以下、本発明の燃料電池について説明す� ��。本発明の燃料電池は、燃料極と空気極と� ��れら燃料極と空気極とによって狭持された� ��解質膜とを有する膜電極接合体と、燃料極� ��流路を介して接続された燃料供給部と、流� ��に介在され、異常昇温時に燃料極への液体� ��料の供給を遮断する燃料遮断部とを有する� ��のである。

 そして、本発明における燃料遮断部は、� ��料供給部からの燃料が注入される注入口と� ��の燃料を燃料極へと排出する排出口とを有� ��るバルブケースと、このバルブケース内に� ��置されたバルブロットと、異常昇温時に注� ��口と排出口とを繋ぐ流路を塞ぐようにバル� ��ロットを移動させる形状記憶合金からなる� ��プリングまたはバイメタルからなるバルブ� ��ット移動手段とを有することを特徴として� ��る。

 本発明によれば、燃料遮断部においてバ� ��ブロットを遮断状態へと移動させるバルブ� ��ット移動手段として形状記憶合金からなる� ��プリングまたはバイメタルを用いることで� ��燃料電池が異常昇温した際に、その熱を利� ��して流路を遮断するようにバルブロットを� ��動的に移動させることができ、これにより� ��料供給を遮断してそれ以上の異常昇温の進� ��を抑制することができる。

 図1は、本発明の燃料電池1の全体構成の� �例を示したものである。燃料電池1は、起電� ��を構成する燃料電池セル2と、この燃料電池 セル2に燃料を供給する燃料分配機構3と、燃� ��供給部としての液体燃料を収容する燃料収� ��部4と、これら燃料分配機構3と燃料収容部4� ��を接続する流路5と、この流路5中に設けら� �た燃料遮断部6とを有している。

 燃料電池セル2は、アノード触媒層11とア� ��ードガス拡散層12とを有するアノード(燃料� ��)13と、カソード触媒層14とカソードガス拡� �層15とを有するカソード(空気極/酸化剤極)16� ��、アノード触媒層11とカソード触媒層14とで 挟持されたプロトン(水素イオン)伝導性の電� ��質膜17とから構成される膜電極接合体(Membran e Electrode Assembly:MEA)を有している。

 アノード触媒層11やカソード触媒層14に含 有される触媒としては、例えばPt、Ru、Rh、Ir� ��Os、Pd等の白金属元素の単体、白金属元素を 含有する合金等が挙げられる。アノード触媒 層11には、メタノールや一酸化炭素に対して� ��い耐性を有するPt-RuやPt-Mo等を用いることが 好ましい。カソード触媒層14には、PtやPt-Ni等 を用いることが好ましい。

 但し、触媒はこれらのものに限定される� ��のではなく、触媒活性を有する各種の物質� ��使用することができる。触媒は炭素材料の� ��うな導電性担持体を使用した担持触媒、あ� ��いは無担持触媒のいずれであってもよい。

 電解質膜17を構成するプロトン伝導性材� �としては、例えばスルホン酸基を有するパ� �フルオロスルホン酸重合体のようなフッ素� �樹脂(ナフィオン(商品名、デュポン社製)や� �レミオン(商品名、旭硝子社製)等)、スルホ� �酸基を有する炭化水素系樹脂等の有機系材� �、あるいはタングステン酸やリンタングス� �ン酸等の無機系材料が挙げられる。但し、� �ロトン伝導性の電解質膜17はこれらに限られ るものではない。

 アノード触媒層11に積層されるアノード� �ス拡散層12は、アノード触媒層11に燃料を均� ��に供給する役割を果たすと同時に、アノー� ��触媒層11の集電体も兼ねている。カソード� �媒層14に積層されるカソードガス拡散層15は� ��カソード触媒層14に酸化剤を均一に供給す� �役割を果たすと同時に、カソード触媒層14の 集電体も兼ねている。アノードガス拡散層12� ��よびカソードガス拡散層15は多孔質基材で� �成されている。

 アノードガス拡散層12やカソードガス拡� �層15には、必要に応じて導電層が積層される 。これら導電層としては、例えばAuのような� ��電性金属材料からなるメッシュ、多孔質膜� ��薄膜等が用いられる、電解質膜17と燃料分� �機構3およびカバープレート18との間には、� �れぞれゴム製のOリング19が介在されており� �これらによって燃料電池セル2からの燃料漏� ��や酸化剤漏れが抑制されている。

 カバープレート18は酸化剤である空気を� �り入れるための開口(図示せず)を有している 。カバープレート18とカソード16との間には� �必要に応じて保湿層(図示せず)や表面層(図� �せず)が配置される。

 保湿層はカソード触媒層14で生成された� �の一部が含浸されて、水の蒸散を抑制する� �共に、カソード触媒層14への空気の均一拡散 を促進するものである。表面層は空気の取り 入れ量を調整するものであり、空気の取り入 れ量に応じて個数や大きさ等が調整された複 数の空気導入口を有している。

 燃料収容部4には、燃料電池セル2に応じ� �液体燃料が収容されている。液体燃料とし� �は、各種濃度のメタノール水溶液や純メタ� �ール等のメタノール燃料が挙げられる。液� �燃料は、必ずしもメタノール燃料に限られ� �ものではない。液体燃料は、例えばエタノ� �ル水溶液や純エタノール等のエタノール燃� �、プロパノール水溶液や純プロパノール等� �プロパノール燃料、グリコール水溶液や純� �リコール等のグリコール燃料、ジメチルエ� �テル、ギ酸、その他の液体燃料であっても� �い。いずれにしても、燃料収容部4には燃料� ��池セル2に応じた液体燃料が収容される。

 燃料電池セル2のアノード13側には、燃料� ��配機構3が配置されている。燃料分配機構3� �流路5を介して燃料収容部4と接続されている 。燃料分配機構3には、燃料収容部4から流路5 を介して燃料が導入される。

 ここで、流路5は燃料分配機構3や燃料収� �部4と独立した配管に限られるものではない� ��例えば、燃料分配機構3と燃料収容部4とを� �層して一体化する場合、これらを繋ぐ燃料� �流路であってもよい。燃料分配機構3は流路5 を介して燃料収容部4と接続されていればよ� �。この燃料電池1では、燃料収容部4から燃料 電池セル2に供給された燃料は発電反応に使� �され、その後に循環して燃料収容部に戻さ� �ることはない。このように燃料を循環しな� �ことから、従来のアクティブ方式とは異な� �、セミパッシブ型と呼称され、装置の小型� �等を損なうものではない。なお、このセミ� �ッシブ型の燃料電池では、燃料収容部4から� ��料電池セル2への燃料供給が行われる構成で あれば流路5にポンプを配置しても良い。

 燃料分配機構3は、燃料が流路5を介して� �入する少なくとも1個の注入口31と、燃料や� �の気化成分を燃料電池セル2に排出する複数� ��の排出口32とを有する燃料分配板33を備えて いる。

 燃料分配板33の内部には、注入口31から導 かれた液体燃料の通路となる細管34が設けら� ��ている。細管34は例えば内径が0.05mm以上5mm� �下の貫通孔であることが好ましい。複数の� �出口32は燃料通路として機能する細管34にそ� ��ぞれ直接接続されている。

 注入口31から燃料分配機構3に導入された� ��体燃料は細管34に入り、この燃料通路とし� �機能する細管34を介して複数の排出口32にそ� ��ぞれ導かれる。複数の排出口32には、例え� �燃料の気化成分のみを透過し、液体成分は� �過させない気液分離体(図示せず)が配置され ていてもよい。これによって、燃料電池セル 2のアノード13には燃料の気化成分が供給され る。なお、気液分離膜は燃料分配機構3とア� �ード13との間に気液分離膜等として設置され ていてもよい。液体燃料の気化成分は複数の 排出口32からアノード13の複数箇所に向けて� �出される。

 燃料分配機構3から放出された燃料は、上 述したように燃料電池セル2のアノード13に供 給される。燃料電池セル2内において、燃料� �アノードガス拡散層12を拡散してアノード触 媒層11に供給される。燃料としてメタノール� ��料を用いた場合、アノード触媒層11で下記(1 )式に示すメタノールの内部改質反応が生じ� �。なお、メタノール燃料として純メタノー� �を使用した場合には、カソード触媒層14で生 成した水や電解質膜17中の水をメタノールと� ��応させて(1)式の内部改質反応を生起させる� ��あるいは、水を必要としない他の反応機構� ��より内部改質反応を生じさせる。

 CH ₃ OH+H ₂ O → CO ₂ +6H ⁺ +6e ^-  …(1)
 この反応で生成した電子(e ^- )は集電体を経由して外部に導かれ、いわゆ� �電気として携帯用電子機器等を動作させた� �、カソード16に導かれる。また、(1)式の内部 改質反応で生成したプロトン(H ⁺ )は電解質膜17を経てカソード16に導かれる。� ��ソード16には酸化剤として空気が供給され� �。カソード16に到達した電子(e ^- )とプロトン(H ⁺ )はカソード触媒層14で空気中の酸素と下記(2) 式に従って反応し、この反応に伴って水が生 成する。

 6e ^- +6H ⁺ +(3/2)O ₂  → 3H ₂ O …(2)
 さらに、燃料分配機構3とアノード13との間� ��は多孔体20を挿入することが有効である。� �孔体20の構成材料としては各種樹脂が使用さ れ、多孔質状体の樹脂フィルム等が多孔体20� ��して用いられる。

 このような多孔体20を配置することによ� �て、アノード13に対する燃料供給量をより一 層平均化することができる。すなわち、燃料 分配機構3の排出口32から噴出した燃料は一旦 多孔体20に吸収され、多孔体20の内部で面内� �向に拡散する。この後、多孔体20からアノー ド13に燃料が供給されるため、燃料供給量を� ��り一層平均化することができる。

 本発明の燃料電池1では、異常昇温時に燃 料収容部4から燃料分配機構3等への燃料の供� ��を遮断し、それ以上の異常昇温を抑制する� ��点から燃料遮断部6を設けている。燃料遮断 部6は、燃料収容部4と燃料分配機構3との間の 流路5に設けられている。

 図2、3に、燃料遮断部6の一例を示す。こ� ��で、図2は、燃料遮断部6が開放状態のとき� �様子を示したものであり、通常の発電状態� �ときの様子を示したものである。また、図3� ��、燃料遮断部6が遮断状態となったときの様 子を示したものであり、異常昇温により発電 停止状態となったときの様子を示したもので ある。なお、この燃料遮断部6は後述するよ� �にアクチュエータの可動ロッドをバルブロ� �トとして利用したものである。

 この燃料遮断部6は、筒状のバルブケース 61と、このバルブケース61の一方の端部に嵌� �込まれるようにして設けられたアクチュエ� �タ62とを有している。アクチュエータ62は、� ��体部621と、この本体部621から突出可能な可� ��ロッド622とを有しており、可動ロッド622は� ��ルブケース61内に摺動可能に配置されてい� �。ここで、可動ロッド622は異常昇温時に図� �左側へと移動するものであり、以下ではこ� �異常昇温時の可動ロッド622の移動方向(特許� ��求の範囲における「移動方向」に相当。)を 遮断方向とも呼ぶ。また、以下ではこの遮断 方向側(図中、左側)を先端側と呼び、その反� ��側(図中、右側)を後端側と呼ぶ。

 可動ロッド622は、バルブロッドとなるも� ��であって、柱状の軸部と、その軸方向の略� ��間位置に設けられたバルブヘッドに相当す� ��径大部622aとを有しており、可動ロッド622の 先端側は例えば半球状とされている。可動ロ ッド622は、後述するように例えば袋状の可動 膜65によって覆われるため燃料との直接の接� ��はないが、可動膜65の損傷による燃料との� �触に備えて、表面処理が行われた耐食性に� �れるものが好ましい。表面処理としては、� �えば不動態化処理が挙げられるが、このよ� �なものに限られるものではなく、例えば金� �の貴金属メッキやフッ素系樹脂等による樹� �コーティングしたものが好適なものとして� �げられる。

 アクチュエータ62は、可動ロッド622の突� �が可能なものである。なお、図2は、可動ロ� ��ド622が本体部621に引き込まれた状態(非突出 状態)を示している。アクチュエータ62は、例 えばその内部に非突出状態保持用磁石(図示� �ず)および突出状態保持用磁石(図示せず)を� �するものであり、可動ロッド622を非突出状� �または突出状態に保持することが可能なも� �である。

 バルブケース61は、例えば可動ロッド622� �先端側軸部が挿入される第1ケース部611と、� ��動ロッド622の後端側が配置される第2ケース 部612とから構成されている。第1ケース部611� �、可動ロッド622の先端側軸部が挿入される� �孔611aを有しており、軸孔611aの側面側には燃 料収容部4からの燃料が注入される注入口611b� ��設けられており、軸孔611aの軸方向先端側に は燃料を排出するための軸方向に延びる排出 口611cが設けられている。すなわち、注入口61 1bと排出口611cとは軸孔611aを介して繋がって� �り、これらは連続する流路を形成している� �

 なお、軸孔611aの内径は、袋状の可動膜65� ��よって覆われた可動ロッド622の軸径(袋状の 可動膜65の厚さを含む)よりも径大とされてお り、軸孔611aの内壁と袋状の可動膜65の外壁と の間を通って燃料が通過できるようになって いる。また、軸孔611aの先端側内壁部分は先� �側に向かって徐々に径小となるように形成� �れており、この部分に可動ロッド622の先端� �の半球状部分を嵌め合わせることで排出口61 1cを塞ぐことができるようになっている。

 また、第2ケース部612は、可動ロッド622の 径大部(バルブヘッド)622aが配置されるバルブ ヘッド室612aを有している。バルブヘッド室61 2a内であって径大部622aの後端側(図中、右側)� ��は、バルブロッド移動手段としての形状記� ��合金からなるスプリング63が設けられてい� �。この形状記憶合金スプリング63は、温度の 上昇に伴って反発力が増加するものであり、 異常昇温時に可動ロッド622を先端側に向かっ て押し出すように働くものである。

 またバルブヘッド室612a内であって径大部 622aの先端側にはバイアススプリング64が設け られている。このバイアススプリング64は、� ��状記憶合金からなるものである必要はなく� ��通常のスプリングであればよい。このバイ� ��ススプリング64は、通常の発電時(異常昇温� ��以外)において可動ロッド622の先端側への不 必要な移動の抑制を助けると共に、異常昇温 状態が解除され温度が低下するに伴い遮断状 態から開放状態への可動ロッド622の移動(復� �)を助けるために利用される。

 可動ロッド622の先端側は袋状の可動膜65� �覆われている。可動膜65は、具体的には可動 ロッド622の先端側を覆う袋状部65aと、その後 端側のリング状端部65bとから構成されている 。可動膜65は、後端側のリング状端部65bが第1 ケース部611と第2ケース部612との間に狭持さ� �ることで固定されている。可動膜65は、燃料 が可動ロッド622に接触して腐食させることを 抑制すると共に、第1ケース部611を封止し、� �れ以外の部分に燃料が漏洩することを抑制� �るために設けられている。燃料の漏洩を抑� �する観点からは、特にリング状端部65bの外� �側にリップ形状(山型形状)のリップ部65cを有 することが好ましい。

 可動膜65は、例えば耐メタノール性を有� �るEPDM(エチレン-プロピレン-ジエンゴム)によ って形成されている。可動膜65の材質につい� ��は必ずしもEPDMに限られるものではなく、VMQ (シリコーンゴム)、FVMQ(フロロシリコーンゴ� �)、FKM(フッ素ゴム)、NBR(ニトリルゴム)、HNBR(� ��素化ニトリルゴム)が好適に用いられる。

 また、可動膜65としては、袋状部65aおよ� �リング状端部65bについて耐メタノール性を� �する樹脂、例えばPEI(ポリエーテルイミド)、 PI(ポリイミド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケ トン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)等を 使用し、リング状端部65b上に上記列挙した材 質を好適に用いてリップ部65cを形成した構成 であってもよい。

 このような燃料遮断部6は、通常の発電状 態においては、可動ロッド622を遮断方向へと 移動させる力である形状記憶合金スプリング 63の反発力に対してこの可動ロッド622の移動� ��抑制する力である抑制力が上回るように構� ��されており、異常昇温時においてはその反� ��に、形状記憶合金スプリング63の反発力が� �の移動を抑制する抑制力を上回るように構� �されている。ここで、可動ロッド622の移動� �抑制する抑制力とは、アクチュエータ62にお いて可動ロッド622を非突出状態に保持する保 持力、バイアススプリング64の反発力および� ��状の可動膜65の弾性力が挙げられ、これら� �合計したものである。

 通常、100℃程度となったときを異常昇温� ��しているため、100℃程度となったときに形� ��記憶合金スプリング63の反発力が上記抑制� �を上回るように構成される。なお、異常昇� �と判断する温度は必ずしもこのような温度� �限られるものではなく、適宜変更すること� �できる。具体的な異常昇温温度(可動ロッド6 22を遮断方向へと移動させる温度)の調整は、 例えばアクチュエータ62における可動ロッド6 22の保持力やバイアススプリング64の反発力� �を考慮しつつ、形状記憶合金スプリング63と して適切な反発力変化(温度上昇に伴う反発� �変化)を有するものを選択して用いることで� ��うことができる。

 このような燃料遮断部6によれば、通常の 発電時においては、可動ロッド622を遮断方向 へと移動させる形状記憶合金スプリング63の� ��発力よりも該可動ロッド622の移動を抑制す� ��抑制力が上回っているため、排出口611cは可 動ロッド622によって塞がれることはなく、注 入口611bから入った燃料は軸孔611aを通って排� ��口611cから排出される。

 一方、燃料電池1が異常昇温した場合、そ の熱によりバルブロッド移動手段としての形 状記憶合金スプリング63が軸方向に伸びよう� ��して反発力が増加し、図3に示すように可動 ロッド622を遮断方向へと移動(突出)させる。

 軸孔611aの先端部には排出口611cが設けら� �ているため、可動ロッド622の遮断方向への� �動により排出口611cは塞がれる。そして、一� ��変形した形状記憶合金スプリング63は通常� �何も力を加えなければ縮んで元に戻ること� �なく、またアクチュエータ62の内部には可動 ロッド622を突出状態のまま保持する突出状態 保持用磁石(図示せず)が設けられているため� ��排出口611cは可動ロッド622によって塞がれた ままとなる。これにより、バルブケース61内� ��流路は塞がれたままの状態となり、結果と� ��て燃料収容部4から燃料電池セル2への燃料� �給も遮断されるため、それ以上の異常昇温� �抑制される。

 燃料遮断部6の遮断状態から開放状態への 復帰は、十分に温度が低下した状態から、燃 料遮断部6に接続されたコントローラCTRを通� �、アクチュエータ62の内部に設けられたコイ ル(図示せず)に突出状態保持用磁石(図示せず )と反発する磁極が発生する向きに電流を流� �ことによって、図2に示すように可動ロッド6 22を本体部621へと引き込むことによって行う� ��とができる。なお、通常の発電時について� ��、上述したように可動ロッド622を遮断方向� ��と移動させる力である形状記憶合金スプリ� ��グ63の反発力に対してこの可動ロッド622の� �動を抑制する力である抑制力が上回るよう� �構成されているため、一旦本体部621へと引� �込まれた可動ロッド622は通常は突出するこ� �はなく、非突出状態のまま保持される。

 図4、5は、図2、3に示される燃料遮断部6� �変形例を示したものである。ここで、図4は� ��燃料遮断部6が開放状態のときの様子を示し たものであり、通常の発電状態のときの様子 を示したものである。また、図5は、燃料遮� �部6が遮断状態となったときの様子を示した� ��のであり、異常昇温により発電停止状態と� ��ったときの様子を示したものである。

 この燃料遮断部6は、例えば図4に示され� �ように、可動ロッド(バルブロット)622の先端 側軸部に他の部分よりも細径とされた細径部 622bが設けられており、袋状の可動膜65のうち この細径部622bに対応する部分に蛇腹部65dが� �けられていることを特徴としている。蛇腹� �65dは、可動ロッド622が非突出状態の場合に� �縮んでおり、細径部622bに収容されるように� ��っている。そして、図5に示されるように可 動ロッド622が遮断方向へと移動して突出状態 となったときには、この可動ロッド622に併せ て伸びることができるようになっている。

 このようなものによれば、蛇腹部65dが延� ��るため、可動ロッド622の遮断方向への移動� ��妨げられることが少なく、開放状態から遮� ��状態への移行を適正に行うことができ、異� ��昇温を適切に抑制することができる。また� ��可動ロッド622が非突出状態のときには、細� ��部622bに撓んだ蛇腹部65dが収容されるため、 注入口611bから排出口611cへの燃料の移動を妨� ��ることも少ない。

 次に、燃料遮断部6の他の例として、バル ブロッドの遮断方向にアクチュエータ62を配� ��すると共に、可動ロッド622がバルブロッド� ��対向するように配置したものについて説明� ��る。

 図6、7は、このような燃料遮断部6の一例� ��示したものである。ここで、図6は、燃料遮 断部6が開放状態のときの様子を示したもの� �あり、通常の発電状態のときの様子を示し� �ものである。また、図7は、燃料遮断部6が遮 断状態となったときの様子を示したものであ り、異常昇温により発電停止状態となったと きの様子を示したものである。

 例えば図6に示されるように、この燃料遮 断部6は、筒状のバルブケース61内にバルブロ ッド66が配置され、バルブロッド66の異常昇� �時における移動方向(遮断方向、図中、左側� ��向。)にアクチュエータ62が配置されている� ��アクチュエータ62は、本体部621と、この本� �部621から突出可能な可動ロッド622とを有し� �おり、後述する可動膜65を介してその可動ロ ッド622がバルブロッド66の先端側と対向する� ��うに配置されている。

 アクチュエータ62は、例えばその内部に� �突出状態保持用磁石(図示せず)および突出状 態保持用磁石(図示せず)を有するものであり� ��非突出状態および突出状態の保持が可能な� ��のである。なお、図6は、可動ロッド622が本 体部621から突出した状態(突出状態)を示して� ��る。

 バルブロッド66は、柱状の軸部と、その� �方向の略中間位置に設けられた他の部分に� �べて径大なバルブヘッド66aとを有している� �バルブロッド66は、燃料と直接接触するため 、表面処理が行われた耐食性に優れるものが 好ましい。表面処理としては、例えば不動態 化処理が挙げられるが、このようなものに限 られるものではなく、例えば金等の貴金属メ ッキやフッ素系樹脂等による樹脂コーティン グしたものが好適なものとして挙げられる。

 バルブケース61の先端側には流路分離可� �室61aが設けられている。流路分離可動室61a� �先端側開口部には可動膜65を介して先端側ホ ルダ61dが嵌め込まれており、流路分離可動室 61aはこの可動膜65によって封止されている。� ��動膜65は、具体的には中央部65mと、その外� �側のリング状端部65bとから構成されており� �リング状端部65bが流路分離可動室61aの内壁� �先端側ホルダ61dとによって狭持されること� �固定されている。

 可動膜65は、流路分離可動室61aから燃料� �漏洩し、アクチュエータ62の可動ロッド622を 腐食させることを抑制するために設けられて いる。燃料の漏洩を抑制する観点からは、特 にリング状端部65bの外周側にリップ形状のリ ップ部65cを有することが好ましい。可動膜65� ��、上述した袋状の可動膜65と同様な材質と� �ることができる。

 一方、バルブケース61の後端側にはバル� �ヘッド66aが配置されるバルブヘッド室61bが� �けられており、その後端側開口部は後端側� �ルダ61eが嵌め込まれることによって封止さ� �ている。そして、これら流路分離可動室61a� �バルブヘッド室61bとは、バルブロッド66の軸 部よりもわずかに径大とされた軸孔61cによっ て接続されている。

 バルブヘッド室61bの側面側には燃料収容� ��4からの燃料が注入される注入口61fが設けら れており、軸孔61cの側面側にはこの燃料を排 出する排出口61gが設けられている。すなわち 、注入口61fと排出口61gとは、バルブヘッド室 61bおよび軸孔61cを介して繋がっており、これ らは連続する流路を形成している。

 バルブロッド66は、流路分離可動室61aか� �バルブヘッド室61bに渡って設けられている� �バルブロッド66の先端側軸部は軸孔61cに挿入 されることで摺動可能に支持されると共に、 後端側軸部は後端側ホルダ61eに設けられた軸 孔に挿入されることで摺動可能に支持されて いる。また、バルブヘッド室61b内におけるバ ルブヘッド66aの先端側にはリング状弾性体67� ��設けられており、バルブヘッド66aの後端側� ��はバルブロッド移動手段としての形状記憶� ��金からなるスプリング63が設けられている� �そして、バルブロッド66は、軸孔61cの後端側 開口部とリング状弾性体67との間に隙間が形� ��されるような位置で保持されている。

 このような燃料遮断部6についても、通常 の発電状態においては、バルブロッド66を遮� ��方向へと移動させる力である形状記憶合金� ��プリング63の反発力に対してこのバルブロ� �ド66の移動を抑制する力である抑制力が上回 るように構成されており、異常昇温時におい てはその反対に、形状記憶合金スプリング63� ��反発力がその移動を抑制する抑制力を上回� ��ように構成されている。ここで、バルブロ� ��ド66の移動を抑制する抑制力とは、実質的� �はアクチュエータ62において可動ロッド622を 突出状態に保持する保持力であるが、厳密に は可動膜65が設けられているため、アクチュ� ��ータ62における可動ロッド622の保持力から� �動膜65の弾性力(遮断方向への引っ張り力)を� ��し引いたものがバルブロッド66の移動を抑� �する抑制力となる。

 このような燃料遮断部6についても、通常 、100℃程度となったときを異常昇温としてい るため、100℃程度となったときに形状記憶合 金スプリング63の反発力が上記抑制力を上回� ��ように構成される。なお、このような燃料� ��断部6についても、異常昇温と判断する温度 は必ずしもこのような温度に限られるもので はなく、適宜変更することができる。具体的 な異常昇温温度(バルブロッド66を遮断方向へ と移動させる温度)の調整は、例えばアクチ� �エータ62における可動ロッド622の保持力や可 動膜65の弾性力を考慮しつつ、形状記憶合金� ��プリング63として適切な反発力変化(温度上� ��に伴う反発力変化)を有するものを選択して 用いることで行うことができる。

 このような燃料遮断部6によれば、通常の 発電時においては、バルブロッド66を遮断方� ��へと移動させる形状記憶合金スプリング63� �反発力よりも該バルブロッド66の移動を抑制 する抑制力が上回っているため、軸孔61cの後 端側開口部はリング状弾性体67やバルブロッ� ��66によって塞がれることはなく、注入口61f� �ら入った燃料はバルブヘッド室61bおよび軸� �61cを通って排出口61gから排出される。

 一方、燃料電池1が異常昇温した場合、そ の熱によりバルブロッド移動手段としての形 状記憶合金スプリング63が軸方向に伸びよう� ��して反発力が増加し、図7に示されるように その移動を抑制する抑制力、すなわちアクチ ュエータ62における可動ロッド622の保持力に� ��らってバルブロッド66を遮断方向へと移動� �せる。

 バルブロッド66の移動に伴い軸孔61cの後� �側開口部がリング状弾性体67とバルブヘッド 66aとによって塞がれ、注入口61fから排出口61g へと繋がる流路が塞がれる。また、これによ り突出状態となっていた可動ロッド622は非突 出状態となる。そして、一旦変形した形状記 憶合金スプリング63は通常は何も力を加えな� ��れば縮んで元に戻ることはなく、またアク� ��ュエータ62の内部には可動ロッド622を非突� �状態のまま保持する非突出状態保持用磁石(� ��示せず)が設けられているため、バルブロッ ド66はその位置で保持され、軸孔61cの後端側� ��口部は塞がれたままとなる。これにより、� ��料電池セル2への燃料の供給が遮断され、そ れ以上の異常昇温が抑制される。

 燃料遮断部6の遮断状態から開放状態への 復帰は、十分に温度が低下した状態から、燃 料遮断部6に接続されたコントローラCTRを通� �、アクチュエータ62の内部に設けられたコイ ル(図示せず)に非突出状態保持用磁石(図示せ ず)と反発する磁極が発生する向きに電流を� �すことによって、図6に示されるように可動� ��ッド622を突出させることによって行うこと� ��できる。すなわち、図6に示されるように可 動ロッド622を突出状態とすることによってバ ルブロッド66を後端側へと移動させ、軸孔61c� ��後端側開口部を開放させることによって行� ��ことができる。なお、通常の発電時につい� ��は、上述したようにバルブロッド66を遮断� �向へと移動させる力である形状記憶合金ス� �リング63の反発力に対してこのバルブロッド 66の移動を抑制する力である抑制力が上回る� ��うに構成されているため、一旦開放状態と� ��れたバルブロッド66は開放状態のまま保持� �れる。

 上述した図2~7に示す燃料遮断部6では、バ ルブロッド移動手段として形状記憶合金スプ リング63を用いたものを示したが、バルブロ� ��ド移動手段としては異常昇温時に上述した� ��うな反発力あるいは変形力を有するもので� ��ればよく、このようなものとしてバイメタ� ��を使用することもできる。バルブロッド移� ��手段としてのバイメタルは、異常昇温時の� ��によって変形し、その変形力によってバル� ��ロッド66あるいはバルブロッドとしてのア� �チュエータ62の可動ロッド622を遮断方向へと 適切に移動させることができるものであれば 特に制限されるものではない。このようなバ イメタルを使用した燃料遮断部6としては、� �えば図6に示されるような燃料遮断部6におい て形状記憶合金スプリング63の代わりにバイ� ��タルを配置すると共に、このバイメタルの� ��形方向、例えば凸状に変形する場合にはこ� ��凸部がバルブヘッド66aの後端側に接触する� ��うにしたものが挙げられる。

 以上、本発明の燃料電池について説明し� ��が、本発明の燃料電池は上記実施形態その� ��のに限定されるものではなく、実施段階で� ��その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変� ��して具体化できる。また、上記実施形態に� ��示されている複数の構成要素の適宜な組み� ��わせにより、種々の発明を形成できる。例� ��ば、実施形態に示される全構成要素から幾� ��かの構成要素を削除してもよい。また、異� ��る実施形態にわたる構成要素を適宜組み合� ��せてもよい。

 例えば、図2、3に示されるような燃料遮� �部6において、バイアススプリング64を設け� �くても通常の発電時における可動ロッド622� �不必要な突出を抑制することができ、また� �断状態から開放状態への可動ロッド622の復� �も容易に行うことができる場合には、この� �うなバイアススプリング64を省略することも できる。