(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードガスとカソードガスとにより直流電力を発電する燃料電池と、
前記燃料電池によって発電された前記直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と、
前記燃料電池が収納され、外気を取り入れる第一吸気口が形成された第一筐体と、
第二吸気口が形成された第一面と、排気口が形成された第二面を有する直方体であり、前記第一筐体の内部に収納され、前記インバータ装置が収納された第二筐体と、
前記第二吸気口から外気を前記第二筐体の内部に吸入させ、前記第二筐体の内部に吸入された前記外気を前記排気口から排気させるファンと、
一端部が前記第一吸気口に接続し、他端部が前記第二吸気口に接続し、前記ファンの作動により、前記外気を前記第一吸気口から取り入れ、前記第二吸気口から前記外気を前記第二筐体内に送出する外気取り入れ流路と、を有し、
前記外気取り入れ流路は、
前記第一面に沿って隣接して、前記第二吸気口に接続した第一流路と、
前記第一面及び前記第二面以外の前記第二筐体の面であり、且つ前記第一面と隣接する第三面に沿って隣接して、下端部が前記第一吸気口と接続し、上端部が前記第一流路の一端部と接続し、管路長が前記ファンの駆動により生じる内部の流速によって設定されている第二流路、とを有し、
前記第二流路は、下端を始端とし上端を終端として鉛直方向に沿って形成され、
前記第二流路の管路長は、Ｌ＞Ｖ２／２ｇ（式中において、ｇは重力加速度であり、Ｌは前記第二流路の管路長であり、Ｖは前記第二流路の始端部における水滴の速度である）が成立するように設定されている燃料電池システム。
【請求項２】
アノードガスとカソードガスとにより直流電力を発電する燃料電池と、
前記燃料電池によって発電された前記直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と、
前記燃料電池が収納され、外気を取り入れる第一吸気口が形成された第一筐体と、
第二吸気口が形成された第一面と、排気口が形成された第二面を有する直方体であり、前記第一筐体の内部に収納され、前記インバータ装置が収納された第二筐体と、
前記第二吸気口から外気を前記第二筐体の内部に吸入させ、前記第二筐体の内部に吸入された前記外気を前記排気口から排気させるファンと、
一端部が前記第一吸気口に接続し、他端部が前記第二吸気口に接続し、前記ファンの作動により、前記外気を前記第一吸気口から取り入れ、前記第二吸気口から前記外気を前記第二筐体内に送出する外気取り入れ流路と、を有し、
前記外気取り入れ流路は、
前記第一面に沿って隣接して、前記第二吸気口に接続した第一流路と、
前記第一面及び前記第二面以外の前記第二筐体の面であり、且つ前記第一面と隣接する第三面に沿って隣接して、一端部が前記第一吸気口と接続し、他端部が前記第一流路の一端部と接続し、管路長が前記ファンの駆動により生じる内部の流速によって設定されている第二流路、とを有し、
前記第二流路は、水平方向に沿って形成され、
前記第一流路は、前記第二流路の他端部である終端から上方に延び、
前記第二流路の管路長は、Ｈ＜ｇ／｛（２Ｖ２）×Ｌ２｝（式中において、Ｈは前記第二流路の断面の高さ、ｇは重力加速度、Ｌは前記第二流路の管路長、Ｖは前記第二流路の始端部における水滴の速度）が成立するように設定されている燃料電池システム。
【請求項３】
前記第二流路の終端に、前記第二流路の延在方向と直交する方向に延在する衝突部が形成されている請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記第一流路の前記第二流路との接続部分の面積は、前記第二流路の断面積よりも大きい請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記第二吸気口には、フィルタが設けられている請求項１〜請求項４のいずれか一項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】
燃料電池システムのインバータ装置は、水滴の付着に弱い。そこで、従来から特許文献１に示されるように、燃料電池システムの筐体に連通する流路の途中部分に邪魔板を設け、インバータ装置が収納された筐体内部への水滴の侵入を防止する構造が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０３２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、邪魔板によって流路の流路面積が狭くなることで、流路を流れる空気の流速が、邪魔板が無い場合と比較して速くなり、水滴が流路を流れる空気に伴って、筐体内部に侵入することがある。また、邪魔板に水滴が付着したり溜まったりして、流路の流路面積が更に狭くなることで、流路を流れる空気の流速がより速くなり、より大きな水滴が筐体内に侵入するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、燃料電池システムのインバータ装置が収納された筐体内部への水滴の侵入を抑制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】
【０００６】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る燃料電池システムの発明は、アノードガスとカソードガスとにより直流電力を発電する燃料電池と、前記燃料電池によって発電された前記直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と、前記燃料電池が収納され、外気を取り入れる第一吸気口が形成された第一筐体と、第二吸気口が形成された第一面と、排気口が形成された第二面を有する直方体であり、前記第一筐体の内部に収納され、前記インバータ装置が収納された第二筐体と、前記第二吸気口から外気を前記第二筐体の内部に吸入させ、前記第二筐体の内部に吸入された前記外気を前記排気口から排気させるファンと、一端部が前記第一吸気口に接続し、他端部が前記第二吸気口に接続し、前記ファンの作動により、前記外気を前記第一吸気口から取り入れ、前記第二吸気口から前記外気を前記第二筐体内に送出する外気取り入れ流路と、を有し、前記外気取り入れ流路は、前記第一面に沿って隣接して、前記第二吸気口に接続した第一流路と、前記第一面及び前記第二面以外の前記第二筐体の面であり、且つ前記第一面と隣接する第三面に沿って隣接して、下端部が前記第一吸気口と接続し、上端部が前記第一流路の一端部と接続し、管路長が前記ファンの駆動により生じる内部の流速によって設定されている第二流路、とを有し、前記第二流路は、下端を始端とし上端を終端として鉛直方向に沿って形成され、前記第二流路の管路長は、Ｌ＞Ｖ２／２ｇ（式中において、ｇは重力加速度であり、Ｌは前記第二流路の管路長であり、Ｖは前記第二流路の始端部における水滴の速度である）が成立するように設定されている。
【０００７】
このように、燃料電池システムは、第一面に沿って隣接して、第二吸気口に接続した第一流路と、第一面及び第二面以外の第二筐体の面であり、且つ第一面と隣接する第三面に沿って隣接して、一端部が第一吸気口と接続し、他端部が第一流路の一端部と接続し、管路長がファンの駆動により生じる内部の流速によって設定されている第二流路、とを有する。これにより、第二流路内を流通する外気に含まれる水滴に作用する重力によって、この水滴が第二流路の終端まで到達するのが抑制され、第二流路内を流通する外気から水滴が除去される。この結果、第二筐体の内部への水滴の侵入が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の燃料電池システムの概要図である。
【図２】電気機器収納用筐体の斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】別の実施形態の電気収納用筐体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（燃料電池システム）
以下に、図１を用いて、燃料電池システム１について説明する。図１に示すように、燃料電池システム１は、発電ユニット１０及び貯湯槽２１を備えている。発電ユニット１０は、第一筐体１０ａ、燃料電池モジュール１１、熱交換器１２、インバータ装置１３、貯水器１４、制御装置１５、及び電気機器収納用筐体７０を備えている。第一筐体１０ａの内部には、燃料電池モジュール１１（燃料電池３４）、熱交換器１２、貯水器１４、電気機器収納用筐体７０、及び貯湯槽２１が収納される。電気機器収納用筐体７０の内部には、インバータ装置１３及び制御装置１５が収納されている。
【００１０】
燃料電池モジュール１１は、後述するように燃料電池３４を少なくとも含んで構成されるものである。燃料電池モジュール１１は、改質用原料、改質水及び酸化剤ガスとして空気であるカソードガスが供給されている。改質用原料としては天然ガス、ＬＰガスなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料がある。本実施形態においては天然ガスにて説明する。具体的には、燃料電池モジュール１１は、一端が供給源Ｇｓ例えば都市ガス（天然ガス）のガス供給管に接続されて改質用原料が供給される改質用原料供給管１１ａの他端が接続されている。改質用原料供給管１１ａは、原料ポンプ１１ａ１が設けられている。さらに、燃料電池モジュール１１は、一端が貯水器１４に接続されて改質水が供給される改質水供給管１１ｂの他端が接続されている。改質水供給管１１ｂは、改質水ポンプ１１ｂ２が設けられている。さらに、燃料電池モジュール１１は、一端がカソードガスブロワ１１ｃ１に接続されてカソードガスが供給されるカソードガス供給管１１ｃの他端が接続されている。
【００１１】
熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１から排気される燃焼排ガスが供給されるとともに貯湯槽２１からの貯湯水が供給され、燃焼排ガスと貯湯水とが熱交換する熱交換器である。具体的には、貯湯槽２１は、貯湯水を貯湯するものであり、貯湯水が循環する（図にて矢印の方向に循環する）貯湯水循環ライン２２が接続されている。貯湯水循環ライン２２上には、貯湯槽２１の下端から上端に向かって順番に貯湯水循環ポンプ２２ａ、及び熱交換器１２が配設されている。熱交換器１２は、燃料電池モジュール１１からの排気管１１ｄが接続（貫設）されている。熱交換器１２は、貯水器１４に接続されている凝縮水供給管１２ａが接続されている。
【００１２】
熱交換器１２において、燃料電池モジュール１１からの燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通って熱交換器１２内に導入され、貯湯水との間で熱交換が行われ凝縮されるとともに冷却される。凝縮後の燃焼排ガスは、排気管１１ｄを通り、そして、後述するように燃焼排ガス用排気口１０ｅから第一筐体１０ａの外部へ排出される。また、凝縮された凝縮水は、熱交換器１２から凝縮水供給管１２ａを通って貯水器１４に供給される。なお、貯水器１４は、凝縮水をイオン交換樹脂によって純水化するようになっている。
【００１３】
上述した熱交換器１２、貯湯槽２１及び貯湯水循環ライン２２から、排熱回収システム２０が構成されている。排熱回収システム２０は、燃料電池モジュール１１の排熱を貯湯水に回収して湯を蓄える。
【００１４】
インバータ装置１３は、燃料電池３４によって発電された直流電力を入力し所定の交流電力に変換して、交流の系統電源１６ａ及び外部電力負荷１６ｃ（例えば電化製品）に接続されている電源ライン１６ｂに出力する。また、インバータ装置１３は、系統電源１６ａからの交流電力を、電源ライン１６ｂを介して入力し所定の直流電力に変換して補機（各ポンプ、ブロワなど）や制御装置１５に出力する。なお、制御装置１５は、補機を駆動して燃料電池システムの運転を制御する。インバータ装置１３及び制御装置１５は、水滴の付着に弱いので、後述する第二筐体７１の内部に収納され、インバータ装置１３及び制御装置１５に水滴が付着することが防止される。
【００１５】
燃料電池モジュール１１は、ケーシング３１、蒸発部３２、改質部３３及び燃料電池３４を備えている。ケーシング３１は、断熱性材料で箱状に形成されている。蒸発部３２は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部３２は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して改質部３３に供給するものである。
【００１６】
蒸発部３２には、一端（下端）が貯水器１４に接続された改質水供給管１１ｂの他端が接続されている。また、蒸発部３２には、一端が供給源Ｇｓに接続された改質用原料供給管１１ａが接続されている。
【００１７】
改質部３３は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部３２から供給された混合ガス（改質用原料、水蒸気）から改質ガス（アノードガス）を生成して改質ガス送出管３８から導出するものである。
【００１８】
燃料電池３４は、燃料極、空気極（酸化剤極）、及び両極の間に介装された電解質からなる複数のセル３４ａが積層されて構成されている。燃料電池３４は、燃料極に供給されたアノードガスと、空気極に供給されたカソードガスとにより直流電力を発電する。本実施形態の燃料電池３４は、固体酸化物形燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池３４の燃料極には、燃料として水素、一酸化炭素、メタンガスなどのアノードガスが供給される。動作温度は４００〜１０００℃程度である。なお、４００℃以下でも定格以下の発電量の発電は、可能である。また、６００℃で発電開始を許可している。水素だけではなく天然ガスや石炭ガスなども直接燃料として用いることが可能である。この場合、改質部３３は省略することができる。
【００１９】
セル３４ａの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路３４ｂが形成されている。セル３４ａの空気極側には、酸化剤ガスである空気（カソードガス）が流通する空気流路３４ｃが形成されている。
【００２０】
燃料電池３４は、マニホールド３５上に設けられている。マニホールド３５には、改質部３３からの改質ガスが改質ガス送出管３８を介して供給される。燃料流路３４ｂは、その下端（一端）がマニホールド３５の燃料導出口に接続されており、その燃料導出口から導出される改質ガスが下端から導入され上端から導出されるようになっている。カソードガスブロワ１１ｃ１によって送出されたカソードガスは、カソードガス供給管１１ｃを介して供給され、空気流路３４ｃの下端から導入され上端から導出されるようになっている。
【００２１】
カソードガスブロワ１１ｃ１は、電気モータ１１ｃ２により駆動されるもので、電気モータ１１ｃ２の駆動デューティは、制御装置１５にて演算される。
【００２２】
燃焼部３６は、燃料電池３４と蒸発部３２及び改質部３３との間に設けられている。燃焼部３６は、燃料電池３４からのアノードオフガス（燃料オフガス）が燃料電池３４からのカソードオフエア（酸化剤オフガス）により燃焼されて、燃焼ガス（火炎３７）にて蒸発部３２及び改質部３３を加熱する。
【００２３】
燃焼部３６には、アノードオフガスを着火させるための一対の着火ヒータ３６ａ１，３６ａ２が設けられている。燃焼部３６で生じた燃焼排ガスは、燃料電池モジュール１１から排気管１１ｄ通って熱交換器１２に至る。
【００２４】
第一筐体１０ａは、箱形である。第一筐体１０ａには、外気（第一筐体１０ａの外部にある外気）を取り入れるための第一吸気口１０ｃ、第一筐体１０ａ内の空気を外部に排出するための換気用排気口１０ｄ、及び熱交換器１２からの燃焼排ガスを外部に排出するための燃焼排ガス用排気口１０ｅが形成されている。後述する電気機器収納用筐体７０に設けられたファン７４の稼働によって、第一吸気口１０ｃから第一筐体１０ａの外部の空気が、電気機器収納用筐体７０を通過して、第一筐体１０ａ内に吸入される。
換気用排気口１０ｄには、換気ファン５５が設けられている。換気ファン５５は第一筐体１０ａ内の空気（換気排気）を外部に送出するものである。
【００２５】
貯湯槽２１は、図１に示す如く、第一筐体１０ａの内部に収納されて、水供給装置Ｓｗ、例えば水道管に減圧弁４１を介して接続された給水管４２から水道の水が給水される。貯湯槽２１は、前述の貯湯水循環ライン２２による排熱回収にて温められて生成された例えば７０℃の湯を貯める。
【００２６】
貯湯槽２１の湯は、湯供給管６１から混合弁６２に流入する。混合弁６２は、前述の給水管４２とも水供給管４２ａを介して接続されている。混合弁６２は、貯湯槽２１から湯供給管６１を介して流入する湯と水供給装置Ｓｗから給水管４２、水供給管４２ａを介して流入する水との湯／水混合比を調整して、貯湯槽２１の温度よりも低い設定温度Ｔ、例えば５０℃以下好ましくは３０℃±５℃に調整された混合湯を生成する。混合湯は、混合湯供給管６３を介して給湯器Ｗｈの給水側に接続される。給湯器Ｗｈは、混合湯供給管６３から給水された混合湯を直接又は加熱して、給湯栓６９から出湯するものである。
【００２７】
（電気機器収納用筐体の構造）
以下に図２及び図３を用いて、電気機器収納用筐体７０の構造について説明する。電気機器収納用筐体７０は、第一筐体１０ａの内部に収納されて、燃料電池システム１の電気機器であるインバータ装置１３及び制御装置１５を収納するものである。電気機器収納用筐体７０は、第二筐体７１、水滴除去部７２、フィルタ７３、及びファン７４を有している。図２及び図３において、紙面上側を電気機器収納用筐体７０及び電気機器収納用筐体７０を構成する部品の上側とし、紙面下側を電気機器収納用筐体７０及び電気機器収納用筐体７０を構成する部品の下側とする。また、図３において、紙面右側を電気機器収納用筐体７０及び電気機器収納用筐体７０を構成する部品の後側とし、紙面左側を電気機器収納用筐体７０及び電気機器収納用筐体７０を構成する部品の前側とする。また、図３において、紙面奥側を電気機器収納用筐体７０及び電気機器収納用筐体７０を構成する部品の右側とし、紙面手前側を電気機器収納用筐体７０及び電気機器収納用筐体７０を構成する部品の左側とする。
【００２８】
第二筐体７１は、上下方向に縦長であり、左右方向に扁平な直方体であり、６つの面を有している。第二筐体７１は、金属製である。金属は、例えば炭素鋼または合金鋼である。第二筐体７１は、例えば、プレス加工や溶接によって形成されている。図３に示すように、第二筐体７１の内部の上端部の空間は第一室７１ａとなっている。第二筐体７１の内部の第一室７１ａよりも下方の空間は、第一室７１ａよりも大きな空間である第二室７１ｂとなっている。第二室７１ｂの内部には、インバータ装置１３及び制御装置１５が収納されている。図３に示される例では、インバータ装置１３及び制御装置１５は、基板９９に設けられている。インバータ装置１３及び制御装置１５は、燃料電池システム１の稼働に伴って、熱を発する。
【００２９】
図３に示すように、第一室７１ａと第二室７１ｂとの間には、第一室７１ａと第二室７１ｂを区切る隔壁７１ｇが設けられている。隔壁７１ｇ（第一面ｆａ１）には、第一室７１ａと第二室７１ｂとを連通する第二吸気口７１ｈが形成されている。第二吸気口７１ｈには、第二室７１ｂの内部に異物（水滴や埃等）の侵入を防止するためのフィルタ７３が設けられている。図３に示すように、第二筐体７１の前側の側板７１ｃ（第三面ｆａ３）の上端部には、第一室７１ａの内部に連通する流入口７１ｄが形成されている。第二筐体７１の底板７１ｅ（第二面ｆａ２）には、第二室７１ｂの内部に連通する排気口７１ｆが形成されている。
【００３０】
排気口７１ｆには、ファン７４が設けられている。このファン７４の駆動によって、第二吸気口７１ｈから外気が第二筐体７１の第二室７１ｂの内部に吸入され、第二室７１ｂに吸入された外気が排気口７１ｆから排気される。外気が第二室７１ｂを通過する際に、インバータ装置１３及び制御装置１５が冷却される。
【００３１】
図２や図３に示すように、第二筐体７１の側板７１ｃには、側板７１ｃを覆うように、水滴除去部７２が取り付けられている。水滴除去部７２は、後方が開口した扁平な箱形形状である。水滴除去部７２は、正面板部７２ａ、第一側板部７２ｂ、第二側板部７２ｃ、衝突部７２ｄ、及び下板部７２ｅとから構成されている。
【００３２】
正面板部７２ａは、上下方向に縦長の板状であり、その外縁は、第二筐体７１の側板７１ｃの外縁よりも小さくなっている。正面板部７２ａの下端部には、流入口７２ｆが連通形成されている。第一側板部７２ｂは、正面板部７２ａの左側の縁部に接続し、正面板部７２ａと直交する方向に延在している。第二側板部７２ｃは、正面板部７２ａの右側の縁部に接続し、正面板部７２ａと直交する方向に延在し、第一側板部７２ｂと対向している。衝突部７２ｄは、正面板部７２ａ、第一側板部７２ｂ、及び第二側板部７２ｃの上端の縁部に接続し、正面板部７２ａ、第一側板部７２ｂ、及び第二側板部７２ｃと直交する方向に延在している。下板部７２ｅは、正面板部７２ａ、第一側板部７２ｂ、及び第二側板部７２ｃの下端の縁部に接続し、正面板部７２ａ、第一側板部７２ｂ、及び第二側板部７２ｃと直交する方向に延在し、衝突部７２ｄと対向している。
【００３３】
図３に示すように、正面板部７２ａは第二筐体７１の側板７１ｃと対向している。そして、第一側板部７２ｂ、第二側板部７２ｃ、衝突部７２ｄ、及び下板部７２ｅが第二筐体７１の側板７１ｃの表面に当接して、水滴除去部７２が側板７１ｃに取り付けられている。
【００３４】
第一室７１ａは、外気が流通する第一流路Ｆ１となっている。つまり、第一流路Ｆ１は、隔壁７１ｇ（第一面ｆａ１）に沿って隣接して形成され、第二吸気口７１ｈに接続している。
【００３５】
第二筐体７１の側板７１ｃ、正面板部７２ａ、第一側板部７２ｂ、第二側板部７２ｃ、及び衝突部７２ｄで囲まれる空間によって第二流路Ｆ２が形成されている。第二流路Ｆ２は、第二筐体７１の側板７１ｃに沿って隣接して形成されている。なお、側板７１ｃは、隔壁７１ｇ（第一面ｆａ１）及び底板７１ｅ（第二面ｆａ２）以外の第二筐体７１の面であり、且つ、隔壁７１ｇ（第一面ｆａ１）に隣接する面である。第二流路Ｆ２は、鉛直方向に沿って形成されている。第二流路Ｆ２の終端Ｐ２は、第二流路Ｆ２の始端Ｐ１よりも上方に位置している。第二流路Ｆ２の終端Ｐ２（他端部）は、第一流路Ｆ１の一端部である流入口７１ｄに接続している。
【００３６】
第一流路Ｆ１及び第二流路Ｆ２から、外気取り入れ流路Ｆ（図１示）が構成されている。つまり、外気取り入れ流路Ｆは、一端部が第一吸気口１０ｃに接続し、他端部が第二吸気口７１ｈに接続し、ファン７４の作動により、外気を第一吸気口１０ｃから取り入れ、第二吸気口７１ｈから外気を第二筐体７１内に送出する流路である。
【００３７】
図３に示すように、第一流路Ｆ１と第二流路Ｆ２は、直交している。つまり、第二流路Ｆ２の延在方向（形成方向）は、流入口７１ｄに吸入される外気の吸入方向（図３のｆｌ４）と、直交する方向である。そして、衝突部７２ｄは、第二流路Ｆ２の延在方向（形成方向）と直交する方向に延在している。なお、第二筐体７１の流入口７１ｄの面積、つまり、第一流路Ｆ１の第二流路Ｆ２との接続部分の面積は、第二流路Ｆ２の水平方向の（外気の流れと直交する方向の）断面積よりも大きくなっている。このため、第二流路Ｆ２から流入口７１ｄに流入する外気の流速が、流入口７１ｄにおいて速くならない。
【００３８】
図１に示すように、第一筐体１０ａの第一吸気口１０ｃと電気機器収納用筐体７０の流入口７２ｆとは接続されている。このように、第二流路Ｆ２の始端Ｐ１（一端部）は、第一筐体１０ａの第一吸気口１０ｃ（図１示）に接続している。なお、第一吸気口１０ｃと流入口７２ｆとの間には、環状のパッキン７５が気密に設けられている。
【００３９】
（水滴除去部による作用）
以下に、図３を用いて、水滴除去部７２による作用を説明する。ファン７４の稼働によって、外気が第一吸気口１０ｃ（図１示）を介して流入口７２ｆから第二流路Ｆ２内に吸入される（図２のｆｌ１）。第二流路Ｆ２内に吸入された外気は、第二流路Ｆ２の下端（始端Ｐ１）から上端（終端Ｐ２）方向に向けて流通する（図２のｆｌ２）。この際に、外気に含まれる水滴は、自身に作用する重力によって、第二流路Ｆ２の終端Ｐ２まで上がることができずに落下し、第二流路Ｆ２内を流通する外気から水滴が除去される。
【００４０】
第二流路Ｆ２内を流通する外気から水滴が除去されるには、水滴の位置エネルギーと水滴の運動エネルギーとの関係を表した下式（１）の関係が成り立たなければならない。
ｍｇＬ＞１／２・ｍＶ２…式（１）
ｍ：第二流路Ｆ２内を流通する水滴の質量
ｇ：重力加速度
Ｌ：第二流路Ｆ２の管路長（第二流路Ｆ２の始端Ｐ１から終端Ｐ２までの長さ）
Ｖ：第二流路Ｆ２の始端部Ｐ１における水滴の速度
そして、第二流路Ｆ２の管路長Ｌは、上式（１）を変形した下式（２）で表される。
Ｌ＞Ｖ２／２ｇ…式（２）
なお、水滴は外気に同伴されて第二流路Ｆ２内を流通するので、第二流路Ｆ２の始端部Ｐ１における水滴の速度Ｖは、第二流路Ｆ２の始端部Ｐ１の内部においてファン７４の駆動により生じる外気の流れの流速であり、ファン７４の単位時間当たりの送風量及び第二流路Ｆ２の断面積に基づいて求められる。
第二流路Ｆ２の管路長Ｌは、上式（２）によって、つまり、第二流路Ｆ２の始端部Ｐ１の内部においてファン７４の駆動により生じる外気の流れの流速（第二流路Ｆ２の始端部Ｐ１における水滴の速度Ｖ）に基づいて設定される。
【００４１】
第二流路Ｆ２の終端Ｐ２まで流通した外気は、下方から上方への流れから（図３のｌ３）、水平方向の流れに９０°向きを変えて、流入口７１ｄに流入する（図３のｆｌ４）。この際に、第二流路Ｆ２内で除去されなかった水滴は、外気よりも比重が大きいので、その慣性力によって９０°向きを変えて流れることができず、そのまま上方に直進して、衝突部７２ｄに衝突する（図３のｆｌ５）。衝突部７２ｄに衝突した水滴は、第二流路Ｆ２を落下し、外気が流入口７１ｄに流入する前に、外気に含まれる水滴が除去される。もし仮に、流入口７１ｄから第一流路Ｆ１内に水滴が侵入したとしても、当該水滴はフィルタ７３によって除去され、水滴の第二室７１ｂ内への侵入が防止される。
【００４２】
（本実施形態の効果）
以上の説明から明らかなように、燃料電池システム１は、第二筐体７１の隔壁７１ｇ（第一面ｆａ１）に沿って隣接して形成され、第二吸気口７１ｈに接続した第一流路Ｆ１を有している。また、燃料電池システム１は、第二筐体７１の側板７１ｃ（第三面ｆａ３）に沿って隣接し、一端部が第一吸気口１０ｃと接続し、他端部が第一流路Ｆ１の一端部と接続し、管路長Ｌがファン７４の駆動により生じる内部の流速によって設定されている第二流路Ｆ２を有する。これにより、第二流路Ｆ２内を流通する外気に含まれる水滴に作用する重力によって、この水滴が第二流路Ｆ２の終端Ｐ２まで到達するのが抑制され、第二流路Ｆ２内を流通する外気から水滴が除去される。この結果、第二筐体７１の内部への水滴の侵入が抑制される。
【００４３】
第二流路Ｆ２は、第二筐体７１の側板７１ｃ（第三面ｆａ３）と隣接して形成されている。これにより、第二流路Ｆ２を流れる外気によって側板７１ｃ（第三面ｆａ３）が冷却され、第二筐体７１の全体が冷却される。このため、第二筐体７１の内部に収納されたインバータ装置１３及び制御装置１５が冷却される。
【００４４】
第二流路Ｆ２は鉛直方向に沿って形成されている。これにより、第二流路Ｆ２内に吸入された外気は、第二流路Ｆ２内において下方から上方に向けて流通する。このため、第二流路Ｆ２内を下方から上方に向けて流通する外気に含まれる異物は、自身に作用する重力によって、第二流路Ｆ２の終端Ｐ２まで上がることができずに落下し、第二流路Ｆ２内を流通する外気から水滴が確実に除去される。この結果、第二筐体７１の内部への水滴の侵入が確実に抑制される。
【００４５】
第二流路Ｆ２の終端Ｐ２に、第二流路Ｆ２の延在方向と直交する方向に延在する衝突部７２ｄが形成されている。これにより、仮に、第二流路Ｆ２を流通する外気に含まれる水滴が、第二流路Ｆ２の終端Ｐ２まで流通したとしても、外気に含まれる水滴が衝突部７２ｄに衝突して、外気に含まれる水滴が除去されて、第二流路Ｆ２内を落下する。このため、第二筐体７１の内部への水滴の侵入が抑制される。
【００４６】
衝突部７２ｄは、第二流路Ｆ２の終端Ｐ２に形成されている。これにより、衝突部７２ｄが第二流路Ｆ２の途中に設けられている構成と比較して、衝突部７２ｄによって、第二流路Ｆ２内を流通する外気の流速が速くなることが無い。このため、第二流路Ｆ２内を流通する外気の流速が速くなることによって、異物が外気の流通に伴って、流入口７１ｄから第二筐体７１の内部に侵入することが防止される。また、衝突部７２ｄは第二流路Ｆ２の終端に形成されているので、衝突部７２ｄが第二流路Ｆ２の途中に設けられている構成と比較して、水滴除去部７２の構造が単純となり、燃料電池システム１の製造コストを低減させることができる。
【００４７】
第一流路Ｆ１の第二流路Ｆ２との接続部分の面積、つまり、第二筐体７１の流入口７１ｄの面積は、第二流路Ｆ２の断面積よりも大きくなっている。これにより、第二流路Ｆ２から流入口７１ｄに流入する外気の流速が、流入口７１ｄにおいて速くならない。このため、仮に、第二流路Ｆ２の終端部Ｐ２まで水滴が到達したとしても、流入口７１ｄに水滴が侵入し難い。
【００４８】
第二吸気口７１ｈにはフィルタ７３が設けられている。これにより、第二筐体７１の第二室７１ｂの内部への異物の侵入が防止される。
【００４９】
（別の実施形態）
上記実施形態では、第二流路Ｆ２が鉛直方向となるように、電気機器収納用筐体７０を、第一筐体１０ａの内部に配置している。しかし、図４に示すように、第二流路Ｆ２が水平方向となるように、電気機器収納用筐体７０を、第一筐体１０ａの内部に配置した実施形態であっても差し支え無い。この実施形態では、第二流路Ｆ２の管路長Ｌと第二流路Ｆ２の断面の高さＨは、下式（３）によって設定される。
Ｈ＜ｇ／（２Ｖ２）×Ｌ２…式（３）
Ｈ：第二流路Ｆ２の断面の高さ
ｇ：重力加速度
Ｖ：第二流路Ｆ２に侵入する水滴の速度（第二流路Ｆ２の始端Ｐ１における水滴の速度）
Ｌ：第二流路Ｆ２の管路長
上式（３）によって設定された第二流路Ｆ２に侵入する外気に含まれる水滴は、自重によって放物線軌道を描いて徐々に落下し、第二流路Ｆ２の終端Ｐ２まで到達できない。このため、第二流路Ｆ２において外気に含まれる水滴が除去され、第二筐体７１の内部への水滴の侵入が抑制される。
【００５０】
仮に、第二流路Ｆ２を流通する外気に含まれる水滴が第二流路Ｆ２の終端Ｐ２まで到達したとして、上記した実施形態と同様に、外気に含まれる水滴が、衝突部７２ｄに衝突して、外気に含まれる異物が除去され、第二筐体７１の内部への異物の侵入が抑制される。
【００５１】
上記説明した実施形態では、ファン７４は、排気口７１ｆに設けられている。しかし、ファン７４は、第一吸気口１０ｃ、流入口７２ｆ、第二流路Ｆ２、第二流路Ｆ２、第二吸気口７１ｈに設けられていても差し支え無い。なお、ファン７４への水滴の付着を防止するために、ファン７４は、第二流路Ｆ２やフィルタ７３の下流側に設けることが好ましい。
【符号の説明】
【００５２】
１…燃料電池システム、１０ａ…第一筐体、１０ｃ…第一吸気口、１３…インバータ装置、３４…燃料電池、７１…第二筐体、７１ｃ…側板（第三面）、７１ｄ…流入口、７１ｅ…底板（第二面）、７１ｆ…排気口、７１ｇ…隔壁（第一面）、７１ｈ…第二吸気口、７２…水滴除去部、７２ｄ…衝突部、７４…ファン、Ｆ…外気取り入れ流路、Ｆ１…第一流路、Ｆ２…第二流路、Ｌ…管路長、Ｐ１…始端、Ｐ２…終端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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