(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池システムのメンテナンス性を向上する。【解決手段】燃料電池モジュールを備えた燃料電池システムであって、部品寿命が経過すると交換され、かつ、部品寿命が燃料電池システムの寿命よりも短い複数の第１部品７ａと、少なくとも複数の第１部品を収容し、かつ、第１部品を交換するための開口が設けられている筐体３０と、を備え、複数の第１部品の一部または全部からなる群を第１部品群１０ａとするとき、第１部品群に属する複数の第１部品の部品寿命の最大公約数が所定の第１部品の部品寿命であり、第１部品群に属する複数の第１部品が、開口から筐体の奥に向かって、部品寿命の短いものから長いものへと順番に配列されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池モジュールを備えた燃料電池システムであって、
部品寿命が経過すると交換され、かつ、前記部品寿命が前記燃料電池システムの寿命よりも短い複数の第１部品と、
少なくとも前記複数の第１部品を収容し、かつ、前記第１部品を交換するための開口が設けられている筐体と、を備え、
前記複数の第１部品の一部または全部からなる群を第１部品群とするとき、前記第１部品群に属する複数の第１部品の部品寿命の最大公約数が所定の第１部品の部品寿命であり、
前記第１部品群に属する複数の第１部品が、前記開口から前記筐体の奥に向かって、部品寿命の短いものから長いものへと順番に配列されている、
燃料電池システム。
【請求項２】
同一の第１部品群に属する複数の第１部品から取り出される全ての対において、いずれか一方の部品寿命が他方の部品寿命の整数倍となっている、 
請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記複数の第１部品が複数の前記第１部品群をなし、
それぞれの前記第１部品群に属する前記第１部品の部品寿命の最大公約数が、前記第１部品群毎に互いに異なっている、
請求項１または２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記燃料電池モジュールから回収された熱を蓄える蓄熱器を備え、
前記第１部品群に属する第１部品が前記燃料電池モジュールと前記蓄熱器との間に配置されている、
請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記燃料電池モジュールは、前記蓄熱器の鉛直上方及び鉛直下方の少なくともいずれか一方に配置されている、
請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
部品寿命が前記燃料電池システムの寿命以上である第２部品を備え、
前記第２部品が前記燃料電池モジュールと前記蓄熱器との間に配置されている、
請求項１ないし５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記第２部品が前記開口を通じて交換可能な位置に配置されている、
請求項６に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、少なくとも、固体酸化物形燃料電池を容器に収容した発電ユニットと、該発電ユニットの排熱回収で加熱した温水を蓄える貯湯槽と、該貯湯槽の温水が不足したときに温水を補給する給湯器とを具備し、前記貯湯槽と前記給湯器とが個別に分離して設置されることを特徴とする発電・給湯コジェネレーションシステムを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９４２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、燃料電池システムのメンテナンス性を向上することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の燃料電池システムの一態様（ａｓｐｅｃｔ）は、燃料電池モジュールを備えた燃料電池システムであって、部品寿命が経過すると交換され、かつ、前記部品寿命が前記燃料電池システムの寿命よりも短い複数の第１部品と、少なくとも前記複数の第１部品を収容し、かつ、前記第１部品を交換するための開口が設けられている筐体と、を備え、複数の前記第１部品からなる群を第１部品群とするとき、前記第１部品群に属する前記第１部品の部品寿命の最大公約数が所定の第１部品の部品寿命であり、前記第１部品群に属する複数の前記第１部品が、前記開口から前記筐体の奥に向かって、部品寿命の短いものから長いものへと順番に配列されている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一態様によれば、燃料電池システムのメンテナンス性を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例を示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、第１実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例における第１部品の交換方法を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、第１実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例における第１部品の交換方法を示す図である。
【図３】図３は、第１実施例にかかる燃料電池システムを示す斜視図である。
【図４】図４は、第１実施例にかかる燃料電池システムを示す断面を正面から見た図である。
【図５】図５は、第１実施例にかかる燃料電池システムを示す断面を上方から見た図である。
【図６】図６は、第１実施例にかかる燃料電池システムを示す断面を側方から見た図である。
【図７】図７は、第１実施例にかかる燃料電池システムを示す分解図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明者らは、燃料電池システムのメンテナンス性を向上するための具体的な構成を鋭意検討した。その結果、以下の知見を得た。
【０００９】
特許文献１の構成を現実に実施した場合に取りうる構成を検討したところ、まず、大掛かりな水素生成器がなく、貯湯タンクも小型化されていることから、一つの筺体内にＳＯＦＣを含む燃料電池モジュールと貯湯タンクとを納めることが考えられる。これにより、部品点数が減り、全体的に重量も減る。
【００１０】
ここで、燃料電池モジュールの側方ないし後方に貯湯タンクを置き、燃料電池モジュールの周囲に、燃料電池システムの寿命停止までに交換を必要とする部品と、該寿命停止までに交換を必要としない部品を配置することが考えられる。さらに、交換を必要とする部品は、なるべく筐体の開放されうる箇所の近く（例えば、蓋の付近）に配置することで、メンテナンスしやすい構成とすることが考えられる。
【００１１】
かかる燃料電池システムでは、部品点数が減り全体的にメンテナンスを容易にできるようになる。しかしながら、燃料電池システムの寿命停止までに交換を必要とする部品、例えば、原料ガス等の原料、水、空気等を制御する部品及びガス検知を行う部品等、には部品寿命が異なる物がいくつか存在する。典型的には、かかる部品は各流体等の流れに沿って配置されることになる。その結果、部品を交換する際、その時点では交換を要しない他の部品も移動させたり、取り外したりしなければならない、という不合理なことが発生しうる。かかる問題は、ＳＯＦＣのみならずＰＥＦＣ等、様々な燃料電池システムにおいて起こりうる。
【００１２】
本発明者らは、部品寿命を考慮して、メンテナンスを効率よく行うことができるように、部品の配置を調整することが有効であるとの新たな洞察を得た。そして、燃料電池システムを製品として成立させるための構成を鋭意検討した。その結果、部品寿命が経過すると交換され、かつ、部品寿命が前記燃料電池システムの寿命よりも短い複数の第１部品と、少なくとも複数の第１部品を収容し、かつ、第１部品を交換するための開口が設けられている筐体と、を備える燃料電池システムにおいて、複数の第１部品からなる群を第１部品群とするとき、所定の第１部品群に属する第１部品の部品寿命の最大公約数が所定の第１部品の部品寿命となるようにし、かつ、第１部品群に属する複数の第１部品について、開口から筐体の奥に向かって、部品寿命の短いものから長いものへと順番に配列することに想到した。
【００１３】
かかる構成では、部品寿命が最も短い部品が開口の最も近くに配置されていることから、該開口を通じて該部品を容易に交換できる。さらに、部品寿命がより長い部品を交換する時には、部品寿命が最も短い部品も同時に交換することになるため、奥に配置されている部品寿命がより長い部品にアクセスしやすくなる。よって、燃料電池システムのメンテナンス性を向上できる。
【００１４】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
以下で説明する実施形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、あくまで一例であり、本発明を限定するものではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、図面において、同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合がある。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状および寸法比等については正確な表示ではない場合がある。また、製造方法においては、必要に応じて、各工程の順序等を変更でき、かつ、他の公知の工程を追加できる。
【００１６】
（第１実施形態）
第１実施形態の燃料電池システムは、燃料電池モジュールを備えた燃料電池システムであって、部品寿命が経過すると交換され、かつ、部品寿命が燃料電池システムの寿命よりも短い複数の第１部品と、少なくとも複数の第１部品を収容し、かつ、第１部品を交換するための開口が設けられている筐体と、を備え、複数の第１部品の一部または全部からなる群を第１部品群とするとき、第１部品群に属する複数の第１部品の部品寿命の最大公約数が所定の第１部品の部品寿命であり、第１部品群に属する複数の第１部品が、開口から筐体の奥に向かって、部品寿命の短いものから長いものへと順番に配列されている。
【００１７】
かかる構成では、燃料電池システムのメンテナンス性を向上できる。
【００１８】
部品寿命とは、使用時間の経過に伴って部品の摩耗及び劣化等が進行するために使用時間が一定の上限時間に達すると当該部品の交換等が必要となる場合における、該上限時間をいう。部品寿命が到来した部品については、特段の故障が生じていなくても交換される。
【００１９】
燃料電池システムの寿命とは、安全性等の観点から、運転時間が一定の上限時間に達するとそれ以上は当該燃料電池システムの運転が禁止される場合における、該上限時間をいう。
【００２０】
第１部品は、部品寿命が経過すると交換され、かつ、部品寿命が燃料電池システムの寿命よりも短い部品をいう。
【００２１】
第１部品群には、部品寿命が最大公約数である第１部品と、部品寿命が最大公約数の整数倍である第１部品とが含まれる。ここでいう最大公約数とは、第１部品群に含まれる全ての第１部品の最大公約数である。
【００２２】
「部品寿命の短いものから長いものへと順番に配列されている」とは、部品寿命が等しい複数の第１部品が存在する場合に、それらの第１部品が横方向（開口から筐体の奥に向かう方向と垂直な方向）に並ぶことを必ずしも要せず、部品寿命が等しいものが任意の順番で開口側から筐体の奥側に向かって一列に配列する場合等を含む。
【００２３】
上記燃料電池システムにおいて、同一の第１部品群に属する複数の第１部品から取り出される全ての対において、いずれか一方の部品寿命が他方の部品寿命の整数倍となっていてもよい。
【００２４】
かかる構成では、筐体の奥に配置されている第１部品を交換する場合には、その手前に配置された第１部品も同時に交換されることから、燃料電池システムのメンテナンス性をさらに向上できる。
【００２５】
上記燃料電池システムにおいて、複数の第１部品が複数の第１部品群をなし、それぞれの第１部品群に属する第１部品の部品寿命の最大公約数が、第１部品群毎に互いに異なっていてもよい。
【００２６】
かかる構成では、異なる最大公約数を有する群毎に分けて第１部品を筐体内に配列させることで、燃料電池システムのメンテナンス性をさらに向上できる。
【００２７】
上記燃料電池システムにおいて、燃料電池モジュールから回収された熱を蓄える蓄熱器を備え、第１部品群に属する第１部品が燃料電池モジュールと蓄熱器との間に配置されていてもよい。
【００２８】
かかる構成では、第１部品と蓄熱器とを接続する部材、及び、第１部品と制御器とを接続する部材、の少なくともいずれか一方の取り回しが容易となる。
【００２９】
上記燃料電池システムにおいて、燃料電池モジュールは、蓄熱器の鉛直上方及び鉛直下方の少なくともいずれか一方に配置されていてもよい。
【００３０】
かかる構成では、燃料電池システムの設置面積を縮小させることができる。
【００３１】
上記燃料電池システムは、さらに、部品寿命が前記燃料電池システムの寿命以上である第２部品を備え、第２部品が前記燃料電池モジュールと前記蓄熱器との間に配置されていてもよい。
【００３２】
かかる構成では、第２部品と蓄熱器とを接続する部材、及び、第２部品と燃料電池モジュールとを接続する部材、の少なくともいずれか一方の取り回しが容易となる。
【００３３】
上記燃料電池システムにおいて、第２部品が開口を通じて交換可能な位置に配置されていてもよい。
【００３４】
かかる構成では、第２部品の交換が容易となり、燃料電池システムのメンテナンス性をさらに向上できる。
【００３５】
［装置構成］
図１は、第１実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例を示す断面図である。以下、図１を参照しつつ、第１実施形態の燃料電池システム１００について説明する。
【００３６】
図１に示す例において、燃料電池システム１００は、第１部品群１０と、燃料電池モジュール２０と、筐体３０とを備えている。
【００３７】
第１部品群１０は、複数の第１部品１２、１４、１６からなる群である。第１部品１２、１４、１６は、いずれも、部品寿命が経過すると交換され、かつ、前記部品寿命が燃料電池システム１００の寿命よりも短い。例えば、燃料電池システム１００の寿命を１５年とすると、第１部品１２、１４、１６の部品寿命は、いずれも１５年未満である。なお、交換とは、特段の記載のない限り、部品寿命が到来した際に、当該部品の不具合が発生しているか否かに関わらず行われる交換をいい、故障による交換を含まない。
【００３８】
図１に示す例では第１部品群１０に属する第１部品が３個となっているが、第１部品群１０に属する第１部品は２個でも４個以上でもよい。複数の第１部品群１０が形成されていてもよい。第１部品は、第１部品１２、１４、１６以外にも存在し得る。すなわち、第１部品群１０は、複数の第１部品の一部または全部からなる群である。
【００３９】
第１部品としては、例えば、原料ガス中から硫黄化合物を除去する脱硫器、純水を生成する純水器、空気中の粒子状物質を除去する空気フィルタ、空気中の化学物質（ＮＯｘ等）を除去するケミカルフィルタ、原料ガスを検知するガスセンサー、一酸化炭素（ＣＯ）を検知するＣＯセンサーなどが挙げられる。それぞれの第１部品の部品寿命は、それぞれの第１部品が備える触媒の量、吸着剤の量、及び、フィルタ面積等に応じて調整することができる。
【００４０】
燃料電池モジュール２０は、燃料電池を含むモジュールである。燃料電池は、例えば、改質器で生成された水素含有ガスを用いて発電しうる。燃料電池モジュール２０は、原料を用いて水素含有ガスを生成する改質器を備えていてもよい。燃料電池は、固体酸化物形燃料電池とすることができる。燃料電池は、その他のいずれの種類であってもよく、高分子電解質形燃料電池、及び燐酸形燃料電池等が例示される。なお、燃料電池が固体酸化物形燃料電池である場合は、改質部と燃料電池とが１つの容器内に内蔵されるよう構成されうる。
【００４１】
筐体３０は、少なくとも複数の第１部品１２、１４、１６を収容し、かつ、第１部品を交換するための開口３２が設けられている。
【００４２】
第１部品群１０に属する第１部品１２、１４、１６の部品寿命の最大公約数は、所定の第１部品の部品寿命となっている。例えば、第１部品１２、１４、１６の部品寿命の最大公約数が、第１部品１２の部品寿命となっている。具体的には、第１部品１２の部品寿命が２年とするとき、第１部品１４、１６の部品寿命は、それぞれが、２の倍数の年数（２年、４年、６年、・・・のいずれか）となっている。
【００４３】
第１部品群１０に属する複数の第１部品１２、１４、１６は、開口３２から筐体３０の奥に向かって、部品寿命の短いものから長いものへと順番に配列されている。例えば、開口３２に最も近い第１部品１２の部品寿命が最も短く（例えば２年）、第１部品１２の次に配列される第１部品１４の部品寿命は第１部品１２の次に短く（例えば４年）、最も奥に配列される第１部品１６の部品寿命は第１部品群１０の中で最も長くなっている（例えば６年）。
【００４４】
なお、いくつかの第１部品の部品寿命は互いに等しくてもよい。例えば、第１部品１２の部品寿命と第１部品１４の部品寿命とが互いに等しくてもよい。
【００４５】
第１実施形態の構成では、奥に配置された第１部品を交換する際に、開口３２に最も近い第１部品は必ず同時に交換されるため、奥に配置された第１部品にアクセスしやすくなる。例えば、奥に配置された第１部品を交換する際には、必ず一番手前に配置された第１部品も交換されることになるため、アクセスがしやすい。あるいは例えば、同一の第１部品群に属する複数の第１部品を、同一の摺動可能なテーブルに固定しておけば、該同一のテーブルを引き出すだけで一挙に複数の第１部品にアクセス可能となる。よって、燃料電池システムのメンテナンス性を向上できる。
【００４６】
同一の第１部品群１０に属する複数の第１部品１２、１４、１６から取り出される全ての対において、いずれか一方の部品寿命が他方の部品寿命の整数倍となっていてもよい。
【００４７】
かかる構成では、奥に配置された第１部品を交換する場合には、常に、その手前に配置されている全ての第１部品も交換される。例えば、第１部品１６を交換する場合には、第１部品１２、１４も同時に交換されることになる。よって、同一の第１部品群１０に属する複数の第１部品１２、１４、１６が引き出し可能な同一のテーブル等に固定されていなくても、開口３２から３個目以降の第１部品をより容易に交換できる。
【００４８】
具体的には例えば、第１部品１２の部品寿命を２年、第１部品１４の部品寿命を４年、第１部品１６の部品寿命を８年とすることができる。このとき、第１部品群１０から取り出される全ての対において、いずれか一方の部品寿命が他方の部品寿命の整数倍となっている。すなわち、２年−４年の対では４年が２年の２倍となっており、２年−８年の対では８年が２年の４倍となっており、４年−８年の対では８年が４年の２倍となっている。
【００４９】
複数の第１部品が複数の第１部品群をなし、それぞれの第１部品群に属する第１部品の部品寿命の最大公約数が、第１部品群毎に互いに異なっていてもよい。例えば、１つ目の第１部品群に属する第１部品の部品寿命が、２年、４年、６年であり、２つ目の第１部品群に属する第１部品の部品寿命が２．５年、５年、７．５年であってもよい。部品寿命がそれぞれ異なる年数の整数倍となっている複数の系列ごとに第１部品群を構成することで、メンテナンス性をさらに向上できる。
【００５０】
燃料電池モジュール２０から回収された熱を蓄える蓄熱器（例えば、図４の蓄熱器４０）を備え、第１部品群１０に属する第１部品１２、１４、１６が燃料電池モジュール２０と蓄熱器との間に配置されていてもよい。
【００５１】
第１部品１２、１４、１６は、それぞれ、燃料電池モジュール２０および蓄熱器の少なくともいずれか一方に接続される場合が多い。第１部品１２、１４、１６を燃料電池モジュール２０と蓄熱器との間に配置することで、第１部品１２、１４、１６は燃料電池モジュール２０および蓄熱器の双方に短い経路で接続できる。燃料電池モジュール２０および蓄熱器の少なくともいずれか一方と第１部品１２、１４、１６とを接続する部材（例えば、ケーブル、配管等）を短くでき、該接続部材の取り外しや交換も容易となる。よって、メンテナンス性がさらに向上する。
【００５２】
燃料電池モジュール２０が、該蓄熱器の鉛直上方及び鉛直下方の少なくともいずれか一方に配置されていてもよい。かかる構成では、蓄熱器と、第１部品群と、燃料電池モジュール２０とが、鉛直方向に一列に配置される。よって、燃料電池システム１００の設置面積を小さくできる。
【００５３】
部品寿命が燃料電池システムの寿命以上である第２部品（例えば、図４の第２部品５０）を備え、第２部品が燃料電池モジュール２０と蓄熱器との間に配置されていてもよい。
【００５４】
第２部品は、燃料電池モジュール２０および蓄熱器の少なくともいずれか一方に接続されうる。第２部品を燃料電池モジュール２０と蓄熱器との間に配置することで、第２部品も燃料電池モジュール２０および蓄熱器の双方に短い経路で接続できる。燃料電池モジュール２０および蓄熱器の少なくともいずれか一方と第２部品とを接続する部材（例えば、ケーブル、配管等）を短くでき、該接続部材の取り外しや交換も容易となる。
【００５５】
さらに、燃料電池モジュール２０が、該蓄熱器の鉛直上方及び鉛直下方の少なくともいずれか一方に配置されていてもよい。かかる構成では、蓄熱器と、第２部品と、燃料電池モジュール２０とが、鉛直方向に一列に配置される。よって、燃料電池システム１００の設置面積を小さくすることができる。
【００５６】
該第２部品が開口３２を通じて交換可能な位置に配置されていてもよい。かかる構成では、第２部品が万一故障した場合でも、第１部品と共通の開口３２を通じて第２部品を容易に交換することができる。
【００５７】
第１実施形態の燃料電池システムでは、第１部品群に属する第１部品のうち、部品寿命が最も短いものが、最も開口に近くなるように配置される。よって、第１部品の交換作業を、無駄なく効率的に行うことができる。よって、燃料電池システム１００のメンテナンス性が向上する。
【００５８】
図２Ａは、第１実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例における第１部品の交換方法を示す図である。図２Ａは、第１部品１４を交換する場合を示している。
【００５９】
第１部品１４の部品寿命は、第１部品１２の部品寿命の整数倍となっている。図２Ａに示すように、第１部品１４を交換する際は、第１部品１２も同時に交換される。よって、第１部品１２を取り外した状態で、第１部品１４を容易に交換することができる。同時に、第１部品１２も交換されることから、第１部品１２の取り外し作業は無駄にならない。よって、燃料電池システム１００のメンテナンス性が向上する。
【００６０】
図２Ｂは、第１実施形態にかかる燃料電池システムの概略構成の一例における第１部品の交換方法を示す図である。図２Ｂは、第１部品１６を交換する場合を示している。
【００６１】
第１部品１６の部品寿命は、第１部品１２の部品寿命の整数倍となっている。図２Ｂに示すように、第１部品１６を交換する際は、第１部品１２も同時に交換される。よって、よって、第１部品１２を取り外した状態で、第１部品１４を取り外すだけで、第１部品１６を容易に交換することができる。同時に、第１部品１２も交換されることから、第１部品１２の取り外し作業は無駄にならない。よって、燃料電池システム１００のメンテナンス性が向上する。
【００６２】
なお、第１部品１２、１４、１６から取り出される全ての対において、いずれか一方の部品寿命が他方の部品寿命の整数倍となっている場合、第１部品１６の部品寿命が第１部品１４の整数倍となっている。第１部品１６を交換する時には、第１部品１４も同時に交換されることになり、第１部品１４の取り外し作業も無駄にならない。よって、燃料電池システム１００のメンテナンス性がさらに向上する。
【００６３】
（第１実施例）
以下、第１実施形態の実施例にかかる燃料電池システムについて説明する。なお、以下の記載はあくまで、実施例の説明であって、第１実施形態にかかる燃料電池システムの構成がこれに限定されるものではない。
【００６４】
［装置構成］
図３は、第１実施例にかかる燃料電池システムを示す斜視図である。図４は、第１実施例にかかる燃料電池システムを示す断面を正面から見た図である。図５は、第１実施例にかかる燃料電池システムを示す断面を上方から見た図である。図６は、第１実施例にかかる燃料電池システムを示す断面を側方から見た図である。図７は、第１実施例にかかる燃料電池システムを示す分解図である。以下、図３〜７を参照しつつ、第１実施例にかかる燃料電池システムを説明する。
【００６５】
図４は、図５のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【００６６】
図３〜７に示すように、第１実施例の燃料電池システム２００は、第１部品群１０ａ、１０ｂと、第２部品５０と、燃料電池モジュール２２と、筐体３４と、蓄熱器４０とを備えている。第１部品群１０ａは、３個の第１部品７ａ、７ｂ、７ｃからなる。第１部品群１０ｂは、３個の第１部品７ｄ、７ｅ、７ｆからなる。
【００６７】
燃料電池モジュール２２は、原料ガス及び水を用いて水素含有ガスを生成する改質器、及び、水素含有ガス及び酸素を反応させて発電する燃料電池を備えている。
【００６８】
蓄熱器４０は、貯湯タンクである。蓄熱器４０は、燃料電池モジュール２２の排熱を回収し、コージェネシステムの一部として熱媒体を貯える。熱媒体としては、例えば、水を用いることができる。
【００６９】
筐体３４は燃料電池モジュール２２と、第１部品群１０ａ、１０ｂと、蓄熱器４０とを収容する。筐体３４には、開口３６が形成されている。開口３６には、開口３６を塞ぐことができるように、脱着可能な蓋９が設けられている。
【００７０】
第１部品群１０ａ、１０ｂは、それぞれ、部品寿命が所定年数の整数倍となっている第１部品を群としたものである。第１部品群１０ａ、１０ｂのそれぞれにおいて、部品寿命が最も短い物から順に筐体３４の開口３６から筐体３４の奥に向かって、直線状に配列されている。
【００７１】
より具体的には、図５に示すように、開口３６から筐体３４の奥に向かって、第１部品群１０ａに属する第１部品７ａ、７ｂ、７ｃがこの順に配置されている。第１部品７ａの部品寿命は第１部品７ｂの部品寿命より短く、第１部品７ｂの部品寿命は第１部品７ｃの部品寿命より短くなっている。
【００７２】
第１部品７ａは、原料ガス中から硫黄化合物を除去する脱硫器である。第１部品７ａの部品寿命は、２年である。
【００７３】
第１部品７ｂは、純水を生成する純水器である。第１部品７ｂの部品寿命は、４年である。
【００７４】
第１部品７ｃは、空気中の粒子状物質を除去する空気フィルタである。第１部品７ｃの部品寿命は、８年である。
【００７５】
また、図５に示すように、開口３６から筐体３４の奥に向かって、第１部品群１０ｂに属する第１部品７ｄ、７ｅ、７ｆがこの順に配置されている。第１部品７ｄの部品寿命は第１部品７ｅの部品寿命より短く、第１部品７ｅの部品寿命は第１部品７ｆの部品寿命より短くなっている。
【００７６】
第１部品７ｄは、空気中の化学物質（ＮＯｘ等）を除去するケミカルフィルタである。第１部品７ｄの部品寿命は、３．５年である。
【００７７】
第１部品７ｅは、原料ガスを検知するガスセンサーである。第１部品７ｅの部品寿命は、７年である。
【００７８】
第１部品７ｆは、一酸化炭素（ＣＯ）を検知するＣＯセンサーである。第１部品７ｆの部品寿命は、７年である。
【００７９】
燃料電池モジュール２２と蓄熱器４０は、蓄熱器４０が鉛直方向下側、燃料電池モジュール２２が鉛直方向上側に位置するように配置され、第１部品群１０ａ、１０ｂは、燃料電池モジュール２２と蓄熱器４０との間に集められている。
【００８０】
第２部品５０は、部品寿命が燃料電池システム２００の寿命以上である。第２部品５０は、第１部品７と異なり、燃料電池システムの寿命停止までに故障がない限り、交換を必要としない。第１部品７と同様に、燃料電池モジュール２２と蓄熱器４０との間に集められている。
【００８１】
燃料電池モジュール２２と蓄熱器４０の配置は、燃料電池モジュール２２が下で蓄熱器４０が上であってもよいし、燃料電池モジュール２２と蓄熱器４０とが横並びであってもよい。第１部品７及び第２部品５０は、燃料電池モジュール２２と蓄熱器４０との間に集められていなくてもよい。燃料電池モジュール２２は、改質器を内部に備えたＳＯＦＣ方式のモジュールでもよいし、別方式の燃料電池モジュールでもよい。
【００８２】
［動作・作用］
以下、第１実施例の燃料電池システム２００の動作及び作用について説明する。
【００８３】
まず、使用者がスタートボタンを押すなどして燃料電池システム２００の駆動開始が指示される。その後、水、空気、及び原料ガスが燃料電池モジュール２２に供給される。燃料電池モジュール２２の内部で電気化学的反応が進行し、発電が行われる。発電により得られた直流電力は、電力変換回路（図示せず）を介して系統電源に供給される。本実施例では、燃料電池モジュール２２が備える燃料電池として、固体酸化物形燃料電池を用いる。
【００８４】
近年、家庭用の燃料電池コージェネシステムとして固体高分子形（ＰＥＦＣ）に加えて固体酸化物形（ＳＯＦＣ）の開発も急速に行われるようになった。ＳＯＦＣは空気極（陰極）で生成した酸化物イオンが電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させるので、水素だけでなく一酸化炭素等も燃料として使用できる。そのためＰＥＦＣのように純度の高い水素を必要としない。
【００８５】
また、ＳＯＦＣは動作温度が６００〜７００℃と非常に高く、市水を容易に加熱できる。そのため、蓄熱器（貯湯タンク）４０内に貯める湯の温度を、容易に高く（例えば、７０〜７５℃）でき、蓄熱器（貯湯タンク）４０の容量を大幅に小さく（例えばＰＥＦＣの約１／３の７０Ｌ程に）することができる。さらに、ＰＥＦＣのように大掛かりな水素生成器が不要となるため、燃料電池システムの大幅な小型化が可能となる。
【００８６】
第１部品７は、燃料電池システム２００に固有の寿命が到来して燃料電池システム２００が停止されるまでに交換をしなければならない。よって、燃料電池システム２００を効率よくメンテナンスするために、第１部品７を効率よく交換する必要がある。
【００８７】
そこで、１つ目の第１部品群１０ａを構成する第１部品７ａ、７ｂ、７ｃは、部品寿命の最も短い第１部品７ａ（部品寿命：２年）を筐体３４の内部かつ最も開口３６の近くに配置する。次に、部品寿命が第１部品７ａの２倍である第１部品７ｂ（部品寿命：４年）を、第１部品７ａよりも奥側で第１部品７ａと隣接するように配置する。さらに、部品寿命が第１部品７ａの４倍であり、第１部品７ｂの２倍である第１部品７ｃ（部品寿命：８年）を、第１部品７ｂよりも奥側で第１部品７ｂと隣接するように、すなわち最も奥に位置するように、配置する。これにより、第１部品７ａ、７ｂ、７ｃは、開口３６から筐体３４の奥に向かってこの順に直線状に配列する。
【００８８】
また、２つ目の第１部品群１０ｂを構成する第１部品７ｄ、７ｅ、７ｆは、部品寿命の最も短い第１部品７ｄ（部品寿命：３．５年）を筐体３４の内部かつ最も開口３６の近くに配置する。次に、部品寿命が第１部品７ｄの２倍である第１部品７ｅ（部品寿命：７年）を、第１部品７ｄよりも奥側で第１部品７ｄと隣接するように配置する。さらに、部品寿命が第１部品７ｄの２倍である第１部品７ｆ（部品寿命：７年）を、第１部品７ｅよりも奥側で第１部品７ｅと隣接するように、すなわち最も奥に位置するように、配置する。これにより、第１部品７ｄ、７ｅ、７ｆは、開口３６から筐体３４の奥に向かってこの順に直線状に配列する。
【００８９】
かかる構成において、第１部品７ａを交換する際には、開口３６を通じて、第１部品７ａのみにアクセスすれば済む。
【００９０】
第１部品７ｂを交換する際には、第１部品７ａも交換することになるため、開口３６を通じて、第１部品７ａと第１部品７ｂの両方にアクセスすれば済む。第１部品７ｃにも、他の第１部品群１０ｂに属する第１部品７ｄ、７ｅ、７ｆにも、アクセスする必要がない。第１部品７ｂは第１部品７ａのすぐ奥に配置されている。第１部品７ｂの部品寿命は第１部品７ａの部品寿命の２倍であることから、第１部品７ｂを交換する際には、第１部品７ａも同時に交換されることになる。よって、第１部品７ａを取り外した後、第１部品７ｂに容易にアクセスできる。
【００９１】
第１部品７ｃを交換する際には、第１部品７ａと第１部品７ｂも交換することになるため、開口３６を通じて、第１部品７ａと第１部品７ｂと第１部品７ｃの全部にアクセスするが、他の第１部品群１０ｂに属する第１部品７ｄ、７ｅ、７ｆにはアクセスする必要がない。第１部品７ｃは第１部品７ｂのすぐ奥に配置されている。第１部品７ｃの部品寿命は第１部品７ａの部品寿命の４倍であり、かつ、第１部品７ｂの部品寿命の２倍であることから、第１部品７ｃを交換する際には、第１部品７ａ及び第１部品７ｂも同時に交換されることになる。よって、第１部品７ａ及び第１部品７ｂを取り外した後、第１部品７ｃに容易にアクセスできる。
【００９２】
第１部品７ｄを交換する際には、開口３６を通じて、第１部品７ｄのみにアクセスすれば済む。
【００９３】
第１部品７ｅを交換する際には、第１部品７ｄも交換することになるため、開口３６を通じて、第１部品７ｄと第１部品７ｅの両方にアクセスすれば済む。第１部品７ｆにも、他の第１部品群１０ａに属する第１部品７ａ、７ｂ、７ｃにも、アクセスする必要がない。第１部品７ｅは第１部品７ｄのすぐ奥に配置されている。第１部品７ｅの部品寿命は第１部品７ｄの部品寿命の２倍であることから、第１部品７ｅを交換する際には、第１部品７ｄも同時に交換されることになる。よって、第１部品７ｄを取り外した後、第１部品７ｅに容易にアクセスできる。
【００９４】
第１部品７ｆを交換する際には、第１部品７ｄと第１部品７ｅも交換することになるため、開口３６を通じて、第１部品７ｄと第１部品７ｅと第１部品７ｆの全部にアクセスするが、他の第１部品群１０ａに属する第１部品７ａ、７ｂ、７ｃにはアクセスする必要がない。第１部品７ｆは第１部品７ｅのすぐ奥に配置されている。第１部品７ｆの部品寿命は第１部品７ｄの部品寿命の２倍であり、かつ、第１部品７ｅの部品寿命に等しいことから、第１部品７ｆを交換する際には、第１部品７ｄ及び第１部品７ｅも同時に交換されることになる。よって、第１部品７ｄ及び第１部品７ｅを取り外した後、第１部品７ｆに容易にアクセスできる。
【００９５】
さらに、燃料電池モジュール２２と蓄熱器４０を鉛直方向に上下に並ぶように配置し、その間の空間に第１部品７を集めている。よって、燃料電池モジュール２２と蓄熱器４０とが横並びに配置される場合よりも、設置面積を大幅に小さくできる。第１部品７を燃料電池モジュール２２と蓄熱器４０との間に集めることで、第１部品７と燃料電池モジュール２２との接続する配線等及び第１部品７と蓄熱器４０とを接続する配管等の取り回しが簡素化され、メンテナンス性が向上する。
【００９６】
第２部品５０も第１部品７と同様、燃料電池モジュール２２と蓄熱器４０との間に配置しているので、万一第２部品５０に故障等が発生して交換する時も、筐体３４の開口３６を通じて第２部品５０を交換できる。第２部品５０を燃料電池モジュール２２と蓄熱器４０との間に集めることで、第２部品５０と燃料電池モジュール２２との接続する配線等及び第２部品５０と蓄熱器４０とを接続する配管等の取り回しが簡素化され、メンテナンス性が向上する。
【００９７】
以上のように、本実施の形態の燃料電池システムは小型コンパクト化を図る中で、不合理な部品交換作業が発生しない、メンテナンスを格段に高めた燃料電池システムを実現できる。
【００９８】
第１実施例においても、第１実施形態と同様の変形が可能である。
【００９９】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造および／又は機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の一態様は、メンテナンス性を向上させることができる燃料電池システムとして有用である。
【符号の説明】
【０１０１】
７ａ  第１部品
７ｂ  第１部品
７ｃ  第１部品
７ｄ  第１部品
７ｅ  第１部品
７ｆ  第１部品
９  蓋
１０  第１部品群
１０ａ  第１部品群
１０ｂ  第１部品群
１２  第１部品
１４  第１部品
１６  第１部品
２０  燃料電池モジュール
２２  燃料電池モジュール
３０  筐体
３２  開口
３４  筐体
３６  開口
４０  蓄熱器
５０  第２部品
１００  燃料電池システム
２００  燃料電池システム
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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