(57)【要約】【課題】燃料電池から吐出される燃料オフガスに含まれている異物を効果的に捕獲するのに有利であり、しかもフィルタ部材の一部を再生することができる燃料電池システム、燃料電池システムに用いられる弁装置を提供する。【解決手段】燃料電池の発電後の燃料オフガスを吐出させる燃料オフガス流路１５を有する。燃料オフガス流路１５、燃料ガス供給流路、酸化剤ガス供給流路のうちの一方から分岐する分岐流路１７と、分岐流路１７に接続され分岐流路１７を流れたガスを流す開閉可能な弁口をもつ弁装置５とを有する。分岐流路１７にフィルタ部材７が配置されており、一方から分岐流路１７を経て弁装置５の弁口に向かうガスを透過させ、このガスに含まれている異物をフィルタ部材７に捕獲する。フィルタ部材７の一部７３は、前記一方１５を流れるガスの流れにかかるように前記一方１５に対面している。【選択図】図２
2004103505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する燃料電池と、
燃料ガスを前記燃料電池に供給する燃料ガス供給流路と、
酸化剤ガスを前記燃料電池に供給する酸化剤ガス供給流路と、
前記燃料電池の発電後の燃料オフガスを吐出させる燃料オフガス流路とを有する燃料電池システムにおいて、
前記燃料オフガス流路、前記燃料ガス供給流路、前記酸化剤ガス供給流路のうちの一方から分岐する分岐流路と、
前記分岐流路に配置され、前記一方から前記分岐流路に流れるガスを透過させ、このガスに含まれている異物を捕獲するフィルタ部材とを具備しており、
前記フィルタ部材の一部は、前記一方を流れるガスの流れにかかるように前記一方に対面していることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する燃料電池と、
燃料ガスを前記燃料電池に供給する燃料ガス供給流路と、
酸化剤ガスを前記燃料電池に供給する酸化剤ガス供給流路と、
前記燃料電池の発電後の燃料オフガスを吐出させる燃料オフガス流路とを有する燃料電池システムにおいて、
前記燃料オフガス流路、前記燃料ガス供給流路、前記酸化剤ガス供給流路のうちの一方から分岐する分岐流路と、
前記分岐流路に接続され、前記分岐流路を流れたガスを流す開閉可能な弁口をもつ弁装置と、
前記分岐流路に配置され、前記一方から前記分岐流路を経て前記弁装置の弁口に向かうガスを透過させ、このガスに含まれている異物を捕獲するフィルタ部材とを具備しており、
前記フィルタ部材の一部は、前記一方を流れるガスの流れにかかるように前記一方に対面していることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
燃料電池の発電後の燃料オフガスを吐出させる燃料オフガス流路から分岐する分岐流路に接続され、前記分岐流路を流れた燃料オフガスを流す弁装置において、
前記燃料オフガス流路から前記分岐流路を経た燃料オフガスが流れる弁口をもつボディと、
前記弁口を開閉可能に閉鎖する弁部と、
前記弁部の開弁作動及び閉弁作動を行う弁駆動部と、
前記分岐流路に配置され、前記燃料オフガス流路から前記分岐流路に流れる燃料オフガスを透過させ、この燃料オフガスに含まれている異物を捕獲するフィルタ部材とを具備しており、
前記フィルタ部材の一部は、前記燃料オフガス流路を流れる燃料オフガスの流れにかかるように前記燃料オフガス流路に対面していることを特徴とする燃料電池システムに用いられる弁装置。
【請求項４】
請求項３において、前記フィルタ部材は、筒形状をなすフィルタ本体部と、前記フィルタ本体部の軸長方向の端部に設けられたフィルタ軸端部とを有し、前記フィルタ軸端部は、前記燃料オフガス流路を流れる燃料オフガスの流れにかかるように前記燃料オフガス流路に対面していることを特徴とする燃料電池システムに用いられる弁装置。
【請求項５】
請求項４において、前記弁装置は、燃料オフガスを排気する排気弁装置であることを特徴とする燃料電池システムに用いられる弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料電池システム、燃料電池システムに用いられる弁装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料電池システムは、燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する燃料電池と、燃料ガスを燃料電池に供給する燃料ガス供給流路と、酸化剤ガスを燃料電池に供給する酸化剤ガス供給流路と、燃料電池の発電後の燃料オフガスを吐出させる燃料オフガス流路とを有する。燃料電池に供給された燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電反応が行われる。
【０００３】
燃料電池から吐出される発電後の燃料オフガスは、異物を含むことがある。殊に、燃料電池の電解質膜の過剰乾燥を防止すべく、燃料ガス及び酸化剤ガスは湿分を含むことが多い。このため配管において錆等が生成することがあり、燃料オフガスは異物を含む可能性がある。この場合、異物が弁装置等に噛み込むおそれがある。
【０００４】
また特開２０００−２１３６５６号公報、特開平７−２９３７１９号公報には、異物除去用のストレーナ部材をもつチェックバルブが開示されている。これらは燃料電池システムに使用されるものではない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２９５９６０号公報
【０００６】
【特許文献２】特開平７−２９３７１９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、燃料電池から吐出される燃料オフガスに含まれている異物を効果的に捕獲するのに有利であり、しかもフィルタ部材の一部を再生することができる燃料電池システム、燃料電池システムに用いられる弁装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）第１発明に係る燃料電池システムは、
燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する燃料電池と、
燃料ガスを前記燃料電池に供給する燃料ガス供給流路と、
酸化剤ガスを前記燃料電池に供給する酸化剤ガス供給流路と、
燃料電池の発電後の燃料オフガスを吐出させる燃料オフガス流路とを有する燃料電池システムにおいて、
燃料オフガス流路、燃料ガス供給流路、酸化剤ガス供給流路のうちの一方から分岐する分岐流路と、
分岐流路に配置され、一方から分岐流路に流れるガスを透過させ、このガスに含まれている異物を捕獲するフィルタ部材とを具備しており、
フィルタ部材の一部は、前記一方を流れるガスの流れにかかるように前記一方に対面していることを特徴とするものである。
【０００９】
第１発明に係る燃料電池システムによれば、燃料オフガス流路、燃料ガス供給流路、酸化剤ガス供給流路のうちの一方から分岐流路に流れるガスは、フィルタ部材を透過するため、このガスに含まれている異物はフィルタ部材で捕獲される。
【００１０】
フィルタ部材の一部は、前記一方を流れるガスの流れにかかるように前記一方に対面している。このため異物がフィルタ部材に捕獲されて堆積したとしても、前記一方を流れるガスの流れによって、フィルタ部材のうち前記一方に対面している前記一部は、清掃される。この結果、前記一方からガスが分岐流路に流れるとき、このガスに含まれている異物は、フィルタ部材の清掃された前記一部によって再び捕獲可能となる。
【００１１】
このように異物がフィルタ部材に捕獲されて堆積したときであっても、前記一方を流れるガスの流れによって、フィルタ部材のうち前記一方に対面している前記一部は再生される。これによりフィルタ部材の捕獲効果は長期にわたり維持される。
【００１２】
（２）第２発明に係る燃料電池システムは、
燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する燃料電池と、
燃料ガスを前記燃料電池に供給する燃料ガス供給流路と、
酸化剤ガスを前記燃料電池に供給する酸化剤ガス供給流路と、
燃料電池の発電後の燃料オフガスを吐出させる燃料オフガス流路とを有する燃料電池システムにおいて、
燃料オフガス流路、燃料ガス供給流路、酸化剤ガス供給流路のうちの一方から分岐する分岐流路と、
分岐流路に接続され、分岐流路を流れたガスを流す開閉可能な弁口をもつ弁装置と、
分岐流路に配置され、一方から分岐流路を経て弁装置の弁口に向かうガスを透過させ、このガスに含まれている異物を捕獲するフィルタ部材とを具備しており、
フィルタ部材の一部は、前記一方を流れるガスの流れにかかるように前記一方に対面していることを特徴とするものである。
【００１３】
第２発明に係る燃料電池システムによれば、燃料オフガス流路、燃料ガス供給流路、酸化剤ガス供給流路のうちの一方から分岐流路を経て弁装置の弁口に流れるガスは、フィルタ部材を透過するため、このガスに含まれている異物はフィルタ部材で捕獲される。
【００１４】
フィルタ部材の一部は、前記一方を流れるガスの流れにかかるように前記一方に対面している。このため異物がフィルタ部材に捕獲されて堆積したとしても、前記一方を流れるガスの流れによって、フィルタ部材のうち前記一方に対面している前記一部は、清掃される。この結果、前記一方からガスが分岐流路を経て弁装置の弁口に流れるとき、このガスに含まれている異物は、フィルタ部材の清掃された前記一部によって再び捕獲可能となる。
【００１５】
このように異物がフィルタ部材に捕獲されて堆積したときであっても、前記一方を流れるガスの流れによって、フィルタ部材のうち前記一方に対面している前記一部は再生される。これによりフィルタ部材の捕獲効果は長期にわたり維持される。
【００１６】
（３）第３発明に係る燃料電池システムに用いられる弁装置は、
燃料電池の発電後の燃料オフガスを吐出させる燃料オフガス流路から分岐する分岐流路に接続され、分岐流路を流れた燃料オフガスを流す弁装置において、
燃料オフガス流路から分岐流路を経た燃料オフガスが流れる弁口をもつボディと、
弁口を開閉可能に閉鎖する弁部と、
弁部の開弁作動及び閉弁作動を行う弁駆動部と、
分岐流路に配置され燃料オフガス流路から分岐流路に流れる燃料オフガスを透過させ、この燃料オフガスに含まれている異物を捕獲するフィルタ部材とを具備しており、
フィルタ部材の一部は、燃料オフガス流路を流れる燃料オフガスの流れにかかるように燃料オフガス流路に対面していることを特徴とするものである。
【００１７】
第３発明に係る燃料電池システムに用いられる弁装置によれば、燃料オフガス流路から分岐流路を経て弁装置の弁口に流れる燃料オフガスは、フィルタ部材を透過するため、この燃料オフガスに含まれている異物はフィルタ部材で捕獲される。よって弁装置の弁口における異物の堆積は抑制される。従って弁装置の弁部の正常な閉弁作動及び開弁作動が確保される。
【００１８】
フィルタ部材の一部は、燃料オフガス流路を流れる燃料オフガスの流れにかかるように燃料オフガス流路に対面している。このため異物がフィルタ部材に捕獲されて堆積したとしても、燃料オフガス流路を流れる燃料オフガスの流れによって、フィルタ部材のうち燃料オフガス流路に対面している前記一部は、清掃される。この結果、燃料オフガス流路から燃料オフガスが分岐流路に流れるとき、この燃料オフガスに含まれている異物は、フィルタ部材の清掃された前記一部によって捕獲可能となる。このように異物がフィルタ部材に捕獲されて堆積したときであっても、燃料オフガス流路を流れる燃料オフガスの流れによって、フィルタ部材のうち燃料オフガス流路に対面している前記一部は再生される。これによりフィルタ部材の捕獲効果は長期にわたり維持される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
分岐流路は、燃料オフガス流路、燃料ガス供給流路、酸化剤ガス供給流路のうちの一方（主流路）から分岐するものである。本発明の好ましい形態によれば、分岐流路は、燃料オフガス流路から分岐するものであり、一般的には、排気弁装置等の機器に接続されている。
【００２０】
本発明の好ましい形態によれば、フィルタ部材は、筒形状をなすフィルタ本体部と、フィルタ本体部の軸長方向の端部に設けられたフィルタ軸端部とを有し、フィルタ軸端部は、燃料オフガス流路を流れる燃料オフガスの流れにかかるように燃料オフガス流路に対面している形態を採用できる。フィルタ部材としては、網状部材、多孔質部材などを例示できる。フィルタ部材のフィルタ孔としては、要請される異物捕獲効果に応じて適宜選択できる。本発明の好ましい形態によれば、弁装置は、燃料オフガスを排気する排気弁装置とすることができる。
【００２１】
弁駆動部は、弁部が弁口を閉鎖する閉弁方向に弁部を付勢する付勢バネと、弁部を開弁方向に作動させる駆動部とで形成する形態を例示できる。付勢バネはコイルバネ、板バネ、発泡体でも良い。駆動部はソレノイド式でも、モータ式でも、流体シリンダ装置式でも良く、要するに弁部を作動させれば良い。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の第１実施例について図１〜図４を参照して説明する。図１は燃料電池システムを示す全体図である。図２は燃料電池システムに使用されている排気弁装置を模式的に示す全体の断面図である。図３は燃料オフガス流路の軸芯と直交する方向で切断したフィルタ軸端部付近の拡大断面図である。図４は燃料オフガス流路の軸芯に沿った方向で切断したフィルタ軸端部付近の拡大断面図である。
【００２３】
本実施例に係る燃料電池システムは、図１に示すように、燃料ガス及び酸化剤としての空気により発電する燃料電池１０と、燃料供給源１１からの燃料ガス（一般的には水素含有ガス）を燃料電池１０の燃料吸入口１０ａに供給する燃料ガス供給流路１２と、酸化剤ガスとしての空気（酸素含有ガス）を加湿器１４を介して燃料電池１０の空気吸入口１０ｅに供給する酸化剤ガス供給流路としての空気供給流路１３と、燃料電池１０のオフガス吐出口１０ｃから発電後の燃料オフガスを吐出させる燃料オフガス流路１５とを有する。
【００２４】
燃料ガス供給流路１２には、燃料電池１０の燃料吸入口１０ａへの燃料ガスの流れを遮断可能な開閉可能な第１遮断弁２が設けられている。燃料オフガス流路１５には、燃料オフガスの流れを遮断させる開閉可能な第２遮断弁３が設けられている。燃料オフガス流路１５の先端部１５ａは、逆止弁１９を介して燃料ガス供給流路１２に接続されて、燃料ガス供給流路１２に合流して合流部１５ｘを形成している。逆止弁１９は、燃料オフガス流路１５から燃料ガス供給流路１２へのガスの流れＳ１を許容するものの、燃料ガス供給流路１２から燃料オフガス流路１５へのガスの流れを遮断する機能をもつ。
【００２５】
燃料オフガス流路１５は、燃料電池１０のオフガス吐出口１０ｃから吐出された燃料成分を含む燃料オフガスを燃料ガス供給流路１２を介して燃料電池１０の燃料吸入口１０ａに帰還させる機能を有する。即ち、燃料電池１０の一層の出力向上のためには、燃料電池１０の内部においてオフガス吐出口１０ｃの近傍の部位においても発電反応を良好に行うことが好ましい。このため燃料電池１０のオフガス吐出口１０ｃから吐出された燃料オフガスは、発電可能な燃料成分を完全消費しているのではなく、燃料成分を残留させていることが好ましい。このため燃料電池１０のオフガス吐出口１０ｃから吐出された燃料オフガスが発電可能な燃料成分を残留するように、本システムは設定されている。
【００２６】
このため燃料電池１０の運転時には、オフガス吐出口１０ｃから吐出された発電可能な燃料成分を含む燃料オフガスの流れＳ１を、ポンプ等を介して、逆止弁１９、合流部１５ｘを経て燃料ガス供給流路１２に再び流入させる帰還処理を行い、燃料電池１０の燃料吸入口１０ａに再び供給することにより、燃料ガスの燃料成分の消費効率を高めることができる。なお、前記した第１遮断弁２，第２遮断弁３は、燃料電池１０の非運転時には閉弁されて遮断作用を発揮しており、燃料電池１０の運転時には開弁する。
【００２７】
図１に示すように、燃料オフガス流路１５（主流路）の途中部の分岐部１７ｋから分岐する排気用の分岐流路１７が設けられている。分岐流路１７には弁装置としての排気弁装置５が配置されている。排気弁装置５は通常では閉弁しており、排気を行わない。制御装置により排気弁装置５が開弁されると、燃料オフガス流路１５の分岐部１７ｋを経て分岐流路１７を流れるガスの流れＳ２を外気に放出させることができる。
【００２８】
図２は排気弁装置５を示す。排気弁装置５は、軸芯Ｐ１を有する分岐流路１７に一体的に連結されている。排気弁装置５は、燃料オフガス流路１５から分岐流路１７を経た燃料オフガスの流れＳ２が通過する排気用の弁口５１をもつボディ５３と、排気用の弁口５１を開閉可能に閉鎖する弁部５４と、弁部５４が弁口５１を突き合わせ状態に閉鎖する閉弁方向（矢印Ｘ１方向）に弁部５４を付勢する付勢バネ５５と、弁部５４を開弁方向（矢印Ｘ２方向）に作動させる駆動部５６と、分岐流路１７に配置されたフィルタ部材７とを有する。
【００２９】
ボディ５３は、分岐流路１７と弁口５１との間に両者に連通するように形成された中間室５３ａをもつ。弁口５１は軸芯Ｐ２をもち、ボディ５３の中間室５３ａ内に形成された筒体５２の先端部に形成されている。弁口５１の周縁は、弁口５１の周囲を１周するリング形状をなす傾斜面５１ｗとされている。傾斜面５１ｗは、外径に向かうにつれて弁部５４から離間するように傾斜している。なお、分岐流路１７の軸芯Ｐ１に沿った断面（図２）において、弁口５１の軸芯Ｐ２は分岐流路１７の軸芯Ｐ１に対して交差する。
【００３０】
駆動部５６は付勢バネ５５と共に弁駆動部を構成するものであり、弁部５４を開弁方向（矢印Ｘ２方向）に作動させる開弁力を発生させるものである。駆動部５６は、励磁電流が通電可能な巻線で形成されたソレノイド部６０と、ソレノイド部６０により包囲されソレノイド部６０により励磁される固定鉄心６１と、固定鉄心６１に対して接近（矢印Ｘ２方向）または離間（矢印Ｘ１方向）するように弁口５１の軸芯Ｐ２に沿って移動する可動鉄心６２とをもつ。
【００３１】
弁部５４は、弁口５１に対面するように可動鉄心６２の先端部に保持されている。弁部５４は、ゴムや軟質樹脂などの弾性材料で形成されている。弁部５４は、可動鉄心６２の先端部に螺着より保持された係合爪部６４により可動鉄心６２の先端部に保持されている。可動鉄心６２は、弾性材料で形成されたリング状をなす座部６５を有する。座部６５は、弁部５４が開弁方向（矢印Ｘ２方向）に移動したとき、ボディ５３の部位５３ｍに弾性的に衝突し、衝撃を緩和させるものである。可動鉄心６２は、中央孔６２ａと、中央孔６２ａに連通する副孔６２ｃと、中央孔６２ａ及び副孔６２ｃにスライド可能に嵌合された嵌合部６３とをもつ。
【００３２】
付勢バネ５５はコイルバネであり、弁部５４が弁口５１を閉鎖する閉弁方向（矢印Ｘ１方向）に弁部５４を付勢するものであり、嵌合部６３の端面６３ａと弁部５４のうち弁口５１に背向する背面板５８との間に介装されている。
【００３３】
駆動部５６のソレノイド部６０に励磁電流が通電されて、固定鉄心６１が励磁されると、可動鉄心６２が開弁方向（矢印Ｘ２方向）に固定鉄心６１に向けて移動し、弁部５４が開弁作動し、筒体５２の先端５２ｘと弁部５４との間に隙間５１ｋが形成され、弁口５１が開放される（図２参照）。
【００３４】
これに対して駆動部５６のソレノイド部６０の励磁電流が断電されると、固定鉄心６１が消磁されるため、付勢バネ５５の付勢力で嵌合部６３の部位６３ｘが固定鉄心６１の端面６１ｍに圧接すると共に、弁部５４が弁口５１の軸芯Ｐ２に沿って移動し、つまり弁部５４が閉弁弁向（矢印Ｘ１方向）に移動する。この結果、弁部５４が突き合わせ状態に弁口５１に当たり、弁口５１が閉鎖される。弁部５４は弾性材料で形成されているため、弁口５１のシール性は良好となる。
【００３５】
本実施例によれば、図２に示すように、分岐流路１７にはフィルタ部材７がホルダ７９を介して同軸的に保持されている。フィルタ部材７は、燃料オフガス流路１５から分岐流路１７（排気弁装置５）に流れる燃料オフガスの流れＳ２を透過させ、この流れＳ２に含まれている異物を捕獲する。
【００３６】
フィルタ部材７は、中央空間７０を形成する長筒形状をなす側面壁部７１をもつ長筒形状をなすフィルタ本体部７２と、フィルタ本体部７２の軸長方向の端部（分岐部１７ｋ側の端部）に設けられたフィルタ軸端部７３とを有する。図３に示すように、フィルタ部材７のフィルタ軸端部７３の径ｄ１は、分岐流路１７の内径ｄ２の大きさに近づいているものの、分岐流路１７の内径ｄ２よりもやや小さい値とされており、これによりフィルタ軸端部７３のフィルタ面積が確保されている。なお、フィルタ本体部７２の側面壁部７１と分岐流路１７の内壁面１７ｃとの間に、筒形状空間で形成された周流路７５が設けられている。周流路７５は側面壁部７１を包囲している。
【００３７】
本実施例によれば、図３に示すように、フィルタ部材７の一部は、燃料オフガス流路１５を合流部１５ｘに向けて流れる燃料オフガスの流れＳ１にかかるように、燃料オフガス流路１５に対面する。即ち、フィルタ軸端部７３は、燃料オフガス流路１５を合流部１５ｘに向けて流れる燃料オフガスの流れＳ１にかかるように燃料オフガス流路１５に対面する。具体的には、図３に示すように、フィルタ軸端部７３は、燃料オフガス流路１５を区画する内壁面１５ｃの仮想延長線Ｂの近傍に配置されており、仮想延長線Ｂは燃料オフガス流路１５側からフィルタ軸端部７３を分岐流路１７側に通過している。
【００３８】
燃料電池１０を長時間運転しないときには、燃料電池１０の内部にパージガス（例えば窒素ガス）を装填することがある。この場合、燃料電池１０の運転起動時には、燃料電池１０内に装填されていたパージガス（例えば窒素ガス）を燃料電池１０から排出させる必要がある。この場合、第２遮断弁３を開放し、燃料電池１０内のパージガスを第２遮断弁３、燃料オフガス流路１５を介して分岐流路１７、排気弁装置５に導き、排気弁装置５の排気用の弁口５１から排出させる。この場合、必要に応じて第１遮断弁２を開弁し、開弁状態の第１遮断弁２、燃料吸入口１０ａを介して燃料電池１０内に送られるガスにより、燃料電池１０の内部のパージガスを燃料オフガス流路１５に送り出すことができる。
【００３９】
燃料電池１０が運転されるときには、制御装置により第１遮断弁２及び第２遮断弁３が開弁状態とされる。すると、燃料供給源１１からの燃料ガスは、燃料ガス供給流路１２、第１遮断弁２、燃料吸入口１０ａを経て燃料電池１０に供給され、発電反応に使用される。燃料電池１０のオフガス吐出口１０ｃから吐出された発電後の燃料オフガスは、燃料オフガス流路１５、合流部１５ｘを介して燃料ガス供給流路１２に流入し、燃料電池１０の燃料吸入口１０ａに帰還される。燃料電池１０の運転時には、一般的には、排気弁装置５は閉弁状態に維持される。但し、燃料電池１０のオフガス吐出口１０ｃから吐出された燃料オフガスが汚れているとき等には、排気弁装置５を必要に応じて開弁状態とし、分岐部１７ｋ、分岐流路１７を経て排気弁装置５からガスを排出させる。
【００４０】
燃料電池１０の運転終了時には、燃料電池１０内に残留している燃料ガスを燃料電池１０の内部から排出させることが好ましい。この場合、第２遮断弁３を開放し、燃料電池１０内に残留している燃料ガスを第２遮断弁３、燃料オフガス流路１５、分岐部１７ｋを介して分岐流路１７、排気弁装置５に導き、排気弁装置５から排出させる。この場合、必要に応じて第１遮断弁２を開弁し、開弁状態の第１遮断弁２を介してパージガス（例えば窒素ガス）を燃料吸入口１０ａに送ることにより、燃料電池１０に残留する燃料ガスを燃料オフガス流路１５に送り出すことができる。
【００４１】
燃料オフガスやパージガスを排気弁装置５から排出させる際に、前述したように燃料オフガスやパージガスが異物を含むおそれがある。この場合、排気弁装置５の弁口５１に異物が噛み込むおそれがある。そこで、図２に示すように、分岐流路１７にはフィルタ部材７が配置されており、分岐部１７ｋ、分岐流路１７、排気弁装置５を経て排出される燃料オフガスやパージガスの流れＳ２に含まれている異物を、フィルタ部材７により捕獲して除去することにしている。この場合、異物は、フィルタ部材７のフィルタ側面壁部７１及びフィルタ軸端部７３に捕獲される。
【００４２】
この場合、燃料オフガスやパージガスの流れＳ２は周流路７５にも流れるため、流れＳ２に含まれている異物は、フィルタ部材７のフィルタ側面壁部７１にも堆積される。
【００４３】
このように燃料オフガス流路１５から分岐流路１７を経て排気弁装置５の弁口５１に流入する燃料オフガス等のガスの流れＳ２に含まれている異物は、排気弁装置５の弁口５１に到達する前に、フィルタ部材７によって捕獲されるため、清浄化される。このように清浄化された燃料オフガスが排気弁装置５の弁口５１に供給されるため、排気弁装置５の弁口５１における異物の堆積は抑制される。従って、弁口５１における異物の噛み込みが抑えられる。故に、排気弁装置５の弁部５４の開弁作動、閉弁作動を良好に行うことができる。
【００４４】
さて本実施例によれば、図３，図４に示すようにフィルタ部材７の一部であるフィルタ軸端部７３は、燃料オフガス１５を区画する内壁面１５ｃの仮想延長線Ｂの近傍に、燃料オフガス流路１５に対面して配置されている。このため、図４から理解できるように、燃料オフガス流路１５を通過する燃料オフガスの流れＳ１が合流部１５ｘに向けて流れるとき、この流れＳ１によってフィルタ軸端部７３上の異物は清掃され、この結果、フィルタ軸端部７３は再生される。
【００４５】
このように異物がフィルタ部材７に捕獲されて堆積したときであっても、燃料オフガス流路１５を流れる燃料オフガス等の流れＳ１によって、フィルタ部材７のうち燃料オフガス流路１５に対面しているフィルタ軸端部７３は再生される。これによりフィルタ部材７の捕獲効果は長期にわたり維持される。
【００４６】
（第２実施例）
図５は第２実施例を示す。第２実施例は前記した実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。本実施例においても、燃料オフガス流路１５が設けられており、燃料オフガス流路（主流路）１５から分岐する分岐流路１７が設けられている。図５に示すように、分岐流路１７にフィルタ部材７が配置されている。フィルタ部材７のうち、フィルタ軸端部７３と、フィルタ側面壁部７１のうちフィルタ軸端部７３側の先端部７１ｘとは、燃料オフガス流路１５内にかなり進入しており、この結果、燃料オフガス流路１５を流れる燃料オフガスの流れＳ１にかかるようになっている。なお、先端部７１ｘは、燃料オフガス流路１５内に進入するものの、燃料オフガス流路１５の中心軸線までは進入しておらず、当該中心軸線線以内に設定されている。ここで、図５に示すように、フィルタ軸端部７３の径をｄ１［ｍｍ］とし、燃料オフガス流路１５の内壁面１５ｃの仮想延長線Ｂとフィルタ軸端部７３の先端面との間の最長距離をＥ１［ｍｍ］とすると、例えば、Ｅ１は２．５×ｄ１以内となるように設定されている（Ｅ１≦２．５・ｄ１）。但しこれに限定されるものではない。
【００４７】
（第３実施例）
図６は第３実施例を示す。第３実施例は前記した実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。本実施例においても、燃料オフガス流路１５が設けられており、燃料オフガス流路（主流路）１５から分岐する分岐流路１７が設けられている。分岐流路１７にフィルタ部材７が配置されている。図６に示すように、フィルタ部材７のフィルタ軸端部７３は、燃料オフガス流路１５に対面しているものの、燃料オフガス流路１５の内壁面１５ｃの仮想延長線Ｂよりも分岐流路１７側に退避している。ここで、フィルタ軸端部７３の径をｄ１［ｍｍ］とし、仮想延長線Ｂとフィルタ軸端部７３との間の最短距離をＥ２［ｍｍ］とすると、例えば、Ｅ２は１．２×ｄ１以内となるように設定されている（Ｅ２≦１．２ｄ１）。殊にＥはｄ１の半分以内となるように設定されている（Ｅ２≦０．５・ｄ１）。但しこれに限定されるものではない。
【００４８】
（第４実施例）
図７に第４実施例を示す。第４実施例は前記した実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。本実施例においても、燃料オフガス流路（主流路）１５から分岐する分岐流路１７が設けられている。更にフィルタ部材７が分岐流路１７に配置されている。分岐流路１７の下流は他の機器１００に繋がる。フィルタ部材７は、他の機器１００に向かう流れＳ２に含まれている異物を捕獲する。フィルタ部材７のフィルタ軸端部７３は、燃料オフガス流路１５を流れる燃料オフガスの流れＳ１にかかるように、燃料オフガス流路１５に対面している。
【００４９】
（第５実施例）
図８に第５実施例を示す。第５実施例は前記した実施例と基本的には同様の構成であり、基本的には同様の作用効果を奏する。本実施例においても、燃料オフガス流路（主流路）１５から分岐する分岐流路１７が設けられている。更にフィルタ部材７が分岐流路１７に配置されている。フィルタ部材７のフィルタ軸端部７３は、燃料オフガス流路１５を流れる燃料オフガスの流れＳ１にかかるように、燃料オフガス流路１５に対面している。図８に示すように、燃料オフガス流路（主流路）１５のうち分岐流路１７に背向する側において膨出部１８が形成されている。膨出部１８は、分岐流路１７の入口に対面するように形成されている。膨出部１８は、燃料オフガス流路（主流路）１５を流れるガスの流れＳ１をフィルタ部材７のフィルタ軸端部７３に向ける役割を果たすことができ、フィルタ軸端部７３における清掃効果を高めることができる。なお、膨出部１８の膨出面１８ａは燃料オフガス流路（主流路）１５の径内方向に滑らかに膨出するため、燃料オフガス流路（主流路）１５を流れるガスの流れＳ１を妨げることは抑えられている。
【００５０】
（その他）
上記した実施例によれば、付勢バネ５５はコイルバネで形成されているが、皿バネ、板バネ等の他のバネでも良い。上記した実施例においては、駆動部５６は、ソレノイド部６０と固定鉄心６１と可動鉄心６２とをもつが、これに限定されるものではなく、要するに弁部５４を作動させ得るものであれば良い。その他、本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。発明の実施の形態、実施例に記載の語句は一部であっても、請求項に記載できるものである。
【００５１】
上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
［付記項１］燃料ガス及び酸化剤ガスにより発電する燃料電池と、燃料ガスを前記燃料電池に供給する燃料ガス供給流路と、酸化剤ガスを前記燃料電池に供給する酸化剤ガス供給流路と、前記燃料電池の発電後の燃料オフガスを吐出させる燃料オフガス流路とを有する燃料電池システムにおいて、
前記燃料オフガス流路から分岐する分岐流路と、
前記分岐流路に接続され、前記分岐流路を流れた燃料オフガスを流す開閉可能な弁口をもつ弁装置と、
前記分岐流路に配置され、前記燃料オフガス流路から前記分岐流路を経て弁装置の弁口に向かう燃料オフガスを透過させ、この燃料オフガスに含まれている異物を捕獲するフィルタ部材とを具備していることを特徴とする燃料電池システム。この場合、燃料オフガス流路から分岐流路を経て弁装置の弁口に向かう燃料オフガスに含まれている異物は、フィルタ部材に捕獲される。よって弁装置の弁口に異物が溜まることは抑えられる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、燃料オフガス流路、燃料ガス供給流路、酸化剤ガス供給流路のうちの一方から分岐流路を経て流れるガスは、フィルタ部材を透過するため、このガスに含まれている異物はフィルタ部材で捕獲される。よって弁装置の弁口における異物の堆積は抑制される。従って弁装置の弁部の閉弁作動及び開弁作動が良好に確保される。
【００５３】
殊に、前記一方が燃料オフガスが流れる燃料オフガス流路である場合には、燃料オフガス流路から分岐流路を経て弁装置の弁口に流れる燃料オフガスは、フィルタ部材を透過するため、この燃料オフガスに含まれている異物はフィルタ部材で捕獲される。よって弁装置の弁口における異物の堆積は抑制される。従って弁装置の弁部の閉弁作動及び開弁作動が良好に確保される。
【００５４】
また本発明によれば、フィルタ部材の一部は、燃料オフガス流路、燃料ガス供給流路、酸化剤ガス供給流路のうちの一方を流れるガスの流れにかかるように前記一方に対面している。このため異物がフィルタ部材に捕獲されて堆積したとしても、前記一方を流れるガスの流れによって、フィルタ部材のうち前記一方に対面している前記一部は清掃される。この結果、ガスが分岐流路に流れるとき、このガスに含まれている異物は、フィルタ部材の清掃された前記一部によって捕獲可能となる。このように異物がフィルタ部材に捕獲されて堆積したときであっても、前記一方を流れるガスの流れによって、フィルタ部材のうち前記一方に対面している前記一部は再生される。これによりフィルタ部材の捕獲効果は長期にわたり維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料電池システムを示す全体図である。
【図２】燃料電池システムに使用されている排気弁装置を模式的に示す全体の断面図である。
【図３】燃料オフガス流路の軸芯と直交する方向で切断したフィルタ軸端部付近の拡大断面図である。
【図４】燃料オフガス流路の軸芯に沿った方向で切断したフィルタ軸端部付近の拡大断面図である。
【図５】第２実施例に係り、フィルタ軸端部付近の拡大断面図である。
【図６】第３実施例に係り、フィルタ軸端部付近の拡大断面図である。
【図７】第４実施例に係り、フィルタ軸端部付近の拡大断面図である。
【図８】第５実施例に係り、フィルタ軸端部付近の拡大断面図である。
【符号の説明】
図中、１０は燃料電池、１２は燃料ガス供給流路、１３は空気供給流路（酸化剤供給流路）、１５は燃料オフガス流路、１７は分岐流路、３は第２遮断弁、１５は排気弁装置（弁装置）、５１は弁口、５２は筒体、５４は弁部、５５は付勢バネ（弁駆動部）、５６は駆動部（弁駆動部）、７はフィルタ部材、７２はフィルタ本体部、７３はフィルタ軸端部を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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