JP2008130240A

JP2008130240A - 燃料容器及び発電装置

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Publication number: JP2008130240A
Application number: JP2006310083A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Kurita; 章央栗田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2026-11-16
Also published as: JP5082400B2

Abstract

【課題】燃料の排出及び燃料補給をスムーズに行うことができる燃料容器及び発電装置を提供する。
【解決手段】燃料容器１は、燃料１０が貯蔵された燃料貯蔵部１１と、燃料貯蔵部１１に設けられて、燃料１０を用いて発電を行う発電モジュール４又は燃料貯蔵部１１内に燃料１０を補給する燃料補給装置７に着脱自在である第一の接続部２及び第二の接続部３と、を備える。第一の接続部２と第二の接続部３とは、燃料容器１の長手方向中央部において点対称となるように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料の排出及び燃料の補給を行うことのできる燃料容器、及び燃料容器から供給される燃料を用いて発電を行う発電モジュールを備えた発電装置に関する。

近年では、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、腕時計、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子手帳等といった小型電子機器がめざましい進歩・発展を遂げている。電子機器の電源として、アルカリ乾電池、マンガン乾電池といった一次電池又はニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、リチウムイオン電池といった二次電池が用いられている。ところが、一次電池及び二次電池は、エネルギーの利用効率の観点から検証すると、必ずしもエネルギーの有効利用が図られているとは言えない。そのため、今日では、一次電池及び二次電池の代替えのために、高いエネルギー利用効率を実現できる燃料電池についての研究・開発が盛んに行われている。

携帯機器に使用する燃料電池においては、燃料を供給するために予め燃料を封入した燃料カートリッジを、燃料電池本体に接続して行うことが一般的に知られている。燃料カートリッジとしては、液体燃料を保持する容器と、容器内に配置され、そこへ液体燃料の少なくとも一部分を吸い上げて排出することのできるウィッキング構造体と、ウィッキング構造体に連結されて容器を貫く燃料出口と、容器内に空気を流入させる空気入口とを備えた技術がある（例えば、特許文献１参照）。燃料出口の開口部にはシールキャップでシールされており、燃料を使用後、その燃料出口のシールされた膜を通して燃料を注入し、燃料カートリッジをリサイクルしている。
特開２００３−１０９６３３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の燃料カートリッジは、毛管作用によって燃料出口まで燃料を吸い上げている。このため、燃料カートリッジの姿勢が傾いてもウィッキング構造体が常に燃料に接触するためには、ウィッキング構造体を複雑にしなければならなかった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、簡易な構造で燃料の排出をスムーズに行うことができる燃料容器及び発電装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、燃料が貯蔵された燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部に設けられて、前記燃料を用いて発電を行う発電モジュール又は前記燃料貯蔵部内に燃料を補給する燃料補給装置に着脱自在である第一の接続部及び第二の接続部と、を備え、
前記第一の接続部には、燃料排出口兼燃料補給口が設けられ、前記第二の接続部には、燃料補給口兼燃料排出口が設けられていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の燃料容器において、
前記第一の接続部及び前記第二の接続部には、前記燃料貯蔵部の内と外とに貫通する複数の貫通孔がそれぞれ形成され、
前記第一の接続部の前記複数の貫通孔及び前記第二の接続部の前記複数の貫通孔のうちの一方が、前記燃料貯蔵部内の燃料を前記発電モジュールに排出する際の前記燃料排出口とされ、前記複数の貫通孔のうちの前記一方のうちの一つが前記燃料補給装置から燃料を補給する際の前記燃料補給口とされ、前記複数の貫通孔のうち前記一方のうちの別の一つが前記燃料貯蔵部内の空気を排出する空気排出口とされることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載の燃料容器において、
前記燃料排出口、前記燃料補給口及び前記空気排出口には、前記燃料貯蔵部の外から内への燃料の流入を許容し、前記燃料貯蔵部の内から外への燃料の流出を阻止する逆止弁が設けられていることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１に記載の燃料容器において、
前記燃料貯蔵部には、前記燃料の後端に高粘性追従体が設けられていることを特徴とする。

請求項５の発明は、発電装置において、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料容器と、前記燃料容器から供給される燃料を用いて発電を行う発電モジュールとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、第一の接続部及び第二の接続部は、発電モジュールや燃料補給装置にそれぞれ接続して兼用できるので、使用し易く、燃料の発電モジュールへの排出及び燃料貯蔵部内への燃料補給をスムーズに行うことができる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されないものとする。
図１〜図３は、燃料容器１をその長手方向に沿って切断した際の側断面図であり、図１は燃料容器１が燃料を排出孔から排出している時、図２は図１の後で燃料補給をしている時、図３は図２の燃料補給後に再度燃料を別の排出孔から排出する場合を示している。
燃料容器１は、内部に空洞からなる燃料貯蔵部１１を有する長尺な四角筒状をなし、燃料貯蔵部１１に燃料１０が貯蔵されている。燃料１０は、化学燃料単体、あるいは化学燃料と水との混合物であり、化学燃料としては、例えばメタノール、エタノール等のアルコール類やエーテル類或いはガソリンといった水素原子を含む化合物を使用することができる。本実施の形態では、燃料貯蔵部１１に貯蔵されたメタノールと水とが均一に混合した混合物が化学反応材料として用いられる。

燃料容器１は、透明又は半透明をなした部であって、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル等の材料から構成されている。
燃料容器１の長手方向一端面１aには、その端面１aから外側に突出するとともに端面１aを貫通して燃料１０が貯蔵される空間となる燃料貯蔵部１１に連通し、後述する発電モジュール４や燃料補給装置７（図４参照）に接続自在な第一の接続部２が凸状に形成されている。また、燃料容器１の長手方向他端面１bには、その端面１bから外側に突出するとともに端面１bを貫通して燃料１０が貯蔵された燃料貯蔵部１１に連通し、発電モジュール４や燃料補給装置７に接続自在な第二の接続部３が凸状に形成されている。第一の接続部２及び第二の接続部３は、燃料容器１の長手方向中央部において点対称となるように設けられている。第一の接続部２及び第二の接続部３は、同様の構造をなしており、第一の接続部２及び第二の接続部３ともに、燃料貯蔵部１１内から外への燃料１０の排出及び燃料貯蔵部１１外から内への燃料１０の補給を行うことができる。

第一の接続部２には、燃料貯蔵部１１内の燃料１０を排出する排出口であるとともに燃料貯蔵部１１内への燃料１０の補給を行う補給口を兼用する第一の貫通孔２１と、燃料貯蔵部１１内の燃料１０を排出する排出口であるとともに燃料貯蔵部１１内の空気の放出を行う空気放出口を兼用する第二の貫通孔２２とが凸状頭頂部に左右に設けられている。
第一の貫通孔２１と燃料貯蔵部１１との間に、第一の接続部２を通って燃料貯蔵部１１の内から外に不要に燃料１０や空気が排出するのを阻止する第一の逆止弁２３が嵌め込まれている。第二の貫通孔２２と燃料貯蔵部１１との間に、第一の接続部２を通って燃料貯蔵部１１の内から外に不要に燃料１０が排出するのを阻止する第二の逆止弁２４が嵌め込まれている。
具体的には、第一の逆止弁２３は可撓性・弾性を有する材料をダックビル状に形成したダックビル弁であり、第一の逆止弁２３はそのダックビル状の先端を燃料貯蔵部１１の内側に向けた状態で第一の貫通孔２１に嵌め込まれている。
第一の逆止弁２３には、後述の発電モジュール４に設けられた燃料排出管２５や燃料補給装置７に設けられた燃料補給管２７が挿入される孔であるとともに燃料貯蔵部１１の内と外を連通する挿入孔２３１が予め設けられている。
第二の逆止弁２４は、第一の逆止弁２３と同様のダックビル弁であり、発電モジュール４の燃料排出管２５や燃料補給装置７の空気排出管２９が挿入される孔であるとともに燃料貯蔵部１１の内と外を連通する挿入孔２４１が予め設けられている。

第二の接続部３には、燃料貯蔵部１１内の燃料１０を排出する排出口であるとともに燃料貯蔵部１１内への燃料１０の補給を行う補給口を兼用する第三の貫通孔３１と、燃料貯蔵部１１内の燃料１０を排出する排出口であるとともに燃料貯蔵部１１内の空気の放出を行う空気放出口を兼用する第四の貫通孔３２とが凸状頭頂部に左右に設けられている。第三の貫通孔３１と燃料貯蔵部１１との間に、第二の接続部３を通って燃料貯蔵部１１の内から外に不要に燃料１０や空気が排出するのを阻止する第三の逆止弁３３が嵌め込まれている。第四の貫通孔３２と燃料貯蔵部１１との間に、第二の接続部３を通って燃料貯蔵部１１の内から外に不要に燃料１０が排出するのを阻止する第四の逆止弁３４が嵌め込まれている。
第三の逆止弁３３は、第一の逆止弁２３と同様のダックビル弁であり、発電モジュール４の燃料排出管２５や燃料補給装置７の燃料補給管２７が挿入される孔であるとともに燃料貯蔵部１１の内と外を連通する挿入孔３３１が予め設けられている。
第四の逆止弁３４は、第二の逆止弁２４と同様のダックビル弁であり、発電モジュール４の燃料排出管２５や燃料補給装置７の空気排出管２９が挿入される孔であるとともに燃料貯蔵部１１の内と外を連通する挿入孔３４１が予め設けられている。

第一の逆止弁２３及び第三の逆止弁３３は互いに同一形状、同一寸法であり、後述するように互いに同じ機能を有しており、第二の逆止弁２４及び第四の逆止弁３４互いに同一形状、同一寸法であり、後述するように互いに同じ機能を有している。
第一の逆止弁２３、第二の逆止弁２４、第三の逆止弁３３及び第四の逆止弁３４は、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）やブチルゴム等の可撓性・弾性を有する材料が好ましく、一般的にブチルゴムは高分子の弾性材料の中では低いガス透過性を示すため、より小さいサイズの部品を作るためには実用においてブチルゴムを選択することが好ましい。また、第一の逆止弁２３、第二の逆止弁２４、第三の逆止弁３３及び第四の逆止弁３４は機械的な複雑構造を持たないため、容積を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。

燃料１０の後端部には、高粘性液体１２が設けられている。高粘性液体１２は、燃料１０に対して互いに不溶性又は難溶性の材料であり、具体的にはポリブテン，流動パラフィン，スピンドル油等の鉱油類やジメチルシリコン油，メチルフェニルシリコン油等のシリコン油類等が好ましい。燃料１０は、高粘性液体１２によって第一の接続部２及び第二の接続部３のいずれか一方と接触し、他方と接触しないように偏って配置されている。つまり、高粘性液体１２は、第一の接続部２及び第二の接続部３のいずれか一方側が燃料１０で満たされるとともに他方側が空気で満たされるように燃料貯蔵部１１を２つに仕切っている。高粘性液体１２は、粘度が高いために燃料容器１の内壁にしっかり密着しているので、燃料容器１の姿勢を傾けただけでは変形や移動することはない。

燃料貯蔵部１１内に燃料１０が第一の貫通孔２１及び第二の貫通孔２２から排出されるか或いは第三の貫通孔３１及び第四の貫通孔３２から排出されると、燃料１０の後端部が変位して、高粘性液体１２の後ろ側に位置する燃料貯蔵部１１内の空間が拡張されて、この空間内の圧力が燃料容器１外の圧力に対して負圧になるため、第三の貫通孔３１及び第四の貫通孔３２から或いは第一の貫通孔２１及び第二の貫通孔２２から、高粘性液体１２の後ろ側に位置する燃料貯蔵部１１内に空気が進入する。ここで、高粘性液体１２と燃料１０との間では、高粘性液体１２の後ろ側の空間内の圧力に対して負圧になるので、高粘性液体１２が、燃料１０の排出に伴い変位する燃料１０の後端部に引き寄せられて密着するように変位する。
したがって、高粘性液体１２は、燃料１０の後端部に常に位置しており、燃料１０と高粘性液体１２との間には、空気等が大きな隙間がないため、燃料容器１の姿勢を傾けても、燃料１０が常に、第一の貫通孔２１及び第二の貫通孔２２に接しているか、或いは第三の貫通孔３１及び第四の貫通孔３２に接しているので燃料容器１の姿勢によらず燃料１０を速やかに排出することができる。

燃料貯蔵部１１内の第一の接続部２側に燃料１０が充填されていれば、燃料貯蔵部１１の内部は燃料１０の内圧によって、第一の逆止弁２３の挿入孔２３１の周囲では挿入孔２３１を閉じる方向に力が加わるよう設計されているので第一の逆止弁２３の挿入孔２３１から不要に燃料貯蔵部１１の外に漏洩することがない。
また、燃料排出管２５又は燃料補給管２７が挿入孔２３１に挿入されて第一の逆止弁２３の挿入孔２３１の周囲が変形しても、第一の逆止弁２３の弾性復元力のために元の形状に戻ろうとするため燃料排出管２５又は燃料補給管２７の周囲に隙間が作られないので燃料１０が挿入孔２３１から不要に燃料貯蔵部１１の外に漏洩することがない。
このため、図１に示すように、発電モジュール４の燃料排出管２５が第一の逆止弁２３に挿入された場合には、燃料貯蔵部１１から第一の接続部２、燃料排出管２５を介して発電モジュール４へと燃料１０が排出される。
逆に、図３に示すように、第一の逆止弁２３に燃料排出管２５が挿入されずに、第二の接続部３側に燃料排出管２５が接続されている場合に、燃料貯蔵部１１内に貯留されている燃料１０の量が燃料貯蔵部１１内で低減することによって生じる負圧に応じて燃料貯蔵部１１の外から空気が燃料貯蔵部１１内外の圧力差を緩衝するように挿入孔２３１を介して進入するように設定されている。また、第一の逆止弁２３に燃料補給管２７が挿入されずに、図２に示すように、第二の接続部３側に燃料補給管２７が接続されている場合に、燃料貯蔵部１１内の燃料１０が燃料貯蔵部１１の内から外に漏れないように防止している。
また、第一の逆止弁２３は、図２における第三の逆止弁３３のように、第一の逆止弁２３に、燃料補給装置７の燃料補給管２７が挿入された場合には、燃料補給管２７から第一の接続部２を介して燃料貯蔵部１１へと燃料１０が補給することができる。

燃料貯蔵部１１内の第一の接続部２側に燃料１０が充填されていれば、第二の逆止弁２４が燃料貯蔵部１１の内部は燃料１０の内圧によって、挿入孔２４１の周囲では挿入孔２４１を閉じる方向に力が加わるよう設計されているので挿入孔２４１から不要に燃料貯蔵部１１の外に漏洩することがない。
また、燃料排出管２５又は空気排出管２９が挿入孔２４１に挿入されて第二の逆止弁２４の挿入孔２４１の周囲が変形しても、第二の逆止弁２４の弾性復元力のために元の形状に戻ろうとするため燃料排出管２５又は空気排出管２９の周囲に隙間が作られないので燃料１０が挿入孔２４１から不要に燃料貯蔵部１１の外に漏洩することがない。
このため、図１に示すように、発電モジュール４の燃料排出管２５が第二の逆止弁２４に挿入された場合には、燃料貯蔵部１１から第一の接続部２、燃料排出管２５を介して発電モジュール４へと燃料１０が排出される。
逆に、図３に示すように、第二の逆止弁２４に燃料排出管２５が挿入されずに、第二の接続部３側に燃料排出管２５が接続されている場合に、燃料貯蔵部１１内に貯留されている燃料１０の量が燃料貯蔵部１１内で低減することによって生じる負圧に応じて燃料貯蔵部１１の外から空気が燃料貯蔵部１１内外の圧力差を緩衝するように挿入孔２４１を介して進入するように設定されている。また、第二の逆止弁２４に空気排出管２９が挿入されずに、図２に示すように、第二の接続部３側に燃料補給管２７及び空気排出管２９が接続されている場合に、燃料貯蔵部１１内の燃料１０が燃料貯蔵部１１の内から外に漏れないように防止している。
また、第二の逆止弁２４は、図２における第四の逆止弁３４のように、空気排出管２９が第二の逆止弁２４に挿入された場合には、燃料貯蔵部１１内の圧力を保持するため、排出された燃料１０の量に応じた空気を空気排出管２９から第二の接続部３を介して燃料貯蔵部１１内に供給することができる。

燃料貯蔵部１１内の第二の接続部３に燃料１０が充填されていれば、燃料貯蔵部１１の内部は燃料１０の内圧によって、第三の逆止弁３３の挿入孔３３１の周囲では挿入孔３３１を閉じる方向に力が加わるよう設計されているので第三の逆止弁３３の挿入孔３３１から不要に燃料貯蔵部１１の外に漏洩することがない。
また、燃料排出管２５又は燃料補給管２７が挿入孔３３１に挿入されて第三の逆止弁３３の挿入孔２３１の周囲が変形しても、第三の逆止弁３３の弾性復元力のために元の形状に戻ろうとするため挿入孔３３１に挿入された燃料排出管２５又は燃料補給管２７の周囲に隙間が作られないので燃料１０が挿入孔３３１から不要に燃料貯蔵部１１の外に漏洩することがない。
このため、図３に示すように、第三の逆止弁３３に、燃料排出管２５が挿入された場合には、燃料貯蔵部１１から第二の接続部３、燃料排出管２５を介して発電モジュール４へと燃料１０が排出される。
逆に、図１に示すように、第三の逆止弁３３に燃料排出管２５が挿入されずに、上記第一の接続部２側に燃料排出管２５が接続されている場合に、燃料貯蔵部１１内に貯留されている燃料１０の量が燃料貯蔵部１１内で低減することによって生じる負圧に応じて燃料貯蔵部１１の外から空気が燃料貯蔵部１１内外の圧力差を緩衝するように挿入孔３３１を介して進入するように設定されている。また、第一の接続部２側に燃料補給管２７が接続され、第三の逆止弁３３に燃料補給管２７が挿入されていない場合に、燃料貯蔵部１１内の燃料１０が燃料貯蔵部１１の内から外に漏れないように防止している。
また、第一の逆止弁２３は、図２に示すように、燃料補給装置７の燃料補給管２７が第三の逆止弁３３に挿入された場合には、燃料補給管２７から第二の接続部３を介して燃料貯蔵部１１へと燃料１０が補給することができる。このとき、燃料１０は、高粘性液体１２の後ろ側の燃料貯蔵部１１に供給されることになる。

燃料貯蔵部１１内に燃料１０が充填されていれば、第四の逆止弁３４が燃料貯蔵部１１の内部は燃料１０の内圧によって、挿入孔３４１の周囲では挿入孔３４１を閉じる方向に力が加わるよう設計されているので挿入孔３４１から不要に燃料貯蔵部１１の外に漏洩することがない。
また、燃料排出管２５又は空気排出管２９が挿入孔３４１に挿入されて第四の逆止弁３４の挿入孔３４１の周囲が変形しても、第四の逆止弁３４の弾性復元力のために元の形状に戻ろうとするため燃料排出管２５又は空気排出管２９の周囲に隙間が作られないので燃料１０が挿入孔２４１から不要に燃料貯蔵部１１の外に漏洩することがない。
このため、図３に示すように、発電モジュール４の燃料排出管２５が第四の逆止弁３４に挿入された場合には、燃料貯蔵部１１から第二の接続部３、燃料排出管２５を介して発電モジュール４へと燃料１０が排出される。
逆に、図１に示すように、第四の逆止弁３４に燃料排出管２５が挿入されずに、第一の接続部２側に燃料排出管２５が接続されている場合に、燃料貯蔵部１１内に貯留されている燃料１０の量が燃料貯蔵部１１内で低減することによって生じる負圧に応じて燃料貯蔵部１１の外から空気が燃料貯蔵部１１内外の圧力差を緩衝するように挿入孔３４１を介して進入するように設定されている。また、第一の接続部２側に燃料補給管２７及び空気排出管２９が接続され、第四の逆止弁３４に空気排出管２９が挿入されていない場合に、燃料貯蔵部１１内の燃料１０が燃料貯蔵部１１の内から外に漏れないように防止している。

そして、図２に示すように燃料１０の充填が完了したら、図３に示すように、燃料容器１を１８０度回転して、第二の接続部３の第三の逆止弁３３の挿入孔３３１及び第四の逆止弁３４の挿入孔３４１にそれぞれ燃料排出管２５を挿入して、挿入孔３３１及び挿入孔３４１から燃料１０を排出することができる。したがって、燃料１０の排出に伴い燃料１０の後端部及び高粘性液体１２は、図１の時とは逆に、第一の接続部２側から第二の接続部３側に変位する。したがって、燃料１０が排出され、高粘性液体１２が第二の接続部３側に移動すれば、燃料補給管２７により第一の接続部２の第一の貫通孔２１から燃料貯蔵部１１内に燃料１０を補給し、燃料補給に伴い燃料貯蔵部１１の圧力が上昇することを緩衝するために空気排出管２９により第一の接続部２の第二の貫通孔２２から燃料貯蔵部１１内の空気を排出することができる。このように燃料１０を補給されると、燃料容器１を再び１８０度回転して図１に示すように、燃料１０の後端部に常に高粘性液体１２が位置する状態で、燃料容器１の姿勢に拘わらず安定して燃料１０を繰り返し排出することができる。

以上のように、第一の接続部２の第一の逆止弁２３、第二の逆止弁２４、第二の接続部３の第三の逆止弁３３及び第四の逆止弁３４は全て同様の逆止弁で、発電モジュール４の二つの燃料排出管２５、燃料補給装置７の燃料補給及び空気排出管２９のいずれとも接続可能であり、燃料貯蔵部１１内から外への燃料１０の排出、燃料貯蔵部１１内への空気の流入、燃料貯蔵部１１内への燃料１０の補給及び燃料貯蔵部１１内から外への空気の放出を行うことができる。

次に、上記燃料容器１の使用例について説明する。
第一の接続部２側から発電モジュール４側へと燃料１０を排出する場合には、図１に示すように、例えば第一の接続部２の第一の貫通孔２１及び第二の貫通孔２２を燃料排出部として使用することができる。具体的には、第一の接続部２の第一の逆止弁２３及び第二の逆止弁２４に発電モジュール４の燃料排出管２５をそれぞれ差し込む。これによって各逆止弁２３，２４の挿入孔２３１，２４１が押し開かれて各燃料排出管２５が燃料貯蔵部１１内に挿入される。そして、燃料排出管２５によって第一の逆止弁２３及び第二の逆止弁２４が開いた状態にされると、燃料排出管２５内に燃料１０が流れ込み、発電モジュール４側へと燃料１０が移動する。燃料貯蔵部１１から燃料１０が排出されると、高粘性液体１２は、第二の接続部３側から第一の接続部２側に移動するとともに燃料貯蔵部１１内の燃料１０の容積は減少し、この減少に伴って燃料貯蔵部１１内の圧力が低下し、第三の逆止弁３３及び第四の逆止弁３４が開いて、第一の逆止弁３３及び第二の逆止弁３４から燃料１０が排出される。このようにして燃料貯蔵部１１内の圧力が高くなりすぎて燃料容器１が破損することを防止している。

燃料貯蔵部１１内の燃料１０がある程度減少した場合又は全て排出された場合で、第二の接続部３側から燃料１０を補給する際には、図２に示すように、例えば第二の接続部３の第三の貫通孔３１を燃料補給部として使用し、第四の貫通孔３２を空気排出部として使用することができる。具体的には、第二の接続部３の第三の逆止弁３３に燃料補給装置７の燃料補給管２７を差し込み、第四の逆止弁３４に空気排出管２９を差し込む。これによって各逆止弁３３，３４の挿入孔３３１，３４１が押し開かれて燃料補給管２７及び空気排出管２９が燃料貯蔵部１１内に挿入される。そして、燃料補給管２７によって第三の逆止弁３３が開いた状態にされると、燃料補給管２７を介して燃料貯蔵部１１内の高粘性液体１２の後端に燃料１０が流れ込み、燃料貯蔵部１１内へと燃料１０が移動する。また、このとき同時に空気排出管２９によって第四の逆止弁３４が開いた状態にされると、空気排出管２９を介して燃料貯蔵部１１内から外に空気が排出されて、燃料貯蔵部１１内の圧力調整がなされる。
なお、この燃料１０の補給時に、第一の逆止弁２３及び第二の逆止弁２４は、各挿入孔２３１，２４１が閉じられており燃料貯蔵部１１内の燃料１０が外に漏れない。

燃料貯蔵部１１内に燃料１０がある程度増加した場合又は満タンとなった場合で、第二の接続部３側から発電モジュール４に燃料１０を排出する際には、図３に示すように、例えば第二の接続部３の第三の貫通孔３１及び第四の貫通孔３２を燃料排出部として使用することができる。具体的には、燃料容器１を図２の状態から上下反転させて、第三の逆止弁３３及び第四の逆止弁３４に発電モジュール４の燃料排出管２５をそれぞれ差し込む。これによって各逆止弁３３，３４の挿入孔３３１，３４１が押し開かれて各燃料排出管２５が燃料貯蔵部１１内に挿入される。そして、燃料排出管２５によって第三の逆止弁３３及び第四の逆止弁３４が開いた状態にされると、燃料排出管２５内に燃料１０が流れ込み、発電モジュール４側へと燃料１０が移動する。燃料貯蔵部１１から燃料１０が排出されると、高粘性液体１２は、第一の接続部２側から第二の接続部３側に移動するとともに燃料貯蔵部１１内の燃料１０の容積は減少し、この減少に伴って燃料貯蔵部１１内の圧力が低下し、第一の逆止弁２３及び第二の逆止弁２４が開いて、第三の逆止弁３３及び第四の逆止弁３４から燃料１０が排出される。このようにして燃料貯蔵部１１内の圧力が高くなりすぎて燃料容器１が破損することを防止している。

燃料貯蔵部１１内の燃料１０がある程度減少した場合又は全て排出された場合で、第一の接続部２側から燃料１０を補給する際には、例えば第一の貫通孔２１を燃料補給部として使用することができ、第二の貫通孔２２を空気排出部として使用することができる。具体的には、第一の逆止弁２３に燃料補給管２７を差し込み、第二の逆止弁２４に空気排出管２９を差し込む。これによって上述のように燃料貯蔵部１１内から発電モジュール４へと燃料１０が移動する。

以上のようにして、第一の接続部２と第二の接続部３に、発電モジュール４又は燃料補給装置７を適宜接続することによって高粘性液体１２の位置を燃料補給前の位置とほぼ変えることなく燃料１０の排出及び燃料１０の補給を繰り返し行うことができる。
燃料１０の燃料排出口と燃料補給口を、第一の接続部２と第二の接続部３のうちの一方の貫通孔のみで兼用しようとすると、高粘性液体１２は粘度が高いので燃料１０を補給の際に一旦排出口近くにある高粘性液体１２を燃料１０で押して反対側まで移動させるために大きな力が必要であったが、上述した補給を行うことで簡便で且つ比較的小さい力で燃料１０を補給することができる。

なお、上記説明では、始めに第一の接続部２から燃料１０を排出させた後、第二の接続部３から燃料１０を補給し、その後、第二の接続部３から燃料１０を排出し、さらに第一の接続部２から燃料１０を補給するといった順序で使用するとしたが、この順序に限られるものではなく、第一の接続部２から常に燃料１０の排出を行い、第二の接続部３から常に燃料１０の補給を行うものとしても良いし、その逆であっても良いし、さらには、順序不同で使用しても良い。

また、燃料補給時に、第一の逆止弁２３は燃料補給管２７に接続され、第二の逆止弁２４は空気排出管２９に接続されるとしたが、第一の逆止弁２３を空気排出管２９に接続し、第二の逆止弁２４を燃料補給管２７に接続しても良い。同様に、第三の逆止弁３３は燃料補給管２７に接続され、第四の逆止弁３４は空気排出管２９に接続されるとしたが、第三の逆止弁３３を空気排出管２９に接続し、第四の逆止弁３４を燃料補給管２７に接続しても良い。

図４は、本発明に係る燃料容器１及び発電モジュール４を備えた発電装置１００の基本構成を示したブロック図である。
発電モジュール４は、燃料容器１から供給された燃料１０を改質する改質部５と改質部５によって改質された燃料１０を使用して発電する発電セル６とを有している。改質部５は、気化器５１、水蒸気改質反応器５２、選択酸化反応器５４から構成されている。気化器５１、水蒸気改質反応器５２、及び選択酸化反応器５４はシリコン、アルミニウム合金やガラスなどからなる小型の基板に形成された溝に液体を流して、この液体を加熱することで気化させるかあるいは液体の少なくとも一部に化学反応を引き起こさせるマイクロリアクタとして機能するものである。

燃料容器１の第一の接続部２又は第二の接続部３から燃料排出管２５を介して排出された燃料１０は、まず気化器５１に供給される。気化器５１では、供給された燃料１７が加熱されて気化（蒸発）し、メタノール及び水（水蒸気）の改質ガスとなって水蒸気改質反応器５２に供給される。

水蒸気改質反応器５２では、気化器５１で気化した燃料１０から水素及び二酸化炭素が生成される。具体的には、化学反応式（１）のように、気化器５１で改質ガスとされたメタノールと水蒸気が反応して二酸化炭素及び水素が生成される。
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂＋ＣＯ₂ ・・・（１）

水蒸気改質反応器５２では、生成された二酸化炭素及び水素の一部から化学反応式（２）のように、一酸化炭素が生成される。
Ｈ_２＋ＣＯ_２→Ｈ₂O＋ＣＯ・・・（２）
水蒸気改質反応器５２で生成された水蒸気、一酸化炭素、二酸化炭素及び水素は選択酸化反応器５４に供給される。

選択酸化反応器５４では、水蒸気改質反応器５２から供給された改質ガスに含まれる一酸化炭素を選択的に酸化させて改質ガス中から一酸化炭素が除去される。具体的には、水蒸気改質反応器５２から供給された改質ガスの中に含まれる少量の一酸化炭素と、選択酸化反応器５４に取り込まれた外気中の酸素とが反応して二酸化炭素が生成される。
２ＣＯ＋Ｏ₂→２ＣＯ₂ ・・・（３）

このように、改質部５の気化器５１、水蒸気改質反応器５２、及び選択酸化反応器５４の各反応器での化学反応を経ることによって生成された改質ガスには、一酸化炭素がほとんど含まれず、水素及び二酸化炭素の純度が非常に高い。なお、選択酸化反応器に水素とそれ以外の無害の副生成物とに分離できる機構が設けられていればその副生成物を排出するようにしても良い。水素及び二酸化炭素の純度の高い改質ガスは、その後、発電セル６に供給される。

発電セル６は、触媒微粒子が付着した燃料極（カソード）と、触媒微粒子が付着した空気極（アノード）と、燃料極と空気極との間に介挿されたフィルム状のイオン伝導膜とを備えている。そして、燃料極には選択酸化反応器５４からの水素を含む混合気が供給され、空気極には、大気中の酸素が供給される。

燃料極に水素が供給されると、電気化学反応式（４）のように、触媒が担持された電極上において水素原子が水素イオンと電子に分離し、水素イオンがイオン伝導膜を通じて空気極へ伝導し、燃料極から電子が取り出される。なお、選択酸化反応器から供給された改質ガスのうち二酸化炭素は、反応に寄与せずに外部へ放出される。
Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^−- ・・・（４）

一方、空気極に酸素が供給されると、イオン伝導膜を通過した水素イオンと、酸素と、電子とが反応して水が生成される。
２Ｈ⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^−-→Ｈ₂Ｏ・・・（５）
発電セル６で以上のような電気化学反応が起こることによって、電気エネルギーが生成される。また、このように生成された水は、再び気化器５１や発電セル６の燃料極に供給される。また、その他未反応の水素は二酸化炭素等の生成物とともに燃料極から排気されるが、排気された水素は気化器５１等で加熱する際に使用する燃焼器に供給される。

以上のように、燃料容器１から、第一の接続部２又は第二の接続部３、燃料排出管２５を介して発電モジュール４に燃料１０が排出され、発電モジュール４で電気エネルギーが生成され、生成された電気エネルギーによって発電装置１００に接続された電子機器が駆動する。

以上、本発明の実施の形態によれば、燃料容器１の長手方向中央部において点対称となるように第一の接続部２と第二の接続部３とが配置されているので、各接続部２，３にそれぞれ発電モジュール４や燃料補給装置７を装着することにより、燃料１０の発電モジュール４への排出及び燃料１０の補給を行うことができる。また、各接続部２，３は、発電モジュール４や燃料補給装置７にそれぞれ接続でき兼用することができるので、いずれの接続部２，３に発電モジュール４又は燃料補給装置７を接続しても良く、使用し易い。よって、燃料１０の発電モジュール４への排出及び燃料貯蔵部１１内への燃料補給をスムーズに行うことができる。また、複数種類の部品を使用することなく、単純な構造で容易に製造でき製造面でも好ましい。
第一〜第四の貫通孔２１，２２，３１，３２のうち一つが燃料排出部とされ、一つが燃料補給部とされ、一つが空気排出部とされるので、第一〜第四の貫通孔２１，２２，３１，３２のうち所定の貫通孔に発電モジュール４や、燃料補給装置７を接続することで、発電モジュール４への燃料１０の排出や燃料貯蔵部１１の燃料補給をすることができ、また、燃料貯蔵部１１内の空気を排出することができる。

なお、上記実施の形態では、第一の接続部２に第一の逆止弁２３と第二の逆止弁２４とを設け、第二の接続部３に第三の逆止弁３３と第四の逆止弁３４とを設け、各接続部２，３に二つの逆止弁２３，２４，３３，３４を設けるとしたが、燃料補給装置７の燃料補給管２７側を二重管等で配管することにより、燃料補給装置７側に空気抜きの構造を備えることができる場合には、各接続部２，３に空気排出用のための貫通孔が必要ないので、第一の接続部２に形成した二つの貫通孔２１，２２のうちいずれか一つとしても良いし、第二の接続部３に形成した二つの貫通孔３１，３２のうちいずれか一つとしても良い。
また、各接続部２，３には三つ以上の逆止弁及びその逆止弁に対応した貫通孔を設けても構わない。

燃料容器１をその長手方向に沿って切断した際の側断面図であり、燃料使用時を示している。燃料容器１をその長手方向に沿って切断した際の側断面図であり、燃料補給時を示している。燃料容器１をその長手方向に沿って切断した際の側断面図であり、燃料補給後に再度燃料を使用する場合を示している。発電装置１００の基本構成を示したブロック図である。

符号の説明

２第一の接続部
３第二の接続部
４発電モジュール
７燃料補給装置
１０燃料
１１燃料貯蔵部
２１第一の貫通孔
２２第二の貫通孔
３１第三の貫通孔
３２第四の貫通孔
２３第一の逆止弁
２４第二の逆止弁
３３第三の逆止弁
３４第四の逆止弁
１００発電装置

Claims

燃料が貯蔵された燃料貯蔵部と、
前記燃料貯蔵部に設けられて、前記燃料を用いて発電を行う発電モジュール又は前記燃料貯蔵部内に燃料を補給する燃料補給装置に着脱自在である第一の接続部及び第二の接続部と、を備え、
前記第一の接続部には、燃料排出口兼燃料補給口が設けられ、前記第二の接続部には、燃料補給口兼燃料排出口が設けられていることを特徴とする燃料容器。
前記第一の接続部及び前記第二の接続部には、前記燃料貯蔵部の内と外とに貫通する複数の貫通孔がそれぞれ形成され、
前記第一の接続部の前記複数の貫通孔及び前記第二の接続部の前記複数の貫通孔のうちの一方が、前記燃料貯蔵部内の燃料を前記発電モジュールに排出する際の前記燃料排出口とされ、前記複数の貫通孔のうちの前記一方のうちの一つが前記燃料補給装置から燃料を補給する際の前記燃料補給口とされ、前記複数の貫通孔のうち前記一方のうちの別の一つが前記燃料貯蔵部内の空気を排出する空気排出口とされることを特徴とする請求項１に記載の燃料容器。
前記燃料排出口、前記燃料補給口及び前記空気排出口には、前記燃料貯蔵部の外から内への燃料の流入を許容し、前記燃料貯蔵部の内から外への燃料の流出を阻止する逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の燃料容器。
前記燃料貯蔵部には、前記燃料の後端に高粘性追従体が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の燃料容器。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料容器と、前記燃料容器から供給される燃料を用いて発電を行う発電モジュールとを備えたことを特徴とする発電装置。