(57)【要約】【課題】燃料電池に残存する燃料を効率よく回収することができる燃料回収装置を提供する。【解決手段】燃料を化学反応させて発電する発電部１１と、発電部１１に燃料を供給する燃料流路３０と、燃料を燃料流路３０内に循環させる循環ポンプ１５と、を備える燃料電池２に着脱可能な燃料回収装置であって、燃料流路３０に接続され、循環ポンプ１５を駆動することにより燃料流路３０内の燃料を回収する回収タンク１０２と、燃料電池２に接続され、発電部１１に空気を供給する空気ポンプ１０７とを備える。【選択図】図１
2010231962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を化学反応させて発電する発電部と、前記発電部に前記燃料を供給する燃料流路と、前記燃料を前記燃料流路内に循環させる循環ポンプと、を備える燃料電池に着脱可能な燃料回収装置であって、
前記燃料流路に接続され、前記循環ポンプを駆動することにより前記燃料流路内の前記燃料を回収する回収タンクと、
前記燃料電池に接続され、前記発電部に前記空気を供給する空気ポンプ
とを備えることを特徴とする燃料回収装置。
【請求項２】
燃料回収装置は、前記燃料回収装置が前記燃料電池からの燃料回収に適用可能か否かを判断する情報を格納する認識手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料回収装置。
【請求項３】
燃料を化学反応させて発電する発電部と、前記発電部に前記燃料を供給する燃料流路と、前記燃料を前記燃料流路内に循環させる循環ポンプと、前記燃料回収装置は前記燃料電池から燃料回収に適用可能であると判断したときに前記循環ポンプを駆動することにより前記燃料流路内の前記燃料を回収タンクに回収させる工程と、前記空気ポンプを駆動することにより前記発電部に空気を供給する工程とを備える制御部を有する燃料電池に着脱可能な燃料回収装置であって、
前記燃料流路に接続され、前記ポンプを駆動することにより前記燃料流路内の前記燃料を回収する回収タンクと、
前記燃料流路に接続され、前記発電部に空気を供給する空気ポンプと、
前記燃料回収装置が前記燃料電池からの燃料回収に適用可能か否かを判断する認識手段
とを備えることを特徴とする燃料回収装置。
【請求項４】
前記認識手段が、前記燃料電池に対応する燃料回収作業手順を記憶し、
前記制御装置が、前記燃料回収作業手順にしたがって前記循環ポンプを制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料回収装置。
【請求項５】
前記燃料電池は更に排気路を有し、
前記空気ポンプにより前記発電部に供給された空気が前記排気路から排気されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料回収装置。
【請求項６】
前記循環ポンプを逆駆動させ、前記燃料流路内の前記燃料を前記回収タンクへ回収することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の燃料回収装置。
【請求項７】
前記回収タンクに回収された前記燃料を着色させる着色手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃料回収装置。
【請求項８】
前記燃料流路から排出された前記燃料中のＶＯＣを除去するＶＯＣ除去フィルタを更に備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の燃料回収装置。
【請求項９】
前記回収タンクに収納された燃料保持パックを更に備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の燃料回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関し、燃料電池から燃料を回収する燃料回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、携帯型の電子機器を長時間連続使用するための電源等として、メタノールを直接用いて発電する直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）が開発されている。この燃料電池において、長時間の発電が可能となるように、メタノールが充填された燃料カートリッジが着脱可能に装着されるものがある。燃料カートリッジ内の燃料が無くなった場合、新たな燃料カートリッジに交換することにより、継続して発電を行うことができる。
【０００３】
燃料電池内を点検するため燃料電池を分解するとき、燃料電池内に燃料が残存していると、電極部で燃料が酸素と反応して発熱したり、点検作業者が人体に有害な燃料に曝露される場合がある。また、燃料電池を長期間使用せず保管するときに燃料電池内に燃料が残存していると、水や燃料もしくは燃料の副生成物の滞留により、燃費、出力、耐久性などの性能の低下を招いたり、構成機器の材料の劣化により故障が発生する場合がある。また、航空機の貨物室に放置され輸送されるときに燃料電池内に燃料が残存していると、低圧低温環境に放置されることになり、燃料凍結による電極や流路の破損が発生する場合がある。また、燃料電池を廃棄するときに燃料電池内に燃料が残存していると、廃棄物処理場に流出したり、廃棄物処理作業者が人体に有害な燃料に曝露される場合がある。よって、燃料電池を分解、保管、輸送又は廃棄等する場合には、燃料電池内から燃料を回収しておくことが必要である。
【０００４】
燃料電池内から燃料を回収する手法として、特許文献１には、燃料電池に燃料を注入する燃料注入路と、燃料電池内の燃料が排出される燃料排出路と、排出された燃料を回収する燃料回収室とを備える燃料補給装置（燃料カートリッジ）が開示されている。この燃料補給装置では、加圧された燃料を燃料注入路を介して燃料電池に注入し、注入された燃料により燃料電池内に残存している燃料を押し出し、押し出された燃料を燃料排出路を介して燃料回収室に回収する。しかしながら、特許文献１に記載の発明では、燃料電池内に残存している燃料を回収するときに新たに燃料を補給するため、燃料電池内の燃料を完全に排出することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２７１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ユーザーが燃料に触れることなく、燃料電池に残存する燃料を少なくし、効率よく回収することができる燃料回収装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、燃料を化学反応させて発電する発電部と、発電部に燃料を供給する燃料流路と、燃料を燃料流路内に循環させる循環ポンプと、を備える燃料電池に着脱可能な燃料回収装置であって、（イ）燃料流路に接続され、循環ポンプを駆動することにより燃料流路内の燃料を回収する回収タンクと、（ロ）燃料電池に接続され、発電部に空気を供給する空気ポンプとを備える燃料回収装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の態様によれば、燃料を化学反応させて発電する発電部と、発電部に燃料を供給する燃料流路と、燃料を燃料流路内に循環させる循環ポンプと、燃料回収装置は燃料電池から燃料回収に適用可能であると判断したときに循環ポンプを駆動することにより燃料流路内の燃料を回収タンクに回収させる工程と、空気ポンプを駆動することにより発電部に空気を供給する工程とを備える制御部を有する燃料電池に着脱可能な燃料回収装置であって、（イ）燃料流路に接続され、ポンプを駆動することにより燃料流路内の燃料を回収する回収タンクと、（ロ）燃料流路に接続され、発電部に空気を供給する空気ポンプと、（ハ）燃料回収装置が燃料電池からの燃料回収に適用可能か否かを判断する認識手段とを備える燃料回収装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ユーザーが燃料に触れることなく、燃料電池に残存する燃料を少なくし、効率よく回収することができる燃料回収装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池システムの一例を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る燃料回収装置の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る発電部の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池の通常運転を説明するための概略図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る燃料回収方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る燃料回収方法を説明するための概略図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る燃料回収方法を説明するための他の概略図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る燃料回収方法を説明するための更に他の概略図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る燃料回収方法を説明するための更に他の概略図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池システムの一例を示す概略図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る燃料回収装置の一例を示す概略図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池の通常運転を説明するための概略図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る燃料回収方法を説明するための概略図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る燃料回収方法を説明するための他の概略図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る燃料回収方法を説明するための更に他の概略図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る燃料回収方法を説明するための更に他の概略図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る燃料回収方法を説明するための更に他の概略図である。
【図１８】本発明のその他の実施の形態に係る燃料回収装置の一例を示す概略図である。
【図１９】本発明のその他の実施の形態に係る燃料回収装置の他の一例を示す概略図である。
【図２０】本発明のその他の実施の形態に係る燃料回収装置の更に他の一例を示す概略図である。
【図２１】本発明のその他の実施の形態に係る燃料回収装置の更に他の一例を示す概略図である。
【図２２】本発明のその他の実施の形態に係る燃料電池システムの一例を示す概略図である。
【図２３】本発明のその他の実施の形態に係る燃料電池システムの他の一例を示す概略図である。
【図２４】本発明のその他の実施の形態に係る燃料電池システムの更に他の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。また、本発明の第１及び第２の実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１２】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池システムとして、ＤＭＦＣを一例として説明する。本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池システムは、図１に示すように、燃料電池２及び燃料電池２に着脱可能な燃料回収装置（燃料電池点検用カートリッジ）１を備える。
【００１３】
燃料電池２は、燃料を化学反応させて発電する発電部（スタック）１１と、発電部１１に燃料を供給する燃料流路３０と、発電部１１から排出される気体を排気する排気路３２と、燃料流路３０に燃料を供給する燃料ポンプ１６と、燃料を蓄えるバッファタンク１３と、燃料を燃料流路３０内を循環させる循環ポンプ１５と、燃料流路３０に接続され、燃料流路３０からの燃料の回収と燃料流路３０への空気の供給を切り替える切り替えバルブ２４と、切り替えバルブ２４、燃料ポンプ１６及び循環ポンプ１５を制御する制御装置１０とを備える。
【００１４】
燃料回収装置１は、図２に示すように、筐体１０１と、筐体１０１中に収容され、燃料電池２に装着したときに切り替えバルブ２４に接続され、燃料ポンプ１６及び循環ポンプ１５を駆動することにより燃料流路３０内の燃料を切り替えバルブ２４を介して回収する回収タンク１０２と、筐体１０１中に収容され、燃料電池２に装着したときに切り替えバルブ２４に接続され、発電部１１に切り替えバルブ２４を介して空気を供給する空気ポンプ１０７とを備える。
【００１５】
筐体１０１は内部が中空の箱状である。筐体１０１の材料としては、合成樹脂等が使用可能である。
【００１６】
回収タンク１０２の材料としては、合成樹脂等が使用可能である。回収タンク１０２は、筐体１０１から着脱可能であり、新たな回収タンク１０２と交換可能である。また、回収タンク１０２に回収された燃料の様子を外部から視認できるように、回収タンク１０２の少なくとも一部が透明又は半透明の部材であっても良い。この場合、筐体１０１の回収タンク１０２に対応する位置に表示窓を設けていても良い。
【００１７】
回収タンク１０２には燃料回収路１０４の一端が接続され、燃料回収路１０４の他端が燃料回収口１０５を有する。燃料回収路１０４には回収弁１０６が配置されている。回収弁１０６は、燃料回収口１０５から回収タンク１０２への燃料の流れを開放し、回収タンク１０２から燃料回収口１０５への燃料の流れを遮断する。回収弁１０６としては、バネ式の逆止弁や電磁弁等が使用可能である。
【００１８】
回収タンク１０２には、第１の液量検知手段１０３が取り付けられている。第１の液量検知手段１０３は、回収タンク１０２内に回収された燃料の液量を検出する。
【００１９】
空気ポンプ１０７は、空気供給路１０８に配置されている。空気供給路１０８は、吸気口１１０を一端に有し、空気供給口１０９を他端に有する。空気ポンプ１０７は、吸気口１１０から吸気した空気を空気供給口１０９を介して燃料電池２に供給する。
【００２０】
筐体１０１には、認識手段１１１が取り付けられている。認識手段１１１としては、半導体メモリが組み込まれたＩＣカード等の記憶媒体が使用可能である。認識手段１１１は、回収タンク１０２の容量や空気ポンプ１０７の種類等の燃料回収装置１の構成部品の種類、燃料回収装置１が装着可能な燃料電池の種類、及び複数種の燃料電池に対応する燃料回収作業手順等の燃料回収装置１の情報（以下、「燃料回収装置固有情報」という）を記憶する。認識手段１１１は、燃料回収装置１が燃料電池２に装着したことを燃料電池２の制御装置に認識させる。
【００２１】
図１に示した発電部１１は、燃料流路３０から供給された燃料を化学反応させて発電する。発電部１１は、図３に示すように、膜電極複合体（ＭＥＡ）２００、アノード流路板２０６、気液分離層２１０、アノードガスケット２０４及びカソードガスケット２０５を備える。
【００２２】
ＭＥＡ２００は、電解質膜２０１と、電解質膜２０１を介して互いに対向するアノード極２０２及びカソード極２０３を備える。図３には簡略化のためＭＥＡ２００を単セルとして図示しているが、発電部１１は現実的には複数のセルが積層されてスタックを構成している。電解質膜２０１としては、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とペルフルオロビニルエーテルスルフォン酸とのコポリマー、例えば、ナフィオン（登録商標）等のプロトン導電性の固体高分子膜が使用可能である。アノード極２０２には、白金ルテニウム（ＰｔＲｕ）等の触媒が使用可能である。カソード極２０３には、白金（Ｐｔ）等の触媒が使用可能である
アノード流路板２０６の材料としては、カーボン、及び金属板等の導電材料が使用可能である。アノード流路板２０６は、燃料入口２０７及び燃料出口２０８を有する燃料流路２１１と、気体出口２０９を有する気体流路２１２を備える。燃料流路２１１は、燃料入口２０７から導入された燃料をアノード極２０２へ供給するとともに、反応により生成された水や未反応の燃料を燃料出口２０８から排出する。気体流路２１２は、反応により生成された二酸化炭素（ＣＯ2）を気体出口２０９から排出する。
【００２３】
気液分離層２１０は、気体流路２１２とアノード極２０２との間に配置されている。気液分離層２１０は、アノード極２０２において生成されたＣＯ2や未反応の燃料を含む二相流を気液分離し、ＣＯ2を気体流路２１２へ促し、未反応の燃料を燃料流路２１１へそれぞれ促す。気液分離層２１０の材料としては、導電性、疎液性（撥水性）及び気体透過性を有するカーボンペーパー、カーボンクロス及びカーボン不織布等の多孔体層が使用可能である。
【００２４】
アノードガスケット２０４及びカソードガスケット２０５は、アノード極２０２及びカソード極２０３を内側に囲むように配置される。アノードガスケット２０４及びカソードガスケット２０５は、燃料及び空気の外部へのリークを防止する。アノードガスケット２０４及びカソードガスケット２０５の材料としては、ポリフェニールサルファイド（ＰＰＳ）及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の絶縁体材料が使用可能である。
【００２５】
発電部１１のアノード極２０２及びカソード極２０３のそれぞれにおける反応は式（１），（２）で表される。  
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋６Ｈ+＋６ｅ-    …（１）
Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-→２Ｈ2Ｏ         …（２）
アノード極２０２における反応で生成したプロトン（Ｈ+）は電解質膜２０１を透過してカソード極２０３へ移動する。アノード極２０２における反応で生成した電子（ｅ-）は、図示を省略した外部回路を経由してカソード極２０３へ移動する。アノード極２０２における反応で発生したＣＯ2は疎液性の気液分離層２１０を介して気体出口２０９から排出される。アノード極２０２で未反応の水の一部は燃料流路２１１内のメタノール水溶液と混合し燃料出口２０８から排出される。未反応の水の残りは電解質膜２０１を透過してカソード側から外部へ排出される。カソード極２０３における反応で生成した水の一部は、電解質膜２０１を通してアノード極２０２側へ逆拡散し、残りはカソード極２０３から外部へ排出される。
【００２６】
燃料入口２０７及び燃料出口２０８は図１に示した燃料流路３０に接続されている。気体出口２０９は排気口３１を有する排気路３２に接続されている。排気路３２には排気用バルブ２２が配置されている。
【００２７】
燃料ポンプ１６は、燃料流路３０から分岐した燃料供給路３３に接続されている。燃料ポンプ１６には、図４に示すように、燃料供給用バルブ２５を介して燃料カートリッジ３に接続される。燃料カートリッジ３は、燃料電池２に着脱可能であり、燃料電池２に供給する燃料を保持する。燃料ポンプ１６は、燃料カートリッジ３から供給された燃料を燃料流路３０に供給する。燃料ポンプ１６は、制御装置１０に電気的に接続されている。燃料ポンプ１６は、制御装置１０により回転数等が制御され、燃料供給路３３内の燃料の流量を調整する。
【００２８】
バッファタンク１３は、発電部１１の燃料出口２０８から燃料流路３０を介して戻される燃料と水、及び燃料ポンプ１６を介して供給された燃料を水と混合し、発電効率の高い所定の濃度に希釈されたメタノール水溶液（例えば３〜６重量％）を蓄える。バッファタンク１３には、第２の液量検知手段１８が取り付けられている。第２の液量検知手段１８は、制御装置１０に電気的に接続されている。第２の液量検知手段１８は、バッファタンク１３内のメタノール水溶液の液量を検出する。
【００２９】
循環ポンプ１５は、バッファタンク１３内の燃料を燃料流路３０を介して発電部１１の燃料入口２０７に供給する。循環ポンプ１５は、制御装置１０に電気的に接続されている。循環ポンプ１５は、制御装置１０により回転数等が制御され、燃料流路３０内の燃料の流量を調整する。
【００３０】
バッファタンク１３と循環ポンプ１５の間にはフィルタ１４が配置されている。フィルタ１４は、燃料中のゴミや不純物を除去する。発電部１１とバッファタンク１３の間には絞り１２が配置されている。絞り１２は、燃料流路３０に絞りをかけ、燃料の圧力を調整する。絞り１２は、制御装置１０に電気的に接続され、制御装置１０により制御される。
【００３１】
絞り１２とバッファタンク１３の間の燃料流路３０には循環用バルブ２３が配置されている。循環用バルブ２３と絞り１２の間には分岐流路３５が分岐し、分岐流路３５には空気供給用バルブ２６を介して切り替えバルブ（３方バルブ）２４が接続されている。循環ポンプ１５と発電部１１との間には循環用バルブ２１が配置されている。循環用バルブ２１，２３、排気用バルブ２２、切り替えバルブ２４、燃料供給用バルブ２５、空気供給用バルブ２６のそれぞれは、制御装置１０に電気的に接続され、その開閉が制御される。
【００３２】
制御装置１０としては中央演算処理装置（ＣＰＵ）が使用可能である。制御装置１０は、認識手段１１１が電気的に接続されると、燃料回収装置１が装着されたことを認識する。制御装置１０は、認識手段１１１に記憶されている燃料回収装置固有情報を取得する。制御装置１０は、燃料回収装置固有情報に基づいて、燃料回収装置１が燃料電池２から燃料を回収するのに適用可能か否かを判断する。更に、適用可能であると判断した場合には、制御装置１０は、複数種の燃料電池に対応した燃料回収作業手順のうち、装着された燃料電池２に対応した燃料回収作業手順にしたがって各構成部品の動作を制御し、燃料回収作業を実施する。
【００３３】
本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池２の通常運転時は、図４に示すように、燃料カートリッジ３が装着され、燃料カートリッジ３の燃料供給路３３が燃料供給用バルブ２５に接続される。空気供給用バルブ２６を閉じ、循環用バルブ２１，２３、排気用バルブ２２及び燃料供給用バルブ２５を開いた状態で、燃料ポンプ１６を駆動することにより燃料カートリッジ３に保持されていた燃料を燃料供給路３３を介して燃料流路３０に供給するとともに、循環ポンプ１５を駆動することにより、燃料流路３０内の燃料を循環させ発電部１１に供給する。発電部１１は化学反応により発電し、図示を省略した電子機器に電力を供給する。通常運転を停止する際には、燃料ポンプ１６及び循環ポンプ１５の駆動を停止する。燃料供給用バルブ２５を閉じた後、燃料カートリッジ３を取り外すことができる。
【００３４】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池システムを用いた燃料回収方法の一例を、図５のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３５】
（イ）ステップＳ１において、図４に示した通常運転後、燃料供給用バルブ２５を閉じ、燃料カートリッジ３を取り外した状態で、図６に示すように、燃料電池２に燃料回収装置１を装着する。このとき、燃料回収装置１の燃料回収口１０５及び空気供給口１０９のそれぞれを切り替えバルブ２４に接続する。また、認識手段１１１、空気ポンプ１０７及び第１の液量検知手段１０３が、制御装置１０に電気的に接続される。制御装置１０が、燃料電池２に燃料回収装置１が装着されたことを認識すると、循環用バルブ２３及び排気用バルブ２２を閉じる。
【００３６】
（ロ）ステップＳ２において、燃料電池２に保持されている燃料を回収タンク１０２へ回収する。まず、図７に示すように、空気供給用バルブ２６及び燃料供給用バルブ２５を開く。切り替えバルブ２４を、分岐流路３５と燃料回収路１０４とが連通するように切り替える。この状態で循環ポンプ１５を駆動することにより、燃料供給口３４から空気が取り込まれるとともに、燃料流路３０内に保持されている燃料が回収タンク１０２へ回収される。制御装置１０は、第２の液量検知手段１８により検知した液量が０であるか否か、又は所定の閾値以下であるか否かを判断する。この所定の閾値は、例えば認識手段１１１に記憶されていて良い。第２の液量検知手段１８により検知した液量が０、又は所定の閾値以下と判断した場合には、循環ポンプ１５、燃料ポンプ１６を駆動する。これにより、更に燃料供給口３４から空気が取り込まれるとともに、燃料流路３０内に保持されている残りの燃料が回収タンク１０２に回収される。なお、第２の液量検知手段１８により検知した液量が０又は所定の閾値以下と判断されない場合であっても循環ポンプ１５の駆動を開始してから一定時間が経過した場合にも、燃料ポンプ１６の駆動を開始しても良い。また、第２の液量検知手段１８により検知した液量によらずに、循環ポンプ１５の駆動と同時に燃料ポンプ１６の駆動を開始しても良い。
【００３７】
（ハ）ステップＳ３において、制御装置１０は、燃料電池２に保持されている燃料の回収を終了するか否かを判断する。例えば、制御装置１０は、第１の液量検知手段１０３により検知した液量が所定の閾値を越えた場合、燃料の回収を終了すると判断する。この所定の閾値は、例えば認識手段１１１に記憶されていて良い。なお、第１の液量検知手段１０３により検知した液量が所定の閾値を越えずに燃料ポンプ１６の駆動を開始してから一定時間が経過した場合にも、燃料の回収を終了すると判断しても良い。
【００３８】
（ニ）ステップＳ４において、発電部１１に空気を供給することにより発電部１１を乾燥させる。まず、図８に示すように、循環ポンプ１５、燃料ポンプ１６を停止し、燃料供給用バルブ２５及び循環用バルブ２１を閉じ、排気用バルブ２２を開く。切り替えバルブ２４を、分岐流路３５と空気供給路１０８とが連通するように切り替える。この状態で、空気ポンプ１０７を駆動することにより、吸気口１１０から取り込まれた空気が発電部１１に供給され、排気口３１から排気される。このように発電部１１を乾燥させることによりスタック内の電圧を下げる効果がある。また、スタック取り扱い時の感電を防止すると共に、スタック内の燃料と酸素が触媒により酸化反応した反応熱でやけどすることを防止できる利点がある。
【００３９】
（ホ）ステップＳ５において、制御装置１０が、発電部１１への空気の供給を終了するか否かを判断する。例えば、燃料電池２に発電部１１の温度を測定する温度測定手段（図示省略）を設けておく。制御装置１０は、この温度測定手段から得られる情報に基づき、発電部１１の温度が所定の閾値以下となるか、空気ポンプ１０７の駆動を開始してから一定時間の経過した場合、空気の供給を終了すると判断する。この所定の閾値は、例えば認識手段１１１に記憶されていて良い。発電部１１の乾燥が不十分で、スタック内に燃料が残っていると燃料と酸素が触媒により酸化反応して反応熱が発生するため、スタック温度が高くなることがあるが、これにより発電部１１が乾燥したかどうかを判断することができる。
【００４０】
（ヘ）ステップＳ６において、図９に示すように、空気ポンプ１０７を停止し、排気用バルブ２２を閉じる。
【００４１】
このように、本発明の第１の実施の形態に係る燃料回収装置１によれば、燃料電池２内に残存する燃料量を従来に比べ大きく減らすことができる。よって、燃料電池２を使用する使用者や点検作業者が安全に点検、廃棄、長期保管作業をすることができる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池システムは、図１０に示すように、燃料電池２ｘ及び燃料電池２ｘに着脱可能な燃料回収装置１ｘを備える。
【００４３】
燃料電池２ｘは、燃料供給路３３と燃料ポンプ１６の間に切り替えバルブ２４が配置され、図１に示した切り替えバルブ２４が接続されていた分岐流路３５が省略されている点が、図１に示した燃料電池２と異なる。他の構成は、図１に示した燃料電池２の構成と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【００４４】
燃料回収装置１ｘは、図１１に示すように、空気供給路１０８に空気供給用バルブ１１２を更に備える点が、図２に示した燃料回収装置１と異なる。他の構成は、図２に示した燃料回収装置１と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【００４５】
本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池２ｘの通常運転時は、図１２に示すように、燃料カートリッジ３が装着され、燃料カートリッジ３の燃料供給口が燃料供給用バルブ２５に接続される。そして、燃料供給用バルブ２５、循環用バルブ２１，２３及び排気用バルブ２２を開き、切り替えバルブ２４を燃料ポンプ１６と燃料供給路３３とが連通するように切り替える。この状態で、燃料ポンプ１６を駆動することにより燃料カートリッジ３に保持されていた燃料を燃料供給路３３を介して燃料流路３０に供給する。更に、循環ポンプ１５を駆動することにより、燃料流路３０内の燃料を循環させ、発電部１１に供給する。発電部１１は化学反応により発電し、図示を省略した電子機器に電力を供給する。通常運転を停止する際には、燃料ポンプ１６及び循環ポンプ１５の駆動を停止する。燃料供給用バルブ２５を閉じた後、燃料カートリッジ３を取り外すことができる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池システムの燃料回収方法の一例を、図５のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４７】
（イ）ステップＳ１において、図１２に示した通常運転後、燃料供給用バルブ２５を閉じ、燃料カートリッジ３を取り外した状態で、図１３に示すように、燃料電池２ｘに燃料回収装置１ｘを装着する。このとき、燃料回収装置１ｘの燃料回収口１０５が、燃料カートリッジ３が接続されていた位置と共通の燃料供給用バルブ２５に接続される。空気供給口１０９が、切り替えバルブ２４に接続される。認識手段１１１、空気ポンプ１０７及び第１の液量検知手段１０３が、制御装置１０に電気的に接続される。制御装置１０が、認識手段１１１が電気的に接続されることにより燃料電池２ｘに燃料回収装置１ｘが装着されたことを認識すると、燃料供給用バルブ２５を開き、循環用バルブ２３及び排気用バルブ２２を閉じる。
【００４８】
（ロ）ステップＳ２において、図１４に示すように、燃料ポンプ１６及び循環ポンプ１５をそれぞれ逆駆動することにより、燃料流路３０に保持されている燃料が回収タンク１０２に回収される。
【００４９】
（ハ）ステップＳ３において、制御装置１０は、燃料電池２ｘに保持されている燃料の回収を終了するか否かを判断する。例えば、制御装置１０は、第１の液量検知手段１０３により検知した液量が所定の閾値を越えた場合、燃料の回収を終了すると判断する。なお、第１の液量検知手段１０３により検知した液量が所定の閾値を越えずに燃料ポンプ１６の駆動を開始してから一定時間が経過した場合にも、燃料の回収を終了すると判断しても良い。また、制御装置１０は、第２の液量検知手段１８により検知した液量が０又は所定の閾値以下となった場合に燃料の回収を終了すると判断しても良い。その場合、制御装置１０は、第２の液量検知手段１８により検知した液量が０又は所定の閾値以下とならない場合であっても循環ポンプ１５の駆動を開始してから一定時間が経過した場合に燃料の回収を終了すると判断しても良い。
【００５０】
（ニ）ステップＳ４において、発電部１１に空気を供給することにより発電部１１を乾燥させる。まず、図１５に示すように、循環用バルブ２１を閉じ、循環ポンプ１５及び燃料ポンプ１６を順次停止する。切り替えバルブ２４を、分岐流路３５と分岐流路３５とが連通するように切り替える。次に、図１６に示すように、循環用バルブ２３及び空気供給用バルブ１１２を開き、空気ポンプ１０７を駆動する。吸気口１１０から空気が取り込まれ、取り込まれた空気は発電部１１に供給され、排気口３１から排気される。
【００５１】
（ホ）ステップＳ５において、制御装置１０が、発電部１１への空気の供給を終了するか否かを判断する。例えば、制御装置１０は、発電部１１の温度が所定の閾値以下となるか、空気ポンプ１０７の駆動を開始してから一定時間の経過等に基づいて空気の供給を終了するか否かを判断する。
【００５２】
（へ）ステップＳ６において、図１７に示すように、空気ポンプ１０７を停止し、空気供給用バルブ１１２、循環用バルブ２３及び排気用バルブ２２をそれぞれ閉じる。
【００５３】
このように、本発明の第２の実施の形態に係る燃料回収装置１ｘによれば、本発明の第１の実施の形態と同様に、燃料電池２ｘ内に残存する燃料量を従来に比べ大きく減らすことができる。よって、燃料電池２ｘを使用する使用者や点検作業者が安全に点検、廃棄、長期保管作業をすることができる。
【００５４】
（その他の実施の形態）
このように、本発明は第１及び第２の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５５】
例えば、図１８に示すように、燃料回収装置１は、回収タンク１０２に設けられた着色手段１１３を更に有していても良い。着色手段１１３は、回収タンク１０２に回収する燃料を着色させる顔料又は染料が封入されている。これにより、回収された燃料の視認性を向上することができる。なお、着色手段１１３は、燃料回収路１０４に設けられていても良い。流路内の残存した燃料を回収しやすい形態にすることによって、使用者や点検作業者が安全に作業できる。
【００５６】
また、図１９に示すように、燃料回収装置１は、空気供給路１０８に着脱可能な吸気フィルタ１１４を更に有していても良い。吸気フィルタ１１４により、空気中に含まれる不純物を除去することができる。
【００５７】
また、図２０に示すように、燃料回収装置１は、回収タンク１０２に収納された燃料保持パック１１５を更に有していても良い。燃料保持パック１１５は、伸縮性又は可撓性を有し、その内部に回収された燃料の液量により変形可能である。燃料保持パック１１５の材料としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン６を含むポリアミド（ＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含むポリエステル、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン‐４フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリメチルテンペン（ＴＰＸ）、エチレン‐酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、そして超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）の中のいずれか１つの材料、又は、これらの材料の中から選択された２つ以上の材料の共重合体、又は、これらの材料の中から選択された２つ以上の材料から成る合成体、又は、ガラス繊維強化ポリエステルを含む繊維強化樹脂（ＦＲＰ）あるいはポリエチレンラミネート及びポリプロピレンラミネートを含む樹脂ラミネートのいずれかが使用可能である。流路内の残存した燃料を回収しやすい形態にすることによって、使用者や点検作業者が安全に作業できる。なお、回収タンク１０２自体が、燃料保持パック１１５の材料からなり、燃料保持パック１１５の機能を有していても良い。
【００５８】
また、図２１に示すように、燃料回収装置１は、燃料回収路１０４に配置された切り替えバルブ１１７、及び切り替えバルブ１１７に接続された補助回収路１１８に着脱可能に配置された有害物除去フィルタ（ＶＯＣ除去フィルタ）１１６を有していても良い。切り替えバルブ１１７は、図２２に示すように、制御装置１０に電気的に接続される。燃料を回収する際に、切り替えバルブ１１７を分岐流路３５と補助回収路１１８とを連通するように切り替える。有害物除去フィルタ１１６により、回収した燃料中の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）等の有害物質を除去し、燃料を回収しやすい形態にすることにより、燃料を有効活用でき、有害物質の拡散を防止できる。
【００５９】
また、本発明の第１及び第２の実施の形態に係る燃料電池システムは、図２３に示すように、燃料の漏れを検出する燃料漏れ検知手段１７を備えていても良い。燃料漏れ検知手段１７は、燃料を回収中に燃料漏れを検出し、制御装置１０に通知する。燃料漏れ検知手段１７は例えば燃料電池２の筐体の床面内側に設けることが出来る。また、燃料電池２の温度を検出する温度検知手段１９を備えていても良い。温度検知手段１９は、燃料を回収中に所定範囲外の燃料電池２の温度を検知し、制御装置１０に通知する。制御装置１０は、燃料漏れ検知手段１７又は温度検知手段１９から通知を受けた場合、燃料回収作業を停止したり警告を表示する。これにより、使用者や点検作業者が安全に作業することできる。
【００６０】
また、本発明の第１及び第２の実施の形態では、切り替えバルブ２４が燃料電池２，２ｘに組み込まれている場合を説明したが、図２４に示すように、切り替えバルブ２４が燃料回収口１０５及び空気供給口１０９に接続された状態で燃料回収装置１に組み込まれていても良い。この場合、燃料回収装置１が燃料電池２に装着される際には、切り替えバルブ２４が分岐流路３５に接続される。
【００６１】
また、本発明の第１及び第２の実施の形態に係る燃料電池システムとして、メタノールを燃料として用いるＤＭＦＣの場合を説明したが、エタノールや、その他アルコール以外の燃料を用いる燃料電池システムにも本発明を適用することができる。
【００６２】
また、本発明の第１及び第２の実施の形態において開示された複数の構成部品を適宜組み合わせても良い。また、本発明の第１及び第２の実施の形態で開示された全構成部品から幾つかの構成部品を削除しても良い。このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲はこの説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００６３】
１，１ｘ…燃料回収装置
２，２ｘ…燃料電池
３…燃料カートリッジ
１０…制御装置
１１…発電部
１３…バッファタンク
１４…フィルタ
１５…循環ポンプ
１６…燃料ポンプ
１７…燃料漏れ検知手段
１８…第２の液量検知手段
１９…温度検知手段
２１，２３…循環用バルブ
２２…排気用バルブ
２４…切り替えバルブ
２５…燃料供給用バルブ
２６…空気供給用バルブ
３０…燃料流路
３１…排気口
３２…排気路
３３…燃料供給路
３４…燃料供給口
３５…分岐流路
１０１…筐体
１０２…回収タンク
１０３…第１の液量検知手段
１０４…燃料回収路
１０５…燃料回収口
１０６…回収弁
１０７…空気ポンプ
１０８…空気供給路
１０９…空気供給口
１１０…吸気口
１１１…認識手段
１１２…空気供給用バルブ
１１３…着色手段
１１４…吸気フィルタ
１１５…燃料保持パック
１１６…有害物除去フィルタ
１１７…バルブ
１１８…補助回収路
２００…膜電極複合体（ＭＥＡ）
２０１…電解質膜
２０２…アノード極
２０３…カソード極
２０４…アノードガスケット
２０５…カソードガスケット
２０６…アノード流路板
２０７…燃料入口
２０８…燃料出口
２０９…気体出口
２１０…気液分離層
２１１…燃料流路
２１２…気体流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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