(57)【要約】【課題】燃料カートリッジの向きによって液面が変動しても、液体燃料の残量の有無を視認により正確に検知することができる燃料カートリッジを提供する。【解決手段】弁体１１及び空気置換孔を有する燃料貯蔵槽１０内に、液体燃料１５が収容されると共に、液体燃料１５を誘導するための毛管力が付与された燃料誘導体２０が内包され、かつ、該燃料誘導体２０と液体燃料を供給するための燃料供給体４０とが接触することにより液体燃料が供給可能となる燃料カートリッジであって、前記液体燃料１５は、燃料誘導体２０に設けられた光透過性を有する樹脂で形成された燃料誘導管３０を介して燃料供給体４０に供給されると共に、前記燃料カートリッジからの液体燃料終了サインを燃料誘導管３０をセンサーにて判別することにより検知することを特徴とする燃料カートリッジＡ。【選択図】図５
2008140585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体及び空気置換孔を有する燃料貯蔵槽内に、液体燃料が収容されると共に、液体燃料を誘導するための毛管力が付与された燃料誘導体が内包され、かつ、該燃料誘導体と液体燃料を供給するための燃料供給体とが接触することにより液体燃料が供給可能となる燃料カートリッジであって、前記液体燃料は、燃料誘導体に設けられた光透過性を有する樹脂で形成された燃料誘導管を介して燃料供給体に供給されると共に、前記燃料カートリッジからの液体燃料終了サインを燃料誘導管をセンサーにて判別することにより検知することを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項２】
前記燃料誘導管の内周部及び／又は外周部には、液体燃料はじき層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料カートリッジ。
【請求項３】
前記燃料供給体の毛管力が、燃料誘導体の毛管力よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の燃料カートリッジ。
【請求項４】
前記燃料誘導管の内周部に微小な凹凸部を形成してなることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項５】
前記燃料誘導体が、燃料貯蔵槽内下部まで挿入されたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項６】
弁体は、スリット弁から構成され、該スリット弁に燃料供給体を挿入することで燃料カートリッジの燃料誘導体と挿入した燃料供給体とを連通させ、燃料カートリッジ内部の液体燃料を外部へ供給させる連通部が形成されると共に、スリット弁外周に突出部が形成され、該スリット弁が燃料カートリッジに収納された際に、前記突出部によりスリット弁が径方向に圧縮されることで前記連通部に圧縮力が作用するようにしたことを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項７】
前記空気置換孔は、燃料供給体をスリット弁に挿入することで、燃料供給体及びスリット弁の隙間に形成され、該空気置換孔によって燃料カートリッジ内部を開放し、燃料カートリッジ内部に空気置換できる空気置換部が形成されることを特徴とする請求項６記載の  燃料カートリッジ。
【請求項８】
前記空気置換孔は、燃料カートリッジの何れか部分に形成されることを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項９】
前記空気置換孔を、燃料供給体に挿入した状態で、閉鎖可能であることを特徴とする請求項８記載の燃料カートリッジ。
【請求項１０】
前記空気置換孔は、液体燃料に対し毛管力を有しないことを特徴とする請求項１〜９の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項１１】
燃料カートリッジは、酸素バリア性に優れる樹脂層を少なくとも一層以上有する樹脂層により構成されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項１２】
酸素バリア性に優れる樹脂が、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリロニトリル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルから選ばれる少なくとも１種である請求項１１記載の燃料カートリッジ。
【請求項１３】
液体燃料がメタノール液、エタノール液、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、ギ酸、ヒドラジン、アンモニア液、エチレングリコール、水素化ホウ素ナトリウム水溶液、ショ糖水溶液から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜１２の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用の燃料カートリッジに関し、更に詳しくは、携帯電話、ノート型パソコン及びＰＤＡなどの携帯用電子機器の電源として用いられる小型の燃料電池用に好適な燃料カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池は、空気電極層、電解質層及び燃料電極層が積層された燃料電池セルと、燃料電極層に還元剤としての燃料を供給するための燃料供給部と、空気電極層に酸化剤としての空気を供給するための空気供給部とからなり、燃料と空気中の酸素とによって燃料電池内で電気化学反応を生じさせ、外部に電力を得るようにした電池であり種々の形式のものが開発されている。
【０００３】
近年、環境問題や省エネルギーに対する意識の高まりにより、クリーンなエネルギー源としての燃料電池を、各種用途に用いることが検討されており、特に、メタノールと水を含む液体燃料を直接供給するだけで発電できる燃料電池が注目されてきている（例えば、特許文献１及び２参照）。
これらの燃料電池において、液体燃料を直接収容する燃料タンクとしては、例えば、液体燃料を直接収容するカートリッジ型の燃料電池用液体燃料貯蔵容器（例えば、特許文献３参照）や、燃料タンクの側面の少なくとも一部を透明若しくは半透明とし、また、視認性の窓部を設け、液体燃料の残量を視認可能とする燃料電池用燃料タンク、燃料カートリッジ（例えば、特許文献４〜６参照）が知られている。
【０００４】
しかしながら、これらの文献に記載された液体燃料を直接収容する燃料タンク等は、残燃料を残量視認部で視認することにより容易に確認できるものとしているが、残液体燃料を確認するための液面は、燃料タンクや燃料カートリッジの向きによって変動するため、液体燃料の残量を視認により正確に検知することができないという課題がある。また、光学センサーを取り付けて液体燃料の残量を検知する試みもなされているが、残液体燃料の液面が変動するため、センサーの一と、カートリッジの向きによっては、センサーにて電気的に検知することも難しく技術上の課題があるのが現状である。
【特許文献１】特開平５−２５８７６０号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献２】特開平５−３０７９７０号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献３】特開２００３−１０９６３３号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献４】特開２００５−３２７２０号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献５】特開２００５−１０８８１２号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献６】特開２００６−１７３００６号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の燃料カートリッジにおける課題及び現状に鑑み、これを解消するためになされたものであり、燃料カートリッジの向きによって液面が変動しても、液体燃料の残量の有無をセンサーにより判別することができる燃料カートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記従来の課題等について、鋭意検討した結果、燃料貯蔵槽内に、液体燃料が収容されると共に、液体燃料を誘導するための毛管力が付与された燃料誘導体が内包され、かつ、該燃料誘導体と液体燃料を供給するための燃料供給体とが接触することにより液体燃料が供給可能となる燃料カートリッジにおいて、燃料誘導体から燃料供給体に供給される構造を特定構造等とすることにより、上記目的の燃料カートリッジが得られることに成功し、本発明を完成するに至ったのである。
【０００７】
すなわち、本発明は、次の（１）〜（１３）に存する。
（１）  弁体及び空気置換孔を有する燃料貯蔵槽内に、液体燃料が収容されると共に、液体燃料を誘導するための毛管力が付与された燃料誘導体が内包され、かつ、該燃料誘導体と液体燃料を供給するための燃料供給体とが接触することにより液体燃料が供給可能となる燃料カートリッジであって、前記液体燃料は、燃料誘導体に設けられた光透過性を有する樹脂で形成された燃料誘導管を介して燃料供給体に供給されると共に、前記燃料カートリッジからの液体燃料終了サインを燃料誘導管をセンサーにて判別することにより検知することを特徴とする燃料カートリッジ。
（２）  前記燃料誘導管の内周部及び／又は外周部には、液体燃料はじき層が形成されていることを特徴とする上記（１）記載の燃料カートリッジ。
（３）  前記燃料供給体の毛管力が、燃料誘導体の毛管力よりも大きいことを特徴とする上記（１）又は（２）記載の燃料カートリッジ。
（４）  前記燃料誘導管の内周部に微小な凹凸部を形成してなることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（５）  前記燃料誘導体が、燃料貯蔵槽内下部まで挿入されたことを特徴とする上記（１）〜（４）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（６）  弁体は、スリット弁から構成され、該スリット弁に燃料供給体を挿入することで燃料カートリッジの燃料誘導体と挿入した燃料供給体とを連通させ、燃料カートリッジ内部の液体燃料を外部へ供給させる連通部が形成されると共に、スリット弁外周に突出部が形成され、該スリット弁が燃料カートリッジに収納された際に、前記突出部によりスリット弁が径方向に圧縮されることで前記連通部に圧縮力が作用するようにしたことを特徴とする上記（１）〜（５）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（７）  前記空気置換孔は、燃料供給体をスリット弁に挿入することで、燃料供給体及びスリット弁の隙間に形成され、該空気置換孔によって燃料カートリッジ内部を開放し、燃料カートリッジ内部に空気置換できる空気置換部が形成されることを特徴とする上記（６）記載の燃料カートリッジ。
（８）  前記空気置換孔は、燃料カートリッジの何れか部分に形成されることを特徴とする上記（１）〜（６）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（９）  前記空気置換孔を、燃料供給体に挿入した状態で、閉鎖可能であることを特徴とする上記（８）記載の燃料カートリッジ。
(１０)  前記空気置換孔は、液体燃料に対し毛管力を有しないことを特徴とする上記（１）〜（９）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
(１１)  燃料カートリッジは、酸素バリア性に優れる樹脂層を少なくとも一層以上有する樹脂層により構成されていることを特徴とする上記（１）〜（１０）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
(１２)  酸素バリア性に優れる樹脂が、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリロニトリル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルから選ばれる少なくとも１種である上記（１１）記載の燃料カートリッジ。
(１３)  液体燃料がメタノール液、エタノール液、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、ギ酸、ヒドラジン、アンモニア液、エチレングリコール、水素化ホウ素ナトリウム水溶液、ショ糖水溶液から選ばれる少なくとも１種である上記（１）〜（１２）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、燃料カートリッジの向きによって液面が変動しても、液体燃料の残量の有無をセンサーにて簡単に判別することができる燃料カートリッジが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳しく説明する。
図１〜図５は、本発明の燃料カートリッジの実施形態の一例を示す図面であり、図１〜図５は、燃料カートリッジの縦断面図、傾斜状態の縦断面図、横向きに載置した状態の縦断面図、逆転状態の縦断面図であり、図５（ａ）は、燃料誘導体に液体燃料を供給するための燃料供給体を接触した状態を示す縦断面図、（ｂ）は燃料供給体を弁体（スリット弁）に挿入した状態を示す概略横断面図である。
本実施形態の燃料カートリッジＡは、図１〜図５に示すように、燃料貯蔵槽１０と、該燃料貯蔵槽１０内に収容される液体燃料１５と、該液体燃料１５を誘導するための毛管力が付与された燃料誘導体２０と、光透過性を有する樹脂で形成された燃料誘導管３０と、燃料供給体４０とを備えている。
【００１０】
燃料貯蔵槽１０は、液体燃料を直接収容するものであり、先端側に排出口部１０ａを有する前部貯蔵部１０ｂと、後部貯蔵部１０ｃとを有し、該前部貯蔵部１０ｂと後部貯蔵部１０ｃとが嵌合等により固着することにより構成されている。
また、前記排出口１０ａには、その内周縁に、中央部に直線状のスリット部１１ａが形成されたスリット弁１１が固着されている。スリット弁１１は、ブチルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴムや、熱可塑性エラストマー等により構成されており、スリット弁１１の外周に設けられる突出部となる排出口１０ａによりスリット弁１１が径方向に圧縮される構成となっている。
【００１１】
上記前部貯蔵部１０ｂと後部貯蔵部１０ｃとにより構成される燃料貯蔵槽１０としては、直接収容する液体燃料１５に対して保存安定性、耐久性、ガス不透過性（酸素ガス、窒素ガス等に対するガス不透過性）があるものから構成されることが好ましく、例えば、アルミニウム、ステンレスなどの金属、合成樹脂、ガラスなどが挙げられる。
特に好ましくは、燃料貯蔵槽１０は、光透過性を有し、酸素バリア性に優れる樹脂層を少なくとも一層（単層又は２層以上の多層構造）以上有することが望ましい。光透過性、酸素バリア性に優れる樹脂としては、例えば、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリロニトリル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルから選ばれる少なくとも１種が挙げられる。これらの樹脂は、光透過性、ガス不透過性、特に酸素バリア性に優れ、しかも、製造や組立時のコスト低減及び製造の容易性の点で特に好ましい。
燃料貯蔵体１０が多層構造の場合は、少なくとも１層が、前記した性能（酸素バリア性等）を持つ樹脂で構成されていれば、残りの層は通常の光透過性を有する樹脂でも実使用上問題はない。このような構造の燃料貯蔵槽１０は、押出し成形、射出成形、共押出し成形などにより製造することができる。
本実施形態では、燃料貯蔵槽１０全体が光透過性を有する樹脂から構成されたものである。なお、燃料貯蔵槽１０の大部分を着色加工などにより光透過できない遮光部とし、燃料貯蔵槽１０の前方側を光透過部とし、該光透過部から燃料誘導管３０をセンサーにて判別できる構成としてもよいものである。この光透過部の全長は、該光透過部より、液体燃料貯蔵槽１０内に保持される液体燃料誘導管３０をセンサーで判別できる長さであればよく、好ましくは、１ｍｍ以上液体燃料貯蔵槽１０の全長以下、更に好ましくは、５ｍｍ以上が望ましい。
【００１２】
上記燃料貯蔵槽１０内に直接収容され、燃料貯蔵槽１０内を自由に動ける液体燃料１５としては、例えば、メタノールと水とからなるメタノール液が挙げられるが、燃料供給体から図示しない燃料電池本体の燃料電極体において燃料として供給された化合物から効率良く水素イオン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）が得られるものであれば、液体燃料は特に限定されず、燃料誘導体の構造などにもよるが、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、エタノール液、ギ酸、ヒドラジン、アンモニア液、エチレングリコール、水素化ホウ素ナトリウム水溶液、ショ糖水溶液などの液体燃料も用いることができる。
また、これらの液体燃料の濃度は、燃料電池の構造、特性等により種々の濃度の液体燃料を用いることができ、例えば、１〜１００％濃度の液体燃料を用いることができる。
【００１３】
燃料誘導体２０は、燃料貯蔵槽１０内に直接収容される液体燃料１５を誘導するための毛管力が付与された部材であり、図１に示すように、例えば、棒状となっており、燃料貯蔵槽１０の中央部に配置されている。
本実施形態の燃料誘導体２０は、燃料誘導体本体部２１と先端燃料誘導部２２とから構成されており、燃料誘導体本体部２１と先端燃料誘導部２２とは、光透過性を有する樹脂で形成された燃料誘導管３０を介して連結されている。また、先端燃料誘導部２２には、燃料供給体４０の挿入体４１を挿入するための凹部２３が形成されている。
この燃料誘導体２０を構成することとなる燃料誘導体本体部２１と先端燃料誘導部２２は、共に、液体燃料１５を誘導するための毛管力が付与された部材であればその材質は特に限定されず、例えば、天然繊維、獣毛繊維、ポリアセタール系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリフェニレン系樹脂などの１種又は２種以上の組み合わせからなる繊維束、フェルト等の繊維束を加工したもの、また、スポンジ、樹脂粒子、焼結体等の多孔体などから構成することができる。
【００１４】
燃料誘導管３０は、光透過性を有する筒状（管状）の液体燃料流路部材となるものであり、例えば、樹脂、ゴム、または、ガラス製等の透明部材又は半透明部材の材質から構成されている。具体的には、透明又は半透明の樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、環状ポリオレフィン、ポリ（１−メチル−４−ペンテン）などのポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートやポリブチレンテレフタレート、並びに、フッ素樹脂、フッ化ビニリデンなどのフッ素プラスチックなどが挙げられ、また、透明又は半透明のゴムとしては、フッ素ゴムやシリコーンゴムなどが挙げられる。本実施形態では、ポリプロピレンから構成されている。
【００１５】
この燃料誘導管３０の後端部分に、燃料誘導体本体部２１が嵌入されると共に、前端部分に先端燃料誘導部２２が嵌入され、先端燃料誘導部２２の先端側は排出口１０ａの後端側に嵌入され、先端燃料誘導部２２の後端部は燃料貯蔵槽１０内の下部まで挿入、具体的には、後部貯蔵体１０ｃの底面部に接触する構造となっている。これにより、燃料貯蔵槽１０内の液体燃料を最後まで燃料誘導体本体部２１により吸入する構成となっており、また、燃料誘導管３０は、燃料誘導体本体部２１と先端燃料誘導部２２とにより、燃料貯蔵槽１０内の前方部に保持される構成となっている。
【００１６】
この燃料誘導管３０を保持する構成により、光透過性を有する燃料貯蔵槽１０の前方側を光学センサーによるセンサー５０にて測定すれば燃料誘導管３０が容易に判別することができる。
このセンサー５０は、図５に示すように、投光素子部５１と受光素子部５２からなり構成され、投光素子部５１からの光を燃料誘導管３０を介して、受光素子部５２に照射する装置である。具体的には、光学センサーとしては、キーエンス社製の光ファイバセンサ  ＦＳ−Ｖ２１  光源ＬＥＤ赤、ファイバユニット  ＦＵ−５ＦＺなどを用いて構成することができる。
このセンサー５０により、液体燃料が燃料誘導管３０にある場合と、ない場合（空気が燃料誘導管にある場合）では、燃料と空気との屈折率が変化するため、受光素子部５２に照射される光量が変化し、残量を識別することができるものとなる。
このセンサー５０を構成する光学センサーは、燃料カートリッジに搭載してもよいが、燃料電池（発電機）本体に搭載されることが好ましい。
【００１７】
また、液体燃料１５は毛細管力により燃料誘導体本体部２２、燃料誘導体３０に流入し、該燃料誘導体３０を介して先端燃料誘導部２２、該先端燃料誘導部２２に挿入される燃料供給体４０に供給され、燃料電池本体に供給されることとなる。
この燃料誘導管３０の長さは、液体燃料をスムーズに流通させると共に、液体燃料終了サインをセンサーで判別できる長さであればよく、通常、１〜１０ｍｍ程度である。
【００１８】
また、用いる液体燃料は透明なことが多いので、光透過性を有する燃料誘導管３０を用いても、液体燃料の供給が終了したか否かの終了サインをセンサーでの判別感度が悪い場合がある。このような場合には、燃料誘導管３０の内周部にヤスリ等による切削加工やレーザー加工などによって微小な凹凸部を形成することで、液体燃料が存在しているときは光が透過するが、液体燃料の供給が終了した場合に光が拡散し、透過しなくなる。更に、微小な凹凸部を、燃料終了を告知できるような文字、例えば、「終了」の表示となる標章として形成することにより、センサーによる検知後、取り外したカートリッジを使用者が見たとき、目視においても終了を知ることができるようにしてもよいものである。
【００１９】
更に、液体燃料１５の供給を更に円滑に、かつ、スムーズに行い、更に良好な光透過性を発揮するために、光透過性を有する燃料誘導管３０の内周部及び／又は外周部に液体燃料をはじく液体燃料はじき層を形成することが好ましい。
この液体燃料はじき層は、光透過性及び液体燃料はじき性に優れ、燃料誘導管３０内を流通する液体燃料及び外周に接する液体燃料の付着、残存防止機能を有し、これにより液体燃料終了サインをきわめて容易に確認（判別）するために形成するものである。
この液体燃料はじき層としては、例えば、パーフルオロアルキル基を有するフッ素樹脂をコーティングしたコーティング層からなるもの、ジメチルシリコーンを有するシリコーンワニスの硬化物からなるもの、上記シリコーンワニスの硬化機構が、縮合型、付加型、ＵＶ型の何れかであるもの、更に、上記シリコーンワニスにはシリカ微粒子が含有してなるもの、アクリル系樹脂にジメチルシリコーン又はパーフルオロアルキル基又はこれらの両方がグラフトしてなるコーティング層からなるものが挙げられる。
【００２０】
液体燃料はじき層の形成方法としては、例えば、上記パーフルオロアルキル基を有するフッ素樹脂、上記ジメチルシリコーンを有するシリコーンワニス（付加型、ＵＶ型、縮合型）又はシリカ微粒子を含有するもの、上記グラフト樹脂等をそのまま塗布、または適宜、ＭＣＨ（メチルシクロヘキサン）、ＩＰＡ／トルエンの混合液溶媒、ｎ−ＰＡなどの溶媒に溶解して液体燃料誘導管３０の内周部及び／又は外周部に塗布することにより、または、これらの燃料誘導管３０を前記各コーティング樹脂液中等に浸漬処理すること（ディッピング法）等により、燃料誘導管３０の液体燃料と接する面に液体燃料はじき層を形成することができる。
この液体燃料はじき層の厚みとしては、好ましくは、０．０５〜２００μｍ、更に好ましくは、０．１〜５０μｍとすることが望ましい。この厚みの形成は、塗布回数、塗布液濃度等を変えることにより調整することができる。
【００２１】
燃料供給体４０は、燃料貯蔵槽１０内の液体燃料１５を図示しない燃料電池本体に供給する部材であり、上述の燃料誘導体本体部２２、先端燃料誘導部２２と同様に、多孔質体及び／又は繊維束体などから構成される棒状の挿入体４１を有している。
この燃料供給体４０の挿入体４１を先端燃料誘導部２２の凹部２３に挿入することにより、先端燃料誘導部２２と燃料供給体４０とが毛管連結されて燃料貯蔵槽１０内の液体燃料１５が図示しない燃料電池本体に供給可能となる。
本実施形態において、液体燃料１５の供給を更に円滑に、かつ、スムーズに行うために、燃料供給体４０の毛管力は、燃料誘導体２０の毛管力よりも大きくすることが好ましく、更に好ましくは、燃料誘導体本体部２２の毛管力＜燃料誘導管３０の毛管力＜先端燃料誘導部２２の毛管力＜燃料供給体４０の毛管力とすることが望ましい。
【００２２】
このように構成される本第実施形態の燃料カートリッジＡでは、図５（ａ）に示すように、燃料供給体４０の挿入体４１を燃料貯蔵槽１０内のスリット弁１１のスリット孔１１ａを介して燃料カートリッジの燃料誘導体をなす先端燃料誘導部２２の凹部２３まで挿入することで燃料誘導体２０と燃料供給体４０とが連通され、燃料カートリッジＡ内の液体燃料１５を外部へ供給させる連通部が形成されることとなる。
燃料貯蔵槽１０内のスリット弁１１は、燃料供給体４０の挿入部４１が挿入されることで、図５（ｂ）に示すように、スリット弁１１が径方向に圧縮されることで連通部を構成する挿入体４１に圧縮力が作用する構造となる。また、燃料供給体４０の挿入体４１とスリット弁１１の隙間に液体燃料１５に対し毛管力を有しない空気置換孔１２ができることによって、燃料カートリッジＡ内部を開放し、燃料カートリッジＡ内部に空気置換できる空気置換部が形成され、燃料カートリッジＡ内部の液体燃料１５を効率よく燃料電池本体へ供給することができることとなる。
【００２３】
この燃料カートリッジＡでは、上記燃料供給体４０の挿入体４１をスリット弁１１を介して燃料カートリッジの燃料誘導体をなす先端燃料誘導部２２の凹部２３に挿入することで燃料誘導体２０と燃料供給体４０とが連通され、燃料誘導体２０、燃料誘導管３０、燃料供給体４０の毛管力により、好ましくは、上述の不等式となる各毛管力により、液体燃料１５は燃料誘導管３０内を通過し、燃料供給体４０に供給され、燃料電池本体へ供給されることとなり、液体燃料１５は常時燃料誘導管３０内を通り燃料供給体４０に供給される構造となるので、燃料貯蔵槽１０内の液体燃料が減少して終了する場合には、液体燃料誘導管３０内の液体燃料の通過が無くなることにより判るものとなる。
すなわち、本第実施形態の燃料カートリッジＡでは、燃料貯蔵槽１０内の液体燃料の終了サインを光透過性の燃料貯蔵槽１０を介して上記燃料誘導管３０をセンサー５０にて判別することにより検知することができるものとなる。よって、燃料貯蔵槽１０内の残りの液体燃料の有無をセンサー５０により、カートリッジの向き、若しくは液面の位置よらず燃料カートリッジの残量を判別する位置を固定した状態においても、確実に判別することができるものとなる。
【００２４】
本実施形態では、燃料貯蔵槽１０は、上述の如く、前部貯蔵部１０ｂと後部貯蔵部１０ｃとにより構成されるものであるが、後部貯蔵部１０ｃを前部貯蔵体１０ｂに着脱自在に密閉できる機構として、液体燃料の終了サインを燃料誘導管３０のセンサー５０にて判別後、後部貯蔵体１０ｃを取り外して補充液体燃料を充填することより、また、燃料貯蔵槽１０に別個に再充填口を設けて、該再充填口から液体燃料を充填することなどにより再使用してもよいものである。
【００２５】
図６は、本発明の燃料カートリッジの他の実施形態を示す縦断面図である。なお、図６中、上記実施形態の燃料カートリッジＡと同様の構造は同一符号を付してその説明を省略する。
この実施形態となる燃料カートリッジＢは、空気置換孔１２ａを、図６に示すように、燃料貯蔵槽１０の上部に形成した点でのみ、上述の実施形態の燃料カートリッジＡと相違するものである。
この空気置換孔１２ａを別個に設けることにより、更に、液体燃料１５の供給を更に円滑に、かつ、スムーズに行うことができることとなる。
なお、空気置換孔１２ａの形成位置は、燃料貯蔵槽１０の何れか部分に形成することができ、好ましくは毛管力を有しないことが望ましい。また、この空気置換孔１２ａは、燃料供給体４０が挿入された状態で、閉鎖可能であることが好ましく、本実施形態では、蓋体を挿入することで閉鎖可能となる構成となっている。
【００２６】
本発明の燃料カートリッジは、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができるものである。
例えば、燃料貯蔵槽内の底部や下側隅部の燃料を効率よく誘導するため、燃料誘導体の下部に底部面に接触する第２燃料誘導体を毛管連結させた状態のもの、例えば、横Ｔ字状の燃料誘導体を配置したものあってもよい。
また、上記実施形態では、断面が円形形状の燃料貯蔵槽を用いたが、四角形状も牛久は多角形断面や、楕円断面形状の燃料貯蔵槽を用いても良いものである。
【実施例】
【００２７】
次に、本発明を実施例及び比較例により、更に詳述するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００２８】
〔実施例１：図１〜図５に準拠〕
下記に示す構成の液体燃料カートリッジを作製した。
（燃料貯蔵槽１０、スリット弁１１の構成）
燃料貯蔵槽１０全体：ポリプロピレン製、大きさ：直径４０ｍｍ×全長１００ｍｍ、光透過性を有する。
スリット弁１１：長さ２ｍｍ、外形７ｍｍ、ブチルゴム製、スリット長さ４ｍｍ、
（燃料誘導体２０の構成）
燃料誘導体本体部２１：ポリエステル繊維束製、気孔率７０％、長さ７０ｍｍ、外径８ｍｍ、毛管力２００ｍｍ７０ｗｔ％メタノール液
先端燃料誘導部２２：ポリエステル繊維束製、気孔率６０％、長さ１２ｍｍ、外径８ｍｍ、毛管力３００ｍｍ７０ｗｔ％メタノール液、凹部の深さ７ｍｍ、内径３ｍｍ
（燃料誘導管３０の構成）
ポリプロピレン製、長さ２０ｍｍ、内径８ｍｍ、外径１０ｍｍ、毛管力：なし（１０ｍｍ以下）、燃料誘導管３０内に燃料誘導体本体部２１及び先端燃料誘導部２２の端部を夫々５ｍｍ嵌入した。
（燃料供給体４０の構成）
燃料供給体４０として、ポリエステル繊維束製、気孔率５７％、大きさ１５×３ｍｍ、毛管力３５０ｍｍ７０ｗｔ％メタノール液
（液体燃料種及び充填量）
７０ｗｔ％メタノール液、４０ｍｌ充填
（センサーの構成）
センサーとして、キーエンス社製の光学センサーである光ファイバセンサ  ＦＳ−Ｖ２１  光源ＬＥＤ赤、ファイバユニット  ＦＵ−５ＦＺを用いて燃料誘導管を挟んで配置し、その距離を５０ｍｍで用いた。
【００２９】
（比較例１：図７、図８参照）
下記に示す構成の液体燃料カートリッジを作製した。
（燃料貯蔵槽１０、スリット弁１１の構成）
上記実施例１と同じ構成
（燃料誘導体２５の構成）
燃料誘導体２５：ポリエステル繊維束製、気孔率６０％、長さ９３ｍｍ、外径８ｍｍ、毛管力３００ｍｍ７０ｗｔ％メタノール液
（燃料誘導管３０及び燃料供給体４０の構成、液体燃料種及び充填量、光学センサー）
上記実施例１と同じ構成
【００３０】
上記構成により得られた実施例１の燃料カートリッジＡは、組立後、スリット弁に燃料供給体を挿入することで燃料カートリッジの燃料誘導体２０の先端燃料誘導部２２と挿入した燃料供給体の挿入体４１とが連通されて連通部が形成され、燃料貯蔵槽内の液体燃料は、光透過性を有する樹脂で形成された燃料誘導管を介して燃料供給体に供給できることが判った。次いで、液体燃料がなくなっていること、すなわち、燃料カートリッジからの液体燃料終了サインを、燃料カートリッジの向きによらず、燃料誘導管３０をセンサー５０にて判別することで、確実に検知することができた。
これに対して、比較例１の燃料カートリッジでは、液体燃料の液面の位置がカートリッジの向きによって変化するため、残燃料がある状態でも、センサーが燃料終了サインを検知し、最後まで燃料を排出することができない構造であることが判った。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す燃料カートリッジの縦断面図である。
【図２】燃料カートリッジを傾斜状態にした縦断面図である。
【図３】燃料カートリッジを横向きに載置した状態の縦断面図である。
【図４】燃料カートリッジを逆さま状態にした縦断面図である。
【図５】（ａ）は、燃料カートリッジの燃料誘導体に液体燃料を供給するための燃料供給体を接触した状態を示す縦断面図、（ｂ）は燃料供給体を弁体（スリット弁）に挿入した状態を示す概略横断面図である。
【図６】本発明の実施形態の他例を示す燃料カートリッジの縦断面図である。
【図７】（ａ）は比較例１の燃料カートリッジの縦断面図、（ｂ）傾斜状態にした縦断面図である。
【図８】比較例１の燃料カートリッジの使用状態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ    燃料カートリッジ
１０    燃料貯蔵槽
２０    燃料誘導体
３０    燃料誘導管
４０    燃料供給体
５０    センサー
【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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