燃料電池システム
【課題】燃料電池システムの筐体１の底面２と設置面との間に空間ができることで、底面２が空気によって冷却され、底面２に配置される筐体１内部の凍結を予防する凍結予防ヒータ８による凍結予防の効果が低減する。
【解決手段】筐体１の底面２と設置面との間の空間に断熱部材１１を配置して、断熱部材１１を底面２の下面に密着させることにより、外気による底面２の冷却が妨げられることで、凍結予防ヒータ８の効果を向上させることができ、信頼性の高い優れた凍結予防効果を得ることができる。
【解決手段】筐体１の底面２と設置面との間の空間に断熱部材１１を配置して、断熱部材１１を底面２の下面に密着させることにより、外気による底面２の冷却が妨げられることで、凍結予防ヒータ８の効果を向上させることができ、信頼性の高い優れた凍結予防効果を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素と酸素を反応させ発電する燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池システムは、本体筐体内に燃料ガスである天然ガスなどから水素ガスを生成する改質器と、この水素ガスと酸化剤としての酸素（空気）との電気化学的反応により発電を行う燃料電池（以降、「スタック」と呼ぶ）と、スタックや改質器を円滑に作動させるための補助機器と、本体筐体内部の配管内などの水の凍結を防止するために筐体内部を加熱する凍結予防ヒータと、燃料電池システム全体の制御を行う制御装置を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来の燃料電池システムを示すものである。
【０００４】
図５に示すように、筐体１０１と、改質器１０２と、スタック１０３と、補助機器１０４と筐体１０１内部の凍結を防止する凍結予防ヒータ１０５と、制御装置１０６とで構成されている。筐体１０１のベース１０７を全体的に覆うように搭載プレート１０８が設けられており、その搭載プレート１０８上に、改質器１０２、スタック１０３、補助機器１０４、制御装置１０６が搭載されている。また、搭載プレート１０８は、ベース１０７上で脚１０８ａによって支持され、ベース１０７から離間している。搭載プレート１０８とベース１０７との間に、凍結予防ヒータ１０５が配置されている。制御装置１０６は、燃料電池システム全体の制御を行う機能と共に、スタック１０３で発生した電気エネルギーを商用電圧・周波数に変換する電力変換回路や、筐体１０１内部の温度を検知して凍結予防ヒータ１０５を制御する温度制御機能を備えている。
【０００５】
この構成によって、スタック１０３の周囲温度を温度センサ（図示せず）によって検知し、その検知に基づき制御装置１０６で凍結予防ヒータ１０５を制御することによって筐体１０１の内部空間を加熱し、筐体１０１内の温度を凍結の恐れのない温度以上に保つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００９／０３４９９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、設置面の凹凸により燃料電池システムが不安定になることを解消するために、燃料電池システムには筐体１０１の底面から突出する突出部が形成されている。そして、この突出部と設置面とが締結部品で締結されることで、燃料電池システムが固定される。この構成では、筐体１０１の底面と設置面との間には隙間があり、底面の内側に凍結予防ヒータ１０５を設置したとしても、底面と設置面との間の隙間に空気が流れてしまう。そのため、凍結予防ヒータ１０５で暖められた底面が冷やされ、長時間にわたり凍結予防ヒータ１０５で発生する熱が底面を加熱することに使われてしまい、凍結予防ヒータ１０５による凍結予防の効果を低減させるという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、燃料電池システム内部の優れた凍結予防効果を有する燃料電池システム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】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池スタックと、少なくとも燃料電池スタックを収納する筐体と、筐体の底面に配置されている凍結予防ヒータと、を備えている燃料電池システムであって、筐体が設置面に固定される突出部を有している。これにより、筐体が設置面に固定される場合には筐体の底面と設置面との間に第１空間が形成され、筐体の底面の外側で、かつ、第１空間に配置される断熱部材をさらに備えているものである。
【００１０】
これによって、燃料電池システムの筐体の底面と設置面との間に構成される第１空間に、断熱部材が形成されることで、外気が筐体の底面に接する事による底面の冷却が妨げられることで、凍結予防ヒータの効果を向上させることができ、信頼性の高い優れた凍結予防効果を得ることができる。
【００１１】
また、本発明の燃料電池システムの断熱部材は、筐体の設置面への設置後に、後付で筐体の底面の外側から取付ける構成としてもよい。これによって、筐体の底面への断熱材追加が必要な寒冷地仕様と底面への断熱材追加が不要な標準仕様を燃料電池システムの製造工程で作り分ける必要がなく、生産性を向上でき、また、設置面に設置するまでは、筐体の底面の下に空間ができるため、本体運搬時に底面下部の空間に搬送用リフトのアーム部を挿入でき、運搬性を向上できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃料電池システムは、燃料電池システム内部の優れた凍結予防効果を有し、また、生産性や運搬性に優れた燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構成図
【図２】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの底面部の構成図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における断熱部材の正面図、（ｂ）本発明の実施の形態１における断熱部材の側面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１における断熱部材の取付け方法を示す燃料電池システムの正面斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態１における断熱部材の取付け方法を示す燃料電池システムの側面断面図
【図５】従来の燃料電池システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを収納する筐体と、前記筐体の底面に配置されている凍結予防ヒータと、前記筐体に設けられ、前記筐体を設置面に固定する突出部と、を備えている燃料電池システムである。そして、特に、前記筐体が前記設置面に固定される場合には前記筐体の底面と前記設置面との間に第１空間が形成され、かつ、前記第１空間には断熱部材が配置されること、を特徴とすることにより、外気が筐体の底面に接する事による底面の冷却が妨げられることで、筐体内部の凍結を予防する凍結予防ヒータの効果を向上させることができ、信頼性の高い優れた凍結予防効果を得ることができる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明において、断熱部材は、筐体の設置面への設置後に、後付で筐体の底面の外側から取付けられる。これにより、筐体の底面への断熱材追加が必要な寒冷地仕様と底面への断熱材追加が不要な標準仕様を燃料電池システムの製造工程で作り分ける必要がなく、生産性を向上できる。また、設置面に設置するまでは、筐体の底面の下に空間ができるため、本体運搬時に底面下部の空間に搬送用リフトのアーム部を挿入でき、運搬性を向上できる。
【００１６】
第３の発明は、特に、第２の発明において、断熱部材は、筐体の底面の外面と接触し弾性を有する第１断熱層と、第１断熱層に接して形成される第２断熱層とを有している。これにより、弾性を有する第１断熱層を筐体の底面に接触させることで、筐体の底面に断熱層を密着させることができ、筐体の底面の断熱効果を向上させることができる。
また、断熱部材を第１断熱層と第２断熱層に分けることで、筐体の底面に接触する第１断熱層だけに弾性を持つ材料を使用して、第２断熱層の材料は弾性のない材料も使用することができることになり、第２断熱層の材料をコスト面や性能面でより良い材料を選べることができ、第２断熱層の材料の選択肢の幅を広げることができる。
【００１７】
第４の発明は、特に、第３の発明において、前記第１断熱層は前記第２断熱層よりも弾性が高く、前記第２断熱層は前記第１断熱層よりも表面の摩擦係数が小さいものである。これにより、取付け性密着性の高い断熱部材を実現することができる。
【００１８】
第５の発明は、特に、第１から第４の発明において、筐体の底面に、筐体内の水を排出するための第１穴が形成され、断熱部材は、第１穴に対応する位置に第２穴が形成されている。これにより、燃料電池システムのメンテナンスの際に筐体内部に雨水が入った時など、筐体の底面に水が溜まらないように、底面に水を排出するための第１穴を設け、底面の下部に取付ける断熱部材にも第１穴を閉塞しないように第２穴を形成することで、筐体の底面の第１穴から排出される水を断熱部材の第２穴を通過して外部に排出することができ、筐体底面に水が溜まることを防ぐことができる。
【００１９】
第５の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明において、断熱部材は、筐体の底面の上面に部品を固定するために取付けられたねじの先端に接触しないようにねじ逃げ穴が形成されている。これにより、断熱部材を筐体の底面に取り付ける時に、断熱部材が底面から突き出たねじの先端に引っかかることなくスムーズに取り付けることができ、断熱部材の取り付け性を向上することができる。
【００２０】
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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１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を側面から見たときの構成図を示すものである。
【００２２】
図１において、筐体１は、燃料電池システム本体の外郭を形成する筐体で、スタック５や改質器６とその周辺の構成要素を内部に収納するものである。筐体１の底面２の下部には、脚部３が構成され、脚部３で筐体１全体の重量を支える。脚部３は、例えば、別部品として底面２に取り付けて構成されてもよいし、あるいは、絞りや曲げ加工により底面２から突き出されて加工されたものとして構成されてもよい。本実施の形態においては、脚部３は、図２に示すように、底面２の下面の端に沿って３箇所設けられている。なお、脚部３の数は、２箇所あるいは、４箇所以上であってもよい。
【００２３】
脚部３は、燃料電池システムの設置面に載せられて締結部品（図示せず）で設置面５０と固定される。締結部品としては、例えばアンカーボルトが使用される。
【００２４】
本発明の燃料電池システムに脚部３を設ける理由は、脚部３を設けず燃料電池システムを設置面に固定しようとすると、底面２と設置面とが面接触になるため、設置面にわずかな凹凸があるだけで、設置された燃料電池システムが不安定になるためである。
【００２５】
脚部３を設けることにより、底面２と設置面との間には第１空間４が構成される。
【００２６】
なお、脚部３内部の空間に断熱部材を設けても良い。これは、寒冷地など低温で使用される場合、脚部３内部の空間の空気によって脚部３が冷却され、脚部３の冷却によって筐体１の底面２が冷却されることを防ぐ場合に有効である。
【００２７】
筐体１の底面２には、図２に示すように排水用第１穴１２が数箇所設けられる。これは、燃料電池システムのメンテナンスの際に筐体１内部に雨水が入った時など、筐体１の底面２に水が溜まらないように、底面２から水を排出するための穴である。排水用第１穴１２の大きさは、排水性を考慮して、φ２〜φ５程度が望ましい。
【００２８】
スタック５は、固体高分子電解質膜の両側に触媒を担持した燃料極と空気極を形成して一体化された触媒層を、水素ガスや空気を送り込むための流路を形成したセパレータで挟持してセルを構成し、セルを集合化して構成される。
【００２９】
改質器６は、触媒からなる改質部とこの改質部を加熱するバーナーにより構成される。補助機器７は、スタック５や改質器６を円滑に作動させるための装置や配管で構成されている。補助機器７は、図示しないが、筐体１の外部に設けられる貯湯槽と貯湯配管により接続されている機器、筐体１の外部と都市ガスなどの原料ガスを供給される原料ガス配管で接続されている機器、及び、それらの機器を接続する配管の総称である。
【００３０】
補助機器７は、例えば、原料ガス配管、制御弁、ガス昇圧ポンプ、空気ブロワ、空気配管、貯湯配管、循環ポンプ、熱交換器、排水素ガス配管、凝縮水タンク、フィルターなどからなる空気浄化装置、イオン交換樹脂からなるイオン交換装置、及び、温度センサなどがある。原料ガス配管は、筐体１の外部から供給される原料ガスを改質器６に搬送するものである。制御弁は、原料ガスの供給を制御するために原料ガス配管に配置されている弁である。ガス昇圧ポンプは、原料ガスを昇圧して改質器６に送るものである。空気ブロワは、スタック５に空気を供給するためのものである。空気配管は、スタック５に空気を搬送するものである。貯湯配管は、貯湯槽から供給される湯を搬送するものである。循環ポンプは、貯湯配管内で水を循環させるものである。熱交換器は、改質器６、スタック５などからの排ガスの熱を回収し貯湯槽へ供給する水に伝達するものである。排水素ガス配管は、スタック５で反応に使われなかった水素ガス（排水素ガス）を搬送するものである。凝縮水タンクは、排水素ガスから得られる凝縮水を蓄積するものである。温度センサは、筐体１内部の温度を検出するものである。
【００３１】
また、補助機器７の中で水を扱う装置や配管としては、例えば、冷却水配管、循環ポンプ、熱交換器、改質水ポンプ、制御弁、水抜き配管などがある。冷却水配管は、スタック５の温度上昇を防ぐための冷却水を搬送するためのものである。循環ポンプは、冷却水配管内に冷却水を循環させるためのものである。熱交換器は、スタック５での化学反応により温められた冷却水から熱を回収し、貯湯槽へ供給する水に伝達するためのものである。改質水ポンプは、改質器６に原料ガスの改質反応のために必要な水を搬送するためのものである。制御弁は、改質水ポンプから改質器６に搬送される水の量を制御するためのものである。水抜き配管は、燃料電池システムのメンテナンス時に燃料電池システム内の各装置から水を抜いて筐体１の外部に排出するためのものである。
【００３２】
凍結予防ヒータ８は、スタック５や補助機器７の水を扱う装置や配管の中の水が凍結することを防止するために、筐体１内部の空気を加熱して、筐体１内の温度を凍結の恐れのない温度に保つためのもので、筐体１の底面２の上面に固定具９で取り付けられる。凍結予防ヒータ８は、例えば、シーズヒータが使用される。本実施の形態１では、図２に示すように、凍結予防ヒータ８は、筐体１の底面２に２本配置される。凍結予防ヒータ８の本数は、筐体１の大きさや凍結予防ヒータ８の性能によって決められるもので２本に限られ
るものではない。
【００３３】
制御装置１０は、１００Ｖ以上を扱う高電圧回路と低電圧回路から構成されている。高電圧回路は、インバータと電源回路で構成されており、筐体１の外部の商用電源に接続されている。インバータは、スタック５で発電される直流電力を交流電力に変換して商用電源に接続された負荷に供給するものである。電源回路は、交流商用電源を直流低電圧に変換するものである。一方、低電圧回路は、筐体１内のスタック５や改質器６等の各装置を制御するための回路である。例えば、商用電源に接続された負荷の消費電力に基づいて補助機器７である原料ガス配管から改質器６に供給される原料ガスの流量を調整する。これにより燃料電池システムにおける発電電力の制御や、スタック５や改質器６の温度制御を行うことができる。また、制御装置１０は、補助機器７の温度センサで検知された筐体１内部の温度を用いて凍結予防ヒータ８を動作させ、筐体１内部の温度を制御する機能も備えている。
【００３４】
断熱部材１１は、底面２下部の第１空間４に、底面２下面に密着して取り付けられる。なお、断熱部材１１を取り付けた状態で、断熱部材１１の下面と設置面との間には隙間を設けることが望ましい。これにより、断熱部材１１を取り付け易くすることができ、設置面に凹凸部があっても断熱部材１１に当たる事なく安定して設置できる。
【００３５】
断熱部材１１は、図３に示すように、第１断熱層１３と第２断熱層１４と固定板１５で構成される。固定板１５に第２断熱層１４が取り付けられ、第２断熱層１４の上に第１断熱層１３が取り付けられる。第１断熱層１３及び第２断熱層１４は、例えば両面テープによって取り付けられる。第１断熱層１３は、弾性を有した材料を使用し、底面２の下面に隙間なく密着できるようにすることで、底面２の下面との密着性や断熱部材１１を取り付ける時の取り付け性を向上させることができる。また、第１断熱層１３は表面が滑らかな材料（例えば、発泡ポリエチレン）を使用し、筐体１の底面２の下面に接しながら滑らかにスライドできることが望ましい。第２断熱層１４は、底面２の下部の第１空間４を塞いで断熱性能を得る目的で構成される。第２断熱層１４の厚みは、断熱部材１１の取り付け性を考慮して、断熱部材１１を底面２に取り付けた状態で、断熱部材１１の下面と設置面との間に隙間ができるような構成としても良い。第２断熱層１４の材料としては、例えば、発泡スチロールを使用する。
【００３６】
固定板１５には、剛性があり、耐食性の優れた板金を使用する。固定板１５には、筐体１に取り付けるためのねじ穴を設ける。
【００３７】
なお、第１断熱層１３、第２断熱層１４、及び固定板１５には、図３（ａ）に示すように、排水用第２穴１６を構成する。排水用第２穴１６は、筐体１の底面２に水が溜まらないように排水するために底面２に設けられた排水用第１穴１２を塞がないように、排水が断熱部材１１を通過して外部に排水できるようにする目的で設けられる。排水用第２穴１６は、断熱部材１１を筐体１の底面２に取り付けた状態で、底面２に設けられた排水用第１穴１２の下に配置されるように構成する。穴の大きさは、排水性を考慮して、φ２〜φ５程度が望ましい。
【００３８】
また、第１断熱層１３、及び、第２断熱層１４には、図３（ａ）に示すように、ねじ逃げ穴１７を構成する。ねじ逃げ穴１７は、底面２の上面に部品を固定するために、底面２の下面から突き出た状態で取付けられたねじの先端が、断熱部材１１に接触して引っかからないように、断熱部材１１の取り付け性向上の目的で形成される。ねじ逃げ穴１７の大きさは、底面２の下面から突き出たビスの先端より大きく、かつ、断熱部材１１の取り付け作業の時に、断熱部材１１にビスが接触しない大きさで構成する。ただし、ねじ逃げ穴１７を大きく開けすぎると断熱性能が低下するため、例えば、断熱部材１１の取り付け方
向に長穴となる形状で構成する。ねじ逃げ穴１７は、第１断熱層１３だけに設けられる構成としてもよい。
【００３９】
なお、断熱部材１１は、第１断熱層１３だけで十分な断熱性能を得られれば、第１断熱層１３だけで構成されてもよい。あるいは、第２断熱層１４だけで、底面２の下面との密着性や取り付け性が得られれば、第２断熱層１４だけで構成されてもよい。
【００４０】
断熱部材１１の筐体１の底面２への取り付け方法は、図４に示すように、まず、脚部３の間の第１空間４に断熱部材１１を挿入して、底面２の奥方向へスライドさせる。断熱部材１１をスライドさせていくと、底面２の奥側の脚部３に設けられた断熱部材支持板１８に断熱部材１１の先端が接触して、断熱部材１１の下面が支持される。さらにスライドさせていくと、断熱部材１１が底面２の左右の脚部３に設けられた断熱部材取付部１９に当たる。その後、取付ねじ２０で断熱部材１１に設けられたねじ穴を通して断熱部材１１は断熱部材取付部１９にねじ止めされて、取付けが完了する。なお、断熱部材支持板１８は、板金などの弾性を持った材料が望ましく、脚部３に、別部品として、ねじなどの締結部品により取り付けて構成しても良いし、曲げ加工などにより脚部３に一体物として構成しても良い。また、断熱部材取付部１９も、脚部３に、別部品として、ねじなどの締結部品により取り付けて構成しても良いし、曲げ加工などにより脚部３に一体物として構成しても良い。
【００４１】
次に、筐体１内の各装置間の接続について説明する。改質器６は補助機器７と原料ガス配管で接続され、筐体１外部から原料ガスの供給を受ける。スタック５は、改質器６と補助機器７である水素ガス配管により接続され、改質器６から水素ガスの供給を受ける。また、スタック５は、補助機器７である空気を供給する空気ブロワと空気配管で接続され、空気ブロワから空気の供給を受ける。制御装置１０は、スタック５と電気ケーブルで接続され、スタック５で発電された直流電力が制御装置１０に伝達される。制御装置１０と改質器６は電気ケーブルで接続され、制御装置１０により動作を制御される。制御装置１０と補助機器７であるポンプや制御弁は電気ケーブルで接続され、制御装置１０により動作を制御される。制御装置１０と補助機器７である温度センサ、及び凍結予防ヒータ８は電気ケーブルで接続され、制御装置１０により筐体１内部の温度を温度センサで検知して、凍結予防ヒータ８の動作を制御して、筐体１内部の温度を制御する。
【００４２】
以上のように構成された燃料電池システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００４３】
まず、筐体１外部の都市ガス管などと接続された補助機器７の原料ガス配管から制御弁によりガスの量を制御されながら改質器６にメタンなどの原料ガスが供給される。改質器６では、原料ガスは改質器６に供給され、水素への改質反応に使用される。改質器６で生成された水素ガスは補助機器７の水素ガス配管を通ってスタック５へ供給される。一方、補助機器７である空気ブロワは制御装置１０に制御されており、空気配管を通して空気をスタック５に供給する。スタック５では、供給された水素ガスと空気中の酸素を化学反応させて直流電力を発電する。発電された直流電力は、制御装置１０のインバータにより交流電力に変換され商用電源に供給される。
【００４４】
次に燃料電池システム動作中の凍結予防ヒータ８の動作について説明する。
【００４５】
制御装置１０により筐体１内部の温度が補助機器７の温度センサで検知され、検知される温度が５℃以下の場合は、凍結予防ヒータ８がＯＮされ、筐体１内部の空気が加熱される。また、検知される温度が１０℃に達すると凍結予防ヒータ８がＯＦＦになる。この制御によって、筐体１内部の温度を水が凍結しない温度に保つことができ、筐体１内部の装置や配管内の水の凍結を防止する。なお、本実施の形態では、凍結予防ヒータ８をＯＮす
る温度を５℃、ＯＦＦする温度を１０℃としているが、これに限らず、筐体１内部の温度を、筐体１内部の装置や配管内の水が凍結しない温度に保つことができれば、閾値の温度を別のものとしてもよい。
【００４６】
次に燃料電池システムの運搬性について説明する。
【００４７】
燃料電池システムは部品点数も多く、重量は１００ｋｇ程度と重たいため、製造ラインでの燃料電池システムのライン間の移動作業等の際には、機械式のリフトで移動を行うが、本実施の形態１では、燃料電池システムを設置面に設置するまでは、筐体１の底面２の下に第１空間４があるため、第１空間４にリフトのアーム部を挿入することができ、リフトのアーム部に底面２を載せて移動することができる。
【００４８】
次に燃料電池システムの生産性について説明する。
【００４９】
断熱部材１１は設置場所の温度が低い寒冷地向けにのみ必要であり、寒冷地を除く地域向けの標準仕様においては、断熱部材１１が無い場合でも筐体１内部の装置や配管内の水が凍結することは無いため、断熱部材１１は不要となる。断熱部材１１は、筐体１の設置面への設置後に、後付で筐体１の底面２の外側から取付けることが可能であるため、寒冷地仕様と標準仕様の燃料電池システムを作り分ける必要が無く、生産性を向上することができる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態においては、筐体１を設置面に固定する突出部としての脚部３を有し、筐体１の底面２と設置面との間の空間に断熱部材１１を配置して、断熱部材１１を底面２の下面に密着させることにより、外気による底面２の冷却が妨げられることで、凍結予防ヒータ８の効果を向上させることができ、信頼性の高い優れた凍結予防効果を得ることができる。
【００５１】
また、本実施の形態の断熱部材１１は、筐体１の設置面への設置後に、後付で筐体１の底面２の前方から取り付ける構成とする。これにより、断熱部材１１の追加が必要な寒冷地仕様と断熱部材１１の追加が不要な標準仕様を燃料電池の製造工程で作り分ける必要がなく、生産性を向上できる。また、燃料電池システムを設置面に設置するまでは、筐体１の底面２の下に第１空間４ができるため、筐体１の運搬時に底面２の下部に搬送用リフトのアーム部を挿入できることで、運搬性を向上できる。
【００５２】
また、本実施の形態の断熱部材１１は、弾性を有する第１断熱層１３と、第２断熱層１４とを有していることにより、第１断熱層１３を筐体１の底面２に密着させることができ、筐体の底面の断熱効果を向上させることができる。
【００５３】
また、本実施の形態の筐体１の底面２に、排水用第１穴１２を形成し、断熱部材１１には、排水用第２穴１６を形成することにより、排水用第１穴１２が閉塞されることなく、底面２から排出される水は排水用第２穴１６を通過させて外部に排出することができ、底面２に水が溜まることを防ぐことができる。
【００５４】
また、本実施の形態の断熱部材１１にねじ逃げ穴１７を形成することにより、断熱部材１１を筐体１の底面２に取り付ける時に、断熱部材１１が底面２から突き出たねじの先端に引っかかることなくスムーズに取り付けることができ、断熱部材１１の取り付け性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明にかかる燃料電池システムは、燃料電池システム内部の優れた凍
結予防効果を有することが可能となるので、寒冷地向けの他の設備機器等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 筐体
２ 底面
３ 脚部
４ 第１空間
５ スタック
６ 改質器
７ 補助機器
８ 凍結予防ヒータ
９ 固定具
１０ 制御装置
１１ 断熱部材
１２ 排水用第１穴
１３ 第１断熱層
１４ 第２断熱層
１５ 固定板
１６ 排水用第２穴
１７ ねじ逃げ穴
１８ 断熱部材支持板
１９ 断熱部材取付部
２０ 取付ねじ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素と酸素を反応させ発電する燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池システムは、本体筐体内に燃料ガスである天然ガスなどから水素ガスを生成する改質器と、この水素ガスと酸化剤としての酸素（空気）との電気化学的反応により発電を行う燃料電池（以降、「スタック」と呼ぶ）と、スタックや改質器を円滑に作動させるための補助機器と、本体筐体内部の配管内などの水の凍結を防止するために筐体内部を加熱する凍結予防ヒータと、燃料電池システム全体の制御を行う制御装置を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、特許文献１に記載された従来の燃料電池システムを示すものである。
【０００４】
図５に示すように、筐体１０１と、改質器１０２と、スタック１０３と、補助機器１０４と筐体１０１内部の凍結を防止する凍結予防ヒータ１０５と、制御装置１０６とで構成されている。筐体１０１のベース１０７を全体的に覆うように搭載プレート１０８が設けられており、その搭載プレート１０８上に、改質器１０２、スタック１０３、補助機器１０４、制御装置１０６が搭載されている。また、搭載プレート１０８は、ベース１０７上で脚１０８ａによって支持され、ベース１０７から離間している。搭載プレート１０８とベース１０７との間に、凍結予防ヒータ１０５が配置されている。制御装置１０６は、燃料電池システム全体の制御を行う機能と共に、スタック１０３で発生した電気エネルギーを商用電圧・周波数に変換する電力変換回路や、筐体１０１内部の温度を検知して凍結予防ヒータ１０５を制御する温度制御機能を備えている。
【０００５】
この構成によって、スタック１０３の周囲温度を温度センサ（図示せず）によって検知し、その検知に基づき制御装置１０６で凍結予防ヒータ１０５を制御することによって筐体１０１の内部空間を加熱し、筐体１０１内の温度を凍結の恐れのない温度以上に保つ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００９／０３４９９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、設置面の凹凸により燃料電池システムが不安定になることを解消するために、燃料電池システムには筐体１０１の底面から突出する突出部が形成されている。そして、この突出部と設置面とが締結部品で締結されることで、燃料電池システムが固定される。この構成では、筐体１０１の底面と設置面との間には隙間があり、底面の内側に凍結予防ヒータ１０５を設置したとしても、底面と設置面との間の隙間に空気が流れてしまう。そのため、凍結予防ヒータ１０５で暖められた底面が冷やされ、長時間にわたり凍結予防ヒータ１０５で発生する熱が底面を加熱することに使われてしまい、凍結予防ヒータ１０５による凍結予防の効果を低減させるという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、燃料電池システム内部の優れた凍結予防効果を有する燃料電池システム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】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池スタックと、少なくとも燃料電池スタックを収納する筐体と、筐体の底面に配置されている凍結予防ヒータと、を備えている燃料電池システムであって、筐体が設置面に固定される突出部を有している。これにより、筐体が設置面に固定される場合には筐体の底面と設置面との間に第１空間が形成され、筐体の底面の外側で、かつ、第１空間に配置される断熱部材をさらに備えているものである。
【００１０】
これによって、燃料電池システムの筐体の底面と設置面との間に構成される第１空間に、断熱部材が形成されることで、外気が筐体の底面に接する事による底面の冷却が妨げられることで、凍結予防ヒータの効果を向上させることができ、信頼性の高い優れた凍結予防効果を得ることができる。
【００１１】
また、本発明の燃料電池システムの断熱部材は、筐体の設置面への設置後に、後付で筐体の底面の外側から取付ける構成としてもよい。これによって、筐体の底面への断熱材追加が必要な寒冷地仕様と底面への断熱材追加が不要な標準仕様を燃料電池システムの製造工程で作り分ける必要がなく、生産性を向上でき、また、設置面に設置するまでは、筐体の底面の下に空間ができるため、本体運搬時に底面下部の空間に搬送用リフトのアーム部を挿入でき、運搬性を向上できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃料電池システムは、燃料電池システム内部の優れた凍結予防効果を有し、また、生産性や運搬性に優れた燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの構成図
【図２】本発明の実施の形態１における燃料電池システムの底面部の構成図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における断熱部材の正面図、（ｂ）本発明の実施の形態１における断熱部材の側面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１における断熱部材の取付け方法を示す燃料電池システムの正面斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態１における断熱部材の取付け方法を示す燃料電池システムの側面断面図
【図５】従来の燃料電池システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックを収納する筐体と、前記筐体の底面に配置されている凍結予防ヒータと、前記筐体に設けられ、前記筐体を設置面に固定する突出部と、を備えている燃料電池システムである。そして、特に、前記筐体が前記設置面に固定される場合には前記筐体の底面と前記設置面との間に第１空間が形成され、かつ、前記第１空間には断熱部材が配置されること、を特徴とすることにより、外気が筐体の底面に接する事による底面の冷却が妨げられることで、筐体内部の凍結を予防する凍結予防ヒータの効果を向上させることができ、信頼性の高い優れた凍結予防効果を得ることができる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明において、断熱部材は、筐体の設置面への設置後に、後付で筐体の底面の外側から取付けられる。これにより、筐体の底面への断熱材追加が必要な寒冷地仕様と底面への断熱材追加が不要な標準仕様を燃料電池システムの製造工程で作り分ける必要がなく、生産性を向上できる。また、設置面に設置するまでは、筐体の底面の下に空間ができるため、本体運搬時に底面下部の空間に搬送用リフトのアーム部を挿入でき、運搬性を向上できる。
【００１６】
第３の発明は、特に、第２の発明において、断熱部材は、筐体の底面の外面と接触し弾性を有する第１断熱層と、第１断熱層に接して形成される第２断熱層とを有している。これにより、弾性を有する第１断熱層を筐体の底面に接触させることで、筐体の底面に断熱層を密着させることができ、筐体の底面の断熱効果を向上させることができる。
また、断熱部材を第１断熱層と第２断熱層に分けることで、筐体の底面に接触する第１断熱層だけに弾性を持つ材料を使用して、第２断熱層の材料は弾性のない材料も使用することができることになり、第２断熱層の材料をコスト面や性能面でより良い材料を選べることができ、第２断熱層の材料の選択肢の幅を広げることができる。
【００１７】
第４の発明は、特に、第３の発明において、前記第１断熱層は前記第２断熱層よりも弾性が高く、前記第２断熱層は前記第１断熱層よりも表面の摩擦係数が小さいものである。これにより、取付け性密着性の高い断熱部材を実現することができる。
【００１８】
第５の発明は、特に、第１から第４の発明において、筐体の底面に、筐体内の水を排出するための第１穴が形成され、断熱部材は、第１穴に対応する位置に第２穴が形成されている。これにより、燃料電池システムのメンテナンスの際に筐体内部に雨水が入った時など、筐体の底面に水が溜まらないように、底面に水を排出するための第１穴を設け、底面の下部に取付ける断熱部材にも第１穴を閉塞しないように第２穴を形成することで、筐体の底面の第１穴から排出される水を断熱部材の第２穴を通過して外部に排出することができ、筐体底面に水が溜まることを防ぐことができる。
【００１９】
第５の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明において、断熱部材は、筐体の底面の上面に部品を固定するために取付けられたねじの先端に接触しないようにねじ逃げ穴が形成されている。これにより、断熱部材を筐体の底面に取り付ける時に、断熱部材が底面から突き出たねじの先端に引っかかることなくスムーズに取り付けることができ、断熱部材の取り付け性を向上することができる。
【００２０】
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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１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を側面から見たときの構成図を示すものである。
【００２２】
図１において、筐体１は、燃料電池システム本体の外郭を形成する筐体で、スタック５や改質器６とその周辺の構成要素を内部に収納するものである。筐体１の底面２の下部には、脚部３が構成され、脚部３で筐体１全体の重量を支える。脚部３は、例えば、別部品として底面２に取り付けて構成されてもよいし、あるいは、絞りや曲げ加工により底面２から突き出されて加工されたものとして構成されてもよい。本実施の形態においては、脚部３は、図２に示すように、底面２の下面の端に沿って３箇所設けられている。なお、脚部３の数は、２箇所あるいは、４箇所以上であってもよい。
【００２３】
脚部３は、燃料電池システムの設置面に載せられて締結部品（図示せず）で設置面５０と固定される。締結部品としては、例えばアンカーボルトが使用される。
【００２４】
本発明の燃料電池システムに脚部３を設ける理由は、脚部３を設けず燃料電池システムを設置面に固定しようとすると、底面２と設置面とが面接触になるため、設置面にわずかな凹凸があるだけで、設置された燃料電池システムが不安定になるためである。
【００２５】
脚部３を設けることにより、底面２と設置面との間には第１空間４が構成される。
【００２６】
なお、脚部３内部の空間に断熱部材を設けても良い。これは、寒冷地など低温で使用される場合、脚部３内部の空間の空気によって脚部３が冷却され、脚部３の冷却によって筐体１の底面２が冷却されることを防ぐ場合に有効である。
【００２７】
筐体１の底面２には、図２に示すように排水用第１穴１２が数箇所設けられる。これは、燃料電池システムのメンテナンスの際に筐体１内部に雨水が入った時など、筐体１の底面２に水が溜まらないように、底面２から水を排出するための穴である。排水用第１穴１２の大きさは、排水性を考慮して、φ２〜φ５程度が望ましい。
【００２８】
スタック５は、固体高分子電解質膜の両側に触媒を担持した燃料極と空気極を形成して一体化された触媒層を、水素ガスや空気を送り込むための流路を形成したセパレータで挟持してセルを構成し、セルを集合化して構成される。
【００２９】
改質器６は、触媒からなる改質部とこの改質部を加熱するバーナーにより構成される。補助機器７は、スタック５や改質器６を円滑に作動させるための装置や配管で構成されている。補助機器７は、図示しないが、筐体１の外部に設けられる貯湯槽と貯湯配管により接続されている機器、筐体１の外部と都市ガスなどの原料ガスを供給される原料ガス配管で接続されている機器、及び、それらの機器を接続する配管の総称である。
【００３０】
補助機器７は、例えば、原料ガス配管、制御弁、ガス昇圧ポンプ、空気ブロワ、空気配管、貯湯配管、循環ポンプ、熱交換器、排水素ガス配管、凝縮水タンク、フィルターなどからなる空気浄化装置、イオン交換樹脂からなるイオン交換装置、及び、温度センサなどがある。原料ガス配管は、筐体１の外部から供給される原料ガスを改質器６に搬送するものである。制御弁は、原料ガスの供給を制御するために原料ガス配管に配置されている弁である。ガス昇圧ポンプは、原料ガスを昇圧して改質器６に送るものである。空気ブロワは、スタック５に空気を供給するためのものである。空気配管は、スタック５に空気を搬送するものである。貯湯配管は、貯湯槽から供給される湯を搬送するものである。循環ポンプは、貯湯配管内で水を循環させるものである。熱交換器は、改質器６、スタック５などからの排ガスの熱を回収し貯湯槽へ供給する水に伝達するものである。排水素ガス配管は、スタック５で反応に使われなかった水素ガス（排水素ガス）を搬送するものである。凝縮水タンクは、排水素ガスから得られる凝縮水を蓄積するものである。温度センサは、筐体１内部の温度を検出するものである。
【００３１】
また、補助機器７の中で水を扱う装置や配管としては、例えば、冷却水配管、循環ポンプ、熱交換器、改質水ポンプ、制御弁、水抜き配管などがある。冷却水配管は、スタック５の温度上昇を防ぐための冷却水を搬送するためのものである。循環ポンプは、冷却水配管内に冷却水を循環させるためのものである。熱交換器は、スタック５での化学反応により温められた冷却水から熱を回収し、貯湯槽へ供給する水に伝達するためのものである。改質水ポンプは、改質器６に原料ガスの改質反応のために必要な水を搬送するためのものである。制御弁は、改質水ポンプから改質器６に搬送される水の量を制御するためのものである。水抜き配管は、燃料電池システムのメンテナンス時に燃料電池システム内の各装置から水を抜いて筐体１の外部に排出するためのものである。
【００３２】
凍結予防ヒータ８は、スタック５や補助機器７の水を扱う装置や配管の中の水が凍結することを防止するために、筐体１内部の空気を加熱して、筐体１内の温度を凍結の恐れのない温度に保つためのもので、筐体１の底面２の上面に固定具９で取り付けられる。凍結予防ヒータ８は、例えば、シーズヒータが使用される。本実施の形態１では、図２に示すように、凍結予防ヒータ８は、筐体１の底面２に２本配置される。凍結予防ヒータ８の本数は、筐体１の大きさや凍結予防ヒータ８の性能によって決められるもので２本に限られ
るものではない。
【００３３】
制御装置１０は、１００Ｖ以上を扱う高電圧回路と低電圧回路から構成されている。高電圧回路は、インバータと電源回路で構成されており、筐体１の外部の商用電源に接続されている。インバータは、スタック５で発電される直流電力を交流電力に変換して商用電源に接続された負荷に供給するものである。電源回路は、交流商用電源を直流低電圧に変換するものである。一方、低電圧回路は、筐体１内のスタック５や改質器６等の各装置を制御するための回路である。例えば、商用電源に接続された負荷の消費電力に基づいて補助機器７である原料ガス配管から改質器６に供給される原料ガスの流量を調整する。これにより燃料電池システムにおける発電電力の制御や、スタック５や改質器６の温度制御を行うことができる。また、制御装置１０は、補助機器７の温度センサで検知された筐体１内部の温度を用いて凍結予防ヒータ８を動作させ、筐体１内部の温度を制御する機能も備えている。
【００３４】
断熱部材１１は、底面２下部の第１空間４に、底面２下面に密着して取り付けられる。なお、断熱部材１１を取り付けた状態で、断熱部材１１の下面と設置面との間には隙間を設けることが望ましい。これにより、断熱部材１１を取り付け易くすることができ、設置面に凹凸部があっても断熱部材１１に当たる事なく安定して設置できる。
【００３５】
断熱部材１１は、図３に示すように、第１断熱層１３と第２断熱層１４と固定板１５で構成される。固定板１５に第２断熱層１４が取り付けられ、第２断熱層１４の上に第１断熱層１３が取り付けられる。第１断熱層１３及び第２断熱層１４は、例えば両面テープによって取り付けられる。第１断熱層１３は、弾性を有した材料を使用し、底面２の下面に隙間なく密着できるようにすることで、底面２の下面との密着性や断熱部材１１を取り付ける時の取り付け性を向上させることができる。また、第１断熱層１３は表面が滑らかな材料（例えば、発泡ポリエチレン）を使用し、筐体１の底面２の下面に接しながら滑らかにスライドできることが望ましい。第２断熱層１４は、底面２の下部の第１空間４を塞いで断熱性能を得る目的で構成される。第２断熱層１４の厚みは、断熱部材１１の取り付け性を考慮して、断熱部材１１を底面２に取り付けた状態で、断熱部材１１の下面と設置面との間に隙間ができるような構成としても良い。第２断熱層１４の材料としては、例えば、発泡スチロールを使用する。
【００３６】
固定板１５には、剛性があり、耐食性の優れた板金を使用する。固定板１５には、筐体１に取り付けるためのねじ穴を設ける。
【００３７】
なお、第１断熱層１３、第２断熱層１４、及び固定板１５には、図３（ａ）に示すように、排水用第２穴１６を構成する。排水用第２穴１６は、筐体１の底面２に水が溜まらないように排水するために底面２に設けられた排水用第１穴１２を塞がないように、排水が断熱部材１１を通過して外部に排水できるようにする目的で設けられる。排水用第２穴１６は、断熱部材１１を筐体１の底面２に取り付けた状態で、底面２に設けられた排水用第１穴１２の下に配置されるように構成する。穴の大きさは、排水性を考慮して、φ２〜φ５程度が望ましい。
【００３８】
また、第１断熱層１３、及び、第２断熱層１４には、図３（ａ）に示すように、ねじ逃げ穴１７を構成する。ねじ逃げ穴１７は、底面２の上面に部品を固定するために、底面２の下面から突き出た状態で取付けられたねじの先端が、断熱部材１１に接触して引っかからないように、断熱部材１１の取り付け性向上の目的で形成される。ねじ逃げ穴１７の大きさは、底面２の下面から突き出たビスの先端より大きく、かつ、断熱部材１１の取り付け作業の時に、断熱部材１１にビスが接触しない大きさで構成する。ただし、ねじ逃げ穴１７を大きく開けすぎると断熱性能が低下するため、例えば、断熱部材１１の取り付け方
向に長穴となる形状で構成する。ねじ逃げ穴１７は、第１断熱層１３だけに設けられる構成としてもよい。
【００３９】
なお、断熱部材１１は、第１断熱層１３だけで十分な断熱性能を得られれば、第１断熱層１３だけで構成されてもよい。あるいは、第２断熱層１４だけで、底面２の下面との密着性や取り付け性が得られれば、第２断熱層１４だけで構成されてもよい。
【００４０】
断熱部材１１の筐体１の底面２への取り付け方法は、図４に示すように、まず、脚部３の間の第１空間４に断熱部材１１を挿入して、底面２の奥方向へスライドさせる。断熱部材１１をスライドさせていくと、底面２の奥側の脚部３に設けられた断熱部材支持板１８に断熱部材１１の先端が接触して、断熱部材１１の下面が支持される。さらにスライドさせていくと、断熱部材１１が底面２の左右の脚部３に設けられた断熱部材取付部１９に当たる。その後、取付ねじ２０で断熱部材１１に設けられたねじ穴を通して断熱部材１１は断熱部材取付部１９にねじ止めされて、取付けが完了する。なお、断熱部材支持板１８は、板金などの弾性を持った材料が望ましく、脚部３に、別部品として、ねじなどの締結部品により取り付けて構成しても良いし、曲げ加工などにより脚部３に一体物として構成しても良い。また、断熱部材取付部１９も、脚部３に、別部品として、ねじなどの締結部品により取り付けて構成しても良いし、曲げ加工などにより脚部３に一体物として構成しても良い。
【００４１】
次に、筐体１内の各装置間の接続について説明する。改質器６は補助機器７と原料ガス配管で接続され、筐体１外部から原料ガスの供給を受ける。スタック５は、改質器６と補助機器７である水素ガス配管により接続され、改質器６から水素ガスの供給を受ける。また、スタック５は、補助機器７である空気を供給する空気ブロワと空気配管で接続され、空気ブロワから空気の供給を受ける。制御装置１０は、スタック５と電気ケーブルで接続され、スタック５で発電された直流電力が制御装置１０に伝達される。制御装置１０と改質器６は電気ケーブルで接続され、制御装置１０により動作を制御される。制御装置１０と補助機器７であるポンプや制御弁は電気ケーブルで接続され、制御装置１０により動作を制御される。制御装置１０と補助機器７である温度センサ、及び凍結予防ヒータ８は電気ケーブルで接続され、制御装置１０により筐体１内部の温度を温度センサで検知して、凍結予防ヒータ８の動作を制御して、筐体１内部の温度を制御する。
【００４２】
以上のように構成された燃料電池システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００４３】
まず、筐体１外部の都市ガス管などと接続された補助機器７の原料ガス配管から制御弁によりガスの量を制御されながら改質器６にメタンなどの原料ガスが供給される。改質器６では、原料ガスは改質器６に供給され、水素への改質反応に使用される。改質器６で生成された水素ガスは補助機器７の水素ガス配管を通ってスタック５へ供給される。一方、補助機器７である空気ブロワは制御装置１０に制御されており、空気配管を通して空気をスタック５に供給する。スタック５では、供給された水素ガスと空気中の酸素を化学反応させて直流電力を発電する。発電された直流電力は、制御装置１０のインバータにより交流電力に変換され商用電源に供給される。
【００４４】
次に燃料電池システム動作中の凍結予防ヒータ８の動作について説明する。
【００４５】
制御装置１０により筐体１内部の温度が補助機器７の温度センサで検知され、検知される温度が５℃以下の場合は、凍結予防ヒータ８がＯＮされ、筐体１内部の空気が加熱される。また、検知される温度が１０℃に達すると凍結予防ヒータ８がＯＦＦになる。この制御によって、筐体１内部の温度を水が凍結しない温度に保つことができ、筐体１内部の装置や配管内の水の凍結を防止する。なお、本実施の形態では、凍結予防ヒータ８をＯＮす
る温度を５℃、ＯＦＦする温度を１０℃としているが、これに限らず、筐体１内部の温度を、筐体１内部の装置や配管内の水が凍結しない温度に保つことができれば、閾値の温度を別のものとしてもよい。
【００４６】
次に燃料電池システムの運搬性について説明する。
【００４７】
燃料電池システムは部品点数も多く、重量は１００ｋｇ程度と重たいため、製造ラインでの燃料電池システムのライン間の移動作業等の際には、機械式のリフトで移動を行うが、本実施の形態１では、燃料電池システムを設置面に設置するまでは、筐体１の底面２の下に第１空間４があるため、第１空間４にリフトのアーム部を挿入することができ、リフトのアーム部に底面２を載せて移動することができる。
【００４８】
次に燃料電池システムの生産性について説明する。
【００４９】
断熱部材１１は設置場所の温度が低い寒冷地向けにのみ必要であり、寒冷地を除く地域向けの標準仕様においては、断熱部材１１が無い場合でも筐体１内部の装置や配管内の水が凍結することは無いため、断熱部材１１は不要となる。断熱部材１１は、筐体１の設置面への設置後に、後付で筐体１の底面２の外側から取付けることが可能であるため、寒冷地仕様と標準仕様の燃料電池システムを作り分ける必要が無く、生産性を向上することができる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態においては、筐体１を設置面に固定する突出部としての脚部３を有し、筐体１の底面２と設置面との間の空間に断熱部材１１を配置して、断熱部材１１を底面２の下面に密着させることにより、外気による底面２の冷却が妨げられることで、凍結予防ヒータ８の効果を向上させることができ、信頼性の高い優れた凍結予防効果を得ることができる。
【００５１】
また、本実施の形態の断熱部材１１は、筐体１の設置面への設置後に、後付で筐体１の底面２の前方から取り付ける構成とする。これにより、断熱部材１１の追加が必要な寒冷地仕様と断熱部材１１の追加が不要な標準仕様を燃料電池の製造工程で作り分ける必要がなく、生産性を向上できる。また、燃料電池システムを設置面に設置するまでは、筐体１の底面２の下に第１空間４ができるため、筐体１の運搬時に底面２の下部に搬送用リフトのアーム部を挿入できることで、運搬性を向上できる。
【００５２】
また、本実施の形態の断熱部材１１は、弾性を有する第１断熱層１３と、第２断熱層１４とを有していることにより、第１断熱層１３を筐体１の底面２に密着させることができ、筐体の底面の断熱効果を向上させることができる。
【００５３】
また、本実施の形態の筐体１の底面２に、排水用第１穴１２を形成し、断熱部材１１には、排水用第２穴１６を形成することにより、排水用第１穴１２が閉塞されることなく、底面２から排出される水は排水用第２穴１６を通過させて外部に排出することができ、底面２に水が溜まることを防ぐことができる。
【００５４】
また、本実施の形態の断熱部材１１にねじ逃げ穴１７を形成することにより、断熱部材１１を筐体１の底面２に取り付ける時に、断熱部材１１が底面２から突き出たねじの先端に引っかかることなくスムーズに取り付けることができ、断熱部材１１の取り付け性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明にかかる燃料電池システムは、燃料電池システム内部の優れた凍
結予防効果を有することが可能となるので、寒冷地向けの他の設備機器等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 筐体
２ 底面
３ 脚部
４ 第１空間
５ スタック
６ 改質器
７ 補助機器
８ 凍結予防ヒータ
９ 固定具
１０ 制御装置
１１ 断熱部材
１２ 排水用第１穴
１３ 第１断熱層
１４ 第２断熱層
１５ 固定板
１６ 排水用第２穴
１７ ねじ逃げ穴
１８ 断熱部材支持板
１９ 断熱部材取付部
２０ 取付ねじ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックを収納する筐体と、
前記筐体の底面に配置されている凍結予防ヒータと、
前記筐体に設けられ、前記筐体を設置面に固定する突出部と、
を備えている燃料電池システムであって、
前記筐体が前記設置面に固定される場合には前記筐体の底面と前記設置面との間に第１空間が形成され、かつ、前記第１空間には断熱部材が配置されること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記断熱部材は、前記筐体の設置面への設置後に、後付で前記筐体の底面の外側から取付けられる請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記断熱部材は、前記筐体の底面の外面と接触し弾性を有する第１断熱層と、前記第１断熱層に接して形成される第２断熱層とを有していること、
を特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第１断熱層は前記第２断熱層よりも弾性が高く、前記第２断熱層は前記第１断熱層よりも表面の摩擦係数が小さい請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記筐体の底面には、前記筐体内の水を排出するための第１穴が形成され、
前記断熱部材は、前記第１穴に対応する位置に第２穴が形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記断熱部材は、前記筐体の底面の上面に部品を固定するために取付けられたねじの先端に接触しないようにねじ逃げ穴が形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電を行う燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックを収納する筐体と、
前記筐体の底面に配置されている凍結予防ヒータと、
前記筐体に設けられ、前記筐体を設置面に固定する突出部と、
を備えている燃料電池システムであって、
前記筐体が前記設置面に固定される場合には前記筐体の底面と前記設置面との間に第１空間が形成され、かつ、前記第１空間には断熱部材が配置されること、
を特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記断熱部材は、前記筐体の設置面への設置後に、後付で前記筐体の底面の外側から取付けられる請求項１記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記断熱部材は、前記筐体の底面の外面と接触し弾性を有する第１断熱層と、前記第１断熱層に接して形成される第２断熱層とを有していること、
を特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第１断熱層は前記第２断熱層よりも弾性が高く、前記第２断熱層は前記第１断熱層よりも表面の摩擦係数が小さい請求項３記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記筐体の底面には、前記筐体内の水を排出するための第１穴が形成され、
前記断熱部材は、前記第１穴に対応する位置に第２穴が形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記断熱部材は、前記筐体の底面の上面に部品を固定するために取付けられたねじの先端に接触しないようにねじ逃げ穴が形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１】
【公開番号】特開２０１３−６９５２０（Ｐ２０１３−６９５２０Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６９１８（Ｐ２０１１−２０６９１８）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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