JP2007323921A - 燃料電池装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料の量を正確に測定し信頼性の高い発電動作を行うことが可能な燃料電池装置を提供する。
【解決手段】燃料電池装置は、アノードおよびカソードを有したセルを備え、化学反応により発電する起電部12と、燃料を収容した燃料タンク14と、起電部に燃料および空気を供給する循環系20と、を有している。循環系は、燃料タンクから供給された燃料を起電部のアノードを通して循環させる燃料流路22と、起電部のカソードを通して空気を循環させる気体流路24と、燃料流路内で起電部の流出端と燃料タンクとの間に設けられ、液体と気体とを分離する気液分離器34と、を有している。気液分離器は、起電部の流出端から気液分離器の流入端まで流れる流体の流量が燃料タンクのタンク容量の40%以下となるように、起電部に接続されている。
【選択図】 図1
【解決手段】燃料電池装置は、アノードおよびカソードを有したセルを備え、化学反応により発電する起電部12と、燃料を収容した燃料タンク14と、起電部に燃料および空気を供給する循環系20と、を有している。循環系は、燃料タンクから供給された燃料を起電部のアノードを通して循環させる燃料流路22と、起電部のカソードを通して空気を循環させる気体流路24と、燃料流路内で起電部の流出端と燃料タンクとの間に設けられ、液体と気体とを分離する気液分離器34と、を有している。気液分離器は、起電部の流出端から気液分離器の流入端まで流れる流体の流量が燃料タンクのタンク容量の40%以下となるように、起電部に接続されている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、電子機器等の電源として用いられる燃料電池装置に関する。
現在、携帯可能なノート型のパーソナルコンピュータ(以下、ノートPCと称する)、モバイル機器等の電子機器の電源としては、主に、リチウムイオンバッテリなどの二次電池が用いられている。近年、これら電子機器の高機能化に伴う消費電力の増加や更なる長時間使用の要請から、高出力で充電の必要のない小型燃料電池が新たな電源として期待されている。燃料電池には種々の形態があるが、特に、燃料としてメタノール溶液を使用するダイレクトメタノール方式の燃料電池(以下、DMFCと称する)は、水素を燃料とする燃料電池に比べて燃料の取扱いが容易で、システムが簡易であることから、電子機器の電源として注目されている。
通常、DMFCは、メタノールが収容された燃料タンク、メタノールを起電部に圧送する送液ポンプ、および起電部に空気を供給する送気ポンプ等を備えている。起電部はそれぞれアノードおよびカソードを有した複数の単セルを積層したセルスタックを備え、アノード側に希釈されたメタノールを、カソード側に空気を供給することにより、化学反応によって発電を行う。発電に伴う反応生成物として、起電部のアノード側には未反応のメタノールおよび炭酸ガスが発生し、カソード側には水が発生する。反応生成物である水は蒸気となって排気される。
起電部のアノード出口と燃料タンクとの間を延びる流路には気液分離器が設けられている。起電部のアノード側に生じた未反応のメタノールおよび炭酸ガスは気液分離器に送られ、メタノールと炭酸ガスとが分離される。分離後、メタノールは回収流路を通して燃料タンクへ送られ、炭酸ガスは排気路を通してカソード流路に送られる(例えば、特許文献1)。
特開2005−108718号公報
上記のように構成された燃料電池装置において、起電部のアノード出口から排出された流体は未反応のメタノールと炭酸ガスとを含んでいる。この場合、排出流体が起電部から気液分離器に至る間、気体の体積膨張が生じる。そのため、起電部と気液分離器とを接続する配管内の圧力が上昇し、この圧力上昇は液体流路を介して燃料タンクに作用し、燃料タンク内の燃料の液面を上昇させてしまう。通常、燃料タンク内には、収容された燃料の液面高さを検出し、燃料残量を検出する水位センサ等が設けられている。そのため、上記のように燃料流路の圧力上昇により液面が上昇すると、燃料の残量を正確に測定することが困難なる。この場合、燃料の過剰あるいは燃料不足が発生し、燃料制御装置の信頼性が低下する。
また、気液分離器で分離された燃料は燃料タンクに戻され、再度、発電に利用される。そのため、燃料を効率良く利用する上で、起電部と燃料タンクとの間に設けられた気液分離器は、燃料と炭酸ガスとを確実に分離できることが必要となる。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、燃料タンク内の液面変動を抑制し、燃料の量を正確に測定し信頼性の高い発電動作を行うことが可能な燃料電池装置を提供することにある。また、この発明の目的は、未反応の燃料を確実に回収し、燃料を効率良く利用することが可能な燃料電池装置を提供することにある。
上記課題を達成するため、この発明の態様に係る燃料電池装置は、アノードおよびカソードを有したセルを備え、化学反応により発電する起電部と、燃料を収容した燃料タンクと、前記燃料タンクから供給された燃料を前記起電部のアノードを通して循環させる燃料流路と、前記起電部のカソードを通して空気を循環させる気体流路と、前記燃料流路内で前記起電部の流出端と前記燃料タンクとの間に設けられ、液体と気体とを分離する気液分離器と、を有した循環系と、を備え、
前記気液分離器は、前記起電部の流出端から前記気液分離器の流入端まで流れる流体の流量が前記燃料タンクのタンク容量の40%以下となるように、前記起電部に接続されている。
前記気液分離器は、前記起電部の流出端から前記気液分離器の流入端まで流れる流体の流量が前記燃料タンクのタンク容量の40%以下となるように、前記起電部に接続されている。
この発明の他の形態に係る燃料電池装置は、アノードおよびカソードを有したセルを備え、化学反応により発電する起電部と、燃料を収容した燃料タンクと、前記燃料タンクから供給された燃料を前記起電部のアノードを通して循環させる燃料流路と、吸気端および排気端を有し前記起電部のカソードを通して空気を供給する気体流路と、前記気体流路の吸気端と前記起電部との間で前記気体流路に設けられ、前記吸気端から空気を吸気して前記起電部に供給する送気ポンプと、前記燃料流路内で前記起電部の流出端と前記燃料タンクとの間に設けられ、液体と気体とを分離する気液分離器と、前記気液分離器から前記気体流路まで延び、前記気液分離器により分離された気体を前記気体流路に導く排気流路と、を有した循環系と、を備え、
前記気液分離器は、前記液体流路を規定した分離管と、前記分離管を覆って設けられているとともに前記排気流路に接続されたケースと、前記分離管に設けられ気体を透過可能な分離膜と、を有し、前記分離管内の第1圧力と前記ケース内の第2圧力との差圧により前記分離管内を流れる流体から気体を分離し前記分離膜を通して前記ケース内に排気し、前記排気流路は、前記第2圧力が第1圧力よりも高くなる位置で前記気体流路に接続されている。
前記気液分離器は、前記液体流路を規定した分離管と、前記分離管を覆って設けられているとともに前記排気流路に接続されたケースと、前記分離管に設けられ気体を透過可能な分離膜と、を有し、前記分離管内の第1圧力と前記ケース内の第2圧力との差圧により前記分離管内を流れる流体から気体を分離し前記分離膜を通して前記ケース内に排気し、前記排気流路は、前記第2圧力が第1圧力よりも高くなる位置で前記気体流路に接続されている。
上記構成によれば、燃料タンク内の液面変動を抑制し、燃料の量を正確に測定し信頼性の高い発電動作を行うことが可能な燃料電池装置を提供することができる。また、上記構成によれば、未反応の燃料を確実に回収し、燃料を効率良く利用することが可能な燃料電池装置を提供することができる。
以下、図面を参照しながら、この発明の第1の実施形態に係る燃料電池装置について詳細に説明する。
図1は燃料電池装置の循環系構成を示している。図1に示すように、燃料電池装置10は、メタノールを液体燃料としたDMFCとして構成されている。燃料電池装置10は、起電部を構成したDMFCスタック12、燃料タンク14、および起電部に燃料および空気を供給する循環系20を備えている。
図1は燃料電池装置の循環系構成を示している。図1に示すように、燃料電池装置10は、メタノールを液体燃料としたDMFCとして構成されている。燃料電池装置10は、起電部を構成したDMFCスタック12、燃料タンク14、および起電部に燃料および空気を供給する循環系20を備えている。
燃料タンク14は密閉構造を有し、その内部には液体燃料としてメタノールが収容されている。燃料タンク14は、燃料電池装置10に対して脱着自在な燃料カートリッジとして形成してもよい。また、燃料タンク14には、燃料タンク内に収容されているメタノールの液面の高さ(水位)を測定し、燃料の残量を検出する水位センサ15が設けられている。
循環系20は、燃料タンク14の燃料供給口14aから供給された燃料をDMFCスタック12を通して循環させる燃料流路(液体流路)22、およびDMFCスタック12を通して空気を含む気体を循環させる空気流路(気体流路)24、燃料流路内および空気流路内に設けられた複数の補機を有している。燃料流路22および空気流路24は、それぞれ配管等によって形成されている。
空気流路24は、吸気口を有した吸気端24aおよび排気口を有した排気端24bを備えている。吸気端24aとDMFCスタック12との間で空気流路24には送気ポンプ26が設けられている。送気ポンプ26は吸気端24aを通して空気流路24内に空気を吸い込み、空気流路を通してDMFCスタック12のカソード(空気極)に供給する。
吸気端24aと送気ポンプ26との間で空気流路24には吸気側の除去フィルタ28が設けられている。除去部を構成する除去フィルタ28は、空気流路24を流れる空気中に含まれるゴミ、および二酸化炭素、ギ酸、燃料ガス、ギ酸メチル等の不純物、有害物質を捕獲し除去する。DMFCスタック12の流出端と排気端24bとの間で空気流路24には、排気側の除去フィルタ30が設けられている。除去部を構成する除去フィルタ30は、空気流路24を流れる空気中に含まれる二酸化炭素、ギ酸、燃料ガス、ギ酸メチル等の不純物、有害物質を捕獲し除去する。
燃料流路22は、燃料タンク14の燃料供給口14aからDMFCスタック12のアノード(燃料極)を通り、燃料タンク14の燃料回収口14bまで延びている。燃料流路22に設けられた補機は、燃料タンク14の燃料供給口14aとDMFCスタック12との間で燃料流路22に設けられた送液ポンプ32と、DMFCスタックの燃料流出端と燃料タンク14の燃料回収口14bとの間で燃料流路に設けられた気液分離器34とを有している。送液ポンプ32は、燃料タンク14から供給されたメタノールを加圧してDMFCスタック12のアノードに供給する。
気液分離器34は、燃料流路22を流れる液体と気体とを分離する。すなわち、気液分離器34は、後述するように、DMFCスタック12から排出された未反応のメタノールと反応生成物である二酸化炭素とを分離する。分離された液体、ここでは、メタノールは、燃料流路22を通り燃料回収口14bから燃料タンク14内に回収される。
循環系20は、配管等によって規定され気液分離器34から空気流路24まで延びた排気流路36と、排気流路を流れる流体を加熱するヒータ38と、を備えている。排気流路36は、除去フィルタ28、30の上流側で空気流路24に接続されている。例えば、排気流路36は、吸気端34aと除去フィルタ28との間の接続位置37で空気流路24に接続されている。
気液分離器34で分離された二酸化炭素を含む気体は、排気流路36を通って空気流路24へ送られる。その際、排気流路36を流れる流体はヒータ38によって加熱され、水分を蒸発することにより乾燥される。排気流路36から空気流路24に送られた気体は、除去フィルタ28を通り、ここで、二酸化炭素、ギ酸、燃料ガス、ギ酸メチル等の不純物、有害物質が除去された後、送気ポンプ26、DMFCスタック12、除去フィルタ30を通って排気口から排気される。
図2はDMFCスタック12の積層構造および気液分離器34を示し、図3は各セルの発電反応を模式的に示している。図2および図3に示すように、セルスタックとしてのDMFCスタック12は、複数、例えば、4つの単セル140と、5枚の矩形板状のセパレータ142とを交互に積層して構成された積層体、および積層体を支持した枠体145を有している。各単セル140は、それぞれ触媒層とカーボンペーパとで構成されたほぼ矩形板状のカソード52およびアノード47、これらカソード、アノード間に挟持されたほぼ矩形状の高分子電解質膜144を一体化した膜・電極接合体(MEA)を備えている。高分子電解質膜144は、アノード47およびカソード52よりも大きな面積に形成されている。
3つのセパレータ142は、隣合う2つの単セル140間に積層され、他の2つのセパレータは、積層方向両端にそれぞれ積層されている。セパレータ142および枠体145には、各単セル140のアノード47に燃料を供給する燃料流路146、および各単セルのカソード52に空気を供給する空気流路147が形成されている。
図3で示したように、供給された燃料および空気は、アノード47とカソード52との間に設けられた電解質膜144で化学反応し、これにより、アノードとカソードとの間に電力が発生する。図1に示すように、DMFCスタック12で発生した電力は、電池制御部40を介して電子機器等に供給される。なお、電池制御部40は、送気ポンプ26、送液ポンプ32、ヒータ38の動作を制御するとともに、水位センサ15からの検出信号に基づいて燃料の残量を検出し、燃料電池装置全体の動作を制御する。
図2に示すように、気液分離器34は、燃料流路(液体流路)を規定している分離管60と、分離管60を覆って設けられた中空のケース62と、分離管に設けられ気体を透過可能な分離膜64と、を有している。分離管60はケース62内を貫通して延び、分離膜64はケース62内に位置している。分離管60の流入端60aはDMFCスタック12のアノード側の流出端に接続されている。分離管60の流出端は燃料流路22に接続されている。ケース62内部は、排気流路36に接続されている。
燃料流路22からDMFCスタック12に供給された燃料は、アノード47を流れた後、DMFCスタック12のアノード側の流出端から分離管60に送られ、流出端60bから燃料流路22に送られる。分離管60内の内圧(第1圧力)をP1、ケース62内の圧力(第2圧力)をP2(<P1)とした場合、分離管60内を流れる流体は、圧力P1とP2との差圧ΔP=P1−P2により気体と液体とに分離される。分離された液体は燃料流路22へ送られる。また、分離された気体は、分離膜64を透過してケース62内に排気され、更に、排気流路36を通って空気流路24へ送られる。
気液分離器34の気液分離能力は、差圧ΔPが大きい程、すなわち、ケース62内の圧力P2が低い程、高くなる。ケース62内の圧力P2は、排気流路36が接続されている空気流路24内の圧力に比例している。そのため、空気流路24は、空気流路24の内、圧力が低い位置に接続されていることが望ましい。
図4は、空気流路24の位置と圧力との関係を示している。図4に示すように、空気流路において、吸気口と送気ポンプ26の吸気側と間は負圧となり、分離管60内の圧力P1よりも十分に低い。また、空気流路24の気体は、送気ポンプ26によって加圧された後、DMFCスタック12を通ることにより徐々に圧力が低下し、DMFCスタックから流出した後、大気圧まで徐々に低下していく。このように、空気流路24内の圧力は、図4にA1、A2で示すように、吸気口と送気ポンプ26との間、およびDMFCスタック12の流出端と排気口との間で、分離管60の内圧P1よりも低くなっている。そこで、排気流路36と空気流路24との接続位置37は、圧力P2が圧力P1よりも低くなる位置、すなわち、吸気口と送気ポンプ26との間(A1)、およびDMFCスタック12の流出端と排気口との間(A2)のいずれかに設定されている。本実施形態では、図1に示したように、排気流路36は、吸気端24aと送気ポンプ26との間で空気流路24に接続されている。これにより、気液分離器34における差圧ΔPを大きく、気液分離器の気液分離能力を向上することができる。
図1および図2に示すように、気液分離器34は、DMFCスタック12と燃料タンク14との間において、DMFCスタック12の燃料流出端から気液分離器の流入端60aまで流れる流体の流量が、燃料タンク14のタンク容量の40%以下となるように、DMFCスタック12に接続されている。
図2に示すように、DMFCスタック12の燃料流出端と気液分離器の流入端60aとが配管Lにより接続されている構成とした場合、配管L内の体積に応じて、すなわち、DMFCスタック12の燃料流出端から気液分離器の流入端60aまで流れる流体の流量に応じて、燃料タンク14内に収容されている液体の水位が変化する。そこで、配管L内の体積を以下のように設定している。
燃料タンク14内部の寸法を、45mm×45mm、高さ10mm、タンク容量を約20ccとした場合、配管Lの体積増加分に割り当て可能なタンク容量を下記の燃料電池特性を基準にして算出した。
燃料電池特性
体積変化に対する水位変動:0.5mm/cc
通常運転時使用水位:5mm(CO2増加+初期水位)
液量変化:約0.2cc/min
発電時CO2発生量:約6cc(水位3mm上昇)
上記の燃料タンク14の場合、収容された液体の水位変化は、液量変化1ccの体積増加に対して約0.5mmとなる。燃料電池通装置の常運転時に使用する基準水位を5mmとしたとき、配管Lの体積増加分を水位換算して通常運転時使用水位に加算し、その合計を燃料タンク容量から差し引いた残りが水位制御に使用できる容量となる。従って、配管Lの体積増加分を減らすことで水位制御に使用できるタンク容量を稼ぐことが可能になる。
体積変化に対する水位変動:0.5mm/cc
通常運転時使用水位:5mm(CO2増加+初期水位)
液量変化:約0.2cc/min
発電時CO2発生量:約6cc(水位3mm上昇)
上記の燃料タンク14の場合、収容された液体の水位変化は、液量変化1ccの体積増加に対して約0.5mmとなる。燃料電池通装置の常運転時に使用する基準水位を5mmとしたとき、配管Lの体積増加分を水位換算して通常運転時使用水位に加算し、その合計を燃料タンク容量から差し引いた残りが水位制御に使用できる容量となる。従って、配管Lの体積増加分を減らすことで水位制御に使用できるタンク容量を稼ぐことが可能になる。
上述した燃料電池特性は一例であるが、この特性を基に液量増加方向で考えると、約10分でタンク満量になることが分かる。燃料タンクの傾き変化、急激な液量増減を考慮すると、最低でも±1mmの水位変動許容幅を設定することが望ましい。この水位変動許容幅を基に計算すると、配管Lの体積に対応して増加する容量として、燃料タンク内に確保できるタンク内容量は8cc(タンク容量20ccに対して40%)が最大となる。
そこで、配管Lの容積は、DMFCスタック12の燃料流出端から気液分離器の流入端60aまで流れる流体の流量が、燃料タンク14のタンク容量の40%以下となるように設定されている。ここで、40%以下とはゼロ%を含んでおり、配管Lを介することなく、気液分離器の流入端60aがDMFCスタック12の燃料流出端に直接、接続された構成としてもよい。
なお、上記最大容量の値は、装置の薄型化を目的とした燃料タンクの高さ制限、実装スペースの制約を考慮したものであるとともに、上述した燃料電池特性は固有のものであるため、燃料電池装置の仕様、開発課題の変化等によって変動する。
上記のように構成された燃料電池装置10を電源として用いる場合、電池制御部40の制御の下、送液ポンプ32および送気ポンプ26を作動させる。送液ポンプ32により、燃料タンク14からメタノールが供給され、燃料流路22を通してDMFCスタック12のアノード47に供給される。
一方、送気ポンプ26により、空気流路24の吸気端24aから空気流路内に大気、つまり、空気が吸い込まれる。この空気は除去フィルタ28を通り、ここで、空気中のゴミ、不純物が除去される。除去フィルタ28を通過した後、空気は、空気流路24を通りDMFCスタック12のカソード52へ供給される。
DMFCスタック12に供給されたメタノールおよび空気は、アノード47とカソード52との間に設けられた電解質膜144で電気化学反応し、これにより、アノード47とカソード52との間に電力が発生する。DMFCスタック12で発生した電力は、電池制御部50を介して電子機器等へ供給される。
電気化学反応に伴い、DMFCスタック12には反応生成物として、アノード47側に二酸化炭素、カソード52側に水が生成される。アノード47側に生じた二酸化炭素および化学反応に供されなかったメタノールは気液分離器34に送られ、ここで、二酸化炭素とメタノールとに分離される。分離されたメタノールは、気液分離器34から燃料流路22を通して燃料タンク14へ回収され、再度、発電に用いられる。
分離された二酸化炭素は、排気流路36を通って空気流路24へ送られ、更に、空気とともに除去フィルタ28へ送られ、ここで除去される。なお、DMFCスタック12から排出された気体には、ギ酸、メタノールガス、ギ酸メチル等も含まれ、これらの不純物も二酸化炭素と共に除去フィルタ28で除去される。そのため、上述した不純物が送気ポンプ26およびDMFCスタック12へ送られることを防止し、これらの不純物による送気ポンプの損傷および発電効率の低下を防止することができる。また、排気流路36を流れる流体は、ヒータ38によって加熱され、乾燥された状態で空気流路24へ送られる。そのため、空気流路24を通して湿気が送気ポンプ26へ送られることを防止し、湿気による送気ポンプの性能劣化を抑制することができる。
DMFCスタック12のカソード52側に生じた水は、その大部分が水蒸気となり空気とともに空気流路24に排出される。排出された水および水蒸気は、除去フィルタ30に送られ、ここで、ゴミ、不純物が除去された後、空気流路24の排気端24bから外部に排気される。
以上のように構成された燃料電池装置10によれば、DMFCスタックと燃料タンクとの間に設けられた気液分離器は、DMFCスタックの燃料流出端から気液分離器の流入端まで流れる流体の流量が、燃料タンクのタンク容量の40%以下となるように、DMFCスタックに接続されている。そのため、循環系20内での気体の体積膨張による燃料タンク内の水位上昇を低減し、流体制御への影響を最小限に抑えることが可能となる。
また、気液分離器で分離され不純物を含む気体を空気流路へ送り、吸気された空気とともに除去フィルタで処理することがき、不純物を除去した状態で外部に排気することがる。この際、気液分離器から排気された気体を加熱して乾燥することにより、送気ポンプの性能劣化が抑制される。気液分離器の排気側は、空気流路の内で、内圧の低い位置に接続されている。そのため、圧力差を最大限に利用して気液分離器の気液分離性能を向上することができる。
以上のことから、燃料の量を正確に測定して燃料の漏出を防止でき、信頼性の高い発電動作を行うことが可能な燃料電池装置を提供することができる。また、未反応の燃料を確実に回収し、燃料を効率良く利用することが可能な燃料電池装置を提供することができる。
次に、この発明の第2の実施形態に係る燃料電池装置について説明する。図5に示すように、第2の実施形態によれば、気液分離器34のケースから延びた排気流路36は、空気流路24において、DMFCスタック12の流出端と排気側の除去フィルタ30との間に接続されている。気液分離器34で分離された二酸化炭素、その他の不純物は、排気流路36を通って空気流路24へ送られ、その後、除去フィルタ30へ送られる。ここで、二酸化炭素および不純物が除去され、外部に排気される。
第2の実施形態において、排気流路36に設けられたヒータは不要となる。また、排気側の除去フィルタにより不純物を除去することにより、送気ポンプ26の上流側に設けられた吸気側の除去フィルタを省略することができる。
第2の実施形態において、他の構成は前述した第1の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。第2の実施形態においても、前述した第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、燃料と水とを混合する混合部を設け、この混合部に起電部で生じた水および燃料を供給し混合することにより、水で希釈された燃料を起電部に供給する構成としてもよい。燃料電池の形式としは、DMFCに限らず、PEFC(Polymer Electrolyte Fuel Cell)等の他の形式としてもよい。
10…燃料電池装置、12…DMFCスタック、14…燃料タンク、20…循環系、
22…燃料流路、24…空気流路、28、30…除去フィルタ、34…気液分離器、
36…排気流路、47…アノード(燃料極)、52…カソード(空気極)、
60…分離管、62…ケース、64…分離膜、
22…燃料流路、24…空気流路、28、30…除去フィルタ、34…気液分離器、
36…排気流路、47…アノード(燃料極)、52…カソード(空気極)、
60…分離管、62…ケース、64…分離膜、
Claims (15)
- アノードおよびカソードを有したセルを備え、化学反応により発電する起電部と、
燃料を収容した燃料タンクと、
前記燃料タンクから供給された燃料を前記起電部のアノードを通して循環させる燃料流路と、前記起電部のカソードを通して空気を循環させる気体流路と、前記燃料流路内で前記起電部の流出端と前記燃料タンクとの間に設けられ、液体と気体とを分離する気液分離器と、を有した循環系と、を備え、
前記気液分離器は、前記起電部の流出端から前記気液分離器の流入端まで流れる流体の流量が前記燃料タンクのタンク容量の40%以下となるように、前記起電部に接続されている燃料電池装置。 - 前記気液分離器は、前記流入端が前記起電部の流出端に当接して設けられている請求項1に記載の燃料電池装置。
- 前記循環系は、前記気液分離器から前記気体流路まで延び、前記気液分離器により分離された気体を前記気体流路に導く排気流路を備えている請求項1に記載の燃料電池装置。
- 前記循環系は、前記気体流路と前記排気流路との接続部よりも下流側で前記気体流路に設けられ、前記気体流路を流れる気体から有害物質を除去する除去部材を備えている請求項3に記載の燃料電池装置。
- 前記空気流路は、吸気口が設けられた吸気端部と、排気口が設けられた排気端部とを有し、前記除去部材は、前記排気端と前記起電部との間で前記気体流路に設けられた除去フィルタを有している請求項4に記載の燃料電池装置。
- 前記排気流路は、前記起電部と前記除去フィルタとの間で前記気体流路に接続されている請求項5に記載の燃料電池装置。
- 前記循環系は、前記吸気口と起電部との間で前記気体流路に設けられ、前記吸気口から空気を吸気して前記起電部に供給する送気ポンプを有し、前記排気流路は、前記吸気口と前記送気ポンプとの間で前記気体流路に接続されている請求項5に記載の燃料電池装置。
- 前記除去部材は、前記排気流路と前記気体流路との接続部と前記送気ポンプとの間で前記気体流路に設けられた他の除去フィルタを備えている請求項7に記載の燃料電池装置。
- 前記循環系は、前記排気流路を流れる流体を加熱するヒータを備えている請求項7又は8に記載の燃料電池装置。
- アノードおよびカソードを有したセルを備え、化学反応により発電する起電部と、
燃料を収容した燃料タンクと、
前記燃料タンクから供給された燃料を前記起電部のアノードを通して循環させる燃料流路と、吸気端および排気端を有し前記起電部のカソードを通して空気を供給する気体流路と、前記気体流路の吸気端と前記起電部との間で前記気体流路に設けられ、前記吸気端から空気を吸気して前記起電部に供給する送気ポンプと、前記燃料流路内で前記起電部の流出端と前記燃料タンクとの間に設けられ、液体と気体とを分離する気液分離器と、前記気液分離器から前記気体流路まで延び、前記気液分離器により分離された気体を前記気体流路に導く排気流路と、を有した循環系と、を備え、
前記気液分離器は、前記液体流路を規定した分離管と、前記分離管を覆って設けられているとともに前記排気流路に接続されたケースと、前記分離管に設けられ気体を透過可能な分離膜と、を有し、前記分離管内の第1圧力と前記ケース内の第2圧力との差圧により前記分離管内を流れる流体から気体を分離し前記分離膜を通して前記ケース内に排気し、
前記排気流路は、前記第2圧力が第1圧力よりも高くなる位置で前記気体流路に接続されている燃料電池装置。 - 前記排気流路は、前記吸気端と前記送気ポンプとの間で前記気体流路に接続されている請求項10に記載の燃料電池装置。
- 前記排気流路は、前記排気端と前記起電部の流出端との間で前記気体流路に接続されている請求項10に記載の燃料電池装置。
- 前記循環系は、前記気体流路と前記排気流路との接続部よりも下流側で前記気体流路に設けられ、前記気体流路を流れる気体から有害物質を除去する除去部材を備えている11又は12に記載の燃料電池装置。
- 前記循環系は、前記気体流路と前記排気流路との接続部と、前記送気ポンプとの間で前記気体流路に設けられ、前記気体流路を流れる気体から有害物質を除去する除去フィルタを備えている請求項12に記載の燃料電池装置。
- 前記循環系は、前記排気流路を流れる流体を加熱するヒータを備えている請求項14に記載の燃料電池装置。
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