(57)【要約】【課題】  発電により発生した排水を排水タンク全体に溜め込んで確実に保水することができる燃料電池を提供する。【解決手段】  発電用燃料を保持する燃料保持手段と、前記燃料保持手段から供給される発電用燃料を用いて電力を発生する発電手段と、前記発電手段より発生する排水を回収する排水回収手段と、前記排水回収手段により回収した排水を収容する分離可能な排水タンク２０を備え、前記排水タンク２０が排水を導水する導水手段２０１と、導水手段により導水された排水を保水すら保水手段２０２を有する燃料電池。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電用燃料を保持する燃料保持手段と、前記燃料保持手段から供給される発電用燃料を用いて電力を発生する発電手段と、前記発電手段より発生する排水を回収する排水回収手段と、前記排水回収手段により回収した排水を収容する分離可能な排水タンクを備え、前記排水タンクが排水を導水する導水手段と、該導水手段により導水された排水を保水する保水手段を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記導水手段に接して保水手段が設けられ、導水手段から導水された排水を保水手段を用いて保水することを特徴とする請求項１の燃料電池。
【請求項３】
前記導水手段と前記保水手段は、導水手段が内側で保水手段が外側に位置し、紐状に連続してなることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池。
【請求項４】
前記導水手段と前記保水手段は、導水手段がシート状で折りたたまれた形状で連続してなり、該導水手段を内側として保水手段が外側に位置して設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池。
【請求項５】
前記導水手段は前記排水タンクの吸水口に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記導水手段と前記保水手段は、前記排水タンクより分離して交換が可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの項に記載の燃料電池。
【請求項７】
発電用燃料を保持する燃料保持手段と、前記燃料保持手段から供給される発電用燃料を用いて電力を発生する発電手段と、前記発電手段より発生する排水を回収する排水回収手段と、前記排水回収手段により回収した排水を導水する導水手段と、該導水手段により導水された排水を保水する保水手段を備え、前記燃料保持手段、導水手段および保水手段は燃料カートリッジに収容され、前記燃料カートリッジは燃料電池から分離して交換が可能であることを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
前記燃料カートリッジにおいて、前記燃料保持手段、導水手段および保水手段は燃料および排水の量により伸縮し、互にスペースを共用して排水を保水することを特徴とする請求項７記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関するもので、特に燃料電池の発電により発生する排水を回収し溜め込む排水タンクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に知られている燃料電池の発電原理を図３に示す。図３は、燃料を用いて電力を発生する発電手段３０、燃料を保持することが可能な燃料タンク３１、負荷３２からなる。また、発電手段３０は、主に白金等の触媒微粒子を塗布した炭素電極からなる燃料極（アノード）３０１および空気極（カソード）３０３と、燃料極３０１と空気極３０３の間に配置された厚さミクロンのイオン交換膜３０２から構成される。燃料極３０１側には燃料タンク３１から燃料である水素ガス（Ｈ2 ）が供給され、また、空気極３０３側には大気中の酸素ガス（Ｏ2 ）が供給されることにより、電気化学反応による発電が行なわれ、負荷３２に対して電力が供給される。
【０００３】
発電手段３０に水素ガスと酸素ガスを供給して、イオン交換膜３０２を介して燃料極３０１側、空気極３０３側で起こる電気化学反応はそれぞれ（式１）、（式２）で表すことができる。
【０００４】
【化１】
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【０００５】
燃料を保持する燃料タンク３１の中身は、水素ガスを貯蔵可能な水素吸蔵合金またはメタノールやエタノールやブタノールなどの液体燃料から構成される。燃料タンク３１に保持される燃料の種類によっては、燃料タンク３１と発電手段３０の間に図示しない改質器を配置して、該改質器により燃料を水素ガスに改質してから、発電手段３０に対して水素ガスを供給する構成がとられる。
【０００６】
ここで、空気極側で発生する水（Ｈ2 Ｏ）は気体として放出されることもあるが、組込み用の燃料電池等では、ＰＣ等の機器内で気体として放出された水が液化して不具合を生じる可能性がある。よって、燃料電池に着脱可能な排水タンクを設け、排水タンク内に高分子吸収体を封入しておき、発電セルより発生する生成排水を高分子吸収体に溜め込む方法が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２１６８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、排水タンク内の高分子吸収体の配置で、図４のように吸水口２１近くに高分子吸収体を持ってくると、発電セルより徐々に流れてくる生成排水に対して吸水口付近の高分子吸収体が先に飽和してしまい奥の吸収体まで水が届かない。また、吸水口より遠くに配置すると、高分子吸収体の吸収までに水が逆流し漏れる恐れがある。
【０００８】
本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、燃料電池の発電により発生した排水をためる排水タンクにおいて、排水を排水タンク全体に溜め込むことができ、機器内に排水が逆流することを防止でき、排水タンクを容量に合わせて容易に作成でき、また排水タンクを保水前にはコンパクトに作成できる燃料電池を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、燃料の供給と排水の回収を一つの燃料カートリッジにすることで、燃料の供給と排水の回収を容易にし、かつ燃料カートリッジの形状をコンパクト化することができる燃料電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明は、発電用燃料を保持する燃料保持手段と、前記燃料保持手段から供給される発電用燃料を用いて電力を発生する発電手段と、前記発電手段より発生する排水を回収する排水回収手段と、前記排水回収手段により回収した排水を収容する分離可能な排水タンクを備え、前記排水タンクが排水を導水する導水手段と、該導水手段により導水された排水を保水する保水手段を有することを特徴とする燃料電池である。
【００１１】
前記導水手段に接して保水手段が設けられ、導水手段から導水された排水を保水手段を用いて保水することが好ましい。
前記導水手段と前記保水手段は、導水手段が内側で保水手段が外側に位置し、紐状に連続してなることが好ましい。
【００１２】
前記導水手段と前記保水手段は、導水手段がシート状で折りたたまれた形状で連続してなり、該導水手段を内側として保水手段が外側に位置して設けられていることが好ましい。
【００１３】
前記導水手段は前記排水タンクの吸水口に取り付けられていることが好ましい。
前記導水手段と前記保水手段は、前記排水タンクより分離して交換が可能であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、発電用燃料を保持する燃料保持手段と、前記燃料保持手段から供給される発電用燃料を用いて電力を発生する発電手段と、前記発電手段より発生する排水を回収する排水回収手段と、前記排水回収手段により回収した排水を導水する導水手段と、該導水手段により導水された排水を保水する保水手段を備え、前記燃料保持手段、導水手段および保水手段は燃料カートリッジに収容され、前記燃料カートリッジは燃料電池から分離して交換が可能であることを特徴とする燃料電池である。
【００１５】
前記燃料カートリッジにおいて、前記燃料保持手段、導水手段および保水手段は燃料および排水の量により伸縮し、互にスペースを共用して排水を保水することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の燃料電池によれば、発電により発生した排水をためる排水タンクにおいて、排水タンクの吸水口に接続され、排水タンク内に配置された導水手段と保水手段により排水を排水タンク全体に溜め込むため、機器内に排水が逆流することを防止できる。また、前記排水タンクを容量に合わせて容易に作成でき、また排水タンクを保水前にはコンパクトに作成できる。
【００１７】
また、本発明の燃料電池によれば、燃料の供給と排水の回収を一つの燃料カートリッジにすることで、燃料の供給と排水の回収を容易にし、かつ燃料カートリッジの形状をコンパクト化することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明は、発電用燃料を保持することが可能な燃料保持手段と、前記発電用燃料を用いて電力を発生する発電手段と、前記発電手段より発生する排水を回収する排水回収手段と、前記排水回収手段より回収した排水を収容する分離可能な排水タンクとからなり、前記排水タンク内で導水手段と保水手段を用いて排水を保水することを特徴とする。
【００１９】
前記導水手段は、前記排水タンクの吸水口に取り付けられている。
保水の形態としては、前記導水手段と前記保水手段は、導水手段を保水手段が取り囲み紐状に連続してなる。別の例では前記導水手段と前記保水手段は、シート状の導水手段の周りに保水手段が貼られ、折りたたまれた形で連続してなる。
【００２０】
さらに前記導水手段と前記保水手段は前記排水タンクより分離して交換が可能である。
本発明の燃料電池の他の形態では、発電用燃料を保持することが可能な燃料保持手段と、前記発電用燃料を用いて電力を発生する発電手段と前記発電手段より発生する排水を回収する排水回収手段と、前記排水回収手段より回収した排水を収容する導水手段および保水手段を備え、前記燃料保持手段、導水手段および保水手段は、取り外し可能な一体型の燃料カートリッジを成し、前記導水手段と保水手段を用いて排水を保水する形態としている。
さらに前記燃料カートリッジは前記燃料保持手段と、前記導水手段および保水手段とのスペースを共用して排水を保水する形態としている。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１
本発明の第一の実施形態について図１を用いて説明する。
【００２２】
図１は、本発明の燃料電池の第一実施形態を示すブロック図である。図１において、１０は発電モジュール、２０は排水タンク、３１は発電用燃料を保持することが可能な燃料保持手段を示す燃料タンクである。１０の発電モジュール内において、１０１は発電の動作制御手段、１０２は発電の出力制御手段、１０３は電気エネルギーの発電手段、１０４は発電手段より発生した水（Ｈ2 Ｏ）や水溶性物質を回収する排水回収手段である。
【００２３】
上記構成において、発電モジュールでは燃料タンク３１からの燃料補給を出力制御手段１０２で制御し、発電手段１０３で発生する電気エネルギーの量を調整する。さらに発電手段１０３で発生した水と水溶性物質を含む排水を排水回収手段１０４で回収し、排水タンク２０まで導き、排水タンク２０では導かれた排水を漏れないように保水し溜め込む。
【００２４】
次に、図２を用いて排水タンク２０での排水の保水方法について説明する。
図２は本発明の燃料電池の第一実施形態における排水タンク内の状態を示す概略図である。２１は排水タンク２０の排水を受け入れる吸水口である。２０１は吸水口２１から排水タンク２０の全体に排水を導く吸水性の紙などで出来た導水性物質であり、導水手段を示す。
【００２５】
２０２は高分子吸収体等で出来た保水性物質であり、保水手段を示す。２０２ｂは保水性物質が十分に排水を吸収し保水している状態であり、２０２ａは保水性物質がまだ排水を含んでいない状態を表す。
【００２６】
排水タンク２０では排水回収手段１０４により回収された排水が吸水口２１まで導かれ、導水性物質２０１により排水タンク２０の中に吸水される。吸水タンク２０では始めに吸水口２１付近の保水性物質に吸収され２０２ｂのように膨らみ飽和した状態になるが、導水性物質２０１の毛細管現象によりさらに奥の保水性物質２０２ａのところまで排水が導かれ保水されていく。
【００２７】
このように吸水口２１に導かれた排水は、排水タンク２０全体の保水性物質に導かれ保水される。これにより、排水タンク一杯に排水を保水することが出来るのでスペースを無駄なく使用でき、また排水が機器に漏れ出すこともない。また、発電モジュールとは分離して、廃棄やリサイクルの処理が出来る。
【００２８】
次に、図５を用いて排水タンク２０内の導水性物質と保水性物質の他の形態について説明する。
図５は本発明の燃料電池の第一実施形態における排水タンク内の他の状態を示す概略図である。図５において図１、図２と同じ物については同じ符号を付してある。図５の（Ｂ）（Ｃ）において、４０１は導水性物質、４０２は保水性物質であり、４０は導水性物質４０１の周りを保水性物質４０２で取り囲み、これを紐状に長くした排水パックである。４０２ａは保水性物質が水分を含む前の状態であり、４０２ｂは水分を十分に含んだ状態である。図５（Ａ）は排水パック４０を吸水口２１から排水タンク２０全体に収容した図である。
【００２９】
図５の形態においても、排水タンク２０では排水回収手段１０４により回収された排水が吸水口２１まで導かれ、導水性物質４０１により排水タンク２０の中に吸水される。吸水タンク２０では始めに吸水口２１付近の保水性物質に吸収され４０２ｂのように膨らみ飽和した状態になるが、導水性物質４０１の毛細管現象によりさらに奥の保水性物質４０２ａのところまで排水が導かれ保水されていく。
【００３０】
本形態でも排水タンク一杯に排水を保水することが出来る利点は、前記の図４と同様であるが、さらに排水パックの製造の容易性や排水タンクの大きさに合わせて、排水パックの量の調整が容易である利点が挙げられる。
【００３１】
さらに、図６を用いて排水タンク２０内の導水性物質と保水性物質の他の形態について説明する。
図６は本発明の燃料電池の第一実施形態における排水タンク内の他の状態を示す概略図である。図６においても図１、図２と同じ物については同じ符号を付してある。図６において５０１はシート状の導水性物質、５０２は導水性物質５０１の周りに設けられた保水性物質であり、５０はこれを折りたたんだ排水パックである。５０２ａは保水性物質が水分を含む前の状態であり、５０２ｂは水分を十分に含んで膨らんだ状態である。
【００３２】
本形態において、吸水口２１付近で排水が保水性物質に吸収され保水性物質５０２ｂのように膨らみ飽和した状態になると、奥の保水性物質５０２ａを押していきさらに導水性物質５０１の毛細管現象により、さらに奥の保水性物質５０２ａのところまで排水が導かれ保水されていく。
本形態においても前記の例と同様の利点を備えているが、さらに本形態では吸水前の排水パック５０を小さくでき、排水タンク２０の中にコンパクトに収容できる利点がある。
【００３３】
実施例２
次に、本発明の第二の実施形態について図７を用いて説明する。
図７は、本発明の燃料電池の第二実施形態を示すブロック図である。図１と同じ要素には同じ符号を付してある。図７においては燃料パックと排水パックを一体化して燃料カートリッジ６０を構成している。燃料カートリッジ６０は図８に示すように燃料パックのスペースと排水パックのスペースを共通化することも可能である。
【００３４】
図８において排水パック５０を用いた例で説明する。図８は本発明の燃料電池の第二実施形態における燃料カートリッジを示す概略図である。同図の燃料カートリッジ６０において、排水パック５０は吸水口２１に取り付けられ、燃料パック６０１は燃料供給口６１に接続されている。燃料カートリッジ内の燃料は燃料口６１より発電モジュールに送られるが、燃料使用前には燃料パック６０１が燃料カートリッジの大部分のスペースを占め、排水パック５０は小さなスペースで済んでいる。燃料の消費に従い燃料パックのスペースは小さくなり、排水パックの占める割合は増加する。
この構成においては、燃料の供給と排水の回収を容易にし、なおかつ燃料カートリッジの形状をコンパクト化することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の燃料電池は、発電により発生した排水をためる排水タンクにおいて、排水を排水タンク全体に溜め込むことができ、機器内に排水が逆流することを防止でき、排水タンクを容量に合わせて容易に作成でき、また排水タンクを保水前にはコンパクトに作成でき、また燃料の供給と排水の回収を一つの燃料カートリッジにすることができるので、ノートパソコン等の各種の機器に用いる燃料電池として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の燃料電池の第一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の燃料電池の第一実施形態における排水タンク内の状態を示す概略図である。
【図３】燃料電池の発電原理を示す説明図である。
【図４】従来の燃料電池の排水タンクを示す概略図である。
【図５】本発明の燃料電池の第一実施形態における排水タンク内の他の状態を示す概略図である。
【図６】本発明の燃料電池の第一実施形態における排水タンク内の他の状態を示す概略図である。
【図７】本発明の燃料電池の第二実施形態を示すブロック図である。
【図８】本発明の燃料電池の第二実施形態における燃料カートリッジを示す概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  発電モジュール
２０  排水タンク
２１  吸水口
２０１、４０１、５０１  導水性物質
２０２、４０２、５０２  保水性物質
３０  発電手段
３１  燃料タンク
３２  負荷
３０１  燃料極
３０２  イオン交換膜
３０３  空気極
４０  排水タンク
５０  排水タンク
６０  燃料カートリッジ
【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】
2005183186.tif 000009
【図７】
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【図８】
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