CN101989661A - 生成水除去装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生成水除去装置，该生成水除去装置从燃料电池迅速且可靠地除去生成水，并且防止生成水泄露。在驱动时，振动板(13)经由孔将燃料电池(11)生成的生成水(WL)雾化或气化，并在间隙外除去生成水(WF、WG)。由于该振动板(13)的孔(15)由微细的细孔形成，因此，当振动板(13)不驱动时，能够在间隙(14)内贮存生成水(WL)。

Description

生成水除去装置
技术领域
本发明涉及一种生成水除去装置，特别是涉及能够使在可携带的小型设备内生成的生成水不漏出，并可以迅速且可靠地除去该生成水的生成水除去装置。
背景技术
以前，燃料电池由于能量转换效率高且进行发电反应时不产生有害物质，因此作为各种电气设备的能源而受到关注。
构成燃料电池的单体电池在电解质层的两侧配置氧化剂极和燃料极以构成膜电极组件(MEA)。
进而，在单体电池中配置有覆盖构成膜电极组件的氧化剂极表面的氧化剂极侧导电板，该氧化剂极侧导电板设有多个空气供给凹槽，而且在氧化剂极侧导电板的外侧配置有气体分离器。另外，还配置有覆盖构成膜电极组件的燃料极表面的燃料极侧导电板，该燃料极侧导电板设有多个燃料气体供给凹槽。
在具有上述结构的燃料电池中，通过向氧化剂极侧导电板的空气供给凹槽送入空气，并且向燃料极侧导电板的燃料气体供给凹槽送入燃料气体来进行发电。
但是，近年来正在进行在小型电子设备上安装作为电源的燃料电池的研究。例如，可实现薄型化的直接甲醇燃料电池(DMFC)最受关注。在DMFC中，通过向氧化剂极供给空气、氧气等氧化性气体，向燃料极以气体或液体状态供给甲醇等燃料来进行发电。
但是，为了在小型电子设备上安装燃料电池，在向氧化剂极供给作为氧化剂的空气(氧气)时，需要使供给作为氧化剂的空气(氧气)的气体供给装置小型化。
以前，作为小型的气体供给装置，公开有通过振动燃料电池来供给气体的装置(例如，参照专利文献1和专利文献2)。在专利文献1中公开了使用由振动体形成的多个腔喷出气体的气体喷出装置，在专利文献2中公开了具有对氧化剂极、燃料极、分离器等施加振动的施振机构的燃料电池。
专利文献1：(日本)特开2005-243496号公报
专利文献2：(日本)特开2002-203585号公报
但是，燃料电池在发电过程中生成水，若生成的水(生成水)未顺利地排出到外部，则阻碍振动体的振动，或者直接阻碍氧化剂的供给，因此不能有效地进行发电。
另一方面，优选在设备处于不驱动状态时，生成水不会从设备侧或从设备漏出。
发明内容
于是，本发明的目的在于提供能够从燃料电池等电气设备材料(电气设备)迅速且可靠地除去生成水，并且防止生成水泄露的生成水除去装置。
为了解决上述课题，本发明的第一实施方式提供除去由电气设备生成的生成水的生成水除去装置，其特征在于，具有振动板，其隔着规定的间隙与所述电气设备的生成水的排出面相对配置，并且具有用于雾化或气化所述生成水的多个孔，经由该孔在所述间隙外除去所述生成水；该振动板的所述孔由微细的细孔形成，以便在该振动板不驱动时能够在所述间隙内贮存生成水。
根据上述结构，在驱动时，振动板经由孔将由电气设备生成的生成水雾化或气化，并在间隙外除去生成水。
由于该振动板的孔由微细的细孔形成，因此在振动板不驱动时能够在间隙内贮存生成水。
因此，在振动板驱动时能够迅速且可靠地除去生成水，并且在振动板不驱动时能够在间隙内贮存生成水，从而防止生成水泄露。
本发明的第二实施方式提供除去由燃料电池发电时生成的生成水的生成水除去装置，其特征在于，具有振动板，其隔着规定的间隙与所述燃料电池的氧化剂极侧的生成水的排出面相对配置，并且具有用于雾化或气化所述生成水的多个孔，经由该孔将所述生成水输送到所述间隙外；该振动板的所述孔由微细的细孔形成，以便在该振动板不驱动时能够在所述间隙内贮存生成水。
根据上述结构，在驱动时，振动板经由孔将由燃料电池发电时生成的生成水雾化或气化，并在间隙外除去生成水。
由于该振动板的孔由微细的细孔形成，因此在振动板不驱动时能够在间隙内贮存生成水。
因此，在振动板驱动时能够迅速且可靠地除去生成水，并且在振动板不驱动时能够在间隙内贮存生成水，从而防止生成水泄露。
本发明的第三实施方式在第二实施方式的基础上，其特征在于，所有的所述细孔设置在与所述燃料电池的氧化剂极侧的吸气孔相对的位置。
根据上述结构，由于能够迅速地除去位于吸气孔的生成水，因此不会因生成水而阻碍氧化剂极中的氧化剂的供给，进而能够进行效率良好的发电。
本发明的第四实施方式在第一实施方式至第三实施方式中的任一实施方式的基础上，其特征在于，所述细孔的平均孔径r为1≤r≤100，单位为μm。
根据上述结构，由于雾化的生成水或者气化的生成水能通过细孔，但是，液体状生成水不能通过细孔，因此，在振动板的振动过程中，生成水被输送到间隙外，在振动板不驱动时能够将生成水贮存在间隙内。
本发明的第五实施方式在第四实施方式的基础上，其特征在于，所述振动板的各细孔形成为所述生成水的排出面侧的孔径大于另一面侧的孔径。
根据上述结构，构成为容易接收液体状生成水，并且在振动板不驱动时在间隙内容易保持液体状生成水。
本发明的第六实施方式在第一实施方式至第五实施方式中的任一实施方式的基础上，其特征在于，在所述振动板的与所述燃料电池的排出面相对的面上设有吸水部件。
根据上述结构，利用吸水部件容易保持生成水，并且，如果振动板处在振动状态下，则能够可靠地将生成水雾化或气化，并在间隙外除去生成水。
本发明的第七实施方式在第一实施方式至第五实施方式中的任一实施方式的基础上，其特征在于，所述振动板的与所述燃料电池的排出面相对的面由亲水性材料形成。
根据上述结构，振动板的与燃料电池的排出面相对的面容易捕获生成水，能够可靠地将生成水雾化或气化，并在间隙外除去生成水。
本发明的第八实施方式在第六实施方式或第七实施方式的基础上，其特征在于，所述排出面由疏水性材料形成。
根据上述结构，在通过振动振动板以使生成水雾化或气化时，能够使生成水容易地自排出面分离而将其除去。
根据本发明，能够从燃料电池迅速且可靠地除去生成水，并且防止生成水泄露。
附图说明
图1是实施方式的生成水除去装置的原理说明图；
图2是具有实施方式的生成水除去装置的便携式燃料电池单元的概要结构图；
图3(a)、(b)是细孔的截面形状的说明图；
图4是燃料电池的概要结构说明图；
图5是用于说明压电元件的频率变动的图(之一)；
图6是用于说明压电元件的频率变动的图(之二)；
图7是实施方式的燃料电池单元的功能框图；
图8(a)、(b)是燃料电池的控制处理流程图；
图9是用于说明压电元件的频率变动的图(之三)；
图10(a)、(b)是实施方式的变形例的说明图；
图11是安装了具有本发明的生成水除去装置的燃料电池的折叠式便携电话终端的说明图；
图12是在便携电话终端上安装有燃料电池时的说明图；
图13是装入在壳体内的燃料电池单元的说明图；
图14是在另一个便携电话终端上安装有燃料电池时的说明图；
图15是在其他便携电话终端上安装有燃料电池时的说明图；
图16是吸气孔与细孔的配置说明图；
图17(a)、(b)是声压分布的说明图。
附图标记说明
10 生成水除去装置
11 燃料电池(电气设备材料、电气设备)
11A 表面
12 吸气孔
13，25 振动板
14 氧化剂供给路径(间隙)
15，24 孔(细孔)
20 燃料电池单元
20A 燃料电池
21 吸气孔
22 氧化剂极
26 压电元件
32 氧化剂极
33 燃料极
34 膜电极组件
37 燃料极侧外壳
38 燃料室
50 辅助装置
51 微型计算机/升压电路
55，56 水吸收部件
57 气液分离过滤器
70 便携电话终端
WF，WG，WL 生成水
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。
[1]原理说明
图1是实施方式的生成水除去装置的原理说明图。
生成水除去装置10是除去由作为电气设备材料(电气设备)的燃料电池11在其表面11A生成的生成水的装置，具有振动板13，该振动板13隔着作为规定间隙而形成的氧化剂供给路径14与燃料电池11的生成水的排出面相对配置，并且具有用于雾化或气化液体状的生成水WL的多个孔15，经由该孔15在氧化剂供给路径14外除去生成水；该振动板13的孔15由微细的细孔形成，以便在振动板13不驱动时能够在作为规定间隙而形成的氧化剂供给路径14内贮存生成水WL。
在此，之所以细孔15能够在氧化剂供给路径14内保持液体状的生成水WL，并且使雾状或气体状生成水WF，WG通过，是因为细孔15的孔径小于液体状生成水WL的直径且大于雾状生成水WF或气体状生成水WG的直径。
由此，通过振动振动板13，排出的生成水被雾化或气化，经由细孔15在氧化剂供给路径外直接被除去，雾化或气化的生成水WF，WG的流动不会阻碍向吸气孔12供给作为氧化剂的氧气，因此，能够维持高的发电效率。
而且，由于通过细孔15后的被雾化或气化的生成水WF，WG的大小为细孔15的孔径以下的微细的大小，因此其热容量小且容易被蒸发。
另一方面，由于液体状生成水WL不能通过细孔15而保持在氧化剂供给路径14内，因此，随着燃料电池11发电而产生在吸气孔12的液体状水不会向外部泄露，与之相反，也不会导致直径大的异物与液体一同或者单独从外部混入而到达氧化剂极的表面。
图2是具有实施方式的生成水除去装置的便携式燃料电池单元的概要结构图。
燃料电池单元20大致具有燃料电池20A、平板状振动板25及振动振动板25的压电元件26，该振动板25隔着作为规定间隙而构成的氧化剂供给路径23与构成燃料电池20A且具有多个吸气孔21的氧化剂极外壳22A相对配置，并设有在正常使用状态中能够将液体状的生成水保持在氧化剂供给路径23内，并且使雾状生成水WF或气体状生成水WG通过的微细的细孔24。
另外，为便于理解，在图2中将细孔24的孔径表示为比实际的孔径大。
细孔24通过电火花加工、电镀加工而形成，细孔24的平均孔径r设定为，大于雾状生成水WF或气体状生成水WG的粒子直径(＜1μm)，且比液体状生成水WL的粒子(凝聚体)的粒子直径(＞1000μm)小，满足
1≤r≤100(μm)。
其结果是，液体状生成水WL不能通过细孔24，而雾状生成水WF或者气体状生成水WG能通过细孔24。在实际应用上，细孔24的平均孔径r为10～50μm，从加工成本等角度考虑，也优选该孔径大小。
图3是细孔的截面形状的说明图。
细孔24在振动板25的表面25A侧和背面25B侧无需相同，优选形成为表面25A侧的孔径rA大于背面25B侧的孔径rB，如图3(a)所示的圆锥台形状或者如图3(b)所示的二级圆筒形状。之所以这样是为了容易接收从氧化剂极排出的液体状生成水WL，并且将液体状生成水WL保持在氧化剂供给路径23内。
图4是燃料电池的概要结构说明图。
燃料电池20A具有在电解质层31的两侧分别设置氧化剂极32和燃料极33而构成的膜电极组件34。在此，氧化剂极32作为氧化剂极电极发挥作用，燃料极33作为阳极电极发挥作用。
向氧化剂极32供给含有作为氧化剂的氧气的空气。
向燃料极33通过毛细管现象供给甲醇水溶液或者纯甲醇(以下记载为“甲醇燃料”)。
其结果是，燃料电池20A通过甲醇燃料中的甲醇与空气中的氧气的电化学反应进行发电。
氧化剂极32具有氧化剂极催化剂层32A和氧化剂极基体32B。氧化剂极催化剂层32A与电解质层31接合。氧化剂极基体32B由具有通气性的材料构成。通过氧化剂极基体32B的空气供给到氧化剂极催化剂层32A。
在氧化剂极32侧的电解质层31的周缘部设有氧化剂极侧垫圈41。隔着氧化剂极侧垫圈41设有氧化剂极侧外壳22A。在氧化剂极侧外壳22A上设有吸气孔21，该吸气孔21吸入如上所述含有作为氧化剂的氧气的空气(氧化剂气体)，并且排出通过反应生成的生成水。
另外，从吸气孔21流入的作为氧化剂的氧气，流入到由氧化剂极32、氧化剂极侧垫圈41和氧化剂极侧外壳22A形成的空气室44，并到达氧化剂极基体32B。另外，氧化剂极侧外壳22A优选具有疏水性。作为构成氧化剂极侧外壳22A的材料，例举：不锈钢系金属、钛系合金等金属材料，或者丙烯酸树脂、环氧树脂、玻璃环氧树脂、硅树脂、纤维素、尼龙(注册商标)、聚酰胺酰亚胺、聚烯丙基酰胺、聚烯丙基醚酮、聚酰亚胺、聚氨酯、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚酮醚酮酮、聚醚酮酮、聚醚砜、聚乙烯、聚乙二醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚氧乙烯、聚碳酸酯、聚羟基乙酸、聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯、聚砜、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚苯硫醚、聚邻苯二甲酰胺、聚对苯二酸丁二醇酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、硬质聚氯乙烯等合成树脂。
接着说明燃料极侧垫圈45。
本实施方式的燃料极侧垫圈45的整体由气液分离过滤器形成。气液分离过滤器具有透过由燃料极33生成的气体而阻断甲醇燃料的气液分离功能。作为具有气液分离功能的材料，例举：织布、无纺布、网眼布、毛毡或者具有开孔的海绵状材料那样的多孔质材料。
作为构成多孔质材料的组成物，例举：聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(E/CTFE)、聚氟乙烯(PVF)、全氟环状共聚物(パ一フロロ環状重合体)等。
气液分离过滤器优选具有疏水性。在此，疏水性是指排斥液体燃料的性质，更详细地讲，是指根据蔡斯门图(Zisman plot)计算出的临界表面张力小于液体燃料的表面张力的性质。
燃料极33具有燃料极催化剂层33A和燃料极基体33B。燃料极催化剂层33A与电解质层31接合。燃料极基体33B由多孔质材料构成。借助毛细管现象通过燃料极基体33B的甲醇燃料供给到燃料极催化剂层33A。燃料极基体33B优选具有亲水性的导电性材料。在此，亲水性是指被液体燃料润湿的性质，更详细地讲，是指根据蔡斯门图计算出的临界表面张力大于液体燃料的表面张力的性质。例如，例举：碳纸、碳毡、碳布以及在这些材料上涂覆亲水性膜而形成的材料，还有在钛系合金、不锈钢系合金的片材上通过蚀刻设置均匀的微细孔并实施耐腐蚀导电性膜(例如，金、白金等贵金属)而形成的材料等。
在燃料极33侧的电介质层31的周缘部上设有燃料极侧垫圈46。隔着燃料极侧垫圈46设有燃料极侧外壳47，由燃料极33、燃料极侧垫圈46和燃料极侧外壳47形成贮存甲醇燃料的燃料室48。在该燃料室48中设有垫片49。
贮存在燃料室48的甲醇燃料直接供给到燃料极33。关于燃料极侧垫圈46将在后面详细叙述。
燃料极侧外壳47优选具有耐甲醇性、耐酸性、机械刚性等特性。而且，燃料极侧外壳47优选具有亲水性。另外，燃料极侧外壳37具有燃料吸引部(未图示)，该燃料吸引部从设置在燃料电池20A外部的燃料箱(未图示)等吸引甲醇燃料，向燃料室38内适当补充甲醇燃料。
作为构成燃料极侧外壳47的材料，能够采用在说明氧化剂极侧外壳22A时例举的材料。
另外，通过垫片49保持燃料室33和燃料极侧外壳47之间的距离。由于燃料极33因垫片49而被电介质层31挤压，因此燃料极33和电介质层31之间的接触性提高。
另外，设置在燃料室48内的垫片49优选具有耐甲醇性、耐酸性、机械刚性等特性。而且，当垫片49具有分割燃料极33那样的形状时，由于优选考虑能够使生成气体透过垫片49的形状，因此能够采用多孔质材料。例如，作为垫片49，除了与上述的气液分离过滤器相同的多孔质材料以外，还可以例举：由聚乙烯、尼龙(注册商标)、聚酯、人造纤维、棉、聚酯/人造纤维、聚酯/丙烯酸树脂、人造纤维/波莱克勒尔(ポリクラ一ル)等形成的织布、无纺布、网眼布、毛毡或者像具有开孔的海绵状材料那样的多孔质材料，或者氮化硼、氮化硅、碳化钽、碳化硅、海泡石、石绒、沸石、氧化硅、氧化钛等无机固体。
作为振动板25，优选采用轻量且杨氏模量高的材料，例如铝。
但是，若是金属，则可以采用硬铝、不锈钢、钛；若是陶瓷，则可以采用氧化铝、钛酸钡、铁素体、二氧化硅、氧化锌、碳化硅、氮化硅；若是塑料，则可以采用含氟树脂、聚苯硫醚树脂、聚醚砜树脂、聚酰亚胺、聚缩醛、乙烯-乙烯醇共聚物树脂(EVOH)。
另外，振动板25的厚度优选为1.0mm以下。
另外，作为压电元件26，可以采用压电系数大的材料，例如优选锆钛酸铅(PZT)。但是，也可以采用钽酸锂(LiTa3)、铌酸锂(LiNbO3)、焦硼酸锂(Li2B4O7)等压电陶瓷或水晶(SiO2)。
在此，供给到氧化剂极32的气体(空气或氧气)通过振动板25的振动以及氧化剂供给路径23内产生的声流被输送。另外，由氧化剂极32生成的水(生成水)接收由振动板25提供的振动能量而被雾化或气化并排出到氧化剂供给路径23外。
在该情况下，振动板25与氧化剂极侧外壳22A之间的距离作为与氧化剂极侧外壳22A上的生成水接触的范围，优选0.1～2.0mm。
在此，压电元件26的振动频率包括超声波频带、可听频带、低频带等所有频带。可听频带和低频带与超声波频带相比具有能量损失小的优点。另外，超声波频带和低频带与可听频带相比具有难以作为噪声被使用者识别的优点。
另外，振动板25的表面25A优选具有亲水性，氧化剂极侧外壳22A的振动板25侧的表面22A和振动板25的背面25B优选具有疏水性。
在振动板25的表面25A可以进行形成例如氧化钛膜等具有亲水性的保护膜的表面处理。作为亲水性的膜，不限于氧化钛，可以是氮化硅、氧化铁。
另外，在氧化剂极侧外壳22A的表面22A和振动板25的背面25B可以进行形成例如PTFE(聚四氟乙烯)膜等具有疏水性的保护膜的表面处理。作为疏水性的膜，不限于PTFE，可以是FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)、PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物)。
这样，从具有疏水性表面的氧化剂极32生成的生成水向亲水性的振动板25的表面25A附着。从氧化剂极32向振动板25移动的生成水由于表面张力难以向外部泄露。另外，通过利用超声波使振动板25振动，附着在振动板25的水被雾化或气化成为雾(水滴)或气体状水而通过细孔24，到达振动板25的背面25B，由于沿着疏水性背面25B流动的空气，生成水不会再附着在背面25B而被除去。
图5是用于说明压电元件的频率变动的图(之一)。
图6是用于说明压电元件的频率变动的图(之二)。
燃料电池20A可以具有控制振动板25的振动且产生振动板25的共振频率的控制电路。
在这种情况下，如果生成水附着在振动板25上，由于振动板25的共振频率发生变化，因此，如图5所示，控制电路进行控制以跟随生成水附着后的共振频率。例如，作为控制电路如果采用压电元件26，由于输入电流成为最大的频率成为共振频率，因此，如图6所示，求出输入电流成为最大的极大值，作为共振频率。
在以上的说明中，作为振动振动板25的装置采用了压电元件26，但是也可以取代压电元件26采用磁致伸缩元件。另外，压电元件26、磁致伸缩元件优选通过涂覆来进行防水。
接着，说明本实施方式的燃料电池的控制方法。
图7是第一实施方式的燃料电池单元的功能框图。
在此，作为控制燃料电池20A的辅助装置50，列举了微型计算机/升压电路51、压电元件26，但是，也可以采用将这些辅助装置50组装在燃料电池20A内的结构。
微型计算机/升压电路51通过调整电压、电压频率，向压电元件26供给控制振动板25的振动模式、振动速度的控制信号。在这种情况下，微型计算机/升压电路51施加在压电元件26的电压波形为超声波频带的正弦波、矩形波、三角波、锯齿波等。
压电元件26通过振动配置在燃料电池20A内的振动板25，进行氧气供给，除去生成水。因此，能够提高燃料电池20A的发电效率。
在这种情况下，如图7所示，向微型计算机/升压电路51的电力供给，可以由燃料电池20A进行，也可以由未图示的外部电源进行。
另外，可以由燃料电池20A将发电量信息告知微型计算机/升压电路51。在此，如果发电量多于目标量，微型计算机/升压电路51通过降低施加在压电元件26的电压，减小作为氧化剂供给的氧气量，以降低发电量。另一方面，如果发电量少于目标量，微型计算机/升压电路51通过提高施加在压电元件26的电压，增加作为氧化剂供给的氧气量，以增加发电量。
另外，微型计算机/升压电路51可以通过改变压电元件的振幅，来调整氧化剂极侧外壳22A与振动板25之间的距离，改变生成水的除去量、空气供给量，调整发电效率，如果存在多个振动板25的共振频率，也可以通过调整频率来改变振动模式，调整氧化剂供给量、生成水蒸发量。为了降低电力消耗，仅在需要时进行间歇性驱动。
图8是燃料电池的控制处理流程图。
图9是用于说明压电元件的频率变动的图(之三)。
接着，参照图8和图9说明压电元件26控制振动板25的方法。以下所示的处理由控制压电元件26的微型计算机/升压电路51来进行。
首先，微型计算机/升压电路51设定压电元件26的频率初始值(步骤S101)。例如，作为压电元件26的初始频率(f)设定为60kHz。
然后，微型计算机/升压电路51测量设定在初始频率(f)时的电流值，将该电流值代入到电流值(Ii)和电流值(Iold)。电流值(Ii)表示每次更新的电流值，电流值(Iold)表示前一次测量的电流值。另外，在最初的测量时，电流值(Ii)和电流值(Iold)保存通过该测量得到的相同的值。
在以下的说明中，将相比前一次检测到的频率而提高频率的模式称为UP(上升)模式，将相比前一次检测到的频率而降低频率的模式称为DOWN(下降)模式。
接着，微型计算机/升压电路51将处理转换到UP模式(步骤S103)
接着，微型计算机/升压电路51判断电流值(Ii)是否在前一次电流值(Iold)以上(步骤S104)。
在步骤S104的判断中，如果电流值(Ii)在前一次电流值(Iold)以上(步骤S104；是)，则判断现在的频率(f)是否小于最大频率(fmax)(步骤S105)。在此，如图8所示，最大频率(fmax)是预先设定的值。
在步骤S105的判断中，如果现在的频率(f)小于最大频率(步骤S105；是)，则增加频率(步骤S107)，将本次的电流值(Ii)代入到前一次的电流值(Iold)中，并且将增加后的电流值代入到电流值(Ii)(步骤S108)，返回到步骤S104的处理。
在步骤S105的判断中，如果现在的频率(f)不小于最大频率，微型计算机/升压电路51将处理转换到图7(b)所示的DOWN模式处理(步骤S201)。
接着，微型计算机/升压电路51判断电流值(Ii)是否大于前一次的电流值(Iold)(步骤S202)。
在步骤S202的判断中，如果电流值(Ii)大于前一次的电流值(Iold)(步骤S202；是)，微型计算机/升压电路51判断现在的频率(f)是否大于最小频率(fmin)(步骤S203)。在此，如图9所示，最小频率(fmin)是预先设定的值。
在步骤S203的判断中，如果现在的频率(f)大于最小频率(fmin)(步骤S203；是)，微型计算机/升压电路51降低频率(步骤S205)。
接着，微型计算机/升压电路51将本次的电流值(Ii)代入到前一次的电流值(Iold)，并且，将降低后的电流值代入到电流值(Ii)(步骤S205)，返回到步骤S202的处理。
另一方面，如果现在的频率(f)不大于最小频率(fmin)(步骤S203；否)，微型计算机/升压电路51将处理转换到UP模式(步骤S204)，即如图7(a)所示，将处理转换到步骤S103，之后进行同样的处理。
如以上说明所示，微型计算机/升压电路51根据前一次检测到的频率和电流值，转换到UP模式或者DOWN模式，通过反复进行这些处理，将压电元件26的频率设定在最佳值。
其结果是，根据本实施方式的燃料电池单元20，由于能够根据发电状态，进而根据生成水的生成状态驱动振动板25，将振动能量有效地施加在氧化剂供给路径23内的液体状的生成水WL上，以生成雾化的生成水WF或者气化的生成水WG，将雾化的生成水WF或者气化的生成水WG通过细孔24向氧化剂供给路径23外除去，因此，当除去雾化的生成水WF或者气化的生成水WG时，这些雾化的生成水WF或者气化的生成水WG不会流入到氧化剂供给路径23内，所以不会阻碍作为氧化剂气体的空气的流动。
而且，能够通过氧化剂供给路径23内的空气的扩散以及因振动板25的振动而产生的声流，使氧化剂气体在氧化剂供给路径23内有效地流动。
因此，能够迅速地除去伴随着燃料电池20A的发电而产生在吸气孔21的生成水，进而迅速地除去存在于氧化剂供给路径23内的液体状的生成水，并有效地进行作为氧化剂的氧气的供给，能够提高燃料电池20A的发电效率。
另外，由于振动板25的表面25A具有亲水性，氧化剂极32的表面22A具有疏水性，因此，生成水容易从燃料电池20A的表面(氧化剂极侧外壳22A)向振动板25移动，生成水与振动板25接触的面积变大。其结果是，容易传递能量，能够更有效地除去生成水。
另外，当通过激振振动板25以使电介质层31的内部共振时，能够向流路扩散附着在氧化剂极侧外壳22A表面的水，或者附着在燃料极33的表面膜表面的二氧化碳，从而能够进一步提高发电效率。
图10是实施方式的变形例的说明图。
在以上的说明中，使振动板25的氧化剂极32侧的表面25A具有亲水性，但是，如图10所示，也可以构成为在振动板25的氧化剂极32侧的表面25A设置水吸收部件55。
其结果是，通过振动板25的振动，未被雾化或气化的液体状生成水WL直接由水吸收部件55吸收，由此能够进一步抑制在氧化剂供给路径23内对于氧化剂气体的供给产生的影响，从而良好地进行发电。
另外，能够将振动板25的振动能量有效地施加在被水吸收部件55吸收的生成水，促进生成水的雾化或气化，从而能够迅速地除去生成水。
以上说明了在燃料电池20A单体上设置本实施方式的生成水除去装置而构成燃料电池单元20的结构，但是，下面说明在各种电子设备上适用具有本实施方式的生成水除去装置的燃料电池的情况。
图11是安装了具有本发明的生成水除去装置的燃料电池的折叠式便携电话终端的说明图。
便携电话终端70通过铰链机构73相互可开闭地连接显示侧框体71和操作侧框体72，在显示侧框体71的内表面配置有主显示装置71b、在外表面配置有未图示的副显示装置。另外，为了检测显示侧框体71与操作侧框体72的开闭情况，在显示侧框体71的内表面上设有突起71a，另一方面，在操作侧框体72的内表面上设有由突起71a进行接通/断开的开闭检测开关72a。
图12是在便携电话终端上安装有燃料电池时的说明图。
在便携电话终端70中，在显示侧框体71或者操作侧框体72的内部内置了具有本发明的生成水除去装置的燃料电池，或者如图12所示，具有本发明的生成水除去装置的燃料电池单元20安装在显示侧框体71的背面。
燃料电池单元20配置在壳体76的内部，在该壳体76上形成有吸入空气的吸入口76a和排出空气的排出口76b。在该吸入口76a和排出口76b上设有未图示的气液分离过滤器，以使在燃料电池单元20A产生的液体状水不泄漏到壳体76外。
图13是在壳体内装入燃料电池单元时的说明图。
如图13所示，吸入口76a和排出口76b分别配置在壳体76的、与振动板25相对的区域的外侧。因此，从吸入口76a吸入的含有作为氧化剂的氧气的空气，如箭头A所示，不会被振动板25阻挡而流入到氧化剂供给路径23内，然后，不会被振动板25阻挡而从排出口76b排出。其结果是，实现作为氧化剂的空气的有效移动。
与此同时，在燃料电池20A的表面生成的液体状生成水WL通过振动板25的振动，成为雾化或气化的生成水WF，WG，通过细孔24在氧化剂供给路径23外直接被除去，而且，雾化或气化的生成水WF，WG，如箭头B所示，不会再次回到氧化剂供给路径23，经由排出口76B向外部排出。由于生成水WF，WG的大小如上所述是在细孔24的孔径以下的微细的大小，因此容易被蒸发。
在这种情况下，如图13所示，在振动板25的周缘部配置有气液分离过滤器57，在振动板25不驱动时，液体状生成水WL积存在由振动板25、燃料电池20A及气液分离过滤器57形成的空间(氧化剂供给路径)内，不会向便携电话终端70外泄漏。而且，通过在与振动板25的背面25B相对的位置上配置水吸收部件56，即使在万一生成水WF，WG再次液化的情况下，液化的生成水直接被吸收而不会作为液体漏出。
图14是在另一个便携电话终端上安装有燃料电池时的说明图。
图15是在其他便携电话终端上安装有燃料电池时的说明图。
如图14和图15所示，在将燃料电池单元20安装在显示侧框体71背面的便携电话终端上，也可以在壳体76的侧面、上下端面开设吸入口76a和排出口76b。
上述的实施方式和应用例在所有方面只是举例，并不限定于本实施方式。本发明的范围并非由上述的实施方式和构成例的说明来限定，而是通过权利要求保护的范围来限定，而且本发明的范围包含与权利要求保护的范围等效的情况以及该范围内的所有变更。
图16是吸气孔与细孔的配置说明图。
在以上的说明中，没有详细说明吸气孔21与细孔24的配置关系，但是，从迅速地除去氧化剂供给路径23内的液体状生成水WL的观点考虑，优选在与吸气孔21相对的位置必须设置细孔24。
在这种情况下，如果将吸气孔21和细孔24构成为其截面为圆形，则优选将吸气孔21和细孔24同轴地配置。
而且，如图16所示，也可以在两个吸气孔21之间设置一个或多个细孔24。
另外，在上述燃料电池中，如果在氧化剂供给路径23内积存生成水，则成为在氧化剂供给路径23内流动的空气的流动阻力，从而不能确保充足的空气供给量(氧化剂供给量)，导致燃料电池的发电效率下降。
于是，燃料电池可以构成为，在检测到水积存在氧化剂供给路径23内的时刻，将运转状态从正常运转切换到水除去运转。
在这种情况下，可以通过由配置在氧化剂供给路径23内的未图示的声压传感器以及输入有该声压传感器的输出的声压检测电路检测到的氧化剂供给路径23内的声压大小，来判断水积存在氧化剂供给路径23内的时刻。
图17是声压分布的说明图。
图17(a)表示在水滴未附着于振动板25的状态下声压沿氧化剂供给路径23的规定方向分布的声压分布，图17(b)表示在水滴附着于振动板25的状态下声压沿与规定方向相同的方向分布的声压分布。
如图17所示，由于水滴附着在振动板25上，使得氧化剂供给路径23内的声压大幅度下降。于是，当检测到的声压低于规定的阈值时，在这一时刻能够判断为生成水积存在氧化剂供给路径23内，因此，能够构成为以最适合于除去生成水的频率和电压来驱动振动板25。
其结果是，在生成水积存在氧化剂供给路径23内之前，以作为氧化剂的氧气向氧化剂极32的供给效率高的频率和电压来驱动振动板25，由此能够提高发电效率，并且当导致发电效率下降的生成水积存时，通过提高生成水除去效率，能够延长发电效率高的期间，从而可以提高实际有效的发电效率。
以上说明了直接检测生成水积存的情况，但是，由于能够大致推测直到生成水积存的时间，因此，也可以构成为例如将以作为氧化剂的氧气向氧化剂极32的供给效率高的频率和电压来驱动振动板25的正常运转(发电运转)的期间，设定为第一规定时间(例如十分钟)，然后，将以生成水除去效率高的频率和电压来驱动振动板25的生成水除去运转的期间设定为第二规定时间(例如十毫秒)，通过交替地切换正常运转和生成水除去运转，来维持发电效率。
另外，也可以构成为在氧化剂供给路径23内配置三个以上的声压传感器，监视氧化剂供给路径23内的声压分布，以此来检测水积存在氧化剂供给路径23内的时刻。
另外，如果在氧化剂供给路径23内逐渐积存生成水，由于氧化剂供给路径23内的共振频率发生变化而导致流入到用于振动振动板25的压电元件26的电流下降，因此，也可以不采用声压传感器，通过检测该电流的下降，从正常运转控制转换到生成水除去运转控制。
在这种情况下，随着从正常运转控制变更到生成水除去运转控制，振动板25的振动频率也发生变化，振动的波节数和波腹数发生变化，在此过程中波节位置和波腹位置移动，但是，即使在生成水除去运转控制中，由于附着于振动板25的水滴存在从波节位置向波腹位置移动的倾向，因此水集中在频率变更后的振动过程中的波腹位置。
于是，即使在生成水除去运转控制中，通过变更频率将振动板25的各位置变更为从波节到波腹、从波腹到波节，由此也能够有效地雾化或气化生成水并将其除去。
同样，也可以通过将振动板25的振动频率从纵向振动模式的共振频率切换到横向振动模式的共振频率，进行从正常运转到生成水除去运转的切换。
在以上的说明中，说明了将具有本发明的生成水除去装置的燃料电池使用在便携电话终端的情况，但是并不限于此，也可以作为用于对便携式电话机等充电的充电器、摄像机等AV设备、便携用游戏机、汽车导航装置、手持清扫机、业务用发电器、机器人等所有电子设备的电源而使用。
另外，通过使用这种生成水除去装置，能够将燃料电池做成平面模块。
而且，本发明的生成水除去装置不限于应用在燃料电池，也能够应用在除如上所述的所有电子设备的电源以外的用途，例如，也可以构成为沿着构成电子设备的电子电路部表面适用本发明的生成水除去装置，通过被输送的气体(空气)、水来冷却电子电路部。

Claims (8)

1.一种生成水除去装置，除去由电气设备生成的生成水，其特征在于，
具有振动板，其隔着规定的间隙与所述电气设备的生成水的排出面相对配置，并且具有用于雾化或气化所述生成水的多个孔，经由该孔在所述间隙外除去所述生成水；
该振动板的所述孔由微细的细孔形成，以便在该振动板不驱动时能够在所述间隙内贮存生成水。
2.一种生成水除去装置，除去由燃料电池发电时生成的生成水，其特征在于，
具有振动板，其隔着规定的间隙与所述燃料电池的氧化剂极侧的生成水的排出面相对配置，并且具有用于雾化或气化所述生成水的多个孔，经由该孔将所述生成水输送到所述间隙外；
该振动板的所述孔由微细的细孔形成，以便在该振动板不驱动时能够在所述间隙内贮存生成水。
3.如权利要求2所述的生成水除去装置，其特征在于，
所有的所述细孔设置在与所述燃料电池的氧化剂极侧的吸气孔相对的位置。
4.如权利要求1～3中任一项所述的生成水除去装置，其特征在于，
所述细孔的平均孔径r为1≤r≤100，单位为μm。
5.如权利要求4所述的生成水除去装置，其特征在于，
所述振动板的各细孔形成为所述生成水的排出面侧的孔径大于另一面侧的孔径。
6.如权利要求1～5中任一项所述的生成水除去装置，其特征在于，
在所述振动板的与所述燃料电池的排出面相对的面上设有吸水部件。
7.如权利要求1～5中任一项所述的生成水除去装置，其特征在于，
所述振动板的与所述燃料电池的排出面相对的面由亲水性材料形成。
8.如权利要求6或7所述的生成水除去装置，其特征在于，
所述排出面由疏水性材料形成。
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