JP3071327B2 - 燃料電池発電システムのりん酸捕集装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、りん酸型燃料電池の酸
化剤極オフガスあるいは燃料極オフガス中に含まれるり
ん酸を捕集するりん酸捕集装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電解液としてりん酸を使用するりん酸形
燃料電池においては、反応ガスが燃料電池内部を通過す
る際、反応ガス中にある程度の液状のりん酸が飛散する
ことが知られている。このようなりん酸の飛散は、微少
量ではあるが長期間にわたる累積量は無視できない量に
達し、その不足分の補給を怠った場合には燃料電池の発
電特性の低下を招く。したがって、燃料電池を長期間安
定して連続運転するためには電解液としてのりん酸を断
続的もしくは連続的に補給する必要があり、このため運
転中反応ガス中へのりん酸の飛散が持続して発生するこ
とは避けられない。

【０００３】ところで、りん酸には非常に強い腐食性が
あるため、燃料電池オフガス排出系に設置される構成装
置を浸食するという問題がある。ことに、オフガス排出
系の下流側に連結されてオフガスの排熱を回収する熱交
換器、あるいはオフガス中に含まれる燃料電池の発電生
成水を回収する熱交換器等の装置が金属製である場合、
これら装置の内部でりん酸が装置を構成する金属とりん
酸化合物を生成し、これが堆積することにより熱交換効
率の低下等の装置性能の低下、ガス通路の閉塞、さらに
は器壁の腐食によるガス漏れなどを生ずるという問題が
ある。さらに、オフガス中に水蒸気として含まれる発電
生成水を熱交換器で凝縮して回収し、これを浄化処理し
てイオン交換水とし、燃料電池の冷却水に利用しようと
する場合、回収水がりん酸を含むことによりイオン交換
樹脂の負荷が増加し、これが原因でイオン交換樹脂の消
費量が増大するという問題も発生する。

【０００４】そこで、熱交換器等の装置の上流側にりん
酸捕集装置を設けてりん酸を捕集し、装置への悪影響を
排除したりん酸型燃料電池発電システムが知られてい
る。図３は、従来例のりん酸形燃料電池発電システムの
要部を示す概略系統図であり、酸化剤極オフガスの排出
系にのみりん酸捕集装置を設置した事例の場合を示すも
のである。図３において、模式化して示すりん酸形燃料
電池１は、電解質としてのりん酸を含浸したマトリック
スを一対の燃料極および酸化剤極で挟持した単位セル複
数層の積層体（スタック）からなり、単位セル複数層を
１ブロックとして各ブロック毎に冷却パイプ１２１を有
する冷却板１２が積層される。燃料改質器２は天然ガス
あるいはメタノ−ル等の原燃料２１に、図示しない水蒸
気供給系から供給される水蒸気２２を添加したものを改
質原料とし、これを水蒸気改質して水素リッチな燃料ガ
ス２３とし、燃料ガス供給系２４を介してりん酸形燃料
電池１の燃料極に供給する。また、りん酸形燃料電池１
の酸化剤極（以降、空気極と呼ぶ場合がある。）には、
反応空気供給系３が連結されており、燃料極に燃料ガス
２３を、空気極に酸化剤としての反応空気３１を供給す
ることにより、各単位セルの１対の極間で電気化学反応
に基づく発電が行われる。

【０００５】上記の電気化学反応は発熱反応であり、こ
の反応生成熱を排熱するために冷却板１２に埋設された
冷却パイプ１２１には冷却水循環系１１が連結される。
冷却水循環系１１は、冷却パイプ１２１に通流された冷
却水１１１が図示しない循環ポンプ，熱回収用熱交換器
等をへて再冷却され冷却パイプ１２１に還流することに
より、りん酸形燃料電池１をその運転に好適な作動温度
例えば１９０°Ｃ程度に保持して運転が持続される。さ
らに、りん酸形燃料電池１の燃料極で水素が消費された
燃料極オフガス２５は、燃料改質器２の備えるバ−ナ２
６に送られて残余の水素を燃焼させて、原燃料２１の改
質反応に利用される。

【０００６】一方、りん酸型燃料電池の電気化学反応に
より空気極側に水が生成し、この発電生成水が反応空気
中に水蒸気となって放出される際、微量のりん酸を巻き
込んで放出されることによりりん酸の飛散が発生する。
そこで、空気極オフガス３５の排気系３６にはりん酸捕
集装置５が連結され、りん酸ミストが捕集された後の空
気極オフガス３７が生成水回収熱交換器４に導かれ、冷
却水４１で冷却されて凝縮した発電生成水が回収水４２
として回収され、残るオフガスは空気排出系３８を介し
て系外に排出される。この回収水４２は、これを図示し
ない水処理系により浄化処理してイオン交換水としたう
えで、りん酸形燃料電池１の冷却水１１１等として利用
される。なお、図では省略したが、空気極オフガス３５
が持つ排熱を反応空気３１の予熱に利用する空気系排熱
回収熱交換器を生成水回収熱交換器４の前段に設けたり
ん酸型燃料電池発電システムも知られている。

【０００７】ところで、りん酸の捕集方法には大別し
て、りん酸の飽和蒸気圧が温度によって大きく変わるこ
とを利用してりん酸を凝固させて捕集する冷却方式と、
りん酸の鉄，アルミニウム等の金属に対する高い化学反
応性を利用し、りん酸をその金属化合物，例えば、金属
として鉄系を使用した場合には、りん酸と鉄を化学反応
させてりん酸鉄に変化させることで固形化して捕集する
反応方式とがあり、後者は冷却装置を必要としないので
その構造が簡素であるため、特に小型のりん酸型燃料電
池発電システムに使用されている。

【０００８】５は、反応式りん酸捕集器５Ａと、サイク
ロン６と、サイクロン６からの排出物６７を収納する収
納容器５Ｂと、排出物６７を収納容器５Ｂから排出する
際に開放される排出弁５Ｃと、反応式りん酸捕集器５Ａ
とサイクロン６との間を接続する管路５Ｅと、サイクロ
ン６と収納容器５Ｂとの間を接続する管路５Ｄと、収納
容器５Ｂと排出弁５Ｃとの間を接続する管路５Ｆと、排
出物６７の排出管５Ｇとで構成されたりん酸捕集装置で
ある。ここで、反応方式によるりん酸捕集装置５Ａは、
空気極オフガス供給系３６に連結されたケ−シング５１
と、その内部の空気極オフガス入口側流路上に配された
反応式りん酸捕集部５２とで構成される。反応式りん酸
捕集部５２は、鉄系，アルミニウム系等のりん酸と容易
に反応する金属からなるワイヤ−メッシュデミスタある
いはワイヤ−ウ−ル等を使用した通気性を有する金属製
りん酸捕集材５３を枠体に所要の厚みで充填したものか
らなり、これをケ−シング５１の流路内に支持するよう
構成される。

【０００９】サイクロン６は、ガス体中の粒子を遠心力
により除去するものとしてよく知られた装置であり、図
４に示すごとく、円筒部６１と、円筒部６１とその中心
軸を共有ししかも下側ほど直径が小さくなる円すい状に
形成された円すい部６２と、空気極オフガス３７ａを円
筒部６１の内部に接線方向に流入させるように配置され
て円筒部６１の上部に装着された入口管６３と、円筒部
６１とその中心軸を共有する円筒状の出口管６４と、円
筒部６１の上端に装着され出口管６４を支持しつつ円筒
部６１の上端部を塞ぐ蓋板６５と、円すい部６２の下端
に装着され排出物６７を円すい部６２の下端部から排出
する管路６６とで構成されている。

【００１０】このように構成されたりん酸捕集装置５に
おいて、反応式りん酸捕集器５Ａのケ−シング５１内に
流入した空気極オフガス３５に含まれたりん酸ミスト
は、反応式りん酸捕集部５２中を通過する際、金属製り
ん酸捕集材５３の表面に付着して捕捉され、金属製りん
酸捕集材５３を構成している金属と反応することにより
固形化し、金属製りん酸捕集材５３の表面に金属酸化物
層を生成することにより捕集される。ところが、金属製
りん酸捕集材５３の表面に生成される金属酸化物は、り
ん酸ミストが金属製りん酸捕集材５３の表面に付着し続
けることで時間の経過とともに順次成長し、生成された
金属化合物がある程度成長した時点で金属製りん酸捕集
材５３の表面から剥離して粉末化し、空気極オフガス３
７ａ中に粉塵として浮遊して下流側に運ばれる。

【００１１】この粉末状の金属化合物を含有する空気極
オフガス３７ａは、管路５Ｅ中を流れて入口管６３から
サイクロン６に流入する。サイクロン６では、図４中に
模式的に示した如く、サイクロン６に流入した空気極オ
フガス３７ａは円筒部６１において渦流に変わり、円筒
部６１の内面に沿って下降し、円すい部６２の下端の近
くで反転し、以降サイクロン６の中央部を回転しながら
上昇し、出口管６４を経て排出される。この間、空気極
オフガス３７ａ中の含有されている粉末状の金属化合物
の粒子は、渦流による遠心力を受けてオフガスから分離
し、円すい部６２の内面に沿って下降し、排出物６７と
なって管路６６から排出される。したがって、出口管６
４から排出されるガスは、りん酸ミストおよび粉末状の
金属化合物が除去された空気極オフガス３７となる。

【００１２】なお、サイクロン６から排出された排出物
６７は、燃料電池発電システムの運転中は収納容器５Ｂ
に一時収納され、燃料電池発電システムの運転休止時に
排出弁５Ｃを開放して排出管５Ｇから系外に排出され
る。空気極オフガス３７は生成水回収熱交換器４に導か
れ、冷却水４１により冷却されて凝縮した生成水がりん
酸濃度の低い回収水４２として回収される。

【００１３】今までの説明では、りん酸捕集装置５は、
空気極オフガス３５の排気系３６のみに設置されるとし
てきたが、燃料極から排出され燃料改質器２の備えるバ
−ナ２６に供給される燃料極オフガス２５の経路中にり
ん酸捕集装置５を設置したりん酸型燃料電池発電システ
ムも知られている。また今までの説明では、サイクロン
６は、空気極オフガス３７ａに旋回運動を与える方法と
して、空気極オフガス３７ａを円筒部６１の接線方向に
流入させるいわゆる接線流入式としてきたが、この他に
旋回翼を用いる軸流式等の他の方式のものも知られてい
る。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前述した反応式りん酸
捕集器５Ａとサイクロン６を備えた従来のりん酸補集装
置５においては、りん酸形燃料電池１の反応済オフガス
中に含まれる粉末状の金属化合物は除去されるのである
が、しかしまだ次記するような問題点が残っている。

【００１５】従来のりん酸捕集装置５においては、サ
イクロン６は反応式りん酸捕集器５Ａを通流したオフガ
ス中に存在する粉末状の金属化合物の除去を主対象とし
ている。ところが、オフガス３５中のりん酸ミストは、
必ずしもその全てが金属製りん酸捕集材５３と化学反応
するものではなく、その一部は金属製りん酸捕集材５３
をそのまま通過してオフガス３７ａ中に含まれて反応式
りん酸捕集器５Ａから排出されることが分かってきた。
ところで、金属化合物がりん酸鉄〔Ｆｅ3 （ＰＯ4 ）2
〕である場合には、粉末状の金属化合物の比重は２．
５８であり、その粒径は実測の結果では３０μｍ以上で
ある。また、りん酸（Ｈ3 ＰＯ4 ）ミストの比重は２．
０であり、その粒径は１０μｍ以下であるので、比重が
大きくかつ粒径が大きいほどその集塵率が高くなる性質
を備えるサイクロンでは、粉末状の金属化合物は除去す
ることができるのであるが、りん酸ミストを除去する割
合は高くない。そのため、反応式りん酸捕集器５Ａから
排出されたりん酸ミストのかなりの部分がそのままサイ
クロン６から排出されてしまう。このため、例えば、空
気極オフガス３５の排気系３６に設置されたりん酸補集
装置５の場合について説明すると、空気極オフガス３７
とともにりん酸補集装置５から排出されたりん酸ミスト
は、生成水回収熱交換器４で回収される回収水４２中に
混入して回収水４２の水質を悪化させることで、イオン
交換樹脂層の寿命を短縮させる等の問題を発生させる。

【００１６】従来のりん酸捕集装置において、りん酸
ミストをサイクロンで除去しようとすると、粉末状の金
属化合物を除去の主対象とするサイクロンの他に、例え
ば、りん酸ミストに対する集塵率が高いサイクロンを反
応済オフガスの経路中に設置しなけばならないこととな
る。しかしながらこれに対しては、複数のサイクロンを
設置することでりん酸捕集装置が大型になるとの問題が
新たに発生する。さらに、りん酸ミストに対する集塵率
を高くしたサイクロンは、りん酸ミストに働く遠心力が
大きくできるサイクロンであるべきであるので、必然的
にその円筒部の直径の小さいサイクロン（粉末状の金属
化合物の除去を主対象としたサイクロンの場合と比較す
ると大幅に小さくする必要がある。）となり、このこと
により、円筒部の直径の２乗の逆比に比例する値となる
サイクロン内部の流速が大幅に増大し、反応済オフガス
をサイクロンに通流させる際の圧力降下量を増大させ
て、燃料電池発電システムの補機動力の所要量を増大さ
せるという新たな問題も発生する。

【００１７】さらに、りん酸ミストをサイクロンで除
去しようとする場合には、遠心力によりサイクロン６の
円筒部６１や円すい部６２の内壁に付着したりん酸ミス
トを、いかにして内壁から除去してサイクロンから排出
させるかということも問題となる。本発明は、前述の従
来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その目的
は、りん酸ミストの除去性能に優れたりん酸捕集装置を
提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明では前述の目的
は、 １）りん酸形燃料電池の酸化剤極オフガスおよび燃料極
オフガスのいずれか一方の排出系もしくは両方の排出系
に接続される装置であって、反応式りん酸捕集部と、サ
イクロンを備え、前記反応式りん酸捕集部は、金属製り
ん酸捕集材を用いており、この反応式りん酸捕集部を通
過する前記オフガス中の液状のりん酸を、このりん酸と
前記金属製りん酸捕集材との化学反応によってこの金属
製りん酸捕集材の表面に生成される金属化合物として捕
集するものであり、前記サイクロンは、反応済オフガス
排出系の反応式りん酸捕集部の下流側に備えられて、反
応式りん酸捕集部から剥離して反応済オフガス中に浮遊
する粉末状の前記金属化合物を捕集して除去するもので
ある、燃料電池発電システムのりん酸捕集装置におい
て、サイクロンは、その内面に液状のりん酸が容易に吸
着されるりん酸吸着材でなるりん酸吸着層を装着した構
成とすること、また ２）前記１項記載の手段において、サイクロンの内面に
装着されるりん酸吸着層を形成するりん酸吸着材は、連
続した孔を有する多孔質の耐りん酸性材により形成され
た構成とすること、また ３）前記１項または２項記載の手段において、サイクロ
ンは洗浄手段を備え、前記洗浄手段は、りん酸吸着層に
含浸されたりん酸を洗浄して除去する構成とすること、
さらにまた ４）前記３項記載の手段において、サイクロンの備える
洗浄手段は、サイクロンの壁面とりん酸吸着層との間に
形成された閉じた空間と、この閉じた空間を経て前記り
ん酸吸着層に供給されてこのりん酸吸着層中のりん酸を
洗浄する洗浄用流体とからなる構成とすること、により
達成される。

【００１９】

【作用】本発明においては、 サイクロンの内面に、例えば連続した孔を有する多孔
質の耐りん酸性材などを用いた液状のりん酸が容易に吸
着されるりん酸吸着材等でなるりん酸吸着層を装着した
構成とすることにより、反応式りん酸捕集部で除去され
なかったりん酸ミストは、サイクロンの内面に設けられ
たりん酸吸着層に毛細管現象により吸着されて反応済オ
フガス中から除去されるので、粉末状の金属化合物の除
去を主対象としたサイクロンであってもりん酸ミストの
除去を確実に行うことが可能となる。

【００２０】サイクロンに、例えば、サイクロンの壁
面とりん酸吸着層との間に形成された閉じた空間と、こ
の閉じた空間を経てりん酸吸着層に供給されてこのりん
酸吸着層中のりん酸を洗浄する洗浄用流体とからなる等
の、りん酸吸着層に含浸されたりん酸を洗浄して除去す
る洗浄手段を備える構成とすることにより、りん酸吸着
層に吸着されたりん酸ミストのりん酸吸着層からの除去
を、りん酸ミストが吸着された面の反対側の面から供給
される流体により押圧かつ流体に搬送させるなどにより
洗浄し、サイクロンから排出する。これにより、りん酸
吸着層に吸着されたりん酸の洗浄作業をサイクロンから
取り出すことなく行うことが可能となる。

【００２１】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。 実施例１；図１は、請求項１，２に対応する本発明の一
実施例による燃料電池発電システムのりん酸捕集装置に
用いられるサイクロンの側断面図である。図１におい
て、図４に示した従来例によるサイクロンと同一部分に
は同じ符号を付し、その説明を省略する。図１におい
て、７は、上部構造体７１と、下部構造体７２と、りん
酸吸着層７３と、ボルトとナットを組み合わせた締結手
段７４とで構成されたサイクロンである。

【００２２】上部構造体７１は、円筒部７１１と、空気
極オフガス３７ａを円筒部７１１の内部に接線方向に流
入させるように配置された入口管６３と、円筒部７１１
の下端でしかも入口管６３の下側に装着されたフランジ
７１２と、出口管６４と、蓋板６５とで構成される。下
部構造体７２は、上部構造体７１の円筒部７１１とその
中心軸を共有ししかも円筒部７１１の内径よりも大きい
径の内径を備える円筒部７２１と、円筒部７２１の上端
に装着されたフランジ７１２と、円筒部７２１とその中
心軸を共有ししかも下側ほど直径が小さくなる円すい状
に形成された円すい部７２３と、管路６６と、円すい部
７２３の下端に装着され管路６６を支持しつつ円すい部
７２３の下端部を塞ぐ底板７２４とで構成される。りん
酸吸着層７３は、連続した孔を有ししかも耐りん酸性を
備えた材料である多孔質の炭素焼結材で製作されたもの
であり、その内面形状は下部構造体７２の内面形状に沿
った形状とし、その上部は上部構造体７１の円筒部７１
１の内径と同等の内径を持つ円筒状をなし、その下部
は、上端が上部の内径と同一の内径を持つ円すい状をな
している。このりん酸吸着層７３は、下部構造体７２の
内面側に装着される。

【００２３】本発明では前述の構成としたので、図４に
示した従来例のサイクロン６における遠心力による除塵
作用に加えて、りん酸ミストについては、りん酸吸着層
７３に毛細管現象により吸着されて除去されることとな
る。その際、サイクロン７に生じる遠心力がりん酸ミス
トのりん酸吸着層７３への吸着を助長するように働き、
りん酸ミストの空気極オフガス３７ａからの除去を効果
的に行わせる。これにより、サイクロン７においては、
遠心力による除塵作用の主対象を固形物である粉末状の
金属化合物に置いて定めることが容易に可能となる。こ
の結果、サイクロン７では、１段のサイクロンによっ
て、空気極オフガス３７ａからの粉末状の金属化合物と
りん酸ミストの両方の同時の除去を実行することが可能
となるものである。

【００２４】なお、りん酸吸着層７３にりん酸ミストが
充満した場合には、りん酸吸着層７３をサイクロン７か
ら取り出して洗浄を行うことで、りん酸吸着層７３のり
ん酸を吸着する作用を再生するものとする。りん酸吸着
層７３のサイクロン７からの脱着に際しては、締結手段
７４のボルトとナットを用いて、上部構造体７１と下部
構造体７２とを一時分離することにより、容易に行うこ
とができる。

【００２５】実施例２；図２は、請求項３，４に対応す
る本発明の一実施例による燃料電池発電システムのりん
酸捕集装置に用いられるサイクロンの側断面図である。
図１に示した請求項１，２に対応する本発明の一実施例
によるサイクロン、および図４に示した従来例のサイク
ロンと同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略す
る。図２において、８は、上部構造体７１と、下部構造
体８２と、りん酸吸着層７３と、空間９１と、締結手段
７４とで構成されたサイクロンである。

【００２６】下部構造体８２は、上部構造体７１の円筒
部７１１とその中心軸を共有ししかも円筒部７１１の内
径よりも大きい径の内径を備える円筒部８２１と、円筒
部８２１の上端に装着されたフランジ８２２と、円筒部
８２１とその中心軸を共有ししかも下側ほど直径が小さ
くなる円すい状に形成された円すい部８２３と、管路６
６と、円すい部８２３の下端に装着され管路６６を支持
しつつ円すい部８２３の下端部を塞ぐ底板８２４と、円
筒部８２１の上部に装着された管路８２５と、底板８２
４の外周部に装着された管路８２６とで構成される。な
お、フランジ８２２の下面側には、りん酸吸着層７３を
その上部で支持するためのガイド８２２ａが装着されて
いる。

【００２７】りん酸吸着層７３は、ガイド８２２ａを利
用して下部構造体８２の内面側に、円筒部８２１とその
中心軸を共有する状態で装着される。その際、りん酸吸
着層７３の外面と下部構造体８２の内面との間に、環状
の閉じた空間９１が形成される。９２は、りん酸吸着層
７３に吸着されたりん酸を洗浄してりん酸吸着層７３か
ら除去するための洗浄用流体としての水であり、管路８
２５から空間９１に流入されるものであり、洗浄作業後
に空間９１に残留していた洗浄用流体としての水（以
降、単に水と略称することがある。）９２は、排水９３
としてサイクロン８の外部に排出される。９４は、排水
９３を排出する際に開放される弁であり、９５は、排水
９３排出用の管路である。なお、９は、空間９１と洗浄
用流体９２とからなる洗浄手段である。

【００２８】本発明では前述の構成としたので、図１に
示した実施例１によるサイクロン７と全く同一の除塵能
力を備えるものである。サイクロン８はこれにに加え
て、りん酸吸着層７３にりん酸ミストが充満した場合に
は、空間９１に水９２を加圧して供給することにより、
りん酸吸着層７３に吸着されているりん酸ミストをりん
酸吸着層７３の内面側に押し出して除去することができ
る。その際、水９２は、りん酸ミストが吸着される内面
とは反対のりん酸吸着層７３の外面から供給されるの
で、まずりん酸吸着層７３の毛細管中に侵入して行き、
続いて毛細管中のりん酸ミストをりん酸吸着層７３から
押し出すことが可能であり、りん酸吸着層７３の再生作
業をサイクロン８の分解を行うことなく実施でき、しか
もりん酸吸着層７３の洗浄が効率的に実施されることと
なる。りん酸吸着層７３の洗浄を行うことでりん酸を含
んだ水は、りん酸吸着層７３の内面に付着しているりん
酸ミストならびに粉末状の金属化合物も洗い流しつつり
ん酸吸着層７３の内面を流れ下り排出物６７ａとなっ
て、サイクロン８から排出される。この排出物６７ａの
処理については、排出物６７と同様に行うことが可能で
ある。

【００２９】実施例２の場合においては、りん酸吸着層
７３にりん酸ミストが充満した場合のりん酸吸着層７３
を再生するための洗浄作業を、前述したとおり、りん酸
吸着層７３をサイクロン８に装着したままで実施するこ
とが可能なものである。なおりん酸吸着層７３の洗浄作
業の終了は、例えば、排出物６７ａの汚れの度合いでり
ん酸吸着層７３が清浄化されたことを確認して、水９２
の供給を止め、空間９１中に残留している水９２を弁９
４を開放し、管路９３から排出することで行うことがで
きる。

【００３０】実施例１，２における今までの説明では、
りん酸吸着層７３に使用する材料は連続した孔を有する
多孔質の炭素焼結材であるしてきたが、これに限定され
るものではなく、りん酸を吸着できるよう連続した孔を
備えた多孔質であり、しかも耐りん酸性の材料であるな
らばよいものである。また、実施例１，２における今ま
での説明では、締結手段７４はボルトとナットを組み合
わせたものであるとしてきたが、これに限定されるもの
ではなく、適宜の他の方式のクランプ方法を使用しても
よいものである。

【００３１】さらにまた、実施例２における今までの説
明では、洗浄用流体９２は水であるとしてきたが、これ
に限定されるものではなく、例えば、窒素ガス等の気体
であってもよいものである。

【００３２】

【発明の効果】本発明においては、 サイクロンの内面に、例えば連続した孔を有する多孔
質の耐りん酸性材などを用いた液状のりん酸が容易に吸
着されるりん酸吸着材等でなるりん酸吸着層を装着した
構成とすることにより、反応式りん酸捕集部で除去され
なかったりん酸ミストは、サイクロンの内面に設けられ
たりん酸吸着層に毛細管現象により吸着されて反応済オ
フガス中から除去されるので、反応済オフガス中のりん
酸ミストの除去を確実に行うことが可能となる。この結
果、従来とうりの１段のサイクロンによって、反応済オ
フガスに含まれる粉末状の金属化合物とりん酸ミストと
の両方の同時の除去を行うことが可能となり、りん酸捕
集装置をりん酸ミストの除去性能に優れたものとなし
え、しかもその際に、りん酸捕集装置の大型化や補機動
力の増大が発生することがない。

【００３３】サイクロンに、例えば、サイクロンの壁
面とりん酸吸着層との間に形成された閉じた空間と、こ
の閉じた空間を経てりん酸吸着層に供給されてこのりん
酸吸着層中のりん酸を洗浄する洗浄用流体とからなる等
の、りん酸吸着層に含浸されたりん酸を洗浄して除去す
る洗浄手段を備える構成とすることにより、りん酸吸着
層に吸着されたりん酸ミストのりん酸吸着層からの除去
を、りん酸ミストが吸着された面の反対側の面から供給
される流体により押圧かつ流体に搬送させるなどにより
洗浄し、サイクロンから排出する。これにより、りん酸
捕集装置として、で記述した効果とともに、りん酸吸
着層に吸着されたりん酸の洗浄作業およびサイクロン内
面の洗浄作業をサイクロンを分解することなく、したが
って容易にかつ効果的に行うことが可能となるとの効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２に対応する本発明の一実施例によ
る燃料電池発電システムのりん酸捕集装置に用いられる
サイクロンの側断面図

【図２】請求項３，４に対応する本発明の一実施例によ
る燃料電池発電システムのりん酸捕集装置に用いられる
サイクロンの側断面図

【図３】従来例のりん酸形燃料電池発電システムの要部
を示す概略系統図

【図４】従来例のりん酸形燃料電池発電システムのりん
酸捕集装置に用いられるサイクロンの側断面図

【符号の説明】

２５ 燃料極オフガス ３５ 酸化剤（空気）極オフガス ３７ａ 酸化剤（空気）極オフガス ５ りん酸捕集装置 ７ サイクロン ７１ 上部構造体 ７２ 下部構造体 ７３ りん酸吸着層 ７４ 締結手段 ８ サイクロン ９ 洗浄手段 ９１ 空間 ９２ 洗浄用流体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 元一 神奈川県逗子市久木 ２−６，Ｂ９ (72)発明者 岩佐 信弘 大阪府岸和田市葛城町 910−55 (72)発明者 吉田 弘正 愛知県名古屋市西区押切一丁目９番６号 (72)発明者 小林 義治 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−65715（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−88760（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−160171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−50368（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−179062（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 8/00 - 8/24

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】りん酸形燃料電池の酸化剤極オフガスおよ
   び燃料極オフガスのいずれか一方の排出系もしくは両方
   の排出系に接続される装置であって、 反応式りん酸捕集部と、サイクロンを備え、 前記反応式りん酸捕集部は、金属製りん酸捕集材を用い
   ており、この反応式りん酸捕集部を通過する前記オフガ
   ス中の液状のりん酸を、このりん酸と前記金属製りん酸
   捕集材との化学反応によってこの金属製りん酸捕集材の
   表面に生成される金属化合物として捕集するものであ
   り、 前記サイクロンは、反応済オフガス排出系の反応式りん
   酸捕集部の下流側に備えられて、反応式りん酸捕集部か
   ら剥離して反応済オフガス中に浮遊する粉末状の前記金
   属化合物を捕集して除去するものである、 燃料電池発電システムのりん酸捕集装置において、 サイクロンは、その内面に液状のりん酸が容易に吸着さ
   れるりん酸吸着材でなるりん酸吸着層を装着したもので
   ある、 ことを特徴とする燃料電池発電システムのりん酸捕集装
   置。
2. 【請求項２】請求項１記載の燃料電池発電システムのり
   ん酸捕集装置において、 サイクロンの内面に装着されるりん酸吸着層を形成する
   りん酸吸着材は、連続した孔を有する多孔質の耐りん酸
   性材により形成されたものである、 ことを特徴とする燃料電池発電システムのりん酸捕集装
   置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の燃料電池発電シス
   テムのりん酸捕集装置において、 サイクロンは洗浄手段を備え、 前記洗浄手段は、りん酸吸着層に吸着されたりん酸を洗
   浄して除去するものである、 ことを特徴とする燃料電池発電システムのりん酸捕集装
   置。
4. 【請求項４】請求項３記載の燃料電池発電システムのり
   ん酸捕集装置において、 サイクロンの備える洗浄手段は、サイクロンの壁面とり
   ん酸吸着層との間に形成された閉じた空間と、この閉じ
   た空間を経て前記りん酸吸着層に供給されてこのりん酸
   吸着層中のりん酸を洗浄する洗浄用流体とからなるもの
   である、 ことを特徴とする燃料電池発電システムのりん酸捕集装
   置。