(57)【要約】【課題】  航空機内や高山等の気圧が変動する場所に於いても、燃料電池に燃料カートリッジから安定した気体燃料の供給が可能な燃料供給装置を提供する。【解決手段】  気体燃料を燃料カートリッジから燃料電池に供給する燃料供給装置であって、燃料電池に内蔵された密閉構造からなり、密閉された内部の圧力を調整することができる圧力調整器と、該圧力調整器に設けられ、燃料電池で消費される気体燃料の圧力変動により膨張収縮するダイアフラムと、該ダイアフラムの膨張収縮により開閉し、燃料カートリッジに収容されている気体燃料を燃料電池へ供給する供給バルブとを有する燃料電池用燃料供給装置。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料を燃料カートリッジから燃料電池に供給する燃料供給装置であって、燃料電池に内蔵された密閉構造からなり、密閉された内部の圧力を調整することができる圧力調整器と、該圧力調整器に設けられ、燃料電池で消費される気体燃料の圧力変動により膨張収縮するダイアフラムと、該ダイアフラムの膨張収縮により開閉し、燃料カートリッジに収容されている気体燃料を燃料電池へ供給する供給バルブとを有することを特徴とする燃料電池用燃料供給装置。
【請求項２】
前記ダイアフラムは燃料電池に、供給バルブは燃料カートリッジに設けられ、該ダイアフラムと供給バルブは燃料カートリッジを燃料電池に装着すると接触する請求項１記載の燃料電池用燃料供給装置。
【請求項３】
前記ダイアフラムは、密閉された圧力調整器の内部の気体の圧力により一定の圧力に保たれている請求項１または２記載の燃料電池用燃料供給装置。
【請求項４】
前記ダイアフラムは、密閉された圧力調整器の内部の気体の圧力と、弾性体の押圧力により一定の圧力に保たれている請求項１または２記載の燃料電池用燃料供給装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料供給装置を用いた燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素等気体を燃料とする燃料電池に関し、燃料カートリッジから燃料電池に気体燃料を供給する燃料供給装置に関するものである。特に、航空機内や高山等気圧が低下変動する場所に於いて、安定な発電を行うのに有効な燃料供給装置およびそれを用いた燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境破壊が問題となり有害な廃棄物の出ないクリーンなエネルギーが求められている。また、化石燃料の枯渇が問題となり新しいエネルギー源が求められている。一方エレクトロニクス分野では、情報量が増大しこれに伴って情報処理能力が飛躍的に拡大し電子機器の消費電力は増大する傾向にある。
【０００３】
そこで、地球上に無尽蔵にある水に含まれ、化学エネルギーが大きく有害な物質を排出しない水素がエネルギー源として注目されている。特に直接電気エネルギーを取り出す燃料電池は、水素の利用効率も良く大きな電力をとりだせ自動車用からノートパソコン、携帯電話、ビデオカメラなどの携帯電子機器への応用が進められている。
【０００４】
水素から電気エネルギーを取り出す、所謂燃料電池は、水素が供給される水素電極と、酸素が供給される酸化電極を有し、水素電極で触媒反応により水素を電子とプロトンに分離し、プロトンは電解質膜を通過して酸化電極へ到達し、触媒反応により酸素と反応し水が生成するものであり、この過程で電子の流れすなわち電力が生成されるものである。
【０００５】
従来の電池と異なり燃料電池においては、充電の必要はなく燃料を使い切った後には燃料を補充するだけですぐに発電が可能であり長時間の機器使用に便利である。
また、燃料電池本体内に燃料カートリッジから燃料を供給する燃料電池は、例えば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１５８０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、燃料電池は、いつでもどこでも燃料を補給することにより電気エネルギーを取り出すことが出来るが、従来の二次電池と異なり、水素等の気体を扱うこととなる。
また、燃料電池に燃料を供給するのに、燃料カートリッジを用いて行われているが、航空機内や高山等の気圧が変動する場所において燃料を供給する方法については配慮されていない。
【０００７】
本発明は、このような背景技術に鑑みてなされたものであり、航空機内や高山等の気圧が変動する場所に於いても、燃料電池に燃料カートリッジから安定した気体燃料の供給を可能とし、安定した出力が得られる燃料供給装置およびそれを用いた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】
【０００８】
本発明ではかかる目的を達成するために、燃料カートリッジから供給される気体燃料の圧力を所定値に安定に維持するために、大気圧の影響を受けない燃料供給装置を提案するものである。特に、燃料電池内に設けられダイアフラムを使用して、燃料電池内の気体燃料の圧力の変動を検知し、自動的に燃料カートリッジの気体燃料の供給バルブの開閉を調節して、所定の圧力を維持しながら燃料供給を行うものである。
【０００９】
すなわち、本発明の第１は、気体燃料を燃料カートリッジから燃料電池に供給する燃料供給装置であって、燃料電池に内蔵された密閉構造からなり、密閉された内部の圧力を調整することができる圧力調整器と、該圧力調整器に設けられ、燃料電池で消費される気体燃料の圧力変動により膨張収縮するダイアフラムと、該ダイアフラムの膨張収縮により開閉し、燃料カートリッジに収容されている気体燃料を燃料電池へ供給する供給バルブとを有することを特徴とする燃料電池用燃料供給装置である。
【００１０】
前記ダイアフラムは燃料電池に、供給バルブは燃料カートリッジに設けられ、該ダイアフラムと供給バルブは燃料カートリッジを燃料電池に装着すると、装着部において接触する。
前記ダイアフラムは、密閉された圧力調整器の内部の気体の圧力により一定の圧力に保たれているのが好ましい。
前記ダイアフラムは、密閉された圧力調整器の内部の気体の圧力と、弾性体の押圧力により一定の圧力に保たれているのが好ましい。
【００１１】
また、本発明の第２は、上記の燃料供給装置を用いた燃料電池である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃料供給装置によれば、燃料電池を使用する環境、特に気圧の変化に影響されずに所定の燃料ガス圧力を維持して燃料電池に気体燃料を供給することが可能であり、燃料電池から安定した出力を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、燃料電池に使用する気体燃料の圧力調節をして、気体燃料を燃料カートリッジから燃料電池に供給する燃料供給装置である。
本発明の燃料供給装置は、気体燃料を燃料カートリッジから燃料電池に供給する燃料供給装置であって、燃料電池に内蔵された密閉構造からなり、密閉された内部の圧力を調整することができる圧力調整器と、該圧力調整器（以降、レギュレータと記す）に設けられ、燃料電池で消費される気体燃料の圧力変動により膨張収縮するダイアフラムと、該ダイアフラムの膨張収縮により開閉し、燃料カートリッジに収容されている気体燃料を燃料電池へ供給する供給バルブとを有することを特徴とする。
【実施例】
【００１４】
本発明の望ましい実施形態を図を用いて説明する。
図１は本発明の好ましい実施形態を示す中央断面図である。図２は燃料電池本体１と燃料カートリッジ２が接続された状態を示す外観図である。図３は燃料カートリッジだけを示した斜視図である。３は燃料カートリッジ筐体であり圧縮水素が充填されるか、あるいは水素吸蔵合金、例えばＦｅ−Ｔｉ合金，Ｔｉ−Ｍｎ合金などに水素を吸蔵させる構成となっていても良い。３ａは、後に詳述するカバー部材、４ｂは供給バルブの凸部である。
【００１５】
図４は、燃料電池本体を示す斜視図であり、わかりやすいように図１の右からの視点から描いている。６は燃料電池本体の筐体である。６ａは凹部であり、燃料カートリッジの接続部が挿入される。
【００１６】
図１において、３ａはカバー部材であり、供給バルブ４の凸部４ｂの周囲に配置されており、凸部４ｂより突出部が大きくなっている。供給バルブ４の円錐面４ａは燃料カートリッジの円錐面３ｂと接触し気体燃料が外部に出ないようになされている。５は圧縮バネであり燃料カートリッジ内の部材（不図示）に図中右端部が固定されており、左端部は供給バルブ４の底面４ｃを押圧するようになされている。すなわち、水素ガス圧と圧縮バネ５の力により、円錐面３ｂと４ａが接触し水素ガスが燃料カートリッジ外に漏れないようになっている。
【００１７】
図中の供給バルブ４及びカバー部材３ａは子供の指に比べて小さく出来ており、カバー部材の孔３ｃ内の供給バルブ４の凸部４ｂに子供の指が届かないような寸法と成っている。
【００１８】
６ａは凹部であり、内部にＶ形溝６ｃが形成され、シール部材であるＯリング７が配置されている。３ｇは、カバー部材３ａに設けられたねじ部である。
次に、作動を説明する。
【００１９】
燃料電池本体に燃料カートリッジ１が挿入されると、カバー部材３ａの先端部に形成された面取り部３ｅがシール部材７と当接しシール部材７を圧縮しながらカバー部材３ａが図１中、左方向に移動する。シール部材７はカバー部材３ａの外面３ｄと密着し燃料流路を気密にする。
【００２０】
６ｄは凹部６ａに設けられたねじ部である。シール部材７が凹部６ａとカバー部材３ａに依って圧縮され燃料流路の気密が確保された後、ねじ３ｇと６ｄがかみ合い燃料カートリッジの筐体３をねじ込むことにより供給バルブ４と後述ピン８が当接し、気体燃料圧および圧縮バネ５の力に抗して燃料カートリッジ２が更に凹部６ａに挿入され、円錐面３ｂ、４ａの接触が断たれて燃料カートリッジの筐体３内部から水素ガスが燃料電池本体１に供給される。
【００２１】
燃料カートリッジの筐体３の面３ｆと燃料電池本体の筐体６の面６ｂが当接して挿入が終了し、燃料電池本体１と燃料カートリッジ２は固定される。
９はダイアフラムであり円盤形をなしており外周部９ａがレギュレータ本体の筐体１０に固定されている。筐体１０は、筐体６の内部の固定された部材（不図示）に固定されている。ダイアフラム９は中央の平面部９ｂにピン８が固定されており、同芯円状に波形の凹凸が形成されており、図中右側の水素ガス圧力と筐体１０内部のガス圧を受けている。また上記水素ガス圧力の変化により自由に図中左右方向に変位可能となっている。
【００２２】
ピン８の図中右端部は球面８ａとなっており、供給バルブ４の凸部４ｂと当接するようになっている。１１は圧縮バネであり、一端が筐体１０の内部に、他端がピンが固定されているダイアフラム９の平面部９ｂのピンとは反対側の面に固定されている。
【００２３】
次に、作用を説明する。
燃料カートリッジの筐体３が挿入されねじ部３ｇ、６ｄがかみ合ってねじ込まれ、面３ｆと６ｂが当接すると燃料カートリッジ内部の水素ガス圧と圧縮バネ５は図中左方向に力を作用させる。ダイアフラムの筐体１０内部のガス圧と圧縮バネ１１は、図中右方向に力を作用させる。燃料電池本体の筐体６内部のガス圧はダイアフラム９に対し図中左方向に力を作用させる。これらの力の合力によりピン８及び供給バルブ４の位置が決定される。すなわち、燃料電池本体の筐体６内の水素ガス圧が所定の値となっているときに、供給バルブ４の円錐面４ａと燃料カートリッジの円錐面３ｂが当接し、燃料カートリッジ側から燃料電池本体側への水素ガスの流入は停止される。
【００２４】
発電に伴い、水素ガスが消費されると、燃料電池本体の筐体６内の水素ガス圧が低下し、ダイアフラム９が図中右方向に変位する。これにより、ピン８が供給バルブ４を図中右方向に押して変位させ円錐面４ａと３ｂの接触が解除され燃料カートリッジの筐体３内部の水素ガスが燃料電池本体側に流入される。
【００２５】
以上、説明したようにダイアフラムの一側はレギュレータの筐体１０に固定されており周囲の気圧の影響を受けることが無く、気圧が低いときあるいは高度の高い場所で使用する時にも安定した水素ガス圧を維持することが可能である。レギュレーターの筐体１０内部のガス圧及び圧縮バネ１１の力を適切に設定することにより、所望の水素ガス圧を維持することが出来る。本実施例で示した圧縮バネを用いずにレギュレータの筐体１０内部のガス圧の設定のみで所望の水素ガス圧を得ることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の燃料供給装置は、燃料電池を使用する環境、特に気圧の変化に影響されずに所定の燃料ガス圧力を維持して燃料電池に気体燃料を供給することが可能であり、燃料電池から安定した出力を得ることが出来るので、航空機内や高山等の気圧が変動する場所に於いて用いる燃料電池に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の燃料供給装置の好ましい実施形態に係わる主要部分を示す中央断面図である。
【図２】燃料電池本体と燃料カートリッジを示す全体図である。
【図３】図２の燃料カートリッジ部分を示す斜視図である。
【図４】図２の燃料電池本体を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  燃料電池本体
２  燃料カートリッジ
３  燃料カートリッジ筐体
３ａ  カバー部材
３ｂ  円錐面
３ｃ  孔
３ｄ  外面
３ｅ  面取り部
３ｆ  面
４  供給バルブ
４ａ  円錐面
４ｂ  凸部
５  圧縮ばね
６    燃料電池本体筐体
６ａ  凹部
６ｂ  面
６ｃ  Ｖ溝
６ｄ  ねじ部
７  シール部材
８  ピン
８ａ  球面部
９  ダイアフラム
１０  レギュレータ筐体
１１  圧縮バネ
１２  装着部
【図１】
2005267893.tif 000002
【図２】
2005267893.tif 000003
【図３】
2005267893.tif 000004
【図４】
2005267893.tif 000005