燃料カートリッジ
【課題】携帯電話、ノート型パソコン、ＰＤＡ、デジタルカメラ及び電子手帳などの携帯用電子機器の電源として用いられる小型の燃料電池用に好適な燃料カートリッジを提供する。
【解決手段】燃料電池本体に連結自在となる燃料カートリッジであって、該燃料カートリッジは、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋１０と、該燃料貯蔵袋を収容すると共に、燃料貯蔵袋単体での最大燃料貯蔵量以下の内容積となる外容器２０とから構成されたことを特徴とする燃料カートリッジＡ。
【効果】 燃料カートリッジの耐温度性を高めることができ、加熱時の耐久性に優れると共に、液体燃料を燃料電池本体へ安定的に供給することができる。
【解決手段】燃料電池本体に連結自在となる燃料カートリッジであって、該燃料カートリッジは、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋１０と、該燃料貯蔵袋を収容すると共に、燃料貯蔵袋単体での最大燃料貯蔵量以下の内容積となる外容器２０とから構成されたことを特徴とする燃料カートリッジＡ。
【効果】 燃料カートリッジの耐温度性を高めることができ、加熱時の耐久性に優れると共に、液体燃料を燃料電池本体へ安定的に供給することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料カートリッジに関し、更に詳しくは、携帯電話、ノート型パソコン、ＰＤＡ、デジタルカメラ及び電子手帳などの携帯用電子機器の電源として用いられる小型の燃料電池用に好適な燃料カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池は、空気電極層、電解質層及び燃料電極層が積層された燃料電池セルと、燃料電極層に還元剤としての燃料を供給するための燃料供給部と、空気電極層に酸化剤としての空気を供給するための空気供給部とからなり、燃料と空気中の酸素とによって燃料電池セル内で電気化学反応を生じさせ、外部に電力を得るようにした電池であり種々の形式のものが開発されている。
【０００３】
近年、環境問題や省エネルギーに対する意識の高まりにより、クリーンなエネルギー源としての燃料電池を、各種用途に用いることが検討されており、特に、メタノールと水を含む液体燃料を直接供給するだけで発電できる燃料電池が注目されてきている（例えば、特許文献１及び２参照）。
これらの中でも、送液ポンプや送気ポンプなどの補機を使用せずに、燃料カートリッジ等に充填されたメタノール水溶液等の供給に毛管力を利用した小型化に好適なパッシブ型の各液体燃料電池等が知られている（例えば、特許文献３〜５参照）。
【０００４】
これらの燃料電池に用いる燃料カートリッジとしては、例えば、燃料室に、容易に破れず、燃料が染み出すことが無い物質からできた燃料袋を用いて、燃料の体積の変化に対応してカートリッジの見掛け体積を変化し得る機構を備えた燃料カートリッジが知られている（例えば、特許文献６参照）。この燃料カートリッジに用いる燃料袋は、外容積に対する燃料充填効率が高い点、燃料カートリッジを透明体で構成すれば燃料袋の変形度合いに応じて残量を視認できる点、カートリッジの向きによらず燃料供給が可能な点及び形状の自由度が高い点などの利点がある。
【０００５】
しかしながら、揮発性の高いメタノール等を充填した燃料袋は、燃料電池の稼動による加熱等により容易に膨張し、気密性が失われるという課題がある。例えば、ラミネートパウチによる燃料袋では、膨張により接着部分に応力が集中し、接着層と基材層とが剥離し気密性が失われるデラミネーションという現象が発生する。
【０００６】
特に、７０℃以上の高温下では、メタノールの蒸気圧が１２４ＫＰａ以上に達するため、パウチ単体では容易にデラミネーションが発生し、パウチ袋が破裂することで機密性が失われる。ラミネートパウチの接着層の厚みを増やすことで、パウチ袋の耐圧性は多少高めることができるが、１２４ＫＰａの圧力差に耐えられないという課題があり、燃料電池本体に直接液体燃料を安定的に供給することができないのが現状である。
【特許文献１】特開平５−２５８７６０号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献２】特開平５−３０７９７０号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献３】特開昭５９−６６０６６号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献４】特開平６−１８８００８号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献５】特開２００３−２２９１５８号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献６】特開２００６−２４４００号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の燃料カートリッジにおける課題及び現状に鑑み、これを解消するためになされたものであり、燃料カートリッジの耐温度性を高めることにより、稼動の際の加熱時の耐久性に優れると共に、液体燃料を燃料電池本体へ安定的に供給することができる燃料カートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記従来の課題等について、鋭意検討した結果、燃料電池本体に連結自在となる燃料カートリッジにおいて、液体燃料を充填してなる変形可能な特定構造の可撓性袋からなる燃料貯蔵袋と、該燃料貯蔵袋を収容する特定構造の外容器とから少なくとも構成することにより、上記目的の燃料カートリッジが得られることに成功し、本発明を完成するに至ったのである。
【０００９】
すなわち、本発明は、次の（１）〜（１４）に存する。
（１） 燃料電池本体に連結自在となる燃料カートリッジであって、該燃料カートリッジは、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋と、該燃料貯蔵袋を収容すると共に、燃料貯蔵袋単体での最大燃料貯蔵量以下の内容積となる外容器とから構成されたことを特徴とする燃料カートリッジ。
（２） 燃料貯蔵袋は、ラミネートフィルムを３方シール袋形状、２方シール袋形状、もしくは、ピロー袋形状に成型してあり、かつ、その接着部がそれぞれ折り返された状態で、外容器に収納されていることを特徴とする上記（１）に記載の燃料カートリッジ。
（３） 燃料貯蔵袋は、長さ方向、幅方向、高さ方向の少なくとも一つの断面線長が、外容器での燃料貯蔵袋が接する部分の内断面線長よりも長く設定されていることを特徴とする上記（１）に記載の燃料カートリッジ。
（４） ラミネートフィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂からなる厚さ２０〜２００μｍの接着層を有することを特徴とする上記（２）又は（３）に記載の燃料カートリッジ。
（５） ラミネートフィルムは、アルミ箔、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、アルミ若しくはシリカ蒸着フィルムからなる厚さ５〜１００μｍのバリア層を有することを特徴とする上記（２）〜（４）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（６） ラミネートフィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、セロハン、紙、布、不織布からなる厚み１０〜１０００μｍの表面層を有することを特徴とする上記（２）〜（５）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（７） 外容器は、合成樹脂、ガラス、金属からなる容器であることを特徴とする上記（１）〜（６）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（８） 外容器は、完全に密閉されておらず、その内部に空気を取り込める構造であることを特徴とする上記（１）〜（７）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（９） ラミネートパウチには、液体燃料を排出するための弁体が挿入された燃料排出部材が接着され、かつ、燃料排出部材は、ラミネートフィルムとラミネートフィルムの接着部に挿入されておらず、ラミネートフィルムに貫通口を設け、該貫通口に燃料排出部を接着し、かつ、燃料排出部とラミネートフィルムとの接着部が、ラミネートフィルムの貫通口の周囲を覆う状態で接着されていことを特徴とする上記（２）〜（６）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（１０） 燃料貯蔵袋内の空気の常温常圧下での体積は、液体燃料の体積の１０％以下であることを特徴とする上記（１）〜（９）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（１１） 液体燃料の充填体積は、外容器に収容された状態での燃料貯蔵袋の容量（体積）の９９％以下であることを特徴とする上記（１）〜（１０）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（１２） 燃料貯蔵袋内の空気の常温常圧下での体積Ａと、液体燃料の充填量（体積）Ｆと、外容器に収容された状態での燃料貯蔵袋の容量Ｐとが次式に従うことを特徴とする上記（１）〜（１１）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
Ａ／〔Ｐ−（Ｆ＋Ａ）〕＜０．１
（１３） 液体燃料は、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料であることを特徴とする上記（１）〜（１２）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
(１４) 液体燃料は、溶存酸素濃度が、５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下であることを特徴とする上記（１）〜（１３）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、燃料貯蔵袋である可撓性袋をその最大容積よりも小さな内容積の外容器で覆うことにより、可撓性袋内の液体燃料が揮発し内部が加圧されても、その内圧を可撓性袋自体ではなく、その外側の外容器で押さえることができるため、可撓性袋の耐内圧性に依ることなく、燃料カートリッジの耐温度性を高めることができるので、加熱時の耐久性に優れると共に、液体燃料を燃料電池本体へ安定的に供給することができる燃料カートリッジが提供される。
請求項２の発明によれば、外容器内でのラミネートフィルムから構成される燃料貯蔵袋の強度の確保ができ、しかも、この燃料貯蔵袋を簡便に作製することができる。
請求項３の発明によれば、燃料貯蔵袋の断面の線長が、外容器での燃料貯蔵袋が接する部分の内断面線長よりも長く設定されていることで、燃料カートリッジが加熱され、揮発性燃料の蒸気圧により、燃料貯蔵袋の内圧が上昇しても、その内圧を燃料貯蔵袋自体ではなく、その外側の外容器で押さえることができるので、燃料貯蔵袋の破裂（デラミネーション）を防止でき、燃料カートリッジの耐熱性を高めることができる。
請求項４の発明によれば、ラミネートパウチの接着強度を更に高めることができる。
請求項５の発明によれば、ラミネートパウチの空気バリア性を更に高めることができると共に、燃料のラミネートパウチからの揮発減量を更に低減させることができる。
請求項６の発明によれば、ラミネートパウチの強度を更に高めることができる。
請求項７の発明によれば、外容器に耐圧性を更に確保することができる。
請求項８の発明によれば、燃料貯蔵袋内の燃料が消費されても、負圧を生じさせることなく、燃料を効率よく排出することができる。
請求項９の発明によれば、ラミネートフィルムの接着部に燃料排出部材を設置しないことで、ラミネートフィルムの接着部を折り返して外容器に挿入することができ、また、スパウトとラミネートフィルムとの接着部も、同様に、内圧上昇時に外容器内面に押し付けることができるため燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができる。
請求項１０の発明によれば、燃料貯蔵袋内に空気を混入させないことで、燃料排出時に燃料ではなく、空気を排出することを防止することができる。
請求項１１の発明によれば、外容器に収容され、且つ燃料が充填された状態で、燃料貯蔵袋は更に膨張できる余地を残っているため、加熱時燃料が揮発し燃料貯蔵袋が膨張することができ、燃料カートリッジの耐熱性を高めることができる。
請求項１２の発明によれば、外容器に収容され、燃料が充填された状態で、燃料貯蔵袋は更に膨張できる余地を残っており、且つパウチ袋内の空気の体積が燃料貯蔵袋が膨張できる余地の１０分の１以下であるため、加熱時燃料が揮発し燃料貯蔵袋が膨張することによって、カートリッジ内部の空気の分圧が１０分の１以下となり、カートリッジ内部の圧力を低減でき、燃料カートリッジの耐熱性を高めることができる。
請求項１３の発明によれば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル及びその水溶液を揮発性液体燃料として用いることができる。
請求項１４の発明によれば、燃料電池本体への空気の混入を更に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳しく説明する。
図１〜図４は、本発明の燃料カートリッジの実施形態の一例（第１実施形態）を示すものである。
本第１実施形態の燃料カートリッジＡは、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、燃料電池本体に連結自在となるものであり、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋１０と、該燃料貯蔵袋１０を収容すると共に、燃料貯蔵袋単体１０での最大燃料貯蔵量以下の内容積となるハードケースとなる外容器２０とから構成されている。
【００１２】
燃料貯蔵袋１０は、燃料の充填効率の点、変形度合いに応じて残量を視認できる点、カートリッジの向きによらず燃料供給が可能な点及び形状の自由度が高い点から、変形可能な可撓性袋からなるものであれば、特に限定されないが、更に簡便に製造する点、更に強度を高める点から、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、セロハン、紙、布、不織布からなる表面層を有するラミネートフィルムを融着してなるラミネートパウチからなるものが好ましく、また、ラミネートフィルムには、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂からなる接着層を有することが好ましい。
上記表面層の厚みは、ラミネートパウチの強度を更に高める点、コスト、製造性の点から、好ましくは、１０〜１０００μｍ、特に好ましくは、１０〜１００μｍが望ましい。また、接着層の厚みは、ラミネートパウチの接着強度を更に高める点、コスト、製造性の点から、２０〜２００μｍであるものが好ましく、特に好ましくは、２０〜１００μｍが望ましい。
【００１３】
更に、ラミネートフィルムには、アルミ箔、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、アルミ若しくはシリカ蒸着フィルムからなるバリア層を有することが好ましく、このバリア層の厚みはラミネートパウチの空気バリア製を更に高めることができ、更に後述する液体燃料からの揮発減量を更に低減する点、コスト、製造性の点から、５〜１００μｍであるものが好ましく、特に好ましくは、１０〜３０μｍが望ましい。
【００１４】
燃料貯蔵袋１０となるラミネートパウチは、その形状は特に限定されないが、外容器内でのラミネートパウチの強度を更に確保する点から、３方シール袋、２方シール袋若しくはピロー袋形状であるものが好ましい。
図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態となる燃料貯蔵袋１０の一例であり、接着層１１が厚さ４０μｍのポリエチレン、表面（基材）層１２が厚さ２０μｍのナイロン、バリア層１３が厚さ１０μｍのアルミ箔から構成されるものであり、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一枚のラミネートフィルムの接着部（接着層）１１をそれぞれ折り返された状態で接着することにより、図２（ａ）に示す燃料貯蔵袋１０が作製され、外容器２０内に収容されている。なお、図２（ｂ）中の１４ａは谷折部、１４ｂは山折部、１５は燃料貯蔵袋１０内の液体燃料を排出する排出口部となるスパウト２５を取り付けるための貫通部を示す。
この収容構造では、液体燃料が揮発することで内部が加圧され、外容器２０内でラミネートパウチが膨張しても、ラミネートパウチの接着部が外容器２０内面に押さえつけられる構造となるため、ラミネートパウチの接着部に応力が集中せず、ラミネートパウチの接着部の破裂を防止することができることとなる。
【００１５】
この燃料貯蔵袋１０を収容する外容器２０は、燃料貯蔵袋単体１０での最大燃料貯蔵量以下の内容積となるものである。これにより、燃料貯蔵袋１０である可撓性袋をその最大容積よりも小さな内容積の外容器３０で覆うことにより、可撓性袋１０内の液体燃料が揮発し内部が加圧されても、その内圧を可撓性袋自体ではなく、その外側の外容器２０で押さえる構造とするものである。
外容器２０の材質としては、耐久性、ガス不透過性（酸素ガス、窒素ガス等に対するガス不透過性）、更に、液体燃料の残量を視認できるように視認性があるものから構成されることが好ましい。
外容器２０としては、例えば、視認性が要求されない場合であれば、耐圧性をさらに確保する点から、アルミニウム、ステンレスなどの金属、合成樹脂、ガラスなどが挙げられるが、前記した液体燃料の残量の視認性、ガス不透過性、製造や組立時のコスト低減及び製造の容易性などから、好ましくは、上記各特性を有するポリプロピレン、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどの単独もしくは２種以上の樹脂を含む単層構造、２層以上の多層構造からものが挙げられる。多層構造の場合は、少なくとも１層が、前記した性能（ガス透過度）を持つ樹脂で構成されていれば、残りの層は通常の樹脂でも実使用上問題はない。このような多層構造のチューブは、押出し成形、射出成形、共押出し成形などにより製造することができる。
【００１６】
外容器２０の厚みは、耐圧性、製造や組立時のコスト低減及び製造の容易性の点から、０．１〜５ｍｍであることが好ましい。また、外容器２０は、完全に密閉されておらず、その内部に空気を取り込める構造であることが好ましく、本実施形態では、スパウト２５と外容器２０との間に空気取り込み用の隙間が形成されている。この空気を取り込める構造を有する外容器により、燃料貯蔵袋１０内の液体燃料Ｆが消費されても、負圧を生じさせることなく、液体燃料を効率よく排出することができることとなる。
上記外容器２０の大きさとしては、特に限定されないが、５〜５０×５〜１００×３０〜２００ｍｍとすることができる。
【００１７】
本実施形態では、ラミネートパウチからなる燃料貯蔵袋１０には、ラミネートパウチを破くことなく燃料を効率よく排出するために、液体燃料を排出するための燃料排出部材となるスパウト２５が融着されている。
液体燃料を排出するためのスパウト２５は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、基部２６と排出口部２７とから構成されており、ラミネートパウチとスパウトとの接着強度を更に高める点から、ラミネートフィルムの接着層、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂等と同一素材から構成されることが好ましい。
本実施形態のスパウト２５は、ラミネートフィルムとラミネートフィルムの接着部１１に挿入されておらず、ラミネートフィルムを貫通した状態、貫通部１５を貫通して基部２６がラミネートフィルムに融着されている。この取り付け構造となるスパウト２５では、ラミネートフィルムの接着部にスパウトを設置しないことで、ラミネートフィルムの接着部を折り返して外容器２０に挿入することができ、また、スパウト２５とラミネートフィルムとの接着部も、同様に、内圧上昇時に外容器２０内面に押し付けることができるため、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができることとなる。
【００１８】
このスパウト２５内には、図１（ｂ）及び図３（ｂ）、並びに、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、外容器２０内の燃料貯蔵袋１０に充填される液体燃料を外容器３０外に排出するための弁体、例えば、逆止弁３０を備えており、本実施形態ではスパウト２５内に逆止弁３０が直接又は弁体アダプターを介して収納される構造となっている。この逆止弁３０により、燃料排出時及び保管時に、燃料貯蔵袋１０内に空気などの異物が混入すること及び燃料が零れることを防止することができる。
この逆止弁３０は、例えば、液体燃料供給管などの液体燃料供給部材を挿入することで、燃料貯蔵袋１０と内部とを連通させ、燃料貯蔵袋１０内部の液体燃料Ｆを外部へ供給させる直線状のスリットからなる連通部３１が形成されると共に、前記弁体３０がスパウト２５又は弁体アダプターに収納された際に、弁体外縁部３２により弁体３０が径方向に圧縮されることで、前記連通部３１に圧縮力が作用するようにしたものであり、本実施形態では図４（ｂ）に示すように楕円状であって、短径方向ｘに連通部となるスリット３１を設け、長径方向ｙに外縁部３２を圧縮するようにとしたものであり、スリット３１が閉じる方向に圧縮力が作用する。
【００１９】
なお、上記連通部３１を直線状のスリットで形成したが、液体燃料供給部材を挿入することで燃料貯蔵袋１０と内部とを連通させ、燃料貯蔵袋１０内部の液体燃料Ｆを外部へ供給できる構造となるものであれば、特に限定されず、十字状や放射状のスリット、スリットを複数形成し各スリットが同一箇所で交差するようにした構造、円孔状、矩形孔状であってもよい。好ましくは、上記直線状のスリットが望ましい。また、外縁部３２の形状は、特に限定されず、上記形態のように楕円状の他、円形状に形成することができる。
【００２０】
この弁体３０の内面側には、液体燃料供給部材を挿入する際にスムーズに挿入できるように燃料貯蔵袋１０の内部に向かって凸状のテーパー面（突起）３３を形成することが好ましい。
スパウト２５には、図４（ｄ），（ｅ）に示すようなアダプター３４が設けられ、アダプター３４は筒状に形成され、その内周面にストッパー部３４ａ，３４ａが形成された本体部３４ｂと、筒状に形成された固定部材３４ｃとからなり、ストッパー部３４ａと固定部材３４ｃとの間で上記構成の弁体３０を挟持してなるものである。
弁体３０とアダプター３４との組合せに関して、図４に示すように、楕円形状のスリット弁と円形状のアダプターの場合が挙げられ、また、逆に、円形状のスリット弁と楕円形状のアダプターとしてもよく、この場合、スリット弁のスリット方向をアダプターの長径とすることが必要である。
この構造の弁体３０により、使用休止（未使用）時にも空気などの異物の浸入を防止する構造となっている。これは、空気などの浸入により燃料貯蔵袋１０内の圧力増加などによる燃料漏れ、噴出しなどの事故を防止するためである。
【００２１】
この弁体３０、アダプター３４としては、液体燃料の漏洩をより効果的に防止する点から、上記構造等で、液体燃料Ｆに対して気体透過性の低い材料からなり、かつ、ＪＩＳ Ｋ ６２６２−１９９７で規定される圧縮永久歪み率が２０％以下の材料から構成されるものが好ましい。
これらの弁体３０、アダプター体３４の材料としては、収容される液体燃料Ｆに対して保存安定性、耐久性、ガス不透過性、燃料供給管に密着できる弾性を有し、上記特性を有するものであれば、特に限定されず、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、二トリルゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどのゴム、熱可塑性エラストマーが挙げられ、通常の射出成形や加硫成形などによって製造することができる。
【００２２】
用いる液体燃料Ｆとしては、メタノールと水とからなるメタノール液が挙げられるが、燃料電池本体の燃料電極体において燃料として供給された化合物から効率良く水素イオン（Ｈ+）と電子（ｅ-）が得られるものであれば、液体燃料は特に限定されず、燃料電極体の構造などにもよるが、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、エタノール液、ギ酸、ヒドラジン、アンモニア液、エチレングリコール、水素化ホウ素ナトリウム水溶液、ショ糖水溶液などの液体燃料も用いることができる。好ましい液体燃料としては、効率性、コストの点などから、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料であるものが望ましい。
また、これらの液体燃料の濃度は、燃料電池の構造、特性等により種々の濃度の液体燃料を用いることができ、例えば、１〜１００％濃度の液体燃料を用いることができる。
【００２３】
本発明において、用いる液体燃料Ｆは、溶存酸素濃度が５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下、好ましくは、０〜１０％ａｉｒｓａｔｕｒ．であることが望ましい。なお、上記５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下とは、液体燃料中における飽和酸素濃度（１００％）に対して、５０％以下とすることを意味する。
用いる液体燃料の溶存酸素濃度を５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下、好ましくは、０〜１０％ａｉｒｓａｔｕｒ．とすることにより、燃料貯留体への酸素の混入を更に防止することができる。液体燃料中における酸素の存在は、燃料電池の稼動率に悪影響を及ぼすものであり、極力少ないほうが良い。用いる液体燃料中の溶存酸素濃度を低下せる手段としては、例えば、減圧超音波脱気にて（１０ｋＰａ、１０ｍｉｎ）脱気処理する方法等により溶存酸素濃度を所定値以下とすることができる。
【００２４】
本発明において、燃料貯蔵袋１０に充填される液体燃料は、空気が混入しない状態で液体燃料が充填されているか、または、燃料貯蔵袋１０内の空気の量は、液体燃料の１０％以下であることが好ましい。これにより、燃料貯蔵袋１０内に空気を混入させないことで、燃料排出時に燃料ではなく、空気を排出することを防止することができる。
また、外容器２０内に収容された燃料貯蔵袋１０内には、液体燃料が完全（満タン、１００％）に充填されておらず、外容器２０内で燃料貯蔵袋１０が膨張できる余地が残っている量の液体燃料が充填されていることが好ましい。この実施形態では、外容器１０に収容され、かつ、燃料が充填された状態で、燃料貯蔵袋１０内が更に膨張できる余地を残しておくことで、加熱時燃料が揮発し燃料貯蔵袋１０が膨張したとき、内部に混入していた空気圧（窒素及び酸素の分圧の合計）が低下するため、燃料の蒸気圧と空気圧との合計である燃料貯蔵袋１０の内圧を低く保つことができ、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができることとなる。
【００２５】
更に、外容器２０内で燃料貯蔵袋１０が膨張できる容積は、燃料貯蔵袋１０内の空気量の１０倍以上であることが好ましい。この形態では、燃料貯蔵袋１０に混入した空気の量を、燃料貯蔵袋１０が膨張できる量の１０分の１以下とすることで、加熱時燃料貯蔵袋１０内の空気圧を０．１気圧（１０ＫＰａ）以下とすることができるため、燃料貯蔵袋１０の空気圧を低く保つことができ、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができることとなる。
【００２６】
このように構成される本発明の燃料カートリッジＡでは、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋１０と、該燃料貯蔵袋を収容すると共に、燃料貯蔵袋単体での最大燃料貯蔵量以下の内容積となる外容器２０とから構成することにより、可撓性袋内の液体燃料が揮発し内部が加圧されても、その内圧を可撓性袋自体ではなく、その外側の外容器で押さえることができるので、可撓性袋の耐内圧性に依ることなく、燃料カートリッジの耐温度性を高めることができるので、稼動時などの加熱時の耐久性に優れると共に、液体燃料を燃料電池本体へ安定的に供給することができる燃料カートリッジが得られることとなる。
【００２７】
図５〜図７は、上記実施形態において、燃料カートリッジの長さ方向、幅方向、高さ方向を図示するための図面であり、図５(ａ)及び(ｂ)は、外容器の長さ方向、幅方向、高さ方向を図示した斜視図、縦断面図であり、図６は燃料貯蔵袋の長さ方向、幅方向、高さ方向を図示した斜視図であり、図７は、燃料貯蔵袋を構成するラミネートフィルムの展開図で、対応する位置に断面線を記入した図面を示すものである。
【００２８】
この燃料カートリッジＢは、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋１０と、該燃料貯蔵袋１０を収容すると共に、燃料貯蔵袋１０単体での最大燃料貯蔵量以下の内容積となる外容器２０とから構成すると共に、ラミネートフィルムの接着部分を含む燃料貯蔵袋４０の断面の線長４１〜４３の少なくとも１つが、外容器５０でのラミネートフィルムの接着部分を含む燃料貯蔵袋４０の断面の線長が接する部分の内断面線長５１〜５３の少なくとも１つよりも長く設定されているものである。
【００２９】
特に好ましくは、燃料貯蔵袋４０の長さ方向の断面線長４１は、外容器５０の長さ方向の内断面線長５１よりも長く設定され、また、燃料貯蔵袋４０の幅方向の断面線長４２は、外容器５０の幅方向の内断面線長５２よりも長く設定されていること、更に、燃料貯蔵袋４０の高さ方向の断面線長４３が、外容器５０の高さ方向の内断面線長５３よりも長く設定されているものが望ましい。
【００３０】
図８は、別形態となるラミネートパウチからなる燃料貯蔵袋であり、図９（ａ）は燃料貯蔵袋の展開図、（ｂ）はその断面の線長を記入した展開図である。
この形態の燃料貯蔵袋４０ａにおいても、ラミネートフィルムの接着部分を含む燃料貯蔵袋４０ａの断面の線長４１ａ〜４３ａの少なくとも１つが、外容器５０でのラミネートフィルムの接着部分を含む燃料貯蔵袋４０の断面の線長が接する部分の内断面線長５１〜５３の少なくとも１つよりも長く設定されているものである。
特に好ましくは、燃料貯蔵袋４０ａの長さ方向の断面線長４１ａが、外容器５０の長さ方向の内断面線長５１よりも長く設定され、また、燃料貯蔵袋４０ａの幅方向の断面線長４２ａが、外容器５０の幅方向の内断面線長５２よりも長く設定され、更に、燃料貯蔵袋４０ａの高さ方向の断面線長４３ａが、外容器５０の高さ方向の内断面線長５３よりも長く設定されていることが望ましい。
【００３１】
この形態で用いる液体燃料Ｆも、上述と同様であり、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料などの使用が望ましく、特に好ましくは、溶存酸素濃度が５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下、好ましくは、０〜１０％ａｉｒｓａｔｕｒ．であるものが望ましい。
燃料排出部材となるスパウト２５は、上述と同様に、ラミネートフィルムとラミネートフィルムの接着部に挿入されておらず、ラミネートフィルムを貫通した状態でラミネートフィルムに接着されていることが好ましく、更に好ましくは、ラミネートフィルムに貫通口４６を設け、該貫通口４６に燃料排出部２５を接着し、かつ、燃料排出部２５とラミネートフィルムとの接着部が、ラミネートフィルムの貫通口４６の周囲を覆う状態で接着されていることが好ましい。
【００３２】
また、燃料貯蔵袋４０ａには、上述と同様に、空気が混入しない状態で液体燃料が充填されていることが好ましく、本発明の更なる効果を発揮せしめる点から、燃料貯蔵袋４０ａ内の空気の常温常圧下での体積Ａは、液体燃料の体積Ｆの１０％以下であることが好ましく、更に好ましくは、１％以下であることが望ましい。これにより、燃料貯蔵袋４０ａ内に空気を極力混入させないことで、燃料排出時に燃料ではなく、空気を排出することを防止することができる。
更に、外容器５０内に収容された燃料貯蔵袋４０ａ内には、上述の実施形態と同様に、液体燃料が完全に充填されておらず、外容器５０内で燃料貯蔵袋が膨張できる余地が残っている量の液体燃料が充填されていることが望ましく、外容器５０内で燃料貯蔵袋４０ａが膨張できる容積は、燃料貯蔵袋４０内の空気量の１０倍以上であることが望ましい。
【００３３】
図８及び図９の形態においても、上述と同様に、燃料貯蔵袋単体での最大燃料貯蔵量以下の内容積となる外容器とから構成されることが好ましく、更に、液体燃料の体積は、外容器５０に収容された状態での燃料貯蔵袋４０ａの容量（体積）よりも少なく充填されていることが望ましい。特に好ましくは、液体燃料の充填体積は、外容器５０に収容された状態での燃料貯蔵袋の容量（体積）の９９％以下であることが望ましい。これにより、外容器５０に収容され、且つ燃料が充填された状態で、燃料貯蔵袋４０ａは更に膨張できる余地を残っているため、加熱時燃料が揮発し燃料貯蔵袋４０ａが膨張することができ、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができる。
特に、本発明の更なる効果を発揮せしめる点から、燃料貯蔵袋４０ａ内の空気の常温常圧下での体積Ａと、液体燃料の充填量（体積）Ｆと、外容器５０に収容された状態での燃料貯蔵袋４０ａの容量Ｐとが次式に従うことが望ましい。
Ａ／〔Ｐ−（Ｆ＋Ａ）〕＜０．１
上記式を充足することにより、外容器５０に収容され、燃料が充填された状態で、燃料貯蔵袋４０ａは更に膨張できる余地を残っており、且つ燃料貯蔵袋４０ａ内の空気の体積が燃料貯蔵袋４０ａが膨張できる余地の１０分の１以下であるため、加熱時燃料が揮発し燃料貯蔵袋が膨張することによって、カートリッジ内部の空気の分圧が１０分の１以下となり、カートリッジ内部の圧力を低減でき、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができる。なお、上記第１実施形態においても、上記式を充足することが望ましい。
【００３４】
図８及び図９の形態において、用いる液体燃料は、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料である場合、５０℃での燃料貯蔵袋４０の内圧（外気との相対圧力）が、液体燃料の蒸気圧に対して、１００〜１２０％であること、並びに、８０℃での燃料貯蔵袋内圧（外気との相対圧力）が、燃料貯蔵袋の蒸気圧に対して、１００〜１２０％であることが望ましく、特に、９５ｗｔ％以上のメタノール水溶液が充填された燃料カートリッジにおいて、５０℃での燃料貯蔵袋内圧（外気との相対圧力）が、６０ｋＰａ以下、８０℃での燃料貯蔵袋内圧（外気との相対圧力）が、２００ｋＰａ以下であることが望ましい。この場合も、加熱時の燃料貯蔵袋４０内の空気圧を０．１気圧（１０ＫＰａ）以下とすることができるため、燃料貯蔵袋４０の内圧を低く保つことができ、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができる。
【００３５】
このように構成される燃料カートリッジＢでは、液体燃料を充填してなるラミネートフィルムを接着したラミネートパウチからなる燃料貯蔵袋４０と、該燃料貯蔵袋４０を収容する外容器５０とから構成され、かつ、上記燃料貯蔵袋４０は、断面の線長が、外容器５０での燃料貯蔵袋４０が接する部分の内断面線長よりも長く設定されていることで、燃料カートリッジが加熱され、揮発性燃料の蒸気圧により、燃料貯蔵袋４０の内圧が上昇しても、その内圧を燃料貯蔵袋４０自体ではなく、その外側の外容器で押さえることができるので、燃料貯蔵袋４０の破裂（デラミネーション）を防止でき、燃料カートリッジの耐熱性を高めることができることとなる。
特に、ラミネートフィルムの接着部分を含む断面の線長が、外容器５０での燃料貯蔵袋４０が接する部分の内断面線長よりも長く設定されていることで、内圧上昇時に破裂しやすい接着部を外容器で押さえることができ、より燃料カートリッジの耐熱性を高めることができる。
更に、燃料貯蔵袋４０の長さ方向、幅方向、高さ方向の断面線長４１が、外容器５０の長さ方向、幅方向、高さ方向の内断面線長５１よりも長く設定することで、ラミネートパウチの長さ、幅、高さ方向のデラミネーションを更に防止することができる。
【００３６】
本発明の燃料カートリッジは、上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができる。
例えば、燃料排出部材となるスパウト２５内に挿入する逆止弁３０をゴム部材により構成したが、スプリング部材を備えた逆止弁を用いてもよく、また、燃料カートリッジを連結自在となる発電セルを含む燃料電池本体の構造も特に限定されるものではない。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明を実施例及び比較例により、更に詳述するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００３８】
〔実施例１〕
下記作製法により、燃料カートリッジを得た後、その耐熱性を評価した。
（外容器の作製、図１に準拠）
ポリプロピレン製容器：外寸法；２０×３０×５０ｍｍ
内寸法；１８×２８×４８ｍｍ
内容積；２４．２ｃｃ
長さ方向の内断面線長；１３２ｍｍ
幅方向の内断面線長 ；１５２ｍｍ
高さ方向の内断面線長；９２ｍｍ
（燃料貯蔵袋の作製、図２及び図３に準拠）
ラミネートフィルム：寸法；１２０×１００ｍｍ
接着層；ポリエチレン４０μｍ
バリア層；アルミ箔１０μｍ
基材層；ナイロン２０μｍ
スパウト挿入用 貫通孔 φ６．４ｍｍ
【００３９】
図２に準拠し、パウチ（マチ付きピロー袋）を作製した。接着部の厚さ５ｍｍ。
スパウト：材質；ポリエチレン、最大外径１０ｍ、筒部外径６ｍｍ、筒部内径５ｍｍ、長さ１０ｍｍ
逆止弁；材質；ブチルゴム、外径５ｍｍ、長さ３ｍｍ、スリット長２ｍｍ。
図２に準拠し、パウチ折り返し、最大内容積３０ｃｃ、長さ方向の断面線長；１４０ｍｍ、幅方向の断面線長；１６０ｍｍ、高さ方向の断面線長；１００ｍｍ
【００４０】
（燃料カートリッジの作製）
図１に準拠し、外容器内に燃料貯蔵袋を挿入した後、密封した。
燃料カートリッジの最大内容積は２３．５ｃｃ。下記に示す燃料を充填した。
燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．〔９９．８％メタノール水溶液を減圧超音波脱気にて（１０ｋＰａ、１０ｍｉｎ）脱気処理し、その溶存酸素率（量）をドイツ ＰｒｅＳｅｎｓ ＧｍｂＨ社製のＭｉｃｒｏｘ ＴＸ３で測定した。、以下同様〕、燃料充填量：２３ｃｃ、空気混入量：０ｃｃ
【００４１】
〔実施例２〕
燃料カートリッジの作製方法は、実施例１に準拠し、下記に示す燃料及び空気の混入量を変化させた。
燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量：２０ｃｃ、空気混入量：０．１ｃｃ
【００４２】
〔実施例３〕
燃料カートリッジの作製方法は、実施例１に準拠し、下記に示す燃料及び空気の混入量を変化させた。
燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量：２３．５ｃｃ、空気混入量：０ｃｃ
【００４３】
〔実施例４〕
燃料カートリッジの作製方法は、実施例１に準拠し、下記に示す燃料及び空気の混入量を変化させた。
燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量：２０ｃｃ、空気混入量：３．５ｃｃ
【００４４】
〔比較例１〕
燃料貯蔵袋の作製方法は、実施例１に準拠し、燃料貯蔵袋を外容器に挿入せず単独で下記に示す燃料及び空気を充填した。
燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量：２３ｃｃ、空気混入量：０ｃｃ
【００４５】
〔比較例２〕
燃料貯蔵袋の作製方法は、実施例１に準拠し、燃料貯蔵袋を外容器に挿入せず単独で下記に示す燃料及び空気を充填した。
燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量：２０ｃｃ、空気混入量：０．１ｃｃ
【００４６】
上記実施例１〜４及び比較例１〜２を、それぞれ７５℃の恒温槽に２時間放置し、その状態及び重量減少を評価した。
【００４７】
実施例１及び２では、状態に変化はなく、重量減少も１％以下であった。また、実施例３及び４では、ラミネート接着部に僅かなデラミネーション（剥離）が生じていたが、重量減少は１％以下であった。これに対して、比較例１及び２では、ラミネート接着部から破裂し、重量減少も１０％以上であった。
以上のことから、本発明の範囲内の実施例１〜４では、高温下での耐久性が確保されているが、本発明の範囲外となる比較例１及び２では、高温下での耐久性が不足しているため、燃料を安定に保存することができないことが判った。
【００４８】
〔実施例５〜１３及び比較例３〜６〕
下記作製法により、図５〜図７に準拠する燃料カートリッジＢを得た後、その耐熱性を評価した。
（ハードケースとなる外容器５０の作製）：図１に準拠
ポリプロピレン製容器：外寸法２０×３０×５０ｍｍ、
内寸法１８×２８×４８ｍｍ、
内容積 ２４．２ｃｃ
内断面線長 長さ方向：１３２ｍｍ（図示符号５１）、幅方向 ：１５２ｍ（図示符号５２）、高さ方向：９２ｍ （図示符号５３）
（パウチ袋Ｂの作製） 図５〜図７に準拠
ラミネートフィルム 寸法 １３０×１２０ｍｍ、接着層 ポリエチレン ４０μｍ、バリア層 アルミ箔 １０μｍ、基材層 ナイロン２０μｍ、スパウト挿入用 貫通孔 φ６．４ｍｍ
図２−ｂに準拠し、パウチ（マチ付きピロー袋）作製、接着部幅 １０ｍｍ
パウチ断面の線長 長さ方向：１４０ｍｍ（図示符号４１で表示）、幅方向：１６０ｍ（図示符号４２で表示）、高さ方向：１００ｍ（図示符号４３で表示）
図３、４に準拠し、燃料排出部、弁体作製。
燃料排出部 材質：ポリエチレン、最大外径１０ｍｍ、筒部外径６ｍｍ、筒部内径５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、弁体材質：ブチルゴム、外径５ｍｍ、長さ３ｍｍ、スリット長２ｍｍ
図２に準拠し、折り返しパウチを作製、ハードケース５０に収容し、燃料カートリッジＢとした。
【００４９】
〔実施例５〕
燃料カートリッジＢに下記、燃料を充填、及び空気を混入させた。
燃料種 メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量 ２３ｃｃ、空気混入量 ０ｃｃ
〔実施例６〕
燃料カートリッジＢに下記、燃料を充填、及び空気を混入させた。
燃料種 メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量 ２０ｃｃ、 空気混入量 ０．１ｃｃ
〔実施例７〕
燃料カートリッジＢに下記、燃料を充填、及び空気を混入させた。
燃料種 メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量 ２３．５ｃｃ、空気混入量 ０ｃｃ
〔実施例８〕
燃料カートリッジＢに下記、燃料を充填、及び空気を混入させた。
燃料種 メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量 ２０ｃｃ、空気混入量 ３．５ｃｃ
【００５０】
〔比較例３〕
パウチ袋Ｂを外容器に挿入せず単独で燃料及び空気を充填した。
燃料種 メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量 ２３ｃｃ、空気混入量 ０ｃｃ
〔比較例４〕
パウチ袋Ｂを外容器に挿入せず単独で燃料及び空気を充填した。
燃料種 メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量 ２０ｃｃ、空気混入量 ０．１ｃｃ
【００５１】
上記実施例５〜８、比較例３〜４を、それぞれ７５℃の恒温槽に２時間放置し、その状態及び重量減少を評価した。
実施例５及び６は、状態に変化がなく、重量減少は１％以下であった。また、実施例７及び８の状態はラミネートフィルム接着部に僅かなデラミ（剥離）が発生したが、重量減少は１％以下であった。
これに対して、比較例３及び４の状態は、ラミネートフィルム接着部から破裂し、燃料漏れが発生し、重量減少は１０％以上であった。
以上のことから、明らかなように、本発明の範囲内である実施例５〜８では、高温下での耐久性が確保されているが、本発明の範囲外である比較例３〜４では高温下での耐久性が不足しているため、燃料を安定に保存することができなかった。
また、本発明の請求項３の範囲内である実施例５は、ラミネートパウチ自体の状態も変化しなかった。更に実施例６及び１０も、ラミネートパウチ自体の状態も変化しなかった。
なお、実施例７は、ラミネートパウチの接着部に僅かにデラミレーションが観測されたが、燃料の漏れはなかった。また、実施例８も、ラミネートパウチの接着部に僅かにデラミが観測されたが、燃料の漏れはなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の燃料カートリッジの実施形態の一例を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、燃料貯蔵袋の実施形態の一例を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はラミネートフィルムの展開図、（ｃ）折り畳んだ状態を示す側面図、（ｄ）は（ｂ）における接着層部分を有するラミネートフィルムの断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、スパウチの実施形態の一例を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は逆止弁を挿入した縦断面面図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は逆止弁の実施形態の一例を示すものであり、（ａ）は逆止弁の斜視図、（ｂ）は逆止弁の平面図、（ｃ）は逆止弁の縦断面図、（ｄ）アダプターの平面図、（ｅ）はアダプターの縦断面図、（ｆ）はアダプターに弁体を装填した状態の平面図、（ｇ）はアダプターに逆止弁を装填した状態の縦断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の燃料カートリッジにおいて、長さ方向、幅方向、高さ方向を図示するための斜視図、（ｂ）はその縦断面面図である。
【図６】図５に用いる燃料貯蔵袋の長さ方向、幅方向、高さ方向を図示するための斜視図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は図６の燃料貯蔵袋に用いるラミネートフィルムの展開図であり、（ｂ）その断面長を記入した展開図である。
【図８】図５に用いる燃料貯蔵袋の実施形態の他例を示す燃料貯蔵袋の斜視図である。
【図９】（ａ）は図８の燃料貯蔵袋に用いるラミネートフィルムの展開図であり、（ｂ）はその断面長を記入した展開図である。
【符号の説明】
【００５３】
Ａ 燃料カートリッジ
Ｆ 液体燃料
１０ 燃料貯蔵袋
２０ 外容器
２５ 燃料排出部材（スパウト）
３０ 弁体（逆止弁）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料カートリッジに関し、更に詳しくは、携帯電話、ノート型パソコン、ＰＤＡ、デジタルカメラ及び電子手帳などの携帯用電子機器の電源として用いられる小型の燃料電池用に好適な燃料カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池は、空気電極層、電解質層及び燃料電極層が積層された燃料電池セルと、燃料電極層に還元剤としての燃料を供給するための燃料供給部と、空気電極層に酸化剤としての空気を供給するための空気供給部とからなり、燃料と空気中の酸素とによって燃料電池セル内で電気化学反応を生じさせ、外部に電力を得るようにした電池であり種々の形式のものが開発されている。
【０００３】
近年、環境問題や省エネルギーに対する意識の高まりにより、クリーンなエネルギー源としての燃料電池を、各種用途に用いることが検討されており、特に、メタノールと水を含む液体燃料を直接供給するだけで発電できる燃料電池が注目されてきている（例えば、特許文献１及び２参照）。
これらの中でも、送液ポンプや送気ポンプなどの補機を使用せずに、燃料カートリッジ等に充填されたメタノール水溶液等の供給に毛管力を利用した小型化に好適なパッシブ型の各液体燃料電池等が知られている（例えば、特許文献３〜５参照）。
【０００４】
これらの燃料電池に用いる燃料カートリッジとしては、例えば、燃料室に、容易に破れず、燃料が染み出すことが無い物質からできた燃料袋を用いて、燃料の体積の変化に対応してカートリッジの見掛け体積を変化し得る機構を備えた燃料カートリッジが知られている（例えば、特許文献６参照）。この燃料カートリッジに用いる燃料袋は、外容積に対する燃料充填効率が高い点、燃料カートリッジを透明体で構成すれば燃料袋の変形度合いに応じて残量を視認できる点、カートリッジの向きによらず燃料供給が可能な点及び形状の自由度が高い点などの利点がある。
【０００５】
しかしながら、揮発性の高いメタノール等を充填した燃料袋は、燃料電池の稼動による加熱等により容易に膨張し、気密性が失われるという課題がある。例えば、ラミネートパウチによる燃料袋では、膨張により接着部分に応力が集中し、接着層と基材層とが剥離し気密性が失われるデラミネーションという現象が発生する。
【０００６】
特に、７０℃以上の高温下では、メタノールの蒸気圧が１２４ＫＰａ以上に達するため、パウチ単体では容易にデラミネーションが発生し、パウチ袋が破裂することで機密性が失われる。ラミネートパウチの接着層の厚みを増やすことで、パウチ袋の耐圧性は多少高めることができるが、１２４ＫＰａの圧力差に耐えられないという課題があり、燃料電池本体に直接液体燃料を安定的に供給することができないのが現状である。
【特許文献１】特開平５−２５８７６０号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献２】特開平５−３０７９７０号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献３】特開昭５９−６６０６６号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献４】特開平６−１８８００８号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献５】特開２００３−２２９１５８号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献６】特開２００６−２４４００号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の燃料カートリッジにおける課題及び現状に鑑み、これを解消するためになされたものであり、燃料カートリッジの耐温度性を高めることにより、稼動の際の加熱時の耐久性に優れると共に、液体燃料を燃料電池本体へ安定的に供給することができる燃料カートリッジを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記従来の課題等について、鋭意検討した結果、燃料電池本体に連結自在となる燃料カートリッジにおいて、液体燃料を充填してなる変形可能な特定構造の可撓性袋からなる燃料貯蔵袋と、該燃料貯蔵袋を収容する特定構造の外容器とから少なくとも構成することにより、上記目的の燃料カートリッジが得られることに成功し、本発明を完成するに至ったのである。
【０００９】
すなわち、本発明は、次の（１）〜（１４）に存する。
（１） 燃料電池本体に連結自在となる燃料カートリッジであって、該燃料カートリッジは、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋と、該燃料貯蔵袋を収容すると共に、燃料貯蔵袋単体での最大燃料貯蔵量以下の内容積となる外容器とから構成されたことを特徴とする燃料カートリッジ。
（２） 燃料貯蔵袋は、ラミネートフィルムを３方シール袋形状、２方シール袋形状、もしくは、ピロー袋形状に成型してあり、かつ、その接着部がそれぞれ折り返された状態で、外容器に収納されていることを特徴とする上記（１）に記載の燃料カートリッジ。
（３） 燃料貯蔵袋は、長さ方向、幅方向、高さ方向の少なくとも一つの断面線長が、外容器での燃料貯蔵袋が接する部分の内断面線長よりも長く設定されていることを特徴とする上記（１）に記載の燃料カートリッジ。
（４） ラミネートフィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂からなる厚さ２０〜２００μｍの接着層を有することを特徴とする上記（２）又は（３）に記載の燃料カートリッジ。
（５） ラミネートフィルムは、アルミ箔、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、アルミ若しくはシリカ蒸着フィルムからなる厚さ５〜１００μｍのバリア層を有することを特徴とする上記（２）〜（４）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（６） ラミネートフィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、セロハン、紙、布、不織布からなる厚み１０〜１０００μｍの表面層を有することを特徴とする上記（２）〜（５）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（７） 外容器は、合成樹脂、ガラス、金属からなる容器であることを特徴とする上記（１）〜（６）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（８） 外容器は、完全に密閉されておらず、その内部に空気を取り込める構造であることを特徴とする上記（１）〜（７）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（９） ラミネートパウチには、液体燃料を排出するための弁体が挿入された燃料排出部材が接着され、かつ、燃料排出部材は、ラミネートフィルムとラミネートフィルムの接着部に挿入されておらず、ラミネートフィルムに貫通口を設け、該貫通口に燃料排出部を接着し、かつ、燃料排出部とラミネートフィルムとの接着部が、ラミネートフィルムの貫通口の周囲を覆う状態で接着されていことを特徴とする上記（２）〜（６）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（１０） 燃料貯蔵袋内の空気の常温常圧下での体積は、液体燃料の体積の１０％以下であることを特徴とする上記（１）〜（９）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（１１） 液体燃料の充填体積は、外容器に収容された状態での燃料貯蔵袋の容量（体積）の９９％以下であることを特徴とする上記（１）〜（１０）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（１２） 燃料貯蔵袋内の空気の常温常圧下での体積Ａと、液体燃料の充填量（体積）Ｆと、外容器に収容された状態での燃料貯蔵袋の容量Ｐとが次式に従うことを特徴とする上記（１）〜（１１）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
Ａ／〔Ｐ−（Ｆ＋Ａ）〕＜０．１
（１３） 液体燃料は、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料であることを特徴とする上記（１）〜（１２）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
(１４) 液体燃料は、溶存酸素濃度が、５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下であることを特徴とする上記（１）〜（１３）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、燃料貯蔵袋である可撓性袋をその最大容積よりも小さな内容積の外容器で覆うことにより、可撓性袋内の液体燃料が揮発し内部が加圧されても、その内圧を可撓性袋自体ではなく、その外側の外容器で押さえることができるため、可撓性袋の耐内圧性に依ることなく、燃料カートリッジの耐温度性を高めることができるので、加熱時の耐久性に優れると共に、液体燃料を燃料電池本体へ安定的に供給することができる燃料カートリッジが提供される。
請求項２の発明によれば、外容器内でのラミネートフィルムから構成される燃料貯蔵袋の強度の確保ができ、しかも、この燃料貯蔵袋を簡便に作製することができる。
請求項３の発明によれば、燃料貯蔵袋の断面の線長が、外容器での燃料貯蔵袋が接する部分の内断面線長よりも長く設定されていることで、燃料カートリッジが加熱され、揮発性燃料の蒸気圧により、燃料貯蔵袋の内圧が上昇しても、その内圧を燃料貯蔵袋自体ではなく、その外側の外容器で押さえることができるので、燃料貯蔵袋の破裂（デラミネーション）を防止でき、燃料カートリッジの耐熱性を高めることができる。
請求項４の発明によれば、ラミネートパウチの接着強度を更に高めることができる。
請求項５の発明によれば、ラミネートパウチの空気バリア性を更に高めることができると共に、燃料のラミネートパウチからの揮発減量を更に低減させることができる。
請求項６の発明によれば、ラミネートパウチの強度を更に高めることができる。
請求項７の発明によれば、外容器に耐圧性を更に確保することができる。
請求項８の発明によれば、燃料貯蔵袋内の燃料が消費されても、負圧を生じさせることなく、燃料を効率よく排出することができる。
請求項９の発明によれば、ラミネートフィルムの接着部に燃料排出部材を設置しないことで、ラミネートフィルムの接着部を折り返して外容器に挿入することができ、また、スパウトとラミネートフィルムとの接着部も、同様に、内圧上昇時に外容器内面に押し付けることができるため燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができる。
請求項１０の発明によれば、燃料貯蔵袋内に空気を混入させないことで、燃料排出時に燃料ではなく、空気を排出することを防止することができる。
請求項１１の発明によれば、外容器に収容され、且つ燃料が充填された状態で、燃料貯蔵袋は更に膨張できる余地を残っているため、加熱時燃料が揮発し燃料貯蔵袋が膨張することができ、燃料カートリッジの耐熱性を高めることができる。
請求項１２の発明によれば、外容器に収容され、燃料が充填された状態で、燃料貯蔵袋は更に膨張できる余地を残っており、且つパウチ袋内の空気の体積が燃料貯蔵袋が膨張できる余地の１０分の１以下であるため、加熱時燃料が揮発し燃料貯蔵袋が膨張することによって、カートリッジ内部の空気の分圧が１０分の１以下となり、カートリッジ内部の圧力を低減でき、燃料カートリッジの耐熱性を高めることができる。
請求項１３の発明によれば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル及びその水溶液を揮発性液体燃料として用いることができる。
請求項１４の発明によれば、燃料電池本体への空気の混入を更に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳しく説明する。
図１〜図４は、本発明の燃料カートリッジの実施形態の一例（第１実施形態）を示すものである。
本第１実施形態の燃料カートリッジＡは、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、燃料電池本体に連結自在となるものであり、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋１０と、該燃料貯蔵袋１０を収容すると共に、燃料貯蔵袋単体１０での最大燃料貯蔵量以下の内容積となるハードケースとなる外容器２０とから構成されている。
【００１２】
燃料貯蔵袋１０は、燃料の充填効率の点、変形度合いに応じて残量を視認できる点、カートリッジの向きによらず燃料供給が可能な点及び形状の自由度が高い点から、変形可能な可撓性袋からなるものであれば、特に限定されないが、更に簡便に製造する点、更に強度を高める点から、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、セロハン、紙、布、不織布からなる表面層を有するラミネートフィルムを融着してなるラミネートパウチからなるものが好ましく、また、ラミネートフィルムには、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂からなる接着層を有することが好ましい。
上記表面層の厚みは、ラミネートパウチの強度を更に高める点、コスト、製造性の点から、好ましくは、１０〜１０００μｍ、特に好ましくは、１０〜１００μｍが望ましい。また、接着層の厚みは、ラミネートパウチの接着強度を更に高める点、コスト、製造性の点から、２０〜２００μｍであるものが好ましく、特に好ましくは、２０〜１００μｍが望ましい。
【００１３】
更に、ラミネートフィルムには、アルミ箔、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、アルミ若しくはシリカ蒸着フィルムからなるバリア層を有することが好ましく、このバリア層の厚みはラミネートパウチの空気バリア製を更に高めることができ、更に後述する液体燃料からの揮発減量を更に低減する点、コスト、製造性の点から、５〜１００μｍであるものが好ましく、特に好ましくは、１０〜３０μｍが望ましい。
【００１４】
燃料貯蔵袋１０となるラミネートパウチは、その形状は特に限定されないが、外容器内でのラミネートパウチの強度を更に確保する点から、３方シール袋、２方シール袋若しくはピロー袋形状であるものが好ましい。
図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態となる燃料貯蔵袋１０の一例であり、接着層１１が厚さ４０μｍのポリエチレン、表面（基材）層１２が厚さ２０μｍのナイロン、バリア層１３が厚さ１０μｍのアルミ箔から構成されるものであり、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一枚のラミネートフィルムの接着部（接着層）１１をそれぞれ折り返された状態で接着することにより、図２（ａ）に示す燃料貯蔵袋１０が作製され、外容器２０内に収容されている。なお、図２（ｂ）中の１４ａは谷折部、１４ｂは山折部、１５は燃料貯蔵袋１０内の液体燃料を排出する排出口部となるスパウト２５を取り付けるための貫通部を示す。
この収容構造では、液体燃料が揮発することで内部が加圧され、外容器２０内でラミネートパウチが膨張しても、ラミネートパウチの接着部が外容器２０内面に押さえつけられる構造となるため、ラミネートパウチの接着部に応力が集中せず、ラミネートパウチの接着部の破裂を防止することができることとなる。
【００１５】
この燃料貯蔵袋１０を収容する外容器２０は、燃料貯蔵袋単体１０での最大燃料貯蔵量以下の内容積となるものである。これにより、燃料貯蔵袋１０である可撓性袋をその最大容積よりも小さな内容積の外容器３０で覆うことにより、可撓性袋１０内の液体燃料が揮発し内部が加圧されても、その内圧を可撓性袋自体ではなく、その外側の外容器２０で押さえる構造とするものである。
外容器２０の材質としては、耐久性、ガス不透過性（酸素ガス、窒素ガス等に対するガス不透過性）、更に、液体燃料の残量を視認できるように視認性があるものから構成されることが好ましい。
外容器２０としては、例えば、視認性が要求されない場合であれば、耐圧性をさらに確保する点から、アルミニウム、ステンレスなどの金属、合成樹脂、ガラスなどが挙げられるが、前記した液体燃料の残量の視認性、ガス不透過性、製造や組立時のコスト低減及び製造の容易性などから、好ましくは、上記各特性を有するポリプロピレン、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどの単独もしくは２種以上の樹脂を含む単層構造、２層以上の多層構造からものが挙げられる。多層構造の場合は、少なくとも１層が、前記した性能（ガス透過度）を持つ樹脂で構成されていれば、残りの層は通常の樹脂でも実使用上問題はない。このような多層構造のチューブは、押出し成形、射出成形、共押出し成形などにより製造することができる。
【００１６】
外容器２０の厚みは、耐圧性、製造や組立時のコスト低減及び製造の容易性の点から、０．１〜５ｍｍであることが好ましい。また、外容器２０は、完全に密閉されておらず、その内部に空気を取り込める構造であることが好ましく、本実施形態では、スパウト２５と外容器２０との間に空気取り込み用の隙間が形成されている。この空気を取り込める構造を有する外容器により、燃料貯蔵袋１０内の液体燃料Ｆが消費されても、負圧を生じさせることなく、液体燃料を効率よく排出することができることとなる。
上記外容器２０の大きさとしては、特に限定されないが、５〜５０×５〜１００×３０〜２００ｍｍとすることができる。
【００１７】
本実施形態では、ラミネートパウチからなる燃料貯蔵袋１０には、ラミネートパウチを破くことなく燃料を効率よく排出するために、液体燃料を排出するための燃料排出部材となるスパウト２５が融着されている。
液体燃料を排出するためのスパウト２５は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、基部２６と排出口部２７とから構成されており、ラミネートパウチとスパウトとの接着強度を更に高める点から、ラミネートフィルムの接着層、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂等と同一素材から構成されることが好ましい。
本実施形態のスパウト２５は、ラミネートフィルムとラミネートフィルムの接着部１１に挿入されておらず、ラミネートフィルムを貫通した状態、貫通部１５を貫通して基部２６がラミネートフィルムに融着されている。この取り付け構造となるスパウト２５では、ラミネートフィルムの接着部にスパウトを設置しないことで、ラミネートフィルムの接着部を折り返して外容器２０に挿入することができ、また、スパウト２５とラミネートフィルムとの接着部も、同様に、内圧上昇時に外容器２０内面に押し付けることができるため、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができることとなる。
【００１８】
このスパウト２５内には、図１（ｂ）及び図３（ｂ）、並びに、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、外容器２０内の燃料貯蔵袋１０に充填される液体燃料を外容器３０外に排出するための弁体、例えば、逆止弁３０を備えており、本実施形態ではスパウト２５内に逆止弁３０が直接又は弁体アダプターを介して収納される構造となっている。この逆止弁３０により、燃料排出時及び保管時に、燃料貯蔵袋１０内に空気などの異物が混入すること及び燃料が零れることを防止することができる。
この逆止弁３０は、例えば、液体燃料供給管などの液体燃料供給部材を挿入することで、燃料貯蔵袋１０と内部とを連通させ、燃料貯蔵袋１０内部の液体燃料Ｆを外部へ供給させる直線状のスリットからなる連通部３１が形成されると共に、前記弁体３０がスパウト２５又は弁体アダプターに収納された際に、弁体外縁部３２により弁体３０が径方向に圧縮されることで、前記連通部３１に圧縮力が作用するようにしたものであり、本実施形態では図４（ｂ）に示すように楕円状であって、短径方向ｘに連通部となるスリット３１を設け、長径方向ｙに外縁部３２を圧縮するようにとしたものであり、スリット３１が閉じる方向に圧縮力が作用する。
【００１９】
なお、上記連通部３１を直線状のスリットで形成したが、液体燃料供給部材を挿入することで燃料貯蔵袋１０と内部とを連通させ、燃料貯蔵袋１０内部の液体燃料Ｆを外部へ供給できる構造となるものであれば、特に限定されず、十字状や放射状のスリット、スリットを複数形成し各スリットが同一箇所で交差するようにした構造、円孔状、矩形孔状であってもよい。好ましくは、上記直線状のスリットが望ましい。また、外縁部３２の形状は、特に限定されず、上記形態のように楕円状の他、円形状に形成することができる。
【００２０】
この弁体３０の内面側には、液体燃料供給部材を挿入する際にスムーズに挿入できるように燃料貯蔵袋１０の内部に向かって凸状のテーパー面（突起）３３を形成することが好ましい。
スパウト２５には、図４（ｄ），（ｅ）に示すようなアダプター３４が設けられ、アダプター３４は筒状に形成され、その内周面にストッパー部３４ａ，３４ａが形成された本体部３４ｂと、筒状に形成された固定部材３４ｃとからなり、ストッパー部３４ａと固定部材３４ｃとの間で上記構成の弁体３０を挟持してなるものである。
弁体３０とアダプター３４との組合せに関して、図４に示すように、楕円形状のスリット弁と円形状のアダプターの場合が挙げられ、また、逆に、円形状のスリット弁と楕円形状のアダプターとしてもよく、この場合、スリット弁のスリット方向をアダプターの長径とすることが必要である。
この構造の弁体３０により、使用休止（未使用）時にも空気などの異物の浸入を防止する構造となっている。これは、空気などの浸入により燃料貯蔵袋１０内の圧力増加などによる燃料漏れ、噴出しなどの事故を防止するためである。
【００２１】
この弁体３０、アダプター３４としては、液体燃料の漏洩をより効果的に防止する点から、上記構造等で、液体燃料Ｆに対して気体透過性の低い材料からなり、かつ、ＪＩＳ Ｋ ６２６２−１９９７で規定される圧縮永久歪み率が２０％以下の材料から構成されるものが好ましい。
これらの弁体３０、アダプター体３４の材料としては、収容される液体燃料Ｆに対して保存安定性、耐久性、ガス不透過性、燃料供給管に密着できる弾性を有し、上記特性を有するものであれば、特に限定されず、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、二トリルゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどのゴム、熱可塑性エラストマーが挙げられ、通常の射出成形や加硫成形などによって製造することができる。
【００２２】
用いる液体燃料Ｆとしては、メタノールと水とからなるメタノール液が挙げられるが、燃料電池本体の燃料電極体において燃料として供給された化合物から効率良く水素イオン（Ｈ+）と電子（ｅ-）が得られるものであれば、液体燃料は特に限定されず、燃料電極体の構造などにもよるが、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、エタノール液、ギ酸、ヒドラジン、アンモニア液、エチレングリコール、水素化ホウ素ナトリウム水溶液、ショ糖水溶液などの液体燃料も用いることができる。好ましい液体燃料としては、効率性、コストの点などから、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料であるものが望ましい。
また、これらの液体燃料の濃度は、燃料電池の構造、特性等により種々の濃度の液体燃料を用いることができ、例えば、１〜１００％濃度の液体燃料を用いることができる。
【００２３】
本発明において、用いる液体燃料Ｆは、溶存酸素濃度が５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下、好ましくは、０〜１０％ａｉｒｓａｔｕｒ．であることが望ましい。なお、上記５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下とは、液体燃料中における飽和酸素濃度（１００％）に対して、５０％以下とすることを意味する。
用いる液体燃料の溶存酸素濃度を５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下、好ましくは、０〜１０％ａｉｒｓａｔｕｒ．とすることにより、燃料貯留体への酸素の混入を更に防止することができる。液体燃料中における酸素の存在は、燃料電池の稼動率に悪影響を及ぼすものであり、極力少ないほうが良い。用いる液体燃料中の溶存酸素濃度を低下せる手段としては、例えば、減圧超音波脱気にて（１０ｋＰａ、１０ｍｉｎ）脱気処理する方法等により溶存酸素濃度を所定値以下とすることができる。
【００２４】
本発明において、燃料貯蔵袋１０に充填される液体燃料は、空気が混入しない状態で液体燃料が充填されているか、または、燃料貯蔵袋１０内の空気の量は、液体燃料の１０％以下であることが好ましい。これにより、燃料貯蔵袋１０内に空気を混入させないことで、燃料排出時に燃料ではなく、空気を排出することを防止することができる。
また、外容器２０内に収容された燃料貯蔵袋１０内には、液体燃料が完全（満タン、１００％）に充填されておらず、外容器２０内で燃料貯蔵袋１０が膨張できる余地が残っている量の液体燃料が充填されていることが好ましい。この実施形態では、外容器１０に収容され、かつ、燃料が充填された状態で、燃料貯蔵袋１０内が更に膨張できる余地を残しておくことで、加熱時燃料が揮発し燃料貯蔵袋１０が膨張したとき、内部に混入していた空気圧（窒素及び酸素の分圧の合計）が低下するため、燃料の蒸気圧と空気圧との合計である燃料貯蔵袋１０の内圧を低く保つことができ、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができることとなる。
【００２５】
更に、外容器２０内で燃料貯蔵袋１０が膨張できる容積は、燃料貯蔵袋１０内の空気量の１０倍以上であることが好ましい。この形態では、燃料貯蔵袋１０に混入した空気の量を、燃料貯蔵袋１０が膨張できる量の１０分の１以下とすることで、加熱時燃料貯蔵袋１０内の空気圧を０．１気圧（１０ＫＰａ）以下とすることができるため、燃料貯蔵袋１０の空気圧を低く保つことができ、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができることとなる。
【００２６】
このように構成される本発明の燃料カートリッジＡでは、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋１０と、該燃料貯蔵袋を収容すると共に、燃料貯蔵袋単体での最大燃料貯蔵量以下の内容積となる外容器２０とから構成することにより、可撓性袋内の液体燃料が揮発し内部が加圧されても、その内圧を可撓性袋自体ではなく、その外側の外容器で押さえることができるので、可撓性袋の耐内圧性に依ることなく、燃料カートリッジの耐温度性を高めることができるので、稼動時などの加熱時の耐久性に優れると共に、液体燃料を燃料電池本体へ安定的に供給することができる燃料カートリッジが得られることとなる。
【００２７】
図５〜図７は、上記実施形態において、燃料カートリッジの長さ方向、幅方向、高さ方向を図示するための図面であり、図５(ａ)及び(ｂ)は、外容器の長さ方向、幅方向、高さ方向を図示した斜視図、縦断面図であり、図６は燃料貯蔵袋の長さ方向、幅方向、高さ方向を図示した斜視図であり、図７は、燃料貯蔵袋を構成するラミネートフィルムの展開図で、対応する位置に断面線を記入した図面を示すものである。
【００２８】
この燃料カートリッジＢは、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋１０と、該燃料貯蔵袋１０を収容すると共に、燃料貯蔵袋１０単体での最大燃料貯蔵量以下の内容積となる外容器２０とから構成すると共に、ラミネートフィルムの接着部分を含む燃料貯蔵袋４０の断面の線長４１〜４３の少なくとも１つが、外容器５０でのラミネートフィルムの接着部分を含む燃料貯蔵袋４０の断面の線長が接する部分の内断面線長５１〜５３の少なくとも１つよりも長く設定されているものである。
【００２９】
特に好ましくは、燃料貯蔵袋４０の長さ方向の断面線長４１は、外容器５０の長さ方向の内断面線長５１よりも長く設定され、また、燃料貯蔵袋４０の幅方向の断面線長４２は、外容器５０の幅方向の内断面線長５２よりも長く設定されていること、更に、燃料貯蔵袋４０の高さ方向の断面線長４３が、外容器５０の高さ方向の内断面線長５３よりも長く設定されているものが望ましい。
【００３０】
図８は、別形態となるラミネートパウチからなる燃料貯蔵袋であり、図９（ａ）は燃料貯蔵袋の展開図、（ｂ）はその断面の線長を記入した展開図である。
この形態の燃料貯蔵袋４０ａにおいても、ラミネートフィルムの接着部分を含む燃料貯蔵袋４０ａの断面の線長４１ａ〜４３ａの少なくとも１つが、外容器５０でのラミネートフィルムの接着部分を含む燃料貯蔵袋４０の断面の線長が接する部分の内断面線長５１〜５３の少なくとも１つよりも長く設定されているものである。
特に好ましくは、燃料貯蔵袋４０ａの長さ方向の断面線長４１ａが、外容器５０の長さ方向の内断面線長５１よりも長く設定され、また、燃料貯蔵袋４０ａの幅方向の断面線長４２ａが、外容器５０の幅方向の内断面線長５２よりも長く設定され、更に、燃料貯蔵袋４０ａの高さ方向の断面線長４３ａが、外容器５０の高さ方向の内断面線長５３よりも長く設定されていることが望ましい。
【００３１】
この形態で用いる液体燃料Ｆも、上述と同様であり、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料などの使用が望ましく、特に好ましくは、溶存酸素濃度が５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下、好ましくは、０〜１０％ａｉｒｓａｔｕｒ．であるものが望ましい。
燃料排出部材となるスパウト２５は、上述と同様に、ラミネートフィルムとラミネートフィルムの接着部に挿入されておらず、ラミネートフィルムを貫通した状態でラミネートフィルムに接着されていることが好ましく、更に好ましくは、ラミネートフィルムに貫通口４６を設け、該貫通口４６に燃料排出部２５を接着し、かつ、燃料排出部２５とラミネートフィルムとの接着部が、ラミネートフィルムの貫通口４６の周囲を覆う状態で接着されていることが好ましい。
【００３２】
また、燃料貯蔵袋４０ａには、上述と同様に、空気が混入しない状態で液体燃料が充填されていることが好ましく、本発明の更なる効果を発揮せしめる点から、燃料貯蔵袋４０ａ内の空気の常温常圧下での体積Ａは、液体燃料の体積Ｆの１０％以下であることが好ましく、更に好ましくは、１％以下であることが望ましい。これにより、燃料貯蔵袋４０ａ内に空気を極力混入させないことで、燃料排出時に燃料ではなく、空気を排出することを防止することができる。
更に、外容器５０内に収容された燃料貯蔵袋４０ａ内には、上述の実施形態と同様に、液体燃料が完全に充填されておらず、外容器５０内で燃料貯蔵袋が膨張できる余地が残っている量の液体燃料が充填されていることが望ましく、外容器５０内で燃料貯蔵袋４０ａが膨張できる容積は、燃料貯蔵袋４０内の空気量の１０倍以上であることが望ましい。
【００３３】
図８及び図９の形態においても、上述と同様に、燃料貯蔵袋単体での最大燃料貯蔵量以下の内容積となる外容器とから構成されることが好ましく、更に、液体燃料の体積は、外容器５０に収容された状態での燃料貯蔵袋４０ａの容量（体積）よりも少なく充填されていることが望ましい。特に好ましくは、液体燃料の充填体積は、外容器５０に収容された状態での燃料貯蔵袋の容量（体積）の９９％以下であることが望ましい。これにより、外容器５０に収容され、且つ燃料が充填された状態で、燃料貯蔵袋４０ａは更に膨張できる余地を残っているため、加熱時燃料が揮発し燃料貯蔵袋４０ａが膨張することができ、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができる。
特に、本発明の更なる効果を発揮せしめる点から、燃料貯蔵袋４０ａ内の空気の常温常圧下での体積Ａと、液体燃料の充填量（体積）Ｆと、外容器５０に収容された状態での燃料貯蔵袋４０ａの容量Ｐとが次式に従うことが望ましい。
Ａ／〔Ｐ−（Ｆ＋Ａ）〕＜０．１
上記式を充足することにより、外容器５０に収容され、燃料が充填された状態で、燃料貯蔵袋４０ａは更に膨張できる余地を残っており、且つ燃料貯蔵袋４０ａ内の空気の体積が燃料貯蔵袋４０ａが膨張できる余地の１０分の１以下であるため、加熱時燃料が揮発し燃料貯蔵袋が膨張することによって、カートリッジ内部の空気の分圧が１０分の１以下となり、カートリッジ内部の圧力を低減でき、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができる。なお、上記第１実施形態においても、上記式を充足することが望ましい。
【００３４】
図８及び図９の形態において、用いる液体燃料は、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料である場合、５０℃での燃料貯蔵袋４０の内圧（外気との相対圧力）が、液体燃料の蒸気圧に対して、１００〜１２０％であること、並びに、８０℃での燃料貯蔵袋内圧（外気との相対圧力）が、燃料貯蔵袋の蒸気圧に対して、１００〜１２０％であることが望ましく、特に、９５ｗｔ％以上のメタノール水溶液が充填された燃料カートリッジにおいて、５０℃での燃料貯蔵袋内圧（外気との相対圧力）が、６０ｋＰａ以下、８０℃での燃料貯蔵袋内圧（外気との相対圧力）が、２００ｋＰａ以下であることが望ましい。この場合も、加熱時の燃料貯蔵袋４０内の空気圧を０．１気圧（１０ＫＰａ）以下とすることができるため、燃料貯蔵袋４０の内圧を低く保つことができ、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができる。
【００３５】
このように構成される燃料カートリッジＢでは、液体燃料を充填してなるラミネートフィルムを接着したラミネートパウチからなる燃料貯蔵袋４０と、該燃料貯蔵袋４０を収容する外容器５０とから構成され、かつ、上記燃料貯蔵袋４０は、断面の線長が、外容器５０での燃料貯蔵袋４０が接する部分の内断面線長よりも長く設定されていることで、燃料カートリッジが加熱され、揮発性燃料の蒸気圧により、燃料貯蔵袋４０の内圧が上昇しても、その内圧を燃料貯蔵袋４０自体ではなく、その外側の外容器で押さえることができるので、燃料貯蔵袋４０の破裂（デラミネーション）を防止でき、燃料カートリッジの耐熱性を高めることができることとなる。
特に、ラミネートフィルムの接着部分を含む断面の線長が、外容器５０での燃料貯蔵袋４０が接する部分の内断面線長よりも長く設定されていることで、内圧上昇時に破裂しやすい接着部を外容器で押さえることができ、より燃料カートリッジの耐熱性を高めることができる。
更に、燃料貯蔵袋４０の長さ方向、幅方向、高さ方向の断面線長４１が、外容器５０の長さ方向、幅方向、高さ方向の内断面線長５１よりも長く設定することで、ラミネートパウチの長さ、幅、高さ方向のデラミネーションを更に防止することができる。
【００３６】
本発明の燃料カートリッジは、上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができる。
例えば、燃料排出部材となるスパウト２５内に挿入する逆止弁３０をゴム部材により構成したが、スプリング部材を備えた逆止弁を用いてもよく、また、燃料カートリッジを連結自在となる発電セルを含む燃料電池本体の構造も特に限定されるものではない。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明を実施例及び比較例により、更に詳述するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００３８】
〔実施例１〕
下記作製法により、燃料カートリッジを得た後、その耐熱性を評価した。
（外容器の作製、図１に準拠）
ポリプロピレン製容器：外寸法；２０×３０×５０ｍｍ
内寸法；１８×２８×４８ｍｍ
内容積；２４．２ｃｃ
長さ方向の内断面線長；１３２ｍｍ
幅方向の内断面線長 ；１５２ｍｍ
高さ方向の内断面線長；９２ｍｍ
（燃料貯蔵袋の作製、図２及び図３に準拠）
ラミネートフィルム：寸法；１２０×１００ｍｍ
接着層；ポリエチレン４０μｍ
バリア層；アルミ箔１０μｍ
基材層；ナイロン２０μｍ
スパウト挿入用 貫通孔 φ６．４ｍｍ
【００３９】
図２に準拠し、パウチ（マチ付きピロー袋）を作製した。接着部の厚さ５ｍｍ。
スパウト：材質；ポリエチレン、最大外径１０ｍ、筒部外径６ｍｍ、筒部内径５ｍｍ、長さ１０ｍｍ
逆止弁；材質；ブチルゴム、外径５ｍｍ、長さ３ｍｍ、スリット長２ｍｍ。
図２に準拠し、パウチ折り返し、最大内容積３０ｃｃ、長さ方向の断面線長；１４０ｍｍ、幅方向の断面線長；１６０ｍｍ、高さ方向の断面線長；１００ｍｍ
【００４０】
（燃料カートリッジの作製）
図１に準拠し、外容器内に燃料貯蔵袋を挿入した後、密封した。
燃料カートリッジの最大内容積は２３．５ｃｃ。下記に示す燃料を充填した。
燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．〔９９．８％メタノール水溶液を減圧超音波脱気にて（１０ｋＰａ、１０ｍｉｎ）脱気処理し、その溶存酸素率（量）をドイツ ＰｒｅＳｅｎｓ ＧｍｂＨ社製のＭｉｃｒｏｘ ＴＸ３で測定した。、以下同様〕、燃料充填量：２３ｃｃ、空気混入量：０ｃｃ
【００４１】
〔実施例２〕
燃料カートリッジの作製方法は、実施例１に準拠し、下記に示す燃料及び空気の混入量を変化させた。
燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量：２０ｃｃ、空気混入量：０．１ｃｃ
【００４２】
〔実施例３〕
燃料カートリッジの作製方法は、実施例１に準拠し、下記に示す燃料及び空気の混入量を変化させた。
燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量：２３．５ｃｃ、空気混入量：０ｃｃ
【００４３】
〔実施例４〕
燃料カートリッジの作製方法は、実施例１に準拠し、下記に示す燃料及び空気の混入量を変化させた。
燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量：２０ｃｃ、空気混入量：３．５ｃｃ
【００４４】
〔比較例１〕
燃料貯蔵袋の作製方法は、実施例１に準拠し、燃料貯蔵袋を外容器に挿入せず単独で下記に示す燃料及び空気を充填した。
燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量：２３ｃｃ、空気混入量：０ｃｃ
【００４５】
〔比較例２〕
燃料貯蔵袋の作製方法は、実施例１に準拠し、燃料貯蔵袋を外容器に挿入せず単独で下記に示す燃料及び空気を充填した。
燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量：２０ｃｃ、空気混入量：０．１ｃｃ
【００４６】
上記実施例１〜４及び比較例１〜２を、それぞれ７５℃の恒温槽に２時間放置し、その状態及び重量減少を評価した。
【００４７】
実施例１及び２では、状態に変化はなく、重量減少も１％以下であった。また、実施例３及び４では、ラミネート接着部に僅かなデラミネーション（剥離）が生じていたが、重量減少は１％以下であった。これに対して、比較例１及び２では、ラミネート接着部から破裂し、重量減少も１０％以上であった。
以上のことから、本発明の範囲内の実施例１〜４では、高温下での耐久性が確保されているが、本発明の範囲外となる比較例１及び２では、高温下での耐久性が不足しているため、燃料を安定に保存することができないことが判った。
【００４８】
〔実施例５〜１３及び比較例３〜６〕
下記作製法により、図５〜図７に準拠する燃料カートリッジＢを得た後、その耐熱性を評価した。
（ハードケースとなる外容器５０の作製）：図１に準拠
ポリプロピレン製容器：外寸法２０×３０×５０ｍｍ、
内寸法１８×２８×４８ｍｍ、
内容積 ２４．２ｃｃ
内断面線長 長さ方向：１３２ｍｍ（図示符号５１）、幅方向 ：１５２ｍ（図示符号５２）、高さ方向：９２ｍ （図示符号５３）
（パウチ袋Ｂの作製） 図５〜図７に準拠
ラミネートフィルム 寸法 １３０×１２０ｍｍ、接着層 ポリエチレン ４０μｍ、バリア層 アルミ箔 １０μｍ、基材層 ナイロン２０μｍ、スパウト挿入用 貫通孔 φ６．４ｍｍ
図２−ｂに準拠し、パウチ（マチ付きピロー袋）作製、接着部幅 １０ｍｍ
パウチ断面の線長 長さ方向：１４０ｍｍ（図示符号４１で表示）、幅方向：１６０ｍ（図示符号４２で表示）、高さ方向：１００ｍ（図示符号４３で表示）
図３、４に準拠し、燃料排出部、弁体作製。
燃料排出部 材質：ポリエチレン、最大外径１０ｍｍ、筒部外径６ｍｍ、筒部内径５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、弁体材質：ブチルゴム、外径５ｍｍ、長さ３ｍｍ、スリット長２ｍｍ
図２に準拠し、折り返しパウチを作製、ハードケース５０に収容し、燃料カートリッジＢとした。
【００４９】
〔実施例５〕
燃料カートリッジＢに下記、燃料を充填、及び空気を混入させた。
燃料種 メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量 ２３ｃｃ、空気混入量 ０ｃｃ
〔実施例６〕
燃料カートリッジＢに下記、燃料を充填、及び空気を混入させた。
燃料種 メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量 ２０ｃｃ、 空気混入量 ０．１ｃｃ
〔実施例７〕
燃料カートリッジＢに下記、燃料を充填、及び空気を混入させた。
燃料種 メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量 ２３．５ｃｃ、空気混入量 ０ｃｃ
〔実施例８〕
燃料カートリッジＢに下記、燃料を充填、及び空気を混入させた。
燃料種 メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量 ２０ｃｃ、空気混入量 ３．５ｃｃ
【００５０】
〔比較例３〕
パウチ袋Ｂを外容器に挿入せず単独で燃料及び空気を充填した。
燃料種 メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量 ２３ｃｃ、空気混入量 ０ｃｃ
〔比較例４〕
パウチ袋Ｂを外容器に挿入せず単独で燃料及び空気を充填した。
燃料種 メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量 ２０ｃｃ、空気混入量 ０．１ｃｃ
【００５１】
上記実施例５〜８、比較例３〜４を、それぞれ７５℃の恒温槽に２時間放置し、その状態及び重量減少を評価した。
実施例５及び６は、状態に変化がなく、重量減少は１％以下であった。また、実施例７及び８の状態はラミネートフィルム接着部に僅かなデラミ（剥離）が発生したが、重量減少は１％以下であった。
これに対して、比較例３及び４の状態は、ラミネートフィルム接着部から破裂し、燃料漏れが発生し、重量減少は１０％以上であった。
以上のことから、明らかなように、本発明の範囲内である実施例５〜８では、高温下での耐久性が確保されているが、本発明の範囲外である比較例３〜４では高温下での耐久性が不足しているため、燃料を安定に保存することができなかった。
また、本発明の請求項３の範囲内である実施例５は、ラミネートパウチ自体の状態も変化しなかった。更に実施例６及び１０も、ラミネートパウチ自体の状態も変化しなかった。
なお、実施例７は、ラミネートパウチの接着部に僅かにデラミレーションが観測されたが、燃料の漏れはなかった。また、実施例８も、ラミネートパウチの接着部に僅かにデラミが観測されたが、燃料の漏れはなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の燃料カートリッジの実施形態の一例を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、燃料貯蔵袋の実施形態の一例を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はラミネートフィルムの展開図、（ｃ）折り畳んだ状態を示す側面図、（ｄ）は（ｂ）における接着層部分を有するラミネートフィルムの断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、スパウチの実施形態の一例を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は逆止弁を挿入した縦断面面図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は逆止弁の実施形態の一例を示すものであり、（ａ）は逆止弁の斜視図、（ｂ）は逆止弁の平面図、（ｃ）は逆止弁の縦断面図、（ｄ）アダプターの平面図、（ｅ）はアダプターの縦断面図、（ｆ）はアダプターに弁体を装填した状態の平面図、（ｇ）はアダプターに逆止弁を装填した状態の縦断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の燃料カートリッジにおいて、長さ方向、幅方向、高さ方向を図示するための斜視図、（ｂ）はその縦断面面図である。
【図６】図５に用いる燃料貯蔵袋の長さ方向、幅方向、高さ方向を図示するための斜視図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は図６の燃料貯蔵袋に用いるラミネートフィルムの展開図であり、（ｂ）その断面長を記入した展開図である。
【図８】図５に用いる燃料貯蔵袋の実施形態の他例を示す燃料貯蔵袋の斜視図である。
【図９】（ａ）は図８の燃料貯蔵袋に用いるラミネートフィルムの展開図であり、（ｂ）はその断面長を記入した展開図である。
【符号の説明】
【００５３】
Ａ 燃料カートリッジ
Ｆ 液体燃料
１０ 燃料貯蔵袋
２０ 外容器
２５ 燃料排出部材（スパウト）
３０ 弁体（逆止弁）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池本体に連結自在となる燃料カートリッジであって、該燃料カートリッジは、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋と、該燃料貯蔵袋を収容すると共に、燃料貯蔵袋単体での最大燃料貯蔵量以下の内容積となる外容器とから構成されたことを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項２】
燃料貯蔵袋は、ラミネートフィルムを３方シール袋形状、２方シール袋形状、もしくは、ピロー袋形状に成型してあり、かつ、その接着部がそれぞれ折り返された状態で、外容器に収納されてい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】
燃料貯蔵袋は、長さ方向、幅方向、高さ方向の少なくとも一つの断面線長が、外容器での燃料貯蔵袋が接する部分の内断面線長よりも長く設定されてい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】
ラミネートフィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂からなる厚さ２０〜２００μｍの接着層を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料カートリッジ。
【請求項５】
ラミネートフィルムは、アルミ箔、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、アルミ若しくはシリカ蒸着フィルムからなる厚さ５〜１００μｍのバリア層を有することを特徴とする請求項２〜４の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項６】
ラミネートフィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、セロハン、紙、布、不織布からなる厚み１０〜１０００μｍの表面層を有することを特徴とする請求項２〜５の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項７】
外容器は、合成樹脂、ガラス、金属からなる容器であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項８】
外容器は、完全に密閉されておらず、その内部に空気を取り込める構造であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項９】
ラミネートパウチには、液体燃料を排出するための弁体が挿入された燃料排出部材が接着され、かつ、燃料排出部材は、ラミネートフィルムとラミネートフィルムの接着部に挿入されておらず、ラミネートフィルムに貫通口を設け、該貫通口に燃料排出部を接着し、かつ、燃料排出部とラミネートフィルムとの接着部が、ラミネートフィルムの貫通口の周囲を覆う状態で接着されていことを特徴とする請求項２〜６の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項１０】
燃料貯蔵袋内の空気の常温常圧下での体積は、液体燃料の体積の１０％以下であることを特徴とする請求項１〜９の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項１１】
液体燃料の充填体積は、外容器に収容された状態での燃料貯蔵袋の容量（体積）の９９％以下であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項１２】
燃料貯蔵袋内の空気の常温常圧下での体積Ａと、液体燃料の充填量（体積）Ｆと、外容器に収容された状態での燃料貯蔵袋の容量Ｐとが次式に従うことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
Ａ／〔Ｐ−（Ｆ＋Ａ）〕＜０．１
【請求項１３】
液体燃料は、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項１４】
液体燃料は、溶存酸素濃度が、５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項１】
燃料電池本体に連結自在となる燃料カートリッジであって、該燃料カートリッジは、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋と、該燃料貯蔵袋を収容すると共に、燃料貯蔵袋単体での最大燃料貯蔵量以下の内容積となる外容器とから構成されたことを特徴とする燃料カートリッジ。
【請求項２】
燃料貯蔵袋は、ラミネートフィルムを３方シール袋形状、２方シール袋形状、もしくは、ピロー袋形状に成型してあり、かつ、その接着部がそれぞれ折り返された状態で、外容器に収納されてい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】
燃料貯蔵袋は、長さ方向、幅方向、高さ方向の少なくとも一つの断面線長が、外容器での燃料貯蔵袋が接する部分の内断面線長よりも長く設定されてい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】
ラミネートフィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂からなる厚さ２０〜２００μｍの接着層を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料カートリッジ。
【請求項５】
ラミネートフィルムは、アルミ箔、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、アルミ若しくはシリカ蒸着フィルムからなる厚さ５〜１００μｍのバリア層を有することを特徴とする請求項２〜４の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項６】
ラミネートフィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、セロハン、紙、布、不織布からなる厚み１０〜１０００μｍの表面層を有することを特徴とする請求項２〜５の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項７】
外容器は、合成樹脂、ガラス、金属からなる容器であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項８】
外容器は、完全に密閉されておらず、その内部に空気を取り込める構造であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項９】
ラミネートパウチには、液体燃料を排出するための弁体が挿入された燃料排出部材が接着され、かつ、燃料排出部材は、ラミネートフィルムとラミネートフィルムの接着部に挿入されておらず、ラミネートフィルムに貫通口を設け、該貫通口に燃料排出部を接着し、かつ、燃料排出部とラミネートフィルムとの接着部が、ラミネートフィルムの貫通口の周囲を覆う状態で接着されていことを特徴とする請求項２〜６の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項１０】
燃料貯蔵袋内の空気の常温常圧下での体積は、液体燃料の体積の１０％以下であることを特徴とする請求項１〜９の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項１１】
液体燃料の充填体積は、外容器に収容された状態での燃料貯蔵袋の容量（体積）の９９％以下であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項１２】
燃料貯蔵袋内の空気の常温常圧下での体積Ａと、液体燃料の充填量（体積）Ｆと、外容器に収容された状態での燃料貯蔵袋の容量Ｐとが次式に従うことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
Ａ／〔Ｐ−（Ｆ＋Ａ）〕＜０．１
【請求項１３】
液体燃料は、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【請求項１４】
液体燃料は、溶存酸素濃度が、５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２７８９６（Ｐ２００８−２７８９６Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０６２０３（Ｐ２００７−１０６２０３）
【出願日】平成１９年４月１３日（２００７．４．１３）
【出願人】（０００００５９５７）三菱鉛筆株式会社 (692)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１３日（２００７．４．１３）
【出願人】（０００００５９５７）三菱鉛筆株式会社 (692)
【Ｆターム（参考）】
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