(57)【要約】【課題】  携帯用のものを、事実上半永久的に使用することが可能な電源を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の燃料電池は、セル３１と、セル３１へ燃料を供給する第１の燃料貯蔵室３２と、第１の燃料貯蔵室３２へ燃料を供給する第２の燃料貯蔵室４０と、を備えることを特徴とする。あるいは、燃料を貯蔵する第１の燃料貯蔵室３２と、第１の燃料貯蔵室３２から燃料が供給されると共に第１の燃料貯蔵室３２と着脱可能に設けられるセル３１と、を備えることを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルと、前記セルへ燃料を供給する第１の燃料貯蔵室と、前記第１の燃料貯蔵室へ前記燃料を供給する第２の燃料貯蔵室と、を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記第１の燃料貯蔵室と前記第２の燃料貯蔵室とは、液密に接続されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記第２の燃料貯蔵室へ燃料を供給する第３の燃料貯蔵室をさらに備え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】
前記第３の燃料貯蔵室は、前記第２の燃料貯蔵室と着脱可能に設けられることを特徴とする請求項３記載の燃料電池。
【請求項５】
前記第２の燃料貯蔵室は、前記第１の燃料貯蔵室と着脱可能に設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の燃料電池。
【請求項６】
燃料を貯蔵する第１の燃料貯蔵室と、前記第１の燃料貯蔵室から前記燃料が供給されると共に前記第１の燃料貯蔵室と着脱可能に設けられるセルと、を備えることを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
前記セルへ前記燃料を供給する燃料供給経路に設けられ、前記セルからの前記燃料の逆流を防ぐ逆止手段を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関し、特に、メタノールなど液体を燃料とし、携帯用のものの電源として用いる燃料電池を関する。
【背景技術】
【０００２】
人体を加熱する体温調整素子として懐炉が挙げられる。一方、冷却する素子として保冷剤が挙げられる。しかし、いずれも使用期限が限られており、懐炉は１０時間程度、保冷剤は数時間で取り替えが必要となる。
【非特許文献１】実願昭６３−１６６３３３（実開平０２−０８６５１７号）のマイクロフィルム
【特許文献１】特開２０００−０２８２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば、体温調整機能を失った方に対する体温調節機器は、半永久的に駆動させることが望まれるが、適切な素子がないのが現状であり、構想はあるが実現されていない。また、体温調整素子には、ユーザが外出などして持ち運んだとしても負担にならないような、場所に制約されず使用できる携帯型のものが望まれている。
【０００４】
そこで、本発明は、かかる必要性を満たすために、携帯用のものを、事実上半永久的に使用することが可能な電源を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の燃料電池は、セルと、前記セルへ燃料を供給する第１の燃料貯蔵室と、前記第１の燃料貯蔵室へ前記燃料を供給する第２の燃料貯蔵室と、を備えることを特徴とする。これにより、携帯用のものを、事実上半永久的に使用することが可能な電源を提供することができる。
【０００６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の燃料電池において、前記第１の燃料貯蔵室と前記第２の燃料貯蔵室とは、液密に接続されることを特徴とする。請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の燃料電池において、前記第２の燃料貯蔵室へ燃料を供給する第３の燃料貯蔵室をさらに備えることを特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項３記載の燃料電池において、前記第３の燃料貯蔵室は、前記第２の燃料貯蔵室と着脱可能に設けられることを特徴とする。請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の燃料電池において、前記第２の燃料貯蔵室は、前記第１の燃料貯蔵室と着脱可能に設けられることを特徴とする。
【０００７】
そして、本発明の請求項６記載の燃料電池は、燃料を貯蔵する第１の燃料貯蔵室と、前記第１の燃料貯蔵室から前記燃料が供給されると共に前記第１の燃料貯蔵室と着脱可能に設けられるセルと、を備えることを特徴とする。これにより、セルの寿命に近づいたら、セルを新しいものと適宜交換することができる。
【０００８】
さらに、請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の燃料電池において、前記セルへ前記燃料を供給する燃料供給経路に設けられ、前記セルからの前記燃料の逆流を防ぐ逆止手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、酸化剤は無限に存在する空気であり、また、燃料は適宜補充することによって半永久的に確保可能であることから、事実上半永久的に使用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】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態にかかる燃料電池について図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１１】
図１は、本実施の形態にかかる小型の直接メタノール燃料電池３０（以下、ＤＭＦＣ３０という。）の単セルの構成を示す分解斜視図である。小型ＤＭＦＣ３０は、メタノール（２％含有メタノール水溶液）を燃料としたもので、１ｃｍ3程度の大きさである。当該小型ＤＭＦＣ３０は、０．３Ｖ−２０ｍＡの性能で、燃料１ｃｍ3でおおよそ８時間ほど発電を行うことができる。このような小型ＤＭＦＣ３０を用いると、図２に示すような携帯体温調整素子１のペルチェ素子において、発熱面の温度は５２℃、冷却面の温度は８℃になる。
【００１２】
図１に示すように、小型ＤＭＦＣ３０は、セル部３１と燃料貯蔵容器３２とから構成されている。セル部３１は、固体高分子膜３１１の両主表面中央部分に、カソード３１２及びアノード３１３が配置されてなるセル３１０と、この上に配置される中央部分に窓３１４を有する枠体３１５とからなる。固体高分子膜３１１は、陽イオン交換樹脂であれば、特にその種類は限定されるものではないが、例えば、ナフィオン（デュポン社の商品）の膜を用いることができる。
【００１３】
燃料貯蔵容器３２は、内部に燃料貯蔵室３２１を有した外観四角柱状の容器であって、側部壁面３２２には、燃料供給口３２３が開設され、上部壁面３２６には、逆止弁３２７が挿設されている。そして、この燃料供給口３２３には、燃料供給配管３２４が液密に連結され、当該燃料供給配管３２４の他の一端は、燃料補助タンク４０に液密に連結されている。この逆止弁３２７は、燃料貯蔵室３２１の内部に燃料がセル３１０から逆流しないようにするために設けられたもので、一定の流量で燃料を流出させる。燃料補助タンク４０は、燃料を適宜充填補充できるように燃料注入口４１を備えている。そして、燃料が不足するころを見計らい、この燃料注入口４１に燃料補充タンク（不図示）を適宜連結して燃料の充填補充を行うこととなる。
【００１４】
セル３１０は、アノード３１３が燃料貯蔵容器の逆止弁３２７が設けられた外表面に面し、カソード３１２が外気に露出する状態に載置されている。そして、その状態で窓３１４がカソード３１２の上方に位置するように枠体３１５を配置し、枠体３１５と燃料貯蔵容器３２とを断面コの字形の固定具５０、５１によって締め付け固定されている。セル部３１と、燃料貯蔵容器３２とは、離脱可能であり、セルの寿命に近づいたら固着具を取り外してセルを新しいものと適宜交換することができる。なお、小型ＤＭＦＣ３０のカソード３１２及びアノード３１３からは配線が延設され、図２に示すように、ペルチェ素子２０、２１、２２、２３の発熱面２０Ａ、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａにカソード３１２側から延設された配線が接続され、吸熱面２０Ｂ、２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂにアノード３１３側から延設された配線が接続されてある。
【００１５】
図２は、本発明の小型ＤＭＦＣ３０を電源に用いた携帯体温調整素子１の構成を示す斜視図である。この体温調整素子１は、手首にリュウマチを抱えておられる方を対象とした持ち運びに便利な携帯型のもので、人体の手首に装着されることで患部を適温に温めるものであり、電流の流れる方向に従って熱が移動し、熱が移動する基端側が吸熱面２０Ｂ、２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂとなり、熱が移動する終端側が発熱面２０Ａ、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａとなるというペルチェ素子２０、２１、２２、２３が有するペルチェ効果を利用したものである。この図に示すように、携帯体温調整素子１は、装着ベルト１０と、装着ベルト１０の表面１０Ａに取着された４つのペルチェ素子２０、２１、２２、２３と、小型ＤＭＦＣ３０と、燃料補助タンク４０とから構成されている。装着ベルト１０は人体とペルチェ素子との間で熱交換を行うため、熱伝導性を有するものが望ましい。
【００１６】
ぺルチェ素子２０、２１、２２、２３は、ｐ型（＋）の熱電材料とｎ型（−）の熱電材料を一対にした素子を多数個並べ、両面に平板状の電極を配する面状のものであって、約４ｃｍ四角の市販（Ｓ．Ｔ．Ｓ社、サーモモジュール）を用いることができる。このペルチェ素子は、適切に燃料電池と電気的に接続されることによって、ｐ型熱電材料からｎ型熱電材料に向けて電流が流れる下流側面に発熱面２０Ａ、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａが、他方、ｎ型熱電材料からｐ型熱電材料に向けて電流が流れる下流側面に冷却面２０Ｂ、２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂが形成される。そして、本体温調整素子１は、ひえ症の方の患部の保温を目的としているため、発熱面２０Ａ、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａが患部に面して取り付けられるように、装着ベルト１０に当該発熱面を下面にして取着される。
【００１７】
上記構成の携帯体温調整素子１をその装着ベルト１０によって、患部（ここでは、手首）に発熱部分が面するように装着することによって、患部をペルチェ素子２０、２１、２２、２３のペルチェ効果による発熱作用によって温めることが可能となる。なお、小型ＤＭＦＣ３０や燃料補助タンク４０は、別途人体の一部に取着するか、衣服の一部に収納しておく。電源として小型ＤＭＦＣ３０を用いているため、カソード３１２に供する酸化剤はおおよそ無限に存在する空気であり、また、燃料は適宜補充することによって半永久的に確保可能であることから、事実上半永久的に患部を保温しつづけることが可能となる。しかも、上記のように装着ベルト１０で手首に装着して使用できる携帯型であるため、患者が外出などして持ち運んだとしても負担になるということはない。
【００１８】
加えて、燃料電池３０が、セル部と燃料貯蔵容器３２とが一体化したコンパクトなものであるので、より一層携帯性に優れる。また、この燃料電池３０に使用される燃料は、液体状であるため、充填補充を簡便に行えるという利点もある。さらに、上記説明では、燃料予備タンク４０は常時燃料供給配管３２４によって連結していたが、このようにしなくても、燃料を補充する際にだけ、接続するようにしても無論かまわない。
【００１９】
上記ペルチェ素子２０、２１、２２、２３では、その発熱面２０Ａ、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａの発熱温度が５２℃であるので、リュウマチの方などの患部を温め体温調整をするのに適度な発熱量を有している。なお、上記説明では、リュウマチなどの冷え症の方を対象としていたため、ペルチェ素子２０、２１、２２、２３の発熱面２０Ａ、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａを患部に面するようにしたが、炎症などの患部を部分的に冷却するために、ペルチェ素子２０、２１、２２、２３の冷却面２０Ｂ、２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂが患部に面するようにすることもできる。この場合、上記ペルチェ素子２０、２１、２２、２３では、その冷却面２０Ｂ、２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂの冷却温度が８℃であるので、炎症患部を冷却して体温調整をするのに適度な吸熱量を有している。さらに、上記説明では、発熱面２０Ａ、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ及び吸熱面２０Ｂ、２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂを固定していたが、これに限定されず、例えば、人体の温度を検出しその結果に基づいて、電流を流す方向を切替えて加熱及び冷却を繰り返して行うようにすることもできる。これにより、人体の体温をより適切に調整することが可能となる。なお、この場合、電流の流れ方向を切り替えられるような金属によって構成されたペルチェ素子を用いる必要がある。
【００２０】
上記説明では、手首等に患部を有する場合について説明したが、これに限定されないのは言うまでもなく、その他体温調整機能を喪失された方全般に対して同様に適用できる。なお、この場合には、ペルチェ素子を組み込んだ衣服とすることもできる。また、ペルチェ素子には、そのサイズが小さいものを用いるほうが、人体に効果的にフィットさせられるので、より効率良く温度を調整することができる。ペルチェ素子の形状は、面状である必要性はなく、繊維状等であっても構わない。なお、繊維状であれば、更に、効果的に人体にフィットさせられる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
上記説明では、電源としてＤＭＦＣを用いたが、液体を燃料とする燃料電池を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明にかかる小型ＤＭＦＣの構成を示す組立図である。
【図２】実施の形態にかかる携帯体温調整素子の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  携帯体温調整素子
１０  装着ベルト
２０、２１、２２、２３  ペルチェ素子
２０Ａ、２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ  ペルチェ素子発熱面
２０Ｂ、２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ  ペルチェ素子冷却面
３０  小型ＤＭＦＣ
３１  セル部
３２  燃料貯蔵容器
４０  燃料補助タンク
４１  燃料注入口
５０、５１  固定具
３１０  セル
３１１  固体高分子膜
３１２  カソード
３１３  アノード
３１４  窓
３１５  枠体
３２１  燃料貯蔵室
３２３  燃料供給口
３２４  燃料供給配管
３２７  逆止弁
【図１】
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【図２】
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