JP2005121430A - Liquid concentration detector, and fuel supply system for fuel cell equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえば液体燃料を用いて作動する燃料電池の液体燃料濃度のように、混合液体の液体濃度(混合割合)を検出する液体濃度検出装置及びこれを備えた燃料電池の燃料供給装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid concentration detection device that detects a liquid concentration (mixing ratio) of a mixed liquid, such as a liquid fuel concentration of a fuel cell that operates using liquid fuel, and a fuel supply device for a fuel cell including the same. Is.
近年、たとえばPDA(電子手帳)、コンピュータ、携帯電話など、小型で持ち運べる情報機器の利用形態を総称して「モバイル」と呼び、さらには、このような利用形態の機器類を総称して「モバイル機器」という用語が広く用いられている。このようなモバイル機器においては、その機能が年々増加して電源(電池)に対する要求も厳しいものとなっている。しかしながら、現在の主流であるリチウムイオン電池等の電池類は、モバイル機器側の進化に追いついていないのが現状であり、小型で寿命の長い電源の開発が求められている。 In recent years, usage forms of small and portable information devices such as PDAs (electronic notebooks), computers, mobile phones and the like are collectively referred to as “mobile”, and devices of such usage forms are collectively referred to as “mobile”. The term “equipment” is widely used. In such a mobile device, its functions are increasing year by year, and the demand for a power source (battery) has become severe. However, the current mainstream batteries, such as lithium ion batteries, have not caught up with the evolution of mobile devices, and there is a need for the development of small and long-life power supplies.
このような背景から、モバイル機器の機能強化に対応し、しかも、長時間駆動を可能にする将来的に有望な電源として燃料電池が注目され、その実用化に向けた研究開発が鋭意進められている。
現在、燃料電池にはいくつかの種類があり、上述したモバイル機器用の燃料電池としては、メタノールを直接燃料として使用する直接メタノール型燃料電池(DMFC:Direct Methanol Fuel Cell)が有望視されている。このような直接メタノール型燃料電池のシステムは、たとえば特表2003−507859号公報及び特表2003−510777号公報に開示されている。そして、このような直接メタノール型燃料電池においては、その制御パラメータとして水で希釈したメタノール濃度が重要になるため、上記公報には、水及びメタノールを混合した混合液体の誘電率を利用してメタノール濃度を検出する方法も開示されている。
Against this background, fuel cells are attracting attention as a promising power source that can support the enhancement of functions of mobile devices and can be operated for a long time, and research and development for its practical use has been earnestly advanced. Yes.
Currently, there are several types of fuel cells, and a direct methanol fuel cell (DMFC) that uses methanol as a direct fuel is promising as a fuel cell for mobile devices described above. . Such a direct methanol fuel cell system is disclosed, for example, in Japanese Patent Publication No. 2003-507859 and Japanese Patent Publication No. 2003-510777. In such a direct methanol fuel cell, the concentration of methanol diluted with water is important as a control parameter. Therefore, in the above publication, the dielectric constant of a mixed liquid in which water and methanol are mixed is used. A method for detecting the concentration is also disclosed.
また、従来より、水に溶けない高分子の物質を水などに均等になじませるため、超音波で高分子を分解して溶け込ませることが行われている。(たとえば、特許文献1及び特許文献2参照)。
上述したように、直接メタノール型燃料電池においては、その制御パラメータとして水で希釈したメタノール濃度が重要になるため、水及びメタノールを混合した混合液体の誘電率を利用してメタノール濃度を正確に検出することが求められる。
しかしながら、本発明者の実験によれば、コンデンサとして機能する一対の電極をメタノール水溶液中に設置して誘電率の変動からメタノール濃度を測定した場合、図3に示すように、時間の経過に応じて静電容量の測定値が大きく変動するという不安定な結果が得られた。
As described above, in the direct methanol fuel cell, the methanol concentration diluted with water is important as its control parameter. Therefore, the methanol concentration is accurately detected by using the dielectric constant of the mixed liquid of water and methanol. It is required to do.
However, according to the experiments of the present inventors, when a pair of electrodes functioning as a capacitor is installed in a methanol aqueous solution and the methanol concentration is measured from the change in dielectric constant, as shown in FIG. Thus, unstable results were obtained in which the measured capacitance value fluctuated greatly.
すなわち、図3の実験結果について、横軸に測定開始からの時間(秒)をとり、縦軸に静電容量の測定値(pF)をとったグラフを示すと、上段の超音波なし(右側の目盛り)の場合には、測定開始からおおよそ53.4pF〜53.7pFの範囲でかなりの変動をしていることがわかる。このような測定値の変動は、メタノール水溶液に局所的な不均一(濃淡)があるためと推測される。
上述した測定値の変動は、メタノール水溶液濃度の測定値を直接メタノール型燃料電池の制御パラメータとして用いる上で好ましいことではなく、燃料電池側の制御を適切に行うためにも変動のない正確な濃度測定が望まれる。特に、直接メタノール型燃料電池の場合、現状では数パーセントのメタノール濃度で使用されていることに加えて、電池自体を小型化する必要があるため非常に小さな電極をメタノール水溶液の流れの中に設置して静電容量を検出することとなる。このため、メタノール水溶液に局所的な濃淡が存在していればその影響を受けやすく、結果的に濃淡を検出した変動が検出されて測定誤差となる。従って、このようなメタノール濃度の測定誤差を小さくするためには、局所的な不均一の解消が望まれる。
That is, for the experimental results in FIG. 3, the horizontal axis indicates the time (seconds) from the start of measurement, and the vertical axis indicates the measured capacitance value (pF). In the case of (scale), it can be seen that there is considerable fluctuation in the range of approximately 53.4 pF to 53.7 pF from the start of measurement. Such fluctuations in measured values are presumed to be due to local non-uniformity (shading) in the aqueous methanol solution.
The above-mentioned fluctuations in the measured value are not preferable when the measured value of the methanol aqueous solution concentration is used directly as a control parameter for the methanol fuel cell, and an accurate concentration that does not fluctuate in order to appropriately control the fuel cell side. Measurement is desired. In particular, in the case of direct methanol fuel cells, in addition to being currently used at a methanol concentration of several percent, it is necessary to reduce the size of the cell itself, so a very small electrode is installed in the flow of aqueous methanol solution. Thus, the capacitance is detected. For this reason, if there is local shading in the aqueous methanol solution, it is easily affected, and as a result, fluctuations in detecting shading are detected, resulting in measurement errors. Therefore, in order to reduce such a measurement error of methanol concentration, it is desired to eliminate local nonuniformity.
さらに、直接メタノール型燃料電池において、局所的に濃度の高いメタノール水溶液が供給されると、クロスオーバーと呼ばれる現象を生じるおそれがあり、電池寿命を低下させる原因になるなどして好ましくない。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、局所的な不均一が原因と推測される混合液体の混合状態を改善することにより、測定値に変動が生じない高精度な濃度測定を可能にする液体濃度検出装置及びこれを備えた燃料電池の燃料供給装置の提供を目的としている。
Furthermore, in a direct methanol fuel cell, when a locally concentrated aqueous methanol solution is supplied, a phenomenon called crossover may occur, which is not preferable because it causes a reduction in battery life.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and by improving the mixed state of the mixed liquid presumed to be caused by local non-uniformity, highly accurate concentration measurement that does not cause fluctuations in the measured value is achieved. It is an object of the present invention to provide a liquid concentration detection device that enables this and a fuel supply device for a fuel cell including the same.
本発明は、上記の問題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明の液体濃度検出装置は、誘電率の異なる液体を混合してなる混合液体の液体濃度を混合液体の誘電率を検出することにより測定する液体濃度センサと、前記混合液体の流路に設けられて前記混合液体に超音波を照射する少なくとも一つの超音波発生手段とを具備し、該超音波発生手段から超音波を照射した混合液体の液体濃度を測定することを特徴とするものである。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The liquid concentration detection device of the present invention is provided in a liquid concentration sensor for measuring the liquid concentration of a mixed liquid obtained by mixing liquids having different dielectric constants by detecting the dielectric constant of the mixed liquid, and in the flow path of the mixed liquid. And at least one ultrasonic wave generating means for irradiating the mixed liquid with ultrasonic waves, and measuring the liquid concentration of the mixed liquid irradiated with ultrasonic waves from the ultrasonic wave generating means. .
このような液体濃度検出装置によれば、少なくとも一つの超音波発生手段から超音波を照射した混合液体の液体濃度を測定するので、混合液体の局所的な濃度の不均一を解消した状態として濃度測定を実施することができる。 According to such a liquid concentration detection device, the liquid concentration of the mixed liquid irradiated with ultrasonic waves from at least one ultrasonic wave generating means is measured. Measurements can be performed.
本発明の燃料電池の燃料供給装置は、燃料と電解質とを混合してなる混合液体を燃料電池に供給する燃料電池の燃料供給装置であって、液体の燃料を貯蔵しておく燃料貯蔵容器と、液体の電解質を貯蔵しておく電解質貯蔵容器と、前記燃料容器及び前記電解質容器から供給される燃料及び電解質を混合させる混合容器と、該混合容器から混合液体を燃料電池に供給して閉回路の流路を循環させる液送手段と、誘電率の異なる液体を混合してなる混合液体の液体濃度を混合液体の誘電率を検出することにより測定する液体濃度センサと、前記混合液体の流路に設けられて前記混合液体に超音波を照射する少なくとも一つの超音波発生手段とを備え、該超音波発生手段から超音波を照射した混合液体の液体濃度を測定する液体濃度検出装置と、を具備して構成したことを特徴とするものである。 A fuel supply device for a fuel cell according to the present invention is a fuel supply device for a fuel cell that supplies a mixed liquid obtained by mixing fuel and an electrolyte to the fuel cell, and a fuel storage container for storing liquid fuel. An electrolyte storage container for storing a liquid electrolyte, a mixing container for mixing the fuel and the electrolyte supplied from the fuel container and the electrolyte container, and a mixed liquid from the mixing container to the fuel cell to form a closed circuit A liquid feeding means for circulating the flow path, a liquid concentration sensor for measuring the liquid concentration of the mixed liquid obtained by mixing liquids having different dielectric constants by detecting the dielectric constant of the mixed liquid, and the flow path for the mixed liquid And a liquid concentration detection device for measuring the liquid concentration of the mixed liquid irradiated with ultrasonic waves from the ultrasonic wave generating means. It is characterized in that configured by Bei.
このような燃料電池の燃料供給装置によれば、超音波発生手段から超音波を照射して局所的な濃度の不均一を解消した混合液体の液体濃度を測定する液体濃度検出装置を備えているので、燃料電池を制御する制御パラメータとして高精度で安定した液体濃度の測定値を得ることができる。 According to such a fuel supply device for a fuel cell, there is provided a liquid concentration detection device for measuring the liquid concentration of the mixed liquid in which the local concentration unevenness is eliminated by irradiating ultrasonic waves from the ultrasonic wave generation means. Therefore, a highly accurate and stable measured value of the liquid concentration can be obtained as a control parameter for controlling the fuel cell.
本発明の燃料電池の燃料供給装置においては、前記液体濃度センサが前記混合容器と燃料電池との間を連結する流路に配設され、前記超音波発生手段が前記混合容器と前記液体濃度センサとの間を連結する流路に配設されていることが好ましい。
この場合、前記超音波発生手段は、特に前記混合タンクの出口部近傍に配設されていることが好ましい。
In the fuel supply apparatus for a fuel cell according to the present invention, the liquid concentration sensor is disposed in a flow path connecting the mixing container and the fuel cell, and the ultrasonic wave generating means is the mixing container and the liquid concentration sensor. It is preferable that it is arrange | positioned in the flow path which connects between.
In this case, it is preferable that the ultrasonic wave generating means is particularly disposed in the vicinity of the outlet of the mixing tank.
また、本発明の燃料電池の燃料供給装置においては、前記超音波発生手段が、前記液送手段に配設されていることが好ましい。 In the fuel cell fuel supply apparatus of the present invention, it is preferable that the ultrasonic wave generating means is disposed in the liquid feeding means.
さらに、本発明の燃料電池の燃料供給装置においては、前記超音波発生部が、前記流路、前記混合タンク及び/または前記液送手段の外壁側の外壁側に配設されていてもよい。 Furthermore, in the fuel supply device for a fuel cell according to the present invention, the ultrasonic wave generator may be disposed on the outer wall side of the flow channel, the mixing tank, and / or the outer wall side of the liquid feeding means.
本発明の液体濃度検出装置によれば、超音波が照射された混合液体の液体濃度を測定するので、局所的な濃度の不均一が解消された状態で濃度測定を行うことができ、ばらつきがなく安定した高精度の測定値を得ることができる。 According to the liquid concentration detection apparatus of the present invention, since the liquid concentration of the mixed liquid irradiated with ultrasonic waves is measured, the concentration measurement can be performed in a state in which the local concentration non-uniformity is eliminated, and there is variation. Stable and highly accurate measurement values can be obtained.
また、本発明による燃料電池の燃料供給装置によれば、超音波が照射された混合液体の液体濃度を測定する液体濃度検出装置を備えているので、局所的な濃度の不均一が解消された混合液体の濃度を測定することができる。このため、燃料電池の燃料供給装置では、ばらつきがなく高精度で安定した液体濃度の測定値を得て制御パラメータとし、燃料電池の出力制御を容易かつ高精度に実施できるという顕著な効果が得られる。そして、直接メタノール型燃料電池で濃度が均一なメタノール水溶液を燃料として循環させることができるので、クロスオーバー現象を防止して電池寿命の向上にも効果を奏する。 In addition, according to the fuel supply device of the fuel cell according to the present invention, since the liquid concentration detection device for measuring the liquid concentration of the mixed liquid irradiated with ultrasonic waves is provided, the local concentration unevenness is eliminated. The concentration of the mixed liquid can be measured. For this reason, the fuel supply device of the fuel cell has a remarkable effect that the measurement value of the liquid concentration with high accuracy and stability can be obtained as a control parameter without variation, and the output control of the fuel cell can be easily and accurately performed. It is done. Since a methanol aqueous solution having a uniform concentration can be circulated as a fuel in a direct methanol fuel cell, the crossover phenomenon is prevented and the battery life is improved.
以下、本発明に係る液体濃度検出装置及びこれを備えた燃料電池の燃料供給装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態として、直接メタノール型燃料電池の燃料供給装置を示す構成図である。この燃料供給装置10は、燃料のメタノールと電解質の水とを混合してなる混合液体(メタノール水溶液)を燃料電池(DMFC)20に供給する燃料電池の燃料供給装置である。この燃料供給装置10は、液体の燃料であるメタノールを貯蔵しておく燃料貯蔵容器のメタノールタンク11と、液体の電解質である水を貯蔵しておく電解質貯蔵容器の水タンク12と、メタノールタンク11及び水タンク12から供給されるメタノール及び水を混合させる混合容器である混合タンク13と、この混合タンク13からメタノール/水の混合液体を燃料電池20に供給して閉回路の流路14を循環させる液送手段のポンプ15と、混合液体中のメタノール濃度を測定する液体濃度検出装置30とを具備して構成される。
Hereinafter, an embodiment of a liquid concentration detection device according to the present invention and a fuel supply device for a fuel cell including the same will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a fuel supply device of a direct methanol fuel cell as a first embodiment of the present invention. The
メタノールタンク11及び水タンク12は、それぞれが図示しない流量制御手段を備えている。流量制御手段の具体例としては、燃料電池に設けられた図示しない制御部からの制御信号を受けて、開閉制御や開度調整がなされる流量制御弁等がある。
また、ポンプ15についても、上述した流量制御手段と同様に、運転・停止や運転速度等の制御信号を制御部から受けて運転される。
Each of the
The
液体濃度検出装置30は、混合液体の液体濃度を混合液体の誘電率を検出することにより測定する液体濃度センサ31と、上述した混合液体の流路14の適所に設けられ、該流路14を流れる混合液体に超音波を照射する超音波発生手段の超音波振動子32とを具備して構成される。なお、超音波振動子32は、少なくとも一カ所に一つ設けられていればよいが、必要に応じて複数としてもよい。
The liquid
液体濃度センサ31は、コンデンサとして機能する一対の電極が混合液体中に設置されており、電極間に存在する混合液体の濃度に応じて変化する誘電率を図示しない回路基板で検出して、混合液体のメタノール濃度を測定するものである。すなわち、メタノール及び水のように、互いの誘電率が異なる液体を混合してなる混合液体は、その混合割合に応じて誘電率が変化することを利用して液体濃度の測定を行うものである。なお、この液体濃度検出装置30で測定したメタノール濃度は、燃料電池20の図示しない制御部に入力されて出力制御の制御パラメータとして使用される。
The
超音波振動子32は、液体濃度を測定する混合液体に超音波を照射するものであり、たとえば混合タンク13と燃料電池20との間、より具体的には燃料電池20の上流側に設置することが好ましい液体濃度センサ30の液体濃度センサ31との間の流路14に配設されている。このように、混合タンク13の出口側でかつ液体濃度センサ31の上流側に超音波振動子32を配設して超音波を照射すれば、混合タンク13内で一次撹拌を行い、さらに、濃度測定する混合液体に対し確実かつ効率的な超音波照射を施して二次撹拌を行うことができる。なお、超音波振動子32は、液体濃度センサ31に超音波の影響が及ばないようにするため、液体濃度センサ31からできるだけ離れた位置である混合タンク13の出口近傍に設置し、混合タンク13で混合されて流路14に流出したメタノール水溶液に超音波照射を施すことが望ましい。
The
また、図示の超音波振動子32は、流路14の外側である外壁に設置されており、流路14の管路内部を流れる混合液体に管路の肉厚を通過する超音波を照射している。なお、超音波振動子32としては、圧電セラミックス等の圧電素子を使用できる。
このように、超音波振動子32を流路14の外壁側に設置すると、流路14内に設置する場合と比較して超音波の出力を大きくする必要が生じるものの、混合液体と直接接触しないという利点があり、たとえば耐食性や防水性等を確保する対策が不要となる。
The illustrated
As described above, when the
上述した構成の燃料供給装置10では、流量制御手段によりメタノールタンク11及び水タンク12から供給されたメタノール及び水が混合タンク13内で混合され、所望の液体濃度としたメタノール水溶液が得られる。このメタノール水溶液は、ポンプ15の運転により、超音波振動子32、液体濃度検出装置30及び燃料電池20の順に通過して流路14を循環する。このため、液体濃度検出装置30で濃度測定される混合液体は、超音波振動子32から超音波の照射を受けたものとなる。
In the
このようにして超音波の照射を受けたメタノール水溶液は、液体濃度検出装置30が誘電率の変化から液体濃度(メタノール濃度)を測定し、この液体濃度が燃料電池20の出力制御を行う制御パラメータとして使用される。ここでの液体濃度測定は、液体濃度センサ31における検出電極間の静電容量を検出し、この静電容量から誘電率を算出した後、この誘電率から液体濃度を算出して得られる。
The aqueous methanol solution that has been irradiated with ultrasonic waves in this way has the
図3に示す実験結果のグラフには、横軸に測定開始からの時間(秒)をとり、縦軸に静電容量の測定値(pF)をとって、経過時間に応じた測定値の変化が示されている。この実験結果によれば、下段となる超音波あり(左側の目盛り)の場合、測定開始直後の約37.9pFから50秒間程度測定値が略直線的に低下した後には、おおよそ37.75pF±0.05pFの範囲内に入ると共に、激しい変動のない(ばらつきのない)安定した値が得られている。このような実験結果から、超音波の照射を受けたメタノール水溶液では、局所的な濃淡の不均一が解消されて均一な濃度の水溶液になっていると解釈することができる。 In the graph of the experimental results shown in FIG. 3, the horizontal axis represents the time (seconds) from the start of measurement, and the vertical axis represents the measured capacitance value (pF), and the change in the measured value according to the elapsed time. It is shown. According to this experimental result, in the case of the lower ultrasonic wave (left scale), after the measurement value decreases approximately linearly from about 37.9 pF immediately after the start of measurement to about 37.75 pF ± A stable value is obtained that is within the range of 0.05 pF and is free from severe fluctuations (no variation). From these experimental results, it can be interpreted that the aqueous methanol solution that has been irradiated with ultrasonic waves has been solved with local unevenness of density and has an aqueous solution with a uniform concentration.
この実験のサンプル水としては、水100mlにメタノール3mlの割合で混合したメタノール水溶液を使用する。このサンプル水をビーカーに入れ、ビーカーごと50W超音波洗浄機に30秒間浸すことで混合液体への超音波照射を行った。なお、静電容量の測定は、超音波の照射を終了したサンプル水内に一対の平板電極を配設し、所定の交流電圧を印加しながら10秒間隔で測定して得られた測定値を図3にプロットした。
また、超音波なしの実験結果についても、超音波照射以外は全く同じ条件で静電容量を測定した。
As sample water for this experiment, an aqueous methanol solution mixed with 100 ml of water at a ratio of 3 ml of methanol is used. This sample water was put into a beaker, and the mixed liquid was irradiated with ultrasonic waves by immersing the whole beaker in a 50 W ultrasonic cleaner for 30 seconds. In addition, the capacitance is measured by arranging a pair of flat plate electrodes in the sample water after the irradiation of ultrasonic waves, and measuring the measurement values obtained by measuring at 10 second intervals while applying a predetermined AC voltage. Plotted in FIG.
Moreover, also about the experimental result without an ultrasonic wave, the electrostatic capacitance was measured on the completely same conditions except ultrasonic irradiation.
ところで、超音波照射以外は同様の条件で繰り返し行った実験結果において、静電容量の測定値は、超音波ありが37.75pF程度、超音波なしが38.05pF程度と両測定値間には常に同程度の差が生じている。このような差が生じるのは、超音波の混合撹拌効果により均一性が増して、誘電率の低いメタノールの影響がより顕著に発現したためと推測される。
また、超音波ありの場合、最初の約50秒間は略直線的な変化をしているが、このような変化が生じるのは、液体濃度センサを溶液中へ投入すると、液体濃度センサの電極最表面への極性分子の最配列のための時間が必要であることを示しているためと推測される。また、電極表面の材質や静電容量の検出回路方法によって略直線的な変化以外の異なる変化を示すことも推測される。
By the way, in the experimental results repeatedly performed under the same conditions except for the ultrasonic irradiation, the measured value of the capacitance is about 37.75 pF when there is an ultrasonic wave and about 38.05 pF when there is no ultrasonic wave. There is always a similar difference. This difference is presumed to be due to the fact that the uniformity is increased by the mixing and stirring effect of ultrasonic waves, and the influence of methanol having a low dielectric constant is more prominent.
In addition, in the case of the presence of ultrasonic waves, there is a substantially linear change for the first approximately 50 seconds. Such a change occurs when the liquid concentration sensor is put into a solution and the electrode concentration of the liquid concentration sensor is the highest. This is presumed to be due to the fact that time for realignment of polar molecules to the surface is necessary. It is also speculated that different changes other than a substantially linear change are exhibited depending on the electrode surface material and the capacitance detection circuit method.
続いて、本発明の第2の実施形態を図2に基づいて説明する。
図2に示す直接メタノール型燃料電池の燃料供給装置10Aは、超音波振動子32の設置位置及び設置個数が異なっており、他の構成は第1の実施形態と同様である。従って、ここでは図1と同様の構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図2の場合、超音波振動子32は混合タンク13の内部と、混合タンク13と液体濃度センサ31との間を連結する流路14内に設置されている。すなわち、メタノールと水とを混合する混合タンク13内で第1回目の超音波照射を行い、さらに、実際に濃度測定を行う液体濃度検出センサ31の上流側近傍で第2回目の超音波照射を行っている。
Subsequently, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The direct methanol fuel cell
In the case of FIG. 2, the
このような超音波振動子32の配置とすれば、混合タンク13内及び液体濃度センサ31の上流側の2箇所で2回の超音波照射による撹拌を行うことができるので、局所的な濃淡のない混合状態のメタノール水溶液をより一層確実に形成することができる。また、超音波振動子32を混合タンク32や流路14の内部に配設したので、外部に設置する場合と比較して小さな出力で同等の効果を得ることができる。
With such an arrangement of the
さて、本発明における超音波振動子32は、上述した第1及び第2の実施形態に限定されることはなく、適宜変更することができる。
すなわち、メタノール水溶液は閉回路の流路14を循環し、必要量のメタノールや水が適宜補充されて所望の濃度を維持するものであるから、超音波振動子32は、閉回路の流路14内であれば液体濃度センサ31の上流側及び下流側の近傍を除いてどこに設置してもよい。従って、超音波振動子32の設置位置は、上述した混合タンク13と燃料電池20との間を連結する流路14は勿論のこと、ポンプ15の適所、あるいは流路14の他の部分としてもよい。なお、混合タンク13についても、メタノール水溶液が循環する流路の一部であるから、超音波振動子32の単独設置や他の部分との併設が可能である。
The
That is, the aqueous methanol solution circulates in the
また、超音波振動子32の設置位置は、混合タンク13や流路14の外側、あるいは内側のいずれであってもよい。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
Further, the installation position of the
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
本発明の液体濃度検出装置は、特に、直接メタノール型燃料電池におけるメタノール水溶液中のメタノール濃度検出手段として好適ではあるが、この他にも、たとえば混合割合に応じて誘電率が変化するアルコール類の水溶液濃度など、すなわち誘電率の異なる複数の液体の混合割合を検出する濃度検出手段としても広く使用することができる。
また、本発明の液体濃度検出装置は、たとえばビタミンのような固体または粉体を水に溶かして得られる水溶液の濃度を検出する濃度検出手段としても使用可能である。
The liquid concentration detection device of the present invention is particularly suitable as a means for detecting the concentration of methanol in an aqueous methanol solution in a direct methanol fuel cell. In addition to this, for example, alcohols whose dielectric constant changes depending on the mixing ratio are used. It can also be widely used as a concentration detection means for detecting the concentration of an aqueous solution, that is, the mixing ratio of a plurality of liquids having different dielectric constants.
The liquid concentration detection device of the present invention can also be used as a concentration detection means for detecting the concentration of an aqueous solution obtained by dissolving a solid or powder such as vitamin in water.
10,10A 燃料供給装置
11 メタノールタンク(燃料貯蔵容器)
12 水タンク(電解質貯蔵容器)
13 混合タンク(混合容器)
14 流路
15 ポンプ(液送手段)
20 燃料電池(DMFC)
30 液体濃度検出装置
31 液体濃度センサ
32 超音波振動子(超音波発生手段)
10, 10A
12 Water tank (electrolyte storage container)
13 Mixing tank (mixing container)
14
20 Fuel cell (DMFC)
30 Liquid
Claims (6)
液体の燃料を貯蔵しておく燃料貯蔵容器と、
液体の電解質を貯蔵しておく電解質貯蔵容器と、
前記燃料容器及び前記電解質容器から供給される燃料及び電解質を混合させる混合容器と、
該混合容器から混合液体を燃料電池に供給して閉回路の流路を循環させる液送手段と、 誘電率の異なる液体を混合してなる混合液体の液体濃度を混合液体の誘電率を検出することにより測定する液体濃度センサと、前記混合液体の流路に設けられて前記混合液体に超音波を照射する少なくとも一つの超音波発生手段とを備え、該超音波発生手段から超音波を照射した混合液体の液体濃度を測定する液体濃度検出装置と、
を具備して構成したことを特徴とする燃料電池の燃料供給装置。 A fuel supply device for a fuel cell for supplying a fuel cell with a mixed liquid obtained by mixing a fuel and an electrolyte,
A fuel storage container for storing liquid fuel;
An electrolyte storage container for storing a liquid electrolyte;
A mixing container for mixing the fuel and electrolyte supplied from the fuel container and the electrolyte container;
A liquid feeding means for supplying the mixed liquid from the mixing container to the fuel cell to circulate through the flow path of the closed circuit, and a liquid concentration of the mixed liquid formed by mixing liquids having different dielectric constants to detect the dielectric constant of the mixed liquid A liquid concentration sensor for measuring by this, and at least one ultrasonic wave generation unit that is provided in the flow path of the mixed liquid and irradiates the mixed liquid with ultrasonic waves, and the ultrasonic wave is irradiated from the ultrasonic wave generation unit A liquid concentration detection device for measuring the liquid concentration of the mixed liquid;
A fuel supply device for a fuel cell, comprising:
The fuel of the fuel cell according to any one of claims 2 to 5, wherein the ultrasonic wave generator is disposed on an outer wall side of the flow path, the mixing tank, and / or the liquid feeding means. Feeding device.
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Cited By (3)
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WO2008102449A1 (en) * | 2007-02-22 | 2008-08-28 | Fujitsu Limited | Fuel cell |
US8161798B2 (en) | 2006-08-14 | 2012-04-24 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Density sensing device and fuel cell system with it |
CN103633352A (en) * | 2013-11-27 | 2014-03-12 | 武汉理工大学 | Performance improvement method and structure of direct alcohol fuel cell |
-
2003
- 2003-10-15 JP JP2003355199A patent/JP2005121430A/en not_active Withdrawn
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