(57)【要約】      （修正有）【課題】吸気フィルタのメンテナンスおよび交換を簡単に行え、本来の発電性能を維持できる燃料電池装置の提供。【解決手段】燃料電池装置は、装置本体3と、装置本体3に収容された燃料電池と、装置本体3に設けられ、取り外し可能な蓋15で覆われるユーザアクセス領域16と、ユーザアクセス領域16に設けられる燃料カートリッジ13と、を備えている。ユーザアクセス領域16に、発電に供する空気を吸い込む吸気口36が設けられ、この吸気口36は取り外し可能な吸気フィルタ41で覆われている。【選択図】図６
2007005053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体と、
上記装置本体に収容された燃料電池と、
上記装置本体に設けられ、取り外し可能な蓋で覆われるユーザアクセス領域と、
上記ユーザアクセス領域に設けられる電池構成要素と、
上記ユーザアクセス領域に設けられ、発電に供する空気を吸い込む吸気口と、
上記吸気口を覆う取り外し可能な吸気フィルタと、を具備したことを特徴とする燃料電池装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、上記電池構成要素は、発電に供する燃料が充填された燃料カートリッジであり、上記ユーザアクセス領域は、上記燃料カートリッジを取り外し可能に支持するように上記装置本体に設けられたホルダであることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項３】
請求項１の記載において、上記吸気口は、空気供給路を介して上記燃料電池の空気極に接続されるとともに、上記空気供給路は、上記吸気口から吸い込んだ空気を上記空気極に送り込む送気ポンプを有することを特徴とする燃料電池装置。
【請求項４】
請求項３の記載において、上記吸気フィルタおよび上記送気ポンプは、直線状に並んでいることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項５】
請求項１の記載において、上記吸気フィルタは、上記ユーザアクセス領域に露出するとともに、上記電池構成要素と隣り合うことを特徴とする燃料電池装置。
【請求項６】
燃料電池を収容する閉塞領域と、取り外し可能な蓋で覆われた開放領域とを有する装置本体と、
上記装置本体の開放領域に設けられ、発電に供する空気を吸い込む吸気口と、
上記吸気口を覆うとともに、上記開放領域に露出して設けられる取り外し可能な吸気フィルタと、を具備したことを特徴とする燃料電池装置。
【請求項７】
請求項６の記載において、上記吸気口は、空気供給路を介して上記燃料電池の空気極に接続されるとともに、上記空気供給路は、上記吸気口から吸い込んだ空気を上記空気極に送り込む送気ポンプを有し、上記送気ポンプと上記吸気フィルタとは、直線状に並んでいることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項８】
請求項６の記載において、上記装置本体の上記開放領域に取り外し可能に支持された燃料カートリッジをさらに備えており、上記燃料カートリッジは、上記開放領域内で上記吸気フィルタと隣り合うことを特徴とする燃料電池装置。
【請求項９】
装置本体と、
上記装置本体に収容された燃料電池と、
上記装置本体に設けられ、取り外し可能な蓋で覆われるユーザアクセス領域と、
上記ユーザアクセス領域に設けられる電池構成要素と、
上記燃料電池から吐出される発電後の気体を排出する排気口と、
上記ユーザアクセス領域に設けられ、発電に供する空気を吸い込むとともに、上記排気口とは異なる方向に開口する吸気口と、
上記吸気口を覆うとともに、上記ユーザアクセス領域に露出して設けられる取り外し可能な吸気フィルタと、を具備したことを特徴とする燃料電池装置。
【請求項１０】
請求項９の記載において、上記吸気口は、空気供給路を介して上記燃料電池の空気極に接続されるとともに、上記空気供給路は、上記吸気口から吸い込んだ空気を上記空気極に送り込む送気ポンプを有し、上記吸気フィルタおよび上記送気ポンプは、直線状に並んでいることを特徴とする燃料電池装置。
【請求項１１】
請求項９の記載において、上記燃料電池および上記送気ポンプは、上記吸気口と上記排気口との間に位置することを特徴とする燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばメタノールおよび空気を燃料ポンプや送気ポンプを用いて燃料電池に供給するダイレクトメタノール型の燃料電池装置に係り、特に発電に供する空気を吸い込む吸気系の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばポータブルコンピュータのような電子機器用の電源として、高出力で充電を要しない小型の燃料電池装置が注目されている。この種の燃料電池装置のうち、例えばメタノール水溶液を循環させるダイレクトメタノール型の燃料電池装置（以下ＤＭＦＣ：Direct Methanol Fuel Cellと称する）は、水素を燃料とする燃料電池装置に比べて燃料の取り扱いが容易で、かつシステム全体が簡易であることから、電子機器用の電源として好ましいものとなる。
【０００３】
従来のＤＭＦＣは、燃料極、空気極および電界質膜を有するＤＭＦＣスタックと、このＤＭＦＣスタックの燃料極にメタノール水溶液を供給する燃料供給路と、ＤＭＦＣスタックの空気極に空気を供給する空気供給路とを備えている。空気供給路は、発電に供する空気を大気中から吸い込む吸気口を有している。
【０００４】
ＤＭＦＣスタックの燃料極では、メタノールが水と反応して酸化され、二酸化炭素、水素イオンおよび電子が生成される。水素イオンは、電界質膜を透過して空気極に到達する。空気極では、空気中の酸素が水素イオンおよび電子と結合して還元され、水を生成する。この時、燃料極および空気極の間に接続された外部回路に電子が流れて、発電動作が実行されるようになっている。
【０００５】
ところで、ＤＭＦＣスタックに供給される空気中に例えば炭化水素系の化合物が含まれていると、この化合物が空気極に付着し、この空気極上での還元反応を阻害する原因となる。特に還元反応の阻害は、ＤＭＦＣの発電性能の低下に繋がるために、還元反応用の酸素を空気中から取り込むに当っては、炭化水素系の化合物を空気中から速やかに除去することが必要となる。
【０００６】
このため、従来のＤＭＦＣでは、吸気口から空気極に至る空気供給路に吸気フィルタを配置している。この吸気フィルタは、吸気口から吸い込まれた空気を浄化するためのものであり、空気中に含まれる炭化水素系の化合物を吸着する機能を有している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１８５１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＤＭＦＣの本来の発電性能を持続させるためには、吸気フィルタの浄化性能を高く維持することが重要となる。そのため、吸気フィルタは、浄化性能の低下を防ぐために頻繁に交換することが望ましいものとなる。
【０００８】
ところが、上記特許文献１は、空気を浄化する吸気フィルタを備えてはいるものの、この吸気フィルタを頻繁に交換することを何等想定しておらず、吸気フィルタの浄化性能を維持するための具体的な構成が記載されていない。
【０００９】
しかも、特許文献１では、吸気フィルタを湿潤状態に保持するために、吸気フィルタに水分を供給する機構を必要としている。そのため、吸気フィルタの構成が複雑となったり、この吸気フィルタが燃料電池装置の奥まった位置に入り込むのを避けられない。
【００１０】
このため、吸気フィルタを交換するためには、装置全体を分解して吸気フィルタを取り出さなくてはならず、この吸気フィルタの交換および着脱作業に多大な手間と労力を要するといった不具合がある。
【００１１】
本発明の目的は、吸気フィルタのメンテナンスおよび交換を簡単に行え、本来の発電性能を維持できる燃料電池装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る燃料電池装置は、  
装置本体と、上記装置本体に収容された燃料電池と、上記装置本体に設けられ、取り外し可能な蓋で覆われるユーザアクセス領域と、上記ユーザアクセス領域に設けられる電池構成要素と、を備えている。上記ユーザアクセス領域に、発電に供する空気を吸い込む吸気口が設けられ、この吸気口は取り外し可能な吸気フィルタで覆われていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、蓋を外すだけで吸気フィルタが露出するので、吸気フィルタのメンテナンスおよび交換作業を容易に行うことができる。そのため、吸気フィルタを常に浄化性能が高い状態で使用することができ、燃料電池の発電性能を良好に維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１および図２は、例えばメタノールを燃料とするアクティブ型のＤＭＦＣ１を開示している。このＤＭＦＣ１は、例えばポータブルコンピュータ２の電源として使用可能な大きさを有している。
【００１６】
ＤＭＦＣ１は、装置本体３と載置部４とを有している。装置本体３は、ポータブルコンピュータ２の幅方向に沿う細長い箱状をなしている。載置部４は、ポータブルコンピュータ２の後端部を載置し得るように、装置本体３の前端から水平に突出している。載置部４の上面に電源コネクタ５が配置されている。電源コネクタ５は、載置部４の上にポータブルコンピュータ２を載せた時に、このポータブルコンピュータ２に電気的に接続されるようになっている。
【００１７】
装置本体３は、図３ないし図７に示すベース６と、このベース６を覆うトップカバー７とを有している。ベース６およびトップカバー７は、互いに協働して中空の閉塞領域８を規定している。閉塞領域８は、基本的にＤＭＦＣ１を使用するユーザがアクセスすることを禁止するセクションであって、装置本体３の大部分を占有している。
【００１８】
ベース６は、ホルダ支持部９を有している。ホルダ支持部９は、装置本体３の長手方向に沿う一端に位置するとともに、トップカバー７で覆われることなく閉塞領域８の外方に突出している。ホルダ支持部９の上にホルダ１０が取り付けられている。ホルダ１０は、底壁１１ａ、一対の側壁１１ｂ，１１ｃおよび仕切り壁１１ｄを有している。底壁１１ａは、ホルダ支持部９の上に置かれている。側壁１１ｂ，１１ｃは、装置本体３の幅方向に互いに間隔を存して向かい合っている。仕切り壁１１ｄは、閉塞領域８とホルダ１０との間を仕切るように、底壁４ａから起立している。
【００１９】
図３に示すように、ホルダ１０は、燃料カートリッジ１３を取り外し可能に支持している。燃料カートリッジ１３は、電池構成要素の一例であり、この燃料カートリッジ１３の内部に例えば発電に供する燃料としての高濃度メタノールが充填されている。燃料カートリッジ１３は、中空の箱状をなすとともに、その一端面に燃料供給口１４を有している。燃料カートリッジ１３は、燃料が空となった時点でホルダ１０から取り外され、新たな燃料カートリッジ１３がホルダ１０に取り付けられる。言い換えると、燃料カートリッジ１３は、交換可能にホルダ１０に支持されている。
【００２０】
燃料カートリッジ１３は、蓋１５で覆われている。蓋１５は、トップカバー７に連続するようにホルダ１０に取り外し可能に支持されている。この蓋１５は、ホルダ１０と協働して中空の開放領域１６を規定している。開放領域１６は、基本的にユーザが自由にアクセスできるユーザアクセス領域の一例であり、上記仕切り壁１１ｄを介して閉塞領域８と仕切られている。燃料カートリッジ１３は、開放領域１６に収容されている。
【００２１】
蓋１５は、燃料カートリッジ１３を交換する時に、ホルダ１０から取り外される。蓋１５を取り外した状態では、燃料カートリッジ１３やホルダ１０が装置本体３の外に露出するようになっている。
【００２２】
図４および図５に示すように、ホルダ１０の仕切り壁１１ｄは、カートリッジ接続口１７を有している。カートリッジ接続口１７は、開放領域１６に露出している。燃料カートリッジ１３の燃料供給口１４は、燃料カートリッジ１３をホルダ１０に取り付けた時に、カートリッジ接続口１７に接続される。
【００２３】
図３および図１１に示すように、装置本体３の閉塞領域８に混合タンク２０、ＤＭＦＣスタック２１、第１の凝縮器２２および第２の凝縮器２３が収容されている。
【００２４】
混合タンク２０は、高濃度メタノールを希釈して例えば濃度数％〜数十％のメタノール水溶液を生成するためのものである。混合タンク２０は、ベース６に支持されるとともに、仕切り壁１１ｄを間に挟んで燃料カートリッジ１３と隣り合っている。図１０に示すように、混合タンク２０は、第１の燃料供給管２４を介してカートリッジ接続口１７に接続されている。第１の燃料供給管２４は、高濃度メタノールを混合タンク２０に送り込む燃料ポンプ２５を有している。
【００２５】
ＤＭＦＣスタック２１は、メタノールの化学反応を利用して発電を行う燃料電池の一例である。ＤＭＦＣスタック２１は、燃料極（アノード）２７と、空気極（カソード）２８と、これら両極２７，２８の間に介在される電界質膜２９とを有している。ＤＭＦＣスタック２１は、ベース６に支持されるとともに、装置本体３の長手方向に沿う中間部に位置している。
【００２６】
ＤＭＦＣスタック２１の燃料極２７は、第２の燃料供給管３０を介して上記混合タンク２０に接続されている。第２の燃料供給管３０は、燃料極２７の一端に接続されているとともに、混合タンク２０内のメタノール水溶液を燃料極２７に送り込む送液ポンプ３１を有している。
【００２７】
燃料極２７の他端は、燃料戻し管３２を介して混合タンク２０に接続されている。燃料戻し管３２は、燃料極２７から排出される未反応のメタノール水溶液や燃料極２７での酸化反応により生成された二酸化炭素を混合タンク２０に戻すためのものである。未反応のメタノール水溶液および二酸化炭素は、燃料極２７から排出される排出物質の一例であり、燃料極２７から排出された直後では、ＤＭＦＣスタック２１の発電動作時の熱影響を受けてメタノール水溶液の水温が６０℃以上となっている。
【００２８】
上記第１の凝縮器２２は、燃料戻し管３２の途中に介在されている。第１の凝縮器２２は、燃料極２７から混合タンク２０に戻るメタノール水溶液を冷却するためのものである。第１の凝縮器２２は、メタノール水溶液が流れる管３３と、この管３３に熱的に接続された複数の放熱フィン３４とを有している。
【００２９】
図１０に示すように、ＤＭＦＣスタック２１の空気極２８の一端に空気供給管３５が接続されている。空気供給管３５は、上記閉塞領域８に収容されるとともに、ＤＭＦＣスタック２１から上記ホルダ１０の仕切り壁１１ｄに向けて直線状に延びている。
【００３０】
図６および図７に示すように、仕切り壁１１ｄは、吸気口３６を有している。吸気口３６は、発電に供する空気を大気中から吸い込むためのものであり、上記開放領域１６に向けて開口している。このため、吸気口３６は、装置本体３の長手方向に沿う一端部に位置しており、この吸気口３６にＤＭＦＣスタック２１から延びる空気供給管３５が接続されている。さらに、装置本体３のトップカバー７は、吸気口３６に対応する位置に複数の通気孔７ａを有している。
【００３１】
空気供給管３５は、送気ポンプ３７を有している。送気ポンプ３７は、吸気口３６から吸い込んだ空気をＤＭＦＣスタック２１の空気極２８に送り込むためのものである。この送気ポンプ３７は、ＤＭＦＣスタック２１と吸気口３６との間に位置している。
【００３２】
図４ないし図７に示すように、上記ホルダ１０の仕切り壁１１ｄにリブ状のフィルタ支持壁３８が形成されている。フィルタ支持壁３８は、上記吸気口３６を取り囲むように仕切り壁１１ｄからホルダ１０の内側に向けて張り出している。フィルタ支持壁３８は、ホルダ１０の底壁１１ａおよび一方の側壁１１ｃと協働して四角いフィルタ装着口３９を規定している。
【００３３】
フィルタ装着口３９に吸気フィルタ４１が装着されている。吸気フィルタ４１は、一定の厚みを有する四角い板状をなしており、例えば空気中に含まれる炭化水素系の化合物を吸着する機能を有している。吸気フィルタ４１は、ホルダ１０の方向からフィルタ装着口３９に取り外し可能に嵌め込まれている。これにより、吸気フィルタ４１の外周面がフィルタ支持壁３８、底壁１１ａおよび側壁１１ｃに気密に接触し、吸気口３６をホルダ１０の方向から覆っている。そのため、吸気フィルタ４１は、燃料カートリッジ１３と仕切り壁１１ｄとの間の隙間部分に介在されて、上記開放領域１６に露出している。
【００３４】
言い換えると、吸気フィルタ４１は、仕切り壁１１ｄに沿うように起立するとともに、燃料カートリッジ１３の一端面と向かい合っている。この結果、吸気フィルタ４１の大型化が可能となり、空気との接触面積を十分に確保することができる。
【００３５】
図６および図７に示すように、吸気フィルタ４１は、ホルダ１０の仕切り壁１１ｄとの間に密閉された清浄空間４２を形成しており、この清浄空間４２に吸気口３６が開口している。したがって、送気ポンプ３７が駆動すると、吸気口３６は清浄空間４２から空気を吸い込むようになっている。
【００３６】
それとともに、吸気フィルタ４１は、空気供給管３５の延長線上に位置している。この吸気フィルタ４１と上記送気ポンプ３７とは、直線状の位置関係を保つように互いに並んでいる。
【００３７】
図１０に示すように、上記第２の凝縮器２３は、排気管４３を介して空気極２８の他端に接続されている。第２の凝縮器２３は、空気極２８から排出される水蒸気や水のような物質を冷却するためのものであり、排気管４３の下流端に接続されている。第２の凝縮器２３は、回収タンク４４を有している。回収タンク４４は、空気極２８から排出される水および水蒸気から回収された水を貯溜するためのものであり、この第２の凝縮器２３で水分が分離された気体成分は、第２の凝縮器２３から大気中に放出される。
【００３８】
回収タンク４４は、回収管４５を介して燃料戻し管３２に接続されている。回収管４５は、回収タンク４４に貯えられた水を燃料戻し管３２を介して混合タンク２０に送り込む回収ポンプ４６を有している。
【００３９】
さらに、排気管４３は、空気極２８と第２の凝縮器２３との間で分岐された分岐管４８を有している。分岐管４８の上流端は混合タンク２０に接続されている。分岐管４８は、混合タンク２０に戻された二酸化炭素を排気管４３を経由して第２の凝縮器２３に導くためのものである。第２の凝縮器２３に導かれた二酸化炭素は、第２の凝縮器２３から大気中に放出される。
【００４０】
図３および図８に示すように、第１の凝縮器２２および第２の凝縮器２３は、上記装置本体３の他端部に設置されており、上記燃料カートリッジ１３に対し混合タンク２０やＤＭＦＣスタック２１を間に挟んだ反対側に位置している。第１および第２の凝縮器２２，２３は、互いに間隔を存して向かい合うようにベース６に支持されており、これら凝縮器２２，２３の間に第１および第２のファン５０，５１が配置されている。
【００４１】
したがって、本実施の形態では、燃料カートリッジ１３、混合タンク２０、送気ポンプ３７、ＤＭＦＣスタック２１、第１および第２の凝縮器２２，２３は、装置本体３の長手方向に沿って一列に並んでいる。
【００４２】
第１のファン５０は、第１の凝縮器２２に重なり合っている。第１のファン５０が動作すると、第１の凝縮器２２を通り抜けて第１のファン５０に向うような冷却風の流れが形成され、この冷却風により第１の凝縮器２２が冷却される。第１の凝縮器２２を冷却した冷却風は、第１のファン５０の吐出口５０ａから吐き出される。
【００４３】
第２のファン５１は、第２の凝縮器２３に重なり合っている。第２のファン５１が動作すると、第２の凝縮器２３を通り抜けて第２のファン５１に向うような冷却風の流れが形成され、この冷却風により第２の凝縮器２３が冷却される。第２の凝縮器２３を冷却した冷却風は、第２のファン５１の吐出口５１ａから吐き出される。さらに、第２の凝縮器２３から排出される二酸化炭素のような不純物にしても、冷却風の流れに乗じて吐出口５１ａから吐き出される。
【００４４】
図８および図１１に示すように、第１および第２のファン５０，５１の吐出口５０ａ，５１ａは、装置本体３の他端の方向を指向するように開口している。装置本体３は、その他端に排気口５２を有している。排気口５２は、装置本体３のトップカバー７に形成されて、第１および第２のファン５０，５１の吐出口５０ａ，５１ａと向かい合っている。そのため、吐出口５０ａ，５１ａから吐き出される冷却風および二酸化炭素のような不純物は、排気口５２を通じて装置本体３の外に排出される。
【００４５】
この排気口５２の開口方向は、上記吸気口３６の開口方向とは逆向きとなっている。言い換えると、発電用の空気を吸い込む吸気口３６は、排気口５２から装置本体３の長手方向に遠ざかった位置において、排気口５２とは異なる方向に向けて開口している。したがって、発電に必要な酸素濃度が低く、かつ二酸化炭素のような不純物を含む気体が排気口５２から排出されていても、吸気口３６が排気口５２から排出される気体を吸い込み難くなる。
【００４６】
図１０に示すように、ＤＭＦＣ１は、制御部５５を有している。制御部５５は、例えば混合タンク２０内で生成されるメタノール水溶液の濃度および液量を制御したり、ポータブルコンピュータ２との間で情報をやりとりして、ポータブルコンピュータ２に供給する電力を制御するためのものである。制御部５５は、ＤＭＦＣ１の載置部４に収容されているとともに、電源コネクタ５およびＤＭＦＣスタック２１に電気的に接続されている。
【００４７】
メタノール水溶液の濃度は、燃料カートリッジ１３から混合タンク２０に供給される高濃度メタノールの量、ＤＭＦＣスタック２１の燃料極２７から戻される未反応のメタノール水溶液の量およびＤＭＦＣスタック２１の空気極２８から戻される水の量を制御部５５で制御することにより調節される。
【００４８】
具体的には、混合タンク２０は、タンク内のメタノール水溶液の量を検出する液量センサ５６と、メタノール水溶液の温度を検出する温度センサ５７と、メタノール水溶液の濃度を検出する濃度センサ５８とを備えている。各センサ５６，５７，５８によって検出されたメタノール水溶液に関する情報は、制御部５５に送られる。制御部５５は、各センサ５６，５７，５８からの情報に基づいて、例えば燃料ポンプ２５や回収ポンプ４６を制御する。これにより、燃料カートリッジ１３から混合タンク２０に流入する高濃度メタノールの量および回収タンク４４から混合タンク２０に流入する水の量が制御され、メタノール水溶液の濃度が発電性能を良好に維持できる値に制御される。
【００４９】
次に、ＤＭＦＣ１の発電動作について説明する。
【００５０】
燃料カートリッジ１３に貯えられた高濃度メタノールは、燃料ポンプ２５によって混合タンク２０に送り込まれる。この混合タンク２０には、ＤＭＦＣスタック２１の空気極２８から回収された水およびＤＭＦＣスタック２１の燃料極２７から排出される未反応の低濃度メタノールが戻される。そのため、高濃度メタノールは、混合タンク２０内で水および低濃度メタノールと混じり合って希釈され、所定の濃度のメタノール水溶液が生成される。
【００５１】
混合タンク２０で生成されたメタノール水溶液は、送液ポンプ３１によってＤＭＦＣスタック２１の燃料極２７に送り込まれる。燃料極２７では、メタノールが水と反応して酸化され、水素イオン、二酸化炭素および電子を生成する。水素イオンは、ＤＭＦＣスタック２１の電界質膜２９を透過して空気極２８に達する。
【００５２】
燃料極２７で生成された二酸化炭素は、未反応のメタノール水溶液と一緒に第１の凝縮器２２に導かれ、第１のファン５０から送られる冷却風により冷やされた後に、燃料戻し管３２を介して混合タンク２０に戻される。混合タンク２０に戻された二酸化炭素は、混合タンク２０内で気化するとともに、分岐管４８から排気管４３に流入する。
【００５３】
一方、発電に供する空気は、送気ポンプ３７の駆動により吸気フィルタ４１を通して清浄空間４２に取り込まれる。この時、吸気フィルタ４１は、空気中の塵埃を捕捉するとともに、この空気中に含まれる炭化水素系の化合物を吸着する。
【００５４】
吸気フィルタ４１で浄化された空気は、清浄空間４２に流入する。吸気口３６は、清浄空間４２内の空気を吸い込むとともに、この空気は送気ポンプ３７を介してＤＭＦＣスタック２１の空気極２８に送り込まれる。空気極２８では、空気中の酸素が水素イオン、電子と結合して還元され、水蒸気が生成される。この時、燃料極２７と空気極２８との間に接続された外部回路に電子が流れて、発電動作が行われる。
【００５５】
空気極２８で生成された水蒸気は、排気管４３に流れ込むとともに、この排気管４３内で上記混合タンク２０からの二酸化炭素と合流して第２の凝縮器２３に導かれる。第２の凝縮器２３では、第２のファン５１から送られる冷却風により水蒸気が冷却されて水となる。この水は回収タンク４４に一時的に貯溜される。水分が分離され、かつ二酸化炭素のような不純物を含む気体は、第２の凝縮器２３から排出されるとともに、この第２の凝縮器２３を通過した冷却風と共に第２のファン５１の吐出口５１ａから排気口５２に向けて吐き出される。
【００５６】
回収タンク４４に貯えられた水は、回収ポンプ４６を介して混合タンク２０に送り込まれ、高濃度メタノールを希釈するための水として再利用される。
【００５７】
このようなＤＭＦＣ１によると、発電用の空気は、吸気フィルタ４１で浄化された後、吸気口３６に吸い込まれる。このため、空気中に含まれる塵埃および空気極２８上での還元反応を阻害する炭化水素系の化合物を、夫々ＤＭＦＣスタック２１の上流で除去することができる。このため、ＤＭＦＣ１の発電性能を維持できる。
【００５８】
吸気フィルタ４１は、ＤＭＦＣ１の運転時間の経過に伴い次第に汚損し、浄化性能が徐々に低下するのを避けられない。そのため、ＤＭＦＣ１の本来の発電性能を維持するためには、吸気フィルタ４１のメンテナンスを頻繁に行い、発電用の空気の浄化性能を持続させることが必要となる。
【００５９】
本実施の形態では、吸気フィルタ４１は、燃料カートリッジ１３が収まる開放領域１６（ユーザアクセス領域）に露出するようにホルダ１０の仕切り壁１１ｄに支持されている。燃料カートリッジ１３は、燃料を使い切る毎に交換を要するので、蓋１５を外すだけの簡単な作業でホルダ１０と一緒に装置本体３の外に露出するようになっている。
【００６０】
そのため、開放領域１６に位置する吸気フィルタ４１にしても、単に蓋１５を外すだけで装置本体３の外に簡単に露出させることができ、その汚れ具合の確認やホルダ１０に対し着脱作業を実行することができる。
【００６１】
したがって、吸気フィルタ４１のメンテナンスおよび交換作業を、装置本体３を分解することなく容易に行え、作業に手間を要しない。よって、吸気フィルタ４１を常に浄化性能が高い状態で使用することが可能となり、ＤＭＦＣ１の発電性能を良好に維持することができる。
【００６２】
しかも、吸気フィルタ４１は、燃料カートリッジ１３の一端面と向かい合うように仕切り壁１１ｄに沿って起立しているので、吸気フィルタ４１を大型化することができ、空気との接触面積を十分に確保できる。このため、特に空気中に含まれる炭化水素系の化合物の吸着性能を高めることができ、空気極２８に化合物が付着し難くなる。よって、ＤＭＦＣ１の発電性能の低下を防止でき、長期に亘って高出力が得られる。
【００６３】
さらに、上記構成によると、吸気フィルタ４１、吸気口３６および送気ポンプ３７は、発電用空気の流れ方向に沿う上流側から下流側に向けて直線状に並んでいる。そのため、吸気フィルタ４１と送気ポンプ３７との間での圧力損失を最小限に抑えることができ、吸気フィルタ４１の浄化効率を高めることができる。
【００６４】
それとともに、空気を吸い込む時の吸気抵抗が小さくなり、送気ポンプ３７の負担が軽減される。よって、送気ポンプ３７の消費電力を抑えることができるといった利点がある。
【００６５】
なお、本発明は上記実施の形態に特定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施可能である。
【００６６】
例えば、ホルダに装着される発電構成要素は、燃料カートリッジに特定されるものではなく、燃料カートリッジ以外の部品を追加してもよい。
【００６７】
さらに、本発明に係る燃料電池装置は、ポータブルコンピュータ用に限らず、例えば携帯形情報端末のようなその他の電子機器用の電源としても実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態に係る燃料電池装置の斜視図。
【図２】本発明の実施の形態において、燃料電池装置にポータブルコンピュータを接続した状態を示す斜視図。
【図３】本発明の実施の形態において、燃料カートリッジ、混合タンク、送気ポンプ、ＤＭＦＣスタック、第１および第２の凝縮器の位置関係を示す斜視図。
【図４】本発明の実施の形態において、吸気フィルタとホルダとの位置関係を示す斜視図。
【図５】本発明の実施の形態において、吸気フィルタとホルダとの位置関係を示す側面図。
【図６】本発明の実施の形態において、吸気フィルタ、ホルダ、燃料カートリッジおよび空気供給管の位置関係を示す断面図。
【図７】本発明の実施の形態において、ホルダから燃料カートリッジおよび蓋を取り外して、吸気フィルタを露出させた状態を示す断面図。
【図８】本発明の実施の形態において、第１および第２の凝縮器の位置関係を示す斜視図。
【図９】本発明の実施の形態において、第１および第２の凝縮器の位置関係を示す側面図。
【図１０】本発明の実施の形態に係る燃料電池装置のブロック図。
【図１１】本発明の実施の形態に係る燃料電池装置の断面図。
【符号の説明】
【００６９】
３…装置本体、８…閉塞領域、１３…電池構成要素（燃料カートリッジ）、１５…蓋、１６…開放領域（ユーザアクセス領域）、２１…燃料電池（ＤＭＦＣスタック）、３６…吸気口、４１…吸気フィルタ、５２…排気口。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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