CN103781530B - 过滤装置、具备过滤装置的控制阀、以及燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供廉价且紧凑的在燃料电池系统的湿润流体流路配置的过滤装置，即，不会在过滤器附着、残留水、即使在系统停止后在低温下放置的情况下也能够可靠地防止过滤器的冻结所引起的闭塞，并且，不需要以往那样复杂的控制，也不需要解冻用加热器等热源。在流体中含有水分的系统的湿润流体流路配置的过滤装置（50）具备：流体导入路径（58），其将在湿润流体流路流动的流体从过滤室（60）的下方导入到过滤室（60）；过滤器（62），其配置在过滤室（60）内，并具备使从流体导入路径（58）导入到过滤室（60）的流体透过来除去流体中的异物的过滤部件（66）；储水部（72），其设于过滤器（62）的下方；以及流体排出路径（70），其使通过过滤器（62）后的流体排出。

Description

过滤装置、具备过滤装置的控制阀、以及燃料电池系统

技术领域

本发明涉及配置于燃料电池系统的湿润流体流路的过滤装置，尤其涉及与开闭湿润流体的通路的排气阀串联配置、且作为用于除去流体中的异物的过滤器而优选的过滤装置、具备过滤装置的控制阀、以及燃料电池系统。

背景技术

以往，随着认识到地球温室效应等地球规模的环境问题，代替使用排出成为地球温室效应的原因的二氧化碳气体的汽油等化石燃料的汽车等，最近使用燃料电池的电动汽车等受到注目。

这样的燃料电池系统简要地采用了图16所示的燃料电池系统。

即，图16的燃料电池系统200中，具备作为固体高分子型燃料电池主体的燃料电池组202。

在该燃料电池组202，具备从作为燃料气体供给源的氢罐204供给作为燃料气体的氢气的阳极（氢极）206。另外，在燃料电池组202，具备经由压缩机208供给作为氧化剂气体的空气的阴极（空气极）210。

燃料气体的氢气作为高压氢气而存积于氢罐204，从氢罐204供给的高压氢气由氢压力调整阀212减压至燃料电池的运转压力，经由氢供给流路214向阳极206供给。

在阳极206未消耗的多余的氢气经由氢循环泵216，通过氢循环流路218向氢供给流路214环流，而与从氢罐204供给的氢气混合，并向阳极206供给。

另一方面，作为氧化剂气体的空气经由未图示的空气过滤器，并经由压缩机208被压缩，压缩了的空气经由空气供给流路220，向阴极210供给。

而且，在阴极210，空气中的氧用于反应，剩余的空气经由调整空气压的空气压力调整阀222而排出。

另外，在燃料电池组202，设有为了将燃料电池组202的温度保持为规定的温度而循环冷却水等冷却流体的冷却系统。即，由散热器224冷却了的冷却流体经由冷却水泵226，并经由冷却流体循环路径228、230而循环，以便冷却燃料电池组202。

另外，在氢循环流路218，分支有用于向外部排出多余的氢气中所含有的氮气等的排出路径232，并配置有用于开闭该排出路径232的例如使用了电磁阀的排气阀234。

然而，由于有在氢循环流路218流动的流体中含有异物等杂质的情况，所以在排出路径232的排气阀234设置过滤器。

作为这样的在排出路径232的排气阀234设有过滤器的燃料电池系统，例如有专利文献1（日本特开2008-270151号公报）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-270151号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在这样的以往的设有过滤器的燃料电池系统中，在流体中含有水蒸汽等湿气的情况下，有湿气在流路内凝结且积存水的情况。特别是在排出路径232的排气阀234的过滤器中，容易在其筛网部分附着水，在系统停止后在低温下放置的情况下，过滤器的水冻结，而有闭塞排出路径232的情况。

因此，在过滤器的闭塞后，若不使冰融化而打开流路则无法进行系统的起动。

因此，专利文献1的燃料电池系统中，构成为，在燃料电池系统的起动时，为了避免过滤器的冻结所引起的流路的闭塞，在燃料电池系统的停止时提高氢泵的转速，利用吹扫气体来吹飞水分。

并且，专利文献1的燃料电池系统中，构成为，将过滤器设为容易加热的构造，配置解冻用加热器，在燃料电池系统起动时，通过用解冻用加热器进行加热，来防止冻结所引起的闭塞。

然而，这样的专利文献1的燃料电池系统中，在燃料电池系统停止时，不得不提高氢泵的转速，而需要复杂的控制，并且必须配置加热器，从而装置大型化。

另外，由于利用加热器将加热器的热传递至过滤器需要时间，所以在燃料电池系统的起动时需要加热的时间，从而有延长燃料电池系统的起动时间的问题。

本发明鉴于这样的现状，其目的在于，提供如下廉价且紧凑的配置于燃料电池系统的湿润流体流路的过滤装置、具备过滤装置的控制阀、以及燃料电池系统，即，在过滤器附着、残留水的情况下，不需要如以往那样复杂的控制，也不需要解冻用加热器等热源，便能够排出在过滤器附着、残留的水分，即使在系统停止后在低温下放置的情况下，也能够迅速并且可靠地防止过滤器的冻结所引起的闭塞，能够迅速地进行燃料电池系统的起动。

用于解决课题的方案

本发明是为了实现上述的以往技术的课题以及目的而完成的，本发明的过滤装置是在流体中含有水分的系统的湿润流体流路配置的过滤装置，其特征在于，具备：

流体导入路径，其将在上述湿润流体流路流动的流体从过滤室的下方导入到过滤室；

过滤器，其配置在上述过滤室内，并具备使从上述流体导入路径导入到过滤室的流体透过来除去流体中的异物的过滤部件；

储水部，其设于上述过滤器的下方；以及

流体排出路径，其将通过上述过滤器后的流体排出。

当由水和气体构成的湿润流体通过过滤器时，一部分的水不通过过滤器的过滤部件（筛网），因表面张力而在过滤器的过滤部件内滞留。在以该状态在低温下放置的情况下，在过滤部件内滞留的水因表面张力而向过滤部件整体扩展，从而因冻结而使过滤部件的流路（筛网）整体闭塞。

针对于此，如本申请发明那样，通过具备设于过滤器的下方的储水部，来增加保持于储水部的水，若储水部的液面达到过滤器的过滤部件，则积存于储水部的水和附着、残留于过滤部件的水相连。

由此，在过滤部件内滞留的水因表面张力和重力而向储水部排出，当积存于储水部的水向流体导入路径流下时，积存于储水部的水成为泵的起动水，从而能够排出附着、残留于过滤部件的水分。

因此，即使在系统停止后在低温下放置的情况下，也能够迅速并且可靠地防止过滤部件的冻结所引起的闭塞，另外，也能够防止过滤部件的冻结所引起的过滤器本身的破损，并且能够迅速地进行燃料电池系统的起动。

并且，不需要以往那样复杂的控制，也不需要解冻用加热器等热源，能够提供廉价且紧凑的在燃料电池系统的湿润流体流路配置的过滤装置。

另外，本发明的过滤装置的特征在于，将上述过滤器与上述过滤室的侧壁的缝隙尺寸J1构成为规定的尺寸，调整对积存于储水部的水作用的表面张力，由此，使上述储水部的水位成为规定的水位。

即，通过将过滤器与过滤室的侧壁60a之间的缝隙尺寸J1构成（调整）为规定的尺寸，来控制对积存于储水部的水作用的表面张力，从而能够抑制水向流体导入路径流下。由此，在系统运转中，能够容易设定在储水部积存的水的水位。

另外，本发明的过滤装置的特征在于，

上述储水部的底面以位于比上述过滤器的过滤部件的上端面更靠下方的方式形成，并且，

上述流体导入路径的下表面以位于比上述储水部的底面更靠下方的方式形成。

通过像这样构成，由于储水部的底面以位于比过滤器的过滤部件的上端面更靠下方的方式形成，所以能够由过滤器的外径、过滤室的内径、以及流体导入路径决定在储水部积存的水的水位，以使在系统运转中，积存于储水部的水的水位比过滤器的过滤部件的下端面靠上。

即，通过调整过滤器与过滤室的侧壁之间的缝隙尺寸（过滤室的内径），能够容易地设定为积存于储水部的水的水位比过滤器的过滤部件的下端面靠上。

而且，该状态下，积存于储水部的水和附着、残留于过滤部件的水相连。该状态下，由于流体导入路径的下表面以位于比储水部的底面更靠下方的方式形成，所以积存于储水部的水因重力而容易向流体导入路径流下。而且，此时，积存于储水部的水成为泵的起动水，从而能够排出附着、残留于过滤部件的水分。

另外，本发明的过滤装置的特征在于，上述过滤器的内侧底面以朝向外侧而向下方倾斜的方式形成。

通过像这样构成，由于过滤器的内侧底面以朝向外侧而向下方倾斜的方式形成，所以因过滤器的内侧底面的倾斜，水容易从过滤器的内侧底面向外脱离。

另外，如图7的双重阴影线的部分所示，在过滤器62的内侧底面64e与过滤部件66之间积存的水位因水和过滤部件66的表面张力而上升。

此时，由于过滤器62的内侧底面64e为了形成倾斜而隆起，所以除了上述的表面张力所引起的水位的上升之外，还与该过滤器62的内侧底面64e的隆起的量相应地水位上升。

其结果，由于在过滤器62的内侧底面64e与过滤部件66之间积存的水的水位上升，所以附着、残留于过滤部件66的水分因重力容易从过滤器62内排出。

并且，能够防止因滞留在过滤器的内部（过滤器的内侧底面）的水的冻结使过滤器本身破损。

另外，本发明的过滤装置的特征在于，在上述过滤器的底部，形成有与上述储水部连通的连通过滤部件。

通过像这样构成，由于在过滤器的底部，形成有与储水部连通的连通过滤部件，所以若储水部的水位变高，则滞留在过滤器的过滤部件内的水经由形成于过滤器的底部的连通过滤部件，与储水部连通。

由此，经由形成于过滤器的底部的连通过滤部件，积存于储水部的水和附着、残留于过滤部件的水相连，滞留在过滤部件内的水因表面张力和重力，经由形成于过滤器的底部的连通过滤部件，向储水部排出。而且，当积存于储水部的水向流体导入路径流下时，积存于储水部的水成为泵的起动水，经由形成于过滤器的底部的连通过滤部件，而能够排出附着、残留于过滤部件的水分。

另外，本发明的过滤装置的特征在于，上述储水部的底面以朝向外侧而向下方倾斜的方式形成。

通过像这样构成，由于储水部的底面以朝向外侧而向下方倾斜的方式形成，所以储水部的水因重力而容易向流体导入路径排出。

另外，本发明的过滤装置的特征在于，上述过滤器的过滤部件延伸设置至比上述过滤器的内侧的底面低的侧面位置。

通过像这样构成，由于过滤器的过滤部件延伸设置至比过滤器的内侧的底面低的侧面位置，所以即使在储水部的水位较低的状态下，滞留在过滤器的过滤部件内的水和积存于储水部的水也经由该过滤部件的延伸配置部分相连。

因此，滞留在过滤部件内的水因表面张力和重力经由该过滤部件的延伸配置部分向储水部排出，当积存于储水部的水向流体导入路径流下时，积存于储水部的水成为泵的起动水，从而能够排出附着、残留于过滤部件的水分。

另外，本发明的过滤装置的特征在于，上述储水部形成于上述过滤室。

通过像这样构成，由于能够通过例如槽加工等在形成过滤室的过滤器壳体形成储水部，所以用于形成储水部的加工变得容易。

另外，本发明的过滤装置的特征在于，上述储水部形成于上述过滤器的内部。

通过像这样构成，由于在过滤器的内部形成储水部，所以不需要在形成过滤室的过滤器壳体形成储水部，从而不需要对过滤器壳体进行槽加工等特别的加工，而能够省去加工的事件和劳力，能够减少成本。

此外，如上所述，也可以与形成于过滤室的储水部一起在这样的过滤器的内部形成储水部。

另外，本发明的过滤装置的特征在于，对上述储水部实施了亲水处理。

通过像这样构成，由于对储水部实施了亲水处理，所以积存于储水部的水不会成为球状而容易流动，从而积存于储水部的水容易向流体导入路径流下，进而能够有效地排出附着、残留于过滤部件的水分。

另外，本发明的过滤装置的特征在于，对上述过滤器的过滤部件的下方部分实施了亲水处理。

通过像这样构成，由于对过滤器的过滤部件的下方部分实施了亲水处理，所以附着、残留于过滤部件的下方部分的水分不会成为球状而容易流动，并因重力的作用而容易排出。

另外，本发明的过滤装置的特征在于，对上述过滤器的过滤部件的上方部分实施了憎水处理。

通过像这样构成，由于对过滤器的过滤部件的上方部分实施了憎水处理，所以附着于过滤器的过滤部件的上方部分的水分因憎水处理而不渗透，不会残留于过滤部件的上方部分（筛网部分），而因重力的作用向过滤部件的下方部分靠近，从而能够有效地排出附着、残留于过滤部件的水分。

并且，在对过滤器的过滤部件的下方部分实施了亲水处理的情况下，附着于过滤器的过滤部件的上方部分、且因憎水处理而不渗透的水分向实施了亲水处理的过滤器的过滤部件的下方部分靠近，从而能够有效地排出附着、残留于过滤部件的水分。

另外，本发明的控制阀的特征在于，具备上述中任一项所述的过滤装置。

通过像这样构成，在本发明的控制阀例如用于燃料电池系统的排出路径的排气阀等的情况下，即使在系统停止后在低温下放置的情况下，也能够迅速并且可靠地防止过滤部件的冻结所引起的闭塞，另外，也能够防止过滤部件的冻结所引起的过滤器本身的破损，并且能够迅速地进行燃料电池系统的起动。

另外，本发明的控制阀的特征在于，在构成上述过滤室的过滤器壳体与过滤器之间，安装有弹性部件。

通过像这样构成，由于在构成过滤室的过滤器壳体与过滤器之间安装有弹性部件，所以控制阀的动作所引起的振动、即阀芯相对于阀座接近离开所引起的振动等传递至过滤器，由弹性部件保持的过滤器振动，而容易排出附着、残留于过滤部件的水分。

另外，本发明的控制阀的特征在于，上述控制阀的阀芯和过滤器连结。

通过像这样构成，由于控制阀的阀芯和过滤器连结，所以通过控制阀的动作直接使过滤器振动，而更加容易排出附着、残留于过滤部件的水分。

另外，本发明的燃料电池系统的特征在于，在燃料电池系统的湿润流体流路的排出流路配置有上述任一项中所述的过滤装置。

通过像这样构成，例如，在用于燃料电池系统的排出路径的排气阀等的情况下，即使在系统停止后在低温下放置的情况下，也能够迅速并且可靠地防止过滤部件的冻结所引起的闭塞，另外，也能够防止过滤部件的冻结所引起的过滤器本身的破损，并且能够迅速地进行燃料电池系统的起动。

本发明的燃料电池系统的特征在于，在燃料电池系统的湿润流体流路的排出流路配置有上述任一项中所述的控制阀。

通过像这样构成，例如，在用于燃料电池系统的排出路径的排气阀等的情况下，即使在系统停止后在低温下放置的情况下，也能够迅速并且可靠地防止过滤部件的冻结所引起的闭塞，另外，也能够防止过滤部件的冻结所引起的过滤器本身的破损，并且能够迅速地进行燃料电池系统的起动。

并且，由于过滤器和控制阀成为一体，所以能够使燃料电池系统小型化。

发明的效果如下。

根据本发明，通过具备设于过滤器的下方的储水部，来增加保持于储水部的水，若储水部的液面达到过滤器的过滤部件，则积存于储水部的水和附着、残留于过滤部件的水相连。

由此，滞留在过滤部件内的水因表面张力和重力向储水部排出，当积存于储水部的水向流体导入路径流下时，积存于储水部的水成为泵的起动水，从而能够排出附着、残留于过滤部件的水分。

因此，即使在系统停止后在低温下放置的情况下，也能够迅速并且可靠地防止过滤部件的冻结所引起的闭塞，另外，也能够防止过滤部件的冻结所引起的过滤器本身的破损，并且能够迅速地进行燃料电池系统的起动。

并且，不需要如以往那样复杂的控制，也不需要解冻用加热器等热源，能够提供廉价且紧凑的在燃料电池系统的湿润流体流路配置的过滤装置、具备过滤装置的控制阀、以及燃料电池系统。

附图说明

图1是使用本发明的过滤装置的燃料电池系统的简图。

图2是本发明的过滤装置的实施例的简要纵向剖视图。

图3是图2的过滤装置的A-A线的简要剖视图。

图4是图2的过滤装置的B-B线的储水部的水位适当时的简要剖视图。

图5是图2的过滤装置的C部的部分放大剖视图。

图6是图2的过滤装置的B-B线的储水部的水位不适当时的简要剖视图。

图7是表示本发明的过滤装置的其它实施例的过滤器62的简要纵向剖视图。

图8是表示本发明的过滤装置的其它实施例的简要纵向剖视图。

图9是图8的过滤装置的D部分的部分放大图。

图10是表示本发明的过滤装置的其它实施例的简要纵向剖视图。

图11是图10的过滤装置的E部分的部分放大图。

图12是表示本发明的过滤装置的其它实施例的简要纵向剖视图。

图13是表示本发明的过滤装置应用于控制阀的其它实施例的简要纵向剖视图。

图14是表示本发明的过滤装置应用于控制阀的其它实施例的简要纵向剖视图。

图15是表示本发明的过滤装置应用于控制阀的其它实施例的简要纵向剖视图。

图16是以往的燃料电池系统的简图。

具体实施方式

以下，基于附图详细地对本发明的实施方式（实施例）进行说明。

实施例1

图1是使用本发明的过滤装置的燃料电池系统的简图，图2是本发明的过滤装置的实施例的简要纵向剖视图，图3是图2的过滤装置的A-A线的简要剖视图，图4是图2的过滤装置的B-B线的储水部的水位适当时的简要剖视图，图5是图2的过滤装置的C部的部分放大剖视图，图6是图2的过滤装置的B-B线的储水部的水位不适当时的简要剖视图。

图1中，符号10整体表示使用本发明的过滤装置的燃料电池系统。

如图1所示，燃料电池系统10中，具备作为固体高分子型燃料电池主体的燃料电池组12。

在该燃料电池组12，具备从作为燃料气体供给源的氢罐14供给作为燃料气体的氢气的阳极（氢极）16。另外，在燃料电池组12，具备经由压缩机18供给作为氧化剂气体的空气的阴极（空气极）20。

燃料气体的氢气作为高压氢气而存积于氢罐14，从氢罐14供给的高压氢气由氢压力调整阀22减压至燃料电池的运转压力，经由氢供给流路24向阳极16供给。

在阳极16未消耗的剩余的氢气经由氢循环泵26，通过氢循环流路28向氢供给流路24环流，而与从氢罐14供给的氢气混合，并向阳极16供给。

另一方面，作为氧化剂气体的空气经由未图示的空气过滤器，并经由压缩机18而被压缩，压缩了的空气经由空气供给流路30向阴极20供给。

而且，在阴极20，空气中的氧用于反应，剩余的空气经由调整空气压的空气压力调整阀32而被排出。

另外，在燃料电池组12，设有为了将燃料电池组12的温度保持为规定的温度而循环冷却水等冷却流体的冷却系统。即，由散热器34冷却了的冷却流体经由冷却水泵36，并经由冷却流体循环路径38、40而循环，以便冷却燃料电池组12。

另外，在氢循环流路28，分支有用于向外部排出多余的氢气的排出路径42，并配置有用于开闭该排出路径42的例如使用了电磁阀的排气阀44。

而且，由于有在氢循环流路28流动的流体中含有异物等杂质的情况，所以在排出路径42的排气阀44的上游侧设置有本发明的过滤装置50。

此外，图中，符号46表示排水阀，48表示控制单元。

该控制单元例如由CPU等运算处理装置构成，基于预先在存储装置另外存储的各种数据、程序，来对压缩机18、氢压力调整阀22、氢循环泵26、空气压力调整阀32、散热器34、冷却水泵36、排气阀44、排水阀46等的动作进行控制。

如图2所示，本发明的过滤装置50具备上部壳体52和下部壳体54，这些上部壳体52与下部壳体54之间被密封部件56密封。

如图2所示，在下部壳体54，形成有与氢循环流路28的分支路径28a连接、并导入流体的流体导入路径58。

该流体导入路径58以从下部壳体54的下方侧部向上方倾斜而从过滤室60的下方到达过滤室60的方式形成。

即，流体导入路径58的上方端部58a以与形成于下部壳体54的上方部分中央的过滤室60连通的方式构成。如图2、图3所示，在该过滤室60内，容纳有用于使从流体导入路径58导入的流体透过、而除去流体中的例如垃圾等异物的过滤器62。

如图2、图3所示，过滤器62具备有底且大致圆筒形状的过滤器主体64。而且具备例如筛网等过滤部件66，该过滤部件66以覆盖在该过滤器主体64的四根纵框部件64a之间形成的开口部64b的方式安装于过滤器主体64的侧周部。

此外，在过滤器主体64与上部壳体52之间夹装有密封部件68。

另外，在过滤器62的上部，且在上部壳体52，形成有使通过过滤器62后的流体排出的流体排出路径70，该流体排出路径70与排出路径42的排气阀44连接。另外，该流体排出路径70由向上方延伸的第一流体排出路径70a、和以向下方倾斜的方式到达上部壳体52的侧部的第二流体排出路径70b构成。

并且，如图2所示，在过滤器62的下方的过滤器主体64的底部64c的周围，且在下部壳体54的过滤室60的下端的角落部，形成有剖面大致呈三角形且呈槽形状的储水部72。

这样，由于储水部72形成于下部壳体54的过滤室60，所以能够通过例如槽加工等在形成过滤室60的下部壳体54形成储水部72，从而用于形成储水部72的加工变得容易。

即，当由水和气体构成的湿润流体通过过滤器62时，一部分的水不通过过滤器62的过滤部件66，因表面张力而滞留在过滤器的过滤部件66内。在以该状态在低温下放置的情况下，滞留在过滤部件66内的水因表面张力而向过滤部件66的整体扩展，从而会因冻结而闭塞过滤部件66的流路（筛网）整体。

针对于此，如本申请发明那样，通过具备设于过滤器62的下方的储水部72，来增加保持在储水部72的水，若储水部72的液面达到过滤器62的过滤部件66，则积存在储水部72的水和附着、残留于过滤部件66的水相连。

由此，滞留在过滤部件66内的水因表面张力和重力而向储水部72排出，当积存在储水部72的水向流体导入路径58流下时，积存在储水部72的水成为泵的起动水，从而能够排出附着、残留于过滤部件66的水分。

此外，由于储水部72的底面72a和流体导入路径58连通，所以积存在储水部的水本身也同时向流体导入路径58排出。

因此，即使在系统停止后在低温下放置的情况下，也能够迅速并且可靠地防止过滤部件66的冻结所引起的闭塞，另外，也能够防止过滤部件66的冻结所引起的过滤器62本身的破损，并且能够迅速地进行燃料电池系统的起动。

并且，不需要以往那样复杂的控制，也不需要解冻用加热器等热源，从而能够提供廉价且紧凑的在燃料电池系统的湿润流体流路配置的过滤装置50。

该情况下，如图2所示，储水部72的底面72a优选形成为位于比过滤器62的过滤部件66的上端面66a更靠下方，并且，流体导入路径58的下表面58b优选形成为位于比储水部72的底面72a更靠下方。

通过像这样构成，由于储水部72的底面72a形成为位于比过滤器62的过滤部件66的上端面66a更靠下方，所以能够由过滤器62的外径、过滤室60的内径、以及流体导入路径58决定积存于储水部72的水的水位，以使在系统运转中，积存于储水部72的水的水位比过滤器62的过滤部件66的下端面66b更靠上。

即，通过将过滤器62与过滤室60的侧壁60a的缝隙尺寸J1构成（调整）为规定的尺寸，来控制对积存于储水部72的水作用的表面张力，抑制水向流体导入路径58流下即可。由此，在系统运转中，能够容易设定积存于储水部72的水的水位。

具体而言，例如，如图3～图5所示，在欲使储水部的水位为K1的情况下，若将流体导入路径58的储水部72的周长设为L1，将过滤室60的内径D1的储水部72的周长设为M1，将单位长度的水的表面张力设为γ，

则作用于流体导入路径58的储水部72的周长L1和过滤室60的内径D1的储水部72的周长M1的水的表面张力如下。

F1＝（L1＋M1）·γ

而且，若将重力加速度设为G，则克服该水的表面张力F1而在倾斜角θ的流体导入路径58流下的最小的水的体积W如下求出。

W＝F1／（G·Cosθ）

如图3所示，此时的W是积存在过滤器62中的水的体积W1和积存在过滤器62与下部壳体54的过滤室60的侧壁60a之间的水W2的和，即、如下。

W＝W1＋W2

另外，W1由过滤器62的内径尺寸D2和浸泡过滤器62的水位来决定。

因此，以使在过滤器62与下部壳体54的过滤室60的侧壁60a之间积存的水W2成为所希望的水位K1的方式，来调整设定过滤器62与下部壳体54的过滤室60的侧壁60a之间的缝隙尺寸J1即可。

此处，若过滤器62与下部壳体54的过滤室60的侧壁60a之间的缝隙尺寸J1过大（参考图6的J2），则如图6所示，储水部72的水位达不到所希望的K1，而成为水位K2。

由此，成为比过滤器62的过滤部件66的下端面66b靠下的位置，从而储水部72的水和过滤部件66的筛网内的水不会相连，进而无法排出附着、残留于过滤部件66的水分。

因此，如上所述，以使在过滤器62与下部壳体54的过滤室60的侧壁60a之间积存的水W2成为所希望的水位K1的方式，调整设定过滤器62与下部壳体54的过滤室60的侧壁60a之间的缝隙尺寸J1即可。

该情况下，作为过滤器62与下部壳体54的过滤室60的侧壁60a之间的缝隙尺寸J1，没有特别限定，但若考虑上述的表面张力，则在流体导入路径58的内径为5～20mm时，优选在1～20mm的范围内设定。

此外，通过如流体导入路径58、第二流体排出路径70b那样地设定倾斜，能够使水分向配管的下方侧流动。

该情况下，作为流体导入路径58的倾斜角θ，没有特别限定，但若考虑上述的排出效果，则优选在30°～60°的范围内设定。

另外，如图2、图4～图5所示，储水部72的底面72a优选以朝向外侧而向下方倾斜的方式形成。

通过像这样构成，由于储水部72的底面72a以朝向外侧而向下方倾斜的方式形成，所以储水部72的水容易因重力而向流体导入路径58排出。

作为该倾斜角α，没有特别限定，但若考虑上述的排出效果，则优选在45°～75°的范围内设定。

另外，该情况下，作为过滤器62的过滤部件66的材质，没有特别限定，若具有过滤器功能，则能够由SUS等不锈钢制的筛网、多孔质的过滤器等以往公知的各种材料构成。

另外，作为过滤器62的过滤器主体64的材质，也没有特别限定，能够由合成树脂、SUS等不锈钢等金属等公知的材质构成。

另外，若考虑排水功能则过滤部件66优选是一层过滤部件66，但当然也可以是多层。

另外，该实施例中，作为过滤器62而言，虽然采用大致圆筒形状的过滤器主体64，但也可以是圆锥形状、方锥形状、多边形形状等各种形状。

此外，对流体导入路径58以及流体排出路径70实施憎水处理使水分容易流动，从而优选。

作为这样的憎水处理，能够使用以往公知的憎水处理，例如，实施聚四氟乙烯等氟树脂的氟处理等憎水处理使水分容易流动，从而优选。

另外，优选对储水部72实施亲水处理。

这样，通过对储水部72实施亲水处理，来使向储水部72积存的水不会成为球状而容易流动，积存于储水部72的水容易向流体导入路径58流下，从而能够有效地排出附着、残留于过滤部件66的水分。

另外，优选对过滤器62的过滤部件66的下方部分实施亲水处理。

这样，通过对过滤器62的过滤部件66的下方部分实施亲水处理，来使附着、残留于过滤部件66的下方部分的水分不会成为球状而容易流动，从而容易因重力的作用而排出。

该情况下，作为亲水处理，没有特别限定，能够使用以往公知的亲水处理，例如能够采用使氧化硅在乙醇等溶剂溶解、分散来涂层的方法等。

另外，优选对过滤器62的过滤部件66的上方部分实施憎水处理。

这样，通过对过滤器62的过滤部件66的上方部分实施憎水处理，来利用憎水处理使附着于过滤器62的过滤部件66的上方部分的水分不沾水（不渗透），而残留于过滤部件66的上方部分（筛网部分），并因重力的作用而向过滤部件66的下方部分靠近，从而能够有效地排出附着、残留于过滤部件66的水分。

并且，在过滤器62的过滤部件66的下方部分实施了亲水处理的情况下，附着于过滤器62的过滤部件66的上方部分且因憎水处理而不渗透的水分向实施了亲水处理的过滤器62的过滤部件66的下方部分靠近，从而能够有效地排出附着、残留于过滤部件66的水分。

此外，该实施例中，从流体导入路径58导入由水和气体构成的湿润流体，使湿润流体通过过滤器62，并使湿润流体从流体排出路径70排出，但相反，当然也可以从流体排出路径70导入湿润流体，使湿润流体通过过滤器62，并使湿润流体从流体导入路径58排出。

实施例2

图7是表示本发明的过滤装置的其它的实施例的过滤器62的简要纵向剖视图。

该实施例的过滤器62是与图1～图5所示的实施例1的过滤器62基本上相同的结构，对相同的构成部件标注相同的参考编号，并省略其详细的说明。

该实施例的过滤器62中，如图7所示，过滤器62的内侧底面、即过滤器主体64的底部64c的内侧底面64e以朝向外侧而向下方倾斜的方式形成。

这样，由于过滤器主体64的底部64c的内侧底面64e以朝向外侧而向下方倾斜的方式形成，所以因过滤器主体64的底部64c的内侧底面64e的倾斜，水容易从过滤器62的内侧底面向外脱离。

另外，如图7的双重阴影线的部分所示，在过滤器62的内侧底面64e与过滤部件66之间积存的水位因水和过滤部件66的表面张力而上升。

此时，由于过滤器62的内侧底面64e为了形成倾斜而隆起，所以除了因上述的表面张力引起的水位的上升之外，与该过滤器62的内侧底面64e的隆起量相应地，水位上升。

其结果，由于在过滤器62的内侧底面64e与过滤部件66之间积存的水的水位上升，所以附着、残留于过滤部件66的水分容易因重力而从过滤器62内排出。

并且，也能够防止由于在过滤器62的内部（过滤器的内侧底面）滞留的水的冻结使过滤器62本身破损。

此外，该情况下，作为过滤器主体64的底部64c的内侧底面64e的倾斜角β，没有特别限定，但若考虑上述的排出效果，则优选设定在15°～60°的范围内。

实施例3

图8是表示本发明的过滤装置的其它实施例的简要纵向剖视图，图9是图8的过滤装置的D部分的部分放大图。

该实施例的过滤装置50是与图1～图5所示的实施例1的过滤装置50基本上相同的结构，对相同的构成部件标注相同的参考编号，并省略其详细的说明。

该实施例的过滤装置50中，如图8～图9所示，在过滤器62的过滤器主体64的底部64c形成有与储水部72连通的连通过滤部件74。另外，在过滤器主体64的底部64c，形成有纵框部件64a向下方延伸配置而成的延伸配置部64d，由此，在过滤器主体64的底部64c也形成有储水部72。

此外，图8～图9中，为便于说明，仅以符号表示连通过滤部件74。

这样，由于在过滤器62的过滤器主体64的底部64c，形成有连通过滤器62的内部和储水部72的连通过滤部件74，所以若储水部72的水位变高，则在过滤器62的过滤部件66内滞留的水经由形成于过滤器62的过滤器主体64的底部64c的连通流路76，与储水部72连通。

由此，经由形成于过滤器62的过滤器主体64的底部64c的连通过滤部件74，积存于储水部72的水和附着、残留于过滤部件66的水相连。

由此，在过滤部件66内滞留的水因表面张力和重力经由形成于过滤器62的过滤器主体64的底部64c的连通过滤部件74，向储水部排出。

而且，当积存于储水部72的水向流体导入路径58流下时，积存于储水部72的水成为泵的起动水，经由形成于过滤器62的过滤器主体64的底部64c的连通过滤部件74，从而能够排出附着、残留于过滤部件66的水分。此外，由于储水部72的底面72a和流体导入路径58连通，所以积存于储水部的水本身也同时向流体导入路径58排出。

实施例4

图10是表示本发明的过滤装置的其它的实施例的简要纵向剖视图，图11是图10的过滤装置的E部分的部分放大图。

该实施例的过滤装置50是与图1～图5所示的实施例1的过滤装置50基本上相同的结构，对相同的构成部件标注相同的参考编号，并省略其详细的说明。

该实施例的过滤装置50中，如图10～图11所示，直至过滤器62的内侧的底面、即比过滤器62的过滤器主体64的底部64c的内侧底面64e低的侧面位置，具备过滤器62的过滤部件66延伸配置而成的延伸配置部66c。

这样，由于直至比过滤器62的过滤器主体64的底部64c的内侧底面64e低的侧面位置，具备过滤器62的过滤部件66延伸配置而成的延伸配置部66c，所以即使在储水部72的水位较低的状态下，在过滤器62的过滤部件66内滞留的水和在储水部72积存的水也经由该过滤部件66的延伸配置部66c相连。

因此，在过滤部件66内滞留的水因表面张力和重力，经由该过滤部件66的延伸配置部66c向储水部72排出，当积存于储水部72的水向流体导入路径58流下时，积存于储水部72的水成为泵的起动水，从而能够排出附着、残留于过滤部件66的水分。

此外，由于储水部72的底面72a和流体导入路径58连通，所以积存于储水部的水本身也同时向流体导入路径58排出。

此外，如图11所示，该过滤部件66的延伸配置部66c的端部66d以埋设状态安装于过滤器62的过滤器主体64的底部64c，从而防止过滤部件66脱落。

实施例5

图12是表示本发明的过滤装置的其它实施例的简要纵向剖视图。

该实施例的过滤装置50是与图1～图5所示的实施例1的过滤装置50基本上相同的结构，对相同的构成部件标注相同的参考编号，并省略其详细的说明。

该实施例的过滤装置50中，如图12所示，其它的储水部78在过滤器62的内部、即过滤器主体64的底部64c形成。

由此，滞留在过滤器62的过滤部件66内的水和积存于储水部78的水相连，从储水部78溢出的水向储水部72排出，当积存于储水部72的水向流体导入路径58流下时，积存于储水部78的水成为泵的起动水，从而能够排出附着、残留于过滤部件66的水分。此外，由于储水部72的底面72a和流体导入路径58连通，所以积存于储水部的水本身也同时向流体导入路径58排出。

此外，图12的过滤装置50中，形成有储水部72和在过滤器62的内部形成的储水部78这两个储水部，但也可以仅有在过滤器62的内部形成的储水部78。

该情况下，由于在过滤器62的内部形成储水部78，所以不需要在形成过滤室60的过滤器壳体形成储水部，从而不需要对过滤器壳体进行槽加工等特别的加工，而能够省去加工的时间和劳力，能够减少成本。

实施例6

图13是表示本发明的过滤装置应用于控制阀的其它实施例的简要纵向剖视图。

该实施例的过滤装置50是与图1～图5所示的实施例1的过滤装置50基本上相同的结构，对相同的构成部件标注相同的参考编号，并省略其详细的说明。

该实施例的过滤装置50中，将上部壳体52和下部壳体54作为一体的过滤器壳体51，在该过滤器壳体51的上方部分中央形成有阀室82。另外，以与阀室82连通的方式向下方外侧倾斜地形成有流体排出路径70。

而且，如图13所示，通过安装控制阀80的具备阀芯84的电磁阀型控制部86，而在过滤器壳体51上组装控制阀80。

另外，如图13所示，该控制阀80的控制部86具备插通有驱动部88的电磁线圈90。

而且，电磁线圈90利用模制树脂94模制成包围卷绕有卷线的绕线管92和绕线管92的周围。并且，如图13所示，电磁线圈90安装在磁性框架96的内部，并经由磁性框架96而固定于驱动部。

即，在形成于磁性框架96的底板部98的中央部的驱动部插通孔100、绕线管92的驱动部插通孔102，插通有驱动部88。而且，在驱动部88的吸引件104的上部形成的紧固螺栓106在形成于磁性框架96的上板部108的中央部的螺栓插通孔110插通，并由螺母112旋合。

由此，电磁线圈90插通并固定于驱动部88，从而构成控制阀80的控制部86。

此外，驱动部88具备柱塞外壳114，在该柱塞外壳114内能够上下移动地具备固定有阀芯84的柱塞116。而且，在吸引件104与柱塞116之间，夹装有将柱塞116向下方、即将阀芯84向阀座118的方向施力的施力弹簧120。

并且，在柱塞外壳114的下端外周，固定有密封框部件124，该密封框部件124安装有密封部件122，经由磁性框架96的底板部98的紧固孔128和形成于过滤器壳体51的拧紧孔130，而通过拧紧螺栓132安装于过滤器壳体51。

并且，在密封框部件124的下方，以夹装有密封部件135的状态固定有隔膜固定部件134，通过该隔膜固定部件134，在阀芯84安装有隔膜136。

另外，如图13所示，在构成过滤室60的过滤器壳体51与过滤器62之间，夹装有O型圈形状的弹性部件138。

对于这样的控制阀80而言，通过对电磁线圈90通电，来使柱塞116克服施力弹簧120向吸引件104方向移动，与柱塞116连结的阀芯84从阀座118远离，而敞开阀口。

另外，通过切断对电磁线圈90的通电，来利用施力弹簧120的作用力使柱塞116向远离吸引件104的方向移动，与柱塞116连结的阀芯84与阀座118抵接，而关闭阀口。

通过像这样构成，控制阀80的动作所引起的振动、即阀芯84相对于阀座118接近离开所引起的振动等传递至过滤器62，由弹性部件138保持的过滤器62振动，而容易排出附着、残留于过滤部件66的水分。由此，能够防止因附着、残留于过滤部件66的水分的冻结引起的对控制阀80的流体的流动的阻碍。

即，控制阀80的动作所引起的振动给予过滤器加速度A，克服上述的水的表面张力F1而在倾斜角θ的流体导入路径58流下的最小的水的体积的式如下。

W＝F1／［（G＋A）·Cosθ］。

即，与重力加速度G加上控制阀80的动作所引起的振动给予过滤器加速度A的量相应地，能够用少量的水排出附着、残留于过滤部件66的水分。

此外，作为弹性部件138，只要具有弹性，则除上述的O型圈形状以外也能够使用碟形弹簧、螺旋弹簧等公知的弹性部件。

另外，该实施例的过滤装置50中，作为控制阀80，对用于电磁阀的实施例进行了说明，但只要是控制阀，则没有特别限定，也能够适用于电动阀、三通阀等其它的控制阀。

实施例7

图14是表示本发明的过滤装置用于控制阀的其它实施例的简要纵向剖视图。

该实施例的过滤装置50是与图13所示的实施例6的过滤装置50基本上相同的结构，对相同的构成部件标注相同的参考编号，并省略其详细的说明。

该实施例的过滤装置50中，如图14所示，控制阀80的阀芯84和过滤器62连结。即，阀芯84利用向下方延伸配置的连结轴部140而在其前端部142通过铆接加工固定于过滤器62的过滤器主体64的底部64c。

另外，在过滤器62的过滤器主体64的底部64c与过滤器壳体51之间，形成有用于过滤器62上下振动的间隙137。

另外，未设置图13所示的实施例6的过滤装置50的弹性部件138。

通过像这样构成，由于控制阀80的阀芯84和过滤器62连结，所以通过控制阀80的动作直接使过滤器62振动，而更加容易地排出附着、残留于过滤部件66的水分。

实施例8

图15是表示本发明的过滤装置用于控制阀的其它实施例的简要纵向剖视图。

该实施例的过滤装置50是与图13所示的实施例6的过滤装置50基本上相同的结构，对相同的构成部件标注相同的参考编号，并省略其详细的说明。

该实施例的过滤装置50中，如图15所示，未设置图13所示的实施例6的过滤装置50的弹性部件138。

另外，与图7所示的实施例2的过滤装置50相同，过滤器62的内侧底面、即过滤器主体64的底部64c的内侧底面64e以朝向外侧而向下方倾斜的方式形成。

并且，在过滤器壳体51的下端形成有过滤器固定用开口部144，以便容易进行过滤器62的更换，在该过滤器固定用开口部144以夹装有密封部件146的方式旋合有过滤器固定插销148。

另外，如图15所示，在储水部72的底面72a、即过滤器壳体51的下端与过滤器固定插销148之间，形成有连通用间隙150，并形成有连通该连通用间隙150和流体导入路径58的排出用连通孔152。

由此，经由连通用间隙150、排出用连通孔152，附着、残留于过滤部件66的水分更加容易向流体导入路径58排出。

即，该实施例的过滤装置50中，不仅在储水部72，而且在连通用间隙150也积存水。然而，由于设有排出用连通孔152，所以在流体导入路径58流下的水和在连通用间隙150积存的水经由排出用连通孔152相连。

由此，当水从流体导入路径58流下时，从流体导入路径58流下的水成为泵的起动水，而排出积存于连通用间隙150的水。

其结果，该实施例的过滤装置50中，不仅产生储水部72和附着于过滤部件66的水的泵的起动水效果（第一次），也产生因从流体导入路径58流下的水和积存于连通用间隙150的水产生的泵的起动水效果（第二次），从而合计产生两次泵的起动水效果。

这样，通过合计产生两次泵的起动水效果，不仅能够除去附着于过滤部件66的水，也更加可靠地除去储水部72的水。

以上，对本发明的优选的实施的方式进行了说明，对将本发明的过滤装置50配置于排气阀44的上游侧的实施的方式进行了说明，但本发明并不限定于此，例如，即使配置于排水阀46的上游侧以及空气压力调整阀32的上游侧，也能够获得相同的效果，但对此未图示。

另外，对本发明的优选的实施的方式进行了说明，但本发明并不限定于此，例如，对本发明的过滤装置50用于燃料电池系统10的实施例进行了说明，但若是在流体中含有水分的系统的湿润流体流路，则能够不限定于燃料电池系统10而配置等，这在不脱离本发明的目的的范围内能够进行各种变更。

工业上的可利用性

本发明是配置在燃料电池系统的湿润流体流路的过滤装置，特别是配置在开闭湿润流体的通路的排气阀的上游侧且用于除去流体中的异物的作为过滤器而优选的过滤装置、具备过滤装置的控制阀、以及燃料电池系统。

符号的说明

10—燃料电池系统，12—燃料电池组，14—氢罐，16—阳极，18—压缩机，20—阴极，22—氢压力调整阀，24—氢供给流路，26—氢循环泵，28—氢循环流路，28a—分支路径，30—空气供给流路，32—空气压力调整阀，34—散热器，36—冷却水泵，38、40—冷却流体循环路径，42—排出路径，44—排气阀，46—排水阀，50—过滤装置，51—过滤器壳体，52—上部壳体，54—下部壳体，56—密封部件，58—流体导入路径，58a—上方端部，58b—下表面，60—过滤室，60a—侧壁，62—过滤器，64—过滤器主体，64a—纵框部件，64b—开口部，64c—底部，64d—延伸配置部，64e—内侧底面，66—过滤部件，66a—上端面，66b—下端面，66c—延伸配置部，66d—端部，68—密封部件，70—流体排出路径，70a—第一流体排出路径，70b—第二流体排出路径，72—储水部，72a—底面，74—连通过滤部件，76—连通流路，78—储水部，80—控制阀，82—阀室，84—阀芯，86—控制部，88—驱动部，90—电磁线圈，92—绕线管，94—模制树脂，96—磁性框架，98—底板部，100—驱动部插通孔，102—驱动部插通孔，104—吸引件，106—紧固螺栓，108—上板部，110—螺栓插通孔，112—螺母，114—柱塞外壳，116—柱塞，118—阀座，120—施力弹簧，122—密封部件，124—密封框部件，126—盖部件，128—紧固孔，130—拧紧孔，132—螺栓，134—隔膜固定部件，135—密封部件，136—隔膜，137—间隙，138—弹性部件，140—连结轴部，142—前端部，144—过滤器固定用开口部，146—密封部件，148—过滤器固定插销，150—连通用间隙，152—排出用连通孔，200—燃料电池系统，202—燃料电池组，204—氢罐，206—阳极，208—压缩机，210—阴极，212—氢压力调整阀，214—氢供给流路，216—氢循环泵，218—氢循环流路，220—空气供给流路，222—空气压力调整阀，224—散热器，226—冷却水泵，228、230—冷却流体循环路径，232—排出路径，234—排气阀。

Claims (15)

1.一种过滤装置，是在流体中含有水分的系统的湿润流体流路配置的过滤装置，其特征在于，具备：

流体导入路径，其将在上述湿润流体流路流动的流体从过滤室的下方导入到过滤室；

过滤器，其配置在上述过滤室内，并具备使从上述流体导入路径导入到过滤室的流体透过来除去流体中的异物的过滤部件；

储水部，其在上述过滤器的周围且在上述过滤室的底部的侧壁侧设于比过滤部件靠下方的位置、或者设于上述过滤器的比过滤部件靠下方的位置、或者设于上述双方位置；以及

流体排出路径，其将通过上述过滤器后的流体排出，

将上述过滤器与上述过滤室的侧壁之间的缝隙尺寸J1设计成规定的尺寸，以使上述储水部的水位成为到达上述过滤器的过滤部件的水位。

2.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，

上述流体导入路径的下表面以位于比上述储水部的底面更靠下方的方式形成。

3.根据权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，

上述过滤器的内侧底面以朝向外侧而向下方倾斜的方式形成。

4.根据权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，

在上述过滤器的底部，形成有与上述储水部连通的连通过滤部件。

5.根据权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，

上述储水部的底面以朝向外侧而向下方倾斜的方式形成。

6.根据权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，

上述过滤器的过滤部件延伸设置至上述过滤器的比内侧的上底面更低的侧面位置。

7.根据权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，

上述储水部形成于上述过滤器的内部。

8.根据权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，

对上述储水部实施了亲水处理。

9.根据权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，

对上述过滤器的过滤部件的下方部分实施了亲水处理。

10.根据权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，

对上述过滤器的过滤部件的上方部分实施了憎水处理。

11.一种控制阀，其特征在于，

具备权利要求1～10任一项中所述的过滤装置。

12.根据权利要求11所述的控制阀，其特征在于，

在构成上述过滤室的过滤器壳体与过滤器之间，安装有弹性部件。

13.根据权利要求11或12所述的控制阀，其特征在于，

上述控制阀的阀芯和过滤器连结。

14.一种燃料电池系统，其特征在于，

在燃料电池系统的湿润流体流路的排出流路配置有权利要求1～10任一项中所述的过滤装置。

15.一种燃料电池系统，其特征在于，

在燃料电池系统的湿润流体流路的排出流路配置有权利要求11～13任一项中所述的控制阀。