JP2012054127A - Fuel cell system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell system which allows improved workability/carry-in handleability and operation efficiency, while ensuring the reduction of installation space.SOLUTION: A fuel cell system is configured such that a first leg 12 protrudes from the lower part of a fuel cell unit 2 to the lower part of a hot-water unit 3 or a second leg 13 protrudes from the lower part of the hot-water unit 3 to the lower part of the fuel cell unit 2. The first leg 12 and the second leg 13 are connected to each other with a leg connection fitting 14. With this configuration, the fuel cell unit 2 and the hot-water unit 3 are installed in close contact with each other, thus allowing the reduction of installation space. Further, the fuel cell unit 2 and the hot-water unit 3 thus separated have lighter weights so that manual transportation to an installation place is facilitated.

Description

燃料電池システムは、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う燃料電池システムに関する。   The fuel cell system relates to a fuel cell system that generates power by an electrochemical reaction between a fuel gas supplied to the fuel cell and an oxidant gas.

家庭用の燃料電池コージェネレーションシステム（以下、「燃料電池システム」という。）に適した方式として固体高分子形燃料電池システムの開発が盛んである。しかし、燃料となる水素はいまだインフラが充分に整っていないため、都市ガス、ＬＰガス、灯油等の原料を水素生成装置で改質して水素含有ガスを生成している。さらに、発生した水素と空気中の酸素を利用して固体高分子形燃料電池で反応させて発電し、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る。貯湯槽に貯えた湯水を外部への熱供給に有効利用する燃料電池システムが開発されている。   Solid polymer fuel cell systems are actively developed as a method suitable for household fuel cell cogeneration systems (hereinafter referred to as “fuel cell systems”). However, since hydrogen as a fuel is not yet well equipped, hydrogen-containing gas is generated by reforming raw materials such as city gas, LP gas, and kerosene with a hydrogen generator. Further, the generated hydrogen and oxygen in the air are used to react with each other in a polymer electrolyte fuel cell to generate electric power, and heat generated by the reaction is recovered and stored as hot water in a hot water storage tank. A fuel cell system has been developed that effectively uses hot water stored in a hot water tank for heat supply to the outside.

このような燃料電池システムの設置スペースの縮小化を図るため、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が知られている（例えば、特許文献１参照）。   In order to reduce the installation space of such a fuel cell system, a fuel cell power generation system in which the entire fuel cell system is arranged in a package is known (for example, see Patent Document 1).

一方、燃焼電池システムは水素を使って発電するので、燃料電池や水素生成装置やシステムの配管には、水素や水素を生成するための原料ガスなどの可燃性ガスが流れている。万が一これらの可燃性ガスが漏れた場合も燃料電池システムを安全に維持するため、燃料電池システム内に可燃性ガスを検出するための可燃ガスセンサーが設けられている。可燃ガスセンサーが可燃性ガスの漏洩を検知した時には燃料電池システムの運転が停止し、漏洩した可燃性ガスが爆発限界に達しないように換気ファンで機器内を換気する構成としている燃料電池システムが知られている（特許文献２）。   On the other hand, since a combustion cell system generates power using hydrogen, a combustible gas such as hydrogen or a raw material gas for generating hydrogen flows through the fuel cell, the hydrogen generator, and the piping of the system. In order to maintain the fuel cell system safely even if these combustible gases leak, a combustible gas sensor for detecting the combustible gas is provided in the fuel cell system. When the flammable gas sensor detects a leak of flammable gas, the fuel cell system stops operating, and the fuel cell system is configured to ventilate the equipment with a ventilation fan so that the leaked flammable gas does not reach the explosion limit. Known (Patent Document 2).

また、図８は特許文献１、特許文献２に記載された従来の燃料電池システムを示すものである。   FIG. 8 shows a conventional fuel cell system described in Patent Document 1 and Patent Document 2.

図８に示すように、筐体３２の内部は、原料と水から水素リッチな燃料ガスを生成する水素生成装置５と、水素生成装置５で得られた燃料ガスと空気を用いて発電を行なう燃料電池４と、発電した電気を外部系統へ供給するインバーター６と、燃料電池４の反応により生じた熱を回収して湯水として貯える貯湯タンク１０と、貯湯タンク１０内のお湯がなくなったときに、貯湯タンク１０内の水、または湯を加熱する追焚装置１１とこれら燃料電池システム全体の運転を制御する制御器９とを備えている。   As shown in FIG. 8, the inside of the housing 32 generates power using the hydrogen generator 5 that generates hydrogen-rich fuel gas from the raw material and water, and the fuel gas and air obtained by the hydrogen generator 5. When the fuel cell 4, the inverter 6 that supplies the generated electricity to the external system, the hot water storage tank 10 that recovers the heat generated by the reaction of the fuel cell 4 and stores it as hot water, and the hot water in the hot water storage tank 10 runs out In addition, a reheating device 11 for heating the water or hot water in the hot water storage tank 10 and a controller 9 for controlling the operation of the whole fuel cell system are provided.

特開２００５−３２４６１号公報JP-A-2005-32461 特開２００９−７０７４７号公報JP 2009-70747 A

しかしながら、前記従来の構成では、燃料電池システムの水素生成装置、燃料電池、貯湯タンク、追焚装置などの構成要素を１つの筐体に収めているため、設置スペースの縮小化は図れるものの、構成要素を１つの筐体に収めることにより、燃料電池システムの重量が非常に大きくなるため、トラックなどで設置現場近辺へ燃料電池システムを搬送後、実際の設置場所への人手による搬送が非常に困難であるという問題がある。また、燃料電池
システムの筐体の寸法が大きくなるため、実際の設置場所へ至る搬送通路の寸法が大きく取れる現場でないと設置できないという問題もあった。 However, in the conventional configuration, the components such as the hydrogen generator of the fuel cell system, the fuel cell, the hot water storage tank, and the remedy device are housed in one casing, so that the installation space can be reduced. Because the weight of the fuel cell system becomes very large by putting the elements in a single housing, it is very difficult to manually transport the fuel cell system to the actual installation location after transporting the fuel cell system to the vicinity of the installation site using a truck or the like. There is a problem that. In addition, since the size of the casing of the fuel cell system becomes large, there is a problem that the fuel cell system can only be installed at a site where the size of the conveyance path leading to the actual installation location can be taken large.

更に水素や水素を生成するための原料ガスなどの可燃性ガスの漏洩に対してシステム安全性確保のため、燃料電池システムの筐体を換気ファンで換気しているが、水素生成装置、燃料電池、貯湯タンクが１つの筐体に収められているため、お湯を蓄えている貯湯タンクが筐体内の換気により冷却されるため、貯湯タンクの放熱ロスが生じて、システムの運転効率が悪化する問題も有していた。   Furthermore, in order to ensure system safety against leakage of flammable gas such as hydrogen and raw material gas for generating hydrogen, the casing of the fuel cell system is ventilated with a ventilation fan. Since the hot water storage tank is housed in a single housing, the hot water storage tank that stores hot water is cooled by the ventilation in the housing, resulting in a heat dissipation loss of the hot water storage tank and a deterioration in system operating efficiency. Also had.

前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池は、
燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて発電を行う燃料電池と、
直方体で形成され、燃料電池を内部に収納する燃料電池ユニットと、
燃料電池ユニットの下面に設けられ、燃料電池ユニットを支持する第１の脚部と、
燃料電池で発生した熱を回収して加熱された温水を貯める貯湯タンクと、
直方体で形成され、貯湯タンクを内部に収納する貯湯ユニットと、
貯湯ユニットの下面に設けられ、貯湯ユニットを支持する第２の脚部と、
を有し、
第１の脚部が燃料電池ユニットの下方から貯湯ユニットの下方に突出するか、又は、第２の脚部が貯湯ユニットの下方から燃料電池ユニットの下方に突出するように構成され、
第１の脚部と第２の脚部とが脚部連結金具で連結される構成としたものである。 In order to solve the conventional problems, the fuel cell of the present invention is:
A fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting a fuel gas and an oxidant gas; and
A fuel cell unit formed of a rectangular parallelepiped and containing the fuel cell therein;
A first leg provided on the lower surface of the fuel cell unit and supporting the fuel cell unit;
A hot water storage tank that collects the heat generated by the fuel cell and stores the heated hot water;
A hot water storage unit that is formed in a rectangular parallelepiped and stores a hot water storage tank inside,
A second leg provided on the lower surface of the hot water storage unit and supporting the hot water storage unit;
Have
The first leg protrudes from below the fuel cell unit to below the hot water storage unit, or the second leg protrudes from below the hot water storage unit to below the fuel cell unit,
The first leg and the second leg are connected by a leg connecting bracket.

これによって、燃料電池システムは燃料電池ユニットと貯湯ユニットに分割されるため、燃料電池ユニット、貯湯ユニットの各ユニットの重量は軽くなるため、設置場所への人手による燃料電池ユニットと貯湯ユニットの搬送が容易になる。また、燃料電池ユニットと貯湯ユニットとの距離を小さくして設置することができるので、設置スペースを縮小化することができる。   As a result, since the fuel cell system is divided into a fuel cell unit and a hot water storage unit, the weight of each unit of the fuel cell unit and the hot water storage unit is reduced. It becomes easy. In addition, since the distance between the fuel cell unit and the hot water storage unit can be reduced, the installation space can be reduced.

本発明の燃料電池システムは、また、燃料電池ユニットと貯湯ユニットとの距離を小さくして設置することができるので設置スペースを縮小化することができ、さらに、燃料電池システムの搬入性を向上させるとともに、搬入通路寸法の少ない設置現場への燃料電池システムの設置を可能とし、燃料電池システムの設置条件を緩和することができる。   The fuel cell system of the present invention can also be installed with a small distance between the fuel cell unit and the hot water storage unit, so that the installation space can be reduced, and further, the carryability of the fuel cell system is improved. At the same time, the fuel cell system can be installed at an installation site with a small size of the carry-in passage, and the installation conditions of the fuel cell system can be relaxed.

本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構造断面図Cross-sectional view of the structure of the fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態１における貯湯ユニットの斜視図The perspective view of the hot water storage unit in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態１における燃料電池ユニットの斜視図1 is a perspective view of a fuel cell unit according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態１における燃料電池システムを設置した状態の上面図1 is a top view of a state where a fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention is installed. 本発明の実施の形態２における脚部連結金具の斜視図The perspective view of the leg connection metal fitting in Embodiment 2 of this invention 本発明の実施の形態２における燃料電池システムを設置した状態の上面図Top view of the fuel cell system installed in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態３における燃料電池システムの斜視図The perspective view of the fuel cell system in Embodiment 3 of this invention 従来の燃料電池システムの構造断面図Cross-sectional view of a conventional fuel cell system

第１の形態の燃料電池システムは、
燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて発電を行う燃料電池と、
直方体で形成され、燃料電池を内部に収納する燃料電池ユニットと、
燃料電池ユニットの下面に設けられ、燃料電池ユニットを支持する第１の脚部と、
燃料電池で発生した熱を回収して加熱された温水を貯める貯湯タンクと、
直方体で形成され、貯湯タンクを内部に収納する貯湯ユニットと、
貯湯ユニットの下面に設けられ、貯湯ユニットを支持する第２の脚部と、
を有し、
第１の脚部が燃料電池ユニットの下方から貯湯ユニットの下方に突出するか、又は、第２の脚部が貯湯ユニットの下方から燃料電池ユニットの下方に突出するように構成され、
第１の脚部と第２の脚部とが脚部連結金具で連結される構成としている。 The fuel cell system of the first form is
A fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting a fuel gas and an oxidant gas; and
A fuel cell unit formed of a rectangular parallelepiped and containing the fuel cell therein;
A first leg provided on the lower surface of the fuel cell unit and supporting the fuel cell unit;
A hot water storage tank that collects the heat generated by the fuel cell and stores the heated hot water;
A hot water storage unit that is formed in a rectangular parallelepiped and stores a hot water storage tank inside,
A second leg provided on the lower surface of the hot water storage unit and supporting the hot water storage unit;
Have
The first leg protrudes from below the fuel cell unit to below the hot water storage unit, or the second leg protrudes from below the hot water storage unit to below the fuel cell unit,
The first leg and the second leg are connected by a leg connecting bracket.

これによって、燃料電池システムは燃料電池ユニットと貯湯ユニットに分割されるため、燃料電池ユニット、貯湯ユニットの各ユニットの重量は軽くなるため、設置場所への人手による燃料電池ユニットと貯湯ユニットの搬送が容易になる。また、燃料電池ユニットと貯湯ユニットの筐体寸法が小さくなるため、従来燃料電池システムでは設置不可能であった搬送通路の寸法が小さい現場へも設置可能となる。   As a result, since the fuel cell system is divided into a fuel cell unit and a hot water storage unit, the weight of each unit of the fuel cell unit and the hot water storage unit is reduced, so that the fuel cell unit and the hot water storage unit are manually transported to the installation site. It becomes easy. In addition, since the housing dimensions of the fuel cell unit and the hot water storage unit are reduced, it is possible to install in a site where the dimensions of the transfer passage which are impossible to install in the conventional fuel cell system are small.

また、貯湯ユニット内には発電するための燃料電池がないため、水素や水素を生成するための原料ガスの漏洩による爆発を防ぐための換気ファンが不要になるため、換気による貯湯タンクの冷却を排除できる。更に貯湯ユニットと燃料電池ユニットが密着する面が、断熱構造となるため、貯湯ユニット側から燃料電池ユニットへの放熱を抑えることができる。そのため、貯湯タンクの放熱ロスを抑え、燃料電池システムの運転効率の向上ができる。   In addition, since there is no fuel cell for generating electricity in the hot water storage unit, there is no need for a ventilation fan to prevent explosion due to leakage of hydrogen or raw material gas for generating hydrogen. Can be eliminated. Furthermore, since the surface where the hot water storage unit and the fuel cell unit are in close contact with each other has a heat insulating structure, heat radiation from the hot water storage unit side to the fuel cell unit can be suppressed. Therefore, the heat dissipation loss of the hot water storage tank can be suppressed, and the operation efficiency of the fuel cell system can be improved.

なお、燃料電池システムは燃料電池ユニットと貯湯ユニットに分割されるが、前記貯湯ユニットの前記第１の脚部の上方に、前記燃料電池ユニットの前記第２の脚部が配されない一方の長辺部を配することにより、前記燃料電池ユニットと貯湯ユニットは密着して設置されるため、従来の燃料電池システムと同様に設置スペースの縮小化を実現できる。   Although the fuel cell system is divided into a fuel cell unit and a hot water storage unit, one long side where the second leg portion of the fuel cell unit is not disposed above the first leg portion of the hot water storage unit. Since the fuel cell unit and the hot water storage unit are installed in close contact with each other, the installation space can be reduced as in the conventional fuel cell system.

第２の形態の燃料電池システムは、第１の形態の燃料電池システムにおいて、
貯湯ユニットの下面に設けられ、貯湯ユニットを支持する第３の脚部を有し、
第２の脚部と第３の脚部と脚部連結金具とは、アンカーボルト取付用のアンカー穴が形成され、
第２の脚部と第３の脚部と脚部連結金具とは、燃料電池システム全体を設置するための基礎とアンカーボルトで固定されるように構成される。 A fuel cell system according to a second aspect is the fuel cell system according to the first aspect,
Provided on the lower surface of the hot water storage unit, and having a third leg for supporting the hot water storage unit;
The second leg, the third leg, and the leg connecting bracket are formed with anchor holes for anchor bolt attachment,
The second leg, the third leg, and the leg connecting bracket are configured to be fixed with a foundation and an anchor bolt for installing the entire fuel cell system.

この構成により、貯湯ユニットと燃料電池ユニットのいずれかが故障して、基礎より取り外して修理する必要のある場合は、例えば貯湯ユニットを取り外す必要がある場合は、貯湯ユニットの第３の脚部にあるアンカーボルトと脚部連結金具と貯湯ユニットの第１の脚部を締結している連結ボルトを外せば容易に貯湯ユニットを基礎より取り外すことができる。以上のように故障修理の際に、貯湯ユニットあるいは燃料電池ユニットを容易に基礎から取り外すことができ、機器メンテ性を向上することができる。   With this configuration, if either the hot water storage unit or the fuel cell unit breaks down and needs to be removed and repaired, for example, if the hot water storage unit needs to be removed, the third leg of the hot water storage unit The hot water storage unit can be easily detached from the foundation by removing the anchor bolt, the leg connecting metal fitting, and the connecting bolt that fastens the first leg of the hot water storage unit. As described above, when repairing a failure, the hot water storage unit or the fuel cell unit can be easily removed from the foundation, and the equipment maintainability can be improved.

第３の形態の燃料電池システムは、第１又は第２の形態の燃料電池システムにおいて、貯湯ユニットと燃料電池ユニットとが近接して設置されるとき、貯湯ユニットと燃料電池ユニットとの直方体の上部が上部連結金具で互いに連結される。   The fuel cell system of the third form is the upper part of the rectangular parallelepiped of the hot water storage unit and the fuel cell unit when the hot water storage unit and the fuel cell unit are installed close to each other in the fuel cell system of the first or second form. Are connected to each other by the upper connecting bracket.

この構成により、貯湯ユニットと燃料電池ユニットとが確実に固定されるため、貯湯ユニットと燃料電池ユニットが密着する面の断熱構造を確実となるため、貯湯ユニット側から燃料電池ユニットへの放熱を抑えることができる。そのため、貯湯タンクの放熱ロスを抑え、燃料電池システムの運転効率の向上ができる。   With this configuration, the hot water storage unit and the fuel cell unit are securely fixed, so that the heat insulation structure on the surface where the hot water storage unit and the fuel cell unit are in close contact with each other is ensured, and heat dissipation from the hot water storage unit side to the fuel cell unit is suppressed. be able to. Therefore, the heat dissipation loss of the hot water storage tank can be suppressed, and the operation efficiency of the fuel cell system can be improved.

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における燃料電池システムの断面図である。図１に
おいて、基礎１の上に設置された燃料電池システム１００は、燃料電池ユニット２と貯湯ユニット３とを有している。燃料電池ユニット２の筐体２ａと貯湯ユニット３の筐体３ａとは、鉛直方向が最も長い直方体で形成されている。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a fuel cell system 100 installed on a foundation 1 has a fuel cell unit 2 and a hot water storage unit 3. The casing 2a of the fuel cell unit 2 and the casing 3a of the hot water storage unit 3 are formed in a rectangular parallelepiped with the longest vertical direction.

燃料電池ユニット２の内部には、燃料ガスと酸化剤ガスである空気とを電気化学的に反応させて発電を行う燃料電池４と、都市ガスなどの、炭化水素を含む原料ガスと水とから主成分が水素である水素リッチな燃料ガスを生成する水素生成装置５と、が配置されている。さらに、燃料電池ユニット２の内部には、燃料電池４で発電した電力を外部系統に供給するインバータ６と、燃料電池ユニット２内の可燃性ガスの漏洩を検出するための可燃ガスセンサー７と、燃料電池ユニット２内を換気するための換気ファン８と、燃料電池ユニット２の運転動作を制御する制御器９と、が設けられている。   The fuel cell unit 2 includes a fuel cell 4 that generates electricity by electrochemically reacting fuel gas and air that is an oxidant gas, a raw material gas containing hydrocarbons such as city gas, and water. And a hydrogen generation device 5 that generates a hydrogen-rich fuel gas whose main component is hydrogen. Furthermore, in the fuel cell unit 2, an inverter 6 that supplies the electric power generated by the fuel cell 4 to an external system, a combustible gas sensor 7 for detecting leakage of the combustible gas in the fuel cell unit 2, A ventilation fan 8 for ventilating the inside of the fuel cell unit 2 and a controller 9 for controlling the operation of the fuel cell unit 2 are provided.

一方、貯湯ユニット３の内部には、燃料電池４で発生した熱を回収することで加熱された温水を貯める貯湯タンク１０と、貯湯タンク１０内のお湯がなくなった際に、貯湯タンク１０内の水又はお湯を加熱する追焚装置１１とを備えている。   On the other hand, in the hot water storage unit 3, the hot water storage tank 10 that stores hot water heated by collecting the heat generated in the fuel cell 4 and the hot water in the hot water storage tank 10 run out. And a memorial device 11 for heating water or hot water.

貯湯ユニット３の下面外壁には貯湯ユニット３を支持する第１の脚部１２が、燃料電池ユニット２の下面外壁には燃料電池ユニット２を支持する第２の脚部１３が設けられており、第１の脚部１２と第２の脚部１３とは脚部連結金具１４で締結されている。このように、燃料電池システム１００は、燃料電池ユニット２と貯湯ユニット３とが隣接し密着させて、設置される。   A first leg 12 that supports the hot water storage unit 3 is provided on the lower outer wall of the hot water storage unit 3, and a second leg 13 that supports the fuel cell unit 2 is provided on the lower outer wall of the fuel cell unit 2, The first leg portion 12 and the second leg portion 13 are fastened by a leg connecting bracket 14. In this way, the fuel cell system 100 is installed with the fuel cell unit 2 and the hot water storage unit 3 adjacent to and in close contact with each other.

図２は貯湯ユニット３を下面から見た第１の脚部１２近傍の斜視図である。複数の第１の脚部１２が、貯湯ユニット３の下面の長辺に平行に、貯湯ユニット３の下面外壁に設けられている。第１の脚部１２は、例えば、２つ設けられている。また、第１の脚部１２は、貯湯ユニット３の下面の長辺より長いので、貯湯ユニット３の下面から燃料電池ユニット２の下面側に突出している。第１の脚部１２は、貯湯ユニット３が設置される場合における燃料電池ユニット２に近い側の端部（以下、「燃料電池ユニット２側の端部」とする。）の下面に、基礎１に固定するための第１のアンカー穴１６が形成されている。また、燃料電池ユニット２側の端部の側面に、脚部連結金具１４と締結するための連結穴１８が形成されている。さらに、第１の脚部１２は、燃料電池ユニット２側と反対側の端部の下面に、基礎１に固定するため第２のアンカー穴１７が形成されている。   FIG. 2 is a perspective view of the vicinity of the first leg 12 when the hot water storage unit 3 is viewed from the lower surface. A plurality of first leg portions 12 are provided on the outer wall of the lower surface of the hot water storage unit 3 in parallel with the long side of the lower surface of the hot water storage unit 3. For example, two first leg portions 12 are provided. Further, since the first leg portion 12 is longer than the long side of the lower surface of the hot water storage unit 3, it protrudes from the lower surface of the hot water storage unit 3 to the lower surface side of the fuel cell unit 2. The first leg 12 is formed on the lower surface of the end close to the fuel cell unit 2 when the hot water storage unit 3 is installed (hereinafter referred to as “end on the fuel cell unit 2 side”). A first anchor hole 16 is formed for fixing to the first anchor hole 16. Further, a connecting hole 18 for fastening to the leg connecting bracket 14 is formed on the side surface of the end portion on the fuel cell unit 2 side. Further, the first leg portion 12 is formed with a second anchor hole 17 on the lower surface of the end portion opposite to the fuel cell unit 2 side to be fixed to the foundation 1.

図３は燃料電池ユニット２を下面から見たときの脚部近傍の斜視図である。第２の脚部１３は、複数、好ましくは２つ設けられ、筐体２ａの下面外壁の貯湯ユニット３側の一方の長辺から燃料電池ユニット２が設置されない側に突出して、下面の長辺と垂直に固定されている。第２の脚部１３は、図３に示すように、第１の脚部１２が燃料電池ユニット２側に突出している分、燃料電池ユニット２の下面のうち貯湯ユニットと対抗する面の下辺となる辺から、内側に短くなっている。なお、実施の形態１では、第１の脚部１２が燃料電池ユニット２側に突出している構成の説明を行ったが、第２の脚部１３が貯湯ユニット側に突出しており、第１の脚部１２がその分短くなる構成でも良い。   FIG. 3 is a perspective view of the vicinity of the leg portion when the fuel cell unit 2 is viewed from the lower surface. A plurality of, preferably two, second leg portions 13 are provided, projecting from one long side on the hot water storage unit 3 side of the lower surface outer wall of the housing 2a to the side where the fuel cell unit 2 is not installed, And is fixed vertically. As shown in FIG. 3, the second leg portion 13 includes a lower side of the surface facing the hot water storage unit in the lower surface of the fuel cell unit 2 because the first leg portion 12 projects to the fuel cell unit 2 side. It becomes shorter from the side. In the first embodiment, the configuration in which the first leg portion 12 protrudes toward the fuel cell unit 2 has been described. However, the second leg portion 13 protrudes toward the hot water storage unit side. The leg part 12 may be configured to be shortened accordingly.

第２の脚部１３の貯湯ユニット３と遠い側の端部の底面には、燃料電池ユニット２を基礎１とアンカーボルトで固定するための第３のアンカー穴２０が設けられている。また、第２の脚部１３の貯湯ユニット３側の端部の側面には、脚部連結金具１４と締結する第２の連結穴２１が設けられている。   A third anchor hole 20 for fixing the fuel cell unit 2 with the foundation 1 and anchor bolts is provided on the bottom surface of the end of the second leg 13 on the side far from the hot water storage unit 3. Further, a second connection hole 21 that is fastened to the leg connection fitting 14 is provided on the side surface of the end of the second leg 13 on the hot water storage unit 3 side.

第４の脚部１９は、燃料電池ユニット２を支持し、貯湯ユニット３と近い側の長辺側で長辺と平行に筐体２ａの下面外壁に固定されている。   The fourth leg portion 19 supports the fuel cell unit 2 and is fixed to the lower outer wall of the housing 2a on the long side near the hot water storage unit 3 in parallel with the long side.

図４は燃料電池システム１００を基礎１に設置した状態の上面図である。図２及び図４に示すように、貯湯ユニット３は、第３の脚部１５にある第２のアンカー穴１７に第２のアンカーボルト２２を、第１の脚部１２にある第１のアンカー穴１６に第１のアンカーボルト２３を、取付けて基礎１に固定される。このように、本実施の形態では、第１の脚部１２と第３の脚部１５とは、一体で設けられており、金属製の支持機構の一端と多端との関係になっているが、それぞれ別体で構成されても良い。   FIG. 4 is a top view of the fuel cell system 100 installed on the foundation 1. As shown in FIGS. 2 and 4, the hot water storage unit 3 includes a second anchor bolt 22 in the second anchor hole 17 in the third leg 15 and a first anchor in the first leg 12. A first anchor bolt 23 is attached to the hole 16 and fixed to the foundation 1. Thus, in this Embodiment, the 1st leg part 12 and the 3rd leg part 15 are provided integrally, and it has the relationship between the end of a metal support mechanism, and multiple ends. , Each may be configured separately.

一方、燃料電池ユニット２は、図３及び図４に示すように、第２の脚部１３にある第３のアンカー穴２０に第３のアンカーボルト２４を取付けて基礎１に固定される。更に貯湯ユニット３の第１の脚部１２の燃料電池ユニット２側の端部に形成されている第１の連結穴１８と、燃料電池ユニット２の第２の脚部１３の貯湯ユニット３側の端部に形成されている第２の連結穴２１とを、脚部連結金具１４で連結する。具体的には、第１の連結穴１８と脚部連結金具１４の第５のアンカー穴５１の一方とに対し第１の連結ボルト２５を側方から挿入して締結し、第２の連結穴２１と脚部連結金具１４の第５のアンカー穴５１の他方とに対し第２の連結ボルト２６を側方から挿入して締結する。このように、貯湯ユニット３と燃料電池ユニット２とを連結する。   On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, the fuel cell unit 2 is fixed to the foundation 1 by attaching a third anchor bolt 24 to the third anchor hole 20 in the second leg portion 13. Further, the first connecting hole 18 formed at the end of the first leg 12 of the hot water storage unit 3 on the fuel cell unit 2 side, and the second leg 13 of the fuel cell unit 2 on the hot water storage unit 3 side. The second connecting hole 21 formed at the end is connected by the leg connecting bracket 14. Specifically, the first connecting bolt 25 is inserted into the first connecting hole 18 and one of the fifth anchor holes 51 of the leg connecting bracket 14 from the side, and fastened. 21 and the other of the fifth anchor holes 51 of the leg connecting bracket 14 are inserted and tightened from the side. Thus, the hot water storage unit 3 and the fuel cell unit 2 are connected.

以上のように燃料電池システム１００を構成することにより、燃料電池システム１００は燃料電池ユニット２と貯湯ユニット３に分割されるため、燃料電池ユニット２、貯湯ユニット３の各ユニットの重量は軽くなるため、設置場所への人手による燃料電池ユニット２と貯湯ユニット３の搬送が容易になる。また、燃料電池ユニット２と貯湯ユニット３の筐体寸法が小さくなるため、従来、燃料電池システム１００では設置不可能であった搬送通路の寸法が小さい現場へも設置可能となる。   By configuring the fuel cell system 100 as described above, since the fuel cell system 100 is divided into the fuel cell unit 2 and the hot water storage unit 3, the weight of each unit of the fuel cell unit 2 and the hot water storage unit 3 is reduced. The fuel cell unit 2 and the hot water storage unit 3 can be easily transported manually to the installation location. Further, since the housing dimensions of the fuel cell unit 2 and the hot water storage unit 3 are reduced, it is possible to install the fuel cell unit 2 at a site where the size of the transport passage, which has been impossible in the conventional fuel cell system 100, is small.

なお、燃料電池システム１００は燃料電池ユニット２と貯湯ユニット３に分割されるが、前記貯湯ユニット３の第１の脚部１２の上方に、燃料電池ユニット２の第２の脚部１３が配されない一方の長辺部を配することにより、燃料電池ユニット２と貯湯ユニット３は密着して設置されるため、従来の燃料電池システム１００と同様に設置スペースの縮小化を実現できる。   Although the fuel cell system 100 is divided into the fuel cell unit 2 and the hot water storage unit 3, the second leg portion 13 of the fuel cell unit 2 is not arranged above the first leg portion 12 of the hot water storage unit 3. By arranging one long side portion, the fuel cell unit 2 and the hot water storage unit 3 are installed in close contact with each other, so that the installation space can be reduced as in the conventional fuel cell system 100.

また、機器が地震等で転倒しないために、コンクリート製などで形成される基礎１にアンカーボルトで固定する方法が一般に用いられる。   Moreover, in order that an apparatus does not fall down by an earthquake etc., the method of fixing to the foundation 1 formed with concrete etc. with an anchor bolt is generally used.

貯湯ユニット３は第３の脚部１５に取付けたアンカーボルト２２、第１の脚部１２に取付けたアンカーボルト２３で基礎１に固定され転倒防止を図っている。一方、燃料電池ユニット２は、第２の脚部１３に設けたアンカーボルト２４で基礎１に固定されている。さらに、脚部連結金具１４により貯湯ユニット３の第１の脚部１２と燃料電池ユニット２の第２の脚部１３を締結することにより、貯湯ユニット３の第１の脚部１２に設けたアンカーボルト２３によって燃料電池ユニット２の転倒防止を図っている。一般的には重量の大きい機器を基礎に固定する際に１台あたり４本のアンカーボルトを使用するが、本実施形態における燃料電池システム１００では前述した構成により使用するアンカーボルトの本数を減らすことが可能である。   The hot water storage unit 3 is fixed to the foundation 1 with an anchor bolt 22 attached to the third leg 15 and an anchor bolt 23 attached to the first leg 12 to prevent overturning. On the other hand, the fuel cell unit 2 is fixed to the foundation 1 with anchor bolts 24 provided on the second leg 13. Furthermore, an anchor provided on the first leg 12 of the hot water storage unit 3 by fastening the first leg 12 of the hot water storage unit 3 and the second leg 13 of the fuel cell unit 2 with the leg connecting bracket 14. The bolt 23 prevents the fuel cell unit 2 from toppling over. In general, four anchor bolts are used per unit when fixing a heavy equipment to the foundation. However, in the fuel cell system 100 according to the present embodiment, the number of anchor bolts to be used is reduced by the above-described configuration. Is possible.

以上のように構成された燃料電池システム１００について、以下その動作、作用を説明する。   About the fuel cell system 100 comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.

水素生成装置５に原料ガスと水が供給されると、水素リッチな燃料ガスが生成される。燃料電池４に生成された燃料ガスと空気が供給されると燃料電池４で発電され、発電した電気はインバーター６に送られた後、機器外の系統電源へ供給される。一方、燃料電池４が発電する際に発生した熱により、貯湯タンク１０内の水を加熱し貯湯タンク１０に蓄え
る。貯湯タンク１０に蓄えたお湯は、給湯などに使用し、貯湯タンク１０内のお湯がなくなった際は、追焚装置１１で貯湯タンク１０内の水またはお湯を加熱して外部へ供給する構成としている。 When source gas and water are supplied to the hydrogen generator 5, hydrogen-rich fuel gas is generated. When the fuel gas and air generated in the fuel cell 4 are supplied, the fuel cell 4 generates power. The generated electricity is sent to the inverter 6 and then supplied to the system power supply outside the equipment. On the other hand, the water in the hot water storage tank 10 is heated and stored in the hot water storage tank 10 by the heat generated when the fuel cell 4 generates power. The hot water stored in the hot water storage tank 10 is used for hot water supply or the like, and when the hot water in the hot water storage tank 10 runs out, the water or hot water in the hot water storage tank 10 is heated and supplied to the outside by the memory device 11. Yes.

燃料電池ユニット２にある水素生成装置５、燃料電池４やそれらを接続する配管内には、水素や原料ガスの可燃ガスが流れている。万が一可燃ガスが漏洩した場合は、燃料電池ユニット２にある可燃ガスセンサー７で可燃性ガスを検出して、燃料電池ユニット２の運転を停止する。また、燃料電池ユニット２に可燃性ガスが漏洩しても爆発限界に至らないように、換気ファン８で燃料電池ユニット２の内部を換気している。以上の構成により燃料電池ユニット２の可燃性ガス漏洩に対する安全性を確保している。   In the hydrogen generator 5 and the fuel cell 4 in the fuel cell unit 2 and the piping connecting them, hydrogen and a combustible gas such as a raw material gas flow. In the unlikely event that the combustible gas leaks, the combustible gas sensor 7 in the fuel cell unit 2 detects the combustible gas, and the operation of the fuel cell unit 2 is stopped. Further, the inside of the fuel cell unit 2 is ventilated by the ventilation fan 8 so that the explosion limit is not reached even if the combustible gas leaks into the fuel cell unit 2. With the above configuration, the safety of the fuel cell unit 2 against flammable gas leakage is ensured.

貯湯ユニット３内には発電するための燃料電池４がないため、水素や水素を生成するための原料ガスの漏洩による爆発を防ぐための換気ファン８が不要になるため、換気による貯湯タンク１０の冷却を排除できる。更に貯湯ユニット３と燃料電池ユニット２が密着する面が、断熱構造となるため、貯湯ユニット３側から燃料電池ユニット２への放熱を抑えることができる。そのため、貯湯タンク１０の放熱ロスを抑え、燃料電池システム１００の運転効率を向上することができる。   Since there is no fuel cell 4 for generating electricity in the hot water storage unit 3, a ventilation fan 8 for preventing explosion due to leakage of hydrogen or a raw material gas for generating hydrogen becomes unnecessary. Cooling can be eliminated. Furthermore, since the surface where the hot water storage unit 3 and the fuel cell unit 2 are in close contact with each other has a heat insulating structure, heat radiation from the hot water storage unit 3 side to the fuel cell unit 2 can be suppressed. Therefore, the heat dissipation loss of the hot water storage tank 10 can be suppressed, and the operating efficiency of the fuel cell system 100 can be improved.

（実施の形態２）
図５は本発明の第２の実施形態における脚部連結金具１４の斜視図、図６は本発明の第２の実施形態における燃料電池システム１００を基礎に設置した状態の上面図である。実施形態１と同構成部品は同じ名称を用い説明を省略する。 (Embodiment 2)
FIG. 5 is a perspective view of the leg connecting member 14 in the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a top view of the fuel cell system 100 installed on the basis of the second embodiment of the present invention. The same components as those of the first embodiment are given the same names and the description thereof is omitted.

図５において、脚部連結金具１４はＬ字状の形状をし、その底面部にはアンカーボルトを固定するための第４のアンカー穴２７が設けられている。   In FIG. 5, the leg connecting member 14 has an L shape, and a fourth anchor hole 27 for fixing an anchor bolt is provided on the bottom surface of the leg connecting bracket 14.

図６において、貯湯ユニット３は第３の脚部１５にある第２のアンカー穴１７にアンカーボルト２２を取付けて基礎１に固定する。一方、燃料電池ユニット２は第２の脚部１３にある第３のアンカー穴２０にアンカーボルト２４を取付けて基礎１に固定する。更に貯湯ユニット３の第１の脚部１２にある連結穴１８と燃料電池ユニット２の第２の脚部１３にある連結穴２１を用いて脚部連結金具１４を連結ボルト２５、連結ボルト２６を用いて締結し、脚部連結金具１４の第４のアンカー穴２７に第４のアンカーボルト２８を取付けて基礎１に固定する。   In FIG. 6, the hot water storage unit 3 is fixed to the foundation 1 by attaching anchor bolts 22 to the second anchor holes 17 in the third legs 15. On the other hand, the fuel cell unit 2 is fixed to the foundation 1 by attaching anchor bolts 24 to the third anchor holes 20 in the second legs 13. Further, using the connecting hole 18 in the first leg 12 of the hot water storage unit 3 and the connecting hole 21 in the second leg 13 of the fuel cell unit 2, the leg connecting bracket 14 is connected to the connecting bolt 25, and the connecting bolt 26 is connected. The fourth anchor bolt 28 is attached to the fourth anchor hole 27 of the leg connecting member 14 and fixed to the foundation 1.

以上のように燃料電池システム１００を構成することにより、貯湯ユニット３は第３の脚部１５に取付けたアンカーボルト２２で基礎１に固定されているほか、第１の脚部１２に締結した脚部連結金具１４に取付けた第４のアンカーボルト２８によって基礎１に固定され転倒防止を図っている。一方、燃料電池ユニット２は、第２の脚部１３に設けたアンカーボルト２４で基礎１に固定されているほか、第２の脚部１３に締結した脚部連結金具１４に取付けた第４のアンカーボルト２８によって基礎１に固定され転倒防止を図っている。一般的には重量の大きい機器を基礎に固定する際に１台あたり４本のアンカーボルトを使用するが、本実施形態における燃料電池システム１００では前述した構成により使用するアンカーボルトの本数を減らすことが可能である。   By configuring the fuel cell system 100 as described above, the hot water storage unit 3 is fixed to the base 1 with the anchor bolts 22 attached to the third leg portion 15 and the legs fastened to the first leg portion 12. It is fixed to the foundation 1 by a fourth anchor bolt 28 attached to the part connecting bracket 14 so as to prevent overturning. On the other hand, the fuel cell unit 2 is fixed to the foundation 1 with anchor bolts 24 provided on the second leg 13, and is attached to a leg connecting bracket 14 fastened to the second leg 13. It is fixed to the foundation 1 by anchor bolts 28 to prevent overturning. In general, four anchor bolts are used per unit when fixing a heavy equipment to the foundation. However, in the fuel cell system 100 according to the present embodiment, the number of anchor bolts to be used is reduced by the above-described configuration. Is possible.

また、貯湯ユニット３と燃料電池ユニット２のいずれかが故障して、基礎１より取り外して修理する必要がある場合は、例えば貯湯ユニット３を取り外す必要がある場合は、貯湯ユニット３の第３の脚部１５にあるアンカーボルト２２と脚部連結金具１４と貯湯ユニット３の第１の脚部１２を締結している連結ボルト２５を外せば、燃料電池ユニット２を外すことなく容易に貯湯ユニット３を基礎１より取り外すことができる。   In addition, when either the hot water storage unit 3 or the fuel cell unit 2 breaks down and needs to be removed and repaired from the base 1, for example, when it is necessary to remove the hot water storage unit 3, the third of the hot water storage unit 3 is used. The hot water storage unit 3 can be easily removed without removing the fuel cell unit 2 by removing the anchor bolt 22 on the leg 15, the leg connection metal fitting 14, and the connection bolt 25 that fastens the first leg 12 of the hot water storage unit 3. Can be removed from the foundation 1.

以上のように故障修理の際に、貯湯ユニット３のみあるいは燃料電池ユニット２のみを容易に基礎から取り外すことができ、機器メンテ性を向上することができる。   As described above, only the hot water storage unit 3 or only the fuel cell unit 2 can be easily removed from the foundation at the time of failure repair, and the equipment maintainability can be improved.

（実施の形態３）
図７は本発明の第３の実施形態における燃料電池システム１００の斜視図である。実施形態１、実施形態２と同構成部品は同じ名称を用い説明を省略する。 (Embodiment 3)
FIG. 7 is a perspective view of a fuel cell system 100 according to the third embodiment of the present invention. The same components as those in the first and second embodiments have the same names, and the description thereof is omitted.

図７において、貯湯ユニット３と燃料電池ユニット２を密着して設置するとき、貯湯ユニット３と燃料電池ユニット２の直方体の上部を連結する固定具として、貯湯ユニット３には第１の上部連結金具２９、燃料電池ユニット２には第２の上部連結金具３０が設けられ、第１の上部連結金具２９と第２の上部連結金具３０は連結ボルト３１で締結されている。   In FIG. 7, when the hot water storage unit 3 and the fuel cell unit 2 are installed in close contact with each other, the hot water storage unit 3 has a first upper connection fitting as a fixture for connecting the upper portions of the rectangular parallelepiped of the hot water storage unit 3 and the fuel cell unit 2. 29, the fuel cell unit 2 is provided with a second upper connection fitting 30, and the first upper connection fitting 29 and the second upper connection fitting 30 are fastened by a connection bolt 31.

以上のような構成により、貯湯ユニット３と燃料電池ユニット２が確実に固定されるため、貯湯ユニット３と燃料電池ユニット２が密着する面の断熱構造を確実となるため、貯湯ユニット３側から燃料電池ユニット２への放熱を抑えることができる。そのため、貯湯タンク１０の放熱ロスを抑え、燃料電池システム１００の運転効率の向上ができる。   With the above-described configuration, the hot water storage unit 3 and the fuel cell unit 2 are securely fixed, so that the heat insulation structure on the surface where the hot water storage unit 3 and the fuel cell unit 2 are in close contact with each other is ensured. Heat dissipation to the battery unit 2 can be suppressed. Therefore, the heat dissipation loss of the hot water storage tank 10 can be suppressed, and the operating efficiency of the fuel cell system 100 can be improved.

また、第１の上部連結金具２９と第２の上部連結金具３０により貯湯ユニット３と燃料電池ユニット２が確実に固定されるため、貯湯ユニット３と燃料電池ユニット２の隙間を均一でき、設置後の燃料電池システム１００の美観性を向上することができる。更に、貯湯ユニット３と燃料電池ユニット２の脚部を脚部連結金具１４で連結し、貯湯ユニット３と燃料電池ユニット２の上部を第１の上部連結金具２９と第２の上部連結金具３０で連結固定することにより、風や地震などの振動で貯湯ユニット３と燃料電池ユニット２が揺れるのを抑制することが可能となる。   Further, since the hot water storage unit 3 and the fuel cell unit 2 are securely fixed by the first upper connection metal fitting 29 and the second upper connection metal fitting 30, the gap between the hot water storage unit 3 and the fuel cell unit 2 can be made uniform, and after installation. The aesthetics of the fuel cell system 100 can be improved. Further, the legs of the hot water storage unit 3 and the fuel cell unit 2 are connected by the leg connecting bracket 14, and the upper portions of the hot water storage unit 3 and the fuel cell unit 2 are connected by the first upper connecting bracket 29 and the second upper connecting bracket 30. By connecting and fixing, it is possible to suppress the hot water storage unit 3 and the fuel cell unit 2 from shaking due to vibrations such as wind and earthquake.

以上のように、本発明にかかる燃料電池発電システムは、設置スペースを縮小化することができるので、固体高分子形燃料電池や固体酸化物形燃料電池に適用できる。   As described above, since the fuel cell power generation system according to the present invention can reduce the installation space, it can be applied to a polymer electrolyte fuel cell and a solid oxide fuel cell.

２ 燃料電池ユニット
３ 貯湯ユニット
４ 燃料電池
１０ 貯湯タンク
１２ 第１の脚部
１３ 第２の脚部
１４ 脚部連結金具
１５ 第３の脚部
１６ 第１のアンカー穴
１７ 第２のアンカー穴
１９ 第４の脚部
２０ 第３のアンカー穴
２７ 第４のアンカー穴
２８ 第４のアンカーボルト
２９ 第１の上部連結金具
３０ 第２の上部連結金具
１００ 燃料電池システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Fuel cell unit 3 Hot water storage unit 4 Fuel cell 10 Hot water storage tank 12 1st leg part 13 2nd leg part 14 Leg part coupling metal 15 3rd leg part 16 1st anchor hole 17 2nd anchor hole 19 1st 4 leg portion 20 third anchor hole 27 fourth anchor hole 28 fourth anchor bolt 29 first upper connecting bracket 30 second upper connecting bracket 100 fuel cell system

Claims (3)

燃料ガスと酸化剤ガスとを電気化学的に反応させて発電を行う燃料電池と、
直方体で形成され、前記燃料電池を内部に収納する燃料電池ユニットと、
前記燃料電池ユニットの下面に設けられ、前記燃料電池ユニットを支持する第１の脚部と、
前記燃料電池で発生した熱を回収して加熱された温水を貯める貯湯タンクと、
直方体で形成され、前記貯湯タンクを内部に収納する貯湯ユニットと、
前記貯湯ユニットの下面に設けられ、前記貯湯ユニットを支持する第２の脚部と、
を有し、
前記第１の脚部が前記燃料電池ユニットの下方から前記貯湯ユニットの下方に突出するか、又は、前記第２の脚部が前記貯湯ユニットの下方から前記燃料電池ユニットの下方に突出するように構成され、
前記第１の脚部と前記第２の脚部とが脚部連結金具で連結される、
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel cell that generates electricity by electrochemically reacting a fuel gas and an oxidant gas; and
A fuel cell unit formed of a rectangular parallelepiped and containing the fuel cell therein;
A first leg that is provided on a lower surface of the fuel cell unit and supports the fuel cell unit;
A hot water storage tank for recovering heat generated in the fuel cell and storing heated hot water;
A hot water storage unit formed of a rectangular parallelepiped and storing the hot water storage tank therein;
A second leg that is provided on the lower surface of the hot water storage unit and supports the hot water storage unit;
Have
The first leg protrudes from below the fuel cell unit to below the hot water storage unit, or the second leg protrudes from below the hot water storage unit to below the fuel cell unit. Configured,
The first leg and the second leg are connected by a leg connecting bracket,
A fuel cell system. 前記貯湯ユニットの下面に設けられ、前記貯湯ユニットを支持する第３の脚部を有し、
前記第２の脚部と前記第３の脚部と前記脚部連結金具とは、アンカーボルト取付用のアンカー穴が形成され、
前記第２の脚部と前記第３の脚部と前記脚部連結金具とは、前記燃料電池システム全体を設置するための基礎とアンカーボルトで固定されることを特徴とする、請求項１に記載の燃料電池システム。 Provided on the lower surface of the hot water storage unit, and has a third leg for supporting the hot water storage unit;
The second leg portion, the third leg portion, and the leg connecting bracket are formed with anchor holes for attaching anchor bolts,
The said 2nd leg part, said 3rd leg part, and the said leg connection metal fitting are fixed with the foundation and anchor bolt for installing the said fuel cell system whole, The 1st characterized by the above-mentioned. The fuel cell system described. 前記貯湯ユニットと前記燃料電池ユニットとが近接して設置されるとき、前記貯湯ユニットと前記燃料電池ユニットとの直方体の上部が上部連結金具で互いに連結されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃料電池システム。   The upper part of the rectangular parallelepiped of the said hot water storage unit and the said fuel cell unit is mutually connected by an upper connection metal fitting when the said hot water storage unit and the said fuel cell unit are installed adjacently. Item 3. The fuel cell system according to Item 2.
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