅの前後左右両端の稜線部まで延びる平面視十字形状の補強薄板２６を天板部１５ｅに設けても良い。この補強薄板２６を天板部１５ｅに設けることで、平坦面１７に真空パッド１６での運搬に耐え得る剛性を付与することができる。
尚、天板部１５ｅに補強薄板２５，２６を固定する方法は、スポット溶接、接着剤、ビス締結等の種々の固定方法を適用可能である。
【００３９】
（４）第４変更例
図７に示すように、この補強構造１８Ｄにおいては、前記実施例の複数の突条部２１〜２３に代えて、１対のアングル材２７を採用しても良い。この１対のアングル材２７は、平坦面１７を挟み込むように平坦面１７の左右両側部分に設けられている。この１対のアングル材２７は、前後両端の稜線部まで延びるように天板部１５ｅに設けられているので、平坦面１７に真空パッド１６での運搬に耐え得る剛性を付与することができる上、天板部１５ｅに複数の突条部２１〜２３を形成する為の特別な金型を必要とせずに、既存のアングル材２７を利用できるので、コストを低減することができる。
【００４０】
（５）第５変更例
図８に示すように、この補強構造１８Ｅにおいては、第４変更例の前後方向に延びる１対のアングル材２７に対して、１対のアングル材２７から左右両端の稜線部まで夫々延びる１対のアングル材２８を追加的に設けることで、さらに平坦面１７に剛性を付与するようにしても良い。
【実施例２】
【００４１】
前記実施例１の燃料電池発電モジュール２を部分的に変更した実施例２に係る燃料電池発電モジュール２Ｆについて説明する。尚、実施例２の補強構造１８Ｆは、複数のアングル材によって構成された補強フレーム部材３１を備えている。
【００４２】
図９に示すように、ケース部材１５Ｆは、吊持運搬用の真空パッド１６が吸着可能な平坦面１７Ｆと、燃料電池発電モジュール２Ｆを吊持運搬する場合に真空パッド１６により吊持可能な剛性を平坦面１７Ｆに付与する補強構造１８Ｆとを有している。ケース部材１５Ｆの底板部１５ｆは、他の板部１５ａ〜１５ｅより厚い板厚を有し、燃料電池発電モジュール２Ｆの運搬に耐え得る剛性を有している。
【００４３】
補強構造１８Ｆは、複数の薄鋼製又はアルミ製のアングル材からなる補強フレーム部材３１を備えている。補強フレーム部材３１は、ケース部材１５Ｆの底板部１５ｆの左右両端部に配設され且つ縦方向に延びる４本のアングル材３２と、この４本のアングル材３２の上端部に固定され且つ格子状に組まれた複数のアングル材３３から構成されている。
【００４４】
補強フレーム部材３１の上面には、平坦面１７Ｆが形成された平面視円形状の平板部材３４が設けられている。具体的に、平板部材３４は、ケース部材１５Ｆの天板部１５ｅの略中心部に位置すると共に、燃料電池発電モジュール２Ｆの重心を通る鉛直線１９が貫通するように設けられている。
【００４５】
このように、底板部１５ｆに補強フレーム部材３１を設け、この補強フレーム部材３１に真空パッド１６が吸着可能な平坦面１７Ｆを備えた平板部材３４を設けることで、真空パッド１６で天板部１５ｅを直接吸着保持する必要がなくなる。従って、真空パッド１６によって吊り下げられた際にケース部材１５Ｆに撓みが発生して塑性変形するのを防止することができる。その他の構成、作用及び効果は前記実施例１と同様であるので説明は省略する。
【００４６】
尚、上記の補強フレーム部材３１を小型化した補強フレーム部材をケース部材１５Ｆの内部に組み込むことで、天板部１５ｅに真空パッド１６により吊持可能な剛性を付与するようにしても良い。
【００４７】
次に、前記実施例１，２を部分的に変更した形態について説明する。
［１］前記実施例１，２の補強構造１８，１８Ａ〜１８Ｆは、ほんの一例を示したに過ぎず、真空パッド１６により吊持可能な剛性を平坦面１７，１７Ｆに付与する構造であれば、種々の構造のものを採用することができる。また、前記実施例１，２において、天板部１５ｅの外周縁部は上述したように剛性を有するので、突条部２１〜２３や補強フレーム部材３１を設けずに、天板部１５ｅの板厚を真空パッド１６による吊持運搬に耐え得る程度に厚くした補強構造であっても良い。
【００４８】
［２］前記実施例１，２において、燃料電池発電モジュール２の重心を通る鉛直線１９は、燃料電池発電モジュール２の略中心部を通るように設定されているが、特にこれに限定する必要はなく、鉛直線１９が燃料電池発電モジュール２の中心部からズレていても良い。この場合、平坦面１７，１７Ｆは、鉛直線１９が略中心部を貫通するように、天板部１５ｅ又は補強フレーム部材３１に設けることが望ましい。
【００４９】
［３］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
【符号の説明】
【００５０】
２，２Ｆ      燃料電池発電モジュール
２ａ          発電部
１５，１５Ｆ  ケース部材
１５ｅ        天板部
１６          真空パッド
１７，１７Ｆ  平坦面
１８，１８Ａ〜１８Ｆ  補強構造
１９          鉛直線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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