(57)【要約】    【目的】大気空気に含まれる微細な鉄粉が効果的に除去されてカソード電極に適正な空気が供給される空気供給装置を備えるものを得る。    【構成】大気より取り込んだ空気を酸化剤ガスとして燃料電池４のカソード電極４ａへと供給する空気供給装置に、多数の棒状の永久磁石材を格子状に配して形成した永久磁石格子２を組み込み、微細な鉄粉を捕捉して除去する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気より取込んだ空気をカソード電極へと供給する空気供給装置に、永久磁石材を用いて形成された磁界発生手段が備えられていることを特徴とする燃料電池発電装置。
【請求項２】
前記空気供給装置を通流する空気に含まれる鉄分が前記磁界発生手段により除去されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池発電装置。
【請求項３】
前記磁界発生手段が、前記空気供給装置の濾過式フィルターの下流側に備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池発電装置。
【請求項４】
前記磁界発生手段が、棒状の永久磁石材を格子状に配列して形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料電池発電装置。
【請求項５】
大気より取込んだ空気をカソード電極へと供給する燃料電池発電装置の空気供給方法において、空気に含まれる鉄分に磁界を作用させて該鉄分を捕集したのち、カソード電極へと供給することを特徴とする燃料電池発電装置の空気供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池発電装置に係り、特に固体高分子形の燃料電池発電装置のカソード電極への空気の供給装置、およびその供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体高分子形の燃料電池発電装置等に組み込まれる燃料電池は、アノード電極に燃料ガスを供給し、カソード電極に酸化剤ガスを供給することによって発電が行われる。このうち、燃料ガスには例えば水素ガスが用いられている。一方、酸化剤ガスには、通常、空気中の酸素が使用されており、大気から取り込んだ空気が燃料電池のカソード電極に供給されている。しかしながら、大気空気中には通常塵埃が含まれているので、採り込んだ空気をそのままカソード電極に供給すると、この塵埃が電極に付着して目詰まりを起こし、酸素の供給量が低下するとともに、電池反応を生じる反応面積が減少して電池の出力が低下する恐れがある。このため従来の燃料電池発電装置では、カソード電極への空気供給装置に濾過式のフィルターを装着し、このフィルターで大気空気中の塵埃を除去して電池出力の低下を回避する方策が採られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−９４２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように、従来の燃料電池発電装置では、大気空気を酸化剤ガスとして使用し、濾過式のフィルターで塵埃を除去してカソード電極に供給している。したがって、ある大きさ以上の塵埃はこの濾過式のフィルターで除去され、反応面積の減少に伴う電池出力の低下は抑制される。しかしながら、大気空気中に微小な塵埃が含まれる場合には、これらの塵埃が濾過式のフィルターを透過してカソード電極に到達し、目詰まりを起こして電池出力が低下する危険性が高くなる。特に、大気空気中に含まれる微小な塵埃が鉄粉の場合には、この濾過式のフィルターを透過してカソード電極に到達した鉄粉が、電解質膜中でイオンとなって電解質膜の劣化を加速するので、電池の寿命特性が低下することとなる。このような事態の発生を回避するためには、濾過式のフィルターの目を細かくして微細な塵埃も除去することとすればよいが、このように濾過式のフィルターの目を細かくすると、空気供給路の圧力損失が増大するため、ブロアに要求される出力が大きくなり、電池を稼動させるに必要な電力が大きくなって、発電効率が低下することとなる。
【０００４】
本発明は上記のごとき技術の現況を顧慮してなされたもので、本発明の目的は、大気空気に含まれる塵埃が小電力で効果的に除去され、かつ、塵埃として微細な鉄粉が含まれる空気の場合にあっても、この鉄粉が効率的に除去されて、カソード電極に酸化剤ガスとして適正な空気が供給される空気供給装置を備えた燃料電池発電装置、ならびにその空気供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、本発明においては、
（１）大気より取込んだ空気をカソード電極へと供給する空気供給装置に、永久磁石材を用いて形成された磁界発生手段を備えて燃料電池発電装置を構成し、この磁界発生手段により空気供給装置を通流する空気に含まれる鉄分を除去することとする。
（２）さらに、上記（１）において、この磁界発生手段を、上記空気供給装置の濾過式フィルターの下流側に備えることとする。
（３）また、上記（１）、（２）において、この磁界発生手段を、棒状の永久磁石材を格子状に配列して形成することとする。
（４）また、大気より取込んだ空気をカソード電極へと供給する燃料電池発電装置の空気供給方法において、空気に含まれる鉄分に磁界を作用させて鉄分を捕集したのち、カソード電極へと供給する空気供給方法を用いることとする。
【発明の効果】
【０００６】
既に述べたように、カソード電極へと供給する空気に微細な鉄粉が混じると、カソード電極に付着して目詰まりを起こすばかりでなく、反応生成水によってイオン化して電解質膜の劣化を促進することが危惧されるが、上記（１）のごとく、カソード電極へと供給する空気供給装置に、永久磁石材を用いて形成された磁界発生手段を備えれば、この磁界発生手段により生じる磁界によって空気中の微細な鉄粉に磁力が作用し、鉄粉の捕集が可能となる。したがって、カソード電極へは鉄粉を含まない空気が供給されることとなり、上記のごとき不具合の発生は回避される。特に、本構成においては、永久磁石材を用いて磁界を発生しているので、磁界発生に電気エネルギーの投入を必要とせず、極めて効率的に磁界を発生し、鉄粉を捕集することができる。
また、上記（２）のごとく、この磁界発生手段を、上記空気供給装置の濾過式フィルターの下流側に備えることとすれば、取込まれた大気空気に含まれる塵埃の過半は濾過式フィルターで除去され、この磁界発生手段に流れる空気に含まれる塵埃は鉄粉を含む微細な塵埃に制限されるので、磁力により効率良く鉄粉を捕集、除去することができる。特に、上記（３）のごとく、磁界発生手段を棒状の永久磁石材を格子状に配列して形成した格子状のものとすれば、空気は磁界発生手段の内部を均一に、かつ低圧力損失で流れることとなるので、効率的に鉄粉が捕集、除去されることとなる。
【０００７】
また、上記（４）のごとく、大気より取込んだ空気をカソード電極へと供給する燃料電池発電装置の空気供給方法において、磁界を作用させて空気に含まれる鉄分を捕集する方法を用いることとすれば、カソード電極へと到達する鉄分が微小に抑えられるので、カソード電極の目詰まりや電解質膜の劣化による電池特性の低下を生じることなく燃料電池発電装置を安定して運転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の燃料電池発電装置の最良の実施形態は、大気より取込んだ空気をカソード電極へと供給する空気供給装置に、空気に含まれる鉄分を除去するための永久磁石材を用いて形成した磁界発生手段を備えた燃料電池発電装置にある。
また、本発明の燃料電池発電装置の空気供給方法の最良の実施形態は、大気より取込んだ空気に磁界を作用させて含まれる鉄分を捕集したのち、カソード電極へと供給する空気供給方法にある。
【実施例】
【０００９】
図１は、本発明の燃料電池発電装置の実施例におけるカソード電極への空気供給装置の構成を示すフロー図である。図に見られるように、本実施例の燃料電池発電装置においては、燃料電池４のカソード電極４ａへと供給する酸化剤ガスに大気から取り込まれる空気が用いられており、ブロア３を回転させて吸引して取り込んだ空気をカソード電極４ａへと供給している。大気から取り込まれる空気には塵埃等が含まれており、そのままの状態でカソード電極４ａへ供給すると、電極の目詰まりや、特性の低下等の不具合を生じるので、空気供給装置には、フィルター１、永久磁石材を用いて形成した磁界発生手段としての永久磁石格子２が組み込まれている。
このうち、フィルター１は、吸入された空気に含まれる通常の塵埃を除去する役割りを果たすもので、比較的目の粗い一般的な濾過式のフィルターからなる。これに対して、永久磁石格子２は、多数の棒状の永久磁石材を格子状に配して形成されており、近傍に磁界を生じるとともに、内部に流体の流通が可能な空隙を備えた磁界発生手段である。したがって、濾過式のフィルター１を透過して永久磁石格子２へと到達した空気は、永久磁石格子２の内部の空隙を流通して、ブロア３、さらにカソード電極４ａへと送られるが、永久磁石格子２は近傍に磁界を生じているため、流通する空気中に磁界により磁力を受ける鉄粉等の塵埃が含まれる場合には、これらの塵埃は永久磁石格子２に捕捉される。したがって、カソード電極４ａへと到達する鉄粉の量は微量となり、燃料電池の特性低下は微小に抑えられる。
【００１０】
なお、永久磁石格子２は、上記のごとく、多数の棒状の永久磁石材を格子状に配して構成されているので、空気流通時の圧力損失を低く抑えることは容易であり、ブロア３の出力を特に大きくする必要はない。したがって、ブロア３の出力の増大による発電効率の低下の恐れはない。また、この永久磁石格子２は永久磁石材を用いて形成しているので、磁界の発生には電力を必要としない。また、永久磁石格子２は、鉄粉等の塵埃の捕捉量の蓄積に見合って交換することが必要となるが、一般の濾過式のフィルター１の交換に時期を合わせて交換すればよく、メンテナンスも容易である。
なお、本実施例では、鉄粉等の塵埃を捕捉する磁界発生手段として、上記のごとく棒状の永久磁石材を格子状に配して形成した永久磁石格子２を用いているが、本発明の磁界発生手段は上記の永久磁石格子２に限定されるものではなく、永久磁石材によって磁界が発生され、かつ大気より取り込まれた空気が過大な圧力損失を生じることなく、かつほぼ均一に流通するよう形成された磁界発生手段であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
以上述べたように、本発明のごとく、燃料電池発電装置の大気より取込んだ空気をカソード電極へと供給する空気供給装置に、永久磁石材を用いて形成された磁界発生手段を備えることとすれば、大気空気に含まれる塵埃が少ない電力で効果的に除去され、かつ、微細な鉄粉が含まれる空気の場合にあっても、この鉄粉が効率的に除去されて、カソード電極に酸化剤ガスとして適正な空気が供給されることとなるので、本発明は、各種燃料電池発電装置に効果的に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の燃料電池発電装置のカソード電極への空気供給装置の実施例を示すフロー図
【符号の説明】
【００１３】
１    フィルター
２    永久磁石格子
３    ブロア
４    燃料電池
【図１】
2006261000.tif 000003