(57)【要約】【課題】配線取出口を有する筐体の気密性を保つこと。【解決手段】壁部に形成され、内部の機器に接続されている配線が取り出される配線取出口と、前記壁部の外側で前記配線取出口を塞ぐ外蓋と、前記壁部と前記外蓋との間を密閉する外側ガスケットと、前記壁部の内側において前記配線取出口の周囲を囲む内側フランジと、前記壁部と前記内側フランジとの間を密閉する内側ガスケットと、を有する筐体。【選択図】図４
2017168392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁部に形成され、内部の機器に接続されている配線が取り出される配線取出口と、
前記壁部の外側で前記配線取出口を塞ぐ外蓋と、
前記壁部と前記外蓋との間を密閉する外側ガスケットと、
前記壁部の内側において前記配線取出口の周囲を囲む内側フランジと、
前記壁部と前記内側フランジとの間を密閉する内側ガスケットと、を有する
ことを特徴とする筐体。
【請求項２】
前記内側フランジに形成されている固定孔に挿通され、前記壁部、前記外側ガスケット、及び前記内側ガスケットを間に挟んで前記外蓋と前記内側フランジとを固定する固定部材を有し、
前記固定部材は、前記固定孔との間が封止されている
ことを特徴とする請求項１に記載の筐体。
【請求項３】
前記内側ガスケットは、前記固定部材が貫通する貫通孔が形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の筐体。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の筐体と、
前記筐体に収容されている燃料電池スタックと、を有する
ことを特徴とする燃料電池モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池モジュールを有することを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体、燃料電池モジュール、及び燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば筐体の内部に燃料電池スタックが収容されている燃料電池モジュールでは、内部の温度を高温に保つとともにガス漏れ等しないように筐体の気密性を確保する必要がある。
【０００３】
そこで、例えば、筐体に形成されている開口部を覆う蓋体と、開口部の周囲の蓋体受け部との間にシール部材を介装することで、筐体の気密性を保つ技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、図５は、従来例における燃料電池モジュール９０を例示する図である。
【０００５】
燃料電池モジュール９０は、筐体９００の内部に燃料電池スタックが設けられている。筐体９００は、複数の平板部材を用いて箱型に形成されている。筐体９００を構成する複数の平板部材は、気密溶接により周縁部が互いに接合されている。また、筐体９００の側壁９０１には、筐体９００の内部から集電線や熱電対の配線等を取り出すための配線取出部９１０や、空気導入口やガス排気口となる配管９５０が形成されている。
【０００６】
配線取出部９１０は、例えば側壁９０１に形成されている開口に溶接されている配管と、配管を塞ぐ蓋体とを有する。配線取出部９１０では、配管及び蓋体の貫通孔に取り付けられているコンプレッションフィッティングを通じて、筐体９００の内部から熱電対等の配線が取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実用新案登録第３１８５３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した従来例における燃料電池モジュール９０では、配管が溶接されることで側壁９０１を構成する平板部材に歪みが生じ、平板部材の周縁部を互いに気密溶接して筐体９００の気密性を保つことが困難になる場合があった。
【０００９】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、配線取出口を有する筐体の気密性を保つことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様における筐体によれば、壁部に形成され、内部の機器に接続されている配線が取り出される配線取出口と、前記壁部の外側で前記配線取出口を塞ぐ外蓋と、前記壁部と前記外蓋との間を密閉する外側ガスケットと、前記壁部の内側において前記配線取出口の周囲を囲む内側フランジと、前記壁部と前記内側フランジとの間を密閉する内側ガスケットと、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、配線取出口を有する筐体の気密性を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態における燃料電池システムの概略構成を例示する図である。
【図２】実施形態における燃料電池モジュールの斜視図である。
【図３】実施形態における配線取出部の断面図である。
【図４】実施形態における配線取出部の分解図である。
【図５】従来例における燃料電池モジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１４】
図１は、実施形態における燃料電池システム１の概略構成を例示する図である。
【００１５】
燃料電池システム１は、水添脱硫器１０、燃料予熱器２０、改質器３０、空気予熱器４０、燃料電池モジュール５０、排ガス燃焼器６０を有する。燃料電池システム１の各機器は、図１において矢印で示されるように互いに配管で接続されている。また、燃料電池システム１には、図１には不図示のポンプ、ブロワ、ヒータ等が設けられている。
【００１６】
水添脱硫器１０は、原燃料に含まれている硫黄分を水素と反応させて硫化水素とし、得られた硫化水素を吸着剤に吸着させて除去することで原燃料を脱硫する。燃料予熱器２０は、改質器３０における改質反応を促進させるために、燃料電池モジュール５０からの排ガスを用いて水添脱硫器１０により脱硫された燃料を加熱する。
【００１７】
改質器３０は、燃料予熱器２０により加熱された燃料から、水蒸気改質により水素および一酸化炭素を含む燃料ガスを生成する。空気予熱器４０は、燃料電池モジュール５０からの排ガスを用いて、燃料電池モジュール５０に供給される空気を加熱する。
【００１８】
燃料電池モジュール５０は、筐体１００の内部に燃料電池スタック２００が設けられている。また、筐体１００の内部には、図１には不図示の断熱材等が設けられている。燃料電池スタック２００は、例えば固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）であり、複数のセルが積層されている。各セルは、空気極、燃料極及び固体電解質層を有し、燃料ガスと空気との発電反応により電力が発生する。
【００１９】
燃料電池スタック２００から排出される排ガスは、燃料予熱器２０及び空気予熱器４０を通って排ガス燃焼器６０に導かれる。排ガス燃焼器６０は、燃料電池スタック２００から排出される排ガスを触媒燃焼して無害化し、無害化した排ガスを大気中に排気する。
【００２０】
なお、燃料電池スタック２００は、例えば固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）、りん酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）等の他の方式の燃料電池であってもよく、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）に限られるものではない。また、燃料電池システム１は、他の方式の燃料電池が設けられる場合には、例えば改質器が省略されてもよく、本実施形態とは異なる構成であってもよい。
【００２１】
図２は、実施形態における燃料電池モジュール５０の斜視図である。
【００２２】
燃料電池モジュール５０は、筐体１００の内部に１つ以上の燃料電池スタック２００が設けられている。
【００２３】
筐体１００は、側壁１０１、側壁１０１上部の天壁、及び側壁１０１下部の底壁を含む壁部により囲まれている空間に、燃料電池スタック２００を収容する。筐体１００は、例えば幅２．５ｍｍ、奥行１．８ｍ、高さ３ｍであり、ステンレス製の複数の平板部材が互いに気密溶接されることで側壁１０１が形成されている。側壁１０１に用いられる平板部材は、それぞれ気密溶接によって歪みが生じない大きさ及び厚さに形成されている。ただし、側壁１０１に用いられる平板部材は、軽量化及びコストダウンのために、可能な範囲で厚さを薄く（例えば２ｍｍ等）することが好ましい。
【００２４】
筐体１００の側壁１０１には、集電線や熱電対等の配線を取り出すための配線取出部１１０、空気導入口やガス排気口となる配管１８０が設けられている。
【００２５】
図３は、実施形態における配線取出部１１０の断面図である。また、図４は、実施形態における配線取出部１１０の分解図である。
【００２６】
図３及び図４に示されるように、配線取出部１１０は、側壁１０１に形成されている配線取出口１０２、外蓋１２０、外側ガスケット１３０、内側ガスケット１４０、内側フランジ１５０を有する。外蓋１２０、外側ガスケット１３０、内側ガスケット１４０、及び内側フランジ１５０は、ボルト１６０とナット１７０との間で締め付けられることにより側壁１０１に固定される。
【００２７】
配線取出口１０２は、例えば直径１６０ｍｍの円形状に形成されている。側壁１０１には、配線取出口１０２の周囲に、例えば直径２０ｍｍの複数のボルト孔１０３が等角度間隔で形成されている。
【００２８】
外蓋１２０は、例えばステンレスで直径２６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍに形成された円板状部材である。外蓋１２０は、配線取出口１０２を覆うように側壁１０１の外側に取り付けられる。外蓋１２０には、例えば直径２０ｍｍの複数のボルト孔１２１が周囲に形成されている。各ボルト孔１２１には、ボルト１６０が通される。
【００２９】
また、外蓋１２０には、筐体１００の内部から熱電対の配線を取り出すために複数の貫通孔が形成されている。外蓋１２０に形成されている貫通孔に取り付けられているコンプレッションフィッティング１２２を通じて、筐体１００の気密性を保ちながら熱電対等の配線を取り出すことができる。
【００３０】
外側ガスケット１３０は、例えばゴム等の弾性材料により形成された内径１６０ｍｍ、外径１８０ｍｍの環状シートである。外側ガスケット１３０は、側壁１０１と外蓋１２０との間であって、側壁１０１の配線取出口１０２とボルト孔１０３との間に設けられる。外側ガスケット１３０によって、側壁１０１と外蓋１２０との間が密閉され、筐体１００の内部から側壁１０１の配線取出口１０２を通じて外部への気体の漏れが低減される。
【００３１】
なお、外側ガスケット１３０には、ボルト１６０が通される貫通孔が形成されてもよい。外側ガスケット１３０に形成された貫通孔にボルト１６０が通されることで、側壁１０１のボルト孔１０３とボルト１６０の周囲との隙間から外部への気体の漏れを低減することができる。
【００３２】
内側ガスケット１４０は、例えばゴム等の弾性材料により形成された内径１６０ｍｍ、外径２６０ｍｍの環状シートである。内側ガスケット１４０は、側壁１０１と内側フランジ１５０との間に設けられる。
【００３３】
内側ガスケット１４０には、例えば直径２０ｍｍの複数の貫通孔１４１が形成されている。内側ガスケット１４０に形成されている各貫通孔１４１には、ボルト１６０が通される。内側ガスケット１４０の貫通孔１４１にボルト１６０が通されることで、ボルト１６０の周囲と側壁１０１のボルト孔１０３との間から外部への気体の漏れが低減される。
【００３４】
内側フランジ１５０は、例えばステンレスで内径１６０ｍｍ、外径２６０ｍｍ、及び厚さ２０ｍｍに形成された円環状部材である。内側フランジ１５０は、配線取出口１０２の周囲を囲むように側壁１０１の内側に取り付けられる。内側フランジ１５０には、例えば直径２０ｍｍの複数のボルト孔１５１が形成されている。各ボルト孔１５１には、ボルト１６０が通される。
【００３５】
ボルト１６０は、頭部が内側フランジ１５０に全周溶接されており、ボルト孔１５１との隙間が封止されている。ボルト１６０とボルト孔１５１との隙間が封止されることで、筐体１００の内部からボルト孔１５１を通じて外部への気体の漏れが低減される。
【００３６】
なお、ボルト１６０とボルト孔１５１との隙間は、本実施形態とは異なる方法により封止されてもよい。例えば、ゴムやシリコン等を用いて形成されたワッシャをボルト１６０と内側フランジ１５０との間に設けてもよい。また、例えば、樹脂材料等でボルト１６０の頭部を被覆することで、ボルト１６０とボルト孔１５１との隙間を封止してもよい。
【００３７】
上記したように、配線取出部１１０では、外側ガスケット１３０により側壁１０１と外蓋１２０との間が密閉され、内側ガスケット１４０により側壁１０１と内側フランジ１５０との間が密閉される。また、ボルト１６０と内側フランジ１５０のボルト孔１５１との隙間は、ボルト１６０の頭部が全周溶接されることで封止されている。
【００３８】
このような構成により、筐体１００の内部から側壁１０１に形成されている配線取出口１０２やボルト孔１０３を通じて外部への気体の漏れが低減され、気密性を保ちながら筐体１００の内部から配線を取り出すことが可能になる。
【００３９】
また、外蓋１２０及び内側フランジ１５０は、ボルト１６０及びナット１７０により側壁１０１に固定されるため、例えば配管等の部材を側壁１０１に気密溶接で固定する場合よりも、側壁１０１にかかる負荷が小さい。したがって、側壁１０１を形成する平板部材に歪みが生じるのを抑制し、筐体１００の気密性を確保し易くなる。
【００４０】
以上で説明したように、本実施形態における筐体１００によれば、気密性を保ちながら配線取出部１１０から熱電対等の配線を取り出すことが可能になっている。したがって、筐体１００の内部に燃料電池スタック２００が設けられている燃料電池モジュール５０、及び燃料電池システム１では、筐体１００の内部を高温に保つとともに、内部のガス圧を低下させることなく、効率良く発電することが可能になる。
【００４１】
なお、本実施形態では、ボルト１６０が内側フランジ１５０のボルト孔１５１から外蓋１２０に向かって通されるが、これに限られるものではない。例えば、ボルト１６０は、外蓋１２０のボルト孔１２１から内側フランジ１５０に向かって通されてもよい。この場合には、ボルト１６０の頭部と外蓋１２０のボルト孔１２１との隙間が、例えば気密溶接等により封止される。また、外側ガスケット１３０には、ボルト１６０が通される貫通孔が形成されることが好ましい。このような構成により、気密性を保ちながら筐体１００の内部から配線を取り出すことができる。
【００４２】
また、本実施形態では、配線取出部１１０が筐体１００の側壁１０１に設けられているが、配線取出部１１０は筐体１００の側壁１０１及び天壁を含む壁部の何処に設けられてもよい。また、筐体１００に設けられる配線取出部１１０の位置及び数等の構成は、本実施形態と異なってもよい。
【００４３】
また、配線取出部１１０において、外蓋１２０の貫通孔に取り付けられているコンプレッションフィッティング１２２を通じて熱電対の配線を取り出す構成を例示したが、例えば集電線等が取り出されてもよい。さらに、コンプレッションフィッティング１２２とは異なるシール部材等を通じて熱電対の配線、集電線等が取り出されてもよい。
【００４４】
また、側壁１０１の配線取出口１０２、外蓋１２０、外側ガスケット１３０、内側ガスケット１４０、及び内側フランジ１５０は、本実施形態において例示した形状や大きさに限定されるものではない。筐体１００や内部に設けられる燃料電池スタック２００等の構成に応じて、それぞれ本実施形態とは異なる形状や大きさに形成されてもよい。
【００４５】
以上、実施形態に係る筐体、燃料電池モジュール、及び燃料電池システムについて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。なお、上記した実施形態における各部の寸法は、例示した値に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４６】
１  燃料電池システム
５０  燃料電池モジュール
１００  筐体
１０１  側壁（壁部）
１０２  配線取出口
１１０  配線取出部
１２０  外蓋
１３０  外側ガスケット
１４０  内側ガスケット
１４１  貫通孔
１５０  内側フランジ
１５１  ボルト孔（固定孔）
１６０  ボルト（固定部材）
１７０  ナット（固定部材）
２００  燃料電池スタック
【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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