(57)【要約】【課題】従来に比べ、燃料電池ユニットからの排ガスの熱を有効に利用し得る燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システム１００は、燃料電池１０１を備える燃料電池ユニット１０３と、燃料電池ユニット１０３から排出される排ガスが流れる第１ガス流路１０４と、燃料電池ユニット１０３に供給される酸素含有ガスが流れる第２ガス流路１０５と、燃料電池ユニット１０３と第１ガス流路１０４と第２ガス流路１０５とを収納する筐体１０６と、筐体内を換気する換気器１０７と、筐体１０６に設けられた給気口１０９と、筐体１０６に設けられ、排ガスが排出する排気口１１０と、を備え、第１ガス流路１０４が、換気器１０７を動作しているときに筐体１０６内に生じる換気ガスの流れ上に配置されるとともに、第１ガス流路１０４を通過した換気ガスの少なくとも一部が第２ガス流路１０５に流入するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を備える燃料電池ユニットと、
前記燃料電池ユニットから排出される排ガスが流れる第１ガス流路と、
前記燃料電池ユニットに供給される酸素含有ガスが流れる第２ガス流路と、
前記燃料電池ユニットと前記第１ガス流路と第２ガス流路とを収納する筐体と、
前記筐体内を換気する換気器と、
前記筐体に設けられた給気口と、
前記筐体に設けられ、前記排ガスが排出する排気口と、を備え、
前記第１ガス流路が、前記換気器を動作しているときに前記筐体内に生じる換気ガスの流れ上に配置されるとともに、前記第１ガス流路を通過した前記換気ガスの少なくとも一部が前記第２ガス流路に流入するように構成されている燃料電池システム。
【請求項２】
前記筐体内を、前記燃料電池ユニットを備える第１室と前記第１ガス流路及び前記排気口を備える第２室とに分割する隔壁と、
前記隔壁に設けられ、前記第１室と前記第２室とを連通する連通口と、を備える請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記換気ガスが、前記第１室の上方に溜まった熱気を取り込んだ後、前記第２ガス流路に流入するように構成されている請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給器と、
前記燃料電池ユニットに供給される原料が流れる第３ガス流路と、
前記原料を供給する原料供給器と、を備え、
前記酸素含有ガス供給器及び前記原料供給器の少なくとも一つは、前記第２室に設けられている請求項２又は３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記第１ガス流路の排ガスから熱を回収する熱回収器を備え、
前記熱回収器は、前記換気ガスの流れ上に配置されるとともに、前記熱回収器を通過した換気ガスの少なくとも一部が前記第２ガス流路に流入するように構成されている、請求項１−４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記換気ガスの流量は、前記酸素含有ガスの流量よりも多い請求項１−５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する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムは水素含有ガスと酸素含有ガスを用いて発電する。例えば、固体酸化物形燃料電池システムでは、燃料電池ユニットは、発電部である燃料電池を備える。そして、燃料電池ユニットは、水素と酸素を燃料電池の発電に用い、燃料電池のアノードオフガスの燃焼熱を燃料電池の加熱に用いる。そして、燃料電池の発電反応を効率良く行うため、燃料電池ユニットは高温（例えば、６００℃−８００℃）で動作される。
【０００３】
このように、燃料電池システムの高効率に運転するには、燃料電池を最適な温度に維持する必要がある。
【０００４】
しかし、発電に用いる空気は燃料電池システムの外部から取り入れるため、燃料電池システムの設置環境温度（常温）とほぼ同等であり、そのまま供給されると燃料電池の温度が低下し、燃料電池システムの効率が低下する。
【０００５】
そこで、上記の影響を抑える手段として、燃料電池ユニットの放熱を利用して空気の温度を上げた後、燃料電池ユニットに空気を供給する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２０７４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１では、燃料電池ユニットからの排ガスの熱を有効に利用する点については検討されていない。
【０００８】
本発明の一態様（aspect）は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来に比べ、燃料電池ユニットからの排ガスの熱を有効に利用し得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】
【０００９】
本発明の一態様の燃料電池システムは、燃料電池を備える燃料電池ユニットと、前記燃料電池ユニットから排出される排ガスが流れる第１ガス流路と、前記燃料電池ユニットに供給される酸素含有ガスが流れる第２ガス流路と、前記燃料電池ユニットと前記第１ガス流路と第２ガス流路とを収納する筐体と、前記筐体内を換気する換気器と、前記筐体に設けられた給気口と、前記筐体に設けられ、前記排ガスが排出する排気口と、を備え、前記第１ガス流路が、前記換気器を動作しているときに前記筐体内に生じる換気ガスの流れ上に配置されるとともに、前記第１ガス流路を通過した前記換気ガスの少なくとも一部が前記第２ガス流路に流入するように構成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様の燃料電池システムは、従来に比べ、燃料電池ユニットからの排ガスの熱を有効に利用し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。
【図２】図２は、第２実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。
【図３】図３は、第２実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。
【図４】図４は、第３実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。
【図５】図５は、第４実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１実施形態）
本発明者らは、燃料電池ユニットからの排ガスの熱を有効に利用する点については鋭意検討し、以下の知見を得た。
【００１３】
上記特許文献１では、燃料電池ユニットの加熱に利用した後の排ガスをそのまま、システム外に放出している。つまり、燃料電池ユニットからの排ガスの熱が有効に利用されておらず、燃料電池システムの効率の向上が十分ではない。
【００１４】
そこで、本実施形態の燃料電池システムは、燃料電池を備える燃料電池ユニットと、燃料電池ユニットから排出される排ガスが流れる第１ガス流路と、燃料電池ユニットに供給される酸素含有ガスが流れる第２ガス流路と、燃料電池ユニットと第１ガス流路と第２ガス流路とを収納する筐体と、筐体内を換気する換気器と、筐体に設けられた給気口と、筐体に設けられ、排ガスが排出する排気口と、を備え、第１ガス流路が、換気器を動作しているときに筐体内に生じる換気ガスの流れ上に配置されるとともに、第１ガス流路を通過した換気ガスの少なくとも一部が第２ガス流路に流入するように構成されている。
【００１５】
かかる構成により、従来に比べ、燃料電池ユニットからの排ガスの熱を有効に利用し得る。具体的には、換気ガスが第１ガス流路を通過するとき、第１ガス流路内の排ガスの熱が換気ガスにより回収される。よって、かかる換気ガスが第２ガス流路に流入すると、燃料電池ユニットの発電に換気ガスを使用可能となり、燃料電池ユニットの発電において、排ガスの熱を有効に利用できる。
【００１６】
[装置構成]
図１は、第１実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。
【００１７】
図１に示す例では、本実施形態の燃料電池システム１００は、燃料電池ユニット１０３と、第１ガス流路１０４と、第２ガス流路１０５と、筐体１０６と、換気器１０７と、給気口１０９と、排気口１１０とを備える。
【００１８】
燃料電池ユニット１０３は、燃料電池１０１を備える。燃料電池ユニット１０３は、原料を用いて改質反応により水素含有ガスを生成する改質器を備えてもよい。改質器を備えない場合は、水素含有ガスを貯蔵する容器、水素インフラ等の水素含有ガスの供給源から水素含有ガスが燃料電池ユニット１０３に供給される形態であってもよい。また、燃料電池１０１内で改質反応により水素含有ガスが生成される形態であってもよい。このような例として、内部改質形の固体酸化物燃料電池が挙げられる。なお、固体酸化物燃料電池の場合、改質反応及び燃料電池の運転温度が、高温（例えば、６００℃−８００℃）であるので、燃料電池ユニット１０３の周囲を断熱材で覆い、外部への熱放出を抑える構成を取ることが多い。また、燃料電池ユニット１０３は、燃料電池１０１の他、燃料電池ユニット１０３の内部の高温を利用して発電用の空気を加熱する空気加熱器を備えてもよい。
【００１９】
燃料電池ユニット１０３における改質反応は、いずれの形態であってもよい。例えば、改質反応として、水蒸気改質反応、オートサーマル反応又は部分酸化反応等が例示される。図１には示されていないが、各改質反応において必要となる機器は適宜設けられる。例えば、改質反応が水蒸気改質反応であれば、水蒸気を生成する蒸発器、及び蒸発器に水を供給する水供給器等が設けられる。改質反応が部分酸化、またはオートサーマル反応であれば、更に、空気を供給する空気供給器が設けられる。
【００２０】
なお、原料は、メタンを主成分とする都市ガス、天然ガス又はＬＰＧ等の少なくとも炭素及び水素から構成される有機化合物を含む。この原料を改質反応に使用する際は、付臭剤として使用される硫黄化合物を除去して用いる。よって、燃料電池システム１００は、一般的に、原料中の硫黄化合物を除去する脱硫器（図示せず）備える。
【００２１】
燃料電池ユニット１０３の燃料電池１０１は、いずれの種類であっても構わない。燃料電池１０１として、例えば、高分子電解質形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、及び燐酸形燃料電池等を例示できる。また、燃料電池１０１を構成するセルの構造も、いずれの種類であっても構わない。セルの構造として、例えば、平板型、円筒型、又は円筒平板型等が例示される。
【００２２】
以上により、燃料電池ユニット１０３の燃料電池１０１は、水素含有ガスを用いて発電できる。
【００２３】
第１ガス流路１０４は、燃料電池ユニット１０３から排出される排ガスが流れる。排ガスは、アノードオフガスを燃焼した燃焼排ガス、アノードオフガス、及びカソードオフガスの少なくともいずれか一つとなる。排ガスが燃焼排ガスであるとき、燃料電池ユニット１０３は、燃焼器を備える。
【００２４】
なお、第１ガス流路１０４に燃焼排ガスが流れる場合、燃焼排ガスの温度が高温（例えば、２００℃−３００℃）であること、及び、燃焼排ガスが酸性ガスであることから、第１ガス流路１０４を形成する流路部材は、耐熱性及び耐食性を備える材料で構成する方がよい。本流路部材の材料として、例えば、ステンレススチール等の金属材料等が例示される。
【００２５】
第２ガス流路１０５は、燃料電池ユニット１０３に供給される酸素含有ガスが流れる。酸素含有ガスとして、例えば、空気が例示される。これにより、燃料電池ユニット１０３の燃料電池１０１は、酸素含有ガスを用いて発電できる。
【００２６】
なお、第２ガス流路１０５を形成する流路部材は、１００℃程度の耐熱性の材料で構成できる。本流路部材の材料として、例えば、ステンレススチールの金属材料、又はポリエチレン、シリコーン、又はフッ素等の樹脂材料等が例示される。
【００２７】
筐体１０６は、燃料電池ユニット１０３と第１ガス流路１０４と第２ガス流路１０５とを収納する。
筐体１０６は、燃料電池システム１００を外部環境と隔離する部材である。よって、筐体１０６は、剛性及び耐食性を備える材料で構成する方がよい。筐体１０６の材料として、例えば、ステンレススチール等の金属材料等が例示される。なお、筐体１０６の内面に、断熱材を配置しても構わない。
【００２８】
換気器１０７は、筐体１０６内を換気する。換気器１０７は、筐体１０６内を換気できれば、いかなる構成であっても構わない。具体的には、換気器１０７は、筐体１０６内の補機及び基板等の温度を使用温度範囲内に維持でき、かつ排ガスから熱を十分に回収できる換気ガス量を確保できれば、いかなる構成であってもよい。
【００２９】
例えば、換気器１０７は、送風器と開口構造とを備える。開口構造により、筐体１０６外に換気ガスが排出される。また、送風器として、例えば、ファン等が例示される。ファンとして、例えば、シロッコファン又はＤＣファン等が例示される。
【００３０】
給気口１０９は、筐体１０６に設けられている。給気口１０９は開口構造を備え、本開口構造により、筐体１０６内に換気ガスが流入する。換気ガスとして、例えば、外気等が例示される。
【００３１】
排気口１１０は、筐体１０６に設けられ、上記の排ガスが排出する。排気口１１０は、開口構造を備える。開口構造は、第１ガス流路１０４に連通しており、本開口構造により、筐体１０６外に排ガスが排出される。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態では、第１ガス流路１０４が、換気器１０７を動作しているときに筐体１０６内に生じる換気ガスの流れ上に配置されている。具体的には、給気口１０９から流入した直後の換気ガスの一部が、筐体１０６の壁部に沿って上方に向かい、第１ガス流路１０４を通過する。これにより、換気ガスは、第１ガス流路１０４内の排ガスの熱により加熱される。つまり、換気ガスが、第１ガス流路１０４を流れる排ガスの熱を回収する。
【００３３】
そして、第１ガス流路１０４を通過した換気ガスの少なくとも一部が第２ガス流路１０５に流入する。例えば、第２ガス流路１０５に設けられた、図示しない酸素含有ガス供給器等が動作することで、換気ガスの少なくとも一部を第２ガス流路１０５に流入し得る。
【００３４】
酸素含有ガス供給器は、燃料電池ユニット１０３のカソードガス流路に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器であってもよい。また、燃料電池ユニット１０３内の改質器（図示せず）に改質反応に使用される空気を供給する空気供給器であってもよい。空気が使用される改質反応としては、部分酸化、オートサーマル等が例示される。また、酸素含有ガス供給器は、燃料電池ユニット１０３内の燃焼器（図示せず）に燃焼用空気を供給する空気供給器であってもよい。
【００３５】
以上により、従来に比べ、燃料電池ユニット１０３からの排ガスの熱を有効に利用し得る。具体的には、換気ガスが第１ガス流路１０４を通過するとき、第１ガス流路１０４内の排ガスの熱が換気ガスにより回収される。よって、このような換気ガスが第２ガス流路１０５に流入すると、燃料電池ユニット１０３の発電に換気ガスを用いることが可能となり、発電において、排ガスの熱を有効に利用できる。
【００３６】
（第２実施形態）
本実施形態の燃料電池システムは、第１実施形態の燃料電池システムにおいて、筐体内を、燃料電池ユニットを備える第１室と第１ガス流路及び排気口を備える第２室とに分割する隔壁と、隔壁に設けられ、第１室と第２室とを連通する連通口とを備える。
【００３７】
かかる構成により、筐体内を第１室と第２室に分割しない場合に比べ、熱容量が大きい発熱体である燃料電池ユニットの熱を回収するための換気ガス経路を第１室内に適切に形成し得る。また、第１ガス流路を流れる排ガスの熱を回収するための換気ガス経路を第２室内に適切に形成し得る。更に、換気ガスが通過する第１室及び第２室の順番を適宜、選択できる。よって、筐体内を第１室と第２室に分割しない場合に比べ、燃料電池ユニット及び排ガスの熱を換気ガスにより効率的に回収し得る。
【００３８】
本実施形態の燃料電池システムは、上記特徴以外は、第１実施形態の燃料電池システムと同様に構成してもよい。
【００３９】
［装置構成］
図２及び図３は、第２実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。
【００４０】
図２及び図３に示す例では、燃料電池システム１００は、燃料電池ユニット１０３と、第１ガス流路１０４と、第２ガス流路１０５と、筐体１０６と、換気器１０７と、給気口１０９と、排気口１１０と、隔壁２０１と、連通口２０４と、を備える。
【００４１】
燃料電池ユニット１０３、第１ガス流路１０４、第２ガス流路１０５、筐体１０６、換気器１０７、給気口１０９及び排気口１１０については第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４２】
隔壁２０１は、筐体１０６内を、燃料電池ユニット１０３を備える第１室２０２と第１ガス流路１０４及び排気口１１０を備える第２室２０３とに分割する。隔壁２０１は、筐体１０６内を第１室２０２と第２室２０３とに分割できれば、いかなる構成であっても構わない。かかる隔壁２０１により、第１室２０２と第２室２０３との間の換気ガスの流れを制御できる。
【００４３】
なお、筐体１０６の材料として、例えば、ステンレススチール等の金属材料等が例示される。これにより、隔壁２０１を用いて筐体１０６の剛性を高めることができる。
【００４４】
連通口２０４は、隔壁２０１に設けられ、第１室２０２と第２室２０３とを連通する。
【００４５】
連通口２０４は、第１室２０２と第２室２０３とを連通できれば、いかなる構成であっても構わない。かかる連通口２０４により、隔壁２０１の特定の場所から換気ガスを通過させることができる。連通口２０４として、例えば、単一の開口、又はパンチメタル等の微小なパンチング穴を含む開口等が例示される。
【００４６】
図２に示す例では、給気口１０９が、第１室２０２の側壁の上方に設けられ、換気器１０７が、第２室２０３の側壁の上方に設けられ、連通口２０４が、隔壁２０１の下方に設けられている。よって、換気ガスは、給気口１０９から第１室２０２に入り、燃料電池ユニット１０３の熱を回収する。その後、換気ガスは、連通口２０４を通過し、第２室２０３に入り、第１ガス流路１０４を流れる排ガスの熱を回収する。そして、換気ガスの少なくとも一部が、第２ガス流路１０５に流入する。
【００４７】
図３に示す例では、給気口１０９が、第２室２０３の側壁の下方に設けられ、換気器１０７が、第１室２０２の側壁の上方に設けられ、連通口２０４が、隔壁２０１の上方に設けられている。よって、換気ガスは、給気口１０９から第２室２０３に入り、第１ガス流路１０４を流れる排ガスの熱を回収する。その後、換気ガスは、連通口２０４を通過し、第１室２０２に入り、燃料電池ユニット１０３の熱を回収する。そして、換気ガスの少なくとも一部が、第２ガス流路１０５に流入する。
【００４８】
以上により、筐体１０６内を第１室２０２と第２室２０３に分割しない場合に比べ、熱容量が大きい発熱体である燃料電池ユニット１０３の熱を回収するための換気ガス経路を第１室２０２内に適切に形成し得る。また、第１ガス流路１０４を流れる排ガスの熱を回収するための換気ガス経路を第２室２０３内に適切に形成し得る。更に、換気ガスが通過する第１室２０２及び第２室２０３の順番を適宜、選択できる。よって、筐体内を第１室と第２室に分割しない場合に比べ、燃料電池ユニット１０３及び排ガスの熱を換気ガスにより効率的に回収し得る。
【００４９】
なお、上記の隔壁２０１は、例示であって、本例に限定されない。例えば、隔壁が、２以上の連通部を備えても構わない。
【００５０】
（実施例）
第２実施形態の実施例の燃料電池システムは、第２実施形態の燃料電池システムにおいて、換気ガスが、第１室の上方に溜まった熱気を取り込んだ後、第２ガス流路に流入するように構成されている。
【００５１】
燃料電池ユニットにより加熱された熱気は、第１室の上方に滞留する。そこで、換気ガスが、第１室の上方に溜まった熱気を取り込んだ後、第２ガス流路に流入することで、燃料電池ユニットの熱を換気ガスにより効率的に回収し得る。
【００５２】
本実施例の燃料電池システムは、上記特徴以外は、第２実施形態の燃料電池システムと同様に構成してもよい。
【００５３】
［装置構成］
本実施例の燃料電池システム１００の装置構成は、第２実施形態と同様である。
【００５４】
図２に示す例では、換気ガスは、給気口１０９から第１室２０２に入り、燃料電池ユニット１０３の熱を回収する。このとき、燃料電池ユニット１０３により加熱された熱気は、第１室２０２の上方に滞留している。そして、本例では、給気口１０９を第１室２０２の側壁の上方に設けているので、換気ガスが、第１室２０２の上方に溜まった熱気を取り込み得る。その後、第２室２０３において、換気ガスの少なくとも一部が、第２ガス流路１０５に流入する。
【００５５】
図３に示す例では、換気ガスは、連通口２０４を通過し、第１室２０２に入る。このとき、燃料電池ユニット１０３により加熱された熱気は、第１室２０２の上方に滞留している。そして、本例では、連通口２０４を隔壁２０１の上方に設けているので、換気ガスが、第１室２０２の上方に溜まった熱気を取り込み得る。その後、換気ガスの少なくとも一部が、第２ガス流路１０５に流入する。
【００５６】
以上により、換気ガスが、第１室２０２の上方に溜まった熱気を取り込んだ後、第２ガス流路１０５に流入することで、燃料電池ユニット１０３の熱を換気ガスにより効率的に回収し得る。
【００５７】
（第３実施形態）
第３実施形態の燃料電池システムは、第２実施形態又は第２実施形態の実施例の燃料電池システムにおいて、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給器と、燃料電池ユニットに供給される原料が流れる第３ガス流路と、原料を供給する原料供給器と、を備え、酸素含有ガス供給器及び原料供給器の少なくとも一つは、第２室に設けられている。
【００５８】
かかる構成により、酸素含有ガス供給器及び原料供給器の少なくとも一つを、発熱体である燃料電池ユニットを収納する第１室から隔離できる。よって、酸素含有ガス供給器及び原料供給器を第１室に設ける場合に比べ、酸素含有ガス供給器及び原料供給器の少なくとも一方への熱負荷による性能低下を抑制できる。
【００５９】
本実施形態の燃料電池システムは、上記特徴以外は、第２実施形態又は第２実施形態の実施例の燃料電池システムと同様に構成してもよい。
【００６０】
［装置構成］
図４は、第３実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。
【００６１】
図４に示す例では、本実施形態の燃料電池システム１００は、燃料電池ユニット１０３と、第１ガス流路１０４と、第２ガス流路１０５と、筐体１０６と、換気器１０７と、給気口１０９と、排気口１１０と、隔壁２０１と、連通口２０４と、酸素含有ガス供給器４０1と、第３ガス流路４０２と、原料供給器４０３と、を備える。
【００６２】
燃料電池ユニット１０３、第１ガス流路１０４、第２ガス流路１０５、筐体１０６、換気器１０７、給気口１０９、排気口１１０、隔壁２０１及び連通口２０４については第２実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００６３】
酸素含有ガス供給器４０１は、酸素含有ガスを供給する。酸素含有ガス供給器４０１により、酸素含有ガスが燃料電池ユニット１０３に供給される。酸素含有ガス供給器４０１は、燃料電池ユニット１０３のカソードガス流路に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給器であってもよい。また、燃料電池ユニット１０３内の改質器（図示せず）に改質反応に使用される空気を供給する空気供給器であってもよい。空気が使用される改質反応としては、部分酸化、オートサーマル等が例示される。また、酸素含有ガス供給器４０１は、燃料電池ユニット１０３内の燃焼器（図示せず）に燃焼用空気を供給する空気供給器であってもよい。
また、酸素含有ガス供給器４０１は、酸素含有ガスを供給できれば、いかなる構成であっても構わない。酸素含有ガス供給器４０１として、例えば、ポンプ又はファン等が例示される。ポンプとして、例えば、電磁誘導式のダイアフラムポンプ等が例示される。ファンとして、例えば、シロッコファン等が例示される。
【００６４】
第３ガス流路４０２は、燃料電池ユニット１０３に供給される原料が流れる。原料は、上記のとおり、メタンを主成分とする都市ガス、天然ガス又はＬＰＧ等の少なくとも炭素及び水素から構成される有機化合物を含む。原料は、原料供給源より供給される。原料供給源は、所定の供給圧を有しており、例えば、原料ボンベ、又は原料インフラ等が例示される。
【００６５】
原料供給器４０３は、原料を供給する。原料供給器４０３により、原料が燃料電池ユニット１０３に供給される。原料供給器４０３は、原料を供給できれば、いかなる構成であっても構わない。原料供給器４０３として、例えば、ポンプ等が例示される。ポンプとして、電磁誘導式のダイアフラムポンプ又はモーター式のベローズ型ポンプ等が例示される。
【００６６】
また、本実施形態では、酸素含有ガス供給器４０１及び原料供給器４０３は、第２室２０３に設けられている。具体的には、酸素含有ガス供給器４０１は、第２室２０３内の第２ガス流路１０５に配されており、原料供給器４０３は、第２室２０３内の第３ガス流路４０２に配されている。
【００６７】
以上により、酸素含有ガス供給器４０１及び原料供給器４０３を、発熱体である燃料電池ユニット１０３を収納する第１室２０２から隔離できる。よって、酸素含有ガス供給器４０１及び原料供給器４０３を第１室２０２に設ける場合に比べ、酸素含有ガス供給器４０１及び原料供給器４０３への熱負荷による性能低下を抑制できる。
【００６８】
なお、上記の酸素含有ガス供給器４０１及び原料供給器４０３の配置は例示であって、本例に限定されない。例えば、酸素含有ガス供給器４０１のみを第２室２０３に設けることでも、酸素含有ガス供給器４０１への熱負荷による性能低下を抑制できる。また、原料供給器４０３のみを第２室２０３に設けることでも、原料供給器４０３への熱負荷による性能低下を抑制できる。
【００６９】
（第４実施形態）
第４実施形態の燃料電池システムは、第１実施形態、第２実施形態、第２実施形態の実施例及び第３実施形態のいずれかの燃料電池システムにおいて、第１ガス流路の排ガスから熱を回収する熱回収器を備え、熱回収器は、換気器を動作しているときに筐体内に生じる換気ガスの流れの上に配置されるとともに、熱回収器を通過した換気ガスの少なくとも一部が第２ガス流路に流入するように構成されている。
【００７０】
かかる構成により、熱回収器を用いて第１ガス流路を流れる排ガスから換気ガスへの伝熱性能を向上する。よって、かかる熱回収器を用いない場合に比べ、第１ガス流路を流れる排ガスの熱を換気ガスにより効率的に回収し得る。
【００７１】
本実施形態の燃料電池システムは、上記特徴以外は、第１実施形態、第２実施形態、第２実施形態の実施例及び第３実施形態のいずれかの燃料電池システムと同様に構成してもよい。
【００７２】
［装置構成］
図５は、第４実施形態の燃料電池システムの一例を示す図である。
【００７３】
図５に示す例では、本実施形態の燃料電池システム１００は、燃料電池ユニット１０３と、第１ガス流路１０４と、第２ガス流路１０５と、筐体１０６と、換気器１０７と、給気口１０９と、排気口１１０と、熱回収器５０１と、を備える。
【００７４】
燃料電池ユニット１０３、第１ガス流路１０４、第２ガス流路１０５、筐体１０６、換気器１０７、給気口１０９及び排気口１１０については第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００７５】
熱回収器５０１は、第１ガス流路１０４の排ガスから熱を回収する。また、熱回収器５０１は、換気器１０７を動作しているときに筐体１０６内に生じる換気ガスの流れ上に配置されている。そして、熱回収器５０１を通過した換気ガスの少なくとも一部が、第２ガス流路１０５に流入するように構成されている。具体的には、熱回収器５０１は、第１ガス流路１０４に設けられ、給気口１０９から流入した直後の換気ガスの一部が、筐体１０６の壁部に沿って上方に向かい、第１ガス流路１０４上の熱回収器５０１を通過する。
【００７６】
熱回収器５０１は、第１ガス流路１０４の排ガスから熱を回収できれば、いかなる構成であっても構わない。熱回収器５０１として、例えば、放熱器又は熱交換器等が例示される。放熱器として、例えば、金属製の冷却フィン等が例示される。熱交換器として、例えば、排ガスを１次側、換気ガスを２次側とするプレート式熱交換器等が例示される。
【００７７】
以上により、熱回収器５０１を用いて第１ガス流路１０４を流れる排ガスから換気ガスへの伝熱性能を向上する。よって、かかる熱回収器５０１を用いない場合に比べ、第１ガス流路１０４を流れる排ガスの熱を換気ガスにより効率的に回収し得る。
【００７８】
（第５実施形態）
第４実施形態の燃料電池システムは、第１実施形態、第２実施形態、第２実施形態の実施例、第３実施形態及び第４実施形態のいずれかの燃料電池システムにおいて、換気器を動作しているときに筐体内に生じる換気ガスの流量は、燃料電池ユニットに供給される酸素含有ガスの流量よりも多い。
【００７９】
かかる構成により、酸素含有ガスよりも流量が多い換気ガスにより、第１ガス流路の排ガスの熱を回収できる。
【００８０】
本実施形態の燃料電池システムは、上記特徴以外は、第１実施形態、第２実施形態、第２実施形態の実施例、第３実施形態及び第４実施形態のいずれかの燃料電池システムと同様に構成してもよい。
【００８１】
［装置構成］
本実施形態の燃料電池システム１００の装置構成は、第１実施形態、第２実施形態、第２実施形態の実施例、第３実施形態及び第４実施形態のいずれかと同様である。
【００８２】
本実施形態では、換気器１０７を動作しているときに筐体１０６内に生じる換気ガスの流量は、燃料電池ユニット１０３に供給される酸素含有ガスの流量よりも多い。
【００８３】
かかる構成により、酸素含有ガスよりも流量が多い換気ガスにより、第１ガス流路１０４の排ガスの熱を回収できる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明の一態様は、従来に比べ、燃料電池ユニットからの排ガスの熱を有効に利用し得る。よって、本発明の一態様は、例えば、燃料電池システム等に利用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１００  燃料電池システム
１０１  燃料電池
１０３  燃料電池ユニット
１０４  第１ガス流路
１０５  第２ガス流路
１０６  筐体
１０７  換気器
１０９  給気口
１１０  排気口
２０１  隔壁
２０２  第１室
２０３  第２室
２０４  連通口
４０１  酸素含有ガス供給器
４０２  第３ガス流路
４０３  原料供給器
５０１  熱回収器
【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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