特開 2024-66241 発電プラント

(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】P2024066241

(43)【公開日】2024-05-15

(54)【発明の名称】発電プラント

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20240508BHJP

   H01M 8/249 20160101ALI20240508BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20240508BHJP

   H01M 8/12 20160101ALN20240508BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 Z

H01M8/249

H01M8/00 Z

H01M8/12 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022175696

(22)【出願日】2022-11-01

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】礒田 博之

(72)【発明者】

【氏名】臼田 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】島田 一秀

【テーマコード（参考）】

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H126BB06

5H127AA07

5H127AB04

5H127AB17

5H127BA01

5H127BA21

5H127BA60

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB37

5H127CC07

5H127EE02

5H127EE03

5H127EE25

5H127EE29

(57)【要約】

【課題】作業用スペ－スを確保しつつ、よりスペ－ス効率に優れる発電プラントを提供すること。
【解決手段】複数の燃料電池システムを一列に配置した発電ユニットを複数備える発電プラントにおいて、第１発電ユニットおよび第２発電ユニットが、燃料電池システムが並ぶ方向である左右方向及び発電ユニットの高さ方向の両方と直交する方向である前後方向に所定の間隔をもって平行に配置され、第１発電ユニットと第２発電ユニットとの間に、少なくとも１個以上の発電ユニットが前後方向に移動可能に配置されていることを特徴とする、発電プラント。
【選択図】図９Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の燃料電池システムを一列に配置した発電ユニットを複数備える発電プラントにおいて、
第１発電ユニットおよび第２発電ユニットが、前記燃料電池システムが並ぶ方向である左右方向及び前記発電ユニットの高さ方向の両方と直交する方向である前後方向に所定の間隔をもって平行に配置され、
前記第１発電ユニットと前記第２発電ユニットとの間に、少なくとも１個以上の前記発電ユニットが前後方向に移動可能に配置されていることを特徴とする、発電プラント。

【請求項2】

請求項１に記載の発電プラントにおいて、
前記第１発電ユニットおよび前記第２発電ユニットも前後方向に移動可能である、発電プラント。

【請求項3】

請求項２に記載の発電プラントにおいて、
各発電ユニットの移動を制限するストッパ機構を備える、発電プラント。

【請求項4】

請求項１に記載の発電プラントにおいて、
前記燃料電池システムは、
燃料電池スタックとの間でガスの授受を行う補機を含む補機構造体と、前記補機構造体の上下方向の少なくとも一方の面に接続された前記燃料電池スタックと、を備える２個の発電モジュ－ルと、
前記発電モジュ－ルと前記補機構造体との間で授受されるガスが流れる配管類を備える配管モジュ－ルと、
を備え、
２個の前記発電モジュ－ルが上下方向に重ねて配置され、
重ねて配置された２個の前記発電モジュ－ルの間に前記配管モジュ－ルが配置され、
隣り合う前記燃料電池システムの前記配管モジュ－ルが直列に接続されることで吸気主配管及び排気主配管を形成している、発電プラント。

【請求項5】

請求項４に記載の発電プラントにおいて、
前記発電ユニットは、
一方の端部が前記吸気主配管に接続されて発電ユニット外部の吸気設備から空気を導入する空気導入管と、一方の端部が前記排気主配管に接続されて前記発電ユニット外部の排気設備に空気を排出する排気導出管と、前記燃料電池システムで発電した電力を集約して出力する電力コンバ－タと、を備える外部接続モジュ－ルをさらに備える、発電プラント。

【請求項6】

請求項５に記載の発電プラントにおいて、
前記外部接続モジュ－ルは、前記発電ユニットの左右方向のいずれかの端部に配置されている、発電プラント。

【請求項7】

請求項５に記載の発電プラントにおいて、
前記外部接続モジュ－ルの左右方向の両側に、同数の前記燃料電池システムが並ぶ、発電プラント。

【請求項8】

請求項５に記載の発電プラントにおいて、
左右方向に延びかつＣ字状断面を有し、前記発電ユニットを設置する設置面に前記Ｃ字状断面の開口側を上に向けて敷設された、少なくとも２本のレ－ルと、
前記発電ユニットの底部に設けられ、前記レ－ルの内側を転動可能な内側車輪と、前記レ－ルの上面を転動可能な外側車輪と、を有する車輪モジュ－ルと、
を備える可動機構をさらに備える、発電プラント。

【請求項9】

請求項５に記載の発電プラントにおいて、
前記排気導出管は、他方の端部が前記外部接続モジュ－ルの上方に延び、
前記排気導出管と前記発電ユニット外部の排気設備とが、球面継手及び伸縮継手を備える排気接続管を介して接続されている、発電プラント。

【請求項10】

請求項５に記載の発電プラントにおいて、
前記空気導入管は、他方の端部が前記外部接続モジュ－ルの下方に延び、
前記空気導入管と前記発電ユニット外部の吸気設備とが、少なくとも一部に可撓性部材を含み前記レ－ルよりも下側に設けられた配管収容空間に収容された吸気接続管を介して接続されている、発電プラント。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電プラントに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、１個の筐体内に４個の燃料電池スタックを互いに離間させて正面視で２行２列に配置した燃料電池モジュ－ルが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１７７８８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記文献の燃料電池モジュ－ルを複数利用して発電プラントを構成する場合には、燃料電池モジュ－ルを上記文献における前後左右方向に配置することになる。しかし、上記文献の燃料電池モジュ－ルは、前後方向に保守・点検等の作業用スペ－スを確保する必要がある。そして、上記文献の燃料電池モジュ－ルを前後方向に複数列配置する場合には、隣り合う列の間に作業用スペ－スを確保しなければならないので、燃料電池モジュ－ルを設置するための面積がかさんでしまう。

【0005】

そこで本発明は、作業用スペ－スを確保しつつ、よりスペ－ス効率に優れる発電プラント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】

【0006】

本発明のある態様によれば、複数の燃料電池システムを一列に配置した発電ユニットを複数備える発電プラントが提供される。このプラントにおいて、第１発電ユニットおよび第２発電ユニットが、燃料電池システムが並ぶ方向である左右方向及び発電ユニットの高さ方向の両方と直交する方向である方向に所定の間隔をもって平行に配置され、第１発電ユニットと第２発電ユニットとの間に、少なくとも１個以上の発電ユニットが前後方向に移動可能に配置されている。

【発明の効果】

【0007】

上記態様によれば、作業用スペ－スを確保しつつ、よりスペ－ス効率に優れる発電プラントを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、定置用燃料電池システムの概略構成を示す斜視図である。

【図2】図２は、定置用燃料電池システムの正面図である。

【図3】図３は、定置用燃料電池システムの背面図である。

【図4】図４は、定置用燃料電池システムの左側面図である。

【図5】図５は、定置用燃料電池システムの燃料系部品を抜粋した図である。

【図6】図６は、一対のクロスメンバと発電モジュ－ルの、組付け前の状態を背面側から見た図である。

【図7A】図７Ａは、図１の燃料電池システムを利用した発電ユニットの一例を示す正面図である。

【図7B】図７Ｂは、図１の燃料電池システムを利用した発電ユニットの他の例を示す正面図である。

【図8A】図８Ａは、吸気系の配管経路を示す図である。

【図8B】図８Ｂは、排気系の配管経路を示す図である。

【図8C】図８Ｃは、電力系の回路を示す図である。

【図9A】図９Ａは、発電ユニットの配置の一例を示す図である。

【図9B】図９Ｂは、発電ユニットの配置の他の例を示す図である。

【図10】図１０は、発電ユニットの設置スペ－ス削減効果について説明するための図である。

【図11】図１１は、発電ユニットのストッパ機構について説明するための図である。

【図12】図１２は、変形例の構成による発電ユニットの配置について示す図である。

【図13】図１３は、可動機構について説明するための図である。

【図14】図１４は、可動機構の拡大図である。

【図15】図１５は、排気接続管を示す図である。

【図16】図１６は、吸気接続管を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

【0010】

本発明の実施形態に係る発電プラントは、複数の定置用燃料電池システム（以下、単に燃料電池システムともいう。）１を一列に配置した発電ユニット６０を複数備える。以下の説明では、燃料電池システム１、発電ユニット６０、発電プラントの順に説明する。

【0011】

図１は、燃料電池システム１の概略構成を示す斜視図である。図２は、燃料電池システム１の正面図である。図３は燃料電池システム１の背面図である。図４は燃料電池システム１の左側面図である。図５は、燃料電池システム１の燃料系部品を抜粋した図である。なお、本実施形態において、燃料電池システム１の高さ方向を上下方向、後述する吸気管８及び排気管９等の流路方向を左右方向、上下方向及び左右方向に直交する方向を前後方向とする。また、前後方向については、後述する補機構造体７の各配管１３、１４との接続部が設けられる側を前（正面）とする。左右方向については、正面視を基準とする。

【0012】

本実施形態に係る燃料電池システム１は、定置用として用いられる。また、燃料電池システム１に用いられる燃料電池は、固体酸化物形燃料電池である。

【0013】

燃料電池システム１は、２個の発電モジュ－ル２と、１個の配管モジュ－ル３と、１個の電装モジュ－ルとしての電力回収モジュ－ル４と、これらを支持する枠体５と、を備える。

【0014】

発電モジュ－ル２は、補機構造体７と、補機構造体７の上下方向の一方の面に配置された第１燃料電池スタック６Ａと、他方の面に配置された第２燃料電池スタック６Ｂと、を備える。燃料電池スタック６は、複数の単セルが上下方向に積層されたものである。第１燃料電池スタック６Ａの上下方向寸法は、第２燃料電池スタック６Ｂの上下方向寸法よりも大きい。つまり、第１燃料電池スタック６Ａは第２燃料電池スタック６Ｂに比べて単セルの積層数が多い。

【0015】

なお、第１燃料電池スタック６Ａと第２燃料電池スタック６Ｂを区別する必要がない場合には、燃料電池スタック６と称する。また、本実施形態では補機構造体７の上下方向の両面に燃料電池スタック６が配置されている構成について説明するが、いずれか一方の面にのみ燃料電池スタック６が配置されている構成であっても構わない。

【0016】

補機構造体７は、燃料電池スタック６とガスの授受を行う補機（例えば熱交換器、燃焼器等）を含む筐体である。

【0017】

また、発電モジュ－ル２は、発電モジュ－ル２の燃料電池スタック６に供給する燃料を噴射する燃料噴射ユニット２４を備える。本実施形態の燃料噴射ユニット２４は２個の燃料噴射弁を備えるが、燃料噴射弁の数はこれに限られるわけではない。

【0018】

配管モジュ－ル３は、発電モジュ－ル２に供給する空気が流れる吸気管８と、発電モジュ－ル２から排出されたガスが流れる排気管９と、発電モジュ－ル２に供給する燃料が流れる燃料配管１１と、燃料噴射ユニット２４を冷却するための冷却水が流れる噴射ユニット用冷却水配管１０、１２とを備える。なお、噴射ユニット用冷却水配管１０、１２については、以下の説明において単に「冷却水配管１０、１２」ということもある。また、冷却水配管１０を入側冷却水配管１０、冷却水配管１２を出側冷却水配管１２ということもある。

【0019】

電力回収モジュ－ル４は、発電モジュ－ル２の発電電力を回収し後述する電力コンバ－タ４３へ伝送する機器及び配線や、補機類等の駆動に必要な電力を外部設備から引き込むための機器及び配線等を収めた電力ボックス１９を備える。電力ボックス１９は絶縁処理が施された金属部材で形成されている。なお、絶縁処理には公知の処理を用いることができる。

【0020】

枠体５は、２個の発電モジュ－ル２と１個の配管モジュ－ル３を取り囲むように配置された複数のフレ－ム部材、クロスメンバ２０及び第１、第２ステ－２１、２２で構成されている。

【0021】

枠体５の内側で、２個の発電モジュ－ル２は上下方向に重ねて配置され、その間に配管モジュ－ル３が配置されている。以下、上下の発電モジュ－ル２を区別する必要がある場合には、上側を上側発電モジュ－ル２Ａ、下側を下側発電モジュ－ル２Ｂという。

【0022】

２個の発電モジュ－ル２を上下方向に重ねて配置することで、２個の発電モジュ－ル２を同一面に設置する構成（以下、これを平置きともいう。）に比べて、燃料電池システム１の設置に要する面積を小さくできる。さらに、平置きの場合には、吸気管８及び排気管９等の配管類を隣り合う発電モジュ－ル２の間に配置し、そこから各補機構造体７へ分岐する配管を設置することになる。これに対し、本実施形態の燃料電池システム１では上下方向に重ねて配置された発電モジュ－ル２の間に配管モジュ－ル３が配置されているので、上面から見た場合に、平置きに比べて配管類が専有する面積が小さくなる。すなわち、本実施形態の燃料電池システム１によれば、複数の発電モジュ－ル２を備える燃料電池システム１を設置するのに必要な面積をより小さくすることが可能となる。

【0023】

枠体５は、例えば、上側発電モジュ－ル２Ａを取り囲む上側部分と、下側発電モジュ－ル２Ｂを取り囲む下側部分と、配管モジュ－ル３を散り囲む中間部分と、を含んでいる。上側部分は、上側発電モジュ－ル２Ａを取り囲むように箱型に組まれた少なくとも１２本のフレ－ム部材と、フレ－ム部材で画成される左右の側面を前後方向に横切るように配置されたクロスメンバ２０と、フレ－ム部材で画成される前後の側面（つまり正面と背面）を左右方向に横切るように配置された第１ステ－２２及び第２ステ－２１と、を備える。下側部分は上側部分と同じ構成である。中間部分は、上側部分と下側部分とを上下方向に所定の間隔をもって接続する少なくとも４本のフレ－ム部材を備える。

【0024】

燃料電池システム１は、燃料噴射ユニット２４や補機構造体７に含まれる補機類や後述する吸気分岐管１３及び排気分岐管１４が備える弁体及び各弁体を駆動するアクチュエ－タ等（以下、これらをまとめて「補機類」ともいう）の動作に必要な電力を外部に設置した電源から供給するための電力線を備える。また燃料電池システム１は、外部に設置した制御装置から補機類へ制御に必要な信号を送るための信号線も備える。以下、これらをまとめて「電力・信号線」ともいう。そして、電力・信号線は、電力回収モジュ－ル４から接続先の補機類まで枠体５のフレ－ム部材に沿って取り回されている。電力・信号線は、外部に設置した電源及び制御装置に接続される主配線と、主配線から分岐して各燃料電池システム１の補機類に接続される分岐配線とに分けることができる。

【0025】

上側発電モジュ－ル２Ａは、補機構造体７の上側に第１燃料電池スタック６Ａが配置され、下側に第２燃料電池スタック６Ｂは配置された状態となっている。以下、この状態を正立状態ともいう。一方、下側発電モジュ－ル２Ｂは、構造は上側発電モジュ－ル２Ａと同じであるが、補機構造体７の下側に第１燃料電池スタック６Ａが配置され、上側に第２燃料電池スタック６Ｂが配置された状態となっている。つまり、上側発電モジュ－ル２Ａを前後方向に延びる軸を中心として上下反転させた状態となっている。以下、この状態を倒立状態ともいう。なお、枠体５の上側発電モジュ－ル２Ａを取り囲む部分と、枠体５の下側発電モジュ－ル２Ｂを取り囲む部分も同様に、同じ構造が上下反転した関係になっている。このように、同じ構造の２個の発電モジュ－ル２を、一方は正立状態、他方は倒立状態で使用することで、複数種類の発電モジュ－ル２を使用する場合に比べてコストを低減できる。さらに、上下で同じ構造を採用することで、配管モジュ－ル３と発電モジュ－ル２との間の各配管や各配線についても、同じ形状・寸法のものを使用でき、これによってもコストを低減できる。

【0026】

また、２個の発電モジュ－ル２は、前後方向の中心軸Ｃｍが枠体５の前後方向の中心軸Ｃｆに対して背面側にオフセットした位置に配置されている（図４参照のこと。）。発電モジュ－ル２は枠体５の右側面及び左側面に設けられた一対のクロスメンバ２０及び枠体５の背面に設けられた第１ステ－２２に固定支持されている。クロスメンバ２０は、枠体の左右の側面を画成するフレ－ム部材のうちの上下方向に延びる一対のフレ－ム部材同士を接続している。第１ステ－２２は枠体５の背面を画成する一対のフレ－ム部材同士を接続している。なお、発電モジュ－ル２の枠体５への固定方法については後述する。

【0027】

配管モジュ－ル３の各配管は、いずれも流路の向きが枠体５の左右方向となるよう配置されている。吸気管８及び排気管９は図示しないステ－等を介して枠体５に支持されている。また、燃料配管１１及び冷却水配管１０、１２は、枠体５に設けられたブラケット２５に支持されている。

【0028】

配管モジュ－ル３は、上記の通り上側発電モジュ－ル２Ａと下側発電モジュ－ル２Ｂとの間に配置されている。より具体的には、吸気管８は上面視で燃料電池スタック６と重なる位置に配置され、排気管９は上面視で燃料電池スタック６と重ならない位置に配置されている。高温の排気が流れる排気管９をこのように配置することで、排気管９から発せられた熱が上方に抜けやすくなるので、燃料噴射ユニット２４等の電装品の温度上昇を抑制できる。

【0029】

吸気管８及び排気管９の左右方向の両端にはフランジ部が設けられている。そして、後述するように複数の燃料電池システム１を左右方向に連結する際には、このフランジ部へ、同形状のフランジを両端に持つ同径の配管がボルト等により締結される。端末となる箇所には、フランジと同形状の穴塞ぎ用の蓋が取り付けられ、吸排気の漏れを防止する。

【0030】

排気管９は、両端のフランジ部を除けば円筒状の単管部材である。これに対し吸気管８は、両端のフランジ部に挟まれた部分の流路断面積がフランジ部に設けられた開口部の面積に比べて大きい。そして、吸気管８の両端のフランジ部に挟まれた部分の流路断面積は、排気管９の両端のフランジ部に挟まれた部分の流路断面積に比べて大きい。換言すると、吸気管８は排気管９に比べて流路の容積が大きい。なお、本実施形態の吸気管８は左右の側面に円形の開口部を備える直方体であるが、これに限られるわけではなく、上述した条件を満たす形状であればよい。

【0031】

燃料配管１１及び冷却水配管１０、１２の両端には、図示しないリブ加工が施されている。複数の燃料電池システム１を左右方向に連結する際には、隣り合う燃料電池システム１の燃料配管１１同士及び冷却水配管１０、１２同士が、図示しないゴム配管等を介して接続される。

【0032】

吸気管８と発電モジュ－ル２は、吸気分岐管１３を介して接続されている。より具体的には、吸気管８から分岐した吸気分岐管１３が、補機構造体７に設けられた吸気口７Ａに接続されている。

【0033】

排気管９と発電モジュ－ル２は、排気分岐管１４を介して接続されている。より具体的には、排気管９から分岐した排気分岐管１４が、補機構造体７に設けられた排気口７Ｂに接続されている。発電モジュ－ル２から排出される排気は高温になり、また、補機構造体７と排気分岐管１４との接続部も高温になるので、排気分岐管は金属部材で形成されている。なお、吸気分岐管１３は、内部を流れる空気の温度及び補機構造体７と吸気分岐管１３との接続部の温度が排気分岐管１４に比べて低いので、高温になる発電モジュ－ル２、排気分岐管１４及び排気管９から熱が伝達しにくい部分についてはゴム配管を用いることができる。

【0034】

上記の通り上側発電モジュ－ル２Ａは正立状態、下側発電モジュ－ル２Ｂは倒立状態になっており、両発電モジュ－ル２の間に配管モジュ－ル３が配置されている。これにより、両発電モジュ－ル２ともに、上下方向寸法が第１燃料電池スタック６Ａに比べて短い第２燃料電池スタック６Ｂが配管モジュ－ル３に近い側に配置されることになる。換言すると、上側発電モジュ－ル２Ａが倒立状態で下側発電モジュ－ル２Ｂが成立状態の場合に比べて、配管モジュ－ル３から各補機構造体７までの距離が短くなる。

【0035】

吸気口７Ａ及び排気口７Ｂは、上面視で補機構造体７の正面側に配置されている。また、上記の通り発電モジュ－ル２は枠体５に対して背面側にオフセットした位置にある。したがって、吸気口７Ａ及び排気口７Ｂと枠体５との間の距離が確保され、吸気分岐管１３及び排気分岐管１４の取り回しに余裕が生まれる。なお、本実施形態では、補機構造体７の燃料電池スタック６に対して正面側に突出した部分の下面に設けられ、排気分岐管１４が下方から接続されている、これも「上面視で補機構造体７の正面側に配置されている」に含まれる。また、排気口７Ｂが吸気口７Ａと同様に、正面方向に開口し、排気分岐管１４が正面から接続される構成であってもよい。

【0036】

また、仮に吸気口７Ａ又は排気口７Ｂのいずれかが上面視で補機構造体７の背面側に配置されていると、これに接続される配管があることにより、発電モジュ－ル２を背面側にオフセットできる量が制限される。その結果、正面側及び背面側に無効空間が生じる。一方、本実施形態の燃料電池システム１は吸気口７Ａ及び排気口７Ｂが正面側に集約されているので、発電モジュ－ル２の背面を、枠体５の背面により近付けることができる。つまり、本実施形態によれば、枠体５の背面と発電モジュ－ル２の背面との間に生じる無効空間（図４のＩＳ）をより小さくすることができる。

【0037】

また、上側発電モジュ－ル２Ａでは、正面視で左側に吸気口７Ａが、右側に排気口７Ｂがそれぞれ配置されている。一方、下側発電モジュ－ル２Ｂでは、正面視で右側に吸気口７Ａが、左側に排気口７Ｂがそれぞれ配置されている。つまり、上側発電モジュ－ル２Ａと下側発電モジュ－ル２Ｂで、吸気口７Ａ及び排気口７Ｂの配置が逆になっている。これにより、吸気管８の、上側発電モジュ－ル２Ａ用の吸気分岐管１３との接続部と、下側発電モジュ－ル２Ｂ用の吸気分岐管１３との接続部の位置を、左右方向にずらすことができる。吸気分岐管１３には弁体や弁体を駆動するアクチュエ－タ等（いずれも図示せず）の付帯機器があるが、このように２個の接続部の位置を左右方向にずらすことで、付帯機器の位置を分散させることができ、２本の吸気分岐管１３の取り回しに余裕が生まれる。また、２個の接続部が近い位置にあると、いずれか一方の吸気分岐管１３に空気が流れにくくなる等の問題が生じるおそれがあるが、上記のように２個の接続部の位置を左右方向にずらすことで、当該問題を解消できる。排気管９の２個の排気分岐管１４との接続部についても同様である。

【0038】

なお、本実施形態では同じ構造の発電モジュ－ル２を正立状態と倒立状態で用いているので、上記のように吸気口７Ａ及び排気口７Ｂの配置が逆になるのは当然である。しかし、仮に構造が異なる２個の発電モジュ－ル２を用いる場合でも、上述した問題を解消するため、上側発電モジュ－ル２Ａと下側発電モジュ－ル２Ｂで、吸気口７Ａ及び排気口７Ｂの配置を逆にする。

【0039】

ところで、発電プラント等で燃料電池システム１を使用する場合には、例えば、各配管からの漏れの有無の確認、消耗品や不具合のある部品の交換等といった保守・点検作業が必要となる。本実施形態の燃料電池システム１は、発電モジュ－ル２は枠体５に対して背面側にオフセットして配置され、かつ上下の発電モジュ－ル２の吸気口７Ａ及び排気口７Ｂが全て正面側に配置されているので、配管モジュ－ル３に含まれる後述する遮断弁等の付帯機器も正面側に集約できる。このため、本実施形態の燃料電池システム１によれば、保守・点検作業の際の作業員の移動量が少なくなり、作業効率の向上を図ることができる。

【0040】

また、保守・点検作業の際に、作業の対象部の位置が低いと、作業員は屈み込んだり、場合によっては横たわったりすることになる。これとは反対に、作業の対象部の位置が高いと、作業員は背伸びをしたり、踏み台に乗ったりすることになる。いずれの場合も作業性を悪化させる要因となる。しかし、本実施形態の燃料電池システム１では、上側発電モジュ－ル２Ａは正立状態、下側発電モジュ－ル２Ｂは倒立状態になっており、両発電モジュ－ル２の間に配管モジュ－ル３が配置されている。これにより、上下の発電モジュ－ル２の補機構造体７の位置が、燃料電池システム１の上下方向の中央に寄ることとなるので、作業性の悪化を抑制できる。

【0041】

そして、発明者らが調査したところ、作業の対象部の設置面からの高さがおおよそ４００ｍｍ－１５００ｍｍの範囲にあれば、作業性の悪化を抑制し得ることが明らかになった。そこで、発電モジュ－ル２及び枠体５の寸法は任意に設定し得るものではあるが、上記の作業性の観点から、上下の発電モジュ－ル２の吸気口７Ａ及び排気口７Ｂの設置面からの高さが、４００ｍｍ－１５００ｍｍの範囲内になるように、発電モジュ－ル２及び枠体５の寸法を設定する。なお、後述する燃料供給管２６と補機構造体７との接続部もこの範囲内にあることが望ましい。

【0042】

燃料噴射ユニット２４は、枠体５の正面に設けられた第２ステ－２１に固定支持されている。燃料は、燃料配管１１から燃料噴射ユニット２４へ燃料分岐管１５を介して供給され、燃料噴射ユニット２４から燃料供給管２６を介して補機構造体７へ供給され、そこから発電モジュ－ル２へ供給される。燃料供給管２６と補機構造体７との接続部は、吸気口７Ａ及び排気口７Ｂと同様に、上面視で補機構造体７の正面側に配置される。また、燃料噴射ユニット２４は、燃料噴射弁の噴射部を取り囲む冷却水ギャラリ２７を備える。冷却水ギャラリ２７と入側冷却水配管１０は第１冷却水分岐管１７により接続され、冷却水ギャラリ２７と出側冷却水配管１２は第２冷却水分岐管１６により接続されている。つまり、冷却水は、入側冷却水配管１０から第１冷却水分岐管１７を介して冷却水ギャラリ２７に供給され、そこで燃料噴射弁を冷却し、第２冷却水分岐管１６を介して出側冷却水配管１２へ流入する。

【0043】

入側冷却水配管１０は燃料配管１１に対して非挿入面側に、出側冷却水配管１２は燃料配管１１に対して挿入面側に配置されている。換言すると、入側冷却水配管１０が排気管９から最も遠い位置に配置され、出側冷却水配管１２が排気管９に最も近い位置に配置され、燃料配管１１が入側冷却水配管１０と出側冷却水配管１２との間に配置されている。このような配置にする理由は次の通りである。

【0044】

冷却水配管１０、１２を流れる冷却水は、上述した通り燃料噴射ユニット２４を冷却するためのものである。したがって、燃料噴射ユニット２４の冷却に供される前の冷却水が流れる入側冷却水配管１０は、高温の排気が流れる排気管９からの伝熱量が少ない方が望ましい。一方、燃料噴射ユニット２４の冷却に供された冷却水は、その後に図示しないラジエ－タで冷却されるので、出側冷却水配管１２は入側冷却水配管１０に比べると排気管９からの伝熱量の許容量が大きい。また、燃料は燃料電池スタック６での反応性の観点からは蒸発しやすい方（つまり温度が高い方）が望ましいが、燃料配管１１内で気泡が発生するほどの高温になることは望ましくない。そこで、排気管９からの伝熱量を抑制したい入側冷却水配管１０を排気管９から最も遠い位置に、排気管９の熱による弊害が少ない出側冷却水配管１２を排気管９に最も近い位置に、燃料噴射後に蒸発し易い温度まで温度上昇することが望ましい燃料配管１１をこれらの間に、それぞれ配置する。

【0045】

電力ボックス１９は、枠体５の背面の、上下の発電モジュ－ル２の間に配置される。発電モジュ－ル２と電力ボックス１９は、分岐電力線としてのバスバ１８を介して電気的に接続されている。バスバ１８は燃料電池スタック６の補機構造体７と接する面と対向する面（つまり、上面と下面）から取り出され、排気管９がある方向とは異なる方向に延びて、枠体５のフレ－ム部材に沿って設けられた配線通路２３内を通って電力ボックス１９に接続されている。ここでいう「排気管９がある方向とは異なる方向に延びて」とは、排気管９に近づかないことを意味する。電力ボックス１９内には外部に設置された電力コンバ－タ４３に接続される主電力線５３が収容されており、バスバ１８はこの主電力線５３に接続される。なお、配線通路２３も電力ボックス１９と同様に絶縁処理が施された金属部材で形成されている。これにより、保守・点検作業等のために分解した際に、バスバ１８や電線類等の活電部がフレ－ム部材に接触する頻度を低下させることができる。

【0046】

２個の発電モジュ－ル２を平置きする場合には、電力ボックス１９を設置するスペ－スを発電モジュ－ル２の設置スペ－スとは別に設ける必要があるが、本実施形態の構成によれば、その必要がなくなる。つまり、燃料電池システム１の設置に要する面積を削減できる。

【0047】

次に、図６を参照して、発電モジュ－ル２の枠体５への取り付け方法について説明する。

【0048】

図６は一対のクロスメンバ２０と発電モジュ－ル２の、組付け前の状態を背面側から見た図である。なお、この段階では、枠体５に第１ステ－２２は取り付けられていない。

【0049】

一対のクロスメンバ２０の対向する面には、前後方向（水平方向）に延びて、少なくとも背面側の端部が開放端となっているガイド溝３３が設けられている。発電モジュ－ル２の補機構造体７には、ガイド溝３３に対応する形状の第１スライド部３１及び第２スライド部３２が設けられている。なお、図６では、第２スライド部３２を備えるスライド部材３０を補機構造体７とは別体として作成し、これを補機構造体７に取り付ける構成となっているが、第２スライド部３２を補機構造体７の筐体と一体として形成してもよい。

【0050】

そして、枠体５の背面を挿入面、正面を非挿入面とし、挿入面から第１スライド部３１及び第２スライド部３２をガイド溝３３に沿わせて発電モジュ－ル２を移動させることにより、発電モジュ－ル２を枠体５の内側に挿入する。そして、挿入後に、第１ステ－２２を用いて発電モジュ－ル２と枠体５を剛結する。これにより、発電モジュ－ル２が枠体５に固定される。このとき、ガイド溝３３がクロスメンバ２０の一端から他端まで設けられているならば、発電モジュ－ル２の位置を確認しながら発電モジュ－ル２を枠体５に挿入して、発電モジュ－ル２の位置決めをする必要がある。しかし、本実施形態では、ガイド溝３３の正面側の端部の位置を、発電モジュ－ル２が適切に位置決めされたときの第１スライド部３１の位置に合わる。換言すると、第１スライド部３１がガイド溝３３の正面側の端部に当接するまで挿入すれば、発電モジュ－ル２の位置決めが完了する。これにより、位置決めが容易になる。また、挿入面が背面側にあり、補機構造体７と各配管の接続部は補機構造体７の正面側にあり、各配管は補機構造体７がスライドした場合の軌跡との干渉を避けて取り回されているので、各配管との接続を解除すれば発電モジュ－ル２を枠体５から抜き出すことができる。つまり、発電モジュ－ル２の交換時等に、各配管を枠体５から外す必要がない。

【0051】

また、上記のように発電モジュ－ル２を枠体５に固定すると、発電モジュ－ル２の特に補機構造体７が、枠体５の左右の側面に設けられた一対のクロスメンバ２０を接続する構造部材としても機能する。枠体５の上側部分は、左右の各側面は一対のクロスメンバ２０により、正面は第２ステ－２１により、背面は第２ステ－２１により、それぞれ面剛性が強化されているが、補機構造体７が左右の各側面を横断する構造部材として機能することで、上側部分全体としての剛性が向上する。下側部分についても同様である。これにより、地震等の外力による変形や倒壊を抑制できる。

【0052】

次に、複数の燃料電池システム１を備える発電ユニット６０について図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明する。

【0053】

図７Ａは、発電ユニット６０の一例としての発電ユニット６０Ａを示す正面図である。図７Ｂは同発電ユニット６０の他の例としての発電ユニット６０Ｂを示す正面図である。なお、発電ユニット６０は発電ユニット６０Ａ、発電ユニット６０Ｂ及びその他の構成のユニットを含むユニットの総称である。
まず、図７Ａの発電ユニット６０Ａについて説明する。

【0054】

図７Ａに示す通り、複数の燃料電池システム１が左右方向に隣接して配置され、それぞれの枠体５同士がボルト等により剛結される。これにより、剛結された一対のフレ－ム部材が互いに補強部材として機能し、枠体５の変形が抑制される。また、各燃料電池システム１の吸気管８、排気管９、燃料配管１１及び冷却水配管１０、１２も連結される。隣り合う燃料電池システム１の吸気管８は、継手となる配管を介して連結される。排気管９も同様である。継手となる配管は、両端にフランジ部を備え、流路断面が吸気管８、排気管９のフランジ部に設けた開口部と同形状の円管部材で形成される。隣り合う燃料電池システム１の燃料配管１１及び冷却水配管１０、１２は、継手となる配管（例えばゴム配管等）を介して連結される。その結果、連結された直線状の吸気管（吸気主配管）８、排気管（排気主配管）９、燃料配管（燃料主配管）１１及び冷却水配管１０、１２が、上側発電モジュ－ル２Ａの列と下側発電モジュ－ル２Ｂの列との間に配置されることとなる。また、隣り合う燃料電池システム１の電力ボックス１９内に収められた配線類は電気的に接続される。

【0055】

上記の通り連結された吸気管８、排気管９、燃料配管１１及び冷却水配管１０、１２が直線状であることにより、屈曲部がある場合に比べて圧力損失を抑制できる。また、これらの配管はいずれも正面側からアクセス可能なので、作業性に優れる。

【0056】

また、上述した通り、各燃料電池システム１の吸気管８は、左右の側面に設けたフランジ部に挟まれた部分（以下、「流路部分」ともいう。）の流路断面積がフランジ部に設けた開口部の面積に比べて大きく、流路部分の容積が排気管９に比べて大きい。このため、上述した継手を介して吸気管８に供給された空気は、流路部分にためられてから上側発電モジュ－ル２Ａに接続される吸気分岐管１３と下側発電モジュ－ル２Ｂに接続される吸気分岐管１３に流入する。すなわち、流路部分が内燃機関の吸気系におけるサ－ジタンクと同様の機能を果たし、上下２個の発電モジュ－ル２に供給される空気の均等化等の効果が得られる。

【0057】

複数の燃料電池システム１が連結された列（以下、燃料電池列ともいう。）の左右方向の一方の端部（図７Ａにおいては右端）には、第２枠体４０が連結される。第２枠体４０には、一端が吸気管８に接続される空気導入管４１と、一端が排気管９に接続される排気導出管４２と、電力コンバ－タ４３と、一端が燃料配管１１に接続される燃料導入管４５と、一端が冷却水配管１０に接続される冷却水導入管４４と、一端が冷却水配管１２に接続される冷却水導出管４６とが固定支持されている。以下、第２枠体４０、空気導入管４１、排気導出管４２、電力コンバ－タ４３、燃料導入管４５、冷却水導入管４４及び冷却水導出管４６をまとめ、外部接続モジュ－ル４７ともいう。そして、燃料電池列と外部接続モジュ－ル４７とを合わせたものを発電ユニット６０Ａという。

【0058】

燃料電池列の左右方向の他方の端部では、吸気管８、排気管９、燃料配管１１の開口部が蓋又は栓により閉じられている。また、冷却水配管１０の端部と冷却水配管１２の端部とが接続されている。

【0059】

空気導入管４１の他端は、発電ユニット６０Ａの外部に設けられた、ブロワ５７等の吸気設備５７に接続されている。排気導出管４２の他端は発電ユニット６０Ａの外部に設けられた排気処理装置等の排気設備５８に接続されている。

【0060】

燃料導入管４５の他端は、燃料タンク、圧力調整弁等を備える燃料設備（図示せず）に接続されている。冷却水導入管４４及び冷却水導出管４６の他端は、冷却水タンク、循環ポンプ及びラジエ－タ等を備える冷却設備（図示せず）に接続されている。

【0061】

電力コンバ－タ４３は、燃料電池列の各電力ボックス１９と電力配線を介して電気的に接続されている。つまり、燃料電池列の各発電モジュ－ル２で発電した電力は、１個の電力コンバ－タ４３を介して出力される。このように電力コンバ－タ４３を１個に集約することで、次のような効果が得られる。まず、個々の燃料電池システム１に電力コンバ－タ４３を配置する構成に比べて発電ユニットの設置面積を小さくできる。また、電力コンバ－タ４３の冷却機構を設ける場合に、冷却対象が一箇所になるので冷却機構の構成が簡単になり、コストを削減できる。なお、さらに多くの燃料電池システム１を連結する場合には、図７Ａにおいて外部接続モジュ－ル４７の右側に、左側と同様に燃料電池列を形成してもよい。この場合、空気導入管４１、排気導出管４２、燃料導入管４５、冷却水導入管４４及び冷却水導出管４６はそれぞれ分岐して、右側に連結した燃料電池列にも接続する。電力配線も同様で、右側の燃料電池列も電力コンバ－タ４３に電気的に接続する。

【0062】

次に、図７Ｂの発電ユニット６０Ｂについて説明する。図７Ｂの発電ユニット６０Ｂは６個の燃料電池システム１と１個の外部接続モジュ－ル４７とで構成されている。

【0063】

図７Ｂに示す通り、発電ユニット６０Ｂは、外部接続モジュ－ル４７の左右方向両側に燃料電池システム１が同数（本実施形態では３個ずつ）配置されている。

【0064】

吸気導入管４１及び排気導出管４２は、それぞれ２股に分岐して、左側の燃料電池列と右側の電池列とに接続されている。

【0065】

上記の構成によれば、６個の燃料電池システム１を直列に配置した燃料電池列の端部に外部接続モジュ－ル４７を配置する構成に比べて、外部接続モジュ－ル４７から外部接続モジュ－ル４７とは反対側の端部の燃料電池システム１までの距離が短くなる。また、左右対称の構成になる。これにより、外部接続モジュ－ル４７からの距離に応じて生じる吸気量のバラつきや電力損失等を抑制できる。

【0066】

ところで、各燃料電池システム１の発電モジュ－ル２は、非挿入面側から各配管１３、１４、２６と補機構造体７との接続を解除し、挿入面側の主電力線と分岐電力線との接続を解除し、電力・信号線の主配線と分岐配線との接続を解除すれば、挿入面から取り出すことができる。ただし、複数の燃料電池システム１からなる発電ユニットでは、各燃料電池システム１の吸気管８及び排気管９が直列に接続されているので、補機構造体７と吸気分岐管１３及び排気分岐管１４との接続を解除するだけでは、吸気口７Ａ及び排気口７Ｂが大気解放状態となってしまう。これでは１個の発電モジュ－ル２を交換するために発電ユニットの運転を停止しなければならない。

【0067】

また、点検等のために燃料電池システム１を停止させる場合には、空気及び燃料ガスの供給を停止する必要があるが、発電ユニットを運転させつつ特定の発電モジュ－ル２だけを点検等するためには、点検等する発電モジュ－ル２への供給のみを停止させる機構が必要である。これについては、バスバ１８を含む電力の伝達経路及び電力・信号線についても同様である。

【0068】

そこで本実施形態の燃料電池システム１は、上述した特定の発電モジュ－ル２のみを停止させることを可能にするために以下に説明する機構になっている。

【0069】

図８Ａは吸気系の配管経路を示す図、図８Ｂは排気系の配管経路を示す図、図８Ｃは発電モジュ－ル２で発電した電力を伝達する電力系の回路を示す図である。

【0070】

図８Ａに示す通り、吸気系は各燃料電池システム１の吸気管８と、これらを接続する継手５４と、で構成される吸気主配管と、吸気主配管に接続される空気導入管４１と、後述する吸気接続管７３と、吸気設備５７と、各燃料電池システム１の吸気分岐管１３と、を備える。吸気設備５７は、吸気主配管に空気を供給するブロワ５７である。各吸気分岐管１３には、流路を開閉可能な遮断弁５０が設けられている。なお、遮断弁５０は図１～図７Ｂでは省略している。

【0071】

図８Ｂに示す通り、排気系は、各燃料電池システム１の排気管９と、これらを接続する継手５５と、で構成される排気主配管と、排気主配管に接続される排気導出管４２と、各燃料電池システム１の排気分岐管１４と、後述する排気接続管７０と、排気設備５８と、を備える。そして、各排気分岐管１４には、流路を開閉可能な遮断弁５１が設けられている。なお、遮断弁５１は図１～図７では省略している。

【0072】

図８Ｃに示す通り、電力系は各燃料電池システム１の主電力線５３と、これらを接続する電力線５６と、電力コンバ－タ４３と、各燃料電池システム１のバスバ１８と、を備える。そして、各バスバ１８には回路遮断器５２が設けられている。なお、回路遮断器５２は図１～図７では省略している。

【0073】

なお、図示はしないが、燃料配管１１から燃料噴射ユニット２４までの間にも、遮断弁を設ける。

【0074】

次に、上述した発電ユニット６０を用いて発電プラントを構成する場合について図９Ａ～図１６を参照して説明する。ここでは、図７Ｂに示した発電ユニット６０（６０Ｂ）を３個用いる場合について説明する。

【0075】

図９Ａ及び図９Ｂは、発電プラントの発電ユニット６０が配置される部分を左方から見た図である。ここでは、背面側の発電ユニット６０を第１発電ユニット６０－１、前面側の発電ユニット６０を第２発電ユニット６０－２、これらに挟まれる発電ユニット６０を中間発電ユニット６０－３、と称する。

【0076】

第１発電ユニット６０－１と第２発電ユニット６０－２は所定の間隔をもって平行に固定配置されている。所定間隔は、例えば発電ユニット６０の前後方向寸法を２倍した長さとする。中間発電ユニット６０－３は、第１発電ユニット６０－１と第２発電ユニット６０－２の間に、第１発電ユニット６０－１及び第２発電ユニット６０－２と平行かつ前後方向に移動可能に配置されている。移動を可能にする機構については後述する。図９Ａは中間発電ユニット６０－３が第１発電ユニット６０－１側にある場合を示しており、図９Ｂは中間発電ユニット６０－３が第２発電ユニット６０－２側にある場合を示している。

【0077】

中間発電ユニット６０－３が上記のように移動可能であることによる効果について、図１０を参照して説明する。

【0078】

図１０の下段は本実施形態の構成（図９Ｂの状態。）であり、図１０の上段は３個の発電ユニット６０が作業スペ－スを確保しつつ３列に固定配置した構成（以下、比較例ともいう。）である。なお、比較例の構成は本発明の範囲に含まれない。

【0079】

発電ユニット６０については、前述した通り保守・点検等の際に各配管１３、１４、２６と補機構造体７との接続解除及び再接続や、主電力線と分岐電力線との接続解除及び再接続といった作業が必要となり、そのために発電ユニット６０の前側と後側に作業スペ－スが必要となる。

【0080】

このため、３個の発電ユニット６０がそれぞれ固定されている比較例の構成では、各発電ユニット６０の前後に作業スペ－スを設けることとなる。その結果、第１発電ユニット６０－１の後側（Ｓ１）、第１発電ユニット６０－１と中間発電ユニット６０－３の間（Ｓ３）、中間発電ユニット６０－３と第２発電ユニット６０－２の間（Ｓ５）、第２発電ユニット６０－２の前側（Ｓ７）、の４つの作業スペ－スが必要となる。そして、各作業スペ－スの前後方向寸法を発電ユニット６０の前後方向寸法と同じにすると、４つの作業スペ－ス（Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７）と３個の発電ユニット６０の設置スペ－ス（Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６）を合わせて、発電ユニット６０に換算すると７列分のスペ－スが必要となる。

【0081】

これに対し本実施形態の構成では、第１発電ユニット６０－１の後側（Ｓ１）と前側（Ｓ３）、第２発電ユニット６０－２の前側（Ｓ６）の３つの作業スペ－スと、３個の発電ユニット６０の設置スペ－ス（Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５）を合わせて、発電ユニット６０に換算すると６列分のスペ－スで済む。中間発電ユニット６０－３の前側についての作業をする際には、中間発電ユニット６０－３をスペ－スＳ３に移動すればよいからである。また、この移動によって第２発電ユニット６０－２の後側の作業をすることもできる。

【0082】

上記の通り、本実施形態の構成によれば、発電ユニット６０の設置に必要なスペ－スを小さくすることができる。なお、上記説明では第１発電ユニット６０－１と第２発電ユニット６０－２との間に設ける所定間隔を、発電ユニット６０の前後方向寸法を２倍した長さとして説明したが、これに限られるわけではない。中間発電ユニット６０－３を移動することで第１発電ユニット６０－１と中間発電ユニット６０－３との間、又は第２発電ユニット６０－２と中間発電ユニット６０－３との間に作業スペ－スが確保できる間隔であればよい。

【0083】

ところで、移動可能な中間発電ユニット６０－３には、図９Ａ及び図９Ｂのそれぞれの状態で移動を規制するストッパ機構６１を設けてもよい。ストッパ機構６１は、例えば、図１１に示す通り枠体５のフレ－ム部材に装着された昇降可能なガイドピン６２と、設置面に配置された穴（図示せず）とで構成される。中間発電ユニット６０－３を移動する際にはガイドピン６２を引き上げ、図９Ａ又は図９Ｂの状態になったらガイドピン６２を降ろして穴に挿入する。

【0084】

ここで、本実施形態の変形例について図１２を参照して説明する。なお、本変形例も本発明の範囲に属する。図１２の（Ａ）～（Ｄ）は変形例に係る発電ユニット６０の移動の様子を示す図である。

【0085】

本変形例は、中間発電ユニット６０－３が前後方向に移動可能な点は上記実施形態と同様であるが、第１発電ユニット６０－１及び第２発電ユニット６０－２も前後方向に移動可能な点が異なる。

【0086】

図１２の（Ａ）の状態では、第２発電ユニット６０－２の前側の作業を行うことができる。そして、第２発電ユニット６０－２を前側に移動して（Ｂ）の状態にすれば第２発電ユニット６０－２の後側の作業を行うことができる。また、この状態では中間発電ユニット６０－３の前側の作業も行うことができる。

【0087】

さらに、中間発電ユニット６０－３を前側に移動して（Ｃ）の状態にすれば、中間発電ユニット６０－３の後側の作業と、第１発電ユニット６０－１の前側の作業を行うことができる。そして第１発電ユニット６０－１を前側に移動した（Ｄ）の状態にすれば、第１発電ユニット６０－１の後側の作業を行うことができる。

【0088】

このように、変形例の構成にすると、発電プラントにおける３個の発電ユニット６０の設置スペ－スは、発電ユニット６０に換算して４列分のスペ－ス（Ｓ１～Ｓ４）があれば足りることとなり、上記の実施形態に比べてさらに少ないスペ－スで済む。

【0089】

次に、中間発電ユニット６０－３を移動させるための可動機構６４について図１３～図１６を参照して説明する。

【0090】

図１３は、中間発電ユニット６０－３を前方から見た図（つまり正面図）である。図１４は、可動機構６４の拡大図である。

【0091】

図１３に示す通り、中間発電ユニット６０－３各燃料電池システム１の下部に可動機構６４を備える。なお、可動機構６４は中間発電ユニット６０－３の状態を略水平に維持できる位置に少なくとも２個あればよい。

【0092】

図１４に示す通り、可動機構６４は、前後方向に延びる断面がＣ字状のレ－ル６７と、車輪モジュ－ル６８とを備える。なお、図１４では正面視のため各燃料電池システム１に１個の車輪モジュ－ル６８が設けられているように見えるが、実際には各燃料電池システム１の枠体５の前側のフレ－ム部材と後側のフレ－ム部材にそれぞれ１個ずつ設けられている。

【0093】

レ－ル６７は、中間発電ユニット６０－３の設置面にＣ字状断面の開口側を上に向けて敷設されている。

【0094】

車輪モジュ－ル６８は、レ－ル６７の内側をレ－ル６７の長手方向に転動可能な内側車輪６６と、レ－ル６７の上面をレ－ル６７の長手方向に転動可能な外側車輪６５と、枠体５のフレ－ム部材に取り付けられ内側車輪６６と外側車輪６５とを支持するステ－６９と、を備える。なお、図１３では外側車輪６５及び内側車輪６６がそれぞれ２個設けられているが、これに限られるものではなく、少なくとも内側車輪６６と外側車輪６５がそれぞれ１個ずつあればよい。

【0095】

上記の可動機構６４によれば、基本的には外側車輪６５がレ－ル６７の上面の外側を転動することで中間発電ユニット６０－３は前後方向に移動できる。一方、中間発電ユニット６０－３が前後方向に傾いた場合、例えば図１３の紙面手前側から奥側に傾いた場合には、車輪モジュ－ル６８が持ち上がり、内側車輪６６がレ－ル６７の内側上面に接触し、内側車輪６６が転動する。これにより、中間発電ユニット６０－３の転倒が抑制され、かつ傾いた状態での移動も可能となる。

【0096】

次に、可動機構６４以外の、発電ユニット６０を移動可能にするための構成について図１５及び図１６を参照して説明する。図１５は上述した変形例に係る構成の、３列に配置された発電ユニット６０を斜め上方から見た図、図１６は同発電ユニット６０を斜め下方から見た図である。なお、各発電ユニット６０については簡略化してある。

【0097】

発電ユニット６０は発電ユニット６０外部の排気設備（図示せず）と排気接続管７０を介して接続されている。排気接続管７０は、その一端が排気導出管４２の上端に接続され、他端が排気設備に接続されている。そして、排気接続管７０は金属部材で形成され、球面継手７１と伸縮継手７２を備える。伸縮継手７２の伸縮可能な範囲は、少なくとも発電ユニット６０と排気設備との距離が最大の状態から最小の状態までを含むものとする。

【0098】

発電ユニット６０が前後方向に移動すると、上面視で排気接続管７０と発電ユニット６０の位置関係が変化するが、排気接続管７０は球面継手７１により角度の変化に対応し、伸縮継手７２により距離の変化に対応することができる。なお、排気接続管７０を、球面継手７１及び伸縮継手７２を含めて金属部材で形成するのは、内部を流れる排気が高温であり耐熱性を確保する必要があるためである。

【0099】

また、発電ユニット６０は発電ユニット６０外部の吸気設備（図示せず）と吸気接続管７３を介して接続されている。吸気接続管７３は、その一端が吸気導入管４１の下端に接続され、他端が吸気設備５７に接続されている。そして、吸気接続管７３は少なくとも一部に可撓性部材７４を含んでいる。可撓性部材７４としては、例えばゴム管を用いる。可撓性部材７４以外の部分は金属部材で形成されている。吸気接続管７３は設置面のレ－ル６７よりも下側に設けられた配管収容空間（図示せず）に収容されており、一端からの所定範囲が屈曲して上方に延びている。可撓性部材７４は、少なくとも発電ユニット６０と吸気設備５７との距離が最大の状態でも自由長以下となる長さを有する。

【0100】

発電ユニット６０が前後方向に移動すると、上面視で吸気接続管７３と発電ユニット６０の位置関係が変化するが、吸気接続管７３は可撓性部材７４が曲げ変形することによりこれに対応することができる。可撓性部材７４としてゴム管を用いることができるのは、吸気は排気ほど高温にならず、ゴム等の部材でも耐熱性に問題がないからである。

【0101】

なお、上記実施形態及び変形例では中間発電ユニット６０－３が１個であったが、上述した構成の中間発電ユニット６０－３を複数個備える構成であってもよい。
次に、上述した発電プラントで得られる効果について説明する。

【0102】

本実施形態によれば、複数の燃料電池システム１を一列に配置した発電ユニット６０を複数備える発電プラントにおいて、第１発電ユニット６０－１および第２発電ユニット６０－２が、燃料電池システム１が並ぶ方向である左右方向及び発電ユニット６０の高さ方向の両方と直交する方向である前後方向に所定の間隔をもって平行に配置され、第１発電ユニット６０－１と第２発電ユニット６０－２との間に、少なくとも１個以上の中間発電ユニット６０－３が前後方向に移動可能に配置されている。これにより、作業スペ－スを確保しつつ発電ユニット６０の設置面積を削減できる。

【0103】

また、変形例のように、第１発電ユニット６０－１及び第２発電ユニット６０－２も前後方向に移動可能であってもよい。これにより、発電ユニット６０の設置面積をより削減できる。

【0104】

本実施形態では、各発電ユニット６０の移動を制限するストッパ機構６１を備える。これにより、発電プラントの運転中や作業時における発電ユニット６０の想定外の移動による発電ユニット６０の破損防止及び安全性の確保を実現できる。

【0105】

本実施形態では、燃料電池システム１は、燃料電池スタック６との間でガスの授受を行う補機を含む補機構造体７と、補機構造体７の上下方向の少なくとも一方の面に接続された燃料電池スタック６と、を備える２個の発電モジュ－ル２と、発電モジュ－ル２と補機構造体７との間で授受されるガスが流れる配管類を備える配管モジュ－ル３と、を備え、２個の発電モジュ－ル２が上下方向に重ねて配置され、重ねて配置された２個の発電モジュ－ル２の間に配管モジュ－ル３が配置され、隣り合う燃料電池システム１の配管モジュ－ル３が直列に接続されることで吸気主配管８及び排気主配管９を形成している。このように２個の発電モジュ－ル２を上下方向に重ねて配置し、これらの間に配管モジュ－ル３を配置することで、２個の発電モジュ－ルを同一面に配置する場合に比べて設置面積を半分以下にできる。また、下段の熱により上段が昇温されるので運転効率が向上する。

【0106】

本実施形態では、発電ユニット６０は、一方の端部が吸気主配管８に接続されて発電ユニット６０外部の吸気設備５７から空気を導入する空気導入管４１と、一方の端部が排気主配管９に接続されて発電ユニット６０外部の排気設備に空気を排出する排気導出管４２と、燃料電池システム１で発電した電力を集約して出力する電力コンバ－タ４３と、を備える外部接続モジュ－ル４７をさらに備える。これにより、電力の取り出し、各ガスの出入口が一か所に集約されるので、配管や配線のための設置面積を削減できる。

【0107】

本実施形態では、外部接続モジュ－ル４７は、発電ユニット６０の左右方向のいずれかの端部に配置されている。これにより、発電モジュ－ル２及び配管モジュ－ル３等と外部接続モジュ－ル４７との各接続部が１か所に集約され、接続及び接続解除等の作業効率が向上する。

【0108】

本実施形態では、外部接続モジュ－ル４７の左右方向の両側に、同数の燃料電池システム１が並ぶ構成でもよい。これにより、吸気量のバラつきや電力損失等を抑制できる。

【0109】

本実施形態では、左右方向に延びかつＣ字状断面を有し、発電ユニット６０を設置する設置面にＣ字状断面の開口側を上に向けて敷設された、少なくとも２本のレ－ル６７と、発電ユニット６０の底部に設けられ、レ－ル６７の内側を転動可能な内側車輪６６と、レ－ル６７の上面を転動可能な外側車輪６５と、を有する車輪モジュ－ル６８と、を備える可動機構６４をさらに備える。これにより、基本的には外側車輪６５が発電ユニット６０の重量を受け止め、転倒方向の力が作用したときには内側車輪６６がレ－ル６７と接触することで発電ユニット６０を支えるので、発電ユニット６０の移動時の抵抗を軽減し、かつ転倒を防止できる。

【0110】

本実施形態では、排気導出管４２は、他方の端部が外部接続モジュ－ル４７の上方に延び、排気導出管４２と発電ユニット６０外部の排気設備とが、球面継手７１及び伸縮継手７２を備える排気接続管７０を介して接続されている。これにより、発電ユニット６０の移動に伴う発電ユニット６０と排気設備との位置関係の変化に対応できる。

【0111】

本実施形態では、吸気導入管４１は、他方の端部が外部接続モジュ－ル４７の下方に延び、吸気導入管４１と発電ユニット６０外部の吸気設備５７とが、少なくとも一部に可撓性部材７４を含みレ－ル６７よりも下側に設けられた配管収容空間に収容された吸気接続管７３を介して接続されている。これにより、発電ユニット６０の移動に伴う発電ユニット６０と吸気設備５７との位置関係の変化に対応できる。

【0112】

また、排気接続管７０のみを発電ユニット６０の上方に配置することで、発電ユニット６０本体や他の配管等への熱害を抑制できる。

【0113】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【符号の説明】

【0114】

１ 燃料電池システム、 ２ 発電モジュ－ル、 ３ 配管モジュ－ル、 ４ 電力回収モジュ－ル、 ５ 枠体、 ６ 燃料電池スタック、 ７ 補機構造体、 ８ 吸気管（吸気主配管）、 ９ 排気管（排気主配管）、 ４１ 吸気接続管、 ４２ 排気接続管、 ４３ 電力コンバ－タ、 ４７ 外部接続モジュ－ル、 ６０ 発電ユニット、 ６４ 可動機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】