(57)【要約】膜電極アッセンブリ、アノードプレート、カソードプレート、リムーバブル燃料カートリッジ、及び、燃料運搬システム、を備えた燃料電池アッセンブリである。アッセンブリは、アノードと、カソードと、燃料サイド及び酸素サイドを有するポリマー電解質膜と、を有している。燃料カートリッジは、液体燃料を受け取るための拡張可能な燃料ブラダーと、ブラダーに接触してブラダー上の正圧を維持するための拡張可能な圧力部材と、ブラダーと流体連通している密閉可能な出口ポートと、を備えている。燃料運搬システムは、燃料を、カートリッジから膜の燃料サイドへ運ぶ。リムーバブル燃料カートリッジは、拡張可能な燃料ブラダー及び拡張可能な圧力部材を永久的に囲む第１容器部分及び第２容器部分、を有する硬質燃料容器を備えている。第１容器部分及び第２容器部分は、接着剤によって互いに永久的に接合されている。
2006508516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料電池アッセンブリに用いられるリムーバブル燃料電池カートリッジであって、
燃料を燃料電池アッセンブリに供給するための少なくとも１つのポート、を有する燃料用第１チャンバー、を備えた容器と、
１つ以上の追加部品のための第２チャンバーと、を備えており、
上記第２チャンバーが、少なくとも１つが上記燃料電池アッセンブリと連通している少なくとも２つのポート、を備えていることを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項２】
上記第１チャンバーと上記第２チャンバーとが、固定仕切りによって分離されている、請求項１記載の燃料カートリッジ。
【請求項３】
上記追加部品が、エアフィルター、燃料フィルター、イオン交換カラム、ファン、ポンプ、ポンプ制御チップ、絞り弁、定量ポンプ、膜、水吸収剤、二酸化炭素吸収剤、及び、メタノール吸収剤、からなる群から選択される、請求項１記載の燃料カートリッジ。
【請求項４】
上記容器が、上記燃料電池アッセンブリに係合する近位端と、該近位端に対向する遠位端と、を有しており、上記第１チャンバー及び第２チャンバーの各々が、上記容器の上記近位端と上記遠位端との間に設けられている、請求項１記載の燃料カートリッジ。
【請求項５】
上記容器が、上記燃料電池アッセンブリに係合する近位端と、該近位端に対向する遠位端と、を有しており、上記第１チャンバーが、上記近位端の近くに設けられており、上記第２チャンバーが、上記遠位端の近くに設けられている、請求項１記載の燃料カートリッジ。
【請求項６】
上記容器が、上記燃料電池アッセンブリに係合する近位端と、該近位端に対向する遠位端と、を有しており、上記第２チャンバーが、上記近位端の近くに設けられており、上記第１チャンバーが、上記遠位端の近くに設けられている、請求項１記載の燃料カートリッジ。
【請求項７】
上記第２チャンバーが、第１ポートを介して上記第１チャンバーに流体連通した、絞り弁又は定量ポンプを、備えており、上記第２チャンバーが、上記燃料電池アッセンブリのアノードループと流体連通するよう配置された、第２ポートを、備えている、請求項６記載の燃料電池カートリッジ。
【請求項８】
上記の燃料絞り弁又は定量ポンプは、上記燃料電池アッセンブリ内に設けられたアクチュエーターによって制御されることができる、請求項７記載の燃料カートリッジ。
【請求項９】
上記第２チャンバーが、上記燃料電池アッセンブリのアノードループと流体連通している、入口ポート及び出口ポートと、上記入口ポートと出口ポートとの間の流体コネクタと、上記第１チャンバー及び上記流体コネクタと流体連通している、絞り弁又は定量ポンプと、を備えている、請求項６記載の燃料カートリッジ。
【請求項１０】
上記燃料絞り弁又は定量ポンプは、上記燃料電池アッセンブリ内に設けられたアクチュエーターによって制御されることができる、請求項９記載の燃料カートリッジ。
【請求項１１】
上記第１チャンバー又は上記流体コネクタと流体連通している上記第２チャンバー内に、燃料フィルターを更に備えている、請求項９記載の燃料カートリッジ。
【請求項１２】
上記第１チャンバー又は上記流体コネクタと流体連通しているイオン交換樹脂を、更に備えている、請求項９記載の燃料カートリッジ。
【請求項１３】
上記第２チャンバーが、上記燃料電池アッセンブリのアノードループと流体連通するための、入口ポート及び出口ポートと、上記入口ポートと出口ポートとの間の流体コネクタと、上記第１チャンバー及び上記燃料供給ポートと流体連通している、絞り弁又は定量ポンプと、を備えており、燃料供給ポートが、上記燃料電池アッセンブリ内のアノードループと流体連通している、請求項９記載の燃料カートリッジ。
【請求項１４】
液体燃料電池アッセンブリに用いられるリムーバブル燃料電池カートリッジであって、
燃料を燃料電池アッセンブリに供給するための少なくとも１つのポート、を有する燃料用第１チャンバー、を備えた容器と、
少なくとも１つが上記燃料電池アッセンブリと連通している少なくとも２つのポート、を有する吸収装置と、を備えていることを特徴とする燃料電池カートリッジ。
【請求項１５】
上記吸収装置が、上記燃料電池アッセンブリの排気ループから水を除去するよう、構成されている、請求項１４記載の燃料電池カートリッジ。
【請求項１６】
上記容器が、第２チャンバーを備えており、上記吸収装置が、上記第２チャンバー内に設けられている、請求項１４記載の燃料電池カートリッジ。
【請求項１７】
上記第１チャンバーと上記第２チャンバーとが、固定仕切りによって分離されている、請求項１６記載の燃料電池カートリッジ。
【請求項１８】
エアフィルター、燃料フィルター、イオン交換カラム、ファン、ポンプ、ポンプ制御チップ、絞り弁、定量ポンプ、膜、水吸収剤、二酸化炭素吸収剤、及び、メタノール吸収剤、からなる群から選択される、１つ以上の追加部品を、更に備えている、請求項１４記載の燃料電池カートリッジ。
【請求項１９】
請求項１又は１４の燃料カートリッジを備えた燃料電池アッセンブリ。
【請求項２０】
請求項１９の燃料電池を備えた電子装置。
【請求項２１】
請求項１９の燃料電池を備えた電源。
【請求項２２】
複数の燃料カートリッジを備えた、請求項２１記載の電源。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、米国特許出願番号１０／３０９，９５４、出願日：２００２年１２月３日、名称：FUEL CELL ASSEMBLY FOR PORTABLE ELECTRONIC DEVICE AND INTERFACE, CONTROL, AND REGULATOR CIRCUIT FOR FUEL CELL POWERED ELECTRONIC DEVICE、の一部継続出願であり、その全ての内容は、参照することによってここに組み入れられる。
【０００２】
本願は、また、米国仮特許出願番号６０／５１７，４６９、出願日：２００３年１１月４日、名称：FUEL CELL ASSEMBLY FOR PORTABLE ELECTRONIC DEVICE、米国仮特許出願番号６０／４３１，１３９、出願日：２００２年１２月４日、名称：IMPROVED FUEL CELL AND FUEL CELL ASSEMBLY FOR PORTABLE ELECTRONIC DEVICE、及び、米国仮特許出願番号６０／４３０，５９１、出願日：２００２年１２月２日、名称：IMPROVED LAPTOP COMPUTER FUEL CELL BASED RECHARGE POWER SUPPLY AND METHOD、の優先権を主張するものであり、その全ての内容は、参照することによってここに組み入れられる。
【０００３】
（発明の背景）
（発明の技術分野）
本発明は、携帯電子装置に用いられる、新規な且つ改良された、燃料電池アッセンブリ及びカートリッジに、関するものである。特に、本発明は、液体供給直接メタノールポリマー電解質膜燃料電池アッセンブリと共に用いられる燃料カートリッジを、対象としている。
【０００４】
（関連技術の説明）
ポリマー電解質膜は、電解質及びセパレータとして機能するので、電池及び燃料電池のような電気化学装置において、有用である。そのような膜は、可変形状のセルに組み込むことができる薄い可撓性フィルムとして、容易に作ることができる。
【０００５】
ペルフルオロ炭化水素スルホン酸塩アイオノマー、例えば、DuPont製NAFION（商標）又はDowの類似体ペルフルオロポリマーは、燃料電池用ポリマー電解質として現在使用されている。しかしながら、そのような従来の膜は、水素／空気燃料電池及び液体供給直接メタノール燃料電池の両方における使用に、幾つかの厳しい制限をもたらしている。
【０００６】
そのような従来の膜を組み込んだ燃料電池の代表例としては、Hockadayによる米国特許番号５，７５９，７１２がある。それは、マイクロ燃料電池電力パック用の表面レプリカ燃料電池を示している。そのマイクロ燃料電池電力パックは、携帯電話に電力を供給するよう、構成されている。蒸発マニホールドが、燃料タンクボトルから燃料を吸い上げるために、設けられている。
【０００７】
特に必要とされるものは、カートリッジから燃料電池アッセンブリへの燃料の流れを促進するための正圧を維持できる、リムーバブル燃料カートリッジ、を有する燃料電池アッセンブリである。
【０００８】
（発明の概要）
ある実施形態では、リムーバブル燃料カートリッジは、第１容器部分及び第２容器部分を有する硬質燃料容器を備えており、それは、拡張可能な燃料ブラダー及び拡張可能な圧力部材を囲んでいる。第１容器部分及び第２容器部分は、互いに永久的に接合されている。接着剤は、容器部分同士を永久的に接合できる。好ましい実施形態では、液体燃料はメタノールである。
【０００９】
第２チャンバーは、第１ポートを介して第１チャンバーと流体連通している絞り弁を、含んでいる。それにおいて、第２チャンバーは、燃料電池アッセンブリのアノードループと流体連通するよう配置された第２ポートを、備えている。燃料絞り弁は、燃料電池アッセンブリ内に設けられたアクチュエーターによって、制御されることができる。第２チャンバーは、燃料電池アッセンブリのアノードループと流体連通するための入口及び出口ポートと、入口ポートと出口ポートとの間の流体コネクタと、第１チャンバー及び流体コネクタと流体連通する絞り弁と、を備えている。燃料絞り弁は、燃料電池アッセンブリ内に設けられたアクチュエーターによって、制御されることができる。燃料カートリッジは、第１チャンバー又は流体コネクタと流体連通している第２チャンバー内に、燃料フィルターを、備えている。燃料カートリッジは、第１チャンバー又は流体コネクタと流体連通するイオン交換樹脂を、備えている。第２チャンバーは、燃料電池アッセンブリのアノードループと流体連通するための入口及び出口ポートと、入口ポートと出口ポートとの間の流体コネクタと、第１チャンバー及び上記燃料供給ポートと流体連通している絞り弁と、を備えており、燃料供給ポートは、燃料電池アッセンブリ内のアノードループと流体連通している。
【００１０】
本発明の別の態様は、液体燃料電池アッセンブリに用いられるリムーバブル燃料電池カートリッジを、対象とするものである。その液体燃料電池アッセンブリは、燃料を燃料電池アッセンブリに供給するための少なくとも１つのポート、を有する燃料用第１チャンバー、を有する容器と、少なくともその１つが燃料電池アッセンブリと連通している少なくとも２つのポート、を有する吸収装置と、を備えている。吸収装置は、燃料電池アッセンブリからの排気又は燃料電池のアノードサイドで生成した二酸化炭素から、水を除去するよう、構成されている。容器は、第２チャンバーを備えており、吸収装置は、第２チャンバー内に設けられている。第１チャンバーと第２チャンバーとは、固定仕切りによって分離されている。燃料カートリッジは、エアフィルター、燃料フィルター、イオン交換カラム、ファン、ポンプ、ポンプ制御チップ、絞り弁、定量ポンプ、膜、水吸収剤、二酸化炭素吸収剤、及び、メタノール吸収剤、からなる群から選択される、１つ以上の追加部品、を備えることができる。
【００１１】
本発明の目的は、移動電話及び他の携帯電子装置に用いられる小型燃料電池カートリッジを、提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、携帯電子装置用燃料電池カートリッジであって、迅速に燃料補給でき、それによって、バッテリーを再充電するのに必要とされる長い時間を低減できる燃料電池カートリッジを、提供することである。
【００１３】
本発明の、更に他の目的は、燃料の正圧を維持する交換可能な燃料カートリッジを用いて、迅速に且つ便利に、燃料補給できる、燃料電池アッセンブリを、提供することである。
【００１４】
本発明の更なる目的は、燃料ブラダー及び／又はその中に含まれている燃料についての、過失の又は故意の改竄を禁止するために、永久に密閉されている、リムーバブル燃料カートリッジを、提供することである。
【００１５】
添付図面は、明細書に組み込まれて明細書の一部を形成しており、本発明の実施形態を説明と共に示しており、本発明の原理を説明している。
【００１６】
（発明の詳細な説明）
以下に、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明し、その実施例を添付図面で示す。本発明は、好ましい実施形態と関連させて記載するが、それは、本発明をそれらの実施形態に限定する趣旨ではない。一方、本発明は、添付の特許請求の範囲に示されているような本発明の精神及び範囲内に含まれる、代替例、変形例、均等例を含むものである。
【００１７】
酸性ポリマーは、酸性サブユニットを含んでおり、そのサブユニットは、好ましくは、スルホン酸、リン酸、カルボン酸を含む酸性基である。スルホン酸基を含むポリマーの例としては、NAFION（商標）のような、ペルフルオロスルホン化炭化水素、スルホン化芳香族ポリマーがある。スルホン化芳香族ポリマーとしては、例えば、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン（sPEEK）、スルホン化ポリエーテルエーテルスルホン（sPEES）、スルホン化ポリベンゾビスベンズアゾール、スルホン化ポリベンゾチアゾール、スルホン化ポリベンズイミダゾール、スルホン化ポリアミド、スルホン化ポリエーテルイミド、スルホン化ポリフェニレンオキシド、スルホン化ポリフェニレンスルフィド、及び、他のスルホン化芳香族ポリマーがある。スルホン化芳香族ポリマーは、部分的に又は完全に、フッ素化されている。他のスルホン化ポリマーとしては、ポリビニルスルホン酸、スルホン化ポリスチレン、及び、種々のコポリマーがある。種々のコポリマーとしては、アクリロニトリルと２―アクリルアミド−２―メチル−１−プロパンスルホン酸とのコポリマー、アクリロニトリルとビニルスルホン酸とのコポリマー、アクリロニトリルとスチレンスルホン酸とのコポリマー、アクリロニトリルとメタクリルオキシエチレンオキシプロパンスルホン酸とのコポリマー、アクリロニトリルとメタクリルオキシエチレンオキシテトラフルオロエチレンスルホン酸とのコポリマー等がある。ポリマーは、部分的に又は完全に、フッ素化されている。スルホン化ポリマーのどの種類も、例えば、ポリ（スルホフェノキシ）フォスファゼン又はポリ（スルホエトキシ）フォスファゼンのようなスルホン化ポリフォスファゼンを有している。フォスファゼンポリマーは、部分的に又は完全に、フッ素化されている。スルホン化ポリフェニルシロキサン及びコポリマー、ポリ（スルホアルコキシ）フォスファゼン、ポリ（スルホテトラフルオロエトキシプロポキシ）シロキサンがある。更には、それらのポリマーのコポリマーを使用できる。sPEEKは、６０から２００％の間、より好ましくは、７０から１５０％の間、最も好ましくは、８０から１２０％の間で、スルホン化されているのが好ましい。これに関して、１００％のスルホン化とは、ポリマー繰り返し単位毎に１つのスルホン酸基があることを、意味する。
【００１８】
カルボン酸基を有するポリマーの例としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、及び、それらのコポリマー等がある。それらのコポリマーとしては、ビニルイミダゾール又はアクリロニトリルを有するコポリマーが含まれる。そのポリマーは、部分的に又は完全に、フッ素化されている。
【００１９】
リン酸基を含む酸性ポリマーの例としては、ポリビニルリン酸、ポリベンズイミダゾールリン酸等がある。そのポリマーは、部分的に又は完全に、フッ素化されている。
【００２０】
塩基性ポリマーは、塩基性サブユニットを含んでいる。そのサブユニットは、好ましくは、芳香族アミン、脂肪族アミン、又は、複素環窒素含有基のような、塩基性基である。塩基性ポリマーの例としては、芳香族ポリマー及び複素芳香族窒素を有する官能基を含む一般のポリマーがある。芳香族ポリマーとしては、例えば、ポリベンズイミダゾール、ポリビニルイミダゾール、Ｎ―アルキル又はＮ−アリルポリベンズイミダゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾキサゾール、ポリキノリンがある。複素芳香族窒素を有する官能基としては、例えば、オキサゾール、イソキサゾール、カルバゾール、インドール、イソインドール、１，２，３―オキサジアゾール、１，２，３―チアジアゾール、１，２，４―チアジアゾール、１，２，３−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、１，２，４−トラオゾール、テトラゾール、ピロール、Ｎ−アルキル又はＮ−アリルピロール、ピロリジン、Ｎ−アルキル及びＮ−アリルピロリジン、ピリジン、ピラゾール等がある。これらのポリマーは、任意に部分的に、又は、完全に、フッ素化されている。脂肪族ポリアミンの例としては、ポリエチレンイミン、ポリビニルピリジン、ポリ（アリルアミン）等がある。これらの塩基性ポリマーは、任意に部分的に、又は、完全に、フッ素化されている。ポリベンズイミダゾール（PBI）は、好ましい塩基性ポリマーである。ポリビニルイミダゾール（PVI）は、特に好ましい塩基性ポリマーである。
【００２１】
エラストマーポリマーは、エラストマーサブユニットを含んでいる。そのサブユニットは、好ましくは、ニトリル、フッ化ビニリデン、シロキサン、及び、フォスファゼンのような、エラストマー基を含んでいる。エラストマーポリマーの例としては、ポリアクリロニトリル、アクリロニトリルコポリマー、フッ化ポリビニリデン、フッ化ビニリデンコポリマー、ポリシロキサン、シロキサンコポリマー、及び、ポリ（トリフルオロメチルエトキシ）フォスファゼンのようなポリフォスファゼンがある。
【００２２】
エラストマーポリマーは、半相互侵入網目を作るために、重合可能なモノマーの形で、ポリマー膜に加えることができる。そのモノマーは、半相互侵入網目のために、光化学的に又は熱処理によって、重合できる。
【００２３】
エラストマーコポリマーは、エラストマーサブユニットと、１つ以上の酸性サブユニット又は塩基性サブユニットと、を含むエラストマーポリマーである、と言える。例えば、sPEEKのような酸性ポリマーを使用する場合、エラストマーサブユニットと塩基性サブユニットとを含むエラストマーコポリマーは、二成分組成で使用できる。或いは、塩基性ポリマーを使用すべき場合は、エラストマーコポリマーは、エラストマーサブユニットと酸性サブユニットとを含む。そのような二成分混合物は、他のポリマー及びコポリマーを共に使用して、更なる組成を形成できる。
【００２４】
米国特許出願番号１０／４３８，１８６、出願日：２００３年５月１３日、名称：SULFONATED COPOLYMER、及び、米国特許番号１０／３４３８，２９９、出願日：２００３年５月１３日、名称：ION CONDUCTIVE BLOCK COPOLYMERS、に開示されているような、他のポリマー及びコポリマーを利用でき、それらの特許出願の全内容は、参照することによってここに組み入れられる。
【００２５】
ここで使用されているように、膜電極アッセンブリ（MEA）は、ポリマー電解質膜の反対側に配置されたアノード触媒及びカソード触媒と組み合わされたポリマー電解質膜（PEM）であると言える。それは、触媒層と電気的接触しているアノード電極及びカソード電極をも含んでいる。
【００２６】
携帯電子装置３２に用いられる本発明の燃料電池アッセンブリ３１が、図１に示されている。図示された実施形態では、燃料電池アッセンブリは液体燃料電池アッセンブリであり、携帯電子装置は携帯電話である。メタノールは、有益な液体燃料源であり、取り扱いが容易であり、簡単なプラスチック筐体に容易に収容される。また、メタノールは、比較的安価であり、現在広く入手できるものである。もちろん、他のタイプの燃料も使用できる。
【００２７】
図示されているように、燃料電池アッセンブリ３１は、携帯電話のような移動電話と共に使用されるようになっている。例えば、燃料電池アッセンブリ３１は、移動電話への連続した電力源を提供するよう構成できる。その移動電話は、一般に、それぞれのトランスミッターに最も近く位置している場合の３．３Ｖ（１．２Ｗ）で３６０ｍＡと、それぞれのトランスミッターから最も遠くに位置している場合の３．３Ｖ（１．９８Ｗ）で６００ｍＡと、の間の範囲の電力消費量を有している。しかしながら、もちろん、本発明の燃料電池アッセンブリは、種々の範囲の電力消費量を有する他の携帯電子装置に連続した電力源を提供するとともに、本発明の範囲内に含まれるように、構成することができる。例えば、本発明の燃料電池アッセンブリは、携帯情報端末（PDA's）、ノートブックコンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯ＣＤプレーヤー、及び、他の携帯電子装置に、使用できる。
【００２８】
図２及び図３に示されるように、燃料電池アッセンブリ３１は、概ね、膜電極アッセンブリ３３と、アノードプレート３７と、カソードプレート３８と、リムーバブル燃料カートリッジ３９と、燃料運搬システム４０と、電圧調整器４１と、を備えている。燃料電池アッセンブリ３１は、種々のファスナー及び／又はスナップ式部品及び／又は感圧接着剤、を用いて組み立てられる。例えば、図２の左から右へ示すように、ねじファスナー４２は、カソードプレート３８を貫通し、カソード電極４８、膜電極アッセンブリ３３、及び、アノード電極４９に、それぞれ設けられた、組み立て開口４３、４４、及び、４５、を貫通し、アノードプレート３７に設けられた組み立て開口５０を通り、ナット５１と連結する。上記部品の接触面に塗布された感圧接着剤は、ねじファスナー４２を補完したり、その代わりをしたりできる。しかしながら、もちろん、他の組み立て方法も使用できる。
【００２９】
電極は、直接的に又は間接的に、ポリマー電解質膜５３と電気的接触しており、電気回路を完成できる。その電気回路は、ポリマー電解質膜５３と、電流が供給される携帯電子装置３２の負荷と、を含んでいる。特に、図４に概略的に示されるように、メタノールのような無機燃料の酸化を促進するために、第１触媒５４が、ポリマー電解質膜５３のアノードサイドと、電気触媒的に関係している。そのような酸化は、一般に、結果として、プロトン、電子、二酸化炭素、及び、水、を形成する。ポリマー電解質膜５３が、二酸化炭素だけでなく、メタノールのような有機燃料に対しても、実質的に不浸透性であるので、そのような成分は、ポリマー電解質膜５３のアノードサイドに残る。電気触媒反応から形成された電子は、カソード電極４８から負荷へ送られ、そしてアノード電極４９へ送られる。この直接電子電流の平衡を保たせることは、プロトン又は幾つかの他の適切なカチオン種、すなわち等価数のプロトンが、ポリマー電解質膜を横切って、アノード部へ運ばれることである。運ばれたプロトンの存在下で、酸素の電気触媒還元が起こると、水が形成される。
【００３０】
膜電極アッセンブリ３３は、一般に、燃料電池アッセンブリ３１をアノード部とカソード部に分割するのに使用される。そのような燃料電池システムでは、メタノールのような有機燃料がアノード部に加えられるが、酸素や外気のような酸化剤がカソード部に入るのを許容される。燃料電池アッセンブリの特別な用途に応じて、多数の独立した燃料電池を、適切な電圧及び電力を得るために、結合できる。そのような用途は、携帯電子装置用の電力源を含んでいる。その携帯電子装置としては、例えば、携帯電話及び他の通信装置、ビデオ及びオーディオの家庭用電化製品、コンピュータラップトップ、コンピュータノートブック、携帯情報端末、他のコンピュータ装置、地理測位システム（GPS's）等がある。
【００３１】
膜電極アッセンブリ３３は、多数の膜電極アッセンブリセルを含んでいる。各セルは、概ね、１つのアノード電極４９と、１つのカソード電極５０と、１つのポリマー電解質膜５３と、を有している。各ポリマー電解質膜は、触媒層を有する連続シートである。ポリマー電解質膜は、触媒層の間に電解質を形成しており、アノード電極とカソード電極との間の触媒層と共に、挟まれている。ポリマー電解質膜５３は、図４に概略的に示されるように、アノード電極４９及びカソード電極４８にそれぞれ隣接して設けられた燃料サイド及び酸素サイドを、有している。膜電極アッセンブリ３３は、更に、ポリマー電解質膜５３の燃料サイド及び酸素サイドにそれぞれ位置している第１触媒５４及び第２触媒５９を、有している。ポリマー電解質膜のアノードサイドの触媒は、好ましくは、プラチナルテニウム触媒であるが、カソードサイドの触媒は、好ましくは、プラチナ触媒である。
【００３２】
アノード電極４９は、第１触媒５４と電気通信しており、カソード電極４８は、第２触媒５９と電気通信している。ある実施形態では、電極は、金メッキされたステンレス鋼でできている。各膜電極アッセンブリセルの電極は、電極と膜電極アッセンブリセルのそれぞれの触媒層と、の間に、電気的接続を提供するような、大きさ及び構造を有している。好ましくは、各電極は、銅のタブを有している。
【００３３】
図５は、電極が無い場合の膜電極アッセンブリ３３の断面図である。膜電極アッセンブリは、ポリマー電解質膜と、第１及び第２触媒層と、カソードサイドの一般に少なくとも１つの水及びガス透過層と、を備えている。その水及びガス透過層は、カソード触媒層へ空気を運搬し、カソード触媒層から水を運搬するためのものである。一般に、カーボン紙又はカーボン布が、そのような目的に使用される。更に、カーボンバッキングが、好ましくは、電極からのダメージから触媒層を保護するために、アノード触媒層に設けられている。バッキングは、一般に、カーボンのような導電材料を含んでいるので、電極は、バッキング上に直接に配置して、膜電極アッセンブリを完成できる。
【００３４】
種々の膜が本発明で利用できる。例えば、NAFION（商標）のようなペルフルオロ炭化水素スルホン酸塩アイオノマーが、本発明のポリマー電解質膜を形成するのに、使用できる。もちろん、他の膜も使用できる。
【００３５】
ある実施形態では、ポリマー電解質膜は、第１ポリマーと、第２ポリマーと、任意に第３ポリマーと、を含んでいる。第１ポリマーは、酸性サブユニットを含む酸性ポリマーであり、第２ポリマーは、塩基性サブユニットを含む塩基性ポリマーである。（ｉ）任意の第３ポリマーは、エラストマーサブユニットを含むエラストマーポリマーであり、又は、（ii）第１及び第２ポリマーの少なくとも１つはエラストマーサブユニットを含むエラストマーコポリマーである。したがって、そのようなポリマー電解質膜及びポリマー組成物は、そのような膜を利用する膜電極アッセンブリ、燃料電池、及び、電気化学装置として、以下の出願に記載されている。同時係属の、米国特許出願番号０９／８７２，７７０、出願日：２００１年６月１日、名称：POLYMER COMPOSITION、及び、対応する国際出願である国際公開番号ＷＯ０１／９４４５０−Ａ２、公開日：２００１年１２月１３日、名称：POLYMER COMPOSITION。また、米国特許出願番号１０／４３８，２９９、出願日：２００３年５月１３日、名称：ION CONDUCTIVE BLOCK COPOLYMERS、米国仮特許出願番号６０／４４９，２９９、出願日：２００３年２月２０日、名称：ION CONDUCTIVE POLYMERS、米国特許出願番号１０／４３８，１８６、出願日：２００３年５月１３日、名称：SULFONATED COPOLYMERS、及び、米国特許出願番号１０／３５１，２５７、出願日：２００３年１月２３日、名称：ACID-BASE PROTON CONDUCTING POLYMER BLEND MEMBRANE。これらの出願の全内容は、参照することによってここに組み入れられる。
【００３６】
図２を参照すると、アノードプレート３７は、ポリマー電解質膜５３の燃料サイドに流体接続した燃料チャンバー６０を形成する内部凹部を、備えている。アノードプレート３７は、ポリマー電解質膜５３と電気的接触するようにアノード電極４９を付勢するための、多数のポスト６１を備えている。ポスト６１は、燃料チャンバー６０を通ってアノード電極４９に向けて伸びている。アノードプレート３７は、図６に示されるように、多数の排気ポート６４を備えている。排気ポートは、側壁６５を貫通することによって、燃料チャンバー６０内で形成された二酸化炭素を燃料チャンバーから流出させることができる排気ポートを、提供している。
【００３７】
カソードプレート３８は、凹部７０を有する筐体又はシェル６６を形成している。凹部７０は、膜電極アッセンブリ３３と、アノードプレート３７と、リムーバブル燃料カートリッジ３９と、を収容する。筐体６６は、また、移動電話や他の携帯電子装置を選択的に係合するための、係合構造を備えている。図示された筐体は、携帯電子装置３２をスライド可能に係合するための、係合トラック７１を備えている。係合トラック７１は、筐体の各側壁７２に沿って伸びている。筐体６６は、また、燃料電池アッセンブリ３１を携帯電子装置３２へ選択的にラッチするための係合タブ７５を、備えている。また、電力を移動電話へ運ぶための接続構造が、設けられている（図示せず）。
【００３８】
筐体は、射出成形されているが、他の方法を利用して、筐体を形成してもよい。例えば、筐体は、機械加工等できる。
【００３９】
図１に示される実施形態では、筐体６６は、筐体６６の外表面７７に作られた多数の空気溝７６を、備えている。空気溝７６は、通常、移動電話使用者の手と接触する。吸気ポート８２が、酸素をカソードチャンバーへ供給するために、１つ以上の溝７６に設けられている。特に、酸素吸気ポート８２は、１つ以上の溝７６のベースからポリマー電解質膜５３の酸素サイドへ、伸びている。そのような構造は、排気ポート及び吸気ポートを通るガス流が使用者の手のひらによって邪魔されるのを、最小限にする。
【００４０】
リムーバブル燃料カートリッジ３９は、図７に概略的に示されるように、概ね、拡張可能な燃料ブラダー８６と、拡張可能な圧力部材８７と、密閉可能な出口ポート８８と、を備えている。リムーバブル燃料カートリッジ３９は、拡張可能な燃料ブラダー８６及び拡張可能な圧力部材８７を囲む硬質容器９２を、備えている。ある実施形態では、硬質容器９２は、２つの部分９５、９６で形成されており、その部分９５，９６は、燃料カートリッジが容易に分解しないように、互いに永久的に接合されている。もちろん、部品が燃料ブラダーを支持して囲むための堅いハウジングを提供するならば、１つ、２つ、３つ、又はそれ以上の、別々の部品で、硬質容器を形成してもよい。したがって、本発明の目的にとって、「部分」という用語は、リムーバブル燃料カートリッジの硬質容器を形成する構成部品を言うものである。部分９５、９６は、実質的に左右対称であるが、容器の部分は、非対称であってもよい。例えば、１つの硬質容器部分は、底なしのキャニスターの形で形成してもよく、それは、対応する底の形を有する他の堅い部分によって密閉される。
【００４１】
容器部分９５，９６は、よく知られている方法によって、射出形成プラスチック材料で形成できる。もちろん、他の適切な材料及び適切な製造方法も、本発明で使用できる。例えば、容器部分は、プラスチック、金属、合成物、及び／又は、他の適切な材料で、形成できる。容器部分は、鋳造、機械加工、成形、スタンピング、及び／又は、他の適切な製造手段によって、作ることができる。
【００４２】
図示されている実施形態では、容器部分９５，９６は、接着剤を用いて、互いに永久的に接合されている。もちろん、他の適切な手段も本発明で使用でき、限定するものではないが、音波溶接、加熱溶接、溶剤結合、及び／又は、永久接着剤を、使用できる。容器部分９５、９６の永久的な接合構造は、燃料電池アッセンブリ３１及び携帯電子装置３３の安全性だけでなく、燃料カートリッジ３９の全体の安全性を、促進する。なぜなら、それは、燃料ブラダー８６及び／又はその中に含まれる燃料についての、過失の又は故意の改竄、或いは、それらの誤用、を禁止するからである。
【００４３】
燃料カートリッジは、燃料ブラダーが、少なくとも約５ｃｃのメタノール、好ましくは、少なくとも約７ｃｃのメタノール、より好ましくは、少なくとも約１０ｃｃを保持できるような、大きさ及び構造を、有している。図示されている実施形態では、一対のばねクリップ９３が、使用者が燃料電池アッセンブリ３１に燃料を補給するために容器９２を筐体から取り外すまで、筐体６６を有する容器９２に係合して容器を適切な場所に保持するように、設けられている。
【００４４】
拡張可能な燃料ブラダー８６は、膜電極アッセンブリ３３に供給される液体燃料を受け入れる。拡張可能な燃料ブラダー８６は、実質的に、耐メタノール性の、シートプラスチック材料及び／又は他のポリマー材料で、形成されている。適切なシートプラスチック材料の例としては、ナイロン、ウレタン、ポリエチレン、シリコンゴムがある。しかし、他の材料も使用できる。
【００４５】
拡張可能な圧力部材８７は、正圧がブラダーの上及び中に維持されることによってブラダーに圧力を加えるような状態で、燃料ブラダー８６に接触している。密閉可能な出口ポート８８は、燃料ブラダー８６と流体連通している。図示された実施形態では、拡張可能な圧力部材８７が、圧縮発泡部材であり、好ましくは、オープンセル発泡体でできている。圧縮発泡部材は、弾力性があり、燃料ブラダー８６に対して付勢されたばね部材のように機能することによって、ブラダー上の正圧を維持する。他の圧力部材を本発明で利用できる。例えば、ばね付勢部材は、ブラダー上の正圧を維持するために、燃料ブラダー８６に対して力を発揮できる。
【００４６】
図示された実施形態では、交換可能な燃料カートリッジ３９の密閉可能な出口ポート８８が、図７に示されるように、セプタム９４を備えている。セプタム９４は、実質的にセルフシール膜を備えている。図３を参照すると、燃料運搬システム４０は、ニードル９７を備えている。ニードル９７は、燃料ブラダー８６をポリマー電解質膜５３の燃料サイドに流体接続させるために、出口ポート８８内へ伸びて、セプタム９４を貫通する。密閉可能な出口ポート８８は、ニードル９７と共に働くような、大きさ及び構造を、有している。ある実施形態では、密閉可能な出口ポートは、INTERLINK（商標）流体接続アダプターを備えている。そのアダプターは、Baxter International Inc. of Deerfield, Illinoisによって製造されている。特に、燃料運搬システム４０は、セプタム９４に挿入可能なニードル９７を備えている。もちろん、他のタイプの流体コネクタも本発明で利用できる。
【００４７】
筐体６６は、また、リムーバブル燃料カートリッジ３９を燃料運搬システム４０から取り外すためのリリースラッチ９８を、備えている。リリースラッチ９８は、筐体６６の一方の側にスライド可能に配置されており、リムーバブル燃料カートリッジ３９のセプタム９４に係合している。図２に示されるように、リリースラッチ９８を下向きにスライドさせると、リリースラッチ９８は、出口ポート８８を押し、それによって、リムーバブル燃料カートリッジ３９を、筐体６６の底壁１０３を過ぎて少なくとも部分的に外向きに押し、それによって、リムーバブル燃料カートリッジ３９を、燃料運搬システム４０から少なくとも部分的に取り外す。
【００４８】
燃料運搬システム４０は、交換可能な燃料カートリッジ３９の燃料ブラダー８６を、アノードプレート３７の燃料チャンバー６０に、流体接続している。燃料運搬システム４０は、ニードル９７と、ニードルブロック１０５と、一方向ダックビルバルブ１０８と、マニホールドブロック１０９と、マニホールド１１０と、を備えている。マニホールド１１０は、燃料ブラダー８６と燃料チャンバー６０とを相互に接続するために、順番に接続されている。ニードルブロック１０５は、ニードル９７を支持しており、燃料カートリッジが燃料電池アッセンブリ３１内に挿入されるときに、リムーバブル燃料カートリッジ３９の出口ポート８８に穴を開けるための、ニードルを、位置付ける。ニードルブロック１０５は、ニードル９７と一方向ダックビルバルブ１０８とを流体相互接続している。好ましくは、ニードルブロック１０５は、ダックビルバルブ１０８の一端を係合するためのバーブフィッティングを、備えている。
【００４９】
一方向ダックビルバルブ１０８は、燃料チャンバー６０及びポリマー電解質膜５３の燃料サイドから流体運搬システム４０を通って燃料が流出するのを防止するために、設けられている。一方向ダックビルバルブ１０８は、燃料カートリッジ３９が燃料電池アッセンブリ３１から取り外されるときは、閉じるように、及び、燃料カートリッジが燃料電池アッセンブリ内に挿入されるときは、開くように、リムーバブル燃料カートリッジ３９の容器９２の突出部１１５に、係合可能である。他の一方向弁も、本発明で利用することができ、限定するものではないが、シュレーダー型バルブ、ニードルバルブ、及び、スポーツボールバルブがある。燃料カートリッジ３９が燃料電池アッセンブリ３１に挿入されると、一方向弁１０８は、カートリッジから燃料チャンバー６０へ燃料が流れるように開いたままであり、それによって、燃料チャンバー内で大量輸送を生じさせる。燃料カートリッジ３９から燃料チャンバー６０へ向かう燃料の流れは、燃料ブラダー８６上で維持された正圧によって、促進される。
【００５０】
マニホールドブロック１０９は、一方向ダックビルバルブ１０８とマニホールド１１０とを流体相互接続している。好ましくは、マニホールドブロック１０９は、ダックビルバルブ１０８の他端に係合するためのバーブフィッティングを、備えている。マニホールド１１０は、図６に示されるように、アノードプレート３７のベース壁１２０に設けられ且つベース壁１２０を貫通している多数の燃料吸気ポート１１９と、流体連通している。燃料吸気ポート１１９は、アノードプレート３７のベース壁１２０を貫通するよう示されているが、燃料吸気ポートは、アノードプレートのどこにでも設けることができる。
【００５１】
図１及び図２に示される電圧電流調整器４１は、携帯電子装置３３に供給される電圧及び／又は電力を、モニターし及び／又は調整するための、電気回路及び蓄電池を、備えている。調整器４１は、同時係属の、米国仮特許出願番号６０／２９５，４７５、出願日：２００１年６月１日、名称：INTERFACE, CONTROL, AND REGULATOR CIRCUIT FOR FUEL CELL POWERED ELECTRONIC DEVICE、出願日：２００１年６月１日に、記載されている。
【００５２】
作動中及び使用中において、ニードル８７がセプタム９４を突き刺すことによって燃料が燃料ブラダー８６から膜電極アッセンブリ３３のポリマー電解質膜５３へ流れるように、使用者は、リムーバブル燃料カートリッジ３９を燃料電池アッセンブリ３１内に挿入する。燃料が燃料カートリッジ３９から実質的に使い果たされると、使用者は、リリースラッチ９８を下向きにスライドさせて、燃料カートリッジを、燃料電池アッセンブリ３１から取り外す。そして、使用者は、使い果たされた燃料カートリッジを、新しいもの、すなわち、燃料が満タンに充填されている燃料カートリッジと、交換し、上述したのと同様の方法で、新しいカートリッジを挿入する。
【００５３】
図８に示される本発明の他の実施形態では、燃料電池アッセンブリ３１ａは、上述した燃料電池アッセンブリ３１と同様であるが、以下に示すようないくつかの変形構造を備えている。同様の符号が、燃料電池アッセンブリ３１と燃料電池アッセンブリ３１ａとの同様の部品を示すのに、使用されている。
【００５４】
図８に示されるように、燃料電池アッセンブリ３１ａは、概ね、膜電極アッセンブリ３３ａと、アノードプレート３７ａと、カソードプレート３８ａと、リムーバブル燃料カートリッジ３９ａと、燃料運搬システム４０ａと、電圧調整器４１ａと、を備えている。燃料電池アッセンブリ３１ａは、ねじファスナー４２ａを用いて組み立てられている。ねじファスナー４２ａは、図２で示されている実施形態に関連して述べられているのと同様の方法で、カソードプレート３８ａと、カソード電極４８ａと、膜電極アッセンブリ３３ａと、アノード電極４９ａと、アノードプレート３７ａと、を貫通して、ナット５１ａと結合している。
【００５５】
電極は、直接的に又は間接的に、ポリマー電解質膜５３ａと電気的接触しており、電気回路を完成できる。電気回路は、ポリマー電解質膜５３ａ及び携帯電子装置の負荷を備えている。携帯電子装置の負荷には、上述したのと同様の方法で、電流が供給される。膜電極アッセンブリ３３ａは、概ね、燃料電池アッセンブリ３１ａをアノード部とカソード部とに分割するのに使用されている。
【００５６】
この実施形態では、カソードプレート３８ａは、陽極酸化アルミでできている。もちろん、他の材料も本発明で使用できる。例えば、カソードプレートは、ポリカーボネートや他の適切な材料で、形成できる。アルミニウムが、導電体であるので、カソードプレート３８ａは、電気絶縁層を提供するために、陽極酸化される。もちろん、他の絶縁の形態を、カソードプレートを陽極酸化することに代えて、或いは、加えて、使用できる。
【００５７】
燃料電池アッセンブリ内の各セルが短絡して性能が大きく低下してしまうことから、アルミニウムカソードプレートを更に保護するために、好ましくは、絶縁層１２２が、カソードプレート３８ａとカソード電極４８ａとの間に、設けられている。例えば、カソードプレートの陽極酸化が傷付けられた場合には、絶縁層は、１つ以上のセルが短絡することから、カソードプレートを保護する。図示された実施形態では、絶縁層１２２は、ビニルでできているが、もちろん、他の電気的絶縁材料を本発明で使用できる。
【００５８】
図８を参照すると、アノードプレート３７ａは、内部凹部を備えている、その内部凹部は、ポリマー電解質膜５３ａの燃料サイドに流体接続した燃料チャンバーを、形成している。アノードプレート３７ａは、アノード電極４９ａをポリマー電解質膜５３ａに電気的接触させるよう付勢するための多数のポスト６１ａを、備えている。ポスト６１ａは、上述したアノードプレート３７と同様の方法で、燃料チャンバーを通ってアノード電極４９ａに向かって伸びている。
【００５９】
筐体又はシェル６６ａと組み合わされたカソードプレート３８ａは、膜電極アッセンブリ３３ａと、アノードプレート３７ａと、リムーバブル燃料カートリッジ３９ａと、を収容する凹部を、構成している。筐体６６ａは、移動電話又は他の携帯電子装置を選択的に係合するための係合構造を、備えている。好ましくは、筐体は、陽極酸化アルミ又はカソードプレートのそれと同様の他の適切な材料で、できている。図示された筐体は、携帯電子装置をスライド可能に係合するための係合トラック７１ａを、備えている。係合トラック７１ａは、筐体６６ａの各側壁に沿って伸びている。
【００６０】
図９（ｂ）に示されるように、カソードプレート３８ａは、凸形状を有しており、カソードプレート３８ａの外側凸表面７７ａに作られた横方向に伸びる多数の空気溝７６ａを、有している。燃料電池アッセンブリ３１ａが、移動電話と共に使用される場合、外表面７７ａは、通常、使用中の移動電話使用者の手と接触する。空気溝７６ａは、広い又は高い横方向に伸びた多数のウェブ１２４の間に、形成されている。吸気ポート８２ａが、酸素をカソードチャンバーへ供給するために、１つ以上の溝７６ａ内に設けられている。高いウェブ１２４は、狭い又は短い縦方向に伸びた多数のウェブ１２５と、交差しており、それによって、酸素吸気ポート８２ａを形成している。吸気ポート８２ａは、ポリマー電解質膜５３ａの酸素サイドにまで、及んでいる。そのような構造は、排気ポート及び吸気ポートを通るガス流が使用者の手のひらによって邪魔されるのを、最小限にする。
【００６１】
カソードプレート３８ａの湾曲構造は、カソードプレート３８ａ及びそれに接続された移動電話のような携帯電子装置更にはそのアッセンブリが、テーブルや座席のような平らな表面に置かれる場合に、サイド通気を可能とする。図９（ｂ）に示された実施形態では、カソードプレート３８ａは、凸形状を有しているが、凸形状及び他の湾曲形状も、本発明で使用できる。
【００６２】
リムーバブル燃料カートリッジ３９ａは、図１０に示されるように、概ね、拡張可能な燃料ブラダー８６ａと、一対の拡張可能な圧力部材８７ａと、密閉可能な出口ポート８８ａと、を備えている。リムーバブル燃料カートリッジ３９ａは、陽極酸化アルミ又は他の適切な材料で形成された硬質容器９２ａを、備えている。他の適切な材料としては、限定するものではないが、ABS（アクリロニトリルブタジエンスチレン）、ポリカーボネート、ポリウレタン、打抜板金がある。容器９２ａは、拡張可能な燃料ブラダー８６ａ及び拡張可能な圧力部材８７ａを囲んでいる。
【００６３】
拡張可能な燃料ブラダー８６ａは、膜電極アッセンブリ３３ａに供給される液体燃料を、受け入れて貯留する。拡張可能な燃料ブラダー８６ａは、実質的に耐メタノール性を有するプラスチック材料であり、容器９２ａの内部形状と同じにするために、真空形成されている。燃料ブラダー８６ａの真空形成された構造は、容器９２ａ内の流体貯留を大きく増加する。密閉可能な出口ポート８８ａは、燃料ブラダー８６ａと流体連通している。
【００６４】
拡張可能な圧力部材８７ａは、正圧がブラダー上で及びブラダー内で維持されるような方法で、燃料ブラダー８６ａに接触している。図示された実施形態では、各拡張可能な圧力部材８７ａは、優れた体積効率を有する弾性発泡部材であり、それは、限定するものではないが、音響バリアとして使用されるタイプのものであり、E-A-R Specialty Composites of Indianapolis, Indianaによって販売されている。圧縮発泡部材は、弾性を有しており、燃料ブラダー８６ａに対して付勢されたばね部材として働くことによってブラダー上の正圧を維持する。好ましくは、圧力部材は、シート材料から、カートリッジ３９ａの内部の形状で、切り取られる。もちろん、他の圧力部材及び装置を、燃料ブラダー内の正圧を供給するために、本発明で利用できる。
【００６５】
図８に示される実施形態では、交換可能な燃料カートリッジ３９ａは、カートリッジポート又は出口ポート８８ａを備えている。そのポートは、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）で示されるように、装置ポート１２７と連携して二方弁遮断バルブ１２８を形成する。二方弁１２８は、ばね仕掛けの装置であり、それにおいては、出口ポート８８ａが、スプリング１２９を備えている。スプリング１２９は、カートリッジが燃料電池アッセンブリ３１ａから取り外されるときには、カートリッジ３９ａを流体密閉し、カートリッジが燃料電池アッセンブリに挿入されるときには、カートリッジ３９ａを開くように、バルブ部材１３０を密閉位置に向けて付勢する。同様に、バルブ１２８の装置ポート１２７は、スプリング１３４を備えている。スプリング１３４は、カートリッジ３９ａが燃料電池アッセンブリ３１ａから取り外されるときには、燃料電池アッセンブリ３１ａの燃料運搬システム４０ａを密閉し、カートリッジが燃料電池アッセンブリに挿入されるときには、開くように、バルブ部材１３５を密閉位置に向けて付勢する。ポート８８ａは、本発明の他の燃料カートリッジ構造と同様に、前述の及び後述の交換可能な燃料カートリッジと共に使用するのに、等しく適している。もちろん、他のタイプの流体コネクタも、本発明で利用できる。
【００６６】
カートリッジ３９ａが燃料電池アッセンブリ３１ａ内に挿入され、出口ポート８８ａが装置ポート１２７と係合するとき、燃料ブラダー８６ａは、燃料運搬システム４０に関して上述したのと同様の方法で、燃料運搬システム４０ａを介して、アノードプレート３７ａの燃料チャンバーに流体接続する。燃料カートリッジ３９ａからアノードプレート３７ａの燃料チャンバーに向かう燃料の流れは、燃料ブラダー８６ａ上で維持された正圧によって、促進される。作動中及び使用中において、燃料電池アッセンブリ３１ａは、上述した燃料電池アッセンブリ３１と実質的に同じ方法で、使用される。
【００６７】
図１１に示されるように、本発明の他の実施形態では、ばね仕掛けの交換可能なカートリッジ３９ｂは、燃料ブラダー８６ｂ上の正圧を維持するための別の構造を、備えている。特に、カートリッジ３９ｂは、一対の圧縮プレート１３８、１３９を備えている。一対の圧縮プレート１３８，１３９は、１つのリーフスプリング１４０、１４１によって、互いに向かって及び燃料ブラダー８６ｂに対して、付勢されている。もちろん、他の機械的圧力部材を、燃料ブラダー上の及び燃料ブラダー内の正圧を提供するために、本発明で利用できる。
【００６８】
図１３に示される本発明の他の実施形態では、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｃは、上述したリムーバブル燃料カートリッジ３９ａと同様であるが、以下に述べるように幾つかの変形構造を備えている。同様の符号が、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｃと上述のリムーバブル燃料カートリッジ３９、３９ａ、３９ｂとの同様の部品を示すために、使用されている。
【００６９】
図１３に示されるように、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｃは、概ね、拡張可能な燃料ブラダー８６ｃと、一対の拡張可能な圧力部材８７ｃと、密閉可能な出口ポート８８ｃと、を備えている。リムーバブル燃料カートリッジ３９ｃは、ポリカーボネート又は他の適切な材料で形成された硬質容器９２ｃを、備えている。容器９２ｃは、２つの容器部分９５ｃ、９６ｃを備えている。２つの容器部分９５ｃ、９６ｃは、容器が拡張可能な燃料ブラダー８６ｃ及び拡張可能な圧力部材８７ｃを永久的に囲むように、永久的に、接着され又は組み立てられている。容器部分９５ｃ、９６ｃの永久的な接合構造は、燃料電池アッセンブリ及びそれと共に用いられる携帯電子装置の安全性だけでなく、燃料カートリッジ３９ｃの全体の安全性を、促進する。なぜなら、その構造は、燃料ブラダー８６ｃ及びそれに含まれる燃料についての、過失の又は故意の改竄、及び／又は、他の誤用、を禁止するからである。
【００７０】
図１４に示される本発明の更に別の実施形態では、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｄは、上述したリムーバブル燃料カートリッジ３９ａ、３９ｃと同様であるが、以下に述べるような幾つかの変形構造を備えている。同様の符号が、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｄとリムーバブル燃料カートリッジ３９、３９ａ，３９ｂ、３９ｃの同様の部品を示すために、使用されている。
【００７１】
図１４に示されるように、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｄは、概ね、拡張可能な燃料ブラダー８６ｄと、一対の拡張可能な圧力部材８７ｄと、密閉可能な出口ポート８８ｄと、を備えている。リムーバブル燃料カートリッジ３９ｄは、陽極酸化アルミ又は他の適切な材料で形成された硬質容器９２ｄを、備えている。他の適切な材料としては、限定するものではないが、ポリカーボネート又は打抜板金がある。容器９２ｄは、２つの容器部分９５ｄ、９６ｄを備えている。２つの容器部分９５ｄ、９６ｄは、容器が拡張可能な燃料ブラダー８６ｄ及び拡張可能な圧力部材８７ｄを永久的に囲むように、リベット１４４又は他の適切な永久ファスナーによって、相互に永久的に接合されている。容器部分９５ｄ、９６ｄの永久的な接合構造は、燃料電池アッセンブリ及びそれを用いる携帯電子装置の安全性だけでなく、燃料カートリッジ３９ｄの全体の安全性を、促進する。なぜなら、その構造は、燃料ブラダー８６ｄ及びそれに含まれる燃料についての、過失の又は故意の改竄を、禁止するからである。
【００７２】
図１５に示される本発明の別の実施形態では、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｅは、上述したリムーバブル燃料カートリッジと同様であるが、発泡圧力部材の代わりに、２つのスプリングプレート１３８ｅ、１３９ｅを備えている。同様の符号が、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｅと上述したそれらとの同様の部品を示すために、使用されている。
【００７３】
図１５に示されるように、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｅは、概ね、拡張可能な燃料ブラダー８６ｅと、一対のスプリングプレート１３８ｅ、１３９ｅと、密閉可能な出口ポート８８ｅと、を備えている。この実施形態では、リーフスプリング部材１４０ｅが、スプリングプレート１３８ｅ、１３９ｅと一体となっている。好ましくは、スプリングプレートは、スチールでできているが、スプリングプレートは、固有のメモリを有する他の適切な材料で形成してもよい。図示された実施形態では、各スプリングプレートは、４つのリーフスプリング部材を備えており、それによって、より高い運搬圧力を燃料ブラダー８６に供給できる構造を、提供している。更に、多数のリーフスプリング構造は、燃料ブラダーから燃料を分配している間中、より均一な圧力を提供できる。もちろん、１つ、２つ、３つ、４つ、又は、それ以上の、リーフスプリングを、本発明で利用できる。
【００７４】
リムーバブル燃料カートリッジ３９ｅは、ポリカーボネート及び／又は他の適切な材料で形成された硬質容器９２ｅを、備えている。容器９２ｅは、２つの容器部分９５ｅ、９６ｅを備えている。２つの容器部分９５ｅ、９６ｅは、容器が拡張可能な燃料ブラダー８６ｅ及び拡張可能な圧力部材８７ｅを永久的に囲むように、永久接着剤、溶接、及び／又は、他の適切な手段によって、相互に永久的に接合されている。
【００７５】
容器部分の永久的な接合構造は、燃料電池アッセンブリ及びそれが用いられる携帯電子装置の安全性だけでなく、燃料カートリッジ全体の安全性を、促進する。なぜなら、その構造は、燃料ブラダー及びそれに含まれる燃料についての、過失の又は故意の改竄を、禁止するからである。したがって、容器部分の永久的な密閉構造は、中に含まれている燃料にアクセスしたり燃料を誤用したりすることによる、燃料カートリッジの誤用を、禁止する。
【００７６】
図１６に示される本発明の別の実施形態では、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｆは、上述したリムーバブル燃料カートリッジと同様であるが、燃料カートリッジ内にエアフィルター及び／又はイオン換カラム（ＩＥＣ）を組み入れている。同様の符号が、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｆと上述したそれらとの同様の部品を示すために、使用されている。
【００７７】
図１６には示されていないが、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｆは、概ね、上述したのと同様の、拡張可能な燃料ブラダーと、圧力部材と、出口ポートと、を備えている。この実施形態では、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｆは、ポリカーボネート及び／又は他の適切な材料で形成された硬質容器９２ｆを、備えている。容器９２ｆは、２つの容器部分９５ｆ、９６ｆを備えている。２つの容器部分９５ｆ、９６ｆは、上述したのと同様の方法で、拡張可能なブラダー及び圧力部材を受け入れて収容するための、第１チャンバー１４５を構成している。容器部分９５ｆ、９６ｆは、符号１４８で概ね示されているような、追加部品を受け入れるための、大きさ及び構造を有する追加チャンバー１４６を、構成している。追加部品としては、限定するものではないが、エアフィルター、燃料フィルター、イオン交換カラム、ファン、ポンプ、ポンプ制御チップ、絞り弁、定量ポンプ、膜、吸水剤、二酸化炭素吸収剤、及び／又は、メタノール吸収剤、がある。例えば、エアフィルターは、空気流をきれいにするために、設けられており、一方、イオン交換カラムは、燃料電池で消費されるメタノールをきれいにするために、設けられている。そのような追加部品、例えば、フィルター、ファン、ポンプ、イオン交換カラム等は、一般に、時々交換が必要とされる実用品である。そのような追加部品を燃料カートリッジに組み入れることによって、実用的追加部品は、新しい燃料カートリッジが携帯電話のような携帯電子装置内に挿入されるたびに、自動的に交換される。
【００７８】
容器部分９５ｆ、９６ｆは、容器が追加部品１４８だけでなく拡張可能な燃料ブラダー８６ｆ及び拡張可能な圧力部材８７ｆを永久的に囲むように、永久接着剤、溶接、及び／又は、他の適切な手段によって、相互に永久的に接合されている。
【００７９】
図１７に示される本発明の別の実施形態では、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｇは、上述したリムーバブル燃料カートリッジと同様であるが、燃料カートリッジ内にポンプ１４９及び／又はポンプ制御チップ１５０を組み入れている。同様の符号が、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｇと上述したそれらとの同様の部品を示すために、使用されている。
【００８０】
図１７では示されていないが、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｇは、概ね、上述したのと同様の、拡張可能な燃料ブラダーと、出口ポートと、を備えている。この実施形態では、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｇは、ポリカーボネート及び／又は他の適切な材料で形成された硬質容器９２ｇを、備えている。容器９２ｇは、２つの容器部分９５ｇ、９６ｇを備えており、上述したのと同様の方法で、拡張可能なブラダーを収容している。
【００８１】
ポンプ１４９は、出口ポート８８ｇと一体にしてもよいが、しなくてもよい。ポンプ１４９は、拡張可能な圧力部材及び／又はスプリングプレートによってブラダーへ供給される力を補うように、構成されている。或いは、ポンプ１４９は、拡張可能な圧力部材及び／又はスプリングプレートに代えて、使用できる。例えば、容積式ポンプは、ブラダー内の燃料を制御された方法で燃料電池へ移動させるのに、利用できる。種々のポンプが、本発明で使用できる。種々のポンプとしては、限定するものではないが、Star Micronics America of Edison, New Jerseyによって製造されたタイプの圧電セラミックマイクロポンプがある。
【００８２】
ポンプ１４９は、寸法及び容量を最小限にするよう設計されたタイプのものである。そのようなポンプの信頼性及び作動寿命は、小型デザインのために、しばしば犠牲にされる。そのようなポンプは、約１００時間又は２００時間の運用年数を有しているので、ポンプは実用品とみなすことができる。ポンプ制御チップ１５０は、ポンプの使用に関する日を記憶するよう構成でき、それによって、チップは、消費された燃料の量、及び／又は、燃料ブラダー（例えば、燃料ゲージ）内に残っている燃料の量、を決定するのに、利用できる。ポンプ制御チップ１５０の寸法及び形状は、制御チップの寿命及び／又はチップの信頼性を犠牲にして、最小限にでき、したがって、上述した追加部品と同様に、実用品とみなすことができる。そのような実用品を燃料カートリッジに組み入れることによって、実用品は、新しい燃料カートリッジが取り付けられるたびに、上述した追加部品１４８と同様の方法で、自動的に交換される。
【００８３】
容器部分９５ｇ、９６ｇは、容器がポンプ１４９及び／又はポンプ制御チップ１５０だけでなく、拡張可能な燃料ブラダー８６ｇ及び拡張可能な圧力部材８７ｇを、永久的に囲むように、永久接着剤、溶接、及び／又は、他の適切な手段によって、相互に永久的に接合されている。
【００８４】
図１８に示される本発明の別の実施形態では、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｈは、上述したリムーバブル燃料カートリッジと同様であるが、燃料カートリッジ及びファンの中にエアフィルター及び／又はイオン交換カラム（IEC）を組み入れている。同様の符号が、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｈと上述したそれらとの同様の部品を示すために、使用されている。
【００８５】
図１８では示されていないが、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｈは、概ね、上述したのと同様の、拡張可能な燃料ブラダーと、圧力部材と、出口ポートと、を備えている。この実施形態では、リムーバブル燃料カートリッジ３９ｈは、ポリカーボネート及び／又は他の適切な材料で形成された硬質容器９２ｈを、備えている。容器９２ｈは、２つの容器部分９５ｈ、９６ｈを備えている。２つの容器部分９５ｈ、９６ｈは、拡張可能なブラダー及び圧力部材を上述したのと同様の方法で受け入れて収容するための、第１チャンバー１４５ｈを備えている。容器部分９５ｈ、９６ｈは、追加部品１４８ｇ及び／又はファン１５３又は他の適切な送風手段を受け入れるような、大きさ及び構造を有する追加チャンバー１４６ｇを、構成している。ファン１５３は、寸法及び容積を最小にするよう設計されたタイプのものである。そのようなポンプの信頼性及び作動寿命は、小型デザインのために、しばしば犠牲にされ、そのようなポンプは、実用品とみなすことができる。実用品、例えば、フィルター及び／又はファンを燃料カートリッジ内へ組み入れることによって、実用品は、新しい燃料カートリッジが取り付けられるたびに、自動的に交換される。
【００８６】
容器部分９５ｈ、９６ｈは、容器が追加部品１４８ｈ及びファン１５３だけでなく、拡張可能な燃料ブラダー８６ｈ及び拡張可能な圧力部材８７ｈを、永久的に囲むように、永久接着剤、溶接、及び／又は、他の適切な手段によって、相互に永久的に接合されている。
【００８７】
本発明の燃料電池アッセンブリは、カソード排気流から水を回収するよう構成でき、回収された水は、ポリマー電解質膜５３のアノードサイドを補給するのに使用できる。ある実施形態では、燃料電池アッセンブリ又はリムーバブル燃料カートリッジは、図１９に示されているような、水回収システム１５５又はそのシステムの一部を備えており、それは、カソード排気が回収ループに供給されて排出水の一部がアノードを補給するために戻されるように、順に流体接続された、ツーパス熱交換機１５６及び凝縮器／ラジエータ熱交換機１５７を備えている。この実施形態では、凝縮器／ラジエータ熱交換機１５７は、排出水が冷却空気に対して交差して流れるような状態で背中合わせに配置された凝縮器及びラジエータを、備えている。図示された実施形態では、４０℃の空気が、熱交換機を通過しながら排出水を約２０℃に冷却するのに、使用できる。しかし、実際の温度及び冷却の程度は、個々の燃料電池アッセンブリに依存する。図１９に示されるように、低い温度で凝縮器／ラジエータ熱交換機１５７から出る排出水の一部は、ツーパス熱交換機１５６を通過し、それが膜電極アッセンブリ３３のアノードサイドに到達する前に、回収された水の温度を調節する。もちろん、システム１５５の構造は、排出水の温度及び回収された水の所望の温度を含む種々のファクターによって、変化する。
【００８８】
ある実施形態では、本発明の燃料電池アッセンブリ３１ｉは、図２０に示されるように、カソード排気流及び／又はアノード排気流の中のガスから液体を分離するために、液体／ガス分離器１５８を利用できる。例えば、サイクロン分離器、遠心分離器、及び／又は、他の適切な手段を、メタノール、水、及び／又は、他の液体を、ガスから分離するのに、利用できる。
【００８９】
図２０にも示されるように、燃料電池アッセンブリ３１ｉは、アノード液体とカソード排気とを分離して保持するために、カソード排気１６０とアノードループ１６１との間に、分離膜１５９を備えており、膜の各サイドの濃度差によって、熱をカソード排気からアノード液体へ移動させ、及び／又は、水をカソード排気からアノードループへ移動させる。もちろん、分離膜は、浸透膜及び／又は他の適切な手段を含んでもよい。
【００９０】
ある実施形態では、本発明の燃料電池アッセンブリは、カソードループから回収された水とアノードループから回収された水との間の圧力差を、利用できる。カソード水供給とアノードループとの間の正圧力差は、ポンプ１４９を用いて作り出すことができる。アノードループの水注入ポイント１６２は、アノードポンプの入口に設けられており、そこは、アノードループの最も低い圧力ポイントである。アノードループのエキストラクター１６３は、圧力を下げるために、メタノール源及び／又は水源からの流体を加速する局所圧力ポイントを作り出すのに、使用できる。負圧は、流体交換の速度を制御するために、アノードループに加えられる。負圧は、図７に示されているようなベント式カートリッジに含まれるブラダーからの、メタノール注入のための駆動力を、提供できる。
【００９１】
メタノールと水との混合に関する種々のアプローチを、本発明で利用でき、そのアプローチは、限定するものではないが、アノードループ内のメタノールの濃度を制御するために燃料電池内の対照セル１６４（図２０参照）を使用すること、マイクロプロセッサ制御システム（例えば、ポンプ制御チップ１５０、図１７）によって受動的に又は能動的に制御される比例注入を使用すること、各々が水及びメタノールの一定の流速を維持するための寸法を有しているエダクタ（例えばエダクタ１６３）を使用すること、及び、多数のパラメータが測定され且つ性能の低下がアノード流体の中のメタノールの濃度の低下に起因していると仮定されるルックアップテーブル１６５を使用すること、である。
【００９２】
水を除去するための種々のアプローチを、本発明で利用できる。例えば、蒸発を使用できる。蒸発においては、熱が燃料電池システムから移動することによって外気よりも高い温度を有している空気中に、排出水が蒸発される。この実施形態では、カソード生成水は、高い透過性マトリックスを有する高い表面積に、ドリップされたり、スプレーされたり、ウィックされたりする。或いは、凝縮を利用できる。生成水が、凝縮されると、得られたカソード排気は、低減された温度で水によって飽和され、そして、再加熱されて大気中へ放出されるか、冷却空気流中へ放出される。更に別の方法としては、使用済みの燃料カートリッジ中へ水を隔離することがある。これは、燃料が使用されるときに発生した燃料カートリッジの空隙容量を、利用する。このアプローチでは、図２１に概略的に示されるように、第１可撓性ブラダー８６ｊは、メタノールを含有しており、燃料カートリッジ３９ｊ内の第２可撓性ブラダー又は追加１６６が、過剰なカソード水を受け入れる。そのような燃料カートリッジは、好ましくは、（例えば、通気口１６７を介して、）大気中へ放出される。
【００９３】
上述のことに加え、カソードで形成された生成水又は排出水は、ポリマー電解質膜（例えば、PEM５３ｉ、図２０）の裏を通って拡散し、アノードで消費された水を補給する。これは、ポリマー電解質膜の、透過性及び厚さだけでなく、温度の制御も、必要とする。
【００９４】
図２０の実施形態では、任意の燃料センサーが示されている。燃料電池アッセンブリ３１ｉは、アノード燃料ループ中の燃料濃度をモニターするために、燃料センサー１６８を備えている。ある実施形態では、燃料センサー１６８は、センサー膜１６９を備えたメタノールセンサーである。センサー膜１６９は、メタノールに対して部分的に透過性を有しており、アノード燃料ループと接触するように配置されている。メタノールは、センサー膜１６９を横切って、熱電対１７１が取り付けられている触媒層１７０へ行く。もちろん、他の手段を、温度を決定するために、使用でき、その手段としては、限定するものではないが、赤外線探知機、サーミスタ、及び、他の適切な手段がある。温度は、熱電対１７１で測定され、対照温度と比較される。温度の変化は、触媒層１７０でのメタノールの反応によって生成される熱に、依存しており、それは、アノード燃料ループ中のメタノールの濃度に比例している。
【００９５】
センサー膜１６９は、好ましくは、メタノール透過性膜に接触した少量の適切な触媒を有している。例えば、ＰｔＲｕブラック及び／又は他の適切な触媒を、NAFION又は他の適切な膜上に、配置できる。燃料センサーは、空気が触媒層１７２に容易に供給されてセンサー触媒層１７０から二酸化炭素及び水が出て行くように、構成されている。センサー膜の前面が、メタノール溶液、ここでは燃料、に接触している場合、燃料溶液のメタノール濃度に比例する量のメタノールがセンサー膜に浸潤し、そして下記式にしたがって、空気の存在下で、触媒と反応する。
式１    ＣＨ３ＯＨ＋３／２Ｏ２→ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ＋熱
【００９６】
メタノール／触媒反応は、熱電対１７１での温度上昇として測定される熱を、生成する。熱電対１７１は、触媒層１７０に密接して配置されている。ある実施形態では、センサー膜は、０．５〜３モルの範囲でのメタノール濃度に対する反応を示しており、約２分で安定した示唆温度表示に到達する。
【００９７】
もちろん、センサー触媒は、種々の形態で配置できる。例えば、センサー触媒は、透過性センサー膜の裏側にコートでき、少量の浮遊性粉末として存在でき、及び／又は、別の基板にコートしてセンサー膜の後ろに配置できる。メタノールを触媒へ供給する方法は、供給量がアノード燃料ループ中の濃度に比例している限りは、蒸気、液体メタノール、又は、メタノール溶液を、供給する方法であればよい。例えば、少量の燃料は、センサー領域へウィックしたり吸い上げたりできる。燃料センサーは、リザーバの壁の中に配置でき、又は、燃料フローループへのサイドアームアタッチメントとして設けることができる。
【００９８】
ある実施形態では、燃料センサーは、燃料電池が一般には一つの絶対温度で作動しないという事実に対応するために、対照温度を測定し、且つ、センサー温度と対照温度との間の温度差を測定するよう、構成されている。例えば、対照温度は、膜付近の燃料の温度である。
【００９９】
イオン導電性膜を通過するメタノールの透過速度が、温度に依存することが知られているので、燃料電池は、理想的には、一定の対照温度で作動し、或いは、理想度は低いが、その反応が、作動温度の所期範囲にわたって、測定される。
【０１００】
メタノール溶液に直接隣接した燃料センサーの作動は、リザーバの上部にできた空間に設けられている場合に比較して、膜に対する完全な水和状態を促進できる。そのような完全な水和状態は、ある膜のメタノール透過特性が一般に膜の水和のレベルに敏感であるので、望ましい。
【０１０１】
もちろん、本発明の燃料センサーは、メタノール燃料に限定されるものではなく、また、燃料電池に限定されるものでもない。例えば、膜を透過でき且つ熱の発生によって触媒の表面で容易に酸化できる、どのような化学物質の、濃度でも、上述の方法で測定できる。
【０１０２】
ある実施形態では、燃料電池アッセンブリは、燃料電池カートリッジ内の初期燃料濃度を間接的に特定するよう、構成されている。米国の輸送部門は、２４％以下の初期メタノール濃度を含む燃料容器を、航空輸送、例えば、民間航空機で使用して、電子装置に電力を供給できる、という規則を、発行した。他の用途では、より高い初期メタノール濃度を含むカートリッジを使用できる。
【０１０３】
燃料濃度を間接的に特定するために、リムーバブル燃料カートリッジ３９は、燃料カートリッジ内のメタノール燃料の濃度が燃料電池アッセンブリ３３によって自動的に決定できるように、構成されている。この実施形態では、適切な特定手段１７２が、燃料カートリッジを特定するのに使用されており、その手段は、燃料電池アッセンブリによって容易に表示される。そのような特定手段は、携帯電子装置３２のようなホスト電力消費器具中に組み入れてもよいし、組み入れなくてもよい。
【０１０４】
図２１に示された実施形態では、リムーバブル燃料カートリッジ３９は、３５ｍｍフィルムカートリッジのASA格付けを特定するものと類似の光学式マーキング１７２を備えており、それによって、リムーバブル燃料カートリッジ３９内にどの燃料濃度が存在しているかを、燃料電池アッセンブリが決定できるようにしている。その決定は、燃料カートリッジが携帯電子装置又は燃料電池アッセンブリに装着されたときに、光学的にマーキングを読むことによって、行われる。別の実施形態では、燃料カートリッジハウジングに特徴が設けられている。その燃料カートリッジハウジングは、機械的に（例えば、機械式スイッチで）、電子的に（例えば、ホール効果、集積回路チップ、又は、他の電子手段によって）、及び／又は、他の適切な手段によって、読むことができる。
【０１０５】
本発明の燃料特定構造は、燃料電池アッセンブリが燃料容器のメタノール濃度を決定できるように、構成されており、それによって、燃料容器の、燃料ゲージ、ランタイム、寸法、及び、濃度、を含む種々の作動パラメータ、の決定を可能にしている。燃料カートリッジの特定情報は、他の情報を含んでもよい。他の情報としては、ロット、製造日、有効期限、製造者、及び／又は、他の望ましい情報がある。
【０１０６】
有利なことに、本発明の特定システムは、携帯電子装置の使用者が飛行機旅行のために及び飛行中での使用のために２４％の初期メタノール濃度を含む燃料カートリッジを運ぶことができるようにしており、また、使用者が普段の使用のためにより高濃度のメタノール燃料を含む燃料カートリッジを使用できるようにしている。高濃度メタノール燃料カートリッジを使用する能力は、燃料カートリッジを用いる直接メタノール発電機によって電力が供給されている器具の、ランタイムを増大させる。多数個の飛行機旅行認可カートリッジ（すなわち、２４％以下の濃度）を運ぶ能力は、使用者が多数のカートリッジを使用することによって携帯電子装置を長時間作動させることを、可能にしている。
【０１０７】
本発明の特定構造は、種々の燃料電池用途において使用できる交換可能な燃料カートリッジの標準化を可能にする。その燃料電池用途は、限定されるものではないが、直接メタノール燃料電池発電機を利用する携帯電子装置を含む。一般に、公知の燃料電池アッセンブリは、DuPont製のNAFION膜のような従来のポリマー電解質膜に表されているメタノール濃度に、限定される。高濃度では、ポリマー電解質膜及び対応する燃料電池は、燃料電池発電機の性能及び／又は耐久力を減少させる劣化効果を、被る。公知の燃料電池アッセンブリは、燃料電池発電機内のメタノール濃度をモニターするための適切なセンサー技術を有していない。したがって、本発明の特定構造は、交換可能な燃料カートリッジの入力濃度、すなわち、初期燃料濃度、を燃料電池アッセンブリがモニターできるようにしている。燃料電池アッセンブリの制御装置（例えば、制御装置１７３、図２０）は、燃料電池アッセンブリ内の適切なメタノール濃度を維持するために、燃料電池アッセンブリの作動パラメータを制御するための、適切な調節を行うことができ、したがって、不適切な燃料濃度の悪影響を、低減し又は除去できる。
【０１０８】
本発明の特定構造は、燃料カートリッジのデザインを変えることなく、燃料電池ポリマー電解質膜の技術進歩を可能にする。そのような膜技術は、絶えず進歩しており、その進歩は、燃料電池自体の中の、より高濃度の使用を、可能にしている。そのような進歩が起こるので、そのような進歩が消費者製品にもたらされる将来まで、既存の燃料カートリッジを使用し続けることが好ましい。燃料電池発電機によって決定される燃料濃度の能力は、本発明の交換可能な燃料カートリッジの継続した将来使用を、可能にする。
【０１０９】
本発明によれば、燃料リザーバから燃料電池アッセンブリへの燃料供給は、種々の方法で達成できる。ある実施形態では、燃料ブラダーは、例えば、図７に示される拡張可能な圧力部材８７を使用することによって、或いは、他の適切な手段を使用することによって、加圧できる。また、絞り弁１７４は、燃料の必要量を燃料電池アッセンブリへ供給するのに、利用できる。もちろん、定量ポンプを、絞り弁の代わりに又は絞り弁に加えて、利用できる。或いは、非加圧ブラダーを、図１７に示されたポンプ１４９のような容積移送式ポンプと組み合わせて、使用できる。
【０１１０】
ある実施形態では、燃料電池アッセンブリは、シャットダウンの際のフリーズに対応するよう、構成されている。シャットダウンの際、燃料電池アッセンブリの幾つかの部分は、水の氷点に近づく実質的な温度減少を経験する。燃料電池が水源（すなわち、図２０の水源１７５）を含む場合には、燃料電池アッセンブリは、燃料ループ中の燃料／水混合物の相変化を防止するための所定レベル以上に、燃料ループ中のメタノール濃度を増大させることによって、燃料ループ中の水の凍結を防止するよう、構成されている。例えば、制御装置は、絞り弁、ポンプ、又は、他の適切な手段を作動させて、燃料ループ中のメタノール濃度を上記相変化を防止するための約８モル以上に増大させる。或いは、ポンプは、液体水及び／又は他の流体を燃料ループから実質的に取り除くために、作動できる。
【０１１１】
ある実施形態では、燃料電池アッセンブリは、図２２に示されるように、純粋メタノールのリザーバを通して燃料ループを循環させるよう、構成できる。アノードループ１６１は、メタノール、好ましくは、１００％メタノール、を含む燃料リザーバ１７６と、流体連通している。メタノール拡散膜１７７は、メタノール燃料リザーバ１７６への入口ポートと出口ポートとの間に、位置している。それにおいて、各ポートは、遮断弁を有している。拡散膜は、アノードループへのメタノールの通行を可能とするが、燃料リザーバへの水の拡散を防止するよう、構成されている。バイパスループ１７８が設けられており、それは、メタノール容器がアノードループから除かれたときにアノード流体の流れを可能にする。シャットダウンの際、メタノール容器への入口ポート及び出口ポートは、開かれ、凍結を防止するための適切なレベルまで、アノードループへのメタノールの拡散を、可能にする。
【０１１２】
ある実施形態では、燃料電池アッセンブリは、温度センサー（例えば、熱電対１７１、図２０）を備えており、燃料電池アッセンブリは、燃料電池アッセンブリがある温度以下のときは始動を防止するよう、構成されている。例えば、燃料電池アッセンブリは、水がアッセンブリ内で凍結した場合の、アッセンブリへのダメージを防止するために、温度が３２°Ｆ以下の場合に始動を防止するよう、構成できる。好ましくは、過剰な燃料流体がアッセンブリ（例えば、ポリマー電解質膜５３ｉ）を通して拡散するのを防止するために、燃料回路バルブが、膜電極アッセンブリ３３ｉ（例えば、好ましい位置１７９、図２０）への入口通路及び出口通路に、物理的に隣接して配置される。
【０１１３】
図２０に示された実施形態では、燃料電池カートリッジか、燃料貯蔵媒体１７６及び液体水貯蔵媒体１７５の両方を有している。この実施形態では、水を含むカソード排気は、水蒸気を液化するよう処理される。これに関して、凝縮器１８０が、水蒸気を液化するために設けられている。そして、非液化水蒸気は、アノードループ中の水を補給するための吸収用又は貯蔵用の燃料カートリッジの一部を通過する。
【０１１４】
燃料電池アッセンブリによって生成された二酸化炭素廃棄物は、本発明で利用できる。例えば、過剰な二酸化炭素は、燃料カートリッジ３９ｋ容器へ供給できる。燃料カートリッジ３９ｋ容器は、可動ピストン壁１８１によって部分的に構成された第２チャンバー１４６ｋを有しており、また、図２３に示されるように、可撓性燃料ブラダーからの燃料の流れを促進するために、圧力を約１〜２psiに保持するためのリリーフバルブ１８２を有している。特に、第２チャンバー内の圧力は、比較的低い圧力のままであり、その圧力は、ピストン壁１８１を燃料ブラダー８６ｋに対して、緩やかに付勢する。したがって、二酸化炭素廃棄物は、燃料カートリッジ８９ｋ内の燃料ブラダー８６ｋに正圧を付与するよう利用できる。燃料ブラダーに対して正圧を付与する過剰な二酸化炭素によって供給された拡張可能なチャンバーを提供するために、追加ブラダーは、ピストン構造を交換できる。或いは、二酸化炭素廃棄物は、電力を生成して燃料電池効率を改善するために往復ポンプを利用でき、及び／又は、燃料ポンプへの往復ソレノイド又はバルブのような他の伸縮装置を使用するのに、択一的に利用できる。
【０１１５】
二酸化炭素廃棄の他の使用は、カソードへ放出してＣＯ２排気中に含まれるメタノール蒸気を酸化するために使用すること、及び、酸素を除去するために及びシャットダウン後のカソードチャンバー内でのメタノール燃焼を防止するために、ＣＯ２をカソードチャンバー内へ放出すること、である。
【０１１６】
図２４に示される別のカートリッジ実施形態では、２つのポートが、使い捨て可能なカートリッジ１８４内に含まれた燃料フィルター１８３を通るアノードループ１６１１の全部又は一部を通過することに、充てられる。そのようなフィルターは、制限された耐用寿命を有しており、定期的な交換を必要とする。有利なことに、使い捨て可能な燃料カートリッジにフィルターを設置することは、使い捨て可能な燃料カートリッジを交換するたびに、燃料フィルターを自動的に交換できるようにする。ある実施形態では、燃料フィルターは、有機フィルターであるが、他の適切なフィルター手段を使用することもできる。任意に、使い捨て可能なカートリッジ１８４の第３ポートは、カートリッジ内に含まれた絞り弁１７４１を介してアノードループへメタノールを供給するために、燃料カートリッジ内のメタノールと流体連通している。絞り弁は、燃料電池アッセンブリの本体内のシステムアクチュエーター１８５によって、或いは、使い捨て可能な燃料カートリッジ（図示せず）内に設けられたアクチュエーターによって、制御できる。
【０１１７】
図２５に示された代わりの実施形態では、たった２つのポートが、燃料電池カートリッジ内に含まれている。一方のポートは、ループが燃料カートリッジ内へ流れるように燃料電池ループと連通しており、他方のポートは、燃料の流れを戻すように燃料ループとの連通を提供している。燃料カートリッジ内の燃料は、カートリッジ内の燃料電池ループの内部部分と流体連通している。燃料電池ループへの燃料の流れは、カートリッジ内の絞り弁１７４によって制御される。絞り弁１７４は、燃料電池の本体内に配置され且つ制御装置（例えば、制御装置１７３）と作動的に接続されたシステムアクチュエーター１８５によって、制御される。
【０１１８】
本発明の他の実施形態では、燃料チャンバー１８７を有するインジェクターアッセンブリ１８６が、交換可能な燃料カートリッジと組み合わされて、或いは、その代わりに、設けられている。インジェクターアッセンブリは、種々の構造を有しており、その構造としては、限定するものではないが、図２６（ａ）〜図２６（ｄ）にそれぞれ示されるように、詰め替え可能なインジェクター１８８、使い捨て可能なインジェクター１８９、内部インジェクター１９０、及び、使い捨て可能なカートリッジ１９１がある。最初の３つのカテゴリーでは、燃料リザーバは、携帯電子装置内で不変である。種々の形のインジェクターアッセンブリが、詰め替え容器から、電子装置及び／又は交換可能な燃料カートリッジに設けられたリザーバ内へ、燃料を移動するのに、使用される。或いは、インジェクターは、電子装置内に設けることができる。
【０１１９】
図２７に示された実施形態では、詰め替え可能なインジェクター１８８は、インジェクターポンプ１４９ｒと流体接続され且つ詰め替えカートリッジ１９３と選択的に結合された、インジェクターバルブ１９２を、備えている。詰め替えカートリッジは、プラスチック容器の形をしているが、他の適切な容器及び／又は材料を使用できる。詰め替えカートリッジが詰め替え可能なインジェクター１８８内に挿入されると、詰め替えバルブ１９４が、開き、それによって、燃料電池用燃料が詰め替え可能なインジェクター１８８によって詰め替えカートリッジ１９３から抜き出されるのを、可能とする。インジェクターポンプは、インジェクターの外表面に設けられているインジェクター制御スイッチ１９５によって始動されるが、インジェクターポンプは、流体を詰め替えカートリッジから引き出して携帯電子装置へ移動させるのに使用される。ある実施形態では、インジェクターポンプは、インジェクターバッテリー１９６によって電力が供給され、インジェクターポンプ制御ボード１９７によって制御される。制御ボードは、携帯電子装置の燃料レベルが満タンである時を検出し、それによって、携帯電子装置が燃料でいっぱいになりすぎるのを防止するためにポンプを停止させるよう、構成できる。制御ボードは、ポンプのバックドライブをモニターすることによって、また、詰め替え可能なインジェクターに設けられた圧力センサーを使用することによって、また、携帯電子装置に設けられた圧力センサーによって、及び／又は、他の適切な手段によって、燃料レベルをモニターできる。
【０１２０】
図２８に示される別の実施形態では、詰め替え可能なインジェクター１８８ｓは、カートリッジバルブ１９４ｓ及びインジェクターピストン１９８によって密閉された詰め替え可能なカートリッジ１９３ｓを備えた、ばね仕掛けのインジェクターアッセンブリである。詰め替えカートリッジは、適当な方法で、詰め替え可能なインジェクターに係合できる。例えば、詰め替えは、詰め替え可能なインジェクターに挿入して、詰め替え可能なインジェクター内で詰め替えカートリッジをロックするために捩る。詰め替え可能なインジェクター１８８ｓが携帯電子装置に取り付けられると、カートリッジバルブは、自動的に開き、燃料は、詰め替えカートリッジ１９３ｓから燃料電池アッセンブリへ移動される。インジェクタースプリング１９９は、ピストンを詰め替えバルブへ向けて付勢するのに使用でき、それによって、燃料に正圧を付与して、詰め替えカートリッジ／詰め替え可能なインジェクターアッセンブリから燃料を出す。図２９に示された別の実施形態では、使い捨て可能なインジェクター１８９が、インジェクタースプリング１９９ｔ及びピストン１９８ｔを備えているが、別個の使い捨て可能な詰め替えカートリッジを備えておらず、それにより、使い捨て可能な構造ではあるが、簡単な構造を提供する。
【０１２１】
有利なことに、ばね仕掛けのインジェクターのデザインは、安価であり、製造しやすい。詰め替えカートリッジは、公知のインシュリン詰め替えカートリッジと同様の方法で、大量生産できる。しかも、そのようなばね仕掛けのインジェクターの操作は、簡単であり、携帯電子装置への挿入の際に、燃料を自動的に分配させる。
【０１２２】
図３０に示される別の実施形態では、詰め替え可能なインジェクター１８８ｕは、インジェクターバルブ１９２ｕ及びインジェクターピストン１９８ｕによって密閉された使い捨て可能な詰め替えカートリッジ１９３ｕを、備えている。この実施形態では、詰め替えカートリッジは、インジェクターアッセンブリにねじ係合しているが、他の係合手段を使用してもよい。その係合手段としては、限定するものではないが、上述した捩りロック構造がある。この実施形態では、詰め替え可能なインジェクターが、携帯電子装置に取り付けられると、インジェクターバルブが自動的に開き、燃料が詰め替えから携帯電子装置へ移動される。インジェクターモーター２００及びインジェクタードライブ２０１は、インジェクターピストンをインジェクターバルブへ向けて付勢するよう作動し、それによって、使い捨て可能な詰め替え１９３ｕの内容物を携帯電子装置の燃料電池アッセンブリ内へ出す。図示された実施形態では、インジェクタードライブは、送りねじアッセンブリであるが、他の適切な手段を利用できる。インジェクターモーターのバックドライブをモニターすることによって、詰め替え可能なインジェクターは、燃料電池アッセンブリが満タンであって詰め替えプロセスを停止する時を、検知する。或いは、圧力センサーは、燃料電池アッセンブリが完全に燃料供給されて詰め替えプロセスを停止する時を、検知するために、上述したのと同様の方法で、利用できる。
【０１２３】
図３１に示された別の実施形態では、詰め替え可能なインジェクター１８８ｖは、上述したのと同様の使い捨て可能な詰め替えカートリッジを備えているが、手動作動インジェクタードライブアッセンブリを備えている。特に、インジェクタードライブ２０１ｖは、送りねじ２０１ｖがインジェクターカートリッジ２０３を上方へ動かすことによってインジェクターピストン１９８ｖをインジェクターバルブ１９２ｖへ向けて付勢して詰め替えカートリッジの内容物を携帯電子装置内へ出すように、手動ノブ２０２によって駆動される。インジェクタースリップクラッチ２０４は、電子装置に完全に燃料が供給されたときに、ピストンの移動を停止するよう、設けられている。詰め替えカートリッジは、上述のインジェクターアッセンブリにねじ係合しているが、他の適切な係合手段も使用できる。インジェクタードライブ構造は、詰め替え可能なインジェクターアッセンブリとだけでなく、本発明の使い捨て可能なインジェクターアッセンブリとも、利用できる。
【０１２４】
図３２に示された別の実施形態では、インジェクターアッセンブリは、上述したのと同様であるが、手動ポンプアッセンブリ２０５を備えている。例えば、詰め替え可能なインジェクター１８８ｗ又は使い捨て可能なインジェクター１８９ｗは、インジェクターバルブ１９２ｗ及び可撓性膜又はダイヤフラム２０６によって密閉されている燃料チャンバー１８７ｗを、備えている。図示された実施形態では、手動ポンプアッセンブリは、REEBOK運動靴で見られるのと同様の親指作動ポンプであり、可撓性ダイヤフラムに対して正圧を提供するよう、構成されている。その圧力は、インジェクターアッセンブリから携帯電子装置内へ燃料を移動させるのに、利用できる。圧力リリーフバルブ２０７は、使用者がインジェクターアッセンブリ及び／又は携帯電子装置に圧力を加えすぎるのを、防止するために、設けられている。インジェクターアッセンブリの圧力リリーフバルブ及び／又は他の部品は、充填が完了するときの表示音を提供するよう、構成できる。手動ポンプアッセンブリは、図３３で示されるような使い捨て可能なインジェクターアッセンブリ１８９ｘに組み入れることができる。
【０１２５】
別の実施形態では、図３４に示されるように、内部インジェクターアッセンブリ１９０が、設けられている。それは、上述した詰め替え可能な及び使い捨て可能なインジェクターアッセンブリの機能の全てを具体化するが、携帯電子装置内に設けられている。有利なことに、そのような構造は、詰め替えカートリッジの、寸法、コスト、及び、複雑性を、低減するのに寄与し、また、過剰に圧力を加えることを防止する。この実施形態では、携帯電子装置３２ｙは、詰め替えを許容するために、一方向フィリングバルブ２０９を有する燃料リザーバ２０８を備えている。詰め替えカートリッジ１９３が、フィリングバルブと係合して、燃料リザーバと流体連通すると、フィリングレバー２１０は、燃料チャンバーを拡張することによって、詰め替えカートリッジから燃料を引き出すのに利用できる負圧を燃料チャンバー内に作り出すように、押し下げられる。燃料供給が完了し、すなわち、燃料チャンバー２０８が実質的に満タンとなると、レバーを押し下げることによって、燃料チャンバースプリング２１１が圧縮され、携帯電子装置の燃料電池アッセンブリの燃料回路へ燃料リザーバから燃料をくみ出すことができる正圧を、提供する。これに関して、燃料チャンバースプリングは、上述した拡張可能な圧力部材８７と同様に機能する。別の実施形態では、燃料リザーバ２０８ｚは、図３５に示されるように、燃料リザーバ内の燃料保存を更に向上できるベローズ２１２の形のブラダーを、備えている。ベローズは、円形又は長方形のピストンと組み合わせて使用できる。
【０１２６】
他の適切なブラダー構造を、本発明で利用できる。図３６（ａ）に示された実施形態では、ブラダー２１２ａａは、図３６（ａ）に示された２つのサイド圧縮プレート２１３と組み合わせて、及び、その間に配置されて、使用できる。２つのサイド圧縮プレート２１３は、上述した圧縮プレート１３８、１３９と同様に、ブラダー上に正圧を付与するために互いに向かってばね付勢されている。或いは、圧縮プレート２１３ｂｂは、図３６（ｂ）に示されるように、コイルスプリングによって圧縮プレートを互いに向かって付勢する相互接続リンク２１４を、備えている。更に、圧縮プレート２１３ｃｃは、ヒンジと回転接続しており、それにおいて、圧縮プレートは、図３６ｃに示されるように、コイルスプリングによって互いに向かって付勢されている。
【０１２７】
１つ、２つ、３つ、又は、それ以上の、燃料インジェクター、詰め替えカートリッジ、及び／又は、燃料リザーバを、本発明で利用できる。例えば、図３７に示されるように、多数のシリンジ２１５が、上述したのと同様の方法で、インジェクターアッセンブリ及び／又は詰め替えカートリッジから流体を引き出すのに、利用できる。多数のシリンジは、燃料電池アッセンブリを利用するラップトップ及び他の器具のような大きな携帯電子装置によって必要とされる、増大された容積を、獲得するために使用できる。
【０１２８】
ある実施形態では、図３８に示されるように、リムーバブル燃料カートリッジが、拡張可能な燃料ブラダー８６ｅｅを収容する第１チャンバー１４５ｅｅを、備えている。燃料ブラダー８６ｅｅは、上述したのと同様の方法で、燃料電池アッセンブリのアノードサイドの入口ポートと流体連通している。この実施形態では、吸収装置２１６が、第２チャンバー１４６ｅｅ内に設けられている。ある実施形態では、装置２１６は、多孔性材料２１８を囲み且つ乾燥剤２１９が充填されたラテックス管２１７を備えた環管状部材である。多孔性材料は、吸収される水及び／又は他の物質の選択的通過を許容する、スクリーン、透過性膜、及び／又は、他の適切な手段、を備えている。吸収される目標物質が水である場合、乾燥剤は、アクリル酸、カラギナン、及び／又は、水を吸収するための他の適切な材料である。他の乾燥剤を、他の目標物質を吸収するのに、利用できる。他の目標物質は、限定するものではないが、二酸化炭素及びメタンである。不可逆性吸収剤又は可逆性吸収剤を、乾燥剤として利用できる。
【０１２９】
図３８に示される実施形態では、吸収装置２１６は、燃料電池チャンバーのカソードサイドの排気ポートと流体連通しており、また、カソードから水及び排気を受け取るよう、構成されている。この実施形態では、吸収装置は、排気流から、水を捕らえたり吸収したりするよう、構成されている。そのような水吸収構造は、排気がカソードによって利用されるときに、排気流から水を取り除くのに、特に有用である。例えば、水が燃料電池流体回路から取り除かれるときに、水吸収構造は、燃料電池アッセンブリの凍結耐性を増加させる。
【０１３０】
多くの点で、種々の図面の変形は、先行する変形のそれらと、似ている。また、「ａ」から「ｅｅ」までの添え字を付けた同じ参照符号は、相当する部分を示している。
【０１３１】
本発明の特定の実施形態についての上述した記載は、例示及び説明のために表されている。それらは、包括的であるものではなく、開示された明確な形態に発明を限定するものでもない。また、明らかに、多くの変形及び変更が、上述の教示に照らして、可能である。それらの実施形態は、本発明の原理及びその実用化を最も良く説明するために、そして、それによって、当業者が、予期された特殊な用途に向くように種々の変更をもって発明及び種々の実施形態を最も良く利用できるようにするために、選択されて記載されている。本発明の範囲は、ここに添付された特許請求の範囲及びそれらの均等物によって構成される。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】携帯電子装置と組み合わされた本発明の燃料電池アッセンブリを概略的に示す斜視図である。
【図２】携帯電子装置が取り外された図１の燃料電池アッセンブリの分解正面斜視図である。
【図３】図２の燃料電池アッセンブリの分解背面斜視図である。
【図４】図１の燃料電池アッセンブリの膜電極アッセンブリの概略図である。
【図５】電極無しで示された図４の膜電極アッセンブリの拡大概略断面図である。
【図６】図２及び図３のアノードプレートの斜視図である。
【図７】拡張可能な燃料ブラダー及び拡張可能な圧力部材を概略的に示す図２及び図３のリムーバブル燃料カートリッジの斜視図である。
【図８】携帯電子装置が取り外された、図１のそれと同様の、別の燃料電池アッセンブリの分解側面斜視図である。
【図９ａ】図８の燃料電池アッセンブリのカソードプレートの拡大平面図である。
【図９ｂ】図９ａの線９―９に沿った、図９のカソードプレートの拡大断面図である。
【図１０】図８の燃料電池アッセンブリのリムーバブル燃料カートリッジの分解正面斜視図である。
【図１１】図８の燃料電池アッセンブリ用の、図１０のそれと同様の、改変されたリムーバブル燃料カートリッジの分解正面斜視図である。
【図１２ａ】図８の燃料電池アッセンブリ用の二方弁アッセンブリの拡大分解斜視図である。
【図１２ｂ】図１２ａの二方弁アッセンブリの拡大斜視図である。
【図１３】図１０のそれと同様の、本発明の改変されたリムーバブル燃料カートリッジの分解正面斜視図である。
【図１４】図１０のそれと同様の、本発明の他の改変されたリムーバブル燃料カートリッジの分解正面斜視図である。
【図１５】図１０のそれと同様の、本発明の他の改変されたリムーバブル燃料カートリッジの分解正面斜視図である。
【図１６】図１０のそれと同様の、本発明の他の改変されたリムーバブル燃料カートリッジの分解正面斜視図である。
【図１７】図１０のそれと同様の、本発明の他の改変されたリムーバブル燃料カートリッジの分解正面斜視図である。
【図１８】図１０のそれと同様の、本発明の他の改変されたリムーバブル燃料カートリッジの分解正面斜視図である。
【図１９】例えば、図１及び図８の本発明の燃料電池アッセンブリと組み合わせて利用できる水回収システムの概略図である。
【図２０】例えば、図１及び図８の本発明の燃料電池アッセンブリと共に利用できる燃料電池アッセンブリフローダイアグラムの概略図である。
【図２１】追加ブラダーを有する本発明のリムーバブル燃料カートリッジの概略図である。
【図２２】水の凍結性を調整するようになっている本発明の燃料電池アッセンブリの概略図である。
【図２３】生成二酸化炭素を利用するようになっている本発明の燃料電池アッセンブリの概略図である。
【図２４】使い捨て可能な燃料カートリッジを有する本発明の燃料電池アッセンブリの一部の概略図である。
【図２５】改変された使い捨て可能な燃料カートリッジを有する本発明の燃料電池アッセンブリの一部の概略図である。
【図２６ａ】本発明の詰め替え可能なインジェクターアッセンブリの概略図である。
【図２６ｂ】本発明の使い捨て可能なインジェクターアッセンブリの概略図である。
【図２６ｃ】本発明の内部インジェクターアッセンブリの概略図である。
【図２６ｄ】本発明の使い捨て可能なカートリッジインジェクターアッセンブリの概略図である。
【図２７】本発明の詰め替え可能なインジェクターアッセンブリの概略図である。
【図２８】本発明の別の詰め替え可能なインジェクターアッセンブリの概略図である。
【図２９】本発明の使い捨て可能なインジェクターアッセンブリの概略図である。
【図３０】本発明の別の詰め替え可能なインジェクターアッセンブリの概略図である。
【図３１】本発明の別の詰め替え可能なインジェクターアッセンブリの概略図である。
【図３２】本発明の別の詰め替え可能なインジェクターアッセンブリの概略図である。
【図３３】本発明の別の使い捨て可能なインジェクターアッセンブリの概略図である。
【図３４】本発明の内部インジェクターアッセンブリの概略図である。
【図３５ａ】ベローズを利用している本発明の別の燃料リザーバ構造の概略図であって、ベローズが空の場合が示されている。
【図３５ｂ】ベローズを利用している本発明の別の燃料リザーバ構造の概略図であって、ベローズが満タンの場合が示されている。
【図３６ａ】ばね付勢圧縮プレートを利用している本発明の他の燃料リザーバ構造の概略図である。
【図３６ｂ】ばね付勢圧縮プレートを利用している本発明の他の燃料リザーバ構造の概略図である。
【図３６ｃ】ばね付勢圧縮プレートを利用している本発明の他の燃料リザーバ構造の概略図である。
【図３６ｄ】（原文に記載なし）
【図３６ｅ】（原文に記載なし）
【図３７】多数の燃料リザーバを利用している本発明の別の構造の概略図である。
【図３８】本発明の別の交換可能な燃料カートリッジの概略図である。
【図１】
2006508516.tif 000003
【図２】
2006508516.tif 000004
【図３】
2006508516.tif 000005
【図４】
2006508516.tif 000006
【図５】
2006508516.tif 000007
【図６】
2006508516.tif 000008
【図７】
2006508516.tif 000009
【図８】
2006508516.tif 000010
2006508516.tif 000011
【図１０】
2006508516.tif 000012
【図１１】
2006508516.tif 000013
2006508516.tif 000014
【図１３】
2006508516.tif 000015
【図１４】
2006508516.tif 000016
【図１５】
2006508516.tif 000017
【図１６】
2006508516.tif 000018
【図１７】
2006508516.tif 000019
【図１８】
2006508516.tif 000020
【図１９】
2006508516.tif 000021
【図２０】
2006508516.tif 000022
【図２１】
2006508516.tif 000023
【図２２】
2006508516.tif 000024
【図２３】
2006508516.tif 000025
【図２４】
2006508516.tif 000026
【図２５】
2006508516.tif 000027
【図２６ａ】
2006508516.tif 000028
【図２６ｂ】
2006508516.tif 000029
【図２６ｃ】
2006508516.tif 000030
【図２６ｄ】
2006508516.tif 000031
【図２７】
2006508516.tif 000032
【図２８】
2006508516.tif 000033
【図２９】
2006508516.tif 000034
【図３０】
2006508516.tif 000035
【図３１】
2006508516.tif 000036
【図３２】
2006508516.tif 000037
【図３３】
2006508516.tif 000038
【図３４】
2006508516.tif 000039
【図３５ａ】
2006508516.tif 000040
【図３５ｂ】
2006508516.tif 000041
【図３６ａ】
2006508516.tif 000042
【図３６ｂ】
2006508516.tif 000043
【図３６ｃ】
2006508516.tif 000044
【図３６ｄ】
2006508516.tif 000045
【図３６ｅ】
2006508516.tif 000046
【図３７】
2006508516.tif 000047
【図３８】
2006508516.tif 000048
【国際調査報告】
2006508516.tif 000049
2006508516.tif 000050
2006508516.tif 000051