(57)【要約】【課題】メンテナンスの作業効率を向上できる燃料電池装置を提供する。【解決手段】燃料電池装置１００では、発電部１に対して発電部１での発電に必要な反応流体を供給する複数の供給部２４，３２，４２，５２が、互いに集約されることによって、供給部ブロック７０としてブロック化されている。このように、メンテナンスを必要とする各供給部２４，３２，４２，５２を供給部ブロック７０としてブロック化することによって、当該供給部ブロック７０を燃料電池装置１００内においてメンテナンスをし易い位置に配置しておくことが可能となる。これによって、各供給部のメンテナンスの作業効率を向上できる。これにより、供給部ブロック７０の供給部２４，３２，４２，５２の取り外し、配管の取り外し、あるいは点検、補修などのメンテナンスを効率よく行うことが可能となる。【選択図】図２
2015191764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原燃料と酸化剤との電気化学反応によって発電を行う燃料電池スタックを有する発電部と、
前記発電部に対して発電に必要な反応流体を供給する複数の供給部と、を備える燃料電池装置であって、
前記複数の供給部は、互いに集約されることによって、供給部ブロックとしてブロック化され、
前記複数の供給部のそれぞれの入口流路は、前記供給部ブロックに対して略同方向に配置され、
前記複数の供給部のそれぞれの出口流路は、前記供給部ブロックに対して略同方向に配置される、燃料電池装置。
【請求項２】
前記入口流路及び前記出口流路は、それぞれの前記反応流体が流れる配管である、請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記発電部及び前記供給部ブロックを収容する筐体を更に備え、
前記供給部ブロックは、前記複数の供給部をケースに収容することによって構成され、
前記ケースは、前記筐体に対して着脱可能である、請求項１又は２に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記ケースは、前記複数の供給部を取り囲む複数の壁部を備えており、
前記入口流路は、前記複数の壁部のうちの何れか一つの壁部に集約されており、
前記出口流路は、前記複数の壁部のうちの何れか一つの壁部に集約されている、請求項３に記載の燃料電池装置。
【請求項５】
前記供給部ブロック内において、前記複数の供給部は、互いに仕切板で隔てられている、請求項１〜４の何れか一項に記載の燃料電池装置。
【請求項６】
前記供給部ブロックは、前記複数の供給部をケースに収容することによって構成され、
前記ケースは、前記複数の供給部を取り囲む複数の壁部を備えており、
前記壁部及び前記仕切板の少なくとも一方には単数又は複数の貫通孔が形成されている、請求項５に記載の燃料電池装置。
【請求項７】
前記貫通孔は、前記入口流路又は前記出口流路を構成する配管で前記壁部又は前記仕切板を貫通させる配管孔を構成する、請求項６に記載の燃料電池装置。
【請求項８】
原燃料と酸化剤との電気化学反応によって発電を行う燃料電池スタックを有する発電部と、
装置内を流れる何れかの流体を流通させる複数の補機と、を備える燃料電池装置であって、
前記複数の補機のうち、同一種別に属する補機同士が互いに集約されることによって、補機ブロックとしてブロック化され、
前記補機ブロック内の補機のそれぞれの入口流路は、前記補機ブロックに対して略同方向に配置され、
前記補機ブロック内の補機のそれぞれの出口流路は、前記補機ブロックに対して略同方向に配置される、燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電を行なう燃料電池装置に関し、さらには、装置内の各構成部品がブロック化されて本体パッケージ内に収納されている燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原燃料と酸化剤の電気化学反応によって発電を行う燃料電池スタックを有する燃料電池装置として、特許文献１に記載されているものが知られている。この燃料電池装置では、装置内の各構成部品がブロック化されて本体パッケージ内に収容されている。具体的には、空気供給ブロックと、改質器ブロックと、凝集水タンクブロックと、燃料電池ブロックと、冷却水タンクブロックと、電力変換ブロックとに分けられて、ブロック毎にまとめられて本体パッケージ内に収容されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２３３２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、従来の燃料電池装置では、装置内部に配置されている発電に必要な各構成部品が、メンテナンスを必要とする補機等の構成部品とメンテナンスを必要としない構成部品とが煩雑に配置されている。このような構成では、例えば、メンテナンスを行う際に、メンテナンスを必要としない構成部品の取り外しや移動等を行うことで十分な作業スペースを確保してから、対象となる構成部品のメンテナンスを行う必要があった。また、各構成部品に接続された配管等の流路の位置関係に統一性がないことにより、配管の取り外し等によって更にメンテナンスに時間を要するという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、メンテナンスの作業効率を向上できる燃料電池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】
【０００６】
本発明に係る燃料電池装置は、原燃料と酸化剤との電気化学反応によって発電を行う燃料電池スタックを有する発電部と、発電部に対して発電に必要な反応流体を供給する複数の供給部と、を備える燃料電池装置であって、複数の供給部は、互いに集約されることによって、供給部ブロックとしてブロック化され、複数の供給部のそれぞれの入口流路は、供給部ブロックに対して略同方向に配置され、複数の供給部のそれぞれの出口流路は、供給部ブロックに対して略同方向に配置される。
【０００７】
上述の構成によって、発電部に対して発電に必要な反応流体を供給する複数の供給部が、互いに集約されることによって、供給部ブロックとしてブロック化されている。このように、メンテナンスを必要とする各供給部を供給部ブロックとしてブロック化することによって、当該供給部ブロックを燃料電池装置内においてメンテナンスをし易い位置に配置しておくことが可能となる。これによって、各供給部のメンテナンスの作業効率を向上できる。また、複数の供給部のそれぞれの入口流路は、供給部ブロックに対して略同方向に配置され、複数の供給部のそれぞれの出口流路は、供給部ブロックに対して略同方向に配置される。このような配置とすることによって、各入口流路を流れる流体間での雰囲気温度の影響を緩和すると共に、各出口流路を流れる流体間での雰囲気温度の影響を緩和することができる。また、各供給部の入口流路が集約されて配置されると共に、各供給部の出口流路が集約されて配置されることによって、各供給部に対する流路の取り外し作業及び接続作業が行い易くなることで、メンテナンスの作業効率を向上することができる。
【０００８】
本発明に係る燃料電池装置において、入口流路及び出口流路は、それぞれの反応流体が流れる配管であってよい。
【０００９】
本発明に係る燃料電池装置は、発電部及び供給部ブロックを収容する筐体を更に備え、供給部ブロックは、複数の供給部をケースに収容することによって構成され、ケースは、筐体に対して着脱可能であってよい。このような構成によって、メンテナンスの際は、ケースを筐体から取り外すことによって、各供給部をまとめて取り外すことができる。
【００１０】
本発明に係る燃料電池装置において、ケースは、複数の供給部を取り囲む複数の壁部を備えており、入口流路は、複数の壁部のうちの何れか一つの壁部に集約されており、出口流路は、複数の壁部のうちの何れか一つの壁部に集約されていてよい。このような構成により、複数の供給部のそれぞれの入口流路を供給部ブロックに対して略同方向に配置し、複数の供給部のそれぞれの出口流路を供給部ブロックに対して略同方向に配置することができる。また、各流路を一つの壁部に集約することで、メンテナンスを行う作業者にとって流路を判別することが容易となると共に、壁部付近に共通の作業領域を確保することができるため、メンテナンスの作業効率を向上することができる。
【００１１】
本発明に係る燃料電池装置では、供給部ブロック内において、複数の供給部は、互いに仕切板で隔てられていてよい。このような構成によって、供給部ごとに仕切板で区切られた収納空間を設定することができるため、作業者にとって各供給部を判別することが容易となる。
【００１２】
本発明に係る燃料電池装置において、供給部ブロックは、複数の供給部をケースに収容することによって構成され、ケースは、複数の供給部を取り囲む複数の壁部を備えており、壁部及び仕切板の少なくとも一方には単数又は複数の貫通孔が形成されていてよい。このような貫通孔を供給部で発生した熱の通路とすることにより、ケース内での熱の籠りを軽減することができる。
【００１３】
本発明に係る燃料電池装置において、貫通孔は、入口流路又は出口流路を構成する配管で壁部又は仕切板を貫通させる配管孔を構成してよい。このように貫通孔を配管孔として用いてもよい。
【００１４】
本発明に係る燃料電池装置は、原燃料と酸化剤との電気化学反応によって発電を行う燃料電池スタックを有する発電部と、装置内を流れる何れかの流体を流通させる複数の補機と、を備える燃料電池装置であって、複数の補機のうち、同一種別に属する補機同士が互いに集約されることによって、補機ブロックとしてブロック化され、補機ブロック内の補機のそれぞれの入口流路は、補機ブロックに対して略同方向に配置され、補機ブロック内の補機のそれぞれの出口流路は、補機ブロックに対して略同方向に配置される。
【００１５】
本発明に係る燃料電池装置によれば、上述の燃料電池装置と同様な作用・効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、メンテナンスの作業効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施形態における燃料電池装置のブロック図である。
【図２】図２は、燃料電池装置の発電部及び各供給部の概念図である。
【図３】図３は、供給部ユニットの概略構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る燃料電池装置の各構成部品の筐体での配置を示す模式図である。
【図５】図５は、壁部又は仕切板に形成される複数の貫通孔を示す図である。
【図６】図６は、燃料電池装置の発電部及び各供給部の概念図である。
【図７】図７は、比較例に係る燃料電池装置の各構成部品の筐体での配置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施形態における燃料電池装置のブロック図である。図２は、燃料電池装置の発電部及び各供給部の概念図である。なお、本実施形態では、燃料電池装置として、家庭用電源として用いられ得る固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を備える燃料電池装置を例にとって説明するが、燃料電池装置の種類はこれに限らない。例えば、燃料電池装置として、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）を備える燃料電池装置等の種類の燃料電池装置を採用してもよい。
【００１９】
図１に示すように、燃料電池装置１００は、発電部１と、排ガス処理部２と、熱交換器３と、パワーコンディショナー（以下、「ＰＣＳ」という）５と、制御ユニット６と、箱状の筐体７と、を含んで構成される。発電部１は、後述する燃料電池スタック１２を含む。排ガス処理部２では、発電部１より排出される排ガスが浄化される。熱交換器３では、排ガス処理部２にて浄化された排ガスの熱を回収して温水を得る。ＰＣＳ５では、発電部１の発電電力を取り出す。筐体７は、発電部１、排ガス処理部２、熱交換器３、ＰＣＳ５、及び制御ユニット６を収容する。なお、図１は燃料電池装置１００の各構成部品のブロック図であるため、各構成部品の位置関係は模式的に示されている。
【００２０】
筐体７内の発電部１は、図２に示すように、箱状のケーシング１０内に、改質器１１と、燃料電池スタック１２（複数の燃料電池セル１３の組立体）と、オフガス燃焼部１４とを配置して構成される。すなわち、ケーシング１０は、発電部１の外枠体であり、改質器１１と、燃料電池スタック１２と、オフガス燃焼部１４とを取り囲んでいる。ケーシング１０は耐熱性金属により形成され得る。ここで、燃料電池スタック１２及び燃料電池セル１３は、本発明の燃料電池に対応するものである。
【００２１】
図１及び図２に示すように、筐体７の外部からケーシング１０の内部へ、原燃料の供給流路２０が設けられている。ここで、原燃料としては、例えば、炭化水素系燃料が用いられる。炭化水素系燃料としては、分子中に炭素と水素とを含む化合物（酸素等、他の元素を含んでいてもよい）若しくはそれらの混合物が用いられ、例えば、炭化水素類、アルコール類、エーテル類、バイオ燃料が挙げられる。具体的には、炭化水素類として、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス、ＬＰＧ（液化石油ガス）、都市ガス、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油が挙げられる。アルコール類として、メタノール、エタノールが挙げられる。エーテル類として、ジメチルエーテルが挙げられる。バイオ燃料として、バイオガス、バイオエタノール、バイオディーゼル、バイオジェットが挙げられる。
【００２２】
図１に示すように、原燃料の供給流路２０のうち筐体７の内部に位置する部分には、上流側から下流側に向かって順に、脱硫器２１と、流量センサ２２と、バッファタンク２３と、ポンプ等によって構成される原燃料供給部２４と、混合タンク２５とが設けられている。脱硫器２１では、原燃料中の硫黄化合物が除去される。流量センサ２２では、原燃料の流量が検出される。この流量センサ２２からの流量検出信号は、図示しない信号線を介して、制御ユニット６に伝達される。バッファタンク２３は、原燃料の供給流路２０と比較して断面積が大きく形成されており、原燃料の脈動を抑制する機能を有する。混合タンク２５では、原燃料と、後述する改質用空気の供給流路３０からの改質用空気とが混合される。
【００２３】
図１に示すように、筐体７の外部から混合タンク２５へ、改質用空気の供給流路３０が設けられている。改質用空気の供給流路３０のうち筐体７の内部に位置する部分には、上流側から下流側に向かって順に、エアフィルタ３１と、ポンプ等によって構成される改質用空気供給部３２と、流量センサ３３とが設けられている。エアフィルタ３１は、空気中の異物を除去する機能を有する。流量センサ３３では、改質用空気の流量が検出される。この流量センサ３３からの流量検出信号は、図示しない信号線を介して、制御ユニット６に伝達される。
【００２４】
図１に示すように、筐体７内の後述する水タンク６４からケーシング１０内へ、水蒸気改質用の水（改質水）の供給流路４０が設けられている。筐体７内における改質水の供給流路４０には、改質用水供給部４２が設けられている。改質水の流量を検出する必要がある場合には、流量センサ４１が改質水の供給流路４０に更に設けられる。流量センサ４１では、改質水の流量が検出される。この流量センサ４１からの流量検出信号は、図示しない信号線を介して、制御ユニット６に伝達される。
【００２５】
図１及び図２に示すように、筐体７の外部からケーシング１０の内部へ、カソード用空気の供給流路５０が設けられている。ここで、カソード用空気の供給流路５０は、その下流側の端部が、燃料電池セル１３の空気極（カソード）に臨んでいる。カソード用空気の供給流路５０のうち筐体７の内部に位置する部分には、上流側から下流側に向かって順に、エアフィルタ５１と、カソード用空気供給部５２と、流量センサ５３とが設けられている。エアフィルタ５１は、空気中の異物を除去する機能を有する。流量センサ５３では、カソード用空気の流量が検出される。この流量センサ５３からの流量検出信号は、図示しない信号線を介して、制御ユニット６に伝達される。ここにおいて、カソード用空気の供給流路５０を流れる空気は、後述する燃料電池セル１３の空気極に供給される酸化剤である。
【００２６】
図２に示す改質器１１は、耐熱性金属により形成されたケース内の空間に改質触媒を充填して構成されている。改質器１１には、原燃料及び改質水の供給流路２０，４０が接続されている。従って、改質器１１は、水を気化させて得た水蒸気の存在下で、原燃料を水蒸気改質反応により改質し、水素リッチな燃料ガス（改質ガス）を生成する。尚、水蒸気改質反応に替えて、部分酸化反応又は自己熱改質反応など、更にはこれらの改質反応の組み合わせなど、水素発生手法として公知な手法によって改質ガスを生成してもよい。ここにおいて、改質器１１で生成される改質ガスは、後述する燃料電池セル１３の燃料極に供給される水素含有燃料である。
【００２７】
燃料電池スタック１２は、複数の固体酸化物形燃料電池セル１３を直列及び／又は並列に接続してなる組立体である。各セル１３は、固体酸化物電解質の両面に燃料極（アノード）と空気極（カソード）を積層してなる。燃料極には改質器１１出口からの改質ガスの供給流路１５により改質ガスが供給される。空気極には、カソード用空気の供給流路５０により空気が供給される。従って、燃料電池セル１３の各々において、空気極にて、下記（１）式の電気化学反応が生起され、燃料極にて、下記（２）式の電気化学反応が生起されて、発電がなされる。
空気極：  １／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−（固体電解質）  ・・・（１）
燃料極：  Ｏ２−（固体電解質）＋Ｈ２→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−・・・（２）
【００２８】
オフガス燃焼部１４は、ケーシング１０内に設けられている。オフガス燃焼部１４では、燃料電池スタック１２での余剰の改質ガス（アノードオフガス）を余剰の空気の存在下で燃焼させる。ケーシング１０は、オフガス燃焼部１４で発生する燃焼熱により、改質器１１及び燃料電池スタック１２を高温状態に維持する。
【００２９】
ケーシング１０には、その内部での燃焼によって生成された高温の排ガスを浄化する排ガス処理部２が接続されている。排ガス処理部２は、例えば、金属製のケース内の室に燃焼触媒を充填して構成される。排ガス処理部２では、排ガス中に含まれる一酸化炭素や水素などの成分が、燃焼触媒により浄化処理される。
【００３０】
図１に示すように、排ガス処理部２には、排ガス処理部２で処理された後の排ガスと水とで熱交換を行う熱交換器３が接続されている。熱交換器３では、発電部１の廃熱（燃料電池スタック１２で発生する熱を含む排ガスの熱）を回収して温水を得る。熱交換器３を通過した排ガスは、排ガス流路１６を介して、筐体７の外部に排出される。
【００３１】
熱交換器３は、図示しない給湯装置（筐体７とは別の筐体）の貯湯槽と熱媒体循環流路６０により接続されている。筐体７内の熱媒体循環流路６０には、適宜の供給量制御装置としてのポンプ６１が設けられている。
【００３２】
熱交換器３内の排ガス流路では、熱媒体循環流路６０との熱交換により排ガス中の水分が凝縮する。このため、熱交換器３内の排ガス流路の途中には、凝縮水の回収流路６２が接続されている。筐体７内の凝縮水の回収流路６２には、浄水部６３が設けられている。浄水部６３は、例えばイオン交換樹脂を含んで構成される。また、筐体７内の凝縮水の回収流路６２の下流端は水タンク６４に接続されている。
【００３３】
熱交換器３での熱交換により生成された凝縮水は、凝縮水の回収流路６２を通り、浄水部６３で処理されて、水タンク６４に貯留される。水タンク６４に貯留された水は、前述の改質用水供給部４２により吸引され、改質水の供給流路４０を通って、改質器１１に供給される。このように、燃料電池装置１００は、凝縮水を反応流体の一つとして発電を行う。
【００３４】
ＰＣＳ５は、発電部１の燃料電池スタック１２で発生した直流電力を取り出すものである。また、ＰＣＳ５はインバータを備え、直流電力を交流電力に変換して、図示しない家庭内負荷（電気機器）に供給する。尚、燃料電池スタック１２の発電電力が家庭内負荷の需要電力に満たない場合は、不足分として、図示しない系統電源からの系統電力が家庭内負荷に供給される。
【００３５】
制御ユニット６は、燃料電池スタック１２の発電電力や、熱交換に用いる熱媒体を循環させるためのポンプ６１の運転などを制御するものである。制御ユニット６はマイクロコンピュータにより構成される。このマイクロコンピュータはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェイスなどを備えている。
【００３６】
制御ユニット６による発電電力の制御は、供給部２４，３２，４２を介して改質器１１への原燃料、改質水、改質用空気の供給量を制御して、燃料電池スタック１２への改質ガス（アノードガス）の供給量を制御することによって、また、供給部５２を介して燃料電池スタック１２への空気（カソードガス）の供給量を制御することによって、行われる。従って、制御ユニット６は、家庭内負荷の需要電力に応じて、定格最大発電電力の範囲内で、燃料電池スタック１２の発電電力目標値を設定し、これに従って（発電電力目標値を得るように）、燃料、水、及び空気の供給量を制御することにより、燃料電池スタック１２の発電電力を制御する。
【００３７】
制御ユニット６はまた、ＰＣＳ５を制御する。具体的には、燃料電池スタック１２の発電電力目標値に基づいて、燃料電池スタック１２から取り出す電流を設定・制御する。より詳しくは、燃料電池スタック１２の発電電力目標値を燃料電池スタック１２の出力電圧（瞬時値）で除算して、電流目標値を設定し、この電流目標値に従って、燃料電池スタック１２から取り出す電流を制御する。
【００３８】
ここで、複数の供給部２４，３２，４２，５２は、互いに集約されることによって、供給部ブロック７０としてブロック化されている。供給部ブロック７０は、燃料電池装置１００内の補機のうち、発電部１に対して流体を供給する供給部をブロック化している。すなわち、供給部ブロック７０は、燃料電池装置１００内において所定の流体を圧送する複数の供給部のうち、発電部１に対して当該発電部１での発電に必要な反応流体を供給する供給部をブロック化している。具体的には、供給部ブロック７０は、発電部１に原燃料を供給する原燃料供給部２４と、発電部１に改質用空気を供給する改質用空気供給部３２と、発電部１に改質水を供給する改質用水供給部４２と、発電部１にカソード用空気を供給するカソード用空気供給部５２と、を備えている。供給部ブロック７０は、発電部１及びその他の構成部品と共に、筐体７内に収容されている。なお、ブロック化とは、複数の構成部品（本実施形態では供給部２４，３２，４２，５２）を互いに近接させた位置に配置させて、所定の区画内に一カ所に集約することである。供給部ブロック７０は、筐体７内において、一つのユニットとして取り扱うことが可能である。
【００３９】
次に、図２及び図３を参照して、供給部ブロック７０について詳細に説明する。図２及び図３に示すように、供給部ブロック７０は、複数の供給部２４，３２，４２，５２をケース７１に収容することによって構成されている。このケース７１は、筐体７に対して着脱可能である。すなわち、ケース７１を筐体７から取り外すことによって、複数の供給部２４，３２，４２，５２をまとめて筐体７から取り外すことができる。また、ケース７１を筐体７に組み付けることによって、複数の供給部２４，３２，４２，５２をまとめて筐体７に組み付けることができる。
【００４０】
ケース７１は、複数の供給部２４，３２，４２，５２を取り囲む複数の壁部を備える六面体箱状に構成されている。ケース７１は、互いに対向する側壁部７２，７３と、互いに対向する側壁部７４，７５と、各側壁部７２，７３，７４，７５の上端部に設けられる上壁部７６と、各側壁部７２，７３，７４，７５の下端部に設けられる下壁部７７と、を備えている。また、供給部ブロック７０内において（すなわちケース７１内において）、複数の供給部２４，３２，４２，５２は、互いに仕切板で隔てられている。具体的には、ケース７１の内部空間は、上下方向に延びる仕切板８１によって、側壁部７２側の空間と、側壁部７３側の空間とに分割されている。なお、仕切板８１よりも側壁部７３側の空間は、収納空間Ｒ４として構成される。仕切板８１は、側壁部７２，７３と平行となるように対向しており、側壁部７４，７５、上壁部７６及び下壁部７７と連結されている。仕切板８１は、側壁部７３寄りの位置に設けられている。ケース７１の仕切板８１と側壁部７２との間の空間は、水平方向に延びる仕切板８２，８３によって、上下方向に並ぶ三つの空間に分割されている。これらの空間は、上から順に収納空間Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３として構成される。仕切板８２は、下壁部７７と平行となるように対向しており、側壁部７４，７５、側壁部７２及び仕切板８１と連結されている。仕切板８３は、上壁部７６と平行となるように対向しており、側壁部７４，７５、側壁部７２及び仕切板８１と連結されている。原燃料供給部２４は、収納空間Ｒ１に収納されている。改質用空気供給部３２は、収納空間Ｒ２に収納されている。カソード用空気供給部５２は、収納空間Ｒ３に収納されている。改質用水供給部４２は、収納空間Ｒ４に収納されている。
【００４１】
原燃料供給部２４の入口流路２０ａ及び出口流路２０ｂは、ケース７１内部の原燃料供給部２４からケース７１外部へ引き出されている。改質用空気供給部３２の入口流路３０ａ及び出口流路３０ｂは、ケース７１内部の改質用空気供給部３２からケース７１外部へ引き出されている。カソード用空気供給部５２の入口流路５０ａ及び出口流路５０ｂは、ケース７１内部のカソード用空気供給部５２からケース７１外部へ引き出されている。改質用水供給部４２の入口流路４０ａ及び出口流路４０ｂは、ケース７１内部の改質用水供給部４２からケース７１外部へ引き出されている。供給部２４，３２，４２，５２のそれぞれの入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａ及び出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂは、それぞれの反応流体が流れる配管によって構成されている。
【００４２】
ここで、複数の供給部２４，３２，４２，５２のそれぞれの入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａは、供給部ブロック７０に対して略同方向に配置される。また、供給部２４，３２，４２，５２のそれぞれの出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂは、供給部ブロック７０に対して略同方向に配置される。具体的には、入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａは、複数の壁部７２，７３，７４，７５，７６，７７のうちの何れか一つの壁部に集約されている。また、出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂは、複数の壁部７２，７３，７４，７５，７６，７７のうちの何れか一つの壁部に集約されている。なお、入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａが一の壁部に集約されている状態とは、各供給部２４，３２，４２，５２から引き出された入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａを構成する配管が、ケース７１の壁部を介して当該ケース７１の外部へ導出されている状態を示す。同様に、出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂが一の壁部に集約されている状態とは、各供給部２４，３２，４２，５２から引き出された出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂを構成する配管が、ケース７１の壁部を介して当該ケース７１の外部へ導出されている状態を示す。
【００４３】
なお、入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａ（出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂ）が、供給部ブロック７０に対して略同方向に配置される状態とは、各流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａがそれぞれ完全に同一の方向に配置されている状態のみならず、同一の方向成分を有した方向に配置されていればよく、例えば、互いに傾いた方向に配置されていてもよい。例えば、図３に示すように燃料電池装置１００の前側を基準として、前方向、後方向、右方向、左方向、上方向、下方向の座標系を規定した場合、各流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａが、各供給部２４，３２，４２，５２に対して、供給部ブロック７０の何れかの方向における端部側に配置（本実施形態では右方向における端部側）されていればよい。例えば、図３に示す例では、各流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａはいずれも右方向の座標軸と平行に真っ直ぐに延びるように配置されているが、供給部ブロック７０の右側の端部（すなわち側壁部７２）へ向かって延びている限り、右方向の座標軸に対して傾斜していてもよい。例えば、入口流路２０ａが右方向の座標軸に対して前側に傾斜している一方、入口流路３０ａが右方向の座標軸に対して後側に傾斜していてよい。なお、各流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａは真っ直ぐに延びている必要はなく、途中で曲がっていたり蛇行していてよい。なお、出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂと入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａとは、互いに異なる方向へ配置されていてよく、略同一の方向に配置されていてもよい。例えば、図３の例において、出口流路及び入口流路が両方とも側壁部７２側に配置されていてもよい。
【００４４】
図３に示すように、本実施形態では、入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａは、供給部２４，３２，４２，５２から右方向に略水平に引き出されて、側壁部７２に集約されている。原燃料供給部２４の入口流路２０ａは、当該原燃料供給部２４から側壁部７２へ向かって収納空間Ｒ１内を水平に延在すると共に、側壁部７２を貫通して外部へ導出されている。改質用空気供給部３２の入口流路３０ａは、当該改質用空気供給部３２から側壁部７２へ向かって収納空間Ｒ２内を水平に延在すると共に、側壁部７２を貫通して外部へ導出されている。カソード用空気供給部５２の入口流路５０ａは、当該カソード用空気供給部５２から側壁部７２へ向かって収納空間Ｒ３内を水平に延在すると共に、側壁部７２を貫通して外部へ導出されている。改質用水供給部４２の入口流路４０ａは、収納空間Ｒ３内で当該改質用水供給部４２から下方へ延びると共に屈曲して仕切板８１へ向かって延在すると共に、仕切板８１を貫通して収納空間Ｒ３内を水平に延在し、側壁部７２を貫通して外部へ導出されている。なお、各入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａは、側壁部７２の何れかの位置から導出されている限り、側壁部７２に集約されている状態に該当し、導出位置（貫通位置）は特に限定されない。また、図３に示す例では、各入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａは、後述の配管孔９５Ｂを介して側壁部７２を貫通している。しかし、例えば、側壁部７２の縁部の一部が切り欠かれており、当該切欠部から各各入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａが導出されている構成も、各入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａが側壁部７２に集約された状態に該当する。
【００４５】
また、出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂは、供給部２４，３２，４２，５２から上方に引き出されて、上壁部７６に集約されている。原燃料供給部２４の出口流路２０ｂは、収納空間Ｒ１内で当該原燃料供給部２４から仕切板８１側へ水平に延びると共に屈曲して上方へ延在し、上壁部７６を貫通して外部へ導出されている。改質用空気供給部３２の出口流路３０ｂは、収納空間Ｒ２内で当該改質用空気供給部３２から仕切板８１側へ水平に延びると共に屈曲して上方へ延在し、仕切板８３及び上壁部７６を貫通して外部へ導出されている。カソード用空気供給部５２の出口流路５０ｂは、収納空間Ｒ３内で当該カソード用空気供給部５２から仕切板８１側へ水平に延びると共に屈曲して上方へ延在し、仕切板８２，８３及び上壁部７６を貫通して外部へ導出されている。改質用水供給部４２の出口流路４０ｂは、収納空間Ｒ４内で当該改質用水供給部４２から上方へ延びると共に上壁部７６を貫通して外部へ導出されている。なお、各出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂは、上壁部７６の何れかの位置から導出されている限り、上壁部７６に集約されている状態に該当し、導出位置（貫通位置）は特に限定されない。また、図３に示す例では、各出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂは、後述の配管孔９５Ｂを介して上壁部７６を貫通している。しかし、例えば、上壁部７６の縁部の一部が切り欠かれており、当該切欠部から各出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂが導出されている構成も、各出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂが上壁部７６に集約された状態に該当する。
【００４６】
壁部７２，７３，７４，７５，７６，７７及び仕切板８１，８２，８３の少なくとも何れかには、単数又は複数の貫通孔９５が形成されている。具体的には、図３に示すように、貫通孔９５は、供給部２４，３２，４２，５２に接続される配線を通過させるための配線孔９５Ａを構成してよい。また、貫通孔９５は、入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａ又は出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂを構成する配管で壁部７２，７３，７４，７５，７６，７７又は仕切板８１，８２，８３を貫通させる配管孔９５Ｂを構成してよい。なお、配線孔９５Ａ及び配管孔９５Ｂは、壁部７２，７３，７４，７５，７６，７７及び仕切板８１，８２，８３のうち、配線や配管を通過させる必要のあるものに対し、必要な位置にのみ形成してもよい。あるいは、壁部７２，７３，７４，７５，７６，７７及び仕切板８１，８２，８３に対して予め余分に配線孔９５Ａ及び配管孔９５Ｂを設けておき、使用者がケース７１内の配管や配線の位置を適宜変更できるようにしてもよい。また、図５に示すように、壁部７２，７３，７４，７５，７６，７７及び仕切板８１，８２，８３の少なくとも何れかに対して、全面にわたって複数の貫通孔９５を設けてもよい。このような複数の貫通孔９５は、ケース７１の各収納空間Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に籠った熱を通過させるための通気口として機能させることができる。また、複数の貫通孔９５のうちの何れかを配線孔９５Ａ又は配管孔９５Ｂとして使用してもよい。
【００４７】
次に、燃料電池装置１００の各構成部品の筐体７での配置の一例について、図４を参照して説明する。図４は、燃料電池装置１００の各構成部品の筐体７での配置を示す模式図である。なお、図４における紙面右側は燃料電池装置１００の前面側を示し、紙面左側は燃料電池装置１００の後面側を示す。図４に示すように、発電部１が筐体７の上側の領域に配置され、その他の構成部品が筐体７の下側の領域に配置されている。筐体７の下側の領域における後面側には上述の脱硫器２１等を有する原燃料前処理部９１及び凝縮水を貯留する水タンク６４が配置される。筐体７の下側の領域における前側には、発電部１から熱交換器３が延びており、筐体７の前面に沿ってＰＣＳ５が配置されている。また、ＰＣＳ５の後面側であって、水タンク６４よりも前方の位置に、供給部ブロック７０が配置されている。このような構成により、メンテナンス時にはＰＣＳ５を取り外すことにより、筐体７の前側の領域を供給部ブロック７０のメンテナンスを行うための作業スペースとして確保することができる。
【００４８】
次に、本実施形態に係る燃料電池装置１００の作用・効果について説明する。
【００４９】
まず、図７を参照して比較例に係る燃料電池装置２００について説明する。燃料電池装置２００では、各供給部２４，３２，４２，５２は、筐体７内において互いに離間した位置に別々に配置されていた。例えば、メンテナンスを必要とする部品であるカソード用空気供給部５２、原燃料供給部２４や改質用空気供給部３２などは、メンテナンスを必要としない部品よりも筐体７の奥側に配置されており、メンテナンスを要する部品と要しない部品が煩雑に配置されていた。また、メンテナンスを要する各供給部２４，３２，４２，５２に対する配管も方向性が統一されることなく煩雑に配置されていた。従って、メンテナンスを行う際は、筐体７の奥側の部品に対する作業を行うために、手前側のメンテナンスを要しない部品を先に取り外し、作業スペースを確保する必要があり、メンテナンスに手間がかかっていた。また、配管も煩雑に配置されているために取り外し作業及び接続作業に時間を要していた。また、各供給部２４，３２，４２，５２に対して出口流路及び入口流路用の配管が接続されているが、煩雑に配置されていることによって、作業者が配管を誤って判別してしまう可能性もあった。また、このように、各供給部２４，３２，４２，５２に対する配管が互いに異なる位置に配置されていると、各配管を流れる流体の雰囲気温度が異なることとなるため、各反応流体の流量センサの脈動等が生じることによって発電部１の動作が不安定となる可能性があり、反応流体の雰囲気温度に依存する発電部１の動作が不安定となる可能性がある。
【００５０】
これに対して、本実施形態に係る燃料電池装置１００では、発電部１に対して発電部１での発電に必要な反応流体を供給する複数の供給部２４，３２，４２，５２が、互いに集約されることによって、供給部ブロック７０としてブロック化されている。このように、メンテナンスを必要とする各供給部２４，３２，４２，５２を供給部ブロック７０としてブロック化することによって、当該供給部ブロック７０を燃料電池装置１００内においてメンテナンスをし易い位置に配置しておくことが可能となる。これによって、各供給部のメンテナンスの作業効率を向上できる。例えば、図４に示すような配置を採用することも可能となり、メンテナンス時にはＰＣＳ５を取り外すだけで、筐体７の前側の領域を供給部ブロック７０のメンテナンスを行うための作業スペースとして確保することができる。これにより、供給部ブロック７０の供給部２４，３２，４２，５２の取り外し、配管の取り外し、あるいは点検、補修などのメンテナンスを効率よく行うことが可能となる。
【００５１】
また、複数の供給部２４，３２，４２，５２のそれぞれの入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａは、供給部ブロック７０に対して略同方向に配置され、複数の供給部２４，３２，４２，５２のそれぞれの出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂは、供給部ブロック７０に対して略同方向に配置される。すなわち、入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａを互いに近接した位置に配置することが可能となるため、入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａ周辺の雰囲気温度を互いに近づけることができ、各流路を流れる流体の温度を近づけることができる。また、出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂを互いに近接した位置に配置することが可能となるため、出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂ周辺の雰囲気温度を互いに近づけることができ、各流路を流れる流体の温度を近づけることができる。以上より、各入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａを流れる流体間での雰囲気温度の影響を緩和すると共に、各出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂを流れる流体間での雰囲気温度の影響を緩和することができる。従って、各供給部２４，３２，４２，５２から供給される反応流体は、互いの温度差が低減された状態で発電部１に供給される。これにより、発電部１の動作を安定させることができる。また、各供給部２４，３２，４２，５２の入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａが集約されて配置されると共に、各供給部２４，３２，４２，５２の出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂが集約されて配置されている。これによって、図７に示す比較例のように各供給部２４，３２，４２，５２及びそれらに対する配管が煩雑に配置されている場合に比して、各供給部２４，３２，４２，５２に対する流路の取り外し作業及び接続作業が行い易くなることで、メンテナンスの作業効率を向上することができる。
【００５２】
また、本実施形態に係る燃料電池装置１００は、発電部１及び供給部ブロック７０を収容する筐体７を更に備え、供給部ブロック７０は、複数の供給部２４，３２，４２，５２をケース７１に収容することによって構成される。ケース７１は、筐体７に対して着脱可能である。このような構造によって、メンテナンスの際は、ケース７１を筐体７から取り外すことによって、各供給部２４，３２，４２，５２をまとめて取り外すことができる。
【００５３】
また、本実施形態に係る燃料電池装置１００において、入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａは、複数の壁部７２，７３，７４，７５，７６，７７のうちの何れか一つの壁部（本実施形態では側壁部７２）に集約されており、出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂは、複数の壁部７２，７３，７４，７５，７６，７７のうちの何れか一つの壁部（本実施形態では上壁部７６）に集約されていている。このような構成により、複数の供給部２４，３２，４２，５２のそれぞれの入口流路２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａを供給部ブロック７０に対して略同方向に配置し、複数の供給部２４，３２，４２，５２のそれぞれの出口流路２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂを供給部ブロック７０に対して略同方向に配置することができる。また、各流路を一つの壁部に集約することで、メンテナンスを行う作業者にとって流路を判別することが容易となると共に、壁部付近に共通の作業領域を確保することができるため、メンテナンスの作業効率を向上することができる。
【００５４】
また、本実施形態に係る燃料電池装置１００では、供給部ブロック７０内において、複数の供給部２４，３２，４２，５２は、互いに仕切板８１，８２，８３で隔てられていてよい。このような構造によって、供給部２４，３２，４２，５２ごとに仕切板８１，８２，８３で区切られた収納空間Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を設定することができるため、作業者にとって各供給部２４，３２，４２，５２を判別することが容易となる。
【００５５】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００５６】
上述の実施形態では、各供給部２４，３２，４２，５２をブロック化していたが、供給部ブロックの中に更に他の構成部品を加えてもよい。例えば、図６に示すように、原燃料供給部２４に対する流量センサ２２及びバッファタンク２３を供給部ブロック７０に加え、改質用空気供給部３２に対する流量センサ３３を供給部ブロック７０に加え、カソード用空気供給部５２に対する流量センサ５３を加え、改質用水供給部４２に対する流量センサ４１を加えてもよい。
【００５７】
また、供給部ブロック７０内での各供給部２４，３２，４２，５２の配置は上述の実施形態に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。また、各供給部２４，３２，４２，５２のうち、少なくとも２つがブロック化されていればよく、一部の供給部が供給部ブロック７０に含まれていなくともよい。また、供給ブロック７０内の仕切板による仕切構造は、上述の実施形態に限定されるものではなく適宜変更してもよい。また、ケース７１内が仕切板で仕切られていなくともよい。また、ケース７１の形状として矩形箱状のものを採用したが、異なる形状のケースを用いてもよい。例えば、前面側及び後面側が開口した矩形筒状のケースを用いてもよい。また、例えば円筒状のケースを用いてもよい。この場合、側壁は円筒形状を有することとなるが、各入口流路又は出口流路は、円筒形状の側壁に対して径方向における何れか一の方向へ向かって延びるように配置される。また、複数の壁部を有するケース７１を用いることによって各供給部２４，３２，４２，５２をブロック化したが、ケース７１を用いることなくブロック化してもよい。例えば、複数の棒状部材を組み合わせることによってフレーム体を形成し、当該フレーム体の内部に各供給部２４，３２，４２，５２を配置することでブロック化してもよい。また、各供給部２４，３２，４２，５２同士を互いに所定の連結部材で連結することでブロック化してもよい。また、筐体７に所定の区画を設定し、当該区画内に各供給部２４，３２，４２，５２を単に配置（例えば、各供給部２４，３２，４２，５２を筐体７の壁部に固定してよい）することによってブロック化してもよい。
【００５８】
また、上述の実施形態では、発電部１に対して発電部１での発電に必要な反応流体を供給する供給部２４，３２，４２，５２をブロック化する場合の例について説明した。ただし、ブロック化する対象物は装置内を流れる何れかの流体を流通させる複数の補機であればよい。すなわち、複数の補機のうち、同一種別に属する補機同士が互いに集約されることによって、補機ブロックとしてブロック化されてもよい。また、補機ブロック内の補機のそれぞれの入口流路は、補機ブロックに対して略同方向に配置され、補機ブロック内の補機のそれぞれの出口流路は、補機ブロックに対して略同方向に配置される。なお、本明細書において「補機」とは、燃料電池装置１００内の発電部１以外の機器のうち、流体を流通させるものであって、入口流路及び出口流路を有した機器を示すものとする。ここで、「同一種別に属する補機」に関し、機能的に類似した補機を同一種別に属する補機と見なしてよく、流す流体の温度が互いに近似した補機を同一種別に属する補機と見なしてよく、同時期に保守作業が行われる補機を同一種別に属する補機と見なしてよい。例えば、同一供給先に供給される流体（気体、液体）別の補機ブロックを構成してよく、同一流体（液体、気体）別の補機ブロックを構成してよく、メンテナンス頻度の大小別の補機ブロックを構成してよい。メンテナンス頻度に応じてブロック化する場合、例えば、月毎や半月毎の定期交換が必要な構成部品を纏めて交換することが可能となる。なお、一の筐体７内に、互いに異なるブロックとして構成された複数の補機ブロックが存在してよい。
【符号の説明】
【００５９】
１…発電部、１２…燃料電池スタック、２０ａ，３０ａ，４０ａ，５０ａ…入口流路、２０ｂ，３０ｂ，４０ｂ，５０ｂ…出口流路、２４，３２，４２，５２…供給部、７０…供給部ブロック、７１…ケース、７２，７３，７４，７５，７６，７７…壁部、８１，８２，８３…仕切板、９５…貫通孔、９５Ａ…配線孔、９５Ｂ…配管孔、１００…燃料電池装置。
【図１】
2015191764.tif 000003
【図２】
2015191764.tif 000004
【図３】
2015191764.tif 000005
【図４】
2015191764.tif 000006
【図５】
2015191764.tif 000007
【図６】
2015191764.tif 000008
【図７】
2015191764.tif 000009