(57)【要約】【課題】燃料電池モジュールを確実に支持固定できる燃料電池装置を提供する。【解決手段】天板２ａ及び側板２ｂ並びに底板２ｃからなる外装容器２の内部が仕切板７により上下に仕切られ、天板２ａと仕切板７とにより規定された外装容器２内の上部の空間が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とされ、仕切板７と底板２ｃとにより規定された外装容器２内の下部の空間が燃料電池モジュール３を稼働するための補器が収納された補器収納室６とされ、燃料電池モジュール３が仕切板７に支持固定されている燃料電池装置であって、補器収納室６には、外装容器２の側板２ｂ及び底板２ｃが固定された下側支柱８ａが設けられており、該下側支柱８ａに前記仕切板７が固定されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも天板及び側板からなる外装容器の内部が仕切部材により上下に仕切られて２つの空間を形成してなり、前記外装容器内の上部の空間が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され、前記外装容器内の下部の空間が前記燃料電池モジュールを稼働するための補器が収納された補器収納室とされ、前記燃料電池モジュールが前記仕切部材に設けられている燃料電池装置であって、前記補器収納室には、前記外装容器の側板が固定された下側支柱が設けられており、該下側支柱に前記仕切部材が支持固定されていることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
前記仕切部材が前記下側支柱に載置されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記燃料電池モジュール収納室には上側支柱が設けられており、該上側支柱には前記外装容器の側板が固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記上側支柱の下部は、前記下側支柱の上部に連結されていることを特徴とする請求項１乃至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、外装容器の内部が仕切部材により上下に仕切られ、外装容器内の上部の空間が燃料電池モジュール収納室とされ、外装容器内の下部の空間が補器収納室とされてい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（モジュール）と、この燃料電池を稼動するための補器とを外装容器に収納してなる燃料電池装置が種々提案されている。
【０００３】
従来の燃料電池装置は、天板及び側板並びに底板からなる外装容器の内部が仕切板により上下に仕切られ、天板と仕切板とにより規定された外装容器内の上部の空間が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され、仕切板と底板とにより規定された外装容器内の下部の空間が燃料電池モジュールを稼働するための補器が収納された補器収納室とされている。
【０００４】
このような燃料電池装置では、４本の支柱が立設され、これらの支柱が連結されて枠体が形成され、この枠体に外装容器が固定されていた（例えば、特許文献１、２参照）。そして、支柱は、外装容器固定を容易に行うべく、一般に外装容器内に高さ方向全長にわたって延びた一体物が用いられている。
【特許文献１】特開２００１−１８５１８０号公報
【特許文献２】特開２００３−２９７４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような燃料電池装置では、例えば、燃料電池モジュール部分が最も重量が大きい部分であるが、このような大重量の燃料電池モジュールを支柱に固定しないといけないため、例えば、一対の支柱間に支持部材を掛け渡し、この支持部材に燃料電池モジュールを固定する必要があり、燃料電池モジュールの固定に不安が残るという問題があった。特に、固体酸化物形燃料電池は、殆どの構成材料がセラミックス等の無機材料からなるため、重量が大きく、例えば、１ｋＷ級の燃料電池モジュールは４０ｋｇと非常に重いため、支柱に確実に支持固定することが要求されていた。
【０００６】
本発明は、燃料電池モジュールを確実に支持固定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】
【０００７】
本発明の燃料電池装置は、少なくとも天板及び側板からなる外装容器の内部が仕切部材により上下に仕切られて２つの空間を形成してなり、前記外装容器内の上部の空間が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され、前記外装容器内の下部の空間が前記燃料電池モジュールを稼働するための補器が収納された補器収納室とされ、前記燃料電池モジュールが前記仕切部材に設けられている燃料電池装置であって、前記補器収納室には、前記外装容器の側板が固定された下側支柱が設けられており、該下側支柱に前記仕切部材が支持固定されていることを特徴とする。
【０００８】
このような燃料電池装置では、大重量の燃料電池モジュールを下側支柱にて支持固定することができ、燃料電池モジュールを安定して確実に支持固定できる。また、外装容器内に、燃料電池モジュール収納室から補器収納室まで連続した一本の支柱を設けた従来の燃料電池装置では、燃料電池モジュールを支柱に固定することが困難であり、また、補器を支柱間の下部に収納する際には、上部の燃料電池モジュールを組み付けることができず、一方、上部に燃料電池モジュールを組み付ける際には、下部に補器を収納することができず、作業性が悪い。本願発明では、燃料電池モジュールを仕切部材に設ける工程と、補器収納室内に補器を収納設置する工程を同時並行して行い、最後に、燃料電池モジュールが設けられた仕切部材を下側支柱に固定し、下側支柱に外装容器の側板を固定することにより、燃料電池装置を容易に効率良く組み立てることも可能となる。
【０００９】
また、本発明の燃料電池装置は、前記仕切部材が前記下側支柱に載置されていることを特徴とする。このような燃料電池装置では、燃料電池モジュールが設けられた仕切部材が、下側支柱に載置されているため、燃料電池モジュールを下側支柱に容易にかつ確実に支持固定することができる。
【００１０】
さらに、本発明の燃料電池装置は、燃料電池モジュール収納室には、前記外装容器の側板が固定された上側支柱が設けられていることを特徴とする。このような燃料電池装置では、外装容器の上部を、上側支柱にて固定することができる。
【００１１】
また、本発明の燃料電池装置は、前記上側支柱の下部は、前記下側支柱の上部に連結されていることを特徴とする。このような燃料電池装置では、下側支柱と上側支柱が連結され、一本の支柱とされており、外装容器の支持固定を確実に行うことができる。
【００１２】
本発明の燃料電池装置では、燃料電池モジュールは、固体酸化物形燃料電池を用いる場合に特に効果的に用いることができる。固体酸化物形燃料電池は、主にセラミック材料から構成されるため、重量が大きいため、本発明を効果的に用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の燃料電池装置は、大重量の燃料電池モジュールを下側支柱にて支持固定することができ、燃料電池モジュールを安定して確実に支持固定できる。また、本発明の燃料電池装置は、燃料電池モジュールを仕切部材に設ける工程と、補器収納室内に補器を収納設置する工程を同時並行して行い、最後に、燃料電池モジュールが設けられた仕切部材を下側支柱に固定し、下側支柱に外装容器の側板を固定することにより、燃料電池装置を容易に効率良く組み立てることも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、燃料電池システムの構成図の一例を示したものであり、図１に示す燃料電池システムは、発電ユニット、燃料電池の排ガスと水とでの熱交換した湯水を貯湯する貯湯ユニット、各ユニット間を水が循環するための循環配管から構成されている。
【００１５】
そして、図１において発電ユニットは、酸素含有ガス（空気）を供給する空気供給手段１０３と、原燃料供給手段１０２から供給される原燃料と水供給手段Ｘ（水供給管１０５、給水弁１０６、活性炭フィルタ装置１０７、ＲＯ膜装置１０８、イオン交換樹脂装置１０９、水タンク１１０、水ポンプ１１１を具備する）より供給される水（水蒸気を含む）とで水蒸気改質を行なう改質器１０４とを具備し、燃料電池１０１に空気と改質器１０４にて改質された燃料（改質ガス等）とが供給されて、燃料電池１０１の発電が行なわれる。
【００１６】
そして、燃料電池１０１の発電により生じた排ガスは、その排ガスの熱を有効活用すべく、燃料電池１０１の温度を高めるもしくは維持するために使用された後、熱交換器１１３を流通（循環）する水とでの熱交換された後、排気される。そして熱交換された水（湯水）は、循環配管１１７を循環して貯湯タンク１１８に貯湯される。
【００１７】
ここで、循環配管１１７には、熱交換後の温度を測定する為の温度センサ１１５、水を循環するための循環ポンプ１１６が設けられており、これらが制御装置１１４にて制御される。なお、燃料電池１０１で発電された電力は、パワーコンディショナ１１２にて交流電力に変換された後、外部負荷に供給される。
【００１８】
また図１において、破線は制御装置１１４に伝送される主な信号、または制御装置１１４より伝送される主な信号を示しており、矢印は、酸素含有ガス、燃料、水、排ガス等の流れ方向を示している。
【００１９】
ここで発電ユニットを構成する各部材を、外装容器内に収納することにより燃料電池装置が構成される。以降、本発明の燃料電池装置について説明する。
【００２０】
図２は、本発明の燃料電池装置を概略的に示した概略図であり、図３はその分解斜視図である。なお図３においては一部部材を省略して示している。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。
【００２１】
図２において、燃料電池装置は、外装容器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（以下、モジュールと略す）が配置された燃料電池モジュール収納室４（以下、モジュール収納室と略す）と、その下方にモジュール３に空気（酸素含有ガス）を供給手段であるブロワ（送風機）等の補器１２を配置する補器収納室６とを有し、これらモジュール収納室４と補器収納室６とが、外装容器２に配置された仕切板（仕切部材）７により上下に区画されている。外装容器２は、天板２ａ及び側板２ｂ並びに底板２ｃからなり、直方体形状とされている。
【００２２】
補器１２とは、燃料電池モジュールを稼働するためのもので、例えば、空気供給手段１０３と、原燃料供給手段１０２と、水供給手段Ｘ（水供給管１０５、給水弁１０６、活性炭フィルタ装置１０７、ＲＯ膜装置１０８、イオン交換樹脂装置１０９、水タンク１１０、水ポンプ１１１）等を具備する。
【００２３】
なお、仕切板７はモジュール収納室４と補器収納室６とを区画していればよく、仕切板７に孔が形成されていても良い。
【００２４】
また、図２において外装容器２の強度を高めるべく、外装容器２の高さ方向には中空の支柱８が設けられている。この支柱８は、下側支柱８ａと上側支柱８ｂとからなり、図３に示すように、支柱８は外装容器２の各隅に計４本設けられている。尚、図３では、支柱８は外装容器２の各隅に計４本設けた例を示しているが、外装容器２の大きさや重量等にあわせて適宜本数を増減することができる。
【００２５】
下側支柱８ａは補器収納室６に設けられており、下側支柱８ａの側面には、補器収納室６における外装容器２の側板２ｂ及び底板２ｃが固定され、下側支柱８ａには、燃料電池モジュール３が固定された仕切板７が載置され、支持固定されている。
【００２６】
また、上側支柱８ｂはモジュール収納室４に設けられており、上側支柱８ｂの側面には、モジュール収納室４における外装容器２の側板２ｂ及び天板２ａが固定され、上側支柱８ｂの下端部は、下側支柱８ａの上端部に固定されている。
【００２７】
即ち、図４（ｃ）に示すように、下側支柱８ａの上端部は縮径され、仕切板７から突出しており、この突出部８ａ１が、上側支柱８ｂの下端部８ｂ１に挿入し、この状態で下側支柱８ａの突出部８ａ１と、上側支柱８ｂの下端部８ｂ１がボルト等で固定され、これにより、上側支柱８ｂの下部８ｂ１は、下側支柱８ａの突出部８ａ１に連結されている。
【００２８】
仕切板７の４隅には、下側支柱８ａの突出部８ａ１が挿通可能な孔７ａが形成されており、仕切板７の孔７ａを突出部８ａ１が挿通し、その肩部に支持板７が係合することにより、仕切板７が下側支柱８ａに載置され、仕切板７が下側支柱８ａに支持固定されている。
【００２９】
このような燃料電池装置は、図５に示すように、モジュール３を仕切板７に固定する工程と、補器収納室６内に補器を収納設置する工程とを同時並行して行い、最後に、モジュール３が固定された仕切板７を下側支柱８ａに支持固定し、下側支柱８ａに外装容器２の側板２ｂを固定することにより作製することができる。
【００３０】
即ち、先ず、補器収納室６を構成する部分と、モジュール収納室４を構成する部分を別個に作製する。補器収納室６を構成する部分は、底板２ｃが下側支柱８ａに固定されたものに、各種水ポンプ、ブロワ等の補器をセットすることにより作製できる。一方、モジュール収納室４を構成する部分は、仕切板７にモジュール３を載置し、固定することにより作製できる。そして、図５に示すように、下側支柱８ａの突出部８ａ１が仕切板７の孔７ａを挿通するように、補器収納室６を構成する部分上にモジュール収納室４を構成する部分を載置する。この後、上側支柱８ｂの下端部８ｂ１を下側支柱８ａの突出部８ａ１に嵌め込み、ボルト等で固定する。この後、外装容器２の天板２ａ、側板２ｂを上側支柱８ｂと下側支柱８ａの側面に固定することにより、燃料電池装置を容易に効率良く作製することができる。
【００３１】
以上のように構成された燃料電池装置では、重いモジュール３を下側支柱８ａにて支持固定することができ、燃料電池モジュール３を安定して確実に固定できる。特に、固体酸化物形燃料電池は、主にセラミック材料から構成されるため重量が大きいため、本発明を効果的に用いることができる。特に、モジュール３が固定された仕切板７が、下側支柱８ａの肩部に載置されているため、モジュール３を下側支柱８ａに容易にかつ確実に支持固定することができる。
【００３２】
また、本発明では、上記したように、モジュール３を仕切板７に設ける工程と、補器収納室６内に補器１２を収納する工程を同時並行して行い、最後に、モジュール３が固定された仕切板７を下側支柱８ａに支持固定し、下側支柱８ａに外装容器２の側板２ｂを固定することにより、燃料電池装置を容易に効率良く組み立てることができる。
【００３３】
さらに、本発明では、上側支柱８ｂの下部は、下側支柱８ａの突出部に連結され、一本の支柱とされているため、外装容器２の支持固定を確実に行うことができる。
【００３４】
尚、上記形態では、上側支柱８ｂを有する燃料電池装置について説明したが、本発明では、図６に示すように、上側支柱を用いない場合であっても、モジュール３を下側支柱８ａに容易にかつ確実に支持固定することができる。
【００３５】
また、下側支柱８ａに設けられた例えば凹形状のレールと、仕切板７に設けられた凸形状のレールとからなる移動手段を設け、大重量のモジュール３が固定された仕切板７を下側支柱８ａに設けられたレールに沿って移動させて、燃料電池装置を組み立てることができ、これによりさらに燃料電池装置の組み立てが容易となる。
【００３６】
さらに、上記形態では、仕切板７を仕切部材として用い、一枚の仕切板７にモジュール３を固定した形態について説明したが、本発明では、仕切部材として開口部を有する板状のものから構成されていても良く、複数の部材から仕切部材を構成しても良く、さらに、モジュールを、このモジュール支持するＬ型鋼のような支持部材を介して仕切部材に設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】発電ユニット、貯湯ユニットおよび循環配管から構成される燃料電池システムの一例を示す構成図である。
【図２】本発明の燃料電池装置の一例を示す概略図である。
【図３】図２に示す本発明の燃料電池装置の分解斜視図である。
【図４】（ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）は上側支柱と下側支柱の連結部分の断面図である。
【図５】本発明の燃料電池装置の組み立て工程図である。
【図６】上側支柱を具備しない形態の燃料電池装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
２：外装容器
２ａ：天板
２ｂ：側板
２ｃ：底板
３：燃料電池モジュール
４：燃料電池モジュール収納室
６：補器収納室
７：仕切板（仕切部材）
８：支柱
８ａ：下側支柱
８ｂ：上側支柱
１２：補器
【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５】
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【図６】
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