阅读说明：本技术 燃料电池装置 (Fuel cell device ) 是由 柳内晋太郎 神林达也 横尾直树 深川智博 小田川健一 中村光博 于 2018-06-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及维护性高的燃料电池装置。燃料电池装置(10)具备：外壳(20),具有上面面板(21)和多个侧面面板(22～25)；燃料电池模块(1),被设置于外壳(20)内,对利用燃料气体和含氧气体来进行发电的单体堆进行收纳；和多个辅助设备,辅助燃料电池模块(1)的运转,上面面板(21)以及多个侧面面板(22～25)之中的除了至少两个面板以外的多个面板是在维护时或部件更换时等能够卸下的维护用面板。(The present invention relates to a fuel cell device with high maintainability. A fuel cell device (10) is provided with: a housing (20) having an upper surface panel (21) and a plurality of side surface panels (22-25); a fuel cell module (1) that is provided in a casing (20) and that houses a cell stack that generates electricity using a fuel gas and an oxygen-containing gas; and a plurality of auxiliary devices for assisting the operation of the fuel cell module (1), wherein the plurality of panels other than at least two panels among the upper surface panel (21) and the plurality of side surface panels (22-25) are maintenance panels which can be detached during maintenance, component replacement, or the like.)

燃料电池装置

技术领域

本发明涉及燃料电池装置。

背景技术

作为燃料电池装置，已知具备单体堆(cell stack)的燃料电池模块、和该燃料电池模块的动作所需的热交换器等辅助设备被收纳于外装壳体(设备壳)等的外壳的结构，该单体堆在收纳容器内将利用燃料气体(含氢气体)和含氧气体(空气)而能够获得电力的燃料电池单体层叠多个。

作为燃料电池装置的外壳，使用在由金属制的框架构成的长方体状的框架结构体(加强件)的表面通过螺纹固定等将用于防止风雨等的外装面板安装5面或者6面的结构。

专利文献1～3中公开了如下结构：能够将维护作业人员容易接近的前面(正面)侧的侧面外装面板取下，并且在该能够取下的侧面外装面板(也称为维护面板)侧集中了燃料电池中使用的气体/水等的流体的连接口、排气口等。

此外，引用文献4、5中，为了提高维护的作业性，公开了构成为将包含前述的前面(正面)侧的外装面板和上面侧的外装面板的合计4面的外装面板简单地取下的外装壳体。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2013-191324号公报

专利文献2：JP特开2016-171005号公报

专利文献3：JP特开2016-173954号公报

专利文献4：JP特开2005-251493号公报

专利文献5：JP特开2013-69634号公报

发明内容

本公开的燃料电池装置具备：外壳，具有上面面板和多个侧面面板；燃料电池模块，被设置于该外壳内，对利用燃料气体和含氧气体来进行发电的单体堆进行收纳；多个辅助设备，被设置于所述外壳内，辅助所述燃料电池模块的运转。所述上面面板以及所述多个侧面面板之中的除了至少两个面板以外的多个面板是维护时可装卸的维护用面板。

附图说明

本发明的目的、特点以及优点通过以下的详细说明和附图变得更为明确。

图1是表示本实施方式的燃料电池装置的结构的框图。

图2是表示实施方式的燃料电池装置的将外装面板取下的状态的外观立体图。

图3是表示在实施方式的燃料电池装置中将一部分的框架取下的状态的立体图。

图4是构成实施方式的燃料电池装置的外壳的框架结构体以及被安装于该框架结构体的外装面板的外观立体图。

图5是表示在实施方式的燃料电池装置的框架结构体内收容辅助设备的状态的外观立体图。

图6是表示实施方式的燃料电池装置中的前面侧维护面板侧(靠近前面)的空间区域的说明图。

图7是表示实施方式的燃料电池装置的将外装面板取下的其他状态的外观立体图。

图8是表示其他实施方式的燃料电池装置的将外装面板取下的状态的外观立体图。

图9是表示在其他实施方式的燃料电池装置中将一部分的框架取下的状态的立体图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的合适的实施方式详细进行说明。

图1是表示本实施方式的燃料电池装置的结构的一例的框图。燃料电池装置10具备：将具有改性器101以及单体堆102的单体堆装置103配备于内部而构成的燃料电池模块1、用于使燃料电池模块1工作的多个辅助设备。多个辅助设备是热交换器104、散热器105、冷凝水箱106、中和箱107、燃料供给装置108、空气供给装置109、储热箱2、功率调节器3、脱硫器7等。这些燃料电池模块1和各辅助设备类被收容于外装壳体〔外壳20、图2～图7中图示〕。

改性器101连接有供给通过脱硫器7而被脱硫的原燃料的原燃料供给管、供给改性水的水供给管。利用改性水泵P1，改性水从冷凝水箱106被供给至改性器101。在原燃料供给管(流路)配设有用于向改性器101送入原燃料的燃料供给装置108。

原燃料在被加热的改性器101内进行水蒸气改性，成为含有氢的改性气体。由改性器101所生成的改性气体通过改性气体供给管M而被供给至单体堆102。此外，从外部取入的空气经由空气供给装置109而被供给至单体堆102。

由燃料电池模块1发出的电被送至功率调节器3，被用于电力消耗以及向蓄电池的蓄电等。此外，设置有控制燃料电池模块1的控制基板5(图2、图3中图示)。

由于改性器101以及单体堆装置103为高温，因此由绝热材料包围而被收容于收纳容器(参照图2、图3的符号1)，作为燃料电池模块1而被配置于外装壳体(外壳20)内。另外，在燃料电池模块1连接有对从内部排出的排气(Exhaust)进行处理的热交换器104。

由燃料电池模块1所产生的排气通过排气流路E而被导入热交换器104。在热交换器104中，在热介质(水)与排气进行热交换，排气被冷却，热介质由排气的热量被加热。排气被冷却，包含的水蒸气通过气水分离器而被分离为水和气体。气体通过排气流路V而从气体排气口(Vent)被排出至外部。

从排气被分离出的水经由冷凝水回收流路C而被送至冷凝水箱106。冷凝水箱106在内部具有离子交换树脂，冷凝水经由离子交换树脂而被净化，作为改性用水被贮存在冷凝水箱106。改性用水用于原燃料的水蒸气改性而被供给至改性器101，并且剩余的改性用水经由包含中和剂的中和箱107而从排水流路(D：排水)被排出。

热介质(自来水等)通过热介质循环泵P2而在储热箱2、散热器105以及热交换器104中依次循环。储热箱2中蓄积有自来水等。热介质从储热箱2被送至散热器105而被冷却之后，被送至热交换器104。在热交换器104中，热介质与排气进行热交换而被加热。然后，温度上升的热介质(自来水等)回流至储热箱2。另外，在储热箱2连接有导出变热的水(温水)的热水管HW、供给常温的水(冷水)的供水管CW。

图2～图7是表示在本实施方式的燃料电池装置中为了示出内部构造而将外装面板取下的外壳的图。另外，在以下的实施方式中，将各图中的从燃料电池装置10以及外壳20的设置正面(跟前)面对背面侧(里侧)的X轴的方向，称为外壳的前后方向。将从前面(正面)侧观察的Y轴的方向说明为外壳的左右方向，将铅垂上下(天地)的Z轴方向说明为外壳的上下方向。此外，有时将外壳20的上下方向(Z轴方向)称为纵向，将与上下方向正交的平面方向(X轴以及Y轴的方向)称为外壳的横向。

在图2、图3中，表示了重量、体积增大而外壳内的移动或取出较困难的燃料电池模块1、储热箱2，其他的辅助设备和将它们连接的管道、布线等省略图示。这些辅助设备类和管道/布线类被配置于图2、图3中记载的除了燃料电池模块1、储热箱2以外的空间、这些设备的间隙等。

如图2所示，本实施方式的燃料电池装置10具有外壳20，该外壳20包含将各框架(12、13、14等)组合而构成的框架结构体11、以及被配置于框架结构体11的各面(6面)的外装面板(21～25以及底板26等)。在外壳20之中，收容有对单体堆进行收纳的燃料电池模块1、辅助燃料电池模块1的发电运转的多个辅助设备。为了提高强度，也可以在各外装面板设置肋等的凹凸。

燃料电池装置10中，与每个辅助设备的需要频度等相应的维护必不可少。但是，由于燃料电池装置10并不是考虑了维护时的职员的作业性等而被设置的，因此也有时候被设置在设置场所狭窄等、职员不容易维护作业的场所。

本实施方式的燃料电池装置10中，各外装面板之中的除了至少两个面板(该例中为右侧的侧面面板24和里侧的后面面板25)以外的其他外装面板、即上面面板21、前面面板22以及左侧面面板23成为在维护时可装卸的维护用面板。另外，所谓维护时是指部件修理或更换时、检查时等。此外，有时将“可装卸”记载为“能够取下”。

通过该结构，本实施方式的燃料电池装置10如图2所示那样，在将各维护用面板取下的状态下，进行维护作业的职员一眼就能够确认外壳20内的各辅助设备的配置、状态、或者连接状况等。进而，在进行更换、修理等作业时，无论将燃料电池装置10设置在哪种场所，手都能够到达该当辅助设备、简单地接近。因此，本实施方式的燃料电池装置10能够是维护性高的燃料电池装置。

在框架结构体11是图4所示的这种6面体(长方体状)的情况下，被安装于该框架结构体11的外装面板是一个上面面板21、和构成外壳20的各侧面的侧面面板。侧面面板是前面面板22、左侧面面板23、右侧面面板24、后面面板25的四个面板。如前所述，上面面板21、各侧面面板之中的相邻的两个侧面面板(该例中为前面面板22和左侧面面板23)是可装卸的维护用面板。

如图5所示，在本实施方式的燃料电池装置10中，基于预先所确定的基准而优先被维护的辅助设备被配置于上述的前面面板22侧或者左侧面面板23侧、或者上面面板21侧。

例如，图5中，在前面面板22侧配置有冷凝水箱106和中和箱107。在左侧面面板23侧配置有脱硫器7、散热器(散热装置)105等。另外，其他的辅助设备省略图示。辅助设备不仅如上述那样配置于底板26之上，也能够安装于模块1的侧面或者上表面。由此，外壳20内部的上方的空间也能够有效地利用。

通过该结构，手更容易到达需要维护的辅助设备，并且更简单地接近。此外，例如，即便燃料电池装置被设置于狭窄的场所、职员不容易接近的场所的情况下，也能够接近优先被维护的所有的辅助设备。其结果，本实施方式的燃料电池装置10的维护性得以提升。

“基于预先所确定的基准而优先被维护的辅助设备”中假定至少包含以下所示的优先级最高的第一组的所有的辅助设备，可以还包含被分类在优先级第二高的第二组中的辅助设备的一个或者多个，也可以包含将第一组以及第二组包括在内的所有的辅助设备。

再有，“基于预先所确定的基准而优先被维护的辅助设备”中可以包含第一组以及第二组以外的其他的多个辅助设备之中的一个、或者多个或者全部，还可以包含将辅助设备类连接的管道、布线、连结器等。

所谓“预先所确定的基准”是基于检查、修理、消耗部件等的更换等的维护频度(间隔)而被确定的基准，能够基于维护频度适当地设定。特别是维护频度高的辅助设备的维护优先级较高。

作为基于维护频度(间隔)而确定的基准的例子，经过某个一定的时间而需要更换的部件则优先级较高。需要更换的是例如净化冷凝水的离子交换树脂、内部具备脱硫催化剂的部件等。对于泵这种产生运动从而有可能磨耗的部件，即便是些许的动作不良，对于发电带来较大的影响，优先级也被设定得较高。

因此，本实施方式的作为维护的优先级高的辅助设备组的第一组是包含离子交换树脂的冷凝水箱106、包含脱硫催化剂的脱硫器7、包含中和剂的中和箱107、空气过滤器等。

本实施方式中的作为维护的优先级第二高的辅助设备组的第二组是指改性水泵P1、热介质循环泵P2等的泵类、控制基板5、对改性水、燃料气体的流量进行测量的流量传感器等的传感器类(未图示)等。另外，属于第一组或第二组的辅助设备未必是本实施方式中列举的辅助设备。本实施方式中的第一组以及第二组以外的辅助设备中还包含、电磁阀(未图示)、散热器(散热装置)105、功率调节器3、热交换器104等。

并且，在本实施方式的燃料电池装置10中，这些优先被维护的辅助设备被配置于前述的前面面板22侧或者左侧面面板23侧、或者上面面板21侧的、职员的手容易到达的空间区域(图6的点阴影区域等)。

所谓“维护时可装卸的维护用面板”，换言之是为了接近优先被维护的所有辅助设备而需要取下的面板。为此，尽管右侧的侧面面板24、以及里侧的后面面板25是可装卸的，但是由于在维护时不需要取下，因此不是维护用面板。

图6是用于说明在本实施方式的外壳20内前述的“维护用面板侧”(靠近面板)的图。在本实施方式中，优先被维护的辅助设备能够配置于维护用面板侧。为此，配置于维护用面板侧能够释义为配置于维护用面板侧的空间区域。

例如，在本实施方式的燃料电池装置10(外壳20)中，前面面板22(维护用面板)侧能够设为如图6所示那样将外壳20内的空间进行划分的情况下的、前面面板22侧的空间区域(点阴影部分之上的空间)。也就是说，能够释义为将外壳内的空间在前后方向(X轴方向)进行二等分的情况下的、比中间点更靠前面面板22侧的分区(空间区域)。进而，前面面板22(维护用面板)侧也可以是将外壳内的空间的在前后方向(X轴方向)三等分的情况下的、最靠前面面板22侧的分区(空间区域)。

与前例相同，所谓左侧面面板23(维护用面板)侧，可以是指将外壳内的空间在左右方向(Y轴方向)二等分的情况下的、比中间点更靠左侧面面板23侧的分区(空间区域)。进而，左侧面面板23(维护用面板)侧也可以是将外壳内的空间在左右方向(Y轴方向)三等分的情况下、最靠左侧面面板23侧的分区(空间区域)。

与前例相同，所谓上面面板21(维护用面板)侧，可以是指将外壳内的空间在上下方向(Z轴方向)二等分的情况下的、比中间点更靠上面面板21侧的分区(空间区域)。进而，上面面板21(维护用面板)侧也可以是将外壳内的空间在上下方向(Z轴方向)3等分的情况下的最靠上面面板1侧的分区(空间区域)。

上述各个的空间区域是除了被固定的大型设备(燃料电池模块1、储热箱2)的位置(场所)以外的、能够设置辅助设备的空间，能够根据辅助设备的大小(尺寸)、与连接/联系的其他辅助设备的关系等而适当设定。另外，大型设备(燃料电池模块1、储热箱2)被配置于不是维护用面板的、右侧面面板24和后面面板25侧的区域。

如图2所示，本实施方式的燃料电池装置10中，作为各侧面面板之一的前面面板22具备：容易取下的维护用面板22主体、能够与维护用面板22主体分离的对多个流体连结器4进行支承的连结器用面板27。

连结器用面板27的横向(Y轴方向)的宽度以及纵向(Z轴方向)的长度形成得比前述的维护用面板(前面面板22)的横向的宽度以及纵向的长度短。

通过该结构，不取下连结器就能够卸下维护用面板(前面面板22)。此外，能够从连结器用面板27与纵框架12A之间确认辅助设备，或者从该间隙将手伸入外壳20内。因此，通过该结构，燃料电池装置10的维护性也得以提升。

接下来，如图4所示，构成外壳20的框架结构体11是将底板26作为基底(基台)组合各框架而构成。纵框架12A、12B、12C、12D被立设在底板26的四角。此外，位于框架结构体11的上部(上段)的横框架13A、13B、13C、13D、以及位于中部(中段)的横框架14A、14B、14C、14D被配置为横断各纵框架之间，通过螺纹固定(紧固)、焊接等被卡止于纵框架。

位于上部的横框架13A、13B、13C、13D支承外壳20的上表面(顶面)的上面面板21。此外，位于中段的横框架14A、14B、14C、14D支承构成外壳20的各侧面的前面面板22、左侧面面板23、右侧面面板24、后面面板25。符号15是底板26的周围的横框架(相当于下段)。

并且，对可取下的维护用面板(本例中为上面面板21、前面面板22、左侧面面板23的3个面板)进行支承的各纵框架以及各横框架、本例中为纵框架12A、横框架13A、13B、14A、14B等可以设为可装卸。

例如，如图3所示，可以将在维护时成为接近辅助设备的障碍的、上段的横框架13B以及中段的横框架14B设为能够简单卸下的螺纹固定等。通过该结构，手能够更为容易到达需要维护的辅助设备，能够更为简单地接近。

对被配置(搭载)于外壳20内的辅助设备进行说明。

本实施方式的燃料电池装置10作为之前所述的优先被维护的辅助设备，在外壳20内配置有图2、图3所示的这种控制燃料电池模块1的控制基板5。

外壳20具备对上述的控制基板5进行保持的基板台6，控制基板5将安装有电子部件(未图示)的安装面朝向下方(铅垂方向向下、且Z轴方向的向下)，被配置于基板台6的内侧。

基板台6(基板壳体)是一面开口的箱状，如图2所示，将该开口向下(图中看不见的一侧)进行安装。此外，控制基板5在基板台6的向下凹部内，如上述那样将安装面向下地进行安装。

通过该结构，即便在外壳20内产生结露而在上面面板21的内侧附着有结露(水)的情况下，也可抑制该结露(水)附着于控制基板5的安装面或者落下。因此，可事先防止电子部件腐蚀等不良情况的发生。

基板台6(基板壳体)的一边经由铰链部件(铰链)而连结于横框架之一(该例中为上段的横框架13D)。因此，该基板台6在其内部保持有控制基板5的状态下，以横框架为支轴而能够在上下方向(Z轴方向)转动。此外，基板台6也可以连结于纵框架之一，以使得在左右方向(Y轴方向)能够转动。

通过该结构，不会损失(干扰)因上述的上面面板21的取下而带来的维护性提高效果，能够从外壳20上方确认外壳20内的各辅助设备的配置、状态、或者连接状况等。此外，在进行更换、修理等作业时，手也能够容易到达该当辅助设备，能够简单地接近。并且，还具有控制基板5自身的检查、更换作业变得容易的优点。

在外壳20为6面体(长方体)的情况下，构成该外壳20的四个侧面面板(前面面板22、左侧面面板23、右侧面面板24、后面面板25)能够将分别对置的两个面作为一对的面板组分为两对(前面面板22和后面面板25、以及左侧面面板23和右侧面面板24)。构成其中一对(前面面板22和后面面板25)的各侧面面板(前面面板22或者后面面板25的任意1面)的面积与构成另一对(右侧面面板24和后面面板25)的各侧面面板(右侧面面板24或者后面面板25的任意1面)的面积不同。并且，上述的基板台6被连接于对面积大的侧面面板进行支承的框架(本例中作为长边的横框架13B、13D的一方)。

另外，在本实施方式中，基板台6被连接于维护用面板以外的各侧面面板侧的横框架、即支承面积较大的侧面面板的横框架13D。

通过该结构，由于将与维护用面板相反的一侧的横框架13D作为支轴来设置基板台6，因此能够容易取下维护用面板侧的横框架13B。此外，即便设为使基板台6转动的状态，由于不会干扰向其他的辅助设备的接近，因此也不会损害维护性。

如图7所示，功率调节器3可以构成为在将上面面板21取下的状态下，向上方提起而取出。

如图7所示，可以在作为维护用面板的前面面板22以及左侧面面板23的近旁，配置根据区域而使用根数不同的维护频度(优先级)比较高的脱硫器7。在该例中，脱硫器7搭载了两个(两根)，与上述功率调节器3同样地，在将上面面板21取下的状态下向上方提起而取出。

接下来，对配置(搭载)于外壳20内的其他辅助设备进行说明。

本实施方式的燃料电池装置10作为辅助设备，在外壳20内配置有图8、图9所示的这种搭载了切断电路8A的断路器板8。断路器板8是被配置于外壳20内的辅助设备，可以包含在优先被维护的辅助设备中，也可以不包含。

断路器板8例如可以是布线用切断器，也可以是漏电切断器。如果是布线用切断器，则切断电路8A具有检测过载或者短路等所产生的过电流并将其切断的功能即可，如果是漏电切断器，则切断电路8A具有检测并切断因漏电引起的漏电流的功能即可。断路器板8例如被设置于功率调节器3与负载或蓄电池等之间的电力供给布线。切断电路8A检测电力供给布线中流过的电流并进行动作。

断路器板8例如在基板8B搭载切断电路8A等作为切断器所需的电路，作为整体被构成为板状。在本实施方式中，基板8B例如外形为矩形状，但是并不限于此，也可以是其他的外形形状。切断电路8A可以被搭载于基板8B的一侧的主面或者另一侧的主面的任意主面、或者两面。

断路器板8被配置于作为维护用面板的前面面板22侧，基板8B的一边经由铰链部件(铰链)而连结于一个纵框架，本例中连结于纵框架12D。纵框架12D是支承前面面板22的框架之一。断路器板8将该纵框架12D作为支轴，能够在左右方向(Y轴方向)转动。此外，断路器板8也可以连结于横框架之一的例如横框架13A等，以使得能够在上下方向(Z轴方向)转动。通过使断路器板8能够转动，从而在燃料电池装置10运转的期间，被前面面板22覆盖，设为收纳于框架内的状态，在使燃料电池装置10停止、并将前面面板22取下进行维护的期间，能够设为回退至框架外的状态。

通过该结构，不会损害(干扰)因前面面板22的卸下而带来的维护性提升效果，能够从外壳20前方确认外壳20内的各辅助设备的配置、状态、或者连接状况等。此外，在进行更换、修理等作业时，手也能够容易到达该当辅助设备，能够简单地接近。并且，还具有断路器板8自身的检查、更换作业变得容易的优点。

断路器板8能够可转动地连接于对面积较小的侧面面板进行支承的框架之中作为长边的纵框架12A、12D的一方。在本实施方式中，断路器板8连接于维护用面板以外的侧面面板侧的纵框架、即支承面积较大的侧面面板的纵框架12D。

通过该结构，在使断路器板8转动的状态下，断路器板8回退至与将横框架13B以及横框架14B卸下而外壳20被开放的一侧相反的一侧，因此，不会干扰向其他辅助设备的接近，不会损害维护性。

在断路器板8电可以还搭载用于通过手动来进行切断电路8A的闭操作或者开操作的开关等。开关可以在收纳于框架内的状态下搭载于基板8B的面临外部的面或者面临内部的面的任意面。在搭载于面临外部的面的情况下，例如在前面面板22设置窗口，并使开关露出即可。即便切断电路8A由于过电流等而自动地变为开路，在不用卸下前面面板22的情况下，用户等就能够手动操作开关而进行闭操作。在搭载于面临内部的情况下，在断路器板8收纳于框架内的状态下无法操作开关。若切断电路8A自动地变为开路，则将前面面板22卸下，使断路器板8转动，手动操作开关来进行闭操作。由此，能够减少基于用户的开关的误操作，由于职员进行开操作，因此能够安全地操作。

燃料电池装置10的外壳20内的辅助设备类的结构并不限定于上述实施方式中的例子。

本公开在脱离其精神或者主要特征的情况下，能够以其他各种的方式实施。因此，上述实施方式的所有部分仅仅是示例，本发明的范围在权利要求书中示出，并不受说明书文本的任何约束。进而，属于权利要求书的变形、变更全部是本发明的范围内。

符号说明

1 燃料电池模块

10 燃料电池装置

12A 纵框架(可装卸)

12B、12C、12D 纵框架

13B 横框架(可装卸)

13A、13C、13D 横框架

14B 横框架(可装卸)

14A、14C、14D 横框架

20 外壳

21 上面面板(维护用)

22 前面面板(维护用)

23 左侧面面板(维护用)

24 右侧面面板

25 后面面板。