JP6618873B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される燃料電池システムに関する。

水素と空気中の酸素とを化学反応させて発電を行う燃料電池スタックを有する燃料電池システムを搭載した車両が実用化されている。例えば特許文献１に開示されているように、燃料電池システムにおいては、空気を圧縮する圧縮機が用いられている。燃料電池スタックの発電に寄与する酸素は、空気中に２割程度しか存在しないため、従来では、圧縮機から燃料電池スタックに供給された空気の８割程度は、燃料電池スタックの発電に寄与されることなく燃料電池スタックから排出されて大気へ放出されていた。これに対し、燃料電池スタックから排出された空気を膨張させて空気の排気エネルギーを回収する膨張機を備えた燃料電池システムが知られている。

特開２０１０−５５８１６号公報

ところで、圧縮機から吐出された空気は高温であるため、燃料電池システムにおいては、圧縮機から吐出された空気を、燃料電池スタックに供給する前に冷却する必要がある。また、燃料電池システムでは、例えば、燃料電池スタックの発電時に燃料電池スタックが発熱したり、圧縮機における空気の圧縮動作によって圧縮機自体が熱を持ったりするため、燃料電池スタックや圧縮機等も冷却することが好ましい。したがって、燃料電池システムでは、このような冷却対象を効率良く冷却することが望まれている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、冷却対象を効率良く冷却することができる燃料電池システムを提供することにある。

上記課題を解決する燃料電池システムは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された空気が供給される燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックから排出された空気を膨張させて前記空気の排気エネルギーを回収する膨張機と、前記膨張機から排出された空気が流入するとともに冷却対象を冷却する冷却部と、を備えた燃料電池システムであって、前記圧縮機と前記燃料電池スタックとの間を繋ぐ第１高圧配管と、前記燃料電池スタックと前記膨張機との間を繋ぐ第２高圧配管と、前記膨張機と前記冷却部との間を繋ぐ低圧配管と、を備え、前記低圧配管は、前記第１高圧配管から分岐される導入配管、前記第２高圧配管から分岐される導入配管、及び同低圧配管から分岐される導入配管のうち、少なくとも一つの導入配管が接続される合流部を有し、前記合流部は、前記低圧配管内を流入する空気の流れ方向と、前記導入配管内から前記低圧配管内に導入される空気の流れ方向とが、異なるように前記導入配管と前記低圧配管とを接続させた。

膨張機から排出されて供給配管を流れる空気は、膨張機により膨張されたことで低温低圧になっているとともに水を含んでいる。そして、導入配管から低圧配管内に導入される空気によって、低圧配管内を流れる空気の方向が、合流箇所の前後で変わる。よって、低圧配管内を流れる空気の流れが撹乱して、低圧配管内を流れる空気に含まれる液滴の水が微細化する。微細化された水を含む空気は、低圧配管から冷却部に導入される。これにより、冷却部を流れる水を含む空気と冷却対象とが熱交換される際に、冷却部に導入された空気に含まれている水が冷却対象からの熱によって蒸発し易くなるため、この水の蒸発潜熱を利用して、冷却対象を効率良く冷却することができる。

上記燃料電池システムにおいて、前記合流部は、前記低圧配管における前記膨張機よりも前記冷却部に近い位置に配置されるとよい。これによれば、微細化された水を含む空気を、低圧配管から冷却部に効率良く導入することができる。

上記燃料電池システムにおいて、前記冷却対象は、前記第１高圧配管であるとよい。これによれば、第１高圧配管内を流れる空気を効率良く冷却することができる。
上記課題を解決する燃料電池システムは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された空気が供給される燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックから排出された空気を膨張させて前記空気の排気エネルギーを回収する膨張機と、前記膨張機から排出された空気が流入するとともに冷却対象を冷却する冷却部と、を備えた燃料電池システムであって、前記圧縮機と前記燃料電池スタックとの間を繋ぐ第１高圧配管と、前記燃料電池スタックと前記膨張機との間を繋ぐ第２高圧配管と、前記膨張機と前記冷却部との間を繋ぐ低圧配管と、を備え、前記低圧配管は、前記低圧配管内を流入する空気の流れを撹乱する撹乱部を有する。

膨張機から排出されて供給配管を流れる空気は、膨張機により膨張されたことで低温低圧になっているとともに水を含んでいる。そして、撹乱部によって、低圧配管内を流入する空気の流れが撹乱され、低圧配管内を流れる空気に含まれる液滴の水が微細化する。微細化された水を含む空気は、低圧配管から冷却部に導入される。これにより、冷却部を流れる水を含む空気と冷却対象とが熱交換される際に、冷却部に導入された空気に含まれている水が冷却対象からの熱によって蒸発し易くなるため、この水の蒸発潜熱を利用して、冷却対象を効率良く冷却することができる。

上記燃料電池システムにおいて、前記撹乱部は、前記低圧配管における前記膨張機よりも前記冷却部に近い位置に配置されるとよい。これによれば、微細化された水を含む空気を、低圧配管から冷却部に効率良く導入することができる。

上記燃料電池システムにおいて、前記冷却対象は、前記第１高圧配管であるとよい。これによれば、第１高圧配管内を流れる空気を効率良く冷却することができる。
上記燃料電池システムにおいて、前記撹乱部は、羽根形状であるとよい。羽根形状である撹乱部は、低圧配管内を流入する空気の流れを撹乱させ易い。

上記課題を解決する燃料電池システムは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機によって圧縮された空気が供給される燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックから排出された空気を膨張させて前記空気の排気エネルギーを回収する膨張機と、前記膨張機から排出された空気が流入するとともに冷却対象を冷却する冷却部と、を備えた燃料電池システムであって、前記圧縮機と前記燃料電池スタックとの間を繋ぐ第１高圧配管と、前記燃料電池スタックと前記膨張機との間を繋ぐ第２高圧配管と、前記膨張機と前記冷却部との間を繋ぐ低圧配管と、前記低圧配管に接続され、前記低圧配管内に空気を導入する導入配管と、を備え、前記導入配管は、前記低圧配管内を流通する空気と前記導入配管から前記低圧配管内に導入された空気とが合流する合流箇所の前後で前記低圧配管内を流通する空気の流れが変わるように前記低圧配管に接続される。

この発明によれば、冷却対象を効率良く冷却することができる。

（ａ）は第１の実施形態における燃料電池システムの概略構成図、（ｂ）は低圧配管の断面図。 第２の実施形態における低圧配管の断面図。 別の実施形態における低圧配管の断面図。

（第１の実施形態）
以下、燃料電池システムを具体化した第１の実施形態を図１にしたがって説明する。本実施形態の燃料電池システムは車両（燃料電池車）に搭載されている。

図１（ａ）に示すように、燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１１と、空気を圧縮する圧縮機１２と、燃料電池スタック１１から排出された空気を膨張させて空気の排気エネルギーを回収する膨張機１３とを備えている。圧縮機１２及び膨張機１３は、電動モータで駆動するターボ式の電動流体機械である。燃料電池スタック１１は、複数のセルを直列に積層して構成されている。燃料電池スタック１１は、水素と空気中の酸素とを化学反応させて発電を行う。なお、燃料電池スタック１１の発電に寄与する酸素は、空気中に２割程度しか存在しないことから、燃料電池スタック１１に供給された空気の８割程度は、燃料電池スタック１１の発電に寄与されることなく燃料電池スタック１１から排出される。

燃料電池スタック１１は、図示しない走行用モータに電気的に接続されている。走行用モータは、燃料電池スタック１１を電力源として駆動する。走行用モータの動力は、図示しない動力伝達機構を介して車軸に伝達され、燃料電池車は、アクセル開度に応じた車速で走行する。

燃料電池システム１０は、外部から圧縮機１２に空気を供給する吸入流路を構成する吸入配管２１を備えている。また、燃料電池システム１０は、圧縮機１２と燃料電池スタック１１との間を繋ぐ第１高圧配管２２ａと、燃料電池スタック１１と膨張機１３との間を繋ぐ第２高圧配管２２ｂとを備えている。

燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１１を冷却するための冷却水（ＬＬＣ）が循環する流路を構成する第１循環配管１５と、第１循環配管１５内を流れる冷却水を圧送する第１ポンプ１５ａと、第１ラジエータ１５ｂと、を有する第１冷却水回路１５０を備えている。

第１循環配管１５の一部分である第１ラジエータ内配管１５１は、第１ラジエータ１５ｂ内に設けられている。第１ラジエータ内配管１５１内を流れる冷却水は、外気と熱交換することで冷却される。

第１循環配管１５の他の一部分であるスタック内配管１５２は、燃料電池スタック１１内を通過している。燃料電池スタック１１は、スタック内配管１５２内を流れる冷却水と熱交換されることにより冷却される。

燃料電池システム１０では、膨張機１３において、燃料電池スタック１１から排出された空気が膨張し、空気の排気エネルギーが機械的エネルギーとして取り出され、膨張機１３の電動モータが発電機として機能して電動モータに回生電力が発生する。電動モータに発生した回生電力は、図示しないバッテリに蓄電され、例えば、走行用モータの電力源として用いられる。

燃料電池システム１０は、膨張機１３から排出された空気が流れる排出配管２３を備えている。排出配管２３内を流れる空気は、膨張機１３により膨脹されたことで低温低圧になっているとともに水を含んでいる。

燃料電池システム１０は、一端が、後述する低圧配管２３ａに接続される導入配管２５を備えている。本実施形態における燃料電池システム１０は、２つの導入配管２５を備えている。

燃料電池システム１０は、冷却水（ＬＬＣ）が循環する流路を構成する第２循環配管１６と、第２循環配管１６を流れる冷却水を圧送する第２ポンプ１６ａと、第２ラジエータ１６ｂと、を有する第２冷却水回路１６０を備えている。

第２循環配管１６の一部分である第２ラジエータ内配管１６１は、第２ラジエータ１６ｂ内に設けられている。第２ラジエータ内配管１６１内を流れる冷却水は、外気と熱交換することで冷却される。

燃料電池システム１０は、配管収容ケース１４を備えている。配管収容ケース１４内には、第１高圧配管２２ａの一部分である第１ケース内配管２２１ａ、第２循環配管１６の他の一部分である第２ケース内配管１６２、排出配管２３の一部分である第３ケース内配管２３１が設けられている。

第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気の温度は、第２ケース内配管１６２内を流れる冷却水の温度及び第３ケース内配管２３１内を流れる水を含む空気の温度と比較して高く、第１ケース内配管２２１ａは、第２ケース内配管１６２及び第３ケース内配管２３１によって冷却可能な位置に配置されている。

したがって、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気は、第２ケース内配管１６２を介して第２ケース内配管１６２内を流れる冷却水と熱交換することで冷却されるとともに、第３ケース内配管２３１を介して第３ケース内配管２３１内を流れる水を含む空気と熱交換することで冷却される。

すなわち、本実施形態の冷却対象は、第１ケース内配管２２１ａであり、第１ケース内配管２２１ａが冷却されることで第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気が冷却される。第３ケース内配管２３１は、冷却部として機能する。

したがって、排出配管２３における膨張機１３よりも空気の流れ方向の下流で、且つ冷却部である第３ケース内配管２３１よりも空気の流れ方向の上流に位置する部分は、低圧配管として機能する。

以降、排出配管２３における膨張機１３よりも空気の流れ方向の下流で、且つ冷却部である第３ケース内配管２３１よりも空気の流れ方向の上流に位置する部分は、低圧配管２３ａとして説明を行う。

低圧配管２３ａは、配管の厚さ方向に貫通する４つの貫通孔が設けられている。４つの貫通孔のうち、２つの貫通孔は、他の２つの貫通孔よりも配管収容ケース１４側に設けられている。以降、他の２つの貫通孔よりも配管収容ケース１４側に設けられた２つの貫通孔を下流側貫通孔２３１ｂとし、下流側貫通孔２３１ｂよりも膨張機１３側に設けられた２つの貫通孔を上流側貫通孔２３２ｂとして説明する。

図１（ｂ）に示すように、各導入配管２５の一端（下流端）は、下流側貫通孔２３１ｂ各々に挿通されている。低圧配管２３ａにおける下流側貫通孔２３１ｂを区画する面２３ｄは、導入配管２５が接続される合流部として機能する。本実施形態の下流側貫通孔２３１ｂは、低圧配管２３ａにおける膨張機１３よりも第３ケース内配管２３１に近い位置に配置されており、本実施形態の合流部は、低圧配管２３ａにおける膨張機１３よりも第３ケース内配管２３１に近い位置に配置されていると言える。

図１（ａ）に示すように、各導入配管２５の他端（上流端）は、上流側貫通孔２３２ｂを介して低圧配管２３ａ内の空気の一部が各導入配管２５内に流入するように、低圧配管２３ａの外周面に接続されている。

低圧配管２３ａ内において、低圧配管２３ａ内を流通する空気と、導入配管２５から低圧配管２３ａ内に導入される空気とが、合流する箇所を合流箇所とした場合、２つの下流側貫通孔２３１ｂは、低圧配管２３ａ内を流れる空気の方向が、導入配管２５から低圧配管２３ａ内に導入される空気によって、合流箇所の前後で変わるように形成されている。なお、合流箇所の前後における「前」は合流箇所よりも上流側を意味し、「後」は合流箇所よりも下流側を意味する。

図１（ｂ）に示すように、本実施形態の２つの下流側貫通孔２３１ｂは、低圧配管２３ａの周方向において互いに１８０度離れた位置に形成されている。そして、２つの下流側貫通孔２３１ｂは、合流箇所よりも下流の空気が、導入配管２５から低圧配管２３ａ内に導入される空気によって、低圧配管２３ａの周方向に沿って時計回り（図１（ｂ）において矢印Ｒ１で示す方向）に流れるように形成されている。

合流部は、低圧配管２３ａ内を流入する空気の流れ方向と、導入配管２５内から低圧配管２３ａ内に導入される空気の流れ方向とが、異なるように導入配管２５と低圧配管２３ａとを接続させている。つまり、導入配管２５は、低圧配管２３ａ内を流通する空気と導入配管２５から低圧配管２３ａ内に導入された空気とが合流する合流箇所の前後で低圧配管２３ａ内を流通する空気の流れが変わるように低圧配管２３ａに接続されていると言える。

次に、第１の実施形態の作用について説明する。
各導入配管２５から低圧配管２３ａ内に導入される空気によって、低圧配管２３ａ内を流れる空気の方向が、合流箇所の前後で変わる。よって、低圧配管２３ａ内を流れる空気の流れが撹乱して、低圧配管２３ａ内を流れる空気に含まれる液滴の水が微細化する。微細化された水を含む空気は、低圧配管２３ａから第３ケース内配管２３１内に導入される。これにより、第１ケース内配管２２１ａ及び第３ケース内配管２３１を介して、第３ケース内配管２３１内を流れる水を含む空気と、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気とが、熱交換する際に、第３ケース内配管２３１内に導入された空気に含まれている水が、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気からの熱によって蒸発し易くなる。よって、この水の蒸発潜熱を利用して、第１ケース内配管２２１ａが効率良く冷却され、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気が効率良く冷却される。

第１の実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）低圧配管２３ａにおける下流側貫通孔２３１ｂを区画する面２３ｄは、導入配管２５が接続される合流部として機能する。下流側貫通孔２３１ｂは、低圧配管２３ａ内を流れる空気の方向が、導入配管２５から低圧配管２３ａ内に導入される空気によって、合流箇所の前後で変わるように形成されている。これによれば、導入配管２５から低圧配管２３ａ内に導入される空気によって、低圧配管２３ａ内を流れる空気の方向が、合流箇所の前後で変わる。よって、低圧配管２３ａ内を流れる空気の流れが撹乱して、低圧配管２３ａ内を流れる空気に含まれる液滴の水が微細化する。そして、微細化された水を含む空気は、低圧配管２３ａから第３ケース内配管２３１内に導入される。これにより、第１ケース内配管２２１ａ及び第３ケース内配管２３１を介して、第３ケース内配管２３１内を流れる水を含む空気と、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気とが、熱交換する際に、第３ケース内配管２３１内に導入された空気に含まれている水が、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気からの熱によって蒸発し易くなる。よって、この水の蒸発潜熱を利用して、第１ケース内配管２２１ａが効率良く冷却され、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気を効率良く冷却することができる。

（２）導入配管２５が接続される合流部として機能する面２３ｄは、低圧配管２３ａにおける膨張機１３よりも第３ケース内配管２３１に近い位置に配置されている。これによれば、微細化された水を含む空気を、低圧配管２３ａから第３ケース内配管２３１内に効率良く導入することができる。

（３）本実施形態では、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気は、第２ケース内配管１６２内を流れる冷却水によって冷却されるとともに、第３ケース内配管２３１内を流れる水を含む空気によっても冷却される。よって、第２ケース内配管１６２内を流れる冷却水のみで第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気を冷却する場合に比べて、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気を効率良く冷却することができる。

（第２の実施形態）
以下、燃料電池システムを具体化した第２の実施形態を図２にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。第２の実施形態の燃料電池システム１０においては、第１の実施形態で説明した２つの導入配管２５は設けられていない。

図２に示すように、低圧配管２３ａは、低圧配管２３ａの内部に、低圧配管２３ａの中央部から放射状に延びる羽根形状である撹乱部２６を複数（図２に示す実施形態では３つ）有している。各撹乱部２６は板状であるとともに、低圧配管２３ａの延設方向に対して傾斜している。各撹乱部２６は、低圧配管２３ａにおける膨張機１３よりも第３ケース内配管２３１に近い位置に配置されている。

次に、第２の実施形態の作用について説明する。
低圧配管２３ａ内を流れる空気が各撹乱部２６に衝突すると、低圧配管２３ａ内を流れる空気の方向が、変えられる。つまり、低圧配管２３ａ内を流れる空気の方向は、各撹乱部２６の前後で変わる。これにより、撹乱部２６よりも下流の空気は撹乱され、低圧配管２３ａ内を流れる空気に含まれる液滴の水が微細化する。微細化された水を含む空気は、低圧配管２３ａから第３ケース内配管２３１内に導入される。これにより、第１ケース内配管２２１ａ及び第３ケース内配管２３１を介して、第３ケース内配管２３１内を流れる水を含む空気と第１ケース内配管２２１ａ（冷却対象）内を流れる空気とが、熱交換する際に、第３ケース内配管２３１内に導入された空気に含まれている水が、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気からの熱によって蒸発し易くなる。よって、この水の蒸発潜熱を利用して、第１ケース内配管２２１ａが効率良く冷却され、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気を効率良く冷却される。

第２の実施形態では以下の効果を得ることができる。
（４）低圧配管２３ａは、低圧配管２３ａ内を流入する空気の流れを撹乱する撹乱部２６を有する。これによれば、撹乱部２６によって、低圧配管２３ａ内を流入する空気の流れが撹乱され、低圧配管２３ａ内を流れる空気に含まれる液滴の水が微細化する。微細化された水を含む空気は、低圧配管２３ａから第３ケース内配管２３１内に導入される。これにより、第１ケース内配管２２１ａ及び第３ケース内配管２３１を介して、第３ケース内配管２３１内を流れる水を含む空気と、第１ケース内配管２２１ａ（冷却対象）内を流れる空気とが、熱交換する際に、第３ケース内配管２３１内に導入された空気に含まれている水が、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気からの熱によって蒸発し易くなる。よって、この水の蒸発潜熱を利用して、第１ケース内配管２２１ａが効率良く冷却され、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気を効率良く冷却することができる。

（５）各撹乱部２６は、低圧配管２３ａにおける膨張機１３よりも第３ケース内配管２３１に近い位置に配置されている。これによれば、微細化された水を含む空気を、低圧配管２３ａから第３ケース内配管２３１内に効率良く導入することができる。

（６）第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気は、第２ケース内配管１６２内を流れる冷却水によって冷却されるとともに、第３ケース内配管２３１内を流れる水を含む空気によっても冷却される。よって、第２ケース内配管１６２内を流れる冷却水のみで第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気を冷却する場合に比べて、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気を効率良く冷却することができる。

（７）撹乱部２６は、羽根形状である。羽根形状である撹乱部２６は、低圧配管２３ａ内を流入する空気の流れを撹乱させ易い。
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。

○ 図３に示すように、低圧配管２３ａは、低圧配管２３ａの内部に、低圧配管２３ａ内を流れる空気が衝突する衝突壁２７を有していてもよい。衝突壁２７は、低圧配管２３ａにおける膨張機１３よりも第３ケース内配管２３１に近い位置に配置されている。これによれば、低圧配管２３ａ内を流れる空気が衝突壁２７に衝突すると、低圧配管２３ａ内を流れる空気の方向が、衝突壁２７の前後で変わり、衝突壁２７よりも下流の空気は、撹乱される。よって、衝突壁２７は、低圧配管２３ａ内を流入する空気の流れを撹乱する撹乱部として機能する。そして、衝突壁２７によって、低圧配管２３ａ内を流入する空気の流れが撹乱されて、低圧配管２３ａ内を流れる空気に含まれる液滴の水が微細化する。微細化された水を含む空気は、低圧配管２３ａから第３ケース内配管２３１内に導入される。これにより、第１ケース内配管２２１ａ及び第３ケース内配管２３１を介して、第３ケース内配管２３１内を流れる水を含む空気と、第１ケース内配管２２１ａ（冷却対象）内を流れる空気とが、熱交換する際に、第３ケース内配管２３１内に導入された空気に含まれている水が、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気からの熱によって蒸発し易くなる。よって、この水の蒸発潜熱を利用して、第１ケース内配管２２１ａが効率良く冷却され、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気を効率良く冷却することができる。

○ 第１の実施形態において、各導入配管２５が、同低圧配管２３ａから分岐されておらず、各導入配管２５が第１高圧配管２２ａから分岐されていてもよい。そして、第１高圧配管２２ａ内を流れる空気の一部が各導入配管２５を介して低圧配管２３ａ内に導入されるようにしてもよい。

○ 第１の実施形態において、各導入配管２５が、同低圧配管２３ａから分岐されておらず、各導入配管２５が第２高圧配管２２ｂから分岐されていてもよい。そして、第２高圧配管２２ｂ内を流れる空気の一部が各導入配管２５を介して低圧配管２３ａ内に導入されるようにしてもよい。

○ 導入配管２５が、第１高圧配管２２ａ、第２高圧配管２２ｂ及び低圧配管２３ａのいずれからも分岐されておらず、導入配管２５の上流端が外部に連通していてもよい。そして、外部からの空気を導入配管２５から低圧配管２３ａ内に導入するようにしてもよい。

○ 第１の実施形態において、導入配管２５が接続される合流部として機能する面２３ｄは、低圧配管２３ａにおける第３ケース内配管２３１よりも膨張機１３に近い位置に配置されていてもよい。

○ 第１の実施形態において、各導入配管２５の一端が、低圧配管２３ａの外周面に接合されていてもよい。この場合、低圧配管２３ａの外周面における各導入配管２５が接合されている接合部位は、低圧配管２３ａ内を流入する空気の流れ方向と、導入配管２５内から低圧配管２３ａ内に導入される空気の流れ方向とが、異なるように導入配管２５と低圧配管２３ａとを接続させる合流部として機能する。

○ 第１の実施形態において、各導入配管２５の他端が、上流側貫通孔２３２ｂ各々に挿通された状態で低圧配管２３ａに接続されていてもよい。
○ 第１の実施形態において、２つの下流側貫通孔２３１ｂが、低圧配管２３ａの周方向において互いに１８０度離れた位置に形成されていなくてもよく、２つの下流側貫通孔２３１ｂの位置は適宜変更してもよい。

○ 第１の実施形態において、２つの下流側貫通孔２３１ｂは、各下流側貫通孔２３１ｂに挿入される導入配管２５から低圧配管２３ａ内に導入される空気によって、低圧配管２３ａ内を流れる空気が、合流箇所の下流において、低圧配管２３ａの周方向に沿って時計回りに流れるように形成されていたが、この限りではない。例えば、２つの下流側貫通孔２３１ｂは、各下流側貫通孔２３１ｂに挿入される導入配管２５から低圧配管２３ａ内に導入される空気によって、低圧配管２３ａ内を流れる空気が、合流箇所の下流において、低圧配管２３ａの周方向に沿って反時計回りに流れるように形成されていてもよい。

○ 第１の実施形態において、導入配管２５の数は適宜変更してもよく、低圧配管２３ａ内を流れる空気の方向が、導入配管２５から低圧配管２３ａ内に導入される空気によって合流箇所の前後で変われば、導入配管２５は一つでもよい。

○ 第２の実施形態において、撹乱部２６の数は、適宜変更してもよい。
○ 第２の実施形態において、各撹乱部２６は、低圧配管２３ａにおける第３ケース内配管２３１よりも膨張機１３に近い位置に配置されていてもよい。

○ 上記各実施形態において、第１高圧配管２２ａの全部が、配管収容ケース１４内に設けられていてもよい。つまり、第１高圧配管２２ａの少なくとも一部が、配管収容ケース１４内に設けられていればよい。

○ 上記各実施形態において、冷却対象は、燃料電池スタック１１、圧縮機１２（例えば、電動モータや圧縮機構部等）、第１循環配管１５等であってもよい。要は、冷却対象は、膨張機１３から排出されて低圧配管２３ａを流れる空気の温度よりも高温になるものであればよい。例えば、圧縮機１２を冷却対象とした場合、圧縮機１２を構成するハウジングの外面に、排出配管２３の一部を直接取り付けるようにしてもよい。この場合、排出配管２３における圧縮機１２のハウジングの外面に取り付けられた部位が冷却部として機能する。

○ 上記各実施形態において、冷却部によって、第１ケース内配管２２１ａ内を流れる空気を十分冷却することができるのであれば、第２冷却水回路１６０を無くしてもよい。
○ 上記各実施形態において、第２循環配管１６を無くして、第１循環配管１５から分岐させた第１循環配管１５の一部分である配管を配管収容ケース１４内に設けてもよい。

○ 上記各実施形態において、圧縮機１２は、電動モータで駆動するターボ式の電動流体機械であったが、例えば、スクロール式の電動流体機械やルーツ式の電動流体機械であってもよい。同様に、膨張機１３も、例えば、スクロール式の電動流体機械やルーツ式の電動流体機械であってもよい。

１０…燃料電池システム、１１…燃料電池スタック、１２…圧縮機、１３…膨張機、２２ａ…第１高圧配管、２２ｂ…第２高圧配管、２３ａ…低圧配管、２３ｄ…合流部として機能する面、２５…導入配管、２６…撹乱部、２７…撹乱部として機能する衝突壁、２２１ａ…冷却対象である第１ケース内配管、２３１…冷却部として機能する第３ケース内配管。

Claims (4)

1. 空気を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機によって圧縮された空気が供給される燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックから排出された空気を膨張させて前記空気の排気エネルギーを回収する膨張機と、
   前記膨張機から排出された空気が流入するとともに冷却対象を冷却する冷却部と、を備えた燃料電池システムであって、
   前記圧縮機と前記燃料電池スタックとの間を繋ぐ第１高圧配管と、
   前記燃料電池スタックと前記膨張機との間を繋ぐ第２高圧配管と、
   前記膨張機と前記冷却部との間を繋ぐ低圧配管と、を備え、
   前記低圧配管は、前記第１高圧配管から分岐される導入配管、前記第２高圧配管から分岐される導入配管、及び同低圧配管から分岐される導入配管のうち、少なくとも一つの導入配管が接続される合流部を有し、
   前記合流部は、前記低圧配管内を流入する空気の流れ方向と、前記導入配管内から前記低圧配管内に導入される空気の流れ方向とが、異なるように前記導入配管と前記低圧配管とを接続させたことを特徴とする燃料電池システム。
2. 前記合流部は、前記低圧配管における前記膨張機よりも前記冷却部に近い位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
3. 前記冷却対象は、前記第１高圧配管であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 空気を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機によって圧縮された空気が供給される燃料電池スタックと、
   前記燃料電池スタックから排出された空気を膨張させて前記空気の排気エネルギーを回収する膨張機と、
   前記膨張機から排出された空気が流入するとともに冷却対象を冷却する冷却部と、を備えた燃料電池システムであって、
   前記圧縮機と前記燃料電池スタックとの間を繋ぐ第１高圧配管と、
   前記燃料電池スタックと前記膨張機との間を繋ぐ第２高圧配管と、
   前記膨張機と前記冷却部との間を繋ぐ低圧配管と、
   前記低圧配管に接続され、前記低圧配管内に空気を導入する導入配管と、を備え、
   前記導入配管は、前記低圧配管内を流通する空気と前記導入配管から前記低圧配管内に導入された空気とが合流する合流箇所の前後で前記低圧配管内を流通する空気の流れが変わるように前記低圧配管に接続されることを特徴とする燃料電池システム。
   

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