JP2010021097A

JP2010021097A - Fuel cell system

Info

Publication number: JP2010021097A
Application number: JP2008182602A
Authority: JP
Inventors: Akinori Yukimasa; 章典行正; Kiyoshi Taguchi; 清田口; Takayuki Urata; 隆行浦田; Akinari Nakamura; 彰成中村; Shigeki Yasuda; 繁樹保田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2010-01-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system functioning a fuel cell unit and a hot-water storing unit as overturning-prevention mechanisms with each other by mutually fixing them, and capable of preventing overturning of both units. <P>SOLUTION: The fuel cell system includes a fuel cell unit 101 having a fuel cell 1 generating power from fuel gas and oxidant gas and a first outer package case 51 housing the fuel cell 1, a hot-water unit 102 having a hot-water tank 5 storing hot water collecting exhaust heat of the fuel cell 1 and a second outer package case 61 housing the hot-water tank 5, and a fixing mechanism 103 for fixing the first outer package case 51 and the second outer package case 61 with each other. The first outer package case 51 and the second outer package case 61 are arranged to adjoin with each other, and the fixing mechanism 103 is arranged at an upper part of the first outer package case 51 and the second outer package case 61. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池システムの構成に関する。 The present invention relates to a configuration of a fuel cell system.

燃料電池システムは、外部から燃料電池に供給された燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電を行い、反応により生じた熱を回収して湯水として貯湯槽に貯え、この湯水を外部への熱供給に有効利用するシステムである。 The fuel cell system generates electricity by an electrochemical reaction between fuel gas and oxidant gas supplied to the fuel cell from outside, collects the heat generated by the reaction, stores it as hot water in a hot water storage tank, and sends this hot water to the outside. It is a system that is effectively used for heat supply.

このような燃料電池システムを移動用電源又は分散用（オンサイト用）電源として使用する場合、据付作業等を容易にするために、燃料電池システム全体をパッケージ内に配置した燃料電池発電システム（例えば、特許文献１参照）が知られている。また、燃料電池を含んで構成される燃料電池発電システムと、発電された直流電力を交流電力に変換するインバータを含んで構成される電力変換システムと、発電の際に発生する熱を回収し温水として蓄熱する貯湯タンクを含んで構成される給湯システムで構成され、燃料電池発電システムの全て若しくは一部と、電力変換システムの全て若しくは一部との少なくともいずれか一方と、貯湯槽とが固設された共通台板とを備える、燃料電池コージェネレーションシステムが知られている（例えば、特許文献２参照）。 When such a fuel cell system is used as a mobile power source or a distributed (on-site) power source, a fuel cell power generation system in which the entire fuel cell system is arranged in a package (for example, in order to facilitate installation work) Patent Document 1) is known. In addition, a fuel cell power generation system configured to include a fuel cell, a power conversion system configured to include an inverter that converts generated DC power into AC power, and hot water that recovers heat generated during power generation As a hot water supply system that includes a hot water storage tank that stores heat, the fuel cell power generation system or all of the power conversion system or at least one of the power conversion system and a hot water storage tank are fixedly installed. A fuel cell cogeneration system including a common base plate is known (see, for example, Patent Document 2).

特許文献１に開示されている燃料電池発電システムや特許文献２に開示されている燃料電池コージェネレーションシステムでは、非常に重量が大きくなるため、容易に搬送ができなくなるという問題があった。また、重量が大きいため、かえって設置作業が困難になるという問題があった。 The fuel cell power generation system disclosed in Patent Document 1 and the fuel cell cogeneration system disclosed in Patent Document 2 have a problem that they cannot be easily transported because they are very heavy. Moreover, since the weight was large, there was a problem that the installation work was rather difficult.

このような問題に対して、貯湯パッケージには貯湯タンクとこれに接続される配管だけを配置し、それ以外の構成要素は本体パッケージ内に配置した燃料電池発電システムが知られている（例えば、特許文献３参照）。このような構成をとることにより、特許文献３に開示されている燃料電池発電システムでは、燃料電池が配置されるパッケージおよび貯湯槽が配置されるパッケージの小型化を図ることができる。
特開２００７−２６８２６号公報特開２００５−３２４６１号公報特開２００４−１１１２０８号公報 For such a problem, there is known a fuel cell power generation system in which only a hot water storage tank and piping connected to the hot water storage package are disposed in the hot water storage package, and other components are disposed in the main body package (for example, (See Patent Document 3). By adopting such a configuration, in the fuel cell power generation system disclosed in Patent Document 3, it is possible to reduce the size of the package in which the fuel cell is disposed and the package in which the hot water storage tank is disposed.
JP 2007-26826 A JP-A-2005-32461 JP 2004-111208 A

ところで、燃料電池システムの更なるコンパクト化を図るために、パッケージの設置面積を小さくすると、燃料電池システムの転倒が生じる可能性がある。特許文献３に開示されている燃料電池発電システムでは、２つのパッケージを貯湯タンクに接続される配管のみで接続しているが、２つのパッケージを接続する配管数は、燃料電池システムの構成上本数が制限される。また、パッケージに内包される機器は重量物である。 By the way, if the installation area of the package is reduced in order to make the fuel cell system more compact, the fuel cell system may fall down. In the fuel cell power generation system disclosed in Patent Document 3, the two packages are connected only by piping connected to the hot water storage tank. However, the number of piping connecting the two packages is the number in terms of the configuration of the fuel cell system. Is limited. Moreover, the device included in the package is heavy.

このため、実際にパッケージに外力が掛かることにより、パッケージが転倒しそうになった場合に、特許文献３に開示されている燃料電池発電システムでは、各配管に掛かる力は非常に大きくなり、配管のみでの転倒防止は非常に困難である。 For this reason, in the fuel cell power generation system disclosed in Patent Document 3, when an external force is actually applied to the package and the package is likely to fall down, the force applied to each pipe becomes very large, and only the pipe It is very difficult to prevent falling.

本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、燃料電池ユニットと貯湯ユニットを別パッケージとした燃料電池システムにおいて、燃料電池ユニットや貯湯ユニット単体での形状が薄型や細型にして、コンパクト化を図る場合に、両ユニットの転倒を抑制することができる、燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a fuel cell system in which a fuel cell unit and a hot water storage unit are separately packaged, the fuel cell unit and the hot water storage unit alone are made thin and thin, and compact. It is an object of the present invention to provide a fuel cell system that can suppress the overturning of both units in the case of achieving the above.

上記課題を解決するため、本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとから電力を発生させる燃料電池と、立体状の第１フレームと該第１フレームの外面に設けられた第１外装部材を有し前記燃料電池を収納する第１外装ケースと、を有する燃料電池ユニットと、前記燃料電池の排熱を回収した貯湯水を貯える貯湯タンクと、立体状の第２フレームと該第２フレームの外面に設けられた第２外装部材を有し前記貯湯タンクを収納する第２外装ケースを有する貯湯ユニットと、前記第１外装ケースと前記第２外装ケースとを互いに固定するための固定機構と、を備え、前記第１外装ケースと前記第２外装ケースとは隣接するように配置され、前記固定機構は前記第１外装ケース及び前記第２外装ケースの上部に配設されている。 In order to solve the above problems, a fuel cell system according to the present invention includes a fuel cell that generates electric power from fuel gas and oxidant gas, a three-dimensional first frame, and a first frame provided on the outer surface of the first frame. A fuel cell unit having a first exterior member and housing the fuel cell; a hot water storage tank for storing hot water recovered from the exhaust heat of the fuel cell; a three-dimensional second frame; A hot water storage unit having a second exterior member provided on the outer surface of the second frame and having a second exterior case for housing the hot water storage tank, and for fixing the first exterior case and the second exterior case to each other A fixing mechanism, wherein the first outer case and the second outer case are disposed adjacent to each other, and the fixing mechanism is disposed above the first outer case and the second outer case. .

これにより、第１外装ケースと第２外装ケースとを相互に固定することにより、両ユニットが互いに転倒防止機構として機能して、両ユニット、すなわち、燃料電池システムの転倒を抑制することができる。 Thereby, by fixing the 1st exterior case and the 2nd exterior case mutually, both units function as a fall prevention mechanism mutually, and it can control the fall of both units, ie, a fuel cell system.

また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記固定機構は前記第１外装ケースの前記第１フレーム及び／又は前記第１外装部材と前記第２外装ケースの前記第２フレーム及び／又は前記第２外装部材とを互いに固定されていてもよい。 Further, in the fuel cell system according to the present invention, the fixing mechanism includes the first frame and / or the first exterior member of the first exterior case and the second frame and / or the second of the second exterior case. The exterior member may be fixed to each other.

また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記燃料電池ユニットは、原料ガスから燃料ガスを生成する燃料処理器と、前記燃料電池を冷却する冷媒を貯える冷媒タンクと、を有し、前記第１外装ケースは、前記燃料処理器及び前記冷媒タンクを収納し、前記冷媒タンク、前記燃料電池、及び前記燃料処理器は、鉛直方向から見て互いに重なり、かつ、上から順に、前記冷媒タンク、前記燃料電池、及び前記燃料処理器の順に配設されていてもよい。 In the fuel cell system according to the present invention, the fuel cell unit includes a fuel processor that generates fuel gas from a raw material gas, and a refrigerant tank that stores a refrigerant that cools the fuel cell, The outer case houses the fuel processor and the refrigerant tank, the refrigerant tank, the fuel cell, and the fuel processor overlap each other when viewed from the vertical direction, and in order from the top, the refrigerant tank, The fuel cell and the fuel processor may be disposed in this order.

また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記燃料電池ユニットは、原料ガスから燃料ガスを生成する燃料処理器と、前記燃料電池の排熱を回収した冷媒を貯える冷媒タンクと、を有し、前記第１外装ケースは、前記燃料処理器及び前記冷媒タンクを収納し、前記冷媒タンク、前記燃料電池、及び前記燃料処理器は、水平方向から見て互いに重ならず、かつ、上から順に、前記冷媒タンク、前記燃料電池、及び前記燃料処理器の順に配設されていてもよい。 Further, in the fuel cell system according to the present invention, the fuel cell unit includes a fuel processor that generates fuel gas from a raw material gas, and a refrigerant tank that stores a refrigerant that recovers the exhaust heat of the fuel cell, The first outer case houses the fuel processor and the refrigerant tank, the refrigerant tank, the fuel cell, and the fuel processor do not overlap each other when viewed from the horizontal direction, and in order from the top, The refrigerant tank, the fuel cell, and the fuel processor may be disposed in this order.

また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記燃料電池の排熱を回収する冷媒が通流する冷媒循環経路と、前記貯湯水が通流する貯湯水循環経路と、前記冷媒循環経路を通流する冷媒と前記貯湯水循環経路を通流する貯湯水との間で熱交換するための第１熱交換器と、を備え、前記冷媒循環経路及び前記貯湯水循環経路のいずれかが、前記第１外装ケースと前記第２外装ケースとを往復して跨るように配設されていてもよい。 In the fuel cell system according to the present invention, the refrigerant circulation path through which the refrigerant recovering the exhaust heat of the fuel cell flows, the hot water circulation path through which the stored hot water flows, and the refrigerant circulation path are passed. A first heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant and the hot water flowing through the hot water circulation path, and any one of the refrigerant circulation path and the hot water circulation path is the first exterior case. And the second exterior case may be disposed so as to reciprocate.

また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記固定機構は、前記冷媒循環経路及び前記貯湯水循環経路のいずれかの経路を構成し、前記第１外装ケースと前記第２外装ケースとに跨る配管とは別に設けられていてもよい。 Further, in the fuel cell system according to the present invention, the fixing mechanism constitutes one of the refrigerant circulation path and the hot water circulation path, and a pipe straddling the first exterior case and the second exterior case; May be provided separately.

また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記冷却水循環経路及び貯湯水循環経路のいずれかは、前記第１外装ケースと前記第２外装ケースとの上部において該第１外装ケースと該第２外装ケースとに跨るように構成されていてもよい。 Moreover, in the fuel cell system according to the present invention, any one of the cooling water circulation path and the hot water circulation path may be configured such that the first outer case and the second outer case are located above the first outer case and the second outer case. It may be configured to straddle.

また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記貯湯水循環経路は、前記燃料電池ユニットの下部において前記第１外装ケース内部に導入され、前記燃料電池ユニットの上部において前記第１外装ケース外部に導出されるように構成されていてもよい。 In the fuel cell system according to the present invention, the hot water circulation path is introduced into the first outer case at a lower part of the fuel cell unit, and led out of the first outer case at an upper part of the fuel cell unit. You may be comprised so that.

また、本発明に係る燃料電池システムでは、熱負荷への給湯経路に設けられた補助熱源機を備え、該補助熱源機は、前記貯湯タンクを挟んで前記燃料電池ユニットと対向するように配設されていてもよい。 The fuel cell system according to the present invention further includes an auxiliary heat source device provided in a hot water supply path to a heat load, and the auxiliary heat source device is disposed so as to face the fuel cell unit with the hot water storage tank interposed therebetween. May be.

また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記第１外装ケースの前記第１外装部材と前記第２外装ケースの前記第２外装部材は、互いに隣接する側面を有し、前記第１外装部材及び前記第２外装部材は、前記互いに隣接する側面の幅が一致するように構成されていてもよい。 In the fuel cell system according to the present invention, the first exterior member of the first exterior case and the second exterior member of the second exterior case have side surfaces adjacent to each other, and the first exterior member and The second exterior member may be configured such that the widths of the side surfaces adjacent to each other coincide.

また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記燃料処理器は、該燃料処理器を加熱する燃焼器を有し、前記燃焼器で生成された燃焼排ガスが通流する燃焼排ガス経路と、前記貯湯水が通流する貯湯水循環経路と、前記燃焼排ガス経路を通流する燃焼排ガスと前記貯湯水循環経路を通流する貯湯水との間で熱交換する第２熱交換器と、を備え、前記燃焼排ガス経路及び前記貯湯水循環経路のいずれかが、前記第１外装ケースと前記第２外装ケースとを往復して跨ぐように配設されていてもよい。 In the fuel cell system according to the present invention, the fuel processor includes a combustor that heats the fuel processor, a combustion exhaust gas path through which the combustion exhaust gas generated by the combustor flows, and the hot water storage A hot water circulation path through which water flows, and a second heat exchanger that exchanges heat between the combustion exhaust gas flowing through the combustion exhaust gas path and the hot water flowing through the hot water circulation path, and the combustion Either the exhaust gas path or the hot water circulation path may be disposed so as to straddle the first outer case and the second outer case.

また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記固定機構は、前記燃焼排ガス経路及び前記貯湯水循環経路のいずれかの経路を構成し、前記第１外装ケースと前記第２外装ケースとに跨る配管とは別に設けられていてもよい。 Further, in the fuel cell system according to the present invention, the fixing mechanism constitutes any one of the combustion exhaust gas path and the hot water circulation path, and a pipe straddling the first outer case and the second outer case. May be provided separately.

また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記第１外装ケースは、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器を収納していてもよい。 In the fuel cell system according to the present invention, the first outer case may house the first heat exchanger and the second heat exchanger.

さらに、本発明に係る燃料電池システムでは、前記第２外装ケースは、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器を収納していてもよい。 Furthermore, in the fuel cell system according to the present invention, the second outer case may house the first heat exchanger and the second heat exchanger.

本発明に係る燃料電池システムによれば、燃料電池ユニットと貯湯ユニットを相互に固定することで、燃料電池システムのコンパクトを図るため、設置面積を小さくした場合においても、両ユニットが互いに転倒防止機構として機能し、燃料電池システムの転倒を抑制することができる。 According to the fuel cell system of the present invention, the fuel cell unit and the hot water storage unit are fixed to each other, so that the fuel cell system can be made compact. And can prevent the fuel cell system from overturning.

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

（実施の形態１）
［燃料電池システムの構成］
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す矢印Ｉｂ方向から見た燃料電池システムの概略構成を示す模式図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示すＩｃ−Ｉｃ線に沿った断面図である。なお、図１（ｂ）においては、燃料電池システムにおける上下方向等を図に示している。また、図１（ｃ）においては、燃料電池システムの一部を省略している。 (Embodiment 1)
[Configuration of fuel cell system]
FIG. 1A is a perspective view schematically showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1B is a schematic diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system viewed from the direction of the arrow Ib shown in FIG. 1A, and FIG. 1C shows Ic-Ic shown in FIG. It is sectional drawing along a line. In FIG. 1B, the vertical direction in the fuel cell system is shown. In FIG. 1C, a part of the fuel cell system is omitted.

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システム１００は、燃料電池ユニット１０１と、貯湯ユニット１０２と、固定機構１０３と、を備えている。燃料電池ユニット１０１は、直方体状の第１外装ケース５１を有していて、また、貯湯ユニット１０２は、直方体状の第２外装ケース６１を有している。燃料電池ユニット１０１と貯湯ユニット１０２は、第１外装ケース５１と第２外装ケース６１が隣接するように（ここでは、その一側面が互いに接触するように）配置されている。そして、燃料電池ユニット１０１（正確には、第１外装ケース５１）と貯湯ユニット１０２（正確には、第２外装ケース５２）は、固定機構１０３によって、互いに固定されている。 As shown in FIGS. 1A to 1C, the fuel cell system 100 according to Embodiment 1 of the present invention includes a fuel cell unit 101, a hot water storage unit 102, and a fixing mechanism 103. The fuel cell unit 101 has a rectangular parallelepiped first outer case 51, and the hot water storage unit 102 has a rectangular parallelepiped second outer case 61. The fuel cell unit 101 and the hot water storage unit 102 are disposed so that the first outer case 51 and the second outer case 61 are adjacent to each other (here, one side surface thereof is in contact with each other). The fuel cell unit 101 (more precisely, the first outer case 51) and the hot water storage unit 102 (more precisely, the second outer case 52) are fixed to each other by the fixing mechanism 103.

燃料電池ユニット１０１の第１外装ケース５１は、第１外装ケース５１の底面における短手側の辺の長さ対第１外装ケース５１の高さが、１対３〜５になるように構成されており、直方体状の第１フレーム５２と、該第１フレーム５２の６つの面を覆うように設けられた第１外装板（第１外装部材）５３を有している。また、第１フレーム５２の底面を覆う第１外装板５３には、脚部材５４が設けられていて、脚部材５４は、図示されない地面に設けられた基礎に固定されている。ここで、第１外装ケース５１の第２外装ケース６１と接触する側面（ここでは、左側面）５６を、以下、第１接触側面５６と呼び、第１外装ケース５１の第１接触側面５６の一方の側端と角部５８を形成する側面５７を第１所定側面５７（ここでは、正面）と呼ぶ。 The first exterior case 51 of the fuel cell unit 101 is configured such that the length of the side on the short side of the bottom surface of the first exterior case 51 to the height of the first exterior case 51 is 1 to 3-5. The first frame 52 has a rectangular parallelepiped shape, and the first exterior plate (first exterior member) 53 is provided so as to cover the six surfaces of the first frame 52. A leg member 54 is provided on the first exterior plate 53 that covers the bottom surface of the first frame 52, and the leg member 54 is fixed to a foundation provided on the ground (not shown). Here, the side surface (here, the left side surface) 56 that contacts the second exterior case 61 of the first exterior case 51 is hereinafter referred to as a first contact side surface 56, and the first contact side surface 56 of the first exterior case 51 is The side surface 57 that forms one side end and the corner 58 is referred to as a first predetermined side surface 57 (here, the front surface).

同様に、貯湯ユニット１０２の第２外装ケース６１は、第２外装ケース６１の底面における短手側の辺の長さ対第２外装ケース６１の高さが、１対３〜５になるように構成されており、直方体状の第２フレーム６２と、該第２フレーム６２の６つの面を覆うように設けられた第２外装板（第２外装部材）６３を有している。また、第２フレーム６２の底面を覆う第２外装板６３には、脚部材６４が設けられていて、脚部材６４は、図示されない地面に設けられた基礎に固定されている。ここで、第２外装ケース６１の第１外装ケース５１と接触する側面（ここでは、右側面）６６を、以下、第２接触側面６６と呼び、第２外装ケース６１の第２接触側面６６の側端であって上記第１接触側面の一方の側端と同じ側に位置する側端と角部６８を形成する側面を第２所定側面（ここでは、正面）６７と呼ぶ。 Similarly, the second outer case 61 of the hot water storage unit 102 is set so that the length of the side on the short side of the bottom surface of the second outer case 61 to the height of the second outer case 61 is 1 to 3-5. It has a rectangular parallelepiped second frame 62 and a second exterior plate (second exterior member) 63 provided so as to cover the six surfaces of the second frame 62. A leg member 64 is provided on the second exterior plate 63 that covers the bottom surface of the second frame 62, and the leg member 64 is fixed to a foundation provided on the ground (not shown). Here, the side surface (here, the right side surface) 66 that contacts the first exterior case 51 of the second exterior case 61 is hereinafter referred to as a second contact side surface 66, and the second contact side surface 66 of the second exterior case 61 is A side end and a side surface forming the corner portion 68 and a side end located on the same side as one side end of the first contact side surface is referred to as a second predetermined side surface (here, front surface) 67.

なお、ここでは、第１外装ケース５１と第２外装ケース６１は、互いに接触する側面の幅が一致するように構成されている。 In addition, the 1st exterior case 51 and the 2nd exterior case 61 are comprised so that the width | variety of the side surface which mutually contacts may correspond here.

また、固定機構１０３は、固定板７１とボルト７２ａとナット７２ｂからなる固定部材７２を有しており、第１外装ケース５１及び第２外装ケース６１の上部に配設されている。具体的には、固定板７１の主面には貫通孔７３が設けられている。また、第１外装ケース５１の第１所定側面５７を形成する第１外装板５３の上部と、角部５８に位置する柱５２ａの第１外装板５３に当接する面の上部とには、互いに重なるように貫通孔（ボルト挿通孔）５５ａ、５５ｂが、それぞれ設けられている。さらに、第２外装ケース６１の第２所定側面６７を形成する第２外装板６３の上部と、角部６８に位置する柱６２ａの第２外装板６３に当接する面の上部とには、互いに重なるように貫通孔（ボルト挿通孔）６５ａ、６５ｂがそれぞれ設けられている。そして、貫通孔７３と貫通孔５５ａ、５５ｂ又は貫通孔６５ａ、６５ｂにボルト７２ａが挿通されており、該ボルト７２ａは、ナット７２ｂにより固定されている。これにより、第１外装ケース５１、第２外装ケース５２、及び固定板７１が、固定部材７２により締結され、燃料電池ユニット１０１（正確には、第１外装ケース５１）と貯湯ユニット１０２（正確には、第２外装ケース５２）が、互いに固定される。 The fixing mechanism 103 has a fixing member 72 including a fixing plate 71, bolts 72 a, and nuts 72 b, and is disposed above the first outer case 51 and the second outer case 61. Specifically, a through hole 73 is provided in the main surface of the fixed plate 71. Further, the upper portion of the first exterior plate 53 that forms the first predetermined side surface 57 of the first exterior case 51 and the upper portion of the surface that contacts the first exterior plate 53 of the column 52a located at the corner portion 58 are mutually connected. Through holes (bolt insertion holes) 55a and 55b are provided so as to overlap each other. Furthermore, the upper part of the second exterior plate 63 that forms the second predetermined side surface 67 of the second exterior case 61 and the upper part of the surface that contacts the second exterior plate 63 of the column 62a located at the corner 68 are mutually connected. Through holes (bolt insertion holes) 65a and 65b are provided so as to overlap each other. A bolt 72a is inserted into the through hole 73 and the through holes 55a and 55b or the through holes 65a and 65b, and the bolt 72a is fixed by a nut 72b. As a result, the first outer case 51, the second outer case 52, and the fixing plate 71 are fastened by the fixing member 72, and the fuel cell unit 101 (more precisely, the first outer case 51) and the hot water storage unit 102 (exactly) The second outer case 52) is fixed to each other.

ここで、第１外装ケース５１の上部とは、第１外装ケース５１の底面（下端面）から１／２以上の部分をいい、同様に、第２外装ケース６１の上部とは、第２外装ケースの底面（下端面）から１／２以上の部分をいう。 Here, the upper part of the first outer case 51 refers to a portion of ½ or more from the bottom surface (lower end face) of the first outer case 51. Similarly, the upper part of the second outer case 61 refers to the second outer case 61. A portion that is 1/2 or more from the bottom surface (lower end surface) of the case.

なお、ここでは、固定機構１０３は、第１外装ケース５１の第１フレーム５２及び第１外装板５３と、第２外装ケース６１の第２フレーム６２及び第２外装板６３と、を互いに固定するように構成したが、これに限定されず、燃料電池ユニット１０１と貯湯ユニット１０２の転倒を防止することができれば、固定機構１０３が、第１フレーム５２と第２フレーム６２とを固定する構成としてもよく、第１外装板５３と第２外装板６３とを固定する構成としてもよく、第１フレーム５２及び第１外装板５３と第２フレーム６２又は第２外装板６３とを固定する構成としてもよく、また、第１フレーム５２又は第１外装板５３と第２フレーム６２及び第２外装板６３とを固定する構成としてもよい。 Here, the fixing mechanism 103 fixes the first frame 52 and the first exterior plate 53 of the first exterior case 51 and the second frame 62 and the second exterior plate 63 of the second exterior case 61 to each other. However, the present invention is not limited to this, and the fixing mechanism 103 may be configured to fix the first frame 52 and the second frame 62 as long as the fuel cell unit 101 and the hot water storage unit 102 can be prevented from overturning. Alternatively, the first exterior plate 53 and the second exterior plate 63 may be fixed, or the first frame 52 and the first exterior plate 53 and the second frame 62 or the second exterior plate 63 may be fixed. Alternatively, the first frame 52 or the first exterior plate 53 and the second frame 62 and the second exterior plate 63 may be fixed.

また、ここでは、固定機構１０３は、第１外装ケース５１の正面と第２外装ケース６１の正面を締結して、燃料電池ユニット１０１と貯湯ユニット１０２を互いに固定する構成としたが、これに限定されず、燃料電池ユニット１０１と貯湯ユニット１０２の転倒を防止することができれば、第１外装ケース５１及び第２外装ケース６１のそれぞれの背面を締結してもよく、また、第１外装ケース５１及び第２外装ケース６１のそれぞれの上面を締結してもよく、第１外装ケース５１及び第２外装ケース６１の互いに隣接する側面を締結してもよい。 In addition, here, the fixing mechanism 103 is configured to fasten the front surface of the first outer case 51 and the front surface of the second outer case 61 to fix the fuel cell unit 101 and the hot water storage unit 102 to each other. If the fuel cell unit 101 and the hot water storage unit 102 can be prevented from overturning, the back surfaces of the first outer case 51 and the second outer case 61 may be fastened. The upper surfaces of the second outer case 61 may be fastened, and the side surfaces of the first outer case 51 and the second outer case 61 that are adjacent to each other may be fastened.

次に、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の内部構成について、図２及び図３を参照しながら説明する。 Next, the internal configuration of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS.

図２は、図１に示す燃料電池システム１００の内部構成を概略的に示す模式図であり、図３は、図２に示す矢印ＩＩＩ方向から見た燃料電池システム１００の燃料電池ユニット１０１の内部構成を概略的に示す模式図である。なお、図２においては、燃料電池システム１００における上下方向を図における上下方向として表し、図３においては、その一部を省略している。 2 is a schematic diagram schematically showing the internal configuration of the fuel cell system 100 shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an internal view of the fuel cell unit 101 of the fuel cell system 100 as viewed from the direction of arrow III shown in FIG. It is a schematic diagram which shows a structure schematically. In FIG. 2, the vertical direction in the fuel cell system 100 is represented as the vertical direction in the drawing, and a part thereof is omitted in FIG. 3.

図２に示すように、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の燃料電池ユニット１０１における第１外装ケース５１には、燃料電池１、水素生成装置（燃料処理器）２、及び冷却水タンク（冷媒タンク）３等の各機器が収納されている。具体的には、第１外装ケース５１の上部には、設置板４１が第１フレーム５１の柱間に架設されており、該設置板４１には、冷却水タンク３が配置されている。また、設置板４１の下方には、設置板４３が第１フレーム５１の柱間に架設されており、該設置板４３には、燃料電池１が配置されている。さらに、設置板４３の下方には、設置板４４が第１フレーム５１の柱間に架設されており、該設置板４４には、水素生成装置２が配置されている。そして、設置板４１と設置板４３の間には、設置板４２が設けられており、該設置板４２には、ポンプ４が設けられている。 As shown in FIG. 2, the first outer case 51 in the fuel cell unit 101 of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1 includes a fuel cell 1, a hydrogen generator (fuel processor) 2, and a cooling water tank. (Refrigerant tank) 3 etc. are accommodated. Specifically, an installation plate 41 is installed between the columns of the first frame 51 on the upper portion of the first outer case 51, and the cooling water tank 3 is disposed on the installation plate 41. Further, below the installation plate 41, an installation plate 43 is installed between the columns of the first frame 51, and the fuel cell 1 is arranged on the installation plate 43. Further, below the installation plate 43, an installation plate 44 is installed between the pillars of the first frame 51, and the hydrogen generator 2 is arranged on the installation plate 44. An installation plate 42 is provided between the installation plate 41 and the installation plate 43, and the pump 4 is provided on the installation plate 42.

このように、本実施の形態１においては、冷却水タンク３、燃料電池１、及び水素生成装置２が、水平方向から見て、互いに重ならず、かつ、この順で配設されており、また、図３に示すように、冷却水タンク３、燃料電池１、及び水素生成装置２は、鉛直方向から見て、互いに重なるように配設されている。これにより、第１外装ケース５１の底面を小さくすることができ、燃料電池ユニット１０１のコンパクト化を図ることができる。 Thus, in the first embodiment, the cooling water tank 3, the fuel cell 1, and the hydrogen generator 2 are arranged in this order without overlapping each other when viewed from the horizontal direction. Moreover, as shown in FIG. 3, the cooling water tank 3, the fuel cell 1, and the hydrogen generator 2 are disposed so as to overlap each other when viewed from the vertical direction. Thereby, the bottom surface of the first outer case 51 can be reduced, and the fuel cell unit 101 can be made compact.

また、図２に示すように、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の貯湯ユニット１０２における第２外装ケース６１には、貯湯タンク５、第１熱交換器６、及び第２熱交換器７等の各機器が収納されている。具体的には、第２外装ケース６１の下部には、設置板４５が第２フレーム６２の柱間に架設されており、該設置板４５には、貯湯タンク５とポンプ８が配置されている。また、設置板４５の上方には、設置板４６が設けられており、該設置板４６には、第２熱交換器７が配置されている。さらに、設置板４６の上方には、設置板４７が設けられており、該設置板４７には、第１熱交換器６が配置されている。 As shown in FIG. 2, the second exterior case 61 in the hot water storage unit 102 of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1 includes the hot water storage tank 5, the first heat exchanger 6, and the second heat exchanger. 7 etc. are accommodated. Specifically, an installation plate 45 is installed between the pillars of the second frame 62 under the second exterior case 61, and the hot water storage tank 5 and the pump 8 are arranged on the installation plate 45. . An installation plate 46 is provided above the installation plate 45, and the second heat exchanger 7 is arranged on the installation plate 46. Further, an installation plate 47 is provided above the installation plate 46, and the first heat exchanger 6 is disposed on the installation plate 47.

次に、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の各機器の構成と各機器を接続する経路について、図２を参照しながら説明する。 Next, the configuration of each device of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1 and the path connecting each device will be described with reference to FIG.

図２に示すように、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の水素生成装置２は、バーナ（燃焼器）２ａを有しており、該バーナ２ａは、水素生成装置２を加熱するように構成されている。バーナ２ａには、後述する燃料ガス排出経路２２を介して燃料電池１が接続されており、燃料電池１で使用されなかった残余の燃料ガスが、オフガスとして供給されるように構成されている。 As shown in FIG. 2, the hydrogen generator 2 of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1 has a burner (combustor) 2 a, and the burner 2 a heats the hydrogen generator 2. It is configured. The fuel cell 1 is connected to the burner 2a via a fuel gas discharge path 22 described later, and the remaining fuel gas that has not been used in the fuel cell 1 is supplied as off-gas.

そして、バーナ２ａでは、燃料電池１から燃料ガス排出経路２２を介して供給されたオフガス（または、図示されない原料ガス供給流路を通じて供給された原料ガス）と、燃焼用空気供給器（図示せず）から燃焼用空気供給流路（図示せず）を介して供給される燃焼用の空気と、を燃焼させて燃焼排ガスを生成する。生成された燃焼排ガスは、水素生成装置２に設けられた燃焼排ガス流路（図示せず）を通流して、燃焼排ガス経路２３に排出される。燃焼排ガス経路２３は、第１外装ケース５１と第２外装ケース６１とを跨ぐように配設されており、燃焼排ガス経路２３の下流端は、燃料電池システム１００外に開口している。なお、燃焼排ガス経路２３を構成する配管における第１外装ケース５１と第２外装ケース６１との間の接続は、フランジやカプラー（クイックジョイント）等を用いることにより容易に行うことができる。 In the burner 2a, an off gas (or a raw material gas supplied through a raw material gas supply passage (not shown)) supplied from the fuel cell 1 via the fuel gas discharge path 22 and a combustion air supplier (not shown). ) And combustion air supplied through a combustion air supply flow path (not shown) to produce combustion exhaust gas. The generated flue gas passes through a flue gas passage (not shown) provided in the hydrogen generator 2 and is discharged to the flue gas passage 23. The flue gas path 23 is disposed so as to straddle the first outer case 51 and the second outer case 61, and the downstream end of the flue gas path 23 opens to the outside of the fuel cell system 100. In addition, the connection between the 1st exterior case 51 and the 2nd exterior case 61 in the piping which comprises the combustion exhaust gas path | route 23 can be easily performed by using a flange, a coupler (quick joint), etc.

水素生成装置２は、改質器、変成器、及び浄化器（いずれも図示せず）を有していて、水素を含有する燃料ガスを生成するように構成されている。また、水素生成装置２には、原料ガス供給経路２４が接続されており、燃料電池システム１００の外部から原料ガス（ここでは、メタン）が供給される。そして、水素生成装置２では、改質器が、バーナ２ａで生成された燃焼排ガスからの伝熱を利用して、原料ガス供給経路２４から供給された原料ガスと別途供給された水とを改質反応させて、水素を含む改質ガスを生成する。そして、変成器及び浄化器が、改質器で生成された改質ガスを、シフト反応及び選択酸化反応させることにより、一酸化炭素が１ｐｐｍ程度まで低減された水素リッチな燃料ガスが生成される。なお、ここでは、原料ガスとしてメタンを使用したが、これに限定されず、エタン、プロパンなどの炭化水素を含むガス、気体のアルコールを含むガス等に例示されるような少なくとも炭素及び水素から構成される有機化合物を含むガスを使用することができる。 The hydrogen generator 2 includes a reformer, a transformer, and a purifier (all not shown), and is configured to generate a fuel gas containing hydrogen. In addition, a raw material gas supply path 24 is connected to the hydrogen generator 2, and raw material gas (here, methane) is supplied from the outside of the fuel cell system 100. In the hydrogen generator 2, the reformer uses the heat transfer from the combustion exhaust gas generated by the burner 2 a to modify the raw material gas supplied from the raw material gas supply path 24 and the separately supplied water. A reformed gas containing hydrogen is generated by a quality reaction. The transformer and the purifier cause the reformed gas generated in the reformer to undergo a shift reaction and a selective oxidation reaction, thereby generating a hydrogen-rich fuel gas in which carbon monoxide is reduced to about 1 ppm. . Here, methane is used as the raw material gas, but is not limited thereto, and is composed of at least carbon and hydrogen as exemplified by a gas containing hydrocarbons such as ethane and propane, a gas containing gaseous alcohol, and the like. A gas containing an organic compound can be used.

また、水素生成装置２の図示されない浄化器の出口には、燃料ガス供給経路２１の上流端が接続されており、その下流端は、燃料電池１のアノード流路１ａに接続されている。これにより、水素生成装置２で生成された水素を含有する燃料ガスが、燃料電池１のアノード流路１ａに供給される。 Further, the upstream end of the fuel gas supply path 21 is connected to the outlet of the purifier (not shown) of the hydrogen generator 2, and the downstream end is connected to the anode flow path 1 a of the fuel cell 1. As a result, the fuel gas containing hydrogen generated by the hydrogen generator 2 is supplied to the anode flow path 1 a of the fuel cell 1.

燃料電池１には、カソード流路（図示せず）が設けられていて、カソード流路の上流端には、酸化剤ガス供給経路の下流端が接続されていて、酸化剤ガス供給経路の上流端には、ブロワ等で構成された酸化剤ガス供給器（図示せず）が接続されている。また、カソード流路の下流端には、酸化剤ガス排出経路（図示せず）の上流端が接続されており、その下流端は、燃料電池システム１００の外部に開口している。これにより、酸化剤ガス供給器から空気等の酸素を含む酸化剤ガスが、燃料電池１のカソード流路に供給される。 The fuel cell 1 is provided with a cathode flow path (not shown). The downstream end of the oxidant gas supply path is connected to the upstream end of the cathode flow path, and the upstream side of the oxidant gas supply path. An oxidant gas supply device (not shown) composed of a blower or the like is connected to the end. An upstream end of an oxidant gas discharge path (not shown) is connected to the downstream end of the cathode flow path, and the downstream end opens to the outside of the fuel cell system 100. As a result, an oxidant gas containing oxygen such as air is supplied from the oxidant gas supply device to the cathode flow path of the fuel cell 1.

そして、燃料電池１では、アノード流路１ａに供給された燃料ガスとカソード流路に供給された酸化剤ガスが、それぞれ、各セル（図示せず）のアノードとカソードに供給されて、燃料ガスと酸化剤ガスが電気化学的に反応して、電気と熱が生成される。燃料電池１で使用されなかった残余の燃料ガスは、燃料ガス排出経路２２を通流して、バーナ２ａに供給され、また、燃料電池１で使用されなかった残余の酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出経路２５を通流して、燃料電池システム１外に排出される。 In the fuel cell 1, the fuel gas supplied to the anode channel 1a and the oxidant gas supplied to the cathode channel are supplied to the anode and cathode of each cell (not shown), respectively, and the fuel gas The oxidant gas reacts electrochemically to generate electricity and heat. The remaining fuel gas that has not been used in the fuel cell 1 flows through the fuel gas discharge path 22 and is supplied to the burner 2a, and the remaining oxidant gas that has not been used in the fuel cell 1 is oxidant gas. It flows through the discharge path 25 and is discharged out of the fuel cell system 1.

また、燃料電池１には、燃料ガスと酸化剤ガスの反応により生成された熱（排熱）を回収して、燃料電池１を冷却するための冷却水流路１ｂが設けられている。冷却水流路１ｂには、冷却水循環経路（冷媒循環経路）３１が接続されていて、冷却水流路１ｂは冷却水循環経路３１の一部をなす。 Further, the fuel cell 1 is provided with a cooling water channel 1 b for recovering heat (exhaust heat) generated by the reaction between the fuel gas and the oxidant gas and cooling the fuel cell 1. A cooling water circulation path (refrigerant circulation path) 31 is connected to the cooling water flow path 1 b, and the cooling water flow path 1 b forms a part of the cooling water circulation path 31.

冷却水循環経路３１は、冷却水往路３１ａ、第１冷却水復路３１ｂ、及び第２冷却水復路３１ｃを有しており、その途中には、冷却水循環経路３１を通流する冷却水の流量を調整するためのポンプ４と冷却水（冷媒）を貯えるための冷却水タンク（冷媒タンク）３とが設けられている。具体的には、冷却水往路３１ａの上流端は、冷却水タンクの下端部に接続されていて、その下流端は、冷却水流路１ｂの入口に接続されている。また、冷却水往路３１ａの途中には、ポンプ４が設けられている。第１冷却水復路３１ｂは、第１外装ケース５１と第２外装ケース６１とを、その上部において跨ぐように配設されており、その上流端は、冷却水流路１ｂの出口に接続されていて、その下流端は、第１熱交換器６の一次流路６ａの入口に接続されている。また、第２冷却水復路３１ｃは、第２外装ケース６１と第１外装ケース５１とを、その上部において（第１冷却水復路３１ｂよりも下方で、かつ、燃焼排ガス経路２３よりも上方の部分）跨ぐように配設されており、その上流端は、第１熱交換器６の一次流路６ａの出口に接続されていて、その下流端は、冷却水タンク６の下端部に接続されている。このように、冷却水循環経路３１は、冷却水往路３１ａ、冷却水流路１ｂ、第１冷却水復路３１ｂ、一次流路６ａ、及び第２冷却水復路３１ｃより構成される。なお、第１及び第２冷却水復路３１ｂ、３１ｃのそれぞれを構成する配管における第１外装ケース５１と第２外装ケース６１との間の接続は、フランジやカプラー（クイックジョイント）等を用いることにより容易に行うことができる。 The cooling water circulation path 31 has a cooling water forward path 31a, a first cooling water return path 31b, and a second cooling water return path 31c, and adjusts the flow rate of the cooling water flowing through the cooling water circulation path 31 in the middle thereof. And a cooling water tank (refrigerant tank) 3 for storing cooling water (refrigerant). Specifically, the upstream end of the cooling water forward path 31a is connected to the lower end portion of the cooling water tank, and the downstream end thereof is connected to the inlet of the cooling water channel 1b. Moreover, the pump 4 is provided in the middle of the cooling water going path 31a. The first cooling water return path 31b is disposed so as to straddle the first exterior case 51 and the second exterior case 61 at the upper part thereof, and the upstream end thereof is connected to the outlet of the coolant flow path 1b. The downstream end of the first heat exchanger 6 is connected to the inlet of the primary flow path 6a. Further, the second cooling water return path 31c has a second exterior case 61 and a first exterior case 51 at the upper part (a part below the first cooling water return path 31b and above the combustion exhaust gas path 23). ) It is arranged to straddle, its upstream end is connected to the outlet of the primary flow path 6a of the first heat exchanger 6, and its downstream end is connected to the lower end of the cooling water tank 6. Yes. Thus, the cooling water circulation path 31 includes the cooling water forward path 31a, the cooling water flow path 1b, the first cooling water return path 31b, the primary flow path 6a, and the second cooling water return path 31c. In addition, the connection between the 1st exterior case 51 and the 2nd exterior case 61 in the piping which comprises each of the 1st and 2nd cooling water return paths 31b and 31c uses a flange, a coupler (quick joint), etc. It can be done easily.

また、第１熱交換器６の二次流路６ｂには、貯湯水循環経路３２が接続されていて、貯湯水循環経路３２の途中には、鉛直方向に延びるように形成された貯湯タンク５が設けられている。具体的には、貯湯タンク５の下端部には、貯湯水往路３２ａの上流端が接続されていて、貯湯水往路３２ａの下流端は、第２熱交換器７の一次流路７ａの入口に接続されている。また、貯湯水往路３２ａの途中には、貯湯水循環経路３２を通流する貯湯水の流量を調整するためのポンプ８が設けられている。また、第２熱交換器７の一次流路７ａの出口には、貯湯水中間路３２ｂの上流端が接続されていて、貯湯水中間路３２ｂの下流端は、第１熱交換器６の二次流路６ｂの入口に接続されている。第１熱交換器６の二次流路６ｂの出口には、貯湯水復路３２ｃの上流端が接続されていて、貯湯水復路３２ｃの下流端は、貯湯タンク５の上端部に接続されている。このように、貯湯水循環経路３２は、貯湯水往路３２ａ、第２熱交換器７の一次流路７ａ、貯湯水中間路３２ｂ、第１熱交換器６の二次流路６ｂ、及び貯湯水復路３２ｃより構成される。 In addition, a hot water circulation path 32 is connected to the secondary flow path 6 b of the first heat exchanger 6, and a hot water storage tank 5 formed so as to extend in the vertical direction is provided in the middle of the hot water circulation path 32. It has been. Specifically, the upstream end of the hot water storage path 32 a is connected to the lower end of the hot water storage tank 5, and the downstream end of the hot water storage path 32 a is connected to the inlet of the primary flow path 7 a of the second heat exchanger 7. It is connected. Further, a pump 8 for adjusting the flow rate of the hot water flowing through the hot water circulation path 32 is provided in the middle of the hot water outgoing path 32a. The upstream end of the hot water intermediate passage 32 b is connected to the outlet of the primary flow path 7 a of the second heat exchanger 7, and the downstream end of the hot water intermediate passage 32 b is connected to the second heat exchanger 6. It is connected to the inlet of the next flow path 6b. The upstream end of the hot water return path 32 c is connected to the outlet of the secondary flow path 6 b of the first heat exchanger 6, and the downstream end of the hot water return path 32 c is connected to the upper end of the hot water storage tank 5. . As described above, the hot water circulation path 32 includes the hot water outgoing path 32a, the primary flow path 7a of the second heat exchanger 7, the hot water intermediate path 32b, the secondary flow path 6b of the first heat exchanger 6, and the hot water return path. 32c.

さらに、第２熱交換器７の二次流路７ｂには、燃焼排ガス経路２３が接続されており、燃焼排ガス経路２３を通流する燃焼排ガスが、第２熱交換器７の二次流路７ｂを通流する間に、第２熱交換器７の一次流路７ａを通流する貯湯水と熱交換して、冷却される。 Further, the combustion exhaust gas path 23 is connected to the secondary flow path 7 b of the second heat exchanger 7, and the combustion exhaust gas flowing through the combustion exhaust gas path 23 is transferred to the secondary flow path of the second heat exchanger 7. While flowing through 7b, it is cooled by exchanging heat with the hot water stored in the primary flow path 7a of the second heat exchanger 7.

これにより、燃料電池１の排熱を回収した冷却水は、冷却水循環経路３１の第１冷却水復路３１ｂを通流して、第１熱交換器６内の一次流路６ａに供給される。一次流路６ａに供給された冷却水は、第１熱交換器６の一次流路６ａを通流する間に、貯湯タンク５の下端部から第１熱交換器６内の二次流路６ｂに供給された貯湯水と熱交換して、冷却される。冷却された冷却水は、第２冷却水復路３１ｃを通流して、冷却水タンク３に貯えられる。そして、冷却された冷却水が、冷却水タンク３から冷却水往路３１ａを介して、燃料電池１の冷却水流路１ｃの入口に供給される。 As a result, the cooling water recovered from the exhaust heat of the fuel cell 1 flows through the first cooling water return path 31 b of the cooling water circulation path 31 and is supplied to the primary flow path 6 a in the first heat exchanger 6. While the cooling water supplied to the primary flow path 6a flows through the primary flow path 6a of the first heat exchanger 6, the secondary flow path 6b in the first heat exchanger 6 starts from the lower end of the hot water storage tank 5. It is cooled by exchanging heat with the hot water supplied to. The cooled cooling water flows through the second cooling water return path 31 c and is stored in the cooling water tank 3. The cooled cooling water is supplied from the cooling water tank 3 to the inlet of the cooling water passage 1c of the fuel cell 1 through the cooling water forward passage 31a.

一方、貯湯タンク５の下端部から第２熱交換器７の一次流路７ａに供給された貯湯水は、第２熱交換器７の一次流路７ａを通流する間に、二次流路７ｂを通流する燃焼排ガスによって加熱される。加熱された貯湯水は、貯湯水中間路４３ｂを通流して、第１熱交換器６内の二次流路６ｂに供給される。第１熱交換器６の二次流路６ｂに供給された貯湯水は、二次流路６ｂを通流する間に、一次流路６ａを通流する冷却水によって加熱される（冷却水から燃料電池１の排熱を回収する）。そして、二次流路６ｂを通流した貯湯水は、貯湯水復路３２ｃを通流して、貯湯タンク５の上端部に供給される。なお、貯湯タンク５の下部には、市水を供給するための水供給路（図示せず）が接続されており、貯湯タンク５の上部には、貯湯水を利用者に供給するための貯湯水供給路（図示せず）が接続されている。 On the other hand, while the hot water supplied from the lower end of the hot water storage tank 5 to the primary flow path 7a of the second heat exchanger 7 flows through the primary flow path 7a of the second heat exchanger 7, the secondary flow path Heated by the flue gas flowing through 7b. The heated stored hot water flows through the stored hot water intermediate passage 43 b and is supplied to the secondary flow path 6 b in the first heat exchanger 6. Hot water supplied to the secondary flow path 6b of the first heat exchanger 6 is heated by the cooling water flowing through the primary flow path 6a while flowing through the secondary flow path 6b (from the cooling water). The exhaust heat of the fuel cell 1 is recovered). The stored hot water flowing through the secondary flow path 6 b flows through the stored hot water return path 32 c and is supplied to the upper end of the hot water storage tank 5. A water supply passage (not shown) for supplying city water is connected to the lower part of the hot water storage tank 5, and hot water storage for supplying hot water to the user is provided above the hot water storage tank 5. A water supply path (not shown) is connected.

このような構成により、貯湯タンク５は、下部には市水温度に近い温度の低い水が貯えられ、第１及び第２熱交換器６、７により高温化した貯湯水が上部より貯えられる、いわゆる積層沸き上げ型の貯湯タンクとなる。 With such a configuration, the hot water storage tank 5 stores water having a low temperature close to the city water temperature in the lower part, and hot water stored at a high temperature by the first and second heat exchangers 6 and 7 from the upper part. This is a so-called stacked boiling type hot water storage tank.

［燃料電池システムの作用効果］
次に、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の作用効果について、図１（ａ）乃至図３を参照しながら説明する。 [Function and effect of fuel cell system]
Next, the operation and effect of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1 will be described with reference to FIGS.

図１（ａ）乃至図３に示すように、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００では、燃料電池ユニット１０１（第１外装ケース５１）と、貯湯ユニット１０２（第２外装ケース６１）との、２つのユニットに分けることにより、容易に搬送することができ、設置作業が容易となる。また、第１外装ケース５１に収納される燃料電池１、水素生成装置２、及び冷却水タンク３を、水平方向から見て重ならないように、また、鉛直方向から見て互いに重なるように配置することで、第１外装ケース５１の設置面積のコンパクト化、ひいては、燃料電池システム１００全体の設置面積のコンパクト化を図ることができる。 As shown in FIGS. 1A to 3, in the fuel cell system 100 according to the first embodiment, the fuel cell unit 101 (first outer case 51), the hot water storage unit 102 (second outer case 61), By dividing into two units, it can be easily transported and installation work is facilitated. Further, the fuel cell 1, the hydrogen generator 2, and the cooling water tank 3 housed in the first outer case 51 are arranged so as not to overlap each other when viewed from the horizontal direction and to overlap each other when viewed from the vertical direction. Thus, the installation area of the first exterior case 51 can be made compact, and consequently the installation area of the entire fuel cell system 100 can be made compact.

さらに、第１外装ケース５１の設置面積を小さくすると、燃料電池システム１００の転倒を生じる可能性があるが、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００では、第１外装ケース５１の上部と第２外装ケース６１の上部とを、固定機構１０３で互いに固定している。これにより、燃料電池システム１００の燃料電池ユニット１０１及び／又は貯湯ユニット１０２に外力が加わった場合に、第１外装ケース５１と第２外装ケース６１とを接続する配管に過度の力が加わることが抑制され、燃料電池システム１００の破損を抑制することができる。また、燃料電池ユニット１０１又は貯湯ユニット１０２が、単体では転倒してしまうような場合においても、固定された相手方のユニットが支持体として機能し、各ユニットの転倒を免れることがある。すなわち、固定された両ユニットが転倒防止機構として機能して、燃料電池システム１００全体の転倒を抑制することができる。 Furthermore, if the installation area of the first outer case 51 is reduced, the fuel cell system 100 may fall, but in the fuel cell system 100 according to the first embodiment, the upper portion of the first outer case 51 and the first outer case 51 2 The upper part of the outer case 61 is fixed to each other by a fixing mechanism 103. Thereby, when an external force is applied to the fuel cell unit 101 and / or the hot water storage unit 102 of the fuel cell system 100, an excessive force is applied to the pipe connecting the first outer case 51 and the second outer case 61. It is suppressed and the damage of the fuel cell system 100 can be suppressed. Further, even when the fuel cell unit 101 or the hot water storage unit 102 is toppled alone, the fixed counterpart unit may function as a support, and the unit may be prevented from toppling over. That is, both the fixed units function as a fall prevention mechanism, and the fall of the entire fuel cell system 100 can be suppressed.

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。なお、図４においては、燃料電池システムにおける上下方向を図における上下方向として表している。 (Embodiment 2)
FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 4, the vertical direction in the fuel cell system is shown as the vertical direction in the figure.

図４に示すように、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システム１００は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、第１熱交換器６、第２熱交換器７、及びポンプ８が、第１外装ケース５１に収納され、また、冷却水循環経路３１に代わって、貯湯水循環経路３２が第１外装ケース５１と第２外装ケース６１とを跨ぐように配設されている点が異なる。 As shown in FIG. 4, the fuel cell system 100 according to Embodiment 2 of the present invention has the same basic configuration as the fuel cell system 100 according to Embodiment 1, but the first heat exchanger 6, the first 2 The heat exchanger 7 and the pump 8 are accommodated in the first exterior case 51, and the hot water circulation path 32 spans the first exterior case 51 and the second exterior case 61 in place of the cooling water circulation path 31. The difference is that it is arranged in

具体的には、燃料電池ユニット１０１の第１外装ケース５１内に設けられた設置板４４の上方に、設置板４６が設けられ、該設置板４６には、ポンプ８が配置されている。また、設置板４６の上方には、設置板４７が設けられており、該設置板４７には、第２熱交換器７が配置されている。さらに、第１熱交換器６は、設置板４２に配置されている。 Specifically, an installation plate 46 is provided above the installation plate 44 provided in the first outer case 51 of the fuel cell unit 101, and the pump 8 is arranged on the installation plate 46. Further, an installation plate 47 is provided above the installation plate 46, and the second heat exchanger 7 is disposed on the installation plate 47. Further, the first heat exchanger 6 is disposed on the installation plate 42.

また、貯湯水循環経路３２の貯湯水往路３２ａが、第２外装ケース６１と第１外装ケース５１とを跨ぐように、かつ、第１外装ケース５１の下部に導入されるように設けられている。さらに、第２貯湯水復路３２ｃが、第１外装ケース５１と第２外装ケース６１とを跨ぐように、かつ、第１外装ケース５１の上部から導出されるように設けられている。 Further, the stored hot water circulation path 32 a of the stored hot water circulation path 32 is provided so as to straddle the second outer case 61 and the first outer case 51 and to be introduced into the lower portion of the first outer case 51. Further, the second hot water storage return path 32 c is provided so as to straddle the first outer case 51 and the second outer case 61 and to be led out from the upper portion of the first outer case 51.

このように構成された本実施の形態２に係る燃料電池システム１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と同様の作用効果を奏する。 Even the fuel cell system 100 according to the second embodiment configured as described above has the same effects as the fuel cell system 100 according to the first embodiment.

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。なお、図５においては、燃料電池システムにおける上下方向を図における上下方向として表している。 (Embodiment 3)
FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 5, the vertical direction in the fuel cell system is shown as the vertical direction in the figure.

図５に示すように、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システム１００は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、補助熱源機１０４が貯湯ユニット１０２を挟んで燃料電池ユニット１０１と対向するように配設されている点が異なる。 As shown in FIG. 5, the basic configuration of the fuel cell system 100 according to Embodiment 3 of the present invention is the same as that of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1, but the auxiliary heat source unit 104 is a hot water storage unit 102. The difference is that the fuel cell unit 101 is disposed to face the fuel cell unit 101 therebetween.

具体的には、貯湯ユニット１０２の第２外装ケース６１における燃料電池ユニット１０１の第１外装ケース５１と接触する側面と対向する側面に、補助熱源機１０４が該側面と接触するように配置されている。補助熱源機１０４は、固定板８１と固定部材８２からなる固定機構１１３により、第２外装ケース６１と固定されている。なお、固定機構１１３は、固定機構１０３と同様に構成されているので、その詳細な説明は省略する。 Specifically, the auxiliary heat source unit 104 is disposed on the side surface of the second exterior case 61 of the hot water storage unit 102 that faces the side surface that contacts the first exterior case 51 of the fuel cell unit 101 so as to contact the side surface. Yes. The auxiliary heat source device 104 is fixed to the second outer case 61 by a fixing mechanism 113 including a fixing plate 81 and a fixing member 82. Since the fixing mechanism 113 is configured in the same manner as the fixing mechanism 103, detailed description thereof is omitted.

補助熱源機１０４は、例えば、バックアップバーナで構成されており、貯湯タンク内の高温の貯湯水が不足した場合に、メタン等の原料ガスを燃焼させて得た熱を利用して、貯湯タンク内の低温の貯湯水を加熱して、利用者にお湯として、供給することができるように構成されている。なお、補助熱源機１０４で原料ガスを燃焼させて生成された燃焼排ガスは、排気口１０５から燃料電池システム１００外に排出される。 The auxiliary heat source unit 104 is constituted by, for example, a backup burner, and when the hot hot water in the hot water storage tank is insufficient, the auxiliary heat source unit 104 uses the heat obtained by burning the raw material gas such as methane, The low-temperature hot water is heated and supplied to the user as hot water. Note that the combustion exhaust gas generated by burning the raw material gas in the auxiliary heat source device 104 is discharged out of the fuel cell system 100 from the exhaust port 105.

このように構成された本実施の形態３に係る燃料電池システム１００においても、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と同様の作用効果を奏する。 Also in the fuel cell system 100 according to the third embodiment configured as described above, the same operational effects as the fuel cell system 100 according to the first embodiment are exhibited.

（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。なお、図６においては、燃料電池システムにおける上下方向を図における上下方向として表している。 (Embodiment 4)
FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 6, the vertical direction in the fuel cell system is shown as the vertical direction in the figure.

図６に示すように、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システム１００は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、固定機構１０３の構成が異なる。具体的には、本実施の形態における固定機構１０３は、互いに隣接した外装ケース１及び外装ケース２の両者を密着した状態で覆い、両者を固定可能な固定ケースで構成している。なお、本固定ケースは、燃料電池ユニットの貯湯ユニットの両者を隣接した状態で固定可能であれば、金属製、樹脂製を問わず、どのような材質であっても構わない。 As shown in FIG. 6, the basic configuration of the fuel cell system 100 according to Embodiment 4 of the present invention is the same as that of the fuel cell system 100 according to Embodiment 1, but the configuration of the fixing mechanism 103 is different. Specifically, the fixing mechanism 103 in the present embodiment is configured by a fixing case that covers both the outer case 1 and the outer case 2 adjacent to each other in a close contact state and can fix both. The fixing case may be made of any material, regardless of whether it is made of metal or resin, as long as both the hot water storage units of the fuel cell unit can be fixed adjacent to each other.

このように構成された本実施の形態４に係る燃料電池システム１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と同様の作用効果を奏する。 Even the fuel cell system 100 according to the fourth embodiment configured as described above has the same effects as the fuel cell system 100 according to the first embodiment.

本発明に係る燃料電池システムは、燃料電池ユニットと貯湯ユニットを別パッケージとした燃料電池システムにおいて、燃料電池ユニットや貯湯ユニット単体での形状が薄型や細型にした場合に、燃料電池システムの転倒を防止することができるため、燃料電池システムの技術分野で有用ある。 In the fuel cell system according to the present invention, in the fuel cell system in which the fuel cell unit and the hot water storage unit are separate packages, when the shape of the fuel cell unit or the hot water storage unit alone is thin or thin, the fuel cell system is overturned. This is useful in the technical field of fuel cell systems.

図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成を模式的に示す斜視図である。FIG. 1A is a perspective view schematically showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention. 図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す矢印Ｉｂ方向から見た燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。FIG. 1B is a schematic diagram showing a schematic configuration of the fuel cell system viewed from the direction of the arrow Ib shown in FIG. 図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示すＩｃ−Ｉｃ線に沿った断面図である。FIG.1 (c) is sectional drawing along the Ic-Ic line | wire shown in FIG.1 (b). 図２は、図１（ａ）〜（ｃ）に示す燃料電池システムの内部構成を概略的に示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing the internal configuration of the fuel cell system shown in FIGS. 図３は、図２に示す矢印ＩＩＩ方向から見た燃料電池システムの燃料電池ユニットの内部構成を概略的に示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing the internal configuration of the fuel cell unit of the fuel cell system as seen from the direction of arrow III shown in FIG. 図４は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention. 図５は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 3 of the present invention. 図６は、本発明の実施の形態４に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a fuel cell system according to Embodiment 4 of the present invention.

Explanation of symbols

１燃料電池
１ａアノード流路
１ｂ冷却水流路
２水素生成装置（燃料処理器）
２ａバーナ
３冷却水タンク（冷媒タンク）
４ポンプ
５貯湯タンク
６第１熱交換器
６ａ一次流路
６ｂ二次流路
７第２熱交換器
７ａ一次流路
７ｂ二次流路
８ポンプ
２１燃料ガス供給経路
２２燃料ガス排出経路
２３燃焼排ガス経路
２４原料ガス供給経路
３１冷却水循環経路（冷媒循環経路）
３１ａ冷却水往路
３１ｂ第１冷却水復路
３１ｃ第２冷却水復路
３２貯湯水循環経路
３２ａ貯湯水往路
３２ｂ貯湯水中間路
３２ｃ貯湯水復路
４１設置板
４２設置板
４３設置板
４４設置板
４５設置板
４６設置板
４７設置板
５１第１外装ケース
５２第１フレーム
５２ａ柱
５３第１外装板（第１外装部材）
５４脚部材
５５ａ貫通孔（ボルト挿通孔）
５５ｂ貫通孔（ボルト挿通孔）
６１第２外装ケース
６２第２フレーム
６２ａ柱
６３第２外装板（第２外装部材）
６４脚部材
６５ａ貫通孔（ボルト挿通孔）
６５ｂ貫通孔（ボルト挿通孔）
７１固定板
７２固定部材
７２ａボルト
７２ｂナット
７３貫通孔
８１固定板
８２固定部材
１００燃料電池システム
１０１燃料電池ユニット
１０２貯湯ユニット
１０３固定機構
１０４補助熱源機
１０５排気口
１１３固定機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell 1a Anode flow path 1b Cooling water flow path 2 Hydrogen generator (fuel processor)
2a Burner 3 Cooling water tank (refrigerant tank)
4 pump 5 hot water storage tank 6 first heat exchanger 6a primary flow path 6b secondary flow path 7 second heat exchanger 7a primary flow path 7b secondary flow path 8 pump 21 fuel gas supply path 22 fuel gas discharge path 23 combustion exhaust gas Path 24 Raw material gas supply path 31 Cooling water circulation path (refrigerant circulation path)
31a Cooling water forward path 31b First cooling water return path 31c Second cooling water return path 32 Hot water circulation path 32a Hot water forward path 32b Hot water intermediate path 32c Hot water return path 41 Installation plate 42 Installation plate 43 Installation plate 44 Installation plate 45 Installation plate 46 Installation Plate 47 Installation plate 51 First exterior case 52 First frame 52a Column 53 First exterior plate (first exterior member)
54 Leg member 55a Through hole (bolt insertion hole)
55b Through hole (bolt insertion hole)
61 2nd exterior case 62 2nd frame 62a pillar 63 2nd exterior board (2nd exterior member)
64 Leg member 65a Through hole (bolt insertion hole)
65b Through hole (bolt insertion hole)
71 fixing plate 72 fixing member 72a bolt 72b nut 73 through hole 81 fixing plate 82 fixing member 100 fuel cell system 101 fuel cell unit 102 hot water storage unit 103 fixing mechanism 104 auxiliary heat source machine 105 exhaust port 113 fixing mechanism

Claims

A fuel cell that generates electric power from a fuel gas and an oxidant gas, a first outer case that has a three-dimensional first frame and a first outer member provided on an outer surface of the first frame and houses the fuel cell And a fuel cell unit having
A hot water storage tank for storing hot water recovered from the exhaust heat of the fuel cell, a second outer frame provided on the outer surface of the second frame and the second frame, and storing the hot water storage tank A hot water storage unit having a case;
A fixing mechanism for fixing the first outer case and the second outer case to each other;
The first outer case and the second outer case are disposed adjacent to each other,
The fuel cell system, wherein the fixing mechanism is disposed on top of the first outer case and the second outer case.

2. The fixing mechanism fixes the first frame and / or the first exterior member of the first exterior case and the second frame and / or the second exterior member of the second exterior case to each other. The fuel cell system described in 1.

The fuel cell unit includes a fuel processor that generates fuel gas from a raw material gas, and a refrigerant tank that stores a refrigerant that cools the fuel cell.
The first outer case houses the fuel processor and the refrigerant tank,
The refrigerant tank, the fuel cell, and the fuel processor overlap each other when viewed from the vertical direction, and are arranged in the order of the refrigerant tank, the fuel cell, and the fuel processor from the top. The fuel cell system according to claim 1.

The fuel cell unit includes a fuel processor that generates fuel gas from a raw material gas, and a refrigerant tank that stores a refrigerant that recovers exhaust heat of the fuel cell,
The first outer case houses the fuel processor and the refrigerant tank,
The refrigerant tank, the fuel cell, and the fuel processor do not overlap each other when viewed from the horizontal direction, and are arranged in the order of the refrigerant tank, the fuel cell, and the fuel processor from the top. The fuel cell system according to claim 1.

A refrigerant circulation path through which a refrigerant for recovering exhaust heat of the fuel cell flows;
A hot water circulation path through which the hot water flows,
A first heat exchanger for exchanging heat between the refrigerant flowing through the refrigerant circulation path and the hot water flowing through the hot water circulation path,
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein one of the refrigerant circulation path and the hot water circulation path is disposed so as to reciprocate between the first outer case and the second outer case.

The fixing mechanism constitutes one of the refrigerant circulation path and the hot water storage water circulation path, and is provided separately from a pipe straddling the first outer case and the second outer case. The fuel cell system described.

Either the cooling water circulation path or the hot water circulation path is configured to straddle the first exterior case and the second exterior case at the upper part of the first exterior case and the second exterior case. Item 6. The fuel cell system according to Item 5.

The hot water circulation path is configured to be introduced into the first outer case at a lower portion of the first outer case and led out of the first outer case at an upper portion of the first outer case. Item 6. The fuel cell system according to Item 5.

Auxiliary heat source equipment provided in the hot water supply path to the heat load,
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the auxiliary heat source unit is disposed so as to face the fuel cell unit with the hot water storage tank interposed therebetween.

The first exterior member of the first exterior case and the second exterior member of the second exterior case have side surfaces adjacent to each other;
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the first exterior member and the second exterior member are configured such that widths of the side surfaces adjacent to each other coincide with each other.

The fuel processor has a combustor for heating the fuel processor,
A flue gas path through which the flue gas generated in the combustor flows;
A hot water circulation path through which the hot water flows,
A second heat exchanger that exchanges heat between the flue gas flowing through the flue gas path and the hot water flowing through the hot water circulation path,
4. The fuel cell system according to claim 3, wherein any one of the combustion exhaust gas path and the hot water circulation path is disposed so as to reciprocate and straddle the first outer case and the second outer case.

The fixing mechanism constitutes one of the combustion exhaust gas path and the hot water storage water circulation path, and is provided separately from a pipe straddling the first outer case and the second outer case. The fuel cell system described.

The fuel cell system according to claim 5 or 11, wherein the first outer case houses the first heat exchanger and the second heat exchanger.

The fuel cell system according to claim 5 or 11, wherein the second outer case houses the first heat exchanger and the second heat exchanger.