(57)【要約】【課題】燃料室内に滞留する不純物を除去し、発電効率の向上を図れる燃料電池システムを提供する。【解決手段】燃料電池システムは、電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池２と、燃料電池２の燃料室２６に燃料を流通させて該燃料室２６内を洗浄する洗浄機構とを備える。そして、洗浄機構は、燃料を収納する収納部としての燃料室２６を備え、燃料室２６には、該燃料室２６内の体積を増減する可撓性の隔壁２６１Ａが形成されている。洗浄機構は、外部から与えられる外部エネルギにより隔壁２６１Ａが撓むことで燃料室２６内の燃料を流通させて該燃料室２６内を洗浄する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が供給される燃料室を備え、前記燃料室に供給された燃料に基づいて電気化学反応を生じ、電気エネルギを出力する燃料電池を備えた燃料電池システムであって、
前記燃料室に燃料および／または洗浄液を流通させて該燃料室内を洗浄する洗浄機構を具備し、
前記洗浄機構は、外部から与えられる外部エネルギおよび／または予め蓄積された蓄積エネルギにより前記燃料室に燃料および／または洗浄液を流通させて該燃料室内を洗浄することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムにおいて、
前記洗浄機構は、前記燃料を収納する収納部を備え、前記外部から与えられる外部エネルギおよび／または前記予め蓄積された蓄積エネルギにより前記収納部内の体積が増減することで前記燃料室に燃料を流通させて該燃料室内を洗浄することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記収納部には、該収納部内の体積を増減する可撓性の壁が形成され、
前記洗浄機構は、前記外部から与えられる外部エネルギおよび／または前記予め蓄積された蓄積エネルギにより前記壁が撓むことで前記収納部内の燃料を前記燃料室に流通させて該燃料室内を洗浄することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項２に記載の燃料電池システムにおいて、
前記洗浄機構は、前記収納部内部に摺動可能に挿入されるピストンを備え、前記外部から与えられる外部エネルギおよび／または前記予め蓄積された蓄積エネルギにより前記ピストンが前記収納部内部を摺動することで前記収納部内の燃料を前記燃料室に流通させて該燃料室内を洗浄することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記洗浄機構は、前記燃料電池に設けられ、
前記燃料室は、前記収納部として構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記外部から与えられる外部エネルギは、利用者が前記洗浄機構を押圧する押圧力であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料電池にて用いられる燃料を貯蔵する燃料貯蔵部を具備し、
前記燃料貯蔵部は、前記燃料電池および前記洗浄機構が内部に設置される筐体に対して着脱自在であるカートリッジとして構成され、
前記外部から与えられる外部エネルギは、前記燃料貯蔵部を前記筐体に設置する際の押圧力であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料を前記燃料室に供給する燃料供給手段を具備し、
前記燃料供給手段は、前記外部から与えられる外部エネルギを蓄積するエネルギ蓄積手段を備え、前記エネルギ蓄積手段に蓄積したエネルギにより前記燃料電池に燃料を供給して当該燃料電池システムを起動することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料供給手段は、前記外部から与えられる外部エネルギおよび／または前記エネルギ蓄積手段に蓄積されたエネルギを電気エネルギに変換する発電機を備え、当該燃料電池システムの起動後に、前記発電機にて発電された電気エネルギに基づいて当該燃料電池システムを稼動することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の燃料電池システムにおいて、
前記洗浄機構は、前記燃料供給手段として構成されていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１１】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記蓄積エネルギを蓄積するエネルギ蓄積手段を具備し、
前記エネルギ蓄積手段は、機械エネルギ、位置エネルギおよび熱エネルギのうちの少なくともいずれか一つを前記蓄積エネルギとして蓄積することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の燃料電池システムにおいて、
前記燃料室は、電気化学反応が生じる反応室と、前記燃料が供給される供給室とに区画され、前記供給室に供給された燃料が前記反応室に流通するように形成されていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の燃料電池システムを備えたことを特徴とする機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料が供給される燃料室を備え、前記燃料室に供給された燃料に基づいて電気化学反応を生じ、電気エネルギを出力する燃料電池を備えた燃料電池システムに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、燃料が供給される燃料室を備えた燃料電池と、該燃料電池に燃料および酸化ガスを供給する補機とを備え、燃料電池にて電気化学反応を起こさせて電気を発生する燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この燃料電池は、電解質膜の両側にアノードとカソードの電極を備え、補機からアノードに水素や炭化水素などの燃料（還元剤）の供給を受けるとともに、カソードに酸素や空気などの酸化ガス（酸化剤）の供給を受け、電気化学反応を起こして電気を発生する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１５３４７６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような燃料電池システムでは、アノード側に配置される燃料室には、電気化学反応の反応過程において、一酸化炭素、ホルムアルデヒド、蟻酸、または未反応物質（水、その他の不純物）が滞留する。このため、燃料電池における反応効率が低下し、それに伴って発電効率が低下してしまうなどの問題が一例として挙げられる。
【０００５】
本発明の目的は、このような問題点に鑑みて、燃料室内に滞留する不純物を除去し、発電効率の向上を図れる燃料電池システムおよびこの燃料電池システムを備えた機器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料電池システムは、燃料が供給される燃料室を備え、前記燃料室に供給された燃料に基づいて電気化学反応を生じ、電気エネルギを出力する燃料電池を備えた燃料電池システムであって、前記燃料室に燃料および／または洗浄液を流通させて該燃料室を洗浄する洗浄機構を具備し、前記洗浄機構は、外部から与えられる外部エネルギおよび／または予め蓄積された蓄積エネルギにより前記燃料室に燃料および／または洗浄液を流通させて該燃料室内を洗浄することを特徴とする。
ここで、燃料電池としては、例えば、メタノールやメタン等の燃料を水素ガスに改質し、この水素ガスと酸化ガスとを利用して電気化学反応を生じる固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）、または、メタノール等の燃料を改質せずに、電気化学反応を生じる直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）等を採用できる。
また、洗浄液としては、水の他、メタノール溶液等の燃料自身を採用できる。さらに、これらとともにまたはこれらに代えて燃料電池内に滞留した不純物を除去する作用のある物質を採用してもよい。
本発明によれば、燃料電池システムは、洗浄機構を備えているので、燃料室内に滞留した不純物を適宜除去でき、燃料電池における発電効率の向上を図れる。
【０００７】
ところで、燃料室内に滞留した不純物を除去する構造として、例えば、燃料を流通させるポンプ等を利用し、所定の周期で、または、所定の供給量で燃料室に燃料を流通させる構造が考えられる。しかしながら、このような構造では、ポンプを制御するための制御手段、および、制御手段を駆動するための電源等が必要となる。
本発明では、洗浄機構は、外部から与えられる外部エネルギおよび／または予め蓄積された蓄積エネルギにより燃料室に燃料を流通させて燃料室内を洗浄するので、上述した制御手段および電源等を不要とし、簡単な構造で燃料電池システムを構築でき、燃料電池における発電効率の向上および燃料電池システムの小型化を図れる。また、外部から与えられる外部エネルギおよび／または予め蓄積された蓄積エネルギにより燃料室に燃料を流通させて燃料室内を洗浄することで、燃料室内を清浄な状態で保持することが容易に実現できる。
【０００８】
本発明の燃料電池システムでは、前記洗浄機構は、前記燃料を収納する収納部を備え、前記外部から与えられる外部エネルギおよび／または前記予め蓄積された蓄積エネルギにより前記収納部内の体積が増減することで前記燃料室に燃料を流通させて該燃料室内を洗浄することが好ましい。
本発明によれば、洗浄機構は、収納部を備え、該収納部は、外部から与えられる外部エネルギおよび／または予め蓄積された蓄積エネルギにより収納部内の体積が増減するので、これら外部エネルギおよび／または蓄積エネルギを利用して簡単な構造で燃料室に燃料を流通させることができる。
また、洗浄機構としては、収納部内の体積を可変とすればよく、汎用の種々のポンプと略同様の構造とすることができる。したがって、洗浄機構の設計の自由度が向上し、燃料電池システムの用途等に応じて幅広く洗浄機構を製造できる。
【０００９】
本発明の燃料電池システムでは、前記収納部には、該収納部内の体積を増減する可撓性の壁が形成され、前記洗浄機構は、外部から与えられる外部エネルギおよび／または前記予め蓄積された蓄積エネルギにより前記壁が撓むことで前記収納部内の燃料を前記燃料室に流通させて該燃料室内を洗浄することが好ましい。本発明によれば、収納部の壁は、可撓性を有しているので、該壁が変形することで収納部内の体積を増減でき、外部エネルギおよび／または蓄積エネルギを効率的に利用できる。
【００１０】
本発明の燃料電池システムでは、前記洗浄機構は、前記収納部内部に摺動可能に挿入されるピストンを備え、外部から与えられる外部エネルギおよび／または前記予め蓄積された蓄積エネルギにより前記ピストンが前記収納部内部を摺動することで前記収納部内の燃料を前記燃料室に流通させて該燃料室内を洗浄することが好ましい。
本発明によれば、洗浄機構は、ピストンを備え、該ピストンが収納部内部を摺動することで収納部内の体積を増減でき、外部エネルギおよび／または蓄積エネルギを効率的に利用できる。
【００１１】
本発明の燃料電池システムでは、前記洗浄機構は、前記燃料電池に設けられ、前記燃料室は、前記収納部として構成されていることが好ましい。
本発明によれば、洗浄機構が燃料電池に設けられていることにより、洗浄機構と燃料電池とを一体的に構成でき、燃料電池の燃料室に滞留する不純物を除去しつつ、燃料電池システムの小型化を図れる。
【００１２】
本発明の燃料電池システムでは、前記外部から与えられる外部エネルギは、利用者が前記洗浄機構を押圧する押圧力であることが好ましい。
本発明によれば、利用者が洗浄機構を押圧することで、燃料室に燃料が流通して該燃料室内が洗浄されるので、利用者は必要な時に適宜、必要な量の燃料を燃料室に流通させて該燃料室内を洗浄できる。したがって、容易に燃料室内を洗浄でき、燃料電池システムの利便性の向上を図れる。
【００１３】
本発明の燃料電池システムでは、前記燃料電池にて用いられる燃料を貯蔵する燃料貯蔵部を具備し、前記燃料貯蔵部は、前記燃料電池および前記洗浄機構が内部に設置される筐体に対して着脱自在であるカートリッジとして構成され、前記外部から与えられる外部エネルギは、前記燃料貯蔵部を前記筐体に設置する際の押圧力であることが好ましい。
ここで、燃料室では、特に燃料電池システムの稼動終了後、および、長時間に亘る不使用状態において不純物が滞留しやすい。
本発明では、燃料電池システムは、燃料貯蔵部を具備し、該燃料貯蔵部はカートリッジとして構成され、筐体に設置する際に燃料貯蔵部を押圧することで、燃料室に燃料が流通して該燃料室内を洗浄する。このことにより、燃料電池システムの稼動終了後、または、長時間に亘る不使用状態の後に、燃料貯蔵部の燃料を交換する際、燃料貯蔵部の設置とともに燃料室の洗浄を略同時に実施できる。したがって、利用者による作業効率が向上し、燃料電池システムの利便性の向上を図れる。
【００１４】
本発明の燃料電池システムでは、前記燃料を前記燃料室に供給する燃料供給手段を具備し、前記燃料供給手段は、前記外部から与えられる外部エネルギを蓄積するエネルギ蓄積手段を備え、前記エネルギ蓄積手段に蓄積したエネルギにより前記燃料電池に燃料を供給して当該燃料電池システムを起動することが好ましい。
本発明では、燃料電池システムは、燃料供給手段を具備し、該燃料供給部は、外部から与えられる外部エネルギを蓄積し、蓄積したエネルギに基づいて燃料電池システムを起動する。このことにより、外部から与えられる外部エネルギにより燃料室を洗浄するとともに、このエネルギにより燃料電池システムを起動できるので、外部から与えられる外部エネルギを効率的に利用できる。また、燃料電池システムの起動を外部から与えられる外部エネルギに基づいて実施することにより、例えば、二次電池等の電源を不要とし、燃料電池システムの小型化を図れる。
【００１５】
本発明の燃料電池システムでは、前記燃料供給手段は、前記外部から与えられる外部エネルギおよび／または前記エネルギ蓄積手段に蓄積されたエネルギを電気エネルギに変換する発電機を備え、当該燃料電池システムの起動後に、前記発電機にて発電された電気エネルギに基づいて当該燃料電池システムを稼動することが好ましい。
本発明によれば、燃料供給手段は、発電機を備えているので、外部から与えられる外部エネルギおよび／またはエネルギ蓄積手段に蓄積されたエネルギにより発電される電気エネルギを利用して燃料電池システムを稼動できる。したがって、燃料電池システムの起動時および稼動時で、利用するエネルギを使い分け、効率的に燃料電池システムにて電気エネルギを生成させることができる。
【００１６】
本発明の燃料電池システムでは、前記洗浄機構は、前記燃料供給手段として構成されていることが好ましい。
本発明によれば、洗浄機構は、燃料供給手段として構成されているので、燃料供給手段の機能が拡張し、燃料室の洗浄を燃料供給手段でも実施でき、燃料電池システムの小型化を図れる。
【００１７】
本発明の燃料電池システムでは、前記蓄積エネルギを蓄積するエネルギ蓄積手段を具備し、前記エネルギ蓄積手段は、機械エネルギ、位置エネルギおよび熱エネルギのうちの少なくともいずれか一つを前記蓄積エネルギとして蓄積することが好ましい。
本発明によれば、エネルギ蓄積手段には、機械エネルギ、位置エネルギおよび熱エネルギのうちの少なくともいずれか一つを蓄積エネルギとして蓄積するので、燃料電池システムの設計に応じて、種々のエネルギを選択でき、燃料電池システムの設計の自由度を向上できる。また、洗浄機構は、このエネルギ蓄積手段に蓄積された蓄積エネルギにより、燃料室に燃料を流通させて該燃料室内を洗浄するので、洗浄機構を簡単な構造とし、燃料電池システムの小型化を図れる。
【００１８】
本発明の燃料電池システムでは、前記燃料室は、電気化学反応が生じる反応室と、前記燃料が供給される供給室とに区画され、前記供給室に供給された燃料が前記反応室に流通するように形成されていることが好ましい。
本発明では、燃料室は、反応室と供給室とに区画され、供給室に供給された燃料が反応室に流通する。ここで、例えば、反応室の体積を供給室よりも小さくなるように構成すれば、反応室内の圧力が高まり、反応室に滞留する不純物を効率的に除去できる。したがって、燃料電池における発電効率をさらに向上できる。
【００１９】
一方、本発明の機器は、前述した燃料電池システムを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、例えば、機器としてノートパソコン、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ＰＤＡ等に上述した燃料電池システムを搭載すれば、前述した燃料電池システムの作用効果を享受するとともに、該燃料電池システムにおける燃料電池の燃料室内の不純物を除去できるので、例えば、機器の駆動源としての燃料電池システムから供給される電気エネルギの変動を抑制でき、機器の駆動を良好に維持できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
〔燃料電池システムの構成〕
図１は、本実施形態における燃料電池システム１を模式的に示す図である。
燃料電池システム１は、メタノール溶液等の燃料および酸素や空気等の酸化ガスを利用した電気化学反応により電気エネルギを生成する。この燃料電池システム１は、燃料電池２と、補助手段としての補機３とを備えている。
燃料電池２は、直接メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）であり、燃料電池セルが拡散層を介して複数積層されたスタック構造で構成されている。この燃料電池２は、補機３から燃料であるメタノール溶液および酸化ガスである空気が供給され、電気化学反応を生じて電気エネルギを出力する。
なお、燃料電池２の詳細については、後述する。
【００２１】
補機３は、燃料電池システム１を稼動して燃料電池２における電気化学反応を補助する。この補機３は、タンク３１と、燃料供給部３２と、コンプレッサ３３と、加熱器３４と、ラジエータ３５と、セパレータ３６と、凝縮器３７と、スプリッタ３８と、センサ３９と、図示しない制御手段とを備えている。また、この補機３には、燃料を効率的に利用するために、燃料電池２に供給される余剰燃料および電気化学反応にて生成した水分を再度利用する循環流路３Ａおよび３Ｂが形成されている。
【００２２】
タンク３１は、純メタノール液を貯蔵する燃料貯蔵部としてのメタノールタンク３１１と、水と純メタノール液を所定の混合比で混合して貯蔵するミキシングタンク３１２とを備えている。そして、メタノールタンク３１１とミキシングタンク３１２とが図示しないバルブを介してパイプにて接続され、適宜、メタノールタンク３１１から純メタノール液がミキシングタンク３１２に供給される。なお、ミキシングタンク３１２と水を貯蔵する図示しないタンクとがバルブを介してパイプにて接続され、適宜、ミキシングタンク３１２に水が供給される。また、上述した循環流路３Ａは、ミキシングタンク３１２と燃料電池２のアノード側排出口２４Ｂとの間に形成され、循環流路３Ｂは、ミキシングタンク３１２と燃料電池２のカソード側排出口２５Ｂとの間に形成される。
【００２３】
燃料供給部３２は、ミキシングタンク３１２にて混合されたメタノール溶液を燃料電池２に供給する。ここで、ミキシングタンク３１２と燃料供給部３２の流入口がパイプにより接続され、燃料供給部３２の流出口と燃料電池２のアノード側吸入口２４Ａとがパイプにより接続される。
なお、燃料供給部３２の詳細については、後述する。
【００２４】
コンプレッサ３３は、燃料電池２のカソード側吸入口２５Ａとパイプにより接続され、大気中の空気を燃料電池２に供給する。なお、本実施形態では、コンプレッサ３３を用いたが、これに限らず、ブロア等を用いてもよい。
加熱器３４は、燃料電池２を所望の温度で加熱し、燃料電池２における電気化学反応を促進させる。なお、本実施形態では、加熱器３４にて燃料電池２を加熱しているが、これに限らず、例えば、コンプレッサ３３にて所望の温度に加熱された空気を燃料電池２に供給することで燃料電池２を加熱するような構成としてもよい。このような構成では、加熱器３４を省略できる。
【００２５】
ラジエータ３５は、循環流路３Ａに位置し、燃料電池２のアノード側排出口２４Ｂとパイプにより接続され、燃料電池２からの排出成分を放熱する。例えば、このラジエータ３５内部に冷却水を通して内部を通過する排出成分を冷却するように構成してもよく、また、このラジエータ３５に冷却空気が送風されるように冷却ファンを別途配置するような構成としてもよい。ここで、アノード電極２２からの排出成分としては、未反応メタノール溶液、および、反応により生成した二酸化炭素等を含んでいる。
セパレータ３６は、気液分離膜として機能し、循環流路３Ａに位置する第１セパレータ３６１および循環流路３Ｂに位置する第２セパレータ３６２とを備えている。そして、第１セパレータ３６１は、ラジエータ３５にて放熱された排出成分を未反応メタノール溶液、および、二酸化炭素に分離し、未反応メタノールをミキシングタンク３１２に戻し、二酸化炭素を排出する。
【００２６】
凝縮器３７は、燃料電池２のカソード側排出口２５Ｂとパイプにより接続され、燃料電池２における生成した水分を回収する。そして、セパレータ３６の第２セパレータ３６２は、凝縮器３７にて回収した水分および燃料電池２に余剰に供給された空気を分離し、分離した空気を排出する。
スプリッタ３８は、循環流路３Ｂに位置し、図示しない制御手段による制御の下、循環流路３Ｂ中を流れる水を適宜、排出する。
【００２７】
センサ３９は、ミキシングタンク３１２内の混合されたメタノール溶液のメタノール濃度を検出し、検出した値を制御手段に出力する。なお、センサ３９としては、メタノール濃度を検出する他、ミキシングタンク３１２に配置して内部に貯蔵されるメタノール溶液の水位を検出する水位検出センサを設けてもよい。また、燃料電池２、供給される燃料および空気の温度を検出する温度センサ等を設けてもよい。
制御手段は、補機３全体を制御する。例えば、センサ３９から出力される信号に基づいて、メタノールタンク３１１からミキシングタンク３１２への純メタノール液の供給量の制御、燃料供給部３２の燃料供給量の制御、コンプレッサ３３の空気供給量の制御、スプリッタ３８からの排出水量の制御、および、加熱器３４における加熱制御等を実施する。
【００２８】
〔燃料供給部の構成〕
次に燃料供給部３２の構成について説明する。
図２は、燃料供給部３２の概略構成を示す図である。
図３は、燃料供給部３２の断面図である。
この燃料供給部３２は、図２または図３に示すように、略箱状に形成された筐体３２１にて外郭が形成されている。この筐体３２１は、上方に配置される第１筐体３２１Ａと、下方に配置される第２筐体３２１Ｂとを備えている。
【００２９】
第１筐体３２１Ａは、図３に示すように、略円盤状に形成された中空部材であり、その内部には、第２筐体３２１Ｂ側に開口した孔３２１Ａ１と、後述する駆動機構３２３が収容される略円形の収納部３２１Ａ２とが形成されている。ここで、この収納部３２１Ａ２は、第２筐体３２１Ｂの中心位置から偏心して形成されている。また、第１筐体３２１Ａの上面は、蓋材３２１Ａ３が設けられ、この蓋材３２１Ａ３にて第１筐体３２１Ａの上面を塞ぐことで、収納部３２１Ａ２が閉塞される。
第２筐体３２１Ｂは、平面略正方形状に形成され、図３に示すように、その上面には、後述するポンプとしてのチューブ３２２および駆動機構３２３の一部の設置空間となる凹部３２１Ｂ１が形成されている。また、この凹部３２１Ｂ１の底面には、チューブ３２２の外形位置を規制する案内溝３２１Ｂ２が形成されている。
そして、この筐体３２１では、第１筐体３２１Ａの下面に第２筐体３２１Ｂがねじまたはビス止め等により一体的に固定される。
【００３０】
図４は、チューブ３２２の配置を説明する図である。具体的には、筐体３２１の第１筐体３２１Ａを外して上方から見た図である。
チューブ３２２は、その内部を燃料が流通する。このチューブ３２２は、図２または図４に示すように、第２筐体３２１Ｂの外部から第２筐体３２１Ｂに形成された孔３２１Ｂ３を貫通して第２筐体３２１Ｂの案内溝３２１Ｂ２に沿って略円弧状に配置され、もう一方の孔３２１Ｂ３を貫通して再び外部へ配置されている。そして、この孔３２１Ｂ３とチューブ３２２との隙間は封止材３２１Ｂ４で封止され、密封されている。このチューブ３２２の材料としては、シリコーンゴム、ポリウレタン、その他の弾性材料が採用できる。
【００３１】
図５は、駆動機構３２３を図３の上方から見た平面図である。
図６は、駆動機構３２３の断面図である。
駆動機構３２３は、チューブ３２２内部の燃料を移動させて流通させる。この駆動機構３２３は、図５に示すように、機械エネルギを蓄積するエネルギ蓄積手段３２６と、エネルギ蓄積手段３２６からの機械エネルギに基づいてチューブ３２２内部の燃料を流通させる駆動部３２４（図６）と、駆動部３２４の駆動速度を調速する調速部３２５とを備えている。
【００３２】
エネルギ蓄積手段３２６は、ぜんまい３２６Ａと、このぜんまい３２６Ａを収納する香箱３２６Ｂとを備えている。
香箱３２６Ｂは、中心部分に形成された香箱真３２６Ｂ１を軸として回転自在に構成され、外周には調速部３２５の二番車３２５Ａと噛合する香箱車３２６Ｂ２が形成されている。
ぜんまい３２６Ａは、一端が香箱真３２６Ｂ１に、他端が香箱車３２６Ｂ２の内周部分に固定されている。そして、香箱３２６Ｂは、ぜんまい３２６Ａがほどけることにより香箱真３２６Ｂ１を軸として回転し、ぜんまい３２６Ａの機械エネルギが調速部３２５および駆動部３２４（図６）に伝達される。
また、香箱真３２６Ｂ１には、角穴車３２６Ｂ３が固定され、この角穴車３２６Ｂ３は、筐体３２１の外部に突出して設けられた巻き上げ機構３２７の巻真３２７Ａ（図２、５）に図示しない巻き上げ輪列を介して接続されている。そして、巻真３２７Ａの端部に設けられた竜頭３２７Ｂ（図２）を回すことで、香箱真３２６Ｂ１が回転してぜんまい３２６Ａを巻き上げることが可能となる。
【００３３】
駆動部３２４は、図３または図６に示すように、チューブ３２２上で転動してチューブ３２２内の燃料を移動するボール３２４Ａと、調速部３２５の二番車３２５Ａと共に回転するロータ駆動部３２４Ｂと、第２筐体３２１Ｂに回動自在に固定されボール３２４Ａをチューブ３２２に対して押圧しつつ移動させるロータ３２４Ｃと、ボール３２４Ａの移動を規制するリテーナ３２４Ｄとを備えている。
ボール３２４Ａは、図３または図４に示すように、駆動機構３２３の駆動によりチューブ３２２を押圧しつつチューブ３２２上を転動してチューブ３２２内の燃料を移動する。このボール３２４Ａは、複数設けられ（本実施形態では二つ）、後述するリテーナ３２４Ｄのボール保持部３２４Ｄ２に保持され、駆動機構３２３の駆動により略円弧状に配置されたチューブ３２２上を転動する。
【００３４】
ロータ駆動部３２４Ｂは、図６に示すように、略円盤状とされ、中心部分が調速部３２５の二番車３２５Ａに固定された筒かな３２５Ａ３に接続されている。このため、ロータ駆動部３２４Ｂは、香箱３２６Ｂの回転に伴う二番車３２５Ａの回転に連動し、二番車３２５Ａ位置を中心として回転する。また、ロータ駆動部３２４Ｂの外周側には、円盤状部分の下方に略垂直に突出して複数の突出部３２４Ｂ１が設けられている（本実施形態では二つ）。
【００３５】
ロータ３２４Ｃは、ボール３２４Ａを押圧しつつチューブ３２２上で転動させる。このロータ３２４Ｃは、図３に示すように、略円盤状に形成され、第２筐体３２１Ｂの案内溝３２１Ｂ２の中心に固定された支持軸３２１Ｂ５に、ベアリング３２１Ｂ６を介して回転可能に支持されている。また、ロータ３２４Ｃの内周側には、ロータ駆動部３２４Ｂの突出部３２４Ｂ１と嵌合するトラック孔３２４Ｃ１が形成され、ロータ駆動部３２４Ｂの回転と連動してロータ３２４Ｃが回転する。さらに、ロータ３２４Ｃのボール３２４Ａと対向する面には、押圧ゴム３２４Ｃ２が設けられ、ボール３２４Ａに当接している。このため、ボール３２４Ａは、ロータ３２４Ｃに対して滑り難い状態となり、ロータ３２４Ｃの回転に伴って良好にチューブ３２２上を転動する。
【００３６】
リテーナ３２４Ｄは、図３に示すように、略円盤状に形成され、ロータ３２４Ｃおよび第２筐体３２１Ｂとの間に設けられている。また、リテーナ３２４Ｄの中央部分には、図４に示すように、孔３２４Ｄ１が形成され、第２筐体３２１Ｂの支持軸３２１Ｂ５、ベアリング３２１Ｂ６およびロータ３２４Ｃの下端部が貫通している。ここで、リテーナ３２４Ｄの孔３２４Ｄ１は、貫通する支持軸３２１Ｂ５、ベアリング３２１Ｂ６およびロータ３２４Ｃの下端部における全体の寸法よりも大きく形成されている。このため、リテーナ３２４Ｄは、ロータ３２４Ｃには固定されずに独立して第２筐体３２１Ｂに載置された状態となる。また、リテーナ３２４Ｄの外周部分には、ボール３２４Ａを保持するボール保持部３２４Ｄ２が形成されている。このボール保持部３２４Ｄ２は、リテーナ３２４Ｄの周囲に等間隔で、ボール３２４Ａと同数箇所（本実施形態では二つ）形成され、それぞれ内部にボール３２４Ａが配置されている。また、ボール保持部３２４Ｄ２の近傍には、凸部３２４Ｄ３が形成されている。さらに、リテーナ３２４Ｄの側面には、第２筐体３２１Ｂに揺動可能に固定された板ばね３２１Ｂ７が適当な付勢力で押し付けられている。そして、板ばね３２１Ｂ７の先端は、リテーナ３２４Ｄの凸部３２４Ｄ３の回転移動により第２筐体３２１Ｂに固定された検出部３２１Ｂ８に接触・離反する。
これらロータ駆動部３２４Ｂ、ロータ３２４Ｃおよびリテーナ３２４Ｄは、例えば、ステンレス鋼や、アルミニウム等で構成できる。
【００３７】
調速部３２５は、駆動部３２４のロータ駆動部３２４Ｂの回転速度を調速する。この調速部３２５は、図５に示すように、香箱車３２６Ｂ２と噛合する二番車３２５Ａと、以下順に増速するように噛合した三番車３２５Ｂと、四番車３２５Ｃと、五番第一中間車３２５Ｄと、五番第二中間車３２５Ｅと、五番車３２５Ｆと、六番車３２５Ｇと、調速ロータ３２５Ｈと、調速ロータ３２５Ｈの回転により電気エネルギを出力するステータ３２５Ｉとを備えている。
そして、香箱車３２６Ｂ２の回転は、図５または図６に示すように、二番車３２５Ａのかな３２５Ａ１へ伝達された後、二番車３２５Ａの歯車３２５Ａ２から増速されて三番車３２５Ｂのかなへ、三番車３２５Ｂの歯車から増速されて四番車３２５Ｃのかな３２５Ｃ１へ伝達される。さらに、四番車３２５Ｃの歯車３２５Ｃ２から五番第一中間車３２５Ｄを介して増速されて五番第二中間車３２５Ｅのかな３２５Ｅ１へ、五番第二中間車３２５Ｅの歯車３２５Ｅ２から増速されて五番車３２５Ｆのかなへ、五番車３２５Ｆの歯車から増速されて六番車３２５Ｇのかなへ、六番車３２５Ｇの歯車から増速されて調速ロータ３２５Ｈへと伝達される。そして、これら各部材は、上下に適宜形成された輪列受および地板に軸支されている。
【００３８】
調速ロータ３２５Ｈは、六番車３２５Ｇと噛合するロータかな３２５Ｈ１、永久磁石３２５Ｈ２および調速ロータ３２５Ｈの回転を滑らかにする慣性板３２５Ｈ３とを備えている。
ステータ３２５Ｉは、調速ロータ３２５Ｈの回転によって永久磁石３２５Ｈ２の磁束を鎖交させる磁気回路を形成し、磁束の変化により電気エネルギを出力する。このステータ３２５Ｉは、一対のステータ材３２５Ｉ１と、このステータ材３２５Ｉ１にそれぞれ巻線された一対のコイル３２５Ｉ２とを備えている。
【００３９】
ステータ材３２５Ｉ１は、略平行に配置され、一対が配置された状態でその先端部分に形成された孔に、調速ロータ３２５Ｈの永久磁石３２５Ｈ２が配置される。
コイル３２５Ｉ２は、永久磁石３２５Ｈ２が回転することで生じるステータ材３２５Ｉ１での磁束変化を電力に変換する。ステータ３２５Ｉからの交流出力は、昇圧整流、全波整流、半波整流、トランジスタ整流等からなる整流回路を通して整流され、コンデンサ等で構成された電源回路に充電供給される。そして、この電源回路に充電された電力は、燃料電池システム１の起動時に電気エネルギを必要とする補機３の各構成要素、および、制御手段に供給される。
すなわち、本発明にかかる発電機は、調速ロータ３２５Ｈおよびステータ３２５Ｉに相当する。
【００４０】
ここで、制御手段は、コイル３２５Ｉ２に電気的に接続されており、調速ロータ３２５Ｈおよびステータ３２５Ｉで発電された電力で駆動される。そして、制御手段は、燃料供給部３２の燃料供給量の制御、すなわち、調速部３２５における駆動部３２４の駆動速度の制御を実施する調速制御部を備えている。
この調速制御部は、水晶振動子と、この水晶振動子からの周波数を分周して基準信号を出力する発振回路と、発電された交流電流の周波数を検出する検出回路と、検出された周波数と基準周波数とを比較してその差に応じた出力値を出力する制御回路とを備えている。発振回路では、水晶振動子からの信号を用いて基準信号を出力する。制御回路では、この基準信号と検出回路からの回転検出信号とを比較し、その位相差等に応じて調速ロータ３２５Ｈを制動して調速部３２５Ａ〜３２５Ｇを介して駆動部３２４のロータ駆動部３２４Ｂの回転周期を制御する。なお、調速ロータ３２５Ｈの制動方法としては、ステータ３２５Ｉの出力端子間を短絡してショートブレーキを掛けたり、コイル３２５Ｉ２に流れる電流値を制御して制動量をコントロールすればよい。これにより、調速ロータ３２５Ｈの回転周期（回転速度）が所定の周期（速度）に保たれ、調速部３２５Ａ〜３２５Ｇおよびおよびロータ駆動部３２４Ｂの回転周期（回転速度）が調速される。
ここで、ぜんまい３２６Ａの巻数や寸法、材質などは、駆動部３２４および調速部３２５を駆動するのに十分な出力トルクが燃料電池システム１を起動する時間、例えば最低１２時間得られるように設定されている。
【００４１】
〔燃料電池の構成〕
図７は、第１実施形態における燃料電池２の概略構成を示す図である。なお、燃料電池２は、スタック構造で構成されているが、本実施形態では、構造を簡略化して説明するため、図７に示すように、単一の燃料電池セルで構成した燃料電池２を図示する。
この燃料電池２は、固体電解質膜２１と、この固体電解質膜２１を両側から挟持するように配置されるアノード電極２２およびカソード電極２３と、燃料拡散層２４と、空気拡散層２５とを備えた燃料電池セルが両側から図示しないガスケット等により液密に構成されている。
また、燃料電池２において、図７に示すように、アノード電極２２側には、燃料が供給される燃料室２６が付設されている。この燃料室２６が、本発明に係る洗浄機構として機能する。すなわち、本実施形態では、洗浄機構と燃料電池２とが一体的に形成されている。
【００４２】
固体電解質膜２１は、例えば、ナフィオン膜（デュポン社商標名）等のプロトン伝導性高分子から構成される。
アノード電極２２は、メタノール溶液等の燃料が供給される側に配置され、メタノールと水との反応の触媒を担持したカーボン触媒電極膜から構成される。ここで、触媒としては、例えば、白金およびルテニウムの合金等を採用できる。このアノード電極２２において、供給されたメタノールと水とが反応して二酸化炭素、プロトンおよび電子が発生する。
カソード電極２３は、酸素や空気等の酸化ガスが供給される側に配置され、触媒として、例えば、白金を担持したカーボン触媒電極から構成される。このカソード電極２３において、供給された酸化ガスと、固体電解質膜２１を通ったプロトンと、外部の負荷を通って仕事をした後にカソード電極２３に達した電子とが反応して水が生成する。
【００４３】
燃料拡散層２４および空気拡散層２５は、メッシュの金属フォーム（例えば、スチールウール等）からなる多孔性膜であり、供給される燃料および酸化ガスをそれぞれ拡散してアノード電極２２およびカソード電極２３にそれぞれ導く。また、空気拡散層２５は、酸化ガスを吸入するカソード側吸入口２５Ａおよび生成した水および空気を排出するカソード側排出口２５Ｂとを備えている。
これら燃料拡散層２４および空気拡散層２５は、それぞれ、Ａｌ、ＳＵＳ等であってもよく、また、スポンジチタン等の多孔製金属材料、カーボンペーパ紙にカーボンを担持したものやカーボンクロス等であってもよい。
【００４４】
洗浄機構は、収納部としての燃料室２６を備え、該燃料室２６内に滞留する不純物（一酸化炭素、ホルムアルデヒド、蟻酸、または未反応物質（水、その他の不純物）を除去する。この洗浄機構は、外部から与えられる外部エネルギにより燃料室２６内の体積が増減することで、燃料室２６内に燃料を流通させて該燃料室内を洗浄する。
燃料室２６は、アノード電極２２および燃料拡散層２４が隔壁２６１により囲まれて略箱状に形成されている。そして、上方に位置する隔壁２６１には、燃料室２６内の不純物を排出するアノード側排出口２４Ｂが形成されている。また、下方に位置する隔壁２６１には、燃料室２６内に燃料を吸入するアノード側吸入口２４Ａが形成されている。また、アノード側吸入口２４Ａおよびアノード側排出口２４Ｂは、燃料が燃料室２６内外に流通するノズルとして構成され、それぞれ燃料の逆流を防止する逆流防止弁２４Ａ１および２４Ｂ１が設けられている。なお、燃料の逆流を防止する逆流防止弁２４Ａ１および２４Ｂ１を設けずに、アノード側吸入口２４Ａおよびアノード側排出口２４Ｂの流路抵抗を異なるように形成して逆流を防止するように構成してもよい。
【００４５】
隔壁２６１において、アノード電極２２および燃料拡散層２４と対向して配置される隔壁２６１Ａは、可撓性を有し、この隔壁２６１Ａが変形することで、燃料室２６内の体積が増減する。そして、隔壁２６１Ａが図７の破線に示すように変形すると、燃料室２６内に滞留していた不純物がアノード側排出口２４Ｂから排出される。
ここで、燃料電池２は、例えば、外部から与えられる外部エネルギとしての利用者による押圧を洗浄機構（隔壁２６１Ａ）が受けることができるように燃料電池システム１内に配置される。なお、このような配置に限らず、利用者による押圧を、例えば、輪列およびラック等から構成される図示しない外部エネルギ伝達手段により洗浄機構（隔壁２６１Ａ）に伝達するように構成してもよい。
【００４６】
〔燃料電池システムの動作〕
次に、第１実施形態における燃料電池システム１の動作について説明する。
燃料電池システム１の起動前に、利用者は、燃料電池２の隔壁２６１Ａを指等により押圧する。この状態では、隔壁２６１Ａは、燃料室２６側に撓んで（図７の破線）、燃料室２６内の体積が減少して高圧状態となり、逆流防止弁２４Ａ１は押圧されて弁が閉じ、逆流防止弁２４Ｂ１は押圧されて弁が開き、アノード側排出口２４Ｂから不純物が排出される。
一方、利用者による隔壁２６１Ａの押圧が解除された状態では、隔壁２６１Ａは通常の状態に戻り（図７の実線）、燃料室２６内の体積が増加して低圧状態となり、逆流防止弁２４Ｂ１は燃料室２６側に引かれて弁が閉じ、逆流防止弁２４Ａ１は燃料室２６側に引かれて弁が開き、アノード側吸入口２４Ａから新しい燃料が流入する。
【００４７】
ついで、燃料電池システム１の起動時に、ぜんまい３２６Ａがほどけて香箱３２６Ｂが回転し、この回転力が香箱車３２６Ｂ２に噛合する調速部３２５で増速されながら伝達され、調速部３２５の調速ロータ３２５Ｈが回転する。そして、ステータ３２５Ｉは、調速ロータ３２５Ｈに固定された永久磁石３２５Ｈ２が回転することによって、電気エネルギに変換して発電する。燃料供給部３２を除く補機３（電気エネルギを必要とする構成要素）は、この発電により得られた電気エネルギにより起動する。制御手段もまた、この発電により得られた電気エネルギにより起動し、補機３の稼動状態を制御する。以下には、補機３の稼動状態の制御のうち、燃料供給部３２の燃料供給量の制御を説明する。
【００４８】
制御手段の調速制御部は、調速ロータ３２５Ｈを制動して調速部３２５Ａ〜３２５Ｇの回転速度を所定速度に調速する。
二番車３２５Ａが調速されることによって筒かな３２５Ａ３に接続されたロータ駆動部３２４Ｂは、所定回転速度で回転するとともに、ロータ３２４Ｃに回転運動を伝達する。そして、ロータ３２４Ｃは、図４に示す矢印Ｒ方向に回転する。
ロータ３２４Ｃが回転すると、押圧ゴム３２４Ｃ２に押圧されているボール３２４Ａは摩擦によってチューブ３２２を押し潰しながら転動する。これによって、チューブ３２２内の二つのボール３２４Ａに挟まれた燃料が移動する。一方のボール３２４Ａが案内溝３２１Ｂ２の一方の端部まで移動すると、ボール３２４Ａは押圧ゴム３２４Ｃ２とともに支持軸３２１Ｂ５を中心に回転を続けるので、チューブ３２２の押圧が解除される。この状態で、他方のボール３２４Ａが転動しながら燃料を案内溝３２１Ｂ２に沿って押し出し、これによってチューブ３２２内の燃料が流通する。一方のボール３２４Ａは、その間に再び案内溝３２１Ｂ２上に配置され、チューブ３２２を押し潰して、他方のボール３２４Ａとで挟まれた燃料を移動させる。これを繰り返すことによってミキシングタンク３１２内に貯蔵された燃料がチューブ３２２を介して連続で燃料電池２に供給される。
【００４９】
ここで、ボール３２４Ａの回転数は、リテーナ３２４Ｄによって検出される。ボール３２４Ａは、転動に伴ってリテーナ３２４Ｄのボール保持部３２４Ｄ２を押し、これによってリテーナ３２４Ｄが回転する。この際、リテーナ３２４Ｄの凸部３２４Ｄ３が板ばね３２１Ｂ７に接触し、ついで板ばね３２１Ｂ７をその付勢力に抗してリテーナ３２４Ｄから離反する方向に移動させる。ここで、板ばね３２１Ｂ７の先端が検出部３２１Ｂ８に接触した状態では、電気的に導通した状態であり、板ばね３２１Ｂ７の先端が検出部３２１Ｂ８から離反することによって、検出部３２１Ｂ８がボール３２４Ａの回転を検知する。すなわち、このボール３２４Ａの回転を二回検知すれば駆動部３２４が一回転したことになる。これを利用して、図示しない制御手段は、駆動部３２４の回転数や燃料の流量を算出するなどして燃料供給部３２の運転状態を制御する。
そして、補機３は、燃料電池システム１が起動した後には、燃料電池２における電気化学反応により生成する電気エネルギの一部を適宜利用して、燃料電池システム１を稼動する。
【００５０】
〔第１実施形態の効果〕
上述した実施形態では、以下のような効果がある。
（１）燃料電池システム１は、洗浄機構を備えているので、燃料室２６内に滞留した不純物を適宜除去でき、燃料電池２における発電効率の向上を図れる。また、洗浄機構は、外部から与えられる外部エネルギにより燃料室２６に燃料を流通させて燃料室２６内を洗浄するので、簡単な構造で燃料電池システム１を構築でき、燃料電池２における発電効率の向上および燃料電池システム１の小型化を図れる。さらに、外部から与えられる外部エネルギにより燃料室２６に燃料を流通させて燃料室２６内を洗浄することで、燃料室２６内を清浄な状態で保持することが容易に実現できる。
【００５１】
（２）洗浄機構は、収納部としての燃料室２６を備え、該燃料室２６は、外部から与えられる外部エネルギにより体積が増減するので、外部から与えられる外部エネルギを利用して簡単な構造で燃料室２６に燃料を流通させることができる。
（３）燃料室２６には、該燃料室２６内の体積を増減する可撓性を有する隔壁２６１Ａが形成されているので、該隔壁２６１Ａが変形することで燃料室２６内の体積を増減でき、外部から与えられる外部エネルギを効率的に利用できる。
【００５２】
（４）洗浄機構が燃料電池２に設けられていることにより、洗浄機構と燃料電池とを一体的に構成でき、燃料電池２の燃料室に滞留する不純物を除去しつつ、燃料電池システムの小型化を図れる。
（５）利用者が燃料電池２（隔壁２６１Ａ）を押圧することで、燃料室に燃料が流通して該燃料室２６内が洗浄されるので、利用者は必要な時に適宜、必要な量の燃料を燃料室２６に流通させて該燃料室２６内を洗浄できる。したがって、容易に燃料室２６内を洗浄でき、燃料電池システム１の利便性の向上を図れる。
【００５３】
（６）燃料供給部３２は、発電機としての調速ロータ３２５Ｈおよびステータ３２５Ｉを備えているので、エネルギ蓄積手段３２６からのエネルギ（機械エネルギ）により発電される電気エネルギを利用して燃料電池システム１を稼動できる。したがって、燃料電池システム１の起動時および稼動時で、利用するエネルギを使い分け、効率的に燃料電池システムにて電気エネルギを生成することができる。
（７）燃料電池システム１を、例えば、ノートパソコン、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ＰＤＡ等の電子機器に搭載すれば、燃料電池システム１における燃料電池２の燃料室２６内が清浄な状態で保持されるので、燃料電池２から生成される電気エネルギ量の変動が抑制され、電子機器を良好に駆動できる。
【００５４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
第１実施形態では、外部から与えられる外部エネルギは、利用者が洗浄機構（隔壁２６１Ａ）を押圧する押圧力である。
これに対して第２実施形態では、メタノールタンク３１１は、燃料電池システム１を構成する筐体に対して着脱自在であるカートリッジとして構成され、外部から与えられる外部エネルギは、メタノールタンク３１１を筐体に設置する際の押圧力である。
【００５５】
図８は、第２実施形態におけるメタノールタンク３１１の概略構成を示す図である。
メタノールタンク３１１は、図８に示すように、燃料電池システム１を構成する図示しない筐体に設置されたカートリッジホルダ３１３に対して着脱自在であるカートリッジとして構成される。このメタノールタンク３１１は、略箱状に形成され、内部に純メタノール液を貯蔵する。
【００５６】
図９および図１０は、メタノールタンク３１１およびカートリッジホルダ３１３の断面を示す図である。
メタノールタンク３１１において、底面には燃料取出部３１１Ａが形成され、上面側にはカートリッジホルダ３１３と係合する係合部３１１Ｂが形成されている。
燃料取出部３１１Ａは、燃料取り出し用の孔３１１Ａ１と、不使用時に孔３１１Ａ１からメタノールタンク３１１外部に燃料が漏れることを防止する弁体３１１Ａ２と、孔３１１Ａ１を封止するように貼着されたシール３１１Ａ３とを備えている。
係合部３１１Ｂは、メタノールタンク３１１の上面側から該上面と略平行に延出し、先端部分が上方に折曲して略Ｌ字状に形成されている。そして、この係合部３１１Ｂは、カートリッジホルダ３１３の蓋材３１３Ｂの案内部３１３Ｂ３と係合し、案内部３１３Ｂ３に案内されることで、メタノールタンク３１１がカートリッジホルダ３１３の所定位置に設置される。
【００５７】
カートリッジホルダ３１３は、内周形状がメタノールタンク３１１の外周形状と略同一である略箱状に形成されている。このカートリッジホルダ３１３は、上部が開口したホルダ本体３１３Ａと、ホルダ本体３１３Ａの開口部分を開閉自在とする蓋材３１３Ｂとを備えている。
ホルダ本体３１３Ａは、その底面に、上方に突出した燃料取入部３１３Ａ１が設けられている。この燃料取入部３１３Ａ１は、ミキシングタンク３１２とパイプを介して連通した孔であり、ホルダ本体３１３Ａの所定位置にメタノールタンク３１１が搭載された時に、シール３１１Ａ３を貫通して弁体３１１Ａ２を上方に押し上げて、メタノールタンク３１１内部と連通する。
【００５８】
蓋材３１３Ｂは、断面略Ｖ字状に設けられ、ホルダ本体３１３Ａの開口部分の辺縁に開口部分を開閉するように断面略Ｖ字状の谷部分が回動自在に設けられている。この蓋材３１３Ｂは、断面略Ｖ字状の一方の面に、ホルダ本体３１３Ａと係合して設置状態を保持する突起部３１３Ｂ１と、メタノールタンク３１１をホルダ本体３１３Ａに対して押圧するタンク押圧部３１３Ｂ２とが形成されている。また、他方の面には、メタノールタンク３１１を所定位置に案内する案内部３１３Ｂ３と、洗浄機構（隔壁２６１Ａ）を押圧する洗浄機構押圧部３１３Ｂ４とが形成されている。
ここで、燃料電池２とカートリッジホルダ３１３とは、例えば、外部から与えられる外部エネルギとしてのメタノールタンク３１１を設置する際の洗浄機構押圧部３１３Ｂ４による押圧力を洗浄機構（隔壁２６１Ａ）が受けることができるように配置される。なお、このような配置に限らず、洗浄機構押圧部３１３Ｂ４による押圧を、例えば、輪列およびラック等から構成される図示しない外部エネルギ伝達手段により洗浄機構（隔壁２６１Ａ）に伝達するように構成し、燃料電池２とカートリッジホルダ３１３とを離隔して配置してもよい。
【００５９】
次に、第２実施形態における燃料電池システム１の動作について説明する。
利用者は、カートリッジホルダ３１３の蓋材３１３Ｂを開いて、新しい燃料が貯蔵されたメタノールタンク３１１をホルダ本体３１３Ａ内に装填する。この際、メタノールタンク３１１の係合部３１１Ｂが蓋材３１３Ｂの案内部３１３Ｂ３に受け止められ、メタノールタンク３１１の係合部３１１Ｂとは反対側の端部がホルダ本体３１３Ａの内周部分に支持される。
この状態で蓋材３１３Ｂを閉めると、図９に示すように、案内部３１３Ｂ３が下方に回動してメタノールタンク３１１が案内され、メタノールタンク３１１の燃料取出部３１１Ａが燃料取入部３１３Ａ１の先端に接触する。
【００６０】
さらに蓋材３１３Ｂを回動させると、タンク押圧部３１３Ｂ２がメタノールタンク３１１をホルダ本体３１３Ａに押圧し、燃料取入部３１３Ａ１がシール３１１Ａ３を貫通して、弁体３１１Ａ２を上方に押し上げて、メタノールタンク３１１とミキシングタンク３１２が燃料を流通可能に連通する。そして、蓋材３１３Ｂの突起部３１３Ｂ１がホルダ本体３１３Ａに係合してメタノールタンク３１１がカートリッジホルダ３１３に固定される。
また、同時に、蓋材３１３Ｂの洗浄機構押圧部３１３Ｂ４が洗浄機構（隔壁２６１Ａ）を押圧することで、隔壁２６１Ａが燃料室２６側に撓んで（図７の破線）、燃料室２６内の体積が減少してアノード側排出口２４Ｂから不純物が排出される。
なお、燃料電池システム１の起動動作および稼動動作については、第１実施形態と同様に実施でき、説明を省略する。
【００６１】
〔第２実施形態の効果〕
上述した第２実施形態によれば、上記（１）〜（４）、（６）、（７）と略同様の効果の他、以下のような効果がある。
（８）メタノールタンク３１１は、カートリッジとして構成される。そしてメタノールタンク３１１をカートリッジホルダ３１３に設置する際に、該メタノールタンク３１１をホルダ本体３１３Ａに押圧すると蓋材３１３Ｂの洗浄機構押圧部３１３Ｂ４が洗浄機構（隔壁２６１Ａ）を押圧し、燃料室２６に燃料が流通して該燃料室２６内を洗浄する。このことにより、メタノールタンク３１１の燃料を交換する際、該メタノールタンク３１１の設置とともに燃料室２６の洗浄を略同時に実施できる。したがって、利用者による作業効率が向上し、燃料電池システム１の利便性の向上を図れる。特に燃料電池システム１の稼動終了後、または、長時間に亘る不使用状態の後に、燃料室２６内に不純物が滞留しやすいので、効率的に燃料室２６内を洗浄できる。
【００６２】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
第１実施形態では、燃料室２６の隔壁２６１Ａは、可撓性を有し、外部から与えられる外部エネルギにより燃料室２６内の体積を増減して燃料室２６に燃料を流通させて該燃料室２６内を洗浄する。
これに対して第２実施形態では、洗浄機構５は、燃料を収納する収納部としてのシリンジ５１と、シリンジ５１内部に摺動可能に挿入されるピストン５２とを備えている。そして、シリンジ５１内部をピストン５２が摺動することでシリンジ５１内の燃料を燃料室２６に流通させて該燃料室２６内を洗浄する。
【００６３】
図１１は、第３実施形態における燃料電池システム１を模式的に示す図である。
洗浄機構５は、燃料供給部３２と燃料電池２との間に配置されている。すなわち、本実施形態では、第１実施形態および第２実施形態と異なり、洗浄機構５と燃料電池２とは別体として構成されている。
図１２は、第３実施形態における洗浄機構５および燃料電池２の概略構成を示す図である。
燃料電池２の燃料室２６は、図１２に示すように、アノード電極２２および燃料拡散層２４を隔壁２６１にて囲む略箱状に形成され、その内部は、隔壁２６１Ｂにて燃料が供給される供給室２６Ａと、電気化学反応を生じる反応室２６Ｂとに区画されている。ここで、反応室２６Ｂの体積は、供給室２６Ａの体積よりも小さく形成している。そして、供給室２６Ａには、アノード側吸入口２４Ａが形成され、反応室２６Ｂには、アノード側排出口２４Ｂが形成され、供給室２６Ａに供給された燃料が反応室２６Ｂに流通する。
【００６４】
洗浄機構５のシリンジ５１は、一方が開口された有底形状である筒状部材であり、その底面側には、燃料を吸入するシリンジ吸入口５１Ａと、シリンジ５１内部の燃料を吐出するシリンジ排出口５１Ｂとが形成されている。そして、これらシリンジ吸入口５１Ａおよびシリンジ排出口５１Ｂは、例えば、燃料の流通面積を異なるように形成することで、異なる流路抵抗とし、シリンジ５１から燃料供給部３２への逆流を防止している。なお、このような逆流を防止する構造としては、第１実施形態および第２実施形態で説明した逆流防止弁にて実施するように構成してもよい。
ピストン５２は、その外周形状がシリンジ５１の内周形状と略同一の柱状部材であり、シリンジ５１内部を摺動自在に構成されている。そして、このピストン５２が外部から与えられる外部エネルギによりシリンジ５１内部へと移動し、シリンジ５１内部の燃料がシリンジ排出口５１Ｂから燃料電池２へと流通し、燃料室２６が洗浄される。
ここで、洗浄機構５は、例えば、外部から与えられる外部エネルギとしての利用者による押圧を洗浄機構５（ピストン５２）が受けることができるように燃料電池システム１内に配置される。なお、このような配置に限らず、利用者による押圧を、例えば、輪列およびラック等から構成される図示しない外部エネルギ伝達手段により洗浄機構５（隔壁２６１Ａ）に伝達するように構成してもよい。
【００６５】
次に、第３実施形態における燃料電池システム１の動作を説明する。
燃料電池システム１の起動前に、利用者は、洗浄機構５のピストン５２を押圧する。この押圧力により、ピストン５２は、シリンジ５１内部に向うように移動する。この際、シリンジ吸入口５１Ａの流路抵抗がシリンジ排出口５１Ｂの流路抵抗よりも大きいために、シリンジ５１内部の燃料は、シリンジ排出口５１Ｂから吐出され、燃料電池２の燃料室２６に流入する。
そして、燃料室２６に流入した燃料は、供給室２６Ａから反応室２６Ｂへと流通する。この際、反応室２６Ｂの体積が供給室２６Ａの体積よりも小さく形成されているため、反応室２６Ｂは高圧状態となり、特に反応室２６Ｂ内が洗浄され、燃料室２６内に滞留した不純物がアノード側排出口２４Ｂから排出される。
なお、燃料電池システム１の起動動作および稼動動作については、第１実施形態と同様に実施でき、説明を省略する。
【００６６】
〔第３実施形態の効果〕
上述した第３実施形態によれば、上記（１）、（６）、（７）と略同様の効果の他、以下のような効果がある。
（９）洗浄機構５は、収納部としてのシリンジ５１を備え、該シリンジ５１は、外部から与えられる外部エネルギにより収納部内の体積が増減するので、外部から与えられる外部エネルギを利用して簡単な構造で燃料室２６に燃料を流通させることができる。
（１０）洗浄機構５は、ピストン５２を備え、該ピストン５２がシリンジ５１内部を摺動することでシリンジ５１内の体積を増減でき、外部から与えられる外部エネルギを効率的に利用できる。
【００６７】
（１１）利用者が洗浄機構５のピストン５２を押圧することで、燃料室２６に燃料が流通して該燃料室２６内が洗浄されるので、利用者は必要な時に適宜、必要な量の燃料を燃料室２６に流通させて該燃料室２６内を洗浄できる。したがって、容易に燃料室２６内を洗浄でき、燃料電池システム１の利便性の向上を図れる。
（１２）燃料室２６は、供給室２６Ａと反応室２６Ｂとに区画され、供給室２６Ａに供給された燃料が反応室２６Ｂに流通する。そして、反応室２６Ｂの体積が供給室２６Ａの体積よりも小さく形成されているので、反応室２６Ｂ内の圧力が高まり、特に反応室２６Ｂに滞留する不純物を効率的に除去できる。したがって、燃料電池２における発電効率をさらに向上できる。
【００６８】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態から前記第３実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
第３実施形態では、外部から与えられる外部エネルギを洗浄機構５による燃料室２６の洗浄に利用する。
これに対して、第４実施形態では、外部から与えられる外部エネルギを洗浄機構５による燃料室２６の洗浄とともに、燃料電池システム１の起動時のエネルギとして利用する。
【００６９】
図１３は、第４実施形態における洗浄機構５と燃料供給部３２のエネルギ蓄積手段３２６との配置関係を模式的に示す図である。
本実施形態では、図１３に示すように、洗浄機構５と燃料供給部３２のエネルギ蓄積手段３２６との間に外部エネルギ伝達機構６が設けられている。
外部エネルギ伝達機構６は、外部から洗浄機構５（ピストン５２）に与えられるエネルギをエネルギ蓄積手段３２６に伝達する。そして、エネルギ蓄積手段３２６は、この伝達されたエネルギを蓄積する。この外部エネルギ伝達機構６は、外部エネルギによるピストン５２の進退運動を回転運動で伝達するものであり、洗浄機構５のピストン５２に形成された鋸歯状の歯６１と、この歯６１と噛合して回転する伝達部６２とを備えている。
【００７０】
このうち、伝達部６２は、ピストン５２の進退運動に連動して回転し、エネルギ蓄積手段３２６の香箱真３２６Ｂ１に固定された角穴車３２６Ｂ３を回転させる。この伝達部６２は、ピストン５２に形成された歯６１と噛合する鋸歯状の歯を有する第１伝達車６２１と、この第１伝達車６２１の回転をエネルギ蓄積手段３２６の角穴車３２６Ｂ３に伝達する第２伝達車６２２とを備えている。
このうち、第１伝達車６２１は、同軸に通常の歯車６２１Ａが一体化され、歯車６２１Ａと第２伝達車６２２とが噛合する。
ここで、角穴車３２６Ｂ３は、ピストン５２の進退運動および伝達部６２の回転運動に連動して時計方向には回転するが反時計方向には回転しないように、図示しないこはぜと噛み合っており、伝達部６２の回転により、角穴車３２６Ｂ３を一方向に回転させてぜんまい３２６Ａを巻き上げる。
【００７１】
次に、第４実施形態における燃料電池システム１の動作を説明する。なお、洗浄機構５による燃料室２６の洗浄動作は、第３実施形態と同様に実施でき、説明を省略する。
燃料電池システム１の起動前に、利用者は、洗浄機構５のピストン５２を押圧する。この押圧力により、ピストン５２は、シリンジ５１内部に向うように移動する。この際、ピストン５２に形成された歯６１と伝達部６２の第１伝達車６２１とが噛合して第１伝達車６２１が時計方向に回転する。また、第１伝達車６２１の歯車６２１Ａと第２伝達車６２２とが噛合して第２伝達車６２２が時計方向に回転する。
そして、第２伝達車６２２と角穴車３２６Ｂ３とが噛合して、第２伝達車６２２の回転に連動して香箱真３２６Ｂ１が回転し、ぜんまい３２６Ａが巻き上げられる。すなわち、エネルギ蓄積手段３２６は、利用者によるピストン５２の押圧力（外部から与えられる外部エネルギ）により燃料電池システム１の起動時のエネルギを蓄積する。
なお、燃料電池システム１の起動動作および稼動動作については、第１実施形態と同様に実施でき、説明を省略する。
【００７２】
〔第４実施形態の効果〕
上述した第４実施形態によれば、上記（１）、（６）、（７）、（９）〜（１２）と略同様の効果の他、以下のような効果がある。
（１３）エネルギ蓄積手段３２６は、利用者によるピストン５２の押圧力（外部から与えられる外部エネルギ）により燃料電池システム１の起動時のエネルギを蓄積する。このことにより、外部から与えられる外部エネルギにより燃料室２６を洗浄するとともに、このエネルギにより燃料電池システム１を起動できるので、外部から与えられる外部エネルギを効率的に利用できる。また、燃料電池システム１の起動を外部から与えられる外部エネルギに基づいて実施することにより、例えば、二次電池等の電源を不要とし、燃料電池システム１の小型化を図れる。
【００７３】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
第１実施形態では、利用者が燃料室２６の隔壁２６１Ａを押圧することで、燃料室２６内の洗浄を実施する。
これに対して第５実施形態では、燃料供給部３２に洗浄機構５が具備され、利用者による外部エネルギにより燃料供給部３２から高速かつ大量の燃料が燃料室２６に吐出されて燃料室２６内が洗浄される。また、燃料室２６の隔壁２６１Ａは可撓性を有すことなく、他の隔壁２６１と同様に形成される。
【００７４】
図１４は、第５実施形態における洗浄機構５および燃料供給部３２の概略構成を示す図である。
図１５は、第５実施形態における洗浄機構５および燃料供給部３２の断面図である。
図１６は、第５実施形態における洗浄機構５および燃料供給部３２を図１５の上方から見た図である。
洗浄機構５は、図１４に示すように、燃料供給部３２と一体的に形成され、その一部が外部に対して露出している。この洗浄機構５は、図１５に示すように、第１筐体３２１Ａの上面および内部に配置された歯車列５３によって構成されている。
【００７５】
歯車列５３は、駆動機構３２３の上面を覆って第１筐体３２１Ａの上面に形成された円形の開口部３２１Ａ４に回転自在に支持された歯車５３１と、第１筐体３２１Ａの内部に軸支された２つの第１中間車５３２および第２中間車５３３とを備えた増速輪列である。
歯車５３１は、円盤状に形成され、その外周が第１中間車５３２のかな５３２Ａと噛合されている。そして、歯車５３１の上面には、利用者が指で操作して歯車５３１を回転させるハンドル５３１Ａが設けられている。
【００７６】
第１中間車５３２は、駆動機構３２３の側方で上下に延びる軸５３２Ｃによって連結されたかな５３２Ａおよび歯車５３２Ｂによって構成されている。そして、かな５３２Ａに伝達された歯車５３１の回転を歯車５３２Ｂと噛合された第２中間車５３３のかな５３３Ａに伝達する。
第２中間車５３３は、第１中間車５３２の歯車５３２Ｂに噛合するかな５３３Ａと、このかな５３３の回転と連動して回転する歯車５３３Ｂとを備えている。そして、この歯車５３３Ｂと、ロータ３２４Ｃの外周縁に形成された歯車３２４Ｃ３とが噛合し、かな５３３Ａに伝達された第１中間車５３２の回転を歯車５３３Ｂを介してロータ３２４Ｃに伝達する。
【００７７】
以上のように、ぜんまい３２６Ａからの機械エネルギとは異なる駆動力、すなわち、歯車５３１の回転操作によってロータ３２４Ｃを回転させることができるようになっている。この際、ロータ３２４Ｃを駆動するロータ駆動部３２４Ｂが支持される筒かな３２５Ａ３は、二番車３２５Ａにカシメにより接続されている。そして、この接続は、所定のトルク値（例えば、１５ｇｃｍ程度）を超えるトルクが作用すれば滑り始めるように設定されている。
【００７８】
次に、第５実施形態における燃料電池システム１の動作を説明する。
燃料電池システム１の起動前に、利用者は、洗浄機構５のハンドル５３１Ａを操作して歯車５３１を回転させる。そして、歯車列５３によって増速された回転がロータ３２４Ｃに伝達され、ロータ３２４Ｃが高速回転する。
このロータ３２４Ｃの回転によって、前記第１実施形態と同様にボール３２４Ａが転動し、チューブ３２２内の燃料が移動して燃料電池２の燃料室２６内に吐出される。この際、歯車列５３によって増速されたロータ３２４Ｃの回転速度は、調速されたぜんまい３２６Ａからの駆動力による回転速度と比較して、遥かに高速であるため、短時間で多量の燃料が吐出される。また、この時、二番車３２５Ａの筒かな３２５Ａ３に発生するトルクは、上述した所定のトルク値を超え、筒かな３２５Ａ３が滑ることにより、歯車列５３から伝達された回転は、駆動機構３２３の調速部３２５には伝達されないようになっている。
なお、燃料電池システム１の起動時および起動後の動作は、前記第１実施形態と略同様に実施できるので説明を省略する。
〔第５実施形態の効果〕
上述した第５実施形態によれば、上記（１）、（６）、（７）と略同様の効果の他、以下のような効果がある。
（１４）燃料電池システム１は、洗浄機構５を備え、利用者による外部エネルギによりハンドル５３１Ａが操作されることで、ロータ３２４Ｃが高速回転し、短時間で多量の燃料を燃料電池２の燃料室２６に吐出することができる。したがって、燃料電池システム１の起動前に洗浄機構５を用いれば、燃料電池２の燃料室２６内を洗浄するのみならず、燃料室２６までの流路を洗浄できる。
【００７９】
（１５）洗浄機構５を駆動させる際、二番車３２５Ａの筒かな３２５Ａ３が滑ることにより、歯車列５３から伝達された回転が駆動機構３２３の調速部３２５には伝達されないので、歯車５３１を回転させて得られるエネルギを効率よくロータ３２４Ｃに伝達できるとともに、調速部３２５を駆動させないことで、駆動機構３２３の誤動作や損傷を回避できる。
（１６）洗浄機構５は、燃料供給部３２に具備した構成となっているので、燃料供給部３２の機能が拡張し、燃料室２６の洗浄を燃料供給部３２でも実施できる。また、洗浄機構５と燃料供給部３２とを一体的に構成することで、燃料電池システム１の小型化を図れる。
【００８０】
［実施形態の変形］
尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
前記各実施形態では、洗浄機構は、燃料を用いて燃料電池２の燃料室２６を洗浄する構成を説明したが、これに限らず、洗浄液を燃料室２６に流通させて洗浄する構成を採用してもよい。なお、洗浄液としては、純水、メタノール溶液等の燃料そのもの（ホルムアルデヒド、蟻酸等に酸化分解されていない状態）を採用できる。さらに、これらとともにまたはこれらに代えて燃料電池内に滞留した不純物を除去する作用のある物質を採用してもよい。
前記各実施形態では、洗浄機構は、外部から与えられる外部エネルギにより燃料電池２の燃料室２６を洗浄する構成を説明したが、これに限らず、予め蓄えられた蓄積エネルギにより燃料電池２の燃料室２６を洗浄する構成としてもよい。例えば、燃料電池２の燃料室２６を洗浄する際に、制御手段は、調速部３２５による調速を停止する。この際、エネルギ蓄積手段３２６の香箱３２６Ｂに収納されたぜんまい３２６Ａが高速でほどけ、香箱３２６Ｂが高速で回転する。この香箱３２６Ｂが高速で回転することにより、調速部３２５にて増速されて駆動部３２４が高速で回転する。そして、チューブ３２２内の燃料が高速かつ多量に燃料電池２の燃料室２６に吐出され、燃料室２６内に滞留した不純物が排出される。
このような構成では、燃料電池システム１は、制御手段による制御プログラムを変更することで、燃料電池２の燃料室２６を洗浄できる。したがって、燃料電池システム１の設計変更を不要とし、製造コストの低減を図れる。
【００８１】
前記各実施形態では、エネルギ蓄積手段３２６は、ぜんまい３２６Ａにて構成されていたが、これに限らず、弾性を有する弾性部材であればよく、例えば、ばね、板ばね、ゴム等にて構成してもよい。
また、エネルギ蓄積手段３２６において、機械エネルギを蓄積して供給する構成に限らず、例えば、物体の位置の変化により得られる位置エネルギ、周囲の温度差により得られる熱エネルギ等を蓄積するような構成を採用してもよい。
例えば、位置エネルギを蓄積する構成であれば、回転自在に構成された回転体にロープ等を巻きつけて、このロープの先端に任意の重さの重錘を固定しておけば、重錘の位置の変化により回転体が回転し、重錘の位置エネルギを利用できる。
また、例えば、熱エネルギを蓄積する構成であれば、パラフィンワックス等の熱変換体における体積の膨張収縮に連動するように部材を設ければ、熱変換体の熱エネルギを利用できる。
【００８２】
前記各実施形態では、燃料電池２は、直接メタノール型燃料電池として説明したが、これに限らず、例えば、燃料電池２を固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）として構成してもよい。なお、この場合、燃料電池システム１は、燃料を改質する改質器を備えるように構成し、この改質器に第１実施形態で説明した洗浄機構を一体的に構成してもよく、また、第３実施形態および第４実施形態で説明した洗浄機構５から吐出される燃料を改質器に流入させるように構成してもよい。ここで、タンク３１に貯蔵される燃料としては、水酸化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ４）と、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）と、水（Ｈ２Ｏ）とが混合した混合液採用できる。なお、燃料としては、この混合液の他、前記各実施形態で用いたメタノール溶液等、その他の燃料を使用してもよい。
【００８３】
また、改質器としては、タンク３１から燃料供給部３２により移動された混合液を反応させる触媒を収容する触媒収容タンクと、触媒収容タンクにて反応した混合液において水素ガスを固体高分子燃料電池（ＰＥＦＣ）２に供給するセパレータ（気液分離膜）とを備えた構成を採用できる。
触媒収容タンクは、例えば、触媒として、水素吸蔵合金であるＭｇ２ＮｉＨ４を収容する。なお、触媒としては、Ｍｇ２ＮｉＨ４に限らない。固体高分子燃料電池（ＰＥＦＣ）の用途および燃料に応じて種々のものを採用でき、例えば、その他のマグネシウム系水素吸蔵合金、チタン系またはジルコニウム系金属を用いた水素吸蔵合金、希土類系水素吸蔵合金、ランタン・ニッケル・アルミニウム系およびミッシュメタル・ニッケル・アルミニウム系水素吸蔵合金等を採用できる。
【００８４】
前記各実施形態では、補機３は、コンプレッサ３３、加熱器３４、ラジエータ３５、セパレータ３６、凝縮器３７、および、スプリッタ３８を具備して燃料電池システム１の効率化を図っていたが、これに限らない。例えば、これらを省略した構成としてもよい。
このような構成では、エネルギ蓄積手段３２６からエネルギの供給を受けることで、燃料供給部３２がタンク３１に貯蔵された燃料を燃料電池２に供給する。そして、燃料電池２にて電気化学反応が生じ、電気エネルギが生成して燃料電池システム１が起動する。起動した後は、燃料電池システム１にて発電された電気エネルギの一部を利用して燃料電池システム１が稼動するように構成する。このため、補機３は、エネルギ蓄積手段３２６から供給されるエネルギにより電気エネルギを生成する発電機を具備する構成としなくとも、燃料電池システム１を起動でき、補機３の構成を簡略化して燃料電池システム１の小型化を図れる。
【００８５】
前記各実施形態では、燃料供給部３２は、チューブポンプとして構成されていたが、これに限らず、例えば、シリンジポンプ、ダイヤフラムポンプ等にて構成してもよい。
例えば、シリンジポンプとして構成した場合には、駆動部３２４をカム、ラック等で構成してシリンジポンプのピストンを進退移動させて燃料を流入および流出するように構成すればよい。
同様に、例えば、ダイヤフラムポンプとして構成した場合には、駆動部３２４をカム、ラック等で構成してダイヤフラムポンプのダイヤフラムを変形させることで、ポンプ内の容積を増減させ燃料を流入および流出するように構成すればよい。
【００８６】
前記各実施形態において、外部エネルギにより回転自在に構成される回転錘を設け、ぜんまい３２６Ａを回転錘と連結させ、回転錘の回転によりぜんまい３２６Ａを巻き上げ可能に構成してもよい。
このような構成では、携帯性を有する電子機器に燃料電池システムを具備した場合に、外部エネルギとして該電子機器の動きに応じた運動エネルギによって回転錘が回転するように構成すれば、電子機器を携帯している人の運動等によりぜんまい３２６Ａが自動的に巻き上げられ、エネルギ蓄積手段３２６は機械エネルギを常に蓄積できる。
【００８７】
前記第１実施形態から前記第４実施形態では、洗浄機構は、隔壁２６１を撓ませて収納部（燃料室２６）内の体積を可変する構成、および、ピストン５２を進退移動させて収納部（シリンジ５１）内の体積を可変する構成を説明したがこれに限らない。すなわち、収納部内の体積を可変とすればよく、汎用の種々のポンプ（ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ、ロータリーポンプおよびチューブポンプ等）と略同様の構造を採用できる。したがって、洗浄機構の設計の自由度が向上し、燃料電池システム１の用途等に応じて幅広く洗浄機構を製造できる。
【００８８】
前記第１実施形態および前記第２実施形態では、洗浄機構は、燃料電池２と一体的に構成されていたが、これに限らず、洗浄機構と燃料電池２とを別体として構成してもよい。
例えば、洗浄機構は、燃料を収納する収納部を備える。この収納部には、該収納部内の体積を増減する可撓性の壁が形成され、外部から与えられる外部エネルギにより壁が撓むことで収納部内の燃料を燃料室２６に流通させて燃料室２６内を洗浄する。このような構成では、燃料電池２と洗浄機構とを別体とすることで、例えば、過剰に外部エネルギが与えられた場合における燃料電池２の劣化を回避し、燃料電池２に安定して電気エネルギを出力させることができる。
【００８９】
前記第１実施形態、前記第２実施形態および前記第５実施形態において、前記第３実施形態および前記第４実施形態と同様に、燃料室２６を供給室２６Ａおよび反応室２６Ｂとに区画して構成してもよい。
前記第１実施形態および前記第２実施形態において、エネルギ蓄積手段３２６が外部から与えられる外部エネルギを蓄積し、この蓄積したエネルギにより燃料電池２に燃料を供給して燃料電池システム１を起動するように構成してもよい。例えば、第３実施形態で説明した外部エネルギ伝達機構６と略同様の構造を採用できる。すなわち、燃料電池２と燃料供給部３２のエネルギ蓄積手段３２６との間に、外部から与えられる外部エネルギによる隔壁２６１Ａの変形に応じて進退移動するラックと、このラックに噛合する第４実施形態で説明した伝達部６２とを設ける。このような構成では、外部から与えられる外部エネルギにより燃料室２６を洗浄するとともに、このエネルギにより燃料電池システム１を起動できるので、外部から与えられる外部エネルギを効率的に利用できる。
前記第１実施形態、前記第３実施形態および前記第４実施形態では、洗浄機構による燃料室２６の洗浄を燃料電池システム１の起動前に実施していたが、これに限らない。起動前の他、必要とするタイミングで適宜洗浄を実施してもよい。
【００９０】
前記第２実施形態では、カートリッジホルダ３１３の蓋材３１３Ｂに形成された洗浄機構押圧部３１３Ｂ４が洗浄機構（隔壁２６１Ａ）を押圧する構成を説明したが、これに限らない。すなわち、外部から与えられる外部エネルギとして、カートリッジホルダ３１３にメタノールタンク３１１を設置する際の押圧力を利用すればよく、蓋材３１３Ｂに限らず、その他の位置に洗浄機構押圧部３１３Ｂ４を設けてもよい。
また、前記第２実施形態において、洗浄機構を前記第３実施形態および前記第４実施形態で説明した構成を採用した場合には、洗浄機構押圧部が洗浄機構５のピストン５２を押圧するように構成すればよい。
【００９１】
前記第３実施形態および前記第４実施形態では、燃料電池２と洗浄機構５とが別体として構成されていたが、一体的に構成してもよい。例えば、燃料室２６の供給室２６Ａを洗浄機構５のシリンジ５１と同様に一方が外部に対して開口するように構成し、この開口部分を塞ぎ供給室２６Ａ内部を摺動するようにピストン５２を配置すればよい。このような構成では、燃料電池２と洗浄機構５とを一体的に構成できるので、燃料電池２の燃料室２６に滞留する不純物を除去しつつ、燃料電池システム１の小型化を図れる。
前記第３実施形態および前記第４実施形態において、洗浄機構５のピストン５２がシリンジ５１内部を円滑に進退移動できるように、シリンジ５１の内部にコイルバネ等を設けてもよい。
【００９２】
前記第５実施形態では、洗浄機構５と燃料供給部３２とが一体的に構成され、燃料室２６内を洗浄していたが、これに限らず、以下のように洗浄機構と燃料供給部３２とを一体的に構成してもよい。
例えば、前記第１実施形態および前記第２実施形態の場合には、洗浄機構を、ラックおよび輪列等にて構成される駆動機構がエネルギ蓄積手段３２６からのエネルギにより燃料室２６の隔壁２６１Ａを変形させるように構成する。ここで、例えば、利用者による指等の押圧力によっても隔壁２６１Ａが変形するように構成する。
また、例えば、前記第３実施形態および前記第４実施形態の場合には、輪列等の駆動機構がエネルギ蓄積手段３２６からのエネルギにより洗浄機構５のピストン５２を進退移動するように構成する。ここでも、上記同様に、例えば、利用者による指等の押圧力によっても隔壁２６１Ａが変形するように構成する。
このような構成では、洗浄機構は、燃料供給手段として構成されるので、燃料供給手段の機能が拡張し、燃料室２６の洗浄を燃料供給手段でも実施でき、燃料電池システム１の小型化を図れる。
【００９３】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の燃料電池システムによれば、燃料室内に滞留する不純物を除去し、発電効率の向上を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態および第２実施形態に係る燃料電池システムを模式的に示す図。
【図２】前記各実施形態における燃料供給部の概略構成を示す図。
【図３】前記各実施形態における燃料供給部の断面図。
【図４】前記各実施形態におけるチューブの配置を説明する図。
【図５】前記各実施形態における駆動機構を図３の上方から見た平面図。
【図６】前記各実施形態における駆動機構の断面図。
【図７】本発明の第１実施形態における燃料電池の概略構成を示す図。
【図８】本発明の第２実施形態におけるメタノールタンクの概略構成を示す図。
【図９】前記実施形態におけるメタノールタンクおよびカートリッジホルダの断面図。
【図１０】前記実施形態におけるメタノールタンクおよびカートリッジホルダの断面図。
【図１１】本発明の第３実施形態および第４実施形態における燃料電池システムを模式的に示す図。
【図１２】本発明の第３実施形態における洗浄機構および燃料電池の概略構成を示す図。
【図１３】本発明の第４実施形態における洗浄機構と燃料供給部のエネルギ蓄積手段との配置関係を模式的に示す図。
【図１４】本発明の第５実施形態における洗浄機構および燃料供給部の概略構成を示す図。
【図１５】前記実施形態における洗浄機構および燃料供給部の断面図。
【図１６】前記実施形態における洗浄機構および燃料供給部を図１５の上方から見た図。
【符号の説明】
１・・・燃料電池システム、２・・・燃料電池、５・・・洗浄機構、２６・・・燃料室（収納部）、２６Ａ・・・供給室、２６Ｂ・・・反応室、３２・・・燃料供給部、５１・・・シリンジ（収納部）、５２・・・ピストン、２６１Ａ・・・隔壁、３１１・・・メタノールタンク（燃料貯蔵部）、３２５Ｈ・・・調速ロータ（発電機）、３２５Ｉ・・・ステータ（発電機）、３２６・・・エネルギ蓄積手段。
【図１】
2004164870.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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