(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池本体（２０１〜２０５）へ補充供給する液体燃料（１０９）を収容し、上記燃料電池本体に着脱可能な燃料電池用燃料タンク（１０１〜１０５）であって、
上記燃料電池本体に備わる燃料供給部（２１４、２１５）と係合し当該燃料電池用燃料タンクに収容されている上記液体燃料の注入を行う燃料注入部（１３０）と、
上記燃料注入部に設けられ、上記燃料電池本体への当該燃料電池用燃料タンクの接続に伴い上記燃料供給部と上記燃料注入部との接合後に上記燃料注入部から上記燃料供給部への上記液体燃料の通過を可能とし、上記燃料電池本体から当該燃料電池用燃料タンクを離脱するに伴い上記燃料供給部と上記燃料注入部との離脱前に上記燃料注入部から上記燃料供給部への上記液体燃料の通過を遮断する流路開閉部材（１３１、１６０、１３９、１８０）とを備え、
上記流路開閉部材は、上記液体燃料の流路に設けられる燃料バルブ（１３１，１６０、１８０）及び閉止バルブ（１３９）の少なくとも一方にて構成される、
ことを特徴とする燃料電池用燃料タンク。
【請求項２】
上記燃料バルブは、上記燃料電池本体と当該燃料電池用燃料タンクとの着脱に伴い、上記燃料電池本体に設けられているバルブ開閉用部材（２１３、２１６、２５０、２６０）にて当該燃料バルブの液体燃料用流路の開閉を行うハンドル（１３２、１６２１）を有する、請求項１記載の燃料電池用燃料タンク。
【請求項３】
上記ハンドルを操作可能な位置にて当該燃料電池用燃料タンクに設けられるハンドル操作機構（１５０、１５５）をさらに備え、該ハンドル操作機構は、上記燃料電池本体と当該燃料電池用燃料タンクとの着脱に伴い上記バルブ開閉用部材（２５０）により操作されて上記ハンドルに当接し上記液体燃料用流路の開閉を行うハンドル操作部材（１５１、１５５１）と、上記燃料電池本体に適合した燃料電池用燃料タンクを上記燃料電池本体に接続したときのみ上記ハンドル操作部材の移動を可能とする誤作動防止部材（１５２）とを有する、請求項２記載の燃料電池用燃料タンク。
【請求項４】
上記燃料バルブは、上記ハンドルに相当し上記バルブ開閉用部材に係合する回転用部材（１６２１）と、上記回転用部材に係合している上記バルブ開閉用部材を、上記燃料電池本体と当該燃料電池用燃料タンクとの着脱に伴い、回転させる係合部（１６１）とを有する、請求項２記載の燃料電池用燃料タンク。
【請求項５】
上記燃料注入部及び上記流路開閉部材を収納する凹部（１１１）を設けたケーシング（１１０）をさらに有し、該ケーシングは、上記凹部の開口部（１１１ａ）に設けられ上記燃料電池本体と当該燃料電池用燃料タンクとを着脱するときに上記凹部の開閉を行うシャッター（１４０）を有する、請求項１記載の燃料電池用燃料タンク。
【請求項６】
上記流路開閉部材として上記燃料バルブ及び上記閉止バルブの両方を有するとき、上記燃料バルブは、上記液体燃料を供給するときには、上記閉止バルブが上記流路を開いた後に上記流路を開き、上記燃料供給部と上記燃料注入部とが離脱するときには、上記閉止バルブより前に上記流路を遮断する、請求項１記載の燃料電池用燃料タンク。
【請求項７】
上記燃料注入部に接続され上記液体燃料を収容し、内容量の減少に伴い変形可能な材料にてなるタンク部（１２０）と、上記タンク部を内部に収容し該内部を気密状態に維持するケーシング（１１０）と、上記ケーシングに設けられ当該ケーシング内外での気圧を均衡させるための気圧均衡部（１７０）とをさらに備えた、請求項１記載の燃料電池用燃料タンク。
【請求項８】
上記燃料バルブは電気信号にて流路の開閉を行う電磁バルブ（１８０）である、請求項１記載の燃料電池用燃料タンク。
【請求項９】
燃料電池本体（２０１〜２０５）へ供給する液体燃料（１０９）を収容し、上記燃料電池本体に着脱可能な燃料電池用燃料タンクであって、上記燃料電池本体に備わる燃料供給部（２１４、２１５）と係合し当該燃料電池用燃料タンクに収容されている上記液体燃料の注入を行う燃料注入部（１３０）と、上記燃料注入部に設けられ、上記燃料電池本体への当該燃料電池用燃料タンクの接続に伴い上記燃料供給部と上記燃料注入部との接合後に上記燃料注入部から上記燃料供給部への上記液体燃料の通過を可能とし、上記燃料電池本体から当該燃料電池用燃料タンクを離脱するに伴い上記燃料供給部と上記燃料注入部との離脱前に上記燃料注入部から上記燃料供給部への上記液体燃料の通過を遮断する流路開閉部材（１３１、１６０、１３９、１８０）と、を備えた燃料電池用燃料タンク（１０１〜１０５）と、
上記燃料電池用燃料タンクと着脱可能であり、かつ、上記燃料電池用燃料タンクの上記燃料注入部と係合する燃料供給部（２１４、２１５）、及び供給された上記液体燃料にて発電を行う発電部（２２０）を有する燃料電池本体（２０１、２０２、２０３）と、を備え、
上記燃料電池用燃料タンクに備わる上記流路開閉部材は、上記液体燃料の流路に設けられる燃料バルブ（１３１，１６０、１８０）及び注入部側閉止バルブ（１３９）の少なくとも一方にて構成され、上記燃料電池用燃料タンクが上記注入部側閉止バルブを有するとき上記燃料電池本体に備わる上記燃料供給部は上記注入部側閉止バルブと当接して流路開閉する供給部側閉止バルブ（２１４１）を有する、
ことを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１０】
上記燃料電池本体は、当該燃料電池本体と上記燃料電池用燃料タンクとの着脱に伴い、上記燃料電池用燃料タンクに備わり上記流路開閉部材を構成する燃料バルブ（１３１）の液体燃料用流路の開閉を行うハンドル（１３２）に作用して上記燃料バルブの液体燃料用流路の開閉を行わせるバルブ開閉用部材（２１３、２１６、２５０）をさらに有し、
上記バルブ開閉用部材は、上記燃料注入部と上記燃料供給部とが接合した後に上記ハンドルに対して上記液体燃料流路を開かせ、かつ、上記燃料注入部と上記燃料供給部とが離脱する前に上記ハンドルに対して上記液体燃料流路を閉じさせる長さを有する棒状の部材である、請求項９記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
上記流路開閉部材を構成する燃料バルブ（１６０）は、上記燃料電池本体に備わる上記燃料供給部に設けられた開閉用機構（２６０）によって当該燃料バルブの液体燃料用流路の開閉が行われるハンドルに相当し上記開閉用機構に係合する回転用部材（１６２１）と、該回転用部材に係合している上記開閉用機構を、上記燃料電池本体と当該燃料電池用燃料タンクとの着脱に伴い、移動させる係合部（１６１）とを有する構成において、
上記開閉用機構は、上記燃料供給部に対して回転可能なリング部材（２６１）と、該リング部材に設けられ上記燃料供給部及び上記燃料注入部が接合したときに上記係合部に係合し上記燃料電池本体及び当該燃料電池用燃料タンクの着脱に伴い上記リング部材を回転させる接続部材（２６２）と、上記リング部材に設けられ上記接続部材及び上記係合部が係合した後、上記回転用部材に係合し上記リング部材の回転に従い上記回転用部材を移動させて上記燃料バルブの開閉を行わせるバルブ回転用部材（２６３）とを有する、請求項９記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
上記燃料電池用タンクから上記燃料電池本体へ上記液体燃料が供給可能な状態に上記燃料電池用タンクが上記燃料電池本体に装着されたとき、上記燃料電池本体に上記燃料電池用タンクをロックするロック機構（２８０）をさらに備えた、請求項９記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
上記燃料電池用燃料タンクは、さらに、上記燃料注入部に接続され上記液体燃料を収容し、内容量の減少に伴い変形可能な材料にてなるタンク部（１２０）と、上記タンク部を内部に収容し該内部を気密状態に維持するケーシング（１１０）と、上記ケーシングに設けられ当該ケーシング内外での気圧を均衡させるための気圧均衡部（１７０）とを備え、
上記燃料電池本体は、上記燃料電池用タンクが上記燃料電池本体に装着されるとき、上記気圧均衡部に係合し上記ケーシング内外での気圧を均衡させる係合機構（１７５）をさらに備える、請求項９記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
上記燃料電池用燃料タンクに備わる上記流路開閉部材が電気信号にて流路の開閉を行う電磁バルブ（１８０）にて構成され、
上記燃料電池本体は、上記燃料電池用タンクから上記燃料電池本体へ上記液体燃料が供給可能な状態に上記燃料電池用タンクが上記燃料電池本体に装着されたことを検知するロック機構（２８５）と、該ロック機構による検知結果に応じて上記電磁バルブを開閉させる制御部（２３５）とをさらに備えた、請求項９記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に接続可能な燃料電池用燃料タンク、及び該燃料電池用燃料タンクを含む燃料電池システムに関し、上記燃料電池用燃料タンクは、特に、メタノール等の有機燃料をアノード極へ直接に供給して発電する燃料電池に用いられるのが好ましい。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、携帯型情報端末、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯型オーディオ、携帯型ビジュアル機器等の携帯用電子機器の普及が進んでいる。従来、このような携帯用電子機器は、一次電池又は二次電池によって駆動されている。特に二次電池としては、ニッカド電池又はリチウムイオン電池が用いられ、小型で高エネルギー密度を有する電池が開発されている。しかし、二次電池は、一定量の電力使用後に充電機器を用いて一定時間の充電を行う必要がある。このため、充電を必要としない燃料電池が提案されている。
燃料電池は、燃料の持つ化学エネルギーを電気化学的にエネルギーに変換する発電機である。このような燃料電池の例としては、パーフルオロカーボンスルフォン酸系の電解質を用いてアノード極で水素ガスを還元し、カソード極で酸素を還元して発電を行うという固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）が知られている。このようなＰＥＦＣは、出力密度が高い電池であるという特徴を有し、その開発が進められている。
【０００３】
しかしながら、このようなＰＥＦＣに用いられる水素ガスは、容積エネルギー密度が低く、燃料タンクの体積を大きくする必要があることや、燃料ガス、酸化ガスを燃料電池本体（発電部）に供給する装置、及び電池性能を安定にするため加湿する装置等の補機が必要であり、燃料電池システムが大型になるため、携帯電子機器用の電源としては適さない。
【０００４】
一方、メタノールから直接プロトンを取り出すことにより発電を行う直接型メタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）は、上記ＰＥＦＣと比較してその出力が小さいという欠点があるものの、燃料の体積エネルギー密度を向上できることと、燃料電池本体の補機を減らすことができるため、小型化が可能となる。このため携帯機器用電源として注目されており、幾つかの提案がなされている。
このＤＭＦＣにおける燃料電池本体内で行われるアノード極側及びカソード極側での反応は以下の通りである。
【０００５】
アノード極側：ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ  →  ６Ｈ＋＋６ｅ−＋ＣＯ２
カソード極側：６Ｈ＋＋６ｅ−＋３／２Ｏ２  →  ３Ｈ２Ｏ
上記化学式が示すように、燃料電池を用いて発電することにより、アノード極側では二酸化炭素が生成され、カソード極側では水が生成される。
【０００６】
上記ＤＭＦＣの燃料タンクは、例えば下記特許文献１等に開示されている。このような従来技術における燃料タンクは、認証情報を備え、本体が上記認証情報を読み取ることにより燃料タンクが適正品か否かを判別し、その結果、発電を制御するという構成を有する。又、燃料タンクが適正品か否かという判別をネットワークを介して遠隔地のコンピュータで行うことも開示している。
【特許文献１】特開２００２−２８００４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記公報における従来の構成では、燃料タンクが燃料電池本体に装着された後、燃料電池本体が認証情報を読み取り燃料タンクが適正か否かを判断するだけであり、燃料タンク内の燃料が所定の燃料か否かは判らない。よって、所定燃料でないものが燃料電池本体に供給される可能性もある。又、燃料タンクの詳しい構造については開示されていないことから、燃料供給における安全対策が不十分と思われる。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、燃料供給における安全性を従来よりも向上させた燃料電池用燃料タンク、及び該燃料電池用燃料タンクを有する燃料電池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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は以下のように構成する。
即ち、本発明の第１態様である燃料電池用燃料タンクは、燃料電池本体へ供給する液体燃料を収容し、上記燃料電池本体に着脱可能な燃料電池用燃料タンクであって、
上記燃料電池本体に備わる燃料供給部と係合し当該燃料電池用燃料タンクに収容されている上記液体燃料の注入を行う燃料注入部と、
上記燃料注入部に設けられ、上記燃料電池本体への当該燃料電池用燃料タンクの接続に伴い上記燃料供給部と上記燃料注入部との接合後に上記燃料注入部から上記燃料供給部への上記液体燃料の通過を可能とし、上記燃料電池本体から当該燃料電池用燃料タンクを離脱するに伴い上記燃料供給部と上記燃料注入部との離脱前に上記燃料注入部から上記燃料供給部への上記液体燃料の通過を遮断する流路開閉部材と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記流路開閉部材は、上記液体燃料の流路に設けられる燃料バルブ及び閉止バルブの少なくとも一方にて構成することができる。よって、上記燃料注入部には、上記燃料バルブ及び閉止バルブの両方を設けても良いし、どちらか一方のみを設けることもできる。ここで、上記燃料バルブは、上記流路における主たるバルブであり、上記閉止バルブは、上記燃料バルブを補助する、補機的なバルブである。
又、上記流路開閉部材として上記燃料バルブ及び上記閉止バルブの両方を有する場合、上記液体燃料を供給するときには、上記燃料バルブは、上記閉止バルブが上記流路を開いた後に上記流路を開き、上記燃料供給部と上記燃料注入部とが離脱するときには、上記閉止バルブより前に上記流路を遮断するように動作するバルブである。
【００１０】
又、上記燃料電池用燃料タンクは、上記液体燃料を収容しその減少に伴い変形可能な材料にてなるタンク部と、気密状態の内部に上記タンク部を収納するケーシングと、該ケーシング内外での気圧差を無くす気圧均衡部とを有することもできる。即ち、ケーシング内部が気密状態に維持可能な場合、内容物の減少に伴い変形可能なタンク部から液体燃料を供給させるためには、ケーシング内外での気圧を均衡させる必要がある。気圧均衡部は、上記タンク部及び上記ケーシングを有する場合に、タンク部からの燃料供給を可能とするように作用する。
【００１１】
又、本発明の第２態様である燃料電池システムは、上記第１態様の燃料電池用燃料タンクと、上記燃料電池用燃料タンクと着脱可能であり、かつ、上記燃料電池用燃料タンクの燃料注入部と係合する燃料供給部、及び供給された液体燃料にて発電を行う発電部を有する燃料電池本体と、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
上記第２態様において、燃料電池用燃料タンクに備わる流路開閉部材を、電気信号にて流路の開閉を行う電磁バルブにて構成することもでき、このとき、上記燃料電池本体は、上記燃料電池用タンクから上記燃料電池本体へ上記液体燃料が供給可能な状態に上記燃料電池用タンクが上記燃料電池本体に装着されたことを検知するロック機構と、該ロック機構による検知結果に応じて上記電磁バルブを開閉させる制御部とをさらに備えるように構成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記第１態様の燃料電池用燃料タンクによれば、燃料注入部と流路開閉部材とを備え、上記流路開閉部材は、燃料電池本体へ当該燃料電池用燃料タンクを接続するときには、上記燃料注入部と燃料電池本体の燃料供給部とが接合した後に、上記燃料注入部から上記燃料供給部への液体燃料の通過を可能とし、上記燃料電池本体から当該燃料タンクを離脱するときには、上記燃料供給部と上記燃料注入部とが離脱する前に、上記燃料注入部から上記燃料供給部への上記液体燃料の通過を遮断する。よって、燃料電池本体と燃料電池用燃料タンクとが着脱されるときには上記流路開閉部材の開閉が適切になされることから、上記着脱時に燃料電池用燃料タンクから液体燃料が漏れ出ることはない。従って、第１態様の燃料電池用燃料タンクによれば、燃料供給における安全性を従来よりも向上させることができる。
【００１４】
又、上記流路開閉部材が燃料バルブであるとき、該燃料バルブがハンドルを有することで、燃料電池本体と燃料電池用燃料タンクとの着脱に応じて、上記ハンドルは、燃料電池本体のバルブ開閉用部材と当接する。よって、上記ハンドルを設けることで容易に燃料バルブの開閉を行うことができる。又、上記ハンドルは、上記バルブ開閉用部材にて移動されることから、燃料電池本体に合致した燃料電池用燃料タンクが上記燃料電池本体に接続されたときのみ、燃料バルブの開閉が可能である。この点からも燃料供給における安全性を従来よりも向上させることができる。
【００１５】
又、上記燃料電池用燃料タンクにハンドル操作機構を設けることで、当該ハンドル操作機構に備わる誤作動防止部材により、燃料電池本体に合致した燃料電池用燃料タンクが上記燃料電池本体に接続されたときのみ、燃料バルブの開閉が可能である。よって、ハンドル操作機構は、燃料供給における安全性を従来よりも向上させることができる。
【００１６】
又、回転用部材及び係合部を有することで、バルブ開閉用部材は、上記係合部によって回転され、該回転により上記回転用部材を移動させて燃料バルブの開閉を行うことから、燃料電池用燃料タンクの外部から容易には燃料バルブの開閉を行うことができない。よって、燃料供給における安全性を従来よりも向上させることができる。
【００１７】
又、上記燃料電池用燃料タンクのケーシングは、燃料注入部及び燃料バルブを収納する凹部を有し、さらに該凹部にシャッターを設けたことから、燃料注入部及び燃料バルブが当該燃料電池用燃料タンクの外部に露出することはなく、不用意に燃料電池用燃料タンクから液体燃料が漏出することを防止できる。よって、燃料供給における安全性を従来よりも向上させることができる。
【００１８】
さらに上記第２態様の燃料電池システムによれば、上述したような構成を有する燃料電池用燃料タンクと燃料電池本体とを備えたことで、上述のように燃料供給における安全性を従来よりも向上させることができる。
【００１９】
又、バルブ開閉用部材が上述の所定長さを有することで、上記燃料注入部と上記燃料供給部との接合後に上記液体燃料流路を開かせ、かつ、上記燃料注入部と上記燃料供給部との離脱前に上記液体燃料流路を閉じさせることができる。よって、燃料電池用燃料タンクと燃料電池本体との着脱時に液体燃料が漏れ出ることはない。従って、第１態様の燃料電池用燃料タンクによれば、燃料供給における安全性を従来よりも向上させることができる。
【００２０】
又、燃料電池本体に開閉用機構を設け、燃料電池用燃料タンクの燃料バルブには回転用部材と係合部とを有し、上記開閉用機構が上記係合部に係合して上記回転用部材を移動させるように構成することにより、構造を単純化でき、コンパクト化を図ることができる。
【００２１】
又、ロック機構を設けることで、燃料電池用燃料タンクが燃料電池本体へ適切に装着されたときには、不用意に燃料電池用燃料タンクが燃料電池本体から離脱するのを防止することができる。
【００２２】
上述の態様では、機械的動作により燃料供給流路の開閉が行われるが、燃料電池用燃料タンクの燃料注入部における燃料バルブを電磁バルブにて構成することもできる。該構成によれば、電気的に燃料供給流路の開閉を行うことが可能となる。したがって、燃料電池用燃料タンクが燃料電池本体に装着されたか否かを電気的に検知し、該検知に基づいて、上記電磁バルブによる流路の開閉を制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施形態である燃料電池用燃料タンク、及び燃料電池システムについて、図を参照しながら以下に説明する。尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付している。
第１実施形態；
図２に示すように、上記実施形態の燃料電池システム３０１は、上記実施形態の燃料電池用燃料タンク１０１と、該燃料電池用燃料タンク１０１が着脱可能な燃料電池本体２０１とを備え、該燃料電池本体２０１には燃料電池用燃料タンク１０１と接続可能な燃料供給部を設けた燃料収容部が備わる。尚、燃料電池本体２０１は、携帯用の電子機器、例えば図１３に示すようにノート型のパーソナルコンピュータ３１０に取り付け可能である。又、燃料電池本体２０１は、上記燃料収容部を備えない構成を有する場合もある。以下の説明では、燃料電池本体２０１は、上記燃料収容部を有する場合を例に採る。
【００２４】
まず上記燃料電池用燃料タンク１０１について説明する。
図１に示すように、燃料電池用燃料タンク１０１は、凹部１１１を形成した概略直方体形状で中空のケーシング１１０と、該ケーシング１１０内に収納されたタンク部１２０と、該タンク部１２０から凹部１１１内へ突出する管状の燃料注入部１３０とを備える。ケーシング１１０には、凹部１１１の開口部１１１ａに設けられ凹部１１１の開閉を行うシャッター１４０が設けられ、後述するように、当該燃料電池用燃料タンク１０１を後述の燃料電池本体に接続するときにはシャッター１４０を移動させ凹部１１１を開く。該接続時以外は、凹部１１１はシャッター１４０にて閉じられる。シャッター１４０を設けることで、燃料電池用燃料タンク１０１の保管時における塵埃の混入防止、及び乳幼児等における誤飲、いたずら等を防止することができる。又、シャッター１４０は、燃料電池用燃料タンク１０１の燃料電池本体２０１への装着動作に連動して開く構造を採ることもでき、該構成によりより安全な燃料電池用燃料タンク１０１を提供することができる。
【００２５】
タンク部１２０は、後述の燃料電池本体に備わる燃料収容部に供給する、液体燃料に相当するメタノール原液又はメタノール水溶液を収容する容器であり、本実施形態では、例えば厚みが薄く変形可能なポリエチレンやポリプロピレン等の高分子材料にて作製されている。本実施形態では例えば８０重量パーセント濃度のメタノール水溶液１０９を約１００ミリリットル収容可能である。燃料注入部１３０は、一端をタンク部１２０に接続し、他端には図１０に示す構造を有する閉止バルブ１３９を設け、中間部分には、当該燃料注入部１３０におけるメタノール水溶液１０９の通過の可否を制御する燃料バルブ１３１を有する。ここで、燃料バルブ１３１及び閉止バルブ１３９は、流路開閉部材としての機能を果たす一例であり、閉止バルブ１３９は、後述の閉止バルブ２１４１と区別するため注入部側閉止バルブと呼び、後述の閉止バルブ２１４１を供給部側閉止バルブと呼ぶ場合がある。一方、閉止バルブ１３９のみでもメタノール水溶液１０９の通過の可否を制御することは可能であることから、図３８に示すように、燃料バルブ１３１を設けず閉止バルブ１３９のみを燃料注入部１３０に設けた構成を採ることもできる。但し、該構成では、閉止バルブ１３９の構造上、誤ってメタノール水溶液１９０が漏れる可能性も考えられることから、燃料供給における安全性をより向上させるため、上述の構成のようにさらに燃料バルブ１３１を設けるのが好ましい。このように、燃料注入部１３０に、閉止バルブ１３９及び燃料バルブ１３１を設けた構成において、燃料バルブ１３１は、燃料供給における安全性をより向上させるバルブであることから、第１閉止バルブあるいは主閉止バルブとして機能する。一方、閉止バルブ１３９は、第２閉止バルブ、副閉止バルブ、あるいは補助閉止バルブとして機能する。
尚、図１は概略図であり燃料注入部１３０の形状等は、図１０に示す図とは若干相違する。
【００２６】
燃料バルブ１３１は、この実施形態ではいわゆるボール弁の構造を有し、上記燃料電池本体への燃料電池用燃料タンク１０１の接続に伴い後述の燃料供給部と燃料注入部１３０との接合後に、燃料注入部１３０から上記燃料供給部へのメタノール水溶液１０９の通過を可能とし、上記燃料電池本体から燃料電池用燃料タンク１０１を離脱するに伴い上記燃料供給部と燃料注入部１３０との離脱前に、燃料注入部１３０から上記燃料供給部へのメタノール水溶液１０９の通過を遮断する。このような燃料バルブ１３１は、燃料注入部１３０におけるメタノール水溶液１０９の流路の開閉を行うためのハンドル１３２を有する。該ハンドル１３２は、燃料バルブ１３１において上記流路の開閉を行うボール部に接続された回転軸１３２１に固定され、回転軸１３２１を中心に閉位置１３２２と、開位置１３２３との間で回動する。又、ハンドル１３２は、後述するバルブ開閉用部材と係合可能な凹部１３２４を形成した、本実施形態では図示するような、二股形状にて成形されている。
【００２７】
次に燃料電池本体２０１について説明する。
燃料電池本体２０１は、メタノール、ジメチルエーテル等の有機溶液の液体燃料の供給により発電を行うタイプであり、本実施形態では上述した、メタノール水溶液を燃料としたＤＭＦＣタイプである。該燃料電池本体２０１には、図２に示すように大別して、燃料電池用燃料タンク１０１が挿入されるタンク収納部２１０と、発電部２２０と、発電部２２０に接続される発電補機部２３０と、発電部２２０に接続される出力電極部２４０とが備わる。
発電部２２０は、ＤＭＦＣとしての一般的な構成部分であるアノード極、カソード極、及びアノード極とカソード極とに挟まれて配置される電解質膜を有する。アノード極は、燃料を分解し電子を引き抜く触媒と、燃料の拡散層と、集電体としてのセパレータとが積層された構造であり、アノード極には、発電補機部２３０にて上記メタノール水溶液が供給される。カソード極は、プロトンと酸素との反応触媒と、空気の拡散層と、集電体としてのセパレータとが積層された構造であり、カソード極には、発電補機部２３０にて気体酸化剤としての空気又は酸素が供給される。上記触媒として、アノード極には炭素系粉末担体に白金及びルテニウムを分散させて担持したものを使用し、カソード極には炭素系粉末担体に白金微粒子を分散担持したものを使用する。
発電補機部２３０は、図３に示すように燃料収容部２３１を有し、発電部２２０へのメタノール水溶液及び上記気体酸化剤の供給、発電部２２０からの水の回収等の、発電部２２０において発電を行わせるために必要な燃料ポンプや空気ポンプ等の機器、配管を備える。
【００２８】
タンク収納部２１０は、図３に示すように、上述の燃料電池用燃料タンク１０１が挿入可能な開口２１１を有する凹形状である。尚、燃料電池用燃料タンク１０１は、凹部１１１の開口部１１１ａがタンク収納部２１０に対向するように配向され、挿入される。開口部１１１ａに対向するタンク収納部２１０の底面２１２には棒状のバルブ開閉用部材２１３が突設され、又、発電補機部２３０から底面２１２を貫通して管状の燃料供給部２１４がタンク収納部２１０側へ突出している。
【００２９】
燃料電池用燃料タンク１０１がタンク収納部２１０に着脱されることで、バルブ開閉用部材２１３は、燃料電池用燃料タンク１０１の開口部１１１ａを通り凹部１１１内へ進退し、上記燃料バルブ１３１のハンドル１３２と係合する部材であり、接続時には、ハンドル１３２を閉位置１３２２から開位置１３２３へ回転させ、離脱時には、開位置１３２３から閉位置１３２２へ回転させる部材である。二股形状のハンドル１３２の凹部１３２４との係合が可能なように、バルブ開閉用部材２１３は、その先端部分に突出部２１３ａを有する。又、バルブ開閉用部材２１３の長さＬは、燃料電池用燃料タンク１０１の燃料注入部１３０と燃料電池本体２０１の燃料供給部２１４とが接合した後に、ハンドル１３２に対して液体燃料流路を開かせ、かつ、燃料注入部１３０と燃料供給部２１４とが離脱する前に、ハンドル１３２に対して液体燃料流路を閉じさせる長さである。さらに又、燃料電池用燃料タンク１０１の燃料注入部１３０と燃料電池本体２０１の燃料供給部２１４との接合後に液体燃料流路を開かせ、かつ、燃料注入部１３０と燃料供給部２１４との離脱前に、液体燃料流路を閉じさせるための構造として、本実施形態では、燃料供給部２１４を有する配管部分がその軸方向に伸縮自在な構造を有する。
【００３０】
上記燃料供給部２１４は、図３に示すように、一端を発電補機部２３０に接続し、他端には図１１に示す構造を有する閉止バルブ２１４１を有する。尚、図３は概略図であり燃料供給部２１４の形状等は、図１１に示す図とは若干相違する。又、燃料供給部２１４の軸方向に上記他端を伸縮可能とする、伸縮部材の一例としてのスプリング２１４２が取り付けられている。尚、燃料電池用燃料タンク１０１が燃料電池本体２０１に接続されたとき、即ち燃料注入部１３０と燃料供給部２１４とが連結したとき、燃料注入部１３０に備わる閉止バルブ１３９と、燃料供給部２１４に備わる閉止バルブ２１４１とは、図１２に示すように互いの凸部１３９ａ、２１４１ａが当接して燃料注入部１３０及び燃料供給部２１４の両流路は開通する。勿論、燃料注入部１３０と燃料供給部２１４とが離脱したときには、凸部１３９ａ、２１４１ａを付勢するスプリング１３９ｂ、２１４１ｂの作用により凸部１３９ａ、２１４１ａは元の状態に戻り、上記両流路は閉じられる。
【００３１】
又、図３に示すように、燃料供給部２１４には燃料ポンプ２３２が接続され、該燃料ポンプ２３２は流路の開閉を行うバルブ的機能を有する場合には、発電補機部２３０及び発電部２２０に存在するメタノール水溶液１０９が逆流して燃料供給部２１４から漏れ出すことはないと考えられる。よって、燃料供給部２１４に設けている閉止バルブ２１４１は、補助的なバルブとして機能する。したがって、燃料供給部２１４には閉止バルブ２１４１を設けない構成を採ることもできる。
【００３２】
上述したように構成される燃料電池用燃料タンク１０１及び燃料電池本体２０１において、燃料電池用燃料タンク１０１から燃料電池本体２０１への燃料充填動作について図４ａから図４ｄを参照して説明する。尚、図４ａから図４ｄでは、燃料注入部１３０及び燃料供給部２１４に関係する主要部分のみを図示している。
【００３３】
燃料電池用燃料タンク１０１のシャッター１４０を開いた後、図４ａに示すように、燃料電池用燃料タンク１０１における凹部１１１の開口部１１１ａが燃料電池本体２０１のタンク収納部２１０の底面２１２に対向するように、燃料電池用燃料タンク１０１を配向して、タンク収納部２１０に挿入する。燃料電池用燃料タンク１０１がタンク収納部２１０内を進入して行くに従い、バルブ開閉用部材２１３及び燃料供給部２１４は、燃料電池用燃料タンク１０１の開口部１１１ａを通過し、バルブ開閉用部材２１３の突出部２１３ａは、燃料電池用燃料タンク１０１における燃料バルブ１３１のハンドル１３２の凹部１３２４に当接、係合する。尚、このときハンドル１３２は、閉位置１３２２に位置している。又、バルブ開閉用部材２１３がハンドル１３２に当接するときには、図示するように、既に、燃料電池用燃料タンク１０１の燃料注入部１３０と、燃料電池本体２０１の燃料供給部２１４とは接合しており、両者の閉止バルブ１３９、２１４１は図１２に示すように開いた状態となっている。尚、閉止バルブ１３９と閉止バルブ２１４１とが流路を開き始めるときには、厳格には、燃料注入部１３０と燃料供給部２１４とは完全な接合状態には至っていない。しかしながら、図１１及び図１２から明らかなように、本実施形態では閉止バルブ２１４１の先端部２１４１ｃは、閉止バルブ１３９を包み込み係合するように凹状に成形されており、又さらに、該先端部２１４１ｃには、未完全な接合状態であってもメタノール水溶液１０９の漏洩を防止するためのシール材としてのＯ−リング２１４１ｄを設けている。よって、燃料注入部１３０と燃料供給部２１４とが連結し接合した後、閉止バルブ１３９と閉止バルブ２１４１とは流路を開くと判断することができる。
【００３４】
さらに燃料電池用燃料タンク１０１がタンク収納部２１０内を進入して行くに従い、突出部２１３ａがハンドル１３２の凹部１３２４に係合しているバルブ開閉用部材２１３は、図４ｃに示すように、ハンドル１３２を閉位置１３２２から開位置１３２３側へ回動させる。尚、上記進入に従い、伸縮可能な燃料供給部２１４は、スプリング２１４２の付勢力に逆らいながら縮んでいく。
【００３５】
そして図４ｄに示すように、燃料電池用燃料タンク１０１の開口部１１１ａが燃料電池本体２０１のタンク収納部２１０の底面２１２に到達したとき、バルブ開閉用部材２１３は、ハンドル１３２をさらに回転させて開位置１３２３に位置させる。
従って、燃料電池用燃料タンク１０１における燃料バルブ１３１における液体燃料用流路が開かれ、燃料電池用燃料タンク１０１のタンク部１２０内のメタノール水溶液１０９が燃料注入部１３０及び燃料供給部２１４を通過して燃料電池本体２０１の燃料収容部２３１へ供給可能となる。燃料供給は、例えば、発電補機部２３０に備えられた図３に示す燃料ポンプ２３２によって燃料電池用燃料タンク１０１内のメタノール水溶液１０９を吸い出すことで行われる。タンク部１２０は厚みが薄い高分子材料で作製されているため変形することによってメタノール水溶液１０９を供給することが可能である。尚、本実施形態では、タンク部１２０を有する燃料電池用燃料タンク１０１のケーシング１１０は、内部の密閉性、気密性を積極的に保持する構成を有していないため、空気はケーシング１１０の内外で比較的自由に出入可能である。よって、タンク部１２０は、メタノール水溶液１０９の供給に伴いケーシング１１０内で、へこむように変形可能である。
【００３６】
図４ｄに示すように、燃料電池用燃料タンク１０１が燃料電池本体２０１に完全に装着されたとき、即ち、燃料電池用燃料タンク１０１が燃料電池本体２０１に正常に装着され、燃料電池用燃料タンク１０１から燃料電池本体２０１へ液体燃料が供給可能な状態に装着されたとき、燃料電池用燃料タンク１０１と燃料電池本体２０１とを固定する、図１４及び図１５ａから図１５ｃに示すようなロック機構２８０が燃料電池用燃料タンク１０１及び燃料電池本体２０１に備わるのが好ましい。
【００３７】
上記ロック機構２８０は、本実施形態では燃料電池本体２０１側に設けられ燃料電池本体２０１の側面に沿って摺動可能な爪部２８１と、燃料電池用燃料タンク１０１側に設けられ上記爪部２８１が係合する凹部２８２とを備える。尚、爪部２８１には、該爪部２８１を燃料電池用燃料タンク１０１側へ付勢する付勢部材の一例としてスプリング２８３が設けられている。
【００３８】
このようなロック機構２８０では、燃料電池用燃料タンク１０１が燃料電池本体２０１のタンク収納部２１０に挿入されていないときには、図１５ａに示すように、爪部２８１はスプリング２８３の付勢力により、タンク収納部２１０の内側へ突出している。燃料電池用燃料タンク１０１がタンク収納部２１０へ挿入されることで、図１５ｂに示すように、爪部２８１はスプリング２８３の付勢力に逆らって押し上げられる。そして、燃料電池用燃料タンク１０１がタンク収納部２１０へ挿入完了した時点で、爪部２８１は燃料電池用燃料タンク１０１側の凹部２８２に対向し、図１５ｃに示すように、スプリング２８３の付勢力により、凹部２８２へ係合する。該係合により、燃料電池用燃料タンク１０１は、タンク収納部２１０へ挿入完了した状態でロックされる。
【００３９】
燃料電池用燃料タンク１０１を燃料電池本体２０１から離脱させる場合には、上述とは逆の手順で、スプリング２８３の付勢力に逆らいながら爪部２８１を凹部２８２とは反対方向へ移動させて、タンク収納部２１０から燃料電池用燃料タンク１０１を引き出せばよい。
尚、このようなロック機構２８０は、後述の各実施形態においても採用することができる。又、ロック機構２８０に電気接点を設けて、燃料電池用燃料タンク１０１が燃料電池本体２０１に装着されたか否かを表示させたり、燃料電池用燃料タンク１０１が装着されないと燃料電池本体２０１において発電ができない回路や機構を備えても良い。
【００４０】
燃料供給後、上述のようにロックを解除し、燃料電池用燃料タンク１０１は、燃料電池本体２０１から離脱される。このとき、バルブ開閉用部材２１３とハンドル１３２との動作関係は、上述の逆、つまり図４ｄから図４ａへ進むように移行する。簡単に説明すると、開位置１３２３に位置しているハンドル１３２は、上記離脱動作に伴い、図４ｃ、図４ｂの順にて、ハンドル１３２の凹部１３２４に係合しているバルブ開閉用部材２１３によって閉位置１３２２に位置される。そして、ハンドル１３２が閉位置１３２２に位置した後、燃料注入部１３０と燃料供給部２１４とは離脱する。尚、燃料注入部１３０と燃料供給部２１４とが離脱することで、両者の閉止バルブ１３９、２１４１は図１０、図１１に示すように、元の状態である閉じた状態となる。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態の燃料電池用燃料タンク１０１、並びに、該燃料電池用燃料タンク１０１及び燃料電池本体２０１を備えた燃料電池システム３０１によれば、燃料電池用燃料タンク１０１に備わる燃料バルブ１３１は、燃料電池本体２０１へ燃料電池用燃料タンク１０１を接続するときには、燃料電池用燃料タンク１０１の燃料注入部１３０と燃料電池本体２０１の燃料供給部２１４とが接合した後に、燃料注入部１３０から燃料供給部２１４へのメタノール水溶液１０９の通過を可能とする。又、燃料電池本体２０１から燃料電池用燃料タンク１０１を離脱するときには、燃料供給部２１４と燃料注入部１３０とが離脱する前に、燃料注入部１３０から燃料供給部２１４へのメタノール水溶液１０９の通過を遮断する。このように、燃料電池本体２０１と燃料電池用燃料タンク１０１とが着脱されるときには燃料バルブ１３１の開閉が適切になされることから、上記着脱時に燃料電池用燃料タンク１０１から液体燃料のメタノール水溶液１０９が漏れ出ることはない。従って、燃料供給における安全性を従来よりも向上させることができる。
尚、上述の実施形態では、バルブ開閉用部材２１３には突出部２１３ａを設け、ハンドル１３２には凹部１３２４を設け、これらが係合するように構成したが、勿論、凹凸関係はこれに限定するものではない。
又、本実施形態では、燃料注入部１３０には燃料バルブ１３１及び閉止バルブ１３９の両方を設けた場合を例に採っているが、上述したように、閉止バルブ１３９のみを設けた場合でも同様の効果を奏することができる。即ち、閉止バルブ１３９は、燃料電池本体２０１に備わる閉止バルブ２１４１との協働により、燃料電池本体２０１へ燃料電池用燃料タンク１０１を接続するときには、燃料電池用燃料タンク１０１の燃料注入部１３０と燃料電池本体２０１の燃料供給部２１４とが接合した後に、燃料注入部１３０から燃料供給部２１４へのメタノール水溶液１０９の通過を可能とする。又、燃料電池本体２０１から燃料電池用燃料タンク１０１を離脱するときには、燃料供給部２１４と燃料注入部１３０とが離脱する前に、燃料注入部１３０から燃料供給部２１４へのメタノール水溶液１０９の通過を遮断する。このように、燃料電池本体２０１と燃料電池用燃料タンク１０１とが着脱されるときには閉止バルブ１３９の開閉が適切になされることから、上記着脱時に燃料電池用燃料タンク１０１から液体燃料のメタノール水溶液１０９が漏れ出ることはない。従って、燃料供給における安全性を従来よりも向上させることができる。又、このような、閉止バルブ１３９による効果は、以下に説明する各実施形態において、燃料バルブを設けず閉止バルブ１３９のみ設けた場合にも同様に奏される。
【００４２】
又、本実施形態では、燃料電池用燃料タンク１０１のタンク部１２０を厚みが薄い高分子材料で作製した例について示したが、厚みが厚く変形しにくい高分子材料で作製した場合は、初期に空気等の気体をタンク部１２０内に圧力をかけて封入しておくことにより、燃料電池本体２０１にメタノール水溶液１０９を供給する構成にしてもよい。尚、この場合には、タンク部１２０を有する燃料電池用燃料タンク１０１のケーシング１１０は、内部の密閉、気密性を積極的に保持する構成を有する必要がある。
本実施形態では、燃料注入部１３０にプラグ型の閉止バルブ１３９を、燃料供給部２１４にソケット型の閉止バルブ２１４１を用いた場合を例に採ったが、本実施形態及び以下に説明する各実施形態においても燃料注入部１３０にソケット型の閉止バルブ２１４１を、燃料供給部２１４にプラグ型の閉止バルブ１３９を用いることもできる。
【００４３】
第２実施形態；
次に、上述の燃料電池システム３０１の変形例としての第２実施形態について説明する。
図７に示すように、上記第２実施形態の一つに相当する燃料電池システム３０２は、上述の燃料電池用燃料タンク１０１の変形例に相当する燃料電池用燃料タンク１０２と、上述の燃料電池本体２０１の変形例に相当する燃料電池本体２０２とを備える。尚、上述の実施形態と同じ構成部分については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
燃料電池用燃料タンク１０２は、図５に示すように、上記凹部１１１内で、上記ハンドル１３２を操作可能な位置にハンドル操作機構１５０をさらに設けている。燃料電池用燃料タンク１０２におけるその他の構成は、燃料電池用燃料タンク１０１と変わるところはない。
上記ハンドル操作機構１５０は、ハンドル操作部材１５１と、誤作動防止部材１５２とを有する。ハンドル操作部材１５１は、上記燃料電池本体２０２と当該燃料電池用燃料タンク１０２との着脱に伴い、燃料電池本体２０２に備わり後述のバルブ開閉用部材により下記の矢印１５３方向に移動されて上記ハンドル１３２に当接し上記燃料バルブ１３１における上記液体燃料用流路の開閉を行う部材である。このようなハンドル操作部材１５１は、燃料電池本体２０２における後述のバルブ開閉用部材が当接する当接部１５１１と、該当接部１５１１に立設され先端部に突出部１５１２ａを有する、上述のバルブ開閉用部材２１３と同等の形状にてなる、操作部１５１２とを有し、ハンドル１３２を閉位置１３２２と開位置１３２３との間で移動させる矢印１５３方向に移動可能なように凹部１１１内に設置され、通常、付勢部材の一例としてのスプリング１５４にて凹部１１１の開口部１１１ａ側に付勢されている。上記当接部１５１１は、後述するように所定形状のバルブ開閉用部材が当接したときのみ矢印１５３方向に移動可能なように、所定形状のバルブ開閉用部材に対応して凹部１５１１ａ，１５１１ｂ、及び凸部１５１１ｃを有する。
【００４５】
上記誤作動防止部材１５２は、燃料電池本体２０２に適合した燃料電池用燃料タンク１０２を燃料電池本体２０２に接続したときのみ、つまり上記所定形状のバルブ開閉用部材を有する燃料電池本体２０２に、上記所定形状のバルブ開閉用部材に適合した上記当接部１５１１を有するハンドル操作部材１５１を備えた燃料電池用燃料タンク１０２が接続されたときのみ、ハンドル操作部材１５１の矢印１５３方向への移動を可能とする部材である。このような誤作動防止部材１５２は、ハンドル操作部材１５１が矢印１５３方向へ移動したときのみ、つまり上記所定形状のバルブ開閉用部材を有する燃料電池本体２０２に、上記所定形状のバルブ開閉用部材に適合した上記当接部１５１１を有するハンドル操作部材１５１を備えた燃料電池用燃料タンク１０２が接続されたときのみ、ハンドル操作部材１５１が通過可能な開口１５２１を有する。
【００４６】
上記燃料電池本体２０２は、図６に示すように、上述した燃料電池本体２０１に備わるバルブ開閉用部材２１３に代えて、バルブ開閉用部材２５０を設ける。燃料電池本体２０２におけるその他の構成は、燃料電池本体２０１と変わるところはない。尚、混乱を避けるため、第２バルブ開閉用部材２５０と呼ぶ。第２バルブ開閉用部材２５０は、本実施形態では、燃料電池本体２０１におけるタンク収納部２１０の底面２１２に立設された、それぞれ長さの異なる３本の棒状部材であり、各長さは、上述の、燃料電池用燃料タンク１０２におけるハンドル操作部材１５１の当接部１５１１における凹部１５１１ａ，１５１１ｂ、及び凸部１５１１ｃに対応して設定される。本実施形態では、第２バルブ開閉用部材２５０１が凹部１５１１ａに対応し、第２バルブ開閉用部材２５０２が凸部１５１１ｃに対応し、第２バルブ開閉用部材２５０３が凹部１５１１ｂに対応し、それぞれがハンドル操作部材１５１を矢印１５３方向へ移動させる長さを有する。
尚、第２バルブ開閉用部材２５０の本数、及びその長さは、ハンドル操作部材１５１を矢印１５３方向へ移動させるという目的を達成する限り、上述の形態に限定するものではなく、適宜変更可能である。又、それに対応してハンドル操作部材１５１の凹部、凸部の寸法及び形状は変更される。又、第２バルブ開閉用部材２５０の本数と、ハンドル操作部材１５１の凹部、凸部の数も、上記目的を達成する限り、一致している必要も無い。つまり、当業者が考え得る変形例は採用可能である。
【００４７】
上述したように構成される燃料電池用燃料タンク１０２及び燃料電池本体２０２において、燃料電池用燃料タンク１０２から燃料電池本体２０２への燃料充填動作について図８ａから図８ｃを参照して説明する。尚、図４ａから図４ｄを参照して説明した燃料充填動作と同様の動作については説明を省略する。又、図８ａから図８ｃでは、燃料注入部１３０及び燃料供給部２１４に関係する主要部分のみを図示している。
【００４８】
燃料電池用燃料タンク１０２のシャッター１４０を開いた後、図８ａに示すように、燃料電池用燃料タンク１０２を配向して、燃料電池本体２０２のタンク収納部２１０に挿入する。燃料電池用燃料タンク１０２がタンク収納部２１０内を進入して行くに従い、第２バルブ開閉用部材２５０及び燃料供給部２１４は、燃料電池用燃料タンク１０２の開口部１１１ａを通過する。そして、第２バルブ開閉用部材２５０１がハンドル操作部材１５１の当接部１５１１の凹部１５１１ａに当接し、第２バルブ開閉用部材２５０２が当接部１５１１の凸部１５１１ｃに当接し、第２バルブ開閉用部材２５０３が当接部１５１１の凹部１５１１ｂに当接する。さらに燃料電池用燃料タンク１０２がタンク収納部２１０内を進入して行くに伴い、図８ｂに示すように、第２バルブ開閉用部材２５０に押圧されてハンドル操作部材１５１は、スプリング１５４の付勢力に逆らって矢印１５３方向に移動する。よって、第２バルブ開閉用部材２５０の操作部１５１２は、誤作動防止部材１５２の開口１５２１を通過し、操作部１５１２の突出部１５１２ａは、燃料電池用燃料タンク１０２における燃料バルブ１３１のハンドル１３２の凹部１３２４に当接、係合する。尚、このときハンドル１３２は、閉位置１３２２に位置している。又、ハンドル操作部材１５１がハンドル１３２に当接するときには、図示するように、既に、燃料電池用燃料タンク１０２の燃料注入部１３０と、燃料電池本体２０２の燃料供給部２１４とは接合しており、両者の閉止バルブ１３９、２１４１は、図１２に示すように開いた状態となっている。
【００４９】
さらに燃料電池用燃料タンク１０２がタンク収納部２１０内を進入して行くに従い、ハンドル操作部材１５１は第２バルブ開閉用部材２５０に押され、さらに矢印１５３方向へ移動する。よって、突出部１５１２ａがハンドル１３２の凹部１３２４に係合しているバルブ開閉用部材２１３は、ハンドル１３２を閉位置１３２２から開位置１３２３側へ回動させる。
そして図８ｃに示すように、燃料電池用燃料タンク１０２の開口部１１１ａが燃料電池本体２０２のタンク収納部２１０の底面２１２に到達したとき、第２バルブ開閉用部材２５０に押されたハンドル操作部材１５１は、ハンドル１３２をさらに回転させて開位置１３２３に位置させる。
【００５０】
従って、燃料電池用燃料タンク１０２における燃料バルブ１３１における液体燃料用流路が開かれ、燃料電池用燃料タンク１０２のタンク部１２０内のメタノール水溶液１０９が燃料注入部１３０及び燃料供給部２１４を通過して燃料電池本体２０２の発電補機部２３０へ供給可能となる。
【００５１】
上述の説明は、燃料電池本体２０２に適した燃料電池用燃料タンク１０２が燃料電池本体２０２に装填された場合であるが、一方、燃料電池本体２０２の第２バルブ開閉用部材に適合しないハンドル操作部材１５１を有する燃料電池用燃料タンク１０２を、燃料電池本体２０２に挿入した場合について、図９を参照して説明する。
図９に示す燃料電池本体２０２の第２バルブ開閉用部材２５１では、上述の第２バルブ開閉用部材２５０３に比してより長い第２バルブ開閉用部材２５１３を有する。このような第２バルブ開閉用部材２５１３を有する場合、ハンドル操作部材１５１の当接部１５１１の凹部１５１１ｂにおける深さと合致していないため、上記挿入動作に伴い、ハンドル操作部材１５１は矢印１５３方向に移動せず、図示するように傾いてしまう。よって、ハンドル操作部材１５１の操作部１５１２は、誤作動防止部材１５２に干渉し、誤作動防止部材１５２の開口１５２１を通過できない。したがって、燃料電池用燃料タンク１０２の燃料バルブ１３１における液体燃料流路は開かれず、燃料供給はできない。
【００５２】
燃料供給後、上述のようにロックを解除し、燃料電池用燃料タンク１０２は、燃料電池本体２０２から離脱される。このとき、ハンドル操作部材１５１とハンドル１３２との動作関係は、上述の逆、つまり図８ｃから図８ａへ進むように移行する。簡単に説明すると、開位置１３２３に位置しているハンドル１３２は、上記離脱動作に伴い、図８ｃ、図８ｂの順にて、ハンドル１３２の凹部１３２４に係合しているハンドル操作部材１５１によって閉位置１３２２に位置される。そして、ハンドル１３２が閉位置１３２２に位置した後、燃料注入部１３０と燃料供給部２１４とは離脱する。尚、燃料注入部１３０と燃料供給部２１４とが離脱することで、両者の閉止バルブ１３９、２１４１は図１０、図１１に示すように、元の状態である閉じた状態となる。
【００５３】
以上説明したように、燃料電池システム３０２にあっても燃料電池システム３０１の場合と同様に、燃料電池本体２０２と燃料電池用燃料タンク１０２とが着脱されるときには燃料バルブ１３１の開閉が適切になされることから、上記着脱時に燃料電池用燃料タンク１０２から液体燃料のメタノール水溶液１０９が漏れ出ることはない。従って、燃料供給における安全性を従来よりも向上させることができる。又、燃料電池用燃料タンク１０２にハンドル操作部材１５１を備えたことで、例えば、燃料電池用燃料タンク１０２の開口部１１１ａを通してハンドル操作部材１５１を押圧したとしても、矢印１５３方向に沿って押圧しない限り燃料電池用燃料タンク１０２の燃料バルブ１３１を開くことはできない。よって、燃料電池システム３０１の場合に比べてさらに安全性が向上している。
【００５４】
第３実施形態；
さらに、上述の燃料電池システム３０１の変形例としての第３実施形態について説明する。
図１６に示すように、上記第３実施形態の一つに相当する燃料電池システム３０３は、上述の燃料電池用燃料タンク１０１の変形例に相当する燃料電池用燃料タンク１０３と、上述の燃料電池本体２０１の変形例に相当する燃料電池本体２０３とを備える。尚、上述の実施形態と同じ構成部分については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
燃料電池用燃料タンク１０３は、図１７に示すように、上述の燃料電池用燃料タンク１０１における燃料バルブ１３１に代えて、流路開閉部材として機能する燃料バルブ１６０を設けた。燃料電池用燃料タンク１０３におけるその他の構成は、燃料電池用燃料タンク１０１と変わるところはない。尚、混乱をさけるため、ここでは燃料バルブ１６０を第２燃料バルブ１６０と呼ぶことにする。
第２燃料バルブ１６０は、図１９に示すように、回転しない係合部１６１と、回転し当該第２燃料バルブ１６０における液体燃料流路の開閉を行うバルブ部１６２とを有する。係合部１６１は、燃料注入部１３０に固定され、その周面には、本実施形態ではほぼ螺旋状に、３つの係合用部材１６１１が形成されている。該係合用部材１６１１には、燃料電池本体２０３に備わる、後述の接続部材が係合する。尚、係合用部材１６１１は、本実施形態では、溝形状を採るが、凸形状、凹形状を問わない。バルブ部１６２は、その周面の１箇所に回転用部材１６２１を突設している。該回転用部材１６２１は、燃料電池本体２０３に備わる、後述のバルブ回転用部材と係合する。尚、回転用部材１６２１は、上述した各燃料電池システム３０１、３０２における燃料バルブ１３１のハンドル１３２の一例に相当する部材である。
【００５６】
燃料電池本体２０３は、図１８に示すように、燃料電池本体２０１における燃料供給部２１４の先端部分に、上記第２燃料バルブ１６０の開閉を行わせる開閉用機構２６０を備える。燃料電池本体２０３におけるその他の構成は、燃料電池本体２０１と変わるところはない。尚、上記開閉用機構２６０は、上述した燃料電池システム３０１、３０２におけるバルブ開閉用部材の一例に相当する。
【００５７】
開閉用機構２６０は、図２０に示すように、リング部材２６１と、接続部材２６２と、バルブ回転用部材２６３とを有する。リング部材２６１は、燃料供給部２１４の先端部に対して回転可能に設置され、燃料電池用燃料タンク１０３の燃料注入部１３０が挿入可能である。該リング部材２６１は、燃料注入部１３０との非係合時において、上記接続部材２６２を初期位置に配置するように、適宜な付勢手段にて付勢されている。尚、上記初期位置とは、燃料電池用燃料タンク１０３が燃料電池本体２０３に挿入されるとき、接続部材２６２が燃料電池用燃料タンク１０３の上記第２燃料バルブ１６０における上記係合用部材１６１１に係合可能な位置である。接続部材２６２は、リング部材２６１の内周面に、直径方向に沿って中心側へ突出するピン状の部材であり、燃料電池用燃料タンク１０３の係合用部材１６１１に対応して、本実施形態では３箇所に設けられる。バルブ回転用部材２６３は、リング部材２６１に先端に突設され、図示するようにフォーク形状を有し、燃料電池用燃料タンク１０３が燃料電池本体２０３に挿入されたとき、燃料電池用燃料タンク１０３の上記第２燃料バルブ１６０における上記回転用部材１６２１に係合する部材である。
【００５８】
上述したように構成される燃料電池用燃料タンク１０３及び燃料電池本体２０３において、燃料電池用燃料タンク１０３から燃料電池本体２０３への燃料充填動作について図２１ａから図２１ｄを参照して説明する。尚、図４ａから図４ｄを参照して説明した燃料充填動作と同様の動作については説明を省略する。又、図２１ａから図２１ｄでは、燃料注入部１３０及び燃料供給部２１４に関係する主要部分のみを図示している。
【００５９】
燃料電池用燃料タンク１０３のシャッター１４０を開いた後、図２１ａに示すように、燃料電池用燃料タンク１０３における凹部１１１の開口部１１１ａが燃料電池本体２０３のタンク収納部２１０の底面２１２に対向するように、燃料電池用燃料タンク１０３を配向して、タンク収納部２１０に挿入する。燃料電池用燃料タンク１０３がタンク収納部２１０内を進入して行くに従い、開閉用機構２６０を備えた燃料供給部２１４は、燃料電池用燃料タンク１０３の開口部１１１ａを通過し、図２１ｂに示すように、開閉用機構２６０のリング部材２６１は、燃料電池用燃料タンク１０３の燃料注入部１３０に挿入される。このとき、開閉用機構２６０における接続部材２６２は、第２燃料バルブ１６０における係合用部材１６１１に係合する。又、このとき、燃料注入部１３０及び燃料供給部２１４における閉止バルブ１３９、２１４１は図１２に示すように開いた状態になるが、第２燃料バルブ１６０は未だ閉じた状態であり閉位置１３２２に位置している。閉止バルブ２１４１につながる配管は例えばスプリングの付勢力によって伸縮可能に構成され（図示せず）、閉止バルブ１３９と接合した位置で固定されるが、開閉用機構２６０を支持する燃料供給部２１４の外側の配管は、燃料電池用燃料タンク１０３の移動とともに挿入される。
【００６０】
さらに燃料電池用燃料タンク１０３がタンク収納部２１０内を進入して行くに従い、係合用部材１６１１に係合している接続部材２６２は、係合用部材１６１１に従い移動する。該移動に伴い、接続部材２６２を有する開閉用機構２６０のリング部材２６１は回転を始める。そして上記進入に伴い、係合用部材１６１１に係合している接続部材２６２は、燃料注入部１３０の軸方向に延在する直線部１６１１ａに到達する。該到達時点で、開閉用機構２６０におけるバルブ回転用部材２６３は、第２燃料バルブ１６０における回転用部材１６２１に対応するように配置される。よって、さらに燃料電池用燃料タンク１０３がタンク収納部２１０内を進入して行くに従い、接続部材２６２は、係合用部材１６１１の直線部１６１１ａに沿って上記軸方向に進み、これにて、図２１ｃに示すように、バルブ回転用部材２６３と回転用部材１６２１とが係合する。
【００６１】
さらに燃料電池用燃料タンク１０３がタンク収納部２１０内を進入して行くことで、接続部材２６２は、係合用部材１６１１に従い進行し、リング部材２６１をさらに回転させる。即ち、バルブ回転用部材２６３に係合している回転用部材１６２１を介してバルブ部１６２を閉位置１３２２から開位置１３２３側へ回転させる。
【００６２】
そして図２１ｄに示すように、接続部材２６２が係合用部材１６１１の終端部分まで到達したとき、即ち、燃料電池用燃料タンク１０３の開口部１１１ａが燃料電池本体２０３のタンク収納部２１０の底面２１２に到達したとき、回転用部材１６２１を介してバルブ部１６２は、開位置１３２３に位置する。
【００６３】
このようにして燃料電池用燃料タンク１０３における第２燃料バルブ１６０の液体燃料用流路が開かれ、燃料電池用燃料タンク１０３のタンク部１２０内のメタノール水溶液１０９が燃料注入部１３０及び燃料供給部２１４を通過して燃料電池本体２０３の発電補機部２３０へ供給可能となる。
【００６４】
燃料供給後、上述のようにロックを解除し、燃料電池用燃料タンク１０３は、燃料電池本体２０３から離脱される。このとき、第２燃料バルブ１６０と開閉用機構２６０との動作関係は、上述の逆、つまり図２１ｄから図２１ａへ進むように移行する。簡単に説明すると、開位置１３２３に位置している第２燃料バルブ１６０のバルブ部１６２は、上記離脱動作に伴い、図２１ｄ、図２１ｃの順にて、第２燃料バルブ１６０の回転用部材１６２１に係合している、開閉用機構２６０のバルブ回転用部材２６３の回転により、閉位置１３２２に位置される。そして、バルブ部１６２が閉位置１３２２に位置した後、燃料注入部１３０と燃料供給部２１４とは離脱する。尚、燃料注入部１３０と燃料供給部２１４とが離脱することで、両者の閉止バルブ１３９、２１４１は図１０、図１１に示すように、元の状態である閉じた状態となる。
【００６５】
以上説明したように、燃料電池システム３０３にあっても燃料電池システム３０１の場合と同様に、燃料電池本体２０３と燃料電池用燃料タンク１０３とが着脱されるときには第２燃料バルブ１６０の開閉が適切になされることから、上記着脱時に燃料電池用燃料タンク１０３から液体燃料のメタノール水溶液１０９が漏れ出ることはない。従って、燃料供給における安全性を従来よりも向上させることができる。又、当該燃料電池システム３０３では、燃料注入部１３０及び燃料供給部２１４に、第２燃料バルブ１６０及び開閉用機構２６０を備えていることから、上述の各燃料電池システム３０１、３０２に比べて部品点数が少なくコンパクトな構成を実現できる。又、燃料電池用燃料タンク１０３が単体で保管されているとき、たとえ燃料電池用燃料タンク１０３の外部から棒状部材にて第２燃料バルブ１６０を開こうとしても、第２燃料バルブ１６０における回転用部材１６２１は、燃料電池用燃料タンク１０３の外面より内側に存在するので、第２燃料バルブ１６０を容易に開くことはできない。このように、より安全性に優れている。
【００６６】
第４実施形態；
さらに、上述の燃料電池システム３０１の変形例としての第４実施形態について説明する。
図２２に示すように、上記第４実施形態の一つに相当する燃料電池システム３０４は、上述の燃料電池用燃料タンク１０１の変形例に相当する燃料電池用燃料タンク１０４と、上述の燃料電池本体２０１の変形例に相当する燃料電池本体２０４とを備える。尚、上述の実施形態における構成部分と同一の又は類似の機能を有する構成部分については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６７】
上記燃料電池用燃料タンク１０４は、上述の燃料電池システム３０１〜３０３における燃料電池用燃料タンク１０１〜１０３に比べて、ケーシング１１０内の密閉、気密性をより向上させたものである。このような燃料電池用燃料タンク１０４は、図２３に示すように、上記ケーシング１１０と、上記タンク部１２０と、上記凹部１１１内に配置されハンドル１３２を有する燃料バルブ１３１と、凹部１１１内でハンドル１３２を操作可能な位置に設けられるハンドル操作機構１５５と、ケーシング１１０内で凹部１１１の外側であってケーシング１１０の壁部分に設けられる気圧均衡部１７０とを有する。尚、上記ハンドル操作機構１５５について、第２実施形態におけるハンドル操作機構１５０との混同を避けるため、本第４実施形態における以後の記載では、第２ハンドル操作機構１５５と記す。
【００６８】
上述のように燃料電池用燃料タンク１０４では、ケーシング１１０内の気密性を向上させるため、閉止バルブ１３９を有する燃料注入部１３０の先端部１３０ａは、例えば図１に示すようにケーシング１１０に接触せず凹部１１１の内側に位置する形態ではなく、図２３に示すようにケーシング１１０と一体的に構成される。又、該構成を達成するため、燃料注入部１３０は、その外形状を、燃料電池用燃料タンク１０１等の場合と異にするが、機能的には同じである。又、上記構成に基づき、燃料電池用燃料タンク１０４では、シャッター１４０を設けていない。又、燃料バルブ１３１が配置される凹部１１１の内側は、タンク部１２０が存在するケーシング１１０内とは気密状態にある。
【００６９】
上記第２ハンドル操作機構１５５は、ハンドル操作部材１５５１と、スプリング１５５２と、開口１５５３とを有し、本実施形態では第２実施形態における誤作動防止部材１５２は備えていない。ハンドル操作部材１５５１は、ハンドル１３２の先端と遊動可能に連結され、燃料電池本体２０４のタンク収納部２１０の底面２１２に立設されているバルブ開閉用部材２１６にて押圧され、着脱方向２０９に沿って凹部１１１内で往復動可能な部材である。スプリング１５５２は、燃料電池用燃料タンク１０４が燃料電池本体２０４のタンク収納部２１０に装填されていない非装填状態において、ハンドル操作部材１５５１に連結されている上記ハンドル１３２を、閉位置１３２２に位置させるように上記ハンドル操作部材１５５１を付勢する付勢部材の一例に相当する部材である。又、スプリング１５５２の付勢力によりハンドル操作部材１５５１がケーシング１１０の側壁１１０ａに当接するとき、ハンドル１３２が閉位置１３２２に位置する。開口１５５３は、タンク収納部２１０の底面２１２に対向するケーシング１１０の側壁１１０ａに開けられ、スプリング１５５２にて付勢されたハンドル操作部材１５５１にて開閉される。又、該開口１５５３は、上記バルブ開閉用部材２１６に対応して配置され、ハンドル操作部材１５５１を押圧可能なように、上記バルブ開閉用部材２１６が進退可能な大きさにてなる。ここで、上記着脱方向２０９とは、燃料電池本体２０４のタンク収納部２１０に燃料電池用燃料タンク１０４が着脱される方向である。
尚、第２ハンドル操作機構１５５の構造は、図示の構造に限定するものではなく、上記機能を達成可能であり当業者が容易想到な構造を採ることができる。
【００７０】
気圧均衡部１７０は、密閉状態で外部と遮断されているケーシング１１０内における気圧を外気圧と平衡させるための機構であり、閉鎖板１７１と、スプリング１７２と、開口１７３とを有する。閉鎖板１７１は、上記側壁１１０ａに形成されている開口１７３を気密状態にて閉鎖する部材である。尚、上記気密状態を達成するため、閉鎖板１７１には例えばＯ−リング等の気密用部材を設けたり、閉鎖板１７１自体がゴム材等の密閉性を有する弾性材料にて作製されたりする。スプリング１７２は、燃料電池用燃料タンク１０４が上記非装填状態にあるとき、上記閉鎖板１７１が開口１７３を気密状態にて閉鎖するように、閉鎖板１７１を開口１７３へ付勢する付勢部材の一例に相当する部材である。尚、気圧均衡部１７０の構造は、図示の構造に限定するものではなく、上記機能を達成可能であり当業者が容易想到な構造を採ることができる。例えば、図１０や図１１に示すような閉止バルブを用いることもできる。
【００７１】
次に図２４を参照し燃料電池本体２０４について説明する。燃料電池本体２０４のタンク収納部２１０には、燃料電池用燃料タンク１０４の燃料注入部１３０、開口１５５３、及び開口１７３に対応して、燃料供給部２１５、バルブ開閉用部材２１６、及び係合機構１７５を備える。
【００７２】
燃料供給部２１５は、上述の燃料供給部２１４に相当する部分で、図２５に示すように、燃料電池用燃料タンク１０４がタンク収納部２１０に装填されたとき、燃料注入部１３０に係合して燃料電池用燃料タンク１０４からメタノール水溶液１０９を発電機構部２３０へ供給する部分である。尚、燃料供給部２１５は、燃料電池用燃料タンク１０４の燃料注入部１３０と係合可能なように、その外形状を、燃料電池本体２０１等の場合と異にするが、機能的には同じである。又、燃料供給部２１５には、上記閉止バルブ２１４１を有し、燃料供給部２１５と燃料注入部１３０とが係合したときには、上述のように閉止バルブ２１４１は上記閉止バルブ１３９と当接し流路を開く。尚、上述の実施形態の場合と同様に、閉止バルブ２１４１と閉止バルブ１３９とが流路を開くとき、燃料バルブ１３１は未だ流路を開いていない。又、燃料注入部１３０との係合時に液漏れを防止するためのＯ−リング２１５ａが設けられている。
【００７３】
バルブ開閉用部材２１６は、タンク収納部２１０の底面２１２に、着脱方向２０９に沿って立設された棒状の部材であり、図２５に示すように、燃料電池用燃料タンク１０４がタンク収納部２１０に装填されたとき、開口１５５３を貫通し、燃料電池用燃料タンク１０４の第２ハンドル操作機構１５５におけるスプリング１５５２の付勢力に逆らってハンドル操作部材１５５１を押圧し、ハンドル１３２を閉位置１３２２から開位置１３２３へ回動させる。よって、バルブ開閉用部材２１６は、ハンドル１３２に対して上記回動を可能とする程度の長さＬ２を有する。
【００７４】
係合機構１７５は、上記気圧均衡部１７０に係合し上記ケーシング１１０の内外での気圧を均衡させる機構であり、押下部材１７５１と空気穴１７５２とから構成される。押下部材１７５１は、タンク収納部２１０の底面２１２に、着脱方向２０９に沿って立設された棒状の部材であり、図２５に示すように、燃料電池用燃料タンク１０４がタンク収納部２１０に装填されたとき、開口１７３を貫通し、燃料電池用燃料タンク１０４の気圧均衡部１７０におけるスプリング１７２の付勢力に逆らって閉鎖板１７１を押圧する。空気穴１７５２は、押下部材１７５１に隣接しかつ開口１７３に対向して位置し、タンク収納部２１０と発電機構部２３０との隔壁２１２１を貫通する。よって、上記押圧動作により、開口１７３及び空気穴１７５２を通してケーシング１１０内における気圧が外気圧と平衡される。
【００７５】
上述したように構成される燃料電池用燃料タンク１０４及び燃料電池本体２０４において、燃料電池用燃料タンク１０４から燃料電池本体２０４への燃料充填動作について説明する。尚、上述の実施形態等において説明した燃料充填動作と同様の動作については説明を省略する。
燃料電池用燃料タンク１０３における燃料注入部１３０等が燃料電池本体２０４のタンク収納部２１０の底面２１２に対向するように、燃料電池用燃料タンク１０４を配向して、タンク収納部２１０に挿入する。燃料電池用燃料タンク１０４がタンク収納部２１０内を進入して行くに従い、燃料注入部１３０と燃料供給部２１５とが係合し、閉止バルブ１３９と閉止バルブ２１４１とが当接し流路を開く。又、バルブ開閉用部材２１６が開口１５５３を通りハンドル操作部材１５５１を押下し、燃料バルブ１３１のハンドル１３２を閉位置１３２２から開位置１３２３へ回動を開始させるとともに、押下部材１７５１が開口１７３を通り閉鎖板１７１を押下し、ケーシング１１０内を外部に開放する。
【００７６】
さらに燃料電池用燃料タンク１０４が進入し、図２５に示すように、燃料電池用燃料タンク１０４が上記底面２１２に完全に接することで、バルブ開閉用部材２１６がさらにハンドル操作部材１５５１を押下し、燃料バルブ１３１のハンドル１３２を開位置１３２３に位置させる。これにて、燃料注入部１３０と燃料供給部２１５との流路が完全に開き、燃料供給が可能となる。又、押下部材１７５１による閉鎖板１７１の押下も維持されている。
【００７７】
燃料供給後、上述のようにロックを解除し、燃料電池用燃料タンク１０４は、燃料電池本体２０４から離脱される。このとき、バルブ開閉用部材２１６の退避に応じて、スプリング１５５２の付勢力によりハンドル操作部材１５５１が側壁１１０ａ側へ移動する。該移動に応じて、燃料バルブ１３１のハンドル１３２は、開位置１３２３から閉位置１３２２側へ回動する。そして、ハンドル操作部材１５５１が側壁１１０ａに接触したとき、ハンドル１３２は、閉位置１３２２に位置し、流路は閉じられる。又、押下部材１７５１の退避に応じて、スプリング１７２の付勢力により閉鎖板１７１が側壁１１０ａ側へ移動し、閉鎖板１７１が側壁１１０ａに接触する。該接触により、ケーシング１１０内が外部から密閉される。この後、燃料注入部１３０と燃料供給部２１４とが離脱することで、両者の閉止バルブ１３９、２１４１は図１０、図１１に示すように、元の状態である閉じた状態となる。
【００７８】
以上説明したように、燃料電池システム３０４にあっても燃料電池システム３０１の場合と同様に、燃料電池本体２０４と燃料電池用燃料タンク１０４とが着脱されるときには燃料バルブ１３１の開閉が適切になされることから、上記着脱時に燃料電池用燃料タンク１０４から液体燃料のメタノール水溶液１０９が漏れ出ることはない。従って、燃料供給における安全性を従来よりも向上させることができる。又、燃料電池用燃料タンク１０４単体では、ケーシング１１０内の気密性を向上させたことから、ケーシング１１０内外での気圧差から、燃料バルブ１３１及び閉止バルブ１３９を開けただけでは、気圧均衡部１７０の開口１７３を同時に開けない限り、メタノール水溶液１０９が排出されにくい。したがって、幼児等が誤って触った場合でも、容易にメタノール水溶液１０９が漏れることはない。このように、ケーシング１１０の気密性を高め、かつ気圧均衡部１７０を設けることで、燃料供給に関する安全性をより向上させることができる。
【００７９】
尚、燃料電池用燃料タンク１０４からの燃料供給によりタンク部１２０がケーシング１１０内で占める割合は減少していく。第４実施形態では、ケーシング１１０内の密閉性を向上させたことから、タンク部１２０の上記体積減少分を補償するため、気圧均衡部１７０を設け、空気をケーシング１１０内へ導入した。しかしながら、上記体積減少分を補償する物は、空気のような気体に限定するものではない。即ち、既に説明したように、発電に伴い発電部２２０では水が発生する。よって、例えばこの水を体積減少分を補償する物として利用することもできる。このような観点から、上記気圧均衡部１７０は、ケーシング１１０内の体積減少分補償機構と言い換えることもできる。
【００８０】
又、第４実施形態の改良例として以下のような構成を採ることもできる。
即ち、図２６に示す燃料電池用燃料タンク１０４−１のように、凹部１１１を形成する壁の一部に空気導入用の開口１７３１を設けることで、上記閉鎖板１７１、上記スプリング１７２、及び上記開口１７３を省略することができる。この場合、開口１７３１は、上記気圧均衡部１７０の機能を果たす一構成例となる。又、凹部１１１に開口１７３１を設けることで、ハンドル操作部材１５５１は、ケーシング１１０内の気密状態を維持する部分となる。よって、ハンドル操作部材１５５１には、例えばＯ−リング等の気密用部材を設けたり、ハンドル操作部材１５５１自体がゴム材等の弾性材料にて作製されたりする。さらに、図２７に示す燃料電池本体２０４−１のように、バルブ開閉用部材２１６に隣接し、かつ開口１５５３に対応する位置に空気穴１７５２を配置することで、押下部材１７５１を省略することができる。
【００８１】
上記改良例によれば、図２８に示すように、燃料電池用燃料タンク１０４−１がタンク収納部２１０に完全に装填されたとき、開口１７３１、開口１５５３、及び空気穴１７５２を通してケーシング１１０内の気圧を外部と平衡させることができる。
このように上記改良例の構成によれば、第４実施形態が有する効果を保持しながら、構造の簡略化を図ることができる。
【００８２】
第５実施形態；
さらに、上述の燃料電池システム３０１の変形例としての第５実施形態について説明する。
図２９に示すように、上記第５実施形態の一つに相当する燃料電池システム３０５は、上述の燃料電池用燃料タンク１０１の変形例に相当する燃料電池用燃料タンク１０５と、上述の燃料電池本体２０１の変形例に相当する燃料電池本体２０５とを備える。本第５実施形態では、以下に説明するように、燃料電池用燃料タンク１０５から燃料電池本体２０５へのメタノール水溶液１０９の通過の可否を電気的に制御することから、燃料電池本体２０５には、ロック機構２８０に代えて、新たなロック機構２８５を設ける。尚、混同を避けるため、本第５実施形態における以後の説明では、第２ロック機構２８５と記す。
又、上述の第４実施形態における構成部分と同一の又は類似の機能を有する構成部分については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８３】
燃料電池用燃料タンク１０５は、図３０に示すように、上述した燃料電池用燃料タンク１０４に類似する構成を有する。よって、以下では、燃料電池用燃料タンク１０４との相違点のみについて説明し、同じ符号を付している構成部分について、ここでの説明は省略する。又、燃料電池用燃料タンク１０５も、燃料電池用燃料タンク１０４と同様に、ケーシング１１０内の気密性を向上させたタイプである。
【００８４】
燃料注入部１３０において、燃料電池用燃料タンク１０４ではボール弁タイプの燃料バルブ１３１を使用したが、燃料電池用燃料タンク１０５ではメタノール水溶液１０９の通過の可否を電気的に制御し、流路開閉部材として機能する電磁バルブ１８０を用い、燃料注入部１３０の先端部１３０ａに隣接して、ケーシング１１０には、電磁バルブ１８０に接続されるタンク側接続端子１８１を露出させている。電磁バルブ１８０を用いたことに伴い、燃料電池用燃料タンク１０４の第２ハンドル操作機構１５５は、燃料電池用燃料タンク１０５では設けていない。
【００８５】
電磁バルブ１８０は、ここでは、ソレノイドを用いた弁構造を有するもので、燃料電池本体２０５への燃料電池用燃料タンク１０５の装着完了後、開となり、燃料電池用燃料タンク１０５から燃料電池本体２０５へのメタノール水溶液１０９の供給を可能とし、かつ燃料電池本体２０５から燃料電池用燃料タンク１０５を離脱させる前に、閉となりメタノール水溶液１０９の供給を遮断する。
【００８６】
次に、燃料電池本体２０５について説明する。図３１に示すように、燃料電池本体２０５は、上述した燃料電池本体２０４に類似する構成を有する。よって、以下では、燃料電池本体２０４との相違点のみについて説明し、同じ符号を付している構成部分について、ここでの説明は省略する。
上述のように、燃料電池用燃料タンク１０５では第２ハンドル操作機構１５５を設けていないことから、燃料電池本体２０４との対比において燃料電池本体２０５には、バルブ開閉用部材２１６を設けていない。一方、燃料電池用燃料タンク１０５に設けられるタンク側接続端子１８１に対応して配置されタンク側接続端子１８１に電気的に接続可能となる本体側接続端子１８２が隔壁２１２１に設けられている。
【００８７】
次に、上記第２ロック機構２８５について図３３及び図３４を参照して説明する。
本実施形態では、燃料電池本体２０５のタンク収納部２１０における、燃料電池用燃料タンク１０５の出入口には、タンク収納部２１０への燃料電池用燃料タンク１０５の装填後に閉められる開閉蓋２１９が蝶番にて開閉可能に取り付けられている。図３５に示すように、第２ロック機構２８５は、開閉蓋２１９に設けられバネにて付勢されながら開閉蓋２１９内に進退可能な操作部材２８５１と、燃料電池本体２０５側に形成され、タンク収納部２１０が開閉蓋２１９にて閉じられたときに操作部材２８５１と係合し不用意に開閉蓋２１９が開くのを禁じる凹部２８５２とを有する。又、凹部２８５２には、操作部材２８５１が係合したときに、オン状態となり係合状態が解除されたときにはオフ状態となる、検出部の一例としてのセンサ２８５３が備わる。センサ２８５３としては、操作部材２８５１との接触動作にて検知を行う例えばオン−オフスイッチや、非接触動作にて検知を行う光センサ等の種々のセンサが使用可能である。尚、開閉蓋２１９を開けるときには、操作者が操作部材２８５１を押し下げ凹部２８５２との係合を解除すればよい。又、第２ロック機構２８５の構成は、上述した構成に限定されるものではなく、不用意な開閉を防止するという機能を果たす限り、当業者が容易想到な構成を採ることができる。
【００８８】
又、上述したように電磁バルブ１８０及びロック状態を電気的に検知可能な第２ロック機構２８５を設けたことから、本第５実施形態では、燃料電池本体２０５の発電補機部２３０に制御部２３５を設けている。図３６に示すように、該制御部２３５は、タンク収納部２１０に燃料電池用燃料タンク１０５が装填されタンク収納部２１０が開閉蓋２１９にて閉じられ第２ロック機構２８５にてロックされた場合にのみ、電磁バルブ１８０を動作可能とするように制御する。尚、制御部２３５には、後述するように電磁バルブ１８０を電気的に動作制御するための電源を備えている。
【００８９】
以上のように構成される燃料電池システム３０５における、燃料電池用燃料タンク１０５から燃料電池本体２０５への燃料充填動作について説明する。尚、上述の実施形態等において説明した燃料充填動作と同様の動作については説明を省略する。
燃料電池用燃料タンク１０５における燃料注入部１３０等が燃料電池本体２０５のタンク収納部２１０の底面２１２に対向するように、燃料電池用燃料タンク１０５を配向して、タンク収納部２１０に挿入する。燃料電池用燃料タンク１０５がタンク収納部２１０内を進入して行くに従い、燃料注入部１３０と燃料供給部２１５とが係合し、閉止バルブ１３９と閉止バルブ２１４１とが当接し流路を開く。尚、このとき、電磁バルブ１８０は未だ閉状態を維持している。又、押下部材１７５１が開口１７３を通り閉鎖板１７１を押下し、ケーシング１１０内を外部に開放する。
【００９０】
さらに燃料電池用燃料タンク１０５が進入し、図３２に示すように、タンク収納部２１０への燃料電池用燃料タンク１０５の装填が完了した後、タンク収納部２１０の開閉蓋２１９を閉じる。該閉動作により、操作部材２８５１と凹部２８５２とが係合し開閉蓋２１９がロックされる。さらに、該ロック動作によりセンサ２８５３が作動し、ロック完了信号が制御部２３５へ送出される。制御部２３５は、上記ロック完了信号の受領に伴い、電磁バルブ１８０に対してバルブを開くように電気信号を発する。これにて電磁バルブ１８０は、流路を開く。よって、燃料注入部１３０と燃料供給部２１５との流路が完全に開き、燃料供給が可能となる。又、押下部材１７５１による閉鎖板１７１の押下も維持されている。
【００９１】
燃料供給後、開閉蓋２１９のロックを解除する。即ち、操作者により開閉蓋２１９の操作部材２８５１が操作され、操作部材２８５１と凹部２８５２との係合を解除する。これにより、開閉蓋２１９を開くことが可能になるとともに、センサ２８５３から制御部２３５へロック解除の電気信号が送出される。これにより制御部２３５は、電磁バルブ１８０に対してバルブを閉じるように電気信号を発する。これにて電磁バルブ１８０は、バルブを閉じる。よって、燃料注入部１３０と燃料供給部２１５との流路は遮断される。このように、流路遮断後、燃料電池用燃料タンク１０５が燃料電池本体２０５から離脱される。
【００９２】
離脱時、押下部材１７５１の退避に応じて、スプリング１７２の付勢力により閉鎖板１７１が側壁１１０ａ側へ移動し、閉鎖板１７１が側壁１１０ａに接触する。該接触により、ケーシング１１０内が外部から密閉される。この後、燃料注入部１３０と燃料供給部２１４とが離脱することで、両者の閉止バルブ１３９、２１４１は図１０、図１１に示すように、元の状態である閉じた状態となる。
【００９３】
以上説明したように、燃料電池システム３０５においても、上述の各実施形態による効果を奏するとともに、さらに、タンク収納部２１０の開閉蓋２１９におけるロック動作に基づき燃料注入部１３０と燃料供給部２１５との流路の開閉を電気的に制御したことで、燃料電池本体２０５と燃料電池用燃料タンク１０５とが着脱されるときには上記流路の開閉が適切になされる。よって、上記着脱時に燃料電池用燃料タンク１０４から液体燃料のメタノール水溶液１０９が漏れ出ることはない。又、上記流路の開閉を電気的に制御したことで、上述の各実施形態に比べて、人為的操作によりメタノール水溶液１０９の漏れが発生する場合を低減することができ、燃料供給における安全性を、より向上させることができる。
【００９４】
尚、上述した各燃料電池システム３０１〜３０５では、燃料電池本体のタンク収納部２１０の内面、及び該内面に接触する燃料電池用燃料タンクの外面の形状については、特に凹凸がない例を採ったが、燃料電池用燃料タンクの位置決めや上下挿入方向をわかりやすくするために、レール状の凹凸がそれぞれ組み合わさるような構造を採ることもできる。
【００９５】
各燃料電池システム３０１〜３０５に備わるタンク部１２０は、袋状で、その内部には気体を含まない状態でメタノール水溶液１０９が密閉されメタノール水溶液１０９の減少に伴いタンク部１２０そのものが変形する。このような構成により、燃料電池システム３０１〜３０５の姿勢にかかわらず、燃料注入部１３０部分に常時メタノール水溶液１０９を配置させることができ、メタノール水溶液１０９の安定供給に寄与することができる。しかしながら、燃料電池システム３０１〜３０５の姿勢にかかわらず燃料注入部１３０部分に常時メタノール水溶液１０９を配置させる、という条件を満たす限り、タンク部１２０の構造は、上述のような袋状に限定されることはなく、当業者が容易想到な構造を採ることが可能である。例えば図３７に示すような燃料電池用燃料タンク１０５−１であってもよい。尚、図３７は、一例として燃料電池用燃料タンク１０５を用いたもので、上述の燃料電池用燃料タンク１０１〜１０４についても同様の構成を採ることができる。燃料電池用燃料タンク１０５−１では、ケーシング１１０内に、例えばポリプロピレンやポリエチレン等の可撓性を有する材料にてなり、気体を含むことなくメタノール水溶液１０９を密閉する密閉部材１０５１を設けている。該密閉部材１０５１は、メタノール水溶液１０９の減少に伴い、仮想線にて図示するように変形可能である。
【００９６】
又、燃料電池システム３０１〜３０５では、発電補機部２３０に備わる燃料ポンプ２３２によって燃料電池用燃料タンク内のメタノール水溶液１０９を吸い出して燃料供給を行ったが、燃料電池用燃料タンク１０５−１において、密閉部材１０５１を、さらに伸縮性を有する材料にて作製することで、密閉されているメタノール水溶液１０９を押し出すことも可能となり、燃料ポンプ２３２を省略することもできる。尚、各燃料電池用燃料タンク１０１〜１０５におけるタンク部１２０についても、伸縮性を有する材料にて作製することで、燃料ポンプ２３２は省略可能となる。
【００９７】
尚、上述の様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明は、特に、メタノール等の有機燃料をアノード極へ直接に供給して発電する燃料電池に接続可能な燃料電池用燃料タンク、及び該燃料電池用燃料タンクを含む燃料電池システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】図１は、本発明の一つの実施形態である燃料電池用燃料タンクの構造を示す図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料電池用燃料タンク、及び該燃料電池用燃料タンクが着脱可能な燃料電池本体を有する、本発明の他の実施形態である燃料電池システムを示す斜視図である。
【図３】図３は、図２に示す燃料電池本体における燃料供給部部分を示す図である。
【図４ａ】図４ａは、図２に示す燃料電池用燃料タンクと燃料電池本体とが接合する状態を説明するための図である。
【図４ｂ】図４ｂは、図２に示す燃料電池用燃料タンクと燃料電池本体とが接合する状態を説明するための図である。
【図４ｃ】図４ｃは、図２に示す燃料電池用燃料タンクと燃料電池本体とが接合する状態を説明するための図である。
【図４ｄ】図４ｄは、図２に示す燃料電池用燃料タンクと燃料電池本体とが接合する状態を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態の燃料電池用燃料タンクにおける構造を示す図である。
【図６】図６は、図３に示す燃料電池本体の変形例における構造であって図５に示す燃料電池用燃料タンクに対応した構造を示す図である。
【図７】図７は、図５及び図６に示す燃料電池用燃料タンク及び燃料電池本体を有する燃料電池システムを示す斜視図である。
【図８ａ】図８ａは、図７に示す燃料電池用燃料タンクと燃料電池本体とが接合する状態を説明するための図である。
【図８ｂ】図８ｂは、図７に示す燃料電池用燃料タンクと燃料電池本体とが接合する状態を説明するための図である。
【図８ｃ】図８ｃは、図７に示す燃料電池用燃料タンクと燃料電池本体とが接合する状態を説明するための図である。
【図９】図９は、図５及び図６に示す燃料電池用燃料タンク及び燃料電池本体の構造において、不適合な燃料電池用燃料タンクを燃料電池本体に装着しようとしたときの状態を示す図である。
【図１０】図１０は、各実施形態における燃料電池用燃料タンクに備わる閉止バルブの一例の断面図である。
【図１１】図１１は、各実施形態における燃料電池本体に備わる閉止バルブの一例の断面図である。
【図１２】図１２は、図１０及び図１１に示す各閉止バルブが連結された状態を示す断面図である。
【図１３】図１３は、各実施形態における燃料電池本体がパーソナルコンピュータに取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、各実施形態における燃料電池システムに備わるロック機構を示す斜視図である。
【図１５ａ】図１５ａは、図１４に示すロック機構の動作を説明するための図である。
【図１５ｂ】図１５ｂは、図１４に示すロック機構の動作を説明するための図である。
【図１５ｃ】図１５ｃは、図１４に示すロック機構の動作を説明するための図である。
【図１６】図１６は、本発明の第３実施形態における燃料電池システムを示す斜視図である。
【図１７】図１７は、図１６に示す燃料電池システムに備わる燃料電池用燃料タンクの構造を示す図である。
【図１８】図１８は、図１６に示す燃料電池システムに備わる燃料電池本体の構造を示す図である。
【図１９】図１９は、図１７に示す燃料電池用燃料タンクの燃料注入部の構造を示す図である。
【図２０】図２０は、図１８に示す燃料電池本体の燃料供給部の構造を示す図である。
【図２１ａ】図２１ａは、図１９及び図２０に示す燃料注入部と燃料供給部とが接合する状態を説明するための図である。
【図２１ｂ】図２１ｂは、図１９及び図２０に示す燃料注入部と燃料供給部とが接合する状態を説明するための図である。
【図２１ｃ】図２１ｃは、図１９及び図２０に示す燃料注入部と燃料供給部とが接合する状態を説明するための図である。
【図２１ｄ】図２１ｄは、図１９及び図２０に示す燃料注入部と燃料供給部とが接合する状態を説明するための図である。
【図２２】図２２は、本発明の第４実施形態における燃料電池システムを示す斜視図である。
【図２３】図２３は、図２２に示す燃料電池システムに備わる燃料電池用燃料タンクの構造を示す図である。
【図２４】図２４は、図２２に示す燃料電池システムに備わる燃料電池本体の構造を示す図である。
【図２５】図２５は、図２３に示す燃料電池用燃料タンクと図２４に示す燃料電池本体とが接合した状態を示す図である。
【図２６】図２６は、図２３に示す燃料電池用燃料タンクの改良例を示す図である。
【図２７】図２７は、図２６に示す改良型の燃料電池用燃料タンクに対応する燃料電池本体を示す図である。
【図２８】図２８は、図２６に示す燃料電池用燃料タンクと図２７に示す燃料電池本体とが接合した状態を示す図である。
【図２９】図２９は、本発明の第５実施形態における燃料電池システムを示す斜視図である。
【図３０】図３０は、図２９に示す燃料電池システムに備わる燃料電池用燃料タンクの構造を示す図である。
【図３１】図３１は、図２９に示す燃料電池システムに備わる燃料電池本体の構造を示す図である。
【図３２】図３２は、図３０に示す燃料電池用燃料タンクと図３１に示す燃料電池本体とが接合した状態を示す図である。
【図３３】図３３は、図２９に示す燃料電池システムに備わるロック機構を示す斜視図である。
【図３４】図３４は、図２９に示す燃料電池システムに備わるロック機構を示す斜視図である。
【図３５】図３５は、図３３及び図３４に示すロック機構の構造を示す断面図である。
【図３６】図３６は、図２９に示す燃料電池システムに備わるロック機構、電磁バルブ、及び制御部を示すブロック図である。
【図３７】図３７は、各実施形態における燃料電池用燃料タンクの変形例を示す断面図である。
【図３８】図３８は、各実施形態における燃料電池用燃料タンクの変形例であって燃料バルブを有しない場合を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１０１、１０２、１０３…燃料電池用燃料タンク、１０９…メタノール水溶液、
１１０…ケーシング、１１１…凹部、１１１ａ…開口部、１３０…燃料注入部、
１３１…燃料バルブ、１３２…ハンドル、１４０…シャッター、
１５０…ハンドル操作機構、１５１…ハンドル操作部材、
１５２…誤作動防止部材、１５５…ハンドル操作機構、１８０…電磁バルブ、
１６０…第２燃料バルブ、１６１…係合部、１７０…気圧均衡部、
２０１、２０２、２０３…燃料電池本体、２１３…バルブ開閉用部材、
２１４…燃料供給部、２２０…発電部、２３１…燃料収容部、２３５…制御部、
２５０…バルブ開閉用部材、２６０…開閉用機構、２６１…リング部材、
２６２…接続部材、２６３…バルブ回転用部材、２８０、２８５…ロック機構、
１６１１…係合用部材、１６２１…回転用部材。
【図１】
0004841427.tif 000002
【図２】
0004841427.tif 000003
【図３】
0004841427.tif 000004
【図４ａ】
0004841427.tif 000005
【図４ｂ】
0004841427.tif 000006
【図４ｃ】
0004841427.tif 000007
【図４ｄ】
0004841427.tif 000008
【図５】
0004841427.tif 000009
【図６】
0004841427.tif 000010
【図７】
0004841427.tif 000011
【図８ａ】
0004841427.tif 000012
【図８ｂ】
0004841427.tif 000013
【図８ｃ】
0004841427.tif 000014
【図９】
0004841427.tif 000015
【図１０】
0004841427.tif 000016
【図１１】
0004841427.tif 000017
【図１２】
0004841427.tif 000018
【図１３】
0004841427.tif 000019
【図１４】
0004841427.tif 000020
【図１５ａ】
0004841427.tif 000021
【図１５ｂ】
0004841427.tif 000022
【図１５ｃ】
0004841427.tif 000023
【図１６】
0004841427.tif 000024
【図１７】
0004841427.tif 000025
【図１８】
0004841427.tif 000026
【図１９】
0004841427.tif 000027
【図２０】
0004841427.tif 000028
【図２１ａ】
0004841427.tif 000029
【図２１ｂ】
0004841427.tif 000030
【図２１ｃ】
0004841427.tif 000031
【図２１ｄ】
0004841427.tif 000032
【図２２】
0004841427.tif 000033
【図２３】
0004841427.tif 000034
【図２４】
0004841427.tif 000035
【図２５】
0004841427.tif 000036
【図２６】
0004841427.tif 000037
【図２７】
0004841427.tif 000038
【図２８】
0004841427.tif 000039
【図２９】
0004841427.tif 000040
【図３０】
0004841427.tif 000041
【図３１】
0004841427.tif 000042
【図３２】
0004841427.tif 000043
【図３３】
0004841427.tif 000044
【図３４】
0004841427.tif 000045
【図３５】
0004841427.tif 000046
【図３６】
0004841427.tif 000047
【図３７】
0004841427.tif 000048
【図３８】
0004841427.tif 000049