【文献】
エネファームtypeS 排熱利用給湯暖房ユニット取扱説明書 保証書付 136−CF03型 型式名SFCG−92,日本,大阪ガス,2012年
【文献】
大阪ガスホームページ 取扱説明書 ダウンロード エネファーム, [online],<URL:http://home.osakagas.co.jp/support/manual/enefarm.html>
【文献】
固体高分子形燃料電池コージェネレーションシステム燃料電池発電ユニット(家庭用)取扱説明書 保証書付 型名:191−TB01(都市ガス用),日本,大阪ガス,2010年
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
建物に沿った長さ方向に延在するスペースに設置され、発電を行う燃料電池モジュールを内部に備えるとともに、保守点検を行う際にその一部または全部が開放され内部のメンテナンスが行われるメンテナンス面が前記長さ方向の端部に位置するように配置された燃料電池ユニットと、
該燃料電池ユニットに配管を介して接続され、メンテナンスが行われるメンテナンス面が前記長さ方向と交差する交差方向に位置するとともに前記燃料電池ユニットに対して前記長さ方向に離れて配置された給湯器ユニットと、
を備え、
前記燃料電池ユニットは、前記給湯器ユニットと接続される配管が延出する配管部がメンテナンス面に設けられ、当該メンテナンス面が前記給湯器ユニット側に位置するように配置されている燃料電池システムの配置構造。
【発明を実施するための形態】
【0020】
(第一実施形態)
以下、本実施形態に係る燃料電池システムの配置構造を
図1〜
図4を参照しつつ説明する。
【0021】
この燃料電池システム10は、
図1に示したように、燃料ガス及び水を用いて発電を行う燃料電池ユニット12と、燃料電池ユニット12で加熱された上水を目的の温度まで加熱する給湯器ユニット14とを備えている。
【0022】
燃料電池ユニット12の筐体12aは、奥行寸法より幅寸法が長い直方体形状に形成されている。長手方向NHに位置する左側面12eから右側面12fまでの幅寸法をW1、底面12gから天面12hまでの高さ寸法をH1、短手方向THに位置する正面12dから背面12cまでの奥行寸法をD1とすると、奥行寸法D1より幅寸法W1が長い(D1<W1)。
【0023】
なお、燃料電池ユニット12の正面12d及び背面12cは、説明の都合上付した名称であり、表面の意匠性の違いや設置状態での向きを限定するものではない。また、燃料電池ユニット12の左側面12e及び右側面12fも、説明の都合上付した名称であり、表面の意匠性の違いや設置状態での向きを限定するものではない。
【0024】
筐体12aの右側面12fは、燃料電池側メンテナンス面12bを構成している。ここで、メンテナンス面とは、保守点検を行う際にその一部または全部が開放される面を言う。燃料電池側メンテナンス面12bは、例えばフレームにヒンジを介して固定された扉構造や、周縁部がネジで固定された取り外し可能なパネル構造が挙げられる。これにより、燃料電池側メンテナンス面12bを開放することで、燃料電池ユニット12内部のメンテナンスが行える。
【0025】
この燃料電池側メンテナンス面12bには、排気部の一例である排気口13が設けられている。また、燃料電池側メンテナンス面12bには、配管および配線の接続作業を行うための配管・配線部12iが設けられており、燃料電池ユニット12に接続された配管や配線類が延出するように構成されている。なお、このようなメンテナンス面を、追加的に例えば天面12h、背面12c、正面12dに設定しても良い。
【0026】
給湯器ユニット14は、高さ寸法が横幅や奥行寸法より長い直方体形状に形成されており、下側を構成する下部構成部16と、上側を構成する給湯器本体18と備えている。下部構成部16としては、一例として据置台が挙げられる。
【0027】
ここで、本実施形態では、給湯器本体18の下部に据置台等の下部構成部16を設けて給湯器本体18を設置する場合について説明するが、これに限定されるものではない。例えば、給湯器本体18を建物壁に据え付ける壁掛けタイプの場合、据置台等の下部構成部16は不要となる。
【0028】
下部構成部16及び給湯器本体18からなる給湯器ユニット14の筐体14aは、左側面14eから右側面14fまでの幅寸法をW2、底面14gから天面14hまでの高さ寸法をH2、正面14dから背面14cまでの奥行寸法をD2とすると、高さ寸法H2は、幅寸法W2や奥行寸法D2より長い(H2>W2、H2>D2)。
【0029】
なお、給湯器ユニット14の正面14d及び背面14cは、説明の都合上付した名称であり、表面の意匠性の違いや設置状態での向きを限定するものではない。また、給湯器ユニット14の左側面14e及び右側面14fも、説明の都合上付した名称であり、表面の意匠性の違いや設置状態での向きを限定するものではない。
【0030】
給湯器本体18の筐体18aの正面(給湯器ユニット14の正面14dの上部)は、給湯器側メンテナンス面18cを構成しており、給湯器側メンテナンス面18cは、例えばフレームにヒンジを介して固定された扉構造や、周縁部がネジで固定された取り外し可能なパネル構造が挙げられる。これにより、給湯器側メンテナンス面18cを開放することで、給湯器本体18内部のメンテナンスが行える。
【0031】
この給湯器側メンテナンス面18cの上部には、排気部の一例である排気口19が幅方向の中央部に設けられており、燃焼時の排気が排気口19から行われる。
【0032】
また、下部構成部16の筐体16aの正面(給湯器ユニット14の正面14dの下部)も、例えばメンテナンス面16cを構成しており、このメンテナンス面16cは、例えばフレームにヒンジを介して固定された扉構造や、周縁部がネジで固定された取り外し可能なパネル構造が挙げられる。これにより、メンテナンス面16cを開放することで、例えば給湯器本体18に接続された配管および配線等のメンテナンスが行える。
【0033】
そして、給湯器ユニット14の奥行寸法D2は、燃料電池ユニット12の奥行寸法D1より短く設定されている。ここで、この給湯器ユニット14としては、外形寸法がそれぞれ異なる標準タイプやスリムタイプやコンパクトタイプが用意されており、どのタイプの給湯器ユニット14を利用しても良い。
【0034】
燃料電池システム10の燃料電池ユニット12は、
図2に示すように、発電を行う燃料電池モジュール20を備えている。燃料電池モジュール20は、ガス供給路21を介して、ガス継手22に接続されており、ガス継手22には、ガス管24が接続されている。ガス管24からは炭化水素原料の一例であるメタンを主成分とする都市ガスまたはプロパン・ブタンを主成分に持つ液化石油ガスが燃料として供給される。ガス供給路21には、脱硫部26が設けられており、供給されるガスに含まれた硫黄分や硫黄化合物が脱硫部26で除去されて燃料電池モジュール20に供給される。なお、
図2には、都市ガスを用いた場合が一例として挙げられている。
【0035】
また、燃料電池モジュール20は、供給ポンプ28を有する改質水流入路30を介して改質水タンク32に接続されており、燃料電池モジュール20には、改質水タンク32に貯留された改質水が供給ポンプ28で供給される。この燃料電池モジュール20は、都市ガスまたは液化石油ガスと改質水とを改質反応させて水素等を生成する図外の改質器を備えている。
【0036】
この燃料電池モジュール20は、改質器で生成した水素とブロア20aで送られた空気中の酸素を利用して発電を行う図示しない発電部を備えている。燃料電池モジュール20の発電部からの直流電力は、インバーター回路38によって交流電力に変換された後、接続端子40に接続された電源コード92を介して外部へ供給される。
【0037】
燃料電池モジュール20には、改質や発電でガスを利用する際に発生した排ガスを排出する排出路34が接続されている。排出路34には、排気熱交換機36が設けられており、排気熱交換機36より下流側が改質水タンク32に接続されている。燃料電池モジュール20からの燃焼排ガスは、排気熱交換機36で冷却され、含有した水蒸気が凝縮される。これにより、燃焼排ガスは、液体と気体とに分けられ、液体は改質水タンク32へ送られて改質水として再利用される。また、気体は、
図1に示したように、燃料電池側メンテナンス面12bの排気口13より排気される。
【0038】
排気熱交換機36には、供給路42が接続されている。供給路42には、熱回収ポンプ44及びラジエータ46が設けられており、供給路42は、ラジエータ46の上流側が貯湯タンク48に接続されている。貯湯タンク48には、伝熱媒体50が貯留されており、伝熱媒体50としては、一例として水が使用されている。
【0039】
この供給路42は、貯湯タンク48の下部に接続されており、貯湯タンク48の下部に貯留した伝熱媒体50が優先的に排気熱交換機36へ送られる。貯湯タンク48から供給路42に供給された伝熱媒体50は、ラジエータ46で冷却された後、熱回収ポンプ44によって排気熱交換機36へ送られる。なお、ラジエータ46は、図示しないラジエータファンを備えており、供給される伝熱媒体50が高温の際など必要に応じてファンモータを作動する。
【0040】
排気熱交換機36には、排出路52が接続されており、排気熱交換機36を通過した伝熱媒体50は、排出路52を介して貯湯タンク48に戻される。排出路52は、貯湯タンク48の上部に接続されている。燃料電池モジュール20からの燃焼排ガスの熱は、排気熱交換機36によって伝熱媒体50へ移動され、この熱で加熱された伝熱媒体50は、貯湯タンク48の上部に戻される。
【0041】
貯湯タンク48に貯留された伝熱媒体50は、上水熱交換器54及び加熱ポンプ56を有した循環路58を介して貯湯タンク48へ戻される。加熱ポンプ56は、貯湯タンク48の伝熱媒体50で上水を加熱する際に作動する。
【0042】
循環路58の上流側は、貯湯タンク48の上部に接続されており、貯湯タンク48の上部に貯留された伝熱媒体50が優先的に上水熱交換器54へ供給される。循環路58の下流側は、貯湯タンク48の下部に接続されており、上水熱交換器54で熱が奪われた伝熱媒体50は、貯湯タンク48の下部側に戻される。
【0043】
上水熱交換器54には、流入側分岐点60aを有する流入路60が接続されている。流入路60は、入側管継手62に接続されている。入側管継手62は、例えば水道管の給水管64に接続されており、流入路60には、上水が供給される。
【0044】
上水熱交換器54には、流出路66が接続されている。流出路66には、流出側分岐点66aが設けられており、流出側分岐点66aには、補水弁68を有した補水路70が接続されている。補水路70は、貯湯タンク48の上部に接続されており、補水弁68を開作動することで、上水熱交換器54からの上水を伝熱媒体50として貯湯タンク48の上部から供給することができる。
【0045】
流出路66の流出側分岐点66aの下流には、混合弁72が設けられている。混合弁72は、バイパス路74を介して流入側分岐点60aに接続されている。混合弁72は、流入路60からの上水と上水熱交換器54からの上水とを混合する弁であり、例えば流出温が予め定められた設定温度となるように、流入路60からの上水と上水熱交換器54からの上水との混合比を調整する。
【0046】
流出路66の混合弁72より下流側は、出側継手76が接続されており、出側継手76は、出湯管78を介して、給湯器ユニット14の入水継手80に接続されている。
【0047】
給湯器ユニット14のガス継手82には、ガス管24が接続されており、給湯器ユニット14には、ガス管24から都市ガスまたはプロパン・ブタンを主成分に持つ液化石油ガスが供給される。また、給湯器ユニット14の給湯継手84には、給湯管86が接続されている。この給湯器ユニット14は、都市ガスまたはプロパン・ブタンを主成分に持つ液化石油ガスを燃焼することで、入水継手80より供給された上水を、図外のリモコンで設定された温度まで加熱し給湯管86によって供給する。
【0048】
なお、本実施形態では、燃料電池ユニット12からのガス管24と給湯器ユニット14からのガス管24とを互いに接続してガス供給源に接続する場合について説明したが、これに限定されるものではない。燃料電池ユニット12からのガス管24と給湯器ユニット14からのガス管24とを、それぞれ独立してガス供給源に接続してもよい。
【0049】
図3及び
図4は、燃料電池システム10の配置構造を示す図であり、燃料電池システム10が建物110に沿った長さ方向Nに延在するスペースに設置された状態が示されている。
【0050】
隣接する敷地の境界を示す隣地境界線から建物110までの最小距離は、隣地境界線から建物110の外壁110aまでの離間距離を定める法律(境界線付近の建物の制限:民法234条)によって定められている。これにより、建物110と隣地境界線との間には、建物110に沿って延在するスペースにより通路90が形成され、この通路90に燃料電池システム10が設置されている。
【0051】
通路90は、建物110側の一側縁90aから隣地境界線を構成する他側縁90bまでの通路幅TWが第一幅寸法TW1とされている。この通路90には、一般部90cより幅広の幅広部90dが部分的に形成されており、幅広部90dは、第一幅寸法TW1より広い第二幅寸法TW2とされている。
【0052】
なお、本実施形態では、通路90に、一般部90cより幅広の幅広部90dが部分的に形成され、幅広部90dの第二幅寸法TW2が一般部90cの第一幅寸法TW1より広い場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。例えば、通路90の通路幅TWが広ければ、通路90に幅広部90dが部分的に形成されていなくても(TW1=TW2)、給湯器側メンテナンス面18cが通路90の長さ方向Nと交差する交差方向Kを向くように給湯器ユニット14を配置することができる。
【0053】
この通路90の長さ方向Nの一方I側の一般部90cには、燃料電池ユニット12が設置されており、その燃料電池側メンテナンス面12bが長さ方向Nの他方T側に位置するように配置されている。これにより、燃料電池側メンテナンス面12bに設けられた排気口13からの排気方向HH1が長さ方向Nの他方T側とされている。
【0054】
なお、燃料電池ユニット12の排気口13に排気方向を変更する排気偏向アダプタを設け、燃料電池ユニット12からの排気方向を正面12d側として幅広部90dの空き空間側へ排気してもよい。また、燃料電池ユニット12の排気口13に排気偏向アダプタを設け、燃料電池ユニット12からの排気方向を天面12h側として上方へ排気してもよい。
【0055】
また、燃料電池ユニット12は、燃料電池側メンテナンス面12bが通路90の一般部90cと幅広部90dとの境又は近傍に位置するように配置されている。これにより、幅広部90d側から燃料電池側メンテナンス面12bの開閉や、内部のメンテナンスを行えるように構成されている。そして、燃料電池ユニット12は、背面12cが建物110側である一側縁90a側に位置するように配置されている。
【0056】
燃料電池ユニット12より通路90の長さ方向Nの他方T側へ離れた位置には、給湯器ユニット14が配置されており、給湯器ユニット14は、通路90の幅広部90dに設置されている。これにより、燃料電池ユニット12の燃料電池側メンテナンス面12bは、給湯器ユニット14側に位置する。
【0057】
この給湯器ユニット14は、正面14dを構成する給湯器本体18の給湯器側メンテナンス面18c及び下部構成部16のメンテナンス面16cが隣地境界線側である通路90の他側縁90b側を向くように配置されている。
【0058】
これにより、給湯器本体18の給湯器側メンテナンス面18c及び下部構成部16のメンテナンス面16cが、通路90の長さ方向Nと交差する交差方向Kであって幅広部90dの空き空間側を向くように設定されている。また、給湯器側メンテナンス面18cに設けられた排気口19からの排気方向HH2も、交差方向Kであって幅広部90dの空き空間側となるように設定されている。ここで、本実施形態では、交差方向Kが長さ方向Nに対して直交する場合を例に挙げて示したが、これに限定されるものではなく、交差方向Kは長さ方向Nに対して交差していればよい。
【0059】
なお、給湯器ユニット14の排気口19に排気方向を変更する排気偏向アダプタを設け、給湯器ユニット14からの排気方向を通路90の長さ方向Nの一方I側や、通路90の長さ方向Nの他方T側や、上方としてもよい。
【0060】
燃料電池ユニット12の燃料電池側メンテナンス面12b側からは、ガス管24と出湯管78と給水管64が延出している。各管24、64、78は、燃料電池ユニット12の右側面12fにおける通路90の一側縁90a側から延出しており、通路90の一側縁90aに沿って配索されている。
【0061】
給水管64は、水道管の配水管に接続されており、ガス管24は、給湯器ユニット14の左側面14eに接続されるとともに、ガス本管に接続されている。また、出湯管78は、給湯器ユニット14の左側面14eに接続されている。
【0062】
燃料電池ユニット12の燃料電池側メンテナンス面12b側からは、燃料電池ユニット12へ給電を行う給電線や燃料電池ユニット12で発電した電力を供給する供給線を有した電源コード92が延出している。この給電線や供給線は、同一の線で共用しても良い。また、燃料電池側メンテナンス面12bからは、例えば電流監視線やリモコン線や停電時発電コンセントや給湯器ユニット14に接続される電源線等も延出する場合がある。
【0063】
電源コード92は、通路90の一側縁90a側から延出しており、通路90の一側縁90aに沿って配索されている。この電源コード92は、通路90の一側縁90a側に設けられた配電盤94に接続されており、この配電盤94を介して商用電源に接続されている。
【0064】
なお、本実施形態では、配電盤94を燃料電池ユニット12と給湯器ユニット14との間に設けた場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。配電盤94は、作業者がアクセスしてメンテナンスすることができれば、例えば燃料電池ユニット12の一方I側や、燃料電池ユニット12の裏側や、給湯器本体18の裏側や、給湯器本体18より他方T側に設けても良い。
【0065】
給湯器ユニット14からは、給湯管86が背面14c側から延出しており、給湯管86は、建物110内でお湯が利用される箇所へ配索されている。また、給湯器ユニット14からは、電源コード96が背面14c側から延出しており、電源コード96は、商用電源に接続されている。なお、この電源コード96は、商用電源に代えて燃料電池ユニット12に接続しても良い。
【0066】
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
【0067】
本実施形態にあっては、燃料電池ユニット12と給湯器ユニット14とは、固定されておらず、それぞれ任意の位置に配置することができる。このため、燃料電池ユニット12と給湯器ユニット14とを架台で一体化して位置決めする場合と比較して、配置の自由度が向上するとともに、設置場所への搬入が容易となる。
【0068】
そして、燃料電池ユニット12は、設置されたスペースを構成する通路90の長さ方向Nに燃料電池側メンテナンス面12bが設けられている。このため、通路90の長さ方向Nから燃料電池ユニット12の燃料電池側メンテナンス面12bにアクセスすることで、燃料電池ユニット12のメンテナンスが可能となる。
【0069】
また、給湯器ユニット14は、設置される通路90の長さ方向Nと交差する交差方向Kに給湯器側メンテナンス面18cが設けられている。このため、この交差方向Kから給湯器ユニット14の給湯器側メンテナンス面18cにアクセスすることで、給湯器ユニット14のメンテナンスが可能となる。
【0070】
したがって、配置の自由度を確保しつつ、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【0071】
また、燃料電池ユニット12の燃料電池側メンテナンス面12bは、幅広部90dに設置された給湯器ユニット14側に設けられており、給湯器ユニット14側から燃料電池ユニット12の燃料電池側メンテナンス面12bにアクセスすることができる。
【0072】
このため、燃料電池側メンテナンス面12bへのアクセス方向と、給湯器側メンテナンス面18cへのアクセス方向とが異なる方向に設定された場合と比較して、燃料電池ユニット12及び給湯器ユニット14のメンテナンス作業性が向上する。
【0073】
そして、給湯器ユニット14は、排気口19が給湯器側メンテナンス面18cに設けられている。このため、給湯器ユニット14内部のメンテナンスと排気口19のメンテナンスとを同方向から行うことができ、利便性が向上する。また、メンテナンス空間と排気空間とを共用できるので、給湯器側メンテナンス面18cが設けられた一側面側にメンテナンス空間を設けるとともに排気口19が設けられた他側面側に排気空間を設けなければならない場合と比較して、配置の自由度が高まる。
【0074】
なお、本実施形態では、燃料電池ユニット12の燃料電池側メンテナンス面12bが給湯器ユニット14側に位置するように燃料電池ユニット12を配置したが、これに限定されるものではない。燃料電池ユニット12は、燃料電池側メンテナンス面12bが通路90の長さ方向Nに位置するように配置すればよい。
【0075】
(第二実施形態)
図5は、本実施形態を示す図であり、第一実施形態と同一又は同等部分については、同符号を付して説明を割愛するとともに、異なる部分についてのみ説明する。
【0076】
すなわち、本実施形態においては、燃料電池側メンテナンス面12bが通路90の長さ方向Nの一方I側に位置するように燃料電池ユニット12が配置されており、燃料電池側メンテナンス面12bは給湯器ユニット14と反対側に位置している。これにより、燃料電池側メンテナンス面12bに設けられた排気口13からの排気方向HH1が長さ方向Nの一方I側とされている。
【0077】
このような場合であっても、通路90の一方I側から給湯器ユニット14の燃料電池側メンテナンス面12bにアクセスしてメンテナンスを行うことができる。これにより、第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【0078】
なお、各実施形態では、各配管等を燃料電池ユニット12と建物110との間に配索した場合にいて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、燃料電池ユニット12と建物110の反対側の通路に配索したり、燃料電池ユニット12の下部空間に配索したり、燃料電池ユニット12の下部の地中に配索してもよい。
【解決手段】建物110に沿った長さ方向Nに延在する通路90に設置され、メンテナンスが行われるメンテナンス面12bが前記長さ方向Nの端部に位置するように配置された燃料電池ユニット12と、該燃料電池ユニット12に配管を介して接続され、メンテナンスが行われるメンテナンス面18cが前記長さ方向Nと交差する交差方向Kに位置するとともに前記燃料電池ユニット12に対して前記長さ方向Nに離れて配置された給湯器ユニット14と、を備えている。