(57)【要約】【課題】燃料ボトルから燃料電池の一時貯留部（バッファタンク）となる燃料貯留体に必要量を継ぎ足しながら液体燃料を供給する、いわゆるサテライト方式と呼ばれる燃料供給方式を備えた燃料電池及び燃料電池用燃料供給機構を提供する。【解決手段】収容した液体燃料を注入するノズルを有する燃料ボトル１０と、該燃料ボトル１０からの液体燃料Ｆを受け入れる注入口を有する燃料電池本体５０とを備えた燃料電池Ａであって、上記注入口に接続され、注入された液体燃料を貯留する燃料貯留体３０が、変形可能な軟包装袋からなることを特徴とする燃料電池。【効果】燃料を燃料電池本体の燃料貯留体へ安定的に供給することができ、更に、燃料貯留体に燃料が充分満たされた後の、過剰の燃料注入による燃料噴出しを防止できる燃料電池及び燃料電池用燃料供給機構が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容した液体燃料を注入するノズルを有する燃料ボトルと、該燃料ボトルからの液体燃料を受け入れる注入口を有する燃料電池本体とを備えた燃料電池であって、上記注入口に接続され、注入された液体燃料を貯留する燃料貯留体が、変形可能な軟包装袋からなることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
燃料貯留体は、燃料貯留体単体での最大燃料搭載量が、燃料貯留体を収容する燃料収容部の容積よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
燃料収容部は、外気と連通する空気置換口を有することを特徴とする請求項２記載の燃料電池。
【請求項４】
燃料貯留体は、ラミネートフィルムを融着してなるラミネートパウチからなることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の燃料電池。
【請求項５】
ラミネートパウチには、燃料を注入用及び排出用のスパウトが融着されてなることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池。
【請求項６】
燃料ボトルは、変形可能な軟包装袋からなる燃料貯蔵袋に液体燃料を収容し、該燃料貯蔵袋単体での最大燃料収容量以下の内容積である外容器の中に収容されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の燃料電池。
【請求項７】
燃料ボトル内の液体燃料は、溶存酸素濃度が、５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載の燃料電池。
【請求項８】
収容した液体燃料を注入するノズルを有する燃料ボトルと、該燃料ボトルからの液体燃料を受け入れる注入口を有する燃料貯留体を備えた燃料電池本体とを備え、上記燃料ボトルのノズルを燃料貯留体の注入口に挿入して液体燃料を供給する燃料電池の燃料供給方法であって、上記燃料貯留体は、変形可能な軟包装袋からなることを特徴とする燃料電池の燃料供給方法。
【請求項９】
燃料貯留体は、燃料貯留体単体での最大燃料搭載量が、燃料貯留体を収容する燃料収容部の容積よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の燃料電池の燃料供給方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の燃料電池の燃料供給方法に用いる燃料ボトルであって、該燃料ボトルは、変形可能な軟包装袋からなる燃料貯蔵袋に液体燃料を収容し、該燃料貯蔵袋単体での最大燃料収容量以下の内容積である外容器の中に収容されていることを特徴とする燃料ボトル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話、ノート型パソコン、ＰＤＡ、デジタルカメラ及び電子手帳などの電子機器の電源等として用いられる燃料電池に関し、更に詳しくは、燃料ボトルから燃料電池の一時貯留部（バッファタンク）となる燃料貯留体に必要量を継ぎ足しながら液体燃料を供給する、いわゆるサテライト方式と呼ばれる燃料供給方式を備えた燃料電池及び燃料電池の燃料供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池は、空気電極層、電解質層及び燃料電極層が積層された燃料電池セルと、燃料電極層に還元剤としての燃料を供給するための燃料供給部と、空気電極層に酸化剤としての空気を供給するための空気供給部とからなり、燃料と空気中の酸素とによって燃料電池セル内で電気化学反応を生じさせ、外部に電力を得るようにした電池であり種々の形式のものが開発されている。
【０００３】
近年、環境問題や省エネルギーに対する意識の高まりにより、クリーンなエネルギー源としての燃料電池を、各種用途に用いることが検討されており、特に、メタノールと水を含む液体燃料を直接供給するだけで発電できる燃料電池が注目されてきている（例えば、特許文献１及び２参照）。
これらの燃料電池において、燃料ボトルから燃料電池の一時貯留部（バッファタンク）に必要量を継ぎ足しながら液体燃料を供給する、いわゆるサテライト方式と呼ばれる燃料供給方式を備えた燃料電池の開発が行われている。
【０００４】
このようなサテライト方式は、携帯電話、ノート型パソコンなどの携帯機器のユーザーが、必要に応じて燃料電池（発電機）のバッファタンク内に燃料を補充する必要がある。
このような方式の燃料供給機構等としては、例えば、収容し収容した液体燃料を射出するノズルを有するカートリッジと、上記カートリッジからの液体燃料を受け入れる注入口を有する燃料電池本体とを備え、上記カートリッジのノズルと燃料電池本体の注入口とを着脱自在に構成した燃料電池において、上記カートリッジのノズルの外周部に周溝が形成されている一方、上記燃料電池本体の注入口の外周に沿った少なくとも一部に切欠部が形成されており、上記切欠部に弾性的に嵌着され、上記カートリッジのノズルが燃料電池本体の注入口の定位置まで挿入された時にノズルの周溝に部分的に嵌着し上記ノズルを定位置に弾性的に固定する弾性体を配設したことを特徴とする燃料電池用燃料供給機構及び該機構を備えた燃料電池（例えば、特許文献３参照）が知られている。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献３などに記載の従来の燃料供給機構等は、燃料充填時の液体燃料の漏洩を主目的とするものであり、このサテライト方式で用いる燃料カートリッジ（燃料ボトル）は、握る圧力によって加圧するボトル形式が一般的であるが、この方法ではユーザーの力加減によって燃料の継ぎ足し量が変化し、必要以上の量を注入してしまい、バッファタンクから燃料が溢れてしまうという課題がある。
また、注入量を一定にできる機構を盛り込んだとしても、残燃料量が一定ではないので、同様の課題が残る。更に、残燃料量を検知し燃料注入量を調整する機構は、構造が複雑になるという課題がある。
【０００６】
このような液体燃料が溢れるという課題は、燃料を注入するときにバッファタンク内の空気を排出するための、空気置換口から溢れることになる。空気置換口を閉塞させることで、燃料が溢れることが防止できるが、その方法では、燃料を注入するとバッファタンク内が加圧され、十分な量を注入できなくないという課題があるのが現状である。
【特許文献１】特開平５−２５８７６０号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献２】特開平５−３０７９７０号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【特許文献３】特開２００６-２６９１６６号公報（特許請求の範囲、実施例等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の燃料電池及びその燃料供給機構における課題及び現状に鑑み、これを解消するためになされたものであり、過剰な液体燃料が注入された場合の燃料の吹き出しの防止、燃料貯留体の破裂の防止、燃料注入を容易に行うことができる燃料電池及び燃料電池の燃料供給方法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】
本発明者らは、上記従来の課題等について、鋭意検討した結果、収容した液体燃料を注入するノズルを有する燃料ボトルと、該燃料ボトルからの液体燃料を受け入れる注入口を有する燃料電池本体とを備えた燃料電池において、燃料貯留体等を特定の構造とすることにより、燃料ボトル等を特定の構造などとすることにより、上記目的の燃料電池及び燃料電池の燃料供給方法が得られることに成功し、本発明を完成するに至ったのである。
【０００９】
すなわち、本発明は、次の（１）〜（１０）に存する。
（１）  収容した液体燃料を注入するノズルを有する燃料ボトルと、該燃料ボトルからの液体燃料を受け入れる注入口を有する燃料電池本体とを備えた燃料電池であって、上記注入口に接続され、注入された液体燃料を貯留する燃料貯留体が、変形可能な軟包装袋からなることを特徴とする燃料電池。
（２）  燃料貯留体は、燃料貯留体単体での最大燃料搭載量が、燃料貯留体を収容する燃料収容部の容積よりも大きいことを特徴とする上記（１）記載の燃料電池。
（３）  燃料収容部は、外気と連通する空気置換口を有することを特徴とする上記（２）記載の燃料電池。
（４）  燃料貯留体は、ラミネートフィルムを融着してなるラミネートパウチからなることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか一つに記載の燃料電池。
（５）  ラミネートパウチには、燃料を注入用及び排出用のスパウトが融着されてなることを特徴とする上記（４）に記載の燃料電池。
（６）  燃料ボトルは、変形可能な軟包装袋からなる燃料貯蔵袋に液体燃料を収容し、該燃料貯蔵袋単体での最大燃料収容量以下の内容積である外容器の中に収容されていることを特徴とする上記（１）〜（５）の何れか一つに記載の燃料電池。
（７）  燃料ボトル内の液体燃料は、溶存酸素濃度が、５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下であることを特徴とする上記（１）〜（６）の何れか一つに記載の燃料電池。
（８）  収容した液体燃料を注入するノズルを有する燃料ボトルと、該燃料ボトルからの液体燃料を受け入れる注入口を有する燃料貯留体を備えた燃料電池本体とを備え、上記燃料ボトルのノズルを燃料貯留体の注入口に挿入して液体燃料を供給する燃料電池の燃料供給方法であって、上記燃料貯留体は、変形可能な軟包装袋からなることを特徴とする燃料電池の燃料供給方法。
（９）  燃料貯留体は、燃料貯留体単体での最大燃料搭載量が、燃料貯留体を収容する燃料収容部の容積よりも大きいことを特徴とする上記（８）に記載の燃料電池の燃料供給方法。
（１０）  上記（８）又は（９）に記載の燃料電池の燃料供給方法に用いる燃料ボトルであって、該燃料ボトルは、変形可能な軟包装袋からなる燃料貯蔵袋に液体燃料を収容し、該燃料貯蔵袋単体での最大燃料収容量以下の内容積である外容器の中に収容されていることを特徴とする燃料ボトル。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１及び８の発明によれば、過剰な燃料が注入された場合の燃料の吹き出しを防止することができる燃料電池及び燃料電池の燃料供給方法が提供される。
請求項２及び９の発明によれば、過剰な燃料が充填された場合の貯留体の破裂を防止することができる燃料電池及び燃料電池の燃料供給方法が提供される。
請求項３の発明によれば、燃料注入の際、収容部が加圧されないため、小さな力（ほぼ大気圧）で、燃料を注入することができる。
請求項４の発明によれば、簡便に燃料貯留体を作製することができる。
請求項５の発明によれば、燃料貯留体を燃料電池本体の発電機に接続したままで、燃料を注入することができる。
請求項６及び１０の発明によれば、空気の混入を防止できる燃料ボトルが作製でき、更に、燃料貯蔵体の加熱時の耐久性を更に高めることができる燃料電池及び燃料電池の燃料供給方法に用いる燃料ボトルが得られる。
請求項７の発明によれば、燃料貯留体への空気の混入を更に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら、詳しく説明する。
図１〜図６は、本発明の燃料電池及び燃料電池の燃料供給方法の実施形態の一例を示すものであり、図１は、本発明の実施形態の一例となる燃料電池及び燃料電池の燃料供給方法の概念図であり、（ａ）は燃料注入前の状態、（ｂ）燃料注入中の状態を示す概略断面図である。
本第実施形態の燃料電池Ａは、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、収容した液体燃料Ｆを注入するノズルを有する燃料ボトル１０と、該燃料ボトル１０からの液体燃料Ｆを受け入れる注入口を有する燃料貯留体３０を備えた燃料電池本体５０とから構成されている。
【００１２】
燃料ボトル１０は、図１及び２に示すように、変形可能な軟包装袋からなる燃料貯蔵袋１１に液体燃料Ｆを収容し、該燃料貯蔵袋１１単体での最大燃料収容量以下の内容積となるスクイズ性を有する外容器２０の中に収容されている。
燃料貯蔵袋１１は、燃料の充填効率の点、変形度合いに応じて残量を視認できる点、カートリッジの向きによらず燃料供給が可能な点及び形状の自由度が高い点から、変形可能な軟包装袋（可撓性袋）から構成されるものであれば、特に限定されないが、更に簡便に製造する点、更に強度を高める点から、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、セロハン、紙、布、不織布からなる表面層を有するラミネートフィルムを融着してなるラミネートパウチからなるものが好ましく、また、ラミネートフィルムには、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂からなる接着層を有することが好ましい。
上記表面層の厚みは、ラミネートパウチの強度を更に高める点、コスト、製造性の点から、好ましくは、１０〜１０００μｍ、特に好ましくは、１０〜１００μｍが望ましい。また、接着層の厚みは、ラミネートパウチの接着強度を更に高める点、コスト、製造性の点から、２０〜２００μｍであるものが好ましく、特に好ましくは、２０〜１００μｍが望ましい。
【００１３】
更に、ラミネートフィルムには、アルミ箔、ポリ塩化ビニリデン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、アルミ若しくはシリカ蒸着フィルムからなるバリア層を有することが好ましく、このバリア層の厚みはラミネートパウチの空気バリア製を更に高めることができ、更に後述する液体燃料からの揮発減量を更に低減する点、コスト、製造性の点から、５〜１００μｍであるものが好ましく、特に好ましくは、１０〜３０μｍが望ましい。
【００１４】
燃料貯蔵袋１１となるラミネートパウチは、その形状は特に限定されないが、外容器内でのラミネートパウチの強度を更に確保する点から、３方シール袋、２方シール袋若しくはピロー袋形状であるものが好ましい。
図２（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態となる燃料ボトル１０に用いる燃料貯蔵袋１１の一例であり、接着層１２が厚さ４０μｍのポリエチレン、表面（基材）層１３が厚さ２０μｍのナイロン、バリア層１４が厚さ１０μｍのアルミ箔から構成されるものであり、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一枚のラミネートフィルムの接着部（接着層）１２をそれぞれ折り返された状態で接着することにより、図２（ａ）に示す燃料貯蔵袋１１が作製され、外容器２０内に収容されている。なお、図２（ｂ）中の１５ａは谷折部、１５ｂは山折部、１６は燃料貯蔵袋１１内の液体燃料を注入する注入ノズル１７に連結したスパウト１８を取り付けるための貫通部を示す。
この収容構造では、液体燃料が揮発することで内部が加圧され、外容器２０内でラミネートパウチが膨張しても、ラミネートパウチの接着部が外容器２０内面に押さえつけられる構造となるため、ラミネートパウチの接着部に応力が集中せず、ラミネートパウチの接着部の破裂を防止することができることとなる。
【００１５】
この燃料貯蔵袋１１を収容する外容器２０は、燃料貯蔵袋単体１１での最大燃料貯蔵量以下の内容積となるものである。これにより、燃料貯蔵袋１１である可撓性袋をその最大容積よりも小さな内容積の外容器２０で覆うことにより、可撓性袋１１内の液体燃料が揮発し内部が加圧されても、その内圧を可撓性袋自体ではなく、その外側の外容器２０で押さえる構造とするものである。
外容器２０の材質としては、耐久性、ガス不透過性（酸素ガス、窒素ガス等に対するガス不透過性）、更に、液体燃料の残量を視認できるように視認性があるものから構成されることが好ましい。
外容器２０としては、例えば、視認性が要求されない場合であれば、押圧により燃料貯蔵袋１１内の液体燃料を注入ノズル１７から液体燃料を貯留する燃料貯留体に容易に注入する点、スクイズ性を有する樹脂から構成されることが好ましく、前記した液体燃料の残量の視認性、ガス不透過性、製造や組立時のコスト低減及び製造の容易性などから、更に好ましくは、上記各特性を有するポリプロピレン、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどの単独もしくは２種以上の樹脂を含む単層構造、２層以上の多層構造からものが挙げられる。多層構造の場合は、少なくとも１層が、前記した性能（ガス透過度）を持つ樹脂で構成されていれば、残りの層は通常の樹脂でも実使用上問題はない。このような多層構造のチューブは、押出し成形、射出成形、共押出し成形などにより製造することができる。
【００１６】
外容器２０の厚みは、耐圧性、製造や組立時のコスト低減及び製造の容易性の点から、０．１〜５ｍｍであることが好ましい。また、外容器２０は、完全に密閉されておらず、その内部に空気を取り込める構造であることが好ましく、本実施形態では、スパウト１８と外容器２０との間に空気取り込み用の隙間が形成されている。この空気を取り込める構造を有する外容器２０により、燃料貯蔵袋１１内の液体燃料Ｆが消費されても、負圧を生じさせることなく、液体燃料を効率よく注入ノズル１７より排出することができることとなる。
上記外容器２０の大きさとしては、特に限定されないが、５〜５０×５〜１００×３０〜２００ｍｍとすることができる。
【００１７】
本実施形態では、ラミネートパウチからなる燃料貯蔵袋１１には、ラミネートパウチを破くことなく燃料を効率よく注入するための、注入ノズル１７を連結したスパウト１８が融着されている。
注入ノズル１７は、樹脂製又はステンレス等の金属製のノズル部１７ａと該ノズル部１７ａを保護するゴム製又はエラストマー製等からなる保護部材１７ｂとから構成されている。
スパウト１８は、図３（ａ）に示すように、スパウト本体１８ａと注入ノズル１７を取り付けるための取り付け孔１８ｂを有し、ラミネートパウチとスパウトとの接着強度を更に高める点から、ラミネートフィルムの接着層、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂等と同一素材から構成されることが好ましい。
本実施形態のスパウト１８は、ラミネートフィルムとラミネートフィルムの接着部１２に挿入されておらず、ラミネートフィルムを貫通した状態、貫通部１６を貫通してスパウト本体１８ａ６がラミネートフィルムに融着されている。この取り付け構造となるスパウト１８では、ラミネートフィルムの接着部にスパウトを設置しないことで、ラミネートフィルムの接着部を折り返して外容器２０に挿入することができ、また、スパウト１８とラミネートフィルムとの接着部も、同様に、内圧上昇時に外容器２０内面に押し付けることができるため、燃料ボトルの耐熱性を更に高めることができることとなる。
【００１８】
燃料貯留体３０は、図４及び５に示すように、注入された液体燃料を貯留し、燃料電池本体の発電セルへ供給するための燃料を一時貯留するものであり、変形可能な軟包装袋から構成されている。
この燃料貯留体３０も上記燃料ボトル１０と同様に、燃料貯留体単体での最大燃料搭載量が、燃料貯留体を収容する燃料収容部４０の容積よりも大きく設定されている。
燃料貯留体３０は、燃料の充填効率の点、カートリッジの向きによらず燃料供給が可能な点及び形状の自由度が高い点から、変形可能な軟包装袋（可撓性袋）から構成されるものであれば、特に限定されないが、更に簡便に製造する点、更に強度を高める点から、上述の燃料貯蔵袋１１と同様に、ポリエチレン等の樹脂、セロハン、紙、布、不織布からなる表面層を有するラミネートフィルムを融着してなるラミネートパウチからなるものが好ましく、また、ラミネートフィルムには、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂からなる接着層を有することが好ましい。
【００１９】
上記表面層の厚さ、接着層の厚さ、ラミネートフィルムに更に形成するバリア層及びその厚さは、上述の燃料貯蔵袋１１と同様に設定することができ、燃料貯留体３０となるラミネートパウチは、その形状は特に限定されないが、外容器内でのラミネートパウチの強度を更に確保する点から、３方シール袋、２方シール袋若しくはピロー袋形状であるものが好ましい。
図５（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態となる燃料貯留体３０の一例であり、接着層３１が厚さ４０μｍのポリエチレン、表面（基材）層３２が厚さ２０μｍのナイロン、バリア層３３が厚さ１０μｍのアルミ箔から構成されるものであり、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一枚のラミネートフィルムの接着部（接着層）３１をそれぞれ折り返された状態で接着することにより、図４（ａ）及び（ｂ）に示す燃料貯留体３０が作製され、燃料電池本体の外容器４０内に収容されている。なお、図５（ａ）中の３４ａは谷折部、３４ｂは山折部、３５は、燃料ボトル１０の注入ノズル１７を受け入れるスパウト３７を取り付けるための貫通部であり、３６は、燃料貯留体３０内の液体燃料を排出する排出ノズル３８ａに連結したスパウト３８を取り付けるための貫通部を示す。
この収容構造では、液体燃料が揮発することで内部が加圧され、外容器４０内でラミネートパウチが膨張しても、ラミネートパウチの接着部が外容器４０内面に押さえつけられる構造となるため、ラミネートパウチの接着部に応力が集中せず、ラミネートパウチの接着部の破裂を防止することができることとなる。
【００２０】
この燃料貯留体３０を収容する燃料収容室となる外容器４０は、燃料貯留体３０での最大燃料貯蔵量以下の内容積となるものである。これにより、燃料貯留体３０である可撓性袋をその最大容積よりも小さな内容積の外容器４０で覆うことにより、燃料貯留体３０内の液体燃料が揮発し内部が加圧されても、その内圧を可撓性袋自体ではなく、その外側の外容器４０で押さえる構造とするものである。
外容器４０の材質としては、耐久性、堅牢性、ガス不透過性（酸素ガス、窒素ガス等に対するガス不透過性）、更に、液体燃料の残量を視認できるように視認性があるものから構成されることが好ましい。なお、燃料ボトル１０と相違し、押圧操作性は要求されないので、スクイズ性はなくても良いものであり、燃料電池本体内に配置されるものであるため、堅牢性、耐久性が要求される。
【００２１】
外容器４０としては、例えば、視認性が要求されない場合であれば、耐圧性、堅牢性をさらに確保する点から、アルミニウム、ステンレスなどの金属、合成樹脂、ガラスなどが挙げられるが、前記した液体燃料の残量の視認性、ガス不透過性、製造や組立時のコスト低減及び製造の容易性などから、好ましくは、上記各特性を有するポリプロピレン、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどの単独もしくは２種以上の樹脂を含む単層構造、２層以上の多層構造からものが挙げられる。多層構造の場合は、少なくとも１層が、前記した性能（ガス透過度）を持つ樹脂で構成されていれば、残りの層は通常の樹脂でも実使用上問題はない。このような多層構造のチューブは、押出し成形、射出成形、共押出し成形などにより製造することができる。
【００２２】
外容器４０の厚みは、耐圧性、製造や組立時のコスト低減及び製造の容易性の点から、０．１〜５ｍｍであることが好ましい。また、外容器４０は、完全に密閉されておらず、その内部に空気を取り込める構造であることが好ましく、本実施形態では、スパウト３７、３８と外容器４０との間に空気取り込み用の隙間が形成されている。この空気を取り込める構造を有する外容器により、燃料貯留体３０内の液体燃料Ｆが消費されても、負圧を生じさせることなく、液体燃料を効率よく排出することができることとなる。
上記外容器４０の大きさとしては、特に限定されないが、５〜５０×５〜１００×３０〜２００ｍｍとすることができる。
【００２３】
本実施形態では、ラミネートパウチからなる燃料貯留体３０には、ラミネートパウチを破くことなく燃料を効率よく注入するためのスパウト３７、液体燃料を排出するための排出ノズル３８ａが連結されたスパウト３８が融着されている。
液体燃料を注入するためのスパウト３７は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、外容器４０の取付孔４１に固着される固着部３７ａと注入ノズル１７が通過する通過孔３７ｂ、後述する弁体を収容する弁体収容部３７ｃとから構成されており、ラミネートパウチとスパウトとの接着強度を更に高める点から、ラミネートフィルムの接着層、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂等と同一素材から構成されることが好ましい。
本実施形態のスパウト３７は、ラミネートフィルムとラミネートフィルムの接着部３１に挿入されておらず、ラミネートフィルムを貫通した状態、貫通部３５を貫通して固着部３７ａがラミネートフィルムに融着されている。この取り付け構造となるスパウト３７では、ラミネートフィルムの接着部にスパウトを設置しないことで、ラミネートフィルムの接着部を折り返して外容器４０に挿入することができ、また、スパウト３７とラミネートフィルムとの接着部も、同様に、内圧上昇時に外容器４０内面に押し付けることができるため、燃料貯留体３０の耐熱性を更に高めることができることとなる。
【００２４】
このスパウト３７内には、図３及び図６（ａ）〜（ｆ）に示すように、弁体、例えば、逆止弁３９を備えており、本実施形態ではスパウト３７内に逆止弁３９が直接又は弁体アダプターを介して収納される構造となっている。この逆止弁３９により、燃料注入時及び保管時に、燃料貯留体３０内に空気などの異物が混入すること及び燃料が揮発することを防止することができる。
【００２５】
この逆止弁３９は、燃料ボトル１０の注入ノズル１７が挿入されることで、燃料貯蔵袋１１と内部とを連通させ、燃料ボトル１０の注入操作（押圧操作）で燃料貯蔵袋１１内部の液体燃料Ｆが燃料貯留体３０内に注入されることとなる。逆止弁３９は、直線状のスリットからなる連通部３９ａが形成されると共に、前記弁体３９がスパウト３７又は弁体アダプターに収納された際に、弁体外縁部３９ｂにより弁体３９が径方向に圧縮されることで、前記連通部３９ａに圧縮力が作用するようにしたものであり、本実施形態では図６（ｂ）に示すように楕円状であって、短径方向ｘに連通部となるスリット３９ａを設け、長径方向ｙに外縁部３９ｂを圧縮するようにとしたものであり、スリット３９ａが閉じる方向に圧縮力が作用する。
なお、上記連通部３９ａを直線状のスリットで形成したが、注入ノズル１７を挿入することで燃料貯蔵袋１１と内部とを連通させ、燃料貯蔵袋１１内部の液体燃料Ｆを注入できる構造となるものであれば、特に限定されず、十字状や放射状のスリット、スリットを複数形成し各スリットが同一箇所で交差するようにした構造、円孔状、矩形孔状であってもよい。好ましくは、上記直線状のスリットが望ましい。また、外縁部３９ｂの形状は、特に限定されず、上記形態のように楕円状の他、円形状に形成することができる。
【００２６】
この弁体３９の内面側には、液体燃料供給部材を挿入する際にスムーズに挿入できるように燃料貯蔵袋１１の内部に向かって凸状のテーパー面（突起）３９ｃを形成することが好ましい。
スパウト３７には、図６（ｅ），（ｆ）に示すような弁押え部材３９ｄが設けられ、弁押え部材３９ｄは筒状に形成され、その内周面にストッパー部３９ｅ，３９ｅが形成され、スパウト３７の弁体収容部３７ｃとストッパー部３９ｅ，３９ｅとの間で上記構成の弁体３９を挟持してなるものである。
弁体３９と弁押え部材３９ｄとの組合せに関して、図６に示すように、楕円形状のスリット弁と円形状のアダプターの場合が挙げられ、また、逆に、円形状のスリット弁と楕円形状のアダプターとしてもよく、この場合、スリット弁のスリット方向をアダプターの長径とすることが必要である。
この構造の弁体３９により、使用休止（未使用）時にも空気などの異物の浸入を防止する構造となっている。これは、空気などの浸入により燃料貯留体３０内の圧力増加などによる燃料漏れ、噴出しなどの事故を防止するためである。
【００２７】
この弁体３９、弁押え部材３９ｄとしては、液体燃料の漏洩をより効果的に防止する点から、上記構造等で、液体燃料Ｆに対して気体透過性の低い材料からなり、かつ、ＪＩＳ  Ｋ  ６２６２−１９９７で規定される圧縮永久歪み率が２０％以下の材料から構成されるものが好ましい。
これらの弁体３９、弁押え部材３９ｄの材料としては、収容される液体燃料Ｆに対して保存安定性、耐久性、ガス不透過性、燃料供給管に密着できる弾性を有し、上記特性を有するものであれば、特に限定されず、ポリビニルアルコール、エチレン・ビニルアルコール共重合樹脂、ポリアクリルニトリル、ナイロン、セロハン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、１，２−ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、二トリルゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどのゴム、熱可塑性エラストマーが挙げられ、通常の射出成形や加硫成形などによって製造することができる。
【００２８】
また、本実施形態では、ラミネートパウチからなる燃料貯留体３０の底面側には、図１及び図４（ｂ）に示すように、ラミネートパウチを破くことなく燃料を効率よく排出するための、排出ノズル３８ａを連結したスパウト３８が融着されている。
排出ノズル３８ａは、樹脂製又はステンレス等の金属製のノズル部３８ｂと該ノズル部３８ｂを保護するゴム製又はエラストマー製等からなる保護部材３８ｃとから構成されている。
スパウト３８は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、上述のスパウト１８と同様に、スパウト本体３８ｃと排出ノズル３８ａを取り付けるための取り付け孔３８ｄを有し、ラミネートパウチとスパウトとの接着強度を更に高める点から、ラミネートフィルムの接着層、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂等と同一素材から構成されることが好ましい。
本実施形態のスパウト３８は、ラミネートフィルムとラミネートフィルムの接着部３１に挿入されておらず、ラミネートフィルムを貫通した状態、貫通部３６を貫通してスパウト本体３８ｃがラミネートフィルムに融着されている。この取り付け構造となるスパウト３８では、ラミネートフィルムの接着部にスパウトを設置しないことで、ラミネートフィルムの接着部を折り返して外容器４０に挿入することができ、また、スパウト３８とラミネートフィルムとの接着部も、同様に、内圧上昇時に外容器４０内面に押し付けることができるため、燃料収容室となる外容器４０の耐熱性を更に高めることができることとなる。
【００２９】
用いる液体燃料Ｆとしては、メタノールと水とからなるメタノール液が挙げられるが、燃料電池本体の燃料電極体において燃料として供給された化合物から効率良く水素イオン（Ｈ+）と電子（ｅ-）が得られるものであれば、液体燃料は特に限定されず、燃料電極体の構造などにもよるが、例えば、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、エタノール液、ギ酸、ヒドラジン、アンモニア液、エチレングリコール、水素化ホウ素ナトリウム水溶液、ショ糖水溶液などの液体燃料も用いることができる。好ましい液体燃料としては、効率性、コストの点などから、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル若しくはその水溶液からなる揮発性燃料であるものが望ましい。
また、これらの液体燃料の濃度は、燃料電池の構造、特性等により種々の濃度の液体燃料を用いることができ、例えば、１〜１００％濃度の液体燃料を用いることができる。
【００３０】
本発明において、燃料貯蔵袋１１に充填される液体燃料は、溶存酸素濃度が５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下、好ましくは、０〜１０％ａｉｒｓａｔｕｒ．であることが望ましい。なお、上記５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下とは、液体燃料中における飽和酸素濃度（１００％）に対して、５０％以下とすることを意味する。
用いる液体燃料の溶存酸素濃度を５０％ａｉｒｓａｔｕｒ．以下、好ましくは、０〜１０％ａｉｒｓａｔｕｒ．とすることにより、燃料貯留体への酸素の混入を更に防止することができる。液体燃料中における酸素の存在は、燃料電池の稼動率に悪影響を及ぼすものであり、極力少ないほうが良い。用いる液体燃料中の溶存酸素濃度を低下せる手段としては、例えば、減圧超音波脱気にて（１０ｋＰａ、１０ｍｉｎ）脱気処理する方法等により溶存酸素濃度を所定値以下とすることができる。
【００３１】
燃料電池本体５０には、上記燃料貯留体３０及び該燃料貯留体３０を収容する堅牢性を備えた外容器４０の他、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、排出ノズル３８ａに連結されるライン（連結管）５１に燃料貯留体３０内の液体燃料を吸引するポンプ５２、バルブ５３を備え、上記ライン５２は発電セル等が収容された発電機５４に連結された発電機構部５５を備えている。
【００３２】
このように構成される本発明の燃料電池Ａでは、燃料電池本体のバッファタンクとなる燃料貯留体３０を、変形可能な軟包装袋（パウチ袋）で作製することにより、パウチ袋が痩せることで、燃料消費に追従する。図１（ｂ）に示すように、注入ノズル１７を弁体３９を通過して燃料貯留体３０内に挿入せしめ、スクイズ性を有する外容器２０を有する燃料ボトル１０を手等で両側から押圧操作することで、燃料ボトル１０内の液体燃料を燃料貯留体３０内に注入することができ、燃料注入時は、燃料貯留体３０がその収容部４０内で膨らむことで、その容積を増やし燃料を貯蔵することとなる。
この燃料貯留体３０の容量は、その燃料貯留体３０を収容する収容部４０の容積よりも大きく設計することで、液体燃料を過剰に注入したとしても、燃料貯留体３０の破裂を防止することができることとなる。この燃料貯留体３０が収容部４０内で完全に膨らみきると、それ以上液体燃料を注入できないため、過剰に充填することを防止できる。
また、本発明では、バッファタンクとなる燃料貯留体３０への空気の混入を防止するために、燃料ボトル１０もパウチ方式となる燃料貯蔵袋１１で作製することで、燃料ボトル１０としてのパウチ袋を押圧することで、液体燃料を注入し、かつ、そのパウチ袋内への空気置換を防止することで、バッファタンクとなる燃料貯留体３０への空気の誤注入を防止することができる。
【００３３】
このように構成される本発明の燃料電池では、収容した液体燃料Ｆを注入するノズル１７を有する燃料ボトル１０と、該燃料ボトル１０からの液体燃料を受け入れる注入口３７を有する燃料電池本体５０とを備え、上記注入口３７に接続され、注入された液体燃料Ｆを貯留する燃料貯留体３０が、変形可能な軟包装袋から構成することにより、過剰な燃料が注入された場合の燃料の吹き出しを防止することができる燃料電池及び燃料電池の燃料供給方法が得られることとなる。
また、燃料貯留体３０を、燃料貯留体３０単体での最大燃料搭載量が、燃料貯留体３０を収容する燃料収容部４０の容積よりも大きくすることにより、過剰な燃料が充填された場合の燃料貯留体３０の破裂を防止することができる。
【００３４】
本発明の燃料電池の燃料供給方法は、上述の構成の如く、収容した液体燃料Ｆを注入するノズル１７を有する燃料ボトル１０と、該燃料ボトル１０からの液体燃料Ｆを受け入れる注入口を有する燃料貯留体４０を備えた燃料電池本体５０とを備え、上記燃料ボトル１０のノズル１７を燃料貯留体３０の弁体３９に挿入し燃料貯留体３０内に挿入し液体燃料を供給する燃料電池の燃料供給方法では、上記燃料貯留体３０を変形可能な軟包装袋から構成することにより、過剰な燃料が注入された場合の燃料の吹き出しを防止することができる燃料電池の燃料供給方法が得られる。
また、この燃料電池の燃料供給方法に用いる燃料ボトルとして、変形可能な軟包装袋からなる燃料貯蔵袋１１に液体燃料Ｆを収容し、該燃料貯蔵袋１１単体での最大燃料収容量以下の内容積である外容器２０の中に収容される構成することにより、空気の混入を防止できる燃料ボトルが作製でき、更に、燃料貯蔵袋の加熱時の耐久性を更に高めることができる燃料ボトルが得られることとなる。
従って、本発明の燃料電池及び燃料供給方法によれば、液体燃料を燃料電池本体の燃料貯留体へ安定的に供給すること事ができ、更に、燃料貯留体に燃料が充分満たされた後の、過剰の燃料注入による燃料噴出しを防止できるものとなる。
【００３５】
図７〜図１０は、カートリッジ化した上述の構成となる燃料ボトル１０と燃料貯留体３０を収容した燃料収容部（外容器）４０を例示するものである。
この燃料ボトル１０は、ボトルの中央部を両側から押圧操作すると、ボトル両側面部及び上下面側が外側へ屈曲する構成となるものであり、これにより収容される燃料貯蔵袋１１が押しつぶされることで、燃料貯蔵袋１１内の液体燃料が注入ノズル１７により燃料貯留体３０に注入され、図９（燃料貯留体３０の要部断面図）で示すように、燃料貯留体３０は燃料で満たされた状態となる。図１０は、燃料貯留体３０内の液体燃料が燃料電池本体の発電機部の稼動により消費された場合の、燃料貯留体３０が萎んだ状態を示すものである。
【００３６】
本発明の燃料電池及び燃料電池の燃料供給方法は、上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内で種々変更することができる。
例えば、燃料排出部材となるスパウト３７内に挿入する逆止弁３９をゴム部材により構成したが、スプリング部材を備えた逆止弁を用いてもよく、また、発電セルを含む燃料電池本体の構造も特に限定されるものではない。
【実施例】
【００３７】
次に、本発明を実施例及び比較例により、更に詳述するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００３８】
〔実施例１〕
下記作製法により、燃料貯留体（バッファタンク）３０及び燃料ボトル１０を作製し、その燃料注入時の噴出し防止効果を評価した。
（バッファタンクの作製）：図７に準拠
パウチ：寸法１０×４０×５０ｍｍ、最大容量：２０ｃｃ
ラミネートフィルム      接着層    ポリエチレン４０μｍ
バリア層  アルミ箔１０μｍ
基材層    ナイロン２０μｍ
スパウト：材質；ポリエチレン、最大外径；１０ｍｍ、筒部外径；５ｍｍ、筒部内径；４ｍｍ、長さ；１０ｍｍ
逆止弁：材質；ブチルゴム、外径４ｍｍ、長さ４ｍｍ、スリット長２ｍｍ
（燃料収容部４０の作製）：図７に準拠
金属製容器：外寸法１０×４０×５０ｍｍ、内寸法８×３８×４８ｍｍ、内容積１４．６ｃｃ
〔燃料ボトル〕
パウチ  寸法  ５０×３０×１００ｍｍ、最大容量：１５０ｃｃ
ラミネートフィルム      接着層    ポリエチレン４０μｍ
バリア層  アルミ箔１０μｍ
基材層    ナイロン２０μｍ
スパウト：材質；ポリエチレン、最大外径；１０ｍｍ、筒部外径；２ｍｍ、筒部内径；１ｍｍ、長さ；１０ｍｍ
ステンレス製注入ノズル（管）：長さ２０ｍｍ、外径１ｍｍ、内径０．７ｍｍ
金属製容器（外容器）：外寸法５０×３０×１５０ｍｍ、内寸法４５×３５×９０ｍｍ、内容積１４０ｃｃ
図７に準拠し、外容器２０内に燃料貯蔵袋１１を収容した後、燃料を充填した。
〔燃料〕
燃料種：メタノール９９．８％、溶存酸素率（量）：８．８％ａｉｒｓａｔｕｒ．〔９９．８％メタノール水溶液を減圧超音波脱気にて（１０ｋＰａ、１０ｍｉｎ）脱気処理し、その溶存酸素率（量）をドイツ  ＰｒｅＳｅｎｓ  ＧｍｂＨ社製のＭｉｃｒｏｘ  ＴＸ３で測定した。〕、燃料充填量：７０ｃｃ
【００３９】
（耐噴き出し性試験）
上記にて作製した、バッファタンク４０と、燃料ボトルを用いて、燃料の注入試験を実施した。手の力によって押圧し燃料を注入したが、１０回注入しても、一度も燃料が溢れることがなかった。また、燃料の充填量も、バッファタンク内の残燃料量によらず、一定の燃料が充填された状態であった。充填後のバッファタンク内の燃料充填量は、１４．５ｃｃであった。
以上のことから、明らかなように、本発明の範囲内である実施例１では、燃料注入時の対噴き出し性に優れ、かつ、バッファタンク内の燃料の充填量を一定にすることができた。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態の一例となる燃料電池及び燃料電池の燃料供給方法の概念図であり、（ａ）は燃料注入前の状態、（ｂ）燃料注入中の状態を示す概略断面図である。
【図２】（ａ）燃料ボトルに用いる燃料貯蔵袋の一例を示す斜視図、（ｂ）はその燃料貯蔵袋の展開図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は燃料貯蔵袋を構成するラミネートフィルム縦断面図である。
【図３】（ａ）は燃料ボトルのノズルを燃料貯留体の注入口に挿入している注入状態を示す部分拡大断面図、（ｂ）は燃料貯留体のスパウトに取り付けられる弁体の一例を示す拡大断面図である。
【図４】（ａ）は燃料貯留体を上側からみた斜視図、（ｂ）は燃料貯留体を下側から見た斜視図である。
【図５】（ａ）燃料貯留体の展開図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は燃料貯留体を構成するラミネートフィルム縦断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は弁体の実施形態の一例を示す逆止弁であり、（ａ）は逆止弁の斜視図、（ｂ）は逆止弁の平面図、（ｃ）は逆止弁の縦断面図、（ｄ）スパウトに取り付けた逆止弁の平面図、（ｅ）はスパウトに取り付けた逆止弁の底面図、（ｆ）はスパウトに取り付けた逆止弁の縦断面図である。
【図７】カートリッジ化した燃料ボトル（燃料貯蔵体）及び燃料貯留体を示す注入前の斜視図である。
【図８】カートリッジ化した燃料ボトル（燃料貯蔵体）及び燃料貯留体を示す注入する段階を示す斜視図である。
【図９】カートリッジ化した燃料ボトル（燃料貯蔵体）及び燃料貯留体を示すものであり、燃料貯留体は要部断面図であり、燃料貯留体は燃料で満たされた状態を示すものである。
【図１０】カートリッジ化した燃料ボトル（燃料貯蔵体）及び燃料貯留体を示すものであり、燃料貯留体は要部断面図であり、燃料貯留体内の燃料が消費され、燃料貯留体が萎んだ状態を示すものである。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ    燃料電池
Ｆ    液体燃料
１０    燃料ボトル
１１    燃料貯蔵袋
１７    注入ノズル
１８    スパウト
２０    外容器
３０    燃料貯留体
４０    燃料収容部（外容器）
５０    燃料電池本体
【図１】
2008218348.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008218348.tif 000008
【図７】
2008218348.tif 000009
【図８】
2008218348.tif 000010
【図９】
2008218348.tif 000011
【図１０】
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