JP5490270B2

JP5490270B2 - 逃がし弁

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Publication number: JP5490270B2
Application number: JP2013006793A
Authority: JP
Inventors: アダムズ、ポール; クレロ、アンドリュー、ジェイ．; フェアバンクス、フロイド
Original assignee: BIC SA
Current assignee: BIC SA
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2024-07-26
Also published as: CN102748512A; US7172825B2; US8748059B2; CA2780822A1; EP1649528A4; MY141266A; RU2006105753A; BRPI0412941A; BRPI0412941B1; CN1830099A; CN102723512B; EP1649528B1; JP5312740B2; CN102723512A; CN1830099B; ZA200600730B; JP2013101955A; US20050023236A1; CN102748512B; WO2005013406A1

Description

この発明は、一般に、燃料電池用燃料カートリッジに関し、より具体的には、この発明は、使い捨て、および詰め替え可能な燃料カートリッジに関する。この発明は、また、多壁燃料カートリッジおよび柔軟性のあるライナーを具備する燃料カートリッジに関する。

燃料電池は、直接すなわち、反応物質、すなわち燃料および酸素の化学エネルギを直流（ＤＣ）電気に直接変換する装置である。多くの漸増している用途において、燃料電池は、化石燃焼などの従来の発電よりも効率的であり、リチウムイオンバッテリーなどの携帯型蓄電池より効率的である。

一般に、燃料電池技術はアルカリ燃料電池、高分子電解質燃料電池、りん酸燃料電池、溶融炭酸塩燃料電池および固体酸化物燃料電池を含むさまざまな異なった燃料電池を含む。今日の、より重要な燃料電池は３つの一般的なカテゴリに分割することができる。すなわち、圧縮水素（Ｈ_２）を燃料として利用したもの；燃料としての水素にリフォームされるメタノール（ＣＨ_３ＯＨ）を使用する陽子交換膜（ＰＥＭ）の燃料電池；および直接メタノール（ＣＨ_３ＯＨ）燃料を使用するＰＥＭ燃料電池（「ダイレクトメタノール燃料電池」すなわちＤＭＦＣ）である。圧縮された水素は一般に、高い圧力の下で保たれ、そのため、扱いが難しい。その上、大きい貯蔵タンクが通常必要で、消費者向け電子製品用に十分小さくすることができない。通常のリフォーマット燃料電池は、改質材が必要であり、また他の気化および補助システムにより燃料電池内で水素を酸素と反応させる必要がある。近年、改質剤またはリフォーマット燃料電池は進歩して消費者向け電子製品に有望となっている。ＤＭＦＣは最も簡単で可能性としては最も小さくなる燃料電池であり、消費者向け電子製品用の電力供給に最も有望である。

比較的供給が大きなアプリケーションでは、ＤＭＦＣは、酸化剤、典型的には空気か酸素を陰極電極に供給するためのファンかコンプレッサーと、水／メタノール混合物を陽極電極へ供給するポンプと、膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）とを典型的に具備する。ＭＥＡは、典型的には、陰極、ＰＥＭおよび陽極を含む。動作中、水／メタノール燃料の混合液体が直接に陽極に供給され、酸化剤が陰極に供給される。各電極での化学電気反応と燃料電池に関する総合的な反応は以下の通り記述される：

陽極での反応：
ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ → ＣＯ_２＋６Ｈ^＋＋６ｅ⁻
陰極での反応：
Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ⁻ → ２Ｈ_２Ｏ
全体の燃料電池反応：
ＣＨ_３ＯＨ＋１。５Ｏ_２ → ＣＯ_２＋２Ｈ_２Ｏ

ＰＥＭを通る水素イオン（Ｈ^＋）が陽極から陰極を通り抜けてマイグレーションするために、また、自由電子（ｅ⁻）がＰＥＭを通り抜けられないため、電子は外部回路を通って流れなければならず、外部回路を通して電流を生じさせる。この外部回路は、モバイルすなわちセル電話、計算機、パーソナルデジタツアシスタンツ、ラップトップコンピュータなどの有益な消費者向けの電子製品であってよい。ＤＭＦＣは、米国特許第５９９２００８号および第５９４５２３１号に開示されており、詳細はこれらに記載のとおりである。一般に、ＰＥＭはＮａｆｉｏｎ（商標）などの高分子から作られており、ＤｕＰｏｎｔから入手可能であり、厚さが約０。０５ｍｍ〜約０。５０ｍｍの範囲のペルフルオ化合物材料である。陽極は、典型的には、白金ルテニウムなどの触媒の薄層によってサポートされたテフロン（Ｔｅｆｌｏｎｉｚｅｄ）のカーボン紙から製造される。陰極は、典型的には、白金粒子が膜の半面に接着されるガス拡散電極である。

水素化ホウ素ナトリウムリフォーマット燃料電池の電池反応は、つぎのとおりである。

ＮａＢＨ_４（水溶性）＋Ｈ_２Ｏ→（加熱または触媒）→（Ｈ_２）＋（ＮａＢＯ_２）（水溶性）
Ｈ_２→２Ｈ^＋＋２ｅ⁻（陽極）
２（２Ｈ^＋＋２ｅ⁻）＋Ｏ_２→２Ｈ_２Ｏ（陰極）

適切な触媒は白金およびルテニウムその他の金属である。水素化ホウ素ナトリウムを改質して生成される水素燃料は、酸素例えばＯ_２と反応して電気（電子の流れ）および水の副産物を生成する。ほう酸ナトリウム（ＮａＢＯ_２）の副産物も改質処理で生成される。水素化ホウ素ナトリウム燃料電池は米国公開特許出願２００３／００８２４２７に検討され、これを参照してここに含める。

特許文献は多くの燃料電池用の非圧縮および圧縮携帯型燃料タンクまたは燃料貯蔵装置を開示している。米国公開特許出願２００２／００１８９２５Ａ１は、キャビティ付きの電子製品を開示しており、ここでは、燃料を包含する再充填バルーンが保持される。このバルーンは弾性材料から製造されている。米国公開特許出願２００３／０００８１９３Ａ１は燃料および吸収材を含有する可撓性壁型の燃料タンクを開示している。

米国特許第６４６０７３３号Ｂ２は外側コンテナ内に配置された内側燃料コンテナを含む多壁燃料電池を開示している。内側コンテナは、堅固、準堅固、または可撓性の壁部を有してよい。両コンテナ間の加圧（プレナム）領域は、破損または破棄まえにメタノールを中和する助剤または添加剤を含む。燃料は、重力または加圧ガス源により、燃料貯蔵部または直接に陽極に案内される。外部ポンプを用いて燃料を燃料電池に案内してもよい。

米国特許第６５０６５１３号Ｂ１は、タンクおよび燃料含有の内側ベローズ内を定圧に維持するための圧力調整機構を保持する燃料タンク等を開示している。米国公開特許出願２００２／０１９７５２２および同２００３／００８２４２７は燃料袋（ブラダー）および燃料袋を加圧する加圧機構を含む燃料カートリッジを開示している。公報'４２７はさらに燃料電池から液体副産物を受け取る袋（ブラダー）を開示している。

米国公開特許出願２００２／０１２７４５１Ａ１は、小型ＰＥＭ燃料電池を開示している。この燃料電池は、メタノール燃料を直接にＰＥＭに接触させて貯蔵し、ＣＯ_２副産物がハウジングに放出されてハウジングを加圧する。ハウジングはさらに逃がし弁を有しハウジングの過圧縮を防止し、燃料を追加する吸入弁を有する。この参考文献は、分離燃料タンクまたはカートリッジを開示していない。

最近、ワシントン州、ボセル所在のＮｅａｒＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍが燃料とともに水およびＣＯ_２副産物を個別のブラダーに貯蔵する密閉燃料タンクを開示した。

しかしながら、先行技術は、内部チャンバの壁部が相互に接触したときに内部チャンバに臍腐れている残留燃料を最小化する可撓性内部チャンバを具備する燃料カートリッジ、すなわち、以下に説明する利点および特徴を有する燃料カートリッジを開示していない。

米国公開特許出願第２００２／００１８９２５号明細書米国公開特許出願第２００３／０００８１９３号明細書米国特許第６４６０７３３号明細書米国特許第６５０６５１３号明細書米国公開特許出願第２００２／０１９７５２２号明細書米国公開特許出願第２００３／００８２４２７号明細書

したがって、この発明は、任意の燃料電池とともに使用される燃料カートリッジに向けられている。

また、この発明は、リフォーマット燃料電池とともに使用されるカートリッジに向けられている。

また、この発明は、ダイレクトメタノール燃料電池とともに使用されるカートリッジに向けられている。

また、この発明は、多壁燃料カートリッジに向けられている。

また、この発明は、可撓性ライナーを具備する燃料カートリッジに向けられている。

また、この発明は、少なくとも１つの逃がし弁を具備する燃料カートリッジに向けられている。

この発明の一側面は、燃料電池に連結可能な燃料カートリッジまたは燃料再充填コンテナに向けられており、これは外側ケーシングおよび燃料電池用の燃料を含有する内側可撓性ライナーを具備する。内側可撓性ライナーは内部に配されたインサートを具備し、これにより燃料をカートリッジから燃料電池へ運ぶのを容易にする。インサートは、可撓性および／または実質的に堅固なリブでよく、このリブはライナーと一体に形成されてよい。インサートは、また、発泡性のインサートでもよく、メッシュのインサートでもよい。インサートは複数の粒子からなってよい。粒子はお互いに結合してもよいし、離ればなれでもよい。内側ライナーは遮断弁に連結され、燃料が遮断弁を介して燃料電池に運ばれる。

カートリッジの外側ケーシングは実質的に堅固でも柔らかくてもよい。これは、密閉されていてもよいし、外気と流体的に連通していてもおよい。外側ケーシングは開放構造をしていてもよく、蓋、気体透過性で液体非透過性の膜、または液体吸収フィラー材料でカバーされていてよい。

カートリッジはまた外側ケーシングに接して配された第一の一方向性逃がし弁を具備してもよい。第一の逃がし弁は間欠的に空気をカートリッジに入れることができ、カートリッジ内に部分的に真空が形成されないようにする。第一の逃がし弁は気体透過、液体非透過生の膜または液体吸収フィラー材料に被覆できる。好ましくは、第一の逃がし弁はポペット型弁である。

燃料電池内で生成される液体および／または気体の副産物は、カートリッジの外側ケーシングおよび内側ライナーの間の内部空間に運ぶことができる。カートリッジは、また、外側ケーシングに接触して配置され内部空間と液体的に連通する第二の一方向性逃がし弁を具備してもよい。第二の逃がし弁により、カートリッジ内部の気体が間欠的に外気へと排出できる。第二の逃がし弁は気体透過、液体非透過生の膜または液体吸収フィラー材料に被覆できる。好ましくは、第二の逃がし弁はポペット型弁である。カートリッジは第一の弁および第二の弁の双方を具備してよい。代替的には、外側ケーシングが開放構造をしていて、これが気体透過性で液体非透過性の膜、または液体吸収フィラー材料でカバーされる。気体副産物を開放構造を介して連続して廃棄することができる。

カートリッジはさらに内側ライナーを圧縮するエネルギ蓄積装置を具備してもよい。エネルギ蓄積装置は、圧縮状態のバネ、圧縮状態の発泡体、圧縮状態の気体、例えばブタン、ｎ−ブタンまたはプロパン、または液体プロパンであってよく、これは、電子装置の内部に配されてカートリッジを受ける。外側のバネ素子はカートリッジを電子装置に挿入するときに圧縮される。

カートリッジはさらにカートリッジの外側ケーシング内でスライドして移動する壁部を具備してもよい。可動壁部は外側ケーシングに圧接するワイパーを具備して外側ケーシングとの間でシーリングを行えるようにしてもよい。可動壁部はカートリッジ内部の燃料と接触している。外側ケーシングを摩擦軽減フィルム例えばポリテトラフルオロエチレン（Ｔｅｆｌｏｎ（商標））でカバーしてワイパーが外側ケーシングに沿って容易に移動できるようにしてもよい。エネルギ蓄積装置が可動壁部に圧力を加えて燃料がカートリッジから容易に運べるようにしてもよい。

内側ライナーを色付けしてユーザが容易にカートリッジ内の燃料残量を目視で判断できるようにしてもよい。

満たされている多壁カートリッジの一部断面した図であり、外側ケーシング、内側ライナーおよび逃がし弁を示す。部分的に空になった図１の多壁カートリッジの一部断面した図である。図１および図２の一方向性逃がし弁であり、ここで説明する任意の多壁カートリッジとともに用いることができるものの２つの例の一部断面した図である。図１および図２の一方向性逃がし弁であり、ここで説明する任意の多壁カートリッジとともに用いることができるものの２つの例の一部断面した図である。満たされた他の多壁燃料カートリッジの一部断面した図であり、内部構造体を伴う内側ライナーを示す。部分的に空になった図４の多壁カートリッジの一部断面した図である。上記内側ライナーに用いて適切なインサートの拡大断面図である。上記内側ライナーに用いて適切なインサートの拡大断面図である。上記内側ライナーに用いて適切なインサートの部分拡大図である。他の多壁燃料カートリッジの一部断面した図であり他の一体構造を示す。他の多壁燃料カートリッジの一部断面した図であり他の一体構造を示す。開放型の外側ケーシングおよび内側ライナーを有する他の多壁燃料カートリッジの斜視図である。開放型の外側ケーシングおよび内側ライナーを有する他の多壁燃料カートリッジの斜視図である。図１０の多壁燃料カートリッジの一部を拡大して示す図である。図１０の多壁燃料カートリッジの一部を拡大して示す図である。他の多壁カートリッジの外側ケーシングおよび内側ライナーの斜視図である。他の多壁カートリッジの外側ケーシングおよび内側ライナーの斜視図である。他の多壁カートリッジおよび燃料電池の模式図である。他の一方向性逃がし弁の断面図である。この発明の他の側面を示す一部断面した図である。この発明の他の側面を示す一部断面した図である。

添付図面に例示され、以下で詳細に説明されるように、この発明は、メタノールと水、メタノール／水混合液、濃度が変化するメタノール／水混合液または純粋なメタノールなどの燃料電池用の燃料を格納するための燃料カートリッジに向けられている。メタノールは種々のタイプの燃料電池、例えば、ＤＭＦＣ、酵素燃料電池、リフォーマット燃料電池等に利用できる。燃料カートリッジは、他のタイプの燃料電池燃料例えばエタノールまたはアルコールや、水素に改質できる化学物質、または、燃料電池の性能または効率を改善する他の化学物質を含んでもよい。燃料は、また、水酸化カリウム（ＫＯＨ）電解液を含んでよく、これは、金属燃料電池やアルカリ燃料電池とともに利用でき、燃料カートリッジに貯蔵できる。金属燃料電池に対しては、ＫＯＨ電解質反応溶液に浸漬された流体担持の亜鉛粒子の形態であり、電池キャビティ内の陽極は、亜鉛粒子から成る粒子状陽極である。ＫＯＨ燃料は、「１または複数の負荷に電力を供給するように構成された燃料電池システムの使用方法」という名称で２００３年４月２４日に発行された米国公開特許出願第２００３／００７７４９３に開示されており、ここに参照して組みこむ。燃料は、また、メタノール、過酸化水素および硫酸の混合物を含み、シリコンチップ上に形成された触媒をすぎて流れて燃料電池反応を生成する。燃料は、また、上述のとおり、溶液性のホウ素化水素ナトリウム（ＮａＢＨ_４）および水を含む。燃料は、さらに、炭化水素燃料を含み、これは、それに限定されないが、ブタン、灯油（ケロシン）、アルコールおよび天然ガスを含み、これは、「液体対向インタフェース燃料電池装置」という名称で２００３年５月２２日に発行された米国公開特許出願第２００３／００９６１５０に開示され、ここに参照して組みこむ。燃料は、また、燃料と反応する液体酸化剤を含む。したがって、この発明は、カートリッジ内に含有された任意のタイプの燃料、電解質溶液、酸化溶液、または液体に限定されない。用語「燃料」は、ここでは、燃料電池内で反応可能なすべての燃料を含み、これに限定されないが、上述の適切な燃料、電解質溶液、酸化溶液、液体、および／または化学物質およびこれらの混合物を含む。

ここで使用される用語「カートリッジ」または「燃料カートリッジ」は、これに限定されないが、使い捨てカートリッジ、再充填可能／再利用可能カートリッジ、電子装置内部に配置されるカートリッジ、電子装置の外部に置かれるカートリッジ、燃料タンク、燃料再充填タンク、その他、燃料を貯蔵するコンテナを含む。

図１に示すように、カートリッジ１０は、外側タンク、すなわち外側シェル、すなわち外側ケーシング１２と内側ライナーすなわち内側ブラダー１４とを有し、内側ブラダー１４は燃料を含み外側ケーシング１２内に配置される。スペース１５は外側ケーシング１２および内側ライナー１４により規定される。内側ライナー１４は好ましくは柔軟であり、また弾性的であってもよく、これにより、燃料がライナーから運び出されるときにライナー１４の体積が減少するようになっている。カートリッジ１０は、また、遮断弁１８を収容するノズル１６を具備し、これがライナー１４と流体連通される。ノズル１６は、燃料電池（図示しない）または再充填燃料コンテナ／カートリッジと結合するようになっている。折り畳み可能（形状が崩れる）なライナーを持つ利点は、全流燃料が根ずる１６に運ばれるときにライナーの形状が崩れて燃料が容易に燃料電池へ運ぶことができるということである。したがって、カートリッジ１０はどのような方位で使用しても良い。カートリッジ１０は、遮断弁１８を除いて密封されて良く、これが燃料電池と流体連通される。密封カトーとリッジ内において部分的に真空が形成される際に、図１および図２に示されるポンプが、燃料をカートリッジから運び出せる。遮断弁１８を、毛細管現象または灯心作用により燃料を運ぶ多孔質材料に置き換えても良い。遮断弁は同一出願人の係属中の「連結バルブ付きの燃料カートリッジ」という名称の同日出願の特許出願に十分に開示されており、参照してここに組み入れる。

この発明の一側面によれば、カートリッジ１０は、一方向性逃がし弁２０を有し、これは広くポペット弁またはポペット型弁として知られている。弁２０により、空気がカートリッジ１０に間欠的に入ることが可能となり、燃料がカートリッジから排出されるときに、カートリッジ内に部分的な真空が形成されないようにする。図３Ａに示すように、弁２０は、弁ヘッド２４が十分に係合したとき、すなわち閉止位置にあるときに密封を実現する弁座２２を有する。弁ヘッド２４はオプションの弁ステム２６に結合され、これが弁本体２８の内部にスライド可能に配置される。弁ヘッド２４および弁ステム２６はバネ３０により閉止または密封位置にバイアスされる。バネ３０は圧縮でも引っ張りでもよい。バネ３０のバネ定数ｋを選択して、外側ケーシング１４内またはスペース１５内の圧力が予め定めたレベルを下回ったときに弁２０が開き、すなわち、図３Ａから理解されるように、弁ヘッド２４がカートリッジの本体へと移動して外気をカートリッジ内部にヘッド２４および座２２の間のスペースおよび弁ステム２６および弁本体２８の間のスペースを介して流入させて真空をなくすようにする。弁２０はカートリッジ１０の内部圧力を一定に保つのでなく、内部圧力は、予め定めたレベルになるまで、変動すなわち低下する。図３Ｂはポペット弁２０の他の例を示しており、この図において図３Ａと対応する箇所には対応する参照番号を付す。

弁２０は、その開口を覆う膜３２をオプションに具備して、粉塵がカートリッジに進入しないようにしてもよい。好ましくは、膜３２は空気や他の気体の出入りのみを許容し、液体のカートリッジへの出入りがないようにする。そのような気体透過性、液体非透過性の膜は、「燃料電池用の燃料電池カートリッジ」という名称で２００３年１月３１日に出願された、同一出願人の、同時係属中の特許出願１０／３５６７９３号や、「液体透過性廃棄ストッパ付き電子電池」という名称で１９７０年４月２１日に発行された米国特許第３５０８７０８号や、「液体燃料電池」という名称で１９８５年１２月３１日に発行された米国特許第４５６２１２３号に開示されている。この開示はこれら文献を参照することによりここに組み入れる。代替的には、膜３２は、弁２０なしで用いられても良い。そのような膜はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ナイロン、ポリアミド、ポリビニリデン、ポリプロピレン、または他のポリマー膜から製造できる。商業的に入手可能な撥水性ＰＴＦＥ微小多孔質膜はＷ．ＬＧｏｒｅＡｓｓｏｃｉａｔｅｓ社から取得できる。Ｇｏｒｅｔｅｘ（商標）は適切な膜である。Ｇｏｒｅｔｅｘ（商標）は、液体が通過するには小さすぎ気体が通過するには十分大きな孔を有する微小多孔質膜である。

膜３２は、フィラー材料例えば'７９３特許に開示されているようなフィラー材料に置き換えることができる。ここでは、フィラー材料は発泡体を含む。フィラー材料は液体を保持し、気体を透過させる。適切なフィラー材料はおむつに用いられる吸収材料である。好ましくはフィラー材料は液体を吸収して膨張しさらに液体非透過になる。

弁２０は、ここに開示される多壁カートリッジとともに用いることができ、また単一壁カートリッジ例えば同一出願人の係属中の'７９３出願に開示されるものとともに用いることができる。一方向性逃がし弁は'７９３出願にも開示されている。

図２に示すように、燃料が内側ライナー１４から排出される際に、ライナーの壁部は相互に向かって形状を崩し接触領域３４を形成する。接触領域３４により、捕捉燃料３６がノズル１６に到達せずに燃料電池へ運ばれなくなる。残留燃料が排出される間、内側ライナー１４を比較的オープンにするように、図４〜図８に示されるようにインサートをライナー内に配置しても良い。好ましくは、インサートは柔軟性が有り、ライナーの形状を崩して燃料が選択的に開放されるようにする。

インサートはリブ４０、４２を具備するマトリックス３８であってよい。マトリックス３８はライナー１４の壁が崩れないようにする。図４はライナーが満たされている場合の状態を示し、図５はライナーが少なくとも一部で空の場合を示す。リブ４０、４２は、図６Ａおよび６Ｂに示すように厚くても薄くても良く、中身が詰まっていても、中空でもよく、また開放セルの発泡体でもよい。リブ４０は実質的に堅固で、リブ４２が柔らかく、リブ４２を崩してライナー１４を縮小または折り畳みやすいようにしてもよい。代替的には、リブ４０および４２の双方を柔らかくしてライナー１４に沿って双方が崩れるようにしても良い。中空または発泡体のリブが、最小限の容積および軽量ゆえに、また、燃料がこれらを介してノズル１６に流れる点から、好ましい。代替的には、リブ４０、４２および／またはマトリックス３８が、通常の製造プロセスにより、ライナー１４と一体に製造されても良い。

この発明の他の側面によれば、インサートは図７に示すように発泡体インサート４４であってよく、これは、好ましくは、内側ライナー１４と実質的に類似の形状とする。換言すると、インサートの形状はライナーの形状に左右される。発泡体が使用される場合、好ましくは、発泡体インサート４４は、開放セル発泡体の薄いシートである。インサート３８は、図８に示すようにメッシュインサートでもよく、また、ロウソクの灯心のような複数の灯心撚り糸または編み糸を含んで良い。代替的には、インサートは毛管現象または灯心作用により燃料をノズル１６へ運びやすくするためのフィラー材料から製造されても良い。さらに、インサートは、図６Ｃに示すような球４５またはジャック４６のような粒子を有しても良い。これら粒子は相互に先決していてもバラバラでもよい。遮断弁１８、フィルタ、スクリーン等によりバラバラな粒子がカートリッジから排出されてしまうのを防止できる。インサートは連結され、実質的に堅固なロッド、例えば、金網のフェンスであってよく、これはライナーが空のときに形状が崩れる。

外側ケーシングは、図９または図１０に示すように開放構造であってよい。燃料カートリッジ５０は外側ケーシング５２および内側ライナー１４、ならびに遮断弁１８（図示しない）含有のノズル１６を有し、これは上述したとおりである。開放型の外側ケーシング５２は、開放メッシュ５４のように実質的に開放されていても、コンテナ５６のように実質的に閉鎖されていても良い。メッシュ５４の開口を通じて、または、コンテナの頂部またはカートリッジの任意の他の箇所に形成された孔部５８を通じて、空気が自由にカートリッジに入り、カートリッジ内に部分的に真空が形成されるのを防止する。開放型の外側ケーシング５２は、カットリッジの構造的な一体性を維持しながら、軽量化を実現する。メッシュ５４および孔部５８の開口はライナーへの接触を制限するために比較的小さくしても良い。内側ライナーが破損したときにカートリッジからの漏れ出しを回避するために、メッシュ５４および孔部５８を、空気透過性、液体非透過性の膜３２により被覆しても良い。孔部５８が十分に小さければ、フィラー材料でこれらを被覆してもよい。フィラー材料は液体を吸収して漏れ出しを最小化する。好ましくは、これらフィラー材料は液体吸収時に膨張してさらに液体を透過させなくなる。また、図１１（Ａ）および１１（Ｂ）に示すように、孔部５８は蓋６０を具備して内側ライナーへの接触を制約しても良い。膜３２は蓋の一部であっても良い。

さらに、図１２（Ａ）および１２（Ｂ）に示すように、燃料カートリッジ１０、５０の断面形状は、丸い、または四角いまたは任意の他の形状であってよい。燃料カートリッジ１０、５０は、また、ポケットブタンライターの燃料タンクと類似の内部サポート６４や、スリット６８付きの内側ライナー６６を有しても良い。

この発明の他の側面によれば、燃料カートリッジは、燃料電池反応により生成された、気体および／または液体副産物を、滞留固形物を伴って、または伴わずに、受け取るようになっている。説明の便宜上、この発明のこの側面は、ダイレクトメタノール燃料電池を用いて主に説明される。しかしながら、この発明は、任意の燃料電池からの副産物を受け取ることができる。この場合、燃料電池は、これに限定されないが、ここに説明されるものである。またこの発明は任意の具体的な燃料または副産物に限定されない。

図１３に示すように、カートリッジ７０は、上述のように、外側ケーシング１２および内側ライナー１４を具備する。外側ケーシング１２は、また、ノズル１６を具備し、これが遮断弁１８を収容し、ライナー１４と流体連通する。これは上述のとおりである。燃料（ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ）が、ポンプまたは他の手段によりノズル１６から流出され膜電極アッセンブリ（ＭＥＡ）で反応する。二酸化炭素および水（ＣＯ_２およびＨ_２Ｏ）がＭＥＡにより生成され、入力ノズル７２でカートリッジ７０にポンプで戻される。ＣＯ_２および過剰Ｈ_２Ｏ副産物が少なくとも初期段階では外側ケーシング１２および内側ライナー１４の間のスペース１５に蓄積できる。ＣＯ_２およびＨ_２Ｏの体積は通常のカートリッジが蓄積する体積より大きい蓋然性がきわめて高いので、カートリッジ７０は少なくとも１つの出口逃がし弁７４を有する。ノズル１６から流出され膜電極アッセンブリ（ＭＥＡ）で反応する。ＣＯ_２およびＨ_２Ｏの副産物はＣＯ_２ガスによりポンプ無しでカートリッジに還流できる。ノズル１６および７２は、カートリッジのどこに配してもよく、相互に同軸に配置しても良い。

出口逃がし弁７４は、図１４に示すように、方向が反対であることを除いて、上述した逃がし弁２０と実質的に類似である。弁７４も、弁ヘッド２４が十分に係合したとき、すなわち閉止位置にあるときに密封を実現する弁座２２を有する。弁ヘッド２４はオプションの弁ステム２６に結合され、これが弁本体２８の内部にスライド可能に配置される。弁ヘッド２４および弁ステム２６はバネ３０により閉止または密封位置にバイアスされる。バネ３０は圧縮でも引っ張りでもよい。バネ３０のバネ定数ｋを選択して、外側ケーシング１２内またはスペース１５内の圧力がＣＯ_２およびＨ_２Ｏの副産物により上昇して予め定めたレベルをなったときに弁７４が開き、すなわち、弁ヘッド２４がカートリッジから離れるように移動して、図１４に示すように、カートリッジ内部のＣＯ_２をヘッド２４および座２２の間のスペースおよび弁ステム２６および弁本体２８の間のスペースを介して排出してカートリッジ内部の内部圧力を減少させる。このように、弁７４はカートリッジ７０の内部圧力を一定に保つのでなく、内部圧力が、予め定めたレベルになるまで、変動すなわち上昇して、その後、ＣＯ_２を排出して減圧する。

弁７４は、好ましくは、その出口および／または入口を覆う膜３２をオプションに具備して、水がカートリッジから出ないようにする。上述したように、膜３２は空気や他の気体の出入りのみを許容し、液体のカートリッジへの出入りがないようにする。代替的には、弁７４は、上述のとおりのフィラー材料を具備してその出口を覆い、水を吸収し、気体をカートリッジ外部に排出する。複数の弁７４を外側ケーシング１２に設けても良い。

代替的に、開放構造の外側ケーシングを、開口を覆う膜３２またはフィラー材料とともに燃料カートリッジに用いる場合には、弁７４を省略しても良い。外側ケーシング５２および被覆膜またはフィラー材料３２が絶えずＣＯ_２ガス副産物を逃がす。ただし、水の副産物はカートリッジ内に保持する。

カートリッジは弁２０および７４の双方をカートリッジの外側壁部にもうけてもよい。これにより、外気が内部に入り部分的な真空を抑制し、またＣＯ_２を排出して圧力増加を抑制する。代わりに、弁２０および７４の機能を単一の弁に一体化してもよい。すなわち、１つの弁が、外気を流入させて真空を排除し、さらに、ガスをカートリッジから排出して圧力増加を抑制する。

副産物が液体のみの場合には弁７４を省略できる。例えば、ホウ素化水素ナトリウムおよび水の燃料システムは、液体のほう酸ナトリウムおよび水を副産物として生成する。さらに、内側ライナー１４が液体副産物を貯蔵するのに使用できる場合は、スペース１５を燃料の貯蔵に用いることができる。

図１に示すように、カートリッジ外部のポンプを用いて燃料をカートリッジ外部に運ぶ。これに代えて、カートリッジに圧力を加えて燃料を燃料電池に駆動しても良い。図１５に示すように、スペース１５にエネルギ蓄積装置、例えば、符号７６で示される加圧バネまたは加圧発泡体を収容して、内側ライナー１４を押圧し、または、加圧発泡体／バネと内側ライナー１４の間の可動壁部７８を押圧するようにしてもよい。逃がし弁２０および／または膜３２を設けてカートリッジ内部に部分的に真空が形成されないようにしても良い。スペース１５に加圧ガス例えばブタン、ｎ−ブタン、またはプロパン、または液体プロパンを満たして内側ライナー１４に圧力を加えても良い。加圧ガスを用いると、カートリッジ内部に部分的に真空ができないようにするための逃がし弁や気体透過膜を設ける必要がなくなるという利点がある。代替的には、燃料がポンプで出される際に密封カートリッジ内で形成されるおそれがある部分的な真空が中間壁部７８をノズル１６側で引くことになる。

さらに、図１６に示すように、電子装置の壁部８２に抗するようにバネ７６をバイアスしてもよい。この実施例では、バネ７６は電子装置または燃料電池の内部に残る。新しい燃料カートリッジを当該装置に装填するときに、これがバネ７６を圧縮して、カートリッジが電子装置内部にある間、バネ７６がカートリッジに荷重を加える。燃料に接しない、好ましいバネ材料は、これに限定されないが、Ｉｎｃｏｎｅｌ（商標）ニッケル亜鉛鉄合金、ステンレス鋼、または高フッ素のフルオロカーボン含有エラストマーである。

中間可動壁部７８は、好ましくは、ワイパー８０を有し、外側ケーシング１２の内側表面をスライドするような寸法および形状となっている。可動壁部７８は、好ましくは内側ライナー１４と接触してこれを押圧する。この発明の他の側面によれば、可動壁部７８は外側ケーシング１２の内側表面との間でオプションの密封を行ない、内側ライナー１４を省略でき、燃料は可動壁部７８および外側ケーシング１２と直接に接触する。ワイパー８０は好ましくは弾性ポリマー例えばエチレンプロピレンジエンメチレンターポリマー（ＥＰＤＭ）またはＶｉｔｒｏｎ（商標）フルオロエラストマーから製造され、外側ケーシング１２に対して圧力を与え密封を実現する。外側ケーシング１２の内側表面は摩擦減少フィルム、例えばポリテトラフルオロエチレンまたはＴｅｆｒｏｎ（商標）または潤滑剤皮膜がコートされて可動壁部７８および外側ケーシング１２の間の滑動が容易になるようにしてもよい。

ここで説明される任意の実施例とともに使用できるポンプは、所望の速度で流体を運ぶことができる任意のポンプである。適切なポンプはマイクロエレクトロメカニカルポンプ（ＭＥＭＳ）、例えば上記の'７９３特許出願に説明されクレームされているものである。ＭＥＭＳポンプはフィールド誘導ポンプまたは膜変位ポンプのいずれでもよい。フィールド誘導ポンプは、ＡＣまたはＤＣ電界フィールドまたは磁界を燃料／液体に印可して燃料／液体をポンプ搬送する。適切なフィールド誘導ポンプはこれに限定されないが電気流体力学ポンプ、電磁流体力学ポンプおよび電気浸透ポンプである。電気流体力学ポンプおよび電気浸透ポンプを一緒に用いても良い。膜変位ポンプは膜を有し、膜に力が印可されて、膜を移動または振動させて燃料をポンプ搬送する。適切な膜変位ポンプは、これに限定されないが、静電気ポンプ、ピエゾ電気ポンプ、熱気圧ポンプである。ＭＥＭＳポンプは燃料の速度および流れを制御し、流れを反転させ、流れを停止させる。

さらに、内側ライナー１４は、ユーザがカートリッジ内の燃料を目視で計測できるように、色付けされても良い。最も好ましくは、内側ライナー１４は、薄く、また耐久性があって柔軟な材料から製造され燃料排出時に効率よく折り畳めその容積を小さくするようになっている。ライナー用の好ましい材料は天然ゴム、ポリエチレン（低密度から高密度のＰＥを含む）、エチレンプロピレン（ＥＰ）、ＥＰＤＭおよび他の薄いポリマーフィルムである。好ましくは、ポリエチレンはフッ化されており、実質的に金属イオンがなく低透過性を保証するものである。ポリエチレンは上記バリア層例えばアルミニウムフォイルやフッ化処理プラスチックを積層でき、これによりメタノール透過を減少させる。

他の適切なライナー材料は、加圧、膨張黒鉛である。なぜなら、腐食性燃料電池燃料例えばメタノールに対する耐蝕性や気体不浸透性があるからである。典型的には、不変形態の黒鉛が介挿されて原子または分子を層プレーンの間の中間面空間に挿入する。つぎに急激な高熱を与えて、グラファイト層間化合物（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅｄｇｒａｐｈｉｔｅ）を引き延ばしまたは膨張させ層プレーンの間の中間面空間を伸ばす。引き延ばしたまたは膨張させた黒鉛ｗｐつぎに圧縮して極めて薄いフォイルまたはシートを形成する。このような圧縮膨張黒鉛（ｇｒａｐｈｉｔｅ）フォイルまたはシートは柔らかくまた大きな引張り強さを有する。圧縮膨張黒鉛は、米国特許第３４０４０６１号に開示されており、これを参照してここに組み入れる。圧縮黒鉛フォイルは、ＧＲＡＦＯＩＬ（商標）の商標名で、オハイオ州のＬａｋｅｗｏｏｄ所在のＧｒａｆｔｅｃｈから商業的に入手でき、その厚さは３ミルから６００ミルの範囲である。

内側ライナー１４は、多数重なった、または多層の材料から製造できる。最も内側の層は燃料電池燃料と相性がよく、すなわち燃料に対して耐蝕性があり、また低い透過性を有する。中間層は、燃料電池燃料のバリアでありまたは不透過である。最も外側の層は他のバリア層であってよく、燃料に対して耐蝕性であっても良い。一例では、最も内側の層はフッ素処理ポリエチレン（ＬＤＰＥまたはＨＤＰＥ）であってよく、中間層はナイロンまたはシリカンであってよく、外側層はアルミニウムフォイルであってよい。

多層材料を同時押しだししてプリーツを付与しライナーを製造できる。ライナーのエッジは高周波、超音波または熱源により加熱してシールされてよい。ライナーをアルミニウムフォイル内に縮退包装してもよい。これによりカートリッジの在庫期間が長くなる。なぜなら、最も内側の層が燃料の腐食効果に耐えることができ、中間および外側層がバリアを形成して燃料をライナー内にとどめ、また外側層がライナーの紫外線による劣化を防止するからである。

内側ライナー１４は外側ケーシング１４を伴わずに使用しても良い。この発明のさらに他の側面によれば、外側ケーシング１２を柔らかくして、年牢がカートリッジから搬出される際に、内側ライナー１４とともに圧縮できるようにしても良い。部分真空の形成を阻止するバルブ２０や膜３２を省略する際に、強く柔らかい外側ケーシングにより、内側ライナー１４をさらに構造的に保持することができる。

外側ケーシングは好ましくはポリアセタール樹脂から製造され、射出成型または押し出し成型される。外側ケーシングは好ましくは汚染物質例えば亜鉛、硫黄、タルク、オイルを含まず、フッ化処理されて透過性を最小化すべきである。

カートリッジ１０は複数の内側ライナー１４を具備しても良い。一例では、カートリッジ１０純粋なメタノール用の第１の内側ライナー１４とダイレクトメタノール燃料電池またはメタノール改質燃料電池とともに用いる水用の第２の内側ライナー１４を具備しても良い。他の例では、カートリッジ１０がメタノール用の第１の内側ライナー１４および過酸化水素用の第２の内側ライナー１４および硫酸用のオプションの第３の内側ライナー１４を具備しても良い。他の例では、カートリッジ１０はホウ化水素ナトリウム用の第１の内側ライナー１４および水用の第２の内側ライナー１４を具備しても良い。内側ライナーを用いて液体副産物例えば水や液体ほう酸ナトリウムを蓄えるようにしても良い。

さらに、内側ライナー１４は再充填可能であっても良く、弁１８を介して再充填できる。代替的には、ライナー１４に、遮断弁１８に類似した個別の再充填弁を設けても良い。ライナー１４を伸長可能または弾性的な材料から製造して、内部圧力が予め定められたレベルに達したときにライナーが伸びても良い。さらに、ライナー１４が逃がし弁２０または７４を具備して内部圧力が予め定められたレベルに達したときに圧力を逃がしても良い。

ここに開示された発明の例示的な実施例がこの発明の目的を達成することは明らかであるが、当業者が種々の変形や他の実施例を構成できることは容易に理解できる。さらに、任意の実施例の特徴および／または要素を単独でまたは他の実施例と組み合わせて利用できる。添付の特許請求の範囲は、これらすべての変形例や実施例を、その趣旨を逸脱することなくカバーすることを意図するものであることは、容易に理解できる。
以下、開示した技術的特徴を列挙する。
［技術的特徴１］
燃料電池に結合可能な燃料カートリッジにおいて、
外側のケーシングと、内側の柔軟性のある、燃料電池用の燃料を含有するライナーとを有し、上記内側の柔軟性のあるライナーは当該ライナー内に配させたインサートと具備しこのインサートにより燃料が当該カートリッジから上記燃料電池へ容易に搬送されるようにした燃料カートリッジ。
［技術的特徴２］
上記インサートは上記ライナーと一体のものである技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴３］
上記一体のインサートは複数のリブを有する技術的特徴２記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴４］
上記インサートは複数のリブを有する技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴５］
上記リブのいくつかは堅固である技術的特徴４記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴６］
上記リブのいくつかは柔軟性がある技術的特徴４記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴７］
上記リブは柔軟性がある技術的特徴４記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴８］
上記インサートは発泡体インサートである技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴９］
上記インサートはメッシュを有する技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１０］
上記インサートは複数の粒子を有する技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１１］
上記粒子はジャックを含む技術的特徴１０記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１２］
上記粒子は球体を含む技術的特徴１０記載の燃料カートリッジ
［技術的特徴１３］
上記粒子は相互に結合されている技術的特徴１０記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１４］
上記内側ライナーは遮断弁に結合され燃料は上記遮断弁を介して上記燃料電池に運ばれる技術的特徴１０記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１５］
上記内側ライナーは遮断弁に結合され燃料は上記遮断弁を介して上記燃料電池に運ばれる技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１６］
上記遮断弁は、外側ケーシングに連結されたノズルの内部に収容されている技術的特徴１５記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１７］
上記外側ケーシングは実質的に堅固である技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１８］
上記外側ケーシングは内部構造サポートを有する技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１９］
上記外側ケーシングは柔軟性がある技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴２０］
上記外側ケーシングは密封されている技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴２１］
上記外側ケーシングは開放構造を具備する技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴２２］
上記開放構造は気体透過性、液体非透過性の膜で被覆されている技術的特徴２１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴２３］
上記開放構造は液体吸収フィラー材料で被覆されている技術的特徴２１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴２４］
上記外側ケーシングはメッシュである技術的特徴２１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴２５］
上記外側ケーシングは少なくとも１つの孔部を有する技術的特徴２１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴２６］
上記孔部は気体透過性、液体非透過性の膜で被覆されている技術的特徴２５記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴２７］
上記孔部は液体吸収フィラー材料で被覆されている技術的特徴２５記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴２８］
上記孔部は蓋で覆われている技術的特徴２５記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴２９］
上記カートリッジはさらに上記外側ケーシング上に配された第１の一方向性逃がし弁を有し、第１の逃がし弁が間欠的に空気をカートリッジに流入させて上記カートリッジ内に部分的な真空が形成されないようにする技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴３０］
上記第１の逃がし弁は気体透過性、液体非透過性の膜で被覆されている技術的特徴２９記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴３１］
上記第１の逃がし弁は液体保持フィラー材料で被覆される技術的特徴２９記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴３２］
上記第１の逃がし弁はポペット型弁である技術的特徴２９記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴３３］
上記燃料は上記燃料電池において電流に変換され上記燃料電池内で生成される上記ガスおよび液体の副産物の少なくとも１つが上記カートリッジ内において上記外側ケーシングおよび上記内側ライナーの間の内部空間に運ばれる技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴３４］
上記カートリッジはさらに上記外側ケーシング上に配された第２の一方向性逃がし弁を有し、上記第２の逃がし弁は間欠的に気体を上記カートリッジ内から排出する技術的特徴３３記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴３５］
上記第２の逃がし弁は気体透過性、液体非透過性の膜で被覆されている技術的特徴３４記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴３６］
上記第２の逃がし弁は液体保持フィラー材料で被覆される技術的特徴３４記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴３７］
上記第２の逃がし弁はポペット型弁である技術的特徴３４記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴３８］
上記カートリッジはさらに上記内側ライナーを圧縮するエネルギ蓄積装置を有する技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴３９］
上記エネルギ蓄積装置は加圧バネである技術的特徴３８記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴４０］
上記エネルギ蓄積装置は加圧発泡体である技術的特徴３８記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴４１］
上記エネルギ蓄積装置は加圧気体である技術的特徴３８記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴４２］
上記加圧気体はブタン、ｎ−ブタンまたはプロパンである技術的特徴４１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴４３］
燃料再充填コンテナにさらに接続可能な技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴４４］
上記内側ライナーは外部エネルギ蓄積装置により圧縮される技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴４５］
可動壁部が上記外側ケーシング内にスライド可能に配置される技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴４６］
上記可動壁部はシールを有する技術的特徴４５記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴４７］
上記シールは上記外側ケーシングに対して圧力をかけて上記外側ケーシングとの間を密封するワイパーを有する技術的特徴４６記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴４８］
上記外側ケーシングは摩擦減少フィルムでコートされている技術的特徴４５記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴４９］
上記摩擦減少フィルムはポリテトラフルオロエチレンである技術的特徴４８記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴５０］
上記内側ライナーは着色されている技術的特徴１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴５１］
燃料電池に接続可能な燃料カートリッジにおいて、
外側ケーシングと、内側の柔軟性のあるライナーと、上記外側ケーシングおよび上記内側柔軟性ライナーの間に設けられた内部空間とを有し、上記燃料電池の燃料が上記内部空間に含有され、かつ、上記燃料が上記燃料電池内で電流に変換されるために当該燃料電池へ運ばれ、生成される副産物が上記柔軟性のあるライナーに蓄積されることを特徴とする燃料カートリッジ。
［技術的特徴５２］
燃料電池に接続可能な燃料カートリッジにおいて、
外側ケーシングと、内側の柔軟性のあるライナーと、上記外側ケーシングおよび上記内側柔軟性ライナーの間に設けられた内部空間とを有し、燃料が燃料電池内で電流に変換されるために当該燃料電池へ運ばれ、上記燃料電池内で生成される気体および液体の副産物の少なくとも１つが上記内部空間に運ばれ、上記外側ケーシングは一方向性逃がし弁と流体連通され、予め定められた上記カートリッジ内の圧力で、気体が上記逃がし弁を介して排出されることを特徴とする燃料カートリッジ。
［技術的特徴５３］
上記逃がし弁はポペット型弁である技術的特徴５２記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴５４］
上記逃がし弁は気体透過性、液体非透過性の膜で被覆されている技術的特徴５２記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴５５］
上記外側ケーシングは開放構造を具備する技術的特徴５１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴５６］
上記開放構造は気体透過性、液体非透過性の膜で被覆されている技術的特徴５５記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴５７］
上記開放構造は液体吸収フィラー材料で被覆されている技術的特徴５５記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴５８］
上記外側ケーシングはメッシュである技術的特徴５５記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴５９］
上記外側ケーシングは少なくとも１つの孔部を有する技術的特徴５５記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴６０］
上記孔部は気体透過性、液体非透過性の膜で被覆されている技術的特徴５９記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴６１］
上記孔部は液体吸収フィラー材料で被覆されている技術的特徴５９記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴６２］
上記孔部は蓋で覆われている技術的特徴５９記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴６３］
バイアスされて弁座と協働する弁ヘッドを具備して燃料カートリッジに用いられるようにされた逃がし弁において、上記燃料カートリッジは燃料電池に接続可能であり、かつ、燃料が上記カートリッジから排出され上記カートリッジの内部圧力が予め定めたレベルに達したときに上記弁ヘッドが上記弁座から遠ざかるように移動し上記燃料カートリッジに間欠的に空気を流入させて上記カートリッジの圧力を上昇させることを特徴とする逃がし弁。
［技術的特徴６４］
膜が上記弁の開口を被覆する技術的特徴６３記載の逃がし弁。
［技術的特徴６５］
上記膜は気体透過性の膜である技術的特徴６４記載の逃がし弁。
［技術的特徴６６］
上記膜は液体非透過性の膜である技術的特徴６５記載の逃がし弁。
［技術的特徴６７］
上記開口は上記弁の入口開口である技術的特徴６４記載の逃がし弁。
［技術的特徴６８］
上記開口は上記弁の出口開口である技術的特徴６４記載の逃がし弁。
［技術的特徴６９］
液体吸収フィラー材料が上記弁の開口を被覆する技術的特徴６３記載の逃がし弁。
［技術的特徴７０］
上記燃料カートリッジは外側ケーシングを有し、上記逃がし弁が上記外側ケーシング上に配される技術的特徴６３記載の逃がし弁。
［技術的特徴７１］
上記燃料カートリッジは外側ケーシングおよび内側柔軟性ライナーを有し、上記逃がし弁が上記外側ケーシング上に配される技術的特徴６３記載の逃がし弁。
［技術的特徴７２］
バイアスされて弁座と協働する弁ヘッドを具備して燃料カートリッジに用いられるようにされた逃がし弁において、上記燃料カートリッジは燃料電池に接続可能であり、かつ、上記カートリッジの内部圧力が予め定めたレベルに達したときに上記弁ヘッドが上記弁座から遠ざかるように移動し上記燃料カートリッジに間欠的に空気を排出して上記カートリッジの圧力を低下させることを特徴とする逃がし弁。
［技術的特徴７３］
膜が上記弁の開口を被覆する技術的特徴７２記載の逃がし弁。
［技術的特徴７４］
上記膜は気体透過性の膜である技術的特徴７３記載の逃がし弁。
［技術的特徴７５］
上記膜は液体非透過性の膜である技術的特徴７４記載の逃がし弁。
［技術的特徴７６］
液体吸収フィラー材料が上記弁の開口を被覆する技術的特徴７２記載の逃がし弁。
［技術的特徴７７］
上記燃料カートリッジは外側ケーシングを有し、上記逃がし弁が上記外側ケーシング上に配される技術的特徴７２記載の逃がし弁。
［技術的特徴７８］
上記燃料カートリッジは、さらに、上記外側ケーシングの内部に配された内側柔軟性ライナーを有する技術的特徴７７記載の逃がし弁。
［技術的特徴７９］
上記燃料電池の気体および液体の副産物の少なくとも１つは上記燃料カートリッジに運ばれる技術的特徴７２記載の逃がし弁。
［技術的特徴８０］
燃料電池に接続可能な燃料カートリッジにおいて、
外側ケーシングと、上記外側ケーシングの内部にスライド可能に配された可動壁部とを有し、上記可動壁部は外側シェルとともにシールを形成し、エネルギ蓄積装置が上記可動壁部を押圧して燃料を上記カートリッジから上記燃料電池へ運ぶことを特徴とする燃料カートリッジ。
［技術的特徴８１］
上記エネルギ蓄積装置は加圧バネである技術的特徴８０記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴８２］
上記エネルギ蓄積装置は加圧発泡体である技術的特徴８０記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴８３］
上記エネルギ蓄積装置は加圧気体である技術的特徴８０記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴８４］
上記加圧気体はブタン、ｎ−ブタンまたはプロパンである技術的特徴４１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴８５］
上記シールはワイパーを有し、上記ワイパーは上記外側ケーシングを押圧して上記シールを形成する技術的特徴８０記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴８６］
上記燃料は柔軟性のある内側ライナー内に蓄積され、かつ、上記柔軟性のある内側ライナーは上記エネルギ蓄積装置により押圧される技術的特徴８０記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴８７］
上記燃料カートリッジはさらに上記外側ケーシング上に一方向性逃がし弁を有し、上記逃がし弁が上記カートリッジに間欠的に空気を流入可能にして上記カートリッジ内に部分的な真空が形成されないようにする技術的特徴８０記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴８８］
上記逃がし弁は液体吸収フィラー材料で被覆されている技術的特徴８７記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴８９］
上記逃がし弁は気体透過性、液体非透過性の膜で被覆されている技術的特徴８７記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴９０］
上記逃がし弁はポペット型弁である技術的特徴８７記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴９１］
上記外側ケーシングは摩擦減少フィルムでコートされている技術的特徴８０記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴９２］
上記摩擦減少フィルムはポリテトラフルオロエチレンである技術的特徴９１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴９３］
燃料電池に接続可能な燃料カートリッジにおいて、
外側ケーシングと、上記外側ケーシングの内部にスライド可能に配された可動壁部とを有し、上記可動壁部は外側シェルとともにシールを形成し、上記カートリッジの外部に配されたエネルギ蓄積装置が上記可動壁部を押圧して燃料を上記カートリッジから上記燃料電池へ運ぶことを特徴とする燃料カートリッジ。
［技術的特徴９４］
上記シールは上記可動壁部上に配されたワイパーを有し、かつ上記ワイパーが上記外側ケーシングを押圧して上記外側シェルとシールを形成する技術的特徴９３記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴９５］
上記エネルギ蓄積装置は上記燃料電池内に配される技術的特徴９３記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴９６］
上記エネルギ蓄積装置は上記燃料電池により電力供給を受ける電子装置内に配される技術的特徴９３記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴９７］
上記エネルギ蓄積装置は加圧バネである技術的特徴９３記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴９８］
上記エネルギ蓄積装置は加圧発泡体である技術的特徴９３記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴９９］
上記エネルギ蓄積装置は加圧気体である技術的特徴９３記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１００］
上記加圧気体はブタン、ｎ−ブタンまたはプロパンである技術的特徴９３記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１０１］
上記外側ケーシングは摩擦減少フィルムでコートされている技術的特徴９３記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１０２］
上記摩擦減少フィルムはポリテトラフルオロエチレンである技術的特徴１０１記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１０３］
燃料電池に接続可能な燃料カートリッジにおいて、
外側ケーシングと、燃料を含有する柔軟性のある内側ライナーとを有し、上記カートリッジの外部に配されたエネルギ蓄積装置が上記柔軟性のある内側ライナーを押圧して燃料を上記カートリッジから上記燃料電池へ運ぶことを特徴とする燃料カートリッジ。
［技術的特徴１０４］
上記エネルギ蓄積装置は上記燃料電池内に配される技術的特徴１０３記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１０５］
上記エネルギ蓄積装置は上記燃料電池により電力供給を受ける電子装置内に配される技術的特徴１０３記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１０６］
上記エネルギ蓄積装置は加圧バネである技術的特徴１０３記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１０７］
上記エネルギ蓄積装置は加圧発泡体である技術的特徴１０３記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１０８］
上記エネルギ蓄積装置は加圧気体である技術的特徴１０３記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１０９］
上記加圧気体はブタン、ｎ−ブタンまたはプロパンである技術的特徴１０３記載の燃料カートリッジ。
［技術的特徴１１０］
可動壁部が上記柔軟性のある内側ライナーと上記エネルギ蓄積装置との間に配させる技術的特徴１０３記載の燃料電池。

１燃料サプライ
２電子ホスト装置
３ラッチ

Claims

バイアスされて弁座と協働する弁ヘッドを有して燃料カートリッジに用いられるようにされた逃がし弁において、上記燃料カートリッジは外側のケーシングと、燃料電池用の燃料を含有し、上記外側のケーシングの内部に配される、内側の柔軟性のあるライナーとを有し、上記燃料カートリッジは上記燃料電池に接続可能であり、かつ、上記逃がし弁は上記外側のケーシング側に配され、さらに、上記カートリッジの内部圧力が予め定めたレベルに達したときに上記弁ヘッドが上記弁座から遠ざかるように移動し上記燃料カートリッジから間欠的に気体を排出させて上記カートリッジの内部圧力を下降させ、上記排出される気体は上記燃料電池において生成され上記燃料カートリッジに搬送された副産物気体を含むものであり、さらに、上記内側のライナーは、燃料が上記燃料電池へ搬送されるときに、形状を崩して上記燃料カートリッジがいずれの配向であっても使用可能なようにすることを特徴とする逃がし弁。
バイアスされて第２の弁座と協働する第２の弁ヘッドを具備して上記燃料カートリッジに用いられるようにされた第２の逃がし弁をさらに有し、燃料が上記燃料カートリッジから抜き出されて上記カートリッジの内部圧力が予め定められたレベルに達したときに、上記第２の弁ヘッドが上記弁座から遠ざかるように移動し上記燃料カートリッジに間欠的に空気を流入可能にして上記カートリッジの内部圧力を上昇させる請求項１記載の逃がし弁。
第２の膜が上記第２の弁の開口を被覆する請求項２記載の逃がし弁。
上記第２の膜は気体透過性の膜である請求項３記載の逃がし弁。
上記第２の膜は液体非透過性の膜である請求項４記載の逃がし弁。
液体吸収フィラー材料が上記第２の逃がし弁の開口を被覆する請求項２記載の逃がし弁。
膜が上記弁の開口を被覆する請求項１記載の逃がし弁。
上記膜は気体透過性の膜である請求項７記載の逃がし弁。
上記膜は液体非透過性の膜である請求項８記載の逃がし弁。
液体吸収フィラー材料が上記弁の開口を被覆する請求項１記載の逃がし弁。
上記燃料電池の気体および液体副産物の少なくとも１つは上記燃料カートリッジに運ばれる請求項１記載の逃がし弁。