JPWO2018025881A1 - 燃料電池装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、小型化しても安定した設置状態が維持される燃料電池装置に関する。本実施形態の燃料電池装置100は、燃料電池セルが収納容器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作動させるための複数の補機とが、直方体形状の外装ケースに収納されて構成されており、燃料電池装置100の重心Gが、外装ケース1の高さ(h)の半分(h/2)よりも低い位置にある。

Description

本発明は、燃料電池装置に関する。
近年、次世代エネルギーとして、燃料ガス(水素含有ガス)と空気(酸素含有ガス)とを用いて電力を得ることができる燃料電池セルを備えるセルスタック装置を収納装置内に収納してなる燃料電池モジュールと、この燃料電池モジュールを動作させるための各種補機とを外装ケース内に収納してなる燃料電池装置が種々提案されている。
特許文献1記載の燃料電池システムは、容積及び重量の大きな酸化剤ガス供給装置を燃料電池システムの下部に配置することが例示されている。
特開2010−62134号公報
本実施形態の燃料電池装置は、燃料電池セルが収納容器に収納されてなる燃料電池モジュールと、前記燃料電池モジュールを作動させるための複数の補機と、前記燃料電池モジュールおよび前記補機を収納する直方体形状の外装ケースと、を備えている。前記燃料電池装置の重心が、前記外装ケースの高さの半分よりも低い位置にある。
本実施形態の燃料電池装置の一例を示す正面図である。 本実施形態の燃料電池装置の一例を示す左側面図である。 本実施形態の燃料電池装置の一例を示す平面図である。 本実施形態の燃料電池装置の変形例を示す正面図である。 本実施形態の燃料電池装置の変形例を示す左側面図である。 本実施形態の燃料電池装置の変形例を示す平面図である。 図1に示す燃料電池装置を内部透視した正面図である。 図1に示す燃料電池装置を内部透視した右側面図である。 図1に示す燃料電池装置を内部透視した平面図である。 本実施形態の燃料電池モジュールの一例を示す分解斜視図である。 図1〜3に示す燃料電池装置の構成の一例を示す構成図である。
例えば、一般家庭用または小規模店舗用の燃料電池装置においては、小型化が重要視される場合がある。小型化には、装置の低背化もしくは設置面積の狭小化、または低背化と狭小化のいずれもが求められるが、低背化したとしても設置面積の狭小化は、燃料電池装置の設置安定性を低下させる。特に、地震災害時には、燃料電池装置の転倒のおそれがある。
ところで、燃料電池装置の転倒を抑制するにあたっては、単に容積及び重量の大きな部材を下部に配置するだけではなく、燃料電池装置全体としての重量バランスが重要となる。すなわち、重量バランスを考慮した燃料電池装置とすることで、転倒を抑制でき、小型化しても安定した設置状態が維持できる燃料電池装置とすることが可能となる。以下、本開示の燃料電池装置について、詳細に説明する。
本実施形態の一例の燃料電池装置は、燃料電池セルが収納容器に収納されてなる燃料電池モジュールと、燃料電池モジュールを作動させるための複数の補機と、が直方体形状の外装ケースに収納されてなる。必要に応じて燃料電池モジュールおよび補機以外の各種装置を外装ケース内に収納していてもよい。
以下、図1〜図5を用いて本実施形態の一例の燃料電池装置について説明する。図1Aは、本実施形態の一例を示す燃料電池装置100の正面図である。図1Bは、本実施形態の一例を示す燃料電池装置100の左側面図である。図1Cは、本実施形態の一例を示す燃料電池装置100の平面図である。図2は、本実施形態の変形例を示す燃料電池装置101の外観図であり、図2Aは、本実施形態の変形例を示す燃料電池装置101の正面図である。図2Bは、本実施形態の変形例を示す燃料電池装置101の左側面図である。図2Cは、本実施形態の変形例を示す燃料電池装置101の平面図である。図3Aは、燃料電池装置100を内部透視した正面図である。図3Bは、燃料電池装置100を内部透視した右側面図である。図3Cは、燃料電池装置100を内部透視した平面図である。図4は、燃料電池モジュールの一例を示す分解斜視図である。図5は、図1〜3に示す燃料電池装置の構成の一例を示す構成図である。
本実施形態の燃料電池装置100では、外装ケース1が直方体形状であり、六面のうち、最も面積が大きい一対の面と、最も面積が大きい面の短辺で隣り合う一対の面との4つの面が側面を構成し、残りの一対の面が底面と上面とを構成する。以下では便宜上、4つの側面のうち、最も面積が大きい一対の面を正面1aおよび背面1b、最も面積が大きい面の短辺で隣り合う一対の面を左側面1cおよび右側面1dと称するが、これらの名称は、燃料電池装置100の設置方向または設置状態などを限定するものではない。なお、底面1eおよび上面1fは、燃料電池装置100の設置状態において、それぞれ底面および上面に相当する面である。
本実施形態の燃料電池装置100は、その重心Gが、外装ケース1の高さの半分よりも低い位置にある。燃料電池装置100の重心Gは、燃料電池モジュールおよび補機を含む全ての装置が外装ケース1内に収納された状態で、燃料電池装置100を1つの質量体としたときの質量中心である。燃料電池装置100の重心位置は、複数の方向に燃料電池装置100を傾けたときの釣り合った姿勢に基づいて測定する方法、複数の位置で燃料電池装置100を吊り下げたときの釣り合った姿勢に基づいて測定する方法など、公知の重心測定方法によって測定することができる。なお、重心Gを測定するにあたっては、実際に燃料電池装置100を運転可能な状態で測定するものとする。実際に燃料電池装置100を運転可能な状態とは、各種媒体用のタンクを有している場合には、各種媒体が充填されている状態を意味する。例えば燃料電池装置100内に後述する蓄熱タンク5を有している場合には、蓄熱タンク5に媒体が充填されている状態である。
外装ケース1の高さは、外装ケース1の底面1eから上面1fまでの距離であり、正面1aおよび背面1bと、これらに隣接する左側面1cおよび右側面1dと、が交差する辺の長さ(正面1aおよび背面1bの短辺長さ)である。以下では、外装ケース1の高さを記号hで示す。
本実施形態では、燃料電池装置100の重心Gが、外装ケース1の高さhの半分(h/2)よりも低い位置にある。すなわち、燃料電池装置100の重心Gの底面1eからの距離hgがh/2未満である(hg<(h/2))。燃料電池装置100を小型化するにあたり、例えば底面1eの面積を小さくすると、抵抗モーメントが減少し、転倒を生じるおそれがある。これに対し、燃料電池装置100の重心Gを、外装ケース1の高さhの半分(h/2)よりも低い位置とする。これにより、燃料電池装置100の小型化により底面1eの面積が小さくなり抵抗モーメントが減少したとしても、転倒モーメントを減少させることができ、安定した設置状態を維持することが可能となる。
さらに、図1Cの平面図に示すように、燃料電池装置100を平面視した場合に、燃料電池装置100における重心Gの位置が、幅方向における中心からずれている。幅方向は、図1Cに示す平面図では、左側面1cと右側面1dとを結ぶ、紙面向かって左右方向である長手幅方向、または左右方向に垂直な紙面向かって上下方向である短手幅方向のいずれかの方向である。本例では、重心Gの位置が、短手幅方向にずれている。なお、重心の位置が幅方向における中心からずれているとは、本実施形態において、幅方向の寸法を三等分したときに中央以外の両端部分のいずれかの範囲内に重心が有る場合をいう。
ここで、図1Cの平面図においては、本実施形態では、重心Gの位置が中心よりも背面1b側にずれている。重心Gが、幅方向の中心からずれていることによって、地震などで比較的大きな振動が加わった場合に、重心Gがずれている側に燃料電池装置100が傾くまたは倒れることが予測できるので、転倒防止策を講じることができる。また、燃料電池装置100の運搬時において、燃料電池装置100を傾けた状態で運ぶ台車を用いる場合に、重心がずれている側に傾けて運搬することで、傾けた状態で安定し、運搬時の台車からの落下防止、運搬時の揺動による内部装置の破損などを防止することができる。なお、重心Gを最も面積が大きい一対の面である正面1aまたは背面1b側にずらすことで、燃料電池装置100が傾いた場合を想定して、最も大きな面を支えるように転倒防止策を講じることで、より効果的に転倒防止策を講じることができる。
本実施形態の変形例である燃料電池装置101について説明する。図2Aに示すように、燃料電池装置101は、その重心G’が、外装ケース1の高さの半分よりも低い位置にある点で、図1に示した燃料電池装置100と同じである。本変形例では、図2Cの平面図に示すように、燃料電池装置101を平面視した場合に、燃料電池装置101における重心G’の位置が、幅方向における中心にある。幅方向は、図2Cに示す平面図では、左側面1cと右側面1dとを結ぶ、紙面向かって左右方向である長手幅方向、または左右方向に垂直な紙面向かって上下方向である短手幅方向のいずれかの方向である。本変形例では、少なくとも重心G’の位置が短手幅方向における中心にあればよい。また、長手幅方向においても重心G’の位置を中心におくことができる。なお、重心の位置が幅方向における中心にあるとは、本実施形態において、幅方向の寸法を三等分したときに中央部分の範囲内に重心が有る場合をいう。
重心G’の位置が、幅方向の中心にあると、設置状態では安定性が向上し、転倒が生じる可能性を低くすることができる。転倒防止策を講じることが困難な設置状態となる場合には、本変形例のように、重心G’の位置を、幅方向の中心とすることで、安定性を向上させることができる。
図3A〜図3Cに示すように、本実施形態の燃料電池装置100は、外装ケース1内に燃料電池モジュール2および複数の補機が収納されている。なお、本明細書において補機とは、燃料電池モジュール2に流体(燃料ガス、空気、水)を供給するにあたって直接的に用いられる機器類(例えば、弁、流量計、ポンプ、フィルタ、各種タンク、流体が流れる管等)を言うものとする。また、図3A〜図3Cは、図を分かり易くするために、一部の構成のみを図示しており、全ての構成を図示しているわけではない。さらに、図3A〜図3Cに示した外装ケース1内における各構成の配置位置は、一例であって、重心G,G’が、外装ケース1の高さhの半分よりも低い位置にあれば、どのような配置であってもよい。
以下では、本実施形態の外装ケース1内の各構成の配置の一例について説明する。本実施形態では、外装ケース1内において、右側面1d寄りであって、底面1e側に、放熱器3が配設されている。この放熱器3の上方に燃料電池モジュール2が配設される。さらに外装ケース1内において、左側面1c寄りには、内部に熱媒体を蓄える蓄熱タンク5が配設されている。例えば、これら補機の配置を外装ケース1内において、調整することにより、重心の位置を、幅方向における中心からずらすことも、幅方向における中心とすることもできる。以下、本実施形態の燃料電池モジュールの一例について説明する。
図4は、燃料電池モジュールの一例を示す分解斜視図である。燃料電池モジュール2では、直方体形状の収納容器21内にセルスタック装置22が収納されている。セルスタック装置22は、セルスタック23の上方に、原燃料を改質して、燃料電池セル24に供給する燃料ガスを生成するための改質器25が配置されてなる。セルスタック23は、内部を燃料ガスが一端から他端に流通するガス流路を有する中空平板型の柱状の燃料電池セル24を立設させた状態で一列に配列する。配列方向に隣接する燃料電池セル24間が導電部材を介して電気的に直列に接続されている。燃料電池セル24の下端を絶縁性接着材でマニホールド26に固定してなる。なお、燃料電池セル24としては、柱状のものであればよく、例えば円筒型や横縞型にも適用できる。
収納容器21は、一面が開口した箱体21aと、箱体21aの開口21bを塞ぐ蓋体21cとからなる。本実施形態では、箱体21aは、直方体形状であり、直方体の6面のうち、最も面積の大きな一対の面の一方の面が開口している。セルスタック装置22は、開口21bから箱体21a内に収納され、蓋体21cによって開口21bが塞がれて燃料電池モジュール2が構成される。セルスタック装置22では、外部から供給される空気を酸素含有ガスとし、改質器25によって生成された燃料ガスとで発電反応を行う。反応後のガスは、燃焼触媒等にて燃焼させた後、高温の排ガスとして燃料電池モジュール2から排気される。この高温の排ガスは、蓋体21c側から排気された後、熱交換器4に供給される。
図5は、図1〜3に示す燃料電池装置の構成の一例を示す構成図である。本実施形態の燃料電池装置は、蓄熱タンク5と熱交換器4との間に、内部を熱媒体が循環する循環ラインXが設けられている。熱交換器4では、高温の排ガスと、蓄熱タンク5から供給される熱媒体との間で熱交換され、熱交換により加熱された熱媒体は、蓄熱タンク5へと戻される。熱媒体は、蓄熱タンク5と熱交換器4との間を循環ラインXによって循環し、熱交換器4において排ガス温度を十分に低下させるために、蓄熱タンク5から流出した熱媒体は、熱交換器4に流入されるよりも前に、循環ラインXが有する前述の放熱器3によって冷却される。熱交換器4にて熱媒体と熱交換を行った後の排ガスは、右側面1dに配設されている排気口40から装置外部に排気される。なお、熱交換器4にて燃料電池モジュール2の排ガスに含まれる水分が凝縮水として生じ、この凝縮水を凝縮水タンク7に貯水する。凝縮水タンク7に貯水された凝縮水は、改質器25に供給されることで、原燃料を水蒸気改質することができる。
放熱器3は、正面1aに冷却用の外気を取り込む取り込み口31を有しており、取り込んだ外気を排気するための排気ファン32を右側面1dに有している。なお、本実施形態においては、燃料電池モジュール2の下方に放熱器3を配置している。
本実施形態において熱交換器4は、燃料電池モジュール2の蓋体21cに隣接して配設されており、外装ケース1内では、燃料電池モジュール2の背面1b側に位置している。
熱交換器4での熱交換によって、排ガスを冷却することで加熱された熱媒体は、装置外部から供給される水道水を加熱し、装置外部に湯水を出湯する。出湯された湯水は、例えば家庭内の風呂、台所または洗面台などにおいて生活用水として使用される。
本実施形態では、蓄熱タンク5内または蓄熱タンク5外に設けられる熱交換器8において、水道水と熱媒体との間で熱交換され、加熱された水道水が湯水として出湯される。この場合の熱媒体は、水であってもよく水以外であってもよい。また、熱媒体が水の場合は、熱交換器8を用いずに、蓄熱タンク5において、水道水と熱媒体である水とが混合されて湯水として出湯することもできる。本実施形態では、水道水が燃料電池装置100内に導入される上水口52および湯水が出湯される出湯口53は、いずれも排気ファン32が配設された右側面1dに配設されている。
また、本実施形態では、燃料電池装置100の外装ケース1内に配置された状態での燃料電池モジュール2の重心Gmの位置(高さhgm)が、燃料電池装置100の重心G(または重心G’)よりも低い位置にある(hg>hgm)。燃料電池モジュール2は、燃料電池装置100の構成のなかでも比較的質量が大きいので、燃料電池モジュール2の重心Gmを燃料電池装置100の重心Gよりも低くすることで、燃料電池装置100をさらに安定な状態で設置することができる。
燃料電池モジュール2の重心Gmは、次のようにして特定することができる。まず、燃料電池モジュール2単独での重心を、燃料電池装置100の重心Gの測定方法と同じ方法で測定する。測定した重心の位置に基づいて、外装ケース1内に配置された状態での燃料電池モジュール2の重心Gmを特定する。例えば、測定によって燃料電池モジュール2単独での重心が収納容器21の底面からAcmの高さであることが得られた場合、燃料電池装置100の外装ケース1内で、収納容器21の底面の高さ位置が外装ケース1の底面1eからの高さでBcmであれば、外装ケース1内における燃料電池モジュール2の重心Gmの高さhgmは、(A+B)cmと特定できる。
放熱器3は、上記のように、外装ケース1内において、その底面1e側に配設されており、本実施形態では、外装ケース1の内の内底面上に載置されている。放熱器3は、燃料電池モジュール2と同様に比較的質量が大きいので、底面1e側に配設することで、燃料電池装置100をさらに安定な状態で設置することができる。また、放熱器3が低い位置にあることで、外気を取り込む取り込み口31も低い位置に設けられ、比較的低い温度の外気を取り込むことができるので、冷却効率を向上させることができる。また、燃料電池装置100は、屋外に設置され、設置場所によっては、直射日光が照射されることもある。そのような場合でも、放熱器3が低い位置にあることで、直射日光の照射による温度上昇が防がれるので、放熱器3の冷却効率を向上させることができる。
蓄熱タンク5は、本実施形態では、外装ケース1内において、左側面1c寄りに配設されており、L字状の形状を有している。L字状の蓄熱タンク5の縦に延びる上部分50は、外装ケース1の左側面1cに隣接し、左側面1cに沿うように配設される。L字状の蓄熱タンク5の横に延びる下部分51は、外装ケース1の高さの半分よりも低い位置において、外装ケース1の底面1eのケース内を臨む面である内底面に沿って延びており、延びる方向の端部に上部分50が位置している。本実施形態では、下部分51は、内底面に沿って、かつ長手幅方向に沿って延びた形状であるが、これに限らず、内底面に沿って、かつ短手幅方向に沿って延びた形状であってもよい。蓄熱タンク5がこのような形状であることにより、蓄熱タンク5に熱媒体を入れることで、燃料電池装置100の重心をさらに低い位置とすることができる。
蓄熱タンク5の形状は、上記のように外装ケース1の高さの半分よりも低い位置に有る部分が、外装ケース1の内底面に沿って延びる形状であれば、L字状でなくてもよい。例えば、下部分51のみからなる角筒や円筒などの筒状であっても、その高さより底面1eの長手方向もしくは短手方向に延びる長さが長ければ、上述の効果を得ることができる。さらには、円錐台状または四角錐台状などの錐台状であってもよい。下部分51の端部ではなく、中央部分に上部分50が位置するT字または逆T字状のような形状であってもよく、底面積の方が上面積よりも大きい形状とすることもできる。底面積の方が上面積よりも大きいことで、蓄熱タンク5の設置安定性が向上する。ここで、蓄熱タンク5の上面積は、蓄熱タンク5を平面視したときの上部分50の上端面50aの面積である。蓄熱タンク5の底面積は、蓄熱タンク5を底面視したときの下部分51の下端面の面積である。
本実施形態では、蓄熱タンク5の下部分51が、外装ケース1の内底面上に直接載置されているが、下部分51と内底面との間に空隙があってもよく、下部分51と内底面との間に他の部材、例えば断熱材などが存在していてもよい。
本実施形態では、さらに、原燃料の供給元から改質器25までをつなぐ原燃料供給ラインYが配設されている。原燃料の供給元は、本実施形態においては、排気口40、上水口52、出湯口53および排気ファン32が配設された側面と同じ右側面1dに配設されている原燃料供給口250である。原燃料供給ラインはY、原燃料供給口250から改質器25まで原燃料ガスが流れる燃料管251と、燃料管251に上流側から順に配置される電磁弁252、流量計253およびガスポンプ254を含む。また、原燃料供給ラインYは、原燃料ガスに含有される硫黄を除去する脱硫器などをさらに含んでいてもよい。電磁弁252、流量計253およびガスポンプ254などの補機は、燃料電池装置100に備えられる公知のものを用いることができる。
本実施形態では、原燃料供給ラインYのうち、電磁弁252、流量計253およびガスポンプ254ならびに燃料管251の一部が、燃料電池モジュール2の上方に配設されている。上記のような原燃料供給ラインYに含まれる構成は、比較的質量が小さいので、燃料電池モジュール2の上方、すなわち外装ケース1内の上部に配置することにより、燃料電池装置100の重心G(または重心G’)を低くして燃料電池装置100をさらに安定な状態で設置することができる。
さらに、原燃料供給ラインYの各補機を燃料電池モジュール2の上方に配設することで、原燃料供給ラインYよりガス漏れが生じた場合であっても、燃料電池モジュール2の上方にガス検知装置を配置することで、効率よくガス漏れを検知することができる。
本実施形態では、外装ケース1内に、燃料電池装置100の外部の空気(外気)を取り込んで、酸素含有ガスとして、燃料電池モジュール2に供給する外気供給ラインが配設されている。外気供給ラインは、外気中の浮遊粒子状物質などを吸着除去して外気を清浄化するエアフィルタ255と、エアフィルタ255で清浄化された空気を燃料電池モジュール2まで流す空気供給管256とを含む。
本実施形態では、エアフィルタ255は、比較的質量が小さいので、燃料電池モジュール2の上方、すなわち外装ケース1内の上部に配置することにより、燃料電池装置100の重心G(または重心G’)を低くして燃料電池装置100をさらに安定な状態で設置することができる。エアフィルタ255を流過した外気は、空気供給管256を流れて、燃料電池モジュール2の蓋体21cを貫通して燃料電池モジュール2内に供給され、発電に供される。さらに、外気供給ラインの一部を燃料電池モジュール2の上方に配置したことで、燃料電池装置100に取り込まれる外気が、燃料電池モジュール2からの輻射熱を受けやすく、高温の空気を燃料電池モジュール2に供給することができ、発電効率を向上することもできる。
また、本実施形態では、燃料電池装置100が、パワーコンディショナ6をさらに含む。パワーコンディショナ6は、燃料電池装置100で発生した電力を、系統電源と連系して外部負荷に対して供給するためのものであり、例えば、CPU(中央演算処理装置)、半導体メモリおよびその他の電子部品などが実装された配線基板などが、直方体形状の保護ケース60に収容されている。パワーコンディショナ6は、外装ケース1内において、蓄熱タンク5の下部分51の上方に、上部分50と隣接して配設されている。
本実施形態の燃料電池装置100は、上記に加えて、さらに凝縮水タンク7から改質器25に水を供給する水ポンプや、燃料電池モジュール2に供給する空気を取り込むためのブロワ等を備え、外装ケース1内に収納して配置してもよい。さらなる補機を備える場合であっても、外装ケース1内に収納された全ての装置を含めた燃料電池装置100の重心が、外装ケース1の高さの半分よりも低い位置にあればよい。
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の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。
1 外装ケース
1a 正面
1b 背面
1c 左側面
1d 右側面
1e 底面
1f 上面
2 燃料電池モジュール
3 放熱器
4 熱交換器
5 蓄熱タンク
6 パワーコンディショナ
21 収納容器
21a 箱体
21b 開口
21c 蓋体
22 セルスタック装置
23 セルスタック
24 燃料電池セル
25 改質器
26 マニホールド
31 取り込み口
32 排気ファン
41 排気口
50 上部分
50a 上端面
51 下部分
52 上水口
53 出湯口
60 保護ケース
100 燃料電池装置
250 原燃料供給口
251 燃料管
252 電磁弁
253 流量計
254 ガスポンプ
255 エアフィルタ
256 空気供給管
X 循環ライン

Claims (10)

  1. 燃料電池セルが収納容器に収納されてなる燃料電池モジュールと、
    前記燃料電池モジュールを作動させるための複数の補機と、
    前記燃料電池モジュールおよび前記補機を収納する直方体形状の外装ケースと、を備える燃料電池装置であって、
    前記燃料電池装置の重心が、前記外装ケースの高さの半分よりも低い位置にあることを特徴とする燃料電池装置。
  2. 前記燃料電池装置を平面視した場合に、前記燃料電池装置における重心の位置が、幅方向における中心からずれていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池装置。
  3. 前記燃料電池装置を平面視した場合に、前記燃料電池装置における重心の位置が、幅方向における中心にあることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池装置。
  4. 前記燃料電池モジュールの重心が、前記燃料電池装置の重心よりも低い位置にあることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の燃料電池装置。
  5. 前記燃料電池モジュールから排出される排気ガスと熱媒体との間で熱交換する熱交換器と、
    前記熱交換器で熱交換して加熱された熱媒体を蓄える蓄熱タンクと、を備えるとともに、
    該蓄熱タンクは、その少なくとも一部が、前記外装ケースの高さの半分よりも低い位置において、前記外装ケースの内底面に沿って延びていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の燃料電池装置。
  6. 前記蓄熱タンクは、底面積が上面積よりも大きいことを特徴とする請求項5に記載の燃料電池装置。
  7. 前記蓄熱タンクと前記熱交換器との間で熱媒体を循環させる循環ラインを有し、該循環ラインが、前記熱交換器に流れる前記熱媒体を冷却する放熱器を有しており、該放熱器が、前記外装ケースの底面側に配設されていることを特徴とする請求項5または6に記載の燃料電池装置。
  8. 前記補機の少なくとも1つが、前記燃料電池モジュールの上方に配設されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の燃料電池装置。
  9. 少なくとも1つの前記補機が、前記燃料電池モジュールに供給する空気を浄化するためのエアフィルタであることを特徴とする請求項8に記載の燃料電池装置。
  10. 原燃料改質して、前記燃料電池セルに供給する燃料ガスを生成する改質器と、
    原燃料の供給元から前記改質器までをつなぐ原燃料供給ラインと、を有し、
    少なくとも1つの前記補機が、前記原燃料供給ラインに設けられた補機であることを特徴とする請求項8または9に記載の燃料電池装置。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021085089A1 (ja) * 2019-10-29 2021-05-06 京セラ株式会社 燃料電池装置
KR20220099829A (ko) * 2021-01-07 2022-07-14 현대모비스 주식회사 에어 클리너 및 이를 포함하는 연료전지 시스템

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002175820A (ja) * 2000-12-08 2002-06-21 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池電源装置
JP2003214712A (ja) * 2002-01-21 2003-07-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池コージェネレーションシステム
JP2006090605A (ja) * 2004-09-22 2006-04-06 Hitachi Home & Life Solutions Inc ヒートポンプ給湯装置
JP2007294296A (ja) * 2006-04-26 2007-11-08 Kyocera Corp 発電・給湯コジェネレーションシステム
JP2009277612A (ja) * 2008-05-19 2009-11-26 Ebara Ballard Corp 排気口カバー及び燃料電池ユニット
JP2009277407A (ja) * 2008-05-13 2009-11-26 Panasonic Corp 定置用燃料電池システム
JP2015115305A (ja) * 2013-12-16 2015-06-22 パナソニックIpマネジメント株式会社 燃料電池システム
JP2015191712A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 燃料電池システム
JP2016046224A (ja) * 2014-08-26 2016-04-04 株式会社ノーリツ 燃料電池発電装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE50212598D1 (de) * 2002-03-05 2008-09-18 Sfc Smart Fuel Cell Ag Mobile Vorrichtung zur Energieversorgung mit Brennstoffzellen
JP3989471B2 (ja) * 2003-09-12 2007-10-10 三洋電機株式会社 燃料電池装置
KR100641126B1 (ko) * 2005-08-22 2006-11-02 엘지전자 주식회사 연료전지의 소화 장치
JP5431018B2 (ja) 2008-08-07 2014-03-05 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
JP6068202B2 (ja) * 2013-03-06 2017-01-25 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
US9227781B1 (en) * 2013-06-26 2016-01-05 Ashlawn Energy, LLC Storage tanks using super ellipse geometries
JP2016046223A (ja) * 2014-08-26 2016-04-04 株式会社ノーリツ 燃料電池発電装置
JP6706820B2 (ja) * 2015-12-07 2020-06-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 水素生成システムおよび燃料電池システム

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002175820A (ja) * 2000-12-08 2002-06-21 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池電源装置
JP2003214712A (ja) * 2002-01-21 2003-07-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池コージェネレーションシステム
JP2006090605A (ja) * 2004-09-22 2006-04-06 Hitachi Home & Life Solutions Inc ヒートポンプ給湯装置
JP2007294296A (ja) * 2006-04-26 2007-11-08 Kyocera Corp 発電・給湯コジェネレーションシステム
JP2009277407A (ja) * 2008-05-13 2009-11-26 Panasonic Corp 定置用燃料電池システム
JP2009277612A (ja) * 2008-05-19 2009-11-26 Ebara Ballard Corp 排気口カバー及び燃料電池ユニット
JP2015115305A (ja) * 2013-12-16 2015-06-22 パナソニックIpマネジメント株式会社 燃料電池システム
JP2015191712A (ja) * 2014-03-27 2015-11-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 燃料電池システム
JP2016046224A (ja) * 2014-08-26 2016-04-04 株式会社ノーリツ 燃料電池発電装置

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