WO2005074065A1

WO2005074065A1 - 携帯型燃料電池、携帯機器および燃料カートリッジ

Info

Publication number: WO2005074065A1
Application number: PCT/JP2005/000674
Authority: WO
Inventors: Yukihiro Okada; Junji Niikura; Nobuhiko Hojo
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2005-08-11
Also published as: JP2007188640A

Abstract

　燃料極、空気極、および燃料極と空気極との間に設けられた電解質を含む発電部と、燃料極に燃料を導入する燃料カートリッジと、空気極に空気を送り込む送風装置とを有し、燃料カートリッジは、空気極に送り込まれる空気が通過するエアフィルタと、燃料極に導入される燃料を収容するタンクとを有し、燃料カートリッジは、所定箇所に対して脱着可能である携帯型燃料電池。エアフィルタは、集塵部材および化学物質吸着部材より選ばれる少なくとも１つを含む。

Description

明細書

携帯型燃料電池、携帯機器および燃料カートリッジ

技術分野

[0001] 本発明は、携帯型燃料電池、携帯機器および燃料カートリッジに関し、特にエアフィルタと一体化させた燃料カートリッジに関する。

背景技術

[0002] 近年、携帯電話、携帯情報端末、ノートパソコンのような携帯機器のための電池として、燃料電池が注目を集めている。携帯機器用の二次電池としては、リチウム二次電池が普及している力リチウム二次電池と比べて燃料電池は、エネルギー密度を大きくできる可能性を有している。また、燃料電池は水分と二酸化炭素しか発生せず、化学電池よりも重金属類の使用量が大変少ないため、環境負荷を極めて小さくすることができる。

[0003] 現在、携帯機器向けの燃料電池として、メタノーノレ、ジメチルエーテル、水素等を燃料に用レ、る燃料電池の開発が進められている。最も開発が進んでいるのは、メタノールを燃料とする燃料電池であり、ダイレクトメタノール燃料電池（DMFC)と呼ばれる。また、ジメチルエーテルを燃料とする燃料電池は、ダイレクトジメチルエーテル燃料電池（DDFC)と呼ばれる。

[0004] 上記のような携帯型燃料電池は、燃料と酸化剤である空気中の酸素との化学反応エネルギーを、直接電気エネルギーに変換する。よって、燃料から水素を取り出すための改質器などを必要とせず、小型化および軽量化を達成しやすい（特許文献 1一 3参照）。

[0005] 特許文献 2に記載されている様に、酸化剤として空気中の酸素を用いる携帯型の D MFCには、次のような問題がある。

まず、空気中には 0. 01— 10 μ ΐη程度の塵（ダスト）が浮遊している。このような空気をブロア一で燃料電池に送り込むと、多孔質な構造を有する電極の細孔が、ダストによって目詰まりを起こし、酸素の拡散が妨げられるようになる。その結果、空気極の性能が低くなり、電池性能が低下する。 [0006] また、ダストが電極の触媒層に達すると、触媒層に含まれる活性金属（空気極では主に白金）による燃焼が起こり、触媒層が部分的に高温になる。そのため、高温部の近傍に存在する活性金属粒子がシンタリングを起こし、触媒性能が初期に比べて低下する。

[0007] さらに、ダストの燃焼熱による他の弊害、例えば触媒の脱離や電解質膜の劣化や、空気中に含まれる物質、例えば硫黄酸化物、窒素酸化物、日用品のスプレー容器から噴射される組成物等による活性金属の被毒防止にも注意を払うことが望まれる。

[0008] 特許文献 2に開示された携帯型燃料電池では、図 9に示すように、単電池を積層した電池スタック 910を電池枠 920で覆レ、、電池枠 920内に空気ブロア一 930を設置し、空気入口 940から電池スタック 910の空気極側へ所定の配管（図示せず）を通して空気を供給する。空気入口 940には、空気浄化用フィルタ 950が設けられている。フィルタ 950によって、空気中に含まれるダスト等は捕捉されるので、電池性能の劣化を防止し、電池の長寿命化を図ることができる。

[0009] 一方、燃料電池の使用に伴い、フイノレタ 950には、捕捉した空気中のダストが溜まつて目が詰まっていくので、フィルタ 950を無期限に使用し続けることはできない。従つて、必要に応じてフィルタ 950を交換しなければならない。

[0010] 燃料電池を携帯機器に用いる場合には、携帯性を高めるため、その大きさが制限される場合がある。空気浄化用のフィルタに関しても、フィルタの大きさが制限されてしまう場合がある。フィルタを大きくすることで、フィルタの交換期間（寿命）を長くすることができる力機器の携帯性は損なわれてしまう。一方、フィルタを小さくすると、機器の携帯性は良くなるが、フィルタの寿命が短くなるため、交換が頻繁に必要になり、交換自体も煩雑になるおそれがある。

[0011] 図 9に示した携帯型燃料電池を小型の携帯機器に用いる場合、フィルタ 950は、かなり小さくなるので、フィルタ 950の交換は煩雑である力、あるいは困難である。そこで、フィルタ 950の交換が必要になった際に、フィルタだけでな燃料電池本体を同時に交換することも考えられる。しかし、寿命に達していない電池スタック 910や空気ブロア一 930を交換することになり、コストが高くなり、リチウム二次電池等の代わりに燃料電池を用いることのメリットが低減する。 [0012] 図 9に示した携帯型燃料電池において、十分なサイズのフィルタ 950を用いれば、携帯型燃料電池が寿命に達するまでフィルタ 950を交換しなくても良くなるが、携帯機器では大きさが重要であるので、携帯機器の利便性を損なうほどの大きいサイズのフィルタ 950は、実際には採用される可能性は非常に低い。

[0013] ところで、携帯型燃料電池に関し、以下のような関連技術がある。

特許文献 4は、図 10に示すような、液晶ディスプレイ 1010とキーボード 1050とを具備するノート型のパーソナルコンピュータ 1000を開示している。キーボード 1050を具備する外装内には、電気エネルギー発生装置 (すなわち携帯型燃料電池） 1020 と、 CPU (中央処理装置） 1030と、冷却ファン 1040とが設けられている。冷却ファン 1040により、 CPU1030に送られた空気は、 CPU1030を冷却した後、携帯型燃料電池 1020に供給される。携帯型燃料電池 1020に供給される空気は温度が上昇しているので、携帯型燃料電池 1020の内部における水の蒸発を著しく促進することができる。よって、電気エネルギーの発生効率の経時的低下が効果的に防止される。

[0014] また、特許文献 4は、図 11に示すような、液晶ディスプレイ 1110とキーボード 1150 とを具備するノート型のパーソナルコンピュータ 1100を開示しており、コンピュータ 1 100では、携帯型燃料電池 1120が液晶ディスプレイ 1110の背面に収容されている。この場合、携帯型燃料電池 1120には、バックライトで発生する熱を付与することができるため、上記と同様に、携帯型燃料電池 1120の内部における水の蒸発を著しく促進することができる。以上より、特許文献 4は、携帯型燃料電池に熱を与えることに主眼を置く技術であることが理解できる。

[0015] 特許文献 5は、図 12に示すような、燃料極 1220、電解質 1230および空気極 124 0からなる燃料電池スタック 1201と、燃料極 1220に燃料を供給する燃料供給装置 1 202と、空気極 1240に空気を供給する空気供給装置 1210とを具備する燃料電池システムを開示している。空気供給装置 1210は、フイノレタ 1206と、ブロワ 1207と、不純物吸着装置 1211とから構成されている。不純物吸着装置 1211によって、空気極に供給される空気 1213Aが浄化されて、電解質 1230の変質および電極触媒の酸素吸着能の低下、さらにこれらが原因で発生するセル特性の低下が防止される。特許文献 5は、空気を浄化することに主眼においた技術である。特許文献 1 :特開 2003—178786号公報

特許文献 2：特開昭 60 - 54177号公報

特許文献 3 :特開 2001-185185号公報

特許文献 4 :特開 2001—332287号公報

特許文献 5：特開平 7 - 94200号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0016] 本発明の主な目的は、図 9に示されるような携帯型燃料電池における、フィルタの寸法に関する諸問題を解消した携帯型燃料電池を提供することである。本発明の他の目的は、そのような携帯型燃料電池が組み込まれた携帯機器、および携帯型燃料電池に適した燃料カートリッジを提供することである。

課題を解決するための手段

[0017] 本発明は、燃料極、空気極、および燃料極と空気極との間に設けられた電解質を含む発電部と、燃料極に燃料を導入する燃料カートリッジと、空気極に空気を送り込む送風装置とを有し、燃料カートリッジが、空気極に送り込まれる空気が通過するェァフィルタと、燃料極に導入される燃料を収容するタンク（以下、燃料タンク）とを有する携帯型燃料電池に関する。燃料カートリッジにおいて、エアフィルタと燃料タンクとは一体化されている。燃料カートリッジは、燃料電池の所定箇所に対して脱着可能である。

[0018] 本発明は、空気中の酸素を酸化剤として利用する燃料電池であれば、どのような燃料を用レ、る燃料電池にも適用できる。例えば、燃料としてメタノールを用いる DMFC 、燃料としてジメチルエーテルを用いる DDFC、燃料として水素を用レ、る燃料電池等に適用可能である。燃料極、空気極、および燃料極と空気極との間に設けられた電解質の構成は、特に限定されない。また、空気極に送り込まれる空気がエアフィルタを通過するように設計されている限り、燃料電池の他の構造については、特に限定されなレヽ。

[0019] 本発明は、また、上記携帯型燃料電池と、その燃料電池を収納する筐体とを有する携帯機器に関する。本発明の携帯機器の種類は、特に限定されないが、例えば携帯電話、携帯情報端末、ノートパソコン、携帯用ゲーム機、小型発電器、充電器、各種ロボット等に本発明を適用することができる。筐体内における携帯型燃料電池の収納位置は、特に限定されない。

[0020] 本発明は、また、携帯型燃料電池と、燃料電池の電力を消費する負荷部とを有し、燃料電池は、燃料極、空気極、および燃料極と空気極との間に設けられた電解質を含む発電部と、燃料極に燃料を導入する燃料カートリッジと、空気極に空気を送り込む送風装置とを有し、燃料カートリッジは、空気極に送り込まれる空気が通過するェァフィルタと、燃料タンクとを有する携帯機器に関する。燃料カートリッジにおいて、ェァフィルタと燃料タンクとは一体化されている。燃料カートリッジは、燃料電池もしくは携帯機器の所定箇所に対して脱着可能である。

[0021] 本発明においては、所定箇所力燃料カートリッジを取り外すことで、燃料タンクとエアフィルタとが同時に取り外されるので、エアフィルタの寿命は、燃料タンク内の燃料が消費される期間よりも長レ、ことが好ましレ、。

[0022] 燃料タンク内の燃料使用開始から燃料カートリッジの所定箇所からの取り外し、または交換が必要になるまでの期間中、エアフィルタは、初期性能の例えば 80%以上の性能を有することが望ましい。なお、エアフィルタが、化学物質吸着部材からなる場合、その性能は、化学物質の除去効率の低下により判定することが望ましい。エアフィルタが、集塵部材からなる場合、その性能は、圧力損失の増大により判定することが望ましい。圧力損失を指標とする場合、例えば送風装置により空気極に送り込まれる風量が初期風量の 80%になった時点を、フィルタが初期性能の 80%になった時点と判断することができる。

[0023] 本発明は、さらに、上記携帯型燃料電池や携帯機器に用レ、る燃料カートリッジに関する。すなわち、本発明は、燃料極、空気極、および燃料極と空気極との間に設けられた電解質を含む発電部と、空気極に空気を送り込む送風装置とを有する携帯型燃料電池の燃料極に燃料を導入する燃料カートリッジであって、空気極に送り込まれる空気が通過するエアフィルタと、燃料タンクとを有する燃料カートリッジに関する。

[0024] 本発明の燃料カートリッジは、一体化されたエアフィルタと燃料タンクとを具備し、燃料電池もしくは携帯機器の所定箇所に対して脱着可能である。燃料タンクには、所定の燃料が収容されており、燃料が一定量以下になるか、もしくは完全に消費されたときに、所定箇所力燃料カートリッジが取り外される。その際、例えば燃料カートリツジを新しいものに交換すれば、燃料タンクとエアフィルタとが同時に新しいものに交換される。また、エアフィルタが寿命に達していない場合には、燃料タンクに燃料の補給を行レ、、再度その燃料力ートリッジを使用してもょレ、。

[0025] エアフィルタの材質や物性は、特に限定されず、携帯型燃料電池の空気極に導入する空気中の塵 (ダスト）および化学物質 (例えば硫黄酸化物、窒素酸化物、各種日用品のスプレー容器に含まれる組成物等）の少なくとも一方を吸着するものであればよい。エアフィルタは、燃料電池の種類に応じて選択すればよいが、通常は、集塵部材および化学物質吸着部材よりなる群から選ばれる少なくとも 1つを含む。なお、化学物質吸着部材としても機能する集塵部材を用いたり、集塵部材としても機能する化学物質吸着部材を用いたりすることもできる。

なお、燃料カートリッジにおいては、エアフィルタと燃料タンクとが一体化されている力エアフィルタを燃料タンクから脱着可能にしてもよい。発明の効果

[0026] 本発明において、燃料カートリッジは、空気極に送り込まれる空気が通過するエアフィルタと燃料タンクとを有し、エアフィルタと燃料タンクとが一体化されている。すなわち、燃料カートリッジがエアフィルタを含むので、燃料カートリッジを発電部等から取り外すことで、燃料タンクとエアフィルタとを同時に取り外すことができる。

[0027] 小さなエアフィルタを交換するのは非常に煩雑である力エアフィルタと燃料タンクとが一体化された燃料カートリッジの所定箇所からの取り外しや交換は、比較的容易に行える。よって、本発明によれば、エアフィルタの交換の手間を緩和することができる。

[0028] また、燃料カートリッジの所定箇所からの取り外しや交換は、頻繁に行われるため、エアフィルタを交換する機会も頻繁となる。その結果、発電部の寿命に合わせてサイズの大きなエアフィルタを用いる必要がなくなり、燃料電池全体の小型化および軽量化が容易になるとともに、常に清浄な空気を空気極に送り込むことが可能になる。

[0029] エアフィルタの寿命は、燃料タンク内の燃料が消費される期間よりも短くてもよいが、エアフィルタの寿命を、燃料タンク内の燃料が消費される期間より長くしておけば、燃料カートリッジを所定箇所から取り外したり、交換したりする時まで、エアフィルタの交換は必要なくなるので、利便性が大きく向上する。なお、エアフィルタの寿命が、燃料タンク内の燃料が消費される期間よりも短い場合には、エアフィルタを燃料タンクに対して脱着可能にして、エアフィルタだけを交換可能にすることが好ましい。また、ェァフィルタの寿命が、燃料タンク内の燃料が消費される期間よりも極めて長い場合には、燃料タン外こ燃料の補給を行い、再度その燃料カートリッジを使用してもよい。図面の簡単な説明

[0030] [図 1]本発明の第 1実施形態の携帯型燃料電池およびそれを備えた携帯機器の構成を模式的に示す図である。

[図 2]本発明の第 1実施形態の燃料カートリッジの構成を模式的に示す図である。

[図 3]ダイレクトメタノール燃料電池の発電部の構成を模式的に示す図である。

[図 4]本発明の第 2実施形態の携帯型燃料電池およびそれを備えた携帯機器の構成を模式的に示す図である。

[図 5]本発明の第 3実施形態の携帯型燃料電池およびそれを備えた携帯機器の構成を模式的に示す図である。

[図 6]本発明の第 4実施形態のノート型パーソナルコンピュータの構成を模式的に示す斜視図である。

[図 7]本発明の第 5実施形態のノート型パーソナルコンピュータの構成を模式的に示す斜視図である。

[図 8]本発明の第 6実施形態の携帯電話の構成を模式的に示す斜視図である。

[図 9]従来の携帯型燃料電池の構成を模式的に示す斜視図である。

[図 10]従来のノート型パーソナルコンピュータの構成を模式的に示す斜視図である。

[図 11]従来のノート型パーソナルコンピュータの別の構成を模式的に示す斜視図である。

[図 12]従来の燃料電池発電システムの構成を模式的に示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0031] 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されない。

[0032] 第 1実施形態

図 1一図 3を参照しながら説明する。図 1は、本実施形態に係る携帯機器 100および携帯型燃料電池 150の構成を模式的に示している。図 2は、一体化されたエアフィルタ 120と燃料タンク 110からなる燃料カートリッジ 201の構成を模式的に示している。燃料カートリッジ 201は、図 1に示すように、発電部 130および送風装置 140と組み合わされて、携帯型燃料電池 150を構成している。

[0033] 携帯型燃料電池 150は、携帯機器 100の筐体 160中に収納されている。燃料カートリッジ 201は、例えば燃料電池の発電部 130、送風装置 140、筐体 160等に対して脱着可能な構成となっている。携帯機器 100は、例えばノート型パーソナルコンビュータ、携帯電話、携帯情報端末 (PDA)等である。送風装置 140としては、例えばェァポンプ、ファン等を用いることができる。発電部 130は、図示しないが、燃料極と、空気極と、燃料極と空気極との間に設けられた電解質とで構成されている。

[0034] 本実施形態では、燃料タンク 110の一側面にエアフィルタ 120が取り付けられており、エアフィルタ 120と燃料タンク 110とが一体化されている。よって、燃料カートリッジ 201を燃料電池や携帯機器に取り付けることで、同時にエアフィルタ 120がスムーズに取り付けられる。また、燃料カートリッジ 201を携帯機器 100もしくは燃料電池 150 の所定箇所から取り外すことで、エアフィルタ 120も同時に取り出される。

[0035] 携帯型燃料電池 150は、例えばダイレクトメタノール燃料電池（DMFC)、ダイレクトジメチルエーテル燃料電池 (DDFC)等である。また、比較的小型の高分子電解質型燃料電 (PEFC)等でもよい。燃料タンク 110に入れる燃料は、携帯型燃料電池 15 0の種類に応じて選択される。携帯型燃料電池 150が DMFCの場合、燃料タンク 11 0には、燃料として、メタノール水溶液またはメタノールが収容される。携帯型燃料電池 150が DDMCである場合は、ジメチルエーテルが燃料タンク 110に収容される。また、燃料として水素を用いる PEFCの場合は、例えば水素吸蔵合金に吸蔵させた水素が燃料タンクに収容される。また、燃料タンク 110に燃料源を収容し、携帯機器や燃料電池に改質器を設け、改質器で燃料源を改質して水素等の燃料を取り出してもよい。燃料源としては、例えばメタノール、 NaBH、メタン、天然ガス等が挙げられる。 [0036] 燃料カートリッジ 201は、燃料を使い切ったら使い捨てるタイプのものであってもよいし、燃料を補充（リフィル）できるタイプのものであってもよレ、。燃料タンク 110は、例えばアルミニウム等のように燃料に対する耐性のある材料力も構成されており、燃料の内容量は、例えば 1一 200cm³程度である。例えば内容量が lcm³程度の燃料タンクは、携帯電話に適しており、 200cm³程度の燃料タンクは、ノート型パーソナルコンピュータに適している。

[0037] エアフィルタ 120は、集塵部材を有しており、好ましくは集塵部材に加えて化学物質の吸着部材を有している。集塵部材には、例えば不織布等からなる濾材が用いられ、化学物質吸着部材には、例えば活性炭等が用いられる力これらに限定されない。

[0038] 矢印 112は、燃料タンク 110内の燃料の流れを示している。燃料は発電部 130の燃料極に導入される。燃料極への燃料の導入方法は、特に限定されない。例えばポンプを用いて燃料を輸送してもよいし、様々な媒体を介して燃料を燃料極に拡散させてもよい。送風装置 140は、発電部 130の空気極に空気、すなわち酸化剤としての酸素を送り込む機能を有している。エアフィルタ 120は、送風装置 140の稼働によつて移動する空気の経路中に設けられている。矢印 114a、 114bは、空気の流れを示している。エアフィルタ 120を通過して清浄化された空気は、送風装置 140を通過し、発電部 130の空気極に送り込まれる。

[0039] エアフィルタ 120の寿命は、燃料タンク 110中の燃料が消費される期間よりも長くなるように設計することが好ましい。そのように設計することで、燃料タンク 110中の燃料がなくなるまで、エアフィルタ 120の性能 (例えば、集塵能力）を持続させることができ、かつ、エアフィルタ 120を効率良く利用できる。

[0040] エアフィルタ 120の寿命は、例えばエアフィルタが初期性能の 80%以上を維持できる期間であればよい。エアフィルタ 120の寿命は、燃料タンク 110に含まれている燃料量と、燃料電池の使用時間と、必要な空気量とによってほぼ決まる。これらのファタターに基づいて必要なエアフィルタ 120の寿命を算出し、その寿命に対応したエアフィルタの構造を設計すればょレ、。

[0041] 携帯型燃料電池 150が DMFCであるとき、発電部 130の構成は、例えば、図 3に示す通りとなる。発電部 130は、燃料極（アノード） 332と、空気極 (力ソード） 334と、両極の間に位置する電解質膜 336とから構成されている。電解質膜 336には、水素イオン伝導性の高分子電解質膜が好ましく用いられ、例えばパーフルォロカーボンスルホン酸系の高分子を使用することができる。燃料極 332は、例えば触媒を担持した炭素粉末から構成されており、触媒には白金ノレテニゥムが好ましく用いられる。また、空気極 334は、例えば触媒として白金を担持した炭素粉末から構成されている。各電極は、水素イオン伝導体 (例えばナフイオン (Nafion :商品名）のような高分子電解質）を含むことが好ましい。

[0042] 燃料極 332では、メタノールと水が反応して酸化され、 CO、 H⁺および電子が生成する。 H⁺は、電解質膜 336を通って空気極 334に到達する。空気極 334では、空気中の Oが H⁺および電子と結合して還元され、水を生成する。その過程で、外部回路に電子が流れ、電流が取り出される。すなわち発電部では、メタノールが〇と反応して COと H〇になる反応が進行する。各電極で生じる反応式を図 3中に示す。なお、ここでは、携帯型燃料電池 150が DMFCである場合を例示して説明した力上述のように、燃料電池の種類はこれに限られない。

[0043] 第 2実施形態

図 4は、本実施形態に係る携帯機器 400および携帯型燃料電池 450の構成を模式的に示している。携帯型燃料電池 450は、発電部 430と送風装置 440との配置が逆になつていること以外、第 1実施形態とほぼ同様の構成を有する。すなわち、一体化された燃料タンク 410とエアフィルタ 420からなる燃料カートリッジ 202は、発電部 4 30および送風装置 440と組み合わされて、携帯型燃料電池 450を構成している。携帯型燃料電池 450は、携帯機器 400の筐体 460中に収納されている。

[0044] 矢印 412は、燃料タンク 410内の燃料の流れを示しており、燃料は発電部 430の燃料極に導入される。エアフイノレタ 420は、送風装置 440の稼働によって移動する空気の経路中に設けられている。矢印 414a、 414bは、空気の流れを示している。エアフィルタ 420を通過して清浄化された空気は、発電部 430の空気極に送り込まれ、その後、送風装置 440を通過して外部に放出される。

[0045] 第 3実施形態図 5は、本実施形態に係る携帯機器 500および携帯型燃料電池 550の構成を模式的に示している。携帯型燃料電池 550では、燃料カートリッジ 203が 2つのエアフィノレタ 520、 522を有してレ、る。エアフイノレタ 520ίま、携帯型燃料電池 550の空気極 ίこ送られる空気を浄化するためのものであり、エアフィルタ 522は携帯機器 500の内部回路に送られる空気を浄化するためのものである。燃料タンク 510と、エアフィルタ 52 0と、エアフィルタ 522とが一体化された燃料カートリッジ 203は、発電部 530および送風装置 540と組み合わされて、携帯型燃料電池 550を構成している。携帯型燃料電池 550は、携帯機器 500の筐体 560中に収納されている。矢印 512は、燃料タンク 510内の燃料の流れを示しており、燃料は発電部 530の燃料極に導入される。

[0046] 矢印 515a、 515b, 515cは、ファン 564によって生じた空気の流れを示している。

外部力もエアフィルタ 522に流れ込んだ空気は、ファン 564を通過して、例えば制御回路 562に移動し、その後、外部に放出される。制御回路 562を通る空気は、エアフィルタ 522を通過して浄化されているので、回路 562をダストから保護することができる。なお、ファン 564や制御回路 562の配置は、図 5に示した配置に限られず、例えばファン 564を制御回路 562の後方に配置してもよい。

[0047] 一方、矢印 514a、 514bは、送風装置 540の稼働によって移動する空気の流れを示している。エアフィルタ 520を通過して清浄化された空気は、送風装置 540を通過し、発電部 530の空気極に送り込まれる。

[0048] 燃料カートリッジ 203が 2つのエアフィルタ 520、 522を有すること力ら、燃料カートリッジ 203の所定箇所からの取り外しや交換の時に、エアフィルタ 520とエアフィルタ 5 22が同時に取り外され、または交換される。よって、エアフィルタ 520やエアフィルタ 522を単独で交換する煩わしさが解消するなど、利便性が向上する。

[0049] 第 4実施形態

携帯機器がノート型パーソナルコンピュータである場合にっレ、て、図 6を参照しながら説明する。図 6に示したノート型パーソナルコンピュータ 600は、液晶表示部等の表示部 666と、筐体 660を有する本体とから構成されている。携帯型燃料電池 650 は、筐体 660中に収納されている。筐体 660内には制御回路等の回路も存在しており、携帯型燃料電池 650の電力は回路に供給されている。携帯型燃料電池 650は、発電部 630と、送風装置 640と、燃料カートリッジ 204とで構成されており、燃料カートリッジ 204は、一体化された燃料タンク 610とエアフィルタ 620とで構成されている。ここでも、燃料カートリッジ 204がエアフィルタ 620を有することから、燃料カートリッジ 204の所定箇所からの取り外しや交換の時に、エアフィルタ 620が同時に取り外され、または交換される。よって、エアフィルタ 620を単独で交換する煩わしさが解消するなど、利便性が向上する。

[0050] 第 5実施形態

携帯機器がノート型パーソナルコンピュータであり、携帯型燃料電池の一部が携帯機器の筐体外に露出している場合について、図 7を参照しながら説明する。図 7に示したノート型パーソナルコンピュータ 700は、筐体 760を有する本体と、液晶表示部等の表示部 766とから構成されている。筐体 760中には、携帯型燃料電池 750を構成する発電部 730および送風装置 740が収納されている。また、筐体 760内には制御回路等の回路も存在しており、携帯型燃料電池 750の電力は回路に供給されている。燃料タンク 710とエアフィルタ 720からなる燃料カートリッジ 205は、筐体 760の外部に設置されている。

[0051] ここでも、燃料カートリッジ 205がエアフィルタ 720を有することから、燃料カートリツジ 205の所定箇所からの取り外しや交換の時に、エアフィルタ 720が同時に取り外され、または交換される。よって、エアフィルタ 720を単独で交換する煩わしさが解消するなど、利便性が向上する。また、燃料カートリッジ 205が外部に露出しているので、燃料カートリッジ 205の交換を容易に行うことができる。なお、燃料カートリッジ 205の取付位置は、図 7に示した位置（筐体 760の右側面）に限らず、例えば筐体 760の左側面、後側面、前側面等であってもよレ、。ただし、エアフィルタ 720が空気極に送られる空気の移動経路上に存在することが必要である。

[0052] 第 6実施形態

携帯機器が携帯電話である場合について、図 8を参照しながら説明する。図 8に示した携帯電話 800は、筐体 860とを有する本体と液晶表示部 866とからなり、筐体 86 0には入力部 868が設けられている。筐体 860内には、携帯型燃料電池 850が収納されている。携帯型燃料電池 850は、発電部 830と、送風装置 840と、燃料カートリツジ 206とで構成されており、燃料カートリッジ 206は、一体化された燃料タンク 810とエアフィルタ 820とで構成されている。ここでも、燃料カートリッジ 206がエアフィルタ 8 20を有することから、燃料カートリッジ 205の所定箇所からの取り外しや交換の時に、エアフィルタ 820が同時に取り外され、または交換される。よって、エアフィルタ 820を単独で交換する煩わしさが解消するなど、利便性が向上する。なお、第 5実施形態のように、携帯型燃料電池 850の一部、例えば燃料カートリッジ 206を筐体 860の外部に露出させていてもよい。

[0053] 以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上記の記述は本発明を限定するものではなぐ勿論、種々の改変が可能である。

産業上の利用可能性

[0054] 本発明によれば、エアフィルタと燃料タンクとが一体化されてレ、る燃料カートリッジを用いることから、小さなエアフィルタの交換を容易に行うことができる。また、燃料カートリッジは頻繁に所定箇所から取り外されたり、交換されたりするので、その際に、頻繁にエアフィルタの交換が行われる。よって、燃料電池の発電部の寿命に合わせてサイズの大きなエアフィルタを用いる必要がなくなり、燃料電池全体の小型化および軽量ィ匕が容易になるとともに、常に清浄な空気を空気極に送り込むことが可能になる。本発明は、電力供給源として燃料電池を用レ、る様々な小型携帯機器に適用することがでさる。

Claims

請求の範囲

[1] 燃料極、空気極、および前記燃料極と前記空気極との間に設けられた電解質を含む発電部と、前記燃料極に燃料を導入する燃料カートリッジと、前記空気極に空気を送り込む送風装置とを有し、

前記燃料カートリッジは、前記空気極に送り込まれる空気が通過するエアフィルタと

、前記燃料極に導入される燃料を収容するタンクとを有し、

燃料カートリッジは、所定箇所に対して脱着可能である、携帯型燃料電池。

[2] 前記エアフィルタの寿命は、前記タンク内の燃料が消費される期間よりも長く設定されている、請求項 1記載の携帯型燃料電池。

[3] 前記エアフィルタが初期性能の 80%以上を維持する期間が、前記タンク内の燃料が消費される期間よりも長く設定されている、請求項 1記載の携帯型燃料電池。

[4] 請求項 1記載の携帯型燃料電池と、前記燃料電池を収納する筐体とを有する、携帯機器。

[5] 携帯型燃料電池と、前記燃料電池の電力を消費する負荷部とを有し、

前記燃料電池は、燃料極、空気極、および前記燃料極と前記空気極との間に設けられた電解質を含む発電部と、前記燃料極に燃料を導入する燃料カートリッジと、前記空気極に空気を送り込む送風装置とを有し、

前記燃料カートリッジは、前記空気極に送り込まれる空気が通過するエアフィルタと、前記燃料極に導入される燃料を収容するタンクとを有し、

燃料カートリッジは、所定箇所に対して脱着可能である、携帯機器。

[6] 燃料極、空気極、および前記燃料極と前記空気極との間に設けられた電解質を含む発電部と、前記空気極に空気を送り込む送風装置とを有する携帯型燃料電池の前記燃料極に燃料を導入する燃料力ートリッジであって、

前記空気極に送り込まれる空気が通過するエアフィルタと、前記燃料極に導入される燃料を収容するタンクとを有する、燃料カートリッジ。

[7] 前記エアフィルタは、集塵部材および化学物質吸着部材よりなる群から選ばれる少なくとも 1つを含む、請求項 6記載の燃料カートリッジ。