(57)【要約】【課題】燃料カートリッジの良否を的確に検査することが可能な燃料カートリッジ製造方法及び燃料カートリッジ製造システムを提供する。【解決手段】  定量シリンダ１２１は、容器２００にメタノールを充填する。カップラー挿入・有無検査器１２４は、容器２００の開口部にカップラーを挿入する。コンテナノズル仮締め器１２８及びコンテナノズル本締め器１３０は、容器２００のハードケースに対して、コンテナノズルの巻き締めを行い、燃料カートリッジ本体３００を製造する。リーク検査器１３４は、チャンバによって形成される空間に燃料カートリッジ本体３００を配置し、当該空間を減圧し、気圧を検出する。キャップ仮締め器１３８及びキャップ本締め器１４０は、検出された気圧が予め定められた所定値である場合、コンテナノズルにキャップを巻き締める。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を燃料電池に供給するための燃料カートリッジを製造する燃料カートリッジ製造方法であって、
容器に液体燃料を充填する充填ステップと、
バルブを備え、前記液体燃料が充填された容器の開口部に取り付けられて該容器の内部を密封し、前記バルブが押圧されることによって前記容器の内部を開放する注出口部材を取り付ける第１の取り付けステップと、
前記第１の取り付けステップにより注出口部材が取り付けられた容器の漏れを検出する検出ステップと、
前記漏れ検出ステップにより漏れが検出されなかった容器に取り付けられた注出口部材に、蓋体を取り付ける第２の取り付けステップとを有することを特徴とする燃料カートリッジ製造方法。
【請求項２】
前記検出ステップは、前記注出口部材が取り付けられた容器を密閉された空間に配置し、該密閉された空間を減圧して前記注出口部材が取り付けられた容器の漏れを検出することを特徴とする請求項１に記載の燃料カートリッジ製造方法。
【請求項３】
前記検出ステップは、前記密閉された空間の気圧の変化を検出することを特徴とする請求項２に記載の燃料カートリッジ製造方法。
【請求項４】
液体燃料を燃料電池に供給するための燃料カートリッジを製造する燃料カートリッジ製造システムであって、
容器に液体燃料を充填する充填手段と、
バルブを備え、前記液体燃料が充填された容器の開口部に取り付けられて該容器の内部を密封し、前記バルブが押圧されることによって前記容器の内部を開放する注出口部材を取り付ける第１の取り付け手段と、
前記第１の取り付け手段により注出口部材が取り付けられた容器の漏れを検出する検出手段と、
前記検出手段により漏れが検出されなかった容器に取り付けられた注出口部材に、蓋体を取り付ける第２の取り付け手段とを有することを特徴とする燃料カートリッジ製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料を燃料電池に供給するための燃料カートリッジを製造する燃料カートリッジ製造方法及び燃料カートリッジ製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機や自動車の電源として燃料電池が実用化されつつある。このような燃料電池にはメタノール等の液体燃料が用いられる。燃料電池に液体燃料を供給する際には、容器に液体燃料を充填し、燃料電池に供給するための燃料カートリッジが用いられる（例えば、特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開２００６−１２７８５１号公報
【特許文献１】特開２００１−９３５５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、燃料カートリッジには、安全性等の観点から液体燃料の漏洩しないことが要求される。このため、製造工程において、液体燃料の漏洩の観点から燃料カートリッジの良否を的確に検査することが必要となる。
【０００４】
本発明は従来の問題を解決するためになされたもので、燃料カートリッジの良否を的確に検査することが可能な燃料カートリッジ製造方法及び燃料カートリッジ製造システム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】
【０００５】
本発明は、液体燃料を燃料電池に供給するための燃料カートリッジを製造する燃料カートリッジ製造方法であって、容器に液体燃料を充填する充填ステップと、バルブを備え、前記液体燃料が充填された容器の開口部に取り付けられて該容器の内部を密封し、前記バルブが押圧されることによって前記容器の内部を開放する注出口部材を取り付ける第１の取り付けステップと、前記第１の取り付けステップにより注出口部材が取り付けられた容器の漏れを検出する検出ステップと、前記漏れ検出ステップにより漏れが検出されなかった容器に取り付けられた注出口部材に、蓋体を取り付ける第２の取り付けステップとを有することを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、容器と注出口部材との間に隙間が生じていたり、容器に穴が開いていること等によって、容器に漏れが生じている場合には、その漏れが検出され、容器の内部が密封された状態であるか否かが検査される。従って、液体燃料の漏洩の観点から燃料カートリッジの良否を的確に検査することができる。また、容器の漏れの検出が、蓋体が注出口部材に取り付けられた後に行われると、容器と注出口部材の接続部分に隙間が生じていても、蓋体によって容器の内部が密封された状態となり、容器の漏れを的確に検出することができない場合があるが、蓋体が容器に取り付けられる前に容器の漏れの検出が行われることにより、容器の漏れの有無をより的確に検出する、換言すれば、燃料カートリッジの良否をより的確に検査することができる。
【０００７】
また、本発明の燃料カートリッジ製造方法は、前記検出ステップが、前記注出口部材が取り付けられた容器を密閉された空間に配置し、該密閉された空間を減圧して前記注出口部材が取り付けられた容器の漏れを検出するようにしてもよい。
【０００８】
また、本発明の燃料カートリッジ製造方法は、前記検出ステップが、前記密閉された空間の気圧の変化を検出するようにしてもよい。
【０００９】
容器と注出口部材との間に隙間が生じていたり、容器に穴が開いていること等によって、容器に漏れが生じている場合には、減圧された密閉空間の気圧が増加する。従って、密閉空間の気圧の変化を検出することによって、容器の漏れの有無、換言すれば、燃料カートリッジの良否をより的確に検査することができる。また、容器側面を押圧して容器の漏れを検出する場合には、その押圧に大きな力を必要とするが、密閉された空間を減圧して、その空間の気圧の変化を検出する場合には、押圧力が必要でなく、容易に容器の漏れを検出することができる。
【００１０】
また、本発明は、  液体燃料を燃料電池に供給するための燃料カートリッジを製造する燃料カートリッジ製造システムであって、容器に液体燃料を充填する充填手段と、バルブを備え、前記液体燃料が充填された容器の開口部に取り付けられて該容器の内部を密封し、前記バルブが押圧されることによって前記容器の内部を開放する注出口部材を取り付ける第１の取り付け手段と、前記第１の取り付け手段により注出口部材が取り付けられた容器の漏れを検出する検出手段と、前記検出手段により漏れが検出されなかった容器に取り付けられた注出口部材に、蓋体を取り付ける第２の取り付け手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、蓋体が容器に取り付けられる前に、容器の漏れ検出が行われることにより、燃料カートリッジの良否を的確に検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態の燃料カートリッジ製造方法について、図面を用いて説明する。図１は、燃料電池に対する液体燃料としてのメタノールの供給に用いられる、燃料カートリッジの製造工程を示す図である。図１に示すように、燃料カートリッジの製造工程は、容器内異物除去工程１０と、容器組立工程２０と、メタノール精製工程３０と、充填ステップ及び第１の取り付けステップに対応する充填密封工程４０と、重量測定ステップに対応する充填量検査工程５０と、検出ステップに対応する密封検査工程６０と、第２の取り付けステップに対応するキャップ巻き締め工程７０と、包装工程８０とからなる。
【００１３】
容器内異物除去工程１０では、ボトル内の異物を吸引すること等により、当該異物をボトル内から除去する。容器組立工程２０では、容器内異物除去工程１０を経たボトルをハードケースに収容した容器が組み立てられる。メタノール精製工程３０では、原料のメタノールを受け入れ、金属を除去するとともに、水により濃度を調整し、燃料電池の液体燃料に適したメタノールが精製される。このメタノール精製工程３０によって、メタノールの金属濃度は１［ｐｐｂ］以下程度まで低減される。
【００１４】
図２は、燃料カートリッジの製造に使用される製造システムの構成を示す図である。図２に示す製造システムは、上述した容器内異物除去工程１０乃至包装工程８０のうち、充填密封工程４０、充填量検査工程５０、密封検査工程６０及びキャップ巻き締め工程７０を担当するものである。
【００１５】
この製造システムは、搬送ベルト１０１乃至１０４、搬送ホイール１１１乃至１１３と、充填密封工程４０を担当するヘッドタンク１２０、定量シリンダ１２１、カップラー整列器１２２、カップラー挿入・有無検査器１２４、コンテナノズル整列器１２６、コンテナノズル仮締め器１２８、コンテナノズル本締め器１３０と、充填量検査工程５０を担当するウェイトチェッカ１３２と、密封検査工程６０を担当するリーク検査器１３４と、キャップ巻き締め工程７０を担当するキャップ整列器１３６、キャップ仮締め器１３８、キャップ本締め器１４０により構成される。
【００１６】
搬送ホイール１１１内にはヘッドタンク１２０及び定量シリンダ１２１が設けられている。ヘッドタンク１２０は、メタノール精製工程３０において精製されたメタノールを貯蔵する。このヘッドタンク１２０の内壁面は、不動態化処理が施されており、当該内壁面の部材がメタノールに溶出することが防止される。定量シリンダ１２１は、図３に示すように、容器２００を支持する支持部３０２と、ノズル部３０４とを有する。この定量シリンダ１２１は、ノズル部３０４の先端を容器２００内に挿入するとともに、ヘッドタンク１２０に貯蔵されたメタノールを容器２００の１本分に相当する量ずつ抽出し、当該容器２００に充填する。この定量シリンダ１２１の内壁面は、ＰＥＥＫ（ポリ・エーテル・エーテル・ケトン）樹脂により形成されており、当該内壁面の部材がメタノールに溶出することが防止される。
【００１７】
更に、搬送ホイール１１１には、カップラー挿入・有無検査器１２４、コンテナノズル仮締め器１２８及びコンテナノズル本締め器１３０が所定の間隔で配置されている。搬送ホイール１１１は、回転と搬送と停止とを繰り返す間欠搬送により容器２００を搬送する。具体的には、搬送ホイール１１１は、容器２００がカップラー挿入・有無検査器１２４、コンテナノズル仮締め器１２８及びコンテナノズル本締め器１３０のそれぞれの配置位置に到達した時に所定時間停止するような間欠搬送を行う。
【００１８】
カップラー整列器１２２は、容器２００の開口部に挿入される注出口部材を構成するカップラーを整列させる。カップラー挿入・有無検査器１２４は、図４（ａ）に示すように、整列されたカップラー２０１を摘み上げ、搬送ホイール１１１が停止するタイミングで、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、到達した容器２００の開口部にカップラー２０１を挿入し、更に、挿入されたか否かを判定する。容器２００の開口部にカップラーを挿入することができなかった場合には、その容器２００は不良品として排出される。
【００１９】
コンテナノズル整列器１２６は、注出口部材を構成するコンテナノズルを整列させる。コンテナノズル仮締め器１２８は、図５（ａ）に示すように、整列されたコンテナノズル２０２を摘み上げ、搬送ホイール１１１が停止するタイミングで、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、到達した容器２００のハードケースに対して、コンテナノズル２０２の仮締めを行う。更に、コンテナノズル本締め器１３０は、搬送ホイール１１１が停止するタイミングで、到達した容器２００のハードケースに対して、コンテナノズル２０２の本締めを行う。これにより、容器２００とカップラー２０１とを係合させて、容器２００にカップラー２０１を固定することができる。このようにして、容器２００にカップラー２０１及びコンテナノズル２０２が取り付けられることによって、燃料カートリッジ本体３００が製造される。
【００２０】
図６は、燃料カートリッジ本体３００の拡大断面図である。ボトル２１０は、ハードケース２１５に収容されており、当該ボトル２１０の口部先端には、バルブ２２０が配置される。バルブホルダ２３０は、環状の部材であり、バルブ２２０の下部を挿入するバネ２５０の下端を支持する。カートリッジベース２４０は、環状の部材であり、バルブホルダ２３０を嵌合して支持するとともに、バルブ２２０を、当該バルブ２２０の上部との間にわずかな隙間が生じるように収容する。バネ２５０は、バルブ２２０の下部を挿入し、下端がバルブホルダ２３０により支持されることによって、バルブ２２０を上方に付勢する。
【００２１】
Ｏリング２６０は、ゴムによって形成された環状部材であり、バルブホルダ２３０の側面に形成された凸部２３４とボトル２１０の上端との間に挿入され、バルブホルダ２３０を固定する。Ｏリング２７０は、同様にゴムによって形成された環状部材であり、下部がバネ２５０によって上方に付勢されたバルブ２２０の側面に形成された凸部２２２に当接し、上部がカートリッジベース２４０に当接することによってバルブ２２０を固定する。
【００２２】
カップラー２０１は、上述したバルブ２２０、バルブホルダ２３０、カートリッジベース２４０、バネ２５０、Ｏリング２６０及びＯリング２７０によって構成される。コンテナノズル２０２は、ハードケース２１５に巻き締められることによって、カップラー２０１を固定する。
【００２３】
燃料カートリッジ本体３００は、通常は、バルブ２２０がバネ２５０によって口部の先端の側に付勢されているため、Ｏリング２７０とバルブ２２０の凸部２２２との間に隙間が生じず、ボトル２１０の内部は、密封された状態となる。一方、燃料電池にメタノールが供給される場合には、燃料電池側に設けられた凸部によって、バルブ２２０は先端とは反対の側（図６の下方）に押圧され、バルブホルダ２３０の底部２３２に当接するまで移動する。この際、Ｏリング２７０とバルブ２２０の凸部２２２との間に隙間が生じる。これによって、ボトル２１０の内部と外部とが通気した状態となり、ボトル２１０の内部に充填されたメタノールが燃料電池に流れ込むことになる。
【００２４】
再び、図２に戻って説明する。コンテナノズル１３０によってコンテナノズル２０２がハードケース２１５に巻き締められることにより製造された燃料カートリッジ本体３００は、搬送ホイール１１１によって搬送された後、更に、搬送ベルト１０２によって搬送される。
【００２５】
ウェイトチェッカ１３２は、搬送ベルト１０２上に配置され、当該搬送ベルト１０２を搬送される燃料カートリッジ本体３００の重量を測定する。重量が予め定められた範囲内にない燃料カートリッジ本体３００は、充填されたメタノールに過不足があるものとみなされ、不良品として排出される。
【００２６】
重量が予め定められた範囲内である燃料カートリッジ本体３００は、搬送ベルト１０２を搬送されて、搬送ホイール１１２に到達する。この搬送ホイール１１２の外周部には、リーク検査器１３４が配置されている。搬送ホイール１１２は、上述した搬送ホイール１１２と同様、回転と搬送と停止とを繰り返す間欠搬送により燃料カートリッジ本体３００を搬送する。具体的には、搬送ホイール１１２は、燃料カートリッジ本体３００がリーク検査器１３４の配置位置に到達した時に所定時間停止するような間欠搬送を行う。
【００２７】
リーク検査器１３４は、図７に示すようにチャンバ１３５を有し、当該チャンバ１３５によって形成される密閉空間１３３内に燃料カートリッジ本体３００を収容する。更に、リーク検査器１３４は、密閉空間１３３内の空気を吸引することによって減圧し、図示しない気圧検出器によって密閉空間１３３の気圧を検出する。この際、燃料カートリッジ本体３００を構成するボトル２１０の内部が密封された状態であれば、密閉空間１３３の気圧は所定値に維持される。一方、ボトル２１０とカップラー２０１との間に隙間が生じていたり、ボトル２１０に穴が開いていること等によって、ボトル２１０に漏れが生じている場合には、ボトル２１０の内部と密閉空間１３３とが通気した状態となり、ボトル２１０の内部の気体の漏れによって密閉空間１３３の気圧が増加する。従って、密閉空間１３３の気圧が維持されていれば、燃料カートリッジ本体３００は良品であると判定され、気圧が増加すれば、燃料カートリッジ本体３００は不良品であると判定される。
【００２８】
また、リーク検査器１３４は、図示しない検出器によって密閉空間１３３に漏洩したメタノールを検出してもよい。この場合には、メタノールが検出された場合には、当該メタノールはボトル２１０の内部から漏洩したものであるから、不良品であると判定される。
【００２９】
再び、図２に戻って説明する。ボトル２１０の内部が密封された状態でない、すなわち、燃料カートリッジ本体３００が不良品である場合には、当該燃料カートリッジ３００は排出される。一方、ボトル２１０の内部が密封された状態である、すなわち、燃料カートリッジ本体３００が良品である場合には、当該燃料カートリッジ本体３００は、搬送ホイール１１２によって搬送された後、更に、搬送ベルト１０３によって搬送される。
【００３０】
搬送ベルト１０３によって搬送された燃料カートリッジ本体３００は、搬送ホイール１１３に到達する。この搬送ホイール１１３の外周部には、キャップ仮締め器１３８及びキャップ本締め器１４０が所定の間隔で配置されている。搬送ホイール１１３は、上述した搬送ホイール１１１及び１１２と同様、回転と搬送と停止とを繰り返す間欠搬送により燃料カートリッジ本体３００を搬送する。具体的には、搬送ホイール１１３は、燃料カートリッジ本体３００がキャップ仮締め器１３８及びキャップ本締め器１４０のそれぞれの配置位置に到達した時に所定時間停止するような間欠搬送を行う。
【００３１】
キャップ整列器１３６は、蓋体としてのキャップ２０３を整列させる。キャップ仮締め器１３８は、図８（ａ）に示すように、整列されたキャップ２０３を摘み上げ、搬送ホイール１１３が停止するタイミングで、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、到達した燃料カートリッジ本体３００のコンテナノズル２０２に対して、キャップ２０３の仮締めを行う。更に、キャップ本締め器１４０は、搬送ホイール１１３が停止するタイミングで、到達した燃料カートリッジ本体３００のコンテナノズル２０２に対して、キャップ２０３の本締めを行う。
【００３２】
キャップ２０３が取り付けられた燃料カートリッジ本体３００は、搬送ホイール１１３によって搬送された後、更に、搬送ベルト１０４によって搬送される。その後は、包装工程８０に移行し、燃料カートリッジ本体３００の底部への印字、側面へのステッカの貼付等が行われて、燃料カートリッジが完成し、更に、当該燃料カートリッジの箱詰めが行われる。
【００３３】
このように、本実施形態では、キャップ２０３がコンテナノズル２０２に巻き締められる前に、リーク検査器１３４が、減圧された密閉空間１３３の気圧の変化を検出することによって、ボトル２１０の内部が密封されているか否か、換言すれば、燃料カートリッジが良品であるか否かが検査されており、キャップ２０３がコンテナノズル２０２に巻き締められた後に、ボトル２１０の内部が密封されているか否かが検査される場合と比較して、燃料カートリッジの良否をより的確に検査することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明に係る燃料カートリッジ製造方法及び燃料カートリッジ製造システムによれば、燃料カートリッジの良否を的確に検査することができ、燃料カートリッジ製造方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】燃料カートリッジの製造工程を示す図である。
【図２】製造システムの構成を示す図である。
【図３】メタノール充填の具体例を示す図である。
【図４】カップラー挿入の具体例を示す図である。
【図５】コンテナノズル仮締めの具体例を示す図である。
【図６】燃料カートリッジ本体の拡大断面図である。
【図７】密封検査の具体例を示す図である。
【図８】キャップ仮締めの具体例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０１、１０２、１０３、１０４  搬送ベルト
１１１、１１２、１１３  搬送ホイール
１２０  ヘッドタンク
１２１  定量シリンダ
１２２  カップラー整列器
１２４  カップラー挿入・有無検査器
１２６  コンテナノズル整列器
１２８  コンテナノズル仮締め器
１３０  コンテナノズル本締め器
１３２  ウェイトチェッカ
１３３  密閉空間
１３４  リーク検査器
１３５  チャンバ
１３６  キャップ整列器
１３８  キャップ仮締め器
１４０  キャップ本締め器
２００  容器
２０１  カップラー
２０２  コンテナノズル
２０３  キャップ
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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