(57)【要約】  本発明は、燃料電池に対するソケット部の取付け性やソケット部による液体燃料のシール性を簡易な構造で高めることによって、小型化を阻害することなく、信頼性や安全性を高めた燃料電池を提供することを目的とする。  本発明は、燃料カートリッジのノズルの着脱動作に応じて開閉される燃料流路を有するソケット部４と、ソケット部４が収納されるソケット収納部５と、ソケット収納部５と燃料供給路９を介して接続される燃料収容部と、燃料収容部から燃料が供給されて発電動作する起電部とを具備する燃料電池に関する。ソケット部４内の燃料流路と燃料供給路９との間は弾性体３１でシールされる。ソケット部４のソケット収納部５内への挿入位置は、ソケット部４による弾性体３１の押圧力を制御するように位置決めされる。ソケット収納部５内への挿入位置が規定されたソケット部４は固定部で固定される。
2008105182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料カートリッジのノズル部が着脱可能に接続され、前記ノズル部の着脱動作に応じて開閉される燃料流路を有するソケット部と、
前記ソケット部が収納されるソケット収納部と、
前記ソケット収納部と燃料供給路を介して接続され、前記ソケット部に前記ノズル部が接続された前記燃料カートリッジから供給された液体燃料を収容する燃料収容部と、
前記ソケット部内の前記燃料流路と前記燃料供給路との間をシールする弾性体と、
前記ソケット部による前記弾性体の押圧力を制御するように、前記ソケット部の前記ソケット収納部内への挿入位置を規定する位置決め部と、
前記位置決め部に基づいて前記ソケット収納部内への挿入位置が規定された前記ソケット部を固定する固定部と、
燃料極と、酸化剤極と、前記燃料極と前記酸化剤極とに挟持された電解質膜とを有する膜電極接合体を備え、前記燃料収容部から燃料が供給されて発電動作する起電部と
を具備することを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池において、
前記ソケット部は、前記ノズル部が挿入されるノズル挿入口を有するソケット本体と、前記ソケット本体に内蔵されたバルブ機構と、前記ソケット本体内に配置され、前記バルブ機構を開放した際に前記燃料流路をシールする弾性体ホルダとを備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項１記載の燃料電池において、
前記ソケット収納部は前記ソケット部が挿入される凹部を有し、前記燃料供給路は前記凹部の底部に開口されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項３記載の燃料電池において、
前記弾性体は前記ソケット部の下面と前記ソケット収納部の前記凹部の前記底部との間に配置されることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
請求項１記載の燃料電池において、
前記位置決め部は、前記ソケット部の外周面から突出させた突起部と、前記ソケット収納部に設けられ、前記突起部を受けて前記ソケット部の挿入位置を規定する突起受け部とを備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
請求項５記載の燃料電池において、
前記固定部は前記突起部を押さえる固定部材を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
請求項６記載の燃料電池において、
前記固定部材は前記ソケット部の外周面に沿って挿入される固定ピンを有することを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
請求項６記載の燃料電池において、
前記固定部材は前記ソケット部の外周面を覆うように係合される固定スリーブを有することを特徴とする燃料電池。
【請求項９】
請求項１記載の燃料電池において、
前記固定部は、前記ソケット部の外周面に設けられた凹部と、前記凹部と係合する固定ピンとを備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項１０】
請求項５記載の燃料電池において、
前記ソケット収納部は前記ソケット部の挿入方向に分割された第１および第２の半体を有し、前記第１および第２の半体はこれらを合体したときに前記突起受け部および前記固定部として機能するスロットを有することを特徴とする燃料電池。
【請求項１１】
請求項５記載の燃料電池において、
前記ソケット部の突起部および前記ソケット収納部の前記突起受け部は、前記ソケット収納部内に配置された前記ソケット部の回転を防止する機能を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項１２】
請求項１記載の燃料電池において、
前記燃料収容部は開口を有し、前記起電部は気液分離膜を介して前記燃料収容部の前記開口上に配置されることを特徴とする燃料電池。
【請求項１３】
請求項１記載の燃料電池において、
さらに、前記燃料収容部から前記起電部の前記燃料極に前記燃料を供給する燃料供給機構を具備することを特徴とする燃料電池。
【請求項１４】
請求項１３記載の燃料電池において、
前記燃料供給機構は、前記燃料収容部と流路を介して接続され、前記燃料極の面方向に前記燃料を分散させつつ供給する燃料供給部を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項１５】
請求項１３記載の燃料電池において、
前記燃料供給機構は、前記燃料収容部と流路を介して接続され、前記燃料を前記燃料極の複数個所に対して供給する燃料分配板を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項１６】
請求項１５記載の燃料電池において、
前記燃料分配板は、前記燃料収容部から前記流路を介して前記液体燃料が流入する燃料注入口と、前記燃料注入口と燃料通路を介して接続された複数の燃料排出口とを有することを特徴とする燃料電池。
【請求項１７】
請求項１４記載の燃料電池において、
前記燃料供給機構は前記流路に設けられた燃料供給ポンプを備えることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体燃料を用いた燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートパソコンや携帯電話等の携帯用電子機器を長時間充電なしで使用可能とするために、携帯用電子機器の電源や充電器に燃料電池を用いることが試みられている。燃料電池は燃料と空気を供給するだけで発電することができ、燃料を補給すれば連続して長時間発電することが可能であるという特徴を有している。このため、燃料電池を小型化できれば、携帯用電子機器の電源や充電器として極めて有利なシステムといえる。【０００３】
直接メタノール型燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ：ＤＭＦＣ）は小型化が可能であり、さらに燃料の取り扱いも容易であるため、携帯用電子機器の電源や充電器として有望視されている。ＤＭＦＣにおける液体燃料の供給方式としては、気体供給型や液体供給型等のアクティブ方式、また燃料収容部内の液体燃料を電池内部で気化させて燃料極に供給する内部気化型等のパッシブ方式が知られている。これらのうち、パッシブ方式はＤＭＦＣの小型化に対して有利である。【０００４】
パッシブ型等のＤＭＦＣにおいては、燃料収容部内の液体燃料を直接もしくは流路を介して起電部の燃料極側に送り、液体燃料の気化成分を燃料極に供給することで発電反応を生起する（特許文献１〜２参照）。燃料収容部に対しては、燃料カートリッジを用いて液体燃料を供給する。サテライトタイプ（外部注入式）の燃料カートリッジにおいては、バルブ機構を内蔵するノズル部とソケット部とを具備するカップラを用いて、液体燃料の遮断並びに注入を行うことが検討されている（特許文献３参照）。【０００５】
燃料カートリッジに収容された液体燃料は、燃料カートリッジに装着されたノズル部を燃料電池の燃料収容部に設けられたソケット部に接続し、これらノズル部およびソケット部内のバルブ機構を開放することによって、燃料電池の燃料収容部に供給される。ソケット部は小型化が進められている燃料電池の限られた空間内に設置する必要がある。さらに、ソケット部には漏液や破損による事故の発生を防止することが可能な構造が求められる。そこで、ソケット部には燃料電池に対して省スペースで簡易に取付けることができ、それ自体や取付け部からの漏液を簡易な構造で確実に防止することが求められる。
【特許文献１】国際公開第２００５／１１２１７２号パンフレット
【特許文献２】特開２００６−０８５９５２公報
【特許文献３】特開２００６−０９３００１公報
【発明の開示】
【０００６】
本発明の目的は、燃料電池に対するソケット部の取付け性やソケット部による液体燃料のシール性を簡易な構造で高めることによって、小型化を阻害することなく、信頼性や安全性を高めた燃料電池を提供することを目的としている。
【０００７】
本発明の態様に係る燃料電池は、燃料カートリッジのノズル部が着脱可能に接続され、前記ノズル部の着脱動作に応じて開閉される燃料流路を有するソケット部と、前記ソケット部が収納されるソケット収納部と、前記ソケット収納部と燃料供給路を介して接続され、前記ソケット部に前記ノズル部が接続された前記燃料カートリッジから供給された液体燃料を収容する燃料収容部と、前記ソケット部内の前記燃料流路と前記燃料供給路との間をシールする弾性体と、前記ソケット部による前記弾性体の押圧力を制御するように、前記ソケット部の前記ソケット収納部内への挿入位置を規定する位置決め部と、前記位置決め部に基づいて前記ソケット収納部内への挿入位置が規定された前記ソケット部を固定する固定部と、燃料極と、酸化剤極と、前記燃料極と前記酸化剤極とに挟持された電解質膜とを有する膜電極接合体を備え、前記燃料収容部から燃料が供給されて発電動作する起電部とを具備することを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態による燃料電池を燃料カートリッジと組合せた構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態による燃料電池のソケット部とソケット収納部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の他の実施形態による燃料電池のソケット部とソケット収納部を示す断面図である。
【図４】図３に示すソケット部の一例を示す斜視図である。
【図５】図３に示すソケット部の他の例を示す斜視図である。
【図６】図３に示すソケット部を固定ピンで固定した状態を示す図である。
【図７】図３に示すソケット部を固定ピンで固定した他の状態を示す図である。
【図８】図３に示すソケット部を固定スリーブで固定した状態を示す図である。
【図９】図３に示すソケット部を固定スリーブで固定した他の状態を示す図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態による燃料電池のソケット部を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示すソケット部を収納するソケット収納部を示す断面図である。
【図１２】図１０に示すソケット部をソケット収納部に収納した状態を示す断面図である。
【図１３】図１０に示すソケット部の変形例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態による燃料電池の構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態による燃料電池の構成を示す断面図である。
【図１６】図１５に示す燃料電池の燃料供給部の構成を示す斜視図である。
【図１７】図１５に示す燃料電池の燃料供給部の他の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【０００９】
１，７２…燃料電池、２…起電部、３…燃料収容部、４…ソケット部、５…ソケット収容部、６…燃料カートリッジ、７…カートリッジ本体、８…ノズル部、９…燃料供給路、１１…ノズル挿入口、１２…ソケット本体、１８…ゴムホルダ、１９…バルブ、１９ａ…バルブヘッド、１９ｂ…バルブステム、２０…バルブシート、２１…Ｏリング、２２…圧縮スプリング、３１…シール用弾性体、３２，４１…突起部、３３，４２，４７ｂ，４９ｂ…突起受け部、３４，３６…凹部、３５，４３…固定ピン、４４，４５…固定スリーブ、４７…二分割構造のソケット収容部の下側半体、４９…二分割構造のソケット収容部の上側半体、５２…アノード触媒層、５４…アノード（燃料極）、５５…カソード触媒層、５７…カソード（酸化剤極）、５８…電解質膜、７２…燃料供給部、７３…流路、７４…燃料供給ポンプ、８１…燃料分配板、８２…燃料注入口、８３…燃料排出口。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態による燃料電池の構成、さらに燃料電池を燃料カートリッジと組合せた構成を示している。図１に示す燃料電池１は、起電部２と燃料収容部３とを具備している。燃料収容部３の下面には、燃料受容部となるソケット部４を収納するソケット収納部５が設置されている。ソケット収納部５にはソケット部４が配置されている。ソケット収納部５は後述するように燃料供給路を介して燃料収容部３と接続されている。
【００１１】
ここでは、起電部２を燃料収容部３上に配置しているが、起電部２と燃料収容部３とは配管等の流路を介して接続されていてもよい。すなわち、燃料収容部３は起電部２とは別体として配置し、起電部２と流路を介して接続することができる。起電部２と燃料収容部３とを繋ぐ流路には、燃料供給ポンプ等を設置してもよい。起電部２と燃料収容部３とを流路を介して接続した構造については後に詳述する。
【００１２】
燃料カートリッジ６は液体燃料を収容するカートリッジ本体（液体燃料容器）７を有している。カートリッジ本体７の先端には、その内部に収容された液体燃料を燃料収容部３に供給する際の燃料吐出部となるノズル部８が設けられている。燃料カートリッジ６は燃料収容部３に液体燃料を注入するときのみ燃料電池１に接続されるものであり、いわゆるサテライトタイプ（外部注入式）の燃料カートリッジである。
【００１３】
燃料カートリッジ６のカートリッジ本体７には、燃料電池１に応じた液体燃料、例えば直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）であれば各種濃度のメタノール水溶液や純メタノール等のメタノール燃料が収容される。カートリッジ本体７に収容する液体燃料はメタノール燃料に限られるものではなく、例えばエタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、プロパノール水溶液や純プロパノール等のプロパノール燃料、グリコール水溶液や純グリコール等のグリコール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、その他の液体燃料であってもよい。カートリッジ本体７には燃料電池１に対応した液体燃料が収容される。
【００１４】
燃料電池１のソケット収納部５に収納されたソケット部４と燃料カートリッジ６のカートリッジ本体７に設けられたノズル部８とは、一対の接続機構（カップラ）を構成するものである。燃料電池１と燃料カートリッジ６とを接続（連結）するカップラにおいて、カートリッジ側接続機構としてのノズル部（オス側カップラ）８は、図示を省略したバルブ機構を内蔵している。通常状態（燃料カートリッジ６が燃料電池１から切り離された状態）において、ノズル部８のバルブ機構は閉状態とされている。燃料カートリッジ６を燃料電池１に接続すると、ノズル部８のバルブ機構が開状態となる。
【００１５】
燃料電池側接続機構としてのソケット部（メス側カップラ）４は、図２に示すようにソケット収納部５内に収納されている。ソケット収納部５はノズル部８が挿入される凹部５Ａを有する。ソケット収納部５は凹部５Ａの底部に開口された燃料供給路９を介して燃料収容部３と接続されている。ソケット部４はノズル部８の着脱動作に応じて開閉される燃料流路を有している。この燃料流路の開閉動作はソケット部４に内蔵されたバルブ機構により実施される。すなわち、ソケット部４はその内部の燃料流路をノズル部８の着脱動作に応じて動作するバルブ機構で開閉させるように構成されている。
【００１６】
ソケット部４の具体的な構成は以下の通りである。ソケット部４は凹状のノズル挿入口１１を有するソケット本体１２を具備している。ソケット本体１２は円筒状の本体外周上部１３と本体外周下部１４とを有している。本体外周上部１３と本体外周下部１４の内側には、バルブ室を形成する本体中部１５と本体下部１６とが配置されている。これらによって、ソケット本体１２が構成されている。本体中部１５と本体下部１６との間にはＯリング１７が介在されており、バルブ室の密閉性を高めている。
【００１７】
ソケット本体１２の本体中部１５上には、弾性体ホルダとしてゴムホルダ１８が設置されている。ゴムホルダ１８はジャバラ形状と材料特性（ゴム弾性）に基づいて軸方向に弾性が付与されている。ゴムホルダ１８はその先端部をノズル部８の先端側に嵌め合わせることによって、ノズル部８との間にシールを形成するシール部材である。ゴムホルダ１８の内側は燃料流路とされている。すなわち、ゴムホルダ１８はソケット部４のバルブ機構を開放した際に外部と燃料流路との間をシールするシール部材である。
【００１８】
ソケット本体１２内にはバルブ１９が配置されている。バルブ１９はバルブヘッド１９ａとバルブステム１９ｂとガイドピン１９ｃとを備えている。バルブヘッド１９ａは本体中部１５と本体下部１６とで規定されたバルブ室内に配置されている。バルブステム１９ｂはゴムホルダ１８内に収納されている。ガイドピン１９ｃは外周に流路を有し、燃料供給路９に挿入されている。このようなバルブ１９は軸方向（ノズル部８の挿入方向）に進退可能とされている。バルブヘッド１９ａと本体中部１５の下面側に形成されたバルブシート２０との間にはＯリング２１が配置されている。
【００１９】
バルブ１９には圧縮スプリング２２等の弾性体でバルブヘッド１９ａをバルブシート２０に押し付ける力が常時加えられている。これによって、Ｏリング２１は押圧されている。通常状態（燃料電池１から燃料カートリッジ６が切り離された状態）において、Ｏリング２１はバルブヘッド１９ａを介してバルブシート２０に押し付けられている。これによって、ソケット部４内の燃料流路が閉状態とされている。
【００２０】
ソケット本体１２の本体下部１６には連通孔２３が設けられている。連通孔２３は燃料供給路９を介して燃料収容部３と接続されている。燃料カートリッジ６のノズル部８を燃料電池１のソケット部４に接続すると、バルブステム１９ｂが後退してバルブヘッド１９ａがバルブシート２０から離れる。これによって、ソケット部４内の燃料流路は開状態とされる。ノズル部８内の燃料流路もソケット部４に接続した際に開状態とされる。
【００２１】
ノズル部８をソケット部４に接続するとノズル部８とソケット部４のバルブ機構が順に開くことで、ノズル部８とソケット部４の燃料流路が連通した状態となる。このようなノズル部８とソケット部４との接続動作とそれに基づくバルブ機構の開閉動作に基づいて、カートリッジ本体７内に収容された液体燃料を、ノズル部８およびソケット部４内の燃料流路、さらに燃料供給路９を介して燃料収容部３に供給することが可能とされている。
【００２２】
ソケット部４はソケット収納部５内に挿入されている。ソケット収納部５内にはソケット部４内の燃料流路とソケット収納部５に接続された燃料供給路９との間をシールする弾性体３１が配置されている。弾性体３１は略円筒状のソケット部４の下面と凹部状のソケット収納部５の底部との間に配置される。弾性体３１にはゴム製や樹脂製の弾性部材が用いられる。弾性体３１の形状はシール部品として機能するものであれば特に限定されるものではなく、Ｏリング、ガスケット、パッキン等が挙げられる。弾性体３１の具体例としては、ゴム製Ｏリングやフッ素系樹脂等からなる樹脂製パッキンが挙げられる。
【００２３】
弾性体３１はソケット収納部５内に挿入されたソケット部４の下面で押圧されて変形することによって、ソケット部４内の燃料流路と燃料供給路９との間をシールする。弾性体３１によるシール機能はソケット部４の押圧力に左右される。すなわち、ソケット部４で弾性体３１を押圧する力が不十分であると、弾性体３１の変形量が不足して十分なシール機能を得ることができない。ソケット部４による弾性体３１の押圧力が過剰になりすぎても、弾性体３１によるシール機能が低下する。
【００２４】
そこで、この実施形態の燃料電池１は、ソケット部４による弾性体３１の押圧力を所定の値に制御するように、ソケット収納部５内におけるソケット部４の挿入位置を規定する位置決め部を備えている。この実施形態の位置決め部は、ソケット部４の外周面から突出させた突起部３２と、突起部３２を受けてソケット部４の挿入位置を規定する突起受け部３３とで構成されている。突起受け部３３はソケット収納部５の上面で構成されている。
【００２５】
さらに、ソケット本体１２の本体下部１６は突出部２４を有しており、この突出部２４の高さに基づいて弾性体３１の配置空間が形成されている。突出部２４は燃料供給路９に接続された連通孔２５を有しており、液体燃料の流通を確保している。本体下部１６の突出部２４に代えて、ソケット収納部５内に座金を配置したり、またソケット収納部５の底面に突出部を設けてもよい。これらによっても、弾性体３１の配置空間を規定することができる。ソケット収納部５内に配置される座金やソケット収納部５に設けられる突出部にも、本体下部１６の突出部２４と同様に液体燃料の流通路を形成することが好ましい。
【００２６】
ソケット部４は、突起部３２と突起受け部３３とで構成された位置決め部に基づいて、ソケット収納部内５への挿入位置が規定された状態で固定されている。この実施形態の固定部は、ソケット本体１２の本体外周上部１３の外周面に設けられた凹部３４と、この凹部３４と係合する固定ピン３５とで構成されている。凹部３４は本体外周上部１３の外周面を、その接線方向にくびれさせた形状を有している。ここでは、ソケット収納部内５にもソケット本体１２の凹部３４と対向するように凹部３６が設けられている。
【００２７】
そして、凹部３４、３６による空間に円筒状ソケット部４の外周面と接線方向で接するように固定ピン３５を挿入することによって、ソケット部４がソケット収納部内５に固定される。固定ピン３５は凹部３４、３６間に挿入されることで、ソケット部４の軸方向の位置を規定している。凹部３４、３６を固定ピン３５が挿入される箇所のみに形成すると周方向に対しても位置が規定される。燃料カートリッジ６をソケット部４に回転させて接続する方式の場合、ソケット部４の回転を防止する効果も得られる。固定ピン３５は後述するように２本の針状ピンやＵ字ピンで構成される。針状ピンを適用する場合、テーパーピンを使用することで挿入性を高め、かつ固定状態の安定化を図ることができる。
【００２８】
上述したように、ソケット部４の外周面から突出させた突起部３２をソケット収納部５側の突起受け部３３で受けて、ソケット部４のソケット収納部５内への挿入位置を規定することによって、ソケット部４による弾性体３１の押圧力を所定の値に制御している。従って、弾性体３１によるシール機能を安定的に得ることが可能となる。さらに、ソケット部４による弾性体３１の押圧力は、ソケット本体１２に設けられた突出部２４によっても規制されるため、弾性体３１によるシール機能をより安定的に得ることができる。
【００２９】
この実施形態の燃料電池１においては、ソケット部４の取付け性（固定性）や取付け部における液体燃料のシール性を、位置決め部や固定部による簡易な構造で確実に高めることができる。これはソケット部４の取付け部を含む燃料電池１の小型化や構造の簡易化に寄与する。従って、小型化が進められている燃料電池１の限られた空間内にソケット部４を設置した上で、漏液による事故の発生を防止することが可能となる。すなちわ、小型で信頼性や安全性に優れる燃料電池１を提供することができる。
【００３０】
次に、本発明の他の実施形態について、図３ないし図９を参照して説明する。図３はソケット部４とソケット収納部５の他の構成を示す図であり、ソケット部４をソケット収納部５に収納した状態を示している。なお、燃料電池の全体構成や燃料電池を燃料カートリッジと組合せた構成は、図１および図２に示した実施形態の燃料電池１と同様とされている。ソケット部４の内部構造等も同様である。以下において、図１および図２と同一部分には同一符号を付して、その説明を一部省略する。
【００３１】
図３に示すソケット部４は、円筒状のソケット本体１２の外周面から径方向外側に突出させた突起部４１を有している。突起部４１はソケット本体１２の本体外周上部１３の下端部側、すなわちソケット本体１２の中央付近に設けられている。突起部４１の具体的な形状としては、図４に示すようにソケット本体１２の外周面の円周方向に対して部分的に径方向外側に突出させた突起形状や、図５に示すようにソケット本体１２の外周面の円周方向に沿って径方向外側に突出させたリブ形状が挙げられる。
【００３２】
ソケット収納部５は、ソケット部４が挿入される凹部５Ａと、突起部４１の挿入をガイドしつつ突起部４１を受ける突起挿入部５Ｂが設けられている。突起部４１が図４に示したような突起形状を有する場合、突起受け部としての突起挿入部５Ｂには凹部５Ａの内壁面に軸方向に沿って形成された溝部が適用される。突起部４１が図５に示したようなリブ形状を有する場合、突起挿入部５Ｂには凹部５Ａより内径が大きい凹部が適用される。この場合、凹部５Ａと突起挿入部５Ｂを構成する凹部とは段付穴を構成する。
【００３３】
ソケット部４は、突起部４１を突起挿入部５Ｂに係合させつつ、ソケット収納部５の凹部５Ａ内に挿入される。ソケット部４をソケット収納部５内に挿入した際に、突起部４１は突起挿入部５Ｂの底面で支持される。突起挿入部５Ｂの底面４２は突起部４１の受け部となる。突起挿入部５Ｂの深さ（ソケット部４の挿入方向に対する深さ）は、ソケット部４をソケット収納部５内に挿入した際に、ソケット部４による弾性体３１の押圧力を所定の値に制御する深さに設定されている。突起部４１と突起挿入部５Ｂとは、ソケット収納部５内におけるソケット部４の挿入位置を規定する位置決め部を構成している。
【００３４】
ソケット部４は突起部４１が突起挿入部５Ｂの底面４２で構成される突起受け部で支持されることによって、ソケット収納部５内の挿入位置が規定される。これによって、ソケット部４による弾性体３１の押圧力が所定の値に制御されるため、弾性体３１によるシール機能を安定的に得ることができる。この実施形態においても、ソケット本体１２の下部やソケット収納部５の下面に突出部を設けたり、ソケット収納部５内に座金等を配置することは有効である。これらによって、弾性体３１の配置空間を確保することができると共に、弾性体３１によるシール機能をより安定的に得ることが可能となる。
【００３５】
位置決め部を構成する突起部４１は、さらにソケット部４の固定部としても機能する。例えば、図６や図７に示すように、突起部４１を押さえる固定部材として固定ピン４３を挿入することによって、ソケット部４がソケット収納部５内に固定される。図６は固定ピン４３として２本の針状ピン４３Ａを使用した状態を示している。図７は固定ピン４３としてＵ字ピン４３Ｂを使用した状態を示している。固定ピン４３はソケット収納部内５に設けられた挿入孔に挿入される。固定ピン４３はソケット本体１２の外周面の接線方向に挿入される。この状態で、突起部４１が固定ピン４３で押さえられることによって、ソケット部４を固定することができる。
【００３６】
図４に示したような突起形状を有する突起部４１を用いた場合には、突起挿入部５Ｂを構成する溝部の形状をＬ字形やＪ字形等とすることによって、位置決め部を構成する突起部４１と突起挿入部５Ｂとで固定部を兼ねることができる。例えば、突起部４１を突起挿入部５Ｂとしての溝部の深さ方向（ソケット収納部５の軸方向）に挿入し、突起部４１が溝部の底面に突き当たったところで、Ｌ字形等の溝部に沿ってソケット収納部５の周方向に例えば９０°回転させる。突起部４１はＬ字形等の溝部で固定される。このように、突起部４１と突起挿入部５Ｂのみでソケット部４を固定することも可能である。
【００３７】
さらに、固定部材は図８や図９に示すように、ソケット部４の外周面を覆うようなスリーブ形状を有するものであってもよい。図８は凹部形状の突起挿入部５Ｂに突起部４１の上方から固定スリーブ４４を押し込んだ状態を示している。図８に示す固定スリーブ４４は弾性部材で構成されており、これを凹部形状の突起挿入部５Ｂに圧入して突起部３２を押さえる。ソケット部４はソケット収納部５内に固定される。図９に示す固定スリーブ４５は、凹部形状の突起挿入部５Ｂとネジ止めされる。固定スリーブ４４、４５の固着には各種の構造を適用することが可能である。
【００３８】
この実施形態の燃料電池においても、ソケット部４の取付け性（固定性）や取付け部における液体燃料のシール性を、位置決め部や固定部による簡易な構造で確実に高めることができる。これはソケット部４の取付け部を含む燃料電池の小型化や構造の簡易化に寄与する。従って、小型化が進められている燃料電池の限られた空間内にソケット部４を設置した上で、漏液等による事故の発生を防止することが可能となる。すなちわ、小型で信頼性や安全性等に優れる燃料電池を提供することができる。
【００３９】
次に、本発明のさらに他の実施形態について、図１０ないし図１３を参照して説明する。図１０はソケット部４の他の構成を示す図であり、図１１および図１２はソケット部４をソケット収納部５に収納する状態を示す図である。なお、燃料電池の全体構成や燃料電池を燃料カートリッジと組合せた構成は、図１および図２に示した実施形態の燃料電池１と同様とされている。ソケット部４の内部構造等も同様である。以下において、図１および図２と同一部分には同一符号を付して、その説明を一部省略する。
【００４０】
図１０に示すソケット部４は、円筒状のソケット本体１２の外周面から径方向外側に突出させた突起部４１を有している。突起部４１はソケット本体１２の本体外周上部１３の下端部側、すなわちソケット本体１２の中央付近に設けられている。突起部４１はソケット本体１２の外周面の円周方向に沿って径方向外側に突出させたフランジ形状を有している。フランジ状の突起部４１は円形の外周形状を有する。さらに、ソケット本体１２の上端部にはソケットカバー４６が配置されている。ソケットカバー４６はソケット部４の回転を防止する四角形のフランジ４６ａを有している。
【００４１】
ソケット収納部５は図１１に示すように、ソケット部４の挿入方向に分割された二分割構造を有する。ソケット収納部５の下側半体（第１の半体）４７は燃料収容部３と一体的に設けられている。ソケット収納部５の下側半体４７はソケット部４を軸方向に二分割したときの下半分の形状に対応する凹部４７ａを有している。さらに、下側半体４７は燃料供給路９が設けられた流路部４８を有している。ソケット収納部５の上側半体（第２の半体）４９は、ソケット部４の上半分の形状に対応する凹部４９ａと、流路部４８と接合される接合部５０とを有している。
【００４２】
上述したソケット収納部５において、ソケット部４を収容する部分は二分割されているものの、燃料供給路９が設けられる流路部４８は下側半体４７に一体的に設けられている。Ｏリング等のシール部品形状を有する弾性体３１が配置されるソケット部４の下端面には、液体燃料に対するシールの安定性の観点から、金型成形時に生じる分割痕（パーティングライン）を設けないことが好ましい。この実施形態ではその点に配慮し、ソケット収納部５を非対称の下側半体４７と上側半体４９とで構成している。
【００４３】
ソケット収納部５の下側半体４７および上側半体４９には、それぞれフランジ状の突起部４１に対応するスロット４７ｂ、４９ｂが設けられている。スロット４７ｂ、４９ｂは下側半体４７と上側半体４９とを合体させた際に、突起部４１の全周と係合するような形状を有している。さらに、下側半体４７および上側半体４９の先端側には、それぞれソケットカバー４６に設けられた四角形のフランジ４６ａに対応するフランジ受け部４７ｃ、４９ｃが設けられている。フランジ受け部４７ｃ、４９ｃは下側半体４７と上側半体４９とを合体させた際に、四角形のフランジ４６ａを挟み込むような形状を有している。
【００４４】
この実施形態のソケット部４とソケット収納部５は、図１１および図１２に示すようにして組立てられる。まず、ソケット部４の下端面にＯリング等のシール部品形状を有する弾性体３１をセットした後、燃料供給路９にソケット部４のガイドピン１９ｃを挿入しつつ、ソケット部４をソケット収納部５の下側半体４７の凹部４７ａ内に配置する。次に、ソケット収納部５の上側半体４９をソケット部４の上から被せる。この後、ソケット収納部５の下側半体４７と上側半体４９との各端面間（流路部４８と接合部５０との間を含む）を接合することによって、ソケット部４をソケット収納部５内に収納する。下側半体４７と上側半体４９との接合には、例えば超音波溶着やレーザ溶着が用いられる。
【００４５】
この際、ソケット部４の突起部４１がソケット収納部５のスロット４７ｂ、４９ｂで保持されるため、ソケット部４はソケット収納部５内の所定の位置に配置される。これによって、ソケット部４による弾性体３１の押圧力は所定の値に制御されるため、弾性体３１によるシール機能を安定的に得ることができる。ソケット部４の突起部４１と二分割構造のソケット収納部５のスロット４７ｂ、４９ｂは、ソケット部４の位置決め部と固定部とを兼ねるものである。さらに、ソケット部４が有する四角形のフランジ４６ａはソケット収納部５のフランジ受け部４７ｃ、４９ｃで挟み込まれるため、ソケット収納部５内に配置されたソケット部４の回転が防止される。ノズル部８をソケット部４に回転させて接続する方式の場合、ソケット部４の回転を防止することで接続性が向上する。
【００４６】
ソケット部４に設ける突起部４１は、図１３に示すように、ソケット本体１２の外周面に対して径方向外側に部分的に突出させた形状を有していてもよい。この場合、二分割構造のソケット収納部５には突起部４１に対応した幅と深さを有するスロットが設けられる。図１３に示した突起部４１とそれに対応するスロットを適用した場合、突起部４１とそれを受けるスロットとがソケット部４の位置決め部および固定部として機能することに加えて、ソケット部４の回転防止部としても機能する。図１０ないし図１３に示すように、二分割構造のソケット収納部５を適用した場合、ソケット部４を固定するピンやスリーブを省くことができるため、部品点数の削減を図ることが可能となる。
【００４７】
この実施形態の燃料電池においても、ソケット部４の取付け性（固定性）や取付け部における液体燃料のシール性を、位置決め部や固定部による簡易な構造で確実に高めることができる。これはソケット部４の取付け部を含む燃料電池の小型化や構造の簡易化に寄与する。従って、小型化が進められている燃料電池の限られた空間内にソケット部４を設置した上で、漏液等による事故の発生を防止することが可能となる。すなちわ、小型で信頼性や安全性等に優れる燃料電池を提供することができる。
【００４８】
次に、上述した燃料電池１における起電部２の具体的な構造等について説明する。燃料電池１の構成は特に限定されるものではなく、サテライトタイプの燃料カートリッジ６が必要時に接続される燃料電池であればよい。燃料電池１としては、例えばパッシブ型のＤＭＦＣ、アクティブ型のＤＭＦＣ、起電部２と燃料収容部３とが流路を介して接続されたセミパッシブ型と称されるＤＭＦＣが挙げられる。
【００４９】
まず、第１の実施形態としてパッシブ型の燃料電池１について、図１４を参照して述べる。図１４に示す燃料電池（ＤＭＦＣ）１は起電部２と燃料収容部３に加えて、これらの間に介在された気液分離膜５１を具備している。起電部２は、アノード触媒層５２とアノードガス拡散層５３とを有するアノード（燃料極）５４と、カソード触媒層５５とカソードガス拡散層５６とを有するカソード（酸化剤極／空気極）５７と、アノード触媒層５２とカソード触媒層５５とで挟持されたプロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜５８とから構成される膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）を備えている。
【００５０】
アノード触媒層５２やカソード触媒層５５に含有される触媒としては、例えばＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ等の白金族元素の単体、白金族元素を含有する合金等が挙げられる。アノード触媒層５２にはメタノールや一酸化炭素に対して強い耐性を有するＰｔ−ＲｕやＰｔ−Ｍｏ等を用いることが好ましい。カソード触媒層５５にはＰｔやＰｔ−Ｎｉ等を用いることが好ましい。ただし、触媒はこれらに限定されるものではなく、触媒活性を有する各種の物質を使用することができる。触媒は炭素材料等の導電性担持体を使用した担持触媒、あるいは無担持触媒のいずれであってもよい。
【００５１】
アノード触媒層５２に積層されるアノードガス拡散層５３は、アノード触媒層５２に燃料を均一に供給する役割を果たすと同時に、アノード触媒層５２の集電機能を有するものである。カソード触媒層５５に積層されるカソードガス拡散層５６は、カソード触媒層５５に酸化剤を均一に供給する役割を果たすと同時に、カソード触媒層５５の集電機能を有するものである。アノードガス拡散層５３やカソードガス拡散層５６は、例えばカーボンペーパーのような導電性を有する多孔質基材で構成される。
【００５２】
電解質膜５８を構成するプロトン伝導性材料としては、例えばスルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸重合体のようなフッ素系樹脂（ナフィオン（商品名、デュポン社製）やフレミオン（商品名、旭硝子社製）等）、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂、タングステン酸やリンタングステン酸等の無機物等が挙げられる。ただし、これらに限られるものではなく、各種のプロトン伝導性材料を使用することができる。
【００５３】
アノードガス拡散層５３はアノード導電層５９と積層されている。カソードガス拡散層５６はカソード導電層６０と積層されている。アノード導電層５９やカソード導電層６０は、例えばＡｕのような導電性金属材料からなるメッシュや多孔質膜等で構成される。電解質膜５８とアノード導電層５９との間、および電解質膜５８とカソード導電層６０との間には、それぞれゴム製のＯリング６１が介在されている。これらによって、起電部２からの燃料漏れや酸化剤漏れを防止している。
【００５４】
燃料収容部３には、液体燃料Ｆとしてメタノール燃料が充填されている。燃料収容部３は起電部２側が開口されており、この燃料収容部３の開口と起電部２との間に気液分離膜５１が配置されている。気液分離膜５１は、液体燃料Ｆの気化成分のみを透過し、液体成分は透過させないものである。気液分離膜５１の構成材料としては、例えばポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂が挙げられる。液体燃料Ｆの気化成分とは、液体燃料Ｆとしてメタノール水溶液を使用した場合にはメタノールの気化成分と水の気化成分からなる混合気、純メタノールを使用した場合にはメタノールの気化成分を意味する。
【００５５】
カソード導電層６０上には保湿層６２が積層されており、さらにその上には表面層６３が積層されている。表面層６３は酸化剤である空気の取入れ量を調整する機能を有し、その調整は表面層６３に設けられた空気導入口６４の個数やサイズで調整される。保湿層６２はカソード触媒層５５で生成された水の一部が含浸されて水の蒸散を抑制する機能と、カソードガス拡散層５６に酸化剤を均一に導入することで、カソード触媒層５５への酸化剤の均一拡散を促進する機能を有している。保湿層６２は例えば多孔質部材で構成される。具体的にはポリエチレンやポリプロピレンの多孔質体等が用いられる。
【００５６】
そして、燃料収容部３の開口上に気液分離膜５１、起電部２、保湿層６２、表面層６３を順に積層し、その上からステンレス製のカバー６５を被せて全体を保持することによって、燃料電池１が構成されている。カバー６５には表面層６３の空気導入口６４と対応する部分に開口が設けられている。燃料収容部３にはカバー６５の爪部６５ａを受けるテラス６６が設けられている。カバー６５はテラス６６に爪６５ａをかしめることで燃料電池全体を一体的に保持している。図１４では図示を省略したが、図１に示したように燃料収容部３の下面側にはソケット部４が収納されたソケット収納部５が設けられている。
【００５７】
上述した燃料電池（ＤＭＦＣ）１においては、燃料収容部３内の液体燃料Ｆ（例えばメタノール水溶液）が気化し、この気化成分が気液分離膜５１を透過して起電部２に供給される。起電部２内において、液体燃料Ｆの気化成分はアノードガス拡散層５３で拡散されてアノード触媒層５２に供給される。アノード触媒層５２に供給された気化成分は、下記の式（１）に示すメタノールの内部改質反応を生じさせる。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ  →  ＣＯ2＋６Ｈ+＋６ｅ-  …（１）
【００５８】
液体燃料Ｆとして純メタノールを使用した場合には、燃料収容部３から水蒸気が供給されない。このため、例えばカソード触媒層５５で生成した水や電解質膜５８中の水をメタノールと反応させて、式（１）の内部改質反応を生じさせる。あるいは、式（１）の内部改質反応によらず、水を必要としない他の反応機構により内部改質反応を生じさせる。
【００５９】
内部改質反応で生成されたプロトン（Ｈ+）は電解質膜５８を伝導し、カソード触媒層５５に到達する。表面層６３の空気導入口６４から取り入れられた空気（酸化剤）は、保湿層６２、カソード導電層６０、カソードガス拡散層５６を拡散して、カソード触媒層５５に供給される。カソード触媒層５５に供給された空気は、下記の式（２）に示す反応を生じさせる。この反応によって、水の生成を伴う発電反応が生じる。
（３／２）Ｏ2＋６Ｈ+＋６ｅ-  →  ３Ｈ2Ｏ  …（２）
【００６０】
上述した反応に基づく発電反応が進行するにしたがって、燃料収容部３内の液体燃料Ｆ（例えばメタノール水溶液や純メタノール）は消費される。燃料収容部３内の液体燃料Ｆが空になると発電反応が停止するため、その時点でもしくはそれ以前の時点で燃料収容部３内に燃料カートリッジ６から液体燃料を供給する。燃料カートリッジ６からの液体燃料の供給は、前述したように燃料カートリッジ６側のノズル部８を燃料電池１側のソケット部４に挿入して接続することにより実施される。
【００６１】
次に、第２の実施形態としてセミパッシブ型の燃料電池について、図１５ないし図１７を参照して述べる。図１５に示す燃料電池（ＤＭＦＣ）７１は、第１の実施形態の燃料電池１と同様に起電部２を備えている。起電部２は前述したように、アノード５４とカソード５７と電解質膜５８とから構成される膜電極接合体（ＭＥＡ）を備えている。起電部２は燃料供給部７２上に配置されている。電解質膜５８と燃料供給部７２およびカバープレート６５との間には、それぞれゴム製のＯリング６１が介在されている。
【００６２】
図示を省略したが、カバープレート６５は酸化剤である空気を取入れるための開口を有している。起電部２とカバープレート６５との間には、必要に応じて第１の実施形態と同様な保湿層や表面層が配置される。保湿層はカソード５７で生成された水の一部が含浸されて水の蒸散を抑制すると共に、カソード５７への空気の均一拡散を促進するものである。表面層は空気の取入れ量を調整するものであり、空気の取入れ量に応じて個数や大きさが調整された複数の空気導入口を有する。
【００６３】
起電部２のアノード５４側には燃料供給部７２が配置されている。燃料供給部７２は配管のような液体燃料の流路７３を介して燃料収容部３と接続されている。燃料供給部７２には燃料収容部３から流路７３を介して液体燃料が導入される。流路７３には燃料供給ポンプ７４が介在されている。これらは燃料供給機構を構成している。流路７３は燃料供給部７２や燃料収容部３と独立した配管に限られるものではない。燃料供給部７２と燃料収容部３とを積層して一体化する場合、これらを繋ぐ液体燃料の流路であってもよい。燃料供給部７２は流路７３を介して燃料収容部３と接続されていればよい。図１５では図示を省略したが、燃料収容部３はソケット部４が収納されたソケット収納部５を有している。
【００６４】
燃料供給部７２はアノード５４の面方向に燃料を分散並びに拡散させつつ供給するものである。ここでは燃料供給部７２として図１６や図１７に示すような燃料分配板８１を用いている。燃料供給部７２は燃料拡散室とその内部に配置された燃料拡散材とで構成してもよい。燃料拡散室には上部が開口された箱状の容器が用いられる。燃料拡散室内に配置される燃料拡散材としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン等からなる樹脂製多孔質板が用いられる。起電部２は燃料拡散材を収納した燃料拡散室の開口側にアノード５４が位置するように配置される。
【００６５】
燃料分配板８１は図１６に示すように、液体燃料が流路７３を介して流入する少なくとも１個の燃料注入口８２と、液体燃料やその気化成分を排出する複数個の燃料排出口８３とを有している。燃料分配板８１の内部には図１５に示すように、燃料注入口８２から導かれた液体燃料の通路となる空隙部８４が設けられている。複数の燃料排出口８３は燃料通路として機能する空隙部８４にそれぞれ直接接続されている。
【００６６】
燃料注入口８２から燃料分配板８１に導入された液体燃料は空隙部８４に入り、この燃料通路として機能する空隙部８４を介して複数の燃料排出口８３にそれぞれ導かれる。複数の燃料排出口８３には、例えば液体燃料の気化成分のみを透過し、液体成分は透過させない気液分離体（図示せず）を配置してもよい。これによって、起電部２のアノード５４には液体燃料の気化成分が供給される。気液分離体は燃料分配板８１とアノード５４との間に気液分離膜として設置してもよい。液体燃料の気化成分は複数の燃料排出口８３からアノード５４の複数個所に向けて排出される。
【００６７】
燃料排出口８３は起電部２全体に燃料を供給することが可能なように、燃料分配板８１のアノード５４と接する面に複数設けられている。燃料排出口８３の個数は２個以上であればよいが、起電部２の面内における燃料供給量を均一化する上で、０．１〜１０個／ｃｍ2の燃料排出口８３が存在するように形成することが好ましい。燃料排出口８３の個数が０．１個／ｃｍ2未満であると、起電部２に対する燃料供給量を十分に均一化することができず、１０個／ｃｍ2を超えて形成してもそれ以上の効果が得られない。
【００６８】
燃料供給部７２は図１７に示すように、燃料注入口８２と複数の燃料排出口８３とを細管８５のような燃料通路で接続した燃料分配板８１で構成してもよい。燃料分配板８１の内部に設けられた細管８５は途中で複数に分岐しており、これら分岐した細管８５の各終端部に燃料排出口８３がそれぞれ設けられている。細管８５は内径が０．０５〜５ｍｍの貫通孔であることが好ましい。燃料通路は燃料分配板８１内に形成した細管８５に代えて燃料流通溝で構成してもよい。この場合、燃料流通溝を有する流路板を複数の燃料排出口を有する拡散板で覆うことによって、燃料分配板８１が構成される。
【００６９】
流路７３にはポンプ７４が介在されている。ポンプ７４は燃料を循環させる循環ポンプではなく、あくまでも燃料収容部３から燃料供給部７２に液体燃料を送液する燃料供給ポンプである。燃料供給部７２から起電部２に供給された燃料は発電反応に使用され、その後に循環して燃料収容部３に戻されることはない。この実施形態の燃料電池７１は燃料を循環しないことから、従来のアクティブ方式とは異なるものであり、装置の小型化等を損なうものではない。さらに、液体燃料の供給にポンプ７４を使用しており、従来の内部気化型のような純パッシブ方式とも異なる。図１５に示す燃料電池７１はセミパッシブ型と呼称される方式を適用したものである。
【００７０】
ポンプ７４の種類は特に限定されるものではないが、少量の液体燃料を制御性よく送液することができ、さらに小型軽量化が可能という観点から、ロータリーベーンポンプ、電気浸透流ポンプ、ダイアフラムポンプ、しごきポンプ等を使用することが好ましい。ロータリーベーンポンプはモータで羽を回転させて送液するものである。電気浸透流ポンプは電気浸透流現象を起こすシリカ等の焼結多孔体を用いたものである。ダイアフラムポンプは電磁石や圧電セラミックスによりダイアフラムを駆動して送液するものである。しごきポンプは柔軟性を有する燃料流路の一部を圧迫し、燃料をしごき送るものである。これらのうち、駆動電力や大きさ等の観点から、電気浸透流ポンプや圧電セラミックスを有するダイアフラムポンプを使用することがより好ましい。
【００７１】
ポンプ７４の送液能力は、燃料電池７１の主たる対象物が小型電子機器であることから、１０μＬ／分〜１ｍＬ／分の範囲であることが好ましい。送液能力が１ｍＬ／分を超えると一度に送液される液体燃料の量が多くなりすぎて、全運転期間に占めるポンプ７４の停止時間が長くなる。このため、起電部２への燃料の供給量の変動が大きくなり、その結果として出力の変動が大きくなる。これを防止するためのリザーバをポンプ７４と燃料供給部７２との間に設けてもよいが、そのような構成を適用しても燃料供給量の変動を十分に抑制することはできず、さらに装置サイズの大型化等を招いてしまう。
【００７２】
ポンプ７４の送液能力が１０μＬ／分未満であると、装置立ち上げ時のように燃料の消費量が増える際に供給能力不足を招くおそれがある。これによって、燃料電池７１の起動特性が低下する。このような点から１０μＬ／分〜１ｍＬ／分の範囲の送液能力を有するポンプ７４を使用することが好ましい。ポンプ７４の送液能力は１０〜２００μＬ／分の範囲であることがより好ましい。このような送液量を安定して実現する上でも、ポンプ７４には電気浸透流ポンプやダイアフラムポンプを適用することが好ましい。
【００７３】
この実施形態の燃料電池７１においては、ポンプ７４を用いて燃料収容部３から燃料供給部７２に液体燃料が間欠的に送液される。ポンプ７４で送液された液体燃料は燃料供給部７２内を速やかに面方向に展開し、燃料排出口８３から起電部２のアノード（燃料極）５４の全面に対して均一に供給される。すなわち、アノード（燃料極）５４の平面内に対して均一に燃料が供給され、これにより発電反応が生起される。燃料供給（送液）用のポンプ７４の運転動作は、燃料電池７１の出力、温度情報、電力供給先である電子機器の運転情報等に基づいて制御することが好ましい。
【００７４】
燃料電池７１の安定性や信頼性を高めるために、ポンプ７４と直列に燃料遮断バルブを配置してもよい。燃料遮断バルブには、電磁石、モータ、圧電セラミックス等をアクチュエータとして、開閉動作を電気信号で制御することが可能な電気駆動バルブが適用される。燃料遮断バルブは状態保持機能を有するラッチタイプのバルブであることが好ましい。燃料収容部３や流路７３には、燃料収容部３内の圧力を外気とバランスさせるバランスバルブを設置してもよい。燃料収容部３から燃料供給機構を用いて燃料を供給する場合、ポンプ７４に代えて燃料遮断バルブのみを配置した構成とすることも可能である。この際の燃料遮断バルブは流路７３による液体燃料の供給を制御するものである。
【００７５】
燃料供給部７２から放出された燃料は、起電部２のアノード（燃料極）５４に供給される。液体燃料としてメタノール燃料を用いた場合には、アノード触媒層で前述した式（１）に示すメタノールの内部改質反応が生じる。この反応で生成した電子（ｅ-）は外部に導かれ、いわゆる電気として電子機器を動作させた後、カソード（酸化剤極）５７に導かれる。式（１）の内部改質反応で生成したプロトン（Ｈ+）は電解質膜５８を経てカソード５７に導かれる。カソード５７には酸化剤として空気が供給される。カソード５７に到達した電子（ｅ-）とプロトン（Ｈ+）は、カソード触媒層で空気中の酸素と前述した式（２）にしたがって反応し、この反応に伴って水が生成する。
【００７６】
上述した反応に基づく発電反応が進行するにしたがって、燃料収容部３内の液体燃料Ｆ（例えばメタノール水溶液や純メタノール）は消費される。燃料収容部３内の液体燃料Ｆが空になると発電反応が停止するため、その時点でもしくはそれ以前の時点で燃料収容部３内に燃料カートリッジ６から液体燃料を供給する。燃料カートリッジ６からの液体燃料の供給は、前述したように燃料カートリッジ６側のノズル部８を燃料電池１側のソケット部４に挿入して接続することにより実施される。
【００７７】
なお、本発明は燃料カートリッジを用いて液体燃料を供給する各種の燃料電池に適用することができる。燃料電池の具体的な構成や燃料の供給形態も特に限定されるものではなく、ＭＥＡに供給される燃料の全てが液体燃料の蒸気、全てが液体燃料、または一部が液体状態で供給される液体燃料の蒸気等、種々形態に本発明を適用することができる。実施段階では本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。さらに、上記実施形態に示される複数の構成要素を適宜に組合せたり、また実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除する等、種々の変形が可能である。本発明の実施形態は本発明の技術的思想の範囲内で拡張もしくは変更することができ、この拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の態様に係る燃料電池によれば、燃料収容部に対するソケット部の取付け性や液体燃料のシール性を簡易な構造で確実に高めることができる。従って、本発明の態様に係る燃料電池は小型で信頼性や安全性に優れるため、各種装置や機器の電源として有効に利用することが可能である。
【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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【国際調査報告】
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