JP2008159281A - 燃料電池のガス除去フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池に対する吸入空気中の不純ガスを、高効率で除去することができるとともに、圧力損失の増加を招くおそれを抑制することができる燃料電池のガス除去フィルタ装置を提供する。
【解決手段】燃料電池の吸気路において、吸入空気中の不純ガスを除去するためのフィルタユニット３６を備える。そのフィルタユニット３６には、上流側フィルタ３７及び下流側フィルタ３８を設ける。上流側フィルタ３７は下流側フィルタ３８よりもガス除去容量が大きくなるように構成し、下流側フィルタ３８は上流側フィルタ３７よりもガス除去効率が高くなるように構成する。
【選択図】図２

Description

この発明は、燃料電池の吸気路に設けられ、吸入空気中の不純ガスを除去するためのフィルタユニットを備えた燃料電池のガス除去フィルタ装置に関するものである。

従来のこの種の燃料電池におけるガス除去フィルタ装置としては、例えば、特許文献１〜４に開示されるような構成のものが提案されている。
すなわち、特許文献１に記載の燃料電池システムにおいては、空気が静電フィルタ、ブロワ及び光触媒フィルタを通って、燃料電池に供給されるようになっている。そして、静電フィルタにより空気中に含まれる帯電した粉塵等のカチオン、及びカチオン発生の原因となる微粒子が吸着除去されるとともに、光触媒フィルタにより空気中に含まれる窒素酸化物、硫黄酸化物、一酸化炭素等の不純ガスが分解除去される。その結果、燃料電池に対する不純ガス等の不純物を含む空気の供給が防止される。この結果、電解質の変質及び電極触媒の酸素吸着能の低下を抑制して、発電性能の低下を防止するようになっている。

特許文献２に記載の空気清浄機等における脱臭フィルタでは、消臭剤を含浸させた不織布層と、ハニカム構造体の小室内に粒状活性炭を埋設した活性炭層とが設けられている。そして、不織布層が空気流の上流側に配置されるとともに、活性炭層が空気流の下流側に配置されて、その不織布層及び活性炭層により、空気中に含まれる臭気が除去されるようになっている。

特許文献３に記載の室内有害物質除去装置においては、不織布をひだ状に折曲形成した集塵フィルタと、格子中に粒状活性炭を埋設したガス除去フィルタとが設けられている。そして、集塵フィルタにより空気中に含まれる塵埃が除去されるとともに、ガス除去フィルタにより空気中に含まれるアルデヒド類等の有害ガスが除去されるようになっている。

特許文献４に記載の燃料電池用の空気清浄フィルタにおいては、集塵用の粗フィルタと、同じく集塵用の密フィルタと、アンモニアガス除去用のアンモニアフィルタと、硫化水素除去用の硫化水素フィルタとが設けられている。前記アンモニアフィルタ及び硫化水素フィルタは、活性炭繊維とポリエステル繊維とからなるシート材料のハニカム構造体より形成されている。そして、空気が各フィルタを順に通過することにより、空気に含まれる塵埃及び不純ガスが除去されるようになっている。
特開２００３−１３２９２８号公報 特開２００２−５８７２９号公報 特開２００５−１２１２９４号公報 特開２００５−３２７６８４号公報

ところが、これらの従来のガス除去フィルタ装置においては、次のような問題があった。
すなわち、特許文献１に記載の従来構成では、光触媒フィルタにより空気中の不純ガスが分解除去されるようになっているため、フィルタ装置を日光が当たる場所に設置したり、日光が得らない場合は光源を設けたりする必要があって、設置上の制約を受けるものであった。また、一般に光触媒フィルタは不純ガスとの反応速度が低いため、大流量の空気に含まれる不純ガスを高効率で除去するのは困難であった。このような問題に対処するため、光触媒を空気の流れ方向に沿って長距離にわたって設けて、不純ガスの除去効率を高めようとした場合には、装置が大型化するばかりでなく、通気抵抗が増大するという問題が生じた。

特許文献２に記載のフィルタは、空気に含まれる臭気を除去するための脱臭フィルタである。そして、粒状活性炭よりなる活性炭層が空気流の下流側に配置されているので、このフィルタをガス除去フィルタ装置に用いた場合、下流側の活性炭層のみでは不純ガスの十分な除去効率を期待することができない。この場合、例えば空気流の上流側の不織布層に代えて活性炭繊維層を設け、その活性炭繊維層においても不純ガスを除去するように構成することも考えられるが、このように構成すると、上流側の活性炭繊維層では多くのガス除去容量を望めないため、その上流側の活性炭繊維層が早期に飽和して、フィルタの使用寿命が短くなるという問題が生じた。

特許文献３に記載のフィルタ装置では、ガス除去フィルタが粒状活性炭よりなる一層構造となっているため、前記特許文献２の場合と同様に、このフィルタのみでは不純ガスの十分な除去効率を望むことができない。この場合、例えば不純ガスの除去効率を高めるために、粒状活性炭を空気の流れ方向に厚く充填配置することも考えられるが、このように構成すると、通気抵抗が増大して、圧力損失が増加するという問題が発生した。

特許文献４に記載のフィルタ装置では、ガス除去用の二層のフィルタがそれぞれ活性炭繊維等によるハニカム構造となっているだけであるため、ガス除去容量が小さくて、フィルタの使用寿命が短くなるとともに、通気抵抗が増大して、圧力損失も大きいという問題があった。

この発明は、前記のような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、燃料電池に対する吸入空気中の不純ガスを、長時間にわたって高効率で除去することができるとともに、圧力損失の増加を招くおそれを抑制することができ、しかも、小形化が可能な燃料電池のガス除去フィルタ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、燃料電池の吸気路に設けられ、吸入空気中の不純ガスを除去するためのフィルタユニットを有する燃料電池のガス除去フィルタ装置において、前記フィルタユニットは上流側フィルタ及び下流側フィルタを有し、前記上流側フィルタは下流側フィルタよりもガス除去容量が大きく、下流側フィルタは上流側フィルタよりもガス除去効率が高いことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記上流側フィルタは、流入空気量を４ｍ^３／ｍｉｎとしたとき、空間速度が５０，０００〜３００，０００の範囲内となる体格を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上流側フィルタは粒状吸着材よりなることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、粒状吸着材は複数の区画内に収容されたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の発明において、下流側フィルタは繊維状吸着材よりなることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の発明において、燃料電池システムのカソード極の空気供給経路に設けられたことを特徴とする。

従って、この発明においては、燃料電池に対する吸入空気中の大部分の不純ガスが、まずガス除去容量の大きな上流側フィルタにより大まかに除去された後、残りの不純ガスがガス除去効率の高い下流側フィルタにより除去される。この場合、吸入空気中の不純ガスの濃度は、上流側フィルタを通過することにより大幅に低減されるため、下流側フィルタのガス除去効率が短時間に低下するおそれはない。よって、フィルタユニットの上流側及び下流側フィルタの協働作用により、燃料電池に対する吸入空気中の不純ガスを、長時間にわたって高効率で、かつ低い圧力損失で除去することができるとともに、圧力損失が増加するのを抑制することができる。しかも、フィルタの流路をその延長方向において長くする必要がなく、小形化が可能となる。

また、特に、前記上流側フィルタは、流入空気量を４ｍ^３／ｍｉｎとしたとき、空間速度が５０，０００〜３００，０００の範囲内となる体格を有するように構成するとよい。このように構成した場合には、ガス除去容量及びガス除去効率がともに良好な所定体格のフィルタユニットを得ることができる。

以上のように、この発明によれば、長寿命を達成できるばかりでなく、燃料電池に対する吸入空気中の不純ガスを高効率で除去することができるとともに、圧力損失の増加を招くおそれを抑制することができ、さらには小形化が可能になるという効果を発揮する。

（第１実施形態）
以下に、この発明の第１実施形態を、図１〜図６に基づいて説明する。
まず、この発明を具体化した燃料電池システムの構成について説明する。図１に示すように、燃料電池システム２１には、固体高分子電解質型燃料電池等よりなる燃料電池２２と、その燃料電池２２の作動を制御する制御装置２４とが装備されている。

図１に示すように、前記燃料電池２２には、水素ガスが高圧ボンベ２３により供給される。また、燃料電池２２には、その吸気路に設けられたガス除去フィルタ装置２６及びブロワ２７を介して酸素含有ガスとしての空気が供給される。そして、燃料電池２２では、高圧ボンベ２３から供給された水素と、ガス除去フィルタ装置２６で二酸化硫黄（ＳＯ_２）等の不純ガスが除去された空気との電気化学反応によって、電気エネルギーが取り出される。この燃料電池２２で発生した直流電力は、インバータ２８により交流電力に変換される。

次に、前記ガス除去フィルタ装置２６の構成について説明する。図２に示すように、ガス除去フィルタ装置２６のケース３１は、一側面を開口した第１ケース形成体３２と、その第１ケース形成体３２の開口部を開閉可能に覆う第２ケース形成体３３とから構成されている。第１ケース形成体３２にはインレット３４が形成されるともに、第２ケース形成体３３にはアウトレット３５が形成されている。インレット３４とアウトレット３５との間に位置するように、ケース３１内にはフィルタユニット３６が配置され、前記燃料電池２２への吸入空気がフィルタユニット３６を通過することにより、同吸入空気中に含まれる不純ガスが除去されるようになっている。

図２に示すように、前記フィルタユニット３６は、吸入空気流の上流側に配置された上流側フィルタ３７と、その上流側フィルタ３７に対して吸入空気流の下流側に隣接配置された下流側フィルタ３８とから構成されている。そして、上流側フィルタ３７は、下流側フィルタ３８よりもガス除去容量が大きくなるように構成され、下流側フィルタ３８は上流側フィルタ３７よりもガス除去効率が高くなるように構成されている。

すなわち、図３（ａ）（ｂ）に示すように、前記上流側フィルタ３７は、紙、合成樹脂、金属等よりなる枠体３９に区画形成された小部屋３９ａ内に、活性炭、ゼオライト、シリカゲル等の粒状吸着材４０を充填するとともに、各小部屋３９ａの前後開口が覆布３９ｂによって覆われることにより構成されている。この覆布３９ｂは、通気性をほとんど阻害しない織布等よりなり、前記粒状吸着材４０が小部屋３９ａから脱落しないように保持するために設けられている。そして、この上流側フィルタ３７は、燃料電池２２の吸入空気量を４ｍ^３／ｍｉｎとしたとき空間速度ＳＶ（１時間にフィルタを通過する流体の体積÷フィルタの体積）が５０，０００〜３００，０００の体格（面積Ｓ×高さＨ）となるように形成されている。

さらに、前記上流側フィルタ３７において、枠体３９の小部屋３９ａに対する粒状吸着材４０の充填量は、小部屋３９ａの容積が粒状吸着材４０の体積の１．１倍〜２倍の範囲内となるように設定されている。この設定により、振動を受けた際の小部屋３９ａ内における粒状吸着材４０の不要な移動を抑制することができて、粒状吸着材４０の移動にともなう破壊を防止することができる。また、小部屋３９ａの高さは、気体流量に対して、前記空間速度ＳＶが５０，０００〜３００，０００の条件を満たす範囲に設定されている。そして、例えば粒状活性炭よりなる粒状吸着材４０は、吸着面の表面積が広く、このため、ガス除去容量が大きく、ガス除去効果を長時間持続させることができる。また、小部屋３９ａの区画壁は、気体の流れに対して平行する方向へ延びるように形成されている。その結果、整流効果によって通気抵抗を低減することができ、低圧力損失に寄与できる。

これに対して、図４に示すように、前記下流側フィルタ３８は、繊維４２に活性炭等の細かい粉状吸着材４３を絡めて接着剤を介して固定した繊維状吸着材４１から構成されている。この場合、繊維状吸着材４１の目付は１００〜３００ｇ／ｍ^２の範囲内に設定されるとともに、繊維状吸着材４１の繊維径は１０〜５０μｍの範囲内に設定されている。この繊維状吸着材４１は粒状のものに比べて圧力損失を低く抑えることができるため、高いガス除去効率を低圧力損失で得ることができる。繊維状吸着材４１を除塵用濾材として機能させることもできる。

さらに、前記上流側フィルタ３７は、空気流量を４ｍ^３／ｍｉｎとしたとき、空間速度ＳＶが５０，０００〜３００，０００の範囲内となるような体格を有するように構成されている。すなわち、空間速度ＳＶが高いほど処理空気の滞留時間が短いため、ガス除去効率が低下する。逆に、空間速度ＳＶが低いほど処理空気の滞留時間が長くなるため、ガス除去効率が向上するが、ある程度以上の吸入空気量を確保した上で、空間速度ＳＶを低くすると、フィルタ体格が大きくなるため、圧力損失が大きくなる。空間速度ＳＶが上記範囲に設定されていると、燃料電池として要求されるガス除去効率を長時間持続することができるとともに、あるレベル以上の流量を確保した上で圧力損失の増加を抑制することができる。

この実施形態のガス除去フィルタは、特に吸入空気量が３〜５ｍ^３／ｍｉｎ必要とされる燃料電池に好適に使用することができる。
ちなみに、下流側フィルタ３８は、吸着材４３が細かいため、ガス除去のための反応速度がきわめて速い。従って、下流側フィルタ３８は、前記空間速度ＳＶを考慮する必要がない。

前記のように、この実施形態のガス除去フィルタ装置２６では、図２に示すように、フィルタユニット３６が上流側フィルタ３７及び下流側フィルタ３８とから構成されている。そして、上流側フィルタ３７は下流側フィルタ３８よりもガス除去容量が大きくなるとともに、下流側フィルタ３８は上流側フィルタ３７よりもガス除去効率が高くなるように構成されている。よって、このガス除去フィルタ装置２６において、燃料電池２２に対する吸入空気がインレット３４からケース３１内に流入して上流側フィルタ３７を通過すると、その吸入空気に含まれる不純ガスが上流側フィルタ３７により、例えば７５％程度まで大まかに除去される。この場合、上流側フィルタ３７はガス除去容量の優れた材料で形成されているため、この７５％程度のガス除去効率は長時間にわたって持続する。

その後、不純ガスを大まかに除去された空気は下流側フィルタ３８を通過し、その空気に含まれる残りの不純ガスのほとんどが下流側フィルタ３８により除去される。
この場合、上流側フィルタ３７を通過した後の空気に含まれる不純ガスの濃度は、元のガス濃度の約１／４の２５％程度に低下しているため、下流側フィルタ３８の使用寿命は、上流側フィルタ３７を設けない場合に比較して４倍程度に延長できる。また、下流側フィルタ３８はガス除去効率の高い材料で形成されているため、吸入空気中の不純ガスは例えば９８％以上の高効率で除去される。そして、清浄な空気は、アウトレット３５からケース３１外に導出されて、燃料電池２２に供給される。

従って、この実施形態のガス除去フィルタ装置２６によれば、フィルタユニット３６の上流側フィルタ３７及び下流側フィルタ３８の協働作用により、燃料電池２２に対する吸入空気中の不純ガスを、長時間にわたって高効率で除去することができるとともに、圧力損失が増加するのを抑制することができる。

さて、以上に述べた第１実施形態は以下の効果を発揮する。
（１） 上流側フィルタ３７はガス除去容量の大きな材料で形成されているため、例えば、７５％程度のガス除去効率を長時間にわたって持続させることができる。また、下流側フィルタ３８はガス除去効率の高い材料で形成されているため、吸入空気中の不純ガスは９８％以上の高効率で除去される。そして、空気が下流側フィルタ３８に達するときには、不純ガスの量が大幅に低減されているため、下流側フィルタ３８は長時間にわたって高い除去効率を維持できる。このため、フィルタユニット３６として、長寿命と低圧力損失とを達成できる。

（２） 上流側フィルタ３７及び下流側フィルタにより、不純ガスを有効に吸収できるため、光触媒のような長い経路は不要である。このため、通気抵抗の増大を抑制できるとともに、装置の小形化を可能にすることができる。

（３） 上流側フィルタ３７を構成する粒状吸着材４０が枠体３９の小部屋３９ａ内に収容されているため、上流側フィルタ３７が直立状態にあっても、粒状吸着材４０の下方への偏在を防止できる。従って、粒状吸着材４０を均一に分散配置できて、不純ガスを効率よく除去できる。しかも、粒状吸着材４０を小部屋３９ａ内に収容することにより、同粒状吸着材４０の余分な移動を抑えて、その破壊を防止できる。

（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を説明する。
なお、この第２実施形態以降の各実施形態においては、それらの構成，作用及び効果について前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

さて、この第２実施形態においては、図７に示すように、ガス除去フィルタ装置２６に、それぞれ第１，第２ケース形成体３２，３３よりなる２つのケース３１Ａ，３１Ｂが設けられている。両ケース３１Ａ，３１Ｂの第２ケース形成体３３と第１ケース形成体３２とは連結筒４６を介して互いに連結され、一方のケース３１Ａの第１ケース形成体３２にはインレット３４が形成されるとともに、他方のケース３１Ｂの第２ケース形成体３３にはアウトレット３５が形成されている。そして、フィルタユニット３６を構成する上流側フィルタ３７と下流側フィルタ３８とが、２つのケース３１Ａ，３１Ｂ内に格別に収容配置されている。

従って、この第２実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
（４） ガス除去フィルタ装置２６のケースが２つに分割されているため、各ケースを小型化でき、ガス除去フィルタ装置２６を狭い場所に分割して配置するような場合に都合がよい。

（第３実施形態）
次に、この発明の第３実施形態を説明する。
さて、この第３実施形態においては、図８に示すように、ケース３１が上面を開口したケース本体３１ａと、そのケース本体３１ａの開口部を開閉可能に覆う蓋体３１ｂとから構成されている。また、インレット３４及びアウトレット３５がケース本体３１ａに形成されている。そして、フィルタユニット３６の上流側フィルタ３７及び下流側フィルタ３８が、ケース３１内に空気の流れ方向において所定の間隔をおいて収容配置されている。

この第３実施形態においては、以下のような効果がある。
（５） 蓋体３１ｂをケース本体３１ａから外すことにより、ケース本体３１ａの上面を大きく開放させることができ、フィルタ３７，３８の交換等が容易である。

（第４実施形態）
次に、この発明の第４実施形態を説明する。
さて、この第４実施形態においては、図９に示すように、ケース３１が前記第３実施形態の場合と同様に、上面を開口したケース本体３１ａと、そのケース本体３１ａの開口部を開閉可能に覆う蓋体３１ｂとから構成されている。フィルタユニット３６は、上流側フィルタ３７と中間フィルタ４７と下流側フィルタ３８とから構成され、それらのフィルタ３７，４７，３８がケース３１内に空気の流れ方向へそれぞれ所定の間隔をおいて収容配置されている。そして、中間フィルタ４７は、ガス除去容量及びガス除去効率が上流側フィルタ３７と下流側フィルタ３８との中間となるように構成されている。

従って、この第４実施形態では、以下の効果がある。
（６） フィルタユニット３６を多段のフィルタ３７，４７，３８で構成しているため、第１実施形態の場合に比較して、ガス除去容量及びガス除去効率を一層向上させることができる。

（第５実施形態）
次に、この発明の第５実施形態を説明する。
さて、この第５実施形態では、図１０に示すように、フィルタユニット３６の上流側フィルタ３７の構成が異なっている。すなわち、上流側フィルタ３７における枠体３９の小部屋３９ａが小さくかつ数多く形成され、それらの小部屋３９ａ間が通気性を有する隔壁４４によって区画されている。そして、隣接する小部屋３９ａのうちの一方のエア上流側及び他方の下流側開口が封止材４８により封止されている。

従って、この第５実施形態においては、以下の効果を発揮する。
（７） 吸入空気中に含まれる粉塵等を隔壁４４において濾過して、上流側フィルタ３７の枠体３９の各小部屋３９ａ内に捕捉することができるため、ガス除去用フィルタとしての機能に加えて除塵用フィルタとしての機能を持たせることもできる。

（第６実施形態）
次に、この発明の第６実施形態を説明する。
さて、この第６実施形態においては、図１１に示すように、フィルタユニット３６の上流側フィルタ３７が、活性炭等の粒状吸着材４０を樹脂繊維４９で絡めて固定保持した構成からなっている。この場合、樹脂繊維４９の質量と粒状吸着材４０の質量との比は、１：９〜４：６の範囲内に設定するのが好ましい。また、樹脂繊維４９の太さは４〜１２デシテックスの範囲内に設定するのが好ましい。

従って、この第６実施形態の上流側フィルタ３７では、以下の効果がある。
（８） 粒状吸着材４０が樹脂繊維４９にて固定保持された状態にあるため、粒状吸着材４０の移動や偏りを抑制することができるとともに、粒状吸着材４０の振動等による破壊を防止することができる。

（第７実施形態）
次に、この発明の第７実施形態を説明する。
さて、この第７実施形態においては、図１２に示すように、フィルタユニット３６の上流側フィルタ３７が、活性炭等の粒状吸着材４０を一層状に並べてスポンジや不織布等よりなる通気性緩衝材５０間に挟み込み、これらを複数積層した状態で、紙等よりなる枠体３９内に封入保持した構成となっている。この場合、通気性緩衝材５０は、通気抵抗が上流側フィルタ３７全体の１０分の１以下となるように設定されている。また、通気性緩衝材５０の目付は、５０〜２００ｇ／ｍ^２の範囲内となるように設定されている。

従って、この第７実施形態においては、以下の効果がある。
（９） 通気性緩衝材５０により粒状吸着材４０に作用する衝撃を吸収することができるため、粒状吸着材４０の振動等による破損を防止することができる。さらに、通気性緩衝材５０により除塵用フィルタとしての機能を発揮させることもできる。

（第８実施形態）
次に、この発明の第８実施形態を説明する。
さて、この第８実施形態においては、図１３に示すように、フィルタユニット３６が、ひだ状に折曲形成された不織布等からなる除塵用濾材５１と、同じくひだ状に折曲形成された繊維状活性炭等よりなる下流側フィルタ３８と、その除塵用濾材５１と下流側フィルタ３８との間に挟み込み保持された活性炭等の粒状吸着材４０からなる上流側フィルタ３７とにより、一体状に結合構成されている。

従って、この第８実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
（１０） 粒状吸着材４０からなる上流側フィルタ３７の上流側に除塵用濾材５１が配置されているため、吸入空気中に含まれる粉塵等を除塵用濾材５１にて捕捉除去することができる。

（第９実施形態）
次に、この発明の第９実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
さて、この第９実施形態においては、図１４に示すように、フィルタユニット３６が、紙等よりなる枠体３９内に、活性炭等の粒状吸着材４０からなる上流側フィルタ３７と、ひだ状に折曲形成された繊維状活性炭等よりなる下流側フィルタ３８とを収容して、一体状に結合保持した構成からなっている。そして、下流側フィルタ３８の各ひだ部間の上流側の隙間にも粒状吸着材４０が充填されている。この粒状吸着材４０は上流側フィルタ３７，下流側フィルタ３８のいずれかの機能を有するものであってもよい。

従って、この第９実施形態においては、以下の効果がある。
（１１） 下流側フィルタ３８の各ひだ部間にも粒状吸着材４０を充填しているため、フィルタユニット３６の内部空間を有効に利用して、ガス除去容量またはガス除去効率を向上させることができる。

（第１０実施形態）
次に、この発明の第１０実施形態を説明する。
さて、この第１０実施形態においては、図１５に示すように、ガス除去フィルタ装置２６が前記第２実施形態の場合と同様に２つのケース３１Ａ，３１Ｂから構成され、それらのケース３１Ａ，３１Ｂが連結筒４６を介して互いに連結されている。一方のケース３１Ａの側面にはインレット３４が設けられるとともに、他方のケース３１Ｂの側面にはアウトレット３５が形成されている。さらに、一方のケース３１Ａ内には上流側フィルタ３７を構成する水またはオイルよりなり、不純ガスを溶解可能な液体５２が収容されるとともに、他方のケース３１Ｂ内には繊維状活性炭等よりなる下流側フィルタ３８が配置されている。なお、図示はしないが、ケース３１Ａには、液体５２を抜き取るための開閉可能な取り出し口と、新たな液体５２を注入するための開閉可能な注入口とを備えている。また、前記液体５２は、吸着機能を向上させる薬剤を含有している。

従って、この第１０実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
（１２） 上流側フィルタ３７が液体５２よりなるため、その上流側フィルタ３７に除塵機能を与えることができる。

実施例のフィルタユニット３６は、上流側フィルタ３７として粒状活性炭の大きさが４〜８メッシュ，かさ密度が０．３〜０．７ｋｇ／ｌのものを用い、下流側フィルタ３８として繊維状活性炭の表面に炭酸カリウムを添着させるとともに、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）不織布で同フィルタ３８の全表面を覆ったものを用いた。

表１に示すように、上流側フィルタ３７として吸入空気量を４ｍ^３／ｍｉｎとしたときに面風速が１ｍ／ｓｅｃとなるようなフィルタ開口面積を有し、前記空間速度ＳＶをそれぞれ１２０．０００，５０．０００，３００．０００に設定したフィルタユニット３６の実施例１〜３と、同じく上流側フィルタ３７として空間速度ＳＶをそれぞれ５５０．０００，２５．０００に設定したフィルタユニット３６の比較例１，２とについて、不純ガス除去量と不純ガス除去効率との関係の測定、及び吸入空気量と通気抵抗との関係の測定を行い、図５及び図６に示すような測定結果が得られた。

図５の測定結果から明らかなように、実施例１〜３及び比較例２においては、つまり比較例１を除いた例においては、ガス除去効率が９８％以下に低下するまでの寿命を十分に確保することができた。また、図６の測定結果から明らかなように、実施例１〜３及び比較例１においては、つまり比較例２を除いた例においては、燃料電池として満足できる通気抵抗を得ることができた。ここでは、吸入空気量４ｍ^３／ｍｉｎに対する通気抵抗６００Ｐａを基準の通気抵抗とし、その値以下の通気抵抗を満足レベルとした。以上のように、ガス除去寿命及び通気抵抗ともに、実施例１〜３は好結果を得ることができた。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記第１実施形態において、上流側フィルタ３７の枠体３９を、活性炭等の吸着材を漉き込んだ紙等で形成すること。このように構成した場合には、ガス除去容量をさらに向上させることができる。

・ 前記第４実施形態において、フィルタユニット３６を、４層以上の複数層のフィルタで構成すること。
・ 前記各実施形態において、上流側フィルタ３７または下流側フィルタ３８の吸着材として、前記とは異なった多孔質体、繊維、ガス吸収作用を有する固体に変更したり、それらをベースとしてそれらに吸着機能をアップさせる薬剤を加えたりすること。

ガス除去フィルタ装置を備えた燃料電池システムを示す構成図。 第１実施形態のガス除去フィルタ装置を示す断面図。 （ａ）は図２のガス除去フィルタ装置におけるフィルタユニットの上流側フィルタを示す側面図、（ｂ）は同じく断面図。 同フィルタユニットの下流側フィルタを示す部分側面図。 実施例及び比較例のフィルタユニットについて、ガス除去量とガス除去効率との性能測定結果を示すグラフ。 実施例及び比較例のフィルタユニットについて、吸入空気量と通気抵抗との性能測定結果を示すグラフ。 第２実施形態のガス除去フィルタ装置を示す断面図。 第３実施形態のガス除去フィルタ装置を示す断面図。 第４実施形態のガス除去フィルタ装置を示す断面図。 第５実施形態のガス除去フィルタ装置におけるフィルタユニットの上流側フィルタを示す断面図。 第６実施形態のフィルタユニットの上流側フィルタを示す部分側面図。 第７実施形態のフィルタユニットの上流側フィルタを示す断面図。 第８実施形態のフィルタユニットを示す部分断面図。 第９実施形態のフィルタユニットを示す断面図。 第１０実施形態のガス除去フィルタ装置を示す断面図。

符号の説明

２１…燃料電池システム、２２…燃料電池、２６…ガス除去フィルタ装置、２７…ブロワ、３１…ケース、３６…フィルタユニット、３７…上流側フィルタ、３８…下流側フィルタ、３９…枠体、４０…粒状吸着材、４１…繊維状吸着材、ＳＶ…空間速度。

Claims (6)

1. 燃料電池の吸気路に設けられ、吸入空気中の不純ガスを除去するためのフィルタユニットを有する燃料電池のガス除去フィルタ装置において、
   前記フィルタユニットは上流側フィルタ及び下流側フィルタを有し、
   前記上流側フィルタは下流側フィルタよりもガス除去容量が大きく、下流側フィルタは上流側フィルタよりもガス除去効率が高いことを特徴とする燃料電池のガス除去フィルタ装置。
2. 前記上流側フィルタは、流入空気量を４ｍ^３／ｍｉｎとしたとき、空間速度が５０，０００〜３００，０００の範囲内となる体格を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池のガス除去フィルタ装置。
3. 上流側フィルタは粒状吸着材よりなることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池のガス除去フィルタ装置。
4. 粒状吸着材は枠体内に形成された複数の区画内に収容されたことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池のガス除去フィルタ装置。
5. 下流側フィルタは繊維状吸着材よりなることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の燃料電池のガス除去フィルタ装置。
6. 燃料電池システムのカソード極の空気供給経路に設けられたことを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の燃料電池のガス除去フィルタ装置。

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