(57)【要約】【課題】高濃度燃料液を希釈液で希釈した燃料液を用いて発電する燃料電池へ、燃料濃度を簡易に調整して燃料液を供給できる燃料供給システム及び所定濃度の燃料液を用いて所定の発電が可能な燃料電池システムを提供する。【解決手段】高濃度燃料液を送りだす第１ポンプＭＰ２と、希釈液を送りだす、少なくとも一つの第２ポンプ（ＭＰ１、ＭＰ３）と、これらポンプから供給される高濃度燃料液と希釈液とを混合して燃料電池１へ導く混合流路Ｌ４と、これらポンプに共通のドライブ信号発生回路２と、各ポンプと回路２との間に接続されたスイッチ素子（Ｓ１〜Ｓ３）と、スイッチ素子を制御するスイッチ制御回路３とを備えた燃料液供給システムＦ及び該システムＦを備えた燃料電池システム。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高濃度燃料液を希釈液で希釈した燃料液を用いて発電する燃料電池へ該燃料液を供給する燃料液供給システムであって、
高濃度燃料液収容容器の高濃度燃料液を送りだすための第１のポンプと、
希釈液収容容器の希釈液を送りだすための、少なくとも一つの第２のポンプと、
前記第１のポンプからの高濃度燃料液と前記第２のポンプからの希釈液とを混合して前記燃料電池の燃料液供給口へ導く混合流路と、
前記第１及び第２のポンプを駆動するための、該第１及び第２のポンプに共通のドライブ信号発生回路と、
前記各ポンプと前記ドライブ信号発生回路との間に接続されたスイッチ素子と、
前記各ポンプの動作制御のために前記各スイッチ素子を制御するためのスイッチ制御回路とを備えたことを特徴とする燃料液供給システム。
【請求項２】
さらに、前記燃料電池で生成される液を該燃料電池から希釈液収容容器へ回収する第３のポンプ及び該第３のポンプと前記ドライブ信号発生回路との間に接続されたスイッチ素子を備えており、前記スイッチ制御回路は、該第３のポンプの動作制御のために該第３のポンプのためのスイッチ素子も制御する請求項１記載の燃料液供給システム。
【請求項３】
前記スイッチ制御回路は、前記第１のポンプに接続されたスイッチ素子と前記各第２のポンプに接続されたスイッチ素子のそれぞれのオン期間タイミングを制御することで前記燃料電池へ供給する燃料液の燃料濃度を調整する請求項１又は２記載の燃料液供給システム。
【請求項４】
前記各スイッチ素子はアナログスイッチである請求項１、２又は３記載の燃料液供給システム。
【請求項５】
前記各スイッチ素子はバイポーラトランジスタスイッチである請求項１、２又は３記載の燃料液供給システム。
【請求項６】
前記各スイッチ素子は電界効果トランジスタスイッチである請求項１、２又は３記載の燃料液供給システム。
【請求項７】
高濃度燃料液を希釈液で希釈した燃料液を用いて発電する燃料電池と、請求項１から６のいずれかに記載の燃料液供給システムとを備えた燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池、例えばダイレクトメタノール型燃料電池(DMFC:Direct Methanol Fuel Cell)のように、高濃度燃料液を水などの希釈液で希釈した燃料液を用いる燃料電池への燃料液供給システムに関し、さらに、該燃料液供給システムを用いた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ユビキタス社会の幕開けとともに電池の長寿命化に対する要求が高まってきている。従来のリチウム電池はその理論限界に近づきつつあり、これ以上の大幅な性能向上は望めなくなりつつある。そんな中、重量（容積）あたりのエネルギー密度の高さから従来の電池に比べて大幅な長寿命化が可能な燃料電池が注目されている。
【０００３】
燃料電池の中でも特に(1) 構造が簡単、(2) 水素スタンドなどの大規模なインフラ整備を要することなく燃料の入手が容易、(3) 低コスト、低温での動作が可能などの点から、例えば携帯機器〔ノート形パーソナルコンピュータ、携帯電話機、各種携帯情報端末（ＰＤＡ）機器等〕向けの燃料電池として適していると言える、ダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）のようにアルコールを用いて発電させる燃料電池が注目されており、盛んに研究されている。
【０００４】
ＤＭＦＣ型燃料電池を例にとると、これを採用した燃料電池システムは燃料液供給の方法により二つのタイプに分類される。一つはアクティブ型と呼ばれるもので、電池への燃料液供給をポンプにより行うタイプであり、もう一つはパッシブ型と呼ばれるもので、ポンプを用いずに毛細管力等により燃料液を供給するタイプである。
【０００５】
ここでＤＭＦＣの反応式を示す。
燃料極（アノード）側での反応：ＣＨ3 ＯＨ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋６ｅ- ＋６Ｈ+ 
空気極（カソード）側での反応：(3/2) Ｏ2 ＋６Ｈ+ ＋６ｅ- →３Ｈ2 Ｏ
全反応          ：ＣＨ3 ＯＨ＋(3/2) Ｏ2 →ＣＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ
【０００６】
この反応式によればメタノールと水は燃料極において等モルで反応し、ＣＯ2 と６個の電子とプロトンを生成し、ＣＯ2 は外部に排出され、電子は外部回路を通って酸素極（空気極）に、プロトンは電界質層を通って酸素極（空気極）にそれぞれ別ルートで送られ、そこで反応し、水分子３個を生成する。
【０００７】
このように燃料にアルコールを採用する燃料電池に供給される燃料液は、例えばメタノールの場合であれば、水で希釈したメタノール水溶液（例えば濃度約３％）が使用される。
このように予めアルコール濃度を所定濃度まで希釈した溶液を燃料液収容容器に貯蔵し、ポンプを用いて燃料電池に供給する方法も考えられるが、発電時は常に燃料液を供給し続ける必要があるため燃料液がすぐに消費され、頻繁に燃料液収容容器を交換するか、該容器に燃料液を補給しなければならない。
【０００８】
燃料液収容容器を大きくすれば容器交換頻度や該容器への燃料液補給頻度は少なくなるが、小型化を目的とした携帯用の燃料電池システムには不向きである。
この点、例えば、特開２００４−１５２５６１号公報は、空気極から発生する水を回収し、高濃度のアルコールと混合してアルコール濃度を希釈し、燃料電池に供給する方法を提案している。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１５２５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、高濃度燃料液を希釈する希釈液として、燃料電池で生成される生成液を利用する場合であれ、しない場合であれ、高濃度燃料液を希釈液で希釈して得る燃料液の燃料濃度を、燃料液供給システムにおいて、或いは該燃料液供給システムを含む燃料電池システムにおいて、如何にして調整するかについては、未だ具体的提案がなされていない。
【００１１】
そこで本発明は、高濃度燃料液を希釈液で希釈した燃料液を用いて発電する燃料電池へ該燃料液を供給する燃料液供給システムであって、燃料液の燃料濃度を簡易に調整できる燃料供給システムを提供することを課題とする。
また本発明は、高濃度燃料液を希釈液で希釈した燃料液を用いて発電する燃料電池を利用した燃料電池システムであって、燃料液の燃料濃度を所定濃度に調整して、安定して発電させることができる燃料電池システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記課題を解決するため次の燃料供給システム及び燃料電池装置を提供する。
（１）燃料電池への燃料液供給システム
高濃度燃料液を希釈液で希釈した燃料液を用いて発電する燃料電池へ該燃料液を供給する燃料液供給システムであって、
高濃度燃料液収容容器の高濃度燃料液を送りだすための第１のポンプと、
希釈液収容容器の希釈液を送りだすための、少なくとも一つの第２のポンプと、
前記第１のポンプからの高濃度燃料液と前記第２のポンプからの希釈液とを混合して前記燃料電池の燃料液供給口へ導く混合流路と、
前記第１及び第２のポンプを駆動するための、該第１及び第２のポンプに共通のドライブ信号発生回路と、
前記各ポンプと前記ドライブ信号発生回路との間に接続されたスイッチ素子と、
前記各ポンプの動作制御のために前記各スイッチ素子を制御するためのスイッチ制御回路とを備えた燃料液供給システム。
【００１３】
（２）燃料電池システム
高濃度燃料液を希釈液で希釈した燃料液を用いて発電する燃料電池と、上記（１）記載燃料液供給システムとを備えた燃料電池システム。
【００１４】
上記（１）の燃料液供給システム、上記（２）の燃料電池システムにおける燃料液供給システムは、さらに、前記燃料電池において生成される液を該燃料電池から前記希釈液収容容器へ回収する第３のポンプ及び該第３のポンプと前記ドライブ信号発生回路との間に接続されたスイッチ素子を備えていてもよく、その場合、前記スイッチ制御回路は、該第３のポンプの動作制御のために該第３のポンプのためのスイッチ素子も制御するものとしてもよい。
【００１５】
本発明に係る燃料液供給システムは、高濃度燃料液を希釈液で希釈した燃料液を燃料電池へ供給するものであるから、高濃度燃料液収容容器をそれだけ小型化できるが、このように、希釈液として燃料電池における生成液を利用すれば、希釈液収容容器も小型化でき、且つ、希釈液収容容器への希釈液の外部からの補給頻度を大幅に少なくできる。
【００１６】
いずれにしても、本発明に係る燃料液供給システム、燃料電池システムにおける燃料液供給システムによると、スイッチ制御回路により各スイッチを制御することで各ポンプの動作を制御でき、特に、第１のポンプ及び各第２のポンプの動作制御により、燃料電池へ供給される燃料液の燃料濃度を簡易に調整できる。
なお、ここで「スイッチの制御」とは、そのスイッチが接続されたポンプに前記ドライブ信号発生回路からドライブ信号（ポンプ駆動信号）が伝達される状態又は伝達されない状態にスイッチを制御することである。
【００１７】
燃料濃度の調整に関してさらに言えば、例えば、前記スイッチ制御回路を、前記第１のポンプに接続されたスイッチ素子と前記各第２のポンプに接続されたスイッチ素子のそれぞれのオン期間タイミングを制御することで前記燃料電池へ供給する燃料液の燃料濃度を調整できるものとすればよい。
ここで、スイッチ素子の「オン期間」とは、そのスイッチが接続されたポンプに前記ドライブ信号発生回路からドライブ信号（ポンプ駆動信号）が供給される期間である。          
【００１８】
いずれにしても、前記各スイッチ素子としては、アナログスイッチ、バイポーラトランジスタスイッチ、電界効果トランジスタスイッチを例示できる。
【００１９】
前記燃料電池としては、代表例としてＤＭＦＣを挙げることができ、その場合、前記「高濃度燃料液」として、メタノール、高濃度メタノール水溶液を例示でき、希釈液として水、水を主成分とする液を挙げることができる。この希釈液には、ＤＭＦＣのカソード（空気極）側で生成される水を利用できる。
【００２０】
また、各ポンプは、システムの小型化、コンパクト化のためにマイクロポンプが推奨されるが、これに限定されない。
マイクロポンプは、システムの小型化、コンパクト化のために燃料電池に一体化して形成してもよい。
【００２１】
マイクロポンプとしては、第１絞り流路、第１絞り流路より短い第２絞り流路、第１、第２の絞り流路間のポンプ室、ポンプ室容積を変動可能のポンプ室に臨むダイアフラム及び該ダイアフラムに設置された駆動アクチュエータを含み、該駆動アクチュエータにパルス電圧を印加することで該パルス電圧波形に応じて、第１絞り流路（又は第２絞り流路）からポンプ室に液体が吸引され、第２絞り流路（又は第１絞り流路）からポンプ室内液体が吐出されるポンプを例示できる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によると、高濃度燃料液を希釈液で希釈した燃料液を用いて発電する燃料電池へ該燃料液を供給する燃料液供給システムであって、燃料液の燃料濃度を簡易に調整できる燃料液供給システムを提供することができる。
また本発明によると、高濃度燃料液を希釈液で希釈した燃料液を用いて発電する燃料電池を利用した燃料電池システムであって、燃料液の燃料濃度を所定濃度に調整して、安定して発電させることができる燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明に係る燃料液供給システムの１例を採用した燃料電池システムの１例を示している。
このシステムは、燃料電池としてダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）１を採用しており、この電池１に燃料液供給システムＦにより燃料液を供給して発電させることができる。
【００２４】
電池１は、電解質膜１１の両面にアノード（燃料極）１２とカソード（空気極）１３を接合したＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly)構造のもので、アノード１２にはセパレータ１４を、カソード１３にはセパレータ１５を貼り合わせてある。
ここでは、アノード１２は電解質膜１１に接する触媒層（例えば白金黒或いは白金合金をカーボンブラックに担持させたもの）とこれに積層されたカーボンペーパ等の電極からなり、カソード１３も電解質膜１１に接する同様の触媒層とこれに積層された同様の電極からなっている。                                                                      
【００２５】
セパレータ１４は燃料液供給システムＦから供給される燃料液をアノード１２の全体に分散供給するための液通路を有しているとともに、電池の電気化学反応によりアノード側で発生するガス（主として炭酸ガス）を外部へ放出する通気孔も有している。セパレータ１５は電気化学反応によりカソード側に生成される液（水）やアノード側から電解質膜１１を通過してカソード側へ移動してくることがある液を、カソード１３の全体から回収する液通路を有しているとともに、カソード１３に対し外部から空気を取り入れるための通気孔も有している。
【００２６】
燃料液供給システムＦは、高濃度燃料液（本例では、略１００％濃度のメタノール）を収容する容器Ｃ１に接続された高濃度燃料液供給路Ｌ１を含んでいるとともに、希釈液（本例では水又は水を主成分とする液）を収容する容器Ｃ２に、希釈液供給路Ｌ５０を介して接続された希釈液供給路Ｌ２１、Ｌ２２を含んでいる。
【００２７】
高濃度燃料液供給路Ｌ１には、その途中に、容器Ｃ１の高濃度燃料液を送り出すためのポンプＭＰ２を接続してあり、希釈液供給路Ｌ２１、Ｌ２２には、その途中に、容器Ｃ２内の希釈液を送りだすポンプＭＰ１、ＭＰ３を接続してある。
供給路Ｌ１、Ｌ２１、Ｌ２２は合流部Ｌ３で合流しており、該合流部Ｌ３から燃料電池１のアノード（燃料極）１２側のセパレータ１４の燃料液供給口へ混合流路Ｌ４が延びている。
【００２８】
また、燃料電池１のカソード（空気極）１３側のセパレータ１５の液排出口から希釈液収容容器Ｃ２へ液回収路Ｌ５が接続されており、その途中にポンプＭＰ４が接続されている。
燃料電池１における電気化学反応によりカソード１３側に生成される水や、アノード１２側から電解質膜１１を通過してカソード１３側へ到来することがある液体が、ポンプＭＰ４の働きでセパレータ１５から容器Ｃ２へ回収されるようになっている。
【００２９】
燃料液供給システムＦは、各ポンプに共通のドライブ信号（駆動信号）発生回路２を備えており、回路２は、スイッチ素子Ｓ１を介してポンプＭＰ３に、スイッチ素子Ｓ２介してポンプＭＰ２に、スイッチ素子Ｓ３を介してポンプＭＰ１に、スイッチ素子Ｓ４を介してポンプＭＰ４にそれぞれ接続されており、各スイッチ素子がスイッチ制御回路３により制御されることでポンプ動作が制御されるようになっている。
【００３０】
各ポンプは基本構成が図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すもので、図２（Ｃ）に示す駆動波形信号が印加されることで送液動作を行うマイクロポンプ（図上「ＭＣ」と総称する。）である。
先ず、構成について説明すると、マイクロポンプＭＣは、液通路Ｌ１、Ｌ２１、Ｌ２２或いはＬ５内に設定されたポンプ室ＰＣ、上流側液流路部分Ｌｉとポンプ室ＰＣとの間に形成された絞り流路ｆ１、下流側液流路部分Ｌｏとポンプ室ＰＣとの間に形成された絞り流路ｆ２、ポンプ室ＰＣに臨設されたダイアフラムＤＦ及び該ダイアフラムＤＦに貼設された、アクチュエータの１例である圧電素子ＰＺＴを含んでいる。絞り流路ｆ１とｆ２は断面積は略同じであるが、上流側流路ｆ１の方が下流側流路ｆ２より長い。
【００３１】
ポンプＭＣは、圧電素子ＰＺＴのドライブ信号入力端子に前記のドライバ信号発生回路２から駆動信号を印加することでダイアフラムＤＦを振動させ、それによりポンプ室ＰＣを膨張、収縮させることで送液できる。
送液動作についてさらに説明すると、ポンプＭＣを駆動するとき、ドライバ信号発生回路２から、図２（Ｃ）に示すように、立ち上がりが急峻で、立ち下がりが緩やかな台形状のパルス波形を示すパルス信号電圧（駆動電圧）Ｖｄが印加される。
【００３２】
本例では、駆動電圧Ｖｄは２０Ｖ〜５０Ｖ程度で、立ち上がり時間Ｔａは約２０μｓｅｃ、駆動電圧保持時間Ｔｂは約１５μｓｅｃ、立ち下がり時間Ｔｃは約２５０μｓｅｃ、０Ｖ保持時間Ｔｄは約１５μｓｅｃである。
【００３３】
そしてこのポンプＭＣでは、駆動電圧Ｖｄの急峻な立ち上がり時に、ポンプ室ＰＣが急激に膨張することで、長い絞り流路ｆ１からポンプ室ＰＣへ液体が該流路の抵抗により層流状に流入する一方、短い絞り流路ｆ２においては乱流が発生し、該流路ｆ２からの液体流入が抑制される。かくしてポンプ室ＰＣ内に上流側流路部分Ｌｉから液体が吸引される。
【００３４】
また、駆動電圧Ｖｄの緩やかな立ち下がり時には、ポンプ室ＰＣが緩やかに収縮し、短い絞り流路ｆ２からポンプ室ＰＣ内の液体が吐出される一方、長い絞り流路ｆ１では、流路ｆ２より流路抵抗が大きくなることでそこからの液体流入が抑制される。かくして、絞り流路ｆ２から下流側流路部分Ｌｏにポンプ室ＰＣ内の液体が吐出される。
【００３５】
以上説明した燃料液供給システムＦ及びこれを採用した燃料電池システムによると、燃料電池１の空気極側セパレータ１５から出てくる液体、すなわち、燃料電池の電気化学反応により生成された水、或いは燃料極１２側から電界質膜１１を通って空気極１３側へ到来した液を含む該水）（以下、これらを「水」と総称する。）は、マイクロポンプＭＰ４によって希釈液収容容器Ｃ２に回収される。なお、燃料電池システムの使用開始当初には、容器Ｃ２に初期水を収容しておけばよい。
【００３６】
一方、容器Ｃ２内の水がマイクロポンプＭＰ１及び（又は）ＭＰ３により所定のタイミングで混合流路Ｌ４へ送り出され、容器Ｃ１内のメタノールがマイクロポンプＭＰ２により所定のタイミングで混合流路Ｌ４へ送り出され、該混合流路Ｌ４内でそれら水とメタノールが混合されて所定燃料濃度の燃料液となり、該燃料液が、燃料電池１の燃料極側セパーレタ１４の燃料液供給口に供給される。
【００３７】
かくして、該燃料液供給に基づく燃料電池１内の電気化学反応により発電し、電池１に接続された負荷ＬＤに通電することができる。
【００３８】
ポンプＭＰ１及び（又は）ＭＰ３の圧電素子にドライバ信号発生回路２から駆動信号を印加してポンプＭＰ１及び（又は）ＭＰ３を駆動し、混合流路Ｌ４へ水を送り込むタイミング、並びにポンプＭＰ２の圧電素子にドライバ信号発生回路２から駆動信号を印加してポンプＭＰ２を駆動し、混合流路Ｌ４へメタノールを送り込むタイミングは、水とメタノールとの混合により得られる燃料液のメタノール濃度を左右するものであり、かかるタイミングの調整により燃料液のメタノール濃度を所定濃度（例えば約３％）に調整することができる。
【００３９】
ポンプＭＰ１及び（又は）ＭＰ３を駆動して混合流路Ｌ４へ水を送り込むタイミング、ポンプＭＰ２を駆動して混合流路Ｌ４へメタノールを送り込むタイミングは、ここでは、スイッチ制御回路３による、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のオン期間タイミング制御により決定できる。
【００４０】
図３は、スイッチ制御回路３によるスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のオン期間タイミング制御例を示すタイミングチャートである。
図３は、容器Ｃ１から供給される濃度約１００％のメタノールを容器Ｃ２から供給される水で希釈して目標とするメタノール濃度（例えば約３％メタノール濃度）の燃料液を得る例を示している。
【００４１】
図３に示すように、Ｔ１の期間では、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ３がオン期間とされる一方、スイッチ素子Ｓ２がオフ期間とされ、これにより、ポンプＭＰ１、ＭＰ３が駆動され、水が混合流路Ｌ４へ供給される。次のＴ２の期間では、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ３がオフ期間とされる一方、スイッチ素子Ｓ２がオン期間とされ、これにより、ポンプＭＰ２が駆動され、メタノールが混合流路Ｌ４へ供給される。
【００４２】
ここで、周期（Ｔ１＋Ｔ２）は約２ｍｓｅｃであり、デューティ〔Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）〕は約１０％程度である。
スイッチ素子Ｓ４については常時オン期間に制御され、燃料電池１から常時水が容器Ｃ２へ回収される。
【００４３】
図４は、かかるスイッチ素子のオン期間、オフ期間の制御により、各ポンプの圧電素子のドライバ信号入力端子に印加される駆動波形を示すタイミングチャートである。
スイッチ素子がオン期間であるとき、台形状のパルス駆動信号が印加され、スイッチ素子がオフ期間であるときは、０Ｖが保持される。
【００４４】
以上説明したように各マイクロポンプを駆動することで、図５に示すように、混合流路Ｌ４に水とメタノールがそれぞれ所定量ずつ交互に供給され、これら水とメタノールは混合流路内を進行しつつ、混合、拡散されて、目標とする濃度に実質上均一に希釈された燃料液となり、燃料電池１に供給される。
こうして、各ポンプを切り換えながら駆動することによって、濃度の高いアルコール燃料と水とがそれぞれ断続的に送られるが、希釈された混合液は連続的に燃料電池へ供給され、燃料電池システム全体としては実質的に連続運転となり、発電量の振れが十分抑制された発電を行うことができる。
【００４５】
図６は、スイッチ制御回路３によるスイッチ素子Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のオン期間タイミング制御の他の例を示すタイミングチャートであり、図７は図６のスイッチ素子制御のもとにおける各ポンプの圧電素子のドライバ信号入力端子に印加される駆動波形のタイミングチャートである。
【００４６】
この制御においては、期間Ｔ１でスイッチ素子Ｓ１をオン期間としてポンプＭＰ１を駆動して水を供給する一方、スイッチ素子Ｓ２、Ｓ３はオフ期間としてポンプＭＰ２、ＭＰ３は停止させておく。なお、スイッチ素子Ｓ４は常時オン期間としてポンプＭＰ４を常時駆動する。
【００４７】
次のＴ２の期間では、スイッチ素子Ｓ２をオン期間としてポンプＭＰ２を駆動し、メタノールを供給する一方、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ３はオフ期間として水供給ポンプＭＰ１、ＭＰ３は停止させる。さらに次の期間Ｔ１では、スイッチ素子Ｓ３をオン期間としてポンプＭＰ３を駆動して水を供給する一方、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ２はオフ期間としてポンプＭＰ１、ＭＰ２は停止させる。
【００４８】
この例でも、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ３のオン、オフの期間及びデューティは、図３と同様であり、図５に示すと同様にして混合流路Ｌ４に水とメタノールを交互に供給して目標濃度の燃料液を得ることができる。
【００４９】
図１に示す燃料液供給システムＦ及び燃料電池システムではスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４を概念的に示しているが、具体的には、かかるスイッチ素子としてアナログスイッチ、バイポーラトランジスタスイッチ、電界効果トランジスタスイッチ等を採用できる。図８はアナログスイッチを採用した例を示している。
【００５０】
アナログスイッチをスイッチ素子として採用した場合、双方向に電流を流すことができるので、機械的なスイッチと同等の機能を果たすことができる。また、複数のアナログスイッチが集積化されたものを用いることにより、小型化にも寄与する。また、バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタの場合は、図１中でのスイッチとして動作させるためには、実際には抵抗成分を追加する必要があり、部品点数が多くなりがちだが、アナログスイッチの場合はこれを回避できる。バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタを用いた場合は、安価な構成でアナログスイッチと同等の機能を発揮させることができる。
【００５１】
以上説明したように本発明に係る燃料液供給システム、燃料電池システムによると、一つのドライブ信号発生回路を各ポンプにスイッチ素子を介して接続しているため、各ポンプに対応した個別のドライブ信号発生回路は不要となり回路構成の簡略化及び電子回路部品の低減によりコストダウンを図ることが可能である。また、希釈液及び高濃度燃料液を定められた周期で間欠的に搬送することができ、それにより燃料電池に一定の濃度の燃料液を供給して安定した発電特性を得ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、高濃度燃料液を希釈液で希釈した燃料液を用いて発電する燃料電池へ燃料液を供給するあたり、所定濃度の燃料液を供給して安定した発電特性を得ることに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る燃料液供給システムの１例を採用した燃料電池システムの１例を示す図である。
【図２】マイクロポンプの１例を示すもので、図２（Ａ）はマイクロポンプの断面図であり、図２（Ｂ）は同マイクロポンプの平面図であり、図２（Ｃ）はマイクロポンプの駆動パルス電圧波形を示す図である。
【図３】スイッチ素子の制御の１例を示すタイミングチャートである。
【図４】図３のスイッチ素子制御におけるポンプ駆動波形を示すタイミングチャートである。
【図５】図３のスイッチ素子制御のもとでの水及びメタノールの供給状態を示す図である。
【図６】スイッチ素子の制御の他の例を示すタイミングチャートである。
【図７】図６のスイッチ素子制御におけるポンプ駆動波形を示すタイミングチャートである。
【図８】図１のシステムにおいてスイッチ素子としてアナログスイッチを採用した例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  燃料電池
１１  電解質膜
１２  アノード（燃料極）
１３  カソード（空気極）
１４、１５  セパレータ
Ｆ  燃料液供給システム
Ｃ１  高濃度燃料液収容容器
Ｃ２  希釈液収容容器
Ｌ１  高濃度燃料液供給路
Ｌ２１、Ｌ２２  希釈液供給路
Ｌ３  合流部
Ｌ４  混合流路
Ｌ５  液回収路
ＭＰ１〜ＭＰ４  ポンプ
Ｓ１〜Ｓ４  スイッチ素子
２  ドライバ信号発生回路
３  スイッチ制御回路
ＭＣ  マイクロポンプ
ＰＣ  ポンプ室
Ｌｉ  上流側液流路部分
Ｌｏ  下流側液流路部分
ｆ１  ｆ２  絞り流路
ＰＺＴ  圧電素子
ＤＦ  ダイアフラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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