(57)【要約】【課題】簡易な操作で複数の燃料電池セルに燃料液を充填することができ、かつ、液絡による不本意な電流の発生を防止して電力の過度の消費を防止する。【解決手段】注入口９ａを上部に有し、注入口９ａから注入された電解質を含む燃料液Ｇを貯留する容器４と、容器４内の下部に複数のセル空間５ａ，５ｂを液密状態に区画するとともに、容器４内の上部に注入口９ａおよび各セル空間５ａ，５ｂに連絡する共通空間１２を画定する隔壁６と、隔壁６によって区画された複数のセル空間５ａ，５ｂ内にそれぞれ配置された負極７ａ，７ｂおよび正極８ａ，８ｂと、共通空間１２と各セル空間５ａ，５ｂとの間を開放可能に密封する第１の密封手段２１とを備える液体燃料電池１を提供する。【選択図】図３
2013175348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入口を上部に有し、電解質を含む燃料液を前記注入口より注入可能な容器と、
該容器内の下部に複数のセル空間を液密状態に区画するとともに、容器内の上部に前記注入口および各前記セル空間に連絡する共通空間を画定する隔壁と、
該隔壁によって区画された複数の前記セル空間内にそれぞれ配置された正極および負極と、
前記共通空間と各前記セル空間との間を開放可能に密封する第１の密封手段と、を備える液体燃料電池。
【請求項２】
前記注入口を開放可能に密封する第２の密封手段を有し、
前記第１の密封手段が、前記第２の密封手段の密封動作に連動して前記共通空間と各前記セル空間との間を密封する請求項１に記載の液体燃料電池。
【請求項３】
前記第２の密封手段が、前記注入口を開閉する蓋部材であり、前記第１の密封手段が、前記蓋部材に取り付けられたパッキンである請求項２に記載の液体燃料電池。
【請求項４】
異なる前記セル空間に配置された前記正極と前記負極とを接続する配線の途中位置に設けられ、前記第１の密封手段による前記共通空間と各前記セル空間との間の密封動作に連動して導通状態に切り替えられるスイッチを備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の液体燃料電池。
【請求項５】
異なる前記セル空間に配置された前記正極と前記負極とを接続する配線の途中位置に設けられ、他の前記正極と他の前記負極との間に負荷が接続されることに連動して導通状態に切り替えられる負荷用スイッチを備える請求項１から請求項４のいずれかに記載の液体燃料電池。
【請求項６】
前記容器および前記隔壁が可撓性を有する材料からなり、
前記第１の密封手段が、前記容器と前記隔壁の対向する内面に設けられたファスナであり、
前記第２の密封手段が、前記容器の対向する内面に設けられたファスナである請求項１に記載の液体燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、直列に接続された複数の燃料電池セルを有する直接液体供給型の燃料電池が知られている（例えば、特許文献１）。
この燃料電池は燃料液としてメタノールを使用し、複数の燃料電池セルに共通の燃料液槽を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１２９２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の燃料電池の燃料液として使用されているメタノールは非電解質である。このため、複数の燃料電池セルに対して共通の燃料液槽を使用しても、各燃料電池セルに設けられた電極どうしが燃料液によって液絡することはなく、液絡による電流の発生を考慮せずに済む。
【０００５】
しかしながら、燃料液として電解質を使用する燃料電池の場合には、共通の燃料液槽を設けると燃料液を介して別個の燃料電池セルの電極どうしが液絡してしまい、負荷に使用されることのない電流（以下、不本意な電流という。）が流れることにより電力が過度に消費されてしまうという不都合がある。これを回避するためには燃料電池セルどうしを絶縁して液絡が生じないようにする必要があるが、単に、複数の燃料電池セルを絶縁するだけでは、燃料液を燃料電池セルに個別に充填しなければならず、充填作業が繁雑で多大な労力と所要時間とを要するという不都合がある。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な操作で複数の燃料電池セルに燃料液を充填することができ、かつ、液絡による不本意な電流の発生を防止して電力の過度の消費を防止することができる液体燃料電池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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、注入口を上部に有し、電解質を含む燃料液を前記注入口より注入可能な容器と、該容器内の下部に複数のセル空間を液密状態に区画するとともに、容器内の上部に前記注入口および各前記セル空間に連絡する共通空間を画定する隔壁と、該隔壁によって区画された複数の前記セル空間内にそれぞれ配置された正極および負極と、前記共通空間と各前記セル空間との間を開放可能に密封する第１の密封手段とを備える液体燃料電池を提供する。
【０００８】
本態様によれば、第１の密封手段および第２の密封手段を開放した状態で、注入口を介して容器内に燃料液を注入すると、燃料液は注入口から、まず共通空間に入り、該共通空間に連絡する複数のセル空間に分配される。いずれかのセル空間が注入された燃料液によって最初に満たされた場合、燃料液はそのセル空間から溢れることになるが、溢れた燃料液は複数のセル空間に共通して連絡している共通空間を介して他のセル空間に流れ込む。したがって、共通空間内に溢れるまで燃料液を注入し続けることにより、全てのセル空間に満遍なく燃料液を充填することができる。その後、第１の密封手段によって共通空間と全てのセル空間との間を密封し、第２の密封手段によって注入口を密封する。
【０００９】
全てのセル空間内には正極および負極がそれぞれ配置されているので、燃料液が満たされることにより、液体燃料電池が構成される。このとき、第１の密封手段によって全てのセル空間が密封されることにより、セル空間内に充填された燃料液どうしの接触が遮断される。したがって、電解質を含む燃料液が充填された燃料電池セルどうしの液絡が防止され、不本意な電流の発生を抑制して、電力の過度の消費を抑制することができる。
【００１０】
すなわち、本態様に係る液体燃料電池によれば、電解質を含む燃料液の液絡による不本意な電流の発生を防止して、電力の過度の消費を防止することができるとともに、注入口から燃料液を注入する簡易な操作によって全てのセル空間に燃料液を充填することができる。
また、共通空間内に溢れた燃料液も、第１の密封手段によって密封されることにより、各セル空間内の燃料液との液絡が防止されるとともに、第２の密封手段によって注入口を密封することにより、容器の外部に漏れることが防止される。
【００１１】
上記態様においては、前記注入口を開放可能に密封する第２の密封手段を有し、前記第１の密封手段が、第２の密封手段の密封動作に連動して前記共通空間と各前記セル空間との間を密封してもよい。
このようにすることで、第２の密封手段である蓋部材によって注入口を密封するだけで、その密封動作に連動して第１の密封手段による密封動作が行われるので、さらに簡易な操作で、電解質を含む燃料液が充填された燃料電池セルどうしの液絡を防止することができる。
【００１２】
また、上記態様においては、前記第２の密封手段が、前記注入口を開閉する蓋部材であり、前記第１の密封手段が、前記蓋部材に取り付けられたパッキンであってもよい。
このようにすることで、蓋部材によって注入口を密封するとパッキンからなる第１の密封手段によって、簡易にセル空間どうしを密封することができる。
【００１３】
また、上記態様においては、異なる前記セル空間に配置された前記正極と前記負極とを接続する配線の途中位置に設けられ、前記第１の密封手段による前記共通空間と各前記セル空間との間の密封動作に連動して導通状態に切り替えられるスイッチを備えていてもよい。
【００１４】
このようにすることで、第１の密封手段によって共通空間とセル空間との間を開放すると、スイッチが遮断状態に切り替えられることによって正極と負極とを接続する配線が遮断されるので、共通空間まで溢れた燃料液を介して各セル空間が液絡していても不本意な電流が流れることが防止される。一方、第１の密封手段によって共通空間とセル空間との間を密封し、共通空間まで溢れた燃料液を介した各セル空間の液絡を防止した状態では、スイッチを導通状態に切り替えて正極と負極とを導通させ、他の正極と他の負極との間に電位を発生させ、電池として機能させることができる。
【００１５】
また，上記態様においては、異なる前記セル空間に配置された前記正極と前記負極とを接続する配線の途中位置に設けられ、他の前記正極と他の前記負極との間に負荷が接続されることに連動して導通状態に切り替えられる負荷用スイッチを備えていてもよい。
このようにすることで、他の正極と他の負極との間に負荷が接続されていない状態では、負荷用スイッチが遮断状態に切り替えられるので、第１の密封手段による共通空間とセル空間との間の遮断が不完全な場合であっても、非使用状態における不本意な電流の発生を防止することができる。
【００１６】
また、上記態様においては、前記容器および前記隔壁が可撓性を有する材料からなり、前記第１の密封手段が、前記セル空間の対向する内面に設けられたファスナであり、前記第２の密封手段が、容器の対向する内面に設けられたファスナであってもよい。
このようにすることで、容器および隔壁を撓ませて対向する内面に設けられた第１の密封手段であるファスナを離間させて共通空間とセル空間とを連絡させ、ファスナを密着させて共通空間とセル空間とを密封状態に遮断することができる。同様に、容器を撓ませて対向する内面に設けられた第２の密封手段であるファスナを離間させて注入口を開放し、ファスナを密着させて注入口を密封することができる。  
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡易な操作で複数の燃料電池セルに燃料液を充填することができ、かつ、液絡による不本意な電流の発生を防止して電力の過度の消費を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液体燃料電池を示す蓋部材を開放した状態の縦断面図である。
【図２】図１の液体燃料電池の注入口から燃料液を供給する状態を示す縦断面図である。
【図３】図１の液体燃料電池の注入口を蓋部材によって閉塞した状態を示す縦断面図である。
【図４】図１の液体燃料電池の変形例を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る液体燃料電池を示す蓋部材を開放した状態の縦断面図である。
【図６】図５の液体燃料電池を切断線Ａで切断した横断面図である。
【図７】図５の液体燃料電池の注入口を蓋部材によって閉塞した状態を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る液体燃料電池を示す注入口を開放した状態の斜視図である。
【図９】図８の液体燃料電池の縦断面図である。
【図１０】図８の液体燃料電池のファスナの構造を説明する部分的な縦断面図である。
【図１１】図１の液体燃料電池の変形例を示す、負荷を取り外した状態の縦断面図である。
【図１２】図１１の液体燃料電池の負荷を取り付けた状態の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第１の実施形態に係る液体燃料電池１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る液体燃料電池１は、図１に示されるように、燃料電池本体２と、蓋部材３とを備えている。
【００２０】
燃料電池本体２は、容器４と、容器４内を複数のセル空間５ａ，５ｂに区画する隔壁６と、容器４内に配置される。
アノード（負極）７ａ，７ｂおよびカソード（正極）８ａ，８ｂとを備えている。
容器４は、上部に上方に開口する注入口９ａを有する筒状部９と、該筒状部９の下方に配置される貯液部１０とを備えている。筒状部９は、略円筒状に形成され、その外周面には雄ねじ１１が形成されている。
【００２１】
また、注入口９ａを構成する筒状部９の内周面の上部には、先端に向かって広がるテーパ内面９ｂが設けられ、下部には内周面から半径方向内方に延びる内鍔状のフランジ部９ｃが設けられている。これにより、筒状部９内には、注入口９ａに連絡し、フランジ部９ｃによって底部が画定された共通空間１２が形成されている。
【００２２】
また、筒状部９内の内周面には、一定の高さ位置に微細な段差９ｄが設けられている。これにより、注入口９ａから燃料液Ｇを注入する際に、段差９ｄを目安として注入することができるようになっている。
【００２３】
隔壁６は、貯液部１０の底面から上方に延びるとともに、貯液部１０の内周面から半径方向に延びることにより、貯液部１０内の空間を相互に液密状態に区画して、複数（本実施形態では例えば２つ）のセル空間５ａ，５ｂを形成している。
隔壁６の上端は、上述したフランジ部９ｃの上面と略同等の高さ位置に配置されている。フランジ部９ｃの内周面と隔壁６との間には半径方向に隙間１３が設けられており、その隙間１３を介して、筒状部９内に形成されている共通空間１２とフランジ部９ｃの下方に隔壁６によって画定されている複数のセル空間５ａ，５ｂとが連絡している。
【００２４】
各セル空間５ａ，５ｂ内には、アノード７ａ，７ｂ、カソード８ａ，８ｂおよびアニオン交換膜１４ａ，１４ｂが設けられている。
カソード８ａ，８ｂは、酸素還元触媒を担持した電極であり、酸化マンガン粉末と炭素粉末とをＰＴＦＥ結着材で練り固めてステンレス金網に固着した板状の部材である。カソード８ａ，８ｂの一面は通気防水性能を有するＰＴＦＥからなる通気防水シート（図示略）によって被覆されている。
【００２５】
カソード８ａ，８ｂは、各セル空間５ａ，５ｂを構成する容器４の外壁に内外にそれぞれ貫通して形成された開口４ａ，４ｂを閉塞し、カソード８ａ，８ｂの一面に設けられた通気防水シートが容器４外部に露出するように容器４に固定されている。
【００２６】
アノード７ａ，７ｂは、糖酸化触媒を担持した電極であり、カーボンペーパーに金微粒子を担持することにより形成されている。
各セル空間５ａ，５ｂにおいて、アノード７ａ，７ｂは、アニオン交換膜１４ａ，１４ｂを挟んでカソード８ａ，８ｂ対向する位置に配置されている。
【００２７】
アニオン交換膜１４ａ，１４ｂは、アニオン交換樹脂により構成されている。
アニオン交換膜１４ａ，１４ｂは、各セル空間５ａ，５ｂ内をカソード８ａ，８ｂ側の空間とアノード７ａ，７ｂ側の空間とに液密状態に区画している。
【００２８】
図１において、一方のセル空間５ｂに配置されたカソード８ｂは容器４外部に露出する正端子１５ｂに接続され、同セル空間５ｂに配置されたアノード７ｂは、配線１６を介して他方のセル空間５ａに配置されたカソード８ａに接続されている。また、他方のセル空間５ａに配置されたアノード７ａは、容器４外部に露出する負端子１５ａに接続されている。これにより、２つのセル空間５ａ，５ｂに配置されたアノード７ａ，７ｂおよびカソード８ａ，８ｂは、正端子１５ｂから一方のセル空間５ｂのカソード８ｂ、アノード７ｂ、他方のセル空間５ａのカソード８ａ、アノード７ａを介して負端子１５ａに至る順序で、正端子１５ｂと負端子１５ａとの間に直列に接続されている。
【００２９】
本実施形態においては、カソード８ａとアノード７ｂとを接続する配線１６の途中位置にスイッチ１６ａが設けられている。スイッチ１６ａは、隔壁６の上端に上下方向に移動可能に支持された可動片１７が下方に移動させられることにより導通状態に切り替えられ、可動片１７が上方に移動させられることにより遮断状態に切り替えられるようになっている。
【００３０】
可動片１７は、押下されていない自由状態においては、図示しないばねによって上方に付勢されており、これにより、スイッチ１６ａは遮断状態に維持されるようになっている。可動片１７は、シール性を有する可撓性の膜１８によって覆われている。
【００３１】
蓋部材３は、容器４の筒状部９の外面に形成された雄ねじ１１に締結される雌ねじ１９を備えている。また、蓋部材３は、その雌ねじ１９が雄ねじ１１に締結されるに従って、筒状部９の先端内面に形成されたテーパ内面９ｂに密着させられて注入口９ａを密封するリング状のシール突起２０を備えている。さらに、蓋部材３は、その雌ねじ１９が雄ねじ１１に締結されるに従って、共通空間１２の底面を構成しているフランジ部９ｃの上面および隔壁６の上端に押し付けられて、共通空間１２と各セル空間５ａ，５ｂとを連絡している隙間１３を液密状態に閉塞するパッキン２１を備えている。
【００３２】
本実施形態においては、蓋部材３によって注入口９ａを密封する動作に連動してパッキン２１が隔壁６の上端に押し付けられていくと、隔壁６の上端に配置されている可動片１７が押し下げられて、図３に示されるようにスイッチ１６ａを導通状態に切り替えるようになっている。
【００３３】
各セル空間５ａ，５ｂにおいて、アニオン交換膜１４ａ，１４ｂによって画定されたカソード８ａ，８ｂ側の空間には、カソード液Ｃが充填されている。カソード液Ｃは、水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等を溶解したアルカリ性水溶液である。カソード液Ｃは、水酸化カリウムの２Ｍ水溶液であることが好ましい。
【００３４】
また、各セル空間５ａ，５ｂのアノード７ａ，７ｂ側の空間には、燃料液（アノード液）Ｇが充填されるようになっている。燃料液Ｇとしては、例えば、グルコースをリン酸緩衝液に溶解した電解質溶液である。燃料液Ｇは、ｐＨ７．４のリン酸緩衝液を溶媒としたグルコース０．４Ｍ溶液であることが好ましい。また、グルコース以外には、ガラクトース、マンノース、マルトース、ラクトースなど、還元性を有する糖などを用いてもよい。
【００３５】
このように構成された本実施形態に係る液体燃料電池１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る液体燃料電池１の各セル空間５ａ，５ｂ内に燃料液Ｇを充填するには、図１に示されるように、容器４の雄ねじ１１に対する雌ねじ１９の締結を緩めて蓋部材３を取り外す。これにより、容器４上部の注入口９ａが開放されるので、図２に示されるように注入口９ａを介して燃料液Ｇを注入する。
【００３６】
注入口から注入された燃料液Ｇは、まず、注入口９ａに連絡する共通空間１２に入り、該共通空間１２に隙間１３を介して連絡している複数のセル空間５ａ，５ｂ内に、隙間１３を通して流入する。複数のセル空間５ａ，５ｂに連絡する共通空間１２が設けられているので、仮に、１つのセル空間５ａ（５ｂ）に先に燃料液Ｇが充満したとしても、溢れた燃料液Ｇは共通空間１２を介して他のセル空間５ｂ（５ａ）に流入する。
【００３７】
したがって、燃料液Ｇが共通空間１２内に溢れるまで注入することにより、複数のセル空間５ａ，５ｂの全てに満遍なく燃料液Ｇを充填することができる。すなわち、操作者は、筒状部１１の内面に設けられた段差９ｄを目安として、段差９ｄの高さまで燃料液Ｇを注入するだけで、全てのセル空間５ａ，５ｂに燃料液Ｇを充填することができる。
【００３８】
これにより、操作者は、複数のセル空間５ａ，５ｂに個別に燃料液Ｇを満たしていく必要がなく、充填操作を容易にすることができるという利点がある。
この場合において、共通空間１２に溢れるまで燃料液Ｇを充填した図２の状態では、２つのセル空間５ａ，５ｂは隙間１３および共通空間１２を介して、電解質溶液からなる燃料液Ｇによって連絡、すなわち、液絡することになる。
【００３９】
しかし、本実施形態に係る液体燃料電池１によれば、蓋部材３を開放した図２の状態では、カソード８ａとアノード７ｂとを接続する配線１６がスイッチ１６ａによって遮断されているので、アニオン交換膜１４ａを介した燃料液Ｇおよびカソード液Ｃによって、異なるセル空間５ａ，５ｂ内のアノード７ｂとカソード８ａとがイオン導電的に導通していても、閉回路が形成されることはなく、不本意な電流の発生が抑制される。
【００４０】
そして、このようにして全てのセル空間５ａ，５ｂ内に燃料液Ｇが充填された後に、筒状部９の雄ねじ１１に蓋部材３の雌ねじ１９を締結していくことにより、蓋部材３に設けられたパッキン２１が、フランジ部９ｃの上面および隔壁６の上端に押し付けられていき、図３に示されるように、両者間の隙間１３が閉塞される。また、パッキン２１が隔壁６の上端に押し付けられることにより、隔壁６の上端に設けられている可動片１７が押し下げられ、スイッチ１６ａが導通状態に切り替えられる。
【００４１】
これにより、正端子１５ｂと負端子１５ａとの間に２つの燃料電池セルが直列に接続された液体燃料電池１が構成されるので、容器４の外部に露出する正端子１５ｂと負端子１５ａとの間に、鎖線で示すように負荷Ｌを接続することにより、液体燃料電池１の電力を負荷Ｌに供給することができる。
【００４２】
この場合において、蓋部材３が完全に締結された図３の状態では、パッキン２１によって各セル空間５ａ，５ｂと共通空間１２とが遮断されるので、スイッチ１６ａが導通状態とされても、負荷Ｌを接続しない限り閉回路が形成されない。したがって、本来の回路以外の回路を流れる不本意な電流の発生による液体燃料電池１の消耗を抑制することができる。
【００４３】
なお、本実施形態においては、隔壁６の上端にパッキン２１によって押されることで切り替えられるスイッチ１６ａを設けたが、フランジ部９ｃに設けてもよい。また、燃料液Ｇの充填後、共通空間１２とセル空間５ａ，５ｂとがパッキン２１によって遮断されるまでの短い時間における液絡を許容する場合には、スイッチ１６ａを設けなくてもよい。
【００４４】
また、本実施形態においては、筒状部９の雄ねじ１１に締結される雌ねじ１９を有する蓋部材３にパッキン２１を設けたが、これに代えて、図４に示されるように、容器４に、ヒンジ２２によって揺動可能に蓋部材２３を設けることにしてもよい。図中、符号２４は、蓋部材２３を容器４に固定する係合部である。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る液体燃料電池３０について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に説明において、第１の実施形態に係る液体燃料電池１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００４６】
本実施形態に係る液体燃料電池３０は、図５〜図７に示されるように、容器４の筒状部９に、上下動可能に支持される略円筒状のプランジャ３１と、該プランジャ３１を上方に付勢するばね３２とを備えている。容器４には、底面からに延びる支柱３３と、該支柱３３の半径方向外方に間隔を空けて配置される円筒状のシリンダ部３４とが設けられている。
【００４７】
プランジャ３１の外面はシリンダ部３４の内面に摺動可能な程度の微細な隙間を空けて嵌合し、プランジャ３１の内面は、支柱３３の外面に、比較的大きな隙間を空けて嵌合している。
プランジャ３１の下端には、半径方向内方に突出する内鍔部３１ａが設けられ、支柱３３の上端には、半径方向外方に突出する外鍔部３３ａが設けられている。プランジャ３１は、図５に示されるように、ばね３２に押されて上側位置に移動させられると、内鍔部３１ａが支柱３３の外鍔部３３ａの下面に突き当たって、それ以上の上方への移動が制限されて上側位置に停止させられるようになっている。
【００４８】
支柱３３には、上端から上下方向の途中位置まで延びる中空部３３ｃと、該中空部３３ｃから支柱３３を半径方向に貫通するスリット３３ｂとが設けられている。中空部３３ｃは、プランジャ３１が上側位置に配置されているときには、スリット３３ｂを介して各セル空間５ａ，５ｂと連絡し、プランジャ３１が押し下げられて下側位置に配置されているときには、プランジャ３１によって各セル空間５ａ，５ｂとの連絡を遮断されるようになっている。
【００４９】
シリンダ部３４にも、その上側に、半径方向に貫通する貫通孔３４ａが設けられ、貫通孔３４ａよりも下側に、第１の実施形態と同様の可動片１７およびスイッチ１６ａが設けられている、可動片１７は、半径方向に移動可能に設けられ、図示しないばねによって付勢されて、シリンダ部３４の内周面から半径方向内方に突出している。そして、プランジャ３１が下側位置に押し下げられたときには、可動片１７が半径方向外方に移動させられて、スイッチ１６ａを導通状態に切り替えるようになっている。
【００５０】
蓋部材３には、プランジャ３１の上端に突き当たるシール突起３５が設けられている。シール突起３５は、筒状部９の雄ねじ１１に蓋部材３の雌ねじ１９を締結していくに従って、プランジャ３１を下方に押し下げていくようになっている。
【００５１】
このように構成された本実施形態に係る液体燃料電池３０の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る液体燃料電池３０を構成するには、図５に示されるように、容器４から蓋部材３を取り外しておく。この状態では、プランジャ３１がばね３２により上方に付勢され、プランジャ３１の内鍔部３１ａが支柱３３の外鍔部３３ａに突き当たって、プランジャ３１が上側位置に保持される。
【００５２】
この状態で、プランジャ３１の上部開口を注入口３１ｂとして燃料液Ｇを注入すると、燃料液Ｇはプランジャ３１内に入った後、支柱３３の中空部３３ｃに入り、支柱３３のスリット３３ｂおよびシリンダ部３４の貫通孔３４ａを介して各セル空間５ａ，５ｂ内に流入する。そして、燃料液Ｇを注入し続けて支柱３３の上端まで注入された時点で注入を停止する。
【００５３】
すなわち、本実施形態においては、プランジャ３１の内部空間およびこれに連絡する支柱３３の中空部３３ｃが、複数のセル空間５ａ，５ｂに連絡する共通空間１２となるので、燃料液Ｇが支柱３３の上端まで注入されることにより、複数のセル空間５ａ，５ｂの全てに満遍なく燃料液Ｇを充填することができる。
これにより、操作者は、複数のセル空間５ａ，５ｂに個別に燃料液Ｇを満たしていく必要がなく、充填操作を容易にすることができるという利点がある。
【００５４】
この場合において、２つのセル空間５ａ，５ｂはスリット３３ｂ、貫通孔３４ａおよび中空部３３ｃを介して、電解質溶液からなる燃料液Ｇによって液絡するが、プランジャ３１が上側位置に配置されている図５の状態では、カソード８ａとアノード７ｂとを接続する配線１６がスイッチ１６ａによって遮断されているので、アニオン交換膜１４ａを介した燃料液Ｇおよびカソード液Ｃによって、異なるセル空間５ａ，５ｂ内のアノード７ｂとカソード８ａとがイオン導電的に導通していても、閉回路が形成されることはなく、不本意な電流の発生が抑制される。
【００５５】
そして、この状態から、蓋部材３によってプランジャ３１を下方に押し込み、蓋部材３の雌ねじ１９を筒状部９の雄ねじ１１に締結していくと、プランジャ３１がスリット３３Ｂおよび貫通孔３４ａを閉塞するように配置されるとともに、可動片１７を半径方向外方に押し出して、スイッチ１６ａが導通状態に切り替えられることになる。
【００５６】
これにより、正端子１５ｂと負端子１５ａとの間に２つの燃料電池セルが直列に接続された液体燃料電池３０が構成されるので、容器４の外部に露出する正端子１５ｂと負端子１５ａとの間に、鎖線で示すように負荷Ｌを接続することにより、液体燃料電池３０の電力を負荷Ｌに供給することができる。
この場合において、蓋部材３が完全に締結された図７の状態では、プランジャ３１によってスリット３３ｂおよび貫通孔３４ａが閉塞されるので、スイッチ１６ａが導通状態とされても、負荷Ｌを接続しない限り閉回路が形成されない。したがって、本来の回路以外の回路を流れる不本意な電流の発生による液体燃料電池３０の消耗を抑制することができる。
【００５７】
なお、本実施形態の場合、プランジャ３１をシリンダ部３４に摺動可能に嵌合させているので、プランジャ３１によってスリット３３ｂおよび貫通孔３４ａを閉塞した状態においても、微視的に見ればプランジャ３１とシリンダ部３４との間の微細な液絡は発生する。しかしながら、その程度の液絡により発生する不本意な電流は微少であり、無視することができる。
【００５８】
次に、本発明の第３の実施形態に係る液体燃料電池４０について図面を参照して説明する。
本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る液体燃料電池１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００５９】
本実施形態に係る液体燃料電池４０は、図８および図９に示されるように、例えば、ポリエチレンのような可撓性を有する材質からなり、上端に注入口４１を有する容器４２と、該容器４２内部の下部空間を２つのセル空間５ａ，５ｂに液密状態に区画する隔壁６と、容器４２内の隔壁６の上方の空間（共通空間）１２と各セル空間５ａ，５ｂとの間を開閉する第１のファスナ（第１の密封手段）４３と、注入口４１を開閉する第２のファスナ（第２の密封手段）４４とを備えている。
【００６０】
第１のファスナ４３は，容器４２内面とこれに対向する隔壁６との間に配置され、第２のファスナ４４は、容器４２の上面において、対向する内面の間に配置されている。第１のファスナ４３は、図１０に示されるように、先端部４５ａが略円柱状に形成された突条４５と、該突条４５の先端部４５ａを収容し、弾性によって保持する断面略Ｃ字状の溝部４６とを有している。
【００６１】
特に、図１０に示されるように、第１のファスナ４３の突条４５の先端部４５ａ表面および溝部４６内面には導電性材料からなる薄膜４７が接着されており、各薄膜４７にはアノード７ｂまたはカソード８ａが、配線１６によって電気的に接続されている。第２のファスナ４４も、配線１６および薄膜４７を有しないことを除き同等の構造を有している。
【００６２】
これにより、第１のファスナ４３を閉めると、共通空間１２に対して各セル空間５ａ，５ｂが密封状態に隔離されるとともに、アノード７ｂとカソード８ａとが配線１６および導電性の薄膜４７を介して電気的に接続されるようになっている。一方、第１のファスナ４３を開けると、共通空間１２と各セル空間５ａ，５ｂとが連絡するとともに、アノード７ｂとカソード８ａとが電気的に絶縁されるようになっている。
【００６３】
また、第２のファスナ４４を閉めると、注入口４１が閉鎖され、共通空間１２が外部に対して密封されるようになっている。また、第２のファスナ４４を開けると、注入口４１が開放され、該注入口４１を介して外部から燃料液Ｇを共通空間１２内に注入することができるようになっている。
【００６４】
このように構成された本実施形態に係る液体燃料電池４０の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る液体燃料電池４０に燃料液Ｇを充填するには、第２のファスナ４４を開けて注入口４１を開放するとともに、各セル空間５ａ，５ｂに設けられた第１のファスナ４３を開けてセル空間５ａ，５ｂを開放する。
【００６５】
この状態で、注入口４１から燃料液Ｇを注入すると、燃料液Ｇは共通空間１２を介して各セル空間５ａ，５ｂ内に供給される。共通空間１２は２つのセル空間５ａ，５ｂに連絡しているので、共通空間１２内の隔壁６の上端を超えるまで燃料液Ｇを注入することにより、２つのセル空間５ａ，５ｂに燃料液Ｇを満遍なく充填することができる。
【００６６】
この場合において、２つのセル空間５ａ，５ｂは共通空間１２を介して、電解質溶液からなる燃料液Ｇによって液絡するが、第１のファスナ４３が開かれている状態では、カソード８ａとアノード７ｂとを接続する配線１６が遮断されているので、アニオン交換膜１４ａを介した燃料液Ｇおよびカソード液Ｃによって、異なるセル空間５ａ，５ｂ内のアノード７ｂとカソード８ａとがイオン導電的に導通していても、閉回路が形成されることはなく、不本意な電流の発生が抑制される。
【００６７】
そして、この状態から、第１のファスナ４３を閉めることにより、各セル空間５ａ，５ｂが共通空間１２に対して密封されるとともに、カソード８ａとアノード７ｂとが電気的に接続される。これにより、正端子１５ｂと負端子１５ａとの間に２つの燃料電池セルが直列に接続された液体燃料電池４０が構成されるので、容器４２の外部に露出する正端子１５ｂと負端子１５ａとの間に、負荷Ｌを接続することにより、液体燃料電池４０の電力を負荷Ｌに供給することができる。
【００６８】
この場合において、各セル空間５ａ，５ｂは第１のファスナ４３を閉めることにより相互に遮断されているので、カソード８ａとアノード７ｂとが電気的に接続されても、負荷Ｌを接続しない限り閉回路が形成されない。したがって、本来の回路以外の回路を流れる不本意な電流の発生による液体燃料電池４０の消耗を抑制することができる。
【００６９】
本実施形態に係る液体燃料電池４０によれば、第１の実施形態において必要であった蓋部材３が不要であり、部品点数を少なくすることができる。また、ポリエチレン等の可撓性を有する材質からなる袋状の容器４２を採用することにより、安価に構成することができるという利点がある。
【００７０】
なお、上述したように、第１の実施形態に係る液体燃料電池１においてはパッキン２１とフランジ部９ｃとの間の密封部分、第２の実施形態においては、プランジャ３１とシリンダ部３４との間の摺動部分、第３の実施形態においては、第１のファスナ４３による密封部分において、微視的に液絡が発生している場合に、負荷Ｌを接続しない状態で不本意な電流が流れることを確実に防止するためには、図１１および図１２に示されるように、負荷Ｌの着脱により開閉されるスイッチ５０を、アノード７ｂとカソード８ａとを接続する配線１６の途中に設けることが有効である。符号５１は、可動片１７と同様の可動片、符号５２は負荷Ｌ両端の端子である。
【００７１】
すなわち、図１１に示されるように、負荷Ｌが取り外されたときに、アノード７ｂとカソード８ａとを電気的に遮断し、図１２に示されるように、負荷Ｌが接続されたときに、アノード７ｂとカソード８ａとを電気的に接続するようにスイッチ５０を開閉することにより、不本意な電流の発生をより確実に防止することができる。
【符号の説明】
【００７２】
Ｌ  負荷
Ｇ  燃料液
１，３０，４０  液体燃料電池
３，２３  蓋部材（第２の密封手段）
４，４２  容器
５ａ，５ｂ  セル空間
６  隔壁
７ａ，７ｂ  アノード（負極）
８ａ，８ｂ  カソード（正極）
９ａ，３１ｂ，４１  注入口
１２  共通空間
１５ａ  負端子
１５ｂ  正端子
１６  配線
１６ａ  スイッチ
２１  パッキン（第１の密封手段）
３１  プランジャ（第１の密封手段）
４３  第１のファスナ（第１の密封手段）
４４  第２のファスナ（第２の密封手段）
５０  スイッチ（負荷用スイッチ）
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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