特開 2022-112218 燃料電池ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022112218

(43)【公開日】2022-08-02

(54)【発明の名称】燃料電池ユニット

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20220726BHJP

   H01M 8/2475 20160101ALI20220726BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20220726BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 N

H01M8/2475

H01M8/04 Z

H01M8/10 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021007945

(22)【出願日】2021-01-21

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】本村 浩平

【テーマコード（参考）】

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H126BB06

5H127AA06

5H127AB04

5H127AC01

5H127AC02

5H127BA02

5H127BA22

5H127BA28

5H127BA33

5H127BA39

5H127BA59

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB18

5H127BB37

5H127CC07

5H127EE02

5H127EE24

5H127EE29

(57)【要約】

【課題】配電部に水がかかることを抑制できる燃料電池ユニットを提供すること。
【解決手段】燃料電池ユニットは、防水壁４０を備える。防水壁４０は、囲繞面３４ａの周方向に延びる板状であり、かつ排出口２０ｂに向かって張り出す。燃料電池ユニットは、防水壁４０の上端を囲繞面３４ａの周方向に離間させる連通部４２を備える。燃料電池ユニットは、排水口４１を備える。排水口４１は、防水壁４０の下端部に配置される。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料電池と、
前記燃料電池のアノードパージガスを前記燃料電池から排出させる排出口と、
ファン、及び前記ファンを当該ファンの径方向の外側で囲む囲繞面を有し、前記囲繞面で囲まれる領域と前記排出口とが水平方向に対向するように配置される拡散装置であって、前記ファンの回転により発生した気流によって前記排出口から排出された前記アノードパージガスを拡散させる前記拡散装置と、
前記ファンの回転によって発生した気流によって冷却され、かつ電気的な接続部を有する配電部と、
前記燃料電池、前記排出口、前記拡散装置、及び前記配電部を収容する筐体と、
前記囲繞面の周方向に延びる板状であり、かつ前記排出口に向かって張り出す防水壁と、
前記防水壁の上端を前記囲繞面の周方向に離間させる連通部と、
前記防水壁の下端部に配置される排水口と、を有することを特徴とする燃料電池ユニット。

【請求項2】

前記拡散装置から前記排出口に向かって張り出す仕切壁を有し、前記水平方向及び鉛直方向の両方に直交する方向を奥行方向とした場合、前記仕切壁は、前記奥行方向において前記排出口と前記配電部との間に配置されている請求項１に記載の燃料電池ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池では、カソードで生成した水や窒素の一部が、電解質膜をカソード側からアノード側へ逆拡散する。このため、燃料電池が稼動を続けると、アノードの水及び窒素の濃度が高くなる。アノードの水及び窒素の濃度がある程度以上になると、燃料電池の発電効率が低下する。これを防止あるいは抑制するため、一般に、アノードに溜まった水及び窒素を水素と共に排出するアノードパージが行われている。アノードパージを行うと、燃料電池からはアノードパージガスが排出される。排出されたアノードパージガス中の水素濃度は、基準値以下にする必要があるため、アノードパージガス中の水素は希釈される。

【0003】

例えば、特許文献１の燃料電池システムは、燃料電池、水素タンク、エアコンプレッサ、加湿器、希釈器、ラジエータ、及びファンを備え、これらはケース内に収容されている。また、燃料電池システムは、燃料電池のアノードパージガスを大気中に排気する排気管を備える。排気管の第１端部は希釈器に接続され、排気管の第２端部は、ケースの外部に突出し、大気に開放されている。なお、特許文献１には記載されていないが、燃料電池システムは、ヒューズ及びケーブルといった電気的な接続部を有する配電部を備え、配電部もケース内に収容されている。

【0004】

そして、ファンの回転により発生した風の出口は、排気管から排気されたアノードパージガスを拡散させる位置に設けられている。ファンの回転により発生した空気の流れは風となり、この風は排気管から排気されたアノードパージガスに向けて導かれる。すると、ケース外で大気中に排気されたアノードパージガスは、ファンの回転により発生した風によって強制的に拡散され、アノードパージガス中の水素が希釈される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８－２３５２０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

アノードパージガス中の水素の濃度を基準値以下にするためには、アノードパージガスは、排気管から排気された直後にファンによって拡散されるのが好ましい。特許文献１の燃料電池システムでは、排気管の出口をケース内に配置し、排気管の出口をファンに対向させつつ近付けることが考えられる。しかし、排気管の出口をファンに対向させつつ近付けると、アノードパージガス中の水素は好適に拡散されるが、アノードパージガス中の水が、回転するファンによってケース内で飛散し、配電部に水がかかる虞がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するための燃料電池ユニットは、燃料電池と、前記燃料電池のアノードパージガスを前記燃料電池から排出させる排出口と、ファン、及び前記ファンを当該ファンの径方向の外側で囲む囲繞面を有し、前記囲繞面で囲まれる領域と前記排出口とが水平方向に対向するように配置される拡散装置であって、前記ファンの回転により発生した気流によって前記排出口から排出された前記アノードパージガスを拡散させる前記拡散装置と、前記ファンの回転によって発生した気流によって冷却され、かつ電気的な接続部を有する配電部と、前記燃料電池、前記排出口、前記拡散装置、及び前記配電部を収容する筐体と、前記囲繞面の周方向に延びる板状であり、かつ前記排出口に向かって張り出す防水壁と、前記防水壁の上端を前記囲繞面の周方向に離間させる連通部と、前記防水壁の下端部に配置される排水口と、を有することを要旨とする。

【0008】

これによれば、排出口から排出されたアノードパージガスはファンの回転によって強制的に拡散され、アノードパージガス中の水素が希釈される。その結果、燃料電池から排出された水素の濃度が基準値以下になる。また、アノードパージガス中に含まれる水は、回転するファンに衝突する。ファンに衝突した水の一部は、ファンの下部においてファンよりも径方向の外側に向けて飛散するが、防水壁よりも外側に水が飛散することが抑制される。また、ファンの表面にも水の一部が付着するが、この水は遠心力によってファンの表面に沿って、ファンの径方向の外側、かつ下側に向けて移動した後、ファンよりも径方向の外側、かつ下側に向けて飛散するが、防水壁により、ファンよりも径方向の外側、かつ下側に飛散することが抑制される。その結果として、ファンの回転によって発生した気流によって配電部が冷却され、かつ筐体内でアノードパージガス中の水素をファンによって希釈する燃料電池ユニットにおいて、ファンの回転によって水が飛散しても、筐体内の配電部に水がかかることを抑制できる。

【0009】

また、囲繞面の周方向全体に亘って防水壁を設けると、ファンの回転によって発生する気流の速度が速まり、水が速度を増した状態でファンに衝突して飛散が激しくなる。しかし、連通部を設けることで、ファンの回転によって発生する気流の速度を抑え、水の速度が増すことを抑制できるため、水がファンに衝突したときの飛散を抑制できる。さらに、防水壁の内面に付着した水は、防水壁の下端部に向けて流下し、排水口から防水壁の外へ排出できる。

【0010】

前記拡散装置から前記排出口に向かって張り出す仕切壁を有し、前記水平方向及び鉛直方向の両方に直交する方向を奥行方向とした場合、前記仕切壁は、前記奥行方向において前記排出口と前記配電部との間に配置されていることを要旨とする。

【0011】

これによれば、万一、ファンに衝突した水が防水壁を越えて飛散しても、仕切壁により、配電部に水がかかることを抑制できる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、配電部に水がかかることを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態の燃料電池ユニットを模式的に示す部分破断斜視図。

【図2】燃料電池ユニットの構成図。

【図3】燃料電池ユニットの構成を説明する概略図。

【図4】拡散装置、防水壁及び仕切壁を示す斜視図。

【図5】配電部、拡散装置、防水壁及び仕切壁を示す正面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、燃料電池ユニットを具体化した一実施形態を図１～図５にしたがって説明する。
図１に示すように、燃料電池ユニット１０は、図示しない産業車両に搭載される。燃料電池ユニット１０は、筐体１１を備える。筐体１１は、底板１１ａと、天板１１ｂと、底板１１ａの周縁と天板１１ｂの周縁とを繋ぐ筒状の周壁１１ｃと、を有する。燃料電池ユニット１０が水平面上に置かれているものとして重力の方向をＺ軸で示し、水平面に沿う方向をＸ軸とＹ軸で示す。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、互いに直交する。以下の説明では、Ｚ軸と平行な方向を鉛直方向Ｚともいい、Ｘ軸と平行な方向を水平方向Ｘともいう。また、Ｙ軸と平行な方向を奥行方向Ｙともいう。したがって、奥行方向Ｙは、水平方向Ｘ及び鉛直方向Ｚの両方に直交する方向である。筐体１１において、底板１１ａと天板１１ｂとは鉛直方向Ｚに対向する。周壁１１ｃは、水平方向Ｘに対向する第１側壁１１ｄ及び第２側壁１１ｅと、奥行方向Ｙに対向する第３側壁１１ｆ及び第４側壁１１ｇと、を有する。

【0015】

図２に示すように、燃料電池ユニット１０は、燃料電池１２、水素タンク１３、エアコンプレッサ１４、気液分離器１５ａ、希釈器１５、及び排水タンク１６を備える。燃料電池ユニット１０は、燃料電池１２の図示しないアノードと水素タンク１３を接続する水素供給路１７と、燃料電池１２の図示しないカソードとエアコンプレッサ１４を接続するエア供給路１８と、を備える。

【0016】

燃料電池ユニット１０は、燃料電池１２と希釈器１５を接続する排出路１９ａと、希釈器１５と排水タンク１６を接続する排水路１９ｂと、希釈器１５に接続されたパージガス排出路２０と、燃料電池１２と水素供給路１７を接続する水素循環路２１を備える。

【0017】

燃料電池ユニット１０は、外気と熱交換媒体との間で熱交換を行う熱交換器２２と、熱交換媒体を燃料電池１２と熱交換器２２との間で循環させる循環流路２３と、アノードパージガスを拡散する拡散装置３０と、を有する。熱交換媒体としては冷却水が用いられるが、その他の媒体を用いてもよい。

【0018】

図１に示すように、燃料電池ユニット１０は、第１配電部２５及び第２配電部２６を有する。第１配電部２５及び第２配電部２６は、図示しないケーブル及びヒューズといった電気的な接続部を有する。

【0019】

燃料電池１２、水素タンク１３、エアコンプレッサ１４、希釈器１５、及び排水タンク１６は筐体１１内に収容されている。また、水素供給路１７、エア供給路１８、排出路１９ａ、排水路１９ｂ、パージガス排出路２０、水素循環路２１、循環流路２３、拡散装置３０、第１配電部２５、及び第２配電部２６は、筐体１１内に収容されている。熱交換器２２は、筐体１１の第２側壁１１ｅに配置されている。熱交換器２２の外面は筐体１１の外部に露出し、熱交換器２２の内面は筐体１１の内部において拡散装置３０に対向している。筐体１１の第１側壁１１ｄには、複数の通気口１１ｈが配置されている。複数の通気口１１ｈの各々は、第１側壁１１ｄを板厚方向に貫通する。

【0020】

図１又は図３に示すように、燃料電池１２は、水平方向Ｘに拡散装置３０と対向している。燃料電池１２と拡散装置３０は、水平方向Ｘに離れて対向している。水素タンク１３は、第４側壁１１ｇに近接している。水素タンク１３は、底板１１ａに支持されている。水素タンク１３の長手軸は水平方向Ｘに延びる。

【0021】

エアコンプレッサ１４は、水平方向Ｘの第１側壁１１ｄと燃料電池１２の間に配置されている。気液分離器１５ａを内蔵した希釈器１５は、鉛直方向Ｚに燃料電池１２の下方、かつ奥行方向Ｙにおける燃料電池１２の側方に配置されている。排水タンク１６は、鉛直方向Ｚにおいて、燃料電池１２の下方に配置されている。なお、パージガス排出路２０の排出口２０ｂに対し拡散装置３０が対向していれば、筐体１１内での燃料電池１２、水素タンク１３、及びエアコンプレッサ１４の配置は適宜変更してもよい。

【0022】

第１配電部２５及び第２配電部２６は、奥行方向Ｙの第３側壁１１ｆと燃料電池１２の間に配置されている。第１配電部２５は、底板１１ａに支持され、第２配電部２６は、第１配電部２５の上端面に支持されている。第１配電部２５と第２配電部２６は上下に段積みされている。

【0023】

第２配電部２６の一部は、水平方向Ｘに拡散装置３０と対向している。第１配電部２５は、奥行方向Ｙの両端面のうち、第３側壁１１ｆに近い端面に第１端面２５ａを有し、第１端面２５ａと反対に第２端面２５ｂを有する。第１配電部２５は、水平方向Ｘの両端面のうち、拡散装置３０に近い端面に第３端面２５ｃを有し、第３端面２５ｃの反対に第４端面２５ｄを有する。

【0024】

第２配電部２６は、奥行方向Ｙの両端面のうち、第３側壁１１ｆに近い端面に第１端面２６ａを有し、第１端面２６ａと反対に第２端面２６ｂを有する。第２配電部２６は、水平方向Ｘの両端面のうち、拡散装置３０に近い端面に第３端面２６ｃを有し、第３端面２６ｃの反対に第４端面２６ｄを有する。

【0025】

燃料電池１２は、産業車両に搭載される負荷に供給する電力を発電する。燃料電池１２は、複数の燃料電池セルをスタック化したものである。燃料電池セルは、固体分子型燃料電池である。燃料電池１２は、水素タンク１３から水素供給路１７を介して供給される水素と、エアコンプレッサ１４からエア供給路１８を介して供給される空気中の酸素とを反応させて直流の電気エネルギー（直流電力）を発生する。燃料電池１２では、水素を燃料ガス、空気中の酸素を酸化剤ガスとして発電が行われる。

【0026】

図２に示すように、水素供給路１７にはバルブ１７ａが設けられている。バルブ１７ａは、水素供給路１７を開閉させる。水素循環路２１の第１端部は、燃料電池１２のアノードオフガス排出口に接続され、水素循環路２１の第２端部は、水素供給路１７に接続されている。水素循環路２１の第２端部は、水素供給路１７での水素供給方向のバルブ１７ａよりも下流側に接続されている。燃料電池１２のアノードオフガス排出口からは、アノードオフガスが排出される。アノードオフガスは、燃料電池１２で未反応の水素が含まれている排気である。

【0027】

燃料電池１２では、カソードの水や窒素の一部が電解質膜をカソード側からアノード側へ逆拡散するため、アノードの水や窒素の濃度が高くなり、発電効率が低下する。これを防止あるいは抑制するため、アノードに溜まった水及び窒素は、水素と共に燃料電池１２の外へ排出される。このようにアノードに溜まった水及び窒素を水素と共に燃料電池１２の外へ排出することをアノードパージという。アノードパージにより燃料電池１２から排出されたアノードパージガスは、排出路１９ａを介して希釈器１５に送られる。

【0028】

希釈器１５は、ケース１５ｂの内部に気液分離器１５ａを備える。ケース１５ｂ内でのガスの流通方向において、気液分離器１５ａより下流に希釈器１５として機能する部分が配置されている。

【0029】

排出路１９ａは、ケース１５ｂを貫通して気液分離器１５ａに接続されている。気液分離器１５ａは、アノードパージガスから水素と水を分離する機能を有している。希釈器１５は、気液分離器１５ａによって分離された水素を希釈する機能を有している。また、気液分離器１５ａは、燃料電池１２から排出された水及び酸素を含む排気であるカソードオフガスから酸素と水を分離する機能を有している。さらに、気液分離器１５ａは、燃料電池１２から排出された水素を含む排気であるアノードオフガスから水素を分離させる機能を有している。希釈器１５は、気液分離器１５ａによって分離された水素を希釈する機能を有している。カソードオフガス及びアノードオフガスは、排出路１９ａを介して燃料電池１２から希釈器１５へ排出される。

【0030】

気液分離器１５ａによって分離された水は、排水路１９ｂを介して排水タンク１６に排出される。気液分離器１５ａによって気液分離され、希釈器１５によって希釈された水素を含むアノードパージガスは、パージガス排出路２０から筐体１１の内部に排出される。パージガス排出路２０の導入口２０ａは希釈器１５に接続されている。

【0031】

パージガス排出路２０は、希釈器１５のケース１５ｂから拡散装置３０に向けて延びる。パージガス排出路２０は、水平方向Ｘにおいて、ケース１５ｂと拡散装置３０の間に配置されている。パージガス排出路２０の排出口２０ｂは、拡散装置３０に向けて開口している。このパージガス排出路２０の排出口２０ｂは、水平方向Ｘに拡散装置３０と対向している。したがって、燃料電池ユニット１０は、燃料電池１２のアノードパージガスを燃料電池１２から排出させる排出口２０ｂを有する。

【0032】

循環流路２３は、燃料電池１２と熱交換器２２との間で冷却水を循環させる。循環流路２３は、往路２３ａと、復路２３ｂと、図示しないポンプと、燃料電池１２内及び熱交換器２２内に取り回された図示しない熱交換流路と、を有する。往路２３ａは、熱交換器２２から燃料電池１２に向けて冷却水を流すための流路である。復路２３ｂは、燃料電池１２から熱交換器２２に向けて冷却水を流すための流路である。ポンプは、循環流路２３で冷却水を循環させる。

【0033】

往路２３ａを通って燃料電池１２内の熱交換流路に流れ込んだ冷却水は、燃料電池１２で発生した熱を吸収して燃料電池１２を冷却する。復路２３ｂを通って熱交換器２２内の熱交換流路に流れ込んだ冷却水は、外気と熱交換されて冷却される。

【0034】

図４又は図５に示すように、拡散装置３０は、ケーシング３１と、ケーシング３１に回転可能に支持されたファン３２と、を有する、所謂ラジエータである。ケーシング３１には、ファン収容部３１ａが円形状に開口している。ファン収容部３１ａは、ケーシング３１を厚さ方向に貫通する。

【0035】

ファン収容部３１ａにはファン３２が収容されている。拡散装置３０は、ケーシング３１から張り出す丸枠状の枠部３４を有する。ファン収容部３１ａは、ケーシング３１の内周縁の内側に画定されている。枠部３４は、ケーシング３１の内周縁に沿う。このため、枠部３４は、ファン収容部３１ａを囲み、ファン収容部３１ａに収容されているファン３２を囲んでいる。枠部３４の内周面によって構成される囲繞面３４ａは、ファン３２を当該ファン３２の径方向の外側で囲む。枠部３４は、ケーシング３１の外面から張り出している。

【0036】

ファン３２は、円柱状のハブ３２ａと、ハブ３２ａと一体回転する複数の回転翼３２ｂと、を有する。ハブ３２ａには図示しないシャフトが連結され、シャフトはケーシング３１に収容された図示しないモータによって回転する。したがって、ファン３２は、シャフトの中心軸線を回転軸線Ｌとして回転する。ハブ３２ａの径方向をファン３２の径方向とし、ハブ３２ａの周方向をファン３２の周方向とする。

【0037】

複数の回転翼３２ｂは、ファン３２の周方向へ等間隔を空けて配置されている。複数の回転翼３２ｂの各々は、ハブ３２ａの軸線方向に厚さを有する。複数の回転翼３２ｂの各々は、ファン３２の径方向に沿ってハブ３２ａから離れるに従い、周方向への寸法が大きくなる。回転軸線Ｌの延びる方向に沿ってファン３２を見た正面視では、回転翼３２ｂの外周端面３２ｃは円弧状である。

【0038】

枠部３４の囲繞面３４ａは、各回転翼３２ｂの外周端面３２ｃに対向している。ケーシング３１のファン収容部３１ａは、枠部３４の囲繞面３４ａで囲まれる領域である。そして、拡散装置３０は、ファン収容部３１ａと排出口２０ｂとが水平方向Ｘに対向するように筐体１１内に配置されている。パージガス排出路２０の排出口２０ｂは、水平方向Ｘにファン３２と近く、かつファン収容部３１ａの下部となる位置で開口している。排出口２０ｂは、当該排出口２０ｂから排出されたアノードパージガスをファン３２の回転で拡散できる位置に配置されている。

【0039】

第１配電部２５と第２配電部２６は、奥行方向Ｙにおける排出口２０ｂよりも第３側壁１１ｆに近づいた位置に配置されている。第１配電部２５及び第２配電部２６をファン３２の回転軸線Ｌの延びる方向に沿って見た正面視において、第１配電部２５と第２配電部２６は、枠部３４における囲繞面３４ａの外側及び下側に集約して配置されている。

【0040】

ここで、上記構成の燃料電池ユニット１０において、燃料電池１２の発電時の動作を説明する。
燃料電池１２の発電時、往路２３ａを通って燃料電池１２内の熱交換流路に流れ込んだ冷却水は、燃料電池１２で発生した熱を吸収して燃料電池１２を冷却する。復路２３ｂを通って熱交換器２２内の熱交換流路に流れ込んだ冷却水は、外気と熱交換されて冷却される。拡散装置３０のファン３２が駆動されることにより、筐体１１の外部から通気口１１ｈを介して筐体１１の内部に吸気される。筐体１１の内部には、通気口１１ｈからファン収容部３１ａに向かう気流が発生する。また、ファン３２の径方向の外側からもファン収容部３１ａに向かう気流が発生する。これらの気流は、ファン収容部３１ａを通過して熱交換器２２を通過する。すると、熱交換器２２内の熱交換流路での冷却水の冷却効率が高められる。つまり、ファン３２の駆動に伴い、筐体１１内には強制対流が発生し、燃料電池１２、第１配電部２５及び第２配電部２６が強制冷却される。

【0041】

アノードパージが行われた場合、パージガス排出路２０の排出口２０ｂから排出されたアノードパージガスは、ファン３２の回転によってファン収容部３１ａに吸い込まれ、筐体１１の外部に排気されるとともに強制的に拡散され、アノードパージガス中の水素が希釈される。その結果、燃料電池１２から排出された水素の濃度が基準値以下になる。したがって、拡散装置３０は、ファン３２の回転により発生した気流によって排出口２０ｂから排出されたアノードパージガスを拡散させる。

【0042】

燃料電池ユニット１０は、拡散装置３０から排出口２０ｂに向かって張り出す防水壁４０を有する。防水壁４０は、囲繞面３４ａの周方向に延びる板状であり、囲繞面３４ａのほぼ下半分に沿って延びる。防水壁４０は、二枚の壁形成部材４４によって構成されている。

【0043】

ファン３２の回転軸線Ｌの延びる方向に沿って拡散装置３０を見ることを正面視とする。拡散装置３０の正面視では、各壁形成部材４４は、枠部３４の外周面に沿って、囲繞面３４ａの周方向に延びる。拡散装置３０の正面視において、ケーシング３１の奥行方向Ｙの中央を通過し、鉛直方向Ｚに延びる仮想線を第１基準線Ｍ１とする。

【0044】

一方の壁形成部材４４は、第１基準線Ｍ１よりも第３側壁１１ｆに近い位置に配置され、他方の壁形成部材４４は、第１基準線Ｍ１よりも第４側壁１１ｇに近い位置に配置されている。二枚の壁形成部材４４は、第１基準線Ｍ１を中心線とする線対称の位置関係にある。

【0045】

拡散装置３０の正面視において、ケーシング３１の鉛直方向Ｚの中央を通過し、水平方向Ｘに延びる仮想線を第２基準線Ｍ２とする。各壁形成部材４４の上端は、第２基準線Ｍ２よりも上に位置している。各壁形成部材４４の下端は、枠部３４の下端の近くに位置している。二枚の壁形成部材４４の各々は、上端から下端に至るまで円弧状に湾曲している。

【0046】

二つの壁形成部材４４の下端は、囲繞面３４ａの周方向に離間している。二つの壁形成部材４４の下端の間に排水口４１が画定されている。燃料電池ユニット１０は、二枚の壁形成部材４４によって形成される防水壁４０の下端に排水口４１を有する。

【0047】

防水壁４０は二つの上端を備える。防水壁４０の一方の上端は一方の壁形成部材４４の上端によって形成され、防水壁４０の他方の上端は他方の壁形成部材４４の上端によって形成されている。燃料電池ユニット１０は、防水壁４０の二つの上端を囲繞面３４ａの周方向に離間させる連通部４２を備える。連通部４２は、二つの壁形成部材４４の上端の間に画定されている。したがって、連通部４２は、囲繞面３４ａの上部に沿って防水壁４０の存在しない箇所に設けられている。連通部４２は、囲繞面３４ａで囲まれる領域であるファン収容部３１ａを、防水壁４０を介さずにケーシング３１の外部と連通させる。また、連通部４２は、防水壁４０の内面よりも内側を、ファン３２の径方向の外側に開放する箇所である。例えば、防水壁４０が囲繞面３４ａの周方向の全体に延びる円筒状の場合を比較例とする。連通部４２は、比較例の防水壁４０と異なり、ファン３２を径方向の内側に閉じ込めない。

【0048】

図３に示すように、水平方向Ｘへの防水壁４０の寸法を高さＨ１とする。防水壁４０の高さＨ１は、囲繞面３４ａの周方向へ一定である。ファン３２の回転翼３２ｂに、アノードパージガスに含まれる水が衝突して当該水が飛散したとき、飛散した水が、防水壁４０の外側に飛散することを抑制できるように防水壁４０の高さＨ１が設定されている。

【0049】

ファン３２の回転速度が遅くなるほど、水が回転翼３２ｂに衝突しても、防水壁４０の外側に向けた水の飛散は抑制される。しかし、ファン３２の回転速度が早くなるほど、水が回転翼３２ｂに衝突したときの水の飛散度合いは大きくなる。したがって、ファン３２の取り得る回転速度のうち、上限値に近い回転速度での水の飛散具合を実験等で把握することで、防水壁４０の外側へ水を飛散させないための高さＨ１が設定される。

【0050】

なお、水を回転翼３２ｂに衝突させた実験では、第２基準線Ｍ２よりも下側では水の飛散が確認されたが、第２基準線Ｍ２を越えて枠部３４の上端に近づくほど、水の飛散が減少していた。これは、回転翼３２ｂに水が衝突したとき、水の一部は、ファン３２の径方向の外側の中でも下側に向けて飛散するためである。また、回転翼３２ｂの表面にも水の一部が付着するが、回転翼３２ｂに付着した水は、遠心力によってファン３２の径方向の外側に移動しながらも、自重によって下側に向けて移動するためである。

【0051】

したがって、防水壁４０は、水が飛散する第２基準線Ｍ２より下側に少なくとも配置されている。一方で、燃料電池ユニット１０は、水の飛散し難い箇所に、防水壁４０の設けられていない連通部４２を備える。つまり、囲繞面３４ａの上部に位置する連通部４２付近には水が飛散しない。このため、連通部４２から水が飛散することはほぼ無いといえる。

【0052】

燃料電池ユニット１０は、拡散装置３０から排出口２０ｂに向かって水平方向Ｘへ張り出す仕切壁４３を備える。
図４又は図５に示すように、仕切壁４３は、拡散装置３０のケーシング３１に接合されている。仕切壁４３は、奥行方向Ｙにおいて、排出口２０ｂと第１配電部２５及び第２配電部２６との間に配置される。仕切壁４３は板厚方向に見てほぼ長四角な薄板状である。仕切壁４３の板厚方向は、奥行方向Ｙと一致する。

【0053】

仕切壁４３の板厚方向の片面は、排水口４１を画定する一方の壁形成部材４４の下端から離間している。仕切壁４３は、第１基準線Ｍ１よりも第３側壁１１ｆに近い位置に配置されている。また、仕切壁４３は、第１配電部２５及び第２配電部２６より第１基準線Ｍ１に近い位置に配置されている。拡散装置３０の正面視では、仕切壁４３の上部はファン収容部３１ａの下部、枠部３４の下部及びケーシング３１の下部に重なり、仕切壁４３のその他の部分は、ケーシング３１の下端からはみ出している。

【0054】

図３に示すように、水平方向Ｘに沿った仕切壁４３の寸法を仕切壁４３の高さＨ２とする。また、仕切壁４３の高さＨ２は、防水壁４０の高さＨ１よりも高い。このため、仕切壁４３は、防水壁４０高さでの先端よりも排出口２０ｂに向かって張り出している。

【0055】

仕切壁４３の高さＨ２は、防水壁４０の高さＨ１より高いため、ファン３２の回転翼３２ｂに水が衝突して水が飛散したときに、飛散した水が仕切壁４３の外側に飛散することを抑制できる。

【0056】

仕切壁４３の鉛直方向Ｚの上端は、第２配電部２６の鉛直方向Ｚの上端よりも上に位置している。仕切壁４３は、水平方向Ｘに沿って拡散装置３０から延び、第１配電部２５の第３端面２５ｃ、及び第２配電部２６の第３端面２６ｃを越える位置まで延びている。仕切壁４３は、第１配電部２５の第２端面２５ｂの一部、及び第２配電部２６の第２端面２６ｂの一部を燃料電池１２側から覆っている。

【0057】

次に、燃料電池ユニット１０の作用を説明する。
燃料電池１２のアノードパージが行われると、パージガス排出路２０の排出口２０ｂからアノードパージガスが排出される。アノードパージガス中に含まれる水は、回転するファン３２の回転翼３２ｂに衝突する。回転翼３２ｂに衝突した水の一部は、ファン３２の下部において、ファン３２よりも径方向の外側に向けて飛散するが、防水壁４０よりも外側に水が飛散することが抑制される。

【0058】

また、回転翼３２ｂの表面にも水の一部が付着するが、この水は遠心力によって回転翼３２ｂの表面に沿って、ファン３２の径方向の外側、かつ下側に向けて移動した後、ファン３２よりも径方向の外側、かつ下側に向けて飛散するが、防水壁４０により、ファン３２よりも径方向の外側、かつ下側に飛散することが抑制される。また、万一、回転翼３２ｂに衝突した水が防水壁４０を越えて飛散しても、仕切壁４３よりも外側に水が飛散することが抑制される。

【0059】

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）アノードパージガスを拡散させる拡散装置３０に防水壁４０を設けた。このため、アノードパージガス中に含まれる水がファン３２よりも径方向の外側に飛散しても、防水壁４０の外側に水が飛散することを抑制できる。その結果として、ファン３２によってアノードパージガス中の水素を拡散させる燃料電池ユニット１０において、ファン３２の回転によって水が飛散しても、筐体１１内の第１配電部２５及び第２配電部２６に水がかかることを抑制できる。

【0060】

（２）拡散装置３０は連通部４２を備える。例えば、囲繞面３４ａの周方向全体に亘って防水壁４０を設けると、ファン３２の回転によって発生する気流の速度が速まり、水が速度を増した状態で回転翼３２ｂに衝突して飛散が激しくなる。しかし、連通部４２を設けることで、気流の速度を抑え、水が回転翼３２ｂに衝突したときの飛散を抑制できる。

【0061】

（３）拡散装置３０は排水口４１を備える。飛散した水の多くは防水壁４０の内面に付着する。防水壁４０の内面に付着した水は、枠部３４の下端部に向けて流下する。そして、防水壁４０の内面に付着した水を、排水口４１から防水壁４０の外へ排出できる。このため、防水壁４０の内側に水が溜まり続けることをなくすことができる。なお、仕切壁４３と片方の壁形成部材４４の下端とは離間しているため、片方の壁形成部材４４の内周面を流下した水を、壁形成部材４４と仕切壁４３との間から排出できる。

【0062】

（４）拡散装置３０は仕切壁４３を備える。このため、万一、水が防水壁４０を越えても、仕切壁４３の外側に水が飛散することを抑制できる。このため、仕切壁４３によって第１配電部２５及び第２配電部２６に水がかかることを抑制できる。

【0063】

（５）アノードパージガス中の水素を拡散させるには、排出口２０ｂは水平方向Ｘでファン３２に近いほどよい。この背反としてアノードパージガス中に含まれる水が回転翼３２ｂに衝突したときに飛散しやすくなる。燃料電池ユニット１０では、防水壁４０を新設することで、水の飛散を抑制するため、排出口２０ｂをファン３２から遠ざけたりすることなく水素を拡散し、希釈できる。

【0064】

（６）筐体１１内では、第１配電部２５及び第２配電部２６は、囲繞面３４ａの外側及び下側の一箇所に集約して配置されている。例えば、第１配電部２５と第２配電部２６が、奥行方向Ｙに囲繞面３４ａを挟んだ両側に配置されていると、各配電部２５，２６に水がかかる可能性が高くなる。しかし、実施形態のように第１配電部２５と第２配電部２６を一箇所に集約して配置し、防水壁４０及び仕切壁４３を配置することで、それら第１配電部２５及び第２配電部２６に水がかかる可能性を低くできる。

【0065】

（７）筐体１１内では、第１配電部２５の上に第２配電部２６が支持されているが、仕切壁４３は、第２配電部２６の第２端面２６ｂの一部だけでなく、第１配電部２５の第２端面２５ｂの一部を覆う。このため、二つの配電部２５，２６を備える構成であっても第１配電部２５及び第２配電部２６のいずれにも水がかかりにくくなる。

【0066】

（８）仕切壁４３の鉛直方向Ｚの上端は、第２配電部２６の鉛直方向Ｚの上端より高い位置にある。このため、万一、水が防水壁４０を越えても、第２配電部２６に水がかかることを仕切壁４３で抑制できる。

【0067】

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 仕切壁４３の鉛直方向Ｚの上端は、第２配電部２６の鉛直方向Ｚの上端より低い位置にあってもよい。

【0068】

○ 仕切壁４３は、第１配電部２５及び第２配電部２６の両方を水平方向Ｘの全体に亘って覆っていてもよい。
○ 配電部は一つだけであってもよい。

【0069】

○ 仕切壁４３はなくてもよい。
○ 防水壁４０の上端は、第２基準線Ｍ２上に位置していてもよいし、第２基準線Ｍ２より若干下に位置していてもよい。

【0070】

○ 防水壁４０は、一枚の薄板によって形成されていてもよい。この場合、排水口４１は、防水壁４０の下端に貫通孔を形成して設けられる。
○ 燃料電池ユニット１０は、拡散装置３０のファン３２をラジエータファンとして備えていたが、拡散装置３０のファン３２を、ラジエータファンと別構成として備えていてもよい。

【0071】

○ カソードオフガスを排出路１９ａを介して希釈器１５に排出させたが、排出路１９ａとは別にカソードオフガス用の排出路を設けてもよい。
○ ケーシング３１から突出した枠部３４の内周面を囲繞面３４ａとしたが、枠部３４を備えない場合は、ケーシング３１の内周面を囲繞面としてもよい。

【0072】

○ 気液分離器１５ａを内蔵した希釈器１５の代わりに、気液分離器１５ａと希釈器１５とを別々に燃料電池ユニット１０に配置し、希釈器１５にパージガス排出路２０を接続して、排出口２０ｂを設けてもよい。この場合、燃料電池１２から排出されたアノードパージガスは、排出路１９ａを介して気液分離器１５ａに送られ、気液分離される。その後、水素は希釈器１５に送られ、水素が希釈される。気液分離器１５ａ及び希釈器１５によって気液分離され、かつ希釈された水素を含むアノードパージガスは、希釈器１５からパージガス排出路２０を介して筐体１１の内部に排出される。

【0073】

○ 燃料電池ユニット１０は、気液分離器１５ａを備えていなくてもよい。この場合、排出路１９ａは希釈器１５に接続される。
上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。

【0074】

（イ）前記配電部を複数有し、前記複数の前記配電部は、前記囲繞面の外側及び下側の一箇所に集約して配置されている燃料電池ユニット。
（ロ）前記複数の前記配電部は上下に段積みされており、前記仕切壁は、複数の前記配電部の各々の少なくとも一部を覆う燃料電池ユニット。

【0075】

（ハ）前記ファンの回転軸線の延びる方向に沿って前記拡散装置を見た正面視において、前記拡散装置の鉛直方向の中央を通過し、水平方向に延びる仮想線を基準線とした場合、前記防水壁の上端は、前記基準線よりも上に位置している燃料電池ユニット。

【符号の説明】

【0076】

１０…燃料電池ユニット、１１…筐体、１２…燃料電池、２０ｂ…排出口、２５…第１配電部、２６…第２配電部、３０…拡散装置、３１ａ…囲繞面で囲まれる領域としてのファン収容部、３２…ファン、３４ａ…囲繞面、４０…防水壁、４１…排水口、４２…連通部、４３…仕切壁。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】