(57)【要約】  発電システムであって、発電装置を収納する筐体（１）と、筐体（１）の正面に配置され、系統電源または外部機器との接続を行なう接続端子（７）と、筐体（１）の正面から背面に向かって配置される第１配管（１０）とを備えている。また、発電システムは、系統電源または外部機器と、接続端子（７）とを、第１配管（１０）を通じて接続する接続線を備えている。このような構成により、様々な設置パターンにおいて、正面のメンテナンス面から筐体（１）内部のメンテナンスが可能であると同時に、系統電源への配線、および、各種信号線の引き回し等を容易に行うことが可能となる。
2015093053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置を収納する筐体と、
前記筐体の正面に配置され、系統電源または外部機器との接続を行なう接続端子と、
前記筐体の正面から背面に向かって配置される第１配管と、
前記系統電源または前記外部機器と、前記接続端子とを、前記第１配管を通じて接続する接続線と
を備えた発電システム。
【請求項２】
前記第１配管の前記背面側の端部に接続され、前記筐体の背面に実質的に平行に配置される第２配管をさらに備え、
前記接続線は、前記第１配管および前記第２配管を通じて前記接続端子に接続される、請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記第２配管は、実質的に鉛直方向に配置される、請求項２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記接続端子および前記第１配管は、前記筐体の気密領域の外側に構成された
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発電システム、特に、水素と酸素とを反応させて発電する燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池システムは、本体パッケージ内に、改質器と、発電装置である燃料電池と、電力変換回路と、制御装置と、その他の補助機器等の各種機器とを収納している（例えば、特許文献１を参照）。【０００３】
改質器は、燃料ガスである天然ガス等から水素ガスを生成する。燃料電池（以降、「スタック」と呼ぶ）は、水素ガスと、酸化剤としての酸素（空気）との電気化学的反応により発電を行う。電力変換回路（以降、「インバータ」と呼ぶ）は、燃料電池の出力である直流を交流に変換する。【０００４】
図６は、特許文献１に記載された従来の燃料電池システムの構成を示す図である。図６には、（ａ）背面図、（ｂ）平面図、および、（ｃ）正面から見て左側から見た側面図が含まれている。【０００５】
図６に示されるように、従来の燃料電池システムは、本体パッケージ１０１と、改質器１０２と、スタック１０３と、インバータ１０４と、制御装置１０５と、補助機器１０６と、パッケージ外部への信号を取り出すための接続端子１０７と、配線接続ボックス１０８とで構成されている。【０００６】
本体パッケージ１０１内のスタック１０３で発電された電力は、インバータ１０４を経由して、パッケージ外周部の接続端子１０７に出力される。また、発電された電力を系統電源へ送る送電線等も、この接続端子１０７に接続される。また、本体パッケージ１０１内部の制御装置１０５から外部機器への信号線も、この接続端子１０７に接続される。接続端子１０７を含む配線接続ボックス１０８を利用することにより、施工時および保守点検時に、サービスマン等が施工メンテナンスを容易に行うことができる。【０００７】
一方、近年、パッケージ型燃料電池発電装置という燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。この装置は、主として屋内配置を目的としたものである。パッケージ型燃料電池発電装置を屋内に設置する場合には、発電運転で消費する空気および換気用空気を屋外より導入するための吸気ダクト、システム排気を放出するためのシステム排気用ダクト、ならびに、パッケージ内の換気用排気を屋外に放出するための換気用排気ダクトが必要となる。また、安全上、パッケージ内と屋内との間の気密性を確保することが必須の要件となる。【０００８】
屋内外でのパッケージ型燃料電池発電装置の設置を考える場合、および、設置スペースの最小化を考える場合、本体を設置する壁側に配線を引き出すように設置することが望ましい。また、その配線の本体側接続部は、保守点検しやすい面に設けられることが望ましい。これは、設置時に、壁側から配管および配線を引き回すことが通例であるためである。【０００９】
しかしながら、前述した従来の構成において、図６の接続端子１０７は本体パッケージ１０１の外周にある。接続端子１０７から系統電源への配線を考えた場合、仮に接続端子１０７が保守点検しやすい面（例えば正面）にあり、側面または背面が壁に面している、という設置環境を想定する。このような場合、この壁と本体パッケージ１０１との間に配線を引き回す場合に、本体を設置した後に、壁側に外部配線を引き回すことは、作業スペースの問題で困難である。このため、燃料電池システムの設置において、施工の順序（配管作業／配線作業）等に制限が発生する。さらに、設置の際には、配線できるスペースを十分にとる必要がある。さらに、接続端子１０７から、本体パッケージ１０１の外周を配線が通るため、保守点検時の邪魔になったり、配線長さが長くなったり、配線施工作業が複雑になるという課題もある。【００１０】
このように、従来の技術では、昨今の省スペースニーズの高い住宅環境において、設置条件が限られてしまい、施工性、およびメンテナンス性にも課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１３０４３４号公報
【特許文献２】特開２００６−２５３０２０号公報
【発明の概要】
【００１２】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、屋内、および屋外の設置環境下でも配線が可能で、かつ、施工順序に関係のない配線作業を可能にし、施工性およびメンテナンス性を向上させた発電システムを提供するものである。
【００１３】
本発明の発電システムは、発電装置を収納する筐体と、筐体の正面に配置され、系統電源または外部機器との接続を行なう接続端子と、筐体の正面から背面に向かって配置される第１配管、および、系統電源または外部機器と、接続端子とを、第１配管を通じて接続する接続線を備えている。
【００１４】
このような構成により、様々な設置パターンにおいて、正面のメンテナンス面から筐体内部のメンテナンスが可能であると同時に、系統電源への配線、および、各種信号線の引き回し等を容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における燃料電池システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態における燃料電池システムの他の例の構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態における燃料電池システムのさらに他の例の構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態における燃料電池システム下部の詳細な構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態における燃料電池システムの様々な設置パターンを示す平面図である。
【図６】図６は、特許文献１に記載された従来の燃料電池システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態における燃料電池システム５０の構成を示す図である。図１には、（ａ）平面図、（ｂ）正面図、および、（ｃ）正面から見て右側から見た側面図が含まれている。
【００１８】
図１に示されるように、燃料電池システム５０は筐体１を備えている。筐体１は、燃料電池システム５０本体の外郭を形成する本体パッケージである。燃料電池システム５０を屋内等に設置する場合には、筐体１に、パッケージ内の空気が外部に漏れ出さない気密構成が要求される。
【００１９】
筐体１内には、改質器２、スタックである発電装置３、インバータである電力変換回路４、制御装置５、補助機器６、および、それぞれの周辺の構成要素が内部に収納されている。筐体１は、例えば、金属製の板と梁とで構成される。
【００２０】
筐体１の正面下部には、筐体１の気密領域の外側に、接続端子７、それを格納する配線接続ボックス８、および、配線接続ボックス８を覆う配線接続ボックスカバー９が構成されている。接続端子７から筐体１内へは、気密パッキンを介して配線が引き込まれ、制御装置５へと導かれている。
【００２１】
正面に配置された配線接続ボックス８から、筐体１の後方へ、円筒状の第１配管１０が、筐体１の気密領域の外側の空間において、筐体１の背面へ伸びている。そこから、第１配管１０は、筐体１の外背面を、実質的な鉛直方向（鉛直方向も含む）に伸びる、円筒状の第２配管１１へつながり、第２配管１１は、筐体１の上面へと伸びて構成されている。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態における燃料電池システム５０の他の例の構成を示す図であり、第２配管１１が、向かって右側の側面に沿って構成されている例である。また、図３は、同燃料電池システム５０のさらに他の例の構成を示す図であり、第２配管１１が、向かって左側の側面に沿って構成されている例である。いずれの例においても、円筒状の第１配管１０が、筐体１の気密領域の外側の空間を保持しながら、筐体１の側面へ伸び、第２配管１１と接続されている。
【００２３】
図４は、本発明の実施の形態における燃料電池システム５０下部の詳細な構成を示す図である。図４は、燃料電池システム５０を正面から見て右側から見た構成を示す側面図である。
【００２４】
配線接続ボックス８は、第１配線接続ボックスケース８ａ、第２配線接続ボックスケース８ｂ、第１パッキン８ｃ、および第２パッキン８ｄを備えている。
【００２５】
金属製の第１配線接続ボックスケース８ａは、筐体底板１ｃの上に配置され、ビス締結または溶接固定されている。また、第１配線接続ボックスケース８ａの上面は、筐体内部フレーム１ｄに、ビス締結または溶接によって固定されている。第２配線接続ボックスケース８ｂは、金属または樹脂製で構成され、筐体前板１ａに、第２パッキン８ｄを介してビス締結により固定されている。
【００２６】
第１配線接続ボックスケース８ａと第２配線接続ボックスケース８ｂとの間には第１パッキン８ｃが介在し、筐体１の気密が構成されている。ここで、第１配線接続ボックスケース８ａと第２配線接続ボックスケース８ｂとを、金属製の一体構成としてもかまわない。
【００２７】
配線接続ボックス８のカバーとして、金属製または樹脂製の配線接続ボックスカバー９が設けられており、第３パッキン８ｅを介してビスで固定されている。第１パッキン８ｃ、第２パッキン８ｄ、および第３パッキン８ｅの各パッキンは、ゴム製、または発泡製のスポンジからなる。第１パッキン８ｃ、および第２パッキン８ｄは、筐体１の気密を確保する作用を有し、第３パッキン８ｅは、配線接続ボックス８内の接続端子７への水侵入を防止する働きがある。
【００２８】
第１配管１０は、少なくとも一端がフランジ形状の、金属製または樹脂製である。第１配管１０は、第１配線接続ボックスケース８ａとビス固定される第１フランジ１０ａと、筐体後板１ｂとビス固定される第２フランジ１０ｂとを有している。第１フランジ１０ａは、第１配線接続ボックスケース８ａ側の一端がフランジ形状であり、第２フランジ１０ｂは、筐体後板１ｂ側の一端がフランジ形状である。第１フランジ１０ａと第２フランジ１０ｂとが、第１配管１０の中央付近で図示しないＯリングを介して結合されている。
【００２９】
第１フランジ１０ａおよび第２フランジ１０ｂは、共にそれぞれの一端がフランジ形状であり、フランジ部材および配管部材が、フランジ部材の内側内径部に溝を形成し、かつ、配管部材を拡管することによって、カシメにより結合されている。ここで、第１フランジ１０ａと第２フランジ１０ｂとを、一体構成としてもかまわない。
【００３０】
Ｏリングは、筐体１の気密確保の機能と、部品の寸法ばらつきを吸収する機能とを有している。第１フランジ１０ａと第２フランジ１０ｂとの結合部は、気密を保ったままスライド可能であり、そこで寸法ばらつきが吸収される構成となっている。第１配管１０は、筐体後板１ｂの結合部から背面側（図２および図３の構成であれば、側面側）に、エルボ形状で上向きに構成された接続配管を介して、第２配管１１へとつながっている。
【００３１】
第２配管１１は、樹脂製または金属製の、フレキシブルに曲げることが可能な、蛇腹管によって構成されている。第２配管１１は、筐体１の背面（図２および図３の構成であれば、側面）を、実質的に鉛直方向（鉛直方向も含む）に伸びて、筐体１上方まで到達する十分な長さを有している。第１配管１０と接続配管との結合部は、一方の配管の先端付近を拡管し、他方の配管の窪みと嵌合させた構成としている。また、接続配管と第２配管１１との結合部は、接続配管の先端付近を拡管し、第２配管１１の蛇腹の窪みと嵌合させた構成としている。なお、結合部を、結束バンド等で固定、または、溶接あるいはビスにより固定してもかまわない。なお、第１配管１０、接続配管および第２配管１１のうちの少なくとも２つが一体化された構成であってもよい。
【００３２】
以上のように構成された燃料電池システム５０について、以下、その動作、および作用を説明する。
【００３３】
図５は、本発明の実施の形態における燃料電池システム５０の様々な設置パターンを示す平面図である。図５には、（ａ）設置パターン１（連携機器６０と燃料電池システム５０とが並列した状態）、および、（ｂ）設置パターン２（連携機器６０と燃料電池システム５０とが隣接している状態）が示されている。また、図５には、（ｃ）設置パターン３（パターン２に加えて、燃料電池システム５０の側面のうち、連携機器６０とは反対側に壁がある状態）および（ｄ）設置パターン４（燃料電池システム５０の両側面に壁がある状態）が示されている。設置パターン１から設置パターン３までにおいては、燃料電池システム５０と連携機器６０とが設置されている。設置パターン４においては、連携機器６０は、燃料電池システム５０と離れた別の場所に設置することができる。
【００３４】
配線施工は、図５の設置パターンに示されるように多様である。一方で、どの設置パターンでも、または、設置後でも、本体上方より、図４に示される系統電源への配線１２および外部機器への信号線１３等が挿入され、第２配管１１を通り、第１配管１０を経由し、配線接続ボックス８へと導かれ、接続端子７へ結線されることができる。また、施工後に、仕様変更等で配線が追加される場合にも同様に配線を行うことが可能である。また、施工前に、系統電源への配線１２および外部機器への信号線１３等を、第２配管１１および第１配管１０内に予め導入し、配線接続ボックス８の接続端子７へ結線しておき、設置後に本体上方から系統電源および外部機器等に接続することができる。この場合であっても、正面のメンテナンス面から筐体内部のメンテナンスが可能であると同時に、系統電源への配線、および、各種信号線の引き回し等を容易に行うことができる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、第２配管１１および第１配管１０を用いる構成について説明したが、これに限定されず、第１配管１０のみを用いる構成であってもよい。この場合であっても、壁と本体パッケージ１０との間に配線を引き回す工程を省略でき、系統電源への配線、および、各種信号線の引き回し等を容易に行うことができる。
【００３６】
本実施の形態によれば、配線は、筐体１の気密領域の外側に構成されているため、屋内設置であっても、気密がやぶられることなく配線作業が可能である。また、配線は、第１配管１０および第２配管１１等の実質的な密閉空間を通るため、メンテナンス時、および不具合時に水漏れ等が発生した場合にも、防水性を保つことができる。
【００３７】
また、熱影響についても、接続端子７を含む配線接続ボックス８、および、第１配管１０が、筐体１の下部（特に熱源である改質器２の下部）に設置されており、また、気密領域の外側に設置されているため、ほとんど熱影響がなく、安全に配線を引き回すことができる。
【００３８】
さらに、図５の（ｂ），（ｃ）に示されるように、連携機器６０（ボイラーおよび貯湯タンクの少なくともいずれか）等と隣接した状態で設置する（パターン２，３）場合には、第２配管１１を蛇腹管とすることで、連携機器６０側に曲げて、信号線を結線することも可能である。
【００３９】
なお、本体パッケージ（筐体１）が、気密構成を持っていないものについても、本実施の形態の構成を適用することが可能である。
【００４０】
なお、本実施の形態においては、電力システムとして、燃料電池システム５０を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ガソリンや灯油等を用いた発電システムについても適用可能である。
【００４１】
以上述べたように、本実施の形態の電力システムは、発電装置３を収納する筐体１と、筐体１の正面に配置され、系統電源または外部機器との接続を行なう接続端子７と、筐体１の正面から背面に向かって配置される第１配管１０と、系統電源または外部機器と、接続端子７とを、第１配管１０を通じて接続する接続線である、系統電源への配線１２および外部機器への信号線１３とを備えている。
【００４２】
これにより、メンテナンス面（正面）より、筐体１内部の機器のメンテナンスが可能であると同時に、系統電源への配線１２や、外部機器への信号線１３の引き回し等を容易に行うことができ、施工性、およびメンテナンス性を向上させることができる。
【００４３】
また、発電システムは、第１配管１０の背面側の端部に接続され、筐体１の背面に実質的に平行に配置される第２配管１１をさらに備え、接続線は、第１配管１０および第２配管１１を通じて接続端子７に接続される構成であってもよい。
【００４４】
これにより、第２配管１１を通じて、より適切に接続線を引き回し、配線することができる。
【００４５】
さらに、第２配管１１は、実質的に鉛直方向に配置される構成であってもよい。
【００４６】
このような構成により、発電システムの上方から配線を通すことができるので、発電システムのメンテナンス面（正面）以外の面が、壁または貯湯タンク等で塞がっている場合においても、配線引き回しをより容易に行うことができる。よって、図５に示されるように、様々な設置パターン（設置パターン１〜設置パターン４）においても、施工順序に関係なく、設置前でも設置後でも配線作業が可能になり、オプション配線等追加配線も容易になり、施工性、およびメンテナンス性を向上させることができる。
【００４７】
また、接続端子７および第１配管１０は、筐体１の気密領域の外側に構成された構成であってもよい。
【００４８】
これにより、筐体１の気密が必要な屋内設置にも対応でき、気密を破ることなく、また施工順序に関係なく、設置前でも設置後でも配線作業が可能になり、オプション配線等追加配線も容易になり、施工性、およびメンテナンス性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上述べたように、本発明によれば、あらゆる設置パターンにおいて、正面のメンテナンス面から筐体内部のメンテナンスが可能であると同時に、系統電源への配線、および、各種信号線の引き回し等を容易に行うことが可能となる、という格別な効果を奏することができる。よって、本発明は、発電システム、特に、水素と酸素とを反応させて発電する燃料電池システム等として有用である。また、様々な形態の本体パッケージの燃料電池システム、および、貯湯槽一体型の燃料電池システムにも適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１    筐体
１ａ    筐体前板
１ｂ    筐体後板
１ｃ    筐体底板
１ｄ    筐体内部フレーム
２    改質器
３    発電装置
４    電力変換回路
５    制御装置
６    補助機器
７    接続端子
８    配線接続ボックス
８ａ    第１配線接続ボックスケース
８ｂ    第２配線接続ボックスケース
８ｃ    第１パッキン
８ｄ    第２パッキン
８ｅ    第３パッキン
９    配線接続ボックスカバー
１０    第１配管
１０ａ    第１フランジ
１０ｂ    第２フランジ
１１    第２配管
１２    系統電源への配線
１３    外部機器への信号線
【図１】
2015093053.tif 000003
【図２】
2015093053.tif 000004
【図３】
2015093053.tif 000005
【図４】
2015093053.tif 000006
【図５】
2015093053.tif 000007
【図６】
2015093053.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月5日(2015.10.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置を収納する筐体と、
前記筐体の正面に配置され、系統電源または外部機器との接続を行なう接続端子と、
前記筐体の正面から背面に向かって配置される第１配管と、
前記系統電源または前記外部機器と、前記接続端子とを、前記第１配管を通じて接続する接続線と
を備え、
前記接続端子および前記第１配管は、前記筐体の下部に配設され、かつ、前記筐体の気密領域の外側に配設されている
発電システム。
【請求項２】
前記第１配管の前記背面側の端部に接続され、前記筐体の背面に実質的に平行に配置される第２配管をさらに備え、
前記接続線は、前記第１配管および前記第２配管を通じて前記接続端子に接続される、請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記第２配管は、実質的に鉛直方向に配置される、請求項２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記第１配管は第１フランジと第２フランジとを有し、
前記第１フランジは前記接続端子を格納する配線接続ボックスと固定され、
前記第２フランジは前記筐体の前記背面と固定される、請求項１に記載の発電システム。
【国際調査報告】
2015093053.tif 000009
2015093053.tif 000010
2015093053.tif 000011
2015093053.tif 000012
2015093053.tif 000013
2015093053.tif 000014