JP6549032B2 - Fuel cell device - Google Patents
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Description
本発明は、外装ケース内に、燃料電池セルを有する燃料電池モジュールが収納された燃料電池装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell device in which a fuel cell module having a fuel cell is housed in an outer case.
近年、次世代エネルギーとして、水素含有ガス(燃料ガス)と酸素含有ガス(通常、空気である)とを用いて電力を得ることができる燃料電池装置が種々提案され、典型的な従来技術は、たとえば特許文献1に記載されている。この従来技術の燃料電池装置は、燃料電池セルが収納容器内に収納された燃料電池モジュールと、燃料電池モジュールを稼動するための補機と、燃料電池モジュールおよび補機を収容する外装ケースとを備える。
In recent years, various fuel cell devices capable of obtaining electric power using hydrogen-containing gas (fuel gas) and oxygen-containing gas (usually air) as next-generation energy have been proposed, and typical prior art For example, it describes in
このような燃料電池装置においては、外装ケース内の底板部には、燃料電池モジュールの運転等にあたり各種の補機が配置されており、冬期などの外気温が低い場合には、燃料電池装置を設置している地面が放射冷却により冷却され、その冷熱が外装ケースの底板部側に伝熱し、各種の補機が故障するおそれがある。また、外装ケースの下方に開口が設けられている場合には、開口から雨水および昆虫などの小動物が侵入し、床板部に水が溜まり、あるいは小動物が、補機の故障の要因になってしまうおそれがある。 In such a fuel cell device, various auxiliary devices are disposed on the bottom plate portion of the outer case for operation of the fuel cell module, etc., and the fuel cell device is The ground installed is cooled by radiation cooling, and the cold heat is transferred to the bottom plate side of the outer case, which may cause failure of various accessories. In the case where the opening is provided below the outer case, small animals such as rainwater and insects enter from the opening and water accumulates on the floor plate, or the small animal causes the failure of the accessory. There is a fear.
それゆえ、上記特許文献1では、強度を維持しつつ小動物などが入り込むことを抑制した排水口が提案されているが、構造が複雑であるとともに、排水性の点で改善の余地があり、簡単な構造で高い排水性を有する燃料電池装置が求められている。
Therefore, in
本発明の燃料電池装置は、側壁部と、天板部と、底板部とを有する外装ケースと、
前記外装ケース内に収容され、燃料電池セルを有する燃料電池モジュールと、
前記外装ケース内に収容され、燃料電池モジュールを動作させるための補機と、を備える燃料電池装置であって、
前記底板部は、
予め定める第1開口面積を有する複数の第1透孔が形成された第1排水領域を有する第1底板部材と、
前記第1底板部材の下方に設けられ、前記予め定める第1開口面積よりも小さい予め定める第2開口面積を有する複数の第2透孔が形成された第2排水領域を有する第2底板部材と、を含むことを特徴とする。
The fuel cell device of the present invention comprises an outer case having a side wall portion, a top plate portion, and a bottom plate portion;
A fuel cell module housed in the outer case and having a fuel cell;
A fuel cell device comprising: an auxiliary device accommodated in the outer case and for operating a fuel cell module,
The bottom plate portion is
A first bottom plate member having a first drainage area in which a plurality of first through holes having a predetermined first opening area are formed;
A second bottom plate member having a second drainage area provided below the first bottom plate member and having a plurality of second through holes having a predetermined second opening area smaller than the predetermined first opening area; , And is characterized.
本発明の燃料電池装置によれば、簡単な構成で、外装ケース内に発生した水、あるいは外部から侵入した水を、容易に排水することができるとともに、外部から昆虫などの小動物、雨水、散水、塵埃などが外装ケース内へ侵入することを抑制することができる。 According to the fuel cell device of the present invention, water generated in the exterior case or water entering from the outside can be easily drained with a simple configuration, and small animals such as insects from the outside, rain water, watering In addition, dust and the like can be suppressed from entering the outer case.
図1は、本実施形態の燃料電池装置の一例の構成を示す簡略化した断面図であり、図2は外装ケースの底板部を示す斜視図であり、図3は外装ケースの底板部の第1底板部材を外した状態を示す斜視図である。本実施形態の燃料電池装置1は、大略的に四角筒状の側壁部2、天板部3および底板部4を有する外装ケース5と、外装ケース5内に収容される燃料電池モジュール6と、燃料電池モジュール6を動作させるための補機7と、を備える。外装ケース5の側壁部2、天板部3および底板部4は、本実施形態では構造用鋼板の打抜き加工材から成るが、これに限るものではなく、合成樹脂成形品または繊維強化プラスチックによって実現されてもよい。なお、本実施形態の燃料電池装置としては、例えば固体高分子形、固体酸化物形等の燃料電池装置とすることができる。
FIG. 1 is a simplified cross-sectional view showing the configuration of an example of a fuel cell device according to this embodiment, FIG. 2 is a perspective view showing a bottom plate portion of an outer case, and FIG. (1) It is a perspective view which shows the state which removed the baseplate member. The
燃料電池モジュール6は、例えば、複数の固体酸化物形の燃料電池セルと、天然ガスまたは灯油などの原燃料と水蒸気とによって水蒸気改質を行う改質器(図示せず)とを備え、各燃料電池セルに改質器にて生成された燃料ガスと、空気などの酸素含有ガスとを供給することで発電がおこなわれる。外装ケース5には、該外装ケース5内の空間を、前述の燃料電池モジュール6が収容される上部空間と、前述の補機7が収容される下部空間とに区画する略水平な隔壁部13が設けられる。下部空間には、例えば、補機7として、水供給装置8が収容される。この水供給装置8は、改質器に水を供給するための水処理装置、凝縮水処理装置および水供給管などを含んで構成される。
The
底板部4は、第1底板部材4aと、第1底板部材4aの下方に間隔をあけて設けられる第2底板部材4bとを含んで構成される。第1底板部材4aは、平面視において、矩形の板状体から成り、例えば、水供給装置8の乗載位置近傍、複数の温水用管継手9の近傍、補機7の動作を制御するための制御装置10の近傍に、第1排水領域S11〜S13を有する複数の第1透孔1aが形成される。なお、第1排水領域の数は適宜変更することができる。
The
第2底板部材4bは、平面視において、第1排水領域S11〜S13のそれぞれを外囲するように、第2排水領域S21〜S23を有する。また、第2排水領域S21〜S23には、予め定める第1開口面積A1よりも小さい予め定める第2開口面積A2(A1>A2)を有する複数の第2透孔11bが形成される。なお、第2排水領域の数は第1排水領域の数にあわせて適宜変更することができる。
The second
また、下部空間には、さらなる補機7として、燃料電池装置1の発電により生じた排ガス(排熱)と水とで熱交換を行なう熱交換器14、熱交換により生成された凝縮水を処理する凝縮水処理装置15、および酸素含有ガス(空気)を燃料電池モジュール6に供給するためのブロア16などが設けられている。凝縮水処理装置15に供給される凝縮水の量が少ない場合や凝縮水処理手段で処理された後の凝縮水の純度が低い場合には、外部より供給される水(水道水等)を純水に処理して改質器に供給することもでき、この場合、外部から供給される水を純水に処理する手段として水処理装置を具備してもよい。
In the lower space, as a
本実施形態において、第1および第2底板部材4a,4bの上方に臨む各主面が、設置上の誤差程度を含む範囲で水平であるとし、それらの仮想水平面上で直交するX軸、Y軸を想定したとき、第1透孔11aは、第1底板部材4aの主面に垂直に貫通する口径D1の円柱状の孔によって実現される。このような口径D1は、補機7が乗載される第1底板部材4aの機械的強度が損なわれないように、配置間隔ΔL1x、ΔL1yを考慮して、たとえば4mm〜10mmに選ばれ、好ましくは6mmに選ばれる。
In the present embodiment, it is assumed that the main surfaces facing above the first and second
第2透孔11bは、第2底板部材4bの主面に垂直に貫通する口径D2の円柱状に孔によって実現される。このような口径D2は、昆虫などの小動物の侵入を阻止し得るように、配置間隔ΔL2x,ΔL2yを考慮して、たとえば1mm〜3mに選ばれ、好ましくは2mmに選ばれる。
The second through
図4は、底板部4の第1および第2排水領域S11,S21付近を拡大した斜視図であり、図5は底板部4の第1および第2排水領域S11,S21付近を拡大した平面図である。前述した第1排水領域S11〜S13と、第2排水領域S21〜S23とは、図5の紙面に垂直な方向に重ならないように、したがって複数の第1透孔11aと複数の第2透孔11bとが鉛直方向に重ならない位置に設けられる。すなわち、本実施形態では、第1排水領域S11〜S13の外周縁21から面外方向に間隔ΔL10をあけて、第2排水領域S21〜S23の内周縁22が位置するように、該第2排水領域S21〜S23が設けられている。なお、図4および図5には、水供給装置8近傍の第1および第2排水領域S11,S21だけを示すが、残余の第1および第2排水領域S12,S13;S22,S23も同様に構成してもよく、説明の便宜上、水供給装置8付近に形成される第1および第2排水領域S11,S21について述べる。
FIG. 4 is an enlarged perspective view of the vicinity of the first and second drainage areas S11 and S21 of the
第1および第2排水領域S11,S21によって、複数の第1透孔11aの少なくとも一部に流入した水は、第2排水領域S21よりも内側の無孔の領域S24に流れ落ち、続いて第2透孔11bを通って機外へ排出される。この第2透孔11bは、第1透孔11aよりも開口面積が小さい(A1>A2)ので、外部からの昆虫などの侵入を防ぐことができる。また、強風、散水などによって地面で跳ね返った水が第2底板部材4bに下から当接し、その一部が第2透孔11bから内部に侵入しても、第2透孔11bの直上は、第1底板部材4aの無孔の領域S24によって塞がれているので、水滴が第1底板部材4aを超えて下部空間へ侵入することが防がれる。
The water which has flowed into at least a part of the plurality of first through
また、第1透孔11aと第2透孔11bとがずれた位置に形成されるので、燃料電池装置1が寒冷地に使用される場合において、地面が放射冷却によって冷却され、その冷気が直接、下部空間に侵入することが防がれ、水供給装置8が冷却されて大きく温度低下して凍結することを抑制することができる。
Further, since the first through
図6は、他の実施形態の燃料電池装置が備える底板部の第1および第2排水領域付近を拡大した正面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す、本実施形態の燃料電池装置1の底板部4において、第1底板部材4aは、上方に臨む主面よりも下方に凹んで形成される第1排水領域S11を有し、第2底板部材4bは、上方に臨む主面よりも下方に凹んで形成される第2排水領域S21を有する。また、残余の第1排水領域S12,S13もまた、上記の第1排水領域S11と同様に、第1底板部材4aの上方に臨む主面よりも下方に凹んだ形状とし、残余の第2排水領域S22,S23は、上記の第2排水領域S21と同様に、第2底板部材4bの上方に臨む主面よりも下方に凹んだ形状とすることができる。なお凹みの大きさや深さは、適宜設定することができる。
FIG. 6 is an enlarged front view of the vicinity of the first and second drainage regions of the bottom plate portion provided in the fuel cell device according to another embodiment. In the
このような構成により、燃料電池装置内に発生した水が、効率よく第1および第2排水領域S11〜S13,S21〜S23に流れることとなり、第1底板部材4aや第2底板部材4b全体に広がることを抑制でき、効率よく外部に排水することができる。
With such a configuration, water generated in the fuel cell device efficiently flows to the first and second drainage regions S11 to S13 and S21 to S23, and the whole of the first
さらに加えて、第1および第2排水領域S11〜S13,S21〜S23に溜まった水が、風などの吹込みによって生じた気流によって押圧されても、第1および第2排水領域S11〜S13,S21〜S23のそれぞれの主面から立ち下がる段差部によって遮断され、第1および第2排水領域S11〜S13,S21〜S23内の水が外へ流れ出して機内に滞留してしまうことが抑制でき、簡単な構成で確実な排水を達成することができる。 In addition, even if the water accumulated in the first and second drainage areas S11 to S13 and S21 to S23 is pressed by the air flow generated by the blowing of a wind or the like, the first and second drainage areas S11 to S13, It is intercepted by the level difference part which falls from each principal surface of S21-S23, and it can control that the water in the 1st and 2nd drainage field S11-S13, S21-S23 flows out outside, and stays in the machine, Reliable drainage can be achieved with a simple configuration.
さらに他の実施形態では、第1排水領域S11〜S13は、前述の図1〜図5の実施形態の第1排水領域S11〜S13と同様に、第1底板部材4aの主面と同一面上に設けられ、第2排水領域S21〜S23は、前述の図6の実施形態の第2排水領域S21〜S23と同様に、第2底板部材4bの主面よりも下方に凹んで設けられてもよい。
In still another embodiment, the first drainage areas S11 to S13 are on the same plane as the main surface of the first
さらに他の実施形態では、第1排水領域S11〜S13は、前述の図6の実施形態の第1排水領域S11〜S13と同様に、第1底板部材4aの主面から下方に凹んで形成され、第2排水領域S21〜S23は、前述の図1〜図5の実施形態の第2排水領域S21〜S23と同様に、第2底板部材4bの主面と同一面上に形成されてもよい。
In still another embodiment, the first drainage areas S11 to S13 are formed by being recessed downward from the main surface of the first
以上のように、本実施形態の燃料電池装置によれば、第1底板部材4aの下方に設けられる第2底板部材4bの第2透孔11bの開口面積A2を、第1底板部材4aの第1透孔11aの開口面積A1よりも小さく(A1>A2)することで、簡単な構成で、外装ケース5内に結露などによって発生した水、あるいは外部から侵入した水を、第2透孔11bに比べて開口面積の大きい第1透孔11aから第2底板部材4b側へ大きな流量で短時間に流出させ、第2透孔11bから外部へ流出させて排水することができる。また、第2透孔11bの開口面積A2が第1透孔11aの開口面積A1よりも小さい(A1>A2)ので、簡単な構成で、外部から昆虫などの小動物、雨水、散水、塵埃などが外装ケース内へ侵入することを抑制することができる。
As described above, according to the fuel cell device of the present embodiment, the opening area A2 of the second through
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, a various change, improvement, etc. are possible.
1 燃料電池装置
2 側壁部
3 天板部
4 底板部
4a 第1底板部材
4b 第2底板部材
5 外装ケース
6 燃料電池モジュール
7 補機
8 水供給装置
9 管継手
10 制御装置
13 隔壁部
S11〜S13 第1排水領域
S21〜S23 第2排水領域
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記外装ケース内に収容され、燃料電池セルを有する燃料電池モジュールと、
前記外装ケース内に収容され、前記燃料電池モジュールを動作させるための補機と、を備える燃料電池装置であって、
前記底板部は、
予め定める第1開口面積を有する複数の第1透孔が形成された第1排水領域を有する第1底板部材と、
前記第1底板部材の下方に設けられ、前記予め定める第1開口面積よりも小さい予め定める第2開口面積を有する複数の第2透孔が形成された第2排水領域を有する第2底板部材と、を含むことを特徴とする燃料電池装置。 An exterior case having a side wall portion, a top plate portion, and a bottom plate portion;
A fuel cell module housed in the outer case and having a fuel cell;
A fuel cell device comprising: an auxiliary device accommodated in the outer case and for operating the fuel cell module;
The bottom plate portion is
A first bottom plate member having a first drainage area in which a plurality of first through holes having a predetermined first opening area are formed;
A second bottom plate member having a second drainage area provided below the first bottom plate member and having a plurality of second through holes having a predetermined second opening area smaller than the predetermined first opening area; A fuel cell device comprising:
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