JP2018032533A - 回路内蔵箱、冷却構造および燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ回路を冷却する観点から有利な技術を提供する。【解決手段】回路内蔵箱１００は、箱体１０５と、箱体１０５に収納されたインバータ回路１２１と、空気流収束部材１３０と、を有する。室外機パッケージ２２０の内面２２２と箱体１０５の底部１０７との間に箱体１０５の側部１１０が介在するように回路内蔵箱１００を内面２２２に取り付けた取り付け状態において、箱体１０５の内部は、吸気領域１６１から第１排気領域１７１に空気を導く通気路Ｖとして機能する。インバータ回路１２１は、通気路Ｖに露出する。空気流収束部材１３０の内側部分１３５は、吸気領域１６１から第１排気領域１７１に向かう空気の流れを収束させる。【選択図】図６

Description

本開示は、回路内蔵箱、冷却構造および燃料電池システムに関する。

特許文献１には、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、本体パッケージ内に、燃料電池と、インバータ回路とが収納されている。この燃料電池システムでは、空気がインバータ回路に送り込まれるように空気の流れをつくることによって、インバータ回路を冷却している。

特開２０１２−１９５２５８号公報

本発明者らは、インバータ回路が露出する通気路の形状を、該通気路を流れる空気の流れを速め易いものとすることが、インバータ回路を冷却する観点から有利であると考えた。本開示に係る技術は、このような考えに基づいたものである。

すなわち、本開示は、
燃料電池を収納する室外機パッケージの内面に取り付けられる回路内蔵箱であって、
底部および前記底部に接続された側部を有し、前記側部には穴または切り欠きである吸気領域と穴または切り欠きである第１排気領域とが形成されている箱体と、
前記箱体に収納され、前記燃料電池が発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
内側部分を有し、前記内側部分は前記箱体の内部に位置している空気流収束部材と、を備え、
前記内面と前記底部との間に前記側部が介在するように前記回路内蔵箱を前記内面に取り付けた取り付け状態において、
前記箱体の内部は、前記吸気領域から前記第１排気領域に空気を導く通気路として機能し、
前記インバータ回路は、前記通気路に露出し、
前記内側部分は、前記吸気領域から前記第１排気領域に向かう空気の流れを収束させる、回路内蔵箱を提供する。

空気流収束部材の内側部分によって、吸気領域から第１排気領域に向かう空気の流れが収束する。これにより、空気の速い流れができ、インバータ回路を冷却し易くなる。すなわち、本開示の技術は、インバータ回路を冷却する観点から有利である。

実施形態に係る回路内蔵箱を表す図 実施形態に係る回路内蔵箱を表す図 実施形態に係る回路内蔵箱を表す図 実施形態に係る回路内蔵箱を表す図 実施形態に係る回路内蔵箱を表す図 実施形態に係る回路内蔵箱を表す図 実施形態に係る回路内蔵箱を表す図 実施形態に係る回路内蔵箱を表す図 実施形態に係る回路内蔵箱を表す図 実施形態に係る冷却構造を表す図 実施形態に係る燃料電池システムの概略図

本開示の第１態様は、
燃料電池を収納する室外機パッケージの内面に取り付けられる回路内蔵箱であって、
底部および前記底部に接続された側部を有し、前記側部には穴または切り欠きである吸気領域と穴または切り欠きである第１排気領域とが形成されている箱体と、
前記箱体に収納され、前記燃料電池が発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
内側部分を有し、前記内側部分は前記箱体の内部に位置している空気流収束部材と、を備え、
前記内面と前記底部との間に前記側部が介在するように前記回路内蔵箱を前記内面に取り付けた取り付け状態において、
前記箱体の内部は、前記吸気領域から前記第１排気領域に空気を導く通気路として機能し、
前記インバータ回路は、前記通気路に露出し、
前記内側部分は、前記吸気領域から前記第１排気領域に向かう空気の流れを収束させる、回路内蔵箱を提供する。

空気流収束部材の内側部分によって、吸気領域から第１排気領域に向かう空気の流れが収束する。これにより、空気の速い流れができ、インバータ回路を冷却し易くなる。すなわち、第１態様は、インバータ回路を冷却する観点から有利である。

本開示の第２態様は、第１態様に加え、
前記取り付け状態において、前記内側部材は、前記底部から前記内面に向かう方向の前記通気領域の幅を狭めることによって、前記吸気領域から前記第１排気領域に向かう空気の流れを収束させる回路内蔵箱を提供する。

本開示の第３態様は、第１態様または第２態様に加え、
前記箱体は、長手方向を有し、
前記長手方向に関し、前記吸気領域、前記空気流収束部材の前記内側部分、および前記第１排気領域は、この順で並んでおり、
前記側部は、
前記長手方向に関して前記内側部分よりも前記吸気領域の側にある第１壁部と、
前記長手方向に関して前記内側部分よりも前記第１排気領域の側にある第２壁部と、
前記第１壁部および前記第２壁部を接続する第３壁部と、
前記第３壁部とは反対側で前記第１壁部および前記第２壁部を接続する第４壁部と、を有している回路内蔵箱を提供する。

本開示の第４態様は、第３態様に加え、
前記第１壁部に、前記吸気領域が形成されている回路内蔵箱を提供する。

第２態様〜第４態様の回路内蔵箱は、回路内蔵箱の具体例である。

本開示の第５態様は、第３態様または第４態様に加え、
前記回路内蔵箱は、前記インバータ回路とは別の電気回路と、前記インバータ回路および前記別の電気回路が設けられた基板と、前記インバータ回路に接続されたワイヤーハーネスと、を備え、
前記基板は、前記底部に配置され、
前記インバータ回路の少なくとも一部は、前記内側部分よりも前記第１排気領域の側において拡がっており、
前記別の電気回路の少なくとも一部は、前記内側部分よりも前記第１排気領域の側において拡がっており、
前記内側部分よりも前記第１排気領域の側において、前記インバータ回路が前記第３壁部の側となり前記別の電気回路が前記第４壁部の側となった状態で、これらの回路が前記長手方向に延びており、
前記第１壁部には、穴または切り欠きである連通領域が形成されており、
前記回路内蔵箱は、前記取り付け状態において、前記ワイヤーハーネスを前記連通領域を通じて前記箱体の外部に導くことができるように構成されている回路内蔵箱を提供する。

第５態様では、インバータ回路が内側部分よりも第１排気領域の側において延びている部分を有しているので、その部分に収束後の（高流速の）空気を到達させることができる。この特徴は、インバータ回路を冷却する観点から有利である。また、インバータ回路が第３壁部の側に集約された状態で長手方向に延びているので、インバータ回路における第１壁部側の部分はある程度第１壁部に近づく。このようにすれば、インバータ回路に接続されたワイヤーハーネスを第１壁部の連通領域（穴または切り欠き）を通じて前記箱体の外部に導く場合に、短いワイヤーハーネスを利用することが可能となる。つまり、ワイヤーハーネスの材料費削減が可能となる。

本開示の第６態様は、第５態様に加え、
前記第２壁部には、前記第１排気領域が形成されており、
前記第３壁部には、穴または切り欠きである第２排気領域が形成されており、
前記長手方向に関し、前記吸気領域、前記空気流収束部材の前記内側部分、および前記第２排気領域は、この順で並んでおり、
前記第２排気領域は、前記インバータ回路に面している回路内蔵箱を提供する。

第６態様の第２排気領域によれば、インバータ回路を冷却することが容易となる。

本開示の第７態様は、第１〜第６態様のいずれか１つに加え、
前記内側部分は、前記底部とは反対側に位置しており、
前記内側部分は、平坦部と、前記平坦部に接続された仕切部と、を有し、
前記取り付け状態において、前記仕切部の少なくとも一部は、前記内面と前記平坦部との間で前記底部に向かって延びている回路内蔵箱を提供する。

第７態様の平坦部には、基板等の物品を配置することができる。第７態様の平坦部は底部とは反対側に位置しているので、平坦部に物品を配置したときにはその物品に触れることは容易である。また、第７態様の仕切部は、平坦部よりも室外機パッケージの内面の側における空気の流れを制限し、吸気領域から第１排気領域に向かう空気の流れを平坦部と箱体の底部の間で収束させ、空気の速い流れを生成することに適している。

本開示の第８態様は、第７態様に加え、
前記平坦部には、前記燃料電池を制御するための操作基板が配置されている回路内蔵箱を提供する。

平坦部に操作基板を配置すれば、サービスマン等が燃料電池を制御することが容易となる。なお、平坦部と内面の間では、空気は滞留し易いため、発生した熱が籠もり易い。しかし、操作基板から生じる熱は小さいため、上記の位置に操作基板を配置しても問題は発生し難い。

本開示の第９態様は、第１〜第８態様のいずれか１つに加え、
前記インバータ回路は、前記内側部分と前記底部の間の領域と、前記取り付け状態において前記内側部分と前記底部の間を通過した空気が流れる領域との両方に拡がっている回路内蔵箱を提供する。

第９態様は、インバータ回路の広い領域に高流速の空気を到達させることに適している。

本開示の第１０態様は、第１〜第９態様のいずれか１つに加え、
前記インバータ回路は、半導体スイッチング素子を有し、
前記半導体スイッチング素子は、前記内側部分と前記底部の間に位置している回路内蔵箱を提供する。

インバータ回路の半導体スイッチング素子は、発熱量が特に大きくなり易い。内側部分と底部の間の位置は空気の流れが特に速くなり易い位置であるので、その位置に半導体スイッチング素子を配置すれば、インバータ回路を効率的に冷却し易い。

本開示の第１１態様は、第１〜第１０態様のいずれか１つに加え、
前記回路内蔵箱は、前記回路内蔵箱に含まれた電気回路の露出を防止する絶縁性カバーを備える回路内蔵箱を提供する。

第１１態様の絶縁性カバーによれば、電気回路との接触による事故が発生し難くなる。

本開示の第１２態様は、第１１態様に加え、
前記絶縁性カバーは、前記取り付け状態において前記内側部分と前記底部の間を通過した空気の流れを収束させる曲がった部分を有する回路内蔵箱を提供する。

第１２態様によれば、カバー部材の曲がった部分によって、内側部分と底部の間を通過した空気の流れが収束する。これにより、空気の速い流れができる。このことは、インバータ回路を冷却する観点から有利である。

本開示の第１３態様は、第１〜第１２態様のいずれか１つに加え、
前記回路内蔵箱は、前記取り付け状態において前記箱体の外部の空気を前記吸気領域に取り込むファンを有する回路内蔵箱を提供する。

第１３態様のファンによれば、箱体の外部の空気を吸気領域に積極的に取り込むことができる。このことは、インバータ回路を冷却する観点から有利である。

本開示の第１４態様は、第１〜第１３態様のいずれか１つに加え、
前記空気流収束部材は、前記箱体に着脱自在に取り付けられている回路内蔵箱を提供する。

空気流収束部材が着脱自在であれば、回路内蔵箱の作製が容易となる。

本開示の第１５態様は、
第１〜第１４態様のいずれか一つの回路内蔵箱と、
前記室外機パッケージと、を有し、
前記内面と前記底部との間に前記側部が介在するように、前記回路内蔵箱が前記内面に取り付けられている、冷却構造を提供する。

空気流収束部材の内側部分によって、吸気領域から第１排気領域に向かう空気の流れが収束する。これにより、空気の速い流れができ、インバータ回路を冷却し易くなる。すなわち、第１５態様は、インバータ回路を冷却する観点から有利である。

本開示の第１６態様は、第１５態様に加え、
前記吸気領域よりも前記第１排気領域が上方に位置することとなるように、前記室外機パッケージが配置されている冷却構造を提供する。

熱は、下から上に上がっていく。第１６態様では、吸気領域よりも第１排気領域が上方に位置する。従って、第１６態様によれば、回路内蔵箱内からの熱の排出が容易となる。

本開示の第１７態様は、
第１〜第１４態様のいずれか一つの回路内蔵箱と、
前記室外機パッケージと、
前記燃料電池と、を有し、
前記内面と前記底部との間に前記側部が介在するように、前記回路内蔵箱が前記内面に取り付けられており、
前記箱体は、前記室外機パッケージの内部空間を、前記箱体の内部に拡がる前記通気路と前記箱体の外部に拡がる箱体外空間とに区画し、
前記第１排気領域は、前記通気路と前記箱体外空間とを連通させている、燃料電池システムを提供する。

第１７態様によれば、箱体内で生成された熱を、箱体外空間で有効活用することができる。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。

図１Ａ〜図４Ｂに、本実施形態の回路内蔵箱１００を示す。図５に、本実施形態の冷却構造２００を示す。図６に、本実施形態の燃料電池システム３００を示す。回路内蔵箱１００は、燃料電池３５０を収納する室外機パッケージ（本体パッケージ）２２０の内面２２２に取り付けられる。なお、本実施形態の内面２２２は平面である。

回路内蔵箱１００は、箱体１０５と、基板１２０と、通信用基板１２２と、操作基板１２３と、空気流収束部材１３０と、ファン１９１と、ワイヤーハーネス１４０と、絶縁性カバー１５０と、を有している。基板１２０には、インバータ回路１２１およびインバータ回路１２１とは別の電気回路１２５が設けられている。通信用基板１２２には、通信用回路が設けられている。操作基板１２３には、操作回路が設けられている。なお、図面を見易くする目的で、図３Ｂおよび図３Ｃ以外では、インバータ回路１２１、インバータ回路１２１およびワイヤーハーネス１４０の図示を省略している。同じ目的で、図３Ｃでは、通信用基板１２２、操作基板１２３および空気流収束部材１３０の図示を省略している。同じ目的で、図１Ｂ、図２Ｂ、図３Ｂ、図３Ｃおよび図４Ｂでは、絶縁性カバー１５０の図示を省略している。同じ目的で、図４Ａおよび図４Ｂでは、箱体１０５の側部１１０（第３壁部１１３）を透明化している。また、図５では、室外機パッケージ２２０の一部のみが描かれている。

［箱体１０５］
箱体１０５は、底部１０７および側部１１０を有している。側部１１０は、底部１０７に接続されている。側部１１０には、吸気領域１６１と、第１排気領域１７１とが形成されている。吸気領域１６１は、穴または切り欠きである。第１排気領域１７１は、穴または切り欠きである。

本実施形態では、箱体１０５は、長手方向９９を有している。長手方向９９に関し、吸気領域１６１、空気流収束部材１３０の内側部分１３５（後述）、および第１排気領域１７１は、この順で並んでいる。箱体１０５の側部１１０は、第１壁部１１１と、第２壁部１１２と、第３壁部１１３と、第４壁部１１４と、を有している。第１壁部１１１は、長手方向９９に関して、内側部分１３５よりも吸気領域１６１の側にある。第２壁部１１２は、長手方向９９に関して、内側部分１３５よりも第１排気領域１７１の側にある。第３壁部１１３は、第１壁部１１１および第２壁部１１２を接続している。第４壁部１１４は、第３壁部１１３とは反対側で、第１壁部１１１および第２壁部１１２を接続している。

本実施形態では、底部１０７は、平板状である。底部１０７における箱体１０５の内部空間側の面（箱体１０５の底面）は長方形である。第１壁部１１１および第２壁部１１２は、長手方向９９に沿って延びている。第３壁部１１３および第４壁部１１４は、長手方向９９に直交する方向に沿って延びている。箱体１０５を底部１０７の厚さ方向に沿って底部１０７の反対側から観察したとき、側部１１０は、矩形状をなしている。

本実施形態では、第１壁部１１１に、吸気領域１６１が形成されている。第１壁部１１１にはまた、連通領域１８１が形成されている。連通領域１８１は、穴または切り欠きである。第２壁部１１２には、第１排気領域１７１が形成されている。第３壁部１１３には、第２排気領域１７２が形成されている。第２排気領域１７２は、穴または切り欠きである。長手方向９９に関し、吸気領域１６１、空気流収束部材１３０の内側部分１３５（後述）、および第２排気領域１７２は、この順で並んでいる。

箱体１０５の材料は適宜選択可能である。一例では、箱体１０５の材料は樹脂である。具体的に、箱体１０５の材料としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ樹脂）およびポリスチレン（ＰＳ樹脂）が例示される。

［基板１２０］
上述のように、本実施形態では、基板１２０には、インバータ回路１２１およびインバータ回路１２１とは別の電気回路１２５が設けられている。基板１２０は、箱体１０５に収納されている。つまり、インバータ回路１２１および電気回路１２５は、箱体１０５に収納されている。

インバータ回路１２１は、燃料電池３５０が発電した直流電力を交流電力に変換する。本実施形態では、基板１２０に設けられた電気回路のうち、第２排気領域１７２に最も近い位置にある電気回路は、インバータ回路１２１である。インバータ回路１２１は、半導体スイッチング素子１２１ｓを有している。本実施形態では、インバータ回路１２１の少なくとも一部は、空気流収束部材１３０の内側部分１３５よりも第１排気領域１７１の側において拡がっている。また、電気回路１２５の少なくとも一部は、空気流収束部材１３０の内側部分１３５よりも第１排気領域１７１の側において拡がっている。

本実施形態では、電気回路１２５は、燃料電池３５０の補機（ポンプ、弁等）の制御回路である。

本実施形態では、基板１２０は、箱体１０５の底部１０７に配置されている。ただし、基板１２０を箱体１０５の側部１１０に配置することもできる。

［空気流収束部材１３０］
空気流収束部材１３０は、内側部分１３５を有している。内側部分１３５は、箱体１０５の内部に位置している。空気流収束部材１３０は、固定部１３１も有している。

本実施形態では、内側部分１３５は、箱体１０５の底部１０７とは反対側に位置している。内側部分１３５は、底部１０７と離間している。内側部分１３５は、平坦部１３３と、仕切部１３２とを有している。仕切部１３２は、平坦部１３３に接続されている。

本実施形態では、空気流収束部材１３０は、箱体１０５に着脱自在に取り付けられている。空気流収束部材１３０が着脱自在であれば、回路内蔵箱１００の作製が容易となる。具体的に、本実施形態では、空気流収束部材１３０は、箱体１０５に勘合している。ただし、空気流収束部材１３０を箱体１０５に螺子止めすることで、空気流収束部材１３０を箱体１０５に着脱自在に取り付けることもできる。本実施形態では、固定部１３１が、箱体１０５の縁に取り付けられている。

空気流収束部材１３０の材料は、適宜選択可能である。一例では、空気流収束部材１３０の材料は樹脂である。具体的に、空気流収束部材１３０の材料としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ樹脂）およびポリスチレン（ＰＳ樹脂）が例示される。空気流収束部材１３０の材料は、箱体１０５の材料と同じであってもよく異なっていてもよい。

［通信用基板１２２・操作基板１２３］
上述のように、通信用基板１２２には、通信用回路が設けられている。操作基板１２３には、操作回路が設けられている。これらの基板は、内側部分１３５の平坦部１３３に取り付けられている。通信用基板１２２は、燃料電池システム３００をネットワークを介して遠隔監視したり遠隔操作したりするためのものである。操作基板１２３は、燃料電池３５０を制御するためのものである。一例では、サービスマンが、操作基板１２３を操作する。

［ワイヤーハーネス１４０］
ワイヤーハーネス１４０は、インバータ回路１２１に接続されている。一例では、ワイヤーハーネス１４０は、分電盤（図示省略）とインバータ回路１２１とを接続する。このようにすれば、これらの間において通信信号および／または電力を伝送することが可能となる。

本実施形態では、長手方向９９に関してインバータ回路１２１における連通領域１８１から最も遠い部分の長手方向９９の位置を遠位位置Ａとし、長手方向９９に関してインバータ回路１２１における連通領域１８１に最も近い部分の長手方向９９の位置を近位位置Ｂとし、長手方向９９についての遠位位置Ａと近位位置Ｂの距離をＲとしたとき、近位位置Ｂと近位位置Ｂから長手方向９９に沿って遠位位置Ａに向かって１／４Ｒ進んだ位置との間（具体的には近位位置Ｂと近位位置Ｂから長手方向９９に沿って遠位位置Ａに向かって１／６Ｒ進んだ位置との間）で、ワイヤーハーネス１４０とインバータ回路１２１とが接続されている（図３Ｃ参照）。本実施形態では、インバータ回路１２１におけるコネクタ１２１ｃに、ワイヤーハーネス１４０が接続されている。

［絶縁性カバー１５０］
絶縁性カバー１５０は、回路内蔵箱１００に含まれた電気回路（本実施形態では、インバータ回路１２１、電気回路１２５、通信用回路および操作回路）の露出を防止する。絶縁性カバー１５０は、箱体１０５の底部１０７とは反対側から箱体１０５の内部空間を覆っている。本実施形態の絶縁性カバー１５０は、曲がった部分１５５と、窓部１５７とを有している。

本実施形態では、曲がった部分１５５は、階段状に折り曲げられた部分であり、絶縁性カバー１５０と箱体１０５の底部１０７の間隔が階段状に変化する部分である。このため、絶縁性カバー１５０はＺ型の断面を有している。ただし、曲がった部分１５５は、湾曲していてもよい。また、曲がった部分１５５は、上記間隔が徐々に変化する部分であってもよい。本実施形態では、底部１０７と曲がった部分１５５との間においてインバータ回路１２１が拡がっている。

絶縁性カバー１５０は、樹脂製リベット、ネジ等によって、箱体１０５に着脱可能に取り付けられている。

窓部１５７は、操作基板１２３を覆っている。窓部１５７は、底部１０７とは反対側にめくり上げることができるように構成されている。一例では、サービスマンが、操作基板１２３を操作するときに、窓部１５７をめくり上げる。

絶縁性カバー１５０の材料は、適宜選択可能である。一例では、絶縁性カバー１５０の材料は、ポリカーボネイト、アクリル等のプラスチック材料である。

［ファン１９１］
本実施形態では、ファン１９１は、吸気領域１６１を覆うように取り付けられている。本実施形態では、ファン１９１は、フード１９２に収容されている。フード１９２は、箱体１０５の外部の空気をファン１９１に導く通気経路を形成している。ただし、ファン１９１は、第１排気領域１７１を覆うように取り付けられていてもよく、第２排気領域１７２を覆うように取り付けられていてもよい。また、フード１９２は省略可能である。

［回路内蔵箱１００が室外機パッケージ２２０の内面２２２に取り付けられた状態］
回路内蔵箱１００は、室外機パッケージ２２０の内面２２２と箱体１０５の底部１０７との間に側部１１０が介在するように、内面２２２に取り付けられる。以下、この取り付けがなされた状態（取り付け状態）について説明する。

取り付け状態において、箱体１０５の内部は、吸気領域１６１から第１排気領域１７１に空気を導く通気路Ｖとして機能する。インバータ回路１２１は、通気路Ｖに露出する。そして、空気流収束部材１３０の内側部分１３５は、吸気領域１６１から第１排気領域１７１に向かう空気の流れを収束させる。このような収束により、空気の速い流れができ、インバータ回路１２１を冷却し易くなる。具体的に、本実施形態では、取り付け状態において、内側部材１３５は、箱体１０５の底部１０７から室外機パッケージ２２０の内面２２２に向かう方向の通気領域Ｖの幅を狭めることによって、吸気領域１６１から第１排気領域１７１に向かう空気の流れを収束させる。

本実施形態では、取り付け状態において、内側部分１３５の仕切部１３２の少なくとも一部は、内面２２２と平坦部１３３との間で箱体１０５の底部１０７に向かって延びている。このような仕切部１３２は、平坦部１３３よりも室外機パッケージ２２０の内面２２２の側における空気の流れを制限し、吸気領域１６１から第１排気領域１７１に向かう空気の流れを平坦部１３３と箱体１０５の底部１０７の間で収束させ、空気の速い流れを生成することに適している。

なお、平坦部１３３には、基板等の物品を配置することができる。本実施形態では、平坦部１３３は箱体１０５の底部１０７とは反対側に位置しているので、上記物品に触れることは容易である。実際に、本実施形態では、平坦部１３３には、燃料電池３５０を制御するための操作基板１２３が配置されている。このような配置によれば、サービスマンが燃料電池３５０を制御することが容易となる。なお、平坦部１３３と内面２２２の間では、空気は滞留し易いため、発生した熱が籠もり易い。しかし、操作基板１２３から生じる熱は小さいため、上記の位置に操作基板１２３を配置しても問題は発生し難い。

なお、本実施形態では、取り付け状態において、平坦部１３３の表面は、室外機パッケージ２２０の内面２２２に平行であり、仕切部１３２は、内面２２２の法線方向（底部１０７の厚さ方向）に延びている。内面２２２の法線方向に関する箱体１０５の底部１０７と内面２２２との間隔をＤとしたとき、平坦部１３３は、底部１０７から同方向に沿って内面２２２に向かって０．５Ｄ進んだ位置と０．９Ｄ進んだ位置の間に存在する（図４Ｂ参照）。また、内面２２２の法線方向および長手方向９９の両方に直交する方向を短手方向９５とし、該短手方向９５に関する第３壁部１１３と第４壁部１１４との間隔をＬとしたとき、上記短手方向９５に関する仕切部１３２の長さは、０．５Ｌ〜１．０Ｌである（図３Ｂ参照）。なお、本実施形態では、長手方向９９は、箱体１０５の底面（底部１０７における箱体１０５の内部空間側の面）の長辺に沿う方向であり、短手方向９５は、箱体１０５の底面の短辺に沿う方向である。

本実施形態では、インバータ回路１２１は、空気流収束部材１３０の内側部分１３５（平坦部１３３）と箱体１０５の底部１０７の間の領域と、取り付け状態において内側部分１３５（平坦部１３３）と底部１０７の間を通過した空気が流れる領域との両方に拡がっている。これにより、インバータ回路１２１の広い領域に高流速の空気を到達させることが可能となる。

インバータ回路１２１の半導体スイッチング素子１２１ｓは、発熱量が特に大きくなり易い。そこで、本実施形態では、インバータ回路１２１の半導体スイッチング素子１２１ｓが、内側部分１３５（平坦部１３３）と底部１０７の間に位置するようにしている。この位置は空気の流れが特に速くなり易い位置であるので、この位置に半導体スイッチング素子１２１ｓを配置することは、インバータ回路１２１を効率的に冷却することに適している。

本実施形態では、空気流収束部材１３０の内側部分１３５よりも第１排気領域１７１の側において、インバータ回路１２１が第３壁部１１３の側となり電気回路１２５が第４壁部１１４の側となった状態で、これらの回路が長手方向９９に延びている。さらに、回路内蔵箱１００は、取り付け状態において、ワイヤーハーネス１４０を連通領域１８１を通じて箱体１０５の外部に導くことができるように構成されている。上記の説明から理解されるように、本実施形態では、インバータ回路１２１が第１排気領域１７１の側において延びている部分を有しているので、その部分に収束後の（高流速の）空気を到達させることができる。このことは、インバータ回路１２１を冷却する観点から有利である。また、上記の説明から理解されるように、インバータ回路１２１は第３壁部１１３の側に集約された状態で長手方向９９に延びているので、インバータ回路１２１における第１壁部１１１側の部分はある程度第１壁部１１１に近づく。このようにすれば、インバータ回路１２１に接続されたワイヤーハーネス１４０を第１壁部１１１の連通領域１８１を通じて箱体１０５の外部に導く場合に、短いワイヤーハーネス１４０を利用することが可能となる。つまり、ワイヤーハーネス１４０の材料費削減が可能となる。

なお、本実施形態では、内面２２２の法線方向および長手方向９９の両方に直交する方向を短手方向９５とし、短手方向９５に関する第３壁部１１３と第４壁部１１４との間隔をＬとしたとき、空気流収束部材１３０の内側部分１３５よりも第１排気領域１７１の側では、インバータ回路１２１が設けられた領域の８０％以上（具体的には９０％以上、より具体的には１００％）が、第３壁部１１３から短手方向９５に沿って第４壁部１１４に向かって０．７Ｌ進んだ位置よりも第３壁部１１３側（具体的には０．５Ｌ進んだ位置よりも第３壁部１１３側）に存在する。

また、本実施形態では、第２排気領域１７２は、インバータ回路１２１に面している。このことは、インバータ回路１２１を冷却することを容易とする。

本実施形態では、絶縁性カバー１５０の曲がった部分１５５は、取り付け状態において空気流収束部材１３０の内側部分１３５（平坦部１３３）と箱体１０５の底部１０７の間を通過した空気の流れを収束させる。この収束より、空気の速い流れができる。このことは、インバータ回路１２１を冷却する観点から有利である。

本実施形態では、回路内蔵箱１００は、取り付け状態において箱体１０５の外部の空気を吸気領域１６１に取り込むファン１９１を有している。このことは、インバータ回路１２１を冷却する観点から有利である。なお、回路内蔵箱１００は、取り付け状態において通気路Ｖの空気を第１排気領域１７１から排出するファンを有していたり、取り付け状態において通気路Ｖの空気を第２排気領域１７２排出するファンを有していたりしてもよい。

［冷却構造２００・燃料電池システム３００］
図５に示すように、本実施形態では、室外機パッケージ２２０と回路内蔵箱１００とを有する冷却構造２００が構成されている。また、図６に示すように、本実施形態では、室外機パッケージ２２０と回路内蔵箱１００と燃料電池３５０とを有する燃料電池システム３００が構成されている。燃料電池システム３００は、改質器３６０も有している。

冷却構造２００では、室外機パッケージ２２０の内面２２２と箱体１０５の底部１０７との間に側部１１０が介在するように、回路内蔵箱１００が内面２２２に取り付けられている。

本実施形態では、吸気領域１６１よりも第１排気領域１７１が上方（鉛直方向の上方）に位置することとなるように、室外機パッケージ２２０が配置されている。熱は、下から上に上がっていくため、このようにすれば、回路内蔵箱１００内からの熱の排出が容易となる。

燃料電池システム３００では、箱体１０５は、室外機パッケージ２２０の内部空間を、箱体１０５の内部に拡がる通気路Ｖと箱体１０５の外部に拡がる箱体外空間Ｓとに区画している。第１排気領域１７１は、通気路Ｖと箱体外空間Ｓとを連通させている。そして、通気路Ｖから箱体外空間Ｓに排出された熱は、燃料電池３５０に供給される。この熱は、燃料電池３５０に冷却水を供給するための水路、改質器３６０に水を供給するための水路
、燃料電池３５０の排熱を回収するための水路等にも供給される（これらの水路の図示は省略している）。このようにすれば、燃料電池システム３００の排熱回収効率を高めたり、水の凍結を防止したりすることができる。

図６に示す燃料電池システム３００では、空気は、吸気口３１０から室外機パッケージ２２０内に入り込み、吸気領域１６１から回路内蔵箱１００内に形成された通気路Ｖに入り込み、回路内蔵箱１００内のインバータ回路１２１等によって温められ、第１排気領域１７１を通じて通気路Ｖから箱体外空間Ｓへと排出され、燃料電池３５０および各種水路を温め、その後、ファン３２５が設けられた排気口３２０から室外機パッケージ２２０外へと排出される。なお、図６の例では、排気口３２０が吸気口３１０よりも下方（鉛直方向の下方）に設けられている。この構成は、室外機パッケージ２２０の上方のみならず下方の空間を温めることに適している。このようにすれば、室外機パッケージ２２０の下方における水の凍結を防止することも容易となる。

本実施形態では、室外機パッケージ２２０における操作基板１２３（および絶縁性カバー１５０の窓部１５７）を覆う位置に、窓部２２５が設けられてる。窓部２２５は、必要な場合に取り外すことができる。一例では、サービスマンが、操作基板１２３を操作するときに、窓部２２５（および窓部１５７）を取り外す。

９５ 短手方向
９９ 長手方向
１００ 回路内蔵箱
１０５ 箱体
１０７ 底部
１１０ 側部
１１１ 第１壁部
１１２ 第２壁部
１１３ 第３壁部
１１４ 第４壁部
１２０ 基板
１２１ インバータ回路
１２１ｓ 半導体スイッチング素子
１２１ｃ コネクタ
１２２ 通信用基板
１２３ 操作基板
１２５ インバータ回路とは別の電気回路
１３０ 空気流収束部材
１３１ 固定部
１３２ 仕切部
１３３ 平坦部
１３５ 内側部分
１４０ ワイヤーハーネス
１５０ 絶縁性カバー
１５５ 曲がった部分
１５７ 窓部
１６１ 吸気領域
１７１ 第１排気領域
１７２ 第２排気領域
１８１ 連通領域
１９１ ファン
１９２ フード
２００ 冷却構造
２２０ 室外機パッケージ
２２２ 内面
２２５ 窓部
３００ 燃料電池システム
３１０ 吸気口
３２０ 排気口
３２５ ファン
３５０ 燃料電池
３６０ 改質器

Claims (17)

1. 燃料電池を収納する室外機パッケージの内面に取り付けられる回路内蔵箱であって、
   底部および前記底部に接続された側部を有し、前記側部には穴または切り欠きである吸気領域と穴または切り欠きである第１排気領域とが形成されている箱体と、
   前記箱体に収納され、前記燃料電池が発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
   内側部分を有し、前記内側部分は前記箱体の内部に位置している空気流収束部材と、を備え、
   前記内面と前記底部との間に前記側部が介在するように前記回路内蔵箱を前記内面に取り付けた取り付け状態において、
   前記箱体の内部は、前記吸気領域から前記第１排気領域に空気を導く通気路として機能し、
   前記インバータ回路は、前記通気路に露出し、
   前記内側部分は、前記吸気領域から前記第１排気領域に向かう空気の流れを収束させる、回路内蔵箱。
2. 前記取り付け状態において、前記内側部材は、前記底部から前記内面に向かう方向の前記通気領域の幅を狭めることによって、前記吸気領域から前記第１排気領域に向かう空気の流れを収束させる、請求項１に記載の回路内蔵箱。
3. 前記箱体は、長手方向を有し、
   前記長手方向に関し、前記吸気領域、前記空気流収束部材の前記内側部分、および前記第１排気領域は、この順で並んでおり、
   前記側部は、
   前記長手方向に関して前記内側部分よりも前記吸気領域の側にある第１壁部と、
   前記長手方向に関して前記内側部分よりも前記第１排気領域の側にある第２壁部と、
   前記第１壁部および前記第２壁部を接続する第３壁部と、
   前記第３壁部とは反対側で前記第１壁部および前記第２壁部を接続する第４壁部と、を有している、請求項１または２に記載の回路内蔵箱。
4. 前記第１壁部に、前記吸気領域が形成されている、請求項３に記載の回路内蔵箱。
5. 前記回路内蔵箱は、前記インバータ回路とは別の電気回路と、前記インバータ回路および前記別の電気回路が設けられた基板と、前記インバータ回路に接続されたワイヤーハーネスと、を備え、
   前記基板は、前記底部に配置され、
   前記インバータ回路の少なくとも一部は、前記内側部分よりも前記第１排気領域の側において拡がっており、
   前記別の電気回路の少なくとも一部は、前記内側部分よりも前記第１排気領域の側において拡がっており、
   前記内側部分よりも前記第１排気領域の側において、前記インバータ回路が前記第３壁部の側となり前記別の電気回路が前記第４壁部の側となった状態で、これらの回路が前記長手方向に延びており、
   前記第１壁部には、穴または切り欠きである連通領域が形成されており、
   前記回路内蔵箱は、前記取り付け状態において、前記ワイヤーハーネスを前記連通領域を通じて前記箱体の外部に導くことができるように構成されている、請求項３または４に記載の回路内蔵箱。
6. 前記第２壁部には、前記第１排気領域が形成されており、
   前記第３壁部には、穴または切り欠きである第２排気領域が形成されており、
   前記長手方向に関し、前記吸気領域、前記空気流収束部材の前記内側部分、および前記第２排気領域は、この順で並んでおり、
   前記第２排気領域は、前記インバータ回路に面している、請求項５に記載の回路内蔵箱。
7. 前記内側部分は、前記底部とは反対側に位置しており、
   前記内側部分は、平坦部と、前記平坦部に接続された仕切部と、を有し、
   前記取り付け状態において、前記仕切部の少なくとも一部は、前記内面と前記平坦部との間で前記底部に向かって延びている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の回路内蔵箱。
8. 前記平坦部には、前記燃料電池を制御するための操作基板が配置されている、請求項７に記載の回路内蔵箱。
9. 前記インバータ回路は、前記内側部分と前記底部の間の領域と、前記取り付け状態において前記内側部分と前記底部の間を通過した空気が流れる領域との両方に拡がっている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の回路内蔵箱。
10. 前記インバータ回路は、半導体スイッチング素子を有し、
    前記半導体スイッチング素子は、前記内側部分と前記底部の間に位置している、請求項１〜９のいずれか一項に記載の回路内蔵箱。
11. 前記回路内蔵箱は、前記回路内蔵箱に含まれた電気回路の露出を防止する絶縁性カバーを備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の回路内蔵箱。
12. 前記絶縁性カバーは、前記取り付け状態において前記内側部分と前記底部の間を通過した空気の流れを収束させる曲がった部分を有する、請求項１１に記載の回路内蔵箱。
13. 前記回路内蔵箱は、前記取り付け状態において前記箱体の外部の空気を前記吸気領域に取り込むファンを有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の回路内蔵箱。
14. 前記空気流収束部材は、前記箱体に着脱自在に取り付けられている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の回路内蔵箱。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の回路内蔵箱と、
    前記室外機パッケージと、を有し、
    前記内面と前記底部との間に前記側部が介在するように、前記回路内蔵箱が前記内面に取り付けられている、冷却構造。
16. 前記吸気領域よりも前記第１排気領域が上方に位置することとなるように、前記室外機パッケージが配置されている、請求項１５に記載の冷却構造。
17. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の回路内蔵箱と、
    前記室外機パッケージと、
    前記燃料電池と、を有し、
    前記内面と前記底部との間に前記側部が介在するように、前記回路内蔵箱が前記内面に取り付けられており、
    前記箱体は、前記室外機パッケージの内部空間を、前記箱体の内部に拡がる前記通気路と前記箱体の外部に拡がる箱体外空間とに区画し、
    前記第１排気領域は、前記通気路と前記箱体外空間とを連通させている、燃料電池システム。

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