(57)【要約】【課題】発電用燃料を用いて発電する発電部を備える電源システムにおいて、携帯機器に適用可能な超小型のポンプを実現することである。【解決手段】発電用燃料を用いて発電する発電部を備える電源システムとしての燃料電池システム１００は、吸入弁、主ポンプ部及び排出弁を有して圧電素子により駆動するダイヤフラム式ポンプとしての超小型の第１〜第５ポンプ１〜５を備える。第１〜第５ポンプ１〜５の駆動により、それぞれ所定の搬送元から水、メタノール、混合液及び空気を吸入して、化学反応部１３及び燃料電池１９を含む発電部内のそれぞれ所定の搬送先に搬送する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電用燃料及び空気を用いて発電する発電部を備えた電源システムにおいて、前記発電部は、少なくとも、前記発電用燃料を改質して特定の成分を抽出する燃料改質器と、該特定の成分と空気が供給されて電力を発電する燃料電池とを備え、
前記電源システムは、少なくとも、前記燃料改質器及び前記燃料電池に前記発電用燃料及び空気を搬送する複数のポンプが一つの基体に形成されたポンプ部を備え、
前記ポンプ部は、前記発電部と結合されたモジュール構造とされていることを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記ポンプ部の各ポンプは、吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を有し、
前記電源システムは、前記各ポンプの吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を順次駆動させることで該各ポンプのポンピング動作を制御する駆動制御部を備え、
前記駆動制御部は、前記ポンプ部の、少なくとも何れか二つのポンプのポンピング動作のタイミングを、所定時間ずらすことを特徴とする請求項１に記載の電源システム。
【請求項３】
前記駆動制御部は、前記ポンプ部の複数のポンプに並行してポンピング動作を行わせる場合、該各ポンプの吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁の駆動タイミングを相互に異ならせることを特徴とする請求項２に記載の電源システム。
【請求項４】
前記駆動制御部は、前記ポンプ部の複数のポンプのうちのいずれか１つのポンプにポンピング動作を行わせる場合、ポンピング動作を行わせるポンプを周期的に変更することを特徴とする請求項２に記載の電源システム。
【請求項５】
前記発電用燃料は、燃料原液と、燃料原液を希釈する希釈液との混合液からなり、
前記電源システムは、燃料原液を貯える原液タンクと、前記燃料原液を希釈する希釈液を貯える希釈液タンクと、を備え、
前記ポンプ部の複数のポンプのうち少なくとも一つのポンプは、前記発電部に前記燃料原液及び前記希釈液を搬送する燃料供給用ポンプであり、
前記燃料供給用ポンプは、複数の吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を有し、
前記複数の吸入弁は、少なくとも、前記原液タンクに接続される第１の吸入弁と、前記希釈液タンクに接続される第２の吸入弁とから構成され、
前記駆動制御部は、前記燃料供給用ポンプの、前記第１の吸入弁及び第２の吸入弁を所定時間毎に順次駆動させて、前記燃料原液及び前記希釈液を所定の比率で前記発電部に搬出するように前記ポンプ部のポンピング動作を制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の電源システム。
【請求項６】
前記発電用燃料は、燃料原液と、燃料原液を希釈する希釈液との混合液からなり、
前記発電部は、更に、触媒燃焼器を有し、
前記電源システムは、燃料原液を貯える原液タンクと、前記燃料原液を希釈する希釈液を貯える希釈液タンクと、前記燃料原液と前記希釈液が混合されて保持されるともに前記発電部に接続される混合タンクとを備え、
前記ポンプ部の複数のポンプのうち少なくとも一つのポンプは、前記混合タンクに前記燃料原液及び前記希釈液を搬送するとともに、前記触媒燃焼器へ前記燃料原液を搬送する燃料供給用ポンプであり、
前記燃料供給用ポンプは、複数の吸入弁、主ポンプ部、及び複数の排出弁を有し、
前記複数の吸入弁は、少なくとも、前記原液タンクに接続される第１の吸入弁と、前記希釈液タンクに接続される第２の吸入弁とから構成され、
前記複数の排出弁は、前記混合タンクに接続される第１の排出弁と、前記触媒燃焼器に接続される第２の排出弁とから構成され、
前記駆動制御部は、少なくとも、前記燃料供給用ポンプの、前記第１の吸入弁、第２の吸入弁、第１の排出弁、及び第２の排出弁を所定時間毎に順次駆動させて、前記混合タンクへ前記燃料原液及び前記希釈液を所定の比率で搬送し、前記触媒燃焼器へは前記燃料原液のみを搬送するように制御する、ことを特徴とする請求項２に記載の電源システム。
【請求項７】
前記駆動制御部は、前記ポンピング動作における吸入及び排出の切り替え時に、前記吸入弁及び前記排出弁を所定時間閉状態にすることを特徴とする請求項２から６の何れか一項に記載の電源システム。
【請求項８】
前記吸入弁及び前記排出弁のうちの少なくとも一方は、非駆動時が開状態であることを特徴とする請求項２から６の何れか一項に記載の電源システム。
【請求項９】
前記ポンプ部の基体は、陽極接合されたガラス層及びシリコン層からなり、
前記ポンプの前記吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁は、前記シリコン層上に形成されたシリコン酸化膜層と、該シリコン酸化膜層上に設けられた圧電素子とにより形成され、
該圧電素子の変形に応じて前記シリコン酸化膜層が変形することにより、前記各ポンプは、ダイヤフラム式ポンプとして駆動されることを特徴とする請求項２から８の何れか一項に記載の電源システム。
【請求項１０】
前記ポンプ部の基体は拡散接合された第１の金属層及び第２の金属層からなり、
前記ポンプの前記吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁は、前記第２の金属層上に接着された、樹脂コーティングされた圧電素子により形成され、
前記圧電素子の変形により、前記ポンプは、ダイヤフラム式ポンプとして駆動されることを特徴とする請求項２から８の何れか一項に記載の電源システム。
【請求項１１】
前記ポンプ部の基体は、型抜きされた複数のセラミック層が積層され、焼結されて形成され、
前記ポンプの前記吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁は、前記セラミック層上に接着された、樹脂コーティングされた圧電素子により形成され、
前記圧電素子の変形により、前記ポンプは、ダイヤフラム式ポンプとして駆動されることを特徴とする請求項２から８の何れか一項に記載の電源システム。
【請求項１２】
発電用燃料を用いて発電する発電部を有する電源システムを備え、前記発電部により発電された電力によって駆動される携帯機器において、
前記電源システムは、
少なくとも一つの吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を有し、前記発電部に前記発電用燃料又は空気を搬送するポンプを複数備えるポンプ部と、
前記各ポンプの吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を順次駆動させることで該各ポンプのポンピング動作を制御する駆動制御部と、
を備え、
前記駆動制御部は、前記ポンプ部の前記各ポンプのポンピング動作のタイミングを所定時間ずらすことを特徴とする携帯機器。
【請求項１３】
前記駆動制御部は、該携帯機器の動作状態に応じて、前記ポンプ部の各ポンプにポンピング動作を行わせるタイミング、及びポンピング動作の周期を制御することを特徴とする請求項１２に記載の携帯機器。
【請求項１４】
前記駆動制御部は、該携帯機器の動作異常を検知する異常検知手段を備え、該異常検知手段による検知結果に応じて、前記ポンプ部の各ポンプの動作状態を制御することを特徴とする請求項１２に記載の携帯機器。
【請求項１５】
発電用燃料及び空気を用いて発電する発電部に該発電用燃料及び空気を搬送する搬送ポンプにおいて、
前記搬送ポンプは、前記発電部に前記発電用燃料を搬送する少なくとも一つのポンプと、空気を搬送する少なくとも一つのポンプとからなり、
前記各ポンプは、積層された複数の基板からなる一つの基体に集積して形成され、
前記各ポンプは、吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を有し、
前記各ポンプの前記吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁は、圧電素子によって駆動されることを特徴とする搬送ポンプ。
【請求項１６】
前記基体は、陽極接合されたガラス層及びシリコン層からなり、
前記各ポンプの前記吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁は、前記シリコン層上に形成されたシリコン酸化膜層と、該シリコン酸化膜層上に設けられた圧電素子とにより形成され、該圧電素子の変形に応じて前記シリコン酸化膜層が変形することにより駆動されることを特徴とする請求項１５に記載の搬送ポンプ。
【請求項１７】
前記基体は、拡散接合された複数の金属層からなり、
前記各ポンプの前記吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁は、前記金属層上に接着された、樹脂コーティングされた圧電素子により形成され、該圧電素子の変形により駆動されることを特徴とする請求項１５に記載の搬送ポンプ。
【請求項１８】
前記基体は、型抜きされた複数のセラミック層が積層され、焼結されて形成され、
前記各ポンプの前記吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁は、前記セラミック層上に接着された、樹脂コーティングされた圧電素子により形成され、該圧電素子の変形により駆動されることを特徴とする請求項１５に記載の搬送ポンプ。
【請求項１９】
発電用燃料及び空気を用いて発電する発電部に該発電用燃料及び空気を搬送するための搬送ポンプの駆動方法であって、
前記搬送ポンプは複数のポンプからなり、該各ポンプは、吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を備え、
前記各ポンプの吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を順次駆動させることで該各ポンプにポンピング動作を行わせるとともに、前記各ポンプのポンピング動作のタイミングを所定時間ずらして駆動することを特徴とする搬送ポンプの駆動方法。
【請求項２０】
前記各ポンプの吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁の駆動タイミングを相互に異ならせて、前記複数のポンプにポンピング動作を連続的に行わせることを特徴とする請求項１９に記載の搬送ポンプの駆動方法。
【請求項２１】
前記複数のポンプのうち、ポンピング動作を行わせるポンプを周期的に変更して、前記複数のポンプのうちのいずれか１つのポンプにポンピング動作を行わせることを特徴とする請求項１９に記載の搬送ポンプの駆動方法。
【請求項２２】
前記発電用燃料は、燃料原液と、燃料原液を希釈する希釈液との混合液からなり、
前記搬送ポンプの複数のポンプのうち少なくとも一つのポンプは、前記発電部に前記燃料原液及び前記希釈液を搬送し、複数の吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を有し、
前記複数の吸入弁は、少なくとも、燃料原液を貯える原液タンクに接続される第１の吸入弁と、前記燃料原液を希釈する希釈液を貯える希釈液タンクに接続される第２の吸入弁とから構成され、
前記燃料原液及び前記希釈液を所定の比率で前記発電部に搬出するように、前記第１の吸入弁及び第２の吸入弁を時分割で交替させて前記搬送ポンプにポンピング動作を行わせることを特徴とする請求項１９に記載の搬送ポンプの駆動方法。
【請求項２３】
前記発電用燃料は、燃料原液と、燃料原液を希釈する希釈液との混合液からなり、
前記搬送ポンプの複数のポンプのうち少なくとも一つのポンプは、前記混合タンクに前記燃料原液及び前記希釈液を搬送するとともに、前記触媒燃焼器へ前記燃料原液を搬送し、複数の吸入弁、主ポンプ部、及び複数の排出弁を有し、
前記複数の吸入弁は、少なくとも、燃料原液を貯える原液タンクに接続される第１の吸入弁と、前記燃料原液を希釈する希釈液を貯える希釈液タンクに接続される第２の吸入弁とから構成され、
前記複数の排出弁は、前記燃料原液と前記希釈液が混合されて保持されるともに前記発電部に接続される混合タンクに接続される第１の排出弁と、前記発電部における触媒燃焼器に接続される第２の排出弁と、から構成され、
前記混合タンクに前記燃料原液及び前記希釈液を搬送するとともに、前記触媒燃焼器へ前記燃料原液のみを搬送するように、前記混合タンクへの燃料原液排出の際は、前記第１の排出弁を開状態に、前記第２の排出弁を閉状態にし、前記第１の吸入弁及び第２の吸入弁の開閉状態を時分割で交替して前記搬送ポンプにポンピング動作を行わせることによって前記燃料原液及び前記希釈液を前記混合タンクへ時分割で搬送し、
前記触媒燃焼器への燃料原液排出の際は、前記第１の吸入弁及び前記第２の排出弁を開状態に、前記第２の吸入弁及び前記第１の排出弁を閉状態にして前記搬送ポンプにポンピング動作を行わせることによって前記燃料原液を前記触媒燃焼器に搬送する、ことを特徴とする請求項１９に記載の搬送ポンプの駆動方法。
【請求項２４】
発電用燃料及び空気を用いて発電する発電部に該発電用燃料及び空気を搬送する搬送ポンプの製造方法であって、
シリコン基板にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記シリコン基板のうち、前記形成されたシリコン酸化膜下の所定部分のシリコンを除去する除去工程と、
前記シリコンが除去された凹部内の前記除去によって露出した前記シリコン酸化膜下面に当接する部分を有するガラス基板を、前記除去された後のシリコン基板と陽極接合する接合工程と、
を含むことを特徴とする搬送ポンプの製造方法。
【請求項２５】
発電用燃料及び空気を用いて発電する発電部に該発電用燃料及び空気を搬送する搬送ポンプの製造方法であって、
複数の金属板のうちの所定の金属板に対して所定の孔部及び／又は凹部を形成する金属板形成工程と、
前記複数の金属板を拡散接合する接合工程と、
を含むことを特徴とする搬送ポンプの製造方法。
【請求項２６】
発電用燃料及び空気を用いて発電する発電部に該発電用燃料及び空気を搬送する搬送ポンプの製造方法であって、
複数のセラミック板のうちの所定のセラミック板に対して所定の型を型抜きする型抜き工程と、
前記型抜きされた一部のセラミック板に所定の電極印刷を施す電極印刷工程と、
前記型抜きされたセラミック板及び前記電極印刷されたセラミック板を積層・焼結する焼結工程と、
を含み、前記焼結されたセラミック板を基体としてダイヤフラム式のポンプを製造することを特徴とする搬送ポンプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電用燃料を用いて発電する発電部を有する電源システム、その電源システムを備える携帯機器、搬送ポンプ、その搬送ポンプの駆動方法、及びその搬送ポンプの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、民生用や産業用のあらゆる分野において、様々な化学電池が使用されている。例えば、アルカリ乾電池やマンガン乾電池などの一次電池や、ニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池、リチウムイオン電池などの二次電池などである。これに対し、近年においては、環境への影響（負担）が少なく、且つ、例えば、３０〜４０％程度の極めて高いエネルギー利用効率を実現することができる燃料電池を用いた電源システムの実用化のための研究、開発が盛んに行われている。
【０００３】
さて、燃料電池を用いた電源システムにおいては、例えばメタノールなどの発電用燃料を気化器により気化し、気化された発電用燃料を改質器により水素ガスなどに改質し、その改質された水素ガス中の一酸化炭素をＣＯ除去器により除去した後の水素ガスを燃料電池に供給して発電する。
【０００４】
また、燃料電池を用いた電源システムとしては、液体の発電用燃料に代えて、天然ガス、都市ガス、プロパンガスなどのガスを用いるものもある（例えば、特許文献１参照）。また、家庭用電源に用いるために小型化を図った燃料電池が考えられている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−７５４２７号公報
【特許文献２】
特開２００２−１７０５９１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、燃料電池を用いた電源システムを小型化し、携帯情報端末、ノート型パソコンなどの携帯機器の二次電池に代わる電源ユニットとして適用できるようにし、使用可能時間を長くするための研究、開発が進められている。この電源システムの小型化のため、発電用燃料などを搬送するためのポンプを超小型化する要請がある。
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の構成は、大型装置に取り付ける電源システムを前提として考えられている。また、特許文献２に記載の構成では、小型化を課題としているが、家庭用電源としての小型化であり、携帯機器に用いることができる程度に小型化できるものではない。このため、携帯機器に用いる電源システムに用いることができる程度にポンプを小型化することが十分になされていなかった。
【０００８】
本発明の課題は、発電用燃料を用いて発電する発電部を備えた電源システムにおいて、携帯機器に適用可能な搬送ポンプを実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、発電用燃料及び空気を用いて発電する発電部を備えた電源システムにおいて、
前記発電部は、少なくとも、前記発電用燃料を改質して特定の成分を抽出する燃料改質器と、該特定の成分と空気が供給されて電力を発電する燃料電池とを備え、
前記電源システムは、少なくとも、前記燃料改質器及び前記燃料電池に前記発電用燃料及び空気を搬送する複数のポンプが一つの基体に形成されたポンプ部を備え、
前記ポンプ部は、前記発電部と結合されたモジュール構造とされていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、発電部と結合され、一つの基体に形成された複数のポンプを有するポンプ部により、発電用燃料及び空気を発電部に搬送する搬送ポンプを小型化できる。また、この小型化により、携帯機器に適用可能な搬送ポンプを実現できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電源システムにおいて、
前記ポンプ部の各ポンプは、吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を有し、
前記電源システムは、前記各ポンプの吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を順次駆動させることで該各ポンプのポンピング動作を制御する駆動制御部を備え、
前記駆動制御部は、前記ポンプ部の、少なくとも何れか二つのポンプのポンピング動作のタイミングを、所定時間ずらすことを特徴とする。
【００１２】
請求項１２に記載の発明は、発電用燃料を用いて発電する発電部を有する電源システムを備え、前記発電部により発電された電力によって駆動される携帯機器において、
前記電源システムは、
少なくとも一つの吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を有し、前記発電部に前記発電用燃料又は空気を搬送するポンプを複数備えるポンプ部と、
前記各ポンプの吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を順次駆動させることで該各ポンプのポンピング動作を制御する駆動制御部と、
を備え、
前記駆動制御部は、前記ポンプ部の前記各ポンプのポンピング動作のタイミングを所定時間ずらすことを特徴とする。
【００１３】
請求項１９に記載の発明は、発電用燃料及び空気を用いて発電する発電部に該発電用燃料及び空気を搬送するための搬送ポンプの駆動方法であって、
前記搬送ポンプは複数のポンプからなり、該各ポンプは、吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を備え、
前記各ポンプの吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を順次駆動させることで該各ポンプにポンピング動作を行わせるとともに、前記各ポンプのポンピング動作のタイミングを所定時間ずらして駆動することを特徴とする。
【００１４】
請求項２、１２又は１９に記載の発明によれば、複数のポンプを組み合わせてポンピング動作のタイミングをずらして発電用燃料及び空気を搬送する。このため、複数のポンプにより単数のポンプに比べて搬送量を広範囲に変化することができ、携帯機器に適用可能な搬送ポンプを実現できる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電源システムにおいて、
前記駆動制御部は、前記ポンプ部の複数のポンプに並行してポンピング動作を行わせる場合、該各ポンプの吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁の駆動タイミングを相互に異ならせることを特徴とする。
【００１６】
請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の搬送ポンプの駆動方法において、
前記各ポンプの吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁の駆動タイミングを相互に異ならせて、前記複数のポンプにポンピング動作を連続的に行わせることを特徴とする。
【００１７】
請求項３又は２０に記載の発明によれば、各ポンプそれぞれのポンピング動作を所定時間ずらして連続的に行わせる。このため、各ポンプが燃料原料又は空気を同時に排出することにより発生する脈流を防ぎ、複数のポンプは燃料原料又は空気を連続して搬送することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の電源システムにおいて、
前記駆動制御部は、前記ポンプ部の複数のポンプのうちのいずれか１つのポンプにポンピング動作を行わせる場合、ポンピング動作を行わせるポンプを周期的に変更することを特徴とする。
【００１９】
請求項２１に記載の発明は、請求項１９に記載の搬送ポンプの駆動方法において、
前記複数のポンプのうち、ポンピング動作を行わせるポンプを周期的に変更して、前記複数のポンプのうちのいずれか１つのポンプにポンピング動作を行わせることを特徴とする。
【００２０】
請求項４又は２１に記載の発明によれば、ポンピング動作を行うポンプを周期的に変更して搬送を行わせるので、発電用燃料又は空気を連続して搬送することができ、ポンプの劣化を防いで、耐久性を高める（長寿命化）ことができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の電源システムにおいて、
前記発電用燃料は、燃料原液と、燃料原液を希釈する希釈液との混合液からなり、
前記電源システムは、燃料原液を貯える原液タンクと、前記燃料原液を希釈する希釈液を貯える希釈液タンクと、を備え、
前記ポンプ部の複数のポンプのうち少なくとも一つのポンプは、前記発電部に前記燃料原液及び前記希釈液を搬送する燃料供給用ポンプであり、
前記燃料供給用ポンプは、複数の吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を有し、
前記複数の吸入弁は、少なくとも、前記原液タンクに接続される第１の吸入弁と、前記希釈液タンクに接続される第２の吸入弁とから構成され、
前記駆動制御部は、前記燃料供給用ポンプの、前記第１の吸入弁及び第２の吸入弁を所定時間毎に順次駆動させて、前記燃料原液及び前記希釈液を所定の比率で前記発電部に搬出するように前記ポンプ部のポンピング動作を制御する、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項２２に記載の発明は、請求項１９に記載の搬送ポンプの駆動方法において、
前記発電用燃料は、燃料原液と、燃料原液を希釈する希釈液との混合液からなり、
前記搬送ポンプの複数のポンプのうち少なくとも一つのポンプは、前記発電部に前記燃料原液及び前記希釈液を搬送し、複数の吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を有し、
前記複数の吸入弁は、少なくとも、燃料原液を貯える原液タンクに接続される第１の吸入弁と、前記燃料原液を希釈する希釈液を貯える希釈液タンクに接続される第２の吸入弁とから構成され、
前記燃料原液及び前記希釈液を所定の比率で前記発電部に搬出するように、前記第１の吸入弁及び第２の吸入弁を時分割で交替させて前記搬送ポンプにポンピング動作を行わせることを特徴とする。
【００２３】
請求項５又は２２に記載の発明によれば、燃料原液タンク及び希釈液タンクの２つの吸入元から、燃料原液及び希釈液を時分割で搬送する。よって、限られたスペース内に配置されるポンプの数を低減させ、搬送ポンプ（ポンプ部）全体をより小型にすることができる。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の電源システムにおいて、
前記発電用燃料は、燃料原液と、燃料原液を希釈する希釈液との混合液からなり、
前記発電部は、更に、触媒燃焼器を有し、
前記電源システムは、燃料原液を貯える原液タンクと、前記燃料原液を希釈する希釈液を貯える希釈液タンクと、前記燃料原液と前記希釈液が混合されて保持されるともに前記発電部に接続される混合タンクとを備え、
前記ポンプ部の複数のポンプのうち少なくとも一つのポンプは、前記混合タンクに前記燃料原液及び前記希釈液を搬送するとともに、前記触媒燃焼器へ前記燃料原液を搬送する燃料供給用ポンプであり、
前記燃料供給用ポンプは、複数の吸入弁、主ポンプ部、及び複数の排出弁を有し、
前記複数の吸入弁は、少なくとも、前記原液タンクに接続される第１の吸入弁と、前記希釈液タンクに接続される第２の吸入弁とから構成され、
前記複数の排出弁は、前記混合タンクに接続される第１の排出弁と、前記触媒燃焼器に接続される第２の排出弁とから構成され、
前記駆動制御部は、少なくとも、前記燃料供給用ポンプの、前記第１の吸入弁、第２の吸入弁、第１の排出弁、及び第２の排出弁を所定時間毎に順次駆動させて、前記混合タンクへ前記燃料原液及び前記希釈液を所定の比率で搬送し、前記触媒燃焼器へは前記燃料原液のみを搬送するように制御する、ことを特徴とする。
【００２５】
請求項２３に記載の発明は、請求項１９に記載の搬送ポンプの駆動方法において、
前記発電用燃料は、燃料原液と、燃料原液を希釈する希釈液との混合液からなり、
前記搬送ポンプの複数のポンプのうち少なくとも一つのポンプは、前記混合タンクに前記燃料原液及び前記希釈液を搬送するとともに、前記触媒燃焼器へ前記燃料原液を搬送し、複数の吸入弁、主ポンプ部、及び複数の排出弁を有し、
前記複数の吸入弁は、少なくとも、燃料原液を貯える原液タンクに接続される第１の吸入弁と、前記燃料原液を希釈する希釈液を貯える希釈液タンクに接続される第２の吸入弁とから構成され、
前記複数の排出弁は、前記燃料原液と前記希釈液が混合されて保持されるともに前記発電部に接続される混合タンクに接続される第１の排出弁と、前記発電部における触媒燃焼器に接続される第２の排出弁と、から構成され、
前記混合タンクに前記燃料原液及び前記希釈液を搬送するとともに、前記触媒燃焼器へ前記燃料原液のみを搬送するように、前記混合タンクへの燃料原液排出の際は、前記第１の排出弁を開状態に、前記第２の排出弁を閉状態にし、前記第１の吸入弁及び第２の吸入弁の開閉状態を時分割で交替して前記搬送ポンプにポンピング動作を行わせることによって前記燃料原液及び前記希釈液を前記混合タンクへ時分割で搬送し、
前記触媒燃焼器への燃料原液排出の際は、前記第１の吸入弁及び前記第２の排出弁を開状態に、前記第２の吸入弁及び前記第１の排出弁を閉状態にして前記搬送ポンプにポンピング動作を行わせることによって前記燃料原液を前記触媒燃焼器に搬送する、ことを特徴とする。
【００２６】
請求項６又は２３に記載の発明によれば、燃料原液タンク及び希釈液タンクの２つの吸入元から、燃料原液及び希釈液を混合タンクに時分割で搬送し、燃料原液を触媒燃焼器に時分割で搬送する。よって、２つの吸入元及び２つの排出先に対する搬送を吸入元及び排出先の選択自在に１つのポンプで行うことができる。また、限られたスペース内に配置されるポンプの数を低減させ、搬送ポンプ（ポンプ部）全体をより小型にすることができる。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、請求項２から６の何れか一項に記載の電源システムにおいて、
前記駆動制御部は、前記ポンピング動作における吸入及び排出の切り替え時に、前記吸入弁及び前記排出弁を所定時間閉状態にすることを特徴とする。
【００２８】
請求項７に記載の発明によれば、前記ポンピング動作における吸入及び排出の切り替え時に、吸入弁及び排出弁を所定時間閉状態にするので、搬送物の逆流及び漏れを防ぐことができる。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、請求項２から６の何れか一項に記載の電源システムにおいて、
前記吸入弁及び前記排出弁のうちの少なくとも一方は、非駆動時が開状態であることを特徴とする。
【００３０】
請求項８に記載の発明によれば、吸入弁及び排出弁のうちの少なくとも一方が非駆動時に開状態となっている。このため、例えば、ポンプが駆動動作中に停止してしまった場合にも、主ポンプ部内の搬送物を逃すことができ、ポンプの劣化を防いで長寿命化を実現できる。
【００３１】
請求項９に記載の発明は、請求項２から８の何れか一項に記載の電源システムにおいて、
前記ポンプ部の基体は、陽極接合されたガラス層及びシリコン層からなり、
前記ポンプの前記吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁は、前記シリコン層上に形成されたシリコン酸化膜層と、該シリコン酸化膜層上に設けられた圧電素子とにより形成され、
該圧電素子の変形に応じて前記シリコン酸化膜層が変形することにより、前記各ポンプは、ダイヤフラム式ポンプとして駆動されることを特徴とする。
【００３２】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の搬送ポンプにおいて、
前記基体は、陽極接合されたガラス層及びシリコン層からなり、
前記各ポンプの前記吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁は、前記シリコン層上に形成されたシリコン酸化膜層と、該シリコン酸化膜層上に設けられた圧電素子とにより形成され、該圧電素子の変形に応じて前記シリコン酸化膜層が変形することにより駆動されることを特徴とする。
【００３３】
請求項２４に記載の発明は、発電用燃料を用いて発電する発電部に燃料原料又は空気を搬送する搬送ポンプの製造方法であって、
発電用燃料及び空気を用いて発電する発電部に該発電用燃料及び空気を搬送する搬送ポンプの製造方法であって、
シリコン基板にシリコン酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記シリコン基板のうち、前記形成されたシリコン酸化膜下の所定部分のシリコンを除去する除去工程と、
前記シリコンが除去された凹部内の前記除去によって露出した前記シリコン酸化膜下面に当接する部分を有するガラス基板を、前記除去された後のシリコン基板と陽極接合する接合工程と、
を含むことを特徴とする。
【００３４】
請求項９、１６又は２４に記載の発明によれば、陽極接合でシリコン酸化膜とガラスとが接合されないことを利用し、ガラス基板がシリコン酸化膜に当接する部分を形成して吸入弁及び排出弁を形成する。このため、ガラス基板とシリコン酸化膜との当接部分を利用した吸入弁及び排出弁を有し、携帯機器に適用可能な超小型ポンプを高精度に製造できる。また、複数のポンプを併設することとしても、各ポンプは超小型かつ高精度であるため高集積化を実現することができる。
【００３５】
請求項１０に記載の発明は、請求項２から８の何れか一項に記載の電源システムにおいて、
前記ポンプ部の基体は拡散接合された第１の金属層及び第２の金属層からなり、
前記ポンプの前記吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁は、前記第２の金属層上に接着された、樹脂コーティングされた圧電素子により形成され、
前記圧電素子の変形により、前記ポンプは、ダイヤフラム式ポンプとして駆動されることを特徴とする。
【００３６】
請求項１７に記載の発明は、請求項１５に記載の搬送ポンプにおいて、
前記基体は、拡散接合された複数の金属層からなり、
前記各ポンプの前記吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁は、前記金属層上に接着された、樹脂コーティングされた圧電素子により形成され、該圧電素子の変形により駆動されることを特徴とする。
【００３７】
請求項２５に記載の発明は、発電用燃料及び空気を用いて発電する発電部に該発電用燃料及び空気を搬送する搬送ポンプの製造方法であって、
複数の金属板のうちの所定の金属板に対して所定の孔部及び／又は凹部を形成する金属板形成工程と、
前記複数の金属板を拡散接合する接合工程と、
を含むことを特徴とする。
【００３８】
請求項１０、１７又は２５に記載の発明によれば、複数の金属板を拡散接合して、吸入弁、主ポンプ及び排出弁を有する搬送ポンプを製造する。このため、金属板の拡散接合方式により、携帯機器に適用可能な搬送ポンプのポンプ製造の低コスト化を実現できる。
【００３９】
請求項１１に記載の発明は、請求項２から８の何れか一項に記載の電源システムにおいて、
前記ポンプ部の基体は、型抜きされた複数のセラミック層が積層され、焼結されて形成され、
前記ポンプの前記吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁は、前記セラミック層上に接着された、樹脂コーティングされた圧電素子により形成され、
前記圧電素子の変形により、前記ポンプは、ダイヤフラム式ポンプとして駆動されることを特徴とする。
【００４０】
請求項１８に記載の発明は、請求項１５に記載の搬送ポンプにおいて、
前記基体は、型抜きされた複数のセラミック層が積層され、焼結されて形成され、
前記各ポンプの前記吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁は、前記セラミック層上に接着された、樹脂コーティングされた圧電素子により形成され、該圧電素子の変形により駆動されることを特徴とする。
【００４１】
請求項２６に記載の発明は、発電用燃料及び空気を用いて発電する発電部に該発電用燃料及び空気を搬送する搬送ポンプの製造方法であって、
複数のセラミック板のうちの所定のセラミック板に対して所定の型を型抜きする型抜き工程と、
前記型抜きされた一部のセラミック板に所定の電極印刷を施す電極印刷工程と、
前記型抜きされたセラミック板及び前記電極印刷されたセラミック板を積層・焼結する焼結工程と、
を含み、前記焼結されたセラミック板を基体としてダイヤフラム式のポンプを製造することを特徴とする。
【００４２】
請求項１１、１８又は２６に記載の発明によれば、セラミック板に型抜きして電極印刷を行い、セラミック板を焼結して、吸入弁、主ポンプ及び排出弁を有する搬送ポンプを製造する。このため、セラミック焼結方式により、ポンプ製造の低コスト化を実現して、携帯機器に適用可能な超小型ポンプを高精度に製造できる。また、電気系配線の集中化及び集積化を実現することができる。更に、複数のポンプを併設することとしても、各ポンプは超小型かつ高精度であるため高集積化を実現することができる。
【００４３】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の携帯機器において、
前記駆動制御部は、該携帯機器の動作状態に応じて、前記ポンプ部の各ポンプにポンピング動作を行わせるタイミング、及びポンピング動作の周期を制御することを特徴とする。
【００４４】
請求項１３に記載の発明によれば、携帯機器の動作状態に応じて、ポンプ部の各ポンプにポンピング動作を行わせるタイミング、及びポンピング動作の周期を制御して、搬送ポンプを駆動させることができる。
【００４５】
請求項１４に記載の発明は、請求項１２に記載の携帯機器において、
前記駆動制御部は、該携帯機器の動作異常を検知する異常検知手段を備え、該異常検知手段による検知結果に応じて、前記ポンプ部の各ポンプの動作状態を制御することを特徴とする。
【００４６】
請求項１４に記載の発明によれば、異常検知手段による検知結果に応じて、前記ポンプ部の各ポンプの動作状態を制御し、異常に対応して搬送ポンプを駆動させることができる。
【００４７】
請求項１５に記載の発明は、発電用燃料を用いて発電する発電部に前記発電用燃料又は空気を搬送する搬送ポンプにおいて、
発電用燃料及び空気を用いて発電する発電部に該発電用燃料及び空気を搬送する搬送ポンプにおいて、
前記搬送ポンプは、前記発電部に前記発電用燃料を搬送する少なくとも一つのポンプと、空気を搬送する少なくとも一つのポンプとからなり、
前記各ポンプは、積層された複数の基板からなる一つの基体に集積して形成され、
前記各ポンプは、吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を有し、
前記各ポンプの前記吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁は、圧電素子によって駆動されることを特徴とする。
【００４８】
請求項１５に記載の発明によれば、一つの基体に形成された複数のポンプを有し、吸入弁、主ポンプ部、及び排出弁を圧電素子により駆動させる構成により、発電用燃料及び空気を発電部に搬送する搬送ポンプを小型化できる。また、この小型化により、携帯機器に適用可能な搬送ポンプを実現できる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係る第１の実施の形態及びその変形例、第２の実施の形態及びその変形例並びに第３の実施の形態を順に説明する。
【００５０】
１  第１の実施の形態
図１〜図１２を参照して本発明に係る第１の実施の形態を説明する。
１．１  燃料電池システムの構成
先ず、本実施の形態の燃料電池システム１００の概要を説明する。図１は、本実施の形態の燃料電池システム１００の内部構成の一例を示す図である。なお、以下に説明する構成は代表的な構成例を示したに過ぎず、他の構成を有するものであってもよいことはいうまでもない。
【００５１】
図１に示すように、本実施の形態の燃料電池システム１００は、携帯情報端末としてのＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）などの携帯機器に電力を供給する。携帯機器は、ＰＤＡに限るものではなく、ノート型パソコン、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話、ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）、携帯テレビ、携帯ゲーム機などの他の機器でもよい。
【００５２】
燃料電池システム１００は、燃料改質方式を採用した固体高分子型の燃料電池１９を有する。燃料電池システム１００は、同図に示すように、大別して、発電用燃料が封入される燃料パック４０と、装着された燃料パック４０に結合して、燃料パック４０から供給される発電用燃料に基づいて所定の電力（電気エネルギー）を発生（発電）する発電モジュール１０とを備えて構成される。以下、各構成について具体的に説明する。
【００５３】
燃料パック４０は、水が充填、封入された密閉性の高い水タンク４１と、水タンク４１内の水の残量を検出する残量センサ４２と、その組成に水素を含有する液体燃料からなる発電用燃料としてのメタノールが充填、封入された密閉性の高い燃料タンクとしてのメタノールタンク４３と、メタノールタンク４３内のメタノールの残量を検出する残量センサ４４とを備えて構成される。
【００５４】
また、燃料電池システム１００に用いられる発電用燃料は、メタノール及び水の混合液を用いるものとするが、これに限るものではなく、メタノールに代えてエタノール、ブタノールなどのアルコール系の液体燃料や、常温、常圧下で気体であるジメチルエーテルやイソブタン、天然ガスなどの炭化水素からなる液化燃料を適用することができる。
【００５５】
水タンク４１及びメタノールタンク４３それぞれには、発電モジュール１０に結合された状態でのみ、水タンク４１又はメタノールタンク４３に封入されている水又はメタノールの供給が可能となるように、制御弁が設けられている。これにより、燃料パック４０が発電モジュール１０から分離された状態においては、水タンク４１又はメタノールタンク４３内の水又はメタノール発電用燃料が燃料パック４０の外部に漏出することはない。
【００５６】
また、燃料パック４０内の残量センサ４２及び４３それぞれは、例えば、水タンク４１又はメタノールタンク４３内の所定位置に配設されたカーボンなどの略棒状体の導体からなる導体組を有して構成され、この導体の間の電気抵抗値が測定されることで、燃料パック４０に封入された発電用燃料の残量が検出される。また、残量センサ４２及び４４は、金などにより形成される印刷パターンにより、水タンク４１及びメタノールタンク４３の内周面に形成されることとしてもよい。
【００５７】
残量センサ４２及び４４には、導体の間の電気抵抗値を計測する抵抗計測回路が内蔵されており、計測された電気抵抗値は、制御部１１へ出力され、その電気抵抗値から発電用燃料の残量が算出される。残量センサ４２及び４４は、このような抵抗線方式に限られるものではなく、光センサ方式、光ファイバを用いるファイバセンサ方式、超音波の反射時間の変化を計測する超音波方式などの他のセンサを用いてもよい。なお、燃料パック４０は、着脱式であることに限定されず、発電モジュール１０と一体に設けられる構成でもよい。また、水タンク４１及びメタノールタンク４３（燃料パック４０）は生分解性材料（例えば、生分解性プラスチック）から形成されるとしてもよい。
【００５８】
発電モジュール１０は、図１に示すように、携帯機器のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などの制御部（以下、ＣＰＵとする）と通信を行い、例えば携帯機器の電力消費量に応じ、受信した指示信号に従って発電モジュール１０の各部を制御するとともに、発電モジュール１０に関する信号を携帯機器のＣＰＵへ送信する制御部１１と、制御部１１の制御信号に従って燃料パック４０から供給される水及びメタノールの搬送又は遮断、あるいは搬送量を制御する第１ポンプ１と、内部に含浸材を含み、第１ポンプ１によって搬送された水及びメタノールが混合されて一旦、充填される密閉性の高い燃料タンクとしての混合タンク１２と、制御部１１の制御信号に従って混合タンク１２から供給される水とメタノールとの混合液の搬送又は遮断、あるいは搬送量を制御する第２ポンプ２とを備える。
【００５９】
また、発電モジュール１０は、制御部１１の制御信号に従って化学反応部１３の触媒燃焼器１７への空気の搬送又は遮断、あるいは搬送量を制御する第３ポンプ３と、制御部１１の制御信号に従って燃料電池１９への空気の搬送又は遮断、あるいは搬送量を制御する第４ポンプ４及び第５ポンプ５とを備える。また、発電モジュール１０は、制御部１１の制御信号に基づいて、それぞれ第１ポンプ１、第２ポンプ２、第３ポンプ３、第４ポンプ４、第５ポンプ５に駆動用電力を出力するドライバ２１，２２，２３，２４を備える。
【００６０】
また、発電モジュール１０は、第２ポンプ２から送出された発電用燃料を気化する気化器１４と、気化器１４により気化された発電用燃料を燃料電池１９用の燃料（水素）に改質する改質器１５と、改質器１５による改質により発生した燃料中のＣＯ（一酸化炭素）を除去するＣＯ除去器（一酸化炭素除去器）１６と、メタノールと空気の燃焼反応によって気化器１４、改質器１５及びＣＯ除去器１６を加熱する触媒燃焼器１７と、気化器１４、改質器１５及びＣＯ除去器１６を加熱する薄膜ヒータなどのヒータ１８と、燃料電池システム１００に接続された負荷（当該燃料電池システム１００の供給電源で動作する携帯機器を意味しており、以下同様とする）に駆動電源（電圧／電流）となる電気エネルギーを発生し出力する燃料電池１９とを備える。
【００６１】
特に、気化器１４と、改質器１５と、ＣＯ除去器１６と、触媒燃焼器１７と、ヒータ１８とからなる部分を化学反応部１３とする。また特に、第１ポンプ１、第２ポンプ２、第３ポンプ３、第４ポンプ４及び第５ポンプ５を、包括的にポンプ部Ｐとする。また、発電モジュール１０は、制御部１１からの制御信号に基づき、発電される供給電力を用いて駆動用電力としてヒータ１８に出力するドライバ２５を備える。
【００６２】
また、発電モジュール１０は、燃料電池１９において発生された電力を一旦保持する電気二重層コンデンサなどからなる電力保持部２０と、制御部１１からの制御信号に基づいて電力保持部２０の充電及び負荷への電源供給を制御するとともに、負荷（携帯機器）の電力消費による電力保持部２０に保持された電力量の変化に基づいて、発電用燃料の搬送量を制御させて燃料電池１９による発生電力量を制御させるための信号を制御部１１に出力する制御回路２６と、制御部１１からの制御信号に基づいて燃料電池１９及び電力保持部２０から出力される電力を、直流に変換して負荷に供給し、その供給電力を示す信号（燃料電池１９、電力保持部２０から出力された電力の電力信号）を制御部１１へ出力するＤＣ／ＤＣコンバータ２７とを備える。
また、制御部１１に、更に、負荷（携帯機器）の、例えば過電流印加や誤動作等の異常動作状態を検知する異常検知手段を備えて、異常発生時に、燃料電池１９の電力発生動作の停止や、発生電力量の低減を行うように制御してもよい。
【００６３】
制御部１１によるドライバ２１の制御により、水タンク４１内の水とメタノールタンク４３内のメタノールとが、第１ポンプ１を介して混合タンク１２に供給される。そして、制御部１１によるドライバ２１の制御により、混合タンク１２内の混合液としての発電用燃料のうち、燃料電池１９が所定電圧の電力を発生するために必要な量が、第２ポンプ２を介して、随時化学反応部１３の気化器１４へ供給される。
【００６４】
また、制御部１１によるドライバ２１の制御により、メタノールタンク４３内のメタノールは、化学反応部１３の加熱に必要な量が、第１ポンプ１を介して、随時化学反応部１３の触媒燃焼器１７へ供給される。また、制御部１１の制御により、化学反応部１３の加熱に必要な量の大気中の空気（Ｏ２）が、第３ポンプ３を介して、随時触媒燃焼器１７及びＣＯ除去器１６へ供給される。また、制御部１１の制御により、燃料電池１９に必要な量の大気中の空気（Ｏ２）が、第４ポンプ４及び第５ポンプ５を介して、随時燃料電池１９へ供給される。
【００６５】
触媒燃焼器１７は、例えば、シリコン基板に蛇行して設けられた流路の内壁面にＰｔ，Ａｕ，Ａｇなどの燃焼触媒層を設ける構成を有する。その流路内に、第１ポンプ１から供給された燃焼用流体としてのメタノールと、第３ポンプ３から供給された空気中の酸素とを注入して、燃焼触媒層上での燃焼用ガスと酸素との燃焼反応により発生する熱エネルギーにより加熱を行う。気化器１４は、蒸発過程を介して、第２ポンプ２から供給されるメタノール及び水の混合液を、ヒータ１８及び触媒燃焼器１７の加熱により気化する。
【００６６】
改質器１５は、気化器１４で気化されたメタノールと水を、水蒸気改質反応過程を介して、水素（Ｈ２）と副生成物の二酸化炭素（ＣＯ２）との混合ガスに変換する。この化学反応は吸熱反応であるので、その化学反応を円滑に行うため、改質器１５がヒータ１８及び触媒燃焼器１７で加熱される。ＣＯ除去器１６は、改質器１５により変換された混合ガスに微量の副生成物として含まれる一酸化炭素ガス（ＣＯ）を、第３ポンプ３から供給された空気の酸素（Ｏ２）により酸化させて二酸化炭素ガスに変換して除去する。
【００６７】
燃料電池１９は、改質器３７及びＣＯ除去器３８において生成された高濃度の水素ガスにより、負荷への供給電力及び発電モジュール１０の各部の動作電力を発電する。燃料電池１９は、例えば固体高分子型の燃料電池であり、大別して、例えば白金や白金−ルテニウム合金などの触媒微粒子が付着した炭素電極からなる燃料極（カソード）と、白金、ルテニウムなどの触媒微粒子が付着した炭素電極からなる空気極（アノード）と、燃料極と空気極との間に介挿されたフィルム状の周知のイオン導電膜（交換膜）とを有して構成される。燃料電極には、上述した改質器１５及びＣＯ除去器１６により抽出された（濃度が高められた）水素ガス（Ｈ２）が供給され、一方、空気極には、第４ポンプ４及び第５ポンプ５により供給された空気中の酸素ガス（Ｏ２）が供給されることにより、電気化学反応が進行して発電が行われ、負荷に対して所定の駆動電源（電圧／電流）となる電気エネルギーが供給される。
【００６８】
制御回路２６は、燃料電池１９から供給された電力の出力先を制御部１１からの充電制御信号に基づいて制御することで、電力保持部２０を充電したり、ＤＣ／ＤＣコンバータ２７への出力をしたりする。電力保持部２０は、携帯機器１０の起動時には燃料電池１９に代わって主電源となる。
【００６９】
１．２  燃料電池システムの実施例
本第１の実施の形態の燃料電池システムを適用した具体的な一実施例としての実施例１及び実施例２を順に説明する。
１．２．１  実施例１
図２を参照して、本第１の実施の形態の実施例１としての燃料電池システム１００Ａを説明する。図２は、本実施例の電源システム１００Ａの内部構成を示す図である。本実施例１の電源システム１００Ａは、携帯機器に電力を供給する電池パックとして、携帯機器に着脱可能に構成される。電源システム１００Ａは、発電モジュール１０Ａと燃料パック４０Ａとが、Ｉ／Ｆ部（図示せず）を介して着脱可能に構成され、全体として円柱形状からなる外形形状を有している。
【００７０】
本実施例１の構成（特に、発電モジュール１０Ａ）が、マイクロマシン製造技術などを用いてモジュール化されて微小空間に構成され、規格化された汎用の化学電池などの外形寸法を有するように構成されている。
【００７１】
ホルダー主要部Ａ２に内蔵される発電モジュール１０Ａは、概略、円柱形状の円周側面に沿って延在しイオン導電膜１９ａを有する燃料電池１９Ａと、円柱状のホルダー主要部Ａ２内部に、各々、深さ及び幅がそれぞれ５００μｍ以下の燃料流路が形成された改質器１５Ａと、改質器１５Ａで生成された一酸化炭素を水と反応させて除去する水性シフト反応部１６ｂと、同様に一酸化炭素を酸素と反応させて除去するＣＯ除去器１６Ａと、ホルダー主要部Ａ２内部にマイクロチップ化されて収納された制御部、電力保持部、制御回路、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ドライバなどの回路機能素子を搭載したコントロールチップ１１Ａと、ホルダー主要部Ａ２の円柱側面から上記燃料電池１９Ａの空気極まで貫通し、外部の空気を取り入れる複数の通気孔（スリット）４ａと、上記空気極側において生成される副生成物（水など）を液化（凝結）して分離回収する分離回収部１９ｂと、回収した副生成物の一部を改質器及び水性シフト反応部１６ｂに供給する副生成物供給経路１６ｃと、円柱上面から燃料電池１９Ａの空気極まで貫通し、少なくとも、燃料電池１９Ａの燃料極側や改質器１５Ａ、ＣＯ除去器１６Ａにおいて生成され、非回収物質である副生成物（二酸化炭素など）をホルダー主要部Ａ２の外部に排出する排出孔１９ｃと、燃料パック４０Ａから供給された発電用燃料を改質器１５へ搬送する第１ポンプ及び第２ポンプ部を有するポンプ部Ｐ１と、ポンプ部Ｐ１により搬送された水及びメタノールを混合して貯める混合タンク（図示せず）と、を備えて構成されている。ポンプ部Ｐ１は、通気孔４ａから空気を吸気して触媒燃焼器（図示せず）や燃料電池１９Ａの空気極に搬送する第３〜第５ポンプを含む。なお、図面上で気化器は省略されている。
【００７２】
燃料パック４０Ａは、水ＦＬ１が充填、封入される水タンク４１Ａと、メタノールＦＬ２が充填、封入されるメタノールタンク４３Ａと、副生成物（水）を固定的に保持する回収用の空間と、を有して構成される。水タンク４１Ａは、水ＦＬ１がポンプ部Ｐ１に流入するために通る毛細管４１ａ及び燃料送出管４１ｃと、水ＦＬ１の漏出を防止する燃料供給弁４１ｂとを有する。メタノールタンク４３Ａは、メタノールＦＬ２がポンプ部Ｐ１に流入するために通る毛細管４３ａ及び燃料送出管４３ｃと、メタノールＦＬ２の漏出を防止する燃料供給弁４３ｂとを有する。
【００７３】
また、Ｉ／Ｆ部は、燃料パック４０Ａに封入された水ＦＬ１、メタノールＦＬ２をポンプ部Ｐ１に供給する燃料送出経路と、発電モジュール１０Ａにおいて生成され、回収された副生成物（水）の全部又は一部を、燃料パック４０Ａに送出する副生成物回収経路と、を有して構成されている。
【００７４】
燃料電池システム１００Ａは、電極ＥＬを有し、単三、単四などの乾電池のように携帯機器に挿入されて使用される。このため、燃料電池システム１００Ａは携帯機器に取り付けることができる程度に小型であり、それに合せてポンプ部Ｐ１も超小型であることが好ましい。
なお、図示を省略したが、燃料パック４０Ａは、燃料タンク４１Ａ内の水ＦＬ１の残量を検出する残量センサと、燃料タンク４３Ａ内のメタノールＦＬ２の残量を検出する残量センサと、を有する。
【００７５】
１．２．２  実施例２
図３を参照して、本第１の実施の形態の実施例２としての燃料電池システム１００の化学反応部１３Ｂ及びポンプ部Ｐ２を説明する。図３は、本実施例２の化学反応部１３Ｂ及びポンプ部Ｐ２の構成を示す図である。図３（ａ）は、化学反応部１３Ｂの平面図である。図３（ｂ）は、化学反応部１３Ｂ及びポンプ部Ｐ２の概略縦断面図である。なお、図面上、触媒燃焼器は省略されている。
【００７６】
図３に示す化学反応部１３Ｂは、携帯機器に使用される燃料電池システムに設けられる。図３に示すように、化学反応部１３Ｂは、気化器１４Ｂと、改質器１５Ｂと、ＣＯ除去器１６Ｂとを備える。また化学反応部１３Ｂは、外枠により形成された内部空間に、真空、空気、不活性ガスなどを充填することで、外気と断熱する断熱部１３ａと、断熱部１３ａの内部空間内の気体の流出入時に開閉される弁１３ｂと、気化器１４Ｂ、改質器１５Ｂ、ＣＯ除去器１６Ｂ及びポンプ部Ｐ２間において気体及び液体を流出入する接続管１３ｃと、引出電極１８ａを介して電力が印加されて、気化器１４Ｂ、改質器１５Ｂ、ＣＯ除去器１６Ｂを加熱する薄膜のヒータと、を備えて構成される。
【００７７】
ポンプ部Ｐ２は、燃料電池１９へ水素を搬送するためのチューブＰｃ１と、燃料電池１９へ空気を搬送するためのチューブＰｃ２と、メタノールタンク４３からメタノールを吸入するためのチューブＰｃ３と、空気を吸入するためのチューブＰｃ４と、水タンク４１から水を吸入するためのチューブＰｃ５とに接続される。ポンプ部Ｐ２は、チューブＰｃ３を介して空気を吸入し、ＣＯ除去器１６Ｂと触媒燃焼器（図示せず）と燃料電池１９に搬送する第３、第４及び第５ポンプとしての機能を有する。また、ポンプ部Ｐ２は、チューブＰｃ３，Ｐｃ５を介して流入される水及びメタノールを、触媒燃焼器１７及び混合タンク１２（図示せず）に搬送する第１ポンプとしての機能を有する。また、ポンプ部Ｐ２は、混合タンクからの混合液を気化器１４Ｂに搬送する第１ポンプとしての機能を有する。
化学反応部１３Ｂは、携帯機器に取り付けることができる程度に小型であり、それに合せてポンプ部Ｐ２も超小型に構成されるものである。
【００７８】
１．３  ポンプ部の構成
１．２で述べたように、携帯機器に用いられる燃料電池システムにおいて、燃料電池システムの小型化を図るためにポンプ部は超小型に構成されている。そこで、１．１．１の燃料電池システム１０に適用される超小型のポンプ部Ｐの構成を説明する。
【００７９】
１．３．１  ポンプ部Ｐの構成
図４を参照してポンプ部Ｐの構成を説明する。図４は、ポンプ部Ｐの平面図である。図４に示すように、ポンプ部Ｐは、第１ポンプ１、第２ポンプ２、第３ポンプ３、第４ポンプ４及び第５ポンプ５を備えて構成される。
【００８０】
第１ポンプ１は、メタノールタンク４３からのメタノールの流入路である吸入管１Ｄ１と、吸入管１Ｄ１上に設けられてメタノールの遮断及び開放を行う吸入弁１Ａ１と、水タンク４１からの水の流入路である吸入管１Ｄ２と、吸入管１Ｄ２上に設けられて水の遮断及び開放を行う吸入弁１Ａ２と、触媒燃焼器１７へのメタノールの流出路である排出管１Ｅ１と、排出管１Ｅ１上に設けられてメタノールの遮断及び開放を行う排出弁１Ｃ１と、混合タンク１２へのメタノール又は水の流出路である排出管１Ｅ２と、排出管１Ｅ２上に設けられてメタノール又は水の遮断及び開放を行う排出弁１Ｃ２と、吸入管１Ｄ１，１Ｄ２及び排出管１Ｅ１，１Ｅ２に接続されてメタノール又は水の吸入及び排出を行う主ポンプ部１Ｂと、を備えて構成される。
【００８１】
第２ポンプ２は、混合タンク１２からのメタノール及び水の混合液の流入路である吸入管２Ｄと、吸入管２Ｄ上に設けられて混合液の遮断及び開放を行う吸入弁２Ａと、化学反応部１３の気化器１４への混合液の流出路である排出管２Ｅと、排出管２Ｅ上に設けられて混合液の遮断及び開放を行う排出弁２Ｃと、吸入管２Ｄ及び排出管２Ｅに接続されて混合液の吸入及び排出を行う主ポンプ部２Ｂと、を備えて構成される。
【００８２】
第３ポンプ３は、空気の流入路である吸入管３Ｄと、吸入管３Ｄ上に設けられて空気の遮断及び開放を行う吸入弁３Ａと、化学反応部１３の気化器１６及び触媒燃焼器１７への空気の流出路である排出管３Ｅと、排出管３Ｅ上に設けられて空気の遮断及び開放を行う排出弁３Ｃと、吸入管３Ｄ及び排出管３Ｅに接続されて空気の吸入及び排出を行う主ポンプ部３Ｂと、を備えて構成される。
【００８３】
第４ポンプ４は、空気の流入路である吸入管４Ｄと、吸入管４Ｄ上に設けられて空気の遮断及び開放を行う吸入弁４Ａと、燃料電池１９への空気の流出路である排出管４Ｅと、排出管４Ｅ上に設けられて空気の遮断及び開放を行う排出弁４Ｃと、吸入管４Ｄ及び排出管４Ｅに接続されて空気の吸入及び排出を行う主ポンプ部４Ｂと、を備えて構成される。第５ポンプ５は、空気の流入路である吸入管５Ｄと、吸入管５Ｄ上に設けられて空気の遮断及び開放を行う吸入弁５Ａと、燃料電池１９への空気の流出路である排出管５Ｅと、排出管５Ｅ上に設けられて空気の遮断及び開放を行う排出弁５Ｃと、吸入管５Ｄ及び排出管５Ｅに接続されて空気の吸入及び排出を行う主ポンプ部５Ｂと、を備えて構成される。
【００８４】
１．３．２  第１のポンプ製造方法
次に、図５を参照してポンプＰの製造方法としての第１のポンプ製造方法を説明する。また、ポンプＰの各ポンプのうち、第２ポンプ２の製造を代表して説明する。図５は、本第１の実施の形態における第２ポンプ２の製造手順を段階的に示した図である。図５（ａ）は断面Ｘ１−Ｘ１における上板２αの断面図である。図５（ｂ）は上板２αの下面図である。図５（ｃ）は断面Ｘ２−Ｘ２における下板２βの断面図である。図５（ｄ）は下板２βの平面図である。図５（ｅ）は第２ポンプ２の断面図である。
【００８５】
先ず、図５（ａ），（ｂ）に示すように、上板２αを形成する。Ｓｉ（シリコン）基板２ｂに吸入管２Ｄ及び排出管２Ｅを形成するための穴をエッチングにより形成する。そして、Ｓｉ基板２ｂ上面にＳｉＯ２膜２ａを形成する。そのＳｉＯ２膜２ａ上にＰｔ／Ｔｉ膜をスパッタリングで成膜し、エッチングで整形して、電極２Ａ１，２Ｂ１，２Ｃ１を形成する。その電極２Ａ１，２Ｂ１，２Ｃ１上にＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）膜をＭＯＣＶＤで作成しエッチングで整形して、圧電素子２Ａ２，２Ｂ２，２Ｃ２を形成する。その圧電素子２Ａ２，２Ｂ２，２Ｃ２上にＡｕ／Ｔｉ膜の電極２Ａ３，２Ｂ３，２Ｃ３を形成する。電極２Ａ３，２Ｂ３，２Ｃ３は、電極２Ａ１，２Ｂ１，２Ｃ１を引き出した電極を含む。
【００８６】
そして、図５（ａ），（ｂ）に示すように、シリコンの上板２ａの下面をエッチングして、吸入管２Ｄ及び排出管２Ｅを繋ぐ経路２ｂに対応する凹部α１を形成する。さらに、リアクティブ・イオン・エッチ法により、その凹部α１の吸入弁２Ａ、主ポンプ部２Ｂ、及び排出弁２Ｃに対応する部分のシリコン部分をエッチングする。そして、吸入弁２Ａ、主ポンプ部２Ｂ、及び排出弁２Ｃに対応する部分のＳｉＯ２を露出させる。このようにして上板２αが形成される。
【００８７】
一方、図５（ｃ），（ｄ）に示すように、サンドブラスト法によりガラス板２ｃを加工し、吸入弁２Ａ及び排出弁２Ｃに対応する凸部β１、及び吸入管２Ｄ及び排出管２Ｅを繋ぐ経路に対応する凹部β２、を平面視鼓状の短柱形状に形成する。こうして下板２βが形成される。そして、図５（ｅ）に示すように、高温・高電圧での接合である陽極接合により、上板２α及び下板２βを接合する。陽極接合により、ガラス板２ｃとＳｉ基板２ｂとは接合されるが、ガラス板２ｃとＳｉＯ２膜２ａとは材料性質上接合されない。これにより、吸入弁２Ａ及び排出弁２Ｃの部分は、ＳｉＯ２膜２ａが凸部β１に対して変形し得る状態となり、圧電素子の変形に応じて開閉する弁が形成される。また、主ポンプ部２Ｂの部分についても、同様に圧電素子の変形に応じてＳｉＯ２膜２ａが変形し得、これらにより、吸入弁２Ａ、主ポンプ部２Ｂ、排出弁２Ｃ、吸入管２Ｄ及び排出管２Ｅを有する第２ポンプ２が形成される。
【００８８】
なお、凸部β１の高さ方向の長さは、ガラス板２ｃとＳｉ基板２ｂとを接合した状態で、凸部β１の上面がＳｉＯ２膜２ａに接触するだけの長さがあればよいが、凸部β１の高さ方向の長さを、これより多少長くするようにしてもよい。この場合、凸部β１の上面がＳｉＯ２膜２ａに確実に当接するようになり、吸入弁２Ａ及び排出弁２Ｂの混合液遮断時の漏れを防ぐことができる。以上の製造手順は、第１ポンプ１、第３ポンプ３、第４ポンプ４及び第５ポンプ５も同様である。すなわち、図４に示す通りの、第１〜第５ポンプ１〜５が一体となった平板状のＰを製造することができる。
【００８９】
よって、本第１の実施の形態の第１のポンプ製造方法によれば、陽極接合でＳｉＯ２とガラスとが接合されないことを利用し、ガラス板がＳｉＯ２とガラスとの当接部分を超小型化して形成された吸入弁及び排出弁を形成する。このため、ガラス板とＳｉＯ２膜との当接部分を利用した吸入弁及び排出弁を有し、携帯機器に適用可能なダイヤフラム式の超小型ポンプを高精度に製造できる。また、複数のポンプを併設することとしても、各ポンプは超小型かつ高精度であるため高集積化を実現することができる。
【００９０】
１．３．３  第１のポンプ駆動動作
次に、図６〜図１２を参照して、ポンプＰの駆動動作を説明する。先ず、図６〜図８を参照して、第２ポンプ２の駆動動作を説明する。図６は、ドライバ２２の主要回路構成を示す図である。図７は、ドライバ２２の動作を示すタイミングチャートである。図８は、駆動動作の流れを示す第２ポンプ２の断面図である。
【００９１】
図６に示すように、第２ポンプ２を駆動させるドライバ２２には、ＤＦＦ（ディレイフリップフロップ）２２１，２２２と、インバータ２２３〜２２８とを備えて構成される。ＤＦＦ２２１は、分周回路として動作し、クロック信号として入力される入力２信号の２倍の周期（クロック周期の２倍）に分周した信号を生成する。ＤＦＦ２２２は、インバータ２２４によりＤＦＦ２２１と半クロック周期ずれた信号を生成する。ＤＦＦ（ディレイフリップフロップ）２２１，２２２には、同期をとる場合などに適切なタイミングでリセット信号がリセット端子に入力される。また、ドライバ２２内の信号生成部（図示せず）は、入力２信号及びリセット信号を出力する。ドライバ２２は、第２ポンプ２の主ポンプ部２Ｂを駆動するためのポンプ２Ｂ駆動信号と、吸入弁２Ａを駆動するための吸入弁２Ａ駆動信号と、排出弁２Ｃを駆動するための排出弁２Ｃ駆動信号とを出力する。
【００９２】
各駆動信号のタイミングは、図７に示す各電圧信号のとおりである。吸入弁２Ａ駆動信号、ポンプ２Ｂ駆動信号、排出弁２Ｃ駆動信号は、入力２信号をクロック信号として、クロック信号の２倍の周期でＨｉｇｈとＬｏｗを繰り返し、その立ち上がりの時刻ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３に示すように順に半クロック周期づつずれた信号となる。入力２信号の周波数（クロック周波数）は、第２ポンプ２の混合液（メタノール水溶液）の搬送量に基づいて任意に設定される。クロック周波数が高いほど、単位時間あたりの混合液の搬送量も大きくなる。
【００９３】
図８（ａ）〜（ｅ）を参照して、第２ポンプ２の動作を説明する。制御部１１によるドライバ２２の制御により、第２ポンプ２が駆動制御される。図８（ａ）は、第２ポンプ２に駆動信号が印加されていない定常状態を示す。吸入管２Ｄ及び排出管２Ｅには混合液が満たされ、かつ吸入弁２Ａ及び排出弁２Ｃが閉じた状態となっている。このとき、吸入弁２Ａ駆動信号がＨｉｇｈになると、図８（ｂ）に示すように、定常状態から状態▲１▼に移行する。具体的には、吸入弁２Ａの圧電素子にＨｉｇｈ信号が印加され、吸入弁２Ａは開いた状態となる。
【００９４】
そして、ポンプ２Ｂ駆動信号がＨｉｇｈになると、図８（ｃ）に示すように、状態▲２▼に移行する。具体的には、主ポンプ部２Ｂの圧電素子にＨｉｇｈ信号が印加され、混合タンク１２から吸入管２Ｄを介して混合液は主ポンプ部２Ｂに吸入される。そして、吸入弁２Ａ駆動信号がＬｏｗになり排出弁２Ｃ駆動信号がＨｉｇｈになると、図８（ｄ）に示すように、状態▲３▼に移行する。具体的には、吸入弁２Ａの圧電素子にＬｏｗ信号が印加されて吸入弁２Ａは閉じた状態となり、排出弁２Ｃの圧電素子にＨｉｇｈ信号が印加されて排出弁２Ｃは開いた状態となる。
【００９５】
そして、ポンプ２駆動信号はＬｏｗになり、図８（ｅ）に示すように、状態▲４▼に移行する。具体的には、主ポンプ部２Ｂの圧電素子にＬｏｗ信号が印加されて、主ポンプ部２Ｂ内の混合液は排出管２Ｅを介して気化器１４に排出される。そして、吸入弁２Ａ駆動信号がＨｉｇｈになり、排出弁２Ｃ駆動信号がＬｏｗになると、図８（ｂ）に示すように、状態▲１▼に戻る。具体的には、吸入弁２Ａの圧電素子にＨｉｇｈ信号が印加されて吸入弁２Ａが開放され、排出弁２Ｃの圧電素子にＬｏｗ信号が印加されて排出弁２Ｃは開いた状態となる。以降は、状態▲１▼〜▲４▼の繰り返しとなる。
【００９６】
このようにして、混合タンク１２からの混合液は、第２ポンプ２により気化器１４に供給される。また、第３ポンプ３及びドライバ２３も、第２ポンプ２及びドライバ２２の構成と同様である。同様にして、空気が、第３ポンプ３により触媒燃焼器１７に供給される。
【００９７】
次に、図９及び図１０を参照して、第４ポンプ４及び第５ポンプ５の駆動動作を説明する。図９は、ドライバ２４の内部構成を示す図である。図１０は、図９のドライバ２４の動作を示すタイミングチャートである。
【００９８】
図９に示すように、第４ポンプ４及び第５ポンプ５を駆動させるドライバ２４は、ＤＦＦ２４１，２４２，２４３と、バイナリカウンタ２４４と、インバータ２４５〜２５５と、ＮＡＮＤ回路２５６〜２６２と、ＯＲ回路２６３〜２６５とを備えて構成される。ＤＦＦ２４１は、分周回路として動作し、クロック信号として入力される入力４信号を２倍の周期（クロック周期の２倍）に分周した信号を出力する。入力４信号の周波数（クロック周波数）は、第４ポンプ４及び第５ポンプ５における空気の搬送量に基づいて任意に設定されている。ＤＦＦ２４２は、インバータ２４７によりＤＦＦ２４１と半クロック周期ずれた信号を出力する。ＤＦＦ２４３は、入力される単／複制御信号を、ＤＦＦ２４１の出力に対応して遅延させ、遅延した信号を出力する。単／複制御信号は、第４ポンプ４及び第５ポンプ５のうち、駆動するポンプを選択するための信号である。
【００９９】
バイナリカウンタ２４４は、クロック信号の一定周期毎に、駆動させるポンプを第４ポンプ４及び第５ポンプ５とで切り替えるための信号を出力する。尚、ＤＦＦ２４１，２４２，２４３には、同期をとる場合などにリセット信号がリセット端子に入力される。また、ドライバ２４内の信号生成部（図示せず）は、入力４信号、リセット信号及び単／複制御信号を出力する。ドライバ２４は、第４ポンプ４の主ポンプ部４Ｂを駆動するためのポンプ４Ｂ駆動信号と、吸入弁４Ａを駆動するための吸入弁４Ａ駆動信号と、排出弁４Ｃを駆動するための排出弁４Ｃ駆動信号と、第５ポンプ５の主ポンプ部５Ｂを駆動するためのポンプ５Ｂ駆動信号と、吸入弁５Ａを駆動するための吸入弁５Ａ駆動信号と、排出弁５Ｃを駆動するための排出弁５Ｃ駆動信号とを出力する。
【０１００】
図１０を参照して、第４ポンプ４及び第５ポンプ５の動作を説明する。制御部１１によるドライバ２４の制御により、第４ポンプ４及び第５ポンプ５が駆動制御される。先ず、入力４信号が入力され、単／複制御信号、単／複内部信号（ＤＦＦ２４３の出力Ｑ）及びカウンタ出力信号Ｑ９のいずれもＬｏｗである場合に、第４ポンプ４及び第５ポンプ５の両方が駆動する。ＯＲ回路２６４，２６５の出力がともにＨｉｇｈとなり、ＤＦＦ２４１，２４２の信号出力が有効となって、ポンプ４Ｂ駆動信号、吸入弁４Ａ駆動信号及び排出弁４Ｃ駆動信号と、ポンプ５Ｂ駆動信号、吸入弁５Ａ駆動信号及び排出弁５Ｃ駆動信号が出力されるからである。
【０１０１】
具体的には、第４ポンプ４において、吸入弁４Ａ駆動信号、ポンプ４Ｂ駆動信号及び排出弁４Ｃ駆動信号がこの順で半クロック周期づつずれるので、第４ポンプ４は前述の第２ポンプ２の駆動と同様に駆動動作される。つまり、空気の流入と、燃料電池１９への空気の排出とを繰り返す。第５ポンプ５についても同様である。
【０１０２】
また、例えば、時刻ｔ２１，ｔ２２に着目すると明らかなように、第４ポンプ４に対応する各駆動信号と、第５ポンプ５に対応する各駆動信号とは１クロック周期ずれている（反転している）。このため、第４ポンプ４及び第５ポンプ５が同時に空気を排出することによって発生する脈流を防ぐことができる。
【０１０３】
そして、時刻ｔ２３において、単／複制御信号がＨｉｇｈになると、ＤＦＦ２４３により遅延されて、時刻ｔ２４におけるポンプ４Ｂ駆動信号の立ち下がりに応じて、単／複内部信号もＨｉｇｈになる。そして、ＯＲ回路２６５の出力がＬｏｗになり、ポンプ５Ｂ駆動信号、吸入弁５Ａ駆動信号及び排出弁５Ｃ駆動信号のいずれもＬｏｗとなる。このため、第５ポンプ５の駆動は停止される。
【０１０４】
バイナリカウンタ２４４は、排出弁４Ｃ駆動信号が立ち下がるごとにカウンタをインクリメントしていく。バイナリカウンタ２４４は、そのカウンタの値が２５６の倍数になった場合に、カウンタ出力信号Ｑ９を反転させる。
【０１０５】
そして、時刻ｔ２５においてバイナリカウンタ２４４のカウンタの値が２５６となったときに、排出弁４Ｃ駆動信号の立ち下がりに応じて、カウンタ出力信号Ｑ９がＬｏｗからＨｉｇｈに反転されると、ＯＲ回路２６４の出力がＬｏｗになるとともに、ＯＲ回路２６５の出力がＨｉｇｈになる。このとき、ポンプ４Ｂ駆動信号、吸入弁４Ａ駆動信号及び排出弁４Ｃ駆動信号のいずれもＬｏｗになり、ポンプ５Ｂ駆動信号、吸入弁５Ａ駆動信号及び排出弁５Ｃ駆動信号には、ＤＦＦ２４１，２４２の信号出力が反映される。このため、第４ポンプ４の駆動が停止されるとともに、第５ポンプ５の駆動が再開される。
【０１０６】
バイナリカウンタ２４４は、排出弁５Ｃ駆動信号の立ち下がりごとにカウンタをインクリメントしていく。時刻ｔ２６においてバイナリカウンタ２４４のカウンタ値が５１２となり、排出弁５Ｃ駆動信号が立ち下がると、カウンタ出力信号Ｑ９が反転されてＬｏｗとなる。
【０１０７】
このように、単／複制御信号がＨｉｇｈである間、第４ポンプ４と第５ポンプ５とが交互に駆動されていく。単／複制御信号がＬｏｗになった場合には、先に述べたように第４ポンプ４及び第５ポンプ５の両方が駆動される。また、バイナリカウンタ２４４は、排出弁４Ｃ駆動信号又は排出弁５Ｃ駆動信号の立ち下がりでカウント値をインクリメントする。このため、第４ポンプ４と第５ポンプ５と間での駆動の切換が、空気の排出後になされる。従って、空気を吸入した状態のまま切り替わることがない。このため、主ポンプ部４Ｂ又は５Ｂ内に内圧が残ったままになったり、吸入弁４Ａ、主ポンプ部４Ｂ及び排出弁４Ｃ、又は、吸入弁５Ａ、主ポンプ部５Ｂ及び排出弁５Ｃの圧電素子が変形したままになることが無いので、第４ポンプ４及び第５ポンプ５の劣化が軽減される。
【０１０８】
次に、図１１及び図１２を参照して、第１ポンプ１の駆動動作を説明する。図１１は、ドライバ２１の主要回路構成を示す図である。図１２は、ドライバ２１の動作を示すタイミングチャートである。
【０１０９】
図１１に示すように、第１ポンプ１を駆動させるドライバ２１は、ＤＦＦ２１１，２１２，２１３，２１４と、インバータ２１５〜２１９，２１ａ〜２１ｅと、ＮＡＮＤ回路２１ｆ〜２１ｋとを備えて構成される。ＤＦＦ２１１は、分周回路として動作し、クロック信号として入力される入力１信号を２倍の周期（クロック周期の２倍）に分周した信号を出力する。入力１信号の周波数（クロック周波数）は、第１ポンプ１の水又はメタノールの搬送量に基づいて任意に設定されている。ＤＦＦ２１２は、インバータ２１６によりＤＦＦ２１１と半クロック周期ずれた信号を出力する。ＤＦＦ２１３は、入力されるメタノール／水制御信号を、ＤＦＦ２１１の出力に対応して遅延させ、遅延させた信号を出力する。また、ドライバ２１内の信号生成部（図示せず）は、入力１信号、リセット信号、メタノール／水制御信号及びタンク／燃焼器制御信号を出力する。メタノール／水制御信号は、液体の吸入元をメタノールタンク４３及び水タンク４１のうちのいずれか一方を選択して搬送制御させるための信号である。ＤＦＦ２１４は、入力されるタンク／燃焼器制御信号を、ＤＦＦ２１１の出力に対応して遅延させ、遅延させた信号を出力する。タンク／燃焼器制御信号は、液体の排出先を混合タンク１２及び触媒燃焼器１７のうちのいずれか一方を選択して搬送制御させるための信号である。ドライバ２１は、吸入弁１Ａ１駆動信号、吸入弁１Ａ２駆動信号、ポンプ１Ｂ駆動信号、排出弁１Ｃ１駆動信号及び排出弁１Ｃ２駆動信号を出力する。
【０１１０】
図１２を参照して、第１ポンプ１の動作を説明する。制御部１１によるドライバ２１の制御により、第１ポンプ１が駆動制御される。先ず、ドライバ２１に入力１信号が入力され、メタノール／水制御信号及びメタノール／水内部信号（ＤＦＦ２１３の反転出力Ｑバー）のいずれもＬｏｗであり、タンク／燃焼器制御信号及びタンク／燃焼器内部信号（ＤＦＦ２１４の反転出力Ｑバー）のいずれもＨｉｇｈである場合に、主ポンプ部１Ｂ、吸入弁１Ａ２及び排出弁１Ｃ２は駆動する。この場合、水タンク４１からの水は第１ポンプ１により混合タンク１２に搬送される。
【０１１１】
具体的には、第１ポンプ１において、吸入弁１Ａ２駆動信号、ポンプ１Ｂ駆動信号及び排出弁１Ｃ２駆動信号がこの順で半クロック周期づつずれているので、第１ポンプ１は前述の第２ポンプ２の駆動と同様に駆動動作される。つまり、第１ポンプ１は水タンク４１からの水の吸入と、混合タンク１２への水の排出とを繰り返す。
【０１１２】
そして、時刻ｔ３１において、メタノール／水制御信号がＨｉｇｈになると、ＤＦＦ２１３により遅延されて、時刻ｔ３２においてポンプ１Ｂ駆動信号が立ち下がると、メタノール／水内部信号はＨｉｇｈになる。そして、駆動する吸入弁が吸入弁１Ａ２から吸入弁１Ａ１に切り替る。ＤＦＦ２１３の出力Ｑと反転出力Ｑバーとが切り替るからである。この場合、メタノールタンク４３から吸入されるメタノールは第１ポンプ１により混合タンク１２に搬送される。混合タンク１２内では、搬送された水及びメタノールが混合されて発電用燃料となる。つまり、メタノール／水制御信号のＨｉｇｈ−Ｌｏｗの時間比（デューティ比）を変化させることにより、所望の濃度のメタノール水溶液の発電用燃料が得られる。
【０１１３】
そして、時刻ｔ３３において、タンク／燃焼器制御信号がＬｏｗになると、ＤＦＦ２１４により遅延されて、時刻ｔ３４においてポンプ１Ｂ駆動信号が立ち上がると、タンク／燃焼器内部信号はＬｏｗになる。そして、駆動する排出弁は排出弁１Ｃ２から吸入弁１Ｃ１に切り替わる。ＤＦＦ２１４の出力Ｑと反転出力Ｑバーとが切り替わるからである。この場合、メタノールタンク４３からのメタノールは第１ポンプ１により触媒燃焼器１７に搬送される。
【０１１４】
そして、時刻ｔ３５においてメタノール／水制御信号がＬｏｗに変わり、ＤＦＦ２１３の遅延により、時刻ｔ３６においてポンプ１Ｂ駆動信号が立ち下がると、メタノール／水内部信号がＬｏｗになる。そして、時刻ｔ３７においてタンク／燃焼器制御信号がＨｉｇｈに変わる場合、ＤＦＦ２１４の遅延により、時刻ｔ３８においてポンプ１Ｂ駆動信号が立ち上がると、タンク／燃焼器内部信号は立ち上がる。このとき、駆動する吸入弁は吸入弁１Ａ１から吸入弁１Ａ２に切り替わるとともに、駆動する排出弁は排出弁１Ｃ１から排出弁１Ｃ２に切り替わる。この場合、水タンク４１から供給される水は第１ポンプ１により混合タンク１２に搬送される。以上の手順が繰り返される。
【０１１５】
上記のように、メタノール／水内部信号が切り替わるタイミングは、ポンプ１Ｂ駆動信号の立ち下がりに応じている。このため、第１ポンプ１内の液体吸入前に吸入元を切り替えることができる。よって、第１ポンプ１内の液体吸入中に吸入元を切り替えることにより発生する水タンク４１又はメタノールタンク４３への第１ポンプ１内の液体の逆流や混入を防ぐことができる。また、タンク／燃焼器内部信号が切り替わるタイミングは、ポンプ１Ｂ駆動信号の立ち上がりに応じている。このため、第１ポンプ１内の液体排出前に排出先を切り替えることができる。よって、液体排出前に排出先を切り替えることにより発生する混合タンク１２又は触媒燃焼器１７への第１ポンプ１内の液体の誤配送や混入を防ぐことができる。
【０１１６】
本第１の実施の形態の第１のポンプ駆動動作によれば、超小型のポンプを駆動させて液体又は空気を自在に排出先に搬送することができる。また、第４ポンプ４及び第５ポンプ５の２つのポンプを駆動させて空気を搬送するにあたり、第４ポンプ４及び第５ポンプ５を同時に駆動することができるので、ポンプを単体で駆動させる場合に比べて単位時間あたりの最大搬送量も大きくなり、搬送量を広範囲に変化できる。また、この駆動の際に第４ポンプ４又は第５ポンプ５の１つあたりの搬送量を低減する（クロック周波数を低減できる）ことができる。さらに、第４ポンプ４及び第５ポンプ５を交互に駆動することができるので、第４ポンプ４及び第５ポンプ５の劣化を防いで、耐久性を高める（長寿命化）ことができる。また、第４ポンプ４及び第５ポンプ５をタイミングをずらして連続的に駆動させるので、各ポンプが空気を同時に排出することにより発生する脈流を防ぎ、搬送の信頼性を高めることができる。
【０１１７】
また、第１ポンプ１に２つの吸入弁１Ａ１，１Ａ２及び２つの吸入管１Ｄ１，１Ｄ２を設けるので、水タンク４１及びメタノールタンク４３の２つの吸入元に対応して搬送物（メタノール及び水）の搬送を行うことができる。また、第１ポンプ１に２つの排出弁１Ｃ１，１Ｃ２及び２つの排出管１Ｅ１，１Ｅ２を設けるので、混合タンク１２及び触媒燃焼器１７の２つの排出先に対応して搬送物の選択自在に搬送を行うことができる。よって、ダイヤフラム式ポンプによって構成される超小型のポンプであっても、２つの吸入元及び２つの排出先に対する搬送を１つの第１ポンプ１で行うことができる。このため、限られたスペース内に配置されるポンプの数を低減させ、ポンプ部Ｐ全体をより小型にすることができる。
【０１１８】
なお、１つのポンプに吸入弁及び吸入管を３つずつ以上設けて、３つ以上の吸入元に対応してポンプを駆動させる構成としてもよい。また、１つのポンプに排出弁及び排出管を３つずつ以上設けて、３つ以上の排出先に対応してポンプを駆動させる構成としてもよい。
【０１１９】
上記の第１の実施の形態において、ダイヤフラム式ポンプによって構成される超小型のポンプ部により、携帯機器に適用できる搬送ポンプを実現できる。
【０１２０】
１．４  第１の実施の形態の変形例
図１３〜図２１を参照して、第１の実施の形態の第１、第２、第３及び第４の変形例を順に説明する。
１．４．１  第１の実施の形態の第１の変形例
図１３を参照して、第１の実施の形態の第１の変形例を説明する。ここでは、ポンプ部Ｐの各ポンプのうち、第２ポンプ２Ｓの製造方法を代表して説明する。本第１の変形例は、１．３．２の第１のポンプ製造方法の変形例としての製造方法である。説明の重複を避けるため、第１のポンプ製造方法と異なる部分を主として説明する。図１３は、本変形例の第２ポンプ２Ｓの製造手順を段階的に示した図である。図１３（ａ）は断面Ｘ３−Ｘ３における上板２γの断面図である。図１３（ｂ）は上板２γの下面図である。図１３（ｃ）は断面Ｘ４−Ｘ４における下板２δの断面図である。図１３（ｄ）は下板２δの平面図である。図１３（ｅ）は第２ポンプ２Ｓの断面図である。
【０１２１】
先ず、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、上板２γを形成する。Ｓｉ基板２ｅに吸入弁２Ａ４、主ポンプ部２Ｂ４、排出弁２Ｃ４、吸入管２Ｄ４及び排出管２Ｅ４を形成するための穴を上面からエッチングにより形成する。そして、第１のポンプ製造方法と同様にして、ＳｉＯ２膜２ｄ、電極２Ａ１、２Ｂ１，２Ｃ１，２Ａ３，２Ｂ３，２Ｃ３、圧電素子２Ａ２，２Ｂ２，２Ｃ２及び凹部γ１を形成する。そして、Ｓｉ基板２ｅの下面を、吸入弁２Ａ４及び排出弁２Ｃ４に対応するＳｉＯ２膜２ｄが露出するまでエッチングする。
【０１２２】
そして、図１３（ｃ），（ｄ）に示すように、下板２δを形成する。サンドブラスト法によりガラス板２ｆを加工し、吸入弁２Ａ４、主ポンプ部２Ｂ４及び排出弁２Ｃ４に対応する凹部δ１を形成する。そして、図１３（ｅ）に示すように、上板２γ及び下板２δを陽極接合する。陽極接合により、ガラス板２ｆとＳｉ基板２ｅとは接合されるが、ガラス板２ｆとＳｉＯ２膜２ｄは材料性質上接合されないため、吸入弁２Ａ４及び排出弁２Ｃ４が形成される。この様に、吸入弁２Ａ４、主ポンプ部２Ｂ４、吸入管２Ｄ４及び排出管２Ｅ４を有する第２ポンプ２Ｓが形成される。第１のポンプ１、第３のポンプ３、第４のポンプ４、第５のポンプ５も同様にして製造する。
【０１２３】
よって、本第１の変形例によれば、陽極接合でＳｉＯ２とガラスとが接合されないことを利用してかつガラス板２ｆに凹部を形成して、吸入弁及び排出弁を形成する。このため、ガラス板２ｆに凸部を形成せずに、第１のポンプ製造方法と同様に、ポンプを超小型かつ高精度に製造することができる。
【０１２４】
１．４．２  第１の実施の形態の第２の変形例
本第２の変形例は、１．３．３の第１のポンプ駆動動作（図７及び図８）の変形例としての駆動動作である。説明の重複を避けるため、第１のポンプ駆動動作と異なる部分を主として説明する。図１４及び図１５を参照して、第１の実施の形態の第２の変形例を説明する。図１４は、本第２の変形例の第２ポンプ２の駆動動作を示すタイミングチャートである。図１５は、本第２の変形例における駆動動作の流れを示す第２ポンプ２の断面図である。
【０１２５】
図４に示すポンプ部Ｐの第２ポンプ２を駆動するためのドライバ２２Ａ（図示せず）内において、図示しない信号生成部はクロック信号としての入力２信号を出力する。また、ドライバ２２Ａは、吸入弁２Ａを駆動するための吸入弁２Ａ駆動信号と、主ポンプ部２Ｂを駆動するためのポンプ２Ｂ駆動信号と、排出弁２Ｃを駆動するための排出弁２Ｃ駆動信号とを出力する。吸入弁２Ａ駆動信号、ポンプ２Ｂ駆動信号及び排出弁２Ｃ駆動信号は、この順に所定期間ずれてＨｉｇｈとＬｏｗとが繰り返されている。ただし、図７のタイミングチャートに比べて、吸入弁２Ａ駆動信号及び排出弁２Ｃ駆動信号は、ＨＩｇｈへの立ち上がりが遅延されているためにポンプ２Ｂ駆動信号よりもＨｉｇｈの期間が短い。具体的にいうと、吸入弁２Ａ駆動信号の立ち上がりは、時刻ｔ４１から時刻ｔ４２に遅延されている。また、排出弁２Ｃ駆動信号の立ち上がりは、時刻ｔ４３から時刻ｔ４４に遅延されている。
【０１２６】
図１５に示すように、第２ポンプ２の周期的な駆動の状態は、図８において説明した状態▲１▼〜▲５▼と、これに追加された状態▲１▼−１と状態▲２▼−１とがある。状態▲１▼−１は、図１５（ａ）に示すように、図８（ａ）と同様の準停止状態である。準停止状態とは、入力２信号が入力されているにもかかわらず、全ての駆動信号がＬｏｗである状態とする。状態▲１▼−１の後、状態▲１▼、状態▲２▼に順に移行する。図１５（ｂ），（ｃ）は、それぞれ図８（ｂ），（ｃ）と同様の状態▲１▼，▲２▼を示す。
【０１２７】
そして、状態▲２▼のあと、状態▲２▼−１に移行する。状態▲２▼−１は、図１５（ｄ）に示すように、吸入弁２Ａ駆動信号がＨＩｇｈからＬｏｗに変化し、ポンプ２Ｂ駆動信号及び排出弁２Ｃ駆動信号はそれぞれＨｉｇｈとＬｏｗのままである。このため、吸入弁２Ａ及び排出弁２Ｃの両方が閉じた状態になり、主ポンプ部２Ｂ内の混合液は一旦密閉される。そして、状態▲２▼−１のあと、状態▲３▼，▲４▼に移行する。
【０１２８】
図１５（ｅ），（ｆ）は、それぞれ図８（ｄ），（ｅ）と同様の状態▲３▼，▲４▼を示す。本第２の変形例では、状態▲４▼の後に、状態▲１▼−１に移行する。以上、状態状態▲１▼−１、▲１▼、▲２▼、▲２▼−１、▲３▼、▲４▼の順に繰り返される。このようにして、混合タンク１２からの混合液が、第２ポンプ２により気化器１４に供給される。また、第３ポンプ３も同様にして、空気が第３ポンプ３により触媒燃焼器１７に供給される。
【０１２９】
本第２の変形例によれば、排出弁２Ｃの排出後でかつ吸入弁２Ａの吸入前と、吸入弁２Ａの吸入後でかつ排出弁２Ｃの排出前とに、それぞれ、吸入弁２Ａ及び排出弁２Ｃの両方を閉じた状態にする期間を有する。このため、吸入から排出又は排出から吸入の切り替え時に、混合タンク１２及び気化器１４への混合液の逆流及び漏れが発生することを防ぐことができる。なお、本第２の変形例の駆動動作は、第１ポンプ１、第３ポンプ３、第４ポンプ４、第５ポンプ５にも同様に適用することができる。
【０１３０】
１．４．３  第１の実施の形態の第３の変形例
図１６〜図１８を参照して、第１の実施の形態の第３の変形例を説明する。本第３の変形例は、１．３．３の第１のポンプ駆動動作（図６〜図８）の変形例としての駆動動作である。説明の重複を避けるため、第１のポンプ駆動動作と異なる部分を主として説明する。図１６は、本第３の変形例のドライバ２２Ｂの主要回路構成を示す図である。図１７は、ドライバ２２Ｂの動作を示すタイミングチャートである。図１８は、駆動動作の流れを示す第２ポンプ２Ｔの断面図である。
【０１３１】
図１６に示すように、第２ポンプ２Ｔを駆動制御するドライバ２２Ｔは、図６に示すドライバ２２と同様に、ＤＦＦ２２１，２２２と、インバータ２２３〜２２８とを備えて構成される。ただし、インバータ２２７の入力は、ＤＦＦ２２の出力Ｑではなく、ＤＦＦ２２の反転出力Ｑバーに接続されている。ドライバ２２内において、図示しない信号生成部はクロック信号としての入力２信号を出力する。ドライバ２２は、ポンプ２Ｂ駆動信号、吸入弁２Ａ５駆動信号及び排出弁２Ｃ駆動信号を出力する。吸入弁２Ａ５信号及び排出弁２Ｃ信号は、同一の信号となりかつポンプ２Ｂ駆動信号から半クロック周期ずれている。例えば、時刻ｔ５１においてポンプ２Ｂ駆動信号が立ち上がり、時刻ｔ５２において吸入弁２Ａ５駆動信号及び排出弁２Ｃ駆動信号が立ち上がる。
【０１３２】
また、図１８（ａ）に示すように、第２ポンプ２Ｔは、吸入管２Ｄと、吸入管２Ｄ５上に設けられて、定常状態で開放（ノーマリーオープン）されている吸入弁２Ａ５と、主ポンプ部２Ｂと、排出管２Ｅと、排出弁２Ｃとを備えて構成される。吸入弁２Ａ５は、吸入弁２Ａ５駆動信号がＬｏｗの間に開いた状態になり、吸入弁２Ａ５駆動信号がＨｉｇｈの間に閉じた状態になる。
【０１３３】
図１８（ａ）〜（ｄ）を参照して、第２ポンプ２Ｔの動作を説明する。制御部１１によるドライバ２２Ｔの制御により、第２ポンプ２Ｔが駆動制御される。図１８（ａ）は、第２ポンプ２Ｔに入力２信号が入力されているにもかかわらず駆動信号がＬｏｗである状態▲５▼を示す。吸入管２Ｄ５及び排出管２Ｅには、混合液が満たされかつ吸入弁２Ａ５は開いた状態であり、排出弁２Ｃは閉じた状態である。このとき、ポンプ２Ｂ駆動信号がＨｉｇｈになると、図１８（ｂ）に示すように、状態▲５▼から状態▲６▼に移行する。具体的には、主ポンプ部２Ｂの圧電素子にＨｉｇｈ信号が印加され、混合タンク１２から吸入管２Ｄを介して混合液が主ポンプ部２Ｂに吸入される。
【０１３４】
そして、吸入弁２Ａ５駆動信号がＨｉｇｈになり、排出弁２Ｃ駆動信号がＨｉｇｈになり、図８（ｅ）に示すように、状態▲４▼に移行する。具体的には、主ポンプ部２Ａの圧電素子にＬｏｗ信号が印加されて、主ポンプ部２Ｂ内の混合液は排出管２Ｅを介して気化器１４に排出される。そして、吸入弁２Ａ５駆動信号と排出弁２Ｃ駆動信号とがＨｉｇｈになると、図８（ｂ）に示すように、状態▲７▼に移行される。具体的には、吸入弁２Ａ５の圧電素子にＨｉｇｈ信号が印加されて吸入弁２Ａ５は閉じた状態になり、排出弁２Ｃの圧電素子にＨｉｇｈ信号が印加されて排出弁２Ｃは開いた状態になる。
【０１３５】
そして、ポンプ２Ｂ駆動信号がＬｏｗになり、図１８（ｄ）に示すように、状態▲８▼に移行する。具体的には、主ポンプ部２Ｂの圧電素子にＬｏｗ信号が印加されて、主ポンプ部２Ｂ内の混合液は排出管２Ｅを介して気化器１４に排出される。そして、吸入弁２Ａ５駆動信号と排出弁２Ｃ駆動信号とはＬｏｗになり、図８（ａ）に示すように、状態▲５▼に移行される。以上の手順が繰り返される。このようにして、混合タンク１２からの混合液が、第２ポンプ２Ｔにより気化器１４に供給される。
【０１３６】
本第３の変形例によれば、第２ポンプ２Ｔの吸入弁２が非駆動状態で開いた状態である。このため、何らかの原因で、第２ポンプ２Ｔが混合液の吸入動作中に停止してしまった場合にも、主ポンプ部２Ｂ内の混合液を吸入管２Ｄ５に逃すことができ、主ポンプ部２Ｂや吸入弁２Ａ５の圧電素子に長時間圧力が印加されることを防ぎ、第２ポンプ２Ｔの劣化を防いで長寿命化を実現できる。
【０１３７】
なお、吸入弁でなく排出弁を停止時に開いた状態にする構成としてもよく、吸入弁及び排出弁を停止時に開いた状態にする構成としてもよい。また、本第３の変形例の構成を、第１ポンプ１、第３ポンプ３、第４ポンプ４、第５ポンプ５に、同様にして適用する構成でもよい。
【０１３８】
１．４．４  第１の実施の形態の第４の変形例
図１９〜図２１を参照して、第１の実施の形態の第４の変形例を説明する。本第４の変形例は、１．３．１のポンプＰの構成と、１．３．３の第１のポンプ駆動動作（図６及び図７）の変形例としての駆動動作であり、第３ポンプ３Ｓの構成及び駆動動作を説明する。説明の重複を避けるため、ポンプ部Ｐの構成及び第１のポンプ駆動動作と異なる部分を主として説明する。図１９は、本第４の変形例のポンプ３Ｓの構成を示す平面図である。図２０は、ドライバ２３Ａの内部構成を示す図である。図２１は、ドライバ２３Ａの動作を示すタイミングチャートである。
【０１３９】
第３ポンプ３が単体のポンプであったのに対し、図１９に示すように、本第４の変形例の第３ポンプ３Ｓは、ポンプ３１，３２，３３，３４の４つのポンプを備えて構成される。ポンプ３１は、吸入弁３Ａ１、主ポンプ部３Ｂ１、排出弁３Ｃ１、吸入管３Ｄ１及び排出管３Ｅ１を備えて構成される。ポンプ３２は、吸入弁３Ａ２、主ポンプ部３Ｂ２、排出弁３Ｃ２、吸入管３Ｄ２及び排出管３Ｅ２を備えて構成される。ポンプ３３は、吸入弁３Ａ３、主ポンプ部３Ｂ３、排出弁３Ｃ３、吸入管３Ｄ３及び排出管３Ｅ３を備えて構成される。ポンプ３４は、吸入弁３Ａ４、主ポンプ部３Ｂ４、排出弁３Ｃ４、吸入管３Ｄ４及び排出管３Ｅ４を備えて構成される。
【０１４０】
各部の構成は、第３ポンプ３の各部の構成と同様であるものとする。吸入弁３Ａ１，３Ａ２，３Ａ３，３Ａ４から空気を吸入し、排出弁３Ｃ１，３Ｃ２，３Ｃ３，３Ｃ４からＣＯ除去器１６及び触媒燃焼器１７に排出される。
【０１４１】
図２０に示すように、第３ポンプ３Ｓを駆動させるドライバ２３Ａは、ＤＦＦ２３１，２３２と、インバータ２３３〜２２９，２３ａ〜２３ｌと、ＮＡＮＤ２３ｍ〜２３ｘを備えて構成される。ＤＦＦ２３１は、分周回路として動作し、クロック信号として入力される入力３信号を２倍の周期（クロック周期の２倍）に分周した信号を出力する。ＤＦＦ２３２は、インバータ２３５によりＤＦＦ２３１と半クロック周期ずれた信号を出力する。ＤＦＦ２３１，２３２には、同期をとる場合などに適切なタイミングでリセット信号がリセット端子に入力される。
【０１４２】
ドライバ２３Ａ内において、図示しない信号生成部は、入力３信号と、リセット信号と、ポンプ３１を駆動制御するためのポンプ３１制御信号と、ポンプ３２を駆動制御するためのポンプ３２制御信号と、ポンプ３３を駆動制御するためのポンプ３３制御信号と、ポンプ３４を駆動制御するためのポンプ３４制御信号とを出力する。ドライバ２３Ａは、第３ポンプ３Ｓのポンプ３１の主ポンプ部３Ｂ１を駆動するためのポンプ３Ｂ１駆動信号と、吸入弁３Ａ１を駆動するための吸入弁３Ａ１駆動信号と、排出弁３Ｃ１を駆動するための排出弁３Ｃ１駆動信号とを出力する。またドライバ２３Ａは、ポンプ３２の主ポンプ部３Ｂ２を駆動するためのポンプ３Ｂ２駆動信号と、吸入弁３Ａ２を駆動するための吸入弁３Ａ２駆動信号と、排出弁３Ｃ２を駆動するための排出弁３Ｃ２駆動信号とを出力する。またドライバ２３Ａは、ポンプ３３の主ポンプ部３Ｂ３を駆動するためのポンプ３Ｂ３駆動信号と、吸入弁３Ａ３を駆動するための吸入弁３Ａ３駆動信号と、排出弁３Ｃ３を駆動するための排出弁３Ｃ３駆動信号とを出力する。またドライバ２３Ａは、ポンプ３４の主ポンプ部３Ｂ４を駆動するためのポンプ３Ｂ４駆動信号と、吸入弁３Ａ４を駆動するための吸入弁３Ａ４駆動信号と、排出弁３Ｃ４を駆動するための排出弁３Ｃ４駆動信号とを出力する。
【０１４３】
各駆動信号のタイミングは、図２１に示す各電圧信号のとおりである。入力３信号をクロック信号として、吸入弁３Ａ１駆動信号、ポンプ３Ｂ１駆動信号、排出弁３Ｃ１信号が順に半周期づつずれて、クロック信号の２倍の周期でＨｉｇｈとＬｏｗを繰り返している。入力３信号の周波数（クロック周波数）は、第３ポンプ３Ｓの空気の搬送量に基づいて任意に設定されている。ポンプ３１は、吸入弁３Ａ１駆動信号、ポンプ３Ｂ１駆動信号及び排出弁３Ｃ１駆動信号がこの順で半クロック周期づつずれているので、前述（１．３．３）の第２ポンプ２の駆動と同様に駆動動作される。つまり、ポンプ３１は、空気の吸入と、ＣＯ除去器１６及び触媒燃焼器１７への空気の排出とを繰り返す。
【０１４４】
同様に、吸入弁３Ａ２駆動信号、ポンプ３Ｂ２駆動信号、排出弁３Ｃ２信号が順に半クロック周期づつずれている。また、吸入弁３Ａ３駆動信号、ポンプ３Ｂ３駆動信号、排出弁３Ｃ３信号が順に半クロック周期づつずれている。また、吸入弁３Ａ４駆動信号、ポンプ３Ｂ４駆動信号、排出弁３Ｃ４信号が順に半クロック周期づつずれている。つまり、ポンプ３１，３２，３３，３４のそれぞれは、空気の吸入と、ＣＯ除去器１６及び触媒燃焼器１７への空気の排出とを繰り返す。
【０１４５】
さらに、時刻ｔ６１，ｔ６２，ｔ６３，ｔ６４に注目すると明らかなように、吸入弁３Ａ１駆動信号、吸入弁３Ａ２駆動信号、吸入弁３Ａ３駆動信号、吸入弁３Ａ４駆動信号が順に半クロック周期ずつずれている。つまり、ポンプ３１，３２の空気の吸入及び排出の期間に重なりが生じ、ポンプ３２，３３の空気排出の期間に重なりが生じ、ポンプ３３，３４の空気排出の期間に重なりが生じ、ポンプ３４，３１の空気排出の期間に重なりが生じている。全体として、第３ポンプ３Ｓは、空気を連続的に吸入して、ＣＯ除去器１６及び触媒燃焼器１７に搬送する。
【０１４６】
本第４の変形例によれば、第３ポンプ３Ｓの４つのポンプ３１，３２，３３，３４を駆動させて空気を搬送するにあたり、ポンプ３１，３２，３３，３４を交互に駆動することができるので、各ポンプ３１，３２，３３，３４の劣化を防いで、耐久性を高める（長寿命化）ことができる。また、ポンプ３１，３２，３３，３４をタイミングをずらして連続的に駆動させるので、脈流を防止して、駆動の信頼性を高めることができる。
【０１４７】
なお、ポンプ３１，３２，３３，３４の内の所定のポンプを選択して、その選択したポンプを同時に駆動させる構成でもよい。例えば、ポンプ３１を単独で駆動させたり、ポンプ３１，３２を同時に駆動させたり、ポンプ３１，３２，３３，３４を同時に駆動させたりする構成でもよい。また、複数のポンプを複数の組に分け、同じ組のポンプを同時に駆動させて、各組間で交互に駆動させる構成でもよい。例えば、ポンプ３１，３３を一組とし、ポンプ３２，３４を一組とする構成で、ポンプ３１，３３の駆動、ポンプ３２，３４の駆動、ポンプ３１，３３の駆動、…というように順に駆動してもよい。また、例えば、３つのポンプを１組として、ポンプ３１，３２，３３の駆動、ポンプ３２，３３，３４の駆動、ポンプ３３，３４，３１の駆動、…というように順に駆動してもよい。ポンプ部３Ｓによれば、空気の最大搬送量が単体のポンプの４倍となり、全体として搬送量を広範囲に変化できる。複数のポンプを同時に駆動させる場合に、ポンプ１つあたりの搬送量を低減することができる（クロック周波数を低減できる）ので、各ポンプの劣化を防いで耐久性を高めることができる。
【０１４８】
また、第３のポンプ３Ｓ内のポンプの数は４だけでなく、２，３又は５以上の数を設ける構成でもよい。設置ポンプの数を多くするにつれて、上述の効果はより効果的となる。また、本第４の変形例の構成を第１ポンプ１、第２ポンプ２、第４ポンプ４及び第５ポンプ５に適用する構成でもよい。
【０１４９】
２  第２の実施の形態
図２２及び図２３を参照して、本発明に係る第２の実施の形態を説明する。本第２の実施の形態は、第１の実施の形態とポンプＰの製造方法を異にするものである。説明の重複を避けるため、第１のポンプ製造方法と異なる部分を主として説明する。
【０１５０】
２．１  第２のポンプ製造方法
図２２及び図２３を参照して、本第２の実施の形態の第２のポンプ製造方法を説明する。図２２及び図２３は、本第２の実施の形態における第２ポンプ２Ｕの製造手順を段階的に示した図である。ここでは、ポンプＰの各ポンプのうち、第２ポンプ２Ｕの製造を代表して説明する。図２２（ａ）は加工前の上板２ε，下板２ξの平面図である。図２２（ｂ）は（ａ）の断面Ｙ１−Ｙ１における上板２ε，下板２ξの断面図である。図２２（ｃ）はエッチング後の下板２ξの平面図である。図２２（ｄ）は（ｃ）の断面Ｙ２−Ｙ２における（ｃ）の下板２ξの断面図である。図２２（ｅ）はエッチング後の上板２εの平面図である。図２２（ｆ）は（ｅ）の断面Ｙ３−Ｙ３における上板２εの断面図である。図２３（ｇ）は拡散結合後の上板２ε，下板２ξの平面図である。図２３（ｈ）は（ｇ）の断面Ｙ４−Ｙ４における上板２ε，下板２ξの断面図である。図２３（ｉ）は第２ポンプ２Ｕの平面図である。図２３（ｊ）は（ｉ）の断面Ｙ５−Ｙ５における第２ポンプ２Ｕの断面図である。
【０１５１】
先ず、図２２（ａ），（ｂ）に示す上板２ε，下板２ξを用意する。上板２ε，下板２ξの材料は、ＳＵＳ（特殊用途ステンレス鋼版）、ステンレス、鉄、銅、アルミ、ニッケル、金などの金属である。そして、図２２（ｃ），（ｄ）に示すように、エッチングにより下板２ξに主ポンプ部２Ｂ６、吸入管２Ｄ６及び排出管２Ｅ６に対応する凹部ξ１を形成する。また、図２２（ｅ），（ｆ）に示すように、エッチングにより上板２εに吸入弁２Ａ６，主ポンプ部２Ｂ６、排出弁２Ｃ６、吸入管２Ｄ６及び排出管２Ｅ６に対応する穴部ε１を形成する。
【０１５２】
そして、図２３（ｇ），（ｈ）に示すように、穴部ε１が形成された上板２εと、凹部ξ１が形成された下板２ξとを拡散接合により接合して第２ポンプ２Ｕの基体が形成される。拡散接合は、加熱及び加圧により２つの金属を接合する接合方法である。そして、図２３（ｉ），（ｊ）に示すように、第１のポンプ製造方法と同様にして、吸入弁２Ａ６、主ポンプ部２Ｂ６及び排出弁２Ｃ６を構成する電極及び圧電素子２Ａ６，２Ｂ６，２Ｃ６と、吸入管２Ｄ６及び排出管２Ｅ６をパイプ接続用の口金２Ｄ６，２Ｅ６とを、拡散接合された上板２ε及び下板２εに取り付ける。電極及び圧電素子２Ａ６，２Ｂ６，２Ｃ６の混合液に接する面には、樹脂コーティングがなされている。また、電極及び圧電素子２Ａ６，２Ｂ６，２Ｃ６の圧電素子は、バイモルフでも、形状記憶合金などのアクチュエータなどでも実現可能である。
【０１５３】
このようにして、吸入弁２Ａ７，主ポンプ部２Ｂ７、排出弁２Ｃ７、吸入管２Ｄ７及び排出管２Ｅ７を有する第２ポンプ２Ｕを形成する。以上の製造手順は、第１ポンプ１、第３ポンプ３、第４ポンプ４及び第５ポンプ５にも同様に適用できる。
【０１５４】
本第２の実施の形態によれば、２つの金属板を拡散接合して、吸入弁、主ポンプ部、排出弁、吸入管及び排出管を有するポンプを製造する。このため、拡散接合方式により、携帯機器に適用可能なダイヤフラム式ポンプ製造の低コスト化を実現できる。
【０１５５】
２．２  第２の実施の形態の変形例
図２４を参照して、第２の実施の形態の変形例を説明する。図２４は、本変形例における第２ポンプ２Ｖの製造手順を段階的に示した図である。図２４（ａ）は上板２ηの平面図である。図２４（ｂ）は（ａ）の断面Ｙ６−Ｙ６における上板２ηの断面図である。図２４（ｃ）は下板２θの平面図である。図２４（ｄ）は（ｃ）の断面Ｙ７−Ｙ７における下板２θの断面図である。ここでは、ポンプＰの各ポンプのうち、第２ポンプ２Ｖの製造を代表して説明する。
【０１５６】
先ず、図２４（ａ），（ｂ）に示すように、第２の実施の形態と同様にして、金属板の上板２ηを形成する。また、図２４（ｃ），（ｄ）に示すように、金属板の下板２θには加工を施さない。そして、上板２ηと下板２θとを拡散接合により接合する。そして、第２の実施の形態と同様にして、電極及び圧電素子と口金とを取り付ける。このようにして、吸入弁２Ａ８，主ポンプ部２Ｂ８、排出弁２Ｃ８、吸入管２Ｄ８及び排出管２Ｅ８を有する第２ポンプ２Ｖを形成する。以上の製造手順は、第１ポンプ１、第３ポンプ３、第４ポンプ４及び第５ポンプ５にも同様に適用できる。
【０１５７】
本第２の実施の形態の変形例によれば、１つの金属板に加工を施すことなく、２つの金属板を拡散接合して、吸入弁、主ポンプ部、排出弁、吸入管及び排出管を有するポンプを製造する。拡散接合方式により、ダイヤフラム式ポンプ製造の低コスト化を実現できる。
【０１５８】
なお、第２の実施の形態及びその変形例では金属板をエッチングで加工しているが、切削加工、プレス加工などの機械加工や鋳物で作成する構成でもよい。また、第２の実施の形態及びその変形例のポンプよりもさらに大型のポンプを製造する場合には、ポンプを樹脂の射出又は機械加工により製造する構成としてもよい。この場合、さらに量産性を高め、低コスト化を実現することができる。また、第２の実施の形態及びその変形例では金属板を拡散接合しているが、大きさなどによっては接着剤による接着やロウ付けで行う構成としてもよい。
【０１５９】
３  第３の実施の形態
図２５及び図２６を参照して、本発明に係る第３の実施の形態を説明する。本第３の実施の形態は、第１の実施の形態とポンプＰの製造を異にするものである。説明の重複を避けるため、第１のポンプ製造方法と異なる部分を主として説明する。
【０１６０】
３．１  第３のポンプ製造方法
図２５及び図２６を参照して、本第３の実施の形態の第３のポンプ製造方法を説明する。図２５及び図２６は、本第３の実施の形態における第２ポンプ２Ｗの製造手順を段階的に示した図である。図２５（ａ）は第１層板２ιの平面図である。図２５（ｂ）は（ａ）の断面Ｚ１−Ｚ１における第１層板２ιの断面図である。図２５（ｃ）は第２層板２κの平面図である。図２５（ｄ）は（ｃ）の断面Ｚ２−Ｚ２における第２層板２κの断面図である。図２５（ｅ）は第３層板２λの平面図である。図２５（ｆ）は（ｅ）の断面Ｚ３−Ｚ３における第３層板２λの断面図である。図２６（ｇ）は第４層板２μの平面図である。図２６（ｈ）は（ｇ）の断面Ｚ４−Ｚ４における第４層板２μの断面図である。図２６（ｉ）は焼結後の第１〜第４層板２ι〜２μの平面図である。図２６（ｊ）は（ｉ）の断面Ｚ５−Ｚ５における第１〜第４層板２ι〜２μの断面図である。図２６（ｋ）は第２ポンプ２Ｗの断面図である。ここでは、ポンプＰの各ポンプのうち、第２ポンプ２Ｗの製造を代表して説明する。
【０１６１】
先ず、図２５（ａ），（ｂ）に示すように、何も加工しない所定寸法の第１層板２ιを用意する。なお、第１層板２ι、第２層板２κ、第３層板２θ、第４層板２μの材料は、例えば、アルミナ、窒化アルミナなどである。その材料は、焼結前にはガム状の柔らかい状態となっている。また、図２２（ｃ），（ｄ）に示すように、第２層板２κに主ポンプ部２Ｂａ、吸入管２Ｄａ及び排出管２Ｅａに対応する穴部κ１を型抜きする。また、図２２（ｅ），（ｆ）に示すように、第３層板２λに主ポンプ部２Ｂａ、吸入弁２Ａａ及び排出弁２Ｃａに対応する穴部λ１を型抜きする。
【０１６２】
また、図２３（ｇ），（ｈ）に示すように、主ポンプ部２Ｂａ、吸入弁２Ａａ、排出弁２Ｃａ、吸入管２Ｄａ及び排出管２Ｅａを第４層板２μに対応する穴部μ１を型抜きしかつ配線部分を配線印刷部２ｇとして印刷する。そして、図２３（ｇ），（ｈ）に示すように、第１層板２ιと、穴部κ１が開けられた第２層板２κと、穴部λ１が開けられた第３層板２λと、穴部μ１が開けられ配線印刷部２ｇが形成された第４層板２μとが順に重ねられて加熱により焼結され、これにより、第２ポンプ２Ｗの基体が形成される。
【０１６３】
そして、図２３（ｋ）に示すように、第１〜第４層板２ι〜２μの焼結後に、配線印刷部２ｇに金メッキを施し、吸入弁２Ａａ、主ポンプ部２Ｂａ、排出弁２Ｃａを構成するための圧電素子２Ａ９，２Ｂ９，２Ｃ９を取り付け、電線２ｈを圧電素子２Ａ９，２Ｂ９，２Ｃ９と配線印刷部２ｇに取り付け、吸入管２Ｄａ、排出管２Ｅａを構成するための口金２Ｄ９，２Ｅ９を取り付ける。圧電素子２Ａ９，２Ｂ９，２Ｃ９の混合液に接する面には、樹脂コーティングがなされている。このようにして、吸入弁２Ａａ、主ポンプ部２Ｂａ、排出弁２Ｃａ、吸入管２Ｄａ及び排出管２Ｅａを有する第２ポンプ２Ｗを形成する。以上の製造手順は、第１ポンプ１、第３ポンプ３、第４ポンプ４及び第５ポンプ５にも同様に適用できる。
【０１６４】
本第３の実施の形態によれば、セラミック材料板に電気系の配線を行い、セラミック材料板を焼結して、吸入弁、主ポンプ部、排出弁、吸入管及び排出管を有するポンプを製造する。このため、セラミック焼結方式により、ポンプ製造の低コスト化を実現して、携帯機器に適用可能なダイヤフラム式の超小型ポンプを高精度に製造できる。また、電気系配線の集中化及び集積化を実現することができる。更に、複数のポンプを併設することとしても、各ポンプは超小型かつ高精度であるため高集積化を実現することができる。
【０１６５】
なお、上記実施の形態、その変形例及び実施例で説明した詳細な部分は上記内容に限定されるものではなく、適宜変更可能である。また、上記の各実施の形態及びその変形例を選択的に組合わせる構成としてもよい。
【０１６６】
【発明の効果】
本発明によれば、発電部と結合され、一つの基体に形成された複数のポンプを有するポンプ部により、発電用燃料及び空気を発電部に搬送する搬送ポンプを小型化できる。また、この小型化により、携帯機器に適用可能な搬送ポンプを実現できる。
【０１６７】
また、陽極接合でシリコン酸化膜とガラスとが接合されないことを利用し、ガラス基板がシリコン酸化膜に当接する部分を形成して吸入弁及び排出弁を形成する。このため、ガラス基板とシリコン酸化膜との当接部分を利用した吸入弁及び排出弁を有し、携帯機器に適用可能な超小型ポンプを高精度に製造できる。また、複数のポンプを併設することとしても、各ポンプは超小型かつ高精度であるため高集積化を実現することができる。
また、複数の金属板を拡散接合して、吸入弁、主ポンプ及び排出弁を有する搬送ポンプを製造する。このため、金属板の拡散接合方式により、携帯機器に適用可能な搬送ポンプのポンプ製造の低コスト化を実現できる。
また、セラミック板に型抜きして電極印刷を行い、セラミック板を焼結して、吸入弁、主ポンプ及び排出弁を有する搬送ポンプを製造する。このため、セラミック焼結方式により、ポンプ製造の低コスト化を実現して、携帯機器に適用可能な超小型ポンプを高精度に製造できる。また、電気系配線の集中化及び集積化を実現することができる。更に、複数のポンプを併設することとしても、各ポンプは超小型かつ高精度であるため高集積化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の燃料電池システム１００の内部構成の一例を示す図である。
【図２】実施例１の電源システム１００Ａの内部構成を示す図である。
【図３】実施例２の化学反応部１３Ｂ及びポンプ部Ｐ２の構成を示す図であり、（ａ）は、化学反応部１３Ｂの平面図であり、（ｂ）は、化学反応部１３Ｂ及びポンプ部Ｐ２の概略縦断面図である。
【図４】ポンプ部Ｐの平面図である。
【図５】第１の実施の形態における第２ポンプ２の製造手順を段階的に示した図であり、（ａ）は断面Ｘ１−Ｘ１における上板２αの断面図であり、（ｂ）は上板２αの下面図であり、（ｃ）は断面Ｘ２−Ｘ２における下板２βの断面図であり、（ｄ）は下板２βの平面図であり、（ｅ）は第２ポンプ２の断面図である。
【図６】ドライバ２２の主要回路構成を示す図である。
【図７】ドライバ２２の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】駆動動作の流れを示す第２ポンプ２の断面図である。
【図９】ドライバ２４の主要回路構成を示す図である。
【図１０】ドライバ２４の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】ドライバ２１の主要回路構成を示す図である。
【図１２】ドライバ２１の動作を示すタイミングチャートである。
【図１３】第１の実施形態の第１の変形例の第２ポンプ２Ｓの製造手順を段階的に示した図であり、（ａ）は断面Ｘ３−Ｘ３における上板２γの断面図であり、（ｂ）は上板２γの下面図であり、（ｃ）は断面Ｘ４−Ｘ４における下板２δの断面図であり、（ｄ）は下板２δの平面図であり、（ｅ）は第２ポンプ２の断面図である。
【図１４】第２の変形例の第２ポンプ２の駆動動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】第２の変形例における駆動動作の流れを示す第２ポンプ２の断面図である。
【図１６】第３の変形例のドライバ２２Ｂの主要回路構成を示す図である。
【図１７】ドライバ２２Ｂの動作を示すタイミングチャートである。
【図１８】駆動動作の流れを示す第２ポンプ２Ｔの断面図である。
【図１９】第４の変形例のポンプ３Ｓの構成を示す平面図である。
【図２０】ドライバ２３Ａの主要回路構成を示す図である。
【図２１】ドライバ２３Ａの動作を示すタイミングチャートである。
【図２２】本第２の実施の形態における第２ポンプ２Ｕの製造手順を段階的に示した図であり、（ａ）は加工前の上板２ε，下板２ξの平面図であり、（ｂ）は（ａ）の断面Ｙ１−Ｙ１における上板２ε，下板２ξの断面図であり、（ｃ）はエッチング後の下板２ξの平面図であり、（ｄ）は（ｃ）の断面Ｙ２−Ｙ２における下板２ξの断面図であり、（ｅ）はエッチング後の上板２εの平面図であり、（ｆ）は（ｅ）の断面Ｙ３−Ｙ３における上板２εの断面図である。
【図２３】図２２の続きの図面であり、（ｇ）は拡散結合後の上板２ε，下板２ξの上面図であり、（ｈ）は（ｇ）の断面Ｙ４−Ｙ４における上板２ε，下板２ξの断面図であり、（ｉ）は第２ポンプ２Ｕの平面図であり、（ｊ）は（ｉ）の断面Ｙ５−Ｙ５における第２ポンプ２Ｕの断面図である。
【図２４】第２の実施の形態の変形例における第２ポンプ２Ｖの製造手順を段階的に示した図であり、（ａ）は上板２ηの平面図であり、（ｂ）は（ａ）の断面Ｙ６−Ｙ６における上板２ηの断面図であり、（ｃ）は下板２θの平面図であり、（ｄ）は（ｃ）の断面Ｙ７−Ｙ７における下板２θの断面図である。
【図２５】第３の実施の形態における第２ポンプ２Ｗの製造手順を段階的に示した図であり、（ａ）は第１層板２ιの平面図であり、（ｂ）は（ａ）の断面Ｚ１−Ｚ１における第１層板２ιの断面図であり、（ｃ）は第２層板２κの平面図であり、（ｄ）は（ｃ）の断面Ｚ２−Ｚ２における第２層板２κの断面図であり、（ｅ）は第３層板２λの平面図であり、（ｆ）は（ｅ）の断面Ｚ３−Ｚ３における第３層板２λの断面図である。
【図２６】図２５の続きの図であり、（ｇ）は第４層板２μの平面図であり、（ｈ）は（ｇ）の断面Ｚ４−Ｚ４における第４層板２μの断面図であり、（ｉ）は焼結後の第１〜第４層板２ι〜２μの平面図であり、（ｊ）は（ｉ）の断面Ｚ５−Ｚ５における第１〜第４層板２ι〜２μの断面図であり、（ｋ）は第２ポンプ２Ｗの断面図である。
【符号の説明】
１００，１００Ａ    燃料電池システム
１０，１０Ａ    発電モジュール
１１    制御部
１１Ａ    コントロールチップ
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２    ポンプ部
Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３、Ｐｃ４，Ｐｃ５    チューブ
１    第１ポンプ
２，２Ｓ，２Ｔ，２Ｕ，２Ｖ    第２ポンプ
３，３Ｓ    第３ポンプ
３１，３２，３３，３４    ポンプ
４    第４ポンプ
４ａ    通気孔
５    第５ポンプ
１Ａ１，１Ａ２，２Ａ〜５Ａ，３Ａ１〜３Ａ４，２Ａ４，２Ａ５，２Ａ７，２Ａ８，２Ａａ    吸入弁
１Ｂ〜５Ｂ，３Ｂ１〜３Ｂ４，２Ｂ４，２Ｂ７，２Ｂ８，２Ｂａ    ポンプ部１Ｃ１，１Ｃ２，２Ｃ〜５Ｃ，３Ｃ１〜３Ｃ４，２Ｃ４，２Ｃ５，２Ｃ７，２Ｃ８，２Ｃａ    排出弁
１Ｄ１，１Ｄ２，２Ｄ〜５Ｄ，３Ｄ１〜３Ｄ４，２Ｄ４，２Ｄ７，２Ｄ８，２Ｄａ    吸入管
１Ｅ１，１Ｅ２，２Ｅ〜５Ｅ，３Ｅ１〜３Ｅ４，２Ｅ４，２Ｅ７，２Ｅ８，２Ｅａ    排出管
２α，２γ，２ε，２η    上板
２β，２δ，２ζ，２θ    下板
２ι    第１層板
２κ    第２層板
２λ    第３層板
２μ    第４層板
２ａ，２ｄ    ＳｉＯ２部
２ｂ，２ｅ    Ｓｉ部
２ｃ，２ｆ    ガラス部
２ｇ    配線印刷部
２ｈ    電線
α１，γ１，δ１，ε１，ξ１    凹部
β１    凸部
ξ１，κ１，λ１，μ１    穴部
２Ａ１，２Ｂ１，２Ｃ１，２Ａ３，２Ｂ３，２Ｃ３    電極
２Ａ２，２Ｂ２，２Ｃ２，２Ａ９，２Ｂ９，２Ｃ９    圧電素子
２Ａ６，２Ｂ６，２Ｃ６    電極及び圧電素子
２Ｄ６，２Ｅ６，２Ｄ９，２Ｅ９    口金
１３，１３Ｂ    化学反応部
１３ａ    断熱部
１３ｂ    弁
１３ｃ    接続管
１４，１４Ｂ    気化器
１５，１５Ａ，１５Ｂ    改質器
１６，１６Ａ，１６Ｂ    ＣＯ除去器
１６ｂ    水性シフト反応部
１６ｃ    副生成物供給経路
１７    触媒燃焼器
１８    ヒータ
１８ａ    引出電極
１９，１９Ａ    燃料電池
１９ａ    イオン導電膜
１９ｂ    分離回収部
２０    電力保持部
２１，２２，２２Ｂ，２３，２３Ａ，２４，２５    ドライバ
２２１，２２２，２４１〜２４３，２１１〜２１４，２３１，２３２    ＤＦＦ
２２３〜２２８，２４５〜２５５，２１５〜２１９，２１ａ〜２１ｅ，２３３〜２３９，２３ａ〜２３ｌ    インバータ
２４４    バイナリカウンタ
２５６〜２６２，２１ｆ〜２１ｋ，２３ｍ〜２３ｘ    ＮＡＮＤ回路
２６３〜２６５    ＯＲ回路
２６    制御回路
２７    ＤＣ／ＤＣコンバータ
４０    燃料パック
４１ａ，４３ａ    毛細管
４１ｂ，４３ｂ    燃料供給弁
４１ｃ，４３ｃ    燃料送出口
４１，４１Ａ    水タンク
４２，４４    残量センサ
４３，４３Ａ    メタノールタンク
ＥＬ    電極
Ａ１    連結部
Ａ２    ホルダ主要部
【図１】
2004303565.tif 000003
【図２】
2004303565.tif 000004
【図３】
2004303565.tif 000005
【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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【図１７】
2004303565.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2004303565.tif 000021
【図２０】
2004303565.tif 000022
【図２１】
2004303565.tif 000023
【図２２】
2004303565.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2004303565.tif 000027
【図２６】
2004303565.tif 000028