(57)【要約】【課題】上記事情に鑑みて成されたものであって、耐圧性に優れた燃料タンクを備え、安全性の高い燃料電池を提供する。【解決手段】燃料極と空気極と、これらの間に配置された電解質膜とを備えた起電部２０と、燃料極に供給される燃料が収容される燃料タンク１０と、を備え、燃料タンク１０は、底板１１Ａと底板１１Ａの周縁から底板の厚さ方向に延びる側壁１１Ｂとを備えるタンク本体１０と、底板１１Ａと対向するように配置された天板１６と天板１６から突出した第１溶着部１８Ａおよび延在部１８Ｂを備えたタンクキャップＣＰと、を備え、延在部１８Ｂは、第１溶着部１８Ａよりも天板１６の内側に配置され、天板１６から突出する幅が第１溶着部１８Ａよりも大きく、側壁１１Ｂの上端は、第１溶着部１８Ａと嵌合するように凹むとともに第１溶着部１８Ａと溶着により固定される第２溶着部１１Ｔを備え、延在部１８Ｂは、側壁１１Ｂの内面沿って延びて配置される燃料電池。【選択図】図１
2011096402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極、空気極、および、前記燃料極と前記空気極との間に配置された電解質膜とを備えた起電部と、
前記燃料極に供給される燃料が収容される燃料タンクと、を備え、
前記燃料タンクは、底板と前記底板の周縁から前記底板の厚さ方向に延びる側壁とを備えるタンク本体と、前記底板と対向するように配置された天板と前記天板から突出した第１溶着部および延在部を備えたタンクキャップと、を備え、
前記延在部は、前記第１溶着部よりも前記天板の内側に配置され、前記天板から突出する幅が前記第１溶着部よりも大きく、
前記側壁の上端は、前記第１溶着部と嵌合するように凹むとともに前記第１溶着部と溶着により固定される第２溶着部を備え、
前記延在部は、前記側壁の内面沿って延びて配置される燃料電池。
【請求項２】
前記第２溶着部の端面は、前記底板の外側に向かって、前記側壁の上端から凹む幅が大きくなるように傾斜している請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記第１溶着部の端面は前記天板の内側に向かって、前記天板から突出する幅が小さくなるように傾斜している請求項２記載の燃料電池。
【請求項４】
前記第１溶着部と前記延在部とは一体に構成され、
前記第２溶着部は、前記側壁の内側の空間に露出している請求項１記載の燃料電池。
【請求項５】
前記第１溶着部と前記延在部との間に凹部が設けられ、前記側壁の上端は、前記凹部に嵌合する凸部を備え、前記第２溶着部は前記凸部よりも外側に設けられている。請求項１記載の燃料電池。
【請求項６】
前記第２溶着部は、前記側壁の外側の空間に露出している請求項５記載の燃料電池。
【請求項７】
前記側壁の状態は、前記第１溶着部の外面に沿って配置された第２凸部をさらに備え、
前記第１溶着部と前記第２溶着部とは、前記凸部と前記第２凸部との間で溶着されている請求項５記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は燃料と空気とを供給するだけで発電することができ、燃料を補給すれば連続して長時間継続して発電することが可能であるという特徴を有している。このため、燃料電池を小型化できれば、携帯用電子機器の電源として極めて有利なシステムといえる。
【０００３】
燃料電池は、例えば燃料極（アノード）、電解質膜、および、空気極（カソード）を有する膜電極接合体と、膜電極接合体のアノードに供給される燃料が収容された燃料タンクと、を備えている。
【０００４】
燃料タンクは、例えば樹脂で形成されたタンク本体とタンクキャップとが超音波溶着により固定されて形成されている。従来、超音波溶着により部材を接合する技術は、様々な分野で用いられている。例えば特許文献１には、円筒トナー容器の接合部分の一方が凸形状で、他方がその凸形状に嵌合する凹形状となっている構造が開示されている。
【０００５】
超音波溶着では接合された部分には応力が加わる。特に、樹脂材料、中でも透明性を有する結晶性および非結晶性樹脂の場合は、視覚的に溶着部のクラックが確認された。さらに、高温環境で、燃料タンク内の圧力が高い場合において、燃料タンク内に燃料が収容されているときに溶着部分に燃料が接触すると、ソルベントストレスクラックが発生し、耐圧性が低下することがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−０６６７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであって、耐圧性に優れた燃料タンクを備え、安全性の高い燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の態様による燃料電池は、燃料極、空気極、および、前記燃料極と前記空気極との間に配置された電解質膜とを備えた起電部と、前記燃料極に供給される燃料が収容される燃料タンクと、を備え、前記燃料タンクは、底板と前記底板の周縁から前記底板の厚さ方向に延びる側壁とを備えるタンク本体と、前記底板と対向するように配置された天板と前記天板から突出した第１溶着部および延在部を備えたタンクキャップと、を備え、前記延在部は、前記溶着部よりも前記天板の内側に配置され、前記天板から突出する幅が前記溶着部よりも大きく、前記側壁の上端は、前記第１溶着部と嵌合するように凹むとともに前記第１溶着部と溶着により固定される第２溶着部を備え、前記延在部は、前記側壁の内面沿って延びて配置される燃料電池である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、耐圧性に優れた燃料タンクを備え、安全性の高い燃料電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料電池の一構成例を説明するための図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態に係る燃料電池の燃料タンクの構成例を説明するための図である。
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態に係る燃料電池の燃料タンクの構成例を説明するための図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態に係る燃料電池の燃料タンクの溶着部分の一構成例を説明するための断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態に係る燃料電池の燃料タンクの溶着部分の一構成例を説明するための断面図である。
【図４Ａ】本発明の第２実施形態に係る燃料電池の燃料タンクの溶着部分の一構成例を説明するための断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第２実施形態に係る燃料電池の燃料タンクの溶着部分の一構成例を説明するための断面図である。
【図５Ａ】本発明の第３実施形態に係る燃料電池の燃料タンクの溶着部分の一構成例を説明するための断面図である。
【図５Ｂ】本発明の第３実施形態に係る燃料電池の燃料タンクの溶着部分の一構成例を説明するための断面図である。
【図６Ａ】本発明の第４実施形態に係る燃料電池の燃料タンクの溶着部分の一構成例を説明するための断面図である。
【図６Ｂ】本発明の第４実施形態に係る燃料電池の燃料タンクの溶着部分の一構成例を説明するための断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態乃至第４実施形態に係る燃料電池の評価結果の一例を説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施形態乃至第４実施形態に係る燃料電池の評価結果の他の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る燃料電池について図面を参照して説明する。図１に第１実施形態に係る燃料電池の一構成例を示す。本実施形態に係る燃料電池は、燃料極（図示せず）、空気極（図示せず）、および、燃料極と空気極との間に配置された電解質膜（図示せず）、を備えた膜電極接合体（ＭＥＡ）を含む起電部２０と、燃料極に供給される燃料を収容する燃料タンク１０と、を有している。
【００１２】
図２Ａおよび図２Ｂに示すように燃料タンク１０は、タンク本体１１と、タンクキャップＣＰとを備えている。タンク本体１１は、底板１１Ａと、底板１１Ａの周縁に沿って底板に対して略直交する方向（底板の厚さ方向）に延びる側壁１１Ｂとを備えている。
【００１３】
側壁１１Ｂには、燃料が注入される燃料注入口ＩＮと、起電部２０の燃料極へ燃料を分配する燃料分配機構（図示せず）へ燃料を排出する燃料排出口ＯＵＴと、圧力調整弁１２と、安全弁１４と、が設けられている。圧力調整弁１２は、バランスバルブであって、燃料タンク１０内の圧力を適切な範囲とするために開閉される。安全弁１４はリリースバルブである。
【００１４】
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、タンクキャップＣＰは、底板と対向するように配置される天板１６と、天板１６の周縁近傍において天板１６に略直交する方向（天板１６の厚さ方向：Ｚ方向）に突出した凸部１８と、を備えている。
【００１５】
図３Ｂに示すように、タンクキャップＣＰは、凸部１８がタンク本体１１の側壁１１Ｂの上端と嵌合するようにタンク本体１１に取り付けられる。凸部１８は、例えば超音波溶着によりタンク本体１１の側壁の上端に固定される第１溶着部１８Ａと、超音波溶着により固定されない延在部１８Ｂとを備えている。本実施形態では、第１溶着部１８Ａと延在部１８Ｂとは一体に構成されている。
【００１６】
延在部１８Ｂは、ＸＹ平面方向において第１溶着部１８Ａよりも天板１６の内側に配置されている。延在部１８Ｂが天板１６から突出する幅ＷＢ（Ｚ方向の幅）は、第１溶着部１８Ａが天板１６から突出する幅ＷＡ（Ｚ方向の幅）よりも大きい。第１溶着部１８Ａの端面は天板１６の内側に向かって、天板１６から突出する幅が小さくなるように傾斜している。
【００１７】
タンク本体１１の側壁１１Ｂの上端は、第１溶着部１８Ａと溶着される第２溶着部１１Ｔを備えている。第２溶着部１１Ｔは、側壁１１Ｂの上端面よりもＺ方向に凹んで第１溶着部１８Ａと嵌合するように構成されている。第２溶着部１１Ｔの端面は、底板１１Ａの外側に向かって、側壁１１Ｂの上端から凹む幅が大きくなるように傾斜している。
【００１８】
第１溶着部１８Ａの端面と、第２溶着部１１Ｔの端面とを傾斜させることによって、タンクキャップＣＰをタンク本体１１に取り付けたときに、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとが角同士で頭接することになり、溶着時に溶融性が増して耐圧強度を高めることができる。
【００１９】
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、本実施形態では、第２溶着部１１Ｔは、側壁１１Ｂの内側の空間に露出するように設けられている。図３Ｂに示すように、タンク本体１１にタンクキャップＣＰを取り付けると、延在部１８Ｂは、側壁１１Ｂの内面に沿って配置される。
【００２０】
このように、本実施形態に係る燃料電池では、延在部１８Ｂが側壁１１Ｂの内面に沿って、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとの溶着部分を覆うように配置されるため、燃料タンク１０内に燃料が収容されているときでも、燃料が溶着部分に接触することを抑制することができる。したがって、応力エネルギの集中する溶着部に燃料が接触してソルベントストレスクラックが生じることを抑制することができる。
【００２１】
タンク本体１１とタンクキャップＣＰとは、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとが嵌合するように位置合わせされ、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとの端部が超音波溶着される。図３Ｂでは、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとが頭接し溶融する部分をタンク本体１１およびタンクキャップＣＰとは異なるハッチングにより示している。
【００２２】
本実施形態では、超音波溶着機として日本エマソン（株）製の超音波溶着機２０００Ｘの振動周波数が２０ｋＨｚ、ブースターが２．５倍のタイプを使用した。超音波溶着時にタンク本体１１およびタンクキャップＣＰへの加圧圧力は４４Ｎであった。
【００２３】
超音波溶着前には、ホーンとアンビル及び製品との位置だしを行い、製品溶着部に対してアンビルが均一に当接するように微調節を行なった。なお、超音波溶着時の設定パラメータは、振幅、圧力、コラプス値、冷却時間等であり、適にパラメータを変更して、最適な溶着条件に設定し、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとを溶着させた。
【００２４】
このとき、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとの一部が溶融し、延在部１８Ｂと側壁１１Ｂとの間の未溶着部分に流れ込む。この流れ込んだ樹脂により、応力エネルギが集中する溶着部分に燃料が接触することを防止し、ソルベントストレスクラックが生じることをさらに抑制することが可能となる。
【００２５】
上記のように形成された燃料タンク１０について、静水圧テストポンプを用いて限界耐圧試験を行なった。接続コネクタを介してポンプに繋がれた燃料タンクを水槽の中に入れ、破壊するまで静水圧をかけた。その結果、本実施形態に係る燃料電池の燃料タンク１０は、１．０Ｍｐａ以上１．６Ｍｐａ以下の耐圧性を有した。
【００２６】
また、燃料タンク１０に対し、実際に燃料として純メタノール（濃度９９．５％以上）を充填し、ソルベントストレスクラックに関する試験を行った。燃料タンク１０内に燃料を満タンにした状態で、−２０℃、２５℃、５０℃、８５℃の４種類の温度環境で、２４時間、１６８時間（１週間）、７２０時間（１ヶ月）放置を行い、その後目視及び顕微鏡観察を行った。その結果、本実施形態に係る燃料電池の燃料タンク１０は、７２０時間放置した場合であってもソルベントストレスクラックの進行が見られなかった。
【００２７】
このように、本実施形態に係る燃料電池によれば、耐圧性に優れた燃料タンクを備え、安全性の高い燃料電池を提供することができる。
【００２８】
次に、本発明の第２実施形態に係る燃料電池について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、上述の第１実施形態に係る燃料電池と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
本実施形態に係る燃料電池は、燃料タンク１０の構成以外は上述の第１実施形態に係る燃料電池と同様である。本実施形態に係る燃料電池の燃料タンク１０は、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、タンク本体１１とタンクキャップＣＰとを備えている。タンク本体１１は、底板１１Ａと側壁１１Ｂとを備えている。タンクキャップＣＰは、天板１６と、天板１６からＺ方向に突出した凸部１８とを備えている。
【００３０】
凸部１８の第１溶着部１８Ａと延在部１８Ｂとは一体に構成されている。ＸＹ平面方向において、延在部１８Ｂは、第１溶着部１８Ａよりも天板１６の内側に配置されている。延在部１８Ｂが天板１６から突出する幅ＷＢは、第１溶着部１８Ａが天板１６から突出する幅ＷＡよりも大きい。
【００３１】
タンク本体１１の側壁１１Ｂの上端は、第１溶着部１８Ａと溶着される第２溶着部１１Ｔを備えている。第２溶着部１１Ｔは、側壁１１Ｂの上端面よりもＺ方向に凹んで第１溶着部１８Ａと嵌合するように構成されている。
【００３２】
第２溶着部１１Ｔの端面は、底板１１Ａの外側に向かって、側壁１１Ｂの上端からＺ方向に凹む幅が大きくなるように傾斜している。本実施形態では第１溶着部１８Ａの端面は、天板１６の面方向（Ｘ−Ｙ方向）と略平行に延びている。このように第１溶着部１８Ａの端面と第２溶着部１１Ｔの端面とを構成することによって、タンクキャップＣＰをタンク本体１１に取り付けたときに位置ズレが生じた場合でも、溶着時の溶融性を高くすることができ、耐圧強度を増すことができる。
【００３３】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、本実施形態では、第２溶着部１１Ｔは、側壁１１Ｂの内側の空間に露出するように設けられている。図４Ｂに示すように、タンク本体１１にタンクキャップＣＰを取り付けると、延在部１８Ｂは、側壁１１Ｂの内面に沿って配置される。
【００３４】
このように、本実施形態に係る燃料電池では、延在部１８Ｂが側壁１１Ｂの内面に沿って、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとの溶着部分を覆うように配置されるため、燃料タンク１０内に燃料が収容されているときでも、燃料が溶着部分に接触することを抑制することができる。したがって、応力エネルギの集中する溶着部分に燃料が接触してソルベントストレスクラックが生じることを抑制することができる。
【００３５】
図４Ｂに示すように、タンク本体１１とタンクキャップＣＰとは、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとが嵌合するように位置合わせされ、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとの端部が超音波溶着される。図４Ｂでは、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとが頭接し溶融する部分をタンク本体１１およびタンクキャップＣＰとは異なるハッチングにより示している。本実施形態では、第１実施形態の場合と同様の機器を用いて同様の条件でタンク本体１１とタンクキャップＣＰとを溶着した。
【００３６】
上記のように形成すると、本実施形態に係る燃料電池の燃料タンク１０では、上述の第１実施形態に係る燃料電池と同様に、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとの一部が溶融し、延在部１８Ｂと側壁１１Ｂとの間の未溶着部分に流れ込む。この流れ込んだ樹脂により、応力エネルギが集中する溶着部分に燃料が接触することを防止し、ソルベントストレスクラックが生じることをさらに抑制することが可能となる。
【００３７】
上記のように形成された燃料タンク１０について、上述の第１実施形態の場合と同様の条件で、限界耐圧試験およびソルベントストレスクラックに関する試験を行なった。図７に示すように、本実施形態に係る燃料電池の燃料タンク１０は、限界耐圧試験における限界耐圧が０．７Ｍｐａ以下であった。また、ソルベントストレスクラックに関する試験では、５０度の温度環境では１６８時間以下、８５度の温度環境では２４時間以下でソルベントストレスクラックの進行がみられた。
【００３８】
このように、本実施形態に係る燃料電池によれば、耐圧性に優れた燃料タンクを備え、安全性の高い燃料電池を提供することができる。
【００３９】
次に、本発明の第３実施形態に係る燃料電池について図面を参照して説明する。本実施形態に係る燃料電池は、燃料タンク１０の構成以外は上述の第１実施形態に係る燃料電池と同様である。本実施形態に係る燃料電池の燃料タンク１０は、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、タンク本体１１とタンクキャップＣＰとを備えている。タンク本体１１は、底板１１Ａと側壁１１Ｂとを備えている。タンクキャップＣＰは、天板１６と、天板１６からＺ方向に突出した凸部１８とを備えている。
【００４０】
凸部１８は、第１溶着部１８Ａと延在部１８Ｂとの間に設けられた凹部１８Ｃを備えている。延在部１８Ｂは、第１溶着部１８Ａよりも天板１６の内側に配置されている。延在部１８Ｂが天板１６から突出する幅ＷＢは、第１溶着部１８Ａが天板１６から突出する幅ＷＡよりも大きい。
【００４１】
タンク本体１１の側壁１１Ｂの上端には、第２溶着部１１Ｔが設けられている。第２溶着部１１Ｔは、側壁１１Ｂの上端面よりもＺ方向に凹んで第１溶着部１８Ａと嵌合するように構成されている。本実施形態では、第２溶着部１１Ｔは側壁１１Ｂの外側の空間に露出している。側壁１１Ｂの上端は、タンクキャップＣＰの凹部１８Ｃと勘合する凸部１１Ｃを備えている。
【００４２】
図５Ｂに示すように、タンク本体１１にタンクキャップＣＰを取り付けると、延在部１８Ｂは、側壁１１Ｂの内面に沿って配置される。さらに、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとの溶着部分は、ＸＹ平面方向においてタンク本体１１の凸部１１Ｃよりも外側に配置される。
【００４３】
このように、本実施形態に係る燃料電池では、延在部１８Ｂが第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとの溶着部分を覆うように配置されるとともに、溶着部分が凸部１１Ｃよりも外側に配置されるため、燃料タンク１０内に燃料が収容されているときでも、燃料が溶着部分に接触することを抑制することができる。したがって、応力エネルギの集中する溶着部分に燃料が接触してソルベントストレスクラックが生じることを抑制できる。
【００４４】
図５Ｂに示すように、タンク本体１１とタンクキャップＣＰとは、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとが嵌合するとともに、凹部１８Ｃと凸部１１Ｃとが嵌合するように位置合わせされ、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとの端部が超音波溶着される。図５Ｂでは、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとが頭接し溶融する部分をタンク本体１１およびタンクキャップＣＰとは異なるハッチングにより示している。本実施形態では、第１実施形態の場合と同様の機器を用いて同様の条件でタンク本体１１とタンクキャップＣＰとを溶着した。
【００４５】
上記のように形成すると、本実施形態に係る燃料電池の燃料タンク１０では、上述の第１実施形態に係る燃料電池と同様に、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとの一部が溶融し、第１溶着部１８Ａと凸部１１Ｃとの間の未溶着部分に流れ込む。この流れ込んだ樹脂により、応力エネルギが集中する溶着部分に燃料が接触することを防止し、ソルベントストレスクラックが生じることをさらに抑制することが可能となる。
【００４６】
上記のように形成された燃料タンク１０について、上述の第１実施形態の場合と同様の条件で、限界耐圧試験およびソルベントストレスクラックに関する試験を行なった。図７に示すように、本実施形態に係る燃料電池の燃料タンク１０は、限界耐圧試験における限界耐圧が０．８Ｍｐａ以上１．０Ｍｐａ以下であった。また、ソルベントストレスクラックに関する試験では、全ての温度環境で７２０時間放置した場合であってもソルベントストレスクラックの進行が見られなかった。
【００４７】
このように、本実施形態に係る燃料電池によれば、耐圧性に優れた燃料タンクを備え、安全性の高い燃料電池を提供することができる。
【００４８】
次に、本発明の第４実施形態に係る燃料電池について図面を参照して説明する。本実施形態に係る燃料電池は、燃料タンク１０の構成以外は上述の第１実施形態に係る燃料電池と同様である。本実施形態に係る燃料電池の燃料タンク１０は、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、タンク本体１１とタンクキャップＣＰとを備えている。タンク本体１１は、底板１１Ａと側壁１１Ｂとを備えている。タンクキャップＣＰは、天板１６と、天板１６からＺ方向に突出した凸部１８とを備えている。
【００４９】
凸部１８は、第１溶着部１８Ａと延在部１８Ｂとの間に設けられた凹部１８Ｃを備えている。ＸＹ平面方向において延在部１８Ｂは、第１溶着部１８Ａよりも天板１６の内側に配置されている。延在部１８Ｂが天板１６から突出する幅ＷＢは、第１溶着部１８Ａが天板１６から突出する幅ＷＡよりも大きい。
【００５０】
タンク本体１１の側壁１１Ｂの上端には、第２溶着部１１Ｔが設けられている。第２溶着部１１Ｔは、側壁１１Ｂの上端面よりも凹んで第１溶着部１８Ａと嵌合するように構成されている。本実施形態では、第２溶着部１１ＴはタンクキャップＣＰの凹部１８Ｃと嵌合する凸部１１Ｃと、第１溶着部１８Ａの外面と対向して配置される凸部１１Ｄとの間に配置されている。
【００５１】
図６Ｂに示すように、タンク本体１１にタンクキャップＣＰを取り付けると、延在部１８Ｂは、側壁１１Ｂの内面に沿って配置される。さらに、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとの溶着部分は、タンク本体１１の凸部１１Ｃよりも外側に配置される。
【００５２】
このように、本実施形態に係る燃料電池では、延在部１８Ｂが第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとの溶着部分を覆うように配置されるとともに、ＸＹ平面方向において溶着部分が凸部１１Ｃよりも外側に配置されるため、燃料タンク１０内に燃料が収容されているときでも、燃料が溶着部分に接触することを抑制することができる。したがって、応力エネルギの集中する溶着部分に燃料が接触してソルベントストレスクラックが生じることを抑制できる。
【００５３】
図６Ｂに示すように、タンク本体１１とタンクキャップＣＰとは、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとが嵌合するとともに、凹部１８Ｃと凸部１１Ｃとが嵌合するように位置合わせされ、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとの端部が超音波溶着される。図６Ｂでは、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとが頭接し溶融する部分をタンク本体１１およびタンクキャップＣＰとは異なるハッチングで示している。本実施形態では、第１実施形態の場合と同様の機器を用いて同様の条件でタンク本体１１とタンクキャップＣＰとを溶着した。
【００５４】
上記のように形成すると、本実施形態に係る燃料電池の燃料タンク１０では、上述の第１実施形態に係る燃料電池と同様に、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとの一部が溶融し、第１溶着部１８Ａと凸部１１Ｃとの間の未溶着部分に流れ込む。この流れ込んだ樹脂により、応力エネルギが集中する溶着部分に燃料が接触することを防止し、ソルベントストレスクラックが生じることをさらに抑制することが可能となる。
【００５５】
また、第１溶着部１８Ａと第２溶着部１１Ｔとの溶着部分は、凸部１１Ｃおよび凸部１１Ｄとの間に配置されるため、溶着時に溶融した樹脂が燃料タンク１０の外面側に流れ出すことが無くなり、接合バリが生じることを回避することができる。
【００５６】
上記のように形成された燃料タンク１０について、上述の第１実施形態の場合と同様の条件で、限界耐圧試験およびソルベントストレスクラックに関する試験を行なった。図７に示すように、本実施形態に係る燃料電池の燃料タンク１０は、限界耐圧試験における限界耐圧が０．８Ｍｐａ以上１．０Ｍｐａ以下であった。また、ソルベントストレスクラックに関する試験では、全ての温度環境で７２０時間放置した場合であってもソルベントストレスクラックの進行が見られなかった。
【００５７】
このように、本実施形態に係る燃料電池によれば、耐圧性に優れた燃料タンクを備え、安全性の高い燃料電池を提供することができる。
【００５８】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
【００５９】
例えば、上記実施の形態では、燃料タンクの構成として、説明上、タンク本体とタンクキャップと区別して説明したが、タンク本体とキャップの構成を逆に、すなわち側壁および第２溶着部はキャップに形成され、第１溶着部および延在部はタンク本体に形成されていてもよい。また、タンク本体とキャップの双方に側壁を設けた構成であってもよい。
【００６０】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
ＣＰ…タンクキャップ、１０…燃料タンク、１１…タンク本体、１１Ａ…底板、１１Ｂ…側壁、１１Ｔ…第２溶着部、１１Ｃ…凸部、１１Ｄ…凸部、１６…天板、１８Ａ…第１溶着部、１８Ｂ…延在部、１８Ｃ…凹部、２０…起電部。
【図１】
2011096402.tif 000003
【図２Ａ】
2011096402.tif 000004
【図２Ｂ】
2011096402.tif 000005
【図３Ａ】
2011096402.tif 000006
【図３Ｂ】
2011096402.tif 000007
【図４Ａ】
2011096402.tif 000008
【図４Ｂ】
2011096402.tif 000009
【図５Ａ】
2011096402.tif 000010
【図５Ｂ】
2011096402.tif 000011
【図６Ａ】
2011096402.tif 000012
【図６Ｂ】
2011096402.tif 000013
【図７】
2011096402.tif 000014
【図８】
2011096402.tif 000015