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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】P2024128187
(43)【公開日】2024-09-24
(54)【発明の名称】燃料電池システム
(51)【国際特許分類】
H01M 8/04 20160101AFI20240913BHJP
H01M 8/2475 20160101ALI20240913BHJP
H01M 8/04029 20160101ALI20240913BHJP
H01M 8/249 20160101ALI20240913BHJP
H01M 8/10 20160101ALN20240913BHJP
【ＦＩ】
H01M8/04 Z
H01M8/2475
H01M8/04029
H01M8/04 H
H01M8/249
H01M8/10 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023037043
(22)【出願日】2023-03-10
(71)【出願人】
【識別番号】720001060
【氏名又は名称】ヤンマーホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001933
【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】丸山 剛広
(72)【発明者】
【氏名】松井 晋一郎
(72)【発明者】
【氏名】平岩 琢也
(72)【発明者】
【氏名】品川 学
(72)【発明者】
【氏名】行實 文明
(72)【発明者】
【氏名】寺口 直希
(72)【発明者】
【氏名】久保 貴裕
(72)【発明者】
【氏名】宇谷 卓憲
(72)【発明者】
【氏名】丸谷 祐介
(72)【発明者】
【氏名】苗木 伸也
【テーマコード（参考）】
5H126
5H127
【Ｆターム（参考）】
5H126BB06
5H126FF10
5H127AA06
5H127AB04
5H127AC02
5H127BA02
5H127BA59
5H127BA62
5H127BB02
5H127BB12
5H127BB37
5H127CC07
5H127EE02
5H127EE03
5H127EE25
5H127EE29
(57)【要約】
【課題】水素の漏洩に対する対策が容易となる燃料電池システムを提供する。
【解決手段】例示的な燃料電池システムは、燃料電池モジュールおよび水素流通路が配置される第１区画と、前記第１区画に隣接され、補機が配置される第２区画と、を含む筐体を備える。前記筐体は、前記第１区画を構成する壁のうち前記第１区画と前記第２区画とを仕切る仕切壁とは異なる壁に、前記水素流通路と当該筐体の外部に配置される外部水素流通路との接続部を有する。
【選択図】図１
【解決手段】例示的な燃料電池システムは、燃料電池モジュールおよび水素流通路が配置される第１区画と、前記第１区画に隣接され、補機が配置される第２区画と、を含む筐体を備える。前記筐体は、前記第１区画を構成する壁のうち前記第１区画と前記第２区画とを仕切る仕切壁とは異なる壁に、前記水素流通路と当該筐体の外部に配置される外部水素流通路との接続部を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料電池モジュールおよび水素流通路が配置される第１区画と、
前記第１区画に隣接され、補機が配置される第２区画と、
を含む筐体を備え、
前記筐体は、前記第１区画を構成する壁のうち前記第１区画と前記第２区画とを区画する仕切壁とは異なる壁に、前記水素流通路と当該筐体の外部に配置される外部水素流通路との接続部を有する、燃料電池システム。
前記第１区画に隣接され、補機が配置される第２区画と、
を含む筐体を備え、
前記筐体は、前記第１区画を構成する壁のうち前記第１区画と前記第２区画とを区画する仕切壁とは異なる壁に、前記水素流通路と当該筐体の外部に配置される外部水素流通路との接続部を有する、燃料電池システム。
【請求項2】
前記補機には、
配電盤と、
前記燃料電池モジュールに空気を取り込む空気取込部と、
前記燃料電池モジュールに含まれる部品の冷却を行う冷却液が流れる熱交換器と、
のうち少なくともいずれか一つが含まれる、請求項１に記載の燃料電池システム。
配電盤と、
前記燃料電池モジュールに空気を取り込む空気取込部と、
前記燃料電池モジュールに含まれる部品の冷却を行う冷却液が流れる熱交換器と、
のうち少なくともいずれか一つが含まれる、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項3】
前記仕切壁は、前記第１区画と前記第２区画とを気密に区画する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項4】
前記仕切壁に設けられる貫通孔を通って配置される部材を備え、
前記仕切壁には、前記貫通孔と前記部材との隙間を塞ぐシール構造が設けられる、請求項３に記載の燃料電池システム。
前記仕切壁には、前記貫通孔と前記部材との隙間を塞ぐシール構造が設けられる、請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項5】
前記第１区画には、前記燃料電池モジュールに接続される排気路が配置され、
前記排気路は、前記燃料電池モジュールよりも下方に排気を導く流路を含む、請求項１に記載の燃料電池システム。
前記排気路は、前記燃料電池モジュールよりも下方に排気を導く流路を含む、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項6】
前記第１区画内には、前記水素流通路を構成する配管同士を連結した配管連結部が設けられ、
前記配管連結部は、前記燃料電池モジュールよりも上方に配置される上方配管連結部を含む、請求項１に記載の燃料電池システム。
前記配管連結部は、前記燃料電池モジュールよりも上方に配置される上方配管連結部を含む、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項7】
前記第１区画内には、前記水素流通路を構成する配管同士を連結した配管連結部が設けられ、
前記配管連結部の周囲の少なくとも一部を覆うカバー部材を備える、請求項１に記載の燃料電池システム。
前記配管連結部の周囲の少なくとも一部を覆うカバー部材を備える、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項8】
前記水素流通路は、前記燃料電池モジュールから水素を排出するベント通路を含み、
前記ベント通路に接続されるドレイン部を備える、請求項１に記載の燃料電池システム。
前記ベント通路に接続されるドレイン部を備える、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項9】
前記第１区画は、当該区画内を換気する換気装置、又は、前記換気装置と接続される換気装置接続部を有する、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項10】
前記筐体は、前記外部水素流通路を構成する内管の外周を囲む外管を取付可能に設けられ、
前記第１区画は、前記内管と前記外管との間の内部空間を介して換気用流体を供給可能に設けられる、請求項９に記載の燃料電池システム。
前記第１区画は、前記内管と前記外管との間の内部空間を介して換気用流体を供給可能に設けられる、請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項11】
前記第１区画内の前記接続部の水素漏れ検出可能範囲に、水素濃度検出装置が配置される、請求項１０に記載の燃料電池システム。
【請求項12】
前記第１区画は、前記第２区画の上方に配置され、
前記換気装置又は前記換気装置接続部は、前記第１区画の上壁に設けられる、請求項９に記載の燃料電池システム。
前記換気装置又は前記換気装置接続部は、前記第１区画の上壁に設けられる、請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項13】
前記第１区画には、前記燃料電池モジュールが有する燃料電池スタックを冷却する冷却システムに含まれるリザーブタンクが配置され、
前記リザーブタンクは、前記燃料電池スタックよりも上方に配置される、請求項１に記載の燃料電池システム。
前記リザーブタンクは、前記燃料電池スタックよりも上方に配置される、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項14】
前記補機には、前記燃料電池モジュールに空気を取り込む空気取込部が含まれ、
前記第２区画には、前記空気取込部が、前記第１区画に複数配置される前記燃料電池モジュールと同数配置される、請求項１に記載の燃料電池システム。
前記第２区画には、前記空気取込部が、前記第１区画に複数配置される前記燃料電池モジュールと同数配置される、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項15】
前記第１区画には、複数の前記燃料電池モジュールが配置され、
前記水素流通路は、前記燃料電池モジュールから水素を排出するベント通路を含み、
前記ベント通路は、前記複数の燃料電池モジュールの間で共用される共用ベント通路を含む、請求項１に記載の燃料電池システム。
前記水素流通路は、前記燃料電池モジュールから水素を排出するベント通路を含み、
前記ベント通路は、前記複数の燃料電池モジュールの間で共用される共用ベント通路を含む、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項16】
前記第１区画内において、前記接続部が設けられる壁と、前記燃料電池モジュールとの間に、バルブ装置が配置される、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項17】
前記第１区画は、不活性ガスを充填可能に設けられる、請求項１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、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、燃料電池システムが知られる（例えば特許文献１参照）。特許文献１に開示される燃料電池システムは、上側に水素モジュール、下側にＢＯＰモジュールが配置される構成となっている。水素モジュールは、燃料電池スタックを含む。ＢＯＰモジュールは、燃料電池スタックを作動するために必要となる補機を含む。特許文献１に開示される燃料電池システムにおいては、外部の水素配管から燃料電池スタックまで水素を供給する中継配管が、補機が配置される区画（補機区画）を通過する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開２０２２／０５３６０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
水素が流通する配管が補機区画を通る構成の場合、燃料電池システムを設置する場所に対して定められた安全規則やガイドラインに基づき、補機区画において、水素の漏洩に対する対策が必要となる可能性がある。水素の漏洩に対する対策としては、例えば、補機区画に設置する機器を水素に対する防爆構造とすることや、漏洩した水素を換気する機能を追加すること等が挙げられる。補機区画における水素の漏洩に対する対策のために、燃料電池システムの構成が複雑となったり、コストが高くなったりすることが懸念される。
【0005】
本発明は、水素の漏洩に対する対策が容易となる燃料電池システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の例示的な燃料電池システムは、燃料電池モジュールおよび水素流通路が配置される第１区画と、前記第１区画に隣接され、補機が配置される第２区画と、を含む筐体を備える。前記筐体は、前記第１区画を構成する壁のうち前記第１区画と前記第２区画とを仕切る仕切壁とは異なる壁に、前記水素流通路と当該筐体の外部に配置される外部水素流通路との接続部を有する。
【発明の効果】
【0007】
例示的な本発明によれば、水素の漏洩に対する対策が容易となる燃料電池システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】燃料電池システムの外観を示す概略斜視図
【図2】燃料電池システムの内部の構成を示す概略図
【図3】筐体の内部に設けられる仕切壁の構造について説明するための図
【図4A】仕切壁に設けられる貫通孔およびシール構造の他の例を説明するための図
【図4B】仕切壁に設けられる貫通孔およびシール構造の他の例を説明するための図
【図5】ベント通路に関する変形例について説明するための模式図
【図6】水素供給用接続部の周辺の概略の構成を示す図
【図7】第１区画内に配置される水素流通路の構成例を示す概略図
【図8A】変形例のカバー部材について説明するための図
【図8B】変形例のカバー部材について説明するための図
【図9】燃料電池モジュールと排気路との関係を示す概略図
【図11】第２区画の右端側の概略の構成を示す正面図
【図13】燃料電池システム設置区画の概略の構成を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は同一相当部分については同一の参照符号を付し、特に必要がない場合には説明を繰り返さない。
【0010】
＜１．燃料電池システムの概要＞
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１００の外観を示す概略斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１００の内部の構成を示す概略図である。なお、図２において、実線、一点鎖線、および、二点鎖線の矢印は、流体通路（詳細例は配管）、および、流体通路を流体が流れる向きを示す。また、図２において、破線は、配線を示す。まず、図１および図２を参照して、燃料電池システム１００の概要について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１００の外観を示す概略斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１００の内部の構成を示す概略図である。なお、図２において、実線、一点鎖線、および、二点鎖線の矢印は、流体通路（詳細例は配管）、および、流体通路を流体が流れる向きを示す。また、図２において、破線は、配線を示す。まず、図１および図２を参照して、燃料電池システム１００の概要について説明する。
【0011】
図１に示すように、燃料電池システム１００は筐体１を備える。図２に示すように、筐体１は燃料電池モジュール２を収容する。換言すると、燃料電池システム１００は燃料電池モジュール２を備える。詳細には、筐体１に収容される燃料電池モジュール２の数は４つである。ただし、筐体１に収容される燃料電池モジュール２の数は、単数でも４つ以外の複数でもよい。
【0012】
燃料電池モジュール２は、燃料電池スタック２ａを含んで構成される。また、燃料電池モジュール２は、昇圧コンバータ、空気供給用のコンプレッサ、および、冷却液循環用のポンプ（いずれも不図示）を含んで構成される。燃料電池スタック２ａは、積層された複数のセルによって構成される。各セルは、固体高分子電解質膜と、アノード極と、カソード極と、一対のセパレータとを有する。アノード極とカソード極とは、固体高分子電解質膜を挟む。アノード極は、負極（燃料極）である。アノード極は、アノード触媒層およびガス拡散層を含む。カソード極は、正極（空気極）である。カソード極は、カソード触媒層およびガス拡散層を含む。アノード極と固体高分子電解質膜とカソード極とは、膜－電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を構成する。一対のセパレータは、膜－電極接合体を挟む。各セパレータは複数の溝を有する。一方のセパレータの各溝は、水素ガスの流路を形成する。他方のセパレータの各溝は、酸化剤ガスの流路を形成する。
【0013】
アノード極側では、水素が触媒によって水素イオンと電子とに分解される。水素イオンは固体高分子電解質膜を透過してカソード極側に移動する。一方、電子は外部回路を通ってカソード極側に移動する。これにより、電流が発生する（発電する）。カソード極側では、酸化剤ガスに含まれる酸素が、外部回路を流れてきた電子と、固体高分子電解質膜を透過した水素イオンと結合して水を生成する。生成された水は、排気に含まれて燃料電池システム１００の外部に放出される。燃料電池スタックにより発電された電力は、昇圧コンバータにより昇圧されて、燃料電池システム１００の外部に取り出される。
【0014】
燃料電池システム１００は、安全性の観点から、水素の漏洩に対する対策が適切に施されている。また、燃料電池システム１００は、水素が仮に漏洩した場合でも、漏洩した水素を安全に処理することが可能となっている。また、図１に示すように、燃料電池システム１００は塩分除去装置３を備える。塩分除去装置３に関わる配置の工夫により、燃料電池システム１００は、塩害を抑制することができる構成となっている。燃料電池システム１００は、特に限定される趣旨ではないが、例えば船舶での利用に好適である。
【0015】
なお、燃料電池システム１００が備える筐体１は、一例として直方体形状である。以下における燃料電池システム１００の説明において、方向を次のように定義する。燃料電池システム１００が配置される水平な床面に対して直交する方向を上下方向とし、床面に対して燃料電池システム１００が配置される側を上として上下を定義する。また、筐体１の塩分除去装置３が配置される側を前側とし、筐体１の前側と反対となる側を後側として前後を定義する。上下方向および前後方向と直交する方向を左右方向とし、前方から後方に向かって左となる側を左側、右となる側を右側として左右を定義する。筐体１を上方から平面視した場合に、筐体１の長手方向は左右方向であり、短手方向は前後方向である。これらの方向は単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定する意図はない。
【0016】
＜２．燃料電池システムの詳細構成＞
［２－１．区画について］
図２に示すように、筐体１は、第１区画１１と第２区画１２とを含む。第２区画１２は、第１区画１１に隣接される。詳細には、第１区画１１と第２区画１２とは、上下に並ぶ。第１区画１１は、第２区画１２の上方に配置される。なお、第１区画１１と第２区画１２とが上下に並ぶ構成は例示であり、他の構成であってもよい。例えば、第１区画と第２区画とは左右に並ぶ構成であってもよい。第１区画１１には、燃料電池モジュール２が配置される。第２区画１２には、燃料電池モジュール２の作動に関わる補機が配置される。補機については後述する。
［２－１．区画について］
図２に示すように、筐体１は、第１区画１１と第２区画１２とを含む。第２区画１２は、第１区画１１に隣接される。詳細には、第１区画１１と第２区画１２とは、上下に並ぶ。第１区画１１は、第２区画１２の上方に配置される。なお、第１区画１１と第２区画１２とが上下に並ぶ構成は例示であり、他の構成であってもよい。例えば、第１区画と第２区画とは左右に並ぶ構成であってもよい。第１区画１１には、燃料電池モジュール２が配置される。第２区画１２には、燃料電池モジュール２の作動に関わる補機が配置される。補機については後述する。
【0017】
仕切壁１３は、第１区画１１と第２区画１２とを区画する。仕切壁１３は、第１区画１１の底壁を構成する。また、仕切壁１３は、第２区画１２の上壁を構成する。
【0018】
なお、第１区画１１は、仕切壁１３の他、第１区画前壁１１ａ、第１区画後壁１１ｂ、第１区画左壁１１ｃ、第１区画右壁１１ｄ、および、第１区画上壁１１ｅとで構成される。第１区画前壁１１ａは、筐体１の前面壁１ａの上部を構成する。第１区画後壁１１ｂは、筐体１の後面壁１ｂの上部を構成する。第１区画左壁１１ｃは、筐体１の左面壁１ｃの上部を構成する。第１区画右壁１１ｄは、筐体１の右面壁１ｄの上部を構成する。第１区画上壁１１ｅは、筐体１の上面壁１ｅを構成する。
【0019】
また、第２区画１２は、仕切壁１３の他、第２区画前壁１２ａ、第２区画後壁１２ｂ、第２区画左壁１２ｃ、第２区画右壁１２ｄ、および、第２区画底壁１２ｅとで構成される。第２区画前壁１２ａは、筐体１の前面壁１ａの下部を構成する。第２区画後壁１２ｂは、筐体１の後面壁１ｂの下部を構成する。第２区画左壁１２ｃは、筐体１の左面壁１ｃの下部を構成する。第２区画右壁１２ｄは、筐体１の右面壁１ｄの下部を構成する。第２区画底壁１２ｅは、筐体１の底面壁１ｆを構成する。
【0020】
詳細には、仕切壁１３は、第１区画１１と第２区画１２とを気密に区画する。本実施形態では、詳細は後述するように、第１区画１１は水素が漏洩する可能性がある区画である。しかし、２つの区画１１、１２を気密に区画する仕切壁１３が設けられるために、第１区画１１で水素の漏洩が発生しても、第２区画１２に水素が流入することを防止できる。このために、第２区画１２に配置される機器を、水素に対する防爆構造とする必要性をなくすことができる。また、第２区画１２に漏洩した水素を換気する機能を設ける必要性をなくすことができる。
【0021】
図３は、筐体１の内部に設けられる仕切壁１３の構造について説明するための図である。図３に示すように、仕切壁１３は、一部に、上下方向に貫通する貫通孔１３１を有する。貫通孔１３１は、例えば配線や配管等の部材４を通すために設けられる。すなわち、燃料電池システム１００は、仕切壁１３に設けられる貫通孔１３１を通って配置される部材４を備える。部材４は、第１区画１１と第２区画１２とに跨って配置される。部材４には、配線および配管のうち少なくとも一方が含まれてよい。本実施形態では、部材４は、配線および配管を含む。図３に示す例において、部材４は配線４１である。仕切壁１３には、複数の配線４１のそれぞれに対して貫通孔１３１が１つずつ設けられている。ただし、これは例示であり、１つの貫通孔１３１が、複数の配線４１を纏めて通す構成であってもよい。なお、配線４１には、電力線および信号線が含まれる。信号線には、制御線およびセンサ線が含まれる。
【0022】
図３に示すように、仕切壁１３には、貫通孔１３１と部材４との隙間を塞ぐシール構造１３２が設けられる。シール構造１３２により気密性が確保され、第１区画１１で水素の漏洩が発生しても、第２区画１２に水素が流入することを防止できる。シール構造１３２は、例えばシリコーン系コーキング剤等のシーリング材を用いて構成されてよい。図３は、シーリング材を用いて気密性を確保する構成を示す。他の例として、シール構造１３２は、ケーブルグランドを用いて構成されてもよい。
【0023】
なお、第１区画１１と第２区画１２とに跨って配置される部材４が配管である場合にも、配線４１の場合と同様のシール構造が適用されてよい。
【0024】
図４Ａおよび図４Ｂは、仕切壁１３に設けられる貫通孔およびシール構造の他の例を説明するための図である。本実施形態の燃料電池システム１００においては、配管については、図４Ａおよび図４Ｂに示す構成が採用されている。
【0025】
図４Ａは、複数の配管４２を、第１区画１１と第２区画１２とに跨って配置させるためのアダプタ１３３である。アダプタ１３３は、複数の配管４２と一体化された板状部材１３３１を含む。板状部材１３３１と複数の配管４２とは単一部材を構成しており、板状部材１３３１と各配管４２との間には隙間は存在しない。すなわち、アダプタ１３３は、シール構造を含んで構成される。
【0026】
なお、アダプタ１３３には、５つの配管４２が取り付けられる。５つの配管４２は、左右方向に並ぶ。最も右側の配管４２ａは、空気を流す配管である。右から二番目および三番目の配管４２ｂ、４２ｃは、燃料電池モジュール２に含まれる燃料電池スタック２ａ用の冷却液（第１クーラント）を流す配管である。右から四番目および五番目の配管４２ｄ、４２ｅは、燃料電池モジュール２に含まれる昇圧コンバータを含むパワエレ機器用の冷却液（第２クーラント）を流す配管である。
【0027】
図４Ｂは、図４Ａに示すアダプタ１３３の仕切壁１３への取付構造を示す。図４Ｂに示すように、アダプタ１３３は、仕切壁１３に設けられる１つの貫通孔１３１Ａを塞ぐように配置される。これにより、複数の配管４２が、貫通孔１３１Ａを通って第１区画１１と第２区画１２とに跨って配置される構成となる。アダプタ１３３と仕切壁１３との間には、シール構造１３２Ａを構成するシール部材１３２１が配置される。そして、上述のようにアダプタ１３３自体がシール構造を含んで構成される。このために、第１区画１１から第２区画１２へと水素が流入することを防止することができる。
【0028】
なお、アダプタ１３３に含まれる各配管４２の上下方向の両端部には、第１区画１１および第２区画１２において、シールが施された状態でそれぞれに対応する配管が連結される。
【0029】
［２－２．第１区画について］
図２に示すように、第１区画１１には、水素流通路５（太い実線）が配置される。別の言い方をすると、燃料電池システム１００は、筐体１内に配置される水素流通路５を備える。詳細には、水素流通路５は、燃料電池モジュール２に水素を供給する水素供給通路５１を含む。また、水素流通路５は、燃料電池モジュール２から水素を排出するベント通路５２を含む。なお、水素流通路５は、複数の配管を連結することにより構成することができる。配管同士の連結部は、水素の漏洩を生じる可能性がある。この点を考慮して、第１区画１１は水素漏洩対策が施されている。
図２に示すように、第１区画１１には、水素流通路５（太い実線）が配置される。別の言い方をすると、燃料電池システム１００は、筐体１内に配置される水素流通路５を備える。詳細には、水素流通路５は、燃料電池モジュール２に水素を供給する水素供給通路５１を含む。また、水素流通路５は、燃料電池モジュール２から水素を排出するベント通路５２を含む。なお、水素流通路５は、複数の配管を連結することにより構成することができる。配管同士の連結部は、水素の漏洩を生じる可能性がある。この点を考慮して、第１区画１１は水素漏洩対策が施されている。
【0030】
筐体１は、第１区画１１を構成する壁１１ａ～１１ｅ、１３のうち仕切壁１３とは異なる壁に、水素流通路５と当該筐体１の外部に配置される外部水素流通路２００との接続部６（図１参照）を有する。接続部６は、水素流通路５と外部水素流通路２００との接続を行う接続箇所そのものでもよいが、両者の接続を実現するための手段であってもよい。本実施形態では、接続部６は、第１区画１１内に配置される水素流通路５の端部を筐体１の外部に露出或いは配置させる開口部である。当該開口部を利用して、水素流通路５と外部水素流通路２００との接続を行うことができる。接続は、具体的には、配管同士の接続である。
【0031】
本実施形態では、接続部６は、第１区画右壁１１ｄに設けられる。ただし、接続部６は、第１区画左壁１１ｃ等の、仕切壁１３以外の第１区画１１を構成する壁に設けられてもよい。接続部６が第１区画１１を構成する仕切壁１３以外の壁に設けられることにより、第２区画１２に水素流通路５が配置されない構成とすることができる。すなわち、第２区画１２において、水素の漏洩に対する対策を施す必要をなくすことができる。これにより、燃料電池システム１００における水素の漏洩に対する対策を容易とすることができる。
【0032】
外部水素流通路２００も、筐体１の内部に配置される水素流通路５と同様に、水素供給用の通路である外部水素供給通路２０１と、水素排気用の通路である外部ベント通路２０２とを含む。これに対応して、接続部６も、水素供給通路５１と外部水素供給通路２０１とを接続するための水素供給用接続部６１と、ベント通路５２と外部ベント通路２０２とを接続するためのベント用接続部６２とを有する（図１参照）。本実施形態では、水素供給用接続部６１およびベント用接続部６２は、第１区画１１を構成する同一の壁（第１区画右壁１１ｄ）に設けられている。ただし、これは例示であり、水素供給用接続部６１とベント用接続部６２とは、第１区画１１を構成する互いに異なる壁に設けられてもよい。
【0033】
本実施形態では、第１区画１１には、複数の燃料電池モジュール２が配置される。複数の燃料電池モジュール２は、左右方向に並んで配置される。第１区画１１内に配置される燃料電池モジュール２の数は、詳細には４つである。外部水素供給通路２０１から筐体１内の水素供給通路５１内に入った水素は、バルブ装置５３を介して、水素供給通路５１を４つに分岐する分岐部５６に至る。分岐部５６において、水素は、各燃料電池モジュール２に対して専用に設けられた４つの水素供給通路５１に分配される。そして、分配された水素は、各燃料電池モジュール２へと供給される。
【0034】
以上の説明からわかるように、接続部６を利用して外部水素供給通路２０１と接続される第１区画１１内の水素供給通路５１の数は、１つである。すなわち、本実施形態では、接続部６が設けられる位置において、第１区画１１内の水素供給通路５１は、複数の燃料電池モジュール２ごとに設けられるのではなく、複数の燃料電池モジュール２の間で共通化が図られている。このような共通化が行われることで、接続部６の数を少なくすることができる。そして、接続部６の数が少なくされることにより、第１区画１１の密閉性（シール性）を高めることができる。
【0035】
なお、バルブ装置５３は、燃料電池モジュール２への水素の供給を遮断する遮断弁を含む。また、バルブ装置５３は、燃料電池モジュール２への水素の供給を遮断した場合に、ベント通路５２に水素を逃がすブリード弁を含む。本実施形態では、第１区画１１内において、接続部６が設けられる壁（第１区画右壁１１ｄ）と、燃料電池モジュール２との間に、バルブ装置５３が配置される。バルブ装置５３は、詳細には、第１区画右壁１１ｄと燃料電池モジュール２との左右方向間に配置される。このような位置にバルブ装置５３が配置されるために、接続部６を燃料電池モジュール２から離した位置に配置することができる。接続部６或いはその近傍においては、水素を流す配管同士の接続が行われるために、水素の漏洩が起こる可能性が他の部分に比べて高くなり易い。この点、本実施形態では、接続部６が燃料電池モジュール２から離れた位置に配置されるために、漏洩した水素が燃料電池モジュール２に到達する可能性を低減することができる。すなわち、安全性を向上することができる。
【0036】
ベント通路５２は、複数の燃料電池モジュール２の間で共用される共用ベント通路５２１を含む。各燃料電池モジュール２から排出される水素は、共用ベント通路５２１に送られる。このように構成すると、ベント通路５２と外部ベント通路２０２とを接続するベント用接続部６２の数を最小限とすることができる。本実施形態では、共用ベント通路５２１が設けられるために、ベント用接続部６２の数は１つになっている。ベント用接続部６２は、共用ベント通路５２の端部を筐体１の外部に露出或いは配置させる開口部である。なお、以上に説明する構成は好ましい構成にすぎず、燃料電池モジュール２ごとに別々のベント通路を設けて、別々に筐体１の外部に排出する構成としてもよい。
【0037】
図５は、ベント通路５２に関する変形例について説明するための模式図である。図５に示すように、燃料電池システム１００は、ベント通路５２に接続されるドレイン部５７を備える構成としてよい。ドレイン部５７は、詳細には、ベント通路５２に繋がるドレイン通路、および、ドレイン水を排出するドレイン弁を含む。ドレイン部５７が設けられることにより、ベント通路５２内で発生した凝縮水が燃料電池モジュール２の燃料電池スタック２ａへと逆流することを防止することができる。この結果、燃料電池システム１００における故障の発生を低減することができる。
【0038】
図５に示す例では、ドレイン部５７は、筐体１の外部に設けられる。ただし、ドレイン部５７は、筐体１の内部に設けられてもよい。また、ベント通路５２と接続されるドレイン部５７の数は、１つでもよいが、複数でもよい。ドレイン部５７は、ベント通路５２の端部だけでなく、ベント通路５２の途中部分に設けられてもよい。
【0039】
以上のように、第１区画１１には、複数の配管を連結して構成された水素流通路５が配置されるために、水素が漏洩する可能性が存在する。このために、第１区画１１には、水素の漏洩対策として換気を可能とする構成が設けられる。第１区画１１は、換気用の吸気口１１１および排気口１１２が設けられる（図１や図２参照）。換気は、空気の入れかえを行うことを指す文言との解釈でもよいが、例えば窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスの入れかえを行うことを指す文言と解釈されてもよい。これに関連して、第１区画１１は、不活性ガスを充填可能に設けられてよい。このような構成とすると、第１区画１１で水素の漏洩が生じた際に、漏洩した水素が第１区画１１内で酸素と反応を起こす可能性を低く抑えることができる。
【0040】
吸気口１１１は、第１区画１１を構成する壁１１ａ～１１ｅ、１３のうち、仕切壁１３を除く少なくとも一つの壁に設けられてよい。本実施形態では、吸気口１１１は、第１区画右壁１１ｄに設けられる。第１区画右壁１１ｄに設けられる吸気口１１１は、当該壁を左右方向に貫通する貫通孔である。吸気口１１１から換気用流体（例えば空気、窒素ガス、アルゴンガス等）が、第１区画１１内に供給される。吸気口１１１には、換気用流体を供給するための配管が取り付けられる。
【0041】
なお、本実施形態では、接続部６を構成する開口部が、換気用流体の入口としての機能を有する。すなわち、接続部６を構成する開口部が吸気口としての機能を有する。これに関わる構成について、接続部６が水素供給用接続部６１である場合を例に説明する。なお、説明は省略するが、接続部６がベント用接続部６２である場合も、同様の構成が採用されてよい。
【0042】
図６は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム１００が備える水素供給用接続部６１の周辺の概略の構成を示す図である。水素供給用接続部６１は開口部ＡＰであり、当該開口部ＡＰを利用して水素供給通路５１を構成する配管５１Ｐと、外部水素供給通路２０１を構成する配管２０１Ｐとが接続される。２つの配管５１Ｐ、２０１Ｐが接続された状態で、水素供給用接続部６１を構成する開口部ＡＰは、その全体が塞がれず、当該開口部ＡＰを介して第１区画１１の内部は、筐体１の外部と連通している。
【0043】
外部水素供給通路２０１を構成する配管２０１Ｐの周囲には、当該配管２０１Ｐを囲むように外管２０３が配置される。換言すると、外部水素供給通路２０１を構成する配管２０１Ｐは、外管２０３の内側に配置される。以下、図６の説明に際して、外部水素供給通路２０１を構成する配管２０１Ｐのことを内管２０１Ｐと呼ぶ。
【0044】
筐体１は、外部水素流通路２００（一例として外部水素供給通路２０１）を構成する内管２０１Ｐの外周を囲む外管２０３を取付可能に設けられる。外管２０３は、例えば螺子を利用して筐体１に取り付けられる。外管２０３は、水素供給用接続部６１を構成する開口部ＡＰを囲む。外管２０３の内径は、開口部ＡＰの直径よりも大きい。内管２０１Ｐと外管２０３との間に形成される内部空間２０４は、開口部ＡＰを介して第１区画１１の内部と連通する。内部空間２０４には、換気用流体を流すことが可能となっている。すなわち、第１区画１１は、内管２０１Ｐと外管２０３との間の内部空間２０４を介して換気用流体を供給可能に設けられる。
【0045】
内部空間２０４を利用して換気用流体を第１区画１１内に供給することができるために、上述した吸気口１１１のサイズを小さくすることができる。また、場合によっては、吸気口１１１を設けない構成とすることができる。また、内管２０１Ｐから水素が漏洩した場合でも、漏洩した水素を換気用流体と共に内部空間２０４から第１区画１１内に送り、安全に水素を外部に排出することができる。第１区画１１からの換気用流体の排出については以下で説明する。
【0046】
なお、図６に示すように、第１区画１１内の接続部６の近傍に、水素濃度検出装置５０が配置されることが好ましい。接続部６の近傍は、詳細には、水素漏れ検出範囲である。このように構成すると、２つの配管５１Ｐ、２０１Ｐの接続箇所や、内管２０１Ｐから水素が漏洩したことを速やかに検出することができる。水素の漏洩を速やかに検出して、燃料電池システム１００の動作を速やかに停止することができる。
【0047】
第１区画１１は、当該区画内を換気する換気装置、又は、換気装置と接続される換気装置接続部を有する。本実施形態では、図１および図２に示すように、第１区画１１は、換気装置３００と接続される換気装置接続部１１３を有する。換気装置接続部１１３は、排気口１１２を含んで構成される。換気装置３００は、排気口１１２に対して換気用流体の流れの下流側に配置される。換気装置３００は、第２区画１２を除くエリアに換気用流体を排出する。換気装置３００の駆動により、第１区画１１内の流体は、排気口１１２を介して第１区画１１の外部へと排出される。第１区画１１内で水素が漏洩した場合であっても、第２区画１２に水素が漏れ込まないように、換気用流体と共に水素を筐体１の外部に排出することができる。
【0048】
詳細には、排気口１１２は、第１区画上壁１１ｅ（筐体１の上面壁１ｅ）に設けられる。すなわち、換気装置接続部１１３は、第１区画１１の上壁である第１区画上壁１１ｅに設けられる。水素が漏洩した場合でも、燃料電池モジュール２の上方に水素を誘導すればよいために、水素の排出を行い易くすることができる。
【0049】
なお、第１区画１１が換気装置３００を有する構成とする場合には、換気装置３００は、排気口１１２に対して換気用流体の流れの下流側に配置される構成とすればよい。この場合も、換気装置３００は、第１区画１１の上壁である第１区画上壁１１ｅに設けられることが好ましい。
【0050】
第１区画１１内においては、漏洩した水素が排気口１１２から排出され易くする工夫が施されている。図７は、第１区画１１内に配置される水素流通路５の構成例を示す概略図である。図７に示すように、第１区画１１内には、水素流通路５を構成する配管５Ｐ同士を連結した配管連結部５４が設けられる。
【0051】
本実施形態では、配管連結部５４は、燃料電池モジュール２よりも上方に配置される上方配管連結部５４１を含む。配管連結部５４は、水素の漏洩が生じる可能性があるが、上方配管連結部５４１とすることによって、漏洩した水素が燃料電池モジュール２の方向に流れることを抑制することができる。すなわち、安全性を向上することができる。
【0052】
なお、燃料電池システム１００に複数の配管連結部５４が設けられる場合、全ての配管連結部５４が上方配管連結部５４１とされることが好ましい。ただし、複数の配管連結部５４のうちの少なくとも一部が、上方配管連結部５４１でない構成としてもよい。
【0053】
燃料電池システム１００は、配管連結部５４の少なくとも一部を覆うカバー部材を備える。カバー部材が設けられる構成とすると、拡散性の高い水素が配管連結部５４から漏洩した場合において、第１区画１１内における水素の拡散を抑制することができる。図７に示す例では、左右方向に延びる２つの配管５Ｐ同士を連結する配管連結部５４の下方に配置される板状部材５５が、配管連結部５４の一部を覆うカバー部材に相当する。下方に配置される板状部材５５（カバー部材）によって漏洩した水素の燃料電池モジュール２の方向への拡散を防ぎ、漏洩した水素が部品の陰に滞留することを抑制することができる。
【0054】
図８Ａおよび図８Ｂは、変形例のカバー部材５５Ａについて説明するための図である。図８Ａは、側面図であり、一点鎖線は内部の構造を示す。図８Ｂは、上面図である。変形例において、連結される２つの配管５Ｐは、上下に延びる。配管連結部５４は、上方の配管５Ｐの下端に設けられるフランジ部５Ｆと、下方の配管５Ｐの上端に設けられるフランジ部５Ｆにより構成される。カバー部材５５Ａは、上下に延びる筒状であり、配管連結部５４の周囲に配置される。カバー部材５５Ａは、配管連結部５４の周囲全体を覆う。筒状のカバー部材５５Ａの内部には、内方に向けて突出する爪部５５１が複数設けられる。爪部５５１が配管連結部５４に引っ掛かり、カバー部材５５Ａは配管連結部５４に支持される。このような構成においても、漏洩した水素の拡散を防止することができる。
【0055】
【0056】
排気路７は、燃料電池モジュール２に接続される。排気路７は、詳細には排気管である。排気路７は、燃料電池モジュール２の排気の流通に利用される。排気には、例えば、発電時に生じた水蒸気と、燃料電池モジュール２に供給されたものの使用されなかった酸素および窒素と、燃料電池スタック２ａのアノード経路から適時パージ排出される水素とが含まれる。本実施形態では、第１区画１１に配置される４つの燃料電池モジュール２のそれぞれに別々の排気路７が接続される。すなわち、第１区画１１には、４つの排気路７が配置される。４つの排気路７は、第１区画１１内に配置される排気路集合部７１に連結される。排気路集合部７１は、第１区画１１の右端部に配置される。４つの排気路７における排気は、排気路集合部７１で一纏めとされ、１つの末端排気路７２（図１参照）により第１区画１１の外部に放出される。なお、排気集合部７１は、第１区画１１の外側に設置されてもよい。また、排気集合部７１は設置せず、各排気路７の出口をそれぞれ直接第１区画１１の外側の外部排気路に接続してもよい。
【0057】
なお、図１に示すように、末端排気路７２の先端（右端）は、第１区画右壁１１ｄから外部に突出する。末端排気路７２の先端には、外部排気路（不図示）が接続され、燃料電池モジュール２における排気を適所に放出する。
【0058】
図９は、燃料電池モジュール２と排気路７との関係を示す概略図である。図９に示すように、排気路７は、燃料電池モジュール２よりも下方に排気を導く流路を含む。排気を下方に導く流路は、排気路７に下方に延びる部分７ａを形成することで得られる。下方に延びる部分７ａは、必ずしも上下方向と平行である必要はなく、上下方向に対して傾いていてもよい。排気を下方に導く流路が設けられることにより、排気路７内で生成された凝縮水が燃料電池スタック２ａに逆流することを防止することができる。すなわち、燃料電池システム１００の故障の発生を抑制することができる。
【0059】
リザーブタンク８は、燃料電池モジュール２用に設けられる冷却システムＣＳに含まれる（図２参照）。詳細には、燃料電池モジュール２用に設けられる冷却システムＣＳは、第１冷却システムＣＳ１と第２冷却システムＣＳ２とを含む。このために、詳細には、リザーブタンク８には、第１冷却システムＣＳ１が有する第１リザーブタンク８１と、第２冷却システムＣＳ２が有する第２リザーブタンク８２とが含まれる。
【0060】
第１冷却システムＣＳ１は、燃料電池モジュール２が有する燃料電池スタック２ａを冷却する冷却システムである。すなわち、第１区画１１には、燃料電池モジュール２が有する燃料電池スタック２ａを冷却する冷却システムＣＳ１に含まれるリザーブタンク８１が配置される。第１冷却システムＣＳ１は、燃料電池モジュール２に含まれるポンプ（不図示）の駆動により、燃料電池スタック２ａを冷却する第１クーラントを循環させる。なお、前述のポンプは、燃料電池モジュール２の外に配置されてもよい。第１リザーブタンク８１は、必要に応じて、第１クーラントを溜めたり、排出したりする。
【0061】
第１リザーブタンク８１は、燃料電池スタックよりも上方に配置される。このために、不具合により第１クーラントに水素が含有された場合でも、水素を燃料電池スタック２ａよりも高い位置に逃がすことができる。なお、第１冷却システムＣＳ１は、燃料電池モジュール２ごとに設けられる。このために、本実施形態にでは、第１区画１１には、４つの第１リザーブタンク８１が配置される。
【0062】
図２に示すように、各第１リザーブタンク８１は、エア抜き管８１１（細い実線）と繋がっている。また、図１に示すように、エア抜き管８１１の端部は、第１区画右壁１１ｄにおいて開口部（不図示）を介して外部に露出する。不具合によって第１クーラントに水素が含有された場合でも、エア抜き管８１１を介して第１区画１１の外部に水素を排出することができる。
【0063】
第２冷却システムＣＳ２は、燃料電池モジュール２が有するパワエレ機器を冷却する冷却システムである。すなわち、第１区画１１には、燃料電池モジュール２が有するパワエレ機器を冷却する冷却システムＣＳ２に含まれるリザーブタンク８２が配置される。第２冷却システムＣＳ２は、燃料電池モジュール２に含まれるポンプ（不図示）の駆動により、パワエレ機器を冷却する第２クーラントを循環させる。なお、前述のポンプは、燃料電池モジュール２の外に配置されてもよい。第２リザーブタンク８２は、必要に応じて、第２クーラントを溜めたり、排出したりする。
【0064】
なお、第２冷却システムＣＳ２は、燃料電池モジュール２ごとに設けられる。このために、本実施形態では、第１区画１１には、４つの第２リザーブタンク８２が配置される。
【0065】
［２－３．第２区画について］
上述のように、第２区画１２には、燃料電池モジュール２の作動に関わる補機が配置される。補機には、配電盤と、燃料電池モジュール２に空気を取り込む空気取込部と、燃料電池モジュール２に含まれる部品の冷却を行う冷却液が流れる熱交換器とのうち少なくともいずれか一つが含まれる。
上述のように、第２区画１２には、燃料電池モジュール２の作動に関わる補機が配置される。補機には、配電盤と、燃料電池モジュール２に空気を取り込む空気取込部と、燃料電池モジュール２に含まれる部品の冷却を行う冷却液が流れる熱交換器とのうち少なくともいずれか一つが含まれる。
【0066】
図２に示すように、本実施形態においては、補機には、空気取込部９、熱交換器１０、および、配電盤２０が含まれる。すなわち、燃料電池システム１００は、空気取込部９と、熱交換器１０と、配電盤２０とを備える。筐体１は、空気取込部９と、熱交換器１０と、配電盤２０とを収容する。
【0067】
空気取込部９は、詳細には、燃料電池スタック２ａが有する空気極に供給される空気を取り込む。本実施形態では、第２区画１２に、空気取込部９が配置される。すなわち、空気取込部９は、水素の漏洩が生じない区画に配置される。このために、水素を含む空気が空気取込部９から取り込まれるという事態を防止できる。この結果、水素を含んだ空気が燃料電池スタックの空気極に供給されることを防止できる。
【0068】
詳細には、第２区画１２には、空気取込部９が、第１区画１１に複数配置される燃料電池モジュール２と同数配置される。本実施形態では、燃料電池モジュール２の数は４つであり、空気取込部９の数も４つである。本実施形態では、空気取込部９が複数の燃料電池モジュール２の間で共有されるのではなく、空気取込部９が燃料電池モジュール２ごとに設けられる構成となっている。このために、複数の燃料電池モジュール２のいずれかに不具合が生じた場合に、全ての燃料電池モジュール２を停止する必要がなく、不具合が生じていない燃料電池モジュール２を稼働させ続けることができる。
【0069】
空気取込部９は、詳細にはフィルタを含んで構成される。空気取込部９には、空気を流す空気配管４２１（図２において太い二点鎖線で示される）が接続される。空気配管４２１は、アダプタ１３３（図４Ａ参照）に設けられる配管４２ａを含んで構成され、第１区画１１と第２区画１２とに跨って配置される。燃料電池モジュール２に含まれるコンプレッサが作動することにより、空気取込部９から取り込まれた空気は、燃料電池モジュール２に含まれる燃料電池スタック２ａの空気極に供給される。
【0070】
本実施形態では、第２区画１２に、熱交換器１０が配置される。容積が大きい熱交換器１０が第２区画１２に配置されることにより、第１区画１１の容積の増加を抑制することができる。第１区画１１の容積の増加を抑制することにより、換気装置３００の大型化を抑制することができる。
【0071】
熱交換器１０は、燃料電池モジュール２用に設けられる冷却システムＣＳを構成する。上述のように、本実施形態においては、冷却システムＣＳは、第１冷却システムＣＳと第２冷却システムＣＳとを含む。このために、詳細には、熱交換器１０は、第１冷却システムＣＳ１を構成する第１熱交換器１０１と、第２冷却システムＣＳ２を構成する第２熱交換器１０２とを含む。第１熱交換器１０１および第２熱交換器１０２は、燃料電池モジュール２ごとに設けられる。すなわち、第２区画１２には、４つの第１熱交換器１０１と、４つの第２熱交換器１０２とが配置される。
【0072】
第１熱交換器１０１は、第１クーラントと、筐体１の外部から供給される第３クーラントとの間で熱交換を行う。
【0073】
第１クーラントは、第１熱交換器１０１と燃料電池モジュール２に含まれるポンプとを接続する第１クーラント配管４２２を利用して、燃料電池スタック２ａから第１熱交換器１０１へと送られる共に、第１熱交換器１０１から燃料電池スタック２ａに戻される。なお、第１クーラント配管４２２は、アダプタ１３３（図４Ａ参照）に設けられる配管４２ｂ、４２ｃを含んで構成され、第１区画１１と第２区画１２とに跨って配置される。第１クーラント配管４２２は、図２おいて細い一点鎖線で示されている。
【0074】
第３クーラントは、第２区画１２内に配置される第３クーラント配管４２４を用いて、筐体１の外部から第１熱交換器１０１に供給されると共に、第１熱交換器１０１から筐体１の外部へと排出される。第２区画右壁１２ｄには、図１に示すように、第３クーラントの供給および排出を行うための第３クーラント配管４２４を外部の配管と接続するための接続口１２１が設けられる。なお、第３クーラント配管４２４への第３クーラントの供給は、筐体１の外部に配置される装置が利用される。第３クーラントは、特に限定する趣旨ではないが、海水であってよい。第３クーラント配管４２４は、図２において太い一点鎖線で示されている。
【0075】
第２熱交換器１０２は、第２クーラントと、筐体１の外部から供給される第３クーラントとの間で熱交換を行う。第３クーラントの供給と排出を行う設備は、第１熱交換器１０１と共用される。
【0076】
第２クーラントは、第２熱交換器１０２と燃料電池モジュール２に含まれるポンプとを接続する第２クーラント配管４２３を利用して、パワエレ機器から第２熱交換器１０２へと送られる共に、第２熱交換器１０２からパワエレ機器に戻される。なお、第２クーラント配管４２３は、アダプタ１３３（図４Ａ参照）に設けられる配管４２ｄ、４２ｅを含んで構成され、第１区画１１と第２区画１２とに跨って配置される。第２クーラント配管４２３は、図２おいて細い一点鎖線で示されている。
【0077】
第３クーラントは、第２区画１２内に配置される第３クーラント配管４２４を用いて、筐体１の外部から第２熱交換器１０２に供給されると共に、第２熱交換器１０２から筐体１の外部へと排出される。
【0078】
本実施形態では、第２区画１２に、配電盤２０が配置される。すなわち、配電盤２０は、水素の漏洩が生じない区画に配置される。第１区画１１で水素の漏洩が生じても、漏洩した水素が配電盤２０と接触することを防止できる。詳細には、配電盤２０は、第２区画１２の右端部に配置される。第２区画右壁１２ｄには、配電盤２０と接続される電線を配置する電線配置部１２２が設けられる。電線配置部１２２は、詳細には、筐体１の内部から外部に電線を取り出したり、外部から内部へと電線を入れたりする部分である。また、電線配置部１２２は、筐体１の内部の電線と、外部の電線を接続する部分であってもよい。電線配置部１２２は、電線を通す開口や、電線を接続するコネクタ等で構成されてよい。
【0079】
配電盤２０には、各種の端子およびリレーが含まれる。各種の端子には、例えば、燃料電池モジュール２で発電した電力が流れる電力線４１１（図２の太い破線）と接続される端子が含まれる。なお、電力線４１１は、第１区画１１と第２区画１２とに跨って配置される配線４１(図３参照）に含まれる。また、各種の端子には、燃料電池モジュール２との制御を行う制御線４１２（図２の細い破線）と接続される端子が含まれる。なお、制御線４１２は、第１区画１１と第２区画１２とに跨って配置される配線４１(図３参照）に含まれる。その他、各種の端子には、圧力センサや温度センサ等のセンサと繋がるセンサ線と接続される端子が含まれる。また、各種の端子には、外部の制御装置と通信を行う通信線と繋がる端子等が含まれる。
【0080】
なお、外部の制御装置は、燃料電池システム１００を制御する制御装置である。本実施形態では、当該制御装置は、筐体１の外部に配置される。ただし、当該制御装置は、配電盤２０内に配置されてもよい。配電盤２０内に配置される制御装置を、外部からリモートで制御してもよい。
【0081】
図１０は、燃料電池システム１００を図１に示すＡ－Ａ位置で切断した概略水平断面図である。図１０に示すように、本実施形態では、塩分除去装置３は、第２区画前壁１２ａに設置される。ただし、塩分除去装置３は、第２区画１２を構成する壁１２ａ～１２ｅ、１３のうち、仕切壁１３を除く壁に設けられてよい。
【0082】
塩分除去装置３は、塩分除去フィルタ３ａを含む。塩分除去フィルタ３ａは、詳細には矩形板状である。図１に示すように、第２区画前壁１２ａには、塩分除去フィルタ３ａを介して第２区画１２内に空気を取り込むことを可能とする窓部１２３が設けられる。窓部１２３および塩分除去フィルタ３ａを介して、第２区画１２内に空気が取り込まれる。第２区画１２内には、塩分除去フィルタ３ａにより塩分が除去された空気が取り込まれる。
【0083】
詳細には、燃料電池システム１００には、塩分除去装置３が複数配置される。塩分除去装置３は１つでもよいが、複数の塩分除去装置３が配置されることにより、各塩分除去装置３の負担を低減することができる。この結果、塩分除去装置３のメンテナンス間隔を長くしたり、塩分除去フィルタ３ａの交換頻度を低減したり、塩害除去装置３を通過する空気の圧力損失を低減したりすることができる。より詳細には、塩分除去装置３は、左右方向に並んで４つ配置される。第２区画前壁１２ａに設けられる窓部１２３も、左右方向に並んで４つ配置される。なお、本実施形態のように、複数の塩分除去装置３は、筐体１の同一の側面に配置されることが好ましいが、場合によっては、複数の塩分除去装置３は、筐体１の異なる側面に配置されてもよい。
【0084】
第２区画１２において、塩分除去フィルタ３ａと空気取込部９との間に、燃料電池モジュール２の作動に関わる補機、および、配管のうち少なくとも一方が配置される。図１０に示すように、本実施形態では、塩分除去フィルタ３ａと空気取込部９との間に、補機および配管４２が配置される。両者３ａ、９の間に配置される補機は、熱交換器１０である。詳細には、両者３ａ、９の間に配置される補機は、箱形状の第１熱交換器１０１および第２熱交換器１０２である。好ましい形態として、筐体１を正面から見た場合（前後方向から見た場合）に、塩分除去フィルタ３ａと熱交換器１０とは重なる位置に配置される。
【0085】
塩分除去フィルタ３ａと空気取込部９との間に補機１０や配管４２が配置されることにより、塩分除去フィルタ３ａを通過した空気が直線的に空気取込部９に向かうことを抑制できる。この場合、塩分除去フィルタ３ａにおける空気の通り道が一部に集中することを抑制できるので、塩分除去フィルタ３ａが局所的に目詰まりを起こすことを抑制できる。また、箱形状の熱交換器１０が塩分除去フィルタ３ａと空気取込部９との間に配置されることにより、塩分除去フィルタ３ａを通過した空気が直線的に空気取込部９に向かうことを抑制する効果を高めることができる。
【0086】
また、図１０に示すように、第２区画１２には、電気系部品３０が配置される。電気系部品３０は、例えばリレーである。電気系部品３０は、塩分除去装置３よりも後方に配置される空気取込部９の更に後方に配置される。第２区画１２における空気の流れの主流は、塩分除去装置３から空気取込部９へと至る流れである。電気系部品３０が空気取込部９よりも更に後方に配置される構成では、電気系部品３０は空気の流れの主流から外れる。このために、塩分除去装置３で塩分を除去しきれなかった場合でも、電気系部品３０に塩害が及ぶ可能性を低くすることができる。
【0087】
なお、塩分除去装置３で塩分を十分に除去しきれなかった場合でも、空気取込部９にはフィルタが含まれるために、塩分濃度が十分に下げられた空気が燃料電池モジュール２へ供給される。
【0088】
図１１は、第２区画１２の右端側の概略の構成を示す正面図である。図１１では、筐体１の前面壁１ａの一部を便宜的に取り除くことにより、第２区画１２の右端部が露出された状態になっている。図１０および図１１に示すように、第２区画１２には、筐体１の前面壁１ａ（第１外面壁）からの正面視において、塩分除去装置３および空気取込部９に対して左右方向の一方側にオフセットされた配電盤２０が配置される。詳細には、配電盤２０は、塩分除去装置３および空気取込部９に対して右側にオフセットされる。より詳細には、配電盤２０は、４つの塩分除去装置３のうちの最も右側の塩分除去装置３、および、４つの空気取込部９のうちの最も右側の空気取込部９に対して右側にオフセットされる。
【0089】
このような構成では、配電盤２０を、塩分除去装置３から空気取込部９へと向かう空気の流れから離れた位置に配置することができる。このために、塩分除去装置３によって除去しきれなかった僅かな塩分によって配電盤２０が塩害を受ける可能性を低減することができる。
【0090】
［２－４．その他］
以上からわかるように、筐体１は、空気取込部９よりも空気の流れの上流に位置する塩分除去装置３が配置される第１外面壁（詳細例は前面壁１ａ）を有する（例えば図１参照）。また、筐体１は、電線が配置される電線配置部１２２が設けられる第２外面壁（詳細例は右面壁１ｄ）を有する。電線配置部１２２から筐体１の外部に取り出された電線は、外部の制御装置や、外部の電力使用部品に接続される。
以上からわかるように、筐体１は、空気取込部９よりも空気の流れの上流に位置する塩分除去装置３が配置される第１外面壁（詳細例は前面壁１ａ）を有する（例えば図１参照）。また、筐体１は、電線が配置される電線配置部１２２が設けられる第２外面壁（詳細例は右面壁１ｄ）を有する。電線配置部１２２から筐体１の外部に取り出された電線は、外部の制御装置や、外部の電力使用部品に接続される。
【0091】
筐体１の周辺においては、設置場所にも依存するが、塩分除去装置３の周辺を通過する空気の流量は、塩分除去装置３の周辺以外を通過する空気の流量よりも多くなり易い。このため、塩分除去装置３の周辺の方が、塩分除去装置３の周辺以外よりも塩害の進行が速くなり易い。本実施形態では、電線配置部１２２は、筐体１の、塩分除去装置３が設けられる外面壁（前面壁１ａ）と異なる外面壁（右面壁１ｄ）に設けられる。このために、電線配置部１２２は、筐体周辺の空気の流れが少ない部分に位置する。この結果、電線配置部１２２から筐体１の外部に取り出された電線を、比較的塩分濃度が低い位置に配置することができ、電線が塩害を受ける可能性を低くすることができる。
【0092】
本実施形態では、筐体１の第２外面壁（右面壁１ｄ）には、水素流通路５と、筐体１の外部に配置される外部水素流通路２００とを接続する接続部６が設けられる。すなわち、本実施形態では、筐体１の１つの外面壁に、燃料電池システム１００と接続される外部配管や外部配線を集めることができる。
【0093】
詳細には、筐体１の第２外面壁（右面壁１ｄ）において、電線配置部１２２は、接続部６よりも下方に配置される。これにより、接続部６と電線配置部１２２とを異なる区画を構成する壁に設けることができる。詳細には、接続部６は、第２外面壁のうち第１区画１１を構成する壁に設けられ、電線配置部１２２は、第２外面壁のうち第２区画１２を構成する壁に設けられる構成とすることができる。これにより、水素の漏洩対策が適切に施された燃料電池システム１００を、構造を複雑とすることなく形成することができる。
【0094】
本実施形態では、塩分除去装置３が配置される第１外面壁（前面壁１ａ）は、着脱可能な着脱壁を有する。図１２は、図１に示す燃料電池システム１００から着脱壁の一部を取り外した状態を示す図である。図１２に示すように、着脱壁には、第１区画着脱壁１１０と第２区画着脱壁１２０とが含まれる。
【0095】
第２区画着脱壁１２０は、第２区画１２を構成する壁である。すなわち、第１外面壁（前面壁１ａ）は、第２区画１２を構成する壁であって着脱可能な第２区画着脱壁１２０を含んで構成される。第１外面壁が前面壁１ａである本実施形態の構成において、第２区画着脱壁１２０は、第２区画前壁１２ａそのものであってもよいが、第２区画前壁１２ａの一部であってもよい。本実施形態においては、第２区画着脱壁１２０は、第２区画前壁１２ａの一部である。
【0096】
詳細には、第２区画前壁１２ａは、複数の第２区画着脱壁１２０を含む。より詳細には、第２区画前壁１２ａは、４つの第２区画着脱壁１２０を含む。複数の第２区画着脱壁１２０は、左右方向に並ぶ。図１２に示す例では、左から右に向かって三番目の第２区画着脱壁１２０が取り外された状態になっている。第２区画着脱壁１２０は、例えば、ねじを用いて着脱可能に筐体１に取り付けられるが、他の着脱可能な手段で筐体１に取り付けられてもよい。
【0097】
本実施形態では、塩分除去装置３は、第２区画着脱壁１２０に取り付けられる。第２区画着脱壁１２０には、塩分除去フィルタ３ａを介して第２区画１２内に空気を取り込むことを可能とする窓部１２３が設けられる。第２区画着脱壁１２０に塩分除去装置３が取り付けられるために、第２区画着脱壁１２０を取り外すことによって、塩分除去装置３を第２区画１２から取り出すことができる。すなわち、塩分除去装置３のメンテナンスを容易とすることができる。
【0098】
第１区画着脱壁１１０は、第１区画１１を構成する壁である。すなわち、第１外面壁（前面壁１ａ）は、第１区画１１を構成する壁であって着脱可能な第１区画着脱壁１１０を含んで構成される。第１外面壁が前面壁１ａである本実施形態の構成において、第１区画着脱壁１１０は、第１区画前壁１１ａそのものであってもよいが、第１区画前壁１１ａの一部であってもよい。本実施形態においては、第１区画着脱壁１１０は、第１区画前壁１１ａの一部である。
【0099】
詳細には、第１区画前壁１１ａは、複数の第１区画着脱壁１１０を含む。より詳細には、第１区画前壁１１ａは、５つの第１区画着脱壁１１０を含む。複数の第１区画着脱壁１１０は、左右方向に並ぶ。図１２に示す例では、左から右に向かって三番目の第１区画着脱壁１１０が取り外された状態になっている。第１区画着脱壁１１０は、例えば、ねじを用いて着脱可能に筐体１に取り付けられるが、他の着脱可能な手段で筐体１に取り付けられてもよい。また、第１区画着脱壁１１０は、筐体１に取り付けられた状態で、第１区画１１から水素ガスが漏れないようにシールされている。
【0100】
第１区画着脱壁１１０が設けられることにより、第１区画１１内のメンテナンスを容易とすることができる。また、第１区画着脱壁１１０が第２区画着脱壁１２０と別に設けられるために、第２区画１２と分けて第１区画１１だけを点検することができる。仮に、燃料電池システム１００の稼働中に第１区画１１を点検する必要が生じた場合、第２区画着脱壁１２０は取り外すことなく、第１区画着脱壁１１０のみを外して点検を行うことができる。このために、空気取込部９から塩分を含んだ空気が燃料電池モジュール２に供給されることを抑制することができる。
【0101】
＜３．燃料電池システムの設置区画＞
次に、燃料電池モジュール２と塩分除去装置３とが配置された筐体１を有する燃料電池システム１００の設置区画について説明する。図１３は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム設置区画４００の概略の構成を示す斜視図である。図１３に示すように、燃料電池システム設置区画４００は、床面４０１と縦壁４０２とを備える。
次に、燃料電池モジュール２と塩分除去装置３とが配置された筐体１を有する燃料電池システム１００の設置区画について説明する。図１３は、本発明の実施形態に係る燃料電池システム設置区画４００の概略の構成を示す斜視図である。図１３に示すように、燃料電池システム設置区画４００は、床面４０１と縦壁４０２とを備える。
【0102】
床面４０１には、筐体１が配置される。詳細には、床面４０１は水平である。筐体１は、底面壁１ｆを床面４０１に対向させて燃料電池システム設置区画４００に配置される。縦壁４０２は、床面４０１から上方に延びる。本実施形態では、床面４０１と縦壁４０２とは、互いに直交する。
【0103】
筐体１は、第１外面壁と、第２外面壁と、第３外面壁とを有する。本実施形態では、第１外面壁は、塩分除去装置３が配置される前面壁１ａである。第２外面壁は、電線が配置される電線配置部１２２が設けられる右面壁１ｄである。第３外面壁は、第１外面壁である前面壁１ａと対向する後面壁１ｂである。
【0104】
第３外面壁である後面壁１ｂは、縦壁４０２に沿って配置される。詳細には、後面壁１ｂは、縦壁４０２と平行であるとともに、縦壁４０２と対向する。後面壁１ｂは、縦壁４０２に接近して配置される。また、第２外面壁である右面壁１ｄは、床面４０１および縦壁４０２と直交する向きに配置される。
【0105】
このような構成とすると、筐体１の、縦壁４０２がある側とは反対側に塩分除去装置３が配置される壁（前面壁１ａ）が配置されることになる。このために、壁に邪魔されることなく、空気取込部９に適切に空気を供給することができる。また、塩分除去装置３が配置される面とは異なる面に、電線配置部１２２が配置されるために、電線が塩害を受け難くすることができる。
【0106】
なお、電線配置部１２２が設けられる第２外面壁は、筐体１の左面壁１ｃとされてもよい。この場合、水素の供給や排気を行うための外部配管、燃料電池モジュール２で生成される水を含む排気を行うための外部配管、冷却液を供給するための外部配管も、左面壁１ｃ側に配置される構成としてよい。そして、この場合、筐体１内に配置されるバルブ装置５３および配電盤２０の配置を右端部から左端部に替える構成とし、これに合わせて、筐体１内の配管や配線の構成を適宜変更すればよい。
【0107】
また、図１３に示す構成において、筐体１の左面壁１ｃは、床面４０１から上方に延び、縦壁４０２と共に角（コーナー）を形成する他の縦壁４０３に接近して配置されてもよい。
【0108】
＜４．留意事項等＞
本明細書中に開示される種々の技術的特徴は、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態および変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。
本明細書中に開示される種々の技術的特徴は、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態および変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。
【0109】
＜５．付記＞
例示的な本発明の燃料電池システムは、燃料電池モジュールおよび水素流通路が配置される第１区画と、前記第１区画に隣接され、補機が配置される第２区画と、を含む筐体を備え、前記筐体は、前記第１区画を構成する壁のうち前記第１区画と前記第２区画とを区画する仕切壁とは異なる壁に、前記水素流通路と当該筐体の外部に配置される外部水素流通路との接続部を有する構成（第１の構成）であってよい。
例示的な本発明の燃料電池システムは、燃料電池モジュールおよび水素流通路が配置される第１区画と、前記第１区画に隣接され、補機が配置される第２区画と、を含む筐体を備え、前記筐体は、前記第１区画を構成する壁のうち前記第１区画と前記第２区画とを区画する仕切壁とは異なる壁に、前記水素流通路と当該筐体の外部に配置される外部水素流通路との接続部を有する構成（第１の構成）であってよい。
【0110】
上記第１の構成の燃料電池システムにおいて、前記補機には、配電盤と、前記燃料電池モジュールに空気を取り込む空気取込部と、前記燃料電池モジュールに含まれる部品の冷却を行う冷却液が流れる熱交換器と、のうち少なくともいずれか一つが含まれる構成（第２の構成）であってよい。
【0111】
上記第１又は第２の構成の燃料電池システムにおいて、前記仕切壁は、前記第１区画と前記第２区画とを気密に区画する構成（第３の構成）であってよい。
【0112】
上記第３の構成の燃料電池システムは、前記仕切壁に設けられる貫通孔を通って配置される部材を備え、前記仕切壁には、前記貫通孔と前記部材との隙間を塞ぐシール構造が設けられる構成（第４の構成）であってよい。
【0113】
上記第１から第４のいずれかの構成の燃料電池システムにおいて、前記第１区画には、前記燃料電池モジュールに接続される排気路が配置され、前記排気路は、前記燃料電池モジュールよりも下方に排気を導く流路を含む構成（第５の構成）であってよい。
【0114】
上記第１から第５のいずれかの構成の燃料電池システムにおいて、前記第１区画内には、前記水素流通路を構成する配管同士を連結した配管連結部が設けられ、前記配管連結部は、前記燃料電池モジュールよりも上方に配置される上方配管連結部を含む構成（第６の構成）であってよい。
【0115】
上記第１から第６のいずれかの構成の燃料電池システムにおいて、前記第１区画内には、前記水素流通路を構成する配管同士を連結した配管連結部が設けられ、前記配管連結部の周囲の少なくとも一部を覆うカバー部材を備える構成（第７の構成）であってよい。
【0116】
上記第１から第７のいずれかの構成の燃料電池システムにおいて、前記水素流通路は、前記燃料電池モジュールから水素を排出するベント通路を含み、前記ベント通路に接続されるドレイン部を備える構成（第８の構成）であってよい。
【0117】
上記第１から第８のいずれかの構成の燃料電池システムにおいて、前記第１区画は、当該区画内を換気する換気装置、又は、前記換気装置と接続される換気装置接続部を有する構成（第９の構成）であってよい。
【0118】
上記第９の構成の燃料電池システムにおいて、前記筐体は、前記外部水素流通路を構成する内管の外周を囲む外管を取付可能に設けられ、前記第１区画は、前記内管と前記外管との間の内部空間を介して換気用流体を供給可能に設けられる構成（第１０の構成）であってよい。
【0119】
上記第１０の構成の燃料電池システムにおいて、前記第１区画内の前記接続部の水素漏れ検出範囲に、水素濃度検出装置が配置される構成（第１１の構成）であってよい。
【0120】
上記第９から第１１のいずれかの構成の燃料電池システムにおいて、前記第１区画は、前記第２区画の上方に配置され、前記換気装置又は前記換気装置接続部は、前記第１区画の上壁に設けられる構成（第１２の構成）であってよい。
【0121】
上記第１から第１２のいずれかの構成の燃料電池システムにおいて、前記第１区画には、前記燃料電池モジュールが有する燃料電池スタックを冷却する冷却システムに含まれるリザーブタンクが配置され、前記リザーブタンクは、前記燃料電池スタックよりも上方に配置される構成（第１３の構成）であってよい。
【0122】
上記第１から第１３のいずれかの構成の燃料電池システムにおいて、前記補機には、前記燃料電池モジュールに空気を取り込む空気取込部が含まれ、前記第２区画には、前記空気取込部が、前記第１区画に複数配置される前記燃料電池モジュールと同数配置される構成（第１４の構成）であってよい。
【0123】
上記第１から第１４のいずれかの構成の燃料電池システムにおいて、前記第１区画には、複数の前記燃料電池モジュールが配置され、前記水素流通路は、前記燃料電池モジュールから水素を排出するベント通路を含み、前記ベント通路は、前記複数の燃料電池モジュールの間で共用される共用ベント通路を含む構成（第１５の構成）であってよい。
【0124】
上記第１から第１５のいずれかの構成の燃料電池システムは、前記第１区画内において、前記接続部が設けられる壁と、前記燃料電池モジュールとの間に、バルブ装置が配置される構成（第１６の構成）であってよい。
【0125】
上記第１から第１６のいずれかの構成の燃料電池システムにおいて、前記第１区画は、不活性ガスを充填可能に設けられる構成（第１７の構成）であってよい。
【符号の説明】
【0126】
１・・・筐体
２・・・燃料電池モジュール
２ａ・・・燃料電池スタック
５・・・水素流通路
６・・・接続部
７・・・排気路
８・・・リザーブタンク
９・・・空気取込部（補機）
１０・・・熱交換器（補機）
１１・・・第１区画
１１ａ・・・第１区画前壁
１１ｂ・・・第１区画後壁
１１ｃ・・・第１区画左壁
１１ｄ・・・第１区画右壁
１１ｅ・・・第１区画上壁
１２・・・第２区画
１３・・・仕切壁
２０・・・配電盤（補機）
４１・・・配線
４２・・・配管
５０・・・水素濃度検出装置
５２・・・ベント通路
５３・・・バルブ装置
５４・・・配管連結部
５５・・・板状部材（カバー部材）
５５Ａ・・・カバー部材
５７・・・ドレイン部
８１・・・第１リザーブタンク
１００・・・燃料電池システム
１１３・・・換気装置接続部
１３１・・・貫通孔
１３１Ａ・・・貫通孔
１３２・・・シール構造
１３２Ａ・・・シール構造
２００・・・外部水素流通路
２０１Ｐ・・・内管
２０３・・・外管
２０４・・・内部空間
３００・・・換気装置
５２１・・・共用ベント通路
５４１・・・上方配管連結部
ＣＳ・・・冷却システム
２・・・燃料電池モジュール
２ａ・・・燃料電池スタック
５・・・水素流通路
６・・・接続部
７・・・排気路
８・・・リザーブタンク
９・・・空気取込部（補機）
１０・・・熱交換器（補機）
１１・・・第１区画
１１ａ・・・第１区画前壁
１１ｂ・・・第１区画後壁
１１ｃ・・・第１区画左壁
１１ｄ・・・第１区画右壁
１１ｅ・・・第１区画上壁
１２・・・第２区画
１３・・・仕切壁
２０・・・配電盤（補機）
４１・・・配線
４２・・・配管
５０・・・水素濃度検出装置
５２・・・ベント通路
５３・・・バルブ装置
５４・・・配管連結部
５５・・・板状部材（カバー部材）
５５Ａ・・・カバー部材
５７・・・ドレイン部
８１・・・第１リザーブタンク
１００・・・燃料電池システム
１１３・・・換気装置接続部
１３１・・・貫通孔
１３１Ａ・・・貫通孔
１３２・・・シール構造
１３２Ａ・・・シール構造
２００・・・外部水素流通路
２０１Ｐ・・・内管
２０３・・・外管
２０４・・・内部空間
３００・・・換気装置
５２１・・・共用ベント通路
５４１・・・上方配管連結部
ＣＳ・・・冷却システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
