JP2008192508A

JP2008192508A - 燃料電池

Info

Publication number: JP2008192508A
Application number: JP2007027019A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sarada; 孝史皿田; Takamasa Yanase; 考応柳▲瀬▼; Toru Ozaki; 徹尾崎; Tsuneaki Tamachi; 恒昭玉地; Kazutaka Yuzurihara; 一貴譲原; Fumiharu Iwasaki; 文晴岩崎; Noboru Ishizone; 昇石曽根
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2027-02-06
Also published as: JP5350595B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、使用後の燃料カートリッジ筐体を廃棄する際に燃料カートリッジ筐体と共に圧力センサを廃棄することがなく圧力センサを有効活用することである。
【解決手段】本発明は、発電に用いられる燃料を蓄える燃料カートリッジ筐体１と、燃料カートリッジ筐体１に接続され、燃料カートリッジ筐体１から供給される燃料によって発電する発電部２と、燃料カートリッジ筐体１内部の圧力を計測する圧力センサ３と、燃料カートリッジ筐体１と発電部２とを着脱自在に接続する第１接続部４とを備える。圧力センサ３は、発電部２に取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料カートリッジと発電部を有する燃料電池に関するものである。

従来、パーソナルコンピュータや携帯電話等の電子機器の電源として燃料電池を用いたものが知られている。その燃料電池には代表的なものとして気体燃料として水素ガスを使用する固体高分子型燃料電池（PEFC）がある。上記燃料電池を長時間にわたって連続運転する場合には途中で燃料電池に燃料を補給する必要がある。そこで従来では燃料電池に燃料を補給する方法として燃料の入った容器を燃料電池本体から取り外せるようなカートリッジにし、連続運転中に燃料がなくなると燃料電池からカートリッジを取り外し燃料の入った別のカートリッジ（燃料カートリッジ）に交換する方法がとられている。

ところで上記燃料電池を使用中に燃料カートリッジ内の圧力を測定し、内部の雰囲気を把握したい場合があり、燃料カートリッジ筐体に燃料カートリッジ内の物質量を測定するセンサを取り付けている。例えば、燃料カートリッジ内の圧力を検出する圧力センサを燃料カートリッジに設け燃料カートリッジ内の圧力の変化から燃料残量を検出する方法が知られている。（例えば、特許文献１参照）
また燃料電池カートリッジとして固体の反応用物質と液体の反応溶液を燃料カートリッジの内部で反応させて水素を発生させるものがある。このような燃料電池カートリッジにおいて、液体の反応溶液の残量を検出するために、当該反応溶液を収容した溶液容器の圧力を検出したい場合もあり、その場合は、燃料カートリッジにおける液体容器に圧力センサをつけることで溶液容器の圧力測定は可能である。
特開２００６−９９９８４号公報

燃料カートリッジは内部の燃料を全て消費した後は廃棄するものであり、圧力センサを燃料カートリッジ側に備えていると、燃料カートリッジと共に圧力センサも廃棄することになってしまう。このため、圧力センサが故障していないにもかかわらず、燃料カートリッジと共に圧力センサを廃棄しなければならず、圧力センサを有効活用することができなかった。

そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、燃料カートリッジと共に圧力センサを廃棄することなく、圧力センサを有効活用することができる燃料電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第1の態様は、発電に用いられる燃料を蓄える燃料カートリッジ筐体と、前記燃料カートリッジ筐体に接続され、前記燃料カートリッジ筐体から供給される前記燃料によって発電する発電部と、前記燃料カートリッジ筐体内部の圧力を計測する圧力センサと、前記燃料カートリッジ筐体と前記発電部とを着脱自在に接続する第１接続部とを備え、前記圧力センサは、前記発電部に取り付けられていることを特徴とする燃料電池にある。

かかる第1の態様では従来燃料カートリッジ筐体に取り付けてあった圧力センサが発電部に取り付けられているため、燃料カートリッジ筐体と発電部を第1接続部にて切り離した際に圧力センサを燃料カートリッジ筐体と共に廃棄することがなくなり圧力センサの有効活用をすることができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の燃料電池において、反応溶液を収納する溶液容器と、固体の反応用物質を収容するとともに前記反応溶液及び前記反応用物質を反応させて前記燃料を生成する反応室とを備え、前記燃料カートリッジ筐体側の第１部分及び前記発電部側の第２部分を有し、前記溶液容器から前記反応室に前記反応溶液を送る送液路と、前記第１部分と前記第２部分とを着脱自在に接続する第２接続部とを有し、前記圧力センサは、前記送液路内部の圧力を計測することを特徴とした燃料電池にある。

かかる第２の態様では溶液容器と反応室を有する燃料カートリッジ筐体において、溶液容器と反応室とを接続する送液路を燃料カートリッジ筐体側に属する第１部分と発電部側に属する第２部分とが分離されても、圧力センサが発電部側の第２部分に取り付けられているため、圧力センサを燃料カートリッジ筐体と共に廃棄することがなくなり圧力センサの有効活用をすることができる。

本発明の第３の態様は、第３の態様に記載の燃料電池において、前記第２部分に備えられ、前記反応室の圧力が所定の圧力よりも低くなった場合にのみ、前記溶液容器から前記反応室に前記反応溶液を送る開閉手段をさらに備えることを特徴とした燃料電池にある。

かかる第３の態様では、所定の圧力反応室の圧力が所定の圧力よりも低くなった場合にのみ、溶液容器から反応室に前記反応溶液を送る開閉手段が第２部分に備えられているため、燃料カートリッジ筐体と発電部を切り離して交換する際に、圧力センサのみならず開閉手段までも燃料カートリッジ筐体と共に廃棄することがなくなり、圧力センサと開閉手段の有効活用をすることができる。

本発明によれば、使用後の燃料カートリッジ筐体を廃棄する際に燃料カートリッジ筐体と共に圧力センサを廃棄することがなく圧力センサを有効活用することができる。

図１は本発明に係る燃料電池１００の一実施形態の概略構成図である。この燃料電池１００は発電に用いられる燃料を内部に収容した燃料カートリッジ筐体１と、発電部２と、発電部２に取り付けられた圧力センサ３と、接続部４から構成される。

発電部２は燃料を電気化学的に反応させて発電を行う起電部２１（図２参照）を収容している。第１接続部４は燃料カートリッジ筐体１と発電部２とを着脱自在に接続する。燃料カートリッジ筐体１内の燃料は接続部３を流通することによって発電部１へと送られる。
（第1実施形態）
図２は本発明に係る燃料電池１００の第１実施形態例の構成図である。以下図２に基づいて第１実施形態例を説明する。

燃料カートリッジ筐体１は内部に燃料容器１１を有しており、燃料容器１１は燃料１１１を収容している。燃料１１１には気体燃料や液体燃料があり、気体燃料の例としては水素、液体燃料の例としてはメタノールやメタノール水溶液を挙げることができる。燃料１１１は燃料容器１１と発電部２に収容される起電部２１とを接続する第1接続部４を介して起電部２１へと送られる。

起電部２１は集電体と触媒層によって構成されるアノード極と、同様に集電体と触媒層によって構成されるカソード極と、アノード極とカソード極との間に配置されたイオン交換膜によって構成される。アノード極では触媒層で燃料カートリッジから供給された気体燃料もしくは液体燃料から水素の陽イオンであるプロトンを発生させ、発生したプロトンは電解質膜を通ってカソード極に移動する。カソード極の触媒層で電解質膜を通り抜けたプロトンと空気中の酸素を反応させる。アノード極において水素がプロトンになることによって発生する電子はアノード集電体からカソード集電体に移動し、電流を得る。

ここで起電部２１は負圧の燃料１１１が供給されると大気圧以上の燃料１１１が供給された場合よりも発電電圧が大幅に低下する。そのため燃料容器１１は内部の燃料１１１が燃料残量の少ない状態まで減少しても燃料容器１１の内部圧力が大きく負圧にならない手段を備えると良い。

燃料１１１が気体燃料である場合には燃料１１１が燃料残量の少ない状態まで減少しても燃料容器１１の内部圧力が大きく負圧にならない手段として、燃料１１１を高圧の状態で燃料容器１１に充填するという手段を挙げることができる。燃料容器１１の内部の燃料１１１が減少すると、燃料１１１は燃料容器１１の内部圧力が大気圧と平衡圧の状態になるまでは陽圧を維持する。

さらに燃料１１１が液体燃料である場合には燃料１１１が燃料残量の少ない状態まで減少しても燃料容器１１の内部圧力が大きく負圧にならない手段として、燃料容器１１は可撓性を有する部材でできており、溶液容器が所定圧（具体的には大気圧）を受けるという手段を挙げることができる。燃料容器１１の内部の燃料１１１が減少すると燃料容器１１は燃料１１１が大気圧と平衡圧になるまで撓み燃料容器１１の体積が減少し、燃料容器１１の内部圧力は大気圧に保たれる。可撓性のある材料としてはポリプロピレン、PET、シリコーンゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム等が挙げられる。

さらに燃料１１１が液体燃料である場合には燃料１１１が燃料残量の少ない状態まで減少しても燃料容器１１の内部圧力が大きく負圧にならない手段として、SUSやアクリルやアルミニウムのような剛性を有する部材でできた筒状の燃料容器１１の一面をピストン状にし、燃料容器１１が所定圧（具体的には大気圧）を受けるという手段を挙げることができる。燃料容器１１の内部の燃料１１１が減少するとピストン面が燃料容器１１の内部圧力が大気圧と平衡圧になるまで燃料容器１１の内部容積を減少する方向に移動し、燃料容器１１の内部圧力は大気圧に保たれる。

さらに燃料１１１が液体燃料である場合には燃料１１１が燃料残量の少ない状態まで減少しても燃料容器１１の内部圧力が大きく負圧にならない手段として、SUSやアクリルやアルミニウムのような剛性を有する部材でできた燃料容器１１に燃料１１１と共に高圧気体を充填するという手段を挙げることができる。燃料容器１１の内部の燃料１１１が減少すると、燃料１１１は共に充填された気体の圧力が大気圧と平衡圧の状態になるまでは陽圧を維持する。

さらに第１接続部４は、燃料カートリッジ筐体１と発電部２が未接続時には流路を閉鎖する閉鎖手段をもっていても良い。閉鎖手段を設けることにより燃料カートリッジ筐体１と発電部２が未接続の状態で、燃料カートリッジ筐体１と起電部２１に対して外部からの物質の混入と、内容物の流出を防ぐことができる。

第１接続部４が未接続時に流路を閉鎖する手段としては接続時に物理的作用によって弁が開くという手段を挙げることができる。図３（ａ）は未接続時の第１接続部４の断面図、図３（ｂ）接続時の第１接続部４の断面図である。第１接続部４は雄側接続部４１と雌側接続部４２によって構成されている。また雄側接続部４１と雌側接続部４２は内部に接続部内流路４３があり、接続部内流路４３には弁体受け部４３１がある。雄側接続部４１と雌側接続部４２は内部にそれぞれ弁体４４と圧縮ばね４５と弁体Oリング４６とが設けられている。また弁体４４には弁体受け部４３１と干渉する弁体突出部４４１が設けられている。さらに雄側接続部４１には挿入部４１１が設けられ、雌側接続部４２には挿入部４１１を受け入れる受容部４２１が設けられている。挿入部４１１には接続Ｏリング４１２が設けられている。

図３（ａ）に基づき未接続時の作用について説明する。弁体４４は背面から圧縮ばね４５から力を受けており、弁体受け部４３１と弁体突出部４４１が干渉して弁体４４は固定される。弁体４４には弁体受け部４３１と弁体突出部４４１が接触している時に接続部内流路４３との間を密封するＯリング４６が取り付けられている。このため未接続時には弁体４４とＯリング４６によって接続部内流路は閉鎖される。

図３（ｂ）に基づき接続時の作用について説明する。雄側接続部４１と雌側接続部４２を接続すると、挿入部４１１が受容部４２１の内部に挿入され、挿入部４１１と受容部４２１の間を接続Ｏリング４１２が密封する。そしてさらに接続を深い状態にすることで雄側接続部４１と雌側接続部４２の弁体４４同士が押し合いそれぞれの弁体４４は弁体受け部４３１と弁体突出部４４１が離れる方向に移動する。弁体４４が移動するとＯリング４６が密封性を失い第１接続部４の内部を物質が貫通することを可能にする。

一方、発電部２には圧力センサ３が取り付けられている。圧力センサ３は圧力導入路３１を介して、燃料カートリッジ筐体１を発電部２から切り離した際に発電部２側にある第１接続部４の一部と接続される。第１接続部４は燃料容器１１の内部圧力をうけるため、圧力センサ３では燃料容器１１の内部圧力を検出できる。

上記のような構造の燃料電池１００は、燃料カートリッジ筐体１に圧力センサをとりつけることなく燃料カートリッジ筐体１内に収容される燃料溶液１１の内部圧力を検出することを可能にしながら、燃料カートリッジ筐体１を交換して廃棄する際に圧力センサ３を共に廃棄することがなく圧力センサ３を有効利用することが可能である。
（第２実施形態）
図４は本発明に係る燃料電池１００の第１実施形態例の構成図である。以下図４に基づいて第１実施形態例を説明する。なお、第１実施形態と同一または同一作用を示す部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。

燃料カートリッジ筐体１は内部には燃料容器１１の代わりに溶液容器１２と反応室１３を収容している。溶液容器１２には反応溶液１２１が収容されている。反応室１３には固体の反応用物質１３１が収容されており、反応室１３の内部では水素生成反応が生じる。燃料カートリッジ筐体１の内部で発生した水素は第１接続部４によって発電部２に収容される起電部２１に送られる。

溶液容器１２の内部にある反応溶液１２１は溶液容器１２と反応室１３を接続する送液路１４を介して反応室１３へと送液される。送液された反応溶液１２１は反応室１３の内部で反応用物質１３１と接触することにより水素生成反応を生じる。反応溶液１２１と反応用物質１３１の組み合わせの例としては触媒水溶液と（例えばりんご酸水溶液と水素化ホウ素ナトリウム）、水素貯蔵水溶液と固体触媒（例えば水素化ホウ素ナトリウム水溶液と白金）、水溶液と金属（例えば水とアルミニウム）がある。

溶液容器１２は内部に収容された反応溶液１２１の残量が減少するのに伴い反応溶液１２１の液体体積が変化する手段を設けていると良い。液体体積が変化する手段を設けることで溶液容器１２の内圧が極めて低くならずに円滑な送液及び水素生成反応をすることが可能になる。

反応溶液１２１の液体体積が変化する手段の例としては、溶液容器１２は可撓性を有する部材でできており、溶液容器１２が所定圧（具体的には大気圧）を受けるという手段を挙げることができる。反応溶液１２１の残量が減少すると溶液容器１２は反応溶液１２１が大気圧と平衡圧になるまで撓み反応溶液１２１の体積が変化する。可撓性のある材料としてはポリプロピレン、PET、シリコーンゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム等が挙げられる。

さらに反応溶液１２１の液体体積が変化する手段の例としては、SUSやアクリルやアルミニウムのような剛性を有する部材でできた筒状の溶液容器１２の一面をピストン状にし、溶液容器１２が所定圧（具体的には大気圧）を受けるという手段を挙げることができる。反応溶液１２１の残量が減少するとピストン面が反応溶液１２１の圧力が大気圧と平衡圧になるまで撓み反応溶液１２１の体積が変化する。

さらに反応溶液１２１の液体体積が変化する手段の例としては、SUSやアクリルやアルミニウムのような剛性を有する部材でできた溶液容器１２に反応溶液１２１と共に高圧の気体を充填するという手段が挙げられる。反応溶液１２１の残量が減少すると、気体の圧力と反応溶液１２１の圧力が平衡圧になるまで高圧の気体が膨張し反応溶液１２１の体積が変化する。

送液路１４には送液路１４の一部分が燃料カートリッジ筐体１から着脱自在に接続できる第２接続部１４１が設けられている。燃料カートリッジ筐体１が発電部２から外されると送液路１４は、燃料カートリッジ筐体１側にあり溶液容器１２と接続している第1部分１４２と、発電部側にある第２部分１４３とに、第２接続部１４１によって切り分けられる。

また第２接続部１４１は第１接続部４と同様に内部の流路が燃料カートリッジ筐体１と発電部２が未接続時には閉鎖される手段をもっていても良い。閉鎖手段を設けることにより燃料カートリッジ筐体１と発電部２が未接続の状態で、溶液容器１２と反応室１３に対して外部からの物質の混入と、内容物の流出を防ぐことができる。

上記のような構成の燃料電池１００では、燃料カートリッジ筐体１の内部に収容される溶液容器１２の内部圧力を検出することを可能にしながら、燃料カートリッジ筐体１を交換して廃棄する際に溶液容器１２と反応室１３内に外部からの物質の混入と内容物の外部への漏洩を防止しつつ、圧力センサ３を共に廃棄することがなく圧力センサ３を有効利用することが可能である。
（第３実施形態）
図５は本発明に係る燃料電池１００の第３実施形態例の構成図である。以下図５に基づいて第３実施形態例を説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一または同一作用を示す部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。

第３実施形態に係る燃料電池１００は、図６に示した送液路１４の第２部分１４３において圧力導入路３１が接続する箇所と反応室１３との間に、反応室１３の圧力が溶液容器１２から反応室１３へ反応溶液１２１の供給を開始する条件に用いられる所定圧を下回った場合にのみ溶液容器１２から反応室１３に反応溶液１２１を送る開閉手段５を有したものである。

開閉手段５には、所定圧力が反応溶液１２１の内部圧力である場合には、反応室１３の圧力が溶液容器１２の内部圧力よりも低くなったときに反応溶液１２１の送液を可能にする逆止弁５１である。

図６は逆止弁５１の１例を示した断面図である。図６（ａ）は開弁状態の逆止弁５１、図６（ｂ）は閉弁状態の逆止弁５１である。逆止弁５１は送液管５１１の内部に流路５１２が形成されている。流路５１２中には、内部に貫通孔が形成されており図中の左側の溶液容器側から図中の右側の反応室側に向かって流路の断面積が順次減少する構造になっている可撓性を有する部材でできた逆止弁体５１３が取り付けられている。可撓性を有する部材の例としてはブチルゴム、二トリルゴム等のゴム材やPETやシリコーンなどがあげられる。逆止弁体５１３の溶液容器側には送液管５１１に部分的に埋設された固定部５１４がある。固定部５１４により反応溶液１２１が移動しても逆止弁体５１３は反応溶液１２１に流されることはなくその場にとどまる。図中の矢印は反応溶液の流れる方向である。

図６（ａ）を用いて開弁状態の作用を説明する。溶液容器１２の内部圧力が反応室１３の内部圧力よりも高い状況では、逆止弁体５１３は溶液容器側から圧力を受けて反応室側へと撓んで貫通孔がひろがり反応溶液１２１は貫通孔を通り抜け反応室側へと送液される。

図６（ｂ）を用いて閉弁状態の作用を説明する。溶液容器１２の内部圧力が反応室１３の内部圧力よりも低い状況では反応溶液１２１は反応室側から溶液容器側へと移動しようとするが、逆止弁体５１３は反応室側から圧力を受けて溶液容器側へと撓んで貫通孔が狭まり流路５１２を閉じる。このため溶液容器１２の内部圧力が反応室１３の内部圧力よりも高い状況では反応溶液１２１は反応室１３へ送液されない。

上記のような構成の燃料電池１００では、圧力センサ３が発電部３に取り付けられると共に逆止弁５１が送液路１４の発電部２に収容される第２部分４３に取り付けられているため、反応溶液１２１が反応室１３から溶液容器１２に逆流することなく安定な水素生成反応を可能としながら、溶液容器１２の内部圧力を検出することが可能であり、かつ燃料カートリッジ筐体１を交換して廃棄する際に溶液容器１２と反応室１３内に外部からの物質の混入と内容物の外部への漏洩を防止しつつ、圧力センサ３のみならず逆止弁５１も共に廃棄せずに有効利用することが可能である。
（第４実施形態）
図７は本発明に係る燃料電池１００の第４実施形態例の構成図である。以下図７に基づいて第４実施形態例を説明する。なお、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態と同一または同一作用を示す部材には同一符号を付して重複する説明は省略する。

第３実施形態に係る燃料電池１００は、反応室１３の内部圧力が溶液容器１２から反応室１３へ反応溶液１２１の供給を開始する条件に用いられる所定圧を下回った場合にのみ開弁状態になる圧力調整弁５２（図７及び図８参照）を開閉手段５として備える。所定圧は大気圧やばね圧力がある。開閉手段５と第１接続部４とを接続し開閉手段５に反応室１３の内部圧力をあたえる水素導入路５３を具備する。

図８は圧力調整弁５２の１例を示した断面図である。

図８に示すように、圧力調整弁５２は、基体５２１に穿たれた貫通部５２２の基体５２１の厚さ方向の両側を塞ぐように可撓性のシートからなり基体５２１の厚さ方向に撓むことが可能である第１の圧力変形部５２３ａ及び第２の圧力変形部５２３ｂが設けられる。また、第１の圧力変形部５２３ａ及び第２の圧力変形部５２３ｂに挟まれた貫通部５２２の空間は、基体５２１の厚さ方向の中間に設けられた仕切部材５２４により区分けされる。第１の圧力変形部５２３側が第１の流路５２５ａ、第２の圧力変形部５２４側が第２の流路５２５ｂとなる。第１の流路５２５ａ及び第２の流路５２５ｂはそれぞれ基体５２１の平面方向に延びており、これら第１の流路５２５ａと第２の流路５２５ｂは、仕切部材５２４に穿たれた貫通孔５２６からなる連通路５２７を介して連通されている。また第１の圧力変形部５２３ａの流路５２５との相対する側は水素導入路５３と連通される。

また、貫通部５２２の第１の圧力変形部５２３ａ及び第２の圧力変形部５２３ｂの間の空間には、第１の圧力変形部５２３ａ及び第２の圧力変形部５２４ｂに連結されながら共に厚さ方向に移動する弁部材５２８が設けられている。弁部材５２８は、第１の圧力変形部５２３ａ及び第２の圧力変形部５２３ｂを連結すると共に連通路５２７を貫通して配置された連結部５２８ａと連結部５２８ａの第１の圧力変形部５２３ａ側に設けられて連通路５２７を開閉可能な弁体５２８ｂを設けている。

ここで、基体５２１に設けられた貫通部５２２の形状は特に限定されないが、第１の圧力変形部５２３ａ及び第２の圧力変形部５２３ｂの変形の容易さや耐久性を考慮すると円筒形状が好ましく、本実施形態では円筒形状としている。また、仕切部材５２４に設けられた貫通孔５２６の形状も特に限定されないが、本実施形態では断面円形の貫通孔５２６としている。さらに、弁部材５２８の連結部５２８ａ及び弁体５２８ｂの形状も特に限定されないが、本実施形態では円筒棒状の連結部５２８ａに円盤状の弁体５２８ｂが一体的に設けられた形状とした。

また、基体５２１、仕切部材５２４の材質も特に限定されないが、製造の容易さやコスト面を考慮すると各種プラスチックを用いるのが好ましい。一方、第１の圧力変形部５２３ａ及び第２の圧力変形部５２３ｂは、圧力を受けて変形可能であり接触する流体を透過せず且つ耐久性のある材質であれば特に限定されないが、製造の容易さやコスト面を考慮すると、各種ゴム材や各種プラスチックシートを用いることが可能である。

なお、第１の圧力変形部５２３ａ及び第２の圧力変形部５２３ｂと弁部材５２９との連結は接着や熱融着、超音波溶着などを用いて行えばよい。また、図８では、第１の圧力変形部５２３ａ及び第２の圧力変形部５２３ｂの内側に弁部材５２８を接合した状態となっているが、例えば、弁体５２８ｂの外縁部に第１の圧力変形部５２３ａが接合されるように設けてもよい。また、連通路５２７には連結部５２８ａが貫通状態で存在するため、第１の流路５２５ａと第２の流路５２５ｂとを連通する際の流路抵抗を考慮して貫通孔５２６及び連結部５２８ａの寸法を設計する必要がある。

このような圧力調整弁５２の動作を以下に説明する。

圧力調整弁５２は、第１の圧力変形部５２３ａは水素導入路５３から反応室１３の圧力を受け、第２の圧力変形部５２３ｂの外側に、例えば大気圧やばねによって圧力を受けるように配置する。第１の流路５２５ａと第２の流路５２５ｂの何れか一方を、溶液容器１２に連通する送液路１４に連結すると共に、他方を反応室１３に連通する送液路１４である燃料需要側への流路へ連結して使用する。

上記のような使用状態において、反応室１３の内部圧力が、第２の圧力変形部５２３ｂが受ける大気圧より高い状態においては、図８（ｂ）に示すように、第１の圧力変形部５２３ａ及び第２の圧力変形部５２３ｂは弁部材５２８と共に図中上方に移動して弁体５２８ｂが仕切部材５２４に当接して連通路５２７が閉じられた状態になり、第１の流路５２５ａと第２の流路５２５ｂとの連通が遮断された状態になり、反応溶液１２１の送液は停止される。

一方、反応室１３の内部圧力が、第２の圧力変形部５２３ｂが受ける大気圧より低い状態となると、図８（ａ）に示すように、第１の圧力変形部５２３ａ及び第２の圧力変形部５２３ｂは弁部材５２８と共に図中下方に移動して弁体５２８ｂが仕切部材５２４から離間して連通路５２７が開かれた状態になり、第１の流路５２５ａと第２の流路５２５ｂとの連通は確保され、反応溶液１２１が送液される。

上記のような構成の燃料電池１００では、圧力調整弁５２は送液路１４の発電部２に収容される第２部分４３に取り付けられているため、反応溶液１２１の圧力が大気圧よりも低いときにのみ溶液容器１２から反応室１３へ送液され安定な水素生成反応を可能としながら、燃料カートリッジ筐体１に圧力センサをとりつけることなく溶液容器１２の内部圧力を検出することが可能である。また、燃料カートリッジ筐体１を交換して廃棄する際に溶液容器１２と反応室１３内に外部からの物質の混入と内容物の外部への漏洩を防止しつつ、圧力センサ３のみならず圧力調整弁５２も共に廃棄せずに有効利用することが可能である。

本発明に係る燃料電池の一実施形態の概略構成図である。本発明に係る燃料電池の第１実施形態の構成図である。図２の第１接続部の閉鎖手段を説明するための機構図である。本発明に係る燃料電池の第２実施形態の構成図である。本発明に係る燃料電池の第３実施形態の構成図である。図５の逆止弁を説明するための機構図である。本発明に係る燃料電池の第４実施形態の構成図である。図７の逆止弁を説明するための機構図である。

符号の説明

１…燃料カートリッジ筐体、２…発電部、３…圧力センサ、４…第１接続部、５…開閉手段、１１…燃料容器、１２…溶液容器、１３…反応室、１４…送液路、２１…起電部、３１…圧力導入路、４１…雄側接続部、４２雌側接続部、４３…接続部内流路、４４…弁体、４５…圧縮ばね、４６…Ｏリング、５１…逆止弁、５２…圧力調整弁、５３…水素導入路、１００…燃料電池、１１１…燃料、１２１…反応溶液、１３１…反応用物質、１４１…第２接続部、１４２…第１部分、１４３…第２部分、４１１…挿入部、４１２…接続Ｏリング、４２１…受容部、４３１…弁体受け部、４４１…弁体突出部、５１１…送液管、５１２…流路、５１３…逆止弁体、５１４…固定部、５２１…基体、５２２…貫通部、５２３ａ…第１の圧力変形部、５２３ｂ…第２の圧力変形部、５２４…仕切部材、５２５ａ…第１の流路、５２５ｂ…第２の流路、５２６…貫通孔、５２７…連通路、５２８…弁部材、５２８ａ…連結部、５２８ｂ…弁体、矢印…反応溶液の流れる方向

Claims

発電に用いられる燃料を蓄える燃料カートリッジ筐体と、
前記燃料カートリッジ筐体に接続され、前記燃料カートリッジ筐体から供給される前記燃料によって発電する発電部と、
前記燃料カートリッジ筐体内部の圧力を計測する圧力センサと、
前記燃料カートリッジ筐体と前記発電部とを着脱自在に接続する第１接続部とを備え、
前記圧力センサは、前記発電部に取り付けられていることを特徴とする燃料電池。
前記燃料カートリッジ筐体は、反応溶液を収納する溶液容器と、固体の反応用物質を収容するとともに前記反応溶液及び前記反応用物質を反応させて前記燃料を生成する反応室とを備え、
前記燃料カートリッジ筐体側の第１部分及び前記発電部側の第２部分を有し、前記溶液容器から前記反応室に前記反応溶液を送る送液路と、
前記第１部分と前記第２部分とを着脱自在に接続する第２接続部とを有し、
前記圧力センサは、前記送液路内部の圧力を計測することを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
前記第２部分に備えられ、前記反応室の圧力が所定の圧力よりも低くなった場合にのみ、前記溶液容器から前記反応室に前記反応溶液を送る開閉手段をさらに備えることを特徴とした請求項２に記載の燃料電池。