JP2009181726A - 燃料電池装置 - Google Patents

Abstract

【課題】万一、収容室内においてガス漏れが発生するときであっても、ガス漏れ検知センサがガス漏れを良好に検知することができる燃料電池装置を提供する。
【解決手段】燃料電池装置は、隙間を形成し得るパネル１２を用いて形成された筐体１と、筐体１の収容室１０に配置され燃料原料ガスを改質してアノードガスを生成する改質器３と、筐体１の収容室１０に配置され燃料原料ガスを改質器３に供給する燃料原料ガス配管４と、筐体１の収容室１０に配置され改質器３で生成されたアノードガスとカソードガスとで発電するスタック５と、筐体１の収容室１０に配置され燃料原料ガスおよび／またはアノードガスの漏れを検知するガス漏れ検知センサ６とをもつ。燃料原料ガス配管４のうち漏れ可能性がある配管部位４０、アノードガス配管７のうち漏れ可能性がある配管部位７０は、パネル１２から離間させて配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明はガス漏れ検知センサを有する燃料電池装置に関する。

従来、特許文献１には、筐体としてのパッケージ内のガス濃度を検知するガス漏れ検知センサをパッケージの収容室の上部に配置する燃料電池装置が開示されている。このものによれば、パッケージ内に洩れたガスは空気よりも比重が軽いため、パッケージ内に上部に溜まる。このためガス漏れ検知センサは、ガスの漏れを良好に検知できる。

また特許文献２には、パッケージの正面下部に空気取込口を形成し、パッケージ内に改質器を配置し、パッケージ内の上部に燃料電池スタックを配置した燃料電池装置が開示されている。
特開２００３−２２９１４８号公報 特開２００６−１２８１３８号公報

ところで、産業界では、万一、パッケージ等の筐体の収容室内においてガス漏れが発生するようなときであっても、ガス漏れ検知センサが収容室内におけるガス漏れを良好に検知できる燃料電池装置が要望されている。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、万一、筐体の収容室内においてガス漏れが発生するときであっても、ガス漏れ検知センサがガス漏れを良好に検知することができる燃料電池装置を提供することを課題とする。

本発明者は、筐体の収容室内でガス漏れが発生するときにおいてガス漏れ検知センサがガス漏れを良好に検知することができる燃料電池装置の開発を進めている。そして、本発明者は、（ｉ）万一、筐体の収容室内でガス漏れが発生するとき、筐体の収容室の閉鎖性（密閉性）が高い方が、収容室内のガス濃度が希薄化されないため、収容室内のガス漏れ検知センサでガス漏れを良好に検知することができること、（ｉｉ）燃料電池装置の使用期間が過剰に長くなると、筐体のパネルの合わせ面等に隙間が形成され、筐体の閉鎖性が次第に低下するおそれがないとは言えないことに着目した。

隙間が形成される要因としては、メンテナンス等のためパネルの離脱が繰り返されること、パネルの経年変化が発生すること、更に、パネルにガスケット等が設けられているときには、ガスケット等の経年変化が要因として考えられる。更に本発明者は、このように筐体に隙間が形成されているとき、万一、筐体の収容室内でガス漏れが発生しているときであっても、洩れたガスが筐体の隙間から筐体の外部に流出すれば、ガス漏れ検知センサがガス漏れを良好に検知しにくくなることに着目した。更に本発明者は、漏れ可能性がある配管部位を、隙間を形成するおそれがあるパネルからできるだけ離間させれば、万一、筐体の収容室内でガス漏れが発生しているときであっても、洩れたガスが筐体の隙間から筐体の外部に流出することが抑制され、収容室内のガス漏れ検知センサがガス漏れを良好に検知できることを知見し、試験で確認し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明に係る燃料電池装置は、隙間を形成し得るパネルを用いて形成された収容室をもつ筐体と、筐体の収容室に配置され燃料原料ガスを改質してアノードガスを生成する改質器と、筐体の収容室に配置され燃料原料ガスを前記改質器に供給する燃料原料ガス配管と、筐体の収容室に配置され改質器で生成されたアノードガスとカソードガスとで発電するスタックと、改質器とスタックとを繋ぎ改質器で生成されたアノードガスをスタックに供給するアノードガス配管と、筐体の収容室に配置され燃料原料ガスおよび／またはアノードガスの漏れを検知するガス漏れ検知センサとを具備する燃料電池装置において、
燃料原料ガス配管および／またはアノードガス配管のうち、漏れ可能性がある配管部位は、改質器と隙間との最短距離よりも隙間から離間させて配置されていることを特徴とする。

『および／または』は、燃料原料ガス配管およびアノードガス配管のうち、いずれか一方または双方という意味である。筐体は、隙間を形成し得るパネルを用いて形成された収容室をもつ。収容室は改質器およびスタック等を収容する。改質器は筐体の収容室に配置されており、燃料原料ガスを改質してアノードガスを生成する。燃料原料ガス配管は、筐体の収容室に配置されており、燃料原料ガスを改質器に供給する。アノードガス配管は、改質器とスタックとを繋ぎ改質器で生成されたアノードガス（例えば水素ガス、水素含有ガス）をスタックのアノードに供給する。

スタックは、筐体の収容室に配置されており、改質器で生成されたアノードガスとカソードガスとで発電する。スタックは、シート型の複数の膜電極接合体を板状のセパレータと共に厚み方向に積層したタイプでも良いし、あるいは、チューブ型の複数の膜電極接合体を組み付けたタイプでも良い。

ガス漏れ検知センサは、筐体の収容室に配置され燃料原料ガスおよび／またはアノードガスの漏れを検知する。ガス漏れ検知センサは、燃料原料ガスおよび／またはアノードガスを構成する分子が吸着されると、物理的性質（例えば電気的特性、磁気的特性）および／または化学的性質が変化するセンサが例示される。

ガス漏れ検知センサは、筐体の収容室においてガス漏れを良好に検知できる部位に配置されていることが好ましい。燃料原料ガスおよび／またはアノードガスの比重が空気の比重よりも軽い場合には、当該部位として収容室のうち上側が好ましい。また、燃料原料ガスおよび／またはアノードガスの比重が空気の比重よりも軽い場合には、当該部位として収容室のうち下側が好ましい。また、燃料原料ガスおよび／またはアノードガスの比重が空気の比重と同じ程度である場合には、当該部位として収容室の高さ方向の中間が好ましい。

本発明によれば、燃料原料ガス配管および／またはアノードガス配管のうち、漏れ可能性がある配管部位は、改質器と隙間との最短距離よりもパネルの隙間から離間させて配置されている。ここで、漏れ可能性がある配管部位としては、燃料原料ガス配管を構成する配管および／または継手の継目をもつ配管部位が考えられる。このような本発明によれば、万一、燃料原料ガス配管および／またはアノードガス配管の当該配管部位からガス漏れが発生していたとしても、当該配管部位は、その洩れたガスがパネルの隙間から筐体の外方に流出することが抑制される。故に、燃料原料ガス配管からのガス漏れをガス漏れ検知センサで良好に検知することができる。

本発明によれば次の態様のうちの少なくとも一つが例示される。燃料原料ガス配管および／またはアノードガス配管のうち、漏れ可能性がある配管部位の長さの７０％以上は、収容室においてスタックの中心を通る第１鉛直線を含み筐体の水平断面における長手方向と直交する第１平面と、改質器の中心を通る第２鉛直線を含み筐体の前記長手方向と直交する第２平面との間に配置されている態様が例示される。ここで、『中心』とは、それぞれ改質器の形状、スタックの形状の中心であるが、場合によっては、改質器の質量中心、スタックの質量中心でも良い。この場合、漏れ可能性がある当該配管部位をパネルからできるだけ離間させて配置することができる。

改質器は、改質器のうち近接壁面部分の他に、近接壁面部分の反対側に位置する離間壁面部分を備えている態様が例示される。燃料原料ガス配管および／またはアノードガス配管のうち、漏れ可能性がある配管部位は、改質器の離間壁面部分よりも筐体のパネルから離間している態様が例示される。この場合、漏れ可能性がある配管部位をパネルからできるだけ離間させて配置することができる。

なお、パネルに形成される隙間としては、筐体の高さ方向に沿って形成される態様が例示される。また筐体が角部を有する場合には、隙間としては筐体の角部に形成される態様が例示される。

また、燃料原料ガス配管には燃料原料を搬送する燃料原料搬送源が設けられており、燃料原料搬送源は、収容室においてスタックの中心を通る第１鉛直線を含み筐体の水平断面における長手方向と直交する第１平面と、改質器の中心を通る第２鉛直線を含み筐体の前記長手方向と直交する第２平面との間に配置されている態様が例示される。隙間が形成され得るパネルから燃料原料搬送源をできるだけ遠ざけることができる。

燃料原料ガス配管および／またはアノードガス配管のうち、漏れ可能性がある配管部位は、改質器と隙間との最長距離よりも隙間から離間させて配置されている態様が例示される。

本発明によれば、燃料原料ガス配管および／またはアノードガス配管のうち、漏れ可能性がある配管部位は、改質器とパネルの隙間との最短距離よりも隙間から離間させて配置されている。このため万一、当該配管部位からガス漏れが発生するときであっても、洩れたガスがパネルの隙間を介して筐体の外方に飛散することが抑制される。故に、筐体の収容室に設けたガス漏れ検知センサにより、筐体の収容室内におけるガス漏れを良好に検知することができる。従って、筐体の収容室内においてガス漏れが発生しているにも拘わらず、ガス漏れ検知センサがガス漏れを検知できないことが抑制される。

（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１について図１，図２を参照しつつ説明する。図１，図２はあくまでも概念図であり、細部構造まで規定するものではない。本実施形態に係る燃料電池装置は、図１に示すように、燃料電池システムを収容するための収容室１０をもつ直方体形状をなす筐体１と、筐体１の収容室１０に配置され燃料原料ガス（例えば炭化水素系のガス）を改質してアノードガスを生成する改質器３と、筐体１の収容室１０に配置され燃料原料ガスを改質器３に供給する燃料原料ガス配管４と、筐体１の収容室１０に配置され改質器３で生成されたアノードガスとカソードガスとで発電するスタック５と、改質器３とスタック５とを繋ぎ改質器３で生成されたアノードガス（水素を５０モル％以上含むガス）をスタック５に供給するアノードガス配管７と、筐体１の収容室１０に配置され燃料原料ガスおよびアノードガスの漏れを検知するガス漏れ検知センサ６とを備えている。

ガス漏れ検知センサ６は、筐体１の収容室１０のうち上部側、特に改質器３の上面３ｕよりも上方側に配置されており、殊に、スタック５の下面５ｄおよび上面５ｕよりも上方側に配置されており、燃料原料ガスおよび／またはアノードガスの漏れを検知する。ここで、燃料原料ガスおよびアノードガスは空気よりも比重が軽いため、浮上し易い性質をもち、上側のガス漏れ検知センサ６により検知され易い。筐体１の上面側のうちガス漏れ検知センサ６の近傍には排気口１ｎが形成されている。後述する換気装置１ｂが作動すると、筐体１の空気取込口１ａから外気が収容室１０内に吸引され、ガス漏れ検知センサ６を経て排気口１ｎに向かう気流が形成される。これによりガス漏れ検知センサ６によるガス検知性が高められている。

図２に示すように、筐体１は、筐体１のベースとなると共に四角形状をなす窓開口１１ｃをもつフレーム１１と、窓開口１１ｃを閉鎖するように金属製または硬質樹脂製のフレーム１１に着脱可能に取り付けられる板状をなす金属製または硬質樹脂製のパネル１２とを備えている。窓開口１１ｃは、筐体１の前面、後面、左側面および右側面に形成されている。

図２に示すように、パネル１２は四角形状をなしており、面パネル１２ｆ、面パネル１２ｅ、面パネル１２ｗ、面パネル１２ｒ、天井パネル１２ｓを備えている。面パネル１２ｆの周縁部には、複数個のボルト１７（取付具）をそれぞれ挿入する挿入孔１４が複数個形成されている。フレーム１１のうち面パネル１２ｆの周縁部を取り付ける部位の裏面には、雌螺子部１５ｃをもつ取付孔１５をもつナット部材１８（雌螺子部材）が固定されている。ボルト１７（取付具）はパネル１２の挿入孔１４に挿入された状態で、ボルト１７の雄螺子部１７ａは取付孔１５の雌螺子部１５ｃに着脱可能に取り付けられる。

面パネル１２ｅ、面パネル１２ｗ、面パネル１２ｒ、天井パネル１２ｓについても、同様の取付構造とされている。図２に示すように、フレーム１１と面パネル１２ｆとの間には、収容室１０の閉鎖性およびシール性を高めるための枠状のガスケット１２ｋが配置されている。面パネル１２ｅ、面パネル１２ｗ、面パネル１２ｒ、天井パネル１２ｓについても、同様にガスケット１２ｋが配置されている。

ここで、図１において、矢印Ｘ方向は、筐体１の長手方向を示す。従って、矢印Ｘ方向は、筐体１のうち互いに対向する第１側面１ｆを形成するパネル１２（面パネル１２ｗ）と第２側面１ｓを形成するパネル１２（面パネル１２ｒ）とを水平方向に沿って結ぶ方向（最短距離で結ぶ方向）を意味する。

図１に示すように、筐体１の下部には空気取込口１ａおよび換気装置１ｂが設けられている。なお、換気装置１ｂはファン１ｃとモータ１ｄとを備えている。筐体１の上部には排気口１ｍが設けられている。排気口１ｍは、改質器３から発生した排気ガスを排出させるために筐体１の上部に形成された開口である。スタック５の発電反応を経たアノードオフガスは、可燃成分（水素）を含むことがあるため、スタック５のアノードガス出口５ｐから吐出され、アノードオフガス配管５ｔから改質器３の燃焼部３１に帰還され、燃焼部３１で再び燃焼され、その後、改質器３から発生した他の排気ガスと共に排気管１ｚを介して排気口１ｍから外方に排出される。

図１に示すように、筐体１の収容室１０内において、改質器３の中心３ｍの上側、殊に、改質器３の上側に改質器３の上側にスタック５が配置されている。これにより万一、災害時等において、燃料電池装置の筐体１が浸水されるときであっても、触媒を担持した多数の膜電極接合体を有する高価なスタック５を浸水から保護するのに有利である。

本実施形態によれば、燃料電池装置が長年にわたり使用されていると、筐体１のパネル１２（フレーム１１とパネル１２との間の繋ぎ目部位）に隙間１２ｘが形成されることがある。その理由としては、燃料電池装置のメンテナンス等のため筐体１のパネル１２の離脱が繰り返されること、パネル１２の経年変化、メンテナンス者のボルト締結度の個人差等が要因として考えられる。更に、パネル１２にガスケット１２ｋ等が設けられているため、ガスケット１２ｋの経年変化等も要因として考えられる。上記したようにパネル１２に隙間１２ｘが形成されると、筐体１の収容室１０の閉鎖性（密閉性）が低下するため、前述したように、万一、筐体１の収容室１０内でガス漏れが発生しているにも拘わらず、収容室１０内のガス濃度が希薄化され、収容室１０内のガス漏れ検知センサ６でガス漏れを良好に検知することができなくなるおそれが完全にないとは、言えない。

図１に示すように、改質器３は、燃料原料ガスを水蒸気改質する改質部３０と、改質部３０を高温領域に加熱する燃焼部３１とをもつ。燃焼部３１は改質部３０の上側に設けられている。改質部３０は、図略の改質水系から改質水が供給される。第１鉛直線Ｐ１は、スタック５のセル積層方向（矢印Ｘ方向）における中心５ｍ（形状の中心）を鉛直的に重力方向に沿って通る鉛直線である。第２鉛直線Ｐ２は、改質器３の長手方向（矢印Ｘ方向）における中心３ｍ（形状の中心）を鉛直的に重力方向に沿って通る鉛直線である。第１平面Ｓ１は、第１鉛直線Ｐ１を含み筐体１の水平断面における長手方向（矢印Ｘ方向）と直交する平面である。第２平面Ｓ２は、第２鉛直線Ｐ２を含み筐体１の水平断面における長手方向（矢印Ｘ方向）と直交する平面である。

なお改質器３は、燃料原料を水蒸気（Ｈ_２Ｏ）で改質する改質部３０の他に、シフト部と、ＣＯ選択酸化部とをもち、更に、改質水から水蒸気を生成させる蒸発部とをもつ。改質部３０における基本反応は次の式（１）で示され、メタンがアノードガス（水素を主要成分とする）にされる。シフト部における基本反応は次の式（２）で示され、一酸化炭素が二酸化炭素および水素とされる。ＣＯ選択酸化部における基本反応は次の式（３）で示され、一酸化炭素が二酸化炭素とされる。
式（１）…ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ→３Ｈ_２＋ＣＯ
式（２）…ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ→Ｈ_２＋ＣＯ_２
式（３）…ＣＯ＋１／２Ｏ_２→ＣＯ_２
図１（矢印Ｘ方向に沿った断面）に示すように、改質器３の外壁面のうち筐体１のパネル１２（面パネル１２ｗ）に最も近接している部分を近接壁面部分３４とする。ここで、筐体１の複数のパネル１２のうち近接壁面部分３４を決定する基準となる基準パネルは、改質器３に繋がる燃料原料ガス配管４のうち洩れる可能性がある配管部位４０に距離的に最も近いパネルである。このように配管部位４０からの距離的に最も近い基準パネルで形成される隙間から、ガスが筐体１の外方に洩れることを抑制することが重要である。

図１に示す実施形態によれば、改質器３の近接壁面部分３４を決定する基準パネルは、燃料原料ガス配管４のうちガスが洩れる可能性がある配管部位４０に距離的に最も近い面パネル１２ｗである。改質器３のうち面パネル１２ｗに最も近い部位を近接壁面部分３４とする。更に、改質器３のうち、近接壁面部分３４の反対側に位置する離間壁面部分３５とする。近接壁面部分３４は、面パネル１２ｗ（基準パネル）に対面して接近している。離間壁面部分３５は、改質器３を介して面パネル１２ｗ（基準パネル）に背向している。従って図１に示すように、改質器３の外壁面の離間壁面部分３５および近接壁面部分３４は、互いに対向している。

図１に示すように、燃料原料ガス配管４の長さ方向のコネクタをもつ一端部４ａは、筐体１の外方のガス供給源４２（例えば都市ガス配管、燃料電池ガスボンベ等）の接続配管４２ｒにバルブ４ｖを介して繋がれている。燃料原料ガス配管４の長さ方向の他端部４ｃは、改質器３の改質部３０のガス入口３０ｉに繋がれている。燃料原料ガス配管４のうち一端部４ａと他端部４ｃとの間には、バルブ４ｖと、燃料原料ガスを搬送する燃料原料搬送源として機能する燃料原料ポンプ４３と、燃料原料ガスを浄化させるガス浄化部として機能する脱硫器４４とが、直列に設けられている。ここで、燃料原料ガス配管４において、脱硫器４４は燃料原料ポンプ４３よりも下流側に位置しており、燃料原料ポンプ４３よりも改質部３０のガス入口３０ｉに近づいている。

改質部３０における水蒸気改質で生成されたアノードガスは、アノードガス配管７を経て、スタック５のアノードガス入口５ｉに供給される。アノードガス配管７は、改質器３のＣＯ選択酸化部のガス出口３０ｐとスタック５のアノードガス入口５ｉとを繋いでおり、改質部３０で生成されたアノードガスをスタック５のアノードに供給する。アノードガスはスタック５における発電反応に使用される。

ここで、スタック５の発電運転時において、バルブ４ｖが開弁すると共に、燃料原料ポンプ４３が駆動すると、ガス供給源４２の燃料原料ガスは、燃料原料ガス配管４の下流側に供給され、燃料原料ポンプ４３から脱硫器４４を経て脱硫され、その後、下流に向けて矢印Ｅ１方向に搬送され、改質部３０のガス入口３０ｉに供給される。改質部３０に供給された燃料原料ガスは、改質部３０の内部において水蒸気改質され、アノードガスとなる。

図１に示すように、カソードガス配管８が収容室１０に配置されている。カソードガス配管８の長さ方向の一端部８ａは収容室１０内に配置されており、収容室１０内の空気をカソ−ドガスとして取り込む。カソードガス配管８の長さ方向の他端部８ｃは、スタック５の加湿器５２のカソ−ドガス入口５２ｉに接続されている。カソードガス配管８の一端部８ａと他端部８ｃとの間には、カソードガス搬送源としてのカソードガスポンプ８ｆが配置されている。

スタック５の発電運転時において、カソードガスポンプ８ｆが駆動すると、カソードガス（空気）はカソードガス配管８を介してカソードガス入口５２ｉから加湿器５２に供給され、加湿器５２で加湿され、その後、スタック５のカソードに供給され、発電反応に使用される。

図１に示すように、本実施形態によれば、燃料原料ガス配管４のうち漏れ可能性がある配管部位４０は、改質器３の近接壁面部分３４よりも、筐体１のパネル１２（面パネル１２ｗ）から筐体１の長手方向（矢印Ｘ方向）において離間させて配置されている。漏れ可能性がある当該配管部位４０は、燃料原料ポンプ４３の吐出ポート４３ｐと改質部３０のガス入口３０ｉとを繋ぐ配管部位である。その理由としては、燃料原料ガス配管４において燃料原料ポンプ４３よりも下流の部位では、燃料原料ポンプ４３により燃料原料ガスは大気圧を超える圧力に増圧されており、漏れる確率が燃料原料ポンプ４３の上流よりも増加するためである。なお、当該配管部位４０は、燃料原料ガス配管４を構成する配管および／または継手の継目をもつ配管である。

上記したように本実施形態によれば、燃料原料ガス配管４のうち漏れ可能性がある配管部位４０は、筐体１の長手方向において、改質器３の近接壁面部分３４よりも、パネル１２（面パネル１２ｗ）から離間させて配置されている。このため、万一、収容室１０内において燃料原料ガス配管４の配管部位４０からガス漏れが発生していたとしても、その洩れたガスが筐体１のパネル１２の隙間１２ｘからパネル１２の外方に即座に流出することが抑制される。故に、燃料原料ガス配管４からのガス漏れをガス漏れ検知センサ６で良好に検知することができる利点が得られる。

更に説明を加える。本実施形態によれば、図１に示すように、第１鉛直線Ｐ１はスタック５の中心５ｍ（形状中心）を通る。第２鉛直線Ｐ２は改質器３の中心３ｍ（形状中心）を通る。燃料原料ガス配管４のうち漏れ可能性がある配管部位４０は、具体的には、筐体１の収容室１０において、スタック１の長手方向（矢印Ｘ方向）で、スタック５の第１鉛直線Ｐ１（第１平面Ｓ１）と改質器３の第２鉛直線Ｐ２（第１平面Ｓ２）との間に配置されている。このため、当該配管部位４０を、パネル１２（面パネル１２ｗ）からできるだけ離間させて配置することができる。なお、当該配管部位４０は複数のパネルのうち面パネル１２ｗに最も近い。

図１に示すように、燃料原料ポンプ４３は、筐体１の収容室１０において、筐体１の長手方向において、改質器３の近接壁面部分３４よりも、パネル１２（面パネル１２ｗ）から離間させて配置されている。殊に、燃料原料ポンプ４３は、スタック５の第１鉛直線Ｐ１（第１平面Ｓ１）と、改質器３の第２鉛直線Ｐ２（第２平面Ｓ２）との間に配置されている。この場合、燃料原料ポンプ４３を、隙間１２ｘを形成する可能性があるパネル１２からできるだけ離間させて配置することができる。この結果、燃料原料ガス配管４のうち漏れ可能性がある配管部位４０を、筐体１の長手方向において、改質器３の近接壁面部分３４よりも、パネル１２（面パネル１２ｗ）から離間させて配置させることができる。

換言すると、本実施形態によれば、図１に示すように、燃料原料ガス配管４のうち、漏れ可能性がある配管部位４０および燃料原料ポンプ４３は、筐体１の長手方向（矢印Ｘ方向）において、改質器３の近接壁面部分３４および離間壁面部分３５の双方よりも、パネル１２（面パネル１２ｗ）から離間している。このため、漏れ可能性がある配管部位４０および燃料原料ポンプ４３を、パネル１２（面パネル１２ｗ）からできるだけ離間させて配置することができる。

本実施形態によれば、燃料原料ガス配管４のうち漏れ可能性がある配管部位４０の上方（真上が例示される）には、ガス漏れ検知センサ６が配置されている。このため、当該配管部位４０から燃料原料ガスが洩れるときであっても、ガス漏れ検知センサ６で検知し易い利点が得られる。

次に、アノードガス配管７の配置について説明を加える。図１に示すように、アノードガス配管７のうち漏れ可能性がある配管部位７０は、筐体１の長手方向（矢印Ｘ方向）において、改質器３の近接壁面部分３４よりも筐体１のパネル１２（面パネル１２ｗ）から離間させて配置されている。ここで、アノードガス配管７のうち漏れ可能性がある当該配管部位７０は、改質器３のガス出口３０ｐとスタック５のアノードガス入口５ｉとを繋ぐ配管部位である。なお、当該配管部位７０は配管および／または継手の継目をもつ配管である。

上記したように本実施形態によれば、万一、配管部位７０からアノードガス漏れが発生していたとしても、その洩れたアノードガス（水素を含むガス）が筐体１のパネル１２の隙間１２ｘからパネル１２の外方に流出することが抑制される。故に、アノードガス配管７の配管部位７０からのガス漏れをガス漏れ検知センサ６で良好に検知することができる。

更に本実施形態によれば、図１に示すように、アノードガス配管７のうち漏れ可能性がある配管部位７０は、具体的には、筐体１の収容室１０において、筐体１の長手方向（矢印Ｘ方向）で、スタック５の中心５ｍを通る第１鉛直線Ｐ１（第１平面Ｓ１）と改質器３の中心３ｍを通る第２鉛直線Ｐ２（第２平面Ｓ２）との間に配置されている。このため、当該配管部位７０を、パネル１２（面パネル１２ｗ）からできるだけ離間させて配置することができる利点が得られる。

（実施形態２）
図３は実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。図３に示すように、燃料原料ガス配管４のうち漏れ可能性がある配管部位４０は、ポンプ４３の吐出ポート４３ｐと改質部３０のガス入口３０ｉとを繋ぐ部位である。当該配管部位４０のうちの長さ７０％以上は、筐体１の長手方向（矢印Ｘ方向）において、改質器３の近接壁面部分３４および離間壁面部分３５の双方よりも、パネル１２（面パネル１２ｗ）から離間させて配置されている。従って、配管部位４０は、スタック５の中心５ｍを通る第１鉛直線Ｐ１（第１平面Ｓ１）と改質器３の中心３ｍを通る第２鉛直線Ｐ２（第２平面Ｓ２）との間に配置されている。

ここで、図３に示すように、燃料原料ポンプ４３は、筐体１の長手方向（矢印Ｘ方向）において、改質器３の近接壁面部分３４よりもパネル１２（面パネル１２ｗ）から離間しているものの、改質器３の離間壁面部分３５よりもパネル１２（面パネル１２ｗ）に近づいている。このような本実施形態によれば、燃料原料ガス配管４のうち漏れ可能性がある配管部位４０の全部または大部分（長さの７０％以上、８０％以上）は、筐体１の長手方向（矢印Ｘ方向）において、改質器３の近接壁面部分３４よりも、パネル１２（面パネル１２ｗ）から離間させて配置されている。

従って、燃料原料ガス配管４のうち漏れ可能性がある配管部位４０の全部または大部分（長さの７０％以上）は、筐体１の長手方向（矢印Ｘ方向）において、スタック５の中心５ｍを通る第１鉛直線Ｐ１（第１平面Ｓ１）と、改質器３の中心３ｍを通る第２鉛直線Ｐ２（第２平面Ｓ２）との間に配置されている。更に、図３に示すように、燃料原料ポンプ４３自体は、筐体１の長手方向において、スタック５の中心５ｍを通る第１鉛直線Ｐ１（第１平面Ｓ１）と、改質器３の中心ｍを通る第２鉛直線Ｐ２（第２平面Ｓ２）との間に配置されている。この結果、燃料原料ポンプ４３を、改質器３の近接壁面部分３４よりもパネル１２（面パネル１２ｗ）からできるだけ離間させて配置させることができる。

（実施形態３）
図４は実施形態３を示す。本実施形態は前記した実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。矢印Ｘ１方向は、矢印Ｘ方向と直交する方向であり、筐体１のうち互いに対向する面パネル１２ｆと面パネル１２ｅとを水平方向に沿って結ぶ方向（最短距離で結ぶ方向）を意味する。図４に示すように、燃料原料ガス配管４のうち漏れ可能性がある配管部位４０、アノードガス配管７のうち漏れ可能性がある配管部位７０、燃料原料ポンプ４３は、筐体１の矢印Ｘ１方向において、改質器３の近接壁面部分３４および離間壁面部分３５の双方よりも、パネル１２（面パネル１２ｆ）から離間している。このため、漏れ可能性がある配管部位４０，７０および燃料原料ポンプ４３を、パネル１２（面パネル１２ｆ）からできるだけ離間させて配置することができる。

（試験例）
本発明者らは、ガス漏れ試験として、図５に示すように、筐体１のパネル１２の繋ぎ目に１つの隙間１２ｘを積極的に形成し、隙間１２ｘから燃料原料ガスの漏れ量を試験した。この試験によれば、筐体１（高さ７５０ミリメートル）の角部においてパネル１２の繋ぎ目の隙間１２ｘを、筐体１のほぼ全高さ方向に沿って連続的にあえて形成した。他のパネル１２については、粘着テープによる目張りで閉鎖性を高めた。そして、筐体１の収容室１０において燃料原料ガス（１３Ａ）のガス放出位置ＸＡ点を高さ0mmに設定した。更に筐体１の外方において、隙間１２ｘの近傍に位置するように、複数個のガス漏れ検知センサ６を、0mm，100mm,200mm,300mm,400mm,500mm,600mmの高さ位置にそれぞれ配置した。この試験によれば、ガス放出位置ＸＡ点を高さ0mmに設定したまま、ガス放出位置ＸＡ点とこれに最も高いパネル１２との距離であるL（図５参照）を変化させた。この場合、Lを、30mm,50mm,70mm,90mmに変化させた。Lは、筐体１のパネル１２の隙間１２ｘとガス放出位置ＸＡ点との最短距離（矢印Ｘ方向における距離）、離間している距離を示す。従ってLが大きいほど、ガス放出位置ＸＡ点が筐体１のうち最も近いパネル１２の内壁面から矢印Ｘ方向において離間していると共に、Lが小さいほど、ガス放出位置ＸＡ点が筐体１のうち最も近いパネル１２の内壁面に矢印Ｘ方向において接近していることを意味する。

上記したような条件で、収容室１０内においてガス放出位置ＸＡ点から燃料原料ガス（都市ガス）を放出させた。この場合、燃料原料ガスはパネル１２の隙間１２ｘから筐体１の外方に透過し、筐体１の外方のガス漏れ検知センサにより燃料原料ガスの漏れ濃度を計測した。計測結果を表１に示す。

表１によれば、燃料原料ガスのガス放出位置ＸＡ点を、高さ（0mm）、Ｌ＝30ミリメートルの位置と設定したときには、高さ（0mm）のガス漏れ検知センサは5.0vol%検知したにも拘わらず、高さ（200mm）のガス漏れ検知センサは1.5vol%しか検知せず、高さ（400mm）のガス漏れ検知センサは1.2vol%しか検知せず、高さ（600mm）のガス漏れ検知センサは0.7vol%しか検知しなかった。

また、表１によれば、燃料原料ガスのガス放出位置ＸＡ点を、高さ（0mm）、L＝90ミリメートルの位置としたときには、高さ（0mm）のガス漏れ検知センサは1.7vol%検知したにもかかわらず、高さ（200mm）のガス漏れ検知センサは1.0vol%しか検知せず、高さ（400mm）のガス漏れ検知センサは0.9vol%しか検知せず、高さ（600mm）のガス漏れ検知センサは0.8vol%しか検知しなかった。

このようにガス放出高さ位置ＸＡ点が同一高さであっても、Lが小さな場合には、計測位置が高くなるとガス濃度は低目に検知される傾向があることが知見された。換言すると、Lが小さな場合には、筐体１の収容室１０の洩れているガス濃度が高いときであっても、筐体１の収容室１０の上部ではガス濃度は低目に検知されてしまうことが知見された。

しかしながら前記したLを増加させて、ガス放出位置ＸＡ点を矢印Ｘ方向において筐体１のパネル１２の隙間１２ｘから遠ざければ、筐体１の収容室１０の上部においてガス計測濃度を高めることになり、ガス漏れ検知センサ６による計測精度を向上させ得ることになることが知見された。

同様な条件で、水素ガスについての漏れ量を試験した。水素ガスは比重が燃料原料ガスよりも軽いため、収容室１０内において燃料原料ガスよりも上昇し易い。水素ガスの計測結果を表２に示す。

表２によれば、水素ガスのガス放出位置ＸＡ点を、高さ（0mm）、Ｌ＝30ミリメートルの位置と設定したときには、高さ（0mm）のガス漏れ検知センサは1.7vol%検知したにも拘わらず、高さ（200mm）のガス漏れ検知センサは1.3vol%しか検知せず、高さ（400mm）のガス漏れ検知センサは1.0vol%しか検知せず、高さ（600mm）のガス漏れ検知センサは1.2vol%しか検知しなかった。

また、表２によれば、水素ガスのガス放出位置ＸＡ点を、高さ（0mm）、L＝90ミリメートルの位置としたときには、高さ（0mm）のガス漏れ検知センサは0.2vol%検知し、高さ（200mm）のガス漏れ検知センサは1.6vol%検知し、高さ（400mm）のガス漏れ検知センサは1.3vol%検知し、高さ（600mm）のガス漏れ検知センサは1.4vol%検知した。水素ガスは都市ガスよりも比重が軽いため、筐体１の上側に移動し易い。

このようにガス放出位置ＸＡ点の高さ位置が同一であっても、Lが小さな場合には、計測高さ位置が低いほどガス濃度は高く検知されるものの、計測高さ位置が高くなると、ガス濃度は低目に検知される傾向がある。換言すると、Lが小さな場合には、筐体１の収容室１０の下部において洩れているガス濃度が高いときであっても、筐体１の収容室１０の上部ではガス濃度は低目に検知されてしまうことを意味する。これは好ましくない。しかしながらLを増加させれば、ガス計測濃度を高めることになり、ガス漏れ検知センサ６による計測精度を向上させ得ることになる。このようにガス漏れ可能性がある配管部位は、経年変化等により隙間を形成する可能性があるパネル１２からできるだけ離間させて配置されていることが好ましいことがわかる。

（他の実施形態）
上記した実施形態１によれば、基準パネルは、パネル１２のうち面パネル１２ｗとされており、燃料原料ガス配管４のうち漏れ可能性がある配管部位４０および燃料原料ポンプ４３は、改質器３の近接壁面部分３４および離間壁面部分３５の双方よりも、面パネル１２ｗから離間している。これに限らず、燃料原料ガス配管４のうち漏れ可能性がある配管部位４０に近い基準パネルを、面パネル１２ｒとしても良い。この場合には、漏れ可能性がある配管部位４０、配管部位７０および燃料原料ポンプ４３を、改質器３の近接壁面部分３４および離間壁面部分３５の双方よりも面パネル１２ｒから離間している方式としても良い。更には、燃料原料ガス配管４のうち漏れ可能性がある配管部位４０に近い基準パネルを、面パネル１２ｅとしても良い。この場合には、漏れ可能性がある配管部位４０、配管部位７０および燃料原料ポンプ４３を、改質器３の近接壁面部分３４および離間壁面部分３５の双方よりも面パネル１２ｅから離間している方式としても良い。

上記した実施形態１によれば、燃料原料搬送源として燃料原料ポンプ４３が設けられているが、これに限らず、燃料原料搬送源としては、燃料原料ガスを搬送させるファン、ブロア、コンプレッサでも良い。

筐体１は、筐体１のベースとなるフレーム１１と、フレーム１１に着脱可能に取り付けられる板状をなす複数のパネル１２とを備えている。そしてパネル１２は、面パネル１２ｆ、面パネル１２ｅ、面パネル１２ｗ、面パネル１２ｒ、天井パネル１２ｓを備えている。しかしこれに限らず、面パネル１２ｆ、面パネル１２ｅ、面パネル１２ｗ、面パネル１２ｒ、天井パネル１２ｓのうちの少なくとも一枚のパネルがフレーム１１に対して着脱可能であり、他のパネルに相当する部分はフレーム１１と一体成形されていても良い。

フレーム１１のうちパネル１２の周縁部を取り付ける部位の裏面には、雌螺子部１５ｃをもつ取付孔１５をもつナット部材１８が形成されているが、これに限らず、フレーム１１自体に雌螺子部が形成されていても良い。更にフレーム１１にパネル１２をボルト１７により取り付けることにしているが、これに限らず、ボルト１７以外のスナップ力を有する取付具でも良い。

矢印Ｘ方向は、筐体１のうち互いに対向する第１側面１ｆを形成するパネル１２（面パネル１２ｗ）と第２側面１ｓを形成するパネル１２（面パネル１２ｒ）とを結ぶ方向（最短距離で結ぶ方向）を意味するが、これに限られるものではなく、筐体１のうち互いに対向する面パネル１２ｆと面パネル１２ｅとを結ぶ方向（最短距離で結ぶ方向）としても良い。

その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施可能である。ある実施形態に特有の構造および機能は他の実施形態についても適用できる。

上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
［付記項１］隙間を形成し得るパネルを用いて形成された収容室をもつ筐体と、
前記筐体の前記収容室に配置された燃料電池システムとを具備する燃料電池装置において、燃料電池システムの構成部品の外壁面のうち前記パネルに最も近接している部分を近接壁面部分とするとき、前記漏れる可能性がある配管部位は、前記近接壁面部分よりも前記パネル（当該配管部位が最も近いパネル）から離間させて配置されていることを特徴とする燃料電池装置。漏れる可能性がある配管部位からガスが洩れるときであっても、ガス漏れ検知センサで良好に検知することができる。
［付記項２］隙間を形成し得るパネルを用いて形成された収容室をもつ筐体と、
前記筐体の前記収容室に配置された燃料電池システムとを具備する燃料電池装置において、前記漏れる可能性がある配管部位は、前記パネル（当該配管部位が最も近いパネル）から離間させて配置されていることを特徴とする燃料電池装置。漏れる可能性がある配管部位からガスが洩れるときであっても、ガス漏れ検知センサで良好に検知することができる。
［付記項３］隙間を形成し得るパネルを用いて形成された収容室をもつ筐体と、筐体の収容室に配置され燃料原料ガスを改質してアノードガスを生成する改質器と、筐体の収容室に配置され燃料原料ガスを改質器に供給する燃料原料ガス配管と、筐体の収容室に配置され改質器で生成されたアノードガスとカソードガスとで発電するスタックと、改質器とスタックとを繋ぎ改質器で生成されたアノードガスをスタックに供給するアノードガス配管と、筐体の収容室に配置され燃料原料ガスおよび／またはアノードガスの漏れを検知するガス漏れ検知センサとを具備する燃料電池装置において、改質器の外壁面のうちパネルに最も近接している部分を近接壁面部分とするとき、燃料原料ガス配管および／またはアノードガス配管のうち、漏れ可能性がある配管部位は、改質器の近接壁面部分よりもパネルから離間させて配置されていることを特徴とする燃料電池装置。

燃料原料ガス配管および／またはアノードガス配管のうち、漏れ可能性がある配管部位は、改質器の近接壁面部分よりもパネルから離間させて配置されている。ここで、漏れ可能性がある配管部位としては、燃料原料ガス配管を構成する配管および／または継手の継目をもつ配管部位が考えられる。万一、燃料原料ガス配管および／またはアノードガス配管の当該配管部位からガス漏れが発生していたとしても、当該配管部位は、その洩れたガスがパネルの隙間から筐体の外方に流出することが抑制される。故に、燃料原料ガス配管からのガス漏れをガス漏れ検知センサで良好に検知することができる。

本発明は例えば定置用、車両用、可搬用、電子機器用、電気機器用の燃料電池装置に利用することができる。

実施形態１に係り、燃料電池装置の概念を模式的に示す断面図である。 燃料電池装置の筐体の構造を模式的に示す斜視図である。 実施形態２に係り、燃料電池装置の概念の断面を模式的に示す断面図である。 実施形態３に係り、燃料電池装置の概念の断面を模式的に示す断面図である。 ガス漏れ試験において筐体に形成した隙間を模式的に示す斜視図である。

符号の説明

１は筐体、１０は収容室、１１はフレーム、１２はパネル、３は改質器、３０は改質部、３１は燃焼部、４は燃料原料ガス配管、４０は配管部位、４２はガス供給源、４３は燃料原料ポンプ、４４は脱硫器、５はスタック、５２は加湿器、６はガス漏れセンサ、７はアノードガス配管、７０は配管部位を示す。

Claims (5)

1. 隙間を形成し得るパネルを用いて形成された収容室をもつ筐体と、
   前記筐体の前記収容室に配置され燃料原料ガスを改質してアノードガスを生成する改質器と、
   前記筐体の前記収容室に配置され燃料原料ガスを前記改質器に供給する燃料原料ガス配管と、
   前記筐体の前記収容室に配置され前記改質器で生成されたアノードガスとカソードガスとで発電するスタックと、
   前記改質器と前記スタックとを繋ぎ前記改質器で生成されたアノードガスを前記スタックに供給する前記アノードガス配管と、
   前記筐体の前記収容室に配置され燃料原料ガスおよび／またはアノードガスの漏れを検知するガス漏れ検知センサとを具備する燃料電池装置において、
   前記燃料原料ガス配管および／または前記アノードガス配管のうち、漏れ可能性がある配管部位は、前記改質器と前記隙間との最短距離よりも前記隙間から離間させて配置されていることを特徴とする燃料電池装置。
2. 請求項１において、前記燃料原料ガス配管および／または前記アノードガス配管のうち漏れ可能性がある前記配管部位の長さの７０％以上は、前記収容室において前記スタックの中心を通る第１鉛直線を含み前記筐体の水平断面における長手方向と直交する第１平面と、前記改質器の中心を通る第２鉛直線を含み前記筐体の前記長手方向と直交する第２平面との間に配置されていることを特徴とする燃料電池装置。
3. 請求項１において、前記燃料原料ガス配管には燃料原料を搬送する燃料原料搬送源が設けられており、前記燃料原料搬送源は、前記収容室において前記スタックの中心を通る前記第１鉛直線を含み前記筐体の前記水平断面における前記長手方向と直交する前記第１平面と、前記改質器の中心を通る前記第２鉛直線を含み前記筐体の前記長手方向と直交する前記第２平面との間に配置されていることを特徴とする燃料電池装置。
4. 請求項１〜３のうちの一項において、前記燃料原料ガス配管および／または前記アノードガス配管のうち、漏れ可能性がある前記配管部位は、前記改質器と前記隙間との最長距離よりも前記隙間から離間させて配置されていることを特徴とする燃料電池装置。
5. 請求項１〜４のうちの一項において、前記隙間は前記筐体の高さ方向に沿って形成されることを特徴とする燃料電池装置。

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