(57)【要約】【課題】燃料電池の発電量に依存せずに、燃料電池の発電量に依存せずに、電源回路を従来よりも安定して冷却することができる燃料電池システムを提供することを目的とする。【解決手段】パッケージ５１と、燃料ガスと酸化剤ガスから電力を発生する燃料電池４と、電源回路１と、を備え、パッケージ５１は隔壁５２を介して電源回路１が設けられた第１室６１と燃料電５池が設けられた第２室６２とに分離され、第１室６１を構成するパッケージ５１（以下、第１外壁５１ａ）には、第１室６１に外気を導入するための第１吸気口５４と、第１室６１のガスを該第１室６１外に排気するための第１排気口５５が設けられ、第１室６１の第１吸気５４口には、第１室６１内に外気を給気するように構成された給気器３が設けられている、燃料電池システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスから電力を発生する燃料電池と、
電源回路と、
前記燃料電池と前記電源回路を収納するパッケージと、を備え、
前記パッケージは隔壁を介して前記電源回路が設けられた第１室と前記燃料電池が設けられた第２室とに分離され、
前記第１室を構成する前記パッケージ（以下、第１外壁）には、前記第１室に外気を導入するための第１吸気口と、前記第１室のガスを該第１室外に排気するための第１排気口が設けられ、
前記第１室の第１吸気口には、前記第１室内に外気を給気するように構成された給気器が設けられている、燃料電池システム。
【請求項２】
前記第１吸気口と前記第１排気口は前記第１外壁の同一面に設けられている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記第１吸気口と前記第１排気口は同一方向に向けて形成されている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第２室を構成する前記パッケージ（以下、第２外壁）には、前記第２室に外気を導入するための第２吸気口と前記第２室のガスを該第２室外に排気するための第２排気口とが、前記第２外壁の同一面に設けられ、
前記第２排気口には、前記第２室のガスを該第２室外に送出する排気器が設けられている、請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記第２吸気口と前記第２排気口は同一方向に向けて形成されている、請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記第１室は前記パッケージの上部に設けられている、請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記第１吸気口と前記第１排気口と前記第２室に外気を導入するための第２吸気口と前記第２室のガスを該第２室外に排気するための第２排気口とが、それぞれ、前記パッケージの同一面に設けられ、
前記隔壁には前記第１室と前記第２室とを連通する連通部が設けられている、請求項１〜６のいずれか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し、特に、燃料電池をパッケージ内に設置した燃料電池システムの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは、都市ガスなどの原料ガスを改質し水素を含む燃料ガスと空気など酸素を含有する酸化剤ガスを電気化学的に反応させることで、電気と熱を同時に発生させ、発生した電気を外部電力負荷（例えば、家庭で使用される電気機器）に供給するシステムである。
【０００３】
この燃料電池システムを移動用電源又は分散用（オンサイト用）電源として使用する場合、搬送や据付作業等を容易にするために、燃料電池システム全体をパッケージ内に配置した燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
ここで、図４は、特許文献１に開示されている燃料電池発電システムの概略構成を示す模式図である。また、図５は、特許文献２に開示されている定置用燃料電池発電システムの概略構成を示す模式図である。
【０００５】
図４に示すように、特許文献１に開示されている燃料電池発電システムでは、パッケージ２０１内を隔壁２０２でガス経路室２０３と非ガス室２０４とに分離し、ガス経路室２０３に改質器２０５、燃料電池２０６、及び換気ファン２０７等が配置されており、一方、非ガス室２０４には、制御装置２０８、空気ブロワ２０９、及び水供給装置２１０等が配置されている。これにより、ガス経路室２０３で改質器２０５や燃料電池２０６から可燃性ガスが万一漏出しても、換気ファン２０７によってパッケージ２０１（ガス経路室２０３）外に排出され、漏出した可燃性ガスが改質器２０５等に流入して爆発等することがなく、また、隔壁２０２によって制御装置２０８は、ガス経路室２０３と分離されているので、制御装置２０８の発するスパーク等で引火、爆発するおそれがない。
【０００６】
また、特許文献２に開示されている定置用燃料電池発電システムでは、電気制御手段３０１と電力変換手段３０２が収納された電気品筐体３０３と、改質手段３０４と、発電手段３０５と、熱回収手段３０６と、が本体筐体３０７に収納されている。また、電気制御部吸気口３０８が、電気品筐体３０３内部の放熱空間３０９と連通するように本体筐体３０７に設けられていて、電気制御部吸気口３０８には、ファン３１０が設けられている。さらに、この定置用燃料電池発電システムでは、電気品筐体３０３には、電気制御部排気口３１１ａ、３１１ｂが設けられていて、該電気制御部排気口３１１ａ、３１１ｂ近傍には、ブロワ（図示せず）がそれぞれ内蔵された発電手段用空気吸入口３１２ａと改質手段用空気吸入口３１２ｂがそれぞれ設けられている。これにより、定置用燃料電池発電システムの運転中には、ファン３１０を回すことにより、電気品筐体３０３内部を本体筐体３０７の他の内部より高圧にし、万一本体筐体３０７内部で可燃性ガスが漏洩してもそのガスが電気品筐体３０３内部に進入することがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３２９５１５号公報
【特許文献２】特開２００５−８５６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示されている燃料電池発電システムでは、非ガス室２０４に設けられている非ガス室吸気口２１１から非ガス室２０４内に吸気される空気量は、空気ブロワ２０９の操作量に影響される。このため、非ガス室２０４内に充分な空気量が吸気されず、制御装置２０８が高温化して、その効率が低下し、電力ロスが生じる可能性がある。また、最悪の場合、制御装置２０８の保証温度を超えてしまう可能性がある。
【０００９】
同様に、特許文献２に開示されている燃料電池発電システムにおいても、電気制御部吸気口３０８から電気品筐体３０３内部に吸気される空気量は、発電手段用空気吸入口３１２ａと改質手段用空気吸入口３１２ｂのそれぞれに内蔵されたブロワの操作量に影響される。このため、電気品筐体３０３内に充分な空気量が吸気されず、電気制御手段３０１及び電力変換手段３０２が高温化し、その効率が低下し、電力ロスが生じる可能性がある。また、最悪の場合、電気制御手段３０１及び電力変換手段３０２の保証温度を超えてしまう可能性がある。
【００１０】
本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、燃料電池の発電量に依存せずに、電源回路を従来よりも安定して冷却することができ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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスから電力を発生する燃料電池と、電源回路と、前記燃料電池及び前記電源回路を収納するパッケージと、を備え、前記パッケージは隔壁を介して前記電源回路が設けられた第１室と前記燃料電池が設けられた第２室とに分離され、前記第１室を構成する前記パッケージ（以下、第１外壁）には、前記第１室に外気を導入するための第１吸気口と、前記第１室のガスを該第１室外に排気するための第１排気口が設けられ、前記第１室の第１吸気口には、前記第１室内に外気を給気するように構成された給気器が設けられている。
【００１２】
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記第１吸気口と前記第１排気口は前記第１外壁の同一面に設けられていてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記第１吸気口と前記第１排気口は同一方向に向けて形成されていてもよい。
【００１４】
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記第２室を構成する前記パッケージ（以下、第２外壁）には、前記第２室に外気を導入するための第２吸気口と前記第２室のガスを該第２室外に排気するための第２排気口とが、前記第２外壁の同一面に設けられ、前記第２排気口には、前記第２室のガスを該第２室外に送出する排気器が設けられていてもよい。
【００１５】
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記第２吸気口と前記第２排気口は同一方向に向けて形成されていてもよい。
【００１６】
また、本発明に係る燃料電池システムでは、前記第１室は前記パッケージの上部に設けられていてもよい。
【００１７】
さらに、本発明に係る燃料電池システムでは、前記第１吸気口と前記第１排気口と前記第２室に外気を導入するための第２吸気口と前記第２室のガスを該第２室外に排気するための第２排気口とが、それぞれ、前記パッケージの同一面に設けられ、前記隔壁には前記第１室と前記第２室とを連通する連通部が設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の燃料電池システムによれば、燃料電池に酸化剤ガスを供給する機器とは異なる給気器を電源回路が設けられた第１室に備え、この給気器を動作させることで、外気が第１吸気口から第１室内に給気され、第１室内のガスが第１排気口から排気される。これにより、燃料電池の発電量に依存せずに、電源回路を安定して冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本実施の形態１に係る燃料電池システムの変形例を説明するための模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【図４】図４は、特許文献１に開示されている燃料電池発電システムの概略構成を示す模式図である。
【図５】図５は、特許文献２に開示されている定置用燃料電池発電システムの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
第１の本発明の実施の形態に係る燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスから電力を発生する燃料電池と、電源回路と、燃料電池及び電源回路を収納するパッケージと、を備え、パッケージは隔壁を介して電源回路が設けられた第１室と燃料電池が設けられた第２室とに分離され、第１室を構成するパッケージ（以下、第１外壁）には、第１室に外気を導入するための第１吸気口と、第１室のガスを該第１室外に排気するための第１排気口が設けられ、第１室の第１吸気口には、第１室内に外気を給気するように構成された給気器が設けられている。
【００２２】
ここで、「燃料電池」は、燃料ガスと酸化剤ガスとを用いて発電する燃料電池であればよい。このような「燃料電池」として、例えば、固体高分子電解質形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、リン酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池等を用いることができる。「燃料ガス」として、例えば、純水素、水素含有ガス（改質ガス）等を用いることができる。「酸化剤ガス」として、例えば、純酸素、空気等を用いることができる。
【００２３】
「給気器」は、第１室に外気を給気（供給）することができるように構成されていればよく、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を用いることができる。
【００２４】
これにより、給気器が外気を第１吸気口から第１室内に給気し、第１室内のガスを第１排気口から排出することにより、燃料電池の発電量に依存せずに、電源回路を従来よりも安定して冷却することが可能となり、また、電源回路の温度上昇に伴う電力ロスの発生を抑制することが可能となる。また、給気器の動作により、第１室内は大気に対して正圧になるため、万一、第２室内で可燃ガス（例えば、原料ガスや水素ガス）が漏洩しても、第１室内が大気圧に対して負圧になる従来の燃料電池システムに比して、第１室内への可燃性ガスの流入が抑制され、第１室内における可燃ガスが引火等する可能性が低減される。
【００２５】
また、第２の本発明の実施の形態に係る燃料電池システムでは、第１吸気口と第１排気口は第１外壁の同一面に設けられている。
【００２６】
ここで、「第１吸気口と第１排気口は第１外壁の同一面に設けられている」とは、第１吸気口と第１排気口とが第１外壁の同一の面に設けられている場合だけでなく、燃料電池システムへの風圧に対して、電源回路を保障温度以下にするために必要な吸排気性を維持可能な範囲で第１吸気口と第１排気口とが実質的に第１外壁の同一の面に設けられている形態も含んでいることをいう。上記「第１吸気口と第１排気口とが実質的に第１外壁の同一の面に設けられている形態」としては、第１外壁の延伸方向（第１外壁の厚み方向に垂直な方向）から見て、第１排気口が、第１吸気口が設けられた面の内側近傍の面又は外側近傍の面に設けられる形態が、例示される。換言すると、第１外壁が、必ずしも、凸凹のない平面で形成されている必要がなく、凸凹を有するように形成され、第１吸気口及び第２排気口が、それぞれ第１外壁の凸面及び凹面に分設されていてもよいことを意味する。
【００２７】
これにより、強風により燃料電池システムに風圧がかかっても、吸排気性が著しく損なわれることがないので給気器の動作により、従来よりも電源回路を安定して冷却することが可能となる。
【００２８】
また、第３の本発明の実施の形態に係る燃料電池システムでは、第１の本発明の実施の形態に係る燃料電池システムにおいて、第１吸気口と第１排気口とは同一方向に向けて形成されている。
【００２９】
ここで、「第１吸気口と第１排気口は同一方向に向けて形成されている」とは、第１吸気口の開口面に対する法線方向と第１排気口の開口面に対する法線方向とが同一方向に向けて形成されていることをいうが、これに限定されず、燃料電池システムへの風圧に対して、電源回路を保障温度以下にするために必要な吸排気性を維持可能な範囲で第１吸気口と第１排気口とが実質的に同一の方向に設けられている形態も含んでいることをいう。
【００３０】
これにより、強風により燃料電池システムに風圧がかかった際に、第１吸気口及び第１排気口が異なる方向に向けて形成されている場合に比して、第１吸気口及び第１排気口のそれぞれにかかる風圧がより近くなるため、給気器の動作により電源回路をより安定して冷却することが可能となる。
【００３１】
また、第４の本発明の実施の形態に係る燃料電池システムでは、第１の本発明の実施の形態に係る燃料電池システムにおいて、第２室を構成するパッケージ（以下、第２外壁）には、第２室に外気を導入するための第２吸気口と第２室のガスを該第２室外に排気するための第２排気口とが、第２外壁の同一面に設けられ、第２排気口には、第２室のガスを該第２室外に送出する排気器が設けられている。
【００３２】
ここで、「第２吸気口と第２排気口とが、前記第２外壁の同一面に設けられ、」とは、第２吸気口と第２排気口とが第２外壁の同一の面に設けられている場合だけでなく、燃料電池システムへの風圧に対して、第２室の換気性を維持可能な範囲で第２吸気口と第２排気口とが実質的に第２外壁の同一の面に設けられていることを形態も含んでいることをいう。上記「第２吸気口と第２排気口とが実質的に第２外壁の同一の面に設けられている形態」としては、第２外壁の延伸方向（第２外壁の厚み方向に垂直な方向）から見て、第２排気口が、第２吸気口が設けられた面の内側近傍の面又は外側近傍の面に設けられる形態が例示される。換言すると、第２外壁が、必ずしも、凸凹のない平面で形成されている必要がなく、凸凹を有するように形成され、第２吸気口及び第２排気口が、それぞれ第２外壁の凸面及び凹面に分設されていてもよいことを意味する。
【００３３】
また、「排気器」は、第２室内のガスを第２室外に排気することができるように構成されていればよく、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を用いることができる。
【００３４】
これにより、強風により燃料電池システムに風圧がかかっても、吸排気性が著しく損なわれることがないので排気器の動作により、従来よりも第２室の換気性を向上することが可能になる。
【００３５】
また、上記第４の本発明の実施の形態に係る燃料電池システムでは、第１吸気口に給気器が、第２排気口に排気器がそれぞれ設けられているため、給気器及び排気器の動作中は、第１室が正圧、第２室が負圧になる。従って、第２室内は第１室内よりも低圧になり、万一、第２室内で可燃ガス（例えば、原料ガスや水素ガス）が漏洩しても、第１室内に流入することが抑制され、第２排気口から排出される。このため、第２室内に漏洩した可燃ガスが、第１室内の電源回路に設けられたリレー等で発生するスパークにより引火等する可能性が低減される。
【００３６】
また、第５の本発明の実施の形態に係る燃料電池システムでは、第４の本発明の実施の形態に係る燃料電池システムにおいて、第２吸気口と第２排気口は同一方向に向けて形成されている。
【００３７】
ここで、「第２吸気口と第２排気口は同一方向に向けて形成されている」とは、第２吸気口の開口面に対する法線方向と第２排気口の開口面に対する法線方向とが同一方向に向けて形成されていることをいうが、これに限定されず、燃料電池システムへの風圧に対して、第２室の換気性を維持可能な範囲で第２吸気口と第２排気口とが実質的に同一の方向に設けられている形態も含んでいることをいう。
【００３８】
これにより、強風により燃料電池システムに風圧がかかった際に、第２吸気口及び第２排気口が異なる方向に向けて形成されている場合に比して、第２吸気口及び第２排気口のそれぞれにかかる風圧がより近くなるため、排気器の動作により、従来よりも第２室の換気性を向上することが可能になる。
【００３９】
また、第６の本発明の実施の形態に係る燃料電池システムでは、第１〜５の本発明の実施の形態のいずれかに係る燃料電池システムにおいて、第１室はパッケージの上部に設けられている。
【００４０】
また、第７の本発明の実施の形態に係る燃料電池システムでは、第１〜６の本発明の実施の形態のいずれかに係る燃料電池システムにおいて、第１吸気口及び第１排気口と、第２吸気口及び第２排気口とが、それぞれ、パッケージの同一面に設けられ、隔壁には第１室と第２室とを連通する連通部が設けられている。
【００４１】
ここで、「第１吸気口及び第１排気口と、第２吸気口及び第２排気口とが、それぞれ、パッケージの同一面に設けられ、」とは、強風による燃料電池システムへの風圧に対して連通口を通じて第２室から第１室へのガスの流れが生じない範囲で、第１吸気口及び第１排気口と、第２吸気口及び第２排気口と、が実質的にパッケージの同一の面に設けられている形態も含んでいることをいう。上記「第１吸気口及び第１排気口と、第２吸気口及び第２排気口が実質的にパッケージの同一の面に設けられている形態」とは、パッケージの延伸方向（パッケージの厚み方向に垂直な方向）から見て、第１排気口、第１吸気口、第２吸気口及び第２排気口の少なくともいずれか一つが、他の吸気口もしくは排気口が設けられた面の内側近傍の面又は外側近傍の面に設けられる形態が例示される。換言すると、パッケージの第１吸気口等が設けられる面が、必ずしも、凸凹のない平面で形成されている必要がなく、当該面が凸凹を有するように形成され、第１吸気口及び第１排気口と第２吸気口及び第２排気口が、それぞれ、当該面における凸面及び凹面に分設されていてもよいことを意味する。
【００４２】
これにより、強風により燃料電池システムに風圧がかかっても、第１吸気口及び第１排気口と、第２吸気口及び第２排気口とをパッケージの異なる面に設けた場合に比して、第２室の内圧が第１室の内圧が超えて第２室内の可燃性ガスが第１室内に流入することが抑制され、第２室内に漏洩した可燃ガスが、第１室内で引火等する可能性がより低減される。
【００４３】
以下、本発明の実施の形態を具体的に例示する。なお、本発明は、以下に説明する実施の形態に限定されない。
【００４４】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１は、電源回路が配置された第１室に給気器が設けられた形態の一例を示すものである。
【００４５】
図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【００４６】
図１に示すように、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００は、ハウジングからなるパッケージ５１を有している。パッケージ５１は、隔壁５２によって、第１室６１と第２室６２に分離されていて、本実施の形態１においては、第１室６１は、パッケージ５１の上部に設けられている。また、隔壁５２の適所には、該隔壁５２の厚み方向に貫通する貫通孔５３が設けられており、該貫通孔５３が、第１室６１と第２室６２とを連通する連通部５３を形成する。連通部５３には、第１室６１に配置された機器と第２室６２に配置された機器とを電気的に接続する配線４４が、連通部５３の内部空間を挿通するように設けられていて、適宜な手段によりシールされている。これにより、連通部５３を介して、第１室６１と第２室６２との間をガスが通流することはほとんどなくなる。なお、配線４４については、後述する。
【００４７】
第１室６１には、電源回路１と制御器２が配置されていて、電源回路１と制御器２は配線４３により電気的に接続されている。また、電源回路１は、配線４１により、系統連系点３２を介して、商用電源３１と接続されている。系統連系点３２には、配線４２を介して、外部電力負荷と接続されている。なお、電源回路１は、１００Ｖ以上の電圧を扱う高電圧回路２１を構成する。
【００４８】
電源回路１は、商用電源３１から供給される交流電力を低電圧の直流電力に変換し、低電圧の直流電力を配線４３を介して制御器２に供給する。また、電源回路１は、昇圧回路やインバータ回路等の回路と、電圧センサや電流センサ等のセンサを有していて、燃料電池４で発電した直流電力を高電圧の直流電圧に昇圧して、これを交流電力に変換する。そして、電源回路１で変換された交流電力は、系統連系点３２に接続された外部電力負荷（例えば、家庭で用いられる電力機器）３３に供給される。
【００４９】
制御器２は、直流で、かつ、低電圧で動作する、例えば、制御基板で構成されていて、燃料電池システム１００に設けられ、燃料電池システムを発電運転させるために動作する各補機（酸化剤ガス供給器５、燃料ガス供給器６、オフ燃料ガス処理器７等）の操作量等を制御している。なお、制御器２は、１００Ｖ未満の電圧を扱う低電圧回路２２を構成する。また、本実施の形態１においては、制御器２を第１室６１に配置する構成としたが、これに限定されず、例えば、制御器２を第２室６２に配置する構成としてもよく、また、例えば、制御器２が、複数の制御基板で構成されていて、その制御器２の一部又は全部を第２室６２に配置する構成としてもよい。
【００５０】
また、第１室６１を構成するパッケージ５１（以下、第１外壁５１ａという）には、第１吸気口５４と第１排気口５５が、本実施の形態１においては、同一面に設けられている。第１吸気口５４には、給気器３が設けられている。これにより、給気器３が第１吸気口５４から外気を第１室６１内に給気し、第１排気口５５から第１室６１内のガスが排出される（図１に矢印で示す）。なお、本実施の形態１においては、第１吸気口５４と第１排気口５５を第１外壁５１ａの同一面に設ける構成としたが、これに限定されず、第１吸気口５４と第１排気口５５を、それぞれ、第１外壁５１ａの異なる面（例えば、第１外壁５１ａの側面と第１外壁５１ａの上面）に設ける構成としてもよい。
【００５１】
一方、第２室６２には、直流電力を発電する燃料電池４と、酸化剤ガス供給器５と、燃料ガス供給器６と、オフ燃料ガス処理器７と、排気器８と、が配置されている。燃料電池４には、酸化剤ガス供給路７１を介して酸化剤ガス供給器５が接続され、燃料ガス供給路７２を介して、燃料ガス供給器６が接続されている。
【００５２】
酸化剤ガス供給器５は、燃料電池４に酸化剤ガス（ここでは、空気）を供給するように構成されていて、例えば、ブロワやシロッコファン等のファン類を使用することができる。なお、本実施の形態１においては、酸化剤ガス供給器５は、ブロワで構成されていて、その吸気口は、第２室６２内部に開口されている。
【００５３】
また、燃料ガス供給器６は、燃料ガスを供給するように構成されていて、例えば、原料ガスと水から燃料ガス（水素ガス）を生成する水素生成装置を用いてもよく、また、例えば、水素タンク、水素吸蔵合金を貯蔵したタンク等を用いてもよい。
【００５４】
燃料電池４では、酸化剤ガス供給器５から供給された酸化剤ガスと、燃料ガス供給器６から供給された燃料ガスと、が、電気化学的に反応して電力が発生する。発生した電力は、配線４４を介して電源回路１に送られる。なお、燃料電池４で使用されなかった酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出路７３から燃料電池システム１００（パッケージ５１）外に排出される。一方、燃料電池４で使用されなかった燃料ガスは、オフ燃料ガスとして、オフ燃料ガス経路７４を介してオフ燃料ガス処理器７に供給される。
【００５５】
オフ燃料ガス処理器７では、例えば、供給されたオフ燃料ガスを、別途供給された燃焼用空気と燃焼させて、燃焼後の排ガスをオフ燃料ガス排出経路７５から燃料電池システム１００（パッケージ５１）外に排出してもよく、また、例えば、オフ燃料ガスを、外気で希釈して、希釈したオフ燃料ガスをオフ燃料ガス排出経路７５から燃料電池システム１００（パッケージ５１）外に排出してもよい。なお、燃料ガス供給器６が、水素生成装置で構成されている場合には、オフ燃料ガス処理器７を該水素生成装置を加熱するための燃焼器として構成してもよい。
【００５６】
また、第２室６２を構成するパッケージ５１（以下、第２外壁５１ｂという）には、第２吸気口５６と第２排気口５７が、本実施の形態１においては、同一面に設けられている。また、第２排気口５７には、排気器８が設けられている。これにより、排気器８が第２室６２内のガス（空気等）を第２排気口５７から排出し、第２吸気口５６から外気が吸気される（図１に矢印で示す）。なお、本実施の形態１においては、第２吸気口５６と第２排気口５７を第２外壁５１ｂの同一面に設ける構成としたが、これに限定されず、第２吸気口５６と第２排気口５７を、それぞれ、第２外壁５１ｂの異なる面（例えば、第２外壁５１ｂの側面と第２外壁５１ｂの上面）に設ける構成としてもよい。
【００５７】
［燃料電池システムの動作］
次に、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の動作、特にガスの流れについて、図１を参照しながら説明する。なお、以下の諸動作は、制御器２によって制御される。
【００５８】
まず、燃料電池４に、酸化剤ガス供給器５から酸化剤ガス供給路７１を介して酸化剤ガスが供給され、燃料ガス供給器６から燃料ガス供給路７２を介して燃料ガスが供給される。
【００５９】
燃料電池４では、燃料ガスと酸化剤ガスが、電気化学的に反応して電力が発生する。発生した電力は、配線４４を介して電源回路１に送られる。燃料電池４で使用されなかった酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出路７３から燃料電池システム１００（パッケージ５１）外に排出される。一方、燃料電池４で使用されなかった燃料ガスは、オフ燃料ガスとして、オフ燃料ガス経路７４を介してオフ燃料ガス処理器７に供給され、オフ燃料ガスは、オフ燃料ガス処理器７で適宜な処理がなされて、オフ燃料ガス排出経路７５から燃料電池システム１００（パッケージ５１）外に排出される。
【００６０】
このとき、第１室６１では、給気器３が第１吸気口５４から外気を第１室６１内に給気し、第１排気口５５から第１室６１内のガスが排出される。このため、燃料電池４の発電量に依存せずに、従来よりも電源回路１を安定して冷却することが可能となり、また、電源回路１の温度上昇に伴う電力ロスの発生を抑制することができる。
【００６１】
また、給気器３の動作により、第１室６１内は大気に対して正圧になるため、万一、第２室６２内で可燃ガス（例えば、原料ガスや水素ガス）が漏洩しても、第１室６１内が大気圧に対して負圧になる従来の燃料電池システムに比して、第１室６１内への可燃性ガスの流入が抑制され、第１室６１内における可燃ガスが引火等する可能性が低減される。
【００６２】
また、本実施の形態１においては、第１吸気口５４と第１排気口５５が、同一面に設けられている。このため、燃料電池システム１００に強風による風圧がかかっても、吸排気性が著しく損なわれることがないので、給気器３の動作により、従来よりも電源回路１を安定して冷却することができる。
【００６３】
なお、本実施の形態１においては、第１吸気口５４と第１排気口５５が、同一面に設けられるだけでなく、更に、同一方向に向けて形成される形態を採用しても構わない。これにより、燃料電池システム１００に風圧がかかった際に、第１吸気口５４及び第１排気口５５が異なる方向に向けて形成されている場合に比して、第１吸気口５４及び第１排気口５５のそれぞれにかかる風圧がより近くなるため、給気器３の動作により電源回路１をより安定して冷却することができる。
【００６４】
さらに、本実施の形態１においては、第１室６１がパッケージ５１の上部に設けられているため、第１室６１内は、電源回路１等の熱だけでなく、第２室６２内の熱がたまりやすくなる。しかしながら、給気器３が外気を第１吸気口５４から第１室６１内に給気し、第１室６１内のガス（ここでは、空気）を第１排気口５５から排出することにより、上述の通り電源回路１を従来よりも安定して冷却することが可能となり、電源回路１の温度上昇に伴う電力ロスの発生を抑制することができる。
【００６５】
一方、第２室６２では、排気器８が第２室６２内のガスを第２排気口５７から排出し、第２吸気口５６から外気が吸気される。このため、第１室６１は、第２室６２よりも圧力が高くなり、万一、燃料電池４や燃料ガス供給器６等から可燃ガスが第２室６２内に漏洩しても、可燃ガスが第１室６１に流入することが低減され、第２排気口５７から速やかに排出される。
【００６６】
また、本実施の形態１においては、第２吸気口５６と第２排気口５７が、第２外壁５１ｂの同一面に設けられているため、燃料電池システムに強風による風圧がかかっても、吸排気性が著しく損なわれることがないので排気器８の動作により、従来よりも第２室６２の換気性を向上することができる。
【００６７】
また、本実施の形態１においては、第１吸気口５４に給気器３が、第２排気口５７に排気器８がそれぞれ設けられているため、給気器３及び排気器８の動作中は、第１室６１が正圧、第２室６２が負圧になる。従って、第２室６２内は第１室６１内よりも低圧になり、万一、第２室６２内で可燃ガス（例えば、原料ガスや水素ガス）が漏洩しても、第１室６１内に流入することがより抑制され、第２排気口５７から可燃ガスの排出が促進される。このため、第２室６２内に漏洩した可燃ガスが、第１室６１内の電源回路１のリレー等で発生するスパークにより引火等する可能性は低減される。
【００６８】
なお、本実施の形態１においては、第２吸気口５６と第２排気口５７が、同一面に設けられるだけでなく、更に、同一方向に向けて形成される形態を採用しても構わない。これにより、燃料電池システム１００に風圧がかかった際に、第２吸気口５６及び第２排気口５７が異なる方向に向けて形成されている場合に比して、第２吸気口５６及び第２排気口５７のそれぞれにかかる風圧がより近くなるため、排気器８の動作により、従来よりも第２室６２の換気性をより向上することができる。
【００６９】
なお、制御器２は、給気器３を燃料電池４の発電量に関わらず、所定の操作量になるように制御することが好ましい。ここで、「所定の操作量」とは、燃料電池４の発電量が最大であるときに、電源回路１の温度を保障温度未満に維持することが可能な給気器３の操作量をいう。例えば、給気器３の操作量を燃料電池４の発電量に追従するように制御しているような場合に、燃料電池４の発電量が急激に増加して、電源回路１の温度が急上昇すると、電源回路１の効率が低下するおそれがある。しかしながら、制御器２が、給気器３を燃料電池４の発電量に関わらず、上記所定の操作量になるように制御すると、燃料電池４の発電量が急激に増加しても、電源回路１の温度上昇を抑制することができ、電源回路１の温度上昇に伴う電力ロスを低減することができる。
【００７０】
［変形例］
次に、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の変形例について、図２を参照しながら説明する。
【００７１】
図２は、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００の変形例を説明するための模式図であり、図２（ａ）は、燃料電池システム１００外が無風状態のときの模式図であり、図２（ｂ）は、燃料電池システム１００外において、所定の方向から風が吹いている状態のときの模式図である。なお、図２においては、給気器３及び排気器８以外の機器については、省略している。
【００７２】
図２（ａ）に示すように、燃料電池システム１００外が無風状態のとき、燃料電池システム１００（パッケージ５１）には、大気圧Ｐ０がかかる。ここで、給気器３の給気機能をΔＰ１とし、排気器８の排気機能をΔＰ２とした場合、第１室６１内の圧力は、Ｐ０＋ΔＰ１となり、第２室６２内の圧力は、Ｐ０−ΔＰ２となる。すなわち、第１室６１内の圧力の方が、第２室６２内の圧力よりも高圧となり、万一、第２室６２内で可燃ガス（例えば、原料ガスや水素ガス）が漏洩しても、第１室６１内に流入することがより抑制され、第２排気口５７から可燃ガスの排出が促進される。
【００７３】
一方、図２（ｂ）に示すように、燃料電池システム１００外において、第２吸気口５６及び第２排気口５７が設けられた第２外壁５１ｂに向けて（第２外壁５１ｂから第１外壁５１ａへの方向）風が吹いているとき、燃料電池システム１００（パッケージ５１）の第２外壁５１ｂには、大気圧Ｐ０と風圧分の圧力ΔＰ０がかかる。このため、第２室６２内の圧力は、第２吸気口５６から第２室６２に入る風の有する風圧分だけ高くなる。すなわち、第２室６２内の圧力は、Ｐ０−ΔＰ２＋ΔＰ０となるが、制御器２が、給気器３の給気機能ΔＰ１が、−ΔＰ２＋ΔＰ０以上となるように、給気器３及び排気器８を制御することで、第１室６１内の圧力の方が、第２室６２内の圧力よりも高圧となる。これにより、本実施の形態１に係る燃料電池システム１００では、外風により燃料電池システム１００の第１室６１よりも第２室６２の方に高い風圧がかかっている状態において、万一、第２室６２内で可燃ガス（例えば、原料ガスや水素ガス）が漏洩しても、第１室６１内に流入する可能性がより低減される。
【００７４】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システムの概略構成を示す模式図である。
【００７５】
図３に示すように、本発明の実施の形態２に係る燃料電池システム１００は、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と基本的構成は同じであるが、第１吸気口５４及び第１排気口５５と第２吸気口５６及び第２排気口５７が、パッケージ５１の同一面に設けられている点が異なる。より詳しくは、第１吸気口５４及び第１排気口５５と第２吸気口５６及び第２排気口５７が、同一方向に向けて形成されている点が異なる。
【００７６】
このように構成された本実施の形態２に係る燃料電池システム１００であっても、実施の形態１に係る燃料電池システム１００と同様の作用効果を奏する。また、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００では、第１吸気口５４及び第１排気口５５と、第２吸気口５６及び第２排気口５７と、を異なる方向に向けて形成した場合に比して、第２室６２内を第１室６１内よりもより安定して低圧にすることができる。このため、第２室６２内で万一可燃ガスが漏洩しても、可燃ガスが、第１室６１内に流入することがより低減され、第２排気口５７からより速やかに排出される。したがって、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００では、第２室６２内に漏洩した可燃ガスが、第１室６１内で引火等する可能性はより少なくなる。
【００７７】
ところで、上記実施の形態１に係る燃料電池システム１００において、図３（ｂ）に示すように、第２外壁５１ｂに向けて風が吹いているときに、−ΔＰ２＋ΔＰ０がΔＰ１以上となった場合、第１室６１内の圧力が、第２室６２内の圧力よりも低圧となる。このような状態のときに、第２室６２内で可燃ガスが漏洩すると、可燃ガスが連通部５３を通流して第１室６１内に漏洩するおそれがある。
【００７８】
しかしながら、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００では、第１吸気口５４及び第１排気口５５と第２吸気口５６及び第２排気口５７が、パッケージ５１の同一面に設けられている。このため、第２室６２に付加される風圧と第１室６１に付加される風圧が、ほぼ同じとなり、第１室６１内の圧力は、Ｐ０＋ΔＰ１＋ΔＰ０となり、第２室６２内の圧力は、Ｐ０−ΔＰ２＋ΔＰ０となる。したがって、本実施の形態２に係る燃料電池システム１００では、燃料電池システム１００（パッケージ５１）に強風による風圧がかかっても、第１室６１内の圧力の方が、第２室６２内の圧力よりも高圧となり、万一、第２室６２内で可燃ガス（例えば、原料ガスや水素ガス）が漏洩しても、第１室６１内に流入する可能性が第１の実施の形態の燃料電池システムに比して低減される。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の燃料電池システムによれば、燃料電池の発電量に依存せずに、電源回路を従来よりも安定して冷却することができるため、燃料電池の分野で有用である。
【符号の説明】
【００８０】
１  電源回路
２  制御器
３  給気器
４  燃料電池
５  酸化剤ガス供給器
６  燃料ガス供給器
７  オフ燃料ガス処理器
８  排気器
１０  排気器
２１  高電圧回路
２２  低電圧回路
３１  商用電源
３２  系統連系点
３３  電力機器
４１  配線
４２  配線
４３  配線
４４  配線
５１  パッケージ
５１ａ  第１外壁
５１ｂ  第２外壁
５２  隔壁
５３  連通部（貫通孔）
５４  第１吸気口
５５  第１排気口
５６  第２吸気口
５７  第２排気口
６１  第１室
６２  第２室
７１  酸化剤ガス供給路
７２  燃料ガス供給路
７３  酸化剤ガス排出路
７４  オフ燃料ガス経路
７５  オフ燃料ガス排出経路
１００  燃料電池システム
２０１  パッケージ
２０２  隔壁
２０３  ガス経路室
２０４  非ガス室
２０５  改質器
２０６  燃料電池
２０７  換気ファン
２０８  制御装置
２０９  空気ブロワ
２１０  水供給装置
２１１  非ガス室吸気口
３０１  電気制御手段
３０２  電力変換手段
３０３  電気品筐体
３０４  改質手段
３０５  発電手段
３０６  熱回収手段
３０７  本体筐体
３０７  万一本体筐体
３０８  電気制御部吸気口
３０９  放熱空間
３１０  ファン
３１１ａ  電気制御部排気口
３１１ｂ  電気制御部排気口
３１２ａ  発電手段用空気吸入口
３１２ｂ  改質手段用空気吸入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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