(57)【要約】【課題】  燃料収容部をカートリッジ化した燃料電池において、特別な検知手段を設けることなく、視認性の高い燃料の残量検知が可能な燃料電池を提供する。【解決手段】  燃料を収容する燃料収容部２０と、前記燃料を用いて発電反応を行う反応部２２と、発電反応の副生成物である水を収容する排水収容部２４とを有する燃料電池であって、前記排水収容部２４の少なくとも一部が透明部材で構成されている確認窓１２を有する燃料電池。排水収容部の容量が、燃料収容部に収容された燃料を全て反応させたときに発生する水の量と略同一であり、排水収容部の水の量を測定することにより、燃料収容部に収容されている燃料の残量を求めることができる。排水収容部の内部に予め水を着色するための着色物質が封入してある。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を収容する燃料収容部と、前記燃料を用いて発電反応を行う反応部と、発電反応の副生成物である水を収容する排水収容部とを有する燃料電池であって、前記排水収容部の少なくとも一部が透明部材で構成されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記排水収容部の容量が、前記燃料収容部に収容された燃料を全て反応させたときに発生する水の量と略同一であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記排水収容部の水の量を測定することにより、前記燃料収容部に収容されている燃料の残量を求め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】
前記排水収容部の内部に予め水を着色するための着色物質が封入してあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記燃料収容部と前記排水収容部とが一体に構成され、かつ着脱可能に構成さ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池、特に燃料収容部をカートリッジ化した燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料の補充を簡便化するために燃料収容部をカートリッジ状に構成し、着脱可能とした燃料電池が従来から考案されている。例えば特許文献１には、発電セル部と該電池セル部に対して着脱可能な燃料タンクと廃液タンクとで構成される燃料電池が開示されている。本特許文献１では燃料タンクは透明部材で構成されており、燃料として使用されるメタノールの残量を視認できるように構成されている。
【０００３】
また、特許文献２には、発電モジュールと該発電モジュールに対して着脱可能な燃料パックとで構成される、既存の化学電池と略同等の形状を有した燃料電池が開示されている。本特許文献２では燃料の残量検知について燃料パック内の液面ないしは透過率を、光学センサを用いて検出するとの記述がなされている。
【特許文献１】特開２００２−１６９６２５号公報（第４頁、図３）
【特許文献２】特開２００２−２８９２１０号公報（第２８頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献２では、燃料の残量を特別な検知手段（光学センサ）を用いて行っている。このことはコストの上昇を招くばかりでなく、残量検知を行うために電力が必要であるので、燃料が完全に空になったとき、すなわち燃料電池からの電力供給がなくなってしまったときには、肝心の残量検知を行うことができないといった問題を抱えている。つまり燃料切れで装置が動作しなくなったのか、それ以外の原因で動作しなくなったのかを特定することができない。もちろん残量検知のための電力を燃料電池以外の化学電池等から供給する構成とすることも可能ではあるが、より複雑な構成となるため装置の小型化、低コスト化を阻むこととなる。
【０００５】
また、上記特許文献１では、燃料の残量を特別な検知手段を設けることなく目視により確認可能な構成になっているが、透明なメタノール燃料を、透明部材を通して視認する構成となっているため、その視認性は極めて低いことに問題がある。
【０００６】
本発明は、これら従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的は燃料収容部をカートリッジ化した燃料電池において、特別な検知手段を設けることなく、加えて視認性の高い燃料の残量検知が可能な燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明は、燃料を収容する燃料収容部と、前記燃料を用いて発電反応を行う反応部と、発電反応の副生成物である水を収容する排水収容部とを有する燃料電池であって、前記排水収容部の少なくとも一部が透明部材で構成されていることを特徴とする燃料電池である。
【０００８】
前記排水収容部の容量が、前記燃料収容部に収容された燃料を全て反応させたときに発生する水の量と略同一であることが好ましい。
前記排水収容部の水の量を測定することにより、前記燃料収容部に収容されている燃料の残量を求めることが好ましい。
【０００９】
前記排水収容部の内部に予め水を着色するための着色物質が封入してあることが好ましい。
前記燃料収容部と前記排水収容部とが一体に構成され、かつ着脱可能に構成されていることが好ましい。
【００１０】
なお、本発明において、発電反応の副生成物である水を排水とも称し、該排水を排水収容部に収容する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、発電反応の副生成物である排水を回収する排水収容部の少なくとも一部を透明部材で構成するとともに、排水収容部内に予め排水を着色する着色物質を封入しておく構成としたので、排水収容部内の水溶液の量によって燃料電池の残容量（等価的に燃料の残量）を確実に視認することができる。すなわち特別な検知手段を備えることなく、視認性の高い残量検知が可能な燃料電池を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の燃料電池は、燃料を収容する燃料収容部と、前記燃料を用いて発電反応を行う反応部と、発電反応の副生成物である水（排水）を収容する排水収容部とを有し、前記排水収容部の少なくとも一部を透明部材で構成するとともに、前記排水収容部の内部に排水を着色するための着色物質を予め封入しておくようにしたものである。
【００１３】
さらに前記燃料収容部と前記排水収容部とを一体構成し、該一体部を前記反応部に対して着脱可能に構成したものである。
したがって、本発明の燃料電池は、排水収容部内の水溶液の量によって燃料電池の残容量（等価的に燃料の残量）を確実に視認することができ、特別な検知手段を備えることなく、視認性の高い残量検知が可能となる。
【００１４】
この際、従来であれば単に回収ないしは廃棄する排水を利用して燃料電池の燃料の残容量を確認する構成としたので、発電作用（電気化学反応）そのものには全く影響を及ぼすことがない。しかも、燃料収容部と排水収容部とを一体に構成して燃料カートリッジとし、かつ当該燃料カートリッジを反応部（発電セル部）に対して着脱可能としたので、排水収容部は燃料収容部と共に一体の燃料カートリッジとして交換することが可能である。
【００１５】
本発明において、燃料には、例えばメタノール、メタノール水溶液、液体水素、その他水素成分を含有した適宜の液体ないしは液化物質を用いることができる。
着色物質は、液体燃料を着色することができる物質であればよく、例えば染料、顔料、有機顔料等を用いることができる。
【００１６】
排水収容部には金属、ガラス、高分子樹脂部材（モールド部材）等を用いることができる。また、排水収容部の少なくとも一部を構成する透明部材には、透明性を有するガラス、高分子樹脂部材（モールド部材）等を用いることができる。なお、本発明において、透明とは、排水収容部内の液量（すなわち排水の残量）の大まかな状態を、肉眼によって確認できる程度以上の透明度を有する状態を言う。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明に係る燃料電池を搭載したシステムの構成図である。
図中１は、ノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器であり、該電子機器１内に、燃料電池２が着脱可能に収容される構造になっている。燃料電池２は、さらに発電セル部１０と燃料カートリッジ１１とに分かれており、発電セル部１０と燃料カートリッジ１１も着脱可能な構造になっている。したがって、ユーザーは燃料電池２全体を着脱することもできるし、発電セル部１０は電子機器１内に収容したまま、燃料カートリッジ１１だけを着脱する（すなわち交換する）こともできるように構成されている。
【００１８】
図２は本発明の燃料電池の構成を示す概略図である。図２中、２０は燃料（具体的にはメタノール）が収容された燃料タンク２０である。燃料は２１の燃料供給孔を経て、反応部２２に至る。反応部２２は触媒微粒子が付着した燃料極、空気極および両極間に装着されたイオン導電膜で構成されており、周知の電気化学反応によって発電が実行される。発電された電力は電気接点１３を介して図１で説明した電子機器１内に供給される。
【００１９】
発電セル部１０には、吸気口１４と排気口１５が設けられており、吸気口１４からは空気中から酸素（Ｏ2）が取り込まれ、排気口からは電気化学反応の結果生成された副生成物としての二酸化炭素（ＣＯ2）が排出される。副生成物としての水（Ｈ2Ｏ）は排水孔２３を介して、排水タンク２４に回収されるように構成されている。
【００２０】
排水タンク２４は、燃料タンク２０内の燃料を使いきったときに副生成物の水が概ね満水となる容量を有しており、さらに内部に予め排水を着色するための適宜の着色物質（水溶性の染料等）２５が、粉末、タブレット等の形態で、ないしはティーバッグ様の袋容器に該粉末、タブレット等を内包して、封入してある。また、排水タンク２４の一端面は透明部材で構成されていて、透明部材からなる確認窓１２により、排水の回収量を視認することができるように構成されている。つまり排水は透明な水としてではなく、適宜の色がついた水溶液の形でユーザーに視認性良く目視される。
【００２１】
図３および図４は、本発明の燃料電池を示す外観図である。燃料電池の使いはじめのころは回収した排水の量が少ないので水溶液の液面は低い位置にあるが（図３の外観図参照）、燃料が尽きる頃になると回収した排水の量は排水タンクの満水量に近くなるため、水溶液の液面は高い位置となる（図４の外観図参照）。すなわち確認窓１２で確認される液面の高さによって、燃料電池の残容量（等価的に燃料の残量）を確認することができる。
【００２２】
すなわち、図３および図４に示す排水の量の測定により、図３の状態では燃料収容部の燃料の残量が多く、図４の状態では燃料収容部の燃料の残量が少ないことが求められる。
なお以上の実施例では燃料としてメタノールを用いた場合を例に説明を行ったが、本発明はこれに限定されるわけではなく、水素そのもの（水素を水素吸蔵合金に貯蔵する場合を含む）や、水素成分を含む他の液体燃料、液化燃料等を燃料とした場合にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の燃料電池は、発電反応の副生成物である排水を回収する排水収容部の少なくとも一部を透明部材で構成するとともに、排水収容部内に予め排水を着色する着色物質を封入しておく構成としたので、排水収容部内の水溶液の量によって燃料電池の残容量（等価的に燃料の残量）を確実に視認することができ、特別な検知手段を備えることなく、視認性の高い残量検知が可能なために、ノート型パーソナルコンピュータ等の電子機器の燃料電池として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る燃料電池を搭載したシステムの構成図である。
【図２】本発明の燃料電池の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の燃料電池を示す外観図である。
【図４】本発明の燃料電池を示す外観図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  電子機器
２  燃料電池
１０  発電セル部
１１  燃料カートリッジ
１２  確認窓
１３  電気接点
１４  吸気口
１５  排気口
２０  燃料タンク
２１  燃料供給孔
２２  反応部
２３  排水孔
２４  排水タンク
２５  着色物質
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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