JP4508539B2 - Fuel supply cartridge, fuel cell device, and fuel supply method - Google Patents

Fuel supply cartridge, fuel cell device, and fuel supply method Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池用の燃料供給カートリッジと、それを有する燃料電池装置と、燃料電池への燃料供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機に代表される携帯型電子機器において、多機能化に伴う消費電力の増大が顕著であり、従来使用されてきた二次電池では性能の限界に近づきつつある。そこで、二次電池に代わる電力供給源として、より大容量化が可能な燃料電池に対する期待が高まっている。
【０００３】
燃料電池を動作させるためには燃料を供給する必要があるので、別電源を要するポンプによって燃料を圧送したり、別電源を使用しない場合には毛細管現象を利用して燃料を燃料電池に送り込んだりする方法が考案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０５−２１７５９０号公報
【特許文献２】
特開平０７−１７６３１１号公報
【特許文献３】
特表２００２−５１６４６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記した燃料供給方式のうち、ポンプを用いる方法では、燃料電池の他にポンプ駆動用の電源が必要であり、二重の駆動源が必要で構成が複雑であり、発電セルを含めた燃料電池装置全体の規模が大きくなるという問題がある。一方、毛細管現象を利用する方法では、燃料供給の効率が十分でないために発電効率が落ちるという問題がある。このように、携帯電子機器に適した燃料電池の効率的な燃料供給方法は未だ確立されていない。
【０００６】
また、燃料電池の動作原理上、発電に伴う水分の発生は回避できない。特に、携帯電子機器の場合には、使用者が衣服や鞄に収納して携帯することが前提になっているため、衣服や鞄等を濡らすことなく水を機器外に容易に排出する構成にすることは困難である。従って、水を燃料電池から効率よく回収して保持する手段が求められている。
【０００７】
そこで本発明の目的は、別電源を必要とせず燃料電池へ効率よく燃料を供給することができるとともに、燃料電池から排出される水を効率よく回収することもできる燃料電池用の燃料供給カートリッジと、それを有する燃料電池装置と、燃料電池への燃料供給方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料電池用の燃料供給カートリッジは、燃料電池に供給するための燃料と気体とを封入する容器を有し、気体の圧力を利用して燃料を圧送可能であることを特徴とする。
【０００９】
さらに、燃料と気体とを封入し、燃料の供給口を有する燃料室と、燃料電池から排出された水を収容可能であり、水の取入口を有する水回収室と、燃料室内の燃料の減少に応じて水回収室内を負圧にする圧力調整機構とを有することが好ましい。その一例としては、圧力調整機構は、燃料室内と水回収室内にそれぞれ設けられている１対のピストンと、両ピストンが連動するようにこれらを連結する連結ロッドとを有していてもよい。その場合、燃料室内のピストンは燃料室内の燃料と気体の境界に位置し、気体の圧力によって燃料室内のピストンが前進し、燃料室内の燃料を押し出すとともに、連結ロッドにより連結されているもう１つのピストンが連動して後退することによって、水回収室内の圧力が低下する構成であってもよい。さらに、容器の少なくとも一部が透明な材料からなり、両ピストンの少なくとも一方の位置を視認して燃料と水の少なくとも一方の量を検知可能であることが好ましい。
【００１０】
このような構成の燃料電池用の燃料供給カートリッジによると、燃料室と水回収室とが一体化された容器を有し、燃料室内の、燃料とはピストンを隔てた空間内に気体を高圧充填することによって、気体の圧力を利用した燃料の圧送が可能であるとともに、この燃料圧送を行うピストンが、水回収室に配置されたもう１つのピストンに連結ロッドを介して連結されているため、水回収室内を負圧にして、燃料電池の発電における化学反応に伴って生成された水を水回収室内に取り入れることが可能である。
【００１１】
本発明の燃料電池装置は、前記したいずれかの構成の燃料供給カートリッジと、燃料供給カートリッジが接続された燃料電池とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の燃料電池への燃料供給方法は、燃料電池用の燃料供給カートリッジ内の燃料を、燃料とともに容器内に封入されている気体の圧力を利用して圧送することを特徴とする。
【００１３】
さらに、燃料供給カートリッジの燃料室内の燃料を、燃料室内に封入されている気体の圧力を利用して圧送すると同時に、燃料供給カートリッジの水回収室内を負圧にして、燃料電池から排出された水を取り入れることが好ましい。その場合、気体の圧力によって燃料室内のピストンを前進させて燃料室内の燃料を圧送すると同時に、燃料室内のピストンと連動する水回収室内のピストンを後退させて水回収室内を負圧にして、燃料電池から排出された水を取り入れてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態の燃料電池装置の概略図を示しており、図２は、その燃料供給カートリッジ１を示している。本実施形態の燃料電池装置は、燃料電池２に燃料供給カートリッジ１が装着されたものである。
【００１６】
燃料電池２は、発電を行う発電セル３を本体とし、発電セル３に燃料を供給するための燃料供給部４と、発電によって発電セル３において生成された水を排出するための水排出部５とを有している。発電セル３には、電極６と、発電に用いられる酸素を取り込むための大気吸入口７が設けられている。燃料供給部４には燃料吸入口４ａが、水排出部５には水排出口５ａがそれぞれ設けられている。なお、この燃料電池２は、従来より公知の構成を含めて、いかなる構成であってもよく、現時点では、燃料としては、水素、メタノール、ガソリン、天然ガス等が考えられている。
【００１７】
本実施形態の燃料供給カートリッジ１は、容器８内に燃料室９と水回収室１０が区画形成されている。燃料室９内にはピストン１１が、水回収室１０内にはピストン１２がそれぞれ配設され、それぞれシリンダ状に構成されている。ピストン１１とピストン１２は、連結ロッド１３によって連結され、互いに連動するようになっている。燃料室９内と水回収室１０内は、連結ロッド１３が貫通する貫通孔１４を除いて隔壁１５によって隔絶されており、貫通孔１４は連結ロッド１３によって実質的に塞がれているため、両室９，１０間の流体の出入りは不可能な状態である。連結ロッド１３は、可撓性を有しているが伸縮不可能であり、必要以上に撓むことはなく貫通孔１４を介して両室９，１０間を進退可能な程度の剛性を有している。すなわち、一方のピストン（例えばピストン１１）が移動すると、連結ロッド１３はその移動量と等しい量だけ移動して、他方のピストン（例えばピストン１２）も等量だけ移動する構成であり、連結ロッド１３は、一方のピストンの移動量を吸収することなく他方のピストンにそのまま伝達するように、必要以上の変形はしない。
【００１８】
燃料室９には燃料供給口９ａが設けられ、この燃料供給口９ａには、通常は閉じており外方へ向かう圧力が加わったときにのみ開く逆止弁１６が配設されている。水回収室１０には水取入口１０ａと大気開放口１０ｂが設けられ、水取入口１０ａには、通常は閉じており、逆止弁１６とは逆に内方へ向かう圧力が加わったときにのみ開く逆止弁１７が配設されている。通常は、燃料室９は密閉され、水回収室１０は大気開放口１０ｂを除いて密閉されている。この燃料供給カートリッジ１は、使用前の状態において、燃料室９のピストン１１よりも燃料供給口９ａ側に、燃料電池２に供給すべき所定の燃料１８が封入され、ピストン１１の反対側には圧縮状態の気体１９が封入されており、水回収室１０内には、大気開放口１０ｂを介して入ってくる大気以外に何も注入されておらず、ピストン１２は水取入口１０ａに密着した位置にある。なお、気体１９は、後述するようにピストン１１に圧力を加えるためのものであって、その種類等を問わず、いかなる気体であってもよい。もちろん空気であってもよい。
【００１９】
このような構成の燃料供給カートリッジ１が、図１に示すように燃料電池２に装着され、燃料供給口９ａが逆止弁１６を介して燃料吸入口４ａに接続され、水取入口１０ａが逆止弁１７を介して水排出口５ａに接続されている。
【００２０】
次に、この燃料電池装置を携帯電子機器等に装着した場合の燃料供給方法について説明する。
【００２１】
図３（ａ）に示すように、図１に示す燃料電池装置を携帯電話機等の携帯電子機器２０（要部のみを図示）に装着し、電極６を携帯電子機器２０の導通手段２０ａに接続する。この状態で、燃料電池２が作動して電極６および導通手段２０ａを介して携帯電子機器２０に電力を供給することによって、携帯電子機器２０が様々な機能を行うことができる。そして、燃料電池２による発電のために、気体１９がピストン１１を押して燃料供給カートリッジ１から燃料電池２への燃料供給が行われ、燃料室９内の燃料１８が減少してくる。一方、発電によって生成された水２１が、発電セル３から水排出部５に排出される。
【００２２】
そして、図３（ｂ）に示すように、気体１９の膨張に伴って、逆止弁１６を介して燃料１８を圧送しつつピストン１１が前進すると、連結ロッド１３が連動することによって、ピストン１２が後退して、水回収室１０内が負圧になる。そのため、燃料電池２の水排出部５内の水２１が、逆止弁１７を介して燃料供給カートリッジ１の水回収室１０内に吸引される。こうして、燃料１８の減少と水２１の吸引とによって、燃料室９と水回収室１０の圧力が均衡しピストン１１，１２および連結ロッド１３は安定するように作動する。すなわち、燃料室９と水回収室１０の圧力を均衡させるように、圧力調整機構であるピストン１１，１２および連結ロッド１３が移動することによって、燃料１８の減少に同期して、排出された水２１の回収が行われる。前記の通り、一時的には、燃料室９と水回収室１０の圧力が均衡してピストン１１，１２および連結ロッド１３は安定しようとするものの、燃料供給用カートリッジ１から燃料電池２への燃料１８の供給が続行すると、ピストン１１，１２および連結ロッド１３は移動し続け、燃料１８の減少と水２１の回収がさらに進行する。その状態が図３（ｃ）に示されている。
【００２３】
以上説明した通り、本実施形態によると、燃料１８とともに燃料室９内に圧縮状態で封入されている気体１９の膨張によって、別電源を必要とせずに燃料１８を燃料電池２に供給することができる。しかも、燃料１８が減少するのに合わせて気体１９の膨張およびピストン１１の前進が行われるので、必要に応じて良好な効率で十分な燃料供給が行える。さらに、この燃料供給動作を利用して、水２１の吸引回収が行えるので、従来から課題とされていた燃料１８の供給と水２１の回収とが同時に非常に効率よく行える。そのための機構は、実質的に燃料１８および水２１の容器８の大きさだけで済むため、燃料電池装置を大型化させることはなく、構成が非常に単純である。
【００２４】
また、燃料供給用カートリッジ１の容器８の少なくとも一部を透明な材料（合成樹脂等）によって形成し、ピストン１１の位置を使用者が視認可能な構成にすると、燃料１８の残量を精度よく検知することができる。また、ピストン１２の位置を使用者が視認可能な構成にすると、水２１の保持量を精度よく検知することができる。これらのいずれか一方、または両方の構成を採用すると、燃料供給用カートリッジ１を交換すべき適切なタイミングを知ることができる。
【００２５】
本実施形態では、逆止弁１６，１７を設けているため、ピストン１１，１２の動作が円滑でなかったり何らかの不具合が生じたとしても、燃料１８や水２１の漏れや逆流が防止できる。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、本実施形態の燃料電池装置の概略図を示しており、図５は、その燃料供給カートリッジ１を示している。この燃料供給カートリッジ１は、燃料室９と水回収室１０が直列に配列された構成である。本実施形態では、ピストン１１とピストン１２を連結する連結ロッド１３が、可撓性を持たないストレートな棒状の部材であってよいため、連結ロッド１３の構成が簡単になる。ただし、燃料供給口９ａと水取入口１０ａが離れて位置するため、燃料電池２の形状が複雑になる。なお、その他の構成や、この燃料供給カートリッジを用いる燃料供給方法や、作用効果については、前記した第１の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００２７】
前記した２つの実施形態では、ピストン１１，１２とこれらを連結する連結ロッド１３によって、燃料室９と水回収室１０の圧力を均衡させる圧力調整機構を構成している。すなわち、本発明では、燃料室９内の燃料１８の減少および気体１９の膨張に対応して、水回収室１０内を負圧にすることができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によると、別電源を使用することなく、気体の膨張圧によって燃料電池に燃料を供給することができ、燃料供給カートリッジ内の燃料の減少に対応して気体が膨張するため、必要に応じて十分な燃料を効率よく供給することができる。それによって、発電の効率が向上する。
【００２９】
また、燃料供給カートリッジ内の燃料の減少に伴って、圧力調整機構が水回収室内を負圧にする構成であると、燃料電池より排出される水を効率よく吸引回収できる。水を外部に漏らさず燃料供給カートリッジ内に保持するため、使用者が携帯電子機器とともに身につけていても、衣服や鞄等を濡らすおそれはない。燃料の供給と連動させて水を回収できるため、別に駆動源を必要とせず、非常に効率のよい構成にでき、ひいては燃料電池装置の小型化が図れる。
【００３０】
燃料供給カートリッジの容器の少なくとも一部を透明な材料により形成すると、燃料を圧送するピストンを使用者に視認可能にして燃料の消費量を正確に検知できるようにしたり、あるいは、水を吸引するピストンを使用者に視認可能にして水の回収量を正確に検知できるようにすることができる。いずれの場合にも、燃料供給カートリッジの交換時期が的確に判断できる。これは、ピストンと燃料供給口の間には燃料のみが存在し、ピストンと水取入口の間には水のみが存在し、気体などが混入していないため、ピストンの位置と燃料の減少量または水の回収量が線形的な関係にあるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の燃料電池装置の概略断面図である。
【図２】図１に示す燃料電池装置の燃料供給カートリッジを示す概略断面図である。
【図３】図１に示す燃料電池装置による燃料供給方法を説明する概略断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の燃料電池装置の概略断面図である。
【図５】図４に示す燃料電池装置の燃料供給カートリッジを示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ 燃料供給用カートリッジ
２ 燃料電池
３ 発電セル
４ 燃料供給部
４ａ 燃料吸入口
５ 水排出部
５ａ 水排出口
６ 電極
７ 大気吸入口
８ 容器
９ 燃料室
９ａ 燃料供給口
１０ 水回収室
１０ａ 水取入口
１０ｂ 大気開放口
１１，１２ ピストン
１３ 連結ロッド
１４ 貫通孔
１５ 隔壁
１６，１７ 逆止弁
１８ 燃料
１９ 気体
２０ 携帯電子機器
２０ａ 導通手段
２１ 水[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel supply cartridge for a fuel cell, a fuel cell device having the same, and a fuel supply method to the fuel cell.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in portable electronic devices typified by mobile phones, the increase in power consumption accompanying multi-functionality has been remarkable, and the performance of secondary batteries that have been used conventionally is approaching the limit. Accordingly, there is an increasing expectation for a fuel cell capable of increasing the capacity as a power supply source that replaces the secondary battery.
[0003]
In order to operate the fuel cell, it is necessary to supply the fuel, so that the fuel is pumped by a pump that requires a separate power source, or when the separate power source is not used, the fuel is fed into the fuel cell using the capillary phenomenon. A method has been devised.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 05-217590 A [Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-176611 [Patent Document 3]
Japanese translation of PCT publication No. 2002-516466 gazette
[Problems to be solved by the invention]
Among the fuel supply methods described above, the method using a pump requires a power source for driving the pump in addition to the fuel cell, requires a double drive source, has a complicated configuration, and includes a fuel cell including a power generation cell. There is a problem that the scale of the entire apparatus becomes large. On the other hand, the method using the capillary phenomenon has a problem that the power generation efficiency is lowered because the fuel supply efficiency is not sufficient. Thus, an efficient fuel supply method for a fuel cell suitable for a portable electronic device has not yet been established.
[0006]
In addition, due to the operation principle of the fuel cell, the generation of moisture accompanying power generation cannot be avoided. In particular, in the case of portable electronic devices, it is assumed that the user will store and carry the product in clothes or bags, so that water can be easily discharged outside the device without getting the clothes or bags wet. It is difficult to do. Accordingly, there is a need for means for efficiently recovering and holding water from the fuel cell.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel supply cartridge for a fuel cell that can efficiently supply fuel to the fuel cell without requiring a separate power source and can also efficiently recover water discharged from the fuel cell. Another object of the present invention is to provide a fuel cell apparatus having the same and a fuel supply method to the fuel cell.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The fuel supply cartridge for a fuel cell according to the present invention has a container that encloses fuel and gas to be supplied to the fuel cell, and is capable of pumping fuel by using the pressure of the gas.
[0009]
In addition, a fuel chamber containing fuel and gas and having a fuel supply port, a water recovery chamber capable of containing water discharged from the fuel cell and having a water intake, and a reduction in fuel in the fuel chamber Accordingly, it is preferable to have a pressure adjusting mechanism that makes the water recovery chamber have a negative pressure. As an example, the pressure adjustment mechanism may have a pair of pistons provided in the fuel chamber and the water recovery chamber, respectively, and a connecting rod that connects the pistons so that they are linked. In this case, the piston in the fuel chamber is located at the boundary between the fuel and the gas in the fuel chamber, and the piston in the fuel chamber moves forward by the pressure of the gas to push out the fuel in the fuel chamber and is connected by another connecting rod. A configuration may be adopted in which the pressure in the water recovery chamber is reduced by the piston retreating in conjunction. Further, it is preferable that at least a part of the container is made of a transparent material, and at least one of the pistons can be visually recognized to detect the amount of at least one of fuel and water.
[0010]
According to the fuel supply cartridge for a fuel cell having such a configuration, the fuel chamber and the water recovery chamber have an integrated container, and the gas in the fuel chamber is filled with a high-pressure gas in a space separated from the piston. By doing so, it is possible to pump fuel using the pressure of the gas, and the piston that performs this fuel pumping is connected to another piston arranged in the water recovery chamber via a connecting rod, It is possible to make the water recovery chamber have a negative pressure and take water generated by a chemical reaction in power generation of the fuel cell into the water recovery chamber.
[0011]
The fuel cell device of the present invention includes the fuel supply cartridge having any one of the above-described configurations and a fuel cell to which the fuel supply cartridge is connected.
[0012]
The fuel supply method to the fuel cell of the present invention is characterized in that the fuel in the fuel supply cartridge for the fuel cell is pumped using the pressure of the gas enclosed in the container together with the fuel.
[0013]
Furthermore, the fuel in the fuel chamber of the fuel supply cartridge is pumped using the pressure of the gas sealed in the fuel chamber, and at the same time, the water discharged from the fuel cell is made negative by setting the water recovery chamber of the fuel supply cartridge to a negative pressure. It is preferable to adopt. In this case, the piston in the fuel chamber is moved forward by the gas pressure to pump fuel in the fuel chamber, and at the same time, the piston in the water recovery chamber interlocked with the piston in the fuel chamber is moved backward to make the water recovery chamber have a negative pressure. You may take in the water discharged | emitted from the battery.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 shows a schematic view of a fuel cell device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a fuel supply cartridge 1 thereof. In the fuel cell device of this embodiment, a fuel supply cartridge 1 is mounted on a fuel cell 2.
[0016]
The fuel cell 2 has a power generation cell 3 that generates power as a main body, a fuel supply unit 4 for supplying fuel to the power generation cell 3, and a water discharge unit 5 for discharging water generated in the power generation cell 3 by power generation. And have. The power generation cell 3 is provided with an electrode 6 and an air inlet 7 for taking in oxygen used for power generation. The fuel supply unit 4 is provided with a fuel intake port 4a, and the water discharge unit 5 is provided with a water discharge port 5a. The fuel cell 2 may have any configuration including conventionally known configurations. At present, hydrogen, methanol, gasoline, natural gas, and the like are considered as the fuel.
[0017]
In the fuel supply cartridge 1 of this embodiment, a fuel chamber 9 and a water recovery chamber 10 are defined in a container 8. A piston 11 is disposed in the fuel chamber 9 and a piston 12 is disposed in the water recovery chamber 10, respectively, and each is configured in a cylindrical shape. The piston 11 and the piston 12 are connected by a connecting rod 13 and are interlocked with each other. The inside of the fuel chamber 9 and the water recovery chamber 10 are isolated by the partition wall 15 except for the through hole 14 through which the connecting rod 13 passes, and the through hole 14 is substantially blocked by the connecting rod 13. It is impossible for the fluid to enter and exit between the two chambers 9 and 10. The connecting rod 13 is flexible but cannot be expanded and contracted. The connecting rod 13 does not bend more than necessary, and has enough rigidity to move between the chambers 9 and 10 through the through hole 14. ing. That is, when one piston (for example, piston 11) moves, the connecting rod 13 moves by an amount equal to the moving amount, and the other piston (for example, piston 12) also moves by an equal amount. Is not deformed more than necessary so that the amount of movement of one piston is directly transmitted to the other piston without being absorbed.
[0018]
The fuel chamber 9 is provided with a fuel supply port 9a. The fuel supply port 9a is provided with a check valve 16 that is normally closed and is opened only when an outward pressure is applied. The water recovery chamber 10 is provided with a water inlet 10a and an air opening 10b. The water inlet 10a is normally closed, and when a pressure is applied inwardly as opposed to the check valve 16. A check valve 17 that opens only is provided. Normally, the fuel chamber 9 is sealed and the water recovery chamber 10 is sealed except for the air opening 10b. In the fuel supply cartridge 1, in a state before use, a predetermined fuel 18 to be supplied to the fuel cell 2 is sealed on the fuel supply port 9 a side of the piston 11 of the fuel chamber 9, and on the opposite side of the piston 11. A compressed gas 19 is enclosed, and nothing is injected into the water recovery chamber 10 other than the air entering through the air opening 10b, and the piston 12 is in close contact with the water intake 10a. In position. The gas 19 is for applying pressure to the piston 11 as will be described later, and may be any gas regardless of its type. Of course, air may be used.
[0019]
The fuel supply cartridge 1 having such a configuration is mounted on the fuel cell 2 as shown in FIG. 1, the fuel supply port 9a is connected to the fuel intake port 4a via the check valve 16, and the water intake port 10a is reversed. It is connected to the water discharge port 5a via the stop valve 17.
[0020]
Next, a fuel supply method when the fuel cell device is mounted on a portable electronic device or the like will be described.
[0021]
As shown in FIG. 3A, the fuel cell device shown in FIG. 1 is mounted on a portable electronic device 20 (only the main part is shown) such as a cellular phone, and the electrode 6 is connected to the conduction means 20a of the portable electronic device 20. To do. In this state, the fuel cell 2 operates to supply power to the portable electronic device 20 via the electrode 6 and the conduction means 20a, so that the portable electronic device 20 can perform various functions. For power generation by the fuel cell 2, the gas 19 pushes the piston 11 to supply fuel from the fuel supply cartridge 1 to the fuel cell 2, and the fuel 18 in the fuel chamber 9 decreases. On the other hand, the water 21 generated by the power generation is discharged from the power generation cell 3 to the water discharge unit 5.
[0022]
Then, as shown in FIG. 3B, when the piston 11 moves forward while pumping the fuel 18 through the check valve 16 as the gas 19 expands, the connecting rod 13 interlocks to move the piston 12. Retreats and the inside of the water recovery chamber 10 becomes negative pressure. Therefore, the water 21 in the water discharge part 5 of the fuel cell 2 is sucked into the water recovery chamber 10 of the fuel supply cartridge 1 via the check valve 17. Thus, the pressure of the fuel chamber 9 and the water recovery chamber 10 is balanced by the reduction of the fuel 18 and the suction of the water 21, and the pistons 11, 12 and the connecting rod 13 operate so as to be stable. That is, the pistons 11 and 12 and the connecting rod 13 that are pressure adjusting mechanisms move so as to balance the pressures in the fuel chamber 9 and the water recovery chamber 10, so that the discharged water is synchronized with the decrease in the fuel 18. 21 is collected. As described above, temporarily, the pressures in the fuel chamber 9 and the water recovery chamber 10 are balanced and the pistons 11 and 12 and the connecting rod 13 try to stabilize, but the fuel from the fuel supply cartridge 1 to the fuel cell 2 is maintained. When the supply of 18 continues, the pistons 11 and 12 and the connecting rod 13 continue to move, and the reduction of the fuel 18 and the recovery of the water 21 further proceed. This state is shown in FIG.
[0023]
As described above, according to the present embodiment, the fuel 18 is supplied to the fuel cell 2 without the need for a separate power source by the expansion of the gas 19 that is sealed in the fuel chamber 9 together with the fuel 18. it can. Moreover, since the gas 19 expands and the piston 11 advances as the fuel 18 decreases, sufficient fuel can be supplied with good efficiency as required. Further, since the water 21 can be sucked and recovered by using this fuel supply operation, the supply of the fuel 18 and the recovery of the water 21 which have been conventionally considered can be performed very efficiently at the same time. The mechanism for this is substantially only the size of the container 8 for the fuel 18 and water 21, so that the fuel cell device is not increased in size and the configuration is very simple.
[0024]
Further, if at least a part of the container 8 of the fuel supply cartridge 1 is made of a transparent material (synthetic resin or the like) and the position of the piston 11 is visible to the user, the remaining amount of the fuel 18 can be accurately determined. Can be detected. In addition, when the position of the piston 12 is visible to the user, the retained amount of the water 21 can be detected with high accuracy. If one or both of these configurations are employed, it is possible to know an appropriate timing for replacing the fuel supply cartridge 1.
[0025]
In this embodiment, since the check valves 16 and 17 are provided, even if the operation of the pistons 11 and 12 is not smooth or some trouble occurs, leakage or backflow of the fuel 18 or water 21 can be prevented.
[0026]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 shows a schematic diagram of the fuel cell apparatus of the present embodiment, and FIG. 5 shows the fuel supply cartridge 1. The fuel supply cartridge 1 has a configuration in which a fuel chamber 9 and a water recovery chamber 10 are arranged in series. In this embodiment, since the connecting rod 13 that connects the piston 11 and the piston 12 may be a straight rod-like member that does not have flexibility, the configuration of the connecting rod 13 is simplified. However, since the fuel supply port 9a and the water intake port 10a are located apart from each other, the shape of the fuel cell 2 becomes complicated. Other configurations, the fuel supply method using the fuel supply cartridge, and the operational effects are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.
[0027]
And in the two embodiments, the connecting rod 13 for connecting the piston 11 and 12, that make up the pressure adjusting mechanism to balance the pressure of the fuel chamber 9 and the water collection chamber 10. In other words, in the present invention, the inside of the water recovery chamber 10 can be set to a negative pressure in response to the decrease of the fuel 18 in the fuel chamber 9 and the expansion of the gas 19 .
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, fuel can be supplied to the fuel cell by the gas expansion pressure without using a separate power source, and the gas expands in response to the decrease in fuel in the fuel supply cartridge. Therefore, sufficient fuel can be efficiently supplied as necessary. Thereby, the efficiency of power generation is improved.
[0029]
Further, when the pressure adjustment mechanism is configured to make the water recovery chamber have a negative pressure as the fuel in the fuel supply cartridge decreases, the water discharged from the fuel cell can be efficiently sucked and recovered. Since the water is held in the fuel supply cartridge without leaking to the outside, even if the user wears it with the portable electronic device, there is no possibility of getting wet clothes or bags. Since water can be collected in conjunction with the supply of fuel, a separate drive source is not required, and a very efficient configuration can be achieved, and the fuel cell device can be downsized.
[0030]
When at least a part of the container of the fuel supply cartridge is made of a transparent material, the piston for pumping the fuel is made visible to the user so that the amount of fuel consumption can be accurately detected, or the piston for sucking water Can be made visible to the user so that the amount of collected water can be accurately detected. In either case, the replacement timing of the fuel supply cartridge can be accurately determined. This is because only fuel exists between the piston and the fuel supply port, only water exists between the piston and the water intake port, and no gas is mixed in. Alternatively, the amount of recovered water is in a linear relationship.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a fuel cell device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view showing a fuel supply cartridge of the fuel cell device shown in FIG.
3 is a schematic cross-sectional view for explaining a fuel supply method by the fuel cell apparatus shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a fuel cell device according to a second embodiment of the present invention.
5 is a schematic cross-sectional view showing a fuel supply cartridge of the fuel cell device shown in FIG. 4. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel supply cartridge 2 Fuel cell 3 Power generation cell 4 Fuel supply part 4a Fuel inlet 5 Water outlet 5a Water outlet 6 Electrode 7 Air inlet 8 Container 9 Fuel chamber 9a Fuel supply port 10 Water recovery chamber 10a Water intake 10b Atmospheric opening 11 and 12 Piston 13 Connecting rod 14 Through hole 15 Partition 16 and 17 Check valve 18 Fuel 19 Gas 20 Portable electronic device 20a Conducting means 21 Water

Claims (4)

燃料電池に供給するための燃料と気体とを封入する容器を有し、前記気体の圧力を利用して前記燃料を圧送可能な、燃料電池用の燃料供給カートリッジであって、
前記燃料と前記気体とを封入し、前記燃料の供給口を有する燃料室と、燃料電池から排出された水を収容可能であり、水の取入口を有する水回収室と、前記燃料室内の前記燃料の減少に応じて前記水回収室内を負圧にする圧力調整機構とを有し、
前記圧力調整機構は、前記燃料室内と前記水回収室内にそれぞれ設けられている１対のピストンと、前記両ピストンが連動するようにこれらを連結する連結ロッドとを有し、
前記燃料室内の前記ピストンは、前記燃料室内の前記燃料と前記気体の境界に位置し、
前記気体の圧力によって前記燃料室内の前記ピストンが前進し、前記燃料室内の前記燃料を押し出すとともに、前記連結ロッドにより連結されているもう１つの前記ピストンが連動して後退することによって、前記水回収室内の圧力が低下する
燃料電池用の燃料供給カートリッジ。 A fuel supply cartridge for a fuel cell, comprising a container that encloses fuel and gas to be supplied to the fuel cell, and capable of pumping the fuel using the pressure of the gas ,
The fuel and the gas are enclosed, a fuel chamber having the fuel supply port, water discharged from the fuel cell can be stored, a water recovery chamber having a water intake, and the fuel chamber A pressure adjusting mechanism that makes the water recovery chamber have a negative pressure in accordance with a decrease in fuel,
The pressure adjusting mechanism includes a pair of pistons provided in the fuel chamber and the water recovery chamber, and a connecting rod that connects the pistons so that the pistons are interlocked with each other.
The piston in the fuel chamber is located at a boundary between the fuel and the gas in the fuel chamber;
The piston in the fuel chamber moves forward by the pressure of the gas to push out the fuel in the fuel chamber, and the other piston connected by the connecting rod moves backward in conjunction with the water recovery. The pressure in the room drops
Fuel supply cartridge for fuel cells. 前記容器の少なくとも一部が透明な材料からなり、前記両ピストンの少なくとも一方の位置を視認して前記燃料と前記水の少なくとも一方の量を検知可能である、請求項１に記載の燃料供給カートリッジ。At least a portion of said container is made of transparent material, wherein it is possible to detect at least one of the amount of the water and the fuel by viewing the position of at least one of the pistons, the fuel supply cartridge according to claim 1 . 請求項１または２に記載の燃料供給カートリッジと、前記燃料供給カートリッジが接続された燃料電池とを有する燃料電池装置。A fuel cell device comprising the fuel supply cartridge according to claim 1 and a fuel cell to which the fuel supply cartridge is connected. 燃料電池用の燃料供給カートリッジ内の燃料を、前記燃料とともに容器内に封入されている気体の圧力を利用して圧送する、燃料電池への燃料供給方法であって、
前記燃料供給カートリッジの燃料室内の前記燃料を、前記燃料室内に封入されている気体の圧力によって前記燃料室内のピストンを前進させて燃料電池に圧送すると同時に、前記燃料室内の前記ピストンと連動する前記燃料供給カートリッジの水回収室内のピストンを後退させて前記水回収室内を負圧にして、燃料電池から排出された水を取り入れる
燃料電池への燃料供給方法。 A fuel supply method to a fuel cell, wherein the fuel in a fuel supply cartridge for a fuel cell is pumped using the pressure of a gas sealed in a container together with the fuel ,
The fuel in the fuel chamber of the fuel supply cartridge is pumped to the fuel cell by advancing the piston in the fuel chamber by the pressure of the gas sealed in the fuel chamber, and simultaneously with the piston in the fuel chamber. The piston in the water recovery chamber of the fuel supply cartridge is retracted to bring the water recovery chamber to a negative pressure and take in water discharged from the fuel cell.
A fuel supply method for a fuel cell.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080272128A1 (en) * 2004-01-20 2008-11-06 Yasuaki Norimatsu Fuel Container For Fuel Cell
CN100435399C (en) * 2004-01-20 2008-11-19 株式会社日立制作所 Fuel container for fuel cell
JP4733351B2 (en) * 2004-01-20 2011-07-27 株式会社東海 Fuel container for fuel cell
CN101019262B (en) 2004-05-27 2011-06-08 三菱铅笔株式会社 Fuel reservoir for fuel cell
KR100821778B1 (en) * 2004-06-08 2008-04-14 미쓰비시 엔피쯔 가부시키가이샤 Fuel cell-use fuel storing body
EP1770808A4 (en) 2004-06-25 2009-05-13 Mitsubishi Pencil Co Fuel cell-use fuel storing body
EP1770809B1 (en) * 2004-06-25 2012-05-30 MITSUBISHI PENCIL Co., Ltd. Fuel cell
JP5142176B2 (en) * 2004-09-16 2013-02-13 セイコーインスツル株式会社 Polymer electrolyte fuel cell system
JP2006196313A (en) * 2005-01-13 2006-07-27 Fuji Photo Film Co Ltd Fuel-cell equipped apparatus and fuel cartridge
EP1724862A3 (en) * 2005-05-20 2008-06-18 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Fuel cell system and controlling method therefor
JP5413617B2 (en) * 2011-04-06 2014-02-12 カシオ計算機株式会社 Fuel cell system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04223058A (en) * 1990-12-26 1992-08-12 Aisin Aw Co Ltd Fuel tank for liquid fuel cell
JPH1149254A (en) * 1997-08-04 1999-02-23 Osaka Ship Building Co Ltd Push-out container
JP2001093551A (en) * 1999-09-21 2001-04-06 Toshiba Corp Liquid fuel vessel for fuel cell and liquid fuel cell
JP2002216832A (en) * 2001-01-24 2002-08-02 Casio Comput Co Ltd Power supply system
JP2004193059A (en) * 2002-12-13 2004-07-08 Hitachi Maxell Ltd Fuel exchange device
JP2004220857A (en) * 2003-01-10 2004-08-05 Seiko Instruments Inc Fuel cell
JP2006508516A (en) * 2002-12-02 2006-03-09 ポリフューエル・インコーポレイテッド Fuel cell cartridge for portable electronic devices

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6558825B1 (en) * 2000-05-12 2003-05-06 Reveo, Inc. Fuel containment and recycling system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04223058A (en) * 1990-12-26 1992-08-12 Aisin Aw Co Ltd Fuel tank for liquid fuel cell
JPH1149254A (en) * 1997-08-04 1999-02-23 Osaka Ship Building Co Ltd Push-out container
JP2001093551A (en) * 1999-09-21 2001-04-06 Toshiba Corp Liquid fuel vessel for fuel cell and liquid fuel cell
JP2002216832A (en) * 2001-01-24 2002-08-02 Casio Comput Co Ltd Power supply system
JP2006508516A (en) * 2002-12-02 2006-03-09 ポリフューエル・インコーポレイテッド Fuel cell cartridge for portable electronic devices
JP2004193059A (en) * 2002-12-13 2004-07-08 Hitachi Maxell Ltd Fuel exchange device
JP2004220857A (en) * 2003-01-10 2004-08-05 Seiko Instruments Inc Fuel cell

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