JP2022074965A - 筐体 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池システムの筐体内で水素が漏れ出したとしても、漏れ出した水素が筐体内に配置された蓄電部の方に流れ込むことを抑制し、燃料電池システムの安全性を向上させること。【解決手段】水素の給排孔３１を有し、水素を貯蔵可能な水素貯蔵部３０と、供給された水素によって発電を行う燃料電池スタック４０と、一端が給排孔３１と接続され、他端が燃料電池スタック４０と接続されて、水素貯蔵部３０に貯蔵された水素を燃料電池スタック４０に供給するための配管と、燃料電池スタック４０による発電によって得られた電力を蓄電する蓄電部５０と、を備える燃料電池システム１を収容する筐体１０であって、蓄電部５０は筐体１０の下面部に配置されるとともに、給排孔３１、燃料電池スタック４０及びこれらを接続する配管は、蓄電部５０の上面部よりも高い位置に設けられる。【選択図】図３

Description

本発明は、水素貯蔵部と、水素貯蔵部から供給された水素によって発電を行う燃料電池スタックと、燃料電池スタックが発電した電力を蓄電可能な蓄電部と、を備える燃料電池システムを収容する筐体に関する。

近年、エネルギー効率が高くかつ環境にも優しい燃料電池システムが注目されている。燃料電池システムは、水素を貯蔵する水素貯蔵部と、水素貯蔵部から供給された水素によって発電を行う燃料電池スタックと、燃料電池スタックによる発電によって得られた電力を蓄電する蓄電部と、を備える。

このような燃料電池システムを車両に搭載して、燃料電池システムの電力を、車両の駆動モータへ供給したり、外部の電子機器等へ供給したりすることを可能にした技術がある（例えば下記特許文献１を参照）。また、このような燃料電池システムを、車両に牽引されるトレーラ等に搭載して、移動可能な移動型電源として利用できるようにした技術もある（例えば下記特許文献２、３を参照）。

特開２００２－１４１０７８号公報 特表２００６－５２３３７３号公報 特開２００３－３１７７８７号公報

移動型電源としての利便性向上のため、燃料電池システムにおいて、水素貯蔵部と、燃料電池スタックと、蓄電部とを同じ筐体内に収容することが考えられる。しかしながら、これらを同じ筐体内に収容すると、水素貯蔵部、燃料電池スタック、あるいはこれらを接続する配管から水素が漏れ出した場合に、漏れ出した水素が蓄電部の方に流れ込んで火種の要因となるおそれがあり、燃料電池システムの安全性向上の観点から、この点に改善の余地があった。

本発明は、燃料電池システムの筐体内で水素が漏れ出したとしても、漏れ出した水素が筐体内に配置された蓄電部の方に流れ込むことを抑制し、燃料電池システムの安全性を向上できる筐体を提供する。

本発明は、
水素の給排孔を有し、水素を貯蔵可能な水素貯蔵部と、
供給された水素によって発電を行う燃料電池スタックと、
一端が前記給排孔と接続され、他端が前記燃料電池スタックと接続されて、前記水素貯蔵部に貯蔵された水素を前記燃料電池スタックに供給するための配管と、
少なくとも前記燃料電池スタックによる発電によって得られた電力を蓄電する蓄電部と、を備える燃料電池システムを収容する筐体であって、
前記蓄電部は、前記筐体の下面部に配置されるとともに、
前記給排孔、前記燃料電池スタック及び前記配管は、前記蓄電部の上面部よりも高い位置に設けられる。

本発明によれば、燃料電池システムの筐体内で水素が漏れ出したとしても、漏れ出した水素が筐体内に配置された蓄電部の方に流れ込むことを抑制し、燃料電池システムの安全性を向上できる筐体を提供することができる。

本実施形態の燃料電池システム及び筐体の斜視図である。 図１の燃料電池システム及び筐体を上面からその中身を透視して示す透視図である。 図１の燃料電池システム及び筐体を前面からその中身を透視して示す透視図である。 図１の燃料電池システム及び筐体を左側面からその中身を透視して示す透視図である。 図１の燃料電池システム及び筐体を右側面からその中身を透視して示す透視図である。 入出力部の正面図である。 燃料電池システムから電子デバイス及び車両に充電を行う状況を示す模式図である。 牽引部である車両と被牽引部であるトレーラが接続された移動体の模式図である。 他の例の移動体の模式図であって、移動体の透視上面図である。 他の例の移動体の模式図であって、移動体の側面図である。 図９の移動体における接続部の拡大図である。 図９の移動体におけるトレーラの背面図である。 図９の移動体における着脱部が露出した状態のトレーラの正面図である。 図９の移動体におけるカバー部材が取り付けられた状態のトレーラの正面図である。 本実施形態の移動体の機能的構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態の燃料電池システムの制御方法の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の燃料電池システムによる具体的な電力供給例を示すタイミングチャートである。

以下、本発明の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、本明細書等では説明を簡単かつ明確にするために、前後、左右、上下の各方向は、本実施形態の燃料電池システムの利用者から見た方向にしたがって記載し、図面には、燃料電池システムを収容する筐体の前方をＦｒ、後方をＲｒ、左方をＬ、右方をＲ、上方をＵ、下方をＤ、として示す。

図１に示すように、本実施形態の燃料電池システム１は、発電エネルギー源として水素を用いて発電可能な装置であり、筐体１０を備える。筐体１０は、燃料電池システム１の外形を構成し、燃料電池システム１が備える様々な部品やユニット（例えば後述の燃料電池スタック４０）を収容する。

筐体１０は、樹脂等により構成されて左側面部及び右側面部に開口部（不図示）が設けられた箱状の本体１１と、本体１１の左側面部及び右側面部の開口部を覆う蓋部１２と、本体１１の下面部に設けられたキャスター１３と、を備える。また、本体１１の前面部（前方側の側面部）及び上面部には、筐体１０の内外を通気可能な通風孔１４、１６が、左右方向に沿って延びる略矩形状に形成されている。

例えば、通風孔１４、１６のうちの一方の通風孔（例えば通風孔１４）は筐体１０外の空気を筐体１０内へ取り込み、他方の通風孔（例えば通風孔１６）は筐体１０内の空気を筐体１０外へ排出するように機能する。通風孔１４、１６により、筐体１０の内外の通気性を確保でき、高温の空気が筐体１０内に滞留することを抑制して、燃料電池システム１の冷却を図れる。また、通風孔１４、１６により筐体１０の内外の通気性を確保することで、何らかの要因によって筐体１０内に水素が発生したとしても、この水素を筐体１０外へ速やかに排出することが可能となる。

通風孔１４は、本体１１の前面部において、本体１１（すなわち筐体１０）の前面部と上面部とを繋ぐ辺１８に沿うように、辺１８に対応する位置に設けられている。また、通風孔１６は、本体１１の上面部において、上記の辺１８に沿うように、辺１８に対応する位置に設けられている。換言すると、通風孔１４及び通風孔１６の間には辺１８が介在している。これにより、通風孔１４及び通風孔１６を直接隣接させて設けるようにした場合に比べて、本体１１（すなわち筐体１０）の強度を維持しつつ、筐体１０の内外の通気性を確保できる。

また、通風孔１４、１６には、これらの長手方向（すなわち左右方向）に沿って、互いに平行な複数のルーバ１５、１７が設けられている。ルーバ１５、１７により、例えば、通風孔１４、１６のうちの排気側の通風孔（例えば通風孔１６）から排出された空気等が、吸気側の通風孔（例えば通風孔１４）に回り込みにくくなるように構成できる。このように構成することで、筐体１０外へ排出された高温の空気が筐体１０内に再度取り込まれてしまうことを抑制できる。また、このように構成することで、筐体１０外へ排出された水素が筐体１０内に再度取り込まれてしまうことも抑制できる。

また、本体１１の前面部において、通風孔１４の下方には、燃料電池システム１の電力を外部へ出力したり、外部からの電力を燃料電池システム１へ入力したりするために用いられる入出力部１９が設けられる。入出力部１９を、通風孔１４と同様に本体１１の前面部に設けることで、利用者の入出力部１９へのアクセス性の確保と、通風孔１４の通気性確保との両立を図れる。

すなわち、通風孔１４の通気性確保の観点から、燃料電池システム１は、筐体１０（本体１１）の前面側に所定の空間が確保された状態で利用され得る。したがって、入出力部１９を、通風孔１４と同様に本体１１の前面部に設けることで、燃料電池システム１の利用時において、上記の空間を介して利用者が入出力部１９へアクセスすることを容易にし、燃料電池システム１と外部の機器等との接続を円滑に行うことを可能にする。なお、入出力部１９の一例については、図６を用いて後述する。

図２から図５に示すように、燃料電池システム１は、水素の給排孔３１を有する水素貯蔵部３０と、水素貯蔵部３０から供給された水素によって発電を行う燃料電池スタック４０と、水素貯蔵部３０と燃料電池スタック４０とを接続する配管（不図示）と、燃料電池スタック４０による発電または外部からの供給によって得られた電力を蓄電する蓄電部５０と、を筐体１０に収容して構成される。

水素貯蔵部３０は、給排孔３１を介して外部から供給された水素（例えば液体水素）を貯蔵可能なタンク等である。給排孔３１は、水素貯蔵部３０の左側面部の中心から左方に突出するように設けられ、左右方向において、本体１１の左側面部の開口部を覆う蓋部１２と対向している。したがって、利用者は、本体１１の左側面部の開口部を覆う蓋部１２を本体１１から取り外すことで給排孔３１にアクセスでき、水素貯蔵部３０への水素の充填を容易に行うことができる。水素貯蔵部３０に貯蔵された水素は、給排孔３１、及び、一端が給排孔３１と接続され他端が燃料電池スタック４０と接続される上記の配管を介して、燃料電池スタック４０に供給される。

水素貯蔵部３０は、筐体１０の上面視で通風孔１６と重なる位置に配置され、かつ、筐体１０の正面視（すなわち前方側からの側面視）で通風孔１４と重なる位置に配置される。このように水素貯蔵部３０を配置することで、例えば、水素貯蔵部３０に水素を充填する際に、水素貯蔵部３０の周辺へ放出された水素（以下、放出水素ともいう）を、通風孔１４、１６から筐体１０外へ速やかに排出できる。したがって、放出水素が筐体１０内に滞留して蓄電部５０の方へ流れ込むことを抑制でき、燃料電池システム１の安全性を向上できる。

また、放出水素が筐体１０外へ速やかに排出される構成とすることで、筐体１０内に不図示の水素検知器を設けた場合に、この水素検知器が、水素貯蔵部３０、燃料電池スタック４０、あるいはこれらを接続する配管から漏れ出した水素（以下、漏洩水素ともいう）を、放出水素と区別して検知することが可能となる。すなわち、放出水素は、水素検知器によって検知されることなく、通風孔１６等から筐体１０外へ速やかに排出されると考えられる。これに対して、燃料電池スタック４０、あるいは水素貯蔵部３０と燃料電池スタック４０とを接続する配管から発生した漏洩水素は、少なくとも一時的に筐体１０内に滞留するため、水素検知器によって検知されると考えられる。したがって、放出水素が筐体１０外へ速やかに排出される構成とすることで、筐体１０内に水素検知器を設けた場合に、この水素検知器によって、漏洩水素を放出水素と区別して（換言すると漏洩水素のみを）検知することが可能となる。

燃料電池スタック４０は、水素貯蔵部３０から供給された水素と空気中の酸素とを化学反応させることにより、発電を行う。燃料電池スタック４０が発電した電力は、燃料電池スタック４０が備える不図示の出力端子から出力され、不図示の配線等を介して、蓄電部５０に供給される。また、燃料電池スタック４０が発電した電力は、入出力部１９を介して、燃料電池システム１の外部へ出力されてもよい。

燃料電池スタック４０は、筐体１０内において、水素貯蔵部３０の後方に配置される。また、燃料電池スタック４０における上記配管との接続部は、筐体１０の上面視で、一方の側面側（本実施形態では左側面側）に設けられる。これにより、水素貯蔵部３０（給排孔３１）と燃料電池スタック４０とを接続する配管、すなわち水素貯蔵部３０から燃料電池スタック４０までの水素の通過ルートは、模式的にあらわすと、図２中の符号Ｘ１で示す矢印のように、筐体１０内の左寄りの位置を、前方から後方へ向かうものとすることができる。

また、燃料電池スタック４０が備える上記の出力端子は、筐体１０の上面視で、他方の側面側（本実施形態では右側面側）に設けられる。したがって、燃料電池スタック４０による水素から電力への変換ルートは、模式的にあらわすと、図２中の符号Ｘ２で示す矢印のように、筐体１０内において後ろ寄りの位置を、左方から右方へ向かうものとなる。ここで、燃料電池スタック４０による水素から電力への変換ルートとは、例えば、燃料電池スタック４０における上記配管との接続部と、燃料電池スタック４０が備える上記の出力端子とを繋ぐ線分である。

蓄電部５０は、燃料電池スタック４０から供給された電力を蓄電する。蓄電部５０は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池等の任意の種類の二次電池等により実現される。蓄電部５０に蓄電された電力は、入出力部１９を介して、燃料電池システム１の外部へ出力され得る。

図３から図５に示すように、蓄電部５０は、筐体１０の下面部（底面）に配置される。そして、筐体１０内において、蓄電部５０の上面部は、水素貯蔵部３０（給排孔３１）、燃料電池スタック４０、及びこれらを接続する配管よりも低い位置に設けられる。換言すると、筐体１０内において、水素貯蔵部３０（給排孔３１）、燃料電池スタック４０、及びこれらを接続する配管は、蓄電部５０の上面部よりも高い位置に設けられる。

このように、給排孔３１、燃料電池スタック４０、及びこれらを接続する配管といった水素が漏れ出す可能性がある構成要素を蓄電部５０の上面部よりも高い位置に設けることで、これらから水素が漏れ出したとしても、この水素が蓄電部５０の方に流れ込むことを抑制できる。すなわち、空気よりも比重が軽い水素は、上記の構成要素から漏れ出したとしても上方（すなわち蓄電部５０とは逆方向）へ向かうことになる。したがって、水素が漏れ出す可能性がある構成要素を蓄電部５０より上方に配置することで、これらから水素が漏れ出したとしても、漏れ出した水素が蓄電部５０の方に流れ込むことを抑制でき、燃料電池システム１の安全性を向上できる。

また、筐体１０内には、さらに制御ユニット６０が設けられる。制御ユニット６０は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータやインバータ等から構成される電力変換部（不図示）と、この電力変換部を制御するマイコン等から構成される制御装置（不図示）と、を備える。制御ユニット６０は、例えば、蓄電部５０及び入出力部１９と電気的に接続され、蓄電部５０から出力される電力を所定の電力（例えば１００［Ｖ］かつ５０［Ｈｚ］の交流）に変換し、変換した電力を入出力部１９へ供給する。これにより、燃料電池システム１は、利用者にとって使い勝手のよい電力を入出力部１９から出力することが可能となる。

また、制御ユニット６０は、例えば高圧の電力及び低圧の電力といった複数種類の電力を入出力部１９から出力可能なように、複数種類の電力に変換してもよい。これにより、例えば、入出力部１９における後述の電力供給孔８１、８２からは低圧の電力が出力されるようにし、入出力部１９における後述の電力供給孔８３からは高圧の電力が出力されるようにするといったことが可能となる。

また、制御ユニット６０は、筐体１０内において、水素貯蔵部３０の右方かつ燃料電池スタック４０の前方に配置される。また、入出力部１９も、制御ユニット６０に対応して、筐体１０において右寄りに設けられる。さらに、制御ユニット６０、蓄電部５０、及び入出力部１９を電気的に接続するための端子や配線等も、制御ユニット６０に対応して、筐体１０において右寄りに設けられる。したがって、筐体１０における電力の通過ルートは、模式的にあらわすと、図２中の符号Ｘ３で示す矢印のように、筐体１０内の右寄りの位置を、後方から前方へ向かうものとなる。

つまり、筐体１０の上面視で、水素の通過ルートＸ１と、水素から電力への変換ルートＸ２と、電力の通過ルートＸ３とが略Ｕ字状となるように、燃料電池システム１の各構成要素が筐体１０内に配置されている。これにより、水素を扱う構成要素（すなわち水素が漏れ出す可能性がある構成要素）と、電気を扱う構成要素と、を筐体１０内において離して配置でき、水素を扱う構成要素から水素が漏れ出したとしても、この水素が電気を扱う構成要素の方に流れ込むことを抑制できる。

すなわち、本実施形態では、給排孔３１、水素貯蔵部３０と燃料電池スタック４０とを接続する配管、燃料電池スタック４０におけるこの配管との接続部等の水素を扱う構成要素は、筐体１０の上面視で左側となる水素利用エリアＡ１（図２参照）に設けられている。一方、入出力部１９、制御ユニット６０、制御ユニット６０と蓄電部５０と入出力部１９とを電気的に接続するための端子や配線等の電気を扱う構成要素は、筐体１０の上面視で右側となる電気利用エリアＡ２（図２参照）に設けられている。このように、水素を扱う構成要素と電気を扱う構成要素とのそれぞれが配置されるエリア（領域）を分けることで、水素を扱う構成要素と、電気を扱う構成要素と、を筐体１０内において離して配置でき、水素を扱う構成要素から水素が漏れ出したとしても、この水素が電気を扱う構成要素の方に流れ込むことを抑制でき、燃料電池システム１の安全性の向上を図れる。

ところで、筐体１０内において、前述した通風孔１６（本体１１の上面部に設けられた通風孔）と上下方向で対向する位置には、送気装置２１、２２が設けられている。送気装置２１、２２は、例えば、電力の供給に応じて回転駆動する羽根車を有する電動のファンである。そして、送気装置２１、２２は、羽根車の回転により、筐体１０内の空気を、通風孔１６を介して筐体１０外へ送風する。送気装置２１、２２により、筐体１０は、通風孔１４から筐体１０内に空気を取り込んで、筐体１０内の空気を通風孔１６から排出することを促すことができ、筐体１０の内外の通気性を向上できる。

また、送気装置２１、２２によれば、筐体１０の内外の通気性を高めることができるので、水素貯蔵部３０への水素の充填時の放出水素や、水素貯蔵部３０や上記の配管等から漏れ出した水素等も筐体１０外へ速やかに排出でき、これらの水素が筐体１０内に滞留して蓄電部５０の方へ流れ込むことを抑制できる。これにより、燃料電池システム１の安全性を向上できる。すなわち、筐体１０内に漏れ出した水素は、空気よりも比重が軽いため、筐体１０内を上昇する。このため、本体１１の上面部の通風孔１６と対向するように送気装置２１、２２を設けることで、筐体１０内を上昇してきた水素を通風孔１６から速やかに筐体１０外へ排出することを可能とする。

また、送気装置２１は、図３に示すように、上下方向において、給排孔３１と対向する位置に設けられている。換言すると、送気装置２１は、筐体１０の上面視で、給排孔３１と重なる位置に設けられている。これにより、送気装置２１は、給排孔３１から漏れ出して上方に向かう水素を筐体１０外へ速やかに排出でき、燃料電池システム１の安全性を向上できる。

また、図６に示すように、入出力部１９は、電力供給孔８１、８２、８３といった複数の複数の電力供給孔を備える。入出力部１９において、電力供給孔８１、８２及びこれらと同様の形状を有する電力供給孔は、例えば１００［Ｖ］程度の低圧な電力の入出力に用いられる電力供給孔（以下、低圧電力供給孔ともいう）である。入出力部１９が備える複数の低圧電力供給孔は、上下方向及び水平方向において互い違いになるように配置される。これにより、例えば、一の低圧電力供給孔にＡＣアダプタのようなサイズの大きなものが差し込まれても、これが他の低圧電力供給孔に干渉することを抑制できる。したがって、多くの機器を同時に燃料電池システム１に接続することを可能にし、燃料電池システム１の利便性の向上を図れる。なお、電力供給孔８１、８２等の低圧電力供給孔は、例えば、燃料電池システム１と後述の電子デバイス１５０とを接続する際に用いられる。

また、入出力部１９において、電力供給孔８３は、例えば２００［Ｖ］といった高圧な電力の入出力に用いられる電力供給孔（以下、高圧電力供給孔ともいう）である。なお、電力供給孔８３（すなわち高圧電力供給孔）は、例えば、燃料電池システム１と後述の車両１００とを接続する際に用いられる。

（燃料電池システムの利用例）
次に、燃料電池システム１の利用例について説明する。燃料電池システム１は、入出力部１９に接続された外部の機器に対して電力を供給することができる。図７に示すように、燃料電池システム１は、例えば、車両１００と接続することができる。ここで、車両１００は、例えば、ハイブリッド電気自動車や電気自動車である。すなわち、車両１００は、電力供給に応じて駆動する駆動装置（例えば図１１中の符号１１０参照）と、駆動装置に電力を供給可能なバッテリ（例えば図１１中の符号１２０参照）と、を備える。そして、車両１００は、駆動装置が駆動することによって走行する。

燃料電池システム１は、車両１００と接続された場合に、車両１００の駆動装置を駆動するための電力や、車両１００のバッテリを充電するための電力を車両１００に供給する。また、燃料電池システム１は、利用者の電子デバイス１５０と接続することができる。ここで、電子デバイス１５０は、例えば、スマートフォン等のバッテリを備える電子デバイスである。燃料電池システム１は、電子デバイス１５０と接続された場合に、電子デバイス１５０のバッテリを充電するための電力を電子デバイス１５０に供給する。このような燃料電池システム１によれば、例えば、災害の発生時等の緊急時の電源確保にも有用である。

また、図８に示すように、燃料電池システム１は、移動体３００に搭載して利用することもできる。ここで、移動体３００は、車両１００と、車両１００によって牽引されるトレーラ２００とによって構成される。車両１００は、本発明における牽引部の一例であり、トレーラ２００は、本発明における非牽引部の一例である。

トレーラ２００に搭載された燃料電池システム１（筐体１０）は、車両１００と電気的に接続され、車両１００の駆動装置を駆動するための電力や、車両１００のバッテリを充電するための電力を車両１００に供給する。これにより、燃料電池システム１を、車両１００のレンジエクステンダーとして機能させることができる。

また、図８に示すように、燃料電池システム１（筐体１０）は、トレーラ２００に搭載された状態において、入出力部１９が設けられた側面部（すなわち前面部）が車両１００側を向くように配置される。これにより、車両１００とトレーラ２００との機械的な接続（トレーラ２００を車両１００により牽引するための接続）のみならず、車両１００と燃料電池システム１との配線距離を短くでき、これらの電気的な接続も容易に行うことが可能となる。さらに、このようにすることで、移動体３００が移動（走行）することにより生じる走行風を有効利用して、燃料電池システム１を効率よく冷却することも可能となる。

また、燃料電池システム１（筐体１０）は、トレーラ２００に搭載された状態において、トレーラ２００が備える車輪の後端部よりも車両１００側となる位置に配置される（仮想線Ｌ１参照）。これにより、筐体１０がトレーラ２００の車輪の後端部よりも前方側に配置されるため、車両１００の後方を走行する車両等によるトレーラ２００への追突が発生した際に、トレーラ２００の車輪（例えばタイヤ）によって筐体１０の保護を図ることでき、筐体１０の破損を抑制できる。

また、燃料電池システム１（筐体１０）の重心Ｇは、トレーラ２００が備える車軸よりも車両１００側に配置される（仮想線Ｌ２参照）。これにより、重心Ｇが、前後方向において移動体３００の中央寄りに配置されるため、移動体３００の移動時の安定性を向上できる。

また、図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０Ａから図１０Ｄは、他の例の移動体３００を示しており、具体的には、図９Ａは移動体の透視上面図、図９Ｂは移動体の側面図である。また、図１０Ａは接続部３１０の拡大図、図１０Ｂはトレーラ２００の背面図、図１０Ｃは着脱部２１０が露出した状態のトレーラ２００の正面図、図１０Ｄはカバー部材２２０を取り付けた状態のトレーラ２００の正面図である。

図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０Ａから図１０Ｄに示す例において、トレーラ２００は、燃料電池システム１（筐体１０）を搭載するための空間（以下、搭載空間ともいう）のほか、人が滞在可能な滞在空間Ｓを有する。トレーラ２００において、搭載空間と滞在空間Ｓとは、それぞれが独立した空間となるようにパネル等を用いて区画形成される。すなわち、筐体１０（燃料電池システム１）は、トレーラ２００において、滞在空間Ｓの外に配置される。これにより、滞在空間Ｓの居住性の向上を図れる。

また、図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０Ａから図１０Ｄに示す例において、トレーラ２００の前面部には、接続部３１０（図１０Ａ参照）と、着脱部２１０（図１０Ｃ参照）とが設けられる。ここで、トレーラ２００の前面部は、トレーラ２００が車両１００に牽引される際に、車両１００と対向するトレーラ２００の側面部である。

トレーラ２００は、接続部３１０を介して車両１００と機械的に接続されることで、車両１００に牽引される。また、トレーラ２００に搭載された燃料電池システム１と車両１００とを電気的に接続する接続ケーブル３２０（図１１参照）は、接続部３１０に沿って、トレーラ２００から車両１００に向かってのびるように設けられる。この接続ケーブル３２０は、燃料電池システム１の電力を車両１００に供給するための電力供給線のほか、燃料電池システム１（例えば後述の制御部９０）と車両１００との間で通信するための信号線等を含んで構成される。

着脱部２１０は、搭載空間を区画形成し、筐体１０を外部から取り付け可能に構成される。例えば、着脱部２１０は、所定の形状を有するパネル等によって実現され、トレーラ２００の前面部からトレーラ２００の後方に向かって略直方体形状に窪んだ搭載空間を区画形成する。そして、筐体１０は、着脱部２１０によって区画形成される搭載空間へ、トレーラ２００の前方（すなわち外部）から挿入できるようになっている。筐体１０を搭載空間へ挿入することで、筐体１０をトレーラ２００に取り付けることができる。したがって、利用者は、筐体１０をトレーラ２００（すなわち移動体３００）に容易に搭載することができる。

また、着脱部２１０（搭載空間）は、筐体１０が取り付けられた状態で、トレーラ２００の前方（すなわち車両１００側）から、カバー部材２２０（図１０Ｄ参照）により覆うことができるようになっている。これにより、筐体１０を着脱部２１０に確実に取り付けることができるとともに、移動体３００が移動することによって生じる前方からの泥はねや飛び石等の異物から筐体１０を保護できる。

また、図９Ａ、図９Ｂ、及び図１０Ａから図１０Ｄに示す例において、トレーラ２００の側面部（例えば左側面部）には、外部に電力を供給可能な第１電力供給部２３０が設けられる。そして、前述した入出力部１９は、筐体１０（燃料電池システム１）がトレーラ２００に搭載された状態において、第１電力供給部２３０と電気的に接続され、蓄電部５０に蓄電された電力または燃料電池スタック４０が発電した電力を、第１電力供給部２３０を介して外部に供給可能に構成される。これにより、筐体１０（燃料電池システム１）をトレーラ２００に搭載した状態であっても、第１電力供給部２３０を介して、燃料電池システム１の電力を外部へ容易に供給することが可能となり、燃料電池システム１の利便性を向上できる。

また、トレーラ２００の内部には、滞在空間Ｓに電力を供給する第２電力供給部（不図示）も設けられる。そして、前述した入出力部１９は、筐体１０（燃料電池システム１）がトレーラ２００に搭載された状態において、この第２電力供給部と電気的に接続され、蓄電部５０に蓄電された電力または燃料電池スタック４０が発電した電力を、第２電力供給部を介して滞在空間Ｓ内に供給可能に構成される。これにより、筐体１０（燃料電池システム１）をトレーラ２００に搭載した状態であっても、第２電力供給部を介して、燃料電池システム１の電力を滞在空間Ｓ内の機器（例えば電子デバイス１５０）に供給することが可能となり、燃料電池システム１の利便性を向上できる。

また、入出力部１９は、筐体１０がトレーラ２００に搭載された状態において、車両１００及び第１電力供給部２３０の少なくとも一方と第２電力供給部とに電気的に接続されてもよい。そして、入出力部１９は、接続された車両１００及び第１電力供給部２３０の少なくとも一方と第２電力供給部とに対して、蓄電部５０に蓄電された電力または燃料電池スタック４０が発電した電力を供給可能に構成されてもよい。これにより、車両１００または第１電力供給部２３０に接続された機器、及び第２電力供給部に接続された機器において、燃料電池システム１の電力を同時に使うことが可能となり、燃料電池システム１の利便性をより向上できる。

また、筐体１０内には、燃料電池スタック４０が発電することにより生成される生成水を貯留し、貯留した生成水をトレーラ２００に供給可能な貯留部（不図示）をさらに設けてもよい。これにより、燃料電池スタック４０の発電時に副産物として生成される水を、トレーラ２００において利用することを可能にする。また、貯留部は、滞在空間Ｓに繋がる不図示のパイプラインと接続され、パイプラインを介して貯留した生成水を滞在空間Ｓに供給可能であってもよい。これにより、人が滞在する滞在空間Ｓに水を供給でき、滞在空間Ｓに滞在する利用者の利便性向上を図れる。

また、上記の貯留部は、燃料電池スタック４０が発電することにより発生する水蒸気を水滴にし、この水滴を回収して浄化し、浄化された水を生成水としてトレーラ２００（滞在空間Ｓ）に供給してもよい。これにより、きれいで利用者にとって使い勝手のよい水を供給でき、滞在空間Ｓに滞在する利用者の利便性向上を図れる。

（移動体の機能的構成）
次に、移動体３００の機能的構成の一例について、図１１を参照して説明する。図１１に示すように、移動体３００のうちのトレーラ２００に搭載される燃料電池システム１は、前述した水素貯蔵部３０、燃料電池スタック４０、蓄電部５０、入出力部１９に加えて、制御部９０を備える。

制御部９０は、例えば、各種演算を行うプロセッサ、各種情報を記憶する記憶装置、制御部９０の内部と外部とのデータの入出力を制御する入出力装置等を備えるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）によって実現され、前述した制御ユニット６０に設けられる。図１１中の破線矢印に示すように、制御部９０は、燃料電池スタック４０の発電、蓄電部５０の充放電を制御可能なほか、接続ケーブル３２０を介して、車両１００との通信を行うこともできる。

ここで、車両１００は、ハイブリッド電気自動車や電気自動車等であり、電力供給に応じて駆動する駆動モータ等により実現される駆動装置１１０と、駆動装置１１０に電力を供給可能なバッテリ１２０と、を備える。そして、車両１００は、駆動装置１１０が駆動することによって走行可能である。また、車両１００は、不図示のバッテリセンサによって検出されたバッテリ１２０の出力から、バッテリ１２０の残量（例えばＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を導出し、導出したバッテリ１２０の残量を示す残量情報を、接続ケーブル３２０を介して、制御部９０へ送信する。

制御部９０は、車両１００から取得した残量情報に基づいて、燃料電池システム１から車両１００への電力供給を制御する。これにより、バッテリ１２０の残量が少なくなっても、燃料電池システム１の電力によって、車両１００において必要とされる電力を確保できる。したがって、車両１００の利便性の向上を図れる。

例えば、制御部９０は、車両１００から取得した残量情報に基づいて、バッテリ１２０の残量が閾値以下となったことを検知すると、燃料電池システム１からバッテリ１２０への電力供給を開始させる。これにより、車両１００の走行に伴ってバッテリ１２０の電力が少なくなると、燃料電池システム１の電力をバッテリ１２０に供給して、バッテリ１２０を充電できる。したがって、バッテリ１２０の電力による車両１００の走行可能距離を長くすることができる。

また、制御部９０は、車両１００から取得した残量情報に基づいて、バッテリ１２０の残量が閾値以下となったことを検知すると、燃料電池システム１から駆動装置１１０への電力供給を開始させるようにしてもよい。すなわち、制御部９０は、燃料電池システム１から駆動装置１１０に電力を直接供給するようにしてもよい。これにより、バッテリ１２０の残量が少なくなっても、燃料電池システム１の電力によって、駆動装置１１０が必要とする電力（例えば駆動装置１１０が車両１００を走行させるための電力）を確保できる。

燃料電池システム１から車両１００への電力供給に際し、制御部９０は、まず、蓄電部５０の電力を車両１００に供給する。車両１００に供給された蓄電部５０の電力は、例えば、駆動装置１１０に駆動に供される。すなわち、制御部９０は、車両１００への電力供給を開始する場合に、蓄電部５０の電力を駆動装置１１０へ供給するようにしてもよい。これにより、蓄電部５０の電力によって、駆動装置１１０が必要とする電力を確保できる。また、駆動装置１１０への電力供給を行ったうえで、蓄電部５０が出力可能な電力に余剰な電力がある場合には、制御部９０は、その余剰な電力をバッテリ１２０に供給して、バッテリ１２０を充電するようにしてもよい。これにより、蓄電部５０の電力によってバッテリ１２０を充電して、バッテリ１２０の電力による車両１００の走行可能距離を長くすることができる。なお、蓄電部５０の電力は、入出力部１９、接続ケーブル３２０を介して、車両１００に供給される。

その後、制御部９０は、蓄電部５０の残量が所定の閾値以下となると、燃料電池スタック４０による発電を開始させる。これにより、蓄電部５０の残量が少なくなった後も、燃料電池スタック４０によって発電された電力により、車両１００への電力供給を継続できる。

また、制御部９０は、所定の優先順位にしたがって、燃料電池スタック４０によって発電された電力を供給する。具体的に説明すると、車両１００の駆動を維持するために駆動装置１１０に対して燃料電池スタック４０によって発電された電力の供給が必要な場合、制御部９０は、まず、駆動装置１１０への電力供給を最優先に行う。これにより、燃料電池スタック４０により発電された電力によって、駆動装置１１０が必要とする電力を確保できる。

そして、駆動装置１１０への電力供給を行ったうえで、余剰な電力がある場合に限り、制御部９０は、燃料電池スタック４０によって発電された電力をバッテリ１２０や蓄電部５０へ供給する。このとき、制御部９０は、蓄電部５０よりもバッテリ１２０を優先して電力を供給する。すなわち、制御部９０は、まずはバッテリ１２０から充電し、バッテリ１２０の残量が所定値（例えば満充電状態）に達する等してバッテリ１２０の充電が完了すると、蓄電部５０の充電を行う。これにより、バッテリ１２０の充電を早期に行うことを可能にする。したがって、バッテリ１２０の電力による車両１００の走行可能距離、すなわち車両１００単体での走行可能距離を早期に回復させることができ、車両１００の利用者の利便性向上を図れる。

また、制御部９０は、燃料電池スタック４０により発電された電力によって蓄電部５０及びバッテリ１２０の完了した後、すなわち、これらの残量が所定値に達した後も、燃料電池スタック４０による発電を継続させ、発電された電力を駆動装置１１０に供給してもよい。これにより、バッテリ１２０の電力を消費することなく、駆動装置１１０の駆動を維持できる。したがって、バッテリ１２０の電力による車両１００の走行可能距離、すなわち車両１００単体での走行可能距離を維持しながら、車両１００を走行させることができ、車両１００の利用者の利便性向上を図れる。

なお、制御部９０は、燃料電池スタック４０による発電を継続させた結果、水素貯蔵部３０の水素がなくなった場合には、つづいて、蓄電部５０の電力を駆動装置１１０に供給するようにしてもよい。これにより、バッテリ１２０の電力を消費することなく、駆動装置１１０による車両１００の駆動を維持できる。したがって、バッテリ１２０の電力による車両１００の走行可能距離、すなわち車両１００単体での走行可能距離を維持しながら、車両１００を走行させることができ、車両１００の利用者の利便性向上を図れる。

また、制御部９０は、例えば、車両１００のイグニッション電源（駆動装置１１０を駆動するための電源。以下、ＩＧ電源ともいう）がオフとなった場合に、燃料電池スタック４０による発電を停止させる。これにより、駆動装置１１０による車両１００の駆動が終了した場合には、燃料電池スタック４０による発電を停止させ、水素の消費を抑制できる。

なお、制御部９０は、燃料電池スタック４０による発電を停止させた後に、蓄電部５０の残量が閾値以下となったときは、燃料電池スタック４０による発電を再度開始させて、蓄電部５０の充電を行うようにしてもよい。これにより、燃料電池スタック４０による発電を一旦停止させた後も、蓄電部５０の電力が少なくなれば、燃料電池スタック４０の発電を再開させ、蓄電部５０の充電を行うことを可能にする。

（燃料電池システムの制御方法）
次に、燃料電池システム１の制御方法の一例について、図１２を参照して説明する。この制御方法は、例えば、制御部９０を実現するＥＣＵのプロセッサが記憶装置等に予め記憶されたプログラムを実行することにより実現できる。

移動体３００の移動中（すなわち車両１００が走行中）を含む所定のタイミングにおいて、制御部９０は、バッテリ１２０の残量を示す残量情報を車両１００から取得する（ステップＳ１）。そして、制御部９０は、取得した残量情報に基づいて、バッテリ１２０の残量が閾値以下となったか否かを判断する（ステップＳ２）。バッテリ１２０の残量が十分にあるとき（ステップＳ２：ＮＯ）、制御部９０は、ステップＳ１に復帰する。

一方、バッテリ１２０の残量が閾値以下となると（ステップＳ２：ＹＥＳ）、制御部９０は、蓄電部５０から車両１００への電力供給を開始させる（ステップＳ３）。そして、制御部９０は、蓄電部５０の残量が閾値以下となったか否かを判断する（ステップＳ４）。蓄電部５０の残量が十分にあるとき（ステップＳ４：ＮＯ）、制御部９０は、蓄電部５０から車両１００への電力供給を継続する。

一方、蓄電部５０の残量が閾値以下となると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、制御部９０は、燃料電池スタック４０による発電を開始させる（ステップＳ５）。そして、制御部９０は、燃料電池スタック４０により発電された電力を駆動装置１１０、バッテリ１２０及び蓄電部５０に供給する（ステップＳ６）。このとき、制御部９０は、前述したように、駆動装置１１０＞バッテリ１２０＞蓄電部５０の順で、燃料電池スタック４０により発電された電力を優先的に供給する。

次に、制御部９０は、車両１００のＩＧ電源または蓄電部５０の残量が所定値以上（例えば蓄電部５０が満充電状態）となったか否かを判断する（ステップＳ７）。ステップＳ７において否定判定すると（ステップＳ７：ＮＯ）、制御部９０は、ステップＳ６へ復帰する。この場合、燃料電池スタック４０による発電が継続される。一方、ステップＳ７において肯定判定すると（ステップＳ７：ＹＥＳ）、制御部９０は、燃料電池スタック４０による発電を停止して（ステップＳ８）、一連の処理を終了する。

なお、前述したように、制御部９０は、燃料電池スタック４０による発電を停止させた後、蓄電部５０の残量が閾値以下となった場合には、燃料電池スタック４０による発電を再度開始して、燃料電池スタック４０により発電された電力により蓄電部５０の充電等を行うようにしてもよい。

（燃料電池システムによる具体的な電力供給例）
次に、燃料電池システム１による具体的な電力供給例について、図１３を参照して説明する。以下の図１３の説明では、前述した図１１の説明と同様の箇所については同一の符号を付して、その内容の説明を適宜省略する。

図１３に示す例において、燃料電池システム１は、車両１００に牽引されるトレーラ２００に搭載されており、車両１００と電気的に接続されている。すなわち、燃料電池システム１は、車両１００への電力供給が可能である。

また、図１３の（ａ）は、燃料電池システム１の水素貯蔵部３０に貯蔵された水素の残量（水素残量と図示）を示す。図１３の（ｂ）は、車両１００のバッテリ１２０の残量（バッテリ残量と図示）を示す。図１３の（ｃ）は、燃料電池システム１の燃料電池スタック４０による発電（ＦＣ発電と図示）の有無（オン／オフ）を示す。図１３の（ｄ）は、車両１００の駆動装置１１０に供給される電力の電力源（負荷と図示）を示しており、具体的には、「ＢＡＴ」はバッテリ１２０を示し、「ＦＣ」は燃料電池スタック４０を示す。

図１３に示す時期ｔ０から時期ｔ１までの期間においては、バッテリ１２０の電力が駆動装置１１０に供給されることによって車両１００が走行している。したがって、この期間においては、バッテリ１２０の残量が徐々に低下している。

図１３に示す時期ｔ１において、バッテリ１２０の残量が閾値Ｔｈに達したとする。ここで、閾値Ｔｈは、燃料電池システム１から車両１００への電力供給を開始させる条件となる閾値である。また、図示は省略するが、時期ｔ１において、燃料電池システム１の蓄電部５０の残量（不図示）も閾値以下であるものとする。

この場合、制御部９０は、時期ｔ１から燃料電池スタック４０による発電を開始させ、燃料電池スタック４０により発電された電力を車両１００に供給する。燃料電池スタック４０によって発電されて車両１００に供給された電力は、駆動装置１１０の駆動（すなわち車両１００の走行）や、バッテリ１２０の充電に供される。

そして、時期ｔ１後の時期ｔ２において、バッテリ１２０の残量が所定値以上（例えばバッテリ１２０のＳＯＣが１００［％］）となり、バッテリ１２０の充電が完了したとする。しかしながら、制御部９０は、例えば所定の時期ｔ３となるまでは、時期ｔ２後も、燃料電池スタック４０による発電及び発電された電力の車両１００への供給を継続させる。これにより、時期ｔ３まで、バッテリ１２０の残量を維持しつつ、車両１００を走行させることができる。ここで、時期ｔ３は、例えば、燃料電池システム１と車両１００との電気的な接続が解除された時期である。また、時期ｔ３は、水素貯蔵部３０に貯蔵された水素の残量が閾値以下となった時期であってもよい。このような時期ｔ３後は、再度、バッテリ１２０の電力が駆動装置１１０に供給されることによって車両１００が走行する。

ところで、時期ｔ２と時期ｔ３との間の時期ｔ４において、車両１００のＩＧ電源がオフとされたとする。この場合、制御部９０は、図１３中の太線の破線に示すように、時期ｔ４において、燃料電池スタック４０による発電を終了させる。そして、この場合には、その後に車両１００のＩＧ電源がオンとされると、バッテリ１２０の電力が駆動装置１１０に供給されることによって車両１００が走行する。

以上、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

（１） 水素の給排孔（給排孔３１）を有し、水素を貯蔵可能な水素貯蔵部（水素貯蔵部３０）と、
供給された水素によって発電を行う燃料電池スタック（燃料電池スタック４０）と、
一端が前記給排孔と接続され、他端が前記燃料電池スタックと接続されて、前記水素貯蔵部に貯蔵された水素を前記燃料電池スタックに供給するための配管と、
少なくとも前記燃料電池スタックによる発電によって得られた電力を蓄電する蓄電部（蓄電部５０）と、を備える燃料電池システム（燃料電池システム１）を収容する筐体（筐体１０）であって、
前記蓄電部は、前記筐体の下面部に配置されるとともに、
前記給排孔、前記燃料電池スタック及び前記配管は、前記蓄電部の上面部よりも高い位置に設けられる、筐体。

（１）によれば、水素が漏れ出す可能性がある構成要素が蓄電部の上面部よりも高い位置に設けられているので、これらから水素が漏れ出したとしても、この水素が蓄電部の方に回り込むことを抑制でき、燃料電池システムの安全性を向上できる。

（２） （１）に記載の筐体であって、
上下方向において前記水素貯蔵部と対向するように設けられ、前記水素貯蔵部の上方に向けて送風する送気装置（送気装置２１、２２）をさらに備える、筐体。

（２）によれば、水素貯蔵部から水素が漏れ出したとしても、この水素を送気装置により速やかに上方に向かわせることができるので、この水素が蓄電部の方に回り込むことを抑制でき、燃料電池システムの安全性を向上できる。

（３） （２）に記載の筐体であって、
前記送気装置は複数設けられ、複数の前記送気装置のうちの少なくとも１つは、前記筐体の上面視で、前記給排孔と重なる位置に設けられる、筐体。

（３）によれば、給排孔から水素が漏れ出したとしても、この水素を送気装置により速やかに上方に向かわせることができるので、この水素が蓄電部の方に回り込むことを抑制でき、燃料電池システムの安全性を向上できる。

（４） （１）から（３）のいずれかに記載の筐体であって、
前記燃料電池システムと外部との間の電力の入出力に用いられる入出力部（入出力部１９）をさらに備え、
前記筐体の上面視で、前記給排孔と、前記配管と、前記燃料電池スタックにおける前記配管との接続部とが一方側に設けられるとともに、前記入出力部と、前記燃料電池スタックまたは前記蓄電部のうちの少なくとも一方と前記入出力部とを電気的に接続する電力供給部（制御ユニット６０）とが他方側に設けられる、筐体。

（４）によれば、水素を扱う構成要素（すなわち水素が漏れ出す可能性がある構成要素）と、電気を扱う構成要素と、を筐体内において離して配置でき、水素を扱う構成要素から水素が漏れ出したとしても、この水素が電気を扱う構成要素の方に回り込むことを抑制できる。

（５） （１）から（４）のいずれかに記載の筐体であって、
前記燃料電池システムと外部との間の電力の入出力に用いられる入出力部をさらに備え、
前記水素貯蔵部から前記燃料電池スタックまでの水素の通過ルート（通過ルートＸ１）と、前記燃料電池スタックによる水素から電力への変換ルート（変換ルートＸ２）と、前記入出力部までの電力の通過ルート（通過ルートＸ３）が、前記筐体の上面視で略Ｕ字状となる、筐体。

（５）によれば、水素を扱う構成要素（すなわち水素が漏れ出す可能性がある構成要素）と、電気を扱う構成要素と、を筐体内において離して配置でき、水素を扱う構成要素から水素が漏れ出したとしても、この水素が電気を扱う構成要素の方に回り込むことを抑制できる。

１ 燃料電池システム
１０ 筐体
１９ 入出力部
２１、２２ 送気装置
３０ 水素貯蔵部
３１ 給排孔
４０ 燃料電池スタック
５０ 蓄電部
６０ 制御ユニット

Claims (5)

1. 水素の給排孔を有し、水素を貯蔵可能な水素貯蔵部と、
   供給された水素によって発電を行う燃料電池スタックと、
   一端が前記給排孔と接続され、他端が前記燃料電池スタックと接続されて、前記水素貯蔵部に貯蔵された水素を前記燃料電池スタックに供給するための配管と、
   少なくとも前記燃料電池スタックによる発電によって得られた電力を蓄電する蓄電部と、を備える燃料電池システムを収容する筐体であって、
   前記蓄電部は、前記筐体の下面部に配置されるとともに、
   前記給排孔、前記燃料電池スタック及び前記配管は、前記蓄電部の上面部よりも高い位置に設けられる、筐体。
2. 請求項１に記載の筐体であって、
   上下方向において前記水素貯蔵部と対向するように設けられ、前記水素貯蔵部の上方に向けて送風する送気装置をさらに備える、筐体。
3. 請求項２に記載の筐体であって、
   前記送気装置は複数設けられ、複数の前記送気装置のうちの少なくとも１つは、前記筐体の上面視で、前記給排孔と重なる位置に設けられる、筐体。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の筐体であって、
   前記燃料電池システムと外部との間の電力の入出力に用いられる入出力部をさらに備え、
   前記筐体の上面視で、前記給排孔と、前記配管と、前記燃料電池スタックにおける前記配管との接続部とが一方側に設けられるとともに、前記入出力部と、前記燃料電池スタックまたは前記蓄電部のうちの少なくとも一方と前記入出力部とを電気的に接続する電力供給部とが他方側に設けられる、筐体。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の筐体であって、
   前記燃料電池システムと外部との間の電力の入出力に用いられる入出力部をさらに備え、
   前記水素貯蔵部から前記燃料電池スタックまでの水素の通過ルートと、前記燃料電池スタックによる水素から電力への変換ルートと、前記入出力部までの電力の通過ルートが、前記筐体の上面視で略Ｕ字状となる、筐体。
   
   

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