JP5290437B2 - フィルター装置 - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池システムの湿潤流体流路に配置されるフィルター装置に関し、特に、湿潤流体の通路を開閉するパージ弁の上流側に配置され、流体中の異物を除去するためのフィルターとして好適なフィルター装置に関する。
従来、地球温暖化などの地球規模の環境問題が認識されるにつれて、地球温暖化の原因となる炭酸ガスを排出するガソリンなどの化石燃料を用いた自動車などに代わり、最近では、燃料電池を用いた電気自動車などが注目されている。
このような燃料電池システムは、概略、図２７に示したような燃料電池システムが採用されている。
すなわち、図２７の燃料電池システム１００では、固体高分子型燃料電池本体である燃料電池スタック１０２を備えている。
この燃料電池スタック１０２には、燃料ガス供給源である水素タンク１０４から、燃料ガスである水素ガスが供給されるアノード（水素極）１０６を備えている。また、燃料電池スタック１０２には、酸化剤ガスである空気が、コンプレッサー１０８を介して供給されるカソード（空気極）１１０が備えられている。
燃料ガスである水素ガスは、高圧水素ガスとして、水素タンク１０４に貯留されており、水素タンク１０４から供給される高圧水素ガスは、水素圧力調整弁１１２によって、燃料電池の運転圧力まで減圧され、水素供給流路１１４を介して、アノード１０６へ供給される。
アノード１０６で消費されなかった余剰の水素ガスは、水素循環ポンプ１１６を介して、水素循環流路１１８によって、水素供給流路１１４に還流されて、水素タンク１０４から供給される水素ガスと混合され、アノード１０６へ供給されるようになっている。
一方、酸化剤ガスとしての空気は、図示しないエアフィルタを介して、コンプレッサー１０８を介して圧縮され、圧縮した空気が、空気供給流路１２０を介して、カソード１１０へ供給されるようになっている。
そして、カソード１１０で、空気中の酸素が反応に使用され、残りの空気は、空気圧を調整する空気圧力調整弁１２２を介して排出されるようになっている。
また、燃料電池スタック１０２には、燃料電池スタック１０２の温度を所定の温度に保つために、冷却水などの冷却流体を循環する冷却系が設けられている。すなわち、ラジエーター１２４で冷却された冷却流体が、冷却水ポンプ１２６を介して、冷却水循環経路１２８、１３０を介して、燃料電池スタック１０２を冷却するように循環される。
また、水素循環流路１１８には、余剰の水素ガス中に含まれる窒素ガス等を外部に排出するための排出経路１３２が分岐されており、この排出経路１３２を開閉するための、例えば、電磁弁を用いたパージ弁１３４が配置されている。
ところで、水素循環流路１１８を流れる流体中には、異物などの不純物が含まれる場合があるため、排出経路１３２のパージ弁１３４には、フィルターを設けることが行われている。
このような排出経路１３２のパージ弁１３４にフィルターを設けた燃料電池システムとしては、例えば、特許文献１（特開２００８−２７０１５１号公報）がある。
しかしながら、このような従来のフィルターを設けた燃料電池システムにおいては、流体中に水蒸気などの湿分が含まれる場合に、流路内で湿分が凝縮し水が溜まることがある。特に、排出経路１３２のパージ弁１３４のフィルターでは、そのメッシュ部分に水が付着しやすく、システム停止後に低温下に放置した場合に、フィルターの水が凍結して、排出経路１３２を閉塞してしまうことになる。
本発明は、このような現状に鑑み、フィルターに水が付着、残留することがなく、システム停止後に低温下に放置した場合にも、燃料電池システムの起動時において、フィルターの凍結による閉塞を、確実に防止することができ、燃料電池システムの湿潤流体流路に配置されるフィルター装置を提供することを目的とする。
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明のフィルター装置は、
燃料電池システムの湿潤流体流路に配置されるフィルター装置であって、
前記湿潤流体流路を流れる流体を導入する流体導入経路と、
前記流体導入経路から導入された流体を透過させて、流体中の異物を除去するためのフィルターと、
前記フィルターを通過した流体を排出する流体排出経路と、
前記フィルターを振動させる振動付与手段と、
を備えたことを特徴とする。
燃料電池システムの湿潤流体流路に配置されるフィルター装置であって、
前記湿潤流体流路を流れる流体を導入する流体導入経路と、
前記流体導入経路から導入された流体を透過させて、流体中の異物を除去するためのフィルターと、
前記フィルターを通過した流体を排出する流体排出経路と、
前記フィルターを振動させる振動付与手段と、
を備えたことを特徴とする。
なお、本明細書で、「フィルターを振動させる振動付与手段」における「振動」とは、回転による遠心力（回転振動）、回転偏心振動（回転による遠心力と偏心による遠心力の合わさった振動）、上下振動を包含する意味である。
このように構成することによって、フィルターを振動させて、フィルターに付着する水分を振動により飛ばして、除去することができる。
従って、その後、低温下に放置しても、氷の元となる水分が存在しないので、氷による目詰まりを起こすことがない。また、フィルターの振動により、フィルターに付着したゴミなどの不純物も同時に、振動で飛ばして、除去することができる。
これにより、フィルターに水が付着、残留することがなく、システム停止後に低温下に放置した場合にも、フィルターの凍結による閉塞を、確実に防止することができ、燃料電池システムの湿潤流体流路に配置されるフィルター装置を提供することができる。
また、本発明のフィルター装置は、前記振動付与手段が、前記フィルターを回転振動させるように連結した回転駆動機構であることを特徴とする。
このように構成することによって、回転駆動機構によって、フィルターを回転させて、遠心力（回転振動）によって、フィルターに付着する水分を遠心力で飛ばして、除去することができる。
従って、その後、低温下に放置しても、氷の元となる水分が存在しないので、氷による目詰まりを起こすことがない。また、フィルターの回転により、フィルターに付着したゴミなどの不純物も同時に、遠心力で飛ばして、除去することができる。
これにより、フィルターに水が付着、残留することがなく、システム停止後に低温下に放置した場合にも、フィルターの凍結による閉塞を、確実に防止することができ、燃料電池システムの湿潤流体流路に配置されるフィルター装置を提供することができる。
また、本発明のフィルター装置は、前記回転駆動機構が、流体導入経路に配設され、流体導入経路に導入された流体によって回転する羽根部材であることを特徴とする。
このように構成することによって、流体導入経路に導入された流体によって羽根部材が回転され、これにより、この羽根部材に連結されたフィルターが回転するので、他の配管や電源が必要ないので、安価でコンパクトなフィルター装置を提供することができる。
また、本発明のフィルター装置は、前記回転駆動機構が、回転モーターであることを特徴とする。
このように構成することによって、回転モーターを使用することにより、フィルターを回転させたい所定の時、例えば、システム停止処理時の一定時間のみに回転させるなどの制御が可能で、フィルターを回転する回転駆動機構の寿命を長期化することができる。
また、本発明のフィルター装置は、
前記回転駆動機構側に連結した駆動用回転マグネットと、
前記フィルターに連結された回転用マグネットとを備え、
前記駆動用回転マグネットと回転用マグネットのマグネットカップリングにより、前記フィルターを回転させるように構成したことを特徴とする。
前記回転駆動機構側に連結した駆動用回転マグネットと、
前記フィルターに連結された回転用マグネットとを備え、
前記駆動用回転マグネットと回転用マグネットのマグネットカップリングにより、前記フィルターを回転させるように構成したことを特徴とする。
このように構成することによって、万が一、氷などでフィルターが回転不能になった場合でも、モーターがロック状態にならないので、モーターの過電流による損傷を防止することができる。
また、本発明のフィルター装置は、前記駆動用回転マグネットと回転用マグネットの間に、気密分離するための隔壁部材を介装したことを特徴とする。
このように構成することによって、分子の大きさが小さくリークしやすい水素に対して、複雑なシール構造にすることなく、完全なシール構造を形成することができる。モーター駆動部に対し、金属部材に水素が接触することで生じる水素脆性による劣化を防止することができる。
また、本発明のフィルター装置は、
前記回転駆動機構が、回転駆動用流体を導入することによって、回転する羽根部材であることを特徴とする。
前記回転駆動機構が、回転駆動用流体を導入することによって、回転する羽根部材であることを特徴とする。
このように構成することによって、ラジエーターなどの冷却流体分岐経路に導入された冷却流体によって、羽根部材が回転され、これにより、この羽根部材に連結されたフィルターが回転するので、冷却流体循環経路の冷却流体を回転に用いることができ、パージ弁のパージ量に制限されることなくフィルターを回転でき、確実に水分を遠心力で飛ばして除去することができる。
また、本発明のフィルター装置は、
前記回転駆動機構が、
回転駆動用流体を導入することによって、往復動するラック部材と、
前記フィルターに連結され、ラック部材と係合してラック部材の移動によって回転するピニオン部材と、を備えることを特徴とする。
前記回転駆動機構が、
回転駆動用流体を導入することによって、往復動するラック部材と、
前記フィルターに連結され、ラック部材と係合してラック部材の移動によって回転するピニオン部材と、を備えることを特徴とする。
このように構成することによって、回転駆動用流体を導入することによって、ラック部材が往復動するとともに、ラック部材の移動によってピニオン部材が回転され、これにより、このピニオン部材に連結されたフィルターが回転するので、回転駆動用流体を回転に用いることができ、パージ弁のパージ量に制限されることなくフィルターを回転でき、確実に水分を遠心力で飛ばして除去することができる。
また、本発明のフィルター装置は、前記回転駆動用流体が、冷却流体循環経路から分岐された冷却流体分岐経路を介して導入される回転駆動用流体であることを特徴とする。
このように構成することによって、冷却流体分岐経路に導入された冷却流体によって、羽根部材や、ピニオン部材が回転され、これにより、フィルターが回転するので、冷却流体循環経路の冷却流体を回転に用いることができ、パージ弁のパージ量に制限されることなくフィルターを回転でき、確実に水分を遠心力で飛ばして除去することができる。
また、本発明のフィルター装置は、前記回転駆動機構の回転軸とフィルターの回転軸とが、相互に偏心した状態で連結され、フィルターを回転偏心振動させるように構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、回転駆動機構の回転によって、回転駆動機構の回転軸と偏心した状態で連結されたフィルターが、回転偏心により振動するので、回転による遠心力と偏心による遠心力が合わさった振動により、フィルターを振動させて、フィルターに付着する水分を振動により飛ばして、より効率的に除去することができる。
また、本発明のフィルター装置は、前記振動付与手段が、前記フィルターを上下振動させるように連結した上下振動付与機構であることを特徴とする。
このように構成することによって、上下振動付与機構によって、フィルターを上下振動させるので、フィルターの上下振動により、フィルターに付着する水分を振動により上下方向に飛ばして、効率的に除去することができる。
また、本発明のフィルター装置は、前記上下振動付与機構が、圧電素子によりフィルターを上下振動させるように構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、圧電素子に電流を負荷することによって、圧電素子の振動が上下振動となって伝達され、フィルターを上下振動させることができ、このフィルターの上下振動により、フィルターに付着する水分を振動により上下方向に飛ばして、効率的に除去することができる。
また、圧電素子を配置するだけで良いので、他の配管が不要で、圧電素子への消費電力が僅かですみ、安価でコンパクトなフィルター装置を提供することができる。
また、本発明のフィルター装置は、
前記上下振動付与機構が、
前記フィルターに連結されたフィルター側マグネットと、
前記フィルター側マグネットと対峙するように配置された駆動側マグネットとから構成され、
前記フィルター側マグネットと駆動側マグネットとの反発力によって、フィルターを上下振動させるように構成したことを特徴とする。
前記上下振動付与機構が、
前記フィルターに連結されたフィルター側マグネットと、
前記フィルター側マグネットと対峙するように配置された駆動側マグネットとから構成され、
前記フィルター側マグネットと駆動側マグネットとの反発力によって、フィルターを上下振動させるように構成したことを特徴とする。
このように構成することによって、フィルター側マグネットと駆動側マグネットとの反発力によって、フィルターを上下振動させることができ、このフィルターの上下振動により、フィルターに付着する水分を振動により上下方向に飛ばして、効率的に除去することができる。
また、フィルター側マグネットと駆動側マグネットを配置するだけで良いので、他の配管や電源が必要ないので、安価でコンパクトなフィルター装置を提供することができる。
また、本発明のフィルター装置は、前記駆動側マグネットが、回転モーターに連結された回転体の回転方向の一部に形成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、駆動側マグネットが、回転モーターに連結された回転体の回転方向の一部に形成されているので、回転体の回転数（回転モーターの回転数）に応じて、所定の回数、時間間隔でフィルターを上下振動させることができ、フィルターに付着する水分の除去の状態を簡単容易に制御することができる。
また、本発明のフィルター装置は、
前記駆動側マグネットが、
前記回転モーターに連結された回転体の回転方向の一部に形成され、前記フィルター側マグネットと反発するマグネットと、
前記回転モーターに連結された回転体の回転方向の一部に形成され、前記フィルター側マグネットと相互に吸着しあうマグネットとから構成されていることを特徴とする。
前記駆動側マグネットが、
前記回転モーターに連結された回転体の回転方向の一部に形成され、前記フィルター側マグネットと反発するマグネットと、
前記回転モーターに連結された回転体の回転方向の一部に形成され、前記フィルター側マグネットと相互に吸着しあうマグネットとから構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、複数の駆動側マグネットを、フィルター側マグネットに対峙する側の磁極が、回転モーターに連結された回転体の回転方向に相互に異なるように連続して、または、一定間隔離間して配置され他マグネットから構成されることになる。
これにより、回転モーター側の駆動側マグネットと、フィルター側マグネットが対峙して相互に吸着しあう同じ磁極となる位置では、上記の反発力が解消され、フィルターはその自重ではなく、即座に吸着力で下方に移動することになり、より、フィルターを効率よく上下振動させることができ、このフィルターの上下振動により、フィルターに付着する水分を振動により上下方向に飛ばして、効率的に除去することができる。
また、本発明のフィルター装置は、前記流体排出経路のフィルター側に、パージ弁を一体で設けたことを特徴とする。
このように、流体排出経路のフィルター側に、パージ弁を一体で設けることにより、パージ弁に接続する配管とパージ弁のハウジングをなくすことができ、コンパクト化を図ることができる。
また、本発明のフィルター装置は、前記フィルターが、円盤形状または筒状形状であることを特徴とする。
このように、フィルターが、円盤形状または筒状形状であっても、フィルターの凍結による閉塞を、確実に防止することができる。
また、設計上確保したいフィルターの面積と、取付けるスペースにより形状を決めることが可能となり、設計の自由度が向上する。
本発明によれば、回転駆動機構によって、フィルターを回転させて、遠心力によって、フィルターに付着する水分を遠心力で飛ばして、除去することができる。
従って、その後、低温下に放置しても、氷の元となる水分が存在しないので、氷による目詰まりを起こすことがない。また、フィルターの回転により、フィルターに付着したゴミなどの不純物も同時に、遠心力で飛ばして、除去することができる。
これにより、フィルターに水が付着、残留することがなく、システム停止後に低温下に放置した場合にも、燃料電池システムの起動時において、フィルターの凍結による閉塞を、確実に防止することができ、しかも、従来のように、複雑な制御、解凍用ヒーターなどの熱源も不要で、安価でコンパクトな、燃料電池システムの湿潤流体流路に配置されるフィルター装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
［実施例１］
図１は、本発明のフィルター装置が適用される燃料電池システムの概略図、図２は、本発明のフィルター装置の実施例の概略縦断面図、図３は、図２のフィルター装置のＡ−Ａ線での概略断面図である。
図１は、本発明のフィルター装置が適用される燃料電池システムの概略図、図２は、本発明のフィルター装置の実施例の概略縦断面図、図３は、図２のフィルター装置のＡ−Ａ線での概略断面図である。
図１において、符号１０は、全体で本発明のフィルター装置が適用される燃料電池システムを示している。
図１に示したように、燃料電池システム１０では、固体高分子型燃料電池本体である燃料電池スタック１２を備えている。
この燃料電池スタック１２には、燃料ガス供給源である水素タンク１４から、燃料ガスである水素ガスが供給されるアノード（水素極）１６を備えている。また、燃料電池スタック１２には、酸化剤ガスである空気が、コンプレッサー１８を介して供給されるカソード（空気極）２０が備えられている。
燃料ガスである水素ガスは、高圧水素ガスとして、水素タンク１４に貯留されており、水素タンク１４から供給される高圧水素ガスは、水素圧力調整弁２２によって、燃料電池の運転圧力まで減圧され、水素供給流路２４を介して、アノード１６へ供給される。
アノード１６で消費されなかった余剰の水素ガスは、水素循環ポンプ２６を介して、水素循環流路２８によって、水素供給流路２４に還流されて、水素タンク１４から供給される水素ガスと混合され、アノード１６へ供給されるようになっている。
一方、酸化剤ガスとしての空気は、図示しないエアフィルタを介して、コンプレッサー１８を介して圧縮され、圧縮した空気が、空気供給流路３０を介して、カソード２０へ供給されるようになっている。
そして、カソード２０で、空気中の酸素が反応に使用され、残りの空気は、空気圧を調整する空気圧力調整弁３２を介して排出されるようになっている。
また、燃料電池スタック１２には、燃料電池スタック１２の温度を所定の温度に保つために、冷却水などの冷却流体を循環する冷却系が設けられている。すなわち、ラジエーター３４で冷却された冷却流体が、冷却水ポンプ３６を介して、冷却流体循環経路３８、４０を介して、燃料電池スタック１２を冷却するように循環される。
また、水素循環流路２８には、余剰の水素ガスを外部に排出するための排出経路４２が分岐されており、この排出経路４２を開閉するための、例えば、電磁弁を用いたパージ弁４４が配置されている。
そして、水素循環流路２８を流れる流体中には、異物などの不純物が含まれる場合があるため、排出経路４２のパージ弁４４の上流側には、本発明のフィルター装置５０が設けられている。
なお、図中、符号４６は、水捨弁、４８は、コントロールユニットを示している。
本発明のフィルター装置５０は、図２〜図３に示したように、上部ハウジング５２と、中間ハウジング５４と、下部ハウジング５６とを備えており、これらの上部ハウジング５２と中間ハウジング５４との間、中間ハウジング５４と下部ハウジング５６との間は、シール部材５８によりシールされている。
中間ハウジング５４には、図２、図３に示したように、水素循環流路２８の分岐経路２８ａに接続され、流体を導入する流体導入経路６０が形成されている。
この流体導入経路６０は、中間ハウジング５４の下方側部から、上方に傾斜して反対側の側部近傍に至るように形成された第１の流体導入経路６０ａと、中間ハウジング５４の反対側の側部近傍において屈曲されて、上方に傾斜した第２の流体導入経路６０ｂとから構成されている。
また、第１の流体導入経路６０ａと、第２の流体導入経路６０ｂとの連結部の外側は、封止部材６０ｃによって封止されている。
第１の流体導入経路６０ａの一部は、図２、図３に示したように、中間ハウジング５４の下方中央部に形成した回転機構収容部６２の一部を通過するように形成されている。この回転機構収容部６２内には、振動付与手段である回転機構を構成する羽根部材６４が、軸受け６５、ボール６３により、回転可能に収容されている。
この羽根部材６４には、複数の羽根６４ａが形成されており、水素循環流路２８の分岐経路２８ａから、第１の流体導入経路６０ａに導入された流体によって、図３の矢印で示した方向に、羽根部材６４が回転されるように構成されている。
一方、この第２の流体導入経路６０ｂの上方端部は、中間ハウジング５４の上方部分中央に形成されたフィルター室６１と連通するように構成されている。このフィルター室６１内には、図２、図４に示したように、流体導入経路６０から導入された流体を透過させて、流体中の、例えば、ゴミなどの異物を除去するためのフィルター６６が、軸受け６７を介して、回転可能に収容されている。
フィルター６６は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示したように、略円筒形状のフィルター部６６ａと、このフィルター部６６ａの側周部に装着された、メッシュなどのフィルター部材６６ｂと、フィルター部６６ａの下方に形成された軸部６６ｃとを備えている。
なお、フィルター部６６ａと上部ハウジング５２との間には、シール部材１１が介装されている。
このフィルター６６の軸部６６ｃは、羽根部材６４の上部中央に形成された軸穴６４ｂに嵌合されている。これにより、上記のように、水素循環流路２８の分岐経路２８ａから、第１の流体導入経路６０ａに導入された流体によって、羽根部材６４が回転されることによって、フィルター６６が回転されるように構成されている。
また、フィルター６６の上部には、上部ハウジング５２に、フィルター６６を通過した流体を排出する流体排出経路６８が形成されており、この流体排出経路６８が、排出経路４２のパージ弁４４に接続されている。また、この流体排出経路６８は、上方に延びる第１の流体排出経路６８ａと、下方に傾斜するように、上部ハウジング５２の側部に至る第２の流体排出経路６８ｂとから構成されている。
このように構成される本発明のフィルター装置５０では、水素循環流路２８の分岐経路２８ａから、第１の流体導入経路６０ａに導入された流体によって、羽根部材６４が回転されることによって、フィルター６６が回転される。
これにより、フィルター６６の回転による遠心力（回転振動）によって、フィルター６６（フィルター部材６６ｂ）に付着する水分を遠心力で飛ばして、除去することができる。
従って、その後、低温下に放置しても、氷の元となる水分が存在しないので、氷による目詰まりを起こすことがない。また、フィルター６６の回転により、フィルター６６に付着したゴミなどの不純物も同時に、遠心力で飛ばして、除去することができる。
これにより、フィルター６６に水が付着、残留することがなく、システム停止後に低温下に放置した場合にも、燃料電池システム１０の起動時において、フィルター６６の凍結による閉塞を、確実に防止することができ、しかも、従来のように、複雑な制御、解凍用ヒーターなどの熱源も不要で、安価でコンパクトな、燃料電池システムの湿潤流体流路に配置されるフィルター装置５０を提供することができる。
また、流体導入経路６０に導入された流体によって羽根部材６４が回転され、これにより、この羽根部材６４に連結されたフィルター６６が回転するので、他の配管や電源が必要ないので、安価でコンパクトなフィルター装置を提供することができる。
なお、流体導入経路６０、第２の流体排出経路６８ｂのように、傾斜を設けることで、水分を配管の下方側へ流すことができる。この際、フィルター６６、上部ハウジング５２、中部ハウジング５４、下部ハウジング５６、流体導入経路６０、ならびに、流体排出経路６８に、例えば、フッ素処理などの撥水処理を施すことにより、水分が流れやすくなるので望ましい。
なお、この場合、フィルター６６のフィルター部６６ａ、フィルター部材６６ｂの材質としては、特に限定されるものではなく、フィルター機能を有するものであれば、従来公知の種々の材料から構成することができる。
［実施例２］
図５は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図、図６は、図５のフィルター装置のＢ−Ｂ線での概略断面図、図７（Ａ）は、図５のフィルター装置のフィルター部の概略縦断面図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の上面図である。
図５は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図、図６は、図５のフィルター装置のＢ−Ｂ線での概略断面図、図７（Ａ）は、図５のフィルター装置のフィルター部の概略縦断面図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の上面図である。
この実施例のフィルター装置５０は、図１〜図４に示した実施例１のフィルター装置５０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例のフィルター装置５０では、図５、図７に示したように、フィルター６６が、略円盤形状である。そして、フィルター６６には、図７（Ａ）、（Ｂ）に示したように、フィルター部６６ａの下面に装着された、メッシュなどのフィルター部材６６ｂが形成されている。
このように、フィルター６６を、略円盤形状とすることにより、設計上確保したいフィルターの面積と、取付けるスペースにより形状を決めることが可能となり、設計の自由度が向上する。
［実施例３］
図８は、本発明の別の実施例のフィルター装置が適用される燃料電池システムの概略図、図９は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図である。
図８は、本発明の別の実施例のフィルター装置が適用される燃料電池システムの概略図、図９は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図である。
この実施例のフィルター装置５０は、図１〜図４に示した実施例１のフィルター装置５０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例のフィルター装置５０では、図９に示したように、回転機構収容部６２に、図１〜図４に示した実施例のフィルター装置５０の羽根部材６４の代わりに、振動付与手段である回転駆動機構として、回転モーター７０が配置されている。
そして、回転モーターの駆動軸側には、駆動用回転マグネット７２が連結されており、フィルター６６の軸部６６ｃに、回転用マグネット７４が連結されている。振動付与手段として、この駆動用回転マグネット７２と、回転用マグネット７４のマグネットカップリングにより、回転モーター７０の駆動によって、フィルター６６を回転させるように構成されている。
さらに、駆動用回転マグネット７２と回転用マグネット７４の間に、回転機構収容部６２との間を気密分離するための隔壁部材７６が介装されている。なお、図中、符号７８は、シール部材を示している。
このように構成することによって、分子の大きさが小さくリークしやすい水素に対して、複雑なシール構造にすることなく、完全なシール構造を形成することができる。モーター駆動部に対し、金属部材に水素が接触することで生じる水素脆性による劣化を防止することができる。
万が一、氷などでフィルターが回転不能になった場合でも、モーターがロック状態にならないので、モーターの過電流による損傷を防止することができる。
また、この実施例のフィルター装置５０では、流体導入経路６０は、第１の流体導入経路６０ａ、封止部材６０ｃが設けられておらず、第２の流体導入経路６０ｂのみから構成されている。そして、図８に示したように、この第２の流体導入経路６０ｂが、水素循環流路２８の分岐経路２８ａに接続され、流体を導入するように構成されている。
さらに、駆動用回転マグネット７２と回転用マグネット７４のマグネットカップリングの間に、漏洩流体排出経路８０が設けられており、漏洩流体排出経路８０を、流体導入経路６０（第２の流体導入経路６０ｂ）に接続して、漏洩流体を流体導入経路６０に還流させるように構成されている。
このように構成することによって、フィルター６６側の回転摺動部から漏洩した流体を流体導入経路６０に再び還流することができる。
このように構成されるフィルター装置５０では、回転モーター７０を使用することにより、フィルター６６を回転させたい所定の時、例えば、システム停止処理時の一定時間のみに回転させるなどの制御が可能で、フィルター６６を回転する回転駆動機構の寿命を長期化することができる。
また、回転モーター７０の駆動軸側に連結した駆動用回転マグネット７２と、フィルター６６に連結された回転用マグネット７４とのいずれか一方が、マグネットであり、他方が、マグネットまたは磁性材料から構成することができる。
このように構成することによって、高価なマグネットの使用を選択的に使用できるので、安価なフィルター装置を提供することができる。
この場合、強力な磁力を持つマグネットとして、ネオジムマグネットが知られているが、ネオジムマグネットは、水分により錆び易いため、水蒸気を含む水素系の流路内に設置することは不向きであるので、フェライトマグネット、または、磁性材料を使用するのが望ましい。
［実施例４］
図１０は、本発明の別の実施例のフィルター装置が適用される燃料電池システムの概略図、図１１は、本発明の別の実施例のフィルター装置が適用される燃料電池システムの概略図、図１２は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図、図１３は、図１２のフィルター装置のＣ−Ｃ線での概略断面図である。
図１０は、本発明の別の実施例のフィルター装置が適用される燃料電池システムの概略図、図１１は、本発明の別の実施例のフィルター装置が適用される燃料電池システムの概略図、図１２は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図、図１３は、図１２のフィルター装置のＣ−Ｃ線での概略断面図である。
この実施例のフィルター装置５０は、図１〜図４に示した実施例１のフィルター装置５０、図８〜図９に示した実施例３のフィルター装置５０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例のフィルター装置５０では、図８〜図９に示した実施例のフィルター装置５０と同様に、流体導入経路６０は、第１の流体導入経路６０ａ、封止部材６０ｃが設けられておらず、第２の流体導入経路６０ｂのみから構成されている。そして、図１０、図１１に示したように、この第２の流体導入経路６０ｂが、水素循環流路２８の分岐経路２８ａに接続され、流体を導入するように構成されている。
また、この実施例のフィルター装置５０では、下部ハウジング５６内に、振動付与手段である回転機構を構成する羽根部材６４が、軸受け６５、ボール６３により、回転可能に収容されている。
そして、この羽根部材６４には、複数の羽根６４ａが形成されており、回転駆動用流体として、冷却流体循環経路３８から分岐された冷却流体分岐経路３８ａに導入された冷却流体によって、図１３の矢印で示した方向に、羽根部材６４が回転されるように構成されている。そして、図１０、図１１、図１３に示したように、この冷却流体分岐経路３８ａに導入された冷却流体は、再び、冷却流体循環経路３８に還流されるように構成されている。
また、この実施例のフィルター装置５０では、図８〜図９に示した実施例３のフィルター装置５０と同様に、羽根部材６４側には、駆動用回転マグネット７２が連結されており、フィルター６６の軸部６６ｃに、回転用マグネット７４が連結されている。この駆動用回転マグネット７２と、回転用マグネット７４のマグネットカップリングにより、冷却流体によって、フィルター６６を回転させるように構成されている。
さらに、駆動用回転マグネット７２と回転用マグネット７４の間に、回転機構収容部６２との間を気密分離するための隔壁部材７６が介装されている。
このように構成することによって、ラジエーター３４などの冷却流体分岐経路３８ａに導入された冷却流体によって、羽根部材６４が回転され、これにより、この羽根部材６４に連結されたフィルター６６が回転するので、冷却流体循環経路３８の冷却流体を回転に用いることができ、パージ弁４４のパージ量に制限されることなくフィルター６６を回転でき、確実に水分を遠心力で飛ばして除去することができる。
また、この実施例のフィルター装置５０では、図１１、図１３に示したように、冷却流体分岐経路３８ａに設けられた、冷却水の導入を制御する流体制御装置８２の制御によって、羽根部材６４の回転を制御するように構成されている。
このように構成することによって、冷却水の導入を制御する流体制御装置８２の制御（冷却媒体の導入、導入の停止制御）によって、フィルター６６を回転させたい所定の時、例えば、システム停止処理時の一定時間のみに回転させるなどの制御が可能で、フィルター６６を回転する回転駆動機構の寿命を長期化することができる。
［実施例５］
図１４は、本発明の別の実施例のフィルター装置が適用される燃料電池システムの概略図、図１５は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図、図１６は、図１５のフィルター装置のＤ−Ｄ線での概略断面図である。
図１４は、本発明の別の実施例のフィルター装置が適用される燃料電池システムの概略図、図１５は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図、図１６は、図１５のフィルター装置のＤ−Ｄ線での概略断面図である。
この実施例のフィルター装置５０は、図１０〜図１３に示した実施例４のフィルター装置５０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例のフィルター装置５０では、下部ハウジング５６内に、回転駆動用流体として、冷却流体循環経路３８から分岐された冷却流体分岐経路３８ａに導入された冷却流体によって、往復動するラック部材８４を備えている。そして、ラック部材８４の端部は、バネ部材８６によって、図１６において左側、すなわち、冷却流体分岐経路３８ａの入り口側に付勢されている。
また、この冷却流体分岐経路３８ａは、図１０〜図１３に示した実施例のフィルター装置５０と同様に、冷却流体循環経路３８に還流されるように構成されている。
さらに、フィルター６６に連結され、ラック部材８４と係合してラック部材８４の移動によって回転するピニオン部材８８が備えられている。
また、図１４、図１６に示したように、冷却流体分岐経路３８ａに設けられた、冷却水の導入を制御する流体制御装置９０の制御によって、ラック部材８４の移動によるピニオン部材８８の回転を制御するように構成されている。
なお、ラック部材８４の往復動の移動によって、ピニオン部材８８を両方向に回転させることも、往動または復動の際にのみ、ラック部材８４とピニオン部材８８が係合して、一方向にピニオン部材８８を回転させることもできる。
このように構成することによって、冷却流体分岐経路３８ａに導入された冷却流体によって、バネ部材８６に抗して、図１６において右側、すなわち、冷却流体分岐経路３８ａの入り口側と反対側に、ラック部材８４が移動するとともに、冷却流体の導入を停止し、排出することによって、バネ部材８６の付勢力によって、図１６において左側、すなわち、冷却流体分岐経路３８ａの入り口側に、ラック部材８４が移動して、これらのラック部材８４の移動によって、ピニオン部材８８が回転される。
このようにこの実施例では、ラック部材８４、ピニオン部材８８、ラック部材８４と係合してラック部材８４の移動によって回転するピニオン部材８８によって、振動付与手段が構成されている。
これにより、このピニオン部材８８に連結されたフィルター６６が回転するので、冷却流体循環経路の３８の冷却流体を回転に用いることができ、パージ弁４４のパージ量に制限されることなくフィルター６６を回転でき、確実に水分を遠心力で飛ばして除去することができる。
また、図１４、図１６に示したように、冷却流体分岐経路３８ａに設けられた、冷却水の導入を制御する流体制御装置９０の制御（冷却媒体の導入、導入の停止制御）によって、ラック部材８４の移動によるピニオン部材８８の回転を制御するので、フィルター６６を回転させたい所定の時、例えば、システム停止処理時の一定時間のみに回転させるなどの制御が可能で、フィルター６６を回転する回転駆動機構の寿命を長期化することができる。
［実施例６］
図１７は、本発明の別の実施例のフィルター装置が適用される燃料電池システムの概略図、図１８は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図である。
図１７は、本発明の別の実施例のフィルター装置が適用される燃料電池システムの概略図、図１８は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図である。
この実施例のフィルター装置５０は、図８〜図９に示した実施例のフィルター装置５０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例のフィルター装置５０では、図１７、図１８に示したように、流体排出経路６８のフィルター６６側に、パージ弁９４を一体で設けている。
このように、流体排出経路６８のフィルター６６側に、パージ弁９４を一体で設けることにより、パージ弁９４に接続する配管とパージ弁９４のハウジングをなくすことができ、コンパクト化を図ることができる。
［実施例７］
図１９は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図、図２０は、回転モーター７０の駆動軸７０ａとフィルター６６の軸部６６ｃとの偏心によるフィルター６６の回転偏心振動状態を説明する概略上面図である。
図１９は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図、図２０は、回転モーター７０の駆動軸７０ａとフィルター６６の軸部６６ｃとの偏心によるフィルター６６の回転偏心振動状態を説明する概略上面図である。
この実施例のフィルター装置５０では、図８〜図９に示した実施例３のフィルター装置５０と同様に、振動付与手段である回転駆動機構として、回転モーター７０が配置された実施例と、基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例のフィルター装置５０では、図１９に示したように、図８〜図９に示した実施例３と同様に、回転モーターの駆動軸側には、駆動用回転マグネット７２が連結されており、フィルター６６の軸部６６ｃに、回転用マグネット７４が連結されている。振動付与手段として、この駆動用回転マグネット７２と、回転用マグネット７４のマグネットカップリングにより、回転モーター７０の駆動によって、フィルター６６を回転させるように構成されている。
さらに、駆動用回転マグネット７２と回転用マグネット７４の間に、回転機構収容部６２との間を気密分離するための隔壁部材７６が介装されている。
そして、この実施例のフィルター装置５０では、図１９のＥ部で示したように、回転モーター７０の駆動軸７０ａとフィルター６６の軸部６６ｃとが、相互に偏心した状態で連結されている。
この場合、回転モーター７０を作動させて、回転モーター７０の駆動軸７０ａを回転させることによって、駆動用回転マグネット７２が回転し、この駆動用回転マグネット７２とマグネットカップリングを構成している回転用マグネット７４が磁気の作用によって回転することになる。
この際、図２０に示したように、回転モーター７０の駆動軸７０ａとフィルター６６の軸部６６ｃとが、相互に偏心した状態で連結されているので、フィルター６６が、図２０の実線で示したように、通常の回転の場合（点線）と比較して、回転偏心により振動するので、回転による遠心力と偏心による遠心力が合わさった振動となる。
従って、このように構成することによって、回転駆動機構の回転によって、回転駆動機構の回転軸と偏心した状態で連結されたフィルター６６が、回転偏心により振動するので、回転による遠心力と偏心による遠心力が合わさった振動により、フィルター６６を振動させて、フィルター６６に付着する水分を振動により飛ばして、より効率的に除去することができる。
［実施例８］
図２１（Ａ）は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図、図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）のフィルター装置のＣ−Ｃ線での概略断面図である。
図２１（Ａ）は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図、図２１（Ｂ）は、図２１（Ａ）のフィルター装置のＣ−Ｃ線での概略断面図である。
この実施例のフィルター装置５０では、図１０〜図１３に示した実施例４のフィルター装置５０と同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例のフィルター装置５０では、図２１（Ａ）に示したように、図１０〜図１３に示した実施例４と同様に、下部ハウジング５６内に、振動付与手段である回転機構を構成する羽根部材６４が、軸受け６５、ボール６３により、回転可能に収容されている。
そして、この羽根部材６４には、複数の羽根６４ａが形成されており、回転駆動用流体として、冷却流体循環経路３８から分岐された冷却流体分岐経路３８ａに導入された冷却流体によって、図２１（Ｂ）の矢印で示した方向に、羽根部材６４が回転されるように構成されている。そして、この冷却流体分岐経路３８ａに導入された冷却流体は、再び、冷却流体循環経路３８に還流されるように構成されている。
また、この実施例のフィルター装置５０では、図８〜図９に示した実施例３のフィルター装置５０と同様に、羽根部材６４側には、駆動用回転マグネット７２が連結されており、フィルター６６の軸部６６ｃに、回転用マグネット７４が連結されている。この駆動用回転マグネット７２と、回転用マグネット７４のマグネットカップリングにより、冷却流体によって、フィルター６６を回転させるように構成されている。
さらに、駆動用回転マグネット７２と回転用マグネット７４の間に、回転機構収容部６２との間を気密分離するための隔壁部材７６が介装されている。
そして、この実施例のフィルター装置５０では、図２１（Ａ）のＥ部で示したように、羽根部材６４の駆動軸６４ｃ、すなわち、駆動用回転マグネット７２の駆動軸７２ａと、フィルター６６の軸部６６ｃとが、相互に偏心した状態で連結されている。
この場合、冷却流体によって、羽根部材６４を回転させて、羽根部材６４の駆動軸６４ｃを回転させることによって、駆動用回転マグネット７２が回転し、この駆動用回転マグネット７２とマグネットカップリングを構成している回転用マグネット７４が磁気の作用によって回転することになる。
この際、図２１（Ａ）に示したように、羽根部材６４の駆動軸６４ｃとフィルター６６の軸部６６ｃとが、相互に偏心した状態で連結されているので、フィルター６６が、図２０の実線で示したように、通常の回転の場合（点線）と比較して、回転偏心により振動するので、回転による遠心力と偏心による遠心力が合わさった振動となる。
従って、このように構成することによって、回転駆動機構の回転によって、回転駆動機構の回転軸と偏心した状態で連結されたフィルター６６が、回転偏心により振動するので、回転による遠心力と偏心による遠心力が合わさった振動により、フィルター６６を振動させて、フィルター６６に付着する水分を振動により飛ばして、より効率的に除去することができる。
［実施例９］
図２２（Ａ）は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）のフィルター装置のＤ−Ｄ線での概略断面図である。
図２２（Ａ）は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図、図２２（Ｂ）は、図２２（Ａ）のフィルター装置のＤ−Ｄ線での概略断面図である。
この実施例のフィルター装置５０では、図１４〜図１６に示した実施例５のフィルター装置５０と同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例のフィルター装置５０では、図２２（Ａ）に示したように、図１４〜図１６に示した実施例５と同様に、下部ハウジング５６内に、回転駆動用流体として、冷却流体循環経路３８から分岐された冷却流体分岐経路３８ａに導入された冷却流体によって、往復動するラック部材８４を備えている。そして、ラック部材８４の端部は、バネ部材８６によって、図２２（Ｂ）において左側、すなわち、冷却流体分岐経路３８ａの入り口側に付勢されている。
また、この冷却流体分岐経路３８ａは、図１４〜図１６に示した実施例５のフィルター装置５０と同様に、冷却流体循環経路３８に還流されるように構成されている。
さらに、フィルター６６に連結され、ラック部材８４と係合してラック部材８４の移動によって回転するピニオン部材８８が備えられている。
また、図１４〜図１６に示した実施例５と同様に、冷却流体分岐経路３８ａに設けられた、冷却水の導入を制御する流体制御装置９０の制御によって、ラック部材８４の移動によるピニオン部材８８の回転を制御するように構成されている。
このように構成することによって、冷却流体分岐経路３８ａに導入された冷却流体によって、バネ部材８６に抗して、図２２（Ｂ）において右側、すなわち、冷却流体分岐経路３８ａの入り口側と反対側に、ラック部材８４が移動するとともに、冷却流体の導入を停止し、排出することによって、バネ部材８６の付勢力によって、図２２（Ｂ）において左側、すなわち、冷却流体分岐経路３８ａの入り口側に、ラック部材８４が移動して、これらのラック部材８４の移動によって、ピニオン部材８８が回転される。
このようにこの実施例では、ラック部材８４、ピニオン部材８８、ラック部材８４と係合してラック部材８４の移動によって回転するピニオン部材８８によって、振動付与手段が構成されている。
そして、この実施例のフィルター装置５０では、図２２（Ａ）のＥ部で示したように、ピニオン部材８８の駆動軸８８ａ、すなわち、駆動用回転マグネット７２の駆動軸７２ａと、フィルター６６の軸部６６ｃとが、相互に偏心した状態で連結されている。
この際、図２２に示したように、ピニオン部材８８の駆動軸８８ａとフィルター６６の軸部６６ｃとが、相互に偏心した状態で連結されているので、フィルター６６が、図２０の実線で示したように、通常の回転の場合（点線）と比較して、回転偏心により振動するので、回転による遠心力と偏心による遠心力が合わさった振動となる。
従って、このように構成することによって、回転駆動機構の回転によって、回転駆動機構の回転軸と偏心した状態で連結されたフィルター６６が、回転偏心により振動するので、回転による遠心力と偏心による遠心力が合わさった振動により、フィルター６６を振動させて、フィルター６６に付着する水分を振動により飛ばして、より効率的に除去することができる。
［実施例１０］
図２３は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図である。
図２３は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図である。
この実施例のフィルター装置５０では、図１〜図３に示した実施例１のフィルター装置５０と同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例のフィルター装置５０では、図２３に示したように、図１〜図３に示した実施例１に示したフィルター装置５０の羽根部材６４の代わりに、下部ハウジング５６に、圧電素子収容部１３が形成されている。
そして、この圧電素子収容部１３内に、圧電素子１５が装着されており、この圧電素子１５の振動部１７の上部中央に形成された軸穴１７ａに、フィルター６６の軸部６６ｃが嵌合されている。
このように、振動付与手段として、圧電素子１５が設けられており、圧電素子１５に電流を負荷することによって、圧電素子１５の振動部１７の振動が上下振動となって伝達され、図２３の矢印で示したように、フィルター６６を上下振動させることができ、このフィルター６６の上下振動により、フィルター６６に付着する水分を振動により上下方向に飛ばして、効率的に除去することができる。
また、圧電素子１５を配置するだけで良いので、他の配管が不要で、圧電素子１５への消費電力が僅かですみ、安価でコンパクトなフィルター装置を提供することができる。
［実施例１１］
図２４は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図、図２５は、図２４のフィルター装置のＦ−Ｆ線での概略断面図である。
図２４は、本発明のフィルター装置の別の実施例の概略縦断面図、図２５は、図２４のフィルター装置のＦ−Ｆ線での概略断面図である。
この実施例のフィルター装置５０では、図８〜図９に示した実施例３のフィルター装置５０と同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例のフィルター装置５０では、図２４に示したように、図８〜図９に示した実施例３のフィルター装置５０と同様に、振動付与手段である回転駆動機構として、回転モーター７０が配置された実施例と、基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例のフィルター装置５０では、図２４に示したように、フィルター６６の軸部６６ｃに、小径の振動用マグネット７５が連結されている。
そして、回転モーター７０の駆動軸７０ａとフィルター６６の軸部６６ｃとがずれた位置になるように、図２４において、左側よりに回転モーター７０が配置されている。
また、回転モーター７０の駆動軸７０ａに連結された円盤形状の駆動用回転マグネット７２には、図２５（Ａ）に示したように、複数の駆動側マグネット１９（この実施例では合計４個）が配置されている。
この場合、フィルター６６の軸部６６ｃ連結した振動用マグネット７５と、回転モーター７０の駆動軸７０ａに連結された駆動用回転マグネット７２に配置された駆動側マグネット１９とは、マグネットの磁極が相互に反対の磁極が対峙するように配置されている。
また、この実施例の場合には、複数の駆動側マグネット１９が、相互に駆動用回転マグネット７２の周方向（回転方向）に、相互に一定間隔離間して（この実施例では中心角度９０°離間して）配置されている。
また、図２４、図２５（Ａ）に示したように、回転モーター７０の駆動軸７０ａが回転して駆動用回転マグネット７２が回転した際に、これらの駆動側マグネット１９が、フィルター６６の軸部６６ｃ連結した振動用マグネット７５に対応する下方の位置で、相互に対峙するように配置されている。
このように構成することによって、回転モーター７０を作動させて、回転モーター７０の駆動軸７０ａに連結された円盤形状の駆動用回転マグネット７２を回転させる。
これにより、駆動用回転マグネット７２の回転とともに、駆動用回転マグネット７２に配置された駆動側マグネット１９が、駆動用回転マグネット７２の周方向に回転する。
これにより、回転モーター７０側の駆動側マグネット１９と、フィルター６６側の振動用マグネット７５が対峙する位置では、これらのマグネットの磁極反対であるので、反発する力が生じて、フィルター６６が上方向に移動する。
また、回転モーター７０側の駆動側マグネット１９と、フィルター６６側の振動用マグネット７５が対峙しない位置では、上記の反発力が解消され、フィルター６６はその自重で下方に移動することになる。
以上のように、フィルター６６側の振動用マグネット７５と、回転モーター７０側の駆動側マグネット１９との反発力によって、フィルター６６を上下振動させることができ、このフィルター６６の上下振動により、フィルター６６に付着する水分を振動により上下方向に飛ばして、効率的に除去することができる。
また、フィルター６６側の振動用マグネット７５と、回転モーター７０側の駆動側マグネット１９とを配置するだけで良いので、他の配管や電源が必要ないので、安価でコンパクトなフィルター装置を提供することができる。
また、回転モーター７０側の駆動側マグネット１９が、回転モーター７０に連結された回転体である駆動用回転マグネット７２の回転方向（周方向）の一部に形成されているので、回転体である駆動用回転マグネット７２の回転数（回転モーター７０の回転数）に応じて、所定の回数、時間間隔でフィルター６６を上下振動させることができ、フィルター６６に付着する水分の除去の状態を簡単容易に制御することができる。
なお、この実施例の場合には、複数の駆動側マグネット１９を、相互に駆動用回転マグネット７２の周方向（回転方向）に、相互に一定間隔離間して（この実施例では中心角度９０°離間して）配置したが、駆動側マグネット１９の数は、１個以上であればよく特に限定されるものではない。また、その離間間隔（離間角度）も、フィルター６６の所望とする上下振動数に応じて適宜変更することが可能である。
また、この実施例では、複数の駆動側マグネット１９を、相互に駆動用回転マグネット７２の周方向（回転方向）に、相互に一定間隔離間して配置したが、図２５（Ｂ）に示したように、これらの複数の駆動側マグネット１９を、フィルター６６側の振動用マグネット７５に対峙する側の磁極が、駆動用回転マグネット７２の周方向（回転方向）に相互に異なるように連続して、または、図示しないが、一定間隔離間して配置することも可能である。
この場合には、回転モーター７０側の駆動側マグネット１９と、フィルター６６側の振動用マグネット７５が対峙して相互に吸着しあう同じ磁極となる位置では、上記の反発力が解消され、フィルター６６はその自重ではなく、即座に吸着力で下方に移動することになり、より、フィルター６６を効率よく上下振動させることができ、このフィルター６６の上下振動により、フィルター６６に付着する水分を振動により上下方向に飛ばして、効率的に除去することができる。
また、この場合に、複数の駆動側マグネット１９の周方向の大きさを変更することによって、上下の振動時間を変更することができ、このフィルター６６の間欠的な上下振動により、フィルター６６に付着する水分を振動により上下方向に飛ばして、効率的に除去することができる。
なお、この実施例のフィルター装置５０では、回転モーター７０の駆動軸７０ａに連結された円盤形状の駆動用回転マグネット７２の回転方向に、複数の駆動側マグネット１９を配置して、駆動用回転マグネット７２の回転により、フィルター６６の軸部６６ｃ連結した振動用マグネット７５に対して反発力を発生させて、フィルター６６を上下振動させるように構成した。
しかしながら、駆動側マグネット１９により、振動用マグネット７５に対して反発力を発生させて、フィルター６６を上下振動させる構成であれば、回転モーター７０でなくても、例えば、図１０〜図１３に示した実施例４のフィルター装置５０、図１４〜図１６に示した実施例５、実施例８のフィルター装置５０のように、冷却流体分岐経路３８ａに導入された冷却流体によって、羽根部材６４、ピニオン部材８８を回転させるようにして、図示しないが、これらの羽根部材６４、ピニオン部材８８に連結した駆動用回転マグネット７２を回転させるようにすることも可能である。
さらに、駆動側マグネット１９により、振動用マグネット７５に対して反発力を発生させて、フィルター６６を上下振動させる構成であれば、円盤形状の駆動用回転マグネット７２ではなく、図示しないが、矩形平板形状のマグネット７２として、その一部に駆動側マグネット１９を配置することができる。
この場合には、図示しないが、図１４〜図１６に示した実施例５、実施例８のフィルター装置５０の往復動するラック部材８４の代わりに、矩形平板形状のマグネット７２を配置して、冷却流体分岐経路３８ａに導入された冷却流体によって往復動させて、駆動側マグネット１９により、フィルター６６の軸部６６ｃ連結した振動用マグネット７５に対して反発力を発生させて、フィルター６６を上下振動させるように構成することも可能である。
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、図１０〜図１３に示した実施例４のフィルター装置５０、図１４〜図１６に示した実施例５、実施例８のフィルター装置５０では、冷却流体分岐経路３８ａに導入された冷却流体によって、羽根部材６４、ピニオン部材８８を回転させるようにしたが、回転駆動用流体として、別途空気を導入することよって、羽根部材６４、ピニオン部材８８を回転させることも可能であるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
以上、本発明のフィルター装置５０を、パージ弁４４、９４の上流側に配置した実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、図２６に示したように、水捨弁４６の上流側および、調圧弁３２の上流側に配置しても、同様な効果を得られる。
本発明は、燃料電池システムの潤湿流体流路に配置されるフィルター装置であり、特に、湿潤流体の通路を開閉するパージ弁の上流側に配置され、流体中の異物を除去するためのフィルターとして好適なフィルター装置である。
１０ 燃料電池システム
１１ シール部材
１２ 燃料電池スタック
１３ 圧電素子収容部
１４ 水素タンク
１５ 圧電素子
１６ アノード
１７ 振動部
１７ａ 軸穴
１８ コンプレッサー
１９ 駆動側マグネット
２０ カソード
２２ 水素圧力調整弁
２４ 水素供給流路
２６ 水素循環ポンプ
２８ 水素循環流路
２８ａ 分岐経路
３０ 空気供給流路
３２ 空気圧力調整弁
３４ ラジエーター
３６ 冷却水ポンプ
３８ 冷却流体循環経路
３８ａ 冷却流体分岐経路
４２ 排出経路
４４ パージ弁
４６ 水捨弁
４８ コントロールユニット
５０ フィルター装置
５２ 上部ハウジング
５４ 中間ハウジング
５６ 下部ハウジング
５８ シール部材
６０ 流体導入経路
６０ａ 第１の流体導入経路
６０ｂ 第２の流体導入経路
６０ｃ 封止部材
６１ フィルター室
６２ 回転機構収容部
６３ ボール
６４ 羽根部材
６４ａ 羽根
６４ｂ 軸穴
６４ｃ 駆動軸
６５ 軸受
６６ フィルター
６６ａ フィルター部
６６ｂ フィルター部材
６６ｃ 軸部
６７ 軸受
６８ 流体排出経路
６８ａ 第１の流体排出経路
６８ｂ 第２の流体排出経路
７０ 回転モーター
７０ａ 駆動軸
７２ 駆動用回転マグネット
７２ａ 駆動軸
７４ 回転用マグネット
７５ 振動用マグネット
７６ 隔壁部材
７８ シール部材
８０ 漏洩流体排出経路
８２ 流体制御装置
８４ ラック部材
８６ バネ部材
８８ ピニオン部材
８８ａ 駆動軸
９０ 流体制御装置
９４ パージ弁
９６ 弁口
１００ 燃料電池システム
１０２ 燃料電池スタック
１０４ 水素タンク
１０６ アノード
１０８ コンプレッサー
１１０ カソード
１１２ 水素圧力調整弁
１１４ 水素供給流路
１１６ 水素循環ポンプ
１１８ 水素循環流路
１２０ 空気供給流路
１２２ 空気圧力調整弁
１２４ ラジエーター
１２６ 冷却水ポンプ
１２８ 冷却水循環経路
１３２ 排出経路
１３４ パージ弁
１１ シール部材
１２ 燃料電池スタック
１３ 圧電素子収容部
１４ 水素タンク
１５ 圧電素子
１６ アノード
１７ 振動部
１７ａ 軸穴
１８ コンプレッサー
１９ 駆動側マグネット
２０ カソード
２２ 水素圧力調整弁
２４ 水素供給流路
２６ 水素循環ポンプ
２８ 水素循環流路
２８ａ 分岐経路
３０ 空気供給流路
３２ 空気圧力調整弁
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３６ 冷却水ポンプ
３８ 冷却流体循環経路
３８ａ 冷却流体分岐経路
４２ 排出経路
４４ パージ弁
４６ 水捨弁
４８ コントロールユニット
５０ フィルター装置
５２ 上部ハウジング
５４ 中間ハウジング
５６ 下部ハウジング
５８ シール部材
６０ 流体導入経路
６０ａ 第１の流体導入経路
６０ｂ 第２の流体導入経路
６０ｃ 封止部材
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６３ ボール
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６６ フィルター
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６８ 流体排出経路
６８ａ 第１の流体排出経路
６８ｂ 第２の流体排出経路
７０ 回転モーター
７０ａ 駆動軸
７２ 駆動用回転マグネット
７２ａ 駆動軸
７４ 回転用マグネット
７５ 振動用マグネット
７６ 隔壁部材
７８ シール部材
８０ 漏洩流体排出経路
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８４ ラック部材
８６ バネ部材
８８ ピニオン部材
８８ａ 駆動軸
９０ 流体制御装置
９４ パージ弁
９６ 弁口
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１０４ 水素タンク
１０６ アノード
１０８ コンプレッサー
１１０ カソード
１１２ 水素圧力調整弁
１１４ 水素供給流路
１１６ 水素循環ポンプ
１１８ 水素循環流路
１２０ 空気供給流路
１２２ 空気圧力調整弁
１２４ ラジエーター
１２６ 冷却水ポンプ
１２８ 冷却水循環経路
１３２ 排出経路
１３４ パージ弁
Claims (11)
- 燃料電池システムの燃料電池スタックから排出される水分を含んだ反応ガスを排出する湿潤流体流路の排出経路に配置されるフィルター装置であって、
前記排出経路を流れる流体を導入する流体導入経路と、
前記流体導入経路から導入された流体を透過させて、流体中の異物を除去するためのフィルターと、
前記フィルターを通過した流体を排出する流体排出経路と、
前記フィルターを振動させる振動付与手段と、
を備え、
前記振動付与手段が、前記フィルターを回転させるように連結した回転駆動機構であるか、または、前記フィルターを回転偏心させる回転偏心機構であり、
前記回転駆動機構によるフィルターの回転、または、前記回転偏心機構による回転偏心によって、前記フィルターに付着する水分を前記流体導入経路側に飛ばして、除去するように構成されていることを特徴とするフィルター装置。 - 前記回転駆動機構が、流体導入経路に配設され、流体導入経路に導入された流体によって回転する羽根部材であることを特徴とする請求項１に記載のフィルター装置。
- 前記回転駆動機構が、回転モーターであることを特徴とする請求項１に記載のフィルター装置。
- 前記回転駆動機構側に連結した駆動用回転マグネットと、
前記フィルターに連結された回転用マグネットとを備え、
前記駆動用回転マグネットと回転用マグネットのマグネットカップリングにより、前記フィルターを回転させるように構成したことを特徴とする請求項３に記載のフィルター装置。 - 前記駆動用回転マグネットと回転用マグネットの間に、気密分離するための隔壁部材を介装したことを特徴とする請求項４に記載のフィルター装置。
- 前記回転駆動機構が、回転駆動用流体を導入することによって、回転する羽根部材であることを特徴とする請求項１に記載のフィルター装置。
- 前記回転駆動機構が、
回転駆動用流体を導入することによって、往復動するラック部材と、
前記フィルターに連結され、ラック部材と係合してラック部材の移動によって回転するピニオン部材と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のフィルター装置。 - 前記回転駆動用流体が、冷却流体循環経路から分岐された冷却流体分岐経路を介して導入される回転駆動用流体であることを特徴とする請求項６から７のいずれかに記載のフィルター装置。
- 前記回転偏心機構が、前記回転駆動機構の回転軸とフィルターの回転軸とが、相互に偏心した状態で連結されることにより、フィルターを回転偏心振動させるように構成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のフィルター装置。
- 前記流体排出経路のフィルター側に、パージ弁を一体で設けたことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のフィルター装置。
- 前記フィルターが、円盤形状または筒状形状であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のフィルター装置。
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