JP4826064B2

JP4826064B2 - Fuel cell system

Info

Publication number: JP4826064B2
Application number: JP2004117571A
Authority: JP
Inventors: 勉宮本; 裕司藤森; 幸雄笠原
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2024-04-13
Also published as: JP2005302542A

Description

本発明は、燃料電池システムに関する。 The present invention relates to a fuel cell system.

燃料電池は、外部から燃料と酸素とを連続的に供給し、電気化学的に反応させて電気エネルギを取り出すものであり、他の発電方式に比べて高効率で二酸化炭素の排出量が少ないため、環境問題が顕著になっている近年注目されている。
例えば高分子電解質型燃料電池(Polymer Electrolyte Fuel Cell, PEFC)は、低い温度で動作が可能で起動時間が短く、小型化も可能である。この高分子電解質型燃料電池は、高分子固体電解質膜を空気側電極と燃料側電極とで挟んだ構造のＭＥＡ(Membrane Electrode Assembly)を備え、空気側電極に空気（酸素）を供給し、燃料側電極にメタノール水溶液や改質した水素などの燃料を供給することにより、電気化学的反応が起こり、電力が発生する（例えば特許文献１）。 A fuel cell continuously supplies fuel and oxygen from the outside and reacts electrochemically to take out electrical energy, which is more efficient than other power generation methods and emits less carbon dioxide. In recent years, environmental problems have become prominent.
For example, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) can operate at a low temperature, has a short start-up time, and can be downsized. This polymer electrolyte fuel cell includes a MEA (Membrane Electrode Assembly) having a structure in which a polymer solid electrolyte membrane is sandwiched between an air side electrode and a fuel side electrode, and supplies air (oxygen) to the air side electrode. By supplying a fuel such as an aqueous methanol solution or reformed hydrogen to the side electrode, an electrochemical reaction occurs and electric power is generated (for example, Patent Document 1).

ところで、燃料電池で用いられる液体燃料は、当該液体燃料を改質して得られる水素を燃料側電極に供給する燃料電池の場合でも、また、液体燃料としてのメタノール水溶液を燃料側電極に供給する直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）の場合でも、燃料貯留室からポンプ等によって送られる（例えば特許文献２）。
このようなポンプは、燃料電池が動作していない起動時には、２次電池等に充電された電気エネルギによって駆動が開始され、駆動に伴って燃料電池が起動すると、この燃料電池からの電気エネルギで駆動されるようになる。また、燃料電池のシステム内の水素圧力を検出することにより、検出結果に基づいてポンプのオンオフ等が制御され、系内の圧力に応じた適切な量の液体燃料が供給されるようになっている。 By the way, the liquid fuel used in the fuel cell is a fuel cell that supplies hydrogen obtained by reforming the liquid fuel to the fuel side electrode, and also supplies an aqueous methanol solution as the liquid fuel to the fuel side electrode. Even in the case of a direct methanol fuel cell (DMFC), it is sent from the fuel storage chamber by a pump or the like (for example, Patent Document 2).
When such a pump is started when the fuel cell is not operating, the driving is started by the electric energy charged in the secondary battery or the like. When the fuel cell is started along with the driving, the electric energy from the fuel cell is used. It will be driven. Further, by detecting the hydrogen pressure in the fuel cell system, on / off of the pump is controlled based on the detection result, and an appropriate amount of liquid fuel is supplied according to the pressure in the system. Yes.

特開平８−１６２１３２号公報JP-A-8-162132 特開２００３−３４６８３６号公報JP 2003-346836 A

しかし、従来用いられていたポンプは、充電された電気エネルギで駆動が開始されるため、電気エネルギの充電量によっては駆動できないという問題がある。特に、燃料電池を小型電子機器や携帯機器等に搭載する場合、機器が小型であることから、充電できる電気エネルギの容量にも限界があり、思うようにポンプを駆動できず、この結果、燃料電池を確実に起動できない可能性がある。従って、そのような電気エネルギに頼らずに、燃料電池を確実に起動させることが望まれている。 However, since the pump used conventionally is started to be driven by the charged electric energy, there is a problem that it cannot be driven depending on the amount of electric energy charged. In particular, when a fuel cell is mounted on a small electronic device, portable device, etc., since the device is small, there is a limit to the amount of electric energy that can be charged, and the pump cannot be driven as expected. The battery may not start up reliably. Therefore, it is desired to reliably start the fuel cell without relying on such electric energy.

しかも、従来のポンプは、水素圧力に応じて緻密に制御されているため、応答性に優れた高価なものであるうえ、制御するためのコントローラも必要であり、システム全体が非常に高価なものになっていた。 Moreover, since the conventional pump is precisely controlled according to the hydrogen pressure, it is expensive with excellent responsiveness and requires a controller for control, and the entire system is very expensive. It was.

本発明の目的は、燃料電池を確実に起動できるとともに、コストを削減でき、かつシステム全体を小型化できる燃料電池システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fuel cell system that can reliably start a fuel cell, reduce costs, and reduce the size of the entire system.

本発明の燃料電池システムは、液体燃料が貯留される燃料貯留室と、この燃料貯留室に対して燃料連通孔を介して仕切られた燃料供給室と、この燃料供給室に対して薄膜弁によって仕切られた圧力作用室と、前記燃料供給室から液体燃料の改質器側に当該液体燃料を送出する燃料流路と、液体燃料が前記改質器で消費されることで生じた水素による圧力変動を前記圧力作用室に導く圧力導入路と、前記燃料供給室に配置され、前記薄膜弁を前記圧力作用室側に付勢するコイルばねと、を備え、前記圧力作用室に導入された圧力をＰとし、前記コイルばねのばね力から換算した圧力をＰｖとし、前記燃料貯留室内の圧力をＰ
ｃとしたとき、前記薄膜弁は、前記Ｐと、前記Ｐｖ及び前記Ｐｃの和との圧力差によって前記燃料流路を開閉可能に設けられ、液体燃料の消費により前記改質器で水素が発生し、前記圧力作用室の圧力が上昇した場合、前記薄膜弁が前記燃料流路を閉じ、前記圧力作用室の圧力が低下した場合、前記薄膜弁が前記燃料流路を開き、起動時においては、前記Ｐが前記Ｐｖ及び前記Ｐｃの和よりも小さく、前記燃料流路の途中には、前記液体燃料を圧送する圧送手段と、液体燃料の逆流を防止する逆流防止手段とが設けられ、前記燃料流路が分岐している場合、一方の前記燃料流路が前記圧送手段を有し、他方の前記燃料流路が液体燃料の流れを常時許可する逆流防止手段を有し、前記燃料流路が一本の場合、前記圧送手段が往復動ポンプであり、液体燃料の流れを常時許可し、前記逆流防止手段が前記圧送手段の上流側または上下流の両側に設けられ、液体燃料の流れを常時許可し、前記圧送手段の駆動は、前記改質器で改質された水素の運動エネルギ、ぜんまいに貯蓄された機械的エネルギ、および前記改質器で改質された水素が供給される燃料電池からの電気エネルギのうちのいずれかのエネルギで行われることを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system of the present invention includes a fuel storage chamber in which liquid fuel is stored, a fuel supply chamber partitioned from the fuel storage chamber via a fuel communication hole, and a thin film valve for the fuel supply chamber. A partitioned pressure working chamber, a fuel flow path for delivering the liquid fuel from the fuel supply chamber to the liquid fuel reformer side, and a pressure due to hydrogen generated by the liquid fuel being consumed by the reformer Pressure introduced into the pressure working chamber, comprising: a pressure introduction path for guiding fluctuations to the pressure working chamber; and a coil spring disposed in the fuel supply chamber and biasing the thin film valve toward the pressure working chamber. Is P, the pressure converted from the spring force of the coil spring is Pv, and the pressure in the fuel storage chamber is P
c, the thin film valve is provided so that the fuel flow path can be opened and closed by the pressure difference between the P and the sum of the Pv and the Pc, and hydrogen is generated in the reformer by the consumption of liquid fuel. When the pressure in the pressure working chamber increases, the thin film valve closes the fuel flow path, and when the pressure in the pressure working chamber decreases, the thin film valve opens the fuel flow path, The P is smaller than the sum of the Pv and the Pc, and in the middle of the fuel flow path, a pumping means for pumping the liquid fuel and a backflow preventing means for preventing the backflow of the liquid fuel are provided, When the fuel flow path is branched, one of the fuel flow paths has the pumping means, and the other fuel flow path has backflow prevention means that always permits the flow of liquid fuel, and the fuel flow path Is a reciprocating pump. The flow of liquid fuel always permitted, said backflow prevention means is provided on both sides of the upstream or upstream and downstream of the pumping means, the flow of liquid fuel always permitted, the drive of the pumping means, in the reformer in any of the energy of the electrical energy from the fuel cell reformed hydrogen kinetic energy formic, it is reformed hydrogen mechanical energy, and the reformer is savings Mai does ze supplied A fuel cell system characterized by being performed.

この発明によれば、液体燃料カートリッジの燃料貯留室内に貯留されている液体燃料は、燃料供給室と圧力作用室との圧力差によって開かれる燃料流路を介して送出された後、常時流れを許可する圧送手段および／または逆流防止手段を通して改質器に送られる。このため、燃料電池の起動時に液体燃料を送出するのには、従来のような二次電池等で駆動されるポンプ等が不要であり、燃料電池が確実に起動する。
加えて、燃料電池システムが起動してからは、燃料供給室と圧力作用室との圧力差に応じて行われる薄膜弁の開閉により、液体燃料の供給量がある程度制御されるので、圧送手段としては、従来のポンプのように緻密に制御されるものでなくともよく、コントローラ等も不要になってコストの削減が促進される。
そして、圧送手段としては、液体燃料を圧送可能な簡易なものでよいから、システム全体の小型化も図れる。
このような本発明では、圧送手段を駆動するエネルギとして、本システム中の燃料電池によって得られる電気的エネルギを多分に使用しないので、発電した電力が効率よく使用されるようになる。 According to the present invention, the liquid fuel stored in the fuel storage chamber of the liquid fuel cartridge is sent through the fuel flow path opened by the pressure difference between the fuel supply chamber and the pressure action chamber, and then constantly flows. It sent to the reformer through the pumping means and / or backflow preventing means to allow. For this reason, in order to deliver the liquid fuel when the fuel cell is activated, a conventional pump or the like driven by a secondary battery or the like is unnecessary, and the fuel cell is reliably activated.
In addition, after the fuel cell system is started, the supply amount of liquid fuel is controlled to some extent by opening and closing the thin film valve that is performed according to the pressure difference between the fuel supply chamber and the pressure action chamber. However, it does not have to be precisely controlled as in the case of a conventional pump, and a controller or the like is not necessary, and cost reduction is promoted.
The pumping means may be a simple one capable of pumping liquid fuel, so that the entire system can be downsized.
In the present invention, since the electric energy obtained by the fuel cell in this system is not used as the energy for driving the pressure feeding means, the generated electric power can be used efficiently.

本発明の燃料電池システムでは、前記圧送手段は、チューブポンプであることを特徴とする。
チューブポンプとしては、チューブ状の燃料流路をボールでしごいて液体燃料を圧送するボール押圧タイプや、蠕動運動によってしごいて圧送する鍵盤押圧タイプなど、任意のタイプを適用できる。そして、このようなチューブポンプを用いることで、液体燃料の圧送が確実に行われるようになる。 In the fuel cell system of the present invention, the pressure feeding means is a tube pump.
As the tube pump, any type such as a ball pressing type in which liquid fuel is pumped by squeezing a tube-shaped fuel flow path with a ball, or a keyboard pressing type in which squeezing and pumping by a peristaltic motion can be applied. By using such a tube pump, the liquid fuel is reliably pumped.

本発明の燃料電池システムでは、前記燃料供給室および前記薄膜弁は少なくとも一対設けられ、これらの薄膜弁の開閉圧力が異なっていることを特徴とする。
このような本発明では、圧力作用室の圧力が小さいほど、多くの薄膜弁が開くようにすれば、圧力の低い度合いが大きく、比較的多量の液体燃料が必要とされる場合には、多数の薄膜弁を開くことで対応可能であり、必要最小限の少量の液体燃料でよい場合には、小数の薄膜弁を開くことで対応可能であるから、より適量の液体燃料が送出されるようになる。 In the fuel cell system of the present invention, at least a pair of the fuel supply chamber and the thin film valve are provided, and the open / close pressures of these thin film valves are different.
In the present invention, if the number of thin film valves is opened as the pressure in the pressure action chamber is smaller, the degree of low pressure is large and a relatively large amount of liquid fuel is required. If the minimum required amount of liquid fuel is sufficient, it can be handled by opening a small number of thin film valves so that a more appropriate amount of liquid fuel can be delivered. become.

本発明の燃料電池システムでは、前記燃料供給室は、第一燃料供給室と、第二燃料供給室とにより構成され、前記薄膜弁は、前記第一燃料供給室を仕切る第一薄膜弁と、前記第二燃料供給室を仕切る第二薄膜弁とにより構成され、前記燃料流路は、前記一対の薄膜弁側に対応して分岐して設けられ、第一内部流路と、第二内部流路とにより構成され、前記第一内部流路、前記第二内部流路の順で流路抵抗が大きく設定され、前記第一薄膜弁、前記第二薄膜弁に、それぞれ、前記第一内部流路、前記第二内部流路が対応して設けられ、液体燃料の消費により、前記改質器で水素が発生し、前記圧力作用室の圧力が上昇した場合、前記第二薄膜弁、前記第一薄膜弁が順に前記第二燃料流路、第一燃料流路を閉じ、前記圧力作用室の圧力が低下した場合、前記第一薄膜弁、前記第二薄膜弁が順に前記第一燃料流路、第二燃料流路を開くことを特徴とする。
そして、本発明によれば、分岐した燃料流路の流路抵抗を異ならせるので、多量の液体燃料が必要な場合には、流路抵抗の小さい流路を流すように薄膜弁を開き、少量の液体燃料が必要な場合には、流路抵抗の大きい流路を流すように薄膜弁を開くようにすれば、開閉圧力のみを異ならせて適量の液体燃料を送出する場合に比し、送出量の制御がより緻密に行えるようになる In the fuel cell system of the present invention, the fuel supply chamber includes a first fuel supply chamber and a second fuel supply chamber, and the thin film valve includes a first thin film valve that partitions the first fuel supply chamber, A second thin film valve that divides the second fuel supply chamber, and the fuel flow path is branched to correspond to the pair of thin film valves, and includes a first internal flow path and a second internal flow A flow path resistance is set to increase in the order of the first internal flow path and the second internal flow path, and the first thin film valve and the second thin film valve respectively have the first internal flow The second thin film valve, the second internal flow path, and the second thin film valve, the second internal flow path, when hydrogen is generated in the reformer due to consumption of liquid fuel and the pressure in the pressure working chamber rises. One thin film valve in turn closed the second fuel flow path and the first fuel flow path, and the pressure in the pressure working chamber decreased. If the first membrane valve, the second membrane valve is the first fuel flow path in order, wherein the opening of the second fuel passage.
According to the present invention, since the flow resistance of the branched fuel flow path is made different, when a large amount of liquid fuel is required, the thin film valve is opened so as to flow the flow path with a small flow resistance, When the liquid fuel is required, if the thin film valve is opened so that the flow path with a large flow resistance flows, it will be delivered compared with the case where an appropriate amount of liquid fuel is delivered by changing only the open / close pressure. The amount can be controlled more precisely

本発明の燃料電池システムでは、前記燃料路での前記圧送手段の下流側には、それぞれ前記とは別の第二燃料貯留室、第二燃料供給室、第二圧力作用室、第三薄膜弁、および第二コイルばねとが少なくとも設けられ、前記第二燃料貯留室は、前記燃料流路と連通され、液体燃料を貯留し、前記第二燃料供給室は、前記第二燃料貯留室に対して第二燃料連通孔を介して仕切られ、前記第二圧力作用室は、前記第二燃料供給室に対して前記第三薄膜弁によって仕切られ、前記改質器の内部空間を兼用しており、前記第二コイルばねは、前記第二燃料供給室に配置され、前記第三薄膜弁を前記第二圧力作用室側に付勢し、前記第二圧力作用室の圧力をＰ２とし、前記第二コイルばねのばね力から換算した圧力をＰｖ２とし、前記第二燃料貯留室内の圧力をＰｃ２としたとき、前記第三薄膜弁は、前記Ｐ２と、前記Ｐｖ２及び前記Ｐｃ２の和との圧力差によって液体燃料を前記改質器に供給可能に設けられ、液体燃料の消費により、前記改質器で水素が発生し、前記第二圧力作用室の圧力が上昇した場合、前記第三薄膜弁が前記改質器への液体燃料の供給を止め、前記第二圧力作用室の圧力が低下した場合、前記第三薄膜弁が前記改質器に前記液体燃料を供給し、起動時においては、前記Ｐ２が前記Ｐｖ２及び前記Ｐｃ２の和よりも小さいことを特徴とする。
このような本発明によれば、差圧を利用した液体燃料の供給部分が圧送手段の下流側に設けられることになり、下流側の燃料貯留室には圧力の高い状態で液体燃料を貯留することが可能である。従って、この下流側での薄膜弁の開閉は、圧力作用室に作用する圧力がより高い側で行われることになり、供給される液体燃料が微量で、かつ頻繁に行われるようになり、供給量のむらがなくなる。 In the fuel cell system of the present invention, the second fuel storage chamber, the second fuel supply chamber , the second pressure working chamber, and the third thin film valve, which are different from the above, are respectively provided on the downstream side of the pumping means in the fuel passage. , And at least a second coil spring , the second fuel storage chamber is in communication with the fuel flow path, stores liquid fuel, and the second fuel supply chamber is connected to the second fuel storage chamber. The second pressure working chamber is partitioned by the third thin film valve with respect to the second fuel supply chamber, and also serves as an internal space of the reformer. The second coil spring is disposed in the second fuel supply chamber, urges the third thin film valve toward the second pressure acting chamber, and sets the pressure in the second pressure acting chamber to P2, The pressure converted from the spring force of the two coil spring is Pv2, and the pressure in the second fuel storage chamber is When the force is Pc2, the third thin film valve is provided so that liquid fuel can be supplied to the reformer by the pressure difference between P2 and the sum of Pv2 and Pc2, and by consumption of liquid fuel, When hydrogen is generated in the reformer and the pressure in the second pressure working chamber increases, the third thin film valve stops supplying liquid fuel to the reformer, and the pressure in the second pressure working chamber The third thin film valve supplies the liquid fuel to the reformer when the pressure decreases, and P2 is smaller than the sum of Pv2 and Pc2 at startup .
According to the present invention, the liquid fuel supply portion using the differential pressure is provided on the downstream side of the pumping means, and the liquid fuel is stored in the downstream fuel storage chamber in a high pressure state. It is possible. Therefore, the opening and closing of the thin film valve on the downstream side is performed on the side where the pressure acting on the pressure working chamber is higher, and the liquid fuel to be supplied is performed in a small amount and frequently. The amount of unevenness disappears.

本発明によれば、燃料電池を確実に起動できるとともに、コストを削減でき、かつシステム全体を小型化できるという効果がある。 According to the present invention, it is possible to reliably start the fuel cell, reduce costs, and reduce the size of the entire system.

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する第２実施形態以降において、次説する第１実施形態と同じ構成部材および同じ機能部材には同一符合を付し、第２実施形態以降でのそれらの説明を簡略化または省略する。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in the second embodiment and later described later, the same constituent members and the same functional members as those in the first embodiment to be described below are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof in the second and subsequent embodiments are simplified or omitted. .

〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態に係る燃料電池システム１の要部を示す模式図である。
図１において、燃料電池システム１は、ＰＤＡや携帯電話などの携帯機器、あるいはパーソナルコンピュータ等、小型端末機器などに採用されるシステムであって、高分子電解質型燃料電池を備えている。また、高分子電解質型燃料電池が直接メタノール型燃料電池の場合には、改質器５０が不要であるが、本実施形態のように、液体燃料を改質するタイプでは、内部に改質触媒が配置された改質器５０が用いられる。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a main part of a fuel cell system 1 according to the present embodiment.
In FIG. 1, a fuel cell system 1 is a system that is employed in a portable device such as a PDA or a mobile phone, or a small terminal device such as a personal computer, and includes a polymer electrolyte fuel cell. Further, when the polymer electrolyte fuel cell is a direct methanol fuel cell, the reformer 50 is not necessary. However, in the type of reforming liquid fuel as in this embodiment, the reforming catalyst is provided inside. Is used.

液体燃料としては、直接メタノール型燃料電池では、メタノール水溶液であるが、改質器５０を用いる場合では、例えば水素化ホウ素ナトリウム水溶液、水素化ホウ素カリウム水溶液、水素化ホウ素リチウム水溶液等のボロハイドライド燃料や、デカリン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の有機ハイドライド燃料、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール系燃料が採用できる。なお、燃料として水素化ホウ素ナトリウム水溶液を用いる場合では、水酸化ナトリウム３ｇ、純水２７ｇ、水素化ホウ素ナトリウム５．５ｇの燃料組成のものが採用できる。 The liquid fuel is a methanol aqueous solution in a direct methanol fuel cell. However, when the reformer 50 is used, a borohydride fuel such as a sodium borohydride aqueous solution, a potassium borohydride aqueous solution, or a lithium borohydride aqueous solution is used. Alternatively, organic hydride fuels such as decalin, cyclohexane and methylcyclohexane, and alcohol fuels such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol can be employed. In addition, when using sodium borohydride aqueous solution as a fuel, the thing of the fuel composition of 3g of sodium hydroxide, 27g of pure waters, and 5.5g of sodium borohydride can be employ | adopted.

このような燃料電池システム１では、液体燃料貯留部１０から送出された液体燃料を改質器５０に送るためのチューブ状の燃料流路２と、液体燃料が燃料電池や改質器で消費されることで生じる圧力変動を液体燃料貯留部１０（の圧力作用室２６）に導く圧力導入路３とが独立して設けられている。そして、これらのうち、燃料流路２の途中には、電気信号によって切り換わる切換弁４が設けられており、機器が停止している場合など、電力が必要とされない場合には、切換弁４によって燃料流路２が閉じられ、液体燃料が改質器５０に送出されないようになっている。また、そのような電気信号は、図示しない制御部から出力されるのであるが、出力される条件としては、例えば機器の電源が落とされた時などが考えられる。 In such a fuel cell system 1, the tubular fuel flow path 2 for sending the liquid fuel sent from the liquid fuel storage unit 10 to the reformer 50, and the liquid fuel are consumed by the fuel cell and the reformer. The pressure introduction path 3 that guides the pressure fluctuation caused by this to the liquid fuel storage section 10 (the pressure action chamber 26 thereof) is provided independently. Of these, a switching valve 4 that is switched by an electric signal is provided in the middle of the fuel flow path 2. When no power is required, such as when the equipment is stopped, the switching valve 4 This closes the fuel flow path 2 so that liquid fuel is not sent to the reformer 50. Moreover, such an electrical signal is output from a control unit (not shown). As an output condition, for example, when the power of the device is turned off is considered.

さらに、燃料流路２は分岐され、一方には簡易な圧送手段としてのボール押圧タイプのチューブポンプ５が、他方には逆流防止手段としての逆止弁６が設けられている。このチューブポンプ５の駆動は、燃料電池で発電された電力で駆動されてもよいが、本実施形態では、香箱車５Ａ内に収容された図示しないぜんまいの機械的エネルギによって駆動される。つまり、その機械的エネルギは、香箱車５Ａから伝え車５Ｂを介してチューブポンプ５に伝達される。なお、本実施形態でのチューブポンプ５は、静止している状態では、燃料流路２を常時押圧しており、液体燃料が送出されないようになっている。これに対して逆止弁６は、液体燃料貯留部１０側から液体燃料が送出された場合には常に、改質器５０側への流入を許可する構成である。 Further, the fuel flow path 2 is branched, and one is provided with a ball pressing type tube pump 5 as a simple pressure feeding means, and the other is provided with a check valve 6 as a backflow prevention means. The tube pump 5 may be driven by electric power generated by the fuel cell. In this embodiment, the tube pump 5 is driven by the mechanical energy of the mainspring (not shown) housed in the barrel complete 5A. That is, the mechanical energy is transmitted from the barrel complete 5A to the tube pump 5 via the transmission wheel 5B. In addition, the tube pump 5 in this embodiment always presses the fuel flow path 2 in a stationary state so that liquid fuel is not sent out. On the other hand, the check valve 6 is configured to permit inflow to the reformer 50 whenever liquid fuel is delivered from the liquid fuel reservoir 10 side.

一方、液体燃料貯留部１０は、ケース１１を備え、ケース１１の内部には液体燃料が貯留される燃料貯留室１２が設けられている。この燃料貯留室１２内には、全体蛇腹状で図中の上部側が剛性を有した板状になっている封止体１３が設けられ、この内部に液体燃料が貯留されている。また、封止体１３とケース１１の端面との間にはコイルばね１４が配置され、その端面から離間する方向に封止体１３を付勢し、内部の液体燃料を加圧している。また、コイルばね１４で封止体１３を押圧することで、液体燃料が送出されるに従って燃料貯留室１２の容積を縮小させることが可能である。この際、ケース１１には大気連通孔１１Ａが設けられ、封止体１３の収縮が妨げられないようになっている。 On the other hand, the liquid fuel storage unit 10 includes a case 11, and a fuel storage chamber 12 in which liquid fuel is stored is provided inside the case 11. Inside the fuel storage chamber 12, there is provided a sealing body 13 having an overall bellows shape and a plate-like shape with rigidity on the upper side in the figure, in which liquid fuel is stored. Further, a coil spring 14 is disposed between the sealing body 13 and the end surface of the case 11, and the sealing body 13 is urged in a direction away from the end surface to pressurize the internal liquid fuel. Further, by pressing the sealing body 13 with the coil spring 14, the volume of the fuel storage chamber 12 can be reduced as the liquid fuel is delivered. At this time, the case 11 is provided with an air communication hole 11 </ b> A so that the shrinkage of the sealing body 13 is not hindered.

また、ケース１１内には、燃料貯留室１２を仕切るようにして弁組立体１６が設けられている。弁組立体１６は、燃料連通孔１７Ａを有する弁座本体１７を備えている。弁座本体１７の燃料貯留室１２とは反対側（図１中の下方側）の面には、弁座１８が突設されており、この弁座１８部分には弁座本体１７内を通るように内部流路１９が設けられ、この内部流路１９が燃料流路２の一部を形成している。 A valve assembly 16 is provided in the case 11 so as to partition the fuel storage chamber 12. The valve assembly 16 includes a valve seat body 17 having a fuel communication hole 17A. A valve seat 18 protrudes from the surface of the valve seat body 17 opposite to the fuel storage chamber 12 (the lower side in FIG. 1). The valve seat 18 passes through the valve seat body 17. Thus, an internal flow path 19 is provided, and this internal flow path 19 forms a part of the fuel flow path 2.

さらに、弁座本体１７の弁座１８が設けられた側（同じく図１中の下方側）には、弾性を有する薄膜弁２３が設けられている。薄膜弁２３の材質としては、合成ゴム、天然ゴム、高分子エラストマ等が採用できる。この薄膜弁２３は、弁座１８回りに配置されたコイルばね２４によって弁座１８から離間する方向に付勢されている。そして、弁座本体１７と薄膜弁２３との間には空間が形成されており、この空間が燃料供給室２５となっている。つまり、コイルばね２４は、この燃料供給室２５内に配置されているのである。この燃料供給室２５には、前記燃料連通孔１７Ａを介して燃料貯留室１２から液体燃料が流入する。 Furthermore, an elastic thin film valve 23 is provided on the side of the valve seat body 17 where the valve seat 18 is provided (also on the lower side in FIG. 1). As the material of the thin film valve 23, synthetic rubber, natural rubber, polymer elastomer or the like can be adopted. The thin film valve 23 is biased in a direction away from the valve seat 18 by a coil spring 24 disposed around the valve seat 18. A space is formed between the valve seat body 17 and the thin film valve 23, and this space serves as a fuel supply chamber 25. That is, the coil spring 24 is disposed in the fuel supply chamber 25. Liquid fuel flows into the fuel supply chamber 25 from the fuel storage chamber 12 through the fuel communication hole 17A.

燃料供給室２５のさらに図１中下方には、薄膜弁２３で仕切られるようにして圧力作用室２６が設けられている。圧力作用室２６は、ケース１１に設けられた開口状の圧力導入部２７によって圧力導入路３と連通するようになっている。この構成により、改質器５０側の圧力（図１に「Ｐ」と表示）は、燃料流路２や内部流路１９とは別に設けられた圧力導入部２７を通して圧力作用室２６に導入されるようになっている。 A pressure action chamber 26 is provided below the fuel supply chamber 25 in FIG. 1 so as to be partitioned by a thin film valve 23. The pressure working chamber 26 communicates with the pressure introducing path 3 through an opening-shaped pressure introducing portion 27 provided in the case 11. With this configuration, the pressure on the reformer 50 side (indicated as “P” in FIG. 1) is introduced into the pressure working chamber 26 through the pressure introducing portion 27 provided separately from the fuel flow path 2 and the internal flow path 19. It has become so.

ここで、コイルばね２４としては、圧力作用室２６に作用する圧力が低下し、燃料供給室２５内の圧力との差が所定値以下になると、その圧力差によって伸びるようなばね力を有しており、この圧力差によって薄膜弁２３を弁座１８から離間させ、燃料供給室２５内の液体燃料を内部流路１９に送出する。
また、圧力作用室２６内の圧力が低下するとは、それまで改質器５０に供給されていた液体燃料が消費された場合であり、この場合に液体燃料が内部流路１９に送出される。そして、液体燃料が送出されて反応が生じ、圧力が回復すると、前述の差圧がより大きくなるため、コイルばね２４のばね力に抗して再び、薄膜弁２３が弁座１８と密着し、液体燃料の送出を止める。燃料電池システム１の稼働中は、この動作が繰り返される。 Here, the coil spring 24 has a spring force that expands due to the pressure difference when the pressure acting on the pressure acting chamber 26 decreases and the difference from the pressure in the fuel supply chamber 25 becomes a predetermined value or less. Due to this pressure difference, the thin film valve 23 is separated from the valve seat 18, and the liquid fuel in the fuel supply chamber 25 is sent to the internal flow path 19.
In addition, the pressure in the pressure working chamber 26 decreases when the liquid fuel that has been supplied to the reformer 50 is consumed. In this case, the liquid fuel is sent to the internal flow path 19. Then, when the liquid fuel is sent out and a reaction occurs and the pressure recovers, the above-mentioned differential pressure becomes larger, so that the thin film valve 23 comes into close contact with the valve seat 18 again against the spring force of the coil spring 24, Stop sending liquid fuel. While the fuel cell system 1 is in operation, this operation is repeated.

以上に説明した燃料電池システム１では、システム１の起動によって先ず、切換弁４を開放する。開放する以前の状態では、改質器５０に液体燃料が供給されていないため、改質器５０側の圧力Ｐは、略１気圧と低くい。この際、コイルばね２４のばね力を圧力換算にてＰｖとし、燃料貯留室１２内の圧力をＰｃとし（実際には、コイルばね１４のばね力を設定する）、Ｐ（１気圧）＜Ｐｖ＋Ｐｃとなるように設定しておけば、起動時にはコイルばね２４が伸び、すなわちＰとＰｖ＋Ｐｃとの差圧によって薄膜弁２３が開き、液体燃料がＰｃの圧力で逆止弁６側を通って自動的に送出される。このことにより、燃料電池が自起動し、発電が行われる。発電が行われると、図示しない電磁クラッチ等が作動し、チューブポンプ５がぜんまいからの機械的エネルギを受けて駆動され、より高い圧力で液体燃料を送ることになる。この際、逆止弁６の作用により、既に送られた液体燃料や発生した水素が逆止弁６側を戻ってチューブポンプ５に入り込むことはない。 In the fuel cell system 1 described above, the switching valve 4 is first opened when the system 1 is started. In the state before opening, since the liquid fuel is not supplied to the reformer 50, the pressure P on the reformer 50 side is as low as about 1 atm. At this time, the spring force of the coil spring 24 is set to Pv in pressure conversion, the pressure in the fuel storage chamber 12 is set to Pc (actually, the spring force of the coil spring 14 is set), and P (1 atm) <Pv + Pc Is set so that the coil spring 24 is extended at the time of start-up, that is, the thin film valve 23 is opened by the pressure difference between P and Pv + Pc, and the liquid fuel automatically passes through the check valve 6 side by the pressure of Pc. Is sent out. As a result, the fuel cell starts up automatically and power is generated. When power generation is performed, an electromagnetic clutch or the like (not shown) is operated, the tube pump 5 is driven by receiving mechanical energy from the mainspring, and liquid fuel is sent at a higher pressure. At this time, the action of the check valve 6 prevents the liquid fuel already sent or the generated hydrogen from returning to the check valve 6 side and entering the tube pump 5.

従って、本実施形態によれば、以下の効果がある。
（１）燃料電池システム１では、燃料貯留室１２内に貯留されている液体燃料は、燃料供給室２５と圧力作用室２６との圧力差によって開かれる内部流路１９を通して送出され、燃料流路２に送出されて改質器５０に送られるため、システム１の起動時において、従来のようなポンプを用いずに液体燃料を送出して燃料電池を自起動させることができ、燃料電池システム１を小型の機器に搭載した場合でも、確実に起動させることができる。 Therefore, according to this embodiment, there are the following effects.
(1) In the fuel cell system 1, the liquid fuel stored in the fuel storage chamber 12 is sent through the internal flow path 19 opened by the pressure difference between the fuel supply chamber 25 and the pressure action chamber 26, and the fuel flow path 2 and sent to the reformer 50, when the system 1 is started, the fuel cell can be self-started by sending liquid fuel without using a conventional pump. Even if it is mounted on a small device, it can be reliably started.

（２）しかも、燃料電池システム１が起動してからは、燃料供給室２５と圧力作用室２６との圧力差に応じて行われる薄膜弁２３の開閉により、液体燃料の供給量がある程度制御されるので、チューブポンプ５としては、従来のポンプのように緻密に制御されるものでなくともよく、コントローラ等も不要になってコストの削減を促進できる。
そして、チューブポンプ５としては、液体燃料を圧送可能な簡易なものでよいから、システム１全体の小型化も図れる。 (2) Moreover, after the fuel cell system 1 is started, the supply amount of the liquid fuel is controlled to some extent by opening and closing the thin film valve 23 performed according to the pressure difference between the fuel supply chamber 25 and the pressure working chamber 26. Therefore, the tube pump 5 does not have to be precisely controlled as in a conventional pump, and a controller or the like is not necessary, thereby promoting cost reduction.
Since the tube pump 5 may be a simple pump capable of pumping liquid fuel, the entire system 1 can be downsized.

（３）チューブポンプ５としては、チューブ状の燃料流路２をボールでしごいて液体燃料を圧送するタイプであるため、液体燃料の圧送を確実に行える。 (3) Since the tube pump 5 is a type in which the liquid fuel is pumped by squeezing the tube-shaped fuel flow path 2 with a ball, the liquid fuel can be reliably pumped.

（４）チューブポンプ５を駆動するエネルギは、システム１中の燃料電池によって得られる電気的エネルギではなく、ぜんまいの機械的エネルギであるから、そのような電気エネルギとしては、ぜんまいを巻き解くための電磁クラッチを作動させる信号を生成し、送信するために消費されるだけであり、多分に消費されないので、発電した電力を本来の目的に効率よく使用できる。 (4) Since the energy for driving the tube pump 5 is not the electric energy obtained by the fuel cell in the system 1 but the mechanical energy of the mainspring, such electric energy is used for unwinding the mainspring. Since it is only consumed for generating and transmitting a signal for operating the electromagnetic clutch, and not much consumed, the generated power can be efficiently used for its original purpose.

（５）燃料貯留室１２内の燃料は、コイルばね１４により加圧されているので、その加圧力で液体燃料をより確実に送出できる。また、燃料貯留室１２内には殆ど液体燃料が残留しないから、液体燃料を有効に消費できる。
また、このコイルばね１４により、機器の天地を逆さにしたり、様々な姿勢で用いたとしても、液体燃料を燃料貯留室１２から燃料供給室２５に確実に送出できる。さらに、燃料貯留室１２内には空気が入り込む心配がなく、姿勢が一定しない携帯機器に液体燃料貯留部１０を好適に用いることができる。 (5) Since the fuel in the fuel storage chamber 12 is pressurized by the coil spring 14, the liquid fuel can be more reliably delivered by the applied pressure. In addition, since the liquid fuel hardly remains in the fuel storage chamber 12, the liquid fuel can be effectively consumed.
Further, the coil spring 14 can reliably deliver liquid fuel from the fuel storage chamber 12 to the fuel supply chamber 25 even when the device is turned upside down or used in various postures. Furthermore, there is no fear that air enters the fuel storage chamber 12, and the liquid fuel storage unit 10 can be suitably used for a portable device whose posture is not constant.

（６）燃料電池システム１では、燃料流路２の途中に切換弁４が設けられているため、機器の電源が落とされている場合など、電力が不要な時には切換弁４で燃料流路２を閉じることができ、液体燃料の供給を確実に停止して液体燃料が無駄に消費されるのを防止できる。 (6) In the fuel cell system 1, since the switching valve 4 is provided in the middle of the fuel flow path 2, the fuel flow path 2 is switched by the switching valve 4 when no power is required, such as when the power of the device is turned off. The liquid fuel can be reliably stopped to prevent the liquid fuel from being wasted.

〔第２実施形態〕
図２には、本発明の第２実施形態が示されている。本実施形態では、燃料流路２が分岐しておらず、液体燃料貯留部１０から改質器５０までを一本の流路で連通させている。また、本実施形態で用いられる圧送手段としては、蛇腹状の伸縮部分を有する往復動ポンプ７が用いられている。そして、往復動ポンプ７の上流側および下流側にはそれぞれ、逆止弁６が設けられている。このような往復動ポンプ７は、燃料電池からの電気的エネルギで駆動されるアクチュエータ８によって往復動する。アクチュエータ８としては各種のものが採用でき、例えば、圧電アクチュエータ、静電ゲルアクチュエータ、形状記憶合金アクチュエータ等が挙げられる。 [Second Embodiment]
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the fuel flow path 2 is not branched, and the liquid fuel storage unit 10 to the reformer 50 are communicated with each other through a single flow path. Moreover, the reciprocating pump 7 which has a bellows-like expansion-contraction part is used as a pumping means used by this embodiment. A check valve 6 is provided on each of the upstream side and the downstream side of the reciprocating pump 7. Such a reciprocating pump 7 reciprocates by an actuator 8 driven by electric energy from the fuel cell. Various actuators can be employed as the actuator 8, and examples thereof include a piezoelectric actuator, an electrostatic gel actuator, a shape memory alloy actuator, and the like.

このような本実施形態でも、システム１の起動時に切換弁４を開放すれば、液体燃料は圧力Ｐｃによって送出され、一対の逆止弁６を通して改質器５０に送られる。改質器５０で水素が発生し、この水素によって燃料電池が自起動して発電が行われると、この電気的エネルギで往復動ポンプ７が駆動され、より高圧で液体燃料を送ることができる。 Also in this embodiment, if the switching valve 4 is opened at the time of starting the system 1, the liquid fuel is sent out by the pressure Pc and sent to the reformer 50 through the pair of check valves 6. When hydrogen is generated in the reformer 50 and the fuel cell is self-started by this hydrogen to generate power, the reciprocating pump 7 is driven by this electrical energy, and liquid fuel can be sent at a higher pressure.

従って、このような本実施形態でも、本発明の目的を達成できる。また、その特有な構成により、以下の効果がある。
（７）すなわち、本実施形態では、燃料流路２が分岐していないので、流路構成をより簡略化でき、システム１の一層の小型化を促進できる。 Therefore, the object of the present invention can also be achieved in this embodiment. Moreover, the following effects are brought about by the characteristic configuration.
(7) That is, in this embodiment, since the fuel flow path 2 is not branched, the flow path configuration can be further simplified, and further downsizing of the system 1 can be promoted.

〔第３実施形態〕
図３には、本発明の第３実施形態が示されている。本実施形態では、圧送手段として、円弧部材９Ａをカム９Ｂの回転によって往復動させることにより、円弧部材９Ａで燃料流路２を押圧する往復動ポンプ９が用いられている。この往復動ポンプ９の動力源は、発生した水素の流れによる運動エネルギである。つまり、水素の流れによってインペラ９Ｃが回転し、この回転力でカム９Ｂを回転させている。また、本実施形態では、逆止弁６は一つ上流側にのみ設けられている。これは、燃料流路２の下流端での液体燃料の表面張力により、逆止効果を期待しているためである。他の構成は、第２実施形態と同じである。 [Third Embodiment]
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a reciprocating pump 9 that presses the fuel flow path 2 with the arc member 9A by reciprocating the arc member 9A with the rotation of the cam 9B is used as the pressure feeding means. The power source of the reciprocating pump 9 is kinetic energy generated by the generated hydrogen flow. That is, the impeller 9C is rotated by the flow of hydrogen, and the cam 9B is rotated by this rotational force. In the present embodiment, one check valve 6 is provided only on the upstream side. This is because a check effect is expected due to the surface tension of the liquid fuel at the downstream end of the fuel flow path 2. Other configurations are the same as those of the second embodiment.

このような本実施形態でも、圧送手段である往復動ポンプ９を燃料電池からの電気的エネルギではなく、水素の運動エネルギで駆動しているので、構成は異なるが、前述した（４）の効果を同様に得ることができる。 Also in this embodiment, since the reciprocating pump 9 as the pressure feeding means is driven not by the electrical energy from the fuel cell but by the kinetic energy of hydrogen, the configuration is different, but the effect of the above (4) Can be obtained as well.

〔第４実施形態〕
図４には、本発明の第４実施形態として、液体燃料貯留部１０側の別実施形態が示されている。本実施形態において、液体燃料貯留部１０には、それぞれ複数（本実施形態では三つ）の薄膜弁２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ、コイルばね２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ、燃料供給室２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ、および内部流路１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃが設けられており、各内部流路１９Ａ〜１９Ｃを含んで燃料流路２の一部が形成されている。 [Fourth Embodiment]
FIG. 4 shows another embodiment on the liquid fuel reservoir 10 side as a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the liquid fuel reservoir 10 includes a plurality (three in the present embodiment) of thin film valves 23A, 23B, 23C, coil springs 24A, 24B, 24C, fuel supply chambers 25A, 25B, 25C, and Internal flow paths 19A, 19B, and 19C are provided, and a part of the fuel flow path 2 is formed including the internal flow paths 19A to 19C.

ここで、コイルばね２４Ａ，２４Ｂのばね力は、コイルばね２４Ａの方が大きく（ＰｖＡ）、コイルばね２４Ｂの方が小さい（ＰｖＢ）。そして、コイルばね２４Ｃは、圧力作用室２６内に設けられており、薄膜弁２３Ｃを常時弁座１８側に付勢している。従って、薄膜弁２３Ｃは、Ｐｃ＜ＰｖＣ＋Ｐの場合に閉じるようになっており、コイルばね２４Ｃのばね力（ＰｖＣ）は、水素の発生に伴って徐々に圧力Ｐが上昇すると、薄膜弁２３Ｃが先ず初めに閉じる用に設定されている。このため、圧力Ｐがさらに上昇すると、順次コイルばね２４Ｂ，２４Ａに抗して薄膜弁２３Ｂ，２３Ａの順で閉じる。反対に、液体燃料の改質が終了し、圧力Ｐが徐々に低下してくると、薄膜弁２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃの順で開く。 Here, the spring force of the coil springs 24A and 24B is larger in the coil spring 24A (PvA) and smaller in the coil spring 24B (PvB). The coil spring 24C is provided in the pressure acting chamber 26, and always biases the thin film valve 23C toward the valve seat 18 side. Accordingly, the thin film valve 23C is closed when Pc <PvC + P, and the spring force (PvC) of the coil spring 24C is such that when the pressure P gradually increases with the generation of hydrogen, the thin film valve 23C It is set to close at the beginning. For this reason, when the pressure P further increases, the thin film valves 23B and 23A are sequentially closed against the coil springs 24B and 24A. On the contrary, when the reforming of the liquid fuel is completed and the pressure P gradually decreases, the thin film valves 23A, 23B, and 23C are opened in this order.

さらに、本実施形態では、内部流路１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの順で流路長が長く、また、流路径が大きい。こため、内部流路１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの順で流路抵抗が大きく設定されているのである。 Furthermore, in this embodiment, the flow path length is longer in the order of the internal flow paths 19A, 19B, and 19C, and the flow path diameter is larger. For this reason, the channel resistance is set larger in the order of the internal channels 19A, 19B, and 19C.

本実施形態によれば、その特有な構成により、以下の効果がある。
（８）すなわち、液体燃料貯留部１０には３つの薄膜弁２３Ａ〜２３Ｃが設けられ、圧力作用室２６内の圧力が小さいほど、多くの薄膜弁２３Ａ〜２３Ｃが開くようになっているため、圧力の低い度合いが大きく、比較的多量の液体燃料が必要とされる場合には、全ての薄膜弁２３Ａ〜２３Ｃを開くことで対応でき、必要最小限の少量の液体燃料でよい場合には、薄膜弁２３Ａのみを開くことで対応でき、より適量の液体燃料を送出できる。 According to the present embodiment, the following effects are obtained by the unique configuration.
(8) That is, the liquid fuel storage unit 10 is provided with three thin film valves 23A to 23C, and the smaller the pressure in the pressure acting chamber 26, the more the thin film valves 23A to 23C open. When the degree of low pressure is large and a relatively large amount of liquid fuel is required, it can be dealt with by opening all the thin film valves 23A to 23C. This can be dealt with by opening only the thin film valve 23A, and a more appropriate amount of liquid fuel can be delivered.

（９）また、本発明の燃料電池システム１では、分岐した内部流路１９Ａ〜１９Ｃはそれぞれ流路抵抗が異なるので、多量の液体燃料が必要な場合には、先ず流路抵抗の小さい内部流路１９Ｃから先ず流すように薄膜弁２３Ａを開き、少量の液体燃料が必要な場合には、流路抵抗の大きい内部流路１９Ａのみを流すように薄膜弁を開くようにすれば、開閉圧力のみを異ならせて適量の液体燃料を送出する場合に比し、送出量の大小差を明確にでき、制御をより緻密にできる。 (9) Further, in the fuel cell system 1 of the present invention, the branched internal flow paths 19A to 19C have different flow path resistances. Therefore, when a large amount of liquid fuel is required, first, the internal flow with a small flow path resistance is used. If the thin film valve 23A is opened so as to flow first from the passage 19C and a small amount of liquid fuel is required, the thin film valve is opened so that only the internal flow path 19A having a large flow resistance flows, so that only the opening / closing pressure is obtained. As compared with the case where an appropriate amount of liquid fuel is delivered with different fuel flow, the difference in delivery amount can be clarified and the control can be made more precise.

〔第５実施形態〕
図５に示す第５実施形態では、往復動ポンプ７の下流側にも圧力差によって作動する部分を設けた点で、前記第２実施形態とは異なる。他の構成は第２実施形態と略同じである。このため、本実施形態では、燃料流路２と連通した高圧の別の燃料貯留室３１、コイルばね３２、燃料供給室３３、および圧力作用室３４（本実施形態では、改質器５０の内部空間が兼用）、薄膜弁３５等が設けられている。この場合の燃料貯留室３１の液体燃料の圧力は比較的高圧であり、コイルばね３２のばね力は比較的弱い。このため、改質器５０での水素改質が行われ、圧力Ｐが高い状態で薄膜弁３５が閉じた状態とされ、僅かに低くなると開いて微量の液体燃料が供給され、さらに圧力Ｐが上がって即座に閉じる。そして、これを繰り返す。 [Fifth Embodiment]
The fifth embodiment shown in FIG. 5 differs from the second embodiment in that a portion that operates due to a pressure difference is provided on the downstream side of the reciprocating pump 7. Other configurations are substantially the same as those of the second embodiment. For this reason, in the present embodiment, another high-pressure fuel storage chamber 31 that communicates with the fuel flow path 2, the coil spring 32, the fuel supply chamber 33, and the pressure working chamber 34 (in this embodiment, the interior of the reformer 50). The thin film valve 35 and the like are provided. In this case, the pressure of the liquid fuel in the fuel storage chamber 31 is relatively high, and the spring force of the coil spring 32 is relatively weak. For this reason, hydrogen reforming is performed in the reformer 50, the thin film valve 35 is closed when the pressure P is high, a small amount of liquid fuel is supplied when the pressure P is slightly low, and the pressure P is further reduced. Go up and close instantly. Then repeat this.

さらに、燃料貯留室３１内の液体燃料が少なくなり、改質器５０に供給される量も少なくなって圧力Ｐが低下すると、もとの薄膜弁２３が開き、液体燃料を燃料貯留室３１に送り込む。このため、この場合にだけ往復動ポンプ７を作動させればよく、これを作動させるアクチュエータ８は、リミットスイッチ３６からの信号によるオン−オフの切換によって駆動状態と非駆動状態とが切り換わるようになっている。 Further, when the amount of liquid fuel in the fuel storage chamber 31 decreases and the amount supplied to the reformer 50 decreases and the pressure P decreases, the original thin film valve 23 opens, and the liquid fuel is supplied to the fuel storage chamber 31. Send it in. For this reason, the reciprocating pump 7 only needs to be operated in this case, and the actuator 8 for operating the reciprocating pump 7 is switched between a driving state and a non-driving state by ON / OFF switching by a signal from the limit switch 36. It has become.

本実施形態によれば、その特有な構成により、以下の効果がある。
（10）すなわち、差圧を利用した液体燃料の供給部分が往復動ポンプ７の下流側にも設けられているので、下流側の燃料貯留室３１には圧力の高い状態で液体燃料を貯留することができる。従って、この下流側での薄膜弁３５の開閉を、圧力作用室３４に作用する圧力Ｐがより高い側で行うことができ、液体燃料を微量で、かつ頻繁に供給できて供給量のむらをなくすことができ、さらに緻密に供給量を制御できる。 According to the present embodiment, the following effects are obtained by the unique configuration.
(10) That is, since the liquid fuel supply portion using the differential pressure is also provided on the downstream side of the reciprocating pump 7, the liquid fuel is stored in the downstream fuel storage chamber 31 in a high pressure state. be able to. Therefore, the opening and closing of the thin film valve 35 on the downstream side can be performed on the side where the pressure P acting on the pressure working chamber 34 is higher, and the liquid fuel can be supplied in a minute amount and frequently, thereby eliminating unevenness in the supply amount. It is possible to control the supply amount more precisely.

（11）しかも、往復動ポンプ７は、燃料貯留室３１内の液体燃料が少なくなった段階でもとの燃料貯留室１２から送り込むように作動すればよいから、その量を厳密にコントロールする必要がなく、さらに簡易なものを利用できる。 (11) In addition, the reciprocating pump 7 only needs to be operated so as to be fed from the original fuel storage chamber 12 even when the amount of liquid fuel in the fuel storage chamber 31 is low. And even simpler ones can be used.

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記第１実施形態では、チューブポンプ５がボール押圧式であったが、これに限らず、図６に示す鍵盤押圧式であってもよい。つまり、図６でのチューブポンプ６０は、位相を異ならせてスライドする複数の鍵盤６１を備え、各鍵盤６１で燃料流路２をしごいて蠕動運動させ、液体燃料を圧送する構成である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the said 1st Embodiment, although the tube pump 5 was a ball press type, not only this but the keyboard press type shown in FIG. 6 may be sufficient. That is, the tube pump 60 in FIG. 6 includes a plurality of keyboards 61 that slide with different phases, and the fuel flow path 2 is squeezed and moved by each keyboard 61 to pump liquid fuel.

また、前記各実施形態ではそれぞれ、液体燃料は改質燃料とされ、改質器５０が必須であったが、本発明を改質器が不要な直接メタノール型燃料電池等のシステムに適用してもよい。 In each of the above embodiments, the liquid fuel is a reformed fuel and the reformer 50 is essential. However, the present invention is applied to a system such as a direct methanol fuel cell that does not require a reformer. Also good.

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。 In addition, the best configuration, method and the like for carrying out the present invention have been disclosed in the above description, but the present invention is not limited to this. That is, the invention has been illustrated and described primarily with respect to particular embodiments, but may be configured for the above-described embodiments without departing from the scope and spirit of the invention. Various modifications can be made by those skilled in the art in terms of materials, quantity, and other detailed configurations.
Therefore, the description limiting the shape, material, etc. disclosed above is an example for easy understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The description by the name of the member which remove | excluded the limitation of one part or all of such restrictions is included in this invention.

本発明の第１実施形態に係る燃料電池システムを示す模式図。1 is a schematic diagram showing a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第２実施形態に係る燃料電池システムを示す模式図。The schematic diagram which shows the fuel cell system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係る燃料電池システムを示す模式図。The schematic diagram which shows the fuel cell system which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係る燃料電池システムを示す模式図。The schematic diagram which shows the fuel cell system which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に係る燃料電池システムを示す模式図。The schematic diagram which shows the fuel cell system which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の変形例を示す模式図。The schematic diagram which shows the modification of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…燃料電池システム、２…燃料流路、３…圧力導入路、５，６０…圧送手段であるチューブポンプ、６…逆流防止手段である逆止弁、７，９…圧送手段である往復動ポンプ、１２，３１…燃料貯留室、１９…内部流路、２３，２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，３５…薄膜弁、２５，３３…燃料供給室、２６，３４…圧力作用室、５０…改質器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell system, 2 ... Fuel flow path, 3 ... Pressure introduction path, 5,60 ... Tube pump which is pressure feeding means, 6 ... Check valve which is backflow prevention means, 7, 9 ... Reciprocating motion which is pressure feeding means Pump, 12, 31 ... Fuel storage chamber, 19 ... Internal flow path, 23, 23A, 23B, 23C, 35 ... Thin film valve, 25, 33 ... Fuel supply chamber, 26, 34 ... Pressure working chamber, 50 ... Reformer .

Claims

液体燃料が貯留される燃料貯留室と、
この燃料貯留室に対して燃料連通孔を介して仕切られた燃料供給室と、
この燃料供給室に対して薄膜弁によって仕切られた圧力作用室と、
前記燃料供給室から液体燃料の改質器側に当該液体燃料を送出する燃料流路と、
液体燃料が前記改質器で消費されることで生じた水素による圧力変動を前記圧力作用室に導く圧力導入路と、
前記燃料供給室に配置され、前記薄膜弁を前記圧力作用室側に付勢するコイルばねと、を備え、
前記圧力作用室に導入された圧力をＰとし、前記コイルばねのばね力から換算した圧力をＰｖとし、前記燃料貯留室内の圧力をＰｃとしたとき、
前記薄膜弁は、前記Ｐと、前記Ｐｖ及び前記Ｐｃの和との圧力差によって前記燃料流路を開閉可能に設けられ、
液体燃料の消費により前記改質器で水素が発生し、前記圧力作用室の圧力が上昇した場合、前記薄膜弁が前記燃料流路を閉じ、
前記圧力作用室の圧力が低下した場合、前記薄膜弁が前記燃料流路を開き、
起動時においては、前記Ｐが前記Ｐｖ及び前記Ｐｃの和よりも小さく、
前記燃料流路の途中には、前記液体燃料を圧送する圧送手段と、液体燃料の逆流を防止する逆流防止手段とが設けられ、
前記燃料流路が分岐している場合、一方の前記燃料流路が前記圧送手段を有し、他方の前記燃料流路が液体燃料の流れを常時許可する逆流防止手段を有し、
前記燃料流路が一本の場合、前記圧送手段が往復動ポンプであり、液体燃料の流れを常時許可し、前記逆流防止手段が前記圧送手段の上流側または上下流の両側に設けられ、液体燃料の流れを常時許可し、
前記圧送手段の駆動は、前記改質器で改質された水素の運動エネルギ、ぜんまいに貯蓄された機械的エネルギ、および前記改質器で改質された水素が供給される燃料電池からの電気エネルギのうちのいずれかのエネルギで行われる
ことを特徴とする燃料電池システム。 A fuel storage chamber in which liquid fuel is stored;
A fuel supply chamber partitioned from the fuel storage chamber via a fuel communication hole;
A pressure working chamber partitioned by a thin film valve with respect to the fuel supply chamber;
A fuel flow path for delivering the liquid fuel from the fuel supply chamber to the liquid fuel reformer side;
A pressure introduction path for guiding pressure fluctuation due to hydrogen generated by consumption of liquid fuel in the reformer to the pressure working chamber;
A coil spring disposed in the fuel supply chamber and biasing the thin film valve toward the pressure acting chamber,
When the pressure introduced into the pressure working chamber is P, the pressure converted from the spring force of the coil spring is Pv, and the pressure in the fuel storage chamber is Pc,
The thin film valve is provided such that the fuel flow path can be opened and closed by a pressure difference between the P and the sum of the Pv and the Pc.
When hydrogen is generated in the reformer due to the consumption of liquid fuel and the pressure in the pressure working chamber rises, the thin film valve closes the fuel flow path,
When the pressure in the pressure working chamber decreases, the thin film valve opens the fuel flow path,
At startup, the P is smaller than the sum of the Pv and the Pc,
In the middle of the fuel flow path, a pumping means for pumping the liquid fuel and a backflow preventing means for preventing a backflow of the liquid fuel are provided,
When the fuel flow path is branched, one of the fuel flow paths has the pumping means, and the other fuel flow path has a backflow prevention means that always allows the flow of liquid fuel,
When the number of the fuel flow paths is one, the pressure feeding means is a reciprocating pump, and the flow of liquid fuel is always permitted, and the backflow prevention means is provided on both the upstream side and the upstream side of the pressure feeding means. Always allow fuel flow,
The driving of the pumping means, the fuel cell movement energy formic said modified with reformer hydrogen, hydrogen modified with mechanical energy, and the reformer is savings Mai does ze supplied A fuel cell system characterized in that the fuel cell system is operated with any one of electric energy from

請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料供給室および前記薄膜弁は少なくとも一対設けられ、これらの薄膜弁の開閉圧力が異なっていることを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 1, wherein
At least a pair of the fuel supply chamber and the thin film valve are provided, and the open / close pressures of these thin film valves are different.

請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料供給室は、第一燃料供給室と、第二燃料供給室とにより構成され、
前記薄膜弁は、前記第一燃料供給室を仕切る第一薄膜弁と、前記第二燃料供給室を仕切る第二薄膜弁とにより構成され、
前記燃料流路は、前記一対の薄膜弁側に対応して分岐して設けられ、第一内部流路と、第二内部流路とにより構成され、
前記第一内部流路、前記第二内部流路の順で流路抵抗が大きく設定され、
前記第一薄膜弁、前記第二薄膜弁に、それぞれ、前記第一内部流路、前記第二内部流路が対応して設けられ、
液体燃料の消費により、前記改質器で水素が発生し、前記圧力作用室の圧力が上昇した場合、前記第二薄膜弁、前記第一薄膜弁が順に前記第二燃料流路、第一燃料流路を閉じ、
前記圧力作用室の圧力が低下した場合、前記第一薄膜弁、前記第二薄膜弁が順に前記第一燃料流路、第二燃料流路を開く
ことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to claim 2, wherein
The fuel supply chamber includes a first fuel supply chamber and a second fuel supply chamber,
The thin film valve is composed of a first thin film valve that partitions the first fuel supply chamber and a second thin film valve that partitions the second fuel supply chamber,
The fuel flow path is branched and provided corresponding to the pair of thin film valve sides, and includes a first internal flow path and a second internal flow path,
The flow resistance is set large in the order of the first internal flow path and the second internal flow path,
The first thin film valve and the second thin film valve are provided corresponding to the first internal flow path and the second internal flow path, respectively.
When hydrogen is generated in the reformer due to the consumption of liquid fuel and the pressure in the pressure working chamber rises, the second thin film valve and the first thin film valve are in turn the second fuel flow path, the first fuel, Close the channel,
The fuel cell system , wherein when the pressure in the pressure working chamber decreases, the first thin film valve and the second thin film valve sequentially open the first fuel flow path and the second fuel flow path .

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料路での前記圧送手段の下流側には、それぞれ前記とは別の第二燃料貯留室、第二燃料供給室、第二圧力作用室、第三薄膜弁、および第二コイルばねとが少なくとも設けられ、
前記第二燃料貯留室は、前記燃料流路と連通され、液体燃料を貯留し、
前記第二燃料供給室は、前記第二燃料貯留室に対して第二燃料連通孔を介して仕切られ、
前記第二圧力作用室は、前記第二燃料供給室に対して前記第三薄膜弁によって仕切られ、前記改質器の内部空間を兼用しており、
前記第二コイルばねは、前記第二燃料供給室に配置され、前記第三薄膜弁を前記第二圧力作用室側に付勢し、
前記第二圧力作用室の圧力をＰ２とし、前記第二コイルばねのばね力から換算した圧力をＰｖ２とし、前記第二燃料貯留室内の圧力をＰｃ２としたとき、
前記第三薄膜弁は、前記Ｐ２と、前記Ｐｖ２及び前記Ｐｃ２の和との圧力差によって液体燃料を前記改質器に供給可能に設けられ、
液体燃料の消費により、前記改質器で水素が発生し、前記第二圧力作用室の圧力が上昇した場合、前記第三薄膜弁が前記改質器への液体燃料の供給を止め、
前記第二圧力作用室の圧力が低下した場合、前記第三薄膜弁が前記改質器に前記液体燃料を供給し、
起動時においては、前記Ｐ２が前記Ｐｖ２及び前記Ｐｃ２の和よりも小さい
ことを特徴とする燃料電池システム。 The fuel cell system according to any one of claims 1 to 3,
A second fuel storage chamber, a second fuel supply chamber , a second pressure working chamber, a third thin film valve , and a second coil spring, which are different from the above, are respectively provided downstream of the pumping means in the fuel passage. At least,
The second fuel storage chamber communicates with the fuel flow path, stores liquid fuel,
The second fuel supply chamber is partitioned from the second fuel storage chamber via a second fuel communication hole,
The second pressure working chamber is partitioned by the third thin film valve with respect to the second fuel supply chamber, and also serves as an internal space of the reformer,
The second coil spring is disposed in the second fuel supply chamber, urges the third thin film valve toward the second pressure acting chamber,
When the pressure in the second pressure working chamber is P2, the pressure converted from the spring force of the second coil spring is Pv2, and the pressure in the second fuel storage chamber is Pc2,
The third thin film valve is provided so that liquid fuel can be supplied to the reformer by a pressure difference between the P2 and the sum of the Pv2 and the Pc2.
When the hydrogen is generated in the reformer due to the consumption of the liquid fuel and the pressure in the second pressure working chamber is increased, the third thin film valve stops the supply of the liquid fuel to the reformer,
When the pressure in the second pressure working chamber decreases, the third thin film valve supplies the liquid fuel to the reformer,
The fuel cell system according to claim 1, wherein P2 is smaller than the sum of Pv2 and Pc2 at startup .