(57)【要約】    【課題】  本発明の目的は、燃料カートリッジから燃料電池への燃料供給を行う際、必要な供給量を機械的に確実に行うことができる燃料カートリッジを提供することにある。    【解決手段】  本発明は、燃料を収納する燃料室となる燃料カートリッジ筐体と、前記筐体内の燃料を前記筐体内から前記燃料電池に供給する機械的な押圧手段とを有することを特徴とする燃料カートリッジにある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を収納する燃料室となる燃料カートリッジ筐体と、前記筐体内の燃料を前記筐体内から前記燃料電池に供給する人為的又は電気的な押圧手段とを有することを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項２】
請求項１において、前記押圧手段は、前記筐体内を接触摺動する先端板と、該先端板に一端が接続された接続棒と、該接続棒の他端に接続され前記接続棒を駆動する回転部と、該回転部に設けられた螺旋体と、前記筐体に設けられた螺旋体とを有し、前記両者の螺旋体の嵌合による前記回転体の回転により前記接続棒を通して前記先端板を駆動し前記燃料を燃料電池に供給することを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項３】
請求項１において、前記押圧手段は、前記筐体内を接触摺動する先端板と、該先端板に一端が接続された接続棒と、該接続棒の他端に接続され前記接続棒を駆動する回転部と、該回転部に設けられた螺旋体と、前記接続棒に設けられた螺旋体とを有し、前記両者の螺旋体の嵌合による前記回転体の回転により前記接続棒を通して前記先端板を駆動し前記燃料を燃料電池に供給することを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項４】
請求項１において、前記筐体内に設けられ前記燃料室となる燃料室膜と、前記筐体内に設けられ前記燃料室膜の外周を取り囲む空気収納室からなる前記押圧手段とを有し、空気供給手段により前記空気収納室への空気の供給によって前記燃料室膜を押圧し前記燃料室膜内の前記燃料を前記燃料電池に供給することを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項５】
請求項４において、前記燃料カートリッジ筐体の外周に前記燃料電池への挿入位置を設定する少なくとも１個の突起を有することを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項６】
請求項１〜５において、前記燃料電池に前記燃料を供給する供給量を表示する表示手段を有することを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、前記燃料カートリッジ筐体は、前記燃料の供給側が樹脂製又はゴム製の蓋によって塞さがれていることを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項８】
請求項１〜８のいずれかにおいて、前記燃料がメタノール溶液を有する液体燃料であることを特徴とする燃料カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池へ燃料として特にメタノール溶液を有する液体燃料を供給する新規な燃料カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化、高性能化に伴い携帯用情報端末機器の普及が急速に進んでいる。従来、携帯用情報端末機器の電源としては、Ni/Cd電池、Ni/H電池、Liイオン電池等の二次電池が使われていた。しかし高性能化によって携帯用情報端末機器の消費電力が増加傾向にあり、従来の二次電池ではエネルギー密度が低いため消費電力の増加量に追随できず、携帯用情報端末機器の駆動時間が短くなることが考えられる。
【０００３】
エネルギー密度の高い電池としてダイレクトメタノール燃料電池があり、二次電池とは違い充電の必要がなく、燃料補給により携帯用情報端末機器は長時間駆動が可能である。
燃料カートリッジから燃料電池へのメタノール溶液燃料の補給方法が特許文献１に開示されている。燃料カートリッジの内部が2つの部屋に分かれており、1室には燃料、2室には吸水性材料が収納されている。燃料カートリッジを電子機器に差込み、毛細管現象により発電時に生じた生成水を燃料カートリッジ内の吸水性材料が吸水、膨張する。吸水性材料の吸水、膨張により燃料を送り出す仕組みである。
【０００４】
又、特許文献２には、液体燃料容器からその容器内の圧力を一定に保ちながら過不足がないように外部に液体燃料を放出しながら液体燃料を供給することが示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開2003-92128号公報
【特許文献２】特開2001-93551号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
燃料電池を搭載した電子機器を使用する場合、燃料の迅速、かつ確実な補給が要求される。燃料補給が遅く、また不確実な場合、燃料電池を搭載した電子機器が動かない問題が生じる。
【０００７】
又、特許文献１に記載の方法では、吸水性材料が吸水、膨張がない場合、燃料カートリッジは燃料電池へ燃料を供給しない。そのため、燃料カートリッジから燃料電池への燃料補給は迅速、かつ確実な補給ができない。更に、特許文献２においては燃料容器内の圧力が反応によって生じるガスの影響を受けるので燃料電池への燃料補給を確実に補給することができない。
【０００８】
本発明の目的は、燃料カートリッジから燃料電池に燃料供給を行う際、必要な供給量を人為的及び機械的に確実に行うことができる燃料カートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、燃料を収納する燃料室となる燃料カートリッジ筐体と、前記筐体内の燃料を前記筐体内から燃料電池に強制的に供給する人為的又は電気的な押圧手段とを有することを特徴とする燃料カートリッジにある。この押圧手段は吸引を行うことができ、燃料電池内の内容物を吸引して除去することができる。
【００１０】
本発明における押圧手段は、ピストンを動かすための回転部を有し、この回転部の正確な回転によって押圧手段としてのピストンを正確に駆動させ、燃料を強制的に必要量を燃料電池へ供給することができる。
【００１１】
又、本発明に係わる押圧手段としてのピストンは、螺旋構造によって駆動する機械的な構造とするものである。ピストンの駆動を螺旋構造によって行うことで、注入したい量の燃料を正確に燃料電池に供給することができる。注射器タイプのピストンでは、途中で燃料の注入を止めるのが困難で、正確な注入量でピストンを動かすことが困難である。しかし、ピストンを螺旋構造とする駆動構造とすることで、回転部を回転させない限りピストンは動かないものである。
【００１２】
具体的には、本発明は、燃料を収納する燃料室となる燃料カートリッジ筐体と、該筐体内を接触摺動する先端板と、該先端板に一端が接続された接続棒と、該接続棒の他端に接続され前記接続棒を駆動する回転部と、該回転部に設けられた螺旋体と前記筐体に設けられた螺旋体との嵌合により前記回転体の回転により前記接続棒を通して前記先端板を駆動して前記燃料を燃料電池に供給することを特徴とする燃料カートリッジにある。回転部に設けられる螺旋体はその外周又は内周のいずれでも良く、又筐体に設けられる螺旋体はその外周又は内周のいずれでも良く、互いに嵌合し合うようにすれば良い。
【００１３】
更に、本発明は、燃料を収納する燃料室となる燃料カートリッジ筐体と、該筐体内を接触摺動する先端板と、該先端板に一端が接続された接続棒と、該接続棒の他端に接続され前記接続棒を駆動する回転部と、該回転部に設けられた螺旋体と前記接続棒に設けられた螺旋体との嵌合により前記回転体の回転により前記接続棒を通して前記先端板を駆動し前記燃料を燃料電池に供給することを特徴とする燃料カートリッジにある。前記燃料カートリッジ筐体の一端を塞ぐ蓋を有する。
【００１４】
又、本発明は、燃料カートリッジ筐体の内部を2つの部屋に分け、第１室が燃料室、第2室が空気収納室とし、この空気収納室に電子機器からポンプを使い空気を供給して燃料カートリッジ内の圧力を上昇させて、燃料室から燃料を燃料電池に供給するものである。
具体的には、本発明は、燃料カートリッジ筐体内に設けられた燃料を収納する燃料室となる燃料室膜と、前記筐体内に設けられ前記燃料室膜の外周を取り囲む空気収納室とを有し、燃料電池の電源を通して駆動する空気供給手段により前記空気収納室への空気の供給によって前記燃料室膜内の前記燃料を前記燃料電池に供給することを特徴とする燃料カートリッジにある。前記燃料カートリッジ筐体の外周に前記燃料電池への挿入位置を設定する少なくとも１個の突起を有する。
【００１５】
燃料カートリッジが空気収納室を有する場合、電子機器へ燃料カートリッジを挿入した際、電子機器のポンプから燃料カートリッジ内の空気収納室へ空気を送るための中空針、燃料室から燃料電池へ燃料を送るための中空針の位置決めをすることが重要である。そのため燃料カートリッジの位置決めをする方法として、燃料カートリッジ筐体外周に突起物、凹みを設ける。突起物および凹み形状、大きさ、長さ等は特に限定されない。
【００１６】
燃料として、メタノール溶液を有する液体燃料が好ましく、特にメタノール溶液が１０体積％以上を有するメタノール水溶液又はメタノール溶液が好ましい。
本発明に係わる燃料カートリッジ筐体及び燃料と接する部品の材質は、特に、メタノール水溶液に冒されない物ならば特に限定されない。燃料カートリッジ筐体の材質としては、ポリエチレンやポリプロピレン等、特に透明なものとすることにより燃料の供給量を把握することができる。又、表示手段は前記筐体又は回転部のいずれかに目盛で表示し、具体的に筐体内の体積又は燃料の供給量が表示される。
【００１７】
本発明に係わる燃料カートリッジはピストンを有する場合、燃料カートリッジ筐体の形状は限定されない。断面が丸、正方形、長方形、三角形、台形でもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、燃料カートリッジから燃料電池に燃料供給を行う際、必要な供給量を人為的及び機械的に確実に行うことができる燃料カートリッジを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例により説明する。尚、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明における燃料カートリッジの概略図を示し、その上面図(ａ)及び正面図（ｂ）である。燃料カートリッジは、燃料室2を構成する燃料カートリッジ筐体1、ピストンから構成される。ピストンは押圧手段となる先端板4、回転部6、先端板4と回転部6を繋ぐ接続棒5から構成される。燃料カートリッジ筐体1には燃料室2を塞ぐ燃料室蓋3を有する。
【００２１】
燃料カートリッジ筐体1及びピストンは半透明ポリエチレンを用いた。ピストンは一体成形品の物を用いた。先端板4と回転部6を繋ぐ接続棒5とは回転可能に接続されている。燃料はメタノール水溶液を用いた。燃料カートリッジを電子機器の燃料カートリッジ収納部に挿入する。挿入によって電子機器の燃料電池への燃料補給口に設けられた中空針が挿入され、燃料室蓋3が破れ、電子機器の燃料カートリッジ収納部と燃料室2が繋がる。燃料カートリッジ筐体1の外周表面にその中の体積が分かるように目盛が表示されている。燃料室蓋3は繰り返し使用できるようにするためゴム製とするのが好ましい。
【００２２】
燃料カートリッジ筐体1の内周面と回転部6の外周面との互いに接する箇所に燃料カートリッジ筐体の螺旋7、回転部6の螺旋8が施されている。回転部6を回転させることで先端板4が左右に往復に動く。先端板4が前進すれば燃料が燃料電池内へ供給され、先端板4が後退すれば燃料電池内の水、不要な燃料等を燃料カートリッジ内へ回収することができる。
本実施例によれば、燃料カートリッジ内に充填したメタノール水溶液燃料を人為的、機械的に迅速かつ確実に必要な供給量を正確に燃料電池へ燃料補給することができる。
【実施例２】
【００２３】
図２は、本発明における燃料カートリッジの概略図を示し、その上面図(a)及び正面図（ｂ）である。燃料カートリッジは、燃料カートリッジ筐体1、ピストンから構成される。ピストンは押圧手段としての先端板4、回転部6、先端板4と回転部6を繋ぐ接続棒5から構成される。燃料カートリッジ筐体1、ピストンはポリエチレンを用いた。燃料はメタノール水溶液を用いた。燃料カートリッジを電子機器の燃料カートリッジ収納部に挿入する。挿入によって電子機器の燃料電池への燃料補給口に設けられた中空針が挿入され、燃料室蓋3が破れ、電子機器の燃料カートリッジ収納部と燃料室2が繋がる。燃料カートリッジ筐体1の外周表面にその中の体積が分かるように目盛が表示されている。燃料室蓋3は繰り返し使用できるようにするためゴム製とするのが好ましい。
【００２４】
回転部6及び接続棒5の接する箇所に回転部6の螺旋8、接続棒の螺旋9が施されている。接続棒5は先端板4に固定され、又、回転部6の螺旋8が設けられている部分は燃料カートリッジ筐体1に対して回転可能に接続されている。回転部6を回転させることでピストンの先端板4が左右に動く。ピストンの先端板4が前進すれば燃料が燃料電池内へ供給され、先端板4が後退すれば燃料電池内の水、不要な燃料等を燃料カートリッジ内へ回収することができる。
【００２５】
本実施例によれば、燃料カートリッジ内に充填したメタノール水溶液燃料を人為的、機械的に迅速かつ確実に必要な供給量を正確に燃料電池へ燃料補給することができる。
【実施例３】
【００２６】
図３は、本発明における燃料カートリッジの概略図を示し、その正面図(ａ)及びそのA-A断面図（ｂ）である。燃料カートリッジは燃料カートリッジ筐体1、シリコーンゴムからなる蓋10、燃料室膜11、３箇所の位置あわせ突起12、燃料室膜保護板13から構成される。燃料カートリッジ筐体1、燃料室膜11、位置あわせ突起12、燃料室膜保護板13はポリエチレンを用いた。空気収納室14への空気圧の表示によって燃料室膜11の中の体積が分かるように目盛が表示されている。燃料室蓋10は繰り返し使用できるようにするためゴム製とする。
【００２７】
燃料室膜保護板13の厚さは1ｍｍとし、長さは空気収納室14内へ挿入される中空針の長さよりも長いものとした。それにより、中空針による燃料室膜11を傷つけることがない。
燃料カートリッジを電子機器へ挿入すると、電子機器の燃料カートリッジ接続口にある中空針が空気収納室14へ挿入される。同時に燃料室2へは燃料を燃料電池へ供給するための中空針が挿入される。電子機器内のポンプによって空気収納室14へ空気が送られ、燃料カートリッジ内の圧力が上昇し、燃料が燃料電池へ押し出される。この際、電気機器内のポンプはLi電池等の二次電池で駆動される。
【００２８】
電子機器のポンプから空気が表示された目盛に従って燃料カートリッジ内の空気収納室14へ送られるため、中空針を通して燃料室2から必要量の燃料が燃料電池へ供給される。中空針の位置決めのため、燃料カートリッジは外周の３箇所に突起物からなる位置合わせ突起12を有する。
【００２９】
本実施例によれば、燃料カートリッジ内に充填したメタノール燃料を人為的、機械的に迅速かつ確実に必要な供給量を正確に燃料電池へ燃料補給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明における実施例1の燃料カートリッジの概略図。
【図２】本発明における実施例2の燃料カートリッジの概略図。
【図３】本発明における実施例3の燃料カートリッジの形状を示す概略図。
【符号の説明】
【００３１】
1…燃料カートリッジ筐体、2…燃料室、3…燃料室蓋、4…先端板、5…接続棒、6…回転部、7…燃料カートリッジ筐体の螺旋、8…回転部の螺旋、9…接続棒の螺旋、10…蓋、11…燃料室膜、12…位置合わせ突起、13…燃料室膜保護板、14…空気収納室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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