(57)【要約】【課題】燃料収容部内の過度な圧力上昇が抑制され、信頼性に優れた燃料電池を提供すること。【解決手段】燃料極と、空気極と、前記燃料極と前記空気極とに挟持された電解質膜とを有する膜電極接合体と、液体燃料を収容する燃料収容部を有し、前記膜電極接合体の前記燃料極に燃料を供給する燃料供給機構と、前記燃料供給機構に設けられ、前記燃料収容部の内圧が上昇した際に前記内圧を逃す減圧機構とを具備する燃料電池。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料極と、空気極と、前記燃料極と前記空気極とに挟持された電解質膜とを有する膜電極接合体と、
液体燃料を収容する燃料収容部を有し、前記膜電極接合体の前記燃料極に燃料を供給する燃料供給機構と、
前記燃料供給機構に設けられ、前記燃料収容部の内圧が上昇した際に前記内圧を逃す減圧機構と
を具備することを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記燃料供給機構は主として前記燃料収容部からなり、前記燃料収容部は前記膜電極接合体の前記燃料極側に配置されかつ前記燃料極に向けて開口され、前記減圧機構は前記燃料収容部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記燃料供給機構は、前記燃料収容部と、前記燃料収容部と流路を介して接続され、前記膜電極接合体の前記燃料極の面方向に燃料を分配しつつ供給する燃料分配機構とを備えるものであって、前記減圧機構は前記燃料収容部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項４】
前記減圧機構は前記燃料収容部の内圧が０．３ＭＰａ以上となったときに作動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の燃料電池。
【請求項５】
前記減圧機構は、前記燃料供給機構側に設けられる内圧導入孔と前記燃料供給機構側以外の部分に設けられる内圧排出孔とを有する略筒状のケースと、前記ケース内に設けられ、前記内圧導入孔を前記ケース内側から実質的に塞ぎ、前記燃料収容部の内圧が上昇した際に前記内圧導入孔を実質的に開放する弁体とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の燃料電池。
【請求項６】
前記弁体は前記内圧導入孔に前記ケース内側から嵌め込まれ、前記燃料収容部の内圧が上昇したときに外れるものであることを特徴とする請求項５記載の燃料電池。
【請求項７】
前記弁体の外れを検出する検出機構を具備することを特徴とする請求項６記載の燃料電池。
【請求項８】
前記弁体は弾性材料からなるものであって、前記燃料収容部の内圧が上昇したときに弾性変形することにより前記内圧導入孔を開放するものであることを特徴とする請求項５記載の燃料電池。
【請求項９】
前記弁体は略球状または略円柱状であって、前記略球状の弁体の中心または前記略円柱状の弁体の軸心が前記内圧導入孔の軸心の延長線上に位置していることを特徴とする請求項８記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記弁体を前記内圧導入孔へと押圧するために、前記弁体の前記内圧導入孔側とは反対側に押圧手段が設けられていることを特徴とする請求項９記載の燃料電池。
【請求項１１】
前記弁体は、前記押圧手段によって前記押圧方向における圧縮率が５％以上となるように押圧されていることを特徴とする請求項１０記載の燃料電池。
【請求項１２】
前記弁体が略球状であって、かつ前記押圧手段に前記内圧排出孔が設けられていることを特徴とする請求項１０または１１記載の燃料電池。
【請求項１３】
前記弁体は弁体押圧用弾性体の反発力によって前記内圧導入孔側へと押圧されることにより前記内圧導入孔を実質的に塞ぎ、前記燃料収容部の内圧が上昇したときに前記内圧導入孔側とは反対側に移動することにより前記内圧導入孔を実質的に開放するものであることを特徴とする請求項５記載の燃料電池。
【請求項１４】
前記弁体は、その内部に前記内圧導入孔側に向けて開口されると共に側面側に向けて開口された内圧導入用連通孔を有することを特徴とする請求項１３記載の燃料電池。
【請求項１５】
前記弁体押圧用弾性体は形状記憶合金からなるスプリングあるいはバイメタルであることを特徴とする請求項１３または１４記載の燃料電池。
【請求項１６】
前記弁体押圧用弾性体は前記液体燃料による腐食を防止するための表面処理が行われたスプリングであることを特徴とする請求項１３または１４記載の燃料電池。
【請求項１７】
前記内圧排出孔の前記ケース内側部分を覆うように、あるいは前記ケースの一部に液体燃料流出防止体が設けられていることを特徴とする請求項５乃至１６のいずれか１項記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体燃料を用いた燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノートパソコンや携帯電話等の各種携帯用電子機器を長時間充電なしで使用可能とするために、これら携帯用電子機器の電源に燃料電池を用いる試みがなされている。燃料電池は燃料と空気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】
直接メタノール型燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＤＭＦＣ）は小型化が可能であり、さらに燃料の取り扱いも容易であるため、携帯用電子機器の電源として有望視されている。ＤＭＦＣにおける液体燃料の供給方式としては、気体供給型や液体供給型等のアクティブ方式、また燃料収容部内の液体燃料を電池内部で気化させて燃料極に供給する内部気化型等のパッシブ方式が知られている。
【０００４】
これらのうち、内部気化型等のパッシブ方式はＤＭＦＣの小型化に対して特に有利である。パッシブ型ＤＭＦＣにおいては、例えば燃料極、電解質膜および空気極を有する膜電極接合体（燃料電池セル）を、樹脂製の箱状容器からなる燃料収容部上に配置した構造が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、ＤＭＦＣの燃料電池セルと燃料収容部とを流路を介して接続することが検討されている（特許文献２〜４参照）。燃料収容部から供給された液体燃料を燃料電池セルに流路を介して供給することによって、流路の形状や径等に基づいて液体燃料の供給量を調整することができる。
【特許文献１】国際公開第２００５／１１２１７２号パンフレット
【特許文献２】特表２００５−５１８６４６号公報
【特許文献３】特開２００６−０８５９５２号公報
【特許文献４】米国特許公開第２００６／００２９８５１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、上記したような燃料電池については燃料収容部内の液体燃料の蒸発等により、燃料収容部内の圧力が過度に上昇することがある。燃料収容部内の圧力が過度に上昇すると破損や液体燃料の漏れ等が発生しやすくなり、燃料電池の信頼性が低下する。本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、燃料収容部内の過度な圧力上昇を抑制し、信頼性に優れた燃料電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の燃料電池は、燃料極と、空気極と、これら燃料極と空気極とに挟持された電解質膜とを有する膜電極接合体と、液体燃料を収容する燃料収容部を有し、膜電極接合体の燃料極に燃料を供給する燃料供給機構と、この燃料供給機構に設けられ、燃料収容部の内圧が上昇した際に内圧を逃す減圧機構とを具備することを特徴としている。このような減圧機構は燃料収容部の内圧が０．３ＭＰａ以上となったときに作動することが好ましい。
【０００７】
燃料供給機構としては、例えば主として燃料収容部からなるものが挙げられる。このような燃料供給機構における燃料収容部としては、例えば膜電極接合体の燃料極側に配置され、かつ燃料極に向けて開口されたものが挙げられる。そして、減圧機構は、このような燃料収容部に設けられていることが好ましい。
【０００８】
また、他の燃料供給機構としては、例えば燃料収容部と、この燃料収容部と流路を介して接続され、膜電極接合体の燃料極の面方向に燃料を分配しつつ供給する燃料分配機構とを備えるものが挙げられる。そして、このような燃料供給機構についても、減圧機構は燃料収容部に設けられていることが好ましい。
【０００９】
減圧機構は、例えば燃料供給機構側に設けられる内圧導入孔とこの燃料供給機構側以外の部分に設けられる内圧排出孔とを有する略筒状のケースと、このケース内に設けられ、内圧導入孔をケース内側から実質的に塞ぎ、燃料収容部の内圧が上昇した際に内圧導入孔を実質的に開放する弁体とを有するものであることが好ましい。
【００１０】
弁体としては、例えば内圧導入孔にケース内側から嵌め込まれ、燃料収容部の内圧が上昇したときに外れるものが挙げられる。このような弁体を有する減圧機構については、弁体の外れを検出する検出機構を具備することが好ましい。
【００１１】
また、他の弁体としては、弾性材料からなるものであって、燃料収容部の内圧が上昇したときに弾性変形することにより内圧導入孔を開放するものが挙げられる。このような弁体としては、例えば略球状または略円柱状のものが挙げられ、このような略球状の弁体の中心または略円柱状の弁体の軸心は内圧導入孔の軸心の延長線上に位置していることが好ましい。また、このような弁体を内圧導入孔へと押圧するために、このような弁体の内圧導入孔側とは反対側に押圧手段が設けられていることが好ましく、このような押圧手段によって弁体は押圧方向における圧縮率が５％以上となるように押圧されていることが好ましい。この際、弁体が略球状のものである場合、押圧手段に内圧排出孔が設けられていてもよい。
【００１２】
さらに、他の弁体としては、弁体押圧用弾性体の反発力によって内圧導入孔側へと押圧されることにより内圧導入孔を実質的に塞ぎ、燃料収容部の内圧が上昇したときに内圧導入孔側とは反対側に移動することにより内圧導入孔を実質的に開放するものが挙げられる。このような弁体は、例えばその内部に内圧導入孔側に向けて開口されると共に側面側に向けて開口された内圧導入用連通孔を有するものであることが好ましい。このような弁体押圧用弾性体は形状記憶合金からなるスプリングあるいはバイメタルであることが好ましい。また、このような弁体押圧用弾性体は液体燃料による腐食を防止するための表面処理が行われたスプリングあるいはバイメタルであることが好ましい。
【００１３】
これらの減圧機構については、いずれも内圧排出孔のケース内側部分を覆うように、あるいは前記ケースの一部に液体燃料流出防止体が設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、燃料供給機構に燃料収容部の内圧が上昇した際に内圧を逃す減圧機構を設けることで、燃料収容部における過度な内圧の上昇を抑制し、信頼性に優れた燃料電池とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の燃料電池の一例を示す断面図である。図１に示す燃料電池１は、起電部を構成する燃料電池セル２と、この燃料電池セル２に燃料を供給する燃料供給機構３と、この燃料供給機構３に設けられた減圧機構４とから構成されている。さらに燃料供給機構３は、例えば燃料分配機構５と、液体燃料を収容する燃料収容部６と、これら燃料分配機構５と燃料収容部６とを接続する流路７と、流路７中に配置されたポンプ８とから構成されている。
【００１６】
燃料電池セル２は、アノード触媒層１１とアノードガス拡散層１２とを有するアノード（燃料極）１３と、カソード触媒層１４とカソードガス拡散層１５とを有するカソード（空気極／酸化剤極）１６と、アノード触媒層１１とカソード触媒層１４とで挟持されたプロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜１７とから構成される膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）を有している。
【００１７】
アノード触媒層１１やカソード触媒層１４に含有される触媒としては、例えばＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ等の白金族元素の単体、白金族元素を含有する合金等が挙げられる。アノード触媒層１１にはメタノールや一酸化炭素等に対して強い耐性を有するＰｔ−ＲｕやＰｔ−Ｍｏ等を用いることが好ましい。カソード触媒層１４にはＰｔやＰｔ−Ｎｉ等を用いることが好ましい。ただし、触媒はこれらに限定されるものではなく、触媒活性を有する各種の物質を使用することができる。触媒は炭素材料のような導電性担持体を使用した担持触媒、あるいは無担持触媒のいずれであってもよい。
【００１８】
電解質膜１７を構成するプロトン伝導性材料としては、例えばスルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸重合体のようなフッ素系樹脂（ナフィオン（商品名、デュポン社製）やフレミオン（商品名、旭硝子社製）等）、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂等の有機系材料、あるいはタングステン酸やリンタングステン酸等の無機系材料が挙げられる。ただし、プロトン伝導性の電解質膜１７はこれらに限られるものではない。
【００１９】
アノード触媒層１１に積層されるアノードガス拡散層１２は、アノード触媒層１１に燃料を均一に供給する役割を果たすと同時に、アノード触媒層１１の集電体も兼ねている。カソード触媒層１４に積層されるカソードガス拡散層１５は、カソード触媒層１４に酸化剤を均一に供給する役割を果たすと同時に、カソード触媒層１４の集電体も兼ねている。アノードガス拡散層１２およびカソードガス拡散層１５は多孔質基材で構成されている。
【００２０】
アノードガス拡散層１２やカソードガス拡散層１５には、必要に応じて導電層が積層される。これら導電層としては、例えばＡｕのような導電性金属材料からなるメッシュ、多孔質膜、薄膜等が用いられる。電解質膜１７と燃料分配機構５およびカバープレート１８との間には、それぞれゴム製のＯリング１９が介在されており、これらによって燃料電池セル（ＭＥＡ）２からの燃料漏れや酸化剤漏れを防止している。
【００２１】
図示を省略したが、カバープレート１８は酸化剤である空気を取入れるための開口を有している。カバープレート１８とカソード１６との間には、必要に応じて保湿層や表面層が配置される。保湿層はカソード触媒層１４で生成された水の一部が含浸されて、水の蒸散を抑制すると共に、カソード触媒層１４への空気の均一拡散を促進するものである。表面層は空気の取入れ量を調整するものであり、空気の取入れ量に応じて個数や大きさ等が調整された複数の空気導入口を有している。
【００２２】
燃料収容部６には、燃料電池セル２に対応した液体燃料が収容されている。液体燃料としては、各種濃度のメタノール水溶液や純メタノール等のメタノール燃料が挙げられる。液体燃料は必ずしもメタノール燃料に限られるものではない。液体燃料は、例えばエタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、プロパノール水溶液や純プロパノール等のプロパノール燃料、グリコール水溶液や純グリコール等のグリコール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、その他の液体燃料であってもよい。いずれにしても、燃料収容部６には燃料電池セル２に応じた液体燃料が収容される。
【００２３】
燃料電池セル２のアノード（燃料極）１３側には、燃料分配機構５が配置されている。燃料分配機構５は途中にポンプ８が設けられた配管のような液体燃料の流路７を介して燃料収容部６と接続されている。燃料分配機構５にはこのような流路７を通して燃料収容部６から液体燃料が導入される。流路７は燃料分配機構５や燃料収容部６と独立した配管に限られるものではない。例えば、燃料分配機構５と燃料収容部６とを積層して一体化する場合、これらを繋ぐ液体燃料の流路であってもよい。いずれにしても、燃料分配機構５は流路７を介して燃料収容部６と接続されていればよい。
【００２４】
燃料分配機構５は、例えば図２に示すように液体燃料が流路７を介して流入する少なくとも１個の燃料注入口５ａと、液体燃料やその気化成分を排出する複数個の燃料排出口５ｂとを有する燃料分配板５ｃである。燃料分配板５ｃの内部には図１に示すように、燃料注入口５ａから導かれた液体燃料の通路となる空隙部５ｅが設けられている。複数の燃料排出口５ｂは燃料通路として機能する空隙部５ｅにそれぞれ直接接続されている。
【００２５】
燃料注入口５ａから燃料分配板５ｃに導入された液体燃料は空隙部５ｅに入り、この燃料通路として機能する空隙部５ｅを介して複数の燃料排出口５ｂにそれぞれ導かれる。複数の燃料排出口５ｂには、例えば液体燃料の気化成分のみを透過し、液体成分は透過させない気液分離体（図示せず）を配置してもよい。これによって、燃料電池セル２のアノード（燃料極）１３には液体燃料の気化成分が供給される。なお、気液分離体は燃料分配機構５とアノード１３との間に気液分離膜等として設置してもよい。液体燃料の気化成分は複数の燃料排出口５ｂからアノード１３の複数個所に向けて排出される。
【００２６】
燃料排出口５ｂは燃料電池セル２の全体に燃料を供給することが可能なように、燃料分配板５ｃのアノード１３と接する面に複数設けられている。燃料排出口５ｂの個数は１個以上であればよいが、燃料電池セル２の面内における燃料供給量を均一化する上で、０．１〜１０個／ｃｍ２の燃料排出口５ｂが存在するように形成することが好ましい。燃料排出口５ｂの個数が０．１個／ｃｍ２未満であると、燃料電池セル２に対する燃料供給量を十分に均一化することができない。燃料排出口５ｂの個数を１０個／ｃｍ２を超えて形成しても、それ以上の効果が得られない。
【００２７】
燃料分配機構５から放出された燃料は、上述したように燃料電池セル２のアノード（燃料極）１３に供給される。燃料電池セル２内において、燃料はアノードガス拡散層１２を拡散してアノード触媒層１１に供給される。液体燃料としてメタノール燃料を用いた場合、アノード触媒層１１で下記の(1)式に示すメタノールの内部改質反応が生じる。なお、メタノール燃料として純メタノールを使用した場合には、カソード触媒層１４で生成した水や電解質膜１７中の水をメタノールと反応させて(1)式の内部改質反応を生起させる。あるいは、水を必要としない他の反応機構により内部改質反応を生じさせる。
ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−  …（１）
【００２８】
この反応で生成した電子（ｅ−）は集電体を経由して外部に導かれ、いわゆる電気として携帯用電子機器等を動作させた後、カソード（空気極）１６に導かれる。また、（１）式の内部改質反応で生成したプロトン（Ｈ＋）は電解質膜１７を経てカソード１６に導かれる。カソード１６には酸化剤として空気が供給される。カソード１６に到達した電子（ｅ−）とプロトン（Ｈ＋）は、カソード触媒層１４で空気中の酸素と下記の（２）式にしたがって反応し、この反応に伴って水が生成する。
６ｅ−＋６Ｈ＋＋（３／２）Ｏ２  →  ３Ｈ２Ｏ  …（２）
【００２９】
ポンプ８は燃料を循環させる循環ポンプではなく、あくまでも燃料収容部６から燃料分配機構５に液体燃料を送液する燃料供給ポンプである。このようなポンプ８で必要時に液体燃料を送液することによって、燃料供給量の制御性を高めることができる。燃料分配機構５から燃料電池セル２に供給された燃料は発電反応に使用され、その後に循環して燃料収容部６に戻されることはない。図１に示す燃料電池１は燃料を循環させないことから、従来のアクティブ方式とは異なるものであり、装置の小型化等を損なうものではない。また、液体燃料の供給にポンプ８を使用しており、従来の内部気化型のような純パッシブ方式とも異なるため、例えばセミパッシブ方式と呼称されるものである。
【００３０】
ポンプ８の種類は特に限定されるものではないが、少量の液体燃料を制御性よく送液することができ、さらに小型軽量化が可能という観点から、ロータリーベーンポンプ、電気浸透流ポンプ、ダイアフラムポンプ、しごきポンプ等を使用することが好ましい。ロータリーベーンポンプはモータで羽を回転させて送液するものである。電気浸透流ポンプは電気浸透流現象を起こすシリカ等の焼結多孔体を用いたものである。ダイアフラムポンプは電磁石や圧電セラミックスによりダイアフラムを駆動して送液するものである。しごきポンプは柔軟性を有する燃料流路の一部を圧迫し、燃料をしごき送るものである。これらのうち、駆動電力や大きさ等の観点から、電気浸透流ポンプや圧電セラミックスを有するダイアフラムポンプを使用することがより好ましい。
【００３１】
ポンプ８の送液能力は燃料電池１の主たる対象物が小型電子機器であることから、１０μＬ／分〜１ｍＬ／分の範囲とすることが好ましい。送液能力が１ｍＬ／分を超えると一度に送液される液体燃料の量が多くなりすぎて、全運転期間に占めるポンプ８の停止時間が長くなる。このため、燃料電池セル（ＭＥＡ）２への燃料の供給量の変動が大きくなり、その結果として出力の変動が大きくなる。これを防止するためのリザーバをポンプ８と燃料分配機構５との間に設けてもよいが、そのような構成を適用しても燃料供給量の変動を十分に抑制することはできず、さらに装置サイズの大型化等を招いてしまう。
【００３２】
一方、ポンプ８の送液能力が１０μＬ／分未満であると、装置立ち上げ時のように燃料の消費量が増える際に供給能力不足を招くおそれがある。これによって、燃料電池１の起動特性等が低下する。このような点から、１０μＬ／分〜１ｍＬ／分の範囲の送液能力を有するポンプ８を使用することが好ましい。ポンプ８の送液能力は１０〜２００μＬ／分の範囲とすることがより好ましい。このような送液量を安定して実現する上でも、ポンプ８には電気浸透流ポンプやダイアフラムポンプを適用することが好ましい。また、燃料分配機構５からＭＥＡ２への燃料供給が行われる構成であればポンプ８に代えて燃料遮断バルブを配置する構成とすることも可能である。この場合には、燃料遮断バルブは、流路による液体燃料の供給を制御するために設けられるものである。
【００３３】
減圧機構４は、例えば燃料収容部６に設けられている。減圧機構４は、燃料収容部の内圧が上昇した際にその内圧を逃すものである。このような減圧機構４は燃料収容部６の内圧が０．３ＭＰａ以上となったときに作動することが好ましい。燃料収容部６の内圧が０．３ＭＰａ以上となったときに減圧機構４が作動するものとすることで、燃料収容部６における破損や液体燃料の漏れを抑制し、燃料電池１を信頼性に優れたものとすることができる。以下では、この減圧機構４が作動するときの燃料収容部６の内圧のことを内圧上限値と呼ぶ。なお、内圧上限値は必ずしも上記０．３ＭＰａに限られるものではなく、少なくとも０．１ＭＰａを超え、１ＭＰａ以下の範囲の中から適宜設定することができる。
【００３４】
以下、減圧機構４について具体的に説明する。なお、以下の各減圧機構４の説明においては、略同様な機能を有する部分等については同じ符号を付して説明している。まず、ケースの内圧導入孔に弁体を嵌め込む方式の減圧機構４について説明する。図３、４はこのような減圧機構４の一例を示す断面図であり、図３は燃料収容部６の内圧が内圧上限値よりも低い場合で、減圧機能が作動していないときの状態を示したものであり、図４は燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となり、減圧機能が作動したときの状態を示したものである。なお、以下の各減圧機構４を示す図についてはいずれも図中下側を燃料側（燃料供給機構３側、ここでは燃料収容部６側）とし、これとは反対側の図中上側を外気側としている。
【００３５】
まず、図３に示すように、減圧機構４は、略筒状のケース４０内に、略軸状の弁体４１が配置されたものである。略筒状のケース４０は、例えば外気側の第１ケース部４０ａと、この第１ケース部４０ａの燃料側の外径側に一部が嵌め込まれた第２ケース部４０ｂと、この第２ケース部４０ｂの燃料側の内形部分に嵌め込まれた第３ケース部４０ｃとから構成されている。第１ケース部４０ａの外径側であって第２ケース部４０ｂの外気側には、第１ケース部４０ａと第２ケース部４０ｂとの間からの液体燃料の漏れを抑制するための例えばゴム製のＯリング４２が設けられている。また、ケース４０の燃料側には燃料収容部６の内圧をケース４０内に導入するための内圧導入孔４０ｄが設けられており、外気側にはこの導入された内圧を排出するための内圧排出孔４０ｅが設けられている。
【００３６】
内圧排出孔４０ｅのケース４０内側部分には、燃料収容部６の内圧を逃す際のケース４０内からの液体燃料の流出を防止するための液体燃料流出防止体４３が設けられている。液体燃料流出防止体４３としては、例えば気体のみを透過させ、液体は透過させない気液分離体が好適なものとして挙げられるが、これ以外にも単に液体燃料を吸収するだけものであってもよく、液体燃料の流出を抑制する効果があるものであれば特に制限されることなく用いることができる。また、ケース４０の内側であって、弁体４１の軸方向の外気側には、弁体４１の突出を検知するための検出機構４４が設けられている。検出機構４４としては、例えば弁体４１の衝突により該弁体４１の突出を検出できる圧電素子等が好適なものとして挙げられる。
【００３７】
弁体４１は略軸状のものであり、軸部４１ａと、この軸部４１ａの外径側に設けられ、軸部４１ａよりも大径とされ、かつ内圧導入孔４０ｄの内径とほぼ同等とされた大径部４１ｂとから構成されている。そして、このような弁体４１は内圧導入孔４０ｄを塞ぐようにケース４０の内側から燃料側へと嵌め込まれている。ここで、大径部４１ｂの外径が内圧導入孔４０ｄの内径とほぼ同等とされていることから、通常の状態、すなわち減圧機能が作動していない状態においては、内圧導入孔４０ｄからケース４０内への液体燃料の流入が抑制されている。
【００３８】
また、この弁体４１は、燃料収容部６の内圧が上昇して内圧上限値に達したときに、その内圧によって内圧導入孔４０ｄから外れる程度に該内圧導入孔４０ｄに嵌め合わされている。言い換えれば、内圧導入孔４０ｄへの弁体４１の嵌め合わせの強さを調整することによって内圧上限値が調整されている。このような嵌め合わせの強さの調整は、例えば内圧導入孔４０ｄの内径に対する大径部４１ｂの外径の調整や、両者の材料の適切な選択により行うことができる。
【００３９】
このような減圧機構４については、燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となった場合、図４に示すように燃料収容部６の内圧により弁体４１が外気側へと押し出される。このとき、大径部４１ｂが内圧導入孔４０ｄの外気側へと移動するため、内圧導入孔４０ｄと軸部４１ａとの隙間から燃料収容部６の内圧がケース４０内に導入される。そして、ケース４０の内側は外気側と内圧排出孔４０ｅによって繋がっているため、ケース４０内に導入された燃料収容部６の内圧は内圧排出孔４０ｅから排出される。この際、内圧排出孔４０ｅは液体燃料流出防止体４３で覆われているため、内圧排出孔４０ｅからの液体燃料の流出が抑制されつつ、燃料収容部６の内圧が有効に排出される。また、押し出された弁体４１は検出機構４４に突き当たるため、この検出機構４４によって弁体４１の突出を検出することができる。
【００４０】
次に、減圧機構４の他の例として、弁体が弾性材料からなるものについて説明する。図５、６はこのような減圧機構４を示す断面図であり、図５は燃料収容部６の内圧が内圧上限値よりも低い場合で、減圧機能が作動していないときの状態を示したものであり、図６は燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となり、減圧機能が作動したときの状態を示したものである。
【００４１】
まず、図５に示すように、この減圧機構４は略筒状のケース４０内に略軸状の弁体４５が配置されたものである。略筒状のケース４０は、例えば外気側の第１ケース部４０ａと、この第１ケース部４０ａの燃料側の内径側に一部が嵌め込まれた第２ケース部４０ｂとから構成されている。また、ケース４０の燃料側には燃料収容部６の内圧をケース４０内に導入するための内圧導入孔４０ｄが設けられており、外気側には燃料収容部６の内圧を排出するための内圧排出孔４０ｅが設けられている。
【００４２】
弁体４５は弾性材料からなるものであり、具体的にはゴム等の弾性変形が可能なものからなるものである。弁体４５は、例えば軸方向に沿って大径部と小径部とが連続して形成された軸部４５ａと、軸部４５ａの外気側端部に設けられた大径な固定部４５ｂと、第２ケース部４０ｂの内径側であって外気側に第１ケース部４０ａと第２ケース部４０ｂとの間からの液体燃料の漏れを抑制するために設けられたＯリング状部４５ｃとからなるものである。弁体４５は、固定部４５ｂとＯリング状部４５ｃとの間に連通孔を有しており、この連通孔が弁体の内圧排出孔となる。また、この固定部４５ｂが２枚の固定板４６、４７によって挟持されることによって、ケース４０内に固定されている。なお、固定板４６、４７については、ケース４０内に導入された燃料収容部６の内圧を逃すことができるように、それ自体が気体を透過できる材料からなるものであるか、あるいは図示しないが孔部等が設けられたものである。また、ケース４０の内径側であって、弁体４５のＯリング状部４５ｃと固定部４５ｂとの間の実質的な内圧排出口となる部分の延長線上には液体燃料流出防止体４３が設けられている。
【００４３】
弁体４５は、軸部４５ａの燃料側の先端部が内圧導入孔４０ｄをケース４０の内側から塞ぐようにして設けられている。このように軸部４５ａによって内圧導入孔４０ｄが塞がれているため、通常は内圧導入孔４０ｄからケース４０内への液体燃料の流入が抑制されている。この弁体４５は燃料収容部６の内圧が上昇して内圧上限値に達したときに、その内圧によって軸方向に縮小するように弾性変形することにより、内圧導入孔４０ｄを開放するものである。言い換えれば、この弁体４５の弾性変形する変形量を調整することによって内圧上限値が調整されている。このような変形量の調整は、例えば弾性材料の種類や、弁体４５の形状等を適宜選択することにより、またケース４０の内部に弁体４５を配置する際の該弁体４５の軸方向の圧縮率を適宜選択することにより行うことができる。
【００４４】
このような減圧機構４については、燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となった場合、図６に示すように燃料収容部６の内圧により弁体４５が軸方向に押圧されることにより、縮小するように弾性変形する。このような弾性変形により弁体４５と内圧導入孔４０ｄとの間には隙間が形成され、燃料収容部６の内圧がケース４０内に導入される。そして、ケース４０の内側は外気側と内圧排出孔４０ｅによって繋がっているため、ケース４０内に導入された燃料収容部６の内圧は内圧排出孔４０ｅから排出される。このとき、内圧排出孔４０ｅのうち実質的な内圧排出口となる部分の延長線上には液体燃料流出防止体４３が設けられているため、内圧排出孔４０ｅからの液体燃料の流出が抑制されつつ、燃料収容部６の内圧が有効に排出される。
【００４５】
そして、燃料収容部６の内圧が逃されることによりその内圧が内圧上限値よりも低くなると、図５に示されるように弁体４５は再び軸方向に延びるように弾性変形するため、これにより内圧導入孔４０ｄが塞がれる。このようにして内圧導入孔４０ｄが塞がれることで、内圧導入孔４０ｄからケース４０内への液体燃料の流入は再び抑制される。
【００４６】
弾性材料からなる弁体４５としては必ずしも図５、６に示されるような形状のものに限られず、例えば図７、８に示すような略球状のものであってもよい。以下、この略球状の弁体４５を用いた減圧機構４について説明する。ここで、図７は燃料収容部６の内圧が内圧上限値よりも低い場合で、減圧機能が作動していないときの状態を示したものであり、図８は燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となり、減圧機能が作動したときの状態を示したものである。
【００４７】
図７に示されるように、この減圧機構４はケース４０内に略球状の弁体４５が配置されたものである。ケース４０は、外気側の第１ケース部４０ａと、この第１ケース部４０ａの燃料側の内径側に一部が嵌め込まれた第２ケース部４０ｂとから構成されている。ここで、第１ケース部４０ａは、略球状の弁体４５を押圧する押圧手段となるものである。ケース４０の燃料側には燃料収容部６の内圧をケース４０内に導入するための内圧導入孔４０ｄが設けられており、外気側のうち側面部には内圧を排出するための内圧排出孔４０ｅが設けられている。ケース４０の内径側には内圧排出孔４０ｅを塞ぐように液体燃料流出防止体４３が設けられている。
【００４８】
略球状の弁体４５はその燃料側の部分が内圧導入孔４０ｄを塞ぐように配置されている。このように略球状の弁体４５によって内圧導入孔４０ｄが塞がれているため、通常は内圧導入孔４０ｄからケース４０内への液体燃料の流入が抑制されている。
【００４９】
このような減圧機構４については、燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となった場合、図８に示すように燃料収容部６の内圧により略球状の弁体４５が外気側へと押しつぶされるように弾性変形する。このような弾性変形により略球状の弁体４５と内圧導入孔４０ｄとの間には隙間が形成され、燃料収容部６の内圧がケース４０内へと導入される。そして、ケース４０の内側は外気側と内圧排出孔４０ｅによって繋がっているため、ケース４０内に導入された燃料収容部６の内圧は内圧排出孔４０ｅから排出される。このとき、内圧排出孔４０ｅは液体燃料流出防止体４３によって塞がれているため、内圧排出孔４０ｅからの液体燃料の流出が抑制されつつ、燃料収容部６の内圧が有効に排出される。
【００５０】
そして、燃料収容部６の内圧が逃されることによりその内圧が内圧上限値よりも低くなると、図７に示されるように略球状の弁体４５は再び燃料側へと膨らむように弾性変形するため、これにより内圧導入孔４０ｄが塞がれる。このようにして内圧導入孔４０ｄが塞がれることで、内圧導入孔４０ｄからケース４０内への液体燃料の流入は再び抑制される。
【００５１】
弾性材料からなる弁体４５を用いた減圧機構４としては、上記した図５〜８に示されるようなケース形状のものの他、例えば図９〜１４に示されるようなケース形状のものであってもよい。以下、図９〜１４に示される減圧機構４について具体的に説明する。
【００５２】
図９、１０に示される減圧機構４は、弁体４５として略球状のものを用いたものであり、図９は燃料収容部６の内圧が内圧上限値よりも低く、減圧機能が作動していないときの状態を示したものであり、図１０は燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となり、減圧機能が作動したときの状態を示したものである。
【００５３】
この減圧機構４におけるケース４０は、燃料側に配置され、主としてケース４０を構成する略筒状の第２ケース部４０ｂと、この第２ケース部４０ｂの外気側となる開口部に嵌め込まれるようにして固定され、弁体４５を押圧する押圧手段となる第１ケース部４０ａとから構成されている。第２ケース部４０ｂは、例えばその内側形状が円形状であり、その燃料側となる底部の中心に燃料収容部６の内圧をケース４０内に導入するための内圧導入孔４０ｄが設けられている。また、第２ケース部４０ｂの開口部に嵌め込まれる第１ケース部４０ａには、ケース４０内に導入された燃料収容部６の内圧を排出するための内圧排出孔４０ｅが設けられている。この内圧排出孔４０ｅは、第２ケース部４０ｂの内側形状の軸心Ｃ、すなわち内圧導入孔４０ｄの軸心Ｃに相当する位置から若干外れた位置に設けられている。
【００５４】
略球状の弁体４５は、ケース４０の内部に配置されている。この略球状の弁体４５は、例えばその外径がケース４０の内径、具体的には第２ケース部４０ｂの内径と略同様なものとされている。このようにケース４０の内径と略球状の弁体４５の外径とが略同様なものとされ、またケース４０の内側形状の軸心Ｃに内圧導入孔４０ｄの軸心Ｃが重なるように構成することで、内圧導入孔４０ｄの軸心Ｃの延長線上に略球状の弁体４５の中心を配置（センタリング）することができ、結果として内圧導入孔４０ｄを略球状の弁体４５によって適切に塞ぐことができるようになる。
【００５５】
この減圧機構４についても、減圧機能が作動していない場合、図９に示されるように押圧手段である第１ケース部４０ａによって略球状の弁体４５が押圧されているため、この略球状の弁体４５によって内圧導入孔４０ｄが塞がれ、内圧導入孔４０ｄからケース４０内への液体燃料の流入が抑制される。この際、上記したように内圧導入孔４０ｄの軸心Ｃの延長線上に略球状の弁体４５が配置されているため、内圧導入孔４０ｄは略球状の弁体４５によって適切に塞がれることとなる。
【００５６】
一方、燃料収容部６の内圧が上昇して内圧上限値に達した場合、図１０に示されるように燃料収容部６の内圧によって球状の弁体４５が縮小するように弾性変形することで内圧導入孔４０ｄが開放され、燃料収容部６の内圧がケース４０内に導入され、さらに内圧排出孔４０ｅから排出される。この際、内圧排出孔４０ｅが第１ケース部４０ａのうち軸心Ｃから外れた位置に設けられていることから略球状の弁体４５によって塞がれることはなく、ケース４０内に導入された内圧はこの内圧排出孔４０ｅを通して有効に排出される。
【００５７】
なお、ケース４０内を通して内圧を逃がす場合、少なくとも減圧機能の作動時にケース４０の内面、具体的には第２ケース部４０ｂの内面と、略球状の弁体４５の外面との間に隙間が形成されている必要がある。しかし、減圧機能の作動時には、略球状の弁体４５は軸心Ｃに沿った方向に縮小するように弾性変形すると共に、軸心Ｃに垂直な方向（図中、左右方向）にも弾性変形することから、ケース４０の内面と球状の弁体４５の外面との間には隙間が形成され、結果としてケース４０内を通して内圧を逃がすことができる。
【００５８】
ケース４０内を通して内圧を効率的に逃がす観点からは、例えば第２ケース部４０ｂの内側形状を四角形等の多角形状としてもよい。このようにすることで、第２ケース部４０ｂの内側の角部付近において球状の弁体４５との間に隙間が形成されるため、この隙間を通して内圧を効率的に逃がすことができる。また、このような場合であっても、第２ケース部４０ｂの内側形状の軸心Ｃに内圧導入孔４０ｄの軸心Ｃを合わせることで、内圧導入孔４０ｄの軸心Ｃ上に略球状の弁体４５を配置することができる。
【００５９】
そして、燃料収容部６の内圧が逃されることによりその内圧が内圧上限値よりも低くなると、図９に示されるように略球状の弁体４５は軸心Ｃに沿った方向に膨らみ、これにより内圧導入孔４０ｄが再び塞がれる。このようにして内圧導入孔４０ｄが塞がれることで、内圧導入孔４０ｄからケース４０内への液体燃料の流入が再び抑制される。
【００６０】
また、図１１、１２に示される減圧機構４は、弁体４５を略円柱状のものとしたものであり、図１１は燃料収容部６の内圧が内圧上限値よりも低く、減圧機能が作動していないときの状態を示したものであり、図１２は燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となり、減圧機能が作動したときの状態を示したものである。
【００６１】
この減圧機構４におけるケース４０は、図９、１０に示されるケース４０とほぼ同様の構成であるが、内圧排出孔４０ｅが第１ケース部４０ａではなく第２ケース部４０ｂの側面部分に設けられている点が異なる。一方、略円柱状の弁体４５は、その外径が全体的に第２ケース部４０ｂの内径よりも若干小さく構成されており、その軸心が第２ケース部４０ｂの内側部分の軸心Ｃ、すなわち内圧導入孔４０ｄの軸心Ｃと重なるようにケース４０の内部に配置（センタリング）されている。
【００６２】
この減圧機構４についても減圧機能が作動していない場合、図１１に示されるように押圧手段である第１ケース部４０ａによって略円柱状の弁体４５が押圧されているため、この略円柱状の弁体４５によって内圧導入孔４０ｄが塞がれ、内圧導入孔４０ｄからケース４０内への液体燃料の流入が抑制される。この際、上記したように略円柱状の弁体４５の軸心が内圧排出孔４０ｅの軸心Ｃの延長線上に位置されていることから、内圧導入孔４０ｄは略円柱状の弁体４５によって適切に塞がれる。
【００６３】
一方、燃料収容部６の内圧が上昇して内圧上限値に達した場合、図１２に示されるように燃料収容部６の内圧によって略円柱状の弁体４５が縮小するように弾性変形することで第２ケース部４０ｂの内圧導入孔４０ｄが開放され、燃料収容部６の内圧がケース４０内に導入される。そして、ケース４０内に導入された内圧は第２ケース部４０ｂの内面と略円柱状の弁体４５の外面との隙間を通して、最終的に第２ケース部４０ｂの側面部分に設けられた内圧排出孔４０ｅから外部へと排出される。
【００６４】
さらに、図１３、１４に示される減圧機構４は、図１１、１２に示される減圧機構４と同様に弁体４５を略円柱状としたものであるが、この略円柱状の弁体４５が略円柱状の本体部４５ｅと、この本体部４５ｅの第１ケース部４０ａ側の端部に形成され、本体部４５ｅよりも径大なフランジ部４５ｆとから構成されている点が異なる。
【００６５】
本体部４５ｅの外径は全体的に第２ケース部４０ｂの内径よりも若干小さく構成されており、フランジ部４５ｆの外径は第２ケース部４０ｂの内径と略同様に構成されている。また、本体部４５ｅとフランジ部４５ｆとはそれらの軸心が重なるように構成されている。そして、このような略円柱状の弁体４５は、本体部４５ｅを第２ケース部４０ｂの内部に挿入するようにして配置すると共に、フランジ部４５ｆを第２ケース部４０ｂに嵌め込むようにすることで固定されている。
【００６６】
このように本体部４５ｅに軸心を揃えて形成されたフランジ部４５ｆを有する略円柱状の弁体４５を、そのフランジ部４５ｆを第２ケース部４０ｂに嵌め込むようにして固定することで、略円柱状の弁体４５の軸心、特に本体部４５ｅの軸心を第２ケース部４０ｂの内側形状の軸心Ｃ、すなわち内圧導入孔４０ｄの軸心Ｃと重なるように容易に配置（センタリング）することができる。このため、例えば図１１に示されるようなフランジ部４５ｆを有しない単なる略円柱状の弁体に比べ、略円柱状の弁体４５によって内圧導入孔４０ｄをより適切に塞ぐことができ、減圧機能が作動していない場合における内圧導入孔４０ｄからケース４０内への液体燃料の流入をより確実に抑制することができ、また設定通りの内圧上限値で減圧機構４を安定的に作動することができる。
【００６７】
以上、図５〜１４を参照して弾性材料からなる弁体４５を用いた減圧機構４について説明したが、弾性材料からなる弁体４５は、減圧機能が作動していない状態でのケース４０内における圧縮率が５％以上となるように該ケース４０内に配置されていることが好ましい。なお、圧縮率とは、ケース４０の内側形状の軸心Ｃ、すなわち内圧導入孔４０ｄの軸心Ｃに沿った方向におけるものであり、具体的にはケース４０に挿入する前の弁体４５の該方向における長さまたは大きさ（Ｌ０）からケース４０に挿入した後の弁体４５の該方向における長さまたは大きさ（Ｌ１）を引いたものを挿入前の弁体４５の該方向における長さまたは大きさ（Ｌ０）で除したものであり、以下の式で示されるものである。
圧縮率（％）＝（Ｌ０−Ｌ１）／Ｌ０×１００
【００６８】
圧縮率が５％未満の場合、通常時、すなわち減圧機能が作動していない状態の時に、内圧導入孔４０ｄを適切に塞いでおくことができず、ケース４０内への液体燃料の流入を抑制できないおそれがある。なお、圧縮率の上限は必ずしも限られるものではないものの、過度に大きくなると燃料収容部６の内圧が上昇して内圧上限値に達した場合であっても弁体４５が適切に縮小せず、内圧導入孔４０ｄが開放されない場合があることから、３０％以下であることが好ましい。
【００６９】
表１は、円柱状の弾性体からなる弁体４５を用いた減圧機構４における弁体４５の潰し量（圧縮率）と、そのときの開弁圧との測定結果を示したものである。ここで、開弁圧とは、内圧導入孔４０ｄが開放されるときの圧力を意味する。なお、測定は、硬度が６０度と７０度の２種の弁体４５について行い、各硬度のものについて試料数を２個（Ｎｏ．１、２）として、計４個の試料について測定を行った。また、弁体４５の大きさは直径３ｍｍ×高さ４ｍｍとした。表１から明らかなように、弾性材料からなる弁体４５の圧縮率を変化させることで開弁圧、すなわち内圧上限値を適宜変更できることがわかる。また、このような圧縮率の範囲であれば、内圧導入孔４０ｄを適切に遮断、開放できることがわかる。
【００７０】
【表１】
2008243797.tif 000003
【００７１】
また、弾性材料からなる弁体４５の形状については必ずしも限られるものではないが、一般に球状のものに比べて柱状のものが好ましい。すなわち、金型成形によって何らかの形状の弁体４５を作製した場合、その弁体４５には金型の合わせ目に相当する部分にパーティングラインが形成される。弁体４５が球状である場合、特に方向性がないことから、ケース４０内に配置したときにパーティングラインが内圧導入孔４０ｄの上に位置することがあり、このパーティングラインによって弁体４５と内圧導入孔４０ｄとの間に隙間が形成され、弁体４５によって内圧導入孔４０ｄを適切に塞ぐことができないおそれがある。このため球状の弁体４５を用いる場合には、予めパーティングラインをバレル研磨等によって除去する必要がある。
【００７２】
一方、弁体４５が柱状である場合、例えば金型成形の際にパーティングラインが弁体４５の側面部（柱状体の側面部）のみに形成されるようにし、軸方向の両端部表面にはパーティングラインが形成されないようにすることで、これら両端部表面のいずれかによって内圧導入孔４０ｄを適切に塞ぐことができる。また、弁体４５の側面部に形成されたパーティングラインは減圧機能の動作に特に影響を与えないため、バレル研磨等により除去する必要もなく、製造性に優れたものとすることができる。
【００７３】
尚、弾性材料としては以下にあげる耐メタノール性に優れた材料が好適に用いられる。熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系エラストマー（ＴＰＳ）、オレフィン系エラストマー（ＴＰＯ）、ポリエステル系エラストマー（ＴＰＥＥ）、ポリアミド系エラストマー（ＰＥＢＡＸ）、シリコーン系エラストマー、フッ素系エラストマー等が例示される。ゴム材料としては、例えばエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、フロロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）等が挙げられる。これらの中でも、特に耐メタノール性等を考慮して、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）等を適用することが好ましい。
【００７４】
次に、減圧機構４の他の例として、弁体が弁体押圧用弾性体の反発力によって内圧導入孔側へと押圧されるものについて説明する。図１５、１６はこのような減圧機構４を示す断面図であり、図１５は燃料収容部６の内圧が内圧上限値よりも低い場合で、減圧機能が作動していないときの状態を示したものであり、図１６は燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となり、減圧機能が作動したときの状態を示したものである。
【００７５】
この減圧機構４は、ケース４０内と、このケース４０内において軸方向に移動可能に配置された弁体４８と、この弁体４８を押圧する弁体押圧用弾性体４９とから主として構成されている。略筒状のケース４０は、例えば外気側の第１ケース部４０ａと、この第１ケース部４０ａの燃料側の内径側に一部が嵌め込まれた第２ケース部４０ｂとから構成されている。また、ケース４０の燃料側には燃料収容部６の内圧をケース４０内に導入するための内圧導入孔４０ｄが設けられており、外気側には燃料収容部６の内圧を排出するための内圧排出孔４０ｅが設けられている。第２ケース部４０ｂの外気側であって第１ケース部４０ａの内径側には、内圧排出孔４０ｅを塞ぐように液体燃料流出防止体４３が設けられている。
【００７６】
弁体４８は、燃料側に配置された大径な燃料側軸部４８ａと外気側に配置された小径な外気側軸部４８ｂとから構成されている。燃料側軸部４８ａの外径は第２ケース部４０ｂの内径とほぼ同等あるいは若干小径とされており、燃料側軸部４８ａは第２ケース部４０ｂ内に移動可能に挿入されている。燃料側軸部４８ａ内には内圧導入用連通孔４８ｃが形成されており、この内圧導入用連通孔４８ｃは内圧導入孔４０ｄに対向して開口する燃料側孔部４８ｄと、側面側に開口された外気側孔部４８ｅとからなる。
【００７７】
また、燃料側軸部４８ａの外気側孔部４８ｅよりも外気側の部分には周方向の溝部４８ｆが設けられており、この溝部４８ｆには例えばゴム製のＯリング５０が設けられている。このように第２ケース部４０ｂと外気側軸部４８ｂとの間にＯリング５０が設けられていることによって、第２ケース部４０ｂと外気側軸部４８ｂとの間を通しての外気側への液体燃料の流出が抑制されている。
【００７８】
弁体押圧用弾性体４９はこのような弁体４８の燃料側軸部４８ａの外気側であって、外気側軸部４８ｂの周囲に設けられている。弁体押圧用弾性体４９は、例えばスプリング等からなるものであり、その反発力によって弁体４８を燃料側へと押圧している。この弁体押圧用弾性体４９は、燃料収容部６の内圧が上昇して内圧上限値に達したときに、その内圧によって弁体４８が外気側へと移動することができるように反発力が調整されている。言い換えれば、この弁体押圧用弾性体４９の反発力を調整することによって内圧上限値が調整されている。なお、この弁体押圧用弾性体４９については液体燃料に接触する可能性があることから、液体燃料による腐食を防止するための表面処理が行われていることが好ましい。具体的には、ステンレス系のスプリングに対し不動体化処理を行うことで耐食性を高めることができる。表面処理に関しては、不動態化処理に限らず、金などの貴金属めっきやフッ素系樹脂などの樹脂コーティングが好適に用いられる。
【００７９】
このような減圧機構４については、燃料収容部６の内圧が内圧上限値以上となった場合、図１６に示すように燃料収容部６の内圧により弁体押圧用弾性体４９の反発力に逆らって弁体４８が外気側へと押圧される。その結果、Ｏリング５０が第２ケース部４０ｂの外気側端部よりも外気側へと移動する。また、これと共に外気側孔部４８ｅの少なくとも一部が第２ケース部４０ｂの外気側端部よりも外気側へと移動する。このため燃料収容部６の内圧が内圧導入孔４０ｄを通してケース４０内に導入され、さらに内圧導入用連通孔４８ｃの燃料側孔部４８ｄから外気側孔部４８ｅへと導入され、最終的に内圧排出孔４０ｅから排出される。このとき、内圧排出孔４０ｅを塞ぐように液体燃料流出防止体４３が設けられているため、内圧排出孔４０ｅからの液体燃料の流出が抑制されつつ、燃料収容部６の内圧が有効に排出される。
【００８０】
そして、燃料収容部６の内圧が内圧上限値よりも低くなると、図１５に示されるように弁体押圧用弾性体４９によって弁体４８が再び燃料側へと押圧され、第２ケース部４０ｂ内にＯリング５０移動するため、第２ケース部４０ｂと外気側軸部４８ｂとの間を通しての外気側への液体燃料の流出が抑制される。
【００８１】
このような減圧機構４における弁体押圧用弾性体４９としては形状記憶合金からなるスプリングあるいはバイメタルを用いてもよい。すなわち、弁体押圧用弾性体４９として燃料収容部６の内圧が所定の内圧上限値となるときの温度によって縮むように変形する形状記憶合金スプリングあるいはバイメタルを用いることで、燃料収容部６の内圧が所定の内圧上限値となったときに、この形状記憶合金スプリングあるいはバイメタルが縮むように変形することで反発力が低下するため、弁体４８の外気側への移動が迅速に行われ、燃料収容部６の内圧が適切に逃されることになる。
【００８２】
以上、本発明の燃料電池１について説明したが、減圧機構４が配置される位置は必ずしも燃料収容部４に限られるものではなく、例えば燃料供給機構３と燃料収容部４との間の流路５に設けることもできる。また、上記説明では燃料電池セル２に近接配置された燃料分配機構５に流路７を介して燃料収容部６から液体燃料を供給するいわゆるセミパッシブ方式と呼ばれるものに減圧機構４を設けた例を示したが、例えば図示しないが燃料電池セルの燃料極側に燃料収容部を近接配置し、かつその開口部を燃料極側を向けた内部気化型のような純パッシブ方式のものに減圧機構４を設けてもよい。このような純パッシブ方式のものについては、減圧機構は燃料収容部に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の燃料電池の一例を示す模式的断面図。
【図２】燃料分配機構の一例を示す外観図。
【図３】減圧機構（非作動時）の一例を示す断面図。
【図４】図３に示す減圧機構の作動時の状態を示す断面図。
【図５】弾性材料からなる略軸状の弁体を有する減圧機構（非作動時）を示す断面図。
【図６】図５に示す減圧機構の作動時の状態を示す断面図。
【図７】弾性材料からなる略球状の弁体を有する減圧機構（非作動時）を示す断面図。
【図８】図７に示す減圧機構の作動時の状態を示す断面図。
【図９】弾性材料からなる略球状の弁体を有する減圧機構（非作動時）の変形例を示す断面図。
【図１０】図９に示す減圧機構の作動時の状態を示す断面図。
【図１１】弾性材料からなる円柱状の弁体を有する減圧機構（非作動時）を示す断面図。
【図１２】図１１に示す減圧機構の作動時の状態を示す断面図。
【図１３】図１１に示す減圧機構の円柱状の弁体にフランジ部を設けた変形例を示す断面図。
【図１４】図１３に示す減圧機構の作動時の状態を示す断面図。
【図１５】減圧機構（非作動時）の他の例を示す断面図。
【図１６】図１５に示す減圧機構の作動時の状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００８４】
１…燃料電池、２…燃料電池セル、３…燃料供給機構、４…減圧機構、５…燃料分配機構、６…燃料収容部、７…流路、８…ポンプ、１１…アノード触媒層、１２…アノードガス拡散層、１３…アノード（燃料極）、１４…カソード触媒層、１５…カソードガス拡散層、１６…カソード（空気極／酸化剤極）、１７…プロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜、４０…ケース、４０ａ…第１ケース部、４０ｂ…第２ケース部、４０ｃ…第３ケース部、４０ｄ…内圧導入孔、４０ｅ…内圧排出孔、４１…弁体、４３…液体燃料流出防止体、４４…検出機構、４５…弾性材料からなる弁体、４５ａ…軸部、４５ｂ…固定部、４５ｃ…Ｏリング状部、４５ｄ…本体部、４５ｅ…フランジ部、４８…連通孔を有する弁体、４８ｃ…内圧導入用連通孔、４８ｄ…燃料側孔部、４８ｅ…外気側孔部、４９…弁体押圧用弾性体、Ｃ…ケースおよび内圧導入孔の軸心
【図１】
2008243797.tif 000004
【図２】
2008243797.tif 000005
【図３】
2008243797.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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