(57)【要約】【課題】燃料電池の多機能燃料混合槽の提供。【解決手段】ケース、冷却器、ファン、第１片体、第２片体を包含する。ケースに第１収容部、第２収容部、第３収容部、第１チャネル、第２チャネル、第３チャネル、第４チャネル、燃料入口、入風口、燃料出口、生成物入口が設置される。燃料入口、入風口、燃料出口、生成物入口はケースの側壁に設置される。第２収容部は混合槽とされる。第１チャネルは燃料入口と第２収容部に連通する。第４チャネルは第１収容部と第２収容部に連通する。冷却器は第１収容部に固定され、入風口からの水蒸気を凝結させて水となすのに用いられ、凝結水は第３チャネルと第２チャネルを通り第２収容部に流入する。ファンは第３収容部に固定されえ、冷却器を降温するのに用いられる。第１片体と第２片体はそれぞれケースの上表面と下表面に密接に接合される。【選択図】図１
2008117768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多機能燃料混合槽において、
ケースであって、第１収容部、第２収容部、第３収容部、第１チャネル、第２チャネル、第３チャネル、第４チャネル、燃料入口、入風口、燃料出口、生成物入口を包含し、該燃料入口、該入風口、該燃料出口、該生成物入口が該ケースの側壁に設置され、該入風口は該第１収容部に対向し、該生成物入口は該第２収容部に連通し、該第２収容部は混合槽として使用され、該第１チャネルが該燃料入口と該第２収容部に連通し、該第４チャネルにより該第１収容部と該第２収容部が連通させられる、上記ケースと、
冷却器であって、該第１収容部に固定され、該入風口からの水蒸気を凝結して凝結水となすのに用いられ、該凝結水が該第３チャネルと該第２チャネルを通り該第２収容部に流入する、該冷却器と、
該第３収容部に固定され、該冷却器を降温するのに用いられるファンと、
該ケースの上表面と下表面にそれぞれ密接に接合された第１片体と第２片体と、
を包含したことを特徴とする、多機能燃料混合槽。
【請求項２】
請求項１記載の多機能燃料混合槽において、該第２収容部は孔を包含し、該孔は該第２収容部と該第４チャネルの境界部分に設置され、該孔に洩圧弁が設置されたことを特徴とする、多機能燃料混合槽。
【請求項３】
請求項１記載の多機能燃料混合槽において、該冷却器の一面に放熱フィンが形成され、別面にチャネル構造が形成されたことを特徴とする、多機能燃料混合槽。
【請求項４】
請求項１記載の多機能燃料混合槽において、第１逆止め弁が該第１チャネル中に設置されたことを特徴とする、多機能燃料混合槽。
【請求項５】
請求項１記載の多機能燃料混合槽において、第２逆止め弁が該第３チャネル中に設置されたことを特徴とする、多機能燃料混合槽。
【請求項６】
請求項１記載の多機能燃料混合槽において、濃度検出器が該第２チャネル中に設置されたことを特徴とする、多機能燃料混合槽。
【請求項７】
請求項１記載の多機能燃料混合槽において、該第２収容部内の燃料に接触して該燃料の液面高度を測定する水位計を包含したことを特徴とする、多機能燃料混合槽。
【請求項８】
請求項１記載の多機能燃料混合槽において、管路で該多機能燃料混合槽の外部に外付け式濃度検出器が接続され、この管路が該第２チャネルに連通することを特徴とする、多機能燃料混合槽。
【請求項９】
請求項１記載の多機能燃料混合槽において、該燃料入口が管路で第１ポンプに接続され、且つ該第１ポンプが燃料缶と管路で接続されたことを特徴とする、多機能燃料混合槽。
【請求項１０】
請求項１記載の多機能燃料混合槽において、該第２チャネルの一端が管路で第２ポンプに接続され、該第２ポンプが燃料電池パイルの陽極燃料入口と管路で接続されたことを特徴とする、多機能燃料混合槽。
【請求項１１】
請求項１０記載の多機能燃料混合槽において、該生成物入口は該燃料電池パイルの陽極燃料出口に管路で接続されたことを特徴とする、多機能燃料混合槽。
【請求項１２】
請求項１記載の多機能燃料混合槽において、通気するが液体を通さない薄膜が該第１収容部と該第３収容部の境界部分に設置されたことを特徴とする、多機能燃料混合槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の燃料電池の混合槽に係り、特に多機能燃料混合槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び特許文献２にはいかに混合槽を燃料電池に運用するかが記載され、混合槽が燃料電池の生成した水を回収するのに用いられると共に、未だ電気化学反応していない余剰の燃料を回収するのに用いられる。
【０００３】
【特許文献１】米国特許公報第２００４／０１１５５０６号
【特許文献２】米国特許公報第２００４／０１６６３８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の周知の技術は混合槽の機能を教示しているものの、いかに冷却器、混合槽及びその他の部品（例えば水位計、濃度検出器、逆止め弁等）を整合して単一の全体構造となすかについては記載していない。本発明は周知の混合槽の構造上の不足を改良した、多機能燃料混合槽を提供することを課題としている。
【０００５】
すなわち、本発明は一種の多機能燃料混合槽を提供することを目的とし、それは全体の混合槽と冷却器が一体とされ、並びに水位計、濃度検出器、逆止め弁が設置されて、機能性が強化されたものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の多機能燃料混合槽は、ケース、冷却器、ファン、第１片体、第２片体を包含する。ケースに第１収容部、第２収容部、第３収容部、第１チャネル、第２チャネル、第３チャネル、第４チャネル、燃料入口、入風口、燃料出口、生成物入口が設置される。燃料入口、入風口、燃料出口、生成物入口はケースの側壁に設置される。第２収容部は混合槽とされる。第１チャネルは燃料入口と第２収容部に連通する。第４チャネルは第１収容部と第２収容部に連通する。冷却器は第１収容部に固定され、入風口からの水蒸気を凝結させて水となすのに用いられ、凝結水は第３チャネルと第２チャネルを通り第２収容部に流入する。ファンは第３収容部に固定されえ、冷却器を降温するのに用いられる。第１片体と第２片体はそれぞれケースの上表面と下表面に密接に接合される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の多機能燃料混合槽は以下のような長所と機能が顕著に向上された部分を有する。
１．本発明の多機能燃料混合槽は混合槽と冷却器を一体に整合し、構造上、優れた設計とされ、小型化、薄型化の規格を順調に実現できる。
２．本発明の多機能燃料混合槽には複数の逆止め弁が設置され、流体の逆流を十分に防止できる。
３．本発明の多機能燃料混合槽には濃度検出器と水位計が設置され、全体的機能が強化されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１、２、３を参照されたい。本発明の多機能燃料混合槽１は、ケース１００、第１片体５０、第２片体６０で形成された一種の容器構造とされ、並びにこの容器構造に三つの独立空間である第１収容部１０３、第２収容部１０７及び第３収容部１０９が設置される。該ケース１００の周囲に第１チャネル１１０、第２チャネル１１１、第３チャネル１１５及び第４チャネル１１７が設置されている。当然、多機能燃料混合槽１は更に冷却器３０とファン４０を包含する。以下にこれらの部品とその機能について詳細に説明する。
【０００９】
ケース１００には矩形構造が採用され、並びにケース１００の上表面と下表面がそれぞれ第１片体５０と第２片体６０に緊密に接合される。ケース１００の側壁には燃料入口１０１と入風口１０２が設置される。入風口１０２は第１収容部１０３に対向し、並びに第１収容部１０３に近接する。ケース１００のもう一つの側壁に燃料出口１０５と生成物入口１０６が設置され、並びに生成物入口１０６は第２収容部１０７に連通する。第２収容部１０７の右上方に孔１０８が設置され、それは第２収容部１０７と第４チャネル１１７の境界部分に位置し、孔１０８の両末端がそれぞれ第２収容部１０７と第４チャネル１１７の末端に連通している。第４チャネル１１７の別端は第１収容部１０３と連通する。
【００１０】
洩圧弁２２が孔１０８中に置かれ、第２収容部１０７内部の気圧が過大であるとき、第２収容部１０７内部に位置する気体が洩圧弁２２、第４チャネル１１７を取り第１収容部１０３に流入可能である。
【００１１】
燃料入口１０１は第１チャネル１１０の末端に連通する。第１チャネル１１０の別端は第２収容部１０７に連通し、且つこの末端のチャネル空間に第１逆止め弁１１２が設置され、第１逆止め弁１１２は流体を第２収容部１０７に向けてのみ流す。
【００１２】
第４チャネル１１７の末端は第２収容部１０７に連通し、また、この末端のチャネル空間に濃度検出器１１３が設置され得る。第２チャネル１１１の別端は管路で第２ポンプ５００の入口に連通する。内蔵型の濃度検出器１１３は燃料電池パイル６００に通入させようとする燃料の濃度を測定し、その測定した燃料濃度は制御回路（図示せず）の使用に供される。本発明で使用する濃度検出器１１３は周知の装置を使用可能である。
【００１３】
第３チャネル１１５の末端は第１収容部１０３に連通する。第３チャネル１１５の別端は第２逆止め弁１１６の入口に接続される。第２逆止め弁１１６の出口は第２チャネル１１１に接続される。第２逆止め弁１１６は流体を第２チャネル１１１に向けてのみ流す。
【００１４】
図３、４を参照されたい。冷却器３０は第１収容部１０３に固定される。冷却器３０の一面に放熱フィン３１が形成され、もう一面にチャネル構造３２が形成されている。チャネル構造３２には複数の平行なトレンチが採用され、且つ各トレンチの一端はいずれも入風口１０２に対向し、各トレンチの別端は第３チャネル１１５に連通する。
【００１５】
第２収容部１０７は混合槽として使用される。第２収容部１０７の保存する液体は燃料缶３００からの新燃料、冷却器３０の凝結水、燃料電池パイル６００の陽極生成物と余剰の陽極燃料とされる。
【００１６】
図４を参照されたい。ファン４０は第３収容部１０９に固定され、ファン４０は外部空気を入風口より導入し、さらに出風口４２より冷却器３０の放熱フィン３１に向けて送出し、全体の冷却器３０を比較的低温状態に保持する。
【００１７】
図４、５を参照されたい。第１収容部１０３と第３収容部１０９の境界部分には通気するが液体を通さない薄膜１０４が設置され、これにより第１収容部１０３の内部気体はこの薄膜１０４を通過して外界に放出される。
【００１８】
図５を参照されたい。第１片体５０はケース１００の上表面の周囲に密接に接合される。さらに、第１片体５０上の第２チャネル１１１に対応する位置に、二つの接続口５３ａ、５３ｂが設置される。該接続口５３ａ、５３ｂは第１片体５０を貫通し且つ相互に小距離離間する。また、第１片体５０の下表面の、二つの接続口５３ａ、５３ｂの間の位置に、ブロック体５２が設置される。ブロック体５２は第２チャネル１１１に進入し第２チャネル１１１の流通を遮断し得る。外付け式濃度検出器５４の両端はそれぞれ二つの接続口５３ａ、５３ｂに接続される。第２チャネル１１１の燃料がブロック体５２を流れる時、ブロック体５２の遮断作用を受け、燃料は方向を変えて接続口５３ａ、外付け式濃度検出器５４及び、接続口５３ｂを取り、さらに第２チャネル１１１へと流入する。外付け式濃度検出器５４は燃料電池パイル６００の燃料の濃度を測定し、測定した燃料濃度値ｗ尾制御回路（図示せず）の使用に供する。本発明で使用する外付け式濃度検出器５４は周知の装置を使用可能である。
【００１９】
第２ポンプ５００の管路を本発明の多機能燃料混合槽１に接続する作業を便利とするため、第１片体５０上の第２チャネル１１１の末端と燃料出口１０５の末端に対応する二つの位置に、それぞれ接続口５１ａ、５１ｂが設けられ、二つの接続口５１ａ、５１ｂはいずれも第１片体５０を貫通する。接続口５１ａは第２チャネル１１１の末端に接続され、接続口５１ｂは燃料出口１０５の末端に接続される。第２ポンプ５００の入口は管路で接続口５１ａに接続され、第２ポンプ５００の出口は管路で接続口５１ｂに接続される。
【００２０】
図２のように、水位計２１は第２片体６０の内側表面に設置されるか、或いは第２収容部１０７（混合槽）に設置される。水位計２１は第２収容部１０７の燃料に接触し、並びに多機能燃料混合槽１が水平設置と垂直設置のいずれとされても、水位計２１は二種類の設置状態下での液面高度を測定できる。測定した液面高度値は制御回路（図示せず）の使用に供される。本発明の使用する水位計２１は周知の装置を使用可能である。
【００２１】
続いて本発明の多機能燃料混合槽１がどのようにファン２００、燃料缶３００、第１ポンプ４００、第２ポンプ５００、及び燃料電池パイル６００と結合されて共に動作するかを説明する。
【００２２】
燃料電池パイル６００の陽極燃料入口と陽極燃料出口はそれぞれ管路で多機能燃料混合槽１の燃料出口１０５の一端と生成物入口１０６に接続される。
【００２３】
燃料缶３００と燃料入口１０１の間の管路に、第１ポンプ４００が設置され、第１ポンプ４００の推進力により、燃料缶３００の新燃料は第１チャネル１１０と第１逆止め弁１１２を通過し、混合槽（第２収容部１０７）に流入する。
【００２４】
第２チャネル１１１の末端と燃料出口１０５の末端の間の管路に、第２ポンプ５００が設置される。第２ポンプ５００の入口は管路で第２チャネル１１１の末端（すなわち接続口５１ａ）に接続され、並びに第２ポンプ５００の出口は管路で燃料出口１０５の末端（すなわち接続口５１ｂ）に接続される。第２ポンプ５００の推進力により混合槽（第２収容部１０７）の燃料は、第２チャネル１１１、燃料出口１０５、燃料電池パイル６００の陽極燃料入口を通り燃料電池パイル６００の内部に流入し、続いて、陽極生成物と余剰陽極燃料が燃料電池パイル６００の陽極燃料出口より流出し、更に生成物入口１０６を通り、混合槽（第２収容部１０７）に流入する。混合槽（第２収容部１０７）の燃料は第２ポンプ５００を利用し、燃料電池パイル６００との間で循環流動する。
【００２５】
ファン２００は燃料電池パイル６００の生成する陰極生成物（例えば水蒸気）及び余剰の陰極燃料（例えば空気或いは酸素ガス）を、入風口１０２に導入し、陰極燃料はさらに冷却器３０のチャネル構造３２を通過する。水蒸気は冷却器３０の冷却作用により凝結して液体の水となり、回収された水は第３チャネル１１５、第２逆止め弁１１６、第２チャネル１１１を通り、最後に混合槽（第２収容部１０７）に流入する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の多機能燃料混合槽の構造ブロック図である。
【図２】本発明の多機能燃料混合槽の立体分解図である。
【図３】本発明の多機能燃料混合槽の立体組合せ図である。
【図４】本発明の多機能燃料混合槽の別角度から見た立体組合せ図である。
【図５】本発明の多機能燃料混合槽の第１片体に設置された接続口の立体図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  多機能燃料混合槽
１００  ケース              １０１  燃料入口
１０２  入風口              １０３  第１収容部
１０４  薄膜                １０５  燃料出口
１０６  生成物入口          １０７  第２収容部
１０８  孔                  １０９  第３収容部
１１０  第１チャネル        １１１  第２チャネル
１１２  第１逆止め弁        １１３  濃度検出器
１１５  第３チャネル        １１６  第２逆止め弁
１１７  第４チャネル
２０  混合槽                ２１  水位計
２２  洩圧弁                ３０  冷却器
３１  放熱フィン            ３２  チャネル構造
４０  ファン                ４１  入風口
４２  出風口                ５０  第１片体
５１ａ、５１ｂ、５３ａ、５３ｂ  接続口      ５４  外付け式濃度検出器
６０  第２片体              ２００  ファン
３００  燃料缶              ４００  第１ポンプ
５００  第２ポンプ          ６００  燃料電池パイル
【図１】
2008117768.tif 000003
【図２】
2008117768.tif 000004
【図３】
2008117768.tif 000005
【図４】
2008117768.tif 000006
【図５】
2008117768.tif 000007