(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ内を隔壁により分離することにより設けられた第１室及び第２室と、
前記第１室の内部に配置された改質器と、
前記第１室の内部に配置された燃料電池本体と、
前記改質器と前記燃料電池本体の少なくとも何れか一方を制御する、前記第２室の内部に配置された制御装置と、
前記燃料電池本体に空気を供給する、前記第２室の内部に配置されるとともに前記第２室の内部に吸気口が開口された空気ブロワとを備え、
前記制御装置が、前記吸気口に吸引される空気の流れの途中に配置されており、
前記第１室と前記第２室は、別々に換気が行われる燃料電池発電システム。
【請求項２】
前記パッケージの枠体の内、前記第２室の外壁を構成する枠体部分の所定の部位には第２室用吸気口が設けられており、
前記第２室の外壁を構成する前記枠体部分の内、前記第２室用吸気口が設けられた部位以外の部位には、前記燃料電池本体からの排気を前記パッケージの外部に排出するための排空気口が設けられている請求項１記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
前記パッケージの枠体の内、前記第１室の外壁を構成する枠体部分の所定の部位には、第１室用吸気口と第１室用排気口とが設けられており、
前記第１室用排気口には換気ファンが配置されている請求項１又は２に記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
前記第１室用排気口と、前記第１室用吸気口との間に、前記改質器と前記燃料電池本体の少なくとも何れか一方が配置されている請求項３記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
前記改質器にはバーナが設けられており、
前記第１室の外壁を構成する枠体部分の前記所定の部位以外の部位には、（１）前記バーナに燃焼用空気を供給するための燃焼ファン用吸気口と、（２）前記改質器の燃焼ガスを排出する改質器用排気口とが設けられている請求項３に記載の燃料電池発電システム。
【請求項６】
前記換気ファンの近傍に可燃ガスを検出する可燃ガス検出器が設けられている請求項３に記載の燃料電池発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素と酸素を反応させ発電する燃料電池をパッケージ内に設置した燃料電池発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃料電池発電システムは、特開平５−２９０８６８号公報や特開平４−７５２６３号公報などに開示されている。
【０００３】
図２に従来例１としての特開平５−２９０８６８の構成を示す。図２において、５１はパッケージで、内部が隔壁５２によって電気装置室５３と高温装置室５４に分離されている。電気装置室５３内には制御装置５５が、高温装置室５４内には燃焼ファン５６と改質器排気口５７を備えた改質器５８と、空気ブロワ５９と電池排気口６０を備えた燃料電池本体６１が設置されている。６２は電気装置室５３のパッケージ５１に設けられた換気孔で、６３は電気装置室５３と高温装置室５４を通風させる通風孔である。
【０００４】
この従来例１の構成において、燃料電池本体６１は改質器５８から供給される水素と空気ブロワ５９から供給される酸素を反応させ発電するが、その際改質反応を行うための燃焼ファン５６と空気ブロワ５９の供給空気は、換気孔６２から電気装置室５３、通風孔６３、高温装置室５４を通って吸入され、この流通空気によって制御装置５５が冷却されるものである。そして、改質器５８の燃焼後の排気は改質器排気口５７から、また燃料電池本体６１の反応後の排気は電池排気口６０からパッケージ５１の外部へ排出されるものである。
【０００５】
図３に従来例２としての特開平４−７５２６３の構成を示す。図３において、７１はパッケージで、上流側パッケージ室７２と下流側パッケージ室７３を形成し、通風路７４によって連結されている。上流側パッケージ室７２内には制御装置７５が、下流側パッケージ室７３内には燃焼ファン７６を備えた改質器７７と空気ブロワ７８を備えた燃料電池本体７９が設置されている。８０は上流側パッケージ室７２に設けられた換気ファンで、８１は下流側パッケージ室７３に設けられた排気口である。
【０００６】
この従来例２の構成において、燃料電池本体７９は改質器７７から供給される水素と空気ブロワ７８から供給される酸素を反応させ発電する。換気ファン８０から供給された外部空気は、上流側パッケージ室７２、通風路７４、下流側パッケージ室７３を通って排気口８１を通って排出されるが、この流通空気によって制御装置７５が冷却されるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例１の燃料電池発電システムでは、改質器５８や燃料電池本体６１から原料ガスや水素などの可燃性ガスが万一漏出した場合、漏出した可燃性ガスは燃焼ファン５６から改質器５８へ、もしくは空気ブロワ５９から燃料電池本体６１に吸引され、改質器５８内部や燃料電池本体６１内部で異常燃焼し、最悪の場合、爆発の可能性も全く無いわけではなかった。
【０００８】
また、上記従来例２の燃料電池発電システムでは、改質器７７や燃料電池本体７９から原料ガスや水素などの可燃性ガスが万一漏出した場合でも、換気ファン８０によって漏出した可燃性ガスは排気口８１から排出され安全性は確保されるものの、換気ファン８０はパッケージ内のすべての空間の空気を排出し、かつ制御装置７５を冷却するためにかなり大きな能力を必要とし、そのために消費電力が多くなり燃料電池発電システムの効率を悪化させるという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記従来のこの様な課題を考慮して、爆発や異常燃焼などが無く安全性を確保するとともに、換気に要する電力を低減し高い効率を維持する燃料電池発電システムを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明（請求項１記載の本発明に対応）は、パッケージ内を隔壁により分離することにより設けられた第１室及び第２室と、
前記第１室の内部に配置された改質器と、
前記第１室の内部に配置された燃料電池本体と、
前記改質器と前記燃料電池本体の少なくとも何れか一方を制御する、前記第２室の内部に配置された制御装置と、
前記燃料電池本体に空気を供給する、前記第２室の内部に配置されるとともに前記第２室の内部に吸気口が開口された空気ブロワとを備え、
前記制御装置が、前記吸気口に吸引される空気の流れの途中に配置されており、
前記第１室と前記第２室は、別々に換気が行われる燃料電池発電システムである。
【００１１】
又、第２の本発明（請求項２記載の本発明に対応）は、前記パッケージの枠体の内、前記第２室の外壁を構成する枠体部分の所定の部位には第２室用吸気口が設けられており、
前記第２室の外壁を構成する前記枠体部分の内、前記第２室用吸気口が設けられた部位以外の部位には、前記燃料電池本体からの排気を前記パッケージの外部に排出するための排空気口が設けられている上記第１の本発明の燃料電池発電システムである。
【００１２】
又、第３の本発明（請求項３記載の本発明に対応）は、前記パッケージの枠体の内、前記第１室の外壁を構成する枠体部分の所定の部位には、第１室用吸気口と第１室用排気口とが設けられており、
前記第１室用排気口には換気ファンが配置されている上記第１又は２の本発明の燃料電池発電システムである。
【００１３】
又、第４の本発明（請求項４記載の本発明に対応）は、前記第１室用排気口と、前記第１室用吸気口との間に、前記改質器と前記燃料電池本体の少なくとも何れか一方が配置されている上記第３の本発明の燃料電池発電システムである。
【００１４】
又、第５の本発明（請求項５記載の本発明に対応）は、前記改質器にはバーナが設けられており、
前記第１室の外壁を構成する枠体部分の前記所定の部位以外の部位には、（１）前記バーナに燃焼用空気を供給するための燃焼ファン用吸気口と、（２）前記改質器の燃焼ガスを排出する改質器用排気口とが設けられている上記第３の本発明の燃料電池発電システムである。
【００１５】
又、第６の本発明（請求項６記載の本発明に対応）は、前記換気ファンの近傍に可燃ガスを検出する可燃ガス検出器が設けられている上記第３の本発明の燃料電池発電システムである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の燃料電池発電システムの実施の形態について、図１に基づいて説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における燃料電池発電システムの構成図である。
【００１８】
同図において、１はパッケージ２内をガス経路室３と非ガス室４に分離するための隔壁である。ガス経路室３内には改質器５、燃料電池本体６などの可燃性ガスが流通する部品が配置されている。
【００１９】
改質器５には、原料ガス配管７と燃焼ファン吸気口８、燃焼ファン９を取付けたバーナ１０と改質器排気口１１が備え付けられている。ガス経路室３の外壁を構成するパッケージ２の枠体部分の所定の部位には、ガス経路室吸気口１２ａ、１２ｂとガス経路室排気口１３と換気ファン１４とが設けられている。
【００２０】
非ガス室４内には、制御装置１５、空気ブロワ１６、水配管１７aを介して水供給装置１８に接続された凝縮器１９などの部品が配置されている。これらの部品に関しては、可燃性ガスは流通しない。
【００２１】
非ガス室４の外壁を構成するパッケージ２の枠体部分の所定の部位には、非ガス室吸気口２０を設けるとともに、空気ブロワ１６のブロワ吸気口２１は非ガス室４内に開口させ、凝縮器１９の排空気口２２はパッケージ２の外側に開口させてある。
【００２２】
燃料電池本体６は、ガス経路室３内で改質器５と水素配管２３で、バーナ１０と排水素配管２４でそれぞれ接続されている。また燃料電池本体６は、空気ブロワ１６と空気配管２５で、凝縮器１９と排空気配管２６でそれぞれ隔壁１を貫通して接続されている。
【００２３】
水供給装置１８は隔壁１を貫通した水配管１７bを介して改質器５に接続されている。
【００２４】
ここで、本発明の第１室は、ガス経路室３に対応し、本発明の第２室は、非ガス室４に対応する。又、本発明の第２室用吸気口は、非ガス室吸気口２０に対応し、本発明の第１室用吸気口は、ガス経路室吸気口１２ａ，１２ｂに対応し、本発明の第１室用排気口は、ガス経路室排気口１３に対応する。
【００２５】
以下、上記燃料電池発電システムの動作について説明する。
【００２６】
原料ガス配管７から供給されたメタンなどの原料ガスは、改質器５の中でバーナ１０によって加熱され改質反応を起こし水素に変換され水素配管２３を通って燃料電池本体６へ供給される。
【００２７】
一方、空気ブロワ１６から送られる空気は空気配管２５を通って燃料電池本体６へ供給され、これら供給された水素と空気中の酸素を反応させ発電を行うものである。
【００２８】
そして反応に使われなかった残りの水素（排水素）は排水素配管２４を通ってバーナ１０に供給され改質反応の加熱燃料として用いられる。
【００２９】
また、反応で生成した水及び水蒸気を含んだ排空気は排空気配管２６を通って凝縮器１９へ導かれ水を分離した後排空気口２２から排出される。凝縮器１９で分離された水は水配管１７a、１７bを介して水供給装置１８から改質器５に供給され改質反応の原料として使われる。
【００３０】
これら一連の動作を制御装置１５で行うものである。なお、原料ガスの代りにメタノールなどの液体燃料を用いてもよい。
【００３１】
この時、ガス経路室３内では換気ファン１４によってガス経路室吸気口１２ａ、１２ｂから外気を吸入しガス経路室排気口１３から排出するという空気の流れを発生させている。
【００３２】
このため、改質器５や燃料電池本体６などの可燃性ガス流通部品から原料ガスや水素などの可燃性ガスが万一漏出した場合、漏出した可燃性ガスはただちにパッケージ２外側へ排出され、改質器５内や燃料電池本体６内に流入し爆発や異常燃焼することなく、しかも隔壁１によって制御装置１５と分離されているため制御装置１５の発するスパーク等で引火、爆発する危険性もないものである。
【００３３】
また、制御装置１５には一般に発熱部品が多く、かつ半導体素子など部品の耐熱温度が低いため冷却する必要がある。本実施の形態１ではブロワ吸気口２１を非ガス室４内に開口させているため、空気は非ガス室吸気口２０から非ガス室４内に流入し制御装置１５を冷却した後に空気ブロワ１６へ吸引される。
【００３４】
この冷却作用により、換気ファン１４は非ガス室４内の換気を行う必要がなくガス経路室３のみの換気を行うため、換気に要する能力を小さくし消費電力を少なくして燃料電池発電システムの効率悪化を防ぐことができるものである。
【００３５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、上記と同様に図１に基づいて説明する。
【００３６】
本実施の形態は、実施の形態１と基本的な構成は同じであるが、ここでは、以下の点について、更に詳細に説明する。
【００３７】
尚、上記の実施の形態において既に説明した内容については、その説明を省略する。
【００３８】
実施の形態２では、ガス経路室排気口１３に換気ファン１４を設け、ガス経路室吸気口１２ａ、１２ｂはガス経路室排気口１３から遠い位置に設けた。具体的には図１に示す様に、ガス経路室吸気口１２ａ，１２ｂは、パッケージ２における、改質器５の下方の外壁と燃料電池本体６の側方の外壁に、それぞれ設けられている。換言すれば、ガス経路室排気口１３（本願発明の第１室用排気口に対応）と、ガス経路室用吸気口１２ａ、１２ｂ（本願発明の第１室用吸気口に対応）との間に、改質器５と燃料電池本体６とが配置されている構成である。
【００３９】
ガス経路室吸気口１２ａ、１２ｂをガス経路室排気口１３から遠い位置に複数個設けることによって、ガス経路室吸気口１２ａ、１２ｂから吸入した外気はガス経路室３内を万遍なく通過し換気ファン１４でガス経路室排気口１３から排出されるというもので、可燃性ガス流通部品から可燃性ガスが万一漏出した場合でも、よりいっそう確実に可燃性ガスをパッケージ２外側へ排出することができるものである。
【００４０】
尚、ガス経路室用吸気口の数は、ここでは、２つ設けた場合について述べているが、必ずしも複数個配置しなくても、１つでも良いし、３つ以上でも良い。要するに、外気が、ガス経路室３内を万遍なく通過し、換気ファン１４によりガス経路室排気口１３から排出されるものでありさえすれば、ガス経路室用吸気口の数は問わない。
【００４１】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について、上記と同様に図１に基づいて説明する。
【００４２】
本実施の形態は、上記実施の形態と基本的な構成は同じであるが、ここでは、以下の点について、更に詳細に説明する。
【００４３】
尚、上記実施の形態において既に説明した内容については、その説明を省略する。
【００４４】
実施の形態３は、改質器５のバーナ１０に燃焼用空気を供給する燃焼ファン吸気口８と改質器５の燃焼ガスを排出する改質器排気口１１とをパッケージ２の外側に開口させたものである。
【００４５】
燃焼ファン吸気口８をパッケージ２の外側に開口させることによって、可燃性ガス流通部品から可燃性ガスが万一漏出した場合でも、漏出した可燃性ガスは燃焼ファン吸気口８からバーナ１０へ流入することなく異常燃焼や爆発を未然に防止することができるものである。
【００４６】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４について、上記と同様に図１に基づいて説明する。
【００４７】
本実施の形態は、上記実施の形態と基本的な構成は同じであるが、ここでは、以下の点について、更に詳細に説明する。
【００４８】
尚、上記実施の形態において既に説明した内容については、その説明を省略する。
【００４９】
実施の形態４は、換気ファン１４近傍に可燃ガス検知器２７を設けたもので、可燃性ガス流通部品から可燃性ガスが万一漏出した場合でも、ガス経路室３内の空気は全て換気ファン１４に集まりガス経路室排気口１３から排出されるため、可燃性ガスの漏洩をいち早く検知し燃料電池発電システムの運転を停止するなどの措置を取ることができ、安全性をさらに高めることができるものである。
【００５０】
尚、上記実施の形態では、図１に示された構成を中心に説明したが、これに限らず例えば、本発明の燃料電池発電システムの別の第１の例として、パッケージ内を隔壁により分離することにより設けられた第１室及び第２室と、
前記第１室の内部に配置された改質器と、
前記第１室の内部に配置された燃料電池本体と、
前記改質器及び／又は前記燃料電池本体を制御する、前記第２室の内部に配置された制御装置と、
前記燃料電池本体に空気を供給する、前記第２室の内部に配置された空気ブロワとを備え、前記第１室と前記第２室は、別々に換気が行われる構成であっても良い。
【００５１】
又、例えば、本発明の燃料電池発電システムの別の第２の例として、上記別の例の構成に加えて、前記パッケージの枠体の内、前記第２室の外壁を構成する枠体部分の所定の部位には第２室用吸気口が設けられており、
前記第２室の外壁を構成する前記枠体部分の内、前記第２室用吸気口が設けられた部位以外の部位には、前記燃料電池本体からの排気を前記パッケージの外部に排出するための排気口が設けられており、
前記空気ブロアのブロア用吸気口は、前記第２室の内部に開口されてる構成としても良い。
【００５２】
又、例えば、本発明の別の第３の例として、前記パッケージの枠体の内、前記第１室の外壁を構成する枠体部分の所定の部位には、第１室用吸気口と第１室用排気口とが設けられており、
前記第１室用排気口には換気ファンが配置されている上記第１の例、又は上記第２の例の燃料電池発電システムを構成しても良い。
【００５３】
又、例えば、本発明の別の第４の例として、前記第１室用排気口と、前記第１室用吸気口との間に、前記改質器及び／又は前記燃料電池本体が配置されている上記第３の例の燃料電池発電システムを構成していも良い。
【００５４】
又、例えば、本発明の別の第５の例として、前記改質器にはバーナが設けられており、
前記第１室の外壁を構成する枠体部分の前記所定の部位以外の部位には、（１）前記バーナに燃焼用空気を供給するための燃焼ファン用吸気口と、（２）前記改質器の燃焼ガスを排出する改質器用排気口とが設けられている上記第３又は第４の例の燃料電池発電システムを構成していも良い。
【００５５】
又、例えば、本発明の別の第６の例として、上記換気ファンの近傍に可燃ガスを検出する可燃ガス検出器が設けられている上記第３、第４又は第５の例の燃料電池発電システムを構成しても良い。
【００５６】
これらの何れの例の燃料電池発電システムにおいても、上記実施の形態の構成と同様に、爆発や異常燃焼などが無く安全性を確保するとともに、換気に要する電力を低減し高い効率を維持するという効果を発揮する。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は、例えば、可燃性ガス流通部品から可燃性ガスが万一漏出した場合でも、漏出した可燃性ガスはただちにパッケージ外側へ排出されため、爆発や異常燃焼などを無くすことができ安全性を高めるという効果を奏するものである。
【００５８】
また、例えば、換気に要する能力を小さくし消費電力を少なくして燃料電池発電システムの効率悪化を防ぐという効果も奏するものである。
【００５９】
また、例えば、万一漏出した可燃性ガスがバーナへ流入することなく異常燃焼や爆発を未然に防止するという効果も奏するものである。
【００６０】
また、例えば、可燃性ガスの漏洩をいち早く検知し燃料電池発電システムの運転を停止するなどの措置を取ることができ、安全性をさらに高めるという効果も奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１、２、３、４における燃料電池発電システムの構成図
【図２】従来例１における燃料電池発電システムの構成図
【図３】従来例２における燃料電池発電システムの構成図
【符号の説明】
１  隔壁
２  パッケージ
３  ガス経路室
４  非ガス室
５  改質器
６  燃料電池本体
８  燃焼ファン吸気口
１０  バーナ
１１  改質器排気口
１２ａ  ガス経路室吸気口
１２ｂ  ガス経路室吸気口
１３  ガス経路室排気口
１４  換気ファン
１５  制御装置
１６  空気ブロワ
１９  凝縮器
２０  非ガス室吸気口
２１  ブロワ吸気口
２２  排空気口
２７  可燃ガス検知器
【図１】
0004024554.tif 000002
【図２】
0004024554.tif 000003
【図３】
0004024554.tif 000004