(57)【要約】【課題】従来技術よりも軽量で小型の燃料電池と共に使用するための燃料供給機構及び方法を提供すること。【解決手段】代表的な実施形態は燃料化合物(270,370)を支持するフィルムストリップ(110,210,310)を含む燃料カートリッジ(106,206,306)を提供する。燃料カートリッジの電気ヒータ(108,208,308)はフィルムストリップの一部(268,368)を加熱するよう構成され、前記燃料化合物は前記加熱された部分から水素ガスを遊離させるよう構成される。該燃料カートリッジは燃料電池(102)との間の流体的な結合を介して該燃料電池へ前記水素ガスを提供するよう構成される。該燃料カートリッジは、フィルムストリップ及び電気ヒータを実質的に自給式の構成で支持するよう構成される。【選択図】図１
2004319478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池(102)と共に使用するための燃料カートリッジ(106,206,306)であって、
水素を含む燃料化合物(270,370)を支持するフィルムストリップ(110,210,310)と、
ヒータ制御手段(114)により提供される電気エネルギーに応じて前記フィルムストリップ(110,210,310)の使用可能部分(268,368)を制御可能に加熱するよう構成された電気ヒータ(108,208,308)と、
前記フィルムストリップ(110,210,310)の一部を支持するよう構成されたリール(246,248,346)とを備えており、
前記燃料化合物(270,370)が、前記フィルムストリップ(110,210,310)の前記加熱された使用可能部分(268,368)から水素ガスを遊離させるよう構成され、
前記燃料カートリッジ(106,206,306)が、前記燃料電池(102)との間の流体的な結合を介して該燃料電池(102)へ前記水素ガスを提供するよう構成されており、
前記燃料カートリッジ(106,206,306)が、前記フィルムストリップ(110,210,310)と、前記電気ヒータ(108,208,308)と、前記リール(246,248,346)とを実質的に自給式の構成で支持するよう構成されている、
燃料カートリッジ(106,206,306)。
【請求項２】
前記リール(246,248)が巻取リール(248)であり
前記燃料カートリッジ(106,206)が、前記巻取リール(248)と実質的に一定距離だけ離間した関係で支持された繰出リール(246)を更に備え、
前記巻取リール(248)が、駆動機構(112)により提供される該巻取リール(248)の制御された回転に応じて、前記フィルムストリップ(110,210)の使用済み部分を、前記電気ヒータ(108,208)から離して制御可能に蓄積するよう構成され、
前記繰出リール(246)が、前記巻取リール(248)による前記フィルムストリップ(110,210)の前記使用済み部分の前記制御された蓄積に対応して、該フィルムストリップ(110,210)の未使用部分を前記電気ヒータ(108,208)に供給するのを支援するよう構成されている、
請求項１に記載の燃料カートリッジ(106,206)。
【請求項３】
前記燃料化合物(270,370)が、水素化ホウ素を含む、請求項１に記載の燃料カートリッジ(106,206,306)。
【請求項４】
前記燃料カートリッジ(106,206,306)によりそれぞれ支持された第１の電気接点(240,334)及び第２の電気接点(242,336)を更に含み、前記電気ヒータ(108,208,308)が、前記第１の電気接点(240,334)及び前記第２の電気接点(242,336)の各々に電気的に結合された抵抗器を含む、請求項１に記載の燃料カートリッジ(106,206,306)。
【請求項５】
前記ヒータ制御手段(114)が、前記燃料カートリッジ(106,206,306)の外部に配置され、及び該ヒータ制御手段(114)が、前記第１の電気接点(240,334)及び前記第２の電気接点(242,336)の各々に電気的に結合される、請求項４に記載の燃料カートリッジ(106,206,306)。
【請求項６】
バネ押圧アセンブリ(376)を更に含み、
前記リール(346)が巻取リール(346)として定義され、
前記バネ押圧アセンブリ(376)が、前記フィルムストリップ(110,310)の一部を、実質的に螺旋状に巻き付けた構成(380)で支持するよう構成され、
前記巻取リール(346)が、駆動機構(112)により提供される前記巻取リール(346)の制御された回転に応じて、前記フィルムストリップ(110,310)の使用済み部分(382)を前記電気ヒータ(108,308)から離して制御可能に蓄積するよう構成され、
前記バネ押圧アセンブリ(376)が更に、前記巻取リール(346)による前記使用済み部分(382)の前記制御された蓄積に応じて、前記フィルムストリップ(110,310)の未使用部分(380)を前記電気ヒータ(108,308)に提供するよう構成される、
請求項１に記載の燃料カートリッジ(106,306)。
【請求項７】
バネ押圧アセンブリ(376)を更に含み、
前記リール(346)が繰出リール(346)として定義され、
前記バネ押圧アセンブリ(376)が、前記フィルムストリップ(110,310)の一部(380)を、実質的に螺旋状に巻き付けた構成(380)で支持するよう構成され、
前記バネ押圧アセンブリ(376)が、駆動機構(112)により提供される前記燃料カートリッジ(106,306)の制御された回転に応じて、前記フィルムストリップ(110,310)の使用済み部分(380)を、前記電気ヒータ(108,308)から離して制御可能に蓄積するよう構成され、
前記繰出リール(346)が、前記バネ押圧アセンブリ(376)による前記使用済み部分(380)の前記制御された蓄積に対応して、前記フィルムストリップ(110,310)の未使用部分(382)を前記電気ヒータ(108,308)に提供するよう構成される、
請求項１に記載の燃料カートリッジ(106,306)。
【請求項８】
燃料電池(102)に燃料を提供する方法(400)であって、
水素を含む燃料化合物(270,370)を含むフィルムストリップ(110,210,310)をカートリッジ(106,206,306)内に支持し、
前記カートリッジ(106,206,306)内で前記フィルムストリップ(110,210,310)の一部(268,368)を制御可能に加熱し(404)、
該加熱(404)に応じて前記燃料化合物(270,370)から水素ガスを遊離させ(406)、
該遊離した(406)水素ガスを前記燃料電池(102)に提供し(408)、
前記カートリッジ(106,206,306)の一部を制御可能に回転させ、
該回転に応じて前記フィルムストリップ(110,210,310)の使用済み部分を蓄積し(412)、
前記フィルムストリップ(110,210,310)の使用済み部分の前記蓄積(412)に応じて、加熱(404)すべき前記フィルムストリップ(110,210,310)の未使用部分を供給する(414)、
という各ステップを含む方法(400)。
【請求項９】
前記フィルムストリップ(110,210,310)の前記未使用部分を供給する前記ステップが、前記フィルムストリップ(110,210,310)の使用済み部分の蓄積(412)に対応して前記カートリッジ(106,206,306)内の繰出リール(246,346)から前記未使用部分を供給するステップを含む、請求項８に記載の方法(400)。
【請求項１０】
前記フィルムストリップ(110,210,310)の前記未使用部分を供給する前記ステップが、前記フィルムストリップ(110,210,310)の前記使用済み部分の蓄積に対応して該フィルムストリップ(110,210,310)の実質的に螺旋状に巻き付けた部分(380)から前記未使用部分を供給するステップを含む、請求項８に記載の方法(400)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池と共に使用するための燃料供給機構及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気技術分野及びその関連技術分野において、様々な携帯型電気装置が知られている。かかる装置の例として、携帯電話、ラップトップコンピュータ、携帯情報端末（PDA）、スチル及び／又はビデオカメラ、電気通信装置などが挙げられる。これら及びその他のかかる携帯型装置は、数多くの異なる種類の電気エネルギー源から電力が供給される。かかる電気エネルギー源の例として、蓄電池、一次電池、充電式キャパシタ、及び光電池等が含まれる（但しこれらには限定されない）。
【０００３】
一般に、携帯型電気装置の全体的なサイズ及び重量を削減すると同時に、対応する電気エネルギー源から利用可能な総電気エネルギー（すなわち装置の動作時間）を増大させることは、電気技術分野の継続した課題である。更に、電気技術分野のもう１つの全般的な課題は、可能な限り短い時間で充電し又は「リフレッシュする」ことができる電気エネルギー源を提供することである。
【０００４】
かかる目標に向けて徐々に利用が増えつつある電気エネルギー源の１つのタイプが燃料電池である。大まかに言うと、燃料電池は、（一般にガス状の水素という形の）燃料と（一般に周囲空気から取り出される）酸素とを消費し、それら材料を使用可能な量の電気エネルギー及び水へと変換する、電気化学装置であり、その水の殆ど又は全ては一般に廃棄物として除去される。燃料電池は、一般に他の種類の携帯型電気エネルギー源よりも優れた利点を有する。かかる利点として、例えば、燃料補給時間が比較的速い点、環境的に不活性なすなわち「優しい」材料から構成できる点、使用寿命が比較的長い点、様々な豊富な資源から獲得できる水素燃料を使用する点、廃水が無毒である点などが挙げられる。
【０００５】
燃料電池は動作中に燃料（すなわち水素）を消費するので、その燃料資源を時間の経過と共に補充しなければならない。一般に燃料電池システムをできるだけ軽量にかつ小型に維持することが望ましいため、これに対応して軽量かつ小型のかかる燃料電池システムに燃料資源を供給する機構及び方法を提供することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、従来技術よりも軽量で小型の燃料電池と共に使用するための燃料供給機構及び方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本書で開示する実施形態は、例示を目的としたものであって、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。
【０００８】
一実施形態は、水素を含む燃料化合物を支持するフィルムストリップと、ヒータ制御手段により提供される電気エネルギーに応じて前記フィルムストリップの使用可能部分を制御可能に加熱するよう構成された電気ヒータとを含む燃料電池と共に使用するための燃料カートリッジを提供し、前記燃料化合物は、フィルムストリップの加熱された使用可能部分から水素ガスを遊離させるよう構成され、該燃料カートリッジは、燃料電池との間の流体的な結合を介して該燃料電池へ水素ガスを供給するよう構成される。燃料カートリッジはまた、フィルムストリップの一部を支持するよう構成されたリールを含み、この場合、該燃料カートリッジは、フィルムストリップと電気ヒータとリールとを実質的に自給式の（self contained）構成で支持するよう構成される。
【０００９】
もう１つの実施形態は、ハウジングと、該ハウジング内に支持され及び水素を含む燃料化合物を支持するフィルムストリップと、前記ハウジング内に実質的に支持され及び前記フィルムストリップの未使用部分を支持するよう構成された繰出リールと含む、燃料電池と共に使用するための燃料カートリッジを提供する。該燃料カートリッジはまた、ハウジング内に支持され、及び対応して結合されたヒータ制御手段による電気加熱要素の通電に応じてフィルムストリップの一部を制御可能に加熱するよう構成された、電気加熱要素を含み、この場合、燃料化合物は、フィルムストリップの加熱された部分から水素ガスを遊離させるよう構成され、ハウジングは、その遊離した水素ガスを、燃料電池との間の流体的な結合を介して該燃料電池へ提供するよう構成される。燃料カートリッジは更に、実質的にハウジング内に支持され、及び対応して結合された駆動機構による巻取リールの制御された回転に応じてフィルムストリップの使用済み部分を電気加熱要素から取り出して制御可能に蓄積するよう構成された巻取リールを更に含み、フィルムストリップの未使用部分は、巻取リールによるフィルムストリップの使用済み部分の蓄積に対応して繰出リールから電気加熱要素へと引き出される。
【００１０】
更に別の実施形態は、ハウジングと、水素を含む燃料化合物を支持するフィルムストリップと、ハウジングにより支持され、及びフィルムストリップの第１の部分を該ハウジングの内側面と接触して実質的に螺旋状に巻き付けた状態で支持するよう構成された、バネ押圧アセンブリと含む、燃料電池と共に使用するための燃料カートリッジを提供する。該燃料カートリッジはまた、ハウジングによって支持され、及び対応して結合されたヒータ制御手段による電気加熱要素の通電に応じてフィルムストリップの一部を制御可能に加熱するよう構成された電気加熱要素を含み、燃料化合物は、フィルムストリップの加熱部分から水素ガスを遊離させるよう構成され、ハウジングは、その遊離した水素ガスを、燃料電池との間の流体的な結合を介して該燃料電池に提供するよう構成される。該燃料カートリッジはまた、ハウジングによって支持され、及びフィルムストリップの第２の部分をフィルムストリップの第１の部分と実質的に同心の内部的な関係で支持するよう構成された、リールを含む。
【００１１】
本発明の更に別の実施形態は、水素ガス及び酸素を消費し、及びその水素ガス及び酸素の消費に応じて電気エネルギーを生成するよう構成された、燃料電池と、該燃料電池と流体的に結合され、及び該燃料電池に水素ガスを提供するよう構成された、燃料カートリッジとを含む、電気装置を提供する。燃料カートリッジは、水素を含む燃料化合物を支持するフィルムストリップと、フィルムストリップの一部を加熱するよう構成された電気加熱要素とを含む。燃料化合物は、電気加熱要素によるフィルムストリップの一部の加熱に応じて水素ガスを遊離するよう構成される。該電気装置はまた、燃料電池に電気的に結合され、その結合により燃料電池から電気エネルギーを受け取るよう構成された、電気負荷を含み、この電気負荷は更に、燃料電池から電気エネルギーを受け取った際に所定の動作を実行するよう構成される。
【００１２】
本発明の更に別の実施形態は、燃料電池に燃料を提供する方法を提供し、該方法は、水素を含む燃料化合物を含むフィルムストリップを燃料カートリッジ内に支持し、該燃料カートリッジ内のフィルムストリップの一部を制御可能に加熱して燃料化合物から水素ガスを遊離させ、その遊離した水素ガスを燃料電池に提供する、という各ステップを含む。
【００１３】
本発明の更に別の実施形態は、燃料電池に燃料を提供する方法を提供し、該方法は、水素を含む燃料化合物を含むフィルムストリップをカートリッジ内に支持し、該カートリッジ内のフィルムストリップの一部を制御可能に加熱し、該加熱に応じて燃料化合物から水素ガスを遊離させる、という各ステップを含む、。該方法は更に、遊離した水素ガスを燃料電池に提供し、カートリッジの一部を制御可能に回転させ、該回転に応じてフィルムストリップの使用済み部分を蓄積し、このフィルムストリップの使用済み部分を蓄積するステップに対応して、加熱されるフィルムストリップの未使用部分を供給する、という各ステップを含む。
【００１４】
本発明の更に別の一実施形態は、ハウジングと、該ハウジング内に支持された水素を含むフィルムと、該ハウジング内にあり、前記水素を含むフィルムの一部を加熱することにより燃料電池で使用するための水素を開放すると共に水素を含むフィルムの使用済み部分を生成するよう構成された、ヒータとを含み、水素を含むフィルムの使用済み部分がハウジング内に収容される、燃料電池と共に使用するための燃料カートリッジを提供する。
【００１５】
以下、本発明の上述その他の特徴及び実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
代表的な実施形態において、本教示は、燃料化合物を支持するフィルムストリップを含み、ガス状水素を燃料電池に制御可能に供給するよう構成された、燃料カートリッジのための方法及び装置を提供する。
【００１７】
ここで図１を参照する。同図は本発明による電気装置100のブロック図を示している。該電気装置100は燃料電池102を含む。該燃料電池102は、電気装置100と共に使用するのに適した任意の燃料電池タイプと定義することができる。図１に示すように、燃料電池102は、陽子交換膜（PEM：proton exchange membrane）型燃料電池であると仮定する。別の実施形態（図示せず）では、燃料電池102は、別の適当なタイプの燃料電池である。いずれにせよ、燃料電池102は一般に水素燃料H2及び酸素02を消費して、使用可能な量の電力（すなわち電気エネルギー）を生成すると共に廃棄物として水「W」も生成するよう構成される。燃料電池102の動作の更に詳しい説明は後で行う。
【００１８】
電気装置100はまた、燃料電池コントローラ及び電力調整器（以下「コントローラ」と称す）104を含む。コントローラ104は、燃料電池102と電気的及び信号的に連絡した状態で結合されている。コントローラ104は、燃料電池102によって生成された電力を受け取り、燃料電池102の１つ又は２つ以上の動作パラメータ（例えば、温度、セル電圧、セル湿度など）を監視し、燃料電池102の通常の動作に対応して燃料電池102や装置100の他の構成要素（後に詳述する）に制御信号及び／又は電力を提供するよう構成された任意の適当な電気及び／又は電子回路と定義することができる。したがって、コントローラ104は、例えば、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ、ディジタル回路、アナログ回路、及び／又はハイブリッド回路、半導体式及び／又は電気機械式切換装置、蓄電池、１つ又は２つ以上のウルトラキャパシタ、検出装置などを含むことができる。
【００１９】
コントローラ104は、更に、燃料電池102から受け取った電力を適当に調整し、調整した電力を電気負荷120に提供（すなわち出力又は供給）するよう構成される。かかる電力調整の例として、電圧ブースト（Voltage boosting）、バッキング（bucking）又はその他の電圧調整、ノイズフィルタリング、電圧サグ（voltage sag）又はスパイクフィルタリング、直流−交流変換、過電流保護、燃料電池分流（fuel cell shunting）などが挙げられる（但しこれらには限定されない）。電気負荷120の電力要件を満たし及び／又は電気に関連する破損から燃料電池102を保護するために、必要に応じて、上述その他の形態の電力調整のあらゆる適当な組み合わせを、それに対応して構成されたコントローラ104の実施形態によって提供することができる。
【００２０】
電気負荷120は、電気装置100の通常動作に必要とされる任意の適当な電気的及び／又は電子的な装置若しくは回路を含むことができる。かかる電気的及び／又は電子的な装置若しくは回路の例として、モータ、ソレノイド、リレー、電気光学素子、マイクロプロセッサ及び／又はマイクロコントローラ、加熱要素、無線周波数回路、データ記憶装置、状態機械、測定及び／又は制御装置、オペレータインタフェース装置などが挙げられる（但しこれらには限定されない）。一般に、電気負荷120は、電気装置100の通常の使用及び機能に関連して電気エネルギーを与えられるあらゆる装置及び／又は回路と定義することができる。
【００２１】
電気装置100はまた燃料カートリッジ106を含む。該燃料カートリッジ106は、本発明による燃料カートリッジの任意の適当な実施形態と定義することができる。本発明の燃料カートリッジについては後に詳細に説明する。図１に示すように、燃料カートリッジ106は、電気加熱要素（すなわち電気ヒータ）108及びフィルムストリップ110を含む。フィルムストリップ110は、水素を含む燃料化合物（図１には示していない）を支持する。燃料カートリッジ106は、一般に、水素燃料H2を生成し、それを任意の適当な流体継手を介して燃料電池102に提供するよう構成されている。
【００２２】
電気装置100はまた、巻取ドライブ機構（以下「巻取ドライブ」と称す）112を含む。該巻取ドライブ112は、コントローラ104との間で制御信号を通信できる状態で結合され、また燃料カートリッジ106と機械的に結合されている。巻取ドライブ112は、コントローラ104から提供される対応する制御信号に応じて、燃料カートリッジ106に結合された制御可能な（すなわち速度を調整した）機械的回転を提供するよう構成された、任意の適当な電気機械機構と定義することができる。巻取ドライブ112の更に詳しい説明は、電気装置100の典型的な動作と関連して後に行う。
【００２３】
電気装置100は更に、ヒータ制御手段114を含む。該ヒータ制御手段114は、コントローラ104と電気及び制御信号が連絡可能となるよう結合され、燃料カートリッジ106の電気加熱要素108と電気的に通信できるよう結合されている。ヒータ制御手段114は、コントローラ104から提供される対応する制御信号に応じて、電気加熱要素108に対する制御可能な（すなわち電圧及び／又は電流が調整された）電気エネルギーの供給を提供するよう構成された、任意の適当な電気回路と定義することができる。ヒータ制御手段114の更に詳しい説明は、電気装置100の典型的な動作と関連して後で行う。
【００２４】
電気装置100の典型的な動作は一般に次のように行われる。最初に、電気負荷120の通常動作が、電気装置と共に含まれる適当なユーザインタフェース（図示せず）によって開始されたものと仮定する。コントローラ104は、電気負荷120による電気エネルギーの需要を検出し、対応する制御信号及びヒータ電力を、コントローラ104の蓄電池やウルトラキャパシタなどに蓄積されている「ブートストラップ」又は「スタートアップ」電荷により、ヒータ制御手段114に送る。ヒータ制御手段114は、コントローラ104から制御信号及びヒータ電力を受容したことに応じて燃料カートリッジ106の電気加熱要素108に通電する。
【００２５】
電気加熱要素108は、ヒータ制御手段114による通電に応じて熱を生成し、燃料カートリッジ106のフィルムストリップ110の隣接（すなわち協働するよう位置決めされた）部分に熱的に結合する。フィルムストリップ110の隣接部分により支持された燃料化合物（図示せず）110は、電気加熱要素108による加熱に応じて水素ガスH2を遊離する。遊離した水素ガスH2は、燃料電池102に流体的に結合（すなわち提供又は供給）される。
【００２６】
燃料電池102は、水素ガスH2を受け取り、周囲空気から抽出した酸素02と共に使用して、電力及び廃水「W」を生成する。生成した電力は、コントローラ104に結合され受け取られ、該コントローラ104において適当に調整されて電気負荷120に提供される。廃水「W」は、電気装置100の廃水操作部（waste water handler）116に結合される。廃水操作部116は、例えば、後で空にするために蓄積ブラダ内に保存する、適当な媒体により吸収させて時間の経過と共に蒸発させる、燃料電池102の湿度要件を満たすために再利用する（何れも図示せず）といった、多数の適当な方法の何れかで廃水Wを操作するよう構成される。
【００２７】
電気装置100の典型的な動作が進行する際に、フィルムストリップ110の加熱された部分によって支持された燃料化合物の水素成分が枯渇し、フィルムストリップ110の未使用部分を加熱要素108と協働するよう隣接させることが必要になる。制御手段104は、（例えば燃料電池102の生成電圧の低下を検知することにより）燃料カートリッジ106内のフィルムストリップ110の水素供給部分を回復させる必要性を検知し、対応する制御信号を巻取ドライブ112に送る。巻取ドライブ112は、燃料カートリッジ106を制御した状態で機械的に回転させ、フィルムストリップ110の使用済み部分を電気加熱要素108から離れるよう引き出す働きをする。フィルムストリップ110は、連続した長さの可撓性材料という形のものであるため、引き離されたフィルムストリップ110の使用済み部分に対応して、フィルムストリップ110の未使用部分が電気加熱要素108と協働するよう隣接することになる。
【００２８】
次いで、コントローラ104は、巻取ドライブ112に信号を送って制御された状態の機械的回転を止め、これにより、電気加熱要素108はフィルムストリップ110の提供されたばかりの未使用部分を加熱することができ、このため、燃料電池102によって消費される追加の水素ガスH2が遊離する。次いで、電気装置100のこの典型的な動作は、対応するユーザ入力により電気負荷120が非活動化されるまで、反復的又は実質的に連続的な態様で、実質的に上述したように続く。かかる場合、コントローラ104は、ヒータ制御手段114と巻取ドライブ112に制御信号を送り（又は場合によっては送るのを止め）、その結果として電気装置100が全体的に停止する。次いで電気装置100は、ほぼ電力が断たれたスタンバイ状態になり、電気負荷120の次のユーザにより開始された操作を待つことになる。
【００２９】
燃料電池102、コントローラ104、巻取ドライブ112、ヒータ制御手段114、及び廃水操作部116は、それぞれ、様々な適当な形態で定義し構成すること、及び電気装置100の電気負荷120の電気エネルギー要件が適当に提供されるように本発明の燃料カートリッジ106と協働するよう結合することが可能なものである、とういことが当業者には理解されよう。
【００３０】
本発明の燃料カートリッジ106は、従来の一次電池を交換するのに要する時間にほぼ匹敵する短い時間で、電気装置100内で容易に交換できるよう構成される。また、本発明の燃料カートリッジ106は、空間効率の高い態様でフィルムストリップ110を支持し利用するよう構成され、このため、電気装置100内で実質的に最小限の全体的な体積を占める燃料カートリッジ106が提供される。更に、本発明の燃料カートリッジ106は、全ての量の水素ガスH2（燃料）を燃料電池102に蓄積し及び制御可能に供給するよう構成され、その結果として電気装置100の電気負荷120のほぼ望ましい総動作時間が得られる。
【００３１】
燃料電池106の上述その他の望ましい特性については、後に行う本発明の様々な各実施形態の詳細な説明によって明らかとなろう。
【００３２】
図２は、本発明の一実施形態による燃料カートリッジ206を示す斜視図である。該燃料カートリッジ206はハウジング230を含む。該ハウジング230は側壁232を含む。図２に示すように、該側壁232は、ほぼ楕円の断面形状を有する。他の断面形状を含む側壁232の他の実施形態（図示せず）を使用することができる。側壁232は、例えばプラスチックや金属などの任意の適当な材料から形成することができる。ハウジング230はまた底面234を含む。該底面234は、側壁232と結合され、例えば側壁232の形成に関して前に列挙したような任意の適当な材料から形成することができる。
【００３３】
ハウジング230は更に上面236を含む。該上面236は、側壁232と結合され、底面234とほぼ相対する関係で配置される。上面236は、プラスチックなどの任意の適当な非導電材料から形成することができる。上面236は、燃料電池との燃料カートリッジ206の流体的な結合を可能とするようそれぞれ構成された複数のガス通気孔（すなわち流体ポート）238を含む（図２には示さず。図１を参照）。
【００３４】
燃料カートリッジ206はまた、第１の電気接点240及び第２の電気接点242を含む。該第１の電気接点240及び第２の電気接点242はそれぞれ、ハウジング230の上面236により支持されている。第１の電気接点240と第２の電気接点242はそれぞれ、例えば、アルミニウム、銅、真鍮、金又は金メッキ金属、銀などの任意の適当な導電材料から形成することができる。第１の電気接点240と第２の電気接点242はそれぞれ、燃料カートリッジ206の電気加熱要素（図２に示していない。図２Ａ〜図２Ｃを参照）とヒータ制御手段（図２に示していない。図１を参照）との間の電気的な結合を容易にするよう構成される。
【００３５】
ハウジング230は、２ピース式又は３ピース式の構造として随意選択的に形成することができることが理解されよう。２ピース式ハウジング230の実施形態では、側壁232が底面234又は上面236と一体的に形成され、後述するように燃料カートリッジ206の残りの部分の組み立て後に、残りの構成要素（底面234又は上面236）が側壁232と結合されることになる。３ピース式ハウジング230の実施形態では、側壁232、底面234、及び上面236はそれぞれ、別個の要素として構成され、燃料カートリッジ206を組み立てる際に他のものと適当に結合される。
【００３６】
いずれの場合も、ハウジング230は、一般に、それぞれ図２Ａ〜図２Ｃと図３Ａ〜図３Ｂに示し後で詳細に説明する燃料カートリッジ206の複数の他の要素を支持する内部チャンバ（図示せず）を画定するよう構成される。
【００３７】
図２Ａ〜図２Ｃは、図２の燃料カートリッジ206の細部をそれぞれ示す斜視図である。ここで図２Ａ〜図２Ｃを同時に参照する。燃料カートリッジ206は更にセパレータアセンブリ244を含む。該セパレータアセンブリ244は、一対のスペーサ250、繰出リール246、及び巻取リール248を含む。各対のスペーサ250は、繰出リール246及び巻取リール248を互いに実質的に一定の距離に離間させた関係で回転可能に支持するよう構成されている。「回転可能に支持する」とは、繰出リール246及び巻取リール248が、それぞれの中心軸のまわりで回転するようにそれぞれ支持されていることを意味する。スペーサ250はそれぞれ、例えばプラスチックや金属などの任意の適当な材料から形成することができる。更に、繰出リール246及び巻取リール248はそれぞれ、任意の適当な材料から形成することができ、その例としてプラスチックや金属などが挙げられる（但しこれらには限定されない）。
【００３８】
繰出リール246は、一対の反対側に配置された繰出端部252を含む。同様に、巻取リール248は、一対の反対側に配置された巻取端部254を含む。底面234は、繰出スライダチャネル256と巻取スライダチャネル258とを含み、これらはそれぞれ、底面234のスライダ凹状領域260内に形成され配置されている。繰出スライダチャネル256と巻取スライダチャネル258は、繰出端部252と巻取端部254をそれぞれ受容するよう構成されている。このように、セパレータアセンブリ244の全体が、繰出スライダチャネル256と巻取スライダチャネル258の各寸法によって制限される摺動関係で底面234によって支持される。
【００３９】
上面236（図２を参照）は、底面234の繰出スライダチャネル256、巻取スライダチャネル258、及びスライダ凹状領域260と実質的に鏡像的な関係で上面236に形成され配置されると共に、燃料カートリッジ206全体の組み立て時に協働的に配置される、対応する繰出スライダチャネル、巻取スライダチャネル、及びスライダ凹状領域（それぞれ図示せず）を含む、ということを理解されたい。このため、底面234及び上面236は、セパレータアセンブリ244が燃料カートリッジ206のハウジング230と摺動可能な関係で支持されるように繰出端部252及び巻取端部254をそれぞれ収容するよう構成される。
【００４０】
燃料カートリッジ206はまたフィルムストリップ210を含む。該フィルムストリップ210は、長い連続したほぼ可撓性のストリップ材料として形成され、例えば：Teflon（商標）、Sclair（商標）、ポリエステル、Tefzel（商標）、Mylar（商標）、紙などの任意の適当な可撓性の非導電材料で形成することができる。Teflon（商標）、Tefzel（商標）、及びMylar（商標）は、デラウェア州ウィルミントンのE. I. du Pont de Nemours and Companyが所有する登録商標である。Sclair（商標）は、スイスのNova  Chemicals（International）が所有する登録商標である。
【００４１】
フィルムストリップ210は燃料化合物270を支持するよう構成される。該燃料化合物270は、熱を加えることにより該燃料化合物270から遊離する（すなわち解放される）ことができる水素を含む任意の適当な燃料化合物である。一実施形態では、燃料化合物270は、水素化ホウ素を含む。他の燃料化合物270も使用することができる。
【００４２】
燃料化合物270は、例えば低温積層（cool lamination）によるローラコーティングや、ほぼ低温（周囲）条件下でのスプレーコーティングといった、多数の適当な方法のいずれかにより、フィルムストリップ210に塗布することができる。燃料化合物270は、加熱時に水素を解放し、アクリラート又はスチレンブタジエン型高分子などの高分子材料のマトリクス内で結合された水素化ホウ素又は別の適当な燃料からなることができる。１つの例示的な実施形態では、燃料化合物270は、水素化ホウ素及び蜜ろうを含み、該蜜ろうは燃料化合物270をフィルムストリップ210に適当に接着する役割をする。また、他の燃料化合物270ならびに燃料化合物270をフィルムストリップ210に付着するための材料及び方法を使用することができる。
【００４３】
図２Ｃに示すように、フィルムストリップ210は、実質的に、繰出リール246のまわりに螺旋状に巻き付けられた構成で支持され、フィルムストリップ210の前縁が巻取リール248に機械的に結合される。フィルムストリップ210の更に詳しい説明は、燃料カートリッジ206の典型的な動作に関連して後で行う。
【００４４】
燃料カートリッジ206はまた電気加熱要素208を含む。図２Ａ〜図２Ｃに示すように、該電気加熱要素208は、抵抗器と定義される（すなわち抵抗器を含み又は抵抗器からなる）ものと仮定する。電気加熱要素208（図示せず）の他の実施形態も使用することができる。電気加熱要素208は、図２の第１の電気接点240及び第２の電気接点242に電気的に結合され、ヒータ制御手段（図示せず。図１参照）による電気加熱要素208に対する制御された電気エネルギーの提供に応じて熱を制御可能に生成するよう構成されている。
【００４５】
燃料カートリッジ206は更にフィルムガイド264を含む。該フィルムガイド264は、プラスチックや金属などの任意の適当な材料から形成することができ、電気加熱要素208を全体的に支持するよう構成されている。フィルムガイド264は、ハウジング230の底面234に形成されたガイドスライダチャネル266内に部分的に収容され、燃料カートリッジ206のハウジング230と摺動可能な関係で支持される。また、対応するガイドスライダチャネル（図示せず）が、ハウジング230の上面236にあり、底面234のガイドスライダチャネル266と実質的に同様にフィルムガイド264と協働する。
【００４６】
フィルムガイド264は更に、フィルムストリップ210の使用可能部分268を繰出リール246から全体的に導き出し、該使用可能部分268を電気加熱要素208と協働的に隣接させて（すなわち使用可能又は加熱可能な状態で）支持するよう構成されている。このようにして、電気加熱要素208を使用して、フィルムストリップ210の使用可能部分268の燃料化合物270から水素ガスを遊離させることができる。
【００４７】
図３Ａと図３Ｂは、それぞれ、図２〜図２Ｃの燃料カートリッジ206の典型的な動作の詳細を示す平面図である。まず、図３Ａを参照する。燃料カートリッジ206の典型的な動作は一般に次の通りである。繰出リール246は、フィルムストリップ210の大部分を未使用状態で支持しており、すなわち、繰出リールに支持されている燃料化合物270は、水素ガスを生成する（すなわち遊離させる）ためにまだ利用されていない。次いで、電気加熱要素208が、関連するヒータ制御手段（図示せず。図１参照）によって制御可能に通電され、これによりフィルムストリップ210の使用可能部分268が加熱される。使用可能部分268が加熱されると、支持されている燃料化合物270が水素ガスを遊離させ、その水素ガスがガス通気孔238を介して燃料カートリッジ206から流体的に送出される（図２参照）。本書の目的上、遊離した水素ガスは、例えば図１の燃料電池102のように燃料電池により消費されるものと想定される。
【００４８】
動作が進行するつれて、フィルムストリップ210の使用可能部分268に関連する水素成分が枯渇し、これに対応して水素ガスの遊離（すなわち生成）が減少する。次いで、巻取リール248は、巻取スライダチャネル258（図示せず。図２Ａ参照）を介して巻取リール248に機械的に結合された関連した巻取ドライブ（図示せず。図１を参照）により、方向D1に制御可能に回転される。該回転に応じて、巻取リール248は、フィルムストリップ210の使用したばかりの部分268を電気加熱要素208から引き離し、該使用したばかりの部分268を、巻取リール248のまわりに全体に螺旋状に巻き付けた構成で蓄積する。したがって、巻取リール248は、実質的に使用済み状態のフィルムストリップ210を漸進的に蓄積する。フィルムストリップ210の前進は、本書では周期的なものとして概略的に示すが、これは連続的なものでもよい。
【００４９】
ここで図３Ｂを参照する。巻取リール248の回転に応じて、フィルムストリップ210の未使用の（すなわち新しい又は新鮮な）部分278が、繰出リール246から引き出され、フィルムガイド264によって電気加熱要素208と協働的に隣接するよう案内される。該電気加熱要素208は、依然として通電されており、フィルムストリップ210の使用可能部分278を加熱する。これに応じて、実質的に使用可能部分268に関連して上述したように、使用可能部分278により支持された燃料化合物270から水素ガスが遊離する。
【００５０】
使用可能部分278の水素成分が実質的に枯渇した（すなわち遊離した）後、フィルムストリップの使用したばかりの部分278が、巻取リール248の制御された回転によって、電気加熱要素208から離して蓄積され、フィルムストリップ210の更に別の未使用部分が、電気加熱要素208と協働的に隣接するよう引き出される。以上のプロセスは、一般に、燃料カートリッジ206の標準的な有効寿命の間、フィルムストリップ210によって支持された燃料化合物270が実質的に全てなくなるまで繰り返される。次いで、燃料カートリッジ206は、使用済みと見なされ、一般に同じ未使用の燃料カートリッジ206との交換が必要となる。
【００５１】
前述の燃料カートリッジ206の典型的な動作において、フィルムストリップ210の大部分が、繰出リール246から巻取リール248に漸進的に送られることに注意されたい。更に、一般に、巻取リール248によって支持されたフィルムストリップ210の蓄積（すなわち使用済み）部分は、側壁232の内側面「IS」と接触するまで大きくなることに留意されたい。繰出リール246からフィルムガイド264及び電気加熱要素208を介してフィルムストリップ210が巻取リール248に更に移動すると、これに対応して、セパレータアセンブリ244が、図３Ａに概略的に示すような元の位置から、図３Ｂに概略的に示すような後の位置の方に漸進的に摺動する。
【００５２】
更に、電気加熱要素208及びフィルムガイド264が、巻取リール248によるフィルムストリップ210の蓄積に対応して、ガイドスライダチャネル266に沿って揃って漸進的に摺動する。電気加熱要素208及びフィルムガイド264は、図３Ａでは元の位置に概略的に示されており、図３Ｂでは後の位置に概略的に示されている。
【００５３】
したがって、燃料カートリッジ206は、実質的に自給式の態様で燃料化合物270を漸進的に使用する（すなわち該燃料化合物270から水素ガスを遊離させる）ことに適応する全体的な構成を含むものであり、この場合、フィルムストリップ210は、未使用状態で支持され、加熱され（すなわち使用され）、及び使用済み状態で蓄積され、これら全てが、燃料カートリッジ206のハウジング230内で行われる。更に、燃料カートリッジ206の協働的な構成の結果として、望ましく小型で実質的に最小限の体積が得られ、これは、約71％の全フィルムストリップ充填密度（すなわち燃料貯蔵率）を提供するものとなる。この燃料カートリッジ206の充填密度は、一般に約50パーセントのフィルムストリップ充填密度を有するリール・ツー・リール(reel-to-reel)型のフィルムストリップ格納手段の充填密度を上回るものである。
【００５４】
図４は、本発明の別の実施形態による燃料カートリッジ306を示す斜視図である。燃料カートリッジ306はハウジング330を含む。該ハウジング330は側壁332を含む。図４に示すように、該側壁332は、実質的に環状断面を有し、その結果として、該側壁332が、一般に円筒形の外殻又は管体（body tube）を画定する。燃料カートリッジ306の他の実施形態に関連する側壁332の他の断面形状（図示せず）を使用することもできる。側壁332は、例えばプラスチックやポリ塩化ビニル（PVC）などの任意の適当な非導電性材料から形成することができる。
【００５５】
ハウジング330はまた、側壁332に適当に結合された底面334を含む。該底面334は、例えば、アルミニウム、銅、真ちゅう、金又は金メッキ金属などの任意の適当な導電材料から形成することができる。ハウジング330は更に上面336を含む。該上面336は、側壁332に適当に結合され、底面334に関して上述した例示的な材料のいずれかのような任意の適当な導電材料から形成することができる。上面336は、ガス通気孔338として画定された複数の貫通スロット又はアパーチャを含む。ガス通気孔338は、上面336に実質的に放射状パターンで形成され、燃料カートリッジ306を燃料電池（図示せず。図１参照）と流体的に結合できるよう構成される。
【００５６】
燃料カートリッジ306はまたリール346を含む。該リール346は、例えばプラスチックや金属などの任意の適当な材料から形成することができる。リール346の大部分は、カートリッジ306のハウジング330内に支持され、上面336のガス通気孔338により画定される対応するアパーチャを貫通する端部347を含む。リール346の更に詳しい説明は後で行う。
【００５７】
図４Ａは、図４の燃料カートリッジ306の細部を部分的に断面で示す斜視図である。燃料カートリッジ306はまた複数の押え要素350を含む。該押え要素350は、例えばプラスチック、金属、PVCなど任意の適当な材料から形成することができる。各押え要素350は、底面334に形成された対応する下側押えチャネル352と、上面336に形成された対応する上側押えチャネル356とによって、ハウジング330と摺動可能な関係で支持されている。下側押えチャネル352及び上側押えチャネル356は、それぞれ、燃料カートリッジ306の底面334及び上面336に実質的に放射状パターンで形成されている。押え要素350と、下側押えチャネル352と、上側押えチャネル356との間の協働については、後で更に詳しく説明する。
【００５８】
燃料カートリッジ306は更に電気加熱要素（すなわち電気ヒータ）308を含む。一実施形態では、電気加熱要素308は抵抗器を含む。図４Ａに示すように、燃料カートリッジ306の電気加熱要素308は、一般に円形の断面を有する細長いロッドの形状を含むものとなる。電気加熱要素308の他の実施形態に対応する他の形状（図示せず）を使用することも可能である。電気加熱要素308は、底面334に形成された下側ヒータチャネル354と、上面336の対応する上側ヒータチャネル（図示せず）とを介して、ハウジング330と摺動可能な関係で支持される。このようにして、電気加熱要素308は、底面334及び上面336に電気的に結合される。
【００５９】
図４Ａに示すように、ハウジング330の側壁332は内側面「IS2」を含む。内側面IS2の更に詳しい説明は後で行う。
【００６０】
図５Ａ及び図５Ｂは、図４の燃料カートリッジ306の細部を示す平面図である。最初に、図５Ａを参照する。燃料カートリッジ306は、燃料化合物370を支持するフィルムストリップ310を更に含む。該フィルムストリップ310及び燃料化合物370は、実質的に図２〜図３Ｂの燃料カートリッジ206のフィルムストリップ210及び燃料化合物270に関してそれぞれ上述したように、定義され、構成され、協働するものである。更に、各押え要素350は、対応する押えバネ351により、リール346から離れるようほぼ半径方向に付勢される。このようにして、複数の押え要素350及び対応する押えバネ351が、バネ押圧アセンブリ376を包括的に画定する。
【００６１】
フィルムストリップ310の第１の部分380は、実質的に螺旋状構成で巻き付けられ、バネ押圧アセンブリ376によって側壁332の内側面IS2と接触した状態で支持される。フィルムストリップ310の第２の部分382は、リール346のまわりに支持される。したがって、リール346とそこに支持されたフィルムストリップ310の第２の部分382は、フィルムストリップ310の第１の部分380と実質的に同心の内部関係で配置される。また、燃料カートリッジ306は、電気加熱要素308と使用可能となるよう隣接して（すなわち直接接触して）部分的に巻き付けられた状態で配置されたフィルムストリップ310の使用可能部分368を含む。
【００６２】
図５Ａに示すような燃料カートリッジ306の典型的な動作は、一般に次の通りである。電気加熱要素308が、燃料カートリッジ306の底面334と上面336に電気的に結合されたヒータ制御手段（図示せず。図１参照）によって通電される。その際の加熱に応じて、フィルムストリップ310の使用可能部分368に支持された燃料化合物370から水素ガスが遊離する。この水素ガスは、ガス通気孔338（図４）から燃料カートリッジ306を出て、関連する燃料電池に流体的に結合される（図示せず。図１参照）。
【００６３】
通常の動作の過程において、使用可能部分368に支持された燃料化合物370の水素成分が実質的に枯渇する。これに応じて、ハウジング330の側壁332が、対応する巻取ドライブ（図示せず。図１参照）により、電気加熱要素308及びバネ押圧アセンブリ376に対して、D2として示す方向に制御可能に回転される。フィルムストリップ310の使用したばかりの部分368が、電気加熱要素308から離れて蓄積され、回転に応じてバネ押圧アセンブリ376によって支持されたフィルムストリップ310の既存の第１の部分380に加わる。したがって、図５Ａに関して示したように、フィルムストリップ310の第１の部分380は、実質的に使用済み状態である。
【００６４】
フィルムストリップ310の使用したばかりの部分368の蓄積に応じて、フィルムストリップ310の第２の部分382の未使用部分が、リール346によって電気加熱要素308との使用可能な隣接部分に提供される（供給される）。したがって、リール346は、繰出リールとして定義することができ、フィルムストリップ310の第２の部分382は、図５Ａに示す燃料カートリッジ306の状況では実質的に未使用の（新しい）状態である。
【００６５】
通常の動作が進行する際、バネ押圧アセンブリ376によるフィルムストリップ310の使用済みの第１の部分380の蓄積に応じて、電気加熱要素308が、下側ヒータチャネル354とそれに対応する上側ヒータチャネル（図示せず）とに沿って摺動する。このように、電気加熱要素308は、底面334及び上面336との導電性結合を維持しながら、ほぼリール346の方向に漸進的に移動して、使用済みフィルムストリップ310の蓄積に適応する。燃料カートリッジ306の通常動作の他の特徴は、図２〜図３Ｂの燃料カートリッジ206に関して上述したものと実質的に同じである。
【００６６】
図５Ｂは、図５Ａに関して上述した燃料カートリッジ306を示している。しかし、図５Ｂの状況における燃料カートリッジ306の通常の動作は、図５Ａの動作とは次のように異なる。フィルムストリップ310の使用可能部分368によって支持された燃料化合物370の水素が実質的に枯渇したとき、リール346は、電気加熱要素308とバネ押圧アセンブリ376に対して、方向D2に制御可能に回転する。リール346の回転に応じて、フィルムストリップ310の使用したばかりの部分368が、電気加熱要素308から離れて蓄積され、リール346によって支持された既存の第２の部分382に加わる。したがって、リール346を巻取リールとして定義することができ、図５Ｂの状況において、フィルムストリップ310の第２の部分382は、実質的に使用済み状態である。
【００６７】
使用したばかりの部分368がリール346に蓄積されたことに応じて、フィルムストリップ310の第１の部分380の未使用部分が、電気加熱要素308との使用可能な隣接部分に供給される。これにより、図５Ｂの状況において、フィルムストリップ310の第１の部分380は、実質的に未使用（新しい）状態である。図５Ｂに示すような燃料カートリッジ306の他の通常動作は、図５Ａによって示す動作と実質的に同じである。
【００６８】
したがって、燃料カートリッジ306は、一般に、ほぼ異なる２つの方式で動作可能なものであり、すなわち、図５Ａに示す第１の方式では、フィルムストリップ310が、リール346から漸進的に送り出され、側壁332の内側面IS2に蓄積され、図５Ｂに示す第２の方式では、フィルムストリップ310が、側壁332から漸進的に送り出され、リール346によって蓄積される。両方の方式において、電気加熱要素308とバネ押圧アセンブリ376の押え要素350はそれぞれ、フィルムストリップ310の移動に従って摺動する。更に、バネ押圧アセンブリ376は、一般に、フィルムストリップ310の第１の部分380を、フィルムストリップ310の第２の部分382とわずかに隙間のある離間した関係で支持するよう動作する。
【００６９】
別の実施形態（図示せず）では、燃料カートリッジ306は、フィルムストリップ310の第１の部分380の実質的に螺旋状に巻き付けた構成を維持するのを支援するために、フィルムストリップ310の片側に支持された接着材を含む。この接着材は、かかる構成を維持するのを支援すると同時に前述の燃料カートリッジ306の２つの動作方式でのフィルムストリップ310の移動を可能にする任意の適当な接着材から選択することができる。かかる適当な接着材は当業者には自明のものである。
【００７０】
したがって、本発明の燃料カートリッジ306は、フィルムストリップ310を実質的に最適化した間隔で同心螺旋状に巻き付けた構成で支持し利用することによって水素ガスを燃料電池に制御可能に提供するよう構成された望ましい小型装置を提供する。燃料カートリッジ306は、典型的には90パーセントを超えるフィルムストリップ充填密度を実現する。燃料カートリッジ306のこの充填密度の態様は、リール・ツー・リール構成が一般に呈する約50パーセントを大幅に上回るものである。
【００７１】
図６は、本発明による方法400を示すフローチャートである。理解を明瞭にするために、方法400は、図１の電気装置100と図２〜図３Ｂの燃料カートリッジ206の状況の範囲で説明する。しかし、方法400は、一般に本発明の任意の実施形態に適用可能なものであり、本発明の燃料カートリッジの他の実施形態に対応する他の特定の方法もまた使用可能であることを理解されたい。
【００７２】
ステップ402で、電気装置100（図１）内に、未使用の（新しい）燃料カートリッジ206（図２）が取り付けられる。燃料電池206の巻取リール248（図２Ａ）が巻取ドライブ112（図１）に機械的に結合される。また、電気加熱要素208（図２Ａ）が、第１及び第２の電気接点240,242（図２）を介してヒータ制御手段114（図１）に電気的に結合される。
【００７３】
ステップ404（図６）で、ヒータ制御手段114（図１）がコントローラ104（図１）からの対応する制御信号に応じて電気加熱要素208（図２Ａ）を通電する。電気加熱要素208（図２Ａ）は、ヒータ制御手段114（図１）から提供される通電（すなわち電力）の大きさに対応して熱を生成し、この熱がフィルムストリップ210の使用可能部分268（図２Ｃ）に伝達される。
【００７４】
ステップ406（図６）で、加熱に応じて、フィルムストリップ210の加熱された使用可能部分268に支持された燃料化合物270（図２Ｃ）が水素ガスH2を遊離する。
【００７５】
ステップ408（図６）で、水素ガスH2は、燃料電池102（図１）に流体的に結合される。燃料電池102は、水素ガスH2を受け取り、それを周囲空気からの酸素02と結合させて電気エネルギーを生成する。次いで、この生成された電気エネルギーが、コントローラ104によって受け取られて適当に調整され、電気装置100の電気負荷120に供給される。次いで、電気負荷120が、調整された電気エネルギーの提供に応じて、１つ又は２つ以上の通常の所定の機能を実行する。
【００７６】
ステップ410（図６）で、コントローラ104（図１）は、燃料電池102に結合された適当なパラメータ検知手段によって、燃料カートリッジ206（図２）から追加の水素ガスH2を必要とするか否かを決定する。追加の水素ガスH2が必要な場合には、方法400（図６）はステップ412に進む。また追加の水素ガスH2が必要ない場合には、方法400はステップ416に進む。例示のため、追加の水素が必要であるものと仮定し、方法400はステップ412へと進むこととする。
【００７７】
ステップ412で、コントローラ104（図１）は、前のステップ410（図６）の決定に応じて、巻取ドライブ112に制御信号を送る。次いで、巻取ドライブ112（図１）は、該制御信号に応じて、燃料カートリッジ206の巻取リール248（図２Ｃ）の制御された回転を提供する。次いで、巻取リール248は、フィルムストリップ210の現在使用されている部分268を電気加熱要素208から離して蓄積する。
【００７８】
ステップ414（図６）で、繰出リール246（図２Ｂ）は、上記ステップ412（図６）で巻取リール248に蓄積された使用したばかりの部分268と直接対応する（すなわち実質的に等しい）関係で、フィルムストリップ210（図２Ｃ）の未使用部分を、電気加熱要素208との使用可能な隣接部分に供給する。本方法は次いで上記ステップ404に進む。本方法400は、一般に、ステップ410（図６）で追加の水素ガスH2を必要としないことをコントローラ104（図１）が判定するまでステップ404〜414を実質的に反復的に繰り返す。かかる判定は、例えば、ユーザがコントローラ104（図１）にシャットダウンコマンドを発行する結果として行うことができる。次いで、方法400（図６）はステップ416に進む。
【００７９】
ステップ416で、ヒータ制御手段114（図１）は、コントローラ104（図１）からの対応する制御信号に応じて、電気加熱要素208（図２Ｃ）の電源を遮断する。電気加熱要素208（図２Ｃ）は、該電源遮断に応じて熱を生成しなくなる。
【００８０】
ステップ418（図６）で、巻取ドライブ112（図１）は、コントローラ104（図１）からの対応する制御信号に応じて、燃料カートリッジ206の巻取リール248（図２Ｃ）の制御された回転を提供する。該制御された回転に応じて、巻取リール248（図２Ｃ）は、フィルムストリップ210の部分268を電気加熱要素208から離して蓄積する。
【００８１】
ステップ420（図６）で、繰出リール246（図２Ｂ）は、ステップ418（図６）の蓄積に対応して、フィルムストリップ210の未使用部分（すなわち図２Ｃの新しい部分268）を、電気加熱要素208との使用可能な隣接部分に供給する。この新しい未使用部分268（図２Ｃ）は、次いで、後にすぐに使用できるよう位置決めされる。これで、方法400（図６）は完了する。
【００８２】
図６に示すフローチャート400は、単なる例示であり、いくつかのステップを削除し、修正し、あるいは並べ替えることができ、他のステップを追加でき、これらが全てが本発明の範囲内にあることを理解されたい。
【００８３】
本発明の実施形態は、一般に、以下のように要約することができる。すなわち、燃料電池と共に使用するよう構成された燃料カートリッジが提供される。各燃料カートリッジは、水素を含む燃料化合物を支持する長いフィルムストリップを含む。燃料カートリッジ内に実質的に支持された電気加熱要素で支持フィルムストリップの一部を加熱することによって、燃料化合物の水素分が制御可能に遊離する。各燃料カートリッジは、遊離した水素ガスを燃料電池に提供するよう適当に構成される。フィルムストリップの加熱部分により支持された水素成分が枯渇したとき、燃料カートリッジに結合された制御された機械的な回転により、フィルムストリップの使用済み部分が電気加熱要素から引き離され、フィルムストリップの未使用部分が電気加熱要素と協働する隣接部分に供給される。
【００８４】
更に、燃料カートリッジの通常の水素供給動作は、該燃料カートリッジの全水素成分が枯渇するまで、必要に応じて、様々な長さの時間の反復的なステップで、又は連続的に制御された動作として、実行することができる。かかる場合、枯渇した燃料カートリッジは、非枯渇（すなわち新しい）状態にある同じ燃料カートリッジと容易に交換することが可能である。本発明の燃料カートリッジは、既知の装置及び方法と比較して大幅に小さい外形寸法（すなわち容積）と大幅に少ない交換回数とを有する燃料貯蔵及び供給構成を提供するものとなる。更に、本発明の燃料カートリッジの個々の実施形態は、典型的なリール・ツー・リール型の構成のものと比べて一般に望ましいフィルムストリップ充填密度を呈するものとなる。
【００８５】
上記の方法及び装置は、構造的及び方法論的な特徴に関して多少固有の言語で説明したが、本書で開示した手段は、本発明を実施する上での好ましい形態からなるものであり、よって、本発明の方法及び装置は、上記で解説し図示した固有の特徴に制限されるものではないことを理解されたい。したがって、本発明の方法及び装置は、均等論に従って適当に解釈される特許請求の範囲の適正範囲内にあるあらゆる形態又は修正を含めて請求するものである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施形態による電気装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の別の実施形態による燃料カートリッジを示す斜視図である。
【図２Ａ】図２の燃料カートリッジの詳細を示す斜視図である。
【図２Ｂ】図２の燃料カートリッジの詳細を示す斜視図である。
【図２Ｃ】図２の燃料カートリッジの詳細を示す斜視図である。
【図３Ａ】図２の燃料カートリッジの動作の詳細を示す平面図である。
【図３Ｂ】図２の燃料カートリッジの動作の詳細を示す平面図である。
【図４】図４は、本発明の更に別の実施形態による燃料カートリッジを示す斜視図である。
【図４Ａ】図４の燃料カートリッジの詳細を部分的に断面で示す斜視図である。
【図５Ａ】図４の燃料カートリッジの動作の詳細を示す平面図である。
【図５Ｂ】図４の燃料カートリッジの動作の詳細を示す平面図である。
【図６】本発明の更に別の実施形態による方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８７】
102           燃料電池
106,206,306   燃料カートリッジ
108,208,308   電気ヒータ
110,210,310   フィルムストリップ
114           ヒータ制御手段
246,248、346  リール
268,368       使用可能部分
270,370       燃料化合物
376           バネ押圧アセンブリ
【図１】
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【図２】
2004319478.tif 000004
【図２Ａ】
2004319478.tif 000005
【図２Ｂ】
2004319478.tif 000006
【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
2004319478.tif 000008
【図３Ｂ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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