JP5028982B2 - 容器、発電装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、液体等を収容した容器、その容器を備えた発電装置及びその発電装置を備えた電子機器に関する。

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・開発も盛んにおこなわれている。

燃料電池は、電解質膜を燃料極と酸素極との間に挟持したものである。燃料にはメタノール等の液体燃料が用いられ、その液体燃料が燃料電池の燃料極に直接供給されるか、又は一旦液体燃料から水素が生成され、生成された水素が燃料電池の燃料極に供給される。そのため、燃料電池を電子機器の電源として用いる場合、液体燃料を貯留するカートリッジ式の燃料容器が必要である。液体燃料を貯留する燃料容器として例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された燃料容器においては、燃料収納タンク部（２２）と水タンク部（２４）との間に樹脂体（２８）が介在しており、水タンク部に気体が送り込まれると、樹脂体に水が吸収されて、樹脂体が膨張する。樹脂体の膨張の結果、燃料収納タンク部内の燃料が樹脂体によって燃料容器の外へ押し出され、その燃料が燃料電池へと供給される。
特開２００３−３０８８７１号公報

ところで、燃料電池において電気エネルギーが生成されるときには、副生成物として水も生成される。副生された水は外部に排出されることになるが、排出された水が結露して、機器等に悪影響を与えることがある。そのため、副生された水を燃料容器に回収することも考えられるが、水回収用の空間を燃料容器に予め準備しておかなければならず、その結果、燃料の搭載量が減ってしまう。

そこで、本発明は、燃料の効率的に搭載できる容器を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、中空を有した容器本体と、前記容器本体の一端面から他端面にかけて前記容器本体内に配列されることにより前記容器本体の中空を三つの領域に区分けし、前記容器本体の一端面及び他端面に向けて移動可能とされた二つの仕切体と、を備え、前記三つの領域は、水を含む液体が充填された領域と、液体燃料を含む液体が充填された領域と、空気を含む気体が充填された領域であることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の容器において、前記二つの仕切体のうちの少なくとも一つには、前記仕切体により区分けされた領域を連通するように前記仕切体を貫通する貫通孔が設けられていることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の容器において、前記仕切体の少なくとも一つには、当該仕切体により区分けされた領域を連通するように前記仕切体を貫通する管材が設けられ、前記管材は、前記容器本体の一端面に設けられた孔と、可撓性チューブを介して連結されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の容器において、前記管材が貫通した仕切体が定形であることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の何れか一項に記載の容器において、前記仕切体と前記容器本体の内面との間の隙間に不定形の充填材が充填されていることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５の何れか一項に記載の容器において、前記二つの仕切体のうち、前記容器本体の一端面側の仕切体を管材が貫通し、前記管材の両端部のうち前記容器本体の一端面側の端部に可撓性チューブの一端部が接続され、前記可撓性チューブの他端部が前記容器本体の一端面を貫通した孔に接続されていることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６の何れか一項に記載の容器において、前記容器本体の一端面に複数の孔が設けられていることを特徴とする。
請求項８に係る発明は、請求項１乃至７の何れか一項に記載の容器において、前記容器本体の他端面に孔が設けられていることを特徴とする。
請求項９に係る発明は、発電装置であって、請求項１乃至８の何れか一項に記載の容器を備え、前記容器から供給された液体燃料と水とにより発電を行うことを特徴とする。
請求項１０に係る発明は、電子機器であって、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。

本発明によれば、容器本体の中空が移動可能な複数の仕切体によって複数の領域に区分けされているので、複数の種類の流体をこれらの領域に効率よく区分けすることができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

＜第一の実施の形態＞
図１は、液体容器１を示した断面図である。
この液体容器１の本体２は変形しにくい剛性のある箱体であり、容器本体２の内部に中空が設けられている。容器本体２の中空は柱体の空間である。

容器本体２の一端面２１を第一通液孔２３及び第二通液孔２４が貫通し、容器本体２の内外が第一通液孔２３及び第二通液孔２４を介して通じている。一端面２１とは反対側の端面２２を通気孔２５が貫通し、容器本体２の内外が通気孔２５を介して通じている。一端面２１及び反対側の端面２２の間の側壁面に垂直な断面における中空の断面積が容器本体２の一端面２１から他端面２２にかけて一様である。その断面における中空の断面形状は円形であってもよく、矩形等の多角形であってもよい。

第一通液孔２３及び第二通液孔２４にはそれぞれ逆止弁が嵌め込まれ、第一通液孔２３や第二通液孔２４を通じて容器本体２内から外へ向かった流体の流れが逆止弁によって阻止される。逆止弁としては、弾性的に変形し得る材料（例えば、ゴム弾性材料）をダックビル状に形成したダックビル弁であり、そのダックビル状の先端を容器本体２内側に向けた状態で第一通液孔２３及び第二通液孔２４に嵌め込まれている。

容器本体２内において、無定形の第二仕切体３１が一端面２１と他端面２２との間に配置され、板状固形の第一仕切体３２が一端面２１と第二仕切体３１との間に配置され、一端面２１から他端面２２にかけて第一仕切体３２、第二仕切体３１が配列されている。そして、容器本体２内の空間が、第二仕切体３１と第一仕切体３２によって一端面２１から他端面２２にかけて三つの領域に区切られている。

また、第一仕切体３２には無定形の充填材３３が塗布されている。第一仕切体３２と容器本体２の側壁内面との間の隙間に充填材３３が充填され、第一仕切体３２及び充填材３３が第一仕切体３２の前後を完全に仕切った構造になっている。また、充填材３３は、第一仕切体３２が容器本体２の側壁内面に沿って移動する際の潤滑剤として機能する。

第一仕切体３２には管材３４が取り付けられ、この管材３４が第一仕切体３２の一方の面から他方の面に貫通している。これにより管材３４内の貫通孔３５が第一仕切体３２に形成され、第一仕切体３２によって仕切られた２つの領域が管材３４内の貫通孔３５により連通している。管材３４の両端が第一仕切体３２の表面から突出しているので、第一仕切体３２に塗布された充填材３３が管材３４内に入り込まないようになっている。管材３４の端部（一端面２１寄りの端部）が可撓性チューブ４１の一方の端部に接続され、可撓性チューブ４１の他方の端部が第二通液孔２４に接続されている。可撓性チューブ４１の内部は中空になっており、第二仕切体３１と第一仕切体３２の間の空間と、第二通液孔２４とが可撓性チューブ４１及び管材３４によって連通している。

第二仕切体３１と第一仕切体３２との間の領域には流体である第一液体９８が充填され、第一仕切体３２と一端面２１との間の領域には流体である第二液体９９が充填されている。第一仕切体３２は、第一液体９８と第二液体９９とが混合しないように仕切る。また、第一仕切体３２は、容器本体２内の第二液体９９の減少・増加に伴い、一端面２１側や他端面２２側へ移動可能となっている。そのため、容器本体２内における第一仕切体３２の位置が可変となっている。このため第一液体９８と第二液体９９は異なるものであることが好ましいが同じものであっても良い。第二仕切体３１は、第一液体９８や第二液体９９の増減によって、第一液体９８を密閉した状態で一端面２１側や他端面２２側へ移動可能となっている。第一仕切体３２は、第二液体９９の増減により第一液体９８及び第二液体９９を密閉した状態で一端面２１や他端面２２へ移動可能となっている。そのため、容器本体２内における第二仕切体３１の位置が可変となっている。

第二仕切体３１は第一液体９８に対して親和性の低い液体、ゾル、ゲル等であり、更に望ましくは第一液体９８よりも粘性の高く且つ第一液体９８に対して不溶性の高粘性液体である。更に、好ましくは、第二仕切体３１は、ずれ速度が増大すると見かけの粘度が減少する性質を有している構造粘性流体（異常粘性流体）が良い。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第二仕切体３１として用いることができる。

第一仕切体３２に塗布された充填材３３は第一液体９８及び第二液体９９に対して親和性の低い液体、ゾル、ゲル等であり、更に望ましくは第一液体９８及び第二液体９９よりも粘性の高く且つ第一液体９８及び第二液体９９に対して不溶性の高粘性液体である。更に、好ましくは、充填材３３は、ずれ応力（又は、ずれ速度）が増大すると見かけの応力が減少する構造粘性流体（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充填材３３として用いることができる。

なお、無定形の第二仕切体３１の代わりに、第一仕切体３２のような定形の仕切体と、その定形仕切体に塗布された無定形の充填材との組み合わせを用いても良い。

この液体容器１を用いて第一液体９８や第二液体９９の取り込み或いは排出する場合には、吸液芯（例えば、セラミック多孔質体、繊維材料、不織布、スポンジを芯状にしたもの。）又は管材を第一通液孔２３に挿入するとともに、吸液芯又は管材を第二通液孔２４に挿入する。これにより、通液孔２３，２４に嵌め込まれた逆止弁が開く。

そして、ポンプ等の送液力によって第二液体９９が第一通液孔２３を通じて容器本体２の外部に送られると、容器本体２内の第二液体９９の量が減っていく。このとき、第二液体９９の減っていった容積に応じた空気（流体）が通気孔２５から容器本体２内に取り込まれていき、第二仕切体３１の後ろに位置する空間の圧力は維持されるので、第二液体９９と第一仕切体３２及び充填材３３との間の界面が負圧になり、第一仕切体３２及び充填材３３が一端面２１に向かって引っ張られるように移動する。それに伴い、第一仕切体３２及び充填材３３と第一液体９８との界面、並びに第一液体９８と第二仕切体３１との界面においても負圧になるので、第一液体９８及び第二仕切体３１も一端面２１に向かって移動する。逆に、ポンプ等の送液力によって液体が第一通液孔２３を通じて容器本体２内に送られると、容器本体２内の第二液体９９の量が増えていき、第一仕切体３２及び充填材３３が他端面２２に向かって移動する。それに伴い、第一液体９８及び第二仕切体３１も他端面２２に向かって移動し、第二液体９９の増加していった容積に応じた空気が通気孔２５から容器本体２外へ排気される。

また、ポンプ等の送液力によって第一液体９８が管材３４、可撓性チューブ４１及び第二通液孔２４を通じて容器本体２の外部に送られると、容器本体２内の第一液体９８の量が減っていき、第一液体９８の減っていった容積に応じた空気が通気孔２５から容器本体２内に取り込まれていき、負圧により第二仕切体３１が一端面２１に向かって移動する。逆に、ポンプ等の送液力によって液体が第二通液孔２４、可撓性チューブ４１及び管材３４を通じて容器本体２内に送られると、容器本体２内の第一液体９８の量が増えていき、第一液体９８の増加していった容積に応じた空気が通気孔２５から容器本体２外へ排気され、第二仕切体３１が他端面２２に向かって移動する。

容器本体２内での第一液体９８の増減と容器本体２内での第二液体９９の増減は同時に行われても良いし、別々に行われても良い。第一液体９８が増えつつ、第二液体９９が減少すると、液体容器１の状態が図１、図２、図３の順に変化していく。逆に、第二液体９９が増えつつ、第一液体９８が減少すると、液体容器１の状態が図３、図２、図１の順に変化していく。

第一液体９８と第二液体９９の総量が減っていき、第二仕切体３１が一端面２１に向かって移動すると、容器本体２の外の空気が通気孔２５を通じて容器本体２内に流入する。一方、第一液体９８と第二液体９９の総量が増えていき、第二仕切体３１が他端面２２に向かって移動すると、他端面２２と第二仕切体３１との間の空気が通気孔２５を通って容器本体２の外へ排出される。第一液体９８と第二液体９９の総量が変わらず、第一液体９８や第二液体９９の増減が行われると、第二仕切体３１の位置が変わらず、第一仕切体３２及び充填材３３が移動する。

可撓性チューブ４１が可撓性であるので、第一仕切体３２及び充填材３３が一端面２１へと移動すると、第二液体９９内で可撓性チューブ４１が撓み、第一仕切体３２及び充填材３３が他端面２２へと移動するにしたがい、可撓性チューブ４１が徐々に張られていく。

第一液体９８と第二液体９９が増減するものとしたが、第一液体９８と第二液体９９の一方又は両方が減るだけでも良いし、第一液体９８と第二液体９９の一方又は両方が増えるだけでも良い。

本実施形態によれば、容器本体２の中空が第二仕切体３１及び第一仕切体３２によって三つの領域に区分けされ、第二仕切体３１及び第一仕切体３２が移動可能とされているので、これら三つの領域に個別に第一液体９８、第二液体９９、空気を回収したり、三つの領域から個別に第一液体９８、第二液体９９、空気を供給したりすることができる。

そして、例えば、初期段階で第二仕切体３１を他端面２２寄りに位置させ、第一仕切体３２も他端面２２寄りに位置させると、初期の第一液体９８の貯留量を少なくとることができ、初期の第二液体９９の貯留量を多くとることができる。この場合、第二液体９９の消費に伴う空き容量分を第一液体９８を回収するために用いることができ、第一液体９８の最終的に回収される量に応じた容積を容器本体２内に事前に設ける必要がない。

一方、初期段階で第二仕切体３１を他端面２２寄りに位置させ、第一仕切体３２を一端面２１寄りに位置させると、初期の第一液体９８の貯留量を多くとることができ、初期の第二液体９９の貯留量を少なくとることができる。この場合、第一液体９８の消費に伴う空き容量分を第二液体９９を回収するために用いることができ、第二液体９９の回収のための領域を事前に設ける必要がない。

なお、可撓性チューブ４１を図４（ａ）の平面図に示すようなものにしても良い。図４（ａ）の可撓性チューブ４１は、板状のゴム弾性体４２の内部に葛折り状の流路４３を形成し、互い違いに切り込み４４を入れたものである。ゴム弾性体４２の一面には、流路４３の一端に対応した位置に垂直な穴４５が形成され、流路４３の一端の穴４５が第二通液孔２４に接続されている。ゴム弾性体４２の前記一面の反対側の面には、流路４３の他端に対応した位置に垂直な穴４６が形成され、流路４３の他端の穴４６が管材３４に接続して、可撓性チューブ４１を広げると、図４（ｂ）に示すようになる。第二液体９９がなくなって、第一仕切体３２が一端面２１に近づくと、可撓性チューブ４１が板状になり、第一仕切体３２と一端面２１との間で可撓性チューブ４１が部分的に重なることがないので可撓性チューブ４１が絡みにくくなる。
このような構造の液体容器１は、一端面２１に第一通液孔２３及び第二通液孔２４を設けたので、第一液体９８及び第二液体９９の取り込みや回収する燃料電池システム等を含む電子機器に、一端面２１だけを嵌合するだけで正常に動作することができる。

＜第二の実施の形態＞
上記実施形態では、第二仕切体３１と第一仕切体３２の間に第一液体９８が充填され、第一仕切体３２と一端面２１との間に第二液体９９が充填され、第二仕切体３１と他端面２２との間に空気が存するものとしたが、これに限るものではない。

例えば、図５の断面図に示した液体容器１０１のようにしても良い。ここで、図５に示された液体容器１０１と、図１に示された液体容器１との間で互いに対応する構成要素には下二桁共通数字の符号を付す。

図５に示すように、第一仕切体１３２と一端面１２１との間には第一液体９８が充填され、第二仕切体１３１と他端面１２２との間には第二液体９９が充填されている。そのため、第二仕切体１３１は、液体９９の増減によって、第二液体９９を密閉した状態で一端面１２１や他端面１２２へ移動可能となっている。第一仕切体１３２は、第二液体９９の増減によって、液体９８を密閉した状態で一端面１２１や他端面１２２へ移動可能となっている。

充填材１３３は、第一液体９８に対して親和性の低い液体、ゾル、ゲル等であり、更に望ましくは液体９８よりも粘性の高く且つ第一液体９８に対して不溶性の高粘性液体である。

一端面１２１を貫通した孔１２３には、ダックビル弁等といった逆止弁が嵌め込まれ、この孔１２３が液体９８用の通液孔となる。他端面１２２を貫通した孔１２５には、ダックビル弁等といった逆止弁が嵌め込まれ、この孔１２５が第二液体９９用の通液孔となる。一端面１２１を貫通した孔１２４には、逆止弁が嵌められても良いし、嵌められていなくても良く、この孔１２４が空気用の通気孔となる。可撓性チューブ１４１の一端部は管材１３４に接続され、他端部は通気孔１２４に接続されている。この管材１３４が第一仕切体１３２の一方の面から他方の面に貫通し、第一仕切体１３２に貫通孔１３５が形成されている。

以上に説明したことを除いて、図５に示された液体容器１０１と、図１に示された液体容器１との間で互いに対応する構成要素は同様に設けられている。

この液体容器１０１を用いる場合には、吸液芯又は管材を通液孔１２３に挿入するとともに吸液芯又は管材を通液孔１２５に挿入し、逆止弁を開く。そして、ポンプ等の送液力によって第一液体９８が通液孔１２３を通じて容器本体１０２の外部に送られると、第一仕切体１３２及び充填材１３３が一端面１２１に向かって移動する。逆に、ポンプ等の送液力によって液体が通液孔１２３を通じて容器本体１０２内に送られると、第一仕切体１３２及び充填材１３３が他端面１２２に向かって移動する。また、ポンプ等の送液力によって液体９９が通液孔１２５を通じて容器本体１０２の外部に送られると、第二仕切体１３１が他端面１２２に向かって移動する。逆に、ポンプ等の送液力によって液体が通液孔１２５を通じて容器本体１０２内に送られると、第二仕切体１３１が一端面１２１に向かって移動する。ここで、第二液体９９と第一液体９８の総量が減っていくと、容器本体２の外の空気等の気体が通気孔１２４、可撓性チューブ１４１及び管材１３４を通じて容器本体１０２内に流入する。一方、第一液体９８と第二液体９９の総量が増えていくと、第二仕切体１３１と第一仕切体１３２との間の空気等の気体が管材１３４、可撓性チューブ１４１及び通気孔１２４を通って容器本体１０２の外へ排出される。可撓性チューブ１４１が蛇行した形状であっても、液体に比べて気体の方が可撓性チューブ１４１内での流体抵抗が低いので、可撓性チューブ１４１を介して第二仕切体１３１と第一仕切体１３２との間の空間への気体の流入或いは排出は効率よく行うことができる。

本実施形態においても、容器本体１０２の中空が第二仕切体１３１，第一仕切体１３２によって三つの領域に区分けされ、第二仕切体１３１，第一仕切体１３２が移動可能とされているので、これら三つの領域に個別に第二液体９９、第一液体９８、空気を回収したり、三つの領域から個別に第二液体９９、第一液体９８、空気を供給したりすることができる。そして、例えば、初期段階で第二仕切体１３１を一端面１２１寄りに位置させ、第一仕切体１３２も一端面１２１寄りに位置させると、初期の液体９９の貯留量を多くとることができ、初期の液体９８の貯留量を少なくとることができる。また、場合によっては、初期段階で第二仕切体１３１を他端面１２２寄りに位置させ、第一仕切体１３２も他端面１２２寄りに位置させると、初期の液体９９の貯留量を少なくとることができ、初期の液体９８の貯留量を多くとることができる。
このような構造の液体容器１０１は、一端面１２１に通液孔１２３に設け、他端面１２２に通液孔１２５を設けているので、第一液体９８の取り込みや回収を行うインターフェイス及び第二液体９９の取り込みや回収を行うインターフェイスを有する燃料電池システム等を含む電子機器において、これらインターフェイスが互いに離れていた構造に好適である。

なお、上記第一実施形態や第二実施形態では、容器本体２（１０２）内の空間が、第二仕切体３１（１３１）及び第一仕切体３２（１３２）によって三つの領域に区切られているが、容器本体２（１０２）内に二つ以上の第一仕切体及び一つの第二仕切体を配置し、容器本体２（１０２）内の空間を四つ以上の領域（領域の数は、第一仕切体の数及び一つの第二仕切体の数の和に一を足した数である。）に区切っても良い。両端の領域以外は、第一仕切体を貫通した管材と、管材と管材とに接続されたチューブと、一端面２１（１２１）又は他端面２２（１２２）に形成された通液孔又は通気孔と管材とに接続されたチューブとを介して容器本体２（１０２）の外に通じることになる。また、管材と管材とに接続されたチューブもそれぞれ複数設けられていてもよく、複数の管材が単数の仕切体に設けられていも、それぞれ別の仕切体に設けられていてもよい。
また上記各実施形態では仕切体に管材を設けたが、管材を設けることなく、仕切体に設けられた貫通孔に直接可撓性チューブを連結してもよい。このとき、充填材は、貫通孔に埋められないよう設けられている。

また、上記第一実施形態や第二実施形態において、第二仕切体３１（１３１）と他端面２２（１２２）との間の領域に液体が充填され、第二仕切体３１（１３１）と第一仕切体３２（１３２）との間の領域に液体が充填され、第一仕切体３２（１３２）と一端面２１（１２１）との間の領域に空気が充填されても良い。この場合、孔２４（１２４），２５（１２５）に逆止弁がその先端を内向きにして嵌め込まれ、孔２４（１２４），２５（１２５）が通液孔となる。孔２３（１２３）には逆止弁が嵌め込まれていても良いし嵌め込まれていなくても良く、孔２３（１２３）が通気孔となる。

次に、液体容器１の用途について説明する。
図６は、液体容器１を燃料カートリッジとして用いた場合の一例を示したものである。図６においては、液体容器１を図６に示すような発電装置９００に用いている。この発電装置９００は電子機器に備え付けられ、発電装置９００により電気エネルギーが電子機器本体１０００に供給され、電子機器本体１０００が動作する。この液体容器１を発電装置９００に用いるに際して、容器本体２内に貯留された第二液体９９は液体燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）であり、容器本体２内に貯留された第一液体９８は水である。液体容器１の使用前では、第二仕切体３１が他端面２２寄りに位置し、第一仕切体３２も他端面２２寄りに位置し、液体燃料９９が水９８よりも多く貯留されている。液体燃料９９には一部、水が含まれていてもよい。

発電装置９００は、液体容器１、気化器９０１、改質器９０２、ＣＯ除去器９０３、燃料電池を有する発電セル９０４と、燃焼器９０５と、水回収器９０６と、セル用加湿器９０７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ９０８と、二次電池９０９とを備える。

液体容器１は電子機器本体１０００に対して着脱可能に設けられ、液体容器１が電子機器本体１０００に装着されると、第一通液孔２３に吸液芯又は管材が挿入され、第二通液孔２４に吸液芯又は管材が接続される。これにより、第一通液孔２３から気化器９０１への経路が確立され、第二通液孔２４から気化器９０１、水回収器９０６及びセル用加湿器９０７への経路が確立される。

容器本体２内の液体燃料９９がポンプ等によって吸い上がられ、その液体燃料９９が気化器９０１に送られる。また、容器本体２内の水９８がポンプ等によって吸い上がられ、その水が気化器９０１及びセル用加湿器９０７へ送られる。

セル用加湿器９０７は送られてきた水によって発電セル９０４を加湿する。また、気化器９０１に送られてきた水と液体燃料が混合され、水と液体燃料が気化器９０１において蒸発する。

気化器９０１によって気化した水と燃料の混合気が改質器９０２に送られる。改質器９０２においては燃料と水が触媒により改質反応を起こし、水素ガスが生成されるとともに僅かながら一酸化炭素ガスも生成される（燃料がメタノールの場合には、下記化学式（１）、（２）を参照。）。改質器９０２で生成された水素ガス等はＣＯ除去器９０３に送られ、更に外部の空気がＣＯ除去器９０３に送られる。ＣＯ除去器９０３においては、一酸化炭素ガスが一酸化炭素除去触媒により優先的に酸化する選択酸化反応が起こり、一酸化炭素ガスが除去される（下記化学式（３）を参照）。ＣＯ除去器９０３を経た水素ガス等は発電セル９０４の燃料極に供給され、発電セル９０４の酸素極には空気が供給され、燃料極と酸素極との間の電解質膜を通じた電気化学反応によって電気エネルギーが生成される。発電セル９０４の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、燃料極では次式（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、酸素極では次式（５）のような反応が起こる。
ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂＋ＣＯ₂・・・（１）
Ｈ₂＋ＣＯ₂→Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ・・・（２）
２ＣＯ＋Ｏ₂→２ＣＯ₂・・・（３）
Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- …（４）
２Ｈ⁺＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→Ｈ₂Ｏ …（５）

ＤＣ／ＤＣコンバータ９０８は発電セル９０４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のちに電子機器本体１０００に供給する機能の他に、発電セル９０４により生成された電気エネルギーを二次電池９０９に充電し、発電セル９０９や改質器９０２等が動作していない時に、二次電池９０９に蓄電された電気エネルギーを電子機器本体１０００に供給する機能も果たせるようになっている。

また、発電セル９０４で生成された水は一旦、水回収器９０６に送られる。発電セル９０４の燃料極に供給された水素ガスのうち、残留した水素ガスは燃焼器９０５に送られる。燃焼器９０５には水素ガスの他に空気が供給され、燃焼器９０５内において水素ガスが触媒により酸化し、燃焼熱が発する。燃焼器９０５で発した熱によって改質器９０２が加熱される。燃焼器９０５における水素の燃焼により生じた水は水回収器９０６に送られる。

水回収器９０６は熱交換器であり、発電セル９０４や燃焼器９０５から送られてきた水（水蒸気）を冷却により液化する。水回収器９０６で液化した水は気化器９０１やセル用加湿器９０７に送られる。

発電セル９０９や改質器９０２が起動しだした直後は、発電セル９０４や燃焼器９０５における単位時間当たりの水の生成量が少量である。そして、時間が経過するにつれて、発電セル９０４や燃焼器９０５で生成される水が増えていく。発電セル９０４や燃焼器９０５で生成される水の単位時間当たりの量が、気化器９０１やセル用加湿器９０７で必要とされる水の単位時間当たりの量を超え、水回収器９０６の水回収許容量を超える水が生成されるに近づくと、水回収器９０６が水回収許容量を超えないように、生成された水の一部が第二通液孔２４を通じて容器本体２に送られる。

従って、液体燃料９９の消費に伴う空き容量分を水９８を回収するために用いることができ、水９８の回収のための領域を事前に設ける必要がない。
上記各実施形態では、仕切体が一端面又は他端面へと移動可能とされているので、液体燃料や副生成物の増減によって仕切体が移動する。これにより、初期段階の各仕切体の位置を調整することで、副生成物回収用の領域を小さくとり、液体燃料搭載用の領域を大きくとることができる。また、容器本体内の液体燃料や副生成物の増減により、容器本体内と外部との間に差圧が生じるが、副生成物回収用の領域と液体燃料搭載用の領域とは別の領域から外部に空気が流れたり、外部からその別の領域に空気が流れたりすることで、容器本体内と外部との間の差圧が解消される。
上記各実施形態では、仕切体に貫通孔を設け、貫通孔に可撓性チューブを連結しているので、一方の端面から複数の流体を流入又は排出することができる。

なお、図１、図５では、第二液体９９は液体燃料であり、第一液体９８が水であるものとしたが、第二液体９９が水であり、第一液体９８が液体燃料であっても良い。この場合、液体容器１の使用前では、第二仕切体３１が他端面２２寄りに位置し、第一仕切体３２が一端面２１寄りに位置し、液体燃料である第一液体９８が、水である第二液体９９よりも多く貯留されている。更に、この場合、液体容器１が電子機器本体１０００に装着されると、第一通液孔２３から気化器９０１、水回収器９０６及びセル用加湿器９０７への経路が確立され、第二通液孔２４から気化器９０１への経路が確立される。なお、起動前において、水回収器９０６に、発電セル９０９や改質器９０２が起動し定常状態で稼働するまでに要する水が蓄積されていれば、液体容器１の使用前に容器本体２内に水が入っていなくてもよい。

また、図６では、第１実施形態における液体容器１を用いているが、第２実施形態における液体容器１０１を用いても良い。

また、第一液体９８や第二液体９９を異なる色のインクとし、液体容器１を印刷機用のインクカートリッジとして用いても良い。

第一実施形態における液体容器を示した断面図である。 同実施形態における液体容器を示した断面図である。 同実施形態における液体容器を示した断面図である。 容器本体内にある可撓性チューブ等を示した図面である。 第二実施形態における液体容器を示した断面図である。 液体容器を用いた発電装置及び電子機器を示したブロック図である。

符号の説明

１、１０１ 液体容器
２、１０２ 容器本体
２１、１２１ 一端面
２２、１２２ 他端面
２３、２４、１２３、１２５ 通液孔
２５、１２４ 通気孔
３１、１３１ 第二仕切体
３２、１３２ 第一仕切体
３３、１３３ 充填材
３４、１３４ 管材
４１、１４１ 可撓性チューブ
９８、９９ 液体
９００ 発電装置
１０００ 電子機器本体

Claims (10)

1. 中空を有した容器本体と、
   前記容器本体の一端面から他端面にかけて前記容器本体内に配列されることにより前記容器本体の中空を三つの領域に区分けし、前記容器本体の一端面及び他端面に向けて移動可能とされた二つの仕切体と、
   を備え、
   前記三つの領域は、水を含む液体が充填された領域と、液体燃料を含む液体が充填された領域と、空気を含む気体が充填された領域であることを特徴とする容器。
2. 前記二つの仕切体のうちの少なくとも一つには、前記仕切体により区分けされた領域を連通するように前記仕切体を貫通する貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の容器。
3. 前記仕切体の少なくとも一つには、当該仕切体により区分けされた領域を連通するように前記仕切体を貫通する管材が設けられ、前記管材は、前記容器本体の一端面に設けられた孔と、可撓性チューブを介して連結されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の容器。
4. 前記管材が貫通した仕切体が定形であることを特徴とする請求項３に記載の容器。
5. 前記仕切体と前記容器本体の内面との間の隙間に不定形の充填材が充填されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の容器。
6. 前記二つの仕切体のうち、前記容器本体の一端面側の仕切体を管材が貫通し、前記管材の両端部のうち前記容器本体の一端面側の端部に可撓性チューブの一端部が接続され、前記可撓性チューブの他端部が前記容器本体の一端面を貫通した孔に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の容器。
7. 前記容器本体の一端面に複数の孔が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の容器。
8. 前記容器本体の他端面に孔が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の容器。
9. 請求項１乃至８の何れか一項に記載の容器を備え、
   前記容器から供給された液体燃料と水とにより発電を行うことを特徴とする発電装置。
10. 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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