(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給源に接続するように適合された第１のコネクタと、
燃料電池に接続するように適合された第２のコネクタと、
前記燃料供給源における燃料が前記燃料電池に移送されるように、前記第１のコネクタと前記第２のコネクタとを流体接続する細長いチューブと、
耐タンパ素子であって、アクチュエータと、通常の閉じた状態とおよび作動して開いた状態とを有する弁とを備える、耐タンパ素子と、
を備える燃料移送ケーブルであって、
ここで、前記弁は、アクチュエータによって開いた状態に維持されて、前記アクチュエータが損傷または破断すると、前記弁が通常の閉じた状態に移り、
前記アクチュエータは、細長いチューブ内にある被覆管と、および前記被覆管内に可動に配置されるフレキシブルロッドとを備え、前記フレキシブルロッドが、前記第１のコネクタに配置される第１の端部と、前記第２のコネクタに配置される第２の端部とを備え、
前記第２のコネクタが燃料電池に接続されていない場合に、前記フレキシブルロッドの前記第２の端部が、前記第２のコネクタから突出するように構成され、前記燃料電池に前記第２のコネクタが接続されている間は、前記フレキシブルロッドの前記第２の端部が前記フレキシブルロッドを押出すように構成されて、それにより、前記フレキシブルロッドの前記第１の端部が前記弁を開いた状態に配置させ、
前記第１の端部および前記第２の端部が、プラグまたはプランジャを用いて各端部でシールされた水圧導管により水圧で接続されており、かつ前記アクチュエータがばねをさらに備え、前記ばねが、前記第１の端部に隣接して配置され、かつ前記第２のコネクタが前記燃料電池と接続していない場合には、前記第２の端部が前記第２のコネクタから突出している位置まで前記水圧導管を戻すように前記ばねが構成される、
電子デバイス用燃料移送ケーブル。
【請求項２】
前記燃料移送ケーブル内に配置された変換素子をさらに備え、前記変換素子は、前記燃料移送ケーブルを通って移送されている前記燃料の性状を実質的に変化させ、それは前記燃料の前記移送に関連する損失または減衰を上回る、請求項１
に記載の電子デバイス用燃料移送ケーブル。
【請求項３】
前記変換素子はドライヤを備え、前記ドライヤは前記燃料の含水量を変化させる、請求項２に記載の電子デバイス用燃料移送ケーブル。
【請求項４】
前記ドライヤは、プロトン交換膜またはイオン交換樹脂を備える、請求項３に記載の電子デバイス用燃料移送ケーブル。
【請求項５】
前記ドライヤは、前記コネクタの１つの内部にある、請求項３に記載の電子デバイス用燃料移送ケーブル。
【請求項６】
前記変換素子は圧力レギュレータを備え、前記圧力レギュレータは前記燃料の圧力を変化させる、請求項２に記載の電子デバイス用燃料移送ケーブル。
【請求項７】
前記圧力レギュレータは受動圧力レギュレータであり、前記コネクタの１つの中にある、請求項６に記載の電子デバイス用燃料移送ケーブル。
【請求項８】
前記変換素子はゲッタまたはフィルタを備え、前記ゲッタまたはフィルタは前記燃料から少なくとも１つの汚染物質を除去する、請求項２に記載の電子デバイス用燃料移送ケーブル。
【請求項９】
前記ゲッタまたはフィルタは、前記コネクタの１つの内部にある、請求項８に記載の電子デバイス用燃料移送ケーブル。
【請求項１０】
前記第１または第２のコネクタの少なくとも１つは、前記コネクタが前記燃料供給源および燃料電池に流体接続されるまで燃料の流れを遮断する流れ制御素子を備える、請求項１に記載の電子デバイス用燃料移送ケーブル。
【請求項１１】
前記流れ制御素子が、開いている状態と閉じている状態を有する弁を備え、前記燃料供給源および前記燃料電池との前記接続中、前記弁が開いている状態になる、請求項１０に記載の電子デバイス用燃料移送ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、燃料カートリッジを燃料電池に接続する多機能ケーブルまたはコネクタに関する。特に、本発明は、燃料、電力、および／または信号を移送することに加えて、ケーブル内の摩擦による損失またはケーブルの電気抵抗やインピーダンスによる損失／減衰を上回って、燃料、電力、または信号の少なくとも１つの特性を変換、修正、または変更し得る多機能ケーブルまたはコネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの電子デバイスは、埋込み型燃料電池および埋込み型燃料カートリッジを有し、いくつかの電子デバイスは、埋込み型燃料電池および燃料電池との接続を要する外付け燃料カートリッジを有する。たとえばモバイルフォンやスマートフォン、コンピュータタブレット、コンピュータラップトップ、および他の消費者機器など昨今の電子デバイスは、様々な電力需要を有する。燃料電池は、様々な電気出力および燃圧や流量に関する様々な需要を有する。燃料カートリッジは、たとえば水素、ブタン、およびメタノールなどの燃料電池燃料を様々な流量および圧力で生成し、それらは燃料電池に適合しないこともある。発熱水素生成器であってよい燃料供給源を組み込むことによって、機能部品または周辺機器（ＢＯＰ）部品および電子部品内の燃料電池は、熱、機械電子、および流体に関する問題を生じ得る。
【０００３】
電子デバイス内に燃料電池を埋め込むこと、および外部燃料供給源によってそれらの燃料電池に燃料装荷することは、十分には開発されておらず科学文献または特許文献に十分記載されていない。燃料供給源と燃料電池との間の簡易なチューブ状コネクタが米国特許第６，４４７，９４５号および米国特許公報第２００４／００７６７８３号に開示される。米国特許第８，６１３，２９７号Ｂ２は、燃料供給源と燃料電池デバイスとの間の弁インタフェースでの接続および接続解除を開示する。しかしこの特許文献は、たとえばカートリッジが燃料電池デバイスに直接挿入されていない場合の、遠隔位置のカートリッジの安全な取外しを開示していない。この文献はまた、燃料電池または燃料カートリッジの運転に必要な機能部品を操作する方法も開示していない。
【０００４】
さらに、燃料電池による電力生成は、燃料電池の種類に依存して変化し、電子デバイスによる電力需要も変化する。したがって、これらの変化に適合するオンボード電力システムを設計することは困難である。
【０００５】
よって、燃料カートリッジ、燃料電池、および／または電子デバイスの間で燃料、電力、および／または制御信号を伝達し得るスマートまたは多機能ケーブルの必要性が未だ存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、どちらかのエンドコネクタまたは両方のエンドコネクタに設けられた弁を有する相互接続ケーブルに関する。弁は好適には、相互接続ケーブルが、燃料供給源またはカートリッジ、あるいは燃料電池または電子デバイスにおける相手側コネクタに接続されると作動する。
【０００７】
相互接続ケーブルは、その中に配置された変換素子を含んでよい。変換素子は好適には、燃料供給源から燃料移送ケーブルを通って燃料電池またはデバイスへ移送されている燃料の性状を好適に変化させ、それは上記燃料の移送に関連する損失または減衰を上回るものである。
【０００８】
本発明はまた、燃料および／または電力を移送することに加えて、１または複数の機能の運転を開始または停止するように燃料カートリッジまたは燃料電池またはその両方に指示するために燃料電池とカートリッジとの間で制御信号を伝達することもできる、燃料供給源と燃料電池とを接続するコネクタまたはケーブルにも関する。制御信号は、電気信式、流体／水圧信号、および／または機械信号であってよい。
【０００９】
本発明はまた、燃料電池によって生成された電力を、電子デバイスに電力供給するために、および／またはカートリッジの部品に電力供給するためまたはバッテリを再充電するために燃料カートリッジへ移送し得るケーブルにも関する。１つの実施形態において、ケーブルは、複数の燃料電池、燃料カートリッジ、および電子デバイスを互いに装着させ合うために用いられ得る少なくとも１つのユニバーサルコネクタを有する。燃料供給源および／または燃料電池へのケーブルの挿入が、一方または両方のデバイスの運転を開始してもよい。
【００１０】
本発明の他の実施形態は、燃料供給減に接続するように適合された第１のコネクタ、燃料電池に接続するように適合された第２のコネクタ、燃料供給源における燃料が燃料電池へ移送されるように第１のコネクタと第２のコネクタとを流体接続する細長いチューブ、および燃料の移送を停止するための少なくとも１つの弁を備える燃料移送ケーブルに関する。燃料移送ケーブルは、燃料移送ケーブル内に配置された変換素子をさらに備え、変換素子は、燃料移送ケーブルを通って移送されている上記燃料の性状を変化させ、それは上記燃料の移送に関連する損失または減衰を上回る。変換素子は、コネクタの１つを含むケーブル内のどこにあってもよい。
【００１１】
変換素子はドライヤであってよく、ドライヤは燃料の含水量を変化させる。変換素子は受動圧力調整器であってよく、受動圧力調整器は燃料の圧力を変化させる。変換素子は、燃料から少なくとも１つの汚染物質を除去し得るゲッタまたはフィルタであってよい。燃料電池は好適には、アノード燃料室およびカソード空気（非燃料）室を備え、他に燃料室は備えない。
【００１２】
本発明の他の実施形態は、燃料供給源に接続するように適合された第１のコネクタ、および電子デバイスのための電力を生成する燃料電池に接続するように適合された第２のコネクタを備える流体および電気移送併用ケーブルに関する。細長い複数導管チューブは、燃料供給源における燃料が細長いチューブ内の第１の流体導管を通って燃料供給源から燃料電池へ移送されるように、第１のコネクタと第２のコネクタとを接続し、燃料電池によって生成される電力が細長いチューブ内の第２の電気導管を通って電子デバイスへ移送されるように、燃料電池と電子デバイスとを電気接続する。
【００１３】
好適には、第１または第２のコネクタの少なくとも１つは、コネクタが燃料供給源および燃料電池に流体接続されるまで燃料の流れを閉ざす流れ制御素子を備える。流れ制御素子は通常閉じている弁を備え、燃料供給源と燃料電池との接続中、通常閉じている弁が開く。移送ケーブルは好適には、移送ケーブルを通って移送されている燃料の少なくとも１つの性状を変化させる少なくとも１つの変換素子を有する。変換素子は、ドライヤ、圧力調整器、圧力解放装置、またはフィルタの少なくとも１つであってよい。
【００１４】
細長いチューブは好適には、燃料を移送するための少なくとも１つの流体導管、燃料電池によって生成された電力を移送するための少なくとも１つのユーティリティ導管、および電気信号を伝送するための少なくとも１つの信号導管を備える。流体および電気移送ケーブルは、耐タンパ素子をさらに備えてよい。任意選択的に、コネクタの１つはガルバニ半電池を備え、燃料供給源または燃料電池の１つは対応するガルバニ半電池を備え、接続されると２つのガルバニ半電池はガルバニ電池を形成する。
【００１５】
本発明の他の実施形態は、燃料供給源に接続するように適合された第１のコネクタ、燃料電池に接続するように適合された第２のコネクタ、燃料供給源における燃料が燃料電池へ移送されるように第１のコネクタと第２のコネクタとを流体接続する細長いチューブ、および耐タンパ素子を備える燃料移送ケーブルに関する。耐タンパ素子は、アクチュエータによって開いた状態に維持される通常閉じている弁を備え、アクチュエータが破壊または切断されると第２の通常閉じている弁が閉じる。アクチュエータは、細長いチューブ内の加圧された作動流体を含む導管を備える。アクチュエータは、被覆管および被覆管内に含まれる可動ロッドを備えてよい。第２のコネクタと燃料電池との接続中、通常閉じている弁を開くようにロッドが被覆管に対して動かされる。
【００１６】
本発明のまた他の実施形態は、ガス流が通過するサイズおよび寸法の細長いチャネルを備える除湿装置すなわちドライヤに関し、チャネルの少なくとも１つの表面がイオン交換材料を備え、ガス流から水が選択的にイオン交換材料を通過してガス流から除去される。細長いチャネルは好適には、蛇行した経路を備える。細長いチャネルは、本体に設けられた螺旋状経路であってもよく、本体は、イオン交換材料で作られた膜によって被覆される。
【００１７】
本発明の他の実施形態は、燃料電池、燃料供給源、および燃料移送ケーブルを有する燃料電池システムを運転するための方法に関し、方法は、燃料供給源から燃料電池への燃料の流れを開始し、燃料電池システムにおけるオン／オフボタンを作動させずに燃料電池によって発電するために、燃料移送ケーブルを燃料供給源に接続するステップ、および燃料移送ケーブルを燃料電池に接続するステップを備える。
【００１８】
本明細書の一部を成し、本明細書と併読すべき添付図面において、様々な図における類似要素を示すために類似した参照番号が用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】燃料カートリッジ、様々な燃料電池、および電子デバイスとともに本発明の多機能またはスマートケーブルの斜視図を示す。
【図１Ｂ】燃料カートリッジ、様々な燃料電池、および電子デバイスとともに本発明の多機能またはスマートケーブルの斜視図を示す。
【図２】２つのエンドコネクタを有する本発明の多機能ケーブルの平面図を示す。
【図３】本発明のケーブルに関連し、または接続された様々な機能部品の概略図である。
【図４】内部導管および任意選択のワイヤを示す本発明のケーブルの切断面図である。
【図５】電子デバイスのカバーアクセサリ内に組み込まれた燃料電池に燃料カートリッジを接続する本発明のケーブルの斜視図である。
【図６Ａ】本発明のケーブルに関連し、または接続された追加の機能的特徴の概略図である。
【図６Ｂ】代替エンドコネクタの概略図である。
【図７Ａ】本発明のケーブルの任意選択のハブ部分の概略図である。
【図７Ｂ】任意選択のハブを有する図２のケーブルの平面図である。
【図７Ｃ】任意選択のハブを有する図２のケーブルの平面図である。
【図８Ａ】耐タンパ部材を有する本発明のケーブルの概略図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示すケーブルの変化例を示す。
【図９】機械、電気、磁気または流体アクティベータを有する本発明のケーブルのコネクタの概略図である。
【図１０Ａ】互いに接続し開き合う一連の２つのポペット弁の断面図である。
【図１０Ｂ】互いに接続し開き合う一連の２つのポペット弁の断面図である。
【図１０Ｃ】互いに接続し開き合う一連の２つのポペット弁の断面図である。
【図１０Ｄ】中空チューブによって開くことができる、通常閉じている弁の断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａ〜Ｄは本発明のケーブルと燃料カートリッジおよび燃料電池との間の適切な接続を確実にするための機能的特徴の様々な実施形態の概略図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａ〜Ｄは本発明のケーブルと燃料カートリッジおよび燃料電池との間の適切な接続を確実にするための機能的特徴の様々な実施形態の概略図である。
【図１１Ｃ】図１１Ａ〜Ｄは本発明のケーブルと燃料カートリッジおよび燃料電池との間の適切な接続を確実にするための機能的特徴の様々な実施形態の概略図である。
【図１１Ｄ】図１１Ａ〜Ｄは本発明のケーブルと燃料カートリッジおよび燃料電池との間の適切な接続を確実にするための機能的特徴の様々な実施形態の概略図である。
【図１２Ａ】図１２Ａ〜Ｂはそれぞれ典型的なカートリッジコネクタの斜視図および斜視断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａ〜Ｂはそれぞれ典型的なカートリッジコネクタの斜視図および斜視断面図である。
【図１２Ｃ】典型的な燃料電池コネクタの斜視図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｃに示す典型的な燃料電池コネクタの斜視断面図である。
【図１２Ｅ】図１２Ｃに示す典型的な燃料電池コネクタの斜視断面図である。
【図１２Ｆ】図１２Ｃに示す典型的な燃料電池コネクタの斜視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の多機能ケーブル１０が図１Ａおよび１Ｂに示される。ケーブル１０は、燃料カートリッジ１４の出口に接続されるようなサイズおよび寸法を有するカートリッジコネクタ１２、および燃料電池１８の入口に接続されるようなサイズおよび寸法を有する燃料電池コネクタ１６を有する。単一の導管または複数の導管を有してよいチューブ１１は、カートリッジコネクタ１２を燃料電池コネクタ１６に接続する。図１Ａに示すように、燃料電池１８は、電子デバイス２０に電力を供給する。図１Ｂは、複数の燃料電池１８に接続され得る多機能ケーブル１０の汎用的な特徴を示す。１つの燃料カートリッジ１４のみが示されるが、燃料供給源が、カートリッジコネクタ１２に接続し得る一般的または汎用的な出口を有する限り、複数の様々な燃料供給源が用いられ得る。好適な実施形態において、燃料電池１８は、１または複数の個々の燃料電池のアノード側に燃料が供給されるアノード燃料室を含み、他の燃料室は含まない。ただし、燃料電池１８は、燃料ではなくケーブル１０によって移送されない空気すなわち酸素を含むカソード室を含む。同様に、電子デバイス２０は、燃料電池１８が電子デバイス２０の一部である場合、アノード燃料室以外の燃料室を含まない。
【００２１】
本発明のケーブル１０は、燃料カートリッジ１４と燃料電池１８との間で水素燃料を移送するように構成されてよく、また、燃料カートリッジ１４、燃料電池１８および／または電子デバイス２０の間で電力または電気信号またはその両方を移送するように構成され得る。本発明のケーブル１０は水素燃料、電力、および／または信号を移送することができ、構造的に構成されるが、以下に示すように、実際にはケーブル１０は、水素のみ、電力のみ、信号のみ、またはそれらの任意の組み合わせを移送するために用いられ得る。
【００２２】
好適な実施形態において、本発明のケーブル１０は、水素燃料または他の燃料電池燃料の性状を変更、修正、または変換するトランスフォーマを備える。一例において、燃料の給湿度がケーブル１０によって修正、変換、または変更され得る。他の例において、燃料の圧力、流量、および／または最大流量がケーブル１０によって移送されることにより変換、修正、または変更される。これらの変化は、ケーブル１０を通る燃料の移送に関連する摩擦損失または他の自然発生的損失に起因するあらゆる圧力降下または減速を上回る。
【００２３】
図２は、多機能ケーブル１０の他の実施形態を示し、コネクタ２２は、後述するようにユニバーサルコネクタ２２が流体燃料、好適には水素または液体燃料電池燃料も導くという点を除き、一般的なＵＳＢコネクタの「Ａ」接続と類似する。ＵＳＢ、ＵＳＢ２．０、およびＵＳＢ３．０ケーブルならびにミニ／マイクロＵＳＢにおいて、「Ａ」接続は同一であり、本発明の好適な実施形態において、コネクタの１つはＵＳＢ「Ａ」コネクタと類似する。コネクタ１２またはコネクタ１４のいずれかは、「Ａ」型ＵＳＢコネクタ２２を備え得る。他方のコネクタは、２つの面取り角を有する四角形である「Ｂ」型ＵＳＢコネクタ２８を備え得る。「Ａ」コネクタは、挿入の方向付けを導くようにその末端にプラスチック片を有する。コネクタ２２において、このプラスチック片２４は、燃料カートリッジ１４から燃料電池１８へ燃料を搬送するために内部に形成された１または複数の流体導管２６を有し、部材２４はなお「Ａ」コネクタの方向付けの助けとして使用可能である。構成されると、本発明の多機能ケーブル１０は、燃料電池燃料が移送されない、すなわち流体導管２６に移送すべき燃料がなくそれがアイドル状態である時、電気デバイス２０と自身の周辺電子機器とを接続するためにも用いられ得る。後述する他の実施形態において、安全機構によって流体導管２６は合致する流体接続がない限り開かない。特に、各コネクタ１２、１６は好適には、コネクタが燃料カートリッジ１４および／または燃料電池１８に適切に接続されない限り開かない、通常閉じている弁を含む。
【００２４】
他の実施形態において、ケーブル１０は、たとえば非ＵＳＢケーブル／コネクタまたは他の非ＵＳＢ規格コネクタなどの非標準的電気コネクタ、および流体導管を伴うまたは伴わない電気導管を備えてよい。ケーブル１０は、流体接続とは無関係に電気または電子接続を提供してよい。非ＵＳＢコネクタおよび導管の例は、たとえばプリンタ、モニタ、キーボードなどの周辺機器をコンピューティングデバイスに接続するために一般的に用いられる専用ピンを有する従来のシリアルポートケーブルおよびパラレルポートケーブルを含む。典型的な非標準的ケーブル１０の例は特に前述の図１Ａ〜１Ｂおよび後述の図１２Ａ〜Ｆに示される。なお、図のいくつかは標準的なＵＳＢ接続を示すが、当該接続は、任意の非標準的形状または任意の非ＵＳＢ規格の形状を想定してよく、本発明は、任意の標準的コネクタまたは導管に限定されない。
【００２５】
流体機能素子のいくつかが図３に図示される。多機能ケーブル１０は、これらの流体機能素子の１または複数を含んでよい。これらの素子は好適には、コネクタ１２、コネクタ１６の中、またはそれらの導管内に含まれ得る。あるいはそれらは、任意選択のハブ２９に含まれ得る。任意選択のハブ２９は、図７Ｂに示すようにケーブル１０に直接または一体的に接続されてよく、あるいは任意選択のハブ２９は独立型部品であってよく、その場合、複数のケーブル１０は図７Ａに図示するように取外し可能に装着される。好適には、流体または電気機能素子は、ハブ２９を用いずに直接ケーブル１０に組み込まれる。これらの流体機能素子は、湿気や水蒸気を除去するためのドライヤ３０すなわち除湿装置３０、圧力調整器３２、フィルタ３４、および他の流体機能素子３６を含むがそれらに限定されない。他の流体機能素子３６は、パージガス圧力解放弁のための通気孔、他の任意の弁または圧力解放装置（ＰＲＤ）を含んでよい。適切なＰＲＤは、第８，１９６，８９４号、第２０１１／０１８９５７４号などに開示されるものを含む。これらの参照文献は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。他の流体機能素子３６は、ケーブル１０を通って移送される流体内の不純物を吸収するためのゲッタを含んでよい。
【００２６】
ドライヤ３０は、水素流の流れから水蒸気を除去するように設計される。存在する場合、好適には、ドライヤに近接するコネクタ１２／１６またはチューブ１１の部分は、たとえばチューブ１１またはコネクタ１２／１６の被覆材料に穿孔することによって排出される。任意選択的に、ドライヤから水蒸気を追い出すためにヒータも設けられる。たとえば水酸化ホウ素ナトリウム、水酸化ホウ素カリウム、アンモニアボラン、ナトリウムアラネート（または水酸化アルミニウムナトリウム）などのケミカルハイドライド燃料のように、加水分解反応を用いる水素の生成は、水との発熱反応で熱を生じる。生じた熱は、フィンまたは熱伝導体（不図示）を通り、熱伝導でドライヤ３０に伝達し得る。好適にはドライヤ３０および／またはその任意選択のヒータは、カートリッジ１４内の発熱反応に近接するようにコネクタ１２内にある。好適な実施形態において、ドライヤ３０は、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）またはＡｍｂｅｒｌｉｔｅ１５０（登録商標）またはＡｍｂｅｒｌｙｓｔ１５（登録商標）イオン交換樹脂などの商標名で使用可能なパーフルオロ化ポリマーなどのプロトン交換部材／膜によって少なくとも部分的に構成される中空チューブまたはアーチ状チャネルである。水または水蒸気は、そのようなプロトン交換部材に自然に引き寄せられチューブを通り抜けるが、一方、水素ガスはプロトン交換部材を通り抜けられず、後に示すようにチューブを通して運ばれる。ドライヤ３０は、プロトン交換膜で作られる場合、ヒータを必要としない。
【００２７】
圧力調整器３２は、広範囲の様々な入口燃圧に対処し、入口圧力を、燃料電池１８の運転に適切なほぼ一定の出口圧力に低減することができる。適切な圧力調整器は通常、可動シャトルが間に設けられた２つの隔壁を含み、共同所有の参照文献第１２／０５３，３７４号、第１３／３７１，０８９号、第８，００２，８５３号、第２０１０／０１０４４８１号、第２０１１／０１８９５７４号、第１３／８３２，５２８号、第１３／８３６，７８９号において説明される。好適には圧力調整器は、たとえば第１２／０５３，３７４号において説明されるもののように、マイクロ流体調整器であり、特徴層から成る。これらの参照文献は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【００２８】
フィルタ３４は、様々な物質を除去するために複数の機能を実行し得る。１つの実施形態において、フィルタ３４は、水素流から生じる高いｐＨの水蒸気を中和するための酸性成分を含む。たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどの塩基性安定剤が多くの場合、水酸化ホウ素ナトリウムと水との反応速度を制御するために用いられ、カートリッジ１４を離れる水蒸気は高いｐＨを有し、それが酸性フィルタによって中和され得る。他の実施形態において、フィルタ３２は、たとえばＮａｆｉｏｎ（登録商法）、またはＡｍｂｅｒｌｉｔｅ１５０（登録商標）またはＡｍｂｅｒｌｙｓｔ１５（登録商標）イオン交換樹脂などのプロトン交換膜／部材（ＰＥＭ）を含む。そのようなＰＥＭフィルタは、燃料電池１８の上流でイオンまたは金属イオンを引き寄せ得る。イオンフィルタは、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第７，６５５，３３１号および第７，６５５，１４７号において説明される。
【００２９】
好適な実施形態において、少なくとも１つのコネクタ１２または１６は、コネクタがカートリッジ１４および／または燃料電池１８のいずれかに適切に接続されない限り通常は閉じている遮断弁３８を備える。他の実施形態において、各コネクタ１２および１６が遮断弁３８を備える。１つの実施形態において、弁３８は、たとえばばねによって閉位置にバイアスされたボールまたは剛体を有するボール弁または閉位置にバイアスされたエラストマー体を有する弁などのポペット弁を備える。燃料カートリッジまたは燃料電池からの別のポペット弁またはチューブが、接続中に弁３８を開くように弁３８を係止し、同時にケーブル１０のコネクタ１２、１６は、図１０Ａ〜Ｄに関して後述するように燃料カートリッジ１４または燃料電池１８に接続される。他の適切な遮断弁は、円盤内の穴を通り抜ける中柱に対するシールを生じるエラストマー円盤を含み、弁を開くために中柱から円盤を引き離すように中空チューブが遮断弁内に挿入される。適切な遮断弁３８は、第７，５３７，０２４号、第７，７６２，２７８号、第２００８／０１４５７３９号、第８，５６１，６９５号、第２０１１／０１８９５７４号、第２０１１／０２１２３７４号、第２０１１／０２４３８３６号、第２０１１／００９９９０４号、第１３／８３６，７８９号、および第１３／８３７，４１０号に開示される。これらの参照文献は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。他の実施形態において、遮断機能は、ケーブル１０が燃料カートリッジ１４および／または燃料電池１８に接続されていない時に閉じるたとえば圧力調整器３２などの他の流体部品によって実現され得る。
【００３０】
図４は、コネクタ１２と１６との間の複数導管チューブ１１内の導管を示す。チューブ１１は、保護被覆管４０の中に埋め込まれた複数の導管を有する。燃料導管４２は、たとえば燃料の中でも特に水素やメタノールなどの燃料電池燃料を燃料カートリッジ１４から燃料電池１８へ移送するようなサイズおよび寸法である。好適にはチューブ１１の長さは、たとえば導管４２の壁部との摩擦接触による導管４２を通る燃料の圧力降下がコネクタ１２における燃料の圧力よりも小さくなり、それによって燃料が燃料電池１８に効率的に到達し得るような範囲である。チューブ１１は、任意選択の第２の流体導管４４を有してよい。導管４４は、副産物またはパージガスを蓄積および／または廃棄するために燃料電池１８から燃料カートリッジ１４に返還するために用いられてよい。パージガスは、チューブ１１の途中のどこかから、またはコネクタやハブにおいて放出されてもよい。第２の流体導管４４は、燃料電池１８がより多くの燃料を必要とする場合に追加の燃料を搬送してもよい。あるいは第２の導管４４は、特定の燃料電池構成に関して酸化体または空気を移送してもよい。
【００３１】
チューブ１１はまた、いくつかの実施形態では省略され得るユーティリティ電気導管４６および４８も備える。ユーティリティ導管４６および４８は、燃料電池１８によって生成された電力を、たとえばモバイル／スマートフォン２０などの電子デバイスへ移送し、または燃料カートリッジに含まれ得る任意の電気部品に電力供給するために燃料カートリッジ１４へ返送する。たとえば任意選択のヒータ１１は、電気導管４６および４８を介して燃料電池１８によって電力供給され得る。他の例において、導管４６および４８は、たとえば加水分解など熱を必要とする水素生成プロセスに電力供給するために燃料カートリッジ１４に電力を返還する。導管４６および４８の一方は好適には、燃料電池１８の調整回路すなわち燃料電池１８の出力を許容可能な電圧にするための回路の正（＋）端子に接続され、他方の導管は、負（−）端子に接続される。１つの実施形態において、燃料電池１８は電子デバイス内に組み込まれ、燃料電池１８の電気出力は電子デバイス内の調整回路に直接配線／接続され、ユーティリティ導管４６および４８は必要なく、もし存在しても使用されない。
【００３２】
図４を参照すると、導管１１は、複数の電気信号導管４９も有してよい。任意の数の信号導管４９があってよい。一例において、ＵＳＢ２．０ケーブルに対応する２つの信号導管４９が存在し、他の例において、ＵＳＢ３．０ケーブルに対応する６つの信号導管４９が存在する。信号導管４９は、たとえば電気回路などの電気デバイス、またはたとえば電磁弁などの電気機械デバイスを作動させるための制御信号を搬送するように設計される。信号導管４９はまた、燃料カートリッジ１４内のセンサから燃料電池１８および／または電子デバイス２０へ信号を搬送することもできる。強制的ではないが、たとえばＵＳＢまたはＦｉｒｅｗｉｒｅなどの電気インタフェース規格の遵守は、本発明の範囲内である。
【００３３】
本発明の他の実施形態において、信号導管４９は、燃料電池カートリッジの充電状態に関する情報を搬送する。充電状態は、燃料または部分的に使用済みの燃料が化学反応によって生成し得る水素の残量を示す。たとえば水酸化ホウ素ナトリウムなどのケミカルハイドライドカートリッジにおいて、水素化物が水と反応して水素ガスが生じた後、残っている水素化物および水と、たとえばホウ酸ナトリウムなどの副産物との総量は目立って減少せず、継続中の反応によって回収可能な残りの水素化物は特定の状況における総量から確実に推測され得る。共同所有されるＲｏｓｅｎｗｅｉｇ氏らのＵＳ２０１１／０２１２３７４号は、充電の残量状態が、残っている金属水素化物、水、および副産物の電気抵抗または密度から推測され得ることを教示する。一例において、変動する抵抗を計測するために電圧計および抵抗計が組み込まれてよく、その結果が、信号導管４９によってコントローラへ搬送され、あるいはたとえば後述するＥＥＰＲＯＭなどのメモリ記憶デバイスに書き入れられ得る。同様に、たとえば液体比重計またはピクノメータによって充電状態または変動する密度が計測され、信号導管４９によってコントローラまたはメモリへ伝達され得る。Ｒｏｓｅｎｗｅｉｇ氏らのＵＳ２０１１／０２１２３７４号は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。また、共同所有されるＭｃＬｅａｎ氏らのＵＳ８，１６６，８３３号も充電状態を推測する方法を開示し、これもまた参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【００３４】
導管４９は、力または圧力波／信号がケーブル１０を通って伝送され得るような、後述する導管６４または７２と同様の水圧導管または機械導管であってよい。
【００３５】
他の実施形態において、図５に示されるように、燃料電池１８は電子デバイスのアクセサリ内に組み込まれる。図示するように、燃料電池１８は、たとえばスマートフォン、ラップトップコンピュータ、またはコンピュータタブレット２０などの電子デバイス２０のカバー５０に組み込まれる。この例では、燃料電池１８を有するカバーまたはアクセサリ５０は、電子デバイス２０とは別に製造され、燃料電池１８の電気出力は、電子デバイス２０に直接接続されない。この場合、燃料電池１８の電気出力はたとえば電気コネクタ５２などの出力を介して電子デバイス２０に直接接続されるか、またはより好適には、図６Ａに示すようにケーブル１０の燃料電池コネクタ１６または任意選択のハブ２９に導かれ得る。図示するように、ユーティリティ電力導管４６および４８は燃料電池１８からの電気出力を受け取り、たとえば従来のＵＳＢケーブルなど他のユーティリティ電力ケーブルを受け入れるようなサイズおよび寸法のポート５４に接続される。信号導管４９もポート５４に接続され得る。好適にはポート５４は、たとえばＵＳＢ、ＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０、ミニＵＳＢ、マイクロＵＳＢ、またはＵＳＢピンコネクタなどＵＳＢケーブルのコネクタ「Ａ」を受け入れるように適合されたユニバーサルポートである。なお、ＵＳＢピンコネクタは通常、任意の数のピンを有し電力および電気信号を伝送し得るピンコネクタおよびＵＳＢコネクタ「Ａ」を備える。好適にはピンコネクタは、たとえばアップル社製のＬｉｇｈｔｎｉｎｇ（登録商標）コネクタなどの８ピンコネクタ、またはやはりアップル社製の３０ピンコネクタであってよい。
【００３６】
図６Ｂに示す他の実施形態において、コネクタ１６は、ポート５４ではなく、ＵＳＢ、ＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０ケーブルのコネクタ「Ｂ」、ミニまたはマイクロＵＳＢコネクタ、または前段落に記載したピンコネクタであってよいコネクタ５６を有し得る。コネクタ５６は、電子デバイス２０の充電ポートに直接接続され得る。
【００３７】
再び図６Ａを参照すると、信号導管４９は、コネクタ１２内の電気部品または電気機械部品に接続される。たとえば信号導管４９は電磁弁５８に接続され、電磁弁５８は、電磁弁５８を開閉するために燃料または流体導管４２、４４にも接続され、燃料または流体導管を開閉してよい。信号導管４９は電磁回路６０にも接続されてよく、電磁回路６０は、燃料カートリッジ、燃料電池、またはケーブル１０においてセンサを制御および読取りし、センサから収集したデータを燃料電池１８または電子デバイス１０へ伝送するように設計され得る。電気回路６０は、たとえばＥＥＰＲＯＭなどのメモリデバイスおよびメモリデバイスを読み取りおよびメモリデバイスに書き入れるためのプロセッサを備え得る。追加のセンサが配置され、信号導管４９に接続されてよい。１つの典型的なセンサは、たとえば水素などの燃料の圧力を燃料電池１８に到達する前に計測するために燃料電池コネクタ１６内にある圧力センサであってよい。他の典型的なセンサは、起こりうる漏出を監視するためのたとえば水素センサなどの燃料検出センサである。燃料カートリッジセンサ、メモリデバイスを有するスマートカートリッジは、第７，６５５，３３１号および第７，６４２，７４２号において説明される。これらの参照文献は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【００３８】
なお、上述した任意の機能素子、機能素子の全てまたは任意の組み合わせまたは部分的組み合わせは、図７Ａに図示するようにカートリッジコネクタ１４、燃料電池コネクタ１６、または任意選択のハブ２９内にあってよい。好適には、流体または電気機能素子は、ハブ２９を用いずにケーブル１０に直接組み込まれる。ハブ２９が用いられる場合、図７Ｂおよび７Ｃに示すように、ケーブル１０、ハブ２９、およびコネクタ１２および１６が単一の分離不可能なユニットを形成するようにハブ２９はチューブ１１によってコネクタ１２および１６に直接接続されてよい。あるいは任意選択のハブ２９は、図７Ａに最適に示されるように、他のケーブル１０に接続するためのコネクタ６２を有する別個すなわち独立型のユニットであってよい。あるいはケーブル１０は、ハブ２９を有さず、図７Ｃの実施形態に類似した「Ｙ」字形状を有してよい。
【００３９】
再び図４を参照すると、ケーブル１０は、耐タンパ導管６４を含んでもよい。耐タンパ導管６４は、ケーブル１０が切断された場合に燃料の漏洩に抗うように設計される。図８Ａに最適に示されるように、耐タンパ導管６４は、圧力、好適には僅少な圧力をかけられた作動流体で満たされる。カートリッジコネクタ１２内にある通常は閉じている弁６６に導管６４内の水圧がかけられる。耐タンパ導管６４が無傷である限り、弁６６は開いたままである。導管６４内の圧力は弁６６を開いた状態に維持するために十分でなくてはならず、好適にはこのレベルを大幅に超えてはならない。導管６４が決壊、損傷、または破断すると、導管６４内の圧力が解放され、通常は閉じている弁６６が閉じることによって燃料の流れを遮断する。図示するように、コネクタ１２と燃料カートリッジ１４との接続によって弁３８が開いたままであっても導管６４が決壊した場合に弁６６が燃料の流れを止めるように、弁６６はコネクタ内の弁３８の下流にある。作動流体は、放出されても燃料電池、電子機器、または環境に害がないように、不活性ガス、または非毒性液または油であってよい。
【００４０】
あるいは導管６４は、水素を搬送する燃料導管４２と同一であり、圧力調整器３２に流体連通される。圧力調整器３２は、下流の圧力がゼロまたは大気圧とほぼ等しくなると閉じるように設計または設定されてよく、圧力調整器３２は閉じる。したがって、チューブ１１が切断されると圧力調整器３２は自動的に閉じ、燃料の流れを遮断する。そのような圧力調整器は好適には、後述する受動調整器である。
【００４１】
他の実施形態において、耐タンパ導管６４は、図８Ａに示すように被覆管７０内で動くことができるフレキシブルロッド６８を備える。フレキシブルロッド６８は燃料電池コネクタ１６から突出し、コネクタ１６が燃料電池１８に装着されると、この接続がロッド６８を押し出す。この動きは、ロッド６８の反対側端部を通常閉じている弁６６に向かって押し出してこの弁を開き、開いた状態に維持する。導管６４が損傷または破断すると、ロッド６８に加えられた力が消え、通常閉じている弁６６は閉じる。ロッド６８／被覆管７０の実施形態の他の利点は、燃料電池コネクタ１６が燃料電池１８に接続されない限り、弁６６は閉じたままであり燃料が流れ得ない点である。この特定の例において、燃料電池コネクタ１６が適切に接続されるまで弁６６が閉じているので、遮断弁３８はカートリッジコネクタ１２から省略されてよい。この例において、燃料電池コネクタ１６と燃料電池１８との１つの接続がコネクタ１２および１６の両方を開く。
【００４２】
図８Ｂに示すこの実施形態の変化例において、ロッド６８／被覆管７０は耐タンパ導管６４の両端に配置されてよく、水圧管路７２によって水圧で接続される。水圧管路７２はプラグまたはプランジャ７４によって各端部にシールされ、弁６６を開くように、燃料電池コネクタ１６のロッド６８１がプランジャ７４１を押して動かし、反対側のプランジャ７４２が反対側にあるカートリッジコネクタ１２のロッド６８２を押して動かすことができる。燃料電池コネクタ１６と燃料電池１８との接続によって加わる力はロッド６８１を押し出し、水圧管路を通って導管６４の反対側端部のロッド６８２に伝送され、弁６６を開く。好適には、燃料電池コネクタ１６が燃料電池１８から外されるとプランジャ７４２を未接続の位置に戻すことによって通常閉じている弁６６が閉じ得るように、ばね７６はカートリッジコネクタ１２に近接して導管６４内にある。
【００４３】
また他の変化例において、両端が燃料電池１８に電気的に接続された形状記憶アロー（ＳＭＡ）ワイヤが被覆管７０またはチューブ１１内に挿入され、ＳＭＡワイヤは通常閉じている弁６６を取り巻くか、あるいはその長さの半分が弁６６に接続される。燃料電池が運転状態であり電力を生成すると、燃料電池はＳＭＡワイヤを加熱し、ワイヤを収縮させる。この収縮によってＳＭＡワイヤは通常閉じている弁６６を開き、開いた状態に維持する。燃料電池１８がオフになると、ＳＭＡワイヤは弛緩し、通常閉じている弁６６は閉じられる。被覆管７０および／またはチューブ１１がタンパまたは破断した場合はＳＭＡワイヤも破断し、弁６６を開いた状態に維持する力が解放されて弁６６は閉じる。
【００４４】
他の実施形態において、燃料カートリッジ１４は、たとえば固体の水素化ホウ素ナトリウムまたは水素化ホウ素カリウムなどのケミカルハイドライドと、たとえば水やアルコールなどの液体との反応によって水素燃料を生成するように設計される。この例において、２つの反応物質がカートリッジ１４内の別の室に蓄積され、カートリッジコネクタ１２は、液体燃料を固体ケミカルハイドライド燃料へ移送するための外部流体経路を含む。したがって、コネクタ１２がカートリッジ１４に適切に接続されない限り、２つの燃料は離れた状態に維持され水素の発生は起こり得ない。この実施形態は、液体燃料をカートリッジ内の液体室からレシーバへ送り出し、かつケミカルハイドライドと反応するようにカートリッジ内の反応室へ送り戻すための流体導管および弁を有するレシーバを開示する米国特許第７，７２７，２９３号に開示される。この‘２９３号特許は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【００４５】
他の耐タンパ抵抗機構は、ケーブル１０内に組み込まれ得る。適切な抵抗機構は、共同所有の第７，５３７，０２４号、第２００８／０１４５７３９号、および第８，５６１，６９５号に開示され、これらは参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。第２００８／０１４５７３９号を出典とする図９を参照すると、燃料カートリッジ１４または燃料電池１８の弁７８に合致すなわち嵌合する遮断弁３８を左側に有するコネクタ１２または１６が示される。なお、弁７８は、第２０１１／０１２１２２０号を出典とする図１０Ｄに示すように通常閉じている弁３８を開く簡易なチューブであってよい。一例において、弁３８は、ポペット弁またはボール弁またはエラストマーシールによって閉じられた弁であり、チューブ７８が弁３８に入ってそれを開く。他の例において、第７，５３７，０２４号を出典とする図１０Ａ〜Ｃに示すように、弁７８は別のポペット弁であり、接続中、弁３８および弁７８は互いに開き合う。そのような弁は第７，５３７，０２４号、第７，７６２，２７８号、第８，５６１，６９５号に開示される。
【００４６】
コネクタ１２、１６は、弁３８を被覆するようにばね８２によってバイアスされた任意選択のゲート８０を有してよい。接続前に、ユーザはゲート８０を動かして弁３８を露出させ、接続のためにゲート８０を開いた状態に保つ。あるいは、ばね８２によって加わる
力を減衰してゲート８０を閉じるためのダンパ８４が設けられる。これは、弁３８が再び被覆されるまでのダンパによって供給される接続に短時間の期間を設ける。なお、ゲート８０、ばね８２、およびダンパ８４は、弁７５へのアクセスを制限するために燃料カートリッジまたは燃料電池に設けられ得る。
【００４７】
コネクタ１２、１６はまた、凹部８８内に受け入れられるサイズおよび寸法を有する、たとえば突起８６などのアラインメント機構も有してよい。ケーブル１０と燃料カートリッジ１４および／または燃料電池１８との接続は、突起８６が凹部８８と整合した時しか起こり得ない。他の実施形態において、突起８６および凹部８８は一対の電気センサまたは電極に置き換えられ、一方のセンサ／電極はコネクタ１２、１６にあり、他方はカートリッジ１４または燃料電池１８にある。図１１Ａに示すように、これらの電気センサ／電極９０は電気回路の一部であり、ケーブル１０、カートリッジ１４、および燃料電池１８の間の接続が適切に行われると、電気センサ／電極９０は互いに接触してこの回路を完成させ、適切な接続が行われたことをシステムのコントローラ９２へ知らせ、運転が開始してよい。好適にはこの電気回路は、回路の一部としてケーブル１０内の単一の導管４９を用い、回路は、小型バッテリまたは太陽電池によって、あるいは後述するガルバニ電池によって電力供給される。
【００４８】
他の実施形態において、ケーブル１０、カートリッジ１４、および燃料電池１８の間の接続が適切であるか否かを示すために永久磁石および金属コイル／ワイヤが用いられる。既知のように、金属コイルまたはワイヤが磁界に晒されると、磁界がコイルまたはワイヤ内に電流を生じる。図１１Ｂに最適に示されるように、２つの永久磁石９４が設けられ、一方はコネクタ１２、１６にあり、他方はカートリッジ１４または燃料電池１８にある。コネクタが適切に整合され互いに近づけられると、磁石９４の両極の間に磁界９６が形成される。金属ワイヤが磁界９６に晒されると回路内に電流が生じ、それがコントローラ９２によって、あるいは電圧計または電流計によって検出可能である。好適には、チューブ１１のワイヤ４９が回路を構成するために用いられる。あるいは図１１Ｃに示すように、磁界９６を形成するために単一の永久磁石が用いられる。この実施形態の利点は、接続が適切に行われると磁石および金属ワイヤが信号を自己生成する点である。
【００４９】
他の実施形態において、コネクタ１２、１６と燃料カートリッジ１４および／または燃料電池１８との接続においてガルバニ電池が用いられる。ガルバニ電池は２つの半電池を備える。各半電池は、電極材料の陽イオンおよび陽イオンの電荷と釣り合うような陰イオンを含む溶液に沈められた１つの固体金属電極を備える。半電池は互いに異なる金属電極を備える。一例において、１つの亜鉛電極が硫酸亜鉛溶液に沈められ、１つの銅電極が硫酸銅（ＩＩ）溶液に沈められる。ワイヤが２つの電極を接続し、塩橋または多孔板が２つの溶液を接続してイオンを伝導すると、回路が形成される。図１１Ｄに示すように、半電池９８１は燃料カートリッジ１４、燃料電池１８、またはその両方に配置され、半電池９８２はコネクタ１２または１６、またはその両方に配置される。一例において、一方の半電池は硫酸亜鉛溶液に沈められた亜鉛電極を備え、他方の半電池は硫酸銅（ＩＩ）溶液に沈められた銅電極を備える。適切に接続されると、電極１００が接触し、２つの半電池における２つの電極、コントローラ９２、および信号導管４９を含む電気回路を完成させる。また塩橋１０２も、ガルバニ電池を完成させるようにイオンが中を通過できるように接続される。回路が完成すると、プロセッサ９２は、接続が適切に行われたことを示すためにガルバニ電池によって生成された電流を検出することができる。この実施形態の利点は、ガルバニ電池はそのサイズに依存して、燃料電池が電気生成の安定した状態に達するまで、システムの始動プロセスに電力供給するために十分な電流を生成することができる点である。あるいは、カートリッジ１４が交換または補充される時に消耗部品が交換され得るように、たとえば硫酸塩溶液などの消耗部品および２つの半電池は互いに離されてカートリッジ上にあってよく、たとえば電極１００および／または塩橋１０２などの非消耗部品はケーブル１０上にあってよい。コントローラ９２は、カートリッジコネクタ１２、燃料電池コネクタ１６、ハブ２９、アクセサリ５０／燃料電池１８、カートリッジ１４、または電子デバイス２０内にあってよい。
【００５０】
燃料電池の発電を制御および／または調整するために追加の機能素子が必要であってよく、ケーブル１０、コネクタ１２および／または１６、および任意選択のハブ２９に組み込まれ得る。１つのそのような素子は、燃料電池１８のアノードに近接するように燃料電池コネクタ１６内に組み込まれ得る、非水素ガスを含むガスを燃料電池１８のアノード側から定期的に除去するためのパージシステムである。他の機能素子は、ＤＣ−ＤＣコンバータ、電力調整素子、電気調整器、および燃料電池１８によって生成される電力を調整し、調整された電力を電子デバイス２０へ供給するために必要な他の電気部品を含むが、それらに限定されない。さらに、燃料電池１８からカートリッジ１４へ返還される電力または信号は、同様の電気部品によって調整または処理されてよい。また、たとえばＬＥＤバーなど充電状態または充電残量状態の視覚インジケータがケーブル１０、コネクタ１２および／または１６、または任意選択のハブ２９に設けられ得る。燃料電池の発電を制御および／または調整するための機能素子は、共同所有の２０１３年３月１５日に出願された“Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ａ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ  Ｓｙｓｔｅｍ”と題された米国特許出願第１３／８３７，４１０号および２０１３年３月１５日に出願された“Ｆｌｕｉｄｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｍｏｄｕｌｅ  ｆｏｒ  ａ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌ  Ｓｙｓｔｅｍ”と題された米国特許出願第１３／８３６，７８９号、第１３／８３６，７８９号および第１３／８３７，４１０号において詳しく説明される。これらの参照文献は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【００５１】
システムの始動時、燃料電池１８のアノードは、たとえば水蒸気および空気などあらゆる古いガスを除去するためにパージされることが好ましい。ＵＳ１３／８３７，４１０号および１３／８３６，７８９号におけるパージ弁システムの説明と同様に、コネクタ１６が燃料電池１８に接続されると、この動きがパージ弁を開き、オン／オフスイッチを作動させる必要なく形状記憶合金（ＳＭＡ）ワイヤを延伸する。一例において、水素ガスがアノードに流れ込み古いガスと入れ換わると、燃料電池１８が電流を生成し始め、それがＳＭＡワイヤを加熱するために用いられる。既定の時点で、ＳＭＡワイヤは元の形状に戻り、パージ弁を閉じる。すると燃料電池１８からの電流はＳＭＡワイヤとの接続を絶たれる。好適には、第２の流体導管４４がパージシステムの一部として用いられる。パージガスはカートリッジ１４へ移送されて排出されるか、あるいは燃料電池コネクタ１６、任意選択のハブ２９、またはカートリッジコネクタ１２において排出されてよい。パージガスはチューブの途中で排出されてもよい。
【００５２】
流体機能素子および電子制御素子を含む機能素子を燃料電池コネクタ１６、任意選択のハブ２９、またはカートリッジコネクタ１２内に設置することの利点は、それによって燃料電池を電子デバイス２０またはたとえばタブレットカバーなどのアクセサリ５０に組み込むことが容易になる点である。コンピュータデバイス内の空間は限られており、アクセサリ内ではさらに限られる。これらのデバイスの外部に機能素子を有することにより、燃料電池の埋込みまたは組込みの複雑性およびサイズが最小限になる。
【００５３】
図１２Ａ〜Ｆは、この変化例においては主に水素を移送する水素ケーブル１０の他の実施形態を示す。図１２Ａ〜Ｂに示すカートリッジコネクタ１２は、燃料カートリッジ１４に接続するための接続部１０４を有する。接続部１０４は、燃料カートリッジ１４の表面チャネルに受け入れられるサイズおよび寸法であり、中空チューブ１８は、燃料カートリッジの遮断弁を開くようなサイズおよび寸法である。接続部１０４および中空チューブ１０８ならびに遮断弁は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる第８，５６１，６９５号、第２０１１／０１８９５７４号、第２０１１／０２１２３７４号、第２０１１／００９９９０４号、第２０１１／０１０４０２１号、第１３／８３６，７８９号、および第１３／８３７，４１０号に開示される。カートリッジ１４からの水素は、中空チューブ１８を通ってカートリッジコネクタ１２へ流れ込む。そこから、水素は内部チャネル１１０を通ってドライヤ３０へ流れ込み、ドライヤ３０は、好適には螺旋経路である、蛇行した、すなわちアーチ状の経路１１２を備える。アーチ状経路は、水素ガスから水または水蒸気を乾燥させるためのより長い空間すなわち距離を提供する。経路１１２はチャネル１１０との交差点から始まり、出口チャネル１１４と交差するまでコネクタ１２の周囲を螺旋状に上昇する。水素はコネクタ１２から出て、導管１１、詳しくは燃料導管４２に入る。ドライヤ３０は、アーチ状経路１１２を取り巻くプロトン交換膜またはイオン交換膜（ＰＥＭ）１１６をさらに備える。水または水蒸気は、好適にはポリマーを備えるＰＥＭ１１６を通過する性向を有する。ＰＥＭ燃料電池において水蒸気はＰＥＭを通過し、それは浸透効果によって生じ得ることが観察されている。この効果は、本発明において水素ガスを乾燥させるために利用される。好適にはＰＥＭ１１６は、自身の構造的一体性を維持するために役立つスクリーンまたは他の支持部材を備える。図１２Ａに最適に示されるように、カートリッジコネクタ１２は、ドライヤ３０によって除去された水蒸気を大気中へ排出することができるように通気孔１１８を有する。
【００５４】
あるいは蛇行した経路１１２は、米国特許第７，４８１，８５８号の図１１に示され、そこで説明されている、バッフル経路すなわち複数のバッフルを含む経路を備えてよい。‘８５８号特許は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【００５５】
図１２Ｃ〜Ｄは、チューブ１１に流体接続および／または電気接続された典型的な燃料電池コネクタ１６を示す。燃料電池コネクタ１６は、末端部に遮断弁３８を備える。弁３８は通常、上述した中柱３８ａおよびシール部材３８ｂを備える。シール部材３８ｂは、柱３８ａの外側表面にシールを提供する。中空チューブは一般に、燃料電池デバイスから、柱３８ａを取り巻く弁３８内に挿入され、弁３８を開くためにシール３８ｂを柱３８ａから押し出す。好適には、燃料電池コネクタ１６は、上述したような圧力調整器３２をさらに備える。図示したように、圧力調整器は、２つの柔軟な膜３２ａおよびそれらの間に配置された可動本体３２ｂを備える。好適には本体３２ｂは、図示したようにばねによって離される２片を備える。ばねの付勢力を用いて、２つの膜の相対表面積および基準圧力、とりわけ圧力調整器３２は、導管４２／１１からの高圧力の水素ガスを調整し、より低いほぼ定圧のガスを、遮断弁３８を介して燃料電池に排出する。図１２Ｄに示す圧力調整器は、共同所有の第１３／８３６，７８９号および第１３／８３７，４１０号に開示されるものと実質的に同様である。他の適切な圧力調整器は、第１２／０５３，３７４号、第１３／３７１，０８９号、第８，００２，８５３号、第２０１０／０１０４４８１号、第２０１１／０１８９５７４号、および第１３／８３２，５２８号において説明される。これらの参照文献は全て、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。
【００５６】
なお、圧力調整器３２および／またはドライヤ３０は、コネクタ１２または１６のいずれかにあってよく、導管１１内にあってもよい。また、圧力調整器は好適には、プロセッサまたはコンピュータによって制御される必要がなく、自動的に圧力を調整する。そのような圧力調整器は、当該技術において受動圧力調整器として既知である。
【００５７】
図１Ａを参照すると、調整された水素は燃料電池コネクタを離れ、燃料電池１８によって受け取られる。燃料電池からの電気出力は、たとえばＤＣ／ＤＣコンバータによって、電子デバイス２０に電力供給するために必要な所望の電圧および電流になるように処理される。１つの実施形態において、処理された電気出力は、図１２Ｃに示すように弁３８の外側表面に配置される電気接点１２０を介して燃料電池コネクタ１６に返還される。しかし電気接点１２０は、燃料電池コネクタ１６のどこにあってもよい。図１２Ｅに示すように典型的なＬ字形を有する電気接点１２０は、燃料電池コネクタ１６の内側に伸長する。コネクタ１６内で、電気接点１２０はさらに、任意選択の接点１２２および任意選択の電気パッド１２４に電気的に接触する。燃料電池１８からの処理された電気出力は最終的に、上述したコネクタ５４、５６と同様に電子デバイス２０の充電ポートに直接接続され得る電気コネクタへ移送される。この電気コネクタの非限定的な例は、ＵＳＢミニまたはマイクロコネクタ、Ｌｉｇｈｔｉｎｇ（登録商標）コネクタなどであってよい。
【００５８】
本発明のケーブルは、運転中に衝撃によって燃料供給源すなわち燃料源が損傷することに関連する機械的問題を取り除く方法としても機能し得る。そのような状況は、米国特許公報第２００８／０１９９７５９号に開示される。
【００５９】
本明細書に開示される本発明の例示的な実施形態は上述した目的を果たすものであることは明らかであるが、多数の変形例および他の実施形態が当業者によって考案され得ることが理解される。したがって、以下の特許請求の範囲は、本発明の主旨および範囲の内に収まるものであるそのような変形例および実施形態の全てを包含することが意図されていることが理解されるであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ−Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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