(57)【要約】      （修正有）【課題】設置面積を低減する燃料電池コージェネレーションシステムを提供する。【解決手段】筐体１３と、水素及び酸素を反応させて発電する燃料電池１０Ａを備えた燃料電池モジュール１０と、燃料電池モジュール１０において発生した熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収器１２と、熱エネルギー回収器１２において熱エネルギーの回収が行われた温水を貯える貯湯タンク１１と、を備える。筐体１３内に、燃料電池モジュール１０と、熱エネルギー回収器１２と、貯湯タンク１１と、が設けられ、筐体１３のベース部が、貯湯タンク１１を保持する第１の面２１３Ａと、第１の面２１３Ａよりも上方の第２の面２１３Ｂと、を備える。第１の面２１３Ａよりも第２の面２１３Ｂに近接する筐体の一面１１３が、筐体１３内の部品のメンテナンスに使用する開閉可能なメンテナンス面である。【選択図】図２
2016129100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
水素および酸素を反応させて発電する燃料電池を備えた燃料電池モジュールと、
前記燃料電池モジュールにおいて発生した熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収器と、
前記熱エネルギー回収器において前記熱エネルギーの回収が行われた温水を貯える貯湯タンクと、
を備え、
前記筐体内に、前記燃料電池モジュールと、前記熱エネルギー回収器と、前記貯湯タンクと、が設けられ、
前記筐体のベース部が、前記貯湯タンクを保持する第１の面と、前記第１の面よりも上方の第２の面と、を備え、
前記第１の面よりも第２の面に近接する前記筐体の一面が、前記筐体内の部品のメンテナンスに使用する開閉可能なメンテナンス面である燃料電池コージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記筐体は、前記ベース部の下方に設けられる床置き部材を備え、
前記ベース部と前記床置き部材との間に空間が形成されている請求項１に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記第１の面の下方の前記空間は、配管が通過する請求項２に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記燃料電池モジュールに供給する水を貯える水タンクと、
前記貯湯タンクからの水の排出に用いる第１水排出部と、
前記水タンクからの水の排出に用いる第２水排出部と、を更に備え、
前記筐体のベース部は、前記メンテナンス面と直交する方向において、前記第１の面と前記第２の面との間の段差を形成する段差部を備え、
前記第１水排出部、および前記第２水排出部のいずれか一方、または、両方が、前記段差部に設けられている請求項１−３のいずれかに記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記段差部は、前記第１水排出部および前記第２水排出部のいずれか一方、または、両方の水が、重力の作用により前記ベース部の下方に流れるように、傾斜面を備える請求項４に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記貯湯タンクへの水の供給に用いる水流路接続部を更に備え、
前記水流路接続部は、前記第２の面に設けられている請求項１−５のいずれかに記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
【請求項７】
前記貯湯タンクおよび前記水流路接続部の上方に、前記燃料電池モジュールが設けられている請求項６に記載の燃料電池コージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池コージェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭用の燃料電池として、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）の他、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）の開発が行われている。
【０００３】
ＳＯＦＣは空気極（陰極）で生成した酸化物イオンが電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させる。よって、水素ガスだけでなく、一酸化炭素ガスなども燃料として使用できる。このため、ＰＥＦＣのようにピュアな水素を必要とせず、変成などを伴う複雑で大掛かりな水素生成器などが不要となり、部品点数を少なくできる。
【０００４】
また、ＰＥＦＣの発電動作温度が約６０℃−８０℃であるのに対して、ＳＯＦＣの発電動作温度は、約６００℃−７００℃と高い。よって、ＳＯＦＣの熱エネルギーを利用すると、ＳＯＦＣコージェネレーションシステムは、貯湯タンクの水の加熱が、ＰＥＦＣシステムに比べて容易である。これにより、ＳＯＦＣコージェネレーションシステムは、貯湯タンク内の湯温が高めに保つことができるので、給湯用の貯湯タンクの容量を、ＰＥＦＣコージェネレーションシステムに比べ大幅に小さくできる。
【０００５】
このように、ＳＯＦＣコージェネレーションシステムは、小型化、高信頼性、低コスト化などに適した新方式のシステムとして注目されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図５は、従来の燃料電池コージェネレーションシステムの一例を示す図であり、特許文献１に記載されている。このＳＯＦＣコージェネレーションシステムでは、貯湯タンク１の容積が小さくなり、重量を低減できるので、図５に示すように、一つの筐体２内に貯湯タンク１と燃料電池モジュール３を高さ方向に並べて設置できる。また、燃料電池モジュール３で発生した熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収器４などを貯湯タンク１の周囲に配することができる。このようにして、図５のＳＯＦＣコージェネレーションシステムは、コンパクトに構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２５４６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来例は、燃料電池コージェネレーションシステムの設置面積の低減およびメンテナンス作業性の向上については十分に検討されていない。詳細は、以下の実施形態において説明する。
【０００９】
本発明の一態様（aspect）は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来に比べ、設置面積を低減し得る燃料電池コージェネレーションシステムを提供する。また、本発明の一態様は、貯湯タンクの容積を適量に維持しながら、筐体のコンパクト性およびメンテナンス作業性を従来よりも改善し得る燃料電池コージェネレーションシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、筐体と、水素および酸素を反応させて発電する燃料電池を備えた燃料電池モジュールと、前記燃料電池モジュールにおいて発生した熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収器と、前記熱エネルギー回収器において前記熱エネルギーの回収が行われた温水を貯える貯湯タンクと、を備え、前記筐体内に、前記燃料電池モジュールと、前記熱エネルギー回収器と、前記貯湯タンクと、が設けられ、前記筐体のベース部が、前記貯湯タンクを保持する第１の面と、前記第１の面よりも上方の第２の面と、を備え、前記第１の面よりも第２の面に近接する前記筐体の一面が、前記筐体内の部品のメンテナンスに使用する開閉可能なメンテナンス面である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様の燃料電池コージェネレーションシステムによれば、従来に比べ、設置面積を低減し得る。また、本発明の一態様の燃料電池コージェネレーションシステムによれば、貯湯タンクの容積を適量に維持しながら、筐体のコンパクト性およびメンテナンス作業性を従来よりも改善し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステムの一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム内の一例を側面視した図である。
【図３】図３は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステムのベース部の一例を平面視した図である。
【図４】図４は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステムのベース部の周辺の一例を側面視した図である。
【図５】図５は、従来の燃料電池コージェネレーションシステムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
特許文献１の燃料電池コージェネレーションシステムは、筐体内の部品交換などのメンテナンスに用いる筐体の面が特定されていない。例えば、図５に示すように、熱エネルギー回収器などの部品は、貯湯タンク１の周囲に配されているので、部品のメンテナンスに用いる筐体のメンテナンス面は、複数個所となり得る。このようなメンテナンス面は、法定で定められた所定の離隔距離を取る必要があるので、メンテナンス面が増えるほど、燃料電池コージェネレーションシステムの設置面積が広くなる。つまり、従来例は、燃料電池コージェネレーションシステムの設置面積を必ずしも最小化できているとは言えない。
【００１４】
また、特許文献１には、燃料電池コージェネレーションシステム外からの配管の接続および燃料電池コージェネレーションシステムからの水抜きなどについての具体的な開示がない。通常、このような配管の接続部、水抜き部などは、筐体の下部側方から突出させるか、筐体の底面（ベース部）から下方に突出されて設けることが多い。
【００１５】
筐体に対して前後への配管などの引き廻しの融通性、上記の設置面積を更なる低減の点からは、後者の下方突出構造の方が、前者の側方突出構造よりも有利である。
【００１６】
しかし、後者の場合、配管施工および水抜き作業などのメンテナンス作業のための空間を確保するには、筐体の床置き部材（床面の当接部）から所定の寸法（例えば、約２００ｍｍ程度）、筐体のベース部を底上げする必要がある。このため、筐体内の容積を一定にする場合は、筐体の上端位置が、筐体のベース部の底上げ分、高くなる。一方、燃料電池コージェネレーションシステムを軽貨物車などで運搬する場合、軽貨物車の荷台に載せる筐体の上端位置は、所定の制限値（例えば、荷台フロアから約１８８５ｍｍ以下）がある。よって、筐体の高さ制限値の範囲内において、貯湯タンクの容量を可能限り大きく確保できるよう、燃料電池コージェネレーションシステムの設計の見直しが必要となる。
【００１７】
つまり、従来の側方突出構造も、従来の下方突出構造もそれぞれ一長一短があると考えられる。
【００１８】
そこで、発明者らは、燃料電池コージェネレーションシステムの設置面積の更なる低減、筐体のコンパクト性およびメンテナンス作業性の改善について鋭意検討し、以下の知見を得た。
【００１９】
まず、上記のとおり、筐体の特定の一面から筐体内を開放することで筐体内の部品のメンテナンスを行うと、燃料電池コージェネレーションシステムの設置面積を最小化し得ると判断している。その上で、配管施工および水抜き作業などのメンテナンス作業のための空間、および配管などの引き廻し空間などを見直すことで、上記の下方突出構造でも貯湯タンクの容量を適量に確保し得る構成に到達した。具体的には、メンテナンス作業の空間の高さと、配管などの引き廻し空間の高さとは、必ずしも同一でなくても良いことを見出した。言い換えれば、配管などの引き廻し空間の高さは、メンテナンス作業の空間の高さよりも低くても良いと判断した。
【００２０】
すなわち、本発明の第１の態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、筐体と、水素および酸素を反応させて発電する燃料電池を備えた燃料電池モジュールと、燃料電池モジュールにおいて発生した熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収器と、熱エネルギー回収器において熱エネルギーの回収が行われた温水を貯える貯湯タンクと、を備え、筐体内に、燃料電池モジュールと、熱エネルギー回収器と、貯湯タンクと、が設けられ、筐体のベース部が、貯湯タンクを保持する第１の面と、第１の面よりも上方の第２の面と、を備え、第１の面よりも第２の面に近接する筐体の一面が、筐体内の部品のメンテナンスに使用する開閉可能なメンテナンス面である。
【００２１】
かかる構成によると、従来に比べ、設置面積を低減し得る。つまり、上記筐体の一面をメンテナンス面とし、この面を開閉するだけで、筐体の他の面を開閉することなく、筐体内の部品のメンテナンスを行い得る。よって、法定で定められた離隔距離を取る必要がある面が、上記メンテナンス面だけになるので、燃料電池コージェネレーションシステムの設置面積を最小化できる。そして、この場合、第２の面に比べ床面近くの第１の面で貯湯タンクを保持するので、筐体の高さ制限値の範囲内において、貯湯タンクの容積を適量に維持することができる。
【００２２】
また、本発明の第２の態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、第１の態様の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、筐体は、ベース部の下方に設けられる床置き部材を備え、ベース部と床置き部材との間に空間が形成されている。
【００２３】
また、本発明の第３の態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、第２の態様の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、第１の面の下方の空間は、配管が通過する。
【００２４】
かかる構成によると、従来に比べ、設置面積を低減し得るとともに、貯湯タンクの容積を適量に維持しながら、筐体のコンパクト性およびメンテナンス作業性を従来よりも改善し得る。
【００２５】
つまり、貯湯タンクを保持する第１の面を、配管が通る空間を確保できる程度にまで床面に近づけ得るので、筐体の高さ制限値の範囲内において、貯湯タンクの容積を適量に維持しながら、筐体のコンパクトに構成できる。
【００２６】
また、第２の面は、第１の面に比べ床面から十分に底上げできる。よって、配管の接続部、水抜き用の水排出部などを筐体のベース部から下方に突出させる構成を取ることができるので、配管などの引き廻しの融通性、上記の設置面積を更なる低減を図れる。また、配管施工などのメンテナンス作業のための空間を、第２の面の下方に適切に確保できる。
【００２７】
また、本発明の第４の態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、第１の態様−第３の態様のいずれかの燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、燃料電池モジュールに供給する水を貯える水タンクと、貯湯タンクからの水の排出に用いる第１水排出部と、水タンクからの水の排出に用いる第２水排出部と、を更に備え、筐体のベース部は、メンテナンス面と直交する方向において、第１の面と第２の面との間の段差を形成する段差部を備え、第１水排出部、および第２水排出部のいずれか一方、または、両方が、段差部に設けられている。
【００２８】
貯湯タンク、水タンクなどからの水抜きは、例えば、冬場の凍結予防の理由などで多々行われる場合がある。よって、第１水排出部および第２水排出部のいずれか一方、または、両方を段差部に設けることで、作業者が、水抜き用の水排出部に容易にアクセスし得るように構成できる。
【００２９】
また、本発明の第５の態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、第４の態様の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、段差部は、第１水排出部および第２水排出部のいずれか一方、または、両方の水が、重力の作用により上記ベース部の下方に流れるように、傾斜面を備える。
【００３０】
かかる構成によると、段差部の傾斜面に設けられた第１水排出部および第２水排出部において、上記ベース部の下方の空間側に水が流れるので、段差部を、例えば、鉛直面で構成する場合に比べ、これらの水排出部における水の排出性が向上する。
【００３１】
また、本発明の第６の態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、第１の態様−第５の態様のいずれかの燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、貯湯タンクへの水の供給に用いる水流路接続部を更に備え、水流路接続部は、第２の面に設けられている。
【００３２】
かかる構成によると、水流路接続部への配管施工のための空間を第２の面の下方に適切に確保できる。
【００３３】
また、本発明の第７の態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、第６の態様の燃料電池コージェネレーションシステムにおいて、貯湯タンクおよび水流路接続部の上方に、燃料電池モジュールが設けられている。
【００３４】
高温の燃料電池モジュールで加熱された熱気は、筐体の上方に滞留しやすい。よって、貯湯タンクの上方に燃料電池モジュールを設けることで、筐体内の様々な部品の熱ダメージを抑制できる。また、燃料電池モジュールからの水は、重力の作用により自然落下する。よって、水流路接続部の上方に燃料電池モジュールを設けることで、燃料電池コージェネレーションシステムの水自立運転における水循環性を改善できる。
【００３５】
以下、燃料電池コージェネレーションシステムの具体例について図面を参照しながら説明する。
【００３６】
なお、以下の説明は、いずれも本発明の上記態様の一例を示すものである。例えば、以下に説明する数値、形状、材料、構成要素、構成要素の設置位置および接続形態などは一例であり、本発明の上記態様を限定するものではない。また、以下の構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素である。また、図面において、同じ符号が付いたものは、説明を省略する場合がある。また、図面は、構成要素を模式的に示したもので、形状および寸法比などについては正確な表示ではない場合がある。
【００３７】
［システムの全体構成］
まず、燃料電池コージェネレーションシステム１００の全体の構成について説明する。
【００３８】
図１は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステムの一例を示す斜視図である。図２は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム内の一例を側面視した図である。
【００３９】
図１および図２に示す例では、本実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム１００は、燃料電池モジュール１０と、貯湯タンク１１と、熱エネルギー回収器１２と、筐体１３と、水流路接続部１４と、第１水排出部１５と、第２水排出部１６と、水タンク２０と、原料流路接続部１７と、空気流路接続部１８と、を備える。筐体１３は、床置き部材３１３と、ベース部２１３と、メンテナンス面１１３と、を備える。ベース部２１３は、第１の面２１３Ａと、第２の面２１３Ｂと、段差部２１３Ｃと、を備える。
【００４０】
燃料電池モジュール１０は、水素および酸素を反応させて発電する燃料電池１０Ａを備える。燃料電池１０Ａとして、例えば、固体酸化物形燃料電池を例示できる。つまり、燃料電池モジュール１０として、例えば、固体酸化物形燃料電池のホットモジュールを例示できる。
【００４１】
燃料電池モジュール１０は、燃料電池コージェネレーションシステム１００の運転中、所定の温度に保つ必要がある。例えば、燃料電池１０Ａが固体酸化物形燃料電池の場合、改質反応および燃料電池１０Ａの運転温度が、高温（例えば、６００℃−８００℃）となる。よって、燃料電池モジュール１０の周囲を断熱材で覆い、外部への放熱を抑える構成を取る必要がある。
【００４２】
燃料電池モジュール１０は、原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器を備えてもよい。改質器を備えない場合、水素含有ガスを貯蔵する容器、水素インフラなどの水素含有ガスの供給源から水素含有ガスが燃料電池モジュール１０に供給される形態であってもよい。また、燃料電池１０Ａ内で改質反応により水素含有ガスが生成される形態であってもよい。本形態として、例えば、内部改質形の固体酸化物形燃料電池を例示できる。
【００４３】
また、燃料電池モジュール１０は、燃料電池１０Ａの他、燃料電池モジュール１０の内部の高温を利用して発電用の空気を加熱する空気加熱器を備えてもよい。
【００４４】
燃料電池モジュール１０における改質反応は、いずれの形態であってもよい。例えば、改質反応として、水蒸気改質反応、オートサーマル反応または部分酸化反応などが例示される。図１には示されていないが、各改質反応において必要となる機器は適宜設けられる。例えば、改質反応が水蒸気改質反応であれば、燃料電池コージェネレーションシステム１００には、改質器を加熱する燃焼器、改質器に供給する水から水蒸気を生成する蒸発器などが設けられる。改質反応が、部分酸化反応およびオートサーマル反応であれば、燃料電池コージェネレーションシステム１００には、改質器に空気を供給する空気供給器が設けられる。
【００４５】
なお、原料には、例えば、メタンを主成分とする都市ガスおよび天然ガス、ＬＰＧ等の少なくとも炭素および水素から構成される有機化合物を含むガスなどを用いることができる。燃料電池コージェネレーションシステム１００は、原料として都市ガスや天然ガスなどを用いる場合、一般的に、これらのガス中の硫黄化合物を除去する脱硫器（図示せず）を備える。
【００４６】
このようにして、燃料電池モジュール１０の燃料電池１０Ａでは、水素含有ガス中の水素と空気中の酸素とが反応することで発電が行われる。燃料電池モジュール１０により発電された直流出力は、インバータ回路で交流に変換され、家庭用電力に利用できる。
【００４７】
熱エネルギー回収器１２は、燃料電池モジュール１０において発生した熱エネルギーを回収する。熱エネルギー回収器１２は、燃料電池モジュール１０において発生した熱エネルギーを回収できれば、どのような構成であっても構わない。熱エネルギー回収器１２として、例えば、燃料電池モジュール１０からの排ガスを加熱流体として用い、貯湯タンク１１からの水を受熱流体として用いる流体交差型の熱交換器などを例示できる。つまり、排ガスが流れる排ガス配管および貯湯タンク１１内の水循環に用いる水循環配管が熱エネルギー回収器１２内を通過しており、これらの配管内の流体が熱エネルギー回収器１２で熱交換する。
【００４８】
貯湯タンク１１は、熱エネルギー回収器１２において熱エネルギーの回収が行われた温水を貯える。貯湯タンク１１は、このような温水を貯えることができれば、どのような構成であっても構わない。貯湯タンク１１として、例えば、金属製（ＳＵＳ製）の円柱状に構成されていて、温水を貯湯タンク１１の上部から取出すことで、タンク内部温度を積層状態とする積層型貯湯タンクなどを例示できる。この場合、貯湯タンク１１の上部に貯まった温水は、給湯需要に合わせて排出される。そして、水流路接続部１４から貯湯タンク１１の下部へ市水などの冷水が、排出された温水量分、供給される。
【００４９】
貯湯タンク１１は、蓄熱状態を保つ必要がある。よって、貯湯タンク１１の周囲を断熱材で覆い、外部への放熱（熱ロス）を抑える構成を取る必要がある。
【００５０】
水タンク２０は、燃料電池モジュール１０に供給する水を貯える。水タンク２０は、燃料電池モジュール１０に供給する水を貯えることができれば、どのような構成であっても構わない。水タンク２０として、例えば、熱エネルギー回収器１２での熱交換による排ガス冷却で得られる凝縮水を貯留する凝縮水タンク、このような凝縮水を浄化した純水を貯留する純水タンクなどを例示できる。なお、かかる排気ガス中の水蒸気を凝縮水として回収することで、燃料電池コージェネレーションシステム１００の外部から改質水を供給せずに、燃料電池コージェネレーションシステム１００の水自立運転を行い得る。
【００５１】
ここで、直方形の筐体１３内に、燃料電池モジュール１０と、熱エネルギー回収器１２と、貯湯タンク１１と、水タンク２０と、が配されている。具体的には、貯湯タンク１１の上方に、燃料電池モジュール１０が設けられている。高温の燃料電池モジュール１０で加熱された熱気は、筐体１３の上方に滞留しやすい。よって、貯湯タンク１１の上方に燃料電池モジュール１０を設けることで、筐体１３内の様々な部品の熱ダメージを抑制できる。
【００５２】
このように、本実施形態では、単一の筐体１３内に、貯湯タンク１１の他、燃料電池モジュール１０および熱エネルギー回収器１２などを収容する、貯湯タンク一体型燃料電池コージェネレーションシステムの構成を取っている。筐体１３は、燃料電池コージェネレーションシステム１００を外部環境と隔離する部材である。よって、筐体１３は、剛性および耐食性を備える材料で構成する方がよい。なお、筐体１３の内面に、断熱材を設けて外部への放熱を抑える構成を取ることが多い。
【００５３】
本実施形態では、筐体１３のベース部２１３が、貯湯タンク１１を保持する第１の面２１３Ａと、第１の面２１３Ａよりも上方の第２の面２１３Ｂと、を備える。つまり、第１の面２１３Ａは、第２の面２１３Ｂよりも床置き部材３１３（床面）に近い。そして、第１の面２１３Ａよりも第２の面２１３Ｂに近接する筐体の一面が、筐体１３内の部品のメンテナンスに使用する開閉可能なメンテナンス面１１３である。
【００５４】
つまり、メンテナンス面１１３から遠隔位置にある第１の面２１３Ａ上に、貯湯タンク１１を配することで、メンテナンス面１１３の近傍の第２の面２１３Ｂ上には、十分なスペースＳが確保されている。これにより、貯湯タンク１１の容積を適量に確保できるとともに、燃料電池コージェネレーションシステム１００のメンテナンスにおいて、点検、修理または交換などが必要な様々な部品（図示せず）を、上記のスペースＳに収容できる。
【００５５】
なお、このような点検、修理または交換などが必要な部品として、例えば、燃料電池１０Ａの発電電力を商用電力に系統連系可能に電力変換するインバータ回路、燃料電池コージェネレーションシステム１００の動作を制御する制御器、水の送出などに用いるポンプなどの精密機械部品、空気フィルター、およびイオン交換樹脂などを例示できる。
【００５６】
以上により、本実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム１００は、従来に比べ、設置面積を低減し得る。つまり、筐体１３の一面をメンテナンス面１１３とし、この面を開閉するだけで、筐体１３の他の面を開閉することなく、筐体１３内の部品のメンテナンスを行い得る。よって、法定で定められた離隔距離を取る必要がある面が、メンテナンス面１１３だけになるので、燃料電池コージェネレーションシステム１００の設置面積を最小化できる。
【００５７】
そして、この場合、第２の面２１３Ｂに比べ床面近くの第１の面２１３Ａで貯湯タンク１１を保持するので、筐体１３の高さ制限値の範囲内において、貯湯タンク１１の容積を適量に維持することができる。
【００５８】
［ベース部の周辺構成］
次に、燃料電池コージェネレーションシステム１００のベース部２１３の周辺の構成について詳細に説明する。
【００５９】
図３は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステムのベース部の一例を平面視した図である。図４は、実施形態の燃料電池コージェネレーションシステムのベース部の周辺の一例を側面視した図である。
【００６０】
筐体１３の床置き部材３１３は、施工現場の床面に当接する部材であり、ベース部２１３の下方に設けられる。そして、ベース部２１３と床置き部材３１３との間に空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃが形成されている。
【００６１】
具体的には、第２の面２１３Ｂの下方の空間Ｂは、水流路接続部１４、原料流路接続部１７および空気流路接続部１８の配管施工などのメンテナンス作業時に用いられる。
【００６２】
水流路接続部１４は、貯湯タンク１１への水の供給に用いる。このため、水流路接続部１４には、貯湯タンク１１の下端部から延びる水供給配管が接続されている。水流路接続部１４は、貯湯タンク１１への水の供給に用いるものであれば、どのような構成であっても構わない。水流路接続部１４として、例えば、水の供給配管継手などを例示できる。
【００６３】
また、水流路接続部１４は、第２の面２１３Ｂに設けられ、水流路接続部１４の上方に燃料電池モジュール１０を設けられている。燃料電池モジュール１０からの水は、重力の作用により自然落下する。よって、上記構成により、燃料電池コージェネレーションシステム１００の水自立運転における水循環性を改善できる。
【００６４】
原料流路接続部１７および空気流路接続部１８はそれぞれ、燃料電池モジュール１０への原料および空気の供給に用い、第２の面２１３Ｂに設けられている。原料流路接続部１７および空気流路接続部１８はそれぞれ、燃料電池モジュール１０への原料および空気の供給に用いるものであれば、どのような構成であっても構わない。原料流路接続部１７として、例えば、原料の供給配管継手などを例示できる。空気流路接続部１８として、例えば、空気の供給配管継手などを例示できる。
【００６５】
第１の面２１３Ａの下方の空間Ａは、配管Ｐが通過する。配管Ｐとして、例えば、水流路接続部１４に接続される市水供給配管、原料流路接続部１７に接続される原料供給配管、空気流路接続部１８に接続される空気供給配管などを例示できる。
【００６６】
ベース部２１３の段差部２１３Ｃは、メンテナンス面１１３と直交する方向において、第１の面２１３Ａと第２の面２１３Ｂとの間の段差を形成する。そして、第２の面２１３Ｂの下方の空間Ｂおよび段差部２１３Ｃの下方の空間Ｃは、第１水排出部１５および第２水排出部１６における水抜きなどのメンテナンス作業時に用いられる。
【００６７】
第１水排出部１５は、貯湯タンク１１からの水の排出に用い、段差部２１３Ｃに設けられている。第１水排出部１５は、貯湯タンク１１からの水の排出に用いるものであれば、どのような構成であっても構わない。第１水排出部１５として、例えば、貯湯タンク１１の下端部に接続された水排出配管を開閉する開閉弁などを例示できる。そして、段差部２１３Ｃは、第１水排出部１５の水が、重力の作用によりベース部２１３の下方に流れるように傾斜面を備える。
【００６８】
つまり、第１水排出部１５は、貯湯タンク１１内の水を排出する水抜き部であり、燃料電池コージェネレーションシステム１００の長期不使用時の凍結予防、雑菌抑制を行う場合に使用される。
【００６９】
第２水排出部１６は、水タンク２０からの水の排出に用い、段差部２１３Ｃに設けられている。第２水排出部１６は、水タンク２０からの水の排出に用いるものであれば、どのような構成であっても構わない。第２水排出部１６として、例えば、水タンク２０の下端部に接続された水排出配管を開閉する開閉弁などを例示できる。そして、段差部２１３Ｃは、第２水排出部１６の水が、重力の作用によりベース部２１３の下方に流れるように傾斜面を備える。
【００７０】
つまり、第２水排出部１６は、水タンク２０内の水を排出する水抜き部であり、燃料電池コージェネレーションシステム１００の長期不使用時の凍結予防、雑菌抑制を行う場合に使用される。
【００７１】
なお、貯湯タンク１１と第１の面２１３Ａとの間は、貯湯タンク１１を保持する保持部材（図示せず）が設けられ、両者間に適宜の空間Ｘが形成されている。この空間Ｘは、上記の貯湯タンク１１に接続される水供給配管および水排出配管などを通すのに用いられる。
【００７２】
以上により、本実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム１００は、従来に比べ、設置面積を低減し得るとともに、貯湯タンク１１の容積を適量に維持しながら、筐体１３のコンパクト性およびメンテナンス作業性を従来よりも改善し得る。
【００７３】
つまり、貯湯タンク１１を保持する第１の面２１３Ａを、配管Ｐが通る空間Ａを確保できる程度にまで床面に近づけ得るので、筐体１３の高さ制限値の範囲内（例えば、約１８８５ｍｍ以下）において、貯湯タンク１１の容積を適量に維持しながら、筐体１３のコンパクトに構成できる。
【００７４】
また、第２の面２１３Ｂは、第１の面２１３Ａに比べ床面から十分に底上げできる（例えば、床面から約２００ｍｍ程度の底上げ）。よって、水流路接続部１４、原料流路接続部１７、空気流路接続部１８、第１水排出部１５および第２水排出部１６などを筐体１３のベース部２１３から下方に突出させる構成を取ることができるので、配管Ｐなどの引き廻しの融通性、上記の設置面積を更なる低減を図れる。また、配管施工などのメンテナンス作業のための空間Ｂを、第２の面２１３Ｂの下方に適切に確保できる。
【００７５】
また、貯湯タンク１１、水タンク２０などからの水抜きは、例えば、冬場の凍結予防の理由などで多々行われる場合がある。よって、第１水排出部１５および第２水排出部１６を段差部２１３Ｃに設けることで、作業者が、水抜き用の第１水排出部１５および第２水排出部１６に容易にアクセスし得るように構成できる。
【００７６】
また、段差部２１３Ｃの傾斜面に設けられた第１水排出部１５および第２水排出部１６において、ベース部２１３の下方の空間Ｃ側に水が流れるので、段差部２１３Ｃを、例えば、鉛直面で構成する場合に比べ、第１水排出部１５および第２水排出部１６における水の排出性が向上する。
【００７７】
［実施例］
次に、本実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム１００の貯湯タンク１１の具体的な実施例について説明する。
【００７８】
燃料電池１０Ａが、固体酸化物形燃料電池の場合、燃料電池１０Ａの動作温度は、約６００−７００℃と高温である。この場合、市水との熱交換性が、固体高分子形燃料電池に比べて高い。このため、貯湯タンク１１内に貯める湯温を容易に、高温（約７０−７５℃程度）に昇温できる。よって、貯湯タンク１１の容量を、固体高分子形燃料電池コージェネレーションシステム（以下、ＰＥＦＣシステム）の貯湯タンクに比べて大幅に小さくできる。
【００７９】
例えば、貯湯タンク１１は、ＰＥＦＣシステムの貯湯タンクの約１／３の７０Ｌ程度の小型にできる。そして、貯湯タンク１１の小型化と、ＰＥＦＣシステムのように大がかりな水素生成器が不要であることとが相俟って、本実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム１００を小型コンパクトに構成することが可能となる。
【００８０】
また、上記のとおり、配管施工および水抜き作業などのメンテナンス作業のための空間Ｂ、および配管などの引き廻し空間Ａなどを見直すことで、水流路接続部１４などの下方突出構造でも貯湯タンク１１の容量を適量に確保し得る構成に到達した。具体的には、筐体１３の高さ制限値の範囲内（例えば、約１８８５ｍｍ以下）において、貯湯タンク１１の容量を可能限り大きく確保できるよう、燃料電池コージェネレーションシステム１００の設計の見直しが行われた。
【００８１】
その結果、メンテナンス作業のための空間Ｂは、床面から約２００ｍｍ程度の高さが必要であるのに対し、空間Ａは、外部から配管Ｐを通すための隙間として、高さが約７０ｍｍ程度で良いことを見出した。
【００８２】
そこで、空間Ａを形成する第１の面２１３Ａの上に貯湯タンク１１を配することで、貯湯タンク１１の下端部を可能が限り床面に近づけ、筐体１３の高さ制限値の範囲内（例えば、約１８８５ｍｍ以下）において、貯湯タンク１１の容量を大きくできた。
【００８３】
なお、以上の第１水排出部１５および第２水排出部１６の設置は例示であって、本例に限定されない。例えば、本例では、第１水排出部１５および第２水排出部１６の両方を段差部２１３Ｃの傾斜面に設けているが、第１水排出部１５および第２水排出部１６のいずれか一方を段差部２１３Ｃの傾斜面に設けても構わない。これにより、第１水排出部１５および第２水排出部１６の少なくとも一方は、作業者が容易にアクセスし得るように構成できるし、水の排水性が向上する。
【００８４】
また、筐体１３の高さ制限値、貯湯タンク１１の容積、空間Ａおよび空間Ｂの寸法も例示であって、本例に限定されない。これらは、燃料電池コージェネレーションシステム１００の運搬方法、燃料電池コージェネレーションシステム１００のメンテナンス作業環境などに応じて適宜の値に設定しても構わない。
【００８５】
［動作］
以下、本実施形態の燃料電池コージェネレーションシステム１００の動作の一例について図面を用いて説明する。
【００８６】
燃料電池コージェネレーションシステム１００の床置き部材３１３を施工現場の床面に設置した後、複数の配管Ｐを、第１の面２１３Ａの下方の空間Ａからメンテナンス面１１３の方向に通して水流路接続部１４、原料流路接続部１７および空気流路接続部１８のそれぞれに接続する。
【００８７】
次に、図示しない操作器のスタートボタンなどが押されると、燃料電池コージェネレーションシステム１００の運転開始の指示が、図示しない制御器に出される。すると、以下の動作が、制御器の制御プログラムにより行われる。
【００８８】
まず、水タンク２０の水、原料流路接続部１７からの原料および空気流路接続部１８からの空気がそれぞれ、燃料電池モジュール１０に供給される。次に、燃料電池モジュール１０の燃料電池１０Ａでは、原料改質で得られた水素と空気中の酸素とが電気化学的に反応する。これにより、燃料電池モジュール１０の発電が行われる。本発電により得られた直流電力はインバータ回路(図示せず)を介して系統電源へ供給される。発電と同時に、燃料電池モジュール１０の排ガスの熱を用いて、貯湯タンク１１内に温水が貯えられるとともに、排ガス中の水蒸気が凝縮されて、改質水として水タンク２０に回収される。このようにして、燃料電池コージェネレーションシステム１００の水自立運転が行われる。
【００８９】
一方、燃料電池コージェネレーションシステム１００のメンテナンス作業では、操作器のストップボタンなどが押され、燃料電池コージェネレーションシステム１００の運転停止の指示が、制御器に出される。
【００９０】
その後、例えば、作業者が、メンテナンス面１１３を開放することにより、筐体１３内の部品の点検、修理または交換などのメンテナンス作業を行うことができる。また、作業者が、第１水排出部１５および第２水排出部１６にアクセスすることにより、貯湯タンク１１および水タンク２０の水抜きのメンテナンス作業を行うことができる。また、作業者が、水流路接続部１４、原料流路接続部１７および空気流路接続部１８にアクセルすることにより、水流路接続部１４における市水供給配管の施工、原料流路接続部１７における原料供給配管の施工および空気流路接続部１８における空気供給配管の施工などのメンテナンス作業を行うことができる。
【００９１】
上記説明から、当業者にとっては、本開示の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本開示を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本開示を逸脱することなく、その構造および／または機能の詳細を実質的に変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明の一態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、従来に比べ、設置面積を低減し得る。また、本発明の一態様の燃料電池コージェネレーションシステムは、貯湯タンクの容積を適量に維持しながら、筐体のコンパクト性およびメンテナンス作業性を従来よりも改善し得る。よって、本発明の一態様は、例えば、貯湯タンク一体型燃料電池コージェネレーションシステムに利用できる。
【符号の説明】
【００９３】
１０  燃料電池モジュール
１０Ａ  燃料電池
１１  貯湯タンク
１２  熱エネルギー回収器
１３  筐体
１４  水流路接続部
１５  第１水排出部
１６  第２水排出部
１７  原料流路接続部
１８  空気流路接続部
２０  水タンク
１００  燃料電池コージェネレーションシステム
１１３  メンテナンス面
２１３  ベース部
２１３Ａ  第１の面
２１３Ｂ  第２の面
２１３Ｃ  段差部
３１３  床置き部材
Ａ  空間
Ｂ  空間
Ｃ  空間
Ｐ  配管
Ｓ  スペース
Ｘ  空間
【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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