JP2015103347A - 燃料電池用配管装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池装置の組立時などにおける配管の接続作業の効率性を高める。
【解決手段】燃料電池用配管装置１００は、樹脂製の配管ブロック１１１〜１１３と、支柱部材１５１〜１５３と、配管ブロック１１１〜１１３を支柱部材１５１〜１５３に対して上下方向に移動可能に支柱部材１５１〜１５３に取り付ける取付部（ボルト１６０、ねじ孔１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃ、溝部１１１ｅ，１１１ｆ，１１２ｅ，１１２ｆ，１１３ｅ，１１３ｆなど）とを含んで構成される。配管ブロックの本体部１１１ａ，１１２ａ，１１３ａには、燃料電池用の反応流体が流れる流路部（管路部１２１、混合タンク２５、入口接続部１２２，１２３、出口管路部１２４、管路部１２６，１２８）が設けられている。
【選択図】図５

Description

本発明は、燃料電池用配管装置に関する。

水素含有燃料と空気との電気化学反応により発電する燃料電池装置は、エネルギー利用効率の高い発電装置として注目されている。
燃料電池装置の外枠体である箱状のパッケージ内には、燃料電池装置を構成する様々な部品や配管などが配置され得る。それゆえ、パッケージ内は部品や配管などにより煩雑となっている（特許文献１の図５参照）。

この点、特許文献１では、燃料電池装置の構成部品のうちメンテナンスが必要な部品（浄化装置、イオン交換装置、脱硫器）をパッケージの外面パネルの近傍に配置し、これにより当該部品の着脱作業を行い易くすることで、メンテナンス性の向上を図っている。
一方、特許文献２に記載の燃料電池装置（燃料電池発電システム）は樹脂モジュールを備えている。この樹脂モジュールは、その内部に、燃料、空気又は水が流れる流路を備えており、この流路を規定する内壁が樹脂で形成されている。

特開２００６−１４０１６４号公報 特開２０１２−１４６６２７号公報

ところで、例えば燃料電池装置の組立時に、燃料電池装置の構成部品同士を配管を介して接続する場合には、まず、当該部品を所定の設置位置に設置し、この後に、当該部品に配管を接続するという手法が採られ得る。この点、特許文献１に記載のような煩雑な構成の燃料電池装置内では、配管を接続するための作業領域を確保することが難しいので、当該作業を効率良く行うことが難しかった。

また、例えば燃料電池装置の組立時に、特許文献２に記載のような樹脂モジュールを配管を介して燃料電池装置の構成部品に接続する場合には、まず、樹脂モジュール及び当該部品を所定の設置位置にそれぞれ設置し、この後に、樹脂モジュール及び当該部品に配管を接続するという手法が採られ得る。この場合においても、特許文献１に記載のような煩雑な構成の燃料電池装置内では、配管を接続するための作業領域を確保することが難しいので、当該作業を効率良く行うことが難しかった。

本発明は、このような実状に鑑み、燃料電池装置の組立時などにおける配管の接続作業の効率性を高めることを目的とする。

そのため本発明に係る燃料電池用配管装置は、水平方向に延在する板状の本体部、本体部に設けられて燃料電池用の反応流体が流れる流路部、及び、本体部を上下方向に貫通する貫通孔を備える樹脂製の配管ブロックと、上下方向に延在して貫通孔に挿入される支柱部材と、配管ブロックを支柱部材に対して上下方向に移動可能に支柱部材に取り付ける取付部と、を含んで構成される。
ここで、本発明における「燃料電池用の反応流体」とは、燃料電池での電気化学反応に直接的又は間接的に用いられ得る気体及び液体の少なくとも一方を意味する。

本発明によれば、配管ブロックが、支柱部材に対して上下方向に移動可能に、支柱部材に取り付けられる。これにより、例えば燃料電池装置の組立時に、配管ブロック内の流路部を配管を介して燃料電池装置の構成部品に接続する場合には、まず、配管ブロックが取り付けられた支柱部材及び当該部品を所定の設置位置にそれぞれ設置し、この後に、配管ブロック及び当該部品に配管を接続する。この配管の接続時には、配管の接続作業のための作業領域を確保するように、配管ブロックを上下方向に移動させることで、配管ブロックの高さ位置を変更することができるので、配管の接続作業を効率的に行うことができる。

本発明の第１実施形態における燃料電池装置の概略構成を示す図 発電部の概略構成を示す図 パッケージ内の部品設置スペースを示す図 燃料電池用配管装置に搭載される部品の配置を示す図 燃料電池用配管装置の概略構成を示す斜視図 配管ブロックの概略構成を示す斜視図 配管ブロックを支柱部材に固定する方法を示す図 配管ブロックの高さ位置を変更する方法を示す図 本発明の第２実施形態における燃料電池用配管装置の部分拡大図

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態における燃料電池装置の概略構成を示す。図２は発電部の概略構成を示す。尚、本実施形態では、燃料電池装置として、家庭用電源として用いられ得る固体酸化物形燃料電池装置（ＳＯＦＣ装置）を例にとって、本発明に係る燃料電池用配管装置を説明するが、燃料電池装置の種類はこれに限らない。

燃料電池装置は、その主要部を成す発電部１と、排ガス処理部２と、熱交換器３と、パワーコンディショナー（以下、「ＰＣＳ」という）５と、制御ユニット６と、箱状のパッケージ７とを含んで構成される。発電部１は、後述する燃料電池スタック１２を含む。排ガス処理部２では、発電部１より排出される排ガスが浄化される。熱交換器３では、排ガス処理部２にて浄化された排ガスの熱を回収して温水を得る。ＰＣＳ５では、発電部１の発電電力を取り出す。パッケージ７は、発電部１、排ガス処理部２、熱交換器３、ＰＣＳ５、及び制御ユニット６を収容する。

パッケージ７内の発電部１は、図２に示すように、箱状のケーシング１０内に、改質器１１と、燃料電池スタック１２（複数の燃料電池セル１３の組立体）と、オフガス燃焼部１４とを配置して構成される。すなわち、ケーシング１０は、発電部１の外枠体であり、改質器１１と、燃料電池スタック１２と、オフガス燃焼部１４とを取り囲んでいる。ケーシング１０は耐熱性金属により形成され得る。ここで、燃料電池スタック１２及び燃料電池セル１３は、本発明の燃料電池に対応するものである。

図１及び図２に示すように、パッケージ７の外部からケーシング１０の内部へ、原燃料の供給通路２０が設けられている。ここで、原燃料としては、例えば、炭化水素系燃料が用いられる。炭化水素系燃料としては、分子中に炭素と水素とを含む化合物（酸素等、他の元素を含んでいてもよい）若しくはそれらの混合物が用いられ、例えば、炭化水素類、アルコール類、エーテル類、バイオ燃料が挙げられる。具体的には、炭化水素類として、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス、ＬＰＧ（液化石油ガス）、都市ガス、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油が挙げられる。アルコール類として、メタノール、エタノールが挙げられる。エーテル類として、ジメチルエーテルが挙げられる。バイオ燃料として、バイオガス、バイオエタノール、バイオディーゼル、バイオジェットが挙げられる。

図１に示すように、原燃料の供給通路２０のうちパッケージ７の内部に位置する部分には、上流側から下流側に向かって順に、脱硫器２１と、流量センサ２２と、バッファタンク２３と、適宜の供給量制御装置としてのポンプ２４と、混合タンク２５とが設けられている。脱硫器２１では、原燃料中の硫黄化合物が除去される。流量センサ２２では、原燃料の流量が検出される。この流量センサ２２からの流量検出信号は、図示しない信号線を介して、制御ユニット６に伝達される。バッファタンク２３は、原燃料の供給通路２０と比較して断面積が大きく形成されており、原燃料の脈動を抑制する機能を有する。混合タンク２５では、原燃料と、後述する改質用空気の供給通路３０からの改質用空気とが混合される。

図１に示すように、パッケージ７の外部から混合タンク２５へ、改質用空気の供給通路３０が設けられている。改質用空気の供給通路３０のうちパッケージ７の内部に位置する部分には、上流側から下流側に向かって順に、エアフィルタ３１と、適宜の供給量制御装置としてのポンプ３２と、流量センサ３３とが設けられている。エアフィルタ３１は、空気中の異物を除去する機能を有する。流量センサ３３では、改質用空気の流量が検出される。この流量センサ３３からの流量検出信号は、図示しない信号線を介して、制御ユニット６に伝達される。

ここで、原燃料の供給通路２０のうち、流量センサ２２から混合タンク２５までの間の部分と、改質用空気の供給通路３０のうち、ポンプ３２から混合タンク２５までの間の部分とが、後述する燃料電池用配管装置（以下、「配管装置」と称する」）１００により構成され得る。

図１及び図２に示すように、パッケージ７内の後述する水タンク６４からケーシング１０内へ、水蒸気改質用の水（改質水）の供給通路４０が設けられている。パッケージ７内における改質水の供給通路４０には、適宜の供給量制御装置としてのポンプ４２が設けられている。改質水の流量を検出する必要がある場合には、流量センサ４１が改質水の供給通路４０に更に設けられる。流量センサ４１では、改質水の流量が検出される。この流量センサ４１からの流量検出信号は、図示しない信号線を介して、制御ユニット６に伝達される。

図１及び図２に示すように、パッケージ７の外部からケーシング１０の内部へ、カソード用空気の供給通路５０が設けられている。ここで、カソード用空気の供給通路５０は、その下流側の端部が、燃料電池セル１３の空気極（カソード）に臨んでいる。カソード用空気の供給通路５０のうちパッケージ７の内部に位置する部分には、上流側から下流側に向かって順に、エアフィルタ５１と、適宜の供給量制御装置としてのポンプ５２と、流量センサ５３とが設けられている。エアフィルタ５１は、空気中の異物を除去する機能を有する。流量センサ５３では、カソード用空気の流量が検出される。この流量センサ５３からの流量検出信号は、図示しない信号線を介して、制御ユニット６に伝達される。ここにおいて、カソード用空気の供給通路５０を流れる空気は、後述する燃料電池セル１３の空気極に供給される酸化剤である。

図２に示す改質器１１は、耐熱性金属により形成されたケース内の室に改質触媒を充填して構成されている。改質器１１には、原燃料及び改質水の供給通路２０，４０が接続されている。従って、改質器１１は、水を気化させて得た水蒸気の存在下で、原燃料を水蒸気改質反応により改質し、水素リッチな燃料ガス（改質ガス）を生成する。尚、水蒸気改質反応に替えて、部分酸化反応又は自己熱改質反応など、更にはこれらの改質反応の組み合わせなど、水素発生手法として公知な手法によって改質ガスを生成してもよい。ここにおいて、改質器１１で生成される改質ガスは、後述する燃料電池セル１３の燃料極に供給される水素含有燃料である。

燃料電池スタック１２は、複数の固体酸化物形燃料電池セル１３を直列及び／又は並列に接続してなる組立体である。各セル１３は、固体酸化物電解質の両面に燃料極（アノード）と空気極（カソード）を積層してなる。燃料極には改質器１１出口からの改質ガスの供給通路１５により改質ガスが供給される。空気極には、カソード用空気の供給通路５０により空気が供給される。
従って、燃料電池セル１３の各々において、空気極にて、下記（１）式の電気化学反応が生起され、燃料極にて、下記（２）式の電気化学反応が生起されて、発電がなされる。
空気極： １／２Ｏ_２＋２ｅ⁻→Ｏ^２−（固体電解質） ・・・（１）
燃料極： Ｏ^２−（固体電解質）＋Ｈ_２→Ｈ_２Ｏ＋２ｅ⁻ ・・・（２）

オフガス燃焼部１４は、ケーシング１０内に設けられている。オフガス燃焼部１４では、燃料電池スタック１２での余剰の改質ガス（アノードオフガス）を余剰の空気の存在下で燃焼させる。ケーシング１０は、オフガス燃焼部１４で発生する燃焼熱により、改質器１１及び燃料電池スタック１２を高温状態に維持する。

ケーシング１０には、その内部での燃焼によって生成された高温の排ガスを浄化する排ガス処理部２が接続されている。排ガス処理部２は、例えば、金属製のケース内の室に燃焼触媒を充填して構成される。排ガス処理部２では、排ガス中に含まれる一酸化炭素や水素などの成分が、燃焼触媒により浄化処理される。

図１に示すように、排ガス処理部２には、排ガス処理部２で処理された後の排ガスと水とで熱交換を行う熱交換器３が接続されている。熱交換器３では、発電部１の廃熱（燃料電池スタック１２で発生する熱を含む排ガスの熱）を回収して温水を得る。熱交換器３を通過した排ガスは、排ガス通路１６を介して、パッケージ７の外部に排出される。

熱交換器３は、図示しない給湯装置（パッケージ７とは別のパッケージ）の貯湯槽と熱媒体循環通路６０により接続されている。パッケージ７内の熱媒体循環通路６０には、適宜の供給量制御装置としてのポンプ６１が設けられている。

熱交換器３内の排ガス通路では、熱媒体循環通路６０との熱交換により排ガス中の水分が凝縮する。このため、熱交換器３内の排ガス通路の途中には、凝縮水の回収通路６２が接続されている。パッケージ７内の凝縮水の回収通路６２には、回収水処理部６３が設けられている。回収水処理部６３は、例えばイオン交換樹脂を含んで構成される。また、パッケージ７内の凝縮水の回収通路３２の下流端は水タンク６４に接続されている。

熱交換器３での熱交換により生成された凝縮水は、凝縮水の回収通路６２を通り、回収水処理部６３で処理されて、水タンク６４に貯留される。水タンク６４に貯留された水は、前述のポンプ４２により吸引され、改質水の供給通路４０を通って、改質器１１に供給される。

ＰＣＳ５は、発電部１の燃料電池スタック１２で発生した直流電力を取り出すものである。また、ＰＣＳ５はインバータを備え、直流電力を交流電力に変換して、図示しない家庭内負荷（電気機器）に供給する。尚、燃料電池スタック１２の発電電力が家庭内負荷の需要電力に満たない場合は、不足分として、図示しない系統電源からの系統電力が家庭内負荷に供給される。

制御ユニット６は、燃料電池スタック１２の発電電力や、熱交換に用いる熱媒体を循環させるためのポンプ６１の運転などを制御するものである。制御ユニット６はマイクロコンピュータにより構成される。このマイクロコンピュータはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェイスなどを備えている。

制御ユニット６による発電電力の制御は、ポンプ２４，３２，４２を介して改質器１１への原燃料、改質水、改質用空気の供給量を制御して、燃料電池スタック１２への改質ガス（アノードガス）の供給量を制御することによって、また、ポンプ５２を介して燃料電池スタック１２への空気（カソードガス）の供給量を制御することによって、行われる。
従って、制御ユニット６は、家庭内負荷の需要電力に応じて、定格最大発電電力の範囲内で、燃料電池スタック１２の発電電力目標値を設定し、これに従って（発電電力目標値を得るように）、燃料、水、及び空気の供給量を制御することにより、燃料電池スタック１２の発電電力を制御する。

制御ユニット６はまた、ＰＣＳ５を制御する。具体的には、燃料電池スタック１２の発電電力目標値に基づいて、燃料電池スタック１２から取り出す電流を設定・制御する。より詳しくは、燃料電池スタック１２の発電電力目標値を燃料電池スタック１２の出力電圧（瞬時値）で除算して、電流目標値を設定し、この電流目標値に従って、燃料電池スタック１２から取り出す電流を制御する。

図３はパッケージ７の横断面図であり、パッケージ７内の部品設置スペースを示している。尚、説明の便宜上、図３に示すように上下・左右を規定して、以下説明する。

本実施形態において、パッケージ７内には、複数（図では６つ）の部品設置スペース７１〜７６が設けられている。これら部品設置スペースのうち、パッケージ７の内面と部品設置スペース７１〜７５とによって取り囲まれる部品設置スペース７６には、配管装置１００などが設置され得る。また、部品設置スペース７１〜７５には、発電部１、排ガス処理部２、熱交換器３、ＰＣＳ５、制御ユニット６、脱硫器２１、エアフィルタ３１，５１、ポンプ４２，５２，６１、回収水処理部６３、水タンク６４などが設置され得る。尚、本実施形態では、配管装置１００が設置される部品設置スペースとして、部品設置スペース７６を例にとって以下説明するが、配管装置１００が配置される部品設置スペースはこれに限らない。

図４は、配管装置１００に搭載される部品の配置を示している。図５は、配管装置１００の概略構成を示す斜視図である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）、及び図６（Ｃ）は、それぞれ、配管ブロック１１１〜１１３の概略構成を示す斜視図である。尚、説明の便宜上、図４〜図６に示すように、上下・前後・左右を規定して、以下説明する。

配管装置１００は、複数（図では３個）の配管ブロック１１１〜１１３と、複数（図では３本）の支柱部材１５１〜１５３とを含んで構成される。
配管ブロック１１１〜１１３は、それぞれ、樹脂製である。配管ブロック１１１〜１１３は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）により形成される。

配管ブロック１１１〜１１３は、それぞれ、水平方向に延在する板状の本体部１１１ａ，１１２ａ，１１３ａを含んで構成される。本体部１１１ａ，１１２ａ，１１３ａは、各々が、平面視で矩形状をなしている。

本体部１１１ａの左側前部、右側前部、及び中央後部には、それぞれ、本体部１１１ａを上下方向に貫通する角筒状の貫通孔１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄが形成されている。ここで、角筒状とは、断面形状が長方形状又は正方形状であることを意味する。
本体部１１１ａの前面のうち貫通孔１１１ｂに対応する部分には、下方開放のＵ字状の断面を有する溝部１１１ｅが形成されている。
本体部１１１ａの右側面のうち貫通孔１１１ｃに対応する部分には、下方開放のＵ字状の断面を有する溝部１１１ｆが形成されている。
本体部１１１ａの後面のうち貫通孔１１１ｄに対応する部分には、下方開放のＵ字状の断面を有する溝部（図示せず）が形成されている。

本体部１１２ａの左側前部、右側前部、及び中央後部には、それぞれ、本体部１１２ａを上下方向に貫通する角筒状の貫通孔１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄが形成されている。
本体部１１２ａの前面のうち貫通孔１１２ｂに対応する部分には、下方開放のＵ字状の断面を有する溝部１１２ｅが形成されている。
本体部１１２ａの右側面のうち貫通孔１１２ｃに対応する部分には、下方開放のＵ字状の断面を有する溝部１１２ｆが形成されている。
本体部１１２ａの後面のうち貫通孔１１２ｄに対応する部分には、下方開放のＵ字状の断面を有する溝部（図示せず）が形成されている。

本体部１１３ａの左側前部、右側前部、及び中央後部には、それぞれ、本体部１１３ａを上下方向に貫通する角筒状の貫通孔１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄが形成されている。
本体部１１３ａの前面のうち貫通孔１１３ｂに対応する部分には、下方開放のＵ字状の断面を有する溝部１１３ｅが形成されている。
本体部１１３ａの右側面のうち貫通孔１１３ｃに対応する部分には、下方開放のＵ字状の断面を有する溝部１１３ｆが形成されている。
本体部１１３ａの後面のうち貫通孔１１３ｄに対応する部分には、下方開放のＵ字状の断面を有する溝部（図示せず）が形成されている。

尚、本実施形態において、配管装置１００は、上段に配管ブロック１１１が配置され、中段に配管ブロック１１２が配置され、下段に配管ブロック１１３が配置される、いわゆる三段構造となっている。また、配管ブロック１１１〜１１３は、上下方向に互いに間隔を空けて配置されている。

支柱部材１５１〜１５３は、各々が、Ｌ字状の断面を有して上下方向に延在する柱状部材である。支柱部材１５１〜１５３は、例えば、平板状の金属板をＬ字状に屈曲させることで形成され得る。

支柱部材１５１は、配管ブロック１１１の貫通孔１１１ｂ、配管ブロック１１２の貫通孔１１２ｂ、及び、配管ブロック１１３の貫通孔１１３ｂに挿入される。支柱部材１５１は、その前面１５１ａ及び左側面１５１ｂが、貫通孔１１１ｂ，１１２ｂ，１１３ｂの内壁に面接触し得る。
支柱部材１５１の前面１５１ａには、複数（図では８つ）のねじ孔１５１ｃが上下方向に互いに間隔を空けて直列に貫通形成されている。ねじ孔１５１ｃは、支柱部材１５１の前面１５１ａを水平方向に貫通している。

支柱部材１５２は、配管ブロック１１１の貫通孔１１１ｃ、配管ブロック１１２の貫通孔１１２ｃ、及び、配管ブロック１１３の貫通孔１１３ｃに挿入される。支柱部材１５２は、その右側面１５２ａ及び前面１５２ｂが、貫通孔１１１ｃ，１１２ｃ，１１３ｃの内壁に面接触し得る。
支柱部材１５２の右側面１５２ａには、複数（図では８つ）のねじ孔１５２ｃが上下方向に互いに間隔を空けて直列に貫通形成されている。ねじ孔１５２ｃは、支柱部材１５２の右側面１５２ａを水平方向に貫通している。

支柱部材１５３は、配管ブロック１１１の貫通孔１１１ｄ、配管ブロック１１２の貫通孔１１２ｄ、及び、配管ブロック１１３の貫通孔１１３ｄに挿入される。支柱部材１５３は、その後面１５３ａ及び左側面１５３ｂが、貫通孔１１１ｄ，１１２ｄ，１１３ｄの内壁に面接触し得る。
支柱部材１５３の後面１５３ａには、複数（図では８つ）のねじ孔１５３ｃが上下方向に互いに間隔を空けて直列に貫通形成されている。ねじ孔１５３ｃは、支柱部材１５３の後面１５３ａを水平方向に貫通している。

図７は、図５の部分αに対応するものであり、配管ブロック１１２を支柱部材１５１〜１５３（特に支柱部材１５２）に固定する方法を示している。
配管ブロック１１２を支柱部材１５１〜１５３に固定するときには、まず、ボルト１６０を、支柱部材１５１のねじ孔１５１ｃに螺合させる。また、ボルト１６０を、支柱部材１５２のねじ孔１５２ｃに螺合させる（図７（Ａ）参照）。更に、ボルト１６０を、支柱部材１５３のねじ孔１５３ｃに螺合させる。このときに、各ボルト１６０は、ねじ孔１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃに、完全には締め込まれていない。

次に、貫通孔１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄに支柱部材１５１〜１５３が挿入された配管ブロック１１２の本体部１１２ａを支柱部材１５１〜１５３に対して下方にスライドさせることで（図７（Ａ）参照）、各ボルト１６０の雄ねじ部１６１に、本体部１１２ａの各溝部（溝部１１２ｅ，１１２ｆなど）が係合する（図７（Ｂ）参照）。
次に、各ボルト１６０をねじ孔１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃに完全に締め込む（図７（Ｃ）参照）。これにより、配管ブロック１１２と支柱部材１５１〜１５３とがボルト締結される。

尚、配管ブロック１１１を支柱部材１５１〜１５３に固定する方法、及び、配管ブロック１１３を支柱部材１５１〜１５３に固定する方法については、図７を用いて説明した、配管ブロック１１２を支柱部材１５１〜１５３に固定する方法と同様であるので、その説明を省略する。
ここで、ボルト１６０が、本発明の「支柱部材に設けられて支柱部材より水平方向外側に突出する突出部」に対応する。また、溝部１１１ｅ，１１１ｆ，１１２ｅ，１１２ｆ，１１３ｅ，１１３ｆなどが、本発明の「本体部のうち突出部に対応する部分に形成されて突出部が係合する溝部」に対応する。

図８は、図５の部分αに対応するものであり、配管ブロック１１２の高さ位置を変更する方法を示している。
配管ブロック１１２の高さ位置を変更するときには、まず、支柱部材１５１のねじ孔１５１ｃに締め込まれたボルト１６０を緩め、また、支柱部材１５２のねじ孔１５２ｃに締め込まれたボルト１６０を緩め（図８（Ａ）及び（Ｂ）参照）、更に、支柱部材１５３のねじ孔１５３ｃに締め込まれたボルト１６０を緩める。このときに、各ボルト１６０は、ねじ孔１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃから脱離していない。また、このときには、各ボルト１６０の雄ねじ部１６１に、本体部１１２ａの各溝部（溝部１１２ｅ，１１２ｆなど）が係合している。

次に、配管ブロック１１２の本体部１１２ａを支柱部材１５１〜１５３に対して上方にスライドさせることで（図８（Ｃ）参照）、配管ブロック１１２の高さ位置が変更される。この変更された高さ位置で配管ブロック１１２を固定する場合には、図７に示した固定方法が用いられ得る。また、この変更された高さ位置で配管ブロック１１２を仮止めする場合には、図７に示した固定方法のうち、各ボルト１６０をねじ孔１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃに完全に締め込む工程（図７（Ｃ）参照）が省略され得る。
尚、配管ブロック１１１，１１３の高さ位置を変更する場合においても、図８に示す、配管ブロック１１２の高さ位置を変更する方法を用いることができる。
ここで、ボルト１６０、ねじ孔１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃ、溝部１１１ｅ，１１１ｆ，１１２ｅ，１１２ｆ，１１３ｅ，１１３ｆなどが、本発明の「配管ブロックを支柱部材に対して上下方向に移動可能に支柱部材に取り付ける取付部」を構成する。

図４〜図６に戻り、配管ブロック１１１の本体部１１１ａには、本体部１１１ａを上下方向に貫通する管路部１２１と、混合タンク２５と、混合タンク２５の下面に設けられて混合タンク２５の内外を連通する２つの入口接続部１２２，１２３と、混合タンク２５の右側面より右方に延在して混合タンク２５の内外を連通する出口管路部１２４とが設けられている。ここで、管路部１２１、入口接続部１２２、及び出口管路部１２４は、原燃料の供給通路２０を構成する。また、入口接続部１２３は、改質用空気の供給通路３０を構成する。また、管路部１２１の上端及び下端と、入口接続部１２２，１２３の各々の下端と、出口管路部１２４の右側端（下流側端）には、それぞれ、外フランジが設けられている。この外フランジには、配管接続用のクイックファスナーが取り付けられ得る。

管路部１２１、混合タンク２５、入口接続部１２２，１２３、及び、出口管路部１２４は、本発明の「本体部に設けられて燃料電池用の反応流体が流れる流路部」に対応するものである。管路部１２１、混合タンク２５、入口接続部１２２，１２３、及び、出口管路部１２４は、それぞれ、本体部１１１ａに一体的に設けられるか、又は、本体部１１１ａとは別体の部品として、本体部１１１ａに設けられ得る。尚、このように別体の部品として本体部１１１ａに設けられる場合であっても、これら別体の部品と本体部１１１ａとは、同一の材料から形成されることが好ましい。

配管ブロック１１２の本体部１１２ａには、本体部１１２ａを上下方向に貫通する管路部１２６が設けられている。ここで、管路部１２６は、改質用空気の供給通路３０を構成する。また、管路部１２６の上端及び下端には、それぞれ、外フランジが設けられている。この外フランジには、配管接続用のクイックファスナーが取り付けられ得る。

管路部１２６は、本発明の「本体部に設けられて燃料電池用の反応流体が流れる流路部」に対応するものである。管路部１２６は、本体部１１２ａに一体的に設けられるか、又は、本体部１１２ａとは別体の部品として、本体部１１２ａに設けられ得る。尚、このように別体の部品として本体部１１２ａに設けられる場合であっても、この別体の部品と本体部１１２ａとは、同一の材料から形成されることが好ましい。

配管ブロック１１３の本体部１１３ａには、左右方向に延在する管路部１２８が設けられている。管路部１２８は、その左側端部に上面開口の入口接続部１２８ａを備える一方、右側端部に上面開口の出口接続部１２８ｂを備える。ここで、管路部１２８は、改質用空気の供給通路３０を構成する。また、管路部１２８の入口接続部１２８ａの上端及び出口接続部１２８ｂの上端には、それぞれ、外フランジが設けられている。この外フランジには、配管接続用のクイックファスナーが取り付けられ得る。

管路部１２８は、本発明の「本体部に設けられて燃料電池用の反応流体が流れる流路部」に対応するものである。管路部１２８は、本体部１１３ａに一体的に設けられるか、又は、本体部１１３ａとは別体の部品として、本体部１１３ａに設けられ得る。尚、このように別体の部品として本体部１１３ａに設けられる場合であっても、この別体の部品と本体部１１３ａとは、同一の材料から形成されることが好ましい。

上段の配管ブロック１１１には流量センサ２２が搭載される。中段の配管ブロック１１２にはバッファタンク２３及びポンプ２４が搭載される。下段の配管ブロック１１３にはポンプ３２及び流量センサ３３が搭載される。

流量センサ２２は、その出口側端部が、配管ブロック１１１の管路部１２１の上端に接続される。管路部１２１の下端は、可撓性の管状部材（図示せず）を介して、配管ブロック１１２に搭載されたバッファタンク２３の流入口に接続される。バッファタンク２３の流出口は、管状部材（図示せず）を介して、ポンプ２４の吸入口に接続される。ポンプ２４の吐出口は、可撓性の管状部材（図示せず）を介して、配管ブロック１１１に設けられた混合タンク２５の入口接続部１２２の下端に接続される。このようにして、原燃料の供給通路２０のうち、流量センサ２２から混合タンク２５に至る部分が構成されている。

配管ブロック１１３に搭載されたポンプ３２は、その吐出口が、管状部材（図示せず）を介して、流量センサ３３の入口側端部に接続されている。流量センサ３３の出口側端部は、管路部１２８の入口接続部１２８ａに接続される。管路部１２８の出口接続部１２８ｂは、可撓性の管状部材（図示せず）を介して、配管ブロック１１２の管路部１２６の下端に接続される。管路部１２６の上端は、可撓性の管状部材（図示せず）を介して、配管ブロック１１１に設けられた混合タンク２５の入口接続部１２３の下端に接続される。このようにして、改質用空気の供給通路３０のうち、ポンプ３２から混合タンク２５に至る部分が構成されている。

配管装置１００については、配管ブロック１１１に流量センサ２２が搭載され、配管ブロック１１２にバッファタンク２３及びポンプ２４が搭載され、配管ブロック１１３にはポンプ３２及び流量センサ３３が搭載された状態であって、かつ、燃料の供給通路２０のうち、流量センサ２２から混合タンク２５に至る部分、及び、改質用空気の供給通路３０のうち、ポンプ３２から混合タンク２５に至る部分が前述のように組み立てられた状態で、パッケージ７内に設置され得る。このパッケージ７内への設置後においても、図８に示したように、配管ブロック１１１〜１１３の高さ位置を変更することができることは言うまでもない。

ここで、流量センサ２２、バッファタンク２３、ポンプ２４、混合タンク２５、ポンプ３２及び流量センサ３３が、それぞれ、本発明の「燃料電池装置の構成部品」に対応しており、これら構成部品が、配管ブロック１１１〜１１３に組み込まれている。

本実施形態によれば、配管装置１００は、水平方向に延在する板状の本体部１１１ａ，１１２ａ，１１３ａ、本体部１１１ａ，１１２ａ，１１３ａに設けられて燃料電池用の反応流体（水素含有燃料、空気）が流れる流路部（管路部１２１、混合タンク２５、入口接続部１２２，１２３、出口管路部１２４、管路部１２６，１２８）、及び、本体部１１１ａ，１１２ａ，１１３ａを上下方向に貫通する貫通孔１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄを備える樹脂製の配管ブロック１１１〜１１３と、上下方向に延在して貫通孔１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１３ｄに挿入される支柱部材１５１〜１５３と、配管ブロック１１１〜１１３を支柱部材１５１〜１５３に対して上下方向に移動可能に支柱部材１５１〜１５３に取り付ける取付部（ボルト１６０、ねじ孔１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃ、溝部１１１ｅ，１１１ｆ，１１２ｅ，１１２ｆ，１１３ｅ，１１３ｆなど）と、を含んで構成される。これにより、例えば燃料電池装置の組立時に、配管ブロック１１１〜１１３内の流路部を配管を介して燃料電池装置の構成部品に接続する場合には、まず、配管ブロック１１１〜１１３が取り付けられた支柱部材１５１〜１５３及び当該部品を所定の設置位置にそれぞれ設置し、この後に、配管ブロック１１１〜１１３及び当該部品に配管を接続する。この配管の接続時には、配管の接続作業のための作業領域を確保するように、配管ブロック１１１〜１１３を上下方向に移動させることで、配管ブロック１１１〜１１３の高さ位置を変更することができるので、配管の接続作業を効率的に行うことができる。

また本実施形態によれば、取付部は、支柱部材１５１〜１５３に設けられて支柱部材１５１〜１５３より水平方向外側に突出する突出部（ボルト１６０）と、本体部１１１ａ，１１２ａ，１１３ａのうち突出部（ボルト１６０）に対応する部分に形成されて突出部（ボルト１６０）が係合する溝部１１１ｅ，１１１ｆ，１１２ｅ，１１２ｆ，１１３ｅ，１１３ｆなどと、を含んで構成される。これにより、比較的簡素な構成で、配管ブロック１１１〜１１３を支柱部材１５１〜１５３に取り付けることができる。

また本実施形態によれば、溝部１１１ｅ，１１１ｆ，１１２ｅ，１１２ｆ，１１３ｅ，１１３ｆなどは、その断面形状が下方開放のＵ字状である。これにより、ボルト１６０をねじ孔１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃから脱離することなく、ボルト１６０を緩める程度で、配管ブロック１１１〜１１３を上方に移動させることができる。また、この配管ブロック１１１〜１１３の移動時には、支柱部材１５１〜１５３が、配管ブロック１１１〜１１３の移動をガイドするガイド部材として機能し得る。

また本実施形態によれば、突出部は、支柱部材１５１〜１５３に水平方向に貫通形成されたねじ孔１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃに螺合するボルト１６０により構成される。これにより、比較的簡素な構成で、配管ブロック１１１〜１１３を、溝部１１１ｅ，１１１ｆ，１１２ｅ，１１２ｆ，１１３ｅ，１１３ｆなどを介して、支柱部材１５１〜１５３に係合させることができる。

また本実施形態によれば、支柱部材１５１〜１５３は、その断面形状がＬ字状である。これにより、例えば、平板状の金属板をＬ字状に屈曲させることで、支柱部材１５１〜１５３を形成することができるので、比較的簡易に支柱部材１５１〜１５３を形成することができる。

また本実施形態によれば、複数の配管ブロック１１１〜１１３が上下方向に互いに間隔を空けて配置される。これにより、例えば、配管ブロック１１１の下方に位置する配管ブロック１１２の上面にはバッファタンク２３及びポンプ２４を設置することができ、また、配管ブロック１１２の下方に位置する配管ブロック１１３の上面にはポンプ３２及び流量センサ３３を設置することができる。

また本実施形態によれば、配管ブロック１１１〜１１３には、燃料電池（燃料電池スタック１２及び燃料電池セル１３）を含んで構成される燃料電池装置の構成部品（流量センサ２２、バッファタンク２３、ポンプ２４、混合タンク２５、ポンプ３２及び流量センサ３３）が組み込まれている。これにより、これら構成部品を配管装置１００に集約することができるので、これら構成部品をパッケージ７内に効率良く設置することができる。

図９は、本発明の第２実施形態における配管装置１００の部分拡大図である。尚、図９は、図５に示す部分βに対応するものである。
図９（Ａ）は、配管ブロック１１２の本体部１１２ａがボルト１６０によって支柱部材１５１に固定されている状態の第１例を示す。図９（Ｂ）は、配管ブロック１１２の本体部１１２ａが支柱部材１５１に対して上下方向に移動可能な状態を示す。図９（Ｃ）は、配管ブロック１１２の本体部１１２ａがボルト１６０によって支柱部材１５１に固定されている状態の第２例を示す。

前述の第１実施形態と異なる点について説明する。
図９に示すように、本実施形態において、本体部１１２ａの前面のうち貫通孔１１２ｂに対応する部分には、正面視で十字状の断面を有する溝部１１２ｇが形成されている。ここで、溝部１１２ｇは、上方開放及び下方開放であり、また、左右両側に凹部１１２ｈを備える。

本体部１１２ａの前面のうち貫通孔１１２ｃに対応する部分には、正面視で十字状の断面を有する溝部（図示せず）が形成されている。ここで、この溝部は、前述の溝部１１２ｇと同様に、上方開放及び下方開放であり、また、左右両側に凹部（図示せず）を備える。
本体部１１２ａの後面のうち貫通孔１１２ｄに対応する部分には、背面視で十字状の断面を有する溝部（図示せず）が形成されている。ここで、この溝部は、前述の溝部１１２ｇと同様に、上方開放及び下方開放であり、また、左右両側に凹部（図示せず）を備える。

貫通孔１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄについては、配管ブロック１１２を支柱部材１５１〜１５３に固定するとき、及び、配管ブロック１１２の高さ位置を変更するときに、支柱部材１５１〜１５３に対して配管ブロック１１２を左右方向に移動させることが可能な程度の大きさに形成されている。

配管ブロック１１２を支柱部材１５１〜１５３に固定するときには、まず、ボルト１６０を、支柱部材１５１のねじ孔１５１ｃに螺合させる。また、ボルト１６０を、支柱部材１５２のねじ孔１５２ｃに螺合させる。更に、ボルト１６０を、支柱部材１５３のねじ孔１５３ｃに螺合させる。このときに、各ボルト１６０は、ねじ孔１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃに、完全には締め込まれていない。

次に、貫通孔１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄに支柱部材１５１〜１５３が挿入された配管ブロック１１２の本体部１１２ａを支柱部材１５１〜１５３に対して上下方向にスライドさせて、配管ブロック１１２の設置高さまで移動させ（図９（Ｂ）参照）、この後に、本体部１１２ａを左右方向にスライドさせる。これにより、各ボルト１６０の雄ねじ部１６１に、本体部１１２ａの各溝部の凹部（溝部１１２ｇの凹部１１２ｈなど）が係合する（図９（Ａ）及び（Ｃ）参照）。
次に、各ボルト１６０をねじ孔１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃに完全に締め込む。これにより、配管ブロック１１２と支柱部材１５１〜１５３とがボルト締結される。

ここで、凹部１１２ｈを含む溝部１１２ｇなどが、本発明の「本体部のうち突出部に対応する部分に形成されて突出部が係合する溝部」に対応する。

配管ブロック１１２の高さ位置を変更するときには、まず、支柱部材１５１のねじ孔１５１ｃに締め込まれたボルト１６０を緩め、また、支柱部材１５２のねじ孔１５２ｃに締め込まれたボルト１６０を緩め、更に、支柱部材１５３のねじ孔１５３ｃに締め込まれたボルト１６０を緩める。このときに、各ボルト１６０は、ねじ孔１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃから脱離していない。

次に、各溝部（溝部１１２ｇなど）の中央部にボルト１６０の雄ねじ部１６１が位置するように、配管ブロック１１２の本体部１１２ａを左右方向にスライドさせる（図９（Ｂ）参照）。これにより、本体部１１２ａが支柱部材１５１に対して上下方向に移動可能な状態になる。
次に、本体部１１２ａを支柱部材１５１〜１５３に対して上方又は下方にスライドさせることで、配管ブロック１１２の高さ位置が変更される。この変更された高さ位置で配管ブロック１１２を固定する場合には、図９（Ａ）及び（Ｃ）に示した固定方法が用いられ得る。また、この変更された高さ位置で配管ブロック１１２を仮止めする場合には、図（Ａ）及び（Ｃ）に示した固定方法のうち、各ボルト１６０をねじ孔１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃに完全に締め込む工程が省略され得る。

ここで、本実施形態では、ボルト１６０、ねじ孔１５１ｃ，１５２ｃ，１５３ｃ、凹部１１２ｈを含む十字状の溝部１１２ｇなどが、本発明の「配管ブロックを支柱部材に対して上下方向に移動可能に支柱部材に取り付ける取付部」を構成している。

特に本実施形態によれば、各溝部（溝部１１２ｇなど）は、上方開放及び下方開放であり、また、左右両側に凹部（凹部１１２ｈなど）を備える。これにより、ボルト１６０をねじ孔１５２ｃから脱離することなく、ボルト１６０を緩める程度で、配管ブロック１１２を上下方向に移動させることができる。

尚、本実施形態では、溝部１１２ｇは、その左右両側に凹部１１２ｈを備えているが、この代わりとして、溝部１１２ｇは、その左右いずれか一方の側に凹部１１２ｈを備えてもよい。

また、本実施形態では、十字状の断面を有する溝部（溝部１１２ｇなど）が本体部１１２ａに形成される場合について説明したが、当該溝部が形成され得る配管ブロックは配管ブロック１１２に限らず、配管ブロック１１１，１１３に、当該溝部が形成されてもよい。

また、前述の第１〜第３実施形態では、配管ブロックの本体部の左側前部、右側前部、及び中央後部に、それぞれ、支柱部材挿入用の貫通孔が形成されているが、当該貫通孔の形成位置及び個数はこれに限らない。例えば、配管ブロックの本体部の四隅に当該貫通孔が形成されてもよい。この場合には、配管装置１００が、４本の支柱部材を含んで構成される。

また、前述の第１〜第３実施形態では、配管ブロックの流路部（管路部１２１、混合タンク２５、入口接続部１２２，１２３、出口管路部１２４、管路部１２６，１２８）を流れる燃料電池用の反応流体として、水素含有燃料及び改質用空気を例にとって説明したが、当該流路部を流れる燃料電池用の反応流体は、これらに限らず、例えば、カソード用空気や、改質水であってもよい。

また、前述の第１〜第３実施形態では、本発明に係る燃料電池用配管装置が用いられる燃料電池装置の一例として固体酸化物形燃料電池装置（ＳＯＦＣ装置）を挙げて説明した。しかしながら、本発明に係る燃料電池用配管装置が用いられる燃料電池装置はこれに限らず、例えば、固体高分子形燃料電池装置（ＰＥＦＣ装置）であってもよいことは言うまでもない。

ところで、従来、燃料電池装置の組立時において、燃料電池装置の構成部品同士を配管で接続する場合には、まず、当該部品を所定の設置位置に各々設置し、この後に、当該部品同士を配管で接続することが多かった。この従来の接続方法では、配管の接続作業のための作業領域を十分に確保する必要があり、前述の実施形態のように限られた作業領域（例えば部品設置スペース７６）では接続作業を効率的に行うことが難しいという課題が生じていた。この点、本発明によれば、燃料電池装置の構成部品（例えば、流量センサ２２、バッファタンク２３、ポンプ２４、混合タンク２５、ポンプ３２及び流量センサ３３）を組み込んだ複数の配管ブロック（例えば配管ブロック１１１〜１１３）を備える燃料電池用配管装置（例えば配管装置１００）を用いて、複数の配管ブロック（例えば配管ブロック１１１〜１１３）を燃料電池装置の作業領域内で上下、左右に自由に移動可能とすることで、制限された作業領域内においても、配管の接続作業を効率的に行うことができる。

尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

１ 発電部
２ 排ガス処理部
３ 熱交換器
５ パワーコンディショナー（ＰＣＳ）
６ 制御ユニット
７ パッケージ
１０ ケーシング
１１ 改質器
１２ 燃料電池スタック
１３ 燃料電池セル
１４ オフガス燃焼部
１５ 改質ガスの供給通路
１６ 排ガス通路
２０ 原燃料の供給通路
２１ 脱硫器
２２ 流量センサ
２３ バッファタンク
２４ ポンプ
２５ 混合タンク
３０ 改質用空気の供給通路
３１ エアフィルタ
３２ ポンプ
３３ 流量センサ
４０ 水蒸気改質用の水（改質水）の供給通路
４１ 流量センサ
４２ ポンプ
５０ カソード用空気の供給通路
５１ エアフィルタ
５２ ポンプ
５３ 流量センサ
６０ 熱媒体循環通路
６１ ポンプ
６２ 凝縮水の回収通路
６３ 回収水処理部
６４ 水タンク
７１〜７６ 部品設置スペース
１００ 燃料電池用配管装置
１１１ 配管ブロック
１１１ａ 本体部
１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ 貫通孔
１１１ｅ，１１１ｆ 溝部
１１２ 配管ブロック
１１２ａ 本体部
１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ 貫通孔
１１２ｅ，１１２ｆ，１１２ｇ 溝部
１１２ｈ 凹部
１１３ 配管ブロック
１１３ａ 本体部
１１３ｂ，１１１３ｃ，１１３ｄ 貫通孔
１１３ｅ，１１３ｆ 溝部
１２１ 管路部
１２２，１２３ 入口接続部
１２４ 出口管路部
１２６，１２８ 管路部
１２８ａ 入口接続部
１２８ｂ 出口接続部
１５１ 支柱部材
１５１ａ 前面
１５１ｂ 左側面
１５１ｃ ねじ孔
１５２ 支柱部材
１５２ａ 右側面
１５２ｂ 前面
１５２ｃ ねじ孔
１５３ 支柱部材
１５３ａ 後面
１５３ｂ 左側面
１５３ｃ ねじ孔
１６０ ボルト
１６１ 雄ねじ部

Claims (7)

1. 水平方向に延在する板状の本体部、該本体部に設けられて燃料電池用の反応流体が流れる流路部、及び、前記本体部を上下方向に貫通する貫通孔を備える樹脂製の配管ブロックと、
   上下方向に延在して前記貫通孔に挿入される支柱部材と、
   前記配管ブロックを前記支柱部材に対して上下方向に移動可能に前記支柱部材に取り付ける取付部と、
   を含んで構成される、燃料電池用配管装置。
2. 前記取付部は、前記支柱部材に設けられて前記支柱部材より水平方向外側に突出する突出部と、前記本体部のうち前記突出部に対応する部分に形成されて前記突出部が係合する溝部と、を含んで構成される請求項１に記載の燃料電池用配管装置。
3. 前記溝部は、その断面形状が下方開放のＵ字状である、請求項２に記載の燃料電池用配管装置。
4. 前記突出部は、前記支柱部材に水平方向に貫通形成されたねじ孔に螺合するボルトにより構成される、請求項２又は請求項３に記載の燃料電池用配管装置。
5. 前記支柱部材は、その断面形状がＬ字状である、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の燃料電池用配管装置。
6. 複数の前記配管ブロックが上下方向に互いに間隔を空けて配置される、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の燃料電池用配管装置。
7. 前記配管ブロックには燃料電池装置の構成部品が組み込まれている、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の燃料電池用配管装置。