JP7483598B2 - Fuel Cell Systems - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.

特許文献１には、複数の燃料電池が積層される燃料電池スタックを上下２段に積層した燃料電池システムが開示されている。この燃料電池システムでは、上下２段の燃料電池スタックと、これら燃料電池スタック同士を連通させるガス供給管を筐体で覆い、下段の燃料電池スタックの下方に燃焼器や熱交換器等の補機を配置している。 Patent Document 1 discloses a fuel cell system in which a fuel cell stack, in which multiple fuel cells are stacked, is stacked in two tiers, one above the other. In this fuel cell system, the two tiers of fuel cell stacks and the gas supply pipes that connect these fuel cell stacks are covered in a housing, and auxiliary equipment such as a combustor and heat exchanger are placed below the lower tier of fuel cell stacks.

特開２０１２－２２１６３０号公報JP 2012-221630 A

特許文献１に記載の燃料電池システムでは、燃焼器の一部が筐体の外部に露出している。そのため、燃焼器が放熱し、燃料電池システム起動時等にシステムを早期に始動できない虞がある。 In the fuel cell system described in Patent Document 1, a portion of the combustor is exposed to the outside of the housing. This causes the combustor to radiate heat, which may prevent the fuel cell system from starting up quickly.

本発明は、上記の問題に鑑みたものであり、燃焼器等の温度低下を抑制可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。 The present invention was developed in consideration of the above problems, and aims to provide a fuel cell system that can suppress temperature drops in the combustor, etc.

本発明の一態様によれば、複数の燃料電池スタックと、少なくとも２つの燃料電池スタックの間に配置される補機構造体と、燃料電池スタックから排出されるオフガスを燃焼する排気燃焼器と、排気燃焼器により燃焼された燃焼ガスと燃料電池スタックに供給する空気及び燃料の少なくとも一方とを用いて熱交換する熱交換器と、を備える車両用の燃料電池システムが提供される。補機構造体は、燃料電池スタックに供給する空気及び燃料が流れるガス供給流路と、燃料電池スタックのオフガスが流れるオフガス流路と、排気燃焼器及び熱交換器の少なくとも一方と、を内蔵する。また、補機構造体は、複数の面を有する構造体であって、当該複数の面のうち、車両走行時の走行風が吹き当たることによる放熱量が最も多くなる放熱面を有しており、オフガス流路は、放熱面に沿って形成される部分を有する。 According to one aspect of the present invention, a fuel cell system for a vehicle is provided, which includes a plurality of fuel cell stacks, an auxiliary structure disposed between at least two of the fuel cell stacks, an exhaust combustor that burns offgas discharged from the fuel cell stacks, and a heat exchanger that exchanges heat between the combustion gas combusted by the exhaust combustor and at least one of air and fuel supplied to the fuel cell stack. The auxiliary structure incorporates a gas supply flow path through which the air and fuel supplied to the fuel cell stack flow, an offgas flow path through which the offgas from the fuel cell stack flows, and at least one of the exhaust combustor and the heat exchanger. The auxiliary structure is a structure having a plurality of surfaces, and among the plurality of surfaces, the auxiliary structure has a heat dissipation surface that dissipates the greatest amount of heat due to the wind blowing on the surface while the vehicle is traveling, and the offgas flow path has a portion formed along the heat dissipation surface.

本発明によれば、オフガス流路は、補機構造体における放熱量が最も多くなる放熱面に沿って形成される部分を有する。即ち、温度が高いオフガスが流れるオフガス流路を、温度低下が最も大きい放熱面に沿って形成している。このため、放熱面からの温度低下が抑制され、補機構造体に内蔵された排気燃焼器や熱交換器等の補機が、周囲の温度低下により放熱することを抑制できる。 According to the present invention, the off-gas flow passage has a portion formed along the heat dissipation surface where the amount of heat dissipated in the auxiliary structure is the greatest. In other words, the off-gas flow passage through which high-temperature off-gas flows is formed along the heat dissipation surface where the temperature drop is the greatest. This suppresses the temperature drop from the heat dissipation surface, and it is possible to suppress the heat dissipation from the auxiliary structure, such as the exhaust combustor and heat exchanger, due to a drop in the surrounding temperature.

図１は、本発明の第１実施形態による燃料電池システムの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention. 図２ａは、補機構造体の上面斜視図である。FIG. 2a is a top perspective view of the auxiliary structure. 図２ｂは、補機構造体の底面斜視図である。FIG. 2b is a bottom perspective view of the auxiliary structure. 図３ａは、補機構造体内部のガス流路を説明する模式図である。FIG. 3a is a schematic diagram illustrating a gas flow path inside the auxiliary structure. 図３ｂは、補機構造体内部のガス流路を説明する模式図である。FIG. 3b is a schematic diagram illustrating the gas flow path inside the auxiliary structure. 図４は、補機構造体の前面に沿ったガス流路を説明する模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the gas flow path along the front surface of the auxiliary structure. 図５ａは、補機構造体の正面図である。FIG. 5a is a front view of the auxiliary structure. 図５ｂは、補機構造体の上面図である。FIG. 5b is a top view of the auxiliary structure. 図６は、燃料電池システムを車両前方に搭載した例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an example in which a fuel cell system is mounted on the front of a vehicle. 図７は、変形例による燃料電池システムを示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a fuel cell system according to a modified example. 図８は、変形例による燃料電池システムを示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a fuel cell system according to a modified example. 図９は、変形例による補機構造体のガス流路を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a gas flow path of an auxiliary structure according to a modified example.

以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による燃料電池システム１００の概略構成図である。燃料電池システム１００は、車両等に搭載され、燃料電池スタック１（１ａ，１ｂ）に対して発電に必要となる燃料ガス（アノードガス）及び酸化剤ガス（カソードガス）を供給し、燃料電池スタック１を車両走行用の電動モータ等の電気負荷に応じて発電させるシステムである。 First Embodiment
1 is a schematic diagram of a fuel cell system 100 according to a first embodiment of the present invention. The fuel cell system 100 is a system mounted on a vehicle or the like, which supplies a fuel gas (anode gas) and an oxidant gas (cathode gas) required for power generation to a fuel cell stack 1 (1a, 1b), and causes the fuel cell stack 1 to generate power in response to an electric load such as an electric motor for driving the vehicle.

図１に示すように、燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１（第１の燃料電池スタック１ａ及び第２の燃料電池スタック１ｂ）、ガス流路及び補機を内蔵する補機構造体２等から構成される。燃料電池スタック１及び補機構造体２は、例えば、車体前方の原動機室に配置される。 As shown in FIG. 1, the fuel cell system 100 is composed of a fuel cell stack 1 (a first fuel cell stack 1a and a second fuel cell stack 1b), an auxiliary structure 2 that houses gas flow paths and auxiliary machinery, and the like. The fuel cell stack 1 and the auxiliary structure 2 are disposed, for example, in a motor room at the front of the vehicle body.

第１及び第２の燃料電池スタック１ａ，１ｂは、それぞれ複数の燃料電池または燃料電池単位セルを積層して構成され、アノードガスとカソードガスの供給を受けて発電する。燃料電池スタック１ａ，１ｂの発電源である個々の燃料電池は、例えば固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）であり、高温で稼働する。 The first and second fuel cell stacks 1a and 1b are each constructed by stacking multiple fuel cells or fuel cell unit cells, and generate electricity by receiving anode gas and cathode gas. The individual fuel cells that are the power generation sources of the fuel cell stacks 1a and 1b are, for example, solid oxide fuel cells (SOFCs) and operate at high temperatures.

第１の燃料電池スタック１ａと第２の燃料電池スタック１ｂとは、補機構造体２を介して積層されている。即ち、燃料電池システム１００は、２段に積層された燃料電池スタック１（１ａ，１ｂ）を含み、積層された第１の燃料電池スタック１ａと第２の燃料電池スタック１ｂとの間には、補機構造体２が介在している。 The first fuel cell stack 1a and the second fuel cell stack 1b are stacked via an auxiliary structure 2. That is, the fuel cell system 100 includes fuel cell stacks 1 (1a, 1b) stacked in two stages, and the auxiliary structure 2 is interposed between the stacked first fuel cell stack 1a and second fuel cell stack 1b.

また、第１の燃料電池スタック１ａは、上端にエンドプレート１１ａを有し、第２の燃料電池スタック１ｂは、下端にエンドプレート１１ｂを有している。エンドプレート１１ａ，１１ｂは、向かい合う一対の側面１１１ａ，１１１ｂに、それぞれボルト用の孔が設けられたフランジ１２ａ，１２ｂを２つずつ備える。フランジ１２ａ，１２ｂは、後述する補機構造体２に設けられたフランジ２２ａ，２２ｂに対向する位置に設けられる。このエンドプレート１１ａに設けられたフランジ１２ａと、補機構造体２に設けられたフランジ２２ａとは、フランジ１２ａ及びフランジ２２ａに設けられたボルト用の孔を貫通する通しボルト２１ａによりボルト締めされている。これにより、第１の燃料電池スタック１ａと補機構造体２とは締結固定される。同様に、エンドプレート１１ｂに設けられたフランジ１２ｂと、補機構造体２に設けられたフランジ２２ｂとは、フランジ１２ｂ及びフランジ２２ｂに設けられたボルト用の孔を貫通する通しボルト２１ｂによりボルト締めされ、これにより、第２の燃料電池スタック１ｂと補機構造体２とは締結固定される。 The first fuel cell stack 1a has an end plate 11a at its upper end, and the second fuel cell stack 1b has an end plate 11b at its lower end. The end plates 11a and 11b each have two flanges 12a and 12b with bolt holes on a pair of opposing side surfaces 111a and 111b. The flanges 12a and 12b are provided in positions facing flanges 22a and 22b provided on the auxiliary structure 2, which will be described later. The flange 12a provided on the end plate 11a and the flange 22a provided on the auxiliary structure 2 are bolted together with through-bolts 21a that pass through bolt holes provided in the flanges 12a and 22a. This fastens the first fuel cell stack 1a and the auxiliary structure 2 together. Similarly, the flange 12b on the end plate 11b and the flange 22b on the auxiliary structure 2 are bolted together with through bolts 21b that pass through bolt holes on the flanges 12b and 22b, thereby fastening the second fuel cell stack 1b and the auxiliary structure 2 together.

補機構造体２は、前面２３、前面２３に接続する第１の側面２４、第１の側面２４に対向する第２の側面２５、前面２３に対向する後面２６、上面２７、底面２８を有する略直方体状の構造体で、金属等の塊から成る。本実施形態においては、補機構造体２の前面２３は、燃料電池システム１００が搭載される車両の前方方向を向いている。 The auxiliary structure 2 is a substantially rectangular parallelepiped structure having a front surface 23, a first side surface 24 connected to the front surface 23, a second side surface 25 opposite the first side surface 24, a rear surface 26 opposite the front surface 23, a top surface 27, and a bottom surface 28, and is made of a mass of metal or the like. In this embodiment, the front surface 23 of the auxiliary structure 2 faces the forward direction of the vehicle on which the fuel cell system 100 is mounted.

また、補機構造体２は、燃料電池システム１００のガス流路と、補機としての燃焼器（排気燃焼器）一体型の熱交換器３（図３ａ、図３ｂを参照）を内蔵する。なお、ここでいう内蔵とは、すべてが補機構造体２の内部にある場合だけでなく、構成部品の一部は補機構造体２の外部に出ているが補機構造体２に固定されているような場合も含む。補機構造体２に内蔵されるガス流路は、補機構造体２の第１の側面２４を介して燃料供給管４及び空気供給管５に接続し、補機構造体２の底面２８を介して排気管６に接続している。なお、補機構造体２の内部構造の詳細は後述する。 The auxiliary structure 2 also incorporates the gas flow path of the fuel cell system 100 and a heat exchanger 3 (see Figures 3a and 3b) that is an auxiliary integrated with a combustor (exhaust combustor). Note that "built-in" here does not only mean that everything is inside the auxiliary structure 2, but also that some of the components are outside the auxiliary structure 2 but are fixed to the auxiliary structure 2. The gas flow path incorporated in the auxiliary structure 2 is connected to the fuel supply pipe 4 and the air supply pipe 5 via the first side 24 of the auxiliary structure 2, and is connected to the exhaust pipe 6 via the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2. Details of the internal structure of the auxiliary structure 2 will be described later.

補機構造体２は、前述の通り、第１の燃料電池スタック１ａと第２の燃料電池スタック１ｂとの間に介在し、上面（保持面）２７が第１の燃料電池スタック１ａの底面（接続面）に接し、底面（保持面）２８が第２の燃料電池スタック１ｂの上面（接続面）に接している。これにより、第１及び第２の燃料電池スタック１ａ，１ｂは、補機構造体２に保持される。このように、補機構造体２は、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの一方側端部の台座（エンドプレート）としての機能を兼ねている。 As described above, the auxiliary structure 2 is interposed between the first fuel cell stack 1a and the second fuel cell stack 1b, with its top surface (holding surface) 27 in contact with the bottom surface (connecting surface) of the first fuel cell stack 1a and its bottom surface (holding surface) 28 in contact with the top surface (connecting surface) of the second fuel cell stack 1b. This allows the first and second fuel cell stacks 1a, 1b to be held by the auxiliary structure 2. In this way, the auxiliary structure 2 also functions as a base (end plate) for one end of the two fuel cell stacks 1a, 1b.

また、補機構造体２は、第１の側面２４と、第１の側面２４に対向する第２の側面２５に、それぞれボルト用の孔が設けられたフランジ２２ａ，２２ｂを２つずつ備える。フランジ２２ａは、補機構造体２の側面２４，２５の上部に設けられ、エンドプレート１１ａのフランジ１２ａと対向するように形成されている。一方、フランジ２２ｂは、補機構造体２の側面２４，２５の下部に設けられ、エンドプレート１１ｂのフランジ１２ｂと対向するように形成されている。前述のとおり、フランジ１２ａとフランジ２２ａ、及びフランジ１２ｂとフランジ２２ｂは、それぞれ通しボルト２１ａ，２１ｂによりボルト締めされ、これにより、第１及び第２の燃料電池スタック１ａ，１ｂと補機構造体２とは締結固定される。即ち、第１及び第２の燃料電池スタック１ａ，１ｂは、補機構造体２と面接触することで補機構造体２に保持されるとともに、通しボルト２１ａ，２１ｂにより補機構造体２に締結固定されている。 The auxiliary structure 2 also has two flanges 22a, 22b, each of which has a bolt hole provided on a first side surface 24 and a second side surface 25 opposite the first side surface 24. The flange 22a is provided on the upper part of the side surfaces 24, 25 of the auxiliary structure 2, and is formed so as to face the flange 12a of the end plate 11a. On the other hand, the flange 22b is provided on the lower part of the side surfaces 24, 25 of the auxiliary structure 2, and is formed so as to face the flange 12b of the end plate 11b. As described above, the flanges 12a and 22a, and the flanges 12b and 22b are bolted together by through-bolts 21a, 21b, respectively, thereby fastening and fixing the first and second fuel cell stacks 1a, 1b to the auxiliary structure 2. That is, the first and second fuel cell stacks 1a and 1b are held in the auxiliary structure 2 by being in surface contact with the auxiliary structure 2, and are fastened to the auxiliary structure 2 by through bolts 21a and 21b.

なお、燃料電池スタック１ａ，１ｂと補機構造体２との締結構造は上記の方法に限るものではなく、燃料電池スタック１ａ，１ｂを補機構造体２に固定できれば、既知の如何なる方法を用いてもよい。 The fastening structure between the fuel cell stacks 1a, 1b and the auxiliary structure 2 is not limited to the above method, and any known method may be used as long as it can fasten the fuel cell stacks 1a, 1b to the auxiliary structure 2.

燃料供給管４、空気供給管５及び排気管６はいずれも補機構造体２外部の配管（外部配管）であり、補機構造体２の外部から補機構造体２内のガス流路に接続している。燃料供給管４は、燃料電池スタック１に供給する燃料ガス（アノードガス）を補機構造体２内のガス流路に供給する配管である。空気供給管５は、燃料電池スタック１に供給する空気（カソードガス）を補機構造体２内のガス流路に供給する配管である。排気管６は、燃料電池スタック１からのオフガスを外部に排出する配管である。燃料供給管４及び空気供給管５は、補機構造体２の第１の側面２４を介して補機構造体２内のガス流路に接続し、排気管６は、補機構造体２の底面２８を介して補機構造体２内のガス流路に接続している。 The fuel supply pipe 4, the air supply pipe 5, and the exhaust pipe 6 are all pipes (external pipes) outside the auxiliary structure 2, and are connected from the outside of the auxiliary structure 2 to the gas flow path inside the auxiliary structure 2. The fuel supply pipe 4 is a pipe that supplies the fuel gas (anode gas) to be supplied to the fuel cell stack 1 to the gas flow path inside the auxiliary structure 2. The air supply pipe 5 is a pipe that supplies the air (cathode gas) to be supplied to the fuel cell stack 1 to the gas flow path inside the auxiliary structure 2. The exhaust pipe 6 is a pipe that exhausts the off-gas from the fuel cell stack 1 to the outside. The fuel supply pipe 4 and the air supply pipe 5 are connected to the gas flow path inside the auxiliary structure 2 via the first side surface 24 of the auxiliary structure 2, and the exhaust pipe 6 is connected to the gas flow path inside the auxiliary structure 2 via the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2.

図２ａは、補機構造体２と第１の燃料電池スタック１ａとを取り外した状態における、補機構造体２の上面２７方向から見た斜視図（補機構造体２の上面斜視図）である。また、図２ｂは、補機構造体２と第２の燃料電池スタック１ｂとを取り外した状態における、補機構造体２の底面２８方向から見た斜視図（補機構造体２の底面斜視図）である。 Figure 2a is a perspective view (top perspective view of auxiliary structure 2) seen from the top surface 27 of auxiliary structure 2 with auxiliary structure 2 and first fuel cell stack 1a removed. Figure 2b is a perspective view (bottom perspective view of auxiliary structure 2) seen from the bottom surface 28 of auxiliary structure 2 with auxiliary structure 2 and second fuel cell stack 1b removed.

補機構造体２は、燃料電池スタック１に供給する燃料及び空気が流れるガス供給流路である燃料供給路（アノードガス供給流路）７１及び空気供給路（カソードガス供給流路）７２を内蔵する。燃料供給路７１は、第１の燃料電池スタック１ａに燃料ガスを供給する流路であり、空気供給路７２は、第２の燃料電池スタック１ｂに空気（カソードガス）を供給する流路である。 The auxiliary structure 2 incorporates a fuel supply passage (anode gas supply passage) 71 and an air supply passage (cathode gas supply passage) 72, which are gas supply passages through which fuel and air flow to be supplied to the fuel cell stack 1. The fuel supply passage 71 is a passage that supplies fuel gas to the first fuel cell stack 1a, and the air supply passage 72 is a passage that supplies air (cathode gas) to the second fuel cell stack 1b.

図２ａ及び図２ｂに示すように、燃料供給路７１は、補機構造体２の上面２７において開口し、空気供給路７２は、補機構造体２の底面２８において開口している。燃料供給路７１は、補機構造体２と第１の燃料電池スタック１ａとを締結した状態において、補機構造体２の上面２７及び第１の燃料電池スタック１ａの底面（接続面）を介して第１の燃料電池スタック１ａ内のガス流路に連結する。空気供給路７２は、補機構造体２と第２の燃料電池スタック１ｂとを締結した状態において、補機構造体２の底面２８及び第２の燃料電池スタック１ｂの上面（接続面）を介して第２の燃料電池スタック１ｂ内のガス流路に連結する。 2a and 2b, the fuel supply passage 71 opens at the top surface 27 of the auxiliary structure 2, and the air supply passage 72 opens at the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2. When the auxiliary structure 2 and the first fuel cell stack 1a are fastened together, the fuel supply passage 71 connects to the gas flow passage in the first fuel cell stack 1a via the top surface 27 of the auxiliary structure 2 and the bottom surface (connection surface) of the first fuel cell stack 1a. When the auxiliary structure 2 and the second fuel cell stack 1b are fastened together, the air supply passage 72 connects to the gas flow passage in the second fuel cell stack 1b via the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2 and the top surface (connection surface) of the second fuel cell stack 1b.

また、補機構造体２は、オフガス流路７３を内蔵する。オフガス流路７３は、アノード連結路７３１、カソード連結路７３２、アノードオフガス流路７３３、カソードオフガス流路７３４及び燃焼ガス排出流路７３５を含む。 The auxiliary structure 2 also incorporates an off-gas passage 73. The off-gas passage 73 includes an anode connection passage 731, a cathode connection passage 732, an anode off-gas passage 733, a cathode off-gas passage 734, and a combustion gas exhaust passage 735.

アノード連結路７３１及びカソード連結路７３２は、第１の燃料電池スタック１ａ内のガス流路と、第２の燃料電池スタック１ｂ内のガス流路とを連結する連結路である。アノード連結路７３１は、第１の燃料電池スタック１ａにおいて一部が用いられた燃料ガス（アノードガス）を、第１の燃料電池スタック１ａから第２の燃料電池スタック１ｂに供給する流路である。カソード連結路７３２は、第２の燃料電池スタック１ｂにおいて一部が用いられた空気（カソードガス）を第２の燃料電池スタック１ｂから第１の燃料電池スタック１ａに供給する流路である。 The anode connection path 731 and the cathode connection path 732 are connection paths that connect the gas flow path in the first fuel cell stack 1a and the gas flow path in the second fuel cell stack 1b. The anode connection path 731 is a flow path that supplies the fuel gas (anode gas) that has been partially used in the first fuel cell stack 1a from the first fuel cell stack 1a to the second fuel cell stack 1b. The cathode connection path 732 is a flow path that supplies the air (cathode gas) that has been partially used in the second fuel cell stack 1b from the second fuel cell stack 1b to the first fuel cell stack 1a.

アノードオフガス流路７３３及びカソードオフガス流路７３４は、第１の燃料電池スタック１ａ及び第２の燃料電池スタック１ｂのオフガスを燃焼器一体型熱交換器３に供給する燃焼ガス供給路である。アノードオフガス流路７３３は、第２の燃料電池スタック１ｂからのアノードオフガスが流れる流路であり、カソードオフガス流路７３４は、第１の燃料電池スタック１ａからのカソードオフガスが流れる流路である。アノードオフガス流路７３３及びカソードオフガス流路７３４は、いずれも補機構造体２内の燃焼器一体型熱交換器３に連結する。 The anode offgas passage 733 and the cathode offgas passage 734 are combustion gas supply passages that supply the offgas from the first fuel cell stack 1a and the second fuel cell stack 1b to the combustor-integrated heat exchanger 3. The anode offgas passage 733 is a passage through which the anode offgas from the second fuel cell stack 1b flows, and the cathode offgas passage 734 is a passage through which the cathode offgas from the first fuel cell stack 1a flows. Both the anode offgas passage 733 and the cathode offgas passage 734 are connected to the combustor-integrated heat exchanger 3 in the auxiliary structure 2.

燃焼ガス排出流路７３５は、燃焼器一体型熱交換器３内で燃焼された排ガスが流れる流路である。 The combustion gas exhaust flow path 735 is a flow path through which exhaust gas combusted in the combustor-integrated heat exchanger 3 flows.

図２ａ及び図２ｂに示すように、カソードオフガス流路７３４は、補機構造体２の上面２７において開口し、アノードオフガス流路７３３及び燃焼ガス排出流路７３５は、補機構造体２の底面２８において開口している。また、アノード連結路７３１及びカソード連結路７３２は、補機構造体２の上面２７及び底面２８において開口している。カソードオフガス流路７３４は、補機構造体２と第１の燃料電池スタック１ａとを締結した状態において、補機構造体２の上面２７及び第１の燃料電池スタック１ａの底面（接続面）２８を介して第１の燃料電池スタック１ａ内のカソードオフガスが流れる通路に連結する。アノードオフガス流路７３３は、補機構造体２と第２の燃料電池スタック１ｂとを締結した状態において、補機構造体２の底面２８及び第２の燃料電池スタック１ｂの上面（接続面）を介して第２の燃料電池スタック１ｂ内のアノードオフガスが流れる通路に連結する。燃焼ガス排出流路７３５は、補機構造体２の底面２８を介して排気管６（図１を参照）に連結する。アノード連結路７３１及びカソード連結路７３２は、補機構造体２と第１の燃料電池スタック１ａとを締結した状態において、補機構造体２の上面２７及び第１の燃料電池スタック１ａの底面（接続面）２８を介して第１の燃料電池スタック１ａ内のガス流路に連結する。また、アノード連結路７３１及びカソード連結路７３２は、補機構造体２と第２の燃料電池スタック１ｂとを締結した状態において、補機構造体２の底面２８及び第２の燃料電池スタック１ｂの上面（接続面）を介して第２の燃料電池スタック１ｂ内のガス流路に連結する。 2a and 2b, the cathode off-gas flow passage 734 opens on the upper surface 27 of the auxiliary structure 2, and the anode off-gas flow passage 733 and the combustion gas exhaust flow passage 735 open on the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2. The anode connection path 731 and the cathode connection path 732 open on the upper surface 27 and the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2. When the auxiliary structure 2 and the first fuel cell stack 1a are fastened, the cathode off-gas flow passage 734 is connected to a passage through which the cathode off-gas in the first fuel cell stack 1a flows via the upper surface 27 of the auxiliary structure 2 and the bottom surface (connection surface) 28 of the first fuel cell stack 1a. When the auxiliary structure 2 and the second fuel cell stack 1b are fastened, the anode off-gas flow passage 733 is connected to a passage through which the anode off-gas in the second fuel cell stack 1b flows via the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2 and the upper surface (connection surface) of the second fuel cell stack 1b. The combustion gas exhaust flow path 735 is connected to the exhaust pipe 6 (see FIG. 1) via the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2. The anode connection path 731 and the cathode connection path 732 are connected to the gas flow path in the first fuel cell stack 1a via the top surface 27 of the auxiliary structure 2 and the bottom surface (connection surface) 28 of the first fuel cell stack 1a when the auxiliary structure 2 and the second fuel cell stack 1b are fastened. The anode connection path 731 and the cathode connection path 732 are connected to the gas flow path in the second fuel cell stack 1b via the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2 and the top surface (connection surface) of the second fuel cell stack 1b when the auxiliary structure 2 and the second fuel cell stack 1b are fastened.

このように、補機構造体２に内蔵される燃料供給路７１、空気供給路７２及びオフガス流路７３は、補機構造体２の保持面（上面２７，底面２８）及び燃料電池スタック１の接続面を介して燃料電池スタック１に接続される。これにより、補機構造体２外部の配管から補機構造体２内のガス流路を介して燃料ガス及び空気を燃料電池スタック１に供給し、燃料電池スタック１からのオフガスを補機構造体２内のガス流路を介して外部に排出することができる。 In this way, the fuel supply passage 71, air supply passage 72, and off-gas passage 73 built into the auxiliary structure 2 are connected to the fuel cell stack 1 via the holding surfaces (top surface 27, bottom surface 28) of the auxiliary structure 2 and the connection surfaces of the fuel cell stack 1. This allows fuel gas and air to be supplied to the fuel cell stack 1 from piping outside the auxiliary structure 2 via the gas passages inside the auxiliary structure 2, and off-gas from the fuel cell stack 1 to be discharged to the outside via the gas passages inside the auxiliary structure 2.

具体的には、外部配管から燃料供給路７１に供給された燃料ガスは、補機構造体２の上面２７を介して第１の燃料電池スタック１ａに供給され、その一部が用いられた後、第１の燃料電池スタック１ａから補機構造体２の上面２７を介してアノード連結路７３１（オフガス流路７３）に供給される。アノード連結路７３１に供給された燃料ガス（アノードガス）は、補機構造体２の底面２８を介して第２の燃料電池スタック１ｂに供給される。第２の燃料電池スタック１ｂに用いられたアノードガスは、アノードオフガスとして第２の燃料電池スタック１ｂから補機構造体２の底面２８を介してアノードオフガス流路７３３（オフガス流路７３）に流入する。アノードオフガス流路７３３に流入したアノードオフガスは、アノードオフガス流路７３３から燃焼器一体型熱交換器３（図３ａ、図３ｂを参照）に供給される。なお、燃料電池スタック１内のアノード流路には改質触媒が塗られており、これにより、燃料ガスは、燃料電池スタック１内で改質される。 Specifically, the fuel gas supplied from the external piping to the fuel supply passage 71 is supplied to the first fuel cell stack 1a through the upper surface 27 of the auxiliary structure 2, and after a portion of it is used, it is supplied from the first fuel cell stack 1a to the anode connection passage 731 (offgas passage 73) through the upper surface 27 of the auxiliary structure 2. The fuel gas (anode gas) supplied to the anode connection passage 731 is supplied to the second fuel cell stack 1b through the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2. The anode gas used in the second fuel cell stack 1b flows as anode offgas from the second fuel cell stack 1b through the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2 into the anode offgas passage 733 (offgas passage 73). The anode offgas that flows into the anode offgas passage 733 is supplied from the anode offgas passage 733 to the combustor-integrated heat exchanger 3 (see Figures 3a and 3b). In addition, the anode flow path in the fuel cell stack 1 is coated with a reforming catalyst, which causes the fuel gas to be reformed within the fuel cell stack 1.

一方、外部配管から空気供給路７２に供給された空気（カソードガス）は、補機構造体２の底面２８を介して第２の燃料電池スタック１ｂに供給され、その一部が用いられた後、第２の燃料電池スタック１ｂから補機構造体２の底面２８を介してカソード連結路７３２（オフガス流路７３）に供給される。カソード連結路７３２に供給された空気（カソードガス）は、補機構造体２の上面２７を介して第１の燃料電池スタック１ａに供給される。第１の燃料電池スタック１ａに用いられたカソードガスは、カソードオフガスとして補機構造体２の上面２７を介してカソードオフガス流路７３４（オフガス流路７３）に流入する。カソードオフガス流路７３４に流入したカソードオフガスは、カソードオフガス流路７３４から燃焼器一体型熱交換器３（図３ａ、図３ｂを参照）に供給される。 On the other hand, the air (cathode gas) supplied from the external piping to the air supply passage 72 is supplied to the second fuel cell stack 1b through the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2, and after a part of it is used, it is supplied from the second fuel cell stack 1b to the cathode connection passage 732 (offgas passage 73) through the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2. The air (cathode gas) supplied to the cathode connection passage 732 is supplied to the first fuel cell stack 1a through the upper surface 27 of the auxiliary structure 2. The cathode gas used in the first fuel cell stack 1a flows into the cathode offgas passage 734 (offgas passage 73) through the upper surface 27 of the auxiliary structure 2 as cathode offgas. The cathode offgas that flows into the cathode offgas passage 734 is supplied from the cathode offgas passage 734 to the combustor-integrated heat exchanger 3 (see Figures 3a and 3b).

燃焼器一体型熱交換器３（図３ａ、図３ｂを参照）に供給されたアノードオフガス及びカソードオフガスは、燃焼器一体型熱交換器３内で混合されて燃焼され、燃焼された排ガスは燃焼ガス排出流路７３５から補機構造体２の底面２８を介して排気管６（図１を参照）に排出される。 The anode off-gas and cathode off-gas supplied to the combustor-integrated heat exchanger 3 (see Figures 3a and 3b) are mixed and combusted in the combustor-integrated heat exchanger 3, and the combusted exhaust gas is discharged from the combustion gas exhaust passage 735 through the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2 to the exhaust pipe 6 (see Figure 1).

以上のとおり、燃料電池システム１００においては、補機構造体２に内蔵されるガス流路を介して燃料電池スタック１に燃料及び空気が供給され、燃料電池スタック１からのオフガスは補機構造体２に内蔵された燃焼器一体型熱交換器３において燃焼される。 As described above, in the fuel cell system 100, fuel and air are supplied to the fuel cell stack 1 through a gas flow path built into the auxiliary structure 2, and the off-gas from the fuel cell stack 1 is combusted in the combustor-integrated heat exchanger 3 built into the auxiliary structure 2.

ところで、車両用の燃料電池システムにおいて、排気燃焼器等の補機が放熱し、温度が低下すると、燃料電池システム起動時等にシステムを早期に始動できなくなる虞や、当該補機の性能が低下する虞がある。例えば、排気燃焼器等に車両走行時の走行風が吹き当たるような場合、排気燃焼器等が放熱しやすく、好ましくない。また、走行風が直接吹き当たらなくても、放熱量が大きくなる箇所から温度が低下していき、温度低下が排気燃焼器等の周囲まで伝達されることで、排気燃焼器等の放熱量が大きくなる場合もある。そこで本実施形態では、オフガス流路７３を補機構造体２における放熱量が最も多くなる面（放熱面）に沿って形成することとした。即ち、燃料電池スタック１からのオフガスは高温であるため、高温のオフガスが流れるオフガス流路７３を、放熱面に沿って形成することで、放熱面からの温度低下が抑制される。これにより、補機構造体に内蔵された排気燃焼器や熱交換器等の補機の放熱が抑制されるため、補機の温度低下が抑制される。 In a fuel cell system for a vehicle, if an auxiliary device such as an exhaust combustor radiates heat and the temperature drops, there is a risk that the system cannot be started early when the fuel cell system is started, or the performance of the auxiliary device may be reduced. For example, if the exhaust combustor is exposed to the wind while the vehicle is running, the exhaust combustor is likely to radiate heat, which is undesirable. Even if the wind does not directly blow on the exhaust combustor, the temperature drops from the point where the amount of heat radiation is large, and the temperature drop is transmitted to the surroundings of the exhaust combustor, etc., which may increase the amount of heat radiation from the exhaust combustor, etc. In this embodiment, the off-gas flow passage 73 is formed along the surface (heat radiation surface) in the auxiliary structure 2 where the amount of heat radiation is the largest. That is, since the off-gas from the fuel cell stack 1 is high temperature, the off-gas flow passage 73, through which the high-temperature off-gas flows, is formed along the heat radiation surface to suppress the temperature drop from the heat radiation surface. This suppresses the heat radiation of the auxiliary devices such as the exhaust combustor and heat exchanger built into the auxiliary structure, and therefore the temperature drop of the auxiliary devices is suppressed.

なお、本実施形態においては、燃料電池システム１００は車体前方の原動機室に配置されるため、走行風は車両の前方向から吹き当たる。従って、車両の前方向を向いた前面２３が放熱面となる。 In this embodiment, the fuel cell system 100 is placed in the engine room at the front of the vehicle body, so the wind blows from the front of the vehicle. Therefore, the front surface 23 facing the front of the vehicle becomes the heat dissipation surface.

図３ａ及び図３ｂは、補機構造体２内部のガス流路を説明する模式図であり、補機構造体２の内部構成を取り出した図である。図３ａは補機構造体２の上面斜視図、図３ｂは補機構造体２の底面斜視図である。 Figures 3a and 3b are schematic diagrams explaining the gas flow paths inside the auxiliary structure 2, and are views of the internal configuration of the auxiliary structure 2. Figure 3a is a top perspective view of the auxiliary structure 2, and Figure 3b is a bottom perspective view of the auxiliary structure 2.

図３ａ及び図３ｂに示すように、補機構造体２は、補機としての燃焼器一体型熱交換器３と、ガス供給流路としての燃料供給路７１及び空気供給路７２と、オフガス流路７３とを内蔵する。補機構造体２は、これらの補機３、ガス供給流路７１，７２、オフガス流路７３に対し、金属等が鋳込まれて形成される。 As shown in Figures 3a and 3b, the auxiliary structure 2 incorporates the combustor-integrated heat exchanger 3 as an auxiliary, the fuel supply passage 71 and the air supply passage 72 as gas supply passages, and the off-gas passage 73. The auxiliary structure 2 is formed by casting metal or the like into the auxiliary 3, the gas supply passages 71 and 72, and the off-gas passage 73.

燃料供給路７１は、外部から燃料供給管４を介して補機構造体２に供給される燃料ガスを第１の燃料電池スタック１ａに供給するための流路であり、補機構造体２の後面２６に沿って形成される。燃料供給路７１は、直線部７１ａと、直線部７１ａから分岐する２つの湾曲部７１ｂとを有している。直線部７１ａの一端は、燃料供給路７１の入口７１１であり、補機構造体２の第１の側面２４を介して燃料供給管４（図１を参照）に接続している。燃料供給路７１と燃料供給管４とが接続する部分は、フランジ（図示しない）等により固定されている。一方、直線部７１ａの他端は閉塞されている。２つの湾曲部７１ｂは、直線部７１ａの両端付近においてそれぞれ直線部７１ａから分岐し、湾曲状に伸びている。各湾曲部７１ｂの直線部７１ａと接続する側とは反対側の端部は、燃料供給路７１の出口７１２であり、補機構造体２の上面（保持面）２７を介して第１の燃料電池スタック１ａに接続している。外部から供給される燃料ガスは、入口７１１から燃料供給路７１に流入し、直線部７１ａ及び湾曲部７１ｂを介して出口７１２から第１の燃料電池スタック１ａに供給される。 The fuel supply passage 71 is a flow path for supplying fuel gas supplied from the outside to the auxiliary structure 2 through the fuel supply pipe 4 to the first fuel cell stack 1a, and is formed along the rear surface 26 of the auxiliary structure 2. The fuel supply passage 71 has a straight portion 71a and two curved portions 71b branching off from the straight portion 71a. One end of the straight portion 71a is the inlet 711 of the fuel supply passage 71, and is connected to the fuel supply pipe 4 (see FIG. 1) through the first side surface 24 of the auxiliary structure 2. The portion where the fuel supply passage 71 and the fuel supply pipe 4 are connected is fixed by a flange (not shown) or the like. On the other hand, the other end of the straight portion 71a is closed. The two curved portions 71b branch off from the straight portion 71a near both ends of the straight portion 71a, and extend in a curved shape. The end of each curved portion 71b opposite to the end connected to the straight portion 71a is the outlet 712 of the fuel supply path 71, which is connected to the first fuel cell stack 1a via the upper surface (holding surface) 27 of the auxiliary structure 2. Fuel gas supplied from the outside flows into the fuel supply path 71 from the inlet 711, passes through the straight portion 71a and the curved portion 71b, and is supplied to the first fuel cell stack 1a from the outlet 712.

空気供給路７２は、空気供給管５を介して補機構造体２に供給される外部からの空気を、燃焼器一体型熱交換器３により熱交換（加熱）して燃料電池スタック１に供給するための流路である。空気供給路７２は、一端（入口）７２１が補機構造体２の第１の側面２４を介して空気供給管５（図１を参照）に接続し、他端（出口）７２２は、補機構造体２の底面２８を介して第２の燃料電池スタック１ｂに接続している。なお、空気供給路７２と空気供給管５とが接続する部分は、フランジ（図示しない）等により固定されている。 The air supply passage 72 is a flow path for exchanging (heating) air from the outside, which is supplied to the auxiliary structure 2 via the air supply pipe 5, with the combustor-integrated heat exchanger 3 and supplying the air to the fuel cell stack 1. One end (inlet) 721 of the air supply passage 72 is connected to the air supply pipe 5 (see FIG. 1) via the first side surface 24 of the auxiliary structure 2, and the other end (outlet) 722 is connected to the second fuel cell stack 1b via the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2. The part where the air supply passage 72 and the air supply pipe 5 are connected is fixed by a flange (not shown) or the like.

また、空気供給路７２は、入口７２１と出口７２２との間の中間部分において、燃焼器一体型熱交換器３を通る。補機構造体２の外部から供給される空気は、空気供給路７２の入口７２１から空気供給路７２に流入し、中間部分において燃焼器一体型熱交換器３に流入する。後述するように、燃焼器一体型熱交換器３に流入した空気は、燃焼器一体型熱交換器３内において熱交換（加熱）され、出口７２２から第２の燃料電池スタック１ｂに供給される。 The air supply passage 72 passes through the combustor-integrated heat exchanger 3 in the intermediate portion between the inlet 721 and the outlet 722. Air supplied from outside the auxiliary structure 2 flows into the air supply passage 72 from the inlet 721 of the air supply passage 72, and flows into the combustor-integrated heat exchanger 3 in the intermediate portion. As described below, the air that flows into the combustor-integrated heat exchanger 3 is heat exchanged (heated) in the combustor-integrated heat exchanger 3, and is supplied to the second fuel cell stack 1b from the outlet 722.

オフガス流路７３は、連結路であるアノード連結路７３１及びカソード連結路７３２と、燃焼ガス供給路であるアノードオフガス流路７３３及びカソードオフガス流路７３４と、燃焼ガス排出流路７３５とを含む。 The off-gas flow passage 73 includes an anode connection passage 731 and a cathode connection passage 732, which are connection passages, an anode off-gas flow passage 733 and a cathode off-gas flow passage 734, which are combustion gas supply passages, and a combustion gas exhaust flow passage 735.

アノード連結路７３１は、第１の燃料電池スタック１ａにおいて一部が使用された燃料ガス（アノードガス）を第２の燃料電池スタック１ｂに供給する流路であり、第１の燃料電池スタック１ａ内のアノード流路と第２の燃料電池スタック１ｂ内のアノード流路とを直接連結する。アノード連結路７３１は、補機構造体２の前面２３の左右両端近傍にそれぞれ形成され、補機構造体２の上面２７と底面２８の間を前面２３に沿って直線的に形成される。アノード連結路７３１の一端は、アノード連結路７３１の入口７３１１であり、補機構造体２の上面２７を介して第１の燃料電池スタック１ａ内のアノード流路に接続している。アノード連結路７３１の他端は、アノード連結路７３１の出口７３１２であり、補機構造体２の底面２８を介して第２の燃料電池スタック１ｂ内のアノード流路に接続している。このように、アノード連結路７３１は、第１の燃料電池スタック１ａ内のアノード流路と第２の燃料電池スタック１ｂ内のアノード流路とを、補機構造体２の前面２３に沿って直線的に直接連結する。従って、第１の燃料電池スタック１ａと第２の燃料電池スタック１ｂとの間を連結する経路が最短化され、省スペース化及び部品点数を削減することができる。燃料供給路７１から第１の燃料電池スタック１ａに供給された燃料ガスは、アノード連結路７３１の入口７３１１からアノード連結路７３１に流入し、アノード連結路７３１の出口７３１２から第２の燃料電池スタック１ｂに供給される。 The anode connection path 731 is a path that supplies the fuel gas (anode gas) partially used in the first fuel cell stack 1a to the second fuel cell stack 1b, and directly connects the anode flow path in the first fuel cell stack 1a and the anode flow path in the second fuel cell stack 1b. The anode connection path 731 is formed near both the left and right ends of the front surface 23 of the auxiliary structure 2, and is formed linearly along the front surface 23 between the top surface 27 and the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2. One end of the anode connection path 731 is the inlet 7311 of the anode connection path 731, and is connected to the anode flow path in the first fuel cell stack 1a via the top surface 27 of the auxiliary structure 2. The other end of the anode connection path 731 is the outlet 7312 of the anode connection path 731, and is connected to the anode flow path in the second fuel cell stack 1b via the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2. In this way, the anode connection path 731 directly connects the anode flow path in the first fuel cell stack 1a and the anode flow path in the second fuel cell stack 1b in a straight line along the front surface 23 of the auxiliary structure 2. Therefore, the path connecting the first fuel cell stack 1a and the second fuel cell stack 1b is minimized, and space and the number of parts can be reduced. The fuel gas supplied to the first fuel cell stack 1a from the fuel supply path 71 flows into the anode connection path 731 from the inlet 7311 of the anode connection path 731 and is supplied to the second fuel cell stack 1b from the outlet 7312 of the anode connection path 731.

カソード連結路７３２は、第２の燃料電池スタック１ｂにおいて一部が使用された空気（カソードガス）を第１の燃料電池スタック１ａに供給する流路であり、第１の燃料電池スタック１ａ内のカソード流路と第２の燃料電池スタック１ｂ内のカソード流路とを直接連結する。カソード連結路７３２は、補機構造体２の前面２３の中央から、前面２３の左右両端近傍に形成されたアノード連結路７３１に近接する位置まで延在するように形成される。また、カソード連結路７３２は、補機構造体２の上面２７と底面２８の間を、前面２３に沿って直線的に形成される。カソード連結路７３２の一端は、カソード連結路７３２の入口７３２１であり、補機構造体２の底面２８を介して第２の燃料電池スタック１ｂ内のカソード流路に接続している。カソード連結路７３２の他端は、カソード連結路７３２の出口７３２２であり、補機構造体２の上面２７を介して第１の燃料電池スタック１ａ内のカソード流路に接続している。このように、カソード連結路７３２は、第１の燃料電池スタック１ａ内のカソード流路と第２の燃料電池スタック１ｂ内のカソード流路とを直線的に直接連結する。従って、第１の燃料電池スタック１ａと第２の燃料電池スタック１ｂとの間を連結する経路が最短化され、省スペース化及び部品点数を削減することができる。空気供給路７２から第２の燃料電池スタック１ｂに供給された空気は、カソード連結路７３２の入口７３２１からカソード連結路７３２に流入し、カソード連結路７３２の出口７３２２から第１の燃料電池スタック１ａに供給される。 The cathode connection path 732 is a flow path that supplies the air (cathode gas) partially used in the second fuel cell stack 1b to the first fuel cell stack 1a, and directly connects the cathode flow path in the first fuel cell stack 1a to the cathode flow path in the second fuel cell stack 1b. The cathode connection path 732 is formed so as to extend from the center of the front surface 23 of the auxiliary structure 2 to a position close to the anode connection path 731 formed near both the left and right ends of the front surface 23. The cathode connection path 732 is formed linearly along the front surface 23 between the top surface 27 and the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2. One end of the cathode connection path 732 is the inlet 7321 of the cathode connection path 732, and is connected to the cathode flow path in the second fuel cell stack 1b via the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2. The other end of the cathode connection path 732 is the outlet 7322 of the cathode connection path 732, and is connected to the cathode flow path in the first fuel cell stack 1a via the upper surface 27 of the auxiliary structure 2. In this way, the cathode connection path 732 directly connects the cathode flow path in the first fuel cell stack 1a and the cathode flow path in the second fuel cell stack 1b in a straight line. Therefore, the path connecting the first fuel cell stack 1a and the second fuel cell stack 1b is minimized, and space and the number of parts can be reduced. The air supplied from the air supply path 72 to the second fuel cell stack 1b flows into the cathode connection path 732 from the inlet 7321 of the cathode connection path 732 and is supplied to the first fuel cell stack 1a from the outlet 7322 of the cathode connection path 732.

本実施形態においては、燃料電池スタック１及び補機構造体２は、車体前方に配置される。このため、車両走行時の走行風は補機構造体２の前方から補機構造体２の前面２３に吹き当たり、補機構造体２においては、前面２３の放熱量が最も多くなる。上記のとおり、オフガス流路７３であるアノード連結路７３１及びカソード連結路７３２は、補機構造体２の前面２３に沿って形成されている。このように、高温のオフガスが流れるオフガス流路７３が、補機構造体２において放熱量が最も多い放熱面（前面２３）に沿って形成されているため、放熱面（前面２３）からの温度低下が抑制される。従って、補機構造体２に内蔵された燃焼器一体型熱交換器３の放熱が抑制され、燃焼器一体型熱交換器（補機）３の温度低下が抑制される。 In this embodiment, the fuel cell stack 1 and the auxiliary structure 2 are disposed in the front of the vehicle body. Therefore, the wind blows from the front of the auxiliary structure 2 against the front surface 23 of the auxiliary structure 2 when the vehicle is traveling, and the amount of heat dissipated from the front surface 23 of the auxiliary structure 2 is the largest. As described above, the anode connection path 731 and the cathode connection path 732, which are the off-gas flow passage 73, are formed along the front surface 23 of the auxiliary structure 2. In this way, the off-gas flow passage 73 through which the high-temperature off-gas flows is formed along the heat dissipation surface (front surface 23) where the amount of heat dissipated is the largest in the auxiliary structure 2, so that the temperature drop from the heat dissipation surface (front surface 23) is suppressed. Therefore, the heat dissipation from the combustor-integrated heat exchanger 3 built into the auxiliary structure 2 is suppressed, and the temperature drop of the combustor-integrated heat exchanger (auxiliary) 3 is suppressed.

また、補機構造体２の前面２３に沿って形成されるアノード連結路７３１（オフガス流路７３）及びカソード連結路７３２（オフガス流路７３）は、第１の燃料電池スタック１ａと第２の燃料電池スタック１ｂとを直接連結している。即ち、前面２３に沿って形成されるオフガス流路７３に断続される部分が無いため、放熱面（前面２３）と燃焼器一体型熱交換器（排気燃焼器及び熱交換器）３との間に放熱パスが生じない。従って、放熱面（前面２３）に向かって燃焼器一体型熱交換器（排気燃焼器及び熱交換器）３が放熱することが抑制され、燃焼器一体型熱交換器（補機）３の温度低下が抑制される。 The anode connection path 731 (off-gas flow path 73) and the cathode connection path 732 (off-gas flow path 73) formed along the front surface 23 of the auxiliary structure 2 directly connect the first fuel cell stack 1a and the second fuel cell stack 1b. That is, since there is no interrupted portion in the off-gas flow path 73 formed along the front surface 23, no heat dissipation path is created between the heat dissipation surface (front surface 23) and the combustor-integrated heat exchanger (exhaust combustor and heat exchanger) 3. Therefore, the combustor-integrated heat exchanger (exhaust combustor and heat exchanger) 3 is prevented from dissipating heat toward the heat dissipation surface (front surface 23), and the temperature drop of the combustor-integrated heat exchanger (auxiliary) 3 is suppressed.

アノードオフガス流路７３３は、第２の燃料電池スタック１ｂからのアノードオフガスを燃焼器一体型熱交換器３に供給するための流路（燃焼ガス供給路）である。アノードオフガス流路７３３は、補機構造体２の後面２６に沿って形成される。アノードオフガス流路７３３の一端（入口）７３３１は、補機構造体２の底面２８を介して第２の燃料電池スタック１ｂに接続し、他端（出口）は燃焼器一体型熱交換器３に接続されている。第２の燃料電池スタック１ｂからのアノードオフガスは、アノードオフガス流路７３３の入口７３３１からアノードオフガス流路７３３に流入し、アノードオフガス流路７３３の出口から燃焼器一体型熱交換器３に供給される。 The anode off-gas passage 733 is a passage (combustion gas supply passage) for supplying the anode off-gas from the second fuel cell stack 1b to the combustor-integrated heat exchanger 3. The anode off-gas passage 733 is formed along the rear surface 26 of the auxiliary structure 2. One end (inlet) 7331 of the anode off-gas passage 733 is connected to the second fuel cell stack 1b via the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2, and the other end (outlet) is connected to the combustor-integrated heat exchanger 3. The anode off-gas from the second fuel cell stack 1b flows into the anode off-gas passage 733 from the inlet 7331 of the anode off-gas passage 733, and is supplied to the combustor-integrated heat exchanger 3 from the outlet of the anode off-gas passage 733.

カソードオフガス流路７３４は、第１の燃料電池スタック１ａからのカソードオフガスを燃焼器一体型熱交換器３に供給するための流路（燃焼ガス供給路）である。カソードオフガス流路７３４は、補機構造体２の後面２６に沿って形成される。カソードオフガス流路７３４は、一端（入口）７３４１が補機構造体２の上面２７を介して第１の燃料電池スタック１ａに接続し、他端（出口）は、燃焼器一体型熱交換器３に接続している。第１の燃料電池スタック１ａからのカソードオフガスは、カソードオフガス流路７３４の入口７３４１からカソードオフガス流路７３４に流入し、カソードオフガス流路７３４の出口から燃焼器一体型熱交換器３に供給される。 The cathode offgas flow passage 734 is a flow passage (combustion gas supply passage) for supplying the cathode offgas from the first fuel cell stack 1a to the combustor-integrated heat exchanger 3. The cathode offgas flow passage 734 is formed along the rear surface 26 of the auxiliary structure 2. One end (inlet) 7341 of the cathode offgas flow passage 734 is connected to the first fuel cell stack 1a via the upper surface 27 of the auxiliary structure 2, and the other end (outlet) is connected to the combustor-integrated heat exchanger 3. The cathode offgas from the first fuel cell stack 1a flows into the cathode offgas flow passage 734 from the inlet 7341 of the cathode offgas flow passage 734, and is supplied to the combustor-integrated heat exchanger 3 from the outlet of the cathode offgas flow passage 734.

燃焼ガス排出流路７３５は、後述する燃焼器一体型熱交換器３において生成された燃焼ガスを外部に排出する流路である。燃焼ガス排出流路７３５は、一端（入口）は燃焼器一体型熱交換器３に接続され、他端（出口）７３５２は補機構造体２の底面２８を介して排気管６（図１を参照）に接続されている。なお、燃焼ガス排出流路７３５と排気管６とが接続する部分は、フランジ（図示しない）等により固定されている。 The combustion gas exhaust flow passage 735 is a flow passage that exhausts the combustion gas generated in the combustor-integrated heat exchanger 3 to the outside, which will be described later. One end (inlet) of the combustion gas exhaust flow passage 735 is connected to the combustor-integrated heat exchanger 3, and the other end (outlet) 7352 is connected to the exhaust pipe 6 (see FIG. 1) via the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2. The portion where the combustion gas exhaust flow passage 735 and the exhaust pipe 6 are connected is fixed by a flange (not shown) or the like.

燃焼器一体型熱交換器３は、熱交換器を排気燃焼器に一体化した補機であり、プレートを積層して構成される。燃焼器一体型熱交換器３は、空気供給路７２に接続する流路と、アノードオフガス流路７３３、カソードオフガス流路７３４及び燃焼ガス排出流路７３５に接続する流路とを備える。燃焼器一体型熱交換器３には、アノードオフガス流路７３３及びカソードオフガス流路７３４から、アノードオフガス及びカソードオフガスがそれぞれ供給され、これらのガスは燃焼器一体型熱交換器３内で混合される。アノードオフガスとカソードオフガスとの混合ガスは、燃焼器一体型熱交換器３内で燃焼され、高温の燃焼ガスが生成される。また、燃焼器一体型熱交換器３には、空気供給路７２から空気（カソードガス）が供給される。燃焼器一体型熱交換器３に供給された空気（カソードガス）は、燃焼器一体型熱交換器３において生成された前述の燃焼ガスを用いて熱交換される。これにより、燃料電池スタック１に供給される空気（カソードガス）が加熱される。燃焼器一体型熱交換器３において加熱された空気（カソードガス）は、空気供給路７２から第２の燃料電池スタック１ｂに供給される。一方、燃焼器一体型熱交換器３において生成された燃焼ガスは、空気（カソードガス）と熱交換された後、燃焼ガス排出流路７３５に排出される。燃焼ガス排出流路７３５に排出された燃焼ガスは、補機構造体２の底面２８を介して燃焼ガス排出流路７３５に接続する排気管６から燃料電池システム１００が搭載される車両等の外部に排出される。 The combustor-integrated heat exchanger 3 is an auxiliary device in which a heat exchanger is integrated with an exhaust combustor, and is constructed by stacking plates. The combustor-integrated heat exchanger 3 has a flow path connected to the air supply path 72, and flow paths connected to the anode offgas flow path 733, the cathode offgas flow path 734, and the combustion gas exhaust flow path 735. The anode offgas and the cathode offgas are supplied to the combustor-integrated heat exchanger 3 from the anode offgas flow path 733 and the cathode offgas flow path 734, respectively, and these gases are mixed in the combustor-integrated heat exchanger 3. The mixed gas of the anode offgas and the cathode offgas is combusted in the combustor-integrated heat exchanger 3, and high-temperature combustion gas is generated. In addition, air (cathode gas) is supplied to the combustor-integrated heat exchanger 3 from the air supply path 72. The air (cathode gas) supplied to the combustor-integrated heat exchanger 3 is heat exchanged using the aforementioned combustion gas generated in the combustor-integrated heat exchanger 3. This heats the air (cathode gas) supplied to the fuel cell stack 1. The air (cathode gas) heated in the combustor-integrated heat exchanger 3 is supplied to the second fuel cell stack 1b from the air supply passage 72. Meanwhile, the combustion gas generated in the combustor-integrated heat exchanger 3 is heat exchanged with the air (cathode gas) and then discharged to the combustion gas exhaust passage 735. The combustion gas discharged to the combustion gas exhaust passage 735 is discharged to the outside of the vehicle on which the fuel cell system 100 is mounted from the exhaust pipe 6 connected to the combustion gas exhaust passage 735 via the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2.

このように、燃焼器と熱交換器とを一体化した燃焼器一体型熱交換器３を用いて、燃焼器一体型熱交換器３内で燃焼器が熱交換器を直接昇温させているため、燃焼器から熱交換器への経路が不要になる、または経路を短縮できる。 In this way, by using the combustor-integrated heat exchanger 3, which integrates the combustor and heat exchanger, the combustor directly heats the heat exchanger within the combustor-integrated heat exchanger 3, so there is no need for a path from the combustor to the heat exchanger, or the path can be shortened.

なお、燃焼器一体型熱交換器３内におけるアノードオフガス流路７３３及びカソードオフガス流路７３４が供給される流路には、燃焼触媒が塗られており、これにより、混合ガスの燃焼が促進される。 The flow paths to which the anode off-gas flow path 733 and the cathode off-gas flow path 734 are supplied within the combustor-integrated heat exchanger 3 are coated with a combustion catalyst, which promotes the combustion of the mixed gas.

以上のとおり、本実施形態においては、オフガス流路７３が放熱面（前面２３）に沿って形成されているため、放熱面（前面２３）からの温度低下が抑制され、補機構造体２に内蔵された燃焼器一体型熱交換器３の放熱が抑制される。 As described above, in this embodiment, the off-gas flow passage 73 is formed along the heat dissipation surface (front surface 23), so that the temperature drop from the heat dissipation surface (front surface 23) is suppressed, and heat dissipation from the combustor-integrated heat exchanger 3 built into the auxiliary structure 2 is suppressed.

また、燃焼器一体型熱交換器３を内蔵する補機構造体２が、積層する２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの間に配置されているため、燃焼器一体型熱交換器３の温度が低下しにくく、燃焼器一体型熱交換器３の温度を保温することができる。 In addition, the auxiliary structure 2 incorporating the combustor-integrated heat exchanger 3 is positioned between the two stacked fuel cell stacks 1a and 1b, so the temperature of the combustor-integrated heat exchanger 3 is less likely to drop, and the temperature of the combustor-integrated heat exchanger 3 can be maintained.

また、ガス流路と、燃焼器一体型熱交換器３とを補機構造体２に内蔵させて一体化しているため、燃料電池システム１００全体の部品数や組み立て工程数を削減することができる。 In addition, because the gas flow path and the combustor-integrated heat exchanger 3 are built into the auxiliary structure 2 and integrated, the number of parts and assembly steps in the entire fuel cell system 100 can be reduced.

また、燃料電池スタック１ａ，１ｂを保持する補機構造体２にガス流路を内蔵しているため、燃料電池スタック１ａ，１ｂに接続するガス流路の流路長が短縮され、燃料電池スタック１ａ，１ｂに到達するまでの間に燃料や空気がガス流路から放熱することを抑制できる。 In addition, because the gas flow path is built into the auxiliary structure 2 that holds the fuel cell stacks 1a and 1b, the length of the gas flow path connecting to the fuel cell stacks 1a and 1b is shortened, and heat dissipation from the fuel and air from the gas flow path before reaching the fuel cell stacks 1a and 1b can be suppressed.

なお、補機構造体２に内蔵される燃焼器一体型熱交換器３及び各ガス流路は、上記の構成に限られるものではない。オフガス流路７３が放熱面（前面２３）に沿って形成される部分を有していれば、補機構造体２内における各ガス流路の取り回しや補機（燃焼器一体型熱交換器３）の配置は如何なるものであってもよい。 The combustor-integrated heat exchanger 3 and each gas flow path built into the auxiliary structure 2 are not limited to the above configuration. As long as the off-gas flow path 73 has a portion formed along the heat dissipation surface (front surface 23), the arrangement of each gas flow path within the auxiliary structure 2 and the arrangement of the auxiliary (combustor-integrated heat exchanger 3) may be any.

また、本実施形態では、補機構造体２に金属等を鋳込ませて燃焼器一体型熱交換器３及び各ガス流路を内蔵させているが、必ずしもこれに限られず、既知の如何なる方法を用いてこれらを補機構造体２に内蔵させてもよい。 In addition, in this embodiment, the combustor-integrated heat exchanger 3 and each gas flow path are built in by casting metal or the like into the auxiliary structure 2, but this is not necessarily limited to this, and they may be built in the auxiliary structure 2 using any known method.

図４は、補機構造体２の上面斜視図であり、補機構造体２の前面２３に沿ったガス流路を説明する模式図である。図４では、補機構造体２内の構成について、連結路（アノード連結路７３１、カソード連結路７３２）及び燃焼器一体型熱交換器３のみを破線で示している。 Figure 4 is a top perspective view of the auxiliary structure 2, and is a schematic diagram illustrating the gas flow path along the front surface 23 of the auxiliary structure 2. In Figure 4, only the connection paths (anode connection path 731, cathode connection path 732) and the combustor-integrated heat exchanger 3 are shown in dashed lines with regard to the configuration within the auxiliary structure 2.

図４に示すように、アノード連結路７３１は、補機構造体２の上下方向（上面２７と底面２８とを垂直に結ぶ方向）に長く、左右方向（第１の側面２４と第２の側面２５とを垂直に結ぶ方向）に短い形状に構成される。また、アノード連結路７３１は、補機構造体２の前面２３の左右両端近傍において、前面２３に沿って、補機構造体２の上面２７から底面２８まで形成される。一方、カソード連結路７３２は、補機構造体２の前面２３の面方向に広く、前面２３に垂直な方向に狭い、扁平した形状に構成される。カソード連結路７３２は、前面２３に沿って、補機構造体２の上面２７から底面２８まで形成されるとともに、前面２３の中央から前面２３の左右両端近傍に形成されたアノード連結路７３１に近接する位置まで延在するように形成される。このように、前面２３に沿って形成されるカソード連結路７３２が、補機構造体２において最も放熱量の多い前面２３の面方向に広く、前面２３に垂直な方向に狭い扁平した形状を有しているため、走行風の吹き付けによる燃焼器一体型熱交換器３の放熱を広く抑制することができる。また、カソード連結路７３２を補機構造体２の前面２３の両端に形成されたアノード連結路７３１に近接する位置まで延在させているため、前面２３への走行風の吹き付けによる燃焼器一体型熱交換器３の放熱を最大限抑制することができる。さらに、前面２３に垂直な方向に狭い形状であるため、省スペース化も実現される。 4, the anode connection path 731 is long in the vertical direction of the auxiliary structure 2 (the direction vertically connecting the top surface 27 and the bottom surface 28) and short in the left-right direction (the direction vertically connecting the first side surface 24 and the second side surface 25). The anode connection path 731 is formed along the front surface 23 from the top surface 27 to the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2 in the vicinity of both the left and right ends of the front surface 23 of the auxiliary structure 2. On the other hand, the cathode connection path 732 is formed in a flat shape that is wide in the planar direction of the front surface 23 of the auxiliary structure 2 and narrow in the direction perpendicular to the front surface 23. The cathode connection path 732 is formed along the front surface 23 from the top surface 27 to the bottom surface 28 of the auxiliary structure 2, and is formed so as to extend from the center of the front surface 23 to a position close to the anode connection path 731 formed in the vicinity of both the left and right ends of the front surface 23. In this way, the cathode connection path 732 formed along the front surface 23 has a flat shape that is wide in the surface direction of the front surface 23, which has the greatest amount of heat dissipation in the auxiliary structure 2, and narrow in the direction perpendicular to the front surface 23, so that heat dissipation from the combustor-integrated heat exchanger 3 due to the blowing of the traveling wind can be widely suppressed. In addition, since the cathode connection path 732 is extended to a position close to the anode connection path 731 formed at both ends of the front surface 23 of the auxiliary structure 2, heat dissipation from the combustor-integrated heat exchanger 3 due to the blowing of the traveling wind to the front surface 23 can be suppressed to the maximum extent. Furthermore, since it is narrow in the direction perpendicular to the front surface 23, space saving is also achieved.

図５ａは補機構造体２の正面図、即ち、補機構造体２を前面２３（放熱面）側から見た図であり、図５ｂは補機構造体２の上面図、即ち、補機構造体２を上面２７側から見た図である。図４と同様に、図５ａ、図５ｂにおいても、補機構造体２内の構成について、連結路（アノード連結路７３１、カソード連結路７３２）及び燃焼器一体型熱交換器３のみを破線で示している。 Figure 5a is a front view of the auxiliary structure 2, i.e., a view of the auxiliary structure 2 from the front surface 23 (heat dissipation surface), and Figure 5b is a top view of the auxiliary structure 2, i.e., a view of the auxiliary structure 2 from the top surface 27. As in Figure 4, in Figures 5a and 5b, only the connection paths (anode connection path 731, cathode connection path 732) and the combustor-integrated heat exchanger 3 are shown by dashed lines within the auxiliary structure 2.

図５ａ及び図５ｂに示すように、補機構造体２の前面２３（放熱面）に沿って形成されるカソード連結路７３２は、前面２３側から見て、補機構造体２の上下方向及び左右方向のいずれにおいても燃焼器一体型熱交換器３より大きい。即ち、カソード連結路７３２は、補機構造体２の前面２３側から見て、燃焼器一体型熱交換器３を覆うように形成されている。このように、前面２３（放熱面）側から見て、カソード連結路７３２（オフガス流路７３）により燃焼器一体型熱交換器３が覆われているため、走行風の吹き付けによる温度低下が燃焼器一体型熱交換器３に伝達することが確実に防止される。また、燃焼器一体型熱交換器３を通過する空気（カソードガス）や燃焼ガスの温度が低下することも確実に防止される。 As shown in Figures 5a and 5b, the cathode connection path 732 formed along the front surface 23 (heat dissipation surface) of the auxiliary structure 2 is larger than the combustor-integrated heat exchanger 3 in both the vertical and horizontal directions of the auxiliary structure 2 when viewed from the front surface 23 side. That is, the cathode connection path 732 is formed to cover the combustor-integrated heat exchanger 3 when viewed from the front surface 23 side of the auxiliary structure 2. In this way, the combustor-integrated heat exchanger 3 is covered by the cathode connection path 732 (off-gas flow path 73) when viewed from the front surface 23 (heat dissipation surface) side, so that the temperature drop caused by the blowing of the traveling wind is reliably prevented from being transmitted to the combustor-integrated heat exchanger 3. In addition, the temperature of the air (cathode gas) and combustion gas passing through the combustor-integrated heat exchanger 3 is reliably prevented from decreasing.

図６は、燃料電池システム１００を車両前方に搭載した例を示す斜視図である。 Figure 6 is a perspective view showing an example of a fuel cell system 100 mounted at the front of a vehicle.

図６に示すように、補機構造体２は、筐体８１に収容され、筐体８１はブラケット８２を介して燃料電池システム１００が搭載される車両のサイドメンバー８３に取り付けられる。なお、図示を省略するが、補機構造体２に保持される燃料電池スタック１も同様に筐体８１に収容される。 As shown in FIG. 6, the auxiliary structure 2 is housed in a housing 81, and the housing 81 is attached via a bracket 82 to a side member 83 of the vehicle on which the fuel cell system 100 is mounted. Although not shown, the fuel cell stack 1 held by the auxiliary structure 2 is also housed in the housing 81.

筐体８１は、燃料電池スタック１及び補機構造体２の車両前方側を収容するとともに補機構造体２が取り付けられるトレー形状の前側ケース８１１と、燃料電池スタック１及び補機構造体２の車両後方側を収容するとともに前側ケース８１１と接続する後側ケース８１２と、を備える。補機構造体２の前面２３は、前側ケース８１１の外側からボルトなどの複数の締結部材８１３により筐体８１に締結固定されている。前側ケース８１１と後側ケース８１２は互いの開口部を合わせて接続されるが、後側ケース８１２の開口部の一部は開口しており、その開口した部分から補機構造体２に接続された燃料供給管４、空気供給管５が延出している。 The housing 81 includes a tray-shaped front case 811 that houses the fuel cell stack 1 and the auxiliary structure 2 at the front side of the vehicle and to which the auxiliary structure 2 is attached, and a rear case 812 that houses the fuel cell stack 1 and the auxiliary structure 2 at the rear side of the vehicle and is connected to the front case 811. The front surface 23 of the auxiliary structure 2 is fastened to the housing 81 from the outside of the front case 811 by a plurality of fastening members 813 such as bolts. The front case 811 and the rear case 812 are connected by aligning their openings, but part of the opening of the rear case 812 is open, and the fuel supply pipe 4 and the air supply pipe 5 connected to the auxiliary structure 2 extend from the open portion.

筐体８１におけるサイドメンバー８３と略同じ高さとなる位置からは、ケース側ブラケット８２１が延出している。一方、サイドメンバー８３のケース側ブラケット８２１に対抗する位置には車両側ブラケット８２２が取り付けられている。そして、ケース側ブラケット８２１が車両側ブラケット８２２にねじ止めされることで筐体８１がサイドメンバー８３に固定される。これにより、補機構造体２を収容する筐体８１が車両に固定される。 A case side bracket 821 extends from the housing 81 at a position at approximately the same height as the side member 83. Meanwhile, a vehicle side bracket 822 is attached to the side member 83 at a position opposite the case side bracket 821. The case side bracket 821 is then screwed to the vehicle side bracket 822, thereby fixing the housing 81 to the side member 83. In this way, the housing 81 that houses the auxiliary structure 2 is fixed to the vehicle.

ところで、車両に燃料電池スタックを直接取り付ける場合、補強部材が必要となる。これに対し、本実施形態においては、上下に燃料電池スタック１ａ，１ｂを保持する補機構造体２を筐体８１に収容し、筐体８１に補機構造体２を締結するとともに、筐体８１を車両に締結している。ここで、筐体８１は補強部材として機能する。このため、燃料電池スタック１ａ，１ｂ及び補機構造体２を筐体８１に収容して車両に取り付ける本実施形態では、複数の燃料電池スタック１ａ，１ｂを車両に取り付けるための補強部材が不要となる。従って、燃料電池スタック１ａ，１ｂを車両に直接取り付ける場合に比べ、部品点数を削減することができる。 However, when directly mounting a fuel cell stack to a vehicle, a reinforcing member is required. In contrast, in this embodiment, the auxiliary structure 2 that holds the fuel cell stacks 1a, 1b above and below is housed in a housing 81, and the auxiliary structure 2 is fastened to the housing 81, which is then fastened to the vehicle. Here, the housing 81 functions as a reinforcing member. Therefore, in this embodiment, in which the fuel cell stacks 1a, 1b and the auxiliary structure 2 are housed in the housing 81 and mounted to the vehicle, no reinforcing member is required to mount the multiple fuel cell stacks 1a, 1b to the vehicle. Therefore, the number of parts can be reduced compared to when the fuel cell stacks 1a, 1b are directly mounted to the vehicle.

また、筐体８１の前側ケース８１１は、補機構造体２の前面２３（放熱面）を覆う。これにより、補機構造体２内の燃焼器一体型熱交換器３の放熱をさらに抑制することができる。 In addition, the front case 811 of the housing 81 covers the front surface 23 (heat dissipation surface) of the auxiliary structure 2. This further suppresses heat dissipation from the combustor-integrated heat exchanger 3 in the auxiliary structure 2.

なお、補機構造体２を筐体８１に締結固定する方法及び筐体８１を車両に固定する方法は上記に限られず、既知の如何なる方法を用いてもよい。また、筐体８１の構成も上記に限られず、燃料電池スタック１及び補機構造体２を収容し、且つ外部配管（燃料供給管４、空気供給管５）と補機構造体２とを接続可能に構成されていれば、既知の如何なる構成であってもよい。 The method of fastening the auxiliary structure 2 to the housing 81 and the method of fixing the housing 81 to the vehicle are not limited to the above, and any known method may be used. The configuration of the housing 81 is also not limited to the above, and any known configuration may be used as long as it is configured to accommodate the fuel cell stack 1 and the auxiliary structure 2 and to be able to connect the external piping (fuel supply pipe 4, air supply pipe 5) to the auxiliary structure 2.

上記した実施形態に係る燃料電池システム１００によれば、以下の効果を得ることができる。 The fuel cell system 100 according to the above embodiment can provide the following advantages:

燃料電池システム１００は、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの間に配置される補機構造体２を備える。補機構造体２は、燃焼器一体型熱交換器（排気燃焼器及び熱交換器）３と、燃料電池スタック１に供給する空気及び燃料が流れるガス供給流路７１，７２と、燃料電池スタック１のオフガスが流れるオフガス流路７３を内蔵する。補機構造体２は、車両走行時の走行風が吹き当たることによる放熱量が最も多くなる放熱面（前面２３）を有し、オフガス流路７３は、放熱面（前面２３）に沿って形成される部分を有する。このように、温度が高いオフガスが流れるオフガス流路７３を、温度低下が最も大きい放熱面（前面２３）に沿って形成している。このため、放熱面（前面２３）からの温度低下が抑制され、補機構造体２に内蔵された燃焼器一体型熱交換器（排気燃焼器及び熱交換器）３等の補機が、周囲の温度低下により放熱することを抑制できる。 The fuel cell system 100 includes an auxiliary structure 2 disposed between two fuel cell stacks 1a and 1b. The auxiliary structure 2 incorporates a combustor-integrated heat exchanger (exhaust combustor and heat exchanger) 3, gas supply passages 71 and 72 through which air and fuel flow to the fuel cell stack 1, and an off-gas passage 73 through which the off-gas of the fuel cell stack 1 flows. The auxiliary structure 2 has a heat dissipation surface (front surface 23) on which the amount of heat dissipated is the greatest when the wind blows while the vehicle is running, and the off-gas passage 73 has a portion formed along the heat dissipation surface (front surface 23). In this way, the off-gas passage 73 through which the high-temperature off-gas flows is formed along the heat dissipation surface (front surface 23) where the temperature drop is the greatest. For this reason, the temperature drop from the heat dissipation surface (front surface 23) is suppressed, and the auxiliary equipment, such as the combustor-integrated heat exchanger (exhaust combustor and heat exchanger) 3 built into the auxiliary structure 2, can be suppressed from dissipating heat due to a drop in the surrounding temperature.

また、燃焼器一体型熱交換器３を内蔵する補機構造体２を２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの間に配置しているため、燃焼器一体型熱交換器３の温度は低下しにくい。即ち、燃焼器一体型熱交換器３の温度を保温することができる。 In addition, because the auxiliary structure 2 incorporating the combustor-integrated heat exchanger 3 is disposed between the two fuel cell stacks 1a and 1b, the temperature of the combustor-integrated heat exchanger 3 is unlikely to drop. In other words, the temperature of the combustor-integrated heat exchanger 3 can be maintained.

また、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの間に配置される補機構造体２に、燃焼器一体型熱交換器３とガス流路７１～７３を内蔵させて一体化しているため、燃料電池システム１００全体を小型化できるとともに、部品数や組み立て工程数を削減することができる。即ち、燃料電池システム１００を省スペース化及び低コスト化することができる。 In addition, the combustor-integrated heat exchanger 3 and gas flow paths 71-73 are built into and integrated into the auxiliary structure 2 disposed between the two fuel cell stacks 1a, 1b, making it possible to reduce the size of the entire fuel cell system 100 and the number of parts and assembly steps. In other words, the fuel cell system 100 can be made more space-saving and less expensive.

燃料電池システム１００は、燃焼器一体型熱交換器（排気燃焼器及び熱交換器）３と、ガス供給流路７１，７２と、オフガス流路７３とを内蔵する補機構造体２を備える。オフガス流路７３は、第１の燃料電池スタック１ａ内のガス流路と第２の燃料電池スタック１ｂ内のガス流路とを直接連結する連結路７３１，７３２と、燃料電池スタック１（１ａ，１ｂ）のオフガスを燃焼器一体型熱交換器（排気燃焼器）３に供給する燃焼ガス供給路７３３，７３４とを含む。そして、連結路７３１，７３２は補機構造体２の放熱面（前面２３）に沿って形成される。このように、温度が高いガスが流れる連結路７３１，７３２（オフガス流路７３）を、温度低下が最も大きい放熱面（前面２３）に沿って形成している。このため、放熱面（前面２３）からの温度低下が抑制され、補機構造体２に内蔵された燃焼器一体型熱交換器（排気燃焼器及び熱交換器）３等の補機が、周囲の温度低下により放熱することを抑制できる。 The fuel cell system 100 includes an auxiliary structure 2 incorporating a combustor-integrated heat exchanger (exhaust combustor and heat exchanger) 3, gas supply passages 71, 72, and an off-gas passage 73. The off-gas passage 73 includes connecting passages 731, 732 that directly connect the gas passage in the first fuel cell stack 1a and the gas passage in the second fuel cell stack 1b, and combustion gas supply passages 733, 734 that supply the off-gas of the fuel cell stack 1 (1a, 1b) to the combustor-integrated heat exchanger (exhaust combustor) 3. The connecting passages 731, 732 are formed along the heat dissipation surface (front surface 23) of the auxiliary structure 2. In this way, the connecting passages 731, 732 (off-gas passage 73) through which high-temperature gas flows are formed along the heat dissipation surface (front surface 23) where the temperature drop is greatest. This prevents the temperature from dropping from the heat dissipation surface (front surface 23), and prevents auxiliary equipment such as the combustor-integrated heat exchanger (exhaust combustor and heat exchanger) 3 built into the auxiliary structure 2 from losing heat due to a drop in the surrounding temperature.

また、放熱面（前面２３）に沿って形成される連結路７３１，７３２は、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂを直接連結するため、放熱面（前面２３）と燃焼器一体型熱交換器（排気燃焼器及び熱交換器）３との間に放熱パスが生じない。従って、放熱面（前面２３）に向かって燃焼器一体型熱交換器（排気燃焼器及び熱交換器）３が放熱することを抑制できる。 In addition, the connecting paths 731, 732 formed along the heat dissipation surface (front surface 23) directly connect the two fuel cell stacks 1a, 1b, so no heat dissipation path is created between the heat dissipation surface (front surface 23) and the combustor-integrated heat exchanger (exhaust combustor and heat exchanger) 3. Therefore, it is possible to suppress the combustor-integrated heat exchanger (exhaust combustor and heat exchanger) 3 from dissipating heat toward the heat dissipation surface (front surface 23).

燃料電池システム１００は、オフガス流路７３における放熱面（前面２３）に沿って形成されるカソード連結路７３２が、放熱面（前面２３）の面方向に広く、放熱面（前面２３）に垂直な方向に狭い扁平した形状である。従って、放熱面（前面２３）に対する走行風の吹き付けによる燃焼器一体型熱交換器３の放熱を広く抑制することができる。また、放熱面（前面２３）に垂直な方向に狭い形状であるため、省スペース化が実現される。 In the fuel cell system 100, the cathode connection path 732 formed along the heat dissipation surface (front surface 23) in the off-gas flow passage 73 has a flat shape that is wide in the planar direction of the heat dissipation surface (front surface 23) and narrow in the direction perpendicular to the heat dissipation surface (front surface 23). Therefore, heat dissipation from the combustor-integrated heat exchanger 3 caused by the blowing of the traveling wind against the heat dissipation surface (front surface 23) can be widely suppressed. In addition, because the shape is narrow in the direction perpendicular to the heat dissipation surface (front surface 23), space saving is achieved.

燃料電池システム１００は、アノード連結路７３１は、放熱面（前面２３）の左右両端近傍において放熱面に沿って形成される。また、カソード連結路７３２は、放熱面（前面２３）に沿って、放熱面（前面２３）の中央から放熱面（前面２３）の左右両端近傍に形成されたアノード連結路７３１に近接する位置まで延在するように形成される。このように、カソード連結路７３２を放熱面（前面２３）の中央から放熱面（前面２３）の左右両端近傍まで延在させているため、前面２３への走行風の吹き付けによる燃焼器一体型熱交換器３の放熱を最大限抑制することができる。 In the fuel cell system 100, the anode connection path 731 is formed along the heat dissipation surface near both the left and right ends of the heat dissipation surface (front surface 23). The cathode connection path 732 is formed along the heat dissipation surface (front surface 23) so as to extend from the center of the heat dissipation surface (front surface 23) to a position close to the anode connection path 731 formed near both the left and right ends of the heat dissipation surface (front surface 23). In this way, since the cathode connection path 732 extends from the center of the heat dissipation surface (front surface 23) to the left and right ends of the heat dissipation surface (front surface 23), it is possible to minimize heat dissipation from the combustor-integrated heat exchanger 3 caused by the blowing of the traveling wind to the front surface 23.

燃料電池システム１００は、オフガス流路７３における放熱面（前面２３）に沿って形成されるカソード連結路７３２が、放熱面（前面２３）側から見て補機構造体２内の燃焼器一体型熱交換器（熱交換器）３を覆うように形成される。これにより、車両の走行風の吹き付けによる温度低下が燃焼器一体型熱交換器３に伝達することが確実に防止される。また、燃焼器一体型熱交換器３を通過する空気（カソードガス）や燃焼ガスの温度が低下することも確実に防止される。 In the fuel cell system 100, the cathode connection path 732 formed along the heat dissipation surface (front surface 23) in the off-gas flow path 73 is formed so as to cover the combustor-integrated heat exchanger (heat exchanger) 3 in the auxiliary structure 2 when viewed from the heat dissipation surface (front surface 23) side. This reliably prevents the temperature drop caused by the wind blowing from the vehicle while traveling from being transmitted to the combustor-integrated heat exchanger 3. It also reliably prevents the temperature of the air (cathode gas) and combustion gas passing through the combustor-integrated heat exchanger 3 from decreasing.

燃料電池システム１００は、燃焼器一体型熱交換器（排気燃焼器及び熱交換器）３及びガス流路７１～７３を内蔵する補機構造体２が、燃料電池スタック１を保持する保持面２７，２８を有する。また、燃料電池スタック１は、保持面２７，２８と接する接続面を有し、接続面と保持面２７，２８とが接することで補機構造体２に保持される。このように、燃焼器一体型熱交換器（排気燃焼器及び熱交換器）３及びガス流路７１～７３を内蔵する補機構造体２によって、燃料電池スタック１を保持するため、構成部品が削減され、燃料電池システム１００を小型化することができる。 In the fuel cell system 100, the auxiliary structure 2 incorporating the combustor-integrated heat exchanger (exhaust combustor and heat exchanger) 3 and gas flow paths 71-73 has holding surfaces 27, 28 that hold the fuel cell stack 1. The fuel cell stack 1 also has connection surfaces that contact the holding surfaces 27, 28, and is held in the auxiliary structure 2 by the connection surfaces contacting the holding surfaces 27, 28. In this way, the fuel cell stack 1 is held by the auxiliary structure 2 incorporating the combustor-integrated heat exchanger (exhaust combustor and heat exchanger) 3 and gas flow paths 71-73, so that the number of components is reduced and the fuel cell system 100 can be made smaller.

また、燃料電池スタック１を保持する補機構造体２にガス流路７１～７３を内蔵しているため、燃料電池スタック１に接続するガス流路７１～７３の流路長が短縮される。これにより、燃料電池スタック１に到達するまでの間に燃料や空気がガス流路７１～７３から放熱することを抑制できる。 In addition, because the gas flow paths 71-73 are built into the auxiliary structure 2 that holds the fuel cell stack 1, the flow path length of the gas flow paths 71-73 that connect to the fuel cell stack 1 is shortened. This makes it possible to prevent the fuel and air from radiating heat from the gas flow paths 71-73 before reaching the fuel cell stack 1.

燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１ａ，１ｂ及び補機構造体２を収容する筐体８１を備え、補機構造体２は筐体８１に締結固定される。筐体８１は補強部材として機能するため、燃料電池スタック１ａ，１ｂ及び補機構造体２を筐体８１に収容して車両に取り付ける本実施形態では、複数の燃料電池スタック１ａ，１ｂを車両に取り付けるための補強部材が不要となる。従って、燃料電池スタック１ａ，１ｂを車両に直接取り付ける場合に比べ、部品点数を削減することができる。 The fuel cell system 100 includes a housing 81 that houses the fuel cell stacks 1a, 1b and the auxiliary structure 2, and the auxiliary structure 2 is fastened and fixed to the housing 81. Since the housing 81 functions as a reinforcing member, in this embodiment in which the fuel cell stacks 1a, 1b and the auxiliary structure 2 are housed in the housing 81 and attached to the vehicle, no reinforcing member is required to attach the multiple fuel cell stacks 1a, 1b to the vehicle. Therefore, the number of parts can be reduced compared to when the fuel cell stacks 1a, 1b are directly attached to the vehicle.

燃料電池システム１００は、燃料電池スタック１ａ，１ｂ及び補機構造体２を収容する筐体８１を備え、筐体８１は、補機構造体２の放熱面（前面２３）を覆うように補機構造体２を収容する。これにより、補機構造体２に車両の走行風が吹き付けることにより補機構造体２内の燃焼器一体型熱交換器３が放熱することをさらに抑制することができる。 The fuel cell system 100 includes a housing 81 that houses the fuel cell stacks 1a, 1b and the auxiliary structure 2, and the housing 81 houses the auxiliary structure 2 so as to cover the heat dissipation surface (front surface 23) of the auxiliary structure 2. This further prevents the combustor-integrated heat exchanger 3 in the auxiliary structure 2 from dissipating heat due to the wind from the vehicle blowing against the auxiliary structure 2.

なお、本実施形態においては、燃料電池システム１００を車体前方の原動機室に配置する構成としたが、燃料電池システム１００の搭載位置はこれに限られない。例えば、燃料電池システム１００を車体の床下に配置してもよい。この場合、走行風は車両の下面方向から吹き当たるため、補機構造体２における車両の下面を向いた面が放熱面となる。従って、オフガス流路７３は、当該面（放熱面）に沿って形成される部分を有するように構成される。 In this embodiment, the fuel cell system 100 is arranged in the engine compartment at the front of the vehicle body, but the mounting position of the fuel cell system 100 is not limited to this. For example, the fuel cell system 100 may be arranged under the floor of the vehicle body. In this case, the wind blows from the underside of the vehicle, so the surface of the auxiliary structure 2 facing the underside of the vehicle becomes the heat dissipation surface. Therefore, the off-gas flow passage 73 is configured to have a portion formed along that surface (heat dissipation surface).

また、本実施形態においては、熱交換器を排気燃焼器に一体化した燃焼器一体型熱交換器３を補機構造体２に内蔵する構成としたが、熱交換器と排気燃焼器をそれぞれ別の構成として補機構造体２に内蔵してもよい。また、熱交換器と排気燃焼器を別の構成とした場合、熱交換器及び排気燃焼器のいずれも補機構造体２に内蔵することが好ましいが、熱交換器及び排気燃焼器の一方を補機構造体２に内蔵する構成であってもよい。 In addition, in this embodiment, the combustor-integrated heat exchanger 3, in which the heat exchanger is integrated with the exhaust combustor, is configured to be built into the auxiliary structure 2, but the heat exchanger and the exhaust combustor may be built into the auxiliary structure 2 as separate components. In addition, when the heat exchanger and the exhaust combustor are configured as separate components, it is preferable to build both the heat exchanger and the exhaust combustor into the auxiliary structure 2, but it is also possible to build one of the heat exchanger and the exhaust combustor into the auxiliary structure 2.

また、本実施形態においては、補機としての燃焼器一体型熱交換器３を補機構造体２に内蔵する構成としたが、補機構造体２に内蔵する補機類はこれらに限られない。例えば、改質器等を補機構造体２に内蔵してもよい。本実施形態では、燃料ガスの改質を燃料電池スタック１内で行う構成としたが、この場合、燃料ガスの改質は改質器により行われる。 In addition, in this embodiment, the auxiliary equipment is configured to include a combustor-integrated heat exchanger 3 built into the auxiliary equipment structure 2, but the auxiliary equipment built into the auxiliary equipment structure 2 is not limited to this. For example, a reformer or the like may be built into the auxiliary equipment structure 2. In this embodiment, the fuel gas is reformed within the fuel cell stack 1, but in this case, the fuel gas is reformed by the reformer.

また、本実施形態においては、燃焼器一体型熱交換器３内で燃焼された燃料電池スタック１のオフガス（燃焼ガス）と、空気供給路７２からの空気とを用いて燃焼器一体型熱交換器３内で熱交換する構成としたが必ずしもこれに限られない。例えば、燃料供給路７１が燃焼器一体型熱交換器３に接続するような構成にして、燃焼ガスと燃料供給路７２からの燃料とを用いて熱交換する構成としてもよい。即ち、燃焼器一体型熱交換器（熱交換器）３は、燃焼器一体型熱交換器（燃焼器）３内で燃焼された燃焼ガスと燃料電池スタック１に供給する空気及び燃料の少なくとも一方とを用いて熱交換する構成であればよい。 In addition, in this embodiment, the off-gas (combustion gas) of the fuel cell stack 1 combusted in the combustor-integrated heat exchanger 3 and the air from the air supply passage 72 are used to exchange heat in the combustor-integrated heat exchanger 3, but this is not necessarily limited to this. For example, the fuel supply passage 71 may be connected to the combustor-integrated heat exchanger 3, and heat may be exchanged between the combustion gas and the fuel from the fuel supply passage 72. In other words, the combustor-integrated heat exchanger (heat exchanger) 3 may be configured to exchange heat between the combustion gas combusted in the combustor-integrated heat exchanger (combustor) 3 and at least one of the air and fuel supplied to the fuel cell stack 1.

また、本実施形態においては、燃料電池システム１００が２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂを備える構成としたが、燃料電池スタック１の個数は２つに限られず、３つ以上の燃料電池スタック１を備えていてもよい。例えば、図７に示すように、４つの燃料電池スタック１ａ～１ｄの中心に補機構造体２を配置するような構成であってもよい。 In addition, in this embodiment, the fuel cell system 100 is configured to include two fuel cell stacks 1a and 1b, but the number of fuel cell stacks 1 is not limited to two, and the system may include three or more fuel cell stacks 1. For example, as shown in FIG. 7, the system may be configured such that the auxiliary structure 2 is located at the center of the four fuel cell stacks 1a to 1d.

また、本実施形態においては、第１の燃料電池スタック１ａと第２の燃料電池スタック１ｂとを補機構造体２を介して積層する構成としたが、第１の燃料電池スタック１ａと第２の燃料電池スタック１ｂとは必ずしも積層させなくてもよい。例えば、図８に示すように、補機構造体２の上面２７に複数の燃料電池スタック１（１ａ，１ｂ）を保持するような構成であってもよい。 In addition, in this embodiment, the first fuel cell stack 1a and the second fuel cell stack 1b are stacked via the auxiliary structure 2, but the first fuel cell stack 1a and the second fuel cell stack 1b do not necessarily have to be stacked. For example, as shown in FIG. 8, the auxiliary structure 2 may be configured to hold multiple fuel cell stacks 1 (1a, 1b) on the upper surface 27.

また、本実施形態においては、アノード連結路７３１及びカソード連結路７３２を補機構造体２の放熱面（前面２３）に沿って形成しているが、必ずしもこれに限られず、オフガス流路７３が放熱面に沿って形成される部分を有していればよい。例えば、図９に示すように、燃料電池スタック１ａ，１ｂのオフガスを燃焼器一体型熱交換器（排気燃焼器）３に供給する燃焼ガス供給路（アノードオフガス流路７３３及びカソードオフガス流路７３４）を放熱面（前面２３）に沿って形成してもよい。なお、図９は、変形例による補機構造体２のガス流路を示す模式図であり、補機構造体２の側面図である。図９において、補機構造体２内の構成は、燃焼ガス供給路（アノードオフガス流路７３３及びカソードオフガス流路７３４）、アノード連結路７３１及び燃焼器一体型熱交換器３のみを破線で示している。燃焼ガス供給路（アノードオフガス流路７３３及びカソードオフガス流路７３４）を流れるオフガスは、２つの燃料電池スタック１ａ，１ｂの両方において用いられた後のオフガスであるため、連結路７３１，７３２を流れるガスよりもさらに高温である。従って、燃焼ガス供給路によって放熱面（前面２３）からの温度低下がより抑制され、補機構造体２に内蔵された燃焼器一体型熱交換器（排気燃焼器及び熱交換器）３等の補機が周囲の温度低下により放熱することをより抑制できる。 In addition, in this embodiment, the anode connection path 731 and the cathode connection path 732 are formed along the heat dissipation surface (front surface 23) of the auxiliary structure 2, but this is not necessarily limited to this, and it is sufficient that the off-gas flow path 73 has a portion formed along the heat dissipation surface. For example, as shown in FIG. 9, the combustion gas supply path (anode off-gas flow path 733 and cathode off-gas flow path 734) that supplies the off-gas of the fuel cell stacks 1a and 1b to the combustor-integrated heat exchanger (exhaust combustor) 3 may be formed along the heat dissipation surface (front surface 23). Note that FIG. 9 is a schematic diagram showing the gas flow path of the auxiliary structure 2 according to a modified example, and is a side view of the auxiliary structure 2. In FIG. 9, the configuration inside the auxiliary structure 2 is shown with dashed lines only for the combustion gas supply path (anode off-gas flow path 733 and cathode off-gas flow path 734), the anode connection path 731, and the combustor-integrated heat exchanger 3. The offgas flowing through the combustion gas supply passages (anode offgas passage 733 and cathode offgas passage 734) is the offgas that has been used in both fuel cell stacks 1a and 1b, and is therefore at a higher temperature than the gas flowing through the connecting passages 731 and 732. Therefore, the combustion gas supply passages further suppress the temperature drop from the heat dissipation surface (front surface 23), and the auxiliary equipment such as the combustor-integrated heat exchanger (exhaust combustor and heat exchanger) 3 built into the auxiliary structure 2 can be further suppressed from dissipating heat due to a drop in the surrounding temperature.

また、省スペース化等の観点から、アノード連結路７３１及びカソード連結路７３２は、本実施形態のように燃料電池スタック１ａ，１ｂを直線的に連結する構造として経路を最短化することが好ましいが、必ずしもこれに限られない。補機構造体２の放熱面に沿って形成された部分を有していれば、アノード連結路７３１及びカソード連結路７３２は、一方のみが直線的に構成されていてもよく、また、どちらも直線的ではない構成であってもよい。 In addition, from the viewpoint of space saving, it is preferable that the anode connection path 731 and the cathode connection path 732 have a structure that linearly connects the fuel cell stacks 1a, 1b as in this embodiment to minimize the path, but this is not necessarily limited to this. As long as there is a portion formed along the heat dissipation surface of the auxiliary structure 2, only one of the anode connection path 731 and the cathode connection path 732 may be configured linearly, or neither may be configured linearly.

また、補機構造体２の放熱面と燃焼器一体型熱交換器３との間に放熱パスを生じさせないために、アノード連結路７３１及びカソード連結路７３２は、本実施形態のように燃料電池スタック１ａ，１ｂを直接連結することが好ましいが、必ずしもこれに限られない。補機構造体２の放熱面に沿って形成された部分を有していれば、アノード連結路７３１及びカソード連結路７３２は、燃料電池スタック１ａ，１ｂを直接には連結していなくてもよい。 In addition, in order to avoid creating a heat dissipation path between the heat dissipation surface of the auxiliary structure 2 and the combustor-integrated heat exchanger 3, it is preferable that the anode connection path 731 and the cathode connection path 732 directly connect the fuel cell stacks 1a, 1b as in this embodiment, but this is not necessarily limited to this. As long as they have a portion formed along the heat dissipation surface of the auxiliary structure 2, the anode connection path 731 and the cathode connection path 732 do not have to directly connect the fuel cell stacks 1a, 1b.

また、本実施形態においては、アノード連結路７３１を補機構造体２の上下方向に長く、左右方向に短い形状にし、カソード連結路７３２を補機構造体２の前面２３の面方向に広く、前面２３に垂直な方向に狭い、扁平した形状にしたが、必ずしもこれに限られない。例えば、本実施形態とは逆に、カソード連結路７３２を補機構造体２の上下方向に長く、左右方向に短い形状にし、アノード連結路７３１を補機構造体２の前面２３の面方向に広く、前面２３に垂直な方向に狭い、扁平した形状にしてもよい。また、本実施形態においては、アノード連結路７３１は、補機構造体２の前面２３の左右両端近傍に形成し、カソード連結路７３２は前面２３の中央から前面２３の左右両端近傍に延在するように形成したが、これも例えばカソード連結路７３２を前面の左右両端付近に、アノード連結路７３１を前面の中央に形成するようにしてもよい。即ち、補機構造体２の前面２３に沿って形成されていれば、連結路はどのように形成してもよい。 In addition, in this embodiment, the anode connection path 731 is long in the vertical direction of the auxiliary structure 2 and short in the horizontal direction, and the cathode connection path 732 is wide in the surface direction of the front surface 23 of the auxiliary structure 2 and narrow in the direction perpendicular to the front surface 23, and is flat, but this is not necessarily limited to this. For example, contrary to this embodiment, the cathode connection path 732 may be long in the vertical direction of the auxiliary structure 2 and short in the horizontal direction, and the anode connection path 731 may be wide in the surface direction of the front surface 23 of the auxiliary structure 2 and narrow in the direction perpendicular to the front surface 23, and is flat. In this embodiment, the anode connection path 731 is formed near both left and right ends of the front surface 23 of the auxiliary structure 2, and the cathode connection path 732 is formed so as to extend from the center of the front surface 23 to both left and right ends of the front surface 23, but this may also be formed, for example, by forming the cathode connection path 732 near both left and right ends of the front surface and the anode connection path 731 in the center of the front surface. In other words, the connecting passage can be formed in any way as long as it is formed along the front surface 23 of the auxiliary structure 2.

また、本実施形態においては、補機構造体２内のガス流路に接続する外部配管を燃料供給管４、空気供給管５、排気管６としたが、外部配管はこれらに限られない。例えば、外部配管として、燃料電池システム１００起動時に燃焼器一体型熱交換器（燃焼器）３に燃料ガスを供給するための燃焼用燃料供給管を設けて、補機構造体２に、燃焼用燃料供給管と燃焼器一体型熱交換器（燃焼器）３とを接続する燃焼用燃料供給路を内蔵させてもよい。この場合、燃料電池システム１００の起動時には、燃焼用燃料供給管から燃焼用燃料供給路を介して燃焼器一体型熱交換器（燃焼器）３に燃料ガスが供給される。これにより、燃焼器一体型熱交換器（燃焼器）３内にアノードオフガスが供給されていない燃料電池システム１００の起動時においても、燃焼器一体型熱交換器（燃焼器）３に燃料が供給され、燃焼器一体型熱交換器（燃焼器）３内において空気と燃料の混合ガスが燃焼される。即ち、燃料電池システム１００が暖機される。また、外部配管として、空気を熱交換させずに燃料電池スタック１に供給するためのバイパス空気供給管を設けて、補機構造体２に、燃焼器一体型熱交換器（熱交換器）３を経由せずにバイパス空気供給管と空気供給路７２の出口７２２付近とを接続するバイパス空気供給路を内蔵させてもよい。これにより、バイパス空気供給管から供給された空気は、熱交換（加熱）されずに空気供給路７２に供給される。従って、燃焼器一体型熱交換器（熱交換器）３により熱交換（加熱）された空気と、熱交換（加熱）されていない空気とが混合した空気が空気供給路７２から燃料電池スタック１に供給される。従って、補機構造体２の外部において、燃料電池システム１００の制御部（図示しない）によりバイパス空気供給管に供給される空気の量を調節することで、燃料電池スタック１に供給される空気の温度を調節することができる。さらに、外部配管として、燃料ガスに酸素を供給するためのＰＯＸ用配管を設けて、補機構造体２にＰＯＸ用配管に接続するＰＯＸ用流路を内蔵させてもよい。 In addition, in this embodiment, the external piping connected to the gas flow path in the auxiliary structure 2 is the fuel supply pipe 4, the air supply pipe 5, and the exhaust pipe 6, but the external piping is not limited to these. For example, as the external piping, a combustion fuel supply pipe for supplying fuel gas to the combustor-integrated heat exchanger (combustor) 3 at the time of starting the fuel cell system 100 may be provided, and a combustion fuel supply path connecting the combustion fuel supply pipe and the combustor-integrated heat exchanger (combustor) 3 may be built into the auxiliary structure 2. In this case, at the time of starting the fuel cell system 100, fuel gas is supplied from the combustion fuel supply pipe to the combustor-integrated heat exchanger (combustor) 3 through the combustion fuel supply path. As a result, even at the time of starting the fuel cell system 100 in which anode off gas is not supplied to the combustor-integrated heat exchanger (combustor) 3, fuel is supplied to the combustor-integrated heat exchanger (combustor) 3, and a mixed gas of air and fuel is combusted in the combustor-integrated heat exchanger (combustor) 3. That is, the fuel cell system 100 is warmed up. In addition, a bypass air supply pipe for supplying air to the fuel cell stack 1 without heat exchange may be provided as an external pipe, and a bypass air supply path that connects the bypass air supply pipe to the vicinity of the outlet 722 of the air supply path 72 without passing through the combustor-integrated heat exchanger (heat exchanger) 3 may be built into the auxiliary structure 2. As a result, the air supplied from the bypass air supply pipe is supplied to the air supply path 72 without heat exchange (heating). Therefore, air that has been heat exchanged (heated) by the combustor-integrated heat exchanger (heat exchanger) 3 and air that has not been heat exchanged (heated) are mixed and supplied to the fuel cell stack 1 from the air supply path 72. Therefore, the temperature of the air supplied to the fuel cell stack 1 can be adjusted by adjusting the amount of air supplied to the bypass air supply pipe by the control unit (not shown) of the fuel cell system 100 outside the auxiliary structure 2. Furthermore, a POX pipe for supplying oxygen to the fuel gas may be provided as an external pipe, and a POX flow path connected to the POX pipe may be built into the auxiliary structure 2.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The above describes embodiments of the present invention, but the above embodiments merely show some examples of applications of the present invention, and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the specific configurations of the above embodiments.

１ 燃料電池スタック
１ａ 第１の燃料電池スタック
１ｂ 第２の燃料電池スタック
２ 補機構造体
３ 燃焼器一体型熱交換器（排気燃焼器、熱交換器）
４ 燃料供給管（外部配管）
５ 空気供給管（外部配管）
６ 排気管（外部配管）
７１ 燃料供給路
７２ 空気供給路
７３ オフガス流路
７３１ アノード連結路（連結路）
７３２ カソード連結路（連結路）
７３３ アノードオフガス流路（燃焼ガス供給路）
７３４ カソードオフガス流路（燃焼ガス供給路）
７３５ 燃焼ガス排出流路
８１ 筐体
１００ 燃料電池システム 1 Fuel cell stack 1a First fuel cell stack 1b Second fuel cell stack 2 Auxiliary structure 3 Combustor-integrated heat exchanger (exhaust combustor, heat exchanger)
4. Fuel supply pipe (external piping)
5. Air supply pipe (external piping)
6 Exhaust pipe (external piping)
71 Fuel supply passage 72 Air supply passage 73 Off-gas passage 731 Anode connection passage (connection passage)
732 Cathode connection path (connection path)
733 Anode off gas flow path (combustion gas supply path)
734 Cathode off-gas flow path (combustion gas supply path)
735 Combustion gas exhaust flow path 81 Housing 100 Fuel cell system

Claims (10)

複数の燃料電池スタックと、
少なくとも２つの前記燃料電池スタックの間に配置される補機構造体と、
前記燃料電池スタックから排出されるオフガスを燃焼する排気燃焼器と、
前記排気燃焼器により燃焼された燃焼ガスと前記燃料電池スタックに供給する空気及び燃料の少なくとも一方とを用いて熱交換する熱交換器と、を備える車両用の燃料電池システムであって、
前記補機構造体は、前記燃料電池スタックに供給する空気及び燃料が流れるガス供給流路と、前記燃料電池スタックのオフガスが流れるオフガス流路と、前記排気燃焼器及び前記熱交換器の少なくとも一方と、を内蔵し、
前記補機構造体は、複数の面を有する構造体であって、当該複数の面のうち、車両走行時の走行風が吹き当たることによる放熱量が最も多くなる放熱面を有しており、
前記オフガス流路は、前記放熱面に沿って形成される部分を有する、
燃料電池システム。 A plurality of fuel cell stacks;
an auxiliary structure disposed between at least two of the fuel cell stacks;
an exhaust combustor that combusts off-gas discharged from the fuel cell stack;
a heat exchanger that exchanges heat between the combustion gas combusted by the exhaust combustor and at least one of air and fuel supplied to the fuel cell stack,
the auxiliary structure incorporates a gas supply passage through which air and fuel to be supplied to the fuel cell stack flow, an off-gas passage through which off-gas from the fuel cell stack flows, and at least one of the exhaust combustor and the heat exchanger;
the auxiliary structure is a structure having a plurality of surfaces, and among the plurality of surfaces, a heat dissipation surface is provided which receives the largest amount of heat dissipation due to wind blowing thereon while the vehicle is traveling;
The off-gas passage has a portion formed along the heat dissipation surface.
Fuel cell system. 請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記複数の燃料電池スタックは、第１の燃料電池スタックと第２の燃料電池スタックを含み、
前記補機構造体は、前記排気燃焼器を内蔵するとともに、前記第１の燃料電池スタックと前記第２の燃料電池スタックとの間に配置され、
前記オフガス流路は、前記第１の燃料電池スタック内のガス流路と前記第２の燃料電池スタック内のガス流路とを直接連結する連結路と、前記第１の燃料電池スタック及び前記第２の燃料電池スタックのオフガスを前記排気燃焼器に供給する燃焼ガス供給路とを含む、
燃料電池システム。 2. The fuel cell system according to claim 1,
the plurality of fuel cell stacks include a first fuel cell stack and a second fuel cell stack;
the auxiliary structure houses the exhaust combustor and is disposed between the first fuel cell stack and the second fuel cell stack;
the off-gas flow passage includes a connection passage that directly connects a gas flow passage in the first fuel cell stack with a gas flow passage in the second fuel cell stack, and a combustion gas supply passage that supplies the off-gas from the first fuel cell stack and the second fuel cell stack to the exhaust combustor.
Fuel cell system. 請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記連結路は、前記放熱面に沿って形成される、
燃料電池システム。 3. The fuel cell system according to claim 2,
The connecting path is formed along the heat dissipation surface.
Fuel cell system. 請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記燃焼ガス供給路は、前記放熱面に沿って形成される、
燃料電池システム。 3. The fuel cell system according to claim 2,
The combustion gas supply passage is formed along the heat dissipation surface.
Fuel cell system. 請求項１から４のいずれか一つに記載の燃料電池システムであって、
前記オフガス流路における前記放熱面に沿って形成される部分は、前記放熱面の面方向に広く、前記放熱面に垂直な方向に狭い扁平した形状である、
燃料電池システム。 5. A fuel cell system according to claim 1,
a portion of the off-gas flow passage formed along the heat dissipation surface has a flat shape that is wide in a planar direction of the heat dissipation surface and narrow in a direction perpendicular to the heat dissipation surface;
Fuel cell system. 請求項３に記載の燃料電池システムであって、
前記連結路は、前記第１の燃料電池スタック内のアノード流路と前記第２の燃料電池スタック内のアノード流路とを連結するアノード連結路と、前記第１の燃料電池スタック内のカソード流路と前記第２の燃料電池スタック内のカソード流路とを連結するカソード連結路と、を含み、
前記アノード連結路は、前記放熱面の左右両端近傍において前記放熱面に沿って形成され、
前記カソード連結路は、前記放熱面の面方向に広く、前記放熱面に垂直な方向に狭い扁平した形状であるとともに、前記放熱面に沿って、前記放熱面の中央から前記放熱面の左右両端近傍に形成された前記アノード連結路に近接する位置まで延在するように形成された、
燃料電池システム。 4. The fuel cell system according to claim 3,
the connecting path includes an anode connecting path connecting an anode flow path in the first fuel cell stack and an anode flow path in the second fuel cell stack, and a cathode connecting path connecting a cathode flow path in the first fuel cell stack and a cathode flow path in the second fuel cell stack,
the anode connection path is formed along the heat dissipation surface near both left and right ends of the heat dissipation surface,
The cathode connection path has a flat shape that is wide in the planar direction of the heat dissipation surface and narrow in the direction perpendicular to the heat dissipation surface, and is formed so as to extend along the heat dissipation surface from the center of the heat dissipation surface to a position close to the anode connection path formed near both left and right ends of the heat dissipation surface.
Fuel cell system. 請求項１から６のいずれか一つに記載の燃料電池システムであって、
前記補機構造体は、前記熱交換器を内蔵し、
前記オフガス流路における前記放熱面に沿って形成される部分は、前記放熱面側から見て前記補機構造体内の前記熱交換器を覆うように形成された、
燃料電池システム。 7. A fuel cell system according to claim 1,
The auxiliary structure houses the heat exchanger,
a portion of the off-gas passage formed along the heat dissipation surface is formed so as to cover the heat exchanger in the auxiliary structure when viewed from the heat dissipation surface side;
Fuel cell system. 請求項１から７のいずれか一つに記載の燃料電池システムであって、
前記補機構造体は、前記燃料電池スタックを保持する保持面を有し、
前記燃料電池スタックは、前記補機構造体の前記保持面と接する接続面を有し、前記接続面と前記保持面とが接することで前記補機構造体に保持される、
燃料電池システム。 8. A fuel cell system according to claim 1,
the auxiliary structure has a support surface that supports the fuel cell stack,
the fuel cell stack has a connection surface that contacts the support surface of the auxiliary structure, and is supported by the auxiliary structure by the connection surface contacting the support surface.
Fuel cell system. 請求項１から８のいずれか一つ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及び前記補機構造体を収容する筐体をさらに備え、
前記補機構造体は、前記筐体に締結固定される、
燃料電池システム。 9. A fuel cell system according to claim 1,
a housing that houses the fuel cell stack and the auxiliary structure,
The auxiliary structure is fastened to the housing.
Fuel cell system. 請求項９に記載の燃料電池システムであって、
前記筐体は、少なくとも前記補機構造体の前記放熱面を覆うように前記補機構造体を収容する、
燃料電池システム。 10. The fuel cell system according to claim 9,
The housing accommodates the auxiliary structure so as to cover at least the heat dissipation surface of the auxiliary structure.
Fuel cell system.
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