(57)【要約】【課題】気体、液体のいずれの燃料であるかを問わず、燃料電池を含み周辺環境が所定の温度よりも高温になった時、燃料を確実に遮断し、発電を停止させてシステムを保護することができ、小型化が可能となる燃料電池システム。【解決手段】発電部を備えた燃料電池と、該発電部に燃料を供給する燃料タンクを含む燃料供給部と、を有する燃料電池システムにおいて、前記発電部と前記燃料供給部との間に前記燃料を供給するために設けられた流路を、繰り返し接続、切り離しが可能に構成された接続部と、前記燃料電池システムの少なくとも一部が所定の温度よりも高温となった際に、前記発電部と前記燃料供給部との間で前記燃料を供給するために接続された流路を、前記接続部で切り離すことが可能に構成された燃料遮断アクチュエータと、を備えた構成とする。【選択図】            図１
2008166261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムにおいて、
発電部を備えた燃料電池と、
該発電部に供給する燃料を貯蔵する燃料タンクを含む燃料供給部と、
前記発電部と前記燃料供給部との間に設けられた前記発電部に前記燃料を供給するための流路を、繰り返し接続、切り離しが可能に構成された接続部と、
前記燃料電池システムの少なくとも一部が、所定の温度よりも高温となった際に、前記流路を、前記接続部において切り離すことが可能に構成された燃料遮断アクチュエータと、
を備えていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料遮断アクチュエータは、前記発電部または前記燃料供給部のいずれか一方に設けられてい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】
前記燃料遮断アクチュエータは、温度に応じて伸縮するピストン、シリンダー機構を含む装置によって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４】
前記燃料遮断アクチュエータは、温度による相転移によって気体を放出する物質を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記物質は、水素を吸蔵した状態で封入した駆動用水素吸蔵材であ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】
燃料電池システムにおいて、
燃料電池と、
燃料タンクと、
前記燃料タンクから前記燃料電池への燃料を供給するための流路と、
前記流路に設けられた、繰り返し接続、切り離しが可能に構成された接続部と、
温度センサと、
前記温度センサに応答して、前記接続部を切り離すアクチュエータと、
を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
前記アクチュエータは、前記温度センサを兼ねた構成であることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関するものである。特にデジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、小型プロジェクタ、小型プリンタ、ノート型パソコン、等の小型電気機器に搭載可能な燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池には、様々な方式のものが提案されているが、小型電気機器、とりわけ持ち運びして使用する機器に対しては、固体高分子型燃料電池が適している。これは、常温に近い温度で使用でき、また、電解質が液体ではなく固体であるので、持ち運んでの利用に向いているためである。
また、小型電気機器用の燃料電池の燃料としては、従来においてメタノールが使用されてきた。
これは、メタノールが保存しやすく、また入手しやすい燃料であることが主な理由であった。
【０００３】
しかし、メタノールを使用したダイレクトメタノール型の燃料電池は、単位体積あたりの出力が小さいという原理的な欠点がある。
さらに、ダイレクトメタノール型の燃料電池には、燃料のメタノールが高分子電解質膜を透過して酸化剤極側で酸素と直接反応してしまうクロスオーバー現象や、反応で生成する一酸化炭素が電極触媒を被毒し、劣化させてしまうという問題を有している。
また、燃料が液体であるため、固体高分子電解質膜全体に均一に燃料であるメタノールを供給するために、燃料電池の姿勢に制限がある。
さらに、燃料流路の抵抗が高くならないように、十分な燃料流路を確保する必要がある。
燃料をポンプなどで強制的に循環させる場合は、この制約を受けないが、この方式を採る場合には、ポンプ搭載による補機体積の増加や、ポンプ駆動用消費電力分によるシステム効率の低下などの、新たな別の問題を解決する必要がある。
【０００４】
以上の理由により、体積当りで大きな出力を出す燃料電池には、水素を燃料に使用するのが最適である。
常圧下において気体である水素を貯蔵する方法として、つぎのような方法が挙げられる。
第一の方法としては、水素を圧縮して高圧ガスとして保存する方法である。
第二の方法としては、水素を低温にして、液体として貯蔵する方法である。
第三の方法としては、水素吸蔵合金を使用して水素を貯蔵する方法である。
第四の方法として、メタノールやガソリンなどを燃料タンクに積み、改質して水素に変換し使用するという方法がある。
第五の方法として、燃料を高密度に貯蔵するために、炭素系材料を使用する方法がある。
【０００５】
炭素系材料にはカーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバー、カーボンナノホーンなどがある。
これらの炭素系材料では、重量当たり約１０ｗｔ％の水素を吸蔵可能である。
これにより、例えばデジタルカメラ用の電源として使用する場合、従来のリチウムイオン電池を用いた場合に比べ、３〜５倍程度の撮影が可能である。
燃料である水素の吸蔵に炭素系材料を使用した場合、十分な吸蔵量を得るためには、燃料タンク内の圧力を数ＭＰａにする必要がある。
一方、酸化剤極側の酸化剤としては外気を利用するため、その圧力は通常０．１ＭＰａ（１気圧）である。
燃料電池セルにおいて、酸化剤極に供給される酸化剤と燃料極に供給される燃料の圧力の差が大きいと、燃料電池セルに発生する応力が大きくなるため、それに耐えるために、構造に制約が掛かる
従って、水素は燃料電池セルに供給される際には、約０．１ＭＰａ（１気圧）程度まで減圧されている必要がある。
【０００６】
上記のように小型電気機器向けの燃料電池が存在するが、燃料電池が正常に発電していない時や、燃料電池の発電が不安定となるような高温となった時、そのまま、燃料を供給することで、燃料電池の発電能力が低下し、高温による不具合が発生する可能性がある。
しかし、従来においては、小型電気機器では、搭載するスペースや、コストの制約があり、温度センサー等を設けて温度を検出し、別途遮断バルブ等を設けて、燃料供給を遮断することは困難であった。
【０００７】
このような発熱対策として、特許文献１では、熱処理装置が、設定温度よりも高い温度で発熱したときに電気的な制御を行わずに、熱処理装置への燃料の供給を抑制するようにした燃料供給機構が提案されている。
この燃料供給機構６６０は、図９に示すように、供給管６３５内に通常は燃料６１０が流通可能な孔を有する熱可塑性の熱変形体６１５を配し、改質装置６２０が設定された温度よりも高い温度となった時、燃料の供給を抑制するようにされている。
すなわち、供給管内に配置された熱変形体が、孔を閉塞するよう塑性変形することで燃料を遮断するように構成されている。
【特許文献１】特開２００４−２８８４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、小型燃料電池は大型燃料電池の構造を小型化して構成されたものが多く、小型化する際に各部が最適化されていなかった。
そのため、同じ出力でもリチウム電池に比較して体積が大きく、小型高容量電池とすることは困難であった。
特に、小型化した場合、上記のように小型電気機器向けの燃料電池は、正常に発電していない時や、燃料電池の発電が不安定となるような高温となった際にも、そのまま、燃料が供給される構成となっていた。
そのため、燃料電池の発電能力が低下し、燃料電池システム外まで高温により、故障する可能性があることが知られていた。
これらの異常な発熱に対する対策に際し、小型電気機器では、搭載するスペースやコストの制約があり、温度を検出し、燃料供給を遮断することは困難であった。
【０００９】
上記した特許文献１では、前述したように異常発熱時の対策が採られているが、一度、改質装置が所定の温度よりも高温になった場合、後に温度が正常な温度に下がっても、塑性変形によって流路が塞がれており、再度使用することが困難であった。
また、液体の燃料を用いる場合は比較的短時間で燃料を遮断することは可能であるが、燃料が気体の場合には燃料の遮断に時間を要するという問題を有している。
さらに、燃料容器の温度が上がり、何らかの異常で燃料の温度や圧力が高まった場合には、熱変形体が、燃料圧力により、孔を閉塞しない形で塑性変形してしまう可能性を有している。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決し、気体、液体のいずれの燃料であるかを問わず、燃料電池を含み周辺環境が所定の温度よりも高温になった時、
燃料を確実に遮断し、発電を停止させてシステムを保護することができ、小型化が可能となる燃料電池システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、次のように構成した燃料電池システムを提供するものである。
本発明の燃料電池システムは、発電部を備えた燃料電池と、該発電部に供給する燃料を貯蔵する燃料タンクを含む燃料供給部と、前記発電部と前記燃料供給部との間に設けられた前記発電部に前記燃料を供給するための流路を、
繰り返し接続、切り離しが可能に構成された接続部と、前記燃料電池システムの少なくとも一部が、所定の温度よりも高温となった際に、
前記流路を、前記接続部において切り離すことが可能に構成された燃料遮断アクチュエータと、を備えていることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池システムは、前記燃料遮断アクチュエータが、前記発電部または前記燃料供給部のいずれか一方に設けられていることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池システムは、前記燃料遮断アクチュエータが、温度に応じて伸縮するピストン、シリンダー機構を含む装置によって構成されていることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池システムは、前記アクチュエータが、温度による相転移によって気体を放出する物質を有することを特徴とする。
また、本発明の燃料電池システムは、前記物質が、水素を吸蔵した状態で封入した駆動用水素吸蔵材であることを特徴とする。
また、本発明の燃料電池システムは、
燃料電池と、燃料タンクと、前記燃料タンクから前記燃料電池への燃料を供給するための流路と、前記流路に設けられた、繰り返し接続、切り離しが可能に構成された接続部と、温度センサと、前記温度センサに応答して、前記接続部を切り離すアクチュエータと、
を有することを特徴とする。
また、本発明の燃料電池システムは、前記アクチュエータが、前記温度センサを兼ねた構成であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、気体、液体のいずれの燃料であるかを問わず、燃料電池を含み周辺環境が所定の温度よりも高温になった時、燃料を確実に遮断し、発電を停止させてシステムを保護することができ、小型化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
つぎに、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例により説明する。
【実施例】
【００１４】
以下に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の各実施例では小型燃料電池システムの具体的な構成例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［実施例１］
実施例１において、本発明を適用した燃料電池システムについて説明する。
図１に、本実施例の燃料電池システムの断面概要図を示す。
図１において、１は燃料電池であり、２は燃料供給部を構成する燃料タンクである。
図２に、本実施例の燃料電池システムを搭載したデジタルカメラの概要図を示す。
図２において、９１はデジタルカメラ、９２は燃料電池システムである。
図２に示す本実施例に用いられる燃料電池システム９２の外寸法は、例えば、縦のサイズ３０ｍｍ×横のサイズ５０ｍｍ×高さ１０ｍｍであり、通常コンパクトデジタルカメラで使用されているリチウムイオン電池の大きさと略同じとすることができる。
図２に示すように、本実施例の燃料電池システム９２は小型で一体化されているため、小型電気機器の１つであるデジタルカメラ９１に組み込みやすい形状となっている。
また、本実施例の燃料電池システムのような薄型直方体形状は、厚みのある直方体や円筒形の形状に比べて、小型電気機器に組み込みやすい。
【００１５】
図３は、図２に示す本実施例に用いられるデジタルカメラ９１内に、燃料電池システム９２を装填した状態の内部を示す断面概要拡大図である。
図３において、１は燃料電池、２は燃料タンクを含む燃料供給部（以下、燃料タンク２と記す）、３は燃料電池スタック、４はエンドプレート、５は燃料取入口、６は燃料取出口である。
７は燃料遮断アクチュエータ、８は駆動用水素吸蔵材、９は水素吸蔵材、１０は押し付けバネである。
１１は電池蓋、４１はトッププレート、７１はピストンである。
【００１６】
燃料電池システム９２がデジタルカメラ９１に挿入された後、電池蓋１１を閉じると、電池蓋１１内側に設置された押し付けバネ１０に燃料電池システム９２は押し込まれる。そこで、デジタルカメラ９１側の入力電極端子（不図示）と、燃料電池システム９２の出力電極端子（不図示）が電気的に接触するようになっている。
【００１７】
押し付けバネ１０の燃料電池システム９２押し付け力は数ｋｇｆである。
燃料電池１は燃料電池セル３０を複数積層した燃料電池スタック３を発電部として有する。ここで用いられる燃料電池セル３０は固体高分子形燃料電池である。燃料電池セルが積層された燃料電池スタック３の両端にはトッププレート４１とエンドプレート４が接している。
トッププレート４１とエンドプレート４と燃料電池積層体３を貫通する穴を通して、スタック締結部品（不図示）で締結し、トッププレート４１、エンドプレート４、燃料電池積層体３を密着させる。
ここで用いられるスタック締結部品はＭ３のネジであり、トッププレート４１と燃料電池スタック３を貫通させる。その後エンドプレート４のメネジ穴または、該エンドプレート４の貫通後に配置されたナット（不図示）とネジ締結することでトッププレート４１とエンドプレート４の間に圧縮力を加えることができる。
【００１８】
各々の燃料電池セル３０は、電極板３１、アノード極シール３２、アノード極ガス拡散層３３、電解質膜電極接合体（ＭＥＡ）３４、カソード極ガス拡散層３５、カソード極流路形成部材３６を積層することで構成されている。
本発明の燃料電池１は複数の燃料電池セル３０を積層したものに限定されず、一つの燃料電池セル３０から成るものであっても良い。燃料電池セル３０の積層数は、所望の出力電圧の値によって適宜決定されるものである。
電極板３１の材料はステンレス鋼で、板厚は０．１ｍｍのものである。材料は強度が高く、導電性のものであればよく、表面粗度がＲａの値で１０μｍ以下であればこれに限られるものではない。板厚も強度が確保できればこれに限られるものではない。
【００１９】
アノード極シール３２は、バイトン（デュポン社の商標）製のＯリングである。断面径は１ｍｍであるが材料は高温（１２０℃程度）に耐えられるものならばよく、断面径も、これに限られるものではない。また、シール３２の形状はＯリングに限定されず、ガスケットであっても良い。
アノード極ガス拡散層３３は、流入してきたガスの拡散と、集電材としての機能を有するもので、材料としてカーボンから成る多孔質体を用いている。
ＭＥＡ３４は、ナフィオン（デュポン社の商標）から成る膜に、白金微粒子をカーボン粒子表面に付着させたＰｔ−カーボン触媒を両面に担持させたものである。
カソード極ガス拡散層３５は、気孔率が高く、導電性のあるものならばよく、ここでは多孔質導電部材が用いられる。
本実施例においてカソード極流路形成部材３６の材料としてはバイトン（デュポン社の商標）ゴムを用いるが、高温（１２０℃程度）に耐えられるものならば、他の材料であっても用いられ得る。また、カソード極流路形成部材３６の厚さは代表的には６ｍｍであるが、締結圧力を印加したときの厚さが、カソード極ガス拡散層３５と同等であればこれに限られるものではない。
【００２０】
本実施例の燃料タンク２は、燃料電池１の燃料である水素を貯蔵、供給するタンクが用いられる。
燃料タンク２の内部には、チタン−鉄系合金やランタン−ニッケル系合金などの水素吸蔵合金や、カーボンナノチューブやグラファイトナノファイバー、カーボンナノホーンなど水素吸蔵材９が充填されている。
これらの材料は０．３ＭＰａ（Ｇ）の圧力において、水素を１０ｗｔ％程度吸蔵可能である。燃料電池１の体積を考慮して、該燃料タンク２の外寸法は２５ｍｍ×３０ｍｍ×１０ｍｍとする。
このとき該燃料タンク２に蓄えられているエネルギーは、約７．０［Ｗ・ｈｒ］であり、同じ体積のリチウムイオン電池の２倍以上である。本実施例では、該燃料タンク２の内部の水素吸蔵材９には、ランタン−ニッケル系合金を用いている。
【００２１】
燃料電池１の発電部である燃料電池スタック３と燃料タンク２との間には、燃料を供給するための流路が設けら、燃料である水素を燃料電池スタック３に送り込むように構成されている。
すなわち、燃料タンク２の燃料取出口６は、燃料電池１における燃料タンク２側のエンドプレート４の燃料流路機能を持つ燃料取入口５と接続され、燃料である水素を燃料電池１に送り込む。
燃料取入口５と燃料取出口６との接続部５０は、繰り返し接続、切り離しが可能な構造となっており、接続した際は水素を外部に漏洩しないような気密性を保てる構造となっている。
ここで「繰り返し接続、切り離しが可能な構造」とは、接続のための部材が可逆的に変形もしくは変位することで、複数回の接続と切り離しを支障無く行なえる構造を指すものである。
また、燃料タンク２を燃料電池１から取り外す際は、該燃料タンク２を数十ｋｇｆ以下の力で引き抜くことで、取外しが可能である。
燃料タンク２を燃料取入口５から取り外すと、燃料取出口６は自動的に閉鎖される構造となっており、水素が漏洩することはない。
【００２２】
図４、図５に、燃料取入口５と燃料取出口６の拡大断面図を示す。
図４は、燃料取入口５と燃料取出口６が接続された状態での拡大断面概要図である。
図５は、燃料取入口５と燃料取出口６が切り離された状態での拡大断面概要図である。
燃料取入口５にはソケット８１が装着されている。ソケット８１はエンドプレート４に接着されている。
ソケット８１はステンレス材のソケットガイド８３、ソケットピン８４及びフッ素系ゴム材のＯリングであるソケットシール８５から構成されている。
ソケットガイド８３に覆われたソケットピン８４の途中にはソケットシール８５が装着された凹部がある。
燃料取出口６にはプラグ８２が装着されている。プラグ８２は燃料タンク２に接着されている。プラグ８２はステンレス材のプラグガイド８６とプラグ弁８７、インコネル材の弁バネ８９及び、フッ素系ゴム材の弁シール８８から構成されている。
プラグガイド８６の管内壁にはソケットピン８４に装着されたソケットシール８５が勘合する凹部がある。
【００２３】
図４のような燃料取入口５と燃料取出口６が接続された状態の各部品の状態について説明する。
このような状態では、ソケットシール８５がソケットピン８４とプラグガイド８６の凹部に挟まれた状態で位置決めされる。
この際ソケットピン８４はプラグ弁８７を燃料タンク２側に押し込むため、弁シール８８とプラグ弁８７の間に水素の流路が開き、水素がソケット８１側に流れ込む。
図５のような燃料取入口５と燃料取出口６が切離された状態について説明する。
このような状態では、プラグ弁８７は弁バネ８９によりエンドプレート４側に押出されるためプラグガイド８６とプラグ弁８７の間に弁シール８８が挟まれ、水素の流路が閉ざされる。
ソケット８１から、プラグ８２の接続または切り離しを行なう際には、ソケットシール８５とプラグガイド８６の摩擦力以上の力で燃料タンク２を押し込みまたは引き抜きを行なえばよい。
【００２４】
エンドプレート４には燃料取入口５と並び、燃料遮断アクチュエータ７が配置されている。
燃料遮断アクチュエータ７は、温度により伸縮するピストン７１、シリンダー機構を含む装置によって構成されている。
燃料遮断アクチュエータ７が伸縮する方向は、燃料タンク２を取り外す方向と同方向である。
ピストン７１を駆動するための機構には、所定の温度よりも高温になったときに初めて駆動し、かつ可逆的に動くことが求められる。
このような機構としては、形状記憶合金やバイメタルを用いた機構が用いられ得る。
また、温度による相転移によって気体を吸収、放出する物質が利用され得る。本実施例においては、このような物質として、水素を吸蔵した状態で封入されている駆動用水素吸蔵材８を用いた場合について説明する。
また、ここで「所定の温度」とは以下の様に定められる。燃料電池システム中で、異常な発熱が起こる可能性がある個所において許容される限度を越えた温度をもって「所定の温度」を定める。
このように定めた所定の温度に対して、前記発熱が起こる可能性がある個所から燃料遮断アクチュエータ７までの熱伝達の係数を掛け、前記機構が駆動すべき温度を定め、前記機構の設定を行なう。
具体的には、形状記憶合金やバイメタルの組成と構造、または駆動用水素吸蔵材８の組成を、前記機構が駆動すべき温度に合わせて決定する。
燃料遮断アクチュエータ７には、駆動用水素吸蔵材８が、水素を吸蔵した状態で封入されている。
燃料遮断アクチュエータ７周辺の温度が上昇して駆動用水素吸蔵材８の温度が上昇し、水素を放出することで、ピストン７１が押出されて  燃料遮断アクチュエータ７が伸びる。
その後、燃料遮断アクチュエータ７周辺の温度が低下して駆動用水素吸蔵材８の温度が下降すると、駆動用水素吸蔵材８が水素を吸蔵し、ピストン７１は引き込まれ燃料遮断アクチュエータ７が収縮する。
【００２５】
駆動用水素吸蔵材８の種類は、燃料電池１が通常使用環境下で、エンドプレート４の温度が８０℃程度になった際、水素を急激に放出し、ピストン７１を押すように選択している。
また、駆動用水素吸蔵材８の量は、ピストン７１を燃料タンク２の取外し力と押し付けバネ１０の力との合計以上の力を発生するように選択している。
駆動用水素吸蔵材８としては、Ｔｉ−Ｆｅ系合金や、Ｌａ−Ｎｉ系合金、Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ系合金、等を用いることができる。
【００２６】
つぎに、本実施例の燃料遮断アクチュエータ７の動作について説明する。
図６に、本実施例の燃料遮断アクチュエータ７が動作した際の断面概要拡大図を示す。
本実施例の燃料電池システムによれば、燃料電池システム９２の周辺温度の上昇や、燃料電池１の異常により、燃料電池１が所定の温度よりも高温となった際、次のようにピストン７１を押出す。
すなわち、エンドプレート４より、燃料遮断アクチュエータ７に熱が伝わり内部の駆動用水素吸蔵材８が暖められることにより、駆動用水素吸蔵材８が水素を放出し、ピストン７１を押出す。
これにより、燃料遮断アクチュエータ７が燃料タンク２を押出し、燃料電池１の燃料取入口５と燃料タンク２の燃料取出口６を切り離す力を生じさせる。
【００２７】
そして、燃料タンク２から、燃料電池１への燃料供給が確実に遮断されるため、燃料電池１が異常高温状態下での発電により性能劣化を起こすことを防止できる。
同時に、プラグ弁８７の変位によって燃料タンク２からの燃料の流出も確実に遮断することが可能である。
その上、燃料電池１から燃料タンク２への熱伝達量が減ることで、燃料タンク２内の水素吸蔵材９の温度の上昇を少なくすることができる。
さらに、燃料電池システム９２の温度が正常に戻った時、燃料取入口５と燃料取出口６を接続することができる。
すなわち、燃料遮断アクチュエータ７の駆動用水素吸蔵材８が水素を吸収し、ピストン７１が収縮するので、燃料電池１の燃料取入口５と燃料タンク２の燃料取出口６を再度接続することが可能となる。
以上述べたように、本実施例によれば、高価な温度センサーや制御回路、アクチュエータを用いることなく、異常高温状態となったときの対応を確実にとることが可能である。
本実施例では燃料電池１が所定の温度よりも高温となった際に、エンドプレート４を介して燃料遮断アクチュエータ７を駆動させたが、
異常発熱が問題となりやすい燃料電池システムもしくは電気機器の一部から、熱の良伝導体を別途配置してアクチュエータを駆動させても良い。
【００２８】
［実施例２］
実施例２においては、実施例１とは異なる形態の燃料電池システムの構成例について説明する。
実施例１では燃料遮断アクチュエータ７が発電部に設けられている構成例について説明したが、本実施例では燃料遮断アクチュエータ７が燃料供給部に設けられている構成例について説明する。
図７に、図２に示す本実施例に用いられるデジタルカメラ９１内に、燃料電池システム９２を装填した内部を示す断面概要拡大図を示す。
なお、図７には、実施例１と同じ構成に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。
【００２９】
本実施例において、押し付けバネ１０の燃料電池システム９２押し付け力は数ｋｇｆである。
燃料電池１の構成は実施例１と同様である。
燃料タンク２の燃料電池セル３に対抗する面には燃料取出口６と並び、燃料遮断アクチュエータ７が配置されている。
燃料遮断アクチュエータ７は温度により伸縮する機能を持つシリンダーである。燃料遮断アクチュエータ７が伸縮する方向は、燃料タンク２を取り外す方向と同方向である。
【００３０】
燃料遮断アクチュエータ７には駆動用水素吸蔵材８が水素を吸蔵した状態で封入されている。
燃料遮断アクチュエータ７周辺の温度が上昇して駆動用水素吸蔵材８の温度が上昇し、水素を放出することで、ピストン７１が押出されて燃料遮断アクチュエータ７が伸びる。
ピストン７１はアルミニウムなどの、伝導率の高い部材でできている。
その後、燃料遮断アクチュエータ７周辺の温度が低下して駆動用水素吸蔵材８の温度が下降すると、駆動用水素吸蔵材８が水素を吸蔵し、ピストン７１は引き込まれ該燃料遮断アクチュエータ７が収縮する。
【００３１】
駆動用水素吸蔵材８の種類は、燃料電池１が通常使用環境下で、エンドプレート４の温度が８０℃程度になった際、水素を急激に放出し、ピストン７１を押すように選択している。
また、駆動用水素吸蔵材８の量は、該ピストン７１を燃料タンク２の取外し力と押し付けバネ１０の力との合計以上の力を発生するように選択している。
駆動用水素吸蔵材８としてはＴｉ−Ｆｅ系合金や、Ｌａ−Ｎｉ系合金、Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ系合金などが用いられ得る。
【００３２】
次に、本実施例の燃料遮断アクチュエータ７の動作について説明する。
図８に、本実施例の燃料遮断アクチュエータ７が動作した際の断面概要拡大図を示す。
本実施例の燃料電池によれば、燃料電池システム９２の周辺温度や、燃料電池１の異常により、燃料電池１が所定の温度よりも高温となった際、つぎのようにピストン７１を押出す。
すなわち、エンドプレート４より、燃料遮断アクチュエータ７に熱が伝わり内部の駆動用水素吸蔵材８が暖められることにより、駆動用水素吸蔵材８が水素を放出し、ピストン７１を押出す。
これにより、燃料遮断アクチュエータ７が燃料タンク２を押出し、燃料電池１の燃料取入口５と燃料タンク２の燃料取出口６を切り離す力を生じさせる。
【００３３】
そして、燃料タンク２から、燃料電池１への燃料供給が確実に遮断されるため、燃料電池１が異常高温状態下での発電により性能劣化を起こすことを防止できる。
同時に、プラグ弁８７の変位によって燃料タンク２からの燃料の流出も確実に遮断することが可能である。
その上、燃料電池１から燃料タンク２への熱伝達量が減ることで、燃料タンク２内の水素吸蔵材９の温度の上昇を少なくすることができる。
さらに、燃料電池システム９２の温度が正常に戻った時、燃料取入口５と燃料取出口６を接続することができる。
すなわち、燃料遮断アクチュエータ７の駆動用水素吸蔵材８が水素を吸収し、ピストン７１が収縮するので、燃料電池１の燃料取入口５と燃料タンク２の燃料取出口６をオペレータの手動で再度接続することが可能となる。
さらに本実施例の場合には、燃料タンク充填器で燃料タンク２に水素を充填する際に、何らかの異常により燃料タンク２が所定の温度よりも高温となった場合にも、自動的に充填を停止することが可能である。
以上述べたように、本実施例によれば、高価な温度センサーや制御回路、アクチュエータを用いることなく、異常高温状態となったときの対応を確実にとることが可能である。
【００３４】
但し、本発明は、温度センサーを用いるようにするものを排除するものではない。
上記各実施例の説明では、温度センサーを用いることなく作動する燃料遮断アクチュエータによる構成例について説明したが、本発明はこのようなものに限定されるものではない。
例えば、温度センサーを有する構成とし、この温度センサに応答して作動するアクチュエータによって、燃料タンクから燃料電池へ燃料を供給するための流路に設けられた、繰り返し接続、切り離しが可能に構成された接続部を、切り離し可能に構成してもよい。
その際、このアクチュエータを、前記温度センサを兼ねた構成としてもよい。
【００３５】
以上の本発明の構成を適用したの燃料電池システムによれば、燃料が気体、液体を問わず、燃料電池やその周辺環境が所定の温度よりも高温になった時、燃料を確実に遮断することができる。
これにより、燃料電池の発電を停止し、燃料電池システムを保護することができる。
さらに、後に正常な温度になった際、再度燃料供給を再開し発電を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１における燃料電池システムの内部構成を説明するための断面概要図。
【図２】本発明の実施例１における燃料電池システムを搭載したデジタルカメラを説明するための概要図。
【図３】本発明の実施例１における図２のデジタルカメラ内に、燃料電池システムを装填した状態を示す断面概要図。
【図４】本発明の実施例１における図２のデジタルカメラ内に、燃料電池システムを装填した際の、燃料取入口５と燃料取出口６の拡大断面概要図。
【図５】本発明の実施例１における燃料遮断アクチュエータが動作した際の、燃料取入口５と燃料取出口６の拡大断面概要図。
【図６】本発明の実施例１における燃料遮断アクチュエータが動作した際の断面概要図。
【図７】本発明の実施例２における図２のデジタルカメラ内に、燃料電池システムを装填した内部を示す断面概要図。
【図８】本発明の実施例２における燃料遮断アクチュエータが動作した際の断面概要図。
【図９】従来例である特許文献１の燃料供給機構を説明するための概要図。
【符号の説明】
【００３７】
１：燃料電池スタック
２：燃料タンク
３：燃料電池セル
４：エンドプレート
５：燃料取入口
６：燃料取出口
７：燃料遮断アクチュエータ
８：駆動用水素吸蔵材
９：水素吸蔵材
１０：押し付けバネ
１１：電池蓋
３１：電極板
３２：アノード極シール
３３：アノード極ガス拡散層
３４：ＭＥＡ
３５：カソード極ガス拡散層
３６：カソード極流路形成部材
４１：トッププレート
７１：ピストン
８１：ソケット
８２：プラグ
８３：ソケットガイド
８４：ソケットピン
８５：ソケットシール
８６：プラグガイド
８７：プラグ弁
８８：弁シール
８９：弁バネ
９１：デジタルカメラ
９２：燃料電池システム
【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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【図９】
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