JP2008218012A - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池の小型化等を損なうことなく、燃料電池セルに対する燃料供給量を安定化することにより発電反応の効率化を図り、出力特性に優れた燃料電池を提供すること
【解決手段】燃料極と、空気極と、前記燃料極と前記空気極とに挟持された電解質膜とを有する膜電極接合体と、前記膜電極接合体の前記燃料極側に配置された燃料分配機構にポンプを有する流路を介して接続された燃料収容部を有する燃料供給機構と、前記燃料供給機構の少なくとも前記ポンプよりも前記燃料収容部側の部分に設けられ、前記燃料収容部の内圧が低下したときに外気を導入する内圧調整機構とを有する燃料電池。
【選択図】図１

Description

本発明は液体燃料を用いた燃料電池に関する。

近年、ノートパソコンや携帯電話等の各種携帯用電子機器を長時間充電なしで使用可能とするために、これら携帯用電子機器の電源に燃料電池を用いる試みがなされている。燃料電池は燃料と空気を供給するだけで発電することができ、燃料を補給すれば連続して長時間発電することが可能であるという特徴を有している。このため、燃料電池を小型化できれば、携帯用電子機器の電源として極めて有利なシステムといえる。

直接メタノール型燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＤＭＦＣ）は小型化が可能であり、さらに燃料の取り扱いも容易であるため、携帯用電子機器の電源として有望視されている。ＤＭＦＣにおける液体燃料の供給方式としては、気体供給型や液体供給型等のアクティブ方式、また燃料収容部内の液体燃料を電池内部で気化させて燃料極に供給する内部気化型等のパッシブ方式が知られている。

これらのうち、内部気化型等のパッシブ方式はＤＭＦＣの小型化に対して特に有利である。パッシブ型ＤＭＦＣにおいては、例えば燃料極、電解質膜および空気極を有する膜電極接合体（燃料電池セル）を、樹脂製の箱状容器からなる燃料収容部上に配置した構造が提案されている（例えば特許文献１参照）。燃料収容部から気化した燃料を直接燃料電池セルに供給する場合、燃料電池の出力の制御性を高めることが重要となるが、現状のパッシブ型ＤＭＦＣでは必ずしも十分な出力制御性は得られていない。

一方、ＤＭＦＣの燃料電池セルと燃料収容部とを流路を介して接続することが検討されている（特許文献２〜４参照）。燃料収容部から供給された液体燃料を燃料電池セルに流路を介して供給することによって、流路の形状や径等に基づいて液体燃料の供給量を調整することができる。また、特許文献３では燃料収容部から流路にポンプで液体燃料を供給している。特許文献３にはポンプに代えて、流路に電気浸透流を形成する電界形成手段を用いることも記載されている。特許文献４には電気浸透流ポンプを用いて液体燃料等を供給することが記載されている。
国際公開第２００５／１１２１７２号パンフレット 特表２００５−５１８６４６号公報 特開２００６−０８５９５２号公報 米国特許公開第２００６／００２９８５１号公報

しかしながら、燃料の循環構造を適用した燃料電池ではポンプが有効であるものの、パッシブ型ＤＭＦＣのように燃料を循環させない場合には単にポンプを適用しても燃料消費量が増大するだけで、必ずしも十分な出力が得られない場合がある。

すなわち、燃料収容部内の液体燃料をポンプによって燃料電池セルに供給するものの場合、発電に伴う燃料収容部内の液体燃料の減少により該燃料収容部の内圧が低下する。燃料収容部の内圧が低下すると、燃料電池セル側がほぼ大気圧となっているため、ポンプの実質的な送液能力が低下する。このため、燃料電池セルへの燃料供給量が減少し、必ずしも十分な出力が得られなくなる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、燃料電池の小型化等を損なうことなく、燃料電池セルに対する燃料供給量を安定化することにより発電反応の効率化を図り、出力特性に優れた燃料電池を提供することを目的としている。

本発明の燃料電池は、燃料極と、空気極と、これら燃料極と空気極とに挟持された電解質膜とを有する膜電極接合体と、この膜電極接合体の燃料極側に配置された燃料分配機構にポンプを有する流路を介して接続された燃料収容部を有する燃料供給機構と、この燃料供給機構の少なくともポンプよりも燃料収容部側の部分に設けられ、燃料収容部の内圧が低下したときに外気を導入する内圧調整機構とを有することを特徴としている。

このような内圧調整機構は、その作動圧として大気圧よりも０．０２ＭＰａ以上低くなったときに作動することが好ましい。また、このような内圧調整機構は、燃料供給機構側に設けられた燃料供給機構側孔部および燃料供給機構側とは反対側の部分に設けられた外気側孔部を有する略筒状のケースと、外気側孔部を遮断するようにケース内に配置され、燃料収容部の内圧低下を利用して外気側孔部を開放するように移動する弁体とを有するものであることが好ましい。

本発明における内圧調整機構は燃料収容部の内圧が上昇したときにその圧力を逃す圧力解放機構を有することが好ましい。このような圧力解放機構は、その作動圧として０．３ＭＰａ以上となったときに作動することが好ましい。このような圧力解放機構を有する内圧調整機構は、燃料供給機構側に設けられた燃料供給機構側孔部および燃料供給機構側とは反対側の部分に設けられた外気側孔部を有する略筒状のケースと、このケース内にその軸心に沿って配置された一対の弁体とを有するものが好ましい。

圧力解放機構を有する内圧調整機構としては、例えばケース内に配置される一対の弁体のうち燃料供給機構側とは反対側に配置される第１の弁体がその軸心に沿った貫通孔を有するものであり、燃料供給機構側に配置される第２の弁体が第１の弁体の貫通孔の燃料供給機構側の開口部を塞ぐように配置されているものが挙げられる。このような第１の弁体の貫通孔における燃料供給機構側とは反対側の開口部にはこの貫通孔内への異物の混入を抑制するためのフィルターが配置されていることが好ましい。

また、他の圧力解放機構を有する内圧調整機構としては、例えばケース内に配置される一対の弁体のうち燃料供給機構側に配置される第１の弁体が燃料供給機構側とは反対側に開口すると共に側面部に開口する貫通孔を有するものであり、燃料供給機構側とは反対側に配置される第２の弁体がその貫通孔の燃料供給機構側とは反対側に開口された開口部に嵌め込まれているものが挙げられる。

本発明における圧力解放機構を有する内圧調整機構については、ケース内にその外気側孔部を覆うように、液体燃料のケース外への流出を抑制するためのフィルターが設けられていることが好ましい。

本発明によれば、燃料供給機構における少なくともポンプよりも燃料収容部側の部分に燃料収容部の内圧が低下したときに外気を導入する内圧調整機構を設けることで、膜電極接合体への燃料供給を安定化させ、発電反応の効率化を図り、出力特性に優れた燃料電池とすることができる。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の燃料電池の一例を示す断面図である。図１に示す燃料電池１は、起電部を構成する燃料電池セル２と、この燃料電池セル２に燃料を供給する燃料供給機構３と、この燃料供給機構３に設けられた内圧調整機構４とから主として構成されている。また、燃料供給機構３は、燃料分配機構５と、液体燃料を収容する燃料収容部６と、これら燃料分配機構５と燃料収容部６とを接続する流路７と、この流路７中に配置されたポンプ８とから構成されている。内圧調整機構４はこのような燃料供給機構３のうち例えば燃料収容部６に設けられている。

燃料電池セル２は、アノード触媒層１１とアノードガス拡散層１２とを有するアノード（燃料極）１３と、カソード触媒層１４とカソードガス拡散層１５とを有するカソード（空気極／酸化剤極）１６と、アノード触媒層１１とカソード触媒層１４とで挟持されたプロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜１７とから構成される膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）を有している。

アノード触媒層１１やカソード触媒層１４に含有される触媒としては、例えばＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ等の白金族元素の単体、白金族元素を含有する合金等が挙げられる。アノード触媒層１１にはメタノールや一酸化炭素等に対して強い耐性を有するＰｔ−ＲｕやＰｔ−Ｍｏ等を用いることが好ましい。カソード触媒層１４にはＰｔやＰｔ−Ｎｉ等を用いることが好ましい。ただし、触媒はこれらに限定されるものではなく、触媒活性を有する各種の物質を使用することができる。触媒は炭素材料のような導電性担持体を使用した担持触媒、あるいは無担持触媒のいずれであってもよい。

電解質膜１７を構成するプロトン伝導性材料としては、例えばスルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸重合体のようなフッ素系樹脂（ナフィオン（商品名、デュポン社製）やフレミオン（商品名、旭硝子社製）等）、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂等の有機系材料、あるいはタングステン酸やリンタングステン酸等の無機系材料が挙げられる。ただし、プロトン伝導性の電解質膜１７はこれらに限られるものではない。

アノード触媒層１１に積層されるアノードガス拡散層１２は、アノード触媒層１１に燃料を均一に供給する役割を果たすと同時に、アノード触媒層１１の集電体も兼ねている。カソード触媒層１４に積層されるカソードガス拡散層１５は、カソード触媒層１４に酸化剤を均一に供給する役割を果たすと同時に、カソード触媒層１４の集電体も兼ねている。アノードガス拡散層１２およびカソードガス拡散層１５は多孔質基材で構成されている。

アノードガス拡散層１２やカソードガス拡散層１５には、必要に応じて導電層が積層される。これら導電層としては、例えばＡｕのような導電性金属材料からなるメッシュ、多孔質膜、薄膜等が用いられる。電解質膜１７と燃料分配機構５およびカバープレート１８との間には、それぞれゴム製のＯリング１９が介在されており、これらによって燃料電池セル（ＭＥＡ）２からの燃料漏れや酸化剤漏れを防止している。

図示を省略したが、カバープレート１８は酸化剤である空気を取入れるための開口を有している。カバープレート１８とカソード１６との間には、必要に応じて保湿層や表面層が配置される。保湿層はカソード触媒層１４で生成された水の一部が含浸されて、水の蒸散を抑制すると共に、カソード触媒層１４への空気の均一拡散を促進するものである。表面層は空気の取入れ量を調整するものであり、空気の取入れ量に応じて個数や大きさ等が調整された複数の空気導入口を有している。

燃料収容部６には、燃料電池セル２に対応した液体燃料が収容されている。液体燃料としては、各種濃度のメタノール水溶液や純メタノール等のメタノール燃料が挙げられる。液体燃料は必ずしもメタノール燃料に限られるものではない。液体燃料は、例えばエタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、プロパノール水溶液や純プロパノール等のプロパノール燃料、グリコール水溶液や純グリコール等のグリコール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、その他の液体燃料であってもよい。いずれにしても、燃料収容部６には燃料電池セル２に応じた液体燃料が収容される。

燃料電池セル２のアノード（燃料極）１３側には、燃料分配機構５が配置されている。燃料分配機構５は途中にポンプ８が設けられた配管のような液体燃料の流路７を介して燃料収容部６と接続されている。燃料分配機構５にはこのような流路７を通して液体燃料が燃料収容部６から導入される。流路７は燃料分配機構５や燃料収容部６と独立した配管に限られるものではない。例えば、燃料分配機構５と燃料収容部６とを積層して一体化する場合、これらを繋ぐ液体燃料の流路であってもよい。燃料分配機構５は流路７を介して燃料収容部６と接続されていればよい。

燃料分配機構５は、例えば図２に示すように液体燃料が流路７を介して流入する少なくとも１個の燃料注入口５ａと、液体燃料やその気化成分を排出する複数個の燃料排出口５ｂとを有する燃料分配板５ｃである。燃料分配板５ｃの内部には図１に示すように燃料注入口５ａから導かれた液体燃料の通路となる空隙部５ｅが設けられている。複数の燃料排出口５ｂは燃料通路として機能する空隙部５ｅにそれぞれ直接接続されている。

燃料注入口５ａから燃料分配板５ｃに導入された液体燃料は空隙部５ｅに入り、この燃料通路として機能する空隙部５ｅを介して複数の燃料排出口５ｂにそれぞれ導かれる。複数の燃料排出口５ｂには、例えば液体燃料の気化成分のみを透過し、液体成分は透過させない気液分離体（図示せず）を配置してもよい。これによって、燃料電池セル２のアノード（燃料極）１３には液体燃料の気化成分が供給される。なお、気液分離体は燃料分配機構５とアノード１３との間に気液分離膜等として設置してもよい。液体燃料の気化成分は複数の燃料排出口５ｂからアノード１３の複数個所に向けて排出される。

燃料排出口５ｂは燃料電池セル２の全体に燃料を供給することが可能なように、燃料分配板５ｃのアノード１３と接する面に複数設けられている。燃料排出口５ｂの個数は１個以上であればよいが、燃料電池セル２の面内における燃料供給量を均一化する上で、０．１〜１０個／ｃｍ^２の燃料排出口５ｂが存在するように形成することが好ましい。燃料排出口５ｂの個数が０．１個／ｃｍ^２未満であると、燃料電池セル２に対する燃料供給量を十分に均一化することができない。燃料排出口５ｂの個数を１０個／ｃｍ^２を超えて形成しても、それ以上の効果が得られない。

燃料分配機構５から放出された燃料は、上述したように燃料電池セル２のアノード（燃料極）１３に供給される。燃料電池セル２内において、燃料はアノードガス拡散層１２を拡散してアノード触媒層１１に供給される。液体燃料としてメタノール燃料を用いた場合、アノード触媒層１１で下記の（１）式に示すメタノールの内部改質反応が生じる。なお、メタノール燃料として純メタノールを使用した場合には、カソード触媒層１４で生成した水や電解質膜１７中の水をメタノールと反応させて（１）式の内部改質反応を生起させる。あるいは、水を必要としない他の反応機構により内部改質反応を生じさせる。
ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ → ＣＯ_２＋６Ｈ^＋＋６ｅ⁻ …（１）

この反応で生成した電子（ｅ⁻）は集電体を経由して外部に導かれ、いわゆる電気として携帯用電子機器等を動作させた後、カソード（空気極）１６に導かれる。また、（１）式の内部改質反応で生成したプロトン（Ｈ^＋）は電解質膜１７を経てカソード１６に導かれる。カソード１６には酸化剤として空気が供給される。カソード１６に到達した電子（ｅ⁻）とプロトン（Ｈ^＋）は、カソード触媒層１４で空気中の酸素と下記の（２）式にしたがって反応し、この反応に伴って水が生成する。
６ｅ⁻＋６Ｈ^＋＋（３／２）Ｏ_２ → ３Ｈ_２Ｏ …（２）

ポンプ８は燃料を循環させる循環ポンプではなく、あくまでも燃料収容部６から燃料分配機構５に液体燃料を送液する燃料供給ポンプである。このようなポンプ８で必要時に液体燃料を送液することによって、燃料供給量の制御性を高めることができる。燃料分配機構５から燃料電池セル２に供給された燃料は発電反応に使用され、その後に循環して燃料収容部６に戻されることはない。図１に示す燃料電池１は燃料を循環させないことから、従来のアクティブ方式とは異なるものであり、装置の小型化等を損なうものではない。また、液体燃料の供給にポンプ８を使用しており、従来の内部気化型のような純パッシブ方式とも異なるため、例えばセミパッシブ方式と呼称されるものである。

ポンプ８の種類は特に限定されるものではないが、少量の液体燃料を制御性よく送液することができ、さらに小型軽量化が可能という観点から、ロータリーベーンポンプ、電気浸透流ポンプ、ダイアフラムポンプ、しごきポンプ等を使用することが好ましい。ロータリーベーンポンプはモータで羽を回転させて送液するものである。電気浸透流ポンプは電気浸透流現象を起こすシリカ等の焼結多孔体を用いたものである。ダイアフラムポンプは電磁石や圧電セラミックスによりダイアフラムを駆動して送液するものである。しごきポンプは柔軟性を有する燃料流路の一部を圧迫し、燃料をしごき送るものである。これらのうち、駆動電力や大きさ等の観点から、電気浸透流ポンプや圧電セラミックスを有するダイアフラムポンプを使用することがより好ましい。

ポンプ８の送液能力は燃料電池１の主たる対象物が小型電子機器であることから、１０μＬ／分〜１ｍＬ／分の範囲とすることが好ましい。送液能力が１ｍＬ／分を超えると一度に送液される液体燃料の量が多くなりすぎて、全運転期間に占めるポンプ８の停止時間が長くなる。このため、燃料電池セル（ＭＥＡ）２への燃料の供給量の変動が大きくなり、その結果として出力の変動が大きくなる。これを防止するためのリザーバをポンプ８と燃料分配機構５との間に設けてもよいが、そのような構成を適用しても燃料供給量の変動を十分に抑制することはできず、さらに装置サイズの大型化等を招いてしまう。

一方、ポンプ８の送液能力が１０μＬ／分未満であると、装置立ち上げ時のように燃料の消費量が増える際に供給能力不足を招くおそれがある。これによって、燃料電池１の起動特性等が低下する。このような点から、１０μＬ／分〜１ｍＬ／分の範囲の送液能力を有するポンプ８を使用することが好ましい。ポンプ８の送液能力は１０〜２００μＬ／分の範囲とすることがより好ましい。このような送液量を安定して実現する上でも、ポンプ８には電気浸透流ポンプやダイアフラムポンプを適用することが好ましい。また、燃料分配機構５から燃料電池セル２への燃料供給が行われる構成であればポンプ８に代えて燃料遮断バルブを配置する構成とすることも可能である。この場合には、燃料遮断バルブは、流路による液体燃料の供給を制御するために設けられるものである。

内圧調整機構４は、例えば燃料収容部６に設けられている。内圧調整機構４は、燃料収容部６の内圧が低下したときに、外気を導入することによってその内圧を大気圧程度まで上昇させるために設けられている。従来、燃料収容部内の液体燃料をポンプによって燃料電池セルに供給した場合、発電に伴う燃料収容部内の液体燃料の減少に伴って内圧が低下し、一方で燃料電池セル側はほぼ大気圧となっていることから、ポンプの実質的な送液能力が低下する。このため、燃料電池セルへの燃料供給量が減少し、必ずしも十分な出力が得られないことがある。

本発明に係る燃料電池１では内圧調整機構４を設けることで、燃料収容部６の内圧が低下したときに外気を導入してその内圧を大気圧程度に戻すことができ、ポンプ８の実質的な送液能力を回復させることができる。このため、燃料電池セル２への燃料供給量を安定化させることができ、安定した出力特性を得ることができる。なお、図１に示す燃料電池１では燃料収容部６に内圧調整機構４を設けたが、内圧調整機構４は少なくともポンプ８よりも燃料収容部６側、すなわちポンプ８の燃料収容部６側の流路７または燃料収容部６に設けられていればよい。

内圧調整機構４は、燃料収容部６の内圧が大気圧より低くなった場合に作動することが好ましく、遅くとも大気圧より０．０２ＭＰａ低くなったときに作動することが好ましい。燃料収容部６の内圧が大気圧より低くなるにつれてポンプの実質的な送液能力が低下している。このため、遅くとも燃料収容部６の内圧が大気圧より０．０２ＭＰａ低くなったときに内圧調整機構４が作動するものとすることで、ポンプの実質的な送液能力の低下を抑制し、燃料電池１の出力を安定化させることができる。以下、内圧調整機構４が作動するときの燃料収容部６の内圧を内圧下限値と呼ぶ。なお、この内圧下限値は大気圧よりも低い圧力で、より好ましくは大気圧よりも０．０１ＭＰａ低い圧力以上の範囲でポンプ８の送液能力等に応じて適宜設定することができる。

以下、内圧調整機構４について具体的に説明する。なお、以下の内圧調整機構４を示す各図については、いずれも図中右側に燃料供給機構３（ここでは燃料収容部６）が配置されている。また、以下では、燃料供給機構３側（図中、右側）を燃料側と呼び、この反対側（図中、左側）を非燃料側と呼んで説明している。さらに、異なる内圧調整機構４間であっても、略同様な機能あるいは構造を有するものについては同じ符号を付して説明している。

図３、４は内圧調整機構４の一例を示す断面図であり、図３は燃料収容部６の内圧が内圧下限値よりも高い場合で、内圧調整機能が作動していないときの状態を示したものであり、図４は燃料収容部６の内圧が内圧下限値以下となり、内圧調整機能が作動したときの状態を示したものである。

まず、図３に示すように、内圧調整機構４は、略筒状のケース４０内に、略軸状の弁体４１が配置されたものである。略筒状のケース４０は、例えば非燃料側の第１ケース部４０ａと、この第１ケース部４０ａの燃料側の内径側に一部が嵌め込まれた第２ケース部４０ｂとから構成されている。第１ケース部４０ａの内径側であって第２ケース部４０ｂの非燃料側には、第１ケース部４０ａと第２ケース部４０ｂとの繋ぎ目部分からの液体燃料の漏れを抑制するための例えばゴム製のＯリング４２が設けられている。また、ケース４０の非燃料側および燃料側の軸心部分には、それぞれ外気側孔部４０ｃ、燃料供給機構側孔部４０ｄが設けられている。なお、ケース４０は、上記ゴム製Ｏリング４２を繋ぎ目部分に介在させる方式のほかに、超音波溶着などを用いて繋ぎ目部分を気密シールする方法も好適に用いることができる。

弁体４１は、非燃料側に配置される非燃料側軸部４１ａと、燃料側に配置される燃料供給機構側軸部４１ｃと、それらの間の大径部４１ｂとから主として構成されており、大径部４１ｂの非燃料側の外周部分には鍔部４１ｄが設けられている。非燃料側軸部４１ａは外気側孔部４０ｃ内に挿入されており、同様に燃料供給機構側軸部４１ｃは燃料供給機構側孔部４０ｄ内に挿入されている。非燃料側軸部４１ａの外径は外気側孔部４０ｃの内径よりも小径とされており、外気側孔部４０ｃと非燃料側軸部４１ａとの間は外気が流入できるように隙間が形成されている。同様に、燃料供給機構側軸部４１ｃの外径は燃料供給機構側孔部４０ｄの内径よりも小径とされており、燃料供給機構側孔部４０ｄと燃料供給機構側軸部４１ｃとの間は外気が流入できるように隙間が形成されている。特に、燃料供給機構側軸部４１ｃに関しては、その断面形状が略十字形状を有しており、十分に外気が流入できるように構成されており、また軸方向に対してセンタリング（芯だし）ができるように構成されている。

大径部４１ｂの非燃料側であって、非燃料側軸部４１ａの周囲には例えばゴム製のＯリング４３が設けられている。また、鍔部４１ｄの燃料側であって、大径部４１ｂおよび燃料供給機構側軸部４１ｃの周囲にはスプリング４４が設けられている。このスプリング４４によって、弁体４１は非燃料側へと押圧されている。これにより、ケース４０の内壁と大径部４１ｂの非燃料側とによってＯリング４３が押圧されている。このようにＯリング４３が押圧されていることで、内圧調整機能が作動していないときはケース４０内から外気側孔部４０ｃを通しての液体燃料の漏れが抑制されている。

一方、燃料収容部６の内圧が内圧下限値以下となった場合、図４に示すように燃料収容部６の内圧の低下により弁体４１が燃料側へと引き込まれる。ここで、スプリング４４の反発力は、燃料収容部６の内圧が内圧下限値以下となったときに弁体４１が燃料側へと引き込まれる程度に調整されている。なお、弁体４１が燃料側へと引き込まれる際の燃料収容部６の内圧（内圧下限値）は適宜設定することができ、具体的にはスプリング４４の反発力を弱くするほど該内圧を高くすることができ、反発力を強くするほど該内圧を低くすることができる。

図４に示されるように、弁体４１が燃料側へと移動することによって、Ｏリング４３も燃料側へと移動し、ケース４０の内壁とＯリング４３との間に隙間が形成される。このとき、非燃料側に比べ燃料側の圧力が低くなっているため、外気側孔部４０ｃからケース４０内へと外気が導入される。外気側孔部４０ｃから導入された外気は、ケース４０の内壁とＯリング４３との隙間を通り、さらに、ケース４０内における鍔部４１ｄおよび大径部４１ｂの外径側を通り、最終的に燃料供給機構側孔部４０ｄと燃料供給機構側軸部４１ｃとの間を通って燃料収容部６へと導入される。そして、燃料収容部６に外気が導入された結果、燃料収容部６の内圧が上昇し、内圧下限値を超える。

燃料収容部６の内圧が内圧下限値を超えた後は、弁体４１を燃料側へと引き込む強さが弱まるため、図３に示されるように再びスプリング４４の反発力によって弁体４１は非燃料側へと押圧され、ケース４０内から外気側孔部４０ｃを通しての液体燃料の漏れが抑制される。

次に、内圧調整機構４の他の例について説明する。図５、６は内圧調整機構４の他の例を示す断面図であり、図５は燃料収容部６の内圧が内圧下限値よりも高い場合で、内圧調整機能が作動していないときの状態を示したものであり、図６は燃料収容部６の内圧が内圧下限値以下となり、内圧調整機能が作動したときの状態を示したものである。

この内圧調整機構４は、略筒状のケース４０内に、略軸状の弁体４５が配置されたものである。ケース４０は、例えば非燃料側の第１ケース部４０ａと、この第１ケース部４０ａの燃料側の内径側に一部が嵌め込まれた第２ケース部４０ｂとから構成されている。ケース４０の非燃料側および燃料側の軸心部分には、それぞれ外気側孔部４０ｃ、燃料供給機構側孔部４０ｄが設けられている。外気側孔部４０ｃの燃料側の開口部は半球状の凹部４０ｅとされている。

弁体４５は、非燃料側に設けられ、非燃料側に向かって半球状とされた半球状軸部４５ａと、半球状軸部４５ａの燃料側に配置された半球状軸部４５ａよりも大径な鍔部４５ｄと、鍔部４５ｄの燃料側に向かって延ばされた燃料供給機構側軸部４５ｃとからなる。半球状軸部４５ａは凹部４０ｅに嵌め合わされている。燃料供給機構側軸部４５ｃは燃料供給機構側孔部４０ｄに挿入されている。燃料供給機構側軸部４５ｃの外径は燃料供給機構側孔部４０ｄの内径よりも小径とされており、燃料供給機構側孔部４０ｄと燃料供給機構側軸部４５ｃとの間は外気が通過できるように隙間が形成されている。

鍔部４５ｄの燃料側であって、燃料供給機構側軸部４５ｃの周囲にはスプリング４４が設けられており、このスプリング４４によって弁体４５は非燃料側へと押圧され、その半球状軸部４５ａが凹部４０ｅに嵌め合わされている。このように半球状軸部４５ａが凹部４０ｅに嵌め合わされていることで、内圧調整機能が作動していないときはケース４０内から外気側孔部４０ｃを通しての液体燃料の漏れが抑制されている。

一方、燃料収容部６の内圧が内圧下限値以下となった場合、図６に示すように燃料収容部６の内圧の低下により弁体４５が燃料側へと引き込まれる。弁体４５が燃料側へと移動することによって、凹部４０ｅから半球状軸部４５ａが離れ、それらの間に隙間が形成される。このとき、非燃料側に比べ燃料側の圧力が低くなっているため、外気側孔部４０ｃからケース４０内へと外気が導入される。外気側孔部４０ｃから導入された外気は凹部４０ｅと半球状軸部４５ａとの隙間を通り、さらにケース４０内における鍔部４５ｄおよび燃料供給機構側軸部４５ｃの外径側を通り、最終的に燃料供給機構側孔部４０ｄと燃料供給機構側軸部４５ｃとの間を通って燃料収容部６へと導入される。そして、燃料収容部６に外気が導入された結果、燃料収容部６の内圧が上昇し、内圧下限値を超える。

燃料収容部６の内圧が内圧下限値を超えた後は、弁体４５を燃料側へと引き込む強さが弱まるため、図５に示されるように再びスプリング４４の反発力によって弁体４５は燃料側から非燃料側へと押圧され、ケース４０内から外気側孔部４０ｃを通しての液体燃料の漏れが抑制される。

次に、圧力解放機構を有する内圧調整機構４について説明する。圧力解放機構は燃料収容部６の内圧の上昇による破損を防止するために、その内圧を逃すものである。圧力解放機構は、その作動圧として燃料収容部６の内圧が大気圧よりも高くなったときに作動することが好ましく、遅くとも０．３ＭＰａとなったときに作動することが好ましい。燃料収容部６の内圧が０．３ＭＰａとなったときに圧力解放機構が作動することで、燃料収容部６等の破損が有効に抑制される。以下、圧力解放機構が作動するときの燃料収容部６の内圧を内圧上限値と呼ぶ。なお、この内圧上限値は大気圧を超える圧力で、好ましくは０．３ＭＰａ以下の範囲で燃料収容部６の強度等に応じて適宜変更することができる。

図７〜９は圧力解放機構を有する内圧調整機構４（以下、単に内圧調整機構４とも呼ぶ）の一例を示したものであり、一対の弁体を有し、その一方の弁体に軸心に沿った貫通孔が設けられたものである。図７は燃料収容部６の内圧が内圧下限値よりも高くかつ内圧上限値よりも低く、内圧調整機能および圧力解放機能のいずれも作動していないときの状態を示したものである。図８は燃料収容部６の内圧が内圧下限値以下となり、内圧調整機能が作動したときの状態を示したものである。図９は燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となり、圧力解放機能が作動したときの状態を示したものである。

図７に示すように、内圧調整機構４は、略筒状のケース４０内の非燃料側に軸心に沿って配置された第１の弁体である弁体４６およびケース４０内の燃料側に軸心に沿って配置された第２の弁体である弁体４１を有している。ケース４０は、例えば非燃料側の第１ケース部４０ａと、この第１ケース部４０ａの燃料側の内径側に一部が嵌め込まれた第２ケース部４０ｂと、第１ケース部４０ａの内径側であって、第２ケース部４０ｂの非燃料側に配置された略筒状の第３ケース部４０ｆとから構成されている。第３ケース部４０ｆの燃料側と第２ケース部４０ｂの非燃料側との間にはその繋ぎ目部分からの液体燃料の漏れを抑制するための例えばゴム製のＯリング４２が設けられている。第３ケース部４０ｆの非燃料側は小径とされた係合部４０ｇとされている。ケース４０の非燃料側および燃料側には、それぞれ外気側孔部４０ｃ、４０ｈ、燃料供給機構側孔部４０ｄが設けられている。

弁体４６は非燃料側軸部４６ａおよび燃料供給機構側軸部４６ｂを有し、外径側に大径な係合部４６ｃが設けられている。また、弁体４６の内部にはその軸心に沿って貫通孔４６ｄが設けられている。貫通孔４６ｄは、非燃料側に設けられ、非燃料側からの異物の混入を防止するためのフィルター４７が嵌め込まれる非燃料側開口部４６ｅと、燃料側に設けられ弁体４１の非燃料側軸部４１ａが挿入される燃料供給機構側開口部４６ｇと、これらの間に設けられる接続孔４６ｆとからなる。燃料供給機構側開口部４６ｇの内径は非燃料側軸部４１ａの外径よりも大径とされており、これらの間には隙間が形成されている。なお、非燃料側開口部４６ｅには必ずしもフィルター４７が嵌め込まれている必要はなく、非燃料側開口部４６ｅの内径は接続孔４６ｆの内径と同様なものであってもよい。

非燃料側軸部４６ａは外気側孔部４０ｃに挿入され、燃料供給機構側軸部４６ｂは係合部４０ｇに挿入されている。燃料供給機構側軸部４６ｂの外径は係合部４０ｇの内径よりも小さく、係合部４０ｇと燃料供給機構側軸部４６ｂとの間には隙間が形成されている。

係合部４６ｃの非燃料側であって非燃料側軸部４６ａの周囲にはスプリング４８が設けられており、このスプリング４８の反発力によって弁体４６は燃料側へと押圧されている。係合部４６ｃの燃料側であって燃料供給機構側軸部４６ｂの周囲には例えばゴム製のＯリング４９が設けられており、このＯリング４９は係合部４６ｃと係合部４０ｇとによって押圧されている。このように係合部４６ｃと係合部４０ｇとによってＯリング４９が押圧されていることで、係合部４０ｇと燃料供給機構側軸部４６ｂとの間を通っての非燃料側への液体燃料の流出が抑制されている。

弁体４１は、図３、４に示されるものと同様のものである。図３、４に示されるものと異なり、非燃料側軸部４１ａは燃料供給機構側開口部４６ｇに挿入されている。また、Ｏリング４３は燃料供給機構側軸部４６ｂと大径部４１ｂとによって押圧されている。このように燃料供給機構側軸部４６ｂと大径部４１ｂとによってＯリング４３が押圧されていることで、燃料供給機構側開口部４６ｇを通しての非燃料側への液体燃料の流出が抑制されている。

燃料収容部６の内圧が内圧下限値以下となった場合、図８に示すように燃料収容部６の内圧の低下により弁体４１が燃料側へと引き込まれる。なお、弁体４１が燃料収容部６の内圧の低下により燃料側へと引き込まれる原理については、図３、４で説明した原理と同様である。弁体４１が燃料側へと移動することによってＯリング４３も燃料側へと移動し、燃料供給機構側軸部４６ｂとＯリング４３との間に隙間が形成される。このとき、非燃料側に比べ燃料側の圧力が低くなっているため、フィルター４７を通して非燃料側開口部４６ｅ内へと外気が導入される。非燃料側開口部４６ｅ内へと導入された外気は燃料供給機構側開口部４６ｇと非燃料側軸部４１ａとの隙間を通り、さらに燃料供給機構側軸部４６ｂとＯリング４３との隙間を通る。最終的に、外気は鍔部４１ｄおよび大径部４１ｂの外径部分を通って、燃料供給機構側孔部４０ｄと燃料供給機構側軸部４１ｃとの隙間から燃料収容部６へと導入される。その結果、燃料収容部６の内圧が上昇し、内圧下限値よりも高くなる。

燃料収容部６の内圧が内圧下限値よりも高くなると、弁体４１を燃料側へと引き込む強さに比べスプリング４４の反発力が強くなるため、図７に示されるように弁体４１は再び非燃料側へと押圧され、貫通孔４６ｄを通しての液体燃料の漏れが抑制される。

一方、燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となった場合、図９に示すように燃料収容部６の内圧の上昇により弁体４６が非燃料側へと押圧され、Ｏリング４９と係合部４０ｇとの間に隙間が形成される。ここで、スプリング４８の反発力は、燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となったときに弁体４６が非燃料側へと移動できるように調整されている。なお、弁体４６が非燃料側へと移動する際の燃料収容部６の内圧（内圧上限値）は適宜設定することができ、具体的にはスプリング４８の反発力を弱くすることにより該内圧を低くすることができ、反発力を強くすることにより該内圧を高くすることができる。

Ｏリング４９と係合部４０ｇとの間に隙間が形成されることで、燃料収容部６内の内圧は順に、燃料供給機構側孔部４０ｄと燃料供給機構側軸部４１ｃとの隙間、鍔部４１ｄの外径側、係合部４０ｇと燃料供給機構側軸部４６ｂとの間、係合部４６ｃの外径側等を通して、最終的に外気側孔部４０ｃと非燃料側軸部４６ａとの隙間、あるいは外気側孔部４０ｈからその非燃料側へと逃される。その結果、燃料収容部６の内圧が内圧上限値よりも低くなる。

燃料収容部６の内圧が内圧上限値よりも低くなると、弁体４６を非燃料側へと押圧する強さに比べスプリング４８の反発力が強くなるため、このスプリング４８の反発力によって弁体４６は燃料側へと押圧される。その結果、図７に示されるようにＯリング４９が係合部４６ｃと係合部４０ｇとによって押圧され、それらの間からの非燃料側への液体燃料の流出が抑制される。

図１０〜１２は圧力解放機構を有する内圧調整機構４の他の例を示したものであり、一対の弁体を有し、その一方の弁体に軸心に沿った貫通孔が設けられたものの他の例を示したものである。図１０は燃料収容部６の内圧が内圧下限値よりも高くかつ内圧上限値よりも低く、内圧調整機能および圧力解放機能のいずれも作動していないときの状態を示したものである。図１１は燃料収容部６の内圧が内圧下限値以下となり、内圧調整機能が作動したときの状態を示したものである。図１２は燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となり、圧力解放機能が作動したときの状態を示したものである。

図１０に示すように、内圧調整機構４は、略筒状のケース４０内の非燃料側に軸心に沿って配置された第１の弁体である弁体４６およびケース４０内の燃料側に軸心に沿って配置された第２の弁体である弁体４５を有している。ケース４０は、例えば非燃料側の第１ケース部４０ａと、この第１ケース部４０ａの燃料側の内径側に一部が嵌め込まれた第２ケース部４０ｂとから構成されている。この第２ケース部４０ｂの内径は第１ケース部４０ａの内径よりも小径とされており、この第２ケース部４０ｂが係合部４０ｇを兼ねている。略筒状のケース４０の非燃料側および燃料側には、それぞれ外気側孔部４０ｃ、４０ｈ、燃料供給機構側孔部４０ｄ、４０ｉが設けられている。

弁体４６は非燃料側軸部４６ａおよび燃料供給機構側軸部４６ｂを有し、外径側に大径な係合部４６ｃが設けられている。また、弁体４６の内部には軸心に沿って貫通孔４６ｄが設けられている。貫通孔４６ｄは、非燃料側に設けられ、非燃料側からの異物の混入を防止するためのフィルター４７が嵌め込まれる非燃料側開口部４６ｅと、燃料側に設けられ、弁体４５の半球状軸部４５ａが挿入される半球状の凹部である燃料供給機構側開口部４６ｇと、これらの間に設けられる接続孔４６ｆとからなる。

フィルター４７は外気側孔部４０ｃに挿入されており、燃料供給機構側軸部４６ｂは係合部４０ｇに挿入されている。燃料供給機構側軸部４６ｂの外径は係合部４０ｇの内径よりも小さく、係合部４０ｇと燃料供給機構側軸部４６ｂとの間には隙間が形成されている。

係合部４６ｃの非燃料側であって非燃料側軸部４６ａの周囲にはスプリング４８が設けられており、このスプリング４８の反発力によって弁体４６は燃料側へと押圧されている。係合部４６ｃの燃料側であって燃料供給機構側軸部４６ｂの周囲には例えばゴム製のＯリング４９が設けられており、このＯリング４９は係合部４６ｃと係合部４０ｇとによって押圧されている。このように係合部４６ｃと係合部４０ｇとによってＯリング４９が押圧されていることで、係合部４６ｃと係合部４０ｇとの間を通っての非燃料側への液体燃料の流出が抑制されている。

弁体４５は、図５、６に示されるものと同様のものである。図５、６に示されるものと異なり、半球状軸部４５ａは燃料供給機構側開口部４６ｇの半球状の凹部に嵌め合わされるようにして挿入されている。このように燃料供給機構側開口部４６ｇの半球状の凹部に半球状軸部４５ａが嵌め合わされるようにして挿入されていることで、燃料供給機構側開口部４６ｇからの非燃料側への液体燃料の流出が抑制されている。

燃料収容部６の内圧が内圧下限値以下となった場合、図１１に示すように燃料収容部６の内圧の低下により弁体４５が燃料側へと引き込まれる。弁体４５が燃料側へと移動することによって、燃料供給機構側開口部４６ｇと半球状軸部４５ａとの間に隙間が形成される。このとき、非燃料側に比べ燃料側の圧力が低くなっているため、フィルター４７を通して非燃料側開口部４６ｅ内へと外気が導入される。非燃料側開口部４６ｅ内へと導入された外気は、燃料供給機構側開口部４６ｇと半球状軸部４５ａとの隙間、大径部４５ｂの外径側を通り、最終的に燃料供給機構側孔部４０ｄと燃料供給機構側軸部４５ｃとの隙間、あるいは燃料供給機構側孔部４０ｉから燃料収容部６へと導入される。その結果、燃料収容部６の内圧が上昇し、内圧下限値よりも高くなる。

燃料収容部６の内圧が内圧下限値よりも高くなると、弁体４５を燃料側へと引き込む強さに比べスプリング４４の反発力が強くなるため、図１０に示されるように弁体４５は再び非燃料側へと押圧され、貫通孔４６ｄを通しての非燃料側への液体燃料の漏れが抑制される。

一方、燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となった場合、図１２に示すように燃料収容部６の内圧の上昇により弁体４６が非燃料側へと押圧され、Ｏリング４９と係合部４０ｇとの間に隙間が形成される。Ｏリング４９と係合部４０ｇとの間に隙間が形成されることで、燃料収容部６の内圧は順に、燃料供給機構側孔部４０ｄと燃料供給機構側軸部４５ｃとの隙間あるいは燃料供給機構側孔部４０ｉ、大径部４５ｂの外径側、Ｏリング４９と係合部４０ｇとの間、係合部４６ｃの外径側等を通して、最終的に外気側孔部４０ｃ、４０ｈからその非燃料側へと逃される。その結果、燃料収容部６の内圧が内圧上限値よりも低くなる。

燃料収容部６の内圧が内圧上限値よりも低くなると、弁体４６を非燃料側へと押圧する強さに比べスプリング４８の反発力が強くなるため、このスプリング４８の反発力によって弁体４６は燃料側へと押圧される。その結果、図１０に示されるように係合部４６ｃと係合部４０ｇとの間がＯリング４９によって塞がれ、これらの間からの非燃料側への液体燃料の流出が抑制される。

次に、圧力解放機構を有する内圧調整機構４の他の例について説明する。図１３〜１５は圧力解放機構を有する内圧調整機構４の他の例を示したものであり、非燃料側に開口すると共に側面部に開口する貫通孔を有する第１の弁体の該非燃料側の開口部に第２の弁体が嵌め込まれたものの例を示したものである。図１３は燃料収容部６の内圧が内圧下限値よりも高くかつ内圧上限値よりも低く、内圧調整機能および圧力解放機能のいずれも作動していないときの状態を示したものである。図１４は燃料収容部６の内圧が内圧下限値以下となり、内圧調整機能が作動したときの状態を示したものである。図１５は燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となり、圧力解放機能が作動したときの状態を示したものである。

図１３に示すように、この内圧調整機構４は略筒状のケース４０内に第１の弁体である弁体５０および第２の弁体である弁体５１が軸心に沿って配置されたものである。ケース４０は非燃料側の第１ケース部４０ａと、この第１ケース部４０ａの燃料側の外径側に一部が嵌め込まれた第２ケース部４０ｂとからなるものである。そして、第１ケース部４０ａの燃料側であって、第２ケース部４０ｂの内径側には仕切材４０ｊが設けられている。ケース４０の非燃料側には外気側孔部４０ｈが設けられており、燃料側には燃料供給機構側孔部４０ｄ、４０ｉが設けられている。また、仕切材４０ｊの軸心部分には軸孔４０ｋが設けられている。

外気側孔部４０ｈの燃料側には外気導入の際に異物の混入を防止し、また内圧を逃す際に液体燃料の流出を防止するためのフィルター５２が設けられている。フィルター５２は必ずしも限定されるものではないが、例えば気体のみを透過させ、液体は透過させない気液分離体等が好適に用いられる。フィルター５２の材質としてはＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）ＰＰ（ポリプロピレン）などのオレフィン系樹脂の焼結体や多孔体、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などのポリエステル系樹脂の多孔体、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素系樹脂の多孔体や膜、ポリウレタンなどのウレタン系樹脂の多孔体や発泡体などが好適に用いられる。また、軸孔４０ｋの非燃料側に対向する位置には弁体５１の突出を検知する検出装置５３が設けられている。検出装置５３としては、例えば弁体５１の衝突によりその突出を検知することができる圧電素子等が好適なものとして挙げられる。

弁体５０は非燃料側軸部５０ａおよび燃料供給機構側軸部５０ｃを有し、その非燃料側の外径側には大径な大径部５０ｂが設けられている。弁体５０の内部には貫通孔５０ｄが設けられており、この貫通孔５０ｄは非燃料側へと開口された非燃料側開口部５０ｅと、側面側に開口された側面側開口部５０ｆとを有している。

非燃料側開口部５０ｅには、燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となった場合に外れることによって内圧を逃す弁体５１が嵌め合わされている。このように非燃料側開口部５０ｅに弁体５１が嵌め合わされていることで、通常は非燃料側開口部５０ｅからの非燃料側への液体燃料の流出が抑制されている。なお、内圧上限値の調整は、非燃料側開口部５０ｅに対する弁体５１を嵌め合わせる強さを調整することで行うことができる。

また、弁体５１はその非燃料側の端部が仕切材４０ｊの軸孔４０ｋ内へと挿入されている。弁体５１の外径（最大の外径）は軸孔４０ｋの内径（最小の内径）よりも小径とされている。弁体５１の外径が軸孔４０ｋの内径よりも小さくされていることで、軸孔４０ｋ内を弁体５１が移動することができ、またこれらの間から外気を導入し、あるいは内圧を逃すことができる。なお、軸孔４０ｋ内を弁体５１が摺動できる限りにおいて、弁体５１の外径を軸孔４０ｋの内径と略同様なものとすることができる。この場合には、弁体５１の外表面のうち非燃料側開口部５０ｅに嵌め込まれる部分を除いた部分には、軸方向と平行な溝部が設けられていることが好ましい。このように弁体５１の外表面に軸方向と平行な溝部が設けられていることで、弁体５１の外径と軸孔４０ｋの内径とが略同様であってもこの溝部を通して外気を導入し、あるいは内圧を逃すことができる。

大径部５０ｂの燃料側には弁体５０の周囲を囲むようにスプリング４４が設けられており、このスプリング４４の反発力によって弁体５０は非燃料側へと押圧されている。仕切材４０ｊと弁体５０との間であって弁体５１の周囲には例えばゴム製のＯリング５５が設けられている。このようにＯリング５５が仕切材４０ｊと弁体５０とによって押圧されていることで、弁体５０の外径側を通って軸孔４０ｋへと液体燃料が浸入することが抑制されている。

燃料収容部６の内圧が内圧下限値以下となった場合、図１４に示すように燃料収容部６の内圧の低下により弁体５０が燃料側へと引き込まれる。弁体５０が燃料側へと移動することによって、仕切材４０ｊとＯリング５５との間に隙間が形成される。このとき、非燃料側に比べ燃料側の方が圧力が低くなっているため、外気側孔部４０ｈからケース４０内へと外気が導入され、この導入された外気は軸孔４０ｋ、仕切材４０ｊとＯリング５５との間、弁体５０の外径側を通り、最終的に燃料供給機構側孔部４０ｄと燃料供給機構側軸部５０ｃとの間、あるいは燃料供給機構側孔部４０ｉから燃料収容部６へと導入される。その結果、燃料収容部６の内圧が上昇し、内圧下限値よりも高くなる。このとき外気側孔部４０ｈの燃料側にフィルター５２が設けられているため、燃料収容部６への異物の混入が抑制される。

燃料収容部６の内圧が内圧下限値よりも高くなると、弁体５０を燃料側へと引き込む強さに比べてスプリング４４の反発力が強くなるため、図１３に示されるように弁体５０は再び非燃料側へと押圧され、軸孔４０ｋを通しての液体燃料の漏れが抑制される。

一方、燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となった場合、図１５に示すように燃料収容部６の内圧の上昇により非燃料側開口部５０ｅから弁体５１が外れ、貫通孔５０ｄから順に、軸孔４０ｋ、フィルター５２、外気側孔部４０ｈを通して内圧が逃される。このときフィルター５２が気液分離体からなるものであれば外気側孔部４０ｈから内圧のみが逃され、液体燃料の漏れは抑制されるため好ましい。なお、この内圧調整機構４については一旦外れた弁体５１は自動的には元の位置に戻らない。このため検出装置５３により弁体５１の外れを検出することが好ましい。

以上、本発明の燃料電池１について説明したが、内圧調整機構４が配置される位置は燃料収容部６に限られるものではない。例えば、燃料分配機構５と燃料収容部６との間の流路７であってもよい。なお、流路７に内圧調整機構４を配置する場合、ポンプ８の実質的な送液能力の低下を抑制する観点から、ポンプ８の燃料収容部６側の流路７に配置される。また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。また、燃料電池セルへ供給される液体燃料においても、全て液体燃料の蒸気を供給してもよいが、一部が液体状態で供給される場合であっても本発明を適用することができる。

本発明の燃料電池の一例を示す模式的断面図。 燃料分配機構の一例を示す外観図。 圧力調整機構（非作動時）の一例を示す断面図。 図３に示す圧力調整機構の作動時の状態を示す断面図。 圧力調整機構（非作動時）の他の例を示す断面図。 図５に示す圧力調整機構の作動時の状態を示す断面図。 圧力解放機構を有する内圧調整機構（非作動時）の一例を示す断面図。 図７に示す内圧調整機構の内圧調整機能作動時の状態を示す断面図。 図７に示す内圧調整機構の圧力解放機能作動時の状態を示す断面図。 圧力解放機構を有する内圧調整機構（非作動時）の他の例を示す断面図。 図１０に示す内圧調整機構の内圧調整機能作動時の状態を示す断面図。 図１０に示す内圧調整機構の圧力解放機能作動時の状態を示す断面図。 圧力解放機構を有する内圧調整機構（非作動時）の他の例を示す断面図。 図１３に示す内圧調整機構の内圧調整機能作動時の状態を示す断面図。 図１３に示す内圧調整機構の圧力解放機能作動時の状態を示す断面図。

符号の説明

１…燃料電池、２…燃料電池セル、３…燃料供給機構、４…内圧調整機構、５…燃料分配機構、６…燃料収容部、７…流路、８…ポンプ、１１…アノード触媒層、１２…アノードガス拡散層、１３…アノード（燃料極）、１４…カソード触媒層、１５…カソードガス拡散層、１６…カソード（空気極／酸化剤極）、１７…プロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜、４０…ケース、４０ｃ…外気側孔部、４０ｄ…燃料供給機構側孔部、４０ｈ…外気側孔部、４０ｉ…燃料供給機構側孔部、４１…弁体、４５…弁体、４６…弁体、４６ｄ…貫通孔、４６ｅ…非燃料側開口部（非燃料機構側開口部）、４６ｇ…燃料供給機構側開口部、４７…フィルター、５０…弁体、５０ｄ…貫通孔、５０ｅ…非燃料側開口部（非燃料機構側開口部）、５０ｆ…側面側開口部、５１…弁体

Claims (10)

1. 燃料極と、空気極と、前記燃料極と前記空気極とに挟持された電解質膜とを有する膜電極接合体と、
   前記膜電極接合体の前記燃料極側に配置された燃料分配機構にポンプを有する流路を介して接続された燃料収容部を有する燃料供給機構と、
   前記燃料供給機構の少なくとも前記ポンプよりも前記燃料収容部側の部分に設けられ、前記燃料収容部の内圧が低下したときに外気を導入する内圧調整機構と
   を有することを特徴とする燃料電池。
2. 前記内圧調整機構は、その作動圧として大気圧よりも０．０２ＭＰａ以上低くなったときに作動することを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
3. 前記内圧調整機構は、前記燃料供給機構側に設けられた燃料供給機構側孔部および前記燃料供給機構側とは反対側の部分に設けられた外気側孔部を有する略筒状のケースと、前記外気側孔部を遮断するように前記ケース内に配置され、前記燃料収容部の内圧低下を利用して前記外気側孔部を開放するように移動する弁体とを有することを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池。
4. 前記内圧調整機構は、前記燃料収容部の内圧が上昇したときにその圧力を逃す圧力解放機構を有することを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池。
5. 前記圧力解放機構は、その作動圧として０．３ＭＰａ以上となったときに作動することを特徴とする請求項４記載の燃料電池。
6. 前記圧力解放機構を有する内圧調整機構は、前記燃料供給機構側に設けられた燃料供給機構側孔部および前記燃料供給機構側とは反対側の部分に設けられた外気側孔部を有する略筒状のケースと、前記ケース内にその軸心に沿って配置された一対の弁体とを有することを特徴とする請求項４または５記載の燃料電池。
7. 前記一対の弁体のうち前記燃料供給機構側とは反対側に配置された第１の弁体はその軸心に沿った貫通孔を有するものであり、前記燃料供給機構側に配置された第２の弁体は前記貫通孔の前記燃料供給機構側の開口部を塞ぐように配置されていることを特徴とする請求項６記載の燃料電池。
8. 前記第１の弁体の前記貫通孔における前記燃料供給機構側とは反対側の開口部には前記貫通孔内への異物の混入を抑制するためのフィルターが配置されていることを特徴とする請求項７記載の燃料電池。
9. 前記一対の弁体のうち前記燃料供給機構側に配置された第１の弁体は前記燃料供給機構側とは反対側に開口すると共に側面部に開口する貫通孔を有するものであり、前記燃料供給機構側とは反対側に配置された第２の弁体は前記貫通孔の前記燃料供給機構側とは反対側に開口された開口部に嵌め込まれていることを特徴とする請求項６記載の燃料電池。
10. 前記ケース内には前記外気側孔部を覆うように前記液体燃料のケース外への流出を抑制するためのフィルターが設けられていることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項記載の燃料電池。

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