(57)【要約】【目的】燃料電池で生成され、回収された水の漏れ出しを防止する。【構成】燃料パック１１０は、燃料袋体１２４と排出液袋体１２６の２槽構造になっている。燃料袋体１２４は可撓性材料なので、容積を変えられる。また、排出液袋体１２６には乾燥剤１２８が充填されており、排出液袋体１２６に水蒸気として送り込まれる水を吸着する。このため、排出液袋体１２６内に水を液体として貯留しなくても良いので、水が燃料パック１１０から漏れ出さない。【選択図】　図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池で発電を起す燃料を貯留する燃料貯留部と、
前記燃料貯留部に設けられ、前記燃料電池の燃料極の給液口に接続される燃料供給口と、
前記燃料電池から排出される排出液を貯留する排出液貯留部と、
前記排出物貯留部に設けられ、前記燃料電池の空気極の排液口に接続される排出液回収口と、
前記燃料貯留部と前記排出液回収部を仕切る変形可能なシート材と、
を有する燃料パックと前記燃料電池とを備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池で発電された電力を蓄える２次電池を有することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記排出液貯留部に凍結防止剤が備えられてい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】
前記凍結防止剤は、前記排出液貯留部に充填されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記凍結防止剤は、前記排出液貯留部に被覆されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記排出液貯留部に乾燥剤を充填したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記排出液回収口に口部を着脱可能に取り付けられて前記排出液貯留部を構成し、前記乾燥剤が充填される排出液袋体を有することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記シート材が可撓性材料であることを特徴とする請求項
１乃至６の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記シート材が耐アルコール性の材料であることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記燃料貯留部が袋体で構成され、前記燃料供給口と前記排出液回収口が設けられ、前記袋体を収納し、前記袋体の外側を前記排出液貯留部とする可撓性のケーシングを備えることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記排出液貯留部又は前記ケーシングに貯留された排出液を加熱する加熱手段を有することを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
燃料電池で発電を起す燃料を貯留する燃料袋体と、
前記燃料袋体の口部に設けられ、前記燃料電池の燃料極の供給口に接続される燃料供給口と、
前記燃料を貯留した前記袋体を収納する可撓性のケーシングと、
前記ケーシングに設けられ、前記燃料電池の空気極の排液口に接続される排出液回収口と、
を有することを特徴とする燃料パック。
【請求項１２】
前記ケーシングに乾燥剤を充填したことを特徴とする請求項１１に記載の燃料パック。
【請求項１３】
前記排出液回収口に口部を着脱可能に取り付けられて前記ケーシングに収納され、前記乾燥剤が充填される排出液袋体を有することを特徴とする請求項１２に記載の燃料パック。
【請求項１４】
前記ケーシングに凍結防止剤が備えられたことを特徴とする請求項１１乃至１３の何れかに記載の燃料パック。
【請求項１５】
燃料電池で発電を起す燃料を貯留する燃料貯留部と、
前記燃料貯留部に設けられ、前記燃料電池の燃料極の給液口に接続される燃料供給口と、
前記燃料電池から排出される排出液を貯留する排出液貯留部と、
前記排出物貯留部に設けられ、前記燃料電池の空気極の排液口に接続される排出液回収口と、
前記燃料貯留部と前記排出液回収部を仕切る変形可能なシート材と、
を備える燃料パックであって、
前記排出液貯留部に乾燥剤を充填したことを特徴とする燃料パック。
【請求項１６】
前記排出液回収口に口部を着脱可能に取り付けられて前記排出液貯留部を構成し、前記乾燥剤が充填される排出液袋体を有することを特徴とする請求項１５に記載の燃料パック。
【請求項１７】
燃料電池で発電を起す燃料を貯留する燃料貯留部と、
前記燃料貯留部に設けられ、前記燃料電池の燃料極の給液口に接続される燃料供給口と、
前記燃料電池から排出される排出液を貯留する排出液貯留部と、
前記排出物貯留部に設けられ、前記燃料電池の空気極の排液口に接続される排出液回収口と、
前記燃料貯留部と前記排出液回収部を仕切る変形可能なシート材と、
を備える燃料パックであって、
前記排出液貯留部に凍結防止剤が備えられていることを特徴とする燃料パック。
【請求項１８】
前記凍結防止剤は、前記排出液貯留部に充填されていることを特徴とする請求項１７に記載の燃料パック。
【請求項１９】
前記凍結防止剤は、前記排出液貯留部に被覆されていることを特徴とする請求項１７に記載の燃料パック。
【請求項２０】
前記シート材が可撓性材料であることを特徴とする請求項１７乃至１９の何れかに記載の燃料パック。
【請求項２１】
燃料電池の燃料極の給液口と燃料電池の空気極の排液口を備えるカメラであって、
請求項１乃至２０の何れかに記載の燃料パックが装填されることを特徴とするカメラ。
【請求項２２】
燃料電池の燃料極の給液口と燃料電池の空気極の排液口を備えるカメラ付き携帯電話であって、
請求項１乃至２０の何れかに記載の燃料パックが装填されることを特徴とするカメラ付き携帯電話。
【請求項２３】
燃料電池の燃料極の給液口と燃料電池の空気極の排液口を備える携帯端末であって、
請求項１乃至２０の何れかに記載の燃料パックが装填されることを特徴とする携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池で使われる燃料を貯留する燃料パック、燃料パックと燃料電池で構成される燃料電池システム、及び燃料電池システムを備えるカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、定常的に発電を続けることができる燃料電池が考案されている（例えば、特許文献１参照）。特に、デジタルカメラ等の携帯機器の高容量電源として注目されているのが、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）である。このＰＥＦＣの中でも、メタノール水溶液を電池に直接供給するメタノール直接型燃料電池（ＤＭＦＣ）は、メタノールから水素を作る改質器や二酸化炭素濃度制御用の反応器等の周辺補助機器が不要な事から小型化に向いている。
【０００３】
図１４に示すように、ＤＭＦＣでは、メタノール水溶液（ＣＨ３ＣＯＯＨ＋Ｈ２Ｏ）と酸素（Ｏ２）の化学反応により電気が作られる。最小構成単位である単セル１００は、プロトン導電膜１０２と呼ばれる薄膜をアノード（燃料極）１０４とカソード（空気極）１０６の２つの電極で挟んだ構造になっている。燃料となるメタノール水溶液はアノード１０４の触媒作用で水素イオン（Ｈ＋）と電子（ｅ―）と二酸化炭素（ＣＯ２）に分解される。
【０００４】
このとき、発生する電子により発電する。また、二酸化炭素はアノード１０４から放出される。そして、水素イオンはプロトン導電膜１０２中を移動し、カソード１０６に供給された酸素と結びついて水（Ｈ２Ｏ）になり、カソード１０６から排出される。
【０００５】
このため、ＤＭＦＣを電源として使用するためには、電力源としてメタノール水を供給するのみではなく、水の回収も行わなければならず、従来から、燃料電池で生成される副生成物を回収する燃料電池システムが考案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、従来の燃料電池システムでは、副生成物の漏れ出し対策が十分ではなかったので、生成された水等の副生成物が燃料電池システムから漏れ出し、カメラ等の精密電子機器に漏電、電子部品の劣化、及び端子の接触不良等の問題が発生してしまう恐れがあった。
【０００７】
また、寒冷地での使用が考慮されていなかったので、副生成物が凍結してしまい、回収された副生成物を燃料電池システムから取り出すことが出来なくなる恐れがあった。
【０００８】
さらに、燃料電池の発電が制御されておらず、電子機器へ過剰に電力を供給し、燃料を浪費してしまうという問題があった。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−１６３９６５号公報
【特許文献２】
特開２００３−３６８７９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、燃料電池で生成された副生成物の漏れ出しと凍結、及び燃料の浪費を防止することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の燃料電池システムは、燃料電池で発電を起す燃料を貯留する燃料貯留部と、前記燃料貯留部に設けられ、前記燃料電池の燃料極の給液口に接続される燃料供給口と、前記燃料電池から排出される排出液を貯留する排出液貯留部と、前記排出物貯留部に設けられ、前記燃料電池の空気極の排液口に接続される排出液回収口と、前記燃料貯留部と前記排出液回収部を仕切る変形可能なシート材と、を有する燃料パックと前記燃料電池とを備える燃料電池システムであって、前記燃料電池で発電された電力を蓄える２次電池を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の燃料電池システムでは、燃料貯留部に燃料供給口が設けられている。この燃料供給口は燃料電池の燃料極の給液口に接続される。これによって、燃料貯留部に貯留されている燃料を燃料供給口と給液口を通じて、燃料極に供給し、発電を起すことができる。
【００１３】
また、排出液貯留部には、排出液回収口が設けられている。この排出液回収口は燃料電池の空気極の排液口に接続される。このため、空気極で生成された排出液を排液口と排出液回収口を通じて排出液貯留部に貯留することができる。
【００１４】
ここで、燃料貯留部と排出液貯留部は変形可能なシート材で仕切られているので、燃料貯留部と排出液貯留部は容積を自在に変えることができる。このため、燃料電池に燃料を供給する前の燃料貯留部の容積は貯留した燃料によって拡大し、相対的に排出液貯留部の容積は縮小している。
【００１５】
しかし、燃料パックを燃料電池に装填して燃料が消費されると、燃料貯留部内の燃料が減少して燃料貯留部の容積は縮小し、相対的に排出液貯留部の容積は拡大する。このため、燃料電池から排出される排出液を回収するのに十分なスペースが燃料パック内に生じる。
【００１６】
以上のように、変形可能なシート材によって排出液貯留部と燃料貯留部を仕切ることによって、排出液貯留部と燃料貯留部を燃料パック内の同一のスペースに設けることができるので、燃料パックを小型化でき、また、燃料電池を備えた電子機器に排タンクを設ける必要もなくなる。
【００１７】
また、燃料電池で発電された電力が、２次電池に蓄えられる。このため、２次電池の電力が不足している時だけ燃料電池を発電させればよいので、電力の過剰供給がなく、燃料の浪費を防止できる。
【００１８】
請求項２に記載の燃料電池システムは、請求項１に記載の燃料電池システムであって、前記排出液貯留部に凍結防止剤が備えられていることを特徴とする。
【００１９】
請求項２に記載の燃料電池システムでは、排出液貯留部に凍結防止剤が備えられている。このため、気温が氷点下になるような寒冷地でこの燃料パックを使用する場合でも、排出液貯留部に回収された排出液が凍結してしまうことがない。
従って、寒冷地で使用する場合でも排出液貯留部に貯まった排出液を取り出すことができ、燃料貯留部に燃料を補充するスペースを確保できるので、燃料パックを継続して使用できる。
【００２０】
請求項３に記載の燃料電池システムは、請求項２に記載の燃料電池システムであって、前記凍結防止剤は、前記排出液貯留部に充填されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項３に記載の燃料電池システムでは、凍結防止剤が排出液貯留部に充填されている。このため、凍結防止剤が古くなると、凍結防止剤を排出液貯留部から取り出して、新しい凍結防止剤を排出液貯留部に充填すれば良く、凍結防止剤の交換が容易である。
【００２２】
請求項４に記載の燃料電池システムは、請求項２に記載の燃料電池システムであって、前記凍結防止剤は、前記排出液貯留部に被覆されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項４に記載の燃料電池システムでは、排出液貯留部が凍結防止剤で被覆されているので、排出液貯留部に回収された排出液が凍結しない。また、顆粒状の凍結防止剤のように交換の必要がない。
【００２４】
請求項５に記載の燃料電池システムは、請求項１乃至４の何れかに記載の燃料電池システムであって、前記排出液貯留部に乾燥剤を充填したことを特徴とする。
【００２５】
請求項５に記載の燃料電池システムでは、排出液貯留部に乾燥剤が充填されている。このため、水蒸気として排出液貯留部に回収される排出液は乾燥剤に吸着される。従って、排出液を液体として排出液貯留部に貯留しなくても良いので、排出液の排出液貯留部からの漏れ出しを防止し、カメラ等の電子機器に漏電、電子部品の劣化、及び端子の接触不良等の問題が発生することを防止できる。
【００２６】
請求項６に記載の燃料電池システムは、請求項５に記載の燃料電池システムであって、前記排出液回収口に口部を着脱可能に取り付けられて前記排出液貯留部を構成し、前記乾燥剤が充填される排出液袋体を有することを特徴とする。
【００２７】
請求項６に記載の燃料電池システムでは、燃料貯留部と排出液貯留部は可撓性材料のシート材で仕切られている。このため、燃料電池に燃料を供給する前の燃料貯留部の容積は、貯留した燃料によってシート材が膨張して、拡大する。相対的に、排出液貯留部の容積は縮小している。
【００２８】
しかし、燃料パックを燃料電池に装填して燃料が消費されると、燃料貯留部内の燃料の量が減少し、シート材が収縮して燃料貯留部の容積は縮小し、相対的に排出液貯留部の容積は拡大する。このため、燃料電池から排出される排出液を回収するのに十分なスペースが燃料パック内に生じる。
【００２９】
請求項７に記載の燃料電池システムは、請求項１乃至６の何れかに記載の燃料電池システムであって、前記シート材が可撓性材料であることを特徴とする。
【００３０】
請求項７に記載の燃料電池システムでは、燃料貯留部と排出液貯留部は可撓性材料のシート材で仕切られている。このため、燃料電池に燃料を供給する前の燃料貯留部の容積は、貯留した燃料によってシート材が膨張して、拡大する。相対的に、排出液貯留部の容積は縮小している。
【００３１】
しかし、燃料パックを燃料電池に装填して燃料が消費されると、燃料貯留部内の燃料の量が減少し、シート材が収縮して燃料貯留部の容積は縮小し、相対的に排出液貯留部の容積は拡大する。このため、燃料電池から排出される排出液を回収するのに十分なスペースが燃料パック内に生じる。
【００３２】
請求項８に記載の燃料電池システムは、請求項１乃至７の何れかに記載の燃料電池システムであって、前記シート材が耐アルコール性の材料であることを特徴とする。
【００３３】
請求項８に記載の燃料電池システムでは、燃料貯留部と排出液貯留部は耐アルコール性のシート材で仕切られている。このため、燃料電池の燃料としてメタノール等のアルコールによって劣化することはない。
【００３４】
請求項９に記載の燃料電池システムは、請求項１乃至８の何れかに記載の燃料電池システムであって、前記燃料貯留部が袋体で構成され、前記燃料供給口と前記排出液回収口が設けられ、前記袋体を収納し、前記袋体の外側を前記排出液貯留部とする可撓性のケーシングを備えることを特徴とする。
【００３５】
請求項９に記載の燃料電池システムでは、燃料袋体の内側を燃料貯留部、燃料袋体の外側を排出液貯留部とすることができるため、ケーシングの中に特別な仕切りを設ける必要がなくなる。
【００３６】
また、可撓性のケーシングに圧力を加えるだけで、ケーシングの内圧が上がり、袋体から燃料供給口と給液口を通って燃料極に燃料が送られる。そして、ケーシングに圧力を加えることを止めると、ケーシングの内圧が下がるので、空気極から排液口と排出液供給口を通してケーシングへ排出液を回収することができる。
【００３７】
請求項１０に記載の燃料電池システムは、請求項１乃至９の何れかに記載の燃料電池システムであって、前記排出液貯留部又は前記ケーシングに貯留された排出液を加熱する加熱手段を有することを特徴とする。
【００３８】
請求項１０に記載の燃料電池システムでは、排出液貯留部に貯留された排出液が加熱手段によって加熱され凍結を防止されている。なお、この加熱手段によって燃料電池を加熱するようにしても良い。この場合、寒冷地では化学反応が起きず、発電できないような種類の燃料電池でも、化学反応を促進され、発電できるようになる。
【００３９】
請求項１１に記載の燃料パックは、燃料電池で発電を起す燃料を貯留する燃料袋体と、前記燃料袋体の口部に設けられ、前記燃料電池の燃料極の供給口に接続される燃料供給口と、前記燃料を貯留した前記袋体を収納する可撓性のケーシングと、前記ケーシングに設けられ、前記燃料電池の空気極の排液口に接続される排出液回収口と、を有することを特徴とする。
【００４０】
請求項１１に記載の燃料パックでは、燃料袋体の内側を燃料貯留部、ケーシングの内側を排出液貯留部とすることができるため、ケーシングの中に特別な仕切りを設ける必要がなくなる。
【００４１】
また、可撓性のケーシングに圧力を加えるだけで、ケーシングの内圧が上がり、袋体から燃料供給口と給液口を通って燃料極に燃料が送られる。そして、ケーシングに圧力を加えることを止めると、ケーシングの内圧が下がるので、空気極から排液口と排出液供給口を通してケーシングへ排出液を回収することができる。
【００４２】
請求項１２に記載の燃料パックは、請求項１１に記載の燃料パックであって、前記ケーシングに乾燥剤を充填したことを特徴とする。
【００４３】
請求項１２に記載の燃料パックでは、ケーシングに乾燥剤が充填されている。
このため、水蒸気としてケーシングに回収される排出液は乾燥剤に吸着される。
従って、排出液を液体としてケーシングに貯留しなくても良いので、排出液のケーシングからの漏れ出しを防止し、カメラ等の電子機器に漏電、電子部品の劣化、及び端子の接触不良等の問題が発生することを防止できる。
【００４４】
請求項１３に記載の燃料パックは、請求項１２に記載の燃料パックであって、前記排出液回収口に口部を着脱可能に取り付けられて前記ケーシングに収納され、前記乾燥剤が充填される排出液袋体を有することを特徴とする。
【００４５】
請求項１３に記載の燃料パックでは、乾燥剤が排出液袋体に充填されている。
そして、排出液袋体は、口部を排出液回収口に着脱可能に取り付けられてケーシングに収納されている。このため、排出液袋体に回収された排出液の量が増え、乾燥剤が水蒸気を吸着できなくなった時には、乾燥剤のみを交換するのではなく、排出液袋体ごと交換するようにすれば良い。これによって、乾燥剤の交換が容易になる。
【００４６】
請求項１４に記載の燃料パックは、請求項１１乃至１３の何れかに記載の燃料パックであって、前記ケーシングに凍結防止剤が備えられたことを特徴とする。
【００４７】
請求項１４に記載の燃料パックでは、ケーシングに凍結防止剤が備えられている。このため、気温が氷点下になるような寒冷地でこの燃料パックを使用する場合でも、ケーシングに回収された排出液が凍結してしまうことがない。従って、寒冷地で使用する場合でもケーシングに貯まった排出液を取り出すことができ、燃料袋体に燃料を補充するスペースを確保できるので、燃料パックを継続して使用できる。
【００４８】
請求項１５に記載の燃料パックは、燃料電池で発電を起す燃料を貯留する燃料貯留部と、前記燃料貯留部に設けられ、前記燃料電池の燃料極の給液口に接続される燃料供給口と、前記燃料電池から排出される排出液を貯留する排出液貯留部と、前記排出物貯留部に設けられ、前記燃料電池の空気極の排液口に接続される排出液回収口と、前記燃料貯留部と前記排出液回収部を仕切る変形可能なシート材と、を備える燃料パックであって、前記排出液貯留部に乾燥剤を充填したことを特徴とする。
【００４９】
請求項１５に記載の燃料パックでは、燃料貯留部には、燃料供給口が設けられている。この燃料供給口は燃料電池の燃料極の給液口に接続される。このため、燃料貯留部に貯留されている燃料を燃料供給口と給液口を通じて、燃料極に供給し、発電を起すことができる。
【００５０】
また、排出液貯留部には、排出液回収口が設けられている。この排出液回収口は燃料電池の空気極の排液口に接続される。このため、空気極で生成された排出液を排液口と排出液回収口を通じて排出液貯留部に貯留することができる。
【００５１】
ここで、燃料貯留部と排出液貯留部は変形可能なシート材で仕切られているので、燃料貯留部と排出液貯留部は容積を自在に変えることができる。このため、燃料電池に燃料を供給する前の燃料貯留部の容積は貯留した燃料によって拡大し、相対的に排出液貯留部の容積は縮小している。
【００５２】
しかし、燃料パックを燃料電池に装填して燃料が消費されると、燃料貯留部内の燃料が減少して燃料貯留部の容積は縮小し、相対的に排出液貯留部の容積は拡大する。このため、燃料電池から排出される排出液を回収するのに十分なスペースが燃料パック内に生じる。
【００５３】
以上のように、変形可能なシート材によって排出液貯留部と燃料貯留部を仕切ることによって、排出液貯留部と燃料貯留部を燃料パック内の同一のスペースに設けることができるので、燃料パックを小型化でき、また、燃料電池を備えた電子機器に排タンクを設ける必要もなくなる。
【００５４】
また、排出液貯留部に乾燥剤が充填されている。このため、水蒸気として排出液貯留部に回収される排出液は乾燥剤に吸着される。従って、排出液を液体として排出液貯留部に貯留しなくても良いので、排出液の排出液貯留部からの漏れ出しを防止し、カメラ等の電子機器に漏電、電子部品の劣化、及び端子の接触不良等の問題が発生することを防止できる。
【００５５】
請求項１６に記載の燃料パックは、請求項１５に記載の燃料パックであって、前記排出液回収口に口部を着脱可能に取り付けられて前記排出液貯留部を構成し、前記乾燥剤が充填される排出液袋体を有することを特徴とする。
【００５６】
請求項１６に記載の燃料パックでは、乾燥剤が排出液袋体に充填されている。
そして、排出液袋体は、口部を排出液回収口に着脱可能に取り付けられて排出液貯留部に収納されている。このため、排出液袋体に回収された排出液の量が増え、乾燥剤が水蒸気を吸着できなくなった時には、乾燥剤のみを交換するのではなく、排出液袋体ごと交換するようにすれば良い。これによって、乾燥剤の交換が容易になる。
【００５７】
請求項１７に記載の燃料パックは、燃料電池で発電を起す燃料を貯留する燃料貯留部と、前記燃料貯留部に設けられ、前記燃料電池の燃料極の給液口に接続される燃料供給口と、前記燃料電池から排出される排出液を貯留する排出液貯留部と、前記排出物貯留部に設けられ、前記燃料電池の空気極の排液口に接続される排出液回収口と、前記燃料貯留部と前記排出液回収部を仕切る変形可能なシート材と、を備える燃料パックであって、前記排出液貯留部に凍結防止剤が備えられていることを特徴とする。
【００５８】
請求項１７に記載の燃料パックでは、排出液貯留部に凍結防止剤が備えられている。このため、気温が氷点下になるような寒冷地でこの燃料パックを使用する場合でも、排出液貯留部に回収された排出液が凍結してしまうことがない。従って、寒冷地で使用する場合でも排出液貯留部に貯まった排出液を取り出すことができ、燃料貯留部に燃料を補充するスペースを確保できるので、燃料パックを継続して使用できる。
【００５９】
請求項１８に記載の燃料パックは、請求項１７に記載の燃料パックであって、前記凍結防止剤は、前記排出液貯留部に充填されていることを特徴とする。
【００６０】
請求項１８に記載の燃料パックでは、凍結防止剤が排出液貯留部に充填されている。このため、凍結防止剤が古くなると、凍結防止剤を排出液貯留部から取りだし、新しい凍結防止剤を排出液貯留部に充填すれば良いので、凍結防止剤の交換が容易である。
【００６１】
請求項１９に記載の燃料パックは、請求項１７に記載の燃料パックであって、前記凍結防止剤は、前記排出液貯留部に被覆されていることを特徴とする。
【００６２】
請求項１９に記載の燃料パックでは、排出液貯留部が凍結防止剤で被覆されているので、排出液貯留部に回収された排出液が凍結しない。また、顆粒状の凍結防止剤のように交換の必要がない。
【００６３】
請求項２０に記載の燃料パックは、請求項１７乃至１９の何れかに記載の燃料パックであって、前記シート材が可撓性材料であることを特徴とする。
【００６４】
請求項２０に記載の燃料パックでは、燃料貯留部と排出液貯留部は可撓性材料のシート材で仕切られている。このため、燃料電池に燃料を供給する前の燃料貯留部の容積は、貯留した燃料によってシート材が膨張して、拡大する。相対的に、排出液貯留部の容積は縮小している。
【００６５】
請求項２１に記載のカメラは、燃料電池の燃料極の給液口と燃料電池の空気極の排液口を備えるカメラであって、請求項１乃至２０の何れかに記載の燃料パックが装填されることを特徴とする。
【００６６】
請求項２１に記載のカメラでは、燃料電池の燃料極の給液口と燃料電池の空気極の排液口が備えられ、請求項１乃至２０の何れかに記載の燃料パックが装填される。これによって、請求項１乃至２０のような効果を有するカメラが得られる。
【００６７】
請求項２２に記載のカメラ付き携帯電話は、燃料電池の燃料極の給液口と燃料電池の空気極の排液口を備えるカメラ付き携帯電話であって、請求項１乃至２０の何れかに記載の燃料パックが装填されることを特徴とする。
【００６８】
請求項２２に記載のカメラ付き携帯電話では、燃料電池の燃料極の給液口と燃料電池の空気極の排液口が備えられ、請求項１乃至２０の何れかに記載の燃料パックが装填される。これによって、請求項１乃至２０のような効果を有するカメラ付き携帯電話が得られる。
【００６９】
請求項２３に記載の携帯端末は、燃料電池の燃料極の給液口と燃料電池の空気極の排液口を備える携帯端末であって、請求項１乃至２０の何れかに記載の燃料パックが装填されることを特徴とする。
【００７０】
請求項２３に記載の携帯端末では、請求項１乃至２０の何れかに記載の燃料パックが装填される。これによって、請求項１乃至２０のような効果を有する携帯端末が得られる。
【００７１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００７２】
図１に示すように、メタノール水溶液（ＣＨ３ＣＯＯＨ＋Ｈ２Ｏ）が充填された燃料パック１０をデジタルカメラＣに設けられた収納部１３へ上方から装填する。収納部１７の底部には、メタノール水溶液と酸素（Ｏ２）の化学反応によって発電を起し、副産物として水（Ｈ２Ｏ）を生成するメタノール直接型燃料電池（以下、燃料電池）１２が備えられている。この燃料電池１２と燃料パック１０は燃料供給口７４を給液口５２へ、排出液回収口７６を排液口５４へ勘合させることで、水密状態で接続される。
【００７３】
図２には、本実施形態のデジタルカメラＣの回路図が示されている。
【００７４】
レリーズスイッチ１４が押されると、シャッタ１６が開き、レンズ１８から入った光はＣＣＤ２０で結像し、光学データは電気的な画像データに変換される。
この画像データは画像処理部２２へ送られ画像処理される。画像処理部２２で処理された画像データは記録メディア２４に保存される。
【００７５】
そして、デジタルカメラＣを構成する各部は、コントロール部２６によって制御されている。このコントロール部２６には、燃料パック１０と燃料電池１２と共に燃料電池システム１１を構成する２次電池２８が接続されており、デジタルカメラＣを構成する各部は、２次電池２８にバッファされた電気エネルギーで作動される。
【００７６】
この２次電池２８にバッファされた電気エネルギーが不足していると、コントロール部２６は、コンバータ３０を作動させて燃料電池１２の発電を行う。そして、燃料電池１２から電気エネルギーが供給されて２次電池２８の充電が完了すると、コンバータ３０の作動を停止させて燃料電池１２の発電を停止させる。
【００７７】
ここで、燃料電池１２の構造について説明する。図３に示すように、燃料電池１２を構成する箱状のケーシング１３の中央に、合板３８が配設されており、燃料電池１２は合板３８によって仕切られ２槽構造になっている。一方の槽は、メタノール水溶液を供給される燃料槽４０で、他方の槽は酸素を供給される空気槽４２となっている。
【００７８】
また、合板３８は、プロトン導電膜４４を燃料極となるアノード４６と空気極となるカソード４８で挟むように構成されている。アノード４６は燃料槽４０の一部を構成し、カソード４８は空気槽４２の一部を構成している。
【００７９】
また、ケーシング１３の上部には後述する燃料パック１０が載置される受け台１５が設けられている。受け台１５には、燃料槽４０へ液体の給入が可能な給液口５２が設けられ、空気槽４２から液体の排出が可能な排液口５４が設けられている。
【００８０】
また、燃料槽４０及び空気槽４２の上部には、フィルター５６、５８が設けられている。さらに、燃料槽４４及び空気槽４６の下部には、圧力弁６０、６２が設けられている。この圧力弁６０、６２はコンバータ３０によって操作され、燃料槽４０又は空気槽４２内の内圧を変化させる。
【００８１】
次に、燃料パック１０の構造について説明する。図３に示すように、燃料パック１０は、ケーシング６４を備える。このケーシング６４は、矩形柱形状で、長手方向の一方の頂面は開放されている。そして、ケーシング６４の開放部には、キャップ７２が取付けられ、このキャップ７２によって開放部は密閉される。
【００８２】
また、燃料電池１２の給液口５２と接続される燃料供給口７４、排液口５４と接続される排出液回収口７６は、キャップ７２に備えられている。ここで、燃料供給口７４及び排出液回収口７６は、ケーシング６４又は燃料電池１２のケーシング１３の内圧に変化を与えなければ、ケーシング６４内の液体が出入しないような特殊な形状をしている。このため、燃料パック１０を装填するとき、ケーシング６４内のメタノール水溶液等が燃料供給口７４及び排出液回収口７６から漏れ出ることはない。
【００８３】
また、ケーシング６４の幅方向の中央に、可撓性と耐アルコール性を有する材料（例えば、テフロン（Ｒ）ゴム）のシート材６６が配設されている。このシート材６６によってケーシング６４は仕切られ、２槽構造になっている。
【００８４】
燃料供給口７４を備える槽は、メタノール水溶液を貯留する燃料貯留部６８で、排出液回収口７６を備える槽は、燃料電池１２で生成される水を貯留する排出液貯留部７０となっている。ここで、燃料貯留部６８及び排出液貯留部７０の一部を構成するシート材６６は、耐アルコール性を有するので、メタノール水溶液によって劣化することはない。
【００８５】
また、燃料貯留部６８と排出液貯留部７０は、キャップ７２とシート材６６及びケーシング６４によって、それぞれ密封される。このため、燃料貯留部６８内のメタノール水溶液と排出液貯留部７０内の水が混ざり合うようなことはない。
【００８６】
ここで、燃料パック１０及び燃料電池１２の動作について説明する。
【００８７】
まず、燃料パック１０のキャップ７２を外して燃料貯留部６８へメタノール水溶液を充填する。シート材６６は可撓性を有するので、メタノール水溶液の量が増えてくると、シート材６６は排出液貯留部７０側に撓む。このように、燃料貯留部６８は容積を拡大することができるので、排出液貯留部７０を燃料パック１０内に設けたからといって、メタノール水溶液を貯留できるスペースが狭くなるということはない。
【００８８】
そして、メタノール水溶液が充填された燃料パック１０をデジタルカメラＣに装填し、燃料電池１２と接続する。燃料パック１０の装填が検出されると、コントロール部２６はコンバータ３０を制御し、燃料電池１２の燃料槽４０の圧力弁６０を操作して燃料槽４０内の圧力を低下させる。これによって、メタノール水溶液は燃料パック１０の燃料貯留部６８から燃料供給口７４及び給液口５２を通って燃料槽４０に供給される。
【００８９】
そして、燃料槽４０にメタノール水溶液が供給されると、コントロール部２６はコンバータ３０を制御してアノード４６及びカソード４８に電圧を印加する。
これにより、メタノール水溶液は、アノード４６の触媒作用で電子（ｅ―）と二酸化炭素（ＣＯ２）及び水素イオン（Ｈ＋）に分解される。
【００９０】
ここで、電子が発生することによって発電が起こり、この電子が２次電池２８へ移動してバッファされることによって、２次電池２８は充電される。また、二酸化炭素は燃料槽４０のフィルタ５６から放出される。ここで、デジタルカメラＣには、図示しない空気穴が設けられており、この空気穴から二酸化炭素は器外へ放出される。
【００９１】
そして、水素イオンはプロトン導電膜４４の中を移動して、カソード４８へ移動する。ここで、空気槽４２には、フィルタ５８から酸素（Ｏ２）が供給されており、この酸素と水素イオンがカソード４８で結びついて水（Ｈ２Ｏ）が発生し、空気槽４２内に貯まる。
【００９２】
ここで、コントローラ部２６はコンバータ３０を制御し、空気槽４２の圧力弁６２を操作して空気槽４２内を高圧にする。これによって、空気槽４２内に貯まっている水は、空気槽４２内から排液口５４及び排出液回収口７６を通って燃料パック１０の排出液貯留部７０内に回収される。
【００９３】
このとき、燃料貯留部６８内のメタノール水溶液は燃料電池１２に供給されて量が減っているので、シート材６６は収縮し、燃料貯留部６８の容積は減少している。相対的に、排出液貯留部７０の容積は拡大しているので、水を回収するだけのスペースは十分確保されている。
【００９４】
そして、燃料電池１２が燃料パック１０内のメタノール水溶液を使い切るまで作動されると、図示しないセンサによって燃料切れが検出され警告信号が出される。この警告信号が出されると、燃料パック１０をデジタルカメラＣから取り出してキャップ７２を外し、排出液貯留部７０に貯留されている水を取り出す。そして、再びメタノール水溶液を燃料貯留部６８に充填してキャップ７２を閉め、燃料パック１０をデジタルカメラＣに装填して２次電池２８の充電を行う。
【００９５】
上述したように、可撓性材料のシート材６６で燃料貯留部６８と排出液貯留部７０を仕切る構成にしたので、燃料貯留部６８と排出液貯留部７０を燃料パック１０内の同一スペースに設けることができる。従って、燃料パック１０を小型化でき、デジタルカメラＣを小型化できる。また、デジタルカメラＣ側に水を回収するだけのスペースを設ける必要がなくなる。
【００９６】
なお、図４に示すように、コンバータ３０の回路を含む２次電池２８を燃料パック１０のキャップ７２に備え、燃料極４６、空気極４８にそれぞれ接続される端子３１（一方が＋で、他方が−）を燃料電池１２の受け台１５に備えるようにしても良い。この場合、燃料パック１０が燃料電池１２に装填されると、端子３１が２次電池２８に接続される。
【００９７】
次に、第２の実施形態の燃料パック８０について説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略している。
【００９８】
図５に示すように、燃料パック８０には、矩形柱形状のケーシング８１が備えられている。このケーシング８１は、可撓性材料で作られている。また、長手方向の一方の端部は絞られて細くなっており、着脱可能なキャップ８２が取付けられる。
【００９９】
このキャップ８２には、燃料供給口８３と排出液回収口８４が備えられている。そして、キャップ８２の内側の燃料供給口８３の周囲には、円形のリブ８５が設けられている。このリブ８５に袋体８６の口部８７が取付けられており、この袋体８６はケーシング８１内に収納されている。
【０１００】
上記構成では、袋体８６の内部を、メタノール水溶液を貯留する燃料貯留部８８とし、ケーシング８１の内側を燃料電池から回収する水を貯留する排出液貯留部８９とすることができるので、ケーシング８１の中に特別な仕切りを設ける必要がなくなる。
【０１０１】
また、ケーシング８１は可撓性を有するので、ケーシング８１に圧力Ｐを加えるだけでケーシング８１の内圧が上がって袋体８６内のメタノール水溶液は、燃料供給口８３から燃料電池へ送られる。
【０１０２】
さらに、ケーシング８１に圧力Ｐをかけてケーシング８１の内圧を上げ、その後、圧力Ｐをかけるのを止めてケーシング８１の内圧を下げることによって、燃料電池で生成される水を排出液回収口８４から吸い上げることができる。
【０１０３】
次に、第３の実施形態の燃料パック９０について説明する。なお、第１、第２の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略している。
【０１０４】
図６に示すように、燃料パック９０では、燃料供給口９１と排出液回収口９２が燃料貯留部９３と排出液貯留部９４を介して同一直線状に配設されている。この燃料パック９０は、図７に示すように、デジタルカメラＣの側面から収納部９５へ装填する。
【０１０５】
次に、第４の実施形態の燃料パック１１０について説明する。なお、第１乃至第３の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略している。
【０１０６】
図８に示すように、燃料パック１１０は、ケーシング１１２を備える。このケーシング１１２は、矩形柱形状で、長手方向の一方の頂面は開放されている。そして、ケーシング１１２の開放部にはキャップ１１４が取り付けられ、開放部は密閉される。
【０１０７】
このキャップ１１４には、燃料供給口１１６と排出液回収口１１８が備えられている。そして、キャップ１１４の内側の燃料供給口１１６、及び排出液回収口１１８の周囲には、それぞれ矩形状のリブ１２０、１２２が設けられている。リブ１２０には、燃料貯留部としての燃料袋体１２４の口部１２４Ａが固定され、リブ１２２には、排出液貯留部としての排出液袋体１２６の口部１２６Ａが着脱可能に取付けられている。この燃料袋体１２４と排出液袋体１２６はケーシング１１２の中に収納されている。
【０１０８】
排出液袋体１２６にはシリカゲル等の顆粒状の乾燥剤１２８が充填されている。この乾燥剤１２８の各粒子は微細な孔を有し、燃料電池１２（図３参照）から排出液袋体１２６へ送り込まれる水蒸気を物理的に吸着する。このため、燃料電池１２から回収した水を液体として排出液袋体１２６の中に貯留しなくても良いので、燃料パック１１０からの水の漏れ出しを防止でき、デジタルカメラＣ（図１参照）に漏電、電子部品の劣化、及び端子の接触不良等の問題が発生することを防止できる。
【０１０９】
ここで、乾燥剤１２８の交換方法について説明する。
【０１１０】
乾燥剤１２８の交換は、燃料補給を所定回数行う毎に行う。まず、コントロール部２６（図２参照）によって、燃料の補給の回数が計数され、所定回数目に補給された燃料が使い切られると、燃料の補給を促す警告信号と併せて乾燥剤１２８の交換を促す警告信号が出される。この警告信号が出されると、燃料パック１１０をデジタルカメラＣ（図１参照）から取り出し、キャップ１１４をケーシング１１２から取り外し、排出液袋体１２６の口部１２６Ａをリブ１２２から取り外す。そして、図９（Ａ）に示す新しい排出液袋体１２６に交換する。
【０１１１】
排出液袋体１２６の口部１２６Ａにはシール材１２９が貼り付けられ、乾燥剤１２８（図７参照）が排出液袋体１２６の中に密封されている。そして、図９（Ｂ）に示すように、シール材１２９を口部１２６Ａから剥がして口部１２６Ａをリブ１２２に装着する。その後、図９（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、ケーシング１１２の中へ燃料袋体１２４、排出液袋体１２６を入れ、キャップ１１４をケーシング１１２の開放部に取り付ける。
【０１１２】
このように、乾燥剤１２８のみ交換するのではなく、排出液袋体１２６も一緒に交換するようにしたことで乾燥剤１２８の交換作業が容易になる。
【０１１３】
次に、第５の実施形態の燃料パック１３０について説明する。なお、第１乃至第４の実施形態と同一の構成については同じ符号を付し、説明は省略している。
【０１１４】
図１０に示すように、燃料パック１３０の排出液袋体１２６の中には、第３の実施形態の乾燥剤１２８に替えて塩化ナトリウムや塩化カルシウム等の顆粒状の凍結防止剤１３２が充填されている。このため、気温が氷点下となるような寒冷地でも燃料電池１２（図３参照）から排出液袋体１２６へ回収された水が凍結しない。従って、排出液袋体１２６から貯まった水を取り出すことができるので、燃料パック１３０を継続して使用できる。
【０１１５】
なお、凍結防止剤１３２を排出液袋体１２６に入れるのではなく、ケーシング１１２に凍結防止剤１３２を直接充填し、さらにケーシング１１２が金属である場合は、凍結防止剤１３２を、塩化ナトリウムや塩化カルシウムの表面にクエン酸がコーティングされたものとすることによってケーシング１１２の腐食を抑制できる。これは、クエン酸が塩化物よりも先に溶け出し、ケーシング１１２の内面を覆うので、ケーシング１１２の内面に塩分が寄り付かなくなり、金属の腐食速度が水道水と同程度まで抑制されるためである。
【０１１６】
次に、第６の実施形態の燃料パック１４０について説明する。なお、第１乃至第５の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略している。
【０１１７】
図１１に示すように、燃料パック１４０のケーシング１４２の内側は、氷点降下剤と増粘剤で組成された凍結防止剤で形成された皮膜１４４で覆われている。
このため、気温が氷点下となる寒冷地でも、燃料電池１２（図３参照）から回収された水は、皮膜１４４によって凍結しない。従って、排出液貯留部１４６から貯まった水を取り出すことができ、燃料袋体１４８内の燃料貯留部１４７のスペースを確保できるので、燃料パック１４０の継続使用が妨げられない。
【０１１８】
次に、第７の実施形態の燃料電池システム１５０について説明する。なお、第１乃至第４の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略している。
【０１１９】
図１２に示すように、デジタルカメラＣの収納部１７には、燃料パック１５２に面してヒーター１５４が配置されている。このヒーター１５４が排出液貯留部（図示省略）に回収された水を加熱するので、気温が氷点下になるような寒冷地でも排出液貯留部内に貯まった水の凍結が防止される。このため、排出液貯留部から貯まった水を取り出すことができ、燃料パック１５２内に燃料を補充するスペースを確保できるので、デジタルカメラＣを継続して使用できる。
【０１２０】
なお、このヒーター１５４によって燃料電池１２を加熱するようにすると、燃料電池１２が寒冷地では発電を起せないような種類の燃料電池であっても、燃料電池１２は化学反応を促進され、発電できるようになる。
【０１２１】
なお、本実施形態では、デジタルカメラを例にとって説明したが、アナログカメラ、ノートパソコン、及び携帯電話等の他の携帯機器、携帯端末にも適用可能である。図１３に示すように、シャッタ１６とレンズ１８で構成される撮像部４９を備えるカメラ付き携帯電話１６０の場合、キーボード筐体１６２側に燃料パック１０と燃料電池１２を備えるようにすれば良い。
【０１２２】
また、メタノール直接型燃料電池について説明したが、他の種類の燃料電池にも適用可能である。
【０１２３】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、燃料電池で生成された副生成物の漏れ出しと凍結、及び燃料の浪費を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の燃料パックを示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態の燃料パックを備えるデジタルカメラの回路図である。
【図３】第１の実施形態の燃料パックと燃料電池を示す断面図である。
【図４】第１の実施形態の燃料パックと燃料電池の変形例を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態の燃料パックを示す断面図である。
【図６】第３の実施形態の燃料パックを示す断面図である。
【図７】第３の実施形態の燃料パックを示す斜視図である。
【図８】第４の実施形態の燃料パックを示す断面図である。
【図９】第４の実施形態の燃料パックを示す斜視図である。
【図１０】第５の実施形態の燃料パックを示す断面図である。
【図１１】第６の実施形態の燃料パックを示す断面図である。
【図１２】第７の実施形態の燃料電池システムを示す斜視図である。
【図１３】第１の実施形態の燃料パックを備える携帯電話を示す斜視図である。
【図１４】メタノール直接型燃料電池の発電原理を示す図である。
【符号の説明】
１０　　燃料パック
１１　　燃料電池システム
１２　　燃料電池
４６　　アノード（燃料極）
４８　　カソード（空気極）
５２　　給液口
５４　　排液口
６６　　シート材
６８　　燃料貯留部
７０　　排出液貯留部
７４　　燃料供給口
７６　　排出液回収口
８０　　燃料パック
８１　　ケーシング
８３　　燃料供給口
８４　　排出液回収口
８６　　袋体
８７　　口部
９０　　燃料パック
９１　　燃料供給口
９２　　排出液回収口
９３　　燃料貯留部
９４　　排出液貯留部
１１０　燃料パック
１１６　燃料供給口
１１８　排出液回収口
１２４　燃料袋体
１２６　排出液袋体
１２８　乾燥剤
１３０　燃料パック
１３２　凍結防止剤
１４０　燃料パック
１４４　皮膜（凍結防止剤）
１４６　排出液貯留部
１４７　燃料貯留部
１４８　燃料袋体（袋体）
１５０　燃料電池システム
１５２　燃料パック
１５４　ヒーター（加熱手段）
１６０　カメラ付き携帯電話（携帯端末）
Ｃ　　　デジタルカメラ（カメラ）
【図１】
2004127905.tif 000003
【図２】
2004127905.tif 000004
【図３】
2004127905.tif 000005
【図４】
2004127905.tif 000006
【図５】
2004127905.tif 000007
【図６】
2004127905.tif 000008
【図７】
2004127905.tif 000009
【図８】
2004127905.tif 000010
【図９】
2004127905.tif 000011
【図１０】
2004127905.tif 000012
【図１１】
2004127905.tif 000013
【図１２】
2004127905.tif 000014
【図１３】
2004127905.tif 000015
【図１４】
2004127905.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月16日(2003.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−２１３３５９号公報
【特許文献２】
特開２００３−３６８７９号公報