WO2010122700A1 - 燃料電池システム - Google Patents

燃料電池システム Download PDF

Info

Publication number
WO2010122700A1
WO2010122700A1 PCT/JP2010/001065 JP2010001065W WO2010122700A1 WO 2010122700 A1 WO2010122700 A1 WO 2010122700A1 JP 2010001065 W JP2010001065 W JP 2010001065W WO 2010122700 A1 WO2010122700 A1 WO 2010122700A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ventilation
fuel cell
housing
outlet
casing
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/001065
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
藤井宏明
Original Assignee
パナソニック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニック株式会社 filed Critical パナソニック株式会社
Priority to JP2011510156A priority Critical patent/JPWO2010122700A1/ja
Publication of WO2010122700A1 publication Critical patent/WO2010122700A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M8/02—Details
    • 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 that generates power using a fuel cell.
  • a combustion gas exhaust port and a ventilation outlet are provided on one side of the casing, and a ventilation inlet for the casing is provided on the opposite side of the casing to ventilate the casing.
  • a fuel cell system to perform for example, see Patent Document 1.
  • FIG. 6A is a schematic longitudinal sectional view showing an internal configuration of a conventional fuel cell system.
  • FIG. 2B is a side view of the conventional fuel cell system as viewed from the exhaust port 6 side.
  • the conventional fuel cell system includes a hydrogen production apparatus 1 that produces fuel gas from water and a raw material gas using heat of combustion, and a fuel gas and an oxidant gas produced by the hydrogen production apparatus 1.
  • a polymer electrolyte fuel cell 2 that generates DC power using the power
  • a power converter 3 that converts the DC power generated by the fuel cell 2 into predetermined AC power
  • one side surface 5 of the combustion exhaust gas a A housing 4 having an exhaust port 6 and a ventilation outlet 7 and having a ventilation inlet 8 on the other side opposite to the side surface 5 and housing the fuel cell 2, the hydrogen production device 1, and the power conversion device 3.
  • a gas detection means 10 disposed in the vicinity of the ventilation outlet 7 in the housing 4, and the ventilation outlet 7 is located above the exhaust outlet 6.
  • the gas detection means 10 disposed in the vicinity of the ventilation outlet 7 in the housing 4 detects the gas leak.
  • the ventilation inlet 8 is on the side opposite to the side 5 where the exhaust 6 and the ventilation outlet 7 are located, and the side 5 where the exhaust 6 and the ventilation outlet 7 are located on the side 5. There is no air inlet for ventilation. Therefore, in order to improve the installation environment of the housing 4 and the ventilation efficiency, it is desirable to provide another ventilation suction port on the side surface 5 where the exhaust port 6 and the ventilation outlet 7 are located.
  • the exhaust port 6 discharges the combustion exhaust gas sent from the hydrogen production apparatus 1 to the outside of the housing 4, and the temperature of the combustion exhaust gas is high, for example, about 60 degrees. Therefore, when the combustion exhaust gas a discharged from the exhaust port 6 is sucked into the housing 4 from the ventilation suction port 9, the high-temperature combustion exhaust gas is a precision device stored in the housing 4. For example, the ambient environment of the motor unit that constitutes the air supply device that supplies air to the hydrogen production device becomes high temperature, and the operation of the motor unit becomes unstable.
  • the present invention provides a fuel cell system in which even if a ventilation inlet is provided in the vicinity of the exhaust outlet, the possibility of inhaling combustion exhaust gas from the ventilation inlet into the housing is extremely low.
  • the purpose is to provide.
  • a fuel cell system of the present invention includes an exhaust port for discharging combustion exhaust gas sent from a hydrogen production apparatus to the outside of the casing, and blows out air in the casing to the outside of the casing.
  • a fuel cell system comprising a ventilation outlet for ventilating and a ventilation inlet for sucking air outside the casing into the casing and ventilating the casing, wherein the exhaust outlet, the ventilation inlet, and the ventilation The air outlet is arranged on one side surface of the housing, and is configured so that the combustion exhaust gas discharged from the exhaust port is not sucked from the ventilation inlet.
  • the high-temperature combustion exhaust gas is not sucked from the ventilation intake port, and the high-temperature combustion exhaust gas is sucked from the ventilation suction port.
  • a motor unit that constitutes an air supply apparatus that supplies air to a hydrogen production apparatus, for example, from a high temperature.
  • the fuel cell system of the present invention even if a ventilation suction port is provided in the vicinity of the exhaust port, the possibility of inhaling combustion exhaust gas from the ventilation suction port is extremely reduced, and the reliability of the fuel cell system is improved. Property can be improved.
  • a first invention includes a fuel cell that generates power using fuel gas and an oxidant gas, a hydrogen production device that produces the fuel gas supplied to the fuel cell from water and a raw material gas using heat of combustion, A housing for housing the fuel cell and the hydrogen production device, an exhaust port for discharging combustion exhaust gas sent from the hydrogen production device to the outside of the housing, and blowing out air in the housing to the outside of the housing
  • a fuel cell system comprising: a ventilation outlet for ventilating the inside of the casing; and a ventilation inlet for sucking air outside the casing into the casing and ventilating the inside of the casing, the exhaust port and the The ventilation outlet and the ventilation inlet are arranged on one side of the casing, and are configured so that the combustion exhaust gas discharged from the exhaust is not sucked from the ventilation inlet.
  • the high-temperature combustion exhaust gas is not sucked from the ventilation suction port, and the high-temperature combustion exhaust gas is sucked from the ventilation suction port, so that the temperature in the housing becomes high, and is stored in the housing. It is possible to protect a motor unit that constitutes an air supply apparatus that supplies air to a hydrogen production apparatus, which is a precision instrument, from high temperatures.
  • the wind blown from the ventilation outlet in the first invention diffuses the combustion exhaust gas emitted from the exhaust outlet in a direction away from the ventilation inlet. Therefore, the combustion exhaust gas discharged from the exhaust port can be prevented from being sucked from the ventilation intake port by positively utilizing the wind blown from the ventilation outlet for stimulating the inside of the enclosure.
  • the ventilation outlet in the first or second aspect is provided with a wind direction deflecting plate capable of deflecting the direction of the wind blown from the ventilation outlet. Therefore, the wind direction deflecting plate efficiently guides the wind blown to the ventilation outlet to the exhaust outlet, thereby preventing the combustion exhaust gas discharged from the exhaust outlet from being sucked from the ventilation inlet.
  • the wind direction deflecting plate in the third invention is configured such that the direction of the wind direction deflecting plate can be adjusted. Therefore, even if the emission of combustion exhaust gas varies depending on the installation location and installation environment of the fuel cell system, the combustion exhaust gas is discharged from the ventilation inlet into the housing by appropriately adjusting the wind direction at the installation site according to the situation. Therefore, the reliability of the fuel cell system is further improved.
  • the fifth aspect of the present invention is the apparatus according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a gas detector in the vicinity of the ventilation outlet in the housing. Therefore, it is possible to prevent the gas detection means for detecting hydrogen leaking from the fuel cell or hydrogen production apparatus housed in the casing and notifying the outside from malfunctioning due to the combustion exhaust gas discharged from the exhaust port.
  • FIG. 1A is a schematic longitudinal sectional view showing an internal configuration of the fuel cell system according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 1B is a diagram showing the fuel cell system according to the embodiment from the exhaust port side.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a wind direction deflector plate and its periphery used in the fuel cell system of the embodiment
  • FIG. 3 shows an example of an installation state of the fuel cell system of the embodiment.
  • FIG. 4 is a side view of an example of the installation state of the fuel cell system according to the embodiment viewed from the exhaust port side.
  • the fuel cell system according to the first embodiment is manufactured by a hydrogen production device 11 that produces fuel gas from water and a raw material gas using heat of combustion, and a hydrogen production device 11.
  • a polymer electrolyte fuel cell 12 that generates DC power using the generated fuel gas and oxidant gas, and a power converter 13 that converts the DC power generated by the fuel cell 12 into predetermined AC power
  • the side surface 16 of the exhaust gas b has an exhaust port 17, a ventilation inlet port 19, and a ventilation outlet port 18, and the other side surface opposite to the one side surface 16 has a ventilation inlet port 15.
  • a housing 14 that houses the manufacturing apparatus 11 and the power conversion device 13; a fan 21 that is disposed in the vicinity of the ventilation outlet 18 in the casing 14 and that sends air in the casing 14 to the ventilation outlet 18; Ventilation outlet 18 in 14 Gas ventilation means 19 is located above the exhaust port 17, and the ventilation outlet 18 is located above the exhaust port 17 on the right side of the ventilation port 19. Then, the air c blown from the ventilation outlet 18 diffuses the combustion exhaust gas b emitted from the exhaust outlet 17 in the direction away from the ventilation inlet 19 (the direction indicated by the arrow d) in the ventilation outlet 18.
  • a wind direction deflecting plate 20 that deflects the wind direction from the ventilation outlet 18 is provided.
  • the exhaust port 17 discharges the combustion exhaust gas sent from the hydrogen production apparatus 11 to the outside of the housing 14 when the hydrogen production apparatus 11 burns.
  • the temperature of the combustion exhaust gas discharged from the exhaust port 17 is a high temperature of about 60 degrees.
  • the ventilation outlet 18 blows the air in the housing 14 out of the housing 14 and ventilates the inside of the housing 14.
  • the housing 14 includes a hydrogen production device 11, a fuel cell 12, and a power conversion device 13 as main components of the heat source, and the temperature of air blown from the ventilation outlet 18 is about 60 degrees.
  • the ventilation inlet 19 has a role of sucking air outside the casing 14 into the casing 14 to ventilate the casing 14 and lowering the temperature inside the casing 14.
  • the front and rear space A which is the installation space before and after the housing 14, is generally significantly narrower than the side space B that corresponds to the side surface of the housing 14.
  • the suction port, the exhaust port for combustion exhaust gas, and the blowout port for ventilation are not arranged because the suction and blowing performance becomes insufficient, and are provided on the side surface 16 side of the housing 14 which is the side space B side.
  • the exhaust port 17 is provided on one side as a basic structure before the wind direction deflector 20 is provided. 16 is disposed below the ventilation outlet 18 and the ventilation inlet 19 so that the combustion exhaust gas b is kept away from the window C so that the combustion exhaust gas b does not enter the window C as much as possible.
  • the exhaust port 17 is disposed directly below the ventilation outlet 18, the combustion exhaust gas b and the blown-out wind c interfere with each other on the coaxial line, and the discharge efficiency of the combustion exhaust gas b and the blown-out wind c is reduced, so that it is avoided. .
  • the hydrogen production apparatus 11 is a raw material gas such as city gas or propane gas mainly containing hydrocarbons.
  • a fuel gas containing a large amount of hydrogen is produced from water and water by a reforming reaction using a reforming catalyst.
  • the fuel gas produced by the hydrogen production apparatus 11 is supplied to the fuel cell 12. Since heat is required for this reforming reaction, the heat of combustion generated when part of the fuel gas obtained by the reforming reaction is combusted is used.
  • the polymer electrolyte fuel cell 12 generates DC power and water by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen using the fuel gas produced by the hydrogen production apparatus 11 and air as an oxidant gas. .
  • the DC power generated by the fuel cell 12 is converted into predetermined AC power by the power converter 13 and supplied as a household power source.
  • the heat of the combustion of the hydrogen production device 11 and the electrochemical reaction of the fuel cell 12 occurs in the housing 14 and the temperature of the housing 14 rises. Further, combustion exhaust gas from the hydrogen production apparatus 11 is also generated. The combustion exhaust gas is discharged from the exhaust port 17 on the one side surface 16 of the housing 14.
  • a ventilation inlet 15 for ventilating is provided on the opposite surface side of the one side surface 16, and the inside of the housing 14 is ventilated across the air to exhaust the one side surface 16. 17 is discharged from the ventilation outlet 18 above 17 and ventilates the inside of the housing 14 to suppress the temperature rise.
  • a ventilation inlet 19 is also provided on one side 16 side.
  • the ventilation outlet 18 is located on the right side of the ventilation inlet 19 and the wind c discharged from the ventilation outlet 18 is guided to the wind direction deflecting plate 20 and flows to the exhaust outlet 17 side, and the combustion exhaust gas b is ventilated. It is diffused in the d direction so as to be forcibly separated from the suction port 19.
  • the fuel cell system includes an exhaust port 17 that discharges combustion exhaust gas delivered from the hydrogen production apparatus 11 to the outside of the housing 14, and blows out air in the housing 14 to the outside of the housing 14.
  • a fuel cell system comprising a ventilation outlet 18 for ventilating the air and a ventilation inlet 19 for sucking air outside the housing 14 into the housing 14 and ventilating the inside of the housing 14,
  • the ventilation inlet 19 and the ventilation outlet 18 are arranged on one side of the housing 14 so that the combustion exhaust gas discharged from the exhaust port 17 is not sucked from the ventilation inlet 19.
  • the high-temperature combustion exhaust gas is not sucked from the ventilation suction port 19, and the high-temperature combustion exhaust gas is sucked from the ventilation suction port 19.
  • the fuel cell system of the first embodiment is configured such that the combustion exhaust gas discharged from the exhaust port 17 is not sucked from the ventilation inlet port 19, and the wind blown from the ventilation outlet 18 is discharged from the exhaust port 17.
  • the combustion exhaust gas is diffused in a direction away from the ventilation inlet 19.
  • the ventilation outlet 18 is provided with a wind direction deflecting plate 20 capable of deflecting the wind direction of the wind blown from the ventilation outlet 18.
  • a wind direction deflecting plate 20 capable of deflecting the wind direction of the wind blown from the ventilation outlet 18.
  • the fuel cell system of Embodiment 1 further includes gas detection means in the vicinity of the ventilation outlet in the housing. Therefore, with this configuration, the gas detection means for detecting hydrogen leaking from the fuel cell or hydrogen production apparatus housed in the housing and notifying the outside may malfunction due to the combustion exhaust gas discharged from the exhaust port. Is prevented.
  • the fuel cell system of the first embodiment has an exhaust port 17 for combustion exhaust gas b and an intake port 19 for ventilation on one side surface 16 of a casing 14 that houses a fuel cell 12, a hydrogen production device 11, and a power conversion device 13.
  • the ventilation outlet 18 is located above the exhaust port 17, and the ventilation outlet 18 is located on the right side of the ventilation inlet 19 above the exhaust port 17.
  • the air c blown from the ventilation outlet 18 is diffused in the air outlet 18 so that the combustion exhaust gas b emitted from the exhaust outlet 17 is diffused in the direction away from the ventilation inlet 19 (direction indicated by the arrow d).
  • a wind direction deflecting plate 20 for deflecting the wind direction from the ventilation outlet 18 is provided.
  • the wind c blown out from the ventilation outlet 18 diffuses the combustion exhaust gas b exiting from the exhaust outlet 17 in a direction away from the ventilation inlet 19 (direction d), so that the ventilation inlet 19 becomes a combustion exhaust gas.
  • the possibility that the gas detection means 22 malfunctions (reacts) by inhaling b and the combustion exhaust gas is extremely reduced, and the reliability is improved.
  • the ventilation efficiency can be improved without increasing the size of the casing 14.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a wind direction deflecting plate used in the fuel cell system according to Embodiment 2 of the present invention and its periphery.
  • a rotating shaft 23 is provided on the upper part of the wind direction deflecting plate 20, and the direction of the wind direction deflecting plate 20 can be moved with the rotating shaft 23 as a fulcrum. . Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
  • the wind direction deflecting plate 20 in the fuel cell system of the first embodiment is configured so that the direction of the wind direction deflecting plate 20 can be adjusted. Even if the flue gas emission varies depending on the environment, the direction of the wind can be adjusted appropriately at the installation site according to the situation, and the flue gas b is sucked into the casing 14 from the ventilation inlet 19 to The possibility that the detection means 22 malfunctions (reacts) can be further reduced, and the reliability is further improved.
  • the possibility of inhaling combustion exhaust gas from the ventilation inlet into the housing is extremely reduced, and the reliability is improved, and the installation location and the installation environment are often limited. It is suitable for a household fuel cell system having a combustion exhaust gas exhaust port, a ventilation suction port, and a ventilation outlet port on the side.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

　排気口の上方に換気用吸込み口を配設しても、換気用吸込み口から燃焼排ガスを筐体内に吸い込む可能性が極めて少ない燃料電池システムを提供する。燃料電池システムは、燃料電池１２と水素製造装置１１とを収納する筐体１４の一方の側面１６に、燃焼排ガスｂの排気口１７、換気用吸込み口１９及び換気用吹出し口１８を有し、排気口１７から排出された燃焼排ガスが換気用吸込み口から吸入されないように構成した。

Description

燃料電池システム
　本発明は、燃料電池を用いて発電を行う燃料電池システムに関するものである。
　従来の燃料電池システムとしては、筐体の一側面に、燃焼ガスの排気口と換気用吹出し口とを設け、一側面の対向面に筐体の換気用吸込み口を設け、筐体内の換気を行う燃料電池システムがある（例えば、特許文献１参照）。
　以下、図６を参照しながら上記従来の燃料電池システムを説明する。図６（ａ）は、従来の燃料電池システムの内部構成を示す概略縦断面図である。同図（ｂ）は、従来の燃料電池システムを排気口６側から見た側面図である。図６に示すように従来の燃料電池システムは、燃焼の熱を利用して水と原料ガスから燃料ガスを製造する水素製造装置１と、水素製造装置１で製造された燃料ガスと酸化剤ガスを用いて直流電力を発電する固体高分子形の燃料電池２と、この燃料電池２が発電した直流電力を所定の交流電力に変換する電力変換装置３と、一方の側面５に燃焼排ガスａの排気口６と換気用吹出し口７を有し一方の側面５と対向する他方の側面に換気用吸込み口８を有し燃料電池２と水素製造装置１と電力変換装置３を収納する筐体４と、筐体４内の換気用吹出し口７近傍に配置されたガス検知手段１０とを備え、換気用吹出し口７が排気口６よりも上側に位置する。
　換気用吸込み口８から筐体４内に侵入した外気が、筐体４内を横断し換気用吹出し口７から筐体４外に出て行く時に、電力変換装置３を冷却すると共に、燃料電池２と水素製造装置１が収納された室の換気を行う。
　また、燃料電池２または水素製造装置１からガス漏れがあると、筐体４内の換気用吹出し口７近傍に配置されたガス検知手段１０がガス漏れを検知する。
日本国特開２００８－１９２５２８号公報
　上記従来の構成では、換気用吸込み口８が、排気口６と換気用吹出し口７とがある側面５と対向する側面にあり、排気口６と換気用吹出し口７とがある側面５には換気用吸込み口が無い。従って、筐体４の設置環境や換気効率向上のために、排気口６と換気用吹出し口７とがある側面５に、別の換気用吸込み口を設けることが望ましい。
　しかし、新たに追加する換気用吸込み口を、図６の符号９で示される箇所、すなわち、排気口６の上方に設けた場合は、筐体４内を、図６（ａ）の矢印で示すように空気が流れるが、図６（ｂ）に示すように、排気口６から筐体４外に排出された燃焼排ガスａが上昇して、排気口６の上方に新たに追加した換気用吸込み口９から筐体４内に吸い込まれる可能性があった。
　排気口６は、水素製造装置１から送出される燃焼排ガスを筐体４外へ排出するものであり、燃焼排ガスの温度は高温で、例えば、６０度ぐらいである。従って、排気口６から排出された燃焼排ガスａが換気用吸込み口９から筐体４内に吸い込まれた場合には、高温度の燃焼排ガスは筐体４内に収納されている精密機器である、例えば水素製造装置に空気を供給する空気供給装置を構成するモータ部の周囲環境を高温とすることとなり、モータ部の動作が不安定になる。
　そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑み、排気口の近傍に換気用吸込み口を配設しても、換気用吸込み口から燃焼排ガスを筐体内に吸込む可能性が極めて少ない燃料電池システムを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の燃料電池システムは、水素製造装置から送出される燃焼排ガスを前記筐体外へ排出する排気口と、筐体内の空気を前記筐体外へ吹出し前記筐体内を換気する換気用吹出し口と、筐体外の空気を前記筐体内へ吸込み前記筐体内を換気する換気用吸込み口とを備えた燃料電池システムであって、排気口と前記換気用吸込み口と前記換気用吹出し口とは、前記筐体の一側面に配され、前記排気口から排出された燃焼排ガスが前記換気用吸込み口から吸入されないように構成したものである。
　これにより、高温の燃焼排ガスが換気用吸込み口から吸入されなくなり、換気用吸込み口から高温の燃焼排ガスが吸入されることによって、筐体内の温度が高温となることにより、筐体内に収納されている精密機器である、例えば水素製造装置に空気を供給する空気供給装置を構成するモータ部を高温から保護することが可能となる。
　本発明の燃料電池システムによれば、排気口の近傍に換気用吸込み口を配設しても、換気用吸込み口から燃焼排ガスを筺体内に吸込む可能性が極めて少なくなり、燃料電池システムの信頼性が向上することができる。
（ａ）本発明の実施の形態１における燃料電池システムの内部構成を示す概略縦断面図、（ｂ）同実施の形態の燃料電池システムを排気口側から見た側面図 同実施の形態の燃料電池システムに用いた風向偏向板とその周辺を示す斜視図 同実施の形態の燃料電池システムの設置状態の一例を示す上面図 同実施の形態の燃料電池システムの設置状態の一例を排気口側から見た側面図 本発明の実施の形態２における燃料電池システムに用いた風向偏向板とその周辺を示す斜視図 （ａ）従来の燃料電池システムの内部構成を示す概略縦断面図、（ｂ）同従来の燃料電池システムを排気口側から見た側面図
　第１の発明は、燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、燃焼の熱を利用して水と原料ガスから前記燃料電池に供給する前記燃料ガスを製造する水素製造装置と、前記燃料電池と前記水素製造装置とを収納する筐体と、前記水素製造装置から送出された燃焼排ガスを前記筐体外へ排出する排気口と、前記筐体内の空気を前記筐体外へ吹出すと共に前記筐体内を換気する換気用吹出し口と、前記筐体外の空気を前記筐体内へ吸込むと共に前記筐体内を換気する換気用吸込み口とを備えた燃料電池システムであって、前記排気口と前記換気用吹出し口と前記換気用吸込み口とは、前記筐体の一側面に配され、前記排気口から排出された燃焼排ガスが前記換気用吸込み口から吸入されないように構成したものである。従って、高温の燃焼排ガスが換気用吸込み口から吸入されなくなり、換気用吸込み口から高温の燃焼排ガスが吸入されることによって、筐体内の温度が高温となることにより、筐体内に収納されている精密機器である、例えば水素製造装置に空気を供給する空気供給装置を構成するモータ部を高温から保護することが可能となる。
　第２の発明は、特に、第１の発明における前記換気用吹出し口から吹き出された風が前記排気口から出た燃焼排ガスを前記換気用吸込み口から離れる方向に拡散させるものである。従って、筺体内を喚起するための換気用吹出し口から吹き出される風を積極的に活用することにより、排気口から排出される燃焼排ガスが換気用吸込み口から吸入されないようにすることができる。
　第３の発明は、特に、第１の発明または第２の発明における換気用吹出し口は、前記換気用吹出し口から吹出される風の風向きを偏向可能な風向偏向板を設けたものである。従って、風向偏向板が換気用吹出し口に吹き出される風を効率的に排気口へ誘導することにより、排気口から排出される燃焼排ガスが換気用吸込み口から吸入されないようにすることができる。
　第４の発明は、特に、第３の発明における前記風向偏向板を、風向偏向板の向きを調節可能に構成したものである。従って、燃料電池システムの設置場所や設置環境により、燃焼排ガスの出方がばらついても、その状況に応じて設置現場で風向きを適切に調節することにより、換気用吸込み口から燃焼排ガスを筐体内に吸い込む可能性を著しく少なくすることができ、燃料電池システムの信頼性がさらに向上する。
　第５の発明は、特に、第１の発明から第４の発明のうちいずれか１項において、筺体内の換気用吹出し口近傍にガス検知器をさらに備えたものである。従って、筐体内に収納される燃料電池あるいは水素製造装置から漏れ出された水素を検出して外部に報知するガス検知手段が、排気口から排出される燃焼排ガスによって誤動作することが防止される。
　以下、本発明の燃料電池システムの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
　（実施の形態１）
　図１の（ａ）は、本発明の実施の形態１における燃料電池システムの内部構成を示す概略縦断面図、図１の（ｂ）は、同実施の形態の燃料電池システムを排気口側から見た側面図、図２は、同実施の形態の燃料電池システムに用いた風向偏向板とその周辺を示す斜視図、図３は、同実施の形態の燃料電池システムの設置状態の一例を示す上面図、図４は、同実施の形態の燃料電池システムの設置状態の一例を排気口側から見た側面図である。
　図１、図２に示すように、本実施の形態１の燃料電池システムは、燃焼の熱を利用して水と原料ガスから燃料ガスを製造する水素製造装置１１と、水素製造装置１１で製造された燃料ガスと酸化剤ガスを用いて直流電力を発電する固体高分子形の燃料電池１２と、この燃料電池１２が発電した直流電力を所定の交流電力に変換する電力変換装置１３と、一方の側面１６に燃焼排ガスｂの排気口１７と換気用吸込み口１９及び換気用吹出し口１８を有し一方の側面１６と対向する他方の側面に換気用吸込み口１５を有し燃料電池１２と水素製造装置１１と電力変換装置１３を収納する筐体１４と、筐体１４内の換気用吹出し口１８近傍に配置され筐体１４内の空気を換気用吹出し口１８に送るファン２１と、筐体１４内の換気用吹出し口１８近傍に配置されたガス検知手段２２とを備え、換気用吸込み口１９が排気口１７の上方に位置し、換気用吹出し口１８が換気用吸込み口１９の右側で排気口１７よりも上側に位置し、換気用吹出し口１８に、換気用吹出し口１８から吹き出された風ｃが排気口１７から出た燃焼排ガスｂを換気用吸込み口１９から離れる方向（符号ｄの矢印で示す方向）に拡散させるように換気用吹出し口１８からの風向きを偏向する風向偏向板２０を設けたものである。
　排気口１７は、水素製造装置１１の燃焼時に水素製造装置１１から送出される燃焼排ガスを筐体１４外へ排出する。排気口１７から排出される燃焼排ガスの温度は約６０度の高温である。換気用吹出し口１８は、筐体１４内の空気を筐体１４外へ吹出し筐体１４内を換気する。筐体１４内には、発熱源の主な構成として水素製造装置１１と燃料電池１２と電力変換装置１３とを有しており、換気用吹出し口１８から吹出される空気の温度は約６０度の高温である。換気用吸込み口１９は、筐体１４外の空気を筐体１４内へ吸込み筐体１４内を換気し、筐体１４内の温度を下げる役割を持っている。
　図３に示すように、筐体１４の前後にあたる設置スペースである前後スペースＡは、筐体１４の側面にあたる側面スペースＢより著しく狭いのが一般的で、筐体１４の前後面には換気用の吸込み口、燃焼排ガスの排気口、換気用の吹出し口は、吸い込み及び吹き出し性能不十分となるので配置せず、側面スペースＢ側である筐体１４の一側面１６側に設けている。
　図４に示すように、窓下設置すなわち筐体１４の直上に隣接の家も含め家の窓Ｃがある場合を考慮し、風向偏向板２０を設ける前の基本構造として排気口１７を一側面１６の下部すなわち換気用吹出し口１８及び換気用吸込み口１９より下方側に配置し、燃焼排ガスｂを窓Ｃから遠ざけて、極力、燃焼排ガスｂが窓Ｃから侵入しないよう配慮している。
　また、排気口１７は、換気用吹出し口１８の直下に配置すると燃焼排ガスｂと吹き出しの風ｃが同軸線上で干渉し合い燃焼排ガスｂと吹き出しの風ｃの放出効率が低下するため避けている。
　以上のように構成された本実施の形態の燃料電池システムについて、以下、その動作、作用を説明するまず、水素製造装置１１が、炭化水素を主成分とする都市ガスやプロパンガス等の原料ガスと水から、改質触媒を用いた改質反応で、水素を多く含む燃料ガスを製造する。水素製造装置１１で製造された燃料ガスは、燃料電池１２に供給される。この改質反応には熱が必要であるため、改質反応で得られた燃料ガスの一部を燃焼させた時に発生する燃焼の熱を利用する。
　次に、固体高分子形の燃料電池１２は、水素製造装置１１で製造された燃料ガスと、酸化剤ガスとしての空気を用いて、水素と酸素の電気化学反応で直流電力と水を発生させる。次に、燃料電池１２が発電した直流電力は、電力変換装置１３により所定の交流電力に変換され、家庭用電源として供給される。
　この時、筐体１４内は、水素製造装置１１の燃焼および燃料電池１２の電気化学反応の熱が生じ、筐体１４内が温度上昇する。また、水素製造装置１１の燃焼排ガスも生じる。燃焼排ガスは筐体１４の一側面１６の排気口１７より排出される。一方、筐体１４内の温度上昇を抑えるため、換気をするための換気用吸込み口１５が一側面１６の対向面側にあり、筐体１４内を横断的に通風させ一側面１６の排気口１７の上方にある換気用吹出し口１８から放出され、筐体１４内の換気を行い温度上昇を抑える。
　この換気効率を高めるために、一側面１６側にも換気用吸込み口１９を設けている。換気用吹出し口１８は、この換気用吸込み口１９の右側に位置し、換気用吹出し口１８より放出された風ｃが風向偏向板２０に導かれ排気口１７側に流れ、燃焼排ガスｂが換気用吸込み口１９から強制的に離れるようにｄ方向に拡散される。
　本実施の形態の燃料電池システムは、水素製造装置１１から送出される燃焼排ガスを筐体１４外へ排出する排気口１７と、筐体１４内の空気を筐体１４外へ吹出し筐体１４内を換気する換気用吹出し口１８と、筐体１４外の空気を筐体１４内へ吸込み筐体１４内を換気する換気用吸込み口１９とを備えた燃料電池システムであって、排気口１７と換気用吸込み口１９と換気用吹出し口１８は、筐体１４の一側面に配され、排気口１７から排出される燃焼排ガスが換気用吸込み口１９から吸入されないように構成したものである。これにより、高温の燃焼排ガスが換気用吸込み口１９から吸入されなくなり、換気用吸込み口１９から高温の燃焼排ガスが吸入されることによって、筐体１４内の温度が高温となることにより、筐体１４内に収納されている精密機器である、例えば、水素製造装置１１に空気を供給する空気供給装置を構成するモータ部を高温から保護することが可能となる。
　さらに、本実施の形態１の燃料電池システムは、排気口１７から排出される燃焼排ガスが換気用吸込み口１９から吸入されない構成として、換気用吹出し口１８から吹き出された風が排気口１７から出た燃焼排ガスを換気用吸込み口１９から離れる方向に拡散させるものである。この構成により、筐体１４内を換気するための換気用吹出し口１８から吹き出される風を積極的に活用することにより、排気口１７から排出される燃焼排ガスが換気用吸込み口から吸入されないようにすることができる。
　また、本実施の形態１の燃料電池システムは、換気用吹出し口１８は、換気用吹出し口１８から吹出される風の風向きを偏向可能な風向偏向板２０を設けたものである。この構成により、換気用吹出し口１８に吹出される風を効率よく排気口１７へ誘導することができる。ここで、風向偏向板２０によって、吹出される風の風向きを偏向可能とされるため、換気用吹出し口１８から吹出される風が分散されて排気口１７へ誘導されることとなり、排気口１７の吹き出し風の放出効率が維持されたままで吹き出される。
　さらに、本実施の形態１の燃料電池システムは、筐体内の前記換気用吹出し口近傍にガス検知手段をさらに備えたものである。従って、この構成により、筐体内に収納される燃料電池あるいは水素製造装置から漏れ出された水素を検出して外部に報知するガス検知手段が、排気口から排出される燃焼排ガスによって誤動作することが防止される。
　本実施の形態１の燃料電池システムは、燃料電池１２と水素製造装置１１と電力変換装置１３を収納する筐体１４の一方の側面１６に、燃焼排ガスｂの排気口１７と換気用吸込み口１９及び換気用吹出し口１８を有し、換気用吸込み口１９が排気口１７の上方に位置し、換気用吹出し口１８が換気用吸込み口１９の右側で排気口１７よりも上側に位置し、換気用吹出し口１８に、換気用吹出し口１８から吹き出された風ｃが排気口１７から出た燃焼排ガスｂを換気用吸込み口１９から離れる方向（符号ｄの矢印で示す方向）に拡散させるように換気用吹出し口１８からの風向きを偏向する風向偏向板２０を設けたものである。従って、換気用吹出し口１８から吹き出された風ｃが、排気口１７から出た燃焼排ガスｂを換気用吸込み口１９から離れる方向（ｄ方向）に拡散させるので、換気用吸込み口１９が燃焼排ガスｂを吸い込み、燃焼排ガスでガス検知手段２２が誤作動（反応）する可能性が極めて少なくなり、信頼性が向上する。また同時に筐体１４の大型化を行わずして換気効率向上も図れる。
　（実施の形態２）
　図５は、本発明の実施の形態２における燃料電池システムに用いた風向偏向板とその周辺を示す斜視図である。
　図５に示すように、本実施の形態２の燃料電池システムでは、風向偏向板２０の上部に回転軸２３を設け、この回転軸２３を支点として風向偏向板２０の方向を動かせるようにしている。その他の構成は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
　本実施の形態２の燃料電池システムは、実施の形態１の燃料電池システムにおける風向偏向板２０を、風向偏向板２０の向きを調節可能に構成したものであり、燃料電池システムの設置場所や設置環境により、燃焼排ガスの出方がばらついても、その状況に応じて設置現場で風向きを適切に調節することができ、換気用吸込み口１９から燃焼排ガスｂを筐体１４内に吸い込んで、ガス検知手段２２が誤作動（反応）する可能性をさらに少なくでき、信頼性がさらに向上する。
　なお、回転軸２３は、風向偏向板２０の下部あるいは中央等に設けても、同様の効果を得られる。
　本出願は、2009年4月22日出願の日本特許出願（特願2009－103591）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明は、換気用吸込み口から燃焼排ガスを筐体内に吸い込む可能性が極めて少なくなり、信頼性が向上するものであり、設置場所や設置環境に制限があることが多いために筐体の一側面に燃焼排ガスの排気口と換気用吸込み口及び換気用吹出し口を設けた家庭用燃料電池システムに適している。
　１１　水素製造装置
　１２　燃料電池
　１３　電力変換装置
　１４　筐体
　１６　一側面
　１７　排気口
　１８　換気用吹出し口
　１９　換気用吸込み口
　２０　風向偏向板
　２２　ガス検知手段

Claims (5)

  1. 　燃料ガスと酸化剤ガスを用いて発電する燃料電池と、燃焼の熱を利用して水と原料ガスから前記燃料電池に供給する前記燃料ガスを製造する水素製造装置と、前記燃料電池と前記水素製造装置とを収納する筐体と、前記水素製造装置から送出された燃焼排ガスを前記筐体外へ排出する排気口と、前記筐体内の空気を前記筐体外へ吹出すと共に前記筐体内を換気する換気用吹出し口と、前記筐体外の空気を前記筐体内へ吸込むと共に前記筐体内を換気する換気用吸込み口とを備えた燃料電池システムであって、前記排気口と前記換気用吹出し口と前記換気用吸込み口とは、前記筐体の一側面に配され、前記排気口から排出された燃焼排ガスが前記換気用吸込み口から吸入されないように構成したことを特徴とする燃料電池システム。
  2. 　前記換気用吹出し口から吹き出された風が前記排気口から出た燃焼排ガスを前記換気用吸込み口から離れる方向に拡散させることを特徴とする請求項１記載の燃料電池システム。
  3. 　前記換気用吹出し口は、前記換気用吹出し口から吹出される風の風向きを偏向可能な風向偏向板を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池システム。
  4. 　前記風向偏向板は、当該風向偏向板の向きを調節可能であることを特徴とする請求項３記載の燃料電池システム。
  5. 　前記筐体内の前記換気用吹出し口近傍にガス検知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載の燃料電池システム。
PCT/JP2010/001065 2009-04-22 2010-02-18 燃料電池システム WO2010122700A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011510156A JPWO2010122700A1 (ja) 2009-04-22 2010-02-18 燃料電池システム

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009-103591 2009-04-22
JP2009103591 2009-04-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010122700A1 true WO2010122700A1 (ja) 2010-10-28

Family

ID=43010830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/001065 WO2010122700A1 (ja) 2009-04-22 2010-02-18 燃料電池システム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2010122700A1 (ja)
WO (1) WO2010122700A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020119789A (ja) * 2019-01-25 2020-08-06 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
JP2020136012A (ja) * 2019-02-18 2020-08-31 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

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61158990U (ja) * 1985-03-25 1986-10-02
JPH0552422A (ja) * 1991-08-22 1993-03-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃焼装置
JPH1187963A (ja) * 1997-09-10 1999-03-30 Nec Corp 排気風温度低減装置
JP2003078268A (ja) * 2001-08-31 2003-03-14 Ricoh Co Ltd 排気装置
WO2006087946A1 (ja) * 2005-02-18 2006-08-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 燃料電池システム
JP2007048704A (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Fuji Electric Holdings Co Ltd 燃料電池装置
JP2008192528A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Toshiba Corp 燃料電池発電装置およびその換気装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007193962A (ja) * 2006-01-17 2007-08-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池発電装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61158990U (ja) * 1985-03-25 1986-10-02
JPH0552422A (ja) * 1991-08-22 1993-03-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃焼装置
JPH1187963A (ja) * 1997-09-10 1999-03-30 Nec Corp 排気風温度低減装置
JP2003078268A (ja) * 2001-08-31 2003-03-14 Ricoh Co Ltd 排気装置
WO2006087946A1 (ja) * 2005-02-18 2006-08-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 燃料電池システム
JP2007048704A (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Fuji Electric Holdings Co Ltd 燃料電池装置
JP2008192528A (ja) * 2007-02-07 2008-08-21 Toshiba Corp 燃料電池発電装置およびその換気装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020119789A (ja) * 2019-01-25 2020-08-06 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
JP7050233B2 (ja) 2019-01-25 2022-04-08 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
JP2020136012A (ja) * 2019-02-18 2020-08-31 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
JP7113229B2 (ja) 2019-02-18 2022-08-05 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

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2010122700A1 (ja) 2012-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5914862B2 (ja) 燃料電池システム
JP6389658B2 (ja) 燃料電池システム
JP5190561B2 (ja) 発電システム及びその運転方法
JP2002329515A (ja) 燃料電池発電システム
JP2008192528A (ja) 燃料電池発電装置およびその換気装置
JP4976434B2 (ja) 燃料電池システム
JP2011204446A (ja) 固体酸化物形燃料電池システム
JP2009224306A (ja) 燃料電池システムの水素排気装置
JP6930033B2 (ja) 圧縮機に関連した中間圧力タップを有した燃料電池システム、および該燃料電池システムの使用
JP2007048704A (ja) 燃料電池装置
JP2012169048A (ja) 燃料電池システム
JP3138118B2 (ja) パッケージ型燃料電池発電装置
WO2010122700A1 (ja) 燃料電池システム
JP2011119095A (ja) 燃料電池システム
JP5280588B2 (ja) 発電システム及びその運転方法
JP2010262746A (ja) 燃料電池発電システム
JP2022167178A (ja) 燃料電池システム
JP5381320B2 (ja) 改質システムおよび燃料電池システム
JP2020191244A (ja) 燃料電池発電システムおよび排気ダクト
JP5229121B2 (ja) 燃料電池装置
JP2017212084A (ja) 燃料電池装置
JP2012212687A (ja) 燃料電池装置
JP2012028182A (ja) 燃料電池システム
JP6581532B2 (ja) 燃料電池発電システム
JP7113229B2 (ja) 燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10766763

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2011510156

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10766763

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1