(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端側から電力の生産に供される基質液が供給されて下端側から当該電力の生産に供された基質液が排出される筒状の発電容器と、
この発電容器内に収容されて前記基質液が供されるアノードと空気が供されるカソードとこのアノードとカソードとの間に介在させるイオン透過性隔膜とを備えた電極部を有する電極ユニットと
を備え、
前記電極ユニットは、前記電極部の導線，前記カソードに空気を供給する給気管及び当該カソード側の雰囲気を換気する排気管が挿通される接続管を備え、
複数の前記電極ユニットは、前記発電容器の軸心から放射状に配置されたこと
を特徴とする微生物燃料電池。
【請求項２】
上端側から電力の生産に供される基質液が供給されて下端側から当該電力の生産に供された基質液が排出される筒状の発電容器と、
この発電容器内に収容されて前記基質液が供されるアノードと空気が供されるカソードとこのアノードとカソードとの間に介在させるイオン透過性隔膜とを備えた電極部を有する電極ユニットと
を備え、
前記電極ユニットは、
前記電極部の導線が挿通される第一接続管と、
前記カソードに空気を供給する第二接続管と、
前記カソード側の雰囲気を換気する第三接続管と
を備え、
複数の前記電極ユニットは、前記発電容器の軸心から放射状に配置されたこと
を特徴とする微生物燃料電池。
【請求項３】
前記発電容器の周壁部には、前記接続管が挿通されて前記電極ユニットを支持する支持穴が形成されたこと
を特徴とする請求項１に記載の微生物燃料電池。
【請求項４】
前記発電容器の周壁部には、前記第一接続管，第二接続管及び第三接続管の各々が挿通されて前記電極ユニットを支持する支持穴が形成されたこと
を特徴とする請求項２に記載の微生物燃料電池。
【請求項５】
前記発電容器から取り出し可能に当該発電容器と同軸に配置される筒状の取り付け筒部をさらに備え、
この取り付け筒部の周壁部には、前記接続管が挿通されて前記電極ユニットを支持する支持穴が形成されたこと
を特徴とする請求項１に記載の微生物燃料電池。
【請求項６】
前記発電容器から取り出し可能に当該発電容器と同軸に配置される筒状の取り付け筒部をさらに備え、
この取り付け筒部の周壁部には、前記第一接続管，第二接続管及び第三接続管の各々が挿通されて前記電極ユニットを支持する支持穴が形成されたこと
を特徴とする請求項２に記載の微生物燃料電池。
【請求項７】
前記基質液を前記発電容器内に導入する基質液導入部をさらに備え、
この基質液導入部は、
前記発電容器と同軸に配置されて上端から前記基質液を導入する中空円筒状の回転軸と、
この回転軸の下端部に当該発電容器の径方向に配置される攪拌部と
を備え、
前記回転軸には、前記導入した基質液を排出するスリットが当該回転軸の長さ方向に沿って形成されたこと
を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の微生物燃料電池。
【請求項８】
前記発電容器の基質液の流入部は、中空円錐状を成していること
を特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の微生物燃料電池。
【請求項９】
前記発電容器の基質液の排出部は、中空逆円錐状を成していること
を特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の微生物燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃水及び廃棄物等に含まれる有機性物質から微生物の作用によって電気エネルギーを回収する微生物燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、廃水及び廃棄物等に含まれる有機性物質から微生物の作用によって電気エネルギーを回収する微生物燃料電池の実用化を図るべく、エネルギー回収効率を向上させる試みがなされている（特許文献１，２等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９３８６１号公報
【特許文献２】特開２０１５−９５２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の微生物燃料電池リアクタ（以下、リアクタと称する）は、リアクタ内の角部若しくは内壁面または電極などの表面の凹凸部の近傍領域において基質液の流れが停滞しやすくなる。特に、前記凹凸部の角度を有する部分の基質液の流れの停滞領域においては、リアクタの有効容積を減じるデットスペースが発生しやすくなっている。
【０００５】
さらに、微生物燃料電池の基質として確保の容易さから、下水の生物処理などで発生する汚泥など高濃度有機物は有望な基質と考えられるが、このような有機物や無機物などの固形分を多く含有する原料を微生物燃料電池の基質とするには次の問題があった。
【０００６】
すなわち、有機物や無機物などの固形分を多く含有する原料を微生物燃料電池の基質とした場合には、高濃度で流動性がよくなく、また、可溶化処理を施したとしても、リアクタへ供給する基質中の濁質成分となる固形分の量を極めて低レベルとすることは、実用上、困難である。そのため、リアクタの底部とともに、前記流れの停滞領域には、濁質成分が蓄積しやすくなりやすい。
【０００７】
例えば、特許文献１，２などに開示されている直方体のリアクタで水平方向へ基質液が流れるようにした場合、リアクタの底部やリアクタ内部の角部、さらに、特許文献２のリアクタ内壁と電極が接する部分に、流れの停滞領域が形成されやすくなる。
【０００８】
そのため、前記流れの停滞領域に設置されている電極では、（１）新鮮な有機性基質の供給が十分に行えないことや、（２）電極面を濁質成分が覆うことで有効に機能する電極面積が減少し、（３）さらに、改善する手段がないことで、微生物発電に供しない電極領域が存在し、これが増加することで、継続的に安定した電気エネルギーの回収が行えないこととなる。
【０００９】
さらに、原料として、下水処理場において多量に確保が可能となっている、消化槽の消化汚泥を基質とした場合、消化汚泥中にはメタン菌が残留しているため、リアクタ内の蓄積汚泥において嫌気状態が形成されてメタン発酵菌が増殖しやすくなる。そして、このメタン菌の増殖によって基質（汚泥）中の有機分が消費されてしまうため、電流生成菌の活性が下がり、その結果、アノードに担持された電流生成菌の鉄呼吸が行われなくなり、発電が阻害されることとなる。
【００１０】
したがって、微生物燃料電池を広く普及させるためには、上記の従来のリアクタの問題点を解決することが必要である。
【００１１】
そのため、リアクタ構造を工夫することで基質液の流れを改善し、基質の多様化（溶解性の有機性基質、濁質成分を含有する有機性基質）への対応や、リアクタ内に堆積した濁質成分を除去しやすくすること、あわせて、電極を含めたリアクタのメンテナンス性の向上が課題とされている。
【００１２】
本発明は、以上の事情に鑑み、微生物燃料電池において継続的に安定した電気エネルギーの回収を実現できることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上端側から電力の生産に供される基質液が供給されて下端側から当該電力の生産に供された基質液が排出される筒状の発電容器と、この発電容器内に収容されて前記基質液が供されるアノードと空気が供されるカソードとこのアノードとカソードとの間に介在させるイオン透過性隔膜とを備えた電極部を有する電極ユニットを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、微生物燃料電池において継続的に安定した電気エネルギーの回収を実現でき、微生物燃料電池を広く普及させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態における微生物燃料電池の基本構成図。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態における電極ユニットの側面図、（ｂ）は同ユニットの正面図、（ｃ）は同ユニットの接続管の一端面を示す平面図。
【図３】（ａ）は同ユニットの側面図、（ｂ）は同ユニットの備えられる一対の電極部の斜視図、（ｃ）は同ユニットの分解組立図。
【図４】本発明の実施形態１の電極ユニットを備えた電極収容部の上面図。
【図５】（ａ）は電極ユニットの他の態様例を示す側面図、（ｂ）は同態様例の正面図。
【図６】本発明の実施形態２における電極収容部の上面図。
【図７】本発明の実施形態３における微生物燃料電池の基本構成図。
【図８】（ａ）は実施形態３の基質液導入部の斜視図、（ｂ）は同実施形態の電極ユニット並びに基質液導入部を備えた電極収容部の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
［微生物燃料電池の基本構成例］
図１を参照しながら本実施形態の微生物燃料電池の基本構成について説明する。
【００１８】
本実施形態の微生物燃料電池１は、有機性物質を含む基質液が供給される発電容器２と、この発電容器２内に収容される電極ユニット３とを備える。
【００１９】
発電容器２は、電極ユニット３を収容する筒状の電極収容部２０と、この電極収容部２０の上端部に接続されて基質液が流入する流入部２１と、電極収容部２０の下端部に接続される排出部２２とから成る。
【００２０】
流入部２１は中空円錐状を成す。流入部２１は電極ユニット３や発電容器２内のメンテナンスの利便性の観点から電極収容部２０に対して着脱自在となっている。また、流入部２１の上端部には基質液を流入させる流入管２３が接続される。流入管２３はシリコーンチューブに例示される耐薬品性の材料から成る。また、前記基質液は図示省略の定量ポンプによって流入管２３に導入される。
【００２１】
排出部２２は中空逆円錐状を成し、その下端部には電極収容部２０の内部液を流出させる流出管２４が接続される。流出管２４も流入管２３と同様に前記耐薬品性の材料からなる。流出管２４の先端位置は、電極収容部２０の内部液がサイフォン効果により排出されないように、流入部２１内の内部液の液面よりも上方に配置される。なお、排出部２２の下部に流出管２４を介して排出ポンプを接続することで内部液を引き抜いてもよい。
【００２２】
電極収容部２０，流入部２１及び排出部２２の構成材料としては、アクリル樹脂が例示される。前記構成材料は、耐蝕性があり、発電容器２内に供される基質液並びに電極ユニット３の質量に耐えられ、また、電極ユニット３の取付けのための機械加工等が行えれば、特にアクリル樹脂に限定されない。アクリル樹脂以外の構成材料としては、ステンレス鋼に例示される鋼材、アクリル以外の樹脂、例えば塩化ビニル、その他、ＦＲＰ、コンクリートなどが適宜適用できる。
【００２３】
以上のように、発電容器２は、流入部２１が円錐状を成しているので、流入部２１内に導入された基質液が電極収容部２０内にて水平方向に広がる分散流を形成させ、電極収容部２０内の電極ユニット３にほぼ均一に基質液を分散できる。なお、この構造で期待する分散流が得られない場合には、流入部２１内に基質液の流れを分散させる分散部材を設置してもよい。
【００２４】
［電極ユニットの構成例］
図２，３を参照して電極ユニット３の構成例について説明する。
【００２５】
電極ユニット３は、基質が供されるアノード３１と空気が供されるカソード３２とこのアノード３１とカソード３２との間に介在させるイオン選択性隔膜３３とを備えた電極部３４と、一対の電極部３４がカソード３２を対向させて取り付けられる枠体３５を備える。
【００２６】
アノード３１は、板状に成形された炭素繊維等の表面に電流生成菌（嫌気性微生物）を担持して成る。この電流生成菌が担持される材料としては、例えば、グラファイト、多孔質グラファイト、充填グラファイト粉末、カーボンクロス、カーボンフェルト、カーボンペーパー、カーボンウール、導電性金属、導電性ポリマーなどが適用される。
【００２７】
カソード３２は、その主面がアノード３１の主面と略同寸法のカーボン平板に白金触媒を塗布して成る。カーボン平板も前記例示したアノード３１の材料からなる。カソード３２に担持する触媒としては、通常は白金が採用されるが、他にも、コバルト、銅、鉄、ニッケル、パラジウム、錫、及び、タングステン、並びに、白金貴金属など、及び、これらを含む合金あるいは化合物なども採用できる。
【００２８】
イオン選択性隔膜３３は、フッ素樹脂の共重合体に例示されるイオン交換膜から成る。イオン選択性隔膜３３は、フッ素樹脂の共重合体の以外にも、陽イオン選択性隔膜として、テトラフルオロエチレンの共重合体や、パーフルオロビニルエーテルスルホン酸などが適宜採用される。また、陽イオン選択性隔膜以外にも、陰イオン選択性隔膜として、アンモニウムヒドロキシド基（４級アンモニウム基）を有する水酸化物イオン（陰イオン）交換膜が適宜採用される。
【００２９】
枠体３５の長手側面部の一端付近には接続管３６が接続されている。接続管３６には、枠体３５内に空気を供給する給気管３７と、枠体３５内の雰囲気（カソード３２側の雰囲気）を換気する排気管３８と、一方の電極部３４のアノード３１，カソード３２に各々接続された導線３９と、他方の電極部３４のアノード３１，カソード３２に各々接続された導線３９とが挿通される。
【００３０】
枠体３５、接続管３６の構成材料としては、アクリル樹脂が例示されるが、耐蝕性があり、接続の取付けのための機械加工等が行えれば、特にアクリル樹脂に限定されない。アクリル樹脂以外の構成材料としては、ステンレス鋼に例示される鋼材、アクリル以外の樹脂、例えば塩化ビニル、その他、ＦＲＰ、コンクリートが適宜適用できる。
【００３１】
導線３９には、絶縁材質で被覆された電線が適用される。アノード３１と導線３９との接続部分、カソード３２と導線３９との接続部分は、周知の電気絶縁性のパテ材によって絶縁処理が適宜施される。
【００３２】
一対の電極部３４は、図３に示したように、カソード３２を対向させ、さらに、一方の電極部３４のアノード３１，カソード３２の導線３９及び他方の電極部３４のアノード３１，カソード３２の導線３９が接続管３６を介して枠体３５から引き出された状態で、枠体３５の開口周縁部３０に接着剤などによって液密的に固定される。
【００３３】
また、図２に示されたように、枠体３５内では、排気管３８の先端部が給気管３７の先端部から極力離れた部位に配置される。さらに、接続管３６の内面と導線３９，給気管３７，排気管３８との間隙は接着剤やパテ（例えば、電気絶縁性のパテ）などによって液密処理される。そして、接続管３６を介して枠体３５から引き出された導線３９は、外部の図示省略の電気回路と電気的に接続される。
【００３４】
電極ユニット３は、給気管３７を介して枠体３５内に空気（他でも酸素を含む気体であれば可）を供給する一方で排気管３８を介して枠体３５から排出することにより、枠体３５内のカソード３２を微生物燃料電池１のエアカソードとして機能させる。
【００３５】
電極ユニット３の内部を送気と排気することで換気する目的は、下記の通りである。
【００３６】
イオン選択性隔膜３３に陽イオン交換膜が採用された場合、カソード３２側の反応においては空気中の酸素が消費されて水が生成される。このため、常に換気を行って酸素を補給するとともに水分を除いてカソード３２が過度に濡れるのを防ぐ必要があるからである。
【００３７】
一方、イオン選択性隔膜３３に陰イオン交換膜を採用された場合、カソード３２側の反応においては酸素とカソード３２の表面の水が消費されて水酸化物イオンが生成される。このため、常に換気を行って酸素を補給すると共に水分を補給してカソード３２が乾燥するのを防ぐ必要があるからである。
【００３８】
また、本発明の電極ユニットは、電極部３４を少なくとも一つ備えていればよい。さらに、電極ユニットの一面全体に電極部３４が備えられる必要はなく、少なくとも電極ユニットの一部に電極部３４が具備すればよい。
【００３９】
なお、電極収容部２０の外部における電極ユニットの接続管３６などとの接続は、ワンタッチ継手ならびに差込形電線コネクタなどによって簡易接続を可能としてもよく、これによって作業性が向上する。
【００４０】
［実施形態１］
図１〜４を参照しながら実施形態１の微生物燃料電池１について説明する。
【００４１】
図４に示された本実施形態の微生物燃料電池１は、発電容器２の電極収容部２０の内周面に図２の電極ユニット３が適宜複数（図示の事例では８つ）備えられている。
【００４２】
電極収容部２０の周壁部２７には、電極ユニット３の接続管３６が挿通される支持穴２８が電極収容部２０の周方向に沿って一定間隔に複数形成されている。一方、電極ユニット３の接続管３６には、電極ユニット３を周壁部２７に固定させる締結具２９の雌ねじ部と螺合する雄ねじ部が形成されている。
【００４３】
電極収容部２０の内周面においては、支持穴２８によって支持された電極ユニット３の枠体３５の周縁部と当接する位置決めストッパ２６を備え付けるとよい。電極ユニット３の取り付け作業時に電極ユニット３の位置決めが容易となる。さらに、微生物燃料電池１の運用中、発電容器２内で接続管３６に保持された電極ユニット３は位置決めストッパ２６に当接支持されるので、発電容器２内における電極ユニット３の固定強度が増し、燃料電池の性能維持の信頼性が向上する。
【００４４】
また、前記内周面においては、位置決めストッパ２６の代わりに、前記支持された電極ユニット３の枠体３５の下端部と当接する図示省略の位置決めストッパを備えても、電極ユニットの位置決めが容易となると共にその固定強度が増す。そして、この位置決めストッパを位置決めストッパ２６と併用させると、前記固定強度がさらに増す。
【００４５】
図４を参照しながら発電容器２への電極ユニット３の固定方法について説明する。
【００４６】
電極収容部２０の支持穴２８に電極ユニット３の接続管３６を挿通し、電極収容部２０の外に突出した接続管３６にパッキン及びＯリングを装着し、この接続管３６に締結具２９が螺着させると、電極ユニット３は電極収容部２０内に固定される。そして、この接続管３６から引き出された導線３９，給気管３７，排気管３８は外部の電気回路，給気管，排気管に各々接続される。
【００４７】
図１，４を参照しながら微生物燃料電池１の運用中の発電容器２での基質液の流れについて説明する。
【００４８】
発電容器２は流入部２１の内面が末広がりのテーパ状となっているので発電容器２に導入された基質液の流れは、流入部２１の領域ではその内面に沿う拡散流となり、電極収容部２０の領域では下降流となる。また、排出部２２の内面が下細りのテーパ状となっているので、電極ユニット３に供された基質液は沈殿物と共に残留することなく発電容器２から排出される。
【００４９】
さらに、発電容器２は円筒状に形成され、発電容器２内の複数の電極ユニット３は流入部２１から供された基質液の流れ方向に沿って配置されている。これにより、基質液の流れ方向に対する発電容器２，電極ユニット３の表面による抵抗が低減し、発電容器２内での基質液の流れが停滞しやすくなる領域が解消する。
【００５０】
そして、複数の電極ユニット３が発電容器２の軸心から放射状に配置され、電極収容部２０の外周面から電極ユニット３の導線３９，給気管３７，排気管３８が引き出されているので、電極ユニット３の配線及び配管に起因する基質液の流れの乱れも解消される。
【００５１】
以上のように本実施形態の微生物燃料電池１によれば、基質液の流れが改善し、発電容器２内に堆積した濁質成分が除去されるので、継続的に安定した電気エネルギーの回収が実現する。
【００５２】
なお、本実施形態の発電容器２は円筒体を成すが、本発明に係る発電容器の形状は円筒体に限定することなく、例えば、樽状に例示される曲面を有する筒体を採用してもよい。つまり、本発明に係る発電容器は、基質液の流下方向に対して、その内面が基質液の流れが滞りやすい屈曲角度が９０°以下である面を有していなければよい。よって、中空多角柱状の筒体を採用してもよい。
【００５３】
また、本実施形態において、図２の電極ユニット３の代わりに、図５に示した電極ユニット３を備えてもよい。電極ユニット３は、枠体３５の長手側面部の一端付近に導線３９が挿通される第一接続管４１と、カソード３２に空気が供給される第二接続管４２を備える一方、同外面部の他端付近に枠体３５内の雰囲気（カソード３２側の雰囲気）を換気する第三接続管４３を備える。そして、電極収容部２０の周壁部２７においては、この第一接続管４１〜第三接続管４３の各々が挿通される支持穴２８が形成される。
【００５４】
本態様の電極ユニット３のように第一接続管４１，第二接続管４２，第三接続管４３を備えることにより、発電容器２に対する固定箇所が複数となり、発電容器２内にて電極ユニット３をより安定的に支持できる。
【００５５】
また、第二接続管４２と第三接続管４３は枠体３５の長手側面部において離れて配置されているので、図２の電極ユニット３のように枠体３５内に排気管３８の先端部を引き込む必要がなくなる。
【００５６】
［実施形態２］
図６に示された微生物燃料電池１は、発電容器２から取り出し可能に発電容器２（電極収容部２０）と同軸に配置される円筒状の取り付け筒部５を備える。そして、取り付け筒部５の外周面に適宜複数（図示の事例では４つ）の電極ユニット３が取り付け支持されて、当該複数の電極ユニット３が発電容器２の軸心から放射状に配置されている。
【００５７】
図２の電極ユニット３が取り付け筒部５に複数支持される場合、取り付け筒部５の周壁部５０には、図２の電極ユニット３の接続管３６が挿通されて電極ユニット３を支持する支持穴５１が取り付け筒部５の外周に沿って一定間隔に複数形成される。
【００５８】
図５の電極ユニット３が取り付け筒部５に支持される場合、取り付け筒部５の周壁部５０には、第一接続管４１〜第三接続管４３の各々が挿通されて電極ユニット３を支持する支持穴５１が取り付け筒部５の外周に沿って一定間隔に複数形成される。
【００５９】
取り付け筒部５に取り付けられた全ての電極ユニット３は、この全ての電極ユニット３を包囲して結束される結束バンド５３によって電極ユニット３の脱落防止が図られている。結束バンド５３としては、フッ素樹脂製やステンレス製のバンドが用いられる。
【００６０】
取り付け筒部５の径が比較的大径である場合には図４を参照して説明した電極ユニット３の取付け方法と同様の要領で電極ユニット３が取り付け筒部５に取り付けられる。例えば、図２の電極ユニット３を取り付け筒部５に取り付ける場合、電極ユニット３の接続管３６に締結具５２の雌ねじ部と螺合する雄ねじ部が予め形成される。次いで、取り付け筒部５の外側から支持穴５１に挿通されて取り付け筒部５内に導入された接続管３６にパッキン、Ｏリングが装着され、この接続管３６に締結具５２が螺着されると、電極ユニット３は取り付け筒部５に固定される。そして、この取り付け筒部５内の接続管３６から引き出されている導線３９，給気管３７，排気管３８はさらに発電容器２の外部に導出されて図示省略の電気回路，給気管，排気管に各々接続される。
【００６１】
図５の電極ユニット３も以上説明した取り付け方法と同様の方法によって取り付け筒部５に取り付け支持される。この取り付け筒部５内に導入された第一接続管４１から引き出された導線３９は発電容器２の外部に導出されて図示省略の電気回路に接続される。また、取り付け筒部５内に導入された第二接続管４２，第三接続管４３は発電容器２の外部から導入された別途の給気管，排気管に各々接続される。
【００６２】
また、取り付け筒部５の径が比較的小径である場合、予め、取り付け筒部５に図２または図５の電極ユニット３が取り付け支持され、さらに、この電極ユニット３の導線３９が図示省略の電気回路に接続されると共に電極ユニット３の給気管３７，排気管３８若しくは第二接続管４２，第三接続管４３が別途の給気管，排気管に各々接続された後に、この取り付け筒部５が発電容器２に導入されて電極収容部２０内に配置される。
【００６３】
以上の実施形態２の微生物燃料電池１は、複数の電極ユニット３が取り付けられた取り付け筒部５が発電容器２から引き出し可能であるので、実施形態１の効果に加えて、複数の電極ユニット３を一括して発電容器２内に備える一方で発電容器２から取り出すことが可能となる。したがって、微生物燃料電池１のメンテナンスの際などに、電極ユニット３の取扱いが容易となる。
【００６４】
また、電極ユニット３に装着させた取り付け筒部５を、例えば汚泥消化槽などの既存排水処理施設の液相に浸漬すれば、既存の排水処理施設を利用した発電を行うことができる。
【００６５】
以上のように本実施形態の態様は微生物燃料電池の適用が広がるものと期待される。
【００６６】
［実施形態３］
図７，８に示された実施形態３の微生物燃料電池１は、基質液を発電容器２の電極収容部２０に導入した後に水平方向に分散させる点で、実施形態１の微生物燃料電池１の構成とは異なる。
【００６７】
実施形態３の微生物燃料電池１は、流入部２１を備えない一方で基質液導入部６を発電容器２と同軸に備えたこと以外は、実施形態１の微生物燃料電池１と同じ構成となっている。なお、実施形態１と同様に、排出部２２の下部に流出管２４を介して排出ポンプを接続することで内部液を引き抜いてもよい。
【００６８】
基質液導入部６は、上端が発電容器２の電極収容部２０から露出して電極収容部２０と同軸に配置される中空円筒状の回転軸６１と、この回転軸６１の下端部に発電容器２の径方向に配置される円柱状の撹拌部６２とを備える。回転軸６１には、この回転軸６１の上端開口部６４から導入した基質液を排出するスリット６３が電極ユニット３の長さに対応して回転軸６１の長さ方向に沿って形成されている。
【００６９】
基質液導入部６の回転軸６１と電極収容部２０の上蓋部２５との間はグランドパッキン等の軸封部材によって液密的に封止されている。
【００７０】
また、基質液導入部６の上端部の上端開口部６４にはロータリージョイント６５が取付けられ、このロータリージョイント６５に流入管２３が接続され、さらに、この流入管２３の一端には基質液を供給する図示省略の定量ポンプが接続されている。
【００７１】
そして、基質液導入部６とロータリージョイント６５と間には、回転軸６１を回転させるモータ（図示省略）の回転数を任意に調節する減速機６６が具備されている。
【００７２】
図７，８を参照しながら微生物燃料電池１の運用中の発電容器２の基質液の流れについて説明する。微生物燃料電池１の運用中、基質液導入部６の回転軸６１が回転した状態となっている。流入管２３から供給された基質液が回転軸６１に導入されると、回転する回転軸６１のスリット６３から基質液が排出され、発電容器２の周方向に放出する拡散流が得られる。また、電極収容部２０の下端付近の液相は回転軸６１により回転した撹拌部６２によって撹拌された状態となっているので、発電容器２の排出部２２に汚泥が堆積しない。さらに、排出部２２の内面が末細りのテーパ状となっているので、電極ユニット３に供された基質液は沈殿物と共に残留することなく発電容器２から排出される。
【００７３】
以上のように、実施形態３の微生物燃料電池１は、実施形態１，２の流入部２１に相当する構造が不要となり、基質液導入部６の回転によって発電容器２の軸心から周方向へと広がる拡散流を形成するとともに、発電容器２内の固形物の沈殿を防止できる。また、電極ユニット３の表面の掃流も期待できるため、継続的に安定した電気エネルギーの回収を実現し、微生物燃料電池の適用が広がるものと期待される。
【００７４】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が本発明の技術的範囲に属することは当然のことである。
【符号の説明】
【００７５】
１…微生物燃料電池
２…発電容器、２０…電極収容部、２１…流入部、２２…排出部、２７…周壁部
３…電極ユニット、３１…アノード、３２…カソード、３３…イオン透過性隔膜、３４…電極部、３５…枠体、３９…導線
３６…接続管、３７…給気管、３８…排気管
４１…第一接続管、４２…第二接続管、４３…第三接続管
５…取り付け筒部、５０…周壁部
６…基質液導入部、６１…回転軸、６２…攪拌部、６３…スリット
【図１】
0006586801.tif 000002
【図２】
0006586801.tif 000003
【図３】
0006586801.tif 000004
【図４】
0006586801.tif 000005
【図５】
0006586801.tif 000006
【図６】
0006586801.tif 000007
【図７】
0006586801.tif 000008
【図８】
0006586801.tif 000009