(57)【要約】【課題】  燃料電池装置を安全運転させる。【解決手段】  燃料電池装置１０は、内部を換気する換気用空気を吸気する換気用吸気口１１と、換気用空気を移動させる換気ファン１２と、換気用吸気口１１が配置された面に配置された、換気ファン１２によって換気用空気を排気する換気用排気口１３と、燃料を改質する改質部１５と、改質された燃料及び空気の電気化学反応によって発電する燃料電池本体１７と、改質部１５及び燃料電池本体１７から排気された排気ガスを排気する排気ガス用排気口１８と、を有する。換気ファン１２による換気用空気の流れに、排気ガスの流れを同伴させる。【選択図】  図１
2007048704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学反応によって発電する燃料電池装置において、
内部を換気する換気用空気を吸気する換気用吸気口と、
前記換気用空気を移動させる換気ファンと、
前記換気用吸気口が配置された面に配置された、前記換気ファンによって前記換気用空気を排気する換気用排気口と、
燃料を改質する改質部と、
改質された前記燃料及び空気の電気化学反応によって発電する燃料電池本体と、
前記改質部及び前記燃料電池本体から排気された排気ガスを排気する排気ガス用排気口と、
前記換気ファンによる前記換気用空気の流れに、前記排気ガスの流れを同伴させる手段と、
を有することを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
前記換気用排気口及び前記排気ガス用排気口を外側から覆って、前記換気用吸気口の反対側に開口部を有する排気箱、
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の燃料電池装置。
【請求項３】
前記排気ガス用排気口は、前記換気用吸気口が配置された面に配置されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池装置。
【請求項４】
前記排気ガス用排気口は、前記換気ファンと前記換気用排気口との間に配置されることを特徴とする請求項１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、電気化学反応によって発電する燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、電力等のエネルギを生成するために様々な燃料を燃焼させ、地球が温暖化して世界的な問題となっている。この温暖化を防止しつつエネルギを生成する方法が注目されている。例えば、燃料を燃焼しないことからＮＯXやＣＯ2等の排気ガスが少ない燃料電池装置が注目されている。
【０００３】
この燃料電池装置を需要先に設置する場合、燃料電池装置の設置面積を小さく、且つ、需要先で設置作業工程が少ないことが要求されている。このため、あらかじめ様々な装置を内部に収納しているパッケージ型の燃料電池装置が開発されている。
【０００４】
以下、従来の燃料電池装置について説明する。図５は、側面から見た従来の燃料電池装置内部の概略図である。図６は、従来の燃料電池装置の正面模式図である。
燃料電池装置３０において、燃焼空気ブロア３４によって改質部３５に燃焼用の空気が供給され、燃料供給手段（図示せず）によって改質部３５にメタン等の燃料及び水蒸気等が供給される。この燃料は、改質部３５によって改質されて改質ガスが生成され、燃料電池本体３７の燃料極に供給される。この改質ガス、及び、反応空気ブロア３６によって燃料電池本体３７の空気極に供給された空気の電気化学反応により、燃料電池本体３７で発電される。この発電過程で換気用吸気口３１から内部を換気する換気用空気が吸気され、換気ファン３２によってこの換気用空気は移動し、換気用排気口３３からこの換気用空気は外部に排気される。また、排気ガス用排気口３８から、排気ガスが外部に排気される。
【０００５】
なお、燃料電池本体等の様々な装置を収納するハウジングにおいて、そのハウジングの下面側もしくは側面側から燃料電池本体に供給される空気を吸気し、上面側から排気ガスを排気する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２１７６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の技術では、換気ファン３２によって換気用排気口３３から排気された換気用空気が、排気ガス用排気口３８から排気された排気ガスを換気用吸気口３１に運んでしまい、換気用吸気口３１に排気ガスが入り込んでしまう。よって、排気ガス中に漏洩した可燃ガスが含まれている場合に、これを燃料電池装置３０内部に再吸入すると可燃性ガスの濃度が高くなってしまい、ガス検知器などで検知できず燃料電池装置を停止できなかった場合に、燃料電池装置３０内部の各装置を着火源とし、爆発事故が発生してしまう可能性がある。また、燃料電池本体３７及び改質部３５が運転されて放熱し、燃料電池装置３０内部の雰囲気温度が高くなってしまい、燃料電池装置３０内部に収納された精密部品が熱劣化して破損してしまう可能性がある。また、燃料電池本体の空気極で酸素を消費した残りの反応排気ガスは、改質部３５からの燃焼排気ガスと共に排気ガス用排気口３８から排出されるため、排気ガスは酸素濃度が約９％と低く、この排気ガスが燃料電池装置３０内部に再吸入され燃料電池装置３０内部の酸素の濃度が低くなってしまうと、徐々に燃料電池装置３０の電気化学反応の効率が低下してしまう。これらにより、燃料電池装置３０を安全運転できなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、安全運転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】
【０００８】
本発明では、上記課題を解決するために、図１に例示するように、電気化学反応によって発電する燃料電池装置において、内部を換気する換気用空気を吸気する換気用吸気口と、前記換気用空気を移動させる換気ファンと、前記換気用吸気口が配置された面に配置された、前記換気ファンによって前記換気用空気を排気する換気用排気口と、燃料を改質する改質部と、改質された前記燃料及び空気の電気化学反応によって発電する燃料電池本体と、前記改質部及び前記燃料電池本体から排気された排気ガスを排気する排気ガス用排気口と、前記換気ファンによる前記換気用空気の流れに、前記排気ガスの流れを同伴させる手段と、を有することを特徴とする燃料電池装置が提供される。
【０００９】
このような燃料電池装置によると、換気ファンによる換気用空気の流れに、改質部及び燃料電池本体から排気された排気ガスの流れを同伴させるので、低酸素濃度且つ可燃性ガスを含む排気ガスを換気用空気によって希釈できるとともに、換気用空気の流れと同一方向に排気ガスも流すことが可能で、それによって換気用吸気口に排気ガスが入り込まないで外気のみが入り込むようになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、上記構成とすることにより、低酸素濃度且つ可燃性ガスを含む排気ガスを換気用空気によって希釈できるとともに、換気用空気の流れと同一方向に排気ガスも流すことが可能で、それによって換気用吸気口に排気ガスが入り込まないで外気のみが入り込むようになる。よって、燃料電池装置内部の可燃性ガスの濃度を低くでき、雰囲気温度を低くでき、酸素の濃度を高くでき、燃料電池装置を安全運転できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施の形態は、電気化学反応によって発電する燃料電池装置に対して適用される。
まず、第１の実施の形態の燃料電池装置について説明する。図１は、側面から見た第１の実施の形態の燃料電池装置内部の概略図である。図２は、第１の実施の形態の燃料電池装置の正面模式図である。
【００１２】
燃料電池装置１０は、換気用吸気口１１、換気ファン１２、換気用排気口１３、燃焼空気ブロア１４、改質部１５、反応空気ブロア１６、燃料供給手段（図示せず）、燃料電池本体１７、排気ガス用排気口１８及び排気箱１９を有している。この燃料電池本体１７は、燃料極（図示せず）及び空気極（図示せず）を有している。
【００１３】
燃料電池装置１０内部に、換気ファン１２、燃焼空気ブロア１４、改質部１５、反応空気ブロア１６、燃料供給手段及び燃料電池本体１７が配置されている。また、換気用吸気口１１、換気用排気口１３及び排気ガス用排気口１８は、燃料電池装置１０の正面にのみ開口されている。また、排気箱１９は、換気用排気口１３及び排気ガス用排気口１８を外側から覆っている。この排気箱１９は、換気用吸気口１１の反対側に開口部１９ａを有している。この排気箱１９内部では、換気用吸気口１１側に換気用排気口１３が配置され、開口部１９ａ側に排気ガス用排気口１８が配置されている。
【００１４】
ここで、換気用吸気口１１は、燃料電池装置１０内部を換気する換気用空気を吸気する。この換気用空気は、燃料電池装置１０内部の雰囲気温度を低くするための空気であるので、約４０度以下が好ましい。換気ファン１２は、換気用空気を移動させる。換気用排気口１３は、換気ファン１２によって換気用空気を排気する。燃焼空気ブロア１４は、改質部１５に燃焼用の空気を供給する。燃料供給手段は、燃料を改質部１５に供給する。例えば、燃料供給手段は、メタン及び水蒸気等を改質部１５に供給する。改質部１５は、燃料を改質して改質ガスを生成し、燃料電池本体１７の燃料極に供給する。例えば、メタン等を水蒸気等と反応させて水素の濃度の高い改質ガスを生成する。反応空気ブロア１６は、燃料電池本体１７の空気極に、電気化学反応用の空気を供給する。燃料電池本体１７は、改質ガス及び空気の電気化学反応によって発電する。排気ガス用排気口１８は、改質部１５から排気された燃焼排気ガス、及び、電気化学反応後に燃料電池本体１７から排気された反応排気ガスを排気する。排気箱１９は、換気ファン１２による換気用空気の流れにより、燃焼排気ガス及び反応排気ガスを、換気用空気と同伴して開口部１９ａから外部に排気する。
【００１５】
このような燃料電池装置１０において、燃焼空気ブロア１４によって改質部１５に燃焼用の空気が供給され、燃料供給手段によって改質部１５にメタン等の燃料及び水蒸気等が供給される。この燃料は、改質部１５によって改質されて改質ガスが生成され、燃料電池本体１７の燃料極に供給される。この改質ガス、及び、反応空気ブロア１６によって燃料電池本体１７の空気極に供給された空気の電気化学反応により、燃料電池本体１７で発電される。この発電過程で、換気用吸気口１１から燃料電池装置１０内部を換気する換気用空気が吸気され、換気ファン１２によってこの換気用空気は移動し、換気用排気口１３からこの換気用空気は排気される。また、排気ガス用排気口１８から、燃焼排気ガス及び反応排気ガスが排気される。これらの燃焼排気ガス及び反応排気ガスは、換気ファン１２による換気用空気の流れにより、換気用空気と同伴して排気箱１９の内壁に沿って開口部１９ａから外部に排気される。
【００１６】
次に、第２の実施の形態の燃料電池装置について説明する。図３は、側面から見た第２の実施の形態の燃料電池装置内部の概略図である。図４は、第２の実施の形態の燃料電池装置の正面模式図である。
【００１７】
燃料電池装置２０は、換気用吸気口２１、換気ファン２２、換気用排気口２３、燃焼空気ブロア２４、改質部２５、反応空気ブロア２６、燃料供給手段（図示せず）、燃料電池本体２７及び排気ガス用排気口２８を有している。この燃料電池本体２７は、燃料極（図示せず）及び空気極（図示せず）を有している。
【００１８】
燃料電池装置２０内部に、換気ファン２２、燃焼空気ブロア２４、改質部２５、反応空気ブロア２６、燃料供給手段、燃料電池本体２７及び排気ガス用排気口２８が配置されている。この排気ガス用排気口２８は、換気ファン２２と換気用排気口２３との間に配置されている。また、換気用吸気口２１及び換気用排気口２３は、燃料電池装置２０の正面にのみ開口されている。
【００１９】
ここで、換気用吸気口２１は、燃料電池装置２０内部を換気する換気用空気を吸気する。この換気用空気は、燃料電池装置２０内部の雰囲気温度を低くするための空気であるので、約４０度以下が好ましい。換気ファン２２は、換気用空気を移動させる。換気用排気口２３は、換気ファン２２によって換気用空気を外部に排気する。燃焼空気ブロア２４は、改質部２５に燃焼用の空気を供給する。燃料供給手段は、燃料を改質部２５に供給する。例えば、燃料供給手段は、メタン及び水蒸気等を改質部２５に供給する。改質部２５は、燃料を改質して改質ガスを生成し、燃料電池本体２７の燃料極に供給する。例えば、メタン等を水蒸気等と反応させて水素の濃度の高い改質ガスを生成する。反応空気ブロア２６は、燃料電池本体２７の空気極に、電気化学反応用の空気を供給する。燃料電池本体２７は、改質ガス及び空気の電気化学反応によって発電する。排気ガス用排気口２８は、改質部２５から排気された燃焼排気ガス、及び、電気化学反応後に燃料電池本体２７から排気された反応排気ガスを排気ファン２２と換気用排気口２３との間に放出し、換気ファン２２による換気用空気の流れにより、換気用空気と同伴して燃焼排気ガス及び反応排気ガスを外部に排気する。
【００２０】
このような燃料電池装置２０において、燃焼空気ブロア２４によって改質部２５に燃焼用の空気が供給され、燃料供給手段によって改質部２５にメタン等の燃料及び水蒸気等が供給される。この燃料は、改質部２５によって改質されて改質ガスが生成され、燃料電池本体２７の燃料極に供給される。この改質ガス、及び、反応空気ブロア２６によって燃料電池本体２７の空気極に供給された空気の電気化学反応により、燃料電池本体２７で発電される。この発電過程で、換気用吸気口２１から燃料電池装置２０内部を換気する換気用空気が吸気され、換気ファン２２によってこの換気用空気は移動し、換気用排気口２３からこの換気用空気は外部に排気される。また、排気ガス用排気口２８から、燃焼排気ガス及び反応排気ガスが換気ファン２２と換気用排気口２３との間に放出され、換気ファン２２による換気用空気の流れにより、換気用空気と同伴して燃焼排気ガス及び反応排気ガスが外部に排気される。
【００２１】
以上の各実施の形態によると、換気ファン１２、２２による換気用空気の流れに、燃焼排気ガス及び反応排気ガスの流れを同伴させるので、低酸素濃度且つ可燃性ガスを含む排気ガスを換気用空気によって希釈できるとともに、換気用空気の流れと同一方向に反応排気ガスや燃焼排気ガスも流すことが可能で、それによって換気用吸気口１２、２２に反応排気ガスや燃焼排気ガスが入り込まないで外気のみが入り込むようになる。よって、燃料電池装置１０、２０内部の可燃性ガスの濃度を低くでき、燃料電池装置１０、２０を安全運転できる。
【００２２】
また、換気ファン１２、２２による換気用空気の流れに応じ、燃焼排気ガス及び反応排気ガスの流れを制御するので、換気用空気の流れと同一方向に反応排気ガスや燃焼排気ガスも流れ、換気用吸気口１２、２２に反応排気ガスや燃焼排気ガスが入り込まないで外気のみが入り込むようになる。よって、燃料電池装置１０、２０内部の雰囲気温度を低くでき、燃料電池装置１０、２０を安全運転できる。
【００２３】
また、換気ファン１２、２２による換気用空気の流れに応じ、燃焼排気ガス及び反応排気ガスの流れを制御するので、換気用空気の流れと同一方向に反応排気ガスや燃焼排気ガスも流れ、換気用吸気口１２、２２に反応排気ガスや燃焼排気ガスが入り込まないで外気のみが入り込むようになる。よって、燃料電池装置１０、２０内部の酸素の濃度を高くでき、燃料電池装置１０、２０を安全運転できる。
【００２４】
また、燃料電池装置１０、２０の正面にのみ換気用吸気口１２、２２、換気用排気口１３、２３及び排気ガス用排気口１８が開口されるので、燃料電池装置１０、２０の背面側、右側面側及び左側面側に建物の壁がある場合に対応でき、様々な環境に燃料電池装置１０、２０を設置できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】側面から見た第１の実施の形態の燃料電池装置内部の概略図である。
【図２】第１の実施の形態の燃料電池装置の正面模式図である。
【図３】側面から見た第２の実施の形態の燃料電池装置内部の概略図である。
【図４】第２の実施の形態の燃料電池装置の正面模式図である。
【図５】側面から見た従来の燃料電池装置内部の概略図である。
【図６】従来の燃料電池装置の正面模式図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  燃料電池装置
１１  換気用吸気口
１２  換気ファン
１３  換気用排気口
１４  燃焼空気ブロア
１５  改質部
１６  反応空気ブロア
１７  燃料電池本体
１８  排気ガス用排気口
１９  排気箱
１９ａ  開口部
【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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