液体タンク、燃料電池および電子機器
【課題】手動で燃料などの液体を供給する際に、過剰な供給を抑制することが可能な燃料タンクおよびこれを用いた燃料電池ならびに電子機器を提供する。
【解決手段】燃料タンク１は、内部に液体燃料１２を収容する筐体１０の一部に、外部圧力によって変形可能な変形部１０Ａを有する。変形部１０Ａは、筐体１０の上面Ｓに対して外部方向に突出した形状であり、筐体１０の上面Ｓに屈曲部１０Ａ−２を介して平坦面１０Ａ−１が設けられた構成となっている。この変形部１０Ａの平坦面１０Ａ−１を指や棒などで押して変形部１０Ａに外圧を加えることにより、変形部１０Ａが筐体１０の上面Ｓに対して反転するように変形する。筐体１０内部の容積が変化して、液体燃料１２が押し出される。
【解決手段】燃料タンク１は、内部に液体燃料１２を収容する筐体１０の一部に、外部圧力によって変形可能な変形部１０Ａを有する。変形部１０Ａは、筐体１０の上面Ｓに対して外部方向に突出した形状であり、筐体１０の上面Ｓに屈曲部１０Ａ−２を介して平坦面１０Ａ−１が設けられた構成となっている。この変形部１０Ａの平坦面１０Ａ−１を指や棒などで押して変形部１０Ａに外圧を加えることにより、変形部１０Ａが筐体１０の上面Ｓに対して反転するように変形する。筐体１０内部の容積が変化して、液体燃料１２が押し出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電部へ供給される燃料を貯蔵する液体タンク、燃料電池および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料電極（アノード電極）と酸素電極（カソード電極）との間に電解質が配置された構成を有し、燃料電極には燃料、酸素電極には酸化剤がそれぞれ供給される。このとき、燃料および酸化剤がそれぞれ酸化および還元され、燃料がもっていた化学エネルギーが電気エネルギーに変換されて取り出される。この際、燃料電極への燃料の供給は、燃料タンクからポンプなどの補器類を用いて行われている。
【０００３】
このような燃料電池は、リチウムイオン電池などの蓄電池やキャパシタなどの補助電源と組み合わされて使用される。例えば、燃料電池起動時には、ポンプなどの補器類等で必要とされる電力に応じて補助電源から電力が供給され、燃料が発電部へ供給されて発電がなされるようになっている。このようにして発生した電力は、駆動機器（負荷）側へ出力され、余剰電力は補助電源に保持される。また、高負荷時には補助電源から電力が駆動機器へ出力される。補助電源を設けることにより、燃料電池が電力を発生するまでの起動機器への電力供給を可能にし、また燃料電池を一定電力で発電させることができるため、利用効率を向上させることができる。
【０００４】
ところが、駆動機器の高負荷使用による過度な補助電源の消費や、燃料電池を長い間使用していなかった場合の自己放電などにより、補助電源の電圧が低下することがある。このように補助電源が消耗してしまった場合には、ポンプが起動せず、燃料電池から電力を取り出せなくなってしまう。そこで、特許文献１，２には、電子機器などに内蔵される燃料電池に対して手動ポンプを用いて燃料を供給することができる燃料電池システムが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１９３７１号公報
【特許文献２】特開２００７−８０７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、手動でポンプを押して燃料を発電部まで送り込むため、ポンプの押し具合によって燃料の供給量が異なってくる。このため、１回の供給で燃料が必要以上に供給されることがあり、その結果、燃料漏れなどの不具合が生じるという問題があった。また、特許文献２の構成では、サブタンクを設けて供給量を所定量にする試みがなされているが、サブタンクに供給するポンプが必要となるなど、構造が複雑になり、小型化に不利となる。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、手動で燃料などの液体を供給する際に、過剰な供給を抑制することが可能な液体タンクおよびこれを用いた燃料電池ならびに電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液体タンクは、内部に液体を収容すると共に、液体を外部へ送出するための送出口を有する筐体と、筐体の少なくとも一部に設けられ、外部圧力により変形可能な変形部と、変形部の変形量が一定量を超えないように制限する制限手段とを備えたものである。
【０００８】
本発明の燃料電池は、発電部と上記本発明の液体タンクを備えたものである。
【０００９】
本発明の電子機器は、上記本発明の燃料電池を搭載するものである。
【００１０】
本発明の液体タンク、燃料電池および電子機器では、燃料タンクにおいて、外部圧力により変形可能な変形部が例えば指などで押されると、筐体の容積が縮小して内部に収容されている液体が送出口から外部へ向けて押し出される。このとき、制限手段により、筐体の容積変化量は一定量を超えないように制限される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の液体タンク、燃料電池および電子機器によれば、液体を収容する筐体の一部を変形可能な変形部とし、その変形量が一定量を超えないように制限手段を設けるようにしたので、変形部を指などで押して液体を手動で供給する場合であっても、過剰に液体が供給されること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】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料タンク１の断面構造を表すものである。この燃料タンク１は、燃料電池の発電部へ供給するための燃料を貯蔵しておくものであり、例えば、筐体１０の内部にメタノールなどの液体燃料１２が収容されている。筐体１０の側面には、液体燃料１２を発電部へ送出するためのバルブ（送出口）１３が設けられている。
【００１４】
筐体１０は、その外形が例えば直方体形状であり、アルミニウム（Ａｌ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属材料、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）あるいはポリプロピレン等の樹脂材料により構成されている。この筐体１０の内部には、液体燃料１２がパック容器１１に封入された状態で収容されている。パック容器１１は、例えばアルミラミネートフィルム等からなる袋状の容器である。
【００１５】
この筐体１０は、外部圧力（以下、単に外圧という）によって変形可能な変形部１０Ａを有している。変形部１０Ａは、筐体１０の一部が外部方向に突出して成型されたものであり（図１（Ａ））、筐体１０の上面Ｓに屈曲部１０Ａ−２を介して平坦部１０Ａ−１が設けられた構成となっている。この平坦部１０Ａ−１が指や棒などで押される部分となる。また、このような変形部１０Ａは、筐体１０の一面に例えばプレス加工を施すことにより成型することができる。
【００１６】
変形部１０Ａの形状、すなわち平坦部１０Ａ−１の筐体１０の上面Ｓからの高さａ１や、平坦部１０Ａ−１および屈曲部１０Ａ−２の平面積などは、その変形量が一定量を超えないように設計される。例えば、以下の式（１）に示したように、変形部１０Ａの変形による筐体１０の容積変化量が、危険送液量、もしくは燃料タンクから発電部までを接続する流路（後述）がある場合には、危険送液量からこの流路容積を差し引いた量を超えないように変形部１０Ａを設計する。また好ましくは、以下の式（２）に示したように、筐体１０の容積変化量が、燃料電池システムを定常動作させるために必要なメタノール量を超えるように設計する。
（容積変化量）＜（危険送液量）−（流路容積） ………（１）
（容積変化量）＞（定常発電させるために必要なメタノール量） ………（２）
【００１７】
上記のような燃料タンク１では、筐体１０の変形部１０Ａの平坦部１０Ａ−１に、例えば指などで押して外圧を加えると、屈曲部１０Ａ−２が筐体１０の内部方向に反転して凹む（図１（Ｂ））。これにより、筐体１０内部の容積が縮小すると共に、パック容器１１が押し潰されて、パック容器１１に封入されている液体燃料１２がバルブ１３から押し出される。
【００１８】
このとき、変形部１０Ａが例えば平坦部１０Ａ−１および屈曲部１０Ａ−２からなり、外圧によって筐体１０の内部方向に反転するように構成され、かつこの変形部１０Ａの形状の変形量が一定量を超えないように設計されていることにより、平坦部１０Ａに加える外圧の大きさに拘らず、筐体１０の容積変化量が制限される。また、変形部１０Ａは変形すると元の形状に戻りにくいため、一度手動で燃料供給を行った後は、連続した燃料供給ができない。
【００１９】
以上により、燃料タンク１によれば、液体燃料１２を収容する筐体１０に変形可能な変形部１０Ａを設け、その変形量が一定量を超えないようにしたので、液体燃料１２を手動で供給する場合であっても、過剰に液体燃料１２が発電部へ供給されることを抑制することができる。
【００２０】
また、上記燃料タンク１は、例えば次の図２（Ａ），（Ｂ）に示したような燃料電池２に好適に用いることができる。
【００２１】
燃料電池２は、メタノールと酸素との反応により発電を行う直接メタノール型の燃料電池であり、燃料電池本体２Ａに燃料タンク１を着脱可能に装着したものである。
【００２２】
燃料電池本体２Ａは、外装部材６０の内部に発電部４０を収容すると共に、燃料タンク１を収容するためのスペースを有している。外装部材６０は、例えばステンレス鋼あるいはアルミニウム等の金属材料、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）あるいはポリプロピレン等の樹脂材料により構成されている。この外装部材６０の内部には、燃料タンク１を接続するためのコネクタ５３が設けられている。コネクタ５３には、燃料タンク１のバルブ１３に挿入されるバルブ接続用管が設置されており、燃料タンク１から送出される液体燃料１２を後述の発電部４０の側へ供給するための流路５２（後述）に連通している。
【００２３】
燃料タンク１は、上記燃料電池本体２Ａに対して変形部１０Ａを露出させた状態（図２（Ａ））、あるいは外部に露出しないような状態（図２（Ｂ））で装着される。特に、図２（Ｂ）の構成では、外装部材６０の変形部１０Ａに対応する領域に貫通窓５６を設け、この貫通窓５６を介して、変形部１０Ａに外圧を加えられるようになっている。これにより、変形部１０Ａを誤って押してしまうなどの誤動作を防止することができ、より安全性が向上する。なお、燃料タンク１は、燃料電池本体２Ａに対して交換可能としてもよく、燃料電池本体２Ａに内蔵されていてもよい。
【００２４】
図３は、燃料タンク１が装着される燃料電池２の断面構成を表したものである。燃料電池２では、発電部４０と燃料タンク１との間に、ポンプ５０および燃料気化部５１が設けられ、それぞれが流路５２により接続されている。発電部４０と燃料気化部５１とは封止層４６によって封止されている。
【００２５】
発電部４０は、燃料電極４２および酸素電極４４を有する一つまたは複数の単位セルを、セルプレート４１，４５で挟んだ構成を有している。セルプレート４１，４５は、発電部４０の燃料電極４２および酸素電極４４の位置をそれぞれ固定する固定部材であり、それぞれ、例えばステンレス鋼またはアルミニウム等により構成されている。セルプレート４１には燃料を通過させるための貫通孔４１ａ、セルプレート４５には酸化剤としての空気（酸素）を通過させるための貫通孔４５ａがそれぞれ設けられている。
【００２６】
燃料電極４２および酸素電極４４は、例えば、カーボンペーパーなどよりなる拡散部材に、白金（Ｐｔ）あるいはルテニウム（Ｒｕ）などの触媒を含む触媒層が形成された構成を有している。触媒層は、例えば、触媒を担持させたカーボンブラックなどの担持体をポリパーフルオロアルキルスルホン酸系プロトン伝導材料などに分散させたものにより構成されている。なお、酸素電極４４には図示しない空気供給ポンプが接続されていてもよい。
【００２７】
電解質膜４３は、例えば、スルホン酸基（−ＳＯ3 Ｈ）を有するプロトン伝導材料により構成されている。プロトン伝導材料としては、ポリパーフルオロアルキルスルホン酸系プロトン伝導材料（例えば、デュポン社製「Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）」）、ポリイミドスルホン酸などの炭化水素系プロトン伝導材料、またはフラーレン系プロトン伝導材料などが挙げられる。
【００２８】
ポンプ５０は、例えば圧電体５０Ａとこの圧電体５０Ａの支持体５０Ｂとによりなり、燃料タンク１に収容された液体燃料１２を吸い上げる機能を有するものである。このポンプ５０は、定常運転時において主として補助電源（図示せず）からの電力供給によって動作するようになっている。
【００２９】
燃料気化部５１は、セルプレート４１の下方に貫通孔４１ａに対向配置され、ポンプ５０によって吸い上げられた燃料を拡散および気化させる燃料拡散板によって構成されている。液体燃料１２は、この燃料気化部５１において拡散、気化され、セルプレート４１の貫通孔４１ａを通過して燃料電極４２側へ供給される。
【００３０】
ここで、燃料タンク１からポンプ５０までの流路５２には、アクティブバルブ５４が設けられると共に、この流路５２から分岐してリリースバルブ５５が設けられている。通常時は、アクティブバルブ５４が開、リリースバルブ５５が閉の状態となっている。但し、リリースバルブ５５は手動で開閉が可能となっており、アクティブバルブ５４が閉の状態、すなわち補器類が作動しない緊急時に使用されるものである。
【００３１】
この燃料電池２は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００３２】
まず、発電部４０を形成する。まず、上述した材料よりなる燃料電極４２と酸素電極４４との間に、上述した材料よりなる電解質膜４３を挟み、熱圧着により接合し、図示しない金属メッシュなどの集電体およびガスケットを用いて、直列配置する。続いて、上述した材料よりなるセルプレート４１，４５を用意し、燃料電極４２側にセルプレート４１、酸素電極４４側にセルプレート４５を配置する。これにより、発電部４０が形成される。
【００３３】
次いで、上述した材料よりなる外装部材６０の内部に発電部４０を収容し、燃料気化部５１、ポンプ５０を介して発電部４０とコネクタ５３との間に流路５２を配設する。これにより、燃料電池本体２Ａが完成する。
【００３４】
このようにして完成させた燃料電池本体２Ａに燃料タンク１を装着する。具体的には、燃料電池本体２Ａのコネクタ５３のバルブ接続用管に、燃料タンク１のバルブ１３を挿入することにより装着する。以上により、図２，３に示した燃料電池２を完成する。
【００３５】
次に、上記のような燃料電池２の作用、効果について説明する。
【００３６】
ここで、図４に、燃料電池２が適用される燃料電池システムの一例を示す。この燃料電池システムでは、起動時に発電部４０、ポンプ５０で必要とされる電力に応じて、制御部６０の制御により補助電源６１から電力が供給され、燃料タンク１に収容された液体燃料１２がポンプ５０によって吸い上げられる。吸い上げられた液体燃料１２は、燃料気化部５１（図４には図示せず）において拡散、気化され、発電部４０の燃料電極４２へ供給される。
【００３７】
一方、酸素電極４４には、セルプレート４５の貫通孔４５から酸素が供給される。これにより、燃料電極４２、電解質膜４３および酸素電極４４の間で酸化還元反応が起こり、燃料の持つ化学エネルギーが電気エネルギーに変換され電力として取り出される。このようにして発電部１０で発生した電力は、制御部６０の制御によって、駆動機器６２側へ出力され、その過不足分を補助電源６１が担う。すなわち、発電余剰電力が発生した場合は、補助電源６１に保持され、駆動機器６２の高負荷時には、補助電源６１により電力不足分が補われ駆動機器６２側へ出力されるようになっている。
【００３８】
ところが、上記補助電源６１が消耗した場合には、起動時にポンプ５０が動作せず、液体燃料１２の供給が停止して電力を取り出せなくなってしまう。
【００３９】
このような場合に、燃料タンク１の変形部１０Ａを指や棒などで押すと、上述したように、燃料タンク１に収容された液体燃料１２は発電部４０へ向けて供給される。よって、補助電源６１の消耗などによってポンプ５０が作動しない場合などの緊急時に、手動で電力を取り出すことができるようになる。また、アクティブバルブ５４が閉じている場合には、リリースバルブ５５を手動で開状態とすることにより、発電部４０への送液が可能となる。
【００４０】
（変形例１）
図５（Ａ），（Ｂ）は、上記燃料タンク１の変形例に係る燃料タンク３の断面構造を表すものである。この燃料タンク３は、筐体の側面に空気取込口１４が設けられていること以外は、上記燃料タンク１と同様の構成となっている。よって、上記燃料タンク１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４１】
空気取込口１４は、筐体１０の内部に空気を取込み、筐体１０の内部圧力を調整するために設けられるものである。この空気取込口１４には、空気および液体燃料１２の流れを一方向に制限する逆流防止弁（図示せず）が設けられている。逆流防止弁は、空気を取り込みつつ液体燃料１２の逆流を防止するためのものであり、例えば、シリコーン樹脂により構成されている。
【００４２】
燃料タンク３では、図５（Ａ）に示した状態から、変形部１０Ａを指などで押して外圧を加え、図５（Ｂ）に示したように変形部１０Ａを変形させた場合に、空気取込み口１４の逆流防止弁を閉じることにより、筐体１０の内圧を上昇させて、パック容器１１から燃料が排出される。また、空気取込み口１４の逆流防止弁を開けることにより、再び図５（Ａ）に示したような状態に戻すことができる。よって、空気取込口１４を設けることで、手動で繰り返し燃料を供給することが可能となる。また、空気取込み口１４の口径を調節することで、一度変形した変形部１０Ａの形状を再び元の形状に戻すまでの時間を制御することができる。例えば、空気取込み口１４の口径を小さくすることで、形状復元までに要する時間を長めに設定することができる。このようにすれば、連続供給により燃料が過剰に供給されることを抑制することができる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
図６（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る燃料タンク４の断面構造を表すものである。この燃料タンク４は、筐体２０の上面に設けられた変形部２０Ａの構成以外は、上記第１の実施の形態に係る燃料タンク１と同様の構成となっている。よって、上記燃料タンク１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４４】
燃料タンク４は、筐体２０内部に直接に液体燃料１２が注入されたものであり、筐体２０の上面Ｓに変形部２０Ａを有し、筐体２０内部には突起（制限部材）２１を有している。制限部材２１の先端には逆円錐台形状の係合部２１−２が設けられ、これに対応して変形部２０Ａの内側の面に同形状の溝部（係合部２１−１）が設けられている。
【００４５】
変形部２０Ａは、筐体２０と一体的に成型されると共に、外圧によって筐体２０の内部方向に向けて撓む性質を有する材料、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）のようなポリエステル材料や、ポリアクリルニトリル、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）あるいはポリプロピレン等のメタノール耐性の高い樹脂材料により構成されている。また、メタノールバリア性を高めるために、上記材料にアルミナやシリカなどの蒸着層やアルミ箔などを複合させて用いることが望ましい。
【００４６】
制限部材２１は、変形部２０Ａの中央位置に向かい合うように設置されている。この制限部材２１は、例えば筐体２０と同様の材料によって構成され、形状は例えば図７（Ａ）に示したように円柱状であってもよく、図７（Ｂ）に示したように直方体状であってもよい。なお、図７（Ａ），（Ｂ）は、変形部２０Ａの側からみた筐体２０内部構造を表すものである。
【００４７】
このような変形部２０Ａの平面積や制限部材２１の高さａ２などは、上記第１の実施の形態の変形部１０Ａと同様、上記式（１），（２）を満たすように一定の変形量を超えないように設計されている。
【００４８】
このような燃料タンク４では、図６（Ａ）に示した状態から、変形部２０Ａを指などで押して外圧を加えると、図６（Ｂ）に示したように変形部２０Ａが筐体２０の内部方向に制限部材２１の先端位置まで撓む。このように、外圧により撓むように変形する変形部２０Ａを設けることで、上記第１の実施の形態の燃料タンク１と同様に、筐体２０の容積を変化させて液体燃料１２をバルブ１３から押し出すことができる。またこのとき、筐体２０内部に所定の高さａ２の制限部材２１を設置しておくことで、変形部２０Ａの撓み（変形）は、制限部材２１の先端位置において抑制され、液体燃料１２が過剰に供給されることがなくなる。よって、上記第１の実施の形態の燃料タンク１を同等の効果を得ることができる。
【００４９】
また、変形部２０Ａに係合部２１−１、制限部材２１の先端に係合部２１−２をそれぞれ設けることで、変形部２０Ａが外圧により撓むと、変形部２０Ａの係合部２１−１の溝部分が拡がり、制限部材２１の係合部２１−２に嵌め込まれて固定される。これにより、変形部２０Ａの形状の復元性をなくし、一度手動で燃料供給を行った後は、連続した燃料供給ができないようにすることができる。
【００５０】
なお、上記第２の実施の形態では、筐体２０の上面全体が撓むように変形する構成を例に挙げて説明したが、面全体が変形しなくともよく、面の一部の領域のみが撓むように構成してもよい。
【００５１】
（変形例２）
図８（Ａ），（Ｂ）は、上記第２の実施の形態の燃料タンク４の変形例に係る燃料タンク５の断面構造を表すものである。この燃料タンク５は、上記燃料タンク４の筐体２０の側面に、上述した変形例１に係る燃料タンク３の空気取込口１４を設けたものである。但し、燃料タンク５における変形部２０Ａおよび制限部材２３には、上記燃料タンク４のような係合部２１−１，２１−２は設けられていない構成となっている。
【００５２】
燃料タンク５では、図８（Ａ）に示した状態から、変形部２０Ａを指などで押して外圧を加え、図８（Ｂ）に示したように変形部２０Ａを変形させた場合に、空気取込み口１４の逆流防止弁を閉じることで、筐体１０の内圧が上昇し、燃料が排出される。また、空気取込み口１４の逆流防止弁を開け、空気を取り込むことで、再び図８（Ａ）に示したような状態に戻すことができる。よって、空気取込口１４を設けることで、手動で繰り返し燃料を供給することが可能となる。このとき、上記第１の実施の形態の変形例１と同様に、空気取込み口１４の口径を小さくすることで、連続供給によって燃料が過剰に供給されることを抑制することができる。
【００５３】
［第３の実施の形態］
図９（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る燃料タンク６の断面構造を表すものである。この燃料タンク６は、筐体３０および変形部３０Ａの構成以外は、上記第２の実施の形態に係る燃料タンク４と同様の構成となっている。よって、上記燃料タンク４と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５４】
燃料タンク６は、筐体３０内部に直接に液体燃料１２が注入されたものであり、筐体３０の上面Ｓに、例えば指よりも細い押しピン３２などを貫通させるための貫通孔３０Ｂが形成されている。筐体３０の内側には、この貫通孔３０Ｂに対向するように変形部３０Ａが設けられ、変形部３０Ａの端縁に沿って形成された封止層３０Ａ−１によって筐体３０の内部が封止されている。
【００５５】
変形部３０Ａは、弾性を有する材料、例えばＳＵＳやアルミニウムなどの金属材料を用いたドーム状の薄板ばね（金属ドーム）により構成され、ドーム状の凸面が貫通孔３０Ｂの側に向くように配置されている。この変形部３０Ａに向かい合うように制限部材３１が設置されている。
【００５６】
制限部材３１は、例えば筐体３０の内側の側面に設置された棒状の部材である。また、その長手方向が例えば筐体３０の上面Ｓから距離ａ３だけ離れた面内方向に沿うように配置されると共に、制限部材３１の側部もしくは先端部分が貫通孔３０Ｂに正対するように配置されている。この制限部材３１は、例えば筐体３０と同様の材料によって構成されている。
【００５７】
このような変形部３０Ａの平面積や、制限部材３１の上面Ｓからの距離ａ３などは、上記第１の実施の形態の変形部１０Ａと同様、上記式（１），（２）を満たすように一定の変形量を超えないように設計されている。
【００５８】
上記燃料タンク６では、図９（Ａ）に示したように、押しピン３２を用いて貫通孔３０Ｂを介して変形部３０Ａを押し、変形部３０Ａに外圧を加えると、図９（Ｂ）に示したように、変形部３０Ａが筐体３０の内部に向けて凹むように歪む。これにより、筐体３０の容積が縮小される。よって、上記第１の実施の形態の燃料タンク１と同様に、液体燃料１２をバルブ１３から送出させることができる。
【００５９】
またこのとき、変形部３０Ａの下部に、筐体３０の上面Ｓから距離ａ３の位置に制限部材３１を設置しておくことで、変形部３０Ａの筐体３０の内部方向への変形は、制限部材３１によって抑制され、液体燃料１２が過剰に供給されることがなくなる。よって、上記第１の実施の形態の燃料タンク１を同等の効果を得ることができる。
【００６０】
さらに、押しピン３２などを用いて筐体３０の貫通孔３０Ｂを介して変形部３０Ａを押す構造となっていることで、変形部３０Ａの誤動作を抑制することができる。
【００６１】
（変形例３）
図１０（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る燃料タンクの変形例に係る燃料タンク７の断面構造を表すものである。この燃料タンク７は、変形部３３Ａの構成以外は、上記第３の実施の形態に係る燃料タンク６と同様の構成となっている。よって、上記燃料タンク６と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６２】
燃料タンク７は、貫通孔３０Ｂを内側から覆うように変形部３３Ａを有している。この変形部３３Ａの端縁部３０Ａ−１は筐体３０に固着され、筐体３０内部が封止されるようになっている。
【００６３】
変形部３３Ａは、弾性を有する材料、例えばフッ素ゴム、シリコンゴムおよびエチレンプロピレンゴムなどの合成ゴム材料により構成されている。この変形部３０Ａに向かい合うように制限部材３１が設置されている。また、変形部３３Ａの平面積や、制限部材３１の上面Ｓからの距離ａ３などは、上記第１の実施の形態の変形部１０Ａと同様、上記式（１），（２）を満たすように一定の変形量を超えないように設計されている。
【００６４】
上記燃料タンク７では、図１０（Ａ）に示したように、押しピン３２を用いて貫通孔３０Ｂを介して変形部３３Ａを押し、変形部３３Ａに外圧を加えると、図１０（Ｂ）に示したように、変形部３３Ａが筐体３０の内部に向けて伸びるように変形する。これにより、筐体３０の容積が縮小される。またこのとき、上述したように容積変形量が制限部材３１によって一定量以下に制限される。よって、本変形例のような構成によっても、上記第１の実施の形態の燃料タンク６と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
（適用例）
図１１は、上記第１の実施の形態で説明した燃料電池２を搭載した電子機器１００の外観を表したものである。この電子機器１００は、例えばノート型パーソナルコンピュータである機器本体１１０と、燃料電池２とを備えたポータブル電子機器であり、燃料電池２で発電される電気エネルギーにより機器本体１１０が駆動されるようになっている。
【００６６】
機器本体１１０は、例えば、文字等の入力操作のためのキーボード等を含む入力部１１１と、画像を表示するための開閉可能な表示部１１２とを有している。なお、図９では、表示部１１２を開いた状態を表している。燃料電池２は、例えば機器本体１１０の後面に取り付けられている。
【００６７】
なお、燃料電池２が搭載される電子機器は、上記ノート型パーソナルコンピュータに限らず、他の電子機器、例えば携帯電話、電子写真機、電子手帳、カムコーダ、携帯型ゲーム機、携帯型ビデオプレーヤー、ヘッドフォンステレオまたはＰＤＡ（Personal Digital Assistants ）等の携帯型の電子機器であってもよい。
【００６８】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形することができる。例えば、上記実施の形態では、変形部を筐体の上面に設けた例を挙げて説明したが、変形部の配置は筐体の上面に限らず、筐体の下面や側面などいずれの面に設けるようにしてもよい。
【００６９】
また、上記実施の形態では、直方体形状の筐体の複数の面のうち、一つの面においてのみ、変形が可能である場合を例に挙げて説明したが、２つ以上の面を変形可能となるように構成してもよい。但し、この場合には、変形可能な面の変形量それぞれを制御し、全体として危険送液量以上の容積変化が生じないように制御するようにする。
【００７０】
また、筐体の変形部が設けられている面を保護用のシールなどで被覆し、通常時には変形部を押すことができないような構成としてもよい。これにより、緊急時のみシールを剥がして変形部を押すようにすれば、変形部の誤動作を防止することができ、より安全性が向上する。
【００７１】
また、上記第２および第３の実施の形態では、筐体の変形量を制限するための制限部材として、突起を例に挙げて説明したが、制限部材はこの突起に限定されず他の部材を用いてもよい。また、１つの突起が変形部の中央付近に向かい合うように配置された構成を例に挙げて説明したが、突起の数は２つ以上であってもよく、また突起の一部が変形部の変形を制御できるような構成であれば、筐体内部のいずれの位置に配置されていてもよい。
【００７２】
また、例えば、上記実施の形態において説明した各構成要素の材料および厚み、または燃料電池の発電条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の発電条件としてもよい。例えば、液体燃料２１は、メタノールのほか、エタノールやジメチルエーテルなどの他の液体燃料でもよい。
【００７３】
更に、本発明の液体タンクは、燃料電池に限らず、灯油，軽油あるいはガソリンなど燃焼用燃料を使用する機器（照明用トーチ，ヒータあるいはエンジンなど）の燃料タンク、インクジェットプリンタにおけるインクカートリッジ、スプレーガン、または香水瓶などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料タンクの概略構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した燃料タンクを用いた燃料電池の概略構成を表す模式図である。
【図３】図２に示した燃料電池の概略構成を表す断面図である。
【図４】図２に示した燃料電池を用いた燃料電池システムの全体構成を表す図である。
【図５】第１の実施形態の変形例に係る燃料タンクの概略構成を表す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る燃料タンクの概略構成を表す断面図である。
【図７】図５に示した燃料タンクの内部構造を表す図である。
【図８】第２の実施形態の変形例に係る燃料タンクの概略構成を表す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る燃料タンクの概略構成を表す断面図である。
【図１０】第３の実施形態の変形例に係る燃料タンクの概略構成を表す断面図である。
【図１１】図２に示した燃料電池の一適用例に係る電子機器の外観を表す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１，３，４，５，６，７…燃料タンク、２…燃料電池、１０，２０，３０…筐体、１０Ａ，２０Ａ，３０Ａ，３３Ａ…変形部、１１…パック容器、１２…液体燃料、１３…バルブ、１４…空気取込み孔、３０Ｂ…貫通孔、２１，２３，３１…制限部材、３２…押しピン、４０…発電部、５０…ポンプ、５２…流路、５３…コネクタ、５４…アクティブバルブ、５５…リリースバルブ、６０…制御部、６１…補助電源、６２…駆動機器、１００…電子機器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電部へ供給される燃料を貯蔵する液体タンク、燃料電池および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料電極（アノード電極）と酸素電極（カソード電極）との間に電解質が配置された構成を有し、燃料電極には燃料、酸素電極には酸化剤がそれぞれ供給される。このとき、燃料および酸化剤がそれぞれ酸化および還元され、燃料がもっていた化学エネルギーが電気エネルギーに変換されて取り出される。この際、燃料電極への燃料の供給は、燃料タンクからポンプなどの補器類を用いて行われている。
【０００３】
このような燃料電池は、リチウムイオン電池などの蓄電池やキャパシタなどの補助電源と組み合わされて使用される。例えば、燃料電池起動時には、ポンプなどの補器類等で必要とされる電力に応じて補助電源から電力が供給され、燃料が発電部へ供給されて発電がなされるようになっている。このようにして発生した電力は、駆動機器（負荷）側へ出力され、余剰電力は補助電源に保持される。また、高負荷時には補助電源から電力が駆動機器へ出力される。補助電源を設けることにより、燃料電池が電力を発生するまでの起動機器への電力供給を可能にし、また燃料電池を一定電力で発電させることができるため、利用効率を向上させることができる。
【０００４】
ところが、駆動機器の高負荷使用による過度な補助電源の消費や、燃料電池を長い間使用していなかった場合の自己放電などにより、補助電源の電圧が低下することがある。このように補助電源が消耗してしまった場合には、ポンプが起動せず、燃料電池から電力を取り出せなくなってしまう。そこで、特許文献１，２には、電子機器などに内蔵される燃料電池に対して手動ポンプを用いて燃料を供給することができる燃料電池システムが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１９３７１号公報
【特許文献２】特開２００７−８０７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、手動でポンプを押して燃料を発電部まで送り込むため、ポンプの押し具合によって燃料の供給量が異なってくる。このため、１回の供給で燃料が必要以上に供給されることがあり、その結果、燃料漏れなどの不具合が生じるという問題があった。また、特許文献２の構成では、サブタンクを設けて供給量を所定量にする試みがなされているが、サブタンクに供給するポンプが必要となるなど、構造が複雑になり、小型化に不利となる。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、手動で燃料などの液体を供給する際に、過剰な供給を抑制することが可能な液体タンクおよびこれを用いた燃料電池ならびに電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液体タンクは、内部に液体を収容すると共に、液体を外部へ送出するための送出口を有する筐体と、筐体の少なくとも一部に設けられ、外部圧力により変形可能な変形部と、変形部の変形量が一定量を超えないように制限する制限手段とを備えたものである。
【０００８】
本発明の燃料電池は、発電部と上記本発明の液体タンクを備えたものである。
【０００９】
本発明の電子機器は、上記本発明の燃料電池を搭載するものである。
【００１０】
本発明の液体タンク、燃料電池および電子機器では、燃料タンクにおいて、外部圧力により変形可能な変形部が例えば指などで押されると、筐体の容積が縮小して内部に収容されている液体が送出口から外部へ向けて押し出される。このとき、制限手段により、筐体の容積変化量は一定量を超えないように制限される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の液体タンク、燃料電池および電子機器によれば、液体を収容する筐体の一部を変形可能な変形部とし、その変形量が一定量を超えないように制限手段を設けるようにしたので、変形部を指などで押して液体を手動で供給する場合であっても、過剰に液体が供給されること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】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る燃料タンク１の断面構造を表すものである。この燃料タンク１は、燃料電池の発電部へ供給するための燃料を貯蔵しておくものであり、例えば、筐体１０の内部にメタノールなどの液体燃料１２が収容されている。筐体１０の側面には、液体燃料１２を発電部へ送出するためのバルブ（送出口）１３が設けられている。
【００１４】
筐体１０は、その外形が例えば直方体形状であり、アルミニウム（Ａｌ）やステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属材料、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）あるいはポリプロピレン等の樹脂材料により構成されている。この筐体１０の内部には、液体燃料１２がパック容器１１に封入された状態で収容されている。パック容器１１は、例えばアルミラミネートフィルム等からなる袋状の容器である。
【００１５】
この筐体１０は、外部圧力（以下、単に外圧という）によって変形可能な変形部１０Ａを有している。変形部１０Ａは、筐体１０の一部が外部方向に突出して成型されたものであり（図１（Ａ））、筐体１０の上面Ｓに屈曲部１０Ａ−２を介して平坦部１０Ａ−１が設けられた構成となっている。この平坦部１０Ａ−１が指や棒などで押される部分となる。また、このような変形部１０Ａは、筐体１０の一面に例えばプレス加工を施すことにより成型することができる。
【００１６】
変形部１０Ａの形状、すなわち平坦部１０Ａ−１の筐体１０の上面Ｓからの高さａ１や、平坦部１０Ａ−１および屈曲部１０Ａ−２の平面積などは、その変形量が一定量を超えないように設計される。例えば、以下の式（１）に示したように、変形部１０Ａの変形による筐体１０の容積変化量が、危険送液量、もしくは燃料タンクから発電部までを接続する流路（後述）がある場合には、危険送液量からこの流路容積を差し引いた量を超えないように変形部１０Ａを設計する。また好ましくは、以下の式（２）に示したように、筐体１０の容積変化量が、燃料電池システムを定常動作させるために必要なメタノール量を超えるように設計する。
（容積変化量）＜（危険送液量）−（流路容積） ………（１）
（容積変化量）＞（定常発電させるために必要なメタノール量） ………（２）
【００１７】
上記のような燃料タンク１では、筐体１０の変形部１０Ａの平坦部１０Ａ−１に、例えば指などで押して外圧を加えると、屈曲部１０Ａ−２が筐体１０の内部方向に反転して凹む（図１（Ｂ））。これにより、筐体１０内部の容積が縮小すると共に、パック容器１１が押し潰されて、パック容器１１に封入されている液体燃料１２がバルブ１３から押し出される。
【００１８】
このとき、変形部１０Ａが例えば平坦部１０Ａ−１および屈曲部１０Ａ−２からなり、外圧によって筐体１０の内部方向に反転するように構成され、かつこの変形部１０Ａの形状の変形量が一定量を超えないように設計されていることにより、平坦部１０Ａに加える外圧の大きさに拘らず、筐体１０の容積変化量が制限される。また、変形部１０Ａは変形すると元の形状に戻りにくいため、一度手動で燃料供給を行った後は、連続した燃料供給ができない。
【００１９】
以上により、燃料タンク１によれば、液体燃料１２を収容する筐体１０に変形可能な変形部１０Ａを設け、その変形量が一定量を超えないようにしたので、液体燃料１２を手動で供給する場合であっても、過剰に液体燃料１２が発電部へ供給されることを抑制することができる。
【００２０】
また、上記燃料タンク１は、例えば次の図２（Ａ），（Ｂ）に示したような燃料電池２に好適に用いることができる。
【００２１】
燃料電池２は、メタノールと酸素との反応により発電を行う直接メタノール型の燃料電池であり、燃料電池本体２Ａに燃料タンク１を着脱可能に装着したものである。
【００２２】
燃料電池本体２Ａは、外装部材６０の内部に発電部４０を収容すると共に、燃料タンク１を収容するためのスペースを有している。外装部材６０は、例えばステンレス鋼あるいはアルミニウム等の金属材料、またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）あるいはポリプロピレン等の樹脂材料により構成されている。この外装部材６０の内部には、燃料タンク１を接続するためのコネクタ５３が設けられている。コネクタ５３には、燃料タンク１のバルブ１３に挿入されるバルブ接続用管が設置されており、燃料タンク１から送出される液体燃料１２を後述の発電部４０の側へ供給するための流路５２（後述）に連通している。
【００２３】
燃料タンク１は、上記燃料電池本体２Ａに対して変形部１０Ａを露出させた状態（図２（Ａ））、あるいは外部に露出しないような状態（図２（Ｂ））で装着される。特に、図２（Ｂ）の構成では、外装部材６０の変形部１０Ａに対応する領域に貫通窓５６を設け、この貫通窓５６を介して、変形部１０Ａに外圧を加えられるようになっている。これにより、変形部１０Ａを誤って押してしまうなどの誤動作を防止することができ、より安全性が向上する。なお、燃料タンク１は、燃料電池本体２Ａに対して交換可能としてもよく、燃料電池本体２Ａに内蔵されていてもよい。
【００２４】
図３は、燃料タンク１が装着される燃料電池２の断面構成を表したものである。燃料電池２では、発電部４０と燃料タンク１との間に、ポンプ５０および燃料気化部５１が設けられ、それぞれが流路５２により接続されている。発電部４０と燃料気化部５１とは封止層４６によって封止されている。
【００２５】
発電部４０は、燃料電極４２および酸素電極４４を有する一つまたは複数の単位セルを、セルプレート４１，４５で挟んだ構成を有している。セルプレート４１，４５は、発電部４０の燃料電極４２および酸素電極４４の位置をそれぞれ固定する固定部材であり、それぞれ、例えばステンレス鋼またはアルミニウム等により構成されている。セルプレート４１には燃料を通過させるための貫通孔４１ａ、セルプレート４５には酸化剤としての空気（酸素）を通過させるための貫通孔４５ａがそれぞれ設けられている。
【００２６】
燃料電極４２および酸素電極４４は、例えば、カーボンペーパーなどよりなる拡散部材に、白金（Ｐｔ）あるいはルテニウム（Ｒｕ）などの触媒を含む触媒層が形成された構成を有している。触媒層は、例えば、触媒を担持させたカーボンブラックなどの担持体をポリパーフルオロアルキルスルホン酸系プロトン伝導材料などに分散させたものにより構成されている。なお、酸素電極４４には図示しない空気供給ポンプが接続されていてもよい。
【００２７】
電解質膜４３は、例えば、スルホン酸基（−ＳＯ3 Ｈ）を有するプロトン伝導材料により構成されている。プロトン伝導材料としては、ポリパーフルオロアルキルスルホン酸系プロトン伝導材料（例えば、デュポン社製「Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）」）、ポリイミドスルホン酸などの炭化水素系プロトン伝導材料、またはフラーレン系プロトン伝導材料などが挙げられる。
【００２８】
ポンプ５０は、例えば圧電体５０Ａとこの圧電体５０Ａの支持体５０Ｂとによりなり、燃料タンク１に収容された液体燃料１２を吸い上げる機能を有するものである。このポンプ５０は、定常運転時において主として補助電源（図示せず）からの電力供給によって動作するようになっている。
【００２９】
燃料気化部５１は、セルプレート４１の下方に貫通孔４１ａに対向配置され、ポンプ５０によって吸い上げられた燃料を拡散および気化させる燃料拡散板によって構成されている。液体燃料１２は、この燃料気化部５１において拡散、気化され、セルプレート４１の貫通孔４１ａを通過して燃料電極４２側へ供給される。
【００３０】
ここで、燃料タンク１からポンプ５０までの流路５２には、アクティブバルブ５４が設けられると共に、この流路５２から分岐してリリースバルブ５５が設けられている。通常時は、アクティブバルブ５４が開、リリースバルブ５５が閉の状態となっている。但し、リリースバルブ５５は手動で開閉が可能となっており、アクティブバルブ５４が閉の状態、すなわち補器類が作動しない緊急時に使用されるものである。
【００３１】
この燃料電池２は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００３２】
まず、発電部４０を形成する。まず、上述した材料よりなる燃料電極４２と酸素電極４４との間に、上述した材料よりなる電解質膜４３を挟み、熱圧着により接合し、図示しない金属メッシュなどの集電体およびガスケットを用いて、直列配置する。続いて、上述した材料よりなるセルプレート４１，４５を用意し、燃料電極４２側にセルプレート４１、酸素電極４４側にセルプレート４５を配置する。これにより、発電部４０が形成される。
【００３３】
次いで、上述した材料よりなる外装部材６０の内部に発電部４０を収容し、燃料気化部５１、ポンプ５０を介して発電部４０とコネクタ５３との間に流路５２を配設する。これにより、燃料電池本体２Ａが完成する。
【００３４】
このようにして完成させた燃料電池本体２Ａに燃料タンク１を装着する。具体的には、燃料電池本体２Ａのコネクタ５３のバルブ接続用管に、燃料タンク１のバルブ１３を挿入することにより装着する。以上により、図２，３に示した燃料電池２を完成する。
【００３５】
次に、上記のような燃料電池２の作用、効果について説明する。
【００３６】
ここで、図４に、燃料電池２が適用される燃料電池システムの一例を示す。この燃料電池システムでは、起動時に発電部４０、ポンプ５０で必要とされる電力に応じて、制御部６０の制御により補助電源６１から電力が供給され、燃料タンク１に収容された液体燃料１２がポンプ５０によって吸い上げられる。吸い上げられた液体燃料１２は、燃料気化部５１（図４には図示せず）において拡散、気化され、発電部４０の燃料電極４２へ供給される。
【００３７】
一方、酸素電極４４には、セルプレート４５の貫通孔４５から酸素が供給される。これにより、燃料電極４２、電解質膜４３および酸素電極４４の間で酸化還元反応が起こり、燃料の持つ化学エネルギーが電気エネルギーに変換され電力として取り出される。このようにして発電部１０で発生した電力は、制御部６０の制御によって、駆動機器６２側へ出力され、その過不足分を補助電源６１が担う。すなわち、発電余剰電力が発生した場合は、補助電源６１に保持され、駆動機器６２の高負荷時には、補助電源６１により電力不足分が補われ駆動機器６２側へ出力されるようになっている。
【００３８】
ところが、上記補助電源６１が消耗した場合には、起動時にポンプ５０が動作せず、液体燃料１２の供給が停止して電力を取り出せなくなってしまう。
【００３９】
このような場合に、燃料タンク１の変形部１０Ａを指や棒などで押すと、上述したように、燃料タンク１に収容された液体燃料１２は発電部４０へ向けて供給される。よって、補助電源６１の消耗などによってポンプ５０が作動しない場合などの緊急時に、手動で電力を取り出すことができるようになる。また、アクティブバルブ５４が閉じている場合には、リリースバルブ５５を手動で開状態とすることにより、発電部４０への送液が可能となる。
【００４０】
（変形例１）
図５（Ａ），（Ｂ）は、上記燃料タンク１の変形例に係る燃料タンク３の断面構造を表すものである。この燃料タンク３は、筐体の側面に空気取込口１４が設けられていること以外は、上記燃料タンク１と同様の構成となっている。よって、上記燃料タンク１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４１】
空気取込口１４は、筐体１０の内部に空気を取込み、筐体１０の内部圧力を調整するために設けられるものである。この空気取込口１４には、空気および液体燃料１２の流れを一方向に制限する逆流防止弁（図示せず）が設けられている。逆流防止弁は、空気を取り込みつつ液体燃料１２の逆流を防止するためのものであり、例えば、シリコーン樹脂により構成されている。
【００４２】
燃料タンク３では、図５（Ａ）に示した状態から、変形部１０Ａを指などで押して外圧を加え、図５（Ｂ）に示したように変形部１０Ａを変形させた場合に、空気取込み口１４の逆流防止弁を閉じることにより、筐体１０の内圧を上昇させて、パック容器１１から燃料が排出される。また、空気取込み口１４の逆流防止弁を開けることにより、再び図５（Ａ）に示したような状態に戻すことができる。よって、空気取込口１４を設けることで、手動で繰り返し燃料を供給することが可能となる。また、空気取込み口１４の口径を調節することで、一度変形した変形部１０Ａの形状を再び元の形状に戻すまでの時間を制御することができる。例えば、空気取込み口１４の口径を小さくすることで、形状復元までに要する時間を長めに設定することができる。このようにすれば、連続供給により燃料が過剰に供給されることを抑制することができる。
【００４３】
［第２の実施の形態］
図６（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る燃料タンク４の断面構造を表すものである。この燃料タンク４は、筐体２０の上面に設けられた変形部２０Ａの構成以外は、上記第１の実施の形態に係る燃料タンク１と同様の構成となっている。よって、上記燃料タンク１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４４】
燃料タンク４は、筐体２０内部に直接に液体燃料１２が注入されたものであり、筐体２０の上面Ｓに変形部２０Ａを有し、筐体２０内部には突起（制限部材）２１を有している。制限部材２１の先端には逆円錐台形状の係合部２１−２が設けられ、これに対応して変形部２０Ａの内側の面に同形状の溝部（係合部２１−１）が設けられている。
【００４５】
変形部２０Ａは、筐体２０と一体的に成型されると共に、外圧によって筐体２０の内部方向に向けて撓む性質を有する材料、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）のようなポリエステル材料や、ポリアクリルニトリル、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）あるいはポリプロピレン等のメタノール耐性の高い樹脂材料により構成されている。また、メタノールバリア性を高めるために、上記材料にアルミナやシリカなどの蒸着層やアルミ箔などを複合させて用いることが望ましい。
【００４６】
制限部材２１は、変形部２０Ａの中央位置に向かい合うように設置されている。この制限部材２１は、例えば筐体２０と同様の材料によって構成され、形状は例えば図７（Ａ）に示したように円柱状であってもよく、図７（Ｂ）に示したように直方体状であってもよい。なお、図７（Ａ），（Ｂ）は、変形部２０Ａの側からみた筐体２０内部構造を表すものである。
【００４７】
このような変形部２０Ａの平面積や制限部材２１の高さａ２などは、上記第１の実施の形態の変形部１０Ａと同様、上記式（１），（２）を満たすように一定の変形量を超えないように設計されている。
【００４８】
このような燃料タンク４では、図６（Ａ）に示した状態から、変形部２０Ａを指などで押して外圧を加えると、図６（Ｂ）に示したように変形部２０Ａが筐体２０の内部方向に制限部材２１の先端位置まで撓む。このように、外圧により撓むように変形する変形部２０Ａを設けることで、上記第１の実施の形態の燃料タンク１と同様に、筐体２０の容積を変化させて液体燃料１２をバルブ１３から押し出すことができる。またこのとき、筐体２０内部に所定の高さａ２の制限部材２１を設置しておくことで、変形部２０Ａの撓み（変形）は、制限部材２１の先端位置において抑制され、液体燃料１２が過剰に供給されることがなくなる。よって、上記第１の実施の形態の燃料タンク１を同等の効果を得ることができる。
【００４９】
また、変形部２０Ａに係合部２１−１、制限部材２１の先端に係合部２１−２をそれぞれ設けることで、変形部２０Ａが外圧により撓むと、変形部２０Ａの係合部２１−１の溝部分が拡がり、制限部材２１の係合部２１−２に嵌め込まれて固定される。これにより、変形部２０Ａの形状の復元性をなくし、一度手動で燃料供給を行った後は、連続した燃料供給ができないようにすることができる。
【００５０】
なお、上記第２の実施の形態では、筐体２０の上面全体が撓むように変形する構成を例に挙げて説明したが、面全体が変形しなくともよく、面の一部の領域のみが撓むように構成してもよい。
【００５１】
（変形例２）
図８（Ａ），（Ｂ）は、上記第２の実施の形態の燃料タンク４の変形例に係る燃料タンク５の断面構造を表すものである。この燃料タンク５は、上記燃料タンク４の筐体２０の側面に、上述した変形例１に係る燃料タンク３の空気取込口１４を設けたものである。但し、燃料タンク５における変形部２０Ａおよび制限部材２３には、上記燃料タンク４のような係合部２１−１，２１−２は設けられていない構成となっている。
【００５２】
燃料タンク５では、図８（Ａ）に示した状態から、変形部２０Ａを指などで押して外圧を加え、図８（Ｂ）に示したように変形部２０Ａを変形させた場合に、空気取込み口１４の逆流防止弁を閉じることで、筐体１０の内圧が上昇し、燃料が排出される。また、空気取込み口１４の逆流防止弁を開け、空気を取り込むことで、再び図８（Ａ）に示したような状態に戻すことができる。よって、空気取込口１４を設けることで、手動で繰り返し燃料を供給することが可能となる。このとき、上記第１の実施の形態の変形例１と同様に、空気取込み口１４の口径を小さくすることで、連続供給によって燃料が過剰に供給されることを抑制することができる。
【００５３】
［第３の実施の形態］
図９（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る燃料タンク６の断面構造を表すものである。この燃料タンク６は、筐体３０および変形部３０Ａの構成以外は、上記第２の実施の形態に係る燃料タンク４と同様の構成となっている。よって、上記燃料タンク４と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５４】
燃料タンク６は、筐体３０内部に直接に液体燃料１２が注入されたものであり、筐体３０の上面Ｓに、例えば指よりも細い押しピン３２などを貫通させるための貫通孔３０Ｂが形成されている。筐体３０の内側には、この貫通孔３０Ｂに対向するように変形部３０Ａが設けられ、変形部３０Ａの端縁に沿って形成された封止層３０Ａ−１によって筐体３０の内部が封止されている。
【００５５】
変形部３０Ａは、弾性を有する材料、例えばＳＵＳやアルミニウムなどの金属材料を用いたドーム状の薄板ばね（金属ドーム）により構成され、ドーム状の凸面が貫通孔３０Ｂの側に向くように配置されている。この変形部３０Ａに向かい合うように制限部材３１が設置されている。
【００５６】
制限部材３１は、例えば筐体３０の内側の側面に設置された棒状の部材である。また、その長手方向が例えば筐体３０の上面Ｓから距離ａ３だけ離れた面内方向に沿うように配置されると共に、制限部材３１の側部もしくは先端部分が貫通孔３０Ｂに正対するように配置されている。この制限部材３１は、例えば筐体３０と同様の材料によって構成されている。
【００５７】
このような変形部３０Ａの平面積や、制限部材３１の上面Ｓからの距離ａ３などは、上記第１の実施の形態の変形部１０Ａと同様、上記式（１），（２）を満たすように一定の変形量を超えないように設計されている。
【００５８】
上記燃料タンク６では、図９（Ａ）に示したように、押しピン３２を用いて貫通孔３０Ｂを介して変形部３０Ａを押し、変形部３０Ａに外圧を加えると、図９（Ｂ）に示したように、変形部３０Ａが筐体３０の内部に向けて凹むように歪む。これにより、筐体３０の容積が縮小される。よって、上記第１の実施の形態の燃料タンク１と同様に、液体燃料１２をバルブ１３から送出させることができる。
【００５９】
またこのとき、変形部３０Ａの下部に、筐体３０の上面Ｓから距離ａ３の位置に制限部材３１を設置しておくことで、変形部３０Ａの筐体３０の内部方向への変形は、制限部材３１によって抑制され、液体燃料１２が過剰に供給されることがなくなる。よって、上記第１の実施の形態の燃料タンク１を同等の効果を得ることができる。
【００６０】
さらに、押しピン３２などを用いて筐体３０の貫通孔３０Ｂを介して変形部３０Ａを押す構造となっていることで、変形部３０Ａの誤動作を抑制することができる。
【００６１】
（変形例３）
図１０（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る燃料タンクの変形例に係る燃料タンク７の断面構造を表すものである。この燃料タンク７は、変形部３３Ａの構成以外は、上記第３の実施の形態に係る燃料タンク６と同様の構成となっている。よって、上記燃料タンク６と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６２】
燃料タンク７は、貫通孔３０Ｂを内側から覆うように変形部３３Ａを有している。この変形部３３Ａの端縁部３０Ａ−１は筐体３０に固着され、筐体３０内部が封止されるようになっている。
【００６３】
変形部３３Ａは、弾性を有する材料、例えばフッ素ゴム、シリコンゴムおよびエチレンプロピレンゴムなどの合成ゴム材料により構成されている。この変形部３０Ａに向かい合うように制限部材３１が設置されている。また、変形部３３Ａの平面積や、制限部材３１の上面Ｓからの距離ａ３などは、上記第１の実施の形態の変形部１０Ａと同様、上記式（１），（２）を満たすように一定の変形量を超えないように設計されている。
【００６４】
上記燃料タンク７では、図１０（Ａ）に示したように、押しピン３２を用いて貫通孔３０Ｂを介して変形部３３Ａを押し、変形部３３Ａに外圧を加えると、図１０（Ｂ）に示したように、変形部３３Ａが筐体３０の内部に向けて伸びるように変形する。これにより、筐体３０の容積が縮小される。またこのとき、上述したように容積変形量が制限部材３１によって一定量以下に制限される。よって、本変形例のような構成によっても、上記第１の実施の形態の燃料タンク６と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
（適用例）
図１１は、上記第１の実施の形態で説明した燃料電池２を搭載した電子機器１００の外観を表したものである。この電子機器１００は、例えばノート型パーソナルコンピュータである機器本体１１０と、燃料電池２とを備えたポータブル電子機器であり、燃料電池２で発電される電気エネルギーにより機器本体１１０が駆動されるようになっている。
【００６６】
機器本体１１０は、例えば、文字等の入力操作のためのキーボード等を含む入力部１１１と、画像を表示するための開閉可能な表示部１１２とを有している。なお、図９では、表示部１１２を開いた状態を表している。燃料電池２は、例えば機器本体１１０の後面に取り付けられている。
【００６７】
なお、燃料電池２が搭載される電子機器は、上記ノート型パーソナルコンピュータに限らず、他の電子機器、例えば携帯電話、電子写真機、電子手帳、カムコーダ、携帯型ゲーム機、携帯型ビデオプレーヤー、ヘッドフォンステレオまたはＰＤＡ（Personal Digital Assistants ）等の携帯型の電子機器であってもよい。
【００６８】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形することができる。例えば、上記実施の形態では、変形部を筐体の上面に設けた例を挙げて説明したが、変形部の配置は筐体の上面に限らず、筐体の下面や側面などいずれの面に設けるようにしてもよい。
【００６９】
また、上記実施の形態では、直方体形状の筐体の複数の面のうち、一つの面においてのみ、変形が可能である場合を例に挙げて説明したが、２つ以上の面を変形可能となるように構成してもよい。但し、この場合には、変形可能な面の変形量それぞれを制御し、全体として危険送液量以上の容積変化が生じないように制御するようにする。
【００７０】
また、筐体の変形部が設けられている面を保護用のシールなどで被覆し、通常時には変形部を押すことができないような構成としてもよい。これにより、緊急時のみシールを剥がして変形部を押すようにすれば、変形部の誤動作を防止することができ、より安全性が向上する。
【００７１】
また、上記第２および第３の実施の形態では、筐体の変形量を制限するための制限部材として、突起を例に挙げて説明したが、制限部材はこの突起に限定されず他の部材を用いてもよい。また、１つの突起が変形部の中央付近に向かい合うように配置された構成を例に挙げて説明したが、突起の数は２つ以上であってもよく、また突起の一部が変形部の変形を制御できるような構成であれば、筐体内部のいずれの位置に配置されていてもよい。
【００７２】
また、例えば、上記実施の形態において説明した各構成要素の材料および厚み、または燃料電池の発電条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の発電条件としてもよい。例えば、液体燃料２１は、メタノールのほか、エタノールやジメチルエーテルなどの他の液体燃料でもよい。
【００７３】
更に、本発明の液体タンクは、燃料電池に限らず、灯油，軽油あるいはガソリンなど燃焼用燃料を使用する機器（照明用トーチ，ヒータあるいはエンジンなど）の燃料タンク、インクジェットプリンタにおけるインクカートリッジ、スプレーガン、または香水瓶などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料タンクの概略構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した燃料タンクを用いた燃料電池の概略構成を表す模式図である。
【図３】図２に示した燃料電池の概略構成を表す断面図である。
【図４】図２に示した燃料電池を用いた燃料電池システムの全体構成を表す図である。
【図５】第１の実施形態の変形例に係る燃料タンクの概略構成を表す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る燃料タンクの概略構成を表す断面図である。
【図７】図５に示した燃料タンクの内部構造を表す図である。
【図８】第２の実施形態の変形例に係る燃料タンクの概略構成を表す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る燃料タンクの概略構成を表す断面図である。
【図１０】第３の実施形態の変形例に係る燃料タンクの概略構成を表す断面図である。
【図１１】図２に示した燃料電池の一適用例に係る電子機器の外観を表す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１，３，４，５，６，７…燃料タンク、２…燃料電池、１０，２０，３０…筐体、１０Ａ，２０Ａ，３０Ａ，３３Ａ…変形部、１１…パック容器、１２…液体燃料、１３…バルブ、１４…空気取込み孔、３０Ｂ…貫通孔、２１，２３，３１…制限部材、３２…押しピン、４０…発電部、５０…ポンプ、５２…流路、５３…コネクタ、５４…アクティブバルブ、５５…リリースバルブ、６０…制御部、６１…補助電源、６２…駆動機器、１００…電子機器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体を収容すると共に、前記液体燃料を外部へ送出するための送出口を有する筐体と、
前記筐体の少なくとも一部に設けられ、外部圧力により変形可能な変形部と、
前記変形部の変形量が一定量を超えないように制限する制限手段とを備えた
ことを特徴とする液体タンク。
【請求項２】
前記液体は、前記筐体内部で袋状容器に封入されている
ことを特徴とする請求項１に記載の液体タンク。
【請求項３】
前記変形部は、前記筐体の一面から外部方向に突出した凸面部であり、前記凸面部が外部圧力により前記筐体の内部方向に反転するように変形する
ことを特徴とする請求項２に記載の液体タンク。
【請求項４】
前記筐体には、前記筐体の内壁と前記袋状容器との間に空気を取り込むための取込口が設けられている
ことを特徴とする請求項２記載の液体タンク。
【請求項５】
前記液体は、前記筐体内部に直接注入されている
ことを特徴とする請求項１に記載の液体タンク。
【請求項６】
前記変形部は、外部圧力により前記筐体の内部方向に撓むように変形し、
前記筐体内部には、前記変形部の撓み量が一定量を超えないように制限するための制限部材が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の液体タンク。
【請求項７】
前記変形部と前記制限部材とが係合するようになっている
ことを特徴とする請求項６に記載の液体タンク。
【請求項８】
前記筐体には、内部に空気を取り込むための取込口が設けられている
ことを特徴とする請求項６に記載の液体タンク。
【請求項９】
前記筐体は貫通孔を有し、
前記変形部は、前記貫通孔を前記筐体の内側から封止するように設けられた弾性部材を有してなり、
前記筐体の内部には、前記変形部の変形量が一定量を超えないように制限するための制限部材が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の液体タンク。
【請求項１０】
発電部と燃料タンクとを備えた燃料電池であって、
前記燃料タンクは、
内部に液体燃料を収容すると共に、前記液体燃料を発電部へ送出するための送出口を有する筐体と、
前記筐体の少なくとも一部に設けられ、外部圧力により変形可能な変形部と、
前記変形部の変形量が一定量を超えないように制限する制限手段とを備えた
ことを特徴とする燃料電池。
【請求項１１】
発電部と燃料タンクとを備えた燃料電池を搭載した電子機器であって、
前記燃料タンクは、
内部に液体燃料を収容すると共に、前記液体燃料を発電部へ送出するための送出口を有する筐体を備え、
前記筐体の少なくとも一部に設けられ、外部圧力により変形可能な変形部と、
前記変形部の変形量が一定量を超えないように制限する制限手段とを備えた
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
内部に液体を収容すると共に、前記液体燃料を外部へ送出するための送出口を有する筐体と、
前記筐体の少なくとも一部に設けられ、外部圧力により変形可能な変形部と、
前記変形部の変形量が一定量を超えないように制限する制限手段とを備えた
ことを特徴とする液体タンク。
【請求項２】
前記液体は、前記筐体内部で袋状容器に封入されている
ことを特徴とする請求項１に記載の液体タンク。
【請求項３】
前記変形部は、前記筐体の一面から外部方向に突出した凸面部であり、前記凸面部が外部圧力により前記筐体の内部方向に反転するように変形する
ことを特徴とする請求項２に記載の液体タンク。
【請求項４】
前記筐体には、前記筐体の内壁と前記袋状容器との間に空気を取り込むための取込口が設けられている
ことを特徴とする請求項２記載の液体タンク。
【請求項５】
前記液体は、前記筐体内部に直接注入されている
ことを特徴とする請求項１に記載の液体タンク。
【請求項６】
前記変形部は、外部圧力により前記筐体の内部方向に撓むように変形し、
前記筐体内部には、前記変形部の撓み量が一定量を超えないように制限するための制限部材が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の液体タンク。
【請求項７】
前記変形部と前記制限部材とが係合するようになっている
ことを特徴とする請求項６に記載の液体タンク。
【請求項８】
前記筐体には、内部に空気を取り込むための取込口が設けられている
ことを特徴とする請求項６に記載の液体タンク。
【請求項９】
前記筐体は貫通孔を有し、
前記変形部は、前記貫通孔を前記筐体の内側から封止するように設けられた弾性部材を有してなり、
前記筐体の内部には、前記変形部の変形量が一定量を超えないように制限するための制限部材が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の液体タンク。
【請求項１０】
発電部と燃料タンクとを備えた燃料電池であって、
前記燃料タンクは、
内部に液体燃料を収容すると共に、前記液体燃料を発電部へ送出するための送出口を有する筐体と、
前記筐体の少なくとも一部に設けられ、外部圧力により変形可能な変形部と、
前記変形部の変形量が一定量を超えないように制限する制限手段とを備えた
ことを特徴とする燃料電池。
【請求項１１】
発電部と燃料タンクとを備えた燃料電池を搭載した電子機器であって、
前記燃料タンクは、
内部に液体燃料を収容すると共に、前記液体燃料を発電部へ送出するための送出口を有する筐体を備え、
前記筐体の少なくとも一部に設けられ、外部圧力により変形可能な変形部と、
前記変形部の変形量が一定量を超えないように制限する制限手段とを備えた
ことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２４８９９３（Ｐ２００９−２４８９９３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９８０２７（Ｐ２００８−９８０２７）
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月４日（２００８．４．４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]