燃料電池発電システム
【課題】省スペースな燃料電池発電システムを提供する。
【解決手段】本体パッケージ２内に、貯湯槽３と、スタック６及び改質器５と、電力変換回路２９を有する高電圧回路２７と低電圧回路２８とから構成される電気回路２６と、本体パッケージ２内の空気を外部に排出する換気ファン２０とを備え、スタック６及び改質器５より下方の本体パッケージ２下部に吸気口２１を有する燃料電池発電システムであって、換気ファン２０は本体パッケージ２におけるスタック６及び改質器５を配置した空間の上部に設け、スタック６及び改質器５と電気回路２６とを、貯湯槽３の横で、縦方向に、貯湯槽３と略同一高さになるように配置し、高電圧回路２７はスタック６及び改質器５より上に配置すると共に、隔壁３１により本体パッケージ２内をスタック６及び改質器５を配置した空間と高電圧回路２７を配置した空間とに分離した。
【解決手段】本体パッケージ２内に、貯湯槽３と、スタック６及び改質器５と、電力変換回路２９を有する高電圧回路２７と低電圧回路２８とから構成される電気回路２６と、本体パッケージ２内の空気を外部に排出する換気ファン２０とを備え、スタック６及び改質器５より下方の本体パッケージ２下部に吸気口２１を有する燃料電池発電システムであって、換気ファン２０は本体パッケージ２におけるスタック６及び改質器５を配置した空間の上部に設け、スタック６及び改質器５と電気回路２６とを、貯湯槽３の横で、縦方向に、貯湯槽３と略同一高さになるように配置し、高電圧回路２７はスタック６及び改質器５より上に配置すると共に、隔壁３１により本体パッケージ２内をスタック６及び改質器５を配置した空間と高電圧回路２７を配置した空間とに分離した。
【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発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池発電システムは、燃料電池本体を収納する本体パッケージと貯湯タンクを収納する貯湯パッケージとが別体となっており、その間を温水管、冷水管で接続されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、上前従来の燃料電池発電システムの構成を示すものである。
【０００４】
本体パッケージ１００には、都市ガス配管から供給される都市ガスを水蒸気改質反応により水素リッチな燃料ガスに改質する改質器１０１と、改質器１０１から供給される燃料ガスと空気との供給を受けて発電する固体高分子型の燃料電池スタック１０２と、燃料電池スタック１０２の冷却媒体（冷却水など）の循環流路に組み込まれて冷却媒体を冷却する熱交換器１０３と、燃料電池スタック１０２からの排ガス中の水蒸気を凝縮させて水を回収する凝縮器１０４と、貯湯タンク１０５の底部に接続された冷水管１０６から冷水の供給を受けて改質器１０１への水の供給や凝縮器１０４および熱交換器１０３へ冷却水の供給を行なう水系統１０７と、燃料電池スタック１０２からの直流電力を交流電力に変換して商用電源からの配線に供給する電力変換回路１０８と、本体パッケージ１００内の各部をコントロールする制御装置１０９とが配置されている。
【０００５】
貯湯パッケージ１１０には、図示するように、水道管からの給水管が底部に取り付けられると共に給湯管が頂部に取り付けられた貯湯タンク１０５が配置されており、貯湯タンク１０５の底部と頂部には、本体パッケージ１００に接続される冷水管１０６と温水管１１１とが取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１１１２０８号公報
【発明の概要】
【０００７】
上記従来の燃料電池発電システムは、住宅などの建物に燃料電池システムを導入するには、かなりの広さの設置スペースを必要とするという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、燃料電池を建物内に日常生活に邪魔にならないように設置することができ、電力と熱を有効に利用し、且つ省スペースな燃料電池発電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】
本発明の燃料電池発電システムは、本体パッケージ内に、スタック及び改質器と、電力変換回路を有する電気回路と、前記本体パッケージ内の空気を外部に排出する換気ファンとを備え、前記スタック及び改質器より下方の前記本体パッケージ下部に吸気口を有する燃料電池発電システムであって、前記換気ファンは前記本体パッケージにおける前記スタック及び改質器を配置した空間の上部に設け、前記スタック及び改質器と前記電気回路とを、縦方向に配置し、前記電気回路は前記スタック及び改質器より上に配置すると共に、隔壁により前記本体パッケージ内を前記スタック及び改質器を配置した空間と前記電気回路を配置した空間とに分離したものである。
【００１０】
これによって、本体パッケージ内に燃料電池を納めたことにより、省スペースな燃料電池発電システムを提供できる。
【００１１】
また、改質器やスタックから原料ガスや水素などの可燃性ガスが万一漏出した場合においても、可燃性ガスは改質器やスタックを設けた本体パッケージに漏出するが、本体パッケージで改質器及びスタックより下方の本体パッケージ下部に設けた吸気口から吸い込まれた外気が、本体パッケージに漏出した可燃性ガスを押し出して、本体パッケージにおけるスタック及び改質器を配置した空間の上部に設けた換気ファンにより外部に排出される。
【００１２】
また、埃の多い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に埃が蓄積した場合や、湿気の高い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に水分が付着した場合にアーク等が発生することが万が一にも重なった場合においても、隔壁により本体パッケージ内をスタック及び改質器を配置した空間と高電圧回路を配置した空間とに分離しているため、原料ガスや水素などの可燃性ガスが高電圧回路に至ることはなく、爆発等の危険性は全くなくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の燃料電池発電システムは、省スペースな燃料電池を提供できる。
【００１４】
また、改質器やスタックから原料ガスや水素などの可燃性ガスが万一漏出した場合に、且つ、埃の多い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に埃が蓄積したり、湿気の高い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に水分が付着した場合にアーク等が発生することが万が一にも重なった場合においても、爆発等の危険性は全くなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１、第３の実施の形態における燃料電池発電システムの構成図
【図２】本発明の第２の実施の形態における燃料電池発電システムの構成図
【図３】本発明の第４の実施の形態における燃料電池発電システムの構成図
【図４】スタックの積層方向が電力変換回路基板と垂直な場合の燃料電池発電システムの構成図
【図５】本発明の第５、第６の実施の形態における燃料電池発電システムの構成図
【図６】従来の燃料電池発電システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の発明は、本体パッケージ内に、スタック及び改質器と、電力変換回路を有する電気回路と、前記本体パッケージ内の空気を外部に排出する換気ファンとを備え、前記スタック及び改質器より下方の前記本体パッケージ下部に吸気口を有する燃料電池発電システムであって、前記換気ファンは前記本体パッケージにおける前記スタック及び改質器を配置した空間の上部に設け、前記スタック及び改質器と前記電気回路とを、縦方向に配置し、前記電気回路は前記スタック及び改質器より上に配置すると共に、隔壁により前記本体パッケージ内を前記スタック及び改質器を配置した空間と前記電気回路を配置した空間とに分離した燃料電池発電システムである。
【００１７】
上記構成において、本体パッケージ内に燃料電池を納めたことにより、省スペースな燃料電池発電システムを提供できる。
【００１８】
また、改質器やスタックから原料ガスや水素などの可燃性ガスが万一漏出した場合においても、可燃性ガスは改質器やスタックを設けた本体パッケージに漏出するが、本体パッケージで改質器及びスタックより下方の本体パッケージ下部に設けた吸気口から吸い込まれた外気が、本体パッケージに漏出した可燃性ガスを押し出して、本体パッケージにおけるスタック及び改質器を配置した空間の上部に設けた換気ファンにより外部に排出される。
【００１９】
また、埃の多い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に埃が蓄積した場合や、湿気の高い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に水分が付着した場合にアーク等が発生することが万が一にも重なった場合においても、隔壁により本体パッケージ内をスタック及び改質器を配置した空間と高電圧回路を配置した空間とに分離しているため、原料ガスや水素などの可燃性ガスが高電圧回路に至ることはなく、爆発等の危険性は全くなくなる。
【００２０】
第２の発明は、第１の発明において、スタックと電力変換回路とを隔壁を介して対向して配置したものであり、これにより、スタックと電力変換回路とが近接して配置され、スタックと電力変換回路とを短距離で電気的に接続できるので、スタックと電力変換回路を電気的に接続するスタック出力線での銅損を低減して、スタック出力線での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００２１】
第３の発明は、第２の発明において、スタックの積層方向が電力変換回路基板の面に対して略平行であるものであり、これにより、スタックのスタック出力端子と電力変換回路の電力変換回路入力端子とを最短距離で電気的に接続できるので、第３の発明よりも、さらに、スタックと電力変換回路を電気的に接続するスタック出力線での銅損を低減して、スタック出力線での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００２２】
第４の発明は、第３の発明において、スタックは、前記スタックの積層方向の一端の上部に設けたスタック＋端子と前記スタックの積層方向の他端の上部に設けたスタック−端子とを有し、電力変換回路は、下部に電力変換回路＋端子と電力変換回路−端子と有し、前記スタック＋端子と前記電力変換回路＋端子とが隔壁を介して略対向位置に配置され、前記スタック−端子と前記電力変換回路−端子とが隔壁を介して略対向位置に配置されたものであり、これにより、スタック＋端子と電力変換回路＋端子、スタック−端子と電力変換回路−端子を、２組とも、最短距離で電気的に接続できるので、第４の発明よりも、さらに、スタックと電力変換回路を電気的に接続するスタック出力線での銅損を低減して、スタック出力線での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００２３】
第５の発明は、第４の発明において、隔壁に設けた一対の貫通穴と、スタック＋端子と電力変換回路＋端子を電気的に接続すると共に一方の前記貫通穴を通るスタック＋出力線と、スタック−端子と電力変換回路−端子を電気的に接続すると共に他方の前記貫通穴を通るスタック−出力線とを有するものであり、スタック＋端子と電力変換回路＋端子とを隔壁の貫通穴を通るスタック＋出力線により最短距離で電気的に接続でき、スタック−端子と電力変換回路−端子とを隔壁の貫通穴を通るスタック−出力線により最短距離で電気的に接続できるので、第５の発明と同様に、第４の発明よりも、さらに、スタックと電力変換回路を電気的に接続するスタック出力線での銅損を低減して、スタック出力線での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００２４】
以下、本発明による燃料電池発電システム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。
【００２５】
（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発電システムの構成図を示すものである。
【００２６】
図１に示すように、本体パッケージ２内には、改質器５、スタック６などの可燃性ガスが流通する部品が配置されている。改質器５には、原料ガス配管８と、燃焼ファン９を取付けたバーナ１０と改質器排気口１１が備え付けられている。
【００２７】
スタック６は、改質器５と水素配管１２で接続され、バーナ１０と排水素配管１３で接続されており、空気ブロワ１４と空気配管１５で接続されている。また、熱交換器１６と冷水管１７と温水管１８で接続されている。
【００２８】
本体パッケージ２の外壁には、排気口１９及び換気ファン２０が設置されており、改質器５及びスタック６より風上になるように設けた吸気口２１が設置されている。
【００２９】
貯湯槽３には、水道管からの給水管２２が底部に取り付けられると共に、給湯管２３が頂部に取り付けられている。貯湯槽３の底部には熱交換器１６に接続される冷水管２４が取り付けられており、貯湯槽３の頂部には、熱交換器１６に接続される温水管２５が取り付けられている。
【００３０】
電気回路２６は、１００Ｖ以上を扱う高電圧回路２７と、低電圧回路２８から構成されている。高電圧回路２７は、商用電源に接続されると共に、スタック６からの直流電力を交流電力に変換して商用電源に供給する電力変換回路２９と交流商用電源を直流低電圧に変換する電源回路３０から構成されている。
【００３１】
また、高電圧回路２７はスタック６及び改質器５より上に配置すると共に、隔壁３１でスタック６及び改質器５と分離している。
【００３２】
電力変換回路２９は、昇圧回路やインバータ回路などの回路（図示せず）と電圧センサや電流センサなどのセンサ（図示せず）とにより構成されており、燃料電池スタック６からの直流電力を商用電源の交流電力と同位相の交流電力に変換して商用電源に接続された負荷（図示せず）に供給できるよう接続されている。
【００３３】
低電圧回路２８は、本体パッケージ２内の各部を制御する制御手段である。制御手段である低電圧回路２８は、負荷の消費電力に基づいて都市ガス配管から改質器５に供給される都市ガスの流量を調整すると共に改質器５に供給される水の流量を調整することによるシステムにおける発電電力の制御や改質器５やスタック６の温度制御など種々の制御を行なっている。
【００３４】
以上のように構成された燃料電池発電システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００３５】
原料ガス配管８から供給されたメタンなどの原料ガスは、改質器５の中でバーナ１０によって加熱され改質反応を起こし水素に変換され水素配管１２を通ってスタック６へ供給される。
【００３６】
一方、空気ブロワ１４から送られる空気は空気配管１５を通ってスタック６へ供給され、これら供給された水素と空気中の酸素を反応させ発電を行うものである。
【００３７】
そして反応に使われなかった残りの水素（排水素）は排水素配管１３を通ってバーナ１０に供給され改質反応の加熱燃料として用いられる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態においては、本体パッケージ２内に、貯湯槽３と、スタック６及び改質器５と、電力変換回路２９を有する高電圧回路２７と低電圧回路２８とから構成される電気回路２６と、本体パッケージ２内の空気を外部に排出する換気ファン２０とを備え、スタック６及び改質器５より下方の本体パッケージ２下部に吸気口２１を有する燃料電池発電システムであって、換気ファン２０は本体パッケージ２におけるスタック６及び改質器５を配置した空間の上部に設け、スタック６及び改質器５と電気回路２６とを、貯湯槽３の横で、縦方向に、貯湯槽３と略同一高さになるように配置し、高電圧回路２７はスタック６及び改質器５より上に配置すると共に、隔壁３１により本体パッケージ２内をスタック６及び改質器５を配置した空間と高電圧回路２７を配置した空間とに分離したものである。
【００３９】
上記構成において、本体パッケージ２内に燃料電池の各構成要素と貯湯槽３を納めたことにより、省スペースな燃料電池発電システムを提供できる。
【００４０】
また、改質器５やスタック６から原料ガスや水素などの可燃性ガスが万一漏出した場合においても、可燃性ガスは改質器５やスタック６を設けた本体パッケージ２内に漏出するが、本体パッケージ２内で改質器５及びスタック６より下方の本体パッケージ２下部に設けた吸気口２１から吸い込まれた外気が、本体パッケージ２内に漏出した可燃性ガスを押し出して、本体パッケージ２におけるスタック６及び改質器５を配置した空間の上部に設けた換気ファン２０により外部に排出される。
【００４１】
また、埃の多い環境で長期間使用されて高電圧回路２７の接点等に埃が蓄積した場合や、湿気の高い環境で長期間使用されて高電圧回路２７の接点等に水分が付着した場合にアーク等が発生することが万が一にも重なった場合においても、隔壁３１により本体パッケージ２内をスタック６及び改質器５を配置した空間と高電圧回路２７を配置した空間とに分離しているため、原料ガスや水素などの可燃性ガスが高電圧回路２７に至ることはなく、爆発等の危険性は全くなくなる。
【００４２】
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態における燃料電池発電システムの構成図を示すものである。
【００４３】
図２に示すように、本体パッケージ２内を、貯湯槽３を有する第１室４と、改質器５、スタック６などの可燃性ガスが流通する部品を配置した第２室７に分離するための隔壁１を設けている。
【００４４】
改質器５には、原料ガス配管８と、燃焼ファン９を取付けたバーナ１０と改質器排気口１１が備え付けられている。
【００４５】
スタック６は、改質器５と水素配管１２で接続され、バーナ１０と排水素配管１３で接続されており、空気ブロワ１４と空気配管１５で接続されている。また、熱交換器１６と冷水管１７と温水管１８で接続されている。
【００４６】
本体パッケージ２の外壁には、排気口１９及び排気ファン２０が設置されており、改質器５及びスタック６より風上になるように設けた吸気口２１が設置されている。
【００４７】
貯湯槽３には水道管からの給水管２２が底部に取り付けられると共に、給湯管２３が頂部に取り付けられている。貯湯槽３の底部には熱交換器１６に接続される冷水管２４が取り付けられており、貯湯槽３の頂部には、熱交換器１６に接続される温水管２５が取り付けられている。
【００４８】
電気回路２６は、１００Ｖ以上を扱う高電圧回路２７と、低電圧回路２８から構成されている。高電圧回路２７は、商用電源に接続されると共に、スタック６からの直流電力を交流電力に変換して商用電源に供給する電力変換回路２９と交流商用電源を直流低電圧に変換する電源回路３０から構成されている。
【００４９】
また、高電圧回路２７はスタック６及び改質器５より上に配置すると共に、隔壁３１でスタック６及び改質器５と分離している。
【００５０】
電力変換回路２９は、昇圧回路やインバータ回路などの回路（図示せず）と電圧センサや電流センサなどのセンサ（図示せず）とにより構成されており、燃料電池スタック６からの直流電力を商用電源の交流電力と同位相の交流電力に変換して商用電源に接続された負荷（図示せず）に供給できるよう接続されている。
【００５１】
低電圧回路２８は、本体パッケージ２内の各部を制御する制御手段である。制御手段である低電圧回路２８は、負荷の消費電力に基づいて都市ガス配管から改質器５に供給される都市ガスの流量を調整すると共に改質器５に供給される水の流量を調整することによるシステムにおける発電電力の制御や改質器５やスタック６の温度制御など種々の制御を行なっている。
【００５２】
以上のように構成された燃料電池発電システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００５３】
原料ガス配管８から供給されたメタンなどの原料ガスは、改質器５の中でバーナ１０によって加熱され改質反応を起こし水素に変換され水素配管１２を通ってスタック６へ供給される。
【００５４】
一方、空気ブロワ１４から送られる空気は空気配管１５を通ってスタック６へ供給され、これら供給された水素と空気中の酸素を反応させ発電を行うものである。
【００５５】
そして反応に使われなかった残りの水素（排水素）は排水素配管１３を通ってバーナ１０に供給され改質反応の加熱燃料として用いられる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態においては、本体パッケージ２の第１室４に貯湯槽３を備え、本体パッケージ２の第２室７に、スタック６及び改質器５と、電力変換回路２９を有する高電圧回路２７と低電圧回路２８とから構成される電気回路２６と、第２室７内の空気を外部に排出する換気ファン２０とを備え、スタック６及び改質器５より下方の第２室７下部に吸気口２１を有する燃料電池発電システムであって、換気ファン２０は第２室７におけるスタック６及び改質器５を配置した空間の上部に設け、スタック６及び改質器５と電気回路２６とを、貯湯槽３の横で、縦方向に、貯湯槽３と略同一高さになるように配置し、高電圧回路２７はスタック６及び改質器５より上に配置すると共に、隔壁３１により第２室７をスタック６及び改質器５を配置した空間と高電圧回路２７を配置した空間とに分離したものである。
【００５７】
すなわち、本実施の形態は、第１の実施の形態において、貯湯槽３を本体パッケージ２の第１室４に配置し、スタック６及び改質器５と、電気回路２６と、換気ファン２０と、吸気口２１とを本体パッケージ２の第２室７に配置したものであり、第１の実施の形態と同様に、省スペースな燃料電池発電システムを提供できる。
【００５８】
また、改質器５やスタック６から原料ガスや水素などの可燃性ガスが万一漏出した場合に、且つ、埃の多い環境で長期間使用されて高電圧回路２７の接点等に埃が蓄積したり、湿気の高い環境で長期間使用されて高電圧回路２７の接点等に水分が付着した場合にアーク等が発生することが万が一にも重なった場合においても、爆発等の危険性は全くなくなる。
【００５９】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態について、上記と同様に図１に基づいて説明する。
【００６０】
本実施の形態は、第１の実施の形態と基本的な構成は同じであるが、ここでは、以下の点について、更に詳細に説明する。
【００６１】
尚、本実施の形態において既に説明した内容については、その説明を省略する。
【００６２】
第３の実施の形態は、スタック６と電力変換回路２９とを隔壁３１を介して対向して配置したものであり、これにより、スタック６と電力変換回路２９とが近接（隣接）して配置されるので、スタック出力線３２が短くなり、スタック６と電力変換回路２９とを短距離で電気的に接続できるので、スタック６と電力変換回路２９を電気的に接続するスタック出力線３２での銅損を低減して、スタック出力線３２での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００６３】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態について、図３に基づいて説明する。
【００６４】
本実施の形態は、第１の実施の形態と基本的な構成は同じであるが、ここでは、以下の点について、更に詳細に説明する。
【００６５】
尚、本実施の形態において既に説明した内容については、その説明を省略する。
【００６６】
第４の実施の形態は、スタック６の積層方向３３が電力変換回路２９の基板である電力変換回路基板３４の面に対して略平行であるものであり、単セル３５が電力変換回路基板３４の面に対して平行な方向に積層されており、単セル３５の積層方向３３の両側を集電板３６の一対を用いて挟持し、集電板３６にはスタック出力線３２を接続するスタック出力端子３７が接続されている。電力変換回路基板３４には電力変換回路入力端子３８を設けている。
【００６７】
この構成により、スタック出力線３２を接続する、スタック出力端子３６と電力変換回路入力端子３７が近接するので、スタック出力線３２が最短になり、スタック６のスタック出力端子３６と電力変換回路２９の電力変換回路入力端子３７とを最短距離で電気的に接続できるので、スタックと電力変換回路を電気的に接続するスタック出力線３２での銅損を低減して、スタック出力線３２での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００６８】
反対に、スタック６の積層方向３３が電力変換回路基板３４の面に対して略平行でない（例えば、垂直）の場合は、図４に示すようにスタック出力端子３７と電力変換回路入力端子３８が離れた位置となり、スタック出力線３２が長くなるため、スタック出力線３２での銅損が増加し、スタック出力線３２での電力ロスが増加し、燃料電池発電システムの効率を低下するものである。
【００６９】
（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態について、図５に基づいて説明する。
【００７０】
本実施の形態は、第１の実施の形態と基本的な構成は同じであるが、ここでは、以下の点について、更に詳細に説明する。
【００７１】
尚、本実施の形態において既に説明した内容については、その説明を省略する。
【００７２】
本実施の形態は、スタック６が、スタック６の積層方向の一端の上部に設けたスタック＋端子３９とスタック６の積層方向の他端の上部に設けたスタック−端子４０とを有し、電力変換回路２９の電力変換回路基板３４が、下部に電力変換回路＋端子４１と電力変換回路−端子４２と有し、スタック＋端子３９と電力変換回路＋端子４１とが隔壁３１を介して略対向位置に配置され、スタック−端子４０と電力変換回路−端子４２とが隔壁３１を介して略対向位置に配置されたものである。
【００７３】
この構成により、スタック＋端子３９と電力変換回路＋端子４１が近接し、スタック−端子４０と電力変換回路−端子４２が近接するため、スタック＋端子３９と電力変換回路＋端子４１、スタック−端子４０と電力変換回路−端子４２を、２組とも、最短距離で電気的に接続できるので、スタック出力線４５，４６が短くなり、スタック６と電力変換回路２９を電気的に接続するスタック出力線４５，４６での銅損を低減して、スタック出力線４５，４６での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００７４】
（実施の形態６）
本発明の第６実施の形態について、上記と同様に図５に基づいて説明する。
【００７５】
本実施の形態は、第５の実施の形態と基本的な構成は同じであるが、ここでは、以下の点について、更に詳細に説明する。
【００７６】
尚、本実施の形態において既に説明した内容については、その説明を省略する。
【００７７】
本実施の形態は、隔壁３１に設けた一対の貫通穴４３，４４と、スタック＋端子３９と電力変換回路＋端子４１を電気的に接続すると共に一方の貫通穴４３を通るスタック＋出力線４５と、スタック−端子４０と電力変換回路−端子４２を電気的に接続すると共に他方の貫通穴４４を通るスタック−出力線４６とを有するものである。
【００７８】
この構成により、スタック＋端子３９と電力変換回路＋端子４１とを隔壁３１の貫通穴４３を通るスタック＋出力線４５により最短距離で電気的に接続でき、スタック−端子４０と電力変換回路−端子４２とを隔壁３１の貫通穴４４を通るスタック−出力線４６により最短距離で電気的に接続でき、スタック＋端子３９と電力変換回路＋端子４１が近接するのでスタック＋出力線４５が短くなり、スタック−端子４０と電力変換回路−端子４２が近接するのでスタック−出力線４６が短くなり、スタック出力線４５，４６での銅損が低減し、スタック出力線４５，４６での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の燃料電池発電システムは、省スペースな燃料電池を提供できる。
【００８０】
また、改質器やスタックから原料ガスや水素などの可燃性ガスが万一漏出した場合に、且つ、埃の多い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に埃が蓄積したり、湿気の高い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に水分が付着した場合にアーク等が発生することが万が一にも重なった場合においても、爆発等の危険性は全くなくなる。
【００８１】
また、スタックと電力変換回路を電気的に接続するスタック出力線が最短になり、スタック出力線での銅損を低減して、スタック出力線での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００８２】
そのため、小型化と高効率と信頼性が求められる燃料電池発電システムに適している。
【符号の説明】
【００８３】
２ 本体パッケージ
３ 貯湯槽
４ 第１室
５ 改質器
６ スタック
７ 第２室
２０換気ファン
２１吸気口
２６電気回路
２７高電圧回路
２８低電圧回路
２９電力変換回路
３１隔壁
３４電力変換回路基板
３９スタック＋端子
４０スタック−端子
４１電力変換回路＋端子
４２電力変換回路−端子
４３，４４貫通穴
４５スタック＋出力線
４６スタック−出力線
【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発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料電池発電システムは、燃料電池本体を収納する本体パッケージと貯湯タンクを収納する貯湯パッケージとが別体となっており、その間を温水管、冷水管で接続されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、上前従来の燃料電池発電システムの構成を示すものである。
【０００４】
本体パッケージ１００には、都市ガス配管から供給される都市ガスを水蒸気改質反応により水素リッチな燃料ガスに改質する改質器１０１と、改質器１０１から供給される燃料ガスと空気との供給を受けて発電する固体高分子型の燃料電池スタック１０２と、燃料電池スタック１０２の冷却媒体（冷却水など）の循環流路に組み込まれて冷却媒体を冷却する熱交換器１０３と、燃料電池スタック１０２からの排ガス中の水蒸気を凝縮させて水を回収する凝縮器１０４と、貯湯タンク１０５の底部に接続された冷水管１０６から冷水の供給を受けて改質器１０１への水の供給や凝縮器１０４および熱交換器１０３へ冷却水の供給を行なう水系統１０７と、燃料電池スタック１０２からの直流電力を交流電力に変換して商用電源からの配線に供給する電力変換回路１０８と、本体パッケージ１００内の各部をコントロールする制御装置１０９とが配置されている。
【０００５】
貯湯パッケージ１１０には、図示するように、水道管からの給水管が底部に取り付けられると共に給湯管が頂部に取り付けられた貯湯タンク１０５が配置されており、貯湯タンク１０５の底部と頂部には、本体パッケージ１００に接続される冷水管１０６と温水管１１１とが取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１１１２０８号公報
【発明の概要】
【０００７】
上記従来の燃料電池発電システムは、住宅などの建物に燃料電池システムを導入するには、かなりの広さの設置スペースを必要とするという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、燃料電池を建物内に日常生活に邪魔にならないように設置することができ、電力と熱を有効に利用し、且つ省スペースな燃料電池発電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】
本発明の燃料電池発電システムは、本体パッケージ内に、スタック及び改質器と、電力変換回路を有する電気回路と、前記本体パッケージ内の空気を外部に排出する換気ファンとを備え、前記スタック及び改質器より下方の前記本体パッケージ下部に吸気口を有する燃料電池発電システムであって、前記換気ファンは前記本体パッケージにおける前記スタック及び改質器を配置した空間の上部に設け、前記スタック及び改質器と前記電気回路とを、縦方向に配置し、前記電気回路は前記スタック及び改質器より上に配置すると共に、隔壁により前記本体パッケージ内を前記スタック及び改質器を配置した空間と前記電気回路を配置した空間とに分離したものである。
【００１０】
これによって、本体パッケージ内に燃料電池を納めたことにより、省スペースな燃料電池発電システムを提供できる。
【００１１】
また、改質器やスタックから原料ガスや水素などの可燃性ガスが万一漏出した場合においても、可燃性ガスは改質器やスタックを設けた本体パッケージに漏出するが、本体パッケージで改質器及びスタックより下方の本体パッケージ下部に設けた吸気口から吸い込まれた外気が、本体パッケージに漏出した可燃性ガスを押し出して、本体パッケージにおけるスタック及び改質器を配置した空間の上部に設けた換気ファンにより外部に排出される。
【００１２】
また、埃の多い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に埃が蓄積した場合や、湿気の高い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に水分が付着した場合にアーク等が発生することが万が一にも重なった場合においても、隔壁により本体パッケージ内をスタック及び改質器を配置した空間と高電圧回路を配置した空間とに分離しているため、原料ガスや水素などの可燃性ガスが高電圧回路に至ることはなく、爆発等の危険性は全くなくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の燃料電池発電システムは、省スペースな燃料電池を提供できる。
【００１４】
また、改質器やスタックから原料ガスや水素などの可燃性ガスが万一漏出した場合に、且つ、埃の多い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に埃が蓄積したり、湿気の高い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に水分が付着した場合にアーク等が発生することが万が一にも重なった場合においても、爆発等の危険性は全くなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１、第３の実施の形態における燃料電池発電システムの構成図
【図２】本発明の第２の実施の形態における燃料電池発電システムの構成図
【図３】本発明の第４の実施の形態における燃料電池発電システムの構成図
【図４】スタックの積層方向が電力変換回路基板と垂直な場合の燃料電池発電システムの構成図
【図５】本発明の第５、第６の実施の形態における燃料電池発電システムの構成図
【図６】従来の燃料電池発電システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の発明は、本体パッケージ内に、スタック及び改質器と、電力変換回路を有する電気回路と、前記本体パッケージ内の空気を外部に排出する換気ファンとを備え、前記スタック及び改質器より下方の前記本体パッケージ下部に吸気口を有する燃料電池発電システムであって、前記換気ファンは前記本体パッケージにおける前記スタック及び改質器を配置した空間の上部に設け、前記スタック及び改質器と前記電気回路とを、縦方向に配置し、前記電気回路は前記スタック及び改質器より上に配置すると共に、隔壁により前記本体パッケージ内を前記スタック及び改質器を配置した空間と前記電気回路を配置した空間とに分離した燃料電池発電システムである。
【００１７】
上記構成において、本体パッケージ内に燃料電池を納めたことにより、省スペースな燃料電池発電システムを提供できる。
【００１８】
また、改質器やスタックから原料ガスや水素などの可燃性ガスが万一漏出した場合においても、可燃性ガスは改質器やスタックを設けた本体パッケージに漏出するが、本体パッケージで改質器及びスタックより下方の本体パッケージ下部に設けた吸気口から吸い込まれた外気が、本体パッケージに漏出した可燃性ガスを押し出して、本体パッケージにおけるスタック及び改質器を配置した空間の上部に設けた換気ファンにより外部に排出される。
【００１９】
また、埃の多い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に埃が蓄積した場合や、湿気の高い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に水分が付着した場合にアーク等が発生することが万が一にも重なった場合においても、隔壁により本体パッケージ内をスタック及び改質器を配置した空間と高電圧回路を配置した空間とに分離しているため、原料ガスや水素などの可燃性ガスが高電圧回路に至ることはなく、爆発等の危険性は全くなくなる。
【００２０】
第２の発明は、第１の発明において、スタックと電力変換回路とを隔壁を介して対向して配置したものであり、これにより、スタックと電力変換回路とが近接して配置され、スタックと電力変換回路とを短距離で電気的に接続できるので、スタックと電力変換回路を電気的に接続するスタック出力線での銅損を低減して、スタック出力線での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００２１】
第３の発明は、第２の発明において、スタックの積層方向が電力変換回路基板の面に対して略平行であるものであり、これにより、スタックのスタック出力端子と電力変換回路の電力変換回路入力端子とを最短距離で電気的に接続できるので、第３の発明よりも、さらに、スタックと電力変換回路を電気的に接続するスタック出力線での銅損を低減して、スタック出力線での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００２２】
第４の発明は、第３の発明において、スタックは、前記スタックの積層方向の一端の上部に設けたスタック＋端子と前記スタックの積層方向の他端の上部に設けたスタック−端子とを有し、電力変換回路は、下部に電力変換回路＋端子と電力変換回路−端子と有し、前記スタック＋端子と前記電力変換回路＋端子とが隔壁を介して略対向位置に配置され、前記スタック−端子と前記電力変換回路−端子とが隔壁を介して略対向位置に配置されたものであり、これにより、スタック＋端子と電力変換回路＋端子、スタック−端子と電力変換回路−端子を、２組とも、最短距離で電気的に接続できるので、第４の発明よりも、さらに、スタックと電力変換回路を電気的に接続するスタック出力線での銅損を低減して、スタック出力線での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００２３】
第５の発明は、第４の発明において、隔壁に設けた一対の貫通穴と、スタック＋端子と電力変換回路＋端子を電気的に接続すると共に一方の前記貫通穴を通るスタック＋出力線と、スタック−端子と電力変換回路−端子を電気的に接続すると共に他方の前記貫通穴を通るスタック−出力線とを有するものであり、スタック＋端子と電力変換回路＋端子とを隔壁の貫通穴を通るスタック＋出力線により最短距離で電気的に接続でき、スタック−端子と電力変換回路−端子とを隔壁の貫通穴を通るスタック−出力線により最短距離で電気的に接続できるので、第５の発明と同様に、第４の発明よりも、さらに、スタックと電力変換回路を電気的に接続するスタック出力線での銅損を低減して、スタック出力線での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００２４】
以下、本発明による燃料電池発電システム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。
【００２５】
（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発電システムの構成図を示すものである。
【００２６】
図１に示すように、本体パッケージ２内には、改質器５、スタック６などの可燃性ガスが流通する部品が配置されている。改質器５には、原料ガス配管８と、燃焼ファン９を取付けたバーナ１０と改質器排気口１１が備え付けられている。
【００２７】
スタック６は、改質器５と水素配管１２で接続され、バーナ１０と排水素配管１３で接続されており、空気ブロワ１４と空気配管１５で接続されている。また、熱交換器１６と冷水管１７と温水管１８で接続されている。
【００２８】
本体パッケージ２の外壁には、排気口１９及び換気ファン２０が設置されており、改質器５及びスタック６より風上になるように設けた吸気口２１が設置されている。
【００２９】
貯湯槽３には、水道管からの給水管２２が底部に取り付けられると共に、給湯管２３が頂部に取り付けられている。貯湯槽３の底部には熱交換器１６に接続される冷水管２４が取り付けられており、貯湯槽３の頂部には、熱交換器１６に接続される温水管２５が取り付けられている。
【００３０】
電気回路２６は、１００Ｖ以上を扱う高電圧回路２７と、低電圧回路２８から構成されている。高電圧回路２７は、商用電源に接続されると共に、スタック６からの直流電力を交流電力に変換して商用電源に供給する電力変換回路２９と交流商用電源を直流低電圧に変換する電源回路３０から構成されている。
【００３１】
また、高電圧回路２７はスタック６及び改質器５より上に配置すると共に、隔壁３１でスタック６及び改質器５と分離している。
【００３２】
電力変換回路２９は、昇圧回路やインバータ回路などの回路（図示せず）と電圧センサや電流センサなどのセンサ（図示せず）とにより構成されており、燃料電池スタック６からの直流電力を商用電源の交流電力と同位相の交流電力に変換して商用電源に接続された負荷（図示せず）に供給できるよう接続されている。
【００３３】
低電圧回路２８は、本体パッケージ２内の各部を制御する制御手段である。制御手段である低電圧回路２８は、負荷の消費電力に基づいて都市ガス配管から改質器５に供給される都市ガスの流量を調整すると共に改質器５に供給される水の流量を調整することによるシステムにおける発電電力の制御や改質器５やスタック６の温度制御など種々の制御を行なっている。
【００３４】
以上のように構成された燃料電池発電システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００３５】
原料ガス配管８から供給されたメタンなどの原料ガスは、改質器５の中でバーナ１０によって加熱され改質反応を起こし水素に変換され水素配管１２を通ってスタック６へ供給される。
【００３６】
一方、空気ブロワ１４から送られる空気は空気配管１５を通ってスタック６へ供給され、これら供給された水素と空気中の酸素を反応させ発電を行うものである。
【００３７】
そして反応に使われなかった残りの水素（排水素）は排水素配管１３を通ってバーナ１０に供給され改質反応の加熱燃料として用いられる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態においては、本体パッケージ２内に、貯湯槽３と、スタック６及び改質器５と、電力変換回路２９を有する高電圧回路２７と低電圧回路２８とから構成される電気回路２６と、本体パッケージ２内の空気を外部に排出する換気ファン２０とを備え、スタック６及び改質器５より下方の本体パッケージ２下部に吸気口２１を有する燃料電池発電システムであって、換気ファン２０は本体パッケージ２におけるスタック６及び改質器５を配置した空間の上部に設け、スタック６及び改質器５と電気回路２６とを、貯湯槽３の横で、縦方向に、貯湯槽３と略同一高さになるように配置し、高電圧回路２７はスタック６及び改質器５より上に配置すると共に、隔壁３１により本体パッケージ２内をスタック６及び改質器５を配置した空間と高電圧回路２７を配置した空間とに分離したものである。
【００３９】
上記構成において、本体パッケージ２内に燃料電池の各構成要素と貯湯槽３を納めたことにより、省スペースな燃料電池発電システムを提供できる。
【００４０】
また、改質器５やスタック６から原料ガスや水素などの可燃性ガスが万一漏出した場合においても、可燃性ガスは改質器５やスタック６を設けた本体パッケージ２内に漏出するが、本体パッケージ２内で改質器５及びスタック６より下方の本体パッケージ２下部に設けた吸気口２１から吸い込まれた外気が、本体パッケージ２内に漏出した可燃性ガスを押し出して、本体パッケージ２におけるスタック６及び改質器５を配置した空間の上部に設けた換気ファン２０により外部に排出される。
【００４１】
また、埃の多い環境で長期間使用されて高電圧回路２７の接点等に埃が蓄積した場合や、湿気の高い環境で長期間使用されて高電圧回路２７の接点等に水分が付着した場合にアーク等が発生することが万が一にも重なった場合においても、隔壁３１により本体パッケージ２内をスタック６及び改質器５を配置した空間と高電圧回路２７を配置した空間とに分離しているため、原料ガスや水素などの可燃性ガスが高電圧回路２７に至ることはなく、爆発等の危険性は全くなくなる。
【００４２】
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態における燃料電池発電システムの構成図を示すものである。
【００４３】
図２に示すように、本体パッケージ２内を、貯湯槽３を有する第１室４と、改質器５、スタック６などの可燃性ガスが流通する部品を配置した第２室７に分離するための隔壁１を設けている。
【００４４】
改質器５には、原料ガス配管８と、燃焼ファン９を取付けたバーナ１０と改質器排気口１１が備え付けられている。
【００４５】
スタック６は、改質器５と水素配管１２で接続され、バーナ１０と排水素配管１３で接続されており、空気ブロワ１４と空気配管１５で接続されている。また、熱交換器１６と冷水管１７と温水管１８で接続されている。
【００４６】
本体パッケージ２の外壁には、排気口１９及び排気ファン２０が設置されており、改質器５及びスタック６より風上になるように設けた吸気口２１が設置されている。
【００４７】
貯湯槽３には水道管からの給水管２２が底部に取り付けられると共に、給湯管２３が頂部に取り付けられている。貯湯槽３の底部には熱交換器１６に接続される冷水管２４が取り付けられており、貯湯槽３の頂部には、熱交換器１６に接続される温水管２５が取り付けられている。
【００４８】
電気回路２６は、１００Ｖ以上を扱う高電圧回路２７と、低電圧回路２８から構成されている。高電圧回路２７は、商用電源に接続されると共に、スタック６からの直流電力を交流電力に変換して商用電源に供給する電力変換回路２９と交流商用電源を直流低電圧に変換する電源回路３０から構成されている。
【００４９】
また、高電圧回路２７はスタック６及び改質器５より上に配置すると共に、隔壁３１でスタック６及び改質器５と分離している。
【００５０】
電力変換回路２９は、昇圧回路やインバータ回路などの回路（図示せず）と電圧センサや電流センサなどのセンサ（図示せず）とにより構成されており、燃料電池スタック６からの直流電力を商用電源の交流電力と同位相の交流電力に変換して商用電源に接続された負荷（図示せず）に供給できるよう接続されている。
【００５１】
低電圧回路２８は、本体パッケージ２内の各部を制御する制御手段である。制御手段である低電圧回路２８は、負荷の消費電力に基づいて都市ガス配管から改質器５に供給される都市ガスの流量を調整すると共に改質器５に供給される水の流量を調整することによるシステムにおける発電電力の制御や改質器５やスタック６の温度制御など種々の制御を行なっている。
【００５２】
以上のように構成された燃料電池発電システムについて、以下その動作、作用を説明する。
【００５３】
原料ガス配管８から供給されたメタンなどの原料ガスは、改質器５の中でバーナ１０によって加熱され改質反応を起こし水素に変換され水素配管１２を通ってスタック６へ供給される。
【００５４】
一方、空気ブロワ１４から送られる空気は空気配管１５を通ってスタック６へ供給され、これら供給された水素と空気中の酸素を反応させ発電を行うものである。
【００５５】
そして反応に使われなかった残りの水素（排水素）は排水素配管１３を通ってバーナ１０に供給され改質反応の加熱燃料として用いられる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態においては、本体パッケージ２の第１室４に貯湯槽３を備え、本体パッケージ２の第２室７に、スタック６及び改質器５と、電力変換回路２９を有する高電圧回路２７と低電圧回路２８とから構成される電気回路２６と、第２室７内の空気を外部に排出する換気ファン２０とを備え、スタック６及び改質器５より下方の第２室７下部に吸気口２１を有する燃料電池発電システムであって、換気ファン２０は第２室７におけるスタック６及び改質器５を配置した空間の上部に設け、スタック６及び改質器５と電気回路２６とを、貯湯槽３の横で、縦方向に、貯湯槽３と略同一高さになるように配置し、高電圧回路２７はスタック６及び改質器５より上に配置すると共に、隔壁３１により第２室７をスタック６及び改質器５を配置した空間と高電圧回路２７を配置した空間とに分離したものである。
【００５７】
すなわち、本実施の形態は、第１の実施の形態において、貯湯槽３を本体パッケージ２の第１室４に配置し、スタック６及び改質器５と、電気回路２６と、換気ファン２０と、吸気口２１とを本体パッケージ２の第２室７に配置したものであり、第１の実施の形態と同様に、省スペースな燃料電池発電システムを提供できる。
【００５８】
また、改質器５やスタック６から原料ガスや水素などの可燃性ガスが万一漏出した場合に、且つ、埃の多い環境で長期間使用されて高電圧回路２７の接点等に埃が蓄積したり、湿気の高い環境で長期間使用されて高電圧回路２７の接点等に水分が付着した場合にアーク等が発生することが万が一にも重なった場合においても、爆発等の危険性は全くなくなる。
【００５９】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態について、上記と同様に図１に基づいて説明する。
【００６０】
本実施の形態は、第１の実施の形態と基本的な構成は同じであるが、ここでは、以下の点について、更に詳細に説明する。
【００６１】
尚、本実施の形態において既に説明した内容については、その説明を省略する。
【００６２】
第３の実施の形態は、スタック６と電力変換回路２９とを隔壁３１を介して対向して配置したものであり、これにより、スタック６と電力変換回路２９とが近接（隣接）して配置されるので、スタック出力線３２が短くなり、スタック６と電力変換回路２９とを短距離で電気的に接続できるので、スタック６と電力変換回路２９を電気的に接続するスタック出力線３２での銅損を低減して、スタック出力線３２での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００６３】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態について、図３に基づいて説明する。
【００６４】
本実施の形態は、第１の実施の形態と基本的な構成は同じであるが、ここでは、以下の点について、更に詳細に説明する。
【００６５】
尚、本実施の形態において既に説明した内容については、その説明を省略する。
【００６６】
第４の実施の形態は、スタック６の積層方向３３が電力変換回路２９の基板である電力変換回路基板３４の面に対して略平行であるものであり、単セル３５が電力変換回路基板３４の面に対して平行な方向に積層されており、単セル３５の積層方向３３の両側を集電板３６の一対を用いて挟持し、集電板３６にはスタック出力線３２を接続するスタック出力端子３７が接続されている。電力変換回路基板３４には電力変換回路入力端子３８を設けている。
【００６７】
この構成により、スタック出力線３２を接続する、スタック出力端子３６と電力変換回路入力端子３７が近接するので、スタック出力線３２が最短になり、スタック６のスタック出力端子３６と電力変換回路２９の電力変換回路入力端子３７とを最短距離で電気的に接続できるので、スタックと電力変換回路を電気的に接続するスタック出力線３２での銅損を低減して、スタック出力線３２での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００６８】
反対に、スタック６の積層方向３３が電力変換回路基板３４の面に対して略平行でない（例えば、垂直）の場合は、図４に示すようにスタック出力端子３７と電力変換回路入力端子３８が離れた位置となり、スタック出力線３２が長くなるため、スタック出力線３２での銅損が増加し、スタック出力線３２での電力ロスが増加し、燃料電池発電システムの効率を低下するものである。
【００６９】
（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態について、図５に基づいて説明する。
【００７０】
本実施の形態は、第１の実施の形態と基本的な構成は同じであるが、ここでは、以下の点について、更に詳細に説明する。
【００７１】
尚、本実施の形態において既に説明した内容については、その説明を省略する。
【００７２】
本実施の形態は、スタック６が、スタック６の積層方向の一端の上部に設けたスタック＋端子３９とスタック６の積層方向の他端の上部に設けたスタック−端子４０とを有し、電力変換回路２９の電力変換回路基板３４が、下部に電力変換回路＋端子４１と電力変換回路−端子４２と有し、スタック＋端子３９と電力変換回路＋端子４１とが隔壁３１を介して略対向位置に配置され、スタック−端子４０と電力変換回路−端子４２とが隔壁３１を介して略対向位置に配置されたものである。
【００７３】
この構成により、スタック＋端子３９と電力変換回路＋端子４１が近接し、スタック−端子４０と電力変換回路−端子４２が近接するため、スタック＋端子３９と電力変換回路＋端子４１、スタック−端子４０と電力変換回路−端子４２を、２組とも、最短距離で電気的に接続できるので、スタック出力線４５，４６が短くなり、スタック６と電力変換回路２９を電気的に接続するスタック出力線４５，４６での銅損を低減して、スタック出力線４５，４６での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００７４】
（実施の形態６）
本発明の第６実施の形態について、上記と同様に図５に基づいて説明する。
【００７５】
本実施の形態は、第５の実施の形態と基本的な構成は同じであるが、ここでは、以下の点について、更に詳細に説明する。
【００７６】
尚、本実施の形態において既に説明した内容については、その説明を省略する。
【００７７】
本実施の形態は、隔壁３１に設けた一対の貫通穴４３，４４と、スタック＋端子３９と電力変換回路＋端子４１を電気的に接続すると共に一方の貫通穴４３を通るスタック＋出力線４５と、スタック−端子４０と電力変換回路−端子４２を電気的に接続すると共に他方の貫通穴４４を通るスタック−出力線４６とを有するものである。
【００７８】
この構成により、スタック＋端子３９と電力変換回路＋端子４１とを隔壁３１の貫通穴４３を通るスタック＋出力線４５により最短距離で電気的に接続でき、スタック−端子４０と電力変換回路−端子４２とを隔壁３１の貫通穴４４を通るスタック−出力線４６により最短距離で電気的に接続でき、スタック＋端子３９と電力変換回路＋端子４１が近接するのでスタック＋出力線４５が短くなり、スタック−端子４０と電力変換回路−端子４２が近接するのでスタック−出力線４６が短くなり、スタック出力線４５，４６での銅損が低減し、スタック出力線４５，４６での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の燃料電池発電システムは、省スペースな燃料電池を提供できる。
【００８０】
また、改質器やスタックから原料ガスや水素などの可燃性ガスが万一漏出した場合に、且つ、埃の多い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に埃が蓄積したり、湿気の高い環境で長期間使用されて高電圧回路の接点等に水分が付着した場合にアーク等が発生することが万が一にも重なった場合においても、爆発等の危険性は全くなくなる。
【００８１】
また、スタックと電力変換回路を電気的に接続するスタック出力線が最短になり、スタック出力線での銅損を低減して、スタック出力線での電力ロスを低減し、燃料電池発電システムの効率を向上することができる。
【００８２】
そのため、小型化と高効率と信頼性が求められる燃料電池発電システムに適している。
【符号の説明】
【００８３】
２ 本体パッケージ
３ 貯湯槽
４ 第１室
５ 改質器
６ スタック
７ 第２室
２０換気ファン
２１吸気口
２６電気回路
２７高電圧回路
２８低電圧回路
２９電力変換回路
３１隔壁
３４電力変換回路基板
３９スタック＋端子
４０スタック−端子
４１電力変換回路＋端子
４２電力変換回路−端子
４３，４４貫通穴
４５スタック＋出力線
４６スタック−出力線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体パッケージ内に、スタック及び改質器と、電力変換回路を有する電気回路と、前記本体パッケージ内の空気を外部に排出する換気ファンとを備え、前記スタック及び改質器より下方の前記本体パッケージ下部に吸気口を有する燃料電池発電システムであって、
前記換気ファンは前記本体パッケージにおける前記スタック及び改質器を配置した空間の上部に設け、前記スタック及び改質器と前記電気回路とを、縦方向に配置し、前記電気回路は前記スタック及び改質器より上に配置すると共に、隔壁により前記本体パッケージ内を前記スタック及び改質器を配置した空間と前記電気回路を配置した空間とに分離した燃料電池発電システム。
【請求項２】
スタックと電力変換回路とを隔壁を介して対向して配置した請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
スタックの積層方向が電力変換回路基板の面に対して略平行である請求項２に記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
スタックは、前記スタックの積層方向の一端の上部に設けたスタック＋端子と前記スタックの積層方向の他端の上部に設けたスタック−端子とを有し、電力変換回路は、下部に電力変換回路＋端子と電力変換回路−端子と有し、前記スタック＋端子と前記電力変換回路＋端子とが隔壁を介して略対向位置に配置され、前記スタック−端子と前記電力変換回路−端子とが隔壁を介して略対向位置に配置された請求項３に記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
隔壁に設けた一対の貫通穴と、スタック＋端子と電力変換回路＋端子を電気的に接続すると共に一方の前記貫通穴を通るスタック＋出力線と、スタック−端子と電力変換回路−端子を電気的に接続すると共に他方の前記貫通穴を通るスタック−出力線とを有する請求項４に記載の燃料電池発電システム。
【請求項１】
本体パッケージ内に、スタック及び改質器と、電力変換回路を有する電気回路と、前記本体パッケージ内の空気を外部に排出する換気ファンとを備え、前記スタック及び改質器より下方の前記本体パッケージ下部に吸気口を有する燃料電池発電システムであって、
前記換気ファンは前記本体パッケージにおける前記スタック及び改質器を配置した空間の上部に設け、前記スタック及び改質器と前記電気回路とを、縦方向に配置し、前記電気回路は前記スタック及び改質器より上に配置すると共に、隔壁により前記本体パッケージ内を前記スタック及び改質器を配置した空間と前記電気回路を配置した空間とに分離した燃料電池発電システム。
【請求項２】
スタックと電力変換回路とを隔壁を介して対向して配置した請求項１に記載の燃料電池発電システム。
【請求項３】
スタックの積層方向が電力変換回路基板の面に対して略平行である請求項２に記載の燃料電池発電システム。
【請求項４】
スタックは、前記スタックの積層方向の一端の上部に設けたスタック＋端子と前記スタックの積層方向の他端の上部に設けたスタック−端子とを有し、電力変換回路は、下部に電力変換回路＋端子と電力変換回路−端子と有し、前記スタック＋端子と前記電力変換回路＋端子とが隔壁を介して略対向位置に配置され、前記スタック−端子と前記電力変換回路−端子とが隔壁を介して略対向位置に配置された請求項３に記載の燃料電池発電システム。
【請求項５】
隔壁に設けた一対の貫通穴と、スタック＋端子と電力変換回路＋端子を電気的に接続すると共に一方の前記貫通穴を通るスタック＋出力線と、スタック−端子と電力変換回路−端子を電気的に接続すると共に他方の前記貫通穴を通るスタック−出力線とを有する請求項４に記載の燃料電池発電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９０８１２（Ｐ２０１２−１９０８１２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２７８５５（Ｐ２０１２−１２７８５５）
【出願日】平成２４年６月５日（２０１２．６．５）
【分割の表示】特願２００８−２６２５３８（Ｐ２００８−２６２５３８）の分割
【原出願日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【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２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月５日（２０１２．６．５）
【分割の表示】特願２００８−２６２５３８（Ｐ２００８−２６２５３８）の分割
【原出願日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]