(57)【要約】  直接酸化燃料電池の燃料補給方法。燃料電池によって電力供給される電気機器は、燃料リザーバへの密閉経路をもたらす部品を備える。燃料をリザーバへと送るために、燃料を収容したキャニスターを前記部品に接続する。キャニスターは、好ましくは、従来の小売店及び／又はオンライン販売チャンネルによりユーザに販売される。あるいはまた、機器内部の燃料リザーバは、取り外し可能なカートリッジの形態で作製される。カートリッジが尽きると、ユーザはそれを取り外し、新しいものと交換することができる。前記部品、キャニスター及びカートリッジは、好ましくは、規格仕様に従い、それによって、市場採用、ユーザの利便性、仕様の簡便さが促進される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器に電力を供給するために用いられる直接酸化燃料電池の燃料リザーバに燃料を補給する方法であって、
Ａ．機器に入口部品を設けるステップであって、前記入口部品が前記リザーバへの密閉経路をもたらし、前記入口部品が実質的に規格仕様に従う、ステップ；
Ｂ．前記入口部品に対応するキャニスターを設けるステップであって、前記キャニスターが燃料電池用の燃料を収容するチャンバを有し、前記キャニスターと前記入口部品との接続によって前記密閉経路が開状態となる、ステップ；
Ｃ．前記キャニスターの１つを前記入口部品に接続するステップ；及び
Ｄ．前記キャニスターのチャンバから前記リザーバへと燃料を放出するステップ
を包含する、方法。
【請求項２】
前記キャニスターが、従来の小売店及び／又はオンライン販売チャンネルにより販売される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記入口部品がキーを有し、それによって、対応する電子的及び／又は機械的キーを有するキャニスターのみを前記入口部品に接続することができる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
使い尽くされたキャニスターが処分される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
使い尽くされたキャニスターが再充填される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
使い尽くされたキャニスターが再利用される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
電気機器に電力を供給するために用いられる直接酸化燃料電池に燃料を補給する方法であって、
Ａ．前記機器に接続される、実質的に満ちた、ユーザが取り外し可能な燃料カートリッジを設けるステップであって、前記燃料カートリッジが前記燃料電池又は燃料リザーバに接続され、且つ規格仕様に実質的に従う、ステップ；
Ｂ．前記燃料カートリッジが実質的に使い尽くされた際又は他の時期に、前記機器から前記燃料カートリッジを取り外すステップ；及び
Ｃ．前記機器内に、実質的に満ちた燃料カートリッジを装填するステップ
を包含する、方法。
【請求項８】
前記カートリッジが、従来の小売店及び／又はオンライン販売チャンネルにより販売される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記カートリッジがキーを有し、それによって、対応する電子的及び／又は機械的キーを有するカートリッジのみが前記燃料電池又は燃料リザーバに燃料を供給することができる、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
使い尽くされたカートリッジが処分される、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
使い尽くされたカートリッジが再充填される、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
使い尽くされたカートリッジが再利用される、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型電気機器に用いられる燃料電池の燃料補給に関する。より詳細には、小型電気機器用のバッテリーをもたらすもののような従来のチャンネルを通して流通される、規格化された燃料補給キャニスター又は取り外し可能なカートリッジを用いて燃料電池の燃料補給を行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレス電話器、ノートブックコンピュータ、さらには懐中電灯などの小型機器において用いられる電気貯蔵バッテリーの代理品及び／又は代替品としての、燃料電池のマーケティング計画が、多数の商業組織によって発表されている。十分なエネルギー密度をもたらすために、これら燃料電池の燃料リザーバには、電池内で反応して発電反応に直接関与する水素をもたらすメタノールのような燃料が供給される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これら燃料電池は電気バッテリの代替品となるものであるため、少なくとも、バッテリと同様の形状因子を有することが好ましく、また、それらによって電力供給される機器へと容易に接続し得るように同様の電気接点を有するのが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
これら燃料電池によって供給される機器用途に対しより適合する、改善された燃料補給法を発明した。本発明の第１の実施形態によれば、燃料供給キャニスターに接続させて、ｉｎ  ｓｉｔｕにて燃料電池に燃料を補給することが提案される。当該キャニスターは、比較的小型の容器の形態であることが好ましく、それは、燃料電池によって電力供給される機器の使用者が、従来の小売店やオンライン通販で容易に購入し入手し得るものであることが好ましい。それによって、燃料電池を収容する機器の燃料が少なくなった場合には、使用者は、キャニスターの１つを用いて燃料電池のリザーバに燃料を補給することができ、その運転を中断することなく機器を利用し続けることができる。
【０００５】
好ましくは、当該キャニスターは、燃料電池の燃料リザーバに接続されている注入口部品とかみ合う放出口部品を有する。当該部品が互いにかみ合うと、当該部品機構は、キャニスター内部からリザーバへの密閉された流路をもたらす。そしてキャニスターからリザーバへと燃料が注入され、その後、当該部品は外される。また、注入部品及び放出口部品は規格仕様に従うことが好ましく、機器の製造者及び燃料電池の製造者の両方によって広く採用されることによって、互換性の向上並びに使用者の利便性がもたらされる。使用済みのキャニスターは処分したり、あるいは、再充填若しくは再利用するために指定機関に戻すことができる。
【０００６】
種々の燃料電池は、種々の燃料組成要件を有する。例えば、メタノールが燃料である場合には、燃料電池は、メタノール、燃料添加剤及び水から成る種々の混合物を必要とする。従って、キャニスターと燃料電池注入口部品には、特定の燃料電池に燃料を補給するにあたり、権限付与されたキャニスターのみが用いられるようにするため、機械的若しくは電子的なキー装置を備え付けることができる。不適切な燃料タイプ若しくは混合物の注入を防止するのに有用であるため、安全性並びに性能の観点から、そのような権限付与は、燃料電池の製造者、機器の製造者、並びにエンドユーザにとって重要である。
【０００７】
本発明の第２の実施形態によれば、燃料電池の燃料リザーバは、カートリッジ形態で構成されており、それは、好ましくは、取り外し可能な形態で、燃料電池によって電力供給される機器に接続される。はじめに、燃料で満たされたカートリッジを機器内に装填する。カートリッジの燃料が尽きた場合（あるいは、ほぼそうなった場合）、あるいは使用者にとってより都合の良い他の時期に、使用者はカートリッジを取り外し、それに代えて、燃料で満ちたものを装填することができる。尽きたカートリッジは、処分したり、あるいは、再充填若しくは再利用のために指定機関に返すことができる。キャニスターに関して先に述べたように、カートリッジには、燃料電池に燃料を供給するにあたり、権限の付与されたカートリッジのみが用いられるようにするため、機械的若しくは電子的なキー装置を備え付けることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に示すように、本発明の原理を例示するキャニスター１０は、燃料電池用液体燃料を収容するチャンバ１４を内包するハウジング１２を備える。チャンバ１４から、スプリング２４によってバルブシート２２に固定されているボール２０を含んで成るボールバルブを経由して、ノズル１９の出口ポート１８へと、経路１６が延びている。こうして、当該ボールバルブは、後述のように、当該バルブが開状態となるまでは、チャンバ１４を出口１８から遮断する。
【０００９】
燃料電池（図示せず）は、燃料電池の燃料リザーバ（図示せず）へとつながる経路３０へと通じる入口チャンバ２８を含む入口を備える。スプリング３６によってバルブシート３４に固定されているボール３２を含んで成るボールバルブは、通常、周囲空気からリザーバを遮断している。スプリング３６のバネ定数は、スプリング２４のそれ未満であることが好ましい。チャンバ２８の軸線に沿って延びるチューブ３８は、ショルダー部３９を固定するフランジ３８ａによって外側に外れないようにされている。
【００１０】
キャニスター１０によって燃料電池リザーバに燃料を補給するにあたり、使用者は、入口チャンバ２８内へとノズル１９を挿入する。これにより、チューブ３８がボール２０と接触するようになり、それによって、ショルダー部２２からボール２０が離され、開口３８ｂを経由してチャンバ１４からチューブ内側への流路がもたらされる。次いで、使用者は、スリーブ４２を内側（図１における左側）へと押し込み、それによって、プランジャ４４が左側に移動し、チャンバ１４からチューブ３８内へと流体が押し動かされる。スリーブ４２に十分な力を加えると、流体圧によってボール３２はそのシートから離され、それによって経路３０への経路が構築され、燃料は、当該経路内へと、そして燃料電池リザーバ内へと押し動かされる。
【００１１】
燃料補給操作が完了し、使用者がスリーブ４２への力を緩めると、スプリング３０がボール３２をショルダー部３４へと押し動かし、それによって再び燃料電池リザーバは遮断される。そして、ノズル１９を入口チャンバ２８から引き抜くと、ボール２０はショルダー部２２に関してその通常位置へと戻る。
【００１２】
好ましくは、ノズル１９は、例えば図２に示すような不規則な断面を有し、且つ入口チャンバ２８は対応する断面を有する。権限の付与されたキャニスター１０のみがこのノズル断面を有し、それによって、権限の付与されていないキャニスターによる燃料電池リザーバへの燃料補給が防止される。異なる燃料組成物を要する燃料電池は異なる入口チャンバ断面を有し、それによって、それらの燃料電池に向く適切な燃料を収容するキャニスターに対応させることができる。機械的キー装置のさらなる例は、２００３年４月１５日付けの同一出願人による同時出願中の出願番号第１０／４１３，９８２号に開示されており、参照することでここに取り入れることとする。
【００１３】
このキー装置は、当然、燃料電池からの信号に応答する回路をキャニスター内に備え付けることによって、機械的にではなく電子的に構築することができ、それによって燃料電池は、正しい応答を発した応答機を有するキャニスターからの燃料のみを受容する。電子的なキー装置の詳細例は、２００３年４月１５日付けの同一出願による同時出願中の出願番号第１０／４１４，５０９号に開示されており、参照することでここに取り入れることとする。
【００１４】
図３は、上述の種類のキャニスターを用いて燃料補給を行う方法を、フローチャート形式で表している。ステップ４６にて、ｉｎ  ｓｉｔｕ燃料補給用に設計された（即ち、燃料補給コネクタを有する）燃料電池によって電力供給される機器が市場に売りに出される。ステップ４８にて、燃料補給コネクタと整合する、権限の付与された燃料補給キャニスターが、従来の小売店やオンライン通販にて販売される。ステップ５０にて、キャニスターを購入したユーザが、それを用いて機器に燃料を補給する。最後に、ステップ５２にて、使い尽くされたキャニスターは、処分されるか、あるいは再充填若しくは再利用のために返品される。
【００１５】
本発明の第２の実施形態によれば、キャニスターを用いて燃料電池の燃料電池リザーバに燃料補給するのではなく、燃料リザーバが取り外し可能なカートリッジの形態にて構成される。そのような取り外し可能なカートリッジの詳細例は、２００２年１月８日付けの同一出願人による出願番号第１０／０４１，３０１号に開示されている。上述のｉｎ  ｓｉｔｕ燃料補給とは対照的に、燃料の尽きた取り外し可能なカートリッジは、ユーザによって、燃料でいっぱいのカートリッジと単に交換される。当然、ユーザは、燃料が尽きるまでカートリッジ交換を待つ必要はなく、カートリッジ交換が機器操作に影響を及ぼさない都合の良い時期を選んでも良い。
【００１６】
いっぱいのカートリッジは、好ましくは、ユーザが望み通りに容易且つ都合良くそれらを購入できるように、小売店やオンラインチャンネルにて販売される。詳細な設計にもよるが、使い尽くされたカートリッジは、処分したり、あるいは指定の施設に返品されて再充填／再利用することができる。
【００１７】
第１の実施形態に関して先に述べたように、機械的若しくは電子的なキー装置を採用して、権限の付与されていないカートリッジの仕様を防止することができる。
【００１８】
本発明の第２の実施形態によれば、図４のフローチャートに示すように、ステップ５４にて、取り外し可能な燃料カートリッジを有する燃料電池によって電力供給される機器が売られる。ステップ５６にて、権限の付与された取り替え用カートリッジが、従来の小売り点やオンライン通販にて販売される。ステップ５８にて、取り替え用カートリッジを購入したユーザが、それを用いて機器内の尽きたカートリッジと交換する。最後に、ステップ６０にて、尽きたカートリッジが、処分されたり、あるいは再充填若しくは再利用のために返品される。
【００１９】
本発明の範囲は、如何なる特定のキャニスター、カートリッジ又は燃料電池入口構造に限定されるものではないことが理解されよう。むしろ、ここに記載の構成は、本発明の概念を例示するものである。実際、少なくとも入口部品やキャニスターノズルに関し規格仕様を採用することで、燃料電池の統合性及び利用価値が大幅に高められ、且つ燃料の販売や燃料補給プロセスが大幅に簡易化されるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に従って構成された、本発明を実践する際に用い得る燃料キャニスターの軸断面、及びキャニスターに咬み合う燃料電池リザーバ入口の部分軸断面
【図２】キー装置を表す、図１のリザーバ入口の端面
【図３】図１及び２に記載のもののような燃料補給キャニスターを用いた、燃料補給法を表すフローチャート
【図４】取り外し可能な燃料カートリッジを用いた、燃料補給法を表すフローチャート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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