JPH0475263A - パッケージ型燃料電池発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分針〕 この発明は、移動用電源装置、オンサイト用電源装置と
して使用されるパッケージ型燃料電池発電装置、ことに
パッケージ内に収納された装置の換気冷却構造に関する
。

〔従来の技術〕

燃料電池発電装置は一般に、燃料改質装置によってメタ
ノール、天然ガスなどの原燃料を水素リッチな燃料ガス
に改質して燃料電池の燃料極に供給し、かつ反応空気を
燃料電池の空気極に供給し、電解質をイオン伝導媒体と
して＠接見１Ｉｔ−行う吃のであ夛、その発電電力をチ
ョッパ、インバータ等からなる電力変換装置によシ、そ
の出力電流。

電圧等を制御して負荷回路に供給するものである。

燃料電池発電装置を移動用［源、オンサイト用電源など
として使用する場合、その搬送および据付作業を容易化
するために、発電装置を一つの金属製パッケージ中に収
納したパッケージ型燃料電池発電装置が知られている。

燃料電池発電装置け、一般に各所から熱を発生する０例
えば電解質としてリン酸液を使用し、水素と酸素とを反
応させて発電をするリン酸型燃料電池の反応温度は約２
００℃であ〕、断熱層の厚さにより外表面は５０〜１０
０℃に及ぶ、また、燃焼加熱によ）水素リッチな改質ガ
スを生成するｆＩＩＢ科改質器もその外表面は燃焼熱で
３００℃を超えることがある。一方、［力変換装置も発
熱するが、その発熱量Ｆｉ士述の燃料電池部に比べて少
く、むしろ表面温度の高い燃料改質器や燃料電池からの
熱影響を回避して１例えば半導体素子などの運転１１１
度をその許容温度（一般に１０Ｄｔｌ：以下）に保つた
めの換気冷却が必要になる。

第３図は従来のパッケージ型燃料電池発電装置の換気冷
却構造を模式化して示す断面図であ〕、外部空気の取入
ロア、排気口９　’に有スルパッケージ１０は、その取
入口Ｚ何に換気ファン３ｔ−備え。

風上側にチ覆ツバ８Ａ、インバータ８Ｂ　、およびその
制御部８０等からなる電力変換部８が収納され、風下側
には燃料電池１．燃料改質装置２および反応空気プロワ
４や改質器バーナの燃焼空気プロア５などの補機で構成
される燃料電池部６が収納される。

このように構成された従来の換気冷却方式では、換気７
アン３によってパッケージに送シ込まれる常温の空気に
よって電力変換ｓ８が換気冷却され、幾分温度上昇した
空気によって高部の燃料電池部６が換気冷却されるが、
燃料を触部６側からの空気の環流や輻射熱の影響を電力
変換部８が受けるため、両者間に断熱スペースを設けて
電力変換部８側への熱影響を低減するよう構成される。

第４図は従来の異なる換気冷却構造を示す模式化した断
面図であり、パッケージ１０内に燃料電池部６と電力変
換部８とを仕切る隔壁１０Ａを設け、かつこの隔壁に換
気ファン３Ａ、３Ｂ等を設は虎魚が前述の従来構造と異
なっており、隔壁１［）ＡＫ断熱材を用いることによっ
て輻射熱を遮断するとともに、高温の燃料電池部６に換
気７アン３Ａ、３Ｂ等によって冷却空気を吹き付けて強
制風冷することによ〕、よシ高い冷却性能が得られるよ
う構成されている。また、隔壁１０Ａを設けるととＫよ
って断熱スペースを縮小できるので、パッケージ１０ｔ
−小型化できる利点が得られる。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 パッケージ型燃料電池発電装置は、天然ガスやメタノー
ルなどの原燃料と、水素リッチな改質ガスを使用するた
めに１万が一可燃性ガスがパッケージ内に漏れ次場合に
も、パッケージ内で爆鳴気を生じないよう十分な換気を
行うとと４に、電磁接勉器など電気火花を生ずる制御機
６を含む電力変換部８＠に可燃性ガスが侵入しないよう
パッケージ内における冷却空気の流れに配慮が求められ
る。また、パッケージ型燃料電池発電装置を屋外で使用
する場合、パッケージ１ｏは雨水の侵入を防ぐ防滴構造
とすることが求められる。

第３図に示す従来の構造では、パッケージ内に燃料電池
部６と電力変換部８とを仕切る隔壁がないために、パッ
ケージ内に冷却空気の循環流を生じやすく、換気量を増
やしても、電力変換部に可燃性のリークガスが環流する
ことを十分には防止できないと匹う問題がある。ｔた、
第４図に示す従来の構造では、ｔ力変換部８を収納した
区ｍｌが、換気ファン３Ａ、３Ｂの吸込、み側に位置し
て、外気および燃料電池部６側の区ｔｍｉ＊の双方に対
して減圧状態となる。このため、パッケージ１ｏの防滴
構造の強化を必要とするとともに、隔壁１゜Ａの隙き間
を介して可燃性ガスが電力変換部に環流すること１：防
止するために、パッケージと隔壁との気密性を高める必
ｌ！Ｉがあシ、バクケージの防１１１′構造および隔壁
の気ｓＳ造が複雑化するという問題が発生する。

この発明の目的は、パッケージの構造を複雑化した力、
大型化したりすることなく、十分かつ安全な換気・冷却
性能および防滴性能を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明にょれく燃料改質
装置および補機を含むｆＩａ科１池部触部燃料電池の出
力１１に配されたチ冒ツバ−、インバータ、およびその
制御Ｗ５を含む電力変換部とが、換気ファンを有するパ
ッケージ中忙収納された亀のにおいて、前記電力変換部
を収容し、その外部空気の取入口側に換気ファンを有す
る上！５！側パッケージ室と、前記燃料電池部を収容し
、前記上流側パッケージ宣が排出する冷却空気によル冷
却される下流側パッケージ室とからなるパッケージ會備
えてなるものとする。

〔作用〕

この発明の構成において、パッケージが換気の取入口側
に換気ファンを有する上流側パッケージ室と、その換気
出口側（連通した下流側パッケージ室とからなり、上流
側パッケージ室Ｋｔｆｉ電カ変換部を、下Ｒ＠パッケー
ジ室には燃料電池部を収納するよう構成したことにより
、パラ−ケージ内の気圧が外気より高くなって防滴構造
を簡素化できる。また、上流側パッケージ室内の気圧が
下１５！側パッケージ室内のそれと同等以上となシ、下
流側パッケージ内で可燃性・ガスが漏れても、可燃性ガ
スを含む空気が上流側パッケージ室に侵入することＹｒ
＠止できるとともに、両パッケージ室の隔壁の気密構造
を簡素化できる。

〔実施例〕

以下この発明を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の実施例になるパッケージ型燃料電池
発電装置を模式化して示す断面図であシ、従来の装置と
同じ構成要素Ｋａ同一参照符号が付しである０図におい
て、パッケージ２０＃ｉ外気ノ取入ロＺ側に換気ファン
３を有する上流側パッケージ室２ＯＡと、上流側パッケ
ージ室２ＯＡの換気の出口＃に連結ダク）２ＤＣを介し
て連結された下流側パッケージ室２０Ｂとで構成され、
上流側パッケージ室２ＯＡにＦｉ電力変換部８が収納さ
れ、下流側パッケージ室２０ＢＫは燃料を池１゜燃料改
質装置２１および補機５，６等を含む燃料電池部６が収
納され、換気ファン３によって上流側パッケージ室２Ｏ
Ａに送夛込まれた常温の空気によって電力変化部８が換
気冷却され念後、連結ダク）２００を介して下流側パッ
ケージ室に送り込まれる空気によ〕、燃料電池部６の風
冷および換気が行われ、温度の上った冷却空気は排気口
９から外部に排出される。また、二つのパッケージ室は
共通の架台によって一体化されるとともに、連結ダク）
２０Ｃを包囲するパッケージ室間の除き間には外気が自
然対流し、パッケージ室が外気によって冷却されること
によシ、両パッケージ室間の熱影響を排除するよう構成
される。

上述のように構成され九冥施例においては、換気ファン
３の送風圧力によって上流側パッケージ室２ＯＡ内が外
気圧よ）高い気圧に保たれ、かつ下流側パッケージ室２
０Ｂ内が上流側パッケージ室内気圧と外気圧との中間の
気圧に保たれるので、パッケージ２０に除き間があって
も外気を吸い込むことがなく、シたがって必要とする防
滴性能が容易に得られるとともに、下Ｉ５！何パッケー
ジ室内に可燃ガス漏れしても、これが気圧の高い上流側
パッケージ室に循環流として侵入することはなく、かつ
室内空気の換気によって希釈されて排気口９から外部に
排出されるので、パッケージ室内に爆鳴気が形成される
危険性と、電力変換部での電気火花による点火源の形成
とをほぼ完全に回避することができる。

第２図はこの発明の異なる実施例を示す模式化した断面
図であ夛、上流側パッケージ室３０Ａを下流側パッケー
ジ室３ＱＢ忙内包させてパッケージ３Ｄを形成し虎魚が
前述の実施例と異なりてお）、換気７アン３を上流側パ
ッケージ室３０Ａの空気取入ロア＃に配して上流側パッ
ケージ室の気圧を高め、かつその排気口３９を下流側パ
ッケージ室３０Ｂ内の要所に設けてパッケージ室の換気
および燃料電池部６を風冷するよう構成される。

この実施例では、上流側パッケージ室３０Ａは下流側パ
ッケージ室３０Ｂとの間に気圧差を保てる程度の簡単な
構造の箱状でよく、気圧差によって可燃性ガスを含む下
流側パッケージ室内空気の逆流を阻止できる。まな、防
滴性能は下流側パッケージ室３０Ｂによって保持される
が、上流側パッケージ室３０Ａの気圧が高いことによっ
て電力変換器等の電気系Ｒを収納する上流側パッケージ
室の防滴性能を高度に保持できる利点が得られる。

さらに、上流側パッケージ室３０Ａに断熱材を被着する
よう構成すれば、燃料ｉＥ池触部らの熱影響を阻止でき
るので、断熱のためのスペースの縮小が可能であり、パ
ッケージ３０を小型化できる利点が得られる。

ＣＲ１男の効果〕 この発明は前述のように、電力変換部を上流側パッケー
ジ室に収納して外気の取入口側に換気ファンを設け、そ
の排気口に連通ずる下流側パッケージ室に高温の燃料電
池部を収納して上流側パッケージの排出空気により燃料
電池部の換気と冷却を行うよう構成した。その結果、換
気ファンの送風圧力によって上流側パッケージ室、下流
側パッケージ室、外気の順忙差圧を保つことが可能にな
シ、従来技術で問題となった電力変換部全収納するパッ
ケージ内が減圧状態となることによって生ずる、ＦＪ１
１１構造の複雑化や、漏れた可燃性ガスが電力変換器側
に環流することによる爆鳴気の形成およびその燃焼の危
険性が排除されるので、パッケージ構造を複雑化するこ
となく冷却性能、防滴性能に優れ、かつ可燃性ガスの漏
れに対する安全性に優れたパッケージ型燃料電池発電装
置を提供することができる。また、上流側パッケージ室
を下流側パッケージ内に設けるよう構成してもよく、こ
の場合、上流側パッケー？１．室を大幅に、簡素化して
も高り冷却性能、ＦＪ滴性能、および安全性が得られる
とと本に、下流側パッケージ室の断熱スペースを省スペ
ース化してパッケージを小型化できる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例になるパッケージ型燃料電池
発電装置を模式化して示す断面図、第２図はこの発明の
異なる実施例を示す模式化した断面図、第３図および第
４図は互いに異なる従来のパッケージ型燃料電池発電装
ｆｔ模式化して示す断面図である。 １・・・燃料電池、２・・・燃料改質装置、３．３Ａ。 ３Ｂ・・・換気ファン、４．５・・・ブロワ（補機）、
６・・・燃料電池部、７・・・外気の取入口、９・・・
排気口、８Ａ・・・チ冒ツＡｆ３Ｂ・・・インバータ、
８Ｃ・・・制御部、８・・・電力変換部、１０，２［）
、３０・・・パッケージ、２ＯＡ、３０Ａ・・・上流側
パッケージ室、２０Ｅ、３０Ｂ・・・下流側パッケージ
室、２０Ｃ・・・達見３図 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）燃料改質装置および補機を含む燃料電池部と、燃料
   電池の出力側に配されたチョッパー、インバータ、およ
   びその制御部を含む電力変換部とが、換気ファンを有す
   るパッケージ中に収納されたものにおいて、前記電力変
   換部を収容し、その外部空気の取入口側に換気ファンを
   有する上流側パッケージ室と、前記燃料電池部を収容し
   、前記上流側パッケージ室が排出する冷却空気により冷
   却される下流側パッケージ室とからなるパッケージを備
   えてなることを特徴とするパッケージ型燃料電池発電装
   置。