(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池の発電により生じる排ガスの白煙化を抑制できる燃料電池装置を提供する。【解決手段】外装ケース２内に、複数の燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュール３と、燃料電池モジュール３より排気される排ガスの熱を回収するための熱交換器７と、熱交換後の熱交換済み排ガスを外装ケース２の外部に排気する排気管８とを収納し、外装ケース２内に配置された仕切部５により、燃料電池モジュール３が収納された燃料電池モジュール収納室４と、熱交換器７および排気管８が配置された補機収納室６とに区画された燃料電池装置３１であって、燃料電池モジュール収納室４を構成する外装ケース２に、燃料電池モジュール収納室内の空気を換気するための換気ファン９を設けるとともに、換気ファン９により排気される換気空気を排気管８に流通させるための換気管１３を有することで、燃料電池装置の起動処理時や停止処理時に、排ガスの白煙化を抑制できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装ケース内に、複数の燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールより排気される排ガスの熱を回収するための熱交換器と、熱交換後の熱交換済み排ガスを前記外装ケースの外部に排気するための排気管とを収納し、前記外装ケース内に配置された仕切部により、前記燃料電池モジュールが収納された燃料電池モジュール収納室と、前記熱交換器および前記排気管が配置された補機収納室とに区画された燃料電池装置であって、前記燃料電池モジュール収納室を構成する前記外装ケースに、前記燃料電池モジュール収納室内の空気を換気するための換気ファンを設けるとともに、該換気ファンにより排気される換気空気を前記排気管に流通させるための換気管を有することを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
外装ケース内に、複数の燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールより排気される排ガスの熱を回収するための熱交換器と、熱交換後の熱交換済み排ガスを前記外装ケースの外部に排気するための排気管とを収納し、前記外装ケース内に配置された仕切部により、前記燃料電池モジュールが収納された燃料電池モジュール収納室と、前記熱交換器および前記排気管が配置された補機収納室とに区画された燃料電池装置であって、前記仕切部に前記燃料電池モジュール収納室内の空気を換気するための換気ファンを設けるとともに、該換気ファンより排気される換気空気を前記排気管に流通させるための換気管を有することを特徴とする燃料電池装置。
【請求項３】
前記換気管の前記排気管側先端部が、前記排気管内に位置するとともに、前記排気管の排気口に向けて屈曲していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記排気口に、前記外装ケースの外部から入り込む風の強弱に応じて前記排気管を開閉する排気口ダンパーを具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれかに記載の燃料電池装置。
【請求項５】
前記排気管に、前記排気口より入り込む風を検知する逆風検知センサを具備するとともに、該逆風検知センサにて検知された逆風情報に基づき、前記換気ファンの運転を制御する制御装置を具備することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれかに記載の燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外装ケース内に燃料電池モジュールと熱交換器とを具備する燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代エネルギーとして、水素ガスと酸素含有ガス（通常、空気である）とを用いて電力を得ることができる燃料電池と、この燃料電池を稼動するための補機類とを外装ケースに収納してなる燃料電池装置およびその運転方法が種々提案されている。また、燃料電池装置と湯水を貯える貯湯タンクとを組み合わせ、燃料電池の発電により生じる排ガスの熱と貯湯タンクの水とで熱交換する、コジェネレーションシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような燃料電池装置において、燃料電池の発電に伴って生じる排ガス（排熱）の大半は、燃料電池自体の温度を維持するために使われるが、残った排ガス（排熱）が熱交換器を通じて水とで熱交換した後、排ガスとして排気される。
【０００４】
ここで、燃料電池に供給される燃料を改質処理にて得る方法として水蒸気改質を採用する燃料電池装置においては、起動処理時において水蒸気改質で用いる純水が供給され始めると、排ガス中に大量の水蒸気が含まれた状態で燃料電池装置の外部に排気される。この際、外気温により排ガスが急激に冷却された場合には、水蒸気が白煙化する場合がある。そのため、熱交換器から排気される排ガス部に新たに別の熱交換部を設けて排ガス温度を下げる方法等が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらには、燃料電池装置内部を換気した換気空気と、燃料電池からの排ガスと混合して希釈し、水蒸気濃度を低下させて外部に排気する燃料電池装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。このような燃料電池装置では、排ガスと換気空気が混合され、水蒸気濃度が低下されて外部に排気されるため、混合ガスが外気と接触し、冷却されたとしても、白煙化を抑制することができる。
【特許文献１】特開２００６−１７９３８６号公報
【特許文献２】特開平９−２２３５１０号公報
【特許文献３】特開平８−２９３３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、燃料電池（セル）が固体酸化物形燃料電池の場合、燃料電池の発電は約７５０℃前後という非常に高温下で運転が行われるため、燃料電池セルを収納する燃料電池モジュールからの輻射熱も高温となる。それゆえ、燃料電池の稼動に必要な補機類等と燃料電池モジュールとを同じ空間に収納することは難しい。
【０００７】
また、特許文献３では、燃料電池装置内の空気を換気ファンにて換気するとともに、その換気空気と燃料電池からの排ガスに混合して外部に排出することが記載されている。しかしながら、一般に換気空気量は燃料電池からの排ガス量に比べ、数倍〜数十倍の流量となる。
【０００８】
ここで、固体酸化物形燃料電池においては、その発電により生じる排ガス量が非常に少ないため、特許文献３のように、燃料電池装置内の空気を燃料電池装置の外部に排気した後、燃料電池の発電により生じる排ガスと混合する場合、その換気空気が排ガスの排気管内に逆流する（排ガスが逆流する）おそれがあり、この場合に排気管が閉塞し、燃料電池の発電出力が低下するとともに燃料電池（装置）が緊急停止するおそれがある。
【０００９】
また、家庭用の燃料電池装置（コジェネレーションシステム）は、燃料電池の排ガス（排熱）を有効活用すべく、排ガスと水とで熱交換するための熱交換器と、熱交換後の水（お湯）を貯湯するための貯湯タンクとを具備するが、燃料電池装置の定常運転時には、排ガスと水との熱交換により、熱交換済み排ガスを低温とすることができるため白煙は発生しにくく、白煙の発生は、燃料電池の排ガスと水とで熱交換が行われない起動処理工程や停止処理工程に生じやすい現象である。そのため、別途新たに熱交換部を追加することはコストアップになる（費用対効果が伴わない）という問題があった。
【００１０】
それゆえ本発明は、排ガスの白煙化を抑制できるとともに、排ガスが燃料電池内に逆流することを抑制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】
【００１１】
本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に、複数の燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールより排気される排ガスの熱を回収するための熱交換器と、熱交換後の熱交換済み排ガスを前記外装ケースの外部に排気するための排気管とを収納し、前記外装ケース内に配置された仕切部により、前記燃料電池モジュールが収納された燃料電池モジュール収納室と、前記熱交換器および前記排気管が配置された補機収納室とに区画された燃料電池装置であって、前記燃料電池モジュール収納室を構成する前記外装ケースに、前記燃料電池モジュール収納室内の空気を換気するための換気ファンを設けるとともに、該換気ファンにより排気される換気空気を前記排気管に流通させるための換気管を有することを特徴とする。
【００１２】
このような燃料電池装置においては、外装ケース内に燃料電池モジュールを収納する燃料電池モジュール収納室（以下、モジュール収納室という）と、燃料電池モジュールより排気される排ガスの熱を回収するための熱交換器と熱交換後の熱交換済み排ガスを排気するための排気管とが配置された補機収納室とを、外装ケース内に配置された仕切部により区画するとともに、モジュール収納室を構成する外装ケースに換気ファンを設けたことから、モジュール収納室内（外装ケース）の温度を一定の範囲内に維持することができる。
【００１３】
さらに、モジュール収納室と、熱交換器と排気管が配置された補機収納室とを仕切部により区画したことから、燃料電池モジュールの輻射熱により補機類等が故障することを抑制することができる。
【００１４】
また、換気ファンより排気される換気空気を、換気管を通じて排気管に流通させることで、換気空気と燃料電池の発電により生じる排ガスとを十分に混合することができ、排ガス中の水蒸気濃度を希釈（低下）することができる。それにより、換気空気と混合した排ガスを燃料電池装置の外部に排気する場合に白煙化を抑制することができる。
【００１５】
さらに、換気空気と排ガスとを燃料電池装置内で混合した後に燃料電池装置の外部に排気することから、排ガスや換気空気が燃料電池内に逆流することを抑制できる。
【００１６】
本発明の燃料電池装置は、外装ケース内に、複数の燃料電池セルを収納してなる燃料電池モジュールと、該燃料電池モジュールより排気される排ガスの熱を回収するための熱交換器と、熱交換後の熱交換済み排ガスを前記外装ケースの外部に排気するための排気管とを収納し、前記外装ケース内に配置された仕切部により、前記燃料電池モジュールが収納された燃料電池モジュール収納室と、前記熱交換器および前記排気管が配置された補機収納室とに区画された燃料電池装置であって、前記仕切部に前記燃料電池モジュール収納室内の空気を換気するための換気ファンを設けるとともに、前記換気ファンより排気される換気空気を前記排気管に流通させるための換気管を有することを特徴とする。
【００１７】
このような燃料電池装置においては、燃料電池モジュールを収納する燃料電池モジュール収納室と、燃料電池モジュールより排気される排ガスの熱を回収するための熱交換器と熱交換後の熱交換済み排ガスを排気するための排気管とが配置された補機収納室とを、外装ケース内に配置された仕切部により区画するとともに、その仕切部に燃料電池モジュール収納室内の空気を換気するための換気ファンを設け、燃料電池モジュール収納室内の温度を一定の範囲内に維持することができる。
【００１８】
さらに、モジュール収納室と、熱交換器と排気管とが配置された補機収納室とを仕切部により区画したことから、燃料電池モジュールの輻射熱により補機類等が故障することを抑制することができる。
【００１９】
さらに、換気ファンより排気される換気空気を、換気管を通じて排気管に流通させることで、換気空気と燃料電池の発電により生じる排ガスとを十分に混合することができ、排ガス中の水蒸気濃度を希釈（低下）することができる。それにより、換気空気と混合した排ガスが燃料電池装置の外部に排気する場合に白煙化を抑制することができる。
【００２０】
さらに、換気空気と排ガスとを燃料電池装置内で混合した後に燃料電池装置の外部に排気することから、排ガスや換気空気が燃料電池内に逆流することを抑制できる。
【００２１】
また、本発明の燃料電池装置は、前記換気管の前記排気管側先端部が、前記排気管内に位置するとともに、前記排気管の排気口に向けて屈曲していることが好ましい。
【００２２】
このような燃料電池装置においては、換気管の排気管側先端部が、排気管の内部に位置するとともに、排気管の排気口に向けて屈曲していることから、換気空気と燃料電池の発電により生じる排ガスとを燃料電池装置内で十分に混合することができ、換気空気と混合した排ガスが燃料電池装置の外部に排気する場合に白煙化を抑制することができるとともに、換気管を流通して排気管の内部に流れる換気空気が、燃料電池に逆流することを有効に抑制することができる。
【００２３】
それにより、排ガスや換気空気が燃料電池内に逆流することを有効に抑制することができることから、燃料電池装置の緊急停止等を抑制でき、効率よく稼動可能な燃料電池装置を提供することができる。
【００２４】
また、本発明の燃料電池装置は、前記排気口に、前記外装ケースの外部から入り込む風の強弱に応じて前記排気管を開閉する排気口ダンパーを具備することが好ましい。
【００２５】
このような燃料電池装置においては、排気口ダンパーを設けることにより、例えば燃料電池装置の外部が強風の場合に、外部の風が排気管を逆流し、燃料電池内に逆流することを抑制することができる。
【００２６】
それにより、燃料電池装置の外部の風（空気）や燃料電池の排ガスが燃料電池内に入り込むことを抑制できることから、燃料電池装置の緊急停止を抑制でき、効率よく稼動可能な燃料電池装置を提供することができる。
【００２７】
また、本発明の燃料電池装置は、前記排気管に、前記排気口より入り込む風を検知する逆風検知センサを具備するとともに、該逆風検知センサにて検知された逆風情報に基づき、前記換気ファンの運転を制御する制御装置を具備することが好ましい。
【００２８】
このような燃料電池装置においては、燃料電池装置の外部より排気管の排気口より入り込む風（逆風）を検知した場合に、換気ファンの運転を制御することにより、換気空気を強制的に燃料電池装置の外部に排気するとともに、燃料電池装置の外部より入り込む風が燃料電池内に入り込むことを抑制（防止）することができる。
【００２９】
それにより、燃料電池装置の外部の風（空気）や燃料電池の排ガスが燃料電池内に入り込むことを抑制できることから、燃料電池装置の緊急停止を抑制でき、効率よく稼動可能な燃料電池装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の燃料電池装置は、外装ケース（燃料電池モジュール収納室）内を換気ファンにより換気するとともに、その換気空気を熱交換器にて熱交換した後の熱交換済み排ガスを排気するための排気管に流通させることにより、熱交換済み排ガス中に含まれる水蒸気濃度を低下させることでき、換気空気と混合した排ガスを外部に排気する場合に、白煙を生じることを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
まず、本発明の燃料電池装置を具備する燃料電池ユニットについて構成図を用いて説明する。
【００３２】
図１は、燃料電池ユニットの一例を示したものであり、発電を行なう発電ユニット、熱交換後の湯水を貯湯する貯湯ユニット、これらのユニット間を水が循環するための循環配管１１７から構成されている。
【００３３】
図１に示す発電ユニットは、燃料電池（固体酸化物形燃料電池）１０１、天然ガス等の被改質ガスを供給する被改質ガス供給手段１０２、酸素含有ガスを燃料電池１０１に供給するための酸素含有ガス供給手段１０３、燃料ガスと水蒸気とにより水蒸気改質する改質器１０４を具備している。なお、燃料電池１０１と改質器１０４とは、同一の容器内に収納することも可能である
ここで、改質器１０４に純水を供給する手段である水供給手段Ｘは、水を浄化するための活性炭フィルタ装置１０７、活性炭フィルタ装置１０７により浄化された水をさらに浄化するための逆浸透膜装置１０８、浄化された水を純水にするためのイオン交換樹脂装置１０９および純水を一時的に貯水する水タンク１１０の各装置と、これら各装置と改質器１０４をこの順で接続する水供給管１０５とで主に構成されている。また、水供給管１０５には、水供給管１０５に供給される水量を調整する給水弁１０６が設けられている。なお、イオン交換樹脂装置１０９と水タンク１１０との配置を逆とすることもできる。
【００３４】
そして燃料電池１０１、被改質ガス供給装置１０２、酸素含有ガス供給手段１０３、改質器１０４および水供給手段Ｘにて、主たる発電部が構成される。
【００３５】
さらに、上記した主たる発電部に加え、燃料電池１０１にて発電された直流電力を交流電力に切り替え外部負荷に供給するためのパワーコンディショナ１１２、燃料電池１０１の発電により生じた排ガス（排熱）と水とで熱交換する熱交換器１１３、熱交換器１１３の出口に設けられ熱交換器１１３の出口を流れる水（循環水流）の水温を測定するための出口水温センサ１１５、水を循環させるための循環ポンプ１１６、循環ポンプ１１６の運転を制御する制御装置１１４、により発電ユニットが構成されている。
【００３６】
また貯湯ユニットは、熱交換後の湯水を貯湯するための貯湯タンク１１８を具備して構成されている。
【００３７】
さらに、熱交換器１１３と貯湯タンク１１８との間で水を循環させるための循環配管１１７が設けられており、発電ユニット、貯湯ユニット、循環配管１１７をあわせて燃料電池装置が構成される。なお、循環配管１１７は、熱交換器１１３への往路１１７ａの一端は貯湯タンク１１８の底部に、熱交換器１１３からの復路１１７ｂの他端は１１８の上部に接続されている。
【００３８】
また、図中の矢印は、燃料ガス（被改質ガス）、酸素含有ガス、水の流れ方向を示したものであり、また破線は制御装置１１４に伝送される主な信号経路、または制御装置１１４より伝送される主な信号経路を示している。また、同一の構成については同一の番号を付するものとし、以下同様である。さらに、図示していないが、被改質ガス供給手段１０２と改質器１０４との間に、被改質ガスを加湿するための被改質ガス加湿器を設けることも可能である。
【００３９】
また、燃料電池１０１としては、各種燃料電池が知られているが、燃料電池を小型化する上で、固体酸化物形燃料電池とすることができる。それにより、燃料電池のほか、燃料電池の動作に必要な補機類を小型化することができ、燃料電池装置を小型化することができる。またあわせて、家庭用燃料電池で求められる変動する負荷に追従する負荷追従運転を行うことができる。
【００４０】
ここで、熱交換器１１３による熱交換について説明する。燃料電池１０１は、燃料電池の発電に伴い熱を生じ、その生じた熱の大半は燃料電池１０１自体の温度を維持する為に使用されるが、残った排ガス（排熱）が熱交換器１１３に供給される。
【００４１】
熱交換器１１３は、筐体で囲まれた排ガスの流通する内部空間（シェル側）と、排ガス流れ方向を軸として蛇行形状の水の流通する水流通流路が設けられており、熱交換器１１３の上部から下部に向かって排ガスが流れ、逆に下部から上部に向かって循環配管１１７の水が流れるようになっており、いわゆる対向流となっている。
【００４２】
そして、熱交換器１１３から貯湯タンク１１８へと戻る復路１１７ｂには、熱交換器１１３の出口水温を測定する出口水温センサ１１５が配置されており、その出口水温センサ１１５の温度により、制御装置１１４が循環ポンプ１１６の作動を出口水温が設定温度Ｔ０となるように制御する。そして、熱交換器１１３で熱交換された後の排ガス（以後、熱交換後排ガスという場合がある）は、排気管を通じて排気される。
【００４３】
ところで、水蒸気改質を採用する燃料電池装置においては、起動処理時や停止処理時に、大量の水蒸気が含まれた排ガスが燃料電池装置の外部に排気され、外気温により急激に排ガスが冷却された場合に、水蒸気が白煙化する場合がある。この現象について、以下に説明する。なお、燃料電池１０１と改質器１０４は、同一の収納容器（モジュール）内に収納されている燃料電池装置（ユニット）を用いて説明する。
【００４４】
燃料電池装置（ユニット）の起動処理時は、原燃料（被改質ガス）が燃料供給手段１０２を通じて改質器１０４に供給され、改質器１０４にて部分酸化が行われて生成された水素ガスが燃料電池１０１に供給される。あわせて、酸素含有ガス供給手段１０３より酸素含有ガス（主に空気である）が燃料電池１０１に供給される。そして燃料電池１０１に供給された水素ガスと酸素含有ガスとが燃焼し、モジュール内に収納される燃料電池１０１や改質器１０４を加熱する。この際生じる排ガスには水蒸気が含まれていない、もしくは含まれていても微量であるため、燃料電池装置の外部に排気された場合に白煙化を生じることは殆どない。なお、ここで生じる排ガスは温度が低いため、循環ポンプ１１６は停止している。
【００４５】
その後、改質器１０４が加熱されて一定温度に達すると、部分酸化改質から水蒸気改質に切り替えるよう制御装置１１４により制御される。そして、水蒸気改質が開始されると、モジュールから排気される排ガス中には水蒸気が大量に含まれることとなる。それゆえ、この排ガスが外気温により冷却されると、排ガスの白煙化を生じる場合がある。
【００４６】
一方、排ガスと熱交換する熱交換器１１３の出口水温が所定温度となると、出口水温が設定温度Ｔ０となるように、循環ポンプ１１６が作動し、定常運転が行われる。この際、熱交換器１１３内を流通する排ガスと、循環配管１１７を流れる水とで熱交換されるため、排ガスの温度が下がり、排ガス中に含まれる水蒸気が凝縮水として生じることとなり、それに伴い、排ガス中の水蒸気量が減少する。したがって、定常運転時においては、燃料電池装置の外部に排気された排ガスが白煙化を生じることは少なくなる。
【００４７】
また、停止処理工程においては、燃料ガス供給装置１０３からの原燃料（被改質ガス）供給量、水ポンプ１１１からの水蒸気量、酸素含有ガス供給手段１０３からの酸素含有ガス供給量を次第に減少させ、例えばモジュール内の温度が、約３００℃を下回ると、原燃料（被改質ガス）、酸素含有ガス、水蒸気供給を停止し、代わりに窒素等の不活性ガスでモジュール内をパージし、燃料電池１０１を停止する。
【００４８】
この場合、燃料電池１０１より排気される排ガスの温度が低下し、熱交換器１１３の出口水温が下がる。それに伴い、循環ポンプ１１６の作動が停止する。それゆえ、燃料電池１０１より排気される排ガスは、熱交換されることなく、燃料電池装置（ユニット）の外部に排気される。この際、燃料電池１０１より排気される排ガス中は、モジュール内の水分等を含むため、この排ガスが外気温により冷却されると、排ガスの白煙化を生じる場合がある。
【００４９】
ところで、排気された排ガスが白煙化した場合であっても、人体に対する影響は殆どないものの、白煙状の気体が排気されている状態を観察した燃料電池装置の使用者等にとっては、あたかも有害ガスが放出されているような印象を与えるおそれがある。それゆえ、排気される排ガスの白煙化を抑制することが好ましい。
【００５０】
ここで、本発明の燃料電池装置（図１で示す発電ユニットに相当）を用いて、本発明を詳細に説明する。
【００５１】
図２は、本発明の燃料電池装置１を概略的に示した概略図である。なお、以降の図において、同一の部材については同一の番号を付するものとする。なお、図中において破線は、後述する制御装置に伝送される主な信号経路、または制御部より伝送される主な信号経路を示している。また、破線矢印は燃料電池モジュールの発電により生じる排ガスの流れを示している。
【００５２】
図２において、燃料電池装置２１は、外装ケース２と外装ケース２の内部に設けられた仕切部５とにより、複数の燃料電池セルおよび改質器を収納してなる燃料電池モジュール３（以下、モジュールと略す）が配置されたモジュール収納室４と、燃料電池の発電により生じる排ガス（排熱）と水とで熱交換を行うための熱交換器７および熱交換済み排ガスを外装ケース２の外部に排気するための排気管８とを具備する補機収納室６とが上下に区画して形成されている。なお、図２は断面図であるため、モジュール３を便宜的に斜線で示しており、以降の図面においても同様である。また、図２は燃料電池装置２１を概略的に示したものであり、モジュール３に水を供給するための水供給手段や、天然ガスや灯油等の原燃料（被改質ガス）をモジュール３に供給する燃料供給手段等の記載は省略しており、以降の図において同様である。
【００５３】
ところで、燃料電池の発電においては、発電により生じる輻射熱により、燃料電池を収納する外装ケース２（モジュール収納室４）内部の温度が上昇する。ここで、特にモジュール３に収納される燃料電池セルが、高温で発電を行なう固体酸化物形燃料電池セルの場合、モジュール３の発電により生じる輻射熱が高温となるため、モジュール収納室４内の温度が高温となり、外装ケース２の温度も上昇することとなる。
【００５４】
それゆえ、燃料電池装置２１の安全性の観点から、モジュール４収納室内の温度を下げることが好ましく、図２においては外装ケース２に、モジュール収納室４内の空気を換気して排気するための換気ファン９が設けられている。なお、図２には示していないが、モジュール収納室４内の空気を換気するにあたり、モジュール収納室４を構成する外装ケース２に、外気取入口を設けることが好ましい。
【００５５】
なお、換気ファン９の作動にあたっては、例えばモジュール収納室４内やモジュール収納室４を構成する外装ケース２に温度センサ１２を配置し、その温度センサ１２が測定する温度にあわせて、換気ファン９の作動を制御することができ、例えば温度センサ１２がモジュール収納室４を構成する外装ケース２の温度が６０℃よりも低くなるよう、換気ファン９を制御することが好ましい。
【００５６】
すなわち、温度センサ１２がモジュール収納室４内もしくはモジュール収納室を構成する外装ケース２の温度を監視し、制御装置１１に温度情報を伝送する。制御装置１１は、温度センサ１２からの情報に基づき、モジュール収納室内４またはモジュール収納室を構成する外装ケース２の温度が一定の範囲となるように、換気ファン９を作動させる。それにより、モジュール収納室４内や外装ケース２の温度を、一定の範囲とすることができる。なお、それ以外にも、換気ファン９の作動を適宜設定することができ、その一例は後述する。
【００５７】
ところで、図２に示す燃料電池装置２１においては、モジュール３の発電により生じた排ガス（排熱）を有効利用すべく、補機収納室６内に、排ガスと水とで熱交換するための熱交換器７と熱交換済み排ガスを排気するための排気管８とが配置されているが、水蒸気改質により改質された燃料が燃料電池セルに供給されるモジュール３の場合、モジュール３の起動処理時や停止処理時に、モジュール３より排気される排ガスが、外気温により急激に冷却された場合に、水蒸気が白煙化する場合があり、特に冬期のような外気温が低い時期において見られる場合が多くなる。
【００５８】
ここで、図２においては、換気ファン９により排気されるモジュール収納室４内の空気（以下、換気空気という）を、排気管８に流通させるための換気管１０を有しており、モジュール３の起動処理時や停止処理時において換気ファン９を作動させ、換気ファン９により排気される換気空気を、換気管１０を通じて排気管８に供給することができる。すなわち、この場合においては、燃料電池装置の起動処理や停止処理の情報が制御装置１１に伝送されると、制御装置１１は換気ファン９を作動させるよう制御する。その際、換気ファン９は起動処理において排気される排気ガスを希釈できれば、その作動において得に制限はないが、例えば最大能力で作動させることもできる。
【００５９】
そして、排気管８に供給される換気空気と、熱交換器７を流通して排気管８に流れる排ガスとを十分に混合することにより、排ガス中の水蒸気濃度を希釈（低下）することができ、換気空気と混合した排ガスを、排気管８の排気口より排気する場合に、排ガスが白煙化することを抑制できる。ちなみに、排ガス中に例えばＣＯ等のガスが含まれる場合には、その濃度も希釈することができる。
【００６０】
また、あわせて排ガスと換気空気を燃料電池装置２１内で混合した後に燃料電池装置２１の外部に排気することから、排ガスや換気空気が燃料電池（モジュール３）内に逆流することを抑制できる。また排ガスと換気空気を混合して排気することにより、排気管８より排気される排ガス量を増やすことができることから、たとえば燃料電池装置２１の外部が強風の場合であっても、その強風が排気管８に逆流することを抑制でき、あわせて排ガスがモジュール３の内部に逆流することを抑制できる。なお、燃料電池装置２１の外部の風の強さに合わせて、換気ファン９の作動を調整することも可能である。
【００６１】
なお、本発明においては、上記熱交換器７や排気管８等の補機類を補機収納室６内に設けている。ここで、モジュール３を稼動するための補機類等をモジュール３と同じ室内（モジュール収納室４内）に配置すると、モジュール３の輻射熱により故障等を生じる場合がある。それゆえ、本発明においては、補機類等はモジュール収納室４と仕切部５により区画した補機収納室６に収納している。それにより、補機類等が故障することを抑制できる。
【００６２】
また換気ファン９からの換気空気が、モジュール３や熱交換器７内に逆流することを抑制すべく、例えば換気管１０と排気管８の接続部における換気管１０の断面積を、排気管８の排気口の断面積よりも小さくすることができる。それにより、換気空気が排気管８を通じて燃料電池装置２１の外部に排気されやすくなり、排ガスや換気空気がモジュール３や熱交換器７内に逆流することを抑制（防止）できる。
【００６３】
図３は、モジュール収納室４と補機収納室６とを区画する仕切部５に換気ファン９を設けた燃料電池装置３１の一例を示す。
【００６４】
換気ファン９を仕切部５に設けることにより、換気ファン９と排気管８とを接続する換気管１３を外装ケース２内に設けることができる。それにより、外装ケース２が大型化することを抑制できる（すなわち、燃料電池装置３１を小型化することができる）。そして、換気ファン９にて排気される換気空気と、モジュール３の起動処理時や停止処理時に排気される排気ガスとを混合して排気することができることから、排ガス中の水蒸気濃度を希釈（低下）することができ、換気空気と混合した排ガスを、排気管８の排気口より排気する場合に、排ガスが白煙化することを抑制できる。
【００６５】
また、あわせて排ガスと換気空気を燃料電池装置３１内で混合した後に燃料電池装置３１の外部に排気することから、排ガスや換気空気が燃料電池（モジュール３）内に逆流することを抑制できる。また排ガスと換気空気を混合して排気することにより、排気管８より排気される排ガス量を増やすことができることから、例えば燃料電池装置３１の外部が強風の場合であっても、その強風が排気管８に逆流することを抑制でき、あわせて排ガスがモジュール３の内部に逆流することを抑制できる。
【００６６】
図４は、換気管１３の排気管８側先端部が、排気管８の内部に位置するとともに、排気管８の排気口１５に向けて屈曲している（図３では屈曲部１４として示す）燃料電池装置４１の例を示す。
【００６７】
換気管１３は排気管８に接続されるが、ここで換気ファン９の作動（換気ファン９の回転数）が大きい場合に、換気管１３を流通する換気空気量が多いことがあり、その場合に排気管８に供給された換気空気やモジュール３の発電により生じる排ガスが熱交換器７やモジュール３に逆流するおそれがある。また、燃料電池装置４１の外部の風が強風の場合に、同様に排気管８に供給された換気空気やモジュール３の発電により生じる排ガスが熱交換器７やモジュール３に逆流するおそれがある。
【００６８】
それゆえ、換気管１３の排気管８側先端部を排気管８の内部に位置するとともに、先端部を排気口１５に向けて屈曲させることにより、排気管８に供給された換気空気は排気口１５に向けて流れることとなる。それゆえ、換気空気やモジュール３の発電により生じる排ガスが熱交換器７やモジュール３に逆流することをより効果的に抑制（防止）できる。それにより、燃料電池装置４１が緊急停止することを抑制でき、かつ換気空気と混合した排ガス（希釈された排ガス）を排気口１５より排気できることから、排ガスが白煙化することを抑制できる。
【００６９】
図５は、排気管８の排気口１６を外装ケース２の外側に突出した形状とし、その排気口１６に外装ケース２の外部から入り込む風の強弱に応じて排気管８を開閉する排気口ダンパー１７を設けた燃料電池装置５１の一例を示す。
【００７０】
上述したように、モジュール３の内部に、モジュール３の発電により生じる排ガスや換気空気、さらには燃料電池装置５１の外部の空気が逆流すると、燃料電池装置５１が緊急停止する場合がある。それゆえ、モジュール３内に、排ガスや換気空気等が逆流することを有効に抑制できるとともに、排ガスを燃料電池装置５１の外部に排気できることが好ましい。
【００７１】
図５においては、排気口１６を外装ケース２の外部に突出する形状とするとともに、排気口１６に排気口ダンパー１７を設けたことにより、排気口ダンパー１７が、燃料電池装置５１の外部の風が強風の場合に、排気管８を閉じるように動く。それにより、排気管８に供給された換気空気やモジュール３の発電により生じる排ガスが熱交換器７やモジュール３に逆流することをより効果的に抑制（防止）できる。
【００７２】
なお、その際、排気口ダンパー１７の動きと連動して、換気ファン９の作動を制御装置１１により制御することもでき、例えば、排気口ダンパー１７が排気管８を閉じる場合に、換気ファン９の作動を小さくする（もしくは停止する）ことができ、排気口ダンパー１７が開いている場合に、換気ファンの作動を大きくすることができる。それにより、換気空気や排気ガスがモジュール３の内部に逆流することを抑制できる。
【００７３】
また、排ガスを強制的に排気すべく、排気口ダンパー１７が排気管８を閉じないよう、制御装置１１により換気ファン９の作動（換気ファン９の回転数）を大きく（最大に）することもできる。
【００７４】
なお、換気口ダンパー１７が閉じるたびに、換気ファン９の作動を調整した場合、換気ファン９に大きな負荷がかかる場合があり、換気ファン９の耐久性が低下する場合があるため、例えば、一定時間内に排気口ダンパー１７が閉じた時間や回数により換気ファン９の作動を調整することもできる。
【００７５】
図６においては、排気口１８を外装ケース２の外部に突出する形状とするとともに、排気管８に、排気口１８より入り込む風を検知する逆風検知センサ１９を設けた燃料電池装置６１の一例を示す。
【００７６】
上述したように、モジュール３の内部に、モジュール３の発電により生じる排ガスや換気空気、さらには燃料電池装置６１の外部の空気が逆流した場合に、燃料電池装置６１が緊急停止する場合がある。それゆえ、モジュール３内に、排ガスや換気空気等が逆流することを有効に抑制できるとともに、排ガスを燃料電池装置６１の外部に排気できることが好ましい。
【００７７】
図６においては、排気口１８を外装ケース２の外部に突出する形状とするとともに、排気管８に逆風検知センサ１９を設けたことにより、逆風検知センサ１９が、外装ケース２の外部の風が排気管８に入り込んだ場合に、制御装置１１が換気ファン９の作動（換気ファン９の回転数）を高め、換気空気と混合した排ガスの量を増加させることにより、強制的に排気管８より排気するよう制御することができる。すなわち、制御装置１１は、温度センサ１２と逆風検知センサ１９の情報に基づき、逆風が排気口１８より入り込まないよう、換気ファン９の作動を制御する。それにより、燃料電池装置６１の外部より入り込む風がモジュール３内に入り込むことを抑制（防止）できる。
【００７８】
また逆風検知センサ１９は、燃料電池装置６１の外部の風が排気管８内に入り込むことを有効に抑制すべく、排気口１８の近傍に配置することが好ましい。
【００７９】
それにより、排ガスや換気空気等が逆流することを有効に抑制できることから、燃料電池装置６１が緊急停止することを抑制でき、かつ換気空気と混合した排ガスを排気口より排気できることから、排ガスが白煙化することを抑制できる燃料電池装置６１とすることができる。
【００８０】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。
【００８１】
例えば、換気ファン９により排気する換気空気の一部を、モジュール３内に供給するようにしても良い。それにより、モジュール収納室４内の温められた空気をモジュール３に供給することにより、より効率よく燃料電池の発電を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の燃料電池装置を具備する燃料電池ユニットの構成図である。
【図２】本発明の燃料電池装置の概念図である。
【図３】換気ファンを外装ケースの内部に配置した、本発明の燃料電池装置の他の一例を示す概念図である。
【図４】換気管の排気側先端部を排気管の内部に配置するとともに屈曲させた、本発明の燃料電池装置のさらに他の一例を示す概念図である。
【図５】排気管の排気口に排気口ダンパーを設けた、本発明の燃料電池装置のさらに他の一例を示す概念図である。
【図６】排気管に逆風検知センサを設けた、本発明の燃料電池装置のさらに他の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００８３】
２：外装ケース
３：燃料電池モジュール
４：燃料電池モジュール収納室
５：仕切部
６：補機収納室
７：熱交換器
８：排気管
９：換気ファン
１０、１３：換気管
１１：制御装置
１２：温度センサ
１４：屈曲部
１５、１６、１８：排気口
１７：排気口ダンパー
１９：逆風検知センサ
２１、３１、４１、５１、６１：燃料電池装置
【図１】
2008243591.tif 000003
【図２】
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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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