JP2013191324A - 燃料電池システムの筐体 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的狭い設置スペースであっても前面パネルを容易に着脱することができる燃料電池システムの筐体を提供する。
【解決手段】本燃料電池システムの筐体２は、ベース部４１と、ベース部から立ち上がる外装パネル４２と、外装パネルの上端側に設けられる天板４３と、を備え、外装パネルを構成する前面パネル４８は、その上端部４８ａが天板の端部４３ａの内側に挿脱自在に挿入され、その下端部４８ｂがベース部に着脱自在に固定されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、燃料電池システムの筐体に関し、さらに詳しくは、比較的狭い設置スペースであっても前面パネルを容易に着脱することができる燃料電池システムの筐体に関する。

従来の燃料電池システムの筐体として、ベース部と、このベース部から立ち上がる外装パネルと、この外装パネルの上端側に設けられる天板と、を備えるものが一般に知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。この特許文献１には、筐体の下部に回転テーブル機構を備え、パネルが蝶番で開閉可能とされていることが開示されている。また、特許文献２には、パネルに排気管からの燃焼ガスを排気するための排気口を形成し、この排気口を偏向手段で覆って結露を抑制することが開示されている。

しかし、上記特許文献１の技術では、パネルが蝶番で開閉可能とされているので、パネルを開けてメンテナンス作業を行ううえで、パネルを開放状態に固定する手段が必要となり、コストアップとなる。また、メンテナンスの作業スペースに制約があり、筐体の横幅より狭い設置スペースではパネルが完全開放できないため、設置スペースの制約が大きくなる。さらに、意匠性を考慮して蝶番を目隠しし、さらに蝶番での防水性を高めるためには更なるコストアップとなる。また、上記特許文献２の技術では、パネルの排気口の周囲面に排気管の先端面を単純に当接させているので、パネルの排気口での確実な防水が行えない。また、パネルと排気管とをネジ止め等で締結する場合にはパネルを容易に着脱できない。

特開２００８−２３５０９２号公報 特開２０１１−２０４４４６号公報

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、比較的狭い設置スペースであっても前面パネルを容易に着脱することができる燃料電池システムの筐体を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ベース部と、該ベース部から立ち上がる外装パネルと、該外装パネルの上端側に設けられる天板と、を備える燃料電池システムの筐体であって、前記外装パネルを構成する前面パネルは、その上端部が前記天板の端部の内側に挿脱自在に挿入され、その下端部が前記ベース部に着脱自在に固定されていることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載において、前記外装パネルを構成する前記前面パネルと側面パネルとの間には、前記前面パネルを前面方向に付勢する弾性体が設けられていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載において、前記前面パネルの下端部には、前記ベース部上に支持される支持ガイドが設けられていることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載において、前記前面パネルには、前記筐体内に設けられる排気管の先端側が挿通される排気口が形成され、前記排気管の外周側には、前記前面パネルの裏面側で前記排気口を覆うフランジ部が設けられ、該フランジ部の外周端側には、前記前面パネルの裏面側に向かって折り返された折返し部が設けられていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載において、前記前面パネルには、前記筐体内に設けられる排気管の先端側が挿通される排気口が形成され、前記排気口は、前記前面パネルの上端部を前記天板の端部から取外すときに前記排気管に干渉しない大きさに形成されていることを要旨とする。

本発明の燃料電池システムの筐体によると、外装パネルを構成する前面パネルは、その上端部が天板の端部の内側に挿脱自在に挿入され、その下端部がベース部に着脱自在に固定されているので、前面パネルは、筐体の前面を構成するように位置決めされて取り付けられる。そして、メンテナンス作業時において、前面パネルは、その下端側のベース部に対する固定を解除してから上端側を天板の端部の内側から取外すことで取り外される一方、取り外された前面パネルは、その上端側を天板の端部の内側に挿入してから下端側をベース部に固定することで取り付けられる。これにより、住宅密集地や集合住宅等の比較的狭い設置スペースであっても前面パネルを容易に着脱することができる。その結果、従来のようにパネルを蝶番で開閉するものやパネルの上端部及び下端部をネジ止め固定するものに比べて、メンテナンス作業性を高め得るとともに、メンテナンスコストを抑えることができる。
また、前記外装パネルを構成する前記前面パネルと側面パネルとの間に、前記前面パネルを前面方向に付勢する弾性体が設けられている場合は、前面パネルは、弾性体により前面方向に付勢されて位置決めされる。これにより、強風時等のガタツキ音の発生を抑制できるとともに、前面パネルの着脱作業性が更に高められる。
また、前記前面パネルの下端部に、前記ベース部上に支持される支持ガイドが設けられている場合は、前面パネルを着脱する際に、ベース部上に支持ガイドを支持することで前面パネルの自重が支えられる。よって、必要最小限の作業者数（例えば、一人）で前面パネルを容易に着脱できるとともに、メンテナンス作業を行うことができる。
また、前記前面パネルに、前記筐体内に設けられる排気管の先端側が挿通される排気口が形成され、前記排気管の外周側に、前記前面パネルの裏面側で前記排気口を覆うフランジ部が設けられ、該フランジ部の外周端側に、前記前面パネルの裏面側に向かって折り返された折返し部が設けられている場合は、前面パネルと排気管とが締結されないため前面パネルを更に容易に着脱でき、前面パネルの着脱時間が短くなりメンテナンスコストを更に抑えることができる。また、フランジ部及び折返し部により排気口から筐体内への雨水等の浸入や排気ガスの逆流が抑制されるとともに、排気管の剛性が高められる。
さらに、前記前面パネルに、前記筐体内に設けられる排気管の先端側が挿通される排気口が形成され、前記排気口が、前記前面パネルの前記上端部を前記天板の端部から取外すときに前記排気管に干渉しない大きさに形成されている場合は、前面パネルと排気管とが締結されないため前面パネルを更に容易に着脱でき、前面パネルの着脱時間が短くなりメンテナンスコストを更に抑えることができる。また、前面パネルを取り外す際に前面パネルの排気口が排気管に干渉しないため、前面パネルを更に容易に取り外すことができる。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
実施形態に係る燃料電池システムの概要図である。 実施形態に係る筐体の斜視図である。 上記筐体の分解斜視図である。 上記筐体を模式的に示す分解斜視図である。 図２のＶ−Ｖ線断面拡大図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線断面拡大図である。 図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面拡大図である。 図２のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面拡大図である。 実施形態に係る前面パネルの要部斜視図である。 図９のＸ−Ｘ線断面図である。

（１）燃料電池システムの構成
本実施形態に係る燃料電池システム１は、図１に示すように、箱状の筐体２、燃料電池モジュール３、排熱回収システム４、インバータ装置５、制御装置６及び水精製装置７を備えている。

上記筐体２は、筐体２内を区画して第１室Ｒ１及び第２室Ｒ２を形成する仕切部材９を備えている。第１室Ｒ１は第１空間を形成し、第２室Ｒ２は第２空間を形成する。仕切部材９は、筐体２を上下に区画する（仕切る）板状部材である。筐体２内には、仕切部材９より上方及び下方に第１室Ｒ１及び第２室Ｒ２が形成される。なお、本実施形態では、仕切部材９を一枚の板状部材で構成したが、仕切部材９を箱状部材で構成してもよく、また、第１室Ｒ１及び第２室Ｒ２をそれぞれ区画する箱状に形成された２つの別部材で構成してもよい。なお、第１室Ｒ１と第２室Ｒ２は、仕切部材１２で区画形成されていなくてもよく、例えばフレームなどで形成されていてもよく、板状の仕切部材９に第１室Ｒ１と第２室Ｒ２とをつなぐ穴が開いていてもよい。

上記燃料電池モジュール３は、第１室Ｒ１内に該第１室Ｒ１の内壁面から空間をおいて収納されている。燃料電池モジュール３は、ケーシング１１及びケーシング１１内に配設される燃料電池１４を少なくとも含んで構成されるものである。本実施形態では、燃料電池モジュール３は、ケーシング１１、蒸発部１２、改質部１３及び燃料電池１４を備えている。

ケーシング１１は、断熱性材料で箱状に形成されている。ケーシング１１は、第１室Ｒ１内に該第１室Ｒ１の内壁面から空間をおいて図示しない支持構造により支持されている。なお、ケーシング１１の全ての面が第１室Ｒ１の内壁面に接していなければよく、ケーシング１１の面（６面）のうちいずれかが第１室Ｒ１の内壁面との間に空間があればよい。ケーシング１１内には、蒸発部１２、改質部１３及び燃料電池１４が配設されている。このとき、蒸発部１２及び改質部１３が燃料電池１４の上方に位置するように配設されている。

蒸発部１２は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部１２は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部１３に供給するものである。改質用原料としては天然ガス、ＬＰＧなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料があり、本実施形態では天然ガスにて説明する。

この蒸発部１２には、一端（下端）が後述する水タンク３６に接続された給水管１６の他端が接続されている。給水管１６には、改質水ポンプ１６ａが設けられている。改質水ポンプ１６ａは、蒸発部１２に改質水を供給するとともにその改質水供給量を調整するものである。

また、蒸発部１２には、燃料供給源（図示省略）からの改質用原料が改質用原料供給管１７を介して供給される。改質用原料供給管１７には、上流から順番に一対の原料バルブ（図示省略）、脱硫器１７ａ、及び原料ポンプ１７ｂが設けられている。原料バルブは改質用原料供給管１７を開閉する電磁開閉弁である。脱硫器１７ａは改質用原料中の硫黄分（例えば、硫黄化合物）を除去するものである。原料ポンプ１７ｂは、燃料供給源からの燃料供給量を調整するものである。

改質部１３は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部１２から供給された混合ガス（改質用原料、水蒸気）から改質ガスを生成して導出するものである。改質部１３内には、触媒（例えば、ＲｕまたはＮｉ系の触媒）が充填されており、混合ガスが触媒によって反応し改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている（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が反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス（いわゆる改質ガス）は燃料電池１４の燃料極に導出されるようになっている。改質ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、未改質の天然ガス（メタンガス）を含んでいる。なお、水蒸気改質反応は吸熱反応であり、一酸化炭素シフト反応は発熱反応である。

燃料電池１４は、燃料極、空気極（酸化剤極）、及び両極の間に介装された電解質からなる複数のセル１４ａが積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池１４は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池１４の燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスなどが供給される。動作温度は７００〜１０００℃程度である。水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなども直接燃料として用いることが可能である。この場合、改質部１３は省略することができる。

セル１４ａの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路１４ｂが形成されている。セル１４ａの空気極側には、酸化剤ガスである空気（カソードエア）が流通する空気流路１４ｃが形成されている。

燃料電池１４は、マニホールド１９上に設けられている。マニホールド１９には、改質部１３からの改質ガスが改質ガス供給管２０を介して供給される。燃料流路１４ｂは、その下端（一端）がマニホールド１９の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。カソードエアブロワ２１ａ（カソードエア送出（送風）手段）によって送出されたカソードエアはカソードエア供給管２１を介して供給され、空気流路１４ｃの下端から導入され上端から導出されるようになっている。

カソードエアブロワ２１ａは、第２室Ｒ２内に配設されている。カソードエアブロワ２１ａは、第２室Ｒ２内の空気を吸入し燃料電池１４の空気極に吐出するものであり、その吐出量は調整制御（例えば、燃料電池１４の負荷電力量（消費電力量）に応じて制御）されるものである。

燃料電池１４においては、燃料極に供給された燃料と空気極に供給された酸化剤ガスによって発電が行われる。すなわち、燃料極では、下記化１及び化２に示す反応が生じ、空気極では、下記化３に示す反応が生じている。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン（Ｏ^２−）が電解質を透過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。したがって、燃料流路１４ｂ及び空気流路１４ｃからは、発電に使用されなかった改質ガス及び酸化剤ガス（空気）が導出する。

（化１）
Ｈ_２＋Ｏ^２−→Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻

（化２）
ＣＯ＋Ｏ^２−→ＣＯ_２＋２ｅ⁻

（化３）
１／２Ｏ_２＋２ｅ⁻→Ｏ^２−

そして、燃料流路１４ｂ及び空気流路１４ｃから導出した、発電に使用されなかった改質ガスは、燃料電池１４と蒸発部１２（改質部１３）の間の燃焼空間Ｒ３にて、発電に使用されなかった酸化剤ガス（空気）によって燃焼され、その燃焼ガスによって蒸発部１２及び改質部１３が加熱される。さらには、燃料電池モジュール３内を動作温度に加熱している。その後、燃焼ガスは排気口１１ａから燃料電池モジュール３の外に排気される。

上記排熱回収システム４は、貯湯水を貯湯する貯湯槽２３と、貯湯水が循環する貯湯水循環ライン２４と、燃料電池モジュール３からの燃焼排ガスと貯湯水との間で熱交換が行われる熱交換器２５（「凝縮器」とも称される。）と、を備えている。

貯湯槽２３は、１つの柱状容器を備えており、その内部に温水が層状に、すなわち上部の温度が最も高温であり下部にいくにしたがって低温となり下部の温度が最も低温であるように貯留されるようになっている。貯湯槽２３の柱状容器の下部には水道水などの水（低温の水）が補給され、貯湯槽２３に貯留された高温の温水が貯湯槽２３の柱状容器の上部から導出されるようになっている。

貯湯水循環ライン２４の一端は貯湯槽２３の下部に、他端は貯湯槽２３の上部に接続されている。貯湯水循環ライン２４上には、一端から他端に向かって順番に貯湯水循環手段である貯湯水循環ポンプ２４ａ、熱交換器２５、及び温度センサ２４ｂが配設されている。貯湯水循環ポンプ２４ａは、貯湯槽２３の下部の貯湯水を吸い込んで貯湯水循環ライン２４を図示矢印方向へ通水させて貯湯槽２３の上部に吐出するものであり、その流量（送出量）が制御されるようになっている。温度センサ２４ｂは、貯湯水の貯湯槽２３の入口温度を検出するものであり、その検出結果を制御装置６に送信するようになっている。貯湯水循環ポンプ２４ａは、温度センサ２４ｂの検出温度（貯湯水の貯湯槽２３の入口温度）が所定の温度または温度範囲となるように、送出量が制御されるようになっている。

熱交換器２５は、燃料電池モジュール３から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽２３からの貯湯水が供給され燃焼排ガスと貯湯水が熱交換する熱交換器である。この熱交換器２５は、筐体２内に配設されている。本実施形態では、熱交換器２５は、燃料電池モジュール３の下部に設けられており、少なくとも熱交換器２５の下部は仕切部材９を貫通して第２室Ｒ２に突出されて配設されている。

熱交換器２５は、ケーシング２５ａを備えている。ケーシング２５ａには、燃焼排ガスが導入される導入口２５ｂ、燃焼排ガスが導出される導出口２５ｃ、及び凝縮された凝縮水が導出される導出口２５ｄが設けられている。ケーシング２５ａ内には、貯湯水循環ライン２４に接続されている熱交換部（凝縮部）２５ｅが配設されている。導入口２５ｂは、燃料電池モジュール３のケーシング１１の下部に設けられ燃焼排ガスが導出される排気口１１ａに連通するようになっている。燃焼排ガスの導出口２５ｃは、排気管２６を介して第１排気口２ａに接続されている。凝縮水の導出口２５ｄは、ケーシング２５ａの底部に形成されている。燃焼排ガスの導出口２５ｃは、凝縮水が燃焼排ガスの導出口２５ｃから導出するのを防止するため、凝縮水の導出口２５ｄより上方に形成されている。

このように構成された熱交換器２５においては、燃料電池モジュール３からの燃焼排ガスは、導入口２５ｂからケーシング２５ａ内に導入され、貯湯水が流通する熱交換部２５ｅを通る際に貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは導出口２５ｃ及び排気管２６を通って第１排気口２ａから外部に排出される。また、凝縮された凝縮水は、凝縮水の導出口２５ｄ及び凝縮水供給管２７を通って後述する水精製器３５に供給される（自重で落水する）。一方、熱交換部２５ｅに流入した貯湯水は、加熱されて流出される。

また、燃料電池システム１は、換気用空気流路Ｌを備えている。換気用空気流路Ｌは、外部の空気が第２室Ｒ２の空気導入口２ｃから導入され、該第２室Ｒ２及び第１室Ｒ１を流通して第１室Ｒ１の空気導出口２ｂから外部に導出される流路である。この換気用空気流路Ｌ上には、換気用空気を第２室Ｒ２の空気導入口２ｃから第１室Ｒ１の空気導出口２ｂへ向けて流量調整可能に送風する１つの換気用空気ブロワ（送風手段）２８が設けられている。

空気導入口２ｃは、第２室Ｒ２を形成する筐体２に形成されており（第２室Ｒ２に形成されており）、第２室Ｒ２内に外部からの空気を導入する導入口である。空気導出口２ｂは、第１室Ｒ１を形成する筐体２に形成されており（第１室Ｒ１に形成されており）、第１室Ｒ１内の空気（気体）を外部に導出する導出口である。

また、第１室Ｒ１と第２室Ｒ２との間を仕切る仕切部材９には、空気導入口９ａが形成されている。空気導入口９ａは、第２室Ｒ２内の空気（気体）を第１室Ｒ１内に導入する導入口である。本実施形態では、換気用空気ブロワ２８は、空気導入口９ａに設けられている。この換気用空気ブロワ２８は、第２室Ｒ２内の空気を吸い込んで、空気導入口９ａを通して第１室Ｒ１内に送出している。換気用空気ブロワ２８は、空気を第２室Ｒ２の空気導入口２ｃから第１室Ｒ１の空気導出口２ｂへ向けて流量調整可能に送風する。

このように、換気用空気流路Ｌは、空気導入口２ｃと空気導出口２ｂを有し、空気導入口２ｃから空気導入口９ａ経由で空気導出口２ｂまでの第２室Ｒ２内及び第１室Ｒ１内の空間で構成される流路のことである。

換気用空気ブロワ２８の駆動により、第２室Ｒ２内に外部の空気が空気導入口２ｃを通って流入する。第２室Ｒ２内に導入された外部の空気（換気用空気）は、第２室Ｒ２内の空間を、高温となった部材（例えば、インバータ装置５等）との間で熱交換を行いながら（即ち、インバータ装置５等を冷却しながら）仕切部材９の空気導入口９ａに向かって流通する。

第２室Ｒ２内で熱交換されて昇温された空気が、空気導入口９ａを通して第１室Ｒ１内に送出される。第１室Ｒ１内に導入された換気用空気は、第１室Ｒ１の内壁面とケーシング１１と間を、燃料電池モジュール３との間で熱交換を行いながら（すなわち燃料電池モジュール３もしくは筐体２の温度を冷却しながら）空気導出口２ｂに向かって流通する。そして、高温（例えば、４０〜６０℃）となった換気用空気は、空気導出口２ｂから外部に排出される。

上記インバータ装置５は、燃料電池１４から出力される直流電圧を入力し所定の交流電圧に変換して交流の系統電源３１及び外部電力負荷３３に接続されている電源ライン３２に出力する第１機能と、系統電源３１からの交流電圧を電源ライン３２を介して入力し所定の直流電圧に変換して補機に出力する第２機能と、を有している。

なお、系統電源（または商用電源）３１は、該系統電源３１に接続された電源ライン３２を介して電力負荷３３に電力を供給するものである。燃料電池１４はインバータ装置５を介して電源ライン３２に接続されている。電力負荷３３は、交流電源で駆動される負荷であり、例えばドライヤ、冷蔵庫、テレビなどの電化製品である。補機は、燃料電池モジュール３に改質用原料、水、空気を供給するためのモータ駆動のポンプ１６ａ，１７ｂ及び換気用空気ブロワ２８などから構成されている。この補機は直流電圧にて駆動されるものである。

インバータ装置５は、電流センサ５ａを備えている。電流センサ５ａは、インバータ装置５から電源ライン３２を介して外部電力負荷３３に出力される電力、及び系統電源３１から電源ライン３２を介してインバータ装置５に入力される電力を検知する。この検知結果は制御装置６に送信されるようになっている。

さらに、電源ライン３２には、電流センサ３２ａが設けられている。この電流センサ３２ａは、インバータ装置５から系統電源３１への逆潮流電力、及び系統電源３１からインバータ装置５への順潮流電力を検知する。この検知結果は制御装置６に送信されるようになっている。

上記制御装置６には、上述した各電流センサ５ａ，３２ａ、各ポンプ２４ａ，１６ａ，１７ｂ、各ブロワ２８，２１ａが接続されている。制御装置６はマイクロコンピュータ（図示省略）を有しており、マイクロコンピュータは、バスを介してそれぞれ接続された入出力インターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ（いずれも図示省略）を備えている。ＣＰＵは、燃料電池システムの運転を実施している。ＲＡＭは同プログラムの実行に必要な変数を一時的に記憶するものであり、ＲＯＭは前記プログラムを記憶するものである。

この制御装置６は、燃料電池１４が発電可能な状態において、電流センサ５ａにより検知されるインバータ装置５からの出力電力、及び電流センサ３２ａにより検知される系統電源３１に入出する電力に基づいて外部電力負荷３３で消費される消費電力を算出する。例えば、インバータ装置５からの出力電力と系統電源３１に入出する電力との和が消費電力として算出される。制御装置６は、燃料電池１４の発電電力が、算出した消費電力となるように、燃料電池モジュール３に供給する原料、水などの供給量を制御する。なお、消費電力が燃料電池１４の最大発電電力を超える場合には、燃料電池１４は最大発電電力で運転される。

上記水精製装置７は、熱交換器２５で生成される凝縮水を精製する水精製器３５（「浄水器」又は「純水器」とも称される。）と、この水精製器３５で精製された水を貯留する水タンク３６と、を備えている。

水精製器３５は、活性炭とイオン交換樹脂を内蔵しており、例えばフレーク状の活性炭と粒状のイオン交換樹脂を充填している。また被処理水の状態によっては、中空糸フィルタを設置しても良い。水精製器３５は、熱交換器２５からの凝縮水を活性炭とイオン交換樹脂によって純水化するものである。水精製器３５は、配管３７を介して水タンク３６に連通しており、水精製器３５４内の純水は配管３７を通って水タンク３６に導出される。また、水タンク３６には、水タンク３６内の純水量を検出する図示しない水量センサ（水位センサ）が設けられている。水量センサは例えばフロート式、静電容量式などの水位計である。水量センサは制御装置に検出信号を送信するようになっている。

（２）筐体の構成
本実施形態に係る筐体２は、図２〜図４に示すように、ベース部４１と、このベース部４１から立ち上がる外装パネル４２と、この外装パネル４２の上端側に設けられる天板４３と、を備えている。なお、本発明に係る「筐体」は、少なくとも上記燃料電池１４を収容するものである。また、図２〜図４において、手前側を筐体２の前面、その反対側を筐体２の背面、左側を筐体２の左側面、右側を筐体２の右側面、上側を筐体２の天井面、及び下側を筐体２の底面と称する。

上記ベース部４１は、筐体２の底面を構成している。このベース部４１は、略長方形をなす金属製のベースパネル４４と、このベースパネル４４の下面に固定される金属製の複数（図中２本）の支持レール４５と、を備えている。これらの支持レール４５は、ベースパネル４４の長手方向に沿って略平行に延在され、長手方向と直交する方向に所定の間隔で設けられている。また、これら各支持レール４５の長手方向の両端部は、ベースパネル４４の両端部よりそれぞれ突出され、アンカーボルト（図示省略）を挿通するＵ字状の切欠き４５ａが形成されている。そして、支持レール４５は、燃料電池システム１を据え置く例えばコンクリート基礎からなる据付部（図示省略）上に載置され、据付部に埋め込まれたアンカーボルトにより、据付部に固定されるようになっている。

ベースプレート４４上には、図４に示すように、支持枠構造４７が配設されている。この支持枠構造４７は、ベースプレート４４上の前面側の左右隅部に立設される上下方向に延びる金属製の第１支柱４７ａと、ベースプレート４４上の背面側の左右隅部に立設される上下方向に延びる金属製の第２支柱４７ｂと、を備えている。これら各第１支柱４７ａの長さは、第２支柱４７ｂの長さの略１／２とされている。また、各第１支柱４７ａの上端側のそれぞれは、水平方向に延びる金属製の横梁４７ｃで連結されている。また、各第２支柱４７ｂの上端側のそれぞれは、水平方向に延びる金属製の横梁４７ｄで連結されている。また、各第２支柱４７ｂの中間部のそれぞれは、水平方向に延びる金属製の横梁４７ｅで連結されている。さらに、第１支柱４７ａの上端部と第２支柱４７ｂの中間部とのそれぞれは、水平方向に延びる金属製の横梁４７ｆで連結されている。

上記外装パネル４２は、筐体２の前面を構成する金属製の前面パネル４８と、筐体２の左右の側面を構成する金属製の側面パネル４９、５０と、筐体２の背面を構成する金属製の背面パネル５１と、を備えている。これら各側面パネル４９、５０は、第１及び第２支柱４７ａ、４７ｂにボルト（図示省略）により着脱自在に固定されている。また、背面パネル５１は、第２支柱４７ｂにボルト（図示省略）により着脱自在に固定されている。なお、前面パネル４８には、その上部に上記空気導出口２ｂが形成され、その下部に上記空気導入口２ｃが形成されている（図２参照）。

上記天板４３は、筐体２の天井面を構成している。この天板４３は、ボルト（図示省略）により第２支柱４７ｂの上端側に着脱自在に固定されている。さらに、天板４３には、図５及び図６に示すように、その外周端側を下方に折り曲げてなる端部４３ａが設けられている。この天板４３の端部４３ａの内側には、前面パネル４８の上端部４８ａが挿脱自在に挿入されている。この前面パネル４８の上端部４８ａの挿入量Ｓ（図５参照）は約１０ｍｍとされている。

前面パネル４８の側端部４８ｃは、図６に示すように、背面方向に折り曲げられている。また、各側面パネル４９、５０の側端部４９ａ、５０ａは、左右方向に折り曲げられている。この側面パネル４９、５０の側端部４９ａ、５０ａには、上下方向に延びる発泡ゴム製の弾性体５２が取り付けられている（図３参照）。この弾性体５２には、前面パネル４８の側端部４８ｃの上部が圧接される。ここで、天板４３の端部４３ａの左右の側壁４３１ａの間隔Ｗ１は、前面パネル４８の上端部４８ａを左右方向に位置決めし得るように前面パネル４８の上端部４８ａの左右間隔Ｗ２より僅かに大きな値とされている。また、天板４３の端部４３ａの前壁４３１ｂと側面パネル４９、５０の側端部４９ａ、５０ａの対向壁４９１、５０１との間隔Ｌ１は、前面パネル４８の上端部４８ａを前後方向に位置決し得るように前面パネル４８の上端部４８ａの前後間隔Ｌ２より僅かに大きな値とされている。

前面パネル４８の下端部４８ｂの裏面側には、図７に示すように、ベースプレート４４上に支持される縦断面略Ｌ字状で金属製（例えば、肉厚約１ｍｍの鋼板製等）の支持ガイド５３が溶着されている。また、前面パネル４８の下端部４８ｂの左右隅側のそれぞれには、裏面側に向かって窪んだ凹部５４が形成されている（図２参照）。これら各凹部５４の裏面側には、図８に示すように、ベースプレート４４に固着された縦断面略Ｌ字状の取付座５５がボルト５６により固定されている。よって、前面パネル４８の下端部４８ｂは、ベース部４１に対して着脱自在に固定されている。この固定により前面パネル４８は上下方向に位置決めされる。なお、上記凹部５４内にはボルト５６の頭部が収納され、意匠性が高められている。

前面パネル４８には、図９及び図１０に示すように、筐体２内に設けられる上記排気管２６の先端側が挿通される略長方形状の排気口５７が形成されている。また、前面パネル４８の前面側には、防水性及び意匠性を高めるため排気口５７を覆うように箱状の排気カバー５８が設けられている。この排気カバー５８の上面及び側面には排気穴５８ａが形成されている。また、排気管２６の先端側の側面には排気穴２６ａが形成されている。また、排気管２６の先端外周側には、前面パネル４８の裏面側で排気口５７を覆うフランジ部５９が設けられている。このフランジ部５９の外周端側には、前面パネル４８の裏面側に向かって折り返された折返し部５９ａが設けられている。また、フランジ部５９には、前面パネル４８の裏面の排気口５７の周囲側に圧接する発泡ゴム製のパッキン６０が取り付けられている。なお、上記排気管２６は、横梁４７ｃ（図４参照）にブラケット（図示省略）を介して支持されている。

排気口５７は、図１０に示すように、前面パネル４８の上端部４８ａを天板４３の端部４３ａから取外すときに排気管２６に干渉しない大きさに形成されている。具体的には、排気口５７の上下方向の開口量Ｈ１は、天板４３の端部４３ａに対する前面パネル４８の上端部４８ａの挿入量Ｓ（即ち、前面パネル４８の上下方向のストローク量：図５参照）と排気管２６の上下方向の幅Ｈ２との和より大きな値に設定されている。なお、上記フランジ部５９の面幅も上記挿入量Ｓを考慮した値とされている。

（３）筐体の作用
次に、上記構成の筐体２の作用について説明する。メンテナンス作業時には、前面パネル４８は、その下端側４８ｂのベース部４１に対する固定を解除してから上端側４８ａを天板４３の端部４３ａの内側から取外すことで取り外され、筐体２内に収容された補機等の点検・交換作業等が行われる。一方、取り外された前面パネル４８は、上端側４８ａを天板４３の端部４３ａの内側に挿入してから下端側４８ｂをベース部４１に固定することで取り付けられる。この前面パネル４８の着脱の際には、ベースプレート４４上に支持ガイド５３を支持することで前面パネル４８の自重が支えられる。さらに、図１０中に仮想線で示すように、前面パネル４８の排気口５７は排気管２６に干渉しない。

（４）実施形態の効果
以上より、本実施形態の燃料電池システム１の筐体２によると、外装パネル４２を構成する前面パネル４８は、その上端部４８ａが天板４３の端部４３ａの内側に挿脱自在に挿入され、その下端部４８ｂがベース部４１に着脱自在に固定されているので、前面パネル４８は、筐体２の前面を構成するように位置決めされて取り付けられる。そして、メンテナンス作業時において、前面パネル４８は、その下端側４８ｂのベース部４１に対する固定を解除してから上端側４８ａを天板４３の端部４３ａの内側から取外すことで取り外される一方、取り外された前面パネル４８は、上端側４８ａを天板４３の端部４３ａの内側に挿入してから下端側４８ｂをベース部４１に固定することで取り付けられる。これにより、住宅密集地（小地区）や集合住宅等の比較的狭い設置スペースであっても前面パネル４８を容易に着脱することができる。その結果、従来のようにパネルを蝶番で開閉するものやパネルの上端部及び下端部をネジ止め固定するものに比べて、メンテナンス作業性を高め得るとともに、メンテナンスコストを抑えることができる。なお、本実施形態では、背面パネル５１、側面パネル４９、５０及び支持枠構造４７で必要な剛性を確保しているので、前面パネル４８を取り外すことができる。

また、本実施形態では、天板４３には、その外周端側を下方に折り曲げてなる端部４３ａが設けられ、前面パネル４８の側端部４８ｃは、背面方向に折り曲げられ、前面パネル４８の上端部４８ａは、天板４３の端部４３ａの左右の側壁４３１ａの間で左右方向に位置決めされるとともに、天板４３の端部４３ａの前壁４３１ｂと側面パネル４９、５０の側端部４９ａ、５０ａの対向壁４９１、５０１との間で前後方向に位置決めされるので、前面パネル４８を更に確実に位置決めすることができる。

また、本実施形態では、外装パネル４２を構成する前面パネル４８と側面パネル４９、５０との間には、前面パネル４８を前面方向に付勢する弾性体５２が設けられているので、前面パネル４８は、弾性体５２により前面方向に付勢されて位置決めされる。これにより、強風時等のガタツキ音の発生を抑制できるとともに、前面パネル４８の着脱作業性が更に高められる。

また、本実施形態では、前面パネル４８の下端部４８ｂには、ベース部４１上に支持される支持ガイド５３が設けられているので、前面パネル４８を着脱する際に、ベース部４１上に支持ガイド５３を支持することで前面パネル４８の自重が支えられる。よって、必要最小限の作業者数（例えば、一人）で前面パネル４８を容易に着脱できるとともに、メンテナンス作業を行うことができる。

また、本実施形態では、前面パネル４８には、筐体２内に設けられる排気管２６の先端側が挿通される排気口５７が形成され、排気管２６の外周側には、前面パネル４８の裏面側で排気口５７を覆うフランジ部５９が設けられ、フランジ部５９の外周端側には、前面パネル４８の裏面側に向かって折り返された折返し部５９ａが設けられているので、前面パネル４８と排気管２６とが締結されないため前面パネル４８を更に容易に着脱でき、前面パネル４８の着脱時間が短くなりメンテナンスコストを更に抑えることができる。また、フランジ部５９及び折返し部５９ａにより排気口５７から筐体２内への雨水等の浸入や排気ガスの逆流が抑制されるとともに、排気管２６の剛性が高められる。特に、本実施形態では、フランジ部５９の表面側に、前面パネル４８の裏面の排気口５７の周囲側に圧接するパッキン６０が設けられているので、排気口５７の防水性等が更に高められる。

また、本実施形態では、前面パネル４８には、筐体２内に設けられる排気管２６の先端側が挿通される排気口５７が形成され、排気口５７は、前面パネル４８の上端部４８ａを天板４３の端部４３ａから取外すときに排気管２６に干渉しない大きさに形成されているので、前面パネル４８と排気管２６とが締結されないため前面パネル４８を更に容易に着脱でき、前面パネル４８の着脱時間が短くなりメンテナンスコストを更に抑えることができる。また、前面パネル４８を取り外す際に前面パネル４８の排気口５７が排気管２６に干渉しないため、前面パネル４８を更に容易に取り外すことができる。

さらに、本実施形態では、ベース部４１の隅側には上下方向に延びる第１支柱４７ａ及び第２支柱４７ｂが立設され、前面パネル４８の近傍に配設される第１支柱４７ａの長さは、前面パネル４８から離間して配置され且つ天板４３が取り付けられる第２支柱４７ｂの長さより短くしたので、前面パネル４８を取り外した状態において、第１支柱４７ａに邪魔されずに筐体２内の上部空間に収納された補機等を容易にメンテナンスすることができる。

尚、本発明においては、上記実施形態に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施形態とすることができる。即ち、上記実施形態では、天板４３の外周側を下方に折り曲げてなる端部４３ａを例示したが、これに限定されず、例えば、天板４３に後付けされる端部としてもよい。この場合、例えば、前面パネル４８の上端部４８ａの横断面形状に略一致する溝を有する端部を採用することもできる。

また、上記実施形態では、前面パネル４８の下端部４８ｂをボルト５６で固定する形態を例示したが、これに限定されず、例えば、前面パネル４８の下端部３８ｂをクランプ機構により固定するようにしてもよい。また、上記実施形態では、前面パネル４８の下端部４８ｂをベースプレート４４に固定する形態を例示したが、これに限定されず、例えば、前面パネル４８の下端部４８ｂを第１支柱４７ａに固定するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、側面パネル４９、５０に取り付けられる弾性体を例示したが、これに限定されず、例えば、この弾性体に替えて又は加えて、前面パネル４８に取り付けられる弾性体を採用してもよい。また、弾性体の材質、形状、個数等は特に問わない。

また、上記実施形態では、前面パネル４８の下端部４８ｂに後付けされる支持ガイドを例示したが、これに限定されず、例えば、前面パネル４８の下端部４８ｂを折り曲げてなる支持ガイドを採用してもよい。

また、上記実施形態では、排気管２６のフランジ部５９に前面パネル４８の裏面に圧接するパッキン６０を設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、パッキン６０を設けずに、排気管２６のフランジ部５９の折返し部５９ａを前面パネル４８の裏面に当接又は近接させるようにしてもよい。この場合でも、折返し部５９ａの当接（メタルシール）又は近接により排気口５７の防水性等が高められる。

また、上記実施形態では、平面視で略長方形をなす筐体２を例示したが、これに限定されず、例えば、平面視で正方形、３角形、５角形以上の多角形状をなす筐体としたり、平面視で円形状や楕円形状をなす筐体としたりしてもよい。

さらに、上記実施形態では、固体酸化物形燃料電池システムに用いられる筐体２を例示したが、これに限定されず、例えば、固体高分子形燃料電池システム等に用いられる筐体としてもよい。

燃料電池システムで使用される筐体に関する技術として広く利用される。

１；燃料電池システム、２；筐体、２６；排気管、４１；ベース部、４２；外装パネル、４３；天板、４３ａ；端部、４８；前面パネル、４８ａ；上端部、４８ｂ；下端部、４９，５０；側面パネル、５２；弾性体、５３；支持ガイド、５７；排気口、５９；フランジ部、５９ａ；折返し部。

Claims (5)

1. ベース部と、該ベース部から立ち上がる外装パネルと、該外装パネルの上端側に設けられる天板と、を備える燃料電池システムの筐体であって、
   前記外装パネルを構成する前面パネルは、その上端部が前記天板の端部の内側に挿脱自在に挿入され、その下端部が前記ベース部に着脱自在に固定されていることを特徴とする燃料電池システムの筐体。
2. 前記外装パネルを構成する前記前面パネルと側面パネルとの間には、前記前面パネルを前面方向に付勢する弾性体が設けられている請求項１記載の燃料電池システムの筐体。
3. 前記前面パネルの下端部には、前記ベース部上に支持される支持ガイドが設けられている請求項１又は２に記載の燃料電池システムの筐体。
4. 前記前面パネルには、前記筐体内に設けられる排気管の先端側が挿通される排気口が形成され、前記排気管の外周側には、前記前面パネルの裏面側で前記排気口を覆うフランジ部が設けられ、該フランジ部の外周端側には、前記前面パネルの裏面側に向かって折り返された折返し部が設けられている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料電池システムの筐体。
5. 前記前面パネルには、前記筐体内に設けられる排気管の先端側が挿通される排気口が形成され、前記排気口は、前記前面パネルの上端部を前記天板の端部から取外すときに前記排気管に干渉しない大きさに形成されている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料電池システムの筐体。

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