燃料电池系统
阅读：429发布：2020-05-11
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1.一种燃料电池系统，其是具有包括燃料电池的燃料电池模块的燃料电池系统，其中，该燃料电池系统具备壳体和绝热分隔壁，
所述壳体具有：高温室，其配置有所述燃料电池模块；和低温室，其配置有向所述燃料电池模块供给燃料和氧化剂的气体供给系统，
所述绝热分隔壁以划定所述高温室和所述低温室的方式划分所述壳体的截面，并且，形成有容许由所述气体供给系统进行的向所述燃料电池模块供给燃料和氧化剂的供给路径。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其中，
所述壳体具有水密构造。
3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其中，
所述气体供给系统具有：燃料配管，其从所述壳体的外部经由所述低温室和所述供给路径向所述燃料电池模块供给燃料；和氧化剂配管，其从所述壳体的外部经由所述低温室和所述供给路径向所述燃料电池模块供给氧化剂，
在所述壳体的低温室壁部形成有供所述燃料配管贯穿的燃料配管通过孔和供所述氧化剂配管贯穿的氧化剂配管通过孔，
在所述燃料配管通过孔和所述氧化剂配管通过孔设置有水密性密封材料。
4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其中，
所述水密性密封材料由通用的密封材料构成。
5.根据权利要求3或4所述的燃料电池系统，其中，
在所述壳体的外部配置有向所述燃料配管送出燃料的燃料供给装置以及向所述氧化剂配管送出氧化剂的氧化剂供给装置。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的燃料电池系统，其中，
在所述高温室设置包围所述燃料电池模块的绝热包覆体。
7.根据权利要求6所述的燃料电池系统，其中，
所述绝热包覆体的局部区域构成为所述绝热分隔壁。
8.根据权利要求6或7所述的燃料电池系统，其中，
所述绝热包覆体以与所述壳体的高温室壁部接触的方式设置。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述低温室构成为，在该低温室的温度成为预定温度以上的情况下，满足从该低温室向所述壳体的外部的释放热量成为经由所述绝热分隔壁的来自所述高温室的流入热量以上的目标热收支条件。
10.根据权利要求9所述的燃料电池系统，其中，
以满足所述目标热收支条件的方式确定了所述壳体的低温室壁部的面积、所述壳体的低温室壁部的导热系数、所述壳体的低温室壁部的厚度、所述绝热分隔壁的面积、所述绝热分隔壁的导热系数、以及所述绝热分隔壁的厚度中的至少任一个。
11.根据权利要求10所述的燃料电池系统，其中，
以满足所述目标热收支条件的方式确定了所述壳体的低温室壁部的面积与所述绝热分隔壁的面积的比率。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的燃料电池系统，其中，
所述燃料电池是固体氧化物型燃料电池。
燃料电池系统
技术领域
背景技术
[0002] 在具备固体氧化物型燃料电池(SOFC：Solid Oxide Fuel Cell)、熔融碳酸盐型燃料电池等以相对高温进行动作的燃料电池的燃料电池系统中，为了抑制向外部的散热，将包括燃料电池和用于燃料电池的运转的改性装置等周边装置的燃料电池模块收容于绝热材料。
[0003] 例如，在WO2012-128368中提出了在绝热材料中收容有包括燃料电池和改性装置的燃料电池模块的燃料电池系统的一个例子。而且，在该燃料电池系统中，出于进一步抑制向外部的散热的观点考虑，设置有包围上述绝热材料的气密性的壳体。并且，在壳体的为了使通向燃料电池模块的配管和配线通过而设置的孔，设置有密封材料，抑制了从该孔向外部的散热。
发明内容
[0004] 在WO2012-128368的燃料电池系统中，利用气密性的壳体包围绝热材料的周围整体，因此，未被绝热材料完全阻断而漏出的热滞留于该绝热材料与壳体之间的气密空间。因而，为了保护配置于该气密空间的配管等热保护零部件免受热害，另外设置有对该气密空间进行换气的鼓风机等换气装置。因此，存在系统构成变得复杂、导致成本上升这样的问题。
[0005] 本发明是鉴于这样的状况而做成的，其目的在于提供一种能抑制成本上升、同时相对于由绝热材料内的燃料电池模块产生的热而保护热保护零部件的燃料电池系统。
[0006] 根据本发明的某形态，提供一种具有包括燃料电池和改性装置的燃料电池模块的燃料电池系统。该燃料电池系统具有壳体，该壳体设置有：高温室，其配置有燃料电池模块；和低温室，其配置有向燃料电池模块供给燃料和氧化剂的气体供给系统。而且，燃料电池系统具备绝热分隔壁，该绝热分隔壁以划定高温室和低温室的方式划分壳体的截面，并且，形成有容许由气体供给系统进行的向燃料电池模块供给燃料和氧化剂的供给路径。
附图说明
附图说明
[0007] 图1是说明第1实施方式的燃料电池系统的结构的图。
[0008] 图2A是示意性地表示相对于高温室和低温室流入流出的热的图。
[0009] 图2B是说明低温室的设计方法的一个例子的图。
[0010] 图3是说明第2实施方式的燃料电池系统的结构的图。
[0011] 图4是说明第3实施方式的燃料电池系统的结构的图。
[0012] 图5是说明第3实施方式的变形例的燃料电池系统的结构的图。
[0013] 图6是说明第4实施方式的燃料电池系统的结构的图。
[0014] 图7是说明燃料电池系统的进一步的变形形态的图。
[0015] 图8是说明燃料电池系统的进一步的变形形态的图。
具体实施方式
[0016] 以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
[0017] (第1实施方式)
[0018] 图1表示本发明的第1实施方式的燃料电池系统S的结构。
[0019] 本实施方式的燃料电池系统S搭载于例如车辆等。如图示那样，燃料电池系统S具备构成燃料电池模块1的作为燃料电池的燃料电池堆10和改性装置12。
[0020] 燃料电池堆10是层叠多个燃料电池或燃料电池的单位单元而构成的。在本实施方式中，作为发电源的燃料电池的各单位单元是固体氧化物型燃料电池(SOFC：Solid Oxide Fuel Cell)。即，燃料电池堆10以例如600℃～800℃的优选的工作温度接受燃料和氧化剂(空气)的供给而进行发电。
[0021] 改性装置12利用改性用催化剂将从未图示的燃料箱等燃料储存部供给的改性前的燃料改性成恰当的状态的燃料气体，以便用于燃料电池堆10的发电。由改性装置12改性后的燃料如上述那样经由改性燃料供给通路14向燃料电池堆10供给。
[0022] 并且，本实施方式的燃料电池系统S具备壳体16，该壳体16具有高温室H和低温室L。壳体16形成为大致矩形形状，形成该矩形形状的各壁部由水密性的材质构成。具体而言，壳体16由例如不锈钢或类似于不锈钢的具有水密性和导热系数的所期望的金属材料形成。
[0023] 另外，在本实施方式的燃料电池系统S中，壳体16配置于处于与外部空气相同程度的温度环境下的常温区域。并且，在壳体16以划定高温室H和低温室L的方式设置有划分该壳体16的截面的绝热分隔壁18。此外，绝热分隔壁18根据所要求的绝热性能由例如二氧化硅系陶瓷等绝热材料构成。尤其是，本实施方式的绝热分隔壁18由具有比构成壳体16的材料的导热系数低的导热系数的材料构成。
[0024] 更详细而言，高温室H构成为壳体16内的由绝热分隔壁18和作为包围燃料电池模块1的壁部的高温室壁部16a划定的空间。另外，低温室L构成为壳体16内的利用绝热分隔壁18相对于高温室壁部16a分隔开的空间。即，低温室L构成为由绝热分隔壁18和构成壳体16的低温室壁部16b划定的空间。
[0025] 并且，本实施方式的绝热分隔壁18构成为，成为比构成壳体16的高温室壁部16a和低温室壁部16b的热传递性能低的热传递性能。更详细而言，绝热分隔壁18通过适当调节厚度、传热面的面积、以及构成材料(导热系数)，构成为比高温室壁部16a和低温室壁部16b的热传递性能低的所期望的热传递性能。此外，随后论述考虑到热传递性能的壳体16和绝热分隔壁18的设计方法的详细情况。
[0026] 另外，在低温室L配置有向燃料电池堆10和改性装置12供给燃料气体(乙醇蒸气、或甲烷等碳化氢系气体、或这些碳化氢系气体与氢气的混合气体)和作为氧化剂的空气的气体供给系统20。
[0027] 本实施方式的气体供给系统20具有：作为氧化剂配管的空气配管22，其用于向燃料电池堆10供给来自未图示的空气供给源的空气；空气流量调整阀24，其设置到空气配管22；燃料配管26，其用于向改性装置12供给来自未图示的燃料供给源的燃料气体；燃料流量调整阀30，其设置到燃料配管26；以及排气管31，其将来自燃料电池堆10的排气(废气)排出。
[0029] 并且，设置到空气配管22的空气流量调整阀24对从上述空气供给部件经由空气配管22向燃料电池堆10供给的空气的流量进行调节。
[0030] 另一方面，燃料配管26以从壳体16的外部穿过设置到低温室壁部16b的第1燃料管路通过孔44和设置到绝热分隔壁18的第2燃料管路通过孔46而连结上述燃料供给源和改性装置12的方式伸长。
[0032] 而且，排气管31是将来自燃料电池堆10的排气向未图示的排气燃烧器或外部空气排出的管路。更详细而言，排气管31贯通设置到壳体16的低温室壁部16b的第1排气管路通过孔48和设置到绝热分隔壁18的第2排气管路通过孔50而连接燃料电池堆10和上述排气燃烧器等。
[0033] 另外，在本实施方式中，在贯穿有空气配管22的状态的第1空气管路通过孔40、贯穿有燃料配管26的状态的第1燃料管路通过孔44、以及贯穿有排气管31的状态的第1排气管路通过孔48分别设置有水密性密封材料60、62、64。水密性密封材料60、62、64由比较廉价的通用的密封材料构成。作为通用的密封材料，例如是车辆用的唇密封件、压缩密封件(O形密封圈)、或垫片等密封材料。
[0034] 即，在本实施方式中，通过如此设为在供设置到水密构造的壳体16的低温室壁部16b的各配管穿过的孔设置有水密性密封材料60、62、64的结构，不在能暴露于高温的绝热分隔壁18设置密封材料，就能够实现壳体16内的水密性。
[0035] 接着，对上述结构的燃料电池系统S中的考虑到传递性能的壳体16和绝热分隔壁18的设计方法的一个例子进行说明。
[0036] 图2A和图2B是说明壳体16和绝热分隔壁18中的传热模型的图。尤其是，图2A是说明高温室H和低温室L中的吸热和散热的形态的图。
[0037] 如图2A所示，从燃料电池模块1的热向高温室H内发送的热主要经由高温室壁部16a和绝热分隔壁18分别向壳体16的外部和低温室L内传递。此外，以下，也将从高温室H经由高温室壁部16a向壳体16的外部释放的热的热量称为“高温室外部释放热量Qo2”。另外，也将从高温室H经由绝热分隔壁18向低温室L传递的热的热量称为“低温室流入热量Qi1”。
[0038] 在此，高温室外部释放热量Qo2依赖于高温室壁部16a的总传热面积、厚度、构成高温室壁部16a的材料的导热系数、以及高温室内的温度(以下，也称为“高温室温度T2”)与壳体16的外部的温度(以下，也称为“外部气温Tex”)之差。
[0039] 另外，低温室流入热量Qi1依赖于绝热分隔壁18的传热面积(以下，也称为“绝热分隔壁面积S2”)、绝热分隔壁18的厚度(以下，也称为“绝热分隔壁厚d2”)、构成绝热分隔壁18的材料的导热系数(以下，也称为“绝热分隔壁导热系数λ2”)、以及低温室内的温度(以下，也称为“低温室温度T1”)与外部气温Tex之差。
[0040] 而且，从高温室H经由绝热分隔壁18向低温室L传递的热经由低温室壁部16b向壳体16的外部释放。以下，也将从低温室L经由低温室壁部16b向壳体16的外部释放的热的热量称为“低温室外部释放热量Qo1”。
[0041] 在此，低温室外部释放热量Qo1依赖于低温室壁部16b的总传热面积(以下，也称为“低温室壳体壁面积S1”)、低温室壁部16b的厚度(以下，也称为“低温室壳体壁厚d1”)、构成低温室壁部16b的材料的导热系数(以下，也称为“壳体壁导热系数λ1”)、以及低温室温度T1与外部气温Tex之差。
[0042] 并且，在本实施方式中，以在低温室温度T1是预定温度以上的情况下满足低温室外部释放热量Qo1成为低温室流入热量Qi1以上的目标热收支条件的方式构成低温室壁部16b和绝热分隔壁18，该低温室壁部16b和绝热分隔壁18构成低温室L。更详细而言，以满足上述目标热收支条件的方式确定低温室壳体壁面积S1、低温室壳体壁厚d1、壳体壁导热系数λ1、绝热分隔壁面积S2、绝热分隔壁厚d2、以及绝热分隔壁导热系数λ2。
[0043] 图2B是表示低温室温度T1与低温室外部释放热量Qo1以及低温室流入热量Qi1之间的关系的映射的一个例子。此外，以下，为了说明化，假定为外部气温Tex和高温室温度T2不变动。
[0044] 另外，在图2B中，表示低温室壳体壁面积S1、壳体壁导热系数λ1、以及低温室壳体壁厚d1的值的组合分别不同的3个状态下的低温室外部释放热量Qo1的曲线。具体而言，以实线表示曲线C0，该曲线C0表示低温室壳体壁面积S1＝S10、壳体壁导热系数λ1＝λ10、以及低温室壳体壁厚d1＝d10时的低温室外部释放热量Qo1(S10，λ10，d10)相对于低温室温度T1的变化。
[0045] 而且，以虚线表示曲线C1，该曲线C1表示低温室壳体壁面积S1＝S11、壳体壁导热系数λ1＝λ11、以及低温室壳体壁厚d1＝d11时的低温室外部释放热量Qo1(S11，λ11，d11)相对于低温室温度T1的变化。另外，以单点划线表示曲线C2，该曲线C2表示低温室壳体壁面积S1＝S12、壳体壁导热系数λ1＝λ12、以及低温室壳体壁厚d1＝d12时的低温室外部释放热量Qo1(S12，λ12，d12)相对于低温室温度T1的变化。
[0046] 另外，在图2B中，以点线表示曲线C3，该曲线C3表示低温室流入热量Qi1(S2，λ2，d2)相对于低温室温度T1的变化。
[0047] 如图示那样，不管低温室壳体壁面积S1、壳体壁导热系数λ1、以及低温室壳体壁厚d1的值如何，低温室温度T1越小(越接近外部气温Tex)低温室外部释放热量Qo1(S1，λ1，d1)取得越小的值，低温室温度T1越大(越接近高温室温度T2)，低温室外部释放热量Qo1(S1，λ1，d1)越大。
[0048] 即，若低温室温度T1靠近外部气温Tex，则低温室L与壳体16的外部空气之间的温度梯度变小，因此，低温室外部释放热量Qo1(S1，λ1，d1)也变小。另一方面，低温室温度T1越接近高温室温度T2，则与外部气温Tex之差越大。因而，低温室温度T1越接近高温室温度T2，则低温室L与壳体16的外部之间的温度梯度变大，因此，低温室外部释放热量Qo1(S1，λ1，d1)越大。
[0049] 而且，如与低温室壳体壁面积S1、壳体壁导热系数λ1、以及低温室壳体壁厚d1的值相应地表示为各曲线C0～C2那样，低温室外部释放热量Qo1(S1，λ1，d1)的与低温室温度T1的值的变化相应的灵敏度不同。
[0050] 例如，低温室壳体壁面积S1越大，经由低温室壁部16b向壳体16的外部传热的量增加，因此，低温室外部释放热量Qo1(S1，λ1，d1)越大。另外，同样地壳体壁导热系数λ1越大，低温室外部释放热量Qo1(S1，λ1，d1)越大。而且，低温室壳体壁厚d1越大，经由低温室壁部16b向壳体16的外部传热的量减少，因此，低温室外部释放热量Qo1(S1，λ1，d1)越小。因而，低温室外部释放热量Qo1(S1，λ1，d1)与这些低温室壳体壁面积S1、壳体壁导热系数λ1、以及低温室壳体壁厚d1的值相应地适当取得图2B的各曲线C0～C2所示那样的不同的状态。
[0051] 而且，不管绝热分隔壁面积S2、绝热分隔壁导热系数λ2、以及绝热分隔壁厚d2的值如何，低温室温度T1越大(越接近高温室温度T2)，低温室流入热量Qi1(S2，λ2，d2)取得越小的值，低温室温度T1越小(越接近外部气温Tex)，低温室流入热量Qi1(S2，λ2，d2)取得越大的值。
[0052] 即，低温室温度T1越接近高温室温度T2，低温室L与高温室H之间的温度梯度变小，因此，低温室流入热量Qi1(S2，λ2，d2)也越小。另一方面，低温室温度T1越接近外部气温Tex，与高温室温度T2之差越大。因而，低温室温度T1越接近外部气温Tex，低温室L与高温室H之间的温度梯度变大，因此，低温室流入热量Qi1(S2，λ2，d2)越大。
[0053] 而且，虽然省略图示，但低温室流入热量Qi1(S2，λ2，d2)也与绝热分隔壁面积S2、绝热分隔壁导热系数λ2、以及绝热分隔壁厚d2的值相应地取得相对于低温室温度T1的值的变化的灵敏度不同的多个状态。
[0054] 而且，在本实施方式中确定的基准温度Tref使用出于耐热的观点考虑对于低温室L内的气体供给系统20所容许的低温室温度T1的上限值或从该上限值减去预定的余量而得到的值。
[0055] 因而，在本实施方式中，出于气体供给系统20的耐热保护的观点考虑，为了将低温室温度T1维持在基准温度Tref以下，在低温室温度T1成为基准温度Tref以上的区域中，以低温室外部释放热量Qo1(S1，λ1，d1)成为低温室流入热量Qi1(S2，λ2，d2)以上的方式确定低温室壳体壁面积S1、壳体壁导热系数λ1、低温室壳体壁厚d1、绝热分隔壁面积S2、绝热分隔壁导热系数λ2、以及绝热分隔壁厚d2。
[0056] 例如，在决定了绝热分隔壁面积S2、绝热分隔壁厚d2、以及绝热分隔壁导热系数λ2的情况下，与低温室温度T1相应的低温室流入热量Qi1(S2，λ2，d2)如图的曲线C3那样确定。相对于此，在低温室温度T1成为基准温度Tref以上的区域中，以低温室外部释放热量Qo1(S1，λ1，d1)成为低温室流入热量Qi1(S2，λ2，d2)以上的方式确定低温室壳体壁面积S1、低温室壳体壁厚d1、壳体壁导热系数λ1。
[0057] 具体而言，在图2B中，能够参照以曲线C0和曲线C1表示的低温室外部释放热量Qo1而确定低温室壳体壁面积S1＝S10或S11、壳体壁导热系数λ1＝λ10或λ11、以及低温室壳体壁厚d1＝d10或d11。
[0058] 此外，在上述说明中假定为外部气温Tex和高温室温度T2不变动，但即使是在外部气温Tex或高温室温度T2变动的情况下，也能够考虑该变动而适当确定图2B所示的图表中的低温室外部释放热量Qo1和低温室流入热量Qi1的曲线。因而，能够使用与外部气温Tex或高温室温度T2的值相应的该曲线而适当确定低温室壳体壁面积S1、壳体壁导热系数λ1、以及低温室壳体壁厚d1。
[0059] 在以上进行了说明的本实施方式的燃料电池系统S中，在高温室H配置有包括燃料电池堆10的燃料电池模块1。高温室H内由于由燃料电池模块1的工作产生的发热而成为高温环境。
[0060] 尤其是，在本实施方式中，构成燃料电池模块1的燃料电池堆10由600℃～800℃左右的工作温度的固体氧化物型燃料电池构成，并且，进行该固体氧化物型燃料电池中的发电用的燃料改性的改性装置12也同样地以高温进行动作。因而，由于由这些燃料电池堆10和改性装置12构成的燃料电池模块1的工作而释放较高的热。
[0061] 相对于此，根据本实施方式的燃料电池系统S的结构，高温室H借助高温室壁部16a与外部空气连接，因此，能够将燃料电池模块1的发热的一部分经由高温室壁部16a释放。
[0062] 另一方面，绝热分隔壁18以高温室H和低温室L划分壳体16的截面的方式设置，因此，从高温室H向低温室L的导热被恰当地阻断。因而，抑制从高温室H向低温室L内的热流入，能够抑制对低温室L内的气体供给系统20的热害。
[0063] 而且，即使利用绝热分隔壁18无法完全阻断从高温室H向低温室L内的热传递，流入到低温室L内的热也经由热传递性能比绝热分隔壁18的热传递性能高的低温室壁部16b向外部散热。因而，抑制低温室L内的过量的热的滞留。
[0064] 另外，壳体16具有水密构造，且在设置到低温室壁部16b的第1空气管路通过孔40、第1燃料管路通过孔44、以及第1排气管路通过孔48分别设置有水密性密封材料60、62、64，因此，抑制水分向壳体16内部的进入、特别是水分向高温室H内的进入。由此，能够抑制由水分向高温室H内的进入引起的燃料电池堆10和改性装置12的温度的降低和构成它们的零部件的氧化劣化等不良情况的产生。
[0065] 尤其是，在本实施方式中，通过在构成低温室L的低温室壁部16b的第1空气管路通过孔40、第1燃料管路通过孔44、以及第1排气管路通过孔48设置有各水密性密封材料60、62、64来实现了抑制这样的水分向高温室H内的进入。即，通过将各水密性密封材料60、62、
64设置于构成散热性提高了的低温室L的低温室壁部16b，能够抑制水分的进入，因此，与在易于受到高温室H的热的影响的位置设置这些密封材料的情况相比较，能够降低各水密性密封材料60、62、64所要求的耐热性的基准。
64设置于构成散热性提高了的低温室L的低温室壁部16b，能够抑制水分的进入，因此，与在易于受到高温室H的热的影响的位置设置这些密封材料的情况相比较，能够降低各水密性密封材料60、62、64所要求的耐热性的基准。
[0066] 即，各水密性密封材料60、62、64能够由不是具有较高的耐热性的特殊的材料而是上述的通用的密封材料构成，因此，能够抑制由设置各水密性密封材料60、62、64导致的成本上升。
[0067] 根据以上进行了说明的本实施方式的燃料电池系统S，起到以下的作用效果。
[0068] 本实施方式的燃料电池系统S具备燃料电池模块1，该燃料电池模块1包括燃料电池堆10和改性装置12。并且，燃料电池系统S具有壳体16，该壳体16具有：高温室H，其配置有燃料电池模块1；和低温室L，其配置有向燃料电池模块1供给燃料和作为氧化剂的空气的气体供给系统20。而且，燃料电池系统S具备，以划定高温室H和低温室L的方式划分壳体16的截面，并且，作为分别容许由气体供给系统20进行的向燃料电池模块1的燃料的供给和空气的供给的供给路径的第1燃料管路通过孔44和第1空气管路通过孔40。
[0069] 由此，在壳体16内，能够利用绝热分隔壁18抑制从配置有成为热源的燃料电池模块1的高温室H向低温室L的热流入，同时使该低温室L内的热从壳体16的构成低温室L的低温室壁部16b散热。由此，在低温室L内未设置鼓风机等装置，就能够抑制对配置于低温室L内的气体供给系统20造成影响的程度的过量的热的滞留。即，能够谋求系统结构的简化和成本降低，也同时实现低温室L内的所期望的散热性。
[0070] 另外，在本实施方式的燃料电池系统S中，壳体16具有水密构造。
[0071] 由此，抑制壳体16内部的水分的进入。因而，即使在壳体16内的绝热分隔壁18未设置用于阻断水分的进入的密封材料，也恰当地抑制水分向高温室H内的进入。即，在暴露于高温的绝热分隔壁18不使用具有较高的耐热性的高价的密封材料，就能够抑制水分向高温室H内的进入，作为结果，能够谋求抑制由水分与燃料电池模块1接触引起的燃料电池模块1的温度降低和氧化劣化。
[0072] 尤其是，在本实施方式中，气体供给系统20具有：燃料配管26，其从壳体16的外部经由低温室L向燃料电池模块1供给燃料；和作为氧化剂配管的空气配管22，其从壳体16的外部经由低温室L向燃料电池模块1供给空气。并且，在壳体16的低温室壁部16b形成有：作为燃料配管通过孔的第1燃料管路通过孔44，其供燃料配管26贯穿；和作为氧化剂配管通过孔的第1空气管路通过孔40，其供空气配管22贯穿。并且，在第1燃料管路通过孔44和第1空气管路通过孔40设置有水密性密封材料60、62。
[0073] 由此，能够利用水密性密封材料60、62使第1燃料管路通过孔44和第1空气管路通过孔40的水密性更加提高，因此，能够更可靠地抑制水分向壳体16内部的进入、特别是水分向高温室H内的进入。
[0074] 尤其是，在本实施方式中，如已经进行了说明那样在散热性提高了的低温室L的低温室壁部16b设置有水密性密封材料60、62。因而，水密性密封材料60、62不使用具有较高的耐热性的特殊的材料就足矣，因此，能够由作为通用的密封材料的车辆用的唇密封件、压缩密封件(O形密封圈)、或垫片等构成水密性密封材料60、62。作为结果，能够抑制由构成水密性密封材料60、62导致的成本上升，同时恰当地防止水分向高温室H内的进入。
[0075] 另一方面，在本实施方式中，低温室L设计成，在该低温室L的温度(低温室温度T1)成为作为预定温度的基准温度Tref以上的情况下，满足如下目标热收支条件：作为从该低温室L向壳体16的外部的释放热量的低温室外部释放热量Qo1成为作为经由绝热分隔壁18的来自高温室H的流入热量的低温室流入热量Qi1以上。
[0076] 即，在低温室温度T1是基准温度Tref以上的区域中，低温室L的散热性能高于流入热量。由此，在低温室温度T1达到了基准温度Tref的情况下，低温室L内的热收支处于散热侧而抑制低温室温度T1的上升。作为结果，能够提供如下低温室L的结构：不设置用于使低温室温度T1降低的追加的换气装置等，就能够抑制低温室温度T1的过量的温度上升。
[0077] 尤其是，在本实施方式中，以满足目标热收支条件的方式确定壳体16的低温室壁部16b的面积(低温室壳体壁面积S1)、低温室壁部16b的导热系数(壳体壁导热系数λ1)、低温室壁部16b的厚度(低温室壳体壁厚d1)、绝热分隔壁18的面积(绝热分隔壁面积S2)、绝热分隔壁18的导热系数(绝热分隔壁导热系数λ2)、以及绝热分隔壁18的厚度(绝热分隔壁厚d2)。
[0078] 由此，实现能实现上述目标热收支条件的低温室L的更具体的结构。尤其是，能够构筑如下燃料电池系统S：能够与搭载燃料电池系统S的车辆的空间(容积)的限制等相应地适当调节各面积、各导热系数、以及各厚度中的至少任一个而实现目标热收支条件。
[0079] 尤其是，优选以满足目标热收支条件的方式确定低温室壳体壁面积S1与绝热分隔壁面积S2的比率。
[0080] 由此，通过恰当地设定低温室壳体壁面积S1和绝热分隔壁面积S2，不依赖于构成高温室壁部16a和绝热分隔壁18的材料的绝热性能、它们的厚度，就能够构成能够将低温室温度T1维持在基准温度Tref以下的低温室L。因而，为了形成高温室壁部16a和绝热分隔壁18而能选择的材料的通用性和厚度的选择性变宽，因此，能够谋求材料的成本降低，并且，设计自由度提高。
[0081] 更具体而言，使低温室壳体壁面积S1比绝热分隔壁面积S2越大，低温室L内的散热性越高，相反使低温室壳体壁面积S1比绝热分隔壁面积S2越小，低温室L内的散热性越低，因此，与所期望的基准温度Tref相应地，恰当地调整低温室壳体壁面积S1与绝热分隔壁面积S2的相对的大小关系，从而能够简易地构成满足目标热收支条件的低温室L。
[0082] 另外，在本实施方式的燃料电池系统S中，构成燃料电池堆10的燃料电池是固体氧化物型燃料电池。如此，在具有包括由动作温度是高温的固体氧化物型燃料电池构成的燃料电池堆10和该改性装置12等的燃料电池模块1的燃料电池系统S中，更重视低成本地使低温室L内的散热性提高，结果，只要是上述的本实施方式的结构，就能够实现该要求。
[0083] (第2实施方式)
[0084] 以下，对第2实施方式进行说明。此外，对与第1实施方式同样的要素标注相同的附图标记，省略其说明。
[0085] 图3是说明第2实施方式的燃料电池系统的结构的图。
[0086] 如图示那样，在本实施方式的燃料电池系统S中，除了在第1实施方式中进行了说明的结构之外，还在高温室H设置有包围包括燃料电池堆10和改性装置12的燃料电池模块1的绝热包覆体70。
[0087] 绝热包覆体70形成为空心的大致矩形形状，在内部收容有燃料电池模块1。根据该结构，抑制热从收容燃料电池模块1的绝热包覆体70内向外部的释放，抑制由燃料电池模块1的温度降低导致的热损失。即，这意味着抑制向高温室H内的高温室壁部16a与绝热包覆体
70之间的空间的热释放。因而，能够使从高温室H经由绝热分隔壁18流入低温室L的热也减少，也有助于进一步提高抑制低温室L内的过量的热滞留的效果。
70之间的空间的热释放。因而，能够使从高温室H经由绝热分隔壁18流入低温室L的热也减少，也有助于进一步提高抑制低温室L内的过量的热滞留的效果。
[0088] 根据以上进行了说明的本实施方式的燃料电池系统S，起到以下的作用效果。
[0089] 在本实施方式的燃料电池系统S中，在高温室H设置有包围燃料电池模块1的绝热包覆体70。
[0090] 由此，能够抑制燃料电池模块1的热损失，也使从高温室H经由绝热分隔壁18向低温室L的热流入量进一步减少，进一步提高抑制该低温室L的过量的热滞留的效果。
[0091] (第3实施方式)
[0092] 以下，对第3实施方式进行说明。此外，对与第1实施方式或第2实施方式同样的要素标注相同的附图标记，省略其说明。
[0093] 图4是说明第3实施方式的燃料电池系统的结构的图。
[0094] 如图示那样，在本实施方式中，对于在第2实施方式中进行了说明的绝热包覆体70，将作为该绝热包覆体70的局部区域的与低温室L相对的边部构成为在第1实施方式中进行了说明的绝热分隔壁18。即，绝热分隔壁18与绝热包覆体70一体地构成。另外，在本实施方式中，绝热包覆体70中的除了绝热分隔壁18以外的部分以与高温室壁部16a的内表面密合地接触的方式设置。
[0095] 根据本实施方式，使绝热包覆体70和绝热分隔壁18一体地构成，从而能够简易且低成本地构成绝热分隔壁18。即，能够恰当地抑制由于由独立的绝热材料分别构成绝热包覆体70和绝热分隔壁18导致的作业的烦杂化和材料成本的增加。
[0096] 另外，绝热包覆体70中的除了绝热分隔壁18以外的部分以与高温室壁部16a的内表面密合地接触的方式设置。由此，未被绝热包覆体70完全阻断的热不经由空间而直接向绝热性较低的高温室壁部16a传递，向壳体16的外部释放。因而，使高温室H内的热经由高温室壁部16a向壳体16的外部释放的功能更加提高。
[0097] 而且，在本实施方式中，如图所示，绝热包覆体70以绝热分隔壁18的厚度与除此之外的部分的厚度不同的方式形成。尤其是，绝热包覆体70中的绝热分隔壁18的厚度构成得比绝热包覆体70中的除此之外的部分厚预定厚度。
[0098] 由此，与经由绝热包覆体70和高温室壁部16a向壳体16的外部的热传递路径的绝热性相比，经由绝热分隔壁18向低温室L的热传递路径的绝热性较高。因而，即使是在未被绝热包覆体70完全阻断的热漏出的情况下，也更恰当地发挥不使该热流入低温室L就向壳体16外部释放的功能。
[0099] 另外，在本实施方式中，绝热包覆体70中的除了绝热分隔壁18以外的部分以与高温室壁部16a的内表面的大致整体密合的方式设置。由此，壳体16也起到对绝热包覆体70进行支承和加强而提高强度的功能。基于如此使绝热包覆体70与壳体16的内表面密合的支承·加强功能在燃料电池系统S搭载于存在承受振动等外力的可能性的车辆等移动体的情况下特别有用。
[0100] 根据以上进行了说明的本实施方式的燃料电池系统S，起到以下的作用效果。
[0101] 在本实施方式的燃料电池系统S中，绝热包覆体70的局部区域构成为绝热分隔壁18。
[0102] 由此，与独立地构成绝热包覆体70和绝热分隔壁18的情况相比，能够抑制用于构成燃料电池系统S的作业的烦杂性和成本，同时构成该绝热分隔壁18。
[0103] 另外，在本实施方式的燃料电池系统S中，绝热包覆体70以与壳体16的高温室壁部16a接触的方式设置。
[0104] 由此，未被绝热包覆体70完全阻断的热至少在绝热包覆体70与高温室壁部16a接触的区域中不经由空间就直接向绝热性较低的高温室壁部16a传递，向壳体16的外部释放。因而，将高温室H内的热经由高温室壁部16a向壳体16的外部释放的功能更加提高。
[0105] 此外，在本实施方式中，说明了绝热包覆体70中的除了绝热分隔壁18以外的部分以与高温室壁部16a的内表面的大致整体密合的方式设置的例子。然而，并不限于此，也可以是绝热包覆体70中的除了绝热分隔壁18以外的部分的局部区域与高温室壁部16a接触的结构。
[0106] (变形例)
[0107] 以下，对第3实施方式的变形例进行说明。
[0108] 图5是说明第3实施方式的变形例的图。
[0109] 如图示那样，在本变形例中，除了上述第3实施方式的结构之外，还在绝热分隔壁18设置有空气层18b。由此，能够使针对从高温室H到低温室L的热传递的绝热性更加提高。
[0110] 尤其是，在该情况下，即使是在绝热包覆体70中的绝热分隔壁18和除此之外的部分构成为相同的厚度、或者使绝热分隔壁18形成得相对较薄的情况下，也能够利用较高的绝热性能的空气层18b更可靠地抑制热从高温室H向低温室L的流入。因而，即使是绝热包覆体70中的绝热分隔壁18的部分与其他部分构成为均匀的厚度的绝热包覆体70，也能够恰当地维持从高温室H向低温室L的热的抑制功能，同时使其设计自由度提高。
[0111] (第4实施方式)
[0112] 以下，对第4实施方式进行说明。此外，对与第1实施方式～3实施方式中任一要素同样的要素标注相同的附图标记，省略其说明。
[0113] 图6是说明第4实施方式的燃料电池系统的结构的图。
[0114] 如图示那样，本实施方式的燃料电池系统S除了以图4进行了说明的第2实施方式的燃料电池系统S之外，还具有：作为燃料供给装置的燃料箱90，其配置到壳体16的外部；和作为氧化剂供给装置的鼓风机92，其配置到壳体16的外部。
[0115] 燃料箱90在内部储存液体状态的燃料。并且，在燃料箱90设置有向燃料配管26送出内部的燃料的泵90a。另外，鼓风机92引入外部空气，向空气配管22送出空气。
[0116] 并且，这些燃料箱90和鼓风机92配置于壳体16的外部、特别是燃料电池系统S内的来自壳体16的热传递的影响较少的位置，优选配置于作为与外部空气相同程度的低温环境的位置。即，从配置于这样的低温环境下的燃料箱90和鼓风机92向燃料配管26和空气配管22送出的燃料和空气也相对于高温室H的温度成为低温。
[0117] 在本实施方式中，这样的低温的燃料和空气在低温室L中通过而向燃料电池模块1供给。因而，即使热从高温室H流入低温室L内，由于来自低温的燃料和空气所通过的燃料配管26和空气配管22的冷能，也抑制该低温室L内的过量的温度上升。
[0118] 根据以上进行了说明的本实施方式的燃料电池系统S，起到以下的作用效果。
[0119] 根据本实施方式，在壳体16的外部配置有：作为燃料供给装置的燃料箱90，其向燃料配管26送出燃料；和作为氧化剂供给装置的鼓风机92，其向空气配管22送出空气。
[0120] 即，在壳体16的外部的相对的低温区域配置有作为燃料和空气的供给源的燃料箱90和鼓风机92。由此，在从燃料箱90和鼓风机92向燃料配管26和空气配管22分别送出的低温的燃料和空气经由低温室L时，对低温室L内进行冷却，能够抑制其温度上升。
[0121] 而且，相反通过对低温室L内进行冷却而受热的燃料和空气升温而在向高温室H内的燃料电池模块1供给时靠近优选的温度。因而，根据本实施方式的燃料电池系统S的结构，能够有助于将低温室L维持在低温环境的功能以及将燃料和空气加热到适于向燃料电池模块1供给的温度这两者。作为结果，也有助于燃料电池系统S中的能量效率的提高。
[0122] 而且，本实施方式的燃料电池系统S的结构在该燃料电池系统S搭载于车辆的情况下发挥更优选的效果。具体而言，在将燃料电池系统S搭载在车辆中的情况下，根据各车种所要求的续航距离、功率等功能列表决定燃料箱90和鼓风机92的规格。
[0123] 因而，若采取在例如壳体16的低温室L内配置燃料箱90和鼓风机92的结构，则要求根据车种变更燃料电池系统S的规格。然而，如本实施方式的燃料电池系统S这样将在各车种要求不同的规格的燃料箱90和鼓风机92配置于壳体16的外部，从而仅凭将通用规格的壳体16及其内部的燃料电池模块1适用于预先搭载有与车种相应的规格的燃料箱90和鼓风机92的车辆，就可将燃料电池系统S搭载于车辆。即，在燃料电池系统S向车辆搭载时，针对车种等的通用性提高，因此，出于生产率和成本的观点考虑，更优选。
[0124] 以上，对本发明的实施方式进行了说明，上述实施方式只不过表示本发明的适用例的一部分，主旨并不在于将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体的结构。能够在权利要求书所记载的事项的范围内对上述实施方式进行各种变更和修正。
[0125] 基准温度Tref设定为出于耐热的观点考虑对于在低温室L内的气体供给系统20所容许的低温室温度T1的上限值，或除了该上限值以外，也能够根据状况设定成所期望的值。例如，也可以将低温室温度T1设定成比耐热上限值大幅度地低的值，更可靠地抑制气体供给系统20的热害。
[0126] 而且，在上述实施方式中，对燃料电池堆10由固体氧化物型燃料电池构成的例子进行了说明。然而，燃料电池堆10也可以由固体高分子型燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池、或磷酸型燃料电池等在工作时伴随着发热的其他种类的燃料电池构成。
[0127] 另外，上述各实施方式和变形例能够任意地组合。例如，在第1实施方式的图2A和图2B中进行了说明的低温室壁部16b和绝热分隔壁18的面积、导热系数、以及厚度的设定也能够适用于第2实施方式～第4实施方式的燃料电池系统S。例如，在图5所示的第3实施方式的燃料电池系统S中，作为壳体壁导热系数λ1，通过采用绝热分隔壁18的材料部分的导热系数λa和空气层18b的导热系数λb的合成导热系数λtotal，能够同样地执行以图2A和图2B进行了说明的方法。此外，该合成导热系数λtotal能够例如在(1/λa)+(1/λb)＝(1/λtotal)代入已知的λa和λb并求解而算出。另外，在图6所示的第4实施方式中，作为低温室流入热量Qi1，减去从燃料配管26的燃料和空气配管22的空气对低温室L赋予的冷能量等而进行校正，从而能够同样地执行以图2A和图2B进行了说明的方法。
[0128] 而且，在上述各实施方式和变形例中，对燃料电池模块1由燃料电池堆10和改性装置12构成的例子进行了说明，但燃料电池模块1也可以包括其他蒸发器等在工作时伴随着发热的其他装置。而且，在例如根据构成燃料电池堆10的燃料电池的类型等而未要求燃料的改性的情况下，燃料电池模块1也可以不包括改性装置12。
[0129] 另外，在上述各实施方式和变形例中，例如，如图1等所示，绝热分隔壁18构成为呈截面大致直线状划分壳体16的截面的形状。然而，绝热分隔壁18也可以构成为除了截面大致直线状以外的形状。即，绝热分隔壁18只要是至少划定高温室H的边的一部分构成壳体16的壁部(高温室壁部16a)的形态，就也可以构成为除了截面大致直线状以外的形状。
[0130] 例如，如图7所示，也可以设为确保高温室壁部16a同时使一部分弯折的绝热分隔壁18。而且，如图8所示，除了图7的结构之外，也可以设为利用绝热包覆体70包围燃料电池模块1的结构。
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