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(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】P2023163719
(43)【公開日】2023-11-10
(54)【発明の名称】燃料電池システム
(51)【国際特許分類】
H01M 8/04 20160101AFI20231102BHJP
H01M 8/04029 20160101ALI20231102BHJP
H01M 8/04044 20160101ALI20231102BHJP
【ＦＩ】
H01M8/04 Z
H01M8/04029
H01M8/04044
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022074803
(22)【出願日】2022-04-28
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106002
【弁理士】
【氏名又は名称】正林 真之
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(74)【代理人】
【識別番号】100160794
【弁理士】
【氏名又は名称】星野 寛明
(72)【発明者】
【氏名】吉冨 亮一
(72)【発明者】
【氏名】永野 貴大
【テーマコード（参考）】
5H127
【Ｆターム（参考）】
5H127AB04
5H127BA02
5H127BA22
5H127BA52
5H127BB02
5H127BB12
5H127BB26
5H127BB32
5H127BB37
5H127CC07
5H127EE01
(57)【要約】
【課題】燃料電池システムの製造性を損なったり、酸化剤ガスの圧損を増加させたりすることなく、カソード系において熱交換器を並列にレイアウトできるようにする。
【解決手段】
カソード系は、燃料電池が積層されたスタックに酸化剤ガスを供給する。冷却系６０は、酸化剤ガスと冷媒との間で熱交換させる熱交換器６４Ａ，６４Ｂを複数有する。各熱交換器６４Ａ，６４Ｂは、他の熱交換器６４Ｂ，６４Ａから独立した、他の熱交換器６４Ｂ，６４Ａとは別体の部材である。複数の熱交換器６４Ａ，６４Ｂは、カソード系４０において並列に配置されている。カソード系４０は、各熱交換器６４Ａ，６４Ｂよりも上流側に分岐部４３を有すると共に、各熱交換器６４Ａ，６４Ｂよりも下流側に合流部４５を有する。熱交換器６４Ａ，６４Ｂどうしは、上下前後左右の各方向に、互いにずらして設置されている。
【選択図】図６
【解決手段】
カソード系は、燃料電池が積層されたスタックに酸化剤ガスを供給する。冷却系６０は、酸化剤ガスと冷媒との間で熱交換させる熱交換器６４Ａ，６４Ｂを複数有する。各熱交換器６４Ａ，６４Ｂは、他の熱交換器６４Ｂ，６４Ａから独立した、他の熱交換器６４Ｂ，６４Ａとは別体の部材である。複数の熱交換器６４Ａ，６４Ｂは、カソード系４０において並列に配置されている。カソード系４０は、各熱交換器６４Ａ，６４Ｂよりも上流側に分岐部４３を有すると共に、各熱交換器６４Ａ，６４Ｂよりも下流側に合流部４５を有する。熱交換器６４Ａ，６４Ｂどうしは、上下前後左右の各方向に、互いにずらして設置されている。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料電池が積層されたスタックと、前記スタックに燃料ガスを供給するアノード系と、前記スタックに酸化剤ガスを供給するカソード系と、冷却系と、を有する燃料電池システムであって、
前記冷却系は、前記酸化剤ガスと冷媒との間で熱交換させる熱交換器を複数有し、各前記熱交換器は、他の前記熱交換器から独立した部材であって、
複数の前記熱交換器は、前記カソード系において並列に配置されており、前記カソード系は、各前記熱交換器よりも上流側に分岐部を有すると共に、各前記熱交換器よりも下流側に合流部を有し、
前記熱交換器どうしは、上下方向と、上面視における前記燃料電池システムの長手方向としての前後方向と、前記前後方向に直交する水平方向としての左右方向と、の各方向に、互いにずらして設置されている、
燃料電池システム。
前記冷却系は、前記酸化剤ガスと冷媒との間で熱交換させる熱交換器を複数有し、各前記熱交換器は、他の前記熱交換器から独立した部材であって、
複数の前記熱交換器は、前記カソード系において並列に配置されており、前記カソード系は、各前記熱交換器よりも上流側に分岐部を有すると共に、各前記熱交換器よりも下流側に合流部を有し、
前記熱交換器どうしは、上下方向と、上面視における前記燃料電池システムの長手方向としての前後方向と、前記前後方向に直交する水平方向としての左右方向と、の各方向に、互いにずらして設置されている、
燃料電池システム。
【請求項2】
前記カソード系の配管に沿っての、前記分岐部から各前記熱交換器までの距離は、互いに等しい、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項3】
前記カソード系の配管に沿っての、各前記熱交換器から前記合流部までの距離は、互いに等しい、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【請求項4】
前記カソード系の配管に沿っての、前記分岐部から各前記熱交換器を通過して前記合流部に至るまでの距離は、互いに等しい、請求項１又は２に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料電池およびその周辺構造を含む燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年は、二酸化炭素の排出を低減して地球環境上の悪影響を低減する等の観点から、燃料電池システムの開発が進められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－１４１０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
燃料電池システムは、例えば、燃料電池が積層されたスタックと、スタックに燃料ガスを供給するアノード系と、スタックに酸化剤ガスを供給するカソード系と、冷却系と、を有する。冷却系は、例えば、酸化剤ガスと冷媒との間で熱交換させる熱交換器を有する。
【0005】
本発明者らは、カソード系において、熱交換器を並列に複数設けることを考えた。この場合、各熱交換器よりも上流側に分岐部を設け、各熱交換器よりも下流側に合流部を設けることになる。この場合においては、製造性の面から、カソード系における分岐部から各熱交換器までの配管の長さと、各熱交換器から合流部までの配管の長さとが、無理なく充分に確保されることが好ましい。さらに、一方の熱交換器側の配管での圧損と、他方の熱交換器側の配管での圧損とが等しくなるように、一方の熱交換器側の配管の長さと、他方の熱交換器側の配管の長さとを、揃えたり、所望の長さに調整したりすることが好ましい。
【0006】
しかしながら、これらの目的のために、分岐部から分岐して延びる２本の配管や、合流部で合流する２本の配管を、無理な角度で曲げると、燃料電池システムの製造性が損なわれたり、酸化剤ガスの圧損が増加したりしてしまうおそれがある。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、燃料電池システムの製造性を損なったり、酸化剤ガスの圧損を増加させたりすることなく、カソード系において熱交換器を並列にレイアウトできるようにすることを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、熱交換器どうしを、上下前後左右の各方向に、互いにずらして設置すると、燃料電池システムの製造性を損なったり、酸化剤ガスの圧損を増加させたりすることなく、カソード系の配管を効率的にレイアウトできることを見出して、本発明に至った。本発明は、以下の（１）～（４）の構成の燃料電池システムである。
【0009】
（１）燃料電池が積層されたスタックと、前記スタックに燃料ガスを供給するアノード系と、前記スタックに酸化剤ガスを供給するカソード系と、冷却系と、を有する燃料電池システムであって、
前記冷却系は、前記酸化剤ガスと冷媒との間で熱交換させる熱交換器を複数有し、各前記熱交換器は、他の前記熱交換器から独立した部材であって、
複数の前記熱交換器は、前記カソード系において並列に配置されており、前記カソード系は、各前記熱交換器よりも上流側に分岐部を有すると共に、各前記熱交換器よりも下流側に合流部を有し、
前記熱交換器どうしは、上下方向と、上面視における前記燃料電池システムの長手方向としての前後方向と、前記前後方向に直交する水平方向としての左右方向と、の各方向に、互いにずらして設置されている、
燃料電池システム。
前記冷却系は、前記酸化剤ガスと冷媒との間で熱交換させる熱交換器を複数有し、各前記熱交換器は、他の前記熱交換器から独立した部材であって、
複数の前記熱交換器は、前記カソード系において並列に配置されており、前記カソード系は、各前記熱交換器よりも上流側に分岐部を有すると共に、各前記熱交換器よりも下流側に合流部を有し、
前記熱交換器どうしは、上下方向と、上面視における前記燃料電池システムの長手方向としての前後方向と、前記前後方向に直交する水平方向としての左右方向と、の各方向に、互いにずらして設置されている、
燃料電池システム。
【0010】
本構成によれば、２つの熱交換器は、互いに、上下前後左右の各方向にずれている。これによって、分岐部から各熱交換器までの配管の長さと、各熱交換器から合流部までの配管の長さとを、無理なく充分に確保し易くなる。さらに当該各方向へのずれによって、一方の熱交換器側の配管の長さと、他方の熱交換器側の配管の長さとを、無理なく揃えたり、所望の長さに無理なく調整したり、し易くなる。それによって、分岐部から分岐して延びる２本の配管や、合流部で合流する２本の配管が、無理な角度で曲がることが抑制される。そのため、燃料電池システムの製造性を損なったり、酸化剤ガスの圧損を増加させたりすることなく、カソード系の配管を効率的にレイアウトできる。
【0011】
（２）前記カソード系の配管に沿っての、前記分岐部から各前記熱交換器までの距離は、互いに等しい、前記（１）に記載の燃料電池システム。
【0012】
本構成によれば、分岐部から各熱交換器までの酸化剤ガスの圧損を効率的に揃えることができる。
【0013】
（３）前記カソード系の配管に沿っての、各前記熱交換器から前記合流部までの距離は、互いに等しい、前記（１）又は前記（２）に記載の燃料電池システム。
【0014】
本構成によれば、各熱交換器から合流部までの酸化剤ガスの圧損を効率的に揃えることができる。
【0015】
（４）前記カソード系の配管に沿っての、前記分岐部から各前記熱交換器を通過して前記合流部に至るまでの距離は、互いに等しい、前記（１）又は（２）に記載の燃料電池システム。
【0016】
本構成によれば、各経路における酸化剤ガスの圧損を効率的に揃えることができる。
【発明の効果】
【0017】
以上の通り、前記（１）の構成によれば、燃料電池システムの製造性を損なったり、酸化剤ガスの圧損を増加させたりすることなく、カソード系において熱交換器を並列にレイアウトできる。さらに、前記（１）を引用する前記（２）～（４）の構成によれば、それぞれの追加の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本実施形態の燃料電池システムを示す構成図である。
【図2】燃料電池システムのカソード系および冷却系を示す構成図である。
【図3】カソード系の圧力損失を示すグラフである。
【図4】カソード系の熱交換性能を示すグラフである。
【図5】第２冷却系を示す構成図である。
【図6】燃料電池システムを示す斜視図である。
【図7】燃料電池システムを示す正面図である。
【図8】２つの第２熱交換器およびその周辺を示す正面図である。
【図9】スタックアッシーおよび冷却系配管を示す斜視図である。
【図10】スタックアッシーに接続部等を取り付けた状態を示す斜視図である。
【図13】燃料電池システムを側方から見た概略図である。
【図14】燃料電池システムを正面から見た概略図である。
【図15】燃料電池システムを斜め下から見た斜視図である。
【図16】カソード系配管および冷却系配管を示す斜視図である。
【図17】カソード系配管および冷却系配管を示す側面図である。
【図18】カソード系配管および冷却系配管を示す底面図である。
【図19】カソード系配管および冷却系配管を示す正面図である。
【図20】燃料電池システムの各ポート配置を示す平面図である。
【図21】燃料電池システムを示す側面図である。
【図22】燃料電池システムを示す底面図である。
【図23】燃料電池システム集合体を示す側面図である。
【図24】燃料電池システム集合体を示す底面図である。
【図25】変更例の燃料電池システム集合体を示す側面図である。
【図26】変更例の燃料電池システム集合体を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できる。
【0020】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態の燃料電池システム１００を示す構成図である。燃料電池システム１００は、電動車両に搭載されており、車両走行用のモータ等に電力を供給する。燃料電池システム１００は、スタック２２と、アノード系３０と、カソード系４０と、第１冷却系５０と、第２冷却系６０とを有する。以下、燃料電池システム１００の側端部を、「システム側面」という。
図１は、本実施形態の燃料電池システム１００を示す構成図である。燃料電池システム１００は、電動車両に搭載されており、車両走行用のモータ等に電力を供給する。燃料電池システム１００は、スタック２２と、アノード系３０と、カソード系４０と、第１冷却系５０と、第２冷却系６０とを有する。以下、燃料電池システム１００の側端部を、「システム側面」という。
【0021】
スタック２２は、積層された複数の燃料電池と、それらの燃料電池を収容するケーシングとを備える。燃料電池は、電解質膜と電極カソード電極とアノード電極とを備える。カソード電極とアノード電極とは、電解質膜を挟持している。
【0022】
アノード系３０は、燃料ガスとしての水素をアノード電極に供給するためのアノード系配管３０ｐを有する。アノード系３０は、システム側面に、アノード系配管３０ｐの上流端としてのアノード系吸気ポート３０ａを有する。アノード系吸気ポート３０ａには、水素を蓄える燃料タンク３３０が接続される。アノード系３０は、燃料タンク３３０からアノード系吸気ポート３０ａに供給される水素を、加湿してからアノード電極に供給する。
【0023】
カソード系４０は、酸化剤ガスとしてのエアをカソード電極に供給するためのカソード系配管４０ｐを有する。カソード系４０は、システム側面に、カソード系配管４０ｐの上流端としてのカソード系吸気ポート４０ａと、カソード系配管４０ｐの下流端としてのカソード系排気ポート４０ｂとを有する。カソード系吸気ポート４０ａには、エアクリーナ３４０が接続される。カソード系４０は、エアクリーナ３４０を通過してカソード系吸気ポート４０ａに供給されるエアを、加湿してからカソード電極に供給する。
【0024】
スタック２２内の燃料電池では、アノード電極に供給される水素とカソード電極に供給されるエア中の酸素とが、電気化学反応により消費されて発電が行われる。これに伴い、カソード電極に水が発生する。カソード系４０は、カソード電極を通過したエアと、カソード電極で発生した水との少なくとも一部ずつを、カソード系排気ポート４０ｂから燃料電池システム１００の外部に排出する。
【0025】
第１冷却系５０は、第１冷却対象を冷却し、第２冷却系６０は、第２冷却対象を冷却する。第１冷却対象と第２冷却対象との各冷却対象は、スタック２２とアノード系３０とカソード系４０とのうちの少なくともいずれか１つを含む。具体的には、本実施形態では、各冷却対象は、いずれもスタック２２とカソード系４０とを含む。
【0026】
第１冷却系５０は、第１冷却対象を目標温度に近づけるように冷却する調温用の冷却系である。第２冷却系６０は、第２冷却対象を、極力温度が低くなるように冷却する冷却専用の冷却系である。
【0027】
第１冷却系５０は、第１冷却対象を冷却する冷媒としての冷却水を送る第１冷却系配管５０ｐを有する。第１冷却系５０は、システム側面に、第１冷却系配管５０ｐの上流端としての第１冷却系流入ポート５０ａと、第１冷却系配管５０ｐの下流端としての第１冷却系流出ポート５０ｂと、を有する。第１冷却系流入ポート５０ａおよび第１冷却系流出ポート５０ｂには、第１ラジエター３５０が接続される。第１冷却系５０は、冷却水を第１冷却対象と第１ラジエター３５０との間で循環させることによって、第１冷却対象を冷却する。
【0028】
第２冷却系６０は、第２冷却対象を冷却する冷媒としての冷却水を送る第２冷却系配管６０ｐを有する。第２冷却系６０は、システム側面に、第２冷却系配管６０ｐの上流端としての第２冷却系流入ポート６０ａと、第２冷却系配管６０ｐの下流端としての第２冷却系流出ポート６０ｂとを有する。第２冷却系流入ポート６０ａおよび第２冷却系流出ポート６０ｂには、前述の第１ラジエター３５０とは別の第２ラジエター３６０が接続される。第２冷却系６０は、冷却水を第２冷却対象と第２ラジエター３６０との間で循環させることによって、第２冷却対象を冷却する。
【0029】
以下、第１冷却系５０および第２冷却系６０を、まとめて「冷却系５０，６０」といいい、第１冷却系配管５０ｐおよび第２冷却系配管６０ｐを、まとめて「冷却系配管５０ｐ，６０ｐ」という。
【0030】
図２は、カソード系４０と第１冷却系５０と第２冷却系６０とを示す構成図である。スタックアッシー２０は、スタック２２、周辺機器２５、センサボード２６等を有する。
【0031】
カソード系４０は、エアポンプ４２、ポンプ駆動装置４１等を有する。エアポンプ４２は、カソード系４０内において、エアを上流側から下流側に圧送するためのポンプである。ポンプ駆動装置４１は、エアポンプ４２に駆動電圧を供給するための装置である。
【0032】
第１冷却系５０は、ウォータポンプ５７、フィルタ５８、混合バルブ５２、第１熱交換器５４等を有する。ウォータポンプ５７は、第１冷却系５０内において、冷却水を循環させるための冷媒ポンプである。フィルタ５８は、冷却水内の埃等を除去するためのパーティクルフィルタである。混合バルブ５２は、第１冷却系５０内における冷却水の循環を制御するためのバルブである。第１熱交換器５４は、カソード系配管４０ｐ内のエアと第１冷却系配管５０ｐ内の冷却水との間で熱交換させる。
【0033】
第１ラジエター３５０から第１冷却系流入ポート５０ａに供給された冷却水は、混合バルブ５２、ウォータポンプ５７、フィルタ５８、周辺機器２５、スタック２２等を通過すると共に、第１熱交換器５４等を通過する。その間に、周辺機器２５、スタック２２等を冷却すると共に、第１冷却器５４によってカソード系のエアを冷却する。そのことから、周辺機器２５、スタック２２、カソード系４０等が、第１冷却対象に相当する。その後、当該冷却水は、第１冷却系流出ポート５０ｂから燃料電池システム１００の外部に排出されて、第１ラジエター３５０に戻る。以上によって、第１冷却系５０は、冷却水を第１冷却対象と第１ラジエター３５０との間で循環させる。第１ラジエター３５０は、冷却水と外気との間で熱交換させる。
【0034】
第２冷却系６０も、第１冷却系５０の場合と同様に、図示略のウォータポンプ、フィルタ、混合バルブ等を有する。さらに、第２冷却系６０は、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂを有する。各第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂは、カソード系配管４０ｐ内のエアと、第２冷却系配管６０ｐ内の冷却水との間で熱交換させる。各第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂは、他の前記第２熱交換器６４Ｂ，６４Ａから独立した、他の第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂとは別体の部材である。
【0035】
第２ラジエター３６０から第２冷却系流入ポート６０ａに供給された冷却水は、スタック２２、センサボード２６、ポンプ駆動装置４１、エアポンプ４２等を通過するすると共に、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂを通過する。その間に、スタック２２、センサボード２６、ポンプ駆動装置４１、エアポンプ４２等を冷却すると共に、第２冷却器６４Ａ，６４Ｂによってカソード系のエアを冷却する。そのことから、スタック２２、センサボード２６が、第２冷却対象に相当するのに加えて、カソード系４０におけるポンプ駆動装置４１、エアポンプ４２、エア等が、第２冷却対象に相当する。
【0036】
その後、当該冷却水は、第２冷却系流出ポート６０ｂから燃料電池システム１００の外部に排出されて、第２ラジエター３６０に戻る。以上によって、第２冷却系６０は、冷却水を第２冷却対象と第２ラジエター３６０との間で循環させる。第２ラジエター３６０は、冷却水と外気との間で熱交換させる。
【0037】
次にカソード系４０について説明する。車外からエアクリーナ３４０を通過してカソード系吸気ポート４０ａに供給されたエアは、順に、エアポンプ４２、エア分岐部４３、各第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂ、エア合流部４５、第１熱交換器５４、周辺機器２５を通過して、スタック２２内のカソード電極に至る。その後、当該エアは、カソード電極で発生した水と共に、カソード系排気ポート４０ｂから燃料電池システム１００の外部に排出されて車外に排出される。
【0038】
以上の通り、エアは、エア分岐部４３で分流してから、各第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂを通過して、エア合流部４５で合流する。つまり、カソード系４０において、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂは並列に配置されており、カソード系４０は、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂに並列にエアを通過させる。その理由について、以下に説明する。
【0039】
図３は、カソード系４０において、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂを、直列に配置した場合と並列に配置した場合との圧損の違いを示すグラフである。横軸は、各１つの第２熱交換器を通過するエア流量を示しており、縦軸は、カソード系４０における２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂを含む部分全体の圧損を示している。直列および並列のいずれの場合でも、エア流量が大きくなるに従い、当該部分全体の圧損は大きくなる。ただし、直列の場合における当該部分全体の圧損は、各第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂにおける圧損の足し算になることから、各１つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂを通過するエア流量が同じなら、並列の場合における当該部分全体の圧損の２倍となる。
【0040】
図４は、第２冷却系６０において、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂを、直列に並べた場合と並列に並べた場合との熱交換性能の違いを示すグラフである。横軸は、図３の場合と同じく、各１つの第２熱交換器を通過するエア流量を示している。縦軸は、カソード系における当該２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂを含む部分全体での熱交換性能を示している。直列および並列のいずれの場合でも、エア流量が大きくなるに従い、当該部分全体での熱交換性能は低下する。ただし、直列の場合、下流側の第２熱交換器は、上流側の第２熱交換器で冷やされたエアをさらに冷却することから、当該部分全体での熱交換性能は、並列の場合よりも低下する。
【0041】
以上より、各１つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂを通過するエア流量が同じなら、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂを直列に配置するよりも並列に配置した方が、圧損抑制および熱交換性能のいずれの面においても優位であることが分かる。そのことから、本実施形態では、前述の通り、カソード系４０において、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂを並列に配置している。
【0042】
図５は、第２冷却系６０を示す構成図である。第２ラジエター３６０から、第２冷却系流入ポート６０ａに流入した冷却水は、冷却水分岐部６３で分流する。分流した一方の冷却水は、順に、スタック２２、センサボード２６、ポンプ駆動装置４１、エアポンプ４２を通過して、それらを冷却してから、冷却水合流部６５に至る。冷却水分岐部６３で分流した他方の冷却水は、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂを順に通過して、その間にカソード系４０のエアを冷却してから冷却水合流部６５に至る。つまり、第２冷却系６０においては、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂが直列に配置されており、第２冷却系６０は、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂに直列に冷却水を通過させる。冷却水合流部６５で合流した冷却水は、第２冷却系流出ポート６０ｂから燃料電池システム１００の外部に排出されて第２ラジエター３６０に戻る。
【0043】
図６は、燃料電池システム１００を示す斜視図である。以下、上面視における燃料電池システム１００の長手方向の一方を「前Ｆｒ」といい、その反対方向を「後Ｒｒ」といい、前Ｆｒ側から見た正面視における左側を「左Ｌ」といい、右側を「右Ｒ」という。
【0044】
以上の通り、「前Ｆｒ」は、燃料電池システム１００の長手方向の一方であることから、「前Ｆｒ」は、必ずしも電動車両の車長方向前側である必要はない。具体的には、例えば「前Ｆｒ」は、車長方向前側であってもよいし、車長方向後側であってもよいし、車幅方向であってもよいし、車長方向および車幅方向に対して斜めをなす方向であってもよい。
【0045】
第１ラジエター３５０に接続される第１熱交換器５４は、スタックアッシー２０よりも後Ｒｒ側に配置されている。これによって、第１熱交換器５４は、スタック２２よりも後Ｒｒ側に配置されている。他方、第２ラジエター３６０と接続される２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂは、スタックアッシー２０よりも前Ｆｒ側に配置されている。これによって、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂは、スタック２２よりも前Ｆｒ側にまとめて配置されている。そのため、第１熱交換器５４と２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂとを含む全ての熱交換器５４，６４Ａ，６４Ｂのうちで、各第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂにとって最も自身に近接している自身以外の熱交換器は、自身以外の第２熱交換器６４Ｂ，６４Ａである。
【0046】
カソード系配管４０ｐに沿っての、エア分岐部４３から一方の第２熱交換器６４Ａまでの距離と、エア分岐部４３から他方の第２熱交換器６４Ｂまでの距離とは、互いに等しい。また、カソード系配管４０ｐに沿っての、一方の第２熱交換器６４Ａからエア合流部４５までの距離と、他方の第２熱交換器６４Ｂからエア合流部４５までの距離とは、互いに等しい。
【0047】
そのため、カソード系配管４０ｐに沿っての、エア分岐部４３から一方の第２熱交換器６４Ａを通過してエア合流部４５に至るまでの距離と、エア分岐部４３から他方の第２熱交換器６４Ｂを通過してエア合流部４５に至るまでの距離とは、互いに等しい。
【0048】
図７は、燃料電池システム１００を前Ｆｒ側から見た正面図である。２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂの配置は、正面視において、互いに、上下方向および左右方向Ｌ，Ｒにずれている。つまり、正面視において、一方の第２熱交換器６４Ａの重心６４Ａｃと、他方の第２熱交換器６４Ｂの重心６４Ｂｃとは、互いに上下方向および左右方向Ｌ，Ｒにずれている。
【0049】
エア分岐部４３およびエア合流部４５のうちの一方は、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂよりも左右一方における、上側の第２熱交換器６４Ｂよりも下方に配置されている。エア分岐部４３およびエア合流部４５のうちの他方は、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂよりも左右一方における、下側の熱交換器６４Ａよりも下方に配置されている。
【0050】
具体的には、当該図７では、エア合流部４５は、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂよりも左Ｌにおける、上側の第２熱交換器６４Ｂよりも下方に配置されている。また、エア分岐部４３は、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂよりも左Ｌにおける、下側の熱交換器６４Ａよりも下方に配置されている。
【0051】
図８は、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂおよびその周辺を右Ｒ側から見た側面図である。２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂは、側面視において、互いに、上下方向および前後方向Ｆｒ，Ｒｒにずれている。つまり、側面視において、一方の第２熱交換器６４Ａの重心６４Ａｃと、他方の第２熱交換器６４Ｂの重心６４Ｂｃとは、互いに上下方向および前後方向Ｆｒ，Ｒｒにずれている。
【0052】
以上の通り、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂは、上下前後左右の各方向に互いにずれている。
【0053】
図９は、スタックアッシー２０および冷却系配管５０ｐ，６０ｐを示す斜視図である。スタックアッシー２０は、スタック２２および周辺機器２５を覆うカバー２１を有する。カバー２１の後端部および前端部には、突起２１ａが設けられている。センサボード２６は、カバー２１の上面に取り付けられている。
【0054】
図１０は、図９に示す状態のスタックアッシー２０のカバー２１の前後両側の突起２１ａに、後述するフレーム１６を接続するための接続部としてのブラケット１５を付けた状態を示す斜視図である。ブラケット１５は、左右方向Ｌ，Ｒに延在する部材であって、上部には、上方に延在するマウント部１５ａを有する。そのマウント部１５ａが、カバー２１の突起２１ａに取り付けられる。
【0055】
【0056】
図１２は、図１１に示す状態のスタックアッシー２０および冷却系配管５０ｐ，６０ｐの周囲に、カソード系配管４０ｐを取り付けると共に、ブラケット１５にフレーム１６を取り付けた状態を示す斜視図である。この図１２に示す状態が、本実施形態の燃料電池システム１００の完成状態を示している。
【0057】
フレーム１６は、スタックアッシー２０よりも下方において左右方向Ｌ，Ｒに間隔をおいて前後方向Ｆｒ，Ｒｒに延在する２本のフレーム第１部１６ａと、フレーム第１部１６ａどうしを繋ぐフレーム第２部１６ｂとを有する。各フレーム第１部１６ａの前端部および後端部は、それぞれ屈曲して上方に延在しており、それら前端部および後端部の各上端部は、ブラケット１５に接続されている。以上によって、フレーム１６の前後両端部が、ブラケット１５を介してスタックアッシー２０に接続されている。
【0058】
図１３は、燃料電池システム１００を右Ｒから見た概略図である。以下、エアポンプ４２と、ポンプ駆動装置４１と、ウォータポンプ５７とを、まとめて「電気機器４１，４２，５７」という。
【0059】
右Ｒから見た側面視において、スタックアッシー２０は、前後のブラケット１５とフレーム第１部１６ａとによって、前Ｆｒ側と後Ｒｒ側と下側との３方から囲まれている。同側面視において、電気機器４１，４２，５７の少なくとも所定部分は、フレーム第１部１６ａとスタックアッシー２０とによって、前後方向Ｆｒ，Ｒｒと上下方向との４方から囲まれている。
【0060】
図１４は、燃料電池システム１００を前Ｆｒから見た構成図である。前Ｆｒから見た正面視において、電気機器４１，４２，５７の少なくとも所定部分は、左右のフレーム第１部１６ａとスタックアッシー２０とフレーム第２部１６ｂとによって、左右方向Ｌ，Ｒと上下方向との４方から囲まれている。
【0061】
後に参照する図２２は、燃料電池システム１００を下から見た底面図である。底面視において、電気機器４１，４２，５７の少なくとも所定部分は、左右のフレーム第１部１６ａと前後のブラケット１５とによって、左右方向Ｌ，Ｒと前後方向Ｆｒ，Ｒｒとの４方から囲まれている。
【0062】
図１５は、燃料電池システム１００を左前の斜め下から見た斜視図である。以上の通り、電気機器４１，４２，５７の少なくとも所定部分は、側面視および正面視においては、フレーム１６とスタックアッシー２０とによって４方から囲まれており、底面視においては、フレーム１６とブラケット１５とによって４方から囲まれている。
【0063】
図１６は、カソード系配管４０ｐおよび冷却系配管５０ｐ，６０ｐを示す斜視図である。スタック２２を含むスタックアッシー２０の外側に、冷却系配管５０ｐ，６０ｐが配置されている。その冷却系配管５０ｐ，６０ｐのさらに外側に、カソード系配管４０ｐが配されている。冷却系配管５０ｐ，６０ｐは、冷却水を運ぶ一方、カソード系配管４０ｐはエアを運ぶことから、冷却系配管５０ｐ，６０ｐの平均管径よりも、カソード系配管４０ｐの平均管径の方が大きい。また、冷却系配管５０ｐ，６０ｐは、冷却水を運ぶことから、金属製である一方、カソード系配管４０ｐは、エアを運ぶことから、樹脂およびゴムのうちの少なくとも一方を含む柔軟素材製である。以上のことから、スタック２２は、小径で金属製の冷却系配管５０ｐ，６０ｐに囲まれており、さらに、その冷却系配管５０ｐ，６０ｐにおけるスタック２２を囲んでいる部分が、大径で柔軟素材性のカソード系配管４０ｐに囲まれている。
【0064】
図１７は、図１６を左Ｌから見た側面図である。側面視において、スタック２２は、例えば後Ｒｒ、下、前Ｆｒの少なくとも３方から、冷却系配管５０ｐ，６０ｐによって囲まれている。さらに、同側面視において、冷却系配管５０ｐ，６０ｐにおけるスタック２２を囲んでいる部分は、例えば後Ｒｒ、下、前Ｆｒの少なくとも３方から、カソード系配管４０ｐによって囲まれている。
【0065】
図１８は、図１７を下から見た底面図である。底面視において、スタック２２は、例えば後Ｒｒ、左Ｌ、前Ｆｒの少なくとも３方から、冷却系配管５０ｐ，６０ｐによって囲まれている。さらに、同底面視において、冷却系配管５０ｐ，６０ｐにおけるスタック２２を囲んでいる部分は、例えば後Ｒｒ、左Ｌ、前Ｆｒの少なくとも３方から、カソード系配管４０ｐによって囲まれている。
【0066】
図１９は、図１８を前Ｆｒから見た正面図である。正面視において、スタック２２は、例えば左Ｌ、下、右Ｒの少なくとも３方から、冷却系配管５０ｐ，６０ｐによって囲まれている。さらに、同正面視において、冷却系配管５０ｐ，６０ｐにおけるスタック２２を囲んでいる部分は、例えば左Ｌ、下、右Ｒの少なくとも３方から、カソード系配管４０ｐによって囲まれている。
【0067】
以上のことから、上面視と正面視と側面視とのいずれにおいても、スタック２２は、少なくとも３方から、冷却系配管５０ｐ，６０ｐに囲まれており、且つ冷却系配管５０ｐ，６０ｐにおける冷却系配管５０ｐ，６０ｐを囲んでいる部分は、少なくとも３方から、カソード系配管４０ｐに囲まれている。
【0068】
図２０は、燃料電池システム１００の各ポート配置を示す平面図である。本実施形態では、アノード系吸気ポート３０ａと、カソード系吸気ポート４０ａと、カソード系排気ポート４０ｂと、第１冷却系流入ポート５０ａと、第１冷却系流出ポート５０ｂと、第２冷却系流入ポート６０ａと、第２冷却系流出ポート６０ｂとの各ポートは、いずれも、燃料電池システム１００の水平方向側の端部としてのシステム側面に設けられている。そして、それらの各ポートは、システム側面である燃料電池システム１００の前面ｓＦｒと後面ｓＲｒと左面ｓＬと右面ｓＲとの４面のうちの少なくとも３面に、分散配置されている。
【0069】
さらに、ポンプ駆動装置４１および変圧装置１９における、燃料電池システム１００の外部から電力を受電するための受電ポート４１ｅ，１９ｅも、システム側面に設けられている。つまり、以上の各ポート３０ａ，４０ａ，４０ｂ，５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂ，１９ｅ、４１ｅが、燃料電池システム１００の上面や下面には設けられずに、システム側面に集中配置されている。
【0070】
具体的には、燃料電池システム１００の前面ｓＦｒには、第２冷却系流入ポート６０ａと第２冷却系流出ポート６０ｂと、カソード系吸気ポート４０ａとが設けられている。燃料電池システム１００の右面ｓＲには、第１冷却系流入ポート５０ａと第１冷却系流出ポート５０ｂとが設けられている。燃料電池システム１００の後面ｓＲｒには、アノード系吸気ポート３０ａとカソード系排気ポート４０ｂとポンプ駆動装置４１の受電ポート４１ｅとが設けられている。燃料電池システムの左面ｓＬには、変圧装置１９の受電ポート１９ｅが設けられている。
【0071】
図２１は、燃料電池システム１００を右Ｒから見た側面図である。ポンプ駆動装置４１、エアポンプ４２等は、燃料電池システム１００の下部に設けられている。
【0072】
図２２は、図２１を下から見た底面図である。以下、エアポンプ４２の長手方向および幅方向のうちの、前後方向Ｆｒ，Ｒｒに対する角度が小さい方を、「ポンプ軸線方向４２ｘ」という。また以下では、ポンプ駆動装置４１の長手方向および幅方向のうちの、前後方向Ｆｒ，Ｒｒに対する角度が小さい方を、「駆動装置軸線方向４１ｘ」という。前後方向Ｆｒ，Ｒｒは、前述の通り、燃料電池システム１００の長手方向である。よって、前後方向Ｆｒ，Ｒｒは、「システム軸線方向」と読み替えてもよく、左右方向Ｌ，Ｒは、「システム幅方向」と読み替えてもよい。
【0073】
エアポンプ４２とポンプ駆動装置４１とは、前後方向Ｆｒ，Ｒｒに並べて配置されている。具体的には、ポンプ駆動装置４１よりも前Ｆｒに、エアポンプ４２が設置されている。駆動装置軸線方向４１ｘは、前後方向Ｆｒ，Ｒｒである。ポンプ軸線方向４２ｘは、前後方向Ｆｒ，Ｒｒおよび駆動装置軸線方向４１ｘに対して傾斜している。
【0074】
エアポンプ４２は、エアを吐出する吐出ポート４２ｂを有する。その吐出ポート４２ｂの左Ｌ側には、フレーム１６における所定部分１６ｚが存在する。ポンプ軸線方向４２ｘは、前後方向Ｆｒ，Ｒｒに対して傾斜していることから、吐出ポート４２ｂの軸線およびその延長線４２ｂＬは、左右方向Ｌ，Ｒに対して傾斜している。それによって、当該軸線の延長線４２ｂＬとフレーム１６の当該所定部分１６ｚとの干渉が回避されている。
【0075】
図２３は、本実施形態の燃料電池システム集合体５００を示す側面図である。燃料電池システム集合体５００は、前述の燃料電池システム１００を２つ有すると共に、エアクリーナ３４０を有する。２つの燃料電池システム１００は、互いに前Ｆｒ側どうしを対向させて前後方向Ｆｒ，Ｒｒに並べて配置されている。
【0076】
図２４は、図２３を下から見た底面図である。下面視において、一方の燃料電池システム１００は、他方の燃料電池システム１００を１８０°回転させた状態となる。これによって、２つの燃料電池システム１００は、ポンプ駆動装置４１どうしよりもエアポンプ４２どうしの方が接近し合うように、前後方向Ｆｒ，Ｒｒに並べて、且つ前後方向Ｆｒ，Ｒｒにシステム間隔Ｓをおいて配置されている。
【0077】
各ポンプ４２は、システム間隔Ｓ側である前Ｆｒ側の端部に、エアを吸引するための吸引ポート４２ａを有する。底面視において、ポンプ軸線方向４２ｘは、前後方向Ｆｒ，Ｒｒに対して傾斜していることから、各吸引ポート４２ａの軸線およびその延長線４２ａＬは、前後方向Ｆｒ，Ｒｒに対して傾斜している。同底面視におけるシステム間隔Ｓにおいて、２つの吸引ポート４２ａの軸線の延長線４２ａＬどうしはオフセットしている。そして、各エアポンプ４２の吸引ポート４２ａに対して、１つのエアクリーナ３４０が、システム間隔Ｓを通過して各吸引ポート４２ａにまで延びるエア配管３４１，４０ｐを介して接続されている。なお、ここでのエア配管３４１，４０ｐは、エアクリーナ３４０とカソード系吸気ポート４０ａとを繋ぐエア供給配管３４１と、カソード系吸気ポート４０ａと吸引ポート４２ａとを繋ぐカソード系配管４０ｐと、を含む。
【0078】
以下に、本実施形態の効果をまとめる。
【0079】
図１に示すように、第１冷却系５０と第２冷却系６０とがあり、第１冷却系５０については、第１冷却対象の温度を所定の目標温度に調温する目的で使用し、第２冷却系６０については、第２冷却対象を極力低温に冷却する等の目的で使用している。このように２つの冷却系５０，６０を異なる目的で使用しているため、冷却系５０，６０が機能的である。
【0080】
図２に示すように、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂは、カソード系４０において並列に配置されており、カソード系４０は、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂに並列にエアを通過させる。そのため、１つの第２熱交換器にエアを通過させる場合や、２つの熱交換器６４Ａ，６４Ｂに直列にエアを通過させる場合に比べて、図３に示すように、圧損を抑制することができる。しかも、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂを並列に配置した場合には、直列に配置した場合とは違い、上流側の第２熱交換器で冷却したエアを、下流側の第２熱交換器でさらに冷却することにならないので、図４に示すように、熱交換性能の面でも優位性が得られる。以上、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂの並列配置によれば、カソード系４０におけるエアの圧損を抑制すると共に、第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂにおける熱交換性能を向上させることができる。
【0081】
図５に示すように、複数の第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂは、第２冷却系６０において直列に配置されており、第２冷却系６０は、複数の第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂに直列に冷却水を通過させる。つまり、複数の熱交換器６４Ａ，６４Ｂは、カソード系４０においては並列に配置される一方、第２冷却系６０においては直列に配置される。そのため、カソード系４０においては、エアの圧損抑制を優先したい一方、第２冷却系６０においては、冷却水の圧損抑制よりも、少ない枝分かれで効率的に冷却水を複数の第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂに供給することを優先したい場合に、好適である。
【0082】
図６に示すように、第２ラジエター３６０に接続される２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂが、近接し合うようにまとめて配置されている。それによって、第２ラジエター３６０と２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂとを接続する配管の合計の長さを短くすることができる。それによって、第２冷却系６０をコンパクトにまとめて、効率的に、冷却系５０，６０をレイアウトすることができる。
【0083】
具体的には、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂは、スタックアッシー２０よりも前Ｆｒに設置されている。それによって、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂを、燃料電池システム１００における前部にまとめて配置できる。
【0084】
他方、第１ラジエター３５０に接続される第１熱交換器５４については、第２ラジエター３６０に接続される２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂから離間していても、冷却水の配管が長くなってしまうことがない。その点、第１熱交換器５４は、スタックアッシー２０よりも後Ｒｒ側に設けられている。つまり、第１熱交換器５４は、２つの第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂが設けられている側とは反対側に、配置されている。それによって、第１冷却系５０および第２冷却系６０を、過密を避けて効率的にレイアウトできる。
【0085】
同図６に示すように、第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂどうしは、上下前後左右の各方向に、互いにずらして設置されている。それによって、エア分岐部４３から各第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂまでのカソード系配管４０ｐの長さと、各第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂからエア合流部までのカソード系配管４０ｐの長さとを、無理なく充分に確保し易くなる。さらに当該各方向へのずれによって、一方の第２熱交換器６４Ａ側のカソード系配管４０ｐの長さと、他方の第２熱交換器６４Ｂ側のカソード系配管４０ｐの長さとを、無理なく揃えたり、所望の長さに無理なく調整したり、し易くなる。それによって、エア分岐部４３から分岐して延びる２本のカソード系配管４０ｐや、エア合流部４５で合流する２本のカソード系配管４０ｐが無理な角度で曲がることを抑制できる。そのため、燃料電池システム１００の製造性を損なったり、エアの圧損を増加させたりすることなく、カソード系配管４０ｐを効率的にレイアウトできる。
【0086】
具体的には、カソード系配管４０ｐに沿っての、エア分岐部４３から各第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂまでの距離は、互いに等しい。そのため、エア分岐部４３から各第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂまでのエアの圧損を効率的に揃えることができる。また、カソード系配管４０ｐに沿っての、各第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂからエア合流部４５までの距離は、互いに等しい。そのため、各第２熱交換器６４Ａ，６４Ｂからエア合流部４５までのエアの圧損を効率的に揃えることができる。また、カソード系配管４０ｐに沿っての、エア分岐部４３から各熱交換器６４Ａ，６４Ｂを通過してエア合流部４５に至るまでの距離は、互いに等しい。そのため、各経路におけるエアの圧損を効率的に揃えることができる。
【0087】
図１３に示す側面視において、スタックアッシー２０は、前後のブラケット１５とフレーム１６とによって、前後両側と下側との少なくとも３方から囲まれている。そのため、スタックアッシー２０は、前後のブラケット１５とフレーム１６とによって、衝突等の衝撃から保護される。さらに、同側面視において、電気機器４１，４２，５７の少なくとも所定部分は、フレーム１６とスタックアッシー２０とによって、前後両側と上下両側との４方から囲まれている。そのため、電気機器４１，４２，５７の当該所定部分は、さらに強固に衝撃から保護される。
【0088】
さらに電気機器４１，４２，５７の少なくとも当該所定部分は、側面視のみならず、図１４に示す正面視においても、フレーム１６とスタックアッシー２０とによって、左右両側と上下両側との４方から囲まれている。そのため、電気機器４１，４２，５７の当該所定部分は、より強固に保護される。
【0089】
さらに電気機器４１，４２，５７の少なくとも当該所定部分は、側面視および正面視のみならず、図２２に示す底面視においても、フレーム１６とブラケット１５とによって、左右両側と前後両側との４方から囲まれている。そのため、電気機器４１，４２，５７の当該所定部分は、さらに強固に保護される。
【0090】
ここでいう電気機器４１，４２，５７は、ポンプ駆動装置４１とエアポンプ４２とウォータポンプ５７とを含む。よって、具体的には、ポンプ駆動装置４１とエアポンプ４２とウォータポンプ５７とを、強固に衝撃から保護することができる。
【0091】
図１６等に示すように、スタック２２は、冷却系配管５０ｐ，６０ｐに囲まれており、冷却系配管５０ｐ，６０ｐにおけるスタック２２を囲んでいる部分は、カソード系配管４０ｐに囲まれている。そのため、衝突時などには、まず、外側にある、柔軟かつ大径に形成されがちなカソード系配管４０ｐによって外力が吸収され、その次に、内側にある、硬く且つ小径に形成されがちな冷却系配管５０ｐ，６０ｐによって外力が吸収される。それによって、燃料電池を有するスタック２２に対する外力を、効率的に抑制できる。そのため、燃料電池の耐衝撃性を効率的に向上させることができる。
【0092】
具体的には、図１７～図１９に示すように、側面視と底面視と正面視とのいずれにおいても、スタック２２は、少なくとも３方から冷却系配管５０ｐ，６０ｐに囲まれており、且つ冷却系配管５０ｐ，６０ｐにおけるスタック２２を囲んでいる部分は、少なくとも３方からカソード系配管４０ｐに囲まれている。それによって、燃料電池の耐衝撃性を、より確実に向上させることができる。
【0093】
また実際に、カソード系配管４０ｐは、樹脂およびゴムのうちの少なくとも一方を含む柔軟素材製であり、冷却系配管５０ｐ，６０ｐは、金属製である。そのため、衝突時などには、まず、柔軟素材製のカソード系配管４０ｐによって外力が吸収され、その次に、金属製の冷却系配管５０ｐ，６０ｐによって外力が吸収される。それによって、燃料電池に対する外力を、より効率的に抑制できる。
【0094】
図２０に示すように、アノード系吸気ポート３０ａと、カソード系吸気ポート４０ａと、カソード系排気ポート４０ｂと、冷却系流入ポート５０ａ，６０ｂと、冷却系流出ポート５０ｂ，６０ｂと、の各ポートが、いずもシステム側面に設けられている。つまり、これらの各ポートは、燃料電池システム１００の上面や底面には設けられておらず、システム側面に集約される。それによって、各ポートに対する配線が容易となる。また、燃料電池システム１００を上下に重ねる配置が容易になる。また、システム側面に各ポートを設けることで、燃料電池システム１００の側方にコネクタを設ける場合等に比べて、燃料電池システム１００に対する各配線をコンパクトにまとめることができる。以上によって、電動車両に対する燃料電池システム１００の搭載性が向上する。
【0095】
冷却系５０，６０は、第１冷却系流入ポート５０ａと、それとは別の第２冷却系流入ポート６０ａと、第１冷却系流出ポート５０ｂと、それとは別の第２冷却系流出ポート６０ｂとを有する。それらを含む各ポートが、いずれもシステム側面に設けられている。そのため、このように冷却系５０，６０が、第１冷却系５０と第２冷却系６０とを有する場合においても、燃料電池システム１００の搭載性を向上させることができる。
【0096】
アノード系吸気ポート３０ａと、カソード系吸気ポート４０ａと、カソード系排気ポート４０ｂと、第１冷却水流入ポート５０ａと、第１冷却系流出ポート５０ｂと、第２冷却水流入ポート６０ａと、第２冷却系流出ポート６０ｂと、の各ポートは、システム側面としての４面のうちの少なくとも３面に、分散配置されている。そのため、各ポートに対する配線の混雑を抑制できる。
【0097】
さらに、ポンプ駆動装置４１は、システム側面に、燃料電池システム１００の外部から電力を受電する受電ポート４１ｅを有する。そのため、ポンプ駆動装置４１の受電ポート４１ｅについても、他の各ポートと共に、システム側面に集約配置できる。
【0098】
さらに、変圧装置１９は、システム側面に、燃料電池システム１００の外部から電力を受電する受電ポート１９ｅを有する。そのため、変圧装置１９の受電ポート１９ｅについても、他の各ポートと共に、システム側面に集約配置できる。
【0099】
図２２に示す底面視において、ポンプ軸線方向４２ｘは、前後方向Ｆｒ，Ｒｒおよび駆動装置軸線方向４１ｘに対して傾斜している。そのため、傾斜していない場合に比べて、ポンプ駆動装置４１とポンプ４２とを電気的に繋ぐ電力配線Ｅが自然に湾曲し易くなる。その湾曲により、電力配線Ｅの長さ精度の誤差等を吸収し易くなる。そのため、燃料電池システム１００の製造性が向上する。
【0100】
ポンプ駆動装置４１は、ポンプ４２よりも大きくなりがちである。その点、ポンプ駆動装置４１の軸線方向である駆動装置軸線方向４１ｘは、システム軸線方向である前後方向Ｆｒ，Ｒｒであるので、前後方向Ｆｒ，Ｒｒに対して傾斜している場合に比べて、ポンプ駆動装置４１が、燃料電池システム１００内にコンパクトに収まり易くなる。
【0101】
エアポンプ４２の吐出ポート４２ｂの軸線が、システム幅方向である左右方向Ｌ，Ｒに対して傾斜しており、それによって、吐出ポート４２ｂの軸線の延長線４２ｂＬとフレーム１６における所定部分１６ｚとの干渉が回避されている。そのため、吐出ポート４２ｂに接続されるカソード系配管４０ｐを曲げることなく、当該カソード系配管４０ｐとフレーム１６における当該所定部分１６ｚとの干渉を回避することができる。そのため、エアポンプ４２を、燃料電池システム１００内に効率的にレイアウトできる。
【0102】
図２５に示す変更例の場合のように、２つの燃料電池システム１００を同じ方向に向けて並べると共に、図２６に示すようにシステム間隔Ｓの真横にエアクリーナ３４０を設けた場合、エアクリーナ３４０から、各ポンプ４２までのエア配管の長さが異なってしまう。それによって、エアの圧損が異なってしまい、各燃料電池システム１００の性能が異なってしまうおそれがある。
【0103】
その点、本実施形態では、図２４にように、２つの燃料電池システム１００は、前Ｆｒ側どうしを対向させて、エアポンプ４２どうしが近接し合うように配置されている。それらの各エアポンプ４２に対して、１つのエアクリーナ３４０が、システム間隔Ｓを通過して各エアポンプ４２にまで延びるエア配管を介して接続されている。そのため、１つのエアクリーナ３４０から各エアポンプ４２までの距離および圧損を揃え易くなる。そのため、各燃料電池システム１００の性能を揃え易くなる。
【0104】
しかも、システム間隔Ｓにおいて、２つのエアポンプ４２の吸引ポート４２ａの軸線の延長線４２ａＬどうしがオフセットしている。そのことから、エアクリーナ３４０と一方のエアポンプ４２とを繋ぐエア配管における取り回し部３４２と、エアクリーナ３４０と他方のエアポンプ４２とを繋ぐエア配管における取り回し部３４２とが、互いにオフセットする。そのため、取り回し部３４２どうしの干渉を回避して、両側のエア配管を効率的にレイアウトできる。それによって、システム間隔Ｓを、前後方向Ｆｒ，Ｒｒに小さくして、燃料電池システム集合体５００を、前後方向Ｆｒ，Ｒｒにコンパクトにまとめることができる。
【0105】
なお、図２２に示す底面視において、駆動装置軸線方向４１ｘに対するポンプ軸線方向４２ｘの角度は、特に限定されないが、以上の効果がより確実に得られるように、５°以上であることが好ましく、１０°以上であることがより好ましく、１５°以上であることがさらに好ましい。他方、当該角度は、燃料電池システム１００に対するエアポンプ４２の搭載性の面から、４５°以下であることが好ましく、４０°以下であることがより好ましく、３５°以下であることがさらに好ましい。
【0106】
［変更形態］
以上の実施形態は、例えば次のように変更して実施できる。アノード系３０は、例えば天然ガス等の、水素以外の燃料ガスをアノード電極に供給するようにしてもよい。カソード系４０は、例えば酸素等の、エア以外の酸化剤ガスをカソード電極に供給するようにしてもよい。各冷却系５０，６０は、例えばエチレングリコール、オイル等の、冷却水以外の冷媒を用いるようにしてもよい。
以上の実施形態は、例えば次のように変更して実施できる。アノード系３０は、例えば天然ガス等の、水素以外の燃料ガスをアノード電極に供給するようにしてもよい。カソード系４０は、例えば酸素等の、エア以外の酸化剤ガスをカソード電極に供給するようにしてもよい。各冷却系５０，６０は、例えばエチレングリコール、オイル等の、冷却水以外の冷媒を用いるようにしてもよい。
【0107】
第１冷却系５０は、第１熱交換器５４を複数有していてもよい。第２冷却系６０は、第２熱交換器を３つ以上有していてもよい。
【0108】
燃料電池システム１００は、電動車両以外の搭載対象に搭載されていてもよい。具体的には、当該搭載対象は、船舶、ドローン等の電動車両以外の移動物であってもよいし、固定物であってもよい。
【符号の説明】
【0109】
１５ 接続部としてのブラケット
１６ フレーム
１６ａ フレーム第１部
１６ｂ フレーム第２部
２０ スタックアッシー
２２ スタック
３０ アノード系
３０ａ アノード系吸気ポート
３０ｐ アノード系配管
４０ カソード系
４０ａ カソード系吸気ポート
４０ｂ カソード系排気ポート
４０ｐ カソード系配管
４１ ポンプ駆動装置
４１ｘ 駆動装置軸線方向
４２ エアポンプ
４２ａ 吸引ポート
４２ａＬ 吸引ポートの軸線の延長線
４２ｂ 吐出ポート
４２ｂＬ 吐出ポートの軸線の延長線
４２ｘ ポンプ軸線方向
５０ 第１冷却系
５０ａ 第１冷却系流入ポート
５０ｂ 第１冷却系流出ポート
５４ 第１熱交換器
５７ 冷媒ポンプとしてのウォータポンプ
６０ 第２冷却系
６０ａ 第２冷却系流入ポート
６０ｂ 第２冷却系流出ポート
６４Ａ 一方の第２熱交換器
６４Ｂ 他方の第２熱交換器
１００ 燃料電池システム
３５０ 第１ラジエター
３６０ 第２ラジエター
５００ 燃料電池システム集合体
Ｆｒ 燃料電池システムの長手方向およびシステム軸線方向としての前
Ｒｒ 燃料電池システムの長手方向およびシステム軸線方向としての後
Ｌ 燃料電池システムの幅方向およびシステム幅方向としての左
Ｒ 燃料電池システムの幅方向およびシステム幅方向としての右
１６ フレーム
１６ａ フレーム第１部
１６ｂ フレーム第２部
２０ スタックアッシー
２２ スタック
３０ アノード系
３０ａ アノード系吸気ポート
３０ｐ アノード系配管
４０ カソード系
４０ａ カソード系吸気ポート
４０ｂ カソード系排気ポート
４０ｐ カソード系配管
４１ ポンプ駆動装置
４１ｘ 駆動装置軸線方向
４２ エアポンプ
４２ａ 吸引ポート
４２ａＬ 吸引ポートの軸線の延長線
４２ｂ 吐出ポート
４２ｂＬ 吐出ポートの軸線の延長線
４２ｘ ポンプ軸線方向
５０ 第１冷却系
５０ａ 第１冷却系流入ポート
５０ｂ 第１冷却系流出ポート
５４ 第１熱交換器
５７ 冷媒ポンプとしてのウォータポンプ
６０ 第２冷却系
６０ａ 第２冷却系流入ポート
６０ｂ 第２冷却系流出ポート
６４Ａ 一方の第２熱交換器
６４Ｂ 他方の第２熱交換器
１００ 燃料電池システム
３５０ 第１ラジエター
３６０ 第２ラジエター
５００ 燃料電池システム集合体
Ｆｒ 燃料電池システムの長手方向およびシステム軸線方向としての前
Ｒｒ 燃料電池システムの長手方向およびシステム軸線方向としての後
Ｌ 燃料電池システムの幅方向およびシステム幅方向としての左
Ｒ 燃料電池システムの幅方向およびシステム幅方向としての右
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】