JP3118633U - 移動式燃料電池装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置全体の小型・軽量化により可搬性を確保し、ある程度の水素供給量を確保して、運転可能時間の一層の長期化を図りうる移動式燃料電池装置を提供する。
【解決手段】 燃料電池本体１と、ボンベバルブ３をガス出入り口２aに取付けた複数の水素ボンベ２と、各水素ボンベ２から燃料電池本体１に水素を供給する配管４とを一つの移動架台６上に搭載して構成する。各ボンベバルブ３は、ボンベ用ポート１２、充填用ポート１３、供給用ポート１４、各ポート１２，１３，１４間を連絡するガス通路１５，１６，１７がバルブ本体１１内に設けられ、開閉バルブ１８と、減圧弁付き払い出しバルブ１９と、充填用バルブ２０とがバルブ本体１１内に一体的に備えられていて、各水素ボンベ２の充填圧力を３４ＭＰａ以上に設定するとともに、減圧弁付き払い出しバルブ１９で０．３〜０．５ＭＰａに減圧して払い出すように構成した。
【選択図】 図２

Description

本考案は移動式燃料電池装置、さらに詳しくは要求される現場に移動して燃料電池を運転することができる移動式燃料電池装置に関する。

近年電気を用いる機器が普及し、建屋の随所において電気機器が存在する。かかる機器は建屋内に導入された商用電源を利用するのが常とされているが、電気設備の点検や、不用意な停電時・被災時等には自家発電装置が必要とされる。自家発電装置は、従来その殆どが駆動源として発動機（内燃機関）を備えたものが一般的であったが、近年、振動や騒音がなく、また有害な排気ガスを発生しない燃料電池が注目されつつある。

この種の移動式燃料電池装置としては、従来から例えば特許文献１に示すものが知られている。これは図５に示すように、燃料電池１０４と水素ボンベ１０５とを架台１０１に一体的に搭載することにより、
燃料電池装置を一括して簡便に現場へ移動させることができるようにしたものである。ここで水素は、ボンベ元弁緊急遮断装置１０７を介してボンベ元弁を開き、水素ボンベ１０５の水素を水素供給路１０６を介して燃料電池１０４に供給して燃料電池１０４の運転を開始する。燃料電池１０４の運転中に水素ボンベ１０５又は配管１０６等から水素ガスが不測に漏洩して、建屋内の上方域に自然滞溜すると、ガスセンサ１０３がこれを検出して制御部１０８を作動させて電磁弁を閉じ、この結果ミニボンベ１０９からの不燃性ガスのガス圧がガス管路１１０を介して作用し、ボンベ元弁緊急遮断装置１０７はボンベ元弁を閉弁する。これにより水素ボンベ１０５の吐出口が閉止されて水素の供給が停止し、燃料電池１０４の発電動作が停止する。
特開平８−３１５８４７号公報（特に、図１）

一般に、可搬性を能くするためには水素ボンベを小型化する必要があるが、そうすると水素供給量の確保に限度があり、運転可能時間が短くなる。この点が上記従来例においても燃料電池を用いた自家発電装置の実用化を図る上でのネックとなっていた。

本考案は上記問題点を解決するもので、その目的は、装置全体の小型・軽量化により可搬性を確保し、かつ、ある程度の水素供給量を確保して、運転可能時間の一層の長期化を図りうる移動式燃料電池装置を提供することにある。

かかる課題の解決を図るためとして、請求項１に記載された考案は、燃料電池本体１と、ボンベバルブ３がガス出入り口２aにそれぞれ取付けられた複数の水素ボンベ２と、各水素ボンベ２から燃料電池本体１に水素を供給する配管４とを一つの移動架台６上に搭載して構成した移動式燃料電池装置において、前記各ボンベバルブ３は、前記ガス出入り口２aに接続するボンベ用ポート１２、水素補給ラインに接続する充填用ポート１３及び前記配管４の入側端部に接続する供給用ポート１４並びにそれら三個のポート１２，１３，１４間を連通するガス通路１５，１６，１７がバルブ本体１１内に設けられると共に、前記各ガス通路１５，１６，１７を連通・遮断する開閉バルブ１８と、前記供給用ポート１４に介設される減圧弁付き払い出しバルブ１９と、前記充填用ポート１３に介設される充填用バルブ２０とがバルブ本体１１内に一体的に備えられていて、各水素ボンベ２の充填圧力を低くとも３４ＭＰａに設定するとともに、減圧弁付き払い出しバルブ１９で０．３〜０．５ＭＰａに減圧して払い出すように構成した移動式燃料電池装置をその特徴とするものである。

また、上記の課題を解決するべく、請求項２に記載の考案は、前記請求項１記載の移動式燃料電池装置に関して、各水素ボンベ２と各配管４がワンタッチ管継手９を介して接続される構成としたことを特徴とする。

また、上記の課題を解決するべく、請求項３に記載の考案は、前記請求項１又は２に記載の移動式燃料電池装置に関して、各配管４の燃料電池本体１寄りの個所に圧力調整器１０を設け、該圧力調整器１０の圧力調整により０．０７ＭＰａ以下で水素を燃料電池本体１へ供給するようにしたことを特徴とする。

更に又、上記の課題を解決するべく、請求項４に記載の考案は、前記請求項１から請求項３の何れかの項に記載の移動式燃料電池装置において、前記移動架台６上に搭載した燃料電池本体１と複数の水素ボンベ２とをそれぞれ燃料電池収容箱７とボンベ収容箱８に収容し、各収容箱７，８を移動架台６上から分離可能に構成したことを特徴とする。

請求項１に記載の考案では、各水素ボンベが、開閉バルブと、減圧弁付き払い出しバルブと、充填用バルブとを一体化したボンベバルブを備え、当該水素ボンベの充填圧力を低くとも３４ＭＰａ近辺に設定するとともに、減圧弁付き払い出しバルブで０．３〜０．５ＭＰａに減圧して払い出すように構成したことから、各水素ボンベの小型化、ひいては装置全体の小型・軽量化により可搬性を確保しつつ、ある程度の水素供給量を確保して、運転可能時間の一層の長期化を図ることができる。

請求項２に記載の考案では、請求項１に記載の移動式燃料電池装置において、各水素ボンベと燃料電池本体とはワンタッチ管継手を介在する配管により連通連結して構成したことから、各水素ボンベと燃料電池本体との連通連結が簡便になる。

請求項３に記載の考案では、ワンタッチ管継手を介在する配管の燃料電池寄りに圧力調整器を設け、０．０７ＭＰａ以下で水素を燃料電池本体へ供給するように構成したことから、運転可能時間の一層の長期化を図ることができる。

請求項４に記載の考案では、前記移動架台上に搭載した燃料電池本体と複数の水素ボンベとをそれぞれ燃料電池収容箱とボンベ収容箱に収容し、各収容箱を移動架台上から分離可能に構成したことから、装置の輸送等が一層容易になる。

以下、本考案に係る移動式燃料電池装置の実施の形態について、各図面を参照しながら説明する。
図１は、本考案に係る移動式燃料電池装置の外観図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図をそれぞれ示す。図２は、本考案に係る移動式燃料電池装置の配管系統図、図３は、上記移動式燃料電池装置におけるボンベバルブの回路構成図、図４は、前記ボンベバルブの断面図で、（Ａ）はＸ−Ｘ線縦断面図、（B）は前記Ｘ−Ｘ線と直交するＹ−Ｙ線縦断面図である。

図１，２を参照して、符号６は台床下部にキャスターを備える移動架台を示し、台床上部には燃料電池収容箱７とボンベ収容箱８とが相互に分離可能で、かつ連結具により一体に連結された状態で搭載されている。防滴構造に形成される燃料電池収容箱７の内部には燃料電池本体１が収容され、ボンベ収容箱８の内部には複数例えば３本の水素ボンベ２が収容されていて、燃料電池本体１と３本の水素ボンベ２とは、圧力調整器１０を備えた分岐ヘッダー５が介在されてなる配管４系統によって接続され、各水素ボンベ２内の水素が必要に応じて配管４を介し燃料電池本体１に供給されるようになっている。

各水素ボンベ２は図２に示されるように、本考案を特徴付ける構成要素の一つであるボンベバルブ３がガス出入り口２aにそれぞれ取付けられていて、各ボンベバルブ３の圧力調節機能を備えた開閉操作によって、水素を３４ＭＰａ以上の充填圧力に設定して水素ボンベ２に充填可能となし、また、この充填水素を０．３〜０．５ＭＰａに減圧して配管４を経て、燃料電池本体１に払い出し可能に設けられる。

前記各ボンベバルブ３は、各水素ボンベ２のガス出入り口２aに接続するボンベ用ポート１２、水素補給ラインに接続する充填用ポート１３及び前記配管４の入側端部に接続する供給用ポート１４がバルブ本体１１に開口してそれぞれ設けられ、それら三個のポート１２，１３，１４間を連絡するためとして例えばT字状に交差して延ばしたガス通路１５，１６，１７がバルブ本体１１内に設けられ、又、各ガス通路１５，１６，１７相互を連通・遮断するためとしてT交差点部に関連させて設けられる開閉バルブ１８と、前記供給用ポート１４に介設される減圧弁付き払い出しバルブ１９と、前記充填用ポート１３に介設される充填用バルブ２０とがバルブ本体１１内に一体的に備えられている。なお、図３，図４中において、符号２０は例えば逆止弁で実現される充填用バルブ、２１は開閉バルブ１８を開閉操作するためのハンドル、２２は充填用ポート１３を塞ぐための密封プラグをそれぞれ示し、又、２３は圧力計、２４は安全弁プラグ、２５は二次安全弁をそれぞれ示している。

ボンベバルブ３がガス出入り口２aにそれぞれ取付けられてなる各水素ボンベ２と各配管４とは、好ましくは、ワンタッチカプラーと通称されるワンタッチ管継手９を介して接続される。このワンタッチ管継手９は、着脱可能な一対の雌・雄カップリングからなり、離脱状態では各カップリングに内蔵した弁が通路を閉ざし、雌雄嵌合の状態では前記各弁が強制的に通路を開かせるように作動する公知の構造であって、各水素ボンベ２の供給用ポート１４と配管４の入側管端部とに雌・雄カップリングの一方がそれぞれ固着される。

上述の構成になる移動式燃料電池装置の水素払出し・充填の操作の態様について以下に説明する。
(Ａ)燃料電池本体１への水素払出し；
ボンベバルブ３がそれぞれ取付けられてなる各水素ボンベ２への配管４の繋ぎ込みはワンタッチ管継手９によって簡単、確実にしかも素早く行える。この場合、万一ワンタッチ管継手９が外れた場合は、逆止弁機能が働き、外部に水素が漏れることはない。そして、ハンドル２１を開弁方向に回して開閉バルブ１８を開き、水素ボンベ２内の水素を燃料電池本体１に払出させる。その際、水素ボンベ２内の水素残量は圧力計２３により確認でき、減圧弁付き払い出しバルブ１９の作用により、３４ＭＰａ以上の充填圧力から０．３〜０．５ＭＰａに減圧された水素が安全に供給される。

水素は２本の水素ボンベ２から同時に並列的に供給される。その際、燃料電池本体１のセルスタックには、分岐ヘッダー５に内蔵されている圧力調整器１０により０．０７ＭＰａ以下の圧力で供給することができる。なお、電力負荷がなくなった場合、あるいは燃料電池本体１に異常が発生した場合は、燃料電池側の電磁弁（図示せず）により水素供給を遮断する構造とすることが好ましい。又、各ボンベバルブ３には、一次安全弁としての安全弁プラグ２４が設置されているので、容器内圧力の異常上昇時に働き、容器本体の破裂等の損傷を防ぐことが可能である。一方、二次安全弁２５は万一減圧弁機能が十分に働かなかった場合に、１ＭＰａ以上となった場合にばね式安全弁が働く機構となっている。なお、０．６ＭＰａ以下となると安全弁が閉じる。

(Ｂ) 水素ボンベ２への水素充填；
充填用ポート３に水素補給ラインをつなぎ開閉バルブ１８を開にする。その際、ワンタッチ管継手９は当然外されているので逆止弁が働き、外部へのガス漏れは発生しない。一方、ガス消費口側の供給用ポート１４は減圧弁付き払い出しバルブ１９に備える逆止弁が働くことから、ガス漏れが防がれた状態下での水素充填が可能である。

（Ａ）は本考案に係る移動式燃料電池装置の正面図、（Ｂ）は同じく左側面図。 本考案に係る配管系統図。 本考案に係るボンベバルブ３の回路構成図。 （Ａ）は図３におけるボンベバルブ３のＸ−Ｘ線縦断面図、（B）は同じく前記Ｘ−Ｘ線と直交するＹ−Ｙ線縦断面図。 従来例の移動式燃料電池装置の斜視図。

符号の説明

１…燃料電池本体、２…水素ボンベ、２a…ガス出入り口、３…ボンベバルブ、４…配管、５…分岐ヘッダー、６…移動架台、７…燃料電池収容箱、８…ボンベ収容箱、９…ワンタッチ管継手、１０…圧力調整器、１１…バルブ本体、１２…ボンベ用ポート、１３…充填用ポート、１４…供給用ポート、１５…ガス通路、１６…ガス通路、１７…ガス通路、１８…開閉バルブ、１９…減圧弁付き払い出しバルブ、２０…充填用バルブ。

Claims (4)

1. 燃料電池本体（１）と、ボンベバルブ（３）がガス出入り口（２a）にそれぞれ取付けられた複数の水素ボンベ（２）と、各水素ボンベ（２）から燃料電池本体（１）に水素を供給する配管（４）とを一つの移動架台（６）上に搭載して構成した移動式燃料電池装置において、前記各ボンベバルブ（３）は、前記ガス出入り口（２a）に接続するボンベ用ポート（１２）、水素補給ラインに接続する充填用ポート（１３）及び前記配管（４）の入側端部に接続する供給用ポート（１４）並びにそれら三個のポート（１２），（１３），（１４）間を連通するガス通路（１５），（１６），（１７）がバルブ本体（１１）内に設けられると共に、前記各ガス通路（１５），（１６），（１７）を連通・遮断する開閉バルブ（１８）と、前記供給用ポート（１４）に介設される減圧弁付き払い出しバルブ（１９）と、前記充填用ポート（１３）に介設される充填用バルブ（２０）とがバルブ本体（１１）内に一体的に備えられていて、各水素ボンベ（２）の充填圧力を低くとも３４ＭＰａに設定するとともに、減圧弁付き払い出しバルブ（１９）で０．３〜０．５ＭＰａに減圧して払い出すように構成したことを特徴とする移動式燃料電池装置。
2. 各水素ボンベ（２）と各配管（４）がワンタッチ管継手（９）を介して接続される請求項１記載の移動式燃料電池装置。
3. 各配管（４）の燃料電池本体（１）寄りの個所に圧力調整器（１０）を設け、該圧力調整器（１０）の圧力調整により０．０７ＭＰａ以下で水素を燃料電池本体（１）へ供給するようにした請求項１又は２に記載の移動式燃料電池装置。
4. 前記移動架台（６）上に搭載した燃料電池本体（１）と複数の水素ボンベ（２）とをそれぞれ燃料電池収容箱（７）とボンベ収容箱（８）に収容し、各収容箱（７），（８）を移動架台（６）上から分離可能に構成した請求項１から請求項３の何れかの項に記載の移動式燃料電池装置。