特開 2024-44718 燃料電池システム

(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】P2024044718

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】燃料電池システム

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/04 20160101AFI20240326BHJP

   H01M 8/2475 20160101ALI20240326BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20240326BHJP

【ＦＩ】

H01M8/04 J

H01M8/2475

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 2022150432

(22)【出願日】2022-09-21

(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】明本 斉

(72)【発明者】

【氏名】垣見 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】富本 尚也

(72)【発明者】

【氏名】立川 克之

(72)【発明者】

【氏名】中村 健

【テーマコード（参考）】

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5H126BB06

5H126FF10

5H127AA06

5H127AC02

5H127BA02

5H127BA22

5H127BA28

5H127BA33

5H127BA39

5H127BA57

5H127BA58

5H127BA59

5H127BB02

5H127BB12

5H127BB35

5H127BB37

5H127BB39

5H127BB40

5H127CC07

5H127EE02

5H127EE03

5H127EE29

(57)【要約】

【課題】供給流路への排ガスの流入を抑制する。
【解決手段】燃料電池システム１０は、燃料電池スタック２１と、酸素ガスを含む気体を燃料電池スタック２１に供給する供給流路３４と、燃料電池スタック２１から排ガスが排出される排出流路３７と、を有する燃料電池ユニット１１を備える。燃料電池システム１０は、密閉されていない第１収容空間Ｓ１が内部に形成され、第１収容空間Ｓ１に燃料電池ユニット１１を収容する第１筐体１２と、密閉されていない第２収容空間Ｓ２が内部に形成され、第２収容空間Ｓ２に第１筐体１２を収容する第２筐体５０と、を備える。供給流路３４には、気体を供給流路３４に流入させる流入口３１が形成されている。排出流路３７には、排ガスを排出流路３７から流出させる流出口３９が形成されている。流入口３１及び流出口３９のうち、一方は第１筐体１２の内部に開口し、他方は第２筐体５０の外部の大気中に開口する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

酸素ガスと燃料ガスとの反応によって発電を行う燃料電池スタックと、前記酸素ガスを含む気体を前記燃料電池スタックに供給する供給流路と、前記燃料電池スタックから排ガスが排出される排出流路と、を有する燃料電池ユニットを備える燃料電池システムであって、
密閉されていない第１収容空間が内部に形成され、前記第１収容空間に前記燃料電池ユニットを収容する第１筐体と、
密閉されていない第２収容空間が内部に形成され、前記第２収容空間に前記第１筐体を収容する第２筐体と、を備え、
前記供給流路には、前記気体を前記供給流路に流入させる流入口が形成され、
前記排出流路には、前記排ガスを前記排出流路から流出させる流出口が形成され、
前記流入口及び前記流出口のうち、一方は前記第１筐体の内部に開口し、他方は前記第２筐体の外部の大気中に開口することを特徴とする燃料電池システム。

【請求項2】

前記排出流路には、前記燃料電池スタックの内部に開口し、前記燃料電池スタックの内部から前記排出流路に前記排ガスを排出させる排出口が形成され、
前記排出口と前記流出口との間の前記排出流路は、重力方向における前記流出口以上の位置にある請求項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】

特許文献１に記載の燃料電池システムは、燃料電池スタックと、供給流路と、排出流路と、を有する燃料電池ユニットを備える。燃料電池スタックは、酸素ガスと燃料ガスとの反応によって発電を行う。供給流路は、酸素ガスを含む気体を燃料電池スタックに供給する。排出流路には、燃料電池スタックから排ガスが排出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６－７３３０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

供給流路から燃料電池スタックに供給された気体から酸素ガスが燃料電池スタックにて消費される。そのため、酸素ガスが燃料電池スタックにて消費された分だけ、排出流路から流出する排ガスの酸素濃度は低くなる。こうした排ガスが供給流路に流入すると、燃料電池スタックに供給される気体の酸素濃度が低下することにより燃料電池スタックの性能低下が生じるおそれがある。そのため、供給流路への排ガスの流入を抑制することが望まれていた。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決する燃料電池システムは、酸素ガスと燃料ガスとの反応によって発電を行う燃料電池スタックと、前記酸素ガスを含む気体を前記燃料電池スタックに供給する供給流路と、前記燃料電池スタックから排ガスが排出される排出流路と、を有する燃料電池ユニットを備える燃料電池システムであって、密閉されていない第１収容空間が内部に形成され、前記第１収容空間に前記燃料電池ユニットを収容する第１筐体と、密閉されていない第２収容空間が内部に形成され、前記第２収容空間に前記第１筐体を収容する第２筐体と、を備え、前記供給流路には、前記気体を前記供給流路に流入させる流入口が形成され、前記排出流路には、前記排ガスを前記排出流路から流出させる流出口が形成され、前記流入口及び前記流出口のうち、一方は前記第１筐体の内部に開口し、他方は前記第２筐体の外部の大気中に開口することを特徴とする。

【0006】

上記構成によれば、流出口から流出する排ガスは、第２収容空間を経由する分だけ、流入口に至るまでにより希釈される。したがって、供給流路への排ガスの流入を抑制できる。

【0007】

燃料電池システムにおいて、前記排出流路には、前記燃料電池スタックの内部に開口し、前記燃料電池スタックの内部から前記排出流路に前記排ガスを排出させる排出口が形成され、前記排出口と前記流出口との間の前記排出流路は、重力方向における前記流出口以上の位置にあってもよい。

【0008】

上記構成によれば、燃料電池スタックでの発電によって生成される水が排ガスには含まれるが、この水が排出口から流出口に向かって排出流路を流れやすい。そのため、排出流路が水によって閉塞されにくくなるため、排出流路を閉塞する水によって排出流路を介した排ガスの流れが停滞することを抑制できる。したがって、流出口を介して排出流路から排ガスを好適に流出できる。

【発明の効果】

【0009】

この発明によれば、供給流路への排ガスの流入を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】燃料電池システムを示す斜視図である。

【図2】燃料電池システムを示す概略図である。

【図3】第１実施形態の燃料電池システムを示す断面図である。

【図4】第２実施形態の燃料電池システムを示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［第１実施形態］
以下、燃料電池システムを具体化した第１実施形態を図面にしたがって説明する。
＜燃料電池システム＞
図１に示すように、燃料電池システム１０は、燃料電池ユニット１１と、第１筐体１２と、第２筐体５０と、を備えている。燃料電池システム１０は、非常電源等に用いられる定置式である。本実施形態の燃料電池システム１０は、屋外又は密閉されていない屋内に設置されている。燃料電池システム１０の外壁は、第２筐体５０によって構成されている。そのため、第２筐体５０の外部は大気で満たされている。

【0012】

なお、図面では、燃料電池システム１０が水平面上に置かれているものとして重力方向を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。重力方向を以下では重力方向Ｚともいう。Ｘ軸の延びる方向を第１方向Ｘともいい、Ｙ軸の延びる方向を第２方向Ｙともいう。

【0013】

図２に示すように、燃料電池システム１０は、電力変換部９２及び負荷９１を有する。燃料電池ユニット１１から電力変換部９２に電力が入力される。電力変換部９２は、燃料電池ユニット１１から電力変換部９２に入力された電力を変換して出力する。電力変換部９２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ、及びインバータを含む。電力変換部９２から出力された電力は負荷９１に供給される。負荷９１は、電力によって駆動する装置である。負荷９１は、例えば、電力によって駆動する電動機である。電力変換部９２から出力された電力が負荷９１に供給されることにより、負荷９１は駆動する。

【0014】

＜第１筐体＞
図１に示すように、第１筐体１２は、第１上壁１２ｂと、第１下壁１２ａと、第１側壁１２ｃと、を備えている。第１側壁１２ｃは、第１上壁１２ｂと第１下壁１２ａとを繋ぐ筒状である。第１筐体１２は、第１収容空間Ｓ１が内部に形成されている。第１収容空間Ｓ１は、第１上壁１２ｂ、第１下壁１２ａ、及び第１側壁１２ｃによって区画形成されている。第１筐体１２は、第１収容空間Ｓ１に燃料電池ユニット１１を収容する。

【0015】

第１下壁１２ａは、第１上壁１２ｂよりも重力方向Ｚの下方に位置する。第１下壁１２ａと第１上壁１２ｂとは重力方向Ｚにおいて対向する。第１側壁１２ｃは、第１方向Ｘにおいて互いに対向する第１側壁部１２ｄ及び第２側壁部１２ｅを備えている。

【0016】

第１側壁部１２ｄには、第１通気口１２ｆが形成されている。第１側壁部１２ｄに形成される第１通気口１２ｆの数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。本実施形態の第１通気口１２ｆは、第１側壁部１２ｄに複数形成されている。第１通気口１２ｆは、第１側壁部１２ｄを貫通する貫通孔である。第１通気口１２ｆを介して、第１筐体１２の内外は連通されている。これにより、第１収容空間Ｓ１は密閉されていないものである。第１収容空間Ｓ１は、いわゆる半密閉空間である。第１上壁１２ｂには、第１貫通孔１２ｈが形成されている。

【0017】

＜第２筐体＞
第２筐体５０は、第２上壁５０ｂと、第２下壁５０ａと、第２側壁５０ｃと、を備えている。第２側壁５０ｃは、第２上壁５０ｂと第２下壁５０ａとを繋ぐ筒状である。第２筐体５０は、第２収容空間Ｓ２が内部に形成されている。第２収容空間Ｓ２は、第２上壁５０ｂ、第２下壁５０ａ、及び第２側壁５０ｃによって区画形成されている。第２筐体５０は、第２収容空間Ｓ２に第１筐体１２を収容する。

【0018】

第２下壁５０ａは、第２上壁５０ｂよりも重力方向Ｚの下方に位置する。第２下壁５０ａと第２上壁５０ｂとは重力方向Ｚにおいて対向する。第２下壁５０ａは、第１筐体１２の第１下壁１２ａと対向している。第２上壁５０ｂは、第１筐体１２の第１上壁１２ｂと対向している。第２側壁５０ｃは、第１筐体１２の第１側壁１２ｃと対向している。

【0019】

図３に示すように、第２側壁５０ｃには、第２通気口５０ｆが形成されている。第２側壁５０ｃに形成される第２通気口５０ｆの数は１つであってもよいし、複数であってもよい。本実施形態の第２通気口５０ｆは、第２側壁５０ｃに１つ形成されている。第２通気口５０ｆの少なくとも一部は、第１方向Ｘにおいて第１筐体１２の第１通気口１２ｆと対向している。第２通気口５０ｆは、第２側壁５０ｃを貫通する貫通孔である。第２通気口５０ｆを介して、第２筐体５０の内外は連通されている。これにより、第２収容空間Ｓ２は密閉されていないものである。第２収容空間Ｓ２は、いわゆる半密閉空間である。第２上壁５０ｂには、第２貫通孔５０ｈが形成されている。第２貫通孔５０ｈは、重力方向Ｚにおいて第１筐体１２の第１貫通孔１２ｈと対向している。

【0020】

＜燃料電池ユニット＞
図２に示すように、燃料電池ユニット１１は、カソード系３０と、アノード系６０と、冷却系７０と、希釈器６９と、制御部８０と、を有する。燃料電池ユニット１１は、燃料電池スタック２１を有する。燃料電池スタック２１は、例えば、固体高分子形燃料電池である。燃料電池スタック２１は、複数の燃料電池セル２２を備える。燃料電池セル２２は、アノードガスが供給されるアノード極と、カソードガスが供給されるカソード極と、アノード極とカソード極との間に配置されている電解質膜と、を備える。燃料電池セル２２は、セパレータによって挟まれている。

【0021】

カソード系３０は、カソードガスが流れるカソード流路２３を備える。カソード流路２３は、例えば、燃料電池スタック２１におけるカソード極に向かい合うセパレータに設けられている。

【0022】

アノード系６０は、アノードガスが流れるアノード流路２６を備える。アノード流路２６は、例えば、燃料電池スタック２１におけるアノード極に向かい合うセパレータに設けられている。アノード流路２６は、アノード導入口２７と、アノード排出口２８と、を備える。アノードガスは、アノード導入口２７からアノード流路２６に流入し、アノード排出口２８からアノード流路２６外に流出する。

【0023】

アノード流路２６を流れるアノードガスと、カソード流路２３を流れるカソードガスと、が反応することにより、燃料電池スタック２１は発電を行う。カソードガスは、酸素ガスである。アノードガスは、燃料ガスである。したがって、燃料電池スタック２１は、酸素ガスと燃料ガスとの反応によって発電を行う。燃料ガスとしては、例えば、水素ガスを挙げることができる。

【0024】

アノード系６０は、タンク６１と、アノードガス供給部６２と、供給路６３と、循環路６４と、気液分離器６５と、循環ポンプ６６と、排気排水弁６７と、を備える。
タンク６１は、アノードガスを貯留している。アノードガス供給部６２には、タンク６１からアノードガスが供給される。アノードガス供給部６２は、燃料電池スタック２１に供給されるアノードガスの量を調整するための部材である。燃料電池スタック２１に供給されるアノードガスの量は、アノードガス供給部６２を制御することで調整可能である。アノードガス供給部６２としては、例えば、インジェクタなどの電磁弁を用いることができる。

【0025】

供給路６３は、アノードガス供給部６２とアノード導入口２７とを接続している。アノードガス供給部６２から噴射されたアノードガスは、供給路６３を通じて燃料電池スタック２１に供給される。

【0026】

循環路６４は、アノード排出口２８と供給路６３とを接続している。循環路６４には、アノード排ガスが流れる。アノード排ガスは、未反応のアノードガスと、生成水と、を含む。生成水とは、燃料電池スタック２１での発電によって生成される水である。循環路６４は、アノード排ガスに含まれる未反応のアノードガスを供給路６３に戻すための通路である。

【0027】

気液分離器６５は、循環路６４に設けられている。気液分離器６５は、アノード排ガスをアノードガスと生成水とに分離する。アノード排ガスから分離された生成水は、気液分離器６５に貯留される。

【0028】

循環ポンプ６６は、循環路６４に設けられている。循環ポンプ６６は、気液分離器６５によってアノード排ガスから分離されたアノードガスを供給路６３に供給する。これにより、アノードガスが循環する。

【0029】

排気排水弁６７は、気液分離器６５に接続されている。排気排水弁６７は、開状態と閉状態に切り替えられる。排気排水弁６７が開状態になると、気液分離器６５から生成水が排出される。排気排水弁６７は、気液分離器６５に貯留される生成水の量が閾値を上回った場合に閉状態から開状態に切り替えられてもよい。排気排水弁６７は、所定の時間間隔毎に閉状態から開状態に切り替えられてもよい。

【0030】

気液分離器６５は、希釈器６９に接続されている。排気排水弁６７が開状態になると、気液分離器６５に貯留された生成水及びアノード排ガスが希釈器６９に供給される。
カソード系３０は、供給流路３４、及び排出流路３７を備える。言い換えると、燃料電池ユニット１１は、供給流路３４、及び排出流路３７を有する。カソード系３０は、電動圧縮機３２と、インタークーラ３３と、封止弁４０と、調圧弁４１と、を備える。

【0031】

供給流路３４には流入口３１が形成されている。流入口３１は、例えば供給流路３４の上流端に位置する。流入口３１は、酸素ガスを含む気体Ｇ１を供給流路３４に流入させるものである。なお、気体Ｇ１は例えば空気である。流入口３１にはエアクリーナ３１ａが設けられている。エアクリーナ３１ａは、流入口３１から供給流路３４に流入する気体Ｇ１から異物を除去可能である。

【0032】

電動圧縮機３２は、電動モータによって駆動する。電動圧縮機３２は、燃料電池スタック２１に気体Ｇ１を供給する。詳細には、電動圧縮機３２は、流入口３１から供給流路３４に流入された気体Ｇ１を圧縮して燃料電池スタック２１に供給する。これにより、供給流路３４は、酸素ガスを含む気体Ｇ１を燃料電池スタック２１に供給する。電動圧縮機３２から燃料電池スタック２１に供給された気体Ｇ１は、カソード流路２３を流れる。

【0033】

インタークーラ３３には、電動圧縮機３２から吐出された気体Ｇ１が供給される。インタークーラ３３は、電動圧縮機３２から供給された気体Ｇ１を冷却する。インタークーラ３３によって冷却された後の気体Ｇ１が燃料電池スタック２１に供給される。

【0034】

供給流路３４には、カソード導入口２４が形成されている。カソード導入口２４は、例えば、供給流路３４の下流端に位置する。カソード導入口２４は、燃料電池スタック２１の内部に開口する。カソード導入口２４を介して、供給流路３４とカソード流路２３とが接続されている。カソード導入口２４を介して、供給流路３４からカソード流路２３に気体Ｇ１が流出する。

【0035】

供給流路３４は、第１供給流路３５と、第２供給流路３６と、を含む。第１供給流路３５は、流入口３１、電動圧縮機３２、及びインタークーラ３３を接続している。第２供給流路３６は、インタークーラ３３とカソード流路２３とを接続している。

【0036】

排出流路３７には、排出口としてのカソード排出口２５が形成されている。カソード排出口２５は、例えば、排出流路３７の上流端に位置する。カソード排出口２５は、燃料電池スタック２１の内部に開口する。カソード排出口２５を介して、排出流路３７とカソード流路２３とが接続されている。カソード排出口２５を介して、カソード流路２３から排出流路３７に排ガスＧ２が流入する。すなわち、カソード排出口２５は、燃料電池スタック２１の内部から排出流路３７に排ガスＧ２を排出させるものである。排出流路３７には、燃料電池スタック２１から排ガスＧ２が排出される。排出流路３７は、排ガスＧ２が流れる通路である。

【0037】

排ガスＧ２は、燃料電池スタック２１から排出されるカソードガスであって、生成水を含んだカソードガスである。供給流路３４から燃料電池スタック２１に供給された気体Ｇ１に含まれる酸素ガスの一部が燃料電池スタック２１の発電に消費される。これにより、燃料電池スタック２１から排出流路３７に排出される排ガスＧ２の酸素濃度は、気体Ｇ１の酸素濃度よりも低い。

【0038】

希釈器６９は、排出流路３７に設けられる。これにより、排出流路３７は、カソード流路２３と希釈器６９とを接続している。排ガスＧ２は、排出流路３７から希釈器６９に排出される。希釈器６９は、気液分離器６５から供給されたアノード排ガスを排ガスＧ２によって希釈して排出する。

【0039】

排出流路３７には流出口３９が形成されている。流出口３９は、排出流路３７のうち、希釈器６９よりも下流側に位置する。流出口３９は、例えば排出流路３７の下流端に位置する。流出口３９は、排ガスＧ２を排出流路３７から流出させるものである。流出口３９からは、希釈器６９にて排ガスＧ２によって希釈されたアノード排ガスも排出される。

【0040】

封止弁４０は、供給流路３４に設けられている。本実施形態の封止弁４０は、第２供給流路３６に設けられている。封止弁４０は、第１供給流路３５に設けられていてもよい。封止弁４０は、例えば供給流路３４を封止するバタフライ弁である。封止弁４０は、開状態と閉状態とに切り替えられる。封止弁４０が開状態になると、供給流路３４を介してカソード流路２３に気体Ｇ１が供給される。

【0041】

調圧弁４１は、排出流路３７に設けられている。調圧弁４１は、例えばバタフライ弁である。調圧弁４１の開度が調整されることにより、燃料電池スタック２１の内圧が調整される。調圧弁４１の開度が小さいほど、燃料電池スタック２１の内圧が高まる。封止弁４０及び調圧弁４１が全閉にされると、カソード流路２３が封止される。

【0042】

冷却系７０は、冷媒循環路７１と、熱交換器７２と、ファン７３と、冷媒ポンプ７４と、を備える。冷媒循環路７１は、燃料電池スタック２１と熱交換器７２とを接続している。冷媒ポンプ７４は、冷媒循環路７１に冷媒を循環させる。冷媒としては、例えば、水、不凍液、又は空気が用いられる。冷媒ポンプ７４は、電動モータによって駆動する。

【0043】

熱交換器７２は、例えば、ラジエータである。熱交換器７２は、外気と冷媒との間で熱交換を行ってもよい。ファン７３は、電動モータによって回転する。ファン７３は、熱交換器７２に隣接するとともに、熱交換器７２に向けて送風を行う。ファン７３からの送風によって、熱交換器７２の内部の冷媒の冷却効率が高められる。熱交換器７２で冷却された冷媒が冷媒循環路７１によって燃料電池スタック２１に供給されることで、燃料電池スタック２１は冷却される。

【0044】

図３に示すように、熱交換器７２は、第１筐体１２の第２側壁部１２ｅに配置されている。ファン７３は第１筐体１２の内部に配置されている。熱交換器７２は、燃料電池スタック２１の側方に配置されている。

【0045】

図２に示すように、制御部８０は、プロセッサ８１と、記憶部８２と、を備える。記憶部８２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）を含む。記憶部８２は、処理をプロセッサ８１に実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。記憶部８２、即ち、コンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。制御部８０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェア回路によって構成されていてもよい。処理回路である制御部８０は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の１つ以上のハードウェア回路、或いは、それらの組み合わせを含み得る。

【0046】

制御部８０は、燃料電池システム１０の制御を行う。例えば、制御部８０は、燃料電池スタック２１の出力電力［ｋＷ］を制御する。燃料電池スタック２１の出力電力は、燃料電池スタック２１に供給されるカソードガスの量と、燃料電池スタック２１に供給されるアノードガスの量と、によって変化する。燃料電池スタック２１の出力電力は、燃料電池スタック２１の発電電力である。制御部８０は、アノードガス供給部６２を制御することで、燃料電池スタック２１へのアノードガスの供給量を制御する。制御部８０は、電動圧縮機３２を制御することで、燃料電池スタック２１へのカソードガスの供給量を制御する。

【0047】

制御部８０は、例えば、封止弁４０及び調圧弁４１の開度を制御するとともに、ファン７３の回転を制御する。制御部８０は、アノードガスの供給、及びカソードガスの供給を停止することによって燃料電池スタック２１の発電を停止する。制御部８０は、アノード流路２６を封止することによって、アノードガスの供給を停止する。アノード流路２６の封止は、排気排水弁６７を閉状態に維持することで行われる。制御部８０は、カソード流路２３を封止することによって、カソードガスの供給を停止する。カソード流路２３の封止は、封止弁４０及び調圧弁４１を閉状態に維持することで行われる。

【0048】

制御部８０は、アノードガスの供給、及びカソードガスの供給を行うことによって燃料電池スタック２１の発電を行う。カソードガスの供給が行われる際、制御部８０は、封止弁４０を開状態に維持するとともに、調圧弁４１の開度を調整する。

【0049】

＜供給流路及び排出流路の配置＞
図３に示すように、流入口３１及び流出口３９のうち、一方は第１筐体１２の内部に開口し、他方は第２筐体５０の外部の大気中に開口する。本実施形態では、流出口３９が第１筐体１２の内部に開口し、流入口３１が第２筐体５０の外部の大気中に開口している。

【0050】

供給流路３４のうち、電動圧縮機３２とカソード導入口２４との間の部分は、第１筐体１２の内部に位置する。供給流路３４のうち、流入口３１と電動圧縮機３２との間の部分は、例えば、第１筐体１２の内部から第２筐体５０の外部に向けて重力方向Ｚに延びている。供給流路３４のうち、流入口３１と電動圧縮機３２との間の部分は、第１筐体１２の第１貫通孔１２ｈ及び第２筐体５０の第２貫通孔５０ｈに挿通されている。供給流路３４のうち、流入口３１を含む一部は、第２筐体５０の第２貫通孔５０ｈから第２筐体５０の外部に露出している。第２筐体５０の外部は大気で満たされているため、流入口３１が第２筐体５０の外部に位置することで流入口３１は大気中に開口している。

【0051】

排出流路３７の全体が第１筐体１２の内部に位置する。排出流路３７のうち、カソード排出口２５と調圧弁４１との間の部分は、例えば、カソード排出口２５から調圧弁４１に向けて重力方向Ｚの下方に延びている。排出流路３７のうち、調圧弁４１と流出口３９との間の部分は、調圧弁４１から流出口３９に向けて第１方向Ｘに延びている。したがって、カソード排出口２５と流出口３９との間の排出流路３７は、重力方向Ｚにおける流出口３９以上の位置にある。詳細には、カソード排出口２５と調圧弁４１との間の部分は、重力方向Ｚにおける流出口３９以上の位置にある。排出流路３７のうち、調圧弁４１と流出口３９との間の部分は、重力方向Ｚにおける流出口３９と同位置にある。流出口３９は、第１筐体１２の第２側壁部１２ｅに向けて開口している。

【0052】

＜気体と排ガスの流れ＞
ファン７３が回転することにより、第１筐体１２の外部から第１通気口１２ｆを介して第１筐体１２の内部に酸素ガスを含む気体Ｇ１が吸入される。ファン７３の回転に伴って第１筐体１２の内部に吸入される気体Ｇ１は、第２筐体５０の内部にあって、かつ第１筐体１２の外部にあるものである。第１筐体１２の内部には、第１通気口１２ｆからファン７３に向かう気体Ｇ１の流れＷが発生する。本実施形態の流れＷは、第１筐体１２の内部で第１方向Ｘに向かうものである。

【0053】

ファン７３の回転に伴って、第２筐体５０の外部から第２通気口５０ｆを介して第２筐体５０の内部に気体Ｇ１が吸入される。この気体Ｇ１が第１通気口１２ｆを介して第１筐体１２の内部に吸入される。したがって、ファン７３の回転に伴って、第２筐体５０の外部から第２筐体５０の内部に気体Ｇ１が流れるとともに、第２筐体５０の内部から第１筐体１２の内部に気体Ｇ１が流れる。

【0054】

なお、熱交換器７２は第１筐体１２の第２側壁部１２ｅに配置されているとともに、ファン７３は第１筐体１２の内部において熱交換器７２に隣接して位置する。流出口３９は、第１筐体１２の第２側壁部１２ｅに向けて開口している。そのため、流出口３９から流出する排ガスＧ２は、ファン７３の回転に伴って第１筐体１２の内部に生じる気体Ｇ１の流れＷによって、第１筐体１２の内部で攪拌されやすい。排ガスＧ２は、第１筐体１２の第１収容空間Ｓ１にて気体Ｇ１と混合されることによって希釈される。こうして希釈された排ガスＧ２は、ファン７３の回転に伴って、第１通気口１２ｆを介して第１筐体１２の内部から第２筐体５０の内部に排出される。排ガスＧ２は、第２筐体５０の第２収容空間Ｓ２にて気体Ｇ１と混合されることによってさらに希釈される。こうして希釈された排ガスＧ２は、ファン７３の回転に伴って、第２通気口５０ｆを介して第２筐体５０の内部から第２筐体５０の外部に排出される。したがって、ファン７３の回転に伴って、第１筐体１２の内部にて希釈された排ガスＧ２が第２筐体５０の内部に流れるとともに、第２筐体５０の内部にて希釈された排ガスＧ２が第２筐体５０の外部に流れる。

【0055】

［第１実施形態の作用］
次に、第１実施形態での作用について説明する。
供給流路３４から燃料電池スタック２１に供給された気体Ｇ１から酸素ガスが燃料電池スタック２１にて消費される。そのため、流出口３９を介して排出流路３７から流出する排ガスＧ２の酸素濃度は、流入口３１から流入する気体Ｇ１の酸素濃度よりも低くなる。

【0056】

流入口３１及び流出口３９のうち、一方は第１筐体１２の内部に開口し、他方は第２筐体５０の外部の大気中に開口している。そのため、流出口３９及び流入口３１が開口する第１収容空間Ｓ１と第２筐体５０の外部との間に、第２収容空間Ｓ２が位置する。流出口３９から流出する排ガスＧ２は、流入口３１に至るまでに、第１収容空間Ｓ１及び第２筐体５０の外部に加えて、第２収容空間Ｓ２を経由する。そのため、第２収容空間Ｓ２を経由する分だけ、排ガスＧ２は流入口３１に至るまでにより希釈される。したがって、排ガスＧ２が流入口３１から供給流路３４に流入しにくい。

【0057】

［第１実施形態の効果］
第１実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
（１）流入口３１及び流出口３９のうち、一方は第１筐体１２の内部に開口し、他方は第２筐体５０の外部の大気中に開口する。そのため、流出口３９から流出する排ガスＧ２は、第２収容空間Ｓ２を経由する分だけ、流入口３１に至るまでにより希釈される。したがって、供給流路３４への排ガスＧ２の流入を抑制できる。

【0058】

（２）排出流路３７には、燃料電池スタック２１の内部に開口し、燃料電池スタック２１の内部から排出流路３７に排ガスＧ２を排出させるカソード排出口２５が形成されている。カソード排出口２５と流出口３９との間の排出流路３７は、重力方向Ｚにおける流出口３９以上の位置にある。燃料電池スタック２１での発電によって生成される水が排ガスＧ２には含まれるが、この水がカソード排出口２５から流出口３９に向かって排出流路３７を流れやすい。そのため、排出流路３７が水によって閉塞されにくくなるため、排出流路３７を閉塞する水によって排出流路３７を介した排ガスＧ２の流れが停滞することを抑制できる。したがって、流出口３９を介して排出流路３７から排ガスＧ２を好適に流出できる。

【0059】

［第２実施形態］
以下、燃料電池システムを具体化した第２実施形態を図面にしたがって説明する。本実施形態では、供給流路３４及び排出流路３７の配置が第１実施形態とは異なっている。こうした第１実施形態との相違点を中心に以下では説明する。第１実施形態と同じ構成については説明を適宜省略する。

【0060】

図４に示すように、本実施形態の第１貫通孔１２ｈは、第１筐体１２の第２側壁部１２ｅに形成されている。本実施形態の第２貫通孔５０ｈは、第２側壁５０ｃのうち、第１方向Ｘにおいて第１筐体１２の第１貫通孔１２ｈと対向する位置に形成されている。第１実施形態と同様に、流入口３１及び流出口３９のうち、一方は第１筐体１２の内部に開口し、他方は第２筐体５０の外部の大気中に開口する。本実施形態では、流入口３１が第１筐体１２の内部に開口し、流出口３９が第２筐体５０の外部の大気中に開口している。

【0061】

供給流路３４の全体が第１筐体１２の内部に位置する。流入口３１は、重力方向Ｚにおいて第１下壁１２ａよりも第１上壁１２ｂに近い位置にある。流入口３１は、第１側壁部１２ｄに向かって開口している。第１筐体１２の第１通気口１２ｆと流入口３１とは、第１方向Ｘにおいて互いに対向していない。第１側壁部１２ｄへの第１通気口１２ｆの形成位置と、流入口３１の位置とは、重力方向Ｚに互いにずれている。

【0062】

排出流路３７のうち、カソード排出口２５と調圧弁４１との間の部分は、例えば、カソード排出口２５から調圧弁４１に向けて重力方向Ｚの下方に延びている。排出流路３７のうち、調圧弁４１と流出口３９との間の部分は、調圧弁４１から流出口３９に向けて第１方向Ｘに延びている。したがって、本実施形態においても、カソード排出口２５と流出口３９との間の排出流路３７は、重力方向Ｚにおける流出口３９以上の位置にある。

【0063】

カソード排出口２５と希釈器６９との間の部分は、第１筐体１２の内部に位置する。排出流路３７のうち、希釈器６９と流出口３９との間の部分は、例えば、第１筐体１２の内部から第２筐体５０の外部に向けて第１方向Ｘに延びている。排出流路３７のうち、希釈器６９と流出口３９との間の部分は、第１筐体１２の第１貫通孔１２ｈ及び第２筐体５０の第２貫通孔５０ｈに挿通されている。排出流路３７のうち、流出口３９を含む一部は、第２筐体５０の第２貫通孔５０ｈから第２筐体５０の外部に露出している。第２筐体５０の外部は大気で満たされているため、流出口３９が第２筐体５０の外部に位置することで流出口３９は大気中に開口している。

【0064】

ファン７３の回転に伴って、第２筐体５０の外部から第２筐体５０の内部に気体Ｇ１が流れるとともに、第２筐体５０の内部から第１筐体１２の内部に気体Ｇ１が流れる。第１筐体１２の内部の気体Ｇ１が、流入口３１から供給流路３４に流入する。

【0065】

排ガスＧ２は、排出流路３７から流出口３９を介して第２筐体５０の外部に流出する。これにより、排ガスＧ２は、大気中に排出される。
第２実施形態によれば第１実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。

【0066】

［変更例］
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。実施形態及び以下の変形例は、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。

【0067】

○ 第２実施形態において、第１上壁１２ｂの少なくとも一部を第１筐体１２から取り外し可能とするとともに、第２上壁５０ｂの少なくとも一部を第２筐体５０から取り外し可能としてもよい。この場合、第１筐体１２及び第２筐体５０の上方に開口部を設けることができるため、この開口部を介して作業者がエアクリーナ３１ａのメンテナンスを行うことができる。なお、流入口３１は、重力方向Ｚにおいて第１下壁１２ａよりも第１上壁１２ｂに近い位置にある。そのため、上記の開口部を介してエアクリーナ３１ａのメンテナンスを行う際に、第１筐体１２及び第２筐体５０の内部を立ったまま無理のない姿勢で上方から覗き込むことができ、作業者が作業を行える。また、仮に、流入口３１が重力方向Ｚにおいて第１上壁１２ｂよりも第１下壁１２ａに近い位置にある場合には、例えば第１側壁１２ｃ及び第２側壁５０ｃに設けたメンテナンス用の開口を介してエアクリーナ３１ａのメンテナンスを行うことが考えられる。こうした場合と比較して、上記の開口部を介してエアクリーナ３１ａのメンテナンスを行う場合では、作業者がかがんだ無理な姿勢で作業しなくて済む。したがって、エアクリーナ３１ａのメンテナンスにおける作業効率を向上させることができる。

【0068】

○ 第２実施形態において、流入口３１は、重力方向Ｚにおいて第１上壁１２ｂよりも第１下壁１２ａに近い位置にあってもよい。
○ エアクリーナ３１ａは、流入口３１以外の供給流路３４の部分に設けられてもよい。供給流路３４からエアクリーナ３１ａを省略してもよい。

【0069】

○ 第１実施形態において、流出口３９は、第２側壁部１２ｅ以外の第１筐体１２の部分に向けて開口してもよい。流出口３９はファン７３に向けて開口してもよい。
○ 第１実施形態において、第１貫通孔１２ｈは、第１上壁１２ｂ以外の第１筐体１２の部分に形成してもよい。第２貫通孔５０ｈは、第２上壁５０ｂ以外の第２筐体５０の部分に形成してもよい。この場合、第２貫通孔５０ｈの形成位置に応じて、第２筐体５０から露出する流入口３１の位置を変更できる。

【0070】

○ 第２実施形態において、流入口３１は、第１側壁部１２ｄ以外の第１筐体１２の部分に向けて開口してもよい。流入口３１はファン７３に向けて開口してもよい。
○ 第２実施形態において、第１貫通孔１２ｈは、第２側壁部１２ｅ以外の第１筐体１２の部分に形成してもよい。第２貫通孔５０ｈは、第２側壁５０ｃ以外の第２筐体５０の部分に形成してもよい。この場合、第２貫通孔５０ｈの形成位置に応じて、第２筐体５０から露出する流出口３９の位置を変更できる。

【0071】

○ 第１実施形態において、排出流路３７の一部が第１筐体１２の内部に配置され、その他の排出流路３７の部分が第１筐体１２の外部に配置されてもよい。この場合も、流出口３９は、第１筐体１２の内部に開口する。

【0072】

○ 第２実施形態において、供給流路３４の一部が第１筐体１２の内部に配置され、その他の供給流路３４の部分が第１筐体１２の外部に配置されてもよい。この場合も、流入口３１は、第１筐体１２の内部に開口する。

【0073】

○ カソード排出口２５と流出口３９との間の排出流路３７の全体が、重力方向Ｚにおいて流出口３９と同じ高さに位置してもよい。要するに、カソード排出口２５と流出口３９との間の排出流路３７は、重力方向Ｚにおける流出口３９以上の位置にあればよい。

【0074】

○ カソード排出口２５と流出口３９との間の排出流路３７のうち、少なくとも一部は、重力方向Ｚにおける流出口３９より下方に位置してもよい。
○ ファン７３が第１筐体１２の内部に発生させる気体Ｇ１の流れＷは、第１方向Ｘとは反対方向に流れるものであってもよいし、第１方向Ｘと第１方向Ｘとは反対方向との両方向とも異なる方向に流れるものであってもよい。この場合、ファン７３と第１通気口１２ｆとの位置関係を調整することにより、第１筐体１２の内部に発生する気体Ｇ１の流れＷの方向を調整してもよい。

【0075】

○ 燃料電池システム１０での熱交換器７２の設置位置は、第１筐体１２の第２側壁部１２ｅに限らない。例えば、熱交換器７２は、第１筐体１２の第２側壁部１２ｅ以外の部分に設置されてもよいし、第２筐体５０に設置されてもよい。これらの場合、熱交換器７２の設置位置に応じて、ファン７３の設置位置を変更してもよい。

【0076】

○ 燃料電池システム１０からファン７３を省略してもよい。
○ 第２筐体５０は、第２上壁５０ｂと、第２下壁５０ａと、第２側壁５０ｃと、を備える形状に限らない。要するに、第２収容空間Ｓ２が第２筐体５０の内部に形成され、かつ第２収容空間Ｓ２に第１筐体１２を収容可能な形状であれば、第２筐体５０の形状を変更可能である。

【0077】

○ 第２通気口５０ｆは、第２側壁５０ｃ以外の第２筐体５０の部分に形成されてもよい。
○ 第２通気口５０ｆを第２筐体５０から省略してもよい。この場合、第２上壁５０ｂと、第２下壁５０ａと、第２側壁５０ｃと、のうちの一部の壁部同士の間に隙間を設けるなど、第２通気口５０ｆにかわって第２収容空間Ｓ２の内外を連通させる構造を第２筐体５０に設けてもよい。これによって、第２収容空間Ｓ２は密閉されていないものとなる。

【0078】

○ 第１筐体１２は、第１上壁１２ｂと、第１下壁１２ａと、第１側壁１２ｃと、を備える形状に限らない。要するに、第１収容空間Ｓ１が第１筐体１２の内部に形成され、かつ第１収容空間Ｓ１に燃料電池ユニット１１を収容可能な形状であれば、第１筐体１２の形状を変更可能である。

【0079】

○ 第１通気口１２ｆを第１筐体１２から省略してもよい。この場合、第１上壁１２ｂと、第１下壁１２ａと、第１側壁１２ｃと、のうちの一部の壁部同士の間に隙間を設けるなど、第１通気口１２ｆにかわって第１収容空間Ｓ１の内外を連通させる構造を第１筐体１２に設けてもよい。これによって、第１収容空間Ｓ１は密閉されていないものとなる。

【0080】

○ 燃料電池システム１０は、密閉された屋内に配置されてもよい。この場合、流入口３１及び流出口３９のうち、一方は第１筐体１２の内部に開口し、他方は屋外にて開口することによって第２筐体５０の外部の大気中に開口する。

【0081】

○ 燃料電池システム１０は、フォークリフトに搭載されていてもよい。燃料電池システム１０は、フォークリフト以外の産業車両に適用してもよい。さらに、燃料電池システム１０は、産業車両以外の車両、例えば乗用車、バス、トラック等に適用してもよい。なお、これらに第２実施形態における燃料電池システム１０を採用する場合、流出口３９から流出する水を貯留する貯留タンクを燃料電池システム１０に搭載し、貯留タンクに貯留された水を作業者が定期的に除去する作業を行うことが好ましい。これによれば、流出口３９から流出した水が、燃料電池システム１０が搭載されたフォークリフト、産業車両、及び車両から走行路に滴ることが抑制できる。

【符号の説明】

【0082】

Ｇ１…気体、Ｇ２…排ガス、Ｓ１…第１収容空間、Ｓ２…第２収容空間、Ｚ…重力方向、１０…燃料電池システム、１１…燃料電池ユニット、１２…第１筐体、２１…燃料電池スタック、２５…（排出口としての）カソード排出口、３１…流入口、３４…供給流路、３７…排出流路、３９…流出口、５０…第２筐体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】