JP5735815B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は筐体内に換気ファンをもつ燃料電池システムに関する。

特許文献１によれば、ラジエター装置を持つ燃料電池システム筐体内部の温度を、ラジエターファンの回転数を制御することで、一定温度に管理することが出来る燃料電池システムが開示されている。

特許文献２によれば、ポータブル燃料電池などのシステムにおいて、カソード空気の吸込み部と、カソード排気ガスの成分とをそれぞれ計測して、その差を読み取り、燃料電池システムの異常判定を行うことで、システムを安全に停止させることの出来る燃料電池システムが開示されている。

特許文献３によれば、燃料電池システムパッケージ内部の最上部にガスセンサを設けることで、パッケージ内にて漏れた空気よりも軽い可燃性ガスを、的確に検出できる燃料電池装置が開示されている。

特開2008-300227号公報 特開2003-168461号公報 特開2003-229148号公報

上記した特許文献１に係る技術によれば、電気機器室と燃料電池室に左右に仕切る仕切壁が設けられている。しかし、上室および下室を仕切る仕切壁を開示しているものではない。更に、上室および下室を仕切る仕切壁の下面を積極的に冷却させる技術を開示しているものではない。上記した特許文献２，３に係る技術によれば、上室および下室を仕切る仕切壁が設けられているものではない。従って、上室および下室を仕切る仕切壁の下面を積極的に冷却させる技術を開示しているものではない。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、筐体のうち燃料電池および改質器を収容する上室と補機類を搭載する下室とを仕切る仕切壁の下面の側に滞留した空気を効率よく排気口から筐体の外部に排出でき、しかも仕切壁の下面の側を積極的に冷却でき、更に、仕切壁の下面の側に下室のシステム補機類を取り付けるのに有利な燃料電池システムを提供することを課題とする。

（１）様相１に係る燃料電池システムは、（ｉ）アノード流体が供給されるアノードとカソード流体が供給されるカソードとをもつ燃料電池と、（ｉｉ）燃料原料からアノード流体を形成する改質器と、（ｉｉｉ）燃料電池および改質器を収容する上室と、システム補機類を収容する下室と、下室および上室を連通させる貫通換気口を有すると共に上室および下室を仕切る仕切壁と、下室および筐体の外部を連通させる吸気口と、上室および筐体の外部を連通させる排気口とを有する筐体と、（ｉｖ）下室に位置するように仕切壁の下面側に取り付けられた換気ファンとを具備しており、
（ｖ）換気ファンは、仕切壁の下面に対して吸気隙間を形成しつつ対面するファン吸気口を備えるハウジングと、ファン吸気口および貫通換気口に連通する導風ダクトとをもち、（ｖｉ）換気ファンは、仕切壁の下面に滞留する空気を仕切壁の下面に沿ってファン吸気口から吸引させ、導風ダクトおよび仕切壁の貫通換気口を介して上室に流出させ、更に排気口から筐体の外部に流出させるとともに、吸気隙間の幅が、ハウジングの高さ未満とされていることを特徴とする。

換気ファンは、仕切壁の下面に吸気隙間を形成しつつ対面するファン吸気口を備えるハウジングと、ファン吸気口および貫通換気口に連通する導風ダクトとをもつ。下室の熱気は上昇する性質をもつため、筐体の下室の熱気が仕切壁の下面に滞留し易い。そこで換気ファンが駆動すると、仕切壁の下面に滞留する空気を、仕切壁の下面に沿って吸気隙間を介してファン吸気口から吸引させ、導風ダクトおよび仕切壁の貫通換気口を介して上室に流出させ、更に排気口から筐体の外部に流出させることができる。このため仕切壁の下面を積極的に冷却でき、仕切壁の下面の過熱が抑えられる。このように換気ファンのファン吸気口が仕切壁の下面に吸気隙間を形成しつつ対面しているため、仕切壁の下面を効率よく冷却できる。

万一、下室における配管系からガス状の燃料原料などが流出するときであっても、燃料原料は比重が空気よりも軽いため、仕切壁の下面に滞留する。このように仕切壁の下面に滞留した熱気や燃料原料は、換気ファンの駆動により、仕切壁の下面に沿ってファン吸気口から吸引させ、導風ダクトおよび仕切壁の貫通換気口を介して上室に流出させ、更に排気口から筐体の外部に流出させることができる。このため仕切壁の下面を積極的に冷却でき、仕切壁の下面の過熱が抑えられる。

このため本発明によれば、システム補機類の耐熱性が必ずしも充分でないときであっても、システム補機類を仕切壁の下面側に取り付けることができる。このようなシステム補機類も付随的に冷却できるため、システム補機類の長寿命化に貢献できる。システム補機類としては、燃料電池システムで用いられる燃料電池および改質器に関連する補助機器が挙げられる。配管を開閉させるバルブ、ポンプ、モータ、流量計、センサ、制御装置等が例示される。

（２）様相２に係る燃料電池システムによれば、上記様相において、仕切壁の下面側にはブラケットを介してガス検知センサが取り付けられており、ブラケットは、換気ファンに吸引させる空気流に対する邪魔板部材として、ガス検知センサと換気ファンとの間において仕切壁の下面に接触または接近するように介在していることを特徴とする。

仕切壁の下面側にはブラケットを介してガス検知センサが取り付けられている。このため、下室においてガス状の燃料原料等が流出したとしても、その燃料原料等は空気よりも比重が軽いため、上方に移動し、仕切壁の下面付近に滞留する。このため換気ファンが駆動すれば、仕切壁の下面に滞留する燃料原料を仕切壁の下面に沿ってファン吸気口から吸引させ、導風ダクトおよび仕切壁の貫通換気口を介して上室に流出させ、更に排気口から筐体の外部に流出させることができる。

仕切壁の下面側にはガス検知センサが取り付けられているため、ガス洩れセンサの検知精度を確保できる。しかもガス洩れセンサは、高温室となる上室を仕切るための仕切壁の下面の側に取り付けられている。ここで、仕切壁の下面の側における過熱は抑制されるため、ガス洩れセンサをメーカ保証温度未満の雰囲気に維持でき、ガス洩れセンサの信頼性を確保できる。

（３）様相３に係る燃料電池システムによれば、上記様相において、燃料電池は固体酸化物形燃料電池であり、燃料電池および改質器は、断熱壁で覆われた状態で且つ仕切壁に載置された状態で上室に収容された高温モジュールを形成しており、換気ファンは、仕切壁のうち高温モジュールを載置している壁部分の下面に取り付けられている。システムの運転時において、上室内の高温モジュールは高温に維持される。このため仕切壁のうち高温モジュールを載置させている壁部分も昇温される。しかし換気ファンは、仕切壁のうち高温モジュールを載置している壁部分の下面に取り付けられている。このため換気ファンが駆動すれば、仕切壁の下面に滞留するガス状の燃料原料を仕切壁の下面に沿ってファン吸気口から吸引させ、導風ダクトおよび仕切壁の貫通換気口を介して上室に流出させ、更に排気口から筐体の外部に流出させ、仕切壁の下面を積極的に冷却させることができる。

本発明によれば、筐体のうち燃料電池および改質器を収容する上室と補機類を搭載する下室とを仕切る仕切壁の下面の側に滞留した空気を効率よく排気口から筐体の外部に排出でき、しかも仕切壁の下面の側を積極的に冷却でき、更に、仕切壁の下面の側に下室のシステム補機類を取り付けるのに有利な燃料電池システムを提供することができる。

燃料電池システムを説明する図である。 仕切壁の下面側に換気ファンが取り付けられている状態を模式的に示す斜視図である。 仕切壁の下面側に換気ファンが取り付けられている状態を模式的に示す断面図である。

換気ファンは、下室に位置するように仕切壁の下面側に取り付けられている。換気ファンは、仕切壁の下面に対面するファン吸気口と、ファン吸気口および貫通換気口に連通する導風ダクトとをもつ。換気ファンは、仕切壁の下面に滞留する空気を仕切壁の下面に沿ってファン吸気口から吸引させ、導風ダクトおよび仕切壁の貫通換気口を介して上室に流出させ、更に排気口から筐体の外部に流出させる。

換気ファンが吸引する空気流の流路に位置するように仕切壁の下面側には、ガス検知センサが取り付けられていることが好ましい。燃料電池は固体酸化物形燃料電池であり、燃料電池および改質器は、断熱壁で覆われた状態で且つ仕切壁に載置された状態で上室に収容された高温モジュールを形成していることが好ましい。換気ファンは、仕切壁のうち高温モジュールを載置している壁部分の下面に取り付けられていることが好ましい。

（実施形態１）
図１は実施形態１の概念を示す。図１に示すように、燃料電池システムは、燃料電池１と、液相状の水を蒸発させて水蒸気を生成させる蒸発部２と、蒸発部２で生成された水蒸気を用いて燃料を改質させてアノード流体を形成する改質部３と、蒸発部２と改質部３を加熱する燃焼部１０５と、蒸発部２に供給される液相状の水を溜める改質水タンク４と、これらを収容する筐体５とを有する。燃料電池１は、イオン伝導体を挟むアノード１０とカソード１１とをもち、例えば、ＳＯＦＣとも呼ばれる固体酸化物形燃料電池（運転温度：例えば４００℃以上）を適用できる。図１から理解できるように、アノード１０側から排出されたアノード排ガスは、流路１０３を介して燃焼部１０５に供給される。カソード１１側から排出されたカソード排ガスは、流路１０４を介して燃焼部１０５に供給される。システムの運転時において、燃焼部１０５はアノード排ガスとカソード排ガスとを燃焼させ蒸発部２と改質部３を加熱させる。燃焼部１０５には燃焼排ガス路７５が設けられ、燃焼部１０５における燃焼後のガス、および、未燃焼のガスを含む燃焼排ガスが燃焼排ガス路７５を介して大気中に放出される。

改質部３は、セラミックス等の担体に改質触媒を担持させて形成されており、蒸発部２に隣設されている。改質部３および蒸発部２は改質器２Ａを構成しており、燃料電池１と共に断熱壁１９で包囲され、高温モジュール１８を形成している。改質部３の内部には、改質部３の温度を検知する温度センサ３３が設けられている。燃焼部１０５の内部には、起動時に燃料を着火させるヒータである着火部３５が設けられている。着火部３５は燃焼部１０５の燃料に着火できるものであれば何でも良い。温度センサ３３の信号は制御部１００に入力される。

発電運転時には、改質器２Ａは改質反応に適するように断熱壁１９内において加熱される。発電運転時には、蒸発部２は水を加熱させて水蒸気とさせ得るように加熱される。燃料電池１がＳＯＦＣタイプの場合には、アノード１０側から排出されたアノード排ガスとカソード１１側から排出されたカソード排ガスが燃焼部１０５で燃焼するため、改質部３および蒸発部２は同時に加熱される。燃料通路６は、燃料源６３からの燃料を改質器２Ａに供給させるものであり、燃料ポンプ６０および脱硫器６２をもつ。燃料電池１のカソード１１には、カソード流体（空気）をカソード１１に供給させるためのカソード流体通路７０が繋がれている。カソード流体通路７０には、カソード流体搬送用の搬送源として機能するカソードポンプ７１が設けられている。

図１に示すように、筐体５は、外気に連通する吸気口５０と排気口５１とをもち、更に、第１室である上室５２と、第２室である下室５３とをもつ。吸気口５０は筐体５の下室５３に形成されており、下室５３および筐体５の外部ＷＡを連通させている。排気口５１は筐体５の上室５２に形成されており、上室５２および筐体５の外部ＷＡを連通させている。上室５２および下室５３は仕切壁５８で上下に仕切られており、高温となりがちの上室５２の熱が下室５３に直接伝達されることを防止している。仕切壁５８は、上室５２と下室５３とを連通させる貫通換気口５８３をもつ。上室５２および下室５３は、基本的には、貫通換気口５８３以外は連通されていない。

燃料電池１は、改質部３および蒸発部２と共に、筐体５の上側つまり上室５２に収容されている。筐体５の下室５３には、改質部３で改質される液相状の水を溜める改質水タンク４が収容されている。改質水タンク４には、電気ヒータ等の加熱機能をもつ加熱部４０が設けられている。加熱部４０は、冬期や寒冷地等において、改質水タンク４に貯留されている水を加熱させるものであり、電気ヒータ等で形成できる。外気温度等の環境温度が低いとき等には、制御部１００からの指令に基づいて、改質水タンク４の水は加熱部４０により所定温度（例えば５℃、１０℃）以上に加熱され、凍結が抑制される。

図１に示すように、下室５３側の改質水タンク４の出口ポート４ｐと上室５２側の蒸発部２の入口ポート２ｉとを連通させる給水通路８が筐体５内に設けられている。給水通路８は、改質水タンク４内に溜められている水を改質水タンク４の出口ポート４ｐから蒸発部２に供給させる通路である。給水通路８においては、蒸発部２の入口ポート２ｉの手前に水位センサ８７が設けられ、且つ、改質水タンク４内の水を蒸発部２まで搬送させる水搬送源として機能するポンプ８０が設けられている。制御部１００はポンプ８０，７１，７９，６０を制御する。

システムの起動時には、バルブ６ｘが開放し、燃料ポンプ６０が駆動して燃料源６３のガス状の燃料原料が燃料通路６から蒸発部２に供給される。その燃料原料は改質部３、アノード流体通路７３、アノード１０、流路１０３を経て燃焼部１０５に至る。カソードポンプ７１が駆動してカソード流体通路７０を介してカソード１１に供給され、更に流路１０４を介して燃焼部１０５に至る。上記した燃料原料は燃焼部１０５において燃焼し、蒸発部２および改質部３からなる改質器２Ａは高温に加熱される。改質器２Ａが所定温度の高温に昇温されると、システムの発電運転に移行する。発電運転では、ポンプ８０が駆動すると、改質水タンク４内の水は、改質水タンク４の出口ポート４ｐから蒸発部２の入口ポート２ｉに向けて給水通路８内を搬送され、蒸発部２で加熱されて水蒸気とされる。水蒸気は燃料通路６から供給される燃料原料と共に改質部３に移動する。改質部３において燃料原料は、水蒸気で改質されてアノード流体（水素含有ガス）となる。アノード流体はアノード流体通路７３を介して燃料電池１のアノード１０に供給される。更にカソードポンプ７１の駆動により、カソード流体（酸素含有ガス、筐体５の下室５３内の空気）がカソード流体通路７０を介して燃料電池１のカソード１１に供給される。これにより燃料電池１が発電する。燃料電池１で排出された排ガスは、燃焼部１０５で燃焼し、燃焼排ガスが燃焼排ガス路７５を介して大気中に放出される。

図１に示すように、燃焼排ガス通路７５には、凝縮水を形成する凝縮機能をもつ熱交換器７６が設けられている。貯湯槽７７に繋がる貯湯通路７８および貯湯ポンプ７９が設けられている。貯湯通路７８は往路７８ａおよび復路７８ｃをもつ。貯湯槽７７の低温の水は、貯湯ポンプ７９の駆動により、貯湯槽７７の吐出ポート７７ｐから吐出されて往路７８ａを通過し、熱交換器７６に至り、熱交換器７６の熱交換作用により加熱される。熱交換器７６で加熱された水は、復路７８ｃを介して帰還ポート７７ｉから貯湯槽７７に帰還する。このようにして貯湯槽７７の水は温水となる。前記した排ガスに含まれていた水蒸気は、熱交換器７６で凝縮されて液相状の凝縮水（純水）となる。凝縮水は、熱交換器７６から延設された凝縮水通路４２を介して重力等により水精製器４３に供給される。水精製器４３はイオン交換樹脂等の水浄化剤４３ａを有するため、凝縮水の不純物は除去される。不純物が除去された水は、改質水タンク４に移動して改質水タンク４に溜められる。給水通路８のポンプ８０が駆動すると、改質水タンク４内の水は吐出ポート４ｐから吐出され、給水通路８を介して高温の蒸発部２に供給され、蒸発部２で水蒸気とされて改質部３に供給され、改質部３において燃料を改質させる水蒸気改質反応として消費される。

さて要部構成について図２および図３を参照して説明する。図２および図３には、下室５３に位置するように仕切壁５８の下面５８０側には、換気ファン３００が設けられている。換気ファン３００は、発電運転中において、筐体５の下室５３および上室５２の空気を換気させるものであり、吸気口５０から筐体５の外部ＷＡの新鮮な空気を下室５３に吸引させ、上室５２の空気を排気口５１から筐体５の外部ＷＡに排出させる。図２に示すよにう、仕切壁５８は、厚肉の仕切壁本体５８ａと、仕切壁本体５８ａの下面に積層された副壁５８ｃと、仕切壁本体５８ａと副壁５８ｃとの間に形成された断熱用の空気層５８ｅとを備えている。空気層５８ｅにより換気ファン３００が保護される。燃料電池１は長時間（例えば１週間以上）にわたり連続運転するものであり、換気ファン３００はシステムの発電運転モードばかりではなく、停止モードにおいても連続して長時間にわたり作動する。

換気ファン３００は、仕切壁５８の下面５８０に取付具３０８を介して取り付けられ、仕切壁５８の下面５８０に吊持されている。取付具３０８の上端部は、仕切壁５８の下面５８０側に取り付けられる。図３に示すように、換気ファン３００は、ファン吸気口３０２をもつハウジング３０３ｈと、ハウジング３０３ｈ内に配置され複数の羽根３０７をもつロータ３０４とを有する。図３において、ハウジング３０３ｈの上面３０３ｕと仕切壁５８の下面５８０との間に吸気用の吸気隙間３０３が形成されている。吸気隙間３０３の隙間幅の寸法をＤＣ（図２参照）として示す。ハウジング３０３ｈの高さ寸法をＨＣ（図２参照）として示す。ＤＣはＨＣ未満が好ましい（ＤＣ＜ＨＣ）。殊に、ＤＣ＝ＨＣ×αにできる。αとしては、０．１〜０．８の範囲内、０．２〜０．６の範囲内にできる。このように吸気隙間３０３の隙間幅が過剰に広くならないように規定されているため、仕切壁５８の下面５８０に溜まる熱気を集中的に換気ファン３００で吸引させて、導風ダクト３０５および貫通換気口５８３から上室５２に流入させることができる。この意味においても仕切壁５８の下面５８０に補機類を設置させ易い。

すなわち、このようにハウジング３０３ｈに形成されているファン吸気口３０２は、仕切壁５８の下面５８０に対して吸気隙間３０３の寸法ＤＣを介して接近しつつ対面している。このため、換気ファン３００は、仕切壁５８の下面５８０付近の空気を吸引させ易い。しかもファン吸気口３０２は、換気ファン３００のロータ３０４の中心軸線ＰＭの回りの外周を１周するようにリング形状をなしているため、ロータ３０４が中心軸線ＰＭの回りで回転駆動すると、ハウジング３０３ｈ付近の空気、つまり、仕切壁５８の下面５８０付近の空気をハウジング３０３ｈの全周から吸引させることができる。従って、仕切壁５８の下面５８０付近の空気をできるだけ均一に吸引させ易い。なお場合によっては、ファン吸気口３０２は、換気ファン３００のハウジング３０３ｈの全周の２／３以上にわたり形成されている形態でも良い。換気ファン３００としてはシロッコファンが例示される。シロッコファンは、換気空気量の増加、騒音の低減、消費電力の低減、耐久性の確保の点で有利である。但し、シロッコファンに限定されず、ターボファン、サイレントファン、リミットロードファンでも良い。

更に、図３に示すように、換気ファン３００のハウジング３０３ｈは、ファン吸気口３０２および貫通換気口５８３に連通する導風ダクト３０５をもつ。導風ダクト３０５の先端係合部３０６は、貫通換気口５８３のうち副壁５８ｃの開口部分５８３ｃに係合している。導風ダクト３０５が設けられているため、吸気隙間３０３を介してファン吸気口３０２から吸引させた空気流を、貫通換気口５８３から上室５２に確実に流入させることができる。

下室５３に収容されている温度センサ５３０の信号は制御部１００に入力される。温度センサ５３０で検知された温度が閾値温度以上になると、筐体５内を換気すべく、制御部１００は換気ファン３００を駆動させる。これにより下室５３および上室５２の熱気等が排気口５１から筐体５の外部ＷＡに排出される。一般的には、システムが発電運転しているときには、換気ファン３００は駆動して下室５３および上室５２の換気を行っている。ここで、換気ファン３００が駆動すると、仕切壁５８の下面５８０に滞留している空気を仕切壁５８の下面５８０に沿って吸気隙間３０３を介して換気ファン３００のハウジング３０３ｈのファン吸気口３０２から矢印Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４方向（図３参照）に沿って吸引させる。これにより下室５３の空気を導風ダクト３０５および仕切壁５８の貫通換気口５８３を介して上室５２に流出させ、更に、空気を高温モジュール１８の断熱壁１９の外壁面に沿って流し、高温モジュール１８の断熱壁１９の過熱を抑えた後、上室５２の排気口５１から筐体の外部に流出させる。

ここで、燃料電池システムが発電運転しているときにおいて、下室５３の熱気は下室５３において上昇し、仕切壁５８の下面５８０に滞留し易い。万一、下室５３における配管系からガス状の燃料原料などが下室５３内に流出するときであっても、燃料原料は比重が空気よりも軽いため、仕切壁５８の下面５８０付近に滞留し易い。このように仕切壁５８の下面５８０付近に滞留した熱気や燃料原料を、換気ファン３００の駆動により、仕切壁５８の下面５８０に沿って吸気隙間３０３を介してファン吸気口３０２から吸引させ、導風ダクト３０５および仕切壁５８の貫通換気口５８３を介して上室５２に流出させ、更に排気口５１から筐体の外部に流出させることができる。このような本実施形態によれば、仕切壁５８の下面５８０を積極的に冷却でき、しかも換気ファン３００のハウジング３０３ｈの全周囲を積極的に冷却でき、仕切壁５８の下面５８０の過熱を抑えることができる。

このように仕切壁５８の下面５８０の過熱を抑えることができる本実施形態によれば、システム補機類を下室５３に位置させつつ仕切壁５８の下面５８０側に取り付けることができる。従って、仕切壁５８の下面５８０側に取り付けたシステム補機類の耐久性の向上、ひいては長寿命化に貢献できる。システム補機類としては、燃料電池システムで用いられる燃料電池１および改質器２Ａに関連する補助機器が挙げられる。このような補助機器としては、配管を開閉させるバルブ、ポンプ７１，８０，６０、モータ、流量計、センサ、制御装置等の全部または一部が例示される。

更に本実施形態によれば、図２に示すように、換気ファン３００が吸引する空気流の流路に位置するように仕切壁５８の下面５８０側には、燃料原料等のガスの漏れを検知するためのガス検知センサ４００がブラケット５００を介して取り付けられている。ガス検知センサ４００は、センシング部４０２と、センシング部４０２を包囲する枠部４０３ともつ。ガス検知センサ４００はシステム補機類の一つとして機能できる。なお、図３ではブラケット５００は図略されている。図３に示すように、ハウジング３０３ｈと枠部４０３との間には空間３０３ｘが形成されている。周方向においてなるべくばらつき無く吸気隙間３０３を介してファン吸気口３０２に吸引させるためである。

本実施形態によれば、換気ファン３００が吸引する空気流の流路付近に位置するように、ガス検知センサ４００が仕切壁５８の下面５８０側に取り付けられている。このため、下室５３においてガス状の燃料原料等の漏れが発生したとしても、その燃料原料は、空気よりも比重が軽いため、下室５３において上方に移動し、仕切壁５８の下面５８０付近に滞留する。このため換気ファン３００が駆動すれば、仕切壁５８の下面５８０に滞留する燃料原料を仕切壁５８の下面５８０に沿って吸気隙間３０３を介してファン吸気口３０２から吸引させ、導風ダクト３０５および仕切壁５８の貫通換気口５８３を介して上室５２に流出させ、更に排気口５１から筐体５の外部ＷＡに流出させることができる。これにより仕切壁５８の下面５８０付近の過熱を防止できる。

更に本実施形態によれば、換気ファン３００が吸引する空気流の流路に位置するように仕切壁５８の下面５８０側にガス検知センサ４００が取り付けられているため、ガス洩れセンサ４００の検知精度を確保できる。しかもガス洩れセンサ４００は、上室５２が高温室となる仕切壁５８の下面５８０の側に取り付けられているものの、仕切壁５８の下面５８０の側における過熱は抑制されているため、ガス洩れセンサ４００をメーカ保証温度未満の雰囲気に維持でき、ガス洩れセンサ４００の信頼性を確保できる。

本実施形態によれば、図２に示すように、ブラケット５００は、ガス検知センサ４００と換気ファン３００との間に設けられており、ガス検知センサ４００の位置決めと、センサ４００の周辺流速を抑制させる機能とを併有している。仕切壁５８の下面５８０に取付具５８０ｒで固定される両端の取付片５０１と、取付片５０１間に連接され且つ空気流速の増加を抑制する面状に延設されている中間板５０２とを有する。中間板５０２は、換気ファン３００のハウジング３０３ｈに沿って矢印ＤＡ方向に沿って延設されている。ブラケット５００は、換気ファン３００の駆動によって吸気隙間３０３を介してファン吸気口３０２に向かう空気流がガス検知センサ４００のセンシング部４０２に直接当たることを抑制させている。なお、ガス検知センサ４００の位置は、仕切壁５８の下面５８０にもっとも接近するような位置に固定していることが好ましい。その理由としては、燃料原料等の可燃ガスの比重が空気より軽い為、上室５２の上部であるほど（ガス検知センサ４００が仕切壁５８の下面５８０に接触してセンサ４００に熱影響を与えない程度の距離として、３〜５ミリが望ましい）、システム上でのガス検知精度が高まる為である。またガス検知センサ４００は定期保守が必要な部品であるため、機器の正面部に配置し、工具などのアクセスが可能となる位置としていることが好ましい。

更に、理由としては、ガス検知センサ４００のセンシング部４０２に強い空気流が直接当たると、ガス検知センサ４００のセンシング精度が影響され、ガス濃度を低めに検知したりする等といったように、ガス濃度の検知精度を変動させるおそれがあるためである。従って、ブラケット５００の上面５０３は仕切壁５８の下面５８０に対して微小隙間５０９で接近している。仕切壁５８の副壁５８ｃの肉厚をｔ１（例えば０．４〜３ミリメートル程度）とするとき、微小隙間５０９の隙間幅ｔ２は、例えば２・ｔ１以下、３・ｔ１以下にできる。微小隙間５０９の隙間幅ｔ２は、例えば１．５〜４ミリメートル。２〜３ミリメートル程度にできる。このようにブラケット５００は、ガス検知センサ４００を仕切壁５８の下面５８０の所定位置への位置決め機能と、換気ファン３００のファン吸気口３０２に吸引される空気流がガス検知センサ４００のセンシング部４０２に直接当たることを抑制させる邪魔板部材としての機能とを併有する。

上記したように微小隙間５０９がガス検知センサ４００のセンシング部４０２の上方に形成されているため、ガス検知センサ４００のセンシング部４０２付近において適度のガス流れが発生し、センシング部４０２付近に可燃ガス（燃料）が過剰に滞留したり、あるいは、センシング部４０２付近の流速が過剰に増加するためセンシング精度が低下したりすることが抑制される。

本実施形態によれば、燃料電池１および改質器２Ａは、断熱壁１９で覆われた状態で且つ仕切壁５８に載置された状態で上室５２に収容された高温モジュール１８を形成している。ここで、換気ファン３００は、仕切壁５８の下面５８０のうち、高温モジュール１８を載置している壁部分５８ｄの下面部分５８０ｄに取り付けられており、燃料電池１の直下に位置している。システムの運転時において、高温モジュール１８は高温に維持される。このため仕切壁５８のうち高温モジュール１８を載置させている壁部分５８ｄも昇温される。しかし換気ファン３００は、仕切壁５８の下面５８０のうち高温モジュール１８を載置している壁部分５８ｄの下面部分５８０ｄに取り付けられている。このため換気ファン３００が駆動すれば、仕切壁５８の下面５８０に滞留するガス状の燃料を仕切壁５８の下面５８０に沿って吸気隙間３０３を介してファン吸気口３０２から吸引させ、導風ダクト３０５および仕切壁５８の貫通換気口５８３を介して上室５２に流出させ、更に排気口５８３から筐体の外部ＷＡに流出させ、高温モジュール１８からの受熱する仕切壁５８の下面５８０を積極的に冷却できる利点が得られる。

仮に、換気ファン３００が下室５３のうち筐体５の側壁５Ｓ（図１参照）側に偏って配置されていると、換気ファン３００の騒音が筐体５の外部ＷＡに伝搬され易くなる。この点本実施形態によれば、高温モジュール１８は上室５２の室空間においてほぼ中央域に配置されている。このため換気ファン３００も、高温モジュール１８の真下に位置するように仕切壁５８の下面５８０に取り付けられつつ、下室５３の室空間のほぼ中央域に配置されている。このため換気ファン３００の騒音を筐体の外部にＷＡに放出させることが抑制される。

（実施形態２）
本実施形態は実施形態１と基本的に共通の構成であり、共通の作用効果を奏するため、図１〜図３を準用する。本実施形態によれば、システムの発電運転が停止された後であっても、温度センサ３３で検知された高温モジュール１８の内部温度（改質部３の温度）が第１閾値温度（例えば５００〜３００℃の温度範囲内の任意値）以上であれば、あるいは、下室５３内の温度センサ５３０で検知された温度が第２閾値温度（例えば７０℃）以上であれば、上室５２および下室５３の冷却を促進させるべく、換気ファン３００の駆動を継続させて換気を継続させる。

このため換気ファン３００の駆動により、仕切壁５８の下面５８０に滞留する熱気またはガス状の燃料原料を仕切壁５８の下面５８０に沿って吸気隙間３０３を介してファン吸気口３０２から吸引させ、導風ダクト３０５および仕切壁５８の貫通換気口５８３を介して上室５２に流出させ、更に、排気口５８３から筐体の外部ＷＡに流出させ、高温モジュール１８からの受熱する仕切壁５８の下面５８０を積極的に冷却できる利点が得られる。この結果、システムの発電運転が停止された後であっても、仕切壁５８の下面５８０に取り付けている補機類の過熱を防止できる。

（その他）
本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。燃料電池としては、高分子電解質形燃料電池、リン酸形燃料電池、溶融炭酸塩燃料電池でも良い。

１は燃料電池、１０はアノード、１１はカソード、２Ａは改質器、２は蒸発部、３は改質部、４は改質水タンク、４３は水精製器、５は筐体、５０は吸気口、５１は排気口、５２は上室、５３は下室、５８は仕切壁、５８０は下面、５８３は貫通換気口、７０はカソード流体通路、７３はアノード流体通路、８は給水通路、３００は換気ファン、３００ｈはハウジング、３０２はファン吸気口、３０５は導風ダクト、４００はガス検知センサ、５００はブラケット、５３０は温度センサ、ＷＡは外部を示す。

Claims (3)

1. アノード流体が供給されるアノードとカソード流体が供給されるカソードとをもつ燃料電池と、
   燃料原料から前記アノード流体を形成する改質器と、
   前記燃料電池および前記改質器を収容する上室と、システム補機類を収容する下室と、前記下室および前記上室を連通させる貫通換気口を有すると共に前記上室および前記下室を仕切る仕切壁と、前記下室および筐体の外部を連通させる吸気口と、前記上室および筐体の外部を連通させる排気口とを有する筐体と、
   前記下室に位置するように前記仕切壁の下面側に取り付けられた換気ファンとを具備しており、
   前記換気ファンは、前記仕切壁の前記下面に対して吸気隙間を形成しつつ対面するファン吸気口を備えるハウジングと、前記ファン吸気口および前記貫通換気口に連通する導風ダクトとをもち、
   前記換気ファンは、前記仕切壁の前記下面に滞留する空気を前記仕切壁の前記下面に沿って前記ファン吸気口から吸引させ、前記導風ダクトおよび前記仕切壁の前記貫通換気口を介して前記上室に流出させ、更に前記排気口から筐体の外部に流出させるとともに、
   前記吸気隙間の幅が、前記ハウジングの高さ未満とされている
   ことを特徴とする燃料電池システム。
2. 請求項１において、前記仕切壁の前記下面側にはブラケットを介してガス検知センサが取り付けられており、前記ブラケットは、前記換気ファンに吸引させる空気流に対する邪魔板部材として、前記ガス検知センサと前記換気ファンとの間において前記仕切壁の前記下面に接触または接近するように介在していることを特徴とする燃料電池システム。
3. 請求項１または２において、前記燃料電池は固体酸化物形燃料電池であり、前記燃料電池および前記改質器は、前記断熱壁で覆われた状態で且つ前記仕切壁に載置された状態で前記上室に収容された高温モジュールを形成しており、前記換気ファンは、前記仕切壁のうち前記高温モジュールを載置している壁部分の下面に吊持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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