JP2008146924A - 燃料電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池システムにおいて、運転時で、かつ、低温環境下でも、流体制御弁の開閉を円滑に行える効果を有効に発揮させることである。
【解決手段】出口シャット弁２２は、弁体５８と弁座８０との互いに押し付け合う押し付け面Ａ，Ｂを、鉛直方向に対し傾斜させるとともに、駆動軸６０を鉛直方向に対し傾斜した方向に駆動可能とする。出口シャット弁２２において、押し付け面Ａ，Ｂを、ガス流路である流路構成圧力室５６内を流れるガスの上流側で高く、ガスの下流側で低くなるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、駆動軸を有する弁体の軸方向の変位によりガス流路内を遮断または接続する流体制御弁と、を備える燃料電池システムに関する。

燃料電池システムは、燃料ガスと酸化ガスとの反応ガスの電気化学反応により発電する燃料電池と、燃料電池に反応ガスを供給するためのガス供給流路と、燃料電池から反応ガスを排出するためのガス排出流路とを備える。また、このようなガス供給流路と、ガス排出流路とに、流体制御弁に対応する燃料電池用開閉弁を設けることも考えられている。

例えば、特許文献１に記載された燃料電池用開閉弁の場合、柱部を有する弁体を備え、柱部の軸方向の変位によりガス流路内を遮断または接続できるようにしている。この燃料電池用開閉弁は、内部をダイヤフラムにより２個の室に仕切っている。このような開閉弁は、燃料電池から排出水素を排出するための水素排出部に設けており、燃料電池にエアを供給するためのエア供給用通路から分岐させた通路を、開閉弁の２個の室のうち一方の室に通じさせている。２個の室のうち他方の室には、コイルスプリングを設けており、コイルスプリングは他方の室を開き、排出水素を排出するように弁体を付勢する。使用時に一方の室にエアが供給されると、ダイヤフラムに圧力が作用して、コイルスプリングの弾力に抗して弁体が弁座に着座して、他方の室が閉じられる。

また、特許文献２に記載された燃料電池システムの場合、アノード側の燃料ガスを燃料電池スタックに供給するためのガス供給流路に圧力制御部を設けており、圧力制御部のガス上流側に遮断弁を設けている。この遮断弁は、ソレノイド部に励磁することによりプランジャに連結された弁体が弁座から離間して開弁状態となる。また、弁体は図の上下方向に関して傾斜している（特許文献２の図７参照）。

また、特許文献３に記載された燃料電池システムの場合、アノード側の燃料ガス中のガスと液体とを分離する気液分離器にガス排出管を接続している。また、このガス排出管に設けた排出バルブにおいて、弁座部および弁体部を重力方向に対してアノード排ガスの排出方向と逆向きに４５度等、０度よりも大きく９０度よりも小さい角度分傾斜させている。

また、特許文献４に記載された燃料電池システムの水抜き装置の場合、水貯留槽の下部の斜面に開閉弁を取り付けており、開閉弁への開弁信号または閉弁信号が出力されることにより開閉弁は開閉する。

特開２００４−１８３７１３号公報 特開２００４−１８５８３１号公報 特開２００６−３２１３４号公報 特開２００４−３１１２２２号公報

上記の特許文献１に記載された燃料電池用開閉弁の場合、弁体と弁座とを重力作用方向に対し傾斜することは考慮されていない。このため、燃料電池の運転時または運転停止時に、弁座の弁体と接触する周辺部に流路内を流れるガス中に含まれる水や水蒸気が液化した水が溜まったままの状態となる可能性がある。そして溜まった水が氷点下において凍結すると、開閉弁の開閉作用を円滑に行えなくなる可能性がある。

例えば、燃料電池システムにおいて、ガス流路内を流れるガス中に水や水蒸気が含まれるようになる理由として２の理由がある。１の理由は、燃料電池の発電効率を上げるためにガス供給流路に加湿器を設ける場合、加湿器によりガスが加湿され、加湿器下流側を流れるガス中に含まれる水蒸気が液化するためである。また、ガス流路内を流れるガス中に水や水蒸気が含まれるようになる別の理由として、燃料電池の発電に伴って燃料電池で水が生成されることにより、燃料電池から排出されるガス中に水が含まれることがある。このようにガス中に水や水蒸気が含まれると、弁体と弁座との互いに押し付け合う押し付け面の周辺部に水が溜まった状態になり、水が凍結した場合に開閉弁の開閉作用を円滑に行えなくなる可能性がある。

これに対して、特許文献３に記載された燃料電池システムに設ける排出バルブの場合、弁座において、弁体に対する押し付け面が重力作用方向、すなわち鉛直方向に対し傾斜している。ただし、弁体に対する弁座の押し付け面は、流路内を流れるガスの上流側で低く、ガスの下流側で高くなっている。弁座の押し付け面がこのように傾斜している場合、使用時のガスの流れで水分が押し付け面の上方に向かって流れ、水分が押し付け面の傾斜に沿って重力により下方に落ちることに対する抵抗となる可能性がある。すなわち、重力により水分を押し付け面に沿って落下させる作用と、ガスの流れにより水分を押し付け面に沿って上昇させる作用とが打ち消し合う可能性がある。このため、燃料電池システムの運転時に、弁座の傾斜により、弁座の押し付け面から水を有効に除去し、水の凍結を防止することにより低温環境でも弁の開閉を円滑に行える効果を有効に発揮できない可能性がある。

また、特許文献２に記載された燃料電池システムに設ける遮断弁の場合、図の上下方向に対して弁体および弁座が傾斜しているが、重力作用方向に対して傾斜するか否かが記載されていない。また、仮に、図の上下方向が重力作用方向であり、弁体および弁座が重力方向に対して傾斜しているとしても、弁体に対する弁座の押し付け面は、流路内を流れるガスの上流側で低く、ガスの下流側で高くなる。このため、特許文献３に記載された排出バルブの場合と同様の不都合が生じる可能性がないとは言えない。

また、特許文献４に記載された水貯留槽の下部の斜面に取り付けた開閉弁の場合、ガスが流れるガス流路を遮断または接続するものではなく、駆動軸を有する弁体の軸方向の変位によりガス流路内を遮断または接続する流体制御弁に関するものではない。

本発明の目的は、燃料電池システムにおいて、運転時で、かつ、低温環境下でも、流体制御弁の開閉を円滑に行える効果を有効に発揮させることにある。

本発明に係る燃料電池システムは、酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、駆動軸を有する弁体の軸方向の変位によりガス流路内を遮断または接続する流体制御弁と、を備える燃料電池システムであって、弁体と弁座との互いに押し付けあう面を、重力作用方向に対し傾斜させるとともに、弁体および弁座の押し付け面をガス流路内を流れるガスの上流側で高く、ガスの下流側で低くなるようにしていることを特徴とする燃料電池システムである。

また、好ましくは、流体制御弁は、燃料電池から排出される酸化ガス系ガスを流す酸化ガス系排出流路に設けている出口シャット弁とする。

また、より好ましくは、燃料電池に酸化ガスを供給するための酸化ガス供給流路に入口シャット弁を設け、入口シャット弁は、駆動軸を有する弁体の軸方向の変位によりガス流路内を遮断または接続し、弁体と弁座との互いに押し付け合う押し付け面を、重力の作用方向に対し傾斜させるとともに、弁体および弁座の押し付け面をガス流路内を流れるガスの上流側で低く、ガスの下流側で高くなるようにし、入口シャット弁および出口シャット弁において、開弁状態から閉弁状態となるように駆動軸が駆動する方向の前側に流路の燃料電池側を位置させる。

また、本発明に係る燃料電池システムにおいて、好ましくは、流体制御弁のガスの流れ方向に関して両側に接続した２本の配管内を流れるガスが、少なくとも流体制御弁との接続部の周辺部で水平方向に流れるようにする。

また、より好ましくは、流体制御弁に接続した上流側配管と下流側配管との中心軸または下面を、水平方向の単一の仮想平面上に位置させる。

本発明に係る燃料電池システムによれば、流体制御弁の弁体と弁座との互いに押し付け合う押し付け面を、重力作用方向に対し傾斜させているため、ガス流路を流れるガスに含まれる水や水蒸気から液化した水が弁体または弁座の押し付け面に付着した場合でも、この水を押し付け面に沿って落下させることができ、押し付け面に水が溜まったままになることを防止できる。しかも、ガス流路内のガスの流れ方向に関して弁体および弁座の押し付け面を、上流側で高く、下流側で低くしているため、運転時にガス流路内をガスが流れるのにもかかわらず、重力により水を押し付け面から落下させる作用に対して、ガスが水を上方に押し戻す方向に力を及ぼすことがない。すなわち、運転時でも、ガスの流れによる作用と重力の作用との両方により、水をより有効に押し付け面から落下させることができる。このため、運転時で、かつ、低温環境下でも、流体制御弁の開閉を円滑に行える効果を有効に発揮させることができる。

また、本発明によれば、流体制御弁と、流体制御弁の両側に接続する配管とを含めた部分の上下方向の高さを小さくしやすくできる。すなわち、流体制御弁において、鉛直方向に弁体が駆動する場合には、流体制御弁に接続する２個の配管のうち一方の配管が、鉛直方向に伸びる接続部を設けた配管となりやすい。このため、流体制御弁と配管とを含めた部分の上下方向の高さが大きくなりやすい。これに対して、本発明の場合、弁体を構成する駆動軸の駆動方向が鉛直方向に対し傾斜するようになるため、流体制御弁に２個の配管の両方を水平方向に接続可能な構造としやすくできる。このため、流体制御弁と配管とを含めた部分の上下方向の高さを小さくしやすくできる。この結果、車両等への燃料電池システムの搭載性の向上を図れる。また、流体制御弁に接続する２個の配管の全体を水平方向に伸びるようにする場合に、配管の端部に直角等急激に屈曲する屈曲部を設けずに済み、ガス流路内を流れるガスの圧力損失の低減を図りやすくなる。

また、流体制御弁は、燃料電池から排出される酸化ガス系ガスを流す酸化ガス系排出流路に設けている出口シャット弁とする構成によれば、本発明の構成を採用することにより得られる本発明の効果が顕著になる。すなわち、酸化ガス系排出流路は、燃料電池で発電に伴って生成された水が多く流れるため、流路内に水がより溜まったままとなりやすい。このため、従来の燃料電池システムで酸化ガス系排出流路に出口シャット弁を設ける場合において、出口シャット弁の弁体と弁座との互いに押し付け合う押し付け面の周辺部に溜まった水の凍結防止に対して何ら考慮しない場合には、弁の開閉を円滑に行うことが難しくなりやすい。これに対して、本発明に係る燃料電池システムが備える流体制御弁は、上記のように押し付け面に水が溜まったままになることを防止できるとともに、運転時でも、ガスの流れによる作用と重力の作用との両方により、水を有効に押し付け面から落下させることができる。このため、「弁体と弁座との互いに押し付け合う押し付け面を、重力作用方向に対し傾斜させるとともに、弁体および弁座の押し付け面をガス流路内を流れるガスの上流側で高く、ガスの下流側で低くなるようにしている」構成を採用することにより得られる本発明の効果が顕著になる。

しかも、酸化ガス系排出流路を構成する配管は、燃料ガス系ガスを流す流路を構成する配管よりも太くなりやすい。この理由は、燃料電池に供給する、空気等の酸化ガス中の酸素濃度が、水素ガス等の燃料ガス中の水素濃度に対して、１／５程度に小さく、発電するための反応に必要な酸素と水素との量を考慮しても、燃料電池に供給する酸化ガスの流量は水素ガスの流量に対して大きくなる。このため、酸化ガス系排出流路を構成する配管は、燃料ガス系ガスを流す流路を構成する配管よりも太くなりやすい。このため、従来の酸化ガス系排出流路では、流体制御弁と配管とを含めた部分の上下方向の高さが大きくなりやすい。これに対して、本発明に係る燃料電池システムが備える流体制御弁は、上記のように流体制御弁に接続する配管を含めた部分の上下方向の高さを小さくしやすくできる。このため、「弁体と弁座との互いに押し付け合う押し付け面を、重力作用方向に対し傾斜させる」構成を採用することにより得られる本発明の効果が顕著になる。

また、燃料電池に酸化ガスを供給するための酸化ガス供給流路に入口シャット弁を設け、入口シャット弁は、駆動軸を有する弁体の軸方向の変位によりガス流路内を遮断または接続し、弁体と弁座との互いに押し付け合う押し付け面を、重力の作用方向に対し傾斜させるとともに、弁体および弁座の押し付け面をガス流路内を流れるガスの上流側で低く、ガスの下流側で高くなるようにし、入口シャット弁および出口シャット弁において、開弁状態から閉弁状態となるように駆動軸が駆動する方向の前側に流路の燃料電池側を位置させる構成によれば、弁体に弁座を押し付ける閉弁状態とする方向に加わる力を大きくできる。すなわち、燃料電池が発電することにより酸素または水素が消費されると、流体制御弁の燃料電池側の流路はガス量が少なくなり負圧になる。このため、弁体に対し弁座に押し付ける閉弁状態とする方向に加わる力を大きくできる。

また、流体制御弁のガスの流れ方向に関して両側に接続した２本の配管内を流れるガスが、少なくとも流体制御弁との接続部の周辺部で水平方向に流れるようにする構成によれば、流体制御弁と、流体制御弁に接続する配管とを含めた部分の上下方向高さを、より小さくしやすくできる。

また、流体制御弁に接続した上流側配管と下流側配管との中心軸または下面は、水平方向の単一の仮想平面上に位置している構成によれば、流体制御弁と、流体制御弁に接続する配管とを含めた部分の上下方向高さを、さらに小さくしやすくできる。

以下、本発明の実施の形態の１例を図面に基づいて説明する。図１から図２は、本実施の形態を示しており、図１は、本実施の形態の燃料電池システムの略構成図である。燃料電池システム１０は、燃料電池スタック１２と、酸化ガス供給流路１４および酸化ガス系排出流路１６と、加湿器バイパス弁１８と、入口シャット弁２０と、出口シャット弁２２とを備える。

燃料電池スタック１２は、酸素と水素との電気化学反応により発電する。すなわち、燃料ガスである水素ガスと、酸化ガスである空気とを燃料電池スタック１２に供給することにより、燃料電池スタック１２内の図示しない複数の燃料電池セルにおいて、酸素と水素とが電気化学反応して電気エネルギーが得られる。燃料電池セルは、例えば、電解質膜をアノード側電極とカソード側電極とにより狭持して成る膜−電極アセンブリと、その両側のセパレータを備えるものとする。

なお、本実施形態の燃料電池システム１０は、例えば燃料電池車用として車両に搭載し、燃料電池スタック１２を、車両走行用モータの電源として使用する。もちろん、本実施の形態の燃料電池システムを、車両走行用以外の用途に使用することもできる。

酸化ガスである空気を燃料電池スタック１２に供給するために酸化ガス供給流路１４を設けている。酸化ガス供給流路１４のガス上流側にはエアコンプレッサ２４とインタークーラ２６とを設けている。エアコンプレッサ２４により加圧された空気は、インタークーラ２６で冷却され、加湿器２８で加湿された後、燃料電池スタック１２のカソード側電極側の流路に供給される。

また、空気を、加湿器２８を通過させてから燃料電池スタック１２に供給するための本経路３０とは別に、本経路３０とガスの流れに関して並行に、加湿器バイパス経路３２を設けている。加湿器バイパス経路３２を通過する空気は、加湿器２８を通過せずに、燃料電池スタック１２に供給される。加湿器バイパス経路３２の途中に、加湿器バイパス弁１８を設けている。

また、燃料電池スタック１２に供給され、各燃料電池セルで電気化学反応に供された後の空気である空気オフガスを、燃料電池スタック１２から排出するために、酸化ガス系排出流路１６を設けている。酸化ガス系排出流路１６を通じて排出される空気オフガスは、調圧弁３４を介して加湿器２８に送られ、その後、図示しない希釈器を介して大気に放出される。調圧弁３４は、燃料電池スタック１２から排出される空気の圧力（背圧）が、燃料電池スタック１２の運転状態に応じた適切な圧力値になるように制御される。すなわち、調圧弁３４の弁開度によって酸化ガス系排出流路１６内の圧力センサＰ２の位置に対応する空気の圧力が調整される。また、加湿器２８は、燃料電池スタック１２から排出された後の空気から得た水分を、燃料電池スタック１２に供給される前の空気に与えて、加湿する役目を果たす。

なお、燃料電池スタック１２には、水素ガスを供給するための水素ガス供給流路と水素ガス系ガスを排出するための水素ガス系排出流路とを接続しているが、図１では図示を省略している。

また、酸化ガス供給流路１４の本経路３０において、加湿器バイパス経路３２の上流側接続部と加湿器２８との間、および、酸化ガス系排出流路１６において、加湿器２８よりもガス下流側の間に、ガスの流れに関して燃料電池スタック１２と並行になるように、燃料電池バイパス経路３６を接続している。そして、燃料電池バイパス経路３６の途中に燃料電池バイパス弁３８を設けている。燃料電池バイパス弁３８は、燃料電池スタック１２へ供給される空気の圧力を制御するために利用される。すなわち、燃料電池バイパス弁３８の弁開度により、酸化ガス供給流路１４の入口圧力センサＰ１の位置に対応する空気の圧力が調整される。なお、エアコンプレッサ２４から吐出される空気の流量により、入口圧力センサＰ１位置に対応する空気圧力を調整することもできる。もちろん、燃料電池バイパス弁３８の弁開度と、エアコンプレッサ２４による吐出流量との両方を利用して、入口圧力センサＰ１位置に対応する空気圧力を調整することもできる。

また、燃料電池システム１０は、氷点下等の低温始動時において、燃料電池スタック１２を速やかに温度上昇させることが好ましい。そして、このために、燃料電池スタック１２に供給される水素ガスの量に比べて、燃料電池スタック１２に供給される空気の量を、水素ガスとの反応により発電するのに見合う量よりも少なくし、すなわちカソードストイキ比を下げて、低効率で発電させ、燃料電池スタック１２を速やかに温度上昇させることが考えられる。ただし、この場合には、燃料電池スタック１２のアノード側の流路から電解質膜を介して水素がカソード側の流路に入り込み、酸化ガス系排出流路１６内の水素濃度が高くなる可能性がある。上記の燃料電池バイパス弁３８は、このような場合に開弁状態として、燃料電池スタック１２を通過しない空気により酸化ガス系排出流路１６内の水素濃度を低下させるために利用することもできる。また、燃料電池スタック１２から排出される水素ガス系ガス、いわゆる水素オフガス中に含まれる水素の濃度が通常時よりも高くなる可能性があり、上記の燃料電池バイパス弁３８は、このような場合に開弁状態として、燃料電池スタック１２を通過しないで希釈器に送り込まれる空気の量を多くし、排出されるガス中の水素濃度を低下させるために利用することもできる。

さらに、酸化ガス供給流路１４の本経路３０の加湿器２８よりもガス下流側と、酸化ガス系排出流路１６の加湿器２８よりもガス上流側とに、それぞれ入口シャット弁２０と出口シャット弁２２とを設けている。本実施例の場合、出口シャット弁２２が、請求項に記載した流体制御弁であり、かつ、燃料電池用開閉弁に対応する。

すなわち、出口シャット弁２２は、酸化ガス系排出流路１６の内部の空気の流れを調整する流体制御弁として機能する。また、加湿器バイパス弁１８と入口シャット弁２０と出口シャット弁２２とには、圧力制御用流路４０を介して、それぞれが電磁弁である、３つずつのＰＳＶ（Pressure Switching Valve）が接続されている。

すなわち、加湿器バイパス弁１８には、ＶｂＳ，ＶｂＣ，ＶｂＯの３つのＰＳＶが接続されている。また、入口シャット弁２０には、ＶｉＳ，ＶｉＣ，ＶｉＯの３つのＰＳＶが接続されており、出口シャット弁２２には、ＶｏＳ，ＶｏＣ，ＶｏＯの３つのＰＳＶが接続されている。これらのＰＳＶは、圧力制御用流路４０を介して、酸化ガス供給流路１４の本経路３０のガス上流側、例えばエアコンプレッサ２４と加湿器２８との間に接続される。これらのＰＳＶは、図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の制御部により制御される。

加湿器バイパス弁１８と、入口シャット弁２０と、出口シャット弁２２との駆動は、燃料電池スタック１２の状態等に応じて、それぞれに対応したＰＳＶにより制御される。

次に、図２により、入口シャット弁２０と、出口シャット弁２２との構成および作用を、主に出口シャット弁２２により代表して説明する。入口シャット弁２０と出口シャット弁２２との構成自体は、同じである。また、加湿器バイパス弁１８の構成は後で説明する。

図２に示すように、出口シャット弁２２は、内部に設けたすべての圧力室が同圧であるノーマル状態において、弁体が開く開弁状態となるノーマルオープン型のシャット弁としている。

出口シャット弁２２は、複数のハウジング要素を結合して成るハウジング４２の内部に仕切り部４４で仕切った上下２個の空間を設けており、２個の空間に、それぞれ主ダイヤフラム４６と副ダイヤフラム４８とを設けることにより、主ダイヤフラム４６の上面側に閉弁用圧力室５０を、同じく下面側に開弁用圧力室５２を、副ダイヤフラム４８の上面側に大気圧室５４を、同じく下面側に流路構成圧力室５６を、それぞれ設けている。閉弁用圧力室５０と開弁用圧力室５２と大気圧室５４と流路構成圧力室５６とは、互いに分離しており、これら圧力室５０，５２，５４，５６のうち、いずれの２の圧力室も内部で互いに連通していない。

また、主ダイヤフラム４６と副ダイヤフラム４８とは、弁体５８に結合している。すなわち、ハウジング４２の内部に駆動軸６０を有する弁体５８を備え、ハウジング４２に弁体５８を駆動軸６０の軸方向の変位可能に支持している。弁体５８は、駆動軸６０と、駆動軸６０の下端部に結合した円板状の弁体本体６２とを有する。また、駆動軸６０は、重力作用方向である鉛直方向（図２の上下方向）に対し傾斜させるとともに、駆動軸６０を鉛直方向に対し傾斜した方向に駆動可能としている。これに伴って、ハウジング４２のうち駆動軸６０の外周および上側を取り囲む部分の全体を鉛直方向に対し傾斜させている。また、駆動軸６０の中間部下端寄りに、有底円筒状の筒状部材６４を結合している。

また、筒状部材６４の底板部下面と弁体本体６２の上面との間に、ゴム等のエラストマー等の弾性材製の副ダイヤフラム４８の内周側端部を狭持し、副ダイヤフラム４８の内周部を駆動軸６０に結合している。副ダイヤフラム４８の外周側端部は、ハウジング４２を構成する２個のハウジング要素により狭持するように、ハウジング４２の内周部に結合している。これにより、ハウジング４２内の仕切り部４４下側の空間の上側と下側とは、副ダイヤフラム４８により、大気圧室５４と流路構成圧力室５６とに分離される。大気圧室５４と流路構成圧力室５６とは、気密に遮断される。

また、副ダイヤフラム４８の径方向中間部内径寄りに、筒状部材６４の外周面に沿って押し付けられるように弾性変形したダイヤフラム側円筒部６６を設けている。そして、副ダイヤフラム４８のうち、筒状部材６４の外周面とハウジング４２の内面との間に存在する、上方に山形の環状に変形した環状変形部６７の下面が流路構成圧力室５６の圧力を受けるようにしている。そして環状変形部６７の下面が流路構成圧力室５６の圧力を受けることにより、図２に示すように、副ダイヤフラム４８を弾性変形させつつ駆動軸６０が変位するようにしている。

また、副ダイヤフラム４８の径方向中間部外径寄りに、ハウジング４２の内面に設けた円筒面部に沿って押し付けられるように弾性変形した第２のダイヤフラム側円筒部７０を設けている。そして図２に示すような開弁状態から駆動軸６０が下方に変位する際に、第２のダイヤフラム側円筒部７０の上部をハウジング４２の円筒面部から引き剥がすように弾性変形するようにしている。

流路構成圧力室５６は、酸化ガス系排出流路１６（図１）（入口シャット弁２０の場合は酸化ガス供給流路１４）の一部を構成し、弁体５８により上流側と下流側とが遮断または接続される。また、大気圧室５４には、一端を大気と連通させた大気連通管７２が接続されており、大気圧室５４が大気に開放されている。

また、弁体５８の上端部に２個の略円板状要素を結合して成る抑え部材７４が結合されており、抑え部材７４を構成する２個の略円板状要素の間に、ゴム等のエラストマー等の弾性材製の主ダイヤフラム４６の内周側端部を狭持するように、抑え部材７４の外周部に主ダイヤフラム４６を結合している。主ダイヤフラム４６の外周側端部は、ハウジング４２を構成する２個のハウジング要素により狭持するように、ハウジング４２の内周部に結合している。これにより、ハウジング４２内の仕切り部４４上側の空間の上側と下側とは、主ダイヤフラム４６により、閉弁用圧力室５０と開弁用圧力室５２とに分離される。閉弁用圧力室５０と開弁用圧力室５２とは、気密に遮断される。また、閉弁用圧力室５０と開弁用圧力室５２とに、給排管７６が接続されている。

さらに、抑え部材７４の下面と仕切り部４４との間に、弾力付与手段であるコイルばね７８を設けて、弁体５８に上斜め方向、すなわち、開弁状態となる方向に弾力を付与している。弁体５８は下斜め方向に変位することにより、弁体本体６２の下面が弁座８０に着座して、流路を遮断する。すなわち、駆動軸６０の軸方向の変位により、流路内が遮断または接続される。また、主ダイヤフラム４６を含む駆動軸６０上側の部分の受圧面積の直径は、副ダイヤフラム４８を含む駆動軸６０下側の部分の受圧面積の直径よりも十分に大きくしている。

また、ハウジング４２において、流路構成圧力室５６のガス上流側とガス下流側とに、入口側接続部８２と出口側接続部８４とを設けている。入口側接続部８２は、弁体５８側を鉛直方向に対し傾斜させ、接続側端部（図２の右端部）は、接続面８６が水平方向に向くようにしている。また、出口側接続部８４は、全体を鉛直方向に対し入口側接続部８２の弁体５８側と逆方向に傾斜させるとともに、接続側端部（図２の左端部）の接続面８８が水平方向に向くようにしている。なお、入口シャット弁２０の場合には、入口側接続部８２と出口側接続部８４とが、出口シャット弁２２の場合とは逆になる。

また、出口シャット弁２２および入口シャット弁２０のガスの流れ方向に関して両側に接続した２本の配管９０内を流れるガスが、少なくとも出口シャット弁２２または入口シャット弁２０との接続部の周辺部で水平方向に流れるようにしている。さらに、出口シャット弁２２および入口シャット弁２０のガス上流側と下流側とに接続した２本の配管９０の下面を、水平方向の単一の仮想平面α上に位置させている。

さらに、出口シャット弁２２は、弁体本体６２と弁座８０との互いに押し付け合う押し付け面Ａ，Ｂを、鉛直方向、すなわち、重力作用方向に対し傾斜させるとともに、押し付け面Ａ，Ｂをガス流路、すなわち、流路構成圧力室５６内を流れるガスの上流側（図２の右側）で高く、ガスの下流側（図２の左側）で低くなるようにしている。これに対して、入口シャット弁２０も、弁体本体６２と弁座８０との互いに押し付け合う押し付け面Ａ，Ｂを、鉛直方向に対し傾斜させるが、押し付け面Ａ，Ｂを流路構成圧力室５６内を流れるガスの上流側（図２の左側）で低く、ガスの下流側（図２の右側）で高くなるようにしている。

このような出口シャット弁２２では、閉弁用圧力室５０が、給排管７６（図２）を介して、ＰＳＶであるＶｏＣ側の圧力制御用流路４０に接続されている。また、開弁用圧力室５２が、給排管７６を介して、ＰＳＶであるＶｏＯ側の圧力制御用流路４０に接続されている。駆動軸６０の軸方向の変位により、主ダイヤフラム４６の中央部分が、斜め上下方向に反り返るように変位する。もちろん、主ダイヤフラム４６の全体が斜め上下方向に変位する構成を採用することもできる。

出口シャット弁２２で、駆動軸６０の変位により図２に示すように、弁体５８が上向きに駆動されると開弁して、入口９２から出口９４へ酸化ガス系ガスである空気オフガスが流れる。このため、酸化ガス系排出流路１６の上流側から加湿器２８側へ空気オフガスが排出される。一方、駆動軸６０の変位により、弁体５８が下向きに駆動されると閉弁して、酸化ガス系排出流路１６の上流側から加湿器２８に向かう空気オフガスの流れが遮断される。

なお、入口シャット弁２０の場合には、出口シャット弁２２に対して、入口９２および出口９４が逆になる。そして、駆動軸６０の変位により弁体５８が上方に駆動されると開弁して、酸化ガス供給流路１４の上流側から燃料電池スタック１２に向かって空気が排出される。一方、駆動軸６０の変位により弁体５８が下向きに駆動されると閉弁して、酸化ガス供給流路１４の上流側から燃料電池スタック１２に向かう空気の流れが遮断される。

駆動軸６０の軸方向の変位は、３つのＰＳＶによって制御される。すなわち、出口シャット弁２２の場合、ＶｏＳ，ＶｏＣ，ＶｏＯの３つのＰＳＶによって、開弁用圧力室５２と閉弁用圧力室５０との圧力が制御される。また、入口シャット弁２０の場合には、ＶｉＳ，ＶｉＣ，ＶｉＯの３つのＰＳＶによって開弁用圧力室５２と閉弁用圧力室５０との圧力が制御される。

図１に示す、ＶｏＳ（またはＶｉＳ）は、３ＷＡＹ、すなわち、三方弁式のＰＳＶであり、閉弁用圧力室５０と開弁用圧力室５２とのうちの一方の圧力室を選択的に、エアコンプレッサ２４のガス上流側と接続し、他方の圧力室とエアコンプレッサ２４のガス上流側との間を遮断する。また、ＶｏＣ，ＶｏＯ，ＶｉＣ，ＶｉＯは、いずれも２Ｗａｙ式のＰＳＶであり、排気用バルブ、すなわち圧抜き用バルブとして機能する。また、ＶｏＳ（またはＶｉＳ）は、通電状態により流路の接続状態を変化させる。ＶｏＳ（またはＶｉＳ）は、通電されていない状態（非通電状態）において、エアコンプレッサ２４のガス吐出側と開弁用圧力室５２とを接続する。また、ＶｏＳ（またはＶｉＳ）は、通電された状態（通電状態）で、エアコンプレッサ２４のガス吐出側と閉弁用圧力室５０とを接続する。また、ＶｉＣ，ＶｉＯ，ＶｏＣ，ＶｏＯは、いずれも非通電状態で弁を閉鎖し、通電状態で弁を開放する。

なお、図１から図２において、ＶｏＳ（ＶｉＳ），ＶｏＣ（ＶｉＣ），ＶｏＯ（ＶｉＯ）を表している複数の三角形のうち、黒で塗りつぶした三角形は流路を遮断した状態を示しており、白抜きの三角形は流路を接続した状態を表している。

出口シャット弁２２（または入口シャット弁２０）を閉弁状態から図２に示すように開弁する場合、ＶｏＳ（またはＶｉＳ）（図１）の非通電状態で、ＶｏＣ（ＶｉＣ）を開弁状態とし、閉弁用圧力室５０を大気に開放する。そして、エアコンプレッサ２４（図１）により、開弁用圧力室５２側の給排管７６（図２）および圧力制御用流路４０を通じて開弁用圧力室５２に圧力上昇した空気を導入する。これにより、開弁用圧力室５２の圧力と閉弁用圧力室５０の圧力（大気圧）との間に圧力差が生じる。

また、流路構成圧力室５６にもエアコンプレッサ２４から酸化ガス供給流路１４の上流側部分を通じて圧力上昇した空気が導入されるため、流路構成圧力室５６の圧力と、大気に連通する大気圧室５４の圧力との間に圧力差が生じる。流路構成圧力室５６の圧力は、副ダイヤフラム４８の環状変形部６７の下面に加わる。このため、副ダイヤフラム４８が筒状部材６４を押し上げて、図２に示すように、駆動軸６０が上方に変位し、環状変形部６７が大きく変形した状態になる。この結果、駆動軸６０は、流路構成圧力室５６と大気圧室５４とでの圧力差により駆動軸６０に上方に作用する第１の力Ｆ１と、閉弁用圧力室５０と開弁用圧力室５２とでの圧力差により駆動軸６０に上方に作用する第２の力Ｆ２との両方の力Ｆ１、Ｆ２と、コイルばね７８の弾力とにより、上方に駆動する。出口シャット弁２２が図２に示すように開弁しきった状態では、ＶｏＣ（ＶｉＣ）を閉弁状態として、閉弁用圧力室５０と大気との間を遮断する。また、この状態で抑え部材７４の上面が、ハウジング４２の内面の上部に突き当たるストッパの役目を果たす。

一方、図２に示す出口シャット弁２２の開弁状態から閉弁する場合には、ＶｏＳ（またはＶｉＳ）を通電状態とし、エアコンプレッサ２４により圧力上昇した空気が、閉弁用圧力室５０に給排管７６および圧力制御用流路４０を介して導入されるようにする。また、ＶｏＯ（ＶｉＯ）を開弁状態として、開弁用圧力室５２を大気に開放する。この結果、閉弁用圧力室５０の圧力と開弁用圧力室５２の圧力（大気圧）との間に生じる圧力差により駆動軸６０に下方に向かう第３の力Ｆ３が作用する。一方、図２に示す、流路構成圧力室５６にも、エアコンプレッサ２４により圧力上昇した空気が導入されるため、流路構成圧力室５６の圧力と大気に連通する大気圧室５４の圧力との間に生じる圧力差により、駆動軸６０に第３の力Ｆ３と逆方向の、上方に向かう第４の力Ｆ４が作用する。ただし、本実施の形態の場合、主ダイヤフラム４６を含む駆動軸６０上側の部分の受圧面積の直径を、副ダイヤフラム４８を含む駆動軸６０下側の部分の受圧面積の直径よりも十分に大きくしている。このため、駆動軸６０を、第４の力Ｆ４とコイルばね７８の弾力とに抗して下方に変位させて、弁体本体６２を弁座８０に着座させることができる。

出口シャット弁２２が閉弁しきった状態で、ＶｏＳ（またはＶｉＳ）を非通電状態として、閉弁用圧力室５０とエアコンプレッサ２４との接続を遮断し、閉弁用圧力室５０内の空気の圧力を一定に維持する。そして、この状態で、ＶｏＯ（ＶｉＯ）を閉弁状態として、開弁用圧力室５２と大気との間を遮断する。入口シャット弁２０についても同様にして、開閉作用を行う。

一方、加湿器バイパス弁１８（図１）は、内部に設けたすべての圧力室がすべて同圧であるノーマル状態において、弁体５８が閉じる閉弁状態となるノーマルクローズ型のシャット弁としている。加湿器バイパス弁１８の詳細構造の図示は省略するが、図２に示した入口シャット弁２０または出口シャット弁２２と同様の構造で、コイルばね７８（図２参照）を、筒状部材６４の底板部上面と仕切り部４４下面との間に設けたような構造を有する。なお、加湿器バイパス弁１８は、抑え部材７４（図２参照）等の、弁体５８の上端部に固定した部材の上面とハウジング４２の下面との間に、コイルばねを設けて、ノーマルクローズ型のシャット弁とすることもできる。

また、加湿器バイパス弁１８は、入口シャット弁２０の場合と同様に、弁体本体６２と弁座８０との互いに押し付け合う押し付け面Ａ，Ｂ（図２参照）を、鉛直方向に対し傾斜させるとともに、押し付け面Ａ，Ｂを流路構成圧力室５６（図２参照）内を流れるガスの上流側（図２の左側）で低く、ガスの下流側（図２の右側）で高くなるようにしている。

また、加湿器バイパス弁１８は、図１に示すように、ＰＳＶのＶｂＣ側の圧力制御用流路４０に閉弁用圧力室５０が、ＰＳＶのＶｂＯ側の圧力制御用流路４０に開弁用圧力室５２が、それぞれ接続されている。

駆動軸６０の変位により弁体５８が上向きに駆動されると開弁して、加湿器バイパス経路３２の上流側から燃料電池スタック１２側へ空気が排出される。一方、駆動軸６０の変位により弁体５８が下向きに駆動されると閉弁して、加湿器バイパス経路３２の上流側から燃料電池スタック１２に向かう空気の流れが遮断される。

駆動軸６０の軸方向の変位は、入口シャット弁２０、出口シャット弁２２の場合と同様に、３つのＰＳＶである、ＶｂＳ，ＶｂＣ，ＶｂＯによって制御される。なお、図１において、ＶｂＳ，ＶｂＣ，ＶｂＯを表している複数の三角形のうち、黒で塗りつぶした三角形は流路を遮断した状態を示しており、白抜きの三角形は流路を接続した状態を表している。また、ＶｂＳは、非通電状態でエアコンプレッサ２４のガス吐出側と閉弁用圧力室５０とを接続し、通電状態でエアコンプレッサ２４のガス吐出側と開弁用圧力室５２とを接続する。

このような加湿器バイパス弁１８を開弁する場合、エアコンプレッサ２４により圧力上昇した空気を開弁用圧力室５２に導入するとともに、閉弁用圧力室５０を大気に開放する。この結果、エアコンプレッサ２４により圧力上昇した空気が導入される流路構成圧力室５６と大気圧室５４（図２参照）とでの圧力差により駆動軸６０（図２参照）に上方に作用する第１の力Ｆ１´と、閉弁用圧力室５０と開弁用圧力室５２とでの圧力差により駆動軸６０に上方に作用する第２の力Ｆ２´との両方の力Ｆ１´、Ｆ２´により、駆動軸６０がコイルばねの弾力に抗して上方に駆動する。そして、加湿器バイパス弁１８が開弁する。

これに対して、加湿器バイパス弁１８を閉弁する場合、エアコンプレッサ２４により圧力上昇した空気を閉弁用圧力室５０に導入するとともに、開弁用圧力室５２を大気に開放する。そして、開弁用圧力室５２と閉弁用圧力室５０とでの圧力差により駆動軸６０に下方に作用する力と、コイルばねの弾力とにより、駆動軸６０が下方に駆動する。この場合、流路構成圧力室５６と大気圧室５４との圧力差により駆動軸６０に上方に力が作用するが、主ダイヤフラム４６（図２参照）を含む駆動軸６０上側の部分の受圧面積の直径を、副ダイヤフラム４８（図２参照）を含む駆動軸６０下側の部分の受圧面積の直径よりも十分に大きくしているため、駆動軸６０は下方に変位する。そして、加湿器バイパス弁１８が閉弁する。

上記のような燃料電池システム１０によれば、運転を停止した放置中、すなわち、入口シャット弁２０、出口シャット弁２２、加湿器バイパス弁１８のそれぞれに対応するすべての３つずつのＰＳＶの非通電状態で、入口シャット弁２０と出口シャット弁２２と加湿器バイパス弁１８とを、いずれも閉弁状態に維持できる。このため、燃料電池スタック１２のカソード側電極側の内部の流路に新たな空気が供給されることを防止できる。このため、膜−電極アセンブリを構成する触媒を保持したカーボン材が酸化して、燃料電池スタック１２の寿命が低下するのを抑えることができる。

特に、本実施の形態の場合、図２に示すように、出口シャット弁２２の弁体本体６２と弁座８０との互いに押し付け合う押し付け面Ａ，Ｂを、鉛直方向に対し傾斜させているため、流路構成圧力室５６を流れる空気オフガス中に含まれる水や水蒸気から液化した水が弁座８０の押し付け面Ｂに付着した場合でも、この水を押し付け面Ｂに沿って落下させることができ、押し付け面Ｂに水が溜まったままになることを防止できる。しかも、流路構成圧力室５６内のガスの流れ方向に関して弁座８０の押し付け面Ｂを、上流側（図２の右側）で高く、下流側（図２の左側）で低くしている。このため、運転時に流路構成圧力室５６内をガスが流れるのにもかかわらず、重力が水を押し付け面Ｂから落下させる作用に対して、ガスが水を上方に押し戻す方向に力を及ぼすことがない。すなわち、運転時でも、ガスの流れによる作用と重力の作用との両方により、水をより有効に押し付け面Ｂから落下させることができる。このため、運転時で、かつ、低温環境下でも、出口シャット弁２２の開閉を円滑に行える効果を有効に発揮させることができる。

また、本実施の形態によれば、出口シャット弁２２と入口シャット弁２０と加湿器バイパス弁１８との各弁と、各弁の両側に接続する配管９０とを含めた部分の上下方向の高さＬ１（図２）を小さくしやすくできる。すなわち、本実施の形態の場合と異なり、図３に示すように、出口シャット弁２２Ａにおいて、弁体５８が鉛直方向（図３の上下方向）に駆動するようにする別発明も考えられている。このような出口シャット弁２２Ａの場合、本実施の形態で備える出口シャット弁２２の場合と同様に、図３の左側の出口９４（または入口９２）の配管（図示せず）に対する接続面８８Ａが水平方向に向く。

ただし、出口シャット弁２２Ａの場合、弁体５８の駆動方向が鉛直方向になるのに伴って、入口９２（または出口９４）の配管９０Ａに対する接続面８６Ａは図示のように鉛直方向（図示の場合は下方）に向いた状態となりやすい。このため、出口シャット弁２２Ａと配管９０Ａとを含めた部分の上下方向の高さＬ２（図３）が大きくなりやすい。なお、図３の出口シャット弁２２Ａにおいて、図２の出口シャット弁２２と同等部分には同一符号を付している。

これに対して、本実施の形態の場合、図２に示すように、出口シャット弁２２（入口シャット弁２０、加湿器バイパス弁１８の場合も同様）の場合、弁体５８を構成する駆動軸６０の駆動方向を鉛直方向に対し傾斜させているため、出口シャット弁２２に２個の配管９０の両方を水平方向に接続可能な構造としやすくできる。このため、出口シャット弁２２と配管９０とを含めた部分の上下方向の高さＬ１を小さくしやすくできる。この結果、車両への燃料電池システム１０の搭載性の向上を図れる。また、出口シャット弁２２に接続する２個の配管９０の全体を水平方向に伸びるようにする場合に、配管９０の出口シャット弁２２側の端部に直角等急激に屈曲する屈曲部を設けずに済み、酸化ガス系排出流路１６（図１）内を流れる空気オフガスの圧力損失の低減を図りやすくなる。

また、本実施の形態のように、酸化ガス系排出流路１６に設ける出口シャット弁２２に本発明を適用する場合、本発明の構成を採用することにより得られる本発明の効果が顕著になる。すなわち、酸化ガス系排出流路１６は、燃料電池スタック１２で発電に伴って生成された水が多く流れるため、酸化ガス系排出流路１６内に水がより溜まったままとなりやすい。このため、従来の燃料電池システムで酸化ガス系排出流路に出口シャット弁を設ける場合において、弁座の弁体に対する押し付け面の周辺部に溜まった水の凍結防止に対して何ら考慮しない場合には、弁の開閉を円滑に行うことが難しくなりやすい。

これに対して、本実施の形態の出口シャット弁２２は、上記のように弁座８０の押し付け面Ｂに水が溜まったままになることを防止できるとともに、運転時でも、ガスの流れによる作用と重力の作用との両方により、水を有効に押し付け面Ｂから落下させることができる。このため、「弁体５８と弁座８０との互いに押し付け合う押し付け面Ａ，Ｂを、鉛直方向に対し傾斜させるとともに、弁体５８および弁座８０の押し付け面Ａ，Ｂを流路構成圧力室５６内を流れるガスの上流側で高く、ガスの下流側で低くなるようにしている」構成を採用することにより得られる本発明の効果が顕著になる。

しかも、酸化ガス系排出流路１６を構成する配管９０は、上記の発明の効果の欄で説明したように、燃料ガス系ガスを流す流路を構成する配管よりも太くなりやすい。このため、従来の燃料電池システムで酸化ガス系排出流路１６に出口シャット弁を設ける場合に、出口シャット弁と配管とを含めた部分の上下方向の高さが大きくなりやすい。これに対して、本実施の形態の出口シャット弁２２（図２）は、上記のように出口シャット弁２２に接続する配管９０を含めた部分の上下方向の高さＬ１を小さくしやすくできる。このため、「弁体５８と弁座８０との互いに押し付け合う押し付け面Ａ，Ｂを、鉛直方向に対し傾斜させる」構成を採用することにより得られる本発明の効果が顕著になる。

また、本実施の形態の場合、入口シャット弁２０を出口シャット弁２２と同様の構成とするとともに、弁体５８と弁座８０との互いに押し付け合う押し付け面Ａ，Ｂを流路構成圧力室５６内を流れるガスの上流側で低く、ガスの下流側で高くなるようにし、さらに、入口シャット弁２０および出口シャット弁２２において、開弁状態から閉弁状態となるように駆動軸６０が駆動する方向の前側に流路の燃料電池スタック１２側（図２の右側）を位置させている。このため、燃料電池スタック１２が発電することにより酸素または水素が消費されることにより、入口シャット弁２０および出口シャット弁２２の燃料電池スタック１２側が負圧になり、弁体５８に弁座８０を押し付ける閉弁状態とする方向に加わる力を大きくできる。

また、出口シャット弁２２（入口シャット弁２０、加湿器バイパス弁１８の場合も同様）のガスの流れ方向に関して両側に接続した２本の配管９０内を流れるガスが、少なくとも出口シャット弁２２との接続部の周辺部で水平方向に流れるようにしているため、出口シャット弁２２と、出口シャット弁２２に接続する配管９０とを含めた部分の上下方向高さＬ１を、より小さくしやすくできる。

さらに、出口シャット弁２２（入口シャット弁２０、加湿器バイパス弁１８の場合も同様）のガス上流側とガス下流側とに接続した２本の配管９０の下面を、水平方向の単一の仮想平面α上に位置させている。このため、出口シャット弁２２と、出口シャット弁２２に接続する配管９０とを含めた部分の上下方向高さＬ１を、さらに小さくしやすくできる。なお、上記各弁２２，２０，１８において、ガス上流側と下流側とに接続した２本の配管の中心軸を、水平方向の単一の仮想平面上に位置させた場合も、各弁２２，２０，１８と接続する配管とを含めた部分の上下方向高さを小さくできる。

また、本発明の燃料電池システムが備える流体制御弁は、上記のような出口シャット弁２２に適用する場合に限定するものではなく、例えば、燃料ガス系ガスである水素ガスを燃料電池スタック１２から排出するための燃料ガス系排出流路に設ける燃料電池用開閉弁として使用するものにも本発明を適用できる。

本発明の実施の形態に係る燃料電池システムの基本構成を示す図である。 図１の燃料電池システムに使用する出口シャット弁（または入口シャット弁）の構造を、開弁状態で示す断面図である。 駆動軸の駆動方向を鉛直方向とした別発明の出口シャット弁の１例を示す、図２と同様の図である。

符号の説明

１０ 燃料電池システム、１２ 燃料電池スタック、１４ 酸化ガス供給流路、１６ 酸化ガス系排出流路、１８ 加湿器バイパス弁、２０ 入口シャット弁、２２、２２Ａ 出口シャット弁、２４ エアコンプレッサ、２６ インタークーラ、２８ 加湿器、３０ 本経路、３２ 加湿器バイパス経路、３４ 調圧弁、３６ 燃料電池バイパス経路、３８ 燃料電池バイパス弁、４０ 圧力制御用流路、４２ ハウジング、４４ 仕切り部、４６ 主ダイヤフラム、４８ 副ダイヤフラム、５０ 閉弁用圧力室、５２ 開弁用圧力室、５４ 大気圧室、５６ 流路構成圧力室、５８ 弁体、６０ 駆動軸、６２ 弁体本体、６４ 筒状部材、６６ ダイヤフラム側円筒部、６７ 環状変形部、７０ 第２のダイヤフラム側円筒部、７２ 大気連通管、７４ 抑え部材、７６ 給排管、７８ コイルばね、８０ 弁座、８２ 入口側接続部、８４ 出口側接続部、８６，８６Ａ 接続面、８８，８８Ａ 接続面、９０，９０Ａ 配管、９２ 入口、９４ 出口。

Claims (5)

1. 酸化ガスと燃料ガスとの電気化学反応により発電する燃料電池と、
   駆動軸を有する弁体の軸方向の変位によりガス流路内を遮断または接続する流体制御弁と、を備える燃料電池システムであって、
   弁体と弁座との互いに押し付け合う押し付け面を、重力作用方向に対し傾斜させるとともに、弁体および弁座の押し付け面をガス流路内を流れるガスの上流側で高く、ガスの下流側で低くなるようにしていることを特徴とする燃料電池システム。
2. 請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
   流体制御弁は、燃料電池から排出される酸化ガス系ガスを流す酸化ガス系排出流路に設けている出口シャット弁であることを特徴とする燃料電池システム。
3. 請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
   燃料電池に酸化ガスを供給するための酸化ガス供給流路に入口シャット弁を設けており、
   入口シャット弁は、駆動軸を有する弁体の軸方向の変位によりガス流路内を遮断または接続し、弁体と弁座との互いに押し付けあう押し付け面を、重力の作用方向に対し傾斜させるとともに、弁体および弁座の押し付け面をガス流路内を流れるガスの上流側で低く、ガスの下流側で高くなるようにし、
   入口シャット弁および出口シャット弁において、開弁状態から閉弁状態となるように駆動軸が駆動する方向の前側に流路の燃料電池側が位置することを特徴とする燃料電池システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１に記載の燃料電池システムにおいて、
   流体制御弁のガスの流れ方向に関して両側に接続した２本の配管内を流れるガスが、少なくとも流体制御弁との接続部の周辺部で水平方向に流れることを特徴とする燃料電池システム。
5. 請求項４に記載の燃料電池システムにおいて、
   流体制御弁に接続した上流側配管と下流側配管との中心軸または下面は、水平方向の単一の仮想平面上に位置していることを特徴とする燃料電池システム。

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