(57)【要約】【課題】耐熱性、耐振性に優れ、しかも、イオンによる悪影響を与えることのない濾過材を得ると共に、これにより燃料電池に続される流体通路の流体を濾過する。【解決手段】  含有された炭素を燃焼して消滅させることでその内部に空隙が形成されたセラミック塊２１について、前記セラミック塊２１に、流体が流入される流入面２３と、前記流体が流出される流出面２４とを一定の間隔を隔てて形成する。流入面２３と流出面２４に複数の穴を形成する。また、前記セラミック塊２１の表面に関し、少なくとも前記流入面２３と前記流出面２４との間の部位の周面をコーティング材２２で被覆して濾過材２０を構成する。【選択図】図４
2008142598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
含有された炭素を燃焼して消滅させることでその内部に空隙が形成されたセラミック塊からなり、
前記セラミック塊には、流体が流入される流入面と、前記流体が流出される流出面とが一定の間隔を隔てて形成され、
前記流入面及び前記流出面には、それぞれの表面から内方に向けて窪んだ複数の穴が形成されていることを特徴とする濾過材。
【請求項２】
含有された炭素を燃焼して消滅させることでその内部に空隙が形成されたセラミック塊からなり、
前記セラミック塊には、流体が流入される流入面と、前記流体が流出される流出面とが一定の間隔を隔てて形成され、
前記セラミック塊の表面は、少なくとも前記流入面と前記流出面との間を構成する部位の周面がコーティング材で被覆されていることを特徴とする濾過材。
【請求項３】
含有された炭素を燃焼して消滅させることでその内部に空隙が形成されたセラミック塊からなり、
前記セラミック塊には、流体が流入される流入面と、前記流体が流出される流出面とが一定の間隔を隔てて形成され、
前記セラミック塊の表面は、少なくとも前記流入面と前記流出面との間を構成する部位の周面がコーティング材で被覆され、
前記流入面及び前記流出面には、それぞれの表面から内方に向けて窪んだ複数の穴が形成されていることを特徴とする濾過材。
【請求項４】
前記セラミック塊は、その全表面が前記コーティング材で被覆され、このコーティング材には、前記流入面及び前記流出面に形成された穴の位置に、その膜厚方向を貫通してセラミック塊の穴と外部とを連通させる流通孔が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の濾過材。
【請求項５】
燃料電池に接続される流体通路に設けられて、この流体通路を流れる流体を濾過装置で濾過する濾過システムであって、
前記濾過装置に内蔵される濾過材は、含有された炭素を燃焼して消滅させることでその内部に空隙が形成されたセラミック塊からなり、前記セラミック塊には、前記流体が流入される流入面と、前記流体が流出される流出面とが一定の間隔を隔てて形成され、
前記流入面及び前記流出面には、それぞれの表面から内方に向けて窪んだ複数の穴が形成され、
前記濾過装置は、前記流体を前記流体通路に流動させる流動源の下流側に設けられていることを特徴とする濾過システム。
【請求項６】
燃料電池に接続される流体通路に設けられて、この流体通路を流れる流体を濾過装置で濾過する濾過システムであって、
前記濾過装置に内蔵される濾過材は、含有された炭素を燃焼して消滅させることでその内部に空隙が形成されたセラミック塊からなり、前記セラミック塊には、前記流体が流入される流入面と、前記流体が流出される流出面とが一定の間隔を隔てて形成され、前記セラミック塊の表面は、少なくとも前記流入面と前記流出面との間の部位の周面がコーティング材で被覆され、
前記濾過装置は、前記流体を前記流体通路に流動させる流動源の下流側に設けられていることを特徴とする濾過システム。
【請求項７】
燃料電池に接続される流体通路に設けられて、この流体通路を流れる流体を濾過装置で濾過する濾過システムであって、
前記濾過装置に内蔵される濾過材は、含有された炭素を燃焼して消滅させることでその内部に空隙が形成されたセラミック塊からなり、前記セラミック塊には、前記流体が流入される流入面と、前記流体が流出される流出面とが一定の間隔を隔てて形成され、前記セラミック塊の表面は、少なくとも前記流入面と前記流出面との間の部位の周面がコーティング材で被覆され、
前記濾過材の流入面及び流出面には、それぞれの表面から内方に向けて窪んだ複数の穴が形成され、
前記濾過装置は、前記流体を前記流体通路に流動させる流動源の下流側に設けられていることを特徴とする濾過システム。
【請求項８】
前記濾過材は、前記セラミック塊の全表面が前記コーティング材で被覆され、このコーティング材には、前記流入面及び前記流出面に形成された穴の位置に、その膜厚方向を貫通してセラミック塊の穴と外部とを連通させる流通孔が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の濾過システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に接続される流体通路を流れる流体を濾過する濾過材、及びこの濾過材を使用する濾過システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料に代わるエネルギー源を使用した種々の装置が開発されている。殊に燃料電池を駆動源として使用する技術の開発が盛んに行われるようになってきた。自動車等の内燃機関を使用した車輌装置の分野においても、内燃機関に代わるものとして燃料電池を適用したものの開発が現在進められている。
【０００３】
そして、燃料電池では、燃料である還元性物質の水素を供給する回路、酸化性物質である酸素を供給するための回路、燃料電池スタックの温度の上昇を抑えるための冷却回路等、燃料電池に接続される流体通路を流通する流体の濾過を如何にして行うか、という事項についても様々な研究が進められている。
【０００４】
この点、本願特許出願人は、燃料電池における純水加湿回路を流通する純水や、冷却回路を流れる冷却水がイオン化することを防止するために、イオン交換式フィルタを設ける発明をすでに特許文献１にて公開している。
【０００５】
他方、自動車エンジンの排気ガス系統においては、例えば、特許文献２に示す発明のように、排気ガスから微粒子を除去するためにセラミックを使用したフィルタを用いることが行われている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６６２６７号公報
【特許文献２】特開２００３−２６９１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、燃料電池に接続される流体通路に関し、空気を供給するための回路についてはコンプレッサが、冷却装置の循環回路については冷却水を循環させるポンプなども接続されている。これらの機器からは、作動に伴い微細な摩耗粉などの不純物が発生する。ところが、これまでの燃料電池に関する研究においては、これらの機器から不純物が発生するという認識がほとんどなく、この不純物を除去することについては無対策であった。なお、燃料電池に接続される流体通路は相対的に高温となるため、一般に濾過材として使用されている濾紙や不織布は、耐熱性が低く、燃料電池の濾過システムには不向きである。
【０００８】
他方、セラミックをフィルタとして使用した場合には、確かに、対象系の温度が高温になるものに対しては、効果的である。
【０００９】
しかし、セラミックは脆いという性質を有し、セラミックを単純に濾過材として使用した場合、これを振動の発生する系に使用すれば、粉体がこぼれ出したり、濾過材に欠けが生じるなどの不都合が生じる。燃料電池の流体通路は極めて高い純度が要求されるため、振動が発生する自動車に搭載される燃料電池の流体通路には、このようなセラミックをそのまま濾過材として使用することは極めて困難である。
【００１０】
この点に関し、セラミックの粉体をバインダーで固形化することが考えられるが、バインダーが溶解することによる流体の汚染が懸念される。
【００１１】
そこで、本発明では、耐熱性、耐振性に優れ、しかも、バインダーの溶解が発生することのないセラミック塊を使用した濾過材、及びこれを使用した燃料電池に接続される流体通路の流体を濾過して高い純度に維持することができる濾過システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、上記の課題を解決するために、含有された炭素を燃焼して消滅させることでその内部に空隙が形成されたセラミック塊（２１，３１）からなり、前記セラミック塊（２１，３１）には、流体が流入される流入面（２３，３３）と、前記流体が流出される流出面（２４，３４）とが一定の間隔を隔てて形成され、前記流入面（２３，３３）及び前記流出面（２４，３４）には、それぞれの表面から内方に向けて窪んだ複数の穴（２５，３５）が形成されている濾過材を採用した。
【００１３】
また、含有された炭素を燃焼して消滅させることでその内部に空隙が形成されたセラミック塊（２１，３１）からなり、前記セラミック塊（２１，３１）には、流体が流入される流入面（２３，３３）と、前記流体が流出される流出面（２４，３４）とが一定の間隔を隔てて形成され、前記セラミック塊（２１，３１）の表面は、少なくとも前記流入面（２３，３３）と前記流出面（２４，３４）との間の部位の周面がコーティング材（２２，３２）で被覆されている濾過材（２０，２０ａ，３０，３０ａ）を採用することとした。
【００１４】
あるいは、含有された炭素を燃焼して消滅させることでその内部に空隙が形成されたセラミック塊（２１，３１）からなり、前記セラミック塊（２１，３１）には、流体が流入される流入面（２３，３３）と、前記流体が流出される流出面（２４，３４）とが一定の間隔を隔てて形成され、前記セラミック塊（２１，３１）の表面は、少なくとも前記流入面（２３，３３）と前記流出面（２４，３４）との間の部位の周面がコーティング材（２２，３２）で被覆され、前記流入面（２３，３３）及び前記流出面（２４，３４）には、それぞれの表面から内方に向けて窪んだ複数の穴（２５，３５）を形成する。
【００１５】
この場合において、前記セラミック塊（２１）は、その全表面を前記コーティング材（２２）で被覆し、このコーティング材（２２）に、前記流入面（２３）及び前記流出面（２４）に形成された穴（２５）の位置に、その膜厚方向を貫通してセラミック塊の穴（２５ａ）と外部とを連通させる流通孔（２５ｂ）を形成する。
【００１６】
また、本発明では上記の課題を解決するために、燃料電池に接続される流体通路（２，３，４）に設けられて、この流体通路（２，３，４）を流れる流体を濾過装置（１０）で濾過する濾過システムであって、前記濾過装置（１０）に内蔵される濾過材（２０，２０ａ，３０，３０ａ）は、含有された炭素を燃焼して消滅させることでその内部に空隙が形成されたセラミック塊（２１，３１）からなり、前記セラミック塊（２１，３１）には、前記流体が流入される流入面（２３，３３）と、前記流体が流出される流出面（２４，３４）とが一定の間隔を隔てて形成され、前記流入面（２３，３３）及び前記流出面（２４，３４）には、内方に向けて窪んだ複数の穴（２５，３５）が形成され、前記濾過装置（１０）は、前記流体を前記流体通路（２，３，４）に流動させる流動源の下流側に設けられている濾過システムを採用した。
【００１７】
また、燃料電池に接続される流体通路（２，３，４）に設けられて、この流体通路（２，３，４）を流れる流体を濾過装置（１０）で濾過する濾過システムであって、前記濾過装置（１０）に内蔵される濾過材（２０，２０ａ，３０，３０ａ）は、含有された炭素を燃焼して消滅させることでその内部に空隙が形成されたセラミック塊（２１，３１）からなり、前記セラミック塊（２１，３１）には、前記流体が流入される流入面（２３，３３）と、前記流体が流出される流出面（２４，３４）とが一定の間隔を隔てて形成され、前記セラミック塊（２１，３１）の表面は、少なくとも前記流入面（２３，３３）と前記流出面（２４，３４）との間の部位の周面がコーティング材（２２，３２）で被覆され、前記濾過装置（１０）は、前記流体を前記流体通路（２，３，４）に流動させる流動源の下流側に設けられている濾過システムを採用した。
【００１８】
あるいは、燃料電池に接続される流体通路（２，３，４）に設けられて、この流体通路（２，３，４）を流れる流体を濾過装置（１０）で濾過する濾過システムであって、前記濾過装置（１０）に内蔵される濾過材（２０，２０ａ，３０，３０ａ）は、含有された炭素を燃焼して消滅させることでその内部に空隙が形成されたセラミック塊（２１，３１）からなり、前記セラミック塊（２１，３１）には、前記流体が流入される流入面（２３，３３）と、前記流体が流出される流出面（２４，３４）とが一定の間隔を隔てて形成され、前記セラミック塊（２１，３１）の表面は、少なくとも前記流入面（２３，３３）と前記流出面（２４，３４）との間の部位の周面がコーティング材（２２，３２）で被覆され、前記流入面（２３，３３）及び前記流出面（２４，３４）には、内方に向けて窪んだ複数の穴（２５，３５）がそれぞれ形成され、前記濾過装置（１０）は、前記流体を前記流体通路（２，３，４）に流動させる流動源の下流側に設けられている濾過システムを採用した。
【００１９】
そして、前記濾過材（２０，２０ａ）は、前記セラミック塊（２１）の全表面が前記コーティング材（２２）で被覆され、このコーティング材（２２）には、前記流入面（２３）及び前記流出面（２４）に形成された穴（２５）の位置に、その膜厚方向を貫通してセラミック塊の穴（２５ａ）と外部とを連通させる流通孔（２５ｂ）が形成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、耐熱性に優れた濾過材とすることができ、濾過の対象となる流体が高温となる燃料電池のシステムに使用したとしても、熱により劣化等が起きない。また、コアとなるセラミック塊を本発明のようにして形成することで、微細な不純物を効果的に濾過することができる。さらに、バインダーを使用しないことから、バインダーに含有される不純物の溶解がなく、セラミックフィルタ自体を不純物の発生源としてしまうことがない。
【００２１】
なお、濾過材の流入面及び流出面に複数の穴を形成することにより、流体との接触面積を大きくすることができ、濾過効率の向上を図ることができる。また、このように穴を形成して流体との接触面積を大きくすることで、濾過材の一部にたとえ目詰まりが生じた場合でも、有効な濾過部位をより広く形成できる。
【００２２】
そして、セラミック塊をコーティング材で被覆することにより、セラミック塊の目こぼれや欠けといった不都合を効果的に阻止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、本発明の濾過材であるセラミックフィルタ２０及び濾過システムが適用される燃料電池システムの概要を示している。燃料電池スタック１には、燃料電池スタック１に水素を供給する水素供給回路２、大気からエアを供給する吸気回路３、及び燃料電池スタック１を冷却する冷却回路４が接続されている。
【００２５】
水素供給回路２は、燃料電池の燃料である水素を備蓄した水素タンク５と、この水素タンク５と燃料電池スタック１とを連絡する配管とを備えている。水素タンク５には、高圧水素が充填されており、充填されている水素は減圧弁により減圧されて燃料電池スタック１へ供給される。
【００２６】
一方、吸気回路３は、大気と燃料電池スタック１とを連絡する配管を有し、この配管には、エアを加圧して燃料電池スタック１へ流動せしめる流動源としてのコンプレッサ６が設けられている。この吸気回路３についても、コンプレッサ６の下流側には濾過装置１０接続され、回路内に含まれる不純物を濾過している。
【００２７】
これに対し、冷却回路４は循環式の閉回路であり、冷却回路４に冷却水を循環させる流動源としてのポンプ７と、循環される冷却水を冷却するためのラジエタ８とを備えている。さらに、冷却回路４にはポンプ７の下流側、かつ、燃料電池スタック１の上流側に濾過装置１０が設けられ、回路内を循環する冷却水に含まれる不純物を濾過する。なお、冷却水としては、通常の水の他、寒冷地でこの燃料電池システムが使用される場合を考慮して、凍結防止作用を有するエチレングリコールと水との混合溶液が使用される。
【００２８】
これら、水素供給回路２、吸気回路３、並びに冷却回路４では、回路内を流通する流体を濾過するに際し、次の点をそれぞれ考慮することが必要である。
【００２９】
まず、水素供給回路２について説明する。この水素供給回路２は、水素タンク５と燃料電池スタック１とを連絡している配管は、大気と連通される部位は存在しない。したがって、通常の作動中に大気からゴミなどが混入することはない。しかし、水素タンク５には、微細な不純物が残存している恐れもあり、また、水素タンク５への水素の再充填のとき、あるいは、水素タンク５を交換するときにこの水素供給回路２の内部に不純物が混入する恐れはある。この点、水素供給回路２は、燃料電池の燃料となる水素を供給するものであり、不純物を排除して高い純度の水素を供給する必要がある。従って、水素供給回路２からは、確実に除去されなければならない。具体的には、１μｍを越える大きさの不純物は、確実に排除することが必要であり、好ましくは、これよりも更に微細な０．１μｍの単位の大きさの不純物を除去することが望まれる。濾過装置１０に設ける濾過材も、かかる不純物を濾過することができるものを選択することが必要となる。
【００３０】
もっとも、水素供給回路２は、水素を供給するための回路であるという性質上、金属材で濾過材を形成すると、水素脆性により濾過材が破損する恐れがある。このため、水素供給回路２に濾過装置１０を設ける場合、このような水素脆性を起こすことのない材質で濾過材を形成することも必要となる。
【００３１】
一方、吸気回路３は、大気からエアを吸気している。大気には、様々な不純物が含まれるため、これら不純物を除去しなければ、燃料電池の燃料としては使用することができない。そして、大気中に含有されている酸素も燃料電池の燃料として使用されるため、１μｍを越える大きさの不純物は、確実に排除する事が必要となる。好ましくは、これよりも更に微細な０．１μｍの単位の大きさの不純物を除去することが可能な濾過材を濾過装置１０に設けることが望まれる。また、吸気回路３に関しても、回路内の温度が１６０℃程度まで上昇する。従って、高温に耐え得る耐熱性の材料から成る濾過材を使用することが必要となる。
【００３２】
次に、冷却回路４について説明する。この冷却回路４は、閉回路であるから、外部から回路に不純物が混入することはない。しかし、ポンプ７の作動に伴いポンプ７内の部品が摩耗して粉塵が発生する。濾過装置１０は、この粉塵を冷却水から除去して、燃料電池スタック１へ供給する。
【００３３】
この冷却回路４に関しては、冷却回路４を循環する冷却水の水温が１２０℃程度まで上昇する。このため、濾過装置１０に使用される濾過材は、耐熱性を有する部材を使用することが必要となる。また、冷媒が液体であることから、濾過材からイオンが溶解し、濾過材自体が汚染源となることを防止しなければならない。この点に関し、濾過材からイオンが溶解した場合、冷却水に溶解した状態であれば、イオンを除去するためのイオン交換式フィルタを別途冷却回路４に設ければよい。しかし、回路内の冷却水の温度が低下して、溶解したイオンが結晶として再度析出した場合、これを除去するには、イオン交換式フィルタでは対処できない。冷却回路４に設ける濾過装置１０の濾過材は、かかる事態についても考慮してその材質を選定することが必要となる。
【００３４】
以上に説明した要件、即ち、微細な不純物を確実に除去すること、耐熱性を有すること水素脆性の発生がないこと、並びにイオンの溶解がないことを考慮すると、以下に説明するセラミックフィルタ２０を濾過材として採用することが良好である。
【００３５】
図２は、各回路に使用されている濾過装置１０の概略構造を示したものである。濾過装置１０はその外殻をなすケーシング１１と、ケーシング１１の内部に収容されるセラミックフィルタ２０とから主として構成されている。ケーシング１１の内部にはホルダ１２等を設け、セラミックフィルタ２０はこのホルダ１２により保持される。
【００３６】
図３及び図４に、濾過装置１０に使用するセラミックフィルタ２０の一例を示す。このセラミックフィルタ２０は、一定の厚みを有する円盤状をなし、相互に平行をなす平坦な部位が形成されている。そして、セラミックフィルタ２０は、そのコアをなすセラミック塊２１と、このセラミック塊２１の表面を被覆しているコーティング材２２とから構成される。コアをなすセラミック塊２１は、当初のセラミックの塊を加熱して、これに含有された炭素を燃焼して消滅させることでその内部に空隙を形成させたものである。コーティング材２２は樹脂材が使用され、このセラミック塊２１の全面を被覆している。
【００３７】
なお、コーティング材２２は、コアをなすセラミック塊２１への密着性、熱膨張した際のセラミック塊２１への追従性を考慮してその材質を選定することが必要となる。これらを考慮すると、コーティング材２２としては、ポリプロピレン、ナイロン、フッ素を採用するとよい。ただ、コーティング材２２はこれらの樹脂材には限定されず、エポキシ系、シリコン系、ゴム系の接着剤を使用することもできる。
【００３８】
このセラミックフィルタ２０は、その厚み方向の一面が濾過の対象となる流体が流入される流入面２３であり、これに対向する他面が濾過された流体が流出される流出面２４である。これら流入面２３及び流出面２４には、それぞれの表面から内方に向けて窪んでいる複数の穴２５が設けられている。このセラミックフィルタ２０においては、流入面２３に形成されている穴２５の位置と、流出面２４に形成されている穴２５の位置とが相互に一致され、各穴２５が同一直線上に配されている。これらの穴２５は、セラミック塊２１の表面をコーティング材２２で被覆した後に、穴２５の径に対応する外径のドリル等の工具により加工される。このため、コーティング材２２に形成される流通孔２５ｂは、セラミック塊２１に形成される穴２５ａの位置に一致されている。
【００３９】
もっとも、流入面２３及び流出面２４に形成される複数の穴２５は、当初のセラミックの塊を成型する時点において、予め流入面２３及び流出面２４に形成しておいても良い。この場合、後にセラミック塊２１の表面をコーティング材２２で被覆する際に、孔２５がコーティング材２２で塞がれないように、マスキングをしておくと良い。マスキングをしておけば、後に、マスキングをしていた部分は、マスキングを除去した後に、流通孔２５ｂとして機能する。
【００４０】
このセラミックフィルタ２０によれば、流入面２３に形成された穴２５から流体がセラミックフィルタ２０の内部へ流入する。この際、流入面２３においては、セラミック塊２１の穴２５ａは、流体をセラミック塊２１へ流入させる流入部として機能し、コーティング材２２の流通孔２５ｂは、回路を流れた流体をセラミック塊２１に形成された穴２５ａへ流通せしめる流通部として機能する。そして、セラミック塊２１の内部に流入した流体は、セラミック塊２１の内部に形成された隙間を通り、流出面２４に形成されている穴２５へ流通する。この間に流体に含有されている不純物が濾過される。その後、濾過された流体が、流出面２４に形成された穴２５を通り、流出面２４から流出される。流出の際にも同様に、流出面２４においては、セラミック塊２１に形成された穴２５ａは流出部として機能し、コーティング材２２の流通孔２５ｂは、セラミック塊２１の穴２５ａから回路へ流通させる流通部として機能する。
【００４１】
このセラミックフィルタ２０では、コアとなるセラミック塊２１は、前述のように、セラミックの塊を加熱して、そこに含有された炭素を燃焼させて消滅させることにより、その内部に空隙を形成したものである。即ち、セラミックの粒をバインダーで固めたものとは異なり、バインダーを全く使用していない。このため、流体がセラミックフィルタ２０を流れても、バインダーの溶解という現象が生じないので、セラミックフィルタ２０自体が汚染源となることがない。
【００４２】
もっとも、上記のようにして形成されるセラミック塊２１は、表面の粒子がこぼれ出したり、あるいは、欠けが生じる恐れがある。この不都合を防止するために、コーティング材２２でセラミック塊２１の全面を被覆している。なお、コーティング材２２で被覆した場合、コーティング材２２が流体のセラミック塊２１への流入及びセラミック塊２１からの流出を阻害してしまう。流入面２３及び流出面２４に形成された穴２５は、流体の流入及び流出を円滑にさせる。また、これらの穴２５は、流体がセラミック塊２１に接触する面積を増加させ、濾過効率を向上させる効果も有している。
【００４３】
なお、流入面２３と流出面２４に形成される各穴２５は、相互に同一直線上に配される態様に限定されず、図５に示すように形成しても良い。
【００４４】
この図５に示すセラミックフィルタ２０Ａでは、流入面２３に形成された穴２５の位置と、流出面２４に形成された穴２５の位置とが、相互にずらされており、セラミックフィルタ２０Ａの断面を見た際に、各穴２５がセラミックフィルタ２０の直径方向に関して千鳥状をなしている。なお、この図５に示すセラミックフィルタ２０Ａについても、コアをなすセラミック塊２１の全面がコーティング材２２により被覆されている。そして、流入面２３及び流出面２４の双方において、コーティング材２２の外からドリルなどの工具を使用して上記の穴２５が形成される。
【００４５】
以上、セラミック塊の全面にコーティング材を被覆したものについて説明したが、セラミックフィルタは、セラミック塊が部分的にコーティング材により被覆されるように構成しても構わない。
【００４６】
図６は、セラミックフィルタ３０の断面図であり、このセラミックフィルタ３０は、一定の厚みを有する円盤状のセラミック塊３１が用いられている。そして、セラミック塊３０の周面にコーティング材３２を被覆している。
【００４７】
このセラミックフィルタ３０においても、コアをなすセラミック塊３１は、当初のセラミックの塊を加熱して、これに含有された炭素を燃焼して消滅させることでその内部に空隙を形成させたものである。このセラミック塊３１には、相互に平行をなす平坦な部位が形成され、その一方が流体を流入させる流入面３３であり、他方が流体を流出させる流出面３４である。そして、これら流入面３３及び流出面３４のいずれにも、表面から内方に向けて窪んでいる複数の穴３５が形成されている。この図６に示したセラミックフィルタ３０では、流入面３３に形成された穴３５と、流出面３４に形成された穴３５とは、相互に同位置に形成されており、両者が同一直線上に配されるように形成されている。なお、この穴３５についても、ドリルなどの工具で加工したり、当初のセラミック塊３１を成型する段階において、予め形成させておいても構わない。
【００４８】
一方、コーティング材３２は、このセラミック塊３１の流入面３３と流出面３４との間をなす部位の周面を被覆している。もっとも、周面と流入面３３及び流出面３４の境界をなす縁の部位は欠けが生じやすいため、この欠けを防止するために、コーティング材３２は流入面３３及び流出面３４の周縁よりも内側まで入り込むようにして設けられている。このコーティング材３２についても、ポリプロピレン、ナイロン、フッ素等、樹脂材を採用するとよい。ただし、樹脂材には限定されず、エポキシ系、シリコン系、ゴム系の接着剤を使用することもできる。
【００４９】
この図６に示すセラミックフィルタ３０は、その周面が保持される態様で濾過装置１０のケーシング１１に設けられる。そして、このセラミックフィルタ３０によれば、流入面３３及び流出面３４はコーティング材３２により被覆されていないため、流体と接触する面積を大きくすることができる。加えて、流入面３３及び流出面３４にはそれぞれ穴３５が形成されているため、穴３５の内周面に対応する面積の分だけより接触面積を大きくする。
【００５０】
このように、コーティング材３２をセラミック塊３１の周面にのみ設けたセラミックフィルタ３０に関しても、図７に示すように、流入面３３の穴３５と流出面３４の穴３５との位置を相互にずらすようににして設けても良い。この図７は、セラミックフィルタ３０Ａの縦断面図であり、流入面３３の穴３５と流出面３４の穴３５とは、セラミックフィルタ３０Ａの直径方向に関し、千鳥状に配されている。
【００５１】
以上、セラミックフィルタの表面の全体又は周面のみがコーティング材で被覆されたものを例に説明したが、コーティング材でセラミックフィルタの表面を被覆することなく、セラミックフィルタ単独で使用しても良い。
【００５２】
以上に説明したセラミックフィルタを水路供給回路２、吸気回路３及び冷却回路４の濾過装置１０に適用した場合、粒子径の小さな不純物を確実に濾過できる。また、吸気回路３ではエアが約１６０℃程度まで温度が上昇し、冷却回路４では冷却水が約１２０℃程度まで上昇するが、セラミックフィルタが高い耐熱性を有することから、熱により濾過効率が低下することがない。また、水素供給回路２においては、濾過材がセラミックであることから、水素による攻撃、即ち、水素脆性が発生することがない。一方、冷却回路４に提供した場合、粒子径の小さな不純物を濾過することは勿論のこと、バインダーを使用していないことから、セラミックフィルタ自体が汚染源となることもない。
【００５３】
なお、以上では、燃料として水素を使用する燃料電池の回路に本発明を適用した場合を例に説明したが、これに限定されるものでなく、燃料としては、還元性物質であるメタンを使用する燃料電池の回路にも適用することができる。また、水素を燃料として使用する場合でも、天然ガスやメタノールを改質して水素を生成する手段を備えた回路に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明一実施形態にかかる濾過システムの燃料電池の回路システムの概要を示す図。
【図２】濾過装置の内部構造の概要を示す縦断面図。
【図３】セラミックフィルタの斜視図。
【図４】図３に示すセラミックフィルタの構造の概要を示す縦断面図。
【図５】図４とは別形態にかかるセラミックフィルタの概要を示す縦断面図。
【図６】図３〜５に示すものとは別の形態にかかるセラミックフィルタの概要を示す縦断面図。
【図７】図６とは別の形態にかかるセラミックフィルタの概要を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・燃料電池スタック
２・・・水素供給回路
３・・・吸気回路
４・・・冷却回路
１０・・・濾過装置
２０，２０Ａ・・・セラミックフィルタ（濾過材）
３０，３０Ａ・・・セラミックフィルタ（濾過材）
２１，３１・・・セラミック塊
２２，３２・・・コーティング材
２３，３３・・・流入面
２４，３４・・・流出面
２５，３５・・・穴
２５ａ・・・セラミック塊の穴
２５ｂ・・・コーティング材の流通孔
【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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