JP2007005247A - Fuel cell and cartridge for fuel cell - Google Patents

Fuel cell and cartridge for fuel cell Download PDF

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JP2007005247A JP2005187163A JP2005187163A JP2007005247A JP 2007005247 A JP2007005247 A JP 2007005247A JP 2005187163 A JP2005187163 A JP 2005187163A JP 2005187163 A JP2005187163 A JP 2005187163A JP 2007005247 A JP2007005247 A JP 2007005247A
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fuel storage
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liquid
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Yasutada Nakagawa
泰忠 中川
Yuichi Yoshida
勇一 吉田
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell of which remaining quantity of liquid fuel can be grasped without requiring an extra power and space, capable of generating power by supplying the fuel always stably regardless of installation direction and a cartridge for fuel cell. <P>SOLUTION: The fuel cell is provided with a fuel storage part, a fuel supply part, an oxygen introduction part, and a power generating part; and the fuel storage part comprises a first fuel storage part which has a cavity capable of storing a liquid fuel and a transparent or semi-transparent fuel window enabling viewing of the liquid fuel stored from the outside, and a second fuel storage part which is installed continuously adjoining respectively a first face, a second face opposed to the first face, and a face extended between the first face and the second face of the first fuel storage part, and is filled with a medium which diffuses the liquid fuel supplied from the first fuel storage part, and a plurality of fuel passages which are installed between the first fuel storage part and the second fuel storage part and let pass the liquid fuel. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a fuel cell and a fuel cell cartridge, and more particularly to a spontaneous breathing type fuel cell and a fuel cell cartridge that can be attached thereto.

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)。
As a power source for small electronic devices such as notebook computers, small audio players, and wireless headsets, fuel cells using methanol or the like as fuel are being put into practical use. These direct methanol fuel cells (DMFCs) are self-breathing fuel cells, and methanol as a fuel is spontaneously transported to the fuel electrode by capillarity or diffusion. Then, an electrochemical reaction occurs between the activated hydrogen element (hereinafter referred to as proton) and electrons generated at the fuel electrode and oxygen gas taken in from the air through the electrolyte membrane to generate electric power (for example, patents) Reference 1).
Regarding the fuel supply method, for example, a fuel cell is disclosed in which a cartridge containing fuel is attached to a receiving cartridge provided in a main body and liquid fuel is supplied (Patent Document 2).

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。   With respect to this cartridge, if the user cannot grasp the remaining amount of fuel in the fuel cartridge, the lifetime cannot be predicted, and for example, a problem such as sudden occurrence of “out of fuel” may occur during use of the device.

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。
特開2000−106201号公報 特開2004−349087号公報
In addition, if the supply of fuel supplied from the cartridge changes depending on the direction of the fuel cell, the degree of freedom in using the fuel cell is limited, which may cause a problem that the convenience of the device is impaired.
JP 2000-106201 A JP 2004-349087 A

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。   The present invention provides a fuel cell and a fuel cell cartridge that can grasp the remaining amount of liquid fuel without requiring extra power and space, and can always supply fuel stably and generate power regardless of the mounting direction. For the purpose.

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。
According to one aspect of the invention,
A fuel storage section for storing fuel;
A fuel supply unit for supplying fuel supplied from the fuel storage unit;
An oxygen introduction part for introducing oxygen from the outside;
A power generation unit that generates electric power from the fuel supplied from the fuel supply unit and oxygen supplied from the oxygen introduction unit;
With
The fuel storage unit
A first fuel storage unit having a cavity capable of storing liquid fuel, and having a transparent or translucent fuel window that allows the stored liquid fuel to be visually recognized from the outside;
Any one of the first fuel storage section extending between the first surface, the second surface opposite to the first surface, and the first surface and the second surface. And a second fuel storage unit that is continuously extended adjacent to each other and is filled with a medium that diffuses the liquid fuel supplied from the first fuel storage unit,
A plurality of fuel paths provided between the first fuel storage unit and the second fuel storage unit, and through which the liquid fuel passes;
A fuel cell is provided.

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。
According to another aspect of the present invention,
A fuel storage section for storing fuel;
A fuel supply unit for supplying fuel supplied from the fuel storage unit;
An oxygen introduction part for introducing oxygen from the outside;
A power generation unit that generates electric power from the fuel supplied from the fuel supply unit and oxygen supplied from the oxygen introduction unit;
With
The fuel storage unit
A first fuel storage unit having a cavity capable of storing liquid fuel, and having a transparent or translucent fuel window that allows the stored liquid fuel to be visually recognized from the outside;
A second fuel storage unit filled with a medium for diffusing the liquid fuel supplied from the first fuel storage unit;
A fuel path provided between the first fuel storage unit and the second fuel storage unit and allowing the liquid fuel to pass therethrough;
Have
The fuel cell is provided, wherein the first fuel storage unit further includes a porous or fibrous diffusion layer laid on the inner wall of the cavity and connected to the medium via the fuel path. The

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。
According to yet another aspect of the present invention,
A fuel storage section for storing fuel;
A fuel supply unit for supplying fuel supplied from the fuel storage unit;
An oxygen introduction part for introducing oxygen from the outside;
A power generation unit that generates electric power from the fuel supplied from the fuel supply unit and oxygen supplied from the oxygen introduction unit;
With
The fuel storage unit
A first fuel storage unit having a cavity capable of storing liquid fuel, and having a transparent or translucent fuel window that allows the stored liquid fuel to be visually recognized from the outside;
A second fuel storage unit filled with a medium for diffusing the liquid fuel supplied from the first fuel storage unit;
A plurality of fuel paths provided between the first fuel storage unit and the second fuel storage unit, and through which the liquid fuel passes;
Have
The first fuel storage unit further includes a porous or fibrous diffuser protruding from each of the plurality of fuel paths into the cavity and connected to the medium. Is done.

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。
According to yet another aspect of the present invention,
A fuel storage section for storing fuel;
A fuel supply unit for supplying fuel supplied from the fuel storage unit;
An oxygen introduction part for introducing oxygen from the outside;
A power generation unit that generates electric power from the fuel supplied from the fuel supply unit and oxygen supplied from the oxygen introduction unit;
With
The fuel storage unit
A first fuel storage unit having a cavity capable of storing liquid fuel, and having a transparent or translucent fuel window that allows the stored liquid fuel to be visually recognized from the outside;
A second fuel storage unit filled with a medium for diffusing the liquid fuel supplied from the first fuel storage unit;
A fuel path provided between the first fuel storage unit and the second fuel storage unit and allowing the liquid fuel to pass therethrough;
Have
The first fuel storage section partitions the cavity and is provided so as to be movable, and a biasing means that is provided on the opposite side of the fuel path from the partition and applies a pressing force to the partition. Further, a fuel cell is provided.

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。   According to still another aspect of the present invention, there is provided a fuel cell cartridge comprising any one of the above fuel storage units and detachable from the fuel supply unit.

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。   According to the present invention, there is provided a fuel cell and a fuel cell cartridge capable of grasping the remaining amount of liquid fuel without requiring extra power and space, and capable of generating power by always stably supplying fuel regardless of the mounting direction. There are significant industrial advantages.

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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a specific example of a fuel storage part of a fuel cell according to an embodiment of the present invention, where FIG. 1 (a) is a cross-sectional view thereof, and FIG. 1 (b) is a schematic view of a cross-sectional structure taken along line AA ′. It is.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.

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。
The fuel storage part 40 of this embodiment has the 1st fuel storage part 5 and the 2nd fuel storage part 10 provided so that the circumference | surroundings might be surrounded. The first fuel storage unit 5 is formed in a hollow shape and is filled with the liquid fuel LF. As the liquid fuel LF, for example, methanol, ethanol, an aqueous solution of saccharides such as glucose and sugar, and the like can be used.
The second fuel storage unit 10 includes a first surface of the first fuel storage unit 5 (for example, the surface opposite to the mounting surface 7 in FIG. 1A) and the first fuel storage facing the first surface. The second surface of the portion 5 (for example, the surface on the side of the mounting surface 7 in FIG. 1A) and any surface (for example, the figure) extending between the first and second surfaces. 1 (b), the first fuel storage section 5 is continuously extended adjacent to each of the upper, left, and lower surfaces. For example, in the case where the first surface of the first fuel storage unit 5 is the “upper surface”, the first fuel storage unit 5 is surrounded from above and below by wrapping around the lower surface through at least one of the side surfaces from the upper surface. The second fuel storage unit 10 is extended.

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。   The second fuel storage unit 10 is filled with a porous or fibrous medium, and the liquid fuel LF permeates and diffuses due to a capillary force or the like. A plurality of fuel paths 15 are provided between the first fuel storage section 5 and the second fuel storage section 10, and as indicated by an arrow F1, the first fuel storage section 5 and the second fuel storage section 10 are connected to the first fuel storage section 5 and the second fuel storage section 10, respectively. 2 Fuel is supplied to the fuel storage unit 10. For example, as shown in FIG. 2, when the placement surface 7 is placed vertically downward, the liquid supplied to the second fuel storage unit 10 via the fuel path 15 as represented by the arrow F <b> 1. As shown by the arrow F2 in FIG. 2, the fuel penetrates and diffuses through the porous or fibrous medium filled in the second fuel storage unit 10 and passes through the fuel cell connection unit 23. , And supplied to the fuel cell main body as indicated by an arrow F. As will be described in detail later, the porous or fibrous medium filled in the second fuel storage unit 10 can diffuse liquid fuel very rapidly and spread it at a uniform concentration.

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。   The first fuel storage unit 5 is provided with a transparent or translucent fuel window 35. For this reason, the user can check the remaining amount of fuel with the naked eye, and can prevent sudden “out of fuel”. Further, by surrounding the first fuel storage unit 5 with the second fuel storage unit 10 and providing a plurality of fuel passages 15 therebetween, the liquid fuel is always stably supplied regardless of the mounting direction of the fuel cell. In addition, the liquid fuel filled in the first fuel storage unit 5 can be almost completely used up.

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。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a basic configuration of a fuel cell including the fuel storage unit of the present embodiment.

まず、この燃料電池の基本構成について説明する。   First, the basic configuration of this fuel cell will be described.

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。   In the fuel cell of the present embodiment, a fuel supply unit 45, a power generation unit 50, and an oxygen introduction unit 55 are stacked in this order on the fuel storage unit 40, and these are accommodated in the anode-side casing unit 65. Has a structure. A cathode-side casing 60 is provided on the anode-side casing 65, and is protected from external stress and the like.

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。   The fuel storage unit 40 may be provided fixed to the fuel cell, or may be provided as a cartridge that is detachable from the fuel cell. A fuel supply port (not shown) may be provided in the cathode side casing 65 so that liquid fuel such as methanol can be filled in the fuel storage unit 40. Alternatively, a desorption port (not shown) may be provided in the cathode side casing 65 to provide a cartridge type. The fuel supply unit 40 can be replaced.

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。   When fuel is supplied from the fuel storage unit 40 to the fuel supply unit 45 as indicated by an arrow F, the fuel diffuses and is supplied to the power generation unit 50 in the fuel supply unit 45. The movement of the fuel on the cathode electrode side can be caused, for example, by using a capillary force as a driving force.

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。
On the other hand, as shown by the arrow A, the oxygen introduction unit 55 takes in oxygen from the outside and supplies it to the power generation unit 50. In order to introduce oxygen into the oxygen introduction part 55, it is desirable to provide an opening (not shown) in the cathode side casing part 60 to ensure sufficiently good air permeability.
In the power generation unit 50, electric power is generated by an electrochemical reaction between the liquid fuel and oxygen. The specific structure of each element will be described in detail later.

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。   And the fuel storage part 40 which concerns on this embodiment has the structure which can grasp | ascertain the residual amount of liquid fuel, without requiring electric power and space, and does not inhibit electric power generation performance irrespective of a mounting direction.

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。   Returning to FIG. 1 again, a specific example of the fuel storage unit of the present embodiment will be described in detail.

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。   As shown in FIG. 1, the fuel cartridge 40 of this specific example has a structure in which the first fuel storage unit 5 is surrounded by the second fuel storage unit 10. The housing 20 of the first fuel storage unit 5 is provided with a plurality of fuel paths 15 for supplying liquid fuel from the first fuel storage unit 5 to the second fuel storage unit 10. By providing a plurality of fuel paths 15 in this way, liquid fuel can be supplied constantly and stably regardless of the mounting direction.

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。   Further, the housing 20 of the first fuel storage unit 5 is provided with a fuel window 35, and liquid fuel can be grasped from the outside of the fuel storage unit 40 through the fuel window 35.

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。   Further, since the fuel supply port 30 penetrating the second fuel storage unit 10 and reaching the first fuel storage unit 5 is provided, even when the liquid fuel is exhausted, the liquid fuel is supplied through the fuel supply port 30. Can be filled. By allowing the liquid fuel to be filled, the fuel cell can be used repeatedly, and the fuel cartridge 40 can be recycled even when the fuel storage unit 40 is of a cartridge type.

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。
Hereinafter, the structure of the fuel storage unit according to the present embodiment will be described in more detail.
FIG. 4 is a schematic view illustrating the supply path of the liquid fuel with respect to the mounting direction of the fuel storage unit according to the present embodiment.
When the fuel path 15 is provided in the vicinity of the portion of the casing 20 of the first fuel storage portion that contacts the fuel window 35, the fuel window 35 is placed on the mounting surface 7 (vertically below) as shown in FIG. Even in such a case, the liquid fuel can be stably supplied to the second fuel storage unit 10, and the filled fuel can be used up. Further, when the fuel path 15 is provided in the vicinity of the portion of the housing 20 of the first fuel storage portion that contacts the fuel supply port 30, as shown in FIG. 4B, the fuel supply port 30 is placed on the placement surface 7 ( The liquid fuel can be stably supplied to the second fuel storage unit 10 and used up even when the vertical downward direction is set.
Also, as shown in FIG. 1A, liquid fuel is supplied to the second fuel storage unit 10 via the fuel path 15 provided vertically below when the fuel storage unit 40 is horizontally placed. Then, the fuel is diffused as shown by the arrow F2 in FIG. 2, so that the fuel is stably supplied from the fuel cell connection portion 23 to the fuel cell main body, and the liquid fuel stored in the first fuel storage portion 5 is supplied. Can be used up.

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。   As described above, by appropriately providing the fuel path 15, fuel can be supplied constantly and stably regardless of the direction of the fuel cell, and the filled liquid fuel can be used up almost completely without leaving. For this purpose, the second fuel storage unit 10 is continuously extended over the upper and lower surfaces of the first fuel storage unit 5 and at least one of the side surfaces, and the cavity of the first fuel storage unit 5 is a substantially rectangular parallelepiped. In the case of the shape, the fuel path 15 may be provided close to each of the corners.

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。   Here, if the total cross-sectional area of the fuel path 15 is within 10% of the cell area, the liquid fuel can be supplied without excess or deficiency in many cases.

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。
FIG. 5 is a schematic view illustrating the appearance of the fuel storage unit 40 according to this embodiment.
As shown in FIG. 5A, a transparent or translucent fuel window 35 is provided on the side surface of the housing 25, and the liquid fuel LF stored in the first fuel storage unit 5 is visually confirmed. it can.
With such a structure, it is possible to grasp the remaining amount of liquid fuel without requiring extra power or space. As a material of the fuel window 35, for example, a material such as a transparent acrylic resin or a dielectric material can be used. Further, a UV cut film may be provided in the fuel window 35 in order to prevent the liquid fuel from being deteriorated by light irradiation. Further, as shown in FIG. 5B, by providing “scale” in the fuel window 35, the user can grasp the remaining amount of liquid fuel more quantitatively.

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。   In the fuel cell connection portion 23, for example, a porous or fibrous medium filled in the second fuel storage portion 10 is exposed, or a medium such as a different porous body or fibrous body is exposed. Can be configured as The fuel supplied to the second fuel storage unit 10 is supplied to the fuel supply unit 45 (FIG. 3) of the fuel cell via the fuel cell connection unit 23.

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。   FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the concentration change of the liquid fuel in the second fuel storage unit 10 that can be used in the fuel storage unit 40 according to the present embodiment.

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/cm相当のフラックスであるとした。 Here, the second fuel storage unit 10 is filled with a porous polyester having a porosity of 70%, and is provided only on one side of the first fuel storage unit 5 for simplicity. Further, the first fuel storage unit 5 and the second fuel storage unit 10 are partitioned by a housing 20 (not shown), and a fuel path 15 is provided at one end thereof. Here, the size of the porous polyester filling the second fuel storage unit 10 was 56 mm in length, 70 mm in width, and 2 mm in thickness. As shown in FIG. 6A, the fuel path 15 is provided at the end of the first fuel storage unit 5 with a length (L): 1 mm × width (W): 56 mm. The second fuel storage unit 10 is provided so as to be in contact therewith. The fuel consumption obtained from this structure was assumed to be a flux equivalent to 40 mA / cm 2 .

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。   FIG. 6B shows the fuel concentration distribution in the porous polyester. The concentration distribution of the liquid fuel in the porous polyester filled in the second storage unit 10 tends to slightly decrease as the distance from the fuel path 15 increases. Within 4%. That is, when the second fuel storage unit 10 is formed of such a porous body or fiber body, the liquid fuel supplied through the narrow fuel path 15 can be permeated and diffused very quickly and distributed at a uniform concentration. Can do. As a result, fuel can be supplied almost uniformly from the second fuel storage unit 10 to the entire surface of the fuel supply unit 45 (FIG. 3), and the power generation unit 50 (FIG. 3) can generate power uniformly.

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。
FIG. 7 is a schematic diagram showing another specific example of the concentration change of the liquid fuel in the second fuel storage unit 10.
In this specific example, as shown in FIG. 5A, the dimensions of the fuel path 15 are length (L): 1 millimeter × width (W): 2 millimeters × 6. Also in this case, the fuel supplied through these six fuel paths 15 penetrates and diffuses almost uniformly in the porous polyester filled in the second fuel storage unit 10, and is shown in FIG. As described above, the fluctuation range of the concentration is as extremely small as 0.4% or less. That is, the liquid fuel stored in the first fuel storage unit 5 can be supplied to the fuel supply unit 45 (FIG. 3) with a uniform distribution.

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。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating another specific example of the second fuel storage unit 10 of the fuel storage unit 40 according to the present embodiment.
In this specific example, the second fuel storage unit 10 is filled with a medium having a plurality of porosity region distributions in the plane. That is, as the distance from the fuel path 15 increases, different media are arranged so that the void ratio and the volume occupation ratio increase. Here, the vicinity of the fuel path 15 is a porous medium 80 having a porosity of 70% (volume occupation ratio 20%), and the porous medium 90 having a porosity of 80% (volume occupation ratio in order) as the distance from the fuel path 15 increases. 30%) and a porous medium 100 (volume occupancy 50%) having a porosity of 90%. By doing so, the fuel concentration difference in the in-plane direction of the second fuel storage unit 10 is asymptotically made zero, and the liquid fuel can be supplied to the fuel supply unit 45 more uniformly.

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。
FIG. 9 is a schematic diagram showing still another specific example of the second fuel storage unit 10 of the fuel storage unit 40 according to the present embodiment.
In this specific example, the medium of the second fuel storage unit 10 above the corresponding one of the fuel paths 15 provided at both ends of the first fuel storage unit 5 is a porous body 80 (volume) having a porosity of 70%. The medium near the center sandwiched between them is a porous body 90 (volume occupancy 60%) with a porosity of 80%. In this way, the fuel can be supplied more uniformly by increasing the porosity as the distance from the fuel path 15 increases.

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。   10 and 11 are a schematic view and a cross-sectional view illustrating a first specific example in which an on-off valve is provided in the fuel storage unit according to this embodiment.

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。   That is, (a) represents a state where the fuel path 15 communicating the first fuel storage unit 5 and the second fuel storage unit 10 is not closed by the partition plate 120, and (b) represents the fuel path 15 Represents a state closed by the partition plate 120. Here, the partition plate 120 functions as an on-off valve and is controlled to open and close by the switching knob 115 along the guide rail 110.

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。   Further, as shown in FIGS. 11A and 11B, the fuel path 15 and the partition plate 120 are respectively provided on the upper surface and the lower surface of the first fuel storage unit 5, and are uniform regardless of the mounting direction. Liquid fuel can be supplied.

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。   By providing such a partition plate 120, when power generation is unnecessary, the partition plate 120 can be closed to suppress fuel consumption. Further, for example, when the fuel storage unit 40 is a cartridge type that is detachable from the fuel cell, when the fuel storage unit 40 is mounted, the switching knob 115 is hooked on a part of the anode side casing of the fuel cell main body. If installed, the system may be such that the partition plate 120 is automatically opened. The on-off valve may be mechanically manually operated, or may be controlled to open / close by sending an electric signal from a fuel cell or an electronic device including the fuel cartridge.

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。   FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a specific example in which an on-off valve is provided between the fuel storage unit 40 and the fuel supply unit 45. That is, FIG. 4A shows a state where the on-off valve is open and FIG. 5B shows a closed state.

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。   In this specific example, a slide shutter 125 is provided between the fuel supply unit 45 and the fuel storage unit 40. The slide shutter 125 can adjust the conductance of the communication path from zero to a predetermined value by relatively sliding two plate-like members each having an opening. That is, by sliding the slide shutter 125 in parallel with the main surface of the fuel supply unit 45, the supply of liquid fuel can be stopped or the supply amount can be controlled.

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。   Typically, as shown in FIG. 13, by opening the slide shutter 125 when power is used, liquid fuel is supplied and power is generated (step S200). On the other hand, when the power is not used, the slide shutter 125 is closed to stop the supply of the liquid fuel and the power is stopped (step S210). As described above with reference to FIGS. 1 to 11, the fuel storage unit 40 is provided with the second fuel storage unit 10 filled with a porous medium. By providing such a slide shutter 125 between the fuel storage unit 40 and the fuel supply unit 45, when no electric power is required, the slide shutter 125 is closed and the second fuel storage unit 10 is filled with fuel. The state can be maintained. When power is required and the slide shutter 125 is opened, fuel is immediately supplied from the second fuel storage unit 10 to the fuel supply unit 45, and power generation can be started quickly.

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。   It is also possible to control the fuel consumption by adjusting the slide shutter 125 to an intermediate position between these fully closed and fully opened positions. By providing such a slide shutter 125, wasteful consumption of fuel can be prevented and efficient use can be achieved.

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。   FIG. 14 is a cross-sectional view showing a specific example in which the fuel storage unit according to the present embodiment is a detachable cartridge type.

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。   That is, by sliding the claw 130 provided on the anode side casing 165 of the fuel cell, the cartridge type fuel storage unit 40 can be fixed or removed. At this time, if the slide shutter 125 as illustrated in FIG. 12 is provided in the fuel storage unit 40, fuel consumption can be prevented by closing the slide shutter 125 in a state where it is not attached to the fuel cell body.

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。   Further, in the case where the fuel storage unit 40 is a cartridge type in this way, it is possible to prevent fuel consumption by covering the fuel cell connection unit 23 that supplies fuel to the fuel supply unit 45 with a plastic film or the like.

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)。
FIG. 15 is a flowchart for explaining a usage mode of the cartridge-type fuel storage unit of this example.
That is, the fuel storage unit (cartridge) 40 before use is in a state in which the fuel cell connection unit 23 is sealed with, for example, a plastic film to prevent the liquid fuel from decreasing (step S100).
When the fuel storage unit (cartridge) 40 is used, when the plastic film of the fuel cell connection unit 23 is peeled off and the sealed state is broken and then mounted on the fuel cell main body, the liquid fuel is supplied to the fuel supply unit 45. The (Step S110).

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。
These series of usage modes can be adapted to the distribution form from the manufacturer to the user. That is, the manufacturer sells a fuel cartridge sealed with a plastic film. The user purchases the fuel cartridge 40, peels off the plastic film, sets it in the fuel cell, and activates the device.
Here, the same effect can be obtained when the fuel cell connecting portion 23 is covered with, for example, a plastic case or a metal case.

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。
FIG. 16 is a flowchart for explaining a recycling system using the usage mode shown in FIG. 15.
That is, when the liquid fuel in the fuel storage unit (cartridge) 40 becomes empty (step S150), the user removes the fuel storage unit 40 and submits it in a predetermined method, and the manufacturer collects these fuel cartridges (step S150). S160). It is also possible to construct a recycling system that repeats the flow of filling the liquid fuel (step S170) and then selling the fuel cartridge to the user (step S180). As a result, material resources and energy resources can be saved, and the environmental load can be reduced.

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。
Hereinafter, another specific example of the fuel storage unit according to the present embodiment will be described.
FIG. 17A is a schematic cross-sectional view showing another specific example of the fuel storage unit according to the present embodiment, and FIG. 17B is a cross-sectional view taken along line AA ′.
FIG. 18 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. In the drawings subsequent to FIG. 17, the same elements as those described above with reference to the previous drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In this specific example, the second fuel storage unit 10 is provided on the first fuel storage unit 5. On the inner wall of the first fuel storage unit 5, a diffusion layer 137 is laid from the fuel path 15 in almost all other parts except the fuel window 35. The diffusion layer 137 is made of a porous or fibrous medium, like the medium filled in the second fuel storage unit 10. The liquid fuel is supplied to the second fuel storage unit 10 through the diffusion layer 137 via the fuel path 15. As illustrated in FIG. 17, the fuel path 15 may be provided only at one location near the center, or may be provided dispersed in several locations. As the opening shape, various shapes such as a circular shape, a square shape, a slit shape, and a polygonal shape can be appropriately employed.
The second fuel storage unit 10 is filled with a porous or fibrous medium, and as described above with reference to FIGS. 6 and 7, the liquid fuel is rapidly permeated and diffused over the entire surface of the fuel cell connection unit 23. Supply evenly.

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。   In this specific example, by laying the porous layer 137 over almost the entire inner peripheral wall of the first fuel storage unit 5, the fuel storage unit 40 (fuel cell) is installed in any direction with respect to the vertical direction. Even during the operation, some part of the diffusion layer 137 is in contact with the liquid fuel stored in the first fuel storage unit 5. That is, regardless of the orientation of the fuel cell, the liquid fuel stored in the first fuel storage unit 5 can be sucked out and supplied to the second fuel storage unit 10 for stable power generation. The liquid fuel can be used up to the end.

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。   Further, since the fuel window 35 is installed in the first fuel storage unit 5, the user can confirm the remaining amount of liquid fuel reliably and easily. The fuel storage unit may be fixedly provided in the fuel cell main body, or may be a cartridge type that is detachable from the fuel cell.

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。
FIG. 19A is a schematic diagram illustrating still another specific example of the fuel storage unit according to the present embodiment, and FIG. 19B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA ′.
Also in this specific example, the second fuel storage unit 10 is provided on the first fuel storage unit 5. And the porous body 135 protrudes from the 2nd fuel storage part 10 to the bottom face of the 1st fuel storage part 5 via the some fuel path 15 provided among these. These diffusers 135 are made of a porous or fibrous medium. These diffusers 135 are preferably provided in at least four corners of the first fuel storage unit 5.
Also in this specific example, the fuel storage unit 40 (fuel cell) is installed in any direction with respect to the vertical direction by extending the plurality of diffusers 135 to the bottom surface of the first fuel storage unit 5. Sometimes, the diffuser 135 extending from some fuel path 15 is in contact with the liquid fuel. As a result, the liquid fuel stored in the first fuel storage unit 5 is sucked out and supplied to the second fuel storage unit 10 for stable power generation regardless of the orientation of the fuel cell. However, the liquid fuel can be used up to the end.
Further, the user can reliably and easily check the remaining amount of fuel through the fuel window 35. This fuel storage section may also be provided fixed to the fuel cell main body, or may be a cartridge type that is detachable from the fuel cell.

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。
FIG. 20A is a schematic diagram illustrating still another specific example of the fuel storage unit according to the present embodiment, and FIG. 20B is a schematic cross-sectional view taken along line AA ′.
In this specific example, liquid fuel is supplied uniformly regardless of the orientation of the fuel cell by applying pressure to the partition plate 120 using the biasing force of the spring 140 provided in the first fuel storage unit 5. It can be used up to the end. Also in this specific example, by providing the fuel window 35 in the first fuel storage unit 5, the remaining amount of liquid fuel can be reliably and easily confirmed visually. This fuel storage unit may also be provided fixed to the fuel cell main body, or may be a detachable cartridge type.

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。
FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a specific example in which the slide shutter 125 is provided in the fuel storage unit 40 illustrated in FIG. 20. That is, FIG. 4A shows a state where the slide shutter 125 is open, and FIG. 5B shows a state where the slide shutter 125 is closed.
With such a structure, when power is not generated, fuel consumption can be prevented by closing the slide shutter 125, which is economical. Further, even when the cartridge-type fuel storage unit 40 is removed from the fuel cell, the liquid fuel can be prevented from evaporating.

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。
FIG. 22A is a schematic diagram illustrating a specific example of the first fuel storage unit 5 of the fuel storage unit according to this embodiment, and FIG. 22B is a schematic cross-sectional view taken along line AA ′.
In the case of this example, the first fuel storage unit 5 is a fuel cartridge, and the second fuel storage unit 10 is incorporated in the fuel cell main body. The first fuel storage unit 5 includes a supply mechanism similar to that shown in FIG. That is, the spring 140 provided in the first fuel storage unit 5 pushes up the partition plate 120, so that the liquid fuel is supplied and the fuel can be supplied constantly and stably regardless of the direction of the fuel cell. Moreover, the fuel window 35 is provided in the 1st fuel storage part 5, and the residual amount of fuel can be confirmed visually.
When not in use, the fuel path 15 of the cartridge-type fuel storage unit 5 is sealed with, for example, a plastic film, and when the fuel cell is attached to or after the fuel cell is attached, the plastic film is peeled off to start supplying fuel. Can be made.

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。
FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating a state in which the fuel cartridge illustrated in FIG. 22 is mounted on the fuel cell. In the case of this example, an on-off valve is provided on the fuel path side of the first fuel storage unit 5. This on-off valve is composed of a slide shutter 125. FIG. 23A shows an open state, and FIG. 23B shows a closed state.
By sliding the slide shutter 125, it is possible to control whether or not liquid fuel is supplied from the cartridge-type fuel storage unit 5 to the second fuel storage unit 10 attached to the fuel cell body, and to efficiently use the fuel. Can do.

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。
FIG. 24A is a schematic diagram illustrating still another specific example of the first fuel storage unit 5 of the fuel storage unit according to the present embodiment, and FIG. 24B is a schematic cross-sectional view taken along line AA ′. .
In this specific example, a diffusion layer 137 is laid on the inner wall of the cartridge-type first fuel storage unit 5, and liquid fuel is supplied through a diffuser 135 connected to the diffusion layer 137. The diffusion layer 137 and the diffuser 135 are each made of a porous or fibrous medium. The shape of the diffuser 135 is a convex shape, and the connecting portion of the opposing second fuel storage unit 10 is a concave shape, and fuel is supplied by fitting each of them together.

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。
FIG. 25 is a schematic diagram showing how the cartridge-type first fuel storage unit 5 shown in FIG. 22 is attached to and detached from the fuel cell body. That is, FIG. 25A shows a state where the first fuel storage unit 5 is attached to the fuel cell body, and FIG. 25B shows a state where the first fuel storage unit 5 is removed from the fuel cell body.
In a state where the fuel cell body is detached from the fuel cell body, it is possible to prevent evaporation of the liquid fuel by covering the convex diffuser 135 of the first fuel storage unit 5 with a cap or the like.

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。
FIG. 26A is a schematic diagram illustrating still another specific example of the first fuel storage unit 5 of the fuel storage unit according to the present embodiment, and FIG. 26B is a schematic cross-sectional view taken along line AA ′. .
In this specific example, a spring 140 extending in a direction parallel to the main surface is provided inside the first fuel storage unit 5. When the spring 140 presses the partition plate 120, the liquid fuel is always stably supplied to the second fuel storage unit 10 via the fuel path 15 regardless of the direction of the fuel cell. Further, the fuel path 15 is provided with an on-off valve 145 that can be controlled to open and close. Moreover, the fuel window 35 is provided in the 1st fuel storage part 5, and the residual amount of liquid fuel can be confirmed visually.

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。
FIG. 27 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the first fuel storage unit 5 shown in FIG. 26 is attached to the fuel cell main body. FIG. 4A shows a state where the on-off valve 145 is open, and FIG.
FIGS. 28A and 28B are schematic views of the cut surface taken along line AA ′ of FIG. 27A as viewed from above. FIG. 28A shows a state in which the on-off valve is open, and FIG. 28B shows a state in which it is closed. Respectively.
The on-off valve 145 is a disc provided with an opening 150 having the same shape as that of the fuel path 15. When the opening / closing valve 145 is rotated around the rotation shaft 152, the opening shape of the fuel path 15 and the opening 150 overlap each other. The supply of liquid fuel can be controlled. 24 to 26 show specific examples in which the fuel storage unit 5 is a cartridge type, the present invention is not limited to this, and the fuel storage unit 5 is fixedly provided in the fuel cell body. It may be.

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。   As described above, the fuel storage unit 40 according to the present embodiment can always supply fuel stably regardless of the orientation of the fuel cell, and the remaining amount of liquid fuel can be obtained without requiring extra power or space. You can check the amount. Furthermore, a cartridge type that is detachable from the fuel cell main body may be used.

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。
FIG. 29 is a schematic cross-sectional view illustrating a specific structure of a fuel cell that can be used in the embodiment of the invention.
That is, the fuel cell of this specific example includes a fuel storage unit 40 including a first fuel storage unit 5 and a second fuel storage unit 10, a fuel electrode side current collector 100, a fuel side gas diffusion layer 50, a fuel The electrode 130, the electrolyte plate 70, the oxidant electrode 80, the oxidant side gas diffusion layer 90, the oxidant side current collector 120, and the moisturizing sheet 160 are laminated in this order. These elements are accommodated in the anode-side casing 65, and the upper part is protected by the cathode-side casing 60. A fuel supply port 30 and a fuel window 35 are provided on the side surface of the anode-side housing portion 65. A tank filled with a liquid fuel such as methanol is connected to the fuel supply port 30, and the liquid fuel is supplied to the first fuel storage unit 5 through the fuel supply port 30. The fuel reservoir 40 has a structure similar to that described above with respect to FIG.

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。

CHOH(l)+HO(l) → CO(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。
Next, the power generation mechanism in the fuel cell of this example will be described.
First, the fuel electrode 130 side generates protons (H + ) and electrons (e ) by a half reaction based on an electrochemical reaction of methanol and water represented by the following formula (1).

CH 3 OH (l) + H 2 O (l) → CO 2 (g) ↑ + 6H + + 6e (1)

Here, the methanol spontaneously moves in the porous or fibrous medium filled in the second fuel storage unit 10 using the capillary phenomenon as a driving force, and the opening provided in the fuel electrode side current collector 100. (Not shown) and supplied to the fuel electrode 130 via the fuel-side gas diffusion layer 50.

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(O)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。

3/2O+6H+6e → 3HO (2)

なお、この電気化学反応により生じた水(HO)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。
Correspondingly, on the oxidant electrode 80 side, oxygen is taken into the fuel cell system from the moisturizing sheet 160, and oxygen (O 2 ) gas in the atmosphere is removed by a half reaction represented by the following formula (2). Electricity is generated by performing an electrochemical reaction with H + and e from the fuel side.

3 / 2O 2 + 6H + + 6e → 3H 2 O (2)

The water (H 2 O) generated by this electrochemical reaction passes through the electrolyte plate 70, moves to the fuel electrode 130, and is reused as fuel again in the half reaction based on the electrochemical reaction (1). It is possible.

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/100cm程度で、透湿度は4000g/m・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。
Here, specific examples of the material of the main part constituting this fuel cell are listed below.
First, the fuel supply port 30 is made of thermoplastic polyester, and the porous medium filled in the second fuel storage unit 10 is, for example, porous polyester. The air permeability of the film is, for example, about 2 seconds / 100 cm 3 . The moisture permeability can be formed by setting it to about 4000 g / m 2 · 24 h.
Further, the fuel electrode 130 can be formed using a platinum group element simple metal (for example, Pt, Ru, Rh, Ir, Oa, Pd, etc.), an alloy having a white metal element, or the like. Although it is desirable to use a Pt—Ru alloy having high resistance to carbon, it is not limited to this. Further, a supported catalyst using a conductive support such as a carbon material can be used as the material of the fuel electrode 130.
For example, a fluorine resin having a sulfonic acid group, a hydrocarbon resin having a sulfonic acid group, an inorganic material such as tungstic acid or phosphotungstic acid, and the like can be used for the electrolyte plate 70, but the electrolyte plate 70 is not limited thereto. On the other hand, the oxidant electrode 80 includes a conductive carrier such as a carbon material such as a simple substance of a platinum group element (for example, Pt, Ru, Rh, Ir, Os, Pd, etc.), an alloy containing the platinum group element. A supported catalyst using can also be used.

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。   The external dimensions of the fuel cell can be, for example, a plate shape having a length of about 75 mm × width: 60 mm × thickness: 5 mm.

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。   According to the present embodiment, in such a fuel cell, the fuel storage unit having the unique structure as described above with reference to FIGS. 1 to 28 is provided, so that the fuel is always stably supplied regardless of the direction of the fuel cell. And the filled liquid fuel can be used up. Moreover, by providing the fuel window 35, the remaining amount of liquid fuel can be confirmed visually and reliably.

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。
The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.
For example, the material, size, shape, arrangement relationship and the like of each element constituting the fuel cell and the fuel cell cartridge of the present invention include the gist of the present invention even if those skilled in the art have made appropriate changes. As long as it is included in the scope of the present invention.

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。   In addition, regarding the fuel window 35, those skilled in the art also appropriately determine the size, number, location, coloring, etc., or the shape, number, location, etc. of the fuel path, or the material, shape, etc. of each fuel storage section regarding the cartridge structure. Even modifications are included in the scope of the present invention as long as they include the gist of the present invention. Still further, the fuel used in the fuel cell is not necessarily limited to methanol, and can be, for example, ethanol, glucose, sugar, sucrose saccharides, and is not limited to liquid ones. A fuel using a solid fuel, a fluid fuel, a critical fluid fuel in a mixed state of a gas phase and a liquid phase, and the like are also included in the scope of the present invention. Furthermore, a device provided with an auxiliary power supply other than the fuel cartridge is also included in the scope of the present invention.

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。It is (a) sectional drawing showing the 1st specific example of the fuel cartridge concerning this embodiment, and (b) The top view of the A-A 'line. 図1(a)のB−B’線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 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。It is a schematic sectional drawing showing the basic composition of the fuel cell which can be used for this invention. 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。It is the schematic diagram which illustrated the supply path | route of the liquid fuel with respect to the mounting direction of the fuel cartridge concerning this embodiment. 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。It is the schematic diagram which illustrated the external appearance of the fuel cartridge concerning this embodiment. 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。FIG. 6 is a schematic diagram showing a change in the concentration of liquid fuel in a second fuel storage unit 10 that can be used in the fuel cartridge 40 according to the present embodiment. 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。FIG. 6 is a schematic diagram showing a change in the concentration of liquid fuel in another second fuel storage unit 10 that can be used in the fuel cartridge 40 according to the present embodiment. 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。FIG. 6 is a schematic diagram showing another second fuel storage unit 10 that can be used in the fuel cartridge 40 according to the present embodiment. 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。FIG. 6 is a schematic diagram showing another second fuel storage unit 10 that can be used in the fuel cartridge 40 according to the present embodiment. 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。It is a schematic diagram which illustrates the 1st specific example which the on-off valve provided in the fuel cartridge concerning this embodiment is opening and closing, (a) The state which is open, (b) The state which is closed is represented. . 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。FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 10, showing (a) an open state and (b) a closed state. 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。It is sectional drawing which illustrates the 2nd example in which the on-off valve provided in the fuel cartridge concerning this embodiment is opening and closing, (a) The state which is open, (b) The state which is closed is represented. . 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。13 is a flowchart corresponding to the usage state shown in FIGS. 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。It is sectional drawing showing the specific example of the usage pattern at the time of the attachment or detachment which can be used for the fuel cartridge concerning this embodiment. 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。It is a flowchart showing the usage condition of the fuel cartridge of the specific example of this invention. 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。It is a flowchart for demonstrating the recycling system using the usage type represented to FIG. 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。5A is a schematic diagram illustrating a second specific example of the fuel cartridge according to the present embodiment, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line A-A ′. 図17(a)のB−B’線断面図である。FIG. 18 is a sectional view taken along line B-B ′ of FIG. 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。It is (a) schematic diagram showing the 3rd specific example of the fuel cartridge concerning this embodiment, and (b) It is sectional drawing of A-A 'line. 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。It is (a) schematic diagram showing the 4th specific example of the fuel cartridge concerning this embodiment, and (b) Sectional drawing of the A-A 'line. 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。FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a third specific example in which an on-off valve provided in the fuel cartridge illustrated in FIG. 20 is opened and closed, showing (a) an open state and (b) a closed state. . 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。FIG. 9A is a schematic diagram illustrating a fifth specific example of the fuel cartridge according to the present embodiment, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line A-A ′. 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。It is sectional drawing with which the fuel cell was mounted | worn using the fuel cartridge of FIG. 22 mentioned above. 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。It is (a) schematic diagram showing the 6th specific example of the fuel cartridge which concerns on this embodiment, and (b) It is sectional drawing of A-A 'line. 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。FIG. 24 is a cross-sectional view in which the fuel cartridge 40 of FIG. 23 described above is detached from the fuel cell main body. 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。FIG. 8A is a schematic diagram illustrating a seventh specific example of the fuel cartridge 40 according to the present embodiment, and FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line A-A ′. 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。FIG. 27 is a sectional view in which the fuel cartridge of FIG. 26 described above is mounted on a fuel cell main body. 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。It is sectional drawing seen from the upper surface of the A-A 'line | wire of Fig.27 (a) mentioned above. 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。It is a schematic sectional drawing which illustrates the specific structure of the fuel cell which can be used for embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Fuel storage part 7 Mounting surface 10 Fuel storage part 15 Fuel path 20 Fuel storage part housing | casing 23 Fuel cell connection part 25 Cartridge housing | casing 30 Fuel supply port 35 Fuel window 40 Fuel cartridge 45 Fuel supply part 50 Fuel side gas diffusion layer 55 Oxygen introduction part 60 Cathode side casing part 65 Anode side casing part 70 Electrolyte plate 80 Oxidant electrode 90 Oxidant side gas diffusion layer 110 Guide rail 115 Knob 125 Slide shutter 130 Fuel electrode 135 Diffuser 137 Diffusion layer 145 Casing 140 Spring 145 On-off valve 150 Moisturizing sheet 150 Opening 152 Rotating shaft 154 Stopper 160 Moisturizing sheet

Claims (10)

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。
A fuel storage section for storing fuel;
A fuel supply unit for supplying fuel supplied from the fuel storage unit;
An oxygen introduction part for introducing oxygen from the outside;
A power generation unit that generates electric power from the fuel supplied from the fuel supply unit and oxygen supplied from the oxygen introduction unit;
With
The fuel storage unit
A first fuel storage unit having a cavity capable of storing liquid fuel, and having a transparent or translucent fuel window that allows the stored liquid fuel to be visually recognized from the outside;
Any one of the first fuel storage section extending between the first surface, the second surface opposite to the first surface, and the first surface and the second surface. And a second fuel storage unit that is continuously extended adjacent to each other and is filled with a medium that diffuses the liquid fuel supplied from the first fuel storage unit,
A plurality of fuel paths provided between the first fuel storage unit and the second fuel storage unit, and through which the liquid fuel passes;
A fuel cell comprising:
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。   2. The fuel path according to claim 1, wherein the fuel path is provided in each of the first surface, the second surface, and any one of the surfaces of the first fuel storage unit. The fuel cell as described. 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。
The cavity has a substantially rectangular parallelepiped shape,
3. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel path is provided adjacent to each of the corners of the substantially rectangular parallelepiped.
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。
A fuel storage section for storing fuel;
A fuel supply unit for supplying fuel supplied from the fuel storage unit;
An oxygen introduction part for introducing oxygen from the outside;
A power generation unit that generates electric power from the fuel supplied from the fuel supply unit and oxygen supplied from the oxygen introduction unit;
With
The fuel storage unit
A first fuel storage unit having a cavity capable of storing liquid fuel, and having a transparent or translucent fuel window that allows the stored liquid fuel to be visually recognized from the outside;
A second fuel storage unit filled with a medium for diffusing the liquid fuel supplied from the first fuel storage unit;
A fuel path provided between the first fuel storage unit and the second fuel storage unit and allowing the liquid fuel to pass therethrough;
Have
The fuel cell according to claim 1, wherein the first fuel storage unit further includes a porous or fibrous diffusion layer laid on the inner wall of the cavity and connected to the medium via the fuel path.
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。   5. The fuel cell cartridge according to claim 4, wherein the diffusion layer is laid over substantially the entire inner wall of the cavity excluding the fuel window. 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。
A fuel storage section for storing fuel;
A fuel supply unit for supplying fuel supplied from the fuel storage unit;
An oxygen introduction part for introducing oxygen from the outside;
A power generation unit that generates electric power from the fuel supplied from the fuel supply unit and oxygen supplied from the oxygen introduction unit;
With
The fuel storage unit
A first fuel storage unit having a cavity capable of storing liquid fuel, and having a transparent or translucent fuel window that allows the stored liquid fuel to be visually recognized from the outside;
A second fuel storage unit filled with a medium for diffusing the liquid fuel supplied from the first fuel storage unit;
A plurality of fuel paths provided between the first fuel storage unit and the second fuel storage unit, and through which the liquid fuel passes;
Have
The fuel cell according to claim 1, wherein the first fuel storage unit further includes a porous or fibrous diffuser protruding from each of the plurality of fuel paths into the cavity and connected to the medium.
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。   The fuel cell according to claim 6, wherein a tip of the diffuser reaches an inner wall of the cavity facing the fuel path. 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。
A fuel storage section for storing fuel;
A fuel supply unit for supplying fuel supplied from the fuel storage unit;
An oxygen introduction part for introducing oxygen from the outside;
A power generation unit that generates electric power from the fuel supplied from the fuel supply unit and oxygen supplied from the oxygen introduction unit;
With
The fuel storage unit
A first fuel storage unit having a cavity capable of storing liquid fuel, and having a transparent or translucent fuel window that allows the stored liquid fuel to be visually recognized from the outside;
A second fuel storage unit filled with a medium for diffusing the liquid fuel supplied from the first fuel storage unit;
A fuel path provided between the first fuel storage unit and the second fuel storage unit and allowing the liquid fuel to pass therethrough;
Have
The first fuel storage section partitions the cavity and is provided so as to be movable, and a biasing means that is provided on the opposite side of the fuel path from the partition and applies a pressing force to the partition. And a fuel cell.
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。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 8, wherein a scale is provided at or near the fuel window. 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。

A fuel cell cartridge comprising the fuel storage unit according to any one of claims 1 to 9, wherein the cartridge is detachable from the fuel supply unit.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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