(57)【要約】    【課題】  本発明は、常時換気しなくても万一の可燃性ガス漏れ時に対してシステムの安全性を維持できるとともに、熱回収効率を向上させた定置用燃料電池発電システムを提供することを目的としている。    【解決手段】  本発明は、電気制御手段と電力変換手段とを1つの電気品筐体若しくは隔離域に収納した電気制御部と、改質手段と、発電手段と、熱回収手段とを本体筐体に収納し、前記電気制御部に外気に連通した電気制御部吸気口を設け、掛かる電気制御部の、本体筐体内部側の面に電気制御部排気口を設け、係る電気制御部排気口の前面または上面または近傍に、改質手段用空気吸入口若しくは発電手段用空気吸入口を配置したことを特徴としている。【選択図】  図１
2005085642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気制御手段と電力変換手段とを１つの電気品筐体若しくは隔離域に収納した電気制御部と、燃料を改質して水素を生成させる改質手段と、水素と空気中の酸素とを反応させて発電する発電手段とを本体筐体に収納してなる燃料電池発電システムにおいて、
前記電気制御部に、外気と連通した電気制御部吸気口と前記本体筐体内部側に連通する電気制御部排気口とを備え、
前記電気制御部排気口の近傍に、前記改質手段又は前記発電手段に空気を吸入する空気吸入口を配置したことを特徴とする燃料電池発電システム。
【請求項２】
定置用燃料電池発電システムにおいて、電気制御手段と電力変換手段とを１つの電気品筐体若しくは隔離域に収納した電気制御部と、燃料を改質して水素を生成させる改質手段と、水素と空気中の酸素とを反応させて発電する発電手段と、熱回収手段とを本体筐体に収納し、前記電気制御部に外気に連通した電気制御部吸気口を設け、掛かる電気制御部の、本体筐体内部側の面に電気制御部排気口を設け、係る電気制御部排気口の前面または上面または近傍に、改質手段用空気吸入口若しくは発電手段用空気吸入口を配置したことを特徴とする定置用燃料電池発電システム。
【請求項３】
電気制御手段と電力変換手段とを１つの電気品筐体若しくは隔離域に収納した電気制御部と、燃料を改質して水素を生成させる改質手段と、水素と空気中の酸素とを反応させて発電する発電手段と、熱回収手段とを本体筐体に収納し、前記電気制御部に外気に連通した電気制御部吸気口を設け、本体筐体内部で前記電気制御部の近傍に改質手段用空気吸入口若しくは発電手段用空気吸入口を設け、システムの発電中に前記電気制御部の内部よりも本体筐体内部側の電気制御部周囲の方が低圧になるようにしたことを特徴とする定置用燃料電池発電システム。
【請求項４】
電気制御部吸気口に、吸気方向に通風するように動作するファンを設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定置用燃料電池発電システム。
【請求項５】
電気制御部吸気口を、本体筐体の床面に設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定置用燃料電池発電システム。
【請求項６】
電気制御部吸気口を電気制御部の放熱器の下方側に設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の定置用燃料電池発電システム。
【請求項７】
電気制御部を防爆構造にしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の定置用燃料電池発電システム。
【請求項８】
電気制御部吸気口に、吸気方向に通風するように動作するファンを設けるとともに、本体筐体内部に可燃性ガス検知手段を設け、係る可燃性ガス検知手段の検知信号により、前記ファンの風量を増減させるように制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の定置用燃料電池発電システム。
【請求項９】
本体筐体内部で空気温度が高い位置に改質手段用空気吸入口若しくは発電手段用空気吸入口を配置したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の定置用燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定置用燃料電池発電システムに係り、主に住宅などの屋外に設置される燃料電池発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、定置用燃料電池システムでは、特許文献１に示されるように可燃性ガスが漏洩した場合の安全性の確保のため、可燃性ガスの検知器を設けて監視したり、システム本体の筐体内部若しくはシステム本体の筐体内の可燃性ガスを扱うエリアを外気より負圧にして、万一可燃性ガスが漏洩しても、排気部以外から外部に漏洩しないようにしていた。
【０００３】
また、特許文献２には、燃料電池本体や改質器に空気を供給するブロアへと空気を導く空気吸入口を筐体の上部に開口して設置することによって、筐体の上部に滞留する温度の高い空気を吸入できる燃料電池発電システムが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平7-263008号公報
【特許文献２】特開2003-208915号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来の技術で、可燃性ガスの検知器を設けて監視する方法は、検知器の取付け位置によって実質的な検出レベルが変動する恐れがあり、また経時変化により検出レベルが変動する恐れがある。また、システム本体の筐体内部若しくはシステム本体の筐体内の可燃性ガスを扱うエリアを外気より負圧にして、万一可燃性ガスが漏洩しても、所定の排気部以外から外部に漏洩しないようにする方法は安全性の確保に対して適切な方法であるが、この負圧の条件を維持するためには常時換気ファンを回していなければならず、常時連続で運転するシステムには適するが、毎日運転停止を繰り返す方式のシステムでは、発電していないときにも換気ファンを運転する必要がある。また、常時換気する場合、改質手段や発電手段の周囲が換気により冷却され、熱回収効率が低下する恐れがある。また、燃料電池発電システムの内部の着火源に対する対応は十分とは言えない。
【０００６】
本発明では、換気ファン等を常時運転しなくても万一の可燃性ガス漏れ時に対して、システムの安全性を維持できるとともに、熱回収効率を向上させた定置用燃料電池発電システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明では、定置用燃料電池発電システムにおいて、電気制御手段と電力変換手段とを１つの電気品筐体若しくは隔離域に収納した電気制御部と、燃料を改質して水素を生成させる改質手段と、水素と空気中の酸素とを反応させて発電する発電手段と、熱回収手段とを本体筐体に収納し、前記電気制御部に外気に連通した電気制御部吸気口を設け、掛かる電気制御部の、本体筐体内部側の面に電気制御部排気口を設け、係る電気制御部排気口の前面または上面または近傍に、改質手段用空気吸入口若しくは発電手段用空気吸入口を配置した。
【０００８】
また、電気制御手段と電力変換手段とを１つの電気品筐体若しくは隔離域に収納した電気制御部と、燃料を改質して水素を生成させる改質手段と、水素と空気中の酸素とを反応させて発電する発電手段と、熱回収手段とを本体筐体に収納し、前記電気制御部に外気に連通した電気制御部吸気口を設け、本体筐体内部で前記電気制御部の近傍に改質手段用空気吸入口若しくは発電手段用空気吸入口を設け、システムの発電中に前記電気制御部の内部よりも本体筐体内部側の電気制御部周囲の方が低圧になるようにして、本体筐体内部の空気が電気制御部の内部に流入しないようにした。
【０００９】
また、電気制御部吸気口に、吸気方向に通風するように動作するファンを設けることにより、係るファンを動作させることにより、電気制御部の内部が定置用燃料電池発電システムの本体筐体の内部よりも高圧にして、本体筐体内部の空気が電気制御部の内部に流入しないようにした。
【００１０】
また、電気制御部吸気口を、本体筐体の床面に設けることにより、強制的に吸気しなくても自然対流により、電気制御部を通過して本体筐体内部に空気を流入させられるようにしている。
【００１１】
また、電気制御部吸気口を電気制御部の放熱器の下方側に設けることにより、外気が電気制御部の放熱器の周囲を通過して本体筐体内部に流入するようにしている。
【００１２】
また、電気制御部を防爆構造にすることにより、万一漏洩した可燃性ガスが電気制御部に侵入しても、電気制御部の動作時に引火する恐れがないようにしている。
【００１３】
また、電気制御部吸気口に、吸気方向に通風するように動作するファンを設けるとともに、本体筐体内部に可燃性ガス検知手段を設け、係る可燃性ガス検知手段の検知信号により、前記ファンの風量を増減させるように制御するようにした。
【００１４】
本体筐体内部で空気温度が高い位置に改質手段用空気吸入口若しくは発電手段用空気吸入口を配置し、熱回収しやすくした。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、定置用燃料電池発電システムにおいて、万一可燃性ガスが漏洩しても電気制御部に可燃性ガスが侵入する恐れがなく、安全で効率よく熱回収できるシステムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の１実施例の定置用燃料電池発電システムのブロック構成概略図である。１は定置用燃料電池発電システムの本体筐体であり、係る定置用燃料電池発電システムの各部の制御を行う電気制御手段２、発電された直流電力を交流電力に変換して商用電源（表示せず）に系統連系して出力する電力変換手段３、電力変換手段３で発生した熱を放熱する放熱器４とは電気品筐体５に収納してあり、電気制御部６を構成している。電気制御手段２と電力変換手段３とは隔壁７により放熱器４の放熱空間８と隔離してある。本体筐体１の床面９には電気制御部吸気口１０が設けてあり、フィルタ１１を介して連通部１２により電気品筐体５の放熱器４のある放熱空間８の底面と連通している。電気品筐体５の上面の、放熱空間８の上方には電気制御部排気口１３を設けてあり、その上方には発電手段用空気吸入口１４が設けてあり、該発電手段用空気吸入口１４に内蔵されたブロワ（表示せず）により電気制御部排気口１３付近の空気を吸入するようになっている。係る発電手段用空気吸入口１４は発電用空気供給管１５により発電手段１６に配管接続されている。また、都市ガス等の燃料より水素を生成させる改質手段１７に燃焼用空気を供給するための改質手段用空気吸入口１８を電気制御部６の近傍に設けてあり、該改質手段用空気吸入口１８は燃焼用空気供給管１９で前記改質手段１７に配管接続してある。係る改質手段用空気吸入口１８にはブロワ（表示せず）が内蔵してあり、改質手段１７の動作中には前記電気制御部６の周囲の空気を吸入するように構成してある。改質手段１７には燃料を供給する燃料供給管２０が接続してあり、係る改質手段１７で生成した水素を多量含む改質ガスを発電手段１６に供給する改質ガス供給管２１は、熱回収手段２３を経由して発電手段１６に配管接続してある。発電手段１６は改質ガス中の水素と空気中の酸素とを反応させて発電する。発電手段１６での発電反応後の発電排ガス用の発電排ガス配管２３ａ、２３ｂは熱回収手段２２を経由して改質手段１７に配管接続してある。熱回収手段２２には、熱回収用給水管２４、熱水出水管２５が配管接続してある。改質手段１７には燃焼後の排気用の排気管２６が設けてあり、係る排気管２６は熱回収手段２２を経由して排気口２７に配管接続してある。前記熱回収手段２２では、熱回収用給水管２４で供給された水により、改質ガスや発電排ガス、燃焼後の排気から熱を回収して熱水を生成し、熱水出水管２５により熱水を出力する。２８ａ、２８ｂは据付座であり、これらの据付座２８ａ、２８ｂにより、本体筐体１の床面９は据付面（表示せず）から浮いている。なお、本図では、発電手段１６や改質手段１７に水分を供給する純水装置や凝縮水を排出する凝縮水排水トラップ、開閉弁等については表示を省いている。
【００１８】
係る構造の定置用燃料電池発電システムでは、発電中は発電手段用空気吸入口１４及び改質手段用空気吸入口１８により吸気されるため、本体筐体１の内部の電気制御部６の周囲は電気制御部６の内部よりも気圧が低くなり、該電気制御部６の放熱空間８が外気と連通しているため、外気が電気制御部吸気口１０、フィルタ１１を介して放熱空間８に吸入され、その空気は電気制御部排気口１３から本体筐体１の内部に流入する。このときに電気制御部６の放熱で暖められた空気が発電手段用空気吸入口１４及び改質手段用空気吸入口１８に吸入されるので、電気制御部６の放熱が容易にできるとともに、その熱を回収できる。また、電気制御部６よりも本体筐体１の内部の方が低圧になるので、万一発電中に可燃性ガスが漏れても、そのガスが電気制御部６の内部に侵入することがない。また、電気制御手段２及び電力変換手段３は電気品筐体５及び隔壁７により囲むとともに、電気制御手段２及び電力変換手段３は、それらの内部で使用している機械的接点部等をシール等により防爆品として、電気制御部６を防爆構造としており、万一定置用燃料電池発電システムが発電停止中に可燃性ガスが漏洩しても、電気制御部６の動作で可燃性ガスに着火するおそれがない。また、電気制御部吸気口１０を放熱空間８の下方の本体筐体１の床面９に設けるとともに、電気制御部排気口１３を放熱空間８の上方に設けたので、定置用燃料電池発電システムが発電を停止中には、自然対流により外気が放熱空間８を通過して本体筐体１の内部に通風するようになっている。
【実施例２】
【００１９】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図２は本発明の第２の実施例に係る定置用燃料電池システムのブロック構成概略図である。図１と同じ番号のものは、図１と同じ機能部であり、これらについては説明を省く。また、図１と同様に、発電手段１６や改質手段１７に水分を供給する純水装置や凝縮水を排出する凝縮水排水トラップ、開閉弁等については表記を省いている。１３ａ、１３ｂは電気品筐体５に設けた電気制御部排気口であり、該電気制御部排気口１３ａ、１３ｂは、電気制御手段２及び電力変換手段３の周囲に設けた放熱空間８に連通しており、電気制御部排気口１３ａは電気品筐体５の上部にあって発電手段用空気吸入口１４が近傍に設けてあり、電気制御部排気口１３ｂは電気品筐体５の側面部にあって改質手段用空気吸入口１８が近傍に設けてある。定置用燃料電池発電システムが運転中には、発電手段用空気吸入口１４及び改質手段用空気吸入口１８が吸気動作をするので、電気制御部６の内部の放熱空間８の空気は前記電気制御部排気口１３ａ及び１３ｂを通して吸引される。本実施例では電気制御部吸気口１０は本体筐体１の側面に設けてあり、電気制御部６の内部の放熱空間８と電気制御部吸気口１０とをつなぐ連通部１２の電気制御部吸気口１０の内側には吸気方向に通風するように動作するファン２９を設けてあり、定置用燃料電池発電システムが運転中はファン２９を回すことにより電気制御部６の発熱を放熱するとともに、電気制御部６の内部を本体筐体１の他の内部よりも高圧にし、万一本体筐体内部で可燃性ガスが漏洩してもそのガスが電気制御部６の内部に侵入することを防止している。本体筐体１の内部の発電手段１６の上方に可燃性ガス検知手段３０を設け、係る可燃性ガス検知手段３０の検知信号を出力する信号線３１は前記電気制御手段２に接続してある。可燃性ガス検知手段３０は、万一可燃性ガスを検知した場合は、可燃性ガスの濃度に応じた信号を信号線３１を介して出力し、電気制御部２は係る信号に応じて、可燃性ガスの濃度が予め設定した爆発する恐れの無い許容レベル未満の場合にはファン２９の回転数を増加させて、可燃性ガスが本体筐体１の内部に滞留するのを防止する。また、可燃性ガスの濃度が予め設定した許容レベル以上の場合には、直ちに定置用燃料電池発電システムの運転を停止して、異常発生を所定の手段により報知する。
【実施例３】
【００２０】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。図３は本発明の第３の実施例に係る定置用燃料電池システムのブロック構成概略図である。図２と同じ番号のものは、図２と同じ機能部であり、これらについては説明を省く。また、図２と同様に、本発明に関わらない部分については表記を省いている。図３で図２と異なる点は、発電手段用空気吸入口１４の配置のみである。本第３の実施例では、発電手段用空気吸入口１４を本体筐体1の中で最も空気温度の高い熱回収手段２２と発電手段１６との間に配置し、熱回収効率を向上させている。なお、発電手段用空気吸入口１４の配置は熱回収手段２２と発電手段１６との間に限定するものではなく、本体筐体1の中で空気温度の高い位置に配置することにより、熱回収効率を向上させることができるものである。
【００２１】
以上に示した本発明の実施例によれば、定置用燃料電池発電システムが発電運転中に万一可燃性ガスが漏洩しても、電気制御部に侵入する恐れがないので、電気制御部によって漏洩ガスが爆発するおそれがない。また、発電運転中に電気制御部の発熱を放熱した空気を吸入して利用するので、電気制御部の損失分を熱回収でき、熱効率が上がるとともに、電気制御部の放熱用ファンをなくすか、風量を減らすことができるので、使用電力を減らすことができる。また、電気制御部吸気口に吸気方向に通風するファンを設けることにより、該ファンを回すことにより、電気制御部をシステムの本体筐体内部よりも高圧にできるので、万一可燃性ガスが漏洩しても電気制御部に侵入する恐れがない。また、電気制御部吸気口を本体筐体の床面に設けることにより、システムが運転停止中も自然対流により外気が電気制御部に流入し、冷却と換気ができ、可燃性ガスが電気制御部に滞留するおそれがない。また、屋外に設置され、雨がかかっても、電気制御部内部に雨が侵入する恐れがない。また、電気制御部吸気口を電気制御部の放熱器の下方側に設けることにより、放熱器の周囲の空気の対流が容易になり、放熱が容易になる。また、電気制御部を防爆構造にすることにより、万一可燃性ガスが電気制御部に侵入しても、可燃性ガスが爆発する恐れがない。また、電気制御部吸気口に吸気方向に通風するように動作するファンを設けるとともに本体筐体内部に可燃性ガス検知手段を設けて、可燃性ガス検知手段の検知信号で前記ファンの風量を増減させるように制御することにより、可燃性ガスが万一漏洩しても、可燃性ガスの濃度が爆発する恐れのないレベルの内にファンの風量を増加させて筐体内部に可燃性ガスが滞留するのを防止できる。また、本体筐体内部で最も空気温度が高い位置に改質手段用空気吸入口若しくは発電手段用空気吸入口を配置することにより熱回収効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施例のブロック構成概略図。
【図２】本発明の第２の実施例のブロック構成概略図。
【図３】本発明の第３の実施例のブロック構成概略図。
【符号の説明】
【００２３】
１…本対筐体、２…電気制御手段、３…電力変換手段、５…電気品筐体、６…電気制御部、１０…電気制御部吸気口、１３…電気制御部排気口、１４…発電手段用空気吸入口、１６…発電手段、１７…改質手段、１８…改質手段用空気吸入口、２２…熱回収手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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