WO2005109558A1

WO2005109558A1 - 液体燃料収容容器、燃料電池システム、及び携帯用情報端末装置

Info

Publication number: WO2005109558A1
Application number: PCT/JP2005/008298
Authority: WO
Inventors: Makoto Iyoda; Hiroto Inoue; Suguru Nakao; Yukihiro Iwata; Yasuo Yokota; Toshiaki Takasu
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-05-11
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2006-11-11
Also published as: US7892696B2; JPWO2005109558A1; CN1806359A; CN100382373C; US20080026278A1; JP4932479B2

Abstract

　液体燃料が収容される液体燃料収容部の外周部の少なくとも一部に、当該外周部から漏出された上記液体燃料と接触されることで、当該接触部分を着色変化させる着色剤が配置されていることにより、上記液体燃料収容部からの上記液体燃料の漏出を、特別な検出装置を備えさせることなく、視覚的に迅速かつ容易に検出することができる。

Description

明細書

液体燃料収容容器、燃料電池システム、及び携帯用情報端末装置技術分野

[0001] 本発明は、液体燃料の漏出を視覚的に検出することができる液体燃料収容容器、燃料電池システム、及び携帯用情報端末装置に関する。

背景技術

[0002] 燃料電池システム（以下、燃料電池と!/ヽぅ）は液体燃料が有する化学的エネルギーを電気化学的に電気エネルギーに変換するにあたっての変換効率が良、ため、省エネルギー、環境保護の観点から有効な電気エネルギー供給手段 (すなわち発電方法及び装置）として注目されている。さら〖こ、このような燃料電池システムにおいては、液体燃料を供給し続ける間は継続して発電を行なうことができるため、著しい機能の進歩とともに消費電力の増え続けるノート型のパーソナルコンピュータ等の携帯情報機器に用いられる電源として注目されており、また、可搬型の電源としても注目されている。また、従来の充電型電池よりも大消費電力機器の駆動や長時間駆動が可能となる。

[0003] 今後、燃料電池等のエネルギー利用効率が高!、電源供給システムを小型軽量ィ匕することで、携帯型、または可搬形のポータブル電源、充電型電池の代替として適用するためには、様々な問題を解決する必要がある。

[0004] 特に、上記液体燃料としてメタノールが用いられ、当該メタノール力もプロトンを取り出すことにより発電を行なう直接型メタノール燃料電池（DMFC (Direct Methanol Fuel Cell) )においては、メタノールが劇物であるため、利用者だけでなぐ周囲の環境に対する影響が大きいと考えられる。そのため、燃料電池に供給する液体燃料、化学反応の中間生成物、燃料電池力の排出物 (生成物)を可能な限り大気中に放出しな、ようにすることが必要である。

[0005] メタノールは引火性があり、有毒のため、保管 ·取り扱いには十分な注意が必要であることは周知の事実であり、燃料電池より漏れ出したメタノールが身体に付着する、または誤って体内に取り込まれることがあれば、人体に悪影響を与える可能性がある [0006] また、燃料電池にぉヽては、このような液体燃料が収容されたカートリッジ型の収容容器を装備させることで、上記液体燃料の供給が行なわれるとともに、当該カートリツジを交換することで、上記液体燃料の継続的な供給が実現されている。しかしながら、燃料電池において、液体燃料を供給中の上記カートリッジが機器カゝら突然外れてしまうと、接続部力多量のメタノールが漏れ出してしまう恐れがあり、このような場合には人体に悪影響を与える可能性はさらに増すことになる。

[0007] そこで、例えば、特許文献 1に記載の燃料電池では、燃料カートリッジ内に燃料を貯蔵する燃料貯蔵部を設け、燃料カートリッジと燃料貯蔵部の隙間に燃料を吸収する吸収体を配し、使用済みの燃料カートリッジを電子機器カゝら取り外す際に、燃料貯蔵部から燃料が漏れても、燃料貯蔵部とカートリッジの隙間に配した吸収体に燃料が吸収され、カートリッジの外部への燃料漏れを防止して、る。

[0008] また、特許文献 2に記載の燃料電池では、燃料カートリッジの内部を隔壁により 2室に分割し、分割された第 1室は燃料を収納するための室、第 2室は燃料電池からの排出物を収納するための室とし、隔壁を自在変形させることで 2室の内容積を燃料消費に応じて変化させ、排出物を収納することで、大気中への放出を防止している。

[0009] 特許文献 1 :特開 2003— 45468号公報

特許文献 2：特開 2003 - 92128号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0010] しカゝしながら、特許文献 1及び特許文献 2に記載の燃料電池では、液体燃料を収容するカートリッジが破損しない、あるいは当該カートリッジの接続部からの上記液体燃料の漏出がないことを前提としており、万一、カートリッジが衝撃等により破損し、内部の液体燃料や排出物がカートリッジ外部に漏れ出した場合に、それを使用者に漏れたことを知らせる等の安全性の配慮はなされてヽな、。今後の燃料電池を用いた携帯情報機器の普及を考えた場合、様々な使用方法が想定されるため、液体燃料が漏出することを考慮し、漏出した場合に早期にかつ容易に使用者が漏出を確認できる手段が必要であると考えられる。 [0011] 特に、 DMFCの場合、燃料に使用するメタノール (あるいはメタノール水溶液）は無色であり、液体燃料を収容するカートリッジ力液体燃料が漏出した場合にも目立たたないため、漏出の発見が遅れる可能性がある。また、携帯情報機器用の電源として燃料電池を利用する場合は、液体燃料が外部に漏出すると、燃料電池を装着した機器本体や周辺機器の漏電や電気部品の劣化、接触不良等の故障を引き起こしかねない。さらに今後、燃料電池の性能向上により、高濃度のメタノールが燃料として用いられるような場合にあっては、燃料漏出の検出は安全性の点力もも重要となる。

[0012] このような観点より、発電モジュールや燃料電池のカートリッジ力もの液漏れは使用者が早期にかつ容易に発見可能である必要がある。

[0013] 従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、燃料電池システムにおける発電に使用される液体燃料を収容する液体燃料収容部より、当該液体燃料が漏出したことを、使用者に迅速かつ容易に認識させることを可能とする液体燃料収容容器、及び当該容器を装備可能な燃料電池システム、並びに携帯用情報端末装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0014] 上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

[0015] 本発明の第 1態様によれば、燃料電池システムにて発電に使用される液体燃料が

、当該システムに供給可能に収容される液体燃料収容部と、

上記液体燃料収容部の外周部の少なくとも一部に配置され、当該液体燃料収容部より漏出される上記液体燃料と接触することで、当該液体燃料を着色変化させる着色剤とを備える液体燃料収容容器を提供する。

[0016] 本発明の第 2態様によれば、上記着色剤は、上記液体燃料収容部の外周部全体を略覆うように配置される第 1態様に記載の液体燃料収容容器を提供する。

[0017] 本発明の第 3態様によれば、上記液体燃料収容部が、上記収容される液体燃料を供給可能に上記燃料電池システムにおける燃料電池本体と接続される接続部を備え、

上記着色剤は、上記液体燃料収容部の外周部における上記接続部の近傍に配置されている第 1態様に記載の液体燃料収容容器を提供する。 [0018] 本発明の第 4態様によれば、上記着色剤を上記液体燃料収用部の外周部に配置させた状態で収容する着色剤収容部を備える第 1態様に記載の液体燃料収容容器を提供する。

[0019] 本発明の第 5態様によれば、上記液体燃料はメタノールであって、上記着色剤は固層の塩ィ匕コバルトを含んで形成される第 1態様に記載の液体燃料収容容器を提供する。

[0020] 本発明の第 6態様によれば、上記液体燃料はメタノールであって、上記着色剤は、塩化コバルト水溶液である第 4態様に記載の液体燃料収容容器を提供する。

[0021] 本発明の第 7態様によれば、上記着色剤収容部は、上記液体燃料収容部に収容される上記液体燃料を供給可能に当該液体燃料収容部と接続された上記燃料電池システムにおける発電により生成される水の一部を導入可能に構成され、

当該着色剤収容部内に導入される上記水と、上記収容される固層の塩ィヒコバルトとにより、上記塩化コバルト水溶液が生成される第 6態様に記載の液体燃料収容容器を提供する。

[0022] 本発明の第 8態様によれば、上記燃料電池システムにおける発電により生成される水を、回収して収容する生成物収容部をさらに備え、

上記着色剤を上記液体燃料収容部及び上記生成物収容部の外周部に配置して備え、上記液体燃料の漏出と上記水の漏出とを、上記着色剤によって着色された色彩の相違により識別可能に検出する第 1態様に記載の液体燃料収容容器を提供する。

[0023] 本発明の第 9態様によれば、上記着色剤収容部は、上記着色剤の色彩状態を、その外部から視認可能とする視認窓を備える第 4態様に記載の液体燃料収容容器を提供する。

[0024] 本発明の第 10態様によれば、上記着色剤収容部は、上記液体燃料収容部から漏出された上記液体燃料を吸収して保持する吸収体をさらに備える第 4態様に記載の液体燃料収容容器を提供する。

[0025] 本発明の第 11態様によれば、第 1態様力も第 10態様のいずれか 1つに記載の上記液体燃料収容容器が着脱可能に装備される容器装備部と、上記容器装備部に装備された当該液体燃料収容容器から供給される上記液体燃料を用いて発電を行なう燃料電池本体とを備える燃料電池システムを提供する。

[0026] 本発明の第 12態様によれば、第 9態様に記載の上記液体燃料収容容器が着脱可能に装備される容器装備部と、上記容器装備部に装備された上記液体燃料収容容器カゝら供給される上記液体燃料を用いて発電を行なう燃料電池本体とを有する燃料電池システムを電源として備える携帯用情報端末装置であって、

当該端末装置の外装において、上記容器装備部に装備された状態の上記液体燃料収容容器における上記視認窓と重なる位置に、当該視認窓を通じて、上記着色剤の色彩状態を認識可能な装置側視認窓を備える携帯用情報端末装置を提供する。

[0027] 本発明の第 13態様によれば、燃料電池システムにおける発電に使用される液体燃料力当該システムに供給可能に収容される液体燃料収容容器において、上記収容されている液体燃料が当該液体燃料収容容器外部へと漏出される際に、当該液体燃料を着色剤と接触させて色彩変化を生じさせ、当該色彩変化を観察することで、視覚的に当該漏出の検出を行なう液体燃料漏出検出方法を提供する。

発明の効果

[0028] 本発明の上記第 1態様によれば、液体燃料が収容される液体燃料収容部の外周部の少なくとも一部に、当該外周部カゝら漏出された上記液体燃料と接触されることで、当該液体燃料を着色変化させる着色剤 (あるいは、当該接触部分を着色変化させる着色剤）が配置されていることにより、上記液体燃料収容部からの上記液体燃料の漏出を、特別な検出装置を備えさせることなぐ視覚的に迅速かつ容易に検出することができる。特に、このような構成によれば、燃料電池システム等の利用者により視覚的に上記漏出が発生したことを、迅速かつ容易に認識することができる。

[0029] また、上記液体燃料収容部の外周部にぉ、て、特に上記液体燃料の漏出が発生し易い箇所に、上記着色剤を配置することで、少量の着色剤の使用にて、上記漏出の検出を行なうことができる。

[0030] これにより、このような燃料電池システムが電源として用いられる携帯情報端末装置等の電子機器にお!ヽて、液体異燃料収容容器からの上記液体燃料の漏出が原因で起こるショートや機器の故障を、上記漏出の早期発見及び適切な措置によって、回避することができる。

[0031] また、早期に対処することで環境への影響を低減することができ、環境面及び安全面で優れた燃料電池システムを提供することができる。

[0032] また、本発明のその他の態様によれば、上記液体燃料収容部の外周部全体を略覆うように上記着色剤が配置されることにより、当該液体燃料収容部のあらゆる部位力もの漏出に対して、確実に検出することができる。

[0033] また、上記燃料電池システムにおける上記液体燃料収容部との接続部の近傍に、上記着色剤を配置することで、漏出の危険性の高、位置での確実な検出を実現することがでさる。

[0034] また、上記液体燃料収容容器が上記着色剤を収容する着色剤収容部を備えることで、上記液体燃料収容部の外周部に配置された上記着色剤が、上記液体燃料収容容器の外部に漏出することを防止することができる。さらに、上記着色剤の形態を様々な形態とすることができ、液体、粉状体等あらゆる形態の着色剤を用いることができる。

[0035] また、上記液体燃料力タノールであって、上記着色剤が固層の塩ィ匕コバルトであることにより、互いの接触により赤色への着色変化を生じさせることができ、確実な視認性でもっての漏洩の検出を実現することができる。

[0036] また、上記液体燃料力タノールであって、上記着色剤が塩ィ匕コバルト水溶液であることにより、微小のメタノールの漏出により視認のための充分な着色反応が得られないような場合であっても、ピンク色状態にある塩ィ匕コバルト水溶液が上記微量のメタノールに混合されて漏出することで、視覚的に確実に当該漏出を検出することができる

[0037] また、このような塩ィ匕コバルト水溶液が、上記液体燃料収容容器を上記燃料電池システムに装備する前においては、取り扱いが容易で漏出の危険性が少ない固層の塩化コバルトとして収容され、上記燃料電池システムへの装備の後、発電により生成された水の一部が導入されることで、塩ィ匕コバルト水溶液として生成されることにより、微量の漏出に対しても検出可能な状態とすることができる。

[0038] また、上記着色剤が、上記液体燃料収容部及び生成物収容部の外周部に配置され、上記液体燃料との着色変化の色彩と、水との着色変化の色彩との相違により、漏出された液体を識別可能とすることで、漏出された液体を視覚的に判別することができ、当該漏出に対する処置を迅速かつ適切に行なうことができる。

[0039] また、視認窓を設けることで、このような上記着色変化の色彩を確実に視認することができる。

[0040] また、上記着色剤収容部において、上記液体燃料収容部から漏出された上記液体燃料を吸収して保持する吸収体が備えられていることにより、当該漏出した液体燃料が上記容器外部に漏出する危険性を低減することができるとともに、上記着色剤により着色された状態で上記液体燃料を上記吸収体にて保持することができるため、当該吸収体の着色変化状態を視認することで、当該漏出の発生の視認することができる。

図面の簡単な説明

[0041] 本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、

[図 1]図 1は、本発明の第 1実施形態にカゝかる燃料電池システムの構成を示す模式斜視図であり、

[図 2A]図 2Aは、上記第 1実施形態の液体燃料を収容するカートリッジの内部構造を示す模式断面図 (横断面図)であり、

[図 2B]図 2Bは、上記第 1実施形態の液体燃料を収容するカートリッジの内部構造を示す模式断面図 (縦断面図)であり、

[図 2C]図 2Cは、図 2Aのカートリッジにおける接続口の部分拡大模式図であって、導入口と接続された状態を示し、

[図 2D]図 2Dは、図 2Cの接続口にお、て導入口と接続されて!、な!/、状態を示す部分拡大模式図であり、

[図 3]図 3は、上記第 1実施形態の燃料電池システムが装備された電子機器の模式斜視図であり、

[図 4]図 4は、本発明の第 2実施形態に力かるカートリッジの模式断面図であり、

[図 5]図 5は、本発明の第 3実施形態にカゝかる燃料電池システムの構成を示す模式斜視図であり、

[図 6]図 6は、本発明の第 3実施形態に力かるカートリッジの内部構造を示す模式断面図であり、

[図 7]図 7は、本発明の第 4実施形態に力かるカートリッジの内部構造を示す模式断面図であり、

[図 8]図 8は、本発明の第 5実施形態にカゝかる燃料電池システムの模式構成図であり

[図 9]図 9は、上記第 3実施形態の変形例に力かるカートリッジの内部構造を示す模式断面図であり、

[図 10]図 10は、上記第 3実施形態の別の変形例に力かるカートリッジの内部構造を示す模式断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0042] 本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

[0043] (第 1実施形態）

本発明の第 1の実施形態にかかる液体燃料収容容器を着脱可能に装備する燃料電池システムの模式的な構成を示す模式斜視図を図 1に示す。

[0044] 図 1に示すように、燃料電池システム 101は、供給される液体燃料の化学的ェネルギーを電気化学的に電気エネルギーに変換して発電を行なう燃料電池本体部の一例である発電モジュール 1と、発電モジュール 1に液体燃料を供給可能に収容する液体燃料収容容器の一例である液体燃料のカートリッジ 20とを備えている。また、発電モジュール 1は、その図示上面にカートリッジ 20を着脱可能に装備するカートリッジ装備部 12 (容器装備部の一例である）を備えており、さらにこのカートリッジ装備部 12 には、当該装備されたカートリッジ 20から発電モジュール 1内への液体燃料の導入口 11 (接続部の一例である）が設けられている。導入口 11は、その一端が開放され、かつ、その内部に液体燃料の供給のための通路が形成された管状部材により構成されており、上記開放された端部がカートリッジ 20内に挿入されることで、カートリッジ 2 0の収容されて、る液体燃料を発電モジュール 1へ供給することが可能となって!/、る

[0045] ここで、液体燃料のカートリッジ 20の内部構造を示す模式断面図として、横断面図を図 2Aに、縦断面図を図 2Bに示す。

[0046] 図 2A及び図 2Bに示すように、カートリッジ 20は、密閉された内部空間に液体燃料 23を収容する容器であって、上記内部空間を有する容器本体である液体燃料収容部 22と、この液体燃料収容部 22の全体を収容するケーシング 21とを備えている。さらに、ケーシング 21の内側と液体燃料収容部 22の外周面との間には、当該外周面の略全体に渡って設けられており、この空隙には、上記液体燃料と接触されることで当該接触部分が着色変化される着色剤 (液体燃料着色物質)の一例である粉末状の塩ィ匕コノレト 25が収容されており、当該空隙が着色剤収容部 24となっている。なお、カートリッジ 20において、発電モジュール 1の導入口 11に接続される部分である接続口 30には、塩ィ匕コバルト 25が配置されておらず、接続口 30の周囲近傍に塩ィ匕コバルト 25が配置されて!、る。

[0047] また、このような燃料電池システム 101をその電源として搭載された電子機器 50の模式斜視図を図 3に示す。液体燃料のカートリッジ 20は、電子機器 50、例えば携帯情報端末装置 (ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機等)のカートリッジ挿入部 51に合わせて、任意に形状を設定できる。

[0048] また、このようなカートリッジ 20を電子機器 50のカートリッジ揷入部 51に挿入して、カートリッジ 20の接続口 30を発電モジュール 1の導入口 11と接続することで、発電モジュール 1にて発電に必要な電気エネルギーを生成するために十分な供給量の液体燃料が、カートリッジ 20から供給することができる。また、このような接続を行なう前、及び当該接続を解除した後は、上記液体燃料の供給を行なうことはできない。

[0049] ここで、カートリッジ 20の接続口 30の構成を示す部分模式拡大図を図 2Cに示す。

図 2Cに示すように、ケーシング 21の開口部 21aを塞ぐように、弾性材料、例えばゴム部材 31が配置されている。また、このゴム部材 31の略中央付近には、ケーシング 21 の内外を貫通するような貫通通路 3 laが形成されている。また、この貫通通路 3 laは、接続口 30が導入口 11と非接続状態においては、ゴム部材 31の弾性力により閉止されるように構成されており、図 2Cに示すように、接続口 30が導入口 11に接続されることで、貫通通路 3 laが押し広げられて、両者の接続を行うことが可能となっている。なお、図 2Dに示すように、例えば、未使用のカートリッジ 20において、貫通通路 31 aを封止する封止シール 32が貼着された状態とすることで、貫通通路 31aよりの液体燃料の漏洩を確実に防止することができる。

[0050] また、本第 1実施形態においては、液体燃料 23としてメタノール (あるいはメタノール水溶液）が用いられ、燃料電池システム 101は、直接型メタノール燃料電池 (DMF C (Direct Methanol Fuel Cell) )となって！/、る。

[0051] ここで、このような燃料電池システムにおける発電原理について説明する。燃料電池システム 101においては、装備されたカートリッジ 20より発電モジュール 1ヘメタノールが供給され、発電モジュール 1にてメタノール力直接的にプロトンが取り出されることにより発電が行われる。

[0052] 具体的には、発電モジュール 1は、アノード (燃料極）、力ソード (空気極）、及び膜電極組立体とを備えている。発電モジュール 1において、アノードは、供給されるメタノールを酸ィ匕して、プロトンと電子を取り出す反応 (アノード反応）を行なう。当該取り出された電子は、アノードと力ソードとを電気的に接続する外部回路を通してアノードへ移動し、当該プロトンは、膜電極組立体を通して力ソードへ移動する。また、カソードは、外部から供給される酸素と、アノードより膜電極組立体を通して移動してきたプ口トンを、上記外部回路を通して流れてきた電子で還元して、水を生成する反応 (カソード反応）を行なう。このようにアノードにて酸化反応を、力ソードにて還元反応を夫々行な、、上記外部回路に電子を流すことで発電が行われる。

[0053] また、図 2A及び図 2Bに示すように、カートリッジ 20において、塩化コバルト 25を収納する着色剤収容部 24は、上述したように、液体燃料収容部 22とケーシング 21との隙間に、液体燃料収容部 22の外周部全体を覆う構造を成して構成されている。このように全体を覆う構造とすることにより、液体燃料収容部 22のあらゆる箇所力もの液体燃料 23の漏出に対して、液体燃料 23であるメタノールと塩ィ匕コバルト 25とが互いの接触により反応されて、漏出した液体燃料 23及び当該接触部分を着色変化させることができる。 [0054] ここで着色剤として用いる塩ィ匕コバルト 25は溶媒によってその色彩が変化するとヽう特性を有しており、溶媒が水である場合、すなわち塩ィ匕コバルト水溶液はピンク色に着色され、溶媒カ^タノールである場合、すなわち塩ィ匕コバルトのメタノール溶液は赤色に着色される。

[0055] このような塩ィ匕コバルト 25の性質を用いることにより、液体燃料 23であるメタノールが液体燃料収容部 22より漏出した際に、塩ィ匕コバルト 25と反応することで、無色透明の液体燃料 23が赤色に着色されることになる。なお、本第 1実施形態においては、漏出したメタノールの着色剤として塩ィ匕コバルト 25を用いる場合について説明する 1S 着色剤はこのような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、例えば、水性着色インク等を上記着色剤として用いることもでき、漏出した液体燃料 23と接触されることにより、漏出した液体燃料 23を着色する機能を有するものであれば、着色剤として用いることができる。ただし、このような着色剤の選択にあたつては、上記接触による着色変化の際の安全性について考慮する必要がある。

[0056] また、図 2A及び図 3に示すように、液体燃料収容部 22から液体燃料 23が漏出した結果、液体燃料 23が着色されたことを確認するために、カートリッジ 20の外装であるケーシング 21に視認窓の一例である透明部 28が設けられており、さらに、カートリツジ 20を挿入して用いる電子機器 50の外装には、当該挿入状態のカートリッジ 20の透明部 28の設置位置と合致する位置に装置側視認窓の一例である透明部 60が設けられている。このように夫々の透明部 28及び 60が設けられていることにより、カートリッジ 20を挿入した状態で、電子機器 50の透明部 60よりカートリッジ 20の透明部 28 を通して、着色剤収容部 24内の塩ィ匕コノレト 25が着色変化されているかどうかを視覚的に検出することができる。

[0057] その結果、液体燃料収容部 22から液体燃料 23が漏出した場合には、漏出した液体燃料 23が着色剤収容部 24に浸入して、塩化コバルト 25と接触されて赤色に着色されるため、透明部 28及び 60を通じて、着色変化を視認することで、液体燃料 23の漏出を検出することができる。このような場合には、そのまま電子機器 50の使用を続けると漏電や電気部品の劣化、接触不良等の故障を引き起こしかねないため、電子機器 50の使用を中止するとともに、カートリッジ 20の交換が必要であることを知らせることができる。

[0058] なお、本第 1実施形態においては、塩ィ匕コノレト 25と着色剤収容部 24とにより、液体燃料 23の漏出の検出 (視覚的な観察による検出)を行なう漏出検出部が構成されている。

[0059] なお、本第 1実施形態においては、カートリッジ 20におけるケーシング 21の一部に着色剤収容部 24に収容されている塩ィ匕コバルト 25の色彩を視認可能な透明部 28 が設けられている場合について説明したが、このような場合に代えて、透明部 28がケ一シング 21の略全周に渡って備えられているような場合、あるいは、ケーシング 21自体が、透明材料に形成され、その内部を視認可能とされているような場合であってもよい。このような場合にあっては、着色剤収容部 24に収容されている塩ィ匕コノレト 25 の色彩状態をあらゆる位置においても視認することができ、より微小な漏出であっても迅速かつ容易な検出を行なうことができる。なお、上述のように、ケーシング 21の一部に透明部 28を設けるような場合には、より漏出の可能性が高い位置に設置することが効果的である。

[0060] また、上述の説明においては、カートリッジ 20における着色剤収容部 24に粉末状の塩ィ匕コノレト 25が収容されているような場合について説明した力このような場合に代えて、上記着色剤として、塩ィ匕コバルト水溶液を収容させるような場合であってもよい。このような塩ィ匕コノレト水溶液は、ピンク色の色彩を有しており、液体燃料 23であるメタノールと反応されることにより、赤色に着色変化されるという特性を有している

[0061] そのため、液体燃料収容部 22から液体燃料 23が漏出された場合には、漏出した液体燃料 23及び塩化コバルト水溶液が赤色に着色変化され、当該着色変化を視覚的に認識することができ、さらに、カートリッジ 20のケーシング 21から塩ィ匕コノレト水溶液自体が漏出された場合には、塩ィ匕コバルト水溶液がピンク色であることにより、その漏出を迅速かつ容易に検出することができる。また、このように色彩の相違することで、漏出した液体を容易に識別することができる。

[0062] 特に、漏出された液体燃料 23が微量である場合には、粉末状の塩化コバルト 25では、視認のために充分な着色変化が起こらないような場合も考えられるが、着色剤として既にピンク色の塩ィ匕コノレト水溶液を用いることにより、微量の液体燃料 23が漏出されるような場合であって、充分な色彩変化が起こらないような場合であっても、力ートリッジ 20から漏出されるピンク色の液体、すなわち塩ィ匕コバルト水溶液を、確実かつ容易に視認することができる。従って、微量な漏出であっても、確実に検出することができる。

[0063] なお、予め、液体燃料 23自体を着色しておくことでも、その漏出を検出することができるが、燃料電池にぉ、て用いられて、る電解質膜へ着色された液体燃料が継続的に供給されることは、当該電解質膜の機能及び特性を阻害する可能性があり、好ましくない。また、液体の漏出を嫌う電子機器 50においては、カートリッジ 20から液体が漏出される前に、その漏出を迅速に検出できることが好ましい。このような観点からも、液体燃料 23自体は無色透明な状態で収容され、漏洩が生じて初めて着色変化され、さらに、カートリッジ 20が液体燃料 23を収容する液体燃料収容部 22と、ケーシング 21というように 2重構造とされ、カートリッジ 20の外部への液体の漏出の可能性が低減されて、ると、う構成力より効果的なものであると、うことができる。

[0064] また、液体燃料収容部 22の外周部全体を略覆うように塩ィ匕コバルト 25が配置されているような場合について説明した力このような場合に代えて、上記外周部の一部にのみ塩化コバルト 25が配置されて!、るような場合であってもよ、。カートリッジ 20の構造的な特徴によっては、液体燃料が漏出されやすい箇所がある場合もあり、このような場合にあっては、当該部分にのみ塩ィ匕コバルト 25を配置することで、漏出を有効に検出することができる力である。

[0065] また、図 3に示す電子機器 50において、この電子機器 50の駆動により発生された熱力カートリッジ挿入部 51に挿入された状態のカートリッジ 20に対して伝熱されるように、当該カートリッジ挿入部 51の配置が決定されるような場合であってもよい。

[0066] このように電子機器 50においてカートリッジ挿入部 51の配置が決定されることで、上記発生された熱を積極的にカートリッジ 20に伝熱させることができ、着色剤収容部 24に収容されて、る塩ィ匕コバルト 25 (あるいは液体燃料収容部 22に収容されて、る液体燃料 23)の温度を高めることができる。このように塩ィ匕コバルト 25の温度を高めた状態で保持しておくことで、例えば、液体燃料 23の漏出が発生した場合に、液体燃料 23であるメタノールと塩ィ匕コバルト 25との反応を、通常温度の場合に比して促進させることができ、当該反応による色彩変化を顕著なものとすることができる。従つて、僅かな量の液体燃料の漏出が発生するような場合であっても、上記色彩変化を顕著なものとすることで、当該漏出の検出を行うことができる。なお、最も温度が高い箇所、又は、反応が促進されるために十分な温度が得られる箇所に、当該カートリツジ揷入部の配置が決定されることがより好ま、。

[0067] また、メタノールは、引火性を有するだけでなぐ人体に対する毒性をも有して、るとともに、吸入や皮膚への暴露等により容易に吸収され易ヽとヽぅ特性を有してヽる。そのため、保管や取り扱いには十分な注意が必要である。これに対して、塩化コバルトはシリカゲルの市販品に使用されており、このシリカゲルは安全無害な乾燥剤として用いられており、さらに食品添加物としても認められおり、なめる程度では基本的に人体に害はない物質である。従って、メタノールの漏洩を検出するための塩ィ匕コバルトが、もし漏出するような場合が生じても、メタノールが漏出するような場合と比して安全である。

[0068] (第 2実施形態）

なお、本発明は上記第 1実施形態に限定されるものではなぐその他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第 2の実施形態にカゝかる液体燃料収容容器の一例であるカートリッジ 70の内部構造を示す模式断面図を図 4に示す。なお、本第 2実施形態のカートリッジ 70は、上記第 1実施形態の燃料電池システム 101においても使用することができるものであり、上記第 1実施形態と同様な構成部分については、その説明を省略するものとする。

[0069] 図 4に示すように、カートリッジ 70は、液体燃料収容部 22の外周部とケーシング 21 のとの間の空隙である着色剤収容部 24に、粉末状の塩ィ匕コバルト 25ではなぐ塩ィ匕コバルト紙 26が配置されて!、る。

[0070] ここで用いて!/、る塩化コバルト紙 26は、外側をポリエチレンでラミネートすることで防水性を向上して、る。ポリエチレンは一般的に牛乳パックに用いられて、る紙の両面にラミネートされており、水素と炭素だけからできている安全な素材で、防水性に優れている。ポリエチレンを塩ィ匕コバルト紙 26の外側にラミネートすることにより、液体燃料収容部 22から漏出した液体燃料 23が、塩ィ匕コバルト紙 26の内側力も浸透することで塩ィ匕コバルト紙 26は赤色に着色され、さらに、塩ィ匕コバルト紙 26の外側は防水性に優れて、るため、液体燃料収容部 22から漏出した液体燃料 23がカートリッジ 20の外部に漏出するのを防ぐことができる。

[0071] このように、外側をポリエチレンでラミネートした塩ィ匕コバルト紙 26を着色剤として用いることで、塩ィ匕コバルト紙 26の色彩変化状態に基づいて、液体燃料収容部 22から液体燃料 23が漏出したことが検出することができる。さらに、液体燃料 23のカートリツジ 20の外部への漏出を抑制することができる。

[0072] (第 3実施形態）

次に、本発明の第 3の実施形態に力かる液体燃料収容容器の一例であるカートリツジ 80を着脱可能に装備する燃料電池システム 111の構成を示す模式斜視図を図 5 に示す。また、カートリッジ 80の内部構成を示す模式断面図を図 6に示す。

[0073] 本第 3実施形態の燃料電池システム 111は、上記第 1実施形態の燃料電池システム 101とは、発電による生成物（あるいは排出物）である水を、カートリッジ 80に回収させる構成を有している点において異なっている。具体的には、図 5に示すように、燃料電池システム 111が備える発電モジュール 91は、液体燃料の導入口 11の他に、水の排出口 92を備えている。さらに、カートリッジ 80は、この発電モジュール 91と着脱可能であり、図 6に示すように、液体燃料収容部 82に隣接して配置され、発電モジユール 91の水の排出口 92と解除可能に接続されて、水 87を回収して収容する生成物収容部 86を備えている。また、液体燃料収容部 82及び生成物収容部 86は、共にケーシング 81の内側に収容されており、さらに、液体燃料収容部 82及び生成物収容部 86の外周部とケーシング 81との間の空隙には、粉末状の塩ィ匕コバルト 25が上記外周部全体を覆うように配置されている。なお、上記空隙が塩ィ匕コノレト 25を収容する着色剤収容部 85となって、る。

[0074] このような構成を有するカートリッジ 80においては、液体燃料収容部 82から漏出した液体燃料 23、又は生成物収納部 86から漏出した水 87を、着色剤収容部 84に充填されている塩化コバルト 25と接触させることで、着色変化させることができる。具体的には、液体燃料 23であるメタノールが塩ィ匕コノレト 25と反応することで、メタノールを無色力も赤色に着色することができる。また、水 87と塩ィ匕コバルト 25とが反応することで、水を無色力もピンクに着色することができる。このように、塩ィ匕コバルト 25が液体燃料 23であるメタノールと反応した場合と、塩ィ匕コバルト 25が水 32と反応した場合とで、着色する色が異なるため、カートリッジ 80から漏出した液体を、その色彩により判別することができる。また、このように漏出した液体の種類が識別できることは、引火性及び有毒性を有するメタノールと、両者を有さな、水との漏出処理対策が異なることもあるため、適切な処置の実施のためには効果的なものとなる。

[0075] 特に、このような燃料電池システム 111が電源として搭載される電子機器においては、液体燃料 23に加えて、発電により生成される水が漏出するような場合であっても、漏電や接触不良等を引き起こすこととなるため、このような液体の漏出対策が施されたカートリッジ 80への水の回収は効果的なものとなる。

[0076] また、上述のようなカートリッジ 80の構成に代えて、水の排出口 92を通して生成物収容部 86に回収される水 87の一部を、着色剤収容部 84に導入することで、着色剤収容部 84に収容されている粉末状の塩化コバルト 25を、ピンク色に着色された塩ィ匕コバルト水溶液とするような構成が採用されるような場合であってもよい。このように塩ィ匕コバルト水溶液が着色剤として用いられることで、上記第 1実施形態において述べたような微小な漏出に対しても確実に検出することができるという効果を得ることができる。さらにカ卩えて、カートリッジ 80を燃料電池システム 111に装備させる前は、カートリッジ 80には粉末状の塩ィ匕コバルト 25が収容されており、カートリッジ 80が装備されて初めて塩ィ匕コバルト水溶液とされるため、カートリッジ 80の搬送時に塩ィ匕コノレト 2 5の漏出の危険性をより低減することができる。

[0077] 具体的な構成 (第 3実施形態の変形例の構成)としては、図 9の模式断面図に示すカートリッジ 180のように、着色剤収容部 184と生成物収容部 186とを一体的な構造として、水の排出口 92を通して生成物収容部 186に回収される水 87を、そのまま一体的な構造とされた着色剤収容部 184に導入されるような構成を採用することができる。また、図 10の模式断面図に示すカートリッジ 280のように、生成物収容部 286と着色剤収容部 284との間に、液体である生成された水 87を通過可能であって、固体である粉末状の塩ィ匕コバルト 25を通過させない膜 (例えば、ろ紙） 288を設けるような構成を採用することもできる。

[0078] (第 4実施形態）

次に、本発明の第 4の実施形態に力かる液体燃料収容容器の一例であるカートリツジ 120の内部構成を示す模式断面図を図 7に示す。

[0079] 図 7に示すように、カートリッジ 120は、液体燃料収容部 22と、この液体燃料収容部 22の外周部とケーシング 21との間の空隙に形成された着色剤収容部 127とを備えている。着色剤収容部 127には、その内側に、着色剤である塩ィ匕コバルト 25が収容されており、さらにその外側には、液体燃料 23を吸収して保持可能な吸収体 128が配置されている。

[0080] 吸収体 128は、例えば、紙おむつ等で一般に用いられているポリアクリル酸ソーダにより形成されている。吸水性や保水力を向上させるためにできた合成高分子が、吸水性ポリマーや高分子吸収体であり、これは大きな分子の中に親水性の部分をたくさん持たせて吸水性を上げている。最も一般的なものが、多数のアクリル酸の分子を反応で繋ぎ高分子としたもので、ポリアクリル酸ソーダである。これは水を吸収する前は白い粉末であるが、水を加えることで柔らかな透明状態とすることができ、その重量よりも約 500倍もの水を吸収して保持することができる。

[0081] また、最も液漏れが発生する確率の高い発電モジュール 1とカートリッジ 120との接続部や、液体燃料の導入口 11近傍に吸収体 128を設けることで、カートリッジ 120の外部への液体燃料の漏出を極力低減することができる。

[0082] このようなカートリッジ 120は有害なメタノール力も生成される液体燃料 23を、漏出しないように吸収体 128に吸収させる構成となっている力吸収体 128は単に漏出した液体燃料 23を吸収するだけであり、ポリアクリル酸ソーダカもなる吸収体 128は液体燃料 23を吸収することで固化され、その中にメタノール水溶液が保持されることとなる。

[0083] 従って、吸収体 128により漏出したメタノールを固化させて保持したとしても、無害化はされておらず、カートリッジ 120を交換しない限りはそのまま存在し続けることになる。そのため、カートリッジ 120が破損し、吸収体 128が外部に漏出すると、人体や環境に影響を及ぼす可能性は否定できな、。 [0084] そのため、漏出した際に液体燃料 23を塩ィ匕コノレト 25により着色することにより、着色した液体燃料 23を吸収体 128が吸収することで、吸収体 128を着色する。この吸収体 128の色彩の変化、又は漏出した液体燃料 23の色彩の変化により、液体燃料 23の漏出を早期に確認することができ、安全面や環境面で優れたカートリッジ 12 0を提供することができる。

[0085] なお、吸収体 128は、液体燃料収容部 22の外周部における全面に設けられるような場合に代えて、液体燃料収容部 22において、より漏出の可能性が高い位置に部分的に配置するような場合であってもよい。特に、良好な携帯性の実現のために、小型化、薄型化が要求されるカートリッジ 120においては、上述のように部分的に吸収体 128を配置することで、漏出した液体燃料の吸収保持機能を備えさせながら、小型化、薄型化を図ることができるからである。

[0086] (第 5実施形態）

次に、本発明の第 5の実施形態に力かる液体燃料収容容器の一例であるカートリツジ 140を着脱可能に装備する燃料電池システム 131の構成を示す模式図 (カートリツジ 140については、内部構造を示す模式断面図）を図 8に示す。

[0087] 図 8に示すように、カートリッジ 140は、液体燃料収容部 22、粉末状の塩化コバルト 25を収容する着色剤収納部 24、及び吸収体 128を有している。また、燃料電池システム 131は、携帯情報端末装置等の電子機器 150に搭載されており、燃料電池システム 131には、カートリッジ 140が着脱可能に装備されるカートリッジ装備部 151が備えられており、さらにこのカートリッジ装備部 151において、カートリッジ 140と接続される液体燃料の導入口 11の周囲には、塩ィ匕コバルト 25が配置されており、さらに力ートリッジ装備部 151におけるカートリッジ 140が配置される部分には吸収体 128が配置されている。

[0088] このような構成の燃料電池システム 131においては、カートリッジ 140を電子機器 1 50のカートリッジ装備部 151から着脱する場合に、接続部、すなわち、導入口 11からの液体燃料 23の漏出が起こる可能性がある。その際は、電子機器 150のカートリッジ装備部 151において、カートリッジ 20との接続部近傍に設けた塩ィ匕コノレト 25により漏出した液体燃料 23を着色することで、視覚的に検出可能とさせることができる。さらには、漏出した液体燃料 23を、電子機器 150のカートリッジ装備部 151に設けた吸収体 128により吸収することで、漏出した液体燃料が拡散されることを抑制することができる。電子機器 150のカートリッジ収容部 151に設けた吸収体 128は、カートリッジ 140の液体燃料収容部 22内の液体燃料 23が満充填の場合でも、十分吸収可能な量を配することで、電子機器 150の外部への液体燃料 23の漏出を防止することができる。

[0089] なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより

、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

[0090] 本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとつては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

[0091] 2004年 5月 11曰に出願された曰本国特許出願 No. 2004— 140651号の明細書

、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。

産業上の利用可能性

[0092] 本発明は、液体燃料の持つ化学的エネルギーを電気化学的に電気的エネルギーに変換することで発電を行なう燃料電池システムにおヽて、収容された液体燃料の漏洩を視覚的に迅速かつ容易に発見することができ、このような燃料電池システムが用いられる電子機器等の当該漏洩に起因する故障等の発生を回避することができる点において有用である。また、このような漏出の早期発見により適切な処置を施すことで、環境への影響を低減することができ、環境面、安全性の面で有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 燃料電池システムにて発電に使用される液体燃料が、当該システムに供給可能に収容される液体燃料収容部と、

上記液体燃料収容部の外周部の少なくとも一部に配置され、当該液体燃料収容部より漏出される上記液体燃料と接触することで、当該液体燃料を着色変化させる着色剤とを備える液体燃料収容容器。

[2] 上記着色剤は、上記液体燃料収容部の外周部全体を略覆うように配置される請求項 1に記載の液体燃料収容容器。

[3] 上記液体燃料収容部が、上記収容される液体燃料を供給可能に上記燃料電池システムにおける燃料電池本体と接続される接続部を備え、

上記着色剤は、上記液体燃料収容部の外周部における上記接続部の近傍に配置されてヽる請求項 1に記載の液体燃料収容容器。

[4] 上記着色剤を上記液体燃料収用部の外周部に配置させた状態で収容する着色剤収容部を備える請求項 1に記載の液体燃料収容容器。

[5] 上記液体燃料はメタノールであって、上記着色剤は固層の塩ィ匕コバルトを含んで形成される請求項 1に記載の液体燃料収容容器。

[6] 上記液体燃料はメタノールであって、上記着色剤は、塩ィ匕コバルト水溶液である請求項 4に記載の液体燃料収容容器。

[7] 上記着色剤収容部は、上記液体燃料収容部に収容される上記液体燃料を供給可能に当該液体燃料収容部と接続された上記燃料電池システムにおける発電により生成される水の一部を導入可能に構成され、

当該着色剤収容部内に導入される上記水と、上記収容される固層の塩ィヒコバルトとにより、上記塩化コバルト水溶液が生成される請求項 6に記載の液体燃料収容容

[8] 上記燃料電池システムにおける発電により生成される水を、回収して収容する生成物収容部をさらに備え、

上記着色剤を上記液体燃料収容部及び上記生成物収容部の外周部に配置して備え、上記液体燃料の漏出と上記水の漏出とを、上記着色剤によって着色された色彩の相違により識別可能に検出する請求項 1に記載の液体燃料収容容器。

[9] 上記着色剤収容部は、上記着色剤の色彩状態を、その外部から視認可能とする視認窓を備える請求項 4に記載の液体燃料収容容器。

[10] 上記着色剤収容部は、上記液体燃料収容部から漏出された上記液体燃料を吸収して保持する吸収体をさらに備える請求項 4に記載の液体燃料収容容器。

[11] 請求項 1から 10のいずれ力 1つに記載の上記液体燃料収容容器が着脱可能に装備される容器装備部と、

上記容器装備部に装備された当該液体燃料収容容器から供給される上記液体燃料を用いて発電を行なう燃料電池本体とを備える燃料電池システム。

[12] 請求項 9に記載の上記液体燃料収容容器が着脱可能に装備される容器装備部と

、上記容器装備部に装備された上記液体燃料収容容器から供給される上記液体燃料を用いて発電を行なう燃料電池本体とを有する燃料電池システムを電源として備える携帯用情報端末装置であって、

当該端末装置の外装において、上記容器装備部に装備された状態の上記液体燃料収容容器における上記視認窓と重なる位置に、当該視認窓を通じて、上記着色剤の色彩状態を認識可能な装置側視認窓を備える携帯用情報端末装置。