燃料電池及び燃料電池用カートリッジ
【課題】 余分な電力及びスペースを必要とせずに液体燃料の残量を把握でき、しかも搭載方向によらず常に安定して燃料を供給して発電できる燃料電池及び燃料電池用カートリッジを提供することを目的とする。
【解決手段】 燃料貯蔵部と、燃料供給部と、酸素導入部と、発電部と、を備え、前記燃料貯蔵部は、液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、前記第１の燃料貯蔵部の、第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面と、前記第１の面と前記第２の面との間に延在するいずれかの面と、のそれぞれに隣接して連続的に延設され、前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる複数の燃料経路と、を有することを特徴とする燃料電池を提供する。
【解決手段】 燃料貯蔵部と、燃料供給部と、酸素導入部と、発電部と、を備え、前記燃料貯蔵部は、液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、前記第１の燃料貯蔵部の、第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面と、前記第１の面と前記第２の面との間に延在するいずれかの面と、のそれぞれに隣接して連続的に延設され、前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる複数の燃料経路と、を有することを特徴とする燃料電池を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池及び燃料電池用カートリッジに関し、より詳細には、自発呼吸型の燃料電池及びこれに装着可能な燃料電池用カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートパソコン、小型オーディオプレーヤやワイヤレスヘッドセットなどの小型電子機器の電源として、メタノールなどを燃料とした燃料電池が実用化されつつある。これらメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ:Direct Methanol Fuel Cell）は、 自発呼吸型の燃料電池であり、燃料としてのメタノールが毛細管現象や拡散現象等により、燃料極まで自発的に輸送される。そして、燃料極で発生した活性化した水素元素（以下、プロトン）及び電子と、電解質膜を介して空気から取り込んだ酸素ガスとの間で電気化学反応が生じ、電力を発生する（例えば、特許文献１）。
その燃料供給方法についてみると、例えば、燃料を含んだカートリッジを本体に設けられた受け入れカートリッジに装着し、液体燃料を供給する燃料電池が開示されている（特許文献２）。
【０００３】
このカートリッジに関して、ユーザが、燃料カートリッジの燃料の残量を把握できないと、寿命が予測できず、例えばデバイスの使用中に突如、「燃料切れ」が発生するなどの問題が生じうる。
【０００４】
また、カートリッジから供給される燃料の供給が、燃料電池の向きによって変化すると、燃料電池を使用する際の自由度が限定されるため、デバイスの利便性が損なわれるという問題が生じうる。
【特許文献１】特開２０００−１０６２０１号公報
【特許文献２】特開２００４−３４９０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、余分な電力及びスペースを必要とせずに液体燃料の残量を把握でき、しかも搭載方向によらず常に安定して燃料を供給して発電できる燃料電池及び燃料電池用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】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部の、第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面と、前記第１の面と前記第２の面との間に延在するいずれかの面と、のそれぞれに隣接して連続的に延設され、前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる複数の燃料経路と、
を有することを特徴とする燃料電池が提供される。
【０００７】
また、本発明の他の一態様によれば、
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる燃料経路と、
を有し、
前記第１の燃料貯蔵部は、前記空洞の内壁に敷設され前記燃料経路を介して前記媒体に接続された多孔質状または繊維状の拡散層をさらに有することを特徴とする燃料電池が提供される。
【０００８】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる複数の燃料経路と、
を有し、
前記第１の燃料貯蔵部は、前記複数の燃料経路のそれぞれから前記空洞の中に突出し前記媒体に接続された多孔質状または繊維状の拡散体をさらに有することを特徴とする燃料電池が提供される。
【０００９】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる燃料経路と、
を有し、
前記第１の燃料貯蔵部は、前記空洞を区画し移動可能に設けられた仕切と、前記仕切からみて前記燃料経路とは反対側に設けられ前記仕切に対して押圧力を付与する付勢手段と、をさらに有することを特徴とする燃料電池が提供される。
【００１０】
また、本発明のさらに他の態様によれば、上記いずれかの燃料貯蔵部を備え、前記燃料供給部に対して着脱可能とされたことを特徴とする燃料電池用カートリッジが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、余分な電力及びスペースを必要とせずに液体燃料の残量を把握でき、しかも搭載方向によらず常に安定して燃料を供給して発電できる燃料電池及び燃料電池用カートリッジを提供でき、産業上のメリットは多大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池の燃料貯蔵部の具体例を表し、同図（ａ）はその断面図、図１（ｂ）はＡ−Ａ’線の断面構造の模式図である。
また、図２は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００１３】
本実施形態の燃料貯蔵部４０は、第１燃料貯蔵部５と、その周囲を取り囲むように設けられた第２燃料貯蔵部１０と、を有する。第１燃料貯蔵部５は、中空に形成され、その内部に液体燃料ＬＦが充填される。液体燃料ＬＦとしては、例えば、メタノール、エタノール、ブドウ糖や砂糖などの糖類の水溶液などを用いることが可能である。
第２燃料貯蔵部１０は、第１燃料貯蔵部５の第１の面（例えば、図１（ａ）において、載置面７とは反対側の表面）と、これに対向する第１燃料貯蔵部５の第２の面（例えば、図１（ａ）において、載置面７の側の表面）と、これら第１及び第２の面の間に延在するいずれかの面（例えば、図１（ｂ）において第１燃料貯蔵部５の上側、左側あるいは下側のいずれかの表面）と、のそれぞれに隣接して連続的に延設されている。例えば、第１燃料貯蔵部５の第１の面を「上面」とした場合には、上面から少なくともいずれかの側面を介してと下面に回り込み、第１燃料貯蔵部５を上下から取り囲むように、第２燃料貯蔵部１０が延設されている。
【００１４】
この第２燃料貯蔵部１０の中は多孔質状または繊維状の媒体により充填され、液体燃料ＬＦが毛細管力などにより浸透・拡散する。第１燃料貯蔵部５と第２燃料貯蔵部１０との間には複数の燃料経路１５が設けられ、矢印Ｆ１で表したように、これら燃料経路１５を介して第１燃料貯蔵部５から第２燃料貯蔵部１０に燃料が供給される。例えば、図２に表したように、載置面７が鉛直下方に向けて載置された場合、矢印Ｆ１で表したように燃料経路１５を介して第２燃料貯蔵部１０に供給された液体燃料は、図２に矢印Ｆ２で表したように、第２燃料貯蔵部１０に充填された多孔質状または繊維状の媒体の中を浸透・拡散して拡がり、燃料電池接続部２３を介して、矢印Ｆで表したように燃料電池本体に供給される。後に詳述するように、第２燃料貯蔵部１０に充填する多孔質状または繊維状の媒体は、液体燃料を極めて迅速に拡散させ均一な濃度で拡げることが可能である。
【００１５】
また、第１燃料貯蔵部５には、透明または半透明な燃料窓３５が設けられている。このため、ユーザは肉眼により燃料残量を確認でき、突然の「燃料切れ」を防ぐことができる。また、第１燃料貯蔵部５の周囲を第２燃料貯蔵部１０により取り囲み、その間に複数の燃料通路１５を設けることにより、燃料電池の載置方向によらず常に液体燃料を安定的に供給することができ、また、第１燃料貯蔵部５に充填した液体燃料をほぼ完全に使い切ることが可能となる。
【００１６】
図３は、本実施形態の燃料貯蔵部を備えた燃料電池の基本構成を表す概略断面図である。
【００１７】
まず、この燃料電池の基本構成について説明する。
【００１８】
本実施形態の燃料電池は、燃料貯蔵部４０の上に、燃料供給部４５と、発電部５０と、酸素導入部５５と、がこの順に積層され、これらがアノード側筐体部６５に収容された構造を有する。そして、アノード側筐体部６５の上部には、カソード側筐体部６０が設けられており、外部応力などから保護されている。
【００１９】
燃料貯蔵部４０は、燃料電池に対して固定的に設けてもよく、または、燃料電池に対して脱着可能なカートリッジとして設けることも可能である。カソード側筐体部６５に図示しない燃料供給口を設け、メタノールなどの液体燃料を燃料貯蔵部４０に充填可能としてもよく、または、カソード側筐体部６５に図示しない脱着口を設け、カートリッジ式の燃料供給部４０交換可能とすることができる。
【００２０】
この燃料貯蔵部４０から矢印Ｆで表したように燃料供給部４５に燃料が供給されると、燃料供給部４５において、燃料は拡散して発電部５０に供給される。カソード極側の燃料の移動は、例えば毛細管力をドライビングフォースとして生じさせることができる。
【００２１】
一方、酸素導入部５５は、矢印Ａで表したように、外部から酸素を取り入れて発電部５０に供給する。酸素を酸素導入部５５に導入するため、カソード側筐体部６０には、図示しない開口を設けて、十分に良好な通気性を確保することが望ましい。
発電部５０では、これら液体燃料と酸素との電気化学反応により電力を発生する。なお、これら各要素の具体的な構造については、後に詳述する。
【００２２】
そして、本実施形態に係る燃料貯蔵部４０は、電力及びスペースを必要とせずに液体燃料の残量を把握でき、搭載方向によらず発電性能を阻害しない構造を有する。
【００２３】
再び図１に戻り、本実施形態の燃料貯蔵部の具体例について詳細に説明する。
【００２４】
図１に表したように、本具体例の燃料カートリッジ４０は、第１燃料貯蔵部５が第２燃料貯蔵部１０に取り囲まれた構造を有する。第１燃料貯蔵部５の筐体２０には、第１燃料貯蔵部５から第２燃料貯蔵部１０へ液体燃料を供給するための複数の燃料経路１５が設けられている。このように複数の燃料経路１５を設けることにより、搭載方向によらず常に安定して液体燃料を供給できる。
【００２５】
さらに、第１燃料貯蔵部５の筐体２０には、燃料窓３５が設けられており、この燃料貯蔵部４０の外側から燃料窓３５を介して液体燃料を把握することができる。
【００２６】
また、第２燃料貯蔵部１０を貫通して第１燃料貯蔵部５に至る燃料供給口３０が設けられているため、液体燃料がなくなった場合でも、この燃料供給口３０を介して液体燃料を充填することができる。液体燃料を充填可能とすることにより、燃料電池を繰り返し使用でき、また、燃料貯蔵部４０をカートリッジ式とした場合にも、その燃料カートリッジ４０を、リサイクルできる。
【００２７】
以下、本実施形態に係る燃料貯蔵部の構造について、さらに詳細に説明する。
図４は、本実施形態にかかる燃料貯蔵部の載置方向に対する液体燃料の供給経路を例示した模式図である。
第１燃料貯蔵部の筐体２０の燃料窓３５に接する部位の近傍に燃料経路１５を設けると、図４（ａ）に表したように燃料窓３５が載置面７（鉛直下方）とされた時でも、第２燃料貯蔵部１０へ液体燃料を安定的に供給し、充填した燃料を使い切ることができる。また、第１燃料貯蔵部の筐体２０の燃料供給口３０に接する部位の近傍に燃料経路１５を設けると、図４（ｂ）に表したように、燃料供給口３０が載置面７（鉛直下方）とされた時でも、第２燃料貯蔵部１０へ液体燃料を安定的に供給し使い切ることができる。
また、図１（ａ）に表したように燃料貯蔵部４０が水平に載置された場合にも、鉛直下方に設けられた燃料経路１５を介して第２燃料貯蔵部１０へ液体燃料が供給され、図２に矢印Ｆ２で表したように燃料を拡散させることにより、燃料電池接続部２３から燃料電池本体に燃料を安定的に供給し、第１燃料貯蔵部５に貯留された液体燃料を使い切ることができる。
【００２８】
以上説明したように、燃料経路１５を適宜設けることにより、燃料電池の向きによらず常に安定して燃料を供給でき、且つ、充填した液体燃料を残さずほぼ完全に使い切ることが可能となる。このためには、第１燃料貯蔵部５の上面と下面と少なくともいずれかの側面に亘り連続的に第２燃料貯蔵部１０を延設させ、また、第１燃料貯蔵部５の空洞が略直方体状である場合には、その角部のそれぞれに近接させて燃料経路１５を設けるとよい。
【００２９】
ここで、燃料経路１５の総断面積をセル面積の１０％以内とすると、多くの場合に液体燃料を過不足無く供給することができる。
【００３０】
図５は、本実施形態にかかる燃料貯蔵部４０の外観を例示した模式図である。
同図（ａ）に表したように、筐体２５の側面には、透明または半透明の燃料窓３５が設けられており、第１燃料貯蔵部５に貯留された液体燃料ＬＦを目視により確認できる。
このような構造にすることにより、余分な電力やスペースなどを必要とせずに液体燃料の残量を把握することができる。燃料窓３５の材料としては、例えば、透明なアクリル樹脂や誘電体材料等の材料を用いることができる。また、光の照射による液体燃料の変質を防止するために、ＵＶカットフィルムを燃料窓３５に設けてもよい。また、図５（ｂ）に表したように、燃料窓３５に「目盛」を設けることにより、ユーザがより定量的に液体燃料の残量を把握することができる。
【００３１】
燃料電池接続部２３は、例えば、第２燃料貯蔵部１０に充填された多孔質状または繊維状の媒体が露出し、あるいは、これは異なる多孔質体や繊維状体などの媒体が露出したものとして構成できる。第２燃料貯蔵部１０に供給された燃料は、この燃料電池接続部２３を介して、燃料電池の燃料供給部４５（図３）に供給される。
【００３２】
図６は、本実施形態に係る燃料貯蔵部４０に用いることができる第２燃料貯蔵部１０における液体燃料の濃度変化を説明するための模式図である。
【００３３】
ここで、第２燃料貯蔵部１０は、空隙率が７０％の多孔質ポリエステルにより充填され、また、簡単のために、第１燃料貯蔵部５の片側のみに設けられたものとした。また、第１燃料貯蔵部５と、第２燃料貯蔵部１０との間は、図示しない筐体２０により仕切られて、その一端に燃料経路１５が設けられている。ここで、第２燃料貯蔵部１０を充填する多孔質ポリエステルのサイズは、縦５６ミリメートル、横７０ミリメートル、厚さ２ミリメートルとした。そして、図６（ａ）に表したように、第１燃料貯蔵部５の端に、燃料経路１５が、長さ（Ｌ）：１ミリメートル×幅（Ｗ）：５６ミリメートルの寸法で設けられており、その上方に接するように第２燃料貯蔵部１０が設けられている。この構造から得られる燃料消費量は、４０ｍＡ／ｃｍ２相当のフラックスであるとした。
【００３４】
図６（ｂ）は、多孔質ポリエステルにおける燃料の濃度分布を表す。第２貯蔵部１０に充填された多孔質ポリエステルにおける液体燃料の濃度分布は、燃料経路１５からの距離が増加するのに伴い、若干低下する傾向にあるが、その濃度低下は、発電中でも０．４％以内である。つまり、このような多孔質体または繊維体により第２燃料貯蔵部１０を形成すると、狭い燃料経路１５を介して供給された液体燃料を極めて迅速に浸透・拡散させ、均一な濃度に分布させることができる。その結果として、第２燃料貯蔵部１０から燃料供給部４５（図３）の全面に対して、ほぼ均一に燃料を供給でき、発電部５０（図３）において均一に発電をさせることができる。
【００３５】
図７は、第２燃料貯蔵部１０における液体燃料の濃度変化のもうひとつの具体例を表す模式図である。
本具体例においては、同図（ａ）に表したように、燃料経路１５の寸法を長さ（Ｌ）：１ミリメートル×幅（Ｗ）：２ミリメートル×６箇所とした。この場合も、これら６箇所の燃料経路１５を介して供給された燃料は、第２燃料貯蔵部１０に充填された多孔質ポリエステルにおいてほぼ均一に浸透・拡散し、同図（ｂ）に表したように、その濃度の変動幅は、０．４パーセント以下と極めて小さい。つまり、第１燃料貯蔵部５に貯留された液体燃料を均一な分布で燃料供給部４５（図３）に供給できる。
【００３６】
図８は、本実施形態に係る燃料貯蔵部４０の第２燃料貯蔵部１０の他の具体例を表した模式図である。
本具体例においては、第２燃料貯蔵部１０は、面内において複数の空隙率領域分布を有する媒体により充填されている。すなわち、燃料経路１５からの距離の増加に伴い、空隙率及び体積占有率が増加するように異なる媒体が配置されている。ここでは、燃料経路１５の近傍は、空隙率７０％の多孔質媒体８０（体積占有率２０％）とし、燃料経路１５から遠ざかるに従い、順に、空隙率８０％の多孔質媒体９０（体積占有率３０％）、空隙率９０％の多孔質媒体１００（体積占有率５０％）を配置する。こうすることで、第２燃料貯蔵部１０の面内方向の燃料の濃度差異を漸近的にゼロとし、より均一に液体燃料を燃料供給部４５へ供給できる。
【００３７】
図９は、本実施形態に係る燃料貯蔵部４０の第２燃料貯蔵部１０のさらに他の具体例を表した模式図である。
本具体例においては、第１燃料貯蔵部５の両端に設けられた燃料経路１５に対応して、その上方にある第２燃料貯蔵部１０の媒体を空隙率７０％の多孔質体８０（体積占有率２０％）とし、それらに挟まれる中央付近の媒体を、空隙率８０％の多孔質体９０（体積占有率６０％）とする。このように、燃料経路１５から遠ざかると空隙率を増加させることにより、より均一に燃料を供給できる。
【００３８】
図１０及び図１１は、本実施形態にかかる燃料貯蔵部に開閉弁が設けられた第１の具体例を例示する模式図及び断面図である。
【００３９】
すなわち、これらの（ａ）は、第１燃料貯蔵部５と第２燃料貯蔵部１０とを連通する燃料経路１５が仕切り板１２０により閉ざされいていない状態を表し、（ｂ）は、燃料経路１５が仕切り板１２０により閉じられた状態を表している。ここで、仕切板１２０は開閉弁として機能し、ガイドレール１１０に沿って切替ツマミ１１５により開閉制御される。
【００４０】
また、燃料経路１５及び仕切板１２０は、図１１（ａ）及び（ｂ）に表したように、第１燃料貯蔵部５の上面と下面にそれぞれ設けられており、搭載方向によらず均一に液体燃料を供給することができる。
【００４１】
このような仕切板１２０を設けることにより発電が不要な場合には、仕切板１２０を閉じて燃料の消耗を抑制することができる。また、例えば、燃料貯蔵部４０を燃料電池に対して着脱自在のカートリッジ式とした場合、燃料貯蔵部４０を装着する際に、燃料電池本体のアノード側筐体の一部に切替ツマミ１１５を引っかけながら装着すると、仕切板１２０が自動的に開状態になるようなシステムにしてもよい。この開閉弁は、機械的に手動で行うようにしてもよく、この燃料カートリッジを含む燃料電池あるいは電子デバイスから電気信号を送って開閉制御してもよい。
【００４２】
図１２は、燃料貯蔵部４０と燃料供給部４５との間に開閉弁を設けた具体例を表す模式断面図である。すなわち、同図（ａ）は開閉弁が開いている状態、同図（ｂ）閉まっている状態を表している。
【００４３】
本具体例においては、燃料供給部４５と燃料貯蔵部４０との間に、にスライドシャッタ１２５が設けられている。このスライドシャッタ１２５は、それぞれが開口を有する２枚の板状部材を相対的にスライドさせることにより、連通経路のコンダクタンスをゼロから所定値まで調節できる。つまり、このスライドシャッタ１２５を燃料供給部４５の主面に対して平行にスライドさせることにより、液体燃料の供給を停止させたり、供給量を制御することができる。
【００４４】
典型的には、図１３に表したように、電力使用時にスライドシャッタ１２５を開けることにより、液体燃料が供給されて電力が発生する（ステップＳ２００）。一方、電力不使用時には、スライドシャッタ１２５を閉じることにより、液体燃料の供給が停止されて電力が停止する（ステップＳ２１０）。図１乃至図１１に関して前述したように、燃料貯蔵部４０には、多孔質状の媒体が充填された第２燃料貯蔵部１０が設けられている。燃料貯蔵部４０と燃料供給部４５との間に、このようなスライドシャッタ１２５を設けることにより、電力が不要な時には、スライドシャッタ１２５を閉じて、第２燃料貯蔵部１０が燃料で満たされた状態を維持できる。そして、電力が必要となりスライドシャッタ１２５を開くと、第２燃料貯蔵部１０から燃料供給部４５に直ちに燃料が供給され、迅速に発電を開始させることができる。
【００４５】
また、これら全閉と全開との中間的な位置にスライドシャッタ１２５を調節することにより、燃料の消費量を制御することも可能である。このようなスライドシャッタ１２５を設けることにより、燃料の無駄な消費を防ぎ、効率的な使用が可能となる。
【００４６】
図１４は、本実施形態にかかる燃料貯蔵部を着脱自在なカートリッジ式とした具体例を表す断面図である。
【００４７】
すなわち、燃料電池のアノード側筐体部１６５に設けられたツメ１３０をスライドさせることにより、カートリッジ式の燃料貯蔵部４０を固定したり外したりすることが可能となる。この時、図１２に例示したようなスライドシャッタ１２５を燃料貯蔵部４０に設けておけば、燃料電池本体に装着しない状態においてはスライドシャッタ１２５を閉じることにより、燃料の消耗を防ぐことができる。
【００４８】
また、このように燃料貯蔵部４０をカートリッジ式にした場合、燃料供給部４５に燃料を供給する燃料電池接続部２３をプラスチックフィルムなどで覆っておくと、燃料の消耗を防止できる。
【００４９】
図１５は、本具体例のカートリッジ式の燃料貯蔵部の使用態様を説明するためのフローチャートである。
すなわち、使用前の燃料貯蔵部（カートリッジ）４０は、燃料電池接続部２３が、例えばプラスチックフィルム等で密閉されており、液体燃料が減少するのを防止した状態である（ステップＳ１００）。
そして、燃料貯蔵部（カートリッジ）４０を使用する際は、燃料電池接続部２３のプラスチックフィルムをはがし、密封状態を破った後、燃料電池本体へ装着すると、燃料供給部４５へ液体燃料が供給される。（ステップＳ１1０）。
【００５０】
これらの一連の使用態様は、メーカからユーザへの流通形態に適合させることができる。つまり、メーカ側は、プラスチックフィルムで密封された燃料カートリッジを販売する。ユーザは、その燃料カートリッジ４０を購入し、このプラスチックフィルムをはがし、燃料電池にセットしてデバイスを起動させるといった具合である。
ここで、燃料電池接続部２３をカバーするものは、例えば、プラスチックケースやメタルケース等で行なっても同様の効果が得られる。
【００５１】
図１６は、図１５に表した使用態様を利用したリサイクルシステムを説明するためのフローチャートである。
すなわち、燃料貯蔵部（カートリッジ）４０の液体燃料が空になると（ステップＳ１５０）、ユーザはこの燃料貯蔵部４０を取り外して所定の方法で提出し、メーカ側は、これら燃料カートリッジを回収する（ステップＳ１６０）。そして、液体燃料を充填した後（ステップＳ１７０）、その燃料カートリッジをユーザに販売する（ステップＳ１８０）という流れを繰り返すリサイクルシステムを構築することもできる。その結果、材料資源やエネルギー資源を節約でき、環境負荷を低減することが可能となる。
【００５２】
以下、本実施形態に係る燃料貯蔵部の他の具体例について説明する。
図１７（ａ）は、本実施形態にかかる燃料貯蔵部の他の具体例を表す模式断面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線断面図である。
また、図１８は、図１７（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。図１７以降の図面については、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
本具体例においては、第１燃料貯蔵部５の上に第２燃料貯蔵部１０が設けられている。第１燃料貯蔵部５の内壁には、燃料窓３５の部分を除いた他のほぼ全ての部分に、燃料経路１５から拡散層１３７が敷設されている。拡散層１３７は、第２燃料貯蔵部１０に充填されている媒体と同様に、多孔質状または繊維状の媒体からなる。、液体燃料は、この拡散層１３７を介して、燃料経路１５を経て、第２燃料貯蔵部１０に供給される。燃料経路１５は、図１７に例示したように、中央付近に一箇所だけ設けてもよく、または、数カ所に分散させて設けてもよい。またその開口形状は、円形、四角形、スリット状、多角形状など各種の形状を適宜採用することができる。
第２燃料貯蔵部１０には、多孔質状または繊維状の媒体が充填され、図６及び図７に関して前述したように、液体燃料を迅速に浸透・拡散させて燃料電池接続部２３の全面にわたり均一に供給する。
【００５３】
本具体例においては、第１燃料貯蔵部５の内周壁のほぼ全面にわたり多孔質層１３７を敷設することにより、燃料貯蔵部４０（燃料電池）が鉛直方向に対してどのような向きに設置されている時も、拡散層１３７の何処かの部分は、第１燃料貯蔵部５に貯留されている液体燃料に接した状態となる。つまり、燃料電池がどのような向きに設置された時も、第１燃料貯蔵部５に貯留されている液体燃料を吸い出して、第２燃料貯蔵部１０に供給することができ、安定的に発電させつつ、液体燃料を最後まで使い切ることができる。
【００５４】
また、第１燃料貯蔵部５には燃料窓３５が設置されているので、ユーザは液体燃料の残量を確実かつ容易に確認できる。この燃料貯蔵部は、燃料電池本体に固定的に設けてもよく、または燃料電池に対して着脱自在のカートリッジ式としてもよい。
【００５５】
図１９（ａ）は、本実施形態にかかる燃料貯蔵部のさらに他の具体例を表す模式図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線模式断面図である。
本具体例においても、第１燃料貯蔵部５の上に第２燃料貯蔵部１０が設けられている。そして、これらの間に設けられた複数の燃料経路１５を介して、第２燃料貯蔵部１０から第１燃料貯蔵部５の底面まで、多孔質体１３５が突出している。これら拡散体１３５は、多孔質状または繊維状の媒体からなる。そして、これら拡散体１３５は、第１燃料貯蔵部５の少なくとも４隅に設けるとよい。
本具体例においても、複数の拡散体１３５を第１燃料貯蔵部５の底面まで延出させることにより、燃料貯蔵部４０（燃料電池）が鉛直方向に対してどのような向きに設置されている時も、何処かの燃料経路１５から延出した拡散体１３５は、液体燃料に接した状態となる。その結果として、燃料電池がどのような向きに設置された時も、第１燃料貯蔵部５に貯留されている液体燃料を吸い出して、第２燃料貯蔵部１０に供給し、安定的に発電させつつ、液体燃料を最後まで使い切ることができる。
また、ユーザは、燃料窓３５を介して燃料の残量を確実且つ容易に確認できる。この燃料貯蔵部も、燃料電池本体に固定的に設けてもよく、または燃料電池に着脱自在のカートリッジ式としてもよい。
【００５６】
図２０（ａ）は、本実施形態にかかる燃料貯蔵部のさらに他の具体例を表す模式図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線模式断面図である。
本具体例においては、第１燃料貯蔵部５に設けられたバネ１４０の付勢力を利用して仕切り板１２０に圧力を与えることで、燃料電池の向きによらずに、液体燃料が均一に供給され、最後まで使い切ることができる。また、本具体例においても、第１燃料貯蔵部５に燃料窓３５を設けることにより、液体燃料の残量を目視により確実且つ容易に確認できる。この燃料貯蔵部も、燃料電池本体に固定的に設けてもよく、または着脱自在のカートリッジ式としてもよい。
【００５７】
図２１は、図２０に表した燃料貯蔵部４０にスライドシャッタ１２５を設けた具体例を表す断面図である。すなわち、同図（ａ）はスライドシャッタ１２５が開いている状態、（ｂ）閉まっている状態をそれぞれ表す。
このような構造にすると、発電しない時には、スライドシャッタ１２５を閉じることにより燃料の消耗を防ぐことができ、経済的である。また、カートリッジ式の燃料貯蔵部４０を燃料電池から外した状態においても、液体燃料の蒸発を防ぐことができる。
【００５８】
図２２（ａ）は、本実施形態に係る燃料貯蔵部の第１燃料貯蔵部５の具体例を表す模式図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線模式断面図である。
本具体例の場合、第１燃料貯蔵部５が燃料カートリッジとなっており、第２燃料貯蔵部１０は、燃料電池本体に組み込まれている。この第１燃料貯蔵部５は、図２０に表したものと同様の供給機構を備えている。つまり、第１燃料貯蔵部５に設けられたバネ１４０が仕切り板１２０を押し上げることで、液体燃料が供給され、燃料電池の向きによらずに常に安定して燃料を供給することができる。また、第１燃料貯蔵部５には燃料窓３５が設けられ、目視による燃料の残量の確認ができる。
未使用状態においては、このカートリッジ式の燃料貯蔵部５の燃料経路１５は、例えばプラスチックフィルムなどで封止され、燃料電池に装着する時あるいは装着後に、このプラスチックフィルムを剥がして燃料の供給を開始させることができる。
【００５９】
図２３は、図２２に表した燃料カートリッジを燃料電池に装着した状態を例示する断面図である。本具体例の場合、第１燃料貯蔵部５の燃料経路側に開閉弁が設けられている。この開閉弁はスライドシャッタ１２５からなり、図２３（ａ）は開いている状態、図２３（ｂ）は閉じている状態を表す。
スライドシャッタ１２５をスライドさせることにより、カートリッジ式の燃料貯蔵部５から燃料電池本体に取り付けられた第２燃料貯蔵部１０への液体燃料の供給の有無を制御でき、燃料を効率的に使用することができる。
【００６０】
図２４（ａ）は、本実施形態に係る燃料貯蔵部の第１燃料貯蔵部５のさらに他の具体例を表す模式図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線模式断面図である。
本具体例においては、カートリッジ式の第１燃料貯蔵部５の内壁には拡散層１３７が敷設され、この拡散層１３７に接続された拡散体１３５を介して液体燃料が供給される。これら拡散層１３７と拡散体１３５は、それぞれ多孔質状または繊維状の媒体からなる。拡散体１３５の形状は凸型であり、また、相対する第２燃料貯蔵部１０の接続部分は凹型となっており、それぞれを嵌め合わせることにより、燃料が供給される。
【００６１】
図２５は、図２２に表したカートリッジ式の第１燃料貯蔵部５を燃料電池本体に着脱する様子を表す模式図である。すなわち、同図（ａ）は、第１燃料貯蔵部５を燃料電池本体に装着した状態を表し、図２５（ｂ）は、燃料電池本体から外した状態を表す。
燃料電池本体から取り外した状態においては、第１燃料貯蔵部５の凸状の拡散体１３５をキャップ等で覆うことにより、液体燃料の蒸発を防ぐことが可能となる。
【００６２】
図２６（ａ）は、本実施形態に係る燃料貯蔵部の第１燃料貯蔵部５のさらに他の具体例を表す模式図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線模式断面図である。
本具体例においては、第１燃料貯蔵部５の内部に、その主面に対して平行な方向に伸張するバネ１４０が設けられている。このバネ１４０が仕切り板１２０を押すことにより、燃料電池の向きによらずに、燃料経路１５を介して液体燃料が第２燃料貯蔵部１０に常に安定に供給される。さらに、燃料経路１５には、開閉制御可能な開閉弁１４５が設けられている。また、第１燃料貯蔵部５には、燃料窓３５が設けられ、液体燃料の残量を目視により確認できる。
【００６３】
図２７は、図２６に表した第１燃料貯蔵部５を燃料電池本体に装着した状態の模式断面図である。同図（ａ）は、開閉弁１４５が開いている状態、（ｂ）は、閉じている状態を表す。
また、図２８は、図２７（ａ）のＡ−Ａ’線の切断面を上方から眺めた模式図であり、（ａ）は開閉弁が開いている状態、（ｂ）は閉じている状態をそれぞれ表す。
開閉弁１４５は、燃料経路１５と同様の形状の開口部１５０が設けられた円板であり、回転軸１５２を中心に回転させると、燃料経路１５の開口形状と開口部１５０とが重なることにより、液体燃料の供給が制御が可能となる。なお、図２４乃至図２６においては、燃料貯蔵部５がカートリッジ式とされた具体例を表したが、本発明はこれに限定されず、燃料貯蔵部５が燃料電池本体に固定的に設けられていてもよい。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料貯蔵部４０は、燃料電池の向きによらずに常に安定的に燃料を供給でき、また、余分な電力やスペースを必要とせずに液体燃料の残量を確認できる。またさらに、燃料電池本体に対して着脱自在なカートリッジ式とすることも可能である。
【００６５】
図２９は、本発明の実施形態に用いることができる燃料電池の具体的な構造を例示する概略断面図である。
すなわち、本具体例の燃料電池は、第１燃料貯蔵部５と第２燃料貯蔵部１０とからなる燃料貯蔵部４０と、燃料極側集電体１００と、燃料側ガス拡散層５０と、燃料極１３０と、電解質板７０と、酸化剤極８０と、酸化剤側ガス拡散層９０と、酸化剤側集電体１２０と、保湿シート１６０と、をこの順に積層させた構造を有する。これらの要素は、アノード側筐体部６５の中に収容され、上方はカソード側筐体部６０により保護されている。そして、アノード側筐体部６５の側面に燃料供給口３０と燃料窓３５が設けられている。燃料供給口３０には、メタノールなどの液体燃料が充填されたタンクなどが接続され、燃料供給口３０を介して液体燃料が第１燃料貯蔵部５に供給される。燃料貯蔵部４０は、図１に関して前述したものと同様の構造を有する。
【００６６】
次に、本具体例の燃料電池における発電メカニズムについて説明する。
まず、燃料極１３０側は、次式（１）により表されるメタノールと水の電気化学反応に基づく半反応により、プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）とを発生させる。
ＣＨ３ＯＨ(l)＋Ｈ２Ｏ(l) → ＣＯ２(g)↑＋６Ｈ＋＋６ｅ− （１）
ここで、メタノールは毛細管現象をドライビングフォースとして第２燃料貯蔵部１０に充填された多孔質状または繊維状の媒体の中を自発的に移動し、燃料極側集電体１００に設けられた開口（図示せず）を通り、燃料側ガス拡散層５０を経由して燃料極１３０に供給される。
【００６７】
これに対応して、酸化剤極８０側においては、保湿シート１６０から燃料電池系内に酸素を取り込み、次式（２）より表される半反応により、大気中の酸素（Ｏ２）ガスを燃料側からのＨ＋とｅ−と、電気化学反応を行うことで、発電が生じる。
３／２Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ− → ３Ｈ２Ｏ （２）
なお、この電気化学反応により生じた水（Ｈ２Ｏ）は、電解質板７０を透過し、燃料極１３０へ移動し、再度（１）の電気化学反応に基づく半反応において燃料として、再利用することが可能である。
【００６８】
ここで、この燃料電池を構成する主要部の材料の具体例を以下に列挙する。
まず、燃料供給口３０は熱可塑性ポリエステル、第２燃料貯蔵部１０に充填する多孔質状の媒体としては例えば、多孔質ポリエステルで、フィルムの透気度は、例えば２秒／１００ｃｍ３程度で、透湿度は４０００ｇ／ｍ２・２４ｈ程度とすることにより、それぞれ形成することができる。
また、燃料極１３０は、白金族元素の単体金属（例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏａ、Ｐｄ等）や白金属元素を有する合金などを用いて形成することができ、メタノールや一酸化炭素に対する耐性の強いＰｔ−Ｒｕ合金を用いることが望ましいが、これには限定されない。また、燃料極１３０の材料として、炭素材料のような伝導性担持体を使用する担持触媒を用いることもできる。
電解質板７０には、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系樹脂、スルホン酸基を有するハイドロカーボン系樹脂、タングステン酸やリンタングステン酸などの無機物などを用いることができるが、これらには限定されない。一方、酸化剤極８０には、白金族元素の単体金属（例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、ＯｓやＰｄ等）、白金族元素を含有する合金など、炭素材料のような伝導性担持体を使用する担持触媒を使用することもできる。
【００６９】
また、この燃料電池の外形寸法は、例えば、長さ７５ミリメートル×幅：６０ミリメートル×厚さ：５ミリメートル程度の板状とすることができる。
【００７０】
本実施形態によれば、このような燃料電池において、図１乃至図２８に関して前述したような独特の構造を有する燃料貯蔵部を設けることにより、燃料電池の向きによらずに常に安定して燃料を供給できるとともに、充填された液体燃料を使い切ることができる。また、燃料窓３５を設けることにより、液体燃料の残量を目視で確実且つ容易に確認できる。
【００７１】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
例えば、本発明の燃料電池及び燃料電池用カートリッジを構成する各要素の材質、サイズ、形状、配置関係などについては、当業者が適宜変更を加えたものであっても、本発明の要旨を包含する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
【００７２】
また、燃料窓３５に関して、サイズ、数、箇所、着色等、あるいは、カートリッジ構造に関する、燃料経路の形状、個数、場所等、あるいは、各燃料貯蔵部の材質、形状等についても、当業者が適宜変更を加えたものであっても、本発明の要旨を包含する限りにおいて本発明の範囲に包含される。またさらに、燃料電池に用いる燃料は必ずしも、メタノールに限定されず、例えば、エタノール、ブドウ糖、砂糖、ショ糖の糖類とすることもでき、またさらに、液体状のものには限定されず、例えば、固体状の燃料や、流動体状の燃料や、気相と液相との混合状態である臨界流体状の燃料などを用いたものも本発明の範囲に包含される。またさらに、燃料カートリッジ以外の他電気供給源を補助的に設けたデバイスにおいても、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本実施形態にかかる燃料カートリッジの第１の具体例を表す（ａ）断面図と、（ｂ）Ａ−Ａ’線の平面図である。
【図２】図１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図３】本発明に用いることができる燃料電池の基本構成を表す概略断面図である。
【図４】本実施形態にかかる燃料カートリッジの載置方向に対する液体燃料の供給経路を例示した模式図である。
【図５】本実施形態にかかる燃料カートリッジの外観を例示した模式図である。
【図６】本実施形態に係る燃料カートリッジ４０に用いることができる第２燃料貯蔵部１０の液体燃料の濃度変化を表した模式図である。
【図７】本実施形態に係る燃料カートリッジ４０に用いることができる他の第２燃料貯蔵部１０の液体燃料の濃度変化を表した模式図である。
【図８】本実施形態に係る燃料カートリッジ４０に用いることができる他の第２燃料貯蔵部１０を表した模式図である。
【図９】本実施形態に係る燃料カートリッジ４０に用いることができる他の第２燃料貯蔵部１０を表した模式図である。
【図１０】本実施形態にかかる燃料カートリッジに設けられた開閉弁が開閉している第１の具体例を例示する模式図であり、（ａ）開いている状態、（ｂ）閉まっている状態を表している。
【図１１】図１０のＡ−Ａ’線の断面図であり、（ａ）開いている状態、（ｂ）閉まっている状態を表している。
【図１２】本実施形態にかかる燃料カートリッジに設けられた開閉弁が開閉している第２の具体例を例示する断面図であり、（ａ）開いている状態、（ｂ）閉まっている状態を表している。
【図１３】図１０乃至１２に表した使用状態に対応するフローチャートである。
【図１４】本実施形態にかかる燃料カートリッジに用いることができる脱着時の使用形態の具体例を表す断面図である。
【図１５】本発明の具体例の燃料カートリッジの使用態様を表すフローチャートである。
【図１６】図１５に表した使用形態を利用したリサイクルシステムを説明するためのフローチャートである。
【図１７】本実施形態にかかる燃料カートリッジの第２の具体例を表す（ａ）模式図と、（ｂ）Ａ−Ａ’線の断面図である。
【図１８】図１７（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図１９】本実施形態にかかる燃料カートリッジの第３の具体例を表す（ａ）模式図と、（ｂ）Ａ−Ａ’線の断面図である。
【図２０】本実施形態にかかる燃料カートリッジの第４の具体例を表す（ａ）模式図と、（ｂ）Ａ−Ａ’線の断面図である。
【図２１】図２０に表した燃料カートリッジに設けられた開閉弁が開閉している第３の具体例を例示する断面図であり、（ａ）開いている状態、（ｂ）閉まっている状態を表している。
【図２２】本実施形態に係る燃料カートリッジの第５の具体例を表す（ａ）模式図と、（ｂ）Ａ−Ａ’線の断面図である。
【図２３】上述した図２２の燃料カートリッジを用いて燃料電池に装着した断面図である。
【図２４】本実施形態に係る燃料カートリッジの第６の具体例を表す（ａ）模式図と、（ｂ）Ａ−Ａ’線の断面図である。
【図２５】上述した図２３の燃料カートリッジ４０を燃料電池本体に脱着させた断面図である。
【図２６】本実施形態に係る燃料カートリッジ４０の第７の具体例を表す（ａ）模式図と、（ｂ）Ａ−Ａ’線の断面図である。
【図２７】上述した図２６の燃料カートリッジを燃料電池本体に装着した断面図である。
【図２８】上述した図２７（ａ）のＡ−Ａ’線の上面から眺めた断面図である。
【図２９】本発明の実施形態に用いることができる燃料電池の具体的な構造を例示する概略断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
５ 燃料貯蔵部
７ 載置面
１０ 燃料貯蔵部
１５ 燃料経路
２０ 燃料貯蔵部筐体
２３ 燃料電池接続部
２５ カートリッジ筐体
３０ 燃料供給口
３５ 燃料窓
４０ 燃料カートリッジ
４５ 燃料供給部
５０ 燃料側ガス拡散層
５５ 酸素導入部
６０ カソード側筐体部
６５ アノード側筐体部
７０ 電解質板
８０ 酸化剤極
９０ 酸化剤側ガス拡散層
１１０ ガイドレール
１１５ ツマミ
１２５ スライドシャッタ
１３０ 燃料極
１３５ 拡散体
１３７ 拡散層
１４５ ケーシング
１４０ バネ
１４５ 開閉弁
１５０ 保湿シート
１５０ 開口部
１５２ 回転軸
１５４ ストッパ
１６０ 保湿シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池及び燃料電池用カートリッジに関し、より詳細には、自発呼吸型の燃料電池及びこれに装着可能な燃料電池用カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
ノートパソコン、小型オーディオプレーヤやワイヤレスヘッドセットなどの小型電子機器の電源として、メタノールなどを燃料とした燃料電池が実用化されつつある。これらメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ:Direct Methanol Fuel Cell）は、 自発呼吸型の燃料電池であり、燃料としてのメタノールが毛細管現象や拡散現象等により、燃料極まで自発的に輸送される。そして、燃料極で発生した活性化した水素元素（以下、プロトン）及び電子と、電解質膜を介して空気から取り込んだ酸素ガスとの間で電気化学反応が生じ、電力を発生する（例えば、特許文献１）。
その燃料供給方法についてみると、例えば、燃料を含んだカートリッジを本体に設けられた受け入れカートリッジに装着し、液体燃料を供給する燃料電池が開示されている（特許文献２）。
【０００３】
このカートリッジに関して、ユーザが、燃料カートリッジの燃料の残量を把握できないと、寿命が予測できず、例えばデバイスの使用中に突如、「燃料切れ」が発生するなどの問題が生じうる。
【０００４】
また、カートリッジから供給される燃料の供給が、燃料電池の向きによって変化すると、燃料電池を使用する際の自由度が限定されるため、デバイスの利便性が損なわれるという問題が生じうる。
【特許文献１】特開２０００−１０６２０１号公報
【特許文献２】特開２００４−３４９０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、余分な電力及びスペースを必要とせずに液体燃料の残量を把握でき、しかも搭載方向によらず常に安定して燃料を供給して発電できる燃料電池及び燃料電池用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】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部の、第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面と、前記第１の面と前記第２の面との間に延在するいずれかの面と、のそれぞれに隣接して連続的に延設され、前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる複数の燃料経路と、
を有することを特徴とする燃料電池が提供される。
【０００７】
また、本発明の他の一態様によれば、
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる燃料経路と、
を有し、
前記第１の燃料貯蔵部は、前記空洞の内壁に敷設され前記燃料経路を介して前記媒体に接続された多孔質状または繊維状の拡散層をさらに有することを特徴とする燃料電池が提供される。
【０００８】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる複数の燃料経路と、
を有し、
前記第１の燃料貯蔵部は、前記複数の燃料経路のそれぞれから前記空洞の中に突出し前記媒体に接続された多孔質状または繊維状の拡散体をさらに有することを特徴とする燃料電池が提供される。
【０００９】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる燃料経路と、
を有し、
前記第１の燃料貯蔵部は、前記空洞を区画し移動可能に設けられた仕切と、前記仕切からみて前記燃料経路とは反対側に設けられ前記仕切に対して押圧力を付与する付勢手段と、をさらに有することを特徴とする燃料電池が提供される。
【００１０】
また、本発明のさらに他の態様によれば、上記いずれかの燃料貯蔵部を備え、前記燃料供給部に対して着脱可能とされたことを特徴とする燃料電池用カートリッジが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、余分な電力及びスペースを必要とせずに液体燃料の残量を把握でき、しかも搭載方向によらず常に安定して燃料を供給して発電できる燃料電池及び燃料電池用カートリッジを提供でき、産業上のメリットは多大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池の燃料貯蔵部の具体例を表し、同図（ａ）はその断面図、図１（ｂ）はＡ−Ａ’線の断面構造の模式図である。
また、図２は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００１３】
本実施形態の燃料貯蔵部４０は、第１燃料貯蔵部５と、その周囲を取り囲むように設けられた第２燃料貯蔵部１０と、を有する。第１燃料貯蔵部５は、中空に形成され、その内部に液体燃料ＬＦが充填される。液体燃料ＬＦとしては、例えば、メタノール、エタノール、ブドウ糖や砂糖などの糖類の水溶液などを用いることが可能である。
第２燃料貯蔵部１０は、第１燃料貯蔵部５の第１の面（例えば、図１（ａ）において、載置面７とは反対側の表面）と、これに対向する第１燃料貯蔵部５の第２の面（例えば、図１（ａ）において、載置面７の側の表面）と、これら第１及び第２の面の間に延在するいずれかの面（例えば、図１（ｂ）において第１燃料貯蔵部５の上側、左側あるいは下側のいずれかの表面）と、のそれぞれに隣接して連続的に延設されている。例えば、第１燃料貯蔵部５の第１の面を「上面」とした場合には、上面から少なくともいずれかの側面を介してと下面に回り込み、第１燃料貯蔵部５を上下から取り囲むように、第２燃料貯蔵部１０が延設されている。
【００１４】
この第２燃料貯蔵部１０の中は多孔質状または繊維状の媒体により充填され、液体燃料ＬＦが毛細管力などにより浸透・拡散する。第１燃料貯蔵部５と第２燃料貯蔵部１０との間には複数の燃料経路１５が設けられ、矢印Ｆ１で表したように、これら燃料経路１５を介して第１燃料貯蔵部５から第２燃料貯蔵部１０に燃料が供給される。例えば、図２に表したように、載置面７が鉛直下方に向けて載置された場合、矢印Ｆ１で表したように燃料経路１５を介して第２燃料貯蔵部１０に供給された液体燃料は、図２に矢印Ｆ２で表したように、第２燃料貯蔵部１０に充填された多孔質状または繊維状の媒体の中を浸透・拡散して拡がり、燃料電池接続部２３を介して、矢印Ｆで表したように燃料電池本体に供給される。後に詳述するように、第２燃料貯蔵部１０に充填する多孔質状または繊維状の媒体は、液体燃料を極めて迅速に拡散させ均一な濃度で拡げることが可能である。
【００１５】
また、第１燃料貯蔵部５には、透明または半透明な燃料窓３５が設けられている。このため、ユーザは肉眼により燃料残量を確認でき、突然の「燃料切れ」を防ぐことができる。また、第１燃料貯蔵部５の周囲を第２燃料貯蔵部１０により取り囲み、その間に複数の燃料通路１５を設けることにより、燃料電池の載置方向によらず常に液体燃料を安定的に供給することができ、また、第１燃料貯蔵部５に充填した液体燃料をほぼ完全に使い切ることが可能となる。
【００１６】
図３は、本実施形態の燃料貯蔵部を備えた燃料電池の基本構成を表す概略断面図である。
【００１７】
まず、この燃料電池の基本構成について説明する。
【００１８】
本実施形態の燃料電池は、燃料貯蔵部４０の上に、燃料供給部４５と、発電部５０と、酸素導入部５５と、がこの順に積層され、これらがアノード側筐体部６５に収容された構造を有する。そして、アノード側筐体部６５の上部には、カソード側筐体部６０が設けられており、外部応力などから保護されている。
【００１９】
燃料貯蔵部４０は、燃料電池に対して固定的に設けてもよく、または、燃料電池に対して脱着可能なカートリッジとして設けることも可能である。カソード側筐体部６５に図示しない燃料供給口を設け、メタノールなどの液体燃料を燃料貯蔵部４０に充填可能としてもよく、または、カソード側筐体部６５に図示しない脱着口を設け、カートリッジ式の燃料供給部４０交換可能とすることができる。
【００２０】
この燃料貯蔵部４０から矢印Ｆで表したように燃料供給部４５に燃料が供給されると、燃料供給部４５において、燃料は拡散して発電部５０に供給される。カソード極側の燃料の移動は、例えば毛細管力をドライビングフォースとして生じさせることができる。
【００２１】
一方、酸素導入部５５は、矢印Ａで表したように、外部から酸素を取り入れて発電部５０に供給する。酸素を酸素導入部５５に導入するため、カソード側筐体部６０には、図示しない開口を設けて、十分に良好な通気性を確保することが望ましい。
発電部５０では、これら液体燃料と酸素との電気化学反応により電力を発生する。なお、これら各要素の具体的な構造については、後に詳述する。
【００２２】
そして、本実施形態に係る燃料貯蔵部４０は、電力及びスペースを必要とせずに液体燃料の残量を把握でき、搭載方向によらず発電性能を阻害しない構造を有する。
【００２３】
再び図１に戻り、本実施形態の燃料貯蔵部の具体例について詳細に説明する。
【００２４】
図１に表したように、本具体例の燃料カートリッジ４０は、第１燃料貯蔵部５が第２燃料貯蔵部１０に取り囲まれた構造を有する。第１燃料貯蔵部５の筐体２０には、第１燃料貯蔵部５から第２燃料貯蔵部１０へ液体燃料を供給するための複数の燃料経路１５が設けられている。このように複数の燃料経路１５を設けることにより、搭載方向によらず常に安定して液体燃料を供給できる。
【００２５】
さらに、第１燃料貯蔵部５の筐体２０には、燃料窓３５が設けられており、この燃料貯蔵部４０の外側から燃料窓３５を介して液体燃料を把握することができる。
【００２６】
また、第２燃料貯蔵部１０を貫通して第１燃料貯蔵部５に至る燃料供給口３０が設けられているため、液体燃料がなくなった場合でも、この燃料供給口３０を介して液体燃料を充填することができる。液体燃料を充填可能とすることにより、燃料電池を繰り返し使用でき、また、燃料貯蔵部４０をカートリッジ式とした場合にも、その燃料カートリッジ４０を、リサイクルできる。
【００２７】
以下、本実施形態に係る燃料貯蔵部の構造について、さらに詳細に説明する。
図４は、本実施形態にかかる燃料貯蔵部の載置方向に対する液体燃料の供給経路を例示した模式図である。
第１燃料貯蔵部の筐体２０の燃料窓３５に接する部位の近傍に燃料経路１５を設けると、図４（ａ）に表したように燃料窓３５が載置面７（鉛直下方）とされた時でも、第２燃料貯蔵部１０へ液体燃料を安定的に供給し、充填した燃料を使い切ることができる。また、第１燃料貯蔵部の筐体２０の燃料供給口３０に接する部位の近傍に燃料経路１５を設けると、図４（ｂ）に表したように、燃料供給口３０が載置面７（鉛直下方）とされた時でも、第２燃料貯蔵部１０へ液体燃料を安定的に供給し使い切ることができる。
また、図１（ａ）に表したように燃料貯蔵部４０が水平に載置された場合にも、鉛直下方に設けられた燃料経路１５を介して第２燃料貯蔵部１０へ液体燃料が供給され、図２に矢印Ｆ２で表したように燃料を拡散させることにより、燃料電池接続部２３から燃料電池本体に燃料を安定的に供給し、第１燃料貯蔵部５に貯留された液体燃料を使い切ることができる。
【００２８】
以上説明したように、燃料経路１５を適宜設けることにより、燃料電池の向きによらず常に安定して燃料を供給でき、且つ、充填した液体燃料を残さずほぼ完全に使い切ることが可能となる。このためには、第１燃料貯蔵部５の上面と下面と少なくともいずれかの側面に亘り連続的に第２燃料貯蔵部１０を延設させ、また、第１燃料貯蔵部５の空洞が略直方体状である場合には、その角部のそれぞれに近接させて燃料経路１５を設けるとよい。
【００２９】
ここで、燃料経路１５の総断面積をセル面積の１０％以内とすると、多くの場合に液体燃料を過不足無く供給することができる。
【００３０】
図５は、本実施形態にかかる燃料貯蔵部４０の外観を例示した模式図である。
同図（ａ）に表したように、筐体２５の側面には、透明または半透明の燃料窓３５が設けられており、第１燃料貯蔵部５に貯留された液体燃料ＬＦを目視により確認できる。
このような構造にすることにより、余分な電力やスペースなどを必要とせずに液体燃料の残量を把握することができる。燃料窓３５の材料としては、例えば、透明なアクリル樹脂や誘電体材料等の材料を用いることができる。また、光の照射による液体燃料の変質を防止するために、ＵＶカットフィルムを燃料窓３５に設けてもよい。また、図５（ｂ）に表したように、燃料窓３５に「目盛」を設けることにより、ユーザがより定量的に液体燃料の残量を把握することができる。
【００３１】
燃料電池接続部２３は、例えば、第２燃料貯蔵部１０に充填された多孔質状または繊維状の媒体が露出し、あるいは、これは異なる多孔質体や繊維状体などの媒体が露出したものとして構成できる。第２燃料貯蔵部１０に供給された燃料は、この燃料電池接続部２３を介して、燃料電池の燃料供給部４５（図３）に供給される。
【００３２】
図６は、本実施形態に係る燃料貯蔵部４０に用いることができる第２燃料貯蔵部１０における液体燃料の濃度変化を説明するための模式図である。
【００３３】
ここで、第２燃料貯蔵部１０は、空隙率が７０％の多孔質ポリエステルにより充填され、また、簡単のために、第１燃料貯蔵部５の片側のみに設けられたものとした。また、第１燃料貯蔵部５と、第２燃料貯蔵部１０との間は、図示しない筐体２０により仕切られて、その一端に燃料経路１５が設けられている。ここで、第２燃料貯蔵部１０を充填する多孔質ポリエステルのサイズは、縦５６ミリメートル、横７０ミリメートル、厚さ２ミリメートルとした。そして、図６（ａ）に表したように、第１燃料貯蔵部５の端に、燃料経路１５が、長さ（Ｌ）：１ミリメートル×幅（Ｗ）：５６ミリメートルの寸法で設けられており、その上方に接するように第２燃料貯蔵部１０が設けられている。この構造から得られる燃料消費量は、４０ｍＡ／ｃｍ２相当のフラックスであるとした。
【００３４】
図６（ｂ）は、多孔質ポリエステルにおける燃料の濃度分布を表す。第２貯蔵部１０に充填された多孔質ポリエステルにおける液体燃料の濃度分布は、燃料経路１５からの距離が増加するのに伴い、若干低下する傾向にあるが、その濃度低下は、発電中でも０．４％以内である。つまり、このような多孔質体または繊維体により第２燃料貯蔵部１０を形成すると、狭い燃料経路１５を介して供給された液体燃料を極めて迅速に浸透・拡散させ、均一な濃度に分布させることができる。その結果として、第２燃料貯蔵部１０から燃料供給部４５（図３）の全面に対して、ほぼ均一に燃料を供給でき、発電部５０（図３）において均一に発電をさせることができる。
【００３５】
図７は、第２燃料貯蔵部１０における液体燃料の濃度変化のもうひとつの具体例を表す模式図である。
本具体例においては、同図（ａ）に表したように、燃料経路１５の寸法を長さ（Ｌ）：１ミリメートル×幅（Ｗ）：２ミリメートル×６箇所とした。この場合も、これら６箇所の燃料経路１５を介して供給された燃料は、第２燃料貯蔵部１０に充填された多孔質ポリエステルにおいてほぼ均一に浸透・拡散し、同図（ｂ）に表したように、その濃度の変動幅は、０．４パーセント以下と極めて小さい。つまり、第１燃料貯蔵部５に貯留された液体燃料を均一な分布で燃料供給部４５（図３）に供給できる。
【００３６】
図８は、本実施形態に係る燃料貯蔵部４０の第２燃料貯蔵部１０の他の具体例を表した模式図である。
本具体例においては、第２燃料貯蔵部１０は、面内において複数の空隙率領域分布を有する媒体により充填されている。すなわち、燃料経路１５からの距離の増加に伴い、空隙率及び体積占有率が増加するように異なる媒体が配置されている。ここでは、燃料経路１５の近傍は、空隙率７０％の多孔質媒体８０（体積占有率２０％）とし、燃料経路１５から遠ざかるに従い、順に、空隙率８０％の多孔質媒体９０（体積占有率３０％）、空隙率９０％の多孔質媒体１００（体積占有率５０％）を配置する。こうすることで、第２燃料貯蔵部１０の面内方向の燃料の濃度差異を漸近的にゼロとし、より均一に液体燃料を燃料供給部４５へ供給できる。
【００３７】
図９は、本実施形態に係る燃料貯蔵部４０の第２燃料貯蔵部１０のさらに他の具体例を表した模式図である。
本具体例においては、第１燃料貯蔵部５の両端に設けられた燃料経路１５に対応して、その上方にある第２燃料貯蔵部１０の媒体を空隙率７０％の多孔質体８０（体積占有率２０％）とし、それらに挟まれる中央付近の媒体を、空隙率８０％の多孔質体９０（体積占有率６０％）とする。このように、燃料経路１５から遠ざかると空隙率を増加させることにより、より均一に燃料を供給できる。
【００３８】
図１０及び図１１は、本実施形態にかかる燃料貯蔵部に開閉弁が設けられた第１の具体例を例示する模式図及び断面図である。
【００３９】
すなわち、これらの（ａ）は、第１燃料貯蔵部５と第２燃料貯蔵部１０とを連通する燃料経路１５が仕切り板１２０により閉ざされいていない状態を表し、（ｂ）は、燃料経路１５が仕切り板１２０により閉じられた状態を表している。ここで、仕切板１２０は開閉弁として機能し、ガイドレール１１０に沿って切替ツマミ１１５により開閉制御される。
【００４０】
また、燃料経路１５及び仕切板１２０は、図１１（ａ）及び（ｂ）に表したように、第１燃料貯蔵部５の上面と下面にそれぞれ設けられており、搭載方向によらず均一に液体燃料を供給することができる。
【００４１】
このような仕切板１２０を設けることにより発電が不要な場合には、仕切板１２０を閉じて燃料の消耗を抑制することができる。また、例えば、燃料貯蔵部４０を燃料電池に対して着脱自在のカートリッジ式とした場合、燃料貯蔵部４０を装着する際に、燃料電池本体のアノード側筐体の一部に切替ツマミ１１５を引っかけながら装着すると、仕切板１２０が自動的に開状態になるようなシステムにしてもよい。この開閉弁は、機械的に手動で行うようにしてもよく、この燃料カートリッジを含む燃料電池あるいは電子デバイスから電気信号を送って開閉制御してもよい。
【００４２】
図１２は、燃料貯蔵部４０と燃料供給部４５との間に開閉弁を設けた具体例を表す模式断面図である。すなわち、同図（ａ）は開閉弁が開いている状態、同図（ｂ）閉まっている状態を表している。
【００４３】
本具体例においては、燃料供給部４５と燃料貯蔵部４０との間に、にスライドシャッタ１２５が設けられている。このスライドシャッタ１２５は、それぞれが開口を有する２枚の板状部材を相対的にスライドさせることにより、連通経路のコンダクタンスをゼロから所定値まで調節できる。つまり、このスライドシャッタ１２５を燃料供給部４５の主面に対して平行にスライドさせることにより、液体燃料の供給を停止させたり、供給量を制御することができる。
【００４４】
典型的には、図１３に表したように、電力使用時にスライドシャッタ１２５を開けることにより、液体燃料が供給されて電力が発生する（ステップＳ２００）。一方、電力不使用時には、スライドシャッタ１２５を閉じることにより、液体燃料の供給が停止されて電力が停止する（ステップＳ２１０）。図１乃至図１１に関して前述したように、燃料貯蔵部４０には、多孔質状の媒体が充填された第２燃料貯蔵部１０が設けられている。燃料貯蔵部４０と燃料供給部４５との間に、このようなスライドシャッタ１２５を設けることにより、電力が不要な時には、スライドシャッタ１２５を閉じて、第２燃料貯蔵部１０が燃料で満たされた状態を維持できる。そして、電力が必要となりスライドシャッタ１２５を開くと、第２燃料貯蔵部１０から燃料供給部４５に直ちに燃料が供給され、迅速に発電を開始させることができる。
【００４５】
また、これら全閉と全開との中間的な位置にスライドシャッタ１２５を調節することにより、燃料の消費量を制御することも可能である。このようなスライドシャッタ１２５を設けることにより、燃料の無駄な消費を防ぎ、効率的な使用が可能となる。
【００４６】
図１４は、本実施形態にかかる燃料貯蔵部を着脱自在なカートリッジ式とした具体例を表す断面図である。
【００４７】
すなわち、燃料電池のアノード側筐体部１６５に設けられたツメ１３０をスライドさせることにより、カートリッジ式の燃料貯蔵部４０を固定したり外したりすることが可能となる。この時、図１２に例示したようなスライドシャッタ１２５を燃料貯蔵部４０に設けておけば、燃料電池本体に装着しない状態においてはスライドシャッタ１２５を閉じることにより、燃料の消耗を防ぐことができる。
【００４８】
また、このように燃料貯蔵部４０をカートリッジ式にした場合、燃料供給部４５に燃料を供給する燃料電池接続部２３をプラスチックフィルムなどで覆っておくと、燃料の消耗を防止できる。
【００４９】
図１５は、本具体例のカートリッジ式の燃料貯蔵部の使用態様を説明するためのフローチャートである。
すなわち、使用前の燃料貯蔵部（カートリッジ）４０は、燃料電池接続部２３が、例えばプラスチックフィルム等で密閉されており、液体燃料が減少するのを防止した状態である（ステップＳ１００）。
そして、燃料貯蔵部（カートリッジ）４０を使用する際は、燃料電池接続部２３のプラスチックフィルムをはがし、密封状態を破った後、燃料電池本体へ装着すると、燃料供給部４５へ液体燃料が供給される。（ステップＳ１1０）。
【００５０】
これらの一連の使用態様は、メーカからユーザへの流通形態に適合させることができる。つまり、メーカ側は、プラスチックフィルムで密封された燃料カートリッジを販売する。ユーザは、その燃料カートリッジ４０を購入し、このプラスチックフィルムをはがし、燃料電池にセットしてデバイスを起動させるといった具合である。
ここで、燃料電池接続部２３をカバーするものは、例えば、プラスチックケースやメタルケース等で行なっても同様の効果が得られる。
【００５１】
図１６は、図１５に表した使用態様を利用したリサイクルシステムを説明するためのフローチャートである。
すなわち、燃料貯蔵部（カートリッジ）４０の液体燃料が空になると（ステップＳ１５０）、ユーザはこの燃料貯蔵部４０を取り外して所定の方法で提出し、メーカ側は、これら燃料カートリッジを回収する（ステップＳ１６０）。そして、液体燃料を充填した後（ステップＳ１７０）、その燃料カートリッジをユーザに販売する（ステップＳ１８０）という流れを繰り返すリサイクルシステムを構築することもできる。その結果、材料資源やエネルギー資源を節約でき、環境負荷を低減することが可能となる。
【００５２】
以下、本実施形態に係る燃料貯蔵部の他の具体例について説明する。
図１７（ａ）は、本実施形態にかかる燃料貯蔵部の他の具体例を表す模式断面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線断面図である。
また、図１８は、図１７（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。図１７以降の図面については、既出の図面に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
本具体例においては、第１燃料貯蔵部５の上に第２燃料貯蔵部１０が設けられている。第１燃料貯蔵部５の内壁には、燃料窓３５の部分を除いた他のほぼ全ての部分に、燃料経路１５から拡散層１３７が敷設されている。拡散層１３７は、第２燃料貯蔵部１０に充填されている媒体と同様に、多孔質状または繊維状の媒体からなる。、液体燃料は、この拡散層１３７を介して、燃料経路１５を経て、第２燃料貯蔵部１０に供給される。燃料経路１５は、図１７に例示したように、中央付近に一箇所だけ設けてもよく、または、数カ所に分散させて設けてもよい。またその開口形状は、円形、四角形、スリット状、多角形状など各種の形状を適宜採用することができる。
第２燃料貯蔵部１０には、多孔質状または繊維状の媒体が充填され、図６及び図７に関して前述したように、液体燃料を迅速に浸透・拡散させて燃料電池接続部２３の全面にわたり均一に供給する。
【００５３】
本具体例においては、第１燃料貯蔵部５の内周壁のほぼ全面にわたり多孔質層１３７を敷設することにより、燃料貯蔵部４０（燃料電池）が鉛直方向に対してどのような向きに設置されている時も、拡散層１３７の何処かの部分は、第１燃料貯蔵部５に貯留されている液体燃料に接した状態となる。つまり、燃料電池がどのような向きに設置された時も、第１燃料貯蔵部５に貯留されている液体燃料を吸い出して、第２燃料貯蔵部１０に供給することができ、安定的に発電させつつ、液体燃料を最後まで使い切ることができる。
【００５４】
また、第１燃料貯蔵部５には燃料窓３５が設置されているので、ユーザは液体燃料の残量を確実かつ容易に確認できる。この燃料貯蔵部は、燃料電池本体に固定的に設けてもよく、または燃料電池に対して着脱自在のカートリッジ式としてもよい。
【００５５】
図１９（ａ）は、本実施形態にかかる燃料貯蔵部のさらに他の具体例を表す模式図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線模式断面図である。
本具体例においても、第１燃料貯蔵部５の上に第２燃料貯蔵部１０が設けられている。そして、これらの間に設けられた複数の燃料経路１５を介して、第２燃料貯蔵部１０から第１燃料貯蔵部５の底面まで、多孔質体１３５が突出している。これら拡散体１３５は、多孔質状または繊維状の媒体からなる。そして、これら拡散体１３５は、第１燃料貯蔵部５の少なくとも４隅に設けるとよい。
本具体例においても、複数の拡散体１３５を第１燃料貯蔵部５の底面まで延出させることにより、燃料貯蔵部４０（燃料電池）が鉛直方向に対してどのような向きに設置されている時も、何処かの燃料経路１５から延出した拡散体１３５は、液体燃料に接した状態となる。その結果として、燃料電池がどのような向きに設置された時も、第１燃料貯蔵部５に貯留されている液体燃料を吸い出して、第２燃料貯蔵部１０に供給し、安定的に発電させつつ、液体燃料を最後まで使い切ることができる。
また、ユーザは、燃料窓３５を介して燃料の残量を確実且つ容易に確認できる。この燃料貯蔵部も、燃料電池本体に固定的に設けてもよく、または燃料電池に着脱自在のカートリッジ式としてもよい。
【００５６】
図２０（ａ）は、本実施形態にかかる燃料貯蔵部のさらに他の具体例を表す模式図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線模式断面図である。
本具体例においては、第１燃料貯蔵部５に設けられたバネ１４０の付勢力を利用して仕切り板１２０に圧力を与えることで、燃料電池の向きによらずに、液体燃料が均一に供給され、最後まで使い切ることができる。また、本具体例においても、第１燃料貯蔵部５に燃料窓３５を設けることにより、液体燃料の残量を目視により確実且つ容易に確認できる。この燃料貯蔵部も、燃料電池本体に固定的に設けてもよく、または着脱自在のカートリッジ式としてもよい。
【００５７】
図２１は、図２０に表した燃料貯蔵部４０にスライドシャッタ１２５を設けた具体例を表す断面図である。すなわち、同図（ａ）はスライドシャッタ１２５が開いている状態、（ｂ）閉まっている状態をそれぞれ表す。
このような構造にすると、発電しない時には、スライドシャッタ１２５を閉じることにより燃料の消耗を防ぐことができ、経済的である。また、カートリッジ式の燃料貯蔵部４０を燃料電池から外した状態においても、液体燃料の蒸発を防ぐことができる。
【００５８】
図２２（ａ）は、本実施形態に係る燃料貯蔵部の第１燃料貯蔵部５の具体例を表す模式図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線模式断面図である。
本具体例の場合、第１燃料貯蔵部５が燃料カートリッジとなっており、第２燃料貯蔵部１０は、燃料電池本体に組み込まれている。この第１燃料貯蔵部５は、図２０に表したものと同様の供給機構を備えている。つまり、第１燃料貯蔵部５に設けられたバネ１４０が仕切り板１２０を押し上げることで、液体燃料が供給され、燃料電池の向きによらずに常に安定して燃料を供給することができる。また、第１燃料貯蔵部５には燃料窓３５が設けられ、目視による燃料の残量の確認ができる。
未使用状態においては、このカートリッジ式の燃料貯蔵部５の燃料経路１５は、例えばプラスチックフィルムなどで封止され、燃料電池に装着する時あるいは装着後に、このプラスチックフィルムを剥がして燃料の供給を開始させることができる。
【００５９】
図２３は、図２２に表した燃料カートリッジを燃料電池に装着した状態を例示する断面図である。本具体例の場合、第１燃料貯蔵部５の燃料経路側に開閉弁が設けられている。この開閉弁はスライドシャッタ１２５からなり、図２３（ａ）は開いている状態、図２３（ｂ）は閉じている状態を表す。
スライドシャッタ１２５をスライドさせることにより、カートリッジ式の燃料貯蔵部５から燃料電池本体に取り付けられた第２燃料貯蔵部１０への液体燃料の供給の有無を制御でき、燃料を効率的に使用することができる。
【００６０】
図２４（ａ）は、本実施形態に係る燃料貯蔵部の第１燃料貯蔵部５のさらに他の具体例を表す模式図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線模式断面図である。
本具体例においては、カートリッジ式の第１燃料貯蔵部５の内壁には拡散層１３７が敷設され、この拡散層１３７に接続された拡散体１３５を介して液体燃料が供給される。これら拡散層１３７と拡散体１３５は、それぞれ多孔質状または繊維状の媒体からなる。拡散体１３５の形状は凸型であり、また、相対する第２燃料貯蔵部１０の接続部分は凹型となっており、それぞれを嵌め合わせることにより、燃料が供給される。
【００６１】
図２５は、図２２に表したカートリッジ式の第１燃料貯蔵部５を燃料電池本体に着脱する様子を表す模式図である。すなわち、同図（ａ）は、第１燃料貯蔵部５を燃料電池本体に装着した状態を表し、図２５（ｂ）は、燃料電池本体から外した状態を表す。
燃料電池本体から取り外した状態においては、第１燃料貯蔵部５の凸状の拡散体１３５をキャップ等で覆うことにより、液体燃料の蒸発を防ぐことが可能となる。
【００６２】
図２６（ａ）は、本実施形態に係る燃料貯蔵部の第１燃料貯蔵部５のさらに他の具体例を表す模式図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’線模式断面図である。
本具体例においては、第１燃料貯蔵部５の内部に、その主面に対して平行な方向に伸張するバネ１４０が設けられている。このバネ１４０が仕切り板１２０を押すことにより、燃料電池の向きによらずに、燃料経路１５を介して液体燃料が第２燃料貯蔵部１０に常に安定に供給される。さらに、燃料経路１５には、開閉制御可能な開閉弁１４５が設けられている。また、第１燃料貯蔵部５には、燃料窓３５が設けられ、液体燃料の残量を目視により確認できる。
【００６３】
図２７は、図２６に表した第１燃料貯蔵部５を燃料電池本体に装着した状態の模式断面図である。同図（ａ）は、開閉弁１４５が開いている状態、（ｂ）は、閉じている状態を表す。
また、図２８は、図２７（ａ）のＡ−Ａ’線の切断面を上方から眺めた模式図であり、（ａ）は開閉弁が開いている状態、（ｂ）は閉じている状態をそれぞれ表す。
開閉弁１４５は、燃料経路１５と同様の形状の開口部１５０が設けられた円板であり、回転軸１５２を中心に回転させると、燃料経路１５の開口形状と開口部１５０とが重なることにより、液体燃料の供給が制御が可能となる。なお、図２４乃至図２６においては、燃料貯蔵部５がカートリッジ式とされた具体例を表したが、本発明はこれに限定されず、燃料貯蔵部５が燃料電池本体に固定的に設けられていてもよい。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料貯蔵部４０は、燃料電池の向きによらずに常に安定的に燃料を供給でき、また、余分な電力やスペースを必要とせずに液体燃料の残量を確認できる。またさらに、燃料電池本体に対して着脱自在なカートリッジ式とすることも可能である。
【００６５】
図２９は、本発明の実施形態に用いることができる燃料電池の具体的な構造を例示する概略断面図である。
すなわち、本具体例の燃料電池は、第１燃料貯蔵部５と第２燃料貯蔵部１０とからなる燃料貯蔵部４０と、燃料極側集電体１００と、燃料側ガス拡散層５０と、燃料極１３０と、電解質板７０と、酸化剤極８０と、酸化剤側ガス拡散層９０と、酸化剤側集電体１２０と、保湿シート１６０と、をこの順に積層させた構造を有する。これらの要素は、アノード側筐体部６５の中に収容され、上方はカソード側筐体部６０により保護されている。そして、アノード側筐体部６５の側面に燃料供給口３０と燃料窓３５が設けられている。燃料供給口３０には、メタノールなどの液体燃料が充填されたタンクなどが接続され、燃料供給口３０を介して液体燃料が第１燃料貯蔵部５に供給される。燃料貯蔵部４０は、図１に関して前述したものと同様の構造を有する。
【００６６】
次に、本具体例の燃料電池における発電メカニズムについて説明する。
まず、燃料極１３０側は、次式（１）により表されるメタノールと水の電気化学反応に基づく半反応により、プロトン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）とを発生させる。
ＣＨ３ＯＨ(l)＋Ｈ２Ｏ(l) → ＣＯ２(g)↑＋６Ｈ＋＋６ｅ− （１）
ここで、メタノールは毛細管現象をドライビングフォースとして第２燃料貯蔵部１０に充填された多孔質状または繊維状の媒体の中を自発的に移動し、燃料極側集電体１００に設けられた開口（図示せず）を通り、燃料側ガス拡散層５０を経由して燃料極１３０に供給される。
【００６７】
これに対応して、酸化剤極８０側においては、保湿シート１６０から燃料電池系内に酸素を取り込み、次式（２）より表される半反応により、大気中の酸素（Ｏ２）ガスを燃料側からのＨ＋とｅ−と、電気化学反応を行うことで、発電が生じる。
３／２Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ− → ３Ｈ２Ｏ （２）
なお、この電気化学反応により生じた水（Ｈ２Ｏ）は、電解質板７０を透過し、燃料極１３０へ移動し、再度（１）の電気化学反応に基づく半反応において燃料として、再利用することが可能である。
【００６８】
ここで、この燃料電池を構成する主要部の材料の具体例を以下に列挙する。
まず、燃料供給口３０は熱可塑性ポリエステル、第２燃料貯蔵部１０に充填する多孔質状の媒体としては例えば、多孔質ポリエステルで、フィルムの透気度は、例えば２秒／１００ｃｍ３程度で、透湿度は４０００ｇ／ｍ２・２４ｈ程度とすることにより、それぞれ形成することができる。
また、燃料極１３０は、白金族元素の単体金属（例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏａ、Ｐｄ等）や白金属元素を有する合金などを用いて形成することができ、メタノールや一酸化炭素に対する耐性の強いＰｔ−Ｒｕ合金を用いることが望ましいが、これには限定されない。また、燃料極１３０の材料として、炭素材料のような伝導性担持体を使用する担持触媒を用いることもできる。
電解質板７０には、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系樹脂、スルホン酸基を有するハイドロカーボン系樹脂、タングステン酸やリンタングステン酸などの無機物などを用いることができるが、これらには限定されない。一方、酸化剤極８０には、白金族元素の単体金属（例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、ＯｓやＰｄ等）、白金族元素を含有する合金など、炭素材料のような伝導性担持体を使用する担持触媒を使用することもできる。
【００６９】
また、この燃料電池の外形寸法は、例えば、長さ７５ミリメートル×幅：６０ミリメートル×厚さ：５ミリメートル程度の板状とすることができる。
【００７０】
本実施形態によれば、このような燃料電池において、図１乃至図２８に関して前述したような独特の構造を有する燃料貯蔵部を設けることにより、燃料電池の向きによらずに常に安定して燃料を供給できるとともに、充填された液体燃料を使い切ることができる。また、燃料窓３５を設けることにより、液体燃料の残量を目視で確実且つ容易に確認できる。
【００７１】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
例えば、本発明の燃料電池及び燃料電池用カートリッジを構成する各要素の材質、サイズ、形状、配置関係などについては、当業者が適宜変更を加えたものであっても、本発明の要旨を包含する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
【００７２】
また、燃料窓３５に関して、サイズ、数、箇所、着色等、あるいは、カートリッジ構造に関する、燃料経路の形状、個数、場所等、あるいは、各燃料貯蔵部の材質、形状等についても、当業者が適宜変更を加えたものであっても、本発明の要旨を包含する限りにおいて本発明の範囲に包含される。またさらに、燃料電池に用いる燃料は必ずしも、メタノールに限定されず、例えば、エタノール、ブドウ糖、砂糖、ショ糖の糖類とすることもでき、またさらに、液体状のものには限定されず、例えば、固体状の燃料や、流動体状の燃料や、気相と液相との混合状態である臨界流体状の燃料などを用いたものも本発明の範囲に包含される。またさらに、燃料カートリッジ以外の他電気供給源を補助的に設けたデバイスにおいても、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本実施形態にかかる燃料カートリッジの第１の具体例を表す（ａ）断面図と、（ｂ）Ａ−Ａ’線の平面図である。
【図２】図１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図３】本発明に用いることができる燃料電池の基本構成を表す概略断面図である。
【図４】本実施形態にかかる燃料カートリッジの載置方向に対する液体燃料の供給経路を例示した模式図である。
【図５】本実施形態にかかる燃料カートリッジの外観を例示した模式図である。
【図６】本実施形態に係る燃料カートリッジ４０に用いることができる第２燃料貯蔵部１０の液体燃料の濃度変化を表した模式図である。
【図７】本実施形態に係る燃料カートリッジ４０に用いることができる他の第２燃料貯蔵部１０の液体燃料の濃度変化を表した模式図である。
【図８】本実施形態に係る燃料カートリッジ４０に用いることができる他の第２燃料貯蔵部１０を表した模式図である。
【図９】本実施形態に係る燃料カートリッジ４０に用いることができる他の第２燃料貯蔵部１０を表した模式図である。
【図１０】本実施形態にかかる燃料カートリッジに設けられた開閉弁が開閉している第１の具体例を例示する模式図であり、（ａ）開いている状態、（ｂ）閉まっている状態を表している。
【図１１】図１０のＡ−Ａ’線の断面図であり、（ａ）開いている状態、（ｂ）閉まっている状態を表している。
【図１２】本実施形態にかかる燃料カートリッジに設けられた開閉弁が開閉している第２の具体例を例示する断面図であり、（ａ）開いている状態、（ｂ）閉まっている状態を表している。
【図１３】図１０乃至１２に表した使用状態に対応するフローチャートである。
【図１４】本実施形態にかかる燃料カートリッジに用いることができる脱着時の使用形態の具体例を表す断面図である。
【図１５】本発明の具体例の燃料カートリッジの使用態様を表すフローチャートである。
【図１６】図１５に表した使用形態を利用したリサイクルシステムを説明するためのフローチャートである。
【図１７】本実施形態にかかる燃料カートリッジの第２の具体例を表す（ａ）模式図と、（ｂ）Ａ−Ａ’線の断面図である。
【図１８】図１７（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図１９】本実施形態にかかる燃料カートリッジの第３の具体例を表す（ａ）模式図と、（ｂ）Ａ−Ａ’線の断面図である。
【図２０】本実施形態にかかる燃料カートリッジの第４の具体例を表す（ａ）模式図と、（ｂ）Ａ−Ａ’線の断面図である。
【図２１】図２０に表した燃料カートリッジに設けられた開閉弁が開閉している第３の具体例を例示する断面図であり、（ａ）開いている状態、（ｂ）閉まっている状態を表している。
【図２２】本実施形態に係る燃料カートリッジの第５の具体例を表す（ａ）模式図と、（ｂ）Ａ−Ａ’線の断面図である。
【図２３】上述した図２２の燃料カートリッジを用いて燃料電池に装着した断面図である。
【図２４】本実施形態に係る燃料カートリッジの第６の具体例を表す（ａ）模式図と、（ｂ）Ａ−Ａ’線の断面図である。
【図２５】上述した図２３の燃料カートリッジ４０を燃料電池本体に脱着させた断面図である。
【図２６】本実施形態に係る燃料カートリッジ４０の第７の具体例を表す（ａ）模式図と、（ｂ）Ａ−Ａ’線の断面図である。
【図２７】上述した図２６の燃料カートリッジを燃料電池本体に装着した断面図である。
【図２８】上述した図２７（ａ）のＡ−Ａ’線の上面から眺めた断面図である。
【図２９】本発明の実施形態に用いることができる燃料電池の具体的な構造を例示する概略断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
５ 燃料貯蔵部
７ 載置面
１０ 燃料貯蔵部
１５ 燃料経路
２０ 燃料貯蔵部筐体
２３ 燃料電池接続部
２５ カートリッジ筐体
３０ 燃料供給口
３５ 燃料窓
４０ 燃料カートリッジ
４５ 燃料供給部
５０ 燃料側ガス拡散層
５５ 酸素導入部
６０ カソード側筐体部
６５ アノード側筐体部
７０ 電解質板
８０ 酸化剤極
９０ 酸化剤側ガス拡散層
１１０ ガイドレール
１１５ ツマミ
１２５ スライドシャッタ
１３０ 燃料極
１３５ 拡散体
１３７ 拡散層
１４５ ケーシング
１４０ バネ
１４５ 開閉弁
１５０ 保湿シート
１５０ 開口部
１５２ 回転軸
１５４ ストッパ
１６０ 保湿シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部の、第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面と、前記第１の面と前記第２の面との間に延在するいずれかの面と、のそれぞれに隣接して連続的に延設され、前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる複数の燃料経路と、
を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記燃料貯蔵部において、前記第１の燃料貯蔵部の前記第１の面と前記第２の面と前記いずれかの面のそれぞれに、前記燃料経路が設けられたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記空洞は、略直方体状であり、
前記略直方体の角部のそれぞれに近接して前記燃料経路が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項４】
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる燃料経路と、
を有し、
前記第１の燃料貯蔵部は、前記空洞の内壁に敷設され前記燃料経路を介して前記媒体に接続された多孔質状または繊維状の拡散層をさらに有することを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
前記拡散層は、前記燃料窓を除く前記空洞の内壁のほぼ全面に亘って敷設されてなることを特徴とする請求項４記載の燃料電池用カートリッジ。
【請求項６】
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる複数の燃料経路と、
を有し、
前記第１の燃料貯蔵部は、前記複数の燃料経路のそれぞれから前記空洞の中に突出し前記媒体に接続された多孔質状または繊維状の拡散体をさらに有することを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
前記拡散体の先端は、前記燃料経路に対向する前記空洞の内壁に至ることを特徴とする請求項６記載の燃料電池。
【請求項８】
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる燃料経路と、
を有し、
前記第１の燃料貯蔵部は、前記空洞を区画し移動可能に設けられた仕切と、前記仕切からみて前記燃料経路とは反対側に設けられ前記仕切に対して押圧力を付与する付勢手段と、をさらに有することを特徴とする燃料電池。
【請求項９】
前記燃料窓またはその近傍に、目盛りが設けられたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の燃料電池。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の燃料貯蔵部を備え、前記燃料供給部に対して着脱可能とされたことを特徴とする燃料電池用カートリッジ。
【請求項１】
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部の、第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面と、前記第１の面と前記第２の面との間に延在するいずれかの面と、のそれぞれに隣接して連続的に延設され、前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる複数の燃料経路と、
を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記燃料貯蔵部において、前記第１の燃料貯蔵部の前記第１の面と前記第２の面と前記いずれかの面のそれぞれに、前記燃料経路が設けられたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記空洞は、略直方体状であり、
前記略直方体の角部のそれぞれに近接して前記燃料経路が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項４】
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる燃料経路と、
を有し、
前記第１の燃料貯蔵部は、前記空洞の内壁に敷設され前記燃料経路を介して前記媒体に接続された多孔質状または繊維状の拡散層をさらに有することを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
前記拡散層は、前記燃料窓を除く前記空洞の内壁のほぼ全面に亘って敷設されてなることを特徴とする請求項４記載の燃料電池用カートリッジ。
【請求項６】
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる複数の燃料経路と、
を有し、
前記第１の燃料貯蔵部は、前記複数の燃料経路のそれぞれから前記空洞の中に突出し前記媒体に接続された多孔質状または繊維状の拡散体をさらに有することを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
前記拡散体の先端は、前記燃料経路に対向する前記空洞の内壁に至ることを特徴とする請求項６記載の燃料電池。
【請求項８】
燃料を貯蔵する燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部から与えられた燃料を供給する燃料供給部と、
外部から酸素を導入する酸素導入部と、
前記燃料供給部から供給された前記燃料と、前記酸素導入部から供給された酸素と、により電力を発生する発電部と、
を備え、
前記燃料貯蔵部は、
液体燃料を貯留可能な空洞を有し、前記貯留された前記液体燃料を外部から視認可能とする透明または半透明の燃料窓を有する第１の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部から供給された前記液体燃料を拡散させる媒体が充填された第２の燃料貯蔵部と、
前記第１の燃料貯蔵部と前記第２の燃料貯蔵部との間に設けられ、前記液体燃料を通過させる燃料経路と、
を有し、
前記第１の燃料貯蔵部は、前記空洞を区画し移動可能に設けられた仕切と、前記仕切からみて前記燃料経路とは反対側に設けられ前記仕切に対して押圧力を付与する付勢手段と、をさらに有することを特徴とする燃料電池。
【請求項９】
前記燃料窓またはその近傍に、目盛りが設けられたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の燃料電池。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の燃料貯蔵部を備え、前記燃料供給部に対して着脱可能とされたことを特徴とする燃料電池用カートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−５２４７（Ｐ２００７−５２４７Ａ）
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８７１６３（Ｐ２００５−１８７１６３）
【出願日】平成１７年６月２７日（２００５．６．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２７日（２００５．６．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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