JP2013168377A - 燃料電池システム - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易にメンテナンスを実施可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。
【解決手段】燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池11から出力される直流電圧を交流電圧に変換して系統電源と電源ライン13に供給する燃料電池システムにおいて、燃料電池11と、直流電圧を交流電圧に変換して電源ライン13に出力する第1機能と、交流電圧を直流電圧に変換して内部負荷に出力する第2機能とを有するインバータシステム15と、燃料電池システムを制御する燃料電池システム制御装置17と、燃料電池システム制御装置17を監視、操作するためのメンテナンス用操作部41と、異常発生時もしくはメンテナンス時に電源ライン13との回路を遮断するブレーカ51と、システムを動かすための内部負荷と、を収納する筐体70を備え、メンテナンス用操作部41とブレーカ51を筐体の一面側に外側に向けて配置する。
【選択図】 図4
【解決手段】燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池11から出力される直流電圧を交流電圧に変換して系統電源と電源ライン13に供給する燃料電池システムにおいて、燃料電池11と、直流電圧を交流電圧に変換して電源ライン13に出力する第1機能と、交流電圧を直流電圧に変換して内部負荷に出力する第2機能とを有するインバータシステム15と、燃料電池システムを制御する燃料電池システム制御装置17と、燃料電池システム制御装置17を監視、操作するためのメンテナンス用操作部41と、異常発生時もしくはメンテナンス時に電源ライン13との回路を遮断するブレーカ51と、システムを動かすための内部負荷と、を収納する筐体70を備え、メンテナンス用操作部41とブレーカ51を筐体の一面側に外側に向けて配置する。
【選択図】 図4
Description
本発明は、燃料電池システムに関する。
従来から、燃料電池システムの制御装置を監視するコントローラ及びシステム保護のためのブレーカの一例として、特許文献1に示されているものが知られている。特許文献1の図1のブロック図に示されるように、制御装置を監視するコントローラ32およびシステム保護のためのブレーカ52は、制御装置30内に組込まれ、大変コンパクトな構成となっている。システムに異常が発生したときには、コントローラ32に備えられる診断機能により異常部位の確認を行ない、異常部位の修理を実施し、また制御装置30に組込まれたブレーカを復帰させ修理を完了させる。これにより、内部部品を一点ずつ調査しなくとも、異常が発生した部位の特定を速やかに行なう。
特表2003−524864号公報
しかしながら、上述した特許文献1に記載のシステムにおいては、通常、コントローラにアクセスするためシステム筐体の外側パネルをはずし、その上、コントローラも一部分解するものが一般的であり、それらの着脱時間が余分にかかってしまうという問題がある。例えば、修理後、確認のための試運転を実施する際に、取外した筐体の外側パネルに空気フィルタ34等のシステム起動にとって重要な部品が配置されていたときは再度、組立てる必要がある。そして組立て後に、確認運転で再度、異常が発生したときには、また分解が必要となり大幅な時間のロスとなってしまう。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、メンテナンスを簡易に実施可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池から出力される直流電圧を交流電圧に変換して系統電源と外部負荷とを接続する電源ラインに供給する燃料電池システムにおいて、前記燃料電池と、前記燃料電池から出力される直流電圧を所定の交流電圧に変換して電源ラインに出力する第1機能と、前記電源ラインからの交流電圧を所定の直流電圧に変換して内部負荷に出力する第2機能と、を有するインバータシステムと、前記燃料電池システムを制御する燃料電池システム制御装置と、
前記燃料電池システム制御装置を監視および操作するためのメンテナンス用操作部と、前記燃料電池システムの異常発生時、もしくはメンテナンス時に前記電源ラインとの回路を遮断するブレーカと、前記燃料電池システムを動かすための内部負荷と、を収納する筐体を備え、前記メンテナンス用操作部と前記ブレーカを前記筐体の一面側に外側に向けて配置したことである。
また請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、前記メンテナンス用操作部と前記ブレーカとを覆う外蓋が開閉可能に設けられたことである。
また請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項2において、前記外蓋には少なくとも前記メンテナンス用操作部を外部から目視可能な監視窓が設けられていることである。
また請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項において、前記メンテナンス用操作部と前記筐体内の同じ一面側に交換用部品を収納するメンテナンス空間が設けられ、該メンテナンス空間を覆うメンテナンスパネルが前記筐体に開閉可能に設けられたことである。
また請求項5に係る発明の構成上の特徴は、請求項4において、前記メンテナンス用操作部と前記ブレーカが前記メンテナンス空間の上方に配置されていることである。
上記のように構成した請求項1に係る発明においては、メンテナンス用操作部とブレーカが筐体の一面側に外側に向けて配置されている。メンテナンス用操作部とブレーカが設けられたことにより、修理時に電源を断続するために、速やかにブレーカの断続作業を行なうことができ、作業性が大幅に向上し、時間の節約が図られる。またメンテナンス用操作部を外側より容易に確認することができる。この結果、メンテナンスを簡易に実施可能な燃料電池システムを提供できる。例えば、メンテナンス用操作部にシステムの異常個所を表示する7セグ基板表示部が設けられていた場合には、容易に異常個所を把握することができる。またメンテナンス用操作部にUSBポートが設けられていた場合には、パソコンを連結することにより、異常内容についてより詳しい情報を得ることができる。
上記のように構成した請求項2に係る発明においては、メンテナンス用操作部と前記ブレーカとを覆う外蓋が開閉可能に設けられている。これにより、メンテナンス用操作部またはブレーカを視認したり操作したりしないときは、外蓋を閉じておくことにより風雨に晒されてもメンテナンス用操作部およびブレーカに、水は浸入しにくく、信頼性の向上が図られる。
上記のように構成した請求項3に係る発明においては、メンテナンス用操作部とブレーカを覆う外蓋に少なくともメンテナンス用操作部を外部から目視可能な監視窓が設けられている。これは該外蓋に透明な板(例えばガラス製)で製作された小窓が設けられるものであって、メンテナンス用操作部(例えば、7セグ基板表示部)が外から視認できるようになっている。これにより、風雨からメンテナンス用操作部およびブレーカを保護しながらも、燃料電池システムの状況(例えば、異常の有無、および異常内容)が確認でき、有用な情報を速やかに得ることができる。
上記のように構成した請求項4に係る発明においては、メンテナンス用操作部と筐体内の同じ一面側に交換用部品を収納するメンテナンス空間が設けられ、メンテナンス空間を覆うメンテナンスパネルが筐体に開閉可能に設けられている。これにより、作業者はメンテナンス用操作部と対向する位置で、メンテナンス空間を覆うメンテナンスパネルを開き、メンテナンス用操作部と筐体内の同じ一面側に設けられたメンテナンス空間に収納された交換用部品を交換することができ、作業性が向上する。
上記のように構成した請求項5に係る発明においては、メンテナンス用操作部とブレーカがメンテナンス空間の上方に配置される。これにより、燃料電池システムを設置した際、設置場所の制約で、本体の側面方向にしかメンテナンス用の作業スペースが確保できないときでも、筐体内の同じ一面側にメンテナンス用操作部とブレーカが配置されることで、快適に作業が行なえる。また、メンテナンス用操作部及びブレーカを収納する空間と、交換用部品が収納されるメンテナンス空間がそれぞれ上方と下方に配置されたことによりメンテナンスを行なう作業者は、メンテナンス用操作部及びブレーカと対向する位置で、交換用部品の確認、交換を行うことができ、作業性が向上され、作業時間の短縮が図られる。さらに、メンテナンス用操作部及びブレーカが収納される空間とメンテナンス空間をそれぞれ上方と下方に配置したことにより、水の入ったリザーバタンク等の交換時に誤って水をこぼし、メンテナンス用操作部またはブレーカに水がかかり故障してしまうことを防ぐことができる。また、メンテナンス用操作部に表示された情報を上方から容易に見ることができ、信頼性の向上が図られる。
以下、本発明による燃料電池システムの実施形態について図面を参照して説明する。図1は燃料電池システムの構成を示す構成ブロック図である。この燃料電池システムは、燃料電池11、系統電源12、電源ライン13、補機14、インバータシステム15、燃料電池システム制御装置17、改質器21、メンテナンス用操作部41、ブレーカ51から構成されている。なお、文中の前、後、左(一側面側)、右(他側面側)、上、下とは図面に記したとおりであり、操作者(作業者)が燃料電池システムの前面に燃料電池システムを背にして立ったときに、操作者の右手側が右、左手側が左になっている。なお燃料電池システムは後側が家屋の壁に沿って、家屋と所定間隔を隔てて配置される。
燃料電池11は、燃料ガス(例えば水素リッチな改質ガス)および酸化剤ガス(例えば酸素を含む空気)が供給されて水素と酸素の化学反応により発電して直流電圧(例えば40V)を出力するものである。
改質器21は、燃料(改質用燃料)を水蒸気改質し、水素リッチな改質ガスを燃料電池11に供給するものであり、バーナ(燃焼部)、改質部、一酸化炭素シフト反応部(以下、COシフト部という)および一酸化炭素選択酸化反応部(以下、CO選択酸化部という)から構成されている。燃料としては天然ガス、LPG、灯油、ガソリン、メタノールなどがある。バーナは、起動運転時に外部から燃焼用燃料および燃焼用空気が供給され、または定常運転時に燃料電池11の燃料極からアノードオフガス(燃料電池に供給され使用されずに排出された改質ガス)が供給され、供給された各可燃性ガスを燃焼して燃焼ガスを改質部に導出するものである。
改質部は、外部から供給された燃料に蒸発器からの水蒸気(改質水)を混合した混合ガスを改質部に充填された触媒により改質して水素ガスと一酸化炭素ガスを生成している(いわゆる水蒸気改質反応)。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水蒸気を水素ガスと二酸化炭素とに変成している(いわゆる一酸化炭素シフト反応)。これら生成されたガス(いわゆる改質ガス)はCOシフト部に導出される。
COシフト部は、この改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気をその内部に充填された触媒により反応させて水素ガスと二酸化炭素ガスとに変成している。これにより、改質ガスは一酸化炭素濃度が低減されてCO選択酸化部に導出される。
CO選択酸化部は、改質ガスに残留している一酸化炭素と外部からさらに供給されたCO浄化用の空気とをその内部に充填された触媒により反応させて二酸化炭素を生成している。これにより、改質ガスは一酸化炭素濃度がさらに低減されて(10ppm以下)燃料電池11の燃料極に導出される。
改質器21に供給される燃料(改質用燃料)、改質水(水)および空気(CO浄化用)は、それぞれ燃料ポンプ22、改質水ポンプ23および空気ポンプ24によって供給されており、その供給量は燃料電池システム制御装置17の指令に基づいて制御されている。燃料ポンプ22、改質水ポンプ23および空気ポンプ24の供給量を制御することにより、改質器21から供給される改質ガス(燃料ガス)の供給量は調整することができる。
上述した改質器21、燃料ポンプ22、改質水ポンプ23および空気ポンプ24から燃料ガス供給装置20が構成されている。なお、燃料ガス供給装置20は、水素ガスボンベと水素ガスボンベからの供給量を調整する調整弁とから構成するようにしてもよい。
系統電源(または商用電源)12は、該系統電源12に接続された電源ライン13を介して外部負荷19に電力を供給するものである。燃料電池11はインバータシステム15およびブレーカ51を介して電源ライン13に接続されている。外部負荷19は、当該燃料電池システムの外に配設されている電力負荷であり、例えば家庭内に配設されているテレビなどの家電製品である。
内部負荷の一つである補機14は、改質器21に燃料、水、空気を供給するためのモータ駆動の各ポンプ22〜24および電磁式バルブ、燃料電池11に改質ガス、空気(酸素)を供給するための電磁式バルブなどから構成されている。この補機14は直流電圧にて駆動されるものであり、その駆動電圧は補機用DC/DCコンバータ15fから供給されるようになっている。内部負荷は、当該燃料電池システムの内に配設されている電力負荷であり、補機14、燃料電池システム制御装置17を含んでいる。
インバータシステム15は、燃料電池11から出力される直流電圧を所定の交流電圧に変換して系統電源12に接続されている電源ライン13に出力する機能と、電源ライン13からの交流電圧を所定の直流電圧に変換する機能とを持つDC/ACインバータ15bと、電源ライン13からの交流電圧を所定の直流電圧に変換して補機14、燃料電池システム制御装置17などの内部負荷に出力する機能を持つ整流回路15eおよび補機用DC/DCコンバータ15fと、燃料電池11からの直流電圧を所定の直流電圧に変換して内部負荷に出力する機能を持つDC/DCコンバータ15aと、を有している。
系統連系インバータ制御装置15cは、DC/DCコンバータ15aとDC/ACインバータ15bの駆動を制御するものである。この系統連系インバータ制御装置15cは、燃料電池システム制御装置17と互いに通信可能に接続されており、燃料電池システム制御装置17の指示にしたがってDC/DCコンバータ15aとDC/ACインバータ15bの駆動を制御する。
インバータ用電源DC/DCコンバータ15dは、DC/DCコンバータ15aまたはDC/ACインバータ15bからの直流電圧を入力して所定の直流電圧に変換して、DC/DCコンバータ15aとDC/ACインバータ15bと系統連系インバータ制御装置15cに電源電圧(駆動電圧)として供給するものである。
補機用DC/DCコンバータ15fは、DC/DCコンバータ15a、DC/ACインバータ15bまたは整流回路15eからの直流電圧を入力して所定の直流電圧(例えば24V)に変換して、補機14に電源電圧として供給するものである。
燃料電池システム制御装置17は、燃料電池システムを制御するものであり、補機14の駆動を制御したり、インバータシステム15の駆動を制御したり、メンテナンス用操作部41と情報の授受を行なう。3燃料電池システム制御装置17には、待機時でも運転時(起動運転と発電運転を含む)でも常に電圧が供給されている。
メンテナンス用操作部41は、交換部品の交換、保守、点検もしくは試運転させる動作を含むメンテナンスを行うため、燃料電池システム制御装置17に交換部品の交換、保守、点検にあたっての各種動作もしくは試運転のための動作をさせるものである。例えば、燃料電池システムに異常が発生した際に、燃料電池システム制御装置17から情報を受け、それぞれの不具合の内容に対し、それぞれあらかじめ割り当てられたコードNOをもつダイアグコードを、外側に向けて設けられたメンテナンス用操作部41の7セグ基板表示部に表示させることで不具合の内容を明らかにしたりする。メンテナンス作業員は外側から、表示された数字によって不具合内容および不具合部品を推定もしくは特定でき、不具合部品の交換等の保守点検作業を行うことができる。またメンテナンス用操作部41は、操作盤と同一面にパソコンと連結できるUSBポートを備え、USBポートとパソコンが連結されることによってより詳しい不具合情報の確認をすることができる。またUSBポートと接続されたパソコンを通して燃料電池システム制御装置17を制御し試運転を行うことができる。
ブレーカ51は直列に連結されたノイズフィルタ50とともに、系統電源12(または電源ライン13)と、インバータシステム15のDC/ACインバータ15bとの間に介在される。DC/ACインバータ15bから過電流が流れたり、燃料電池システムに漏電が発生した場合に遮断装置を作動させシステムの電源をOFFするとともに外部負荷につながる回路を遮断し外部負荷および燃料電池システム本体を保護するものである。ブレーカ51およびメンテナンス用操作部41は、ブレーカ51およびメンテナンス用操作部41の各操作部側と各操作部側と対向する側の2面が開口されている収納箱44に並んで収納されて、収納箱44に図示しないボルトによって固定されている。
次に燃料電池システムの筐体70について図2乃至図4に基いて説明する。メンテナンス用操作部41、ブレーカ51、燃料電池11、補機14(内部負荷)、インバータシステム15、燃料電池システム制御装置17、改質器21は筐体70に収納されており、筐体70は上部にアッパパネル55、下部にベースパネル56、前部にフロントパネル71、後部にリアパネル72がそれぞれ設けられている。また右(他側面側)部はフロントパネル71がL字状に屈曲され、L字の短辺部71cが他側面の略半分を形成し、またリアパネル72がL字状に屈曲され、L字の短辺部72bが他側面の残り半分の面を形成し、他側面57が形成されている。左(一側面側)部にはメンテナンスパネル58が開閉可能に設けられ、内部に空間52、及び隔壁54によって空間52と区画されたメンテナンス空間53が形成されている。
フロントパネル71、リアパネル72はベースパネル56にボルトによって固定されている。またフロントパネル71、リアパネル72は他側面57の略中央にて、パネル71の端部にL字状に、空間52に向かって屈曲形成された継ぎ手部71aを備え、リアパネル72が継ぎ手部71aと係合された状態で、継ぎ手部分が、ボルトで固定されている。
次に前方、後方、右方の3つの周縁部から下方に垂下された鍔部55aを備えたアッパパネル55にフロントパネル71、リアパネル72が上方から覆われ、鍔部55aの外側からボルトにてアッパパネル55がフロントパネル71、リアパネル72と一体的に固定される。そして上記組み付け状態で、左(一側面)側から略コの字状のメンテナンスパネル58が開閉可能に取付けられる。主として一側面を形成するメンテナンスパネル58はメンテナンスパネル58が筐体に取付けされた状態で筐体70が略直方体形状となるよう、前側と後側にそれぞれ前後面部の一部を形成する各側壁58c、58bが備えられている。
各側壁58c、58bとフロントパネル71、リアパネル72とが係合する部分ではフロントパネル71、リアパネル72の各端部がフロントパネル71、リアパネル72の各内側と同一面を形成しながら左方向に向かって延在されフロントパネル71、リアパネル72の各板厚よりも薄く形成された各継ぎ手部71b、72aが形成される。またメンテナンスパネル58の各側壁58c、58bの各端部が各側壁58c、58bの各外側と同一面を形成しながら右方向に向かって延在され、各側壁58c、58bの各板厚よりも薄く形成された各継ぎ手部58e、58fが形成され、フロントパネル71、リアパネル72の各継ぎ手部71b、72aとそれぞれ係合される。そして筐体70の一側面58a側よりボルトによって、メンテナンスパネル58の内側に形成されている隔壁54に螺着されることによりメンテナンスパネル58が固定され筐体70が形成される。
筐体70の空間52の一側面側の上端部は、収納箱44に並んで収納されたメンテナンス用操作部41とブレーカ51が筐体70の一側面の外側に向けて配置収納される操作部空間59となっている。交換用部品を収納するメンテナンス空間53は筐体70の同じ一面側である一側面側の操作部空間59の下方に空間52から区画して設けられ、一側面側のメンテナンスパネル58によって外部から遮蔽されている。
空間52とメンテナンス空間53とを区画する隔壁54として、筐体70の一側面端部には、垂直壁54c、54d、54eがフロントパネル71とフロントパネル72間に垂直に立設され、垂直壁54c、54d、54eの上端には、操作部空間59の底面を形成する底壁54a、54bが設けられている。このように、隔壁54は、メンテナンス空間53を、空間52から隔離しているが、気密的には分離しておらず、雨等が空間52に浸入しにくくするためのものである。
即ち、隔壁54は前後のフロントパネル71、リアパネル72の間の距離よりわずかに狭い幅をもってアッパパネル55の下面と接しながら一側面方向に延在され、アッパパネル55の一側面側端から下方に垂下しメンテナンス用操作部41とブレーカ51を収納する収納箱44が収容される操作部空間59を確保した後、他側面方向に向かって直角に屈曲され底壁として所定の距離水平に延在される。底壁54aはリザーバタンク37と空気フィルタ34等が収容できる空間が確保されるまで水平に延在された後、底壁54bは脱硫器36とイオン交換器39が収容できる空間が確保されるまで水平に延在された後に、それぞれ直角に下方に屈曲されベースパネル56まで延在され垂直壁54c、54d、54eが形成される。垂直壁54c、54eは下方でL字状に空間52の方向に向かって直角に屈曲され所定量延在され各水平壁54h、54iが形成され、屈曲された部分が下部のベースパネル56にボルトによって締結される。また垂直壁54cはリアパネル72側に延在された部分を備え、延在された部分が空間52の方向に向かって直角に屈曲され垂直壁54fが形成され、垂直壁54fが後部のリアパネル72にボルトによって締結される。さらに垂直壁54eはフロントパネル71側に延在された部分を備え、延在された部分が空間52の方向に向かって直角に屈曲され、垂直壁54gが形成され、垂直壁54gが前部のフロントパネル71にボルトによって締結される。上記の各締結により隔壁54は自立している。
隔壁54の中央部には、空間52内に配置される交換部品である水精製器43を取出すための水精製器取出し窓63が垂直壁54c、54d、54eにまたがって設けられている。水精製器取出し窓63は隔壁54の一側面側から水精製器取出し窓63より一回り大きく形成された水精製器取出し蓋60により塞がれ、隔壁54と水精製器取出し蓋60とが重複した部分でボルトによって固定されている。
水精製器取出し蓋60の略中央部には空間52内に空気を導入するための貫通孔60aが設けられており、メンテナンスパネル58の略中央部に設けられた空気導入口35から、空気が導入される。導入された空気はメンテナンスパネル58の内側に配置、固定され、水精製器取出し蓋60の一側面58a側に当接される空気フィルタ34を通り、清浄な空気となって水精製器取出し蓋60の空間52側に当接される図示しないダクトを通って主としてインバータボックス27、燃料電池11に導入される。
メンテナンスパネル58の一側面58aにはメンテナンス用操作部41とブレーカ51を外側から操作するための窓58dが設けられ、窓58dが設けられた部分には、7セグ基板表示部が監視できる透明なプレート製の監視窓73が設けられた外蓋61が左側から嵌め込まれ、前側のねじ62によって開閉可能に固定される。具体的には、外蓋61は後側に2箇所のつめ部61a、61bを持ち、つめ部61a、61bは窓58dの後縁に沿って内側に挿入された状態で、外蓋61は、前側でねじ62によってメンテナンスパネル58に固定されている。
メンテナンス用操作部41とブレーカ51が収容される収容箱44の底面、および収容箱44が収容され載置される操作部空間59の隔壁54の下面壁54aにはブレーカ51からの配線を貫通させるための図示しない貫通孔が設けられており、配線は下面壁54aの貫通孔部にてグロメットによって固定され延在されて、筐体70の外部で電源ライン13と接続されている。隔壁54の下面壁54a、54bの下方には空間52と隔壁54で隔てられたメンテナンス空間53が形成され、交換部品であるイオン交換器39、リザーバタンク37、脱硫器36、空気フィルタ34等が収納されている。
次にこのように構成された燃料電池システムの作動について説明する。燃料電池システムの発電準備時(起動運転時)には、燃料電池11は暖機中であり発電していないので、系統電源12から燃料電池システムに電力が供給される。
燃料電池システムの発電運転時には、DC/DCコンバータ15aおよびDC/ACインバータ15bが、系統連系インバータ制御装置15cの指令(燃料電池システム制御装置17からの指令による)によって駆動される。これにより、燃料電池11からの電力が、DC/DCコンバータ15aで昇圧されて補機用DC/DCコンバータひいては燃料電池システム制御装置17や補機14に供給される。また、燃料電池11からの電力が、DC/DCコンバータ15aおよびDC/ACインバータ15bを経て外部負荷19に供給される。
次にシステムに異常が発生した場合の対処の一例について説明する。例えばDC/ACインバータ15bから外部負荷19に向けて過電流が流れた場合、もしくは燃料電池システム内で漏電が発生した場合には、ブレーカ51が自動的に作動し系統電源12(または電源ライン13)につながる回路を遮断し外部負荷19および燃料電池システム本体を保護する。その後、異常発生の原因を確認するため、メンテナンスパネル58の一側面58aの上方に配置された外蓋61をねじ62を緩めて、取外して開き、外部に対し露出されたブレーカ51の操作レバー51aを、筐体70の外側から手動にて作動後の状態から初期の状態に戻す。これにより燃料電池システムには系統電源12からの電圧が供給される。供給された電圧は整流回路15eで直流電流に整流され、補機用DC/DCコンバータ15fに入力され所定の直流電圧(例えば24V)に変換されて、燃料電池システム制御装置17および補機14に電源電圧として供給される。
このとき、各補機類に異常があれば燃料電池システム制御装置17から、燃料電池システム制御装置17に連結されるメンテナンス用操作部41に、あらかじめ決定されている異常に対応したダイアグコードがメンテナンス用操作部41の操作盤と同一面に備えられた7セグ基板表示部に表示されるため、筐体70の外側から視認することにより、不具合の原因となった補機および原因が推定される。また、より詳しい情報を得たい、もしくは手動にて燃料電池システムを制御したいときは、メンテナンス用操作部41の操作盤と同一面に備えられたUSBポートとパソコンを接続し、操作すればよい。さらに異常があったと推定された部位の修理が完了し、試運転を行ないたいときは、外蓋61のみを取外して開いた状態で行うことができる。
上述の説明から明らかなように、本実施形態においては、メンテナンス用操作部41とブレーカ51が筐体70の一面である1側面側に外側に向けて設けられたことにより、修理時に電源を断続するために、速やかにブレーカの断続作業を行なうことができ、作業性が大幅に向上し、時間の節約が図られる。またメンテナンス用操作部を外側より容易に確認することができる。
また、本実施形態においては、外蓋61に監視窓73が設けられているため筐体70が風雨に晒された状態でも、外蓋61を閉じたままで、筐体70の外側から容易に、メンテナンス用操作部41の7セグ基板表示部の表示によって燃料電池システムの状況(例えば、異常の有無、および異常内容)が確認でき、異常個所等の有用な情報を速やかに把握することができる。またメンテナンス用操作部41とブレーカ51とを覆う外蓋61が開閉可能に設けられているため、風雨に晒されても、メンテナンス用操作部41およびブレーカ51に水は浸入しにくく、信頼性の向上が図られる。
さらに、本実施形態においては、外蓋61を取り外して開くことで、メンテナンスパネル58を開かなくとも、ブレーカ51の復帰、遮断操作が行なえるとともに、メンテナンス用操作部41の操作盤と同一面に設けられたUSBポートとパソコンを連結することにより、異常内容についてより詳しい情報を得ることや、燃料電池システム制御装置17を制御操作することができる。またUSBポートとパソコンを連結し燃料電池システム制御装置17を制御操作する際に、メンテナンスパネル58を開く必要がないため、メンテナンスパネル58の略中央部に配置されている空気導入口35と、メンテナンスパネル58の他側面側に配置され固定されている空気フィルタ34を通して清浄な空気を、主としてインバータボックス27、燃料電池11等に導入することによって、パソコンで情報を得ながら試運転を行なうこともできる。これにより作業時間の大幅な短縮を図ることができる。
また、本実施形態においては、メンテナンス用操作部41、ブレーカ51と、交換用部品を配置するメンテナンス空間53が、それぞれ上方と下方に配置されているのでメンテナンスを行なう作業者は、メンテナンス用操作部41およびブレーカ51と、メンテナンス空間53に収容される交換用部品の確認をあまり移動することなく同時に行なえ、作業時間の短縮が図れる。さらにそれぞれ上方と下方に配置したことにより、水の入ったリザーバタンク37の交換時に誤って水をこぼし、メンテナンス用操作部41またはブレーカ51に水がかかり故障させてしまうことを防ぐことができ信頼性の向上が図られる。
なお、本実施形態においては、メンテナンスパネル58が、筐体70の左側(一側面側)に配置され、前後でねじ止めにより固定されており、ねじを外すことによって、メンテナンスパネル58を脱着し、開閉する構成とした。しかし、この形態に限らず、メンテナンスパネルの上側、下側、前側、後側のうちのいずれか一辺に設けられた蝶番等によって筐体70に開閉可能に支持し、閉じた状態でねじ等で固定してもよい。これにより、本実施形態と同様の効果を期待できるとともに、メンテナンスパネルの上側の辺に蝶番等が設けられた場合には、メンテナンスパネルを上方に持ち上げ、持ち上げられた状態で固定できるよう構成すれば、降雨中にメンテナンスパネルを開きメンテナンスする場合でも、メンテナンスパネルによって、雨水がメンテナンス用操作部41やブレーカ51、およびメンテナンス空間53にかかることを低減でき、信頼性が向上される。
また、本実施形態においては、メンテナンスパネル58に、ねじ62によって外蓋61の前側が固定されており、ねじ62を外すことによって、外蓋61を脱着し、開閉する構成とした。しかし、この形態に限らず、外蓋の上側、下側、前側、後側のうちのいずれか一辺に設けられた蝶番等によってメンテナンスパネル58に開閉可能に支持し、閉じた状態でねじ等で固定してもよい。これにより、本実施形態と同様の効果を期待できる。また外蓋の上側の辺に蝶番等が設けられた場合には、外蓋を上方に持ち上げ、持ち上げられた状態で固定できるよう構成すれば、降雨中に、メンテナンス用操作部41やブレーカ51を操作するために外蓋を開いても、外蓋によって、雨水がメンテナンス用操作部41やブレーカ51にかかることを低減でき、信頼性が向上される。
さらに、上記の実施形態においては、メンテナンス用操作部41とブレーカ51を、筐体70の同じ1面側である一側面側で交換用部品を配置するメンテナンス空間53の上方に配置したが、メンテナンス用操作部41とブレーカ51および監視窓73を備えた外蓋61を、筐体70の同じ1面側である前面、もしくは他側面側で交換用部品を配置する空間の上方に配置してもよい。これにより、燃料電池システムを設置した際、設置場所の制約で、筐体の前面または他側面方向しかメンテナンス用の作業スペースが確保できないときは、筐体の前面または他側面側にメンテナンス用操作部とブレーカが配置されることで、快適な作業が行なえ作業効率の向上を図ることができる。またその他の効果についても上記の実施形態のものと同様なものが期待できる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
11…燃料電池、12…系統電源、13…電源ライン、14…補機(内部負荷)、15…インバータシステム、17…燃料電池システム制御装置、19…外部負荷、20…燃料ガス供給装置、21…改質器、27…インバータボックス、34…空気フィルタ、41…メンテナンス用操作部、51…ブレーカ、54…隔壁、58…メンテナンスパネル、61…外蓋、70…筐体。
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池から出力される直流電圧を交流電圧に変換して系統電源と外部負荷とを接続する電源ラインに供給する燃料電池システムにおいて、前記燃料電池と、前記燃料電池から出力される直流電圧を所定の交流電圧に変換して電源ラインに出力する第1機能と、前記電源ラインからの交流電圧を所定の直流電圧に変換して内部負荷に出力する第2機能と、を有するインバータシステムと、前記燃料電池システムを制御する燃料電池システム制御装置と、前記燃料電池システム制御装置を監視および操作するためのメンテナンス用操作部と、前記燃料電池システムの異常発生時、もしくはメンテナンス時に前記電源ラインとの回路を遮断するブレーカと、前記燃料電池システムを動かすための前記内部負荷と、を収納する筐体を備え、前記メンテナンス用操作部と前記ブレーカとを、壁に沿って配置される前記筐体の後側面に対して前記筐体の側面となる一側面側に配置したことである。
請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、交換用部品を収納可能なメンテナンス空間が、前記筐体の前記一側面側の側面に開口可能に形成されていることである。
請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項2において、前記メンテナンス用操作部,前記ブレーカおよび前記メンテナンス空間を覆う1枚のメンテナンスパネルを前記筐体に開閉可能に設けたことである。
請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項3において、前記メンテナンス用操作部と前記ブレーカとを覆う外蓋が前記メンテナンスパネルに開閉可能に設けられていることである。
請求項5に係る発明の構成上の特徴は、請求項4において、前記外蓋には少なくとも前記メンテナンス用操作部を外部から目視可能な監視窓が設けられていることである。
請求項6に係る発明の構成上の特徴は、請求項2乃至請求項5のいずれか1項において、前記メンテナンス用操作部と前記ブレーカとが前記メンテナンス空間の鉛直方向上方に配置されていることである。
請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、交換用部品を収納可能なメンテナンス空間が、前記筐体の前記一側面側の側面に開口可能に形成されていることである。
請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項2において、前記メンテナンス用操作部,前記ブレーカおよび前記メンテナンス空間を覆う1枚のメンテナンスパネルを前記筐体に開閉可能に設けたことである。
請求項4に係る発明の構成上の特徴は、請求項3において、前記メンテナンス用操作部と前記ブレーカとを覆う外蓋が前記メンテナンスパネルに開閉可能に設けられていることである。
請求項5に係る発明の構成上の特徴は、請求項4において、前記外蓋には少なくとも前記メンテナンス用操作部を外部から目視可能な監視窓が設けられていることである。
請求項6に係る発明の構成上の特徴は、請求項2乃至請求項5のいずれか1項において、前記メンテナンス用操作部と前記ブレーカとが前記メンテナンス空間の鉛直方向上方に配置されていることである。
上記のように構成した請求項1に係る発明によれば、メンテナンス用操作部とブレーカとが、壁に沿って配置される前記筐体の後側面に対して前記筐体の側面となる一側面側に配置されている。これにより、燃料電池システムを設置した際、設置場所の制約で、筐体の一側面方向にしかメンテナンス用の作業スペースが確保できないときでも、筐体内の同じ一側面側にメンテナンス用操作部とブレーカが配置されることで、快適に作業が行なえる。また、メンテナンス用操作部とブレーカが同一側面に設けられたことにより、修理時に電源を断続するために、速やかにブレーカの断続作業を行なうことができ、作業性が大幅に向上し、時間の節約が図られる。またメンテナンス用操作部を外側より容易に確認することができる。この結果、メンテナンスを簡易に実施可能な燃料電池システムを提供できる。例えば、メンテナンス用操作部にシステムの異常個所を表示する7セグ基板表示部が設けられていた場合には、容易に異常個所を把握することができる。またメンテナンス用操作部にUSBポートが設けられていた場合には、パソコンを連結することにより、異常内容についてより詳しい情報を得ることができる。
請求項2に係る発明によれば、交換用部品を収納するメンテナンス空間を筐体の一側面側の側面に形成するので、筐体内の同じ一側面側で交換用部品の交換作業とメンテナンス用操作部およびブレーカの操作を同時に行うことができ効率的である。
請求項3に係る発明によれば、作業者はメンテナンス用操作部と対向する位置で、メンテナンス用操作部,ブレーカおよびメンテナンス空間を覆う1枚のメンテナンスパネルを開き、メンテナンス用操作部とブレーカの操作、およびメンテナンス空間に収納された交換用部品の交換を行なうことができ、作業性が向上する。
請求項4に係る発明によれば、メンテナンス用操作部またはブレーカを視認したり操作したりしないときは、外蓋を閉じておくことにより風雨に晒されてもメンテナンス用操作部およびブレーカに、水は浸入しにくく、信頼性の向上が図られる。
請求項5に係る発明によれば、メンテナンス用操作部とブレーカを覆う外蓋に少なくともメンテナンス用操作部を外部から目視可能な監視窓が設けられている。これは該外蓋に透明な板(例えばガラス製)で製作された小窓が設けられるものであって、メンテナンス用操作部(例えば、7セグ基板表示部)が外から視認できるようになっている。これにより、風雨からメンテナンス用操作部およびブレーカを保護しながらも、燃料電池システムの状況(例えば、異常の有無、および異常内容)が確認でき、有用な情報を速やかに得ることができる。
請求項6に係る発明によれば、メンテナンス用操作部とブレーカとがメンテナンス空間の鉛直方向上方に配置される。このように、メンテナンス用操作部及びブレーカを収納する空間と、交換用部品が収納されるメンテナンス空間がそれぞれ上方と下方に配置されたことによりメンテナンスを行なう作業者は、メンテナンス用操作部及びブレーカと対向する位置で、交換用部品の確認、交換を行うことができ、作業性が向上され、作業時間の短縮が図られる。また、メンテナンス用操作部及びブレーカが収納される空間とメンテナンス空間をそれぞれ鉛直方向において上方と下方に配置したことにより、水の入ったリザーバタンク等の交換時に誤って水をこぼし、メンテナンス用操作部またはブレーカに水がかかり故障してしまうことを防ぐことができる。さらに、メンテナンス用操作部に表示された情報を上方から容易に見ることができ、信頼性の向上が図られる。
請求項2に係る発明によれば、交換用部品を収納するメンテナンス空間を筐体の一側面側の側面に形成するので、筐体内の同じ一側面側で交換用部品の交換作業とメンテナンス用操作部およびブレーカの操作を同時に行うことができ効率的である。
請求項3に係る発明によれば、作業者はメンテナンス用操作部と対向する位置で、メンテナンス用操作部,ブレーカおよびメンテナンス空間を覆う1枚のメンテナンスパネルを開き、メンテナンス用操作部とブレーカの操作、およびメンテナンス空間に収納された交換用部品の交換を行なうことができ、作業性が向上する。
請求項4に係る発明によれば、メンテナンス用操作部またはブレーカを視認したり操作したりしないときは、外蓋を閉じておくことにより風雨に晒されてもメンテナンス用操作部およびブレーカに、水は浸入しにくく、信頼性の向上が図られる。
請求項5に係る発明によれば、メンテナンス用操作部とブレーカを覆う外蓋に少なくともメンテナンス用操作部を外部から目視可能な監視窓が設けられている。これは該外蓋に透明な板(例えばガラス製)で製作された小窓が設けられるものであって、メンテナンス用操作部(例えば、7セグ基板表示部)が外から視認できるようになっている。これにより、風雨からメンテナンス用操作部およびブレーカを保護しながらも、燃料電池システムの状況(例えば、異常の有無、および異常内容)が確認でき、有用な情報を速やかに得ることができる。
請求項6に係る発明によれば、メンテナンス用操作部とブレーカとがメンテナンス空間の鉛直方向上方に配置される。このように、メンテナンス用操作部及びブレーカを収納する空間と、交換用部品が収納されるメンテナンス空間がそれぞれ上方と下方に配置されたことによりメンテナンスを行なう作業者は、メンテナンス用操作部及びブレーカと対向する位置で、交換用部品の確認、交換を行うことができ、作業性が向上され、作業時間の短縮が図られる。また、メンテナンス用操作部及びブレーカが収納される空間とメンテナンス空間をそれぞれ鉛直方向において上方と下方に配置したことにより、水の入ったリザーバタンク等の交換時に誤って水をこぼし、メンテナンス用操作部またはブレーカに水がかかり故障してしまうことを防ぐことができる。さらに、メンテナンス用操作部に表示された情報を上方から容易に見ることができ、信頼性の向上が図られる。
さらに、上記の実施形態においては、メンテナンス用操作部41とブレーカ51を、筐体70の同じ1面側である一側面側で交換用部品を配置するメンテナンス空間53の上方に配置したが、メンテナンス用操作部41とブレーカ51および監視窓73を備えた外蓋61を、他側面側で交換用部品を配置する空間の上方に配置してもよい。これにより、燃料電池システムを設置した際、設置場所の制約で、筐体の他側面方向しかメンテナンス用の作業スペースが確保できないときは、筐体の他側面側にメンテナンス用操作部とブレーカが配置されることで、快適な作業が行なえ作業効率の向上を図ることができる。またその他の効果についても上記の実施形態のものと同様なものが期待できる。また、参考例として、メンテナンス用操作部41とブレーカ51および監視窓73を備えた外蓋61を、筐体70の前面で交換用部品を配置する空間の上方に配置してもよい。
Claims (5)
- 燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池から出力される直流電圧を交流電圧に変換して系統電源と外部負荷とを接続する電源ラインに供給する燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池と、
前記燃料電池から出力される直流電圧を所定の交流電圧に変換して電源ラインに出力する第1機能と、前記電源ラインからの交流電圧を所定の直流電圧に変換して内部負荷に出力する第2機能と、を有するインバータシステムと、
前記燃料電池システムを制御する燃料電池システム制御装置と、
前記燃料電池システム制御装置を監視および操作するためのメンテナンス用操作部と、
前記燃料電池システムの異常発生時、もしくはメンテナンス時に前記電源ラインとの回路を遮断するブレーカと、
前記燃料電池システムを動かすための内部負荷と、を収納する筐体を備え、
前記メンテナンス用操作部と前記ブレーカを前記筐体の一面側に外側に向けて配置したことを特徴とする燃料電池システム。 - 請求項1において、前記メンテナンス用操作部と前記ブレーカとを覆う外蓋が開閉可能に設けられていることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項2において、前記外蓋には少なくとも前記メンテナンス用操作部を外部から目視可能な監視窓が設けられていることを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか1項において、前記メンテナンス用操作部と前記筐体内の同じ一面側に交換用部品を収納するメンテナンス空間を設け、該メンテナンス空間を覆うメンテナンスパネルを前記筐体に開閉可能に設けたことを特徴とする燃料電池システム。
- 請求項4において、前記メンテナンス用操作部と前記ブレーカが前記メンテナンス空間の上方に配置されていることを特徴とする燃料電池システム。
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-
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