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公開番号2025102100
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2023219328
出願日2023-12-26
発明の名称燃料電池システム
出願人株式会社アイシン
代理人弁理士法人アイテック国際特許事務所
主分類H01M 8/04 20160101AFI20250701BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池システムをより小型化する。
【解決手段】燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池スタックと、燃料電池スタックを収容する断熱性のモジュールケースと、をそれぞれに含む複数の発電モジュールと、複数の発電モジュールのそれぞれに燃料ガスを供給する複数の燃料供給ラインを含む複数の燃料供給系と、複数の発電モジュールのそれぞれに酸化剤ガスを供給する複数の酸化剤ガス供給ラインを含む複数の酸化剤ガス供給系と、複数の発電モジュールと複数の燃料供給系と複数の酸化剤ガス供給系とが固定されるフレームと、を有する略直方体状の燃料電池ユニットを備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池スタックと、当該燃料電池スタックを収容する断熱性のモジュールケースと、をそれぞれに含む複数の発電モジュールと、
前記複数の発電モジュールのそれぞれに前記燃料ガスを供給する複数の燃料供給ラインを含む複数の燃料供給系と、
前記複数の発電モジュールのそれぞれに前記酸化剤ガスを供給する複数の酸化剤ガス供給ラインを含む複数の酸化剤ガス供給系と、
前記複数の発電モジュールと前記複数の燃料供給系と前記複数の酸化剤ガス供給系とが固定されるフレームと、
を有する略直方体状の燃料電池ユニットを備える燃料電池システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池ユニットの前記複数の発電モジュールは、所定方向に並ぶように前記フレームに固定され、
前記燃料電池ユニットの前記複数の燃料供給系は、前記複数の燃料電池モジュールのうち対応する発電モジュールと対をなす位置で前記フレームに固定される、
燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記対応する発電モジュールと対をなす位置は、前記対応する発電モジュールと向かい合う位置である、
燃料電池システム。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記複数の燃料供給系の構成部材または前記複数の酸化剤ガス供給系の構成部材は、サブアッシー化され、ブラケットを介して前記フレームに固定される、
燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１ないし３いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記複数の発電モジュールのうち対応する前記発電モジュールから排出される燃料オフガスに含まれる水蒸気の少なくとも一部をそれぞれ凝縮させる複数の凝縮器と、
前記複数の凝縮器のうち対応する前記凝縮器を通過した燃料オフガスを対応する前記燃料供給ラインにそれぞれ還流させる複数の還流ラインと、
を備え、
前記複数の燃料供給ラインのそれぞれには、上流側から順に、ガバナと、燃料ブロワと、が設けられ、
前記複数の還流ラインは、前記燃料供給ラインにおける前記燃料ブロワと前記ガバナとの間に燃料オフガスを還流させるものであり、
前記燃料ブロワよりも下流側の前記燃料供給ラインの配管長は、前記複数の燃料供給系で同じである、
燃料電池システム。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池システムであって、
前記複数の凝縮器のそれぞれで生成される凝縮水を蓄える複数のタンクを含む複数の水回収系を備え、
前記複数の水回収系の構成部材は、サブアッシー化され、ブラケットを介して前記フレームに固定される、
燃料電池システム。
【請求項７】
請求項１ないし３いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池ユニットとして、複数の燃料電池ユニットを備え、
前記複数の燃料電池ユニットがそれぞれに有する前記燃料電池スタックは、前記複数の燃料電池ユニット間で直列または並列に接続される、
燃料電池システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書は、燃料電池システムについて開示する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料電池システムとしては、上下方向および左右方向にマトリックス状に並べて配置される複数の燃料電池（セルスタック）と、上下方向および左右方向に広がる略平板状に形成されて左右方向に並べて配置される複数の改質器と、排ガス燃焼部とをそれぞれに含む２つの燃料電池ユニットと、２つの燃料電池ユニットを収容する略直方体状のハウジングと、を備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この燃料電池システムでは、ハウジングの内部空間において、複数の燃料電池、複数の改質器および排ガス燃焼部が前後方向にこの順で配置されている。
【０００３】
また、軸方向に延びる筒状の改質器と、改質器の径方向外側において周方向に並べて配置されて改質器と径方向に対向する複数のセルスタックと、改質器の径方向内側に配置されて改質器と径方向に対向する排ガス燃焼器と、を備える燃料電池システムも提案されている（例えば、特許文献２参照）。セルスタックは、径方向に積層される複数の平板状のセルを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１５６７４号公報
特開２０１８－６２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の燃料電池システムでは、複数のセルスタックで一つのモジュールを構成しているため、モジュール単位で原燃料ガスやエア等を供給するための各補機を配置する場合、補機のサイズが大きくなる傾向があり、コスト増を招く。また、各補機のサイズが大きくなることで、補機をハウジングの限られたスペースに収容することが困難となり、デッドスペースによりハウジングのサイズも大きくなる。また、特許文献２に記載の燃料電池システムでは、円筒形であるため、確保すべき設置スペースは小さくならない。
【０００６】
本開示の燃料電池システムは、複数の燃料電池スタックを備える燃料電池システムにおいて、システムをより小型化することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の燃料電池システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本開示の燃料電池システムは、
燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電する燃料電池スタックと、当該燃料電池スタックを収容する断熱性のモジュールケースと、をそれぞれに含む複数の発電モジュールと、
前記複数の発電モジュールのそれぞれに前記燃料ガスを供給する複数の燃料供給ラインを含む複数の燃料供給系と、
前記複数の発電モジュールのそれぞれに前記酸化剤ガスを供給する複数の酸化剤ガス供給ラインを含む複数の酸化剤ガス供給系と、
前記複数の発電モジュールと前記複数の燃料供給系と前記複数の酸化剤ガス供給系とが固定されるフレームと、
を有する略直方体状の燃料電池ユニットを備えることを要旨とする。
【０００９】
この本開示の燃料電池システムでは、燃料電池スタックと断熱性のモジュールケースとを含む発電モジュールを収容すると共に、発電モジュール毎に燃料供給系と酸化剤ガス供給系とを収容した略直方体状の燃料電池ユニットを備える。発電モジュール毎に燃料供給系と酸化剤ガス供給系とを設けることで、燃料供給系や酸化剤ガス供給系の構成部材（補機）の個々のサイズを小さくすることができ、ユニットの限られたスペースにこれらを収容することが可能となる。この結果、デッドスペースを少なくして燃料電池システムをより小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
燃料電池システムの外観斜視図である。
燃料電池システムが備える燃料電池ユニットの内部斜視図である。
燃料電池ユニットの内部側面図である。
燃料電池ユニットのフレームを除く内部斜視図である。
燃料電池システムの概略構成図である。
水素ブロワサブアッシの外観斜視図である。
エアブロワサブアッシの外観斜視図である。
凝縮水タンクサブアッシの外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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