(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を電気化学的に電気エネルギーに変換して発電を行う発電モジュールと、上記発電モジュールに液体燃料を供給可能に収容する液体燃料収容容器とを備えた燃料電池システムであって、上記液体燃料収容容器は、発電モジュールの発電に使用される液体燃料を上記発電モジュールに供給可能に収容する液体燃料収容部と、発電により生成される水を上記発電モジュールから回収して収容する生成物収容部と、上記液体燃料収容部及び上記生成物収容部を収容するケーシングと、上記液体燃料収容部及び生成物収容部の外周部とケーシングとの間の空隙に配置され、溶媒によってその色彩が変化する着色剤を収容した着色剤収容部とを備え、上記着色剤は、上記液体燃料収容部及び上記生成物収容部から漏出した液体燃料または水と接触することにより、漏出した液体燃料または水をそれぞれ異なる色に着色するものであることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムを電源として備えた携帯用情報端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料の漏出を視覚的に検出することができる燃料電池システム、及び携帯用情報端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池システム（以下、燃料電池という）は液体燃料が有する化学的エネルギーを電気化学的に電気エネルギーに変換するにあたっての変換効率が良いため、省エネルギー、環境保護の観点から有効な電気エネルギー供給手段（すなわち発電方法及び装置）として注目されている。さらに、このような燃料電池システムにおいては、液体燃料を供給し続ける間は継続して発電を行うことができるため、著しい機能の進歩とともに消費電力の増え続けるノート型のパーソナルコンピュータ等の携帯情報機器に用いられる電源として注目されており、また、可搬型の電源としても注目されている。また、従来の充電型電池よりも大消費電力機器の駆動や長時間駆動が可能となる。
【０００３】
今後、燃料電池等のエネルギー利用効率が高い電源供給システムを小型軽量化することで、携帯型、または可搬形のポータブル電源、充電型電池の代替として適用するためには、様々な問題を解決する必要がある。
【０００４】
特に、上記液体燃料としてメタノールが用いられ、当該メタノールからプロトンを取り出すことにより発電を行う直接型メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ））においては、メタノールが劇物であるため、利用者だけでなく、周囲の環境に対する影響が大きいと考えられる。そのため、燃料電池に供給する液体燃料、化学反応の中間生成物、燃料電池からの排出物（生成物）を可能な限り大気中に放出しないようにすることが必要である。
【０００５】
メタノールは引火性があり、有毒のため、保管・取り扱いには十分な注意が必要であることは周知の事実であり、燃料電池より漏れ出したメタノールが身体に付着する、または誤って体内に取り込まれることがあれば、人体に悪影響を与える可能性がある。
【０００６】
また、燃料電池においては、このような液体燃料が収容されたカートリッジ型の収容容器を装備させることで、上記液体燃料の供給が行われるとともに、当該カートリッジを交換することで、上記液体燃料の継続的な供給が実現されている。しかしながら、燃料電池において、液体燃料を供給中の上記カートリッジが機器から突然外れてしまうと、接続部から多量のメタノールが漏れ出してしまう恐れがあり、このような場合には人体に悪影響を与える可能性はさらに増すことになる。
【０００７】
そこで、例えば、特許文献１に記載の燃料電池では、燃料カートリッジ内に燃料を貯蔵する燃料貯蔵部を設け、燃料カートリッジと燃料貯蔵部の隙間に燃料を吸収する吸収体を配し、使用済みの燃料カートリッジを電子機器から取り外す際に、燃料貯蔵部から燃料が漏れても、燃料貯蔵部とカートリッジの隙間に配した吸収体に燃料が吸収され、カートリッジの外部への燃料漏れを防止している。
【０００８】
また、特許文献２に記載の燃料電池では、燃料カートリッジの内部を隔壁により２室に分割し、分割された第１室は燃料を収納するための室、第２室は燃料電池からの排出物を収納するための室とし、隔壁を自在変形させることで２室の内容積を燃料消費に応じて変化させ、排出物を収納することで、大気中への放出を防止している。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−４５４６８号公報
【特許文献２】特開２００３−９２１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の燃料電池では、液体燃料を収容するカートリッジが破損しない、あるいは当該カートリッジの接続部からの上記液体燃料の漏出がないことを前提としており、万一、カートリッジが衝撃等により破損し、内部の液体燃料や排出物がカートリッジ外部に漏れ出した場合に、それを使用者に漏れたことを知らせる等の安全性の配慮はなされていない。今後の燃料電池を用いた携帯情報機器の普及を考えた場合、様々な使用方法が想定されるため、液体燃料が漏出することを考慮し、漏出した場合に早期にかつ容易に使用者が漏出を確認できる手段が必要であると考えられる。
【００１１】
特に、ＤＭＦＣの場合、燃料に使用するメタノール（あるいはメタノール水溶液）は無色であり、液体燃料を収容するカートリッジから液体燃料が漏出した場合にも目立たたないため、漏出の発見が遅れる可能性がある。また、携帯情報機器用の電源として燃料電池を利用する場合は、液体燃料が外部に漏出すると、燃料電池を装着した機器本体や周辺機器の漏電や電気部品の劣化、接触不良等の故障を引き起こしかねない。さらに今後、燃料電池の性能向上により、高濃度のメタノールが燃料として用いられるような場合にあっては、燃料漏出の検出は安全性の点からも重要となる。
【００１２】
このような観点より、発電モジュールや燃料電池のカートリッジからの液漏れは使用者が早期にかつ容易に発見可能である必要がある。
【００１３】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、燃料電池システムにおける発電に使用される液体燃料を収容する液体燃料収容部より、当該液体燃料が漏出したことを、使用者に迅速かつ容易に認識させることを可能とする液体燃料収容容器、及び当該容器を装備可能な燃料電池システム、並びに携帯用情報端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明は、液体燃料を電気化学的に電気エネルギーに変換して発電を行う発電モジュールと、上記発電モジュールに液体燃料を供給可能に収容する液体燃料収容容器とを備えた燃料電池システムであって、上記液体燃料収容容器は、発電モジュールの発電に使用される液体燃料を上記発電モジュールに供給可能に収容する液体燃料収容部と、発電により生成される水を上記発電モジュールから回収して収容する生成物収容部と、上記液体燃料収容部及び上記生成物収容部を収容するケーシングと、上記液体燃料収容部及び生成物収容部の外周部とケーシングとの間の空隙に配置され、溶媒によってその色彩が変化する着色剤を収容した着色剤収容部とを備え、上記着色剤は、上記液体燃料収容部及び上記生成物収容部から漏出した液体燃料または水と接触することにより、漏出した液体燃料または水をそれぞれ異なる色に着色するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、液体燃料が収容される液体燃料収容部から漏出された上記液体燃料と接触されることで、当該液体燃料を着色変化させる着色剤（あるいは、当該接触部分を着色変化させる着色剤）が配置されていることにより、上記液体燃料収容部からの上記液体燃料の漏出を、特別な検出装置を備えさせることなく、視覚的に迅速かつ容易に検出することができる。特に、このような構成によれば、燃料電池システム等の利用者により視覚的に上記漏出が発生したことを、迅速かつ容易に認識することができる。
【００１６】
また、上記液体燃料収容部の外周部において、特に上記液体燃料の漏出が発生し易い箇所に、上記着色剤を配置することで、少量の着色剤の使用にて、上記漏出の検出を行うことができる。
【００１７】
これにより、このような燃料電池システムが電源として用いられる携帯情報端末装置等の電子機器において、液体異燃料収容容器からの上記液体燃料の漏出が原因で起こるショートや機器の故障を、上記漏出の早期発見及び適切な措置によって、回避することができる。
【００１８】
また、早期に対処することで環境への影響を低減することができ、環境面及び安全面で優れた燃料電池システムを提供することができる。
【００１９】
また、本発明のその他の態様によれば、上記液体燃料収容部の外周部全体を略覆うように上記着色剤が配置されることにより、当該液体燃料収容部のあらゆる部位からの漏出に対して、確実に検出することができる。
【００２０】
また、上記燃料電池システムにおける上記液体燃料収容部との接続部の近傍に、上記着色剤を配置することで、漏出の危険性の高い位置での確実な検出を実現することができる。
【００２１】
また、上記液体燃料収容容器が上記着色剤を収容する着色剤収容部を備えることで、上記液体燃料収容部の外周部に配置された上記着色剤が、上記液体燃料収容容器の外部に漏出することを防止することができる。さらに、上記着色剤の形態を様々な形態とすることができ、液体、粉状体等あらゆる形態の着色剤を用いることができる。
【００２２】
また、上記液体燃料がメタノールであって、上記着色剤が固相の塩化コバルトであることにより、互いの接触により赤色への着色変化を生じさせることができ、確実な視認性でもっての漏洩の検出を実現することができる。
【００２３】
また、上記液体燃料がメタノールであって、上記着色剤が塩化コバルト水溶液であることにより、微小のメタノールの漏出により視認のための充分な着色反応が得られないような場合であっても、ピンク色状態にある塩化コバルト水溶液が上記微量のメタノールに混合されて漏出することで、視覚的に確実に当該漏出を検出することができる。
【００２４】
また、このような塩化コバルト水溶液が、上記液体燃料収容容器を上記燃料電池システムに装備する前においては、取り扱いが容易で漏出の危険性が少ない固相の塩化コバルトとして収容され、上記燃料電池システムへの装備の後、発電により生成された水の一部が導入されることで、塩化コバルト水溶液として生成されることにより、微量の漏出に対しても検出可能な状態とすることができる。
【００２５】
また、上記着色剤が、上記液体燃料収容部及び生成物収容部の外周部に配置され、上記液体燃料との着色変化の色彩と、水との着色変化の色彩との相違により、漏出された液体を識別可能とすることで、漏出された液体を視覚的に判別することができ、当該漏出に対する処置を迅速かつ適切に行うことができる。
【００２６】
また、視認窓を設けることで、このような上記着色変化の色彩を確実に視認することができる。
【００２７】
また、上記着色剤収容部において、上記液体燃料収容部から漏出された上記液体燃料を吸収して保持する吸収体が備えられていることにより、当該漏出した液体燃料が上記容器外部に漏出する危険性を低減することができるとともに、上記着色剤により着色された状態で上記液体燃料を上記吸収体にて保持することができるため、当該吸収体の着色変化状態を視認することで、当該漏出の発生の視認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
【００２９】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
まず、液体燃料収容容器を着脱可能に装備する燃料電池システムについて、模式的な構成を示す図１を用いて説明する。
【００３１】
図１に示すように、燃料電池システム１０１は、供給される液体燃料の化学的エネルギーを電気化学的に電気エネルギーに変換して発電を行う燃料電池本体部の一例である発電モジュール１と、発電モジュール１に液体燃料を供給可能に収容する液体燃料収容容器の一例である液体燃料のカートリッジ２０とを備えている。また、発電モジュール１は、その図示上面にカートリッジ２０を着脱可能に装備するカートリッジ装備部１２（容器装備部の一例である）を備えており、さらにこのカートリッジ装備部１２には、当該装備されたカートリッジ２０から発電モジュール１内への液体燃料の導入口１１（接続部の一例である）が設けられている。導入口１１は、その一端が開放され、かつ、その内部に液体燃料の供給のための通路が形成された管状部材により構成されており、上記開放された端部がカートリッジ２０内に挿入されることで、カートリッジ２０の収容されている液体燃料を発電モジュール１へ供給することが可能となっている。
【００３２】
ここで、液体燃料のカートリッジ２０の内部構造を示す模式断面図として、横断面図を図２Ａに、縦断面図を図２Ｂに示す。
【００３３】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、カートリッジ２０は、密閉された内部空間に液体燃料２３を収容する容器であって、上記内部空間を有する容器本体である液体燃料収容部２２と、この液体燃料収容部２２の全体を収容するケーシング２１とを備えている。さらに、ケーシング２１の内側と液体燃料収容部２２の外周面との間には、当該外周面の略全体に渡って設けられており、この空隙には、上記液体燃料と接触されることで当該接触部分が着色変化される着色剤（液体燃料着色物質）の一例である粉末状の塩化コバルト２５が収容されており、当該空隙が着色剤収容部２４となっている。なお、カートリッジ２０において、発電モジュール１の導入口１１に接続される部分である接続口３０には、塩化コバルト２５が配置されておらず、接続口３０の周囲近傍に塩化コバルト２５が配置されている。
【００３４】
また、このような燃料電池システム１０１をその電源として搭載された電子機器５０の模式斜視図を図３に示す。液体燃料のカートリッジ２０は、電子機器５０、例えば携帯情報端末装置（ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機等）のカートリッジ挿入部５１に合わせて、任意に形状を設定できる。
【００３５】
また、このようなカートリッジ２０を電子機器５０のカートリッジ挿入部５１に挿入して、カートリッジ２０の接続口３０を発電モジュール１の導入口１１と接続することで、発電モジュール１にて発電に必要な電気エネルギーを生成するために十分な供給量の液体燃料が、カートリッジ２０から供給することができる。また、このような接続を行う前、及び当該接続を解除した後は、上記液体燃料の供給を行うことはできない。
【００３６】
ここで、カートリッジ２０の接続口３０の構成を示す部分模式拡大図を図２Ｃに示す。図２Ｃに示すように、ケーシング２１の開口部２１ａを塞ぐように、弾性材料、例えばゴム部材３１が配置されている。また、このゴム部材３１の略中央付近には、ケーシング２１の内外を貫通するような貫通通路３１ａが形成されている。また、この貫通通路３１ａは、接続口３０が導入口１１と非接続状態においては、ゴム部材３１の弾性力により閉止されるように構成されており、図２Ｃに示すように、接続口３０が導入口１１に接続されることで、貫通通路３１ａが押し広げられて、両者の接続を行うことが可能となっている。なお、図２Ｄに示すように、例えば、未使用のカートリッジ２０において、貫通通路３１ａを封止する封止シール３２が貼着された状態とすることで、貫通通路３１ａよりの液体燃料の漏洩を確実に防止することができる。
【００３７】
また、上記形態においては、液体燃料２３としてメタノール（あるいはメタノール水溶液）が用いられ、燃料電池システム１０１は、直接型メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ））となっている。
【００３８】
ここで、このような燃料電池システムにおける発電原理について説明する。燃料電池システム１０１においては、装備されたカートリッジ２０より発電モジュール１へメタノールが供給され、発電モジュール１にてメタノールから直接的にプロトンが取り出されることにより発電が行われる。
【００３９】
具体的には、発電モジュール１は、アノード（燃料極）、カソード（空気極）、及び膜電極組立体とを備えている。発電モジュール１において、アノードは、供給されるメタノールを酸化して、プロトンと電子を取り出す反応（アノード反応）を行う。当該取り出された電子は、アノードとカソードとを電気的に接続する外部回路を通してアノードへ移動し、当該プロトンは、膜電極組立体を通してカソードへ移動する。また、カソードは、外部から供給される酸素と、アノードより膜電極組立体を通して移動してきたプロトンを、上記外部回路を通して流れてきた電子で還元して、水を生成する反応（カソード反応）を行う。このようにアノードにて酸化反応を、カソードにて還元反応を夫々行い、上記外部回路に電子を流すことで発電が行われる。
【００４０】
また、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、カートリッジ２０において、塩化コバルト２５を収納する着色剤収容部２４は、上述したように、液体燃料収容部２２とケーシング２１との隙間に、液体燃料収容部２２の外周部全体を覆う構造を成して構成されている。このように全体を覆う構造とすることにより、液体燃料収容部２２のあらゆる箇所からの液体燃料２３の漏出に対して、液体燃料２３であるメタノールと塩化コバルト２５とが互いの接触により反応されて、漏出した液体燃料２３及び当該接触部分を着色変化させることができる。
【００４１】
ここで着色剤として用いる塩化コバルト２５は溶媒によってその色彩が変化するという特性を有しており、溶媒が水である場合、すなわち塩化コバルト水溶液はピンク色に着色され、溶媒がメタノールである場合、すなわち塩化コバルトのメタノール溶液は赤色に着色される。
【００４２】
このような塩化コバルト２５の性質を用いることにより、液体燃料２３であるメタノールが液体燃料収容部２２より漏出した際に、塩化コバルト２５と反応することで、無色透明の液体燃料２３が赤色に着色されることになる。なお、本第１実施形態においては、漏出したメタノールの着色剤として塩化コバルト２５を用いる場合について説明するが、着色剤はこのような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、例えば、水性着色インク等を上記着色剤として用いることもでき、漏出した液体燃料２３と接触されることにより、漏出した液体燃料２３を着色する機能を有するものであれば、着色剤として用いることができる。ただし、このような着色剤の選択にあたっては、上記接触による着色変化の際の安全性について考慮する必要がある。
【００４３】
また、図２Ａ及び図３に示すように、液体燃料収容部２２から液体燃料２３が漏出した結果、液体燃料２３が着色されたことを確認するために、カートリッジ２０の外装であるケーシング２１に視認窓の一例である透明部２８が設けられており、さらに、カートリッジ２０を挿入して用いる電子機器５０の外装には、当該挿入状態のカートリッジ２０の透明部２８の設置位置と合致する位置に装置側視認窓の一例である透明部６０が設けられている。このように夫々の透明部２８及び６０が設けられていることにより、カートリッジ２０を挿入した状態で、電子機器５０の透明部６０よりカートリッジ２０の透明部２８を通して、着色剤収容部２４内の塩化コバルト２５が着色変化されているかどうかを視覚的に検出することができる。
【００４４】
その結果、液体燃料収容部２２から液体燃料２３が漏出した場合には、漏出した液体燃料２３が着色剤収容部２４に浸入して、塩化コバルト２５と接触されて赤色に着色されるため、透明部２８及び６０を通じて、着色変化を視認することで、液体燃料２３の漏出を検出することができる。このような場合には、そのまま電子機器５０の使用を続けると漏電や電気部品の劣化、接触不良等の故障を引き起こしかねないため、電子機器５０の使用を中止するとともに、カートリッジ２０の交換が必要であることを知らせることができる。
【００４５】
なお、上記形態においては、塩化コバルト２５と着色剤収容部２４とにより、液体燃料２３の漏出の検出（視覚的な観察による検出）を行う漏出検出部が構成されている。
【００４６】
なお、カートリッジ２０におけるケーシング２１の一部に着色剤収容部２４に収容されている塩化コバルト２５の色彩を視認可能な透明部２８が設けられている場合について説明したが、このような場合に代えて、透明部２８がケーシング２１の略全周に渡って備えられているような場合、あるいは、ケーシング２１自体が、透明材料に形成され、その内部を視認可能とされているような場合であってもよい。このような場合にあっては、着色剤収容部２４に収容されている塩化コバルト２５の色彩状態をあらゆる位置においても視認することができ、より微小な漏出であっても迅速かつ容易な検出を行うことができる。なお、上述のように、ケーシング２１の一部に透明部２８を設けるような場合には、より漏出の可能性が高い位置に設置することが効果的である。
【００４７】
また、上述の説明においては、カートリッジ２０における着色剤収容部２４に粉末状の塩化コバルト２５が収容されているような場合について説明したが、このような場合に代えて、上記着色剤として、塩化コバルト水溶液を収容させるような場合であってもよい。このような塩化コバルト水溶液は、ピンク色の色彩を有しており、液体燃料２３であるメタノールと反応されることにより、赤色に着色変化されるという特性を有している。
【００４８】
そのため、液体燃料収容部２２から液体燃料２３が漏出された場合には、漏出した液体燃料２３及び塩化コバルト水溶液が赤色に着色変化され、当該着色変化を視覚的に認識することができ、さらに、カートリッジ２０のケーシング２１から塩化コバルト水溶液自体が漏出された場合には、塩化コバルト水溶液がピンク色であることにより、その漏出を迅速かつ容易に検出することができる。また、このように色彩の相違することで、漏出した液体を容易に識別することができる。
【００４９】
特に、漏出された液体燃料２３が微量である場合には、粉末状の塩化コバルト２５では、視認のために充分な着色変化が起こらないような場合も考えられるが、着色剤として既にピンク色の塩化コバルト水溶液を用いることにより、微量の液体燃料２３が漏出されるような場合であって、充分な色彩変化が起こらないような場合であっても、カートリッジ２０から漏出されるピンク色の液体、すなわち塩化コバルト水溶液を、確実かつ容易に視認することができる。従って、微量な漏出であっても、確実に検出することができる。
【００５０】
なお、予め、液体燃料２３自体を着色しておくことでも、その漏出を検出することができるが、燃料電池において用いられている電解質膜へ着色された液体燃料が継続的に供給されることは、当該電解質膜の機能及び特性を阻害する可能性があり、好ましくない。また、液体の漏出を嫌う電子機器５０においては、カートリッジ２０から液体が漏出される前に、その漏出を迅速に検出できることが好ましい。このような観点からも、液体燃料２３自体は無色透明な状態で収容され、漏洩が生じて初めて着色変化され、さらに、カートリッジ２０が液体燃料２３を収容する液体燃料収容部２２と、ケーシング２１というように２重構造とされ、カートリッジ２０の外部への液体の漏出の可能性が低減されているという構成が、より効果的なものであるということができる。
【００５１】
また、液体燃料収容部２２の外周部全体を略覆うように塩化コバルト２５が配置されているような場合について説明したが、このような場合に代えて、上記外周部の一部にのみ塩化コバルト２５が配置されているような場合であってもよい。カートリッジ２０の構造的な特徴によっては、液体燃料が漏出されやすい箇所がある場合もあり、このような場合にあっては、当該部分にのみ塩化コバルト２５を配置することで、漏出を有効に検出することができるからである。
【００５２】
また、図３に示す電子機器５０において、この電子機器５０の駆動により発生された熱が、カートリッジ挿入部５１に挿入された状態のカートリッジ２０に対して伝熱されるように、当該カートリッジ挿入部５１の配置が決定されるような場合であってもよい。
【００５３】
このように電子機器５０においてカートリッジ挿入部５１の配置が決定されることで、上記発生された熱を積極的にカートリッジ２０に伝熱させることができ、着色剤収容部２４に収容されている塩化コバルト２５（あるいは液体燃料収容部２２に収容されている液体燃料２３）の温度を高めることができる。このように塩化コバルト２５の温度を高めた状態で保持しておくことで、例えば、液体燃料２３の漏出が発生した場合に、液体燃料２３であるメタノールと塩化コバルト２５との反応を、通常温度の場合に比して促進させることができ、当該反応による色彩変化を顕著なものとすることができる。従って、僅かな量の液体燃料の漏出が発生するような場合であっても、上記色彩変化を顕著なものとすることで、当該漏出の検出を行うことができる。なお、最も温度が高い箇所、または、反応が促進されるために十分な温度が得られる箇所に、当該カートリッジ挿入部の配置が決定されることがより好ましい。
【００５４】
また、メタノールは、引火性を有するだけでなく、人体に対する毒性をも有しているとともに、吸入や皮膚への暴露等により容易に吸収され易いという特性を有している。そのため、保管や取り扱いには十分な注意が必要である。これに対して、塩化コバルトはシリカゲルの市販品に使用されており、このシリカゲルは安全無害な乾燥剤として用いられており、さらに食品添加物としても認められおり、なめる程度では基本的に人体に害はない物質である。従って、メタノールの漏洩を検出するための塩化コバルトが、もし漏出するような場合が生じても、メタノールが漏出するような場合と比して安全である。
【００５５】
また、別の形態にかかる液体燃料収容容器であるカートリッジ７０の一例を図４に示す。なお、この形態のカートリッジ７０は、上記形態の燃料電池システム１０１においても使用することができるものであり、同様な構成部分については、その説明を省略する。
【００５６】
図４に示すように、カートリッジ７０は、液体燃料収容部２２の外周部とケーシング２１のとの間の空隙である着色剤収容部２４に、粉末状の塩化コバルト２５ではなく、塩化コバルト紙２６が配置されている。
【００５７】
ここで用いている塩化コバルト紙２６は、外側をポリエチレンでラミネートすることで防水性を向上している。ポリエチレンは一般的に牛乳パックに用いられている紙の両面にラミネートされており、水素と炭素だけからできている安全な素材で、防水性に優れている。ポリエチレンを塩化コバルト紙２６の外側にラミネートすることにより、液体燃料収容部２２から漏出した液体燃料２３が、塩化コバルト紙２６の内側から浸透することで塩化コバルト紙２６は赤色に着色され、さらに、塩化コバルト紙２６の外側は防水性に優れているため、液体燃料収容部２２から漏出した液体燃料２３がカートリッジ２０の外部に漏出するのを防ぐことができる。
【００５８】
このように、外側をポリエチレンでラミネートした塩化コバルト紙２６を着色剤として用いることで、塩化コバルト紙２６の色彩変化状態に基づいて、液体燃料収容部２２から液体燃料２３が漏出したことが検出することができる。さらに、液体燃料２３のカートリッジ２０の外部への漏出を抑制することができる。
【００５９】
次に、本発明の実施の形態について、図５を用いて説明する。また、カートリッジ８０の内部構成を図６に示している。
【００６０】
本実施の形態の燃料電池システム１１１は、上記で説明した燃料電池システム１０１とは、発電による生成物（あるいは排出物）である水を、カートリッジ８０に回収させる構成を有している点において異なっている。具体的には、図５に示すように、燃料電池システム１１１が備える発電モジュール９１は、液体燃料の導入口１１の他に、水の排出口９２を備えている。さらに、カートリッジ８０は、この発電モジュール９１と着脱可能であり、図６に示すように、液体燃料収容部８２に隣接して配置され、発電モジュール９１の水の排出口９２と解除可能に接続されて、水８７を回収して収容する生成物収容部８６を備えている。また、液体燃料収容部８２及び生成物収容部８６は、共にケーシング８１の内側に収容されており、さらに、液体燃料収容部８２及び生成物収容部８６の外周部とケーシング８１との間の空隙には、粉末状の塩化コバルト２５が上記外周部全体を覆うように配置されている。なお、上記空隙が塩化コバルト２５を収容する着色剤収容部８５となっている。
【００６１】
このような構成を有するカートリッジ８０においては、液体燃料収容部８２から漏出した液体燃料２３、または生成物収納部８６から漏出した水８７を、着色剤収容部８４に充填されている塩化コバルト２５と接触させることで、着色変化させることができる。具体的には、液体燃料２３であるメタノールが塩化コバルト２５と反応することで、メタノールを無色から赤色に着色することができる。また、水８７と塩化コバルト２５とが反応することで、水を無色からピンクに着色することができる。このように、塩化コバルト２５が液体燃料２３であるメタノールと反応した場合と、塩化コバルト２５が水３２と反応した場合とで、着色する色が異なるため、カートリッジ８０から漏出した液体を、その色彩により判別することができる。また、このように漏出した液体の種類が識別できることは、引火性及び有毒性を有するメタノールと、両者を有さない水との漏出処理対策が異なることもあるため、適切な処置の実施のためには効果的なものとなる。
【００６２】
特に、このような燃料電池システム１１１が電源として搭載される電子機器においては、液体燃料２３に加えて、発電により生成される水が漏出するような場合であっても、漏電や接触不良等を引き起こすこととなるため、このような液体の漏出対策が施されたカートリッジ８０への水の回収は効果的なものとなる。
【００６３】
また、上述のようなカートリッジ８０の構成に代えて、水の排出口９２を通して生成物収容部８６に回収される水８７の一部を、着色剤収容部８４に導入することで、着色剤収容部８４に収容されている粉末状の塩化コバルト２５を、ピンク色に着色された塩化コバルト水溶液とするような構成が採用されるような場合であってもよい。このように塩化コバルト水溶液が着色剤として用いられることで、上記第１実施形態において述べたような微小な漏出に対しても確実に検出することができるという効果を得ることができる。さらに加えて、カートリッジ８０を燃料電池システム１１１に装備させる前は、カートリッジ８０には粉末状の塩化コバルト２５が収容されており、カートリッジ８０が装備されて初めて塩化コバルト水溶液とされるため、カートリッジ８０の搬送時に塩化コバルト２５の漏出の危険性をより低減することができる。
【００６４】
具体的な構成としては、図９の模式断面図に示すカートリッジ１８０のように、着色剤収容部１８４と生成物収容部１８６とを一体的な構造として、水の排出口９２を通して生成物収容部１８６に回収される水８７を、そのまま一体的な構造とされた着色剤収容部１８４に導入されるような構成を採用することができる。また、図１０の模式断面図に示すカートリッジ２８０のように、生成物収容部２８６と着色剤収容部２８４との間に、液体である生成された水８７を通過可能であって、固体である粉末状の塩化コバルト２５を通過させない膜（例えば、ろ紙）２８８を設けるような構成を採用することもできる。
【００６５】
次に、本発明の別の実施の形態について、図７を用いて説明する。
【００６６】
図７に示すように、カートリッジ１２０は、液体燃料収容部２２と、この液体燃料収容部２２の外周部とケーシング２１との間の空隙に形成された着色剤収容部１２７とを備えている。着色剤収容部１２７には、その内側に、着色剤である塩化コバルト２５が収容されており、さらにその外側には、液体燃料２３を吸収して保持可能な吸収体１２８が配置されている。
【００６７】
吸収体１２８は、例えば、紙おむつ等で一般に用いられているポリアクリル酸ソーダにより形成されている。吸水性や保水力を向上させるためにできた合成高分子が、吸水性ポリマーや高分子吸収体であり、これは大きな分子の中に親水性の部分をたくさん持たせて吸水性を上げている。最も一般的なものが、多数のアクリル酸の分子を反応で繋ぎ高分子としたもので、ポリアクリル酸ソーダである。これは水を吸収する前は白い粉末であるが、水を加えることで柔らかな透明状態とすることができ、その重量よりも約５００倍もの水を吸収して保持することができる。
【００６８】
また、最も液漏れが発生する確率の高い発電モジュール１とカートリッジ１２０との接続部や、液体燃料の導入口１１近傍に吸収体１２８を設けることで、カートリッジ１２０の外部への液体燃料の漏出を極力低減することができる。
【００６９】
このようなカートリッジ１２０は有害なメタノールから生成される液体燃料２３を、漏出しないように吸収体１２８に吸収させる構成となっているが、吸収体１２８は単に漏出した液体燃料２３を吸収するだけであり、ポリアクリル酸ソーダからなる吸収体１２８は液体燃料２３を吸収することで固化され、その中にメタノール水溶液が保持されることとなる。
【００７０】
従って、吸収体１２８により漏出したメタノールを固化させて保持したとしても、無害化はされておらず、カートリッジ１２０を交換しない限りはそのまま存在し続けることになる。そのため、カートリッジ１２０が破損し、吸収体１２８が外部に漏出すると、人体や環境に影響を及ぼす可能性は否定できない。
【００７１】
そのため、漏出した際に液体燃料２３を塩化コバルト２５により着色することにより、着色した液体燃料２３を吸収体１２８が吸収することで、吸収体１２８を着色する。この吸収体１２８の色彩の変化、または漏出した液体燃料２３の色彩の変化により、液体燃料２３の漏出を早期に確認することができ、安全面や環境面で優れたカートリッジ１２０を提供することができる。
【００７２】
なお、吸収体１２８は、液体燃料収容部２２の外周部における全面に設けられるような場合に代えて、液体燃料収容部２２において、より漏出の可能性が高い位置に部分的に配置するような場合であってもよい。特に、良好な携帯性の実現のために、小型化、薄型化が要求されるカートリッジ１２０においては、上述のように部分的に吸収体１２８を配置することで、漏出した液体燃料の吸収保持機能を備えさせながら、小型化、薄型化を図ることができるからである。
【００７３】
次に、本発明の別の実施の形態について、図８を用いて説明する。
【００７４】
図８に示すように、カートリッジ１４０は、液体燃料収容部２２、粉末状の塩化コバルト２５を収容する着色剤収納部２４、及び吸収体１２８を有している。また、燃料電池システム１３１は、携帯情報端末装置等の電子機器１５０に搭載されており、燃料電池システム１３１には、カートリッジ１４０が着脱可能に装備されるカートリッジ装備部１５１が備えられており、さらにこのカートリッジ装備部１５１において、カートリッジ１４０と接続される液体燃料の導入口１１の周囲には、塩化コバルト２５が配置されており、さらにカートリッジ装備部１５１におけるカートリッジ１４０が配置される部分には吸収体１２８が配置されている。
【００７５】
このような構成の燃料電池システム１３１においては、カートリッジ１４０を電子機器１５０のカートリッジ装備部１５１から着脱する場合に、接続部、すなわち、導入口１１からの液体燃料２３の漏出が起こる可能性がある。その際は、電子機器１５０のカートリッジ装備部１５１において、カートリッジ２０との接続部近傍に設けた塩化コバルト２５により漏出した液体燃料２３を着色することで、視覚的に検出可能とさせることができる。さらには、漏出した液体燃料２３を、電子機器１５０のカートリッジ装備部１５１に設けた吸収体１２８により吸収することで、漏出した液体燃料が拡散されることを抑制することができる。電子機器１５０のカートリッジ収容部１５１に設けた吸収体１２８は、カートリッジ１４０の液体燃料収容部２２内の液体燃料２３が満充填の場合でも、十分吸収可能な量を配することで、電子機器１５０の外部への液体燃料２３の漏出を防止することができる。
【００７６】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００７７】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【００７８】
２００４年５月１１日に出願された日本国特許出願Ｎｏ．２００４−１４０６５１号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、液体燃料の持つ化学的エネルギーを電気化学的に電気的エネルギーに変換することで発電を行う燃料電池システムにおいて、収容された液体燃料の漏洩を視覚的に迅速かつ容易に発見することができ、このような燃料電池システムが用いられる電子機器等の当該漏洩に起因する故障等の発生を回避することができる点において有用である。また、このような漏出の早期発見により適切な処置を施すことで、環境への影響を低減することができ、環境面、安全性の面で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】燃料電池システムの構成を示す模式斜視図である。
【図２Ａ】液体燃料を収容するカートリッジの内部構造を示す模式断面図（横断面図）である。
【図２Ｂ】液体燃料を収容するカートリッジの内部構造を示す模式断面図（縦断面図）である。
【図２Ｃ】図２Ａのカートリッジにおける接続口の部分拡大模式図であって、導入口と接続された状態を示す図である。
【図２Ｄ】図２Ｃの接続口において導入口と接続されていない状態を示す部分拡大模式図である。
【図３】上記燃料電池システムが装備された電子機器の模式斜視図である。
【図４】別の形態にかかるカートリッジの模式断面図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる燃料電池システムの構成を示す模式斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかるカートリッジの内部構造を示す模式断面図である。
【図７】本発明の別の実施の形態にかかるカートリッジの内部構造を示す模式断面図である。
【図８】本発明の別の実施の形態にかかる燃料電池システムの模式構成図である。
【図９】本発明によるカートリッジの変形例の内部構造を示す模式断面図である。
【図１０】本発明によるカートリッジの変形例の内部構造を示す模式断面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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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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