(57)【要約】【課題】  燃料電池発電部から発生する水による性能劣化、使用時不快感等がなく、該水を簡便かつ確実に回収可能な燃料電池システムを提供すること。【解決手段】  本発明の燃料電池システムは、燃料極５５、固体電解質５４及び空気極５４を有する燃料電池発電部５０と、燃料電池発電部５０から放出されるガスを冷却させて水を発生させる熱交換室１１０とを有する。燃料電池発電部５０において、燃料を利用した発電反応により発電が生ずる。該発電により生じた電気は、電気機器等の駆動源として利用され、発電反応に伴い水が生成される。該水はガス中に蒸散しており、該ガスは熱交換室１１０内において熱交換され、該ガス中に蒸散していた水が凝結して水滴となる。熱交換室１１０内に生じた水滴は、熱交換室１１０内に滞留し外部に漏出しないため、該燃料電池システムは、水による性能劣化、使用時不快感等がなく、該水を簡便かつ確実に回収可能である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極、固体電解質及び空気極を有する燃料電池発電部と、該燃料電池発電部から放出されるガスを冷却させて水を発生させる熱交換室とを有してなることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
熱交換室の壁面の一部が、一方の表面から他方の表面に連通した孔部を有する多孔質膜で形成された請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
多孔質膜が、熱交換室における、燃料電池発電部と対向する壁面に位置する請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
多孔質膜の熱伝導率が、０．１Ｗ／ｍＫ以上である請求項２から３のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項５】
熱交換室内に、多孔質膜の熱伝導率をＡ（Ｗ／ｍＫ）としたとき、その熱伝導率Ｂ（Ｗ／ｍＫ）が、次式、Ａ≦Ｂ、を満たす熱交換手段が配置された請求項２から４のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
熱交換室の壁面の一部が、多孔質膜を燃料電池発電部から離設させるスペーサーで形成され、該スペーサーが、熱交換室における、燃料電池発電部及び多孔質膜とを連通させる壁面に位置する請求項２から５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項７】
熱交換室の壁面の一部が、該熱交換室内で発生した水を吸収する水吸収手段で形成され、該水吸収手段が、熱交換室における、燃料電池発電部及び多孔質膜とを連通させる壁面に位置する請求項２から５のいずれかに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
水吸収手段が、着脱自在に設けられた請求項７に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の燃料電池システムを有することを特徴とする電気機器。
【請求項１０】
燃料電池発電部において発生した水が蒸散したガスを、少なくとも一部が多孔質膜で形成された熱交換室において熱交換させることにより水を凝結させ、該水を水吸収手段により吸収させることを特徴とする燃料電池システムにおける発生水の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムにおいて発生する水の簡便かつ確実な吸収技術に関し、更に詳しくは、燃料電池システムにおいて発生した水を回収するための燃料電池システム及び方法、並びに該燃料電池システムを備えた電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話装置、携帯型コンピュータシステム(ノートＰＣ)等の携帯性情報機器は、小型化、軽量化、高速化、高機能化などが一段と進んでおり、これに伴い、その電源となる電池も小型・軽量・高容量化が着実に進んできている。
前記携帯性情報機器における、現在、最も一般的な駆動電源は、リチウムイオン電池である。前記リチウムイオン電池は、実用化当初から高い駆動電圧と電池容量とを持ち、携帯電話装置の進歩に併せてその性能が改善されてきた。しかし、前記リチウムイオン電池の性能の改善にも限界があり、該リチウムイオン電池では、今後も高機能化が進む携帯性情報装置の駆動電源としての要求を十分に満足できなくなりつつある状況にある。
【０００３】
このような状況の下、前記リチウムイオン電池に代わる新たなエネルギーデバイスの開発が期待されており、その一つとして燃料電池が注目されてきている。該燃料電池においては、負極に燃料を供給することにより、電子とプロトンとを生成し、該プロトンを正極に供給された酸素と反応させることにより、発電を可能にしている。
前記燃料電池の最大の特徴は、前記負極に燃料を供給し、前記正極に酸素を供給する点にあり、該燃料電池は、前記燃料及び前記酸素の供給により長時間の連続発電が可能であり、二次電池における充電の代わりに前記燃料を供給することにより、二次電池と同様に機器電源として応用可能である。また、メタノールを燃料とする前記燃料電池は、その理論エネルギー密度が活物質換算で前記リチウムイオン電池よりも約１０倍高く、小型軽量化に甚だしく寄与可能である。これらの理由により、燃料電池は、近時、分散電源や電気自動車用の大型の発電機としてだけでなく、ノートＰＣや携帯電話等の携帯性情報装置における超小型の発電ユニットとしての研究開発が盛んに行われてきている。
【０００４】
前記燃料電池の中でも、特に小型燃料電池の分野では、燃料としてメタノール水溶液を用いた、いわゆるダイレクトメタノール型の燃料電池が盛んに研究開発されている。該ダイレクトメタノール型の燃料電池の単位セルは、一般に、燃料極、固体電解質、空気極、及びこれらを挟むように設置された集電体などを有してなる。
前記ダイレクトメタノール型燃料電池においては、燃料であるメタノールの発電反応に伴い、以下の（１）から（３）のメカニズムにより水が発生する。先ず、（１）次式：ＣＨ３ＯＨ（燃料）＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２(前記燃料極から排出)＋６Ｈ＋＋６ｅ−、のように、燃料であるメタノールと水とが反応（発電反応）して二酸化炭素とＨ＋（プロトン）とが生成される。次に、（２）前記固体電解質中のＨ＋(プロトン)が前記燃料極から前記空気極に移動（プロトン伝導）して、前記燃料電池に内部電流が生じる。次に、（３）次式：６Ｈ＋＋３／２Ｏ２＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ、のように、プロトンが該空気極で酸化されて水が発生する。以上のように、前記空気極側では、前記発電反応等により水が生成される。この水が、前記燃料電池によって作動される装置の内部に侵入すると、該装置に不具合をもたらすばかりでなく、使用者にとっても不快な湿潤状態をもたらすため、前記燃料電池においては前記水が外部に放出されないような構造乃至機能を有していることが望まれる。
【０００５】
従来においては、例えば、前記水が燃料電池内に滞留することにより、ガスの透過性が低下し、電圧低下が生ずるのを防止する目的で、親水性の充填材で形成された水移動手段を設けることが提案されている（特許文献１及び２参照）。しかしながら、この場合、前記燃料電池においては前記水が外部に放出してしまい、使用者にとって不快な湿潤状態をもたらすのを効果的に防止することができない。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２８９７２３号公報
【特許文献２】特開平７−３２６３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来における問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、
本発明は、燃料電池発電部から発生する水による性能劣化、使用時不快感等がなく、該水を簡便かつ確実に回収可能な燃料電池システムを提供することを目的とする。
本発明は、前記燃料電池システムを備え、該燃料電池システムの燃料電池発電部から発生する水による性能劣化、使用時不快感等がなく、該水を簡便かつ確実に回収可能であり、取扱性に優れた電気機器を提供することを目的とする。
本発明は、燃料電池システムにおいて発生した水を簡便にかつ確実に回収可能な燃料電池システムにおける発生水の回収方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための手段は、後述する付記に列挙した通りである。
本発明の燃料電池システムは、燃料極、固体電解質及び空気極を有する燃料電池発電部と、該燃料電池発電部から放出されるガスを冷却させて水を発生させる熱交換室とを有してなることを特徴とする。
該燃料電池システムにおいては、前記燃料電池発電部において、燃料を利用した発電反応により発電が生ずる。該発電により生じた電気は、電気機器等の駆動源として利用される。そして、前記発電反応に伴い水が生成される。該水は、ガス中に蒸散しており、該ガスは、前記熱交換室内において熱交換され、該ガス中に蒸散していた水が凝結して水滴となる。前記ガス中に蒸散した水が、前記熱交換室の外部で凝結し、結露等を生ずることがない。前記熱交換室内に生じた水滴は、前記熱交換室内に滞留し、外部に漏出しないため、該燃料電池システムは、水による性能劣化、使用時不快感等がなく、該水を簡便かつ確実に回収可能であり、取扱性に優れる。
また、前記熱交換室の壁面の一部が、一方の表面から他方の表面に連通した孔部を有する多孔質膜で形成されている場合には、該熱交換室においては、前記水が蒸散したガスが、該多孔質膜により該熱交換室内に隔離され、マクロ的には（水の流出が起こらない程度に）密閉され、該多孔質膜により前記熱交換室内が前記水の露点温度以下を保たれているため、燃料電池システム外部で水が凝結するのが効果的に防止される。その一方、前記多孔質膜は、酸素を透過することが可能であるため、発電量が低下等することはない。
【０００９】
なお、該燃料電池システムにおいては、前記熱交換室の壁面の一部が、一方の表面から他方の表面に連通した孔部を有する多孔質膜で形成された態様、前記多孔質膜が、熱交換室における、燃料電池発電部と対向する壁面に位置する態様、前記多孔質膜の熱伝導率が、０．１Ｗ／ｍＫ以上である態様、前記多孔質膜の空気に対する通気度が、０．１〜１００，０００ｃｃ／ｃｍ２・ｓである態様、前記多孔質膜の透水度が、１００ｃｃ／ｃｍ２・ｓ以下である態様、前記多孔質膜が、単純貫通孔構造及びランダム孔構造のいずれかの構造を有する態様、前記多孔質膜における燃料電池発電部に対向する面に金属層が形成された態様、前記多孔質膜における燃料電池発電部に対向する面が撥水性である態様、前記多孔質膜における燃料電池発電部に対向する面に、熱交換室で発生した水の導水路が形成された態様、前記導水路が親水性の面を有してなる態様、前記熱交換室内に、多孔質膜の熱伝導率をＡ（Ｗ／ｍＫ）としたとき、その熱伝導率Ｂ（Ｗ／ｍＫ）が、次式、Ａ≦Ｂ、を満たす熱交換手段が配置された態様、前記熱交換手段の熱伝導率が、１０〜１００Ｗ／ｍＫである態様、前記熱交換手段が金属で形成された態様、前記熱交換手段が、棒状部材、羽状部材及びワイヤー状部材から選択される少なくとも１種である態様、前記熱交換手段が多孔質膜に当接して配置された態様、前記熱交換室の壁面の一部が、多孔質膜を燃料電池発電部から離設させるスペーサーで形成され、該スペーサーが、熱交換室における、燃料電池発電部及び多孔質膜とを連通させる壁面に位置する態様、前記熱交換室の壁面の一部が、該熱交換室内で発生した水を吸収する水吸収手段で形成され、該水吸収手段が、熱交換室における、燃料電池発電部及び多孔質膜とを連通させる壁面に位置する態様、前記熱交換室の壁面の一部が、該熱交換室内で発生した水を集め、該水を吸収する水吸収手段に移送させる集水手段で形成され、該集水手段が、熱交換室における、燃料電池発電部及び多孔質膜とを連通させる壁面に位置する態様、前記スペーサーが水吸収手段よりも上方に位置する態様、前記燃料電池発電部における、燃料極、固体電解質及び空気極の積層面が上下方向と略並行に配置された態様、などが好ましい。
【００１０】
本発明の電気機器は、本発明の前記燃料電池システムを有することを特徴とする。該電気機器では、前記燃料電池システムにおいて、燃料を利用した発電反応により発電が生する。該発電により生じた電気は、該電気機器の駆動源として利用される。そして、前記発電反応に伴い水が生成される。該水は、ガス中に蒸散しており、該ガスは、前記熱交換室において冷却されると、前記ガス中に蒸散していた水が凝結して水滴となる。該水滴は、前記燃料電池システムにおける熱交換室内に存在し、外部に漏出しないため、該電気機器は、水による性能劣化、使用時不快感等がなく、該水を簡便かつ確実に回収可能であり、取扱性に優れる。
なお、前記電気機器は、携帯電話機、携帯電話機用クレイドル、パソコン、デジタルカメラ、ポータブルオーディオ、ＭＰ３プレーヤー、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタンス）、玩具などである態様、などが好ましい。
【００１１】
本発明の燃料電池システムにおける発生水の回収方法は、燃料電池発電部において発生したガスを、少なくとも一部が多孔質膜で形成された熱交換室において熱交換させることにより水を凝結させ、該水を水吸収手段により吸収させることを特徴とする。
該燃料電池システムにおける発生水の回収方法においては、前記燃料電池発電部において前記燃料を利用した発電反応により水が生ずる。そして、この水が蒸散したガスを、前記熱交換室において熱交換させることによって水を凝結され、凝結した水は、前記熱交換室内で簡便かつ確実に除去されるため、前記燃料電池システムの外部に漏れることがない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、従来における前記問題を解決することができ、前記目的を達成することができる。即ち、
本発明によると、燃料電池発電部から発生する水による性能劣化、使用時不快感等がなく、該水を簡便かつ確実に回収可能な燃料電池システムを提供することができる。
本発明によると、前記燃料電池システムを備え、該燃料電池システムの燃料電池発電部から発生する水による性能劣化、使用時不快感等がなく、該水を簡便かつ確実に回収可能であり、取扱性に優れた電気機器を提供することができる。
本発明によると、燃料電池システムにおいて発生した水を簡便にかつ確実に回収可能な燃料電池システムにおける発生水の回収方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（燃料電池システム）
本発明の燃料電池システムは、熱交換室と、燃料電池発電部とを有してなり、更に必要に応じて適宜選択した、集水手段、燃料カートリッジ、燃料インターフェースなどのその他の手段乃至部材を有してなる。
【００１４】
−熱交換室−
前記熱交換室は、前記燃料電池発電部から放出されるガスを交換させる部屋（空間）であり、前記燃料電池発電部から放出されるガスを冷却させて水を発生させる機能を有する限り、その形状、大きさ等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
また、前記熱交換室は、該熱交換室を画成する壁面の一部が、前記燃料電池発電部（空気極の表面）により画成されているのが好ましく、該熱交換室を画成する壁面の一部が、一方の表面から他方の表面に連通した孔部を有する多孔質膜で形成されているのが特に好ましい。
【００１５】
前記多孔質膜が配される位置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記熱交換室における、前記燃料電池発電部（空気極側の表面）と対向する壁面に位置するのが特に好ましい。この場合、該多孔質膜を通過したガスが効率的に前記燃料電池発電部において利用される点で有利である。
【００１６】
前記多孔質膜の熱伝導率としては、前記燃料電池発電部から放出されるガスを交換させることが可能である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、大きいほど好ましく、例えば、０．１Ｗ／ｍＫ以上であるのが好ましく、１Ｗ／ｍＫ以上であるのがより好ましい。
前記熱伝導率が、０．１Ｗ／ｍＫ未満であると、前記燃料電池発電部から放出されるガスを効率よく交換させることができなくなるおそれがある。
【００１７】
前記多孔質膜の空気に対する通気度としては、前記燃料電池発電部における発電反応に影響を与えない範囲であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、大きいほど好ましく、例えば、０．１〜１００，０００ｃｃ／ｃｍ２・ｓであるのが好ましく、１〜１０，０００ｃｃ／ｃｍ２・ｓであるのがより好ましく、１０〜１，０００ｃｃ／ｃｍ２・ｓであるのが特に好ましい。
前記通気度が、０．１ｃｃ／ｃｍ２・ｓ未満であると、前記燃料電池発電部における発電反応に悪影響があり、発電量低下等が生ずるおそれがあり、１００，０００ｃｃ／ｃｍ２・ｓを超えると、前記熱交換室内から水が外部に漏出等してしまうおそれがある。
【００１８】
前記多孔質膜における空隙率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、１０〜９５％が好ましく、４０〜９０％がより好ましい。
前記空隙率が、１０％未満であると、前記燃料電池発電部における発電反応に悪影響があり、発電量低下等が生ずるおそれがあり、９５％を超えると、前記熱交換室内から水が外部に漏出等してしまうおそれがある。
【００１９】
前記多孔質膜における平均細孔径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、０．０１〜１００μｍが好ましく、０．１〜１０μｍがより好ましい。
前記平均細孔径が、０．０１μｍ未満であると、前記燃料電池発電部における発電反応に悪影響があり、発電量低下等が生ずるおそれがあり、１００μｍを超えると、前記熱交換室内から水が外部に漏出等してしまうおそれがある。
【００２０】
前記多孔質膜の透水度としては、前記熱交換室から水が漏出等しない範囲内であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、小さいほど好ましく、例えば、１００ｃｃ／ｃｍ２・ｓ以下であるのが好ましく、１０ｃｃ／ｃｍ２・ｓ以下であるのがより好ましい。
前記透水度が、１００ｃｃ／ｃｍ２・ｓを超えると、前記熱交換室から水が漏出等してしまうおそれがある。
【００２１】
前記多孔質膜における孔の存在態様としては、一方の表面から他方の表面に連通していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、一方の表面から他方の表面にかけてミクロな細孔が多数形成されてなる単純貫通孔構造であってもよいし、不定形な細孔がランダムに多数形成されてなるランダム孔構造であってもよく、これらが混在した構造であってもよい。
【００２２】
前記多孔質膜の厚みとしては、特に制限はなく、前記通気度、前記透水度等に応じて適宜選択することができるが、例えば、１〜１０００μｍが好ましく、１〜１００μｍがより好ましい。
前記厚みが、１μｍ未満であると、前記燃料電池発電部における発電反応に悪影響があり、発電量低下等が生ずるおそれがあり、１０００μｍを超えると、前記熱交換室内から水が外部に漏出等してしまうおそれがある。
【００２３】
前記多孔質膜の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単独の部材で形成されていてもよいし、複数の部材で形成されていてもよく、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。
なお、前記積層構造の場合、前記熱交換室の内部に対抗する層の前記熱伝導率が他の層の前記熱伝導率よりも大きいことが好ましい。この場合、熱交換効率が大きい点で有利である。このような態様の具体例としては、前記多孔質膜における、前記熱交換室内に露出する面が、好ましくは前記燃料電池発電部に対向する面が、前記熱伝導率が大きな金属層で形成されているのが好ましい。
【００２４】
前記多孔質膜の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、有機材料、無機材料、これらの組合せなどが挙げられる。
前記有機材料としては、例えば、樹脂などが挙げられ、具体的には、フッ素樹脂、セルロース、硝酸セルロース、酢酸セルロース、ポリアミド、ポリアミド（ナイロン）、ポリエステル、などが好適に挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、前記多孔質膜を撥水性にすることができる点で、前記フッ素樹脂が好ましい。
前記フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリパーフロロエチレン、ポリトリフルオロエチレン、フッ素化エチレンプロピレン、ポリビニリデンフルオライドなどが挙げられる。
前記無機材料としては、例えば、金属、セラミックスなどが挙げられる。前記金属としては、例えば、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、錫などが挙げられる。
これらの中でも、前記熱伝導率が大きいものが好ましい。
【００２５】
なお、前記多孔質膜には、目的に応じて適宜、表面処理等を行うことができる。
前記表面処理としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択するあことができるが、前記多孔質膜の表面を撥水性、親水性等にする処理などが挙げられ、例えば、表面蒸着処理、表面メッキ処理、表面カップリング剤処理、などが好適に挙げられる。これらの表面処理により、前記多孔質膜の熱伝導性を所望の程度に向上させ、水に対する親和性等を所望の程度に調節することができる点で有利である。
前記表面蒸着処理としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法等により、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル、銅、錫などの金属を表面蒸着させる処理などが挙げられる。
前記表面メッキ処理としては、例えば、無電解メッキ処理等により、前記金属を表面にメッキする処理などが挙げられる。
前記表面シランカップリング剤処理としては、例えば、シリル化剤、シランカップリング剤などを用いて前記多孔質膜の表面を親水化又は疎水化させる処理などが挙げられる。
【００２６】
前記多孔質膜は、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよいが、後者の場合には、互いに異なる材料の多孔質膜が積層されていてもよく、例えば、前記樹脂による多孔質膜の表面に、前記金属による網、該金属による箔に微小な孔をエッチング処理、プレス加工等により設けた多孔質膜、等が積層されていてもよい。
【００２７】
前記多孔質膜における、前記熱交換室内に露出する面が、好ましくは前記燃料電池発電部に対向する面が、好ましくは更に細孔表面までもが、撥水性であるのが好ましい。この場合、前記熱交換室内において該多孔質膜の表面に凝結した水が、該多孔質膜における細孔内に侵入し難くなり、細孔が水滴で塞がってしまうことがなく、該多孔質膜から効率よく除去され、発電効率の低下等を防止することができる点で有利である。
【００２８】
前記多孔質膜における、前記熱交換質に露出する面に、好ましくは前記燃料電池発電部に対向する面に、前記熱交換室で発生した水の導水路が形成されているのが好ましい。この場合、効率的に排水可能である点で有利である。
【００２９】
前記導水路としては、特に制限はなく、溝等で形成された物理的構造を有するものであってもよいし、親水性部及び疎水性部で形成された化学的構造を有するものであってもよく、また、これらの組合せであってもよい。これらの中でも、前記化学的構造を有する場合、あるいは該化学的構造と前記物理的構造とを組合せた構造を有する場合において、導水路部分が親水性の面を有してなるのが好ましい。これらの場合、排水効率に優れる点で有利である。
【００３０】
前記導水路の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、重力方向に水を移動可能な形状であるのが好ましく、例えば、上方から下方に向けて配列した線状、あるいは該線を主線とし、該主線に対し、斜め上方から該主線に連通した支線を多数有してなる形状（樹状）、などが好適に挙げられる。
【００３１】
前記導水路の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、スタンパ等の型を用いて凹状の導水路を形成する方法、フォトリソグラフィ等により導水路をパターニングする方法、インクジェット方法等により導水路をパターニングする方法、などが好適に挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３２】
前記熱交換室内には、前記多孔質膜の熱伝導率をＡ（Ｗ／ｍＫ）としたとき、その熱伝導率Ｂ（Ｗ／ｍＫ）が、次式、Ａ≦Ｂ、を満たす熱交換手段が配置されているのが好ましい。この場合、熱交換を効率的に行うことができ、排水効率に優れる点で有利である。
【００３３】
前記熱交換手段としては、前記熱伝導率が前記多孔質膜以上であれば特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ等について適宜選択することができる。
前記熱交換手段の熱伝導率としては、前記熱伝導率が前記多孔質膜以上であることが好ましく、大きいほどより好ましく、具体的には、１０〜１００Ｗ／ｍＫであるのが好ましい。
前記熱伝導率が、１０Ｗ／ｍＫ未満であると、前記熱交換室における熱交換効率が十分に向上させることができないおそれがあり、また、１００Ｗ／ｍＫを超えても、コスト等に見合う効果がえられないおそれがある。
【００３４】
前記熱交換手段の材質としては、例えば、有機材料、無機材料のいずれであってもよく、これらの中で有機材料が好ましく、その中でも、金属、セラミックス、などが好ましい。
前記熱交換手段の具体例としては、棒状部材、羽状部材、ワイヤー状部材などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３５】
前記熱交換手段が配される位置としては、前記熱交換室内であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記多孔質膜に当接して配された位置、あるいは、後述の水吸収手段に当接して配された位置、などが好ましい。これらの場合、熱交換効率に優れ、排水効率に優れる点で有利であり、前者の場合には、該熱交換手段上で凝結した水が前記多孔質膜に移動し、該多孔質膜上で効率よく排水することができ、また、後者の場合には、前記熱交換手段上で凝結した水が前記水吸収手段に直接排水することができる点で有利である。
【００３６】
前記熱交換室においては、その壁面の一部が、前記多孔質膜を前記燃料電池発電部から離設させるスペーサーで形成されているのが好ましい。この場合、該スペーサにより前記多孔質膜を前記燃料電池発電部から一定間隔をおいて配置されることができ、前記熱交換室の画成が容易な点で有利である。なお、前記スペーサーは、前記熱交換室を画成する部材であることから、本発明においては、該スペーサーを「放熱手段」、「放熱器」などと称することがある。
【００３７】
前記スペーサーによって離設される前記燃料電池発電部と前記多孔質膜との間隔（距離）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、０．１〜２０ｍｍが好ましく、１〜５ｍｍがより好ましい。
前記間隔（距離）が、０．１ｍｍ未満であると、前記熱交換室内での熱交換効率が低下し、水の除去効率が低下するおそれがあり、２０ｍｍを超えてもそれに見合う効果が得られ難く、燃料電池システムが大型化等してしまうおそれがある。
【００３８】
前記スペーサーが配される位置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記熱交換室における、前記燃料電池発電部及び前記多孔質膜とを連通させる壁面の位置が好ましく、互いに略平行に位置した前記燃料電池発電部における層面及び前記多孔質膜における膜面に対して略直交方向に位置し、これらを連通させる壁面の位置、即ち具体的には、前記熱交換室が直方体形状である場合、前記燃料電池発電部と前記多孔質膜とが互いに対向して位置しており、これらに対して直交する位置であってかつこれらを連通させる位置、が好ましい。
【００３９】
また、前記熱交換室においては、その壁面の一部が、前記熱交換室内で発生した水を吸収する水吸収手段で形成されているのが好ましい。この場合、前記熱交換室で生じた水を効率よく吸収し固定等させることができる点で有利である。
前記水吸収手段が配される位置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記熱交換室における、前記燃料電池発電部及び前記多孔質膜とを連通させる壁面の位置が好ましい。この場合、前記熱交換室内で生じた水を効果的に吸収除去することができる点で有利である。
【００４０】
前記水吸収手段としては、前記燃料電池システムにおける前記燃料電池発電部から発生した水を吸収することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、吸水性部材を有してなる態様、などが好適に挙げられる。
なお、前記燃料電池システムにおいて発生した水としては、例えば、前記燃料電池システムにおける発電反応により発生した水などが挙げられる。
【００４１】
前記吸水性部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、吸収した水を固定可能であるのが好ましい。この場合、前記燃料電池システムにおいて発生した水を固定化することができ、一旦吸収した前記水を再度放出させてしまうことがない点で有利である。
【００４２】
前記吸収した水を固定可能な前記水吸収部材としては、特に制限はなく、前記燃料電池システム等に応じて、その形状、構造、大きさ等について適宜選択することができる。
【００４３】
前記吸水性部材の材質としては、例えば、有機物質、無機物質、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記有機物質としては、例えば、天然ポリマー、合成ポリマーなどが挙げられる。
前記天然ポリマーとしては、例えば、セルロース系ポリマー、アルギン酸系ポリマー、マンナン系ポリマー、プルラン系ポリマー、及びキチン・キトサン系ポリマー、などが挙げられる。なお、該天然ポリマーは、市販品を使用し手もよいし、天然物から適宜抽出等したものであってもよい。
前記合成ポリマーとしては、例えば、アクリル系ポリマー、アクリルアミド系ポリマー、ポリエチレンレンオキサイド系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、などが挙げられる。なお、該合成ポリマーは、市販品を使用してもよいし、適宜合成したものを使用してもよい。
前記無機物質としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、酸化マグネシウム、などが挙げられる。
【００４４】
前記水吸収手段としては、前記水の吸収前後においてその体積が略一定であるものが好ましく、例えば、前記水の吸収前の体積をＸ（ｃｍ３）とし、前記水の吸収後の体積をＹ（ｃｍ３）とすると、（Ｙ／Ｘ）が１．０以上であるのが好ましい。
【００４５】
前記水吸収手段の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、断面形状としては、例えば、シート状、板状などが好適に挙げられ、平面形状としては、例えば、正方形、長方形などが好適に挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記水吸収手段の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、吸水性部材の成型体である構造、支持体に吸水性部材を添加させた構造、などが好適に挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
なお、前記支持体に前記吸収性部材を添加させた構造の場合、前記支持体の構造としては、例えば、多孔質構造、シート構造などが挙げられ、前記支持体の材質としては、軟質、硬質のいずれであってもよい。
【００４６】
前記水吸収手段は、例えば、前記熱交換室の壁面の少なくとも一部に着脱可能に設けられているのが好ましく、該水吸収手段がシート状である場合には着脱可能に貼付されているのがより好ましい。前記水吸収手段が着脱可能であると、前記水を吸収して廃棄する場合等において、廃棄等が容易であり、前記燃料電池システムを再生するのが極めて容易であり、リサイクル性、環境性等に極めて優れる点で有利であり、前記水吸収手段が着脱可能に貼付されている場合には、貼付面を引き剥がすだけで容易に廃棄等が可能であり、再生が極めて容易であり、リサイクル性、環境性等に優れる点で有利である。
なお、前記貼付面の形成方法としては、特に制限はなく、公知の方法の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記水吸収手段に粘着性テープを貼付する方法、前記水吸収手段に粘着剤の塗布液乃至エマルジョンを塗布する方法、などが挙げられる。
【００４７】
前記水吸収手段が、前記熱交換室の壁面の少なくとも一部に、着脱可能に設けられている場合、該水吸収手段における水の吸収量が飽和状態に達していれば、該水吸収手段を廃棄・交換等することができるが、この廃棄・交換等の時期としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
このように設計するには、例えば、前記燃料電池用カートリッジにおける前記燃料収容室内に収容させる燃料が完全に消費されるまでの時間（Ｘ）と、前記熱交換室の少なくとも一部に設けた前記水吸収手段における水の吸収量（該水吸収手段が複数ある場合には全部の水吸収手段における水の吸収量）が飽和状態に達するまでの時間（Ｙ）とが、次式、Ｘ≦Ｙ、を満たすようにすればよい。なお、前記水吸収手段における水の吸収量は、例えば、前記吸水性部材の量、大きさ等を適宜調整することにより、所望の程度に調節することができる。
【００４８】
前記水吸収手段は、前記熱交換室の内壁に配され、該内壁の全面に設けられていてもよいし、一部に設けられていてもよい。
前記熱交換室内に生じた水の効率的な除去、排水等の観点からは、前記熱交換室の内壁のうち、設置された前記燃料電池システムにおける下方に、前記水吸収手段が位置しているのが好ましい。この場合、前記熱交換室において生じた水が、重力により下方に移動し、最終的に該熱交換室の下方内壁に配された前記水吸収手段により、効率的に吸収固定され、前記水の排水効率に優れる点で好ましい。
なお、この場合、前記燃料電池発電部における空気極等の層面が設置面に対し略垂直に位置するように該燃料電池システムを配置させ、その下方に前記水吸収手段が略水平に位置するように該水吸収手段を配置させることができ、前記燃料電池発電部における空気極側で発生した水を重力を利用して落下させて前記水吸収手段に吸収させることができ、該水の吸収効率に優れ、また、燃料電池システムを小型化することができる点で有利である。
【００４９】
前記水吸収手段の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、１つであってもよいし、２以上であってもよいが、例えば、後者である場合には、一つの前記水吸収手段における水の吸収量が飽和状態に達したときに、例えば、燃料電池用カートリッジを回転等させることにより、未だ水を吸収していない前記水吸収手段に新たに水を吸収させること等が可能となる。
なお、前記水吸収手段において水が吸収されているか、水の吸収量が飽和状態に達しているか等は、後述のシグナル発生手段を用いることにより、容易に判別することができる。
【００５０】
前記水吸収手段は、前記水を吸収したこと示すシグナルを発生可能なシグナル発生手段を有するのが好ましい。この場合、該水吸収手段が前記水を吸収したことの識別が誰にでも容易に可能となり、該水吸収手段等の交換等の判断が容易となる点で有利である。
【００５１】
前記シグナル発生手段が発生する前記シグナルとしては、判別が可能である限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、変色、変形、ｐＨ変化、温度変化、圧力変化、磁気変化、電圧変化、物質吸放出、などが挙げられる。
これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、判別が容易であり、かつ該燃料電池用カートリッジを装備する前記燃料電池システムが用いられる各種電気機器等に対して悪影響を与える可能性がゼロに近いものが好ましく、更に目視可能であるものがより好ましく、変色が特に好ましい。
【００５２】
前記シグナルが前記変色である場合の前記シグナル発生手段としては、例えば、（１）水を吸収すると変色可能な化合物を含む態様、（２）水を吸収するとイオンを放出可能な化合物とｐＨ指示薬とを含む態様、（３）水を吸収すると溶解して発色可能な化合物を含む態様、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００５３】
前記（１）の場合、前記水を吸収すると変色可能な化合物としては、例えば、塩化コバルト、などが好適に挙げられる。
前記（２）の場合、前記水を吸収するとイオンを放出可能な化合物としては、電離した際のｐＨが７超１２以下である弱アルカリ性結晶などが好適に挙げられ、該弱アルカリ性結晶としては、例えば、炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、などが好適に挙げられ、前記ｐＨ指示薬としては、例えば、フェノールフタレイン、チモールブルー、などが好適に挙げられる。
前記（３）の場合、前記水を吸収すると溶解して発色可能な化合物としては、例えば、亜硝酸ナトリウムとスルファニル酸とを含む乾燥物、Ｎ−１ナフチルエチレンジアミンと酒石酸とを含む乾燥物、などが好適に挙げられる。
【００５４】
前記シグナル発生手段は、水の吸収の有無に対応して前記シグナルを発生可能であればよいが、水の吸収量に対応して前記シグナルの発生量を制御可能であるのがより好ましい。後者の場合には、前記シグナルの発生量と、前記水吸収手段における水の吸収量とを対応させることが可能となり、前記シグナルの発生量を検知することにより、水の吸収量を定量することができる点で有利である。例えば、前記シグナルが発色である場合には、発色色の濃淡等によって前記水吸収手段における水の吸収量を目視にて容易に判別可能となる点で有利である。
【００５５】
前記水吸収手段は、上述したように、前記熱交換室の内壁の一部を形成するようにして配されるのが好ましいが、本発明においては、該水吸収手段が、前記燃料電池発電部に燃料を供給する燃料電池用カートリッジの表面の少なくとも一部に該燃料電池用カートリッジに着脱自在に設けられた水吸収手段であるのも好ましい。この場合、該燃料電池用カートリッジが前記燃料電池システムに装着されて初めて前記熱交換室が画成され、該燃料電池用カートリッジ内の燃料が消費されて燃料電池用カートリッジを交換する毎に、前記水吸収手段を交換することができ、また、前記熱交換室が新たに画成されるので、前記燃料電池システムの構造を簡単にすることができる等の点で有利である。
【００５６】
また、前記熱交換室の壁面の一部が、前記熱交換室内で発生した水を集め、該水を吸収する水吸収手段に移送させる集水手段で形成されているのが好ましい。この場合、前記水吸収手段が前記集水手段を介して設けられており、前記熱交換室内で生じた水の排水効率に優れる点で有利である。
【００５７】
前記集水手段が配される位置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記熱交換室における、前記燃料電池発電部及び前記多孔質膜とを連通させる壁面に位置するのが好ましく、前記燃料電池発電部における前記空気極の層面が設置面に対して略垂直である場合には、該空気極の下端部に当接した位置であるのが、前記空気極に発生した水を効果的に集めることができる点でより好ましい。
【００５８】
前記集水手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、燃料電池発電部から発生する水を受ける受水口と、該受水口から受水した水を集水手段に放出する放水口とを有してなる構造のものが好ましく、前記受水口の開口面積が、前記放水口の開口面積よりも大きいものがより好ましく、前記集水手段における受水口が、前記熱交換室に対向して配置され、前記集水手段における放水口が、前記水吸収手段に当接して配置されているのが好ましい。この場合、排水効率に優れる点で有利である。
前記集水手段の具体例としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、ロート部材などが好適に挙げられる。
前記集水手段の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、樹脂、金属、セラミックスなどが好適に挙げられる。
【００５９】
−燃料電池発電部−
前記燃料電池発電部としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、燃料極、固体電解質及び空気極を有するものなどが好適に挙げられる。
【００６０】
前記燃料極は、負極であり、燃料を酸化してプロトンと電子とを取り出す機能を有する。
前記燃料極としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記固体電解質側から負極触媒層、負極集電体層の順に積層しされてなるものが好ましい。
【００６１】
前記負極触媒層は、燃料を酸化させる機能を有する限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができる。前記負極触媒層としては、例えば、白金、白金とルテニウム等の遷移金属とからなる合金、などの微粒子、炭素粉末、電解質層を形成可能なポリマーなどをカーボンペーパーなどの多孔質導電膜上に塗布乃至充填等してなるもの、などが挙げられる。
【００６２】
前記負極集電体層としては、前記負極触媒層で生成された電子を効率的に取り出すことができるものであれば特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ＳＵＳ、Ｎｉなどの金属メッシュなどが好適に挙げられる。
【００６３】
前記固体電解質は、電解質層は負極において生成したプロトンを正極に輸送するための経路としての機能を有する。該固体電解質としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、常温固体で固体でありながら、電解質溶液のごとくプロトンを透過・輸送することが可能な材料、例えば電子伝導性を持たないイオン導電体などが好適に挙げられ、具体的には、パーフルオロスルホン酸ポリマーなどが好適に挙げられる。なお、該固体電解質は、市販品を使用してもよいし、適宜合成したものを使用してもよく、前記パーフルオロスルホン酸の市販品としては、デュポン社製のＮａｆｉｏｎなどが好適に挙げられる。
前記固体電解質の形状としては、例えば、層状であるのが好ましく、その厚みとしては、目的に応じて適宜選択することができる。
【００６４】
前記空気極は、正極であり、酸素を還元して発生したイオンと、前記燃料極で生成された電子及びプロトンから水を生成する機能を有する。
前記空気極としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記固体電解質側から正極触媒層、正極集電体層の順に積層してなるものなどが好ましい。
【００６５】
前記正極触媒層としては、酸素を還元して発生したイオンと、前記燃料極で生成された電子及びプロトンから水を生成する機能を有する限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができる。前記正極触媒層としては、例えば、白金、白金とルテニウム等の遷移金属とからなる合金、などの微粒子、炭素粉末、電解質層を形成可能なポリマーなどをカーボンペーパーなどの多孔質導電膜上に塗布乃至充填等してなるもの、などが挙げられる。
【００６６】
前記正極集電体層としては、前記正極触媒層に電子を効率的に供給することができるものであれば特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、ＳＵＳ、Ｎｉなどの金属メッシュなどが好適に挙げられる。
なお、該正極集電体層は、空気（酸素）を自然拡散により導入可能な構造を有しているのが好ましく、例えば、空隙を有する構造などを有しているのが好ましい。
【００６７】
上述した燃料極、固体電解質及び空気極は、これら一組で単位セル（単位燃料電池発電部）を形成する。なお、該単位セル（単位燃料電池発電部）は、通常、層状の前記燃料極、前記固体電解質及び前記空気極を積層してなり、通常、層状乃至シート状の形状を有する。このため、該単位セルは、他の単位セルと積層することもできる。
前記燃料電池発電部としては、前記単位セルを１つ有していればよいが、所望の発電量に応じて２以上を有していてもよい。前記単位セルを２以上有する場合、例えば、互いに直列に配置してもよいし、並列に配置してもよく、後者の場合には、例えば特開平５−３２５９９３号公報に記載のように、複数個の前記単位セルを平面内に配置してもよい。
【００６８】
前記単位セルにおける出力電圧としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、出力電流にも依存するが、例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池の場合、通常、０．８Ｖ以下であり、多くは０．３Ｖ〜０．６Ｖ程度である。
携帯電話等の携帯性情報機器などの電気機器における必要な動作電圧は、通常、１．５Ｖ〜１２Ｖ程度であるため、これらの用途においては、前記単位セルを２以上直列に配置して所望の電圧が得られるように設計するのが好ましい。
【００６９】
前記単位セルの前記燃料電池システムにおける位置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、設置面に対し、略水平であってもよいし、略垂直であってもよいが、後者の場合には、前記空気極側に発生する水を、重量を利用して集めることができる点で有利である。この場合、前記水吸収手段により前記水を効率的に吸収させる観点からは、該水吸収手段を該燃料電池発電部の下方に配置させるのが好ましい。
【００７０】
前記燃料電池用カートリッジは、燃料収容室を有してなり、前記水吸収手段を外表面の少なくとも一部に有してなるものが好ましい。
前記燃料電池用カートリッジの形状、構造、材質、大きさ等については、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができる。
前記形状としては、例えば、円柱状、角柱状等の柱状、円錐状、角錘上等の錘状、円錐台状、角錘台状等の錘台状、棒状、などが挙げられる。これらの中でも、柱状であるのが好ましく、円柱状であるのがより好ましい。
前記構造としては、例えば、単独の部材で形成された構造であってもよいし、２以上の部材で形成された構造であってもよい。
前記材質としては、例えば、強度に優れた材質であるのが好ましく、例えば、合成樹脂、天然樹脂、金属、ガラス、セラミクスなどが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、金属、合成樹脂などが好ましい。
前記大きさとしては、例えば、該燃料電池用カートリッジが装着される前記燃料電池システムの大きさ等に応じて適宜選択することができるが、本発明においては、携帯電話等の携帯性情報装置に装備可能な大きさであるのが特に好ましい。
【００７１】
前記燃料収容室としては、燃料電池に供給するための燃料を収容することができる限り、その形状、構造、材質、大きさ等については特に制限はなく、該燃料電池用カートリッジを装備させる燃料電池システム、電気機器等の大きさ等に応じて適宜選択することができる。
前記燃料収容室に収容される燃料としては、前記燃料電池システムの種類等に応じて適宜選択することができるが、液体であってもよいし、気体であってもよいが、通常は液体であり、例えば、前記燃料電池システムがいわゆるダイレクトメタノール型である場合にはメタノールが挙げられる。
【００７２】
前記燃料収容室には、内部に収容された前記燃料を前記燃料電池発電部に供給可能な燃料供給手段が備えられている。
前記燃料供給手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記燃料収容室側に押入可能であり、該燃料供給室側に押入された時に、該燃料収容室内に収容された燃料を前記燃料電池発電部に供給可能であるものが好ましく、具体的にはノズルなどが好適に挙げられる。この場合には、前記燃料電池用カートリッジを前記燃料電池システムに装着させる前は、前記ノズルが前記燃料収容室側に押入されないため、該燃料収容室内の前記燃料が該燃料収容室の外部に漏出されることがない一方、前記燃料電池用カートリッジを前記燃料電池システムに装着させた後は、前記ノズルが前記燃料収容室側に押入されるため、該燃料収容室内の前記燃料が該燃料収容室の外部に漏出され、前記燃料電池発電部に供給可能となる点で、必要時にのみ前記燃料を前記燃料電池発電部に供給することができる点で有利である。
【００７３】
前記燃料供給手段が設けられる位置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記燃料電池用カートリッジが、円柱形状、角柱形状等の柱形状乃至棒状である場合には、該燃料電池用カートリッジの一端であるのが好ましい。この場合には、前記水吸収手段を該燃料電池用カートリッジの周側面上に広い面積で配置させることができる点で有利である。
【００７４】
前記燃料電池用カートリッジには、例えば、剥離補助手段、保護手段、安全手段、などが設けられていてもよい。
前記剥離補助手段は、前記水吸収手段を廃棄する際に、該水吸収手段の前記燃料電池用カートリッジからの剥離除去を補助する機能を有する手段であり、該機能を有する限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、公知の粘着テープの剥離紙（台紙）などが挙げられる。該剥離紙（台紙）を前記燃料電池用カートリッジの表面に配置させておき、その表面に前記水吸収手段を粘着させておけば、該水吸収手段の廃棄等が容易となる点で有利である。
前記保護手段としては、前記燃料電池用カートリッジの使用時まで少なくとも前記水吸収手段の表面を覆い、該水吸収手段が水を吸収してしまうのを防止することができれば特に制限はなく、例えば、前記水吸収手段の表面を覆うカバーフィルム、などが好適に挙げられる。
前記安全手段としては、前記燃料電池用カートリッジの使用時まで前記燃料収容室内に収容された燃料を外部に漏出させない機能を有していれば特に制限はなく、例えば、前記燃料電池用カートリッジが前記ノズルを有している場合には、該ノズルが前記燃料収容室側に押入されないように、該ノズルをカバーする保護キャップ、などが好適に挙げられる。
【００７５】
前記燃料インターフェースは、前記燃料電池用カートリッジにおける前記燃料収容室から取り出された燃料を一旦貯蔵させる機能等を有する。前記燃料インターフェースが設けられていると、前記燃料を、該燃料インターフェースから前記燃料極側に向って流動乃至拡散などの自然移動により、燃料導入路等を通して円滑にかつ効率的に供給することができ、一定量の前記燃料を前記燃料極に安定供給することができる点で有利である。
前記燃料インターフェースの形状、構造、大きさ等について、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００７６】
前記燃料インターフェースの位置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記燃料電池用カートリッジにおける前記燃料供給手段（ノズル等）の近傍などが好ましい。
【００７７】
本発明の燃料電池システムは、公知の電池等に代わる電源として、各種電気機器等、特に小型の携帯性情報機器等に好適に使用することができる。
本発明の燃料電池システムにおいては、前記燃料電池用カートリッジの前記燃料収容室に収容されていた前記燃料が該燃料収容室から前記燃料電池発電部に供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した発電反応により発電が生する。該発電により生じた電気は、電気機器等の駆動電源等として利用される。そして、前記発電反応に伴い水が生成される。該水は、前記熱交換室の少なくとも一部に設けられた前記水吸収手段により、吸収される。このため、前記燃料電池システムにおいて前記発電反応によって生成した水は、簡便かつ確実に除去されるため、前記燃料電池システムの外部に漏れることがない。
【００７８】
本発明の燃料電池システムの具体例を図面を参照しながら説明する。図１に示す燃料電池システムは、燃料電池発電部５０と、熱交換室１１０とを備えている。
【００７９】
燃料電池発電部５０は、図２に示すように、空気極集電体５１と、カーボンペーパー５２と、空気極（正極触媒層）５３と、固体電解質５４と、燃料極（負極触媒層）５５と、カーボンペーパー５６と、燃料極集電体５８とを、この順に積層してなる構造を有する。
熱交換室１１０は、空気極集電体５１の露出表面と、多孔質膜１００と、スペーサー１０５と、前記水吸収手段としての水吸収部材２とにより囲まれて画成された空間である。
熱交換室１１０において、空気極集電体５１の露出表面と、多孔質膜１００とは、互いに対向して配置されており、これらの周囲を、スペーサー１０５及び水吸収部材２が囲んで密閉した構造を有しており、水吸収部材２は、熱交換室１１０の下方に位置している。即ち、図１に示すように、積層面が設置面に略垂直に配置された燃料電池発電部５０における空気極集電体５１の下端部に、水吸収部材２の表面が位置している。
この燃料電池システムにおいては、発電反応により生ずる、水が蒸散したガスは、多孔質膜１００を通過せず、熱交換室１００内において熱交換されて凝結水が生じ、該水が重力により落下したところを水吸収部材２により吸収される。一方、発電反応に用いられる空気は、多孔質膜１００を通過して発電反応に供されるため、発電反応量が低下等することはない。
【００８０】
（電気機器）
本発明の電気機器は、本発明の上述した燃料電池システムを少なくとも有してなり、更に各種用途に応じた機能を奏するのに必要な一般構成を備えてなる。
前記電気機器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、現在、電池等で駆動可能な機器などが好適に挙げられ、携帯性情報機器などが特に好適に挙げられる。
前記携帯性情報機器としては、例えば、携帯電話機、携帯電話機用クレイドル、パソコン、デジタルカメラ、ポータブルオーディオ、ＭＰ３プレーヤー、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタンス）、玩具、などが挙げられる。
【００８１】
本発明の電気機器においては、前記燃料電池システムにおける前記燃料電池発電部に燃料が供給される。すると、該燃料電池発電部において前記燃料を利用した発電反応により発電が生する。該発電により生じた電気は、該電気機器の駆動源として利用される。そして、前記発電反応に伴い水が生成される。該水は、前記熱交換室において、凝結されて除去される。このため、前記電気機器における前記燃料電池システムにおいて前記発電反応によって生成した水は、前記熱交換室において簡便かつ確実に除去されるため、前記電気機器の外部に漏れることがない。
【００８２】
ここで、本発明の電気機器の一例として、携帯電話機及び携帯電話機用クレイドルについて図面を参照しながら説明する。
図１４は、携帯電話機用クレイドルに携帯電話機を装着した様子を示す斜視図である。携帯電話機用クレイドル１０には、携帯電話機２０が装着され、外部電源、例えば商用電源に接続するためのパワーアダプタ３０（ＡＣ−ＤＣ変換器）が接続可能な構成とされている。携帯電話機２０は、操作キー２４及びマイク２５が内面２１−１に設けられた携帯電話機本体部２１と、液晶表示部２６及びスピーカ２７が内面２２−１に設けられた携帯電話機可動部２２とがヒンジ部２３により接続され、ヒンジ部２３を中心にして携帯電話機可動部２２が回動可能となっている。携帯電話機２０は、携帯電話機用クレイドル１０に装着した状態で、携帯電話機本体部２１の内面２１−１と携帯電話機可動部２２の内面２２−１が対峙するように折り畳むことができる。また、携帯電話機可動部２２を開いた位置にして、液晶表示部２６を見ながら操作キー２４を押して操作することができ、あるいは、携帯電話機用クレイドル１０の本体部（クレイドル本体部１１）を把持して、通常の携帯電話機のように通話することができる。
【００８３】
携帯電話機用クレイドル１０は、燃料電池システム（図示されず）を内蔵したクレイドル本体部１１と、燃料を充填した燃料電池用カートリッジ１２とから構成されている。燃料電池用カートリッジ１２は、携帯電話機のヒンジ部２３（携帯電話機可動部２２が開位置のスピーカ２７）側に、クレイドル本体部１１の端面１１−１と当接して配設されている。また、マイク２５側の端面１１−２にはパワーアダプタ３０を接続する外部電源接続部１３が配設されている。クレイドル本体部１１は、その内面１１−３を携帯電話機本体部２１の外面２１−２と対峙するようにして携帯電話機本体部２１を保持するようになっている。なお、以下説明の便宜のため、燃料カートリッジ１２側をクレイドル本体部１１の後部、外部電源接続部１３が配設されている側をクレイドル本体部１１の前部と称する。
【００８４】
図１５は、携帯電話機用クレイドルの平面図であり、図１６は、携帯端末装置の斜視図である。クレイドル本体部１１の内面１１−３には、携帯電話機本体部２１の側部に設けられた凹部２８と係合するための係止部材１４ａ、１４ｂや、携帯電話機２０に電力を供給するための接続コネクタ１５が設けられている。内面１１−３の前部に設けられた係止部材１４ａは、マイク２５側に設けられた２つの凹部２８と係合するようになっている。係止部材１４ａは、その基部にバネが設けられ、携帯電話機本体部２１の方向にばね応力が印加されるようになっている。係止部材１４ａの爪部は凹部２８の下側の内壁にかかり、携帯電話機が上方向に容易に移動できないようになっている。
【００８５】
図１５及び図１６に示すように、クレイドル本体部１１の内面１１−３の後部に設けられた係止部材１４ｂはヒンジ部２３側に設けられた２つの凹部２８と係合するようになっている。係止部材１４ｂは、係止部材１４ｂの爪部１４ｂ−１は凹部２８の下側の内壁にかかり、携帯電話機本体部２１が上方向に容易に外れないようになっている。さらに係止部材１４ｂには、爪部に接続され、クレイドル本体部１１の側部から突出する凸部が設けられている。前記凸部を押し下げることにより、爪部が凹部２８から離れ、携帯電話機本体部２１をクレイドル本体部１１から外すことができる。
【００８６】
携帯電話機２０をクレイドル本体部１１に装着する際は、クレイドル本体部１１の内面１１−３の前部に、携帯電話機２０のマイク２５側を押し込み、前部の係止部材１４ａの爪部と携帯電話機本体部２１の凹部２８を係合させ、次いで、携帯電話機２０をクレイドル本体部１１の内面１１−３に押しつけるようにして、携帯電話機本体部２１のヒンジ２３側を下方に移動させて、後部の係止部材１４ｂの爪部と携帯電話機本体部２１の凹部２８を係合させる。
また、携帯電話機２０を取り外す際には、先ずクレイドル本体部１１の後部の２つの係止部材１４ｂの凸部を同時に下方に押し込み係止部材１４ｂを開く方向に移動させることにより係合を解除して、携帯電話機本体部１１のヒンジ部１３側をクレイドル本体部１１から取り外し、次いで、斜め後方に携帯電話機２０を移動することにより、クレイドル本体部１１の前部の２つの係止部材１４ａとの係合を解除する。
【００８７】
このように、携帯電話機２０は携帯電話機本体部２１がクレイドル本体部１１と係合して固定されているので、クレイドル本体部１１を把持して携帯電話機２０の操作キーを押すなどの操作をしたり通話をしたりしても、携帯電話機本体部２１とクレイドル本体部１１が互いに外れることがなく安心して使用することができる。また、携帯電話機本体部２１がクレイドル本体部１１に固定されているので、携帯電話機可動部２２を折り畳んでコンパクトな形態で持ち運びすることができる。
【００８８】
図１７に示すように、クレイドル本体部１１は、後部端面１１−１に当接した燃料カートリッジ１２から燃料が供給される燃料導入路３１と、燃料の導入を遮断する燃料遮断部３２と、燃料導入路３１と接続された燃料室３４を有する燃料電池３３と、燃料電池３３によって発電された電力の携帯電話機２０への供給を制御する制御部４１と、図１５に示すパワーアダプタ３０が接続され、外部電源から電力が供給される外部電源接続部１３と、携帯電話機２０に電力を供給するための接続コネクタ１５などから構成されている。
燃料電池用カートリッジ１２は、クレイドル本体部１１の後部の端面１１−１に当接して嵌合により固定されている。燃料電池用カートリッジ１２の燃料送出口１２ａは凸状になっており、他方、クレイドル本体部１１の端面１１−１には凹部が互いに嵌合するようになっている。
ここでは、本発明の電気機器の一例として、携帯電話機及び携帯電話機用クレイドルについて説明したが、他の電気機器においても、本発明の上述した燃料電池システムを装備させることができる。
【００８９】
（燃料電池システムにおける発生水の回収方法）
本発明の燃料電池システムにおける発生水の回収方法は、前記燃料電池発電部において発生した水が蒸散したガスを、少なくとも一部が前記多孔質膜で形成された前記熱交換室において熱交換させることにより水を凝結させ、該水を水吸収手段により吸収させることを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の処理を含む。
前記燃料電池システムにおける発生水の回収方法は、本発明の燃料電池システムを実施することにより好適に実施することができる。
【００９０】
本発明の燃料電池システムにおける発生水の回収方法は、前記燃料電池システムの前記燃料電池発電部における発電反応により発生する水を吸収乃至回収させる場合に好適に使用することができる。
本発明の燃料電池システムにおける発生水の回収方法においては、前記燃料電池発電部において燃料を利用した発電反応により水が生ずる。そして、前記水が蒸散したガスを、前記熱交換室において熱交換させることによって水を凝結され、凝結した水は、前記熱交換室内で簡便かつ確実に除去されるため、前記燃料電池システムの外部に漏れることがない。
【実施例】
【００９１】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００９２】
（実施例１）
本発明の燃料電池システムの実施例を図面を参照しながら説明する。図１に示すように、燃料電池システムは、燃料電池発電部５０と、熱交換室１１０とを備えている。この実施例１の燃料電池システムは、図１４から図１７に記載の携帯電話機、携帯電話機用クレイドルに装備される。
なお、図１において、燃料電池発電部５０は、空気極集電体５１と、空気極（正極）５３と、固体電解質５４と、燃料極（負極）５５と、燃料極集電体５８とによる積層体として図示している。
燃料電池発電部５０は、図２に示すように、空気極集電体５１と、カーボンペーパー５２と、空気極（正極）５３と、固体電解質５４と、燃料極（負極）５５と、カーボンペーパー５６と、燃料極集電体５８とを、この順に積層してなる構造を有する。燃料電池発電部５０は、ダイレクトメタノール型燃料電池である。
【００９３】
この実施例において、空気極（正極）５３は、白金担持触媒（ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ、田中貴金属製）で形成されており、固体電解質５４は、部分フッ素化固体電解質（Ｎａｆｉｏｎ  ＮＦ１１７、Ｄｕｐｏｎｔ社製）で形成されており、燃料極（負極）５５は、白金−ルテニウム合金担持触媒（ＴＥＣ６１Ｅ５４、田中貴金属製）で形成されている。
【００９４】
熱交換室１１０は、空気極集電体５１の露出表面と、多孔質膜１００と、スペーサー１０５と、前記水吸収手段としての水吸収部材２とにより囲まれて画成された空間である。
水吸収部材２は、平面形状が長方形状のシートである。この実施例において、水吸収部材２は、アクリル酸系ポリマー（サンフレッシャ、三洋化成工業（株）製）０．２ｇで形成されたシートであり、５ｍｌの水を容易に吸収・固定化可能である。
熱交換室１１０において、空気極集電体５１の露出表面と、多孔質膜１００とは、互いに対向して配置されており、これらの周囲を、スペーサー１０５及び水吸収部材２が囲んで密閉した構造を有しており、水吸収部材２は、熱交換室１１０の下方に位置している。即ち、図１に示すように、積層面が設置面に略垂直に配置された燃料電池発電部５０における空気極集電体５１の下端部に当接して、水吸収部材２が位置している。
【００９５】
図１において、多孔質膜１００は、ポリテトラフルオロエチレン製の多孔質膜であり、厚みが１００μｍであり、平均細孔径１０μｍであり、空隙率が５０％であり、空気に対する通気度が２０００ｃｃ／ｃｍ２・ｓであり、透水度が１ｃｃ／ｃｍ２・ｓであり、熱伝導率が０．２Ｗ／ｍＫであった。
この実施例では、多孔質膜１００は、図１において細線と太線との合線で図示されているが、その断面形状は、図１に一部拡大図を付記した通り、ランダム孔構造の（ランダムに存在する）細孔を多数有した膜であるが（なお、以下の実施例に関する図面における、細線と太線との合線で図示された多孔質膜１００も、図１と同様の構造を有する）、図１０に示すような単純貫通孔構造であってもよい。
なお、多孔質膜１００と、空気極集電体５１との間隙（距離）は、３ｍｍであった。
【００９６】
この実施例の燃料電池システムにおいては、燃料（メタノール）が燃料電池発電部５０に供給されると、燃料電池発電部５０において前記燃料（メタノール）を利用した発電反応により発電が生ずる。即ち、先ず、（１）次式：ＣＨ３ＯＨ（燃料）＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２(燃料極（負極触媒層）５５から排出)＋６Ｈ＋＋６ｅ−、のように、燃料であるメタノールと水とが反応（発電反応）して二酸化炭素とＨ＋（プロトン）とが生成される。次に、（２）前記固体電解質中のＨ＋(プロトン)が燃料極（負極）５５から空気極（正極）５３に移動（プロトン伝導）して、燃料電池に内部電流が生じる。次に、（３）次式：６Ｈ＋＋３／２Ｏ２＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ、のように、プロトンが空気極（正極）５３で酸化されて水が発生する。以上のように、空気極（正極）５３側では、前記発電反応等により水が生成される。そして、この水を含む空気が、熱交換室１１０内で熱交換されて結露を生ずる。該結露により生じた水は、重力により熱交換室１１０の下方に移動すると、そこに配置されている水吸収部材２により、吸収され、そこに固定化される。このため、燃料電池システムにおいて前記発電反応によって生成した水は、燃料電池システムの外部の漏出等することがなく、該燃料電池システムの外部で凝結等することがなく、使用時不快感がなかった。
一方、燃料電池発電部５０における前記発電反応により生じた電気は、取り出されて電気機器（携帯電話）の電力として消費され、発電量は経時で安定していた。
【００９７】
（実施例２）
実施例１において、燃料電池発電部５０における、カーボンペーパー５６と燃料極集電体５８との間に、シャッター５７を設けた以外は、実施例１と同様にして燃料電池システムを設計した。即ち、実施例２における燃料電池システムは、図４に示した通りであり、燃料電池発電部を図３に示す構造のものに変えた以外は、実施例１と同様にして燃料電池システムを設計した。その結果、実施例２の燃料電池システムにおいては、実施例１の燃料電池システムと同様の作用効果が得られた。
【００９８】
（実施例３）
実施例１の燃料電池システムにおいて、多孔質膜１００における熱交換室１１０に露出する側の表面に、図５に示すような、樹状の導水路（流路）をフォトリソグラフィーの技術を利用して形成した以外は、実施例１の燃料電池システムと同様に設計した。
前記導水路は、上方から下方に向けて配列した３本の主線に対し、斜め上方から該主線に連通した支線を多数有してなる形状（樹状）を有している。この実施例３では、実施例１と同様の作用効果が得られたが、熱交換室１１０内で凝結した水が、前記導水路を伝って水吸収部材２まで効率よく落下したため、熱交換室１１０で凝結し、発生した水の吸収・固定（排水）効率に優れていた。
【００９９】
（実施例４）
実施例１の燃料電池システムにおいて、熱交換室１１０内に、図６に示すような、多孔質膜１００の膜面に略垂直方向に多孔質膜１００に一端が当接した状態で配置された熱交換棒１０６が複数本設けられた以外は、実施例１の燃料電池システムと同様に設計した。
熱交換棒１０６は、金属（ＳＵＳ３１６）製であり、直径が１ｍｍであり、長さが３ｍｍである。
この実施例４では、実施例１と同様の作用効果が得られたが、熱交換室１１０内で、熱交換棒１０６の表面に水が効率的に凝結し、この凝結した水が多孔質膜１００上を伝って水吸収部材２により効率よく吸収・固定され、水の吸収・固定（排水）効率に優れていた。
【０１００】
（実施例５）
実施例１の燃料電池システムにおいて、熱交換室１１０内に、図７に示すような、多孔質膜１００の膜面に略垂直方向に多孔質膜１００に一端が当接した状態で配置された熱交換フィン１０７が複数本設けられた以外は、実施例１の燃料電池システムと同様に設計した。
熱交換フィン１０７は、金属（ＳＵＳ３１６）製であり、幅が２ｍｍであり、長さが３ｍｍである。
この実施例５では、実施例１と同様の作用効果が得られたが、熱交換室１１０内で、熱交換フィン１０７の表面に水が効率的に凝結し、この凝結した水が多孔質膜１００上を伝って水吸収部材２により効率よく吸収・固定され、水の吸収・固定（排水）効率に優れていた。
【０１０１】
（実施例６）
実施例１の燃料電池システムにおいて、熱交換室１１０内に、図８に示すような、熱交換室１１０内の上下方向に熱交換ワイヤー１０８が複数本設けられた以外は、実施例１の燃料電池システムと同様に設計した。
熱交換ワイヤー１０８は、金属（ＳＵＳ３１６）製であり、直径が０．５ｍｍである。
この実施例６では、実施例１と同様の作用効果が得られたが、熱交換室１１０内で、熱交換ワイヤー１０８の表面に水が効率的に凝結し、この凝結した水が水吸収部材２により効率よく吸収・固定され、水の吸収・固定（排水）効率に優れていた。
【０１０２】
（実施例７）
実施例１の燃料電池システムにおいて、熱交換室１１０内に、図９に示すような、多孔質膜１００の膜面に略垂直方向に多孔質膜１００に一端が当接した状態で配置された熱交換フィン１０７が複数本設けられ、熱交換室１１０内の上下方向に熱交換ワイヤー１０８が複数本設けられた以外は、実施例１の燃料電池システムと同様に設計した。
熱交換ワイヤー１０８は、金属（ＳＵＳ３１６）製であり、直径が０．５ｍｍであり、熱交換フィン１０７は、金属（ＳＵＳ３１６）製であり、幅が２ｍｍであり、長さが３ｍｍである。
この実施例７では、実施例１と同様の作用効果が得られたが、熱交換室１１０内で、熱交換フィン１０７及び熱交換ワイヤー１０８の表面に水が効率的に凝結し、この凝結した水が多孔質膜１００上乃至熱交換ワイヤー上を伝って水吸収部材２により効率よく吸収・固定され、水の吸収・固定（排水）効率に優れていた。
【０１０３】
（実施例８）
実施例１の燃料電池システムにおいて、水吸収部材２を、図１２及び図１３に示すような、燃料電池用カートリッジ１の表面に設けた水吸水部材２に代えた以外は、実施例１の燃料電池システムと同様に設計した。
【０１０４】
図１２及び図１３に示すように、燃料電池用カートリッジ１は、燃料収容室１ａ内の燃料（メタノール）がなくなった時、燃料電池システム１０から取り外して、燃料収容室１ａ内に燃料（メタノール）を再充填し、表面の水吸収部材２を剥がして廃棄し、新しい水吸収部材２を貼付するだけで、再生可能である。このため、燃料電池用カートリッジ１は、リサイクル性、環境性、取扱性等に極めて優れる。また、燃料電池用カートリッジ１を使用する燃料電池セル１０、携帯電話機及び携帯電話機用クレイドルも同様にリサイクル性、環境性、取扱性等に極めて優れる。
【０１０５】
燃料電池用カートリッジ１は、上述した通りであり、図１２及び図１３に示すように、乾電池のような略円柱形状を有している。この実施例において、燃料電池用カートリッジ１を形成する筐体は、機械的強度、化学的安定性に優れたポリスルホン製であり、そのサイズは、直径１５ｍｍ×長さ６０ｍｍである。燃料電池用カートリッジ１には、内部に燃料収容室１ａが設けられており、燃料であるメタノールが充填されている。なお、この実施例において、燃料収容室１ａは、約６ｍｌの燃料（メタノール）を収容可能である。
【０１０６】
燃料電池用カートリッジ１における２つの端面のうちの一つには、前記燃料供給手段としてのノズル３が貫入状態で備えられている。ノズル３は、燃料収容室１ａ内にその一端が挿入され、他端が燃料インターフェース６内に挿入されており、ノズル補助機構５の作用により、燃料収容室１ａ側に押入されると燃料収容室１ａ内の燃料（メタノール）が燃料インターフェース６内に移送される。
【０１０７】
燃料電池用カートリッジ１の周側面上には前記水吸収手段としての水吸収部材２が貼付されている。水吸収部材２は、平面形状が長方形状のシートである。
この実施例８において、水吸収部材２は、アクリル酸系ポリマー（サンフレッシャ、三洋化成工業（株）製）０．２ｇで形成されたシートであり、５ｍｌの水を容易に吸収・固定化可能である。
【０１０８】
水吸収部材２の表面は、前記集水手段としてのロート材４を介して熱交換室１１０に露出しており、燃料電池発電部５０における発生水をロート材４を介して吸収可能である。
【０１０９】
なお、実施例８においては、水吸収部材２には、前記シグナル発生手段としての塩化コバルトの結晶が含まれているため、水吸収部材２は、燃料電池４０における発生水を吸収前においては青色を呈しており、前記発生水を吸収後においては赤（ピンク色）を呈するため、水吸収部材２が水を吸収したか否かの判別が容易である。
【０１１０】
本発明の好ましい態様を付記すると、以下の通りである。
（付記１）  燃料極、固体電解質及び空気極を有する燃料電池発電部と、該燃料電池発電部から放出されるガスを冷却させて水を発生させる熱交換室とを有してなることを特徴とする燃料電池システム。
（付記２）  熱交換室の壁面の一部が、一方の表面から他方の表面に連通した孔部を有する多孔質膜で形成された付記１に記載の燃料電池システム。
（付記３）  多孔質膜が、熱交換室における、燃料電池発電部と対向する壁面に位置する付記２に記載の燃料電池システム。
（付記４）  多孔質膜の熱伝導率が、０．１Ｗ／ｍＫ以上である付記２から３のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記５）  多孔質膜の空気に対する通気度が、０．１〜１００，０００ｃｃ／ｃｍ２・ｓである付記２から４のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記６）  多孔質膜の透水度が、１００ｃｃ／ｃｍ２・ｓ以下である付記２から５のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記７）  多孔質膜が、単純貫通孔構造及びランダム孔構造のいずれかの構造を有する付記２から６のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記８）  多孔質膜における燃料電池発電部に対向する面に、金属層が形成された付記２から７のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記９）  多孔質膜における燃料電池発電部に対向する面が、撥水性である付記２から８のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記１０）  多孔質膜における燃料電池発電部に対向する面に、熱交換室で発生した水の導水路が形成された付記２から９のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記１１）  導水路が、親水性の面を有してなる付記１０に記載の燃料電池システム。
（付記１２）  熱交換室内に、多孔質膜の熱伝導率をＡ（Ｗ／ｍＫ）としたとき、その熱伝導率Ｂ（Ｗ／ｍＫ）が、次式、Ａ≦Ｂ、を満たす熱交換手段が配置された付記２から１１のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記１３）  熱交換手段の熱伝導率が、１０〜１００Ｗ／ｍＫである付記１２に記載の燃料電池システム。
（付記１４）  熱交換手段が、金属で形成された付記１２から１３のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記１５）  熱交換手段が、棒状部材、羽状部材及びワイヤー状部材から選択される少なくとも１種である付記１２から１４のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記１６）  熱交換手段が、多孔質膜に当接して配置された付記１２から１５のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記１７）  熱交換室の壁面の一部が、多孔質膜を燃料電池発電部から離設させるスペーサーで形成され、該スペーサーが、熱交換室における、燃料電池発電部及び多孔質膜とを連通させる壁面に位置する付記２から１６のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記１８）  熱交換室の壁面の一部が、該熱交換室内で発生した水を吸収する水吸収手段で形成され、該水吸収手段が、熱交換室における、燃料電池発電部及び多孔質膜とを連通させる壁面に位置する付記２から１６のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記１９）  熱交換室の壁面の一部が、該熱交換室内で発生した水を集め、該水を吸収する水吸収手段に移送させる集水手段で形成され、該集水手段が、熱交換室における、燃料電池発電部及び多孔質膜とを連通させる壁面に位置する付記２から１８のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記２０）  集水手段が、燃料電池発電部から発生する水を受ける受水口と、該受水口から受水した水を集水手段に放出する放水口とを有してなる付記１９に記載の燃料電池システム。
（付記２１）  受水口の開口面積が、放水口の開口面積よりも大きい付記２０に燃料電池システム。
（付記２２）  集水手段における受水口が、熱交換室に対向して配置され、集水手段における放水口が、水吸収手段に当接して配置された付記２０から２１のいずれかに燃料電池システム。
（付記２３）  集水手段がロート部材である付記２０から２２のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記２４）  水吸収手段が、着脱自在に設けられた付記１８から２３のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記２５）  水吸収手段が、着脱自在に設けられ、かつ燃料電池発電部に燃料を供給する燃料電池用カートリッジの表面の少なくとも一部に該燃料電池用カートリッジに着脱自在に設けられた水吸収手段である付記１８から２４のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記２６）  水吸収手段が、吸水性部材を有してなる付記１８から２５に記載の燃料電池システム。
（付記２７）  吸水性部材が、吸収した水を固定可能である付記２６に記載の燃料電池システム。
（付記２８）  吸収性部材が、天然ポリマー及び合成ポリマーから選択される少なくとも１種の有機物質、並びに、無機物質の少なくともいずれかを含む付記２６から２７のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記２９）  天然ポリマーが、セルロース系ポリマー、アルギン酸系ポリマー、マンナン系ポリマー、プルラン系ポリマー、及びキチン・キトサン系ポリマーから選択される少なくとも１種である付記２８に記載の燃料電池システム。
（付記３０）  合成ポリマーが、アクリル系ポリマー、アクリルアミド系ポリマー、ポリエチレンレンオキサイド系ポリマー、及びポリエステル系ポリマーから選択される少なくとも１種である付記２８から２９のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記３１）  無機物質が、シリカゲル、ゼオライト、及び酸化マグネシウムから選択される少なくとも１種である付記２８から３０のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記３２）  水吸収手段が、水の吸収前の体積をＸ（ｃｍ３）とし、水の吸収後の体積をＹ（ｃｍ３）とすると、（Ｙ／Ｘ）が１．０以上である付記２８から３１のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記３３）  水吸収手段が、吸水性部材の成型体、及び、支持体に吸水性部材を添加させた構造体の少なくともいずれかである付記２８から３２のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記３４）  水吸収手段が、シート状構造物である付記２８から３３のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記３５）  スペーサーが、水吸収手段よりも上方に位置する付記１７から３４のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記３６）  燃料電池発電部における、燃料極、固体電解質及び空気極の積層面が上下方向と略並行に配置された付記１から３５のいずれかに記載の燃料電池システム。
（付記３７）  付記１から３６のいずれかに記載の燃料電池システムを有することを特徴とする電気機器。
（付記３８）  携帯電話機、携帯電話機用クレイドル、パソコン、デジタルカメラ、ポータブルオーディオ、ＭＰ３プレーヤー、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタンス）及び玩具から選択される少なくともいずれかである付記３７に記載の電気機器。
（付記３９）  燃料電池発電部において発生した水が蒸散したガスを、少なくとも一部が多孔質膜で形成された熱交換室において熱交換させることにより水を凝結させ、該水を水吸収手段により吸収させることを特徴とする燃料電池システムにおける発生水の回収方法。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明の燃料電池システムは、各種の電気機器、例えば、携帯性情報機器、具体的には、携帯電話機、携帯電話機用クレイドル、パソコン、デジタルカメラ、ポータブルオーディオ、ＭＰ３、玩具等に好適に使用することができ、特に本発明の電気機器、燃料電池システムにおける発生水の回収方法に好適に使用することができる。
本発明の電気機器は、リサイクル性、環境性に優れた各種電気機器等として使用することができる。
本発明の燃料電池システムにおける発生水の回収方法は、燃料電池システムにおいて発生した水を回収するために使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】図１は、本発明の燃料電池システムの第一の例を示す概略図である。
【図２】図２は、単位燃料電池セル（燃料電池発電部）の断面構造の第一の例を示す断面図である。
【図３】図３は、単位燃料電池セル（燃料電池発電部）の断面構造の第二の例を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の燃料電池システムの第二の例を示す概略図である。
【図５】図５は、多孔質膜における熱交換室側の表面に導水路が形成された状態の一例を示す概略図である。
【図６】図６は、本発明の燃料電池システムの第三の例（熱交換手段として熱交換棒を備えた）を示す概略図である。
【図７】図７は、本発明の燃料電池システムの第四の例（熱交換手段として熱交換フィンを備えた）を示す概略図である。
【図８】図８は、本発明の燃料電池システムの第五の例（熱交換手段として熱交換ワイヤーを備えた）を示す概略図である。
【図９】図９は、本発明の燃料電池システムの第六の例（熱交換手段として熱交換フィン及び熱交換ワイヤーを備えた）を示す概略図である。
【図１０】図１０は、多孔質膜における多孔質構造の断面の第一の例を示す概略図である。
【図１１】図１１は、多孔質膜における多孔質構造の断面の第二の例を示す概略図である。
【図１２】図１２は、燃料電池システムの一例を示す概略斜視図である。
【図１３】図１３は、図１２に示す燃料電池システムの側面図である。
【図１４】図１４は、携帯電話機用クレイドルに携帯電話機を装着した状態を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、図１４に示す携帯電話機用クレイドルの平面図である。
【図１６】図１６は、図１４に示す携帯電話機の概略図である。
【図１７】図１７は、携帯電話機の断面概略図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１      燃料電池用カートリッジ
１ａ    燃料収容室
２      水吸収部材
３      ノズル
４      ロート材
５      ノズル補助機構
６      燃料インターフェース
１０    燃料電池システム
５０    燃料電池発電部
５１    空気極集電体
５２    カーボンペーパー
５３    空気極
５４    固体電解質
５５    燃料極
５６    カーボンペーパー
５７    シャッター
５８    燃料極集電体
１００  多孔質膜
１０２  導水路
１０５  スペーサー
１０６  熱交換棒
１０７  熱交換フィン
１０８  熱交換ワイヤー
１１０  熱交換室
１２０  燃料室
【図１】
2006054135.tif 000003
【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】
2006054135.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2006054135.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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