(57)【要約】【課題】どのような角度に傾けられた状態でも内圧を一定に保つことが可能な液体タンクおよびこれを用いた燃料電池を提供する。【解決手段】気体を通過させる空隙を有する撥液性材料１１により、Ｘ字形状の撥液性構造３０を形成し、これを外側筐体２０内に配設する。撥液性構造３０は、外側筐体２０の二つ以上の頂点，辺または面と気体出入口２１とを接続する。外側筐体２０をどのような角度に傾けても、気体に接している頂点，その頂点を含む辺またはその頂点を含む面の一部分から撥液性構造３０の内部を通じて気体出入口２１で気体が出入りし、内圧が一定に保たれる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの気体出入口が設けられた外側筐体と、
前記外側筐体内に設けられ、前記外側筐体の二つ以上の頂点，辺または面と前記気体出入口とを接続し、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料により形成された撥液性構造と
を備えた液体タンク。
【請求項２】
前記撥液性構造は、前記外側筐体内の特定位置から分岐する撥液性分岐部を有し、前記撥液性分岐部の複数の先端は、前記外側筐体の二つ以上の頂点，辺または面に接する
請求項１記載の液体タンク。
【請求項３】
前記外側筐体は一つの液体出入口を有すると共に内部に親液性構造を備え、
前記親液性構造は、
前記外側筐体内の特定位置から分岐すると共に複数の先端を有し、前記複数の先端は、前記外側筐体の二つ以上の頂点，辺または面に接し、前記複数の先端の各々に液体の取入口が設けられた分岐管と、
前記分岐管内に設けられ、液体を通過させる空隙を有する親液性材料により形成された親液性内部部材と
を有する請求項２記載の液体タンク。
【請求項４】
前記親液性構造は、前記撥液性構造と同一の形状を有し、前記外側筐体内に前記撥液性構造に重ねて配設されている。
請求項３記載の液体タンク。
【請求項５】
前記外側筐体は、厚み方向の四辺が幅方向の四辺および高さ方向の四辺よりも短い直方体であり、
前記撥液性分岐部の複数の先端は、前記外側筐体の厚み方向の四辺に接する
請求項２ないし４のいずれか１項に記載の液体タンク。
【請求項６】
前記分岐管の複数の先端は、前記外側筐体の厚み方向の四辺に接する
請求項５記載の液体タンク。
【請求項７】
前記外側筐体は直方体であり、
前記撥液性分岐部の複数の先端は、前記外側筐体の八つの頂点に接する
請求項２ないし４のいずれか１項に記載の液体タンク。
【請求項８】
前記分岐管の複数の先端は、前記外側筐体の八つの頂点に接する
請求項７記載の液体タンク。
【請求項９】
前記外側筐体は、対向する二つの端面と、前記二つの端面の間の側面とを有する筒状であり、
前記撥液性分岐部の複数の先端は、前記外側筐体の二つの端面に接する
請求項２ないし４のいずれか１項に記載の液体タンク。
【請求項１０】
前記分岐管の複数の先端は、前記外側筐体の二つの端面に接する
請求項９記載の液体タンク。
【請求項１１】
気体を通過させる空隙を有する撥液性材料によりすべての面が形成された撥液性筐体を備えた
液体タンク。
【請求項１２】
前記撥液性筐体の外面を覆うと共に気体出入口を有する外側筐体を備えた
請求項１１記載の液体タンク。
【請求項１３】
前記撥液性材料は対向する表面および裏面を有し、前記表面および前記裏面の対向方向において前記空隙の形状が変化していることにより前記表面における毛細管力が前記裏面における毛細管力よりも小さく、
前記撥液性材料の表面は前記撥液性筐体の内面に、前記撥液性材料の裏面は前記撥液性筐体の外面にそれぞれ配置されている
請求項１２記載の液体タンク。
【請求項１４】
燃料電池本体と、液体タンクを有する燃料カートリッジとを備え、
前記液体タンクは、
一つの気体出入口が設けられた外側筐体と、
前記外側筐体内に設けられ、前記外側筐体の二つ以上の頂点，辺または面と前記気体出入口とを接続し、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料により形成された撥液性構造と
を備えた燃料電池。
【請求項１５】
前記燃料カートリッジは、前記液体タンクから供給された液体燃料を気化させる気化部を有すると共に、前記燃料電池本体に対して着脱自在となっている
請求項１４記載の燃料電池。
【請求項１６】
前記気体出入口に接続された管路と、
前記管路から分岐すると共に気体の流れを前記液体タンク内への一方向に制限する機構が設けられた第１の分岐路と、
前記管路から分岐すると共に気体の流れを前記液体タンク外への一方向に制限する機構が設けられ、前記液体出入口に連通する第２の分岐路と
を備えた請求項１４または１５記載の燃料電池。
【請求項１７】
燃料電池本体と、液体タンクを有する燃料カートリッジとを備え、
前記液体タンクは、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料によりすべての面が形成された撥液性筐体を備えた
燃料電池。
【請求項１８】
前記燃料カートリッジは、前記液体タンクから供給された液体燃料を気化させる気化部を有すると共に、前記燃料電池本体に対して着脱自在となっている
請求項１７記載の燃料電池。
【請求項１９】
前記気体出入口に接続された管路と、
前記管路から分岐すると共に気体の流れを前記液体タンク内への一方向に制限する機構が設けられた第１の分岐路と、
前記管路から分岐すると共に気体の流れを前記液体タンク外への一方向に制限する機構が設けられ、前記液体出入口に連通する第２の分岐路と
を備えた請求項１７または１８記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の液体燃料などを収容する液体タンクおよびこれを備えた燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
メタノールなどの液体燃料や、水などの水素発生助剤を使用する燃料電池システムは、通常その内部に液体を貯蔵するタンクを保有している。このような液体タンク内には、通常、収容すべき液体のほかに、空気などの気体が共存している。更に、タンク内に空気を供給し、その圧力で液体燃料を押し出すようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０６９９号公報
【特許文献２】特許第２７１６８８３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の液体タンクでは、加温などによってタンク内の気体が暖められると、気体が膨張して内圧が上昇し、液体が異常に噴出したりタンクが破損したりするおそれがあり、更に改善の余地があった。
【０００５】
この対策として、例えば、液体タンクに通気孔となる気体出入口を設けることが考えられる。定置式の燃料電池システムでは液体タンクの姿勢が変化することはないので、例えば液体タンクの上面に一つの気体出入口を設ければ事足りる。一方、ポータブル機器に搭載する燃料電池システムでは、液体タンクがどのような角度に傾けられた状態でも、気体出入口から液体を漏らさずに気体だけを外部に逃がし、内圧を一定に保つことが要求されていた。
【０００６】
なお、ちなみに、特許文献２では、インクジェットプリンタ用のインク貯蔵タンクに関して、タンクの各隅部に通気孔を設け、この通気孔の内面を撥水性とすることにより、液面よりも下に位置する通気孔からのインク漏れを抑えることが記載されている。インクジェット用のインクは、ほとんどが水溶液または水分散液なので、特許文献１のように通気孔を直接大気開放しても、特に有害な物質を外部に漏らすことはない。しかしながら、燃料電池の場合には、タンク内の気体に気化したメタノールが混入しているので、特許文献１と同様の構成にするとメタノールを大気中に漏らしてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、どのような角度に傾けられた状態でも内圧を一定に保つことが可能な液体タンクおよびこれを用いた燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の液体タンクは、以下の（Ａ），（Ｂ）の構成要件を備えたものである。
（Ａ）一つの気体出入口が設けられた外側筐体
（Ｂ）外側筐体内に設けられ、外側筐体の二つ以上の頂点，辺または面と気体出入口とを接続し、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料により形成された撥液性構造
【０００９】
本発明の第２の液体タンクは、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料によりすべての面が形成された撥液性筐体を備えたものである。
【００１０】
ここに「撥液性」とは液体に対する接触角θの余弦が負であることをいう。これに対して「親液性」とは液体に対する接触角θの余弦が正であることをいう。
【００１１】
本発明の第１および第２の燃料電池は、燃料電池本体と、液体タンクを有する燃料カートリッジとを備え、液体タンクは、上記本発明の第１および第２の液体タンクによりそれぞれ構成されているものである。
【００１２】
本発明の第１の液体タンクでは、外側筐体の二つ以上の頂点，辺または面と気体出入口とが、撥液性構造で接続されている。この撥液性構造は、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料により形成されているので、毛細管力によって液体が浸入できず、内部が常に気体で満たされている。また、外側筐体は、どのような角度に傾けても、気体に接している頂点が必ず一つはある。よって、気体に接している頂点，その頂点を含む辺，またはその頂点を含む面の一部分から撥液性構造の内部を通じて気体が出入りし、内圧が一定に保たれる。
【００１３】
本発明の第２の液体タンクでは、撥液性筐体のすべての面が、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料により構成されている。撥液性材料は、毛細管力によって液体が浸入できず、内部が常に気体で満たされている。また、撥液性筐体は、どのような角度に傾けても、気体に接している頂点が必ず一つはある。よって、気体に接している頂点から撥液性材料の内部を通じて気体が出入りし、内圧が一定に保たれる。
【００１４】
本発明の第１および第２の燃料電池では、上記本発明の第１または第２の液体タンクを備えているので、液体タンクがどのような角度に傾けられた状態でも内圧が一定に保たれている。よって、液体の異常な噴出や液体タンクの破損が抑えられ、安全性が向上する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の液体タンクによれば、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料により撥液性構造を形成し、この撥液性構造で、外側筐体の二つ以上の頂点，辺または面と気体出入口とを接続するようにしたので、外側筐体がどのような角度に傾けられた状態でも内圧を一定に保つことが可能となる。
【００１６】
本発明の第２の液体タンクによれば、撥液性筐体のすべての面を、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料により形成するようにしたので、撥液性筐体がどのような角度に傾けられた状態でも内圧を一定に保つことが可能となる。
【００１７】
本発明の第１の燃料電池、または本発明の第２の燃料電池によれば、上記本発明の第１および第２の液体タンクをそれぞれ備えるようにしたので、液体タンクの姿勢にかかわらず内圧を一定に保つことが可能となる。特にポータブル用途の電子機器に搭載される燃料電池に好適であり、機器の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る液体タンクの構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した液体タンクの外観を表す斜視図である。
【図３】図１に示した撥液性材料の作用を説明するための図である。
【図４】図１に示した撥液性筐体を傾けた状態を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る液体タンクの構成を表す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る液体タンクの構成を表す断面図である。
【図７】図６に示した毛細管力傾斜材料の作用を説明するための図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る液体タンクの構成を表す断面図である。
【図９】図８に示した液体タンクの外観を表す斜視図である。
【図１０】図８に示した撥液性構造の一例を表す斜視図である。
【図１１】図８に示した撥液性構造の他の例を表す斜視図である。
【図１２】図８に示した撥液性構造の更に他の例を表す斜視図である。
【図１３】本発明の第５の実施の形態に係る燃料電池の概略構成を表す断面図である。
【図１４】図１３に示した燃料電池本体をカソード側板状部材の側から見た構成を表す平面図である。
【図１５】図１３に示した燃料電池の主要部を表す斜視図である。
【図１６】図１３に示した液体タンクの内部構造の一例を表す斜視図である。
【図１７】図１６に示した親液性構造を表す断面図である。
【図１８】撥液性構造および親液性構造の配設例を表す斜視図である。
【図１９】撥液性構造および親液性構造の他の配設例を表す斜視図である。
【図２０】撥液性構造および親液性構造の更に他の配置例を表す斜視図である。
【図２１】図１７に示した親液性構造の一例を表す分解斜視図である。
【図２２】図１６に示した親液性構造の作用を説明するための斜視図である。
【図２３】本発明の第６の実施の形態に係る液体タンクの構成を表す断面図である。
【図２４】本発明の第７の実施の形態に係る液体タンクの構成を表す断面図である。
【図２５】本発明の第８の実施の形態に係る燃料電池の構成を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（液体タンク；撥液性筐体）
２．第２の実施の形態（液体タンク；撥液性筐体の外面を外側筐体で覆う）
３．第３の実施の形態（液体タンク；撥液性筐体を毛細管力傾斜材料により形成する）
４．第４の実施の形態（液体タンク；外側筐体内に撥液性構造を設ける）
５．第５の実施の形態（燃料電池の液体タンク；外側筐体内に撥液性構造および親液性構造を設ける）
６．第６の実施の形態（燃料電池の液体タンク；撥液性筐体内に親液性構造を設ける）
７．第７の実施の形態（燃料電池の液体タンク；撥液性筐体内に親液性構造を設けると共に、撥液性筐体の外面を外側筐体で覆う）
８．第８の実施の形態（液体タンクからの排気を大気に出さない）
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液体タンクの断面構成を表したものであり、図２は、図１に示した液体タンクの外観を表したものである。この液体タンク１は、例えば燃料電池の燃料タンクとして用いられるものであり、撥液性筐体１０を備えている。
【００２１】
撥液性筐体１０は、例えば直方体形状を有し、六つの面のすべてが、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料１１により形成されている。これにより、この液体タンク１では、撥液性筐体１０がどのような角度に傾けられた状態でも内圧を一定に保つことが可能となっている。
【００２２】
撥液性材料１１は、液体に対する濡れ性が低い、すなわち、液体の接触角θの余弦が負である。よって、撥液性材料１１は、毛細管力によって液体が浸入できず、内部が常に気体で満たされている。すなわち、図３に示したように、撥液性材料１１は、液体Ａ１を通さない一方、空気Ａ２は通す。よって、すべての面を撥液性材料１１で形成した撥液性筐体１０は、内部の液体Ａ１を漏らさずに、空気を自由に出入りさせることが可能である。
【００２３】
このような撥液性材料１１は、例えば、多孔質体，海綿状材料，発泡体，繊維状材料および細管束のうち少なくとも一種により構成されている。具体的には、天然繊維、獣毛繊維、ポリアセタール、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリウレタン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリビニル、ポリカーボネート、ポリエーテル樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリ乳酸樹脂、発泡金属、発泡酸化物、ゼオライト、素焼きの陶器に対して、パーフルオロアルキル基を有する樹脂を用いて撥水処理を行ったものが適している。また、撥液性材料１１は、上記の材料のうち１種または２種以上の組合せからなるフォーム（発泡体）、フェルト、フェルト焼結体、粒子焼結体に対して、上述した撥水処理を行ったものでもよい。具体的な材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）よりなる多孔質金属体（例えば、富山住友電工社製「セルメット（商品名）」）に対して、フッ素樹脂（例えば、株式会社フロロテクノロジー製「フロロサーフ（登録商標）」）を用いて撥水処理を行ったものが挙げられる。多孔質金属体は、発泡樹脂の表面に電気めっきによりニッケル膜を形成したものであり、三次元の網目状骨格構造を有している。
【００２４】
この液体タンク１は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００２５】
まず、例えば、上述したニッケル（Ｎｉ）よりなる多孔質金属体（例えば、富山住友電工社製「セルメット（商品名）」）を用意し、この多孔質金属体に対して、シラン系化合物よりなるプライマー（例えば、株式会社フロロテクノロジー製「フロロサーフ（登録商標）専用プライマーコート」）で処理する。次いで、処理した多孔質金属体に対して、フッ素樹脂（例えば、株式会社フロロテクノロジー製「フロロサーフ（登録商標）」）でコート処理を行うことにより、撥液性材料１１を形成する。続いて、この撥液性材料１１により、撥液性筐体１０のすべての面を形成する。以上により、図１および図２に示した液体タンク１が完成する。
【００２６】
なお、上述した製造方法と同様にして撥液性材料１１を実際に作製し、得られた撥液性材料１１の上に水滴を乗せたところ、撥液性材料１１は完全に水を弾き、内部には全く水が浸透しなかった。また、この撥液性材料１１を水の中に落としたところ、撥液性材料１１は水に浮いた。ニッケルの比重は８．９ｇ／ｃｃであり、水（比重１．０ｇ／ｃｃ）よりもはるかに重く、本来であれば沈むべきであるが、撥液性材料１１は完全に水を弾き、内部に空気が留められているため、その浮力によって浮いたと考えられる。更に、この撥液性材料１１を８０ｖｏｌ％のメタノール水溶液の中に落としたところ、水の場合と同様に、撥液性材料１１は浮いた。すなわち、この撥液性材料１１で撥液性筐体１０のすべての面を形成すれば、液体Ａ１を漏らすことなく収容できることが分かった。
【００２７】
この液体タンク１では、撥液性筐体１０のすべての面が、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料１１により形成されている。撥液性材料１１は、毛細管力によって液体が浸入できず、内部が常に気体で満たされている。また、撥液性筐体１０は、図４に示したように、どのような角度に傾けても、気体に接している頂点が必ず一つはある。よって、気体に接している頂点１０Ａから撥液性材料１１の内部を通じて気体が出入りし、撥液性筐体１０の内圧が一定に保たれる。
【００２８】
このように本実施の形態では、撥液性筐体１０のすべての面を、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料１１により形成するようにしたので、撥液性筐体１０がどのような角度に傾けられた状態でも内圧を一定に保つことが可能となる。
【００２９】
なお、上記実施の形態では、撥液性筐体１０が直方体形状を有する場合について説明したが、撥液性筐体１０の形状は特に限定されないことは言うまでもない。
【００３０】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る液体タンク２の断面構成を表したものである。この液体タンク２は、撥液性筐体１０の外面を覆う外側筐体２０を備えたことを除いては、上記第１の実施の形態で説明した液体タンク１と同様に構成されている。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００３１】
撥液性筐体１０および撥液性材料１１は、第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００３２】
外側筐体２０は、液体タンク２の耐衝撃性を向上させるためのものである。内部の液体Ａ１に強い振動や衝撃などが加わると（すなわち大きな加速度が加わると）、撥液性材料１１の表面には大きな力がかかる（この力は加速度に比例する）。この力が毛細管力を上回ると、液体Ａ１は撥液性材料１１の内部へと侵入し、更に撥液性材料１１の裏側に到達し、いわゆる「漏れ出す」という状況になる。外側筐体２０が設けられている場合も、液体Ａ１が撥液性材料１１の内部に侵入することは防げないが、少なくとも外部への漏れ出しは防ぐことが可能となる。
【００３３】
また、外側筐体２０は、液体Ａ１の気化速度を低減する機能も有している。外側筐体２０を設けない場合には、内部の気体と外部の空気は容易に置換できる。このような状況下では、液体Ａ１に有害な物質、例えばメタノールが含まれていたとき、メタノールは容易に気化し、空気中に拡散してしまう。外側筐体２０を設けることにより、メタノールの気化速度を遅らせることが可能である。
【００３４】
外側筐体２０には気体出入口２１が設けられている。気体出入口２１の位置は、液体タンク２が装着される機器側の構成に応じて選択可能であり、液体Ａ１の直下でも問題ない。また、気体出入口２１の個数および寸法も特に限定されない。ただし、気体出入口２１の個数は一つで十分であり、従来のように外側筐体２０の各隅部に通気孔を設ける必要はなくなり、一つの気体出入口２１で気体の出入りを行わせることが可能となる。よって、有害な物質を含む液体Ａ１を収容する場合でも、気体出入口２１から排出される気体の管理が容易になり、有害な物質を大気中に漏らすおそれが小さくなり、安全性が向上する。なお、外側筐体２０には、液体Ａ１のための液体出入口（図示せず）も設けられている。
【００３５】
この液体タンク２は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００３６】
まず、第１の実施の形態と同様にして撥液性材料１１を形成し、この撥液性材料１１により、撥液性筐体１０のすべての面を形成する。次いで、上述する材料により、気体出入口２１を有する外側筐体２０を形成し、この外側筐体２０で撥液性筐体１０の外面を覆う。以上により、液体タンク２が完成する。
【００３７】
この液体タンク２では、撥液性筐体１０の外面が外側筐体２０で覆われ、外側筐体２０に気体出入口２１が設けられている。撥液性筐体１０は、図４に示したように、どのような角度に傾けても、気体に接している頂点が必ず一つはある。よって、撥液性筐体１０が気体の通り道となって、気体に接している頂点１０Ａから撥液性材料１１の内部を通じて気体出入口２１で気体が出入りする。従って、撥液性筐体１０の内圧が一定に保たれる。
【００３８】
また、液体タンク２を振ったり落下させたりする等により、内部の液体Ａ１に強い振動や衝撃などが加わると（すなわち大きな加速度が加わると）、撥液性材料１１の表面には大きな力がかかる（この力は加速度に比例する）。この力が毛細管力を上回ると、液体Ａ１は撥液性材料１１の内部へと侵入し、更に撥液性材料１１の裏側に到達する。ここでは、撥液性筐体１０の外面が外側筐体２０で覆われているので、液体タンク２外への液体Ａ１の漏れ出しは抑えられる。なお、撥液性材料１１の内部に液体Ａ１が入っている間は、気体Ａ２の通り道が塞がれてしまうので、内圧を一定に保つ機能は失われる。ただし、液体Ａ１が再び移動するか、気化するなどして、再び気体Ａ２の通り道が確保されれば、内圧を一定に保つ機能も回復される。
【００３９】
このように本実施の形態では、撥液性筐体１０の外面を外側筐体２０で覆うと共に、外側筐体２０に気体出入口２１を設けるようにしたので、上述した第１の実施の形態の効果に加えて、耐衝撃性を向上させると共に液体Ａ１の気化速度を低減させることが可能となる。
【００４０】
なお、上記実施の形態では、撥液性筐体１０および外側筐体２０が直方体形状を有する場合について説明したが、撥液性筐体１０および外側筐体２０の形状は特に限定されないことは言うまでもない。
【００４１】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る液体タンクの断面構成を表したものである。
本実施の形態は、撥液性材料１１の空隙の形状を適切に制御することにより、撥液性材料１１の内部に入り込んだ液体Ａ１を自律的に排出しやすくしたものである。このことを除いては、本実施の形態の液体タンク３は、上記第２の実施の形態で説明した液体タンク２と同様に構成されている。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００４２】
具体的には、本実施の形態の撥液性材料１１は、図７（Ａ）に示したように、表面１１Ａおよび裏面１１Ｂの対向方向１１Ｃ（面直方向）において空隙の形状が変化していることにより、表面１１Ａにおける毛細管力が裏面１１Ｂにおける毛細管力よりも小さい。つまり、撥液性材料１１は、毛細管力が面直方向において傾斜している。
【００４３】
この場合、図７（Ｂ）に示したように、撥液性材料１１の内部に液体Ａ１が侵入すると、液体Ａ１は毛細管力の小さい表面１１Ａ側へと自律的に排出される。
【００４４】
これに対して、図７（Ｃ）に示したように、撥液性材料１１の空隙の形状が面直方向において均一である場合には、撥液性材料１１の毛細管力も面直方向において均一である。この場合、図７（Ｄ）に示したように、撥液性材料１１の内部に液体Ａ１が侵入すると、表面１１Ａ側あるいは裏面１１Ｂ側のどちらに排出されるか分からない。バランスを取って内部にとどまる可能性もある。
【００４５】
図６に示した撥液性筐体１０では、そのすべての面が、このように毛細管力が面直方向において傾斜した撥液性材料１１により形成されている。また、撥液性材料１１の毛細管力の小さい表面１１Ａは撥液性筐体１０の内面に、毛細管力の大きい裏面１１Ｂは撥液性筐体１０の外面にそれぞれ配置されている。これにより、撥液性材料１１の内部に入り込んだ液体Ａ１は、自律的に毛細管力の小さい表面１１Ａ側へと導かれ、撥液性筐体１０内部に戻る。よって、衝撃等により一時的に気体の通り道が塞がれた場合にも、内圧を一定に保つ機能が回復しやすくなる。
【００４６】
この液体タンク３は、撥液性材料１１の製造工程において空隙の形状を適切に制御し、毛細管力が面直方向に傾斜した撥液性材料１１を形成することを除いては、第２の実施の形態の液体タンク２と同様にして製造することができる。
【００４７】
このように本実施の形態では、撥液性筐体１０のすべての面を、毛細管力が面直方向において傾斜した撥液性材料１１により形成し、毛細管力の小さい表面１１Ａを撥液性筐体１０の内面に、毛細管力の大きい裏面１１Ｂを撥液性筐体１０の外面にそれぞれ配置するようにしたので、撥液性材料１１の内部に入り込んだ液体Ａ１を自律的に排出しやすくすることが可能である。
【００４８】
（第４の実施の形態）
図８は、本発明の第４の実施の形態に係る液体タンクの断面構成を表したものであり、図９は、図８に示した液体タンクの外観を表したものである。この液体タンク４は、外側筐体２０内に、撥液性筐体１０に代えて、Ｘ字形状の撥液性構造３０が設けられていることを除いては、上記第２の実施の形態で説明した液体タンク２と同様に構成されている。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
【００４９】
外側筐体２０は、第２の実施の形態と同様に構成されている。
【００５０】
撥液性構造３０は、外側筐体２０内における気体の通り道としての機能を有するものであり、第１の実施の形態と同様の撥液性材料１１により形成され、外側筐体２０の二つ以上の頂点，辺または面と気体出入口２１とを接続している。これにより、この液体タンク３では、外側筐体２０がどのような角度に傾けられた状態でも内圧を一定に保つことが可能となっている。
【００５１】
具体的には、撥液性構造３０は、外側筐体２０内の特定位置２４から例えばＸ字形状に分岐する撥液性分岐部３１を有している。これにより、第１の実施の形態のように撥液性筐体１０のすべての面を撥液性材料１１により形成する場合に比べて、撥液性構造３０の体積は著しく小さくなる。撥液性材料１１の内部は気体で満たされているので、撥液性構造３０の体積を小さくすることにより、液体タンク４の実質的な容量を増やすことが可能となる。
【００５２】
撥液性分岐部３１は、複数の先端３１Ａを有している。外側筐体２０が直方体の場合には、図８に示したように、撥液性分岐部３１の複数の先端３１Ａは、外側筐体２０の八つの頂点、すなわち、上面２２の全頂点２２Ａ〜２２Ｄと、下面２３の全頂点２３Ａ〜２３Ｄとに接していることが望ましい。特に、外側筐体２０が扁平な直方体、つまり厚み方向の四辺ｚが幅方向の四辺ｘおよび高さ方向の四辺ｙよりも短い直方体の場合には、図９に示したように、撥液性分岐部３１の複数の先端３１Ａは、外側筐体２０の厚み方向の四辺ｚに接していることが好ましい。方位依存性をなくすことができ、本当の意味での如何なる角度、すなわちすべてのロール角（前後軸の回転角）、ピッチ角（左右軸の回転角）、ヨー角（上下軸の回転角）にも対応することができるからである。なお、厚み方向の四辺ｚとは、上面２２の対向する二辺２２Ｅ，２２Ｆと、下面２３の対向する二辺２３Ｅ，２３Ｆとである。
【００５３】
また、外側筐体２０は、例えば図１０に示したような筒状、すなわち、対向する二つの端面である上面２２および下面２３と、これらの間の側面２５とを有する形状であってもよい。上面２２および下面２３は、円形のほか、楕円形などの曲線を含む形状、または多角形でもよい。側面２５の長手方向の寸法Ｌは、上面２２および下面２３の直径または最大径Ｗよりも十分に長くなっている。
【００５４】
外側筐体２０がこのような筒状である場合、撥液性分岐部３１の複数の先端３１Ａは、上面２２内の少なくとも一点と、下面２３内の少なくとも一点とに接していてもよい。このようにしても方位依存性をなくすことができるからである。撥液性分岐部３１の先端３１Ａは、上面２２の中心および下面２３の中心に接していることが好ましい。なお、この場合にも、撥液性分岐部３１は、上述した直方体の外側筐体２０の場合と同様に、八方向分岐または四方向分岐の構造を有していてもよい。
【００５５】
撥液性分岐部３１の出発点となる特定位置２４は、外側筐体２０の中心位置であることが好ましい。撥液性分岐部３１をすべての方向に等距離にすることができ、方位依存性の解消に有利であるからである。
【００５６】
気体出入口２１の位置は、第２の実施の形態と同様に、液体タンク２が装着される機器側の構成に応じて選ばれるものであり、特に限定されない。具体的には、気体出入口２１は、撥液性分岐部３１の延長線上、つまり先端３１Ａに設けられていることが好ましい。撥液性構造３０の体積を最小とし、余計な体積ロスを小さくすることが可能となるからである。気体出入口２１が撥液性分岐部３１の先端３１Ａ以外の位置に設けられている場合には、撥液性分岐部３１および気体出入口２１をつなぐ撥液性接続部３２を設けることが好ましい。
【００５７】
気体出入口２１の個数は、第２の実施の形態と同様に、一つで十分であり、従来のように外側筐体２０の各隅部に通気孔を設ける必要はなくなり、一つの気体出入口２１で気体の出入りを行わせることが可能となる。よって、有害な物質を含む液体Ａ１を収容する場合でも、気体出入口２１から排出される気体の管理が容易になり、有害な物質を大気中に漏らすおそれが小さくなり、安全性が向上する。
【００５８】
この液体タンク４は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００５９】
まず、第１の実施の形態と同様にして撥液性材料１１を形成し、この撥液性材料１１により、撥液性分岐部３１および必要に応じて撥液性接続部３２を有する撥液性構造３０を形成する。次いで、上述する材料により、気体出入口２１を有する外側筐体２０を形成し、この外側筐体２０内に撥液性構造３０を配設する。以上により、液体タンク４が完成する。
【００６０】
この液体タンク４では、外側筐体２０の二つ以上の頂点，辺または面と気体出入口２１とが、撥液性構造３０で接続されている。この撥液性構造３０は、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料１１により形成されているので、毛細管力によって液体が浸入できず、内部が常に気体で満たされている。また、外側筐体２０は、図４に示したように、どのような角度に傾けても、気体に接している頂点が必ず一つはある。よって、気体に接している頂点，その頂点を含む辺またはその頂点を含む面の一部分から撥液性構造３０の内部を通じて気体出入口２１で気体が出入りし、内圧が一定に保たれる。また、撥液性筐体１０の外面が外側筐体２０で覆われているので、内部の液体Ａ１に強い振動や衝撃などが加えられた場合にも、液体タンク４外への液体Ａ１の漏れ出しは抑えられる。
【００６１】
このように本実施の形態では、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料１１により撥液性構造３０を形成し、この撥液性構造３０で、外側筐体２０の二つ以上の頂点，辺または面と気体出入口２１とを接続するようにしたので、外側筐体２０がどのような角度に傾けられた状態でも内圧を一定に保つことが可能となる。
【００６２】
（第５の実施の形態）
図１３は、本発明の第５の実施の形態に係る燃料電池の断面構成を表したものである。この燃料電池１００は、液体燃料、例えばメタノールを直接供給して反応させるダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ；Direct Methanol Fuel Cell ）であり、携帯電話なまたはノート型ＰＣ（Personal Computer ）などの電子機器に用いられるものである。燃料電池１００は、例えば、燃料電池本体１１０と、燃料カートリッジ１２０とを有している。
【００６３】
燃料電池本体１１０は、複数の接合体１３０を有している。各接合体１３０は、電解質膜１３１を間にして、アノード電極（燃料電極）１３２とカソード電極（酸素電極）１３３とが対向配置された構成となっている。この接合体１３０は、アノード側板状部材１１１とカソード側板状部材１１２との間に挟み込まれ、例えばガスケット（図示せず）により封止されている。なお、図１３では、電解質膜１３１は複数の接合体１３０の間で共通の層となっているが、接合体１３０ごとに設けられていてもよい。
【００６４】
電解質膜１３１は、例えば、スルホン酸基（−ＳＯ３ Ｈ）を有するプロトン伝導材料により構成されている。プロトン伝導材料としては、ポリパーフルオロアルキルスルホン酸系プロトン伝導材料（例えば、デュポン社製「Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）」）、ポリイミドスルホン酸などの炭化水素系プロトン伝導材料、またはフラーレン系プロトン伝導材料などが挙げられる。
【００６５】
アノード電極１３２およびカソード電極１３３は、例えば、カーボンペーパーなどよりなるガス拡散基材に、白金（Ｐｔ）あるいはルテニウム（Ｒｕ）などの触媒を含む触媒層が形成された構成を有している。触媒層は、例えば、触媒を担持させたカーボンブラックなどの担持体をポリパーフルオロアルキルスルホン酸系プロトン伝導材料などに分散させたものにより構成されている。アノード電極１３２には、アノード側板状部材１１１に設けられた開口１１１Ａを介してメタノールなどを含む液体燃料が気体として供給されるようになっている。また、カソード電極１３３は、カソード側板状部材１１２に設けられた開口１１２Ａを介して外部と連通しており、自然換気あるいは空気供給ポンプ（図示せず）により空気すなわち酸素が供給されるようになっている。
【００６６】
図１４は、図１３に示した燃料電池本体１１０をカソード側板状部材１１２の側から見た平面構成を表したものである。接合体１３０は、例えば面内方向に３×２の配列で計６つ配置されている。また、これら６つの接合体１３０は、図示しない集電体構造により、例えば符号Ｐ１で示したように、互いに電気的に直列接続されている。
【００６７】
図１３に示した燃料カートリッジ１２０は、燃料電池本体１１０のアノード側板状部材１１１の側に設けられ、後述する燃料タンク５と、気化部１２１とを有している。燃料タンク５と気化部１２１とは流路１２２で接続されている。流路１２２にはポンプ１２３が設けられており、燃料タンク５からの液体燃料Ａ３はポンプ１２３により気化部１２１へ向けて一方向Ｂ１に輸送されるようになっている。
【００６８】
気化部１２１は、燃料タンク５から供給された液体燃料Ａ３を気化させると共に、蒸留の理論に基づき燃料に含まれる低蒸気圧の不純物（イオン性の不純物や、分子量の大きな可塑剤など）を取り除くためのものであり、例えば、厚みが０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度であり、ステンレス鋼、アルミニウムなどを含む金属あるいは合金、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）などの剛性の高い樹脂材料よりなる板状部材（図示せず）上に、燃料の拡散を促進するための拡散部（図示せず）が設けられたものである。拡散部としては、アルミナ、シリカ、酸化チタンなどの無機多孔質材料や樹脂多孔質材料を用いることができる。あるいは、気化部１２１としては、ステンレス鋼よりなる板状部材を積層することにより内部流路を設けたものが好ましい。これにより、効率的な燃料供給が可能となるため、薄型化に有利となる。気化部１２１の表面には、燃料の噴出口としてのノズル部１２１Ａが形成されている。ノズル部１２１Ａは、例えば直径０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの口径を有している。
【００６９】
燃料電池本体１１０と気化部１２１との間には、封止層１４０が設けられている。この封止層１４０は、燃料電池本体１１０の外周部に設けられ、例えばシリコンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、テフロン（登録商標）などの樹脂材料により構成されている。これにより、燃料電池本体１１０と気化部１２１との間に一定の空間Ｓが設けられ、この空間Ｓによって気化部１２１から噴出する燃料が更に拡散され、燃料電池本体１１０に対して均一に燃料が供給されるようになっている。
【００７０】
燃料カートリッジ１２０は、例えば図１５に示したように、燃料電池本体１１０に対して着脱自在となっていることが好ましい。燃料に含まれる不純物は、気化部１２１に濃縮し、長期間の使用によって燃料供給機能を低下させる。燃料カートリッジ１２０を着脱可能とすることにより、燃料カートリッジ１２０の交換時に気化部１２１を交換し、気化部１２１に濃縮された不純物の蒸発残差を定期的に取り除くことが可能となる。
【００７１】
具体的には、燃料電池本体１１０の下方には、上面と四つの側面のうちの一つとが開放された収納部材１５０が配置されている。燃料電池本体１１０は、収納部材１５０の上面を覆っている。アノード側板状部材１１１またはカソード側板状部材１１２のいずれか一方には、収納部材１５０の開放された側面に対応する突片１１３が設けられている。この突片１１３は、蝶番１５１により収納部材１５０に対して回動可能に連結され、これにより燃料電池本体１１０は収納部材１５０に対して開閉可能となっている。燃料カートリッジ１２０は、収納部材１５０とアノード側板状部材１１２との間の間隙Ｇから、矢印Ｂ２方向に収納部材１５０の内部に収納され、または矢印Ｂ２とは反対の矢印Ｂ３方向に取り出されるようになっている。なお、収納部材１５０の内部の底面には、図示しない制御回路などの収納部が設けられている。
【００７２】
図１６は、図１３に示した燃料タンク５の外側筐体２０内の構成を表したものである。外側筐体２０には、収納部材１５０への収納方向Ｂ２における先端面２６に、気体出入口２１と、液体出入口２７とが設けられている。外側筐体２０の内部には、撥液性構造３０と、親液性構造４０とが設けられている。
【００７３】
外側筐体２０は、第２および第３の実施の形態と同様に構成されている。液体出入口２７の位置や個数などは、気体出入口２１と同様に、液体タンク２が装着される機器側の構成に応じて選ばれるものであり、特に限定されない。液体出入口２７は、必ずしも気体出入口２１と同じ面に設けられている必要はない。
【００７４】
撥液性構造３０は、第３の実施の形態と同様に構成されている。
【００７５】
親液性構造４０は、外側筐体２０内における液体燃料Ａ３の通り道となるものであり、外側筐体２０の二つ以上の頂点、辺または面と液体出入口２７とを接続している。親液性構造４０は、例えば、撥液性構造３０と同一の形状を有しており、外側筐体２０内に撥液性構造３０に重ねて配設されている。
【００７６】
図１７は、親液性構造４０の断面構造を表したものである。親液性構造４０は、例えば、外側筐体２０内の特定位置２４からＸ字形状に分岐する分岐管４１と、この分岐管４１内に設けられた親液性内部部材４３とを有している。液体出入口２７が分岐管４１の先端４１Ａ以外の位置に設けられている場合には、分岐管４１および液体出入口２７は接続管４２によりつながれている。親液性内部部材４３は、接続管４２の内部にも設けられている。
【００７７】
分岐管４１は、複数の先端４１Ａを有している。これら複数の先端４１Ａは、外側筐体２０の二つ以上の頂点，辺または面に接している。複数の先端４１Ａの各々には、液体の取入口４１Ｂが設けられている。これにより、この液体タンク４では、外側筐体２０がどのような角度に傾けられた状態でも外側筐体２０内の液体燃料Ａ３を最後まで吸い出すことができるようになっている。
【００７８】
具体的には、外側筐体２０が直方体の場合には、図１８に示したように、分岐管４１の複数の先端４１Ａは、外側筐体２０の八つの頂点、すなわち、上面２２の全頂点２２Ａ〜２２Ｄと、下面２３の全頂点２３Ａ〜２３Ｄとに接していることが望ましい。特に、外側筐体２０が扁平な直方体、つまり厚み方向の四辺ｚが幅方向の四辺ｘおよび高さ方向の四辺ｙよりも短い直方体の場合には、図１６に示したように、分岐管４１の複数の先端４１Ａは、外側筐体２０の厚み方向の四辺ｚに接していることが望ましい。方位依存性をなくすことができ、本当の意味での如何なる角度、すなわちすべてのロール角（前後軸の回転角）、ピッチ角（左右軸の回転角）、ヨー角（上下軸の回転角）にも対応することができるからである。
【００７９】
外側筐体２０が筒状である場合には、図１９に示したように、分岐管４１の複数の先端４１Ａは、上面２２内の少なくとも一点と、下面２３内の少なくとも一点とに接していてもよい。このようにしても方位依存性をなくすことができるからである。分岐管４１の先端４１Ａは、上面２２の中心および下面２３の中心に接していることが好ましい。なお、この場合にも、分岐管４１は、上述した直方体の外側筐体２０の場合と同様に、八方向分岐または四方向分岐の構造を有していてもよい。
【００８０】
図１８に示したように分岐管４１の複数の先端４１Ａが外側筐体２０の八つの頂点に接している場合には、親液性構造４０を二つに分けて撥液性構造３０の両側に配設することが可能である。一方の親液性構造４０Ａは、先端４１Ａが上面２２の頂点２２Ａ，２２Ｄおよび下面２３の頂点２３Ａ，２３Ｄに接している。他方の親液性構造４０Ｂは、先端４１Ａが上面２２の頂点２２Ｂ，２２Ｃおよび下面２３の頂点２３Ｂ，２３Ｃに接している。二つの親液性構造４０Ａ，４０Ｂは、接続管４２Ａ，４２Ｂにより互いに連通していると共に液体出入口２７に接続されている。
【００８１】
同様に、図１６に示したように分岐管４１の複数の先端４１Ａが外側筐体２０の厚み方向の四辺ｚに接する場合にも、図２０に示したように、親液性構造４０を二つに分けて撥液性構造３０の両側に配設することができる。この場合も、一方の親液性構造４０Ａは、先端４１Ａが上面２２の頂点２２Ａ，２２Ｄおよび下面２３の頂点２３Ａ，２３Ｄに接している。他方の親液性構造４０Ｂは、先端４１Ａが上面２２の頂点２２Ｂ，２２Ｃおよび下面２３の頂点２３Ｂ，２３Ｃに接している。二つの親液性構造４０Ａ，４０Ｂは、接続管４２Ａ，４２Ｂにより互いに連通していると共に液体出入口２７に接続されている。
【００８２】
なお、図１８および図２０においては、撥液性構造３０を二つに分けて親液性構造４０の両側に配設することも可能であるが、親液性構造４０を二つに分けて撥液性構造３０の両側に配設するほうが望ましい。液体タンク４では液体燃料Ａ３を最後まで使用することが重要であるところ、最後に残った液体燃料Ａ３は外側筐体２０の頂点に溜まりやすい。そのため、外側筐体２０の八つの頂点には親液性構造４０が配設されているほうが、液体燃料Ａ３を最後まで吸出しやすいからである。
【００８３】
分岐管４１の半径ｒは、分岐管４１が一本の管で構成されており、特定位置２４が外側筐体２０の中心位置である場合には、数１を満たしている。
【００８４】
（数１）
ＳＱＲ（ｘ2 ＋ｙ2 ＋ｚ2 ）＜４γｃｏｓθ／ｒρｇ
Ｈ１＝２γｃｏｓθ／ｒρｇ
Ｈ２＝ＳＱＲ（ｘ2 ＋ｙ2 ＋ｚ2 ）／２
（式中、ＳＱＲ（ａ）はａの平方根、ｘ，ｙ，ｚは外側筐体２０の各辺の長さ（ｍ）、Ｈ１は円筒管の場合の毛細管力による液面上昇の高さ（ｍ）、γは液体の表面張力（Ｎ／ｍ）、θは接触角、ｒは管の半径（ｍ）、ρは液体の密度（ｋｇ／ｍ3 ）、ｇは重力加速度（９．８ｍ／ｓ2 ）、Ｈ２は液体タンク４において必要な液面上昇の高さ（ｍ）をそれぞれ表す。）
【００８５】
数１の第２式は、分岐管４１が円筒管である場合の毛細管力による液面上昇の高さＨ１を表している。数１の第３式は、液体タンク４において必要な液面上昇の高さＨ２を表している。すなわち、液体燃料Ａ３を特定位置２４から針（図示せず）などで外側筐体２０外に吸出すためには、取入口４１Ｂから少なくとも特定位置２４まで、毛細管力により液体燃料Ａ３を上昇させることが必要である。よって、液体タンク４において必要な液面上昇の高さＨ２は、外側筐体２０が直方体であった場合、外側筐体２０の各頂点から特定位置２４すなわち外側筐体２０の中心位置までの距離となる。以上のことから、Ｈ２＜Ｈ１すなわち数１の第１式を満たす条件で、外側筐体２０の寸法あるいは分岐管４１の材料選定、分岐管４１の内径選定などを行う必要がある。なお、特定位置２４が外側筐体２０の中心位置ではない場合、高さＨ２を求めるための数１の第３式は異なってくることは言うまでもない。
【００８６】
分岐管４１を一本の管で構成する場合、分岐管４１の材料や内径は、数１の第１式においておおよその寸法や物性値を代入することによって求めることができる。例えば、外側筐体２０の寸法ｘ，ｙ，ｚをそれぞれ１８ｍｍ×３４ｍｍ×５．５ｍｍとし、おおよその物性値として、γ＝２１Ｎ／ｍ、θ＝３０°、ρ＝０．７９ｇ／ｃｍ3 という値を代入すると、分岐管４１の半径ｒは２４２μｍ以下にしなければならないことが分かる。すなわち、分岐管４１は、濡れ性の良い接触角３０度程度の材料により構成され、内径は４８４μｍ未満である必要があることが分かる。
【００８７】
しかし、内径４８４μｍというのは非常に小さい値であり、無理やり液体燃料Ａ３を吸い上げようとすると流路抵抗が高く、かなりの吸引圧が必要となる。これを解消するためには、例えば、内径４８４μｍの管を数本束ねた細管束、または、平均孔径が４８４μｍ程度以下の多孔質体，海綿状材料，発泡体または繊維状材料（以下、「発泡体等」という。）により分岐管４１を構成することが考えられる。なお、厳密に言えば、管の内径は発泡体等の平均孔径に置き換えられるものではないが、概数を議論する上では問題ないと考える。また、管と発泡体等とで、大きく異なる点がもう一つある。それは、管は両端面のみで液体の出入りがあるのに対し、発泡体等はどの面からも液体の出入りが可能であり、流れの方向が定まっていないという点である。ここでの発泡体等は管の代用として作用させるものであるので、管と同様に、両端面のみで液体燃料Ａ３の出入りが行われるよう、発泡体等の側面を覆うこと、すなわち発泡体等が分岐管４１に充填された状態にすることが重要になる。また、分岐管４１で覆うことにより液体燃料Ａ３の蒸発を抑えるという利点も得られる。
【００８８】
親液性内部部材４３は、上述した管の代用としての発泡体等に相当するものであり、多孔質体，海綿状材料，発泡体，繊維状材料および細管束のうち少なくとも一種よりなる親液性材料により形成され、液体を通過させる多数の空隙を有している。親液性内部部材４３の空隙は、毛細管力により液体燃料Ａ３を取入口４１Ｂから特定位置２４まで吸引可能な平均孔径を有している。具体的には、親液性内部部材４３の平均孔径は、分岐管４１が一本の管で構成されている場合の半径ｒに関する数１と同様の要件を満たしている。これにより、この液体タンク４では、分岐管４１を太くすることを可能とし、流路抵抗の増大を抑え、液体燃料Ａ３の吸出速度または吸出量を大きくすると共に、液体燃料Ａ３の吸引圧を小さくすることができる。なお、親液性内部部材４３は、多孔質体，海綿状材料，発泡体，繊維状材料および細管束のうちいずれか一種でもよいし、これらのうち二種以上を組み合わせたものでもよい。
【００８９】
親液性内部部材４３は、液体燃料Ａ３に対する濡れ性が良い材料、すなわち、液体燃料Ａ３の接触角θの余弦が正の材料により構成されている。数１の第１式から、管の半径ｒが正の値となるためには、接触角θの余弦は正でなければならず（θ＞９０だとｃｏｓθ＜０なので）、親液性内部部材４３の平均孔径も管の半径ｒと同様の要件を満たす必要があるからである。ちなみに、数１の第１式から、外側筐体２０の寸法を大きくするためには、親液性内部部材４３の孔径は小さいほど良く、濡れ性は高いほど良いことが分かる。
【００９０】
このような親液性内部部材４３の材料としては、例えば、天然繊維、獣毛繊維、ポリアセタール、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリウレタン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリビニル、ポリカーボネート、ポリエーテル樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリ乳酸樹脂、発泡金属、発泡酸化物、ゼオライト、素焼きの陶器が適している。なお、これらにオゾン処理などを施して、メタノールに対する濡れ性を向上させてもよい。親液性内部部材４３は、上記の材料のうち１種または２種以上の組合せからなるフォーム（発泡体）、フェルト、フェルト焼結体、粒子焼結体により構成することができる。具体的な材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）よりなる多孔質金属体（例えば、富山住友電工社製「セルメット（商品名）」）が挙げられる。
【００９１】
図２１は、親液性構造４０の具体的な構造の一例を表したものである。分岐管４１および接続管４２は、例えば、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）などよりなる一対のＸ字形の半割り部材４４Ａ，４４Ｂを重ねて接着剤（図示せず）により接着した構成を有する。半割り部材４４Ａ，４４Ｂにはそれぞれ溝４５Ａ，４５Ｂが設けられており、この溝４５Ａ，４５Ｂが合わさって分岐管４１および接続管４２が構成される。溝４５Ａ，４５Ｂ内に親液性内部部材４３が収容される。
【００９２】
この燃料電池１００は、例えば次のようにして製造することができる。なお、以下の製造方法では、図２１に示した半割り部材４４Ａ，４４Ｂを用いて親液性構造４０を形成する場合について説明する。
【００９３】
まず、第１の実施の形態と同様にして撥液性材料１１を形成し、この撥液性材料１１により、撥液性分岐部３１および撥液性接続部３２を有する撥液性構造３０を形成する。
【００９４】
次いで、上述した多孔質金属体よりなる薄板を溝４５Ａ，４５Ｂの形状に合わせて切断し、親液性内部部材４３を形成する。また、上述した材料よりなる半割り部材４４Ａ，４４Ｂを用意し、図２１に示したように、親液性内部部材４３を半割り部材４４Ａ，４４Ｂのそれぞれの溝４５Ａ，４５Ｂに埋め込み、半割り部材４４Ａ，４４Ｂをマレイン酸変性ポリプロピレンなどの接着剤（図示せず）により熱溶着する。これにより、図１７に示した親液性構造４０が形成される。
【００９５】
続いて、上述する材料により、気体出入口２１および液体出入口２７を有する外側筐体２０を形成し、この外側筐体２０内に撥液性構造３０および親液性構造４０を配設する。これにより、図１６および図１７に示した液体タンク５が完成する。
【００９６】
そののち、液体タンク５の一面に気化部１２１を配設し、液体タンク５と気化部１２１とを流路１２２で接続する。流路１２２にはポンプ１２３を設ける。これにより、図１５に示した燃料カートリッジ１２０が形成される。
【００９７】
また、上述した材料よりなる電解質膜１３１を、上述した材料よりなるアノード電極１３２およびカソード電極１３３の間に挟んで熱圧着することにより、電解質膜１１にアノード電極１３２およびカソード電極１３３を接合し、接合体１３０を形成する。そののち、接合体１３０を電気的に直列に接続し、アノード側板状部材１１１およびカソード側板状部材１１２の間に配設する。以上により、図１３に示した燃料電池本体１１０が形成される。最後に、燃料電池本体１１０のアノード側板状部材１１１の外側に、燃料カートリッジ１２０を配設する。以上により、図１３に示した燃料電池１００が完成する。
【００９８】
この燃料電池１００では、各接合体１３０のアノード電極１３２に、液体タンク５から液体燃料Ａ３が供給され、反応によりプロトンと電子とを生成する。プロトンは電解質膜１３１を通ってカソード電極１３３に移動し、電子および酸素と反応して水を生成する。これにより、液体燃料Ａ３すなわちメタノールの化学エネルギーの一部が電気エネルギーに変換されて電流として取り出され、外部の負荷が駆動される。
【００９９】
ここでは、液体タンク５において、外側筐体２０の二つ以上の頂点，辺または面と気体出入口２１とが、撥液性構造３０で接続されている。この撥液性構造３０は、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料１１により形成されているので、毛細管力によって液体燃料Ａ３が浸入できず、内部が常に気体で満たされている。また、外側筐体２０は、図４に示したように、どのような角度に傾けても、上面２２または下面２３のどちらかに、気体に接している頂点が必ず一つはある。よって、気体に接している頂点，その頂点を含む辺またはその頂点を含む面の一部分から撥液性構造３０の内部を通じて気体出入口２１で気体が出入りし、内圧が一定に保たれる。また、撥液性筐体１０の外面が外側筐体２０で覆われているので、内部の液体Ａ１に強い振動や衝撃などが加えられた場合にも、液体タンク４外への液体Ａ１の漏れ出しは抑えられる。
【０１００】
また、親液性構造４０への液体燃料Ａ３の取入口４１Ｂが分岐管４１の先端のみに制限されているので、外側筐体２０内の液体燃料Ａ３の流れには、この取入口４１Ｂのみから分岐管４１に入り、特定位置２４まで輸送され、接続管４２を経由して液体出入口２７で外側筐体２０外に吸い出されるという一定の方向性が生じる。図２２に示したように、外側筐体２０をどのような角度に傾けても、頂点２２Ａ〜２２Ｄ，２３Ａ〜２３Ｄのうち最低一つは液体燃料Ａ３に接している。よって、外側筐体２０内の液体燃料Ａ３が減っても、外側筐体２０内の厚み方向の四辺ｚのいずれかに存在する液体燃料Ａ３が、その辺に接する分岐管４１の先端の取入口４１Ｂから分岐管４１に入る。従って、外側筐体２０がどのような角度に傾けられても液体燃料Ａ３が最後まで吸い出される。
【０１０１】
更に、親液性構造４０は、多孔質体，海綿状材料，発泡体，繊維状材料および細管束のうち少なくとも一種よりなる親液性材料により形成された親液性内部部材４３を有しているので、分岐管４１の流路抵抗の増大が抑えられ、液体燃料Ａ３の吸出速度または吸出量が大きくなると共に、液体燃料Ａ３の吸引圧が小さくなる。
【０１０２】
このように本実施の形態の液体タンク５では、気体を通過させる空隙を有する撥液性材料１１により撥液性構造３０を形成し、この撥液性構造３０で、外側筐体２０の二つ以上の頂点，辺または面と気体出入口２１とを接続するようにしたので、外側筐体２０がどのような角度に傾けられた状態でも内圧を一定に保つことが可能となる。よって、この液体タンク５を、燃料電池１００の燃料カートリッジ１２０に用いることにより、液体燃料Ａ３の異常な噴出や液体タンク５の破損が抑えられ、安全性が向上する。
【０１０３】
また、外側筐体２０内に親液性構造４０を設け、その分岐管４１の先端に液体燃料Ａ３の取入口４１Ｂを設けるようにしたので、液体燃料Ａ３の流れの方向が一定になり、液体燃料Ａ３が少量になっても確実に吸い上げることができる。よって、外側筐体２０をどのような角度に傾けても外側筐体２０内の液体燃料Ａ３を最後まで吸い出すことが可能となる。特にポータブル用途の電子機器に搭載される燃料電池１００に好適であり、液体燃料Ａ３の利用効率を高め、機器の利便性を向上させることができる。
【０１０４】
特に、親液性構造４０の内部に、多孔質体，海綿状材料，発泡体，繊維状材料および細管束のうち少なくとも一種よりなる親液性材料により形成された親液性内部部材４３を設けるようにしたので、流路抵抗の増大を抑え、液体燃料Ａ３の吸出速度または吸出量を大きくすると共に、液体燃料Ａ３の吸引圧を小さくすることができる。
【０１０５】
（第６の実施の形態）
図２３は、本発明の第６の実施の形態に係る燃料タンク６の断面構成を表したものである。この燃料タンク６は、第１の実施の形態に係る燃料タンク１において、撥液性筐体１０に液体出入口１２を設けると共に、この撥液性筐体１０内に、第５の実施の形態と同様の親液性構造４０を設けたものである。この燃料タンク６の作用および効果は、第１および第５の実施の形態と同様であり、第１および第５の実施の形態と同様にして製造することができる。
【０１０６】
（第７の実施の形態）
図２４は、本発明の第７の実施の形態に係る燃料タンク７の断面構成を表したものである。この燃料タンク７は、第２の実施の形態に係る燃料タンク２において、外側筐体２０に液体出入口２７、撥液性筐体１０に液体出入口１２をそれぞれ設けると共に、この撥液性筐体１０内に、第５の実施の形態と同様の親液性構造４０を設けたものである。この燃料タンク７の作用および効果は、第２および第５の実施の形態と同様であり、第２および第５の実施の形態と同様にして製造することができる。
【０１０７】
（第８の実施の形態）
図２５は、本発明の第８の実施の形態に係る燃料電池１００の構成を表したものである。この燃料電池１００は、例えば、第５の実施の形態に係る液体タンク５において、吸気は外気から行う一方、排気は燃料電池本体１１０へと導くことにより、更に安全性を高めるようにしたものである。よって、対応する構成要素には同一の符号を付して説明する。
【０１０８】
燃料電池本体１１０は、第５の実施の形態と同様に構成されている。
【０１０９】
燃料カートリッジ１２０は、例えば、気体出入口２１に接続された管路１６１と、この管路１６１から分岐する第１の分岐路１６２および第２の分岐路１６３とを備えている。
【０１１０】
第１の分岐路１６２は、管路１６１と外気からの吸気口１６４とを接続しており、気体の流れを液体タンク４内への一方向に制限する機構として例えば逆流防止弁１６２Ａを有している。第２の分岐路１６３は、管路１６１と気化部１２１および燃料電池本体１１０とを接続しており、気体の流れを液体タンク４外への一方向に制限する機構として逆流防止弁１６３Ａを有している。また、第２の分岐路１６３は、液体タンク４の液体出入口２７に連通している。これにより、この燃料電池１００では、液体タンク４からの排気に含まれる液体燃料Ａ３が大気中に放出されることがなく、ユーザーのメタノール等への暴露を抑えて安全性を高めることが可能となっている。
【０１１１】
第１の分岐路１６２には、必要に応じて、ゴミとりフィルター１６２Ｂまたは酸素吸収剤フィルター１６２Ｃを設けてもよい。ゴミとりフィルター１６２Ｂは、空気中のゴミを除去するためのものであり、例えば吸気口１６４と逆流防止弁１６２Ａとの間に設けられている。酸素吸収剤フィルター１６２Ｃは、空気中の酸素により燃料電池本体１１０の発電性能が低下するのを抑え、かつ、燃料そのものの酸化劣化などを抑えるためのものであり、例えば逆流防止弁１６２Ａと気体出入口１６２との間に設けられている。
【０１１２】
なお、図２５では、ポンプ１２３が逆流防止弁１６３Ａの前段に配置されているが、ポンプ１２３は、逆流防止弁１６３Ａと気化部１２１および燃料電池本体１１０との間の位置１２３Ａに配置されていてもよい。
【０１１３】
この燃料電池１００では、外側筐体２０の内圧が下がると、吸気口１６４から第１の分岐路１６２に気体が吸い込まれる。この気体は、逆流防止弁１６２Ａにより液体タンク４内への一方向Ｂ４に制限され、管路１６１および気体出入口２１を介して液体タンク４内に取り込まれる。一方、外側筐体２０の内圧が上がると、撥液性構造３０の内部を通じて気体出入口２１から管路１６１および第２の分岐路１６３へと気体が排出される。排出された気体は、逆流防止弁１６３Ａにより液体タンク４外への一方向に制限され、液体出入口２７からの気化した燃料と共に、気化部１２１および燃料電池本体１１０へと供給される。排出された気体に含まれる液体燃料Ａ３は、燃料電池本体１１０で消費される。よって、液体燃料Ａ３が大気中に放出されてしまうことがなく、ユーザーのメタノール等への暴露が抑えられる。
【０１１４】
このように本実施の形態では、気体出入口２１に接続された管路１６１を、第１の分岐路１６２および第２の分岐路１６３に分岐させている。第１の分岐路１６２には、気体の流れを液体タンク４内への一方向に制限する逆流防止弁１６２Ａ、第２の分岐路１６３には、気体の流れを液体タンク４外への一方向に制限する逆流防止弁１６３Ａをそれぞれ設けている。これにより、液体タンク４からの排気に含まれる液体燃料Ａ３が大気中に放出されることをなくし、ユーザーのメタノール等への暴露を抑えて安全性を高めることが可能となる。
【０１１５】
なお、本実施の形態は、第２または第７の実施の形態で説明したような、撥液性筐体１０の外面を外側筐体２０で覆った構成の燃料タンク２，７にも適用可能である。
【０１１６】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形することができる。例えば、上記実施の形態では、撥液性分岐部３１または分岐管４１の出発点である特定位置２４が、外側筐体２０の中心位置である場合について説明したが、特定位置２４はこれに限られず、外側筐体２０を置く姿勢に応じて適切に選択することができる。例えば、外側筐体２０が下向きに（上面２２を下にして）配置されることが比較的多い場合には、中心位置よりも下方の位置を特定位置２４としてもよい。
【０１１７】
また、例えば、上記実施の形態において説明した各構成要素の材料および厚み、または燃料電池の発電条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の発電条件としてもよい。例えば、上述した液体タンク１〜５が燃料タンクとして使用される場合、液体燃料はメタノールのほか、エタノールやジメチルエーテルなどの他の液体燃料でもよい。
【０１１８】
更に、本発明の液体タンクは、燃料電池に限らず、灯油，軽油あるいはガソリンなど燃焼用燃料を使用する機器（照明用トーチ，ヒータあるいはエンジンなど）の燃料タンク、インクジェットプリンタにおけるインクカートリッジ、スプレーガン、または香水瓶などにも適用可能である。
【０１１９】
本発明の燃料電池は、例えば、携帯電話、電子写真機、電子手帳、ノートブック型パーソナルコンピュータ、カムコーダ、携帯型ゲーム機、携帯型ビデオプレーヤー、ヘッドフォンステレオまたはＰＤＡ（Personal Digital Assistants ）等の携帯型の電子機器に好適に用いることが可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
１〜５…燃料タンク、１０…撥液性筐体、１１…撥液性材料、１２…毛細管力傾斜材料、１３…液体出入口、２０…外側筐体、２１…気体出入口、２２…上面、２３…下面、２４…特定位置、２５…側面、２６…先端面、２７…液体出入口、３０…撥液性構造、３１…撥液性分岐部、３１Ａ…先端、３２…撥液性接続部、４０…親液性構造、４１…分岐管、４１Ａ…先端、４１Ｂ…取入口、４２…接続管、４３…親液性内部部材、４４Ａ，４４Ｂ…半割り部材、４５Ａ，４５Ｂ…溝、１００…燃料電池、１１０…燃料電池本体、１２０…燃料カートリッジ、１３０…接合体、１３１…電解質膜、１３２…アノード電極（燃料電極）、１３３…カソード電極（酸素電極）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【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】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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