(57)【要約】 【課題】  液体燃料電池を高温条件下に放置した場合でも、燃料貯蔵容器内の液体燃料が沸騰して、燃料の気化により貯蔵容器から燃料が漏洩したり、蒸発したりすることのない、簡便な構造の液体燃料貯蔵容器を提案することを目的とする。【解決手段】  容器内に、燃料消費にともなって容器内を液密に移動する追従体を収容する部分と、液体燃料流出部と該追従体によって少なくとも密封された液体燃料を収容した部分の二つの部分に仕切られたことを特徴とする貯蔵容器内で液体燃料を追従体にて封止し、かつ空気等の気体やその他の押圧手段にて追従体を押圧して液体燃料を加圧するようにした構造にすることによって解決する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に、燃料消費にともなって容器内を液密に移動する追従体を収容する部分と、液体燃料流出部と該追従体によって少なくとも密封された液体燃料を収容した部分の二つの部分に仕切られたことを特徴とする燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
【請求項２】
前記容器内において、追従体を収容する部分には空気等の気体が封入されており、外気からは隔絶密封された状態にあり、内部に封入された空気等の気体によって追従体を押圧して液体燃料を加圧するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
【請求項３】
前記容器内の空気等の気体が封入された部分の壁面に、少なくとも一つの空気置換可能な弁が設けられていることを特徴とする請求項１，２に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
【請求項４】
前記弁が逆止弁であることを特徴とする請求項１〜３に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
【請求項５】
前記逆止弁が５００ｋＰａの内圧においてもリークしないことを特徴とする請求項１〜４に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
【請求項６】
容器内の追従体を収容する部分内に、追従体を押圧する手段として、弾撥体を封入したことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
【請求項７】
容器内の追従体を収容する部分内に、追従体を押圧する手段として、容器の外部を通して直接追従体を押圧する手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
【請求項８】
容器のいずれか一部分を、加熱等により容器内に一定以上の圧力が加わった際に、最初に分解して密閉状態を解除し、容器内部に貯溜されたガスを外部に放出するようにしたことを特徴とする請求項１〜７に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型液体燃料電池の液体燃料貯蔵容器に関し、更に詳しくは、貯蔵容器内で液体燃料を追従体にて封止し、かつ空気等の気体やその他の押圧手段にて追従体を押圧して液体燃料を加圧するようにした構造の液体燃料貯蔵容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、クリーンなエネルギー源としての燃料電池を各種の用途に用いることが検討されており、その中でも、メタノールと水を含む液体燃料やその他の液体燃料を直接供給するだけで発電できる液体燃料電池が注目されてきている。そして、その中でも特に携帯電話や携帯用電子機器の電源として用いられるのに好適なように小型化した液体燃料電池も提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
しかし、これら提案された小型の液体燃料電池には、燃料電池を車のダッシュボードなどの高温になる場所に放置した場合に、液体燃料貯蔵容器が小さいため、容器内のメタノール等の液体燃料が高温度条件の下で沸騰して、燃料の気化により貯蔵容器から燃料が漏洩したり、蒸発したりすることがある。
【特許文献１】特開２００４−６３２００号（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、前述した課題、すなわち、液体燃料電池を高温条件下に放置した場合でも、燃料貯蔵容器内の液体燃料が沸騰して、燃料の気化により貯蔵容器から燃料が漏洩したり、蒸発したりすることのない、簡便な構造の液体燃料貯蔵容器を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題等に鑑み、これを解決しようとするものであり、貯蔵容器内で液体燃料を追従体にて封止し、かつ空気等の気体やその他の押圧手段にて追従体を押圧して液体燃料を加圧するようにした構造にすることによって、本発明を完成するに至ったのである。
すなわち、本発明は、次の（１）〜（５）の発明によって構成される。
（１）容器内に、燃料消費にともなって容器内を液密に移動する追従体を収容する部分と、液体燃料流出部と該追従体によって少なくとも密封された液体燃料を収容した部分の二つの部分に仕切られたことを特徴とする燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
（２）前記容器内において、追従体を収容する部分には空気等の気体が封入されており、外気からは隔絶密封された状態にあり、内部に封入された空気等の気体によって追従体を押圧して液体燃料を加圧するようにしたことを特徴とする上記（１）に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
（３）前記容器内の空気等の気体が封入された部分の壁面に、少なくとも一つの空気置換可能な弁が設けられていることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
（４）前記弁が逆止弁であることを特徴とする上記（１）〜（３）に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
（５）前記逆止弁が５００ｋＰａの内圧においてもリークしないことを特徴とする上記（１）〜（４）に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
（６）容器内の追従体を収容する部分内に、追従体を押圧する手段として、弾撥体を封入したことを特徴とする上記（１）に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
（７）容器内の追従体を収容する部分内に、追従体を押圧する手段として、容器の外部を通して直接追従体を押圧する手段を備えていることを特徴とする上記（１）に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
（８）容器のいずれか一部分を、加熱等により容器内に一定以上の圧力が加わった際に、最初に分解して密閉状態を解除し、容器内部に貯溜されたガスを外部に放出するようにしたことを特徴とする上記（１）〜（７）に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、前記のように構成されており、容器内の追従体を通して液体燃料を加圧することによって、高温下で液体燃料が１気圧での沸点に達しても、沸騰することなく、燃料の気化による燃料貯蔵容器からの燃料の漏洩、蒸発を防止することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明を実施するための最良の実施形態を図面により詳しく説明する。
図１は、本発明の液体燃料貯蔵容器を組み込んだ直接メタノール型燃料電池（以下、単に「燃料電池」という）の基本形態を示すものである。
この燃料電池は、図１に示すように、液体燃料を収容する液体燃料貯蔵容器１０と、単位セル（燃料電池セル）２０、２０と上記液体燃料貯蔵容器１０に接続される浸透構造を有する燃料供給体３０と、該燃料供給体３０の下部に設けられる使用済み燃料貯蔵容器４０とを備え、上記各単位セル２０、２０は燃料供給体３０により燃料供給に対して直列に連結されて各単位セル２０、２０に燃料が順次供給される構造となっている。
【０００８】
図２は、本発明の液体燃料貯蔵容器１０の第一の実施形態を示す概要図である。
この液体燃料貯蔵容器１０は、チューブ状の燃料貯溜体であり、容器内部を液体燃料１１に接し、液体燃料１１と液密に移動する追従体１２によって、燃料貯溜室１３と気体収容室１４に仕切られており、液体燃料貯蔵容器１０の燃料供給体３０に接続する燃料供給口１５には、液体燃料貯蔵容器１０→燃料電池本体の逆止弁１６が、気体収容室１４には、外部→液体燃料貯蔵容器１０の逆止弁１７が設けられている。
【０００９】
上記液体燃料貯蔵容器１０に収容される液体燃料１１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、燃料電極体において燃料として供給された水素が水素イオン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）に分解できるものであれば、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、ＣＨ３ＯＣＨ３）などの各水素源を有する液体燃料も用いることができる。
また、上記液体燃料貯蔵容器１０の材質としては、収容される液体燃料１１に対して保存安定性、耐久性を有するものであれば、特に限定されず、例えば、ステンレスなどの金属製、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの合成樹脂が挙げられる。
液体燃料１１と接し、液体燃料貯蔵容器１０内を液密に移動する追従体１２は、固形状のものか、柔らかいものでもエラストマー系の材料であり、追従体１２の周りにグリース状の材料を付着させて容器内を移動しやすくしても良い。
【００１０】
上記液体燃料貯蔵容器１０の気体収容室１４に封止されて収容される気体は、空気、もしくは空気から酸素を除いた窒素ガスやヘリウムなどの不活性ガスが望ましく、常温においては加圧されていなくても問題なく、温度上昇とともに気体が膨張して、追従体１２を通して液体燃料１１を加圧して、液体燃料の沸騰を抑えられれば良い。実際に、加圧していない空気を封入するだけでも、温度上昇とともに空気が膨張し、追従体１２を通して液体燃料１１を加圧し、低沸点の溶剤を含む液体燃料の沸騰を抑える効果が認められる。
常温下で加圧されていなくても、液体燃料１１は燃料供給体３０を通して単位セル２０に供給されるため、燃料使用時に押圧して液体燃料を押し出すことは考慮していないので、加圧気体といってもその圧力は、それほど大きくなく、液体燃料を使用し終えた時点で１気圧になっていれば良いというレベルである。
【００１１】
上記液体燃料貯蔵容器１０の液体燃料貯溜室１３には、燃料電池本体から液体燃料貯蔵容器１０へ燃料が逆流しないように設けてある逆止弁１６に刺さって燃料供給体３０に接続する細いパイプ状の燃料供給口１５があり、そこから燃料供給体３０を通して単位セル２０に液体燃料１１が供給される。
【００１２】
上記液体燃料貯蔵容器１０の気体収容室１４の壁面には、少なくとも一つの空気置換可能な逆止弁１７が設けられている。燃料電池使用時、あるいは何らかの事故により、液体燃料１１が減少してしまった時などに、この逆止弁１７を通して外部から空気などの加圧ガスを送気できるようにしておけば、安全性が増す。更に送気する口が逆止弁１７となっているので、一旦送り込んだ加圧ガスが外部にもれることはない。また、この逆止弁１７が５００ｋＰａまでの加圧に耐えられれば、更に安全である。
【００１３】
図３は、本発明の液体燃料貯蔵容器１０の第二の実施例を示す概要図である。
この液体燃料貯蔵容器１０は、第一実施例と同様なチューブ状の燃料貯溜体の内部の気体収容室１４内にコイルバネなどの弾撥体１８を収納してある。本発明の目的は、高温下での液体燃料１１の沸騰による液体燃料貯蔵容器１０からの燃料の漏洩、蒸発を防止することであるため、弾撥体１８の弾撥力は、それほど大きいものは必要なく、保管時に追従体１２と液体燃料１１を軽く押圧していれば良く、燃料使用時にも出来るだけ押圧している程度で問題ない。
第二の実施例の場合には、気体収容室１４内に封入した空気等の気体によって液体燃料１１の沸騰を抑えるのではないため、第一の実施例のように外気から気体収容室１４内を密封することや逆止弁１７を設けるなどの方策をとる必要がない。
【００１４】
図４は、本発明の液体燃料貯蔵容器１０の第三の実施例を示す概要図である。
この液体燃料貯蔵容器１０は、第一実施例と同様なチューブ状の燃料貯溜体の内部の気体収容室１４内に外部からピストンや押し棒１９を挿入して追従体１２を押圧し、液体燃料１１を加圧する。この場合も、第一の実施例のように外気から気体収容室１４内を密封することや逆止弁１７を設けるなどの方策をとる必要がない。ただ、液体燃料１１の減り具合に合わせて押圧力を調節する必要があるため、液体燃料貯蔵容器１０の一部又は全体を透明部材にすることによって、液体燃料１１の減り具合を観察し、手動で押し棒１９を押して調節する必要がある。
【００１５】
本発明のもう一つの特徴は、万が一過剰加圧状態になってしまった場合や、液体燃料貯蔵容器１０内の液体燃料１１が気化してしまった場合に、予め液体燃料貯蔵容器１０の一部分を一定の圧力（５気圧程度）が加わったところで、優先的に崩壊する構造に設計して液体燃料貯蔵容器１０の爆発を防止することにある。すなわち、耐圧構造の容器内に少し弱い接合を作っておいて、過剰な圧力が加わった場合に、そこが壊れて爆発を防止するような設計にすることである。
【００１６】
また、液体燃料１１を使い終わるなどして、全て排出した液体燃料貯蔵容器１０において、実施例のような押圧手段を取り除き、液密に液体燃料貯蔵容器１０内を移動する追従体１２のみを残しておけば、燃料電池本体の使用済み燃料排出口３１に液体燃料供給口１５を接続することによって、使用済み液体燃料１１の一時的な貯蔵容器としても使用することができる。
【００１７】
本発明は、以上のごとく構成されているので、液体燃料電池の液体燃料貯蔵容器として小型で簡便な構造で、高温条件下での液体燃料の沸騰による容器からの燃料漏れや蒸発を防止することができ、かつ、万が一の容器の爆発も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の液体燃料貯蔵容器を組み込んだ燃料電池の基本形態を示す概念図である。
【図２】本発明の第一の実施形態を示す概要図である。
【図３】本発明の第二の実施形態を示す概要図である。
【図４】本発明の第三の実施形態を示す概要図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０．液体燃料貯蔵容器
１１．液体燃料
１２．追従体
１３．燃料貯溜室
１４．気体収容室
１５．液体燃料供給口
１６．逆止弁
１７．逆止弁
１８．弾撥体
１９．押し棒
２０．単位セル（燃料電池セル）
３０．燃料供給体
３１．使用済み燃料排出口
４０．使用済み燃料貯蔵容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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