JP2005332687A - 燃料電池システム及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化、軽量化、低コスト化を容易にする燃料電池システム、及び該燃料電池システムを備えた電子機器を提供する。
【解決手段】 ＤＭＦＣ方式の燃料電池部５４において、燃料タンク１１０の容器外壁を可撓性とし、上記外壁に当接して変形させる手動操作の変形機構１２０を有する。よって、起動時に電動式ポンプ１３２１へ電力を供給するためのバッテリーが不要となり、システムの小型、軽量化、コストダウンを図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯用電子機器等の電源に用いられる燃料電池を備えた燃料電池システム、及び該燃料電池システムを備えた電子機器に関する。

燃料電池は、イオン伝導体である電解質材の両側に、触媒材料を担持した電極を備え、一方の電極である酸化剤極に酸素、空気などの酸化ガスを供給し、他方の電極である燃料極に水素、メタン、エタン、プロパンなどの気体燃料、あるいはメタノール、アルコールなどの液体燃料を供給し、電気化学反応を起こさせて電気エネルギーを生成する発電装置である。
このような燃料電池は、燃料の電気エネルギーへの変換効率が良いため、省エネルギー、環境保護の観点から有効なエネルギー源として注目されているだけでなく、燃料を供給し続ける間は発電するため、著しい機能の進歩とともに消費電力の増え続けるパーソナルコンピュータ等の携帯機器に用いる電源として、又、可搬型の電源としても注目されている。又、従来の充電型電池よりも大消費電力機器の駆動や長時間駆動が可能となる。

燃料電池の電解質材は幾つかの種類があり、液体電解質のりん酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、及び固体高分子電解質膜を電解質とする高分子電解質型燃料電池（ＰＥＦＣ）において、燃料として炭化水素を外部で改質して生成した水素、あるいは工場で直接に生産された水素を供給するタイプの燃料電池は、商業化が近い状況にある。又、上記ＰＥＦＣは、比較的低い温度で動作が可能で、かつ高い出力密度が得られることから、車両用発電、小規模住宅用発電に実用化されつつある。
燃料としてアルコール、特にメタノールを直接供給する直接型メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）は、電解質材として固体高分子電解質膜を用いることができるため、１００℃以下で動作可能であることに加えて、燃料が液体で輸送及び貯蔵が容易であることなどから、小型・可搬用に適しており、携帯型電子機器用電源及び自動車動力用電源として有力視されている。

ここで携帯用電子機器に用いる従来の一般的な２種類の燃料電池システムについて、図１０及び図１１を用いて以下に説明する。図１０に示した従来例１において、５１は発電用の燃料を貯蔵する燃料タンクである。上記燃料は、電解質膜５７を介して直接に酸素側のカソード電極５８にクロスオーバーすることを防止するため、濃度を１０％程度にしたメタノール水溶液である。５２は燃料タンク５１から燃料を輸送するための電動式のポンプであり、５３は燃料タンク５１に接続されポンプ５２を含む流路である燃料供給パイプであり、５４は電解質膜５７、カソード電極５８、アノード電極５９、触媒膜（図示せず）等から構成され、燃料と空気中の酸素を化学反応させて電気エネルギーを生成する発電モジュールであり、５５はポンプ５２を駆動させるためのポンプ駆動回路であり、５６はポンプ５２を起動時させるための電源であるリチウムイオン等のバッテリーである。尚、バッテリー５６は、発電モジュール５４で生成された電気エネルギーによって充電される仕組みとなっている。

又、図１１に示した従来例２では、発電モジュール５４は、上記従来例１と同様に、燃料と空気中の酸素とを化学反応させて電気エネルギーを生成する。又、従来例２は、燃料となる高濃度のメタノール液もしくはメタノール原液を収納する燃料タンク６２と、発電時に発電モジュール５４にて生成され排出された水を再利用するための排水供給パイプ７７及び逆止弁７８と接続された水貯蔵タンク６０と、燃料タンク６２及び水貯蔵タンク６０から供給されるメタノールと水とを混合して所定の濃度にする燃料混合タンク６１とを備える。さらに、燃料タンク６２からメタノールを燃料混合タンク６１へ供給する供給パイプ６３、ポンプ６５、及びその駆動回路６６、並びに、水貯蔵タンク６０から燃料混合タンク６１へ水を供給する供給パイプ６７、ポンプ６８、及びその駆動回路６９を備え、又、燃料混合タンク６１から発電モジュール５４に、濃度を１０％程度に調整したメタノール水溶液を供給する供給パイプ７０、ポンプ５２、及びその駆動回路５５、並びに、ポンプ５２、ポンプ６５、ポンプ６８のそれぞれを起動時に駆動するためのバッテリー５６を備えている（例えば特許文献１から３を参照）。
尚、メタノール及び水の供給手段としては、ポンプ方式以外に毛細管を利用したものも考案されているが、ゴミづまり等の信頼性低下と正確な流量制御が困難であるという観点から、上記のポンプ方式のものが主流を占めている。
特開２０００−３１４３７６号公報 特表２００２−５０５５１２号公報 特開２００３−９２１２８号公報

ところが、上述した各従来の構成では、ポンプ５２、及びポンプ６５、６８のそれぞれを起動時に駆動させるためのバッテリー５６が必要であり、携帯用の燃料電池システムの小型化、軽量化、低コスト化を阻害する要因となっていた。
さらに、バッテリー５６は、発電モジュール５４で生成された電気エネルギーによって充電される仕組みとなっているものの、バッテリー５６が自然放電により未充電状態になった場合には、燃料電池システムを起動させることができなくなるという課題を有していた。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、小型化、軽量化、低コスト化を容易にする燃料電池システム、及び該燃料電池システムを備えた電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の第１態様の燃料電池システムは、燃料及び空気が供給され該燃料及び空気の化学反応にて発電を行う燃料電池部と、
上記燃料を収納する部分で可撓性部分を有しかつ上記燃料電池部に接続される燃料収納容器と、
上記燃料収納容器の上記可撓性部分を変形させる変形用部材を有し、上記燃料電池部による発電開始前に、上記燃料収納容器を変形させて上記燃料収納容器から上記燃料電池部へ上記燃料の供給を行い発電を開始させる変形機構と、
を備えたことを特徴とする。

又、本発明の第２態様の電子機器は、上記第１態様の燃料電池システムを備えたことを特徴とする。

上記燃料収納容器の少なくとも一部分を可撓性材料にて作製することで、上記変形機構は、燃料収納容器を例えば押圧することで変形させ、燃料収納容器内の燃料を燃料電池部へ供給するように作用する。このような燃料電池システムを有する電子機器における例えば電源スイッチ部分や、ノート型パーソナルコンピュータにおける表示部の開閉機構部分等に上記変形機構を設けることで、当該電子機器を動作させるときには、操作者の手動により燃料電池部へ燃料が供給されることになる。よって、当該電子機器が動作開始する前に燃料電池部にて発電を開始することができる。このように燃料収納容器及び変形機構は、燃料電池部の起動時において燃料供給ポンプを駆動させるための電源を不要とし機器の小型、軽量化に寄与する。尚、燃料電池部による発電開始後は、燃料電池部からの電力にて第１燃料供給経路に備わり燃料供給装置に含まれる燃料供給ポンプにて燃料電池部へ燃料の供給が行われる。又、上記燃料供給ポンプは、差圧式で開閉する逆止弁を有し、燃料電池部から燃料収納容器への燃料の逆流は防止される。

又、上記第１燃料供給経路に加えて、燃料収納容器と燃料電池部とを接続し燃料供給を行う第２燃料供給経路をバイパスとして設けることで、万一、第１燃料供給経路に備わる燃料供給装置の燃料供給ポンプが故障したときでも、第２燃料供給経路は、燃料電池部へ燃料供給可能とする。尚、第２燃料供給経路にも、燃料の逆流を防ぐ逆止弁を設けるのが好ましい。

又、燃料電池部へ供給する燃料の濃度を規定濃度に設定する容器として上記燃料収納容器を用いることもできる。この場合、高濃度の元燃料を元燃料収納容器に収納し、元燃料を希釈するための水を水収納容器に収納し、元燃料収納容器から元燃料を燃料収納容器へ供給するとともに、水収納容器から水を燃料収納容器へ供給する。このとき、元燃料収納容器及び水収納容器に対しても、上述の変形機構にて各容器を変形させ元燃料及び水を燃料収納容器へ供給する部材を設ける。該構成により、上述のように操作者により元燃料及び水、さらにこれらにて濃度調整された燃料の供給が可能になる。よって、元燃料収納容器、水収納容器、及び変形機構は、燃料供給ポンプを駆動させるための電源を不要とし機器の小型、軽量化に寄与する。

上述したように、本発明の第１態様の燃料電池システム、及び第２態様の電子機器によれば、燃料収納容器に可撓性部分を設け、さらに該可撓性部分に当接して燃料収納容器を変形させる変形機構を設けることにより、燃料収納容器の変形により燃料を燃料電池部へ供給することが可能となる。よって、当該燃料電池システムの起動時において燃料電池部へ燃料の供給を行う電動式のポンプを起動させるためのバッテリーを設ける必要がなくなる。又、バッテリーを搭載する燃料電池システムにおいて、該バッテリーが未充電になった場合においても、上述の構成によれば、燃料電池システムを起動させることが可能となる。よって、簡素な構成でポンプ起動用のバッテリーを不要とすることができることから、上記燃料電池システム、及び電子機器の小型化及び軽量化を図ることができる。

又、第１燃料供給経路に加えて第２燃料供給経路を並設することにより、万一、第１燃料供給経路に備わる燃料供給装置が故障した場合においても、第２燃料供給経路を用いて手動で燃料電池システムを緊急動作させて、電子機器を少しの間使用可能とすることが可能となる。

又、上記変形機構を電子機器の起動用スイッチ機構に備えることにより、起動用スイッチ機構とは別に変形機構を設ける必要がなく、機器構成の簡素化を図ることができる。
又、上記起動用スイッチ機構は、回動部と、該回動部及び上記変形機構に連結した連結機構とを備えることで、回動部の回転に連動して、連結機構を介して変形機構により燃料収納容器から燃料電池部へ燃料供給が可能となる。よって、操作者が変形機構を操作する手間を省き、ユーザーインターフェースを向上させることができる。

本発明の実施形態における、燃料電池システム及び該燃料電池システムを備えた電子機器について、図を参照しながら以下に詳しく説明する。尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
第１実施形態；
図１には、一実施形態の燃料電池システム１０１を示している。該燃料電池システム１０１は、燃料電池部５４と、燃料収納容器１１０と、変形機構１２０を備え、燃料収納容器１１０と燃料電池部５４とは第１燃料供給経路１３０にて接続されている。
上記燃料電池部５４は、上述の従来例における燃料電池部と同様の構成で、電解質膜５７、カソード電極５８、アノード電極５９、触媒膜（図示せず）等から構成され、アノード電極５９に供給される燃料と、カソード電極５８に供給される空気中の酸素とを化学反応させて電気エネルギーを生成する発電モジュールである。尚、図示では、電解質膜５７、カソード電極５８、及びアノード電極５９からなる１セルのみを示しているが、実際には、複数セルが直列接続されて構成される。

燃料収納容器１１０は、燃料電池部５４へ供給する燃料１１１を収納し、少なくとも上記変形機構１２０が作用する可撓性部分１１０ａを薄肉のプラスチック等の可撓性の材料にて形成したタンクである。燃料収納容器１１０の全体を可撓性材料にて成形してもよい。ここで燃料１１１は、電解質膜５７を介して直接メタノールが酸素側のカソード電極５８にクロスオーバーすることを防止するため、濃度を１０％程度に調整したメタノール水溶液である。このような燃料収納容器１１０は、カートリッジ式で、当該燃料電池システム１０１に対して着脱可能とするのが好ましい。

第１燃料供給経路１３０は、燃料収納容器１１０から燃料電池部５４のアノード電極５９へ燃料１１１を供給するための配管１３１と、その途中に、燃料供給を行うための燃料供給装置１３２とを有する。該燃料供給装置１３２は、差圧式で開閉する逆止弁（図示せず）機構を有する電動式の燃料供給ポンプ１３２１と、該ポンプ１３２１の駆動回路１３２２とを有する。燃料供給ポンプ１３２１は、燃料電池部５４にて発電が開始された後にあっては、該発電による電力がポンプ駆動回路１３２２に供給され、ポンプ駆動回路１３２２からの電力供給により作動する。

変形機構１２０は、燃料電池部５４による発電開始前に、燃料収納容器１１０を変形させて燃料収納容器１１０から燃料電池部５４へ燃料１１１の供給を行うための機構であり、燃料収納容器１１０を変形させる変形用部材１２１を有する。変形用部材１２１は、起動用スイッチ機構を構成するスイッチ部材１２２の移動方向１２２１への移動に伴い、燃料収納容器１１０を押圧方向１２３へ押圧するための部材であり、燃料収納容器１１０の上記可撓性部分１１０ａに接触する押圧部材１２１１と、スイッチ部材１２２に取り付けられ、かつ押圧部材１２１１に係合しスイッチ部材１２２の移動を押圧部材１２１１へ伝達する伝達部材１２１２とを有する。尚、本実施形態のように、スイッチ部材１２２は、当該燃料電池システム１０１を備えた機器の例えばオン−オフスイッチと兼用するのが好ましい。又、操作後、元位置に復帰可能なように、スイッチ部材１２２には付勢部材の一例としてのスプリング１２２２が設けられ、押圧部材１２１１には付勢部材の一例としてのスプリング１２１３が設けられる。
又、変形機構１２０には、押圧部材１２１１に燃料収納容器１１０を常に接触させておくための容器付勢部材１２４が設けられ、本実施形態では、容器付勢部材１２４は一例としてスプリングにてなる。

以上のように構成される燃料電池システム１０１は、例えば図２に示すような電子機器２０１内に設けられ、又、図３に示すように、燃料収納容器１１０は、カートリッジ式で電子機器２０１に対して着脱可能に構成することができる。この場合、配管１３１の途中に、バルブを有し電子機器２０１側の配管と着脱可能なソケットを設ける。

上述のように構成される燃料電池システム１０１における動作について以下に説明する。
図４に示すように、まず使用者が手動でスイッチ部材１２２を移動方向１２２１に押下することにより、くさび状の伝達部材１２１２を介して押圧部材１２１１が燃料収納容器１１０の可撓性部分１１０ａの外壁を押圧する。燃料収納容器１１０は、容器付勢部材１２４にて、押圧方向１２３とは逆方向に付勢されていることから、上記押圧により、燃料収納容器１１０は変形し、該変形により、内部に貯蔵されているメタノール水溶液つまり燃料１１１は、電動式ポンプ１３２１側に押し出される。電動式ポンプ１３２１には差圧式で開閉する逆止弁機構を内蔵しているため、燃料収納容器１１０側の圧力上昇により、電動式ポンプ１３２１及び配管１３１を通して燃料１１１は、燃料電池部５４のアノード電極５９へ供給される。燃料電池部５４内ではアノード電極５９に供給された燃料１１１が電解質膜５７によりイオン化し、外気から取り込んだカソード電極５８側の酸素と反応することで電気エネルギーが生成される。
該発電動作により、燃料電池部５４からポンプ駆動回路１３２２へ電力が供給され、電動式ポンプ１３２１が駆動を開始する。これにて燃料電池部５４には、燃料収納容器１１０から安定して燃料１１１が供給される。

このように、燃料収納容器１１０の外壁を可撓性とし、使用者が手動で燃料収納容器１１０を押圧可能な構造とすることで、燃料電池システム１０１を起動するため、燃料電池部へ燃料を供給する電動式ポンプを駆動するために従来必要であったバッテリーが不要となる。よって、燃料電池システムの小型化、軽量化、及びコストダウンを図ることができる。
又、ポンプ駆動用のバッテリーを装備した構成の燃料電池システムの場合であっても、本実施形態の燃料電池システム１０１の構成を採ることで、上記バッテリーが未充電になった場合でも、燃料電池システムを起動させることが可能となる。
さらに又、容器付勢部材１２４を設けたことで、燃料１１１の減少と共に燃料収納容器１１０の容積が縮小しても、常に燃料収納容器１１０を押圧部材１２１１に当接させることができる。よって、燃料１１１の残量に関係なく安定して一定量の燃料１１１をポンプ１３２１の起動のために燃料電池部５４へ供給することが可能である。

上述した燃料電池システム１０１の変形例として図５に示す燃料電池システム１０２を構成することもできる。
該燃料電池システム１０２では、燃料電池システム１０１に対してさらに第２燃料供給経路１３５を設ける。第２燃料供給経路１３５は、第１燃料供給経路１３０のバイパスとして、燃料収納容器１１０と、燃料電池部５４のアノード電極５９とを接続するもので、配管１３５１と、該配管１３５１に取り付けられ差圧式で開閉する逆止弁１３５２とを有する。
このような第２燃料供給経路１３５を設けることで、第１燃料供給経路１３０に備わる燃料供給ポンプ１３２１が万一、故障した場合においても、使用者が手動でスイッチ部材１２２を押下することで、上述のように燃料収納容器１１０が変形されることから、第２燃料供給経路１３５の配管１３５１及び逆止弁１３５２を通して、燃料収納容器１１０からアノード電極５９へ燃料１１１を供給することができる。よって、しばらくの間ではあるが、燃料電池部５４から電力の供給が可能となる。尚、通常運転時には、第１燃料供給経路１３０を通して燃料１１１は燃料電池部５４へ供給される。第２燃料供給経路１３５は、あくまで、予備的な燃料供給経路である。

又、上述の燃料電池システム１０１、１０２では、スイッチ部材１２２の移動方向１２２１と、燃料収納容器１１０を押圧する押圧部材１２１１の押圧方向１２３とは異方向であるが、変形機構１２０の構造により同方向とすることができる。

第２実施形態；
第２実施形態として図６に示す燃料電池システム１０３を構成することもできる。該燃料電池システム１０３と、上述した第１実施形態の燃料電池システム１０１、１０２との差異部分は、高濃度のメタノール水溶液もしくはメタノール原液を、燃料電池部５４から排出された水を利用して、上記メタノールの濃度を薄める混合手段を有する構成となっている点である。よって、燃料電池システム１０３では、上述の燃料収納容器１１０に接続される元燃料収納容器１４０及び水収納容器１５０を有し、これら元燃料収納容器１４０及び水収納容器１５０を変形させる変形部材をさらに有する構造である。尚、燃料収納容器１１０及び燃料電池部５４に関する部分は、上述の燃料電池システム１０１、１０２における構成に変わりない。よってこの部分の説明は省略する。

元燃料収納容器１４０は、燃料１１１を構成するメタノールの高濃度溶液若しくは原液１１２を収納する容器であり、上述の燃料収納容器１１０と同様に、少なくとも上記変形部材が作用する可撓性部分１４０ａを薄肉のプラスチック等の可撓性の材料にて形成したタンクである。尚、元燃料収納容器１４０の全体を可撓性部材にて成形してもよい。又、本実施形態では元燃料収納容器１４０には、メタノールの原液１１２が収納されているものとする。又、上述の燃料収納容器１１０と同様に、元燃料収納容器１４０は、燃料電池システム１０３に対して着脱可能なように構成することもできる。
又、元燃料収納容器１４０は、元燃料供給経路１４１を介して燃料収納容器１１０に接続される。元燃料供給経路１４１は、元燃料収納容器１４０から燃料収納容器１１０へ元燃料１１２を供給するための配管１４２と、その途中に、元燃料供給を行うための元燃料供給装置１４３とを有する。該元燃料供給装置１４３は、差圧式で開閉する逆止弁（図示せず）機構を有する電動式の元燃料供給ポンプ１４３１と、該ポンプ１４３１の駆動回路１４３２とを有する。該駆動回路１４３２は、燃料収納容器１１０内の燃料１１１の濃度を測定する濃度測定器１１３からの濃度情報に基づいて、燃料１１１が上述の例えば１０％程度の規定濃度に維持されるように元燃料供給ポンプ１４３１の動作を制御する。
又、燃料収納容器１１０と同様に、元燃料収納容器１４０についても、カートリッジ式とし、当該燃料電池システム１０３に対して着脱可能な構造とすることができる。

水収納容器１５０は、規定濃度の燃料１１１を構成するため、原液１１２を薄めるための水１１４を収納する容器であり、少なくとも上記変形部材が作用する可撓性部分１５０ａを薄肉のプラスチック等の可撓性の材料にて形成したタンクである。勿論、容器全体を可撓性材料にて構成するようにしてもよい。
又、水収納容器１５０は、水供給経路１５１を介して燃料収納容器１１０に接続されるとともに、水排出経路１５５を介して燃料電池部５４のカソード電極５８に接続される。水供給経路１５１は、水収納容器１５０から燃料収納容器１１０へ水を供給するための配管１５２と、その途中に、水供給を行うための水供給装置１５３とを有する。該水供給装置１５３は、差圧式で開閉する逆止弁（図示せず）機構を有する電動式の水供給ポンプ１５３１と、該ポンプ１５３１の駆動回路１５３２とを有する。該駆動回路１５３２は、上記濃度測定器１１３からの濃度情報に基づいて、燃料１１１が上記規定濃度に維持されるように水供給ポンプ１５３１の動作を制御する。
水排出経路１５５は、燃料電池部５４による発電にともないカソード電極５８にて生成される水を水収納容器１５０へ回収するための配管１５６と、該配管１５６に設けられ水収納容器１５０からカソード電極５８への水の逆流を防止する逆止弁１５７とを有する。

上述した燃料電池システム１０１、１０２と同様に、当該燃料電池システム１０３においても、燃料収納容器１１０を変形させるための変形用部材１２１を有する変形機構１２０が備わる。燃料電池システム１０３における変形機構１２０の変形用部材１２１は、上述の押圧部材１２１１と、上記スイッチ部材１２２に取り付けられる共通部材１２５と、該共通部材１２５と押圧部材１２１１との間に設けられ上述の伝達部材１２１２に相当する間接伝達部材１２６とを有する。
共通部材１２５は、以下に説明する、元燃料収納容器１４０及び水収納容器１５０を変形させる各変形部材１２７，１２８に連結され、スイッチ部材１２２の移動方向１２２１への移動に伴い同方向に移動する。尚、上記移動後、共通部材１２５を元位置に復帰させるため、共通部材１２５には、付勢手段として本実施形態ではスプリング１２５１が設けられている。
上記間接伝達部材１２６は、弾性部材にてなり共通部材１２５が移動方向１２２１に移動することで圧縮力が生じ、該圧縮力にて押圧部材１２１１を押下するように作用する部材であり、上記弾性部材の一例として本実施形態ではスプリングを用いている。該間接伝達部材１２６の作用により、本実施形態では、燃料収納容器１１０は、スイッチ部材１２２の移動方向１２２１への移動開始よりも遅れたタイミングにて変形される。

共通部材１２５と元燃料収納容器１４０との間にて、元燃料収納容器１４０の可撓性部分１４０ａに当接して元燃料用変形部材１２７が設けられる。該元燃料用変形部材１２７は、共通部材１２５の移動方向１２２１への移動に対応して上記可撓性部分１４０ａを押圧し元燃料収納容器１４０を変形させ、元燃料収納容器１４０から燃料収納容器１１０へ元燃料１１２を供給させる。又、変形機構１２０には、元燃料用変形部材１２７に元燃料収納容器１４０を常に接触させておくための容器付勢部材１２７１が設けられ、本実施形態では、容器付勢部材１２７１は一例としてスプリングにてなる。
又、共通部材１２５と水収納容器１５０との間にて、水収納容器１５０の可撓性部分１５０ａに当接して水用変形部材１２８が設けられる。該水用変形部材１２８は、共通部材１２５の移動方向１２２１への移動に対応して上記可撓性部分１５０ａを押圧し、水収納容器１５０を変形させ、水収納容器１５０から燃料収納容器１１０へ水を供給させる。又、変形機構１２０には、水用変形部材１２８に水収納容器１５０を常に接触させておくための容器付勢部材１２８１が設けられ、本実施形態では、容器付勢部材１２８１は一例としてスプリングにてなる。

これらの元燃料用変形部材１２７及び水用変形部材１２８では、燃料収納容器１１０に対して設けられている間接伝達部材１２６を有していないので、共通部材１２５の移動方向１２２１への移動に直ちに対応して各容器の押圧動作が行われる。一方、燃料収納容器１１０では、元燃料収納容器１４０及び水収納容器１５０における変形が開始された後、若干遅れて変形が始まることになる。

以上のように構成される第２実施形態の燃料電池システム１０３の動作について以下に説明する。
まず操作者が手動でスイッチ部材１２２を押下することにより、共通部材１２５を介して元燃料用変形部材１２７及び水用変形部材１２８が元燃料収納容器１４０及び水収納容器１５０における可撓性の外壁を押圧する。よって、各容器１４０、１５０の内部に貯蔵された元燃料１１２及び水は、電動式のポンプ１４３１、１５３１側に押し出される。電動式ポンプ１４３１，１５３１には差圧式で開閉する逆止弁機構が内蔵されているため、各容器１４０、１５０側の圧力上昇に伴い、ポンプ１４３１，１５３１及び配管１４２、１５２を通して、元燃料１１２及び水１１４がそれぞれ燃料収納容器１１０へ供給される。
又、上述のように間接伝達部材１２６の作用により、上記元燃料１１２及び水１１４の燃料収納容器１１０への供給後若干遅れて、燃料収納容器１１０も押圧部材１２１１により押圧される。よって、燃料収納容器１１０内にて混合され濃度調整されたメタノール水溶液が配管１３１を通して燃料電池部５４のアノード電極５９へ供給される。以後の動作は、上述した燃料電池システム１０１、１０２の場合に同じであるので、ここでの説明は省略する。

このように、燃料収納容器１１０、元燃料収納容器１４０、及び水収納容器１５０の外壁を可撓性とし、操作者が手動で上記各容器を押圧可能な構成とすることで、元燃料１１２、燃料１１１、及び水１１４を供給するための電動式の各ポンプ１４３１、１３２１、１５３１を駆動するためのバッテリーが不要となる。よって、燃料電池システムの小型化、軽量化、及びコストダウンを図ることができる。

上述した各実施形態では、スイッチ部材１２２の押下動作によって燃料収納容器１１０等の変形を生じさせた。しかしながら、容器変形発生用の機構は、スイッチ部材１２２を有する機構に限定されるものではなく、当業者が想到する他の構成を採ることができる。例えばその一例として、図７に示すような機構２５０を採ることができる。
図７は、上述の燃料電池システムを搭載した電子機器がノート型のパーソナルコンピュータ２１０である場合を示し、該コンピュータ２１０では、液晶モニター等の表示部２１１が本体２１２側に対して枢軸２２１を中心に開閉自在であり、又、本体２１２内に燃料電池システムを設けた構造を有する。表示部２１１には、枢軸２２１を中心とした表示部２１１の回動とともに回動する回動部２２０を有し、該回動部２２０には係合部２２２を形成している。該係合部２２２の一例として、ここでは回動部２２０の表面から突出した凸状部の形態をなす。尚、コンピュータ２１０に搭載される燃料電池システムとしては、上述の燃料電池システム１０１〜１０３のいずれでもよい。但し、上述のように容器変形発生用機構２５０は、スイッチ部材１２２を有する機構ではない。尚、以下の説明では、燃料電池システム１０１を設けた場合を例に採る。

上記回動部２２０は、連結機構２３０を介して上記燃料収納容器１１０に接触する。尚、燃料電池システム１０３を設けた場合には、連結機構２３０は、燃料収納容器１１０、元燃料収納容器１４０、及び水収納容器１５０のそれぞれに接触する。連結機構２３０は、本体部２１２に設けたガイド軸２３１と、該ガイド軸２３１に係合しかつ案内されながら上記押圧方向１２３に沿って可動な押圧レバー２３２とを有する。このような構成を有する連結機構２３０において、表示部２１１の回動に伴う回動部２２０の回動により係合部２２２が押圧レバー２３２に当接しさらに押圧レバー２３２を押圧方向１２３に移動させる。よって、押圧レバー２３２により燃料収納容器１１０は変形される。

以上のように構成された容器変形発生用の機構２５０における動作について説明する。
図８に示すように、操作者が表示部２１１を開くことに連動して、回動部２２０が回転し、所定の開閉角度から回動部２２０の係合部２２２が押圧レバー２３２と接触する。さらに表示部２１１が開かれることで、係合部２２２は押圧レバー２３２を押圧方向１２３へ移動させる。該押圧レバー２３２の移動により、押圧レバー２３２は、燃料収納容器１１０を押圧し変形させる。よって、上述したように、燃料収納容器１１０から燃料１１１が排出される。
図９に示すように、表示部２１１を完全に開いた状態とすることで、係合部２２２は押圧レバー２３２から離れる。これにより、燃料収納容器１１０に設けられている上述の容器付勢部材１２４の付勢力によって、押圧レバー２３２は、元の位置へ復帰する。

このように、容器変形発生用の機構２５０によれば、使用者がコンピュータ２１０を使用するときには、自動的に燃料収納容器１１０が押圧され、燃料１１１を燃料電池部５４へ自動的に供給することができる。よって、燃料収納容器１１０の押圧のためのスイッチを使用者が手動で操作する手間を省くことができ、ユーザーインターフェースを向上させることができる。

本発明は、いわゆるＤＭＦＣと呼ばれる燃料電池を備えた燃料電池システム、及び該燃料電池システムを備えた電子機器に適用することができる。

本発明の実施形態の燃料電池システムの構成を示す図である。 図１に示す変形機構の具体的構成を示す図である。 図１に示す燃料収納容器の着脱を示す斜視図である。 図１に示す変形機構にて燃料収納容器が変形した状態を示す図である。 図１に示す燃料電池システムの変形例を示す図である。 本発明の他の実施形態の燃料電池システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態の燃料電池システムをノート型パーソナルコンピュータに備えた場合における変形機構の動作を説明するための図である。 本発明の実施形態の燃料電池システムをノート型パーソナルコンピュータに備えた場合における変形機構の動作を説明するための図である。 本発明の実施形態の燃料電池システムをノート型パーソナルコンピュータに備えた場合における変形機構の動作を説明するための図である。 従来の燃料電池システムの構成を示す図である。 従来の他の燃料電池システムの構成を示す図である。

符号の説明

５４…燃料電池部、
１０１〜１０３…燃料電池システム、１１０…燃料収納容器、１１１…燃料、
１１２…元燃料、１１４…水、１２０…変形機構、１２１…変形用部材、
１２２…スイッチ部材、１２７…元燃料用変形部材、１２８…水用変形部材、
１３０…第１燃料供給経路、１３２…燃料供給装置、１３５…第２燃料供給経路、
１４０…元燃料収納容器、１５０…水収納容器、１５５…水排出経路、
２２０…回動部、２３０…連結部材。

Claims (9)

1. 燃料（１１１）及び空気が供給され該燃料及び空気の化学反応にて発電を行う燃料電池部（５４）と、
   上記燃料を収納する部分で可撓性部分（１１０ａ）を有しかつ上記燃料電池部に接続される燃料収納容器（１１０）と、
   上記燃料収納容器の上記可撓性部分を変形させる変形用部材（１２１）を有し、上記燃料電池部による発電開始前に、上記燃料収納容器を変形させて上記燃料収納容器から上記燃料電池部へ上記燃料の供給を行い発電を開始させる変形機構（１２０）と、
   を備えたことを特徴とする燃料電池システム。
2. 上記燃料収納容器と上記燃料電池部とを接続し、かつ上記燃料電池部における発電開始後、該電力にて駆動され上記燃料収納容器から上記燃料電池部へ上記燃料の供給を行う燃料供給装置（１３２）を有する第１燃料供給経路（１３０）と、
   上記第１燃料供給経路のバイパスとして上記燃料収納容器と上記燃料電池部とを接続し、上記変形機構により上記燃料収納容器から排出された上記燃料を移送する第２燃料供給経路（１３５）と、をさらに備えた、請求項１記載の燃料電池システム。
3. 可撓性部分（１４０ａ）を有し上記燃料を構成する元燃料（１１２）を収納しかつ上記燃料収納容器に接続される元燃料収納容器（１４０）と、
   可撓性部分（１５０ａ）を有し上記燃料を構成する水（１１４）を収納しかつ上記燃料収納容器に接続される水収納容器（１５０）と、
   上記燃料電池部による発電開始前に上記変形機構により駆動され上記元燃料収納容器を変形させて上記元燃料収納容器から上記燃料収納容器へ上記元燃料の供給を行う元燃料用変形部材（１２７）と、
   上記燃料電池部による発電開始前に上記変形機構により駆動され上記水収納容器を変形させて上記水収納容器から上記燃料収納容器へ水の供給を行う水用変形部材（１２８）と、をさらに備えた、請求項１又は２記載の燃料電池システム。
4. 上記燃料電池部と上記水収納容器との間に設けられ、上記燃料電池部での発電の際に生じる水を上記水収納容器へ供給する水排出経路（１５５）をさらに備えた、請求項３記載の燃料電池システム。
5. 上記元燃料収納容器は着脱自在である、請求項３又は４記載の燃料電池システム。
6. 上記燃料電池部は、上記燃料をメタノール水溶液としたダイレクトメタノール方式である、請求項１から５のいずれかに記載の燃料電池システム。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の燃料電池システムを備えたことを特徴とする電子機器。
8. 上記燃料電池システム（１０１〜１０３）に備わる変形機構（１２０）は、当該電子機器の起動時に操作される起動用スイッチ機構（１２２）に備わる、請求項７記載の電子機器。
9. 上記起動用スイッチ機構は、枢軸を中心に開閉可能な回動部（２２０）と、
   上記回動部及び上記変形機構に連結され上記回動部の開動作に対応して上記変形機構を動作させて上記燃料電池システムに備わる燃料収納容器（１１０）を変形させて上記燃料収納容器から上記燃料電池システムに備わる燃料電池部（５４）へ燃料の供給を行う連結機構（２３０）とを有する、請求項８記載の電子機器。

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