(57)【要約】使い捨て燃料電池（１０）と使い捨て燃料電池（１０）を満たすためのシステム（２０）である。燃料電池（１０）は、少なくとも一つの容量室（ＥＣ，ＦＣ）と、少なくとも一つの容量室（ＣＥＣ，ＥＣ）を有するカートリッジ（２０）と、カートリッジ（２０）と燃料電池（１０）との間の流体流れを規制又は制御するバルブシステム（６，２２）を備える。燃料電池（１０）を補充する方法では、カートリッジ（２０）を燃料電池（１０）へ接続させ、燃料と電解質をカートリッジ（２０）から燃料電池（１０）へ移動させることを提供する。本要約は、明細書に開示された発明を規定する意図はなく、また、本発明の権利範囲を限定する意図もない。
2007538364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使い捨て燃料電池システムであって、
少なくとも一つの可変容量室を有する燃料電池と、
少なくとも一つの可変容量室を有するカートリッジと、
前記カートリッジと前記燃料電池との間の流体の流れを規制、制御、防止の少なくともいずれかを実行するバルブシステムとを備え、
前記燃料電池が、使用後に再び満たすことができないことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記燃料電池の前記少なくとも一つの可変容量室が、可撓性の燃料室を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
規定された容量をもつ電解液室をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
電解液室をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記カートリッジの前記少なくとも一つの可変容量室が、可撓性の燃料室を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記カートリッジの前記少なくとも一つの可変容量室が、可撓性の燃料室と、可撓性の電解液室を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記燃料電池の前記少なくとも一つの可変容量室が、折りたたみ部をもつ可撓性の壁を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記カートリッジの前記少なくとも一つの可変容量室が、折りたたみ部をもつ可撓性の壁を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記燃料電池の前記少なくとも一つの可変容量室が、可撓性の膨張および収縮可能な容量室を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記カートリッジの前記少なくとも一つの可変容量室が、可撓性の膨張および収縮可能な容量室を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記カートリッジが、前記燃料電池に対して取り外し不可能に接続されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記カートリッジが、スライドさせながら接続させることによって、前記燃料電池に対して取り外し不可能に接続されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記カートリッジが、スライドさせながらクレードルへ接続させることによって、前記燃料電池に対して取り外し不可能に接続されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記カートリッジが、隣接させることによって、前記燃料電池に対して取り外し不可能に接続されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記カートリッジが、回転させながらスライドさせて接続させることによって、前記燃料電池に対して取り外し不可能に接続されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記燃料電池が、フロントカバー、リアカバー、取り付け枠、アノードアッセンブリー、カソードアッセンブリー、カソード保護装置、そして、枠リムを有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
前記燃料電池の前記少なくとも一つの可変容量室が、折りたたみ部をもつ可撓性の壁と、前記アノードアッセンブリーに固定された周辺リムとを有することを特徴とする請求項１６に記載の燃料電池システム。
【請求項１８】
前記カソード保護装置が、カソード保護ネットを有することを特徴とする請求項１６に記載の燃料電池システム。
【請求項１９】
前記アノードアッセンブリーと前記カソードアッセンブリーが、前記取り付け枠に取り付けられ、前記取り付け枠、前記アノードアッセンブリー、前記カソードアッセンブリーによって規定される容積が、前記電解液室を形成することを特徴とする請求項１６に記載の燃料電池システム。
【請求項２０】
前記燃料電池の前記少なくとも一つの可変容量室が、折りたたみ部をもつ可撓性の壁と、前記アノードアッセンブリーに固定された周辺リムとを有し、前記可撓性の壁と前記アノードアッセンブリーによって規定される容積が、前記燃料電池の前記少なくとも一つの可変容量室を形成することを特徴とする請求項１６に記載の燃料電池システム。
【請求項２１】
前記カートリッジが、フロントカバーとリアカバーとをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項２２】
前記カートリッジの前記少なくとも一つの可変容量室が、前記フロンカバーと前記リアカバーとの間に配置されていることを特徴とする請求項２１に記載の燃料電池システム。
【請求項２３】
前記カートリッジの前記少なくとも一つの可変容量室が、支持部と、折りたたみ部をもつ可撓性の壁と、前記支持部に固定される周辺部とを有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項２４】
前記支持部が、プレートを有することを特徴とする請求項２３に記載の燃料電池システム。
【請求項２５】
前記カートリッジの前記少なくとも一つの可変容量室が、可変容量燃料室と、可変容量電解液室と、さらに、前記可変容量燃料室に置かれた燃料と、前記可変容量電解液室に置かれた電解質とを有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項２６】
前記燃料電池の前記少なくとも一つの可変容量室が、可変容量燃料室を有し、さらに、前記燃料電池が電解液室と、前記可変容量燃料室に置かれた燃料と、前記電解液室に置かれた電解質とを有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項２７】
前記バルブシステムが、前記燃料電池と結合及び／又は関連する第１の部分と、前記カートリッジと結合及び／又は関連する第２の部分とを有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項２８】
前記第２の部分が、前記第１の部分に挿入可能であることを特徴とする請求項２７に記載の燃料電池システム。
【請求項２９】
前記第２の部分が、前記第１の部分に対して取り外し不可能に接続可能であることを特徴とする請求項２７に記載の燃料電池システム。
【請求項３０】
前記第２の部分が前記第１の部分に接続されていないとき、前記第１の部分が、前記燃料電池から流体が流出するのを防ぎ、前記第２の部分が、前記カートリッジから流体が流出するのを防ぐことを特徴とする請求項２７に記載の燃料電池システム。
【請求項３１】
前記第２の部分が前記第１の部分に接続されていないとき、前記第１の部分が、前記燃料電池から流体が漏れるのを防ぎ、前記第２の部分が、前記カートリッジから流体が漏れるのを防ぐことを特徴とする請求項２７に記載の燃料電池システム。
【請求項３２】
前記バルブシステムは、閉じた位置と開いた位置とをもつことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３３】
前記バルブシステムが、燃料電池と流体の通じる複数の流出口を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３４】
前記燃料電池と前記カートリッジ各々が、略矩形状であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３５】
カートリッジを補充不可能な使い捨て燃料電池へ組み込む方法であって、
少なくとも一つの可変容量室を有する前記カートリッジを、少なくとも一つの可変容量室を有する前記補充不可能の使い捨て燃料電池に接続させ、
流体を前記カートリッジから前記補充不可能の使い捨て燃料電池へ移動させることを特徴とする方法。
【請求項３６】
前記移動は、前記カートリッジと前記補充不可能な使い捨て燃料電池との間の流体の流れを規制もしくは制御することを含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記移動は、前記補充不可能な使い捨て燃料電池を満たすことを含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記接続は、前記カートリッジを前記補充不可能な使い捨て燃料電池へ取り外し不可能に接続させることを含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
前記カートリッジと前記補充不可能な使い捨て燃料電池との間の流体の流れを、バルブシステムを通じて制御することをさらに含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
前記移動が、前記カートリッジと前記補充不可能な使い捨て燃料電池との間の流体の流れを自動的に生じさせることを含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４１】
前記移動が、前記カートリッジの前記少なくとも一つの可変容量室を圧縮させ、前記流体を前記補充不可能な使い捨て燃料電池の中へ流入させることを含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４２】
前記流体が、燃料と電解質を含むことを特徴とする請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記移動が、前記カートリッジの前記少なくとも一つの可変容量室から前記補充不可能な使い捨て燃料電池の前記少なくとも一つの可変容量室へ流体を流入させることを含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４４】
前記補充不可能な使い捨て燃料電池の前記少なくとも一つの可変容量室が、折りたたみ部をもつ可撓性の壁を有することを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４５】
前記カートリッジの前記少なくとも一つの可変容量室が、折りたたみ部をもつ可撓性の壁を有することを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４６】
前記補充不可能な使い捨て燃料電池の前記少なくとも一つの可変容量室が、可撓性があって、膨張および収縮可能な容量室を有することを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４７】
前記カートリッジの前記少なくとも一つの可変容量室が、可撓性があって、膨張および収縮可能な容量室を有することを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４８】
前記移動の前に、前記カートリッジのポートを前記補充不可能な使い捨て燃料電池のポートへ結合させることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４９】
前記移動の前に、前記ポートの少なくとも一つを閉じた位置から開放させ、前記カートリッジと前記補充不可能の使い捨て燃料電池との間で流体輸送を可能にさせることを特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記カートリッジと前記補充不可能な使い捨て燃料電池との間の流体の流れを、バルブ構成によって制御することを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項５１】
前記移動の前に、前記カートリッジの雄型バルブ部分を、前記補充不可能の使い捨て燃料電池の雌型バルブ部分へ動かないように取り付けることを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項５２】
前記移動の後、前記カートリッジを前記補充不可能な使い捨て燃料電池から取り外すことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項５３】
前記取り外しの後、前記カートリッジを廃棄もしくはリサイクルすることを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
燃料電池を満たすための一回使用のカートリッジであって、
主要容器と、
前記主要容器内に配置された少なくとも一つの可変容量燃料室および少なくとも一つの可変容量電解液室と、
前記少なくとも一つの可変容量燃料室と可変容量電解液室とに通じる流体口と
を備えたことを特徴とするカートリッジ。
【請求項５５】
前記主要容器が、リアカバーとフロントカバーとを有することを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項５６】
前記少なくとも一つの可変容量燃料室が、伸張および圧縮と、膨張および収縮のいずれか可能な可撓性材料壁を有することを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項５７】
前記少なくとも一つの可変容量電解液室が、伸張および圧縮と、膨張および収縮のいずれか可能な可撓性材料壁を有することを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項５８】
前記少なくとも一つの可変容量燃料室が、膨張および／又は伸張可能な可撓性材料壁と、剛性プレートによって規定されることを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項５９】
前記少なくとも一つの可変容量電解液室が、その他の膨張および／又は伸張可能な可撓性材料壁と、前記剛性プレートによって規定されることを特徴とする請求項５８に記載のカートリッジ。
【請求項６０】
前記少なくとも一つの可変容量電解液室が、膨張および／又は伸張可能な可撓性材料壁と、剛性プレートとによって規定されることを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項６１】
前記少なくとも一つの可変容量燃料室が、折りたたみ部をもつ可撓性材料壁を有することを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項６２】
前記少なくとも一つの可変容量電解液室が、折りたたみ部をもつ可撓性材料壁を有することを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項６３】
前記主要容器は、前記少なくとも一つの可変容量燃料室と前記少なくとも一つの可変容量電解液室を完全に囲い、包含することを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項６４】
前記少なくとも一つの可変容量燃料室と前記少なくとも一つの可変容量電解液室が、互いに分かれていることを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項６５】
前記少なくとも一つの可変容量燃料室に置かれた燃料と、前記少なくとも一つの可変容量電解液室に置かれた電解質とをさらに有することを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項６６】
前記流体口が、前記カートリッジが前記燃料電池に接続されていないときには燃料と電解質が前記少なくとも一つの可変容量燃料室と前記少なくとも一つの可変容量電解液室から流出するのを防ぐように構成され、前記カートリッジが前記燃料電池に取り外し不可能に接続されているときには燃料と電解質が前記少なくとも一つの可変容量燃料室と前記少なくとも一つの可変容量電解液室から流出できるように構成されていることを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項６７】
前記流体口が、前記流体口が前記燃料電池の流体口に接続されていないときには燃料と電解質が前記少なくとも一つの可変容量燃料室と前記少なくとも一つの可変容量電解液室から流出するのを防ぐように構成され、前記流体口が前記燃料電池の流体口に接続されているときには燃料と電解質が前記少なくとも一つの可変容量燃料室と前記少なくとも一つの可変容量電解液室から流出できるように構成されていることを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項６８】
前記流体口が、前記燃料電池の流体口と取り外し不可能に接続するように構成されていることを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項６９】
前記流体口が、閉じた位置と開いた位置をもつことを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項７０】
前記流体口が、前記燃料電池と通じるように構成された複数の流出口を有することを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項７１】
前記流体口に取り外し可能に固定された安全キャップをさらに有することを特徴とする請求項５４に記載のカートリッジ。
【請求項７２】
外板と、
前記外板内に配置された少なくとも一つの燃料室と少なくとも一つの電解液室と、
前記外板内に配置されたアノードと、
前記外板内に配置されたカソードと、
前記燃料室および前記電解液室の少なくとも一つと通じるバルブと
を備えたことを特徴とする使い捨て燃料電池。
【請求項７３】
前記外板が、リアカバーとフロントカバーとを有することを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項７４】
前記少なくとも一つの燃料室が、前記少なくとも一つの電解液室よりも大きいことを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項７５】
前記少なくとも一つの電解液室が、定められた容量の電解液室であることを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項７６】
前記バルブが、二つのバルブを有し、一方のバルブが、前記少なくとも一つの燃料室と流体が流れるように通じ、他方のバルブが、前記少なくとも一つの電解液室と流体が流れるように通じることを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項７７】
前記燃料電池に取り外し不可能に接続され、前記燃料電池の補充を妨げる保護カバーを有することを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項７８】
前記少なくとも一つの電解液室が、前記カソードによって規定されることを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項７９】
前記少なくとも一つの電解液室が、前記カソードと枠部材によって規定されることを特徴とする請求項７８に記載の燃料電池。
【請求項８０】
前記少なくとも一つの燃料室が、可撓性材料の囲いを有することを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項８１】
前記カソードと前記アノードを支持する枠部材をさらに有することを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項８２】
前記外板が、前記少なくとも一つの電解液室と前記少なくとも一つの燃料室とを完全に囲い、包含することを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項８３】
前記少なくとも一つの燃料室と前記少なくとも一つの電解液室が、互いに分かれていることを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項８４】
前記少なくとも一つの燃料室に置かれた燃料と、前記少なくとも一つの電解液室に置かれた電解質とをさらに有することを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項８５】
前記バルブが、前記バルブが前記カートリッジから取り外し不可能に離れているとき、燃料と電解質が前記少なくとも一つの燃料室と前記少なくとも一つの電解液室から流出するのを防ぐように、構成されていることを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項８６】
前記バルブが、前記バルブが前記カートリッジのバルブに接続されていないときには燃料と電解質が前記少なくとも一つの燃料室と前記少なくとも一つの電解液室から流出するのを防ぐバルブを有することを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項８７】
前記バルブが、前記カートリッジのバルブと取り外し不可能に接続するように構成されていることを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項８８】
前記バルブが、閉じた位置と開いた位置をもつことを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項８９】
前記バルブが、前記カートリッジと通じるように構成された複数の流出口を有することを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項９０】
前記バルブに取り外し可能に固定された安全キャップをさらに有することを特徴とする請求項７２に記載の燃料電池。
【請求項９１】
アノードと、カソードと、少なくとも一つの燃料室と、少なくとも一つの電解液室と、  流体の流れを規制あるいは制御する第１のバルブとを有する使い捨て燃料電池と、
少なくとも一つの燃料室と、少なくとも一つの電解液室と、流体の流れを規制又は制御する第２のバルブとを有する使い捨てカートリッジとを備え、
前記第２のバルブが、前記第１のバルブに対して取り外し不可能に接続可能であることを特徴とする燃料電池及びカートリッジのシステム。
【請求項９２】
前記燃料電池が、リアカバーとフロントカバーとを有する外板を備えることを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項９３】
前記少なくとも一つの燃料室各々は、伸張および圧縮、あるいは膨張及び収縮可能な可撓性材料の壁を有することを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項９４】
前記少なくとも一つの電解液室が、定められた容量の電解液室を有することを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項９５】
前記少なくとも一つの燃料室が、膨張および／又は伸張可能な可撓性材料の壁と、剛性プレート部材とによって規定されることを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項９６】
前記燃料電池の前記少なくとも一つの電解液室が、前記カソードと枠部材によって規定されることを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項９７】
前記少なくとも一つの燃料室が、折りたたみ部をもつ可撓性材料の壁を有することを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項９８】
前記燃料電池の前記カソードと前記アノードとを支持する枠部材をさらに有することを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項９９】
前記燃料電池が、前記少なくとも一つの燃料室と前記少なくとも一つの電解液室とを完全に囲い、包含する外板を有することを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項１００】
前記カートリッジが、前記少なくとも一つの燃料室と前記少なくとも一つの電解液室を完全に囲い、包含する主要容器を有することを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項１０１】
前記燃料電池の前記少なくとも一つの燃料室と前記少なくとも一つの電解液室が、互いに分かれており、前記カートリッジの前記少なくとも一つの燃料室と前記少なくとも一つの電解液室が、互いに分かれていることを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項１０２】
前記燃料電池の前記少なくとも一つの燃料室に置かれた燃料と、前記燃料電池の前記少なくとも一つの電解液室に置かれた電解質とをさらに有することを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項１０３】
前記カートリッジの前記少なくとも一つの燃料室に置かれた燃料と、前記カートリッジの前記少なくとも一つの電解液室に置かれた電解質とをさらに有することを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項１０４】
前記第１のバルブが、前記燃料電池が前記カートリッジから離れているときには燃料と電解質が前記少なくとも一つの燃料室と前記少なくとも一つの電解液室から流出するのを防ぐように構成され、前記第２のバルブが、前記カートリッジが取り外し不可能に前記燃料電池に接続されているときには燃料と電解質が前記カートリッジの前記少なくとも一つの燃料室と前記少なくとも一つの電解液室から流出できるように構成されていることを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項１０５】
前記第１のバルブが、前記第１のバルブが前記カートリッジの前記第２のバルブと接続されていないときには燃料と電解質が前記少なくとも一つの燃料室と前記少なくとも一つの電解液室から流出するのを防ぐように構成され、前記カートリッジの第２のバルブが前記燃料電池の前記第１のバルブと接続されていないときには燃料と電解質が前記少なくとも一つの燃料室と前記少なくとも一つの電解液室から流出するのを防ぐように構成されていることを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項１０６】
前記燃料電池の前記第１のバルブが、前記カートリッジと取り外し不可能に一回だけ接続するように構成されていることを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項１０７】
前記第１のバルブおよび前記第２のバルブ各々が、閉じた位置と開いた位置をもつことを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項１０８】
前記第１のバルブおよび前記第２のバルブ各々が、流体が流れるように構成された複数の流出口を有することを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項１０９】
前記第１のバルブに取り外し可能に固定される第１の安全キャップと、前記第２のバルブに取り外し可能に固定される第２の安全キャップとをさらに有することを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項１１０】
前記第１のバルブが、動かないように、かつ密封するように前記第２のバルブに接続されることを特徴とする請求項９１に記載のシステム。
【請求項１１１】
使い捨て燃料電池を満たす方法であって、
使い捨てカートリッジを前記使い捨て燃料電池へ接続させ、
前記カートリッジから前記使い捨て燃料電池へ流体を移動させることを特徴とする方法。
【請求項１１２】
前記移動が、前記カートリッジが完全に密封するように前記使い捨て燃料電池へ接続されたとき、流体を前記カートリッジから前記使い捨て燃料電池へ自動的に移動させることを特徴とする請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１３】
前記カートリッジと前記使い捨て燃料電池との間の流体の流れを、第１および第２のバルブを通じて制御することを特徴とする請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１４】
前記カートリッジが部分的に前記使い捨て燃料電池に接続されているとき、前記カートリッジと前記使い捨て燃料電池との間の流体の流れを防ぐことを特徴とする請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１５】
前記カートリッジの少なくとも一つの燃料室から前記使い捨て燃料電池の少なくとも一つの燃料室へ燃料を流入させ、
前記カートリッジの少なくとも一つの電解液室から前記使い捨て燃料電池の少なくとも一つの電解液室へ電解質を流入させ、
前記使い捨て燃料電池から前記カートリッジを取り外し、
取り外した後、前記使い捨て燃料電池から燃料と電解質が流出するのを防ぐことを特徴とする請求項１１１に記載の方法。
【請求項１１６】
使い捨てカートリッジを備えた使い捨て燃料電池を満たす方法であって、
前記カートリッジを前記燃料電池へ取り外し不可能に互いに接続させ、
前記カートリッジから前記燃料電池へ少なくとも一つの燃料要素を移動させることを特徴とする方法。
【請求項１１７】
前記燃料電池と前記カートリッジを廃棄することを特徴とする請求項１１６に記載の方法。
【請求項１１８】
使い捨て燃料電池を含む使い捨て燃料電池システムであって、
アノードと、
カソードと、
少なくとも一つの燃料室と、
少なくとも一つの電解液室と、
前記使い捨て燃料電池を燃料で満たすことを可能にする少なくとも一つの流体口と、
前記使い捨て燃料電池の補充を防止する機構と
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１１９】
前記使い捨て燃料電池に配置された電解質をさらに有することを特徴とする請求項１１８に記載の燃料電池システム。
【請求項１２０】
前記電解質が、液体電解質、固体電解質、マトリックス電解質、ゼリー状電解質の少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１１９に記載の燃料電池システム。
【請求項１２１】
前記燃料電池を一回で満たす使い捨てカートリッジをさらに有することを特徴とする請求項１１８に記載の燃料電池システム。
【請求項１２２】
前記使い捨てカートリッジが、液体電解質、固体電解質、マトリックス電解質、ゼリー状電解質の少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項１２１に記載の燃料電池システム。
【請求項１２３】
前記使い捨て燃料電池に配置されたイオン交換膜をさらに有することを特徴とする請求項１１８に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使い捨て燃料電池に関する。本発明はまた、携帯型で、電気を供給する一度に充填可能な使い捨て燃料電池に関する。本発明はまた、使用中に燃料電池に接続され、燃料電池を充満させるカートリッジなどの一回使用型使い捨て補充機器に関する。本発明はまた、十分に自己収容機能をもち、一つ又はそれ以上の電極用区画室を備えた使い捨て燃料電池と、燃料電池に対して燃料を供給、貯蔵するひとつ又はそれ以上の区画室を備えた使い捨てカートリッジとの組み合わせに関する。カートリッジは、新しい燃料／電解質を一度に燃料電池へ供給可能であり、燃料電池から取り外しできないようになっている。燃料電池は、再使用もしくは再度燃料を補充されないようになっている。
【０００２】
本発明はまた、可撓性の収縮室を備えた使い捨て燃料電池と、可撓性の収縮室を備えたカートリッジに関し、カートリッジは一度だけ燃料電池に接続可能であって、これら装置の製造方法および使用方法と同様、その後、燃料電池から除去および／又は取り外しされない。
【０００３】
本発明はまた、燃料コンポーネントを移動段階においてカートリッジから燃料電池へ移動させるときに互いに取り付けられる使い捨て燃料電池およびカートリッジのシステムに関する。燃料電池は、動作段階において電力供給のため使用される。燃料コンポーネント（すなわち、使用される燃料および電解質）は燃料電池内に留まり、燃料電池からカートリッジへ戻ることが防止されている。燃料電池が所望する電力を発生できなくなると、燃料電池およびカートリッジは廃棄可能状態となる。
【背景技術】
【０００４】
燃料電池は、燃料を触媒作用のあるアノードに接触させることによって電気を発生させる。同時に、オキシダントが触媒作用のあるカソードに接触する。燃料電池に関連した従来の燃料（Ｈ2、ＣＨ3ＯＨ）の貯蔵および燃料輸送には、数多くの周知の課題が存在し、特に、携帯型燃料および燃料電池において課題がある。燃料電池が電気を発生させる間、通常では補充可能な液体燃料電池内にある液体燃料と電解質は、その有効成分が徐々に消耗されていく。使用期間後、使用された液体燃料と電極を燃料電池から取り外し、取り替える必要がある。この処理は簡単ではなく、そして／また経済的にコストがかかる。また、燃料電池の詰め替えは、使用済みの液体燃料および電極の有害性に起因する新たな困難がある。したがって、充填可能な液体燃料電池を満たすシステムであって、充填処理をより簡単、経済的、そして安全に行うことが可能であり、そして燃料電池の有効性が一度なくなると使用済み燃料を貯蔵できるシステムが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
使い捨て燃料電池の存在は出願人にとって知られていない。ほとんどすべての種類の燃料電池（ＰＥＭ、アルカリ型、溶解型など）、様々な種類の燃料（水素、炭化水素、および異なる種類のアルコール）は、典型的に、燃料タンク、燃料取り替え装置、ヒータ、水管理システム等を必要とする。これら付加的なシステムは、所望する一定の反応条件を保ち、そして生成した排出物を供給するための燃料の入れ替えにすべて必要である。そのような構成は、燃料電池の単位体積当たりのエネルギー容量を減少させ、少なくとも携帯性をもつとは言えない燃料電池システムを提供することになる。
【０００６】
従来の燃料電池は、連続的な燃料の供給、あるいは取り替え可能なカートリッジを必要とする。カートリッジを基調としたシステムにおいても、希釈化を含めた複雑な処理を用いてタンクへ燃料が供給される。そして、燃料がアノードと反応する。メタノールに基づいたマイクロ燃料電池は、相対的に小さなタンクを使用し、燃料をタンクへ供給するシステムを必要とする。
【０００７】
また、従来の燃料電池は非常に複雑で、あまり信頼性がなく、非常に高価である。よって、このような従来の燃料電池を廃棄するような考えは、これら考慮の上で考えつくことではない。このような理由のため、ディスポーザブル燃料電池が今までなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
複雑でなく、信頼性があり、安価であって、使いやすい燃料電池が必要とされている。
このような特徴の一つ又はそれ以上のものが燃料電池に取り入れられると、使い捨て、あるいは一回使用の目的であるような燃料電池を作ることを考えるだろう。そのような燃料電池は、燃料の交換システムを取り除くことになる。また、ヒータおよび／又は加熱システムを必要とせずに燃料電池が機能する。加えて、従来の燃料電池で一般的に利用される水管理装置、洗浄器、その他の付加的なシステムを必要としない。このようなシステムの不在は、燃料電池の単位体積当たりのエネルギー容量を顕著に増加させる。
【０００９】
特に、そのような燃料電池システムは、安全な処分あるいは貯蔵のため燃料電池から使用済み燃料を取り除く必要性をなくす。燃料電池がカートリッジシステムを使用する場合、カートリッジのデザインは、よりシンプルで安価にすることができる。燃料電池とカートリッジとの間のバルブシステムもまた、よりシンプルで安価にすることができる。燃料電池はまた、２成分の燃料もしくは１成分の燃料によって機能するように製造可能であるが、ホウ化水素をベースとした燃料には限定されない。例えば、ホウ化水素／アルコールや、純粋アルコールをベースにした燃料がここに開示する使い捨て燃料電池とともに使用可能である。加えて、使い捨て燃料電池は、アルカリ電解質、マトリックス、ゼリー状燃料、同様な電解質を利用することが可能である。
【００１０】
出願人の燃料構成が（すべての様々な可能な混合物の中で）高いエネルギーポテンシャルを持つことにより、出願人は、無理のないサイズで必要とされる燃料成分すべてを燃料室で収める燃料電池を作ることができた。そのような燃料電池は、高価で複雑な燃料配送システムの必要性を除去し、燃料電池が使い捨て可能となる。
【００１１】
限定しない本発明の一態様によれば、携帯型であり、他の機器と接続されない独立型（stand alone）であって、一回使用の使い捨て燃料電池であり、燃料電池の購入時に加えられる燃料成分と一緒に購入、調達可能となるように構想された燃料電池が提供される。販売者は、ユーザが燃料電池を購入するときに使用可能な補充場所をもつ。出願人の構想では、そのような場所はレディオシャック（登録商標）のような電気販売店に配置される。充填所は、燃料成分の大量供給装置を装備し、同様に燃料電池を速やかに満たすシステムを備える。一度満たされると、ユーザは消耗するまで燃料電池を使用する。そして、ユーザは燃料電池をそのまま廃棄および／又はリサイクルする。燃料電池は、燃料補充ができず、および／又は燃料電池を壊すことなくその中身を簡単に取り出すことが出来ないように、構想されている。さらに、充填所は、空の燃料電池を充満させることしかできない。
【００１２】
限定しない本発明の一態様によれば、携帯型、独立型の一回使用の使い捨て燃料電池であって、内部に含まれる燃料成分を備えずに購入、調達可能となるように構想された燃料電池が提供される。購入者は、燃料電池をいっぱいに満たすため、充填所にユニットを持ち運ぶ。出願人の構想では、そのような場所はレディオシャック（登録商標）のような電気販売店に配置される。充填所は、燃料成分の大量供給装置を装備し、同様に燃料電池を速やかに満たすシステムを備える。一度満たされると、ユーザは消耗するまで燃料電池を使用する。そして、ユーザは燃料電池をそのまま廃棄および／又はリサイクルする。燃料電池は、燃料補充ができず、および／又は燃料電池を壊すことなくその中身を簡単に取り出すことが出来ないように、構想されている。さらに、充填所は、空の燃料電池を充満させることしかできない。
【００１３】
限定しない本発明の一態様によれば、携帯型、独立型の一回使用の使い捨て燃料電池であって、内部に含まれる燃料成分を備えず、取り外し不可能に取り付けられ、部分的に接続されたカートリッジとともに購入、調達可能となるように構想された燃料電池が提供される。購入者は、購入後にカートリッジを燃料電池に対して操作および／又は移動させ、カートリッジ内の燃料成分を燃料電池へ流入させることができる。これは、カートリッジと燃料電池との完全な接続を防ぐ機構を解除することで流入を生じさせることが出来る。燃料電池とカートリッジは、互いに取り外しできず、燃料成分が燃料電池からカートリッジへ逆流することを生じさせるおよび／可能にする機構がない。新しいカートリッジは、燃料電池を壊すことなく燃料電池へ接続することができない。一度満たされると、ユーザは消耗するまで燃料電池を使用する。そして、ユーザは燃料電池をそのまま廃棄および／又はリサイクルする。燃料電池は、燃料補充ができず、および／又は燃料電池を壊すことなくその中身を簡単に取り出すことが出来ないように、構想されている。さらに、取り外し不可能なカートリッジは、空の燃料電池を一度充満させることしかできない。
【００１４】
限定しない本発明の一態様によれば、携帯型、独立型の一回使用の使い捨て燃料電池であって、燃料成分を含まない燃料電池から分かれていて燃料成分を含むカートリッジを備えた集合体として購入、調達可能となるように構想された燃料電池が提供される。購入者は、カートリッジを燃料電池に対して装着および／又は接続させ、カートリッジ内の燃料成分を燃料電池へ流入させることができる。燃料電池とカートリッジは、最初に接続させると、互いに取り外しできず、燃料成分が燃料電池からカートリッジへ逆流することを生じさせるおよび／可能にする機構がない。新しいカートリッジは、燃料電池を壊すことなく燃料電池へ接続することができない。一度満たされると、ユーザは消耗するまで燃料電池を使用する。そして、ユーザは燃料電池をそのまま廃棄および／又はリサイクルする。燃料電池は、燃料補充ができず、および／又は燃料電池を壊すことなくその中身を簡単に取り出すことが出来ないように、構想されている。さらに、取り外し不可能なカートリッジは、燃料電池に一度だけしか接続できず、空の燃料電池を一度だけしか充満させることができない。
【００１５】
限定しない本発明の一態様によれば、携帯型、独立型の一回使用の使い捨て燃料電池であって、燃料成分を含むカートリッジを備えた集合体として購入、調達可能となるように構想された燃料電池が提供される。カートリッジは燃料成分を含み、燃料成分を含まない燃料電池から分かれている。購入者は、カートリッジを燃料電池に対して装着および／又は接続させ、カートリッジ内の燃料成分を燃料電池へ流入させることができる。燃料電池とカートリッジは、最初に接続させ、燃料成分がカートリッジから燃料電池へ移動すると、互いに取り外しできない。カートリッジは、その後、廃棄可能であり、又は、他の燃料電池とともに使用するために補充されて製造準備される（すなわち、リサイクルされる）。燃料電池は、燃料成分が燃料電池からカートリッジへ流出および／又は逆流するのを防ぐ機構を備える。一度満たされると、ユーザは消耗するまで燃料電池を使用する。そして、ユーザは燃料電池をそのまま廃棄および／又はリサイクルする。燃料電池は、燃料補充ができず、および／又は燃料電池を壊すことなくその中身を簡単に取り出すことが出来ないように、構想されている。さらに、取り外し不可能なカートリッジは、燃料成分を一度だけ燃料電池へ移すことしかできず、空の燃料電池を一度だけしか充満させることができない。
【００１６】
本発明は、ディスポーザブルであっておよび／又は一回使用の燃料電池システムを提供し、燃料電池システムは、使い捨て燃料電池システムであって、少なくとも一つの可変容量室を有する燃料電池と、少なくとも一つの可変容量室を有するカートリッジと、カートリッジと燃料電池との間の流体の流れを両方向に関して規制又は制御するバルブシステムとを備える。本発明はまた、ともに係属中である２００４年１月１６日に出願された米国特許出願（出願番号１０／８２４，４４３、代理人整理番号Ｐ２４７８６）に開示されている燃料電池および／又はカートリッジのシステムの種類を提供し、そこでは、カートリッジおよび／又は燃料電池がディスポーザブル、すなわち使い捨てである。ともに係属中である米国特許出願（出願番号１０／８２４，４４３）の開示内容は、明示的にそのまま参照することによって本明細書に組み入れられる。
【００１７】
燃料電池の少なくとも一つの可変容量室は、可撓性の燃料室を備えてもよい。システムは、規定された容量をもつ電解液室をさらに備えてもよい。システムは、電解液室をさらに備えてもよい。カートリッジの少なくとも一つの可変容量室が、可撓性の燃料室を備えてもよい。カートリッジの少なくとも一つの可変容量室が、可撓性の燃料室と、可撓性の電解液室を備えてもよい。燃料電池の少なくとも一つの可変容量室が、折りたたみ部をもつ可撓性の壁を備えてもよい。カートリッジの少なくとも一つの可変容量室が、折りたたみ部をもつ可撓性の壁を備えてもよい。燃料電池の少なくとも一つの可変容量室が、可撓性の膨張および収縮可能な容量室を備えてもよい。カートリッジの少なくとも一つの可変容量室が、可撓性の膨張および収縮可能な容量室を備えてもよい。
【００１８】
カートリッジが、燃料電池に対して取り外し不可能に接続されればよい。カートリッジが、スライドさせながらの接続によって、燃料電池に対して取り外し不可能に接続されればよい。カートリッジが、スライドさせながらクレードルへ接続させることによって、燃料電池に対して取り外し不可能に接続されればよい。カートリッジが、隣接させることによって、燃料電池に対して取り外し不可能に接続されればよい。カートリッジが、回転させながらスライドさせて接続させることによって、燃料電池に対して取り外し不可能に接続されればよい。
【００１９】
燃料電池は、フロントカバー、リアカバー、取り付け枠、アノードアッセンブリー、カソードアッセンブリー、カソード保護装置、そして、枠となるリムを備えればよい。燃料電池の少なくとも一つの可変容量室は、折りたたみ部をもつ可撓性の壁と、アノードアッセンブリーに固定された周辺リムとを備えればよい。カソード保護装置は、カソード保護ネットを備えればよい。アノードアッセンブリーとカソードアッセンブリーが、取り付け枠に取り付けられ、取り付け枠、アノードアッセンブリー、カソードアッセンブリーによって規定される容量が、電解液室を形成すればよい。燃料電池の少なくとも一つの可変容量室が、折りたたみ部をもつ可撓性の壁と、アノードアッセンブリーに固定された周辺リムとを有し、可撓性の壁とアノードアッセンブリーによって規定される容量が、燃料電池の少なくとも一つの可変容量室を形成すればよい。
【００２０】
カートリッジは、フロントカバーとリアカバーとをさらに備えればよい。カートリッジの少なくとも一つの可変容量室が、フロンカバーとリアカバーとの間に配置されればよい。
【００２１】
カートリッジの少なくとも一つの可変容量室が、支持部と、折りたたみ部をもつ可撓性の壁と、支持部に固定される周辺部とを備えればよい。支持部は、プレートを備えればよい。
【００２２】
カートリッジの少なくとも一つの可変容量室が、可変容量燃料室と、可変容量電解液室と、さらに、可変容量燃料室に置かれた燃料と、可変容量電解液室に置かれた電解質とを備えればよい。
【００２３】
燃料電池の少なくとも一つの可変容量室が、可変容量燃料室を有し、さらに、燃料電池が電解液室と、可変容量燃料室に置かれた燃料と、電解液室に置かれた電解質とを備えればよい。
【００２４】
バルブシステムが、一回の接続で取り外し不可能な接続であって、燃料電池と結合及び／又は関連する第１の部分と、カートリッジと結合及び／又は関連する第２の部分とを備えればよい。第２の部分が、第１の部分に挿入可能であればよい。第２の部分が、第１の部分に対して取り外し不可能に接続可能であればよい。第２の部分が第１の部分に接続されていないとき、第１の部分が、燃料電池から流体が流出するのを防ぎ、第２の部分が、カートリッジから流体が流出するのを防げばよい。第２の部分が第１の部分に接続されていないとき、第１の部分が、燃料電池から流体が漏れるのを防ぎ、第２の部分が、カートリッジから流体が漏れるのを防げばよい。
【００２５】
バルブシステムは、閉じた位置と開いた位置とをもてばよい。バルブシステムが、燃料電池と流体の通じる複数の出口ポートを備えればよい。燃料電池とカートリッジ各々が、概して矩形状であればよい。
【００２６】
本発明はまた、カートリッジを処分可能な補充不可能の燃料電池へ組み込む方法を提供し、そこでは、カートリッジを燃料電池へ取り外し不可能に接続することを含み、カートリッジは、少なくとも一つの可変容量室を有し、燃料電池は少なくとも一つの可変容量室を有し、流体をカートリッジから処分可能な補充不可能の燃料電池へ移動させる。
【００２７】
方法は、さらに、カートリッジへ流体の実質的部分が逆流することを防止する。さらに方法は、カートリッジが燃料電池から取り外され、および／又は分離されるのを防ぐ。カートリッジと燃料電池との間の流体の流れを規制もしくは制御すればよい。移動は、カートリッジから燃料電池への流体の流れを可能にし、燃料電池からカートリッジへの流体の流れを防ぐようにすればよい。
【００２８】
方法は、さらに、燃料電池とカートリッジとの間の使用済み燃料の移動を防ぐようにすればよい。方法は、さらに、カートリッジと燃料電池との間の流体の流れを、バルブシステムを通じて制御すればよい。方法は、さらに、カートリッジと燃料電池との間の流体の流れを、一回接続のバルブシステムを通じて制御すればよい。
【００２９】
移動が、カートリッジと燃料電池との間の流体の流れを自動的に生じさせればよい。流体が、燃料と電解質を含めばよい。移動が、カートリッジの少なくとも一つの可変容量室から燃料電池の少なくとも一つの可変容量室へ流体を流入させればよい。燃料電池の少なくとも一つの可変容量室が、折りたたみ部をもつ可撓性の壁を備えればよい。カートリッジの少なくとも一つの可変容量室が、折りたたみ部をもつ可撓性の壁を備えればよい。燃料電池の少なくとも一つの可変容量室が、可撓性があって、膨張および収縮可能な容量室を備えればよい。カートリッジの少なくとも一つの可変容量室が、可撓性があって、膨張および収縮可能な容量室を備えればよい。
【００３０】
方法は、さらに、移動の前に、カートリッジのポートを燃料電池のポートへ結合させるのがよい。方法は、さらに、移動の前に、ポートの少なくとも一つを閉じた位置から開放させ、カートリッジと燃料電池との間で流体輸送を可能にさせるのがよい。
【００３１】
方法は、さらに、カートリッジと燃料電池との間の流体の流れを、バルブ構成によって制御するのがよい。方法は、さらに、移動の前に、カートリッジの雄型バルブ部分を、燃料電池の雌型バルブ部分へ動かないように取り付けるのがよい。
【００３２】
方法は、さらに、移動の後、使用済み流体が燃料電池からカートリッジへ移動することを防ぎ、燃料電池からカートリッジが取りはずれるのを防げばよい。方法は、さらに、接続した後、自動的に流体がカートリッジから燃料へ移動させるのがよい。
【００３３】
本発明は、燃料電池を満たすための一回使用の使い捨てカートリッジを提供し、カートリッジは、主要容器と、主要容器内に配置された少なくとも一つの可変容量燃料室および少なくとも一つの可変容量電解液室と、少なくとも一つの可変容量燃料室と可変容量電解液室とに通じるバルブとを備える。
【００３４】
主要容器が、リアカバーとフロントカバーとを備えればよい。少なくとも一つの可変容量燃料室が、伸張・圧縮および膨張・収縮のいずれか可能な可撓性材料壁を備えればよい。少なくとも一つの可変容量電解液室が、伸張・圧縮および膨張・収縮のいずれか可能な可撓性材料壁を備えればよい。少なくとも一つの可変容量燃料室が、膨張および／又は伸張可能な可撓性材料壁と、剛性プレートによって規定されればよい。少なくとも一つの可変容量電解液室が、その他の膨張および／又は伸張可能な可撓性材料壁と、剛性プレートによって規定されればよい。
【００３５】
少なくとも一つの可変容量電解液室が、膨張および／又は伸張可能な可撓性材料壁と、剛性プレートとによって規定されればよい。少なくとも一つの可変容量燃料室が、折りたたみ部をもつ可撓性材料壁を備えればよい。少なくとも一つの可変容量電解液室が、折りたたみ部をもつ可撓性材料壁を備えればよい。主要容器は、少なくとも一つの可変容量燃料室と少なくとも一つの可変容量電解液室を完全に囲い、包含すればよい。少なくとも一つの可変容量燃料室と少なくとも一つの可変容量電解液室が、互いに分かれていればよい。
【００３６】
一回使用の使い捨てカートリッジは、少なくとも一つの可変容量燃料室に置かれた燃料と、少なくとも一つの可変容量電解液室に置かれた電解質とをさらに備えればよい。
【００３７】
バルブが、カートリッジが燃料電池に接続されていないときには燃料と電解質が少なくとも一つの可変容量燃料室と少なくとも一つの可変容量電解液室から流出するのを防ぐように構成され、カートリッジが燃料電池に取り外し不可能に接続されているときには燃料と電解質が少なくとも一つの可変容量燃料室と少なくとも一つの可変容量電解液室から流出できるように構成されればよい。
【００３８】
バルブが、バルブが燃料電池のバルブに接続されていないときには燃料と電解質が少なくとも一つの可変容量燃料室と少なくとも一つの可変容量電解液室から流出するのを防ぐように構成され、バルブが燃料電池のバルブに接続されているときには燃料と電解質が少なくとも一つの可変容量燃料室と少なくとも一つの可変容量電解液室から流出できるように構成されればよい。
【００３９】
バルブが、燃料電池のバルブと取り外し不可能に接続するように構成されればよい。バルブが、閉じた位置と開いた位置をもてばよい。バルブが、燃料電池と通じるように構成された複数の出口を備えればよい。
【００４０】
カートリッジは、バルブに取り外し可能に固定された安全キャップを設けるのがよい。燃料電池は、燃料電池に取り外し可能に固定されるカバーを備えるのがよい。
【００４１】
本発明は、携帯型であって一回使用の使い捨て燃料電池を提供し、燃料電池は、外板（外部シェル）と、外板内に配置された少なくとも一つの燃料室と少なくとも一つの電解液室と、外板内に配置されたアノードと、外板内に配置されたカソードと、燃料室および電解液室の少なくとも一つと通じるバルブとを備える。
【００４２】
外板が、リアカバーとフロントカバーとを備えればよい。少なくとも一つの可変容量燃料室は、伸張、圧縮および膨張、収縮のいずれか可能な可撓性材料の壁を備えればよい。少なくとも一つの可変容量燃料室が、収縮可能で膨張可能な可撓性材料の壁と、剛性プレート部材とを備えればよい。剛性プレート部材は、アノードを備えればよい。少なくとも一つの電解液室が、カソードによって規定されればよい。少なくとも一つの電解液室が、カソードと枠部材によって規定されればよい。
【００４３】
少なくとも一つの可変容量燃料室が、折りたたみ部をもつ可撓性材料の壁を備えればよい。燃料電池は、カソードとアノードを支持する枠部材をさらに備えればよい。外板が、少なくとも一つの電解液室と少なくとも一つの燃料室とを完全に囲い、包含すればよい。少なくとも一つの燃料室と少なくとも一つの電解液室が、互いに分かれていればよい。
【００４４】
燃料電池は、さらに、少なくとも一つの燃料室に置かれた燃料と、少なくとも一つの電解液室に置かれた電解質とを備えればよい。
【００４５】
バルブが、バルブがカートリッジと接続されていないとき、燃料と電解質が少なくとも一つの燃料室と少なくとも一つの電解液室から流出するのを防ぐように構成され、そして、バルブが、カートリッジが取り外し不可能に燃料電池へ接続されるとき、燃料と電解質が少なくとも一つの可変容量燃料室と少なくとも一つの電解液室へ流入可能になるように構成されればよい。
【００４６】
バルブが、バルブがカートリッジのバルブに接続されていないときには燃料と電解質が少なくとも一つの燃料室と少なくとも一つの電解液室から流出するのを防ぐように構成され、そして、バルブが、カートリッジのバルブが取り外し不可能に燃料電池のバルブへ接続されるとき、燃料と電解質が少なくとも一つの可変容量燃料室と少なくとも一つの電解液室へ流入可能になるように構成されればよい。
【００４７】
バルブは、一度だけカートリッジのバルブと接続するように構成すればよい。記バルブが、閉じた位置と開いた位置をもてばよい。バルブが、カートリッジと通じるように構成された複数の出口を備えればよい。
【００４８】
燃料電池は、バルブに取り外し可能に固定された安全キャップをさらに備えればよい。
【００４９】
本発明は、使い捨て燃料電池およびカートリッジのシステムを提供し、システムは、燃料電池とカートリッジを備える、燃料電池は、アノードと、カソードと、少なくとも一つの燃料室と、少なくとも一つの電解液室と、流体の流れを規制あるいは制御する第１のバルブとを有する。カートリッジは、少なくとも一つの燃料室と、少なくとも一つの電解液室と、流体の流れを規制又は制御する第２のバルブとを有する。第２のバルブが、第１のバルブに対して取り外し不可能に接続可能である。
【００５０】
燃料電池が、リアカバーとフロントカバーとを有する外板を備えればよい。少なくとも一つの燃料室各々は、伸張および圧縮、あるいは膨張及び収縮可能な可撓性材料の壁を備えればよい。少なくとも一つの電解液室が、定められた容量の電解液室を備えればよい。
【００５１】
少なくとも一つの燃料室が、膨張および／又は伸張可能な可撓性材料壁と、剛性プレート部材とによって規定されればよい。燃料電池の少なくとも一つの電解液室が、カソードと枠部材によって規定されればよい。
【００５２】
少なくとも一つの燃料室が、折りたたみ部をもつ可撓性材料壁を備えればよい。
【００５３】
システムは、燃料電池のカソードとアノードを支持する枠部材をさらに備えればよい。
【００５４】
燃料電池が、少なくとも一つの燃料室と少なくとも一つの電解液室とを完全に囲い、包含する外板を備えればよい。カートリッジが、少なくとも一つの燃料室と少なくとも一つの電解液室を完全に囲い、包含する主要容器を備えればよい。燃料電池の少なくとも一つの燃料室と少なくとも一つの電解液室が、互いに分かれており、カートリッジの少なくとも一つの燃料室と少なくとも一つの電解液室が、互いに分かれていればよい。
【００５５】
システムは、燃料電池の少なくとも一つの燃料室に置かれた燃料と、燃料電池の少なくとも一つの電解液室に置かれた電解質とをさらに備えればよい。
【００５６】
システムは、カートリッジの少なくとも一つの燃料室に置かれた燃料と、カートリッジの少なくとも一つの電解液室に置かれた電解質とを備えればよい。
【００５７】
第１のバルブが、燃料電池がカートリッジから離れているときには燃料と電解質が少なくとも一つの燃料室と少なくとも一つの電解液室から流出するのを防ぐように構成され、第２のバルブが、カートリッジが取り外し不可能に燃料電池に接続されているときには燃料と電解質がカートリッジの少なくとも一つの燃料室と少なくとも一つの電解液室から流出できるように構成すればよい。第１のバルブが、第１のバルブがカートリッジの第２のバルブと接続されていないときには燃料と電解質が少なくとも一つの燃料室と少なくとも一つの電解液室から流出するのを防ぐように構成され、カートリッジの第２のバルブが燃料電池の第１のバルブと接続されていないときには燃料と電解質が少なくとも一つの燃料室と少なくとも一つの電解液室から流出するのを防ぐように構成すればよい。
【００５８】
燃料電池の第１のバルブが、カートリッジと一度だけ接続するように構成すればよい。第１のバルブおよび第２のバルブ各々が、閉じた位置と開いた位置をもてばよい。第１のバルブおよび第２のバルブ各々が、流体が流れるように構成された複数の出口を備えればよい。
【００５９】
第１のバルブに取り外し可能に固定される第１の安全キャップと、第２のバルブに取り外し可能に固定されればよい。記第１のバルブが、動かないように、かつ密封するように第２のバルブに接続されればよい。
【００６０】
本発明は、上述したシステムを使って使い捨て燃料電池を満たす方法を提供し、そこでは、カートリッジの第２のバルブを燃料電池の第１のバルブへ取り外し不可能に接続させ、カートリッジの少なくとも一つの燃料室から燃料電池の少なくとも一つの燃料室へ燃料を流入させ、カートリッジの少なくとも一つの電解液室から燃料電池の少なくとも一つの電解液室へ電解質を流入させる。
【００６１】
流入には、少なくとも一つの可変容量燃料室と少なくとも一つの可変容量電解液室とを圧縮し、燃料と電解質が燃料電池へ流入させればよい。
【００６２】
方法は、さらに、カートリッジと使い捨て燃料電池との間の流体の流れを、第１および第２のバルブを通じて制御すればよい。
【００６３】
方法は、さらに、カートリッジと燃料電池との間の流体の流れを防げばよい。
【００６４】
方法は、さらに、燃料電池の少なくとも一つの可変容量燃料室からカートリッジの少なくとも一つの可変容量電解液室へ燃料が流れるのを防ぎ、燃料電池の少なくとも一つの可変容量燃料室からカートリッジの少なくとも一つの可変容量電解液室へ電解質が流れるのを防ぎ、第１のバルブと第２のバルブの取り外しを防げばよい。
【００６５】
本発明は、取り外し不可能なカートリッジを備えた使い捨て燃料電池を満たす方法を提供し、カートリッジを燃料電池へ完全に接続させ、カートリッジから燃料電池へ少なくとも一つの燃料要素を移動させる。
【００６６】
方法は、さらに、燃料電池からカートリッジへの少なくとも一つの燃料要素の移動を防ぎ、カートリッジの燃料電池からの取り外しを防げばよい。
【００６７】
本発明のその他の例示的実施形態およびアドバンテージは、本開示と添付図面を概観することによって確かめられるであろう。
【００６８】
本発明は、本発明の例示的実施形態の限定を意図しない例による複数の図面を参照して、以下に続く詳細な記述によって記載され、いくつかの図面の概観を通して同じ参照符号は同じパーツを表す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
ここに示す詳細な内容は、具体例であって、単に本発明の実施形態の例示的説明の目的で記載されており、また、本発明の本質および概念的面をもっとも有用でわかりやすく理解される記載と思われるものを提供するために示される。これについては、本発明の基本的理解に必要なもの以上詳しく本発明の詳細な構成を示すつもりはなく、本発明のいくつかの形態が実際どのように具現化されるか、図面を伴う記載により当業者によって明らかにされる。
【００７０】
図１〜図１５は、非限定の第１の実施形態である使い捨て燃料電池１０およびカートリッジ２０の配置および／又はシステムを示す。燃料電池１０は、フロントカバー１を備え、略矩形状に形成されている。もちろん、燃料電池１０は、その他の多角形形状あるいは直線および／又は曲線形状（これらには限定されない）を含むその他の所望される形状にすることもできる。フロントカバー１は、内部の構成要素２〜８の支持枠として機能し、好ましくは、リアカバー８とともに燃料電池の囲いを規定する。例えば図２から明らかなように、フロントカバー１は、外部周辺壁１ｂと、カバー１の穴の開いた表面に固定されるカソード保護ネット１ａとを備える。電極枠部材２は、フロントカバー１内に取り付け及び／又は固定されている。電極枠２は、略矩形状に形成されている。もちろん、電極枠２を他の所望する形状にすることもできる。電極枠２は、内側および外側の電極の支持枠として機能する。
【００７１】
外側の電極は、カソード部材を構成し、一方、内側の電極はアノード部材を構成する。図４、５から明らかなように、カソード部材３は、周辺リム部材３ｂの枠内に取り付けられたカソードプレート部材３ａを備え、両部材は略矩形状に形成されている。一方で、リム部３ｂは、電極枠２内に取り付けられている。アノード部材４は、周辺リム部材４ｂの枠内に取り付けられたアノードプレート部材４ｂを備え、両部材は略矩形状に形成されている。リム部４ｂは、同様に電極枠２内に取り付けられている。これに関し、電極枠２は、密封および／又は圧力ばめによってカソード部材３の周辺リム部材３ｂを受ける外側内周肩壁２ｂを備え、同様に、密封および／又は圧力ばめによってアノード部材４の周辺リム部材４ｂを受ける、相対して向かい合う内側内周肩壁２ａを備える。カソード部材３、アノード部材４、枠２は、容量の定められた電解液室（electrolyte chamber）ＥＣを形成する内部の容積および／又は内部空間を規定するように配置されている。１つまたはそれ以上の穴２ｃを通じて、電解液室ＥＣを電解質で満たすことができる。
【００７２】
可撓性材料の部材５は、可撓性の膨張／収縮壁５ａと、一つ又はそれ以上の可撓性折りたたみ部５ｃと、周辺部５ｂとを備える（図５参照）。可撓性材料５は、ＬＬＤＰＥ（低密度リニアポリエチレン）で成形してもよい。代わりに、可撓性材料５は、熱成形平坦多層ポリマーフィルムであってもよい。この場合、一つ又はそれ以上の外側の層が、熱溶接、ＲＦ（レゾルシンホルムアルデヒド）溶接、あるいは超音波溶接に応じた又は等しい溶解温度をもつ（そのような溶接結合は、図５に示す部分４ｂと５ｂとの間で提供される）。可撓性材料５は、一片の部材で構成してもよい。代わりに、膨張壁５ａおよび折りたたみ部５ｃを一片の部材として構成し、独立して形成される周辺部５ｂに対し、例えば接着接合、超音波溶接などを使って膨張壁５ａおよび折りたたみ部５ｃを動かないように、かつ密封するように取り付けることができる。図４、５から明らかなように、可撓性材料部材５の周辺部５ｂは、周辺リム部材４ｂに対して動かないように、かつ密封するように取り付けられ、また、略矩形状に形成されている。リム５ｂは、およそ１ｍｍまで厚くしてもよく、一方、残りの自在に伸張可能な可撓性部分５ｃ、５ａは、およそ３ｍｍの厚さでよい。リム部材４ｂは、カーボンが５〜２０％充填されたＡＢＳ樹脂で生成すればよく、そして／又は、溶接結合領域内に物理的な孔を設けてもよい。この孔には、連続的射出処理を使ってポリエチレンを充填および／又は注入してもよい。そのような孔を設けたポリマー性のリム４ｂは、可撓性部材５のリム５ｂに対する取り付けを容易にする。アノード部材４と可撓性材料部材５は、可変容量燃料室（variable volume fuel chamber）ＦＣを規定する内部容積および／又は内部空間を定めるように、配置されている。電極枠２の一つ又はそれ以上の穴２ｄを通じて燃料室ＥＣを燃料で満たすことができ、同様に、（穴２ｄに並ぶ）一つ又はそれ以上のアノード部材のリム４ｂ内にある穴４ｃを通じて、燃料室ＥＣを燃料で満たすことができる（図２参照）。燃料室ＦＣは、容量が可変となる容量室であり、可撓性壁５ａと周辺折りたたみ部５ｃとによって可変になる。このように、可変容量燃料室ＦＣは、たわみがあって伸張および収縮可能な容量室を構成し、および／または容量室として機能し、燃料が充填および／又は燃料で膨張させられるときには伸張可能であり（図１３〜１５参照）、燃料がまだないときには収縮した状態になっている（図４、６、７、９、１０、１２参照）。
【００７３】
移動可能なリム部材７は、フロントカバー１内を動くように配置されている。リム部材７は、略矩形状に形成されており、部材２と部材２５との間の隙間、すなわち空間を生成する（これによって接触を防ぐ）詰め込み部材として機能する。例えば、図１３、１４は、部材７の移動範囲を示し、壁２５ｂが部材２と接触するのを部材７が防ぐ様子を示している。リム部材７とリアプレート８各々は、一片の部材として形成可能である。図２から明らかなように、リアプレート８は、バルブ６を受けるように寸法が定められた穴８ａを有する。バルブ６は、電解質と燃料が（互いに別々に）燃料電池へ入るように構成されており、また、カートリッジ２０のバルブ２２に嵌合するように構成されている。これに関し、バルブ６は、燃料と電解質が電解液室ＥＣおよび可変容量燃料室ＦＣへ入るように、電極枠２の穴２ｃ、２ｄと通じる穴（後で詳述する）を有する。ここでは図示しないが、二つ以上の電解液室ＥＣと、二つ以上の可変燃料室ＦＣを備えた燃料電池も考えられる。この燃料電池は、追加するアノード、カソード、電極枠の組み合わせを使って実現することができ、同様に追加するアノードと可撓性材料部材の組み合わせによって実現できる。代わりに、電解液室ＥＣは、複数のより小さな下位電解液室から成り立つことも可能で、下位電解液室は、互いに流体が通じても通じなくてもよいが、バルブ６とは通じる。同様に、燃料室ＦＣは、複数のより小さな下位燃料室から成り立つことが可能で、下位燃料室は、互いに流体が通じても通じなくてもよいが、バルブ６とは通じる。
【００７４】
使い捨てカートリッジ２０もまた、略矩形状に形成されている。もちろん、カートリッジ２０をその他の所望する形状にしてもよい。カートリッジ２０は、囲い形状であり、移動可能なフロントカバープレート２１とリアカバー２５を含む。リアカバー２５は、内部の構成要素２３、２４の支持枠として機能し、フロントカバー２１とともにカートリッジ２０の囲いを規定する。例えば図３、４から明らかなように、リアカバー２５は、外側周辺壁２５ｂと後方壁２５ａとを備える。可撓性材料部材２３ａの周辺部２４は、カバープレート２４に対して密封する方法で取り付けられ、そして／又は固定されている。プレート２４は、略矩形状に形成されている。もちろん、プレート２４をその他の所望する形状にしてもよい。プレート２４は、可撓性壁２３ａを剛性の支持部材として機能する。可撓性部材２３とプレート２４は、可変容量カートリッジ電解液室ＣＥＣと、可変容量カートリッジ燃料室ＣＦＣとを形成する２つの独立した内部容積および／又は空間を規定するように、配置されている。電解液室ＣＥＣは、プレート２４に形成された一つ又はそれ以上の穴２４ａ（図３参照）を通じて電解質を満たすことができ、一方、燃料室ＣＦＣは、プレート２４の一つ又はそれ以上の穴２４ｂ（図３参照）を通じて燃料を満たすことができる。
【００７５】
上述したように、可撓性材料部材２３は、様々な位置においてもプレートに固定された可撓性の伸張／膨張可能な壁２３ａを含む。壁２３ａは、可変容量室ＣＥＣ、ＣＦＣ各々に対して一つ又はそれ以上の可撓性折りたたみ部２３ｃ（図１４参照）を含む。可撓性部材２３と折りたたみ部２３ｃは、一片の部材として構成可能であり、独立形成されたプレート２４に対し、例えば接着接合、超音波溶接などを使って動かないように、かつ密封するように取り付けられる。図４から明らかなように、周辺部２３ｂは、可撓性部材２３の他の部分と同様、プレート２４に対して動かないように、かつ密封するように取り付けられ、可変容量室ＣＥＣ、ＣＦＣを規定する。可撓性材料２３は、ＬＬＤＰＥ（低密度リニアポリエチレン）で成形してもよい。代わりに、可撓性材料２３は、熱成形平坦多層ポリマーフィルムであってもよい。この場合、一つ又はそれ以上の外側の層が、熱溶接、ＲＦ（レゾルシンホルムアルデヒド）溶接、あるいは超音波溶接に応じた又は等しい溶解温度をもつ（そのような溶接結合は、図４に示す部分２３ｂと２４との間で提供される）。プレート２４と可撓性材料部材２３は、一つ又はそれ以上の可変容量電解液室ＣＥＣを形成する一つ又はそれ以上の小さな内部容積および／又は空間と、一つ又はそれ以上の可変容量燃料室ＣＦＣを形成する一つ又はそれ以上の内部容積および／又は空間とを規定するように、配置されている。これにより、燃料室ＣＦＣと電解液室ＣＥＣは、可撓性壁２３ａと折りたたみ部２３ｃによって容量が可変な容量室となる。このように、可変容量の燃料室ＣＦＣおよび電解液室ＣＥＣは、可撓性の膨張および収縮可能な容量室を構成し、および／又は容量室として機能し、燃料と電解質で満たされる（すなわち、最初に満たされるとき）および／又は膨張するときには伸張可能であり（図４、６、７、９、１０、１２参照）、燃料と電解質がその後に取り除かれるときには収縮可能である（図１３〜１５参照）。リム５ｂは、およそ１ｍｍまで厚くしてもよく、一方、残りの自在に伸張可能な可撓性部分５ｃ、５ａは、およそ３ｍｍの厚さでよい。部材２４は、カーボンが５〜２０％充填されたＡＢＳ樹脂で生成すればよく、そして／又は、溶接結合領域内に物理的な孔を設けてもよい。この孔には、連続的射出処理を使ってポリエチレンを充填および／又は注入してもよい。そのような孔を設けたポリマーは、可撓性部材２３のリム２３ｂに対する取り付けを容易にする。
【００７６】
上述したように、可動性のプレート部材２１は、リアカバー２５内部で移動するように配置されている。プレート２１およびリアカバー２５各々は、一片の部材として構成できる。図３から明らかなように、プレート２１は、バルブ２２を受けるように寸法が定められた穴２１ａを有する。バルブ２２は、最初に満たされるときに電解質と燃料が（それぞれ別々に）カートリッジ２０へ入っていけるように構成されており、また、燃料電池１０のバルブ６と嵌合するように構成されている。これに関し、バルブ２２は、燃料と電解質がそれぞれ可変容量電解液室ＣＥＣと可変容量燃料室ＣＦＣへ入れるように、プレート２４の穴２４ａ、２４ｂと通じる穴（以下で詳述する）を有する。ここでは図示しないが、二つ以上の可変容量電解液室ＣＥＣと、二つ以上の可変燃料室ＣＦＣを備えた燃料電池をも考えられる。この燃料電池は、追加するプレートと可撓性壁との組み合わせによって実現できる。代わりに、電解液室ＣＥＣは、複数のより小さな下位電解液室から成り立つことも可能で、下位電解液室は、互いに流体が通じても通じなくてもよいが、バルブ２２とは通じる。同様に、燃料室ＣＦＣは、任意の形状で複数のより小さな下位燃料室から成り立つことが可能で、下位燃料室は、互いに流体が通じても通じなくてもよいが、バルブ２２とは通じる。
【００７７】
図４、図６は、カートリッジ２０が燃料電池２０に挿入される前の状態における使い捨て燃料電池１０とカートリッジ２０とを示す。この状態では、カートリッジ２０のバルブ２２は、燃料電池１０のバルブ６に嵌まっていない。この位置では、カートリッジ２０は、実質的に充満および／又は伸張した電解液室ＣＥＣと実質的に充満および／又は伸張した燃料室ＣＦＣとを有する。新しいカートリッジ２０の場合、これら容量室ＣＥＣ、ＣＦＣは、燃料電池１０に使用又は移される新しい電解質、および燃料を含んでいる。カートリッジ２０に含まれる電解質と燃料の量は、特定の燃料電池１０の要求量に応じなければならない。したがって、カートリッジ２０の電解液室ＣＥＣ内の電解質の量は、カートリッジ２０が燃料電池１０へ完全に挿入および／又は接続されたときに燃料電池１０内の電解液室ＥＣを満たす（所望される端まで入れる）よう十分でなければならない（図１３〜１５参照）。同様に、カートリッジ２０の燃料室ＣＦＣ内の燃料の量は、カートリッジ２０が燃料電池１０へ完全に挿入および／又は接続されたときに燃料電池１０内の燃料室ＦＣを満たす（所望される端まで入れる）よう十分でなければならない（図１３〜１５参照）。もちろん、バルブ６とバルブ２２の中と、同様に燃料電池１０とカートリッジ２０両方の流体連絡通路の中に燃料と電解質が幾分留まるため、燃料電池１０の容量室ＥＣ、ＦＣに通常収容できる量以上の電解質と燃料をカートリッジ２０の容量室ＣＥＣ、ＣＦＣが含むように要求してもよい。
【００７８】
新しい燃料電池１０の場合、電解液室ＥＣと可変容量燃料室ＦＣは空である。言い換えれば、電極枠２、カソード３、そしてアノード４によって定められる容積および／又は空間には、実質的に電解質がなく、そして燃料室ＦＣは、実質的に完全な収縮位置にあり、そして／又は下限容積を規定する（具体的には、可撓性部材５がアノード部材４の近傍に配置されているため燃料室の容積は実質的にゼロである）。また、この燃料電池１０とカートリッジ２０が接続されていない位置は、カートリッジ２０のリアカバー２５に対し完全に伸張した位置にあるプレート２１によって特徴付けられ、さらに、最大限伸張した位置にあって図１０〜１２に示す完全に収縮した位置へ移動する用意のあるプレート８によって特徴付けられる。
【００７９】
図７、図９は、カートリッジ２０が燃料電池に挿入される直前の状態における燃料電池１０とカートリッジ２０とを示す。この状態では、カートリッジ２０のバルブ２２は、すでに燃料電池１０のバルブ６に沿って並んでいて、バルブ６と嵌合する用意ができている。さらに、カートリッジ２０の本体も燃料電池１０の本体と並んで接し、挿入準備ができている。この位置において、カートリッジ２０は、実質的に充満そして／又は伸張した電解液室ＣＥＣと、実質的に充満そして／又は伸張した燃料室ＣＦＣを保持し続けている。新しいカートリッジ２０の場合、これら容量室ＣＥＣ、ＣＦＣは、燃料電池１０に使用又は移される新しい電解質、および燃料を含んでいる。カートリッジ２０に含まれる電解質と燃料の量は、特定の燃料電池１０の要求量におおむね応じなければならない。したがって、カートリッジ２０の電解液室ＣＥＣ内の電解質の量は、カートリッジ２０が燃料電池１０へ完全に挿入および／又は接続されたときに燃料電池１０内の電解液室ＥＣを満たす（所望される端まで入れる）よう十分でなければならない（図１３〜１５参照）。同様に、カートリッジ２０の燃料室ＣＦＣ内の燃料の量は、カートリッジ２０が燃料電池１０へ完全に挿入および／又は接続されたときに燃料電池１０内の燃料室ＦＣを満たす（所望される端まで入れる）よう十分でなければならない（図１３〜１５参照）。もちろん、燃料電池１０とカートリッジ２０両方の流体連絡通路と同様、バルブ６とバルブ２２の中に燃料と電解質が幾分留まるため、燃料電池１０の容量室ＥＣ、ＦＣに通常収容できる量以上の電解質と燃料をカートリッジ２０の容量室ＣＥＣ、ＣＦＣが含むように要求してもよい。
【００８０】
新しい燃料電池１０の場合、電解液室ＥＣと可変容量燃料室ＦＣは空である。言い換えれば、電極枠２、カソード３、そしてアノード４によって定められる容積および／又は空間には、実質的に電解質がなく、そして燃料室ＦＣは、実質的に完全な収縮位置にあり、そして／又は下限容積を規定する（具体的には、可撓性部材５がアノード部材４の近傍に配置されているため燃料室の容積は実質的にゼロである）。また、この装着、挿入前の位置では、カートリッジ２０のリアカバー２５に対し完全に伸張した位置にあるプレート２１によって特徴付けられ、さらに、最大限伸張した位置にあって図１２に示す完全に収縮した位置へ移動する用意のあるプレート８によって特徴付けられる。
【００８１】
図１０、１２は、カートリッジ２０が燃料電池へ完全に装着された後の状態における燃料電池１０とカートリッジ２０を示す。この位置では、カートリッジ２０のバルブ２２は、燃料電池１０のバルブ６へ既に嵌められている。さらに、カートリッジ２０のプレート２１の本体は、燃料電池１０のプレート８およびリム７へ力を作用させ、図４、６、７、９に示す完全に伸張した位置から、枠２および可撓性部材５の近傍となる完全に収縮した位置まで移動させる。この位置では、カートリッジ２０は、実質的に充満及び／又は伸張した電解液室ＣＥＣと実質的に充満及び／又は伸張した燃料室ＣＦＣを保持し続けている。新しいカートリッジ２０の場合、これら容量室ＣＥＣ、ＣＦＣは、燃料電池１０に使用又は移される新しい電解質、および燃料を含んでいる。繰り返すが、カートリッジ２０に含まれる電解質と燃料の量は、特定の燃料電池１０の要求量に応じなければならない。したがって、カートリッジ２０の電解液室ＣＥＣ内の電解質の量は、カートリッジ２０が燃料電池１０へ完全に挿入および／又は接続されたときに燃料電池１０内の電解液室ＥＣを満たす（所望される端まで入れる）よう十分でなければならない（図１３〜１５参照）。同様に、カートリッジ２０の燃料室ＣＦＣ内の燃料の量は、カートリッジ２０が燃料電池１０へ完全に挿入および／又は接続されたときに燃料電池１０内の燃料室ＦＣを満たす（所望される端まで入れる）よう十分でなければならない（図１３〜１５参照）。もちろん、上述したように、バルブ６とバルブ２２の中と、燃料電池１０とカートリッジ２０両方の流体連絡通路に燃料と電解質が移送後に幾分留まるため、燃料電池１０の容量室ＥＣ、ＦＣに通常収容できる量以上の電解質と燃料をカートリッジ２０の容量室ＣＥＣ、ＣＦＣが含むように要求してもよい。
【００８２】
新しい燃料電池１０の場合、電解液室ＥＣと可変容量燃料室ＦＣは、図１０、１２で示す位置において空であり続ける。言い換えれば、電極枠２、カソード３、そしてアノード４によって定められる容積および／又は空間には、実質的に電解質がなく、そして燃料室ＦＣは、実質的に完全な収縮位置にあり、そして／又は下限容積を規定する（具体的には、可撓性部材５がアノード部材４の近傍に配置されているため燃料室の容積は実質的にゼロである）。このような完全に挿入されて流体の移動前の位置は、カートリッジ２０のリアカバー２５に対し完全に膨張した位置にあるプレート２１によって特徴付けられ、さらに、完全に収縮した位置にあって図１３〜１５に示す部分的に伸張した位置へ移動する用意のあるプレート８およびリム７によって特徴付けられる。
【００８３】
図１３〜１５は、カートリッジ２０が燃料電池１０へ完全装着され、流体がカートリッジ２０から燃料電池１０へ移動した後の燃料電池１０とカートリッジ２０を示す。この位置では、カートリッジ２０のバルブ２２は、燃料電池１０のバルブ６と嵌合し、バルブ２２およびバルブ６は、流体がカートリッジ２０から燃料電池１０へ流れるように、開いている。さらに、カートリッジ２０のプレート２１の本体は、燃料電池１０のプレート８によって押され、例えば図１０、１２に示す完全に膨張した位置からプレート２４近傍の完全に収縮した位置まで移動する。図１３〜１５に示す位置になった燃料電池１０は、実質的に電解質で充満した電解液室ＥＣと、実質的に燃料で充満し、そして／又は伸張した燃料室ＦＣを備える。新しいカートリッジ２０の場合、電解液室ＣＥＣおよび燃料室ＣＦＣは、新しい電解質および燃料を燃料電池１０へ転送させ、そして、燃料室ＦＣの伸張と同時に、カートリッジ２０の電解液室ＣＥＣおよび燃料室ＣＦＣの収縮および／又は折りたたみが生じる。繰り返し言うと、カートリッジ２０に含まれる電解質と燃料の量は、特定の燃料電池１０の要求量に応じなければならない。したがって、カートリッジ２０の電解液室ＣＥＣ内の電解質の量は、カートリッジ２０が燃料電池１０へ完全に挿入および／又は接続されたときに燃料電池１０内の電解液室ＥＣを満たす（所望される端まで入れる）よう十分でなければならない（図１３〜１５参照）。同様に、カートリッジ２０の燃料室ＣＦＣ内の燃料の量は、カートリッジ２０が燃料電池１０へ完全に挿入および／又は接続されたときに燃料電池１０内の燃料室ＦＣを満たす（所望される端まで入れる）よう十分でなければならない（図１３〜１５参照）。もちろん、上述したように、バルブ６とバルブ２２の中と、燃料電池１０とカートリッジ２０両方の流体連絡通路に燃料と電解質が移送後に幾分留まるため、燃料電池１０の容量室ＥＣ、ＦＣに通常収容できる量以上の電解質と燃料をカートリッジ２０の容量室ＣＥＣ、ＣＦＣが含むように要求してもよい。
【００８４】
新しい燃料電池１０の場合、電解液室ＥＣと可変容量燃料室ＦＣは、図１３〜１５に示す位置で充満している。言い換えれば、電極枠２、カソード３、アノード４によって規定される容積および／又は空間は、電解質で実質的に充満し、燃料室ＦＣは、一部が最も膨張した位置にあり、上限容量を規定する（具体的には、可撓性材料部材５がアノード部材４から離れて実質的の最大位置に配置されるため、所望される最大容量を有する）。この流体移動後の位置は、流体がカートリッジ２０から燃料電池１０へ完全に移動することによって特徴づけられ、また、カートリッジ２０のリアカバー２５に対し最も収縮位置にあるプレート２１によって特徴づけられ、そして、最も伸張した位置にあって図１０、１２に示す最も収縮した位置まで移動しようとすることによって特徴づけられる。図１３〜１５に示す位置では、リアカバー２５の壁２５ｂの前面端部がリム７を枠２に向けて力を作用させ、プレート８はリアカバー２５内を移動できる。さらに、バルブ２２は、完全にバルブ６内に挿入される。
【００８５】
上述したように、燃料電池１０は可撓性および／又は容量が可変となる燃料室ＦＣと、容量が固定された電解液室ＥＣとを備える。燃料電池１０がカートリッジ２０へいまだ取り付けおよび／又は接続されていない場合、燃料室ＦＣは最小容積の段階にある。燃料室の容積変化は、可撓性のポリマーシート部材５を利用することによって達成される。シート部材５は、折りたたみ可能な仕切りとして機能し、容積の大小変化を収容する能力に関して柔軟性がある。そのため、可撓性部材５は、燃料電池の電極形状（例えば矩形あるいは円形にすることが可能である）に関連し、電極形状に従うあらかじめ定められた形状にされる。ポリマー状電極枠２と可撓性シート５は、可撓性の燃料室ＦＣを形成する。これにより、可撓性の燃料室ＦＣは、燃料を含まない最小容量段階から燃料を含むおよび／又は収容するため膨張する最大容量段階まで、自身の容積を変化させることができる。燃料室ＦＣが液体で満たされると、燃料室ＦＣは、より大きな容量へ伸張および／又は膨張し、あらかじめ定められた最大容積まで膨張可能であり、そして、その逆も可能である。一方、電解液室ＥＣは固定され、すなわち、燃料電池の動作モード全体を通じて、変化せず／又は同じままのあらかじめ定められた固定された容積を規定する。
【００８６】
カートリッジ２０は、いくつかの区画室及び／又は可撓性の容量室に分割された可撓性の材料部材２３を備える。この可撓性の区画室２３は、燃料電池の区画室の可撓性部材５と同じ材料によって生成可能である。これに関し、可撓性部材５，２３は、薄いフィルム状の可撓性ポリマーから作り出すことが可能であり、厚手のリム部５ｂ、２３ｂを有する。限定されない一つの構成に従えば、カートリッジ２０は、複数の可撓性室を備え、各可撓性室は、所定の容積を有する。他の可能性として、別々の区画室に分割可能な単一の可撓性容量室を利用することが挙げられる。もちろん、容量室の数は、特定の設計要求に合わせて調整できる。また、基本的な設計では、燃料と他の燃料要素とを受け入れる二つの異なった容量室に分割可能な燃料室ＦＣもしくは燃料室ＣＦＣを提供することが可能である。他の容量室は、電解質を受け入れる。このように、二つ、三つ、あるいはそれ以上の区画室をもつ燃料電池１０およびカートリッジ２０の構成が考えられる。さらに、上述したように、燃料電池への移動前にカートリッジ２０に貯蔵された液体は、新しい流体であるのが好ましい。
【００８７】
燃料電池１０およびカートリッジ２０は、それぞれバルブ６とバルブ２２を有する。これらバルブ６，２２は、互いに嵌るように構成されている。図４，６に示す嵌合前の状態では、これらバルブは閉じている。一方、図１０、１２に示す完全に嵌合した状態では、バルブ６、２２は開いている。バルブ６、２２は、係合、非係合過程を通して互いに開閉するように機能する。通常の動作条件の下で燃料電池１０とカートリッジ２０が互いに取り付けられていない場合（図４、６参照）、バルブ６，２２は閉じている。しかしながら、燃料電池１０とカートリッジ２０が嵌合すると、バルブ６，２２は開き、液体がカートリッジ２０から燃料電池１０へ流れることが可能となり、また、その逆も可能となる。
【００８８】
図４，６に示す位置では、燃料電池は空、すなわち、燃料室ＦＣに流体がなく、同様に電解液室ＥＣに流体がない。燃料室ＦＣは最小容量サイズにある。一方、カートリッジ２０には、ともに最大容量サイズである容量室ＣＦＣ、ＣＥＣに新しい流体（すなわち、燃料と電解質）が含まれている。カートリッジ２０が燃料電池１０へ向けて移動して、いわゆる「係合段階」と至ると、バルブ６，２２は嵌合するための配列位置になっている。係合状態の終りでは（図１０、１２参照）、バルブ６，バルブ２２が嵌合し、開く。しかしながら、この位置では、各区画室、および／又は容量室ＥＣ、ＦＣ、ＣＥＣ、ＣＦＣの容量状態に変化はない。次の段階は、いわゆる「液体移動」段階である（図１３〜１５参照）。
この段階では、カートリッジ２０の液体は物理的作用によって力を受け、バルブ６，２２を通って燃料電池の区画室すなわち容量室ＥＣ、ＦＣの中へ移動する。液体移動段階の終りでは、電解液室ＥＣは電解質によって実質的に充満し、燃料室ＦＣは燃料で実質的に充満する。この段階は、発電に燃料電池を使用している間カートリッジ２０と燃料電池１０が互いに接続されている状態が維持されるため、いわゆる燃料電池の「動作段階」を構成する。カートリッジ２０は、接続状態を維持することができ、そして／又は、ラッチ構造、あるいは自動ロックシステム（図示せず）のような機械的結合によって燃料電池１０へ組み入れることも可能である。図１３〜１５から明らかなように、動作段階では、可撓性の燃料室ＦＣはカートリッジ２０内部まで伸張する。
【００８９】
液体をカートリッジ２０から燃料電池１０へ移動させるのに機械的動作が使用される一つの限定されない方法としては、ユーザによって作動させる方法が提供される。この場合、ユーザはレバーやノブ（図示せず）に力を与えればよい。ノブは、部材８と部材２１との間に配置可能である。燃料補給の間、ノブによって働く力を、部材２１へ直接作用させ、そして／又は伝達させることができる。これにより、可撓性部材２３が圧縮し、あるいは折りたたんだ状態になり、流体がカートリッジ２０から燃料電池１０へ移動する。そのような構成では、燃料電池１０とカートリッジ２０それぞれの内部に配置された一つ又はそれ以上のバネを利用することもできる。バネは、バネに力が作用していないときには液体が燃料電池２０とカートリッジ２０から流れ出るような圧力の下にある流体を生じさせようと、可撓性の容量室を偏倚させる。例えば、バルブ６，バルブ２２が開いたとき自動的に生じさせることが可能である。カートリッジ２０では、例えば、液体移動段階において、偏倚力が可撓性部材２３に対して直接、あるいは、プレート２１など可撓性部材２３に直接または間接的に接触するカートリッジの一部を通じて作用する。この偏倚力は、カートリッジ２０から液体を流出させる。
【００９０】
図１６は、限定しないその他の実施形態である燃料電池１１０とカートリッジ１２０の組み合わせを示す。本実施形態では、燃料電池１１０の垂直方向からスライドさせて接続させるカートリッジ１２０を備える。燃料電池１１０は、燃料電池１１０の内部と通じる流体用穴を備えた突起状下位クレードル部分を有する。燃料用穴ＦＯは、燃料室ＦＣ（図示せず）と通じ、電解質用穴ＥＯは、電解液室ＥＣ（図示せず）と通じている。これらの穴は、カートリッジ１２０の対応する穴（図示せず）と密封するように並び、係合する。また、カートリッジ１２０は、燃料電池１１０のクレードル凹部ＣＲにスライドして嵌るようにサイズ化および形状化された下位凹部ＲＰを備える。上述した実施形態のように、カートリッジ１２０の燃料及び電解質の供給室は、互いに分離され、図１〜１５に示す実施形態のカートリッジと同様に可変容量室を構成する。同様に、燃料電池１１０の燃料室および電解液室も互いに分離し、図１〜１５に示す実施形態の燃料電池と同様、容量が定められた容量室と可変容量室とを構成する。また、カートリッジ１２０と燃料電池１１０は、カートリッジ１２０が完全に燃料電池１１０に装着されたときに開く内部バルブ（図示せず）を使用する。この実施形態では、使い捨て燃料電池のシステムを構成するように、好ましくは、カートリッジ１２０を燃料電池１１０に対して解除不可能にロックするシステム（例えば図３２に示すタイプの突起部あるいは凹部のシステムなど）を備える。
【００９１】
図１７は、限定しないその他の実施形態である燃料電池２１０とカートリッジ２２０との組み合わせを示す。本実施形態では、燃料電池２１０に水平方向からスライドさせて接続するカートリッジ２２０を使用する。燃料電池は、燃料電池２１０の内部容量室と通じる流体用穴を備えた下位突起部ＰＰを有する。流体用穴ＦＯは、燃料室ＦＣ（図示せず）と電解液室ＥＣ（図示せず）とに通じている。この穴ＦＯは、カートリッジ２２０の係合部ＭＰを密封するように受け、嵌合ように構成されている。また、カートリッジ２２０は、燃料電池２１０の裏面ＲＳに隣接する前面ＦＳを備える。上述した実施形態のように、カートリッジ２２０の燃料及び電解質の供給室は、互いに分離され、図１〜１５に示す実施形態のカートリッジと同様に可変容量室を構成する。同様に、燃料電池１１０の燃料室および電解液室も互いに分離し、図１〜１５に示す実施形態の燃料電池と同様、容量が定められた容量室と可変容量室とを構成する。また、カートリッジ２２０と燃料電池２１０は、カートリッジ２２０が完全に燃料電池２１０に装着されたときに開く内部バルブ（一方は、係合部ＭＰ内に配置され、他方は下位突起部ＰＰ内に配置される）を使用する。この実施形態では、使い捨て燃料電池のシステムを構成するように、好ましくは、カートリッジ２２０を燃料電池２１０に対して解除不可能にロックするシステム（例えば図３２に示すタイプの突起部あるいは凹部のシステムなど）を備える。
【００９２】
図１８，１９は、限定しないその他の実施形態である燃料電池３１０とカートリッジ３２０との組み合わせを示す。本実施形態では、燃料電池３１０の垂直方向に対して角度をつけた位置（図１９参照）から燃料電池３１０へ向けてスライドさせ、その後垂直方向へ回転させるカートリッジ３２０を使用する。燃料電池３１０は、突起状上部クレードル部ＲＣと、燃料電池３１０の内部室と通じる流体用穴を備えた流体バルブＦＶとを備える。
燃料バルブＦＶは、燃料室ＦＣ（図示せず）と電解液室（ＥＣ）とに通じる。バルブＦＶは、カートリッジ３２０のバルブＣＶと密封配列し、バルブＣＶを受けるように構成されている。カートリッジ３２０のバルブＣＶは、燃料電池１１０のバルブＦＶ内にスライドして嵌合するようにサイズ化および形状化されている。カートリッジ３２０が燃料電池３１０に一度接続されると（バルブＦＶとバルブＣＶの完全な接続をもたらす）、カートリッジ３２０は、カートリッジ３２０の上部端がクレードルＤＣの中までスライドするとともに位置が決まるまで、回転させられる。上述した実施形態のように、カートリッジ３２０の燃料及び電解質の供給室は、互いに分離され、図１〜１５に示す実施形態のカートリッジと同様に可変容量室を構成する。同様に、燃料電池３１０の燃料室および電解液室も互いに分離し、図１〜１５に示す実施形態の燃料電池と同様、容量が定められた容量室と可変容量室とを構成する。また、カートリッジ３２０と燃料電池３１０は、カートリッジ１２０が完全に燃料電池３１０に装着されたときに開く内部バルブ（図示せず）を、外部バルブＦＶ、ＣＶの代わりに使用してもよい。この実施形態では、使い捨て燃料電池のシステムを構成するように、好ましくは、カートリッジ３２０を燃料電池３１０に対して解除不可能にロックするシステム（例えば図３２に示すタイプの突起部あるいは凹部のシステムなど）を備える。
【００９３】
限定しない一つの例として、カートリッジバルブ２２と燃料電池バルブ６は、図２０ａ〜２０ｅ示す構成にすることが可能である。図２０ｄは、互いに接続する前の状態における燃料電池のバルブ６とカートリッジのバルブ２２を示す。この状態では、プランジャーバルブＰＶが、その傾斜面ＴＳがバルブスリーブ６ａの対応傾斜面６ｃと密接および／又は係合することによって、流体および／又は他の物質が燃料電池１０に入る（同様に出て行く）ことを防ぐ。部分的に圧縮された第１のバネＦＳは、プランジャーＰＶを偏倚させるように作用し、傾斜面ＴＳと傾斜面６ａとの間で密接状態が維持される。第１のバネＦＳはテーパ状のバネであり、相対的に径の大きいバネの端部は、スリーブ６ａの内部筒状肩部６ｂと隣接するように構成されている。第１のバネＦＳの相対的に径の小さい端部は、プランジャーバルブＰＶの後方突起部ＲＰを受けるとともに後方肩部ＲＳと隣接するように寸法が定められている。スリーブ６ａは、略筒状に形成されており、カートリッジバルブ２２の前方筒状部２２ａを受けるように寸法が定められた前方筒状穴６ｆを備える。バルブ２２がバルブ６に対して密封されるのを確実にするため、バルブ２２は、その斜面がバルブ６の傾斜面６ｄに対応する傾斜面２２ｅを備える（図２０ｅ参照）。プランジャーバルブＰＶおよび第１のバネＦＳは、ともに筒状区域６ｅ内に配置されており、この中で軸方向に移動することができる（図２０ｄ、２０ｅを比較）。
【００９４】
同じような構成で、ボールバルブＢＶは、その球面がバルブスリーブ２２ａの傾斜面２２ｄと密接および／又は係合することによって、流体がカートリッジ２０から流出するのを防ぐ。部分的に圧縮された第２のバネＳＳは、ボールバルブＢＶを偏倚させるように作用し、その結果、ボールバルブＢＶの球面と傾斜面２２ｄとの間の密接状態が維持される。第２のバネＳＳは、筒状のワイヤースプリングであり、その後方端部は、スリーブ２２ａの内部筒状肩部２２ｂと隣接するように構成されている。第２のバネＳＳの前方端部は、ボールバルブＢＶの球面の一部を受けるように寸法が定められている（図２０ｄ参照）。
スリーブ２２ａは、略筒状に形成されており、ボールバルブＢＶと第２のバネＳＳとを受けるように寸法が定められた前方筒状穴２２ｃを含む。上述したように、傾斜面２２ｅがバルブ６の傾斜面６ｄに係合すると、バルブ６によってバルブ２２を密封することができる（図２０ｅ参照）。ボールバルブＢＶおよび第２のバネＳＳは、筒状の区域２２ｃ内に配置され、その中で軸方向に沿って移動可能である（図２０ｄ、２０ｅを比較）。
【００９５】
図２０ｄに示す位置では、バルブ６，２２は、閉じており、互いに接続されていない。しかしながら、図２０ｅでは、バルブ２２はバルブ６に完全に挿入され、バルブ６、２２は両方とも開いた状態であり、流体がカートリッジ２０と燃料電池１０との間を流れるようになる。この開いた状態では、小径突起部ＰＰが傾斜面２２ｄとの密接状態から軸方向に沿って離れるようにボールバルブＢＶに力を作用させることが、明らかである。これは、第２のバネＳＳがより一層圧縮することによって生じる。同様に、第２のバネＳＳがプランジャーバルブＰＶ、特に傾斜面ＴＳに対して力を作用させ、傾斜面６ｃとの密接状態から軸方向に沿って離れるようにバネＦＳ、ＳＳの偏倚力が定められることが、明らかである。これは、第１のバネＦＳがより一層圧縮することによって生じる。ここでは図示しないが、バルブ６，バルブ２２各々は、その中にスリーブあるいは肩部を備えてもよく、プランジャーバルブＰＶおよび／又はボールバルブＢＶが限定された距離だけ密接状態から離間し、これにより、バルブＰＶ、バルブＢＶの両方が固定されず、確実に、そして／又は実質同時に開いた位置に置かれる。
【００９６】
バルブ６の前部に溝が形成されている、すなわち溝６ｇを有するため、バルブ２２がバルブ６に挿入される時に外側へバルブ２２をそらす複数のバネ先（spring finger）が形成されている（図２０ｅ参照）。これは、挿入中に突起部６ｈが筒状面２２ａと係合するため生じる。バルブ２２が図２０ｅに示す位置に到達すると、突起部６ｈが周方向に沿った凹部２２ｆに落ちる。この状態で、バルブ２２は、バルブ６に完全に挿入され、取り外し不可能に接続される。これらの図から明らかなように、バルブは、バルブが接続されていないときに燃料電池１０とカートリッジ２０とを密閉するものとして機能する（図２０ｄ参照）。もちろん、図２０ａ〜図２０ｅに示すバルブの構成は、バルブ６，２２の一つの可能な例あるいは実施形態である。その他のバルブの構成としては、一度の接続およびバルブの開放、そしてバルブの閉鎖を可能にするバルブが考えられる。バルブ６，２２の様々なパーツが、従来あるいはその他の金属、プラスチックそして／又は成分などの所望される材料によって作ることができる。加えて、２００４年３月１０日に出願されたともに係属中の特許出願Ｐ２５０３２（代理人整理番号）に記載されたものと同じバルブ、また、２００３年３月１１日に出願された仮出願第６０／４５３，２１８号に記載されたものと同じバルブを利用可能であり、その開示内容は、明示的にそのまま参照することによって本明細書に組み入れられる。
【００９７】
限定しないその他の例として、カートリッジのバルブ２２と燃料電池のバルブ６は、代わりに図２１ａ〜２１ｅに示す構成であってもよい。図２１ｄは、互いに接続する前の状態における燃料電池のバルブ６’とカートリッジのバルブ２２’を示す。この状態では、プランジャーバルブＰＶが、その傾斜面ＴＳがバルブスリーブ６’ａの対応傾斜面６’ｃと密接および／又は係合することによって、流体および／又は他の物質が燃料電池１０に入る（同様に出て行く）ことを防ぐ。部分的に圧縮された第１のバネＦＳは、プランジャーＰＶを偏倚させるように作用し、傾斜面ＴＳと傾斜面６’ａとの間で密接状態が維持される。第１のバネＦＳはテーパ状のバネであり、相対的に径の大きいバネの端部は、スリーブ６’ａの内部筒状肩部６’ｂと隣接するように構成されている。第１のバネＦＳの相対的に径の小さい端部は、プランジャーバルブＰＶの後方突起部ＲＰを受けるとともに後方肩部ＲＳと隣接するように寸法が定められている。スリーブ６’ａは、略筒状に形成されており、カートリッジバルブ２２’の前方筒状部２２’ａを受けるように寸法が定められた前方筒状穴６’ｆを備える。バルブ２２’がバルブ６’に対して密封されるのを確実にするため、バルブ２２’は、その斜面がバルブ６’の傾斜面６’ｄに対応する傾斜面２２’ｅを備える（図２０ｅ参照）。プランジャーバルブＰＶおよび第１のバネＦＳは、ともに筒状区域６’ｅ内に配置されており、この中で軸方向に移動することができる（図２０ｄ、２０ｅを比較）。
【００９８】
図２０ａ〜２０ｅに示す構成とは違い、ここでのカートリッジのバルブ２２’は、一方向（one-way）バルブを利用しない。流体がカートリッジ２０から流出するのを防ぐため、代わりに貫通可能なワッシャーＰＷが使用される。貫通可能なワッシャーＰＷは、プラスチックやアルミニウムなどの薄状部材から成形すればよく、バルブ２２’の前方部に形成された筒状凹部２２ｂ’へ圧力ばめによって装着させればよい（あるいは接着などによる取り付けであってもよい）。これは、カートリッジ２０が最初に充満した後に可能となる。図２１ｅから明らかなように、貫通可能なワッシャーＰＷは、プランジャーＰＶの突起部ｐｐによって突き通されるように設計されている。貫通することが確実に起こることを保証するため、突起部は鋭い先端部分（図示せず）を有する。図２１ｃから明らかなように、貫通可能なワッシャーＰＷは、円状であり、キャップ状に形成されている。スリーブ２２’は、略筒状に形成され、流体が燃料電池１０のバルブ６’の中を流れることを可能にする前方筒状穴２２ｃ’を備える。上述したように、傾斜面２２’がバルブ６’の傾斜面６ｄ’と係合すると、バルブ２２’は、バルブ６’によって密閉される（図２１ｅ参照）。
【００９９】
図２１ｄに示す位置では、バルブ６’，２２’は、閉じており、互いに接続されていない。しかしながら、図２１ｅでは、バルブ２２’はバルブ６’に完全に挿入され、バルブ６’、２２’は両方とも開いた状態であり、流体がカートリッジ２０と燃料電池１０との間を流れるようになる。この開いた状態では、小径突起部が貫通可能なワッシャーＰＷを突き通すことは明らかである。これは、第１のバネＦＳの偏倚力がワッシャーＰＷに穴を開けるほど十分強いために起こる。一方、カートリッジ２０から燃料電池１０への圧縮流れは、第１のバネＦＳの偏倚力に打ち勝つのに十分であり、流体圧力がプランジャーバルブＰＶ、特に傾斜面ＴＳに対して力を作用させ、傾斜面６’ｃとの密接状態から軸方向に離間させる。これは、第１のバネＦＳが圧縮することによって生じる。一度カートリッジ２０内の圧力が偏倚力以下まで減少すると（流体がカートリッジ２０から燃料電池へ移動した後に生じる）、バルブ６’は閉じる。すなわち、プランジャーバルブＰＶ、特に傾斜面ＴＳが、傾斜面６’ｃと密接する方向へ向けて軸方向に移動する。ここでは図示しないが、バルブ６’は、その中にスリーブあるいは肩部を備えてもよく、プランジャーバルブＰＶおよび／又はボールバルブＢＶが限定された距離だけ密接状態から離間し、これにより、バルブＰＶ、バルブＢＶの両方が固定されず、確実に、そして／又は実質同時に開いた位置に置かれる。
【０１００】
バルブ６’の前部に溝が形成されている、すなわち溝６’ｇを有するため、バルブ２２’がバルブ６’に挿入される時に外側へバルブ２２をそらす複数のバネ先が形成されている（図２１ｅ参照）。これは、挿入中に突起部６’ｈが筒状面２２’ａと係合するため生じる。バルブ２２’が図２１ｅに示す位置に到達すると、突起部６’ｈが周方向に沿った凹部２２’ｄに落ちる。この状態で、バルブ２２’は、バルブ６’に完全に挿入され、取り外し不可能に接続される。これらの図から明らかなように、バルブ６’、２２’は、バルブが接続されていないときに燃料電池１０とカートリッジ２０とを密閉するものとして機能する（図２０ｄ参照）。もちろん、図２１ａ〜図２１ｅに示すバルブの構成は、バルブの一つの可能な例あるいは実施形態である。その他のバルブの構成としては、一度の接続およびバルブの開放、そしてバルブの閉鎖を可能にするバルブが考えられる。バルブ６’，２２’の様々なパーツが、従来あるいはその他の金属、プラスチックそして／又は成分などの所望される材料によって作ることができる。
【０１０１】
図２２〜２４は、限定しないその他の実施形態である、携帯型であり、他の機器との接続がない独立型（stand alone）であって、一回使用の使い捨て燃料電池４１０を概略的に例示する。本実施形態では、燃料電池４１０が燃料要素とともに購入、調達可能となるよう構成されている。販売施設は、ユーザが購入するとき使用できる補給所（filling station、図示せず）をもてばよい。補給所は、例えばラジオシャック（登録商標）などの電気店に設置することができる。補給所は、多くの燃料要素の供給能力をもち、同様に速やかに燃料電池４１０を充満させるシステムを備える。一度充填されると、ユーザは、消耗するまで燃料電池４１０を使用する。そして、ユーザはそのまま燃料電池４１０を廃棄するか、もしくはリサイクルする。燃料電池４１０は、燃料の再充填が不可能で、そして／また、燃料電池４１０を壊すことなくその中身を簡単に取り除くことができないように、構成されている。これは、取り外し不可能なカバーＮＣの使用によって生じ、（図４０に示す実施形態と同様）燃料が満たされた後すぐに燃料電池４１０へ挿入されるように構想されている。これにより、ユーザは、燃料電池４１０を壊すことなく燃料電池４１０への燃料補給並びに／又は再使用をすることができない。燃料電池４１０は、一つ又はそれ以上のバルブ、すなわち（図４０に示すバルブと同じように構成可能である）充填ポートＦＰを補給所に接続することにより、充満できる。燃料ポートＦＰは、燃料電池本体と一体的に形成することができ、例えば、２つのパーツから成る本体を射出成形し、あるいは、別々に成型した後に接着、あるいはネジ結合（図４６に示すネジ結合と同様）などによって取り付けられる。燃料電池を満たす充填処理を実行するとき、ユーザは、燃料ポートＦＰからネジを緩めるなどによって燃料ポートカバーＦＰＣを簡単に取り外すことができる。その後、燃料電池１０が満たされる。一度満たされると、燃料電池から流体が漏れないことを確実にするため、カバーＦＰＣがポートＦＰに対してネジ締められる。最後に、燃料電池４１０の再利用および再充填を防止するため、矩形状で取り外し不可能なカバーＮＣが装着される。保護カバーＮＣは、ＡＢＳ樹脂プラスチック、あるいは５％〜２０％カーボンが充填されたＡＢＳ樹脂などのプラスチックで成形すればよく、燃料電池４１０の主要凹部ＭＲ内の対応凹部ｌｒ（図４０に示す凹部と同様）と係合する突起部ＮＣ２を用いる。突起部ＮＣ２および凹部ｌｒは、燃料電池４１０と取り壊さすことなく保護カバーＮＣが取り外しできないように構成されている。もちろん、カバーＮＣは、他の方法、例えば接着あるいは超音波溶接などによって、燃料電池４１０へ取り外し不可能となるようにしっかりと固定できる。
【０１０２】
燃料電池４１０は、略矩形状に形成され、例えばＡＢＳ樹脂プラスチック、あるいは５％〜２０％カーボンの充填されたＡＢＳ樹脂などのプラスチックで成形すればよい。もちろん、燃料電池４１０は、その他の所望される形状で形成されてもよく、（限定されない）その他の多角形、あるいはその他の直線並びに／又は曲線形状にしてもよい。ここでは図示しないが、燃料電池４１０は、図１〜１５に示す燃料電池と同様、一つ又はそれ以上のカソード、アノードを備え、電解液室と燃料室を規定する。燃料電池ＦＣはまた、電力発生に必要とされるその他のすべての特徴を備える。
【０１０３】
図２５〜３３は、限定しないその他の実施形態である、携帯型、独立型であって、一回使用の使い捨て燃料電池５１０とカートリッジ５２０のシステムを概略的に例示する。限定しない一例として、燃料電池５１０は、互いに独立している２つの容量室ＦＣ、ＥＣを備え、カートリッジ５２０は、互いに独立している２つの容量室ＣＥＣ，ＣＦＣを備える。この実施形態は、燃料電池５１０とカートリッジ５２０が、組み立てられず並びに／又は接続されていないユニットとして、カートリッジ５２０にだけ含まれる新しい燃料要素、すなわち流体とともに一緒に購入、調達できるように、構成されている。そして、ユーザは、燃料電池５１０を使用したいとき、取り外し不可能となるようにカートリッジ５２０を燃料電池５１０へ接続する。この実施形態では、ユーザが比較的長期間ユニットを保持することができ、ユーザが使いたい時に燃料電池５１０を満たし、使用できる利点がある。一度燃料が充填されると、ユーザは、燃料電池が消耗するまで、すなわちあるレベルの電力発生を終えるまで、カートリッジ５２０を接続させた燃料電池５１０を使用する。そして、ユーザは、ユニットとして燃料電池５１０／カートリッジ５２０をそのまま廃棄および／又はリサイクルする。燃料電池５１０／カートリッジ５２０は、再充填をすることができず、そして／又は燃料電池５１０とカートリッジ５２０を壊すことなく燃料を簡単に取り出すことができないように、構成されている。カートリッジ５２０が燃料電池５１０へ完全に接続されると燃料電池５１０から取り外し不可能に接続されるため（図３１〜３３参照）、この構成は、ユーザが完全に燃料電池５１０へカートリッジ５２０を接続させたときに確実なものとされる。以下で説明するように、この接続はまた、カートリッジ５２０と燃料電池５１０との間における流体の移動を引き起こす。完全に接続されるとカートリッジ５２０が事実上永久に燃料電池５１０へ接続されることを確実にすることにより、ユーザは、燃料電池の破壊を試みることなく燃料の再充填および再使用することができない。これにより、燃料電池５１０は一度だけしか使用できず、使用後は廃棄もしくはリサイクルしなければならない。
【０１０４】
２つのポート５１０ｃ（一つは燃料室ＦＣ用、もう一つは電解液室ＥＣ用）は、燃料電池５１０の主要凹部５１０ａ内に配置されている。これらポート５１０ｃは、例えば、２つのパーツから成る本体を射出成形することによって、燃料電池本体と一体的に形成可能である。代わりに、ポート５１０ｃを本体とは別に成形し、その後、例えば接着あるいはネジ結合によって取り付けることもできる（図４６に示すネジ結合と同じ）。ポート５１０ｃは、流体が燃料室ＦＣ、電解液室ＥＣに入るように配置された複数の穴５１０ｄを有する。ポート５１０ｃはまた、筒状部分を含み、その環状自由端部は、カートリッジポート５２０ｃの筒状穴５２０ｇ内に配置されたシールリングＳＲと密接するように構成されている。シールリングＳＲは、任意の所望される形状であればよく、例えばフッ素ゴムのような材料で成形すればよい。２つのポート５２０ｃ（一つは燃料室ＣＦＣ用、もう一つは電解液室ＣＥＣ用）は、カートリッジ５２０の底壁から突出する。ポート５１０ｃと接続部５２０ａは、（ポート５１０ｃと凹部５１０ａの場合と同様に構成できる）２つのパーツから成る本体を射出成形することによって、カートリッジ本体と一体的に形成可能である。代わりに、ポート５２０ｃを本体とは別に成形し、その後、例えば接着あるいはネジ結合によって取り付けることもできる（図４６に示すネジ結合と同じ）。ポート５２０ｃ各々は、主要穴５２０ｄを有し、最初の燃料充填の間に流体が燃料室ＣＦＣと電解液室ＣＥＣとに入り、その後、貫通可能なワッシャーＰＷが突き通されると燃料がカートリッジ５２０から流出して燃料電池５１０へ流入するように主要穴５２０ｄが配置されている。限定しない一例として、容量室ＣＦＣ、ＣＥＣは、バネ５２０ｆを圧縮させることができる流圧下で流入する流体（具体的には燃料および電解質）によって最初に満たされる。そして、穴５２０ｈが貫通ワッシャーＰＷによって密閉される。ポート５２０ｃは筒状部分を有し、その環状自由端部は、シールリングＳＲと各燃料ポート５１０ｃを受けるように構成されている。ポート５２０ｃはまた、貫通可能なワッシャーＰＷを受けるように構成された筒状部分５２０ｈを有する。貫通可能なワッシャーＰＷは、動かないように、かつ密封するようにカートリッジ５２０に接続されるとともに、突起部５１０ｅによって穴が開く限り、任意の方法で穴５２０ｈに固定可能である。これは、例えば、圧力ばめによる接合、あるいは接着接合によって可能である。
【０１０５】
充填処理を実行するとき、ユーザは、カートリッジ２０を燃料電池５１０に並べる（図３１参照）。そして、ユーザはカートリッジ５２０を燃料電池５１０内部へ移動させて完全に係合／接続させる（図３２参照）。これにより、燃料電池５１０の貫通プランジャー５１０ｅが貫通ワッシャーＰＷに穴を開け、一方、ピストンバネ５２０ｆ１，５２０ｆ２，５２０ｆ３およびカートリッジピストン５２０ｅ１，５２０ｅ２の偏倚動作、すなわち伸張動作の下で、カートリッジ５２０から燃料電池５１０への流体移動が引き起こされる。その後、燃料電池５１０が満たされる。一度満たされると、ピストンバネ５２０ｆ１，５２０ｆ２，５２０ｆ３およびカートリッジピストン５２０ｅ１，５２０ｅ２は、燃料電池５１０内の流体がカートリッジ５２０へ逆流不可能であることを確実にする。さらに、カートリッジ５２０が取り外し不可能に燃料電池５１０へ接続されるため、ユーザは、燃料電池の再使用、再補給することができない。この取り外し不可能な接続を提供するため、カートリッジ５２０は、燃料電池５１０の対応する凹部５１０ｂ（図４０に示す凹部と同じ）と係合する突起部５２０ｂを用いる。突起部５２０ｂと凹部５１０ｂは、燃料電池５１０を壊すことなくカートリッジ５２０を取り外しできないように、構成されている。もちろん、例えば圧力感度接着（pressure sensitive adhesives）、あるいは燃料電池５１０の突起部とカートリッジ５２０の凹部を利用することなどその他の方法によって、カートリッジ５２０を燃料電池５１０へ取り外し不可能に固定することもできる。
【０１０６】
燃料電池５１０とカートリッジ５２０は、略矩形状に形成され、例えばＡＢＳ樹脂プラスチック、あるいは５％〜２０％カーボンの充填されたＡＢＳ樹脂などのプラスチックで成形すればよい。もちろん、燃料電池５１０とカートリッジ５２０は、その他の所望される形状で形成されてもよく、（限定されない）その他の多角形、あるいはその他の直線並びに／又は曲線形状にしてもよい。ここでは図示しないが、燃料電池５１０は、図１〜１５に示す燃料電池と同様、一つ又はそれ以上のカソード、アノードを備え、電解液室と燃料室を規定する。燃料電池５１０はまた、電力発生に必要とされるその他のすべての特徴を備える。カートリッジ５２０は、特定のバネ５２０ｆとピストン５２０ｅの組み合わせおよび／又は構成に限定されない。この実施形態の重要な特徴は、完全に、密閉するように、そして取り外し不可能となるようにカートリッジ５２０燃料電池５１０へ接続されると、自動的に流体が移動する能力をカートリッジ５２０が備えていることである。また、図２５〜３３に示す構成において、容量室ＣＥＣ、ＣＦＣに可撓性材料による囲い、例えば可撓性ポリマー袋を利用するように修正可能であり、可撓性材料による囲いは、穴５２０ｄと連通し、中身がカートリッジ５２０から放出されて燃料電池５１０へ流れるようにバネ５２０ｆによって圧縮可能である（すなわち、図４９に示す構成と同じである）。
【０１０７】
図３４は、限定しないその他の実施形態である、携帯型、独立型であって、一回使用の使い捨て燃料電池６１０とカートリッジ６２０のシステムを概略的に例示する。この実施形態は、燃料電池６１０とカートリッジ６２０が、組み立てられず並びに／又は接続されていないユニットとして、カートリッジ６２０にだけ含まれる新しい燃料要素、すなわち流体とともに一緒に購買、調達できるように、構成されている。そして、ユーザは、燃料電池５１０を使用したいとき、取り外し不可能となるようにカートリッジ６２０を燃料電池６１０へ接続する。この実施形態では、ユーザが比較的長期間ユニットを保持することができ、ユーザが使いたい時に燃料電池５１０を使用できる利点がある。一度燃料が充填されると、ユーザは、燃料電池が消耗するまで、すなわちあるレベルの電力発生を終えるまで、カートリッジ６２０を接続させた燃料電池６１０を使用する。そして、ユーザは、ユニットとして燃料電池６１０／カートリッジ６２０をそのまま廃棄および／又はリサイクルする。燃料電池６１０／６２０は、再充填をすることができず、そして／又は燃料電池６１０とカートリッジ６２０を壊すことなく燃料を簡単に取り出すことができないように、構成されている。カートリッジ６２０が燃料電池６１０へ完全に接続されると燃料電池６１０から取り外し不可能に接続されるため、この構成は、ユーザが完全に燃料電池６１０へカートリッジ６２０を接続させたときに確実なものとされる。この接続はまた、カートリッジ６２０と燃料電池６１０との間における流体の移動を自動的に引き起こす。完全に接続されるとカートリッジ６２０が事実上永久に燃料電池６１０へ接続されることを確実にすることにより、ユーザは、燃料電池の破壊を試みることなく燃料の再充填および再使用することができない。これにより、燃料電池６１０は一度だけしか使用できず、使用後は廃棄もしくはリサイクルしなければならない。
【０１０８】
単一のポート６１０は、燃料電池６１０の主要凹部６１０ａ内に配置されている。ポート６１０ｃは、例えば、２つのパーツから成る本体を射出成形することによって、燃料電池本体と一体的に形成可能である。代わりに、ポート６１０ｃを本体とは別に成形し、その後、例えば接着あるいはネジ結合によって取り付けることもできる（図４６に示すネジ結合と同じ）。ポート６１０ｃは、流体が燃料電池６１０に入るように配置された複数の穴５１０ｄを有する。ポート６１０ｃはまた、筒状部分を含み、その環状自由端部は、カートリッジポート６２０ｃの筒状穴内に配置されたシールリングＳＲ（図２９ａ、図２９ｂに示すシールリングＳＲと同様）と密接するように構成されている。シールリングＳＲは、任意の所望される形状であればよく、例えばフッ素ゴムのような材料で成形すればよい。カートリッジポート６２０ｃは、カートリッジ６２０の底壁から突出する。ポート６１０ｃと接続部６２０ａは、（ポート６１０ｃと凹部６１０ａの場合と同様に構成できる）２つのパーツから成る本体を射出成形することによって、カートリッジ本体と一体的に形成可能である。代わりに、ポート６１０ｃを本体とは別に成形し、その後、例えば接着あるいはネジ結合によって取り付けることもできる（図４６に示すネジ結合と同じ）。ポート６２０ｃは、主要穴６２０ｄを有し、最初の燃料充填の間に流体がカートリッジ６２０に入り、その後、貫通可能なワッシャー（図３０ａ、図３０ｂに示す貫通可能なワッシャーＰＷと同じ）が突き破られると、燃料がカートリッジ６２０から流出して燃料電池５１０へ流入するように主要穴６２０ｄが配置されている。限定しない一例として、カートリッジ６２０は、バネ６２０ｆを圧縮させることができる流圧下で流入する流体（具体的には燃料および電解質）によって最初に満たされる。そして、ポート６２０ｃの穴が貫通ワッシャーによって密閉される。ポート６２０ｃはまた、筒状部分を有し、その環状自由端部は、シールリングと燃料電池のポート６１０ｃを受けるように構成されている。貫通可能なワッシャーは、動かないように、かつ密封するようにカートリッジ６２０に接続されるとともに、突起部６１０ｅによって穴が開く限り、任意の方法でポート６２０ｃに固定可能である。これは、例えば、圧力ばめによる接合、あるいは接着接合によって可能である。
【０１０９】
充填処理を実行するとき、ユーザはカートリッジ６２０を（図３１に示すのと同様の方法で）燃料電池６１０に並べる。そして、ユーザはカートリッジ６２０を移動させて燃料電池６１０へ完全に係合／接続させる。図３４に示す構成を使用することで、カートリッジ６２０と燃料電池６１０との間の正確なアライメントおよび完全な接続を確実にする。なぜなら、カートリッジ６２０は、燃料電池６１０の対応するアライメント凹部ＡＲ２とアライメント突起部ＡＰ１とそれぞれ嵌合するアライメント凹部ＡＲ１とアライメント突起部ＡＰ２を備えているからである。この構成は、図２５〜３３に示す実施形態のように２つのポートシステムを備えたカートリッジ／燃料電池の構成である場合、特に役立つ。前述した実施形態のように、完全な接続によって、燃料電池６１０の貫通プランジャー６１０ｅが貫通ワッシャーに穴を開け、一方、ピストンバネ６２０ｆおよびカートリッジピストン６２０ｅの偏倚動作、すなわち伸張動作の下で、カートリッジ６２０から燃料電池６１０への流体移動が引き起こされる。その後、燃料電池６１０が満たされる。一度満たされると、ピストンバネ６２０ｆおよびカートリッジピストン６２０ｅは、燃料電池６１０内の流体がカートリッジ６２０へ逆流不可能であることを確実にする。さらに、カートリッジ６２０が取り外し不可能に燃料電池６１０へ接続されるため、ユーザは、燃料電池の再使用、再補給することができない。この取り外し不可能な接続を提供するため、カートリッジ５２０は、燃料電池５１０の対応する凹部６１０ｂ（図４０に示す凹部と同じ）と係合する突起部６２０ｂを用いる。突起部６２０ｂと凹部６１０ｂは、燃料電池６１０を壊すことなくカートリッジ６２０を取り外しできないように、構成されている。もちろん、例えば圧力感度接着、あるいは燃料電池６１０の突起部とカートリッジ６２０の凹部を利用することなどその他の方法によって、カートリッジ６２０を燃料電池６１０へ取り外し不可能に固定することもできる。
【０１１０】
燃料電池６１０とカートリッジ６２０は、略矩形状に形成され、例えばＡＢＳ樹脂プラスチック、あるいは５％〜２０％カーボンの充填されたＡＢＳ樹脂などのプラスチックで成形すればよい。もちろん、燃料電池６１０とカートリッジ６２０は、その他の所望される形状で形成されてもよく、（限定されない）その他の多角形、あるいはその他の直線並びに／又は曲線形状にしてもよい。ここでは図示しないが、燃料電池６１０は、図１〜１５に示す燃料電池と同様、一つ又はそれ以上のカソード、アノードを備え、電解液室と燃料室を規定する。燃料電池５１０はまた、電力発生に必要とされるその他のすべての特徴を備える。カートリッジ６２０は、特定のバネ６２０ｆとピストン６２０ｅの組み合わせおよび／又は構成に限定されない。この実施形態の重要な特徴は、完全に、密閉するように、そして取り外し不可能となるようにカートリッジ６２０燃料電池６１０へ接続されると、自動的に流体が移動する能力をカートリッジ６２０が備えていることである。また、図３４に示す構成において、容量室ＣＥＣ、ＣＦＣに可撓性材料による囲い、例えば可撓性ポリマー袋を利用するように修正可能であり、可撓性材料による囲いは、穴６２０ｄと連通し、中身がカートリッジ６２０から放出されて燃料電池５１０へ流れるようにバネ６２０ｆによって圧縮可能である（すなわち、図４９に示す構成と同じである）。
【０１１１】
図３５〜３８は、限定しないその他の実施形態である、携帯型、独立型であって、一回使用の使い捨て燃料電池７１０とカートリッジ７２０のシステムを概略的に例示する。燃料電池７１０とカートリッジ７２０の構成と形状は、実質的に図２５〜３３に示すカートリッジと燃料電池と同じであり、その特徴は説明しない。しかしながら、本実施形態では、燃料電池７１０とカートリッジ７２０を、部分的に取り外し不可能に組み立てられ、および／又は取り外し不可能に接続されたユニットとして、カートリッジ７２０にのみ含まれる新しい燃料要素、すなわち流体とともに購入、調達できるように構成されている。本実施形態は、２つの相対するように配置されたスペーサ部材ＳＭ（あるいは一つは連続的、もう一つは周辺のスペーサ部材）を使用し、カートリッジ７２０と燃料電池７１０との間のスペースを維持する。各スペーサ部材ＳＭは、例えば接着テープの形をした接着部材ＡＭと、接着部材ＡＭの中心に固定されたプラスチック性スペース部材ＳＭとを有する。スペーサ部材ＳＭは、内面を有し、カートリッジ７２０、燃料電池７１０の外面に開放可能に固定されており、例えば、カートリッジ７２０、燃料電池７１０からはぎ取ることによって簡単に除去できる（図３６参照）。このスペースは、燃料電池７１０とカートリッジ７２０が取り外し不可能な接続を維持することを確実にし、また、流体がカートリッジ７２０に留まることを確実にする。しかしながら、ユーザが燃料電池７１０を使用したい場合、ユーザは、単にスペーサ部材ＳＭ（図３６参照）を除去すればよく、これによってカートリッジ７２０が燃料電池７１０に対して完全に係合、接続される（図３７参照）。この実施形態では、ユーザが比較的長期間ユニットを保持することができ、ユーザが使いたい時に燃料電池７１０を使用できる利点がある。一度燃料が充填されると（図３８参照）、ユーザは、燃料電池が消耗するまで、すなわちあるレベルの電力発生を終えるまで、カートリッジ７２０を接続させた燃料電池７１０を使用する。そして、ユーザは、ユニットとして燃料電池７１０／カートリッジ７２０をそのまま廃棄および／又はリサイクルする。燃料電池７１０／７２０は、再充填をすることができず、そして／又は燃料電池７１０とカートリッジ７２０を壊すことなく燃料を簡単に取り出すことができないように、構成されている。カートリッジ７２０が燃料電池７１０へ完全に接続されると燃料電池７１０から取り外し不可能に接続されるため、この構成は、ユーザが完全に燃料電池７１０へカートリッジ７２０を接続させたときに確実なものとされる（図３７参照）。図２５〜３３に示す実施形態と同様、この接続は、カートリッジ７２０と燃料電池７１０との間における流体の移動を自動的に引き起こす。完全に接続されるとカートリッジ７２０が事実上永久に燃料電池６１０へ接続されることを確実にすることにより、ユーザは、燃料電池の破壊を試みることなく燃料の再充填および再使用することができない。これにより、燃料電池６１０は一度だけしか使用できず、使用後は廃棄もしくはリサイクルしなければならない。
【０１１２】
図３９、４０は、限定しないその他の実施形態である、携帯型、独立型であって、一回使用の使い捨て燃料電池８１０を概略的に例示する。本実施形態では、購入時あるいは後日に追加される燃料要素とともに購入、調達可能となるよう構成されている。販売施設は、ユーザが購入するとき使用できる補給所（図示せず）をもてばよい。補給所は、例えばラジオシャック（登録商標）などの電気店に設置することができる。補給所は、多くの燃料要素の供給能力をもち、同様に速やかに燃料電池８１０を充満させるシステムを備える。補給所は、燃料電池８１０を補給所へ接続させる一つ又はそれ以上の補給所用コネクタＦＳＣ（図４１、図４２参照）を備えてもよい。一度充填されると、ユーザは、消耗するまで燃料電池８１０を使用する。そして、ユーザはそのまま燃料電池８１０を廃棄するか、もしくはリサイクルする。燃料電池８１０は、燃料の再充填が不可能で、そして／また、燃料電池８１０を壊すことなくその中身を簡単に取り除くことができないように、構成されている。これは、取り外し不可能なカバーＮＣの使用によって生じ、（図２４に示す実施形態と同様）燃料が満たされた後すぐに燃料電池８１０へ挿入されるように構想されている。これにより、ユーザは、燃料電池８１０を壊すことなく燃料電池８１０への燃料補給並びに／又は再使用をすることができない。
【０１１３】
燃料電池８１０は、一つ又はそれ以上のバルブ、すなわち（図４１、図４２に示すバルブと同じように構成可能である）充填ポートＦＰを補給所用コネクタＦＳＣ補給所に接続することにより、充満できる。燃料ポートＦＰは、燃料電池本体と一体的に形成することができ、例えば、２つのパーツから成る本体を射出成形し、あるいは、別々に成型した後に接着、あるいはネジ結合（図４６に示すネジ結合と同様）などによって取り付けられる。燃料電池を満たす充填処理を実行するとき、ユーザは、例えばポートＦＰに回転可能に取り付けられたナットＮにねじ回すことにより、コネクタＦＳＣを燃料ポートＦＰにそのまま接続させる。一度完全に接続されると（図４２参照）、流体が補給所から燃料電池８１０へ流れることが可能となる。そして、燃料電池８１０は、流体によって適切に満たされる。さらに、ポートＦＰは、一方向ボールバルブ（図４１、図４２参照）を備え、流体が燃料電池ＦＣから漏れないことを確実にする、すなわち、ボールバルブＢＶが燃料電池ＦＣから流体が漏れるのを防止する。内部のボールバルブＢＶとコネクタＦＳＣの内部のプランジャーバルブの動作は、図２０ａ〜２０ｅに示すバルブの動作と同じである。最終的に、矩形状の取り外し不可能なカバーＮＣが装着され、燃料電池８１０の再使用および再補充を防ぐ。保護カバーＮＣは、例えばＡＢＳ樹脂、５〜２０％カーボンの充填されたＡＢＳ樹脂などのプラスチックで生成してもよい。
【０１１４】
燃料電池８１０は、略矩形状に形成され、例えばＡＢＳ樹脂プラスチック、あるいは５％〜２０％カーボンの充填されたＡＢＳ樹脂などのプラスチックで成形すればよい。もちろん、燃料電池８１０は、その他の所望される形状で形成されてもよく、（限定されない）その他の多角形、あるいはその他の直線並びに／又は曲線形状にしてもよい。ここでは図示しないが、燃料電池８１０は、図１〜１５に示す燃料電池と同様、一つ又はそれ以上のカソード、アノードを備え、電解液室と燃料室を規定する。燃料電池ＦＣはまた、電力発生に必要とされるその他のすべての特徴を備える。
【０１１５】
図４３〜４５は、図２４に示す燃料電池４１０に使用するその他の考えられるバルブ構成を示す。図２４に示す開いた燃料ポートの代わりに、燃料ポートＦＰ’は、汚染物質が燃料電池４１０内に入れないことを確実にするため、流体フィルタＦＦを利用することができる。燃料フィルタＦＦは、キャップ形状のワッシャー器具であり、その流出穴は、流体が燃料量電池４１０へ流入するように寸法が定められおり、一方でくずが燃料電池４１０内へ入るのを防ぐ。図４４から明らかなように、燃料フィルタＦＦはまた、プランジャーバルブを開けさせる機構として動作し、これにより、流体が補給所用コネクタＦＳＣから燃料電池４１０へ流れる。図２４に示す実施形態と同様、燃料ポートの構成はまた、ねじ回し可能にマウントされたシールキャップＦＰＣ’を用いる。この実施形態ではまた、燃料ポートＦＰ’とともにシールを形成するポリマーガスケットＧを用いる。
【０１１６】
図４６〜４８は、限定しないその他の実施形態である、携帯型、独立型であって、一回使用の使い捨て燃料電池９１０とカートリッジ９２０のシステムを概略的に例示する。限定しない一例として、燃料電池９１０は、互いに独立している２つの容量室ＦＣ、ＥＣを備え、カートリッジ９２０は、互いに独立している２つの容量室ＣＥＣ，ＣＦＣを備える。この実施形態は、燃料電池９１０とカートリッジ９２０が、組み立てられず並びに／又は接続されていないユニットとして、カートリッジ９２０にだけ含まれる新しい燃料要素、すなわち流体とともに一緒に購入、調達できるように、構成されている。そして、ユーザは、燃料電池９１０を使用したいとき、取り外し可能となるようにカートリッジ９２０を燃料電池９１０へ接続する。この実施形態では、ユーザが比較的長期間ユニットを保持することができ、ユーザが使いたい時に燃料電池９１０を満たし、使用できる利点がある。一度燃料が充填されると、ユーザは、燃料電池が消耗するまで、すなわちあるレベルの電力発生を終えるまで、接続されたカートリッジ９２０とともに、又はカートリッジ９２０なしで燃料電池９１０を使用する。そして、ユーザは、燃料電池９１０／カートリッジ９２０をユニットして、あるいは燃料電池９１０だけをそのまま廃棄および／又はリサイクルする。燃料電池９１０／カートリッジ９２０は、再充填をすることができず、そして／又は燃料電池９１０とカートリッジ９２０を壊すことなく燃料を簡単に取り出すことができないように、構成されている。この条件は、ユーザがカートリッジ９２０を燃料電池９１０へ完全に接続させたとき（図４６参照）、そしてまたユーザが空のカートリッジ９２０を燃料電池９１０から外したときに確実になる。燃料電池９１０が一方向バルブ９０１ｇ〜９０１ｊを含むため、カートリッジ９２０の中身が燃料電池９１０へ移動した後、カートリッジ９２０を燃料電池９１０から安全に取り外すことが出来る。図４６から明らかなように、カートリッジ９２０と燃料電池９１０との間の完全な接続は、カートリッジ９２０と燃料電池９１０との間に流体が流れることを自動的に生じさせる。一度完全に接続されると燃料電池９１０へ密封するように接続されることを確実にし、そして、一度燃料電池９１０に流体が置かれるとそこから除去することができないことを確実にすることにより、ユーザは、燃料電池の破壊を試みることなく燃料の再充填および／又は再使用することができない。これにより、燃料電池９１０は一度だけしか使用できず、使用後は廃棄もしくはリサイクルしなければならない。
【０１１７】
これ以前に記載した多くの実施形態と同様、２つのポート９１０ｃ（一つは燃料室ＦＣ用、もう一つは電解液室ＥＣ用）は、燃料電池９１０の主要凹部９１０ａ内に配置されている。これらポート９１０ｃは、例えば、別々に成形し、その後、例えば接着あるいはネジ結合によって取り付けることもできる（図４６に示すネジ結合と同じ）。これに関し、ポート９１０ｃは、ネジが切られた鍔９１０ｋを備え、その外部螺合部は、燃料電池本体の内部螺合部と螺合する。ポート９１０ｃは、流体が燃料室ＦＣ、電解液室ＥＣに入るように配置された複数の穴９１０ｄを有する。ポート９１０ｃはまた、筒状部分を含み、その環状自由端部は、カートリッジポート９２０ｃの筒状穴内に配置されたシールリングＳＲと密接するように構成されている。シールリングＳＲは、任意の所望される形状であればよく、例えばフッ素ゴムのような材料で成形すればよい。２つのポート９２０ｃ（一つは燃料室ＣＦＣ用、もう一つは電解液室ＣＥＣ用）は、カートリッジ９２０の底壁から突出する。ポート９１０ｃと接続部９２０ａは、２つのパーツから成る本体を射出成形することによって、カートリッジ本体と一体的に形成可能である。代わりに、ポート９２０ｃを本体とは別に成形し、その後、例えば接着あるいはネジ結合によって取り付けることもできる。ポート９２０ｃ各々は、主要穴９２０ｄを有し、最初の燃料充填の間に流体が燃料室ＣＦＣと電解液室ＣＥＣとに入り、その後、貫通可能なワッシャーＰＷが突き通されると流体がカートリッジ９２０から流出して燃料電池９１０へ流入するように主要穴９２０ｄが配置されている。限定しない一例として、容量室ＣＦＣ、ＣＥＣは、バネ９２０ｆを圧縮させることができる流圧下で流入する流体（具体的には燃料および電解質）によって最初に満たされる。そして、穴が貫通ワッシャーＰＷによって密閉される。ポート９２０ｃは、筒状部分を有し、その環状自由端部は、シールリングＳＲと各燃料ポート９１０ｃを受けるように構成されている。ポート９２０ｃはまた、貫通可能なワッシャーＰＷを受けるように構成された筒状部分を有する。貫通可能なワッシャーＰＷは、動かないように、かつ密封するようにカートリッジ９２０に接続されるとともに、突起部９１０ｅによって穴が開く限り、任意の方法で穴に固定可能である。これは、例えば、圧力ばめによる接合、あるいは接着接合によって可能である。
【０１１８】
充填処理を実行するとき、ユーザは、カートリッジ９２０を燃料電池９１０に並べる。そして、ユーザはカートリッジ９２０を燃料電池９１０内部へ移動させて完全に係合／接続させる（図４６参照）。これにより、燃料電池９１０の貫通プランジャー９１０ｅが貫通ワッシャーＰＷに穴を開け、逆に、ピストンバネ９２０ｆおよびカートリッジピストン９２０ｅの偏倚動作、すなわち伸張動作の下で、流体がカートリッジ９２０から燃料電池９１０へ移動することを自動的に引き起こす。流体力がシールディスク９１０ｊを開ける、すなわち、バネ９１０ｉの偏倚力に流体力が勝ることにより、シールディスク９１０ｊが穴９１０ｄから離れる。これは、カートリッジ９２０内の流体圧力が、バネ９１０ｉの偏倚力に十分勝るためである。バネ９１０ｉは、流体圧力がなければシールディスク９１０ｊを穴９１０ｄの閉じる方向へ偏倚させる。これは、シールディスク９１０ｊとピン９１０ｇによってその場所に保持される保持ディスク９１０ｈとの間でバネ９１０ｉを圧縮させた状態に置くことによって生じる。保持ディスク９１０ｈは、例えば圧力ばめによる結合や接着結合などの任意の所望される方式によって、ねじを切った鍔９０１ｋの底面に固定される。この構成に従い、カートリッジ９２０へ流体が戻ることなく燃料電池９１０を充填することができる。充填されると、ピストンバネ９２０ｆとカートリッジピストン９２０ｅが、最下位位置に留まる。一方、カートリッジ９２０が燃料電池９１０に対して取り外し可能に取り付けられているため、ユーザは、カートリッジ９１０を取り外し、廃棄、もしくはリサイクルすることができる。同時に、ユーザは、燃料電池９１０を再使用および再充填することができない。そのような構成は、スペースおよび／又は重量が貴重であってカートリッジ９２０の取り外しが望まされるアプリケーションにおいて利益があるかもしれない。この取り外し可能な接続を提供するため、カートリッジ９２０は、燃料電池９１０の対応する凹部９１０ｂと係合する丸みのある突起部９２０ｂを用いる。突起部９２０ｂと凹部９１０ｂは、燃料電池９１０を壊すことなくカートリッジ９２０を燃料電池９１０から取り外すことができるように、構成されている。もちろん、カートリッジ９２０は、例えば燃料電池９１０の突起部とカートリッジ９２０の凹部を利用するなどその他の方法によって、燃料電池９１０へ取り外し可能に固定されてもよい。
【０１１９】
燃料電池９１０とカートリッジ９２０は、略矩形状に形成され、例えばＡＢＳ樹脂プラスチック、あるいは５％〜２０％カーボンの充填されたＡＢＳ樹脂などのプラスチックで成形すればよい。もちろん、燃料電池９１０とカートリッジ９２０は、その他の所望される形状で形成されてもよく、（限定されない）その他の多角形、あるいはその他の直線並びに／又は曲線形状にしてもよい。ここでは図示しないが、燃料電池９１０は、図１〜１５に示す燃料電池と同様、一つ又はそれ以上のカソード、アノードを備え、電解液室と燃料室を規定する。燃料電池９１０はまた、電力発生に必要とされるその他のすべての特徴を備える。カートリッジ９２０は、特定のバネ９２０ｆとピストン９２０ｅの組み合わせおよび／又は構成に限定されない。この実施形態の重要な特徴は、完全に、密閉するように、そして取り外し可能となるようにカートリッジ９２０が燃料電池９１０へ接続されると、自動的に流体が移動する能力をカートリッジ９２０が備えていることである。図４６〜４８に示す構成において、容量室ＣＥＣ、ＣＦＣに可撓性材料による囲い、例えば可撓性ポリマー袋を利用するように修正可能であり、可撓性材料による囲いは、穴９２０ｄと連通し、中身がカートリッジ９２０から放出されて燃料電池９１０へ流れるようにバネ９２０ｆによって圧縮可能である（すなわち、図４９に示す構成と同じである）。
【０１２０】
図４９，図５０は、限定しないその他の実施形態である、携帯型、独立型であって、一回使用の使い捨て燃料電池１０１０とカートリッジ１０２０のシステムを概略的に例示する。限定しない一例として、燃料電池１０１０は、互いに独立している２つの容量室ＦＣ、ＥＣを備え、カートリッジ１０２０は、互いに独立している２つの容量室ＣＥＣ，ＣＦＣを備える。この実施形態は、燃料電池１０１０とカートリッジ１０２０が、組み立てられず並びに／又は接続されていないユニットとして、カートリッジ１０２０にだけ含まれる新しい燃料要素、すなわち流体とともに購入、調達できるように、構成されている。そして、ユーザは、燃料電池１０１０を使用したいとき、取り外し可能となるようにカートリッジ１０２０を燃料電池１０１０へ接続する。この実施形態では、ユーザが比較的長期間ユニットを保持することができ、ユーザが使いたい時に燃料電池１０１０を満たし、使用できる利点がある。一度燃料が充填されると、ユーザは、燃料電池が消耗するまで、すなわちあるレベルの電力発生を終えるまで、取り外し不可能に接続されたカートリッジ１０２０とともに燃料電池１０１０を使用する。そして、ユーザは、燃料電池１０１０／カートリッジ１０２０を、ユニットして廃棄および／又はリサイクルする。燃料電池１０１０／カートリッジ１０２０は、再充填をすることができず、そして／又は燃料電池１０１０とカートリッジ１０２０を壊すことなく燃料を簡単に取り出すことができないように、構成されている。この条件は、ユーザがカートリッジ１０２０を燃料電池１０１０へ取り外し不可能に完全に接続させたとき（図４９参照）、確実とされる。この取り外し不可能な接続系は、例えば図２５〜図３３に示す実施形態と同じである。図４９から明らかなように、カートリッジ１０２０と燃料電池１０１０との間の完全な接続は、カートリッジ１０２０と燃料電池１０１０との間に流体が流れることを自動的に生じさせる。一度完全に接続されると燃料電池１０１０へ密封するように接続されることを確実にし、そして、一度燃料電池１０１０に流体が置かれるとそこから除去することができないことを確実にすることにより、ユーザは、燃料電池の破壊を試みることなく燃料の再充填および／又は再使用することができない。これにより、燃料電池１０１０は一度だけしか使用できず、使用後は廃棄もしくはリサイクルしなければならない。
【０１２１】
これ以前に記載した多くの実施形態と同様、２つのポート１０１０ｃ（一つは燃料室ＦＣ用、もう一つは電解液室ＥＣ用）は、燃料電池１０１０の主要凹部１０１０ａ内に配置されている。これらポート１０１０ｃは、例えば、別々に成形し、その後、例えば接着あるいはネジ結合によって取り付けることもできる。ポート１０１０ｃは、流体が燃料室ＦＣ、電解液室ＥＣに入るように配置された複数の穴１０１０ｄを有する。ポート１０１０ｃはまた、筒状部分を含み、その環状自由端部は、カートリッジポート１０２０ｃの筒状穴内に配置されたシールリングＳＲと密接するように構成されている。シールリングＳＲは、任意の所望される形状であればよく、例えばフッ素ゴムのような材料で成形すればよい。２つのポート１０２０ｃ（一つは燃料室ＣＦＣ用、もう一つは電解液室ＣＥＣ用）は、カートリッジ１０２０の底壁から突出する。ポート１０１０ｃと接続部１０２０ａは、２つのパーツから成る本体を射出成形することによって、カートリッジ本体と一体的に形成可能である。代わりに、ポート１０２０ｃを本体とは別に成形し、その後、例えば接着あるいはネジ結合によって取り付けることもできる。ポート１０２０ｃ各々は、主要穴１０２０ｄを有し、最初の燃料充填の間に流体が可撓性燃料室、すなわち囲いＦＦＥと可撓性電解液室、すなわち囲いＦＥＥに入り、その後、貫通可能なワッシャーＰＷが突き通されると流体がカートリッジ１０２０から流出して燃料電池１０１０へ流入するように主要穴１０２０ｄが配置されている。限定しない一例として、可撓性の容量室ＦＦＥ、ＦＥＥは、バネ１０２０ｆを圧縮させることができる流圧下で流入する流体（具体的には燃料および電解質）によって最初に満たされる。そして、穴が貫通ワッシャーＰＷによって密閉される。ポート１０２０ｃは、筒状部分を有し、その環状自由端部は、シールリングＳＲと各燃料ポート１０１０ｃを受けるように構成されている。ポート１０２０ｃはまた、貫通可能なワッシャーＰＷを受けるように構成された筒状部分を有する。貫通可能なワッシャーＰＷは、動かないように、かつ密封するようにカートリッジ１０２０に接続されるとともに、突起部１０１０ｅによって穴が開く限り、任意の方法で穴に固定可能である。これは、例えば、圧力ばめによる接合、あるいは接着接合によって可能である。
【０１２２】
図５０から明らかなように、可撓性の囲いＦＦＥ、ＦＥＥは、接続リングＢＣＲに固定される開口端部を有する。各リングＢＣＲは、カートリッジ本体内の対応する凹部と確実にかつ密閉するように係合する外部突起部を備える。
【０１２３】
充填処理を実行するとき、ユーザは、カートリッジ１０２０を燃料電池１０１０に並べる。そして、ユーザはカートリッジ１０２０を燃料電池１０１０内部へ移動させて完全に係合／接続させる（図４９参照）。これにより、燃料電池１０１０の貫通プランジャー１０１０ｅが貫通ワッシャーＰＷに穴を開け、逆に、ピストンバネ１０２０ｆおよびカートリッジピストン１０２０ｅの偏倚動作、すなわち伸張動作の下で、流体がカートリッジ１０２０から燃料電池１０１０へ移動することを自動的に引き起こす。ピストン１０２０ｅは、可撓性容量室ＦＦＥ、ＦＥＥを圧縮するように作用し、中身を燃料電池１０１０へ注入させる。この構成に関し、燃料電池１０１０は、流体がカートリッジ１０２０へ逆流することなく一杯になる。一度満たされると、ピストンバネ１０２０ｆとカートリッジピストン１０２０ｅは、燃料電池１０１０へ取り外し不可能に接続し続ける。同時に、ユーザは、燃料電池１０１０の再補充および再利用ができない。
【０１２４】
燃料電池１０１０とカートリッジ１０２０は、略矩形状に形成され、例えばＡＢＳ樹脂プラスチック、あるいは５％〜２０％カーボンの充填されたＡＢＳ樹脂などのプラスチックで成形すればよい。もちろん、燃料電池１０１０とカートリッジ１０２０は、その他の所望される形状で形成されてもよく、（限定されない）その他の多角形、あるいはその他の直線並びに／又は曲線形状にしてもよい。ここでは図示しないが、燃料電池１０１０は、図１〜１５に示す燃料電池と同様、一つ又はそれ以上のカソード、アノードを備え、電解液室と燃料室を規定する。燃料電池１０１０はまた、電力発生に必要とされるその他のすべての特徴を備える。カートリッジ１０２０は、特定のバネ１０２０ｆとピストン１０２０ｅの組み合わせおよび／又は構成に限定されない。この実施形態の重要な特徴は、完全に、密閉するように、そして取り外し可能となるようにカートリッジ１０２０が燃料電池１０１０へ接続されると、自動的に流体が移動する能力をカートリッジ１０２０が備えていることである。図４９，５０に示す構成において、カートリッジ本体は、ロック掛金機構ＬＬＭによって互いに取り付けられる２つの構成部品１０２０Ａ、１０２０Ｂ（図５１、図５２参照）によって成形されるように修正可能であり、ロック掛金機構ＬＬＭは、上部部品１０２０Ａに固定される変形可能なロック掛金ＬＬと、下部部品１０２０Ｂに固定されたロック掛金ＬＰとを備える。
【０１２５】
図５３，図５４は、限定しないその他の実施形態である、携帯型、独立型であって、一回使用の使い捨て燃料電池１１１０とカートリッジ１１２０のシステムを概略的に例示する。限定しない一例として、燃料電池１１１０は、互いに独立している２つの容量室ＦＣ、ＥＣを備え、カートリッジ１１２０は、互いに独立している２つの容量室ＣＥＣ，ＣＦＣを備える。この実施形態は、燃料電池１１１０とカートリッジ１１２０が、組み立てられず並びに／又は接続されていないユニットとして、カートリッジ１１２０にだけ含まれる新しい燃料要素、すなわち流体とともに一緒に購入、調達できるように、構成されている。そして、ユーザは、燃料電池１１１０を使用したいとき、取り外し可能となるようにカートリッジ１１２０を燃料電池１１１０へ接続する。この実施形態では、ユーザが比較的長期間ユニットを保持することができ、ユーザが使いたい時に燃料電池１１１０を満たし、使用できる利点がある。一度燃料が充填されると、ユーザは、燃料電池が消耗するまで、すなわちあるレベルの電力発生を終えるまで、取り外し不可能に接続されたカートリッジ１１２０とともに燃料電池１１１０を使用する。そして、ユーザは、燃料電池１０１０／カートリッジ１１２０を、ユニットして廃棄および／又はリサイクルする。燃料電池１１１０／カートリッジ１１２０は、再充填をすることができず、そして／又は燃料電池１１１０とカートリッジ１１２０を壊すことなく燃料を簡単に取り出すことができないように、構成されている。この条件は、ユーザがカートリッジ１１２０を燃料電池１１１０へ取り外し不可能に完全に接続させたとき（図４９参照）、確実とされる（図５３参照）。カートリッジ１１２０が一方向バルブ１１２０ｉ、１１２０ｊ備えるため、この実施形態では燃料電池１１０内のバルブあるいは貫通可能なワッシャーＰＷなしで済ませることができる。図５３から明らかなように、カートリッジ１１２０と燃料電池１１１０との間の完全な接続は、前述した多くの実施形態のケースで生じたようなカートリッジ１１２０と燃料電池１１１０との間の流体の移動を、自動的に引き起こさない。代わりに、本実施形態では、ユーザがピストンロッド１１２０ｆを動かすことによって物理的、機械的に流体の移動を制御する。この動きを容易にするため、ユーザは２つのロッド１１２０ｆと接続しているハンドルを握り、燃料電池１１２０の方向へ動かす。最下位位置では、ハンドルは取り外し不可能にカートリッジ１１２０をロックし、ユーザは流体を燃料電池１１１０からカートリッジ１１２０へ戻すことができない。図５３から明らかなように、この固定は、カートリッジ本体に固定された２つの変形可能なロック部材１１２０ｇと、ロッド１１２０ｆに固定された２つのロック用突起部１１２０ｈを用いることによって実現できる。一度完全に接続されると燃料電池１１１０へ密封するように接続されることを確実にし、そして、一度燃料電池１１１０に流体が置かれるとそこから除去することができないことを確実にすることにより、ユーザは、燃料電池の破壊を試みることなく燃料の再充填および／又は再使用することができない。これにより、燃料電池１１１０は一度だけしか使用できず、使用後は廃棄もしくはリサイクルしなければならない。
【０１２６】
これ以前に記載した多くの実施形態と同様、２つのポート１１１０ｃ（一つは燃料室ＦＣ用、もう一つは電解液室ＥＣ用）は、燃料電池１１１０の主要凹部１１１０ａ内に配置されている。これらポート１１１０ｃは、例えば、別々に成形し、その後、例えば接着あるいはネジ結合によって取り付けることもできる。ポート１１１０ｃは、流体が燃料室ＦＣ、電解液室ＥＣに入るように配置された複数の穴１１１０ｄを有する。ポート１１１０ｃはまた、筒状部分を含み、その環状自由端部は、カートリッジポート１１２０ｃの筒状穴内に配置されたシールリングＳＲと密接するように構成されている。シールリングＳＲは、任意の所望される形状であればよく、例えばフッ素ゴムのような材料で成形すればよい。２つのポート１１２０ｃ（一つは燃料室ＣＦＣ用、もう一つは電解液室ＣＥＣ用）は、カートリッジ１１２０の底壁から突出する。ポート１１１０ｃと接続部１１２０ａは、２つのパーツから成る本体を射出成形することによって、カートリッジ本体と一体的に形成可能である。代わりに、ポート１１２０ｃを本体とは別に成形し、その後、例えば接着あるいはネジ結合によって取り付けることもできる。ポート１１２０ｃ各々は、主要穴１１２０ｄを有し、最初の燃料充填の間に流体が燃料室ＣＦＣと電解液室ＣＥＣに流入し、その後、バルブ１１２０ｊ、１１２０ｉが流体圧力の下で強制的に開くと流体がカートリッジ１１２０から流出して燃料電池１１１０へ流入するように主要穴１１２０ｄが配置されている。限定しない一例として、可撓性の容量室ＣＦＣ、ＣＥＣは、ピストン１１２０ｅに対して容量を増加させて満たすことが出来る流体圧力の下で流入する流体（具体的には燃料および電解質）によって最初に満たされる。そして、穴は、シールディスク１１２０ｊ、バネ１１２０ｉ、そして（ポート１１２０ｃの筒状穴にあらかじめ嵌めることが可能な）保持ワッシャー１１２０ｋによって密閉される。ポート１１２０ｃは、筒状部分を有し、その環状自由端部は、シールリングＳＲと各燃料ポート１０１０ｃを受けるように構成されている。
【０１２７】
充填処理を実行するとき、ユーザは、カートリッジ１１２０を燃料電池１１１０に並べる。そして、ユーザはカートリッジ１１２０を燃料電池１１１０内部へ移動させて完全に係合／接続させる（図５３参照）。さらに、ユーザは、ピストンロッド１１２０ｆに接続されたハンドルを燃料電池１１１０へ向けて動かす。これにより、カートリッジピストン１１２０ｅの動作の下で、流体がカートリッジ１１２０から燃料電池１１１０への移動が生じる。流体力は、シールディスク１１２０ｊを開ける、すなわち、バネ１１２０ｉの偏倚力に流体の力が勝ることにより、シールディスク１１２０ｊが穴１１２０ｄから離れる。これは、カートリッジ１１２０内の流体圧力が、バネ１１２０ｉの偏倚力に十分勝るためである。バネ１１２０ｉは、流体圧力なければシールディスク１１２０ｊを穴１１２０ｄの閉じる方向へ偏倚させる。これは、例えば圧力ばめ、あるいは接着接合によってその場で保持される保持ワッシャー１１２０ｋとシールディスク１１２０ｊとの間でバネ１１２０ｉを圧縮させて配置することによって生じる。この構成に従い、カートリッジ１１２０へ流体が戻ることなく燃料電池１１１０を充填することができる。充填されると、ピストンバネ１１２０ｆとカートリッジピストン１１２０が、ロックシステム１１２０ｇ／１１２０ｈによって最下位位置に留まる。一方、カートリッジ１１２０が燃料電池１１１０に対して取り外し不可能に取り付けられているため、ユーザは、カートリッジ１１２０から取り外し、廃棄、もしくはリサイクルすることができない。同時に、ユーザは、燃料電池１１１０を再使用および再充填することができない。
【０１２８】
燃料電池１１１０とカートリッジ１１２０は、略矩形状に形成され、例えばＡＢＳ樹脂プラスチック、あるいは５％〜２０％カーボンの充填されたＡＢＳ樹脂などのプラスチックで成形すればよい。もちろん、燃料電池１１１０とカートリッジ１１２０は、その他の所望される形状で形成されてもよく、（限定されない）その他の多角形、あるいはその他の直線並びに／又は曲線形状にしてもよい。ここでは図示しないが、燃料電池１１１０は、図１〜１５に示す燃料電池と同様、一つ又はそれ以上のカソード、アノードを備え、電解液室と燃料室を規定する。燃料電池１１１０はまた、電力発生に必要とされるその他のすべての特徴を備える。カートリッジ１１２０は、特定のピストン１１２０ｅの構成に限定されない。この実施形態の重要な特徴は、ユーザの操作によって完全に、密閉するように、そして取り外し可能となるようにカートリッジ１１２０が燃料電池１１１０へ接続されると、その中身が不可逆的に移動する能力をカートリッジ１１２０が備えていることである。図５３、図５４に示す構成において、容量室ＣＥＣ、ＣＦＣに可撓性材料による囲い、例えば可撓性ポリマー袋を利用するように修正可能であり、可撓性材料による囲いは、１１２０ｄと連通し、中身がカートリッジ１１２０から放出されて燃料電池１１１０へ流れるようにピストン１１２０ｅによって圧縮可能である（すなわち、図４９に示す構成と同じである）。
【０１２９】
図５５は、限定しない代替の構成であって、燃料電池ＦＣとカートリッジＣのポート間の流体の密な接続の構成を示す。この構成は、例えば図２５〜３９および４６〜５０に示す実施形態を使用できる。この構成は、シールＳＲの場所に形成された２つのＯ（オー）リング用の溝ＯＲＧに配置された２つのＯリングＯＲを用いる。ＯリングＯＲは、燃料電池ポートの筒状外面と密接する。
【０１３０】
図５６は、使い捨て燃料電池ＦＣとカートリッジＣの限定しないその他の実施形態を示す。携帯型、独立型であって一回使用の使い捨て燃料電池ＦＣ／Ｃは、燃料要素を含まない燃料電池から分離した燃料要素付きのカートリッジを含む組み立てユニットとして、購入、調達でるように構成されている。購買者はカートリッジＣを燃料電池ＦＣに装着、及び／又は接続させ、バルブシステムＶＳを介してカートリッジ内の燃料要素を燃料電池へ流入させる。燃料電池ＦＣとカートリッジＣは、初めて一度接続すると、互いに取り外しできず、上述した実施形態と同様、燃料電池ＦＣからカートリッジＣへ燃料要素を逆流させる機構が存在しない。新しいカートリッジは、燃料電池を取り壊すことなく燃料電池へ接続できない。一度充填されると、ユーザは消耗するまで燃料電池を使用する。そして、ユーザは、燃料電池とカートリッジを単体としてそのまま廃棄するおよび／又はリサイクルする。燃料電池は、燃料電池を壊すことなく、中身の再補充あるいは中身を取り除くことができないように構成されている。限定しない一例として、燃料電池ＦＣは、アノードＡＮ、カソードＣＡ、電解液室ＥＣ、そして燃料室ＦＣを備える。電解液室の幅「ｘ」をおよそ３ｍｍ、燃料室の幅「ｙ」をおよそ１５ｍｍに設定可能である。電解液室ＥＣの容量をおよそ９ｃｃ、燃料室ＦＣの容量をおよそ３６ｃｃと設定できる。カートリッジＣは、スプリングで動作するピストンＰを利用でき、ピストンＰは、電解液室ＣＥＣと燃料室ＣＦＣ内から燃料電池ＦＣの対応する容量室ＥＣ、容量室ＦＣそれぞれへの流体の移動を生じさせる。電解液室ＣＥＣの容量をおよそ１１ｃｃ、燃料室ＣＦＣの容量をおよそ３８ｃｃと設定することもできる。
【０１３１】
図５７は、米国特許第６，５５４，８７７号明細書に開示された燃料を使用したときの図５６に示す燃料電池の性能を示し、この開示内容は、明示的にそのまま参照することによって本明細書に組み入れられる。燃料電池ＦＣは、カートリッジとその中に含まれる３６ｍｌの燃料と９ｍｌの電解質とによって満たされる。ユニットに対しては、一定電圧（０．６Ｖ）による放電がなされた。
【０１３２】
図５８は、図２４〜４０および図４６〜５６に示すカートリッジと燃料電池が２つの主要コンポーネントのアッセンブリーとして形成可能な一例を示し、具体的には、本体部分に取り外し不可能にそして密閉するように接続されるカバー部分が突起部および凹部を用いる。この例では、ピストンとスプリングが配置された後、（突起部と突起部を受ける凹部を使って）カートリッジの上部壁が取り外し不可能にカートリッジ本体に対して接続される。同様に、燃料電池の上部壁部は、燃料電池本体に対して（突起部および突起部を受ける凹部を介して）取り外し不可能に密閉するように接続される。
【０１３３】
燃料電池１０とカートリッジ２０、すなわち補給機器両方は、使い捨てであって、好ましくは軽量材料から成る。また、値、サイズ、容積などここに開示された例示的なオーダーに限定する意図はなく、例えば５０％より小さく１５０％より大きくなるよう、できる限り変化させてもよい。さらに注目すべきは、燃料電池とカートリッジの使用済み燃料をリサイクル可能にする方法は、バルブを取り外し、中身をカートリッジから流出させることである。カートリッジの大部分の構成部品は、ポリマー材料から生成可能であり、ポリマー材料は燃料電池の使用環境に適しており、燃料電池からの燃料および電解質、および／又は同様の化学物質に接触、晒されることに耐えられる。限定しないポリマー材料の例として、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アルキフェノール樹脂（ＰＰ）、ポリウレタンなどがある。
【０１３４】
限定しない一例として、燃料電池およびそれと同等なものと一緒に使用されるものとして公知であるすべての種類の燃料、電解質、そして電極を本発明に使用することが考えられる。限定しない例として、本発明の使用に適した燃料、電解質、電極は、例えば、上述した米国特許第６，５４４，８７７号明細書（Ｂ２）、米国特許第６，５６２，４９７号明細書（Ｂ２）、米国特許出願公開公報第２００２／００７６６０２号（Ａ１）、第２００２／０１４２１９６号、第２００３／００９９８７６号（Ａ１）、そして共に係属中である米国特許出願第１０／６３４，８０６号明細書（発明者：ウラディミール・マイクラー，その他、発明の名称：「液体燃料電池用アノード」）に開示されている。これら文書の開示全体は、明示的にそのまま参照することによって本明細書に組み入れられる。例えば、すべての所望される液体電解質（非常に高粘性、低粘性のものを含む）が開示された実施形態それぞれに利用可能である。固体電解質もまた、イオン交換膜と同様に利用可能である。また、例えば液体電解質に含浸された多孔性マトリックスなど、マトリックス電解質も利用可能である。加えて、ゼリー状電解質もまた、開示された実施形態の一つ又はそれ以上に利用可能である。また、本発明では、燃料電池および／又はカートリッジ内に水素除去システムを使用することも考えられる。水素除去機能を備えた燃料電池の配置構成／システムが、限定しない一例として、ともに係属中である米国特許出願第１０／７５８，０８０号に開示されており、開示内容全体は、明示的にそのまま参照することによって本明細書に組み入れられる。
【０１３５】
上述した例は、単に説明のために提供されており、本発明を限定するものとして解釈されるものではない。本発明は、例示的な実施形態を参照しながら記載されているが、ここで使用される用語は、記述、例示するための用語であって、限定する用語ではない。今現在記載され、補正された付随するクレームの範囲内で、本発明の範囲および意図から外れることなく、変更することが可能である。本発明は特定の手段、材料、および実施形態を参照しながらここでは記述されているけれども、本発明では、ここに開示された特定のものに限定される意図はなく、むしろ、本発明は、付随するクレームの範囲内と同様の機能的に均等な構成、方法、使用すべてにまで拡張する。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】使い捨て燃料電池と燃料電池を満たすカートリッジの一つの非限定実施形態の相互関係を示した図である。この実施形態は、分離した燃料供給室と電解質供給室を備えるカートリッジを用いる。
【図２】図１に示す燃料電池の拡大した相互関係図である。
【図３】図１に示すカートリッジの拡大した相互関係図である。
【図４】図１に示す実施形態の斜視断面図である。燃料電池は左側に、カートリッジは右側に示している。この位置では、カートリッジと燃料電池は互いにまだ接続されておらず、カートリッジは新しい燃料と電解質を含む。
【図５】図４の円で囲まれた部分の拡大図である。
【図６】図１に示す実施形態の他の斜視断面図である。燃料電池は左側に、カートリッジは右側に示している。この位置では、カートリッジと燃料電池は互いにまだ接続されておらず、カートリッジは新しい燃料と電解質を含む。
【図７】図１に示す実施形態の斜視断面図である。燃料電池は左側に、カートリッジは右側に示している。この位置では、カートリッジと燃料電池は互いに接続される直前の配置である。カートリッジは、カートリッジが燃料電池に挿入された後に燃料電池へ注入される燃料と電解質を含む。
【図８】図７に示す円で囲まれた部分の拡大図である。
【図９】図１に示す実施形態の別の斜視断面図である。燃料電池は左側に、カートリッジは右側に示している。この位置では、カートリッジと燃料電池は互いに接続される直前の配置である。カートリッジは、カートリッジが燃料電池に挿入された後に燃料電池へ注入される燃料と電解質を含む。
【図１０】図１に示す実施形態の斜視断面図である。燃料電池は左側に、カートリッジは右側に示している。この位置では、カートリッジと燃料電池が互いに完全に接続されている。カートリッジは、燃料と電解質とを保持し続けている。
【図１１】図１０の円で囲まれた部分の拡大図である。
【図１２】図１に示す実施形態の斜視断面図である。燃料電池は左側に、カートリッジは右側に示している。この位置では、カートリッジと燃料電池が互いに完全に接続されている。カートリッジは、燃料と電解質とを保持し続けている。
【図１３】図１に示す実施形態の斜視断面図である。燃料電池は左側に、カートリッジは右側に示している。この位置では、カートリッジと燃料電池が互いに完全に接続されており、燃料と電解質はカートリッジから燃料電池へ注入されている。
【図１４】図１３の円で囲まれた部分の拡大図である。
【図１５】図１に示す実施形態の斜視断面図である。燃料電池は左側に、カートリッジは右側に示している。この位置では、カートリッジと燃料電池が互いに完全に接続されており、燃料と電解質はカートリッジから燃料電池へ注入されている。
【図１６】限定しないその他の実施形態である使い捨て燃料電池とカートリッジの組み合わせを示した図である。この実施形態は、燃料電池に垂直位置からスライドさせて接続するカートリッジを使用する。また、この実施形態は、別々の燃料供給室と電解質供給室を使用する。
【図１７】限定しないその他の実施形態である使い捨て燃料電池とカートリッジの組み合わせを示した図である。この実施形態は、燃料電池に水平位置からスライドさせて接続するカートリッジを使用する。また、この実施形態は、別々の燃料供給室と電解質供給室を使用する。
【図１８】限定しないその他の実施形態である使い捨て燃料電池とカートリッジの組み合わせを示した図である。この実施形態は、燃料電池上で水平位置からスライドさせ、角度ある位置から垂直方向へ回転させるカートリッジを使用する。また、この実施形態は、別々の燃料供給室と電解質供給室を使用する。
【図１９】燃料電池に接続されて垂直方向へ回転する前の角度ある位置のカートリッジとともに図１８の実施形態を示した図である。
【図２０ａ】互いに隣接して配置されるバルブスリーブの外側部分の一部を示した図である。
【図２０ｂ】燃料電池のバルブに利用される第１のバネとプランジャーを示した図である。
【図２０ｃ】カートリッジのバルブに利用される第２のバネとボールバルブを示した図である。
【図２０ｄ】互いに接続される前の組み合わせた状態における２つのバルブの一部を示した図である。
【図２０ｅ】接続された状態で、かつカートリッジと燃料電池との間で流体が流れる状態での２つのバルブの一部を示した図である。
【図２１ａ】その他のバルブの実施形態であって、バルブスリーブの外側部分が互いに隣接して配置される実施形態の一部を示した図である。
【図２１ｂ】燃料電池のバルブに利用される第１のバネとプランジャーを示した図である。
【図２１ｃ】カートリッジのバルブに利用される第２のバネとボールバルブを示した図である。
【図２１ｄ】互いに接続される前の組み立てた状態での２つのバルブの一部を示した図である。
【図２１ｅ】接続された状態で、かつカートリッジと燃料電池との間で流体が流れる状態での２つのバルブの一部を示した図である。貫通可能なワッシャーが穴の開いた状態で示されており、そして、プランジャーバルブが、第１のバネの偏倚力に十分打ち勝つ流体圧力、すなわち流体がカートリッジから燃料電池へ流されることによって生じる流体圧力による収縮位置で示されている。
【図２２】使い捨て燃料電池用の取り外し可能な保護カバーの底面図である。
【図２３】図２２に示す取り外し可能な保護カバーの側断面図である。
【図２４】図２２、図２３に示すカバーを利用できる略矩形状の使い捨て燃料電池の側面図である。
【図２５】図２４に示す使い捨て燃料電池のカバーが取り外された状態での上面図である。
【図２６】図２４、図２５に示す使い捨て燃料電池のカバーが取り外された状態での側断面図である。アノードとカソードは図示されていない。
【図２７】貫通可能なワッシャーとシールリングのない使い捨てカートリッジの底面図である。
【図２８】図２７に示す使い捨てカートリッジの側断面図である。貫通可能なワッシャーとシールリングが装着されていない状態で示されている。
【図２９ａ】図２７、図２８に示す使い捨てカートリッジに使用されるシールリングの側断面図である。
【図２９ｂ】図２９ａに示すシールリングの側面図である。
【図３０ａ】図２７、図２８に示す使い捨てカートリッジに使用される貫通可能なワッシャーの側断面図である。
【図３０ｂ】図３０ａに示すシールリングの側面図である。
【図３１】図２７、図２８に示す使い捨てカートリッジ、そして図２５、図２６に示す使い捨て燃料電池の側断面図である。
【図３２】図３１に示す使い捨て燃料電池と使い捨てカートリッジの取り外し不可能に完全に接続された状態での側断面図である。
【図３３】図３２に示す使い捨て燃料電池と使い捨てカートリッジの側断面図である。カートリッジのピストンが、バネの影響の下に自動的に移動した後の最下位位置で示されている。カートリッジの燃料要素が燃料電池へすでに移動している。
【図３４】取り外し不可能に接続された状態でのその他の使い捨てカートリッジと使い捨て燃料電池の側断面図である。この実施形態は、カートリッジと燃料電池に突起部と対応する凹部を備え、互いに正確に並んでいない限りカートリッジが燃料電池に接続できないことを確実にする。
【図３５】部分的に取り外し不可能に接続された状態におけるその他の使い捨てカートリッジと使い捨て燃料電池の側断面図である。この実施形態は、カートリッジと燃料電池に取り外し可能なセパレータ機構を備え、この機構が最初に取り除かれなければカートリッジが燃料電池へ完全に接続できないことを確実にする。
【図３６】取り外し可能なセパレータ機構が取り外された状態での図３５の使い捨てカートリッジと使い捨て燃料電池の側断面図である。
【図３７】図３５、図３６の使い捨てカートリッジと使い捨て燃料電池の取り外し不可能に完全に接続された状態での側断面図である。
【図３８】図３７に示す使い捨てカートリッジと使い捨て燃料電池の側断面図である。カートリッジのピストンは、バネの影響の下に自動的に移動した後の最下位位置で示されている。カートリッジの燃料要素が燃料電池へすでに移動している。
【図３９】その他の実施形態である使い捨て燃料電池の保護カバーの取り外された上面図である。燃料電池は、カートリッジを必要とせず、指定された充填所において一回で満たすことができるように構想されている。
【図４０】保護カバーが装着状態および／又は取り外し不可能な状態で配置された図３９の使い捨て燃料電池の一部側断面図である。
【図４１】図４０の燃料電池を満たす限定しないバルブシステムの側断面図である。
【図４２】図４１の完全に接続された状態におけるバルブシステムを示した図である。
【図４３】図４０の燃料電池を満たすその他の限定しないバルブシステムの側断面図である。
【図４４】図４３の完全に接続された状態におけるバルブシステムの側断面図である。
【図４５】保護キャップが装着された図４３、図４４の燃料電池のバルブシステムのバルブポートを示した図である。
【図４６】取り外し可能に接続された状態におけるその他の使い捨てカートリッジと使い捨て燃料電池の側断面図である。この実施形態は、燃料電池の一方向バルブを備え、燃料電池の燃料要素が燃料電池から出て行き、カートリッジに再流入するのを防ぐ。この実施形態は、空のカートリッジが燃料電池から取り外されることを可能にし、使用できる燃料電池がカートリッジによって要求される付加的な空間を収容しないより小さな空間になる。
【図４７】図３６の拡大部分図である。
【図４８】空のカートリッジが燃料電池から取り外された状態で図４７の実施形態を示した図である。
【図４９】取り外し不可能に完全に接続されたその他の使い捨てカートリッジと使い捨て燃料電池の側断面図である。この実施形態は、カートリッジ内に可撓性の可変容量室を備えることを除いては、図２５〜３３に示す実施形態と同じである。
【図５０】図４９の拡大部分図である。
【図５１】図４９に示す実施形態とともに使用可能な２片のカートリッジ本体の可能な構成を示した図である。カートリッジ本体は未接続状態で示されている。
【図５２】接続された状態における図５１の２片のカートリッジ本体を示した図である。
【図５３】取り外し不可能に完全に接続されたその他の使い捨てカートリッジと使い捨て燃料電池の側断面図である。この実施形態は、バネの代わりとなる機械的ピストン作動システムを除いて、そして貫通可能なワッシャーの代わりに一方向カートリッジを利用することを除いて、図２５〜３３に示す実施形態と同じである。
【図５４】図５３の部分拡大図である。
【図５５】代わりの燃料ポート／カートリッジポート間の接続の拡大部分図である。
【図５６】完全に接続されたその他の使い捨てカートリッジと使い捨て燃料電池の側断面図である、
【図５７】図５６に示す燃料電池の性能を例示するグラフを示した図である。
【図５８】図２４〜４０および図４６〜５６に示すカートリッジと燃料電池が２つの主要部品、例えば、本体部分とカバー部分との集合体によって形成される一つの限定しない方法を例示した図である。
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
2007538364.tif 000023
【図２０Ｃ】
2007538364.tif 000024
【図２０Ｄ】
2007538364.tif 000025
【図２０Ｅ】
2007538364.tif 000026
【図２１ａ】
2007538364.tif 000027
【図２１ｂ】
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【図２１ｃ】
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【図２１ｄ】
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【図２１ｅ】
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【図２２】
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【図２３】
2007538364.tif 000033
【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９ａ】
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【図２９ｂ】
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【図３０ａ】
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【図３０ｂ】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
2007538364.tif 000051
【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年1月17日(2007.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を満たすための一回使用のカートリッジであって、
主要容器と、
前記主要容器内に配置された少なくとも一つの可変容量燃料室および少なくとも一つの可変容量電解液室と、
前記少なくとも一つの可変容量燃料室と可変容量電解液室とに通じる流体口と
を備えたことを特徴とするカートリッジ。
【請求項２】
前記少なくとも一つの可変容量燃料室および／又は前記少なくとも一つの可変容量電解液室が、伸張および圧縮と、膨張および収縮のいずれか可能な可撓性材料壁を有することを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記少なくとも一つの可変容量燃料室に置かれた燃料と、前記少なくとも一つの可変容量電解液室に置かれた電解質とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記流体口が、前記燃料電池の流体口と取り外し不可能に接続するように、構成されていることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項５】
外板と、
前記外板内に配置された少なくとも一つの燃料室と少なくとも一つの電解液室と、
前記外板内に配置されたアノードと、
前記外板内に配置されたカソードと、
前記燃料室および前記電解液室の少なくとも一つと通じるバルブと
を備えたことを特徴とする使い捨て燃料電池。
【請求項６】
前記バルブが、二つのバルブを有し、一方のバルブが、前記少なくとも一つの燃料室と流体が流れるように通じ、他方のバルブが、前記少なくとも一つの電解液室と流体が流れるように通じることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池。
【請求項７】
アノードと、カソードと、少なくとも一つの燃料室と、少なくとも一つの電解液室と、  流体の流れを規制あるいは制御する第１のバルブとを有する使い捨て燃料電池と、
少なくとも一つの燃料室と、少なくとも一つの電解液室と、流体の流れを規制又は制御する第２のバルブとを有する使い捨てカートリッジとを備え、
前記第２のバルブが、前記第１のバルブに対して取り外し不可能に接続可能であることを特徴とする使い捨て燃料電池及びカートリッジのシステム。
【請求項８】
前記少なくとも一つの燃料室各々は、伸張および圧縮、あるいは膨張及び収縮可能な可撓性材料壁を有することを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１のバルブが、前記燃料電池が前記カートリッジから離れているときには燃料と電解質が前記少なくとも一つの燃料室と前記少なくとも一つの電解液室から流出するのを防ぐように構成され、前記第２のバルブが、前記カートリッジが取り外し不可能に前記燃料電池に接続されているときには燃料と電解質が前記カートリッジの前記少なくとも一つの燃料室と前記少なくとも一つの電解液室から流出できるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記燃料電池の前記第１のバルブが、前記カートリッジと取り外し不可能に一回だけ接続するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
使い捨て燃料電池を満たす方法であって、
使い捨てカートリッジを前記使い捨て燃料電池へ接続させ、
前記カートリッジから前記使い捨て燃料電池へ流体を移動させることを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記カートリッジと前記使い捨て燃料電池との間の流体の流れを、第１および第２のバルブを通じて制御することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記カートリッジの少なくとも一つの燃料室から前記使い捨て燃料電池の少なくとも一つの燃料室へ燃料を流入させ、
前記カートリッジの少なくとも一つの電解液室から前記使い捨て燃料電池の少なくとも一つの電解液室へ電解質を流入させることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
使い捨てカートリッジを備えた使い捨て燃料電池を満たす方法であって、
前記カートリッジを前記燃料電池へ取り外し不可能に互いに接続させ、
前記カートリッジから前記燃料電池へ少なくとも一つの燃料要素を移動させることを特徴とする方法。
【請求項１５】
使い捨て燃料電池を含む使い捨て燃料電池システムであって、
アノードと、
カソードと、
少なくとも一つの燃料室と、
少なくとも一つの電解液室と、
前記使い捨て燃料電池を燃料で満たすことを可能にする少なくとも一つの流体口と、
前記使い捨て燃料電池を再び満たすことを防止する機構と
を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１６】
前記燃料電池を一回で満たす使い捨てカートリッジをさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の燃料電池システム。