(57)【要約】【課題】  圧力開放弁が作動した場合、水素ガスやメタノールの噴出速度を低下させ、また水素吸蔵合金粉末が燃料カートリッジの外部に漏れないようにした燃料カートリッジを提供する。【解決手段】  圧力が上昇した際に燃料を噴出する圧力開放弁５を有する燃料電池用燃料カートリッジであって、前記圧力開放弁５の作動により噴出する燃料の噴出速度を抑制する燃料噴出抑止部６を、圧力開放弁５の内側または外側に、圧力開放弁５を覆うように設けた燃料カートリッジ。燃料噴出抑止部は、発泡金属等の多孔質材料からなるのが好ましい。【選択図】        図１
2007059326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力が上昇した際に燃料を噴出する圧力開放弁を有する燃料電池用燃料カートリッジであって、前記圧力開放弁から噴出する燃料の噴出速度を抑制する燃料噴出抑止部を有することを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項２】
前記燃料噴出抑止部は、圧力開放弁の内側または外側に、圧力開放弁を覆うよう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３】
前記燃料噴出抑止部は多孔質材料からなる請求項１または２に記載の燃料カートリッジ。
【請求項４】
前記多孔質材料は発泡金属からなる請求項１乃至３のいずれかの項に記載の燃料カートリッジ。
【請求項５】
前記燃料噴出抑制部が水素透過膜を有する請求項１乃至４のいずれかの項に記載の燃料カートリッジ。
【請求項６】
前記燃料噴出抑制部が水素ガスを酸化する触媒を含む請求項１乃至５のいずれかの項に記載の燃料カートリッジ。
【請求項７】
前記燃料が水素、メタノールまたはメタノール水溶液からなる請求項１乃至６のいずれかの項に記載の燃料カートリッジ。
【請求項８】
燃料電池用燃料カートリッジの圧力が上昇した際に燃料を噴出する圧力開放弁と、前記圧力開放弁から噴出する燃料の噴出速度を抑制する燃料噴出抑止部とを有することを特徴とする燃料カートリッジ圧力開放装置。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載の燃料カートリッジを有することを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素ガス、メタノールあるいはメタノール水溶液を燃料とする燃料カートリッジ、燃料カートリッジ圧力開放装置およびそれらを用いた燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境破壊が問題となり有害な廃棄物の出ないクリーンなエネルギーが求められている。また、化石燃料の枯渇が問題となり新しいエネルギー源が求められている。一方エレクトロニクス分野では情報量が増大し、これに伴って情報処理能力が飛躍的に拡大し電子機器の消費電力は増大する傾向にある。
【０００３】
そこで、地球上に無尽蔵にある水に含まれ、化学エネルギーが大きく有害な物質を排出しない水素がエネルギー源として注目されている。特に水素から直接、電気エネルギーを取り出ことができる燃料電池は、水素の利用効率も良く、大きな電力を取り出せるので、自動車用からノートパソコン、携帯電話、ビデオカメラなどの携帯電子機器への応用が進められている。
【０００４】
水素から電気エネルギーを取り出す、所謂燃料電池は、水素が供給される水素電極と酸素が供給される酸化電極を有し、水素電極で触媒反応により水素を電子とプロトンに分離する。プロトンは電解質膜を通過して酸化電極へ到達し、触媒反応により酸素と反応し水が生成し、この過程で電子の流れすなわち電力が生成される。
【０００５】
メタノール水溶液を燃料とする燃料電池も公知のほぼ同様な反応により電力が生成される。
従来の二次電池と異なり、燃料電池は充電の必要はなく、燃料を使い切った後には燃料を補充するだけですぐに発電が可能であり、長時間の機器使用に便利である。
【０００６】
このように、燃料電池は、いつでもどこでも燃料を補給することにより電気エネルギーを取り出すことが出来るが、従来の電池と異なり水素あるいはメタノール等の可燃物を扱うこととなる。特に燃料カートリッジは、ユーザーが持ち運び、操作をするために、誤った扱いや、子供の手に触れたときに、不用意に火中に投入される危険性がある。また、車中での放置等により、異常に温度が上昇する可能性がある。
【０００７】
この対応策として、例えば特許文献１に開示されている様に、燃料カートリッジ内の圧力が所定値以上に高まった場合、金属弁が変形するなどして圧力を逃がす、圧力開放弁が用いられる。
【特許文献１】特開平１１−２９７２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、燃料電池の燃料カートリッジ内の圧力が所定値以上に高まって、金属弁が変形して圧力開放弁が作動した場合、水素あるいはメタノールの燃料ガスが高圧で噴出する危険性がある。
【０００９】
また、燃料カートリッジに水素吸蔵合金を使用するものでは、水素ガスと共に、水素吸蔵合金粉末が外部に放出される危険性がある。
本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものである。本発明は、圧力開放弁が作動した場合に、水素ガスやメタノールの噴出速度を低下させ、また水素吸蔵合金粉末が燃料カートリッジの外部に漏れないようにした燃料カートリッジおよび燃料カートリッジ圧力開放装置を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、上記の燃料カートリッジおよび燃料カートリッジ圧力開放装置を用いた燃料電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、本発明は、圧力が上昇した際に燃料を噴出する圧力開放弁を有する燃料電池用燃料カートリッジであって、前記圧力開放弁から噴出する燃料の噴出速度を抑制する燃料噴出抑止部を有することを特徴とする燃料カートリッジである。
【００１２】
また、本発明は、燃料電池用燃料カートリッジの圧力が上昇した際に燃料を噴出する圧力開放弁と、前記圧力開放弁から噴出する燃料の噴出速度を抑制する燃料噴出抑止部とを有することを特徴とする燃料カートリッジ圧力開放装置である。
【００１３】
さらに、本発明は、上記の燃料カートリッジを有することを特徴とする燃料電池である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、燃料カートリッジの温度が上昇し、圧力開放弁が作動した場合に、水素の噴出速度を下げて、燃料カートリッジの破損を防ぐことが出来、また水素吸蔵合金粉末の放出を防止することが可能となる。
【００１５】
また、本発明は、メタノールあるいはメタノール水溶液を燃料とする燃料電池用燃料カートリッジにおいては、メタノールあるいはメタノール水溶液の蒸気あるいは液体の噴出速度を下げ、燃料カートリッジの破損を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の燃料カートリッジは、圧力が上昇した際に燃料を噴出する圧力開放弁を有する燃料電池用燃料カートリッジであって、前記圧力開放弁の作動により噴出する燃料の噴出速度を抑制する燃料噴出抑止部を有することを特徴とする。
【００１７】
前記燃料噴出抑止部は、圧力開放弁の内側または外側に、圧力開放弁を覆うように設けられているのが好ましい。
前記燃料噴出抑止部は多孔質材料からなるのが好ましい。
【００１８】
前記多孔質材料は発泡金属からなるのが好ましい。
前記燃料噴出抑制部が水素透過膜を有するのが好ましい。
前記燃料噴出抑制部が水素ガスを酸化する触媒を含むのが好ましい。
【００１９】
前記燃料が水素、メタノールまたはメタノール水溶液からなるのが好ましい。
また、本発明の燃料カートリッジ圧力開放装置は、燃料電池用燃料カートリッジの圧力が上昇した際に燃料を噴出する圧力開放弁と、前記圧力開放弁の作動により噴出する燃料の噴出速度を抑制する燃料噴出抑止部とを有することを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明の燃料電池は、上記の燃料カートリッジを有することを特徴とする。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例を示し本発明をさらに具体的に説明する。
実施例１
本発明の望ましい実施形態を図を用いて説明する。
【００２２】
図１は、本発明の燃料カートリッジの好ましい実施形態を示す断面図である。水素吸蔵合金を使用した水素型燃料電池用燃料カートリッジについて説明する。図中、１は燃料カートリッジ全体を示す。２は燃料カートリッジ筐体であり、燃料電池発電部（不図示）と結合するためのカバー部材２ａが設けられている。３ｂはバルブ３の凸部である。７は水素吸蔵合金であり、例えばＦｅ−Ｔｉ合金，Ｔｉ−Ｍｎ合金などからなり、設定により平均粒径が数ｍｍから数μｍの粒子が用いられる。２ｅは、燃料カートリッジ１の内部圧力が所定値より高くなった時に水素ガスを放出するための孔である。
【００２３】
５は圧力開放弁であり、孔２ｅの位置に設けられ、燃料電池用燃料カートリッジの圧力が上昇した際に作動して、燃料を噴出する。圧力開放弁５は、例えば形状記憶合金、金属薄膜、低融点金属などで作製される。
【００２４】
６は燃料噴出抑止部であり、燃料噴出抑止部の材料としては、水素ガスは通すが水素吸蔵合金の粒子は通さないような径の貫通孔が多数形されている材料が用いられ、例えば発泡金属が好ましい。発泡金属は、アルミニウム、ステンレス鋼などからなるものが挙げられる。なお、発泡金属は、特開２００１−３３５８０９に記載されている材料も用いることができる。
【００２５】
前記燃料噴出抑止部６は、圧力開放弁５の近傍に設けられ、圧力開放弁５の内側または外側に、圧力開放弁５を覆うように設けられているのが好ましい。燃料噴出抑止部６と圧力開放弁５は間隙を設けて配置されているのが好ましいが、接触していてもよい。
【００２６】
２ａはカバー部材であり、バルブ３の凸部３ｂの周囲に配置されており、凸部３ｂより突出部が大きく形成されている。バルブ３の円錐面３ａは燃料カートリッジの円錐面２ｂと接触し燃料ガスが外部に出ないように形成されている。４は圧縮バネであり、燃料カートリッジ内の部材（不図示）に図中右端部が固定されており、左端部はバルブ３の底面３ｃを押圧するように形成されている。
【００２７】
燃料カートリッジから燃料を燃料電池に供給する場合は、燃料カートリッジ１を燃料電池本体（不図示）に装着する。それにより、燃料電池本体側のピン（不図示）が凸部３ｂを押し、円錐面２ｂと円錐面３ａの接触が解除され、燃料ガスが燃料カートリッジ１から燃料電池本体に供給される。
【００２８】
次に、燃料カートリッジの作動を説明する。
燃料カートリッジの温度が上昇すると、燃料カートリッジ１の内部圧力が上昇し、所定値に達すると、燃料カートリッジの破損を防ぐために、圧力開放弁５が変形あるいは溶融し、水素ガスを外部に放出する。この際、燃料噴出抑止部６の発泡金属により、孔２ｅが覆われているので、燃料噴出抑止部６を水素ガスのみ通過し、水素吸蔵合金の粉末は燃料カートリッジ内部に残る。従って、外部環境を汚染することがない。また、圧力開放弁５が変形し水素ガスが放出される場合に、発泡金属６が有るために水素ガスは、噴出速度が低下し、所謂ジェット状に噴出することが無く、安全である。さらに、燃料噴出抑止部に水素を酸化する触媒を含んでいると、噴出する水素は酸化され水となり、水素が燃料カートリッジ外に放出されることがないので、危険性が低下する。
【００２９】
メタノールあるいはメタノール水溶液を燃料とする燃料カートリッジについても、燃料カートリッジ内部が所定の圧力になると、圧力開放弁が作動する。この際に、燃料噴出抑止部６の発泡金属があるためにメタノールあるいはメタノール水溶液の蒸気および液体の噴出速度が低減されるので、危険性が低下する。
【００３０】
実施例２
図２は、本発明の燃料カートリッジの他の実施形態を示す断面図である。
本実施例では、圧力開放弁として、燃料カートリッジの筐体２よりも融点の低い、低融点金属を使用した融栓８を使用している以外は、実施例１と同様である。
【００３１】
本実施例では、燃料カートリッジが加熱された場合、融栓８が最初に溶け燃料９が、この部分から噴出する。燃料噴出抑止部６の発泡金属が融栓８を覆うように設けられているいるために、水素吸蔵合金の粉末の放出を防止し、また燃料の噴出速度が押さえられる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の燃料カートリッジは、圧力開放弁が作動した場合、水素ガスやメタノールの噴出速度を低下させ、また水素吸蔵合金粉末が燃料カートリッジの外部に漏れないので、燃料電池用燃料カートリッジに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の燃料カートリッジの好ましい実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の燃料カートリッジの他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  燃料カートリッジ
２  燃料カートリッジ筐体
２ａ  カバー部材
２ｂ  円錐面
２ｃ  燃料供給孔
２ｄ  カバー部材２ａの左端面
２ｅ  孔
３  バルブ
３ａ  円錐面
３ｂ  凸部
４  圧縮バネ
５  圧力開放弁
６  燃料噴出抑止部
７  水素吸蔵合金
８  融栓
９  燃料
【図１】
2007059326.tif 000003
【図２】
2007059326.tif 000004