WO2011114787A1

WO2011114787A1 - 燃料電池システム及びその運転方法

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Publication number: WO2011114787A1
Application number: PCT/JP2011/052085
Authority: WO
Inventors: 真一郎竹本; 一彦大澤; 大河原　一郎; 北野　信一; 小俣　道夫
Original assignee: 日産自動車株式会社; 株式会社鷺宮製作所
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2011-02-02
Publication date: 2011-09-22
Also published as: US9379401B2; JPWO2011114787A1; EP2549576A4; JP5468130B2; CN102934272B; CN102934272A; EP2549576A1; US20130004868A1

Abstract

　従来の燃料電池システムでは、燃料排ガスの排出流路におけるフィルタをヒータで加熱する構造であったため、凍結による排出流路の閉塞を防ぐことができる一方で、起動時間が延びるという問題点があった。　燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池ＦＣと、燃料電池ＦＣの燃料極１６から排出された燃料排ガスを外部へ排出する排出流路４２を備えた燃料電池システムＦ１であって、排出流路４２中に配置される可動式フィルタ装置５０を備えたことにより、可動式フィルタ装置５０を作動させることで、同フィルタに付着した水や異物を回転による遠心力や振動により速やかに飛散させ、水の凍結や異物の目詰まりによる排出流路４２の閉塞を防止すると共に、起動時間の短縮化を実現する。

Description

燃料電池システム及びその運転方法

　本発明は、燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池と、燃料電池の燃料排ガスの排出流路を備えた燃料電池システム及びその運転方法に関するものである。

　従来の燃料電池システムとしては、例えば特許文献１に記載されているように、燃料ガスと酸化剤ガスとの反応により発電する燃料電池と、燃料電池から排出された燃料排ガスを外部へ排出するための排出流路を備えたものがある。また、特許文献１の燃料電池システムは、排出流路の途中に、同流路を開閉するバルブ（パージ弁）を備えると共に、バルブに、燃料排ガス中の異物を除去するためのフィルタを設けた構成を有している。

　ここで、この種の燃料電池システムでは、燃焼排ガスに水蒸気などの水分が含まれていると、排出流路内で水分が凝縮して水が溜まることがあり、とくにフィルタのメッシュ部分に水が付着しやすい。このため、システム停止後に低温環境下で放置した場合、フィルタに付着した水が凍結して排出流路を閉塞してしまうことがある。

　そこで、上記特許文献１の燃料電池システムでは、バルブ内のオリフィスやフィルタを加熱するヒータを設け、起動時にヒータを作動させることで水分凍結による排出流路の閉塞を防止するようにしていた。

特開２００８－２７０１５１号公報

　しかしながら、上記したような燃料電池システムでは、燃料排ガスの排出流路の閉塞を防ぐことができる一方で、起動時においてヒータで加熱する時間が必要であって、起動時間が延びるという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。

　本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、水分凍結による排出流路の閉塞を防止し得るうえに、起動時間の短縮も実現することができる燃料電池システム及びその運転方法を提供することを目的としている。

　本発明の燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池と、燃料電池の燃料極から排出された燃料排ガスを外部へ排出する排出流路を備えたものである。そして、燃料電池システムは、排出流路中に配置される可動式フィルタ装置を備えている構成としており、上記の構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。

　また、本発明の燃料電池システムの運転方法は、燃料電池の発電開始の前、及び燃料電池の発電停止の前の少なくとも一方の時期に、可動式フィルタ装置を作動させることを特徴としている。なお、燃料電池の発電停止及び発電開始は、システム全体の停止及び起動によるものと、燃料電池の一時的な停止及び再開によるものがあり、これらの状況に応じて可動式フィルタ装置を作動させることとなる。

　本発明の燃料電池システム及びその運転方法によれば、可動式フィルタ装置を作動させることで、フィルタに付着した水を回転による遠心力や振動により速やかに飛散させ、水の凍結による排出流路の閉塞を防止することができると共に、起動時間の短縮化を実現することができる。

本発明の燃料電池システムの第１実施形態を示す説明図である。図１に示す燃料電池システムの運転方法において、システム停止時の過程を説明するフローチャートである。図１に示す燃料電池システムの運転方法において、燃料電池の発電の一次停止から再開までの過程を説明するフローチャートである。本発明の燃料電池システムの第２実施形態を示す説明図である。本発明の燃料電池システムの第３実施形態を示す説明図である。本発明の燃料電池システムの第４実施形態を示す説明図である。本発明の燃料電池システムの第５実施形態を示す説明図である。図７に示す燃料電池システムの運転方法において、システム停止時の過程を説明するフローチャートである。図７に示す燃料電池システムの運転方法において、燃料電池の発電の一次停止から再開までの過程を説明するフローチャートである。本発明の燃料電池システムの第６実施形態を示す説明図である。本発明の燃料電池システムの第７実施形態を示す説明図である。図１１に示す燃料電池システムの運転方法において、システム停止時の過程を説明するフローチャートである。図１１に示す燃料電池システムの運転方法において、燃料電池の発電の一次停止から再開までの過程を説明するフローチャートである。第１，２実施形態における燃料電池システムに適用可能な可動式フィルタ装置の一例を説明する断面図である。図１４に示す可動式フィルタ装置のフィルタ本体を示す概略縦断面図（Ａ）及び図１４Ａの上面図（Ｂ）である。第１，２実施形態における燃料電池システムに適用可能な可動式フィルタ装置のさらに他の例を説明する断面図である。第３実施形態における燃料電池システムに適用可能な可動式フィルタ装置の一例を説明する断面図である。図１７中のＡ－Ａ線に基づく断面図である。第３実施形態における燃料電池システムに適用可能な可動式フィルタ装置の他の例を説明する断面図である。図１９中のＢ－Ｂ線に基づく断面図である。図２０に示す可動式フィルタ装置のフィルタ本体を示す概略縦断面図（Ａ）及び図１４Ａの上面図（Ｂ）である。第４～７実施形態における燃料電池システムに適用可能な可動式フィルタ装置の一例を説明する断面図である。図２２中のＣ－Ｃ線に基づく断面図であって、第５実施形態における燃料電池システムに適用可能な可動式フィルタ装置の一例を説明する断面図（Ａ）、及び第７実施形態における燃料電池システムに適用可能な可動式フィルタ装置の一例を説明する断面図（Ｂ）である。第６，７実施形態における燃料電池システムに適用可能な可動式フィルタ装置の一例を説明する断面図である。図２２中のＤ－Ｄ線に基づく断面図である。第１及び第２の実施形態における燃料電池システムに適用可能な可動式フィルタ装置のさらに他の例を説明する断面図である。第１及び第２の実施形態における燃料電池システムに適用可能な可動式フィルタ装置のさらに他の例を説明する断面図（Ａ）及び回転部材の平面図（Ｂ）である。第１及び第２の実施形態における燃料電池システムに適用可能な可動式フィルタ装置のさらに他の例を説明する断面図である。第４～７実施形態における燃料電池システムに適用可能な可動式フィルタ装置のさらに他の例を説明する断面図である。第４～７実施形態における燃料電池システムに適用可能な可動式フィルタ装置のさらに他の例を説明する断面図である。

　図１は、本発明の燃料電池システムの第１実施形態を説明する図である。図示の燃料電池システムＦ１は、燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池ＦＣを備えている。この燃料電池ＦＣは、例えば、固体高分子型の燃料電池セルを多数枚積層して成る燃料電池スタックを備えたものである。

　そして、燃料電池システムＦ１は、燃料電池ＦＣのアノード（水素極）１６に対して燃料ガスである水素ガスを供給する水素系と、燃料電池ＦＣのカソード（空気極）２０に対して酸化剤ガスである空気を供給する空気系を備えている。なお、図１では両電極を概略的に示しているが、実際には個々の燃料電池セルが両電極を有している。

　水素系では、燃料である水素ガスを高圧水素ガスとして水素タンク１４に貯留し、水素タンク１４からの高圧水素ガスを水素圧力調整弁２２により燃料電池ＦＣの運転圧力まで減圧し、水素供給流路２４を介してアノード１６に供給する。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及び水素循環流路２８を経て水素供給流路２４に還流され、水素タンク１４からの水素ガスと混合されて、再びアノード１６に供給される。

　空気系では、酸化剤ガスである空気を外部から導入し、その空気を図示しないエアフィルタに通してコンプレッサ１８により圧縮したのち、空気供給流路３０を介してカソード２０に供給する。この空気中の酸素が発電反応に使用される。残りの空気は、空気圧を調整する空気圧力調整弁３２を介して外部に排出される。

　また、燃料電池システムＦ１は、燃料電池ＦＣの運転温度を適正範囲に保つために、冷却流体（例えば冷却水）を循環させる冷却系を備えている。この冷却系では、ラジエータ３４で冷却流体を冷却すると共に、その冷却流体を冷却水ポンプ３６及び冷却流体循環流路３８，４０により循環させて、燃料電池ＦＣを冷却する。

　さらに、燃料電池システムＦ１は、燃料電池ＦＣのアノード（燃料極・水素極）１６から排出された燃料排ガスを外部へ排出する排出流路４２を備えている。排出流路４２は、水素循環流路２８から分岐した上流側排出流路４２ａと、中間にパージ弁４４を介装した下流側排出流路４２ｂから成るものであって、上流側排出流路４２ａと下流側排出流路４２ｂとの間に、可動式フィルタ装置５０が設けてある。

　すなわち、燃料電池システムＦ１では、燃料電池ＦＣのアノード１６から排出された燃料排ガスには未反応の水素ガスが含まれていて、燃料電池ＦＣ中での空気からの透過によって燃料排ガス中の窒素濃度が少しずつ増加する。そこで、窒素濃度が所定以上になったところで、パージ弁４４により燃料排ガスを外部に排出する。また、反応で生じた生成水は、水素循環流路２８から分岐した水捨て弁４６により外部に排出する。

　さらに、燃料電池システムＦ１は、コンプレッサ１８、水素圧力調整弁２２、水素循環ポンプ２６、空気圧力調整弁３２、ラジエータ３４、冷却水ポンプ３６、パージ弁４４、水捨て弁４６、及び可動式フィルタ装置５０を制御するためのコントロールユニット４８を備えている。

　ここで、上記のように燃料排ガスをパージするようにした燃料電池システムでは、排出流路におけるパージ弁のシール性能を確保するため、例えば異物が入らないようにメッシュタイプのフィルタを設けている。また、窒素を含む水素ガスが主成分である燃料排ガスは、生成水などにより湿潤状態になっている。そのため、燃料排ガスがフィルタのメッシュ部を通過した際、燃料排ガス中の水分がフィルタに付着すると、その水分が表面張力によりフィルタのメッシュ部表面に広がることとなる。そのような状態でシステムを停止して、低温環境下に放置すると、フィルタのメッシュ部表面の水分が凍結して排出流路を閉塞することがある。

　そこで、当該燃料電池システムＦ１では、上記の水分凍結による排出流路４２の閉塞を回避するために、燃料排ガスの排出流路４２に可動式フィルタ装置５０を備えている。可動式フィルタ装置５０は、燃料排ガスを通過させるフィルタ本体６６と、フィルタ本体６６に回転及び振動のうちの少なくとも一方を付与する駆動機構を備えたものである。この実施形態における可動式フィルタ装置５０は、フィルタ本体６６に回転を付与するものとしており、駆動機構の駆動源が電動のモータ７０である。

　可動式フィルタ装置５０は、具体的構成を図１４に示すように、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を備えている。上部ハウジング５２と中間ハウジング５４との間、及び中間ハウジング５４と下部ハウジング５６との間は、シール部材５８によりシールしてある。

　中間ハウジング５４には、流体を導入する流体導入経路６０が形成してあり、この流体導入経路６０の入口（ＩＮ）には、図１に示す上流側排出流路４２ａを接続する。

　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、中間ハウジング５４の上方部中央に形成したフィルタ室６１と連通している。このフィルタ室６１には、流体導入経路６０から導入した燃料排ガス中の異物などを除去するためのフィルタ本体６６が、軸受け６９を介して回転可能に収容してある。

　フィルタ本体６６は、図１５（Ａ）（Ｂ）に示すように、略円筒形状のフィルタ部６６ａと、フィルタ部６６ａの外周に装着したメッシュなどのフィルタ部材６６ｂと、フィルタ部６６ａの下方に連続する軸部６６ｃを備えている。なお、フィルタ部６６ａと上部ハウジング５２との間には、シール部材１１が介装してある。

　フィルタ本体６６の軸部６６ｃは、中間ハウジング５４において、フィルタ室６１の下方に形成した軸穴６４ｂに挿通して、回転用マグネット７４に連結してある。また、上部ハウジング５２には、フィルタ本体６６を通過した燃料排ガスを排出するための流体排出経路６８が形成してある。この流体排出経路６８は、フィルタ室６１から上方に延びる第１の流体排出経路６８ａと、その上端部分から下方に傾斜して上部ハウジング５２の側部に至る第２の流体排出経路６８ｂとで構成してある。そして、第２の流体排出経路６８ｂの出口（ＯＵＴ）に、図１に示す下流側排出流路４２ｂを接続する。

　中間ハウジング５４は、下方中央部に、駆動機構収容部６２が形成してあり、この駆動機構収容部６２には、駆動機構を構成する前述の回転用マグネット７４が回転自在に収容してある。これに対して、下部ハウジング５６は、駆動機構の駆動源であるモータ７０が収容してある。

　モータ７０の駆動軸には、駆動用マグネット７２が連結してあり、この駆動用マグネット７２と、フィルタ本体６６の軸部６６ｃに連結した回転用マグネット７４とでマグネットカップリングを構成している。これにより、モータ７０の駆動によりフィルタ本体６６が垂直軸回りに回転する。

　また、駆動用マグネット７２と回転用マグネット７４の間には、駆動機構収容部６２とモータ７０側との間を気密分離するための隔壁部材７６及びシール部材７８が介装してある。これにより、水素を含む燃料排ガスの流通部分とモータ７０側とを十分に分離できる。このため、分子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十分なシール構造を形成できる。また、モータ７０の駆動部に対し、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できる。

　さらに、中間ハウジング５４において、駆動用マグネット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は、漏洩流体排出経路８０が設けてあり、この漏洩流体排出経路８０を流体導入経路６０に接続して、例えばフィルタ本体６６の回転摺動部分から漏洩した燃料排ガスを流体導入経路６０に還流させるようにしてある。

　上記の可動式フィルタ装置５０を備えた燃料電池システムＦ１は、その運転方法として、燃料電池ＦＣの発電開始の前、及び燃料電池ＦＣの発電停止の前の少なくとも一方の時期に、可動式フィルタ装置５０を作動させる。

　ここで、上記の燃料電池システムＦ１は、例えば、燃料電池自動車に搭載される。したがって、燃料電池ＦＣの発電停止及び発電開始には、自動車の運用状況に応じたシステム全体の停止及び起動による場合と、自動車の走行状況に応じた燃料電池ＦＣの一時的な停止及び再開（再起動）による場合がある。

　より具体的には、信号待ちのアイドリング時や坂道を下る時などのように、運転負荷が小さくてバッテリの電力のみで運転可能なときには、燃料電池ＦＣの発電を一時的に停止することで、水素消費量を節約して燃費向上を図るようにする。この際には、水素ガス（燃料ガス）及び空気（酸化剤ガス）の供給を止めるので、水素系及び空気系の補機類は停止するが、冷却系、強電及び駆動モータ系はバッテリからの電力供給で作動し続ける。そして、バッテリの容量が減少したところで、燃料電池ＦＣの発電を自動的に再開する。

　そこで、運転方法としては、燃料電池ＦＣの発電停止及び発電開始が、システム全体の停止及び起動によるものである場合には、少なくともシステム全体の停止による発電停止の前に、可動式フィルタ装置５０を作動させるのがより望ましい。

　また、燃料電池の発電停止及び発電開始が、燃料電池ＦＣの一時的な停止及び再開によるものである場合には、少なくとも燃料電池ＦＣの再開による発電開始の前に、可動式フィルタ装置５０を作動させるのがより望ましい。

　図２は、燃料電池システムＦ１の運転方法において、とくに、システム停止時の過程を説明するフローチャートである。この制御は、コントロールユニット４８で行う。

　ステップＳ１において、燃料電池システムＦ１の停止処理を開始すると、ステップＳ２において、エアコンプレッサ１８及び冷却水ポンプ３６を停止すると共に、水素及び空気の圧力調整弁２２，３２、水捨て弁４６及びパージ弁４４を閉じる。

　その後、ステップＳ３において、可動式フィルタ装置５０を作動させる。すなわち、モータ７０を駆動してフィルタ本体６６を回転させる。この際、フィルタ本体６６に付着した水や異物を遠心力により飛散させて、速やかに除去する。

　そして、所定時間が経過した後、ステップＳ４において、可動式フィルタ装置５０の作動を停止し、ステップＳ５において、燃料電池システムＦ１の停止処理を終了する。

　このように、燃料電池システムＦ１の全体の停止の前に、可動式フィルタ装置５０を作動させて、フィルタ本体６６に付着した水や異物を除去する。これにより、システム停止後に低温環境下に放置しても、フィルタ本体６６には水や異物が殆ど付着していないので、水の凍結や異物の目詰まりによる排出流路４２の閉塞を未然に防止することができ、その後のシステム全体の起動も速やかに行うことができる。

　なお、本発明の運転方法は、上記のように、燃料電池システムＦ１の全体の停止の前に可動式フィルタ装置５０を作動させるだけでなく、システム全体の起動の前に可動式フィルタ装置５０を作動させることも良い。これにより、システム停止後にフィルタ本体６６に生じた結露水や、異物などを速やかに除去することができ、より円滑なシステム起動に貢献することができる。

　図３は、燃料電池システムＦ１の運転方法において、とくに、燃料電池ＦＣの発電の一次停止から再開までの過程を説明するフローチャートである。

　ステップＳ１１において、燃料電池ＦＣの発電を一時的に停止し、ステップＳ１２において、可動式フィルタ装置５０を作動させる。すなわち、モータ７０を駆動してフィルタ本体６６を回転させる。そして、所定時間が経過した後、ステップＳ１３において、可動式フィルタ装置５０の作動を停止し、ステップＳ１４において、燃料電池ＦＣの発電を再開（再起動）する。

　このように、燃料電池ＦＣの発電再開の前に可動式フィルタ装置５０を作動させる運転方法によれば、運転中は可動式フィルタ装置５０が回転しないので、パージ弁４４に通気する際の圧損上昇を抑えることができる。また、発電を再開するまでフィルタ本体６６を回転させないので、フィルタ本体６６の耐久性が維持される。

　さらに、例えば、冬山の坂道を長時間にわたって下る場合などは、発電の一時停止中にパージ弁４４の近傍に冷気が侵入して凍結を起こす虞がある。これに対して、上記の運転方法では、発電再開の前に可動式フィルタ装置５０を作動させるので、フィルタ本体６６に付着した水分が急激に凍結して排出流路４２を閉塞するような事態を防ぐことができる。

　しかも、発電再開前に可動式フィルタ装置５０を作動させることで、燃料排ガス中の水分のみならず、燃料排ガス中の異物や停止中に発生した結露も除去することができる。

　なお、本発明の運転方法は、上記のように、燃料電池ＦＣの発電再開の前に可動式フィルタ装置５０を作動させるだけでなく、一時的な発電停止の前に可動式フィルタ装置５０を作動させて、フィルタ本体６６に付着した水や異物を除去することも良い。

　以上のように、上記実施形態の燃料電池システムＦ１及びその運転方法によれば、可動式フィルタ装置５０を作動させることで、フィルタ本体６６に付着した水や異物を遠心力により速やかに飛散させ、水の凍結や異物の目詰まりによる排出流路４２の閉塞を防止することができると共に、その後の起動時間の短縮化を実現することができる。

　また、上記の燃料電池システムＦ１及びその運転方法では、従来のようなフィルタ加熱用のヒータが不要であるから、装置の部品点数を大幅に削減でき、システム全体の簡素化や低コスト化などを実現することができる。

　さらに、上記の燃料電池システムＦ１及びその運転方法では、可動式フィルタ装置５０において、駆動機構の駆動源としてモータ７０を採用したことから、構造が簡単であると共に、フィルタ本体６６を回転させたい所定の時、例えば、システム停止後の一定時間のみに回転させるなどの制御が可能で、フィルタ本体６６を回転させる駆動機構の寿命を長期化することができる。

　さらに、上記の燃料電池システムＦ１及びその運転方法では、可動式フィルタ装置５０において、水素系の流路内に点火源となるものを配置することはできないので、モータ７０の駆動軸側の駆動用マグネット７２と、フィルタ本体側の回転用マグネット７４とでマグネットカップリングを構成している。これにより、水素系の流路とモータ７０側とを十分に分離できる。このため、分子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十分なシール構造を形成できる。また、モータ７０の駆動部に対し、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できる。

　さらに、上記の可動式フィルタ装置５０においては、駆動用マグネット７２と回転用マグネット７４のいずれか一方を磁性材料としても良い。これにより、高価なマグネットを選択的に使用して、低コスト化に貢献することができる。この場合、強力な磁力を有する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弱く、水蒸気を含む水素系の流路内に設置することには不向きであるので、フェライトマグネットや磁性材料を使用するのが望ましい。

　さらに、上記の燃料電池システムＦ１及びその運転方法では、図１４に示す流体導入経路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下方側へ流すことができる。この際、フィルタ本体６６、ハウジング５２～５６、流体導入経路６０、及び流体排出経路６８の内壁に、例えばふっ素処理などの撥水処理を施すことにより、水分を流し易くすることも望ましい。

　図４は、本発明の燃料電池システムの第２実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

　図示の燃料電池システムＦ２は、図１に示す実施形態における水素循環ポンプ２６及び水素循環流路２８が無く、燃料電池ＦＣのアノード１６の燃料排ガスを、排出流路４２を構成する上流側排出流路４２ａによって直接排出する構造である。このため、水捨て弁４６は、上流側排出流路４２ａから分岐している。また、可動式フィルタ装置５０は、先の実施形態と同様に、フィルタ本体６６と回転機構の駆動源であるモータ７０を備えている。

　上記の燃料電池システムＦ２には、先に説明した図１４の可動式フィルタ装置５０を用いることができ、その構成及び運転方法において、先の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。

　さらに、図１及び図４に示す第１及び第２の実施形態の燃料電池システムＦ１，Ｆ２には、図１４に示す可動式フィルタ装置のほか、図１６に示す例の可動式フィルタ装置を用いることができる。

　図１６に示す可動式フィルタ装置５０は、図１４及び図１５に示す可動式フィルタ装置と基本的に同等の構成であり、駆動機構によりフィルタ本体６６に回転を付与する。この実施形態では、流体排出経路６８のフィルタ本体６６側に、パージ弁（４４）として機能する電磁弁９４が一体的に設けてある。この電磁弁９４は、弁口９６を開閉して、流体導入経路６０と流体排出経路６８との間を連通／遮断する。これにより、電磁弁９４に接続する配管（例えば下流側排出流路４２ｂ）及びハウジングを無くすことができ、さらなるコンパクト化を図ることができる。

　図５は、本発明の燃料電池システムの第３実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

　図示の燃料電池システムＦ３は、図４に示す実施形態と基本的に同等の構成であり、可動式フィルタ装置５０が、燃料排ガスを通過させるフィルタ本体６６と、フィルタ本体６６を回転させる駆動機構を備えている。そして、駆動機構の駆動源が、システム中に流通する流体であって、とくに、流体が燃料電池ＦＣの燃料排ガスである。このような燃料電池システムＦ３には、図１７及び図１８に示す可動式フィルタ装置５０を適用することができる。

　図１７に示す可動式フィルタ装置５０は、駆動機構によりフィルタ本体６６に回転を付与するものであって、上部ハウジング５２、中間ハウジング５４、及び下部ハウジング５６を備えている。中間ハウジング５４には、流体を導入する流体導入経路６０が形成してあり、この流体導入経路６０の入口（ＩＮ）には、図５に示す上流側排出流路４２ａを接続する。

　この実施形態の流体導入経路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した第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で屈曲して上方に傾斜した第２の流体導入経路６０ｂとで構成してある。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により閉塞してある。

　第１の流体導入経路６０ａの一部は、図１８にも示すように、中間ハウジング５４の下方中央部に形成した駆動機構収容部６２の一部を通過するように形成してある。この駆動機構収容部６２には、駆動機構を構成する羽根部材（羽根車）６４が、軸受け６５、ボール６３により回転可能に収容してある。

　羽根部材６４は、円周上に複数の羽根６４ａを等間隔で有し、上流側排出流路４２ａから第１の流体導入経路６０ａに導入した燃料排ガスの圧力により、図１８の矢印で示す方向に回転するようになっている。

　一方、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したフィルタ室６１と連通している。このフィルタ室６１には、先の図１５で説明したものと同等のフィルタ本体６６が回転可能に収容してある。

　そして、フィルタ本体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に嵌合してある。これにより、可動式フィルタ装置５０は、上流側排出流路４２ａから第１の流体導入経路６０ａに導入した燃料排ガスの圧力により羽根部材６４が回転し、この羽根部材６４とともにフィルタ本体６６が回転する。

　上記の燃料電池システムＦ３は、その構成及び運転方法において、先の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。そして、可動式フィルタ装置５０を構成する駆動機構の駆動源をシステム中に流通する流体とし、とくに、流体として燃料電池ＦＣの燃料排ガスを用いたことから、燃料ガスの運転圧が高い場合に特に有効である。つまり、水素系の圧力を上げる必要がないため、水素循環ポンプ等の昇圧デバイスを用いないシステム（第３実施形態のシステム）に好適であり、システムのさらなる簡素化を図ることができる。

　また、上記のように燃料ガスの圧力が高いシステムの場合では、パージ弁４４を開くと同時に、燃料排ガスの圧力が羽根部材６４にかかり、羽根部材６４とフィルタ本体６６が一定的に回転する。これにより、フィルタ本体６６に付着した水分や異物を遠心力で飛ばすことができる。

　さらに、図５に示す第３実施形態の燃料電池システムＦ３には、図１７に示す可動式フィルタ装置のほか、図１９～図２１に示す可動式フィルタ装置を用いることもできる。

　図１９に示す可動式フィルタ装置５０は、図１７に示す可動式フィルタと基本的には同等の構成であって、駆動機構によりフィルタ本体６６に回転を付与する。この可動式フィルタ装置５０は、図２１にも示すように、フィルタ本体６６が略円盤形状である。そして、フィルタ本体６６には、フィルタ部６６ａの下面に装着したメッシュなどのフィルタ部材６６ｂが形成してある。

　このように、フィルタ本体６６は、本例の略円盤形状や図１５に示す例の略円筒形状とすることで、設計上確保したいフィルタの面積と取り付けるスペースにより形態を決めることが可能となり、設計の自由度が向上する。

　図６は、本発明の燃料電池システムの第４実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

　図示の燃料電池システムＦ４は、図４に示す実施形態と基本的に同等の構成であり、可動式フィルタ装置５０が、燃料排ガスを通過させるフィルタ本体６６と、フィルタ本体６６を回転させる駆動機構を備えている。そして、駆動機構の駆動源が、システム中に流通する流体であって、とくに、流体が冷却系の冷却流体（冷却水）である。

　このため、燃料電池システムＦ４は、冷却流体循環流路３８において、冷却水ポンプ３６よりも下流側から分岐した上流側分岐流路３８Ａと、冷却水ポンプ３６よりも上流側に接続した下流側分岐流路３８Ｂを備えている。そして、後記する可動式フィルタ装置５０の入口に上流側分岐流路３８Ａを接続し、同可動式フィルタ装置５０の出口に下流側分岐流路３８Ｂを接続する。

　また、図７は、本発明の燃料電池システムの第５実施形態を説明する図である。図示の燃料電池システムＦ５は、図６に示す実施形態と基本的に同等の構成であり、可動式フィルタ装置５０における駆動機構の駆動源が、冷却流体（冷却水）であって、とくに、下流側循環流路３８Ｂの途中に制御弁８２が介装してある。

　図６及び図７に示す第４及び第５の実施形態の燃料電池システムＦ４，Ｆ５には、図２２に示すような可動式フィルタ装置５０を適用することができる。

　図示の可動式フィルタ装置５０は、図１４に示すものと基本的に同等の構成であり、図１４中のモータ（７０）を羽根部材６４に変更したものであって、駆動機構によりフィルタ本体６６に回転を付与する。この場合、下部ハウジング５６には、駆動機構を構成する羽根部材６４が、軸受け６５及びボール６３により、回転自在に収容してある。また、下部ハウジング５６には、その一方の側部から羽根部材６４の収容部分を通過して他方の側部に至る流体流路３８ａが形成してあり、流体流路３８ａの入口側に上流側分岐流路３８Ａを接続し、流体流路３８ａの出口側に下流側分岐流路３８Ｂを接続する。これにより、流体流路３８ａに冷却流体を導入すると、その圧力により、図２３（Ａ）中に矢印で示すように、羽根部材６４が回転する。

　そして、図示の可動式フィルタ装置５０は、羽根部材６４の軸部に駆動用マグネット７２を連結すると共に、フィルタ本体６６の軸部６６ｃに回転用マグネット７４を連結し、駆動用マグネット７２と回転用マグネット７４とでマグネットカップリングを構成している。これにより、冷却流体の圧力で羽根部材６４が回転すると、これと一体的にフィルタ本体６６が回転する。また、駆動機構収容部６２と羽根部材６４側との間を隔壁部材７６及びシール部材７８でシールすることで、燃料排ガスの流路と冷却流体の流路とを十分に気密分離している。

　さらに、図７に示す実施形態の燃料電池システムＦ５では、図２３（Ａ）に示す制御弁８２を開閉制御することで、流体流路３８ａに対する冷却流体の導入及び停止を行い、羽根部材６４及びフィルタ本体６６の回転及び停止を選択的に行うようになっている。

　図８は、図７に示す燃料電池システムＦ５の運転方法において、とくに、システム停止時の過程を説明するフローチャートである。この制御は、コントロールユニット４８で行われる。

　ステップＳ２１において、燃料電池システムＦ５の停止処理を開始すると、ステップＳ２２において、可動式フィルタ装置５０を作動させる。すなわち、制御弁８２を開放して冷却流体を導入し、羽根部材６４とともにフィルタ本体６６を回転させる。これにより、フィルタ本体６６に付着した水や異物を遠心力により飛散させて、速やかに除去する。

　そして、所定時間が経過した後、ステップＳ２３において、可動式フィルタ装置５０の作動を停止し、続いてステップＳ２４において、冷却水ポンプ３６を停止した後、ステップＳ２５において、燃料電池システムＦ５の停止処理を終了する。

　このように、燃料電池システムＦ５の全体の停止の前に、可動式フィルタ装置５０を作動させて、フィルタ本体６６に付着した水や異物を除去する。これにより、システム停止後に低温環境下に放置しても、フィルタ本体６６には水や異物が殆ど付着していないので、その水の凍結や異物の目詰まりによる排出流路４２の閉塞を未然に防止することができ、その後のシステム全体の起動も速やかに行うことができる。

　なお、本発明の運転方法は、先の実施形態と同様に、燃料電池システムＦ５の全体の停止の前に可動式フィルタ装置５０を作動させるだけでなく、システム全体の起動の前に可動式フィルタ装置５０を作動させることも良い。

　図９は、図７に示す燃料電池システムＦ５の運転方法において、とくに、燃料電池ＦＣの発電の一次停止から再開までの過程を説明するフローチャートである。

　ステップＳ３１において、燃料電池ＦＣ発電を一時的に停止し、ステップＳ３２において、可動式フィルタ装置５０を作動させる。すなわち、制御弁８２を開放して冷却流体を導入し、羽根部材６４とともにフィルタ本体６６を回転させる。そして、所定時間が経過した後、ステップＳ３３において、可動式フィルタ装置５０の作動を停止し、ステップＳ３４において、燃料電池ＦＣの発電を再開（再起動）する。

　このように、燃料電池ＦＣの発電再開の前に可動式フィルタ装置５０を作動させる運転方法によれば、先の実施形態と同様に、運転中は可動式フィルタ装置５０が回転しないので、パージ弁４４に通気する際の圧損上昇を抑えることができる。また、発電を再開するまでフィルタ本体６６を回転させないので、フィルタ本体６６の耐久性が維持される。

　上記の燃料電池システムＦ４，５及びその運転方法によれば、先の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。そして、可動式フィルタ装置５０を構成する駆動機構の駆動源をシステム中に流通する流体とし、流体として冷却流体を用いたことから、とくに、冷却流体をハウジング内に流通させて温度を維持するような構造の場合に、その冷却回路を使用できる点で有効である。しかも、水素循環ポンプ等の昇圧デバイスを用いないシステム（第４，５実施形態のシステム）に好適であり、システムのさらなる簡素化を図ることができる。

　図１０は、本発明の燃料電池システムの第６実施形態を説明する図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

　図示の燃料電池システムＦ６は、図４に示す実施形態と基本的に同等の構成であり、可動式フィルタ装置５０が、燃料排ガスを通過させるフィルタ本体６６と、フィルタ本体６６を回転させる駆動機構を備えている。そして、駆動機構の駆動源が、システム中に流通する流体であって、とくに、流体が燃料電池ＦＣの酸化剤ガス（空気）である。

　このため、燃料電池システムＦ６は、空気供給流路３０において、コンプレッサ１８よりも下流側から分岐した空気分岐流路３０Ａを備えている。そして、後記する可動式フィルタ装置５０の入口に空気分岐流路３０Ａを接続する。

　また、図１１は、本発明の燃料電池システムの第７実施形態を説明する図である。図示の燃料電池システムＦ７は、図１０に示す実施形態と基本的に同等の構成であり、可動式フィルタ装置５０における駆動機構の駆動源が、酸化剤ガス（空気）であって、とくに、空気分岐流路３０Ａの途中に制御弁８２が介装してある。

　ここで、燃料電池システムＦ７は、図２３（Ｂ）に示すフィルタ装置５０を用いており、制御弁８２の出口側を流体流路３８ａの入口側に接続し、制御弁８２を開閉制御することで、流体流路３８ａに対する酸化剤ガス（空気）の導入及び停止を行い、羽根部材６４及びフィルタ本体６６の回転及び停止を選択的に行うようになっている。さらに、制御弁８２の出口側をパージ弁４４にも接続することで、酸化剤ガス（空気）系回路を活用して、パージ弁４４の作動部分の水分を流体である酸化剤ガス（空気）で掃気及び乾燥させて凍結を回避することもできる。

　図１２は、図１１に示す燃料電池システムＦ７の運転方法において、とくに、システム停止時の過程を説明するフローチャートである。この制御は、コントロールユニット４８で行われる。

　ステップＳ４１において、燃料電池システムＦ７の停止処理を開始すると、ステップＳ４２において、可動式フィルタ装置５０を作動させる。すなわち、制御弁８２を開放して空気を導入し、羽根部材６４とともにフィルタ本体６６を回転させる。これにより、フィルタ本体６６に付着した水や異物を遠心力により飛散させて、速やかに除去する。

　そして、所定時間が経過した後、ステップＳ４３において、可動式フィルタ装置５０の作動を停止し、続いてステップＳ４４において、コンプレッサ１８を停止した後、ステップＳ４５において、燃料電池システムＦ７の停止処理を終了する。

　このように、燃料電池システムＦ７の全体の停止の前に、可動式フィルタ装置５０を作動させて、フィルタ本体６６に付着した水や異物を除去する。これにより、システム停止後に低温環境下に放置しても、フィルタ本体６６には水や異物が殆ど付着していないので、その水の凍結や異物の目詰まりによる排出流路４２の閉塞を未然に防止することができ、その後のシステム全体の起動も速やかに行うことができる。

　なお、本発明の運転方法は、先の実施形態と同様に、燃料電池システムＦ７の全体の停止の前に可動式フィルタ装置５０を作動させるだけでなく、システム全体の起動の前に可動式フィルタ装置５０を作動させることも良い。

　図１３は、図１１に示す燃料電池システムＦ７の運転方法において、とくに、燃料電池ＦＣの発電の一次停止から再開までの過程を説明するフローチャートである。

　ステップＳ５１において、燃料電池ＦＣの発電を一時的に停止し、ステップＳ５２において、可動式フィルタ装置５０を作動させる。すなわち、制御弁８２を開放して空気を導入し、羽根部材６４とともにフィルタ本体６６を回転させる。そして、所定時間が経過した後、ステップＳ５３において、可動式フィルタ装置５０の作動を停止し、ステップＳ５４において、燃料電池ＦＣの発電を再開（再起動）する。

　上記の燃料電池システムＦ６，７及びその運転方法によれば、先の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。そして、可動式フィルタ装置５０を構成する駆動機構の駆動源をシステム中に流通する流体とし、流体として酸化剤ガス（空気）を用いたことから、空気系回路を活用して、駆動部分の水分を空気で掃気及び乾燥させて凍結を回避することができる。しかも、水素循環ポンプ等の昇圧デバイスを用いないシステム（第６，７実施形態のシステム）に好適であり、システムのさらなる簡素化を図ることができる。

　ここで、図７及び図１１に示す第５及び第７の実施形態の燃料電池システムＦ５，Ｆ７には、図２２に示す可動式フィルタ装置のほか、図２４及び図２５に示す可動式フィルタ装置５０を適用することもできる。

　図２４に示す可動式フィルタ装置５０は、図２２に示すものと基本的に同等の構成であり、駆動機構によりフィルタ本体６６に回転を付与する。この場合、下部ハウジング５６には、図２５にも示すように、駆動機構を構成するラック部材８４とこれに係合するピニオン部材８８が収容してある。また、下部ハウジング５６には、その側部から駆動機構の収容空間に至る流体流路３８ａが形成してある。

　ラック部材８４は、一端部が、ばね部材８６により流体流路３８ａ側（図中で左側）に付勢してあると共に、他端部に、流体流路３８ａに摺動自在に挿設される軸部８４Ａを有している。ラック部材８４は、軸部８４Ａの端面が流体の受圧面となる。

　そして、図示の可動式フィルタ装置５０は、ピニオン部材８８の軸部に駆動用マグネット７２を連結すると共に、フィルタ本体６６の軸部６６ｃに回転用マグネット７４を連結し、駆動用マグネット７２と回転用マグネット７４とでマグネットカップリングを構成している。

　これにより、図示の可動式フィルタ装置５０は、流体を流体流路３８ａに導入すると、その圧力が軸部８４Ａの端面に作用してラック部材８４が移動すると共に、ピニオン部材８８が回転し、これと同時にフィルタ本体６６が回転することとなる。

　ここで、上記の可動式フィルタ装置５０は、図２５に示す制御弁８２の開閉により、流体流路３８ａに対して冷却流体又は空気の導入及び排出を行うこととなる。したがって、冷却流体を駆動機構の駆動源とする場合には、図７の第５実施形態で説明したように、下流側分岐流路３８Ｂの途中に制御弁８２を介装する。また、酸化剤ガス（空気）を駆動機構の駆動源とする場合には、図１１の第７実施形態で説明したように、空気分岐流路３０Ａの途中に制御弁８２を介装する。

　上記の可動式フィルタ装置５０は、燃料電池システム中に流通する冷却流体や空気を利用してフィルタ本体６６を回転駆動することができるので、先の各実施形態と同様に、他の配管類や電源が不要であり、燃料電池システムの低コスト化や小型軽量化に貢献することができる。また、フィルタ本体６６を回転させたい所定の時、例えばシステム停止後の一定時間のみに回転させるなどの制御が可能で、フィルタ本体６６の駆動機構の長寿命化を図ることもできる。

　図２６～図３０は、本発明の燃料電池システムに適用可能な可動式フィルタ装置の他の例を説明する図である。なお、先の実施形態と同様の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。　

　図２６に示す可動式フィルタ装置５０は、図１及び図４に示す第１及び第２の実施形態の燃料電池システムＦ１，Ｆ２に適用可能であって、先の各実施形態ではフィルタ本体に回転を付与したのに対して、駆動機構によりフィルタ本体６６に振動を付与するものとなっている。

　図示の可動式フィルタ装置５０は、ハウジング１０１に、流体導入経路６０、流体排出経路６８、フィルタ本体６６を収容したフィルタ室６１等を備えている。また、ハウジング１０１の上部には、パージ弁（４４）として機能する電磁弁９４が一体的に設けてあり、この電磁弁９４により弁口９６を開閉して、流体導入経路６０と流体排出経路６８との間を連通／遮断する。

　ここで、ハウジング１０１において、フィルタ室６１内には、フィルタ本体６６が上下方向に往復動可能に支持してあり、フィルタ室６１の下部には、軸穴６４ｂを介して駆動機構収容部６２が形成してある。フィルタ本体６６の軸部６６ｃは、軸穴６４ｂを通して駆動機構収容部６２に延出している。そして、駆動機構収容部６２には、駆動機構の駆動源として、フィルタ本体６６を振動させる圧電素子１０２が収容してあり、この圧電素子１０２に前記軸部６６ｃの下端が連結してある。

　上記構成を備えた可動式フィルタ装置５０は、圧電素子１０２にパルス状の電源を供給することで、圧電素子１０２を短周期で伸縮させ、これによりフィルタ本体６６を上下方向に往復動すなわち振動させる。これにより、可動式フィルタ装置５０は、フィルタ本体６６に付着した水や異物を飛散させて速やかに除去することができ、水の凍結による排出流路の閉塞を未然に阻止して、燃料電池システムの起動時間の短縮化に貢献することができる。

　図２７に示す可動式フィルタ装置５０は、図１及び図４に示す第１及び第２の実施形態の燃料電池システムＦ１，Ｆ２に適用可能であって、駆動機構によりフィルタ本体６６に振動を付与するものである。

　図２７（Ａ）に示す可動式フィルタ装置５０は、流体導入経路６０、流体排出経路６８、フィルタ本体６６を上下方向に往復動可能に収容したフィルタ室６１、弁口９６を開閉する電磁弁（パージ弁４４）９４、及びモータ７０を収容した駆動機構収容部６２を備えている。

　ここで、フィルタ本体６６は、下端部に振動用マグネット１０３を備えている。より具体的には、フィルタ室６１の下部に、軸穴６４ｂを介してマグネット収容部１０４が形成してある。そして、マグネット収容部１０４に振動用マグネット１０３を上下動可能に収容し、フィルタ本体６６の軸部６６ｃを軸穴６４ｂに通して、同軸部６６ｃの下端部を振動用マグネット１０３に連結している。

　これに対して、モータ７０の出力軸には、図２７（Ｂ）に示すように、円周部の一箇所に駆動用マグネット１０５を配置した回転部材１０６が設けてある。つまり、この実施形態の可動式フィルタ装置５０における駆動機構は、円周部の所定位相に駆動用マグネット１０５を有して回転駆動される回転部材１０６を備えている。

　さらに、可動式フィルタ装置５０は、フィルタ本体６６の軸部６６ｃと、モータ７０の出力軸とをずらせて、フィルタ本体６６の往復動方向（上下方向）において振動用マグネット１０３と回転部材１０６の円周部とを対向させて配置し、この際、振動用マグネット１０３と駆動用マグネット１０５とを互いに反発する向き、すなわち同じ極が対向する向きにしてある。

　上記構成を備えた可動式フィルタ装置５０は、モータ７０により回転部材１０６を回転駆動すると、振動用マグネット１０３と回転部材１０６の駆動用マグネット１０５とが対向した際に、振動用マグネット１０３とともにフィルタ本体６６が上昇し、両マグネット１０３，１０５の位置がずれるとフィルタ本体６６が下降する。つまり、回転部材１０６の回転に伴ってフィルタ本体６６が上下に振動することとなる。これにより、可動式フィルタ装置５０は、フィルタ本体６６に付着した水や異物を飛散させて速やかに除去することができ、水の凍結による排出流路の閉塞を未然に阻止して、燃料電池システムの起動時間の短縮化に貢献することができる。

　図２８に示す可動式フィルタ装置５０は、図１及び図４に示す第１及び第２の実施形態の燃料電池システムＦ１，Ｆ２に適用可能であって、先の各実施形態ではフィルタ本体に回転又は振動を付与したのに対して、駆動機構によりフィルタ本体６６に回転及び振動を付与するものである。

　図示の可動式フィルタ装置５０は、図１４や図１６に示すものと同等の構成を備えたものであって、フィルタ本体６６が、回転可能に支持してあると共に、駆動機構が、フィルタ本体６６側の回転用マグネット７４と駆動源（モータ７０）側の駆動用マグネット７２とを備えたマグネットカップリングを含むものとなっている。なお、便宜上、部材名称をマグネットとしたが、先述したようにいずれか一方を磁性材料にすることができる。そして、当該可動式フィルタ装置５０は、回転用マグネット７４の回転軸Ｌ１と駆動用マグネット７２の回転軸Ｌ２とを互いにオフセットした配置にしてある。図面上では両回転軸Ｌ１，Ｌ２が同軸状であるが、双方は水平方向に僅かにずれている。

　上記構成を備えた可動式フィルタ装置５０は、モータ７０により駆動用マグネット７２を回転駆動すると、回転用マグネット７４とともにフィルタ本体６６が回転し、これと同時に、駆動用マグネット７２に対して回転用マグネット７４が偏心して回転することで、フィルタ本体６６が振動する。

　これにより、可動式フィルタ装置５０は、フィルタ本体６６に付着した水や異物を回転による遠心力と振動でより確実に飛散させて、充分に除去することができ、水の凍結による排出流路の閉塞を未然に阻止して、燃料電池システムの起動時間の短縮化に貢献することができる。

　図２９（Ａ）に示す可動式フィルタ装置５０は、図６，７，１０及び１１に示す第４～第７の実施形態の燃料電池システムＦ４～Ｆ７に適用可能であって、駆動機構によりフィルタ本体６６に回転及び振動を付与するものである。

　図示の可動式フィルタ装置５０は、図２２及び図２３に示すものと同等の構成を備えたものであって、フィルタ本体６６が、回転可能に支持してあると共に、駆動機構が、フィルタ本体６６側の回転用マグネット７４と駆動源（図２９（Ｂ）に示す羽根部材６４）側の駆動用マグネット７２とを備えたマグネットカップリングを含むものとなっている。そして、当該可動式フィルタ装置５０は、回転用マグネット７４の回転軸Ｌ１と駆動用マグネット７２の回転軸Ｌ２とを互いにオフセットした配置にしてある。図面上では両回転軸Ｌ１，Ｌ２が同軸状であるが、双方は水平方向に僅かにずれている。

　上記構成を備えた可動式フィルタ装置５０は、制御弁８２を開放すると、流体流路３８ａに冷却流体又は空気が導入されて、羽根部材６４により駆動用マグネット７２を回転駆動し、回転用マグネット７４とともにフィルタ本体６６が回転し、これと同時に、駆動用マグネット７２に対して回転用マグネット７４が偏心して回転することで、フィルタ本体６６が振動する。

　図３０（Ａ）に示す可動式フィルタ装置５０は、図６，７，１０及び１１に示す第４～第７の実施形態の燃料電池システムＦ４～Ｆ７に適用可能であって、駆動機構によりフィルタ本体６６に回転及び振動を付与するものである。

　図示の可動式フィルタ装置５０は、図２４及び図２５に示すものと同等の構成を備えたものであって、フィルタ本体６６が、回転可能に支持してあると共に、駆動機構が、フィルタ本体６６側の回転用マグネット７４と駆動源（図３０（Ｂ）に示すラック部材８４及びピニオン部材８８）側の駆動用マグネット７２とを備えたマグネットカップリングを含むものとなっている。そして、当該可動式フィルタ装置５０は、回転用マグネット７４の回転軸Ｌ１と駆動用マグネット７２の回転軸Ｌ２とを互いにオフセットした配置にしてある。図面上では両回転軸Ｌ１，Ｌ２が同軸状であるが、双方は水平方向に僅かにずれている。

　上記構成を備えた可動式フィルタ装置５０は、制御弁８２の開閉により、流体流路３８ａに対して冷却流体又は空気の導入及び排出を行うと、ばね部材８６により付勢されたラック部材８４が往復動すると共に、ピニオン部材８８が往復回動する。そして、ピニオン部材８８とともに駆動用マグネット７２が往復回転することで、回転用マグネット７４とともにフィルタ本体６６も往復回転し、これと同時に、駆動用マグネット７２に対して回転用マグネット７４が偏心して回転することで、フィルタ本体６６が振動する。

　なお、本発明に係る燃料電池システム及びその運転方法は、その構成が上記の各実施形態のみに限定されるものではなく、各実施形態の構成の細部を適宜組み合わせることも可能であると共に、可動式フィルタ装置構成も選択することができ、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

Ｆ１～Ｆ７　燃料電池システム
ＦＣ　　　　燃料電池
Ｌ１　　　　回転用マグネットの回転軸
Ｌ２　　　　駆動用マグネットの回転軸
４２　　　（燃料排ガスの）排出流路
５０　　　　可動式フィルタ装置
６６　　　　フィルタ本体
７０　　　　モータ（駆動機構）
６４　　　　羽根部材（駆動機構）
７２　　　　駆動用マグネット（駆動機構）
７４　　　　回転用マグネット（駆動機構）
８４　　　　ラック部材（駆動機構）
８８　　　　ピニオン部材（駆動機構）
１０２　　　圧電素子（駆動機構）
１０３　　　振動用マグネット
１０５　　　駆動用マグネット（駆動機構）
１０６　　　回転部材（駆動機構）

Claims

　燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて発電する燃料電池と、燃料電池の燃料極から排出された燃料排ガスを外部へ排出する排出流路を備えた燃料電池システムであって、排出流路中に配置される可動式フィルタ装置を備えていることを特徴とする燃料電池システム。
　可動式フィルタ装置が、燃料排ガスを通過させるフィルタ本体と、フィルタ本体に回転及び振動のうちの少なくとも一方を付与する駆動機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
　フィルタ本体が、回転可能に支持してあると共に、駆動機構の駆動源が、フィルタ本体を回転させるモータであることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
　フィルタ本体が、回転可能に支持してあると共に、駆動機構が、フィルタ本体側の回転用マグネットと駆動源側の駆動用マグネットとを備えたマグネットカップリングを含み、回転用マグネットの回転軸と駆動用マグネットの回転軸とが互いにオフセット配置にしてあることを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料電池システム。
　フィルタ本体が、往復動可能に支持してあると共に、駆動機構の駆動源が、フィルタ本体を振動させる圧電素子であることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
　フィルタ本体が、振動用マグネットを有して往復動可能に支持してあると共に、駆動機構が、円周部の所定位相に駆動用マグネットを有して回転駆動される回転部材を備えており、
　フィルタ本体の往復動方向において振動用マグネットと回転部材の円周部とを対向させて配置すると共に、振動用マグネットと駆動用マグネットとを互いに反発する向きにしてあることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
　駆動機構の駆動源が、システム中に流通する流体であることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
　流体が、燃料電池の燃料排ガスであることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池システム。
　流体が、燃料電池を冷却するための冷却流体であることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池システム。
　流体が、燃料電池の酸化剤ガスであることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池システム。
　請求項１～１０のいずれか１項に記載の燃料電池システムの運転方法であって、燃料電池の発電開始の前、及び燃料電池の発電停止の前の少なくとも一方の時期に、可動式フィルタ装置を作動させることを特徴とする燃料電池システムの運転方法。
　燃料電池の発電停止及び発電開始が、システム全体の停止及び起動によるものであり、少なくともシステム全体の停止による発電停止の前に、可動式フィルタ装置を作動させることを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池システムの運転方法。
　燃料電池の発電停止及び発電開始が、燃料電池の一時的な停止及び再開によるものであり、少なくとも燃料電池の再開による発電開始の前に、可動式フィルタ装置を作動させることを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池システムの運転方法。