(57)【要約】【課題】本発明の目的は、流体を循環させる循環部の内圧に因る不具合発生の抑制を図った燃料電池ユニットを得ることにある。【解決手段】燃料電池ユニット１は、筐体６と、筐体６に収容されるとともに、流体が循環される循環部２１と、循環部２１に設けられ、循環部２１内に生じる所定以上の圧力を開放する弁１９とを具備する。【選択図】      図４
2007141616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
上記筐体に収容されるとともに、流体が循環される循環部と、
上記循環部に設けられ、上記循環部内に生じる所定以上の圧力を開放する弁と、
を具備することを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池ユニットにおいて、
上記循環部は、上記循環部の少なくとも一部を密閉するバルブ機構を備え、上記弁は、上記バルブ機構により密閉される部分内に設けられることを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池ユニットにおいて、
上記循環部は、上記流体に含まれる気体が循環される気体循環部を備え、上記弁は、上記気体循環部に設けられることを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料電池ユニットにおいて、
上記筐体は、液体燃料を貯留する燃料容器を収容し、
上記循環部は、
上記燃料容器から供給される液体燃料を希釈する混合タンクと、
アノードとカソードとを有し、上記混合タンクで希釈された液体燃料と空気中の酸素とを化学反応させて発電動作を行なう起電部と、
上記起電部に上記空気を供給する吸気部と、
上記アノードを通過した流体を冷却するとともに上記混合タンクに還流させる第１の冷却機構と、上記カソードを通過した流体を冷却するとともに上記混合タンクに還流させる第２の冷却機構とを有する冷却部と、を備え、
上記弁は、上記混合タンクに設けられることを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料電池ユニットにおいて、
上記循環部は、上記燃料容器を上記混合タンクに接続する第１の配管と、上記第１の配管を閉鎖する第１のバルブと、上記吸気部を上記起電部に接続する第２の配管と、上記第２の配管を閉鎖する第２のバルブと、上記排気部を外部から閉鎖する第３のバルブと、を備えることを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料電池ユニットにおいて、
上記弁は、
上記循環部の内部に開口する第１の開口部と、上記循環部の外部に開口する第２の開口部とを有するケースと、
上記ケースに収容される弁本体と、
上記弁本体を上記第１の開口部を塞ぐように附勢する附勢機構と、
を備えることを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池ユニットにおいて、
上記弁は、上記第２の開口部を覆うフィルタを備えることを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項８】
請求項６に記載の燃料電池ユニットにおいて、
上記弁は、上記ケースに設けられる吸液部材を備えることを特徴とする燃料電池ユニット。
【請求項９】
請求項１に記載の燃料電池ユニットにおいて、
上記循環部内で循環される流体には付臭剤が付加されることを特徴とする燃料電池ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を循環させる循環部を備えた燃料電池ユニットに係り、特にこの循環部の不具合発生を防止する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばポータブルコンピュータのような電子機器の電源として、高出力で充電を要しない小型の燃料電池ユニットが注目されている。この種の燃料電池ユニットとしては、例えばメタノール水溶液を燃料とするダイレクトメタノール型の燃料電池ユニット（以下、ＤＭＦＣ：Direct Methanol Fuel Cell）が提供されている。
【０００３】
ＤＭＦＣは、メタノール水溶液と空気中の酸素とを化学反応させて発電動作を行なう起電部を備える。この起電部内には、発電動作に伴なって例えば二酸化炭素や水蒸気のような副産生成物が発生する。ＤＭＦＣは、上記のような燃料、酸化剤、および副産生成物などの流体を起電部に対して流出入させる循環部を備えている。
【０００４】
ここで、圧力弁を備えた燃料電池システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の燃料電池システムは、ケーシングと、ケーシング内に設けられる燃料槽と空気槽とを備えている。燃料槽および空気槽にはそれぞれ圧力弁が設けられている。圧力弁は、コンバータを介してコントロール部により制御される。コントロール部は、燃料槽の圧力弁を操作して燃料槽内の圧力を低下させることで、メタノール水溶液を燃料パックから燃料槽に供給する。さらにコントロール部は、空気槽の圧力弁を操作して空気槽内の圧力を高めることで、空気槽に溜まっている水を空気槽の外部に排出する。
【特許文献１】特開２００４−１２７９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
燃料電池ユニットの運転時に、流体を循環させる循環部の一部が何らかの原因で詰まってしまうことがある。循環部の一部が詰まった状態で運転を続けると、循環部内の圧力が上昇し、循環部内が高圧になることがある。循環部内が高圧になると、循環部のなかで構造的に弱い部分から例えば燃料や水、または水蒸気のような流体が漏出するおそれがある。さらに、循環部の一部が例えば変形や亀裂のような破損を生じるおそれもある。
【０００６】
例えば特許文献１に記載の燃料電池システムは、上記問題を解決するものではない。すなわち上記燃料電池システムの圧力弁は、流体を燃料槽や空気槽に流出入させるためにこれらの槽内の圧力を高圧／低圧状態とするものであり、これらの槽が他の原因に起因して高圧状態となったときに作動するものではない。
【０００７】
本発明の目的は、流体を循環させる循環部の不具合発生の抑制を図った燃料電池ユニットを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一つの形態に係る燃料電池ユニットは、筐体と、上記筐体に収容されるとともに、流体が循環される循環部と、上記循環部に設けられ、上記循環部内に生じる所定以上の圧力を開放する弁とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この構成によれば、循環部内の圧力が一定以上の高圧になることが抑制でき、内圧に因る循環部の不具合発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明の実施の形態を、燃料電池ユニットに適用した図面に基づいて説明する。  
図１ないし図７は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池ユニット１を開示している。図１は、燃料電池ユニット１の全体を開示する。本実施形態に係る燃料電池ユニット１は、ＤＭＦＣ型の燃料電池装置である。図２に示すように、燃料電池ユニット１は、例えばポータブルコンピュータ２の電源として使用可能な大きさを有する。
【００１１】
図１に示すように、燃料電池ユニット１は、装置本体３と載置部４とを備えている。装置本体３は、ポータブルコンピュータ２の幅方向に沿う細長い形状をしている。載置部４は、ポータブルコンピュータ２の後端部を載置し得るように、装置本体３の前端から水平に突出している。載置部４の上面には、電源コネクタ５が配置されている。電源コネクタ５は、ポータブルコンピュータ２を載置部４の上に載置した時に、ポータブルコンピュータ２に電気的に接続される。
【００１２】
図１に示すように、装置本体３は、筐体６を備えている。筐体６は、図３に示すようなＤＭＦＣユニット７を内部に収容している。ＤＭＦＣユニット７は、ホルダ１１、燃料カートリッジ１２、混合部１３、吸気部１４、ＤＭＦＣスタック１５、冷却部１６、排気部１７、制御部１８、および安全弁１９を備えている。
【００１３】
混合部１３、吸気部１４、ＤＭＦＣスタック１５、冷却部１６、排気部１７、およびこれらを接続する配管は、協働して流体が循環される循環部２１の一部を構成する。燃料カートリッジ１２は、燃料容器の一例である。
【００１４】
図３に示すように、ホルダ１１には、燃料カートリッジ１２が着脱自在に取り付けられる。燃料カートリッジ１２の内部には、例えば発電に供される液体燃料としての高濃度のメタノールが貯留されている。このメタノールには、例えば予めメタノールに溶解する付臭剤が付加されている。燃料電池用の燃料に混入される付臭剤としては、少量でも十分な臭気を得ることができ、さらに配管や容器などへの吸着率が低いものが好適である。付臭剤としては、例えばピリジン誘導体と立体化合物とを含有するものが好適である。
【００１５】
図４に示すように、ホルダ１１に取付けられた燃料カートリッジ１２は、第１の燃料供給管２３を介して混合部１３に接続される。第１の燃料供給管２３は、第１の配管の一例である。第１の燃料供給管２３の途中には、第１のバルブ２４および燃料ポンプ２５が設けられている。第１のバルブ２４は、第１の燃料供給管２３の流路を開放する姿勢と閉鎖する姿勢との間で開閉される。燃料ポンプ２５は、燃料カートリッジ１２内のメタノールを混合部１３に送る。
【００１６】
図４に示すように、混合部１３は、混合タンク３１と気液分離部３２とを備えている。混合タンク３１は、上述の第１の燃料供給管２３に連通しており、燃料カートリッジ１２からメタノールが供給される。混合タンク３１は、供給された高濃度のメタノールを希釈して例えば濃度数％〜数十％のメタノール水溶液を生成する。
【００１７】
図４に示すように、混合タンク３１は、第２の燃料供給管３４を介して、ＤＭＦＣスタック１５に接続されている。第２の燃料供給管３４の途中には、フィルタ３５および送液ポンプ３６が設けられている。送液ポンプ３６は、混合タンク３１で生成されたメタノール水溶液をＤＭＦＣスタック１５へと送る。
【００１８】
混合タンク３１には、センサ部３７が設けられている。センサ部３７は、図示しない液量センサ、温度センサ、および濃度センサを有する。センサ部３７は、混合タンク３１内に収容されたメタノール水溶液の液量、温度、および濃度といった情報を検出して制御部１８に送る。
【００１９】
気液分離部３２は、気液分離室４１と第１の排気管４２とを備えている。気液分離室４１は、混合タンク３１と一体に設けられ、混合タンク３１の内部と連通している。気液分離室４１は、気液分離膜４３を有する。気液分離膜４３は、気液分離室４１と混合タンク３１との境界に位置するとともに、混合タンク３１と気液分離室４１とを区分けしている。第１の排気管４２は、気液分離室４１を冷却部１６に接続しており、気液分離室４１内の気体を冷却部１６を介して排気部１７に導く。
【００２０】
図４に示すように、安全弁１９は、混合タンク３１に設けられている。安全弁１９は、循環部２１内に生じる所定以上の圧力を開放する弁の一例である。図５に示すように、安全弁１９は、ケース４５、弁本体４６、板ばね４７、および軸受４８を備えている。ケース４５は、混合タンク３１の上面に取り付けられている。ケース４５は、混合タンク３１内に開口する第１の開口部４５ａと、混合タンク３１の外部に開口する第２の開口部４５ｂとを有する。
【００２１】
弁本体４６は、ケース４５に収容されている。弁本体４６は、軸受４８により第１の開口部４５ａを塞ぐ位置と第１の開口部４５ａを開放する位置との間で進退自在に支持されている。板ばね４７は、附勢機構の一例である。板ばね４７は、弁本体４６を第１の開口部４５ａを塞ぐ位置に附勢している。なお、附勢機構は板ばね４７に限らず、例えばコイルばねのような板ばね以外のばねであっても良く、ゴムのような弾性部材であっても良い。
【００２２】
図３に示すように、吸気部１４は、ＤＭＦＣユニット７の外部に開口する吸気孔５１を備える。吸気孔５１には、エアフィルタ５２が取り付けられている。吸気部１４は、吸気孔５１を通じて外部の空気をＤＭＦＣユニット７の内部に取り込む。図４に示すように、吸気部１４は、空気供給管５３を介してＤＭＦＣスタック１５に接続されている。空気供給管５３は、第２の配管の一例である。
【００２３】
空気供給管５３の途中には、送気ポンプ５４および第２のバルブ５５が設けられている。送気ポンプ５４は、吸気孔５１を通じて取り込まれた空気をＤＭＦＣスタック１５に供給する。第２のバルブ５５は、空気供給管５３の流路を開放する姿勢と閉鎖する姿勢との間で開閉される。
【００２４】
ＤＭＦＣスタック１５は、起電部の一例である。ＤＭＦＣスタック１５は、アノード５７、カソード５８、および電解質膜５９を備えている。電解質膜５９は、アノード５７とカソード５８との間に介在されるとともに、アノード５７とカソード５８とを区分けしている。アノード５７には、混合タンク３１からメタノール水溶液が供給される。カソード５８には、吸気部１４から酸化剤、すなわち空気が供給される。
【００２５】
ＤＭＦＣスタック１５は、メタノール水溶液および空気中の酸素を化学反応させて、発電動作を行なう。この発電動作により、副産生成物としてアノード５７では二酸化炭素が生成され、カソード５８では水蒸気が生成される。
【００２６】
冷却部１６は、第１の冷却機構６１と第２の冷却機構６２とを備えている。第１の冷却機構６１は、第１の凝縮器６３および第１の冷却ファン６４を有する。第１の冷却ファン６４は、第１の凝縮器６３を冷却するように駆動される。
【００２７】
図４に示すように、ＤＭＦＣスタック１５のアノード５７は、燃料戻し管６５を介して混合タンク３１に接続されている。第１の冷却機構６１は、燃料戻し管６５の途中に設けられている。アノード５７で生成された二酸化炭素、および未反応のメタノールは、アノード５７を通過した後、第１の凝縮器６３を通過する過程で冷却され、混合タンク３１に還流される。
【００２８】
第２の冷却機構６２は、第２の凝縮器６６、第２の冷却ファン６７、および水回収タンク６８を有する。第２の冷却ファン６７は、第２の凝縮器６６を冷却するように駆動される。図４に示すように、ＤＭＦＣスタック１５のカソード５８は、第２の排気管７１の一端に接続されている。第２の排気管７１の他端は、第１の排気管４２に合流するとともに第２の凝縮器６６に接続されている。カソード５８で生成された水蒸気、および空気は、カソード５８を通過した後、第２の凝縮器６６に送られる。第２の凝縮器６６に送られた水蒸気は、冷却され凝縮し、水として水回収タンク６８に回収される。
【００２９】
図４に示すように、水回収タンク６８は、回収管７２を介して混合タンク３１に接続されている。回収管７２の途中には、回収ポンプ７３が設けられている。回収ポンプ７３は、水回収タンク６８に回収された水を混合タンク３１に還流させる。
【００３０】
図４に示すように、排気部１７は、循環部２１の外部に開口する排気孔７５を備える。排気部１７は、第２の凝縮器６６を排気孔７５に接続する第３の排気管７６を備える。第３の排気管７６は、第３の配管の一例である。第３の排気管７６の途中には、フィルタ７７および第３のバルブ７８が設けられている。第３のバルブ７８は、第３の排気管７６の流路を開放する姿勢と閉鎖する姿勢との間で開閉される。第３のバルブ７８が閉められたとき、排気部１７は外部から閉鎖される。
【００３１】
第１ないし第３のバルブ２４，５５，７８は、協働してＤＭＦＣユニット７の大部分の区画を密閉するバルブ機構８１として機能する。さらに、吸気部１４、ＤＭＦＣスタック１５のカソード５８、第２の冷却機構６２、混合タンク３１、気液分離部３２、排気部１７、およびこれらを接続する配管は、協働することで気体が循環される気体循環部８２の一部を構成する。
【００３２】
制御部１８は、載置部４の中に収容されている。制御部１８は、混合部１３、吸気部１４、ＤＭＦＣスタック１５、冷却部１６、および排気部１７などの状態を監視するとともに、これらのユニット１３〜１７の運転を制御する。さらに制御部１８は、ＤＭＦＣスタック１５で発電された電力を電源コネクタ５に供給する。
【００３３】
次に、燃料電池ユニット１の作用について説明する。まず、図４を参照してＤＭＦＣユニット７の全体の動作について説明する。  
燃料カートリッジ１２に貯留されているメタノールは、第１の燃料供給管２３を介して混合タンク３１に送られ、混合タンク３１内で希釈される。混合タンク３１で希釈されたメタノール水溶液は、アノード５７へと送られる。一方、カソード５８には、吸気部１４から空気が供給される。ＤＭＦＣスタック１５は、メタノール水溶液と空気中の酸素とを化学反応させて発電動作を行なう。発電動作に伴なって、アノード５７には二酸化炭素が、カソード５８には水蒸気が生成される。
【００３４】
アノード５７を通過した二酸化炭素および未反応のメタノールは、第１の冷却機構６１により冷却されるとともに、混合タンク３１に還流される。混合タンク３１に還流されたメタノール水溶液は、新しくメタノール水溶液として濃度が調整され、再びアノード５７に供給され発電に供される。
【００３５】
混合タンク３１に還流された二酸化炭素は、気液分離膜４３を通じることでメタノール水溶液から分離され、一時的に気液分離室４１に収容される。気液分離室４１内の二酸化炭素は、第１の排気管４２を介して第２の冷却機構６２に送られる。第２の冷却機構６２に送られた二酸化炭素は、さらに排気部１７に送られて循環部２１の外部に排気される。
【００３６】
一方、カソード５８を通過した水蒸気および空気は、第２の冷却機構６２によって冷却され、水蒸気が凝縮されることで空気と水とに分離される。分離された空気は、排気部１７を介して循環部２１の外部に排気される。分離された水は、混合タンク３１に還流されて、メタノール水溶液の希釈に用いられる。
【００３７】
次に、図５ないし図７を参照して、安全弁１９の作用について説明する。  
燃料電池ユニット１は、使用しないときは、第１ないし第３のバルブ２４，５５，７８を閉じられている。第１ないし第３のバルブ２４，５５，７８が閉じられると、第１の燃料供給管２３の上流端部、空気供給管５３の上流端部、および第３の排気管７６の下流端部を除く循環部２１の大部分の区画が密閉された状態となる。循環部２１の大部分の区画を密閉することで、循環部２１内の例えば液体燃料のような有害物質が循環部２１の外部に漏出することを防止することができる。
【００３８】
循環部２１の一部の区間が密閉された状態で燃料電池ユニット１が放置されると、例えば外部の気温が高かった場合などに、循環部２１内の流体の温度が上昇する。図７中の点線は、安全弁１９が設けられていない場合の循環部２１内の温度と圧力との関係を示す。図７に示すように、循環部２１内の温度が上昇すると、循環部２１内の圧力もそれに伴なって上昇する。
【００３９】
さらに、燃料電池ユニット１の運転時に循環部２１内の流路または容器などの一部が何らかの原因により詰まったときも同様に、循環部２１内の圧力が上昇する。
【００４０】
本実施形態に係る安全弁１９は、循環部２１内の圧力が予め設定されている所定値（例えば図７中、Ｓ値）を超えたときに作動する。すなわち、図６に示すように、弁本体４６に加えられる混合タンク３１内の圧力が板ばね４７の力に打ち勝ったとき、弁本体４６が第１の開口部４５ａを開放するように移動する。第１の開口部４５ａが開放されると、混合タンク３１内の気体が図６中の白抜き矢印のように安全弁１９を通じて混合タンク３１の外部に流出する。このように安全弁１９は、混合タンク３１内に生じる所定以上の圧力を開放する。これにより、混合タンク３１内の圧力は、図７中の実線に示すように、所定値を超えて上昇することが抑制される。
【００４１】
混合タンク３１は、循環部２１を構成する他のユニット、すなわち気液分離部３２、吸気部１４、ＤＭＦＣスタック１５、冷却部１６、排気部１７、第１および第２の燃料供給管２３，３４、空気供給管５３、第１ないし第３の排気管４２，７１，７６、燃料戻し管６５、および回収管７２の全てに間接的に接続されているため、これらのユニット内の圧力の上昇も同時に抑制される。
【００４２】
すなわち、図７に示すように、循環部２１内の圧力は、例えば循環部２１内の温度上昇が続いても一定以上の高圧にならない。
【００４３】
上述のように本実施形態で用いられる液体燃料には、予め付臭剤が混入されている。したがって、安全弁１９が作動して第１の開口部４５ａが開放されたとき、付臭剤が放つ臭いが燃料電池ユニット１の筐体６の外部にも流出する。ユーザーは、付臭剤の臭いを嗅ぐことで安全弁１９が作動したことを認知し、燃料電池ユニット１の運転停止や換気などの対処を行なうことができる。
【００４４】
このような構成の燃料電池ユニット１によれば、循環部２１の内圧に因る不具合発生の抑制を図ることができる。すなわち、循環部２１内の圧力が許容値よりも大きくなりそうなときには、圧力が許容値を超える前に安全弁１９が作動し、循環部２１内の圧力が常に許容値以下に保たれる。これにより、循環部２１から高圧に因る燃料や水の漏出を防止することができる。さらに、循環部２１の一部の部品が内圧に因って破損することを防止できる。
【００４５】
さらに、燃料電池ユニット１は、安全弁１９を備えることで小型化を図ることができる。すなわち、燃料電池ユニット１が安全弁１９を有しない場合には、循環部２１内の圧力が上昇しても循環部２１が破損しないように、循環部２１の部材の強度を大きく見積もる必要がある。しかし、燃料電池ユニット１が安全弁１９を備えることで、循環部２１の部材は、任意に設定した許容値に耐え得る最小の強度を見積もれば良く、個々の部材を小さくすることができる。
【００４６】
燃料電池ユニット１が循環部２１の少なくとも一部区画を密閉するバルブ機構８１を備えることで、燃料電池ユニット１の停止時において循環部２１から例えば有害な物質が漏出することを極力防ぐことができる。さらに、このようなバルブ機構８１により循環部２１の一部区画を密閉した状態で燃料電池ユニット１を高温環境に放置したとき、循環部２１内の圧力が高くなるおそれがあるが、その問題も安全弁１９を備えることで解消される。
【００４７】
なお、循環部２１は、例えばメタノール水溶液や水のような液体が循環する部位と、例えば空気や二酸化炭素のような気体が循環される部位とを備える。安全弁１９は、上記どちらの部位に設けても良い。
【００４８】
ただし、液体が循環される部位に安全弁１９を設ける場合、安全弁１９が作動したときに、この安全弁１９を通じて循環部２１の外部に漏出しようとする液体を回収するタンクのようなものが必要となる。これに対して気体が循環される部位に安全弁１９設ける場合、特別にタンクのようなものを設ける必要がなく、燃料電池ユニット１の小型化・低コスト化に寄与することができる。
【００４９】
さらに言えば、安全弁１９は、混合タンク３１に設けられると有効である。循環部２１は、大別するとアノード系流路とカソード系流路とに分かれる。アノード系流路とは、メタノール水溶液のような液体燃料が流れる流路であり、例えば第２の燃料供給管３４、アノード５７、第１の冷却機構６１、および燃料戻し管６５などが含まれる。一方、カソード系流路とは、空気のような酸化剤やカソード５８の生成物が流れる流路であり、例えば空気供給管５３、カソード５８、第２の排気管７１、第２の冷却機構６２、および回収管７２などが含まれる。
【００５０】
安全弁１９は、例えばアノード系流路およびカソード系流路のどちらか一方に設けても良い。ただし、循環部２１は複雑な配管構成を有することから、例えばアノード系流路に設けられた安全弁１９が作動しても、カソード系流路内の圧力上昇を十分に抑制できないおそれがある。したがって、アノード系流路やカソード系流路に安全弁１９を設ける場合は、例えば図８に示すように、アノード系流路およびカソード系流路のそれぞれに少なくとも安全弁１９が一つずつ設けられることが好ましい。
【００５１】
これに対して、混合タンク３１は、アノード系流路とカソード系流路とが合流する部位であり、アノード系流路およびカソード系流路のそれぞれに密に連絡されている。したがって混合タンク３１に設けられた安全弁１９が作動すると、アノード系流路およびカソード系流路内の圧力上昇を確実に抑制することができる。すなわち、混合タンク３１に安全弁１９を一つ設けると、アノード系流路とカソード系流路とに分かれて二つの安全弁１９を設けた場合と同様の効果を達成することができる。これは燃料電池ユニット１の小型化・低コスト化に寄与する。
【００５２】
本実施形態に係る安全弁１９は、特別な圧力検出センサやコントロール部といった付属部材が必要なく、燃料電池ユニット１の小型化・低コスト化に寄与する。ただし、例えば循環部２１内に圧力センサを配置し、コントロール部により制御される安全弁を採用しても、循環部２１の不具合発生の抑制という目的は達成できる。
【００５３】
次に本発明の第２の実施形態に係る燃料電池ユニット９１について、図９を参照して説明する。なお、第１の実施形態に係る燃料電池ユニット１と同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
燃料電池ユニット９１は、循環部２１および安全弁９２を備えている。図９に示すように、安全弁９２は、ケース４５、弁本体４６、板ばね４７、軸受４８、吸液シート９３、およびフィルタ９４を備えている。吸液シート９３は、吸液部材の一例である。吸液シート９３は、第２の開口部４５ｂを覆うように取り付けられている。吸液シート９３は、例えばスポンジや紙のような吸液性のある部材で形成され、表面に付着する液体を吸収する。
【００５５】
フィルタ９４は、第２の開口部４５ｂを覆うように取り付けられている。フィルタ９４は、例えば気体中に含まれる気化したメタノールを取り除くことができるものが好適である。
【００５６】
このような構成の燃料電池ユニット９１によれば、第１の実施形態に係る燃料電池ユニット１と同様に、循環部２１の内圧に因る不具合発生の抑制を図ることができる。  
さらに本実施形態に係る燃料電池ユニット９１によれば、例えばメタノール蒸気のような有害物質がＤＭＦＣユニット７の外部に流出することを防止することができる。すなわち、安全弁９２が作動したときは、混合タンク３１内の気体がＤＭＦＣユニット７の外部に流出することになる。混合タンク３１内の気体は、メタノール蒸気を一部に含む。メタノール蒸気は、人体に対して有害であるのでなるべくＤＭＦＣユニット７の外部に流出させないことが望ましい。
【００５７】
本実施形態に係る安全弁９２はフィルタを有し、安全弁９２を通過中に気体中に含まれるメタノール蒸気のような有害なものを取り除くことができる。したがって燃料電池ユニット９１の安全性がさらに確保される。
【００５８】
さらに本実施形態に係る燃料電池ユニット９１によれば、ＤＭＦＣユニット７の外部に液体が漏出することが防止できる。すなわち、安全弁９２が作動したとき、混合タンク３１内のメタノール水溶液の一部が安全弁９２を通じてＤＭＦＣユニット７の外部に漏出しようとする。本実施形態に係る安全弁９２は、吸液シート９３を有し、安全弁９２内に侵入した液体をＤＭＦＣユニット７の外部に漏らすことなく吸収するので、燃料電池ユニット９１の安全性がさらに確保される。
【００５９】
なお、安全弁９２は、フィルタ９４および吸液シート９３の両方を保持する必要は無く、本発明が適用される燃料電池ユニットの特性に則して、どちらか一方を適宜選択して用いても良い。さらにフィルタ９４および吸液シート９３の取り付け位置は、本実施形態に限らず、例えばフィルタ９４が吸液シート９３より弁本体４６に近い位置に配置されても良い。ただし一般に市販されているフィルタ９４が表面に液体が付着したときにフィルタとしての機能が十分に発揮できなくなることを考慮すれば、本実施形態のように吸液シート９３を内側に配置することがより好適である。
【００６０】
なお、例えば吸液シート９３は、第２の開口部４５ｂを覆う必要は無く、安全弁９２のケース４５の内面に沿っては配置しても吸液部材としての効果を発揮することができる。
【００６１】
以上、第１および第２の実施形態に係る燃料電池ユニット１，９１について説明したが、本発明はもちろんこれらに限定されるものではない。各実施形態に係る燃料電池ユニット１，９１の各構成要素は、目的に合わせて適宜組み合わせることができる。
【００６２】
例えば安全弁１９，９２が配置される位置は、上記第１および第２の実施形態に限らず、流体が循環される循環部であればその機能を発揮することができる。例えば安全弁の構造は、本実施形態に限らない。弁は、循環部２１内の圧力が所定以上に達したときに循環部２１内の圧力を外部に開放する機構であればその形状および構成は問わない。さらに安全弁の数は、燃料電池ユニットの大きさ、構造、機能に合わせて複数個設けても良い。
【００６３】
例えば燃料に付臭材を付加する代わりに、図５中に２点鎖線で示すように安全弁１９に発臭材１０５を配置しても良い。この発臭材１０５は、燃料または水と直接反応して臭いを放つものでも良く、元々臭いがある発臭材が燃料または水に溶解するカプセルに収容されていても良い。また発臭材１０５が配置される部位は、ケース４５内に限らず、ケース４５の外部であっても良い。
【００６４】
本発明が適用される燃料電池ユニットは、ＤＭＦＣに限らず、例えばエタノールのようなアルコール類や、その他の流体燃料を取扱う燃料電池ユニットにも適用可能である。さらに本発明は、ポータブルコンピュータ用の燃料電池ユニットに限らず、例えば携帯電話やデジタルカメラのような電子機器や、自動車のような車両用の燃料電池にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池ユニットの斜視図。
【図２】図１中に示された燃料電池ユニットにポータブルコンピュータを載置した状態を示す斜視図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るＤＭＦＣユニットの斜視図。
【図４】図３中に示されたＤＭＦＣユニットを模式的に示す断面図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る安全弁の断面図。
【図６】図５中に示された安全弁の作動中の状態を示す断面図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る循環部内の温度と圧力の関係を示す図。
【図８】本発明の他の実施形態に係るＤＭＦＣユニットを模式的に示す断面図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る安全弁の断面図。
【符号の説明】
【００６６】
１…燃料電池ユニット、６…筐体、１２…燃料カートリッジ、１３…混合部、１４…吸気部、１５…ＤＭＦＣスタック、１６…冷却部、１９…安全弁、２１…循環部、２３…第１の燃料供給管、２４…第１のバルブ、３１…混合タンク、４１…気液分離室、４２…第１の排気管、４５…ケース、４５ａ…第１の開口部、４５ｂ…第２の開口部、４６…弁本体、４７…板ばね、５３…空気供給管、５５…第２のバルブ、６１…第１の冷却機構、６２…第２の冷却機構、７６…第３の排気管、７８…第３のバルブ、９３…吸液シート、９４…フィルタ。
【図１】
2007141616.tif 000003
【図２】
2007141616.tif 000004
【図３】
2007141616.tif 000005
【図４】
2007141616.tif 000006
【図５】
2007141616.tif 000007
【図６】
2007141616.tif 000008
【図７】
2007141616.tif 000009
【図８】
2007141616.tif 000010
【図９】
2007141616.tif 000011