JP5422911B2

JP5422911B2 - 燃料電池システム

Info

Publication number: JP5422911B2
Application number: JP2008115138A
Authority: JP
Inventors: 和伸篠田; 康広西口
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2028-04-25
Also published as: JP2009266638A

Description

本発明は、複数の支持部材を備えた燃料電池システムに関するものである。

家庭向けの燃料電池システムは、例えば、特許文献１に記載されているように、据付面に据付け固定されるベース上に箱形の筐体が固定され、この筐体内に燃料電池システムを構成する多数の機器が収納されている。
特開２００５−３２４６２号公報

従来の燃料電池システムにおいては、多数の機器を支持するベースの強度を確保するために、ベースの強度を上げる必要があり、このために燃料電池システムの重量が増大して、客先への運搬および据付に手間取ることになるとともに、コストアップを招く問題があった。

本発明は上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、ベース部材の下面に、ベース部材の長手方向に沿って複数の支持レールを固定することにより、ベース部材の強度を確保しながら運搬性にすぐれた燃料電池システムを提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明の特徴は、略長方形のベース部材と、該ベース部材の下面にベース部材の長手方向に沿って延在され、該長手方向と直交する方向に間隔を有して固定され、据付部に設置される複数の平行な支持レールと、複数の機器類を取付け、前記ベース部材上に設置される複数の支持部材と、前記ベース部材上に固定され、前記支持部材を収納するフレーム収納室と、該フレーム収納室に収納された前記機器よりも短い周期でメンテナンスを要する機器を収納するメンテ収納室とを分割する隔壁とを備えたことである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記支持レールの両端部は、前記ベース部材の両端部より突出され、該突出された部分に吊り具を引掛ける運搬用ガイドを着脱可能に取付けることができるようになっていることである。

請求項３に係る発明の特徴は、請求項１または請求項２において、前記支持部材は、少なくとも燃料電池および該燃料電池に関係する補機が取付けられたスタック支持部材ならびに少なくとも改質器および該改質器に関係する補機が取付けられた改質器支持部材からなっていることである。

請求項１に係る発明によれば、略長方形のベース部材と、ベース部材の下面にベース部材の長手方向に沿って延在され、長手方向と直交する方向に間隔を有して固定され、据付面に設置される複数の平行な支持レールと、複数の機器類を取付け、ベース部材上に設置される複数の支持部材とを備えているので、ベース部材の強度を支持レールによって補強することができ、ベース部材および支持レールからなるベース部の軽量化を可能にでき、燃料電池システムの運搬および据付作業を容易に行うことができる。しかも、複数の機器類がベース部材上に設置された支持部材に取付けられているので、燃料電池システムの組付け作業を容易に行うことができる。

請求項２に係る発明によれば、支持レールの両端部は、ベース部材の両端部より突出され、突出された部分に吊り具を引掛ける運搬用ガイドを着脱可能に取付けることができるようになっているので、燃料電池システムの運搬を容易に行うことができる。

請求項３に係る発明によれば、支持部材は、少なくとも燃料電池および燃料電池に関係する補機が取付けられたスタック支持部材ならびに少なくとも改質器および改質器に関係する補機が取付けられた改質器支持部材からなっているので、燃料電池システムの主要構成機器である燃料電池および改質器を適切な位置に容易に配置することができる。

以下本発明に係る燃料電池システムの実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、初めに、燃料電池システムの概要を、図１に基づいて説明する。

図１において、燃料電池システムは、燃料電池１０と、燃料電池１０に必要な水素ガスを含む改質ガス（燃料ガス）を生成する改質器２０を備えている。燃料電池１０は、燃料極１１と、酸化剤極である空気極１２と、両極１１，１２間に介在された電解質１３（本実施形態では高分子電解質膜）を備えており、燃料極１１に供給された改質ガスおよび空気極１２に供給された酸化剤ガスである空気（カソードエア）を用いて発電するものである。

改質器２０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１０に供給するものであり、燃焼器であるバーナ（燃焼部）２１、改質部２２、一酸化炭素シフト反応部（以下、ＣＯシフト部という）２３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）２４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（燃焼部）２１は、燃焼用燃料が供給され、その燃焼用燃料を燃焼し、その燃焼ガスにより改質部２２を加熱する、すなわち、改質部２２を加熱して水蒸気改質反応に必要な熱を供給するための燃焼ガスを生成するものである。燃焼用燃料は、脱硫器８２によって脱硫され、燃焼用燃料ポンプＰ１によってバーナ２１に供給される。バーナ２１は、起動した後改質用燃料の供給開始までの間は、供給される燃焼用燃料を、燃焼用空気ポンプＰ２によって供給される燃焼用空気で燃焼し、改質用燃料の供給開始以降から定常運転開始までにおいては、ＣＯ選択酸化部２４から直接供給される改質ガスを燃焼用空気で燃焼し、そして、定常運転時に燃料電池１０の燃料極１１から供給されるアノードオフガス（燃料電池に供給され使用されずに排出された改質ガス）を燃焼用空気で燃焼し、その燃焼ガスを改質部２２に導出するものである。なお、改質ガスまたはアノードオフガスの熱量不足は燃焼用燃料で補充するようになっている。この燃焼ガスは改質部２２を（同改質部２２の触媒の活性温度域となるように）加熱し、その後燃焼ガス排気管６３を通って外部に排出されるようになっている。なお、可燃性燃料は、上述した燃焼用燃料、改質ガス、アノードオフガスである。

改質部２２は、燃焼用燃料ポンプＰ１によって供給された改質用燃料に、蒸発器２５からの水蒸気（改質水）を混合した混合ガスを改質部２２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２３に導出される。

ＣＯシフト部２３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２４に導出される。

ＣＯ選択酸化部２４は、改質ガスに残留している一酸化炭素と、ＣＯ酸化用空気ポンプＰ４によって供給されたＣＯ酸化用エア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、燃料電池１０の燃料極１１に導出される。

蒸発器２５は、一端が改質水タンク５０内に配置され、他端が改質部２２に接続された改質水供給管６８の途中に配設されている。改質水供給管６８には改質水ポンプ５３が設けられている。蒸発器２５は、例えばバーナ２１から排出される燃焼ガス（または改質部２２、ＣＯシフト部２３などの排熱）によって加熱されており、これにより圧送された改質水を水蒸気化する。

燃料電池１０の燃料極１１の導入口には、改質ガス供給管６４を介してＣＯ選択酸化部２４が接続されており、燃料極１１に改質ガスが供給されるようになっている。燃料極１１の導出口にはオフガス供給管６５を介してバーナ２１が接続されており、燃料電池１０から排出されるアノードオフガスをバーナ２１に供給するようになっている。改質ガス供給管６４とオフガス供給管６５の間には燃料電池１０をバイパスして改質ガス供給管６４およびオフガス供給管６５を直結するバイパス管６７が設けられている。

燃料電池１０の空気極１２の導入口には、空気供給管６１が接続されており、カソードエア供給ポンプＰ８によって空気極１２内に空気（カソードエア）が供給されるようになっている。燃料電池１０の空気極１２の導出口には、カソードオフガス排気管６２が接続されており、空気極１２からの空気（カソードオフガス）が外部に排出されるようになっている。

これら空気供給管６１およびカソードオフガス排気管６２の途中には、空気極１２から排出される酸化剤オフガスであるカソードオフガスによって空気極１２に供給されるカソードエアを加湿する加湿器１４が両管６１，６２を跨ぐように設けられている。加湿器１４は、加湿媒体である空気極１２から排出されるカソードオフガスと酸化剤ガスであるカソードエアとの間で水蒸気交換することにより酸化剤ガスを加湿する水蒸気交換型であり、カソードオフガス排気管６２中、すなわち空気極１２から排出される気体中の水蒸気を、空気供給管６１中、すなわち空気極１２へ供給される空気中に供給して加湿するものである。

また、改質ガス供給管６４、オフガス供給管６５、カソードオフガス排気管６２および燃焼ガス排気管６３の途中には、それぞれ改質ガス用凝縮器３１、アノードオフガス用凝縮器３２、カソードオフガス用凝縮器３３および燃焼ガス用凝縮器３４が設けられている。これら凝縮器のうち、凝縮器３１〜３３は、図面上は分離しているが、一体的に接続された一体構造体である排熱回収手段である凝縮器３０を構成している。

改質ガス用凝縮器３１は、改質ガス供給管６４中を流れる燃料電池１０の燃料極１１に供給される改質ガス中の水蒸気を凝縮する。アノードオフガス用凝縮器３２は、燃料電池１０の燃料極１１と改質器２０のバーナ２１とを連通するオフガス供給管６５の途中に設けられており、そのオフガス供給管６５中を流れる燃料電池１０の燃料極１１から排出されるアノードオフガス中の水蒸気を凝縮する。カソードオフガス用凝縮器３３は、カソードオフガス排気管６２に設けられており、そのカソードオフガス排気管６２中を流れる燃料電池１０の空気極１２から排出されるカソードオフガス中の水蒸気を凝縮する。燃焼ガス用凝縮器３４は、燃焼ガス排気管６３に設けられており、その燃焼ガス排気管６３中を流れる改質部２２から排出される燃焼排ガス中の水蒸気を凝縮する。これら凝縮器３１〜３４においては、凝縮冷媒が各凝縮器３１〜３４を流通する各ガスと熱交換して各ガスの顕熱・潜熱を回収し昇温する。

凝縮器３１〜３４は、配管６６を介して水精製器４０に連通しており、各凝縮器３１〜３４にて凝縮された凝縮水は、水精製器４０に導出され、回収されるようになっている。水精製器４０は、凝縮器３１〜３４から供給された凝縮水、すなわち回収水を内蔵のイオン交換樹脂によって純水にするものであり、純水化した回収水を改質水タンク５０に導出するものである。なお、改質水タンク５０は水精製器４０から導出された回収水を改質水として一時的に溜めておくものである。また、水精製器４０には、水道水供給源（例えば水道管）から供給される補給水（水道水）を導入する配管が接続されており、水精製器４０内の貯水量が下限水位を下回ると水道水が供給されるようになっている。

さらに、燃料電池システムは、貯湯水を貯湯する貯湯槽７１と、貯湯水が循環する貯湯水循環回路７２と、燃料電池１０と熱交換するＦＣ冷却水が循環するＦＣ冷却水循環回路７３と、貯湯水と燃料電池熱媒体との間で熱交換が行われる第１熱交換器７４と、燃料電池１０から排出される排熱および／または改質器２０にて発生する排熱を少なくとも回収した水を含む液体である熱媒体（凝縮冷媒）が循環する凝縮冷媒循環回路７５と、貯湯水と凝縮冷媒との間で熱交換が行われる第２熱交換器７６とを備えている。

これにより、燃料電池１０の発電にて発生した排熱（熱エネルギー）は、ＦＣ冷却水に回収され、第１熱交換器７４を介して貯湯水に回収されて、貯湯水を加熱（昇温）する。また、燃料電池１０から排出されるオフガス（アノードオフガスおよびカソードオフガス）の排熱（熱エネルギー）および改質器２０にて発生した排熱（熱エネルギー）は、凝縮器３１〜３４を介して凝縮冷媒に回収され、第２熱交換器７６を介して貯湯水に回収されて、貯湯水を加熱（昇温）する。改質器２０にて発生する排熱には、改質ガスの排熱、バーナ２１からの燃焼排ガスの排熱、および改質器２０と熱交換する排熱（改質器自身の排熱）が含まれている。なお、本明細書中および添付の図面中の「ＦＣ」は「燃料電池」の省略形として記載している。

貯湯槽７１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７１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７１に貯留された高温の温水が貯湯槽７１の柱状容器の上部から導出されるようになっている。また、貯湯槽７１は密閉式であり、水道水の圧力がそのまま内部、ひいては貯湯水循環回路７２にかかる形式のものである。

貯湯水循環ポンプＰ６は、貯湯槽７１の下部の貯湯水を吸い込んで貯湯水循環回路７２を通水させて貯湯槽７１の上部に吐出するものである。これにより、貯湯槽７１からの貯湯水は、第２熱交換器７６、第１熱交換器７４を流通し、第２熱交換器７６にて凝縮冷媒と熱交換し、第１熱交換器７４にてＦＣ冷却水と熱交換する。

ＦＣ冷却水循環回路７３上には、ＦＣ冷却水循環ポンプＰ７が配設されており、また、ＦＣ冷却水循環回路７３上には、不要なイオンを取り除くイオン樹脂８１が配設されているとともに、冷却水補給用のリザーバタンク８３が接続されている。

ＦＣ冷却水循環回路７３上には第１熱交換器７４が配設されている。これにより、ＦＣ冷却水は、燃料電池１０に流通され、燃料電池１０で発生する熱を回収し昇温し、その熱が第１熱交換器７４にて貯湯水に回収され降温して再び燃料電池１０を流通する。

凝縮冷媒循環回路７５上には、凝縮冷媒循環ポンプＰ５が配設されている。凝縮冷媒循環ポンプＰ５は、矢印方向へ排熱回収熱媒体である凝縮冷媒を流すようになっている。また、凝縮冷媒循環回路７５上には、第２熱交換器７６が配設されている。さらに、凝縮冷媒循環回路７５上には、第２熱交換器７６から下流に向かって順番に、凝縮冷媒循環ポンプＰ５、アノードオフガス用凝縮器３２、燃焼ガス用凝縮器３４、カソードオフガス用凝縮器３３、および改質ガス用凝縮器３１が配設されている。

さらに、燃料電池システムは、インバータ（電力変換器）４５を備えている。インバータ４５は、燃料電池１０の発電出力を交流電力に変換して送電線４６を介してユーザ先である電力使用場所４７に供給するものである。電力使用場所４７には、電灯、アイロン、テレビ、洗濯機、電気コタツ、電気カーペット、エアコン、冷蔵庫などの電気器具である負荷装置（図示省略）が設置されており、インバータ４５から供給される交流電力が必要に応じて負荷装置に供給されている。なお、インバータ４５と電力使用場所４７とを接続する送電線４６には電力会社の系統電源４８も接続されており、燃料電池１０の発電出力より負荷装置の総消費電力が上回った場合、その不足電力を系統電源４８から受電して補うようになっている。電力計４７ａは、ユーザ負荷電力（ユーザ消費電力）を検出するユーザ負荷電力検出手段であり、電力使用場所４７で使用される全ての負荷装置の合計消費電力を検出して、図略の制御装置に送信するようになっている。

図２は、燃料電池システムのベース部１００を示すもので、ベース部１００は、略長方形をなすベース部材としてのベースパネル１０１と、ベースパネル１０１の下面に固定される複数（２本）の支持レール１０２から構成されている。ベースパネル１０１の一部には開口があってもよい。

支持レール１０２は、ベースパネル１０１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を有して設けられている。支持レール１０２は、図３および図４に示すように、底壁部１０２ａと、この底壁部１０２ａの幅方向の両端部より上方に直角あるいは略直角に折り曲げられた両側壁部１０２ｂを有し、両側壁部１０２ｂの上端には、支持レール１０２の長手方向の両端部１０２ｅ（図４参照）を除いて、幅方向の両側に直角あるいは略直角に折り曲げられた水平取付け面１０２ｃが形成されている。

支持レール１０２の水平取付け面１０２ｃ上には、ベースパネル１０１がボルト１０３によって固定されている。支持レール１０２の全長はベースパネル１０１の長手方向の長さより所定量長くしてあり、ベースパネル１０１に固定された支持レール１０２の長手方向の両端部１０２ｅは、ベースパネル１０１の両端部よりそれぞれ突出されている。ベースパネル１０１の周囲には、上方向に折り曲げられた縁部１０１ａが形成されている。

支持レール１０２の長手方向の両端部１０２ｅには、アンカーボルトを挿通するＵ字状の切欠き１０２ｄが形成されている。支持レール１０２の底壁部１０２ａは、燃料電池システムを据え置く例えばコンクリート基礎からなる図略の据付部上に載置され、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。なお、支持レール１０２の長手方向の両端部１０２ｅの側壁部１０２ｂは、上部が切欠かれて高さが低くされ、これによって、アンカーボルトに螺合するナットの締付け操作を行いやすくしている。

ベースパネル１０１の両端部より突出する支持レール１０２の長手方向の両端部１０２ｅ下面には、図２および図４に示すように、複数の支持レール１０２に跨って、吊り具を引掛ける断面略Ｚ字形状の運搬用ガイド１０５が延在されている。吊り具は吊り上げ用のベルト、ロープ、ワイヤなどからなる。運搬用ガイド１０５は、Ｕ字状の切欠き１０２ｄを利用してボルト１０６により支持レール１０２に着脱可能に固定される。これにより、運搬用ガイド１０５の内側をベースパネル１０１の長手方向に直交する方向に吊り具を通して、吊り具をクレーン等により上方に吊り上げることにより、燃料電池システムを客先等に容易かつ確実に運搬できるようになる。なお、運搬用ガイド１０５は現地において取外される。

ベースパネル１０１上には、図５に示すように、ベースパネル１０１の長手方向の一端に、コ字形をなす一対の支持ブラケット１０７、１０８が長手方向に所定の間隔を有して略平行に固定されている。これら支持ブラケット１０７、１０８は、長手方向に直交する方向の幅が、図５の右側（中央寄り）の支持ブラケット１０７のほうが左側の支持ブラケット１０８より小さくなっており、インバータ４５などを設置する空間を確保している。各支持ブラケット１０７、１０８は、ベースパネル１０１上に固定される鉛直方向に延びた２つの支持枠１０７ａ、１０８ａを、ベースパネル１０１の長手方向と直交する方向に間隔を有してそれぞれ備え、これら支持枠１０７ａ、１０８ａの上端を水平な横梁１０７ｂ、１０８ｂで一体的に結合して構成されている。なお、支持ブラケット１０７の支持枠１０７ａ、１０８ａは、支持レール１０２の上方もしくはその近傍に配置され、支持ブラケット１０７にかかる荷重を支持レール１０２によって支持できるようにしている。

ベースパネル１０１に固定された支持ブラケット１０７、１０８の横梁１０７ｂ、１０８ｂ上には、支持部材としての改質器支持フレーム１１３が、防振マウントなどからなる防振部材１１２Ａを介して支持されるようになっている。改質器支持フレーム１１３は、少なくとも上記した改質器２０とそれに関係する補機が取付けられ、ユニット化されたものである。改質器支持フレーム１１３を、ベースパネル１０１上に設けられた支持部（支持ブラケット）１０７、１０８に防振部材１１２Ａを介して設けることにより、重量の大きな改質器２０の取付け位置が高くなっても、防振部材１１２Ａに対する改質器２０の重心位置を低くすることができる。

また、ベースパネル１０１上には、支持部材としてのスタック支持フレーム１１１が、防振部材１１２Ｂを介してベースパネル１０１の長手方向の中央部に支持されるようになっている。スタック支持フレーム１１１は、少なくとも上記した燃料電池（スタック）１０とそれに関係する補機が取付けられ、ユニット化されたものである。スタック支持フレーム１１１は、支持レール１０２によって荷重を支持できる位置に設置されている。

さらに、ベースパネル１０１上には、図８および図９に示すように、上記したインバータ４５が、スタック支持フレーム１１１の前面側にねじ止め固定されるようになっている。インバータ４５は、燃料電池１０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４８に接続された電源ラインに出力する機能と、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機能とを有している。

なお、以下においては、説明の便宜上、図５の手前側を、燃料電池システムの表面部、その反対側を背面部、図５の左側を燃料電池システムの左側面部、その反対側を右側面部と称することにする。

図５に示すように、スタック支持フレーム１１１は、上下方向に延びる複数の支柱１１１ａと、これら支柱１１１ａを相互に連結して補強した複数の横梁１１１ｂ等を備えた骨組み構造体からなっている。骨組み構造体の上段には、図８に示すように、加湿器１４を含む燃料電池１０が取付けられ、骨組み構造体の中段には、凝縮器３０（３１，３２，３３）が取付けられ、骨組み構造体の下段には、上記した凝縮冷媒循環ポンプＰ５、貯湯水循環ポンプＰ６およびＦＣ冷却水循環ポンプＰ７が取付けられ、骨組み構造体の側面には、カソードエア供給ポンプＰ８が取付けられるようになっている。スタック支持フレーム１１１の荷重を支持する複数（実施の形態においては５個）の防振部材１１２Ｂは、図２より明らかなように、支持レール１０２の略上方に位置しており、スタック支持フレーム１１１の荷重を支持するために、ベースパネル１０１の強度を特別にアップすることを不要にしている。

改質器支持フレーム１１３は、一対の支持ブラケット１０７、１０８の横梁１０７ｂ、１０８ｂ上に、防振部材１１２Ａを介して横梁１０７ｂ、１０８ｂと略平行に支持される一対の支持枠１１３ａと、これら支持枠１１３ａの両端部を互いに連結する一対の連結枠１１３ｂと、これら連結枠１１３ａより垂下された凹字形の支持部１１３ｃを備えている。一対の支持枠１１３ａおよび支持部１１３ｃは、１枚の板を折り曲げ加工して一体に形成され、軽量化や搭載性などのために一部を切欠いたり、開口を設けたりして形成したものである。改質器支持フレーム１１３の上段には、図８に示すように、改質器２０が取付けられ、凹字形の支持部１１３ｃ上には、燃焼用空気ポンプＰ２およびＣＯ酸化用空気ポンプＰ４が取付けられ、支持部１１３ｃの側面には、凝縮器３４が取付けられるようになっている。また、改質器支持フレーム１１３の下方には、燃料ポンプ（ガスポンプ）Ｐ１が一対の支持ブラケット１０７の間に配設され、燃料ポンプＰ１はベースパネル１０１上に複数の防振部材１１２Ｃ（図２参照）を介して設置されている。

スタック支持フレーム１１１および改質器支持フレーム１１３に支持された各機器類、ならびに燃料ポンプＰ１は、後述する外板パネルを取外し、かつインバータ４５を取り除くことにより、スタック支持フレーム１１１および改質器支持フレーム１１３の横梁や枠体等に邪魔されることなく、燃料電池システムの正面側より、容易に点検や交換が行えるようになっている。

なお、燃料電池システム内は、下部は温度が低く、上部は温度が高くなるため、スタック支持フレーム１１１および改質器支持フレーム１１３に取付けられる機器類は、温度耐久性の低い機器、例えば、燃料ポンプＰ１、各空気ポンプＰ２、Ｐ４、Ｐ８および各水ポンプＰ５、Ｐ６、Ｐ７は収納室内の下部に配置し、逆に温度耐久性の高い機器、例えば、改質器２０等を収納室内の上部に配置するようになっている。

防振部材１１２Ｂは、図６に示すように、金属金具１３０と、ゴム等の防振材１３１によって構成されている。金属金具１３０は、両端部にベースパネル１０１にボルト１３４によって固着される固定部１３０ａを有し、中央部に上方に折り曲げられて突出された保持部１３０ｂを有している。防振材１３１は、円柱状をなし、金属金具１３０の保持部１３０ｂ上に保持されている。防振材１３１上には、ユニット化されたスタック支持フレーム１１１の骨組み構造体の下部に固定した脚部１１１ｃが載置される。金属金具１３０の保持部１３０ｂには貫通穴が形成され、この貫通穴を挿通するボルト１３２のねじ部が、防振材１３１の中心部に形成した貫通穴および脚部１１１ｃに形成した貫通穴を通って脚部１１１ｃの上部に突出され、このねじ部にナット１３３を螺合することにより、防振材１３１の弾性変形を許容しながら、スタック支持フレーム１１１の骨組み構造体を防振部材１１２Ｂを介してベースパネル１０１上に支持するようになっている。防振部材１１２Ａ、１１２Ｃも、上記した防振部材１１２Ｂと同様に構成されている。

上記した防振部材１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃにより、加振源となるポンプ等によって発生する振動、騒音を外部に伝えないようにし、燃料電池システムを設置した家屋に振動、騒音が伝達するのを抑制するようにしている。

ベースパネル１０１上には、スタック支持フレーム１１１、改質器支持フレーム１１３およびインバータ４５等を覆う外板パネル１１５が、着脱可能に取付けられている。外板パネル１１５は、図７および図９に示すように、主として燃料電池システムの正面部を覆う正面パネル部１１５ａと、背面部を覆う背面パネル部１１５ｂと、右側面部を覆う側面パネル部１１５ｃと、天井部を覆う天井パネル部１１５ｄとによって構成されている。

正面パネル部１１５ａは、図９に示すように、平面視でＬ字形をなし、燃料電池システムの正面部と左側面部の一部を覆うようになっている。背面パネル部１１５ｂは、平面視でＬ字形をなし、燃料電池システムの背面部と左側面部の一部を覆うようになっており、左側面部で正面パネル部１１５ａとオーバラップされるようになっている。側面パネル部１１５ｃは、正面パネル部１１５ａと背面パネル部１１５ｂとの間の右側面部の開口を閉塞するもので、平面視でコ字形をなしている。側面パネル部１１５ｃは、後述するメンテ品収納室に収納されたメンテナンス品をメンテナンスする際に取外されるメンテナンス用パネルを構成する。天井パネル部１１５ｄは、正面パネル部１１５ａ、背面パネル部１１５ｂおよび側面パネル部１１５ｃによって周囲を覆われた天井部を閉塞するものである。

外板パネル１１５の各パネル部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃは、その下部を、ベースパネル１０１の縁部１０１ａに固着された複数の取付け座１０４（図５参照）、および後述する隔壁１１７に、ボルト等によって固定される。

ベースパネル１０１上には、図８、図９および図１０に示すように、燃料電池システムの右側面部に所定の間隔を有して、隔壁１１７が燃料電池システムの正面側と背面側に亘って固定され、この隔壁１１７によって外板パネル１１５内を、ユニット化された支持フレーム１１１、１１３等を収納するフレーム収納室１１８と、比較的短い周期でメンテナンスを要するメンテナンス品を収納するメンテ品収納室１１９とに区画している。隔壁１１７の上部は、図８に示すように、燃料電池システムの右側面側に屈曲され、フレーム収納室１１８に通ずる監視窓１２０を構成している。監視窓１２０には、メンテナンス用操作盤を備えたブレーカボックス１２１が設置され、監視窓１２０は通常透明板を貼付けた着脱可能な蓋部材１２２によって閉塞されている。蓋部材１２２を取り除くことにより、監視窓１２０を通してブレーカボックス１２１をメンテナンスすることができる。

メンテ品収納室１１９には、メンテナンス品としてのイオン交換器８１、脱硫器８２、リザーバタンク８３等が取付けられている。また、フレーム収納室１１８側には、隔壁１１７に近接して水精製器４０がベースパネル１０１上に設置されている。隔壁１１７には、水精製器取出し窓１２３が形成され、この取出し窓１２３は空気フィルタ１２４を取付けた着脱可能な蓋部材１２５によって閉塞されている。蓋部材１２５を取り除くことにより、水精製器取出し窓１２３を通して水精製器４０のメンテナンスを行うことができる。

なお、外板パネル１１５の側面パネル部１１５ｃには、外部からブレーカボックス１２１を目視できるように、監視窓が設けられている。また、側面パネル部１１５ｃには、メンテ品収納室１１９に収納された空気フィルタ１２４に対応する位置に、外気を導入するフード付きの開口１２７が形成されている。この開口１２７より空気フィルタ１２４を介して燃料電池システム内に外気（空気）が導入され、導入された空気は図略のダクトを介して、燃料電池１０およびインバータ４５内に供給される。インバータ４５に供給された空気は、燃焼用空気ポンプＰ２によってバーナ２１に送り込まれ、その燃焼排ガスは燃焼ガス用凝縮器３４を介して、外板パネル１１５の上部に形成した排出口１２８より外部に排出される。

上記した構成の燃料電池システムは、ベースパネル１０１の長手方向が家屋の壁に沿うように設置される。この際、背面パネル部１１５ｂ側が家屋の壁側となり、背面パネル部１１５ｂと壁との間隔は狭い。家屋の壁と家屋の敷地境界との間隔も狭い場合がある。

燃料電池システムを組付ける場合には、まず初めに、燃料電池１０を支持したスタック支持フレーム１１１が、防振部材１１２Ｂを介してベースパネル１０１上に設置される。続いて、燃料ポンプＰ１が防振部材１１２Ｃを介してベースパネル１０１上に設置されるとともに、改質器２０を支持した改質器支持フレーム１１３が、防振部材１１２Ａを介してベースパネル１０１上に固定された支持ブラケット１０７上に設置される。次いで、隔壁１１７の外側にメンテナンス品が取付けられ、最後に、インバータ４５がベースパネル１０１上にねじ止め固定される。

この際、改質器支持フレーム１１３、スタック支持フレーム１１１およびインバータ４５等は、それらの荷重を支持レール１０２で支持できる位置に組付けられ、これによって、ベースパネル１０１の強度をそれほど高める必要がないようにしている。

燃料電池システム内のメンテナンス品をメンテナンスする場合には、外板パネル１１５の側面パネル部（メンテナンス用パネル）１１５ｃを取外すだけで、メンテ品収納室１１９が外部に露呈されるため、イオン交換器８１、脱硫器８２、リザーバタンク８３等のメンテナンス品の点検あるいは交換を容易に行うことができる。

また、燃料電池システム内のフレーム収納室１１８内に収納された機器類を点検等する場合には、外板パネル１１５の正面パネル部１１５ａを取外し、かつ必要に応じてインバータ４５を取り除くことにより、ベースパネル１０１上の横梁や枠体等に邪魔されることなく、スタック支持フレーム１１１および改質器支持フレーム１１３にそれぞれ支持された各機器類、ならびに燃料ポンプＰ１に容易にアプローチすることが可能である。

上記した実施の形態においては、略長方形のベースパネル１０１の下面に、ベースパネル１０１の長手方向に沿って延在された複数の略平行な支持レール１０２を、長手方向と直交する方向に間隔を有して固定したので、ベースパネル１０１上に設置される支持フレーム１１１、１１３にかかる重量を、支持レール１０２によって的確に支持できるようになる。従って、ベースパネル１０１の支持剛性を向上するために、ベースパネル１０１の強度を上げる必要がなく、燃料電池システムの軽量化および低コスト化を可能にできるとともに、燃料電池システムの運搬性を向上することができる。

また、支持フレーム１１１、１１３がユニット化されているので、燃料電池システムの組付け作業を容易に行うことができ、しかも、防振部材１１２Ａ、１１２Ｂは、支持フレーム１１１、１１３とベースパネル１０１との間に設けられるため、防振部材１１２Ａ、１１２Ｂの個数を削減することができるとともに、燃料電池システムの組み立て工数を削減することができる。

上記した実施の形態においては、ベース部材として、ベースパネル１０１を用いた例で説明したが、ベースパネル以外にフレームやレールを組み合わせて形成することも可能である。また、支持部材も、実施の形態で述べた支持フレーム１１１、１１３以外に、複数のパネルと組み合わせても形成可能である。

上記した実施の形態においては、燃料電池１０を取付けるスタック支持フレーム１１１、および改質器２０を取付ける改質器支持フレーム１１３をユニット化し、これら２つのフレーム１１１、１１３をベースパネル１０１上に設置するようにしたが、ユニット化するフレームの数や、どのような区分でユニット化するかは、実施の形態で述べたものに限定されるものではない。

以上、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明は実施の形態で述べた具体的構成に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得るものである。

本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの概要を示す概要図である。燃料電池システムのベース部の平面図である。図２の３−３線に沿って切断したベース部の断面図である。図２の矢印４方向から見た図である。燃料電池システムを示す斜視図である。図５の６−６線に沿って切断した防振部材の断面図である。燃料電池システムの外観を示す外観図である。燃料電池システムを構成する機器類の配列を示す外板パネルの正面パネル部を取り除いた概略正面図である。外板パネルの天井パネル部を取り除いた図８の概略平面図である。外板パネルの側面パネル部を取り除いた図８の概略側面図である。

符号の説明

１０…燃料電池、２０…改質器、４５…インバータ、１００…ベース部、１０１…ベース部材（ベースパネル）、１０２…支持レール、１０５…運搬用ガイド、１１１、１１３…支持部材（スタック支持フレーム、改質器支持フレーム）、１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ…防振部材、１１５…外板パネル、１１７…隔壁。

Claims

略長方形のベース部材と、
該ベース部材の下面にベース部材の長手方向に沿って延在され、該長手方向と直交する方向に間隔を有して固定され、据付部に設置される複数の平行な支持レールと、
複数の機器類を取付け、前記ベース部材上に設置される複数の支持部材とを備え、
前記ベース部材上に固定され、前記支持部材を収納するフレーム収納室と、該フレーム収納室に収納された前記機器よりも短い周期でメンテナンスを要する機器を収納するメンテ収納室とを分割する隔壁と、
を備えた燃料電池システム。
請求項１において、前記支持レールの両端部は、前記ベース部材の両端部より突出され、該突出された部分に吊り具を引掛ける運搬用ガイドを着脱可能に取付けることができるようになっている燃料電池システム。
請求項１または請求項２において、前記支持部材は、少なくとも燃料電池および該燃料電池に関係する補機が取付けられたスタック支持部材ならびに少なくとも改質器および該改質器に関係する補機が取付けられた改質器支持部材からなっている燃料電池システム。