(57)【要約】【課題】    空気を混入させることなく、燃料電池用燃料容器に液体燃料を充填する。【解決手段】  燃料電池用燃料容器１の燃料貯蔵室３に本来充填するメタノール水溶液を充填する前に、管３３、３４を閉状態に、管３２と液体燃料用燃料容器１を開状態となるようにして、充填するメタノール水溶液よりも高濃度のメタノール水溶液Ｆ′をポンプＰ１を作動させて隔壁部材５を下降させつつ燃料貯蔵室３内に仮充填する。続いて、管３２、３４を閉状態とし、管３３と液体燃料用燃料容器１を開状態となるようにして、液体燃料用燃料容器１内の圧縮ガスＧの圧力によって、燃料貯蔵室３内に仮充填された高濃度の液体Ｆ′を空気とともにタンク３０に排出する。次に、管３２、３３を閉状態に、管３４と液体燃料用燃料容器１を開状態となるようにした後、液体燃料Ｆを燃料貯蔵室３内に注入する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池用の液体燃料を収容する燃料電池用燃料容器に液体燃料を充填する方法において、前記燃料電池用燃料容器に前記液体燃料を充填する前に、充填する前記液体燃料と同種の該液体燃料の濃度よりも高濃度の液体を前記燃料電池用燃料容器に供給し、次いで供給した前記高濃度の液体を廃棄し、その後、前記燃料電池用燃料容器に前記液体燃料を充填することを特徴とする液体燃料充填方法。
【請求項２】
前記液体燃料がメタノールまたはメタノール水溶液であることを特徴とする請求項１記載の液体燃料充填方法。
【請求項３】
前記高濃度の液体が５０重量％以上のメタノール水溶液であることを特徴とする請求項２記載の液体燃料充填方法。
【請求項４】
前記高濃度の液体が７０重量％以上のメタノール水溶液であることを特徴とする請求項３記載の液体燃料充填方法。
【請求項５】
前記液体燃料がエタノールまたはエタノール水溶液であることを特徴とする請求項１記載の液体燃料充填方法。
【請求項６】
前記高濃度の液体燃料が５０重量％以上のエタノール水溶液であることを特徴とする請求項５記載の液体燃料充填方法。
【請求項７】
前記高濃度の液体燃料が７０重量％以上のエタノール水溶液であることを特徴とする請求項６記載の液体燃料充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）などの燃料電池にメタノール水溶液などの液体燃料を充填する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は水素と酸素を反応させることで、電気を発生させるエネルギー変換装置であり、作動温度が低く、装置の小型化が期待できることから、現在さまざまな用途に使用され、例えばノートパソコンや携帯電話の連続動作時間を長時間化させることができるモバイル機器用電源などの分野で開発が進められている。
【０００３】
燃料電池の燃料には、天然ガス、都市ガス、石炭ガスなどのガスやメタノール、エタノールといった液体があり、前者は専ら家庭に固定されている状態で常に燃料が供給される家庭用発電機などに、そして後者は大掛かりなボンベを使わず、個人でも燃料の補充が容易にできることから、上記したモバイル機器用電源などに使用されている。
【０００４】
後者のモバイル機器用電源などに使用される燃料電池に燃料を補充するには、液体燃料を供給する燃料容器（例えば燃料カートリッジ）が必要とされる。この燃料電池用燃料容器は小型軽量であって、燃料電池を利用する機器本体の補機類、特に吸引ポンプを省略させることが望ましいことから、燃料を収容する燃料容器自体が自力で燃料を吐出供給する機構の検討がされている（例えば、特許文献１など参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７６８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、液体燃料を燃料電池用燃料容器に充填する場合には、燃料電池用燃料容器に燃料注入手段を接続し、燃料電池用燃料容器のバルブを開けて液体燃料を注入するが、その際にバルブ近傍の僅かな空気が燃料電池用燃料容器内に混入するという問題がある。
【０００６】
混入した空気は、燃料電池用燃料容器の内壁面や、液体燃料と圧縮ガスとを区画するピストン状の隔壁部材に固着して、やがてこの空気は液体燃料に溶け込み、空気に含まれる酸素がメタノール等の液体燃料を酸化し、ホルムアルデヒドやギ酸に変えて液体燃料を変質させたり、あるいは液体燃料に雑菌を繁殖させて液体燃料の長期保存を困難なものとする。
【０００７】
従来は、真空充填方式を採用して空気の混入を抑制していたが、この際の真空度は厳密には０．５気圧程度の減圧であって完全に空気の混入を防ぐことができないため、液体燃料の変質や雑菌の繁殖を抑制するには不充分である。
【０００８】
燃料電池用燃料容器の内壁面やピストン状の隔壁部材に気泡が固着するのは、これらの材質がポリプロピレン（ＰＰ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、あるいはＰＴＦＥコーティングされたものであって、水に対する表面エネルギーが大きいこと、すなわち濡れ性が悪いことに起因している。このような濡れ性の改善には一般的に化学薬品の塗布による表面処理が考えられるが、この方法では液体燃料に不純物が混入することになり、燃料電池のセルの劣化をもたらすため好ましくない。また、酸素プラズマ照射によってピストン状の隔壁部材や燃料容器の内壁面にラジカル形成を行って濡れ性を改善する方法も考えられるが、燃料容器の内壁面に酸素プラズマ照射を行うことは物理的に不可能である。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、燃料電池用燃料容器に液体燃料を充填する場合に空気を混入させることがない、液体燃料を充填する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の液体燃料充填方法は、燃料電池用の液体燃料を収容する燃料電池用燃料容器に液体燃料を充填する方法において、前記燃料電池用燃料容器に前記液体燃料を充填する前に、充填する前記液体燃料と同種の該液体燃料の濃度よりも高濃度の液体を前記燃料電池用燃料容器に供給し、次いで供給した前記高濃度の液体を廃棄し、その後、前記燃料電池用燃料容器に前記液体燃料を充填することを特徴とするものである。
【００１１】
充填する前記液体燃料と同種の該液体燃料の濃度よりも高濃度の液体とは、例えば、充填する液体燃料がメタノールまたはメタノール水溶液であれば、その充填するメタノール水溶液よりも高濃度のメタノール水溶液を、充填する液体燃料がエタノールまたはエタノール水溶液であれば、その充填するエタノール水溶液よりも高濃度のエタノール水溶液を意味し、濃度が高いだけで、種類は同じ液体を意味する。
【００１２】
充填する前記液体燃料と同種の該液体燃料の濃度よりも高濃度の液体を前記燃料電池用燃料容器に供給した後、該高濃度の液体を前記燃料電池用燃料容器内で流動させ、その後に供給した前記高濃度の液体を廃棄することがより好ましい。
【００１３】
前記液体燃料がメタノールまたはメタノール水溶液である場合には、充填する液体燃料の濃度によっても異なるが、前記高濃度の液体は５０重量％以上のメタノール水溶液、さらには７０重量％以上のメタノール水溶液であることが好ましい。また、前記液体燃料がエタノールまたはエタノール水溶液である場合には、充填する液体燃料の濃度によっても異なるが、前記高濃度の液体燃料が５０重量％以上のエタノール水溶液、さらには７０重量％以上のエタノール水溶液であることが好ましい。なお、液体燃料が１００％のメタノールまたはエタノールである場合には、高濃度の液体は１００％のメタノールまたはエタノールである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の液体燃料充填方法は、燃料電池用燃料容器に液体燃料を充填する前に、充填する液体燃料と同種のこの液体燃料の濃度よりも高濃度の液体を燃料電池用燃料容器に供給し、次いで供給した高濃度の液体を廃棄し、その後、燃料電池用燃料容器に前記液体燃料を充填するので、燃料電池用燃料容器に液体燃料を充填する場合に燃料電池用燃料容器のバルブ近傍の空気を混入させることなく、液体燃料を充填することができる。
【００１５】
すなわち、充填する液体燃料と同種のこの液体燃料の濃度よりも高濃度の液体を燃料電池用燃料容器に供給することによって、燃料電池用燃料容器の内壁面やピストン状の隔壁部材における濡れ性が良くなるために、燃料電池用燃料容器の内壁面やピストン状の隔壁部材に気泡が固着することが抑制されるとともに、バルブ近傍の空気は高濃度の液体によって置換されて高濃度の液体とともに廃棄されるので、燃料電池用燃料容器に空気を混入させることなく、液体燃料を充填することができる。
【００１６】
これによって、液体燃料の変質を抑制することができるとともに、雑菌を繁殖させることなく液体燃料の長期保存を可能なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の燃料電池用の液体燃料を収容する燃料電池用燃料容器に液体燃料を充填する方法について、以下図面を参照しながら説明する。図１は燃料電池用燃料容器の中央断面正面図、図２は図１の閉状態のバルブ部位の拡大断面図である。
【００１８】
図１の実施形態の燃料電池用燃料容器１は、所定濃度のメタノール水溶液またはエタノール水溶液などの燃料電池用の液体燃料Ｆを収容し、燃料電池に液体燃料Ｆを供給するためのものであり、不図示の燃料電池本体に装着される。
【００１９】
ここで、メタノール水溶液またはエタノール水溶液はメタノールと純水、エタノールと純水の混合物を意味し、純水とは不純物をできる限り除いた純粋の水と殆ど同一とみなすことのできる水であって、化学種として純粋な水はもちろん、精製水も含む意味である。なお、簡略化のため、以下、メタノール水溶液という文言は１００％のメタノールを含む意味で、エタノール水溶液というときは１００％のエタノールを含む意味で用いる。
【００２０】
燃料容器１は、外面に開口し液体燃料Ｆを供給するための接続部２４を有する容器本体２と、この容器本体２の内部に形成され、燃料電池（不図示）に供給する液体燃料Ｆを収容する燃料貯蔵室３と、容器本体２の内部に形成され、端部において燃料貯蔵室３と相互に連通し、液体燃料Ｆを押し出すための応力を生じさせる圧縮ガスＧを封入する気室４と、燃料貯蔵室３に移動自在に配設され、液体燃料Ｆと圧縮ガスＧとを区画するピストン状の隔壁部材５と、燃料貯蔵室３と接続部２４の間を連通遮断するバルブ７と、容器本体２の底部に配置され、下降移動した隔壁部材５に組み込まれた支持部材５２に固定される弾性体８とからなる。
【００２１】
上記容器本体２は樹脂成形されてなり、外形を構成する外容器２１と、この外容器２１の上開口部を密閉する蓋体２２と、外容器２１の内部に二重構造に配設された内容器２３とで構成され、蓋体２２の中央に接続部２４が形成され、バルブ７が設置されてなる。
【００２２】
内容器２３は円筒状で、下端部は外容器２１の底面に接合することなく、この内容器２３の内部と外容器２１の内部とを連通する連通路２５が形成され、上記燃料貯蔵室３の底部と気室４の底部とが端部で連通可能になっている。
【００２３】
また、内容器２３の上端部には中心部に透孔２３ａが開口され、燃料貯蔵室３がバルブ７を介して接続部２４に連通し、バルブ７の連通遮断動作に応じて液体燃料Ｆの排出供給が行えるようになっている。このバルブ７の詳細は図２により後述する。
【００２４】
内容器２３の上端部の上面には上方に延びる筒壁２３ｂ（図２参照）を備え、この筒壁２３ｂ内にバルブ７のハウジング７１の下端装着筒部７１ａが嵌合装着され、内容器２３が保持されてなる。
【００２５】
内容器２３の下端部は外容器２１の底面に接合することなく開放され、この内容器２３に摺動可能に嵌挿されたピストン状の隔壁部材５は、外周の上下シール部５ａ，５ｂによって、シリンダ状の内容器２３の内壁に気密に接触し、安定した姿勢で上下移動し、その上部空間の燃料貯蔵室３に液体燃料Ｆが封入される。この隔壁部材５は、燃料貯蔵室３に収容した液体燃料Ｆと気室４に収容した圧縮ガスＧとを区画する移動隔壁として機能し、隔壁部材５の背面に作用する圧縮ガスＧの圧力によって前面の液体燃料Ｆを加圧し、バルブ７が連通作動した際に、この液体燃料Ｆを接続部２４より押し出すものである。
【００２６】
なお、燃料貯蔵室３に残留する液体燃料Ｆの貯蔵容積に応じて隔壁部材５の位置が変化し、それに応じて圧縮ガスＧの体積が変化するとともに圧力が変化するが、液体燃料Ｆの貯蔵量が無くなるまで押し出すことができるように隔壁部材５を移動させる圧力を確保する。
【００２７】
また、上記隔壁部材５のシール部５ａ，５ｂの表面または内容器２３の内壁面に、さらには両方に、液体燃料Ｆに対して非溶出性のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）コーティング、または、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）コーティングなどによる低摩擦係数コーティングを施して、隔壁部材５の移動抵抗を低減し、圧縮ガスＧの圧力が低くても確実で良好な作動を確保するように構成されてなる。
【００２８】
ここで、バルブ７の機構例を説明する。図２に拡大図示するように、バルブ７は、蓋体２２への固定部材としてのハウジング７１、燃料電池との接続に応じて移動するステム７２、ステム７２を閉方向に付勢するスプリング７３、燃料の供給を開閉する弁体７４（Ｏリング）などで構成され、これらは好ましくは非金属材料で形成されてなる。
【００２９】
ハウジング７１は筒状に形成され、下端部に延長された装着筒部７１ａと、内部に突出する環状突起７１ｂを備える。ステム７２は棒状に形成され、上端に外側に広がる頭部７２ａと、その下部の軸部７２ｂとを備える。そして、ハウジング７１内にステム７２が軸方向に移動可能に挿入され、その頭部７２ａの下面と環状突起７１ｂの上面との間にスプリング７３が介装されてステム７２が上方に付勢されている。ステム７２の軸部７２ｂの先端は環状突起７１ｂの内孔を挿通して突出し、軸部７２ｂの先端外周部に装着したＯリングによる弁体７４が環状突起７１ｂの下端部に圧接することで、その内孔を閉塞して燃料の供給を開閉作動するようになっている。
【００３０】
そして、容器本体２の接続部２４に対し、ハウジング７１はその下部外周に装着されたシール用のＯリング７６を介してボス部２４ａに組み付けられている。ハウジング７１の装着筒部７１ａはボス部２４ａより外容器２１の内部に突出し、この装着筒部７１ａに前述のように内容器２３の上端筒壁２３ｂが嵌着されて内容器２３が保持されるもので、装着筒部７１ａの外周に装着されたシール材７５（Ｏリング）によって両者間のシールが行われ、気室４の圧縮ガスが燃料貯蔵室３へ流入する連通経路を遮断している。
【００３１】
また、ステム７２の頭部７２ａが、外方よりスプリング７３に抗して押し込まれると、ステム７２先端の弁体７４が環状突起７１ｂより離れて内孔が開口し、軸部７２ｂと環状突起７１ｂの隙間から頭部７２ａとハウジング７１との間を通って燃料貯蔵室３内の液体燃料Ｆを噴出供給するようになっている。
【００３２】
さらに、バルブ７は、弁体７４をＯリングによる弾性材で構成し、この弾性材を弁開閉方向（軸方向）に膨潤変形しないよう、軸部７２ｂの周溝によって規制して配置してなり、液体燃料Ｆに接する弁体７４（弾性材）が膨潤等で体積膨張したとしても、その体積変化は弁開閉移動方向に垂直な方向に規制されているため、弁開閉動作および燃料流量の変化は抑制される。
【００３３】
気室４に封入する圧縮ガスは、燃料電池での反応に悪影響を及ぼす酸素が液体燃料Ｆへ混入するのを防ぐという観点から、さらには液体燃料Ｆが酸化するのを防止するという観点から、窒素、炭酸ガス、脱酸素空気などの酸素を含まないガスが選択される。
【００３４】
次に、図２により気室４への圧縮ガスＧの封入を説明する。なお、この圧縮ガスＧの封入は燃料貯蔵室３に液体燃料Ｆを注入する前であって、後述する高濃度の液体Ｆ′を供給する前に行う。
【００３５】
バルブ７を通して圧縮ガスＧを燃料貯蔵室３に注入するのに応じて隔壁部材５が下降し、図１に示す位置で支持部材５２の底面に弾性体８が当接するものであり、例えば、バルブ７を通して圧縮ガスＧを燃料貯蔵室３に注入するのに応じて隔壁部材５が下降し、連通路２５によって、隔壁部材５の上下を連通状態とし、燃料貯蔵室３より気室４へ圧縮ガスを注入する。そして、気室４内が所定圧力となった際に圧縮ガスの注入を停止した後、閉作動したバルブ７を開作動して燃料貯蔵室３の圧縮ガスを排出する。
【００３６】
これに応じ、隔壁部材５は弾性体８の反発力によって上昇して燃料貯蔵室３のシール状態に戻り、さらなるガスの排出で隔壁部材５は、その背部に気室４の圧縮ガスの圧力が作用した状態で内容器２３の上端にまで上昇移動し、燃料貯蔵室３のガスを全て排出することで、気室４に圧縮ガスＧが封入される。
【００３７】
次に、図３を用いて燃料貯蔵室３に液体燃料Ｆを充填する方法を説明する。図３は燃料電池用燃料容器に燃料を充填する一の実施の形態を示す模式図である。本発明の液体燃料充填方法は、燃料貯蔵室３に液体燃料Ｆを充填する前に、充填する液体燃料Ｆと同種の液体燃料の濃度よりも高濃度の液体Ｆ′を燃料貯蔵室３に供給し、次いで供給した高濃度の液体Ｆ′を廃棄し、その後に、燃料貯蔵室３に本来充填される液体燃料Ｆを充填するものである。
【００３８】
液体燃料Ｆはメタノール水溶液またはエタノール水溶液であり、高濃度の液体Ｆ′は本来充填される液体燃料Ｆがメタノール水溶液であれば、このメタノール水溶液よりも高濃度のメタノール水溶液であり、本来充填される液体燃料Ｆがエタノール水溶液であれば、このエタノール水溶液よりも高濃度のエタノール水溶液である。
【００３９】
図３(ａ)に示すように、液体燃料用燃料容器１の接続部２４にはコックＱが接続され、このコックＱには、さらにタンク３０に接続される２本の管３２および３３、タンク３１に接続される管３４が接続され、コックＱは、管３２，３３，３４および液体燃料用燃料容器１に対して液流れの方向を変えることが可能なように構成されている。管３２および管３４には液体燃料ＦあるいはＦ′を吸い上げるポンプＰ１およびポンプＰ２がそれぞれ設けられている。また、タンク３０には燃料貯蔵室３内に本来充填される液体燃料Ｆの濃度よりも高濃度の液体Ｆ′が収容され、一方タンク３１には燃料貯蔵室３内に本来充填される液体燃料Ｆが収容されている。
【００４０】
まず、コックＱを動かして管３３および管３４を閉状態に、管３２と液体燃料用燃料容器１を開状態となるようにした後、ポンプＰ１を作動させると、タンク３０内の高濃度の液体Ｆ′は図３(ａ)の矢印方向に向かって流れ、液体燃料用燃料容器１内の燃料貯蔵室３に入った高濃度の液体Ｆ′は、隔壁部材５を下降させつつ燃料貯蔵室３内に仮充填される。
【００４１】
続いて、コックＱを動かして管３２および管３４を閉状態とし、管３３と液体燃料用燃料容器１を開状態となるようにすると、液体燃料用燃料容器１内の圧縮ガスＧの圧力によって、燃料貯蔵室３内に仮充填された高濃度の液体Ｆ′は図３(ｂ)に示す矢印方向に流れ、空気とともにタンク３０に排出される。これによって内容器２３の僅かな隙間には空気が存在せず、高濃度の液体Ｆ′で満たされた状態となる。なお、この動作を数回繰り返すことによって、バルブ７近傍に存在する僅かな空気に起因する内容器２３の内壁面や隔壁部材５に固着している空気（気泡）が、高濃度の液体Ｆ′の流動によって離され、気泡をタンク３０に排出することができる。
【００４２】
次に、コックＱを動かして管３２および管３３を閉状態に、管３４と液体燃料用燃料容器１を開状態となるようにした後、ポンプＰ２を作動させるとタンク３１内の液体燃料Ｆは図３(ｃ)の矢印方向に向かって流れ、液体燃料Ｆは隔壁部材５を下降させつつ燃料貯蔵室３内に注入される。こうして、液体燃料Ｆを噴出可能に収容した燃料電池用燃料容器１が完成する。
【００４３】
なお、ここでは、高濃度の液体Ｆ′をタンク３０に排出した後、燃料貯蔵室３内にタンク３１内の液体燃料Ｆを注入する場合について説明したが、高濃度の液体Ｆ′を流動させて気泡を高濃度の液体Ｆ′とともにタンク３０に排出させた後、あらためてタンク３０の高濃度の液体Ｆ′を燃料貯蔵室３内に充填して燃料電池用燃料容器１を完成させてもよい。
【００４４】
図４は燃料電池用燃料容器に燃料を充填する別の実施の形態を示す模式図であり、この実施の形態では、燃料貯蔵室３内に仮充填された高濃度の液体Ｆ′を排出するタンク３５が高濃度の液体Ｆ′を収容しているタンク３１とは別に設けられている（その他は図３と同一の構造であり、図３と同一構成部分には図４において同一符号を付し、以下においてはその説明を省略する）。燃料貯蔵室３内に仮充填された高濃度の液体Ｆ′には気泡の他に、夾雑物が混じる可能性があるが、このように、仮充填された高濃度の液体Ｆ′を別に設けたタンク３５に排出することによって、この夾雑物が再び燃料貯蔵室３に仮充填されることを防止することができる。  
次に、本発明の液体燃料充填方法の実施例を示す。
【実施例】
【００４５】
（実施例１）
図３に示すタンク３０内に、１００重量％メタノール水溶液（以下、この燃料容器に液体燃料を充填する前に供給されるメタノール水溶液を仮充填メタノール水溶液という）を収容し、タンク３１内に、メタノール１０重量％、蒸留水９０重量％の１０重量％メタノール水溶液５ｍｌを収容した。
【００４６】
コックＱを動かして管３３および管３４を閉状態に、管３２と液体燃料用燃料容器１を開状態となるようにした後、ポンプＰ１を作動させ、燃料貯蔵室３に高濃度の液体Ｆ′を仮充填した。続いて、コックＱを動かして管３２および管３４を閉状態とし、管３３と液体燃料用燃料容器１を開状態となるようにして、燃料貯蔵室３内に仮充填された高濃度の液体Ｆ′を排出した。次に、コックＱを動かして管３２および管３３を閉状態に、管３４と液体燃料用燃料容器１を開状態となるようにした後、ポンプＰ２を作動させて燃料貯蔵室３へ１０重量％メタノール水溶液を注入した。注入後、燃料電池用燃料容器１を置いた床面から支持部材５２の底面までの高さｈをハイトゲージで測定した。ここまでの動作を１回として、３０回繰り返し高さｈの平均値を出した。
【００４７】
続いて、仮充填メタノール水溶液を、８０重量％メタノール水溶液、６０重量％メタノール水溶液、４０重量％メタノール水溶液、２０重量％メタノール水溶液と変えた以外は上記と同様にして、高さｈを求めた。結果を図５に示す。
【００４８】
図５は燃料電池用燃料容器に１０重量％メタノール水溶液を充填した場合における、仮充填メタノール水溶液の濃度と１０重量％メタノール水溶液を充填した後の燃料電池用燃料容器中の気泡の関係を示すグラフである。これによれば、燃料電池用燃料容器に１０重量％メタノール水溶液を充填した場合には、仮充填メタノール水溶液の濃度が約７０重量％の時点まで、高さｈは約１７．６ｍｍと変わらず、この時点までは燃料貯蔵室３内に気泡は見られなかった。仮充填メタノール水溶液の濃度が下がるにつれて高さｈは次第に小さくなり、すなわち、仮充填メタノール水溶液の濃度が下がるにつれて、燃料貯蔵室３内には気泡が増えるために隔壁部材５は床面に近づき、高さｈが小さくなった。
【００４９】
図５に示すグラフから明らかなように、１０重量％メタノール水溶液を充填する場合には、５０重量％よりも濃度の高いメタノール水溶液を仮充填すれば全く仮充填を行わない場合に比べて、気泡を減らすことが可能であり、７０重量％以上のメタノール水溶液を仮充填すれば空気を混入させることなく、１０重量％メタノール水溶液を充填することができた。
【００５０】
（実施例２）
図３に示すタンク３０内に、仮充填メタノール水溶液として１００重量％メタノール水溶液を収容し、タンク３１内に、メタノール２０重量％、蒸留水８０重量％の２０重量％メタノール水溶液５ｍｌを収容した。実施例１と同様の手順で燃料貯蔵室３へ２０重量％メタノール水溶液を注入した。注入後、燃料貯蔵室３内に付着した気泡をバルブ３付近に集め、用意した水槽内でバルブ３を開放し逆さにしたビーカー内に気泡を集め、この気泡を注射器で吸い取って体積を測定した。続いて、仮充填メタノール水溶液を、８０重量％メタノール水溶液、６０重量％メタノール水溶液、４０重量％メタノール水溶液、２０重量％メタノール水溶液と変え、それぞれの場合における気泡体積を測定した。結果を図６に示す。
【００５１】
図６は燃料電池用燃料容器に１０重量％メタノール水溶液を充填した場合における、仮充填メタノール水溶液の濃度と２０重量％メタノール水溶液を充填した後の燃料電池用燃料容器中の気泡の関係を示すグラフである。これによれば、燃料電池用燃料容器に２０重量％メタノール水溶液を充填した場合には、仮充填メタノール水溶液の濃度が約７０重量％の時点までは気泡体積はゼロであり、この時点までは燃料貯蔵室３内に気泡は見られなかった。仮充填メタノール水溶液の濃度が下がるにつれて徐々に気泡体積が増えた。
【００５２】
図６に示すグラフから明らかなように、２０重量％メタノール水溶液を充填する場合には、５０重量％以上のメタノール水溶液を仮充填すれば全く仮充填を行わない場合に比べて、気泡を減らすことが可能であり、７０重量％以上のメタノール水溶液を仮充填すれば空気を混入させることなく、２０重量％メタノール水溶液を充填することができた。
【００５３】
（実施例３）
実施例２において、タンク３１内に収容したメタノール水溶液を、メタノール３０重量％、蒸留水７０重量％の３０重量％メタノール水溶液とした以外は実施例２と同様にして実験を行った。結果を図７に示す。
【００５４】
図７は燃料電池用燃料容器に３０重量％メタノール水溶液を充填した場合における、仮充填メタノール水溶液の濃度と３０重量％メタノール水溶液を充填した後の燃料電池用燃料容器中の気泡の関係を示すグラフである。これによれば、燃料電池用燃料容器に３０重量％メタノール水溶液を充填した場合には、仮充填メタノール水溶液の濃度が約７０重量％の時点までは気泡体積はゼロであり、この時点までは燃料貯蔵室３内に気泡は見られなかった。仮充填メタノール水溶液の濃度が下がるにつれて徐々に気泡体積が増えた。なお、仮充填メタノール水溶液の濃度は本充填するメタノール水溶液の濃度よりも高濃度であるため、仮充填メタノール水溶液濃度が３０重量％よりも低い濃度での実験は行っていないが、実施例２から推測すれば、仮充填エタノール水溶液の濃度が下がるに従って、燃料貯蔵室３内の気泡も増加するものと推測される。
【００５５】
図７に示すグラフから明らかなように、３０重量％メタノール水溶液を充填する場合には、５０重量％以上のメタノール水溶液を仮充填すれば全く仮充填を行わない場合に比べて、気泡を減らすことが可能であり、７０重量％以上のメタノール水溶液を仮充填すれば空気を混入させることなく、３０重量％メタノール水溶液を充填することができた。
【００５６】
（実施例４）
実施例２において、タンク３１内に収容したメタノール水溶液を、メタノール５０重量％、蒸留水５０重量％の５０重量％メタノール水溶液とした以外は実施例２と同様にして実験を行った。結果を図８に示す。
【００５７】
図８は燃料電池用燃料容器に５０重量％メタノール水溶液を充填した場合における、仮充填メタノール水溶液の濃度と５０重量％メタノール水溶液を充填した後の燃料電池用燃料容器中の気泡の関係を示すグラフである。これによれば、燃料電池用燃料容器に５０重量％メタノール水溶液を充填した場合には、仮充填メタノール水溶液の濃度が約７０重量％の時点までは気泡体積はゼロであり、この時点までは燃料貯蔵室３内に気泡は見られなかった。仮充填メタノール水溶液の濃度が下がるにつれて徐々に気泡体積が増えた。なお、仮充填メタノール水溶液の濃度は本充填するメタノール水溶液の濃度よりも高濃度であるため、仮充填メタノール水溶液濃度が５０重量％よりも低い濃度での実験は行っていないが、実施例２から推測すれば、仮充填メタノール水溶液の濃度が下がるに従って、燃料貯蔵室３内の気泡も増加するものと推測される。
【００５８】
図８に示すグラフから明らかなように、５０重量％メタノール水溶液を充填する場合には、５０重量％より濃度の高いメタノール水溶液を仮充填すれば全く仮充填を行わない場合に比べて、気泡を減らすことが可能であり、７０重量％以上のメタノール水溶液を仮充填すれば空気を混入させることなく、５０重量％メタノール水溶液を充填することができた。
【００５９】
（実施例５）
実施例２において、タンク３０内に１００重量％エタノール水溶液（以下、この燃料容器に液体燃料を充填する前に供給されるエタノール水溶液を仮充填エタノール水溶液という）を収容し、タンク３１内に、エタノール１０重量％、蒸留水９０重量％の１０重量％エタノール水溶液を収容し、実施例２と同様にして気泡体積を測定した。続いて、仮充填メタノール水溶液を、８０重量％エタノール水溶液、６０重量％エタノール水溶液、４０重量％エタノール水溶液、２０重量％エタノール水溶液と変え、それぞれの場合における気泡体積を測定した。結果を図９に示す。
【００６０】
図９は燃料電池用燃料容器に１０重量％エタノール水溶液を充填した場合における、仮充填エタノール水溶液の濃度と１０重量％エタノール水溶液を充填した後の燃料電池用燃料容器中の気泡の関係を示すグラフである。これによれば、燃料電池用燃料容器に１０重量％エタノール水溶液を充填した場合には、仮充填エタノール水溶液の濃度が約７０重量％の時点までは気泡体積はゼロであり、この時点までは燃料貯蔵室３内に気泡は見られなかった。仮充填エタノール水溶液の濃度が下がるにつれて徐々に気泡体積が増え、仮充填エタノール水溶液の濃度が４０重量％よりも低濃度では、燃料貯蔵室３内の気泡体積はほぼ一定となった。
【００６１】
図９に示すグラフから明らかなように、１０重量％エタノール水溶液を充填する場合には、５０重量％以上のエタノール水溶液を仮充填すれば全く仮充填を行わない場合に比べて、気泡を減らすことが可能であり、７０重量％以上のエタノール水溶液を仮充填すれば空気を混入させることなく、１０重量％エタノール水溶液を充填することができた。
【００６２】
（実施例６）
実施例５において、タンク３１内に、エタノール３０重量％、蒸留水７０重量％の３０重量％エタノール水溶液を収容した以外は実施例５と同様にして実験を行った。結果を図１０に示す。
【００６３】
図１０は燃料電池用燃料容器に３０重量％エタノール水溶液を充填した場合における、仮充填エタノール水溶液の濃度と３０重量％エタノール水溶液を充填した後の燃料電池用燃料容器中の気泡の関係を示すグラフである。これによれば、燃料電池用燃料容器に３０重量％エタノール水溶液を充填した場合には、仮充填エタノール水溶液の濃度が約７０重量％の時点までは気泡体積はゼロであり、この時点までは燃料貯蔵室３内に気泡は見られなかった。仮充填エタノール水溶液の濃度が下がるにつれて徐々に気泡体積が増えた。なお、仮充填エタノール水溶液の濃度は本充填するエタノール水溶液の濃度よりも高濃度であるため、仮充填エタノール水溶液濃度が３０重量％よりも低い濃度での実験は行っていないが、実施例５から推測すれば、仮充填エタノール水溶液の濃度が３０重量％よりも低濃度では、燃料貯蔵室３内の気泡体積は一定になるものと推測される。
【００６４】
図１０に示すグラフから明らかなように、３０重量％エタノール水溶液を充填する場合には、５５重量％以上のエタノール水溶液を仮充填すれば全く仮充填を行わない場合に比べて、気泡を減らすことが可能であり、７０重量％以上のエタノール水溶液を仮充填すれば空気を混入させることなく、１０重量％エタノール水溶液を充填することができた。
【００６５】
（実施例７）
実施例５において、タンク３１内に、エタノール５０重量％、蒸留水５０重量％の５０重量％エタノール水溶液を収容した以外は実施例５と同様にして実験を行った。結果を図１１に示す。
【００６６】
図１１は燃料電池用燃料容器に５０重量％エタノール水溶液を充填した場合における、仮充填エタノール水溶液の濃度と５０重量％エタノール水溶液を充填した後の燃料電池用燃料容器中の気泡の関係を示すグラフである。これによれば、燃料電池用燃料容器に５０重量％エタノール水溶液を充填した場合には、仮充填エタノール水溶液の濃度が約７０重量％の時点まで気泡体積はゼロであり、この時点までは燃料貯蔵室３内に気泡は見られなかった。仮充填エタノール水溶液の濃度が下がるにつれて徐々に気泡体積が増えた。なお、仮充填エタノール水溶液の濃度は本充填するエタノール水溶液の濃度よりも高濃度であるため、仮充填メタノール水溶液濃度が５０重量％よりも低い濃度での実験は行っていないが、実施例５から推測すれば、仮充填エタノール水溶液の濃度が５０重量％よりも低濃度では、燃料貯蔵室３内の気泡体積は一定になるものと推測される。
【００６７】
図１１に示すグラフから明らかなように、５０重量％エタノール水溶液を充填する場合には、５５重量％以上のエタノール水溶液を仮充填すれば全く仮充填を行わない場合に比べて、気泡を減らすことが可能であり、７０重量％以上のエタノール水溶液を仮充填すれば空気を混入させることなく、５０重量％エタノール水溶液を充填することができた。
【００６８】
なお、実施例では図１に示すような燃料電池用燃料容器を用いて説明したが、本発明の液体燃料充填方法は液体燃料を燃料電池に補充するあらゆる燃料電池用燃料容器に液体燃料を充填する場合にも利用可能である。
【００６９】
また、ここに示す実施例では、仮充填メタノールあるいはエタノールを排出した後、別途用意した本充填メタノールあるいはエタノールを注入しているが、仮充填メタノールあるいはエタノールの濃度が５０％程度以上の高い濃度の場合には、仮充填に用いたメタノールあるいはエタノールを本充填メタノールあるいはエタノールとして用いても、本発明の空気を混入させることなく充填するという効果を得ることができる。
【００７０】
以上のように、本発明の液体燃料充填方法は、燃料電池用燃料容器に液体燃料を充填する前に、充填する液体燃料と同種のこの液体燃料の濃度よりも高濃度の液体を燃料電池用燃料容器に供給するので、燃料電池用燃料容器の内壁面やピストン状の隔壁部材における濡れ性が良くなり、燃料容器の内壁面やピストン状の隔壁部材に気泡が固着することが抑制されるので、その後に充填される液体燃料に空気を混入させることなく、液体燃料を充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】燃料電池用燃料容器の中央断面正面図
【図２】図１の閉状態のバルブ部位の拡大断面図
【図３】燃料電池用燃料容器に燃料を充填する一の実施の形態を示す模式図
【図４】燃料電池用燃料容器に燃料を充填する別の実施の形態を示す模式図
【図５】本充填メタノール水溶液１０重量％における仮充填メタノール水溶液の濃度と燃料容器中の気泡の関係を示すグラフ
【図６】本充填メタノール水溶液２０重量％における仮充填メタノール水溶液の濃度と燃料容器中の気泡の関係を示すグラフ
【図７】本充填メタノール水溶液３０重量％における仮充填メタノール水溶液の濃度と燃料容器中の気泡の関係を示すグラフ
【図８】本充填メタノール水溶液５０重量％における仮充填メタノール水溶液の濃度と燃料容器中の気泡の関係を示すグラフ
【図９】本充填エタノール水溶液１０重量％における仮充填メタノール水溶液の濃度と燃料容器中の気泡の関係を示すグラフ
【図１０】本充填エタノール水溶液３０重量％における仮充填メタノール水溶液の濃度と燃料容器中の気泡の関係を示すグラフ
【図１１】本充填エタノール水溶液５０重量％における仮充填メタノール水溶液の濃度と燃料容器中の気泡の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００７２】
１    燃料電池用燃料容器
２    容器本体
３    燃料貯蔵室
４    気室
５    隔壁部材
5a,5b  シール部
７    バルブ
８    弾性体
21    外容器
22    蓋体
23    内容器
24    接続部
25    連通路
30,31,35  タンク
32,33,34  管
40    スリーブ
52    支持部材
71    ハウジング
72    ステム
73    スプリング
74    弁体
75    シール材
Ｆ    液体燃料
Ｆ′  高濃度の液体
Ｇ    圧縮ガス
P1,P2  タンク
Ｑ    コック
【図１】
2006024541.tif 000003
【図２】
2006024541.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006024541.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006024541.tif 000011
【図１０】
2006024541.tif 000012
【図１１】
2006024541.tif 000013