(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装ケース内に設置された箱体内に改質器と、ＣＯ変成器と、ＣＯ除去器とを含む改質装置が収納され、前記外装ケースの外部にガス採取用サンプリング管が突出しないように、この箱体の壁面に前記ガス採取用サンプリング管を設け、前記ガス採取用サンプリング管に臨む前記外装ケースの壁部分に開口部を設けたことを特徴とする燃料電池電源装置。
【請求項２】
前記ガス採取用サンプリング管の先端部に、着脱自在のキャップ又は開閉バルブを取り付けた請求項１記載の燃料電池電源装置。
【請求項３】
前記ガス採取用サンプリング管の先端部に、ガス検査機器のホース接続部を設けた請求項１又は２記載の燃料電池電源装置。
【請求項４】
前記開口部にカバーを設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池電源装置。
【請求項５】
前記外装ケース内であって前記箱体外に燃料電池を設け、この燃料電池に燃料極用ガス採取用サンプリング管を接続し、このサンプリング管は、前記箱体内に引き込み、前記外装ケースの外部に突出しないように前記箱体から突出させたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の燃料電池電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市ガス等を原燃料として水素リッチガスに改質し、この改質ガスを燃料電池に供給して発電を行う燃料電池電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用として開発された小型の燃料電池電源装置が知られている。この燃料電池電源装置は、例えば図４に示すように外装ケースＡの中に箱体１が収納され、この箱体１の内部に改質器２と、ＣＯ変成器３と、ＣＯ除去器４とを備えた改質装置Ｂが設けられている。改質装置Ｂには都市ガス等の原燃料ガスが供給され、脱硫器５で脱硫した後に改質器２に送り込んで水素リッチガスに水蒸気改質し、次いでＣＯ変成器３でＣＯがＣＯ２に変成され、続いてＣＯ除去器４で選択酸化することでＣＯ濃度を１０ｐｐｍ以下に低減した改質ガスが生成される。この改質ガスは、例えば固体高分子形燃料電池６の燃料極に供給されると共に、空気極には空気が供給され、改質ガス中の水素ガスと空気中の酸素ガスとで固体高分子膜を介して電気化学反応が生じ、電気と水とが生成される。
【０００３】
上記燃料電池電源装置において、改質装置Ｂや燃料電池６等が正常に作動しているかどうかをメンテナンス時に検査する。この検査時にはガスを採取してガスクロマト等のガス検査機器でガス成分を分析する。検査用ガスの採取を容易にするため、従来は図３に示すように外装ケースＡの背面側の下部に必要なガス採取用サンプリング管Ｃを複数本突出させて設け、それらの先端部に蓋Ｄを取り付けて開閉できるようにしてある。ガス採取用サンプリング管Ｃは、前記改質器２、ＣＯ変成器３、ＣＯ除去器４、脱硫器５、燃料電池６等にそれぞれ接続され、これらからサンプリングガスを容易に取り出せるようにしてある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の燃料電池電源装置によると、外装ケースＡの背面側下部にガス採取用サンプリング管Ｃが突出しているため、外観が良くないばかりかこれらが障害となって外装ケースＡを家屋の壁等に近接して設置できない問題があった。  又、ガス採取用サンプリング管Ｃが外部に露出しているため、風雨に曝されて損傷し易く、蓋Ｄを開ける等いたずらされる問題もあった。更に、燃料電池電源装置のメンテナンス時に、外装ケースＡの背面板が外せないため作業がし難いという問題もあった。背面板に関しては、図３のように上下２分割構造にして上部背面板Ｅのみ外せるようにしたものもある。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされ、外装ケースの外部にガス採取用サンプリング管が突出しない構成とすることで、外観を良くし、設置の際に邪魔にならず、サンプリング管を風雨から保護し、いたずらされることもなくなる。又、外装ケースの背面板も２分割することなく外せるようにした燃料電池電源装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成する具体的な手段として、本発明は、外装ケース内に設置された箱体内に改質器と、ＣＯ変成器と、ＣＯ除去器とを含む改質装置が収納され、前記外装ケースの外部にガス採取用サンプリング管が突出しないように、この箱体の壁面に前記ガス採取用サンプリング管を設け、前記ガス採取用サンプリング管に臨む前記外装ケースの壁部分に開口部を設けた燃料電池電源装置を要旨とする。
又、この燃料電池電源装置において、前記ガス採取用サンプリング管の先端部に、着脱自在のキャップ又は開閉バルブを取り付けたこと、
前記ガス採取用サンプリング管の先端部に、ガス検査機器のホース接続部を設けたこと、
前記開口部にカバーを設けたこと、
前記外装ケース内であって前記箱体外に燃料電池を設け、この燃料電池に燃料極用ガス採取用サンプリング管を接続し、このサンプリング管は、前記箱体内に引き込み、前記外装ケースの外部に突出しないように前記箱体から突出させたこと、
を特徴とするものである。
【０００７】
本発明では、外装ケース内に設置される箱体の壁面に、ガス採取用サンプリング管を設けたのでこれらが外装ケースから外部に突出しない。外装ケースの壁部（背面板等）に設けた開口部からガス検査機器のホースを差し込んでガス採取用サンプリング管に接続することが可能であり、ガス検査を直ちに行える。この接続に際し、ガス採取用サンプリングの先端に取り付けられているキャップを外し又は開閉バルブを操作する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る燃料電池電源装置の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１（ａ）、（ｂ）において、１は改質装置を収納した箱体であり、その内部には改質器２と、ＣＯ変成器３と、ＣＯ除去器４と、脱硫器５とが配設され、改質器２にはバーナ２ａと空気ファン２ｂとが付設されている。
【０００９】
箱体１の上部には吸気孔１ａが設けられ、前記外装ケースＡに設けられた空気取り入れ口Ｆ（図４）から流入した空気が吸気孔１ａを介して箱体１の内部に流入し、前記空気ファン２ｂによりバーナ２ａに送り込まれる。
【００１０】
箱体１の背面板１ｂには、図２のように複数のガス採取用サンプリング管７ａ〜７ｅが突出して並設されている。この場合、サンプリング管７ａは図１（ｂ）のように改質器２の出口に、サンプリング管７ｂはＣＯ変成器３の出口に、サンプリング管７ｃはＣＯ除去器４の出口に、サンプリング管７ｄは図１（ａ）のように脱硫器５の出口にそれぞれ接続され、サンプリング管７ｅは図示は省略したが前記燃料電池６の燃料極の出口に接続されている。燃料電池６は改質装置を収納した箱体１から離れた位置にあるが、サンプリング管を一箇所に集中させるためにサンプリング管７ｅを箱体１内に引き込んでこの箱体１から突出させる。これにより、一箇所にまとめられた各サンプリング管７ａ〜７ｅから検査用のガスを各別に容易に採取することができる。
【００１１】
又、各ガス採取用サンプリング管７ａ〜７ｅの先端部には、着脱自在のキャップ８（又は開閉バルブ）が取り付けられ、更にガス検査機器のホース接続部が設けられている。ホース接続部は、管と管とを接続するための適宜の継ぎ手を採用することができる。
【００１２】
前記箱体１は外装ケース９内に設置されるが、図２のようにガス採取用サンプリング管７ａ〜７ｅに臨む外装ケースの背面板９ａに開口部９ｂを設ける。この開口部９ｂにはカバー板（図略）を着脱自在に取り付けると好ましいが、これに限定されず他の開閉手段を設けることも可能である。
【００１３】
このように構成された本発明の燃料電池電源装置において、起動時には、都市ガス等の原燃料ガスが改質器２のバーナ２ａに供給され、前記空気ファン２ｂにより空気が供給されて原燃料ガスが燃焼し、改質器２内に充填されている触媒の温度を適温まで上昇させる。
【００１４】
改質器２の触媒が所定の温度まで上昇すると、原燃料ガスは改質装置に供給され、脱硫器５で硫黄分が除去されてから改質器２内に供給され、その際図１（ａ）に示す気化器１０から供給される水蒸気を介して水蒸気改質が行われる。これにより、原燃料ガスは二酸化炭素及び一酸化炭素を含む水素リッチガスに改質される。
【００１５】
この改質ガスは、前記ＣＯ変成器３に供給され改質ガス中に含まれている一酸化炭素が二酸化炭素に変成される。次いで、変成された改質ガスはＣＯ除去器４に供給され、ここで選択酸化により改質ガス中に含まれる一酸化炭素の濃度が１０ｐｐｍ以下に減少される。改質ガスは、起動時の段階では安定していないため直ちに燃料電池６に供給せず、図４に示すＰＧバーナ１１に送り込んで燃焼させる。改質ガスが安定すると、ＰＧバーナ１１への供給は遮断され、以後は燃料電池６の燃料極に供給されて発電が行われる。ＰＧバーナ１１での燃焼排ガス、及び前記改質器バーナ２ａでの燃焼排ガスはダクト１２内に流入し、外装ケースＡの排出孔Ｇから外部に排出される。
【００１６】
燃料電池６の燃料極に供給される改質ガスは、前記のように箱体１内の改質装置で改質されるが常に一定のガス成分を含むものとはいえない。改質器２、ＣＯ変成器３、ＣＯ除去器４内にはそれぞれ触媒が充填されており、これら触媒の作用が改質ガスに与える影響は大きい。脱硫器５内には硫黄分を吸着する吸着材が充填されている。従って、定期的にガス中の成分を分析して各触媒及び吸着材が適正に作用しているかどうかを検査する必要がある。
【００１７】
このガス検査は、前記ガス採取用サンプリング管７ａ〜７ｅからガスを採取してガスクロマト等のガス検査機器を接続することで容易に行える。その際、図２のように前記カバー板を外して検査しようとする例えば改質器２のサンプリング管７ａのキャップ８を外し、ガス検査機器１３のホース１３ａを外装ケース９の開口部９ｂから差し入れて先端のホース接続部に接続する。これにより、改質器２から出された改質ガスの一部をガス検査機器１３に取り込んでそのガス成分の分析を行うことができる。
【００１８】
同様にして、ガス検査機器１３のホース１３ａをＣＯ変成器３のサンプリング管７ｂに接続すればＣＯ変成器３からのガスを、ＣＯ除去器４のサンプリング管７ｃに接続すればＣＯ除去器４からのガスを、脱硫器５のサンプリング管７ｄに接続すれば脱硫器５からのガスを、そして燃料電池６のサンプリング管７ｅに接続すれば燃料電池６からの未反応ガスをそれぞれ成分分析することができる。これらのガス分析検査の結果に基づいて、触媒交換や修理等のメンテナンス作業を行う。
【００１９】
ガス検査後は、ガス検査機器１３のホース１３ａを外すと共に、キャップ８を嵌着してサンプリング管７ａ〜７ｅを元の状態に戻す。前記のようにこれらサンプリング管の先端部に開閉バルブを取り付ける場合は、キャップ８は不要となる。最後に、カバー板を嵌め戻して外装ケース９の開口部９ｂを閉塞する。
【００２０】
本発明の場合には、ガス採取用サンプリング管７ａ〜７ｅが外装ケース９から突出していないので、外観が良好であり、燃料電池電源装置を家屋の壁等に近接させて設置することができ、サンプリング管が風雨に曝されずに保護され、いたずらされることもなくなる。又、燃料電池電源装置のメンテナンス時に、外装ケース９の背面板９ａを外せるため作業がし易くなる。
【００２１】
上記の実施形態では、ガス採取用サンプリング管７ａ〜７ｅは、箱体１の背面板１ｂから突出させる例であったが、箱体１の側面板から突出させれば、これに対応する外装ケース９の開口部９ｂは側面板に設けることとなり、その結果ガス検査機器１３のホース１３ａの接続が側面側からできて検査がより一層し易くなる。更に、サンプリング管７ａ〜７ｅを箱体１の前面板から突出させ、開口部９ｂが外装ケース９の前面板に設けるように構成することも可能である。いずれにしても、ガス採取用サンプリング管７ａ〜７ｅが外装ケース９から突出せず、しかもガス検査機器１３を容易に接続できるので便利である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、燃料電池電源装置においてガス採取用サンプリング管が外装ケースから突出しないように構成したので、外観が良好であると共に、燃料電池電源装置を家屋の壁等に近接して設置することができ、サンプリング管が風雨に曝されないで損傷等から保護することができ、いたずらされる心配もなくなる。又、ガス採取用サンプリング管に臨ませて外装ケースに開口部を設けることで、サンプリング管に対するガス検査機器を外部から容易に接続することができ、これによりガス検査を簡単に行える効果を奏する。更に、メンテナンス時に外装ケースの背面板を完全に取り外せることから作業がし易くなり、背面板等を分割構造にしなくても済むことから外装ケース構造の簡略化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る燃料電池電源装置における改質装置を示すもので、（ａ）は概略縦断面図、（ｂ）は概略横断面図
【図２】ガス検査時の様子を示す説明図
【図３】従来のガス採取用サンプリング管の状態を示す説明図
【図４】燃料電池電源装置の全体を略示的に示す説明図
【符号の説明】
１…箱体
１ａ…吸気孔
１ｂ…背面板
２…改質器
３…ＣＯ変成器
４…ＣＯ除去器
５…脱硫器
６…燃料電池
７ａ〜７ｅ…ガス採取用サンプリング管
８…キャップ
９…外装ケース
９ａ…背面板
９ｂ…開口部
１０…気化器
１１…ＰＧバーナ
１２…ダクト
１３…ガス検査機器
１３ａ…ホース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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