WO2009087758A1 - 燃料カートリッジ - Google Patents

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WO2009087758A1
WO2009087758A1 PCT/JP2008/050068 JP2008050068W WO2009087758A1 WO 2009087758 A1 WO2009087758 A1 WO 2009087758A1 JP 2008050068 W JP2008050068 W JP 2008050068W WO 2009087758 A1 WO2009087758 A1 WO 2009087758A1
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WO
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fuel
storage bag
fuel storage
outer container
bag
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Application number
PCT/JP2008/050068
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takeshi Yadoiwa
Yukinori Sawa
Kiyoshi Fujisawa
Hiroyuki Okuyama
Tooru Nakajima
Toshimi Kamitani
Original Assignee
Mitsubishi Pencil Company, Limited
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Pencil Company, Limited filed Critical Mitsubishi Pencil Company, Limited
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H01M8/04208—Cartridges, cryogenic media or cryogenic reservoirs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
    • H01M8/1011—Direct alcohol fuel cells [DAFC], e.g. direct methanol fuel cells [DMFC]
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    • H01M8/1011—Direct alcohol fuel cells [DAFC], e.g. direct methanol fuel cells [DMFC]
    • H01M8/1013—Other direct alcohol fuel cells [DAFC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cartridge, and more particularly to a fuel cartridge suitable for a small fuel cell used as a power source for portable electronic devices such as a mobile phone, a notebook computer, a PDA, a digital camera, and an electronic notebook.
  • a fuel cell in general, includes a fuel cell in which an air electrode layer, an electrolyte layer, and a fuel electrode layer are stacked, a fuel supply unit for supplying fuel as a reducing agent to the fuel electrode layer, and an oxidant for the air electrode layer.
  • a fuel cell As a battery, various types of batteries are used to generate an electrochemical reaction in the fuel cell by the fuel and oxygen in the air to obtain electric power outside. Things are being developed.
  • a fuel bag used in these fuel cells for example, a fuel bag made of a material that is not easily torn and does not bleed out is used in the fuel chamber.
  • a fuel cartridge having a mechanism capable of changing the apparent volume is known (for example, see Patent Document 6).
  • the fuel bag used in this fuel cartridge has a high fuel filling efficiency with respect to the external volume, and if the fuel cartridge is made of a transparent body, the remaining amount can be visually recognized according to the degree of deformation of the fuel bag. There are advantages such as a point that can be supplied and a high degree of freedom in shape.
  • a fuel bag filled with highly volatile methanol or the like has a problem that it easily expands by heating due to operation of the fuel cell and loses its airtightness.
  • the vapor pressure of methanol reaches 124 KPa or higher. Therefore, delamination easily occurs with a single pouch, and the pouch bag is ruptured and the confidentiality is lost.
  • the pressure resistance of the pouch bag can be somewhat increased, but there is a problem that it cannot withstand the pressure of 124 KPa, and liquid fuel is stably supplied directly to the fuel cell body. The current situation is that it is not possible.
  • JP-A-5-258760 (Claims, Examples, etc.) JP-A-5-307970 (Claims, Examples, etc.) JP 59-66066 (Claims, Examples, etc.) JP-A-6-188008 (Claims, Examples, etc.) JP 2003-229158 A (Claims, Examples, etc.) JP 2006-24400 A (Claims, Examples, etc.)
  • An object of the present invention is to provide a fuel cartridge capable of stably supplying liquid fuel to a fuel cell main body.
  • a fuel cartridge that can be connected to the fuel cell main body is composed of a flexible bag having a deformable specific structure filled with at least liquid fuel.
  • a storage bag and an outer container having a specific structure for containing the fuel storage bag By comprising a storage bag and an outer container having a specific structure for containing the fuel storage bag, the above-described fuel cartridge was successfully obtained, and the present invention was completed.
  • the present invention comprises the following (1) to (14).
  • a fuel cartridge that can be connected to a fuel cell main body, the fuel cartridge containing a fuel storage bag made of a deformable flexible bag filled with liquid fuel, and the fuel storage bag.
  • a fuel cartridge comprising an outer container having an internal volume equal to or less than a maximum fuel storage amount of a single fuel storage bag.
  • the fuel storage bag is formed in a three-side sealed bag shape, a two-side sealed bag shape, or a pillow bag shape, and the adhesive portion is folded back to the outer container.
  • At least one cross-sectional line length in the length direction, the width direction, and the height direction is set to be longer than the inner cross-sectional line length of the portion of the outer container that contacts the fuel storage bag.
  • the fuel cartridge as described in (1) above which is characterized.
  • the laminate film has a barrier layer having a thickness of 5 to 100 ⁇ m made of an aluminum foil, polyvinylidene chloride, ethylene-vinyl alcohol copolymer, aluminum or silica vapor-deposited film.
  • (6) The laminate film according to any one of (2) to (5) above, wherein the laminate film has a surface layer having a thickness of 10 to 1000 ⁇ m made of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, nylon, cellophane, paper, cloth, and nonwoven fabric.
  • (7) The fuel cartridge as described in any one of (1) to (6) above, wherein the outer container is a container made of synthetic resin, glass, or metal.
  • (8) The fuel cartridge as described in any one of (1) to (7) above, wherein the outer container is not completely sealed and has a structure in which air can be taken into the outer container.
  • a fuel discharge member into which a valve body for discharging liquid fuel is inserted is bonded to the fuel storage bag, and the fuel discharge member is not inserted into the bonding portion between the laminate film and the laminate film.
  • the laminated film is provided with a through-hole, the fuel discharge part is bonded to the through-hole, and the adhesive part between the fuel discharge part and the laminate film is bonded so as to cover the periphery of the laminated film through-hole.
  • the fuel cartridge as described in any one of (2) to (6) above, wherein (10) The fuel as described in any one of (1) to (9) above, wherein the volume of air in the fuel storage bag at room temperature and normal pressure is 10% or less of the volume of the liquid fuel cartridge.
  • the filling volume of the liquid fuel is 99% or less of the capacity (volume) of the fuel storage bag in a state of being accommodated in the outer container, and any one of the above (1) to (10) The fuel cartridge described in 1.
  • the volume A of the air in the fuel storage bag at normal temperature and normal pressure, the filling amount (volume) F of the liquid fuel, and the capacity P of the fuel storage bag in the state of being accommodated in the outer container are in accordance with the following equation.
  • the liquid fuel is a volatile fuel comprising methanol, ethanol, dimethyl ether or an aqueous solution thereof.
  • the liquid fuel has a dissolved oxygen concentration of 50% airsatur.
  • the liquid fuel in the flexible bag is volatilized and the inside is added. Even if the pressure is applied, the internal pressure of the fuel cartridge can be suppressed not by the flexible bag itself but by the outer container outside the flexible bag. Therefore, the heat resistance of the fuel cartridge can be increased without depending on the pressure resistance of the flexible bag. Therefore, there is provided a fuel cartridge that has excellent durability during heating and can stably supply liquid fuel to the fuel cell body. According to the invention of the above (2), the strength of the fuel storage bag composed of the laminate film can be ensured in the outer container, and the fuel storage bag can be easily produced.
  • the fuel cartridge is heated by setting the line length of the cross-section of the fuel storage bag to be longer than the inner cross-section line length of the portion in contact with the fuel storage bag of the outer container, Even if the internal pressure of the fuel storage bag rises due to the vapor pressure of volatile fuel, the internal pressure can be held by the outer container outside the fuel storage bag itself, so the fuel storage bag bursts (delamination) Can be prevented, and the heat resistance of the fuel cartridge can be improved.
  • the adhesive strength of the laminate bag (pouch) can be further increased.
  • the air barrier property of the laminate pouch can be further improved, and the amount of fuel volatilized from the laminate pouch can be further reduced.
  • the strength of the laminate pouch can be further increased.
  • the pressure resistance of the outer container can be further ensured.
  • the fuel can be efficiently discharged without causing a negative pressure.
  • the adhesive portion of the laminate film can be folded and inserted into the outer container. Also, the spout and the laminate film Similarly, since the adhesive portion can be pressed against the inner surface of the outer container when the internal pressure is increased, the heat resistance of the fuel cartridge can be further enhanced.
  • the fuel storage bag still has room for expansion when it is accommodated in the outer container and filled with fuel, the fuel evaporates during heating, and the fuel storage bag becomes It can expand
  • the invention of the above (12) there is still room for expansion of the fuel storage bag in the state where it is accommodated in the outer container and filled with fuel, and the volume of air in the pouch is expanded.
  • the fuel volatilizes during heating and the fuel storage bag expands, so the partial pressure of air inside the cartridge is less than one-tenth and the pressure inside the cartridge can be reduced.
  • the heat resistance of the fuel cartridge can be increased.
  • methanol, ethanol, dimethyl ether and an aqueous solution thereof can be used as the volatile liquid fuel.
  • (A) And (b) shows an example of embodiment of the fuel cartridge of this invention, (a) is a perspective view, (b) is a longitudinal cross-sectional view. (A)-(d) shows an example of embodiment of a fuel storage bag, (a) is a perspective view, (b) is a development view of a laminate film, (c) A side view showing a folded state (D) is sectional drawing of the laminate film which has the contact bonding layer part in (b). (A) And (b) shows an example of embodiment of a spout, (a) is a perspective view, (b) is the longitudinal cross-sectional view which inserted the non-return valve.
  • FIG. 1 shows an example of embodiment of a check valve
  • (a) is a perspective view of a check valve
  • (b) is a top view of a check valve
  • (c) is a reverse
  • Plan view of adapter is a vertical section view of the adapter
  • (f) is a plan view of a state in which a valve body is loaded on the adapter
  • (g) is a check valve for the adapter. It is a longitudinal cross-sectional view of the state which loaded.
  • (A) is a perspective view for illustrating a length direction, a width direction, and a height direction in the fuel cartridge of the present invention
  • (b) is a longitudinal sectional view thereof.
  • FIG. 6 is a perspective view for illustrating a length direction, a width direction, and a height direction of the fuel storage bag used in FIG. 5.
  • (A) And (b) is an expanded view of the laminate film used for the fuel storage bag of FIG. 6, (b) It is the expanded view which filled in the cross-sectional length.
  • FIG. 6 shows the other example of embodiment of the fuel storage bag used for FIG.
  • A) is the expanded view of the laminate film used for the fuel storage bag of FIG. 8
  • (b) is the expanded view which filled in the cross-sectional length.
  • FIGS. 1A and 1B show an example (first embodiment) of an embodiment of a fuel cartridge of the present invention.
  • the fuel cartridge A according to the first embodiment is connectable to the fuel cell main body and is deformable and flexible by being filled with liquid fuel.
  • the fuel storage bag 10 is composed of a bag, and the outer container 20 that houses the fuel storage bag 10 and is a hard case having an internal volume equal to or less than the maximum amount of fuel stored in the fuel storage bag 10 alone.
  • the fuel storage bag 10 can be deformed from the viewpoint of fuel filling efficiency, the ability to visually recognize the remaining amount according to the degree of deformation, the ability to supply fuel regardless of the orientation of the cartridge, and the high degree of freedom in shape.
  • a surface layer made of polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, nylon, cellophane, paper, cloth, non-woven fabric is used because it can be easily manufactured and further increases strength.
  • a laminate pouch formed by fusing a laminate film is preferably used, and the laminate film preferably has an adhesive layer made of polyethylene, polypropylene, or ionomer resin.
  • the thickness of the surface layer is preferably 10 to 1000 ⁇ m, particularly preferably 10 to 100 ⁇ m, from the viewpoint of further increasing the strength of the laminate pouch, cost, and manufacturability.
  • the thickness of the adhesive layer is preferably 20 to 200 ⁇ m, more preferably 20 to 100 ⁇ m, from the viewpoint of further increasing the adhesive strength of the laminate pouch, cost, and manufacturability.
  • the laminate film preferably has a barrier layer made of aluminum foil, polyvinylidene chloride, ethylene-vinyl alcohol copolymer, aluminum or silica vapor-deposited film, and the thickness of this barrier layer is the air barrier property of the laminate pouch. From the viewpoint of further reducing the volatilization amount of the liquid fuel, which will be described later, cost and manufacturability, it is preferably 5 to 100 ⁇ m, particularly preferably 10 to 30 ⁇ m.
  • the shape of the laminated pouch that becomes the fuel storage bag 10 is not particularly limited. However, from the viewpoint of securing the strength of the laminated pouch in the outer container, the laminated pouch may have a three-side sealed bag, a two-side sealed bag, or a pillow bag shape. preferable.
  • FIGS. 2A to 2D are examples of the fuel storage bag 10 according to this embodiment.
  • the adhesive layer 11 is polyethylene having a thickness of 40 ⁇ m
  • the surface (base material) layer 12 is nylon having a thickness of 20 ⁇ m
  • a barrier is made of an aluminum foil having a thickness of 10 ⁇ m, and as shown in FIGS. 2B and 2C, the adhesive portions (adhesive layers) 11 of one laminate film are folded back.
  • the fuel storage bag 10 shown in FIG. 2A is manufactured and accommodated in the outer container 20.
  • 14a denotes a valley fold
  • 14b denotes a mountain fold
  • 15 denotes a through portion for attaching a spout 25, which is a discharge port for discharging the liquid fuel in the fuel storage bag 10.
  • the liquid fuel is volatilized to pressurize the inside, and even if the laminate pouch expands in the outer container 20, the adhesive pouch is pressed against the inner surface of the outer container 20. The stress is not concentrated on the bonded portion of the pouch, and the burst of the bonded portion of the laminated pouch can be prevented.
  • the outer container 20 that accommodates the fuel storage bag 10 has an internal volume that is equal to or less than the maximum fuel storage amount of the fuel storage bag 10.
  • the flexible bag as the fuel storage bag 10 is covered with the outer container 20 having an inner volume smaller than the maximum volume, and the liquid fuel in the flexible bag 10 is volatilized and the inside is pressurized.
  • the internal pressure is not limited to the flexible bag itself, but the outer container 20 outside thereof.
  • the material of the outer container 20 is composed of durability, gas impermeability (gas impermeability to oxygen gas, nitrogen gas, etc.), and a material having visibility so that the remaining amount of liquid fuel can be visually recognized. It is preferable.
  • Examples of the outer container 20 include a metal such as aluminum and stainless steel, a synthetic resin, and glass from the viewpoint of ensuring higher pressure resistance if visibility is not required.
  • a metal such as aluminum and stainless steel
  • a synthetic resin and glass from the viewpoint of ensuring higher pressure resistance if visibility is not required.
  • a container having such a multilayer structure can be manufactured by extrusion molding, injection molding, coextrusion molding, or the like.
  • the thickness of the outer container 20 is preferably 0.1 to 5 mm from the viewpoints of pressure resistance, cost reduction during manufacturing and assembly, and ease of manufacturing. Further, the outer container 20 is preferably not completely sealed and has a structure capable of taking air therein. In the present embodiment, a gap for air intake is formed between the spout 25 and the outer container 20. Has been. Even if the liquid fuel F in the fuel storage bag 10 is consumed by the outer container having a structure capable of taking in the air, the liquid fuel can be efficiently discharged without generating a negative pressure.
  • the size of the outer container 20 is not particularly limited, but may be 5 to 50 ⁇ 5 to 100 ⁇ 30 to 200 mm.
  • a spout 25 serving as a fuel discharge member for discharging liquid fuel is fused to the fuel storage bag 10 made of a laminate pouch in order to efficiently discharge the fuel without breaking the laminate pouch.
  • the spout 25 for discharging the liquid fuel is composed of a base portion 26 and a discharge port portion 27, and further increases the adhesive strength between the laminate pouch and the spout.
  • the adhesive layer of the laminate film is made of the same material as that of, for example, polyethylene, polypropylene, ionomer resin or the like.
  • the spout 25 of the present embodiment is not inserted into the laminate film and the adhesive portion 11 of the laminate film, and the base portion 26 is fused to the laminate film through the through portion 15 in a state of penetrating the laminate film.
  • the adhesive portion of the laminate film can be folded back and inserted into the outer container 20, and the spout 25, the laminate film, Similarly, since the adhesive portion can be pressed against the inner surface of the outer container 20 when the internal pressure increases, the heat resistance of the fuel cartridge can be further improved.
  • the liquid fuel filled in the fuel storage bag 10 in the outer container 20 is provided.
  • a valve body for example, a check valve 30, and in this embodiment, the check valve 30 is housed in the spout 25 directly or via a valve body adapter. It has become.
  • the check valve 30 can prevent foreign matters such as air from entering the fuel storage bag 10 and fuel leakage during fuel discharge and storage.
  • the check valve 30 is connected to the inside of the fuel storage bag 10 by inserting a liquid fuel supply member such as a liquid fuel supply pipe, and supplies the liquid fuel F in the fuel storage bag 10 to the outside.
  • the valve body 30 is compressed in the radial direction by the valve body outer edge 32 when the valve body 30 is housed in the spout 25 or the valve body adapter.
  • a compressive force is applied to the communication portion 31.
  • the slit 31 that is elliptical as shown in FIG.
  • the outer edge portion 32 is compressed in the major axis direction y, and a compressive force acts in the direction in which the slit 31 is closed.
  • the said communication part 31 was formed in the linear slit, it is connected with the inside of the fuel storage bag 10 by inserting a liquid fuel supply member, and the structure which can supply the liquid fuel F inside the fuel storage bag 10 to the exterior If it becomes, it will not specifically limit,
  • intersect in the same location, circular hole shape, and rectangular hole shape may be sufficient.
  • the linear slit is desirable.
  • the shape of the outer edge part 32 is not specifically limited, It can form in circular shape other than ellipse like the said form.
  • a convex taper surface (protrusion) 33 is preferably formed on the inner surface side of the valve body 30 so as to be smoothly inserted when the liquid fuel supply member is inserted.
  • the spout 25 is provided with an adapter 34 as shown in FIGS. 4D and 4E.
  • the adapter 34 is formed in a cylindrical shape, and a main body 34b having stoppers 34a and 34a formed on the inner peripheral surface thereof.
  • the fixing member 34c formed in a cylindrical shape, and the valve body 30 having the above-described configuration is sandwiched between the stopper portion 34a and the fixing member 34c.
  • an elliptical slit valve and a circular adapter can be mentioned.
  • the valve body 30 has a structure that prevents intrusion of foreign matters such as air even when it is suspended (not used). This is to prevent accidents such as fuel leakage and jetting due to an increase in pressure in the fuel storage bag 10 due to intrusion of air or the like.
  • the valve body 30 and the adapter 34 are made of a material having a low gas permeability with respect to the liquid fuel F with the above-described structure and the like from the viewpoint of more effectively preventing liquid fuel from leaking, and JIS K 6262- What is comprised from the material whose compression set rate prescribed
  • the liquid fuel F to be stored has storage stability, durability, gas impermeability, elasticity that can be in close contact with the fuel supply pipe, and the above characteristics.
  • polyvinyl alcohol ethylene-vinyl alcohol copolymer resin
  • polyacrylonitrile nylon, cellophane, polyethylene terephthalate, polycarbonate
  • polystyrene polyvinylidene chloride
  • polyvinyl chloride and other synthetic resins natural rubber, Isoprene rubber, butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, 1,2-polybutadiene rubber, styrene-butadiene rubber, chloroprene rubber, nitrile rubber, butyl rubber, ethylene-propylene rubber, chlorosulfonated polyethylene rubber, acrylic rubber, epichlorohydrin Arm, polysulfide rubber, silicone rubber, fluorine rubber, rubber such as urethane rubber, thermoplastic elastomers and the like, can be produced by such conventional injection molding and vulcanization.
  • liquid fuel F to be used for example, a methanol liquid composed of methanol and water can be cited. Hydrogen ions (H + ) and electrons (e ⁇ ) are efficiently obtained from a compound supplied as fuel in the fuel electrode body of the fuel cell body. Can be obtained, depending on the structure of the fuel electrode body, for example, dimethyl ether (DME), ethanol solution, formic acid, hydrazine, ammonia solution, ethylene glycol, sodium borohydride aqueous solution, A liquid fuel such as an aqueous sucrose solution can also be used. A preferable liquid fuel is preferably a volatile fuel composed of methanol, ethanol, dimethyl ether or an aqueous solution thereof from the viewpoint of efficiency and cost. Further, liquid fuels having various concentrations can be used depending on the structure and characteristics of the fuel cell. For example, liquid fuel having a concentration of 1 to 100% can be used.
  • the liquid fuel F used has a dissolved oxygen concentration of 50% airsatur. In the following, preferably 0 to 10% airsatur. It is desirable that The 50% airsatur. The following means 50% or less with respect to the saturated oxygen concentration (100%) in the liquid fuel.
  • the dissolved oxygen concentration of the liquid fuel used is 50% airsatur. In the following, preferably 0 to 10% airsatur. By doing so, it is possible to further prevent oxygen from being mixed into the fuel cell. The presence of oxygen in the liquid fuel has an adverse effect on the operating rate of the fuel cell, and it is better that it is as small as possible.
  • a means for lowering the dissolved oxygen concentration in the liquid fuel to be used for example, there is a method of degassing by depressurized ultrasonic degassing (10 kPa, 10 min), etc., thereby reducing the dissolved oxygen concentration to a predetermined value or less. Can do.
  • the liquid fuel filled in the fuel storage bag 10 is filled with liquid fuel in a state where air is not mixed, or the amount of air in the fuel storage bag 10 is 10% or less of the liquid fuel. Preferably there is. By not mixing air into the fuel storage bag 10, it is possible to prevent the air from being discharged instead of the fuel when the fuel is discharged.
  • the fuel storage bag 10 accommodated in the outer container 20 is not completely filled with liquid fuel (full tank, 100%), and there is room for the fuel storage bag 10 to expand in the outer container 20. The remaining amount of liquid fuel is preferably filled. In this embodiment, in the state where the fuel storage bag 10 is accommodated in the outer container 10 and filled with fuel, there remains room for further expansion of the fuel storage bag 10.
  • the air partial pressure (total of partial pressures of nitrogen and oxygen) mixed inside decreases, so the internal pressure of the fuel storage bag 10 which is the sum of the vapor pressure of fuel and the partial pressure of air is kept low.
  • the heat resistance of the fuel cartridge can be further increased.
  • the volume in which the fuel storage bag 10 can expand in the outer container 20 is preferably 10 times or more the amount of air in the fuel storage bag 10.
  • the amount of air mixed in the fuel storage bag 10 is set to 1/10 or less of the amount by which the fuel storage bag 10 can expand, so that the air partial pressure in the fuel storage bag 10 during heating is 0.1. Since the atmospheric pressure (10 KPa) or less can be set, the internal pressure of the fuel storage bag 10 can be kept low, and the heat resistance of the fuel cartridge can be further enhanced.
  • the fuel storage bag 10 made of a deformable flexible bag filled with liquid fuel, the fuel storage bag, and the fuel storage bag alone.
  • the outer container 20 having an internal volume equal to or less than the maximum fuel storage amount, even if the liquid fuel in the flexible bag evaporates and the inside is pressurized, the internal pressure is not the flexible bag itself, Because it can be held by the outer container on the outside, it can increase the heat resistance of the fuel cartridge without depending on the pressure resistance of the flexible bag. Can be stably supplied to the fuel cell body.
  • FIGS. 5 to 7 are drawings for illustrating the length direction, the width direction, and the height direction of the fuel cartridge in the above embodiment, and FIGS. 5 (a) and 5 (b) show the length of the outer container.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating the length direction, the width direction, and the height direction of the fuel storage bag
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating the fuel direction, the width direction, and the height direction. It is a development view of a laminate film constituting a storage bag, and shows a drawing in which cross-sectional lines are written at corresponding positions.
  • the fuel cartridge B contains a fuel storage bag 40 made of a deformable flexible bag filled with liquid fuel, the fuel storage bag 40, and a maximum fuel storage amount of the fuel storage bag 40 or less. And a fuel storage bag comprising at least one of the line lengths 41 to 43 of the cross section of the fuel storage bag 40 including the adhesive portion of the laminate film and the outer container 50 including the adhesive portion of the laminate film.
  • the cross-sectional line length of the bag 40 is set to be longer than at least one of the inner cross-sectional line lengths 51 to 53 of the portion in contact.
  • the cross-sectional line length 41 in the length direction of the fuel storage bag 40 is set longer than the inner cross-sectional line length 51 in the length direction of the outer container 50, and the cross-sectional line in the width direction of the fuel storage bag 40
  • the length 42 is set to be longer than the inner cross-sectional line length 52 in the width direction of the outer container 50, and the cross-sectional line length 43 in the height direction of the fuel storage bag 40 is set in the height direction of the outer container 50. What is set longer than the inner section line length 53 is desirable.
  • FIG. 8 shows a fuel storage bag made of a laminated pouch according to another embodiment.
  • FIG. 9A is a development view of the fuel storage bag
  • FIG. 8B is a development view in which the line length of the cross section is entered.
  • at least one of the cross-sectional line lengths 41a to 43a of the fuel storage bag 40a including the adhesive portion of the laminate film includes the adhesive portion of the laminate film in the outer container 50.
  • the cross-section line length is set to be longer than at least one of the inner cross-section line lengths 51 to 53 of the portion in contact.
  • the cross-sectional line length 41a in the length direction of the fuel storage bag 40a is set longer than the inner cross-sectional line length 51 in the length direction of the outer container 50, and the cross-sectional line in the width direction of the fuel storage bag 40a.
  • the length 42a is set to be longer than the inner section line length 52 in the width direction of the outer container 50.
  • the section line length 43a in the height direction of the fuel storage bag 40a is set to the inner section line in the height direction of the outer container 50. It is desirable that the length is set longer than the length 53.
  • the liquid fuel F used in this form is the same as described above, and it is desirable to use a volatile fuel made of methanol, ethanol, dimethyl ether or an aqueous solution thereof, and particularly preferably, the dissolved oxygen concentration is 50% airsatur. In the following, preferably 0 to 10% airsatur. Is desirable.
  • the spout 25 serving as the fuel discharge member is not inserted into the adhesive portion between the laminate film and the laminate film, and is preferably adhered to the laminate film while penetrating the laminate film.
  • the laminated film is provided with a through-hole 46, the fuel discharge portion 25 is bonded to the through-hole 46, and the adhesive portion between the fuel discharge portion 25 and the laminate film covers the periphery of the through-hole 46 of the laminate film. It is preferable that they are adhered.
  • the fuel storage bag 40a is preferably filled with liquid fuel in a state where air is not mixed, and the air in the fuel storage bag 40a is exhibited from the viewpoint of exerting further effects of the present invention.
  • the volume A under normal temperature and normal pressure is preferably 10% or less of the volume F of the liquid fuel, more preferably 1% or less. In this way, by preventing air from entering the fuel storage bag 40a as much as possible, it is possible to prevent air from being discharged instead of fuel when the fuel is discharged.
  • the fuel storage bag 40a accommodated in the outer container 50 is not completely filled with the liquid fuel as in the above-described embodiment, and there is room for the fuel storage bag to expand in the outer container 50. It is desirable to fill the remaining amount of liquid fuel.
  • the volume in which the fuel storage bag 40a can expand in the outer container 50 is desirably 10 times or more the amount of air in the fuel storage bag 40.
  • the fuel storage bag is composed of an outer container having an inner volume equal to or less than the maximum fuel storage amount of the fuel storage bag as described above. It is desirable that the fuel storage bag 40a is filled less than the capacity (volume) of the fuel storage bag 40a in the state of being accommodated in 50. Particularly preferably, the filling volume of the liquid fuel is 99% or less of the capacity (volume) of the fuel storage bag in the state of being accommodated in the outer container 50. As a result, there is room for the fuel storage bag 40a to be further expanded in the state where it is accommodated in the outer container 50 and filled with fuel, so that the fuel can be volatilized during heating and the fuel storage bag 40a can be expanded. The heat resistance of the fuel cartridge can be further increased.
  • the volume A of the air in the fuel storage bag 40a under normal temperature and normal pressure, the filling amount (volume) F of the liquid fuel, and the state accommodated in the outer container 50 It is desirable that the capacity P of the fuel storage bag 40a at A / [P- (F + A)] ⁇ 0.1
  • the fuel storage bag 40a has room for further expansion in the state where it is accommodated in the outer container 50 and filled with fuel, and the volume of air in the fuel storage bag 40a is the fuel storage.
  • the fuel is volatilized during heating and the fuel storage bag expands, so that the partial pressure of air inside the cartridge becomes one-tenth or less, and the pressure inside the cartridge Can be kept low, and the heat resistance of the fuel cartridge can be further enhanced.
  • the internal pressure of the fuel storage bag 40a at 50 ° C. is relative to the vapor pressure of the liquid fuel. It is desirable that the fuel storage bag internal pressure at 80 ° C. is 120% or less with respect to the vapor pressure of the liquid fuel, in particular, a fuel filled with 95% by weight or more of an aqueous methanol solution.
  • the internal pressure of the fuel storage bag at 50 ° C. is preferably 60 kPa or less, and the internal pressure of the fuel storage bag at 80 ° C. is preferably 200 kPa or less.
  • the air pressure in the fuel storage bag 40a at the time of heating can be 0.1 atm (10 KPa) or less, the internal pressure of the fuel storage bag 40 can be kept low, and the heat resistance of the fuel cartridge can be further increased. Can be increased.
  • the fuel cartridge B configured as described above includes a fuel storage bag 40 made of a laminate pouch to which a laminate film filled with liquid fuel is bonded, and an outer container 50 that houses the fuel storage bag 40, and
  • the fuel storage bag 40 has a cross-sectional line length longer than the inner cross-sectional line length of the portion of the outer container 50 that contacts the fuel storage bag 40, so that the fuel cartridge is heated and the volatile fuel Even if the internal pressure of the fuel storage bag 40 increases due to the vapor pressure, the internal pressure can be held by the outer container outside the fuel storage bag 40 itself, so that the fuel storage bag 40 can be ruptured (delaminated). This can prevent the heat resistance of the fuel cartridge.
  • the line length of the cross section including the adhesive portion of the laminate film is set to be longer than the inner cross sectional line length of the portion of the outer container 50 in contact with the fuel storage bag 40, an adhesive portion that is likely to burst when the internal pressure increases. It can be held by the outer container, and the heat resistance of the fuel cartridge can be further enhanced.
  • the cross-sectional line lengths 41 to 43 in the length direction, the width direction, and the height direction of the fuel storage bag 40 are larger than the inner cross-section line lengths 51 to 53 in the length direction, the width direction, and the height direction of the outer container 50.
  • the fuel cartridge of the present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously modified within the scope of the technical idea of the present invention.
  • the check valve 30 to be inserted into the spout 25 serving as a fuel discharge member is made of a rubber member.
  • a check valve having a spring member may be used, and a power generation cell in which the fuel cartridge can be connected.
  • the structure of the fuel cell main body including is not particularly limited.
  • Example 1 After obtaining a fuel cartridge by the following production method, its heat resistance was evaluated.
  • outer container conforming to Fig. 1
  • Polypropylene container outer dimensions; 20 x 30 x 50 mm Inner dimensions: 18 x 28 x 48mm Internal volume: 24.2cc Inner section line length in length direction: 132mm Inner section line length in the width direction; 152 mm Inner section line length in the height direction: 92 mm
  • Laminate film Dimensions: 120 x 100mm
  • Adhesive layer Polyethylene 40 ⁇ m Barrier layer: Aluminum foil 10 ⁇ m
  • Base material layer nylon 20 ⁇ m Through hole for spout insertion ⁇ 6.4mm
  • a pouch (pillow bag with gusset) was produced according to FIG.
  • the thickness of the bonded part is 5 mm.
  • Spout Material: Polyethylene, maximum outer diameter 10 mm, cylinder part outer diameter 6 mm, cylinder part inner diameter 5 mm, length 10 mm Check valve; material: butyl rubber, outer diameter 5 mm, length 3 mm, slit length 2 mm.
  • the pouch is folded back, the maximum internal volume is 30 cc, the cross-sectional line length in the length direction is 140 mm, the cross-sectional line length in the width direction is 160 mm, the cross-sectional line length in the height direction is 100 mm.
  • Example 2 The method for producing the fuel cartridge was based on Example 1, and the amounts of fuel and air mixed were changed as shown below.
  • Fuel type methanol 99.8%, dissolved oxygen ratio (amount): 8.8% airsatur.
  • Example 3 The method for producing the fuel cartridge was based on Example 1, and the amounts of fuel and air mixed were changed as shown below.
  • Fuel type methanol 99.8%, dissolved oxygen ratio (amount): 8.8% airsatur.
  • Example 4 The method for producing the fuel cartridge was based on Example 1, and the amounts of fuel and air mixed were changed as shown below.
  • Fuel type methanol 99.8%, dissolved oxygen ratio (amount): 8.8% airsatur.
  • Example 1 The method for producing the fuel storage bag was based on Example 1, and the fuel and bag shown below were filled alone without inserting the fuel storage bag into the outer container.
  • Fuel type methanol 99.8%, dissolved oxygen ratio (amount): 8.8% airsatur.
  • Example 2 The method for producing the fuel storage bag was based on Example 1, and the fuel and bag shown below were filled alone without inserting the fuel storage bag into the outer container.
  • Fuel type methanol 99.8%, dissolved oxygen ratio (amount): 8.8% airsatur.
  • the fuel cartridges of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were each left in a thermostat at 75 ° C. for 2 hours, and the state and weight reduction were evaluated.
  • Example 1 and 2 there was no change in state, and the weight loss was 1% or less. Further, in Examples 3 and 4, slight delamination (peeling) occurred in the laminate bonding portion, but the weight reduction was 1% or less. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, it ruptured from the laminated adhesive part and the weight reduction was 10% or more. From the above, in Examples 1 to 4 within the scope of the present invention, durability at high temperatures is ensured. In Comparative Examples 1 and 2, which are outside the scope of the present invention, durability at high temperatures is achieved. It has been found that fuel cannot be stored stably due to lack of performance.
  • Fuel discharge part Material Polyethylene, maximum outer diameter 10 mm, cylinder part outer diameter 6 mm, cylinder part inner diameter 5 mm, length 10 mm, valve body material: butyl rubber, outer diameter 5 mm, length 3 mm, slit length 2 mm
  • a folded pouch was produced and accommodated in the hard case 50 to obtain a fuel cartridge B.
  • Example 5 The fuel cartridge B was filled with the following fuel and mixed with air. Fuel type Methanol 99.8%, dissolved oxygen ratio (amount): 8.8% airsatur. , Fuel filling amount 23cc, Air mixing amount 0cc Example 6 The fuel cartridge B was filled with the following fuel and mixed with air. Fuel type Methanol 99.8%, dissolved oxygen ratio (amount): 8.8% airsatur. , Fuel filling amount 20cc, Air mixing amount 0.1cc Example 7 The fuel cartridge B was filled with the following fuel and mixed with air. Fuel type Methanol 99.8%, dissolved oxygen ratio (amount): 8.8% airsatur. , Fuel filling amount 23.5cc, Air mixing amount 0cc Example 8 The fuel cartridge B was filled with the following fuel and mixed with air. Fuel type Methanol 99.8%, dissolved oxygen ratio (amount): 8.8% airsatur. , Fuel filling amount 20cc, Air mixing amount 3.5ccc
  • Examples 5 to 8 and Comparative Examples 3 to 4 were each left in a thermostat at 75 ° C. for 2 hours, and the state and weight reduction were evaluated.
  • Examples 5 and 6 there was no change in the state, and the weight loss was 1% or less.
  • Examples 7 and 8 slight delamination (peeling) occurred in the laminated film adhesion portion, but the weight loss was 1% or less.
  • the laminate film was ruptured from the bonded portion of the laminate film, fuel leakage occurred, and the weight loss was 10% or more.
  • Example 5 to 8 which are within the scope of the present invention, durability at high temperatures is ensured, but in Comparative Examples 3 to 4 which are outside the scope of the present invention. Due to the lack of durability at high temperatures, the fuel could not be stably stored.
  • Example 5 and 6 the state of the laminate pouch itself was not changed.
  • Example 7 slight delamination was observed at the bonded portion of the laminate pouch, but there was no fuel leakage.
  • Example 8 as well, slight delamination was observed at the bonded portion of the laminate pouch, but there was no fuel leakage.
  • the fuel cartridge of the present invention is suitably used for a small fuel cell used as a power source for portable electronic devices such as mobile phones, notebook computers, PDAs, digital cameras and electronic notebooks.

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Abstract

　燃料電池本体に連結自在となる燃料カートリッジであって、該燃料カートリッジは、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋１０と、該燃料貯蔵袋を収容し、燃料貯蔵袋単体の最大燃料貯蔵量以下の内容積を有する外容器２０とから構成され、燃料貯蔵袋は、ラミネートフィルムからなり、液体燃料を排出するための弁体が挿入された燃料排出部材をラミネートフィルムに設けた貫通口に接着し、かつ、燃料排出部とラミネートフィルムとの接着部が、ラミネートフィルムの貫通口の周囲を覆う状態で接着されている。

Description

燃料カートリッジ
　本発明は、燃料カートリッジに関し、更に詳しくは、携帯電話、ノート型パソコン、ＰＤＡ、デジタルカメラ及び電子手帳などの携帯用電子機器の電源として用いられる小型の燃料電池用に好適な燃料カートリッジに関する。
　一般に、燃料電池は、空気電極層、電解質層及び燃料電極層が積層された燃料電池セルと、燃料電極層に還元剤としての燃料を供給するための燃料供給部と、空気電極層に酸化剤としての空気を供給するための空気供給部とからなり、燃料と空気中の酸素とによって燃料電池セル内で電気化学反応を生じさせ、外部に電力を得るようにした電池であり種々の形式のものが開発されている。
　近年、環境問題や省エネルギーに対する意識の高まりにより、クリーンなエネルギー源としての燃料電池を、各種用途に用いることが検討されており、特に、メタノールと水を含む液体燃料を直接供給するだけで発電できる燃料電池が注目されてきている（例えば、特許文献１及び２参照）。
　これらの中でも、送液ポンプや送気ポンプなどの補機を使用せずに、燃料カートリッジ等に充填されたメタノール水溶液等を毛管力を利用して供給する小型化に好適なパッシブ型の各種液体燃料電池等が知られている（例えば、特許文献３～５参照）。
　これらの燃料電池に用いる燃料カートリッジとしては、例えば、燃料室に、容易に破れず、燃料が染み出すことが無い物質からできた燃料袋を用いて、燃料の体積の変化に対応してカートリッジの見掛け体積を変化し得る機構を備えた燃料カートリッジが知られている（例えば、特許文献６参照）。この燃料カートリッジに用いる燃料袋は、外容積に対する燃料充填効率が高い点、燃料カートリッジを透明体で構成すれば燃料袋の変形度合いに応じて残量を視認できる点、カートリッジの向きによらず燃料供給が可能な点及び形状の自由度が高い点などの利点がある。
　しかしながら、揮発性の高いメタノール等を充填した燃料袋は、燃料電池の稼動による加熱等により容易に膨張し、気密性が失われるという問題がある。例えば、ラミネートパウチによる燃料袋では、膨張により接着部分に応力が集中し、接着層と基材層とが剥離し気密性が失われるデラミネーションという現象が発生する。
　特に、７０℃以上の高温下では、メタノールの蒸気圧が１２４ＫＰａ以上に達するため、パウチ単体では容易にデラミネーションが発生し、パウチ袋が破裂して機密性が失われる。ラミネートパウチの接着層の厚みを増やすことで、パウチ袋の耐圧性は多少高めることができるが、１２４ＫＰａの圧力に耐えられないという問題があり、燃料電池本体に直接液体燃料を安定的に供給することができないのが現状である。
特開平５－２５８７６０号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開平５－３０７９７０号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開昭５９－６６０６６号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開平６－１８８００８号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開２００３－２２９１５８号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開２００６－２４４００号公報（特許請求の範囲、実施例等）
　本発明は、上記従来の燃料カートリッジにおける問題及び現状に鑑み、これを解消するためになされたものであり、燃料カートリッジの耐熱性を高めることにより、稼動の際の加熱時の耐久性に優れると共に、液体燃料を燃料電池本体へ安定的に供給することができる燃料カートリッジを提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記従来の問題等について鋭意検討した結果、燃料電池本体に連結自在となる燃料カートリッジにおいて、少なくとも液体燃料を充填してなる変形可能な特定構造の可撓性袋からなる燃料貯蔵袋と、該燃料貯蔵袋を収容する特定構造の外容器とから構成することにより、上記目的の燃料カートリッジが得られることに成功し、本発明を完成するに至ったのである。
　すなわち、本発明は、次の（１）～（１４）からなる。
（１）燃料電池本体に連結自在となる燃料カートリッジであって、該燃料カートリッジは、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋と、該燃料貯蔵袋を収容し、燃料貯蔵袋単体の最大燃料貯蔵量以下の内容積を有する外容器とから構成されることを特徴とする燃料カートリッジ。
（２）燃料貯蔵袋は、ラミネートフィルムを３方シール袋形状、２方シール袋形状、もしくは、ピロー袋形状に成型してあり、かつ、その接着部がそれぞれ折り返された状態で、外容器に収納されていることを特徴とする上記（１）に記載の燃料カートリッジ。
（３）燃料貯蔵袋は、長さ方向、幅方向、高さ方向の少なくとも一つの断面線長が、外容器の燃料貯蔵袋が接する部分の内断面線長よりも長く設定されていることを特徴とする上記（１）に記載の燃料カートリッジ。
（４）ラミネートフィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂からなる厚さ２０～２００μｍの接着層を有することを特徴とする上記（２）又は（３）に記載の燃料カートリッジ。
（５）ラミネートフィルムは、アルミ箔、ポリ塩化ビニリデン、エチレン－ビニルアルコール共重合体、アルミ若しくはシリカ蒸着フィルムからなる厚さ５～１００μｍのバリア層を有することを特徴とする上記（２）～（４）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（６）ラミネートフィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、セロハン、紙、布、不織布からなる厚み１０～１０００μｍの表面層を有することを特徴とする上記（２）～（５）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（７）外容器は、合成樹脂、ガラス、金属からなる容器であることを特徴とする上記（１）～（６）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（８）外容器は、完全に密閉されておらず、その内部に空気を取り込める構造であることを特徴とする上記（１）～（７）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（９）燃料貯蔵袋には、液体燃料を排出するための弁体が挿入された燃料排出部材が接着され、かつ、燃料排出部材は、ラミネートフィルムとラミネートフィルムの接着部に挿入されておらず、ラミネートフィルムに貫通口を設け、該貫通口に燃料排出部を接着し、かつ、燃料排出部とラミネートフィルムとの接着部が、ラミネートフィルムの貫通口の周囲を覆う状態で接着されていることを特徴とする上記（２）～（６）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（１０）燃料貯蔵袋内の空気の常温常圧下での体積は、液体燃料の体積の１０％以下であることを特徴とする上記（１）～（９）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（１１）液体燃料の充填体積は、外容器に収容された状態での燃料貯蔵袋の容量（体積）の９９％以下であることを特徴とする上記（１）～（１０）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（１２）燃料貯蔵袋内の空気の常温常圧下での体積Ａと、液体燃料の充填量（体積）Ｆと、外容器に収容された状態での燃料貯蔵袋の容量Ｐとが次式に従うことを特徴とする上記（１）～（１１）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
　　　　　　　　　　Ａ／〔Ｐ－（Ｆ＋Ａ）〕＜０．１
（１３）液体燃料は、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料であることを特徴とする上記（１）～（１２）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
（１４)液体燃料は、溶存酸素濃度が、５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下であることを特徴とする上記（１）～（１３）の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
　上記（１）の発明によれば、燃料貯蔵袋である可撓性袋をその最大容積よりも小さな内容積の外容器で覆うことにより、可撓性袋内の液体燃料が揮発し内部が加圧されても、その内圧を可撓性袋自体ではなく、その外側の外容器で押さえることができるため、可撓性袋の耐圧性に依ることなく、燃料カートリッジの耐熱性を高めることができるので、加熱時の耐久性に優れるとともに、液体燃料を燃料電池本体へ安定的に供給することができる燃料カートリッジが提供される。
　上記（２）の発明によれば、外容器内でラミネートフィルムから構成される燃料貯蔵袋の強度の確保ができ、しかも、この燃料貯蔵袋を簡便に作製することができる。
　上記（３）の発明によれば、燃料貯蔵袋の断面の線長が、外容器の燃料貯蔵袋が接する部分の内断面線長よりも長く設定されていることで、燃料カートリッジが加熱され、揮発性燃料の蒸気圧により、燃料貯蔵袋の内圧が上昇しても、その内圧を燃料貯蔵袋自体ではなく、その外側の外容器で押さえることができるので、燃料貯蔵袋の破裂（デラミネーション）を防止でき、燃料カートリッジの耐熱性を高めることができる。
　上記（４）の発明によれば、ラミネート袋（パウチ）の接着強度を更に高めることができる。
　上記（５）の発明によれば、ラミネートパウチの空気バリア性を更に高めることができると共に、燃料のラミネートパウチからの揮発量を更に低減させることができる。
　上記（６）の発明によれば、ラミネートパウチの強度を更に高めることができる。
　上記（７）の発明によれば、外容器の耐圧性を更に確保することができる。
　上記（８）の発明によれば、燃料貯蔵袋内の燃料が消費されても、負圧を生じさせることなく、燃料を効率よく排出することができる。
　上記（９）の発明によれば、ラミネートフィルムの接着部に燃料排出部材（スパウト）を設置しないので、ラミネートフィルムの接着部を折り返して外容器に挿入することができ、また、スパウトとラミネートフィルムとの接着部も、同様に、内圧上昇時に外容器内面に押し付けることができるため燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができる。
　上記（１０）の発明によれば、燃料貯蔵袋内に空気を混入させないことで、燃料排出時に燃料ではなく、空気を排出することを防止することができる。
　上記（１１）の発明によれば、外容器に収容され、且つ燃料が充填された状態で、燃料貯蔵袋は更に膨張できる余地が残っているため、加熱時に燃料が揮発し、燃料貯蔵袋が膨張することができ、燃料カートリッジの耐熱性を高めることができる。
　上記（１２）の発明によれば、外容器に収容され、燃料が充填された状態で、燃料貯蔵袋は更に膨張できる余地が残っており、且つパウチ内の空気の体積が燃料貯蔵袋が膨張できる余地の１０分の１以下であるため、加熱時に燃料が揮発し、燃料貯蔵袋が膨張することによって、カートリッジ内部の空気の分圧が１０分の１以下となり、カートリッジ内部の圧力を低減でき、燃料カートリッジの耐熱性を高めることができる。
　上記（１３）の発明によれば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル及びその水溶液を揮発性液体燃料として用いることができる。
　上記（１４）の発明によれば、燃料電池本体への空気の混入を更に防止することができる。
（ａ）及び（ｂ）は、本発明の燃料カートリッジの実施形態の一例を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。 （ａ）～（ｄ）は、燃料貯蔵袋の実施形態の一例を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はラミネートフィルムの展開図、（ｃ）折り畳んだ状態を示す側面図、（ｄ）は（ｂ）における接着層部分を有するラミネートフィルムの断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、スパウトの実施形態の一例を示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は逆止弁を挿入した縦断面図である。 （ａ）～（ｇ）は、逆止弁の実施形態の一例を示すものであり、（ａ）は逆止弁の斜視図、（ｂ）は逆止弁の平面図、（ｃ）は逆止弁の縦断面図、（ｄ）アダプターの平面図、（ｅ）はアダプターの縦断面図、（ｆ）はアダプターに弁体を装填した状態の平面図、（ｇ）はアダプターに逆止弁を装填した状態の縦断面図である。 （ａ）は、本発明の燃料カートリッジにおいて、長さ方向、幅方向、高さ方向を図示するための斜視図、（ｂ）はその縦断面図である。 は、図５に用いる燃料貯蔵袋の長さ方向、幅方向、高さ方向を図示するための斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図６の燃料貯蔵袋に用いるラミネートフィルムの展開図であり、（ｂ）その断面長を記入した展開図である。 は、図５に用いる燃料貯蔵袋の実施形態の他例を示す燃料貯蔵袋の斜視図である。 （ａ）は、図８の燃料貯蔵袋に用いるラミネートフィルムの展開図であり、（ｂ）はその断面長を記入した展開図である。
符号の説明
　　Ａ　　燃料カートリッジ
　　Ｆ　　液体燃料
　１０　　燃料貯蔵袋
　２０　　外容器
　２５　　燃料排出部材（スパウト）
　３０　　弁体（逆止弁）
　以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳しく説明する。
　図１～図４は、本発明の燃料カートリッジの実施形態の一例（第１実施形態）を示すものである。
　本第１実施形態の燃料カートリッジＡは、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、燃料電池本体に連結自在となるものであり、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋１０と、該燃料貯蔵袋１０を収容すると共に、燃料貯蔵袋単体１０での最大燃料貯蔵量以下の内容積のハードケースである外容器２０とから構成されている。
　燃料貯蔵袋１０は、燃料の充填効率の点、変形度合いに応じて残量を視認できる点、カートリッジの向きによらず燃料供給が可能な点及び形状の自由度が高い点から、変形可能な可撓性袋からなるものであれば、特に限定されないが、簡便に製造できる点、更に強度を高める点から、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、セロハン、紙、布、不織布からなる表面層を有するラミネートフィルムを融着してなるラミネートパウチからなるものが好ましく、また、ラミネートフィルムには、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂からなる接着層を有することが好ましい。
　上記表面層の厚みは、ラミネートパウチの強度を更に高める点、コスト、製造性の点から、好ましくは、１０～１０００μｍ、特に好ましくは、１０～１００μｍが望ましい。また、接着層の厚みは、ラミネートパウチの接着強度を更に高める点、コスト、製造性の点から、２０～２００μｍであるものが好ましく、特に好ましくは、２０～１００μｍが望ましい。
　更に、ラミネートフィルムには、アルミ箔、ポリ塩化ビニリデン、エチレン－ビニルアルコール共重合体、アルミ若しくはシリカ蒸着フィルムからなるバリア層を有することが好ましく、このバリア層の厚みはラミネートパウチの空気バリア性を更に高めることができ、後述する液体燃料の揮発量を更に低減する点、コスト、製造性の点から、５～１００μｍであるものが好ましく、特に好ましくは、１０～３０μｍが望ましい。
　燃料貯蔵袋１０となるラミネートパウチは、その形状は特に限定されないが、外容器内でのラミネートパウチの強度を確保する点から、３方シール袋、２方シール袋若しくはピロー袋形状であるものが好ましい。
　図２（ａ）～（ｄ）は、本実施形態となる燃料貯蔵袋１０の一例であり、接着層１１が厚さ４０μｍのポリエチレン、表面（基材）層１２が厚さ２０μｍのナイロン、バリア層１３が厚さ１０μｍのアルミ箔から構成されるものであり、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一枚のラミネートフィルムの接着部（接着層）１１をそれぞれ折り返された状態で接着することにより、図２（ａ）に示す燃料貯蔵袋１０が作製され、外容器２０内に収容されている。なお、図２（ｂ）中の１４ａは谷折部、１４ｂは山折部、１５は燃料貯蔵袋１０内の液体燃料を排出する排出口部であるスパウト２５を取り付けるための貫通部を示す。
　この収容構造では、液体燃料が揮発することで内部が加圧され、外容器２０内でラミネートパウチが膨張しても、ラミネートパウチの接着部が外容器２０内面に押さえつけられる構造となるため、ラミネートパウチの接着部に応力が集中せず、ラミネートパウチの接着部の破裂を防止することができる。
　この燃料貯蔵袋１０を収容する外容器２０は、燃料貯蔵袋単体１０の最大燃料貯蔵量以下の内容積を有するものである。これにより、燃料貯蔵袋１０である可撓性袋をその最大容積よりも小さな内容積の外容器２０で覆うことになり、可撓性袋１０内の液体燃料が揮発し内部が加圧されても、その内圧を可撓性袋自体ではなく、その外側の外容器２０で押さえる構造となるものである。
　外容器２０の材質としては、耐久性、ガス不透過性（酸素ガス、窒素ガス等に対するガス不透過性）、更に、液体燃料の残量を視認できるように視認性があるものから構成されることが好ましい。
　外容器２０としては、例えば、視認性が要求されない場合であれば、より高い耐圧性を確保する点から、アルミニウム、ステンレスなどの金属、合成樹脂、ガラスなどが挙げられるが、前記の液体燃料の残量の視認性、ガス不透過性、製造や組立時のコスト低減及び製造の容易性などから、好ましくは、上記各特性を有するポリプロピレン、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどの単独もしくは２種以上の樹脂を含む単層構造、２層以上の多層構造からなるものが挙げられる。多層構造の場合は、少なくとも１層が、前記の性能（ガス透過度）を持つ樹脂で構成されていれば、残りの層は通常の樹脂でも実使用上問題はない。このような多層構造の容器は、押出し成形、射出成形、共押出し成形などにより製造することができる。
　外容器２０の厚みは、耐圧性、製造や組立時のコスト低減及び製造の容易性の点から、０．１～５ｍｍであることが好ましい。また、外容器２０は、完全に密閉されておらず、その内部に空気を取り込める構造であることが好ましく、本実施形態では、スパウト２５と外容器２０との間に空気取り込み用の隙間が形成されている。この空気を取り込める構造を有する外容器により、燃料貯蔵袋１０内の液体燃料Ｆが消費されても、負圧を生じさせることなく、液体燃料を効率よく排出することができる。
　上記外容器２０の大きさとしては、特に限定されないが、５～５０×５～１００×３０～２００ｍｍとすることができる。
　本実施形態では、ラミネートパウチからなる燃料貯蔵袋１０には、ラミネートパウチを破ることなく燃料を効率よく排出するために、液体燃料を排出するための燃料排出部材となるスパウト２５が融着されている。
　液体燃料を排出するためのスパウト２５は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、基部２６と排出口部２７とから構成されており、ラミネートパウチとスパウトとの接着強度を更に高める点から、ラミネートフィルムの接着層、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂等と同一素材から構成されることが好ましい。
　本実施形態のスパウト２５は、ラミネートフィルムとラミネートフィルムの接着部１１に挿入されておらず、ラミネートフィルムを貫通した状態、貫通部１５を貫通して基部２６がラミネートフィルムに融着されている。このような取り付け構造のスパウト２５では、ラミネートフィルムの接着部にスパウトを設置してないので、ラミネートフィルムの接着部を折り返して外容器２０に挿入することができ、また、スパウト２５とラミネートフィルムとの接着部も、同様に、内圧上昇時に外容器２０内面に押し付けることができるため、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができる。
　このスパウト２５内には、図１（ｂ）及び図３（ｂ）、並びに、図４（ａ）～（ｃ）に示すように、外容器２０内の燃料貯蔵袋１０に充填される液体燃料を外容器２０外に排出するための弁体、例えば、逆止弁３０を備えており、本実施形態ではスパウト２５内に逆止弁３０が直接又は弁体アダプターを介して収納される構造となっている。この逆止弁３０により、燃料排出時及び保管時に、燃料貯蔵袋１０内に空気などの異物が混入すること及び燃料が漏れることを防止することができる。
　この逆止弁３０は、例えば、液体燃料供給管などの液体燃料供給部材を挿入することで、燃料貯蔵袋１０の内部と連通させ、燃料貯蔵袋１０内部の液体燃料Ｆを外部へ供給させる直線状のスリットからなる連通部３１が形成されていると共に、前記弁体３０がスパウト２５又は弁体アダプターに収納された際に、弁体外縁部３２により弁体３０が径方向に圧縮されることで、前記連通部３１に圧縮力が作用するようにしたものであり、本実施形態は図４（ｂ）に示すように楕円状であって、短径方向ｘに連通部となるスリット３１を設け、長径方向ｙに外縁部３２を圧縮するようにとしたものであり、スリット３１が閉じる方向に圧縮力が作用する。
　なお、上記連通部３１を直線状のスリットで形成したが、液体燃料供給部材を挿入することで燃料貯蔵袋１０の内部と連通させ、燃料貯蔵袋１０内部の液体燃料Ｆを外部へ供給できる構造となるものであれば、特に限定されず、十字状や放射状のスリット、スリットを複数形成し各スリットが同一箇所で交差するようにした構造、円孔状、矩形孔状であってもよい。好ましくは、上記直線状のスリットが望ましい。また、外縁部３２の形状は、特に限定されず、上記形態のように楕円状の他、円形状に形成することができる。
　この弁体３０の内面側には、液体燃料供給部材を挿入する際にスムーズに挿入できるように燃料貯蔵袋１０の内部に向かって凸状のテーパー面（突起）３３を形成することが好ましい。
　スパウト２５には、図４（ｄ），（ｅ）に示すようなアダプター３４が設けられ、アダプター３４は筒状に形成され、その内周面にストッパー部３４ａ，３４ａが形成された本体部３４ｂと、筒状に形成された固定部材３４ｃとからなり、ストッパー部３４ａと固定部材３４ｃとの間で上記構成の弁体３０を挟持してなるものである。
　弁体３０とアダプター３４との組合せに関して、図４に示すように、楕円形状のスリット弁と円形状のアダプターの場合が挙げられ、また、逆に、円形状のスリット弁と楕円形状のアダプターとしてもよく、この場合、スリット弁のスリット方向をアダプターの長径とすることが必要である。
　このように弁体３０は、使用休止（未使用）時にも空気などの異物の浸入を防止する構造となっている。これは、空気などの浸入により燃料貯蔵袋１０内の圧力増加などによる燃料漏れ、噴出しなどの事故を防止するためである。
　この弁体３０、アダプター３４としては、液体燃料の漏洩をより効果的に防止する点から、上記構造等で、液体燃料Ｆに対して気体透過性の低い材料からなり、かつ、ＪＩＳ　Ｋ　６２６２－１９９７で規定される圧縮永久歪み率が２０％以下の材料から構成されるものが好ましい。
　これらの弁体３０、アダプター３４の材料としては、収容される液体燃料Ｆに対して保存安定性、耐久性、ガス不透過性、燃料供給管に密着できる弾性を有し、上記特性を有するものであれば、特に限定されず、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、１，２－ポリブタジエンゴム、スチレン－ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、二トリルゴム、ブチルゴム、エチレン－プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどのゴム、熱可塑性エラストマーが挙げられ、通常の射出成形や加硫成形などによって製造することができる。
　用いる液体燃料Ｆとしては、例えばメタノールと水とからなるメタノール液が挙げられるが、燃料電池本体の燃料電極体において燃料として供給された化合物から効率良く水素イオン（Ｈ＋）と電子（ｅ－）が得られるものであれば、特に限定されず、燃料電極体の構造などにもよるが、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、エタノール液、ギ酸、ヒドラジン、アンモニア液、エチレングリコール、水素化ホウ素ナトリウム水溶液、ショ糖水溶液などの液体燃料も用いることができる。好ましい液体燃料としては、効率性、コストの点などから、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料であるものが望ましい。
　また、これらの液体燃料の濃度は、燃料電池の構造、特性等により種々の濃度の液体燃料を用いることができ、例えば、１～１００％濃度の液体燃料を用いることができる。
　本発明において、用いる液体燃料Ｆは、溶存酸素濃度が５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下、好ましくは、０～１０％ａｉｒｓａｔｕｒ．であることが望ましい。なお、上記５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下とは、液体燃料中における飽和酸素濃度（１００％）に対して、５０％以下とすることを意味する。
　用いる液体燃料の溶存酸素濃度を５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下、好ましくは、０～１０％ａｉｒｓａｔｕｒ．とすることにより、燃料電池への酸素の混入を更に防止することができる。液体燃料中における酸素の存在は、燃料電池の稼動率に悪影響を及ぼすものであり、極力少ないほうが良い。用いる液体燃料中の溶存酸素濃度を低下せる手段としては、例えば、減圧超音波脱気にて（１０ｋＰａ、１０ｍｉｎ）脱気処理する方法等があり、これにより溶存酸素濃度を所定値以下とすることができる。
　本発明において、燃料貯蔵袋１０に充填される液体燃料は、空気が混入しない状態で液体燃料が充填されているか、または、燃料貯蔵袋１０内の空気の量は、液体燃料の１０％以下であることが好ましい。燃料貯蔵袋１０内に空気を混入させないことで、燃料排出時に燃料ではなく、空気を排出することを防止することができる。
　また、外容器２０内に収容された燃料貯蔵袋１０内には、液体燃料が完全（満タン、１００％）に充填されておらず、外容器２０内で燃料貯蔵袋１０が膨張できる余地が残っている量の液体燃料が充填されていることが好ましい。この実施形態では、外容器１０に収容され、かつ、燃料が充填された状態で、燃料貯蔵袋１０内が更に膨張できる余地が残っていることで、加熱時燃料が揮発し燃料貯蔵袋１０が膨張したとき、内部に混入していた空気分圧（窒素及び酸素の分圧の合計）が低下するため、燃料の蒸気圧と空気分圧との合計である燃料貯蔵袋１０の内圧を低く保つことができ、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができる。
　更に、外容器２０内で燃料貯蔵袋１０が膨張できる容積は、燃料貯蔵袋１０内の空気量の１０倍以上であることが好ましい。この形態では、燃料貯蔵袋１０に混入した空気の量を、燃料貯蔵袋１０が膨張できる量の１０分の１以下とすることで、加熱時燃料貯蔵袋１０内の空気分圧を０．１気圧（１０ＫＰａ）以下とすることができるため、燃料貯蔵袋１０の内圧を低く保つことができ、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができることとなる。
　このように構成される本発明の燃料カートリッジＡでは、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋１０と、該燃料貯蔵袋を収容すると共に、燃料貯蔵袋単体の最大燃料貯蔵量以下の内容積を有する外容器２０とから構成することにより、可撓性袋内の液体燃料が揮発し内部が加圧されても、その内圧を可撓性袋自体ではなく、その外側の外容器で押さえることができるので、可撓性袋の耐圧性に依ることなく、燃料カートリッジの耐熱性を高めることができるため、稼動時などの加熱時の耐久性に優れた液体燃料を燃料電池本体へ安定的に供給することができる燃料カートリッジが得られる。
　図５～図７は、上記実施形態において、燃料カートリッジの長さ方向、幅方向、高さ方向を図示するための図面であり、図５(ａ)及び(ｂ)は、外容器の長さ方向、幅方向、高さ方向を図示した斜視図、縦断面図であり、図６は燃料貯蔵袋の長さ方向、幅方向、高さ方向を図示した斜視図であり、図７は、燃料貯蔵袋を構成するラミネートフィルムの展開図で、対応する位置に断面線を記入した図面を示すものである。
　この燃料カートリッジＢは、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋４０と、該燃料貯蔵袋４０を収容すると共に、燃料貯蔵袋４０単体の最大燃料貯蔵量以下の内容積の外容器５０とから構成すると共に、ラミネートフィルムの接着部分を含む燃料貯蔵袋４０の断面の線長４１～４３の少なくとも１つが、外容器５０でのラミネートフィルムの接着部分を含む燃料貯蔵袋４０の断面の線長が接する部分の内断面線長５１～５３の少なくとも１つよりも長く設定されているものである。
　特に好ましくは、燃料貯蔵袋４０の長さ方向の断面線長４１は、外容器５０の長さ方向の内断面線長５１よりも長く設定され、また、燃料貯蔵袋４０の幅方向の断面線長４２は、外容器５０の幅方向の内断面線長５２よりも長く設定されていること、更に、燃料貯蔵袋４０の高さ方向の断面線長４３が、外容器５０の高さ方向の内断面線長５３よりも長く設定されているものが望ましい。
　図８は、別形態となるラミネートパウチからなる燃料貯蔵袋であり、図９（ａ）は燃料貯蔵袋の展開図、（ｂ）はその断面の線長を記入した展開図である。
　この形態の燃料貯蔵袋４０ａにおいても、ラミネートフィルムの接着部分を含む燃料貯蔵袋４０ａの断面の線長４１ａ～４３ａの少なくとも１つが、外容器５０でのラミネートフィルムの接着部分を含む燃料貯蔵袋４０ａの断面の線長が接する部分の内断面線長５１～５３の少なくとも１つよりも長く設定されているものである。
　特に好ましくは、燃料貯蔵袋４０ａの長さ方向の断面線長４１ａが、外容器５０の長さ方向の内断面線長５１よりも長く設定され、また、燃料貯蔵袋４０ａの幅方向の断面線長４２ａが、外容器５０の幅方向の内断面線長５２よりも長く設定され、更に、燃料貯蔵袋４０ａの高さ方向の断面線長４３ａが、外容器５０の高さ方向の内断面線長５３よりも長く設定されていることが望ましい。
　この形態で用いる液体燃料Ｆも、上述と同様であり、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料などの使用が望ましく、特に好ましくは、溶存酸素濃度が５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下、好ましくは、０～１０％ａｉｒｓａｔｕｒ．であるものが望ましい。
　燃料排出部材となるスパウト２５は、上述と同様に、ラミネートフィルムとラミネートフィルムの接着部に挿入されておらず、ラミネートフィルムを貫通した状態でラミネートフィルムに接着されていることが好ましく、更に好ましくは、ラミネートフィルムに貫通口４６を設け、該貫通口４６に燃料排出部２５を接着し、かつ、燃料排出部２５とラミネートフィルムとの接着部が、ラミネートフィルムの貫通口４６の周囲を覆う状態で接着されていることが好ましい。
　また、燃料貯蔵袋４０ａには、上述と同様に、空気が混入しない状態で液体燃料が充填されていることが好ましく、本発明の更なる効果を発揮せしめる点から、燃料貯蔵袋４０ａ内の空気の常温常圧下での体積Ａは、液体燃料の体積Ｆの１０％以下であることが好ましく、更に好ましくは、１％以下であることが望ましい。このように、燃料貯蔵袋４０ａ内に空気を極力混入させないことで、燃料排出時に燃料ではなく、空気を排出することを防止することができる。
　更に、外容器５０内に収容された燃料貯蔵袋４０ａ内には、上述の実施形態と同様に、液体燃料が完全には充填されておらず、外容器５０内で燃料貯蔵袋が膨張できる余地が残っている量の液体燃料が充填されていることが望ましい。外容器５０内で燃料貯蔵袋４０ａが膨張できる容積は、燃料貯蔵袋４０内の空気量の１０倍以上であることが望ましい。
　図８及び図９の形態においても、上述と同様に、燃料貯蔵袋単体の最大燃料貯蔵量以下の内容積の外容器とから構成されることが好ましく、更に、液体燃料の体積は、外容器５０に収容された状態での燃料貯蔵袋４０ａの容量（体積）よりも少なく充填されていることが望ましい。特に好ましくは、液体燃料の充填体積は、外容器５０に収容された状態での燃料貯蔵袋の容量（体積）の９９％以下であることが望ましい。これにより、外容器５０に収容され、且つ燃料が充填された状態で、燃料貯蔵袋４０ａは更に膨張できる余地が残っているため、加熱時燃料が揮発し燃料貯蔵袋４０ａが膨張することができ、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができる。
　特に、本発明の更なる効果を発揮せしめる点から、燃料貯蔵袋４０ａ内の空気の常温常圧下での体積Ａと、液体燃料の充填量（体積）Ｆと、外容器５０に収容された状態での燃料貯蔵袋４０ａの容量Ｐとが次式に従うことが望ましい。
　　　　　　　　　　Ａ／〔Ｐ－（Ｆ＋Ａ）〕＜０．１
　上記式を充足することにより、外容器５０に収容され、燃料が充填された状態で、燃料貯蔵袋４０ａは更に膨張できる余地が残っており、且つ燃料貯蔵袋４０ａ内の空気の体積が燃料貯蔵袋４０ａが膨張できる余地の１０分の１以下であるため、加熱時燃料が揮発し燃料貯蔵袋が膨張することによって、カートリッジ内部の空気の分圧が１０分の１以下となり、カートリッジ内部の圧力を低く抑えることができ、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができる。なお、上記第１実施形態においても、上記式を充足することが望ましい。
　図８及び図９の形態において、用いる液体燃料は、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料である場合、５０℃での燃料貯蔵袋４０ａの内圧が液体燃料の蒸気圧に対して、１２０％以下であること、並びに、８０℃での燃料貯蔵袋内圧が液体燃料の蒸気圧に対して、１２０％以下であることが望ましく、特に、９５ｗｔ％以上のメタノール水溶液が充填された燃料カートリッジにおいて、５０℃での燃料貯蔵袋内圧が、６０ｋＰａ以下、８０℃での燃料貯蔵袋内圧が、２００ｋＰａ以下であることが望ましい。この場合も、加熱時の燃料貯蔵袋４０ａ内の空気圧を０．１気圧（１０ＫＰａ）以下とすることができるため、燃料貯蔵袋４０の内圧を低く保つことができ、燃料カートリッジの耐熱性を更に高めることができる。
　このように構成される燃料カートリッジＢでは、液体燃料を充填してなるラミネートフィルムを接着したラミネートパウチからなる燃料貯蔵袋４０と、該燃料貯蔵袋４０を収容する外容器５０とから構成され、かつ、上記燃料貯蔵袋４０は、断面の線長が、外容器５０の燃料貯蔵袋４０が接する部分の内断面線長よりも長く設定されていることで、燃料カートリッジが加熱され、揮発性燃料の蒸気圧により、燃料貯蔵袋４０の内圧が上昇しても、その内圧を燃料貯蔵袋４０自体ではなく、その外側の外容器で押さえることができるので、燃料貯蔵袋４０の破裂（デラミネーション）を防止でき、燃料カートリッジの耐熱性を高めることができる。
　特に、ラミネートフィルムの接着部分を含む断面の線長が、外容器５０の燃料貯蔵袋４０が接する部分の内断面線長よりも長く設定されていることで、内圧上昇時に破裂しやすい接着部を外容器で押さえることができ、より燃料カートリッジの耐熱性を高めることができる。
　更に、燃料貯蔵袋４０の長さ方向、幅方向、高さ方向の断面線長４１～４３が、外容器５０の長さ方向、幅方向、高さ方向の内断面線長５１～５３よりも長く設定することで、ラミネートパウチの長さ、幅、高さ方向のデラミネーションを防止することができる。
　本発明の燃料カートリッジは、上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができる。
　例えば、燃料排出部材となるスパウト２５内に挿入する逆止弁３０をゴム部材により構成したが、スプリング部材を備えた逆止弁を用いてもよく、また、燃料カートリッジを連結自在となる発電セルを含む燃料電池本体の構造も特に限定されるものではない。
　次に、本発明を実施例及び比較例により、更に詳述するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〕
　下記作製法により、燃料カートリッジを得た後、その耐熱性を評価した。
（外容器の作製、図１に準拠）
　ポリプロピレン製容器：外寸法；２０×３０×５０ｍｍ
　　　　　　　　　　　　内寸法；１８×２８×４８ｍｍ
　　　　　　　　　　　　内容積；２４．２ｃｃ
　　　　　長さ方向の内断面線長；１３２ｍｍ
　　　　　幅方向の内断面線長　；１５２ｍｍ
　　　　　高さ方向の内断面線長；９２ｍｍ
（燃料貯蔵袋の作製、図２及び図３に準拠）
　ラミネートフィルム：寸法；１２０×１００ｍｍ
　　　　　　　　　　　接着層；ポリエチレン４０μｍ
　　　　　　　　　　　バリア層；アルミ箔１０μｍ
　　　　　　　　　　　基材層；ナイロン２０μｍ
　　　　　　　　　　　スパウト挿入用　貫通孔　φ６．４ｍｍ
　図２に準拠し、パウチ（マチ付きピロー袋）を作製した。接着部の厚さ５ｍｍ。
　スパウト：材質；ポリエチレン、最大外径１０ｍｍ、筒部外径６ｍｍ、筒部内径５ｍｍ、長さ１０ｍｍ
　逆止弁；材質；ブチルゴム、外径５ｍｍ、長さ３ｍｍ、スリット長２ｍｍ。
　図２に準拠し、パウチ折り返し、最大内容積３０ｃｃ、長さ方向の断面線長；１４０ｍｍ、幅方向の断面線長；１６０ｍｍ、高さ方向の断面線長；１００ｍｍ
（燃料カートリッジの作製）
　図１に準拠し、外容器内に燃料貯蔵袋を挿入した後、密封した。
　燃料カートリッジの最大内容積は２３．５ｃｃ。下記に示す燃料を充填した。
　燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．〔９９．８％メタノール水溶液を減圧超音波脱気にて（１０ｋＰａ、１０ｍｉｎ）脱気処理し、その溶存酸素率（量）をドイツ　ＰｒｅＳｅｎｓ　ＧｍｂＨ社製のＭｉｃｒｏｘ　ＴＸ３で測定した。以下同様〕、燃料充填量：２３ｃｃ、空気混入量：０ｃｃ
〔実施例２〕
　燃料カートリッジの作製方法は、実施例１に準拠し、下記に示すように燃料及び空気の混入量を変化させた。
　燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量：２０ｃｃ、空気混入量：０．１ｃｃ
〔実施例３〕
　燃料カートリッジの作製方法は、実施例１に準拠し、下記に示すように燃料及び空気の混入量を変化させた。
　燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量：２３．５ｃｃ、空気混入量：０ｃｃ
〔実施例４〕
　燃料カートリッジの作製方法は、実施例１に準拠し、下記に示すように燃料及び空気の混入量を変化させた。
　燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量：２０ｃｃ、空気混入量：３．５ｃｃ
〔比較例１〕
　燃料貯蔵袋の作製方法は、実施例１に準拠し、燃料貯蔵袋を外容器に挿入せず単独で下記に示す燃料及び空気を充填した。
　燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量：２３ｃｃ、空気混入量：０ｃｃ
〔比較例２〕
　燃料貯蔵袋の作製方法は、実施例１に準拠し、燃料貯蔵袋を外容器に挿入せず単独で下記に示す燃料及び空気を充填した。
　燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量：２０ｃｃ、空気混入量：０．１ｃｃ
　上記実施例１～４及び比較例１～２の燃料カートリッジを、それぞれ７５℃の恒温槽に２時間放置し、その状態及び重量減少を評価した。
　実施例１及び２では、状態に変化はなく、重量減少も１％以下であった。また、実施例３及び４では、ラミネート接着部に僅かなデラミネーション（剥離）が生じていたが、重量減少は１％以下であった。これに対して、比較例１及び２では、ラミネート接着部から破裂し、重量減少も１０％以上であった。
　以上のことから、本発明の範囲内の実施例１～４では、高温下での耐久性が確保されているが、本発明の範囲外となる比較例１及び２では、高温下での耐久性が不足しているため、燃料を安定に保存することができないことが判った。
〔実施例５～１３及び比較例３～６〕
　下記作製法により、図５～図７に準拠する燃料カートリッジＢを得た後、その耐熱性を評価した。
　（ハードケースとなる外容器５０の作製）：図１に準拠
　ポリプロピレン製容器：外寸法２０×３０×５０ｍｍ、
　　　　　　　　　　　　内寸法１８×２８×４８ｍｍ、
　　　　　　　　　　　　内容積　２４．２ｃｃ
　内断面線長　　長さ方向：１３２ｍｍ（図示符号５１）、幅方向　：１５２ｍｍ（図示符号５２）、高さ方向：９２ｍｍ　（図示符号５３）
　（パウチ袋Ｂの作製）　図５～図７に準拠
　ラミネートフィルム　寸法　１３０×１２０ｍｍ、接着層　ポリエチレン　４０μｍ、バリア層　アルミ箔　１０μｍ、基材層　ナイロン２０μｍ、スパウト挿入用　貫通孔　φ６．４ｍｍ
　図２－ｂに準拠し、パウチ（マチ付きピロー袋）作製、接着部幅　１０ｍｍ
　パウチ断面の線長　　長さ方向：１４０ｍｍ（図示符号４１で表示）、幅方向：１６０ｍｍ（図示符号４２で表示）、高さ方向：１００ｍｍ（図示符号４３で表示）
　図３、４に準拠し、燃料排出部、弁体作製。
　燃料排出部　材質：ポリエチレン、最大外径１０ｍｍ、筒部外径６ｍｍ、筒部内径５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、弁体材質：ブチルゴム、外径５ｍｍ、長さ３ｍｍ、スリット長２ｍｍ
　図２に準拠し、折り返しパウチを作製、ハードケース５０に収容し、燃料カートリッジＢとした。
〔実施例５〕
　燃料カートリッジＢに下記、燃料を充填、及び空気を混入させた。
　燃料種　メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量　２３ｃｃ、空気混入量　　０ｃｃ
〔実施例６〕
　燃料カートリッジＢに下記、燃料を充填、及び空気を混入させた。
　燃料種　メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量　２０ｃｃ、　空気混入量　　０．１ｃｃ
〔実施例７〕
　燃料カートリッジＢに下記、燃料を充填、及び空気を混入させた。
　燃料種　メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量　２３．５ｃｃ、空気混入量　　０ｃｃ
〔実施例８〕
　燃料カートリッジＢに下記、燃料を充填、及び空気を混入させた。
　燃料種　メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量　２０ｃｃ、空気混入量　　３．５ｃｃ
〔比較例３〕
　パウチ袋Ｂを外容器に挿入せず単独で燃料及び空気を充填した。
　燃料種　メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量　２３ｃｃ、空気混入量　　０ｃｃ
〔比較例４〕
　パウチ袋Ｂを外容器に挿入せず単独で燃料及び空気を充填した。
　燃料種　メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．、燃料充填量　２０ｃｃ、空気混入量　　０．１ｃｃ
　上記実施例５～８、比較例３～４の燃料カートリッジを、それぞれ７５℃の恒温槽に２時間放置し、その状態及び重量減少を評価した。
　実施例５及び６は、状態に変化がなく、重量減少は１％以下であった。また、実施例７及び８の状態はラミネートフィルム接着部に僅かなデラミネーション（剥離）が発生したが、重量減少は１％以下であった。
　これに対して、比較例３及び４の状態は、ラミネートフィルム接着部から破裂し、燃料漏れが発生し、重量減少は１０％以上であった。
　以上のことから、明らかなように、本発明の範囲内である実施例５～８では、高温下での耐久性が確保されているが、本発明の範囲外である比較例３～４では高温下での耐久性が不足しているため、燃料を安定に保存することができなかった。
　また、実施例５及び６は、ラミネートパウチ自体の状態も変化しなかった。
　なお、実施例７は、ラミネートパウチの接着部に僅かにデラミレーションが観測されたが、燃料の漏れはなかった。また、実施例８も、ラミネートパウチの接着部に僅かにデラミネーションが観測されたが、燃料の漏れはなかった。
　本発明の燃料カートリッジは、携帯電話、ノート型パソコン、ＰＤＡ、デジタルカメラ及び電子手帳などの携帯用電子機器の電源として用いられる小型の燃料電池用に好適に用いられる。

Claims (14)

  1. 　燃料電池本体に連結自在となる燃料カートリッジであって、該燃料カートリッジは、液体燃料を充填してなる変形可能な可撓性袋からなる燃料貯蔵袋と、該燃料貯蔵袋を収容し、燃料貯蔵袋単体の最大燃料貯蔵量以下の内容積を有する外容器とから構成されることを特徴とする燃料カートリッジ。
  2. 　燃料貯蔵袋は、ラミネートフィルムを３方シール袋形状、２方シール袋形状、もしくは、ピロー袋形状に成型してあり、かつ、その接着部がそれぞれ折り返された状態で、外容器に収納されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料カートリッジ。
  3. 　燃料貯蔵袋は、長さ方向、幅方向、高さ方向の少なくとも一つの断面線長が、外容器の燃料貯蔵袋が接する部分の内断面線長よりも長く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料カートリッジ。
  4. 　ラミネートフィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂からなる厚さ２０～２００μｍの接着層を有することを特徴とする請求項２または３に記載の燃料カートリッジ。
  5. 　ラミネートフィルムは、アルミ箔、ポリ塩化ビニリデン、エチレン－ビニルアルコール共重合体、アルミ若しくはシリカ蒸着フィルムからなる厚さ５～１００μｍのバリア層を有することを特徴とする請求項２～４の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
  6. 　ラミネートフィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、セロハン、紙、布、不織布からなる厚み１０～１０００μｍの表面層を有することを特徴とする請求項２～５の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
  7. 　外容器は、合成樹脂、ガラス、金属からなる容器であることを特徴とする請求項１～６の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
  8. 　外容器は、完全に密閉されておらず、その内部に空気を取り込める構造であることを特徴とする請求項１～７の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
  9. 　燃料貯蔵袋には、液体燃料を排出するための弁体が挿入された燃料排出部材が接着され、かつ、燃料排出部材は、ラミネートフィルムとラミネートフィルムの接着部に挿入されておらず、ラミネートフィルムに貫通口を設け、該貫通口に燃料排出部を接着し、かつ、燃料排出部とラミネートフィルムとの接着部が、ラミネートフィルムの貫通口の周囲を覆う状態で接着されていることを特徴とする請求項２～６の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
  10. 　燃料貯蔵袋内の空気の常温常圧下での体積は、液体燃料の体積の１０％以下であることを特徴とする請求項１～９の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
  11. 　液体燃料の充填体積は、外容器に収容された状態での燃料貯蔵袋の容量（体積）の９９％以下であることを特徴とする請求項１～１０の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
  12. 　燃料貯蔵袋内の空気の常温常圧下での体積Ａと、液体燃料の充填量（体積）Ｆと、外容器に収容された状態での燃料貯蔵袋の容量Ｐとが次式に従うことを特徴とする請求項１～１１の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
    　　　　　　　　　　Ａ／〔Ｐ－（Ｆ＋Ａ）〕＜０．１
  13. 　液体燃料は、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料であることを特徴とする請求項１～１２の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
  14. 　液体燃料は、溶存酸素濃度が、５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下であることを特徴とする請求項１～１３の何れか一つに記載の燃料カートリッジ。
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