(57)【要約】【課題】新規部品等を追加することなく、燃料ガス供給経路および酸化剤ガス供給経路に起因する低周波振動が外部に伝わることを抑制し、騒音を抑えた燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システムは、燃料ガス供給装置１０を持つ燃料ガス供給経路１３および酸化剤ガス供給装置１４を持つ酸化剤ガス供給経路１６を貯湯タンク２０と凝縮水タンク１７の間に配置している。これによって、新規部品等を追加することなく、燃料ガス供給経路１３および酸化剤ガス供給経路１６から、その両側の貯湯タンク２０と凝縮水タンク１７とを経由して外部に伝わる低周波振動を、貯湯タンク２０の水と凝縮水タンク１７の水とによって吸収するので、低周波振動による騒音を抑えることができる。【選択図】図２
2012181990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される燃料ガスと酸化剤ガスとの反応によって発電を行って、燃料排ガスと酸化剤排ガスとを排出する燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
前記燃料電池および前記燃料ガス供給装置を連通する燃料ガス供給経路と、
前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記燃料電池および前記酸化剤ガス供給装置を連通する酸化剤ガス供給経路と、
前記燃料電池から排出される燃料排ガスおよび酸化剤排ガスのうちの少なくとも一方に含まれる水分を凝縮させる凝縮水タンクと、
前記燃料電池の排熱を回収する熱媒体を貯める熱媒体タンクと、
前記熱媒体の熱を回収する貯湯水を貯める貯湯タンクと、
を有し、
前記燃料ガス供給経路の一部および前記酸化剤ガス供給経路の一部のうちの少なくとも一方は、前記凝縮水タンクおよび前記熱媒体タンクのうちの少なくとも一方と前記貯湯タンクとの間に配置されている、燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料ガス供給経路の一部および前記酸化剤ガス供給経路の一部のうちの少なくとも一方は、前記貯湯タンク、前記凝縮水タンクおよび前記熱媒体タンクに囲まれるように配置されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記燃料ガス供給経路の一部および前記酸化剤ガス供給経路の一部のうちの少なくとも一方は、前記貯湯タンクと前記凝縮水タンクとの間で、かつ、前記貯湯タンクと前記熱媒体タンクとの間に配置されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記熱媒体タンクおよび前記凝縮水タンクは、水平方向に並んで配置されている、請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記熱媒体タンクおよび前記凝縮水タンクは、重力方向に沿って並んで配置されている、請求項３に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池システムは、発電を行う燃料電池本体と、この燃料電池本体の排熱を回収して貯湯水を貯める貯湯タンクをもつ貯湯部本体と、から成るものがある（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
図６は、前記公報に記載された従来の燃料電池システムの構成を示す構成図である。図６に示すように、従来の燃料電池システムでは、燃料電池本体１内にある燃料電池２の発電の際生じる排熱を回収し、貯湯部本体３内の貯湯タンク４に貯湯水として貯めるという主構成を有する。また、この燃料電池システムは、燃料電池本体１内に水素製造装置５と、燃料ガス供給装置、酸化剤供給装置、凝縮水を貯める凝縮水タンク、燃料電池２の排熱を回収する熱媒体を貯める熱媒体タンク等複数の部品から成る、いわゆる補機６部分を有する。さらに、この補機６と燃料電池２および水素製造装置５を繋ぐ燃料ガス供給経路７および酸化剤ガス供給経路８等の配管があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４５９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成および他の構成においても、燃料ガス供給経路、酸化剤ガス供給経路の配管の具体的な配置は開示されておらず、燃料ガス供給装置、酸化剤ガス供給装置からの低周波振動が燃料ガス供給経路、および酸化剤ガス供給経路の配管を経由して外部に伝わり、特に燃料電池本体側の騒音が大きくなるという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、新規部品等を追加することなく、燃料ガス供給経路および酸化剤ガス供給経路に起因する低周波振動が外部に伝わることを抑制し、騒音を抑えた燃料電池システム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】
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、
供給される燃料ガスと酸化剤ガスとの反応によって発電を行って、燃料排ガスと酸化剤排ガスとを排出する燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
前記燃料電池および前記燃料ガス供給装置を連通する燃料ガス供給経路と、
前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記燃料電池および前記酸化剤ガス供給装置を連通する酸化剤ガス供給経路と、
前記燃料電池から排出される燃料排ガスおよび酸化剤排ガスのうちの少なくとも一方に含まれる水分を凝縮させる凝縮水タンクと、
前記燃料電池の排熱を回収する熱媒体を貯める熱媒体タンクと、
前記熱媒体の熱を回収する貯湯水を貯める貯湯タンクと、
を有し、
前記燃料ガス供給経路の一部および前記酸化剤ガス供給経路の一部のうちの少なくとも一方は、前記凝縮水タンクおよび前記熱媒体タンクのうちの少なくとも一方と前記貯湯タンクとの間に配置されている。
【０００８】
これによって、燃料ガス供給装置の低周波振動が経由する燃料ガス供給経路および酸化剤ガス供給装置の低周波振動が経由する酸化剤ガス供給経路を、立体的容積を確保している貯湯タンクと凝縮水タンクの間に配置できる。そこで、前記貯湯タンク内の水と前記凝縮水タンク内の水で上記低周波振動を吸収することができ、低周波振動に起因して外部に伝わる騒音を抑えることができ、燃料ガス供給経路及び酸化剤ガス供給経路を両側から遮音する構成を実現できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の燃料電池システムによれば、新規部品等を追加することなく、低周波振動が外部に伝わることを抑制し、騒音を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの外観斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの正面構成図
【図３】本発明の実施の形態２における燃料電池システムの平面構成図
【図４】本発明の実施の形態３における燃焼電池システムの正面構成図
【図５】本発明の実施の形態４における燃焼電池システムの正面構成図
【図６】従来の燃料電池システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、供給される燃料ガスと酸化剤ガスとの反応によって発電を行って、燃料排ガスと酸化剤排ガスとを排出する燃料電池と、
前記燃料電池に燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
前記燃料電池および前記燃料ガス供給装置を連通する燃料ガス供給経路と、
前記燃料電池に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
前記燃料電池および前記酸化剤ガス供給装置を連通する酸化剤ガス供給経路と、
前記燃料電池から排出される燃料排ガスおよび酸化剤排ガスのうちの少なくとも一方に含まれる水分を凝縮させる凝縮水タンクと、
前記燃料電池の排熱を回収する熱媒体を貯める熱媒体タンクと、
前記熱媒体の熱を回収する貯湯水を貯める貯湯タンクと、
を有し、
前記燃料ガス供給経路の一部および前記酸化剤ガス供給経路の一部のうちの少なくとも一方は、前記凝縮水タンクおよび前記熱媒体タンクのうちの少なくとも一方と前記貯湯タンクとの間に配置されている。
【００１２】
上記構成によって、燃料ガス供給装置の低周波振動が経由する燃料ガス供給経路および酸化剤ガス供給装置の低周波振動が経由する酸化剤ガス供給経路を、立体的容積が確保された貯湯タンクと凝縮水タンクの間に配置できる。そこで、前記貯湯タンク内の水と前記凝縮水タンク内の水で上記低周波振動を吸収することができ、低周波振動に起因して外部に伝わる騒音を抑えることができ、燃料ガス供給経路及び酸化剤ガス供給経路を両側から遮音する構成を実現できる。
【００１３】
第２の発明は、特に第１の発明の燃料ガス供給経路の一部および前記酸化剤ガス供給経路の一部のうちの少なくとも一方は、前記貯湯タンク、前記凝縮水タンクおよび前記熱媒体タンクに囲まれるように配置されている。
上記構成により、熱媒体タンクの水によってさらに低周波振動を吸収できるので、燃料ガス供給経路および酸化剤ガス供給経路の水平方向の遮音効果範囲を広めることができる。
【００１４】
第３の発明は、特に第１の発明の燃料ガス供給経路の一部および前記酸化剤ガス供給経路の一部のうちの少なくとも一方は、前記貯湯タンクと前記凝縮水タンクとの間で、かつ、前記貯湯タンクと前記熱媒体タンクとの間に配置されている。
上記構成により、熱媒体タンクの水によって低周波振動を吸収できるので、前記貯湯タンクと前記凝縮水タンクを結ぶ水平方向の遮音効果をより高めることができる。
【００１５】
第４の発明は、特に第３の発明の熱媒体タンクおよび前記凝縮水タンクは、水平方向に並んで配置されている。
上記構成により、配管に対して貯湯タンクと反対側の方向への遮音効果をより高めることができる。
【００１６】
第５の発明は、特に第３の発明の熱媒体タンクおよび前記凝縮水タンクは、重力方向に沿って並んで配置されている。
上記構成により、配管が長い場合であっても遮音効果を確実に確保できる。
【００１７】
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。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムを示す外観斜視図であり、図２は本発明の実施の形態１における燃料電池システムの正面構成図である。
図１、図２において、水素リッチな燃料ガスを生成する水素製造装置９に原料となる都市ガスやプロパンガスなどを搬送する燃料ガス供給装置１０として、都市ガスやプロパンガスの配管にブースタポンプ１１が繋がれている。この水素製造装置９と、燃料ガス供給装置１０であるブースタポンプ１１とによって燃料ガス供給経路１３を成している。燃料ガス供給経路１３で生成された水素リッチな燃料ガスは、発電を行う燃料電池１２に導かれる。一方、酸化剤ガスを燃料電池１２に搬送する酸化剤ガス供給装置１４として、その配管に空気ブロワ１５が繋がれている。酸化剤ガス供給装置１４である空気ブロワ１５は、酸化剤ガス供給経路１６の一部を成している。燃料電池１２では発電時に燃料排ガスおよび酸化剤排ガスが発生する。実施の形態１に係る燃料電池システムでは、上記燃料排ガスおよび酸化剤排ガスのうちの少なくとも一方に含まれる水分を凝縮させて貯める凝縮水タンク１７と、燃料電池１２からの排熱を回収する熱媒体を貯める熱媒体タンク１８とを有する。この凝縮水タンク１７と、熱媒体タンク１８とは、燃料電池本体１９内に収められている。そして、この燃料電池システムは、熱媒体の熱を回収し、家庭用の給湯として利用する貯湯水を貯める貯湯タンク２０を燃料電池本体１９に隣接された貯湯部本体２１内に備える。このような構成において、燃料ガス供給経路１３の一部および酸化剤ガス供給経路１６の一部を立体的容積が確保された貯湯タンク２０と凝縮水タンク１７との間に配置している。
【００１９】
以上のように構成された燃料電池システムについて、以下その動作、作用を説明する。
まず、都市ガスやプロパンガスなどが燃料ガス供給装置１０としてその配管に繋がれたブースタポンプ１１の昇圧で水素製造装置９に搬送される。水素製造装置９によって生成された水素リッチな燃料ガスは、燃料ガス供給経路１３を経由して燃料電池１２に導かれる。一方、酸化剤ガス供給装置１４としてその配管に繋がれた空気ブロワ１５から成る酸化剤ガス供給経路１６を経由して、酸化剤ガスとしての空気が燃料電池１２に導かれる。そして、燃料電池１２において、水素リッチな燃料ガスと、酸化剤ガスとしての空気とによって発電が行われるが、この際生じる燃料排ガスと酸化剤排ガスはその中に含まれる水分が凝縮され凝縮水タンク１７に貯められる。また、燃料電池１２からの排熱を回収する熱媒体である水は、熱媒体タンク１８にも貯められる。そして、熱媒体である水は、燃料電池本体１９に隣接する貯湯部本体２１内の貯湯タンク２０に貯湯水として貯められる。また、ブースタポンプ１１および空気ブロワ１５は、一般的にダイアフラム方式等のポンプであり、この一連の運転動作において、その振動周波数は１００Ｈｚ前後と低周波である。そのため、ブースタポンプ１１および空気ブロワ１５の低周波振動は、燃料ガス供給経路１３、酸化剤ガス供給経路１６を経由して外部に伝わる。
一方、実施の形態１に係る燃料電池システムでは、上記の構成において、燃料ガス供給経路１３および酸化剤ガス供給経路１６を、燃料電池本体１９に隣接した貯湯部本体２１内の立体容積が確保された貯湯タンク２０と凝縮水タンク１７との間に配置していることを特徴とする。そこで、燃料ガス供給経路１３と酸化剤ガス供給経路１６から、その両側の貯湯タンク２０と凝縮水タンク１７とを経由して外部に伝わる低周波振動のうち、特に図１のａ側方向の低周波振動を貯湯タンク２０の水と凝縮水タンク１７の水とによって吸収するので、低周波振動による騒音を遮音することができる。
【００２０】
以上のように、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムにおいては、燃料ガス供給経路１３および酸化剤ガス供給経路１６を貯湯タンク２０と凝縮水タンク１７との間に配置することで、燃料電池システムを構成する複数のタンク、すなわち新規部品等を追加することなく、低周波振動が外部に伝わることを抑制し、騒音を抑えることができる。
【００２１】
（実施例1）
実施の形態1で実際に騒音測定を行った結果、図1のａ側において１ｍ離れた測定個所で１．２ｄＢ（Ａ）、ｂ側において１ｍ離れた測定個所で０．６ｄＢ（Ａ）騒音値が下がった。
【００２２】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における燃料電池システムの平面構成図である。
図３において、燃料ガス供給経路１３および酸化剤ガス供給経路１６は、貯湯タンク２０および凝縮水タンク１７、さらに熱媒体タンク１８で囲まれている。
【００２３】
以上のように構成された燃料電池システムについて、以下その動作、作用を説明する。
燃料ガス供給経路１３と酸化剤ガス供給経路１６から、その周囲の貯湯タンク２０と、凝縮水タンク１７と、熱媒体タンク１８とを経由して外部に伝わる低周波振動のうち、図１のｂ側方向への低周波振動についても、熱媒体タンク１８の水によって吸収するので、確実に遮音できる。
以上のように、本発明の実施の形態２においては新規部品等を追加することなく、低周波振動が外部に伝わることを熱媒体タンク１８でも抑制し、さらに騒音を抑える水平方向の効果範囲を増すことができる。
【００２４】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における燃料電池システムの正面構成図である。
図４において、燃料ガス供給経路１３および酸化剤ガス供給経路１６の両側に、貯湯タンク２０および凝縮水タンク１７に加え、熱媒体タンク１８を配置させている。さらに凝縮水タンク１７と熱媒体タンク１８とは、水平方向に並んでいる。この場合、熱媒体タンク１８と、凝縮水タンク１７と、燃料ガス供給経路１３および酸化剤ガス供給経路１６と、貯湯タンク２０とは、ほぼ一つの直線上に並んで配置されている。
【００２５】
以上のように構成された燃料電池システムについて、以下その動作、作用を説明する。
燃料ガス供給経路１３と酸化剤ガス供給経路１６から、その両側の貯湯タンク２０と、凝縮水タンク１７と、熱媒体タンク１８とを経由して外部に伝わる低周波振動のうち、特に図１のａ側方向の低周波振動を貯湯タンク２０の水と凝縮水タンク１７の水とによって吸収するだけでなく、さらに、熱媒体タンク１８の水によって吸収するので、より図１のａ側方向をさらに遮音できる。
以上のように、本発明の実施の形態３においては新規部品等を追加することなく、熱媒体タンク１８を燃料ガス供給経路１３及び酸化剤ガス供給経路１６と反対側で凝集水タンク１７と水平方向に並ぶように配置している。これによって、低周波振動が凝集水タンク１７を越えて外部に伝わることを熱媒体タンク１８によって抑制している。そこで、配管に対して貯湯タンク２０と反対側の方向への騒音を抑える効果をさらに増すことができる。
【００２６】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４における燃料電池システムの正面構成図である
図５において、実施の形態４における燃料電池システムでは、凝縮水タンク１７と、熱媒体タンク１８とが重力方向に並んで配置されている。さらに、燃料ガス供給経路１３及び酸化剤ガス供給経路１６は、凝縮水タンク１７及び熱媒体タンク１８と、貯湯タンク２０との間に配置されている。
【００２７】
以上のように構成された燃料電池システムについて、以下その動作、作用を説明する。
燃料ガス供給経路１３と酸化剤ガス供給経路１６から、その両側の貯湯タンク２０と、凝縮水タンク１７及び熱媒体タンク１８とを経由して外部に伝わる低周波振動のうち、特に図１のａ側方向の低周波振動を貯湯タンク２０の水と、凝縮水タンク１７及び熱媒体タンク１８の水とによって吸収する。この場合、燃料ガス供給経路１３および酸化剤ガス供給経路１６の鉛直方向の長さが長い場合であっても、重力方向に並んで配置された凝縮水タンク１７及び熱媒体タンク１８の水によって低周波振動を吸収し、確実に遮音できる。
【００２８】
以上のように、本発明の実施の形態４においては、凝縮水タンク１７と、熱媒体タンク１８とを重力方向に並んで配置している。これによって、新規部品等を追加することなく燃料ガス供給経路１３および酸化剤ガス供給経路１６が重力方向に長い場合であっても、重力方向に並んで配置された凝縮水タンク１７及び熱媒体タンク１８の水によって低周波振動を吸収し、確実に騒音を抑えることができる。
【００２９】
なお、機能追加等でタンクが追加された場合、燃料ガス供給経路１３および酸化剤ガス供給経路１６を、既設のタンクと追加されたタンクとの間に配置することで、さらに高い遮音効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明に係る燃料電池システムは、配管経路の低周波振動を外部に伝わらなくし、騒音を抑えることができるので、燃料電池システムの各部品配置構成等にも適用できる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  燃料ガス供給装置
１２  燃料電池
１３  燃料ガス供給経路
１４  酸化剤ガス供給装置
１６  酸化剤ガス供給経路
１７  凝縮水タンク
１８  熱媒体タンク
１９  燃料電池本体
２０  貯湯タンク
２１  貯湯部本体
【図１】
2012181990.tif 000003
【図２】
2012181990.tif 000004
【図３】
2012181990.tif 000005
【図４】
2012181990.tif 000006
【図５】
2012181990.tif 000007
【図６】
2012181990.tif 000008