WO2009131033A1 - 燃料電池システム - Google Patents

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WO2009131033A1
WO2009131033A1 PCT/JP2009/057480 JP2009057480W WO2009131033A1 WO 2009131033 A1 WO2009131033 A1 WO 2009131033A1 JP 2009057480 W JP2009057480 W JP 2009057480W WO 2009131033 A1 WO2009131033 A1 WO 2009131033A1
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WO
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fuel cell
panel
cell system
base
gas
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Application number
PCT/JP2009/057480
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English (en)
French (fr)
Inventor
和伸 篠田
恵司 鈴村
Original Assignee
トヨタ自動車株式会社
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Publication date
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Priority to CN2009801112247A priority patent/CN101981741A/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell system.
  • a box-shaped casing is fixed on a base that is installed and fixed on an installation surface, and the fuel cell system is configured in the casing. Many devices are stored.
  • a framework for attaching a plurality of devices constituting the fuel cell system and an outer panel surrounding the fuel cell system is formed on the base.
  • a skeleton is provided with a plurality of support columns standing at least at four corners on the base, and is configured by spanning a plate material or an angle material in a horizontal direction or overhanging between these support columns in order to increase strength.
  • Necessary equipment is installed inside the framework, and an outer panel is detachably fixed to the outside of the framework with bolts or the like.
  • the equipment may be hidden behind the framework, making it difficult to reach the equipment, making it difficult to perform on-site work when the equipment fails or is inspected. there were.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a fuel cell system that can be easily maintained.
  • the invention according to claim 1 is characterized in that a base portion fixed to an installation surface, a support member to which a plurality of devices are attached and installed on the base portion, and the base portion A partition wall that is attached to the base portion and partitions the base portion, and an outer panel that is detachably fixed to the partition wall and the base portion.
  • a feature of the invention according to claim 2 is that, in claim 1, the base portion is provided with a mounting seat for fixing a lower portion of the outer panel.
  • the partition wall includes a support member storage chamber for storing the support member and a maintenance product storage chamber for storing maintenance products in the fuel cell system.
  • the outer panel covers a front panel portion that covers the front portion of the fuel cell system, a rear panel portion that covers the rear portion, a side panel portion that covers the maintenance item storage chamber, and a ceiling portion. It consists of a ceiling panel.
  • the base portion is provided with the mounting seat for fixing the lower portion of the outer plate panel, the outer plate panel can be easily mounted by the mounting seat and the partition wall.
  • the partition wall partitions the fuel cell system into a support member storage chamber for storing the support member and a maintenance product storage chamber for storing maintenance products.
  • the front panel portion that covers the front portion of the fuel cell system, the rear panel portion that covers the rear portion, the side panel portion that covers the maintenance product storage chamber, and the ceiling panel portion that covers the ceiling portion, the side panel portion Maintenance items stored in the maintenance product storage room can be easily inspected or replaced simply by removing the front panel, and equipment stored in the support member storage room can be easily checked by removing the front panel. And so on.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a fuel cell system according to an embodiment of the present invention. It is a top view of the base part of a fuel cell system.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a base section taken along line 3-3 in FIG. It is the figure seen from the arrow 4 direction of FIG. It is a perspective view which shows the frame structure of a fuel cell system. It is the exploded view which decomposed
  • the fuel cell system includes a fuel cell 10 and a reformer 20 that generates a reformed gas (fuel gas) containing hydrogen gas necessary for the fuel cell 10.
  • the fuel cell 10 includes a fuel electrode 11, an air electrode 12 that is an oxidant electrode, and an electrolyte 13 (polymer electrolyte membrane in the present embodiment) interposed between the electrodes 11 and 12. Electric power is generated using the supplied reformed gas and air (cathode air) which is an oxidant gas supplied to the air electrode 12.
  • the reformer 20 steam-reforms fuel (reforming fuel) and supplies a hydrogen-rich reformed gas to the fuel cell 10, and includes a burner (combustion unit) 21 that is a combustor, a reforming unit. 22, a carbon monoxide shift reaction part (hereinafter referred to as a CO shift part) 23 and a carbon monoxide selective oxidation reaction part (hereinafter referred to as a CO selective oxidation part) 24.
  • the fuel include natural gas, LPG, kerosene, gasoline, and methanol.
  • the burner (combustion unit) 21 is supplied with combustion fuel, burns the combustion fuel, and heats the reforming unit 22 with the combustion gas, that is, the reforming unit 22 is heated to perform a steam reforming reaction. It generates combustion gas to supply the necessary heat.
  • the combustion fuel is desulfurized by the desulfurizer 82 and supplied to the burner 21 by the combustion fuel pump P1.
  • the burner 21 burns the supplied combustion fuel with the combustion air supplied by the combustion air pump P2 until the start of the supply of the reforming fuel after the start, and starts the supply of the reforming fuel.
  • the reformed gas directly supplied from the CO selective oxidation unit 24 is burned with combustion air, and the anode off-gas (fuel) supplied from the fuel electrode 11 of the fuel cell 10 during steady operation.
  • the reformed gas supplied to the battery and discharged without being used) is combusted with combustion air, and the combustion gas is led to the reforming unit 22.
  • the combustion gas heats the reforming section 22 (so as to be within the activation temperature range of the catalyst of the reforming section 22), and then is discharged to the outside through the combustion gas exhaust pipe 63.
  • the combustible fuel is the above-described combustion fuel, reformed gas, and anode off gas.
  • the reforming unit 22 is reformed by a catalyst filled in the reforming unit 22 with a mixed gas obtained by mixing the reforming fuel supplied by the combustion fuel pump P1 with water vapor (reformed water) from the evaporator 25.
  • a mixed gas obtained by mixing the reforming fuel supplied by the combustion fuel pump P1 with water vapor (reformed water) from the evaporator 25.
  • hydrogen gas and carbon monoxide gas are generated (so-called steam reforming reaction).
  • carbon monoxide and steam generated by the steam reforming reaction are converted into hydrogen gas and carbon dioxide (so-called carbon monoxide shift reaction).
  • These generated gases are led to the CO shift unit 23.
  • the CO shift unit 23 is converted into hydrogen gas and carbon dioxide gas by reacting carbon monoxide and water vapor contained in the reformed gas with a catalyst filled therein. Thus, the reformed gas is led to the CO selective oxidation unit 24 with the carbon monoxide concentration reduced.
  • the CO selective oxidation unit 24 reacts carbon monoxide remaining in the reformed gas with CO oxidation air supplied by the CO oxidation air pump P4 by a catalyst filled therein to generate carbon dioxide. Is generated. Thereby, the reformed gas is further reduced in the concentration of carbon monoxide and is led to the fuel electrode 11 of the fuel cell 10.
  • the evaporator 25 has one end disposed in the reforming water tank 50 and the other end disposed in the middle of the reforming water supply pipe 68 connected to the reforming unit 22.
  • a reforming water pump 53 is provided in the reforming water supply pipe 68.
  • the evaporator 25 is heated by, for example, combustion gas discharged from the burner 21 (or exhaust heat from the reforming unit 22, the CO shift unit 23, etc.), thereby steaming the reformed water fed under pressure.
  • the CO selective oxidation unit 24 is connected to the introduction port of the fuel electrode 11 of the fuel cell 10 via the reformed gas supply pipe 64 so that the reformed gas is supplied to the fuel electrode 11.
  • a burner 21 is connected to the outlet of the fuel electrode 11 via an off-gas supply pipe 65, and anode off-gas discharged from the fuel cell 10 is supplied to the burner 21.
  • a bypass pipe 67 is provided between the reformed gas supply pipe 64 and the offgas supply pipe 65 to bypass the fuel cell 10 and directly connect the reformed gas supply pipe 64 and the offgas supply pipe 65.
  • the air supply pipe 61 is connected to the inlet of the air electrode 12 of the fuel cell 10, and air (cathode air) is supplied into the air electrode 12 by the cathode air supply pump P8.
  • a cathode offgas exhaust pipe 62 is connected to the outlet of the air electrode 12 of the fuel cell 10 so that air (cathode offgas) from the air electrode 12 is discharged to the outside.
  • a humidifier 14 for humidifying the cathode air supplied to the air electrode 12 by the cathode offgas which is an oxidant offgas discharged from the air electrode 12 is provided in both pipes 61. , 62 is provided to straddle.
  • the humidifier 14 is a water vapor exchange type that humidifies the oxidant gas by exchanging water vapor between the cathode off gas discharged from the air electrode 12 as the humidification medium and the cathode air as the oxidant gas. Water vapor in the gas discharged from the tube 62, that is, from the air electrode 12, is supplied to the air supply tube 61, that is, air supplied to the air electrode 12, to be humidified.
  • the reformed gas supply pipe 64, the off gas supply pipe 65, the cathode off gas exhaust pipe 62, and the combustion gas exhaust pipe 63 are respectively provided in the reformed gas condenser 31, the anode off gas condenser 32, and the cathode off gas condensation.
  • a condenser 33 and a combustion gas condenser 34 are provided. Among these condensers, the condensers 31 to 33 are separated in the drawing, but constitute a condenser 30 that is an exhaust heat recovery means that is an integral structure integrally connected.
  • the reformed gas condenser 31 condenses water vapor in the reformed gas supplied to the fuel electrode 11 of the fuel cell 10 flowing in the reformed gas supply pipe 64.
  • the anode offgas condenser 32 is provided in the middle of an offgas supply pipe 65 that communicates the fuel electrode 11 of the fuel cell 10 and the burner 21 of the reformer 20, and the fuel cell 10 that flows in the offgas supply pipe 65.
  • the water vapor in the anode off-gas discharged from the fuel electrode 11 is condensed.
  • the cathode offgas condenser 33 is provided in the cathode offgas exhaust pipe 62 and condenses water vapor in the cathode offgas discharged from the air electrode 12 of the fuel cell 10 flowing in the cathode offgas exhaust pipe 62.
  • the combustion gas condenser 34 is provided in the combustion gas exhaust pipe 63, and condenses the water vapor in the combustion exhaust gas discharged from the reforming unit 22 flowing in the combustion gas exhaust pipe 63. In these condensers 31 to 34, the condensed refrigerant exchanges heat with each gas flowing through each of the condensers 31 to 34, recovers sensible heat and latent heat of each gas, and raises the temperature.
  • the condensers 31 to 34 communicate with the water purifier 40 via the pipe 66 so that the condensed water condensed in each of the condensers 31 to 34 is led out to the water purifier 40 and collected. It has become.
  • the water purifier 40 converts the condensed water supplied from the condensers 31 to 34, that is, the recovered water into pure water using a built-in ion exchange resin, and the purified water is led to the reformed water tank 50. To do.
  • the reforming water tank 50 temporarily collects recovered water derived from the water purifier 40 as reforming water.
  • a pipe for introducing makeup water (tap water) supplied from a tap water supply source (for example, a water pipe) is connected to the water purifier 40, and the amount of water stored in the water purifier 40 has a lower limit water level. Below that, tap water is supplied.
  • the fuel cell system includes a hot water tank 71 for storing hot water, a hot water circulation circuit 72 for circulating the hot water, an FC cooling water circuit 73 for circulating FC cooling water for exchanging heat with the fuel cell 10, and hot water.
  • a first heat exchanger 74 that exchanges heat between the fuel cell and the fuel cell heat medium, and water that has recovered at least exhaust heat exhausted from the fuel cell 10 and / or exhaust heat generated in the reformer 20
  • the exhaust heat (thermal energy) generated by the power generation of the fuel cell 10 is recovered in the FC cooling water, recovered in the hot water via the first heat exchanger 74, and the hot water is heated (temperature rise).
  • the exhaust heat (thermal energy) of the off gas (anode off gas and cathode off gas) discharged from the fuel cell 10 and the exhaust heat (thermal energy) generated in the reformer 20 are condensed through the condensers 31 to 34. It is recovered by the refrigerant and recovered by the hot water via the second heat exchanger 76 to heat (heat up) the hot water.
  • the exhaust heat generated in the reformer 20 includes exhaust heat of the reformed gas, exhaust heat of the combustion exhaust gas from the burner 21, and exhaust heat exchanged with the reformer 20 (exhaust heat of the reformer itself). It is included.
  • FC is described as an abbreviation for “fuel cell”.
  • the hot water storage tank 71 is provided with one columnar container, in which hot water is stored in a layered manner, that is, the temperature of the upper part is the highest and lower as it goes to the lower part, and the temperature of the lower part is the lowest. It has become so.
  • Water (low-temperature water) such as tap water is replenished to the lower part of the columnar container of the hot water tank 71, and hot hot water stored in the hot water tank 71 is led out from the upper part of the columnar container of the hot water tank 71.
  • the hot water storage tank 71 is of a sealed type, and the pressure of tap water is directly applied to the inside, and consequently to the hot water storage water circulation circuit 72.
  • the hot water circulating pump P6 sucks the hot water stored in the lower part of the hot water tank 71, causes the hot water circulating circuit 72 to flow therethrough, and discharges it to the upper part of the hot water tank 71. Thereby, the hot water stored in the hot water tank 71 flows through the second heat exchanger 76 and the first heat exchanger 74, exchanges heat with the condensed refrigerant in the second heat exchanger 76, and the first heat exchanger 74. Exchange heat with FC cooling water.
  • FC cooling water circulation pump P7 is disposed on the FC cooling water circulation circuit 73, and an ion resin 81 for removing unnecessary ions is disposed on the FC cooling water circulation circuit 73 and the cooling water.
  • a supply reservoir tank 83 is connected.
  • a first heat exchanger 74 is disposed on the FC cooling water circulation circuit 73. Thereby, the FC cooling water is circulated to the fuel cell 10, recovers the heat generated in the fuel cell 10 and raises the temperature, and the heat is recovered in the hot water storage by the first heat exchanger 74, and the fuel is cooled again.
  • the battery 10 is distributed.
  • a condensed refrigerant circulation pump P5 is disposed on the condensed refrigerant circulation circuit 75.
  • the condensed refrigerant circulation pump P5 is adapted to flow the condensed refrigerant that is the exhaust heat recovery heat medium in the direction of the arrow.
  • a second heat exchanger 76 is disposed on the condensed refrigerant circulation circuit 75. Further, on the condensing refrigerant circulation circuit 75, the condensing refrigerant circulation pump P 5, the anode off-gas condenser 32, the combustion gas condenser 34, and the cathode off-gas condenser are sequentially arranged downstream from the second heat exchanger 76. 33 and a reforming gas condenser 31 are provided.
  • the fuel cell system includes an inverter (power converter) 45.
  • the inverter 45 converts the power generation output of the fuel cell 10 into AC power and supplies it to a power usage place 47 that is a user destination via a power transmission line 46.
  • a load device (not shown), which is an electric appliance such as an electric lamp, iron, TV, washing machine, electric kotatsu, electric carpet, air conditioner, refrigerator, etc., is installed in the power usage place 47, and the AC supplied from the inverter 45 Electric power is supplied to the load device as needed.
  • a power system power supply 48 is also connected to the power transmission line 46 connecting the inverter 45 and the power use place 47, and if the total power consumption of the load device exceeds the power generation output of the fuel cell 10, it is insufficient.
  • the wattmeter 47a is user load power detection means for detecting user load power (user power consumption), detects the total power consumption of all the load devices used in the power usage location 47, and is a control device (not shown). To be sent to.
  • FIG. 2 shows a base portion 100 of the fuel cell system.
  • the base portion 100 is composed of a base panel 101 having a substantially rectangular shape and a plurality of (two) support rails 102 fixed to the lower surface of the base panel 101. Has been.
  • the support rail 102 extends substantially parallel to the longitudinal direction of the base panel 101, and is provided with a predetermined interval in a direction orthogonal to the longitudinal direction. As shown in FIGS. 3 and 4, the support rail 102 has a bottom wall portion 102a and both side wall portions 102b bent at a right angle or a substantially right angle above both widthwise end portions of the bottom wall portion 102a. At the upper ends of both side wall portions 102b, horizontal mounting surfaces 102c are formed that are bent at right or substantially right angles on both sides in the width direction, except for both end portions 102e (see FIG. 4) in the longitudinal direction of the support rail 102. Yes.
  • the base panel 101 is fixed with bolts 103 on the horizontal mounting surface 102 c of the support rail 102.
  • the overall length of the support rail 102 is longer than the length of the base panel 101 in the longitudinal direction by a predetermined amount, and both end portions 102e in the longitudinal direction of the support rail 102 fixed to the base panel 101 protrude from both end portions of the base panel 101, respectively.
  • an edge portion 101a bent upward is formed around the base panel 101.
  • U-shaped cutouts 102d for inserting anchor bolts are formed.
  • the bottom wall portion 102a of the support rail 102 is placed on an installation portion (not shown) made of, for example, a concrete foundation on which the fuel cell system is installed, and is fixed to the installation portion by anchor bolts embedded in the installation portion. ing.
  • a pair of U-shaped support brackets 107 and 108 are fixed substantially parallel to each other at one end in the longitudinal direction of the base panel 101 with a predetermined interval in the longitudinal direction.
  • the width of the support brackets 107 and 108 in the direction orthogonal to the longitudinal direction is such that the support bracket 107 on the right side (near the center) in FIG. 5 is smaller than the support bracket 108 on the left side. Is secured.
  • Each of the support brackets 107 and 108 includes two support frames 107a and 108a that are fixed on the base panel 101 and extend in the vertical direction, with a gap in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the base panel 101.
  • the upper ends of the support frames 107a and 108a are integrally connected by horizontal cross beams 107b and 108b.
  • a reformer support frame 113 as a support member is provided with a vibration isolation member 112A made of a vibration isolation mount equipped with vibration isolation rubber. It is to be supported through.
  • the reformer support frame 113 is a unit in which at least the reformer 20 and auxiliary equipment related thereto are attached.
  • a stack support frame 111 as a support member is supported by a central portion in the longitudinal direction of the base panel 101 via a vibration isolation member 112B provided with vibration isolation rubber.
  • the stack support frame 111 is a unit in which at least the fuel cell (stack) 10 and auxiliary equipment related thereto are attached.
  • the inverter 45 described above is fixed to the front side of the stack support frame 111 with screws.
  • the inverter 45 converts the DC voltage output from the fuel cell 10 into a predetermined AC voltage, and outputs it to a power line connected to the system power supply 48.
  • the inverter 45 converts the AC voltage from the power line into a predetermined DC voltage. It has a function of converting and outputting to the internal load.
  • FIG. 5 is the front part of the fuel cell system
  • the opposite side is the back part
  • the left side of FIG. 5 is the left side part of the fuel cell system
  • the opposite side is the right side part. I will call it.
  • the stack support frame 111 is composed of a frame structure including a plurality of support pillars 111a extending in the vertical direction and a plurality of transverse beams 111b that are reinforced by interconnecting these support pillars 111a.
  • the fuel cell 10 including the humidifier 14 is attached to the upper stage of the framework structure, and the condenser 30 (31, 32, 33) is attached to the middle stage of the framework structure.
  • the condensing refrigerant circulation pump P5, the hot water circulation pump P6 and the FC cooling water circulation pump P7 described above are attached to the lower stage of the structure, and the cathode air supply pump P8 is attached to the side surface of the framework structure. .
  • the reformer support frame 113 is supported on a pair of support brackets 107 and 108 on a pair of support beams 107b and 108b via a vibration isolation member 112A provided with a vibration isolation rubber.
  • a frame 113a, a pair of connection frames 113b that connect both ends of the support frame 113a to each other, and a concave support 113c suspended from the connection frame 113a are provided.
  • the pair of support frames 113a and support portions 113c are formed integrally by bending a single plate, and are formed by cutting out a part or providing an opening for weight reduction or mountability. is there. As shown in FIG.
  • the reformer 20 is mounted on the upper stage of the reformer support frame 113, and the combustion air pump P2 and the CO oxidation air pump P4 are mounted on the concave support portion 113c.
  • the condenser 34 is attached to the side surface of the support portion 113c.
  • a fuel pump (gas pump) P1 is disposed between the pair of support brackets 107.
  • the fuel pump P1 has a vibration isolating member provided with a vibration isolating rubber on the base panel 101. 112C (see FIG. 2).
  • each of the devices supported by the stack support frame 111 and the reformer support frame 113 by the structure having no frames installed at the four corners on the base panel 101 the fuel pump P1 removes an outer panel to be described later and removes the inverter 45, so that the fuel pump P1 is not obstructed by the horizontal beams or frames of the stack support frame 111 and the reformer support frame 113. Inspection and replacement can be easily performed from the front side (front panel portion 115a side).
  • the temperature at the lower part is low and the temperature at the upper part is high. Therefore, the devices attached to the stack support frame 111 and the reformer support frame 113 are low temperature durability devices such as fuel.
  • the pump P1, the air pumps P2, P4, and P8 and the water pumps P5, P6, and P7 are arranged in the lower part of the storage room. To be placed in.
  • an outer panel 115 that covers the stack support frame 111, the reformer support frame 113, the inverter 45, and the like is detachably attached.
  • the outer panel 115 includes a front panel 115 a that mainly covers the front part of the fuel cell system, a back panel 115 b that covers the back, and a side panel that covers the right side. It is comprised by the part 115c and the ceiling panel part 115d which covers a ceiling part.
  • the front panel portion 115 a has an L shape in plan view and covers a part of the front portion and the left side portion of the fuel cell system.
  • the back panel 115b is L-shaped in plan view, and covers the back and part of the left side of the fuel cell system, and overlaps the front panel 115a at the left side.
  • the side panel 115c closes the opening on the right side between the front panel 115a and the back panel 115b, and has a U shape in plan view.
  • the side panel 115c constitutes a maintenance panel that is removed when maintenance of maintenance products stored in a maintenance product storage chamber, which will be described later, is performed.
  • the ceiling panel part 115d closes the ceiling part covered with the front panel part 115a, the back panel part 115b, and the side panel part 115c.
  • the partition wall 117 extends over the front side and the back side of the fuel cell system with a predetermined space on the right side surface of the fuel cell system.
  • the lower part of the front panel 115a of the outer panel 115 is detachably fixed to a plurality of mounting seats 104 (see FIG. 5) fixed to the edge 101a of the base panel 101 with bolts or the like, and one end thereof.
  • the part is fixed to the front side of a partition wall 117 to be described later with a bolt or the like.
  • the lower portion of the back panel portion 115b is detachably fixed to a plurality of mounting seats 104 fixed to the base panel 101 with bolts and the like, and one end portion thereof is fixed to the back side of the partition wall 117 with bolts and the like.
  • the overlap portion between the front panel portion 115a and the back panel portion 115b is connected to each other by a bolt or the like.
  • the side panel 115c is fixed to the partition wall 117 with bolts or the like so as to close the openings on the right side of the front panel 115a and the back panel 115b. Further, the periphery of the ceiling panel portion 115d is bent downward to form an edge portion 126.
  • the edge wall 126 is externally fitted to the front panel portion 115a, the back panel portion 115b, and the side panel portion 115c, and is attached by bolts or the like. It is fixed to the front panel part 115a, the back panel part 115b, and the side panel part 115c.
  • the external appearance of the fuel cell system to which the outer panel 115 is attached is shown in FIG.
  • the upper portion of the partition wall 117 is bent to the right side surface of the fuel cell system and constitutes a monitoring window 120 that leads to the support frame storage chamber 118.
  • a breaker box 121 having a maintenance operation panel is installed in the monitoring window 120, and the monitoring window 120 is normally closed by a detachable lid member 122 to which a transparent plate is attached. By removing the cover member 122, the breaker box 121 can be maintained through the monitoring window 120.
  • the maintenance product storage chamber 119 is provided with an ion exchanger 81, a desulfurizer 82, a reservoir tank 83, and the like as maintenance products.
  • a water purifier 40 is installed on the base panel 101 near the partition wall 117 on the support frame storage chamber 118 side.
  • a water purifier take-out window 123 is formed in the partition wall 117, and the take-out window 123 is closed by a detachable lid member 125 to which an air filter 124 is attached. By removing the lid member 125, the water purifier 40 can be maintained through the water purifier take-out window 123.
  • a monitoring window is provided on the side panel 115c of the outer panel 115 so that the breaker box 121 can be seen from the outside.
  • the side panel 115c is formed with a hooded opening 127 for introducing outside air at a position corresponding to the air filter 124 stored in the maintenance product storage chamber 119.
  • Outside air air
  • the air supplied to the inverter 45 is sent to the burner 21 by the combustion air pump P2, and the combustion exhaust gas is discharged to the outside through the combustion gas condenser 34 from the discharge port 128 formed in the upper part of the outer panel 115. Discharged.
  • the fuel cell system configured as described above is installed such that the longitudinal direction of the base panel 101 is along the wall of the house.
  • the back panel portion 115b side is the wall side of the house, and the distance between the back panel portion 115b and the wall is narrow.
  • the distance between the wall of the house and the site boundary of the house may be narrow.
  • the stack support frame 111 that supports the fuel cell 10 is installed on the base panel 101 via the vibration isolation member 112B.
  • the fuel pump P1 is installed on the base panel 101 via the vibration isolation member 112C, and the reformer support frame 113 that supports the reformer 20 is mounted on the base panel 101 via the vibration isolation member 112A. It is installed on the support bracket 107 fixed to the.
  • a maintenance product is attached to the outside of the partition wall 117, and finally, the inverter 45 is screwed and fixed onto the base panel 101.
  • the maintenance product storage chamber 119 is exposed to the outside simply by removing the side panel portion (maintenance panel) 115c of the outer plate panel 115. Therefore, the ion exchanger 81 is exposed. In addition, maintenance items such as the desulfurizer 82 and the reservoir tank 83 can be easily inspected or replaced.
  • the front panel 115a of the outer panel 115 is removed, and the inverter 45 is removed if necessary. It is possible to easily approach each of the devices supported by the stack support frame 111 and the reformer support frame 113 and the fuel pump P1 without being obstructed by the horizontal beam or the frame on the base panel 101. It is.
  • the support frames 81 and 83 are unitized, the assembly work of the fuel cell system can be easily performed, and the outer panel 115 is provided on the base panel 101.
  • the mounting seat 104 and the partition wall 117 are detachably fixed. Therefore, the frame for fixing the outer panel 115 can be eliminated on the base panel 101.
  • the frame is stored in the support frame storage chamber 118 and the maintenance item storage chamber 119.
  • Various devices can be easily reached, and the devices can be easily inspected and replaced.
  • the stack support frame 111 to which the fuel cell 10 is attached and the reformer support frame 113 to which the reformer 20 are attached are unitized, and these two frames 111 and 113 are installed on the base panel 101.
  • the number of frames to be unitized and the division into which the units are united are not limited to those described in the embodiment.
  • the outer panel 115 is hooked on the frame portion of the base panel 101, It is also possible to adopt a configuration of fitting, and in that case, it may be configured to be locked using a spring structure.
  • the mounting seat 104 for fixing the outer panel 115 provided on the base portion 100 in claim 2 is provided with a groove in the frame portion of the base panel 101, and is There is a structure in which the plate panel 115 is inserted into a groove and fixed.
  • the fuel cell system according to the present invention is suitable for use in a domestic fuel cell system in which a large number of devices are housed in an outer panel fixed on a base portion that is installed and fixed on an installation surface.

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Abstract

　メンテナンスを容易に行えるようにした燃料電池システムを提供する。 　具体的には、据付面に固定されるベース部１００と、該ベース部上に設置される支持部材１１１、１１３と、ベース部上に取付けられベース部上を仕切る隔壁１１７と、隔壁およびベース部に着脱可能に固定される外板パネル１１５とを備えた。

Description

燃料電池システム
　本発明は、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。
　この種の燃料電池システムにおいては、一般に、ベース上に、燃料電池システムを構成する複数の機器、および燃料電池システムを包囲する外板パネルを取付けるための骨組みが構成される。かかる骨組みは、ベース上の少なくとも４隅に立設された複数の支柱を備え、これら支柱間に、強度をアップするために、板材あるいはアングル材を水平方向あるいはたすき掛けに掛け渡して構成され、この骨組みの内側に必要な機器を設置するとともに、骨組みの外側に外板パネルをボルト等によって着脱可能に固定するようになっている。
特開２００５－３２４６２号公報
　上記した燃料電池システムにおいては、機器類が骨組みの奥側に隠れてしまって、機器類に容易に手が届かなくなる恐れがあり、機器類の故障時や点検時に現地作業が行い難くなる問題があった。
　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、メンテナンスを容易に行えるようにし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。
　上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明の特徴は、据付面に固定されるベース部と、複数の機器を取付け前記ベース部上に設置される支持部材と、前記ベース部上に取付けられ前記ベース部上を仕切る隔壁と、該隔壁および前記ベース部に着脱可能に固定される外板パネル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、前記ベース部には、前記外板パネルの下部を固定する取付け座が設けられていることである。
　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、前記隔壁は、燃料電池システム内を、前記支持部材を収納する支持部材収納室と、メンテナンス品を収納するメンテ品収納室とに仕切るものであり、前記外板パネルは、燃料電池システムの正面部を覆う正面パネル部と、背面部を覆う背面パネル部と、メンテ品収納室を覆う側面パネル部と、天井部を覆う天井パネル部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、据付面に固定されるベース部と、複数の機器を取付けベース部上に設置される支持部材と、ベース部上に取付けられベース部上を仕切る隔壁と、隔壁およびベース部に着脱可能に固定される外板パネルとを備えたので、ベース部上の骨組みに邪魔されることなく、支持部材に支持された各機器類を容易に点検等することができる。
　請求項２に係る発明によれば、ベース部には、外板パネルの下部を固定する取付け座が設けられているので、取付け座と隔壁とによって、外板パネルを容易に取付けることができる。
　請求項３に係る発明によれば、隔壁は、燃料電池システム内を、支持部材を収納する支持部材収納室と、メンテナンス品を収納するメンテ品収納室とに仕切るものであり、外板パネルは、燃料電池システムの正面部を覆う正面パネル部と、背面部を覆う背面パネル部と、メンテ品収納室を覆う側面パネル部と、天井部を覆う天井パネル部からなっているので、側面パネル部を取外すだけで、メンテ品収納室に収納されたメンテナンス品を容易に点検あるいは交換することができ、また、正面パネル部を取外すことにより、支持部材収納室内に収納された機器類を容易に点検等することができる。
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。 燃料電池システムのフレーム構造を示す斜視図である。 燃料電池システムの外板パネルを分解した分解図である。 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。
　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。
　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。
　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。
　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、防振ゴムを備えた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、防振ゴムを備えた防振部材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。
　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正面部、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７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。
　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、防振ゴムを備えた防振部材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上に防振ゴムを備えた防振部材１１２Ｃ（図２参照）を介して設置されている。
　上記したように、本実施の形態においては、ベースパネル１０１上の４隅に設置されるフレームをもたない構造により、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（正面パネル部１１５ａ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。
　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６、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。
　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等を収納する支持フレーム収納室（支持部材収納室）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。
　外板パネル１１５の正面パネル部１１５ａ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）にボルト等によって着脱可能に固定されるとともに、その一端部を、後述する隔壁１１７の前面側にボルト等によって固定される。背面パネル部１１５ｂは、その下部を、ベースパネル１０１に固着された複数の取付け座１０４にボルト等によって着脱可能に固定されるとともに、その一端部を、隔壁１１７の背面側にボルト等によって固定される。その状態で、正面パネル部１１５ａと背面パネル部１１５ｂとのオーバラップ部分がボルト等によって相互に連結される。また、側面パネル部１１５ｃは、正面パネル部１１５ａおよび背面パネル部１１５ｂの右側面部の開口を閉塞するように、隔壁１１７にボルト等によって固定される。さらに、天井パネル部１１５ｄは、その周囲が下方に折り曲げられて縁部１２６が形成され、この縁壁１２６が正面パネル部１１５ａ、背面パネル部１１５ｂおよび側面パネル部１１５ｃに外嵌され、ボルト等によって正面パネル部１１５ａ、背面パネル部１１５ｂおよび側面パネル部１１５ｃに固定される。外板パネル１１５が取付けられた燃料電池システムの外観を図６に示す。
　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、支持フレーム収納室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、支持フレーム収納室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。
　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支持フレーム収納室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、支持フレーム８１、８３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、外板パネル１１５は、ベースパネル１０１に設けられた取付け座１０４と隔壁１１７に着脱可能に固定される。従って、ベースパネル１０１上には、外板パネル１１５を固定するためのフレームをなくすることができ、外板パネル１１５を取外すことにより、支持フレーム収納室１１８およびメンテ品収納室１１９に収納された各種機器類に容易に手が届くようになり、それら機器類の点検および交換を容易に行えるようになる。
　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。
　なお、請求項１における外板パネル１１５をベース部１００に着脱可能に固定する構成として、上記した実施の形態で述べた以外に、外板パネル１１５をベースパネル１０１のフレーム部分に引掛けたり、はめ込んだりする構成も採り得るものであり、その際、ばね構造を利用してロックできるように構成してもよい。
　また、請求項２におけるベース部１００に設けた外板パネル１１５を固定するための取付け座１０４は、上記した実施の形態で述べた構造以外に、ベースパネル１０１のフレーム部分に溝を設け、外板パネル１１５を溝に差し込んで固定する構造などがある。
　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。
　本発明に係る燃料電池システムは、据付面に据付け固定されるベース部上に固定された外板パネル内に多数の機器を収納した家庭用燃料電池システムに用いるのに適している。
　１０…燃料電池、２０…改質器、４５…インバータ、１００…ベース部、１０１…ベースパネル、１０２…支持レール、１０４…取付け座、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）、１１５…外板パネル、１１５ａ…正面パネル部、１１５ｂ…背面パネル部、１１５ｃ…側面パネル部、１１５ｄ…天井パネル部、１１７…隔壁、１１８…支持部材収納室（支持フレーム収納室）、１１９…メンテ品収納室。　

Claims (3)

  1. 　据付面に固定されるベース部と、複数の機器を取付け前記ベース部上に設置される支持部材と、前記ベース部上に取付けられ前記ベース部上を仕切る隔壁と、該隔壁および前記ベース部に着脱可能に固定される外板パネルとを備えた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、前記ベース部には、前記外板パネルの下部を固定する取付け座が設けられている燃料電池システム。
  3. 　請求項１または請求項２において、前記隔壁は、燃料電池システム内を、前記支持部材を収納する支持部材収納室と、メンテナンス品を収納するメンテ品収納室とに仕切るものであり、前記外板パネルは、燃料電池システムの正面部を覆う正面パネル部と、背面部を覆う背面パネル部と、メンテ品収納室を覆う側面パネル部と、天井部を覆う天井パネル部からなっている燃料電池システム。
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