(57)【要約】【課題】  カートリッジの分別回収の効率を良くする手段を提供することである。【解決手段】  本発明の１つの観点によれば、燃料電池の燃料を供給するためのカートリッジであって、燃料を収納し、かつ燃料電池の陽極に燃料を供給するための燃料供給口を有する燃料室と、この燃料室に敷設され、燃料必要時に燃料を燃料供給口を介して燃料電池の陽極に供給するための燃料室内の燃料を加圧する燃料加圧手段とを備え、前記燃料室の燃料の体積に変化が生じた場合に、対応してカートリッジの外型体積を変化させる機構を備えた燃料電池の燃料供給用カートリッジであり、カートリッジ外周に分別回収方法が記載されたことを特徴とするカートリッジによって解決される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を酸化する陽極と酸素を還元する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に形成されるプロトン伝導性を有する電解質膜とを有する燃料電池に前記燃料を供給する燃料カートリッジであって、カートリッジの見かけ体積を変化し得る機構を備えたことを特徴とする燃料供給用カートリッジ。
【請求項２】
燃料を酸化する陽極と酸素を還元する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に形成されるプロトン伝導性を有する電解質膜とを有する燃料電池に前記燃料を供給するための燃料カートリッジであって、前記燃料を収納し、かつ前記燃料電池の前記陽極に前記燃料を供給するための燃料供給口に接続された燃料室と、前記燃料を加圧する燃料加圧手段とを備え、前記燃料室の燃料の体積に変化が生じた場合に対応してカートリッジの外型体積を変化し得る機構を備えたことを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項３】
燃料を酸化する陽極と酸素を還元する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に形成されるプロトン伝導性を有する電解質膜とを有する燃料電池に前記燃料を供給するための燃料カートリッジであって、前記燃料を収納し、かつ燃料電池の陽極に燃料を供給するための燃料供給口を有する燃料室を内包し、前記燃料カートリッジの外部から燃料供給口を介して燃料室の燃料を吸い出す力が働き、前記燃料室の燃料の体積の変化に対応してカートリッジの見かけ体積を変化し得る機構を備えたことを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項４】
燃料を酸化する陽極と酸素を還元する陰極と、前記陽極と前記陰極との間に形成されるプロトン伝導性を有する電解質膜とを有する燃料電池に燃料を供給するための燃料カートリッジであって、前記燃料を収納し、かつ前記燃料電池の陽極に燃料を供給するための燃料供給口を有する燃料室と、前記燃料の体積の変化に対応してカートリッジの見かけ体積を変化し得る機構を備えたことを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項５】
前記燃料電池が、燃料をメタノールとする直接メタノール型燃料電池である請求項１記載の燃料カートリッジ。
【請求項６】
前記燃料電池が、燃料を水素とする燃料電池である請求項１記載の燃料カートリッジ。
【請求項７】
前記燃料電池が、燃料をジメチルエーテルとする燃料電池である請求項１記載の燃料カートリッジ。
【請求項８】
前記加圧手段が、ゴムの伸縮力である請求項２記載の燃料カートリッジ。
【請求項９】
前記加圧手段が、バネの伸縮力である請求項２記載のカートリッジ。
【請求項１０】
前記加圧手段が、圧縮気体である請求項２記載のカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に燃料を供給するための燃料を貯蔵する燃料カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料から電気化学的に直接電気エネルギを取り出すためエネルギ効率が高く、また、排出物の主体が水であることから環境に調和しやすいなどの利点があるため、自動車やノートＰＣ，ＰＤＡ，携帯電話等に代表される携帯用情報電子機器に使用する電源としての適用が試みられている。なかでも、携帯用情報電子機器に使用する電源としてはリチウム二次電池に代わる長時間連続運転可能な電源として注目されている。
【０００３】
リチウム二次電池と比較した際の燃料電池の利点は、充電時間が必要ないことが挙げられる。これは、燃料電池の場合、燃料消費しながら発電するため、消費された燃料を補給することにより原理的には半永久的に発電するためである。
【０００４】
携帯用電子機器に使用する場合、補給するための燃料を容器に収納し持ち運ぶことにより携帯用電子機器を長時間使用できることが特許文献１に開示されている。文献１の場合、燃料に水素ガスを使用している、このように燃料に気体を用いた場合高い体積エネルギ密度を得るために、気体を圧縮して強固なボンベ等に封入する必要がある。これに対して文献２には燃料として液体を用いたものが開示されている。燃料にメタノールやジエチルエーテルなどの液体を使用する場合、これら液体燃料は気体に比べ体積エネルギ密度がはるかに大きいため、圧縮の必要がなく、強固なボンベ等に封入する必要がない。従ってシステムの安全性は気体燃料を使用した場合に比べ高くなる。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２１３３５９号公報
【特許文献２】特開２００３−３０８８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この燃料を収納した容器（以下、燃料カートリッジ）は、携帯用情報電子機器の利用者が持ち運び、必要なときに燃料を携帯用電子機器に搭載された燃料電池に供給することが考えられる。
【０００７】
その際に、使用済みの燃料カートリッジは廃棄されるまでの間その利用者が持ち運ぶことになる。
【０００８】
燃料カートリッジの中身が減少しているにもかかわらず燃料カートリッジの見かけ体積は変わらず、可搬性が悪いという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
燃料電池に燃料を供給する燃料カートリッジであって、カートリッジの見かけ体積を変化させる機構を備えたことを特徴とする燃料供給用カートリッジ。
【発明の効果】
【００１０】
カートリッジの見かけ体積を変化可能にすることで収納された燃料が少なくなった場合又は燃料がなくなった場合に燃料カートリッジの見かけ体積を減少させることにより燃料カートリッジがコンパクトになり、可搬性を良好に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に述べる実施形態はあくまで一例であり、本発明を制限するものではない。
【００１２】
以下の実施例において、燃料カートリッジの見かけ体積とは、燃料カートリッジが空間を仕切る輪郭の内側が占める体積のことをいう。
【００１３】
また、燃料カートリッジとは、燃料電池に供給する燃料を収納し、燃料電池と切り離して取り替え可能な容器をいう。
【００１４】
更に、燃料電池は、燃料を酸化する陽極と、酸素を還元する陰極と、陽極と陰極の間に形成されるプロトン伝導が可能な固体高分子電解質膜とを有する膜・電極接合体の陽極に水素、またはメタノール，ジエチルエーテル等の燃料を供給し、両電極を外部負荷に接続することにより発電するものである。このうちメタノールは液体であり気体に比べ取扱いが容易でエネルギ密度が高く、有効な燃料である。
【００１５】
陽極に燃料を供給する方法は、ポンプにより燃料カートリッジから燃料を吸出し、陽極に供給する場合もあるし、燃料カートリッジ自身に付与された内圧により押し出して供給する場合もある。この付与された内圧の原因としては、燃料をゴム風船のような伸縮力のある袋に収納しても良いし、伸縮力のない袋でも、その袋と燃料カートリッジの外周筐体との間にばねを取り付けたり、圧縮気体の膨張力を利用することも考えられる。
【００１６】
（実施例１）
本発明の１つの観点によれば、燃料電池の燃料を供給するための燃料カートリッジであって、燃料を収納し、かつ燃料電池の陽極に燃料を供給するための燃料供給口を有する燃料室と、この燃料室に敷設され、燃料必要時に燃料を燃料供給口を介して燃料電池の陽極に供給するための燃料室内の燃料を加圧する燃料加圧手段とを備え、燃料室の燃料の体積に変化が生じた場合に、対応して燃料カートリッジのみかけ体積を変化させる機構を備えた燃料電池の燃料カートリッジが提供される。
【００１７】
また、燃料としてはメタノールを用い、メタノール水溶液として燃料電池カートリッジには収納してある。
【００１８】
図１は実施例１に係る燃料カートリッジの使用前の断面図である。ただし、図１は理解を容易にするためのものであり、細部は省略し、概念的に記載してある。燃料カートリッジは、主に外周筐体１と燃料室２，燃料供給口３から構成されている。燃料電池陽極４には、燃料室２から燃料供給口３を介して燃料を供給する。燃料室２は風船状のゴムからなり、燃料室２から燃料が燃料電池陽極４に供給され、燃料室２内部の燃料が減少すると、減少した体積分だけ燃料カートリッジの見かけ体積を小さくすることができる。図２は図１の外周筐体１を更に細かく表した断面図である。外周筐体１は径の異なる筒５を複数個積み上げた構造からなり、筒と筒の繋ぎは筒の上下に施されたフック６の引っかかりによってなされている。複数ある筒はフックがある以外は部分によって形状が異なり、形状は大きく３個に分けられる。連続する筒の一番端の筒の一方は燃料供給口３と接着により一体になっており、外側７にネジ構造が施されている。もう一方の端の筒は蓋８が接着されている。蓋８は燃料供給口３の方向に向けて折れ曲がっており、折れ曲がった面の内側９には、ネジ構造が施されてあり、７と９のネジ仕様は互いに同じである。そして端以外の筒は単純な空洞である。図３はカートリッジの使用後の断面図である。この図では、燃料を使い切った結果燃料室２の体積が減少し、それにあわせて筒を縮め、外側７と内側９のネジ構造が噛み合ってカートリッジの体積が使用前に比べて減少している状態を表している。図２と図３を比べて明らかなように、実施例１の形態によって燃料カートリッジの見かけ体積が減少し、コンパクトになっている。また、図示していないが、外周筐体に使用後のカートリッジの分別回収の方法を記載した場合には、使用後の取扱いの容易さから使用者の分別回収の意識が高められ、燃料電池の環境にやさしいという特色を生かす効果がある。
【００１９】
燃料カートリッジの見かけ体積を減少させるのは、燃料カートリッジの内部に収納された燃料の体積の減少に伴って減少するようにしても良いし、燃料を使い切ってから別の燃料カートリッジに取り替える際に見かけ体積を減少させるようにしても良い。いずれにしても燃料を使いきり、別の燃料カートリッジと交換した後に燃料カートリッジが小型化できる点に有利な効果がある。
【００２０】
（実施例２）
本発明の別の観点による燃料カートリッジは、燃料を収納し、かつ燃料電池の陽極に燃料を供給するための燃料供給口を有する燃料室を内包し、この燃料カートリッジの外部から燃料供給口を介して燃料室の燃料を吸い出す力が働き、前記燃料室の燃料の体積に変化が生じた場合に、対応して燃料カートリッジの見かけ体積を変化させる機構を備えた燃料電池の燃料カートリッジが提供される。
【００２１】
図４は実施例２に係る燃料カートリッジの使用前の断面図である。ただし、図４は理解を容易にするためのものであり、細部は省略し、概念的に示してある。
【００２２】
また、燃料としてはメタノールを用い、メタノール水溶液として燃料電池カートリッジには収納してある。
【００２３】
燃料カートリッジの構成は実施例１と基本的には同じであるが、燃料室１０は、伸縮力を持たない袋である。この場合袋は燃料が染み出すことがないように作られていて、燃料と反応して電池に悪影響を及ぼさない物質からできているものならば特に制限はない。ポンプ１１は燃料電池陽極４に隣接して配置しされていて、燃料供給口３から燃料を吸出し、燃料電池陽極４に燃料を供給する。この場合も実施例１と同様に燃料を使用すると燃料室２の体積が減少し、実施例１と同様な作業をすることで、カートリッジの体積が減少し、使用後の可搬性を高めることができる。
【００２４】
（実施例３）
実施例３に係る燃料カートリッジでは、燃料を収納しかつ燃料電池の陽極に燃料を供給するための燃料供給口を有する燃料室と、前記燃料室の燃料の体積に変化が生じた場合に、対応してカートリッジの外型体積を変化させる機構を備えた燃料電池の燃料供給用カートリッジが提供される。
【００２５】
図５は本発明の実施例３に係るカートリッジの使用前の断面図である。ただし、図５は理解を容易にするためのものであり、細部は省略してある。燃料供給口１２と燃料室１３からなり、実施例１〜２のような外周筐体はない。燃料室は袋であるが、容易に破れず、燃料が染み出すことがないように作られていて、燃料と反応して電池に悪影響を及ぼさない物質からできているものならば特に制限はない。図６は使用後のカートリッジを表している。袋を折りたたむことで、カートリッジのみかけ体積が減少し、コンパクトになる。本実施例によれば、収納された燃料が減少した場合に、燃料カートリッジの見かけ体積を小さく抑えることができる。
【００２６】
また、このような形態をとった場合には、使用後のカートリッジの取扱いの煩わしさが低減する効果が得られ、カートリッジ使用者の分別回収の意識を高めることができるため燃料電池の環境にやさしいという特色を良く生かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１の形態に係る燃料電池カートリッジの断面図。
【図２】本発明の実施例１の形態に係る燃料電池カートリッジの断面図。
【図３】本発明の実施例１の形態に係る燃料電池カートリッジの断面図。
【図４】本発明の実施例２の形態に係る燃料電池カートリッジの断面図。
【図５】本発明の実施例３の形態に係る燃料電池カートリッジの断面図。
【図６】本発明の実施例３の形態に係る燃料電池カートリッジの断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１…外周筐体、２，１０，１３…燃料室、３，１２…燃料供給口、４…燃料電池陽極、５…筒、６…フック、７…外側、８…蓋、９…内側、１１…ポンプ。
【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】
2006024400.tif 000008