(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池システムのメンテナンス時の安全性を向上する。【解決手段】燃料電池モジュール１１０は、水蒸気を生成する蒸発器１２と、原料と蒸発器１２から供給される水蒸気とを用いて水素含有ガスを生成する改質器１４と、改質器１４から供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池１６と、蒸発器１２と改質器１４と燃料電池１６とを内部に収納する筐体１８と、蒸発器１２の下端よりも下方まで延伸すると共に蒸発器１２に水を供給する水供給路２０とを備え、水供給路２０は、蒸発器１２の下端よりも下方かつ筐体１８の外部に設けられて水供給路２０と上流側の流路とを脱着可能に接続して連通する第１接続部２２を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水蒸気を生成する蒸発器と、
原料と前記蒸発器から供給される水蒸気とを用いて水素含有ガスを生成する改質器と、
前記改質器から供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、
前記蒸発器と前記改質器と前記燃料電池とを内部に収納する筐体と、
前記蒸発器の下端よりも下方まで延伸すると共に前記蒸発器に水を供給する水供給路とを備え、
前記水供給路は、前記蒸発器の下端よりも下方かつ前記筐体の外部に設けられて前記水供給路と上流側の流路とを脱着可能に接続して連通する第１接続部を備える、
燃料電池モジュール。
【請求項２】
さらに、前記蒸発器の下端および前記改質器の下端のいずれよりも下方まで延伸すると共に前記改質器に原料を供給する原料供給路を備え、
前記原料供給路は、前記蒸発器の下端および前記改質器の下端のいずれよりも下方かつ前記筐体の外部に設けられて前記原料供給路と上流側の流路とを脱着可能に接続して連通する第２接続部を備える、
請求項１記載の燃料電池モジュール。
【請求項３】
さらに、前記蒸発器の下端および前記改質器の下端のいずれよりも下方まで延伸すると共に前記改質器に空気を供給する改質用空気供給路を備え、
前記改質用空気供給路は、前記蒸発器の下端および前記改質器の下端のいずれよりも下方かつ前記筐体の外部に設けられて前記改質用空気供給路と上流側の流路とを脱着可能に接続して連通する第３接続部を備える、
請求項１または２のいずれかに記載の燃料電池モジュール。
【請求項４】
さらに、前記改質器に供給される原料中の硫黄化合物を除去する水添脱硫器と、
前記蒸発器の下端および前記改質器の下端のいずれよりも下方まで延伸すると共に前記改質器で生成された水素含有ガスの一部を前記水添脱硫器に供給するためのリサイクル流路とを備え、
前記リサイクル流路は、前記蒸発器の下端および前記改質器の下端のいずれよりも下方かつ前記筐体の外部に設けられて前記リサイクル流路と下流側の流路とを脱着可能に接続して連通する第４接続部を備える、
請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料電池モジュール。
【請求項５】
前記接続部のいずれもが、前記筐体の同一の側面側に配置されている、
請求項２ないし４のいずれかに記載の燃料電池モジュール。
【請求項６】
さらに、前記筐体が載置される支持部を備え、
前記支持部には、前記接続部に接続される流路が通過する空隙が設けられている、
請求項５に記載の燃料電池モジュール。
【請求項７】
さらに、前記筐体の下部に設けられて前記筐体を支持する脚部を備え、
前記脚部はその下端が前記接続部のいずれの下端よりも下方に位置するように構成されている、請求項１ないし６のいずれかに記載の燃料電池モジュール。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の燃料電池モジュールと、
前記水供給路と接続される前記上流側の流路と、
前記水供給路と前記上流側の流路とを接続する接続機構とを備えた、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、燃料電池モジュールおよびこれを備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原料ガスとして炭化水素を用いる燃料電池システムの一例として、水蒸気を生成する蒸発器と、原料及び水蒸気を用いて水素含有ガスを生成する改質器と、水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、改質器と蒸発器と燃料電池とを内部に収納する筐体と、蒸発器に水を供給する水供給路とを備えたものが利用されている。該燃料電池システムでは、蒸発器、改質器、燃料電池、水供給路とともに、これらをつなぐ配管、及び放熱を防止するための断熱材を筐体内に収納してモジュール化された燃料電池モジュールを備える場合がある。
【０００３】
改質器では起動時に、原料ガスから燃料電池の発電に必要な水素を生成するための方法として、部分酸化改質（ＰＯＸ）と、オートサーマル改質（ＡＴＲ）と、水蒸気改質（ＳＲ）とを順次実行することが知られている（例：特許第４３６９６８５号）。具体的には、改質部の温度が低い場合にはまず、部分酸化改質が行われる。部分酸化改質での改質反応により改質部の温度が上昇すると、部分酸化改質からオートサーマル改質に切り替えて改質反応が行われる。さらに改質部の温度が上昇すると、オートサーマル改質から水蒸気改質に切り替えて改質反応が行われる。改質部と燃料電池が所定の温度（例えば６００〜８００℃）に達すると、起動工程が終了され、燃料電池の発電が開始される。
【０００４】
水蒸気改質触媒の劣化を防止するために、原料ガス中に含まれる硫黄化合物を除去する場合がある。リサイクルされた水素含有ガスを用いて水添脱硫器により硫黄化合物を除去する方法を採用した水素生成装置が提案されている。水添脱硫器をモジュール内に収納して小型化が図られる場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３６９６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、燃料電池システムのメンテナンス時の安全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】
【０００７】
本発明の燃料電池モジュールの一態様（ａｓｐｅｃｔ）は、水蒸気を生成する蒸発器と、原料と前記蒸発器から供給される水蒸気とを用いて水素含有ガスを生成する改質器と、前記改質器から供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、前記改質器と前記蒸発器と前記燃料電池とを内部に収納する筐体と、前記蒸発器の下端よりも下方まで延伸すると共に前記蒸発器に水を供給する水供給路とを備え、前記水供給路は、前記蒸発器の下端よりも下方かつ前記筐体の外部に設けられて前記水供給路と上流側の流路とを脱着可能に接続して連通する第１接続部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
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時に作業者が高温の水蒸気に接触する可能性を低減し、燃料電池システムのメンテナンス時の安全性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる燃料電池モジュールおよびこれを備えた燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、第２実施形態にかかる燃料電池モジュールおよびこれを備えた燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図３は、第３実施形態にかかる燃料電池モジュールおよびこれを備えた燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図４】図４は、第４実施形態にかかる燃料電池モジュールおよびこれを備えた燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施例にかかる燃料電池モジュールを示す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施例にかかる燃料電池モジュールを示す正面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、実施例にかかる燃料電池モジュールを示す側面図である。
【図６】図６は、実施例にかかる燃料電池モジュールの概略構成を示す断面模式図である。
【図７Ａ】図７Ａは、実施例にかかる燃料電池モジュールにおいて、各開口部に各接続具を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、実施例にかかる燃料電池モジュールにおいて、各開口部に各接続具を取り付けた状態を示す正面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、実施例にかかる燃料電池モジュールにおいて、各開口部に各接続具を取り付けた状態を示す側面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、実施例にかかる燃料電池モジュールに各配管を接続した状態を示す斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、実施例にかかる燃料電池モジュールに各配管を接続した状態を示す正面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、実施例にかかる燃料電池モジュールに各配管を接続した状態を示す側面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、実施例にかかる燃料電池モジュールにおいて、各開口部に各接続具を取り付けて外箱の内部に収容した状態を示す斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施例にかかる燃料電池モジュールにおいて、各開口部に各接続具を取り付けて外箱の内部に収容した状態を示す正面図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、実施例にかかる燃料電池モジュールにおいて、各開口部に各接続具を取り付けて外箱の内部に収容した状態を示す側面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、実施例にかかる燃料電池モジュールを外箱内に設置して各配管を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、実施例にかかる燃料電池モジュールを外箱内に設置して各配管を取り付けた状態を示す正面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、実施例にかかる燃料電池モジュールを外箱内に設置して各配管を取り付けた状態を示す側面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、実施例における接続具の断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、実施例における接続具の一方側にのみ配管を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、実施例における接続具の両側に配管を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、第１変形例にかかる燃料電池モジュールの概略配置を示す断面模式図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、第２変形例におけるクイックファスナ式の接続具の断面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、第２変形例におけるクイックファスナ式の接続具の両側に配管を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、第２変形例におけるクイックファスナを示す斜視図である。
【図１３Ｄ】図１３Ｄは、第２変形例におけるクイックファスナ式の接続具の両側に配管を取り付け、さらにクリップを装着させた状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明者らは、燃料電池システムのメンテナンス時の安全性を向上するために鋭意検討を行った。その結果、以下の知見を得た。
【００１１】
燃料電池システムのメンテナンスや故障等が発生すると、一時的に燃料電池システムの稼動を停止し、燃料電池モジュールを交換しなければならない場合がある。このとき、改質器に原料を供給する原料供給路、発電部と燃焼部に空気を供給する空気供給路、蒸発器に水を供給する水供給流路、改質器で生成された水素含有ガスの一部を水添加脱硫器に供給するためのリサイクル流路等の上流側と下流側とを分離して燃料電池モジュールを取り外す必要がある。
【００１２】
燃料電池システムが運転を停止してから燃料電池モジュールを取り外すとき、燃料電池モジュール内の蒸発器が十分低温化しておらず、高温である場合がある。高温の蒸発器には、高温の水蒸気が残留している。このため燃料電池モジュールを取り外す際に、蒸発器から流路を通じて高温の水蒸気が排出され、該高温の水蒸気に作業者が接触する可能性がある。
【００１３】
高温の水蒸気は、空気よりも軽いことから、大気開放された流路では上方へと流れようとする。そこで、高温の水蒸気が排出される可能性のある流路、例えば蒸発器に水を供給する水供給路を、蒸発器の下端よりも下方まで延伸すると共に、該流路に、蒸発器の下端よりも下方かつ燃料電池モジュールの外部に設けられて該流路の上流側と下流側とを脱着可能に接続して連通する接続部を設ける。かかる構成では、燃料電池モジュールを取り外すために水供給路を分離した際に、高温の水蒸気が水供給路から筐体外部へと排出される可能性を低減することができる。よって、燃料電池システムのメンテナンス時に作業者が高温の水蒸気に接触する可能性を低減し、燃料電池システムのメンテナンス時の安全性を向上させることができる。
【００１４】
蒸発器と改質器とは連通しており、燃料電池システムの運転停止後、改質器の内部にも高温の水蒸気が残留する。このため、改質器に通じる流路からも高温の水蒸気が排出される可能性がある。そこで、改質器に通じる流路を、蒸発器の下端および改質器の下端のいずれよりも下方まで延伸すると共に、該流路に、蒸発器の下端および改質器の下端のいずれよりも下方かつ燃料電池モジュールの外部に設けられて該流路の上流側と下流側とを脱着可能に接続して連通する接続部を設けることとしてもよい。かかる構成では、改質器に通じる流路からも高温の水蒸気が排出される可能性を低減でき、燃料電池システムのメンテナンス時の安全性をさらに向上させることができる。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
（第１実施形態）
第１実施形態の燃料電池モジュールは、水蒸気を生成する蒸発器と、原料と蒸発器から供給される水蒸気とを用いて水素含有ガスを生成する改質器と、改質器から供給される水素含有ガスを用いて発電する燃料電池と、改質器と蒸発器と燃料電池とを内部に収納する筐体と、蒸発器の下端よりも下方まで延伸すると共に蒸発器に水を供給する水供給路とを備え、水供給路は、蒸発器の下端よりも下方かつ筐体の外部に設けられて水供給路と上流側の流路とを脱着可能に接続して連通する第１接続部を備える。
【００１８】
かかる構成では、燃料電池システムのメンテナンス時に作業者が高温の水蒸気に接触する可能性を低減し、燃料電池システムのメンテナンス時の安全性を向上させることができる。
【００１９】
第１接続部は、必ずしも継手（joint）等の接続機構を備える必要はない。水供給路がなす単純な開口端を第１接続部としてもよい。この場合、継手等の接続機構は燃料電池システムの一部ではあっても、燃料電池モジュールの一部ではないことがありうる。
【００２０】
上記燃料電池モジュールにおいて、さらに、筐体の下部に設けられて筐体を支持する脚部を備え、脚部はその下端が接続部のいずれの下端よりも下方に位置するように構成されていてもよい。
【００２１】
かかる構成では、燃料電池モジュールの筐体を地面等に置く際に、接続部が地面等に接触しないように脚部により接続部を保護することができる。よって、メンテナンス作業時に接続部を破損する可能性を低減できる。また、燃料電池モジュールの製造時において、脚部及び接続部を設けた後は、脚部により接続部の破損を懸念する必要がなくなるので、その後の工程において、製品のハンドリングが容易になる。燃料電池モジュールの保管時においては、脚部により保管時における接続部の破損を懸念する必要がなくなるので、保管が容易になる。
【００２２】
第１実施形態の燃料電池システムは、上記いずれかの燃料電池モジュールと、水供給路と接続される上流側の流路と、水供給路と上流側の流路とを接続する接続機構とを備える。
【００２３】
［装置構成］
図１は、第１実施形態にかかる燃料電池モジュール及びこれを備えた燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。以下、図１を参照しつつ、第１実施形態の燃料電池モジュール１１０及び燃料電池システム１００について説明する。
【００２４】
図１に示す例において、燃料電池システム１００は、蒸発器１２と、改質器１４と、燃料電池１６と、筐体１８と、水供給路２０とを備える燃料電池モジュール１１０と、上流側の流路２３とを備えている。
【００２５】
蒸発器１２は、水蒸気を生成する。水蒸気を生成するための熱源は特に限定されない。該熱源としては、例えば、電熱ヒータ、改質器、及び燃料電池のいずれか、またはそれらの任意の組合せ等とすることができる。
【００２６】
改質器１４は、原料と蒸発器から供給される水蒸気とを用いて水素含有ガスを生成する。具体的には、改質器１４において、原料ガスが改質反応して、水素含有ガスが生成される。改質反応は、いずれの形態であってもよく、例えば、水蒸気改質反応、オートサーマル反応及び部分酸化反応等が挙げられる。
【００２７】
図１には示されていないが、各改質反応において必要となる機器は適宜設けられる。例えば、改質反応が水蒸気改質反応であれば、改質器１４を加熱する燃焼器が設けられてもよい。燃焼器の燃料は、いずれの燃料であってもよいが、例えば、改質器１４より排出される水素含有ガスが用いられてもよい。改質反応がオートサーマル反応であれば、さらに、改質器１４に空気を供給する空気供給器（図示せず）が設けられてもよい。
【００２８】
原料は、少なくとも炭素及び水素を構成元素とする有機化合物を含有する物質とすることができる。具体的には、天然ガス、都市ガス、ＬＰＧ、ＬＮＧ等の炭化水素、及びメタノール、エタノール等のアルコール、灯油が例示される。都市ガスとは、ガス会社から配管を通じて各家庭等に供給されるガスをいう。原料は、図示されない原料供給路により筐体１８の外部から改質器１４へと供給される。
【００２９】
改質器１４の下流に改質器１４で生成された水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するためのＣＯ低減器が設けられてもよい。ＣＯ低減器は、シフト反応により一酸化炭素を低減させる変成器と、酸化反応及びメタン化反応の少なくともいずれか一方により一酸化炭素を低減させるＣＯ除去器との少なくともいずれか一方を備えてもよい。
【００３０】
燃料電池１６は、改質器から供給される水素含有ガスを用いて発電する。燃料電池１６は、いずれの種類の燃料電池であってもよいが、例えば、高分子電解質形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、リン酸形燃料電池、または溶融炭酸塩形燃料電池等を用いることができる。
【００３１】
蒸発器１２と改質器１４と燃料電池１６との上下関係は特に限定されない。例えば、蒸発器１２が改質器１４よりも上方にあってもよい。
【００３２】
筐体１８は、蒸発器１２と改質器１４と燃料電池１６とを内部に収納する。筐体１８は、例えば金属製の箱であってもよいし、グラスファイバー等の断熱材であってもよい。筐体１８を金属製の箱として構成する場合には、該箱の外壁と内部に配置される蒸発器１２等との間に断熱材が充填されてもよい。
【００３３】
水供給路２０は、蒸発器１２の下端よりも下方まで延伸すると共に蒸発器１２に水を供給する。水供給路２０は、蒸発器１２の下端よりも下方かつ筐体１８の外部に設けられて水供給路２０と上流側の流路２３とを脱着可能に接続して連通する第１接続部２２を備える。
【００３４】
水供給路２０および流路２３は、いずれも、例えば配管、部材に形成された流路等で構成されうる。
【００３５】
水は、筐体１８の外部から流路２３と水供給路２０とを介して蒸発器１２へと供給される。水は例えば、市水としうる。市水は例えば、イオン交換樹脂により水中のイオン成分を除去されもよい。
【００３６】
水供給路２０は、筐体１８の側面で筐体１８の外部に出ていてもよいし、筐体１８の下面で筐体１８の外部に出ていてもよい。図１に例示されているように、水供給路２０を筐体１８の下面で筐体１８の外部に出るように構成した場合には、筐体１８内部の水供給路２０において水を予熱でき、かつ、燃料電池モジュール１１０及び燃料電池システム１００をより小型化することができる。
【００３７】
第１接続部２２において、水供給路２０と流路２３とは分離されうる。分離されると、水供給路２０は大気開放されうる。このとき、水供給路２０は鉛直下向きに開口していてもよい。
【００３８】
図１に示す例では、第１接続部２２が筐体１８の下端よりも下方に設けられているが、第１接続部２２が筐体１８の下端よりも上方かつ蒸発器１２の下端よりも下方に設けられていてもよい。
【００３９】
以上のような構成では、メンテナンスのため筐体１８とその内部にある要素と水供給路２０とを含む燃料電池モジュールを上流側の流路２３から取り外すために、第１接続部２２において流路を分離した場合でも、水供給路２０の開口部が蒸発器１２の下端よりも下方に位置することになる。
【００４０】
燃料電池システム１００が運転を停止してから燃料電池モジュール１１０を取り外すとき、燃料電池モジュール１１０内の蒸発器が十分低温化しておらず、高温である場合がある。高温の蒸発器１２には、高温の水蒸気が残留している可能性がある。高温の水蒸気は、空気よりも軽いことから、大気開放された流路では上方へと流れようとする。しかし、本実施形態では、上述のように水供給路２０の開口部が蒸発器１２の下端よりも下方に位置することから、燃料電池モジュール１１０を取り外す際に、高温の水蒸気が水供給路２０の開口部を通じて外部へと漏出しにくくなる。よって、燃料電池システムのメンテナンス時に作業者が高温の水蒸気に接触する可能性を低減し、燃料電池システムのメンテナンス時の安全性を向上させることができる。
【００４１】
［変形例］
さらに、筐体１８が載置される支持部を備え、支持部には、第１接続部２２に接続される流路が通過する空隙が設けられていてもよい（実施例の図８Ａにおける設置台１６０と空隙１６２とを参照）。
【００４２】
さらに、筐体１８の下部に設けられて筐体１８を支持する脚部を備え、脚部はその下端が第１接続部２２の下端よりも下方に位置するように構成されていてもよい（実施例の図５Ａにおける脚部１１１を参照）。
【００４３】
（第２実施形態）
第２実施形態の燃料電池モジュールは、第１実施形態の燃料電池モジュールにおいて、さらに、蒸発器の下端および改質器の下端のいずれよりも下方まで延伸すると共に改質器に原料を供給する原料供給路を備え、原料供給路は、蒸発器の下端および改質器の下端のいずれよりも下方かつ筐体の外部に設けられて原料供給路と上流側の流路とを脱着可能に接続して連通する第２接続部を備える。
【００４４】
かかる構成では、改質器に通じる原料供給路から高温の水蒸気が排出される可能性を低減でき、燃料電池システムの安全性をさらに向上させることができる。
【００４５】
第２接続部は、必ずしも継手（joint）等の接続機構を備える必要はない。水供給路がなす単純な開口端を第２接続部としてもよい。この場合、継手等の接続機構は燃料電池システムの一部ではあっても、燃料電池モジュールの一部ではないことがありうる。
【００４６】
第２実施形態の燃料電池モジュールにおいて、接続部のいずれもが、筐体の同一の側面側に配置されていてもよい。
【００４７】
かかる構成では、接続部を同一の側面側に設けない場合に比べ、メンテナンス作業がより容易となり、かつ、燃料電池モジュールを小型化し、設置面積を低減することがより容易となる。
【００４８】
ここで、「接続部のいずれもが同一の側面側に配置される」とは、接続部のいずれもが所定の側面に対して、他の側面よりもより近い位置に配設されていることを意味する。
【００４９】
上記燃料電池モジュールにおいて、さらに、筐体が載置される支持部を備え、支持部には、接続部に接続される流路が通過する空隙が設けられていてもよい。
【００５０】
かかる構成では、支持部に設ける空隙を集中させることができ、個々の接続部毎に空隙を設ける場合に比べて、メンテナンス作業をさらに容易とし、かつ、燃料電池システムの製造を容易にできる。
【００５１】
第２実施形態の燃料電池システムは、上記いずれかの燃料電池モジュールと、水供給路と接続される上流側の流路と、水供給路と上流側の流路とを接続する接続機構とを備える。
【００５２】
［装置構成］
図２は、第２実施形態にかかる燃料電池モジュール及びこれを備えた燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。以下、図２を参照しつつ、第２実施形態の燃料電池モジュール２１０及び燃料電池システム２００について説明する。
【００５３】
図２に示す例において、燃料電池システム２００は、原料供給路２４と、第２接続部２６とを備える燃料電池モジュール２１０と、上流側の流路２７とを備えている。
【００５４】
原料供給路２４は、蒸発器１２の下端および改質器１４の下端のいずれよりも下方まで延伸すると共に改質器１４に原料を供給する。原料供給路２４は、蒸発器１２の下端および改質器１４の下端のいずれよりも下方かつ筐体１８の外部に設けられて原料供給路２４と上流側の流路２７とを脱着可能に接続して連通する第２接続部２６を備える。
【００５５】
原料は、筐体１８の外部から流路２７と原料供給路２４とを介して改質器１４へと供給される。原料は、図示されない原料供給器から供給されうる。
【００５６】
原料供給路２４は、筐体１８の側面で筐体１８の外部に出ていてもよいし、筐体１８の下面で筐体１８の外部に出ていてもよい。図２に例示されているように、原料供給路２４を筐体１８の下面で筐体１８の外部に出るように構成した場合には、筐体１８内部の原料供給路２４において原料を予熱でき、かつ、燃料電池モジュール１１０及び燃料電池システム２００をより小型化することができる。
【００５７】
第２接続部２６において、原料供給路２４と流路２７とは分離されうる。分離されると、原料供給路２４は大気開放されうる。このとき、原料供給路２４は鉛直下向きに開口していてもよい。
【００５８】
図２に示す例では、第２接続部２６が筐体１８の下端よりも下方に設けられているが、第２接続部２６が筐体１８の下端よりも上方かつ蒸発器１２の下端よりも下方に設けられていてもよい。
【００５９】
以上に述べた点を除き、第２実施形態の燃料電池モジュール２１０及び燃料電池システム２００は、第１実施形態の燃料電池モジュール１１０及び燃料電池システム１００と同様に構成できる。よって、図２と図１とで共通する構成要素については同一の符号及び名称を付して、詳細な説明を省略する。
【００６０】
以上のような構成では、メンテナンスのため筐体１８とその内部にある要素と原料供給路２４とを含む燃料電池モジュールを上流側の流路２３、２７から取り外すために、第１接続部２２と第２接続部２６とにおいて流路を分離した場合でも、水供給路２０の開口部は蒸発器１２の下端よりも下方に位置し、かつ、原料供給路２４の開口部は蒸発器１２の下端および改質器１４の下端のいずれよりも下方に位置することになる。
【００６１】
燃料電池システム２００が運転を停止してから燃料電池モジュール２１０を取り外すとき、燃料電池モジュール２１０内の蒸発器１２及び改質器１４が十分低温化しておらず、高温である場合がある。高温の蒸発器１２及び改質器１４には高温の水蒸気が残留している可能性がある。高温の水蒸気は、空気よりも軽いことから、大気開放された流路では上方へと流れようとする。しかし、本実施形態では、上述のように水供給路２０の開口部が蒸発器１２の下端よりも下方に位置し、かつ、原料供給路２４の開口部が蒸発器１２の下端および改質器１４の下端のいずれよりも下方に位置することから、燃料電池モジュール２１０を取り外す際に、高温の水蒸気が水供給路２０の開口部及び原料供給路２４の開口部を通じて外部へと漏出しにくくなる。よって、燃料電池システムのメンテナンス時に作業者が高温の水蒸気に接触する可能性をさらに低減し、燃料電池システムの安全性をさらに向上させることができる。
【００６２】
［変形例］
第２実施形態においても、第１実施形態と同様の変形が可能である。
【００６３】
（第３実施形態）
第３実施形態の燃料電池モジュールは、第１実施形態および第２実施形態のいずれかの燃料電池モジュールにおいて、さらに、蒸発器の下端および改質器の下端のいずれよりも下方まで延伸すると共に改質器に空気を供給する改質用空気供給路を備え、改質用空気供給路は、蒸発器の下端および改質器の下端のいずれよりも下方かつ筐体の外部に設けられて改質用空気供給路と上流側の流路とを脱着可能に接続して連通する第３接続部を備える。
【００６４】
かかる構成では、改質器に通じる改質用空気供給路から高温の水蒸気が排出される可能性を低減でき、燃料電池システムの安全性をさらに向上させることができる。
【００６５】
第３接続部は、必ずしも継手（joint）等の接続機構を備える必要はない。水供給路がなす単純な開口端を第３接続部としてもよい。この場合、継手等の接続機構は燃料電池システムの一部ではあっても、燃料電池モジュールの一部ではないことがありうる。
【００６６】
第３実施形態の燃料電池モジュールにおいて、接続部のいずれもが、筐体の同一の側面側に配置されていてもよい。
【００６７】
かかる構成では、接続部を同一の側面側に設けない場合に比べ、メンテナンス作業がより容易となり、かつ、燃料電池モジュールを小型化し、設置面積を低減することがより容易となる。
【００６８】
ここで、「接続部のいずれもが同一の側面側に配置される」とは、接続部のいずれもが所定の側面に対して、他の側面よりもより近い位置に配設されていることを意味する。
【００６９】
上記燃料電池モジュールにおいて、さらに、筐体が載置される支持部を備え、支持部には、接続部に接続される流路が通過する空隙が設けられていてもよい。
【００７０】
かかる構成では、支持部に設ける空隙を集中させることができ、個々の接続部毎に空隙を設ける場合に比べて、メンテナンス作業をさらに容易とし、かつ、燃料電池システムの製造を容易にできる。
【００７１】
第３実施形態の燃料電池システムは、上記いずれかの燃料電池モジュールと、水供給路と接続される上流側の流路と、水供給路と上流側の流路とを接続する接続機構とを備える。
【００７２】
［装置構成］
図３は、第３実施形態にかかる燃料電池モジュール及びこれを備えた燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。以下、図３を参照しつつ、第３実施形態の燃料電池モジュール３１０及び燃料電池システム３００について説明する。
【００７３】
図３に示す例において、燃料電池システム３００は、改質用空気供給路２８と、第３接続部３０とを備える燃料電池モジュール１１０と、上流側の流路３１とを備えている。
【００７４】
改質用空気供給路２８は、蒸発器１２の下端および改質器１４の下端のいずれよりも下方まで延伸すると共に改質器１４に空気（例えば、ＰＯＸ空気）を供給する。改質用空気供給路２８は、蒸発器１２の下端および改質器１４の下端のいずれよりも下方かつ筐体１８の外部に設けられて改質用空気供給路２８と上流側の流路３１とを脱着可能に接続して連通する第３接続部３０を備える。
【００７５】
空気は、筐体１８の外部から流路３１と改質用空気供給路２８とを介して改質器１４へと供給される。空気は、図示されない空気供給器から供給されうる。
【００７６】
改質用空気供給路２８は、筐体１８の側面で筐体１８の外部に出ていてもよいし、筐体１８の下面で筐体１８の外部に出ていてもよい。図３に例示されているように、改質用空気供給路２８を筐体１８の下面で筐体１８の外部に出るように構成した場合には、筐体１８内部の改質用空気供給路２８において改質用空気を予熱でき、かつ、燃料電池モジュール３１０及び燃料電池システム３００をより小型化することができる。
【００７７】
第３接続部３０において、改質用空気供給路２８と流路３１とは分離されうる。分離されると、改質用空気供給路２８は大気開放されうる。このとき、改質用空気供給路２８は鉛直下向きに開口していてもよい。
【００７８】
図３に示す例では、第３接続部３０が筐体１８の下端よりも下方に設けられているが、第３接続部３０が筐体１８の下端よりも上方かつ蒸発器１２の下端および改質器１４の下端のいずれよりも下方に設けられていてもよい。
【００７９】
以上に述べた点を除き、第３実施形態の燃料電池モジュール３１０及び燃料電池システム３００は、第１実施形態の燃料電池モジュール１１０及び燃料電池システム１００と同様に構成できる。よって、図３と図１とで共通する構成要素については同一の符号及び名称を付して、詳細な説明を省略する。
【００８０】
以上のような構成では、メンテナンスのため筐体１８とその内部にある要素と改質用空気供給路２８とを含む燃料電池モジュール３１０を上流側の流路２３、３１から取り外すために、第１接続部２２と第３接続部３０とにおいて流路を分離した場合でも、水供給路２０の開口部は蒸発器１２の下端よりも下方に位置し、かつ、改質用空気供給路２８の開口部は蒸発器１２の下端および改質器１４の下端のいずれよりも下方に位置することになる。
【００８１】
燃料電池システム３００が運転を停止してから燃料電池モジュール３１０を取り外すとき、燃料電池モジュール３１０内の蒸発器１２及び改質器１４が十分低温化しておらず、高温である場合がある。高温の蒸発器１２及び改質器１４には、高温の水蒸気が残留している可能性がある。高温の水蒸気は、空気よりも軽いことから、大気開放された流路では上方へと流れようとする。しかし、本実施形態では、上述のように水供給路２０の開口部が蒸発器１２の下端よりも下方に位置し、かつ、改質用空気供給路２８の開口部が蒸発器１２の下端および改質器１４の下端のいずれよりも下方に位置することから、燃料電池モジュール３１０を取り外す際に、高温の水蒸気が水供給路２０の開口部及び改質用空気供給路２８の開口部を通じて外部へと漏出しにくくなる。よって、燃料電池システムのメンテナンス時に作業者が高温の水蒸気に接触する可能性をさらに低減し、燃料電池システムの安全性をさらに向上させることができる。
【００８２】
［変形例］
第３実施形態においても、第１実施形態および第２実施形態と同様の変形が可能である。
【００８３】
（第４実施形態）
第４実施形態の燃料電池モジュールは、第１実施形態および第２実施形態および第３実施形態のいずれかの燃料電池モジュールにおいて、さらに、改質器に供給される原料中の硫黄化合物を除去する水添脱硫器と、改質器に接続され蒸発器の下端および改質器の下端のいずれよりも下方まで延伸すると共に改質器で生成された水素含有ガスの一部を水添脱硫器に供給するためのリサイクル流路とを備え、リサイクル流路は、蒸発器の下端および改質器の下端のいずれよりも下方かつ筐体の外部に設けられてリサイクル流路と下流側の流路とを脱着可能に接続して連通する第４接続部を備える。
【００８４】
かかる構成では、改質器に通じるリサイクル流路から高温の水蒸気が排出される可能性を低減でき、燃料電池システムの安全性をさらに向上させることができる。
【００８５】
第４接続部は、必ずしも継手（joint）等の接続機構を備える必要はない。水供給路がなす単純な開口端を第４接続部としてもよい。この場合、継手等の接続機構は燃料電池システムの一部ではあっても、燃料電池モジュールの一部ではないことがありうる。
【００８６】
第４実施形態の燃料電池モジュールにおいて、接続部のいずれもが、筐体の同一の側面側に配置されていてもよい。
【００８７】
かかる構成では、接続部を同一の側面側に設けない場合に比べ、メンテナンス作業がより容易となり、かつ、燃料電池モジュールを小型化し、設置面積を低減することがより容易となる。
【００８８】
ここで、「接続部のいずれもが同一の側面側に配置される」とは、接続部のいずれもが所定の側面に対して、他の側面よりもより近い位置に配設されていることを意味する。
【００８９】
上記燃料電池モジュールにおいて、さらに、筐体が載置される支持部を備え、支持部には、接続部に接続される流路が通過する空隙が設けられていてもよい。
【００９０】
かかる構成では、支持部に設ける空隙を集中させることができ、個々の接続部毎に空隙を設ける場合に比べて、メンテナンス作業をさらに容易とし、かつ、燃料電池システムの製造を容易にできる。
【００９１】
第４実施形態の燃料電池システムは、上記いずれかの燃料電池モジュールと、水供給路と接続される上流側の流路と、水供給路と上流側の流路とを接続する接続機構とを備える。
【００９２】
［装置構成］
図４は、第４実施形態にかかる燃料電池モジュール及びこれを備えた燃料電池システムの概略構成の一例を示すブロック図である。以下、図４を参照しつつ、第４実施形態の燃料電池モジュール４１０及び燃料電池システム４００について説明する。
【００９３】
図４に示す例において、燃料電池システム４００は、水添脱硫器３２と、リサイクル流路３４と、第４接続部３６とを備える燃料電池モジュール４１０と、下流側の流路３７とを備えている。
【００９４】
水添脱硫器３２は、改質器１４に供給される原料中の硫黄化合物を除去する。水添脱硫器３２は、容器に水添脱硫剤が充填され構成されうる。水添脱硫剤は、例えば、硫黄化合物を硫化水素に変換する機能と硫化水素を吸着する機能を共に有するＣｕＺｎ系触媒が用いられる。水添脱硫剤は、本例に限定されるものではなく、原料ガス中の硫黄化合物を硫化水素に変換するＣｏＭｏ系触媒と、その下流に設けられる、硫化水素を吸着除去する硫黄吸着剤であるＺｎＯ系触媒、またはＣｕＺｎ系触媒とで構成してもよい。
【００９５】
水添脱硫器３２は、筐体１８内に設けられてもよいし、筐体１８の外に設けられてもよい。
【００９６】
硫黄化合物は、付臭成分として人為的に原料へ添加されるものであってもよいし、原料自体に由来する天然の硫黄化合物であってもよい。具体的には、ターシャリブチルメルカプタン（ＴＢＭ：tertiary-butylmercaptan）、ジメチルスルフィド（ＤＭＳ：dimethyl sulfide）、テトラヒドロチオフェン（ＴＨＴ：Tetrahydrothiophene）、硫化カルボニル（ＣＯＳ：carbonyl sulfide）、硫化水素（hydrogen sulfide）等が例示される。
【００９７】
リサイクル流路３４は、改質器１４に接続され蒸発器１２の下端および改質器１４の下端のいずれよりも下方まで延伸すると共に改質器１４で生成された水素含有ガスの一部を水添脱硫器３２に供給するための流路である。リサイクル流路３４は、蒸発器１２の下端および改質器１４の下端のいずれよりも下方かつ筐体１８の外部に設けられてリサイクル流路３４と下流側の流路３７とを脱着可能に接続して連通する第４接続部３６を備える。
【００９８】
リサイクル流路３４の上流端は、改質器１４より送出された水素含有ガスが流れる流路であれば、いずれの箇所に接続されていても構わない。例えば、改質器１４の下流に水素含有ガス中の一酸化炭素を低減するＣＯ低減器を設けた場合、リサイクル流路３４の上流端は、改質器１４とＣＯ低減器との間の流路に接続されていてもよいし、ＣＯ低減器に接続されていてもよいし、ＣＯ低減器の下流に接続されていてもよい。
【００９９】
あるいは例えば、リサイクル流路３４は、水素含有ガスを水添脱硫器３２に供給するガス流路であれば、どのような形態であってもよく、燃料電池１６から排出されるアノードオフガスが通流するアノードオフガス流路から分岐して水素含有ガスを水添脱硫器３２に供給するガス流路であってもよい。
【０１００】
ＣＯ低減器が、シフト反応により一酸化炭素を低減する変成器と、酸化反応及びメタン化反応の少なくともいずれか一方により一酸化炭素を低減するＣＯ除去器とを備える場合、リサイクル流路３４の上流端を変成器とＣＯ除去器との間の流路に接続するよう構成しても構わない。
【０１０１】
流路３７の下流端は、原料を水添脱硫器３２に供給する原料供給路に接続されてもよい。原料供給路に、第２実施形態（図２）で述べたように第２接続部を設ける場合には、流路３７の下流端は、第２接続部の上流側の流路に接続されてもよい。この場合、改質器１４から排出される水素含有ガスの一部は、リサイクル流路３４と流路３７と、第２接続部の上流側の流路と、原料供給路とを通じて水添脱硫器３２に供給されうる。
【０１０２】
リサイクル流路３４は、筐体１８の側面で筐体１８の外部に出ていてもよいし、筐体１８の下面で筐体１８の外部に出ていてもよい。図４に例示されているように、リサイクル流路３４を筐体１８の下面で筐体１８の外部に出るように構成した場合には、筐体１８内部のリサイクル流路３４においてリサイクルガスを保温して凝縮水の発生を低減でき、かつ、燃料電池モジュール４１０及び燃料電池システム４００をより小型化することができる。
【０１０３】
第４接続部３６において、リサイクル流路３４と流路３７とは分離されうる。分離されると、リサイクル流路３４は大気開放されうる。このとき、リサイクル流路３４は鉛直下向きに開口していてもよい。
【０１０４】
原料供給路２４に第２接続部を設けてもよい。その際には、第２リサイクル流路３７の下流端との接続箇所よりも下流（水添脱硫器３２により近い側）の原料供給路２４に設けてもよい。また、第２リサイクル流路３７に、リサイクルガスから生成した凝縮水を分離する気液分離器を備えていてもよい。
【０１０５】
図４に示す例では、第４接続部３６が筐体１８の下端よりも下方に設けられているが、第４接続部３６が筐体１８の下端よりも上方かつ蒸発器１２の下端および改質器１４の下端のいずれよりも下方に設けられていてもよい。
【０１０６】
以上に述べた点を除き、第４実施形態の燃料電池モジュール４１０及び燃料電池システム４００は、第１実施形態の燃料電池モジュール１１０及び燃料電池システム１００と同様に構成できる。よって、図４と図１とで共通する構成要素については同一の符号及び名称を付して、詳細な説明を省略する。
【０１０７】
以上のような構成では、メンテナンスのため筐体１８とその内部にある要素とリサイクル流路３４とを含む燃料電池モジュールを上流側の流路２３、３７から取り外すために、第１接続部２２と第４接続部３６とにおいて流路を分離した場合でも、水供給路２０の開口部は蒸発器１２の下端よりも下方に位置し、かつ、リサイクル流路３４の開口部は蒸発器１２の下端および改質器１４の下端のいずれよりも下方に位置することになる。
【０１０８】
燃料電池システム４００が運転を停止してから燃料電池モジュール４１０を取り外す場合とき、燃料電池モジュール４１０内の蒸発器１２及び改質器１４が十分低温化しておらず、高温である場合がある。高温の蒸発器１２及び改質器１４には、高温の水蒸気が残留している可能性がある。高温の水蒸気は、空気よりも軽いことから、大気開放された流路では上方へと流れようとする。しかし、本実施形態では、上述のように水供給路２０の開口部が蒸発器１２の下端よりも下方に位置し、かつ、リサイクル流路３４の開口部が蒸発器１２の下端および改質器１４の下端のいずれよりも下方に位置することから、燃料電池モジュール４１０を取り外す際に、高温の水蒸気が水供給路２０の開口部及びリサイクル流路３４の開口部を通じて外部へと漏出しにくくなる。よって、燃料電池システムのメンテナンス時に作業者が高温の水蒸気に接触する可能性をさらに低減し、燃料電池システムの安全性をさらに向上させることができる。
【０１０９】
［変形例］
第４実施形態においても、第１実施形態および第２実施形態および第３実施形態と同様の変形が可能である。
【０１１０】
第４実施形態と第２実施形態とを組み合わせてもよい。具体的には例えば、水添脱硫器32に原料を供給する原料供給路を備え、原料供給路は、蒸発器12の下端及び改質器１４の下端のいずれよりも下方まで延伸すると共に水添脱硫器３２を介して改質器１４に原料を供給してもよい。原料供給路は、蒸発器１２の下端および改質器１４の下端のいずれよりも下方かつ筐体１８の外部に設けられて原料供給路と上流側の流路とを脱着可能に接続して連通する第２接続部を備えてもよい。
【０１１１】
（実施例）
実施例の燃料電池モジュールは、第１実施形態と第２実施形態と第３実施形態と第４実施形態とを組み合わせたものである。
【０１１２】
図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、それぞれ、実施例にかかる燃料電池モジュールを示す斜視図、正面図、側面図である。図６は、実施例にかかる燃料電池モジュールの概略構成を示す断面模式図である。以下、図５および図６を参照しつつ、実施例の燃料電池モジュールについて説明する。
【０１１３】
図５に示すように、実施例の燃料電池モジュールは、改質器と蒸発器と水添脱硫器と燃料電池とこれらを接続する配管等を内部に収納する筐体１１８と、筐体１１８の下部に設けられ、筐体１１８を支持する脚部１１１とを備える。
【０１１４】
図６に示すように、実施例の燃料電池モジュールは、蒸発器１１２と改質器１１４と、燃料電池１１６と、水添脱硫器１３２と、断熱材１１３と、これらに接続する配管等を内部に収納する筐体１１８と、筐体１１８の下部に設けられ、筐体１１８を支持する脚部１１１とを備える。
【０１１５】
配管は、第１水供給配管１２０、第１原料供給配管１２４、第１改質用空気供給配管１２８、第１リサイクル配管１３４、第１カソード空気供給配管１４０、第１カソード空気排出配管１４４で構成される。
【０１１６】
蒸発器１１２には第１改質用空気供給配管１２８と第１水供給配管１２０とが接続されている。
【０１１７】
水添脱硫器１３２には第１原料供給配管１２４が接続されている。
【０１１８】
改質器１１４には、第１リサイクル配管１３４と、水添脱硫器１３２で脱硫された原料ガスが通流する配管（原料供給路の一部）と、蒸発器１１２から供給される水蒸気が通流する配管と、が接続されている。
【０１１９】
燃料電池１１６には、第１カソード空気供給配管１４０と、第１カソード空気排出配管１４４と、改質器１１４から供給される水素含有ガスが通流する配管と、がそれぞれ接続されている。
【０１２０】
配管により接続される蒸発器１１２と、改質器１１４と、水添脱硫器１３２と、燃料電池１１６との位置関係（垂直方向及び水平方向の位置関係）は特に限定されない。例えば、図１２のような配置が採用されてもよい。
【０１２１】
図１２は、第１変形例にかかる燃料電池モジュールの概略配置を示す断面模式図である。第１変形例では、図１２に示すように、蒸発器１１２と改質器１１４と水添脱硫器１３２とが、燃料電池１１６の上方に、水平方向に並んでいる。
【０１２２】
本実施例において、原料ガスは、少なくとも炭素及び水素を構成元素とする有機化合物を含有する。具体的な原料としては天然ガス、都市ガス、ＬＰＧ、ＬＮＧ等の炭化水素、及びメタノール、エタノール等のアルコールが使用できる。
【０１２３】
原料ガスは、第１原料供給配管１２４から水添脱硫器１３２を通って脱硫された後、改質器１１４に導かれる。改質器１１４は部分酸化改質（ＰＯＸ）、オートサーマル改質（ＡＴＲ）、水蒸気改質（ＳＲ）等の改質反応により水素含有ガスを生成する。 
【０１２４】
改質されたガスの一部は、第１リサイクル配管１３４を通して、第１原料供給配管１２４の上流側の流路へと合流する。
【０１２５】
燃料電池１１６では、改質器１１４から排出される水素含有ガスがアノード（図示せず）に供給され、第１カソード空気供給配管１４０を経由した発電用の空気がカソード（図示せず）に供給され、発電が行われる。
【０１２６】
第１水供給配管１２０は、筐体１１８の下面を貫通して筐体１１８の下面より下方まで延伸する。第１原料供給配管１２４は、筐体１１８の下面を貫通して筐体１１８の下面より下方まで延伸する。第１改質用空気供給配管１２８は、筐体１１８の下面を貫通して筐体１１８の下面より下方まで延伸する。第１リサイクル配管１３４は、筐体１１８の下面を貫通して筐体１１８の下面より下方まで延伸する。第１カソード空気供給配管１４０は、筐体１１８の下面を貫通して筐体１１８の下面より下方まで延伸する。第１カソード空気排出配管１４４は、筐体１１８の下面を貫通して筐体１１８の下面より下方まで延伸する。
【０１２７】
図５に示すように、実施例において、筐体１１８の筐体の同一の側面側に、第１接続部１２２と、第２接続部１２６と、第３接続部１３０と、第４接続部１３６と、第５接続部１４２と、第６接続部１４６のいずれもが配置されている。
【０１２８】
第５接続部１４２は、第１カソード空気供給配管１４０の下端に形成された接続部である。第６接続部１４６は、第１カソード空気排出配管１４４の下端に形成された接続部である。
【０１２９】
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃは、それぞれ、実施例にかかる燃料電池モジュールにおいて、開口部に接続具（connector）を取り付けた状態を示す斜視図、正面図、側面図である。
【０１３０】
図７に示すように、実施例において、第１接続部１２２は第１接続具１２１を備え、第２接続部１２６は第２接続具１２５を備え、第３接続部１３０は第３接続具１２９を備え、第４接続部１３６は第４接続具１３５を備え、第５接続部１４２は第５接続具１４１を備え、第６接続部１４６は第６接続具１４５を備える。
【０１３１】
なお、本実施例では接続具を燃料電池モジュールの一部としたが、接続具は燃料電池モジュールの必須の構成要素ではなく、燃料電池モジュールの外部の構成要素としうる。
【０１３２】
第１接続具１２１は、第１水供給配管１２０の下端に設けられた開口端に取り付けられた接続具である。第２接続具１２５は、第１原料供給配管１２４の下端に設けられた開口端に取り付けられた接続具である。第３接続具１２９は、第１改質用空気供給配管１２８の下端に設けられた開口端に取り付けられた接続具である。第４接続具１３５は、第１リサイクル配管１３４の下端に設けられた開口端に取り付けられた接続具である。第５接続具１４１は、第１カソード空気供給配管１４０の下端に設けられた開口端に取り付けられた接続具である。第６接続具１４５は、第１カソード空気排出配管１４４の下端に設けられた開口端に取り付けられた接続具である。
【０１３３】
実施例における各接続具は、配管を接続するための継手である。各接続具の最下端は、筐体１１８を支持する脚部１１１の下面より高い位置になるように設定されている。継手は、耐久性や耐熱性、耐腐食性に優れたものとすることができる。
【０１３４】
図１１Ａは、実施例における接続具の断面図である。図１１Ｂは、実施例における第１接続具１２１の一方側にのみ第１水供給配管１２０を取り付けた状態を示す斜視図である。図１１Ｃは、実施例における第１接続具１２１の両側にそれぞれ第１水供給配管１２０と第２水供給配管１２３とを取り付けた状態を示す斜視図である。これらの図面に示すように、実施例における第１接続具１２１はネジ式である。
【０１３５】
図１１Ａに示すように、ネジ式の第１接続具１２１は燃料電池モジュールから下方向に伸びる第１水供給配管１２０とシステム下方から上方へ伸びる第２水供給配管１２３とを接続する。第１接続具１２１は、ネジ部８１に、フェルール８３及び８４を乗せて、配管１２０、１２３を通し、ナット８２を締め付けることで、流体を漏れずに流すことができる。なお、第１接続具１２１以外の接続具については、第１接続具と同様の構成としうるので、詳細な説明を省略する。
【０１３６】
なお、接続具の具体的構成は特に限定されず、例えば、クイックファスナ式の接続具が用いられてもよい。図１３Ａは、第２変形例におけるクイックファスナ式の接続具の断面図である。図１３Ｂは、第２変形例におけるクイックファスナ式の接続具の両側に配管を取り付けた状態を示す斜視図である。図１３Ｃは、第２変形例におけるクイックファスナを示す斜視図である。図１３Ｄは、第２変形例におけるクイックファスナ式の接続具の両側に配管を取り付け、さらにクリップを装着させた状態を示す斜視図である。
【０１３７】
図１３Ａに示すように、クイックファスナ式の第１接続具１２１Ａは燃料電池モジュールから下方向に伸びる第１水供給配管１２０とシステム下方から上方へ伸びる第２水供給配管１２３とを接続する。
【０１３８】
図１３Ｂのように、第２継手９１は、第２水供給配管１２３と流体が漏れないようにかしめられ、Ｏリング９２が装着されている。第１継手９３は第１水供給配管１２０と流体が漏れないようにかしめられている。これらをはめ合わせて、図１３Ｃに示すクイックファスナ９４を取り付けて図１３Ｄの状態を実現することで、流体を漏れずに流すことができる。なおこの場合にも、第１接続具１２１以外の接続具については、第１接続具と同様の構成としうるので、詳細な説明を省略する。
【０１３９】
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは、それぞれ、実施例にかかる燃料電池モジュールに各配管を接続した状態を示す斜視図、正面図、側面図である。
【０１４０】
図８に示すように、実施例の燃料電池モジュール１８０において、第１水供給配管１２０は第１接続具１２１により第２水供給配管１２３に接続され、第１原料供給配管１２４は第２接続具１２５により第２原料供給配管１２７に接続され、第１改質用空気供給配管１２８は第３接続具１２９により第２改質用空気供給配管１３１に接続され、第１リサイクル配管１３４は第４接続具１３５により第２リサイクル配管１３７に接続され、第１カソード空気供給配管１４０は第５接続具１４１により第２カソード空気供給配管１４３に接続され、第１カソード空気排出配管１４４は第６接続具１４５により第２カソード空気排出配管１４７に接続される。
【０１４１】
第２リサイクル配管１３７は、第２原料供給配管１２７と、合流部（図示せず）において接続されている。改質器１１４から排出される水素含有ガスの一部は、第１リサイクル配管１３４と第２リサイクル配管１３７とを通り、合流部において原料ガスと混合される。原料ガスと水素含有ガスとの混合ガスは、第２原料供給配管１２７と第１原料供給配管１２４とを経由して、水添脱硫器１３２に供給される。
【０１４２】
図８に示すように、実施例の燃料電池モジュール１８０は、設置台１６０（支持部）の上に載置される。設置台１６０には、空隙１６２が設けられており、配管１２３、１２７、１３１、１３７、１４３、１４７は空隙１６２を通って設置台１６０の下方の空間へと延びる。
【０１４３】
図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃは、それぞれ、実施例にかかる燃料電池モジュールに各接続具を取り付けて外箱の内部に収容した状態を示す斜視図、正面図、側面図である。
【０１４４】
図９に示すように、実施例において、燃料電池モジュール１８０は、外箱１６４（outer casing）の内部に設置される。外箱１６４には、設置台１６０が設けられている。燃料電池モジュール１８０は、設置台１６０の上に載置される。図９に示す燃料電池モジュール１８０は、図７と同様に、接続具を取り付けた状態にある。
【０１４５】
筐体１１８と外箱１６４との間には断熱材（図示せず）が配設されていてもよい。
【０１４６】
燃料電池モジュール１８０の脚部１１１の下面が設置台１６０の上面に載る。このため、接続具の最下端は、設置台１６０の上面より高く位置する。
【０１４７】
図９に示すように、外箱１６４の一方の面には開口１６５が設けられている。組立時には、燃料電池モジュール１８０を開口１６５から挿入して設置台１６０の上に載せることができる。さらにその後、開口１６５からアクセスしながら、配管を順次に燃料電池モジュール１８０に接続することができる。空隙１６２は、開口１６５の側が解放されている。このため、配管を容易に燃料電池モジュール１８０に接続することができる。
【０１４８】
開口１６５は、メンテパネル（図示せず）により封止することができる。なお、外箱１６４の上端および下端は開放されているように描かれているが、壁材により封止されていてもよい。かかる構成では、メンテパネルを取り外すだけで、外箱１６４はそのままで、配管を容易に取り外して燃料電池モジュール１８０を取り外すことができる。
【０１４９】
図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃは、それぞれ、実施例にかかる燃料電池モジュールを外箱内に設置して各配管を取り付けた状態を示す斜視図、正面図、側面図である。
【０１５０】
図１０に示すように、外箱１６４の内部に設けられた設置台１６０には、空隙１６２が形成されている。燃料電池モジュール１８０に取り付けられた配管１２３、１２７、１３１、１３７、１４３、１４７は空隙１６２を通って設置台１６０の下方の空間へと延びる。図１０に示す燃料電池モジュール１８０は、図８と同様に、各接続具を介してそれぞれ対になる上流側の配管と下流側の配管とが接続された状態にある。
【０１５１】
本実施例の燃料電池システムでは、接続具及び配管の開口が鉛直下方向を向いているので、配管を取り外す際に内部の流体が下方向に流れようとする。よって、作業員が火傷をする可能性も低くできる。
【０１５２】
本実施例のように、燃料電池モジュールに繋がる配管を筐体の下面から出すようにすることで、燃料電池のメンテナンス時および燃料電池モジュール交換等で燃料電池モジュールを取り外す時などに、作業員が高温の水蒸気に接触する可能性が低減され、安全性が向上する。また、配管が筐体から水平方向に突出しないため、燃料電池システムの占有面積を小さくできる。
【０１５３】
また、燃料電池モジュールに繋がる配管を筐体の下面から出し、さらに全ての接続部を同一の側面側に集めることにより、メンテナンス作業等を効率よく行うことができるようになる。
【０１５４】
ここで、「全ての接続部が同一の側面側に配置される」とは、全ての接続部が所定の側面に対して、他の側面よりもより近い位置に配設されていることを意味する。
【０１５５】
各図では、燃料電池モジュールに接続される各配管が鉛直軸に沿って延伸する例を挙げたが、燃料電池モジュールに接続される各配管が斜めに延伸してもよい。
【０１５６】
接続具は、例に挙げたネジ式、クイックファスナ式以外のものでもよい。
【０１５７】
また、本実施例でも、燃料電池は、固体酸化物型燃料電池およびその他の方式の燃料電池とすることができる。
【０１５８】
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】
【０１５９】
本発明の一態様は、メンテナンス時に作業者が高温の水蒸気に接触する可能性を低減し、メンテナンス時の安全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】
【０１６０】
１２  蒸発器
１４  改質器
１６  燃料電池
１８  筐体
２０  水供給路
２２  第１接続部
２３  流路
２４  原料供給路
２６  第２接続部
２７  流路
２８  改質用空気供給路
３０  第３接続部
３１  流路
３２  水添脱硫器
３４  リサイクル流路
３６  第４接続部
３７  流路
８１  ネジ部
８２  ナット
８３  フェルール
８４  フェルール
９１  第２継手
９２  Ｏリング
９３  第１継手
９４  クイックファスナ
１００  燃料電池システム
１１０  燃料電池モジュール
１１１  脚部
１１２  蒸発器
１１３  断熱材
１１４  改質器
１１６  燃料電池
１１８  筐体
１２０  第１水供給配管
１２１  第１接続具
１２２  第１接続部
１２３  第２水供給配管
１２５  第２接続具
１２６  第２接続部
１２４  第１原料供給配管
１２７  第２原料供給配管
１２８  第１改質用空気供給配管
１２９  第３接続具
１３０  第３接続部
１３１  第２改質用空気供給配管
１３２  水添脱硫器
１３４  第１リサイクル配管
１３５  第４接続具
１３６  第４接続部
１３７  第２リサイクル配管
１４０  第１カソード空気供給配管
１４１  第５接続具
１４２  第５接続部
１４３  第２カソード空気供給配管
１４４  第１カソード空気排出配管
１４５  第６接続具
１４６  第６接続部
１４７  第２カソード空気排出配管
１６０  設置台
１６２  空隙
１６４  外箱
１６５  開口
１８０  燃料電池モジュール
２００  燃料電池システム
２１０  燃料電池モジュール
３００  燃料電池システム
３１０  燃料電池モジュール
４００  燃料電池システム
４１０  燃料電池モジュール
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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