(57)【要約】【課題】空気流路内に発生した水滴等の生成物を効果的に除去することにより、空気流路内に供給する酸素の流量を均一化して、燃料電池の電気的特性を安定化する【解決手段】下記の工程(1)〜(3)を繰り返すことにより空気流路内の空気流量を一定の範囲に制御することを特徴とする直接メタノール型燃料電池の空気流量の制御方法。(1)空気流路内の空気流量または圧力を測定してつまりを検知する工程、(2)空気流路内の空気流量または圧力が設定範囲を外れた場合に、空気供給用ポンプの回転数を増加させ、この回転数で一定時間運転する工程、(3)空気供給用ポンプの回転数を元の回転数に戻す工程【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の工程(1)および(2)を繰り返すことにより空気流路内の空気流量を一定の範囲に制御することを特徴とする直接メタノール型燃料電池の空気流量の制御方法。
(1)空気流路内の空気流量または圧力を測定してつまりを検知する工程、
(2)空気流路内のつまりを除去する工程
【請求項２】
下記の工程(1)〜(3)を繰り返すことにより空気流路内の空気流量を一定の範囲に制御することを特徴とする直接メタノール型燃料電池の空気流量の制御方法。
(1)空気流路内のつまりを検知する工程、
(2)空気流路内のつまりを検知した場合に、空気流路内の圧力を上昇させ、この圧力で一定時間運転し、空気流路内のつまりを除去する工程
(3)空気流路内の圧力を元の圧力に戻す工程
【請求項３】
下記の工程(1)〜(3)を繰り返すことにより空気流路内の空気流量を一定の範囲に制御することを特徴とする直接メタノール型燃料電池の空気流量の制御方法。
(1)空気流路内の空気流量または圧力を測定してつまりを検知する工程、
(2)空気流路内の空気流量または圧力が設定範囲を外れた場合に、空気流路内の圧力を上昇させ、この圧力で一定時間運転し、空気流路内のつまりを除去する工程
(3)空気流路内の圧力を元の圧力に戻す工程
【請求項４】
下記の工程(1)〜(3)を繰り返すことにより空気流路内の空気流量を一定の範囲に制御することを特徴とする直接メタノール型燃料電池の空気流量の制御方法。
(1)空気流路内の空気流量または圧力を測定してつまりを検知する工程、
(2)空気流路内の空気流量または圧力が設定範囲を外れた場合に、空気供給用ポンプの回転数を増加させ、この回転数で一定時間運転する工程、
(3)空気供給用ポンプの回転数を元の回転数に戻す工程
【請求項５】
少なくとも空気流路内の空気流量または圧力を測定する検知手段および空気供給用ポンプの回転数を調整する回転数制御手段を有する直接メタノール型燃料電池の空気流量の制御装置であって、空気流量または圧力が一定の範囲を外れる場合に、空気供給用ポンプの回転数を増加させ、一定時間保持した後、元の回転数に戻す機構を有することを特徴とする直接メタノール型燃料電池の空気流量の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直接メタノール型燃料電池の運転に際し、当該燃料電池にスムーズに空気を導入するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノート型パソコン、携帯電話機、コードレス電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯型ＣＤプレーヤー、携帯型ＭＤプレーヤー等の携帯用電子機器には、更なる小型化、軽量化が求められており、これらの電子機器への燃料電池の実用化が急務となっている。これは、燃料電池により発生する電流が直流であるため、従来の充電式バッテリーに必須のＡＣアダプターを要さず、また、燃料をカートリッジ式とすることができるので、必要なときに燃料を準備できるからである。
【０００３】
燃料電池には、これに用いる電解質の種類や燃料には様々な種類があるが、直接メタノール型燃料電池は、構造が簡易であり、小型化、軽量化に有利であることから、特に注目されている。
【０００４】
図１は、直接メタノール型燃料電池の作動状態を示す模式図である。図１に示すように、メタノールおよび水は、燃料極に供給され、下記の(1)式に示す反応をして水素イオン（Ｈ＋）および電子（ｅ−）を生成させる。
【０００５】
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−      …(1)
このとき、電子（ｅ−）は、燃料極から電子機器内の回路を通過して酸化剤極に移動し、水素イオン（Ｈ＋）は、電解質中を通過して酸化剤極に移動し、酸素と下記の(2)式に示す電気化学反応をして水を生成する。
【０００６】
３／２Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−  →    Ｈ２Ｏ    …(2)
このとき、酸化剤極の流路内（以下、「空気流路」という）には、上記(2)式の反応により生成した水が付着し、これが排出口付近で停留すると、空気流路内での流れの抵抗となる。これにより、空気流路内に均一に酸素を供給することができなくなって燃料電池の電気的特性を低下させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、空気流路内に発生した水滴等の生成物を効果的に除去することにより、空気流路内に供給する酸素の流量を均一化して、燃料電池の電気的特性を安定化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）に示す直接メタノール型燃料電池の空気流量の制御方法、および、下記の（Ｅ）に示す空気流量の制御装置を要旨とする。
【０００９】
（Ａ）下記の工程(1)および(2)を繰り返すことにより空気流路内の空気流量を一定の範囲に制御することを特徴とする直接メタノール型燃料電池の空気流量の制御方法。
(1)空気流路内の空気流量または圧力を測定してつまりを検知する工程、
(2)空気流路内のつまりを除去する工程
（Ｂ）下記の工程(1)〜(3)を繰り返すことにより空気流路内の空気流量を一定の範囲に制御することを特徴とする直接メタノール型燃料電池の空気流量の制御方法。
(1)空気流路内のつまりを検知する工程、
(2)空気流路内のつまりを検知した場合に、空気流路内の圧力を上昇させ、この圧力で一定時間運転し、空気流路内のつまりを除去する工程
(3)空気流路内の圧力を元の圧力に戻す工程
（Ｃ）下記の工程(1)〜(3)を繰り返すことにより空気流路内の空気流量を一定の範囲に制御することを特徴とする直接メタノール型燃料電池の空気流量の制御方法。
(1)空気流路内の空気流量または圧力を測定してつまりを検知する工程、
(2)空気流路内の空気流量または圧力が設定範囲を外れた場合に、空気流路内の圧力を上昇させ、この圧力で一定時間運転し、空気流路内のつまりを除去する工程
(3)空気流路内の圧力を元の圧力に戻す工程
（Ｄ）下記の工程(1)〜(3)を繰り返すことにより空気流路内の空気流量を一定の範囲に制御することを特徴とする直接メタノール型燃料電池の空気流量の制御方法。
(1)空気流路内の空気流量または圧力を測定してつまりを検知する工程、
(2)空気流路内の空気流量または圧力が設定範囲を外れた場合に、空気供給用ポンプの回転数を増加させ、この回転数で一定時間運転する工程、
(3)空気供給用ポンプの回転数を元の回転数に戻す工程
（Ｅ）少なくとも空気流路内の空気流量または圧力を測定する検知手段および空気供給用ポンプの回転数を調整する回転数制御手段を有する直接メタノール型燃料電池の空気流量の制御装置であって、空気流量または圧力が一定の範囲を外れる場合に、空気供給用ポンプの回転数を増加させ、一定時間保持した後、元の回転数に戻す機構を有することを特徴とする直接メタノール型燃料電池の空気流量の制御装置。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図２および３は、本発明方法における運転状態を示す図であり、図２は、空気流路内の流量と圧力の関係を示し、図３は、経過時間と圧力および空気供給用ポンプの回転数との関係を示す。なお、図２および３において、「状態Ａ」は正常な運転状態、「状態Ｂ」はつまりが発生した状態、「状態Ｃ」は圧力を上昇させた状態を意味する。
【００１１】
空気流路内のつまり検知方法について
本発明の直接メタノール型燃料電池の空気流量の制御方法では、例えば、空気供給用ポンプの回転数Ｎ１で燃料電池の運転が行われ、定期的に空気流路内の空気流量または圧力が測定される。これにより、空気流路内の水滴等の生成物のつまりを検知することができる。即ち、空気流量または圧力が状態Ａにある場合には正常運転であると判断される。一方、空気流量が低下し、圧力が上昇して状態Ａから状態Ｂに移行した場合には、空気流路内の水滴の付着量が増加してつまりが発生したものと判断される。
【００１２】
なお、空気流路内のつまりの検知は、空気流路内の流量または圧力のいずれかの変化量を測定することにより行えばよいが、流量の測定は困難なため、特に、圧力の変化量（図２および３では、Ｐ０→Ｐ２の変化量）を測定するのが望ましい。空気流路内のつまりは、圧力測定器を空気供給用ポンプの排出口、または空気流路の吸入口もしくは排出口に設置し、その測定値を定期的にモニターすることにより検知できる。
【００１３】
空気流路内のつまり除去方法について
そして、例えば、上記の測定値が状態Ａ（圧力はＰ０）にあるときには、初期のポンプ回転数Ｎ１のままで運転を継続するが、予め定めた設定範囲を外れ（即ち、圧力がＰ１を超え）て、例えば、状態Ｂ（圧力はＰ２）となったときには、ポンプ回転数をＮ２に増加させ、この回転数で一定時間運転する。このとき、空気流量および圧力は状態Ｃに移行する。これにより、空気流路内の圧力が上昇するため、空気流路内に付着した水滴等の生成物は除去される。
【００１４】
なお、空気流路内の圧力の調整は、上記のように空気供給用ポンプの回転数を変更して行うが、実際には、空気供給用ポンプの駆動電圧を調整することにより行うことができる。また、空気供給用ポンプは、その回転数を調整する回転数制御手段を内蔵しているものが望ましいが、別途、回転数制御手段を設けてもよい。
【００１５】
その後、空気供給用ポンプの回転数は、元の回転数Ｎ１に戻され、空気流路内の圧力も元の圧力に戻される。この圧力（回転数Ｎ１）での運転中に、再び空気流路内の空気流量または圧力が測定される。そして、その測定の結果、状態Ｃから状態Ｂ（圧力はＰ１）に移行していた場合には、再びつまりの除去を実施し、状態Ｃから状態Ａ（圧力はＰ０）に移行していた場合には、この圧力（ポンプ回転数Ｎ１）での運転が継続される。このとき、ポンプ回転数を元の回転数Ｎ１に戻した直後には空気流量および圧力が安定しないため、測定結果にばらつきが生じる。このため、ポンプ回転数を元の回転数Ｎ１に戻し、一定時間保持した後に、空気流路内の空気流量または圧力を測定することが望ましい。
【００１６】
このような工程を繰り返すことにより、空気流路内の空気流量を一定の範囲内に制御することができる。
【００１７】
なお、図３は、空気供給用ポンプの回転数を元の回転数Ｎ１に戻した後、再び圧力を測定したところ、空気流量または圧力が設定値を外れていたため、再び、回転数をＮ２に増加し、一定時間経過した後、元の回転数Ｎ１に戻した例である。この例では、本発明方法を２回繰り返した結果、空気流路内の空気流量を正常値に戻すことができた。ここで、二回目に回転数を増加させた後には、つまりが除去されると実際の圧力は低下するが、どのような経路で圧力が低下したのかを把握するのが困難であるため、図３ではこれを点線で表している。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明によれば、空気流路内に発生した水滴等の生成物を効果的に除去することができるので、空気流路内に供給する酸素の流量を均一化して、燃料電池の電気的特性を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】直接メタノール型燃料電池の作動状態を示す模式図である。
【図２】空気流路内の流量と圧力との関係を示す図である。
【図３】本発明方法の操業例を示す図である。
【図１】
2005044737.tif 000002
【図２】
2005044737.tif 000003
【図３】
2005044737.tif 000004