JP2008258023A - パッケージ型燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】改質器に供給される燃料ガスの種類に関わらず、燃料ガスなどの漏洩を確実かつ迅速に検知すると共に、燃料電池の発電効率や改質器の改質効率も向上させるようにしたパッケージ型燃料電池を提供する。
【解決手段】燃料ガスと燃焼空気を燃焼させて改質触媒を加熱し、燃料ガスと水蒸気を加熱された改質触媒で反応させて改質ガスに改質する改質器４４と、改質ガスを反応空気と反応させて発電する燃料電池１２と、燃料電池１２を収容する高温室８４と改質器４４などを収容する低温室８２ａ〜８２ｅに区画される筐体７８とを備えたパッケージ型燃料電池１０であって、高温室８４と低温室８２ｄの間に、改質器４４と燃料電池１２の内の少なくともいずれかに空気を供給する吸気口２４ａを配置すると共に、吸気口２４ａの近傍に、燃料ガスと改質ガスの内の少なくともいずれかの漏洩を検知するガスセンサ７６を配置する。
【選択図】図２

Description

この発明はパッケージ型燃料電池に関し、より具体的には燃料ガスなどの漏洩を確実に検知するようにしたパッケージ型燃料電池に関する。

従来より、燃料電池と、燃料電池の発電に必要な補機類（例えば、改質器など）とを筐体に一体的に収容してパッケージ化した、いわゆるパッケージ型燃料電池において、燃料ガス（都市ガスなど）や改質ガス（水素を含有するアノードガス）の漏洩を検知する技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の技術にあっては、ガス濃度を検知するガスセンサが筐体の上部内壁に配置されるように構成される。
特開２００３−２２９１４８号公報（段落００５５，００５９、図２など）

しかしながら、筐体の上部内壁付近は燃料電池などの放熱によって比較的高温となるため、特許文献１のように構成すると、電気部品であるガスセンサに熱による不具合が生じ、燃料ガスなどの漏洩を確実に検知できないおそれがある。

また、改質器に供給される燃料ガスとして、上記した都市ガス以外に例えばＬＰガスなどを使用することがあるが、ＬＰガスは空気より比重が大きいため、漏洩した燃料ガスは筐体の下方へ流れることとなる。そのため、特許文献１のように構成すると、ガスセンサが燃料ガスの漏洩を検知するまでに時間がかかるという不都合が生じる。

さらに、燃料電池には改質ガスと反応する反応空気（カソードガス）が、改質器には改質触媒を加熱するための燃焼空気がそれぞれ供給されるが、それらは、発電／改質効率を向上させる意味から、比較的高温の状態で供給されることが望ましい。しかしながら、特許文献１記載の技術は、その点について何等対策するものではなかった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、改質器に供給される燃料ガスの種類に関わらず、燃料ガスなどの漏洩を確実かつ迅速に検知すると共に、燃料電池の発電効率や改質器の改質効率も向上させるようにしたパッケージ型燃料電池を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、燃料ガスと燃焼空気を燃焼させて改質触媒を加熱し、前記燃料ガスと水蒸気を前記加熱された改質触媒で反応させて改質ガスに改質する改質器と、前記改質ガスを反応空気と反応させて発電する燃料電池と、前記燃料電池を収容する高温室と前記改質器を収容する低温室に区画される筐体とを備えたパッケージ型燃料電池であって、前記高温室と前記低温室の間に配置されると共に、前記改質器と前記燃料電池の内の少なくともいずれかに空気を供給する供給手段と、前記高温室と前記低温室の間において前記供給手段の近傍に配置されると共に、前記燃料ガスと前記改質ガスの内の少なくともいずれかの漏洩を検知するガス漏洩検知手段とを備えるように構成した。

請求項２にあっては、前記高温室は、前記筐体の内部の重力方向において上方に配置されるように構成した。

請求項１に係るパッケージ型燃料電池にあっては、燃料電池を収容する高温室と改質器などを収容する低温室の間において、改質器と燃料電池の内の少なくともいずれかに空気を供給する、具体的には、燃焼空気と反応空気の内の少なくともいずれかに使用される空気を吸気して改質器あるいは燃料電池に供給するように構成、即ち、高温室や低温室内の部品を冷却しつつ流通させられた空気（冷却風）を、改質器と燃料電池の内の少なくともいずれかに供給するように構成したので、外気温が比較的低いときであっても、燃料電池や改質器などを冷却することで比較的高温となった冷却風が、燃料電池あるいは改質器に供給されることとなり、よって燃料電池の発電効率、あるいは改質器の改質効率を向上させることができる。

また、高温室と低温室の間であり、かつ供給手段の近傍、換言すれば、供給手段によって筐体内を流通させられる冷却風の最下流側において、燃料ガスなどの漏洩を検知するように構成したので、改質器に供給される燃料ガスの種類に関わらず（具体的には、燃料ガスが都市ガスとＬＰガスのいずれの場合であっても）、漏洩した燃料ガスは前記した冷却風と共に供給手段の近傍に到達させられるため、燃料ガスなどの漏洩を１個のガスセンサで確実かつ迅速に検知することができる。

また、パッケージ型燃料電池における各部品にあってはその配置が複雑であるため、漏洩した燃料ガスなどが筐体内の特定の場所に滞留することも考えられるが、供給手段の近傍において、燃料ガスと改質ガスの内の少なくともいずれかの漏洩を検知するように構成したので、燃料ガスなどが筐体内のいずれの場所で漏洩した場合であっても、その燃料ガスなどは、前記した特定の場所に滞留することなく、冷却風と共に供給手段の近傍に到達させられることとなり、よって燃料ガスなどの漏洩をより一層確実かつ迅速に検知することができる。

請求項２に係るパッケージ型燃料電池にあっては、高温室は筐体の内部の重力方向において上方に配置されるように構成したので、上記した効果に加え、高温室に配置された燃料電池の熱は自然対流によって上方に伝達するため、燃料電池の熱が低温室の改質器などへ伝達されるのを防止でき、燃料電池の放熱による他の部品へ影響を防止することができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係るパッケージ型燃料電池の最良の実施の形態について説明する。

図１は、この発明の実施例に係るパッケージ型燃料電池を説明するための概略図である。

図１において、符号１０は、出力１．０［ｋＷ］程度の比較的小出力のパッケージ型燃料電池を示す。パッケージ型燃料電池１０は、燃料電池（スタック）１２と、燃料電池１２のカソード極（空気極）にカソードガス（反応空気）を供給するカソードガス供給系１４と、アノード極（燃料極）にアノードガス（改質ガス）を供給するアノードガス供給系１６と、燃料電池１２の排熱を冷却水を循環させて回収する冷却／熱出力系２０と、燃料電池１２で発生した電力を制御する電力制御系２２とからなる。

燃料電池１２は、電解質膜（固体高分子膜）と、それを挟持するカソード極とアノード極と、各電極の外側に配置されるセパレータ（いずれも図示せず）とから構成される単電池（セル）を複数個積層して形成された、公知の固体高分子型燃料電池である。

カソードガス供給系１４は、カソードガスを流通させるカソードガス流路２４を備える。カソードガス流路２４の吸気口（入口。供給手段）２４ａは、後述する筐体の内部に配置される一方、出口２４ｂは燃料電池１２のカソードガス導入口（図示せず）に接続される。即ち、カソードガス流路２４は、燃料電池１２のカソードガス導入口を筐体の内部空間に連通する。

カソードガス流路２４には、空気を吸引してカソードガスとして燃料電池１２に圧送（供給）するカソードガスポンプ２６と、カソードガスポンプ２６の下流側においてカソードガス流路２４を開閉する第１の開閉弁（遮断弁）３０と、第１の開閉弁３０の下流側においてカソードガスを燃料電池１２から排出されるカソードガス（以下「カソードオフガス」という）などによって加湿する加湿器３２とが設置される。尚、この明細書において「上流」「下流」とは、そこを流れる気体（流体）などの流れ方向における上流、下流を意味する。

カソードガス供給系１４はさらに、その一端が燃料電池１２のカソードオフガス排出口（図示せず）に接続される一方、他端が大気に開放され、カソードオフガスを流通させるカソードオフガス流路３４を有する。カソードオフガス流路３４の途中には、前記した加湿器３２が配置される。

アノードガス供給系１６は、アノードガスを流通させるアノードガス流路３６と、アノードガス流路３６に配置され、そこを通過する燃料ガス（例えば、都市ガス）の流量に応じた信号を出力する流量センサ３８と、流量センサ３８の下流側に配置されて燃料ガスの付臭剤、例えば有機硫黄化合物などを除去する脱硫器４０と、脱硫器４０の下流側に配置されてアノードガス流路３６を開閉する第２の開閉弁（遮断弁）４２と、第２の開閉弁４２の下流側に配置されて燃料ガスと水蒸気を改質触媒（図示せず）で反応させてアノードガス（改質ガス）に改質する改質器４４などを有する。アノードガス流路３６の一端は図示しない燃料ガスの供給源に接続されると共に、他端は燃料電池１２のアノードガス導入口（図示せず）に接続される。

前記した改質器４４にはアノードガス流路３６の他に、改質器４４に供給される空気、具体的には、改質器４４の改質触媒の加熱に用いられる燃焼空気を流通させる燃焼空気流路４６と、改質器４４での改質に使用される水（以下「改質用水」という）を流通させる改質用水流路４８とが接続される。

燃焼空気流路４６には、空気を吸引して燃焼空気として改質器４４に圧送（供給）する燃焼空気ポンプ５０と、燃焼空気ポンプ５０の下流側において燃焼空気流路４６を開閉する第３の開閉弁（遮断弁）５２とが設置される。

燃焼空気流路４６の一端は、図１に示す如く、カソードガス流路２４のカソードガスポンプ２６の上流側に接続される一方、他端は改質器４４に接続される。換言すれば、燃焼空気流路４６は、カソードガス流路２４のカソードガスポンプ２６の上流側から分岐されて改質器４４に接続される。従って、吸気口２４ａは、燃料電池１２にカソードガス（空気）を供給すると共に、改質器４４にも燃焼空気（空気）を供給することとなる。

改質用水流路４８には、水を吸引して改質用水として改質器４４に圧送する送水ポンプ５４と、送水ポンプ５４の下流側において改質用水流路４８を開閉する電磁弁５６とが配置される。改質用水流路４８の一端は水源（図示せず）に接続される一方、他端は改質器４４に接続される。

冷却／熱出力系２０は、冷却水を流通させる冷却水流路５８と、冷却水流路５８に配置され、冷却水を燃料電池１２に圧送する冷却水ポンプ６０と、冷却水流路５８に配置されて冷却水と熱負荷（例えば、温水器など）６２と熱の交換（授受）を行う熱交換器６４とからなる。冷却水ポンプ６０は、その吐出口が燃料電池１２の冷却水導入口（共に図示せず）に接続されると共に、吸入口が熱交換器６４を介して燃料電池１２の冷却水排出口（共に図示せず）に接続される。

電力制御系２２は、マイクロ・コンピュータなどからなる電子制御ユニット（Electronic Control Unit。以下「ＥＣＵ」という）６６と、燃料電池１２で発生する電力（直流電流）を所定の周波数の交流電流に変換するインバータ６８と、電気負荷（交流電源機器）７０やカソードガスポンプ２６などの補機類が接続される電源部７２などからなり、燃料電池１２で発生した電力を出力する出力端子７４に接続される。ＥＣＵ６６は、前記したカソードガスポンプ２６や電磁弁５６などの補機類と信号線（図示せず）を介して接続され、それらの動作を制御する。

また、カソードガス流路２４の吸気口２４ａの近傍には、燃料ガスや改質ガスの漏洩を検知するガスセンサ（ガス漏洩検知手段）７６が１個配置される。ガスセンサ７６は、燃料ガスなどの可燃性ガスがプラチナなどから製作される検知素子に接触して起こる発熱反応を利用してガス濃度を検出する、いわゆる接触燃焼式の可燃性ガスセンサである。ガスセンサ７６はパッケージ型燃料電池１０の筐体の内部、正確には、吸気口２４ａ付近のガス濃度を示す信号を出力し、その出力は信号線７６ａを介してＥＣＵ６６に入力される。

尚、ＥＣＵ６６はガスセンサ７６から入力される信号に基づき、燃料ガスなどの漏洩の有無を判断する。ＥＣＵ６６は、検出されたガス濃度が所定値以上であって燃料ガスなどの漏洩が発生したと判断されるとき、危険回避動作を実行、具体的には、適宜な報知手段（図示せず）によって燃料ガスなどが漏洩していることを操作者や周囲に報知すると共に、各開閉弁などを閉弁して燃料ガス供給源から改質器４４への燃料供給などを停止する。

図２は、上記の如く構成されたパッケージ型燃料電池１０を示す正面図であり、図３は図２のIII−III線断面図である。尚、図２，３においては、パッケージ型燃料電池１０を構成する各要素がよく示されるように、外壁パネルを取り外した状態で示した。

図２および図３に示す如く、パッケージ型燃料電池１０は、燃料電池１２と、燃料電池１２の発電に必要な補機類（例えば、改質器４４など）とを、略直方体を呈する筐体７８に一体的に収容してパッケージ化されてなる。筐体７８の内部空間は、図２に良く示すように、区画壁８０によって複数個（具体的には、６個）の空間に区画、より具体的には、運転時に比較的高温とならない部品（低温部品）や熱に弱い部品などが収容される第１から第５の低温室８２ａ〜８２ｅと、運転時に比較的高温となる部品（高温部品）や熱に強い部品などが収容される高温室８４とに区画される。

以下、具体的に説明すると、第１から第５の低温室８２ａ〜８２ｅおよび高温室８４は、その大きさは相違するが、全て略直方体を呈する。第１の低温室８２ａは、筐体７８の内部空間の内、図２において左側面に位置させられる。第１の低温室８２ａの下部には、前記したインバータ６８が配置されると共に、インバータ６８の上方にはＥＣＵ６６が配置される。このように、第１の低温室８２ａには、電装制御部（電力制御系２２の一部）が収容される。また、第１の低温室８２ａの区画壁８０の左下部の適宜位置には、冷却風（後述）を筐体７８に導入する第１の開口部８０ａが形成される。尚、この明細書において、上方、下方、あるいは上部や下部などの上下関係を示す記載は、全て重力方向における上下関係を表すものとする。

第２の低温室８２ｂは、筐体７８の内部の下方であって、第１の低温室８２ａの右側に近接して配置される。第２の低温室８２ｂには、電源部７２（電力制御系２２の一部）が収容される。

第３の低温室８２ｃは、筐体７８の内部の下方であって、第２低温室８２ｂの右側に隣接して配置される。第３の低温室８２ｃには、燃焼空気ポンプ５０、送水ポンプ５４（図２，３で見えず）や電磁弁５６などのいわゆる改質部補機（アノードガス供給系１６の一部）が設置される。

上記した第２および第３の低温室８２ｂ，８２ｃの上方には、第４の低温室８２ｄが位置させられる。第４の低温室８２ｄには、カソードガスポンプ２６や加湿器３２などのいわゆる発電部補機（カソードガス供給系１４の一部）が収容される。

第５の低温室８２ｅは、筐体７８の内部空間の内、図２において右側面に配置される。第５の低温室８２ｅには、第１から第３の開閉弁３０，４２，５２、流量センサ３８や改質器４４などが収容されると共に、改質器４４の下部付近には脱硫器４０が設置される。このように、第５の低温室８２ｅには、燃料改質部（アノードガス供給系１６の一部）とカソード供給系１４の一部が設置される。また、第５の低温室８２ｅの区画壁８０の右下部の適宜位置には、前述した第１の開口部８０ａと同様、冷却風を導入する第２の開口部８０ｂが開口される。

筐体７８の内部の重力方向において上方、具体的には、第２から４の低温室８２ｂ，８２ｃ，８２ｄの上方には、高温室８４が配置される。高温室８４には、燃料電池１２や熱交換器６４などの発電部や冷却／熱出力系２０の一部が収容される。このように、筐体７８は、燃料電池１２を収容する高温室８４と改質器４４などを収容する第１から第５の低温室８２ａ〜８２ｅに区画壁８０によって区画される。

第１から第５の低温室８２ａ〜８２ｅと高温室８４の区画壁８０には、図２に示す如く、各室の内部空間同士を連通する開口部が形成される。具体的に説明すると、第１の低温室８２ａの区画壁８０には、前記した第１の開口部８０ａに加え、第２の低温室８２ｂと連通する第３の開口部８０ｃ、第４の低温室８２ｄと連通する第４の開口部８０ｄ、高温室８４と連通する第５の開口部８０ｅが開口される。尚、第３の開口部８０ｃと第４の開口部８０ｄはそれぞれ、第２の低温室８２ｂと第４の低温室８２ｄの左下部に、第５の開口部８０ｅは高温室８４の左上部に開口される。

第２の低温室８２ｂと第３の低温室８２ｃの間には第６の開口部８０ｆが上下に２個形成されると共に、第３の低温室８２ｃと第４の低温室８２ｄの間には第７の開口部８０ｇが形成される。この第７の開口部８０ｇは、第４の低温室８２ｄの右下部に位置させられる。

さらに、第４の低温室８２ｄと高温室８４の間、具体的には、第４の低温室８２ｄの右上部と高温室８４の右下部の間には第８の開口部８０ｈが開口される。また、第５の低温室８２ｅと高温室８４の間、正確には、第５の低温室８２ｅの左上部と高温室８４の右上部の間には第９の開口部８０ｉが形成される。このように、上記した第１から第９の開口部８０ａ〜８０ｉは、各室において互いに離間する位置、例えば対角をなす位置となるように形成される。尚、第１から第９の開口部８０ａ〜８０ｉの開口面積は、後述する冷却風が筐体７８内において十分に流通するように、圧力損失などを考慮して適宜に設定される。

高温室８４と低温室（正確には、第４の低温室８２ｄ）の間、より具体的には、第８の開口部８０ｈ付近には、正面視略長方形を呈する吸気口２４ａが配置される。図３に良く示すように、吸気口２４ａとカソードガスポンプ２６の吸入口２６ａとを接続するカソードガス流路２４、および吸気口２４ａと燃焼空気ポンプ５０の吸入口５０ａとを接続する燃焼空気流路４６は共に吸気ダクトからなる。

高温室８４と低温室（第４の低温室８２ｄ）の間において吸気口２４ａの近傍には、前記したガスセンサ７６が配置される。尚、図２および図３においては、ガスセンサ７６が配置されるべき位置を円で示した。

第１から第５の低温室８２ａ〜８２ｅと高温室８４の区画壁８０の内面、具体的には、各室の上下面と側面の六面、より具体的には、第１から第５の低温室８２ａ〜８２ｅと高温室８４における各室の間、および各室の側面に配置される外壁パネルの内側は、それぞれ断熱材（例えば、グラスウールマットなど。図示せず）で被覆される。即ち、補機類などの部品がそれぞれ断熱材で被覆されるのではなく、各室ごとに断熱材で被覆される。また、高温室８４の断熱材の厚さは、第１から第５の低温室８２ａ〜８２ｅの断熱材のそれに比して大きくなるように設定される。これにより、高温室８４から各低温室８２ａ〜８２ｅへの放熱を効果的に遮断することができる。

次いで図１から図３を参照して、パッケージ型燃料電池１０の発電動作あるいは作用について説明する。

先ずパッケージ型燃料電池１０の改質器４４において、アノードガス（改質ガス）が生成される。具体的には、燃焼空気ポンプ５０が作動させられると、吸気口２４ａから空気が吸引される。吸気口２４ａは、前述した如く、高温室８４と第４の低温室８２ｄの間に配置されるため、その付近が負圧となり、よって第１および第２の開口部８０ａ，８０ｂから筐体７８に空気（別言すれば、冷却風）が導入される。尚、図２および図３において、冷却風を符号９０で示し、その向きを矢印で表した。

第１の開口部８０ａから第１の低温室８２ａに導入された冷却風９０は、図２に示すように、第３から第５の開口部８０ｃ，８０ｄ，８０ｅを介して第２、第４の低温室８２ｂ，８２ｄおよび高温室８４に流通させられる。第２の低温室８２ｂに流通させられた冷却風９０は、第６の開口部８０ｆ、第３の低温室８２ｃを通過させられた後、第７の開口部８０ｇを介して第４の低温室８２ｄに流入させられる。

一方、第２の開口部８０ｂから第５の低温室８２ｅに導入された冷却風９０は、第５の低温室８２ｅの上方に向けて流通させられた後、第９の開口部８０ｉを介して高温室８４に流入させられる。上記した各経路によって第４の低温室８２ｂと高温室８４に流入させられた冷却風９０は、第８の開口部８０ｈ付近に配置された吸気口２４ａを介して燃焼空気として燃焼空気ポンプ５０の吸入口５０ａに吸引される。

燃料空気は、燃焼空気流路４６においてエアクリーナ（図示せず）で粉塵が除去された後、燃焼空気ポンプ５０と第３の遮断弁５２を介して改質器４４、正確には、図示しない改質器４４の燃焼バーナに供給される。

改質器４４の燃焼バーナには、燃料ガスが燃料ガス供給源からアノードガス流路３６、流量センサ３８、脱硫器４０、第２の遮断弁４２を介して供給される。改質器４４の燃焼バーナは、燃料ガスと前記した燃焼空気を燃焼させて改質触媒などを改質可能な温度（例えば、７００［℃］程度）になるまで加熱する。

改質器４４の改質触媒が改質可能な温度まで加熱されると、アノードガス流路３６の燃料ガスは改質器４４の改質触媒にも供給される。また、送水ポンプ５４も作動させられ、改質用水が改質用水流路４８、送水ポンプ５４および電磁弁５６を介して改質器４４に流入させられる。

これにより、改質器４４において改質動作が開始される。具体的には、改質器４４において、改質用水は燃焼バーナなどによって加熱されて蒸発し、水蒸気となる。その水蒸気は燃料ガスと混合された後、加熱された改質触媒に供給され、そこで水蒸気改質反応が起こる、即ち、混合された燃料ガスと水蒸気からアノードガスが生成される。このように、改質器４４は、燃料ガスと燃焼空気を燃焼させて改質触媒を加熱し、燃料ガスと水蒸気を加熱された改質触媒で反応させてアノードガス（改質ガス）に改質する。改質器４４で生成されたアノードガスは、アノードガス流路３６を介して燃料電池１２のアノード極に供給される。

次いでカソードガスポンプ２６が作動させられると、冷却風９０は吸気口２４ａを介してカソードガスとしてカソードガスポンプ２６の吸入口２６ａに吸引される。カソードガスは、カソードガス流路２６において図示しないエアクリーナで粉塵が除去された後、カソードガスポンプ２６、第１の遮断弁３０を通過して加湿器３２に流入させられる。カソードガスは、そこでカソードオフガスに含まれた水分などの供給を受けて所望の湿度となるまで加湿された後、燃料電池１２のカソード極に供給される。

燃料電池１２においては、アノード極に供給されたアノードガスをカソード極に供給されたカソードガスと電気化学反応させて発電動作が行われる。電気化学反応によって燃料電池１２で発生した電力（直流電流）は、出力端子７４から取り出され、インバータ６８、電源部７２を介して電気負荷７０に供給される。

燃料電池１２で発電が行われると、燃料電池１２は比較的高温（具体的には、７０［℃］）になるため、高温室８４を通過する冷却風９０も比較的高温となる。しかしながら、高温の冷却風９０は、高温室８４と第４の低温室８２ｄの間に配置された吸気口２４ａから吸引されるため、第４の低温室８２ｄなどに流入させられることはなく、よって高温室８４の熱が第１から第５の低温室８２ａ〜８２ｅ内の部品へ伝達されて悪影響を及ぼすことはない。

また、燃料電池１２の発電に伴って、第１から第５の低温室８２ａ〜８２ｅに収納される部品（例えば、インバータ６８、ＥＣＵ６６などの電装制御部や電源部７２など（電力制御系２２））も発熱するが、それらは冷却風９０によって冷却される。従って、吸気口２４ａには、高温室８４や第１から第５の低温室８２ａ〜８２ｅ内の部品を冷却することで比較的高温となった冷却風が吸入される。

燃料電池１２から排出されたカソードオフガスは、加湿器３２を通過してカソードガスを加湿させた後、カソードオフガス流路３４を介して大気中に排出される。また、燃料電池１２のアノードガス排出口（図示せず）から排出されたアノードオフガス（未反応ガス）は、アノードオフガス流路９２を介してアノードガス流路３６に還流されて燃料電池１２に供給され、再利用される。

冷却水ポンプ６０から吐出された冷却水は、高温となった燃料電池１２の内部を通過して燃料電池１２を冷却する。燃料電池１２を冷却することによって昇温させられた冷却水は、熱交換器６４に供給され、そこで温水器などの熱負荷６２と熱の授受が行われる。熱交換器６４を通過した冷却水は、冷却水ポンプ６０に吸入され、上記した経路を再度循環する。

上記した如く、この発明の実施例にあっては、燃料ガスと燃焼空気を燃焼させて改質触媒を加熱し、前記燃料ガスと水蒸気を前記加熱された改質触媒で反応させて改質ガスに改質する改質器４４と、前記改質ガスを反応空気と反応させて発電する燃料電池１２と、前記燃料電池１２を収容する高温室８４と前記改質器４４を収容する低温室（第１から第５の低温室８２ａ〜８２ｅ）に区画される筐体７８とを備えたパッケージ型燃料電池１０であって、前記高温室８４と前記低温室（具体的には、第４の低温室８２ｄ）の間に配置されると共に、前記改質器と前記燃料電池の内の少なくともいずれかに空気を供給する供給手段（吸気口２４ａ）と、前記高温室８４と前記低温室（具体的には、第４の低温室８２ｄ）の間において前記供給手段の近傍に配置されると共に、前記燃料ガスと前記改質ガスの内の少なくともいずれかの漏洩を検知するガス漏洩検知手段（ガスセンサ７６）とを備えるように構成した。

このように、燃料電池１２を収容する高温室８４と改質器４４などを収容する低温室（具体的には、第４の低温室８２ｄ）の間において、改質器４４と燃料電池１２の内の少なくともいずれかに空気を供給する、具体的には、燃焼空気と反応空気の内の少なくともいずれかに使用される空気を吸気して改質器４４あるいは燃料電池１２に供給するように構成、即ち、高温室８４や第１から第５の低温室８２ａ〜８２ｅ内の部品を冷却しつつ流通させられた空気（冷却風９０）を、改質器４４と燃料電池１２の内の少なくともいずれかに供給するように構成したので、外気温が比較的低いときであっても、燃料電池１２や改質器４４などを冷却することで比較的高温となった冷却風９０が、燃料電池１２あるいは改質器４４に供給されることとなり、よって燃料電池１２の発電効率、あるいは改質器４４の改質効率を向上させることができる。

また、高温室８４と低温室（第４の低温室８２ｄ）の間であり、かつ供給手段（吸気口２４ａ）の近傍、換言すれば、供給手段によって筐体７８内を流通させられる冷却風９０の最下流側において、燃料ガスなどの漏洩を検知するように構成したので、改質器４４に供給される燃料ガスの種類に関わらず（具体的には、燃料ガスが都市ガスとＬＰガスのいずれの場合であっても）、漏洩した燃料ガスは前記した冷却風９０と共に供給手段の近傍に到達させられるため、燃料ガスなどの漏洩を１個のガスセンサ７６で確実かつ迅速に検知することができる。

また、パッケージ型燃料電池１０における各部品にあってはその配置が複雑であるため、漏洩した燃料ガスなどが筐体７８内の特定の場所に滞留することも考えられるが、供給手段（吸気口２４ａ）の近傍において、燃料ガスと改質ガスの内の少なくともいずれかの漏洩を検知するように構成したので、燃料ガスなどが筐体７８内のいずれの場所で漏洩した場合であっても、その燃料ガスなどは、前記した特定の場所に滞留することなく、冷却風９０と共に供給手段の近傍に到達させられることとなり、よって燃料ガスなどの漏洩をより一層確実かつ迅速に検知することができる。

また、燃料電池１２は発電動作中に比較的高温となるが、ガスセンサ７６は、冷却風９０が流動する吸気口２４ａの近傍に配置されるため、燃料電池１２の放熱などによる不具合を生じ難くすることができる。

また、前記高温室８４は、前記筐体７８の内部の重力方向において上方に配置されるように構成した。これにより、高温室８４に配置された燃料電池１２の熱は自然対流によって上方に伝達するため、燃料電池１２の熱が第１から第５の低温室８２ａ〜８２ｅの改質器４４などへ伝達されるのを防止でき、燃料電池１２の放熱による他の部品へ影響を防止することができる。

尚、上記において、冷却風９０を１個の吸気口２４ａから吸気し、カソードガスと燃焼空気として燃料電池１２と改質器４４に供給するように構成したが、カソードガス流路２４の吸気口と燃焼空気流路４６の吸気口をそれぞれ独立して設け、それらを高温室８４と低温室（第４の低温室８２ｄ）の間に配置するように構成しても良い。

また、燃料電池１２を固体高分子型としたが、それに限られるものではなく、他の形式であっても良い。

また、改質触媒が改質可能な温度などを具体的な値で示したが、それらは例示であって限定されるものではない。

この発明の実施例に係るパッケージ型燃料電池を説明するための概略図である。 図１に示すパッケージ型燃料電池を示す正面図である。 図２のIII−III線断面図である。

符号の説明

１０ パッケージ型燃料電池、１２ 燃料電池、２４ａ 吸気口（供給手段）、４４ 改質器、７６ ガスセンサ（ガス漏洩検知手段）、７８ 筐体、８２ａ 第１の低温室（低温室）、８２ｂ 第２の低温室（低温室）、８２ｃ 第３の低温室（低温室）、８２ｄ 第４の低温室（低温室）、８２ｅ 第５の低温室（低温室）、８４ 高温室

Claims (2)

1. 燃料ガスと燃焼空気を燃焼させて改質触媒を加熱し、前記燃料ガスと水蒸気を前記加熱された改質触媒で反応させて改質ガスに改質する改質器と、前記改質ガスを反応空気と反応させて発電する燃料電池と、前記燃料電池を収容する高温室と前記改質器を収容する低温室に区画される筐体とを備えたパッケージ型燃料電池であって、前記高温室と前記低温室の間に配置されると共に、前記改質器と前記燃料電池の内の少なくともいずれかに空気を供給する供給手段と、前記高温室と前記低温室の間において前記供給手段の近傍に配置されると共に、前記燃料ガスと前記改質ガスの内の少なくともいずれかの漏洩を検知するガス漏洩検知手段とを備えることを特徴とするパッケージ型燃料電池。
2. 前記高温室は、前記筐体の内部の重力方向において上方に配置されることを特徴とする請求項１記載のパッケージ型燃料電池。

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