JP5897982B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池モジュール、燃料ガス供給装置、酸化剤ガス供給装置、水供給装置、電力変換装置及び制御装置が、筐体に収容される燃料電池システムに関する。

通常、固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）は、固体電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いており、この固体電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設した電解質・電極接合体（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持している。この燃料電池は、通常、電解質・電極接合体とセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。

上記の燃料電池に供給される燃料ガスは、通常、改質装置によって炭化水素系の原燃料から生成される水素ガスが使用されている。改質装置では、一般的に、メタンやＬＮＧ等の化石燃料等の炭化水素系の原燃料から改質原料ガスを得た後、この改質原料ガスに水蒸気改質や部分酸化改質、又はオートサーマル改質等を施すことにより、改質ガス（燃料ガス）が生成されている。

この場合、単一のユニットケース内に、燃料電池、改質装置、前記燃料電池で発生した直流電力を電源出力仕様に変換する電力変換装置、制御装置及び補機類を内蔵した燃料電池システム（燃料電池電源装置）が知られている。

この種のシステムでは、設置用スペースが狭小である場合が多く、しかもメンテナンス等の作業用スペースが必要とされている。このため、比較的狭いスペースへの設置性を確保しながら、メンテナンス性を高めることが望まれており、例えば、特許文献１に開示されているコージェネレーションシステムが知られている。

このシステムは、図２０に示すように、ハウジング１を備えており、このハウジング１は、正面板２ａ、左側面板２ｂ、右側面板２ｃ及び背面板２ｄを備えた箱形状を有している。

ハウジング１内には、ガスエンジン３が略中央に配置され、前記ガスエンジン３の一方側（左側面板２ｂ側）に、エアクリーナ４及びオイルタンク５が配置されている。ガスエンジン３の他端側（右側面板２ｃ側）には、熱交換器６及びドレン中和器７が配置されている。

右側面板２ｃ側には、メンテナンス開口８が形成されており、図示しないが、ガス接続部、電気配線接続部及び温水配管接続部は、前記メンテナンス開口８に臨むように、一方の側に集約されている。

特開２００７−１３９２９１号公報

上記の特許文献１では、ハウジング１からは、系統電源との接続用配線や、貯湯ユニットへの電気供給用配線や、前記貯湯ユニットと制御信号の通信用配線や、センサ用配線等、多数の電気配線が外部に導出されている。その際、各電気配線は、機器の設置状況等に応じて、異なる向きに、且つ、異なる位置から導出されている。従って、設置用壁面９との間には、配線取り回し用の比較的大きなスペースが必要となっている。

すなわち、ハウジング１から取り出された電気配線を、比較的大きな角度に亘ってターンさせる際には、前記電気配線を保護するため比較的大きなスペースが必要となるからである。これにより、ハウジング１を狭小なスペース内に有効に配置することができず、設置性が低下して汎用性の向上が図れないという問題がある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、設置自由度を向上させることができ、配線や配管を狭小なスペースに良好に設置することが可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。

本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池モジュールと、前記燃料電池モジュールに前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、前記燃料電池モジュールに前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、前記燃料電池モジュールに水を供給する水供給装置と、前記燃料電池モジュールで発生した直流電力を要求仕様電力に変換する電力変換装置と、前記燃料電池モジュールの発電量を制御する制御装置と、を筐体に収容する燃料電池システムに関するものである。

この燃料電池システムでは、筐体には、前記筐体の外面から内方に凹状に屈曲し、互いの境界線を挟んで所定の角度を形成する少なくとも第１導出面及び第２導出面が設けられている。そして、第１導出面と第２導出面とには、要求仕様電力を外部に供給する電力配線又は燃料ガス供給装置に燃料ガスを導入する燃料ガス配管を、筐体の外方にそれぞれ異なる方向に指向して導出させる第１導出口と第２導出口とが形成されている。

また、この燃料電池システムでは、筐体には、電力配線を導出させるための第１導出面及び第２導出面を有する配線導出部と、燃料ガス配管を含む配管類を導出させるための第１導出面及び第２導出面を有する配管導出部とが設けられることが好ましい。

このため、電力配線は、配線導出部の第１導出面及び第２導出面から導出されることにより、筐体の任意の方向に省スペースで取り出されることができ、設置自由度が向上する。一方、燃料ガス配管は、配管導出部の第１導出面及び第２導出面から導出されることにより、筐体の任意の方向に省スペースで取り出されることができ、設置自由度が向上する。

さらに、この燃料電池システムでは、第１導出面及び第２導出面は導出パネルに形成されているとともに、前記導出パネルは、筐体に装着されてなることが好ましい。

また、この燃料電池システムでは、第１導出面及び第２導出面は、筐体の平面から見て、Ｖ字状を有するとともに、前記筐体の側面からみて、Ｖ字状を有することが好ましい。このため、電力配線や燃料ガス配管は、筐体の左右方向や上下方向に省スペースで取り出されることが可能になり、設置自由度が向上する。

さらに、この燃料電池システムでは、第１導出面及び第２導出面は、筐体の平面から見て、Ｖ字状を有する第１取り付け位置と、前記筐体の側面からみて、Ｖ字状を有する第２取り付け位置とに選択的に取り付けられることが好ましい。従って、第１導出面及び第２導出面の取り付け位置を選択するだけでよく、簡単な構成で、電力配線や燃料ガス配管は、筐体の左右方向や上下方向に省スペースで取り出されることができ、設置自由度が向上する。

本発明によれば、第１導出面及び第２導出面は、筐体の外面から内方に凹状に屈曲して形成されるとともに、前記第１導出面及び前記第２導出面に設けられた第１導出口及び第２導出口は、前記筐体の外方に対してそれぞれ異なる方向に指向している。このため、電力配線又は燃料ガス配管は、外部において省スペースで導出し易くなる方向に向かう第１導出口又は第２導出口を選択することができる。

従って、電力配線又は燃料ガス配管は、筐体の外部で大きな角度に亘って湾曲されることがなく、前記筐体と設置用壁面とのスペースを最小化することが可能になる。これにより、壁面設置性が向上するとともに、簡単且つコンパクトな構成で、設置自由度を向上させることができ、配線や配管を狭小なスペースに良好に設置することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システムの概略斜視説明図である。 前記燃料電池システムの平面説明図である。 前記燃料電池システムの正面説明図である。 前記燃料電池システムの回路図である。 前記燃料電池システムの裏面側からの概略斜視説明図である。 前記燃料電池システムを構成する配線導出パネルの斜視説明図である。 前記配線導出パネルの裏面側からの斜視説明図である。 前記燃料電池システムを構成する配線導出部の断面説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システムの裏面側からの斜視説明図である。 本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システムを構成する配線導出パネルの正面説明図である。 本発明の第４の実施形態に係る燃料電池システムを構成する配線導出パネルの正面説明図である。 本発明の第５の実施形態に係る燃料電池システムの裏面側からの斜視説明図である。 前記燃料電池システムの平面説明図である。 前記燃料電池システムの裏面側からの一部斜視説明図である。 本発明の第６の実施形態に係る燃料電池システムの概略斜視説明図である。 前記燃料電池システムの平面説明図である。 前記燃料電池システムの正面説明図である。 本発明の第７の実施形態に係る燃料電池システムの概略斜視説明図である。 前記燃料電池システムの概略平面説明図である。 特許文献１のコージェネレーションシステムの概略斜視説明図である。

図１〜図４に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池システム１０は、定置用の他、車載用等の種々の用途に用いられている。

燃料電池システム１０は、燃料ガス（水素ガス）と酸化剤ガス（空気）との電気化学反応により発電する燃料電池モジュール１２と、前記燃料電池モジュール１２を昇温させる燃焼器１４と、前記燃料電池モジュール１２に前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置（燃料ガスポンプを含む）１６と、前記燃料電池モジュール１２に前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置（エアポンプを含む）１８と、前記燃料電池モジュール１２に水を供給する水供給装置（水ポンプを含む）２０と、前記燃料電池モジュール１２で発生した直流電力を要求仕様電力に変換する電力変換装置２２と、前記燃料電池モジュール１２の発電量を制御する制御装置２４とを備え、これらが単一の筐体２６に収容される。燃料電池モジュール１２及び燃焼器１４は、断熱材２７に囲繞される（図３参照）。

図４に示すように、燃料電池モジュール１２は、図示しないが、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される固体電解質（固体酸化物）をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体とセパレータとが積層される固体酸化物形の燃料電池３２を設け、複数の前記燃料電池３２が鉛直方向に積層された固体酸化物形の燃料電池スタック３４を備える。

図３に示すように、燃料電池スタック３４の積層方向上端側には、酸化剤ガスを前記燃料電池スタック３４に供給する前に加熱する熱交換器３６と、炭化水素を主体とする原燃料（例えば、都市ガス）と水蒸気との混合燃料を生成するために、水を蒸発させる蒸発器３８と、前記混合燃料を改質して改質ガスを生成する改質器４０とが配設される。

燃料電池スタック３４の積層方向下端側には、前記燃料電池スタック３４を構成する燃料電池３２に積層方向（矢印Ａ方向）に沿って締め付け荷重を付与するための荷重付与機構４２が配設される（図４参照）。

改質器４０は、都市ガス中に含まれるエタン（Ｃ_２Ｈ_６）、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）及びブタン（Ｃ_４Ｈ_１０）等の高級炭化水素（Ｃ_２＋）を、主としてメタン（ＣＨ_４）を含む原燃料ガスに水蒸気改質するための予備改質器であり、数百℃の作動温度に設定される。

燃料電池３２は、作動温度が数百℃と高温であり、電解質・電極接合体では、燃料ガス中のメタンが改質されて水素が得られ、この水素がアノード電極に供給される。

熱交換器３６は、図４に示すように、燃料電池スタック３４から排出される使用済み反応ガス（以下、排ガス又は燃焼排ガスともいう）と、空気供給管４４から供給される被加熱流体である空気とを対向流に流す。熱交換器３６を流通した排ガスは、蒸発器３８に水を蒸発させるための熱源として供給された後、主排気管４６に排出される。排ガスの一部は、改質器４０を加熱した後、排気管４８に排出される。

主排気管４６及び排気管４８には、凝縮装置５０が接続される。凝縮装置５０は、燃料電池モジュール１２から排出される排ガスと冷媒体との熱交換により、前記排ガス中の水蒸気を凝縮して回収するとともに、凝縮水を水供給装置２０に供給する。冷媒体として、例えば、貯湯タンク５２内の貯湯水が使用される。

貯湯タンク５２は、筐体２６の外部に設置されるとともに、凝縮装置５０と冷媒供給管５４ａ及び冷媒排出管５４ｂを介して接続される。貯湯タンク５２内の貯湯水は、冷媒供給管５４ａを通して排ガスと熱交換され、昇温された貯湯水は、冷媒排出管５４ｂを通して前記貯湯タンク５２に戻される。

図４に示すように、燃料ガス供給装置１６は、原燃料配管５５を介して筐体２６の外部に配置された原燃料供給源（図示せず）に接続される。燃料ガス供給装置１６は、原燃料通路５６に接続されるとともに、前記原燃料通路５６の途上には、切換弁７０を介して原燃料分岐通路７２が設けられる。この原燃料分岐通路７２は、燃焼器１４に接続される。

酸化剤ガス供給装置１８は、空気供給管４４に接続されるとともに、前記空気供給管４４の途上に設けられた切換弁７４には、空気分岐通路７６が接続される。この空気分岐通路７６は、燃焼器１４に接続される。燃焼器１４は、例えば、バーナを備えており、上記のように、原燃料及び空気が供給される。なお、このバーナに代えて他の手段（電気ヒータ等）を用いることができ、その際、必要に応じて原燃料、空気、電力の供給を選択的に行うように構成すればよい。

水供給装置２０には、水通路５８が連通する。燃料ガス供給装置１６、酸化剤ガス供給装置１８及び水供給装置２０は、制御装置２４により制御されるとともに、前記制御装置２４には、燃料ガスを検知する検知器７８が電気的に接続される。電力変換装置２２には、電力配線７９を介して、例えば、商用電源８０（又は、負荷や２次電池等）が接続される。

図１〜図３に示すように、筐体２６は、全体として矢印Ｂ方向に長尺な矩形状を有する。筐体２６の内部には、前記筐体２６内を矢印Ｂ方向（水平方向）に分割するための第１縦仕切り板８４と第２縦仕切り板８６とが、それぞれ所定の間隔ずつ離間して設けられる。筐体２６内は、第１縦仕切り板８４及び第２縦仕切り板８６を介して、流体供給部８８、モジュール部９０及び電装部９２に分割されるとともに、前記流体供給部８８と前記電装部９２との間に、前記モジュール部９０が介装される。

流体供給部８８は、横仕切り板９４を介して第１供給部９６と第２供給部９８とに、上下に２分割される。第１供給部９６には、凝縮装置５０、燃料ガス供給装置１６及び検知器７８が収容されるとともに、前記検知器７８は、前記燃料ガス供給装置１６の上方に配置される。第２供給部９８には、酸化剤ガス供給装置１８及び水供給装置２０が配置されるとともに、前記水供給装置２０は、流体供給部８８の最下部に配置される。酸化剤ガス供給装置１８は、第２供給部９８内で載置台１００を介して保持される。

図１及び図３に示すように、モジュール部９０には、燃料電池モジュール１２及び燃焼器１４が収容されるとともに、前記燃料電池モジュール１２は、前記燃焼器１４の上方に配置される。電装部９２には、電力変換装置２２及び制御装置２４が配置される。

図１及び図２に示すように、筐体２６は、流体供給部８８、モジュール部９０及び電装部９２の配列方向（矢印Ｂ方向）である横幅方向に長尺状に構成される一方、前記横幅方向に交差する奥行き方向（矢印Ｃ方向）の寸法が短尺化され、この奥行き方向の裏面が壁面１０２に沿って配置される。

筐体２６は、長方形状の底板１０４ａ及び天板１０４ｂを有するとともに、前記底板１０４ａ及び前記天板１０４ｂの長辺側には、前面板１０６ａ及び裏面板１０６ｂが設けられる。底板１０４ａ及び天板１０４ｂの短辺側には、右側板１０８ａ及び左側板１０８ｂが設けられる。なお、前面板１０６ａは、メンテナンス等の作業性を考慮して、開閉可能な扉（図示せず）を設けてもよい。また、右側板１０８ａ及び左側板１０８ｂにも、同様に開閉可能な扉を設けてもよい。さらに、筐体２６は、必要に応じて、矢印Ｃ方向に進退可能なガイド部材、例えば、一対のスライドレール１１０ａ、１１０ｂを備えてもよい。

図２及び図５に示すように、筐体２６には、裏面板１０６ｂの下部側で、且つ、左側板１０８ｂに近接する角部近傍に、配線導出部１１２が設けられる。裏面板１０６ｂは、段部１１４を介して内方に折り曲がり形状を有し、前記段部１１４には、開口部１１６が形成される。この開口部１１６には、配線導出部１１２を構成する配線導出パネル１１８が取り付けられる。

図２及び図５〜図７に示すように、配線導出パネル１１８は、外枠を構成する取り付け板部１２０を有し、前記取り付け板部１２０には、該取り付け板部１２０に囲繞されて第１導出面１２２と第２導出面１２４とが一体に成形される。

第１導出面１２２及び第２導出面１２４は、筐体２６の開口部１１６に挿入されて、前記筐体２６の外面から内方に凹状に屈曲する。第１導出面１２２と第２導出面１２４とは、互いの境界線１２５を挟んで、所定の角度α°を形成する（図２参照）。第１導出面１２２及び第２導出面１２４は、筐体２６の平面から見て、Ｖ字状を有する（図２参照）。

第１導出面１２２には、電力配線７９を外部に導出させるための第１導出口１２６が、所定の数だけ設けられるとともに、各第１導出口１２６の位置には、円盤状の閉塞板１２８が設けられる。各閉塞板１２８は、第１導出面１２２の厚さよりも肉薄に設定されるとともに、破断部位１２８ａが設けられる。閉塞板１２８は、破断部位１２８ａから容易に分離可能である。

第２導出面１２４には、同様に、電力配線７９を外部に導出するための第２導出口１３０が、所定数だけ設けられる。各第２導出口１３０に対応して閉塞板１３２が設けられる。閉塞板１３２は、第２導出面１２４よりも肉薄に設定され、且つ、破断部位１３２ａから容易に分離可能である。

閉塞板１２８、１３２が分離された第１導出口１２６及び第２導出口１３０では、電力配線７９の取り出しに使用されない場合には、例えば、グロメット１３４が取り付けられる。

配線導出パネル１１８の取り付け板部１２０には、複数の孔部１３６が形成される。図５に示すように、孔部１３６に挿入されるねじ１３８は、裏面板１０６ｂの段部１１４に形成されるねじ穴１４０にねじ込まれることにより、配線導出パネル１１８が前記段部１１４に装着される。

配線導出パネル１１８では、第１導出面１２２の任意の第１導出口１２６に電力配線７９を所有した外部ケーブル１４２が挿入される。この外部ケーブル１４２は、筐体２６の外方に取り出される。

このように構成される燃料電池システム１０の動作について、以下に説明する。

図４に示すように、燃料ガス供給装置１６の駆動作用下に、原燃料通路５６には、例えば、都市ガス（ＣＨ_４、Ｃ_２Ｈ_６、Ｃ_３Ｈ_８、Ｃ_４Ｈ_１０を含む）等の原燃料が供給される。一方、水供給装置２０の駆動作用下に、水通路５８には、水が供給されるとともに、空気供給管４４には、酸化剤ガス供給装置１８を介して酸化剤ガスである、例えば、空気が供給される。

蒸発器３８では、原燃料通路５６を流れる原燃料に水蒸気が混在されて混合燃料が得られ、この混合燃料は、改質器４０に供給される。混合燃料は、改質器４０内で水蒸気改質され、Ｃ_２＋の炭化水素が除去（改質）されてメタンを主成分とする改質ガス（燃料ガス）が得られる。この改質ガスは、燃料電池スタック３４に供給される。このため、改質ガス中のメタンが改質されて水素ガスが得られ、この水素ガスを主成分とする燃料ガスは、アノード電極（図示せず）に供給される。

一方、空気供給管４４から熱交換器３６に供給される空気は、この熱交換器３６に沿って移動する際、後述する排ガスとの間で熱交換が行われ、所望の温度に予め加温されている。熱交換器３６で加温された空気は、燃料電池スタック３４の図示しないカソード電極に供給される。

従って、電解質・電極接合体では、燃料ガスと空気との電気化学反応により発電が行われる。各電解質・電極接合体の外周部に排出される高温（数百℃）の排ガスは、熱交換器３６を通って空気と熱交換を行い、この空気を所望の温度に加温して温度低下が惹起される。

この排ガスは、蒸発器３８に沿って移動することにより、水通路５８を通過する水を蒸発させる。蒸発器３８を通過した排ガスは、主排気管４６を介して凝縮装置５０に供給される。凝縮装置５０には、冷媒供給管５４ａを通して貯湯タンク５２内の貯湯水が供給され、前記貯湯水は、排ガスと熱交換されて昇温する。昇温された貯湯水は、冷媒排出管５４ｂを通して貯湯タンク５２に戻されるため、前記貯湯タンク５２は、例えば、家庭用給湯器として使用される。

この場合、第１の実施形態では、図８に示すように、配線導出部１１２は、配線導出パネル１１８を備えるとともに、前記配線導出パネル１１８には、筐体２６の外面２６ａから内方に、凹状に屈曲して第１導出面１２２及び第２導出面１２４が形成されている。

そして、第１導出面１２２及び前記第２導出面１２４には、筐体２６の外方に対して、それぞれ異なる方向に指向する第１導出口１２６及び第２導出口１３０が設けられている。このため、例えば、第１導出口１２６が選択され、電力配線７９を収容する外部ケーブル１４２が、前記第１導出口１２６から筐体２６の外方に導出される際、該第１導出口１２６は、前記筐体２６の外方に対して左側板１０８ｂ側に傾斜している。

従って、第１導出口１２６から導出される外部ケーブル１４２は、比較的緩やかな角度で湾曲した後、筐体２６の外面２６ａに平行に延在することができる。すなわち、筐体２６の外面２６ａと壁面１０２との間は、距離Ｈ１だけ離間していればよい。

一方、配線導出部１１２を設けることがなく、筐体２６の裏面板１０６ｂから直角に外部ケーブル１４２が導出される際には、この外部ケーブル１４２は、比較的大きな角度に亘って湾曲された後、外面２６ａと平行に延在する。このため、筐体２６と壁面１０２との間の距離Ｈ２は、距離Ｈ１よりも大きく離間させなければならず、第１の実施形態に比べて相当に大きな無駄スペースが形成されてしまう（距離Ｈ１＜距離Ｈ２）。

さらに、第１の実施形態では、外部ケーブル１４２の取り回し環境等に応じて、第１導出口１２６とは異なる方向に指向する第２導出口１３０を選択することが可能である（図２中、二点鎖線参照）。

これにより、第１の実施形態では、筐体２６の壁面設置性が向上するとともに、簡単且つコンパクトな構成で、電力配線７９の設置自由度を向上させることができ、狭小なスペースに良好に設置することが可能になるという効果が得られる。

図９は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池システム１５０の裏面側からの斜視説明図である。

なお、第１の実施形態に係る燃料電池システム１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３以降の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

燃料電池システム１５０では、筐体２６の裏面側（裏面板１０６ｂ）に、配線導出部１５２が設けられる。配線導出部１５２は、第１の実施形態の配線導出部１１２と同様に、配線導出パネル１５４を備え、この配線導出パネル１５４を構成する平板状の取り付け板部１５６の内側に、第１導出面１５８と第２導出面１６０とが一体に設けられる。

第１導出面１５８及び第２導出面１６０は、筐体２６の内方に凹状に屈曲し、互いの水平方向に延在する境界線１６２を挟んで所定の角度を形成する。第１導出面１５８及び第２導出面１６０は、筐体２６の側面から見て、Ｖ字状を有する。

第１導出面１５８には、所定数の第１導出口１６４が設けられる一方、第２導出面１６０には、所定数の第２導出口１６６が設けられる。各第１導出口１６４は、閉塞板１６８により開放自在に閉塞される一方、各第２導出口１６６は、閉塞板１６９を介して開放自在に閉塞される。

このように構成される第２の実施形態では、外部ケーブルを第１導出口１６４から外部に導出させると、この外部ケーブルは、鉛直下方向に向かって湾曲し易くなる。

また、外部ケーブルを第２導出口１６６に導出させれば、前記外部ケーブルは、上方に湾曲し易くなる。従って、外部ケーブルを上下方向に省スペースで取り出すことができ、設置自由度が向上する等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

図１０は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池システムを構成する配線導出パネル１７０の正面説明図である。

配線導出パネル１７０は、平板状の取り付け板部１７２の内方に鉛直方向に延在する境界線１７４を挟んで所定の角度を形成する第１導出面１７６及び第２導出面１７８と、水平方向に延在する境界線１８０を挟んで所定の角度を形成する第１導出面１８２及び第２導出面１８４とを設ける。

第１導出面１７６及び第２導出面１７８は、筐体内方に凹状に屈曲し、筐体平面視で、Ｖ字状を有する一方、第１導出面１８２及び第２導出面１８４は、筐体内方に凹状に屈曲し、筐体側面視で、Ｖ字状を有する。

第１導出面１７６には、上下に複数の第１導出口１８６が設けられるとともに、第２導出面１７８には、上下に複数の第２導出口１８８が設けられる。第１導出面１８２には、水平方向に複数の第１導出口１９０が設けられるとともに、第２導出面１８４には、水平方向に複数の第２導出口１９２が設けられる。

このように構成される第３の実施形態では、第１導出口１８６及び第２導出口１８８を選択して、外部ケーブルを挿通させると、左右方向に省スペースで前記外部ケーブルを取り出すことができる。一方、第１導出口１９０及び第２導出口１９２を選択して外部ケーブルを挿通させれば、上下方向に省スペースで前記外部ケーブルを取り出すことが可能になる。このため、設置自由度が有効に向上する等、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。

図１１は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池システムを構成する配線導出パネル２００の正面説明図である。

配線導出パネル２００は、正方形状の取り付け板部２０２を有し、前記取り付け板部２０２の４隅近傍には、ねじ挿入用孔部１３６が形成される。互いに隣接する孔部１３６同士の間隔Ｌは、一定に設定される。

取り付け板部２０２は、図１１の姿勢（第１取り付け位置）と、この姿勢から９０°反転した姿勢（第２取り付け位置）とで、筐体（図示せず）に取り付け可能である。取り付け板部２０２内には、第１導出面２０４及び第２導出面２０６が筐体内側に凹状に屈曲形成される。第１導出面２０４には、複数の第１導出口２０８が設けられる一方、第２導出面２０６には、複数の第２導出口２１０が設けられる。

配線導出パネル２００は、図１１に示す第１取り付け位置で、筐体に取り付けられるとともに、この第１取り付け位置から９０°反転した第２取り付け位置で、前記筐体に取り付け可能である。

従って、第１取り付け位置では、左右方向に省スペースで配線取り付けが行われる一方、第２取り付け位置で上下方向に省スペースで配線取り出しが可能となる。これにより、簡単且つ経済的な構成で、設置自由度が向上するという効果が得られる。

図１２及び図１３に示すように、本発明の第５の実施形態に係る燃料電池システム２２０は、筐体２２２を備える。

筐体２２２の裏面側（裏面板１０６ｂ側）には、左側板１０８ｂ側に隣接して配線導出部１１２が設けられるとともに、右側板１０８ａ側に隣接して配管導出部２２４が設けられる。配線導出部１１２には、配線導出パネル１１８が設けられているが、これに限定されるものではなく、第２の実施形態〜第４の実施形態に用いられる配線導出パネル１５４、１７０又は２００を用いてもよい。また、以下に説明する第６以降の実施形態においても、同様である。

配管導出部２２４には、配管導出パネル２２６が設けられる。配管導出パネル２２６は、配線導出パネル１１８と同様に構成されており、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、配管導出パネル２２６は、配線導出パネル１１８の他、配線導出パネル１５４、１７０又は２００と同様に構成してもよい。

図１４に示すように、配管導出パネル２２６では、第１導出面１２２に設けられる３つの第１導出口１２６には、原燃料配管５５、冷媒供給管５４ａ及び冷媒排出管５４ｂが挿入される。

このように構成される第５の実施形態では、図１３及び図１４に示すように、原燃料配管５５の他、冷媒供給管５４ａ及び冷媒排出管５４ｂは、第１導出口１２６から筐体２２２の外部に傾斜して導出されている。このため、原燃料配管５５、冷媒供給管５４ａ及び冷媒排出管５４ｂは、筐体２２２の右方向（図１３中、矢印Ｂ１方向）に省スペースで取り出せることができ、前記筐体２２２と壁面１０２とを可及的に近接して設置することが可能になる。

また、原燃料配管５５、冷媒供給管５４ａ及び冷媒排出管５４ｂは、第２導出口１３０に設置することができる。従って、原燃料配管５５、冷媒供給管５４ａ及び冷媒排出管５４ｂは、筐体２２２の左方向（図１３中、矢印Ｂ２方向）に省スペースで取り出され、設置自由度が有効に向上するという効果が得られる。

なお、上記の第２〜第４の実施形態を、配管導出部２２４に適用すれば、原燃料配管５５、冷媒供給管５４ａ及び冷媒排出管５４ｂは、左右方向の他、上下方向にも省スペースで取り出されることができ、設置自由度が一層確実に向上するという利点がある。

図１５〜図１７に示すように、本発明の第６の実施形態に係る燃料電池システム３００は、筐体３０２を備える。

筐体３０２内は、第１縦仕切り板８４及び第２縦仕切り板８６を介して、第１流体供給部８８ａ、モジュール部９０及び電装部９２に分割されるとともに、前記第１流体供給部８８ａと前記電装部９２との間に、前記モジュール部９０が介装される。モジュール部９０の下面には、横仕切り板３０４を介して第２流体供給部８８ｂが配置される。

第１流体供給部８８ａには、水供給装置２０、凝縮装置５０、燃料ガス供給装置１６及び検知器７８が収容される。水供給装置２０は、第１流体供給部８８ａの最下部に配置されるとともに、検知器７８は、燃料ガス供給装置１６の上方に配置される。燃料ガス供給装置１６は、第１流体供給部８８ａ内で載置台３０６を介して保持される。第２流体供給部８８ｂには、酸化剤ガス供給装置１８が収容される。

図１６に示すように、筐体３０２の裏面側（裏面板１０６ｂ側）には、左側板１０８ｂに近接して配線導出部１１２が設けられるとともに、右側板１０８ａに近接して配管導出部２２４が設けられる。

このため、第６の実施形態では、上記の第５の実施形態と同様に、電力配線７９は、筐体３０２の左右方向に省スペースで導出することができる。一方、原燃料配管５５、冷媒供給管５４ａ及び冷媒排出管５４ｂは、筐体３０２の左右方向に省スペースで取り出すことが可能になる。従って、設計自由度が向上するという効果が得られる。

図１８及び図１９に示すように、本発明の第７の実施形態に係る燃料電池システム４００は、筐体４０２を備える。

図１９に示すように、筐体４０２の一方の表面（前面又は裏面）４０２ａには、電装部９２とは反対側の一方の側面（左側又は右側）４０２ｃに隣接して配線導出部１１２が設けられる。筐体４０２の他方の表面（裏面又は前面）４０２ｂには、一方の側面４０２ｃに隣接して配管導出部２２４が設けられる。

筐体４０２内の底部には、配管導出部２２４から電装部９２側の他方の側面近傍に原燃料配管５５を配管するためのスペースＳＰが設けられる。このスペースＳＰには、配線導出部１１２から電装部９２に電力配線７９も配線される。

このように構成される第７の実施形態では、上記の第１〜第６の実施形態と同様の効果が得られるとともに、一方の側面４０２ｃ側に、配線導出部１１２及び配管導出部２２４が配置されている。これにより、配線及び配管の取り回しが、一層簡素化するという利点がある。

１０、１５０、２２０、３００、４００…燃料電池システム
１２…燃料電池モジュール １４…燃焼器
１６…燃料ガス供給装置 １８…酸化剤ガス供給装置
２０…水供給装置 ２２…電力変換装置
２４…制御装置 ２６、２２２、３０２、４０２…筐体
３２…燃料電池 ３４…燃料電池スタック
３６…熱交換器 ３８…蒸発器
４０…改質器 ５０…凝縮装置
５２…貯湯タンク ５４ａ…冷媒供給管
５４ｂ…冷媒排出管 ５５…原燃料配管
７９…電力配線 ８０…商用電源
８４、８６…縦仕切り板 ８８…流体供給部
９０…モジュール部 ９２…電装部
９４…横仕切り板 ９６、９８…供給部
１０２…壁面 １１２、１５２…配線導出部
１１４…段部 １１８、１５４、１７０、２００…配線導出パネル
１２０、１５６、１７２、２０２…取り付け板部
１２２、１２４、１５８、１６０、１７６、１７８、１８２、１８４、２０４、２０６…導出面
１２５、１７４、１８０…境界線
１２６、１３０、１６４、１６６、１８６、１８８、１９０、１９２、２０８、２１０…導出口 １４２…外部ケーブル
２２４…配管導出部

Claims (5)

1. 燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池モジュールと、
   前記燃料電池モジュールに前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置と、
   前記燃料電池モジュールに前記酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置と、
   前記燃料電池モジュールに水を供給する水供給装置と、
   前記燃料電池モジュールで発生した直流電力を要求仕様電力に変換する電力変換装置と、
   前記燃料電池モジュールの発電量を制御する制御装置と、
   を筐体に収容する燃料電池システムであって、
   前記筐体には、該筐体の外面から内方に凹状に屈曲し、互いの境界線を挟んで所定の角度を形成する少なくとも第１導出面及び第２導出面が設けられるとともに、
   前記第１導出面と前記第２導出面とは、前記要求仕様電力を外部に供給する電力配線又は前記燃料ガス供給装置に前記燃料ガスを導入する燃料ガス配管を、前記筐体の外方にそれぞれ異なる方向に指向して導出させる第１導出口と第２導出口とが形成されることを特徴とする燃料電池システム。
2. 請求項１記載の燃料電池システムにおいて、前記筐体には、前記電力配線を導出させるための前記第１導出面及び前記第２導出面を有する配線導出部と、
   前記燃料ガス配管を含む配管類を導出させるための前記第１導出面及び前記第２導出面を有する配管導出部と、
   が設けられることを特徴とする燃料電池システム。
3. 請求項１又は２記載の燃料電池システムにおいて、前記第１導出面及び前記第２導出面は、導出パネルに形成されているとともに、前記導出パネルは、前記筐体に装着されてなることを特徴とする燃料電池システム。
4. 請求項１又は２記載の燃料電池システムにおいて、前記第１導出面及び前記第２導出面は、前記筐体の平面から見て、Ｖ字状を有するとともに、
   前記筐体の側面からみて、Ｖ字状を有することを特徴とする燃料電池システム。
5. 請求項１又は２記載の燃料電池システムにおいて、前記第１導出面及び前記第２導出面は、前記筐体の平面から見て、Ｖ字状を有する第１取り付け位置と、
   前記筐体の側面からみて、Ｖ字状を有する第２取り付け位置と、
   に選択的に取り付けられることを特徴とする燃料電池システム。

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