JP5274076B2

JP5274076B2 - 燃料電池システム

Info

Publication number: JP5274076B2
Application number: JP2008092945A
Authority: JP
Inventors: 和伸篠田; 恵司鈴村
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2028-03-31
Also published as: JP2009245852A

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、改質用燃料を水蒸気改質して生成した前記燃料ガスを前記燃料電池に供給する改質器と、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が前記筐体の同一側面に外側に向けて配置され、前記筐体は、隔壁によって、前記メンテナンス用操作部、前記ブレーカ、前記改質器、前記燃料電池、前記内部負荷、前記インバータシステムおよび前記燃料電池システム制御装置を収納する前記筐体の空間と、前記燃料電池システムの交換用部品を収納するメンテナンス空間と、に区画され、前記メンテナンス空間は、前記筐体内の同一側面側で、前記筐体の空間のうち前記メンテナンス用操作部と前記ブレーカとが収納される操作部空間より下方に配置され、前記メンテナンス空間および前記操作部空間の前記同一側面側の開口を覆う１枚のメンテナンスパネルが前記筐体に開閉可能に設けられ、前記メンテナンスパネルには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、前記外蓋には少なくとも前記メンテナンス用操作部の表示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。

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が筐体の同一側面に外側に向けて配置されている。このように、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の表示部を外側より確認し、システムの異常個所を容易に把握することができる。
また、筐体内の同一側面側において、ブレーカとメンテナンス用操作部を収納する操作部空間より下方に、交換用部品を収納するメンテナンス空間が設けられ、操作部空間およびメンテナンス空間の筐体内の同一側面側の開口を覆う１枚の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、燃料電池システムを設置した際、設置場所の制約で、本体の同一側面側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、作業者は、メンテナンスパネルを開き、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およびブレーカを操作しながら、下方にある交換用部品の交換作業を快適に行なうことができる。また、メンテナンス空間をメンテナンス用操作部が収納される操作部空間より下方に配置したので、メンテナンス空間に収容される、例えば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ても、メンテナンス用操作部に水がかかることはなく、故障を防止することができる。
また、メンテナンス用操作部と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操作しないときは、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。
また、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の表示部を外部から目視可能な監視窓が設けられている。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。

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。

本発明による燃料電池システムの一実施形態の構成を示す構成ブロック図である。本実施形態に係る燃料電池システムの筐体７０の一側面断面図である。本実施形態に係る燃料電池システムの筐体７０の上面断面図である。本実施形態に係る燃料電池システムの筐体７０の前面断面図である。本実施形態に係るメンテナンス用操作部４１とブレーカ５１部の斜視図である。本実施形態に係るメンテナンス用操作部４１とブレーカ５１部の外蓋６１取付け状態の斜視図である。

符号の説明

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。

Claims

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、
改質用燃料を水蒸気改質して生成した前記燃料ガスを前記燃料電池に供給する改質器と、
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が前記筐体の同一側面に外側に向けて配置され、
前記筐体は、隔壁によって、前記メンテナンス用操作部、前記ブレーカ、前記改質器、前記燃料電池、前記内部負荷、前記インバータシステムおよび前記燃料電池システム制御装置を収納する前記筐体の空間と、前記燃料電池システムの交換用部品を収納するメンテナンス空間と、に区画され、
前記メンテナンス空間は、前記筐体内の同一側面側で、前記筐体の空間のうち前記メンテナンス用操作部と前記ブレーカとが収納される操作部空間より下方に配置され、
前記メンテナンス空間および前記操作部空間の前記同一側面側の開口を覆う１枚のメンテナンスパネルが前記筐体に開閉可能に設けられ、
前記メンテナンスパネルには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、前記外蓋には少なくとも前記メンテナンス用操作部の表示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。