(57)【要約】【課題】  本発明は可燃性ガス排出弁装置に関し、高濃度の可燃性ガスを漏出させることなく弁部を駆動する駆動部内を換気可能にする。【解決手段】  駆動部２２０から弁部２１０への駆動力の伝達にリンク機構２３０を用いる。リンク機構２３０の使用によって弁部２１０から離れた位置に設置可能になった駆動部２２０を、弁部２１０の設置場所に比較して可燃性ガスの濃度が低い場所に設置する。例えば、弁部２１０の下流に設けられ可燃性ガスを不燃化処理する処理装置２４０に駆動部２２０を設置する。これにより駆動部２２０のシールを省略可能にして、駆動部２２０内を換気可能にする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性ガスの排出通路に配置される排出弁装置であって、
前記排出通路に設置されて可燃性ガスの流通状態を制御する弁部と、
前記弁部を駆動する駆動部と、
前記駆動部から前記弁部に駆動力を伝達するリンク機構とを備え、
前記駆動部は、前記弁部の設置場所に比較して可燃性ガスの濃度が低い場所に設置されていることを特徴とする可燃性ガス排出弁装置。
【請求項２】
前記排出通路における前記弁部の下流に、可燃性ガスを不燃化処理する処理装置が設けられ、
前記駆動部は、前記処理装置に設置されていることを特徴とする請求項１記載の可燃性ガス排出弁装置。
【請求項３】
前記リンク機構は、前記処理装置の内部に設置されていることを特徴とする請求項２記載の可燃性ガス排出弁装置。
【請求項４】
前記駆動部は、前記処理装置の外殻に取り付けられていることを特徴とする請求項２又は３記載の可燃性ガス排出弁装置。
【請求項５】
前記駆動部は、前記処理装置の処理後のガスが流れる場所に設置されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の可燃性ガス排出弁装置。
【請求項６】
前記駆動部は、前記処理装置の処理用のガスが流れる場所に設置されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の可燃性ガス排出弁装置。
【請求項７】
前記駆動部は、前記処理装置の処理後のガスが流れるガス通路、或いは前記処理装置の処理用のガスが流れるガス通路を構成していることを特徴とする請求項５又は６記載の可燃性ガス排出弁装置。
【請求項８】
前記駆動部は、カム又はギヤからなる駆動力の伝達機構を備えていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の可燃性ガス排出弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性ガスの流通状態を制御する弁部を駆動部によって開閉駆動する可燃性ガス排出弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システムにおける燃料ガス供給系の形式として、燃料電池のアノードから排出されるアノードオフガスを循環再利用する形式（アノード循環式）や、アノードに供給した燃料ガスを燃料電池内部に滞留させる形式（アノードデッドエンド式）が知られている。これらは、燃料ガスをそのまま排出することなく循環或いは滞留させることで、システム内での燃料ガスの利用効率の向上を図ったものである。ところが、燃料電池内では、カソードに供給される酸化ガスの一部が電解質膜を透過してアノード側にリークしている。酸化ガスとしては一般に空気が用いられるが、空気の主成分は不活性な窒素である。このため、上記形式の燃料電池システムのように燃料ガスが内部で循環或いは滞留するシステムでは、酸化ガスとして空気が用いられる場合、カソード側からリークしてきた窒素が燃料ガス中に次第に蓄積されていくことになる。燃料ガス中の窒素濃度の上昇は水素濃度の減少を意味し、燃料電池の発電性能の低下を招いてしまう。
【０００３】
そこで、燃料ガスに含まれる窒素等の不純物を排出するため、上記形式の燃料電池システムには、アノードオフガスの一部をシステム外へ排出するための排出通路が設けられている。排出通路には、アノードオフガスの流通を制御する排出弁が配置されている。排出弁としては、例えば、特許文献１に示すような電磁弁が用いられている。燃料電池システムでは、燃料ガス中の不純物の濃度が許容できない濃度になったときには、排出通路に設けられた排出弁を開き、アノードオフガスの一部とともに不純物をシステム外に排出して燃料ガス中の水素濃度の回復を図るようになっている。
【０００４】
排出弁は、通常、弁体及び弁座からなる弁部と、弁体を駆動する駆動部とから構成されている。特許文献１に示す電磁弁の場合であれば、コア、プランジャ、スプリング、及びソレノイドによって駆動部が構成されている。従来、燃料電池システムに使用される排出弁の駆動部には気密性が要求されており、弁部を流れるアノードオフガスが駆動部から漏出しないようにシールが施されている。アノードオフガスにはカソード側から透過してきた窒素のような不純物に加え、燃料電池で使用されなかった水素も多く含まれているためである。
【特許文献１】特開２００３−２６９６４２号公報
【特許文献２】特開平８−３２００８４号公報
【特許文献３】特開２００３−１４２１３１号公報
【特許文献４】特開２００２−９７９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように駆動部に気密性を持たせる場合、次のような問題も生じる。アノードオフガスには窒素の他、水分も含まれている。この水分はカソード側から電解質膜を透過してきたものであったり、或いは、燃料ガスとして炭化水素系原料の改質ガスを用いる場合には、予め燃料ガス中に含まれていたものであったりする。駆動部が気密性を有する場合、駆動部に流入したアノードオフガス中の水分はそのまま駆動部内に滞留するため、外気温度が低い場合には凍結して駆動部が機能しなくなってしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高濃度の可燃性ガスを漏出させることなく弁部を駆動する駆動部内を換気可能にした可燃性ガス排出弁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、可燃性ガスの排出通路に配置される排出弁装置であって、
前記排出通路に設置されて可燃性ガスの流通状態を制御する弁部と、
前記弁部を駆動する駆動部と、
前記駆動部から前記弁部に駆動力を伝達するリンク機構とを備え、
前記駆動部は、前記弁部の設置場所に比較して可燃性ガスの濃度が低い場所に設置されていることを特徴としている。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記排出通路における前記弁部の下流に、可燃性ガスを不燃化処理する処理装置が設けられ、
前記駆動部は、前記処理装置に設置されていることを特徴としている。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、前記リンク機構は、前記処理装置の内部に設置されていることを特徴としている。
【００１０】
第４の発明は、第２又は第３の発明において、前記駆動部は、前記処理装置の外殻に取り付けられていることを特徴としている。
【００１１】
第５の発明は、第２乃至第４の何れか１つの発明において、前記駆動部は、前記処理装置の処理後のガスが流れる場所に設置されていることを特徴としている。
【００１２】
第６の発明は、第２乃至第４の何れか１つの発明において、前記駆動部は、前記処理装置の処理用のガスが流れる場所に設置されていることを特徴としている。
【００１３】
第７の発明は、第５又は第６の発明において、前記駆動部は、前記処理装置の処理後のガスが流れるガス通路、或いは前記処理装置の処理用のガスが流れるガス通路を構成していることを特徴としている。
【００１４】
第８の発明は、第１乃至第７の何れか１つの発明において、前記駆動部は、カム又はギヤからなる駆動力の伝達機構を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、駆動部の設置場所は弁部の設置場所に比較して可燃性ガスの濃度が低い場所であるので、駆動部を密閉しなくても高濃度の可燃性ガスが漏出することはない。これにより、駆動部のシールを省略して駆動部内を換気可能にすることができる。
【００１６】
第２の発明によれば、駆動部の設置場所として可燃性ガスを不燃化処理する処理装置を選定することで、弁部の設置場所に比較して駆動部に流通する可燃性ガスの濃度を確実に低くすることができる。
【００１７】
第３の発明によれば、リンク機構が処理装置の内部に設置されることで、リンク機構を介して処理装置の内のガスが漏出するおそれはない。
【００１８】
第４の発明によれば、駆動部が処理装置の外殻に取り付けられていることで、駆動部への動力の供給や駆動部のメンテナンスを容易にすることができる。
【００１９】
第５の発明によれば、駆動部を密閉しなくても漏出するのは不燃化処理後のガスであるので、問題なく駆動部のシールを省略して駆動部内を換気可能にすることができる。
【００２０】
第６の発明によれば、駆動部を密閉しなくても漏出するのは不燃化処理用のガスであるので、問題なく駆動部のシールを省略して駆動部内を換気可能にすることができる。
【００２１】
第７の発明によれば、駆動部内を不燃化処理後のガス或いは不燃化処理用のガスが流れていくので、駆動部内を確実に換気することができる。
【００２２】
また、本発明によれば、駆動部の気密性が必要なくなる結果、駆動部に大きな装置を用いることができる。特に第８の発明によれば、カム又はギヤからなる駆動力の伝達機構を備えることで大きな力を弁部に入力することができ、弁部が凍結した場合であっても凍結に伴う荷重に抗して弁部を駆動することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
実施の形態１．
以下、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。本実施形態では、本発明の可燃性ガス排出弁装置を燃料電池システムにおけるアノードオフガスの排出弁装置として構成する。
【００２４】
図１は本発明の可燃性ガス排出弁装置が適用された燃料電池システム２の概略構成図である。燃料電池システム２は燃料電池４を備えている。燃料電池４のアノード入口には燃料ガス通路６が接続されている。燃料ガス通路６の上流側には水素タンクや改質器などの燃料ガス供給装置８が接続されており、燃料電池４は燃料ガス供給装置８から水素を含む燃料ガスの供給を受けるようになっている。燃料ガス通路６には調圧弁１０が配置されており、燃料ガス供給装置から供給される燃料ガスは調圧弁１０で減圧され所望の圧力に調整されてから燃料電池４に供給される。
【００２５】
また、燃料電池４には燃料ガスのオフガス（アノードオフガス）を排出するためのオフガス通路１２が接続されている。オフガス通路１２の下流側は、エジェクタ１４を介して燃料ガス通路６における調圧弁１０の下流側に接続されている。これにより、オフガスに含まれる水素はオフガス通路１２を通って燃料ガス通路６に流入し、燃料電池４に再供給されることになる。
【００２６】
オフガス通路１２の途中には、オフガス中に蓄積された窒素等の不純物の排出のため、オフガスの一部をシステム外部に排出するための排出通路１６が接続されている。排出通路１６には排出弁装置２０が配置されている。以下、排出弁装置２０の構成について詳細に説明する。なお、燃料電池４のカソード入口には酸化ガスを供給するための酸化ガス通路が接続され、カソード出口には酸化ガスのオフガスを排出するためのオフガス通路が接続されているが、これらは本発明の要部ではないので図１中での表示は省略している。
【００２７】
図２は本発明の実施の形態１にかかる排出弁装置２０の構成を示す概略図である。排出弁装置２０は、弁部２１０、駆動部２２０、リンク機構２３０、及び水素処理装置２４０から構成されている。水素処理装置２４０は、排出通路１６の上流側通路に接続されるオフガス流入通路２５２、図示しない空気供給通路に接続される空気流入通路２５４、そして、排出通路１６の下流側通路に接続される処理後ガス流出通路２５６を備えている。水素処理装置２４０の内部には二つの部屋２４２，２４４が設けられおり、オフガス流入通路２５２と空気流入通路２５４は一方の部屋である混合室２４２に連通するように設けられ、処理後ガス流出通路２５６はもう一方の部屋である排出室２４４に連通するように設けられている。オフガス流入通路２５２から混合室２４２内に流入したオフガスは、空気流入通路２５４から流入した空気によって安全が確保される水素濃度まで希釈され、希釈されたオフガスは排出室２４４を経て処理後ガス流出通路２５６から排出されるようになっている。
【００２８】
弁部２１０は、オフガス流入通路２５２と混合室２４２との間に設けられている。弁部２１０には、弁体２１２、弁座２１４、及びリターンスプリング２１６が設けられている。弁座２１４はオフガス流入通路２５２と混合室２４２とを仕切る隔壁に形成され、弁体２１２はリターンスプリング２１６によって弁座２１４に押し付けられ着座している。また、弁体２１２には駆動力を入力する入力アーム２３２が一体に取り付けられている。入力アーム２３２は弁座２１４の開口を通って混合室２４２内に延びている。
【００２９】
駆動部２２０は、排出室２４４の外殻に取り付けられている。駆動部２２０には、コア２２６、プランジャ２２４、ソレノイド２２２、及びカム２２８が設けられている。コア２２６は排出室２４４の外殻に固定され、プランジャ２２４はコア２２６に対して移動可能に配置されている。ソレノイド２２２はコア２２６及びプランジャ２２４の周囲を取り囲むように配置されている。カム２２８はプランジャ２２４の移動方向に配置され、プランジャ２２４を押圧して駆動できるようになっている。また、プランジャ２２４には駆動力を出力する出力アーム２３４が一体に取り付けられている。出力アーム２３４はコア２２６の中心を貫通して排出室２４４内に延びている。
【００３０】
弁体２１２から延びる入力アーム２３２と、プランジャ２２４から延びる出力アーム２３４は、ともにリンクアーム２３６に連結されている。リンクアーム２３６は水素処理装置２４０内に配置され、その中央部を水素処理装置２４０に固定されたピンに回転可能に支持されている。入力アーム２３２はリンクアーム２３６の一端にピンによって回転可能に連結され、出力アーム２３４はリンクアーム２３６の他端にピンによって回転可能に連結されている。入力アーム２３２、出力アーム２３４、及びリンクアーム２３６によってリンク機構２３０が構成されている。
【００３１】
このように、本実施形態にかかる排出弁装置２０では、駆動部２２０から弁部２１０に駆動力を伝達する手段としてリンク機構２３０を用いている。駆動部２２０から駆動力が入力されていない状態では、弁体２１２はリターンスプリング２１６のスプリング力によって弁座２１４に着座しており、オフガス流入通路２５２と混合室２４２の連通は遮断されている。つまり、弁部２１０は閉弁状態になっている。駆動部２２０からリンク機構２３０を介して駆動力が入力されると、弁体２１２はリターンスプリング２１６のスプリング力に抗して弁座２１４から離隔し、オフガス流入通路２５２と混合室２４２は連通状態になる。つまり、弁部２１０は開弁状態となる。
【００３２】
駆動力の伝達手段としてリンク機構２３０が用いられることで、駆動部２２０を弁部２１０から離れた位置に設置することが可能になる。本実施形態では駆動部２２０は水素処理装置２４０の排出室２４４に取り付けられている。排出室２４４内を流れるオフガスは空気によって安全が確保される水素濃度まで希釈されているので、オフガスが駆動部２２０から漏出しないように駆動部２２０を密閉する必要はない。したがって、本実施形態にかかる排出弁装置２０によれば、駆動部２２０のシールを省略して駆動部２２０内を換気可能にすることができる。なお、リンク機構２３０は水素処理装置２４０の内部に設置されているので、リンク機構２３０を介して水素処理装置２４０内のオフガスが漏出することはない。
【００３３】
本実施形態にかかる排出弁装置２０では、弁部２１０を開弁させる方法として、ソレノイド２２２への通電による方法と、カム２２８の回転による方法の二つの方法を適宜選択することができる。まず、ソレノイド２２２に通電された場合には、ソレノイド２２２が励磁されることでコア２２６とプランジャ２２４との間に吸引力が発生し、吸引力によってプランジャ２２４はコア２２６側に駆動される。プランジャ２２４に作用する駆動力はリンク機構２３０を介して弁体２１２に入力され、弁体２１２が弁座２１４から離隔して弁部２１０は開弁状態となる。なお、弁体２１２に作用する駆動力はリンク機構２３０のレバー比の設定によって適宜増加させることができる。
【００３４】
カム２２８が回転駆動された場合には、プランジャ２２４はカム２２８によって押し付けられてコア２２６側に駆動される。プランジャ２２４に作用する駆動力はリンク機構２３０を介して弁体２１２に入力され、弁体２１２が弁座２１４から離隔して弁部２１０は開弁状態となる。カム２２８によれば、プランジャ２２４を機械的に直接駆動することができるので、ソレノイド２２２に比較して大きな駆動力を弁体２１２に作用させることができる。したがって、例えば弁部２１０が凍結して弁体２１２が弁座２１４に固着したときでも、凍結に伴う荷重に抗して弁体２１２を弁座２１４から離隔させ、弁部２１０を開弁させることができる。
【００３５】
なお、本実施形態にかかる排出弁装置２０によれば、駆動部２２０が水素処理装置２４０の外殻に取り付けられていることで、外部から駆動部２２０へのアクセスが容易である。したがって、カム２２８を回転させるための動力は外部の動力供給手段から容易に供給することができる。また、アクセスが容易なことにより、駆動部２２０のメンテナンスを容易に行うことができるという利点もある。
【００３６】
実施の形態２．
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態は、実施の形態１にかかる排出弁装置２０において、図２中に示す構造の駆動部２２０の代わりに図３に示す構造の駆動部２６０を用いることにより実現される。
【００３７】
図３は本発明の実施の形態２にかかる駆動部２６０の構成を示す概略図である。駆動部２６０は排出室２４４の外殻に取り付けられる。駆動部２６０には、モータ（ステッピングモータ、ＤＣモータ等）２６４と、ラック２６６及びピニオン２６４からなるギヤ機構２６８が設けられている。モータ２６２は位置を固定して配置され、モータ２６２の軸にピニオン２６４が設けられている。ピニオン２６４と噛み合うラック２６６は、リンク機構２３０を構成する出力アーム２３４に設けられている。モータ２６２の回転は、ピニオン２６４及びラック２６６を介して出力アーム２３４の直線運動に変換され、さらにリンク機構２３０を介して弁部２１０の開閉動作に変換される。
【００３８】
本実施形態にかかる駆動部２６０によれば、モータ２６２とギヤ機構２６８によって出力アーム２３４を機械的に動作させることができるので、ソレノイドに比較して大きな駆動力を弁部２１０に入力することができる。したがって、弁部２１０が凍結した場合でも、凍結に伴う荷重に抗して弁部２１０を開弁させることができる。
【００３９】
実施の形態３．
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態は、実施の形態１にかかる燃料電池システム２において、図２に示す構造の排出弁装置２０の代わりに図４に示す構造の排出弁装置３０を用いることにより実現される。
【００４０】
図４は本発明の実施の形態３にかかる排出弁装置３０の構成を示す概略図である。排出弁装置３０は、弁部３１０、駆動部３２０、ロッド３３０、及び水素処理装置３４０から構成されている。水素処理装置３４０は、排出通路１６の上流側通路に接続されるオフガス流入通路３５２、図示しない空気供給通路に接続される空気流入通路３５４、そして、排出通路１６の下流側通路に接続される処理後ガス流出通路３５６を備えている。
【００４１】
弁部３１０はオフガス流入通路３５２と水素処理装置３４０との間に設けられ、駆動部３２０は処理後ガス流出通路３５６の近傍において水素処理装置３４０の外殻に取り付けられている。弁部３１０は実施の形態１にかかる弁部２１０と同様の構成である。駆動部３２０は実施の形態１にかかる駆動部２２０と同様の構成である。或いは、実施の形態２にかかる駆動部２６０と同様の構成にしてもよい。
【００４２】
弁部３１０と駆動部３２０は水素処理装置３４０の両端に互いに対向するように配置され、ロッド３３０によって連結されている。ロッド３３０は、実施の形態１にかかる入力アーム２３２、出力アーム２３４、及びリンクアーム２３６が一体化されたものに相当しており、弁部３１０内の弁体（図示略）と駆動部３２０内のプランジャ（図示略）とを直結している。
【００４３】
本実施形態にかかる排出弁装置３０では、駆動部３２０の駆動力はロッド３３０を介して弁部３１０に入力される。ロッド３３０は駆動部３２０から弁部３１０に駆動力を伝達するリンク機構を構成している。このように弁部３１０と駆動部３２０との間にロッド３３０を介在させることで、実施の形態１と同様、駆動部３２０を弁部３１０から切り離し、オフガスが空気によって安全が確保される水素濃度まで希釈されている位置に駆動部３２０を設置することができる。
【００４４】
実施の形態４．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態は、実施の形態１にかかる燃料電池システム２において、図２に示す構造の排出弁装置２０の代わりに図５に示す構造の排出弁装置４０を用いることにより実現される。
【００４５】
図５は本発明の実施の形態４にかかる排出弁装置４０の構成を示す概略図である。排出弁装置４０は、弁部４１０、駆動部４２０、図示しないリンク機構、及び水素処理装置４４０から構成されている。水素処理装置４４０は、排出通路１６の上流側通路に接続されるオフガス流入通路４５２、図示しない空気供給通路に接続される空気流入通路４５４、そして、排出通路１６の下流側通路に接続される処理後ガス流出通路４５６を備えている。
【００４６】
弁部４１０はオフガス流入通路３５２と水素処理装置４４０との間に設けられ、駆動部４２０は水素処理装置４４０と処理後ガス流出通路４５６との間に設けられている。弁部４１０と駆動部４２０とは図示しないリンク機構によって連結されている。弁部４１０は実施の形態１にかかる弁部２１０と同様の構成である。駆動部４２０は実施の形態１にかかる駆動部２２０、或いは、実施の形態２にかかる駆動部２６０と同様の構成である。リンク機構は水素処理装置４４０の内部に設置されている。
【００４７】
本実施形態にかかる排出弁装置４０では、駆動部４２０は処理後のオフガスが流れるガス通路の一部を構成しており、水素処理装置４４０による処理後のオフガスは駆動部４２０内を通って処理後ガス流出通路３５６へ排出される。処理後のオフガスは空気によって安全が確保される水素濃度まで希釈されているので、オフガスが駆動部４２０から漏出しないように駆動部４２０を密閉する必要はない。したがって、本実施形態にかかる排出弁装置４０によれば、駆動部４２０のシールを省略することができる。さらに、駆動部４２０の内部を処理後のオフガスが流れていくので、駆動部４２０内を確実に換気することができ、駆動部４２０の凍結を防止することができる。
【００４８】
なお、水素処理装置４４０と処理後ガス流出通路４５６との間には、駆動部４２０を迂回するバイパス通路４６２が設けられている。バイパス通路４６２には、処理後ガス流出通路４５６側からのガスの流入を禁止するとともに、水素処理装置４４０側と処理後ガス流出通路４５６側との差圧が所定値になると開弁する逆止弁４６４が配置されている。駆動部４２０内の流通抵抗が大きくオフガスの流通が阻害される場合には、逆止弁４６４が開いてバイパス通路４６２側をオフガスが流れることで、必要なオフガスの排出量を確保できるようになっている。
【００４９】
実施の形態５．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。本実施形態は、実施の形態１にかかる燃料電池システム２において、図２に示す構造の排出弁装置２０の代わりに図６に示す構造の排出弁装置５０を用いることにより実現される。
【００５０】
図６は本発明の実施の形態５にかかる排出弁装置５０の構成を示す概略図である。排出弁装置５０は、弁部５１０、駆動部５２０、図示しないリンク機構、及び水素処理装置５４０から構成されている。水素処理装置５４０は、排出通路１６の上流側通路に接続されるオフガス流入通路５５２、図示しない空気供給通路に接続される空気流入通路５５４、そして、排出通路１６の下流側通路に接続される処理後ガス流出通路５５６を備えている。
【００５１】
弁部５１０はオフガス流入通路５５２と水素処理装置５４０との間に設けられ、駆動部５２０は空気流入通路５５４と水素処理装置５４０との間に設けられている。弁部５１０と駆動部５２０とは図示しないリンク機構によって連結されている。弁部５１０は実施の形態１にかかる弁部２１０と同様の構成である。駆動部５２０は実施の形態１にかかる駆動部２２０、或いは、実施の形態２にかかる駆動部２６０と同様の構成である。リンク機構は水素処理装置５４０の内部に設置されている。
【００５２】
本実施形態にかかる排出弁装置５０では、駆動部５２０は処理用の空気が流れるガス通路の一部を構成しており、処理用の空気は空気流入通路５５４から駆動部５２０内を通って水素処理装置５４０に供給される。処理用の空気は外部に漏出しても問題はないので駆動部５２０を密閉する必要はない。したがって、本実施形態にかかる排出弁装置５０によれば、駆動部５２０のシールを省略することができる。さらに、駆動部５２０の内部を処理用の空気が流れていくので、駆動部５２０内を確実に換気することができ、駆動部５２０の凍結を防止することができる。
【００５３】
なお、空気流入通路５５４と水素処理装置５４０との間には、駆動部５２０を迂回するバイパス通路５６２が設けられている。バイパス通路５６２には、水素処理装置５４０側からのガスの流入を禁止するとともに、空気流入通路５５４側と水素処理装置５４０側との差圧が所定値になると開弁する逆止弁５６４が配置されている。駆動部５２０内の流通抵抗が大きく処理用空気の流通が阻害される場合には、逆止弁５６４が開いてバイパス通路４６２側を処理用空気が流れることで、必要な処理用空気の供給量を確保できるようになっている。
【００５４】
図７はバイパス通路５６２を設置する場合のより好ましい形態を示す概略図である。バイパス通路５６２の水素処理装置５４０への接続位置は、駆動部５２０の水素処理装置５４０への取り付け位置よりも下方に設定されるのが好ましい。また、処理用空気が供給される空気供給通路５６０が空気流入通路５５４とバイパス通路５６２に分岐する分岐点では、空気供給通路５６０とバイパス通路５６２とが直線状に接続されるのが好ましい。このような構成によれば、空気中に含まれる水分が駆動部５２０に流入するのを抑制することができる。
【００５５】
その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【００５６】
駆動部の構成は実施の形態１や実施の形態２にかかる駆動部２２０，２６０の構成に限定されない。例えば、ダイヤフラム式のアクチュエータを備えるようにしてもよい。その場合、ソレノイドやカム等の他のアクチュエータに組み合わせることもできる。弁部の構成も実施の形態１にかかる弁部２１０の構成に限定されない。少なくとも弁体と弁座とを備え、駆動部からリンク機構を介して入力される駆動力によって弁体が動作するようになっていればよい。リンク機構の構成も実施の形態１や実施の形態３にかかるリンク機構２３０，３３０に限定されない。駆動部の駆動力を弁部に機械的に入力できるようになっていればよい。
【００５７】
また、駆動部の設置場所は上記実施の形態で示す場所以外の場所であってもよい。例えば、空気流入通路の外殻に駆動部を取り付けるようにしてもよい。少なくとも、弁部よりも可燃性ガスの濃度が低い場所であればよい。
【００５８】
また、上記実施の形態では、水素処理装置としてオフガスを空気によって希釈処理する処理装置を備えているが、オフガスを燃焼させて処理する処理装置を備えることもできる。少なくとも可燃性であるオフガスを何等かの処理によって不燃化することができる装置であればよい。
【００５９】
また、上記実施の形態では、アノードオフガスを循環再利用するアノード循環式の燃料電池システムに本発明を適用しているが、本発明は、アノードに供給した燃料ガスを燃料電池内部に滞留させることで燃料ガスの利用効率を向上させるアノードデッドエンド式の燃料電池システムにも適用可能である。このアノードデッドエンドの燃料電池システムにおいても、アノード側へリークしてきた不純物を排出するための構成を必要とするからである。さらに、可燃性ガスの排出通路に排出弁を備えるシステムであれば、燃料電池システム以外の他のシステムにも広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる排出弁装置の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる駆動部の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態３にかかる排出弁装置の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態４にかかる排出弁装置の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態５にかかる排出弁装置の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態５にかかるバイパス通路の設置例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６１】
２  燃料電池システム
４  燃料電池
８  燃料ガス供給装置
１６  排出通路
２０，３０，４０，５０  排出弁装置
２１０，３１０，４１０，５１０  弁部
２１２  弁体
２１４  弁座
２２０，２６０，３２０，４２０，５２０  駆動部
２２２  ソレノイド
２２４  プランジャ
２２８  カム
２３０  リンク機構
２４０，３４０，４４０，５４０  水素処理装置
２５２，３５２，４５２，５５２  オフガス流入通路
２５４，３５４，４５４，５５４  空気流入通路
２５６，３５６，４５６，５５６  処理後ガス流出通路
２６２  モータ
２６８  ギヤ機構
３３０  ロッド（リンク機構）
４６２，５６２  バイパス通路
４６４，５６４  逆止弁
【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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