JP5100022B2 - 燃料電池システム - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池システムに関し、具体的には、液体燃料の残量を容易に確認できる燃料電池システムに関する。

燃料電池は水素と酸素とから電気エネルギを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴としては、従来の発電方式のように熱エネルギや運動エネルギの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待できる、窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良いなどが挙げられる。このように、燃料電池は燃料のもつ化学エネルギを有効に利用でき、環境にやさしい特性をもっているので、２１世紀を担うエネルギ供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。

中でも、固体高分子形燃料電池は、他の種類の燃料電池に比べて、作動温度が低く、高い出力密度を持つ特徴が有り、特に近年、固体高分子形燃料電池の一形態として、ダイレクトメタノール燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＤＭＦＣ）が注目を集めている。ＤＭＦＣは、燃料であるメタノール水溶液を改質することなく直接アノードへ供給し、メタノール水溶液と酸素との電気化学反応により電力を得るものであり、この電気化学反応によりアノードからは二酸化炭素が、カソードからは生成水が、反応生成物として排出される。メタノール水溶液は水素に比べ、単位体積当たりのエネルギが高く、また、貯蔵に適しており、爆発などの危険性も低いため、自動車や携帯機器（携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、デジタルカメラあるいは電子辞書（書籍））などの電源への利用が期待されている。

このＤＭＦＣが発電すると、燃料が消費されるので、通常、ＤＭＦＣを用いるＤＭＦＣシステムは、ＤＭＦＣシステムに着脱可能に設けられ、純メタノールまたは高濃度のメタノール水溶液が充填された燃料タンクより燃料の供給を受ける。そして、燃料タンク内の燃料がなくなると、この燃料タンクを交換するという構成が採られている。
特開２００４−１２７９０５号公報

従来の燃料タンクでは、燃料タンク内の燃料が空になり、燃料タンクからＤＭＦＣシステムへの燃料供給が停止したことを、ＤＭＦＣシステムが検知し、利用者に燃料タンクの燃料が無くなったことを報知する構成が採られていた。あるいは、ＤＭＦＣシステムの制御部などにおいて、燃料タンクが装着されてからの総発電量を算出し、総発電量から燃料の消費量を推定して、利用者に燃料タンクの交換時期などを報知する構成が採られていた。

しかしながら、このようなＤＭＦＣシステムでは、燃料が無くなったことあるいは残量を検出する手段が複雑になってしまうという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、燃料（液体）の残量を容易に確認できる燃料電池システムを提供することを目的とする。

本発明のある態様は燃料電池システムである。当該燃料電池システムは、前記燃料電池本体に対して着脱可能に設けられる液体タンクと、前記液体タンクが、第１の容器と、前記第１の容器の内部に設けられ、液体と気体とが充填される第２の容器と、前記第１の容器に設けられ、前記液体を前記第１の容器の外部へ排出する排出部と、前記排出部と前記第２の容器とを接続する接続配管と、前記接続配管の内部を視認可能に設けられる表示部と、を備え、前記第２の容器内に充填された前記気体が前記接続配管に流入して、前記液体がなくなってきていることを表示することを特徴とする。

これにより、接続配管内部の液相と気相との境界を見て、第２の容器に充填された液体の量が少なくなっていることを容易に確認することができる。従って、接続配管は不透明ではない材料を用いることが望ましい。また、液体タンクの取扱いのしやすさや強度を考慮すると、第１の容器には剛性のある材料を用い、第２のタンクには可撓性や柔軟性、伸縮性のある材料を用いると良い。

上記態様の燃料電池システムにおいて、接続配管は、少なくとも、第２の容器に連結され、第２の容器から液体を取出す液体取出部と、表示部と隣接して配置され、接続配管の内部が視認可能な可視部と、を備え、液体タンクが安定配置されるときに、液体取出部は液体タンクの下部に配置されると共に、可視部は液体タンクの上部に配置されてもよい。

上記態様の燃料電池システムにおいて、接続配管が透明な材料で形成され、接続配管を挟んで表示部と対向する位置に接続配管の内部の視認性を向上させるための表示物が設けられ、接続配管に液体が流通しているときと、接続配管に気体が流通しているときとで、接続配管の内部の屈折率の違いにより、表示部から見える表示物の見かけ上の大きさが異なっていてもよい。この態様によれば、接続配管を通して視認される表示物の見かけ上の違いにより、接続配管に液体が流通しているか、気体が流通しているかをより確実に把握することができる。

上記態様の燃料電池システムにおいて、複数の表示物が接続配管の周方向に所定の間隔で設けられていてもよい。この態様によれば、接続配管内部の液体の有無を把握可能な視線の角度に関する自由度が高まる。

上記態様の燃料電池システムにおいて、接続配管に気体が流通しているときにのみ視認可能になる表示物の領域に警告色が付与されていてもよい。この態様によれば、接続配管に気体が流通している場合に、接続配管の見かけ上の色が警告色に変化するため、燃料切れになっていることがより目立ち、視覚的により直感的に把握しやすくなる。

上記態様の燃料電池システムにおいて、接続配管に気体が流通しているときにのみ視認可能になる表示物の領域に、第２の容器内の液体が空であることを示す文字情報が付与されていてもよい。この態様によれば、接続配管に気体が流通している場合に、接続配管を通して液体切れを示す文字情報が浮かび上がるため、燃料切れになっていることをより確実に把握することができる。

また、上記態様の燃料電池システムにおいて、液体タンクが安定配置されるときに、排出部は液体タンクの下部に配置されていてもよい。

ここで、安定配置とは、例えば、本発明の燃料電池システムを机の上に置いて使用する場合に、液体タンクを作製した者が底面として設定した面を机の上面に接するように、あるいは、底面として設定した面が液体タンクの他の面よりも机の上面に近くなるように、配置することをさし、液体タンクの上部あるいは下部とは、重力方向が下向きと考えたときの、液体タンクの高さに対して半分よりも上の部分あるいは液体タンクの高さに対して半分よりも下の部分をさすものとする。これにより、第２の容器内部に充填された気体は、液体よりも後に液体取出部から取出される。

また、上記態様の燃料電池システムにおいて、気体は不活性ガスであってもよく、液体はアルコールであってもよい。また、上記態様の燃料電池システムにおいて、液体は燃料電池へ供給する液体燃料であってもよい。

ここで、不活性ガスとはヘリウムや窒素、アルゴンのように化学反応性の低い気体をいい、アルコールとは鎖式、脂環式炭化水素の水素原子を水酸基で置き換えた化合物をいう。代表的はアルコールには、メチルアルコール（メタノール）、エチルアルコール（エタノール）が挙げられ、エチレングリコールやグリセリンなども含まれる。また、燃料電池に用いられる液体燃料としては、メタノール以外にも、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、ジメチルエーテルなども利用可能である。そして、第２の容器に充填される気体が、窒素やアルゴンのような不活性ガスであれば、一緒に充填される液体と反応することがなく、安全性を確保できる。

また、上記態様の燃料電池システムにおいて、燃料電池本体と上述した態様の液体タンクとを含む燃料電池部と、燃料電池部に対して着脱可に設けられる制御部と、を備え、複数の電子機器に応じて制御部を交換することにより、複数の電子機器へ選択的に電力を供給することを特徴とする。

上記態様の燃料電池システムにおいて、複数の形状の異なる電子機器を選択的に載置可能な載置台を備えてもよい。また、上記態様の燃料電池システムにおいて、二次電池を挿入する二次電池挿入部を備え、二次電池を充電してもよい。

本発明は、燃料の残量を容易に確認することができる。

以下に、本発明に係る燃料電池システム１００の構成について、図を用いて詳細に説明する。

図１は、本燃料電池システム１００の構成を表した上面模式図である。燃料電池システム１００は、アノードにメタノール水溶液あるいは純メタノールを供給することにより発電するＤＭＦＣ１０と、１６ｍｏｌ／Ｌ以上の高濃度のメタノール水溶液あるいは純メタノールが入ったメタノールタンク２０と、メタノールタンク２０からのメタノールを０．１〜２．０ｍｏｌ／Ｌ程度の濃度に希釈し、ＤＭＦＣ１０へ供給するメタノール水溶液（燃料）を貯めておくバッファタンク３０と、電力変換装置や補機類の制御を行う制御部４０と、熱交換器５０と、軸流ファン６０と、筐体７０と、を備えている。

バッファタンク３０へは、メタノールタンク２０から定期的に、あるいは、バッファタンク３０内のメタノール水溶液の濃度を監視し、所定の閾値、例えば１．０ｍｏｌ／Ｌを下回ったことを検出したときに、高濃度のメタノール水溶液または純メタノールが補給される。メタノールタンク２０は、内部に、柔軟性が有って、かつ、耐メタノール（アルコール）性を有する材料で構成されたパック２１が収納されている。柔軟性かつ耐メタノール性を有するパック２１の材料としては、内側にポリエチレンまたはテフロン（登録商標）、外側に補強材としてナイロンなどの合成繊維を配した２層構造の材料が適している。メタノールタンク２０の壁面２２（平面２２ａ、側面２２ｂ、背面２２ｃ）は筐体７０の一部を構成しており、背面２２ｃに設けられた空気口７４は、メタノールタンク２０中のメタノールが消費され、内部のパック２１の容積が小さくなったときに、メタノールタンク２０の内部であってパック２１外の部分が燃料電池システム１００外との差圧が生じないようにすると共に、メタノールタンク２０を燃料電池システム１００に着脱するときの滑り止めとしても機能するものである。パック２１の底面には、メタノール取出口２５が設けられており、このメタノール取出口２５とジョイント２６とが取出配管２７によって接続されている。取出配管２７はパック２１より肉厚の透明配管となっており、材料としては取出配管２７はシリコンゴム、ジョイント２６はポリプロピレンで作製するのが適している。

バッファタンク３０の上部の筐体７０には空気口７３が設けられており、バッファタンク３０は、メタノールタンク２０からのメタノールを所定の濃度（本実施の形態では１．
２±０．３ｍｏｌ／Ｌ程度）に希釈する希釈用タンクとして用いると共に、熱交換器５０にて充分に冷却されて流入した空気、生成水、メタノール水溶液、二酸化炭素などの気液分離手段として用いられる。即ち、バッファタンク３０にて気相の空気や二酸化炭素が空気口７３から排出される。空気口７３には、図示しないフィルタが設けられており、蟻酸やホルムアルデヒドなどの副生成物は、空気口７３から空気や二酸化炭素が排出される際にフィルタに吸着される。

ＤＭＦＣ１０のカソードへはエアポンプ８０から空気（酸化剤）が供給され、アノードへはバッファタンク３０から第１液体ポンプ８３を介してメタノール水溶液が供給される。８１はエアポンプ８０の空気取込口であり、本燃料電池システム１００の中央部に設けられている。エアポンプ８０の空気取込口８１から取り込まれた空気は、空気吐出口８２からＤＭＦＣ１０のカソード入口１２に送り込まれる。一方、第１液体ポンプ８３は、バッファタンク３０から１．２ｍｏｌ／Ｌ程度の濃度に希釈されたメタノール水溶液を液体取込口８４から取込み、液体吐出口８５からＤＭＦＣ１０のアノード入口１４に送り出す構成となっている。また、第２液体ポンプ８６は、定期的あるいはバッファタンク３０内のメタノール濃度が所定の閾値濃度を下回ったときに、高濃度のメタノール水溶液あるいは純メタノールを液体取込口８７を介してメタノールタンク２０から取り込み、液体吐出口８８を介してバッファタンク３０へ供給する。

ＤＭＦＣ１０のカソードから排出される空気と生成水はカソード出口１６から排出され、ＤＭＦＣ１０のアノードから排出されるメタノール水溶液と二酸化炭素はアノード出口１８から排出される。カソード出口１６及びアノード出口１８から排出された排出物は、熱交換器５０に導入され、合流してバッファタンク３０に入る。空気取込口８１及び熱交換器５０へは、ＤＭＦＣ１０の作動温度（６０±３℃）より５〜１５℃程度低い温度の空気が供給される。従って、ＤＭＦＣ１０から排出された７０℃程度の空気、生成水、メタノール水溶液、二酸化炭素などは、熱交換器５０にて充分に凝縮されるので、外部から水分を補給する必要性がなくなり、メタノールが外部へ放出されて消費量が増加してしまうことを防止することができる。

ＤＭＦＣ１０が発電する際の反応は発熱反応であるため、ＤＭＦＣ１０へ空気とメタノール水溶液を供給することにより、ＤＭＦＣ１０の温度が上昇する。そこで、ＤＭＦＣ１０には図示しないサーミスタあるいはリミッタを取り付けて、ＤＭＦＣ１０の温度が作動温度（６０±３℃）まで−５℃程度（本実施例の場合５５℃）のところまで近づいたときから軸流ファン６０の運転を開始する。筐体７０の、軸流ファン６０と対向する位置に空気口７１が設けられており、ＤＭＦＣ１０を回り込む位置に空気口７２が設けられているので、軸流ファン６０の運転を開始すると、ＤＭＦＣ１０の周囲を空気が流通し、ＤＭＦＣ１０は空冷される。これにより、ＤＭＦＣ１０の温度を６０±３℃に設定することができる。

制御部４０は、図２に示すように燃料電池部９０と切り離せるよう（分離可能）に構成されている。４１は燃料電池部９０と制御部４０とを電気的に接続する通信部である。通信部４１は水蒸気などの出入のないように、燃料電池部９０の中で密閉された空間となっている。また、通信部４１は、コネクタ４２を介して制御部４０と通信および電力の授受が可能となっており、コネクタ４２は制御部４０側の挿入部４３に挿し込むようになっている。制御部４０は、本発明の燃料電池システム１００が電力を供給する対象によって、交換することが可能であり、本実施の形態の場合、図３に示すように、ノート型ＰＣ５００に電力を供給するためにノート型ＰＣ５００の底面を制御部４０上に載せ、電源ケーブル（図示せず）をノート型ＰＣ５００の電源ケーブル挿入部に挿し込むことで、ノート型ＰＣ５００に電力を供給できるようになっている。また、メタノールタンク２０には残量表示窓２４が設けられている。

また、図４に示すように、ノート型ＰＣ５００が制御部４０よりも大きい場合（特に、
Ｌの寸法が大きい場合）やノート型ＰＣ５００の電源ケーブル挿入部がノート型ＰＣ５００の側面ではなく背面に設けられているような場合、ノート型ＰＣ５００を制御部４０上に載せたときに、ノート型ＰＣ５００の底部に隙間ができて不安定な設置となるので、スライド式の支持部４５を手前に引出し、ノート型ＰＣ５００を支持させる。４７は燃料電池システム１００の電源スイッチとなっており、燃料電池システム１００がノート型ＰＣ５００などの電力供給対象へ電力を供給するときには、まずこの電源スイッチ４７を押して燃料電池システム１００を立ち上げる。また、２８はメタノールタンク２０をはずすときに、メタノールタンク２０と燃料電池システム１００とのロック状態を解除するロック解除ボタン２８となっている。

このように燃料電池部９０と制御部４０とを分離可能、あるいは、制御部４０を電力供給対象に合わせて交換可能に構成することにより、発電を行う燃料電池部９０を共通化して、様々なアプリケーションに対応させることが可能となる。特に、本発明の燃料電池システム１００は、電源ケーブル４４を介して、ノート型ＰＣ５００などの電力供給対象へ電力を供給できるだけではなく、制御部４０に設けられた二次電池挿入部４６に二次電池を挿入することにより、二次電池の充電器としても利用することができる。

（実施例１）
次に、本発明の実施例１に係るメタノールタンク１２０の構成について、図５および６を用いて詳細に説明する。図５はメタノールタンク１２０の外観を示す斜視図、図６はメタノールタンク１２０の内部構造を模式的に示す斜視図である。

図５に示すように、メタノールタンク１２０の上面１２２ａと側面１２２ｂとが交わる端辺１２３ａには、残量表示窓１２４が設けられ、メタノールタンク１２０内の高濃度のメタノール水溶液または純メタノールの残量が少なくなってきたときに、利用者に対し、視覚的に残量が少ないことを表示する手段となっている。残量表示窓１２４の配置は、端辺１２３ａではなく、側面１２２ｂと背面１２２ｃとが交わる端辺１２３ｂでも、背面１２２ｃと上面１２２ａとが交わる端辺１２３ｃでも良いが、図３でも示したように、燃料電池システム１００を、ノート型ＰＣ５００に取り付けて利用者に利用されることを考慮すると、端辺１２３ａに設けることが最も望ましいと考えられる。

図６に示すように、メタノールタンク１２０の内部には、メタノールタンク１２０の内部寸法のほぼ等しい寸法のパックとしての第２の容器１２１が収納されており、高濃度のメタノール水溶液または純メタノールは、この第２の容器１２１に充填されている。第２の容器１２１の底面には、メタノール取出口１２５が設けられており、このメタノール取出口１２５とジョイント１２６とが取出配管１２７によって接続されている。ジョイント１２６は、メタノールタンク１２０を燃料電池システム１００に接続する接続口となっており、メタノールタンク１２０と燃料電池システム１００との接続を固定すると共に、このジョイント１２６から高濃度のメタノール水溶液または純メタノールが漏れることの無いように、液漏れ防止機構を備えている。また、取出配管１２７は、シリコンゴムで作製された透明配管となっており、第２の容器１２１底部のメタノール取出口１２５から端辺１２３ｂに沿って上方へ向かい（１２７ａ）、残量表示窓１２４から取出配管１２７内の液相と気相との境界が見えるように端辺１２３ａに沿って配設され（１２７ｂ）、メタノールタンク１２０の下部に設けられたジョイント１２６に接続されている（１２７ｃ、１２７ｄ）。

第２の容器１２１内には、高濃度のメタノール水溶液または純メタノールと共に、第２の容器１２１の満容量に対して１〜３体積％の窒素あるいはアルゴンなどの不活性ガス１２８を導入しておく。この不活性ガス１２８は、第２の容器１２１内の高濃度のメタノール水溶液または純メタノールが空になったときに、メタノール取出口１２５から取出配管１２７へ流入し、メタノールタンク１２０内の高濃度のメタノール水溶液または純メタノールが無くなってきていることを表示する。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２に係るメタノールタンク２２０の構成について、図７および８を用いて詳細に説明する。図７はメタノールタンク２２０の外観を示す斜視図、図８はメタノールタンク２２０の内部構造を模式的に示す斜視図である。

図７に示すように、メタノールタンク２２０の上面２２２ａと側面２２２ｂとが交わる端辺２２３ａから上面２２２ａにかけて、残量表示窓２２４が設けられ、メタノールタンク２２０内の高濃度のメタノール水溶液または純メタノールの残量が少なくなってきたときに、利用者に対し、視覚的に残量が少ないことを表示する手段となっている。

図８に示すように、メタノールタンク２２０の内部には、メタノールタンク２２０の内部寸法のほぼ等しい寸法のパック２２１が収納されており、高濃度のメタノール水溶液または純メタノールは、このパック２２１に充填されている。パック２２１の底面には、メタノール取出口２２５が設けられており、このメタノール取出口２２５とジョイント２２６とが取出配管２２７によって接続されている。ジョイント２２６は、実施例１と同様に、メタノールタンク２２０を燃料電池システム１００に接続する接続口となっており、メタノールタンク２２０と燃料電池システム１００との接続を固定すると共に、このジョイント２２６から高濃度のメタノール水溶液または純メタノールが漏れることの無いように、液漏れ防止機構を備えている。

また、実施例１と同様に、パック２２１内には、高濃度のメタノール水溶液または純メタノールと共に、パック２２１の満容量に対して１〜３体積％の窒素あるいはアルゴンなどの不活性ガス２２８を導入しておく。この不活性ガス２２８は、パック２２１内の高濃度のメタノール水溶液または純メタノールが空になったときに、メタノール取出口２２５から取出配管２２７へ流入する。取出配管２２７は、シリコンゴムで作製された透明配管となっており、パック２２１底部のメタノール取出口２２５から端辺２２３ｂに沿って上方へ向かった（２２７ａ）後、メタノールタンク２２０の下部に設けられたジョイント２２６に接続されている（２２７ｃ、２２７ｄ）点は実施例１と同様である。

本実施例において、特に実施例１と異なる点は、取出配管２２７ｂの部分がパック２２１の上方において渦巻状に配設されており、実施例１よりも早い段階で、残量表示窓２２４から取出配管２２７内の液相と気相との境界が現れることである。そして、高濃度のメタノール水溶液または純メタノールの残量が少なくなるにつれて、気相が渦巻の内側から外側に向かって、順次広がっていき、メタノールタンク２２０内の高濃度のメタノール水溶液または純メタノールが無くなってきていることを表示する。

（燃料残量の視認性向上のための第１の具体例）
図９は、図５のＡ−Ａ’線上の要部断面図である。透明樹脂などを用いて形成された残量表示窓１２４を通して、取出配管１２７が視認可能になっている。

取出配管１２７は、円筒形、楕円形などのチューブ構造を有する。取出配管１２７は、透明性、耐薬品性、撥水性に加えて、所定の屈折率を有することが好ましい。このような観点から取出配管１２７の材料として、シリコンゴム、テフロン、バイトンなどが適している。取出配管１２７の屈折率は、１に近いことが望ましいが、取出配管１２７を流通する液体の屈折率の＋１０％程度までは許容範囲である。なお、取出配管１２７の肉厚が薄い場合には、取出配管１２７における屈折の影響が低減される。なお、取出配管１２７は、液体抽出時の内圧（負圧）に屈しない程度の強度を備えることが好ましい。

取出配管１２７を挟んで残量表示窓１２４とは反対側に、取出配管１２７を流通する液体および気体の視認性を向上させるための表示板２００が設置されている。表示板２００の表面には、色、模様またはこれらの組み合わせが付与されている。

取出配管１２７の近傍に、反射板２１０が設置されている。反射板２１０は、光を反射する材料であればよく、特に限定されないが、たとえば、ステンレス膜、アルミ箔、樹脂ミラー等を材料として用いることができる。反射板２１０により外部の光が取り込まれ、取出配管１２７の内部が明るくなる。これにより、取出配管１２７を流通する液体および気体の視認性が向上し、液体と気体の区別がより容易になる。

図１０（Ａ）は、気体が充填されているときの取出配管１２７の断面における光の経路を示す模式図である。図１０（Ｂ）は、液体が充填されているときの取出配管１２７の断面における光の経路を示す模式図である。取出配管１２７での屈折を無視できるとすれば、取出配管１２７に気体（屈折率：１）が充填されている場合には、表示板２００から放射される光は、取出配管１２７の内部をほぼ直進する。このため、取出配管１２７を通して、ほぼ実物大の表示板２００が視認可能となる。一方、取出配管１２７に液体（たとえば、メタノールの場合、屈折率は１．３３）が充填されている場合には、表示板２００から放射される光は、取出配管１２７で屈折して、像が拡大する。このため、取出配管１２７を通して、実物より拡大された表示板２００が視認可能となる。この現象を利用し、表示板２００を周囲に比べて目立つ色や模様とすることにより、取出配管１２７を流通する液体および気体を容易に区別することができる。

図１１は、取出配管１２７に液体と気体との界面が存在する状態を残量表示窓１２４から見たときの模式図である。図１１に示すように、取出配管１２７を通して視認される表示板２００の見かけ上の大きさが液体部分と気体部分とで顕著に異なる。すなわち、表示板２００の色や模様を周囲に比べて目立たせることにより、取出配管１２７の内部の液体および気体が直に視認可能でなくても、取出配管１２７の内部に液体が存在しているのか、気体が存在しているのかを容易に把握することができる。

（燃料残量の視認性向上のための第２の具体例）
本具体例では、図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、取出配管１２７を挟んで残量表示窓１２４とは反対側に複数の表示板２００が所定の間隔で設置されている。これによれば、残量表示窓１２４から取出配管１２７を見たときに、取出配管１２７の背後にいずれかの表示板２００が存在する可能性が高まる。この結果、取出配管１２７内部の液体の有無を把握可能な視線の角度に関する自由度が高まる。

（燃料残量の視認性向上のための第３の具体例）
本具体例では、図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、取出配管１２７に気体が流通しているときにのみ視認可能になる領域２０１に警告色が付与されている。警告色としては、赤または黄の少なくとも一方の系統の色が挙げられる。これによれば、取出配管１２７に気体が流通している場合に、取出配管１２７の見かけ上の色が警告色に変化するため、燃料切れになっていることがより目立ち、視覚的により直感的に把握しやすくなる。

（燃料残量の視認性向上のための第４の具体例）
本具体例では、図１４に示すように、取出配管１２７に気体が流通しているときにのみ視認可能になる表示板２００近傍の領域２０１に液体切れを示す文字情報が付与されている。文字情報は、特に限定されないが、「燃料切れ」「カートリッジを交換してください」「ｅｍｐｔｙ」などの文字を用いることができる。これによれば、取出配管１２７に気体が流通している場合に、取出配管１２７を通して液体切れを示す文字情報が浮かび上がるため、燃料切れになっていることをより確実に把握することができる。

なお、液体切れを示す文字情報に代えて、液体切れを連想させる模様、絵、パターンなどを用いてもよい。

図１５は、液体が充填されているときの取出配管１２７の断面における光の経路を示すより詳細な模式図である。取出配管１２７に液体が充填されているときに、取出配管１２７を通して視認される表示板が取出配管１２７の内径全体に拡大される条件は以下の式で表される。
n1/n2=sinθ1/sinθ2
θ2=sin-1(sinθ1・（n2/n1))
a=r・sinθ3
ここで、n1、n2は、それぞれ空気の屈折率（＝１）、液体の屈折率（メタノールの場合：１．３３）である。なお、取出配管１２７の屈折率は液体の屈折率と等しい。θ1、θ2は、それぞれ、入射角、屈折角である。θ3は、取出配管１２７と表示板の端部とを結ぶ線と光軸とがなす角である。rは、取出配管１２７の外径である。また、aは、表示板の幅の半値である。なお、θ１〜θ４には、以下の関係が成り立つ。
θ4=θ1−θ2
θ2=θ3＋θ4
θ3=(2×θ2)-θ1

すなわち、表示板の幅を、2r・sinθ3より大きいときに、取出配管１２７を通して視認される表示板が取出配管１２７の内径全体に拡大することができる。

本発明は利用することにより、燃料にメタノールを利用するＤＭＦＣに限らず、液体燃料を用いる燃料電池システムであれば、その燃料補給用の燃料タンクに利用可能であると考えられる。

本発明に係る燃料電池システムの構成を模式的に示したシステム構成図である。 本発明に係る燃料電池システムを燃料電池部と制御部とに分離した構成を模式的に示したシステム構成図である。 本発明に係る燃料電池システムをノート型パーソナルコンピュータに取り付けた状態の前面斜視図である。 本発明に係る燃料電池システムのスライド式支持部を引出した状態の前面斜視図である。 本発明の一実施例に係る液体燃料タンクの外観を示した前面斜視図である。 本発明の一実施例に係る液体燃料タンクの構成を模式的に示した前面斜視図である。 本発明の他の実施例に係る液体燃料タンクの外観を示した前面斜視図である。 本発明の他の実施例に係る液体燃料タンクの構成を模式的に示した前面斜視図である。 図５のＡ−Ａ’線上の要部断面図である。 図１０（Ａ）は、気体が充填されているときの取出配管の断面における光の経路を示す模式図である。図１０（Ｂ）は、液体が充填されているときの取出配管の断面における光の経路を示す模式図である。 取出配管に液体と気体との界面が存在する状態を残量表示窓から見たときの模式図である。 燃料残量の視認性向上のための第２の具体例を示す図である。図１２（Ａ）は、気体が充填されているときの取出配管の断面における光の経路を示す模式図である。図１２（Ｂ）は、液体が充填されているときの取出配管の断面における光の経路を示す模式図である。図１２（Ｃ）は、取出配管に液体と気体との界面が存在する状態を残量表示窓から見たときの模式図である。 燃料残量の視認性向上のための第３の具体例を示す図である。図１３（Ａ）は、気体が充填されているときの取出配管の断面における光の経路を示す模式図である。図１３（Ｂ）は、液体が充填されているときの取出配管の断面における光の経路を示す模式図である。図１３（Ｃ）は、取出配管に液体と気体との界面が存在する状態を残量表示窓から見たときの模式図である。 燃料残量の視認性向上のための第４の具体例を示す図である。図１４（Ａ）は、気体が充填されているときの取出配管の断面における光の経路を示す模式図である。図１４（Ｂ）は、液体が充填されているときの取出配管の断面における光の経路を示す模式図である。図１４（Ｃ）は、取出配管に液体と気体との界面が存在する状態を残量表示窓から見たときの模式図である。 液体が充填されているときの取出配管の断面における光の経路を示すより詳細な模式図である。

符号の説明

１０ ダイレクトメタノール燃料電池
１２ カソード入口
１４ アノード入口
１６ カソード出口
１８ アノード出口
２０、１２０、２２０ メタノールタンク
２１、１２１、２２１ パック
２２、１２２、２２２ 壁面
２４、１２４、２２４ 残量表示窓
２５、１２５、２２５ メタノール取出口
２６、１２６、２２６ ジョイント
２７、１２７、２２７ 取出配管
２８ ロック解除ボタン
３０ バッファタンク
４０ 制御部
４１ 通信部
４２ コネクタ
４３ 挿入部
４４ 電源ケーブル
４５ スライド式支持部
４６ 二次電池挿入部
４７ 電源スイッチ
５０ 熱交換器
６０ 軸流ファン
７０ 筐体
７１、７２、７３、７４、７５ 空気口
８０ エアポンプ
８１ 空気取込口
８２ 空気吐出口
８３ 第1液体ポンプ
８４ 液体取込口
８５ 液体吐出口
８６ 第２液体ポンプ
８７ 液体取込口
８８ 液体吐出口
９０ 燃料電池部
１００ 燃料電池システム
１２３ 端辺

Claims (11)

1. 液体燃料及び酸化剤を用いて発電する燃料電池本体と、
   前記燃料電池本体に対して着脱可能に設けられる液体タンクと、
   前記液体タンクが、第１の容器と、前記第１の容器の内部に設けられ、液体と気体とが充填される第２の容器と、前記第１の容器に設けられ、前記液体を前記第１の容器の外部へ排出する排出部と、前記排出部と前記第２の容器とを接続する接続配管と、前記接続配管の内部を視認可能に設けられる表示部と、を備え、前記第２の容器内に充填された前記気体が前記接続配管に流入して、前記液体がなくなっていることを表示することを特徴とする燃料電池システム。
2. 請求項１記載の燃料電池システムにおいて、前記接続配管は、少なくとも、前記第２の容器に連結され、前記第２の容器から前記液体を取出す液体取出部と、前記表示部と隣接して配置され、前記接続配管の内部が視認可能な可視部と、を備え、前記液体が安定配置されるときに、前記液体取出部は前記液体タンクの下部に配置されると共に、前記可視部は前記液体タンクの上部に配置されることを特徴とする請求項１の燃料電池システム。
3. 前記接続配管が透明な材料で形成され、前記接続配管を挟んで前記表示部と対向する位置に前記接続配管の内部の視認性を向上させるための表示部が設けられ、前記接続配管に前記液体が流通しているときと、前記接続配管に前記気体が流通しているときとで、前記接続配管の内部の屈折率の違いにより、前記表示部から見える前記表示物の見かけ上の大きさが異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池システム。
4. 複数の前記表示物が前記接続配管の周方向に所定の間隔で設けられていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
5. 前記接続配管に前記気体が流通しているときにのみ視認可能になる前記表示物の領域に警告色が付与されていることを特徴とする請求項３または４に記載の燃料電池システム。
6. 前記接続配管に前記気体が流通しているときにのみ視認可能になる前記表示物の領域に、前記第２の容器内の液体が空であることを示す文字情報が付与されていることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の燃料電池システム。
7. 前記液体タンクが安定配置されるときに、前記排出部は前記液体タンクの下部に配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の燃料電池システム。
8. 前記燃料電池本体と前記液体タンクとを含む燃料電池部と、前記燃料電池部に対して着脱可に設けられる制御部と、を備え、複数の電子機器に応じて前記前記制御部を交換することにより、前記複数の電子機器へ選択的に電力を供給することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の燃料電池システム。
9. 複数の形状の異なる前記電子機器を選択的に載置可能な載置台を備えることを特徴とする請求項８記載の燃料電池システム。
10. 二次電池を挿入する二次電池挿入部を備え、前記二次電池を充電することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の燃料電池システム。
11. 前記気体が不活性ガスであることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
    

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