JP4015839B2 - Fuel cell power generation system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素と酸素を反応させて発電する燃料電池発電システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の燃料電池発電システムについて、図5により説明する。
従来の一般的な燃料電池発電システムの概略構成は、図5に表されるものがよく知られている(松田・竹原編、電池便覧、(平13)、569、丸善)。
図5は、装置筐体51内の上部に電池スタック52を配し、インバータなどの制御部53は、水処理装置54などを間に介して、改質器などの水素供給部55から離れて設置されている。このような構成にすることによって、改質器などの水素供給部55から水素ガスが漏洩しても、インバータなどの制御部53に、水素ガスが流れ込み難くしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の燃料電池発電システムでは、改質器などの水素供給部55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、装置51内の空気ブロア(図示せず)の吸い込みによる気流の流れ方向によっては、漏出した可燃性ガスはインバータなどの制御部に流れ込み、最悪の場合、制御部品の発するスパーク等で引火、爆発するという危険性があった。
【0004】
本発明は、爆発の危険性がなく安全性を確保するとともに、より小型で信頼性の高いシステムとすることが可能で、また、外部からの埃などから制御部と空気ブロアを保護できる燃料電池発電システムを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料電池発電システムは、装置筐体内に燃料電池と、前記燃料電池に水素を供給する水素供給部と、前記燃料電池に空気を送る空気ブロアと、前記燃料電池の運転を制御する制御部と、前記装置筐体及び第1の隔壁により区画され、前記制御部を収納する第1室と、前記装置筐体、第1の隔壁、及び第2の隔壁により区画され、前記燃料電池及び空気ブロアを収納する第2室と、前記装置筐体及び第2の隔壁により区画され、前記水素供給部を収納する第3室とを備え、前記空気ブロアの吸気口は前記第2室内に開口させるとともに、前記第1室の一部を前記装置筐体の外側に開口させ、前記第1室の他の部分を前記装置内に開口させ、前記第1室及び第3室は、前記第2室を間に挟んで隔離されるよう構成されている。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
《参考の形態1》
本参考の形態1における燃料電池発電システムの構成について、図1を参照しながら説明する。
図1は燃料電池発電システムの概略構成図である。装置筐体1内には、電池スタックで構成される燃料電池3、燃料電池に水素を供給する水素供給部2、燃料電池に空気を送る空気ブロア5、および燃料電池の運転を制御する制御部4を備えている。水素供給部2は、水素ボンベ、水素吸蔵物質を充填した容器、あるいは改質器などからなる。そして、空気ブロア5に専用の吸気口6を設け、吸気口6は装置筐体1の外側に開口させている。
この燃料電池発電システムの動作について、以下に簡単に説明する。水素供給部2から供給される水素は、水素配管7を通って燃料電池3へ供給される。一方、吸気口6から空気ブロア5により吸込まれた空気は、空気配管8を通って燃料電池3へ供給される。これら供給された水素と空気中の酸素を反応させることで発電を行う。また、同時に発生する熱を利用すると、いわゆる熱電併給(コージェネレーション)となり、エネルギーを有効に利用することができる。これら一連の動作を制御部4で行い、必要に応じて直流電圧を交流電圧に変換する。
【0007】
ところで、空気ブロア5によって、多量の空気が燃料電池3へ供給される。空気ブロア5に専用の吸気口6を設け、吸気口6は装置筐体1の外側に開口させた構造になっているため、水素供給部2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でも、空気ブロア5による制御部4を通る可燃性ガスの流れが発生せず、制御部品の発するスパーク等で引火、爆発する危険性がない。このため、制御部品を防爆仕様にしなくても安全性は高い。さらに、図1に示す隔壁9を設けるなどで、水素供給部2の近くに制御部4を設置できるなど、設計の自由度は高い。
【0008】
《参考の形態2》
参考の形態2における燃料電池発電システムの構成について、図2を参照しながら説明する。なお、以下、同一部品には同一番号を付し、部品の説明を省略する。
図2に示すように、燃料電池発電システムの装置筐体1内に、水素供給部2、電池スタック部3、制御部4、電池スタック部3に空気を送る空気ブロア5を備えている。筐体1内には、水素供給部2を収容する室と他の要素を収容する部分とを仕切る隔壁21を設けることにより、水素供給部を収容する専用の室22を形成し、空気ブロア5の吸気口23は室22を介して筐体1の外部に開口させている。
【0009】
このような構成にすることにより、水素供給部を収容する室22の圧力は、装置筐体1内の他の空間部24の圧力より低くなり、水素供給部2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でも、制御部4などを設置している空間部24側に可燃性ガスは流出しないため、安全である。
【0010】
《参考の形態3》
参考の形態3における燃料電池発電システムの構成について、図3を参照しながら説明する。
図3に示すように、装置筐体1内に、改質器などの水素供給部2、燃料電池3、制御部4、および燃料電池3に空気を送る空気ブロア5を備え、少なくとも水素供給部2と制御部4の各々を他と隔離するための隔壁31と32を設けることにより、それぞれ水素供給部を収容する専用の室33と制御部を収容する専用の室34を形成している。そして、空気ブロア5の吸気口35は、制御部を収容する室34に開口させ、室34の他方の部分には、装置筐体1の外側に開口させた空気取入れ口36を備えている
【0011】
このような構成にすることにより、制御部4を収容する室34には、空気取入れ口36から外気が流れ込み、水素供給部2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でも、室34に可燃性ガスは流入しないため、安全である。また、外気が流れ込むことにより、制御部4の冷却も行えるため、制御部4をよりコンパクトにしても温度上昇を抑えることができ、より小型で信頼性の高いシステムとすることが可能となる。
【0012】
《実施の形態1》
実施の形態1における燃料電池発電システムの構成について、図4を参照しながら説明する。
図4に示すように、装置筐体1内に、改質器などの水素供給部2、燃料電池3、制御部4、および燃料電池3に空気を送る空気ブロア5を備え、少なくとも水素供給部2および制御部4の各々を他と隔離するための隔壁41および42を設けることにより、それぞれ水素供給部2を収容する専用の室43および制御部4を収容する専用の室44を形成している。そして、空気ブロア5の吸気口45は装置筐体1内に開口させ、制御部4を収容する室44の一部に、装置筐体1の外側に開口させた空気取入れ口46を設け、制御部4を収容する室44の他方の部分に装置筐体1内に開口させた通気口47を設けている。
【0013】
このような構成にすることにより、制御部4を収容する室44には、空気取入れ口46から外気が流れ込み、水素供給部2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でも、制御部4の室44に可燃性ガスは流入しないため、安全である。また、制御部4の冷却も行えるため、よりコンパクトで信頼性の高いシステムとすることが可能となる。
図4では、装置筐体1の下方に空気取入れ口48を設けているが、空気取入れ口48の設置する位置は、装置筐体1の他の場所でも良く、また、空気取入れ口48を設けなくても良い。
【0014】
《参考の形態4》
参考の形態4における燃料電池発電システムの構成について、図2を参照しながら説明する。
図2に示すように、空気ブロア5の吸気口23の近傍に、可燃性ガス検知器25を設けている。
このような構成にすることにより、水素供給部2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でも、可燃性ガス検知器25で検知して、許容量以上になると、システムを停止するなどの安全対策が取れるため、信頼性の高いシステムとすることができる。また、可燃性ガス検知器25は、制御部4に設けても良い。
【0015】
《参考の形態5》
参考の形態5における燃料電池発電システムの構成について、図3を参照しながら説明する。
図3に示すように、空気取入れ口36にフィルター37を設けており、これにより、外部からの埃などから制御部4と空気ブロア5を保護でき、さらに信頼性の高いシステムとすることができる。また、そのようなフィルターは空気ブロア5の吸気口に設けても良い。
【0016】
《参考の形態6》
参考の形態6における燃料電池発電システムの構成について、図4を参照しながら説明する。
図4において、制御部4を樹脂などでモールドした(図示せず)構成となっており、これにより、外部からの埃や可燃性ガスなどが流入しても、制御部4を保護でき、信頼性の高いシステムとすることができる。
【0017】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、水素供給部から可燃性ガスが万一漏出した場合でも、漏出した可燃性ガスは制御部に流入せず、爆発などを未然に防止することができ、安全性を高めるという効果を奏する。また、外気が流れ込むことにより、制御部品の冷却も行えるため、制御部をよりコンパクトにしても温度上昇を抑えることができ、より小型で信頼性の高いシステムとすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考の形態1における燃料電池発電システムの概略構成図である。
【図2】 本発明の参考の形態2および4における燃料電池発電システムの概略構成図である。
【図3】 本発明の参考の形態3および5における燃料電池発電システムの概略構成図である。
【図4】 本発明の実施の形態1における燃料電池発電システムの概略構成図である。
【図5】 従来例における燃料電池発電システムの概略構成図である。
【符号の説明】
1 装置筐体
2 水素供給部
3 燃料電池
4 制御部
5 空気ブロア
6、23、35、45 吸気口
21、31、32、41、42 隔壁
22、33、43 水素供給部を収容する室
24 空間部
25 可燃性ガス検知器
34、44 制御部を収容する室
36、46、48 空気取入れ口
37 フィルター
47 通気口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell power generation system that generates electricity by reacting hydrogen and oxygen.
[0002]
[Prior art]
A conventional fuel cell power generation system will be described with reference to FIG.
The general structure of a conventional general fuel cell power generation system is well known as shown in FIG. 5 (Matsuda / Takehara edition, Battery Handbook, (Hei 13), 569, Maruzen).
In FIG. 5, the
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional fuel cell power generation system as described above, when a combustible gas such as raw material gas or hydrogen leaks from the
[0004]
The present invention provides a fuel cell capable of ensuring safety with no risk of explosion, a smaller and more reliable system, and protecting a control unit and an air blower from external dust and the like. The purpose is to provide a power generation system.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The fuel cell power generation system of the present invention controls the fuel cell system enclosure, and a hydrogen supply unit for supplying hydrogen to the fuel cell, and air blower for sending air to the fuel cell, the operation of the fuel cell The fuel cell is partitioned by a control unit , the device casing and the first partition, and is partitioned by a first chamber for storing the control unit, the device casing, the first partition, and a second partition. And a second chamber that stores the air blower, and a third chamber that is partitioned by the apparatus housing and the second partition and stores the hydrogen supply unit, and the air blower inlet is in the second chamber While opening, a part of the first chamber is opened to the outside of the device housing, the other part of the first chamber is opened in the device, and the first chamber and the third chamber are It is configured to be isolated with two chambers in between .
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
<<
The configuration of the fuel cell power generation system in
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel cell power generation system. In the
The operation of this fuel cell power generation system will be briefly described below. Hydrogen supplied from the
[0007]
By the way, a large amount of air is supplied to the
[0008]
<<
The configuration of the fuel cell power generation system in
As shown in FIG. 2, the
[0009]
By adopting such a configuration, the pressure of the
[0010]
<<
The configuration of the fuel cell power generation system in
As shown in FIG. 3, the
By adopting such a configuration, even when outside air flows into the
[0012]
<<
The configuration of the fuel cell power generation system according to
As shown in FIG. 4, the
[0013]
By adopting such a configuration, even when outside air flows into the
In FIG. 4, the
[0014]
<< Reference Form 4 >>
The configuration of the fuel cell power generation system in Reference Embodiment 4 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, a
By adopting such a configuration, even if a combustible gas such as a raw material gas or hydrogen leaks from the
[0015]
<<
The configuration of the fuel cell power generation system in
As shown in FIG. 3, a
[0016]
<<
The configuration of the fuel cell power generation system in
In FIG. 4, the control unit 4 is molded with resin or the like (not shown), so that the control unit 4 can be protected even when dust, flammable gas, etc. flows from the outside. It can be set as a highly reliable system.
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if the flammable gas leaks from the hydrogen supply unit, the leaked flammable gas does not flow into the control unit, and it is possible to prevent explosion and the like in advance. There is an effect of enhancing the sex. Further, since the control components can be cooled by the flow of outside air, the temperature rise can be suppressed even if the control unit is made more compact, and a smaller and more reliable system can be obtained.
[Brief description of the drawings]
1 is a schematic block diagram of a fuel cell power generation system according to
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a fuel cell power generation system in
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a fuel cell power generation system in
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a fuel cell power generation system according to
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a fuel cell power generation system in a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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