JP2005183224A - 液体燃料供給機構およびこれを用いた燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】１枚のシート部材上にポンプおよび複数の流路を形成し、発電に寄与した液体燃料を循環させて再利用すると共に、小型化が可能で取り扱いが容易な液体燃料供給機構およびこれを用いた燃料電池を提供する。
【解決手段】燃料電池２０から排出されて第２流路５にある発電に寄与した使用後のものが、第３流路２５を介して第１流路４に戻す循環動作で再度燃料電池２０に供給されて再利用可能とし、ポンプ１３および第１、第２、第３流路４、５、２５を、フィルム状の１枚のシート部材上に載置した。
【選択図】図５

Description

本発明は、液体燃料を確実に燃料電池器に供給することができる液体燃料供給機構およびこれを用いた燃料電池に関する。

近年、省エネルギー、環境保護の観点から有効なエネルギー源として燃料電池が注目されている。このような燃料電池は、著しい機能進歩によって、携帯型のノートパソコンあるいは携帯電話機等に用いられる電源として、従来の充電型電池よりも長寿命化が可能になりつつある。
このような燃料電池（図示せず）は、液体燃料であるメタノールが触媒に反応して水素を生成し、この水素と空気中の酸素を電気化学反応させて発電が行われて電力供給されるようになっている。

そして、液体燃料であるメタノールを燃料電池に供給するために、燃料電池には、ポンプによって送られて来た液体燃料を燃料電池に供給するための流路や、燃料電池から排出される使用後の液体燃料をタンクに戻すための流路等が取り付けられていた。
前記ポンプや流路は、それぞれディスクリート部品として個別に組み立てられており、これらを組み合わせて燃料電池に取り付けられていた。
特開２００３−０４５４６８号公報 特開平９−１６１８１０号公報

しかし、特許文献１に記載の従来の液体燃料供給機構は、ポンプおよび供給流路、排出流路等がディスクリート部品として個別に組み立てられて燃料電池に取り付けられていたので、燃料電池スタック自体が小型化されても、液体燃料供給機構の小型化が難しかった。
そのために、従来の液体燃料供給機構を用いた燃料電池が大型となり、携帯電話あるいはノートパソコン等に使用する場合の障害となっていた。
また、ディスクリート部品として、それぞれがバラバラであったために燃料電池に取り付けるときの取り扱いが煩わしかった。

また、燃料電池に供給して発電後の液体燃料は、発電に寄与した後でも、メタノールが残っているが、外部に排出していたので液体燃料の利用効率が悪かった。
本発明は前述のような課題を解決して、１枚のシート部材上にポンプおよび複数の流路を形成し、発電に寄与した液体燃料を循環させて再利用すると共に、小型化が可能で取り扱いが容易な液体燃料供給機構およびこれを用いた燃料電池を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための第１の解決手段として本発明の液体燃料供給機構は、外部のタンクに貯蔵した液体燃料を吸入して燃料電池に供給可能なポンプと、前記タンクと前記燃料電池とをつなぐ流路とを備え、
前記流路は、前記タンクから吸入した前記液体燃料を前記燃料電池に供給するための第１流路と、前記燃料電池から排出された使用後の前記液体燃料を前記タンク内に排出するための第２流路と、前記第１、第２流路を結ぶ第３流路とが形成され、前記液体燃料は、前記燃料電池から排出されて前記第２流路にある発電に寄与した使用後のものが、前記第３流路を介して前記第１流路に戻す循環動作で再度前記燃料電池に供給されて再利用可能とし、
前記ポンプおよび前記第１、第２、第３流路を、フィルム状の１枚のシート部材上に載置したことを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第２の解決手段として、前記ポンプは、前記第３流路が交わる部分の前記第１流路または第２流路より前記燃料電池寄りの位置に配設したことを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第３の解決手段として、前記第１流路と前記第３流路とが交わる部分より前記タンク寄りの位置の前記第１流路には、前記第１流路における前記液体燃料の流れを遮断可能な第１バルブを配設し、前記第２流路と前記第３流路とが交わる部分より前記タンク寄りの位置の前記第２流路には、前記第２流路における前記液体燃料の流れを遮断可能な第２バルブを配設し、前記第３流路には、前記第３流路における前記液体燃料の流れを遮断可能な第３バルブを配設したことを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第４の解決手段として、前記第１流路または前記第２流路には、前記循環動作中の前記液体燃料の濃度を検出可能な濃度センサが配設されていることを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第５の解決手段として、前記濃度センサは、前記第１流路または前記第２流路の一部に形成した互いに対向して形成した一対の電極と、この一対の電極を跨ぐように形成した導電性ポリマー膜とからなり、前記濃度の変化に応じた前記導電性ポリマー膜の抵抗値変化を前記電極で読み取ることにより、前記液体燃料の濃度を検出するようにしたことを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第６の解決手段として、前記電極および前記導電性ポリマー膜は、印刷形成したことを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第７の解決手段として、前記循環動作中における前記濃度センサが検出する前記液体燃料の濃度が所定値より薄くなった場合には、前記第３バルブを閉じると共に前記第２バブルを開放して、前記濃度が薄くなった前記液体燃料を廃液として前記第２流路から前記タンクに排出するようにしたことを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第８の解決手段として、前記それぞれのバルブは、ヨークに固着したマグネットまたはコイルと、前記マグネットまたはコイルと対向する側に配設したコイルまたはマグネットが弾性変形可能なダイアフラムに固着され、前記ダイアフラムと対向する側には、前記流路につながる流入口および吐出口が形成され、前記流路は、前記流入口と前記吐出口との間が遮断部材で遮断され、前記流入口には、前記流入口を開閉可能な逆止弁が形成されて、前記コイルに通電することにより発生する磁束が前記マグネットの磁束に作用して、前記ダイアフラムを弾性変形させることにより、前記流入口が前記逆止弁で開閉可能になっていることを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第９の解決手段として、前記ダイアフラムと対向する側には、前記逆止弁が前記流入口を開閉可能な所定寸法の隙間からなるバルブ室が形成されていることを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第１０の解決手段として、前記弾性変形する前記ダイアフラムが前記逆止弁を直接押圧して、前記流入口を閉じるようにしたことを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第１１の解決手段として、前記コイルは、回路パターンが形成されたフィルム部材を介して前記ダイアフラムに固着されていることを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第１２の解決手段として本発明の燃料電池は、請求項１乃至１１のいずれかに記載の液体燃料供給機構を用いて、前記液体燃料を循環させて発電するようにしたことを特徴とする。

本発明の液体燃料供給機構に用いる液体燃料は、燃料電池から排出されて第２流路にある発電に寄与した使用後のものが、第３流路を介して第１流路に戻す循環動作で再度燃料電池に供給されて再利用可能とし、
ポンプおよび第１、第２、第３流路を、フィルム状の１枚のシート部材上に載置したので、薄型化が可能であると共に、燃料電池に取り付けるのが容易な液体燃料供給機構を提供できる。

また、ポンプは、第３流路が交わる部分の第１流路または第２流路より燃料電池寄りの位置に配設したので、１個のポンプで、液体燃料の供給、排出、循環を行うことができる。そのために部品点数を削減することができる。

また、第１流路には、第１バルブを配設し、第２流路には、前記第２バルブを配設し、第３流路には、第３バルブを配設したので、第１〜第３バルブにより、液体燃料の供給、排出、循環を確実でスムーズに行うことができる。

また、第１流路または第２流路には、循環動作中の液体燃料の濃度を検出可能な濃度センサが配設されているので、循環させて再利用している液体燃料の濃度を検出して、新しい濃度の濃い液体燃料を迅速に補充することができる。

また、濃度センサは、第１流路または第２流路の一部に形成した互いに対向して形成した一対の電極と、この一対の電極を跨ぐように形成した導電性ポリマー膜とからなり、前記濃度の変化に応じた前記導電性ポリマー膜の抵抗値変化を前記電極で読み取ることにより、液体燃料の濃度を検出するようにしたので、簡単な構造で液体燃料の濃度変化を確実に検出することができる。

また、前記電極および前記導電性ポリマー膜は、印刷形成したので、製造が容易である。

また、循環動作中における濃度センサが検出する液体燃料の濃度が所定値より薄くなった場合には、第３バルブを閉じると共に第２バブルを開放して、濃度が薄くなった液体燃料を廃液として第２流路からタンクに排出するようにしたので、燃料電池を連続運転することができる。

また、バルブの流入口には、流入口を開閉可能な逆止弁が形成されて、コイルに通電することにより発生する磁束がマグネットの磁束に作用して、可動可能なコイルがダイアフラムを弾性変形させることにより、流入口が逆止弁で開閉可能になっているので、第１〜第３バルブによって第１〜第３流路における液体燃料の流れを遮断可能になっている。
そのために、液体燃料の供給、排出、循環を確実でスムーズに行うことができる。

また、ダイアフラムと対向する側には、逆止弁が流入口を開閉可能な所定寸法の隙間からなるバルブ室が形成されているので、ダイアフラムが操作する逆止弁によって、流入口を確実に開閉することができる。

また、弾性変形するダイアフラムが逆止弁を直接押圧して、流入口を閉じるようにしたので、更に確実に流入口を開閉することができる。

また、コイルは、回路パターンが形成されたフィルム部材を介してダイアフラムに固着されているので、コイルに接続する回路パターンをフィルム部材に形成することができる。

また、本発明の燃料電池は、請求項１乃至１１のいずれかに記載の液体燃料供給機構を用いて、前記液体燃料を循環させて発電するようにしたので、発電に寄与した使用後の液体燃料を再利用することができ、燃料効率を向上させることができる。

本発明の液体燃料供給機構を図１〜図５に基づいて説明する。図１は本発明に関する液体燃料供給機構の斜視図であり、図２は図１の要部分解断面斜視図であり、図３は本発明に係わる流路を説明する分解斜視図であり、図４は本発明に係わるポンプの要部断面斜視図であり、図５は本発明に関するの液体燃料供給機構を説明する構成図であり、図６〜図８は本発明に係わるバルブを説明する図であり、図９は本発明に係わる濃度センサを説明する分解斜視図であり、図１０は本発明に係わるそれぞれのバルブの開閉を説明する組み合わせ図である。

まず、本発明に関する液体燃料供給機構１は、図１〜図４に示すように、最下部に薄膜でフィルム状の１枚の第１シート部材２が配設されている。前記第１シート部材２には、所定の大きさの支持孔２ａが所定ピッチ寸法で形成されている。
また、第１シート部材２の一方の面（図示上面）側には、樹脂材料等からなり所定厚さの第１スペーサ３が積層載置され、この第１スペーサ３には、スリット状の第１溝部３ａと第２溝部３ｂとが形成され、第１、第２溝部３ａ、３ｂによって第１流路４が構成されている。
また、第１スペーサ３には、図３に示すように、第１、第２溝部３ａ、３ｂからなる第１流路４と対向する側に、スリット状の第３溝部３ｃが形成され、この第３溝部３ｃによって第２流路５が構成されている。

また、第１スペーサ３の上には、第１シート部材２と同様のフィルム状の第２シート部材６が積層載置されて、第１スペーサ３を第１、第２シート部材２、６でサンドイッチ状に挟み込むことにより、第１、第２溝部３ａ、３ｂによる第１流路４と第３溝部３ｃによる第２流路５とが形成されるようになっている。
また、第２シート部材６には、第１溝部３ａが位置する部分に所定の大きさの孔６ａが形成されると共に、第２溝部３ｂが位置する部分に、舌片状で弾性変形可能な第２弁６ｂが形成されている。
そして、第１、第２シート部材２、６は、後述するリベット１９によって第１スペーサ３の上下面に圧接されされて、第１、第２、第３溝部３ａ、３ｂ、３ｃが密閉されて、第１、第２流路４、５が形成されている。

また、第２シート部材６上には、第２シート部材６より厚い第２スペーサ７が積層載置されている。この第２スペーサ７には、孔６ａと対向する位置に孔６ａとほぼ同じ大きさに形成された第１開口部７ａが形成され、第２シート部材６の第２第２弁６ｂと対向する位置に第１開口部７ａと同じ大きさの第２開口部７ｂが形成されている。
また、第２スペーサ７の上には第２シート部材６と略同じ厚さでフィルム状の第３シート部材８が積層配置されている。
前記第３シート部材８には、第２スペーサ７の第１開口部７ａと対向する位置に、舌片状で弾性変形可能な第１弁８ａが形成されていると共に、第２開口部７ｂと対向する部分に孔８ｂが形成されている。

また、第３シート部材８の上で第１弁８ａおよび孔８ｂと対向する部分には、外形が矩形状のポンプスペーサ９が２枚積層されている。
前記ポンプスペーサ９の内部には、第１弁８ａおよび孔８ｂを包含する大きさのポンプ室１０が略円形状に形成されている。
そして、ポンプ室１０は、上部にゴム等からなり弾性変形可能なダイアフラム１１が配設されてポンプ室１０が密閉されるようになっている。

また、ダイアフラム１１の上には、配線パターン（図示せず）が形成されたＦＰＣ（フレキシブル基板）１２が積層配置され、このＦＰＣ１２とダイアフラム１１とを介してポンプ室１０上にポンプ１３の駆動部が形成されている。
前記ポンプ１３の駆動部は、外周部が磁性材料からなるヨーク１４を有し、このヨーク１４には、外形が略矩形状のつば部１４ａが形成され、このつば部１４ａの中央部を図示上方に突出させて、所定高さの凹部１４ｂが形成されている。
また、つば部１４ａの４隅には、支持孔１４ｃが形成されている。

また、凹部１４ｂの内部には、中空状のコイル１５が配設され、このコイル１５が第４シート部材１４に接着剤等で固着されている。また、コイル１５の中空内部には永久磁石からなる磁石１６が配設され、この磁石１６は、ヨーク１４に形成した凹部１４ｂの天井面に接着剤等で固着されている。
そのために、コイル１５に所定周波数の交流電流を通電することにより発生する磁束が磁石１６の磁束に作用して、コイル１５が上下動する。これによって、ＦＰＣ１２とダイアフラム１１とが振動して、ポンプ室１０内が収縮または膨張可能になっている。

前記ポンプ１３は、ヨーク１４のつば部１４ａが一方の狭持部材となって、支持孔１４ｃに棒状のリベット１７を挿入し、このリベット１７が、ＦＰＣ１２、ポンプスペーサ９、第３シート部材８、第２スペーサ７、第２シート部材６、第１スペーサ３にそれぞれ形成した支持孔（図示せず）を挿通して第１シート部材２の支持孔２ａから、端部が所定寸法突出するようになっている。
また、図１に示すように、ポンプ１３以外の部分は、板状の一方の狭持部材２４が配設されて、この一方の狭持部材２４に複数のリベット１７が挿通されている。

そして、第１シート部材２の図示下部には、板状で金属板からなる他方の狭持部材（図示せず）が配設され、この他方の狭持部材と一方の狭持部材２４夫余につば部１４ａ支持孔１４ｃとから突出するリベット１７の両端部をカシメることで、第２、第２流路４、５およびポンプ室１０が密閉されるようになっている。

また、吸入口１９、排出口２３側、および供給口２１、吐出口２２側とに配設した一方の狭持部材２４をカシメると、吸入口１９、排出口２３、および供給口２１、吐出口２２とに接続するそれぞれの流路が密閉されるようになっている。そのために、それぞれの流路４、５およびポンプ室１０に流れ込む液体燃料が外部に漏れるおそれはない。

また、図５の構成図に示すように、第１流路４には、外部のタンク１８に貯蔵しているメタノールを略６０％に希釈した水溶液からなる液体燃料（図示せず）を吸入するための吸入口１９と、吸入した液体燃料を燃料電池２０に供給するための供給口２１とが形成されている。また、第２流路５には、燃料電池２０で発電に寄与して濃度が薄くなった液体燃料を第２流路５に吐出するための吐出口２２と、第２流路５に取り出した濃度が薄くなった液体燃料をタンク１８に排出するための排出口２３とが形成されている。

また、第１流路４と間の第２流路５とを結ぶ第３流路２５が形成され、この第３流路２５によって、燃料電池２０から吐出された使用後の液体燃料を第１流路４に戻して循環動作をさせるようになっている。
また、第１流路４と第３流路２５とが交わる部分よりタンク１８寄りの位置の第１流路４に、第１流路４に流れる液体燃料を流れを遮断可能な第１バルブ２６が配設されている。
また、第２流路５と第３流路２５とが交わる部分よりタンク１８寄りの位置の第２流路５には、液体燃料の流れを遮断可能な第２バルブ２７が配設され、前記第３流路２５には、循環動作中の液体燃料を遮断可能な第３バルブ２８が配設されている。

前記第１〜第３バルブ２６〜２８は、それぞれ構成および動作が同じなので、第１流路４に配設している第１バルブ２６の構成および動作を詳細に説明して、第２、第３バルブ２７、２８の説明は省略する。
まず、第１バルブ２６には、磁性材料からなるヨーク２９が凹状に形成されて配設され、このヨーク２９の天井面に円形状で永久磁石からなるマグネット３０が接着剤等で固着されている。
また、円形状のマグネット３０を囲む周囲には、コイル３１が配設され、このコイル３１は、マグネット３０と対向する側に配設したＦＰＣ１２を介して弾性変形可能なダイアフラム３２に固着されている。

また、ダイアフラム３２対向する側の図示下部には、所定厚さのバルブスペーサ３３が配設され、このバルブスペーサ３３に形成所定寸法の隙間からなるバルブ室３４が形成されている。
前記バブル室３４は、下部側が第３シート部材８、第２スペーサ７、第２シート部材６を介して第１流路４上に形成されている、そして、バブル室３４には、第１流路４につながる流入口３４ａおよび吐出口３４ｂが形成されている。

また、第１流路４は、流入口３４ａと吐出口３４ｂとの間が、遮断部材３５で遮断されている。そのために、タンク１８から吸入された遮断部材３５の図示右側の第１流路４に吸入された液体燃料は、一旦流入口３４ａからバブル室３４に流れ込んで吐出口３４ｂから、遮断部材３５の図示左側の第１流路４に流れるようになっている。
また、流入口３４ａ上野第３シート部材８には、舌片状の逆止弁３６が形成され、この逆止弁３６によって、流入口３４ａを開閉可能になっている。
また、コイル３１を固着したＦＰＣ１２、およびダイアフラム３２には、図８に示すように、リング状のコイル３１の周囲に、円弧状のスリット溝１２ａ、３２ａが貫通形成されている。
そのために、コイル３１に通電する電流が小さくても、コイル３１を容易に図示上下動させることができ、逆止弁３６による流入口３４ａの開閉を容易に行うことができる。

前述したような、第１バルブ２６の動作は、コイル３１に所定の電流を通電することに発生する磁束がマグネット３０の磁束に作用して、可動可能なコイル３１が図示下方に移動する。このことにより、図７に示すように、ダイアフラム３２が下方に弾性変形して、凸部３２ａが流入口３４ａを開放した状態の逆止弁３６を直接下方に押圧して、流入口３４ａを閉鎖するようになっている。
このことにより、第１流路４は、第１バルブ２６によって液体燃料の流れを遮断することができる。
また、第２、第３流路５、２５も、第１バルブ２６と同じ構成の第２、第３バルブ２７、２８によって、液体燃料の流れを遮断可能になっている。

また、図５に示す第１流路４には、液体燃料の濃度を検出可能な濃度センサ３７が配設されている。この濃度センサ３７は、図９に示すように、第１流路４が形成された部分の第１シート部材２上に、所定の間隔を有して互いに対向する一対の電極３７ａ、３７ａが印刷形成され、この一対の電極３７ａ、３７ａを跨ぐように導電性ポリマー膜３７ｂが印刷形成されている。
前記一対の電極３７ａ、３７ａおよび導電性ポリマー膜３７ｂの印刷は、シルク印刷、インクジェット、熱転写、フォトリソ技術等の印刷手段によって行うことができる。

そして、液体燃料の濃度変化に対応して、導電性ポリマー膜３７ｂの抵抗値変化を電極３７ａで読み取るようになっている。
前述したような本発明の液体燃料供給機構１は、１枚の第１シート部材２上に、ポンプ１３および第１、第２、第３流路４、５、２５を載置したので、燃料電池２０に液体燃料を供給するための周辺部品を一体化することができる。

前述したような本発明の液体燃料供給機構１を燃料電池２０に取り付けた時の動作を説明すると、まず、ポンプ１３を駆動して、タンク１８からメタノールの水溶液からなる液体燃料を、吸入口１９を介して第１バルブ２６が開放状態の第１流路４に吸入する。この時の第３流路２５は、第３バルブ２８が閉じられて遮断されている。
即ち、タンク１８から液体燃料を燃料電池に供給時は、図１０に示すように、第１バルブ２６が開かれて、第２、第３バルブ２７、２８が閉じられている。そのために、タンク１８から吸入した液体燃料は、供給口２１を介して燃料電池２０に供給され、燃料電池２０内部のセルを複数積層したスタックに迅速に充填される。
前記スタックに液体燃料が充填されることにより、セルで所望の電力が発電されて、燃料電池２０を搭載した携帯電話等の電子機器に供給されるようになっている。

その後、発電に寄与した使用後の液体燃料は、メタノールの濃度が使用前の略６０％から略３０％程度に薄まっているが、再度発電に寄与することが可能な濃度であるので、使用後の液体燃料が第２流路５に排出されると、第１、第２バルブ２６、２７を閉じると共に、第３バルブ２８を開くようになっている。
このことにより、第２流路５に排出された使用後の液体燃料は、第３流路２５を介して第１流路４に戻されて、再度燃料電池２０に供給する循環動作で、使用後濃度が薄まった液体燃料で、繰り返し発電に寄与することができる。
即ち、液体燃料を循環時は、図１０に示すように、第１、第２バルブ２６、２７が閉じられると共に、第３バルブ２８が開かれている。

また、循環動作で繰り返しの発電で、濃度センサ３７が検出する液体燃料の濃度が所定値よりも薄くなった場合は、第３バルブ２８を閉じると共に第１バルブ１９を開いて、タンク１８から使用前の濃度が略６０％の液体燃料を吸入して補充することにより、使用中の液体燃料の濃度が濃くなって、電力発電を繰り返して行うことができる。
尚、液体燃料を補充中に、燃料電池内部のスタックの内圧が所定値より上昇した時は、第３バルブ２８を閉じると共に、第２バルブ２７を開いて、使用後の液体燃料である廃液をタンク１８に排出し、スタックの内圧を適正値まで下げるようになっている。

即ち、廃液排出時は、図１０に示すように、第１、第３バルブ２６、２８が閉じられると共に、第２バルブ２７が開かれる。
尚、使用後の液体燃料である廃液をタンク１８に排出時に、スタックの内圧が所定値より降下した時は、第１バルブ２６を開いて、タンク１８から新しい液体燃料を補充して、スタックの内圧を適正値まで上げるようになっている。

このような本発明の液体燃料供給機構１は、１枚の第１シート部材２上に、ポンプ１３、第１〜第３流路４、５、２５、および第１〜第３バルブ２６〜２８を載置しているので、薄型化が可能であると共に、燃料電池２０に容易に取り付けることができる。
また、本発明は、１個のポンプ１３で、液体燃料をタンク１８から燃料電池２０に供給および排出することができると共に、供給した液体燃料を循環させるようにしたので、部品点数を削減して組立が容易である。

また、本発明の液体燃料供給機構１を用いた燃料電池２０は、液体燃料を循環させて繰り返し電力発電に寄与させることができ、液体燃料の利用効率を向上させることができる。
尚、本発明の実施の形態では、ポンプ１３および濃度センサ３７を第１流路４に配設したもので説明したが、ポンプ１３および濃度センサ３７は、第２流路５に配設したものでも良い。
また、本発明に係わる第１〜第３バルブ２６〜２８は、ヨーク２９にマグネット３０を固着すると共に、コイル３１をダイアフラム３２にＦＰＣ１２を介して取り付けたもので説明したが、ヨーク２９にコイル３１を固着すると共に、ダイアフラム３２にＦＰＣ１２を介してマグネット２９を取り付けたものでも良い。

本発明の液体燃料供給機構の斜視図である。 図１の要部分解断面斜視図である。 本発明に係わる流路を説明する分解斜視図である。 本発明に係わるポンプを説明する要部断面図である。 本発明に関するの液体燃料供給機構の構成図である。 本発明に係わるバルブを説明する図である。 本発明に係わるバルブを説明する図である。 本発明に係わるバルブを説明する図である。 本発明に係わる濃度センサを説明する分解斜視図である。 本発明に係わるそれぞれのバルブの開閉を説明する組み合わせ図である。

符号の説明

１：液体燃料供給機構
２：第１シート部材
３：第１スペーサ
３ａ：第１溝部
３ｂ：第２溝部
４：第１流路
５：第２流路
６：第２シート部材
６ｂ：第２弁
７：第２スペーサ
７ａ：第１開口部
７ｂ：第２開口部
８：第３シート部材
８ａ：第１弁
９：ポンプスペーサ
１０：ポンプ室
１１：ダイアフラム
１３：ポンプ
１５：コイル
１６：磁石
１８：タンク
１９：吸入口
２０：燃料電池
２１：供給口
２２：吐出口
２３：排出口
２４：一方の狭持部材
２５：第３流路
２６：第１バルブ
２７：第２バルブ
２８：第３バルブ
３３：バルブ室
３３ａ：流入口
３３ｂ：吐出口
３６：逆止弁
３７：濃度センサ

Claims (12)

1. 外部のタンクに貯蔵した液体燃料を吸入して燃料電池に供給可能なポンプと、前記タンクと前記燃料電池とをつなぐ流路とを備え、
   前記流路は、前記タンクから吸入した前記液体燃料を前記燃料電池に供給するための第１流路と、前記燃料電池から排出された使用後の前記液体燃料を前記タンク内に排出するための第２流路と、前記第１、第２流路を結ぶ第３流路とが形成され、前記液体燃料は、前記燃料電池から排出されて前記第２流路にある発電に寄与した使用後のものが、前記第３流路を介して前記第１流路に戻す循環動作で再度前記燃料電池に供給されて再利用可能とし、
   前記ポンプおよび前記第１、第２、第３流路を、フィルム状の１枚のシート部材上に載置したことを特徴とする液体燃料供給機構。
2. 前記ポンプは、前記第３流路が交わる部分の前記第１流路または第２流路より前記燃料電池寄りの位置に配設したことを特徴とする請求項１記載の液体燃料供給機構。
3. 前記第１流路と前記第３流路とが交わる部分より前記タンク寄りの位置の前記第１流路には、前記第１流路における前記液体燃料の流れを遮断可能な第１バルブを配設し、前記第２流路と前記第３流路とが交わる部分より前記タンク寄りの位置の前記第２流路には、前記第２流路における前記液体燃料の流れを遮断可能な第２バルブを配設し、前記第３流路には、前記第３流路における前記液体燃料の流れを遮断可能な第３バルブを配設したことを特徴とする請求項１、または２記載の液体燃料供給機構。
4. 前記第１流路または前記第２流路には、前記循環動作中の前記液体燃料の濃度を検出可能な濃度センサが配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液体燃料供給機構。
5. 前記濃度センサは、前記第１流路または前記第２流路の一部に形成した互いに対向して形成した一対の電極と、この一対の電極を跨ぐように形成した導電性ポリマー膜とからなり、前記濃度の変化に応じた前記導電性ポリマー膜の抵抗値変化を前記電極で読み取ることにより、前記液体燃料の濃度を検出するようにしたことを特徴とする請求項４記載の液体燃料供給機構。
6. 前記電極および前記導電性ポリマー膜は、印刷形成したことを特徴とする請求項５記載の液体燃料供給機構。
7. 前記循環動作中における前記濃度センサが検出する前記液体燃料の濃度が所定値より薄くなった場合には、前記第３バルブを閉じると共に前記第２バブルを開放して、前記濃度が薄くなった前記液体燃料を廃液として前記第２流路から前記タンクに排出するようにしたことを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の液体燃料供給機構。
8. 前記それぞれのバルブは、ヨークに固着したマグネットまたはコイルと、前記マグネットまたはコイルと対向する側に配設したコイルまたはマグネットが弾性変形可能なダイアフラムに固着され、前記ダイアフラムと対向する側には、前記流路につながる流入口および吐出口が形成され、前記流路は、前記流入口と前記吐出口との間が遮断部材で遮断され、前記流入口には、前記流入口を開閉可能な逆止弁が形成されて、前記コイルに通電することにより発生する磁束が前記マグネットの磁束に作用して、前記ダイアフラムを弾性変形させることにより、前記流入口が前記逆止弁で開閉可能になっていることを特徴とする請求項３乃至７のいずれかに記載の液体燃料供給機構。
9. 前記ダイアフラムと対向する側には、前記逆止弁が前記流入口を開閉可能な所定寸法の隙間からなるバルブ室が形成されていることを特徴とする請求項８記載の液体燃料供給機構。
10. 前記弾性変形する前記ダイアフラムが前記逆止弁を直接押圧して、前記流入口を閉じるようにしたことを特徴とする請求項８または９記載の液体燃料供給機構。
11. 前記コイルは、回路パターンが形成されたフィルム部材を介して前記ダイアフラムに固着されていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の液体燃料供給機構。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の液体燃料供給機構を用いて、前記液体燃料を循環させて発電するようにしたことを特徴とする燃料電池。
    

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