(57)【要約】      （修正有）【課題】  フィルターの粉塵除去を効果的に行え、高い安全性を持って運転できる燃料電池発電装置の換気装置を提供する。【解決手段】  燃料電池発電装置の構成機器を収納するパッケージ内に換気用の空気を流すための換気装置において、パッケージの１つのパネル板上に、パッケージ内に換気用の空気を導入するための吸気口と、パッケージ内の空気を排気するためのファンを有する排気口とを設け、該パネル板を内側パネルとし、その外側に外側パネルを設置して、それらの間に通気層を設け、前記内側パネル板と前記外側パネルとの間に仕切り板を配置して、前記通気層を２つの通気路に画成し、２つの通気路の一方には吸気口が配置され、他方には排気口が配置されるように構成し、各通気路には粉塵除去用のフィルターを備えた、外気に連通する換気口を設け、仕切り板を可動にして、吸気口に連通する換気口と、排気口に連通する換気口とが切り替えられるようする。【選択図】図１
2006114377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池発電装置の構成機器を収納するパッケージ内に換気用の空気を流すための換気装置において、
パッケージの１つのパネル板上に、パッケージ内に換気用の空気を導入するための吸気口と、パッケージ内の空気を排気するためのファンを有する排気口とを設け、
該パネル板を内側パネルとし、その外側に外側パネルを設置して、それらの間に通気層を設け、
前記内側パネルと前記外側パネルとの間に仕切り板を配置して、前記通気層を２つの通気路に画成し、２つの通気路の一方には前記吸気口が配置され、他方には前記排気口が配置されるように構成し、各通気路には粉塵除去用のフィルターを備えた、外気に連通する換気口を設け、
前記仕切り板を可動にして、前記吸気口に連通する換気口と、前記排気口に連通する換気口とが切換えられるようにしたことを特徴とする燃料電池発電装置の換気装置。
【請求項２】
前記２つの換気口は、前記通気層の左右端部に設置されている請求項１記載の燃料電池発電装置の換気装置。
【請求項３】
燃料電池が発電することにより排出される燃焼排ガス及び反応後のオフ空気を排出するプロセス排気口が、前記ファンを有する排気口が配置される通気路側に配置されている請求項１又は２記載の燃料電池発電装置の換気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッケージ内に納められた燃料電池発電装置の換気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池発電装置は、燃料電池本体と改質装置とを主要構成機器として構成され、メタン等の原燃料を改質装置で水蒸気を用いて水素濃度の高いガスに改質し、この改質ガスを燃料電池本体の燃料極に供給し、同時に反応空気を空気極に供給して、電気化学反応により発電するものである。
【０００３】
燃料電池発電装置のうち、需要先に直接設置して運転されるオンサイト型の燃料電池発電装置においては、設置面積が小さく、現地での据え付け作業工数が少ないことが必要となるため、あらかじめ工場で上記の燃料電池本体、改質装置、さらには関連するプロセス制御用の機器を筐体内に一体かつ高密度に収納するパッケージ型と称されるタイプのものが開発され、使用されている。
【０００４】
このパッケージ型の燃料電池発電装置では、上記のように燃料電池本体や改質装置を収納する筐体内にプロセス制御用の機器が収納されており、かつブロア、ポンプ、自動弁など電気駆動制御方式の機器が含まれている。したがって、燃料電池本体や改質装置からメタンあるいは改質ガス等の可燃性ガスが漏洩した際に、これらの機器が着火源となる爆発事故の発生を防止する必要があり、筐体内の漏洩ガス濃度が爆発限界以下となるように換気装置を取り付けて強制的に換気を行う方式が採られているのが一般的である。なお、燃料電池本体や改質装置等の高温で運転される機器からの放熱によって筐体内の雰囲気温度が高くなると、制御弁やセンサー等の精密機器が熱劣化して破損するので、上記の換気装置は、外気を導入して筐体内の雰囲気温度を下げる役割も同時に果たしている。
【０００５】
例えば、下記特許文献１では、パッケ−ジの内部を、通風孔を有する断熱隔壁により燃料電池本体及び燃料改質装置などを有する装置室と、インバータ、計測制御装置などの制御装置を有する制御機器室とに画成し、かつ制御機器室の外壁には外気を取り入れる吸気口を設け、制御機器室に収納したインバータ、計測制御装置、あるいは補機などの電気機器を冷却した常温の空気が通気孔を通って装置室に強制風流となって流入し、燃料電池、燃料改質装置など表面温度が高い装置と熱交換して温度が上昇した強制風流を、既設の反応空気ブロワおよび燃焼空気ブロワの吸気口から吸入するようにして換気を行っている。そして、外部から取り込む空気には通常、粉塵等が含まれているため、吸気口に粉塵除去用のフィルターを設けて外気をパッケージ内に取り込んでいる。
【０００６】
また、下記特許文献２では、電子機器のパッケージの一部に取り付けた換気ファンに、防塵フィルターを組み合わせ、前記電子機器が運転され発熱中は前記換気ファンを正回転させて換気を行い、また、前記運転が終了すると前記ファンを逆回転させて換気を行っている。
【０００７】
さらに別の従来例では、図４に示すように、装置室２０と制御機器（電気装置）室３０とを隔壁２５により完全に仕切り、各々の室内にはそれぞれ吸気口７ａ、７ｂ、及び、排気口４ａ、４ｂを設けている。そして、万一、装置室２０内でガスリークが起きた場合でも漏洩したガスが制御機器室３０へ入り込まないようにするため、装置室２０側は図中矢印Ｇで示すように、排気口４ａに設けたファン５ａにより室内の空気を吸出し負圧とし、制御機器室３０側は図中矢印Ｈで示すように、吸気口７ｂに設けたファン５ｂにより外気を室内に押し込んで正圧としている。
【特許文献１】特開平５−２９０８６８号公報
【特許文献２】特開昭６２−２４５０４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１及び図４のような換気方法では、燃料電池発電装置を長期にわたり連続運転すると、捕捉される大気中の異物が累積してフィルターの目詰まりが進行し、次第に吸入される空気量が減少して換気能力が低下してしまう。換気能力が大幅に低下するとパッケージの内部の雰囲気温度が高くなり、また漏洩ガス濃度が爆発限界を越える可能性があるので、内部の機器の熱損傷や、最悪の場合には爆発事故等の重大な事故を引き起こす恐れがある。そのため、フィルターを定期的に点検・清掃・交換する必要があり、常に、所定量の換気量を確保する必要があった。
【０００９】
また、上記特許文献２のような換気方法では、ファンを逆回転させてパッケージ内の換気の経路を入れ替えており、そのため、吸気口に取り付けたフィルターに付着した粉塵を除去しながら換気を行うことができる。しかしながら、燃料電池発電装置のパッケージ内の換気に際しては、燃料電池本体や改質装置からメタンあるいは改質ガス等の可燃性ガスが漏洩した際、これら漏洩ガスが電気機器に触れることなく排気できるような装置構成、すなわち、特許文献１の図１の様に外部から制御機器室側に換気用の空気を取り込み、装置室を経て外部へ排出されるという装置構成をとることが安全上好ましく、パッケージ内の換気の経路を逆転させることは、着火等の恐れがあり、安全上好ましいものではなかった。同様の理由から、図４に示す従来例においてもファンを逆転させることは好ましくなく、仮に、各室の吸気口及び排気口の各々にファンを取付け、運転を切り替えて換気経路を逆転することとすれば安全性を損ねることなく換気経路を逆転することが可能であるものの、ファンを計４ヶ所に設ける必要があり、経済的に好ましいものではなかった。
【００１０】
そこで、本発明では、フィルターの粉塵除去を効果的に行え、かつ、高い安全性を持って運転できる燃料電池発電装置の換気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明は、燃料電池発電装置の構成機器を収納するパッケージ内に換気用の空気を流すための換気装置において、パッケージの１つのパネル板上に、パッケージ内に換気用の空気を導入するための吸気口と、パッケージ内の空気を排気するためのファンを有する排気口とを設け、該パネル板を内側パネルとし、その外側に外側パネルを設置して、それらの間に通気層を設け、前記内側パネルと前記外側パネルとの間に仕切り板を配置して、前記通気層を２つの通気路に画成し、２つの通気路の一方には前記吸気口が配置され、他方には前記排気口が配置されるように構成し、各通気路には粉塵除去用のフィルターを備えた、外気に連通する換気口を設け、前記仕切り板を可動にして、前記吸気口に連通する換気口と、前記排気口に連通する換気口とが切り替えられるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
これによれば、通気層内に設置した仕切り板を作動させることで、パッケージ内の換気の経路を逆転させることなく、通気層内の吸気経路と排気経路とを入れ替えることができる。そのため、換気口に取付けられたフィルターに付着した粉塵を除去しつつ換気を行え、フィルターが閉塞されることがないため、フィルターの保守管理を要することなく、一定量の換気量を確保することができる。
【００１３】
また、本発明では、前記２つの換気口は、前記通気層の左右端部に設置されていることが好ましい。これによれば、換気口を側面に配置することができ、装置外見上好ましい。
【００１４】
そして、燃料電池が発電することにより排出される燃焼排ガス及び反応後のオフ空気を排出するプロセス排気口が、前記ファンを有する排気口が配置される通気路側に配置されていることが好ましい。燃焼排ガス及び反応後のオフ空気は、高温となっている場合があるが、通気層で冷却された後外気へ排出されるので、やけど等の危険性がなく、安全上好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の換気装置によれば、通気層に設けられた仕切り板を駆動させることで吸気経路と排気経路とを入れ替えることができるので、換気口に取付けられた防塵除去用フィルターに付着した粉塵を除去しつつ、燃料電池発電装置の換気が行える。
【００１６】
そのため、常に所要換気量を確保してパッケージ内の換気を行え、燃料電池発電装置のパッケージ内の温度が上昇することによる電気部品の故障が無くなり、燃料電池発電装置の安定した運転が継続でき、さらには、フィルターの定期交換や清掃が不要となり、保守管理の負担を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明について図面を用いて更に詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明による燃料電池発電装置の換気装置の一実施形態を示す概略図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図で、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。また、図２は同換気装置における流路を切換えた状態を示す概略図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図で、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【００１９】
この燃料電池発電装置の換気装置は、図４の従来例に示す燃料電池発電装置の構成機器を収容したパッケージ１を有しているが、パッケージ１の正面が、内側パネル２と外側パネル３との二重壁で構成され、それらの間に通気層が形成されている点で相違する。
【００２０】
更に、内側パネル２には、パッケージ１内の装置室２０側に換気用の空気を導入するための吸気口７と、前記装置室２０から空気を排気するためのファン５を有する排気口４と、燃料改質装置から排出される燃焼排ガス及び燃料電池の発電反応後のオフ空気を排出するプロセス排気口６とが設けられている。プロセス排気口６、排気口４及び吸気口７は、内側パネル２の中央部において上下に配列されている。
【００２１】
通気層内には、上記プロセス排気口６、排気口４及び吸気口７の両側に、上下２枚ずつに分かれた仕切り板８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが平行に配置されている。これらの仕切り板は、図３（ａ）に示すように、通気層の中央に上下方向に配設された回動軸１１と、この回動軸１１の両側に突設された羽根１２とで構成され、羽根１２をパネル２，３に対して直交する方向に回動させれば通気層を仕切る仕切り壁となり、羽根１２をパネル２，３に対して平行な方向に回動させれば仕切り壁を解除できる。ただし、図３（ｂ）に示すように、回転軸１１をいずれかのパネル２，３（この例ではパネル３）に近接した位置に配置して、羽根１２を一枚にしてもよい。
【００２２】
上下２枚ずつに分かれた仕切り板８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの中間部を水平方向に仕切る固定した仕切り板８ｅが配置されている。この仕切り板８ｅは、仕切り板８ａ、８ｂの境界部に一側を配置され、仕切り板８ｃ、８ｄの境界部に他側を配置されている。また、仕切り板８ｅの上方には、プロセス排気口６と排気口４とが配置され、下方には、吸気口７が配置されている。そして、上記仕切り板８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅによって、通気層内を仕切る仕切り板８が構成されている。
【００２３】
また、内側パネル２と外側パネル３との両側は、通気層が開口した換気口１０ａ、１０ｂをなしており、ここにそれぞれ粉塵除去用のフィルター９ａ、９ｂが装着されている。
【００２４】
なお、図１では省略されているが、図４と同様、装置室と隔壁で仕切られ、内部にインバータや制御機器を備える制御機器室３０をパッケージ１内に有しており、制御機器室３０内換気用の吸気口及び排気口は内側パネル２とは別の壁面に設けられている。
【００２５】
次に、本発明の換気装置の作用について図面を用いて説明する。
【００２６】
図１では、仕切り板８ａ、８ｄを閉じ、仕切り板８ｂ、８ｃを開いて、通気層内が、吸気口７を含み、右側の換気口１０ａに連通する空間と、排気口４及びプロセス排気口６を含み、右側の換気口１０ｂに連通する空間とに仕切られている。
【００２７】
この状態では、左側の換気口１０ａからフィルター９ａを通して空気が通気層内に流入し、そのとき、空気はフィルター９ａによって粉塵除去がなされる。通気層内に流入した空気は、吸気口７からパッケージ１内に流入し、装置室２０内の換気・冷却が行われる。
【００２８】
そして、パッケージ１内の空気は、ファン５により排気口４から通気層に吸入され、右側の換気口１０ｂから外気に放出される。また、燃料電池が発電することにより排出される燃焼排ガス及び反応後のオフ空気（以下プロセス排ガスという）も、図示しない排ガス管を経て、プロセス排気口６から通気層に排気される。このプロセス排ガスは、装置運転状態により高温の水蒸気などを含んだ熱風となることもあるが、通気層内で、排気口４から吸入されたパッケージ内の空気により希釈及び冷却されて、濃度が薄まり、冷却された状態で換気口１０ｂからフィルター９ｂを通して外気に排出される。
【００２９】
上記のように、図１の状態では図中矢印Ｅで示すように、空気が左側の換気口１０ａから取り込まれ、右側の換気口１０ｂから排出されるのであるが、長期連続可動を続けるとフィルター９ａが粉塵等によって閉塞されてしまう。そのため、本発明では、定期的に切り板８を可動させて、通気層内で換気経路を切換るようにしている。
【００３０】
すなわち、図２に示すように、図１とは逆に、仕切り板８ｂ、８ｃを閉じ、仕切り板８ａ、８ｄを開くことにより、通気層内を、吸気口７を含み、右側の換気口１０ｂに連通する空間と、排気口４及びプロセス排気口６を含み、左側の換気口１０ａに連通する空間とに仕切る。
【００３１】
この状態では、右側の換気口１０ｂからフィルター９ｂを通して空気が通気層内に流入し、そのとき、空気はフィルター９ｂによって粉塵除去がなされる。通気層内に流入した空気は、吸気口７からパッケージ１内に流入する。
【００３２】
そして、パッケージ１内を通過した空気は、排気口４から通気層に吸入され、プロセス排ガスは、プロセス排気口６から通気層に排気される。これらの空気及びプロセス排ガスは、左側の換気口１０ａからフィルター９ａを通して外気へ排出される。その結果、図１の状態で外気導入側となっていたフィルター９ａが、今度は外気排出側となるため、フィルターが逆洗されて、図１の運転状態のときに付着した粉塵が除去されることになる。
【００３３】
このように、通気層内の流路を切換ることにより、左右のフィルター９ａ、９ｂを交互に逆洗して、フィルター９ａ、９ｂに粉塵が集積して、通気圧損が増大するのを防ぐことができる。
【００３４】
なお、本実施例では、内側パネル２上には装置室２０側の吸気口、排気口のみを設け、制御機器室３０の吸気口及び排気口はパッケージ１の別壁面に設けることとしたが、制御機器室３０の排気口を内側パネル２上に設けることとしてもよい。この場合、制御機器室３０の排気口は、通気層の間の装置室２０の排気口と同じ側の通気路に開口するように設けることとすれば、制御機器室３０内で昇温された暖気が再び装置室２０内に取り込まれることが無く、換気効率を低下させないので好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、燃料電池発電装置の構成機器を収納するパッケージ内の喚起装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による燃料電池発電装置の換気装置の一実施形態を示す概略図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図で、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２】同換気装置における流路を切り替えた状態を示す概略図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図で、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図３】同喚起装置に用いられる仕切り板の駆動機構を示し、（ａ）は駆動機構の一例を示す説明図、（ｂ）は駆動機構の他の例を示す説明図である。
【図４】従来の燃料電池発電装置の換気方法を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１：パッケージ
２：内側パネル
３：外側パネル
４、４ａ、４ｂ：排気口
５、５ａ、５ｂ：ファン
６：プロセス排気口
７、７ａ、７ｂ：吸気口
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ：仕切り板
９ａ、９ｂ：フィルター
１０ａ、１０ｂ：換気口
２０：装置室
２５：隔壁
３０：制御機器室
【図１】
2006114377.tif 000003
【図２】
2006114377.tif 000004
【図３】
2006114377.tif 000005
【図４】
2006114377.tif 000006