燃料カートリッジ及びこれを用いた燃料電池
【課題】燃料の利用率を高めることが可能な、軽量型燃料カートリッジの新規な構造を提供する。
【解決手段】液体燃料を貯蔵するための内部空間を有する柔軟な容器と、前記柔軟な容器に連結され、前記液体燃料の放出のための開口部を備えるコネクタと、前記内部空間と前記コネクタとの間に設けられ、前記コネクタ付近において前記柔軟な容器が密着状態にある場合に、前記液体燃料の放出のために前記内部空間と前記コネクタの開口部とを連結する流動流路を形成するチャネル形成手段と、を備える。
【解決手段】液体燃料を貯蔵するための内部空間を有する柔軟な容器と、前記柔軟な容器に連結され、前記液体燃料の放出のための開口部を備えるコネクタと、前記内部空間と前記コネクタとの間に設けられ、前記コネクタ付近において前記柔軟な容器が密着状態にある場合に、前記液体燃料の放出のために前記内部空間と前記コネクタの開口部とを連結する流動流路を形成するチャネル形成手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビニールパック構造の燃料カートリッジに関し、特に、柔軟な容器に貯蔵された燃料の放出時、流出口付近で容器の両面が密着して燃料の流出が妨げられることを防止することのできる燃料電池用の燃料カートリッジ及びこれを用いた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素エネルギーから電気エネルギーを発生させる未来型の環境に配慮した新エネルギーである。燃料電池は、燃料の酸化によって生じる化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換させる高効率の無公害発電装置である。燃料電池の燃料としては、水素のほか、メタンや天然ガスなどの化石燃料を使用する気体状燃料、及びメタノールやヒドラジンなどの液体状燃料を使用することができる。これらの燃料電池は、電解質の種類に応じて、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物型燃料電池、高分子電解質型燃料電池、アルカリ燃料電池などに分類することができ、これらの燃料電池は、基本的に同じ原理によって作動するが、これら燃料電池のそれぞれに用いられる燃料、運転温度、触媒、電解質などは互いに異なる。
【０００３】
上記した燃料電池のうち、高分子電解質型燃料電池（ＰＥＭＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）は、高分子膜を電解質として使用するため、電解質による腐食や蒸発の危険がなく、単位面積あたり高い電流密度を得ることができ、また、その他の燃料電池に比べて出力特性がはるかに高くかつ作動温度が低いため、自動車などに電力を供給するための移動用電源、住宅や公共ビルなどに電力を供給するための分散用電源、及び電子機器などに電力を供給するための小型電源としての開発が盛んに行われている。
【０００４】
高分子膜を電解質として使用するもう１つの燃料電池として、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）があるが、これは、燃料改質器を用いることなく、メタノールなどのような液状の燃料を直接使用し、１００℃未満の作動温度にて運転されるため、携帯用電源または小型電源として適するという長所がある。
【０００５】
上記した高分子電解質型燃料電池や直接メタノール型燃料電池に燃料を供給する燃料供給装置としては、追加の燃料供給が容易な構造として燃料カートリッジが多く利用されている。また、燃料カートリッジの製作には、小型燃料電池の体積及び重量を減少させるため、ビニールパックの利用が可能である。このような燃料カートリッジの例が、特許文献１に開示されている。
【０００６】
図１は、特許文献１に開示された従来技術の燃料タンクを示す図である。同図に示すように、従来技術の燃料タンク１は、外装容器２内のメタノールを収容する空間Ａに設けられる袋状の隔壁５と、外装容器２の内部の一方から押圧バネ７の弾性によって隔壁５を押圧するように設けられるプランジャ３と、プランジャ３と隔壁５との間に設けられる弾性体８と、隔壁５内に貯蔵された液体燃料の出入のための開口部にホルダー９を固定させる○リング６とを備える。ホルダー９には、中空部４ａを有するクイックコネクタ４が連結されている。
【０００７】
このような燃料タンク１において、プランジャ３は、隔壁５内に貯蔵された液体燃料を押し出すために、押圧バネ７の弾性力によって隔壁５の一側面を押圧するための手段であり、弾性体８は、隔壁５の収縮時にシワがよった際にも良好な接触状態を保持し、隔壁５内のメタノールを円滑に押し出すための手段である。
【０００８】
このような燃料タンク１は、袋状の隔壁５、プランジャ３、押圧バネ７、弾性体８を用いることで、燃料利用率を高められる燃料タンクを提供する。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３２５９８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、上述した従来技術の燃料タンク１では、袋状の隔壁５がビニールパックのような柔軟な容器である場合、燃料の放出による隔壁５の収縮時、ホルダー９が連結されている開口部付近で隔壁５が互いに密着して開口部を塞ぐことがあるという問題があった。この場合、隔壁５内に残っている燃料はこれ以上放出することができないため、上記燃料タンクの燃料利用率は減少する。また、上述した従来技術の燃料タンク１は、液体燃料を貯蔵する隔壁５の一側面を効果的に押圧するために、プランジャ３、押圧バネ７、弾性体８を備えることから、燃料タンク１の体積及び重量が増加するという短所がある。
【００１１】
そこで、本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、内部空間に貯蔵される燃料の利用率を高める一方で、軽量化及び小型化に適した簡単な構造の燃料カートリッジを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、上記燃料カートリッジを用いることで、軽量化及び小型化に適した燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によると、液体燃料を貯蔵するための内部空間を有する柔軟な容器と、前記柔軟な容器に連結され、前記液体燃料の放出のための開口部を備えるコネクタと、前記内部空間と前記コネクタとの間に設けられ、前記コネクタ付近において前記柔軟な容器が密着状態にある場合に、前記液体燃料の放出のために前記内部空間と前記コネクタの開口部とを連結する流動流路を形成するチャネル形成手段と、を備える燃料カートリッジが提供される。
【００１４】
ここで、本発明で言う「柔軟な容器」とは、外力により変形するいわゆる可塑性（ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ）を有する材料により形成された容器のことをいい、例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、及びこれらの組み合わせの中から選ばれるいずれかの材料や、高分子材料またはシート状のプラスチック材料により形成される。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の他の観点によると、電解質膜、該電解質膜の両面に位置するアノード電極及びカソード電極を有し、前記アノード電極に供給される燃料と前記カソード電極に供給される酸化剤との電気化学的反応によって電気エネルギーを生成する電気発生部と、前記電気発生部に前記燃料を供給する上記燃料カートリッジと、を備える燃料電池が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、柔軟な容器を用いた燃料カートリッジに貯蔵される液体燃料の利用率を高めることができ、これにより、同じ燃料供給量に対して燃料カートリッジの体積及び重量を減少させることができる。このような燃料カートリッジを用いれば、従来の燃料電池よりも軽量化及び小型化した燃料電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
図２ａは、本発明の一実施形態に係る燃料カートリッジの正面図である。図２ｂは、図２ａの燃料カートリッジの側面図である。
【００１９】
図２ａ及び図２ｂを参照すると、本実施形態の燃料カートリッジ１０は、液体燃料を貯蔵する柔軟な容器１１と、液体燃料の送出及び送入のために柔軟な容器１１に連結されるコネクタ１３と、柔軟な容器１１の内部空間に延長し、その一方の末端部がコネクタ１３に隣接して位置し、柔軟な容器１１の収縮時、柔軟な容器１１の内部で液体燃料の流動流路を確保するチャネル形成手段１５とを備える。
【００２０】
柔軟な容器１１は、内部空間に液体燃料が貯蔵されたとき、所望の体積に膨張するように一部分が折り畳まれた状態で、その周縁が接合されたビニール部材１２で実現することができる。図２ａをみると、ビニール部材１２は、２枚のビニール部材１２からなり、それぞれの中間部分が同図紙面の内側に折り畳まれた一対の角１２ａと、この角１２ａが折り畳まれた方向の反対方向に折り畳まれた他の一対の角１２ｂとを備え、２枚のビニール部材１２は、その周縁１２ｃが接合されて内部空間を有する袋状に一体化される。
【００２１】
柔軟な容器１１は、高分子材料またはシート状のプラスチック材料で実現することができる。例えば、柔軟な容器１１は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、及びこれらの組み合わせの中から選ばれるいずれかの材料で実現することができる。
【００２２】
コネクタ１３は、柔軟な容器１１の開口部に連結され、柔軟な容器１１に貯蔵された液体燃料を放出させ、電気発生部に供給するための燃料供給装置、例えば、燃料ポンプと柔軟な容器１１とを連結するための手段である。コネクタ１３のフランジ１３ａは、柔軟な容器１１の開口部の内側周縁に接合する。コネクタ１３は、柔軟な容器１１に貯蔵された液体の出入のための開口部１３ｂを備える。前記コネクタ１３は、例えば、プラスチック材料で形成することができる。
【００２３】
チャネル形成手段１５は、柔軟な容器１１に連結されたコネクタ１３から柔軟な容器１１の内部空間に延長するように設けられる。チャネル形成手段１５は、柔軟な容器１１の２つのビニール部材１２が密着して柔軟な容器１１の内部に貯蔵された液体が円滑に放出できない場合、柔軟な容器１１の内部空間とコネクタ１３の開口部１３ｂとの間に液体の流動流路を形成し、柔軟な容器１１内の液体のほとんどが円滑に流出するように作用する。
【００２４】
図３ａは、比較例に係る燃料カートリッジの作動原理を説明するための図である。図３ｂは、本発明の実施形態に係る燃料カートリッジの作動原理を説明するための図である。
【００２５】
図３ａに示すように、比較例に係る燃料カートリッジ１０ａは、柔軟な容器１１と、柔軟な容器１１に結合されたコネクタ１３とで構成される。燃料カートリッジ１０ａにおいて、柔軟な容器１１に貯蔵された液体燃料が燃料供給装置により強制的に放出されると、柔軟な容器１１は収縮して両面のビニール部材１２が密着する。特に、コネクタ１３付近で柔軟な容器１１の２つのビニール部材１２が密着すると、柔軟な容器１１の内部空間に貯蔵された液体燃料は、燃料供給装置の出力がある程度増加しても、コネクタ１３の開口部１３ｂを介して外部に放出できずに、液体燃料が柔軟な容器１１内に残留する。
【００２６】
しかし、本発明の燃料カートリッジ１０では、図３ｂに示すように、液体燃料の放出時、コネクタ１３付近で柔軟な容器１１の２つのビニール部材１２が密着する場合でも、チャネル形成手段１５が密着した２つのビニール部材１２の間の少なくとも一部分に空間を形成し、すなわち、柔軟な容器１１の内部空間とコネクタ１３の開口部との間に液体燃料のチャネル（流動経路）を形成し、柔軟な容器１１内に残っている液体燃料のほとんどが円滑に放出できるように作用する。
【００２７】
図４ａから図４ｃは、本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能なチャネル形成手段の例を示す概略図である。
【００２８】
図４ａを参照すると、本実施形態のチャネル形成手段の第１の例は、柔軟な容器のビニール部材１２に設けられた少なくとも１つのシワ部１２ｄで実現することができる。すなわち、チャネル形成手段は、２つのシワ部１２ｄの間の空間や各シワ部１２ｄの側面に形成される空間１５ａにチャネルを形成することができる。シワ部１２ｄは、ビニール部材１２における他の部分よりも堅固になるように、ビニール部材１２の一部分を折り曲げて重ねた部分を接合して形成された部分を指す。シワ部１２ｄは、液体燃料の放出時、２つのビニール部材１２が密着する場合でも、柔軟な容器１１の内部空間とコネクタ１３の開口部１３ｂとを連結する少なくとも１つの連続的な空間１５ａさえ有していれば、直線状、波形状、櫛状などの任意の形状とすることができる。
【００２９】
図４ｂを参照すると、本実施形態のチャネル形成手段の第２の例は、柔軟な容器のビニール部材１２の内側面の少なくとも一部分に取り付けられた柔軟な容器よりも堅固な部材１２ｅとして実現することができる。すなわち、チャネル形成手段は、堅固な部材１２ｅの側面に形成される空間１５ａにチャネルを形成することができる。堅固な部材１２ｅは、液体燃料の放出時、ビニール部材１２が密着する場合でも、側面上に空間１５ａを形成できるように、例えば、四角断面を有する棒状の部材とすることができる。さらに、堅固な部材１２ｅは、その側面上に空間１５ａを効果的に形成するため、側面が凹状に形成された（側面に凹状の窪みが形成された）構造としてもよい。例えば、堅固な部材１２ｅを、断面がバーベル状の部材とすることができる。
【００３０】
図４ｃを参照すると、本実施形態のチャネル形成手段の第３の例は、柔軟な容器のビニール部材１２の内側面の少なくとも一部分に取り付けられた中空管１２ｆとすることができる。中空管１２ｆは、その内部に中空部１５ｂを有し、柔軟な容器の内部空間とコネクタの開口部との間に中空部１５ｂによる流動流路が形成されるように設けられる。
【００３１】
一方、このような中空管１２ｆは、１つの中空部１５ｂのほか、複数の中空部を備えた中空管で実現することができる。複数の中空部を備えた中空管において、各中空部は、互いに異なる長さを有するように設けることができる。例えば、中空管は、第１中空部が第１流動流路を形成し、第２中空部が第２流動流路を形成する一方で、第１中空部の末端部が中空管の末端部に位置し、第２中空部の末端部が中空管の中間部分に位置するように設けることができる。
【００３２】
図５は、本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能な追加の構成を説明するための概略図である。
【００３３】
図５を参照すると、本実施形態の燃料カートリッジ１０は、柔軟な容器１１と、柔軟な容器１１に結合されたコネクタ１３と、柔軟な容器１１の内部空間とコネクタ１３との間に液体燃料の第１流動流路及び第２流動流路を形成する第１中空管１２ｆ及び第２中空管１２ｇと、柔軟な容器１１の保護及び支持のために柔軟な容器１１を取り囲む外部容器１７とを備えてなる。
【００３４】
第１中空管１２ｆは、第１流動流路を形成する第１中空部を備え、第２中空管１２ｇは、第２流動流路を形成する第２中空部を備え、第２中空管１２ｇは、各中空管が柔軟な容器１１の互いに異なる領域に位置するように、第１中空管１２ｆの長さよりも短い長さを有するように設けられる。
【００３５】
外部容器１７は、柔軟な容器１１の運搬、保管、保護などの作用をし、プラスチック、木材、金属などの様々な材料で構成することができる。
【００３６】
コネクタ１３は、柔軟な容器１１から放出された液体燃料を移送する移送管との容易な連結のために外部容器１７に固定されるように連結し、外部容器１７の外に露出する。さらに、コネクタ１３は、移送管との容易な連結のために着脱可能な連結手段を備えることができる。
【００３７】
図６ａ及び図６ｂは、本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能なコネクタの断面図である。
【００３８】
図６ａ及び図６ｂを参照すると、本発明のコネクタは、フランジ１３ａ及び中空部を備える第１フレーム３０と、第１フレーム３０の内部面から一体的に延長し、第１フレーム３０の中空部を塞ぎ、貫通孔３１ａを備える第２フレーム３１と、貫通孔３１ａに嵌合されるバーベル状の第３フレーム３２と、第２フレーム３１と第３フレーム３２との間に設けられる弾性部材３４とを備えてなる。
【００３９】
第１フレーム３０は、ビニール部材１２の開口部を貫通し、第１フレーム３０のフランジ１３ａは、開口部の周縁に固定されるように連結される。ここで、ビニール部材１２とは、上で説明した本発明の燃料カートリッジ１０の柔軟な容器１１を構成するビニール部材を指す。第１フレーム３０の末端部には、結合溝３０ａが設けられる。結合溝３０ａは、ねじ山構造などの結合構造に代替することができる。
【００４０】
第３フレーム３２は、バーベル状の中間部に該当する胴部３２ａと、この胴部３２ａの一端に結合する頭部３３ａと、胴部３２ａの他端に結合するもう１つの頭部３３ｂとを備える。胴部３２ａは、中空部を備え、中空部と連結される側面開口部３３ｃを備える。また、もう１つの頭部３３ｂは、胴部３２ａの中空部と連結される貫通孔３３ｄを備える。第３フレーム３２の頭部３３ａは、第１フレーム３０の中空部よりも小さい断面積または直径を有する。
【００４１】
弾性部材３４は、第２フレーム３１と頭部３３ｂとの間で第３フレーム３２の胴部３２ａを取り囲むように設けられる。弾性部材３４は、燃料カートリッジの装着時、コネクタに結合する移送管の突出部から加えられる力Ｆによって圧縮される。弾性部材３４としては、コイル状のバネなどを用いることができる。
【００４２】
上記したコネクタの作用を説明すると、以下のとおりである。コネクタと移送管との連結時、第３フレーム３２に外部の力Ｆが加えられると、第３フレーム３２は、第２フレーム３１の貫通孔３１ａ中に一定部分押されて移動する。また、第３フレーム３２の胴部３２ａの側面開口部３３ｃが燃料カートリッジの柔軟な容器の内部空間に露出する。そのため、柔軟な容器の内部空間に貯蔵された燃料が第３フレーム３２の胴部３２ａの側面開口部３３ｃ、胴部３２ａの中空部、及び第３フレーム３２のもう１つの頭部３３ｂの貫通孔３３ｄを順次通過して外部へ放出される。次いで、コネクタと移送管との分離時、第３フレーム３２に加えられる外部の力Ｆが除去されると、第３フレーム３２は、弾性部材３４の弾性力により、第２フレーム３１の貫通孔３１ａを介して一定部分押されて移動する。続いて、第３フレーム３２の頭部３３ａが第２フレーム３１の貫通孔３１ａを塞ぎ、燃料カートリッジの柔軟な容器の内部空間に貯蔵された燃料が放出されないように作用する。
【００４３】
図７は、本発明の実施形態に係る燃料カートリッジを用いた燃料電池の概略図である。
【００４４】
同図を参照すると、本実施形態の燃料電池は、電気発生部４０と、上記した本発明の実施形態のいずれかに係る燃料カートリッジ１０と、燃料カートリッジ１０に貯蔵された液体燃料を放出させ、放出された液体燃料を電気発生部４０に供給する燃料供給装置４２と、電気発生部４０に酸化剤を供給する酸化剤供給装置４４とを備えてなる。
【００４５】
電気発生部４０は、高分子電解質膜と、この高分子電解質膜の両面に位置するアノード電極及びカソード電極からなる膜電極アセンブリ（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）とを備える。電気発生部４０は、アノード電極に供給される燃料とカソード電極に供給される酸化剤との電気化学的反応によって電気エネルギーを生成する。アノード電極に供給される燃料は、液体状の燃料または気体状の燃料を含む。電気発生部４０が燃料として気体燃料を用いる場合、本実施形態の燃料電池は、液体燃料を改質して水素に富む気体燃料を発生させる燃料改質装置を追加して備えることができる。前記電気発生部４０は、高分子電解質型燃料電池方式のスタックまたは直接メタノール型燃料電池方式のスタックとして実現することができる。
【００４６】
高分子電解質型燃料電池の場合、燃料改質装置は、改質原料と水蒸気とを高温の環境にて接触させ、水素を主成分とする改質ガスを生成する水蒸気改質装置として実現することができ、水蒸気改質装置の改質触媒としては、ニッケル（Ｎｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、またはルテニウム（Ｒｕ）系の触媒を使用することができる。
【００４７】
燃料カートリッジ１０に貯蔵される液体燃料としては、メタノール、エタノール、石油などの炭化水素系燃料や液体状のバイオマスなどを使用することができる。
【００４８】
燃料供給装置４２は、燃料カートリッジ１０に貯蔵された液体燃料を任意の圧力で押し出して移送可能な装置を備える。燃料供給装置４２は、着脱が容易な移送管を介して燃料カートリッジに連結することができる。燃料供給装置４２としては、液体ポンプなどを用いることができる。
【００４９】
酸化剤供給装置４４は、電気発生部４０のカソード電極に酸化剤を供給する装置である。酸化剤としては、空気、純酸素などを用いることができる。酸化剤供給装置には、送風機、コンプレッサ、空気ポンプなどを用いることができるが、定量の流動制御が容易でかつ値段の安い空気ポンプを用いることが好ましい。空気ポンプとしては、ロータリベーンポンプ、ダイヤフラムポンプなどを用いることができる。
【００５０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来技術の燃料タンクを示す図である。
【図２ａ】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジの正面図である。
【図２ｂ】図２ａの燃料カートリッジの側面図である。
【図３ａ】比較例に係る燃料カートリッジの作動原理を説明するための図である。
【図３ｂ】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジの作動原理を説明するための図である。
【図４ａ】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能なチャネル形成手段の概略図である。
【図４ｂ】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能なチャネル形成手段の概略図である。
【図４ｃ】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能なチャネル形成手段の概略図である。
【図５】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能な追加の構成を説明するための概略図である。
【図６ａ】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能なコネクタの断面図である。
【図６ｂ】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能なコネクタの断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジを用いた燃料電池のブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 燃料カートリッジ
１１ 柔軟な容器
１３ コネクタ
１５ チャネル形成手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビニールパック構造の燃料カートリッジに関し、特に、柔軟な容器に貯蔵された燃料の放出時、流出口付近で容器の両面が密着して燃料の流出が妨げられることを防止することのできる燃料電池用の燃料カートリッジ及びこれを用いた燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、水素エネルギーから電気エネルギーを発生させる未来型の環境に配慮した新エネルギーである。燃料電池は、燃料の酸化によって生じる化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換させる高効率の無公害発電装置である。燃料電池の燃料としては、水素のほか、メタンや天然ガスなどの化石燃料を使用する気体状燃料、及びメタノールやヒドラジンなどの液体状燃料を使用することができる。これらの燃料電池は、電解質の種類に応じて、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物型燃料電池、高分子電解質型燃料電池、アルカリ燃料電池などに分類することができ、これらの燃料電池は、基本的に同じ原理によって作動するが、これら燃料電池のそれぞれに用いられる燃料、運転温度、触媒、電解質などは互いに異なる。
【０００３】
上記した燃料電池のうち、高分子電解質型燃料電池（ＰＥＭＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）は、高分子膜を電解質として使用するため、電解質による腐食や蒸発の危険がなく、単位面積あたり高い電流密度を得ることができ、また、その他の燃料電池に比べて出力特性がはるかに高くかつ作動温度が低いため、自動車などに電力を供給するための移動用電源、住宅や公共ビルなどに電力を供給するための分散用電源、及び電子機器などに電力を供給するための小型電源としての開発が盛んに行われている。
【０００４】
高分子膜を電解質として使用するもう１つの燃料電池として、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）があるが、これは、燃料改質器を用いることなく、メタノールなどのような液状の燃料を直接使用し、１００℃未満の作動温度にて運転されるため、携帯用電源または小型電源として適するという長所がある。
【０００５】
上記した高分子電解質型燃料電池や直接メタノール型燃料電池に燃料を供給する燃料供給装置としては、追加の燃料供給が容易な構造として燃料カートリッジが多く利用されている。また、燃料カートリッジの製作には、小型燃料電池の体積及び重量を減少させるため、ビニールパックの利用が可能である。このような燃料カートリッジの例が、特許文献１に開示されている。
【０００６】
図１は、特許文献１に開示された従来技術の燃料タンクを示す図である。同図に示すように、従来技術の燃料タンク１は、外装容器２内のメタノールを収容する空間Ａに設けられる袋状の隔壁５と、外装容器２の内部の一方から押圧バネ７の弾性によって隔壁５を押圧するように設けられるプランジャ３と、プランジャ３と隔壁５との間に設けられる弾性体８と、隔壁５内に貯蔵された液体燃料の出入のための開口部にホルダー９を固定させる○リング６とを備える。ホルダー９には、中空部４ａを有するクイックコネクタ４が連結されている。
【０００７】
このような燃料タンク１において、プランジャ３は、隔壁５内に貯蔵された液体燃料を押し出すために、押圧バネ７の弾性力によって隔壁５の一側面を押圧するための手段であり、弾性体８は、隔壁５の収縮時にシワがよった際にも良好な接触状態を保持し、隔壁５内のメタノールを円滑に押し出すための手段である。
【０００８】
このような燃料タンク１は、袋状の隔壁５、プランジャ３、押圧バネ７、弾性体８を用いることで、燃料利用率を高められる燃料タンクを提供する。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３２５９８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、上述した従来技術の燃料タンク１では、袋状の隔壁５がビニールパックのような柔軟な容器である場合、燃料の放出による隔壁５の収縮時、ホルダー９が連結されている開口部付近で隔壁５が互いに密着して開口部を塞ぐことがあるという問題があった。この場合、隔壁５内に残っている燃料はこれ以上放出することができないため、上記燃料タンクの燃料利用率は減少する。また、上述した従来技術の燃料タンク１は、液体燃料を貯蔵する隔壁５の一側面を効果的に押圧するために、プランジャ３、押圧バネ７、弾性体８を備えることから、燃料タンク１の体積及び重量が増加するという短所がある。
【００１１】
そこで、本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、内部空間に貯蔵される燃料の利用率を高める一方で、軽量化及び小型化に適した簡単な構造の燃料カートリッジを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、上記燃料カートリッジを用いることで、軽量化及び小型化に適した燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によると、液体燃料を貯蔵するための内部空間を有する柔軟な容器と、前記柔軟な容器に連結され、前記液体燃料の放出のための開口部を備えるコネクタと、前記内部空間と前記コネクタとの間に設けられ、前記コネクタ付近において前記柔軟な容器が密着状態にある場合に、前記液体燃料の放出のために前記内部空間と前記コネクタの開口部とを連結する流動流路を形成するチャネル形成手段と、を備える燃料カートリッジが提供される。
【００１４】
ここで、本発明で言う「柔軟な容器」とは、外力により変形するいわゆる可塑性（ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ）を有する材料により形成された容器のことをいい、例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、及びこれらの組み合わせの中から選ばれるいずれかの材料や、高分子材料またはシート状のプラスチック材料により形成される。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の他の観点によると、電解質膜、該電解質膜の両面に位置するアノード電極及びカソード電極を有し、前記アノード電極に供給される燃料と前記カソード電極に供給される酸化剤との電気化学的反応によって電気エネルギーを生成する電気発生部と、前記電気発生部に前記燃料を供給する上記燃料カートリッジと、を備える燃料電池が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、柔軟な容器を用いた燃料カートリッジに貯蔵される液体燃料の利用率を高めることができ、これにより、同じ燃料供給量に対して燃料カートリッジの体積及び重量を減少させることができる。このような燃料カートリッジを用いれば、従来の燃料電池よりも軽量化及び小型化した燃料電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
図２ａは、本発明の一実施形態に係る燃料カートリッジの正面図である。図２ｂは、図２ａの燃料カートリッジの側面図である。
【００１９】
図２ａ及び図２ｂを参照すると、本実施形態の燃料カートリッジ１０は、液体燃料を貯蔵する柔軟な容器１１と、液体燃料の送出及び送入のために柔軟な容器１１に連結されるコネクタ１３と、柔軟な容器１１の内部空間に延長し、その一方の末端部がコネクタ１３に隣接して位置し、柔軟な容器１１の収縮時、柔軟な容器１１の内部で液体燃料の流動流路を確保するチャネル形成手段１５とを備える。
【００２０】
柔軟な容器１１は、内部空間に液体燃料が貯蔵されたとき、所望の体積に膨張するように一部分が折り畳まれた状態で、その周縁が接合されたビニール部材１２で実現することができる。図２ａをみると、ビニール部材１２は、２枚のビニール部材１２からなり、それぞれの中間部分が同図紙面の内側に折り畳まれた一対の角１２ａと、この角１２ａが折り畳まれた方向の反対方向に折り畳まれた他の一対の角１２ｂとを備え、２枚のビニール部材１２は、その周縁１２ｃが接合されて内部空間を有する袋状に一体化される。
【００２１】
柔軟な容器１１は、高分子材料またはシート状のプラスチック材料で実現することができる。例えば、柔軟な容器１１は、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、及びこれらの組み合わせの中から選ばれるいずれかの材料で実現することができる。
【００２２】
コネクタ１３は、柔軟な容器１１の開口部に連結され、柔軟な容器１１に貯蔵された液体燃料を放出させ、電気発生部に供給するための燃料供給装置、例えば、燃料ポンプと柔軟な容器１１とを連結するための手段である。コネクタ１３のフランジ１３ａは、柔軟な容器１１の開口部の内側周縁に接合する。コネクタ１３は、柔軟な容器１１に貯蔵された液体の出入のための開口部１３ｂを備える。前記コネクタ１３は、例えば、プラスチック材料で形成することができる。
【００２３】
チャネル形成手段１５は、柔軟な容器１１に連結されたコネクタ１３から柔軟な容器１１の内部空間に延長するように設けられる。チャネル形成手段１５は、柔軟な容器１１の２つのビニール部材１２が密着して柔軟な容器１１の内部に貯蔵された液体が円滑に放出できない場合、柔軟な容器１１の内部空間とコネクタ１３の開口部１３ｂとの間に液体の流動流路を形成し、柔軟な容器１１内の液体のほとんどが円滑に流出するように作用する。
【００２４】
図３ａは、比較例に係る燃料カートリッジの作動原理を説明するための図である。図３ｂは、本発明の実施形態に係る燃料カートリッジの作動原理を説明するための図である。
【００２５】
図３ａに示すように、比較例に係る燃料カートリッジ１０ａは、柔軟な容器１１と、柔軟な容器１１に結合されたコネクタ１３とで構成される。燃料カートリッジ１０ａにおいて、柔軟な容器１１に貯蔵された液体燃料が燃料供給装置により強制的に放出されると、柔軟な容器１１は収縮して両面のビニール部材１２が密着する。特に、コネクタ１３付近で柔軟な容器１１の２つのビニール部材１２が密着すると、柔軟な容器１１の内部空間に貯蔵された液体燃料は、燃料供給装置の出力がある程度増加しても、コネクタ１３の開口部１３ｂを介して外部に放出できずに、液体燃料が柔軟な容器１１内に残留する。
【００２６】
しかし、本発明の燃料カートリッジ１０では、図３ｂに示すように、液体燃料の放出時、コネクタ１３付近で柔軟な容器１１の２つのビニール部材１２が密着する場合でも、チャネル形成手段１５が密着した２つのビニール部材１２の間の少なくとも一部分に空間を形成し、すなわち、柔軟な容器１１の内部空間とコネクタ１３の開口部との間に液体燃料のチャネル（流動経路）を形成し、柔軟な容器１１内に残っている液体燃料のほとんどが円滑に放出できるように作用する。
【００２７】
図４ａから図４ｃは、本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能なチャネル形成手段の例を示す概略図である。
【００２８】
図４ａを参照すると、本実施形態のチャネル形成手段の第１の例は、柔軟な容器のビニール部材１２に設けられた少なくとも１つのシワ部１２ｄで実現することができる。すなわち、チャネル形成手段は、２つのシワ部１２ｄの間の空間や各シワ部１２ｄの側面に形成される空間１５ａにチャネルを形成することができる。シワ部１２ｄは、ビニール部材１２における他の部分よりも堅固になるように、ビニール部材１２の一部分を折り曲げて重ねた部分を接合して形成された部分を指す。シワ部１２ｄは、液体燃料の放出時、２つのビニール部材１２が密着する場合でも、柔軟な容器１１の内部空間とコネクタ１３の開口部１３ｂとを連結する少なくとも１つの連続的な空間１５ａさえ有していれば、直線状、波形状、櫛状などの任意の形状とすることができる。
【００２９】
図４ｂを参照すると、本実施形態のチャネル形成手段の第２の例は、柔軟な容器のビニール部材１２の内側面の少なくとも一部分に取り付けられた柔軟な容器よりも堅固な部材１２ｅとして実現することができる。すなわち、チャネル形成手段は、堅固な部材１２ｅの側面に形成される空間１５ａにチャネルを形成することができる。堅固な部材１２ｅは、液体燃料の放出時、ビニール部材１２が密着する場合でも、側面上に空間１５ａを形成できるように、例えば、四角断面を有する棒状の部材とすることができる。さらに、堅固な部材１２ｅは、その側面上に空間１５ａを効果的に形成するため、側面が凹状に形成された（側面に凹状の窪みが形成された）構造としてもよい。例えば、堅固な部材１２ｅを、断面がバーベル状の部材とすることができる。
【００３０】
図４ｃを参照すると、本実施形態のチャネル形成手段の第３の例は、柔軟な容器のビニール部材１２の内側面の少なくとも一部分に取り付けられた中空管１２ｆとすることができる。中空管１２ｆは、その内部に中空部１５ｂを有し、柔軟な容器の内部空間とコネクタの開口部との間に中空部１５ｂによる流動流路が形成されるように設けられる。
【００３１】
一方、このような中空管１２ｆは、１つの中空部１５ｂのほか、複数の中空部を備えた中空管で実現することができる。複数の中空部を備えた中空管において、各中空部は、互いに異なる長さを有するように設けることができる。例えば、中空管は、第１中空部が第１流動流路を形成し、第２中空部が第２流動流路を形成する一方で、第１中空部の末端部が中空管の末端部に位置し、第２中空部の末端部が中空管の中間部分に位置するように設けることができる。
【００３２】
図５は、本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能な追加の構成を説明するための概略図である。
【００３３】
図５を参照すると、本実施形態の燃料カートリッジ１０は、柔軟な容器１１と、柔軟な容器１１に結合されたコネクタ１３と、柔軟な容器１１の内部空間とコネクタ１３との間に液体燃料の第１流動流路及び第２流動流路を形成する第１中空管１２ｆ及び第２中空管１２ｇと、柔軟な容器１１の保護及び支持のために柔軟な容器１１を取り囲む外部容器１７とを備えてなる。
【００３４】
第１中空管１２ｆは、第１流動流路を形成する第１中空部を備え、第２中空管１２ｇは、第２流動流路を形成する第２中空部を備え、第２中空管１２ｇは、各中空管が柔軟な容器１１の互いに異なる領域に位置するように、第１中空管１２ｆの長さよりも短い長さを有するように設けられる。
【００３５】
外部容器１７は、柔軟な容器１１の運搬、保管、保護などの作用をし、プラスチック、木材、金属などの様々な材料で構成することができる。
【００３６】
コネクタ１３は、柔軟な容器１１から放出された液体燃料を移送する移送管との容易な連結のために外部容器１７に固定されるように連結し、外部容器１７の外に露出する。さらに、コネクタ１３は、移送管との容易な連結のために着脱可能な連結手段を備えることができる。
【００３７】
図６ａ及び図６ｂは、本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能なコネクタの断面図である。
【００３８】
図６ａ及び図６ｂを参照すると、本発明のコネクタは、フランジ１３ａ及び中空部を備える第１フレーム３０と、第１フレーム３０の内部面から一体的に延長し、第１フレーム３０の中空部を塞ぎ、貫通孔３１ａを備える第２フレーム３１と、貫通孔３１ａに嵌合されるバーベル状の第３フレーム３２と、第２フレーム３１と第３フレーム３２との間に設けられる弾性部材３４とを備えてなる。
【００３９】
第１フレーム３０は、ビニール部材１２の開口部を貫通し、第１フレーム３０のフランジ１３ａは、開口部の周縁に固定されるように連結される。ここで、ビニール部材１２とは、上で説明した本発明の燃料カートリッジ１０の柔軟な容器１１を構成するビニール部材を指す。第１フレーム３０の末端部には、結合溝３０ａが設けられる。結合溝３０ａは、ねじ山構造などの結合構造に代替することができる。
【００４０】
第３フレーム３２は、バーベル状の中間部に該当する胴部３２ａと、この胴部３２ａの一端に結合する頭部３３ａと、胴部３２ａの他端に結合するもう１つの頭部３３ｂとを備える。胴部３２ａは、中空部を備え、中空部と連結される側面開口部３３ｃを備える。また、もう１つの頭部３３ｂは、胴部３２ａの中空部と連結される貫通孔３３ｄを備える。第３フレーム３２の頭部３３ａは、第１フレーム３０の中空部よりも小さい断面積または直径を有する。
【００４１】
弾性部材３４は、第２フレーム３１と頭部３３ｂとの間で第３フレーム３２の胴部３２ａを取り囲むように設けられる。弾性部材３４は、燃料カートリッジの装着時、コネクタに結合する移送管の突出部から加えられる力Ｆによって圧縮される。弾性部材３４としては、コイル状のバネなどを用いることができる。
【００４２】
上記したコネクタの作用を説明すると、以下のとおりである。コネクタと移送管との連結時、第３フレーム３２に外部の力Ｆが加えられると、第３フレーム３２は、第２フレーム３１の貫通孔３１ａ中に一定部分押されて移動する。また、第３フレーム３２の胴部３２ａの側面開口部３３ｃが燃料カートリッジの柔軟な容器の内部空間に露出する。そのため、柔軟な容器の内部空間に貯蔵された燃料が第３フレーム３２の胴部３２ａの側面開口部３３ｃ、胴部３２ａの中空部、及び第３フレーム３２のもう１つの頭部３３ｂの貫通孔３３ｄを順次通過して外部へ放出される。次いで、コネクタと移送管との分離時、第３フレーム３２に加えられる外部の力Ｆが除去されると、第３フレーム３２は、弾性部材３４の弾性力により、第２フレーム３１の貫通孔３１ａを介して一定部分押されて移動する。続いて、第３フレーム３２の頭部３３ａが第２フレーム３１の貫通孔３１ａを塞ぎ、燃料カートリッジの柔軟な容器の内部空間に貯蔵された燃料が放出されないように作用する。
【００４３】
図７は、本発明の実施形態に係る燃料カートリッジを用いた燃料電池の概略図である。
【００４４】
同図を参照すると、本実施形態の燃料電池は、電気発生部４０と、上記した本発明の実施形態のいずれかに係る燃料カートリッジ１０と、燃料カートリッジ１０に貯蔵された液体燃料を放出させ、放出された液体燃料を電気発生部４０に供給する燃料供給装置４２と、電気発生部４０に酸化剤を供給する酸化剤供給装置４４とを備えてなる。
【００４５】
電気発生部４０は、高分子電解質膜と、この高分子電解質膜の両面に位置するアノード電極及びカソード電極からなる膜電極アセンブリ（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）とを備える。電気発生部４０は、アノード電極に供給される燃料とカソード電極に供給される酸化剤との電気化学的反応によって電気エネルギーを生成する。アノード電極に供給される燃料は、液体状の燃料または気体状の燃料を含む。電気発生部４０が燃料として気体燃料を用いる場合、本実施形態の燃料電池は、液体燃料を改質して水素に富む気体燃料を発生させる燃料改質装置を追加して備えることができる。前記電気発生部４０は、高分子電解質型燃料電池方式のスタックまたは直接メタノール型燃料電池方式のスタックとして実現することができる。
【００４６】
高分子電解質型燃料電池の場合、燃料改質装置は、改質原料と水蒸気とを高温の環境にて接触させ、水素を主成分とする改質ガスを生成する水蒸気改質装置として実現することができ、水蒸気改質装置の改質触媒としては、ニッケル（Ｎｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、またはルテニウム（Ｒｕ）系の触媒を使用することができる。
【００４７】
燃料カートリッジ１０に貯蔵される液体燃料としては、メタノール、エタノール、石油などの炭化水素系燃料や液体状のバイオマスなどを使用することができる。
【００４８】
燃料供給装置４２は、燃料カートリッジ１０に貯蔵された液体燃料を任意の圧力で押し出して移送可能な装置を備える。燃料供給装置４２は、着脱が容易な移送管を介して燃料カートリッジに連結することができる。燃料供給装置４２としては、液体ポンプなどを用いることができる。
【００４９】
酸化剤供給装置４４は、電気発生部４０のカソード電極に酸化剤を供給する装置である。酸化剤としては、空気、純酸素などを用いることができる。酸化剤供給装置には、送風機、コンプレッサ、空気ポンプなどを用いることができるが、定量の流動制御が容易でかつ値段の安い空気ポンプを用いることが好ましい。空気ポンプとしては、ロータリベーンポンプ、ダイヤフラムポンプなどを用いることができる。
【００５０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来技術の燃料タンクを示す図である。
【図２ａ】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジの正面図である。
【図２ｂ】図２ａの燃料カートリッジの側面図である。
【図３ａ】比較例に係る燃料カートリッジの作動原理を説明するための図である。
【図３ｂ】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジの作動原理を説明するための図である。
【図４ａ】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能なチャネル形成手段の概略図である。
【図４ｂ】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能なチャネル形成手段の概略図である。
【図４ｃ】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能なチャネル形成手段の概略図である。
【図５】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能な追加の構成を説明するための概略図である。
【図６ａ】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能なコネクタの断面図である。
【図６ｂ】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジに採用可能なコネクタの断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る燃料カートリッジを用いた燃料電池のブロック図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 燃料カートリッジ
１１ 柔軟な容器
１３ コネクタ
１５ チャネル形成手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を貯蔵するための内部空間を有する柔軟な容器と、
前記柔軟な容器に連結され、前記液体燃料の放出のための開口部を備えるコネクタと、
前記内部空間と前記コネクタとの間に設けられ、前記コネクタ付近において前記柔軟な容器が密着状態にある場合に、前記液体燃料の放出のために前記内部空間と前記コネクタの開口部とを連結する流動流路を形成するチャネル形成手段と、
を備えることを特徴とする、燃料カートリッジ。
【請求項２】
前記チャネル形成手段は、前記柔軟な容器の一部分が他の部分よりも堅固になるように、前記柔軟な容器の一部分を折曲して重ねることにより形成されたシワ部であり、前記シワ部の周囲の空間に前記流動経路を形成することを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項３】
前記チャネル形成手段は、前記柔軟な容器の内部側の面に取り付けられる前記柔軟容器よりも堅固な部材であり、前記堅固な部材の側面側の空間に前記流動経路を形成することを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項４】
前記堅固な部材は、四角断面を有する部材であることを特徴とする、請求項３に記載の燃料カートリッジ。
【請求項５】
前記チャネル形成手段は、前記柔軟な容器の内部側の面に固定された内部に中空部を有する中空管であり、前記中空部に前記流動経路を形成することを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項６】
前記中空管は、第１流動流路が形成される第１中空部及び第２流動流路が形成される第第２中空部を有し、前記第１中空部の末端部は、前記中空管の末端部に位置し、前記第２中空部の末端部は、前記中空管の中間部分に位置することを特徴とする、請求項５に記載の燃料カートリッジ。
【請求項７】
前記柔軟な容器は、高分子材料またはシート状のプラスチック材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項８】
前記柔軟な容器は、２枚のシート状のプラスチック材料の周縁が接合された袋状のビニール部材からなることを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項９】
前記柔軟な容器の周囲を取り囲み、前記コネクタを露出させる外部容器をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項１０】
前記コネクタのフランジは、前記柔軟な容器の開口部に固定されるように連結されることを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項１１】
前記コネクタは、前記液体燃料の移送のための移送管を着脱可能に連結する連結手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項１２】
前記コネクタは、前記開口部の開度を自身の弾性力により開放及び閉鎖する開度調節手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項１３】
前記液体燃料は、水素を含有する液体状燃料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項１４】
電解質膜、該電解質膜の両面に位置するアノード電極及びカソード電極を有し、前記アノード電極に供給される燃料と前記カソード電極に供給される酸化剤との電気化学的反応によって電気エネルギーを生成する電気発生部と、
前記電気発生部に前記燃料を供給する燃料カートリッジと、
を備える燃料電池であって、
前記燃料カートリッジは、
液体燃料を貯蔵するための内部空間を有する柔軟な容器と、
前記柔軟な容器に連結され、前記液体燃料の放出のための開口部を備えるコネクタと、
前記内部空間と前記コネクタとの間に設けられ、前記コネクタ付近において前記柔軟な容器が密着状態にある場合に、前記液体燃料の放出のために前記内部空間と前記コネクタの開口部とを連結する流動流路を形成するチャネル形成手段と、
を備えることを特徴とする、燃料電池。
【請求項１５】
前記燃料カートリッジに貯蔵された前記燃料を任意の圧力で放出させ、前記放出された燃料を前記電気発生部に供給する燃料供給装置をさらに備えることを特徴とする、請求項１４に記載の燃料電池。
【請求項１６】
前記電気発生部に前記酸化剤を供給する酸化剤供給装置をさらに備えることを特徴とする、請求項１４に記載の燃料電池。
【請求項１】
液体燃料を貯蔵するための内部空間を有する柔軟な容器と、
前記柔軟な容器に連結され、前記液体燃料の放出のための開口部を備えるコネクタと、
前記内部空間と前記コネクタとの間に設けられ、前記コネクタ付近において前記柔軟な容器が密着状態にある場合に、前記液体燃料の放出のために前記内部空間と前記コネクタの開口部とを連結する流動流路を形成するチャネル形成手段と、
を備えることを特徴とする、燃料カートリッジ。
【請求項２】
前記チャネル形成手段は、前記柔軟な容器の一部分が他の部分よりも堅固になるように、前記柔軟な容器の一部分を折曲して重ねることにより形成されたシワ部であり、前記シワ部の周囲の空間に前記流動経路を形成することを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項３】
前記チャネル形成手段は、前記柔軟な容器の内部側の面に取り付けられる前記柔軟容器よりも堅固な部材であり、前記堅固な部材の側面側の空間に前記流動経路を形成することを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項４】
前記堅固な部材は、四角断面を有する部材であることを特徴とする、請求項３に記載の燃料カートリッジ。
【請求項５】
前記チャネル形成手段は、前記柔軟な容器の内部側の面に固定された内部に中空部を有する中空管であり、前記中空部に前記流動経路を形成することを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項６】
前記中空管は、第１流動流路が形成される第１中空部及び第２流動流路が形成される第第２中空部を有し、前記第１中空部の末端部は、前記中空管の末端部に位置し、前記第２中空部の末端部は、前記中空管の中間部分に位置することを特徴とする、請求項５に記載の燃料カートリッジ。
【請求項７】
前記柔軟な容器は、高分子材料またはシート状のプラスチック材料からなることを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項８】
前記柔軟な容器は、２枚のシート状のプラスチック材料の周縁が接合された袋状のビニール部材からなることを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項９】
前記柔軟な容器の周囲を取り囲み、前記コネクタを露出させる外部容器をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項１０】
前記コネクタのフランジは、前記柔軟な容器の開口部に固定されるように連結されることを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項１１】
前記コネクタは、前記液体燃料の移送のための移送管を着脱可能に連結する連結手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項１２】
前記コネクタは、前記開口部の開度を自身の弾性力により開放及び閉鎖する開度調節手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項１３】
前記液体燃料は、水素を含有する液体状燃料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の燃料カートリッジ。
【請求項１４】
電解質膜、該電解質膜の両面に位置するアノード電極及びカソード電極を有し、前記アノード電極に供給される燃料と前記カソード電極に供給される酸化剤との電気化学的反応によって電気エネルギーを生成する電気発生部と、
前記電気発生部に前記燃料を供給する燃料カートリッジと、
を備える燃料電池であって、
前記燃料カートリッジは、
液体燃料を貯蔵するための内部空間を有する柔軟な容器と、
前記柔軟な容器に連結され、前記液体燃料の放出のための開口部を備えるコネクタと、
前記内部空間と前記コネクタとの間に設けられ、前記コネクタ付近において前記柔軟な容器が密着状態にある場合に、前記液体燃料の放出のために前記内部空間と前記コネクタの開口部とを連結する流動流路を形成するチャネル形成手段と、
を備えることを特徴とする、燃料電池。
【請求項１５】
前記燃料カートリッジに貯蔵された前記燃料を任意の圧力で放出させ、前記放出された燃料を前記電気発生部に供給する燃料供給装置をさらに備えることを特徴とする、請求項１４に記載の燃料電池。
【請求項１６】
前記電気発生部に前記酸化剤を供給する酸化剤供給装置をさらに備えることを特徴とする、請求項１４に記載の燃料電池。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図４ｃ】
【図５】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１９８５８６（Ｐ２００８−１９８５８６Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２６５７８（Ｐ２００７−１２６５７８）
【出願日】平成１９年５月１１日（２００７．５．１１）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１１日（２００７．５．１１）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
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