JP2008091080A - 液体カートリッジ、発電装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気浸透流ポンプの損傷や劣化の回復を容易に行うことができ、しかも機器側の構造が単純で確実に送液できる液体カートリッジ、発電装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】燃料カートリッジ１は、燃料１０を貯蔵する燃料貯蔵部１１と、燃料貯蔵部１１の燃料が排出される燃料排出部１３に設けられて燃料１０を送出する電気浸透材２１と、電気浸透材２１を駆動するための電極２２，２３と、末端仕切材１２とを備える。
【選択図】図１
【解決手段】燃料カートリッジ１は、燃料１０を貯蔵する燃料貯蔵部１１と、燃料貯蔵部１１の燃料が排出される燃料排出部１３に設けられて燃料１０を送出する電気浸透材２１と、電気浸透材２１を駆動するための電極２２，２３と、末端仕切材１２とを備える。
【選択図】図１
Description
本発明は、液体を貯蔵する液体カートリッジ、液体カートリッジから供給された液体によって発電する発電装置、及び、発電装置を電力供給源として備える電子機器に関する。
近年では、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、腕時計、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）、電子手帳等といった小型電子機器がめざましい進歩・発展を遂げている。電子機器の電源として、アルカリ乾電池、マンガン乾電池といった一次電池又はニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、リチウムイオン電池といった二次電池が用いられている。ところが、一次電池及び二次電池は、エネルギーの利用効率の観点から検証すると、必ずしもエネルギーの有効利用が図られているとは言えない。そのため、今日では、一次電池及び二次電池の代替えのために、高いエネルギー利用効率を実現できる燃料電池についての研究・開発が盛んに行われている。
携帯機器に使用する燃料電池においては、燃料を供給するために予め燃料を封入した燃料カートリッジを、燃料電池本体に接続して行うことが一般的に知られている。燃料カートリッジとしては、多孔質体（多孔質材）が充填され、この多孔質体に燃料が保持されて多孔質体から毛管力によって燃料電池本体に燃料供給を可能とする供給路を有しているものである（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−７７５０５号公報
液体燃料を直接燃料電池に供給する直接型燃料電池システムの場合に比べて、アルコール類やガソリン等の液体燃料と水とを気化したものを燃料ガスとして用い、比較的高温に設定されて触媒が設けられた改質器において改質反応をさせて水素を生成し、その生成した水素を燃料電池に導入するという改質型燃料電池システムでは、その改質反応を積極的に制御する必要があることから、液体燃料の流量を正確に制御するための液体ポンプが必要となる。
このような改質型燃料電池システムにおいて、燃料供給のための液体ポンプにダイアフラム式のものを用いると、脈動が発生し易く、改質反応や生成された不要な一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去反応などの化学反応に悪影響を及ぼすことがある。
このような改質型燃料電池システムにおいて、燃料供給のための液体ポンプにダイアフラム式のものを用いると、脈動が発生し易く、改質反応や生成された不要な一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去反応などの化学反応に悪影響を及ぼすことがある。
そこで、液体ポンプとして電気浸透現象を用いた電気浸透流ポンプを使用する場合がある。電気浸透流ポンプは、管材に充填された電気浸透材と電気浸透材の上流側に配置された電極と、下流側に配置された電極とを備え、電気浸透材は、例えば管材の流れ方向に配置されたシリカ繊維等の誘電体からなる。このような電気浸透流ポンプを使用すると、脈動の発生を抑えることができ、また、機構部品が不要で材料も安価となる。しかしながら、電気浸透流ポンプを使用する場合、液体燃料と接液していなければ全く駆動力がない（自給力がない）。そこで、液体燃料を常に接液させるために電気浸透流ポンプまで吸液材が充填された経路が必要となる。また、電気浸透流ポンプが燃料電池本体側の機器内部にある場合には吸液材を含む経路が機器内部にも必要となる。
図６は、燃料電池を含む機器３００内部の燃料導入部３０１に配置された電気浸透流ポンプ３０２に接触するように吸液材３０４が配置され、燃料カートリッジ３０５に燃料導入部３０１内の吸液材３０４が接続された状態を模式的に示した側断面図である。このように機器３００側に電気浸透流ポンプ３０２が配置されると、燃料カートリッジ３０５から燃料１０を導入するための吸液材３０４が必要となる。そのため、機器３００側の構造が複雑になるという問題がある。なお、図６中符号１０は燃料、３０３は電気浸透材、３０３a，３０３bは電極である。
一方、図７に示すように、上述の吸液材３０４を設けずに、電気浸透流ポンプ３０２を機器３００側から露出するように構成することもできるが、電気浸透流ポンプ３０２と燃料カートリッジ３０５との接続を繰り返すことで機械的な負荷による損傷やコンタミネーションにより電気浸透流ポンプ３０２が劣化し易いという問題がある。なお、図７中、図６と同様の構成部材については同様の符号を付している。
また、図６のように機器３００内部に電気浸透流ポンプ３０２が配置されている場合には、電気浸透流ポンプ３０２を容易に交換できないので、劣化要因となるコンタミネーションがあっても出力の回復が電気浸透流ポンプ３０２の交換によっては行いづらいという問題もある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電気浸透流ポンプの損傷や劣化の回復を容易に行うことができるとともに、重力方向に対してどのような向きになっていようとも液体を確実に送液でき、しかも機器側の構造が単純となる液体カートリッジ、発電装置及び電子機器を提供することを目的としている。
図６は、燃料電池を含む機器３００内部の燃料導入部３０１に配置された電気浸透流ポンプ３０２に接触するように吸液材３０４が配置され、燃料カートリッジ３０５に燃料導入部３０１内の吸液材３０４が接続された状態を模式的に示した側断面図である。このように機器３００側に電気浸透流ポンプ３０２が配置されると、燃料カートリッジ３０５から燃料１０を導入するための吸液材３０４が必要となる。そのため、機器３００側の構造が複雑になるという問題がある。なお、図６中符号１０は燃料、３０３は電気浸透材、３０３a，３０３bは電極である。
一方、図７に示すように、上述の吸液材３０４を設けずに、電気浸透流ポンプ３０２を機器３００側から露出するように構成することもできるが、電気浸透流ポンプ３０２と燃料カートリッジ３０５との接続を繰り返すことで機械的な負荷による損傷やコンタミネーションにより電気浸透流ポンプ３０２が劣化し易いという問題がある。なお、図７中、図６と同様の構成部材については同様の符号を付している。
また、図６のように機器３００内部に電気浸透流ポンプ３０２が配置されている場合には、電気浸透流ポンプ３０２を容易に交換できないので、劣化要因となるコンタミネーションがあっても出力の回復が電気浸透流ポンプ３０２の交換によっては行いづらいという問題もある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電気浸透流ポンプの損傷や劣化の回復を容易に行うことができるとともに、重力方向に対してどのような向きになっていようとも液体を確実に送液でき、しかも機器側の構造が単純となる液体カートリッジ、発電装置及び電子機器を提供することを目的としている。
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、液体カートリッジにおいて、液体を貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部の前記液体が排出される排出部に設けられて前記液体を送出する電気浸透材と、
前記電気浸透材を駆動するための電極と、
前記貯蔵部内で前記液体の末端を覆うように仕切りかつ前記液体の末端に追従する末端仕切材と、を備えることを特徴とする。
前記貯蔵部の前記液体が排出される排出部に設けられて前記液体を送出する電気浸透材と、
前記電気浸透材を駆動するための電極と、
前記貯蔵部内で前記液体の末端を覆うように仕切りかつ前記液体の末端に追従する末端仕切材と、を備えることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の液体カートリッジにおいて、
外部加圧手段により導入される気体を前記貯蔵部内の前記末端仕切材の前記液体とは反対側に導くための伝達手段と、をさらに備えることを特徴とする。
外部加圧手段により導入される気体を前記貯蔵部内の前記末端仕切材の前記液体とは反対側に導くための伝達手段と、をさらに備えることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２に記載の液体カートリッジにおいて、
前記伝達手段に前記気体が導入される導入口は、前記排出部と同じ側に配置されることを特徴とする
前記伝達手段に前記気体が導入される導入口は、前記排出部と同じ側に配置されることを特徴とする
請求項４の発明は、液体カートリッジにおいて、
液体を貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部の前記液体が排出される排出部に設けられて前記液体を送出する電気浸透材と、
前記電気浸透材を駆動するための電極と、
前記貯蔵部が重力方向に対してどのような向きになっていようとも、前記液体が接触するように連続的に内壁面に渡って設けられるとともに、前記排出部に前記電気浸透材と接触して設けられ、前記電気浸透材に前記液体を導くための吸液材と、
を備えること特徴とする
液体を貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部の前記液体が排出される排出部に設けられて前記液体を送出する電気浸透材と、
前記電気浸透材を駆動するための電極と、
前記貯蔵部が重力方向に対してどのような向きになっていようとも、前記液体が接触するように連続的に内壁面に渡って設けられるとともに、前記排出部に前記電気浸透材と接触して設けられ、前記電気浸透材に前記液体を導くための吸液材と、
を備えること特徴とする
請求項５の発明は、液体カートリッジにおいて、
液体を貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部の前記液体が排出される排出部に設けられて前記液体を送出する電気浸透材と、
前記電気浸透材を駆動するための電極と、
前記貯蔵部の内壁面全体に渡って設けられるとともに、前記排出部に前記電気浸透材と接触して設けられ、前記電気浸透材に前記液体を導くための吸液材と、
を備えること特徴とする。
液体を貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部の前記液体が排出される排出部に設けられて前記液体を送出する電気浸透材と、
前記電気浸透材を駆動するための電極と、
前記貯蔵部の内壁面全体に渡って設けられるとともに、前記排出部に前記電気浸透材と接触して設けられ、前記電気浸透材に前記液体を導くための吸液材と、
を備えること特徴とする。
請求項６の発明は、液体カートリッジにおいて、
液体を貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部の前記液体が排出される排出部に設けられて前記液体を送出する電気浸透材と、
前記電気浸透材を駆動するための電極と、
前記排出部から前記貯蔵部の内壁末端まで延在する長さの重力に応じて変形する変形部を有し、前記排出部に前記電気浸透材と接触して設けられ、前記電気浸透材に前記液体を導くための吸液材と、
を備えること特徴とする。
液体を貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部の前記液体が排出される排出部に設けられて前記液体を送出する電気浸透材と、
前記電気浸透材を駆動するための電極と、
前記排出部から前記貯蔵部の内壁末端まで延在する長さの重力に応じて変形する変形部を有し、前記排出部に前記電気浸透材と接触して設けられ、前記電気浸透材に前記液体を導くための吸液材と、
を備えること特徴とする。
請求項７の発明は、請求項６に記載の液体カートリッジにおいて、
前記変形部は紐状部であることを特徴とする。
前記変形部は紐状部であることを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体カートリッジにおいて、前記液体は燃料であることを特徴とする。
請求項９の発明は、発電装置において、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体カートリッジと、
前記液体カートリッジから供給された液体を元に電気を取り出す発電部と、を備えることを特徴とする。
請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体カートリッジと、
前記液体カートリッジから供給された液体を元に電気を取り出す発電部と、を備えることを特徴とする。
請求項１０の発明は、電子機器において、
請求項９に記載の発電装置と、
前記発電装置によって発電された電気により動作する電子機器本体と、を備えることを特徴とする。
請求項９に記載の発電装置と、
前記発電装置によって発電された電気により動作する電子機器本体と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、液体カートリッジ側に電気浸透材及び電極を設けることにより、液体カートリッジの交換と同時に電気浸透材及び電極を交換でき、よって、電気浸透流ポンプの損傷や劣化による出力低下時の回復を容易に行なうことができる。また、重力方向に対してどのような向きになっていようとも液体を確実に送液でき、発電部等の機器側の構造も複雑とならない。
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されないものとする。
［第一の実施の形態］
図１は、第一の実施の形態の燃料カートリッジ１をその長手方向に沿って切断した際の側断面図である。
燃料カートリッジ１は、内部に空洞からなる燃料貯蔵部１１を有する例えば四角筒状をなし、燃料貯蔵部１１に燃料１０が貯蔵されている。燃料１０は、化学燃料単体、あるいは化学燃料と水との混合物であり、化学燃料としては、例えばメタノール、エタノール等のアルコール類やガソリンといった水素元素を含む化合物を使用することができる。
燃料貯蔵部１１内には、末端仕切材１２が燃料１０の末端に接するように収容されている。末端仕切材１２によって燃料貯蔵部１１内が燃料１０の貯蔵された領域と貯蔵されていない領域とに仕切られている。末端仕切材１２は、高粘性液体であり、ずれ応力（又は、ずれ速度）が増大する見かけの応力が現象する構造粘性流体（異常粘性流体）の性質を有していると良い。具体的には、ポリブテン、流動パラフィン、スピンドル油、その他の鉱油類、ジメチルシリコン油、メチルフェニルシリコン油、その他のシリコン油類、これらの組み合わせを末端仕切材１２として用いることができる。このような末端仕切材１２によって、燃料１０が後述する燃料排出口１４側に近づくと、燃料１０の末端との間に隙間ができないように末端仕切材１２が追従する。そのため、容易に燃料１０を排出することができ、燃料１０の揮発を抑えることができる。
［第一の実施の形態］
図１は、第一の実施の形態の燃料カートリッジ１をその長手方向に沿って切断した際の側断面図である。
燃料カートリッジ１は、内部に空洞からなる燃料貯蔵部１１を有する例えば四角筒状をなし、燃料貯蔵部１１に燃料１０が貯蔵されている。燃料１０は、化学燃料単体、あるいは化学燃料と水との混合物であり、化学燃料としては、例えばメタノール、エタノール等のアルコール類やガソリンといった水素元素を含む化合物を使用することができる。
燃料貯蔵部１１内には、末端仕切材１２が燃料１０の末端に接するように収容されている。末端仕切材１２によって燃料貯蔵部１１内が燃料１０の貯蔵された領域と貯蔵されていない領域とに仕切られている。末端仕切材１２は、高粘性液体であり、ずれ応力（又は、ずれ速度）が増大する見かけの応力が現象する構造粘性流体（異常粘性流体）の性質を有していると良い。具体的には、ポリブテン、流動パラフィン、スピンドル油、その他の鉱油類、ジメチルシリコン油、メチルフェニルシリコン油、その他のシリコン油類、これらの組み合わせを末端仕切材１２として用いることができる。このような末端仕切材１２によって、燃料１０が後述する燃料排出口１４側に近づくと、燃料１０の末端との間に隙間ができないように末端仕切材１２が追従する。そのため、容易に燃料１０を排出することができ、燃料１０の揮発を抑えることができる。
燃料カートリッジ１は、透明又は半透明をなした部であり、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル等の材料から構成されている。
燃料カートリッジ１の長手方向前面１aの中央位置には、その前面１aを貫通するとともに、その貫通部分に対応する燃料貯蔵部１１の前面１１aを貫通して燃料貯蔵部１１に連通し、燃料１０を排出する燃料排出部１３が形成されている。
燃料排出部１３には、燃料貯蔵部１１内の燃料１０を排出するための貫通孔である燃料排出口１４が形成されている。燃料排出口１４には、電気浸透流ポンプ２０が配置されている。電気浸透流ポンプ２０は円板状に形成されて燃料排出口１４に嵌め込まれた電気浸透材２１を有する。電気浸透材２１の両面には、両面の間に電圧が印加されるようにそれぞれ電極２２，２３が形成されている。各電極２２，２３は、燃料カートリッジ１の前面１aで燃料排出口１４の下方に形成された電極端子２４，２５に、燃料カートリッジ１の壁部内に配された配線２６，２７によってそれぞれ接続されている。電気浸透材２１には、多孔質材、繊維材又は粒子充填材が用いられ、一例としてシリカ繊維材料が用いられる。また、電極２２，２３は例えば蒸着によって形成することができる。
燃料カートリッジ１の長手方向前面１aの中央位置には、その前面１aを貫通するとともに、その貫通部分に対応する燃料貯蔵部１１の前面１１aを貫通して燃料貯蔵部１１に連通し、燃料１０を排出する燃料排出部１３が形成されている。
燃料排出部１３には、燃料貯蔵部１１内の燃料１０を排出するための貫通孔である燃料排出口１４が形成されている。燃料排出口１４には、電気浸透流ポンプ２０が配置されている。電気浸透流ポンプ２０は円板状に形成されて燃料排出口１４に嵌め込まれた電気浸透材２１を有する。電気浸透材２１の両面には、両面の間に電圧が印加されるようにそれぞれ電極２２，２３が形成されている。各電極２２，２３は、燃料カートリッジ１の前面１aで燃料排出口１４の下方に形成された電極端子２４，２５に、燃料カートリッジ１の壁部内に配された配線２６，２７によってそれぞれ接続されている。電気浸透材２１には、多孔質材、繊維材又は粒子充填材が用いられ、一例としてシリカ繊維材料が用いられる。また、電極２２，２３は例えば蒸着によって形成することができる。
燃料貯蔵部１１の長手方向背面１１bの上側位置には、その背面１１bを貫通するとともに、その貫通部分に対応する燃料カートリッジ１の背面１bを貫通して、燃料貯蔵部１１内と外気を連通させる外気連通口１５が形成されている。外気連通口１５には、燃料貯蔵部１１の内から外に不要に空気が排出するのを阻止する逆止弁１６が嵌め込まれている。
具体的には、逆止弁１６は可撓性・弾性を有する材料をダックビル状に形成したダックビル弁であり、逆止弁１６はそのダックビル状の先端を燃料貯蔵部１１の内側に向けた状態で外気連通口１５に嵌め込まれている。可撓性・弾性を有する材料としては、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）やブチルゴム等が挙げられ、一般的にブチルゴムは高分子の弾性材料の中では低いガス透過性を示すため、より小さいサイズの部品を作るためには実用においてブチルゴムを選択することが好ましい。また、逆止弁１６は機械的な複雑構造を持たないため、容積を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。
逆止弁１６には、燃料貯蔵部１１の内と外を連通する連通孔１６ａが設けられており、この連通孔１６ａは、逆止弁１６が燃料貯蔵部１１の内圧によって、連通孔１６ａの周囲では連通孔１６ａを閉じる方向に力が加わるよう設計されている。そして、燃料貯蔵部１１内に貯留されている燃料１０の量が燃料貯蔵部１１内で低減することによって生じる負圧に応じて燃料貯蔵部１１の外から空気が燃料貯蔵部１１内外の圧力差を緩衝するように連通孔１６ａを介して進入するように設定されている。
具体的には、逆止弁１６は可撓性・弾性を有する材料をダックビル状に形成したダックビル弁であり、逆止弁１６はそのダックビル状の先端を燃料貯蔵部１１の内側に向けた状態で外気連通口１５に嵌め込まれている。可撓性・弾性を有する材料としては、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）やブチルゴム等が挙げられ、一般的にブチルゴムは高分子の弾性材料の中では低いガス透過性を示すため、より小さいサイズの部品を作るためには実用においてブチルゴムを選択することが好ましい。また、逆止弁１６は機械的な複雑構造を持たないため、容積を小さくすることができ、低コスト化を図ることができる。
逆止弁１６には、燃料貯蔵部１１の内と外を連通する連通孔１６ａが設けられており、この連通孔１６ａは、逆止弁１６が燃料貯蔵部１１の内圧によって、連通孔１６ａの周囲では連通孔１６ａを閉じる方向に力が加わるよう設計されている。そして、燃料貯蔵部１１内に貯留されている燃料１０の量が燃料貯蔵部１１内で低減することによって生じる負圧に応じて燃料貯蔵部１１の外から空気が燃料貯蔵部１１内外の圧力差を緩衝するように連通孔１６ａを介して進入するように設定されている。
したがって、燃料カートリッジ１を、例えば後述の発電部１００等の機器本体に接続すると、末端仕切材１２があるために燃料１０が確実に電気浸透材２１に接液している状態になる。そして、燃料１０が接触している電気浸透体２１に毛管力によって吸収される。この状態で、電極２２，２３との間に適切な向きの電圧を印加すると、電気浸透材２１内の燃料１０が一方の電極２２側から他方の電極２３側へと流動し、この他方の電極２３側から電気浸透材２１の外に滲み出る。これにより、燃料１０の流れが生じ、その燃料１０が発電部１００へ送液される。電気浸透材２１の誘電体が燃料１０と接触することでその誘電体が負に帯電し、燃料１０側が正に帯電する場合には、電極２２の電位を電極２３の電位よりも高くなるように電圧を印加し、電気浸透材２１の誘電体が燃料１０と接触することでその誘電体が正に帯電し、燃料１０側が負に帯電する場合には、電極２３の電位を電極２２の電位よりも高くなるように電圧を印加する。このように燃料貯蔵部１１から燃料１０が排出されると、燃料貯蔵部１１内の燃料１０の容積は減少するので、この減少に伴って燃料貯蔵部１１内の圧力が低下し、逆止弁１６が開いて、逆止弁１６から空気が燃料貯蔵部１１に進入する。このようにして燃料貯蔵部１１内の圧力が低くなり燃料カートリッジ１から燃料１０が送液されにくくなることを防止している。
次に、上述のような燃料カートリッジ１を備えた発電装置２００について説明する。
図２は、発電装置２００の基本構成を示したブロック図である。
発電装置２００は、燃料１０を貯蔵した燃料カートリッジ１と、燃料カートリッジ１から供給された燃料１０から電気エネルギーを生成する発電部１００とを備え、発電部１００は、気化器１０１、改質器１０２、一酸化炭素除去器１０３、燃焼器１０４、発電セル１０５、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６、２次電池１０７、制御部１０８を備えている。
上述のように燃料カートリッジ１の燃料排出部１３から発電部１００の気化器１０１に燃料１０が供給されると気化器１０１によって燃料１０が蒸発される。気化器１０１によって気化した燃料１０は改質器１０２に送られる。改質器１０２では、気化器１０１から供給された燃料１０の混合気から水素及び二酸化炭素が改質反応触媒により生成され、さらに微量な一酸化炭素も生成される。なお、燃料カートリッジ１内の混合液がメタノールと水の混合液である場合には、化学反応式（１）、（２）のような触媒反応が改質器で起こる。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ２…（１）
Ｈ２＋ＣＯ２→Ｈ２Ｏ＋ＣＯ…（２）
図２は、発電装置２００の基本構成を示したブロック図である。
発電装置２００は、燃料１０を貯蔵した燃料カートリッジ１と、燃料カートリッジ１から供給された燃料１０から電気エネルギーを生成する発電部１００とを備え、発電部１００は、気化器１０１、改質器１０２、一酸化炭素除去器１０３、燃焼器１０４、発電セル１０５、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６、２次電池１０７、制御部１０８を備えている。
上述のように燃料カートリッジ１の燃料排出部１３から発電部１００の気化器１０１に燃料１０が供給されると気化器１０１によって燃料１０が蒸発される。気化器１０１によって気化した燃料１０は改質器１０２に送られる。改質器１０２では、気化器１０１から供給された燃料１０の混合気から水素及び二酸化炭素が改質反応触媒により生成され、さらに微量な一酸化炭素も生成される。なお、燃料カートリッジ１内の混合液がメタノールと水の混合液である場合には、化学反応式（１）、（２）のような触媒反応が改質器で起こる。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→３Ｈ２＋ＣＯ２…（１）
Ｈ２＋ＣＯ２→Ｈ２Ｏ＋ＣＯ…（２）
改質器１０２で生成された混合気は、一酸化炭素除去器１０３に供給された空気と混合される。一酸化炭素除去器１０３では、混合気中の一酸化炭素ガスが化学反応式（３）に示すように選択酸化反応触媒により優先的に酸化（燃焼）されて、一酸化炭素が除去される。
２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２…（３）
２ＣＯ＋Ｏ２→２ＣＯ２…（３）
一酸化炭素が除去された状態の混合気には水素ガスが含まれ、その混合気が発電セル１０５の燃料極に供給される。酸素極には外部から空気が供給されて混合気中の水素が、電解質膜を介して酸素極に供給された空気中の酸素と電気化学反応することによって、燃料極と酸素極との間で電気エネルギーが生成される。
なお、電解質膜が水素イオン透過性の電解質膜（例えば、固体高分子電解質膜）の場合には、燃料極では化学反応式（４）のような反応が起き、燃料極で生成された水素イオンが電解質膜を透過し、酸素極では化学反応式（５）のような反応が起こる。
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−…（４）
２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ…（５）
なお、電解質膜が水素イオン透過性の電解質膜（例えば、固体高分子電解質膜）の場合には、燃料極では化学反応式（４）のような反応が起き、燃料極で生成された水素イオンが電解質膜を透過し、酸素極では化学反応式（５）のような反応が起こる。
Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−…（４）
２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ…（５）
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６は発電セル１０５により生成された電気エネルギーを適切な電圧に変換した後に、電子機器本体１０００に供給する機能の他に、発電セル１０５により生成された電気エネルギーを２次電池１０７に充電し、発電セル１０５側が運転されていない時に、電子機器本体１０００に２次電池１０７側から電気エネルギーを供給する機能も果たせるようになっている。制御部１０８は、気化器１０１、改質器１０２、一酸化炭素除去器１０３、燃焼器１０４、発電セル１０５を運転するために必要な図示しないポンプやバルブ類、ヒータ類、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６等を制御し、電子機器本体１０００に安定して電気エネルギーが供給されるような制御を行う。
そして、燃料カートリッジ１の燃料排出部１３から発電部１００に燃料１０が供給された後、電気エネルギーが生成され、生成された電気エネルギーによって発電装置２００に接続された電子機器本体１０００が駆動される。
以上のように、第一の実施の形態によれば、燃料貯蔵部１１と、燃料貯蔵部１１の燃料排出部１３に設けられて燃料１０を送出する電気浸透材２１と、電極２２，２３とを備え、燃料カートリッジ１側に電気浸透流ポンプ２０を設けているので、例えば発電部等の機器内部に電気浸透流ポンプを設ける場合には電気浸透流ポンプに燃料を導入するための吸液材を発電部側に設ける必要があったが、本発明では燃料貯蔵部１１内に末端仕切材１２を設ければ良く、発電部１００側の構造が複雑とならない。また、従来のように発電部等の機器側から露出させて電気浸透流ポンプを設ける場合に比して、電気浸透流ポンプ２０と燃料カートリッジ１との接続を繰り返すことの機械的な負荷での損傷やコンタミネーションによる電気浸透流ポンプ２０の劣化を防止することができ、しかも、燃料カートリッジ１の交換時に同時に電気浸透流ポンプ２０を交換できるので、電気浸透流ポンプ２０の劣化による出力低下時の回復を容易に行なうことができる。
このように、燃料貯蔵部１１内に末端仕切材１２が設けられているので、燃料１０の減少に伴い末端仕切材１２が追従して燃料１０が常に電気浸透材２１に接するようにできるので、毛管力により電気浸透流ポンプ２０に燃料１０が浸透されて、発電部１００側から制御された出力によって、燃料カートリッジ１が重力方向に対してどのような向きになっていようとも、燃料カートリッジ１から燃料１０を確実に送出することができる。
また、末端仕切材１２は体積としては少なくて済むので、燃料貯蔵部１１の燃料１０用の容量をそれ程減らすことがない点で好ましい。
このように、燃料貯蔵部１１内に末端仕切材１２が設けられているので、燃料１０の減少に伴い末端仕切材１２が追従して燃料１０が常に電気浸透材２１に接するようにできるので、毛管力により電気浸透流ポンプ２０に燃料１０が浸透されて、発電部１００側から制御された出力によって、燃料カートリッジ１が重力方向に対してどのような向きになっていようとも、燃料カートリッジ１から燃料１０を確実に送出することができる。
また、末端仕切材１２は体積としては少なくて済むので、燃料貯蔵部１１の燃料１０用の容量をそれ程減らすことがない点で好ましい。
［第二の実施の形態］
図３は、第二の実施の形態の燃料カートリッジ３をその長手方向に沿って切断した際の側断面図である。
上記第一の実施の形態の燃料カートリッジ１では燃料１０を電気浸透流ポンプ２０のみの駆動力により送出する構成であるが、第二の実施の形態の燃料カートリッジ３では燃料の背面側から空気を送ることによって燃料１０を圧送する構成が加えられている。
燃料カートリッジ３は、内部に空洞からなる燃料貯蔵部３１を有する例えば四角筒状をなし、燃料貯蔵部３１に燃料１０が貯蔵されている。また、燃料貯蔵部３１内には、上記第一の実施の形態と同様の末端仕切材１２が燃料１０の末端に接するように収容されている。燃料カートリッジ３の長手方向前面３aの中央位置には、その前面３aを貫通するとともに、その貫通部分に対応する燃料貯蔵部３１の前面３１aを貫通して燃料貯蔵部３１に連通し、燃料１０を排出する燃料排出部３３が形成されている。
燃料排出部３３には、燃料貯蔵部３１内の燃料１０を排出するための貫通孔である燃料排出口３４が形成されている。燃料排出口３４には、電気浸透流ポンプ４０が配置され、電気浸透流ポンプ４０は電気浸透材４１を有する。電気浸透材４１は、上述の電気浸透材２１と同様のものであり、電気浸透材４１の両面には電極４２，４３が形成され、各電極４２，４３は燃料カートリッジ３の前面３aに形成された電極端子４４，４５に配線４６，４７によってそれぞれ接続されている。
図３は、第二の実施の形態の燃料カートリッジ３をその長手方向に沿って切断した際の側断面図である。
上記第一の実施の形態の燃料カートリッジ１では燃料１０を電気浸透流ポンプ２０のみの駆動力により送出する構成であるが、第二の実施の形態の燃料カートリッジ３では燃料の背面側から空気を送ることによって燃料１０を圧送する構成が加えられている。
燃料カートリッジ３は、内部に空洞からなる燃料貯蔵部３１を有する例えば四角筒状をなし、燃料貯蔵部３１に燃料１０が貯蔵されている。また、燃料貯蔵部３１内には、上記第一の実施の形態と同様の末端仕切材１２が燃料１０の末端に接するように収容されている。燃料カートリッジ３の長手方向前面３aの中央位置には、その前面３aを貫通するとともに、その貫通部分に対応する燃料貯蔵部３１の前面３１aを貫通して燃料貯蔵部３１に連通し、燃料１０を排出する燃料排出部３３が形成されている。
燃料排出部３３には、燃料貯蔵部３１内の燃料１０を排出するための貫通孔である燃料排出口３４が形成されている。燃料排出口３４には、電気浸透流ポンプ４０が配置され、電気浸透流ポンプ４０は電気浸透材４１を有する。電気浸透材４１は、上述の電気浸透材２１と同様のものであり、電気浸透材４１の両面には電極４２，４３が形成され、各電極４２，４３は燃料カートリッジ３の前面３aに形成された電極端子４４，４５に配線４６，４７によってそれぞれ接続されている。
燃料カートリッジ３の前面３aで燃料排出口３４の上方には、その前面３aを貫通して加圧ライン導入口（伝達手段１）３５が形成されている。加圧ライン導入口３５には弁３７が嵌め込まれており、弁３７には、調圧弁５１を介してエアポンプユニット（外部加圧手段）５２が接続されている。エアポンプユニット５２は、加圧ライン導入口３５から連通する空気圧送路（加圧ライン送路、伝達手段２）３６に空気（加圧用の気体）を圧送する。（加圧ライン内に送られる気体は不活性気体等でもよく、必ずしも空気である必要はない。）
なお、上述の第一の実施の形態のように発電装置２００として使用した場合、エアポンプユニット５２は一酸化炭素除去器１０３、発電セル１０５のカソードや燃焼器１０４に空気を供給できるように一酸化炭素除去器１０３、発電セル１０５のカソードや燃焼器１０４に接続されているので、エアポンプユニット５２はそれらに使われるものと共通に使うようにすることができる。
空気圧送路３６は、弁３７から燃料貯蔵部３１の長手方向における燃料貯蔵部３１の外側上面に沿って直線状に延在し、燃料貯蔵部３１の背面３１bの中央位置に形成された加圧ライン連通口（伝達手段３）３８に連通している。エアポンプユニット５２から調圧弁５１及び弁３７を介して空気圧送路３６内に流入した空気は燃料貯蔵部３１内に圧送され、これによって背面側から末端仕切材１２が加圧されるとともに燃料１０が電気浸透流ポンプ４０側へと加圧される。
このように、加圧ライン導入口３５、空気圧送路（加圧ライン送路）３６及び加圧ライン連通口３８が、外部加圧手段であるエアポンプユニット５２により送られた空気（加圧用の気体）を燃料貯蔵部３１内の末端仕切材１２の燃料１０とは反対側に導くための伝達手段となっている。
なお、上述の第一の実施の形態のように発電装置２００として使用した場合、エアポンプユニット５２は一酸化炭素除去器１０３、発電セル１０５のカソードや燃焼器１０４に空気を供給できるように一酸化炭素除去器１０３、発電セル１０５のカソードや燃焼器１０４に接続されているので、エアポンプユニット５２はそれらに使われるものと共通に使うようにすることができる。
空気圧送路３６は、弁３７から燃料貯蔵部３１の長手方向における燃料貯蔵部３１の外側上面に沿って直線状に延在し、燃料貯蔵部３１の背面３１bの中央位置に形成された加圧ライン連通口（伝達手段３）３８に連通している。エアポンプユニット５２から調圧弁５１及び弁３７を介して空気圧送路３６内に流入した空気は燃料貯蔵部３１内に圧送され、これによって背面側から末端仕切材１２が加圧されるとともに燃料１０が電気浸透流ポンプ４０側へと加圧される。
このように、加圧ライン導入口３５、空気圧送路（加圧ライン送路）３６及び加圧ライン連通口３８が、外部加圧手段であるエアポンプユニット５２により送られた空気（加圧用の気体）を燃料貯蔵部３１内の末端仕切材１２の燃料１０とは反対側に導くための伝達手段となっている。
したがって、燃料カートリッジ３を、例えば上記発電部１００等の機器本体に接続し、エアポンプユニット５２から調圧弁５１を介して空気圧送路３６に空気が送られると、その後、空気圧送路３６を通って加圧ライン連通口３８から燃料貯蔵部３１内に空気が圧送されて末端仕切材１２を加圧する。これによって、電気浸透体４１に接触し吸収されている燃料１０の送出を補助することができる。この状態で、電極４２，４３との間に適切な向きの電圧を印加すると、電気浸透材４１内の燃料１０が一方の電極４２側から他方の電極４３側へと流動し、この他方の電極４３側から電気浸透材４１の外に滲み出る。これにより、燃料１０の流れが生じ、その燃料１０が発電部１００へ送液される。電気浸透材４１の誘電体が燃料１０と接触することでその誘電体が負に帯電し、燃料１０側が正に帯電する場合には、電極４２の電位を電極４３の電位よりも高くなるように電圧を印加し、電気浸透材４１の誘電体が燃料１０と接触することでその誘電体が正に帯電し、燃料１０側が負に帯電する場合には、電極４３の電位を電極４２の電位よりも高くなるように電圧を印加する。
なお、上記燃料カートリッジ３は第一の実施の形態と同様に発電装置に使用することができ、この場合、第一の実施の形態と同様の気化器１０１、改質器１０２、一酸化炭素除去器１０３、燃焼器１０４、発電セル１０５、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６、２次電池１０７、制御部１０８からなる発電部１００を備える。発電部１００の構成及び動作は第一の実施の形態と同様のためその説明を省略する。
以上のように、第二の実施の形態によれば、第一の実施の形態と同様に燃料カートリッジ３側に電気浸透流ポンプ４０を設けているので、燃料貯蔵部１１内に末端仕切材１２を設ければ良く、発電部１００側の構造が複雑とならない。また、従来のように発電部等の機器側から露出させて電気浸透流ポンプを設ける場合に比して、電気浸透流ポンプと燃料カートリッジとの接続を繰り返すことの機械的な負荷での損傷やコンタミーションによる電気浸透流ポンプ４０の劣化を防止することができ、しかも、燃料カートリッジ３の交換時に同時に電気浸透流ポンプ４０を交換できるので、電気浸透流ポンプ４０の劣化による出力低下時の回復を容易に行なうことができる。
このように、燃料貯蔵部３１内に末端仕切材１２が設けられているので、燃料１０の減少に伴い末端仕切材１２が追従して燃料１０が常に電気浸透材２１に接するようにできるので、毛管力により電気浸透流ポンプ４０に燃料１０が浸透されて、発電部１００側から制御された出力によって、燃料カートリッジ３が重力方向に対してどのような向きになっていようとも、燃料カートリッジ３から燃料１０を確実に送出することができる。
さらに、燃料貯蔵部３１には加圧ライン連通口３８が形成されて、エアポンプユニット５２から調圧弁５１、加圧ライン導入口３５の弁３７及び空気圧送路３６を介して加圧ライン連通口３８から空気が圧送されるため、燃料１０が背面側から加圧されて、電気浸透流ポンプ４０の駆動を補助することができる。また、加圧された燃料１０を電気浸透流ポンプ４０で流量調整することもできるので、電圧により流量をアナログで無段階に変化させることもできる。この場合、調圧弁５１として高精度の弁を用いる必要はない。さらに、電気浸透流ポンプ４０に上記で説明した電圧の方向とは逆方向に電圧を印加して、空気の送圧による送液方向に電気浸透流ポンプ４０によってブレーキをかけるようにして、流量を調節する制御も可能である。
また、末端仕切材１２、空気圧送路３６等は体積としては少なくて済むので、燃料貯蔵部３１の燃料１０用の容量をそれ程減らすことがない点で好ましい。
なお、加圧ライン導入口３５を燃料カートリッジ３の燃料排出口３４と同じ側（前面３a）に配置しているので、機器側との接続インターフェース部の構造を簡略化できる。
このように、燃料貯蔵部３１内に末端仕切材１２が設けられているので、燃料１０の減少に伴い末端仕切材１２が追従して燃料１０が常に電気浸透材２１に接するようにできるので、毛管力により電気浸透流ポンプ４０に燃料１０が浸透されて、発電部１００側から制御された出力によって、燃料カートリッジ３が重力方向に対してどのような向きになっていようとも、燃料カートリッジ３から燃料１０を確実に送出することができる。
さらに、燃料貯蔵部３１には加圧ライン連通口３８が形成されて、エアポンプユニット５２から調圧弁５１、加圧ライン導入口３５の弁３７及び空気圧送路３６を介して加圧ライン連通口３８から空気が圧送されるため、燃料１０が背面側から加圧されて、電気浸透流ポンプ４０の駆動を補助することができる。また、加圧された燃料１０を電気浸透流ポンプ４０で流量調整することもできるので、電圧により流量をアナログで無段階に変化させることもできる。この場合、調圧弁５１として高精度の弁を用いる必要はない。さらに、電気浸透流ポンプ４０に上記で説明した電圧の方向とは逆方向に電圧を印加して、空気の送圧による送液方向に電気浸透流ポンプ４０によってブレーキをかけるようにして、流量を調節する制御も可能である。
また、末端仕切材１２、空気圧送路３６等は体積としては少なくて済むので、燃料貯蔵部３１の燃料１０用の容量をそれ程減らすことがない点で好ましい。
なお、加圧ライン導入口３５を燃料カートリッジ３の燃料排出口３４と同じ側（前面３a）に配置しているので、機器側との接続インターフェース部の構造を簡略化できる。
［第三の実施の形態］
図４は、第三の実施の形態の燃料カートリッジ６をその長手方向に沿って切断した際の側断面図である。
第三の実施の形態は、第一及び第二の実施の形態の燃料カートリッジ１，３と異なり、燃料貯蔵部６１内の燃料１０の末端に末端仕切材１２が設けられてない。
燃料カートリッジ６は、内部に空洞からなる燃料貯蔵部６１を有する例えば四角筒状をなし、燃料貯蔵部６１に燃料１０が貯蔵されている。燃料カートリッジ６の長手方向前面６aの中央位置には、その前面６aを貫通するとともに、その貫通部分に対応する燃料貯蔵部６１の前面６１aを貫通して燃料貯蔵部６１に連通し、燃料１０を排出する燃料排出部６３が形成されている。
燃料排出部６３には、燃料貯蔵部６１内の燃料１０を排出するための貫通孔である燃料排出口６４が形成されている。燃料排出口６４には、電気浸透流ポンプ７０が配置され、電気浸透流ポンプ７０は電気浸透材７１を有する。電気浸透材７１は、上記第一の実施の形態の電気浸透材２１と同様のものであり、電気浸透材７１の両面には電極７２，７３が形成され、各電極７２，７３は燃料カートリッジ６の前面６aに形成された電極端子７４，７５に配線７６，７７によってそれぞれ接続されている。燃料排出口６４に電気浸透材７１の電極７２と面接触するように吸液材７８が設けられている。吸液材７８としては、例えば、毛管力を有するスポンジ、フェルトやセラミック、樹脂系、ガラス繊維の繊維束体などの多孔質材等を使用することができる。吸液性能としては、燃料に対して親液性であり、多孔質材の密度が密であることが望ましいが、燃料が送出されるときの圧力損失等のバランスを考慮して、適切に決める必要がある。
吸液材７８は、燃料排出口６４内に嵌め込まれた円板部７８aと、この円板部７８aから燃料貯蔵部６１の内壁面６１c全体に渡って設けられた壁面部７８bとを備えている。このように吸液材７８は壁面部７８bを有するので、燃料カートリッジ６が重力方向に対してどのような向きになっていようとも、燃料１０は常に壁面部７８bに接液するようにできる。（図４の紙面垂直方向に対しても、吸液材７８は燃料貯蔵部６１の内壁面６１cを覆っている。）
燃料貯蔵部６１の長手方向背面６１bの中央位置には、その背面６１bを貫通するとともに、その貫通部分に対応する燃料カートリッジ６の背面６bを貫通して、燃料貯蔵部６１内と外気を連通させる外気連通口６５が形成されている。外気連通口６５には、燃料貯蔵部６１の内から外に不要に燃料１０や空気が排出するのを阻止する逆止弁６６が嵌め込まれている。逆止弁６６としては、上記第一の実施の形態の逆止弁１６と同様のダックビル弁を使用することができる。
逆止弁１６には、燃料貯蔵部６１の内と外を連通する連通孔６６ａが設けられており、この連通孔６６ａは、逆止弁６６が燃料貯蔵部６１の内圧によって、連通孔６６ａの周囲では連通孔６６ａを閉じる方向に力が加わるよう設計されているので燃料１０が連通孔６６ａから不要に燃料貯蔵部６１の外に漏洩することがない。そして、燃料貯蔵部６１内に貯留されている燃料１０の量が燃料貯蔵部６１内で低減することによって生じる負圧に応じて燃料貯蔵部６１の外から空気が燃料貯蔵部６１内外の圧力差を緩衝するように連通孔６６ａを介して進入するように設定されている。
なお、図４では、６ｂの部分には吸液材７８の壁面部７８bが覆われていないように描かれているが、外気連通口６５の部分のみを除くように６ｂの部分全体に吸液材７８の壁面部７８bが覆われていてもよい。
図４は、第三の実施の形態の燃料カートリッジ６をその長手方向に沿って切断した際の側断面図である。
第三の実施の形態は、第一及び第二の実施の形態の燃料カートリッジ１，３と異なり、燃料貯蔵部６１内の燃料１０の末端に末端仕切材１２が設けられてない。
燃料カートリッジ６は、内部に空洞からなる燃料貯蔵部６１を有する例えば四角筒状をなし、燃料貯蔵部６１に燃料１０が貯蔵されている。燃料カートリッジ６の長手方向前面６aの中央位置には、その前面６aを貫通するとともに、その貫通部分に対応する燃料貯蔵部６１の前面６１aを貫通して燃料貯蔵部６１に連通し、燃料１０を排出する燃料排出部６３が形成されている。
燃料排出部６３には、燃料貯蔵部６１内の燃料１０を排出するための貫通孔である燃料排出口６４が形成されている。燃料排出口６４には、電気浸透流ポンプ７０が配置され、電気浸透流ポンプ７０は電気浸透材７１を有する。電気浸透材７１は、上記第一の実施の形態の電気浸透材２１と同様のものであり、電気浸透材７１の両面には電極７２，７３が形成され、各電極７２，７３は燃料カートリッジ６の前面６aに形成された電極端子７４，７５に配線７６，７７によってそれぞれ接続されている。燃料排出口６４に電気浸透材７１の電極７２と面接触するように吸液材７８が設けられている。吸液材７８としては、例えば、毛管力を有するスポンジ、フェルトやセラミック、樹脂系、ガラス繊維の繊維束体などの多孔質材等を使用することができる。吸液性能としては、燃料に対して親液性であり、多孔質材の密度が密であることが望ましいが、燃料が送出されるときの圧力損失等のバランスを考慮して、適切に決める必要がある。
吸液材７８は、燃料排出口６４内に嵌め込まれた円板部７８aと、この円板部７８aから燃料貯蔵部６１の内壁面６１c全体に渡って設けられた壁面部７８bとを備えている。このように吸液材７８は壁面部７８bを有するので、燃料カートリッジ６が重力方向に対してどのような向きになっていようとも、燃料１０は常に壁面部７８bに接液するようにできる。（図４の紙面垂直方向に対しても、吸液材７８は燃料貯蔵部６１の内壁面６１cを覆っている。）
燃料貯蔵部６１の長手方向背面６１bの中央位置には、その背面６１bを貫通するとともに、その貫通部分に対応する燃料カートリッジ６の背面６bを貫通して、燃料貯蔵部６１内と外気を連通させる外気連通口６５が形成されている。外気連通口６５には、燃料貯蔵部６１の内から外に不要に燃料１０や空気が排出するのを阻止する逆止弁６６が嵌め込まれている。逆止弁６６としては、上記第一の実施の形態の逆止弁１６と同様のダックビル弁を使用することができる。
逆止弁１６には、燃料貯蔵部６１の内と外を連通する連通孔６６ａが設けられており、この連通孔６６ａは、逆止弁６６が燃料貯蔵部６１の内圧によって、連通孔６６ａの周囲では連通孔６６ａを閉じる方向に力が加わるよう設計されているので燃料１０が連通孔６６ａから不要に燃料貯蔵部６１の外に漏洩することがない。そして、燃料貯蔵部６１内に貯留されている燃料１０の量が燃料貯蔵部６１内で低減することによって生じる負圧に応じて燃料貯蔵部６１の外から空気が燃料貯蔵部６１内外の圧力差を緩衝するように連通孔６６ａを介して進入するように設定されている。
なお、図４では、６ｂの部分には吸液材７８の壁面部７８bが覆われていないように描かれているが、外気連通口６５の部分のみを除くように６ｂの部分全体に吸液材７８の壁面部７８bが覆われていてもよい。
したがって、燃料カートリッジ６を例えば上記発電部１００等の機器本体に接続すると、燃料１０が燃料１０に接触している吸液材７８に毛管力によって吸収され浸透する。吸液材７８に浸透し吸収された燃料１０が接触している電気浸透材７１にも吸収される。この状態で、電極７２，７３との間に適切な向きの電圧を印加すると、電気浸透材７１内の燃料１０が一方の電極７２側から他方の電極７３側へと流動し、この他方の電極７３側から電気浸透材７１の外に滲み出る。これにより、燃料１０の流れが生じ、その燃料１０が発電部１００へ送液される。電気浸透材７１の誘電体が燃料１０と接触することでその誘電体が負に帯電し、燃料１０側が正に帯電する場合には、電極７２の電位を電極７３の電位よりも高くなるように電圧を印加し、電気浸透材７１の誘電体が燃料１０と接触することでその誘電体が正に帯電し、燃料１０側が負に帯電する場合には、電極７３の電位を電極７２の電位よりも高くなるように電圧を印加する。このように燃料貯蔵部６１から燃料１０が排出されると、燃料貯蔵部６１内の燃料１０の容積は減少するので、この減少に伴って燃料貯蔵部６１内の圧力が低下し、逆止弁６６が開いて、逆止弁６６から空気が燃料貯蔵部６１に進入する。このようにして燃料貯蔵部６１内の圧力が低くなり燃料カートリッジ６から燃料１０が送液されにくくなることを防止している。
なお、上記燃料カートリッジ６は第一の実施の形態と同様に発電装置に使用することができ、この場合、第一の実施の形態と同様の気化器１０１、改質器１０２、一酸化炭素除去器１０３、燃焼器１０４、発電セル１０５、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６、２次電池１０７、制御部１０８からなる発電部１００を備える。発電部１００の構成及び動作は第一の実施の形態と同様のためその説明を省略する。
以上のように、第三の実施の形態によれば、第一の実施の形態と同様に燃料カートリッジ６側に電気浸透流ポンプ７０を設けているので、吸液材７８を燃料排出部６３に電気浸透流ポンプ７０の電極７２に面接触するように設ければ良く、発電部１００側の構造が複雑とならない。また、従来のように発電部等の機器側から露出させて電気浸透流ポンプを設ける場合に比して、電気浸透流ポンプ７０と燃料カートリッジ６との接続を繰り返すことの機械的な負荷での損傷やコンタミーションによる電気浸透流ポンプ７０劣化を防止することができ、しかも、燃料カートリッジ６の交換時に同時に電気浸透流ポンプ７０を交換できるので、電気浸透流ポンプ７０の劣化による出力低下時の回復を容易に行なうことができる。
また、吸液材７８が燃料排出部６３から燃料貯蔵部６１の内壁面６１ａ、内壁面６１ｂ、内壁面６１c全体に渡って設けられているので、燃料カートリッジ６が重力方向に対してどのような向きになっていようとも、吸液材７８の壁面部７８bが燃料１０に常に接液し、燃料１０を確実に吸液して電気浸透流ポンプ７０に浸透させることができ、毛管力により電気浸透流ポンプ７０に燃料１０が浸透されて、発電部１００側から制御された出力によって燃料カートリッジ６から燃料１０を確実に送出することができる。
また、吸液材７８は体積としては少なくて済むので、燃料貯蔵部６１の燃料１０用の容量をそれ程減らすことがない点で好ましい。なお、第三の実施の形態によれば、第一及び第二の実施の形態のように末端仕切材１２を使用しなくても良い。
また、吸液材７８が燃料排出部６３から燃料貯蔵部６１の内壁面６１ａ、内壁面６１ｂ、内壁面６１c全体に渡って設けられているので、燃料カートリッジ６が重力方向に対してどのような向きになっていようとも、吸液材７８の壁面部７８bが燃料１０に常に接液し、燃料１０を確実に吸液して電気浸透流ポンプ７０に浸透させることができ、毛管力により電気浸透流ポンプ７０に燃料１０が浸透されて、発電部１００側から制御された出力によって燃料カートリッジ６から燃料１０を確実に送出することができる。
また、吸液材７８は体積としては少なくて済むので、燃料貯蔵部６１の燃料１０用の容量をそれ程減らすことがない点で好ましい。なお、第三の実施の形態によれば、第一及び第二の実施の形態のように末端仕切材１２を使用しなくても良い。
［第四の実施の形態］
図５は、第四の実施の形態の燃料カートリッジ８をその長手方向に沿って切断した際の側断面図である。
第四の実施の形態は、第三の実施の形態と同様に燃料貯蔵部８１内の燃料１０の末端に末端仕切材１２が設けられておらず、吸液材９８の形状が第三の実施の形態と異なるものである。
燃料カートリッジ８は、内部に空洞からなる燃料貯蔵部８１を有する例えば四角筒状をなし、燃料貯蔵部８１に燃料１０が貯蔵されている。燃料カートリッジ８の長手方向前面８aの中央位置には、その前面８aを貫通するとともに、その貫通部分に対応する燃料貯蔵部８１の前面８１aを貫通して燃料貯蔵部８１に連通し、燃料１０を排出する燃料排出部８３が形成されている。
燃料排出部８３には、燃料貯蔵部８１内の燃料１０を排出するための貫通孔である燃料排出口８４が形成されている。燃料排出口８４には、電気浸透流ポンプ９０が配置され、電気浸透流ポンプ９０は電気浸透材９１を有する。電気浸透材９１は、上記第一の実施の形態の電気浸透材２１と同様のものであり、電気浸透材９１の両面には電極９２，９３が形成され、各電極９２，９３は燃料カートリッジ８の前面８aに形成された電極端子９４，９５に配線９６，９７によってそれぞれ接続されている。燃料排出口８４に電気浸透材９１の電極９２と面接触するように吸液材９８が設けられている。吸液材９８は、燃料排出口８４内に嵌め込まれた円板部９８aと、この円板部９８aから燃料貯蔵部８１内へと紐状に延在する紐部９８bとを備えている。紐部９８bの先端９８cは、燃料貯蔵部８１の内側背面８１bにまで十分に届く長さとなっている。このように吸液材９８は十分な長さの紐部９８bを有するので、燃料カートリッジ８が重力方向に対してどのような向きになっていようとも、紐部９８bが追従して重力方向に移動するので、燃料１０は常に紐部９８bに接液するようにできる。
燃料貯蔵部８１の長手方向背面８１bの中央位置には、その背面８１bを貫通するとともに、その貫通部分に対応する燃料カートリッジ８の背面８bを貫通して、燃料貯蔵部８１内と外気を連通させる外気連通口８５が形成されている。外気連通口８５には、燃料貯蔵部８１の内から外に不要に燃料１０や空気が排出するのを阻止する逆止弁８６が嵌め込まれている。逆止弁８６としては、上記第一の実施の形態の逆止弁１６と同様のダックビル弁を使用することができる。
逆止弁８６には、燃料貯蔵部８１の内と外を連通する連通孔８６ａが設けられており、この連通孔８６ａは、逆止弁８６が燃料貯蔵部８１の内圧によって、連通孔８６ａの周囲では連通孔８６ａを閉じる方向に力が加わるよう設計されているので燃料１０が連通孔８６ａから不要に燃料貯蔵部８１の外に漏洩することがない。そして、燃料貯蔵部８１内に貯留されている燃料１０の量が燃料貯蔵部８１内で低減することによって生じる負圧に応じて燃料貯蔵部８１の外から空気が燃料貯蔵部８１内外の圧力差を緩衝するように連通孔８６ａを介して進入するように設定されている。
図５は、第四の実施の形態の燃料カートリッジ８をその長手方向に沿って切断した際の側断面図である。
第四の実施の形態は、第三の実施の形態と同様に燃料貯蔵部８１内の燃料１０の末端に末端仕切材１２が設けられておらず、吸液材９８の形状が第三の実施の形態と異なるものである。
燃料カートリッジ８は、内部に空洞からなる燃料貯蔵部８１を有する例えば四角筒状をなし、燃料貯蔵部８１に燃料１０が貯蔵されている。燃料カートリッジ８の長手方向前面８aの中央位置には、その前面８aを貫通するとともに、その貫通部分に対応する燃料貯蔵部８１の前面８１aを貫通して燃料貯蔵部８１に連通し、燃料１０を排出する燃料排出部８３が形成されている。
燃料排出部８３には、燃料貯蔵部８１内の燃料１０を排出するための貫通孔である燃料排出口８４が形成されている。燃料排出口８４には、電気浸透流ポンプ９０が配置され、電気浸透流ポンプ９０は電気浸透材９１を有する。電気浸透材９１は、上記第一の実施の形態の電気浸透材２１と同様のものであり、電気浸透材９１の両面には電極９２，９３が形成され、各電極９２，９３は燃料カートリッジ８の前面８aに形成された電極端子９４，９５に配線９６，９７によってそれぞれ接続されている。燃料排出口８４に電気浸透材９１の電極９２と面接触するように吸液材９８が設けられている。吸液材９８は、燃料排出口８４内に嵌め込まれた円板部９８aと、この円板部９８aから燃料貯蔵部８１内へと紐状に延在する紐部９８bとを備えている。紐部９８bの先端９８cは、燃料貯蔵部８１の内側背面８１bにまで十分に届く長さとなっている。このように吸液材９８は十分な長さの紐部９８bを有するので、燃料カートリッジ８が重力方向に対してどのような向きになっていようとも、紐部９８bが追従して重力方向に移動するので、燃料１０は常に紐部９８bに接液するようにできる。
燃料貯蔵部８１の長手方向背面８１bの中央位置には、その背面８１bを貫通するとともに、その貫通部分に対応する燃料カートリッジ８の背面８bを貫通して、燃料貯蔵部８１内と外気を連通させる外気連通口８５が形成されている。外気連通口８５には、燃料貯蔵部８１の内から外に不要に燃料１０や空気が排出するのを阻止する逆止弁８６が嵌め込まれている。逆止弁８６としては、上記第一の実施の形態の逆止弁１６と同様のダックビル弁を使用することができる。
逆止弁８６には、燃料貯蔵部８１の内と外を連通する連通孔８６ａが設けられており、この連通孔８６ａは、逆止弁８６が燃料貯蔵部８１の内圧によって、連通孔８６ａの周囲では連通孔８６ａを閉じる方向に力が加わるよう設計されているので燃料１０が連通孔８６ａから不要に燃料貯蔵部８１の外に漏洩することがない。そして、燃料貯蔵部８１内に貯留されている燃料１０の量が燃料貯蔵部８１内で低減することによって生じる負圧に応じて燃料貯蔵部８１の外から空気が燃料貯蔵部８１内外の圧力差を緩衝するように連通孔８６ａを介して進入するように設定されている。
したがって、燃料カートリッジ８を例えば上記発電部１００等の機器本体に接続すると、燃料１０が燃料１０に接触している吸液材９８に毛管力によって吸収され浸透する。吸液材９８に浸透し吸収された燃料１０が接触している電気浸透材９１にも吸収される。この状態で、電極９２，９３との間に適切な向きの電圧を印加すると、電気浸透材９１の燃料１０が一方の電極９２側から他方の電極９３側へと流動し、この他方の電極９３側から電気浸透材９１の外に滲み出る。これにより、燃料１０の流れが生じ、その燃料１０が発電部１００へ送液される。電気浸透材９１の誘電体が燃料１０と接触することでその誘電体が負に帯電し、燃料１０側が正に帯電する場合には、電極９２の電位を電極９３の電位よりも高くなるように電圧を印加し、電気浸透材９１の誘電体が燃料１０と接触することでその誘電体が正に帯電し、燃料１０側が負に帯電する場合には、電極９３の電位を電極９２の電位よりも高くなるように電圧を印加する。このように燃料貯蔵部８１から燃料１０が排出されると、燃料貯蔵部８１内の燃料１０の容積は減少するので、この減少に伴って燃料貯蔵部８１内の圧力が低下し、逆止弁８６が開いて、逆止弁８６から空気が燃料貯蔵部１１に進入する。このようにして燃料貯蔵部８１内の圧力が低くなり燃料カートリッジ８から燃料１０が送液されにくくなることを防止している。
なお、上記燃料カートリッジ８は第一の実施の形態と同様に発電装置に使用することができ、この場合、第一の実施の形態と同様の気化器１０１、改質器１０２、一酸化炭素除去器１０３、燃焼器１０４、発電セル１０５、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０６、２次電池１０７、制御部１０８からなる発電部１００を備える。発電部１００の構成及び動作は第一の実施の形態と同様のためその説明を省略する。
以上のように、第四の実施の形態によれば、第一の実施の形態と同様に燃料カートリッジ８側に電気浸透流ポンプ９０を設けているので、吸液材９８を燃料排出部８３に電気浸透流ポンプ９０の電極９２に面接触するように設ければ良く、発電部１００側の構造が複雑とならない。また、従来のように発電部等の機器側から露出させて電気浸透流ポンプを設ける場合に比して、電気浸透流ポンプ９０と燃料カートリッジ８との接続を繰り返すことでの機械的な負荷での損傷やコンタミーションによる電気浸透流ポンプ９０の劣化を防止することができ、しかも、燃料カートリッジ８の交換時に同時に電気浸透流ポンプ９０を交換できるので、電気浸透流ポンプ９０の劣化による出力低下時の回復を容易に行なうことができる。
また、吸液材９８が、燃料排出部８３から燃料貯蔵部８１内の燃料１０に常に接液するように、吸液材９８の紐部９８bが十分に長い紐状に延在しているので、燃料１０の残量が少なくなり重力方向に偏って燃料１０が移動していても、柔軟に変形する紐状の吸液材９８の紐部９８bを使用することで、燃料１０と同様に重力方向に偏り、吸液材９８を燃料１０に接液させることができる。その結果、燃料１０を確実に吸液して電気浸透流ポンプ９０に浸透させることができ、毛管力により電気浸透流ポンプ９０に燃料１０が浸透されて、発電部１００側から制御された出力によって燃料カートリッジ８から燃料１０を確実に送出することができる。
また、紐部９８ｂは体積としては少なくて済むので、燃料貯蔵部８１の燃料１０用の容量をそれ程減らすことがない点で好ましい。なお、第四の実施の形態によれば、第一及び第二の実施の形態のように末端仕切材１２を使用しなくても良い。
また、吸液材９８が、燃料排出部８３から燃料貯蔵部８１内の燃料１０に常に接液するように、吸液材９８の紐部９８bが十分に長い紐状に延在しているので、燃料１０の残量が少なくなり重力方向に偏って燃料１０が移動していても、柔軟に変形する紐状の吸液材９８の紐部９８bを使用することで、燃料１０と同様に重力方向に偏り、吸液材９８を燃料１０に接液させることができる。その結果、燃料１０を確実に吸液して電気浸透流ポンプ９０に浸透させることができ、毛管力により電気浸透流ポンプ９０に燃料１０が浸透されて、発電部１００側から制御された出力によって燃料カートリッジ８から燃料１０を確実に送出することができる。
また、紐部９８ｂは体積としては少なくて済むので、燃料貯蔵部８１の燃料１０用の容量をそれ程減らすことがない点で好ましい。なお、第四の実施の形態によれば、第一及び第二の実施の形態のように末端仕切材１２を使用しなくても良い。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
上述の第一〜第四の実施の形態では、燃料カートリッジを備えた発電装置として、改質型燃料電池システムについて述べたが、改質型燃料電池システムに限らず、直接型燃料電池システムにも用いることができる。
また、例えば、上述の第一〜第四の実施の形態では、液体として化学燃料単体、あるいは化学燃料と水との混合物であるとしたが、液体はこれに限定するものではなく、例えば液体カートリッジを用いる電子機器としてインクで印刷を行うプリンタ（例えばインクジェットプリンタ）に応用することができ、液体カートリッジはインクが収容されるものであっても良い。
また、電気浸透流ポンプは駆動電圧等の条件により気泡が発生する場合があるが、発生した気泡を分離・排出する手段を液体カートリッジに組み込んでいるものであってもよい。
上述の第一〜第四の実施の形態では、燃料カートリッジを備えた発電装置として、改質型燃料電池システムについて述べたが、改質型燃料電池システムに限らず、直接型燃料電池システムにも用いることができる。
また、例えば、上述の第一〜第四の実施の形態では、液体として化学燃料単体、あるいは化学燃料と水との混合物であるとしたが、液体はこれに限定するものではなく、例えば液体カートリッジを用いる電子機器としてインクで印刷を行うプリンタ（例えばインクジェットプリンタ）に応用することができ、液体カートリッジはインクが収容されるものであっても良い。
また、電気浸透流ポンプは駆動電圧等の条件により気泡が発生する場合があるが、発生した気泡を分離・排出する手段を液体カートリッジに組み込んでいるものであってもよい。
１０ 燃料（液体）
１１，３１，６１，８１ 燃料貯蔵部（貯蔵部）
１２ 末端仕切材
１３，３３，６３，８３ 燃料排出部（排出部）
１５，６５，８５ 外気連通口
２１，４１，７１，９１ 電気浸透材
２２，２３，４２，４３，７２，７３，９２，９３ 電極
２４，２５，４４，４５，７４，７５，９４，９５ 電極端子
７８，９８，３０４ 吸液材（吸収材料）
３５ 加圧ライン導入口（伝達手段１）
３６ 空気圧送路（加圧ライン送路、伝達手段２）
３８ 加圧ライン連通口（伝達手段３）
５２ エアポンプユニット（加圧手段）
６１c 内壁面
１００ 発電部
２００ 発電装置
１０００ 電子機器本体
１１，３１，６１，８１ 燃料貯蔵部（貯蔵部）
１２ 末端仕切材
１３，３３，６３，８３ 燃料排出部（排出部）
１５，６５，８５ 外気連通口
２１，４１，７１，９１ 電気浸透材
２２，２３，４２，４３，７２，７３，９２，９３ 電極
２４，２５，４４，４５，７４，７５，９４，９５ 電極端子
７８，９８，３０４ 吸液材（吸収材料）
３５ 加圧ライン導入口（伝達手段１）
３６ 空気圧送路（加圧ライン送路、伝達手段２）
３８ 加圧ライン連通口（伝達手段３）
５２ エアポンプユニット（加圧手段）
６１c 内壁面
１００ 発電部
２００ 発電装置
１０００ 電子機器本体
Claims (10)
- 液体を貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部の前記液体が排出される排出部に設けられて前記液体を送出する電気浸透材と、
前記電気浸透材を駆動するための電極と、
前記貯蔵部内で前記液体の末端を覆うように仕切りかつ前記液体の末端に追従する末端仕切材と、
を備えることを特徴とする液体カートリッジ。 - 外部加圧手段により導入される気体を前記貯蔵部内の前記末端仕切材の前記液体とは反対側に導くための伝達手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の液体カートリッジ。
- 前記伝達手段に前記気体が導入される導入口は、前記排出部と同じ側に配置されることを特徴とする請求項２に記載の液体カートリッジ。
- 液体を貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部の前記液体が排出される排出部に設けられて前記液体を送出する電気浸透材と、
前記電気浸透材を駆動するための電極と、
前記貯蔵部が重力方向に対してどのような向きになっていようとも、前記液体が接触するように連続的に内壁面に渡って設けられるとともに、前記排出部に前記電気浸透材と接触して設けられ、前記電気浸透材に前記液体を導くための吸液材と、
を備えること特徴とする液体カートリッジ。 - 液体を貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部の前記液体が排出される排出部に設けられて前記液体を送出する電気浸透材と、
前記電気浸透材を駆動するための電極と、
前記貯蔵部の内壁面全体に渡って設けられるとともに、前記排出部に前記電気浸透材と接触して設けられ、前記電気浸透材に前記液体を導くための吸液材と、
を備えること特徴とする液体カートリッジ。 - 液体を貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部の前記液体が排出される排出部に設けられて前記液体を送出する電気浸透材と、
前記電気浸透材を駆動するための電極と、
前記排出部から前記貯蔵部の内壁末端まで延在する長さの重力に応じて変形する変形部を有し、前記排出部に前記電気浸透材と接触して設けられ、前記電気浸透材に前記液体を導くための吸液材と、
を備えること特徴とする液体カートリッジ。 - 前記変形部は紐状部であることを特徴とする請求項６に記載の液体カートリッジ。
- 前記液体は燃料であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体カートリッジ。
- 請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体カートリッジと、
前記液体カートリッジから供給された液体を元に電気を取り出す発電部と、を備えることを特徴とする発電装置。 - 請求項９に記載の発電装置と、
前記発電装置によって発電された電気により動作する電子機器本体と、を備えることを特徴とする電子機器。
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- 2006-09-29 JP JP2006267997A patent/JP2008091080A/ja active Pending
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2007
- 2007-09-26 US US11/904,087 patent/US20080081241A1/en not_active Abandoned
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