(57)【要約】本発明は流体分離装置に関し、当該流体分離装置は、流体供給装置および液体排出装置を備えた下側部分と、流体供給装置および気体排出装置を備えた上側部分と、下側部分から上側部分に上がってくる気体が、上側部分から下側部分に沈む液体と接触することになる、という形で構成された接触装置とを有する。それによって、上がってくる気体から、前記液体に溶ける成分を取り除くことができる。さらに、液体の量および／またはその変化を求める計測装置が設けられている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体分離装置（１００）であって、
流体供給装置（１１１）および液体排出装置（１１２）を備えた下側部分（１１０）と、
流体供給装置（１２１）および気体排出装置（１２２）を備えた上側部分（１２０）と、
接触装置（１３０）であって、下側部分（１１０）から上側部分（１２０）に上がってくる気体が、上側部分（１２０）から下側部分（１２０）に沈む液体と接触させられる、という形で設けられている前記接触装置と、そして、
下側部分（１２０）における液体の量を求めるため、および／または、液体の量の変更を求めるための計測装置（１４０）と、を有すること
を特徴とする前記流体分離装置。
【請求項２】
接触装置（１３０）はスポンジ状、および／または、多孔質の素材で成ること、
を特徴とする請求項１に記載の流体分離装置（１００）。
【請求項３】
接触装置は基本的に下側部分全体を占有していること、
を特徴とする請求項２に記載の流体分離装置。
【請求項４】
接触装置（２３０）は、少なくとも１つの底面開口部（２３２）と、少なくとも１つのオーバフロー管（２３１）とを有すること、
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の流体分離装置（２００）。
【請求項５】
少なくとも１つの液体成分について、その量および／または濃度を求めるための計測装置を有すること、
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の流体分離装置。
【請求項６】
終端が下側部分（２１０）にくる液体供給装置（２１３）を有すること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の流体分離装置。
【請求項７】
上側部分が、供給された流体の気体成分の少なくとも一部を復水する処理、および／または、供給された流体の液体成分の少なくとも一部を蒸発させる処理を行う手段を有すること、
を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の流体分離装置。
【請求項８】
上側部分（２１０）が、上側部分（２１０）の気体排出装置（２２２）を介しての液体の放出を避けるための手段（２２５）を有すること、
を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の流体分離装置（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いくつかの流体の流れで気体と液体とを分離し、気体から液体に溶ける成分を分離する、という流体分離装置に関する。装置は、流体供給装置および液体排出装置を備えた下側部分と、流体供給装置および気体排出装置を備えた上側部分と、下側部分から上側部分に上がってくる気体が上側部分から下側部分に沈む液体と接触することになる、という様態で構成された接触装置と、そして、下側部分における液体の量の変化および／または液体の量を求める計測装置と、を有している。
【０００２】
本発明による流体分離装置は、燃料電池システム（特にＤＭＦＣシステム）における流体の流れの制御に特に適している。
【背景技術】
【０００３】
燃料電池の中には、純粋な燃料成分の代わりに薄めた燃料を用いるものがある。これについては、以下、燃料混合物と呼び、当該混合物の成分に酸化不能な物質がある場合でも、この名で呼ぶ。
ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）の場合、アノード側における燃料混合物は、例えば、水に溶けたメタノールで成り、後者が実際の燃料となる。当該燃料混合物における水は電池反応の正味の計算式には現れない。反応生成物（カソード側）として生じる水とは区別されるからであり、この反応で生じる水は、アノード側で生じる反応生成物である二酸化炭素と同様に、燃料電池から排出しなければならない。すなわち、アノード流体は、アノード入口からアノード出口までの経路において、メタノールの消費およびＣＯ２のエンリッチを受ける。メタノール消費後のアノード流体を最適な形で利用し、さらに、液体の損失を避けることを可能にする目的で、一般に、回路流はアノード側に提供され、そこで、アノード流体はアノード出口を出た後、燃料（消費量に応じたもの）で再びエンリッチされてからアノード入口に再供給される。しかし、当該プロセスでは、二酸化炭素を回路流から排出しなければならない。
【０００４】
ＤＭＦＣシステムでは、燃料混合物における二酸化炭素の溶解限度はすぐに超えてしまうため、二酸化炭素は気体の形で存在する割合の方が高くなる。（量的には、燃料混合物における支配的な物質は水であるため、燃料混合物における二酸化炭素の溶解限度は、水における二酸化炭素のそれにほぼ一致する）。すなわち、アノード出口で外に出る流体は一般に相が均一（homogenous）でなく、気体／液体混合物となっている。しかし、流動条件にために、液相と気相とは物理的に厳密にお互いから分離されるわけではなく、液体にはかなりの気泡が形成される。
【０００５】
ＤＭＦＣシステムにおいて、アノード出口で外に出る液相は水／メタノール溶液であり、これは一般にＣＯ２飽和した状態である。一方、気相では、水蒸気およびメタノール蒸気でエンリッチされたＣＯ２が大半を占める。したがって、調整なしに排ガス除去を行えば、気相で存在する燃料（ここではメタノール）は、システムから失われることになるが、それは、経済上の理由だけでなく健康上および安全上の理由からも容認できない。さらに、水蒸気の形で水も失われるので、動作条件を維持するために外部からの給水が必要になるであろう。しかし、それは燃料電池の実用の点から言えば容認できないことである。
【０００６】
上記の問題は、ＤＭＦＣシステムの概念や動作の点でも考慮しておかなければならないが、従来それは以下のようになされていた。
図１は、現在の内包先行技術による典型的な燃料電池システムの図である。同図のＤＭＦＣ燃料電池は、カソード側Ｋとアノード側Ａとに分かれているが、これは簡略化を目的に略して示したものである。（「側」という語は比喩的に理解すべきではない：実際、ＤＭＦＣ燃料電池は一般に、アノードエリアとカソードエリアとが交互に並んだ、いわゆる「スタック」から成っている）。
【０００７】
カソード側流体は、酸素などの「酸化を起こす物質（oxidizing substance）」を含み、それは通常の周囲空気の形で計量装置１によって供給される。
本プロセスの場合、出口において流体２１として排出されるのは、空気中にあるが使用されない物質（窒素など）だけではない。反応生成物として生じる水や、アノードからカソード側に拡散するＣＯ２も排出される。
【０００８】
アノード側の流体は、メタノール以外にも、水や二酸化炭素といった物質を含み、後者については、排ガス１５として燃料電池から排出しなければならない。
図１に示すシステムでは、２台の別個の分離装置が設けられており、これらはそれぞれ、アノード出口で排出される流体１１から気体を分離してＣＯ２を分離する、あるいは、カソード出口で排出される流体２１からアノード側での損失に相当する水を回収する。
【０００９】
回収された水１４または水／メタノール混合物１３は、還流１２に入って（ポンプ２によって）燃料電池のアノード入口に再び供給されるが、その際、メタノールMが計量ポンプ３を介して貯蔵タンクTから混ぜられる。浄化後の排ガス１５、１６（ＣＯ２、乾燥後の排気）は環境に排出される。
重要な問題の１つとして、システムに含まれる水の量を可能な限り一定に保ち、それによって、水を別途供給する必要をなくす、ということがある。水は水蒸気の形で、アノード側で排出物質と共に排出されるだけでなく、カソード側の排ガス（「排気」）と共に排出される。しかし、後者に含まれるのは生成水（定量的に排出されるもの）だけでなく、さらに、「水ドラッグ」効果によってアノードからカソード側へと流れてアノード側にリサイクルされる水も含まれる。よって、燃料電池における水の量を一定に維持する処理は、非常に微妙なものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらの問題を鑑みて、本発明は、複数の異なる流体の流れを対象にした流体分離装置を提供することを目的とする。特に目的とするのは、ＤＭＦＣ燃料電池における液体の供給と排ガスの除去および浄化とを対象にした制御をより容易にできる、という流体分離装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの目的は、特許請求の範囲の請求項１に示す特徴を有する流体分離装置によって達成される。また、更なる効果的な展開例を、従属する請求項に列挙してある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による流体分離装置は、流体供給装置および液体排出装置を備えた下側部分と、流体供給装置および気体排出装置を備えた上側部分と、接触装置であって、下側部分から上側部分に上がってくる気体が、上側部分から下側部分に沈む液体と接触する、という形で設けられている前記接触装置と、そして、下側部分における液体の量、および／または、液体の量の変更を求めるための計測装置と、を有する。
【００１３】
当該構成の動作プロセスは以下の通りである。先ず、液体物質が上側部分に供給されるか、または当該部分内部で復水され、重力の効果で下に沈む（流れの形、あるいは、一滴ずつの滴の形で）。そして、気体が上側部分に供給されるか、または当該部分内部で発生し、上方へ上がる。接触装置において、沈んでいく液体と上がってくる気体とが接触させられ、それによって、気体の成分のうち液体に溶けるものは、液相に転移する。すなわち、気体流から引き出される。
【００１４】
接触装置は液体を透過させるが、ある程度の量の液体を吸収するなどの形で、少なくとも液体の下方向の移動を減速させることができる。吸収能力を上回った場合に、装置は液体の下側部分への侵入を許す。これにより、気体流から取り除かれた成分についても、下側部分の液体貯蔵器に収集することができる。
上側部分に供給される気体状物質は、気体排出装置を介して、上側部分から直接排出することができる。提供される流体が気体部分だけでなく液体部分も含む場合、それらは重力効果によって物理的に分離される。下側部分から上側部分に進んだ気体流は、上側部分の気体出口（気体排出装置）を介して排出される。
【００１５】
流体分離装置に収集された液体の量は、下側部分の液体貯蔵器における液体の量を求める計測装置を用いれば、求めることができる。また、必要であれば、接触装置に存在する水の量を求めるために、追加の計測装置を設けることもできる。しかしながら、実際問題として、この量は一定、またはごく少量であると仮定できる。そのため、下側部分の１つの測定装置だけで、液体の量は充分正確に求めることができる。多くの用途において、特に制御方法の場合は、液体の絶対量を求める必要はない。適切な計量を行うとすれば、液体量における変化を求めるだけで充分であろう。
【００１６】
更なる好ましい展開形では、流体分離装置の接触装置は、スポンジ状および／または多孔性であって、気体および液体を透過させる一方で、ある程度の量の液体を吸収および保持することができる、という性質を有する素材で成る。この量を超えた場合にだけ、液体の滴が素材の底面に形成され、最終的に重力によって落下する。
スポンジ状および／または多孔性の素材については、下側部分のほとんど全体を占有する形にすることもできる。その場合は、このスポンジまたは多孔質の素材そのものが液体貯蔵器を形成することになる。
【００１７】
上述の更なる展開形に加えて、あるいはその代わりに、更に別の好ましい展開形では、接触装置に、少なくとも１つの底面開口部と少なくとも１つのオーバフロー管とを持たせることができる。好ましい形として、オーバフロー管は下方向に延びて下側部分内部にまで達し、それによって以下のことが確実になる。すなわち、オーバフロー管の下部開口部は下側部分の液面より下の位置に来て、気体が下側部分から上側部分に入り込むのは、オーバフロー管を介してではなく、少なくとも１つの底面開口部だけを介する形となる。ただし、動作条件としては、下側部分内部の圧力が上側部分内部よりも高くなるように調節しなければならない。
【００１８】
液体の総量に加えて、あるいはその代わりに、成分割合もまた重要なコア値（core value）となりうる。意図する目的の説明として上に述べた内容では、これは具体的には、燃料混合物におけるメタノールの割合である。したがって、流体分離装置は、少なくとも１つの液体成分について濃度および／または量を求める計測装置を有する、とするのが好ましい。
【００１９】
求められた濃度が所望の値から外れていた場合は、システム内の適当なサイトにおいて、失われた分を計量追加の形で追加することができる。流体分離装置の液体貯蔵器への直接的な計量追加が特に効果的である。そのため、流体分離装置の好ましい実施の形態は、終端が下側部分にくる液体供給装置を供えている。
さらに別の好適な展開形では、流体分離装置はその上側部分に、供給された流体から気体成分の少なくとも一部を復水する手段、および／または、供給された液体の液体成分の少なくとも一部を蒸発させる手段を有する。
【００２０】
前者が主に必要とされるのは、供給前の段階で充分な復水が生じない場合である。その代わり、またはそれに加え、復水については、例えば熱交換器や復水トラップを用いることで、流体分離装置に入る前の段階ですでに実現しておくこともできる。蒸発装置は加熱手段を有し、それによって、水の液体割合を減らす代わりに気体割合を大きくすることができる。
【００２１】
これらの手段によって、流体供給装置から装置全体に供給される液体の量を制御することができる。
好ましい構成として、流体分離装置はその上側部分に、上側部分の気体排出装置を介して液体が除去されることを防止するための手段を有する。こうした手段は、たとえば、気体排出装置内の気体透過性膜で成る、とすることができる。装置全体をひっくり返す場合がありえるなら、適切に寸法を決めた漏斗状の手段によって、流体分離装置の下側エリアから上側の気体入口エリアや気体出口エリアに液体が流れ込むのを防止する形にするのが効果的である。
【００２２】
これ以降の部分では、２つの特に好ましい実施の形態を参照しながら、本発明について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１については、これ以前の部分ですでに説明した。図１に示す構成に変更を加えたものについて、図３および図５を参照しながら説明するが、これらは、本発明による流体分離装置の好適な実施の形態を用いることで生まれる構成を示している。
図２は、本発明による流体分離装置１００の第１の好適な実施の形態を示す。
【００２４】
下側部分１１０は、流体供給装置１１１と液体排出装置１１２とを有する。上側部分１２０は、流体供給装置１２１と気体排出装置１２２とを有する。２つの流体供給装置１１１、１２１を介して、気体、液体、そして気体／液体混合物を供給することができる。気体排出装置１２２については、上側部分１２０の上側に設けるのが便利であるが、必須ではない。また、これについては、必ずしも管状出口１２２の形でなくてよい。上側のカバー面については、その全体（または、その一部分）を気体透過性で防水性（または、少なくとも疎水性）の膜（例えば、多孔性のＰＴＦＥフォイル）と置き換えることができる。
【００２５】
上側部分１２０は、スポンジ状接触装置１３０によって下側部分１１０から隔てられており、当該装置１３０は、流体供給装置１２１を介して、あるいは上側部分１２０での復水によって上側部分１２０に供給される液体物質の一部が、同接触装置によって吸収される、という形に設計されている。スポンジの吸収能力を超える状態になった時にだけ、底面から滴が出て、下側部分１１０の液体貯蔵器の中に落ちることになる。一方、気体状物質は、気体排出装置１２２を介して上側部分１２０から出すことができる。
【００２６】
流体供給装置１２１については、その終端が、下側部分１１０の気体空間にくるのが好ましい。そのために、下側部分１１０の上側エリアに設けることとする。別の形として、あるいは、追加する形で、フロートを備えた可撓性チューブを有する構成としてもよく、それらは、流体供給装置１２１を介して供給される流体が、先ず下側部分１１０の気体室に入る、という設計にする。
【００２７】
上側部分１２０におけるのと同様に、下側部分１１０においても、流体供給装置１２１によって供給される気体／液体混合物は、重力によって分離され、物理的に別々の複数の相となる。液体は、下側部分１１０の液体貯蔵器に収集され、液体排出装置１１２を介して排出することができる。いっぽう、気体状物質は下側部分１１０から上側部分１２０に逃れることのみ可能であり、接触装置１３０に入らなければならない。当該プロセスにおいて、上方に流れる気体の構成成分は、速度を落とされたり収集されたりした液体に溶け、そこから、液体の滴と共に解放されて、下側部分１２０の液体貯蔵器に供給される。それにより、メタノール蒸気を含んだ排ガス混合物から、メタノールを簡単（しかも、効率的）に引き出して、下側部分１１０の底に位置する液体貯蔵器に供給することができる。浄化後の排ガスについては、排気と共に、気体排出装置１２２を通して外部に排出することができる。
【００２８】
貯蔵器に収集された液体の量の変化（または、量そのもの）は、計測装置１４０によって計測することができる。計測は、たとえば、２枚のコンデンサプレートによって容量的（capacitively）に実行することができる。例えば、液体が主に水であれば、その誘電率は気相の８０倍の高さであるため、液体の量の変化は、コンデンサ構成の容量の変化によって、非常に正確に求めることができる。適切な測定を実施すれば、絶対値を求めることもできる。
【００２９】
これ以下の部分では、本発明に関する第１の好適な実施の形態が有する機能について、ＤＭＦＣシステムに用いた場合を示す図３を参照しながら説明する。
図１と比較して、同一または相当する特徴構成部については、図３では、付与する参照番号を１００大きくしてある。
ＤＭＦＣ燃料電池では、電気化学反応によって気体状のＣＯ２が作られるが、これについては、燃料電池のアノードスペースから取り除かれなければならない。しかしながら、気相では通常、燃料混合物の成分（これは、水蒸気や気相に変化したメタノールなど意味する）もまた存在する。この物質の割合はそれぞれ蒸気圧に依存する。すなわち、一般的に温度と共に上昇する。水回路を確実に閉じたものとし、環境への燃料の放出を避けるためには、これらの物質を気相から分離する目的で、計測を行う必要がある。
【００３０】
拡散または引っぱり効果（水ドラッグ）によって、ＣＯ２および水、さらには、少量のメタノールが、カソードスペースに入り込む可能性がある。
したがって、アノード出口では、気相と同様に液体も含む流体が排出される。液相は水／メタノール混合物（水の方が多くを占める構成）であり、そこにＣＯ２が溶けている。気相はＣＯ２、水蒸気、そしてメタノール蒸気から成る。
【００３１】
カソード出口では、気相（および、おそらくは液相も）を含む流体が排出される。気相は本質的に、酸素が消費されたる空気（排気）、水蒸気から成り、少量のＣＯ２を含む。液相は本質的に復水である。閉じた形での水供給を実現するために、環境に排出してよい水の量は、生成水として生じる程度に限られる。
図３で概要を示す構成では、図１における２台の別個の分離装置が、本発明による流体分離装置１００の実施の形態に置き換えられている。
【００３２】
カソード出口で排出された流体は、上側部分１２０の流体供給装置１２１を介して流体分離装置１００に供給される。アノード出口で排出された流体は、下側部分１１０の流体供給装置１１１を介して流体分離装置１００に供給される。いずれの流体においても、先ず、重力効果によって、液相と気相とへの物理的な分離が生じる。
回収された水／メタノール混合物は、流体排出装置１１２を介して（ポンプ２によって）、燃料電池のアノード入口に再供給される。そして、そのプロセスにおいては、費やされたメタノールの量に応じ、貯蔵タンクＴからの純粋なメタノールＭが流量調節ポンプ３によって混ぜられる。浄化後の排ガス（ＣＯ２、排気）は、気体排出装置１２２を介して環境に排出される。
【００３３】
動作を維持するためには、ある程度の許容限度の範囲内で、システムにおける水の総量を一定に保つことが必要であるが、それは、たとえば、廃ガスの放出に関連して放出される水の量が過剰（すなわち、生成される水を超える状態）にならないようにすることであり、あるいは、その逆に、水の量が増加した場合には排出量を増やす、ということである。
【００３４】
今述べている例では、水量の変化は、計測装置１４０の容量の変化によって追跡することができる。制御装置Ｓは、これらの変化に基づいて計量装置１を起動させて、カソード側での流体流量を小さくしたり大きくしたりすることができる。小さくすればシステムからの水の排出も少なくなり、逆に大きくすれば水の排出も多くなる。それと置き換える形、あるいは、それに加える形で、図５には制御機構を示しているが、これは、システム温度を制御するものである（温度が高くなれば、気体の湿気が高まり、それに従って、水の放出も多くなる）。
【００３５】
従って、本発明による流体分離装置を用いれば、比較的簡単に、燃料電池内の水の量を一定に保つという目標は達成される。
図４は、本発明による流体分離装置に関する第２の好適な実施の形態２００を示す。図２と比較した場合に同一または相当するものが存在する特徴構成部については、１００大きくした参照番号を与えてある。
【００３６】
下側部分２１０はやはり、流体供給装置２１１（部分２１０の上側エリアに終端があるもの）と液体排出装置１１２とを有する。それに加えて、液体供給装置２１３（部分２１０の下側エリアに終端があるもの）が設けられている。上側部分２２０については、図２に示した実施の形態の場合と同様、気体排出装置２２２と共に流体供給装置２２１を有する。気体排出装置２２２は頂上部に配置してあるが、側面に配置することもできる。流体供給装置２２１は、気体、液体、そして気体／液体混合物が供給される際の通り道なる。重力効果と大きく下げられた流速とにより、さらに、必要であれば復水装置（図示せず）によるサポートを受けて、部分２２０の上側エリアでは、気相部分と液相部分との物理的分離が生じる。そこで、前者は気体排出装置２２２を介して排出することができ、後者は漏斗状の排水管装置２２５によって下方向に導かれる。漏斗形状は特に便利であるが、必須ではない。漏斗管の長さを適切に選択することで、装置２００全体を逆さまにした場合でも、液体が底側から上側に入り込む事態は避けられる。さらに、漏斗管にも接触効果を持たせることができる、ここでは、液体と気体とが互いを通過するからである。この効果については、スポンジ状の吸収性素材を漏斗管の内部に設けることで、さらに大きくすることができる（その動作方法については図２に関連して説明済み）。２つの部分２１０、２２０はタブ状の接触装置２３０によって隔てられており、当該装置２３０は、終端が下側部分２３１にくるオーバフロー管２３１を有する。そのため、排水管装置２２５によって下方向に導かれる液体物質は、その一部が接触装置２３０によって収集されることになり、さらには、ある程度のレベルに達した場合（オーバフロー管２３１の上側エッジを越えた場合）にのみ、下側部分２１０に流れ込むことになる。
【００３７】
流体供給装置２１１を介して供給される流体と共に下側部分２１０に入る気体状物質は、接触装置２３０にある穴２３２を通って上方向に逃れることができるが、その中に収集された液体の中を通過することになる。そのプロセスにおいて、気体要素（例えば、メタノール）は液中に溶けるので、オーバフロー管を介して下側部分２２０にある液体へと供給することができる。
【００３８】
図２および図４に示す実施の形態を用いれば、非常に効果的な排ガス浄化が可能であり、それによって、排ガスに含まれるメタノールを徹底的に減らすことができる。また、排ガスに含まれる湿気についても大きく減らすことができる。しかしながら、発生した水の量に一致する量の水だけを排出して、システム内の水量が継続的に増加することのないようにしなければならない、という点に留意すべきである。したがって、装置１００および２００の寸法は用途の範囲との関連で決定し、おおよそこの生成水の量の水が、排ガス１２２、２２２それぞれと共に、水蒸気の形で分離されるようにすべきである。ただし、この点については通常「おおよそ」であればよく、「正確」でなくともよい。そこからの逸脱量を求め、それに対する対応をとることができるように、液体量または液体量の変化を求めるための計測装置１４０、２４０を下側部分に設けてある。
【００３９】
これまでに述べた例とは別に、この対応手段については、加熱を行うことで、カソード側で供給される流体における気体状態の水の液体状態の水に対する比率を制御する、という内容のものも可能である。こうした加熱の手段は、流体分離装置の外部に別個の装置として設けることもできるが、流体分離装置の中に一体化した形とすることもできる。あるいは、排出されたカソード流体が通過する位置に制御可能なコンデンサや熱交換器を置いて、これを対応手段として用いることもできる。
【００４０】
図４に示す実施の形態では、液体面のレベルを求めるレベル計２４０が、計測装置として設けられている。液体は、その中に溶けたＣＯ２のために導電性を有するので、伝導率を利用してレベル計測を実施することができる。たとえば、液体によって短絡する電極のペアを複数、レベルを変えて設置するという形が可能である。あるいは、コンデンサの容量または容量の変化を計測量として用いることもできる。また、気相と液体とで異なる光学特性を基礎とした光学計測法も、技術的に実現が容易である。こうした特性としては、屈折率、吸収率、伝達率が挙げられる。したがって、例としては、ダイオードの複数のペアを組で設置し、そのペアの各々の一方が送信側として、他方が受信側ダイオードとして働くことで、両者の間に液体が存在するか否かを検出することができる、というものが可能である。
【００４１】
レベル計２４０の配置および設計については、流体分離装置がまっすぐになっていない状態でも合理的な測定結果が得られるようにするのが好ましい。言うまでもなく、より中央に近い位置に配置する形の方が、側面に装着する形（上で少し触れたもの）よりも好ましい。
たとえば、求められた燃料の消費量を使えば、どれだけの燃料を計量して回路流に加えなければならないか、求めることができる。ここに示すケース（図４）では、燃料Ｍは、液体供給装置２１３を介して下側部分２１０に直接供給することができる。そして、これによって、アノード回路の設計を簡略化することができる。燃料消費量への代わりに、下側部分２１０における液体の燃料濃度を計測することで、計量して加えるべき燃料Ｍの量を求めることができる。
【００４２】
図５は、本発明に関する第２の好ましい実施の形態の動作モードを、ＤＭＦＣシステムで使用した場合に関して、図示するものである。図３と比較して同一または相当する特徴構成部には、１００大きくした参照番号を付けてある。
図３と区別される点として、この場合、メタノールは、タンクＴから流体分離装置２００の下側部分にある水／メタノール混合物に直接供給される。
【００４３】
計量して加えられる純粋なメタノールＭの量は、たとえば、下側部分２１０内の濃度センサー（図示せず）、または、メタノール消費量（システム効率から算出可能）によって求めることができる。
水の量の変化は、レベルセンサ２４０によって追跡することができる。制御装置Ｓは、こうした変化に基づいてヒーターＨ（たとえば、アノード回路に設ける）を起動させ、対応する形でシステムからの水の排出を調整することができる。すなわち、温度が高くなれば、排ガスと共に排出される水の量も増加させられる。
【００４４】
図５に示す構成では、流体分離装置２００の下側部分は同時に混合チャンバとしても働く。
これまでに述べた実施の形態は、発明の基礎をなす原則を説明するためのものに過ぎない。さらに言えば、本発明の第２の好適な実施の形態（図４）が、第１の実施の形態（図２）と比べるとさらに追加の手段を有しているという事実なども、限定として解釈すべきではない。もちろん、こうした追加の手段は、第１の実施の形態に一体化することもできれば、第２の実施の形態で省略することもできる。本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲によってのみ規定される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ＤＭＦＣシステム（内包先行技術）の概略構造を示す図である。
【図２】本発明に関する第１の好適な実施の形態を示す図である。
【図３】本発明による流体分離装置に関する第１の好適な実施の形態を用いたＤＭＦＣシステムの概略構造を示す図である。
【図４】本発明に関する第２の好適な実施の形態を示す図である。
【図５】本発明による流体分離装置に関する第２の好適な実施の形態を用いたＤＭＦＣシステムの概略構造を示す図である。
【図１】
2005531890.tif 000003
【図２】
2005531890.tif 000004
【図３】
2005531890.tif 000005
【図４】
2005531890.tif 000006
【図５】
2005531890.tif 000007
【国際調査報告】
2005531890.tif 000008
2005531890.tif 000009
2005531890.tif 000010
2005531890.tif 000011
2005531890.tif 000012
2005531890.tif 000013