(57)【要約】【課題】反応ガス配管系における各部品の搭載性向上、燃料電池スタックの発熱を利用した反応ガス配管系の凍結抑制、および燃料電池スタックに接続された複数の反応ガス配管への分配性向上を図ることができる燃料電池システムを提供する。【解決手段】反応ガス供給を受けて発電する燃料電池スタックの端部に、燃料電池スタックに複数の反応ガス配管３１ａ，３１ｂを接続させる接続部５１を設けると共に、この接続部５１には反応ガス配管３１ａ，３１ｂとその上流側における反応ガス供給量または反応ガス供給圧の少なくとも一方を調整して下流側に供給するインジェクタ３６とを含む反応ガス配管系３を配置した。そして、インジェクタ３６を、接続部５１における複数の反応ガス配管３１ａ，３１ｂの接続位置の中央側に配置した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガス供給を受けて発電する燃料電池スタックの端部に、該燃料電池スタックに複数の反応ガス配管を接続させる接続部が設けられると共に、該接続部には前記反応ガス配管とその上流側における反応ガス供給量または反応ガス供給圧の少なくとも一方を調整して下流側に供給する流体制御装置とを含む反応ガス配管系が配置され、
前記流体制御装置は、前記接続部における前記複数の反応ガス配管の接続位置の中央側に配置されている燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記複数の反応ガス配管は、前記接続部における対称位置にて前記燃料電池スタックに接続され、
前記流体制御装置は、前記接続部の中央位置に配置されている燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料電池システムであって、
前記反応ガス配管系は、前記燃料電池スタックから排出された反応オフガスを当該燃料電池スタックに再供給して循環させる循環配管と、該循環配管に設けられて前記反応オフガスの前記燃料電池スタックへの再供給量を調整するポンプと、を含み、
前記ポンプは、前記接続部における前記流体制御装置よりも周縁側に配置されている燃料電池システム。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池システムであって、
前記ポンプの前記接続部とは反対側の最外表面が、前記流体制御装置の前記接続部とは反対側の最外表面よりも外側に位置させられている燃料電池システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記反応ガス配管系のうち燃料ガス配管系は、前記接続部における前記流体制御装置よりも一方の周縁側に纏めて配置されている燃料電池システム。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池システムであって、
前記反応ガス配管系のうち酸化ガス配管系は、前記接続部における前記流体制御装置よりも他方の周縁側に配置されている燃料電池システム。
【請求項７】
請求項５または６に記載の燃料電池システムであって、
前記接続部には、前記燃料電池スタックに冷媒を流す冷媒配管系または前記燃料電池スタックの発電電力を取り出す高電圧系が配置されており、
これら冷媒配管系または高電圧系は、前記接続部における前記流体制御装置よりも他方の周縁側に配置されている燃料電池システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記流体制御装置は可変ガス量調整弁であり、該可変ガス量調整弁はその内部を流れる前記反応ガスの流れ方向が重力方向に沿うように配置されている燃料電池システム。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料電池システムであって、
前記可変ガス量調整弁は、ガス導入口が重力方向上部に設けられていると共に、ガス排出口が重力方向下部に設けられている燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記流体制御装置のガス導入口に接続されたガス配管は、絶縁されている燃料電池システム。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池スタックの端部に配置された前記反応ガス配管系の外周がケースによって覆われ、該ケース内に絶縁性冷却液が充填されている燃料電池システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の燃料電池システムであって、
前記燃料電池スタックの端部が前記ケースによって覆われている燃料電池システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載の燃料電池システムであって、
前記反応ガス配管系を含む前記燃料電池スタックの全体が前記ケースによって覆われている燃料電池システム。
【請求項１４】
請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の燃料電池システムであって、
前記ケースの内部空間に対して前記絶縁性冷却液が注入あるいは排出可能とされている燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化ガス及び燃料ガスの反応により発電する燃料電池を備えた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電する燃料電池をエネルギ源とした燃料電池システムが注目されている。このような燃料電池システムに用いられる燃料電池は、通常、燃料ガスと酸化ガスとの電気化学反応によって発電する単セルを所要数積層した燃料電池スタックの外側をスタックケースで覆って構成されている。
【０００３】
このような燃料電池システムにおいて、燃料電池に燃料ガスの未反応ガスを循環供給する燃料ガス循環供給系を騒音防止のためにスタックケース内に配置する技術がある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１６２６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように燃料ガス循環供給系をスタックケース内に配置するだけでは、システム全体の各部品の搭載性が良いとは言えず、また、燃料電池の発電に伴い生成される反応生成水の凍結抑制の効果も十分ではない。さらに、単数の燃料電池スタックに複数の反応ガス配管が接続されている場合や、複数の燃料電池スタックのそれぞれに反応ガス配管が接続されている場合において、各反応ガス配管へのガス分配が不均一になると、システム全体としての発電効率は低下してしまう。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、反応ガス配管系における各部品の搭載性向上、燃料電池スタックの発熱を利用した反応ガス配管系の凍結抑制、および燃料電池スタックに接続された複数の反応ガス配管への分配性向上を図ることの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】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明に係る燃料電池システムは、反応ガス供給を受けて発電する燃料電池スタックの端部に、該燃料電池スタックに複数の反応ガス配管を接続させる接続部が設けられると共に、該接続部には前記反応ガス配管とその上流側における反応ガス供給量または反応ガス供給圧の少なくとも一方を調整して下流側に供給する流体制御装置とを含む反応ガス配管系が配置され、前記流体制御装置は、前記接続部における前記複数の反応ガス配管の接続位置の中央側に配置されている。
【０００７】
この構成によれば、反応ガス配管系の各部品の搭載性を向上させることができ、しかも、燃料電池スタックの熱を利用して反応ガス配管系の凍結を抑制することができる。また、流体制御装置を、接続部における複数の反応ガス配管の接続位置の中央側に配置しているため、複数の反応ガス配管へほぼ均等に反応ガスを流すことができ、分配性を向上できる。「接続部の中央」とは、例えば接続部の幾何学中心が該当する。
【０００８】
前記複数の反応ガス配管は、前記接続部における対称位置にて前記燃料電池スタックに接続され、前記流体制御装置は、前記接続部の中央位置に配置されているのが好ましい。「接続部における対称位置」とは、例えば接続部の幾何学中心を基準にした対象位置が該当する。
【０００９】
前記反応ガス配管系は、前記燃料電池スタックから排出された反応オフガスを当該燃料電池スタックに再供給して循環させる循環配管と、該循環配管に設けられて前記反応オフガスの前記燃料電池スタックへの再供給量を調整するポンプと、を含み、前記ポンプは、前記接続部における前記流体制御装置よりも周縁側に配置されているのが好ましい。
【００１０】
前記ポンプの前記接続部とは反対側の最外表面が、前記流体制御装置の前記接続部とは反対側の最外表面よりも外側に位置させられているのが好ましい。
【００１１】
前記反応ガス配管系のうち燃料ガス配管系は、前記接続部における前記流体制御装置よりも一方の周縁側に纏めて配置されているのが好ましい。
【００１２】
前記反応ガス配管系のうち酸化ガス配管系は、前記接続部における前記流体制御装置よりも他方の周縁側に配置されていてもよい。
【００１３】
前記接続部には、前記燃料電池スタックに冷媒を流す冷媒配管系または前記燃料電池スタックの発電電力を取り出す高電圧系が配置されており、これら冷媒配管系または高電圧系は、前記接続部における前記流体制御装置よりも他方の周縁側に配置されているのが好ましい。
【００１４】
前記流体制御装置は可変ガス量調整弁であり、該可変ガス量調整弁はその内部を流れる前記反応ガスの流れ方向が重力方向に沿うように配置されているのが好ましい。なお、流体制御装置は、反応ガスの流れ方向に重力方向成分が含まれるように、すなわち、反応ガスの流れ方向が水平方向に対して傾斜するように配置してもよい。
【００１５】
前記可変ガス量調整弁は、ガス導入口が重力方向上部に設けられていると共に、反応排出口が重力方向下部に設けられているのが好ましい。
【００１６】
前記流体制御装置のガス導入口に接続されたガス配管は絶縁されているのが好ましい。
【００１７】
前記燃料電池スタックの端部に配置された前記反応ガス配管系の外周がケースによって覆われ、該ケース内に絶縁性冷却液が充填されていてもよい。
【００１８】
この構成によれば、燃料電池スタックから端部に伝達した熱をケース内の絶縁性冷却水を介して反応ガス配管系に円滑に伝達することができる。これにより、反応ガス配管系の各部品の搭載性が向上するだけでなく、燃料電池スタックの熱を効率よく利用してこれら部品の凍結をさらに良好に抑制することができる。
【００１９】
前記燃料電池スタックの端部が前記ケースによって覆われているのがよい。
【００２０】
前記反応ガス配管系を含む前記燃料電池スタックの全体が前記ケースによって覆われていてもよい。
【００２１】
前記ケースの内部空間に対して前記絶縁性冷却液が注入あるいは排出可能とされていてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、反応ガス配管系における各部品の搭載性向上、燃料電池スタックの発熱を利用した反応ガス配管系の凍結抑制、および燃料電池スタックに接続された複数の反応ガス配管への分配性向上を図ることができる。これにより、燃料電池スタックの発電効率が向上し、過渡応答性も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に、本発明に係る燃料電池システムの実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
まず、本発明に係る燃料電池システムの第１実施形態を説明する。
図１は、燃料電池システム１のシステム構成図である。この燃料電池システム１は、燃料電池自動車の車載発電システムや船舶、航空機、電車あるいは歩行ロボット等のあらゆる移動体用の発電システム、さらには、建物（住宅、ビル等）用の発電設備として用いられる定置用発電システム等に適用可能であるが、具体的には自動車用となっている。
【００２５】
燃料電池システム１は、反応ガス（酸化ガス及び燃料ガス）の供給を受けて電力を発生する複数具体的には二つの燃料電池スタック１０ａ，１０ｂを備えるとともに、これら燃料電池スタック１０ａ，１０ｂへの酸化ガスとしての空気のガス供給を調整するカソード系の酸化ガス配管系（反応ガス配管系）２と、燃料ガスとしての水素ガスのガス供給を調整するアノード系の燃料ガス配管系（反応ガス配管系）３とを備えている。
【００２６】
酸化ガス配管系２は、加湿器２０により加湿された酸化ガス（空気）を分岐した二系統の配管２１ａ，２１ｂを介して二つの燃料電池スタック１０ａ，１０ｂそれぞれに供給する空気供給配管２１と、これら燃料電池スタック１０ａ，１０ｂから二系統の配管２２ａ，２２ｂを介して排出された酸化オフガス（反応オフガス）を合流後に加湿器２０に導く空気排出配管２２と、加湿器２０から外部に酸化オフガスを導くための排出配管２３とを備えている。空気供給配管２１には、大気を取り込んで加湿器２０に圧送するコンプレッサ２４が設けられている。
【００２７】
燃料ガス配管系３は、高圧の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水素タンク３０と、水素タンク３０の水素ガスを分岐した二系統の配管（反応ガス配管）３１ａ，３１ｂを介して二つの燃料電池スタック１０ａ，１０ｂに供給するための燃料供給配管３１と、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂから二系統の配管３２ａ，３２ｂを介して排出された燃料ガスのオフガス（反応オフガス）としての水素オフガスを合流後に燃料供給流路３１に戻す循環配管３２とを備えている。
【００２８】
燃料供給配管３１には、水素タンク３０からの水素ガスの供給を遮断又は許容する遮断弁３３と、水素ガスの圧力を調整するレギュレータ３４と、レギュレータ３４で調圧後の水素ガスの供給を遮断又は許容する遮断弁３５と、インジェクタ（流体制御装置，可変ガス量調整弁）３６とが設けられている。
【００２９】
インジェクタ３６は、流量調整弁及び可変調圧弁として機能するものであり、これらの機能によりストイキ比や背圧を制御する。インジェクタ３６は、水素ガス等の気体燃料を噴射する噴射孔を備えるとともに、その気体燃料を噴射孔まで供給案内するノズルボディと、このノズルボディに対して軸線方向（気体流れ方向）に移動可能に収容保持され噴射孔を開閉する弁体とを備えている。
【００３０】
インジェクタ３６内の弁体は例えばソレノイドにより駆動され、このソレノイドに給電されるパルス状励磁電流のオン・オフにより、噴射孔の開口状態を２段階、多段階、又は無段階に切り替えることができるようになっている。図示略の制御装置から出力される制御信号によってインジェクタ３６のガス噴射時間及びガス噴射時期が制御されることにより、水素ガスの流量及び圧力が高精度に制御される。
【００３１】
循環配管３２には、気液分離器３７が設けられている。この気液分離器３７は、水素オフガスから水分を回収するものである。この気液分離器３７には、排出配管３８が接続されており、この排出配管３８には、排水弁３９が設けられている。この排水弁３９は、図示略の制御装置からの指令によって作動することにより、気液分離器３７で回収した水分を排出配管３８を介して外部に排出するものである。
【００３２】
また、気液分離器３７には、排気配管４０が接続されており、この排気配管４０は排出配管３８に接続されている。この排気配管４０には、排気弁４１が設けられている。この排気弁４１は、循環配管３２内の不純物を含む水素オフガスを排気配管４０及び排出配管３８を介して外部に排出（パージ）する。循環配管３２には、循環配管３２内の水素オフガスを加圧して燃料供給配管３１側へ送り出すことで燃料電池スタック１０ａ，１０ｂから排出されるガスの循環を調整する水素ポンプ４２が設けられている。
【００３３】
燃料電池スタック１０ａ，１０ｂは、図２に示すように、反応ガスの供給を受けて発電する単セル５０を所要数積層して構成されるもので、互いに単セル５０の積層方向を平行にして並設された状態で、積層方向両端部に配置された共通の一対のエンドプレート５１，５２で挟持されている。このように共通のエンドプレート５１，５２で挟持された状態の燃料電池スタック１０ａ，１０ｂは、スタックケース５３に収納される。
【００３４】
上記した一対のエンドプレート５１，５２は長方形状をなしており、一方のエンドプレート（接続部）５１に、図３に示すように、燃料ガス配管系３の構成部品であるインジェクタ３６、水素ポンプ４２、排水弁３９、気液分離器３７及び排気弁４１が配置されている。
【００３５】
具体的には、まず、エンドプレート５１の長さ方向の中央部には上部側に偏って上記したインジェクタ３６が縦長の姿勢で取り付けられている。また、このエンドプレート５１におけるインジェクタ３６よりも長さ方向の一方の周縁側には上部側に偏って上記した水素ポンプ４２が横長の姿勢で取り付けられている。この水素ポンプ４２は、インジェクタ３６とは反対側の端部に下方に突出して電気系部品を収納する電気系部品収納部４２Ａが設けられている。
【００３６】
さらに、エンドプレート５１におけるインジェクタ３６よりも長さ方向の一方の周縁側には下部側に偏って上記した排水弁３９が取り付けられている。この排水弁３９は、水素ポンプ４２の電気系部品収納部４２Ａの下方に配置されている。これにより、エンドプレート５１の長さ方向の一側において、インジェクタ３６、水素ポンプ４２及び排水弁３９が上部および一側下部の範囲に配置され、残りの中央側下部に、上記した気液分離器３７が横長の姿勢で取り付けられている。
【００３７】
上記のようにインジェクタ３６、水素ポンプ４２及び排水弁３９を配置したことで、気液分離器３７用のスペースが大きくなり、比較的大きな気液分離器３７が配置可能となる。この気液分離器３７は、エンドプレート５１の長さ方向においてインジェクタ３６よりも排水弁３９側に設けられている。
【００３８】
また、インジェクタ３６の水素ポンプ４２とは反対に、インジェクタ３６に近接して上記した排気弁４１が取り付けられている。以上により、燃料ガス配管系３のインジェクタ３６、水素ポンプ４２、排水弁３９、気液分離器３７及び排気弁４１がエンドプレート５１における一方の周縁側に纏めて配置されている。
【００３９】
ここで、エンドプレート５１におけるインジェクタ３６、水素ポンプ４２、排水弁３９、気液分離器３７及び排気弁４１のそれぞれの取付位置には、図４にインジェクタ３６及び水素ポンプ４２を示すように、厚さ方向に凹む凹部５５，５６が形成されており、その結果、インジェクタ３６、水素ポンプ４２、排水弁３９、気液分離器３７及び排気弁４１は、いずれもエンドプレート５１からの突出量が抑えられている。なお、水素ポンプ４２のエンドプレート５１とは反対の最外表面は、インジェクタ３６のエンドプレート５１とは反対の最外表面よりも外側に位置している。
【００４０】
スタックケース５３の外側から上記した燃料供給配管３１が、スタックケース５３内の図３に示すエンドプレート５１における長さ方向の中央側の下部に向けて配索されており、この燃料供給配管３１はその後その一部が鉛直に沿う鉛直配索部（ガス配管）３１Ａとなってインジェクタ３６と排気弁４１との間で上方に延出し、インジェクタ３６側に折り返されてインジェクタ３６の上部のガス導入口３６Ａに接続される。鉛直配索部３１Ａは樹脂製つまり絶縁性のパイプ部材５７で被覆されている。
【００４１】
燃料供給配管３１は、このインジェクタ３６の下部のガス排出口３６Ｂから、パイプ部材５７に交差して斜め上方に延出し、エンドプレート５１における長さ方向の中央部の上端部に設けられたマニホールド６０で配管３１ａ，３１ｂに分岐されている。インジェクタ３６は、上記のように、上部に水素タンク３０から水素ガスが導入されるガス導入口３６Ａが設けられ、下部に水素ガスを排出するガス排出口３６Ｂが設けられているため、ガスの流れ方向を鉛直方向に沿わせており、上部から下部へガスを流すようになっている。
【００４２】
そして、燃料供給配管３１の各配管３１ａ，３１ｂは、エンドプレート５１における長さ方向に沿って互いに反対方向に同長さ延出しており、エンドプレート５１の長さ方向の両端部の上端位置に設けられた供給口６１ａ，６１ｂの対応する一方に接続されている。そして、配管３１ａを介して送られる水素ガスが供給口６１ａを介して一方の燃料電池スタック１０ａの燃料極側へ供給され、配管３１ｂを介して送られる水素ガスが供給口６１ｂを介して他方の燃料電池スタック１０ｂの燃料極側へ供給される。
【００４３】
供給口６１ａ，６１ｂは、エンドプレート５１の長さ方向の対称位置に設けられており、その結果、配管３１ａ，３１ｂはエンドプレート５１の長さ方向の対称位置に接続されている。そして、エンドプレート５１の長さ方向の中央位置に設けられたインジェクタ３６は、エンドプレート５１における配管３１ａ，３１ｂの接続位置である供給口６１ａ，６１ｂの中央側に配置されている。
【００４４】
上記のようにして、エンドプレート５１の長さ方向の一側に纏めて設けられた燃料ガス配管系３に対して、エンドプレート５１の長さ方向の他側のスペース、つまりインジェクタ３６よりも他方の周縁側に、上記した酸化ガス配管系２の一部の配管類、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂに冷媒（冷却水）を流して冷却する冷媒配管系の一部の配管類及び燃料電池スタック１０ａ，１０ｂの電力を取り出す高電圧系の一部の電気部品を含む部品類６３が配置されている。
【００４５】
エンドプレート５１に設けられた上記の各部品は、図１に示すように、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂとともにスタックケース５３内に納められる。なお、水素ガス用の配管は元々圧損が小さいため、小さい半径で他の部品を避けるように湾曲させることができるが、水及び空気は圧損を小さくするためには大きな半径で湾曲させる必要があり、これらを考慮して各配管が配索される。
【００４６】
以上に述べた燃料電池システム１によれば、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂの端部に設けられた、複数の配管３１ａ，３１ｂを接続させるエンドプレート５１に燃料ガス配管系３を配置しているため、燃料ガス配管系３の各部品つまりインジェクタ３６、水素ポンプ４２、排水弁３９、気液分離器３７及び排気弁４１の搭載性を向上させることができ、しかも、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂの発熱を利用してこれら部品の凍結を抑制することができる。
【００４７】
また、インジェクタ３６を、エンドプレート５１における中央位置であって、配管３１ａ，３１ｂの接続位置である供給口６１ａ，６１ｂの中央位置に配置しているため、配管３１ａ，３１ｂを均等な長さにできてこれらへ均等に反応ガスを流すことができ、分配性を向上できる結果、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂの発電効率を向上でき、過渡応答性が向上する。
【００４８】
なお、インジェクタ３６を、エンドプレート５１における中央位置でなくても供給口６１ａ，６１ｂの中央側に配置すれば、分配性は向上することになるが、より好ましくは中央位置に配置する。
【００４９】
また、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂから排出されるガスの循環量（再供給量）を調整する水素ポンプ４２及び気液分離器３７をエンドプレート５１におけるインジェクタ３６よりも一方の周縁側に配置しているため、上記のように横長の姿勢で水素ポンプ４２及び気液分離器３７を取り付ければ、バランス良く配置できる。
【００５０】
さらに、これらの水素ポンプ４２及び気液分離器３７を含む燃料ガス配管系３のインジェクタ３６、水素ポンプ４２、排水弁３９、気液分離器３７及び排気弁４１をエンドプレート５１におけるインジェクタ３６よりも一方の周縁側に纏めて配置しているため、燃料ガス配管系３の配管長を短くできる。
【００５１】
また、酸化ガス配管系２の一部の配管類及び冷媒配管系の一部の配管類を含む部品類６３をエンドプレート５１におけるインジェクタ３６よりも他方の周縁側に配置しているため、これらも纏めて配置することができ、それぞれの配管長を短くできる。加えて、高電圧系の電気部品も部品類６３に含まれてエンドプレート５１におけるインジェクタ３６よりも他方の周縁側に配置されるため、燃料ガス配管系３と離すことができる。
【００５２】
また、インジェクタ３６は、その内部を流通するガスの流れ方向を重力方向に沿わせているため、インジェクタ３６内の水分が重力で下方に下がることになり、内部での凍結を抑制できる。しかも、インジェクタ３６は、ガス導入口３６Ａが上部に設けられ、ガス排出口３６Ｂが下部に設けられているため、内部での凍結をさらに抑制できる。
【００５３】
また、インジェクタ３６のガス導入口３６Ａに接続される鉛直配索部３１Ａが樹脂製のパイプ部材５７で被覆されて絶縁されているため、高電圧系のケーブル等が近傍に配索されても絶縁性を確保できる。
【００５４】
さらに、水素ポンプ４２のエンドプレート５１とは反対の最外表面が、インジェクタ３６のエンドプレート５１とは反対の最外表面よりも外側に位置するため、衝突時等に水素ポンプ４２がインジェクタ３６よりも先に変形して衝撃を吸収しインジェクタ３６を保護することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
次に、本発明の燃料電池システムの第２実施形態を説明する。なお、第１実施形態と同一構成、同一構造部分は、同一符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図５に示すように、第２実施形態では、一方のエンドプレート５１にケース７１が取り付けられている。そして、このケース７１によって、エンドプレート５１に纏めて設けられた燃料ガス配管系３の外周側が覆われている。
【００５７】
このケース７１は、エンドプレート５１に対して液密的に取り付けられており、エンドプレート５１とケース７１とによって覆われた内部空間Ｓには、絶縁性冷却液Ｌが充填されている。この絶縁性冷却液Ｌとしては、例えば、フッ素系不活性液体（例えば、住友３Ｍ社製フロリナート）などの熱的、化学的に安定し、電気絶縁性に優れたものが用いられている。
【００５８】
そして、上記第２実施形態に係る燃料電池システム１によれば、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂの端部に設けられた、複数の配管３１ａ，３１ｂを接続させるエンドプレート５１に燃料ガス配管系３を配置し、この燃料ガス配管系３を、エンドプレート５１に取り付けたケース７１によって覆い、その内部空間Ｓに絶縁性冷却液Ｌを充填したので、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂからエンドプレート５１に伝達した熱をケース７１内の絶縁性冷却液Ｌを介して燃料ガス配管系３に円滑に伝達させることができる。
【００５９】
これにより、燃料ガス配管系３の各部品つまりインジェクタ３６、水素ポンプ４２、排水弁３９、気液分離器３７及び排気弁４１の搭載性が向上するだけでなく、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂの熱を効率よく利用してこれら部品の凍結をさらに良好に抑制することができる。
【００６０】
なお、上記の例では、エンドプレート５１にケース７１を取り付け、その内部空間Ｓに絶縁性冷却液Ｌを充填したが、図６に示すように、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂの全体を覆うスタックケース５３の内部空間Ｓ内に絶縁性冷却液Ｌを充填しても良く、この場合も燃料電池スタック１０ａ，１０ｂの熱を燃料ガス配管系３に円滑に伝達させることができる。
【００６１】
これにより、燃料ガス配管系３の各部品つまりインジェクタ３６、水素ポンプ４２、排水弁３９、気液分離器３７及び排気弁４１の搭載性が向上するだけでなく、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂの熱を効率よく利用してこれら部品の凍結をさらに良好に抑制することができる。
【００６２】
また、図７に示すように、スタックケース５３に、圧縮空気供給管８１から送り込まれる圧縮空気によって移動するピストン８２を有するシリンダ８３を接続し、このシリンダ８３を圧縮空気によって駆動させることにより、スタックケース５３の内部空間Ｓに対して絶縁性冷却液Ｌの注入あるいは排出を行えるようにしても良い。
【００６３】
このようにすれば、夏場などの高温環境下においては、スタックケース５３の内部空間Ｓからシリンダ８３に絶縁性冷却液Ｌを引き込んで内部空間Ｓ内を空の状態とし、必要に応じて圧縮空気を供給してピストン８２を駆動させてシリンダ８３から内部空間Ｓへ絶縁性冷却液Ｌを注入することができる。
【００６４】
具体的には、低温環境下あるいは登坂走行等の高負荷時に内部空間Ｓ内に絶縁性冷却液Ｌを注入する。このようにすると、低温環境下では、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂの熱を燃料配管系３に円滑に伝達させて部品の凍結を抑制することができ、また、高負荷時には、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂの熱を絶縁性冷却液Ｌに吸収させ、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂのオーバーヒートを抑制することができる。
【００６５】
また、絶縁性冷却液Ｌの注入により、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂからの放熱、特に、燃料電池スタック１０ａ，１０ｂの積層方向両端部に配置された単セル（端部セル）５０，５０からの放熱によるフラッティングの発生も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムの構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムのスタックケースの内部構成の斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムのエンドプレート及び燃料ガス配管系等を示す正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムのエンドプレート、インジェクタ及び水素ポンプ等を示す部分平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムを示す概略断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムの他の例を示す概略断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムの他の例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…燃料電池システム、２…酸化ガス配管系（反応ガス配管系）、３…燃料ガス配管系（反応ガス配管系）、１０ａ，１０ｂ…燃料電池スタック、３１Ａ…鉛直配索部（ガス配管）、３１ａ，３１ｂ…配管（反応ガス配管系）、３２…循環配管、３６…インジェクタ（流体制御装置，可変ガス量調整弁）、３６Ａ…ガス導入口、３６Ｂ…ガス排出口、３７…気液分離器、４２…水素ポンプ（ポンプ）、５１…エンドプレート（接続部）、５３…スタックケース（ケース）、６１ａ，６１ｂ…供給口（接続位置）、６３…部品類（酸化ガス配管系、冷媒配管系、高電圧系）、７１…ケース、Ｌ…絶縁性冷却液、Ｓ…内部空間。
【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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【図６】
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【図７】
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