(57)【要約】    【目的】冬期の燃料電池本体の冷却水系機器の水の凍結が確実に防止されるパッケージ型燃料電池発電装置を得る。    【構成】パッケージ１の内部に発熱器５を備え、排気部４に開閉扉６と正逆回転可能な換気ファン３Ａを備え、燃料電池の発電運転停止時には、開閉扉６を閉じ、換気ファン３Ａを逆回転運転させることによって、発熱器５で加熱された換気空気をパッケージ１の内部に循環させ、冷却水系機器を加温して水の凍結を防止する。【選択図】          図１
2006140050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池本体、燃料改質機器、燃料電池本体を冷却する冷却系機器、発熱器及び換気ファンをパッケージ内に備え、前記換気ファンにより前記パッケージ内の空気を排気口から排出して換気を行う燃料電池発電装置において、
発電運転停止時に、前記発熱器で昇温された空気を空気循環手段により前記パッケージ内部に循環させて前記パッケージ内の水の凍結を防止することを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池発電装置において、
前記空気循環手段が、正逆回転可能な換気ファンと前記排気口に備えられた開閉扉とからなり、
発電運転停止時に、前記開閉扉を閉鎖し、前記換気ファンを逆回転運転させることにより、前記発熱器で昇温された空気をパッケージ内部に循環させてパッケージ内の水の凍結を防止することを特徴とする燃料電池発電装置の凍結防止方法。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池発電装置において、
前記空気循環手段が、前記換気ファンと、排気口に設けられた開閉扉と、前記開閉扉が閉状態のときに前記換気ファンからの送風をパッケージ下部へ導く導風管とからなり、
発電運転停止時に、前記開閉扉を閉じるとともに、前記発熱器で昇温された空気を前記換気ファンによりパッケージ内部に循環させてパッケージ内の水の凍結を防止することを特徴とする燃料電池発電装置の凍結防止方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の燃料電池発電装置において、
前記発熱器で昇温された空気を前記冷却系機器へと集中的に導く導風管を備えたことを特徴とする燃料電池発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池本体、燃料改質系機器、燃料電池本体用の冷却水系機器等を同一のパッケージに収納して構成される燃料電池発電装置、特に冬期の発電運転休止時に危惧される冷却水系機器の水の凍結を防止した燃料電池発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パッケージ型の燃料電池発電装置においては、燃料電池本体や燃料改質系機器、さらには燃料電池本体用の冷却水系機器等の主要な構成機器が同一のパッケージに収納され、屋外に据え付けられて運転される。発電運転時には燃料電池本体や燃料改質系機器からの放熱があるので、仮に外気の温度が氷点下に下がっても燃料電池本体用の冷却水系機器の水の凍結は容易に回避されるが、発電運転休止時にはこれらの機器からの放熱がないため、水が凍結して冷却水系機器が破損し、燃料電池発電装置の発電運転が不能になる危険性がある。
図５は、従来のこの種の燃料電池発電装置の基本構成を示す断面図である。本図において、１はパッケージ、２はパッケージ１に配された吸気口、３はパッケージ１内に組込まれた換気ファン、４は排気部である。また、５は、パッケージ１の内部を加温するための発熱器であり、２０は、換気ファン３と発熱器５を制御するための制御装置である。本構成の燃料電池発電装置では、水の凍結が危惧される冬期の発電運転停止時には、換気ファン３の駆動量と発熱器５の発熱量を制御装置２０によって制御することにより、パッケージ１の内部を加温して冷却水系機器の水の凍結を防止している。
【０００３】
上記のほか、特許文献１に開示されている燃料電池装置では、外気温度を温度センサーで測定し、測定された温度が所定のしきい値を下回ると、ヒーターにより加熱した温水を冷却水系機器に通流して凍結を防止することとしている。また、特許文献２に開示されている燃料電池発電装置では、貯湯槽を備え、この貯湯槽に貯えられた温水をパッケージ内部の凍結防止用配管に通流することによって冷却水系機器を所定温度以上に保持し、凍結を防止している。このほか、特許文献３ならびに特許文献4には、反応生成水を発生し、冷却水が通流する燃料電池本体自体の発電運転停止時の凍結を防止するよう構成した燃料電池装置が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−２１４０２５号公報
【特許文献２】特開2003―２８２１０５号公報
【特許文献３】特開2001−３５１６５２号公報
【特許文献４】特開2003―３６８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、屋外に据え付けて使用されるパッケージ型の燃料電池発電装置においては、冬期の発電運転停止時に冷却水系機器の凍結を生じないように種々の方策が採られている。しかしながら、例えば図５に示した例では、換気空気により加温される部分が発熱器５の近傍と換気空気が流れる特定方向に限定されるので、パッケージ内に分散する各種の冷却水系機器の凍結防止策としては必ずしも十分でないという難点があり、また、特許文献１や特許文献２に示された方法を適用すると、付帯設備が大きくなり、コストが高くなるという問題点がある。
本発明は上記の従来技術の現状を顧慮してなされたもので、本発明の目的は、低温環境下にあっても、燃料電池本体を冷却する冷却水系機器の水の凍結が確実に、かつ安価に防止される燃料電池発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明においては、
燃料電池本体、燃料改質機器、燃料電池本体を冷却する冷却系機器、発熱器及び換気ファンをパッケージ内に備え、上記の換気ファンにより上記のパッケージ内の空気を排気口から排出して換気を行う燃料電池発電装置において、
（１）発電運転停止時に、上記の発熱器で昇温された空気を空気循環手段によりパッケージ内部に循環させてパッケージ内の水の凍結を防止することとする。
（２）さらに、上記の（１）の燃料電池発電装置において、上記の空気循環手段を、正逆回転可能な換気ファンと上記の排気口に備えられた開閉扉とから構成し、発電運転停止時に、上記の開閉扉を閉鎖し、上記の換気ファンを逆回転運転させることにより、上記の発熱器で昇温された空気をパッケージ内部に循環させてパッケージ内の水の凍結を防止することとする。
【０００６】
（３）また、上記の（１）の燃料電池発電装置において、上記の空気循環手段を、上記の換気ファンと、排気口に設けられた開閉扉と、開閉扉が閉状態のときに上記の換気ファンからの送風をパッケージ下部へ導く導風管とから構成し、発電運転停止時に、上記の開閉扉を閉じるとともに、発熱器で昇温された空気を上記の換気ファンによりパッケージ内部に循環させてパッケージ内の水の凍結を防止することとする。
（４）さらにまた、上記の（２）または（３）の燃料電池発電装置において、上記の発熱器で昇温された空気を上記の冷却系機器へと集中的に導く導風管を備えることとする。
【発明の効果】
【０００７】
燃料電池本体や、燃料改質機器、燃料電池本体を冷却する冷却系機器、発熱器等を同一のパッケージの内部に収納して構成される燃料電池発電装置において、上記の（１）のように、発電運転停止時に、上記の発熱器で加温された空気を上記の空気循環手段によって上記のパッケージ内部に循環させることとすれば、燃料電池本体や燃料改質機器からの発熱のない発電運転停止時においても、パッケージ内部は加温された空気によって偏りなく加温されることとなるので、燃料電池本体を冷却する冷却系機器の凍結が効果的に防止される。
したがって、上記の（２）のように、空気循環手段を、正逆回転可能な換気ファンと排気部に備えられた開閉扉とから構成し、発電運転停止時に、開閉扉を閉鎖し、換気ファンを逆回転運転させて、発熱器で加温された空気をパッケージ内部に循環させることとすれば、冷却系機器の凍結が効果的に防止される。また、上記の（３）のように、空気循環手段を、換気ファンと、排気口に設けられた開閉扉と、開閉扉が閉状態のとき換気ファンからの送風を下部に導く導風管とから構成し、発電運転停止時に、開閉扉を閉じて、上記の発熱器で昇温された空気をパッケージ内部に循環させることとしても、冷却系機器の凍結が効果的に防止される。さらに上記の（４）のように、温められた空気を上記の冷却系機器へと集中的に導く導風管を備えれば、上記のごとき特に凍結防止に留意すべき機器を選択的に加温できるので、冷却系機器の凍結防止に特に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の最良の実施形態は、燃料電池本体、燃料改質機器、燃料電池本体を冷却する冷却系機器、発熱器及び換気ファンをパッケージ内に備え、上記の換気ファンにより上記のパッケージ内の空気を排気口から排出して換気を行う燃料電池発電装置において、発電運転停止時に、空気循環手段、例えば正逆回転可能な換気ファンと排気口に設けられた開閉扉とから構成される空気循環手段により、上記の発熱器で昇温された空気をパッケージ内部に循環させて、パッケージ内の水の凍結を防止するよう構成された燃料電池発電装置にある。
【実施例１】
【０００９】
図１は、本発明の燃料電池発電装置の第１の実施例の構成図で、凍結防止が行われる発電運転停止時の構成が示されている。本図は、従来例として示した図５の燃料電池発電装置の構成に対比して示されており、同一機能を有する構成部品には同一符号が付されている。本図の構成の特徴は、従来例の換気ファン３に替わって、正逆回転可能な換気ファン３Ａと排気部４に備えられた開閉扉６とからなる空気循環手段が配されていることにある。
本図の構成の燃料電池発電装置では、発電運転時には、開閉扉６を開放し、換気ファン３Ａを正方向に回転させることによって、換気空気が換気ファン３Ａの下側から上側へと送られ、開放された開閉扉６の開口部より外部へ排出される。これに対して発電運転停止時には、図示したように、パッケージ１の内部に備えられた発熱器５を作動させ、開閉扉６を閉鎖し、換気ファン３Ａを逆回転方向に回転させて使用される。開閉扉６の閉鎖によりパッケージ１の内部は閉空間となるので、換気空気は、図中に細矢線で示したように、中心部分を下方へと流れ、周辺部分を上方へと流れる循環流を形成することとなる。この間、換気空気の循環流は発熱器５で加熱され、温度が高くなる。したがって、パッケージ１の内部に備えられた冷却水系機器等の諸収納機器は加熱された換気空気の循環流により加温されるので、冷却水系機器の異常温度低下が防止され、冷却水の凍結が防止されることとなる。
【実施例２】
【００１０】
図２は、本発明の燃料電池発電装置の第２の実施例の構成図で、図１と同様に、凍結防止が行われる発電運転停止時の構成が示されている。図２の構成の特徴は、図１の構成において特に凍結防止を図る必要性の高い凍結防止機器７に対して集中的に加温した換気空気を送る導風管８を設置したことにある。すなわち、本構成では、換気ファン３Ａの下側と凍結防止機器７との間に導風管８が配設されているので、発電運転停止時に換気ファン３Ａを逆回転方向に回転させて使用し、換気空気を換気ファン３Ａの上側から下側へと送れば、凍結防止機器７へは導風管８を通して集中的に加温された換気空気が送られるので、凍結防止機器７の凍結防止に特に効果的である。
【実施例３】
【００１１】
図３は、本発明の燃料電池発電装置の第３の実施例の構成図で、図１、図２と同様に、凍結防止が行われる発電運転停止時の構成が示されている。図３の構成の特徴は、換気ファン３と開閉扉９とから構成される空気循環手段を備え、発電運転時には開閉扉９を開状態として換気を排気口に導き、発電運転停止時には開閉扉９を閉状態として換気をパッケージ１の内部へと導いて運転させる構成としたことにある。すなわち、図３の構成では、パッケージ１の側面の内側に同心円状に導風管１０が配され、かつ、排気部４に、換気空気を排気口か、あるいはパッケージ１の内部の導風管１０の外周部へと導く開閉扉９が設置されており、開閉扉９を切換えて換気をパッケージ１の内部の導風管１０の外周部へと導くことにより換気空気が循環され、加熱されて、冷却水系機器の凍結が防止される。
【実施例４】
【００１２】
図４は、本発明の凍結防止方法の第４の実施例が適用される燃料電池発電装置の構成図で、図３に示した構成に、さらに、加熱された換気空気を集中的に送る第２の導風管を備えたものである。すなわち、本図の構成では、パッケージ１の内部の導風管１０の外周部を流れる換気を凍結防止機器７へと集中的に導く円管状の導風管８が配設されており、この導風管８を通して加熱された換気空気を集中的に送ることができるので、特に留意すべき機器の凍結防止に有効である。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
以上述べたように、燃料電池本体や燃料改質系機器とともに燃料電池本体用の冷却水系機器が同一パッケージ内に収納されて運転される燃料電池発電装置を、本発明のごとく構成すれば、パッケージ内が加温された換気空気によって効果的に暖められるので、外気温度が氷点下に下がる冬期の発電運転停止時においても、収納された冷却水系機器の水の凍結が確実に防止され、構成機器の損傷が回避される。したがって、本発明はこの種の燃料電池発電装置に効果的に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の燃料電池発電装置の第１の実施例の構成図
【図２】本発明の燃料電池発電装置の第２の実施例の構成図
【図３】本発明の燃料電池発電装置の第３の実施例の構成図
【図４】本発明の燃料電池発電装置の第４の実施例の構成図
【図５】従来のこの種の燃料電池発電装置の基本構成を示す断面図
【符号の説明】
【００１５】
１    パッケージ
２    吸気口
３，３Ａ    換気ファン
４    排気部
５    発熱器
６    開閉扉
７    凍結防止機器
８    導風管
９    開閉扉
１０    導風管
２０    制御装置
【図１】
2006140050.tif 000003
【図２】
2006140050.tif 000004
【図３】
2006140050.tif 000005
【図４】
2006140050.tif 000006
【図５】
2006140050.tif 000007