(57)【要約】【課題】構造を簡素化できる着脱機構及び発電装置を提供する。【解決手段】燃料を貯蔵する燃料容器１と、燃料容器１に着脱自在に設けられて、燃料容器１の燃料が供給されることにより発電する発電部２との間の着脱機構において、発電部２は、燃料容器１の燃料が排出される燃料排出部１３に挿入される燃料挿入部２２を備え、燃料挿入部２２は吸液性を持つ芯状部である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を貯蔵する燃料容器と着脱自在に設けられて、前記燃料容器の燃料が供給されることにより発電する発電部の着脱機構において、
前記発電部は、前記燃料容器の燃料が排出される排出部に挿入される挿入部を備え、前記挿入部は吸液性を持つ芯を有することを特徴とする着脱機構。
【請求項２】
燃料を貯蔵する燃料容器と着脱自在に設けられて、前記燃料容器の燃料が供給されることにより発電する発電部との間の着脱機構において、
前記発電部は、前記燃料容器の燃料が排出される排出部に挿入される挿入部と、
前記挿入部を内部に収容する被覆部とを備え、
前記被覆部が前記排出部から押圧されることにより、前記挿入部の先端部が前記被覆部を貫通して前記排出部内に挿入されることを特徴とする着脱機構。
【請求項３】
前記被覆部に、前記挿入部の先端部を貫通させるスリットが形成され、
前記被覆部は挿入方向に伸縮自在であり、応力により収縮して前記スリットを開放し、応力の解除により伸長して前記スリットを閉鎖することを特徴とする請求項２に記載の着脱機構。
【請求項４】
前記被覆部が蛇腹状であることを特徴とする請求項３に記載の着脱機構。
【請求項５】
燃料を貯蔵する燃料容器と、前記燃料容器に着脱自在に設けられて、前記燃料容器の燃料が供給されることにより発電する発電部との間の着脱機構において、
前記燃料容器又は前記発電部のいずれか一方に弾性部が設けられ、
前記弾性部の付勢力に抗して前記燃料容器と前記発電部とを相対的に移動させて、前記燃料容器を前記発電部に装着し、付勢力によって前記燃料容器を前記発電部から取り外すことを特徴とする着脱機構。
【請求項６】
前記燃料容器又は前記発電部のいずれか一方に、前記弾性部の付勢方向に対して垂直方向に移動して他方に係合する係合部が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の着脱機構。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の着脱機構を備えたことを特徴とする発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料容器と発電部との間の着脱機構及び着脱機構を備えた発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、腕時計、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子手帳等といった小型電子機器がめざましい進歩・発展を遂げている。電子機器の電源として、アルカリ乾電池、マンガン乾電池といった一次電池又はニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、リチウムイオン電池といった二次電池が用いられている。ところが、一次電池及び二次電池は、エネルギーの利用効率の観点から検証すると、必ずしもエネルギーの有効利用が図られているとは言えない。そのため、今日では、一次電池及び二次電池の代替えのために、高いエネルギー利用効率を実現できる燃料電池についての研究・開発が盛んに行われている。
【０００３】
携帯機器に使用する燃料電池においては、燃料を供給するために予め燃料を封入した燃料カートリッジを、燃料電池本体に接続して行うことが一般的に知られている。燃料カートリッジを燃料電池本体に着脱する機構においては、燃料漏れや長期放置による乾燥などを防止するために、燃料カートリッジを燃料電池に接続する際に、例えば、ピストン、スプリング、ネジ等の機械的な動作弁をそれぞれ設けることによって使用者の利便性を得られるよう工夫がなされている（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１に記載の着脱機構は、燃料電池側アクセプタと補給器側液体リザーバとの少なくともいずれか一方に切り込みの入った弾性体を備え、弾性体が押圧されると切り込みを開口させるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−２４７４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載の着脱機構は機械的な機構構造が複雑となり、部品点数が多いという問題があった。また、使用者側からすると、燃料カートリッジは消耗品であるため、複雑な構造を持つ燃料カートリッジはコストアップにつながるという問題があった。
また、複雑な構造を持つ燃料カートリッジは、その容積が大きくなってしまうという問題もある。さらには、携帯機器用の燃料電池においては全体の容積が限定されるために、各部品を小型化してできる限り多くの燃料を搭載できるように設計を工夫することが重要であるのに対し、上述のように着脱機構が複雑であるため、その容積が大きくなり、燃料の充填量は相対的に少なくなってしまうという問題もあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、構造を簡素化できる着脱機構及び発電装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、
燃料を貯蔵する燃料容器と着脱自在に設けられて、前記燃料容器の燃料が供給されることにより発電する発電部の着脱機構において、
前記発電部は、前記燃料容器の燃料が排出される排出部に挿入される挿入部を備え、前記挿入部は吸液性を持つ芯を有することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、
燃料を貯蔵する燃料容器と着脱自在に設けられて、前記燃料容器の燃料が供給されることにより発電する発電部との間の着脱機構において、
前記発電部は、前記燃料容器の燃料が排出される排出部に挿入される挿入部と、
前記挿入部を内部に収容する被覆部とを備え、
前記被覆部が前記排出部から押圧されることにより、前記挿入部の先端部が前記被覆部を貫通して前記排出部内に挿入されることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２に記載の着脱機構において、
前記被覆部に、前記挿入部の先端部を貫通させるスリットが形成され、
前記被覆部は挿入方向に伸縮自在であり、応力により収縮して前記スリットを開放し、応力の解除により伸長して前記スリットを閉鎖することを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項３に記載の着脱機構において、
前記被覆部が蛇腹状であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、
燃料を貯蔵する燃料容器と、前記燃料容器に着脱自在に設けられて、前記燃料容器の燃料が供給されることにより発電する発電部との間の着脱機構において、
前記燃料容器又は前記発電部のいずれか一方に弾性部が設けられ、
前記弾性部の付勢力に抗して前記燃料容器と前記発電部とを相対的に移動させて、前記燃料容器を前記発電部に装着し、付勢力によって前記燃料容器を前記発電部から取り外すことを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項５に記載の着脱機構において、
前記燃料容器又は前記発電部のいずれか一方に、前記弾性部の付勢方向に対して垂直方向に移動して他方に係合する係合部が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明は、発電装置において、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の着脱機構を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、構造を簡素化でき、燃料の充填率を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されないものとする。
［第一の実施の形態］
図１は、燃料容器１をその長手方向に沿って切断した際の側断面図、図２は、発電部２をその長手方向に沿って切断した際の側断面図である。
燃料容器１は、内部に上下に二段の空洞からなる燃料貯蔵部１１及び水貯蔵部１２を有する長尺な四角筒状をなし、下側の燃料貯蔵部１１に燃料が貯蔵され、上側の水貯蔵部１２に水が貯蔵されている。燃料は、化学燃料単体、あるいは化学燃料と水との混合物であり、化学燃料としては、例えばメタノール、エタノール等のアルコール類やガソリンといった水素元素を含む化合物を使用することができる。本実施の形態では、燃料貯蔵部１１に貯蔵されたメタノールと水貯蔵部１２に貯蔵された水１８とが均一に混合した混合物が化学反応材料として用いられる。
【００１４】
燃料容器１は、透明又は半透明をなした部であって、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル等の材料から構成されている。
燃料容器１の長手方向一端面には、その端面から外側に突出するとともに端面を貫通して燃料１７が貯蔵された燃料貯蔵部１１に連通し、後述する発電部２に燃料１７を排出する燃料排出部１３と、水１８が貯蔵された水貯蔵部１２に連通し、発電部２に水１８を排出する水排出部１４とが、それぞれ上下に凸状に形成されている。
燃料排出部１３には、燃料貯蔵部１１内の燃料１７を排出するための貫通孔である燃料排出口１９が凸状頭頂部に設けられ、燃料排出部１３を通って燃料貯蔵部１１の内から外に不要に燃料１７が排出するのを阻止する逆止弁１５が燃料排出口１９と燃料貯蔵部１１との間に嵌め込まれている。具体的には、逆止弁１５は可撓性・弾性を有する材料をダックビル状に形成したダックビル弁であり、逆止弁１５はそのダックビル状の先端を燃料貯蔵部１１の内側に向けた状態で燃料排出部１３に嵌め込まれている。可撓性・弾性を有する材料としては、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）やブチルゴム等が挙げられ、一般的にブチルゴムは高分子の弾性材料の中では低いガス透過性を示すため、より小さいサイズの部品を作るためには実用においてブチルゴムを選択することが好ましい。また、逆止弁１５は機械的な複雑構造を持たないため、容積を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。なお、逆止弁１５には、後述の発電部２に設けられた燃料挿入部２２の延出部２２１が挿入される際に燃料貯蔵部１１の内と外を連通する挿入孔１５１が予め設けられていても良く、燃料挿入部２２を挿入することによって初めて挿入孔が形成されるような構造であっても良い。挿入孔１５１が予め設けられている場合、燃料貯蔵部１１内に燃料１７が充填されていれば、燃料貯蔵部１１の内部は燃料１７の内圧によって挿入孔１５１の周囲では挿入孔１５１を閉じる方向に力が加わるので燃料１７が挿入孔１５１から不要に燃料容器１の外に漏洩することがない。そして、発電部２の燃料挿入部２２の延出部２２１が挿入されることにより、燃料貯蔵部１１から燃料排出部１３、燃料挿入部２２を介して発電部２へと燃料１７が排出される。
【００１５】
水排出部１４には、水貯蔵部１２内の水１８を排出するための貫通孔である水排出口２０が凸状頭頂部に設けられ、水排出部１４を通って水貯蔵部１２の内から外に不要に水１８が排出するのを阻止する逆止弁１６が水排出口２０と水貯蔵部１２との間に嵌め込まれている。この逆止弁１６は、上述の燃料排出部１３に設けられた逆止弁１５と同様のものを使用することができる。逆止弁１６には、上記逆止弁１５と同様に挿入孔１６１が予め設けられていても良く、後述の発電部２の水挿入部２３を挿入することによって初めて挿入孔が形成されるような構造でも良い。挿入孔１６１が予め設けられている場合、水貯蔵部１２内に水１８が充填されていれば、水貯蔵部１２の内部は水１８の内圧によって挿入孔１６１の周囲では挿入孔１６１を閉じる方向に力が加わるので水１８が挿入孔１６１から不要に燃料容器１の外に漏洩することがない。そして、水挿入部２３の延出部２３２が挿入されることにより、水貯蔵部１２から水排出部１４、水挿入部２３を介して発電部２へと水１８が排出される。
燃料排出部１３の凸状頭頂部及び水排出部１４の凸状頭頂部の高さは、後述する筒部２４４，２５４が縮んだ状態のときに、燃料挿入部２２及び水挿入部２３の延出部２２２，２３２が、それぞれ逆止弁１５，１６の挿入孔１５１，１６１を貫通して燃料貯蔵部１１内の燃料１７水貯蔵部１２内の水１８に十分接するような長さに設定されている。
【００１６】
発電部２は、燃料容器１に着脱自在に設けられて燃料容器１から燃料１７や水１８が供給されることにより発電する。発電部２は、内部に燃料容器１が嵌め込まれる凹部２１を有する長尺部であって、凹部２１を形成する内壁面に燃料容器１の外面が当接して装着される。また、凹部２１を形成する内壁面のうち、燃料容器１の燃料排出部１３及び水排出部１５に対応する内壁面２１１に、その内壁面２１１から凹部２１内に突出するとともに、凹部２１に嵌め込まれた燃料容器１の燃料貯蔵部１１内に挿入される燃料挿入部２２と、水貯蔵部１２内に挿入される水挿入部２３とが、それぞれ上下に形成されている。
【００１７】
図３は、燃料挿入部２２の要部を示した斜視図である。
燃料挿入部２２は、芯状をなし、燃料１７に対して吸液性を示す材料から形成されている。具体的な材料としては、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスでできた１００μｍ程度の球状粉を焼結法によって固めた多孔質材を、親水化処理をしたものが挙げられる。燃料挿入部２２は、上記内壁面２１１に一部が埋設される頭部２２１と、頭部２２１に一体に形成されて燃料容器１側に延出し先端が細くなった延出部２２２とを備えている。頭部２２１の一部及び延出部２２２は凹部２１内に露出しており、この露出した部分を覆うように凹部２１を形成する内壁面２１１に蛇腹状の弾性被覆弁（被覆部）２４が取り付けられ、弾性被覆弁２４内に燃料挿入部２２が収容されている。
蛇腹状の弾性被覆弁２４は、例えばＥＰＤＭやブチルゴム等により成形されて、上方と下方に開放端を有する蛇腹構造の筒部２４４と、筒部２４４の上方の開放端を閉じる蓋部２４３と、を有し、筒部２４４内に燃料挿入部２２を収容した状態で、筒部２４４の下方の開放端が内壁面２１１に接合されている。したがって燃料容器１が発電部２から外されていても、燃料挿入部２２は露出されることなく弾性被覆弁２４によって密閉されているので気密性が高く、燃料挿入部２２の表面が乾きにくくなる。したがって、燃料挿入部２２に一旦浸透された燃料１７が燃料挿入部２２の表面から揮発することを抑制できる。また、燃料挿入部２２が外部の大量の空気に曝されないので空気に含まれている塵を吸着して燃料１７の浸透力が低下することを抑制できる。弾性被覆弁２４は、蓋部２４３に矢印Ａ方向の応力が加わると、応力に応じて筒部２４４がＡ方向に縮み、矢印Ａ方向の応力が消失すると弾性被覆弁２４の復元力によって矢印Ａと反対の方向に伸長して元の形状に戻る。よって、応力が加わらない場合には自由変位して燃料挿入部２２を覆っている。すなわち、応力が加わっていない状態の弾性被覆弁２４の筒部２４４の長さは、燃料挿入部２２のうち内壁面２１１から突出する部分（頭部２２１の一部及び延出部２２２）の長さ以上になっている。
また、弾性被覆弁２４の蓋部２４３には、筒部２４４が矢印Ａ方向に収縮したときに弾性被覆弁２４内に配された燃料挿入部２２の先端側が弾性被覆弁２４の外側に露出するスリット２４１が形成されている。スリット２４１は、自由変位しているときには蓋部２４３材料の弾性によって閉じられている。弾性被覆弁２４の蓋部２４３に矢印Ａ方向の応力が加わると、筒部２４４が収縮して燃料挿入部２２の先端が、閉じられているスリット２４１周辺に到達し、さらに筒部２４４が収縮し続けると、燃料挿入部２２の先端が弾性体の蓋部２４３のスリット２４１を開いてスリット２４１から突出して露出するようになっている。一方、その応力が解除されると、筒部２４４は自由変位して伸長するとともに蓋部２４３の復元力によってスリット２４１が閉じられる。
【００１８】
水挿入部２３は、芯状をなし、水１８に対して吸液性を示す多孔質の材料から形成されている。具体的な材料としては、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスでできた１００μｍ程度の球状粉を焼結法によって固めた多孔質材で、親水化処理したものが挙げられる。水挿入部２３は、凹部２１を形成する内壁面２１１に一部が埋設される頭部２３１と、頭部２３１に一体に形成されて燃料容器１側に延出し先端が細くなった延出部２３２とを備えている。頭部２３１の一部及び延出部２３２は凹部２１内に露出しており、この露出した部分を覆うように凹部２１を形成する内壁面２１１に蛇腹状の弾性被覆弁（被覆部）２５が取り付けられ、弾性被覆弁２５内に水挿入部２３が収容されている。
蛇腹状の弾性被覆弁２５は、例えばＥＰＤＭやブチルゴム等により成形されて、上方と下方に開放端を有する蛇腹構造の筒部２５４と、筒部２５４の上方の開放端を閉じる蓋部２５３と、を有し、筒部２５４内に水挿入部２３を収容した状態で、筒部２５４の下方の開放端が内壁面２１１に接合されている。したがって燃料容器１が発電部２から外されていても、水挿入部２３は露出されることなく弾性被覆弁２５によって密閉されているので気密性が高く、水挿入部２３の表面が乾きにくくなる。したがって、水挿入部２３に一旦浸透された水１８が水挿入部２３の表面から揮発することを抑制できる。また、水挿入部２３が外部の大量の空気に曝されないので空気に含まれている塵を吸着して水１８の浸透力が低下することを抑制できる。弾性被覆弁２５は、蓋部２５３に矢印Ａ方向の応力が加わると、応力に応じて筒部２５４がＡ方向に縮み、矢印Ａ方向の応力が消失すると弾性被覆弁２５の復元力によって矢印Ａと反対の方向に伸長して元の形状に戻る。よって、応力が加わらない場合には自由変位して水挿入部２２を覆っている。すなわち、応力が加わっていない状態の弾性被覆弁２５の筒部２５４の長さは、水挿入部２２のうち内壁面２１１から突出する部分（頭部２２１の一部及び延出部２２２）の長さ以上になっている。
また、弾性被覆弁２５の蓋部２５３には、筒部２５４が矢印Ａ方向に収縮したときに弾性被覆弁２５内に配された水挿入部２３の先端側が弾性被覆弁２５の外側に露出するスリット２５１が形成されている。スリット２５１は、自由変位しているときには蓋部２５３材料の弾性によって閉じられている。弾性被覆弁２５の蓋部２５３に矢印Ａ方向の応力が加わると、筒部２５４が収縮して水挿入部２３の先端が、閉じられているスリット２５１周辺に到達し、さらに筒部２５４が収縮し続けると、水挿入部２３の先端が弾性体の蓋部２５３のスリット２５１を開いてスリット２５１から突出して露出するようになっている。一方、その応力が解除されると、筒部２５４は自由変位して伸長するとともに蓋部２５３の復元力によってスリット２５１が閉じられる。
【００１９】
図４は、発電部２に燃料容器１が装着された状態を示した側断面図である。
図４に示すように、発電部２の凹部２１内に燃料容器１を矢印Ａ方向に嵌め込んだ際に、燃料排出部１３の凸状頭頂部がこれに対応する弾性被覆弁２４の端部を押圧し、水排出部１４の凸状頭頂部がこれに対応する弾性被覆弁２５の端部を押圧する。これによって各弾性被覆弁２４，２５が発電部２側に収縮することで内部に収容された燃料挿入部２２及び水挿入部２３の延出部２２２，２３２がそれぞれスリット２４１，２５１を介して突出し、そのまま燃料排出部１３の燃料排出口１９及び水排出部１４の水排出口２０から挿入孔１５１，１６１を押し開いて燃料貯蔵部１１及び水貯蔵部１２内に挿入される。燃料１７あるいは水１８が封入されている領域まで燃料挿入部２２及び水挿入部２３が進入すると、燃料挿入部２２及び水挿入部２３が持つ毛管力によって燃料１７又は水１８が浸透されて、発電部２側へと移動していく。したがって、燃料挿入部２２及び水挿入部２３は、燃料容器１が嵌め込まれていない状態では、いずれも各弾性被覆弁２４，２５によって覆われ、燃料容器１が嵌め込まれている状態では、燃料容器１によって覆われるため外部に露出することがない。そのため、長期放置による乾燥が防止される。また、各弾性被覆弁２４，２５の蓋部２４３，２５３は燃料排出部１３や水排出部１４の外装面である凸状頭頂部に柔軟に密着しているため、燃料１７や水１８の漏れも防止することができる。
【００２０】
燃料容器１を発電部２から取り外す際には、燃料排出部１３及び水排出部１４による応力が解除されるので、各弾性被覆弁２４，２５が復元力により伸長すると同時に、燃料挿入部２２が燃料貯蔵部１１内から取り出され、水挿入部２３が水貯蔵部１２内から取り出される。そして、取り出された燃料挿入部２２及び水挿入部２３はそのまま各弾性被覆弁２４，２５内に収納されて、外面が覆われた状態が維持されるため、乾燥が防止されることになる。また、逆止弁１５，１６は燃料挿入部２２や水挿入部２３が取り出されることによって、挿入孔１５１，１６１が閉じられるため燃料漏れや水漏れも生じることがない。
【００２１】
以上のように、発電部２は、燃料容器１の燃料排出部１３に挿入される燃料挿入部２２及び水排出部１４に挿入される水挿入部２３を備え、燃料挿入部２２及び水挿入部２３が吸液性を持つ芯状部であり、また、燃料挿入部２２の外側に蛇腹状の弾性被覆弁２４、水挿入部２３の外側に蛇腹状の弾性被覆弁２５を設けた構造であるので、従来の複雑な機械的構造とは異なり、単純であり、小型化及びコストダウンを図ることができる。また、燃料容器１は、発電部２に挿入される際に筒部２４４，２５４が縮ませるために燃料排出部１３及び水排出部１４が頭頂部を凸状にするだけでよく、各頭頂部内にそれぞれ逆止弁１５，１６を収納でき、燃料容器１内の燃料貯蔵部１１や水貯蔵部１２の容積を多くとることができるので、燃料や水１８の充填量を多くすることができる。
【００２２】
図５は、本発明に係る着脱機構を有する燃料容器１及び発電部２を備えた発電装置１００の基本構成を示したブロック図である。
図５に示すように、発電部２は、燃料容器１から供給された燃料を改質する改質部３１と、改質部３１によって改質された燃料を使用して発電する発電セル部３２と、発電セル部３２において所定の電気エネルギーを生成、出力するために必要な量の水素ガスとなる分の燃料１７や水１８を燃料容器１から供給して、改質部３１により水素ガスに改質して発電セル部３２の燃料極に供給する制御を行う燃料供給制御部３３及び水供給制御部３４と、発電セル部３２で副生成物として生じた水を回収して改質部３１や発電セル部３２に供給する制御を行う水回収制御部３５とを有している。
【００２３】
改質部３１は、気化器３１１、水蒸気改質反応器３１２、水性シフト反応器３１３及び選択酸化反応器３１４から構成されている。気化器３１１、水蒸気改質反応器３１２、水性シフト反応器３１３及び選択酸化反応器３１４はシリコン、アルミニウム合金やガラスなどからなる小型の基板に形成された溝に液体を流して、この液体を加熱することで気化させるかあるいは液体の少なくとも一部に化学反応を引き起こさせるマイクロリアクタとして機能するものである。
【００２４】
燃料容器１の燃料排出部１３から燃料挿入部２２を介して排出された燃料１７と、水排出部１４から水挿入部２３を介して排出された水１８とは、まず気化器３１１に供給される。気化器３１１では、供給された燃料１７が加熱されて気化（蒸発）し、メタノール及び水（水蒸気）の改質ガスとなって水蒸気改質反応器３１２に供給される。
【００２５】
水蒸気改質反応器３１２では、気化器３１１で気化した燃料１７及び水１８の混合気から水素及び二酸化炭素が生成される。具体的には、化学反応式（１）のように、気化器３１１で改質ガスとされたメタノールと水蒸気が反応して二酸化炭素及び水素が生成される。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2  ・・・  （１）
【００２６】
水蒸気改質反応器３１２では、生成された二酸化炭素及び水素の一部から化学反応式（２）のように、一酸化炭素が生成される。
Ｈ２＋ＣＯ２→Ｈ2O＋ＣＯ  ・・・  （２）
水蒸気改質反応器３１２で生成された水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素及び水素は水性シフト反応器３１３に供給される。
【００２７】
水性シフト反応器３１３では、水蒸気改質反応器３１２から供給された改質ガスに含まれる一酸化炭素と水蒸気から二酸化炭素及び水素が生成される。具体的には、化学反応式（３）のように、一酸化炭素と水が反応して二酸化炭素及び水素が生成され、生成された二酸化炭素及び水素並びに水性シフト反応器３１３において未反応の一酸化炭素、二酸化炭素及び水素は選択酸化反応器３１４に供給される。
ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋Ｈ2  ・・・  （３）
【００２８】
選択酸化反応器３１４では、水性シフト反応器３１３から供給された改質ガスに含まれる一酸化炭素を選択的に酸化させて改質ガス中から一酸化炭素が除去される。具体的には、水性シフト反応器３１３から供給された改質ガスの中から特異的に選択された一酸化炭素と、選択酸化反応器３１４に取り込まれた外気中の酸素とが反応して二酸化炭素が生成される。
２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2  ・・・  （４）
【００２９】
このように、改質部３１の気化器３１１、水蒸気改質反応器３１２、水性シフト反応器３１３及び選択酸化反応器３１４の各反応器での化学反応を経ることによって生成された改質ガスには、一酸化炭素がほとんど含まれず、水素及び二酸化炭素の純度が非常に高い。なお、選択酸化反応器に水素とそれ以外の無害の副生成物とに分離できる機構が設けられていればその副生成物を排出するようにしても良い。水素及び二酸化炭素の純度の高い改質ガスは、その後、発電セル部３２に供給される。
【００３０】
発電セル部３２は、触媒微粒子が付着した燃料極（カソード）と、触媒微粒子が付着した空気極（アノード）と、燃料極と空気極との間に介挿されたフィルム状のイオン伝導膜とを備えている。そして、燃料極には選択酸化反応器３１４からの水素を含む混合気が供給され、空気極には、大気中の酸素が供給される。
【００３１】
燃料極に水素が供給されると、電気化学反応式（５）のように、燃料極に付着した触媒により電子の分離した水素イオンが発生し、水素イオンがイオン伝導膜を通じて空気極へ伝導し、燃料極から電子が取り出される。なお、選択酸化反応器から供給された改質ガスのうち二酸化炭素は、反応せずに外部に放出される。
３Ｈ2→６Ｈ+＋６ｅ-  ・・・  （５）
【００３２】
一方、空気極に酸素が供給されると、イオン伝導膜を通過した水素イオンと、酸素と、電子とが反応して水が生成される。
６Ｈ+＋３／２Ｏ2＋６ｅ-→３Ｈ2Ｏ  ・・・  （６）
発電セル部３２で以上のような電気化学反応が起こることによって、電気エネルギーが生成される。また、このように生成された水は水回収制御部３５により、再び気化器３１１や発電セル部３２の燃料極に供給される。また、その他未反応の水素は二酸化炭素等の生成物とともに燃料極から排気されるが、排気された水素は気化器３１１等で加熱する際に使用する燃焼器に供給される。
【００３３】
以上のように、燃料容器１から燃料排出部１３、水排出部１４、燃料挿入部２２、水挿入部２３を介して発電部２に燃料１７及び水１８が排出され、発電部２で電気エネルギーが生成され、生成された電気エネルギーによって発電装置１００に接続された電子機器が駆動する。
【００３４】
また、上記実施の形態では、発電部２が有する発電セル部３２における電気化学反応によって電気エネルギーを生成したが、供給された燃料１７を燃焼することで蒸気を生成し、蒸気をタービンに供給することによって回転力に変換した後、回転力を利用して電磁誘導によって電気エネルギーを生成するものとしてもよい。
【００３５】
［第二の実施の形態］
次に、第一の実施の形態で示した燃料容器１及び発電部２について具体例を挙げて説明する。なお、第二の実施の形態の燃料容器４及び発電部５は、第一の実施の形態の燃料容器１及び発電部２と形状が異なっているものであり、後述するが燃料容器４の燃料排出部４３、水排出部４４、逆止弁４５，４５、発電部５の燃料挿入部５３、水挿入部５３及び蛇腹状の弾性被覆弁５４，５５等の燃料容器４から発電部５への燃料１７及び水１８の供給構造は第一の実施の形態と基本的に同じである。
図６(a)は、燃料容器４の斜視図であり、(b)は、(a)におけるＺ方向から見た際の前面図である。なお、以下の説明において上下方向とは図６に示すＹ方向を言い、前後方向とは図６に示すＺ方向を言い、左右方向とは図６に示すＸ方向を言うものとし、前面や背面は図６の方向から見た場合を基準とする。
燃料容器４は、内部に上下に二段の空洞からなる燃料貯蔵部４１及び水貯蔵部４２を有し（図９参照）、平面視Ｌ字型の長尺な矩形筒状をなし、下側の燃料貯蔵部４１に燃料１７が貯蔵され、上側の水空洞部４２に水１８が貯蔵されている。
具体的に、燃料容器４は、長手方向における一方の端部側（左端部側）において、その上下面及び前面の一部が切り欠かれている。すなわち、燃料容器４は、長尺な四角筒状の容器本体部６と、この容器本体部６の左側端面に凸となるよう設けられ、発電部５に接続される接続部７とを備えている。接続部７は容器本体部６よりも容積が小さく、これら容器本体部６と接続部７とが一体に形成されている。接続部７の上面７aは、容器本体部６の上面６aより下方にあり、接続部７の下面７bは容器本体６の下面６bよりも上方にあり、上下面に段差が形成されている。この段差部分に、後述する発電部５の短手部９の上面９a部分及び下面９b部分が嵌め込まれる（図７〜図９参照）。また、接続部７の前面７cは、容器本体部６の前面６cより後方に位置している。接続部７の背面７d及び容器本体部６の背面６dは面一となっている。
【００３６】
接続部７は、その上面７aのうち容器本体６との連結部分に、燃料容器４の前後方向に沿って細溝状のレール部７１が形成されている。また、接続部７の下面７bのうち容器本体６との連結部分にも、燃料容器４の前後方向に沿って細溝状のレール部７２が形成されている。これらレール部７１，７２には、後述する発電部５に形成された各ガイド部９２，９３が係合する（図７〜図９参照）。
このような燃料容器４において、内部の二つの空洞部４１，４２は、容器本体部６と接続部７とにそれぞれ跨って燃料容器４の長手方向に沿って形成されている。
【００３７】
接続部７の前面７cには、その前面７cから前方に突出するとともに前面７cを貫通して燃料１７が貯蔵された燃料貯蔵部４１に連通し、後述する発電部５に燃料１７を排出する燃料排出口４７を有する燃料排出部４３と、水１８が貯蔵された水貯蔵部４２に連通し、発電部５に水を排出する水排出口４８を有する水排出部４４とが、それぞれ上下に凸状に形成されている。
【００３８】
燃料排出部４３には、第一の実施の形態の燃料排出部１３に嵌め込まれた逆止弁１５と同様の逆止弁４５が嵌め込まれている。逆止弁４５は機械的な複雑構造を持たないため、容積を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。なお、逆止弁４５には、後述の発電部５に設けられた燃料挿入部５２の延出部５２２が挿入される際に燃料貯蔵部４１の内と外を連通する挿入孔４５１が予め設けられていても良く、燃料挿入部５２を挿入することによって初めて挿入孔が形成されるような構造であっても良い。挿入孔４５１が予め設けられている場合、燃料貯蔵部４１の内部に圧力が加わると、挿入孔４５１の周囲では挿入孔４５１を閉じる方向に力が加わるので燃料１７が挿入孔４５１から不要に燃料容器４の外に漏洩することがない。そして、発電部５の燃料挿入部５２の延出部５２２が挿入されることにより、燃料貯蔵部４１から燃料排出部４３、燃料挿入部５２を介して発電部５へと燃料１７が排出される。
【００３９】
水排出部４４には、水排出部４４を通って水貯蔵部４２の内から外に不要に水が排出するのを阻止する逆止弁４６が嵌め込まれている。この逆止弁４６は、上述の燃料排出部４３に設けられた逆止弁４５と同様のものを使用することができる。逆止弁４６には、上記逆止弁４５と同様に挿入孔４６１が予め設けられていても良く、水挿入部５３を挿入することによって初めて挿入孔が形成されるような構造でも良い。そして、発電部５の水挿入部５３の延出部５３２が挿入されることにより、水貯蔵部４２から水排出部４４、水挿入部５３を介して発電部５へと水１８が排出される。
【００４０】
図７は、発電部５から燃料容器４が取り外された状態の斜視図、図８は、発電部５に燃料容器４が装着された状態の斜視図、図９は、図８の切断線VIII−VIIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
発電部５は、燃料容器４の長手方向（左右方向）に沿って延びる長手部８と、燃料容器４の短手方向（前後方向）に沿って延びる短手部９とを備えた平面視略Ｌ字型をなし、長手部８及び短手部９によって形成される装着部５１に燃料容器４が装着される。短手部９を形成する内壁面には、短手部９の内側に窪む凹部９１が、燃料容器４の前後方向に沿って形成されている。この凹部９１は、短手部９の背面（燃料容器４側を向く端面）９dまで伸びている。そして、凹部９１を形成する上面９a部分が、接続部７の上面７aにおける段差部分に嵌め込まれ、凹部９１を形成する下面９b部分が、接続部７の下面７aにおける段差部分に嵌め込まれて、容器本体部６の上面６a及び下面６bと面一とされる。
また、凹部９１を形成する短手部９の上面縁部は、接続部７の上面７aに形成された溝形状のレール部７１にスライド移動自在に係合するガイド部９２が燃料容器４の前後方向に沿って形成され、下面縁部は、接続部７の下面７ｂに形成された溝形状のレール部７２にスライド移動自在に係合するガイド部９３が燃料容器４の前後方向に沿って形成されている。
【００４１】
長手部８の装着部５１を形成する内壁面のうち、燃料容器４の燃料排出部４３及び水排出部４４に対応する位置（コーナー部）に、その内壁面から凹部９１内に突出するとともに、凹部９１に嵌め込まれた燃料容器４の燃料貯蔵部４１内に挿入される燃料挿入部５２と、水貯蔵部４２内に挿入される水挿入部５３とが、それぞれ上下に形成されている。これら燃料挿入部５２及び水挿入部５３とは、発電部５の前後方向に沿って設けられ、燃料挿入部５２の下方に短手部９の下面９bが位置し、水挿入部５３の上方に短手部９の上面９aが位置している。
燃料挿入部５２は、第一の実施の形態の燃料挿入部２２と同様のもので、芯状をなし、燃料１７に対して吸液性を示す材料から形成されている。そして、燃料挿入部５２の外側には、第一の実施の形態の蛇腹状の弾性被覆弁２４と同様の蛇腹状の弾性被覆弁５４が配置され、弾性被覆弁５４内に燃料挿入部５２が収容されている。
水挿入部５３は、第一の実施の形態の水挿入部２３と同様のもので、芯状をなし、水１８に対して吸液性を示す材料から形成されている。そして、水挿入部５３の外側に、第一の実施の形態の蛇腹状の弾性被覆弁２５と同様の蛇腹状の弾性被覆弁（被覆部）５５が配置され、弾性被覆弁５５内に水挿入部５３が収容されている。
【００４２】
また、燃料容器４と発電部５とは、ラッチ機構によって固定自在とされている。このラッチ機構は、弾性被覆弁５４の外側に燃料挿入部５２及び弾性被覆弁５４と同心円となるように配置されたコイルスプリング（弾性部）５６と、弾性被覆弁５５の外側に水挿入部５３及び弾性被覆弁５５と同心円となるように配置されたコイルスプリング（弾性部）５７と、短手部９の背面９dに設けられたロック爪（係合部）５８と、接続部７の背面７dに切り欠いて形成され、ロック爪５８が係合可能なロック溝７３とから構成されている。
コイルスプリング５６，５７は、発電部５の前後方向に沿って伸縮自在であり、コイルスプリング５６，５７の付勢力に抗して燃料容器４を装着することにより、燃料排出部４３及び水排出部４４にそれぞれ燃料挿入部５２及び水挿入部５３が挿入されるようになっている。
ロック爪５８には、使用者がロック爪５８のスライド移動を自在とするツマミ５８２が設けられている。燃料容器４を発電部５に取り付けた後、ツマミ５８２に指をかけて、ロック爪５８とともに、コイルスプリング５６，５７の付勢方向（前後方向）に対して垂直方向（装着部５１に装着される燃料容器４側に向けて左右方向の左方向）にスライド移動すると、コイルスプリング５６，５７が燃料容器４を発電部５から取り外す方向に付勢力が付いているが、ロック爪５８の先端凸部５８１が接続部７の背面７dに切り欠いて形成されたロック溝７３に係合し、燃料容器４が発電部５から取り外されないようになっている。
【００４３】
図８及び図９に示すように、ロック爪５８の凸部５８１をロック溝７３に係合させて燃料容器４を発電部５に装着した状態（ロックＯＮ）では、接続部７の燃料排出部４３及び水排出部４４が、燃料挿入部５２及び水挿入部５３に設けられた各コイルスプリング５６，５７を発電部５側に押圧し、コイルスプリング５６，５７は付勢力に抗して収縮している。このとき、燃料排出部４３がこれに対応する弾性被覆弁５４の蓋部を押圧し、水排出部４４がこれに対応する弾性被覆弁５５の蓋部を押圧する。これによって各弾性被覆弁５４，５５が発電部２側に収縮することで内部に収容された燃料挿入部５２及び水挿入部５３の延出部５２２，５３２がそれぞれスリット５４１，５５１を介して突出し、そのまま燃料排出部４３及び水排出部４４の挿入孔４５１，４６１を押し開いて燃料貯蔵部４１及び水貯蔵部４２内に挿入される。燃料１７あるいは水１８が封入されている領域まで燃料挿入部５２及び水挿入部５３が進入すると、燃料挿入部５２及び水挿入部５３が持つ毛管力によって燃料１７又は水１８がそれぞれ発電部５側へと移動していく。このとき、燃料挿入部５２及び水挿入部５３は、いずれも各弾性被覆弁５４，５５及び燃料容器４によって覆われるため外部に露出することがない。そのため、長期放置による乾燥が防止される。また、各弾性被覆弁５４，５５の筒部のうち蓋部と対向する開放端は燃料排出部４３や水排出部４４の外装面に接合しているため、燃料や水漏れも防止することができる。
【００４４】
この装着状態から燃料容器１を発電部２から取り外す際には、ロック爪５８を左右方向の右方向に移動してロック溝７３から解除（ロックＯＦＦ）させる。これにより、コイルスプリング５６，５７の付勢力によって自動的に燃料排出部４３及び水排出部４４が排出方向に押し出されて、接続部７に形成されたレール部７１，７２が発電部５のガイド部９２，９３に沿ってスライド移動する。これによって、使用者は燃料容器４の交換を容易に行うことができ、着脱時における使用者の利便性が向上する。このとき、弾性被覆弁５４，５５に加わる応力が解除されるので、各弾性被覆弁２４，２５が復元力により伸長すると同時に、燃料挿入部２２が燃料貯蔵部１１内から取り出され、水挿入部２３が水貯蔵部１２内から取り出される。そして、取り出された燃料挿入部２２及び水挿入部２３はそのまま各弾性被覆弁２４，２５内に収容されて、外面が覆われた状態となる。この状態においても燃料挿入部２２及び水挿入部２３は外部に露出しないため、乾燥が防止されることになる。また、逆止弁１５，１６は燃料挿入部２２や水挿入部２３が取り出されることによって、挿入孔１５１，１６１が閉じられるため燃料漏れや水漏れも生じることがない。
【００４５】
また、発電部５の燃料挿入部５２を収容する弾性被覆弁５４の外側にコイルスプリング５６が配置され、水挿入部５３を収容する弾性被覆弁５５の外側にコイルスプリング５７が配置されているので、各弾性被覆弁５４，５５がコイルスプリング５６，５７によって覆われて、使用者の手が弾性被覆弁５４，５５に不用意に接触することを防止できる。
【００４６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態における復元力のある蛇腹状の弾性被覆弁２４，２５，５４，５５の代わりに、図１０に示すように、コイルスプリング２４２Ａの外側に復元力のない伸縮自在な筒状部２４Ａを覆って構成したものとしても良い。この場合も同様に筒状部２４Ａの先端に設けられた蓋部２４３Ａに形成されたスリット２４１Ａを形成し、コイルスプリング２４２Ａによって自由変位しているときにはスリット２４１Ａが閉じられて、応力が加わることによってコイルスプリング２４２Ａが収縮して燃料挿入部２２Ａ（又は水挿入部）がスリット２４１Ａを介して突出する。
【００４７】
図１１は、一つの発電部５Ａと二つの燃料容器４Ａ，４Ａとを備えた発電装置１００Ａの斜視図である。この場合、発電部５Ａを平面視Ｔ字型となるように形成し、短手部９Ａを中心に左右対称となるように、上述の燃料挿入部（図示しない）、水挿入部（図示しない）、蛇腹状の弾性被覆弁５４Ａ，５５Ａ、コイルバネ５６Ａ，５７Ａ、ロック爪５８Ａ，５８Ａ等を設け、上記燃料容器４と同様の燃料容器４Ａ，４Ａを二つ装着できるようにする。なお、一方の燃料容器４Ａは他方の燃料容器４Ａに対して上下反転して装着されるようになっており、これに対応して発電部５Ａの燃料挿入部、水挿入部、弾性被覆弁５４Ａ，５５Ａ、コイルバネ５６Ａ，５７Ａも、上下の位置関係が他方に設けられた燃料挿入部、水挿入部、弾性被覆弁５４Ａ，５５Ａ、コイルバネ５６Ａ，５７Ａに対して上下反転している。なお、図１１において、図７及び図８と同様の構成部分については同様の数字にＡを付している。
【００４８】
また、上記第二の実施の形態において、燃料容器４の接続部７に上下に二つのレール部７１，７２を設け、発電部５の短手部９に上下に二つのガイド部９２，９３を設けたが、上下のレール部７１，７２のうち片方のみであっても良く、これに対応して上下のガイド部９２，９３のうち片方のみであっても良い。
さらに、接続部７側にレール部７１，７２を設け、短手部９側にガイド部９２，９３を設ける構成としたが、図示しないが接続部７側にガイド部を設け、短手部９側にレール部を設ける構成としても構わない。
また上記実施形態または変形例は、相互に矛盾がない程度に適宜構成要素を組み合わせる或いは組み替えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】燃料容器１をその長手方向に沿って切断した際の側断面図である。
【図２】発電部２を図１と同様の方向に沿って切断した際の側断面図である。
【図３】燃料挿入部２２の要部を示した斜視図である。
【図４】発電部２に燃料容器１が装着された状態を示した側断面図である。
【図５】燃料容器１及び発電部２を備えた発電装置１００の基本構成を示したブロック図である。
【図６】(a)は、燃料容器４の斜視図であり、(b)は、(a)におけるＺ方向から見た際の前面図である。
【図７】発電部５から燃料容器４が取り外された状態の斜視図である。
【図８】発電部５に燃料容器４が装着された状態の斜視図である。
【図９】図８の切断線VIII−VIIIに沿って切断した際の矢視断面図である。
【図１０】蛇腹状の弾性被覆弁２４，２５，５４，５５の変形例を示した側断面図である。
【図１１】一つの発電部５Ａと二つの燃料容器４Ａ，４Ａとを備えた発電装置１００Ａの斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，４  燃料容器
２，５  発電部
１３，４３  燃料排出部（排出口）
１４，４４  水排出部（排出口）
１５，１６，４５，４６  逆止弁（弁）
２２，５２  燃料挿入部（挿入部）
２３，５３  水挿入部（挿入部）
２４，２５，５４，５５  蛇腹状の弾性被覆弁（被覆部）
２４１，２５１，５４１，５５１  スリット
５６，５７  コイルスプリング（弾性部）
５８  ロック爪（係合部）
７１，７２  レール部
９２，９３  ガイド部
１００  発電装置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007257874.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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