特開 2024-32375 燃料電池装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024032375

(43)【公開日】2024-03-12

(54)【発明の名称】燃料電池装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20240305BHJP

   H01M 8/2475 20160101ALI20240305BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 Z

H01M8/2475

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022135992

(22)【出願日】2022-08-29

(71)【出願人】

【識別番号】000109026

【氏名又は名称】ダイニチ工業株式会社

(72)【発明者】

【氏名】横尾 直樹

(72)【発明者】

【氏名】神林 達也

(72)【発明者】

【氏名】田中 健太郎

【テーマコード（参考）】

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H126FF10

5H127AB23

5H127BA02

5H127BA05

5H127BA13

5H127BA18

5H127BA33

5H127BA34

5H127BA57

5H127BA59

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB18

5H127BB19

5H127BB37

5H127EE02

5H127EE03

5H127EE29

5H127GG04

5H127GG10

(57)【要約】

【課題】運搬時の安全性と安定性に優れた燃料電池装置を提供すること。
【解決手段】筐体５０を構成する底板５１の下面には、底板５１の短手方向に延びる複数の支持部材６０が取り付けられており、底板５１は長手方向の両端部に形成されて周囲より上方に位置する第１段差部５１１と、支持部材６０の間に形成された第２段差部５１２とを有している。第１段差部５１１により、運搬時に底板５１の下に手を入れるスペースを確保し、支持部材６０と第２段差部５１２で底板５１を補強することができるので、運搬時の安全性と安定性に優れることとなる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面パネルと、複数の側面パネルと、底板と、を有する筐体内に、燃料ガスと酸素含有ガスを用いて発電を行う燃料電池モジュールが配設された燃料電池装置であって、
前記底板の下面には、前記底板の短手方向に延びる複数の支持部材が取り付けられており、
前記底板は、長手方向の両端部に形成されて周囲より上方に位置する第１段差部と、前記支持部材の間に形成された第２段差部と、を有している燃料電池装置。

【請求項2】

前記支持部材は、前記第１段差部に沿って延びる延設部を備え、
前記延設部は下方に凸となる凸部を有している請求項１記載の燃料電池装置。

【請求項3】

アンカーボルトが挿通されて基礎に固定されるアンカー取付部材を着脱自在に備え、
前記アンカー取付部材は、前記アンカーボルトの挿通部を有する接地部と、前記接地部と連続し少なくともＬ字形状を有する屈曲部と、前記屈曲部から上方に伸びる突片部を有し、
前記屈曲部が前記支持部材に係止し、前記突片部が前記底板に設けられた孔に嵌合する
請求項１または２記載の燃料電池装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

水素を含有する燃料ガスと酸素含有ガス（空気）とを用いて発電を行ない、電気を外部に供給する燃料電池装置が知られている。このような燃料電池装置は一般に、筐体内にシステムを構成する複数の機器を備えており、その筐体は、底板と、上面パネルと、複数の側面パネルを備えて直方体形状に構成される。そして、底板に取り付けられた据付用の脚をボルトなどで設置場所に固定するようになっている。

【0003】

例えば特許文献１では、筐体を据付箇所に固定するための固定片、又は筐体を運搬する際に支持するための把手を選択的に脱着可能にする取付部を備えている。筐体を運搬する際には、取付部に把手を取り付けることによって筐体を支持し易くなり、搬入性を向上することができる。一方、固定時には、筐体の取付部に固定片を取り付けることによって、筐体から固定片を延出させることができる。そして、この固定片を据付箇所に固定することで、筐体を据付箇所に固定することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１６０３９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述の構成では、燃料電池装置を運搬する際には、把手を取り付ける必要があり面倒である。また、把手を取り付ける際に誤って筐体を傷つけてしまうおそれがあった。

【0006】

本発明は、上記課題を解決するためのもので、面倒な手間をかけることなく、運搬時の安全性と安定性に優れた燃料電池装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上面パネルと、複数の側面パネルと、底板と、を有する筐体内に、燃料ガスと酸素含有ガスを用いて発電を行う燃料電池モジュールが配設された燃料電池装置であって、
前記底板の下面には、前記底板の短手方向に延びる複数の支持部材が取り付けられており、
前記底板は、長手方向の両端部に形成されて周囲より上方に位置する第１段差部と、前記支持部材の間に形成された第２段差部と、を有している燃料電池装置である。

【発明の効果】

【0008】

上述のように構成することにより、運搬時に底板の下に手を入れるスペースが確保されるので、運搬時の安全性と安定性に優れた燃料電池装置となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態の燃料電池装置のシステム構成図である。

【図2】本実施形態の燃料電池装置の筐体の分解図である。

【図3】筐体を下から見た図である。

【図4】底板の側面図である。

【図5】筐体の底部を下方から見た拡大図である。

【図6】支持部材の断面構造図である。

【図7】アンカー取付部材を示す図である。

【図8】アンカー取付部材の取付状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

好適と考える本発明の実施形態を、本発明の作用を示して簡単に説明する。

【0011】

本発明は、筐体内に燃料電池モジュールを備えた燃料電池装置であって、筐体を構成する底板の下面には、底板の短手方向に延びる複数の支持部材が取り付けられており、底板は長手方向の両端部に形成されて周囲より上方に位置する第１段差部と、支持部材の間に形成された第２段差部とを有している。第１段差部により、運搬時に底板の下に手を入れるスペースを確保し、支持部材と第２段差部で底板を補強することができるので、運搬時の安全性と安定性に優れた燃料電池装置となる。

【0012】

また、支持部材は、前記第１段差部に沿って延びる延設部を備え、延設部は下方に凸となる凸部を有している。燃料電池装置の運搬時に底板の下に手をかけると、凸部に手が引っかかり、滑り止め役割を果たすようになっている。支持部材に滑り防止作用を持たせることで、運搬時の安全性と安定性を向上させることができる。

【0013】

また、アンカーボルトが挿通されて基礎に固定されるアンカー取付部材を着脱自在に備え、アンカー取付部材はアンカーボルトの挿通部を有する接地部と、前記接地部と連続し少なくともL字形状を有する屈曲部と、前記屈曲部から上方に伸びる突片部を有し、屈曲部が支持部材に係止し、突片部が底板に設けられた孔に嵌合する。これにより、アンカー取付部材をネジ等を用いずに着脱することができるため、設置作業の作業性を向上させることができる。

【実施例0014】

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

【0015】

図１は本実施形態の燃料電池装置のシステム構成図である。燃料電池装置１００は、燃料電池モジュール１を含み、燃料電池モジュール１を作動させるための、第１熱交換器２、蓄熱タンク３、凝縮水タンク４、放熱器５、空気供給装置１４、燃料供給装置１５、改質水供給装置１６等の複数の補機が筐体５０内に納められている。筐体５０内には上述の装置全てが収められる必要はなく、例えば、第１熱交換器２や蓄熱タンク３を筐体５０の外部に設けてもよい。また、上述の装置の一部を省略した燃料電池装置も可能である。

【0016】

燃料電池モジュール１は、箱状の収納容器１０の内部に、燃料ガスと酸素含有ガスとで発電を行なう燃料電池１１と、燃料電池１１に供給する燃料ガスを生成する改質器１２と、を収容して構成される。

【0017】

燃料電池１１の構成については特に限定はしないが、例えば、複数の燃料電池セルが配列されてなるセルスタック構造を有していてもよい。セルスタック構造の燃料電池１１は、例えば、各燃料電池セルの下端を、ガラスシール材等の絶縁性接合材を用いて、マニホールドに固定することによって構成される。

【0018】

改質器１２は、天然ガス、ＬＰガス等の原燃料ガスを水蒸気改質し、燃料電池１１に供給する燃料ガスを生成する。改質器１２には、原燃料ガスを供給する燃料供給装置１５と、改質水を供給する改質水供装置１６が接続されており、原燃料ガスと改質水は加熱された改質器１２で改質反応し、水素を含む燃料ガスが生成される。

【0019】

燃料電池１１には、改質器１２で生成された燃料ガスと、空気供給装置１４によって導入された空気（酸素含有ガス）が供給される。燃料ガスは、燃料電池セル内を通過するときに酸素含有ガスと反応して発電が行われる。発電に使用されなかった燃料ガスと酸素含有ガスは、燃料電池１１の上部で合流して燃焼する。この燃料ガスの燃焼によって高温の排ガスが生成され、改質器１２はこの熱によって加熱される。このようにして燃料電池モジュール１内で生じた排ガスは、第１熱交換器２に供給される。

【0020】

第１熱交換器２には配管を介して、蓄熱タンク３、熱媒ポンプＰ１および放熱器５が接続され、第１熱媒循環ラインＨＣ１が形成されている。この第１熱媒循環ラインＨＣ１には熱媒体が導入されており、第１熱交換器２ではこの熱媒体と前述の排ガスとで熱交換が行われて熱媒体が加熱される。熱媒体としては水などを用いることができ、蓄熱タンク３は熱交換により温度が上昇した熱媒体を蓄える。蓄熱タンク３に蓄えられた熱媒体は、放熱器５に送られて冷却され、再び第１熱交換器２で排ガスと熱交換を行った後、蓄熱タンク３に還流する。これにより、蓄熱タンク３には上部から温度の高い熱媒体が蓄えられ温度成層が形成される。

【0021】

また、第１熱交換器２には、凝縮水回収路２０を介して凝縮水タンク４が接続されている。燃料電池モジュール１で発生した排ガスが熱交換によって冷却されると、排ガス中に含まれる水蒸気が水と気体に分離され、分離された水は、凝縮水回収流路２０を通って凝縮水タンク４に回収される。凝縮水タンク４では、イオン交換器（図示せず）などを経て、回収した水から不純物を取り除いて純水化する。純水化した水は水供給装置１６により改質器１２に供給され、改質水として使用される。一方で、水分が取り除かれた気体は、排気流路２１を通ってから筐体５０の外に排出される。

【0022】

改質器１２に原燃料を供給する燃料供給装置１５は、燃料の供給源から繋がる原燃料流路２２上に、第１電磁弁Ｖ１、圧力センサＰＳ、脱硫器ＤＳ、ガス流量計ＦＭ１、燃料ポンプＢ１、第２電磁弁Ｖ２等の補機が設けられている。改質器１２に改質水を供給する改質水供給装置１６は、凝縮水タンク４から繋がる改質水流路２３上に改質水ポンプＰ３等の補機が設けられている。燃料電池モジュール１に酸素含有ガスを供給する空気供給装置１４は、酸素含有ガス流路２４上に、空気流量計ＦＭ２、ブロワＢ２等の補機が設けられている。なお、ここに挙げた補機は一例であって、この他の補機を備える構成としてもよい。

【0023】

さらに、燃料電池装置１００には、各種機器の動作を制御する制御装置３０が設けられているほか、燃料電池モジュール１にて発電された直流電力を交流電力に変換し、変換された電気の外部負荷への供給量を調整するための供給電力調整部（パワーコンディショナ）４０を備えている。

【0024】

また、燃料電池装置１００は、第２熱交換器６、蓄熱タンク３から熱媒を循環させる与熱ポンプＰ２およびこれらを繋ぐ配管を含む第２熱媒循環ラインＨＣ２を備えていてもよい。第２熱媒循環ラインＨＣ２では、外部から供給流路２５を介して供給された水道水を、蓄熱タンク３に貯留された高温の熱媒体を用いて第２熱交換器６で加温する。加温された水を外部の給湯器等の再加熱装置に向けて送給流路２６を介して送給することができる。燃料電池装置１００は、外部への温水供給を行わない、いわゆるモノジェネレーションシステムであってもよい。

【0025】

次に、図２～図８を用いて筐体５０の詳細な構造について説明する。以下の図では説明のために、筐体５０内に収められている燃料電池モジュール１および補機等は省略している場合がある。

【0026】

図２は、本実施形態の燃料電池装置の筐体の分解図である。燃料電池装置１００の筐体５０は、直方体形状であって、底板５１と、上面パネル５２と、複数の側面パネル５３～５６を備えている。側面パネルは、左側面パネル５３、右側面パネル５４、正面パネル５５、背面パネル５６を備えており、底板５１および各パネル５２～５６は、板金部材を折り曲げ加工して成型される。また、各パネル５２～５６は、１枚の部材から構成されてもよいし、複数の部材を予め組み合わせたものであってもよい。

【0027】

燃料電池装置１００には、メンテナンスを行うメンテナンス面があらかじめ設定されている。上面パネル５２と、複数の側面パネル５３～５６の一部は、メンテナンス時に取り外されるメンテナンスパネルである。

【0028】

右側面パネル５４は、上部パネル５４１と下部パネル５４２から構成されている。上部パネル５４１は、開閉可能なカバー部５４１ａを備えていて、このカバー部５４１ａを外すと燃料電池装置１００の電源スイッチやブレーカスイッチを操作することができるようになっている。そして、メンテナンスの際には下部パネル５４２は取り付けたまま、上部パネル５４１だけを取り外すことができるようになっている。メンテナンス時に取り外しのできるパネルは、上述の上部パネル５４１に限らず、他のパネルも取り外しできるように設計することができる。また、下部パネル５４２には、燃料や水等の配管が継手を介して接続されている。

【0029】

底板５１には、補機が配置されるとともに、側面パネル５３～５６が取り付けられる。本実施形態の燃料電池装置１００は、側面パネル５３～５６を支持するためのフレームを備えておらず、底板５１に側面パネル５３～５６を組み付けることで筐体５０を組み立てることができる。

【0030】

ここで、筐体５０を組み立てる手順について説明する。まず底板５１に左側面パネル５３と右側面パネル５４とを組み付ける。左側面パネル５３と右側面パネル５４は横幅が短いため、ネジ等で固定しなくとも、底板５１に係止させただけで比較的安定した状態を保つことができる。その後、正面パネル５５と背面パネル５６を、底板５１に係止させつつ、先に組み付けた左側面パネル５３と右側面パネル５４に係止させる。正面パネル５５と背面パネル５６は横幅が長いため、底部を係止しただけで安定させることは難しいが、両側部を他のパネルに係止させることで安定させることができる。そして、底板５１に側面のパネルが係止した状態でネジ止め等を行い側面パネル５３～５６を固定する。最後に上面パネル５２が取り付けられる。

【0031】

図３は、筐体を下から見た図である。底板５１の下面には、底板５１の短手方向に延びる支持部材６０が取り付けられている。支持部材６０は、底板５１の補強および設置時に基礎に固定する際に使用されるものであり、底板５１の長手方向の両端部に１つずつ設けられ、底板５１からはみ出さないように配置されている。支持部材６０は、少なくとも底板５１の両端の２カ所に設けられていればよく、補強や設置時の安定性を考慮して必要に応じて追加して配置することができる。また、この支持部材６０の両端部には、アンカー取付部材７０が着脱自在に取り付けられる。なお、アンカー取付部材７０の詳細については後述する。

【0032】

図４は、底板の側面図である。底板５１の長手方向の両端部には、絞り加工によって周囲より上方に位置する第１段差部５１１が形成されている。第１段差部５１１は、支持部材６０の外側に向かって延びており、地面と第１段差部５１１との間には破線で囲って示した空間Ｓが形成される。

【0033】

燃料電池装置１００を設置場所まで運搬する場合、安定して運搬するためには筐体５０に手をかける場所があるとよく、さらには筐体５０に持ち手を取り付けるのではなく、筐体５０の一部を持ち手として利用することができるとなおよい。そこで、本発明においては、筐体５０の底板５１に第１段差部５１１を形成し、この第１段差部５１１と地面との間に空間Ｓが形成されるようにした。燃料電池装置１００を運搬する際には、作業者二人がそれぞれ左側面パネル側５３と右側面パネル５４側に立ち、この第１段差部５１１に下から手を入れて持ち上げることができる。また、空間Ｓにより、燃料電池装置１００を下ろした際に、地面との間に手が挟まれてしまうおそれもなく、安全に運搬することができる。

【0034】

また、図３、図４に示すように、底板５１には、二つの支持部材６０の間に絞り加工によって第２段差部５１２が形成されている。第２段差部５１２を設けることで、底板５１の強度を高めている。本実施形態の底板５１は、周囲よりも低くなるように凹ませて第２段差部５１２を形成しているが、周囲よりも高くなるように形成してもよい。また、第２段差部５１２は一つに限らず、複数配置してもよい。さらには形状も本実施形態に限定されるものではなく、適宜設定することができる。

【0035】

第２段差部５１２を凹ませて形成した場合は、第２段差部５１２の底面に水抜き用の小孔を設けることで、底板５１に溜まってしまった水をこの小孔から筐体５０外に排出することができる。

【0036】

図５は、筐体の底部を下方から見た拡大斜視図であり、図６は、支持部材の断面構造図である。支持部材６０は、設置面と接触する底壁部６１と、底壁部６１の短手方向の両端部から上方に折り曲げられた第１側壁部６２（６２ａ、６２ｂ）を備え、略コの字状に形成されている。一方の第１側壁部６２ａの両端には、上端を外側に折り曲げた延設部６３が設けられており、延設部６３は底板５１に形成された第１段差部５１１に沿って延びている。そして、この延設部６３の端部には下方に凸となる凸部６４が設けられている。また、他方の第１側壁部６２ｂには、上端を外側に折り曲げたフランジ部６５が形成されている。なお、一方の第１側壁部６２ａにおいても、延設部６３が設けられていない位置にはフランジ部６５を設けることができる。

【0037】

延設部６３およびフランジ部６５を底板５１に固定することで、支持部材６０が底板５１に取り付けられる。固定の方法としては、ねじ止め、溶接、カシメ等種々の方法を用いることができるが、本実施形態においては、カシメ接合の一種であるＴＯＸ（登録商標）によって接合している。ＴＯＸによれば、リベット等の接合材を用いることなく金属板を接合することができるため、製造にかかるコストを低減することができる。

【0038】

前述の凸部６４は、滑り止めの役割を果たす。燃料電池装置１００の運搬時に底板５１の下に手を入れると、凸部６４に手が引っかかるので、手が滑って外れてしまうことを防止する。このように、支持部材６０に滑り防止作用を持たせることで、運搬時の安全性と安定性を向上させることができる。

【0039】

支持部材６０の両端部には、アンカー取付部材７０が着脱自在に取り付けられる。アンカー取付部材７０にアンカーボルトを挿通することで、燃料電池装置１００は基礎に固定される。アンカー取付部材７０は、底板５１の外形より外側に突出して設けられるため、燃料電池装置１００の運搬時には装着せず、設置場所に固定するときに装着する。燃料電池装置１００を設置するためには、住宅の間などの狭い通路を通らなければならない場合もあり、底板５１の外形から突出する部材があると、周囲の壁面に接触してキズをつけてしまうおそれがある。そのため、アンカー取付部材７０を装着せずに運搬することで周囲にキズを付けてしまうことを防ぐ。支持部材６０は、底板５１の外形からはみ出さないような形状に設計されているので、上述のような問題は発生しない。

【0040】

図７は、アンカー取付部材を示す図である。アンカー取付部材７０は、基礎に接触する接地部７１と、接地部７１から上方に延びるＬ字形状の屈曲部７２と、屈曲部７２からさらに上方に延びる突片部７３を有している。接地部７１には、一部をＵ字状に切り欠いてアンカーボルトを挿通するための挿通部７１１が形成されている。屈曲部７２は、本実施形態では立設部７２１と水平部７２２を備えたＬ字形状に形成されているが、Ｌ字状に折り曲げられた部分を有していればよい。アンカー取付部材７０は、屈曲部７２を支持部材６０に係止して、突片部７３を底板に設けられた孔に嵌合させることで支持部材６０に取り付けられる。

【0041】

図８は、アンカー取付部材の取付状態を示す断面図である。支持部材６０は、底壁部６１の端部を上方に折り曲げた第２側壁部６６を有している。この第２側壁部６６には、アンカー取付部材７０の水平部７２２を挿通させる貫通部６７が設けられ、さらに筐体５０の底板５１には突片部７３が嵌合する嵌合孔５１３が設けられている。アンカー取付部材７０を取り付けるときは、水平部７２２を傾けて貫通部６７に差し込み、立設部７２１が第２側壁部６６に当接したところで水平部７２２を水平にすると、突片部７３が嵌合孔５１３に嵌合する。これにより、アンカー取付部材７０が位置決めされることになる。その後、挿通部７１１にアンカーボルト差し込んで基礎に締結することで、アンカー取付部材７０が固定され、支持部材６０から外れることはない。このように、アンカー取付部材７０はネジ等を使うことなく簡単に取り付けることができる。また、取り外しも逆の手順で行うことで容易に行うことができるため、作業性に優れる。

【符号の説明】

【0042】

５１ 底板
５１１ 第１段差部
５１２ 第２段差部
５１３ 嵌合孔
５２ 上面パネル
５３～５６ 側面パネル
６０ 支持部材
６３ 延設部
６４ 凸部
７０ アンカー取付部材
７１ 接地部
７１１ 挿通部
７２ 屈曲部
７３ 突片部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】