【手続補正書】
【提出日】平成21年9月4日(2009.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極に燃料を供給する一方、酸化剤極に通気孔から外気を供給して発電を行う燃料電池システムであって、
前記通気孔から供給された外気が流通する流路に、吸湿時において乾燥時よりも通気性を増加させる部材によって構成された通気機構を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記通気機構は、複数のセグメントに分かれた構成を有し、前記各セグメントがそれぞれの乾湿状態に応じて独立して動作することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記通気性を増加させる部材が、通気孔を有する固定部材と通気孔を有する可動部材と吸水膨張部材とを備え、
前記通気孔を有する可動部材が、前記吸水膨張部材の吸水による変形で移動することによって、通気量を調整することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記通気性を増加させる部材が、通気孔を有する基板と、該基板の通気孔に設けられた吸水膨張材料と吸水非膨張材料からなる変形部を備え、該変形部が吸水時の膨張率の差で変形することによって、通気量を調整することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記吸水膨張部材は、前記外気が流通する流路において、前記通気機構に水が供給される方向に面して配設されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記通気機構は、少なくとも一部に半導体基板を用いて構成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記通気性を増加させる部材が、織編物で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記織編物が、吸水自己伸張糸と非自己伸張糸とからなることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記織編物が、湿潤時に捲縮率が低下する捲縮繊維と、非捲縮または湿潤時に捲縮が変化しない捲縮を有する繊維とを含むことを特徴とする請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記織編物は、吸湿性ポリマが加撚された合成繊維を含むことを特徴とする請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記通気機構に水を供給する水供給機構を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記水供給機構は、前記発電により生成される水を保持するための保水部を備えていることを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記保水部は、前記発電により生成される水の結露部に構成されることを特徴とする請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記通気機構が、前記保水部と隣接して設けられ、または水流路を介して該保水部と接続されていることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記発電に伴う発熱を放熱する放熱部を備え、前記通気機構が該放熱部と隣接して設けられ、または水流路を介して該放熱部と接続されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
吸熱反応を伴って前記燃料極に燃料を供給する燃料タンクを備え、前記通気機構が該燃料タンクと隣接して設けられ、または水流路を介して該燃料タンクと接続されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
前記通気機構が、前記外気を酸化剤極に供給する通気孔から前記酸化剤極までの間の酸化剤流路に設置されていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１８】
前記通気機構が、前記酸化剤流路と隣接して設けられ、または水流路を介して該酸化剤流路と接続されていることを特徴とする請求項１７に記載の燃料電池システム。
【請求項１９】
前記外気の供給が、ファンによって行なわれることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項２０】
前記通気機構が、燃料電池を構成する燃料電池セルよりも、前記ファンによる外気の流れの下流に配設されていることを特徴とする請求項１９に記載の燃料電池システム。
【請求項２１】
前記通気機構が、前記燃料電池の燃料電池セルよりも、前記ファンによる流れの上流に設置され、
放熱部が前記燃料電池の燃料電池セルよりも、前記ファンによる流れの下流に設置され、該通気機構と該放熱部との間が、水流路によって接続されていることを特徴とする請求項１９に記載の燃料電池システム。
【請求項２２】
前記外気を供給する供給口と排出をする排出口とを共用した通気孔を有し、
前記通気機構が、該通気孔と、燃料電池を構成する燃料電池セルとの間に設置されていることを特徴とする請求項１９に記載の燃料電池システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の燃料電池システムは、通気機構と、発電によって生成する水を収集して通気機構へ供給する水供給機構とを有する。
通気機構は、吸水によって膨張する部材を有し、膨張によって通気機構の通気量が増加する。
また、水供給機構は、燃料電池システム中の生成水が結露する箇所（結露部）、すなわち、排気が通過する箇所であって、かつ、燃料電池セルとの間の他の箇所よりも温度が低い箇所に構成される。
このような箇所には、酸化剤流路、放熱部、保水部、吸熱反応を伴う場合の燃料タンク表面などがある。
なお、本発明において、上記酸化剤流路とは、燃料電池システム内における通気孔から供給された外気が流通する流路を指している。
すなわち、通気孔から燃料電池の酸化剤極（カソード）への流路、カソード内に設けられた流路、カソードから外気を排出するための流路を指している。
これに対し、以下の実施例等で説明する燃料流路とは、燃料電池システム内における燃料容器から供給された燃料が流通する流路を指している。
すなわち、燃料容器から燃料電池へ燃料を導くための流路、燃料電池中のアノードへ燃料を供給するための流路、アノード内に設けられた流路、燃料電池から燃料電池内の燃料を外部へ排出するための排出機構までの流路を指している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本実施例における通気機構の構成例として、図３に示す第１の形態、あるいは図４に示す第２の形態を採ることができる。
図３に示す第１の形態では、通気孔を有した２枚の板１０５、１０６の間に、吸水膨張部材１０１を挟んだ構成となっている。
２枚の板の一方は、固定される固定部材で構成されており、もう一方は、変位させることができる可動部材で構成されている。
２枚の板の通気孔は、互い違いの配置となっており、吸水膨張部材１０１が水分を吸うと、膨張し、２枚の通気板の間隔が広がり、通気性が向上する。
また、図４に示す第２の形態では、通気孔を有した２枚の板１０５、１０６の間が通気孔が互い違いになるように重ね合わせてあり、一方は固定される固定部材で構成されており、一方は変位できる可動部材で構成されている。
可動型の通気板１０５は、吸水膨張部材１０１に隣接して配設されている。吸水膨張部材１０１が水分を吸うと、膨張して変形し、可動型の通気板１０５が変位（移動）することで、２枚の板の通気孔の重なり面積が増加し、通気量が増加する。
ここで、吸水膨張部材１０１にはポリアクリルアミドゲル、水分で膨張するゴム材料などを用いることができる。
通気板は、ステンレスやアルミなどの金属を、エッチングや切削、プレスなどによって作製することができる。また、プラスティック材料を射出成型しても良い。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
さらに、別の通気機構の構成例として、図５の断面図に示す第３の形態を採ることができる。図６は図５に示す第３の形態の上面図である。
これは、通気孔を有する基板１０３の表面に吸水膨張材料１０１と吸水非膨張材料１０２からなるフラップ（変形部）１０７を作製する。
フラップ１０７が水分を吸収すると、吸水時の膨張率の差から、フラップに応力が発生し、反りによる変形が生じる。
これにより通気孔の面積が変化し、通気量が変化する。基板１０３は、通気板は、ステンレスやアルミなどの金属を、エッチングや切削、プレスなどによって作製することができる。
また、プラスティック材料を射出成型しても良い。
特に、シリコンなどの半導体基板をフォトリソグラフィによりパターニング後、異方性ウェットエッチングや、ＩＣＰ−ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）によってエッチングして作製すると、小型化することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
一方、吸水膨張材料１０１を図６（ａ）に示すように、複数のフラップ（セグメント）における個々のフラップ間を接続しないようにパターニングすれば、各々のフラップ１０７はそれぞれの乾湿状態に応じて独立して動作する。
従って例えば、燃料電池スタックの一部のセルのみが水分過剰になっていたりした場合に、他のセルに影響を与えずに、水分過剰セルのみの通気性を向上させることができる。
例えば、通気機構として、ポリエーテルエステルと、ポリエステルからなる織編物を使用した場合の乾燥時と湿潤時の空気の流量特性を図８に示す。
通気面積は２０ｍｍ×２０ｍｍである。膜が湿潤することにより、通気量は約２倍に増加した。
これらの通気機構の織編物として、吸水自己伸張糸と非自己伸張糸を使用することができる。
あるいは、湿潤時に捲縮率が低下する捲縮繊維と、非捲縮または湿潤時に捲縮が変化しない捲縮を有する繊維を使用することができる。
また、吸湿性ポリマが加撚された合成繊維を使用することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
［実施例７］
本発明の実施例７について説明する。
図２０に、本実施例における燃料電池システムの概要図を示す。
図２０には上記各実施例と同じ構成には同一の符号が付されているので、共通する部分の説明は省略する。
本実施例で用いる通気機構の構成は、実施例１と同様である。実施例５と同様に、空気の取り入れにファン２０を使用するが、空気取り入れ口（供給口）と排出口が共通となっており、これらを共用した通気機構（通気孔）１０が設置されている。
通気機構１０を通って取り入れられた空気は、燃料電池セル１１に供給された後、筐体内部で内壁などに衝突して向きを変え、再び、通気機構１０を通って排出される。
この場合、排出される空気によって、通気機構１０が濡らされ、通気量が制御されると共に、排出される空気によって、通気機構上の水も蒸散される。さらに、取り入れられる空気は通気機構１０を通過する際に通気機構１０上の水によって加湿される。
特に、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４に示すように、通気機構が燃料電池の水分を集めやすい部材と接触するように配置されることにより、通気機構１０はより効果的に働く。