WO2015093042A1

WO2015093042A1 - 発電システム

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Publication number: WO2015093042A1
Application number: PCT/JP2014/006254
Authority: WO
Inventors: 中村　尚; 英俊若松
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2015-06-25
Also published as: EP3086395A1; EP3086395B1; JPWO2015093042A1; EP3086395A4; JP6398088B2

Abstract

発電システムであって、原燃料および酸化剤ガスを用いて発電する発電器（１）と、開口部（１２）を有し、発電器（１）をその内部に収容する筐体（２）とを備える。また、筐体（２）の開口部（１２）を覆うように配置された第１蓋体（３）と、第１蓋体（３）を覆うように配置された第２蓋体（４）と、第１蓋体（３）および筐体（２）の間に配置されたシール部（９）とを備える。さらに、把持部および第１嵌合部を有し、第１蓋体（３）に配置された固定構造（６）と、筐体（２）または第１蓋体（３）に配置された第２嵌合部（８）と、を備える。固定構造（６）は、第２蓋体（４）を配置する場合に、第１嵌合部および第２嵌合部（８）が嵌合せず、把持部および第２蓋体（４）が接触する第１の位置と、把持部および第２蓋体（４）が接触しない第２の位置とを移動可能に構成されている。

Description

発電システム

　本発明は発電システム、特に、水素と酸素とを反応させて発電する燃料電池システムに関する。

　燃料電池システムは、燃料処理器と、燃料電池とを備えている。燃料処理器は、都市ガスおよびＬＰガス等を含むインフラから供給される原料を水蒸気改質反応させることによって、水素を含む燃料ガスを生成する。また、燃料電池は、燃料処理器で生成された水素を含む燃料ガスをアノードに、酸化剤ガスをカソードに、それぞれ供給し、電気化学反応により発電を行う。

　また、燃料処理器および燃料電池等を含む燃料電池システムの筐体として、ベース部と、このベース部から立ち上がる外装パネルと、この外装パネルの上端側に設けられる天板とを備えたものが一般に知られている（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）。

　特許文献１には、筐体の下部に回転テーブル機構を備え、パネルが蝶番で開閉可能とされている構成が開示されている。

　図１３は、特許文献２に記載された従来の燃料電池システムの構成を示す斜視図である。

　図１３に示されるように、特許文献２には、比較的狭い設置スペースを有しながらも、前面パネルを容易に着脱することができる燃料電池システムの筐体が開示されている。燃料電池システムの筐体１０１は、ベース部１０２と、ベース部１０２から立ち上がる外装パネル１０３と、外装パネル１０３の上端側に設けられる天板１０４と、を備えている。外装パネル１０３を構成する前面パネル１０５は、その上端部１０５ａが天板の端部１０４ａの内側に挿脱自在に挿入されるとともに、その下端部１０５ｂがベース部１０２に着脱自在に固定されている。

　一方、パッケージ型燃料電池発電装置という燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献３を参照）。この装置は、主として屋内配置を目的としたもので、パッケージ型燃料電池発電装置を屋内に設置する場合には、発電運転で消費する空気および換気用空気を屋外より導入するための吸気ダクト、システム排気を放出するためのシステム排気用ダクト、ならびに、パッケージ内の換気用排気を屋外に放出するための換気用排気ダクトが必要となる。また、安全上、パッケージ内外の気密確保が必須の要件になる。

　しかしながら、従来の技術においては、燃料電池システムの設置性、およびメンテナンス性は考慮されているものの、筐体の気密性については考慮されていない。

　特に、特許文献２の燃料電池システムにおいて、筐体気密を確保するための構成を考えた場合、例えば、前面パネル１０５と筐体１０１とが接触する部分に、シール性を持たせたパッキンを構成することが考えられる。そして、前面パネル上端部１０５ａは、天板の端部１０４ａの内側に挿脱自在に挿入され、その下端部１０５ｂはベース部１０２にビスで固定される。この場合、通常の場合には、前面パネル１０５全周においてパッキンがほぼ一定に圧縮され、筐体の気密を確保することができる。しかしながら、メンテナンス時の作業のばらつき（例えば、ビスが確実に締められていないなど）がある場合には、パッキンの圧縮状態が不安定になり、十分な筐体の気密性を確保できなくなる可能性がある。

　屋内設置の、強制給排気方式の燃料電池システムにおける筐体の機密性能は、ＥＮ規格（欧州統一規格）でも規定されている。筐体外装の各合わせ部にはパッキンが構成され、工場出荷時には気密性能が確認されてから出荷される。しかしながら、燃料電池システムのインストール時、およびメンテナンス時には、メンテナンス用外装パネルが開けられ、気密が破られる場面が多々ある。インストール作業者、およびメンテナンス作業者等が、実際の外装パネルの開閉を行うが、従来のようなネジでの締結では、作業徹底をしても人為的なミスを完全に防ぐことは容易ではないため、常に十分な気密性を確保することは容易ではないのが実状である。

特開２００８－２３５０９２号公報特開２０１３－１９１３２４号公報特開２００６－２５３０２０号公報

　本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたものであり、確実に筐体の気密を確保することが可能な発電システムを提供するものである。

　本発明の発電システムは、原燃料および酸化剤ガスを用いて発電する発電器と、開口部を有し、発電器をその内部に収容する筐体と、筐体の開口部を覆うように配置された第１蓋体と、第１蓋体を覆うように配置された第２蓋体とを備えている。また、第１蓋体および筐体の間に配置されたシール部と、把持部および第１嵌合部を有し、第１蓋体に配置された固定構造と、筐体または第１蓋体に配置された第２嵌合部と、を備えている。さらに、固定構造は、第２蓋体を配置する場合に、第１嵌合部および第２嵌合部が嵌合せず、かつ、把持部および第２蓋体が接触する第１の位置と、第１嵌合部および第２嵌合部が嵌合し、把持部および第２蓋体が接触しない第２の位置とを移動可能に構成されている。

　このような構成によれば、第１蓋体を筐体に取り付けて第１嵌合部を確実に嵌合させることで、第１蓋体と筐体との間の気密用シール部の圧縮がほぼ一定に確保できる。また、第１嵌合部の嵌合作業が確実にできたか否かを、第２蓋体を取り付ける際にチェックすることができるのでで、一連の作業によって、確実に筐体の気密を確保することが可能になる。

　また、筐体と第１蓋体の間に介在するシール部の潰しシロをほぼ一定に保つことができるので、設置時やメンテナンス時などに第１蓋体を開閉しても、その作業によって、筐体の気密性能が損なわれることがない。また、第１蓋体、および第２蓋体の２枚構成とすることで、万が一、第１蓋体の開閉作業に不備があったとしても、その不備を検知することが可能であり、作業後に筐体気密を確実に確保することができる。

図１は、本発明の第１の形態における燃料電池システムの構成を示す図である。図２は、本発明の第１の実施の形態における燃料電池システムの、第２蓋体、第１蓋体および筐体の接続部分を説明するための図である。図３は、本発明の第１の実施の形態における燃料電池システムの組みあがった状態の外観を示す図である。図４は、本発明の第１の実施の形態における燃料電池システムの第２蓋体を取り除いた構成を示す図である。図５は、本発明の第１の実施の形態における燃料電池システムの第２蓋体および第１蓋体を取り除いた構成を示す図である。図６は、本発明の第１の実施の形態における、燃料電池システムの、固定構造を用いた第１蓋体の固定方法について説明するための図である。図７は、本発明の第１の実施の形態における燃料電池システムの、第２蓋体および第１蓋体が筐体に固定された状態を示す図である。図８は、本発明の第１の実施の形態における燃料電池システムの、第２蓋体を取り付ける方法を説明するための斜視図である。図９は、本発明の第２の実施の形態における燃料電池システムの固定構造の斜視図である。図１０は、本発明の第２の実施の形態における燃料電池システムの固定構造が、第１の位置にある場合と第２の位置にある場合とを示す図である。図１１は、本発明の第３の実施の形態における燃料電池システムの、固定構造の構成を示す図である。図１２は、本発明の第３の実施の形態における燃料電池システムの、固定構造が、第１の位置にある場合と第２の位置にある場合とを示す図である。図１３は、特許文献２に記載された従来の燃料電池システムの構成を示す斜視図である。

　以下、本発明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、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

　（第１の実施の形態）
　図１から図８は、本発明の第１の実施の形態における燃料電池システム５０の構成を示す図である。

　図１は、本発明の第１の形態における燃料電池システム５０の構成を示す図である。図１には、（ａ）平面図、（ｂ）正面図および（ｃ）向かって右側から見た側面図が含まれている。また、図２は、同燃料電池システム５０の、第２蓋体４、第１蓋体３および筐体２の接続部分を説明するための図である。

　また、図３は、本発明の第１の実施の形態における燃料電池システム５０の組みあがった状態の外観を示す図である。図４は、同燃料電池システム５０の第２蓋体４を取り除いた構成を示す図である。図５は、同燃料電池システム５０の第１蓋体３をさらに取り除いた構成を示す図である。いずれの図面にも、（ａ）平面図、（ｂ）正面図、および（ｃ）向かって右から見た側面図が含まれている。

　図１に示されるように、本実施の形態における燃料電池システム５０は、原燃料および酸化剤ガスを用いて発電する発電器１と、開口部１２を有し、発電器１をその内部に収容する筐体２と、筐体２の開口部１２を覆うように配置された第１蓋体３と、第１蓋体３を覆うように配置された第２蓋体４とを備えている。

　また、燃料電池システム５０の、第１蓋体３と筐体２との間には、筐体２の気密を確保するためのシール部９が、筐体２側に配置されている。また、第１蓋体３は、筐体２との固定を行うための固定構造６を有している。固定構造６は、図２に示されるように、把持部６ａと、第１嵌合部６ｃを有する把持部６ｂとが一体化してなる。

　固定構造６は、把持部支持台６ｄに段付ビス６ｆで回動自在に取り付けられている。また、把持部支持台６ｄは、第１蓋体３の第１外装パネル６ｇ上に、固定ビス６ｅで固定されている。筐体２には、第１嵌合部６ｃと嵌合するための第２嵌合部８を有したピン７が配置されている。

　ピン７の根元には、気密用のシール部９が配置されている。また、第２蓋体４との固定のため、筐体２の下端には第２蓋体挿入部１１、筐体２の上端には第２蓋体固定部１３が、それぞれ配置されている。第２蓋体４には、筐体２との固定のために、第２蓋体４の上端には固定突起４ａが、第２蓋体下端には挿入突起４ｂが、さらに、把持部６ａの正常位置を検知するための第２蓋体検知部４ｃが設けられている。なお、本実施の形態では、屋内設置の燃料電池システム５０が想定されているので、筐体２の上端には給排気管１０が設置されている。

　次に、図６から図８までを用いて、本実施の形態の燃料電池システム５０の動作、作用について説明する。

　図６は、本発明の第１の実施の形態における、燃料電池システム５０の、固定構造６を用いた第１蓋体３の固定方法について説明するための図である。図６には、（ａ）第１の位置、および（ｂ）第２の位置が示されている。また、図７は、同燃料電池システム５０の、第２蓋体４および第１蓋体３が筐体２に固定された状態を示す図である。図７には、（ａ）側方から見た断面構造、および、（ｂ）一部を破断した斜視図が含まれている。また、図８は、同燃料電池システム５０の、第２蓋体４を取り付ける方法を説明するための斜視図である。

　図６に示されるように、作業者は、固定構造６の把持部６ａを持って、段付ビス６ｆを中心として固定構造６を回動させて、第１嵌合部６ｃと第２嵌合部８とを嵌合させる。これにより、筐体２に取り付けられているシール部５が、ほぼ一定値に圧縮される。この動作により、筐体２内を密閉でき、の気密性はほぼ一定に確保される。

　また、固定構造６が、図６の左側に示す第１の位置の場合に、第２蓋体４を配置しようとすると、図７に示される、第２蓋体４の第２蓋体検知部４ｃと固定構造６の把持部６ａとが接触して、第２蓋体４を筐体２に取り付けることができない。

　一方、固定構造６が、図６の右側に示される第２の位置の場合に、第２蓋体４を配置しようとすると、図７に示される、第２蓋体４の第２蓋体検知部４ｃと固定構造６の把持部６ａとは接触せず、第２蓋体４を筐体２に取り付けることが可能となる。また、本実施の形態においては、第２の位置で把持部６ｂをビス固定するために、把持部回転固定部６ｈが設けられている。

　このような構成により、作業者が不用意に把持部６ａを回転させることができないので、より安全な構成を実現できる。第２蓋体４の筐体２への取り付けは、まず筐体２の下端に設けられた第２蓋体挿入部１１に、第２蓋体４の挿入突起４ｂを挿入し、図８に示されるように、筐体２の上端に設けられた第２蓋体固定部１３に第２蓋体４の固定突起４ａを挿入することによって固定される。

　以上のような構成により、第１蓋体３を筐体２に取り付けて、第１嵌合部６ｃと第２嵌合部８とを確実に嵌合させることで、第１蓋体３と筐体２との間の気密用のシール部５の圧縮をほぼ一定に確保することができる。また、第１嵌合部６ｃと第２嵌合部８との嵌合作業が確実にできたか否かを、第２蓋体４を取り付ける際にチェックすることができるので、一連の作業によって、確実に筐体２の気密を確保することが可能になる。

　（第２の実施の形態）
　次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態の燃料電池システムは、第１の実施の形態と比較して、第１蓋体３を固定するための固定構造の構成が異なる。その部分について説明する。

　図９および図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。

　図９は、本発明の第２の実施の形態における燃料電池システムの固定構造の斜視図である。また、図１０は、同燃料電池システムの固定構造が、（ａ）第１の位置にある場合と（ｂ）第２の位置にある場合とを示す図である。

　図９に示されるように、本実施の形態において、作業者は、筐体２に配置されたピン２１に、第１蓋体３の穴を合わせて挿入する。そして、作業者は、把持部２２の先端をピン２１の穴に通し、把持部２２をピン２１の穴を回転中心として回転させ、第１嵌合部２３と、第１蓋体３の第２嵌合部２４とを嵌合させる。このような構成によっても、筐体２に取り付けられているシール部５をほぼ一定に圧縮することができる。また、図１０の左側に示されるように、把持部２２が第１の位置の場合には、把持部２２が邪魔をして第２蓋体４を確実に閉めることができない。一方、図１０の右側に示されるように、把持部２２が第２の位置の場合には、第２蓋体４を確実に閉めることが可能となる。

　これにより、第１蓋体３の筐体２への取り付けが容易に可能となり、かつ、第２蓋体４で第１蓋体３の把持部２２の位置を検知（第１の位置か第２の位置か）する部位として、第２蓋体４の外郭の一部を利用でき、構造を簡略化することが可能である。

　（第３の実施の形態）
　次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態の燃料電池システムは、第１の実施の形態および第２の実施の形態と比較して、第１蓋体３を固定するための固定構造の構成が異なる。その部分について説明する。

　図１１、および図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。

　図１１は、本発明の第３の実施の形態における燃料電池システムの、固定構造の構成を示す図である。図１１は、固定構造の構成の、（ａ）斜視図、（ｂ）断面図、ならびに、（ｃ）側面図および正面図を含んでいる。図１２は、本発明の第３の実施の形態における燃料電池システムの、固定構造の構成を示す図である。図１２には、（ａ）第１の位置における斜視図と、（ｂ）第２の位置における斜視図および一部を破断した斜視図とが示されている。

　図１１に示されるように、本実施の形態においては、筐体２に第２嵌合部３４を有した受け具３３が配置されている。また、第１蓋体３には、第１嵌合部３２を有する把持部３１、および、把持部３１と第１蓋体３との間にシール部３５が配置されている。また、把持部３１には、持手となる把持部突起部３６が形成されている。把持部突起部３６を把持部軸中心に回転させ、第１嵌合部３２と第２嵌合部３４とを嵌合させることで、筐体２に取り付けられているシール部５をほぼ一定に圧縮することができる。

　一方、第２蓋体４は、図１２に示されるように、第２蓋体窪み部３７を有している。また、図１２の左側（ａ）に示されるように、把持部３１が第１の位置の場合には、把持部突起部３６が第２蓋体窪み部３７に入らないので、第２蓋体４を確実に閉めることができない。一方、図１２の右側（ｂ）に示されるように、把持部３１が第２の位置の場合には、把持部突起部３６が第２蓋体窪み部３７に入るので、第２蓋体４を確実に閉めることが可能となる。

　本実施の形態の構成によれば、第１蓋体３の把持部３１の構造を小型簡略化することが可能である。

　以上述べたように、本発明の実施の形態の燃料電池システムは、原燃料および酸化剤ガスを用いて発電する発電器１と、開口部１２を有し、発電器１をその内部に収容する筐体２と、筐体２の開口部１２を覆うように配置された第１蓋体３と、第１蓋体３を覆うように配置された第２蓋体４とを備えている。また、第１蓋体３および筐体２の間に配置されたシール部５と、把持部６ａ，６ｂおよび第１嵌合部６ｃを有し、第１蓋体３に配置された固定構造６と、筐体２または第１蓋体３に配置された第２嵌合部８と、を備えている。さらに、固定構造６は、第２蓋体４を配置する場合に、第１嵌合部６ｃおよび第２嵌合部８が嵌合せず、かつ、把持部６ａ，６ｂおよび第２蓋体４が接触する第１の位置と、第１嵌合部６ｃおよび第２嵌合部８が嵌合し、把持部６ａ，６ｂおよび第２蓋体４が接触しない第２の位置とを移動可能に構成されている。

　このような構成により、第１蓋体３を筐体２に取り付けて第１嵌合部６ｃを確実に嵌合させることで、第１蓋体３と筐体２の間の気密用シール部の圧縮がほぼ一定に確保できる。また、第１嵌合部６ｃの嵌合作業が確実にできたか否かを、第２蓋体４を取り付けるときにチェックすることができるので、一連の作業にて確実に、筐体２の気密を確保することが可能になる。

　なお、上述した実施の形態においては、発電システムの例として、燃料電池システム５０を用いて説明を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、発電器１は、例えば、燃料電池でもよく、ガスエンジンでもよい。

　また、固定構造６は、第１の位置において、第２蓋体の正面方向から見て、把持部６ａ，６ｂの少なくとも一部が第２蓋体４の外側へ配置されることにより第２蓋体４と接触し、第２の位置において、第２蓋体４の厚み方向から見て、把持部６ａ，６ｂが第２蓋体４の内側へ収容されることにより第２蓋体４と接触しないように構成されている構成であってもよい。

　これにより、第２蓋体４で第１蓋体３の把持部６ａ，６ｂを検知（第１の位置か第２の位置か）する部位として、第２蓋体４の外郭の一部を利用でき、構造を簡略化することが可能である。

　また、固定構造６は、第１の位置において、第２蓋体の正面方向と垂直な方向から見て、把持部２２が第２蓋体４側へ近づくことにより第２蓋体４と接触し、第２の位置において、第２蓋体４の厚み方向と垂直な方向から見て、把持部２２が第１蓋体３側へ近づくことにより第２蓋体４と接触しないように構成されている構成であってもよい。

　このような構成により、第１蓋体３の筐体２への取り付けが容易に可能となり、第２蓋体４で第１蓋体３の把持部２２を検知（第１の位置か第２の位置か）する部位として、第２蓋体４の外郭の一部を利用できるので、構造の簡略化が可能である。

　また、把持部３１は、把持部突起部３６を有し、第２蓋体４は、第２蓋体窪み部３７を有し、固定構造６は、第１の位置において、第１嵌合部３２および第２嵌合部３４が嵌合せず、かつ、把持部突起部３６および第２蓋体窪み部３７が接触し、第２の位置において、第１嵌合部３２および第２嵌合部３４が嵌合し、把持部突起部３６および第２蓋体窪み部３７が接触しないよう構成されている構成であってもよい。

　このような構成によれば、第１蓋体３の固定構造６を小型簡略化することが可能である。

　さらに、固定構造は、第１の位置において、第２筐体の正面方向から見て、把持部６ａ，６ｂの少なくとも一部が第１蓋体３の内側へ配置されるように構成されている構成であってもよい。

　このような構成によれば、さらに、筐体２を壁際に設置する際に、その壁に当たらないような構成を実現することができる。

　以上述べたように、本発明によれば、確実に筐体の気密を確保することが可能という格別な効果を奏することができる。よって、本発明は、水素と酸素とを反応させて発電する燃料電池システムや、発電機としてガスエンジンを用いた発電システム等の、屋内設置の様々な形態の発電システムに適用することができ、有用である。

　１　　発電器
　２　　筐体
　３　　第１蓋体
　４　　第２蓋体
　４ａ　　固定突起
　４ｂ　　挿入突起
　４ｃ　　第２蓋体検知部
　５　　シール部
　６　　固定構造
　６ａ　　把持部
　６ｂ　　把持部
　６ｃ　　第１嵌合部
　６ｄ　　把持部支持台
　６ｅ　　固定ビス
　６ｆ　　段付ビス
　６ｇ　　第１外装パネル
　６ｈ　　把持部回転固定部
　７　　ピン
　８　　第２嵌合部
　９　　シール部
　１０　　給排気管
　１１　　第２蓋体挿入部
　１２　　開口部
　１３　　第２蓋体固定部
　２１　　ピン
　２２　　把持部
　２３　　第１嵌合部
　２４　　第２嵌合部
　３１　　把持部
　３２　　第１嵌合部
　３３　　受け具
　３４　　第２嵌合部
　３５　　シール部
　３６　　把持部突起部
　３７　　第２蓋体窪み部

Claims

原燃料および酸化剤ガスを用いて発電する発電器と、
開口部を有し、前記発電器をその内部に収容する筐体と、
前記筐体の前記開口部を覆うように配置された第１蓋体と、
前記第１蓋体を覆うように配置された第２蓋体と、
前記第１蓋体および前記筐体の間に配置されたシール部と、
把持部および第１嵌合部を有し、前記第１蓋体に配置された固定構造と、
前記筐体または前記第１蓋体に配置された第２嵌合部と、を備え、
前記固定構造は、前記第２蓋体を配置する場合に、前記第１嵌合部および前記第２嵌合部が嵌合せず、かつ、前記把持部および前記第２蓋体が接触する第１の位置と、前記第１嵌合部および前記第２嵌合部が嵌合し、前記把持部および前記第２蓋体が接触しない第２の位置とを移動可能に構成されている、
発電システム。
前記固定構造は、前記第１の位置において、前記第２蓋体の正面方向から見て、前記把持部の少なくとも一部が前記第２蓋体の外側へ配置されることにより前記第２蓋体と接触し、前記第２の位置において、前記第２蓋体の厚み方向から見て、前記把持部が前記第２蓋体の内側へ収容されることにより前記第２蓋体と接触しないように構成されている、請求項１に記載の発電システム。
前記固定構造は、前記第１の位置において、前記第２蓋体の正面方向と垂直な方向から見て、前記把持部が前記第２蓋体側へ近づくことにより前記第２蓋体と接触し、前記第２の位置において、前記第２蓋体の厚み方向と垂直な方向から見て、前記把持部が前記第１蓋体側へ近づくことにより前記第２蓋体と接触しないように構成されている、請求項１に記載の発電システム。
前記把持部は、突起部を有し、
前記第２蓋体は、窪み部を有し、
前記固定構造は、前記第１の位置において、前記第１嵌合部および前記第２嵌合部が嵌合せず、かつ、前記突起部および前記窪み部が接触し、前記第２の位置において、前記第１嵌合部および前記第２嵌合部が嵌合し、前記突起部および前記窪み部が接触しないよう構成されている、
請求項１に記載の発電システム。
前記固定構造は、前記第１の位置において、前記第２筐体の正面方向から見て、前記把持部の少なくとも一部が前記第１蓋体の内側へ配置されるように構成されている、請求項２に記載の発電システム。