(57)【要約】【課題】燃料電池用の燃料が収容されるカートリッジに係り、特に燃料電池における生成水がその燃料電池が搭載される対象（例えばデジタルカメラや携帯電話機やＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の電子機器）に与える影響を低減する。  【解決手段】燃料電池が接続される燃料供給口と水排出口とを有するカートリッジ本体と、前記カートリッジ本体内部に収容される燃料収容袋と、を備え、前記水排出口とカートリッジ本体内部とを連通させ、かつ、前記燃料供給口と燃料収容袋とを連通させることで、前記燃料電池における生成水を、前記水排出口を介して前記カートリッジ本体内部と燃料袋との間の空間に収容し、かつ、前記燃料収容袋内の燃料を、前記燃料供給口を介して前記燃料電池に供給可能としたことを特徴とする燃料カートリッジ。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池が接続される燃料供給口と水排出口とを有するカートリッジ本体と、
前記カートリッジ本体内部に収容される燃料収容袋と、
を備え、
前記水排出口とカートリッジ本体内部とを連通させ、かつ、前記燃料供給口と燃料収容袋とを連通させたことを特徴とする燃料電池用燃料カートリッジ。
【請求項２】
燃料電池が接続される燃料供給口と水排出口とを有するカートリッジ本体と、
前記カートリッジ本体内部に収容される水収容袋と、
を備え、
前記水排出口と水収容袋とを連通させ、かつ、前記燃料供給口とカートリッジ本体内部とを連通させたことを特徴とする燃料電池用燃料カートリッジ。
【請求項３】
前記燃料はメタノールであることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池用燃料カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用の燃料が収容されるカートリッジに係り、特に燃料電池における生成水がその燃料電池が搭載される対象（例えばデジタルカメラや携帯電話機やＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の電子機器）に与える影響を低減するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池（主に固体高分子型燃料電池）として、メタノールを直接燃料として使う直接型メタノール燃料電池（DMFC）や、メタノール等の燃料から改質器により水素を生成してこの水素等により発電する燃料電池（改質型PEFC）等が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
このような燃料電池においては、発電の過程で水素と酸素が反応して水が生成されることが知られており、この生成水をうまく処理しなければ、燃料電池が搭載される対象（例えばデジタルカメラや携帯電話機やＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の電子機器）に影響を及ぼすおそれが強い。
【０００４】
しかしながら、従来技術においては、燃料電池における生成水がその燃料電池が搭載される対象に与える影響を低減するための具体的構成についてはなんら言及されていない。
【特許文献１】特開２００１−２５６９８２号公報
【特許文献２】特開２００４−３１９４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、燃料電池における生成水がその燃料電池が搭載される対象（例えばデジタルカメラや携帯電話機やＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の電子機器）に与える影響を低減するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、次の構成を採る。
【０００７】
燃料電池が接続される燃料供給口と水排出口とを有するカートリッジ本体と、前記カートリッジ本体内部に収容される燃料収容袋と、を備え、前記水排出口とカートリッジ本体内部とを連通させ、かつ、前記燃料供給口と燃料収容袋とを連通させたことを特徴とする燃料電池用燃料カートリッジ。
【０００８】
本発明によれば、燃料電池における生成水は、水排出口を介してカートリッジ本体内部と燃料収容袋との間の空間に収容（回収）されることになる。したがって、燃料電池における生成水がその燃料電池が搭載される対象（例えばデジタルカメラや携帯電話機やＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の電子機器）に与える影響を低減することが可能となる。
【０００９】
また、カートリッジ本体内部に生成水が収容されるとカートリッジ本体内部の体積が増えて燃料収容袋内の燃料が圧迫（加圧）されることになるから、これにより、燃料収容袋内の燃料を、燃料供給口を介して燃料電池に供給することが可能となる。すなわち、燃料供給のために加圧等する機構等を別途用いることなく、燃料を燃料電池に供給することが可能となる。
【００１０】
本発明における燃料電池は、メタノールを直接燃料として使う直接型メタノール燃料電池（DMFC）や、メタノール等の燃料から改質器により水素を生成してこの水素等により発電する燃料電池（改質型PEFC）等の固体高分子型燃料電池に限定されない。要は、発電の過程で水が生成されるタイプの燃料電池であれば適用することが可能である。
【００１１】
また本発明は次のように特定することもできる。
【００１２】
燃料電池が接続される燃料供給口と水排出口とを有するカートリッジ本体と、前記カートリッジ本体内部に収容される水収容袋と、を備え、前記カートリッジ本体内部と水収容袋との間の空間に燃料を収容し、前記水排出口と水収容袋とを連通させ、かつ、前記燃料供給口とカートリッジ本体内部とを連通させたことを特徴とする燃料電池用燃料カートリッジ。
【００１３】
このようにすれば、燃料電池における生成水は、水排出口を介して水収容袋に収容（回収）されることになる。したがって、燃料電池における生成水がその燃料電池が搭載される対象（例えばデジタルカメラや携帯電話機やＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の電子機器）に与える影響を低減することが可能となる。
【００１４】
また、カートリッジ本体内部に収容されている水収容袋に生成水が収容されるとカートリッジ本体内部の体積が増えて、カートリッジ本体内部と水収容袋との間の空間に収容されている燃料が圧迫（加圧）されることになるから、これにより、その空間に収容されている燃料を、燃料供給口を介して燃料電池に供給することが可能となる。すなわち、燃料供給のために加圧等する機構等を別途用いることなく、燃料を燃料電池に供給することが可能となる。
【００１５】
上記燃料電池用燃料カートリッジにおいては、例えば、前記燃料はメタノール（またはメタノール水溶液）である。
【００１６】
これは、燃料の例示である。本発明はこれに限定されない。要は、燃料は液体燃料であればよく、例えば、ガソリン、その他のアルコールであってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、燃料電池における生成水がその燃料電池が搭載される対象（例えばデジタルカメラや携帯電話機やＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の電子機器）に与える影響を低減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】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態である燃料電池用燃料カートリッジ（以下燃料カートリッジという）を適用した燃料電池システムについて図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態である燃料カートリッジを適用した燃料電池システムの概略構成図である。
【００２０】
図１に示すように、燃料電池システムは主に、燃料電池１０、および燃料カートリッジ２０を備えている。
【００２１】
燃料電池１０は例えば、図２に示すように、燃料極１１、酸素極１２、および燃料極１１と酸素極１２との間に設けられた電解質層１３を備える直接型メタノール燃料電池（DMFC）である。なお、メタノール等の燃料から改質器により水素を生成してこの水素等により発電する燃料電池（改質型PEFC）等の他の燃料電池を用いることも可能である。
【００２２】
燃料極１１側と酸素極１２側にはそれぞれ、表面に複数の溝１４ａ、１５ａが形成された電池枠１４、１５が設けられており、各溝１４ａが燃料流路、各溝１５ａが空気流路として機能するようになっている。
【００２３】
燃料カートリッジ２０は、図１および図３に示すように、カートリッジ本体２１、およびこのカートリッジ本体２１内部に収容される燃料収容袋２２を備えている。
【００２４】
カートリッジ本体２１は、外観が６面体の箱状容器であって、その正面には表面から内部空間に貫通する２つの穴（水排出口２３と燃料供給口２４）が設けられている。
【００２５】
水排出口２３と燃料電池１０とは、アタッチメント２３ａや細管２３ｂ等を介して（あるいはこれらを介することなくダイレクトに）接続されているので、後述のように燃料電池１０において生成される水は、水排出口２３、細管２３ｂを介して、カートリッジ本体２１と燃料収容袋２２との間の空間に収容（回収）されるようになっている。
【００２６】
同様に、燃料供給口２４と燃料電池１０とは、アタッチメント２４ａや細管２４ｂ等を介して接続されており、しかも燃料供給口２４には燃料収容袋２２が連通した状態で接続されているので、燃料収容袋２２に収容されている燃料は、この燃料供給口２４、細管２４ｂを介して、燃料電池１０に供給されるようになっている。
【００２７】
燃料収容袋２２は、燃料であるメタノール水溶液（ＣＨ3ＯＨとＨ2Ｏ。以下メタノールまたは燃料という）が充填される袋体であり、例えば、膨らんだ状態で（メタノールが充填された状態で）カートリッジ本体２１に内接するような外観が６面体の箱状の袋となっている。燃料収容袋２２はビニール等の比較的伸縮性の乏しい材質で構成してもよいし、あるいはゴム等の伸縮自在の素材で構成してもよい。なお、燃料としては、メタノールに限らず、ガソリン、その他のアルコール等の液体燃料を用いることが可能である。
【００２８】
次に、上記構成の燃料電池システムの動作について説明する。
【００２９】
図１に示すように燃料電池１０と燃料カートリッジ２０を接続するとともに、図２に示すように各電池枠１４、１５と負荷３０とを接続し、各燃料流路１４ａに燃料であるメタノールを、各空気流路１５ａに空気を、それぞれ供給する。
【００３０】
燃料電池１０においては、燃料収容袋２２に収容されているメタノールが、細管２３ｂ等の作用（毛細管現象）により各燃料流路１４ａを介して燃料極１１に供給される。従って、燃料極１１においては、触媒の作用によって次の式（数１）で表される反応が起こり、これによって電子（ｅ-）と水素イオン（Ｈ+）が生成される。
【００３１】
[数１]ＣＨ3ＯＨ ＋ Ｈ2Ｏ → ＣＯ2＋ ６Ｈ+ ＋ ６ｅ- 
この電子（ｅ-）は、燃料極１１から、電池枠１４、負荷３０、および酸素極側電池枠１５を経由して、酸素極１２に移動する。また、水素イオン（Ｈ+）は、燃料極１１から、電解質層１３を経由して、酸素極１２に移動する。
【００３２】
また、燃料電池１０においては、酸素（Ｏ2）が、各空気流路１５ａを介して酸素極１２に供給される。また、酸素極１２には、燃料極１１側から電子および水素イオンが移動してくる。したがって、酸素極１２においては、触媒の作用によって次の式（数２）で表される反応が起こり、これによって水（Ｈ2Ｏ）が生成される。
【００３３】
[数２]（３／２）Ｏ2 ＋ ６Ｈ+ ＋ ６ｅ- → ３Ｈ2Ｏ
燃料電池１０においては、この生成水は細管２４ｂ等の作用により水排出口２３を介してカートリッジ本体２１内部と燃料収容袋２２との間に収容（回収）されることになる。したがって、燃料電池における生成水がその燃料電池が搭載される対象（例えばデジタルカメラや携帯電話機やＰＣ（パーソナルコンピュータ）等の電子機器）に与える影響を低減することが可能となる。
【００３４】
しかも、カートリッジ本体２１内部に生成水が収容されるとカートリッジ本体２１内部の体積が増えて燃料収容袋２２内のメタノールが圧迫（加圧）されることになるから、これにより、燃料収容袋２２内の燃料を、燃料供給口２４を介して燃料電池１０に供給することが可能となる。すなわち、燃料供給のために加圧等する機構等を別途用いることなく、メタノールを燃料電池１０に供給することが可能となる。
【００３５】
さらに、燃料収容袋２２に収容されているメタノールが燃料電池１０に供給されるとカートリッジ本体２１内部の体積が減少してカートリッジ本体２１内に負圧が発生することになるから、この負圧の作用により、燃料電池１０における生成水を、水排出口２３から効率よく収容（回収）することが可能となる。
【００３６】
なお、上記実施形態においては、燃料収容袋２２にメタノールを収容し、カートリッジ本体２１内部と燃料収容袋２２との間の空間に水を収容（回収）するように説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、燃料収容袋２２に水を収容（回収）するようにし、カートリッジ本体２１内部と燃料収容袋２２との間の空間にメタノールを収容するようにしてもよい。これによっても上記実施形態と同様の効果を得られる。
【００３７】
次に、燃料電池１０における生成水で冷却するための構成例について説明する。
【００３８】
例えば、図４および図５に示すように、燃料電池１０における生成水を収容するための容器４０と燃料電池１０とを細管５０等で接続する。この容器４０は、例えば外観が６面体の箱状容器で、熱伝導性が高いアルミニウム等で構成し、一部に蒸気排出用の貫通穴４１を設けておく。そしてこの容器４０を、熱伝導性の高いアルミニウム等の部材６０を介して（あるいはダイレクトに）、燃料電池１０において駆動され発熱する回路基板７０（例えばＬＳＩ７１）等に接続する。
【００３９】
このようにすれば、燃料電池１０における生成水は細管５０等の作用によって容器４０に収容される。仮に、回路基板７０（例えばＬＳＩ７１）が高温（例えば７０〜８０℃）になったとしても、容器４０内の生成水が水蒸気として貫通穴４１から排出されるから、回路基板７０を冷却することが可能となる。しかも、冷却のための水を蓄える容器を省略することができる。
【００４０】
なお、容器４０と回路基板７０（例えばＬＳＩ７１）とは、ダイレクトに接続してもよいし、図５に示すように一定間隔をおいて接続してもよい。
【００４１】
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態である燃料電池用燃料カートリッジを適用した燃料電池システムの概略構成図である。
【図２】図１における燃料電池の断面図である。
【図３】図１における燃料カートリッジの正面図である。
【図４】燃料電池１０における生成水で冷却するための構成例である。
【図５】燃料電池１０における生成水で冷却するための構成例である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…燃料電池、１１…燃料極、１２…酸素極、１３…電解質層、１４…燃料流路、１５…空気流路、２０…燃料カートリッジ、２１…カートリッジ本体、２２…燃料収容袋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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