(57)【要約】  ダイレクトメタノール型燃料電池などにおいて、燃料が残り少なくなった燃料電池本体側の燃料収容部内に、外部から燃料を注入、補給するに際し、少量ずつの連続注入を可能とし、さらに、燃料注入時の燃料収容部内の圧力を一定以下に維持することにより、起電部の破損を防止するために、燃料補給容器Ｃ内に充填された燃料ＣＬを、複数回に分けて燃料収容部Ｔ内に注入するに際して、燃料補給容器Ｃの容積を縮減させて燃料ＣＬを燃料収容部Ｔ内に量注入し、次いで、容積が復元することによって燃料収容部Ｔ内の雰囲気ガスを吸入する燃料注入操作を繰り返すことにより、燃料の注入に支障を来すことなく、連続的な燃料注入操作を可能とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池本体の燃料収容部に、外部から燃料を注入、補給するための燃料補給容器であって、
前記燃料収容部内との気密状態を維持しつつ、容積を縮減させて燃料を前記燃料収容部内に所定量注入した後に、
容積が復元することによって前記燃料収容部内の雰囲気ガスを吸入するようにしたことを特徴とする燃料電池用燃料補給容器。
【請求項２】
可撓性を有する材料により形成されている請求項１に記載の燃料電池用燃料補給容器。
【請求項３】
前記燃料収容部の容積をＶＴ、
燃料注入操作直前の前記燃料収容部内の燃料の量をＶＴＬ、
前記燃料補給容器の容積をＶＣ、
燃料注入操作直前の前記燃料補給容器内の燃料の量をＶＣＬ、
燃料注入時における前記燃料補給容器の容積縮減量をＶｓ、
許容される前記燃料収容部内の圧力をＰｔｆ、
大気圧をＰ
としたときに、下記式（１）の関係が成り立つ請求項１〜２のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料補給容器。
（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ）／（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ−Ｖｓ）≦Ｐｔｆ／Ｐ  ・・・  （１）
【請求項４】
前記燃料収容部に収容する燃料の目標量をＶｆ、
前記目標量Ｖｆになるまでに要する燃料注入操作の回数をＸ、
ｉ回目の燃料注入操作の直前における前記燃料収容部内の燃料の量をＶＴＬｉ、
ｉ回目の燃料注入操作の直前における前記燃料補給容器の燃料の量をＶＣＬｉ
としたときに、下記式（２）の関係が成り立つ請求項３に記載の燃料電池用燃料補給容器。
【数４】
2007032309.tif 000005
［但し、ｉは、１〜Ｘまでの整数］
【請求項５】
前記燃料補給容器の容積を縮減させる操作部を備えた、剛性体からなるホルダーに収納された請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池用燃料補給容器。
【請求項６】
前記燃料補給容器の容積の縮減量が一定量を超えないように、前記ホルダーの操作部に制限機構を設けた請求項５に記載の燃料電池用燃料補給容器。
【請求項７】
燃料電池本体の燃料収容部に、燃料補給容器に封入された燃料を外部から注入、補給する燃料電池への燃料補給方法であって、
前記燃料収容部内との気密状態を維持しつつ、前記燃料補給容器の容積を縮減させることにより、前記燃料補給容器の燃料を前記燃料収容部内に所定量注入し、次いで、前記燃料補給容器の容積を復元させながら、前記燃料収容部内の雰囲気ガスを前記燃料補給容器内に吸入する燃料注入操作を、少なくとも１以上回行うに際し、
前記燃料収容部の容積をＶＴ、
燃料注入操作直前の前記燃料収容部内の燃料の量をＶＴＬ、
前記燃料補給容器の容積をＶＣ、
燃料注入操作直前の前記燃料補給容器内の燃料の量をＶＣＬ、
燃料注入時における前記燃料補給容器の容積縮減量をＶｓ、
許容される前記燃料収容部内の圧力をＰｔｆ、
大気圧をＰ
としたときに、下記式（１）の関係が成り立つことを特徴とする燃料補給方法。
（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ）／（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ−Ｖｓ）≦Ｐｔｆ／Ｐ  ・・・  （１）
【請求項８】
燃料電池本体の燃料収容部内との気密状態を維持しつつ、容積を縮減させて燃料を前記燃料収容部内に所定量注入した後に、容積が復元することによって前記燃料収容部内の雰囲気ガスを吸入する燃料注入操作を行うことにより、前記燃料収容部に、外部から燃料を注入、補給する燃料補給容器を収容するための剛性体からなるホルダーであって、
前記燃料補給容器の容積を縮減させる操作部を備えていることを特徴とする燃料補給容器用ホルダー。
【請求項９】
前記操作部が、回動可能に取り付けられたレバーを備え、回動操作によって前記レバーを押し下げたときに、前記レバーが燃料補給容器を押圧して前記燃料補給容器の容積を縮減させる請求項８に記載の燃料補給容器用ホルダー。
【請求項１０】
少なくとも前記レバーを透明性の高い材料にて成形した請求項９に記載の燃料補給容器用ホルダー。
【請求項１１】
前記レバーの側面を部分的に囲み、かつ、前記レバーの操作面と面一又は突出するように隆起して形成された隆起部を設けることにより、前記レバーの操作範囲を制限した請求項９〜１０のいずれか１項に記載の燃料補給容器用ホルダー。
【請求項１２】
前記燃料補給容器が、
前記燃料収容部の容積をＶＴ、
燃料注入操作直前の前記燃料収容部内の燃料の量をＶＴＬ、
前記燃料補給容器の容積をＶＣ、
燃料注入操作直前の前記燃料補給容器内の燃料の量をＶＣＬ、
燃料注入時における前記燃料補給容器の容積縮減量をＶｓ、
許容される前記燃料収容部内の圧力をＰｔｆ、
大気圧をＰ
としたときに、下記式（１）の関係が成り立つように設計されている請求項８〜１１のいずれか１項に記載の燃料補給容器用ホルダー。
（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ）／（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ−Ｖｓ）≦Ｐｔｆ／Ｐ  ・・・  （１）
【請求項１３】
前記燃料補給容器が、
前記燃料収容部に収容する燃料の目標量をＶｆ、
前記目標量Ｖｆになるまでに要する燃料注入操作の回数をＸ、
ｉ回目の燃料注入操作の直前における前記燃料収容部内の燃料の量をＶＴＬｉ、
ｉ回目の燃料注入操作の直前における前記燃料補給容器の燃料の量をＶＣＬｉ
としたときに、下記式（２）の関係が成り立つように設計されている請求項１２に記載の燃料電池に用いる燃料補給容器用ホルダー。
【数５】
2007032309.tif 000006
［但し、ｉは、１〜Ｘまでの整数］
【請求項１４】
前記燃料補給容器の容積の縮減量が一定量を超えないように、前記操作部に制限機構を設けた請求項８〜１３のいずれか１項に記載の燃料補給容器用ホルダー。
【請求項１５】
前記燃料補給容器の口部を覆うように立ち上がらせた保護壁を設け、前記保護壁にキャップを螺着させるようにした請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料補給容器用ホルダー。
【請求項１６】
胴部の水平方向断面を楕円形状とした前記燃料補給容器が、前記胴部の長径方向に沿う面に前記操作部が対向するようにして収容される請求項８〜１５のいずれか１項に記載の燃料補給容器用ホルダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池など、改質器を用いることなくアルコール類などの液体燃料を直接供給して電気化学反応を生じさせる方式の燃料電池において、燃料の残量が少なくなった本体側の燃料収容部内に、外部から燃料を注入、補給するための燃料電池用燃料補給容器、燃料補給方法、及び燃料補給容器を収容する燃料補給容器用ホルダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素（プロトン）を取り出すための改質器を用いることなく、燃料であるメタノールを直接アノード極（燃料極）に供給して、電気化学反応を生じさせることができるダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）が、機器の小型化に適していることから、特に、携帯機器用の燃料電池として注目されている。そして、このようなＤＭＦＣにおける燃料の供給手段も種々提案されている。【０００３】
例えば、特許文献１には、少なくとも一部が柔軟性を有する部材から構成された燃料容器を備え、ポンプにより燃料が供給される携帯機器用燃料電池が記載されている。【０００４】
また、特許文献２には、筐体内に設けられる燃料タンクと、燃料タンクの装着部に着脱自在に装着される燃料カートリッジとから燃料収容容器を構成し、燃料カートリッジを、ハードケースにより構成された外部容器と、この外部容器内に収容される高収縮性を有する内部容器とからなる二重構造として、内部容器内に液体燃料を収容した液体型燃料電池が記載されている。【０００５】
また、特許文献３には、可撓性を有する樹脂で一体成形され、メタノールが封入された燃料補給器を、人手にて押し潰すことで燃料電池の燃料収納部にメタノールを注入することが記載されている。【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３１９３８８号公報
【特許文献２】特開２００５−７１７１３号公報
【特許文献３】特開２００５−６３７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ＤＭＦＣにあっては、その燃料の供給方式により、アクティブ型と、パッシブ型とに大別される。アクティブ型は、ポンプなどを利用して燃料電池に燃料を供給、循環させる方式のものであり、例えば、特許文献１に記載されたもの（特許文献１の図６に示される燃料電池システム）が、その典型例といえるが、このようなアクティブ型のＤＭＦＣは、大きな電力が得られやすい反面、ポンプなどの機械的な燃料供給手段を必要とするため、機器を小型化する上での不利がある。【０００８】
また、特許文献２に開示されたものは、ポンプなどを直接には用いてはいないが、ＤＭＦＣの筐体内に燃料タンクを設け、さらに、この燃料タンクの装着部にハードケースを備えた燃料カートリッジが装着される嵩高い燃料収容容器を有しているため、機器の小型化には不利な構造といえる。【０００９】
一方、パッシブ型は、対流や、濃度勾配などを利用して燃料を供給する方式のものであり、機械的な燃料供給手段を用いないため、機器の小型化に最も適している。例えば、特許文献３に記載されている燃料電池システム（特許文献３の図１参照）が、その典型例といえ、小型化の要求が強い携帯機器、そのなかでも特に消費電力が小さいものに適用するには、燃料供給手段や、燃料収納部の構造をできる限り簡略化するとともに、燃料の収納量も必要最小限とし、燃料が不足する都度、必要に応じて外部から燃料を注入、補給するようにするのが、現実的、かつ、実用的な構造であると考えられる。【００１０】
しかしながら、燃料電池本体側の燃料収容部に、外部から燃料を注入、補充するに際して、特許文献３に記載されているように、可撓性の燃料補給器を人の手で押し潰して燃料を注入する場合には、その注入量が多すぎるなどして、燃料収容部内の圧力が高くなってしまうことにより、電極や、電解質膜などからなる起電部を破損してしまうことが考えられる。このため、外部からの燃料注入によって起電部を破損しないようにするためには、燃料注入時の燃料収容部内の圧力を一定以下に維持し、起電部への負荷を抑制するのが有効と考えられるが、特許文献３では、そのような検討は一切なされていない。【００１１】
また、特許文献１には、筐体内に収容された燃料容器を、ばねの弾性力によって平板を介して圧迫するようにした態様について記載されているが、これは、燃料容器内の燃料が減少しても、安定した燃料供給が行えるようにするためのものでしかなく、人の手で燃料容器を押し潰して燃料を注入する際の起電部への負荷については何ら考慮されていない。【００１２】
さらに、外部から燃料を注入するにあたり、燃料の注入によって本体側の燃料収容部内は陽圧になり、その陽圧状態を解消するには燃料収容部内のガス抜きをしなければならず、特に燃料注入時の燃料収容部内の圧力を一定以下に維持するために、燃料を少量ずつ数回に分けて連続的に注入しようとする場合には、燃料収容部内のガス抜きがなされないと燃料の注入に支障を来すことが考えられる。【００１３】
しかしながら、特許文献１では、燃料の排出にともなって、柔軟性を有する部材が縮んで燃料の残量を容器形状から容易に把握できるとしていることからも明らかなように、燃料注入後の燃料収容部内のガス抜きができない構造となっており、特許文献１に記載された燃料供給手段を、そのまま外部から燃料を注入、補給する燃料供給手段に適用するのは困難である。また、特許文献２には、燃料カートリッジの内部容器をゴム状の材質により構成し、これを風船のように膨らませた状態で液体燃料を収容して、燃料を補給する態様についての記載があるが、このような態様のものも、特許文献１と同様の理由から、外部から燃料を注入、補給する燃料供給手段にそのまま適用するのは困難である。【００１４】
本発明は、上記のような本発明者らによる検討に基づいてなされたものであり、ダイレクトメタノール型燃料電池などにおいて、燃料が残り少なくなった燃料電池本体側の燃料収容部内に、外部から燃料を注入、補給するに際し、少量ずつの連続注入を可能とし、さらに、燃料注入時の燃料収容部内の圧力を一定以下に維持することにより、起電部の破損を防止することができる燃料電池用燃料補給容器、燃料補給方法、及び燃料補給容器用ホルダーの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決する本発明に係る燃料電池用燃料補給容器は、燃料電池本体の燃料収容部に、外部から燃料を注入、補給するための燃料補給容器であって、前記燃料収容部内との気密状態を維持しつつ、容積を縮減させて燃料を前記燃料収容部内に所定量注入した後に、容積が復元することによって前記燃料収容部内の雰囲気ガスを吸入するようにした構成としてある。【００１６】
このような構成とした本発明に係る燃料電池用燃料補給容器によれば、燃料電池本体の燃料収容部内に燃料を注入するに際して、燃料収容部内の燃料注入時の圧力を一定以下に維持するために、燃料を少量ずつ数回に分けて連続的に注入する場合であっても、燃料の注入に支障を来すことなく、連続的な燃料注入操作が可能となる。【００１７】
また、本発明に係る燃料電池用燃料補給容器は、可撓性を有する材料により形成されている構成とすることができる。
このような構成とすることにより、燃料注入操作時の容積の縮減と、復元が容易になる。【００１８】
また、本発明に係る燃料電池用燃料補給容器は、前記燃料収容部の容積をＶＴ、燃料注入操作直前の前記燃料収容部内の燃料の量をＶＴＬ、前記燃料補給容器の容積をＶＣ、燃料注入操作直前の前記燃料補給容器内の燃料の量をＶＣＬ、燃料注入時における前記燃料補給容器の容積縮減量をＶｓ、許容される前記燃料収容部内の圧力をＰｔｆ、大気圧をＰとしたときに、下記式（１）の関係が成り立つ構成とすることができる。
（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ）／（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ−Ｖｓ）≦Ｐｔｆ／Ｐ  ・・・  （１）
このような構成とすることにより、燃料電池本体の燃料収容部内に燃料を注入するに際して、燃料収容部内の圧力を、許容される一定以下の圧力に維持して、燃料電池の燃料収容部に隣設された起電部への負荷を抑制することが可能となり、燃料電池の燃料収容部に隣設された起電部の破損を防止することができる。【００１９】
また、本発明に係る燃料電池用燃料補給容器は、前記燃料収容部に収容する燃料の目標量をＶｆ、前記目標量Ｖｆになるまでに要する燃料注入操作の回数をＸ、ｉ回目の燃料注入操作の直前における前記燃料収容部内の燃料の量をＶＴＬｉ、ｉ回目の燃料注入操作の直前における前記燃料補給容器の燃料の量をＶＣＬｉとしたときに、下記式（２）の関係が成り立つ構成とすることができる。
【数１】
2007032309.tif 000002
［但し、ｉは、１〜Ｘまでの整数］
このような構成とすることにより、上記式（２）が成り立つように燃料注入操作の回数を規定して、燃料収容部内の圧力を許容される一定以下の圧力に維持しつつ、燃料収容部内の燃料が収容可能な最大量に達するまでに要する燃料注入操作の回数が少なくなるように、燃料補給容器を設計することが可能となる。【００２０】
また、本発明に係る燃料電池用燃料補給容器は、前記燃料補給容器の容積を縮減させる操作部を備えた、剛性体からなるホルダーに収納された構成とすることができる。
このような構成とすることにより、燃料補給容器の携帯を容易にし、特に、可撓性を有する材料により形成した場合に、燃料漏れなどを有効に回避して、携帯時の安全性を高めることができる。【００２１】
また、本発明に係る燃料電池用燃料補給容器は、前記燃料補給容器の容積の縮減量が一定量を超えないように、前記ホルダーの操作部に制限機構を設けた構成とすることができる。
このような構成とすることにより、燃料補給容器自体には容器の縮減量が一定量を越えないようにするための制限機構を設ける必要がなく、燃料補給容器そのものは簡便な構成としながらも、燃料電池本体の燃料収容部内に燃料を注入する際の注入量が一定以上とならないようにして、燃料電池の燃料収容部に隣設された起電部の破損をより確実に防止することができる。【００２２】
また、本発明に係る燃料補給方法は、燃料電池本体の燃料収容部に、燃料補給容器に封入された燃料を外部から注入、補給する燃料電池への燃料補給方法であって、前記燃料収容部内との気密状態を維持しつつ、前記燃料補給容器の容積を縮減させることにより、前記燃料補給容器の燃料を前記燃料収容部内に所定量注入し、次いで、前記燃料補給容器の容積を復元させながら、前記燃料収容部内の雰囲気ガスを前記燃料補給容器内に吸入する燃料注入操作を、少なくとも１以上回行うに際し、前記燃料収容部の容積をＶＴ、燃料注入操作直前の前記燃料収容部内の燃料の量をＶＴＬ、前記燃料補給容器の容積をＶＣ、燃料注入操作直前の前記燃料補給容器内の燃料の量をＶＣＬ、燃料注入時における前記燃料補給容器の容積縮減量をＶｓ、許容される前記燃料収容部内の圧力をＰｔｆ、大気圧をＰとしたときに、下記式（１）の関係が成り立つ方法としてある。
（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ）／（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ−Ｖｓ）≦Ｐｔｆ／Ｐ  ・・・  （１）【００２３】
このような方法とした本発明に係る燃料補給方法によれば、燃料電池本体の燃料収容部内に燃料を注入するに際して、燃料収容部内の圧力を、許容される一定以下の圧力に維持して、燃料電池の燃料収容部に隣設された起電部の破損を防止することができる。【００２４】
また、本発明に係る燃料補給容器用ホルダーは、燃料電池本体の燃料収容部内との気密状態を維持しつつ、容積を縮減させて燃料を前記燃料収容部内に所定量注入した後に、容積が復元することによって前記燃料収容部内の雰囲気ガスを吸入する燃料注入操作を行うことにより、前記燃料収容部に、外部から燃料を注入、補給する燃料補給容器を収容するための剛性体からなるホルダーであって、前記燃料補給容器の容積を縮減させる操作部を備えている構成としてある。【００２５】
このような構成とした本発明に係る燃料補給容器用ホルダーによれば、燃料補給容器に充填された燃料を少量ずつ数回に分けて、燃料電池本体の燃料収容部内に連続的に注入する燃料注入操作を可能としつつ、そのような燃料補給容器の携帯を容易にし、また、燃料漏れなどをも有効に回避して、燃料補給容器の携帯時の安全性を高めることができる。【００２６】
このような本発明に係る燃料補給容器用ホルダーにおいて、前記操作部は、回動可能に取り付けられたレバーを備え、回動操作によって前記レバーを押し下げたときに、前記レバーが燃料補給容器を押圧して前記燃料補給容器の容積を縮減させるものとすることができる。【００２７】
また、本発明に係る燃料補給容器用ホルダーは、少なくとも前記レバーを透明性の高い材料にて成形した構成とすることができる。
このような構成とすることにより、収容された燃料補給容器の状態、例えば、燃料補給容器内に残存する燃料の量を目視することができる。【００２８】
また、本発明に係る燃料補給容器用ホルダーは、前記レバーの側面を部分的に囲み、かつ、前記レバーの操作面と面一又は突出するように隆起して形成された隆起部を設けることにより、前記レバーの操作範囲を制限した構成とすることができる。
このような構成とすることにより、鞄などに入れて携行する場合や、誤って落としてしまった場合などに、レバーが不用意に押し下げられないようにすることができる。【００２９】
また、本発明に係る燃料補給容器用ホルダーは、前記燃料補給容器が、前記燃料収容部の容積をＶＴ、燃料注入操作直前の前記燃料収容部内の燃料の量をＶＴＬ、前記燃料補給容器の容積をＶＣ、燃料注入操作直前の前記燃料補給容器内の燃料の量をＶＣＬ、燃料注入時における前記燃料補給容器の容積縮減量をＶｓ、許容される前記燃料収容部内の圧力をＰｔｆ、大気圧をＰとしたときに、下記式（１）の関係が成り立つように設計されている構成とすることができる。
（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ）／（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ−Ｖｓ）≦Ｐｔｆ／Ｐ  ・・・  （１）
このような構成とすることにより、燃料電池本体の燃料収容部内に燃料を注入するに際して、燃料収容部内の圧力を、許容される一定以下の圧力に維持して、燃料電池の起電部への負荷を抑制することが可能となり、燃料電池の燃料収容部に隣設された起電部の破損を防止することができる。【００３０】
また、本発明に係る燃料補給容器用ホルダーは、前記燃料補給容器が、前記燃料収容部に収容する燃料の目標量をＶｆ、前記目標量Ｖｆになるまでに要する燃料注入操作の回数をＸ、ｉ回目の燃料注入操作の直前における前記燃料収容部内の燃料の量をＶＴＬｉ、ｉ回目の燃料注入操作の直前における前記燃料補給容器の燃料の量をＶＣＬｉとしたときに、下記式（２）の関係が成り立つように設計されている構成とすることができる。
【数２】
2007032309.tif 000003
［但し、ｉは、１〜Ｘまでの整数］
このような構成とすることにより、上記式（２）が成り立つように燃料注入操作の回数を規定して、燃料収容部内の圧力を許容される一定以下の圧力に維持しつつ、燃料収容部内の燃料が収容可能な最大量に達するまでに要する燃料注入操作の回数が少なくなるように、燃料補給容器を設計することが可能となる。【００３１】
また、本発明に係る燃料補給容器用ホルダーは、前記燃料補給容器の容積の縮減量が一定量を超えないように、前記ホルダーの操作部に制限機構を設けた構成とすることができる。
このような構成とすることにより、燃料補給容器自体には容器の縮減量が一定量を越えないようにするための制限機構を設ける必要がなく、燃料補給容器そのものは簡便な構成としながらも、燃料電池本体の燃料収容部内に燃料を注入する際の注入量が一定以上とならないようにして、燃料電池の燃料収容部に隣設された起電部の破損をより確実に防止することができる。【００３２】
また、本発明に係る燃料補給容器用ホルダーは、前記燃料補給容器の口部を覆うように立ち上がらせた保護壁を設け、前記保護壁にキャップを螺着させるようにした構成とすることができる。
このような構成とすることにより、燃料補給容器の口部が変形などしてキャップのねじ締めに支障が生じたり、キャップが脱落してしまったりするのを防止することができ、このような態様は、可撓性を有する軟質材料により燃料補給容器を形成し、キャップのねじ締めに対する口部の強度の確保が困難となる場合に、特に好ましい。【００３３】
また、本発明に係る燃料補給容器用ホルダーは、胴部の水平方向断面を楕円形状とした前記燃料補給容器が、前記胴部の長径方向に沿う面に前記操作部が対向するようにして収容される構成とすることができる。
このような構成とすることにより、一般には、燃料補給容器の胴部の長径方向に沿う面の方が、成形時に短径方向に沿う面に比べて延伸されて肉薄となるので、この面を操作部が押圧して燃料補給容器を弾性変形させるようにすれば、燃料容器の容積を縮減させやすくなり、その縮減量の調整なども容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、燃料電池本体の燃料収容部内に、外部から燃料を注入するに際して、充填された燃料を少量ずつ数回に分けて連続的に注入する燃料注入操作が可能となる。また、そのような燃料注入操作が可能とされた燃料補給容器の携帯を容易にし、燃料補給容器からの燃料漏れなどを有効に回避して、携帯時の安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る燃料電池用燃料補給容器により、燃料電池本体の燃料収容部に外部から燃料を注入、補給する燃料注入操作の一サイクルを概念的に示す説明図である。
【図２】燃料補給容器をホルダーに収容した状態の一例を示す説明図である。
【図３】ホルダーを表面部材と裏面部材とに分割した状態を示す説明図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ要部断面図である。
【図５】裏面部材の内側からみたレバーの取り付け状態を示す説明図である。
【図６】燃料注入操作時のレバーの動作を示す説明図である。
【図７】燃料補給容器をホルダーに収容した状態の他の例を示す説明図である。
【図８】燃料補給容器をホルダーに収容した状態の他の例を示す説明図である。
【図９】キャップを構成する外キャップの一例を示す説明図である。
【図１０】キャップを構成する内キャップの一例を示す説明図である。
【図１１】内キャップに対して外キャップが空回りする際の動作を示す説明図である。
【図１２】キャップを締め付ける際の動作を示す説明図である。
【図１３】燃料補給容器を燃料収容部に接合するためのバルブ機構の一例を概念的に示す説明図である。
【図１４】燃料収容部の燃料注入口に燃料補給容器の燃料注出口を嵌合させた状態を概念的に示す説明図である。
【図１５】ホルダーの他の例において、表面部材と裏面部材とに分割した状態を示す説明図である。
【図１６】ホルダーの第二実施形態の概略を示す説明図である。
【図１７】ホルダーの第二実施形態におけるレバーの概略を示す説明図である。
【図１８】ホルダーの第二実施形態における表面部材の概略を示す説明図である。
【図１９】ホルダーの第二実施形態における裏面部材の概略を示す説明図である。
【図２０】ホルダーの第二実施形態の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１          カプラー
１ａ        燃料注出口
２          燃料注入口
１０        ホルダー
１０ｂ      隆起部
１３        保護壁
３０        レバー（操作部）
Ｃ          燃料補給容器
Ｔ          燃料収容部
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、本発明は、以下に説明する実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。【００３８】
［燃料電池用燃料補給容器、燃料補給方法］
まず、本発明に係る燃料電池用補給容器と燃料補給方法について説明する。
ここで、図１は、本発明に係る燃料電池用燃料補給容器により、燃料電池本体の燃料収容部Ｔに、外部から燃料を注入、補給する燃料注入操作の１サイクルを概念的に示す説明図である。【００３９】
図１に示す例において、燃料補給容器Ｃは、燃料電池本体の燃料収容部Ｔに、外部から燃料を注入、補給するに際して、燃料収容部Ｔ内との気密状態を維持しつつ、燃料収容部Ｔに対して着脱自在に接合されている。そして、燃料補給容器Ｃは、その容積を縮減させることによりメタノールなどの燃料（内容液）ＣＬを燃料収容部Ｔ内に所定量注入し（図１（ｂ）参照）、その後に、燃料補給容器Ｃの容積が復元することによって燃料収容部Ｔ内の雰囲気ガスを吸入するようにしてある（図１（ｃ）参照）。【００４０】
このような燃料注入操作を行うにあたり、燃料収容部Ｔへの燃料の注入量が多すぎると、燃料収容部Ｔ内の圧力が高くなってしまう。これによって、燃料収容部Ｔに隣設された図示しない電極や、電解質膜などからなる起電部を破損してしまうことにもなりかねない。このため、本実施形態では、燃料収容部Ｔの容積や、起電部が耐えることができる燃料収容部Ｔ内の圧力、すなわち、許容される燃料収容部Ｔ内の圧力などに応じて、燃料補給容器Ｃを設計している。
具体的には、燃料補給容器Ｃは、次のようにして設計することができる。【００４１】
まず、燃料収容部Ｔの容積をＶＴ、燃料注入操作直前の燃料収容部Ｔ内の燃料ＴＬの量をＶＴＬとすると、燃料の残存量がＶＴＬとなったときに、燃料収容部Ｔ内において雰囲気ガスが占める体積（燃料収容部Ｔ内のヘッドスペース量）は、（ＶＴ−ＶＴＬ）となる（図１（ａ）参照）。また、一回の燃料注入操作によって燃料収容部Ｔ内に注入される燃料の量（補給量）をＬ１とすると、燃料注入操作時の燃料収容部Ｔ内のヘッドスペース量は、（ＶＴ−ＶＴＬ−Ｌ１）となる（図１（ｂ）参照）。
したがって、燃料注入操作を行う前の燃料収容部Ｔ内の圧力が大気圧Ｐに等しく、雰囲気ガスを理想気体に近似できるとすると、燃料注入操作時の燃料収容部Ｔ内の圧力Ｐｔは、ボイルの法則により下記式（３）で表される。
Ｐｔ＝Ｐ×（ＶＴ−ＶＴＬ）／（ＶＴ−ＶＴＬ−Ｌ１）  ・・・  （３）【００４２】
一方、燃料補給容器Ｃの容積をＶＣ、燃料注入操作直前の燃料補給容器Ｃ内の燃料ＣＬの量をＶＣＬとすると、燃料注入操作を行う前の燃料補給容器Ｃ内において雰囲気ガスが占める体積（燃料補給容器Ｃ内のヘッドスペース量）は、（ＶＣ−ＶＣＬ）となる（図１（ａ）参照）。また、一回の燃料注入操作によって燃料補給容器Ｃから注出される燃料の量（注出量）をＬ０、燃料注入操作時における燃料補給容器Ｃの容積縮減量をＶｓとすると、燃料注入操作時の燃料収容部Ｔ内のヘッドスペース量は、（（ＶＣ−ＶＣＬ）−（Ｖｓ−Ｌ０））となる（図１（ｂ）参照）。
したがって、燃料注入操作を行う前の燃料補給容器Ｃ内の圧力が大気圧Ｐに等しく、雰囲気ガスを理想気体に近似できるとすると、燃料注入操作時の燃料補給容器Ｃ内の圧力Ｐｃは、上記と同様に、ボイルの法則により下記式（４）で表される。
Ｐｃ＝Ｐ×（ＶＣ−ＶＣＬ）／（（ＶＣ−ＶＣＬ）−（Ｖｓ−Ｌ０））  ・・・  （４）【００４３】
そして、燃料注入操作時に、燃料収容部Ｔ内の圧力Ｐｔと、燃料補給容器Ｃ内の圧力Ｐｃとは、圧平衡（Ｐｔ＝Ｐｃ）の関係にあるから、下記式（５）の関係が成り立つ。
Ｐ×（ＶＴ−ＶＴＬ）／（ＶＴ−ＶＴＬ−Ｌ１）
＝Ｐ×（ＶＣ−ＶＣＬ）／（（ＶＣ−ＶＣＬ）−（Ｖｓ−Ｌ０））  ・・・  （５）【００４４】
次に、この式（５）を変形すると下記式（６）が得られる。
Ｌ１×（ＶＣ−ＶＣＬ）／（ＶＴ−ＶＴＬ）＝Ｖｓ−Ｌ０  ・・・  （６）
ここで、補給量Ｌ１と、注出量Ｌ０とは等しいから、上記式（６）にＬ０＝Ｌ１を代入するとともに、両辺をＬ１で割ると、下記式（７）が得られる。
（ＶＣ−ＶＣＬ）／（ＶＴ−ＶＴＬ）＝Ｖｓ／Ｌ１−１  ・・・  （７）
また、この式（７）をＬ１について解くと、下記式（８）が得られる。
Ｌ１＝Ｖｓ×（ＶＴ−ＶＴＬ）／（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ）  ・・・  （８）【００４５】
以上より、上記式（３）に上記式（８）を代入して整理すれば、燃料注入操作時の燃料収容部Ｔ内の圧力Ｐｔは、下記式（９）で表される。
Ｐｔ＝Ｐ×（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ）／（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ−Ｖｓ）  ・・・  （９）
したがって、燃料注入操作時の燃料収容部Ｔ内の圧力Ｐｔが、許容される燃料収容部Ｔ内の圧力Ｐｔｆを超えないようにするには、すなわち、Ｐｔ≦Ｐｔｆとするには、下記式（１）が成り立つ範囲で、燃料補給容器Ｃを設計すればよい。
（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ）／（ＶＣ−ＶＣＬ＋ＶＴ−ＶＴＬ−Ｖｓ）≦Ｐｔｆ／Ｐ  ・・・  （１）【００４６】
ここで、燃料注入操作直前の燃料収容部Ｔ内の燃料ＴＬの量ＶＴＬ、及び燃料注入操作直前の燃料補給容器Ｃ内の燃料ＣＬの量ＶＣＬは、想定される使用状況に応じて種々の値を取り得る。例えば、燃料収容部Ｔ内の燃料が消費され、燃料収容部Ｔへの燃料補給が必要となる燃料ＴＬの残存量をＶＴＬとし、燃料補給容器Ｃに充填する燃料ＣＬの初期量をＶＣＬとすることができる。
また、燃料収容部Ｔ内の燃料が目標とする収容量からほとんど消費されていない状況で、初期量を保った燃料補給容器Ｃから燃料を補給しようとした場合には、燃料収容部Ｔ内の圧力Ｐｔが最も高くなるので、このような状況を想定して上記式（１）を適用することもできる。【００４７】
本実施形態にあっては、上記式（１）を満たすように燃料補給容器Ｃを設計することにより、燃料電池本体の燃料収容部Ｔ内に燃料を注入するに際して、燃料収容部Ｔ内の圧力を、許容される燃料収容部Ｔ内の圧力Ｐｔｆを超えないように、一定以下の圧力に維持して、燃料電池の起電部への負荷を抑制することが可能となり、起電部の破損を有効に防止することができる。【００４８】
また、前述したように、燃料補給容器Ｃは、その容積を縮減させて燃料ＣＬを燃料収容部Ｔ内に注入し、その後、容積が復元することによって燃料収容部Ｔ内の雰囲気ガスを吸入するようにしてある。このため、本実施形態によれば、燃料補給容器Ｃに充填された燃料ＣＬを複数回に分けて燃料収容部Ｔ内に注入するにあたって、燃料の注入に支障を来すことなく、連続的な燃料注入操作が可能となる。【００４９】
ところで、上記式（１）を満たすように燃料補給容器Ｃを設計しつつ、燃料注入時の燃料収容部Ｔ内の圧力を一定以下に維持するために、数回に分けて燃料を連続的に注入する場合には、その操作回数は可能な限り少なくなるのが好ましい。本実施形態では、上記式（１）を満たすとともに、燃料収容部Ｔに収容する燃料の目標量Ｖｆになるまでの燃料注入操作回数が少なくなるように、燃料補給容器Ｃを設計することもできる。【００５０】
すなわち、一回の燃料注入操作によって燃料収容部Ｔ内に注入される燃料の補給量Ｌ１は、前述したように式（８）で表されるから、ｉ回目の燃料注入操作の直前における燃料収容部Ｔ内の燃料の量ＶＴＬｉ、ｉ回目の燃料注入操作の直前における燃料補給容器Ｃの内容液量ＶＣＬｉとすれば、ｉ回目の燃料注入操作によって燃料収容部Ｔ内に注入される補給量Lｉは、下記式（１０）で表すことができる。
Ｌｉ＝（ＶＴ−ＶＴＬｉ）×Ｖｓ／（ＶＣ−ＶＣＬｉ＋ＶＴ−ＶＴＬｉ）  ・・・（１０）【００５１】
したがって、Ｘ回の燃料注入操作で、燃料収容部Ｔへの燃料補給が完了するのであれば、燃料収容部Ｔに収容する燃料の目標量Ｖｆから、燃料注入操作を開始したときに燃料収容部Ｔ内に残存する燃料量、すなわち、燃料注入操作直前の燃料収容部Ｔ内の燃料の量ＶＴＬを引いたものが、Ｘ回の燃料注入操作で燃料収容部Ｔ内に注入された燃料の総和に等しくなり、下記式（２）が成立する。
【数３】
2007032309.tif 000004
［但し、ｉは、１〜Ｘまでの整数］【００５２】
このように、上記式（１）が成り立つ範囲で、上記式（２）が成り立つＸの最小値により燃料注入操作の回数を規定することによって、燃料収容部Ｔ内の圧力を許容される一定以下の圧力に維持しつつ、燃料収容部Ｔ内の燃料が、燃料収容部Ｔに収容する燃料の目標量Ｖｆに達するまでに要する燃料注入操作の回数が少なくなるように、燃料補給容器Ｃを設計することが可能となる。【００５３】
ここで、ＶＴＬｉ、及びＶＣＬｉの初期値、すなわち、ｉ＝１のときのＶＴＬｉ（＝ＶＴＬ）、及びＶＣＬｉ（＝ＶＣＬ）は、前述したように、想定される使用状況に応じて種々の値を取り得るところ、燃料収容部Ｔ内の燃料の残存量がほぼ０で、燃料補給容器Ｃ内の燃料の量が、燃料収容部Ｔに収容する燃料の目標量Ｖｆを僅かに超える程度のときに燃料注入操作を開始しようとする場合に、燃料注入操作の回数が最も多くなるので、このような条件下で上記式（２）を適用するのが特に好ましい。【００５４】
なお、燃料収容部Ｔ内の燃料が満杯の状態にあるときに、さらに燃料を注入すると、上記式（１）が成り立つか否かに関わらず、燃料収容部Ｔ内の圧力が過大となってしまう。このため、燃料収容部Ｔに収容する燃料の目標量Ｖｆは、燃料収容部Ｔの容積ＶＴよりも少なく見積もるのが好ましく、具体的には、燃料収容部Ｔの容積ＶＴの８０％程度とするのが好ましい。【００５５】
本実施形態において、燃料補給容器Ｃの具体的な形状や、寸法などは、上記式（１）、（２）を満たすものである限り、特に限定されない。通常は、口部Ｃ１、胴部Ｃ２、及び底部Ｃ３を備えたボトル状の形態とすることができる。そして、燃料補給容器Ｃの口部Ｃ１には、例えば、燃料注出口１ａが先端側に突出して設けられたカプラー１を取り付け（図２参照）、この燃料注出口１ａを燃料収容部Ｔの燃料注入口に挿入、嵌合することにより、燃料収容部Ｔ内との気密状態を維持しつつ、燃料収容部Ｔに燃料補給容器Ｃを着脱自在に接合し、その状態で前述したような燃料注入操作が行えるようにすることができる。【００５６】
このとき、燃料収容部Ｔ内との気密状態を維持するには、例えば、図１３、及び図１４に示すようなバルブ機構を用いることができる。
ここで、図１３は、燃料補給容器Ｃと燃料収容部Ｔとの間の気密状態を維持しながら、両者を接合するためのバルブ機構の一例を概念的に示す説明図であり、燃料補給容器Ｃ側の燃料注出口１ａに設けられたバルブ機構の概略断面と、燃料収容部Ｔ側の燃料注入口２に設けられたバルブ機構の概略断面を示している。また、図１４は、燃料収容部Ｔ側の燃料注入口２に、燃料補給容器Ｃ側の燃料注出口１ａを挿入、嵌合させた状態を示している。【００５７】
図示する例において、燃料補給容器Ｃ側の燃料注出口１ａが、燃料収容部Ｔ側の燃料注入口２に挿入されると、燃料補給容器Ｃ側の弁体１ｂと、燃料収容部Ｔ側の弁体２ａとが当接して互いに押し合うことになる。通常は、燃料収容部Ｔ側の弁体２ａを付勢するバネ２ｃの付勢力が、燃料補給容器Ｃ側の弁体１ｂを付勢するバネ１ｄの付勢力よりも弱く設定されており、先に、燃料収容部Ｔ側の弁体２ａが弁座２ｂから離れ、燃料収容部Ｔ側のバルブ機構を開放する。このとき、燃料補給容器Ｃ側の燃料注出口１ａと、燃料収容部Ｔ側の燃料注入口２とが密に嵌合するように、両者の間に図示しない適当なシール部材を介在させることで、燃料収容部Ｔ内の気密状態を維持することができる。【００５８】
そして、燃料補給容器Ｃ側の燃料注出口１ａをさらに押し込むと、燃料補給容器Ｃ側の弁体１ｂが弁座１ｃから離れ、燃料補給容器Ｃ側のバルブ機構も開放される。これにより、燃料収容部Ｔと燃料補給容器Ｃとが気密状態を維持したまま連通し、前述したような燃料注入操作を行うことによって、燃料補給容器Ｃ内の燃料ＣＬを、燃料収容部Ｔに注入することができる。
なお、特に図示しないが、燃料補給容器Ｃと燃料収容部Ｔとの間に、適当な係合手段を設けておけば、燃料補給容器Ｃと燃料収容部Ｔとを接合させた状態を容易に維持して、連続的な燃料注入操作を行うことができる。【００５９】
以上のような燃料補給容器Ｃは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ），低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ），直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ），ポリプロピレン（ＰＰ），環状オレフィン（ＣＯＣ）等のオレフィン系樹脂、及びこれらの共重合体や、これらのブレンド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ），ポリ乳酸（ＰＬＡ）等のポリエステル系樹脂、及びこれらの共重合体や、これらのブレンド樹脂などの合成樹脂材料を用いて、ダイレクトブロー成形や、二軸延伸ブロー成形などの適宜手段により所定形状に成形することによって得ることができるが、燃料補給容器Ｃ内の燃料ＣＬの残量を目視できるように、透明性のある材料を用いるのが好ましい。また、上記した合成樹脂材料のなかでも、燃料注入操作時の容積の縮減と、復元が容易な可撓性を有する材料によって燃料補給容器Ｃを成形するのが好ましい。【００６０】
また、このような合成樹脂材料を用いて成形される燃料補給容器Ｃは、単層構成とするに限らず、多層構成とすることもできる。
燃料補給容器Ｃを多層構成とする場合には、少なくとも最内層は、上記した合成樹脂材料を用いて形成するのが好ましい。また、中間層として、燃料に対するバリア機能を有する樹脂（例えば、環状オレフィンや、ポリアミド系樹脂など）、接着性樹脂などで形成される機能性樹脂層の他、リグラインド層などを設けてもよい。【００６１】
［燃料補給容器用ホルダー］
次に、本発明に係る燃料補給容器用ホルダーの好ましい実施形態について説明する。
本実施形態において、燃料補給容器Ｃは、その携帯性を考慮して、図２に示すような、剛性体からなるホルダー１０に収納される。これにより、燃料補給容器Ｃを鞄などに入れて携行する際に、燃料補給容器Ｃが、鞄のなかで押し潰されるなどして、燃料が漏れ出してしまうというような不具合を有効に回避して、燃料補給容器Ｃの携帯時の安全性を高めることができる。このような態様は、可撓性を有する材料によって燃料補給容器Ｃを成形した場合に、特に好適である。
以下、本発明に係る燃料補給容器用ホルダーの第一実施形態、及び第二実施形態について説明する。【００６２】
［第一実施形態］
本発明に係る燃料補給容器用ホルダーの第一実施形態につき、図２（ａ）は、燃料補給容器Ｃをホルダー１０に収容した状態を示す一部を切り欠いた正面図であり、図２（ｂ）は、燃料補給容器Ｃをホルダー１０に収容した状態を示す側面図である。また、図３は、ホルダー１０を、表面部材１１と裏面部材１２とに分割した状態を示しており、図４は、図３のＢ−Ｂ要部断面図である。
これらの図に示す例において、ホルダー１０は、縦方向に分割される表面部材１１と裏面部材１２とからなっている。そして、表面部材１１側に設けられた係合爪１１ａを、裏面部材１２側に設けられた係合孔１２ａに係合させることによって、一体化された表面部材１１と裏面部材１２との間に、燃料補給容器Ｃが収容されるようにしてある。【００６３】
ホルダー１０をなす表面部材１１と裏面部材１２は、それぞれのほぼ中央に開口部２０を備えており、この開口部２０には、下端側を軸にして、これらの部材１１，１２の内側に向かって回動可能とされたレバー３０が取り付けられている。このようにして取り付けられたレバー３０は、その回動操作によってレバー３０を押し下げたときに、レバー３０の作用部３０ａが燃料補給容器Ｃに当接し、レバー３０を押し下げた分だけ燃料補給容器Ｃの容積を縮減させて、前述したような燃料注入操作を行うための操作部として機能する（図６参照）。【００６４】
ここで、図６は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する。また、図６（ａ）は、レバー３０が定常位置にある状態を示しており、図６（ｂ）は、レバー３０を押し下げた状態を示している。図６（ｂ）に示すように、レバー３０を押し下げることにより、レバー３０の作用部３０ａに押圧されて、燃料補給容器Ｃが弾性変形する。これとともに、燃料補給容器Ｃは、レバー３０を押し下げた方向のみならず、図２（ａ）に一点破線で示すように、レバー３０の押し下げ方向に直交する方向にも弾性変形する。このため、ホルダー１０の内寸は、このような燃料補給容器Ｃの弾性変形を考慮して設計するのが好ましい。
より具体的には、燃料補給容器Ｃの容積の縮減量の最適化を図り、この最適な縮減量に相当する燃料注出操作を行う際の燃料補給容器Ｃの変形量（通常、燃料補給容器Ｃは、レバー３０の押し下げ方向に直交する方向に変形する）を求めておき、このときの変形量を吸収できる程度の余裕をもつように、ホルダー１０の内寸を設計するのが好ましい。【００６５】
また、このようなホルダー１０に燃料補給容器Ｃを収納するにあたっては、燃料補給容器Ｃの胴部Ｃ２の水平断面を楕円形状とするとともに、胴部の長径方向に沿う面にレバー３０が対向するようにして、燃料補給容器Ｃがホルダー１０に収容されるようにするのが好ましい。
このようにすれば、前述したような手段により燃料補給容器Ｃを成形するに際し、一般には、燃料補給容器Ｃの胴部Ｃ２の長径方向に沿う面の方が、成形時に短径方向に沿う面に比べて延伸されて肉薄となるので、この面をレバー３０の作用部３０ａが押圧して燃料補給容器Ｃを弾性変形させるようにすれば、燃料容器Ｃの容積を縮減させやすくなり、その縮減量の調整なども容易に行うことができる。【００６６】
また、図５に、裏面部材１２の内側からみたレバー３０の取り付け状態を示すように、本実施形態において、レバー３０は、下端側に延長するアーム３１を有している。そして、図中鎖線で囲む部分を拡大して示すように、アーム３１の先端側に設けられた突部３２を、裏面部材１２に設けられた突片１２ｂの穿孔１２ｃに挿通することにより、裏面部材１２に対して、レバー３０が回動可能となるように取り付けられている。
なお、図示する例において、レバー３０は、回動軸が下端側に位置するように取り付けられているが、回動軸は上端側に位置するようにしてもよく、レバー３０が燃料注入操作を行うための操作部として機能するかぎり、その具体的な取り付け手段は限定されない。【００６７】
レバー３０を押し下げる力を緩めると、燃料補給容器Ｃは、その弾性力とヘッドスペースの内圧により容積を復元し、これによりレバー３０は押し戻されて定常位置に復帰する。このとき、レバー３０の作用部３０ａ側の端縁と、開口部２０との間に隙間が生じてしまうと、異物が入り込んでしまうという不具合や、レバー３０を再度押し下げて燃料注入操作を繰り返す際に、この隙間にレバー３０を操作する使用者の手指を挟んでしまったりするなどの不具合が考えられる。
このため、レバー３０には、開口部２０の縁部に内側から当接するストッパー３３が設けられており、これによって、裏面部材１２の外側に向かうレバー３０の回動範囲を規制して、レバー３０の作用部３０ａ側の端縁と、開口部２０との間に隙間が生じないようにするとともに、例えば、高温環境下で燃料補給容器Ｃが膨張したとしても、レバー３０が外側に突出してしまわないようにしている。【００６８】
なお、特に図示しないが、表面部材１１に対しても、同様にしてレバー３０を取り付けることができる。【００６９】
また、本実施形態において、表面部材１１と裏面部材１２には、図示するように、それぞれその上方及び下方に、レバー３０の上端側と下端側の側面を部分的に囲み、かつ、レバー３０の操作面と面一となるように基準面１０ａから隆起して形成された隆起部１０ｂを設けることができる。これにより、レバー３０の操作範囲を、レバー３０の中央部分の操作し易い部位に制限し、鞄などに入れて携行する場合や、誤って落としてしまった場合などに、レバー３０が不用意に押し下げられないようにしている。
したがって、図示する例にあっては、使用者は、レバー３０の中央部分の操作面を、例えば、親指と人差し指とで挟むようにして押し下げることによって、燃料注入操作を行うことができるようになっている。
なお、レバー３０の操作範囲を、レバー３０の中央部分の操作し易い部位に制限することができれば、隆起部１０ｂは、レバー３０の操作面から突出するように隆起して形成されていてもよい。【００７０】
また、ホルダー１０には、レバー３０を押し下げて燃料注入操作を行うときに、燃料補給容器Ｃの容積の縮減量が一定量を超えないようにする制限機構を設けておくことができる。このような制限機構の具体的な構成は特に限定されないが、例えば、レバー３０の押し下げ可能な量、すなわち、レバー３０の操作面と、基準面１０ａとの差ｔを適宜調整することで、レバー３０の押し下げ量が一定以上にならないようにして、燃料補給容器Ｃの容積の縮減量が一定量を超えないように制限することができる。
このような制限機構を設けることにより、燃料注入操作時における燃料補給容器Ｃの容積縮減量Ｖｓを一定として、すなわち、燃料電池本体の燃料収容部Ｔ内への燃料の注入量を一定として、起電部の破損をより確実に防止することができる。【００７１】
なお、使用者が直接指で燃料補給容器Ｃを押し潰して燃料注入操作を行うようにした場合であっても、燃料注入時における燃料補給容器Ｃの容積縮減量Ｖｓは、燃料補給容器Ｃの形状や、変形の度合いなどを調整することで一定にすることができるが、ホルダー１０に上記のような制限機構を設けておくことで、より確実に、燃料注入時の燃料補給容器Ｃの容積縮減量Ｖｓが一定になるようにすることができる。【００７２】
また、レバー３０の横幅は任意に設定することができるが、図８に示すように、レバー３０の横幅Ｗを細く（例えば、１３ｍｍ以下）することにより、レバー３０を押し下げるときに、使用者の指がレバー３０の操作面をはみ出して、レバー３０を押し切ったときに基準面１０ａに当たり、それ以上レバー３０が押し下げられないようになっているのが好ましい。これにより、よりいっそう確実に、燃料注入時の燃料補給容器Ｃの容積縮減量Ｖｓを一定とすることができる。【００７３】
また、操作部としてのレバー３０は、図７に示すように、ホルダー１０の片面だけに設けるようにしてもよい。このような態様は、燃料注入操作の際に、ホルダー１０の姿勢を安定させることができるとともに、ホルダー１０の他方の面には、使用上の注意などの注意書きを印刷、又は貼り付けるためのスペースとすることができるという利点がある。【００７４】
また、本実施形態では、燃料補給容器Ｃの口部Ｃ１にねじ山を設け、口部Ｃ１にキャップ４０が螺着されるようにすることができる。口部Ｃ１に螺着するキャップ４０は、例えば、子どもが誤ってキャップを外してしまったりすることがないように、チャイルドレジスタンス機能を備えたものを用いるのが好ましい。チャイルドレジスタンス機能を備えたキャップ４０としては、図９に示すような外キャップと、図１０に示すような内キャップとからなる二重構造を有しているものを、その一例として挙げることができる。【００７５】
図９は、外キャップ４１の説明図であり、図９（ａ）は外キャップ４１の正面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図９（ｃ）は外キャップ４１の底面図である。これらの図に示すように、外キャップ４１の天面の内側には、複数の垂下片４１ａが周方向に沿って設けられている。
また、図１０は、内キャップ４２の説明図であり、図１０（ａ）は内キャップ４２の正面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＤ−Ｄ断面図、図１０（ｃ）は内キャップ４１の平面図である。これらの図に示すように、内キャップ４２の内周面にはねじ溝が形成されており、このねじ溝によって、燃料補給容器Ｃの口部Ｃ１にキャップ４０が螺着される。さらに、内キャップ４２の上面側には、立上り面４２ｂと傾斜面４２ｃとに挟まれて溝部４２ａが形成されている。そして、外キャップ４１内に内キャップ４２を挿入したときに、外キャップ４１の垂下片４１ａが、内キャップ４２の溝部４２ａに入り込むようになっている。【００７６】
このような外キャップ４１と内キャップ４２とは、内キャップ４２が、外キャップ４１内で相対的に上下動可能となっているとともに、外キャップ４１の抜け止め４１ｂと、内キャップ４２の係止部４２ｄとにより、内キャップ４２が外キャップ４１から容易に外れないようにしてある。そして、図１１に示すように、燃料補給容器Ｃの口部Ｃ１からキャップ４０を外そうとして、単に図中矢印方向にキャップを回しただけでは、外キャップ４１の垂下片４１ａが、内キャップ４２側の傾斜面４２ｃを乗り上げて（図１１（ｂ）参照）、内キャップ４２に対して外キャップ４１が空回りするようになっている（図１１（ｃ）参照）。
逆に、キャップ４０を燃料補給容器Ｃの口部Ｃ１に螺着するときには、図１２に示すように、図中矢印方向に外キャップ４１を回せば、外キャップ４１の垂下片４１ａが、内キャップ４２側の立上り面４２ｂに当接して（図１２（ｂ）参照）、外キャップ４１とともに、内キャップ４１も回転して、キャップ４０を容易に締め付けることができるようになっている。
なお、図１１、図１２では、着目する一つの垂下片４１ａのみを図示し、これを斜線で示している。【００７７】
一方、燃料補給容器Ｃの口部Ｃ１からキャップ４０を外すには、内キャップ４２に対して外キャップ４１が空回りしないように、外キャップ４１に下向きの力を加えて、外キャップ４１の垂下片４１ａの先端を、内キャップ４２の傾斜面４２ｃに押し付けながら回すようにすればよい。これにより、外キャップ４１とともに、内キャップ４１も回転して、キャップ４０を燃料補給容器Ｃの口部Ｃ１から外すことができる。【００７８】
また、本実施形態にあっては、燃料補給容器Ｃの口部Ｃ１に直接キャップ４０を螺着させる態様に限らない。図７に示すように、燃料補給容器Ｃの口部Ｃ１を覆うようにホルダー３０から立ち上がる保護壁１３を設け、この保護壁１３に形成されたねじ山にキャップ４０を螺着するようにしてもよい。
特に、燃料補給容器Ｃを、可撓性を有する軟質材料により形成した場合には、キャップ４０のねじ締めに対する口部Ｃ１の強度の確保が困難となる。このため、このような態様は、燃料補給容器Ｃの口部Ｃ１が変形などしてキャップ４０のねじ締めに支障が生じたり、キャップ４０が脱落してしまったりするのを防止する上でも好ましい。【００７９】
さらに、このような保護壁１３を設けるにあたり、燃料補給容器Ｃの口部Ｃ１とカプラー１との接合部を保護壁１３で覆い隠すことによって、カプラー１の取り外しを困難とし、燃料補給容器Ｃの口部Ｃ１からカプラー１が不用意に取り外されてしまうのを防止することもできる。【００８０】
本実施形態において、ホルダー１０を構成する表面部材１１、裏面部材１２、レバー３０、キャップ４０は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ），ポリスチレン（ＰＳ），アクリロニトリル−スチレン樹脂（ＡＳ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ），ポリカーボネート（ＰＣ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリアセタール（ＰＯＭ），ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ），変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）などの合成樹脂材料を単独で、又は二種以上ブレンドして用い、あるいは、これらのものに必要に応じてガラス繊維や、タルクなどの充填材を配合した複合材料として用いて、射出成形などにより所定形状に成形することができるが、少なくともレバー３０を透明性の高い材料にて成形して、収容された燃料補給容器Ｃの状態、例えば、燃料補給容器Ｃ内に残存する燃料の量などを目視できるようにするのが好ましい。一般に、耐落下衝撃性などの高い材料には、透明性の高いものが少ないので、レバー３０を透明性の高い材料で形成するのは、ホルダー１０の耐落下衝撃性を確保しつつ、燃料補給容器Ｃ内の燃料の残量を目視できるようにする上で、特に好適である。【００８１】
［変形例］
以上、本発明に係る燃料補給容器用ホルダーの第一実施形態について説明したが、かかる実施形態はあっては、以下に説明するように、種々の変形実施が可能である。【００８２】
例えば、前述した実施形態では、縦方向に分割される表面部材１１と裏面部材１２とからなるホルダー１０に、燃料補給容器Ｃが収容されるようにしてあるが、ホルダー１０の構成はこれに限定されない。特に図示しないが、横方向に分割可能として燃料補給容器Ｃを収容するようにしたものであってもよい。【００８３】
また、前述した実施形態では、表面部材１１側に設けられた係合爪１１ａを、裏面部材１２側に設けられた係合孔１２ａに係合させることによって、一体化された表面部材１１と裏面部材１２との間に、燃料補給容器Ｃが収容されるようにしてあるが、燃料補給容器Ｃに、燃料としてメタノールなどが充填される場合には、安全性確保の観点からホルダー１０から燃料補給容器Ｃが容易に取り外せないようにすることが求められる。【００８４】
このためには、例えば、図１５に示すように、表面部材１１側に設けられた隣り合う係合爪１１ａの間に挿入される突片１２ｄを裏面部材１２側に設け、表面部材１１を変形させて係合爪１１ａと係合孔１２ａとの係合を解除しようとする力に抗して、表面部材１１と裏面部材１２とが容易に外れないようにすることができる。
ここで、図１５（ａ）は、ホルダー１０を、表面部材１１と裏面部材１２とに分割した状態を示しており、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）のＥ−Ｅ要部断面図、図１５（ｃ）は、図１５（ａ）のＦ−Ｆ要部断面図である。【００８５】
また、特に図示しないが、表面部材１１と裏面部材１２とのそれぞれに、係合爪１１ａと係合孔１２ａとを交互に配置して、これらを互いに係合させるようにしたり、表面部材１１と裏面部材１２とを接着、又は溶着により接合したりすることによっても、表面部材１１と裏面部材１２とが容易に外れないようにすることができる。【００８６】
［第二実施形態］
次に、本発明に係る燃料補給容器用ホルダーの第二実施形態について説明する。
ここで、図１６は、本実施形態における燃料補給容器用ホルダーの概略を示す説明図であり、図１７は、本実施形態におけるレバー３０の正面図である。また、図１６において、図１６（ａ）は、キャップ４０が螺着されたホルダー１０の正面図、図１６（ｂ）は、同側面図、図１６（ｃ）は、図１６（ａ）のＧ−Ｇ断面に相当するキャップ４０を外した状態（ただし、カプラーの図示を省略）の断面図である。これらの図に示す例において、前述した第一実施形態と共通する部位や、部材などは、同一の符号で示して、その詳細な説明を省略するものとし、以下では、第一実施形態と異なる点を中心に説明する。【００８７】
図１８は、本実施形態における燃料補給容器用ホルダーをなす表面部材１１の概略を示す説明図であり、図１８（ａ）は、表面部材１１の正面図、図１８（ｂ）は、同側面図、図１８（ｃ）は、同背面図であり、いずれの図も、レバー３０を取り付けた状態を示している。また、図１９は、本実施形態における燃料補給容器用ホルダーをなす裏面部材１２の概略を示す説明図であり、図１９（ａ）は、裏面部材１２の正面図、図１９（ｂ）は、同側面図、図１９（ｃ）は、同背面図である。
本実施形態においても、ホルダー１０は、縦方向に分割される表面部材１１と裏面部材１２とからなるようにすることができ、一体化された表面部材１１と裏面部材１２との間に、燃料補給容器Ｃを収容することができる。表面部材１１と裏面部材１２とは、前述したように、表面部材１１側に設けられた係合爪１１ａを、裏面部材１２側に設けられた係合孔１２ａに係合させることによって一体化するようにしてもよいが、裏面部材１２側には、表面部材１１側に設けられた係合爪１１ａに対応する係合溝を設けて、両者を一体化するようにしてもよい。【００８８】
図示する例において、レバー３０は、表面部材１１側に対してのみ取り付けられており、これに伴って、燃料補給容器Ｃの縦断面形状が、口部の中心軸に対して非対称となっている（図１６（ｃ）参照）。
また、レバー３０の上端側には、例えば、使用者が親指で操作することを想定した場合に、親指の腹がフィットするような凹形状とされた操作部３０ｂが設けられている。一方、表面部材１１には、レバー３０の操作部３０ｂの周りを囲むようにして、表面部材１１の表面からすり鉢状に陥没する窪み部１０ｃが形成されている。【００８９】
このようにすることで、操作部３０を押圧しやすくするとともに、操作部３０ｂを押す指のうち、操作部３０ｂからはみ出した部分が窪み部１０ｃに触れることにより、レバー３０が、それ以上押し下げられるのを妨げて、制限機構として機能するようにしてある。
なお、窪み部１０ｃよりも相対的に高くなっている周囲の部分が、前述した第一実施形態における隆起部に相当する。また、特に図示しないが、操作部３０ｂの周囲にフランジを設け、レバー３０を押し下げた際に窪み部１０ｃと干渉するようにして、これを制限機構とするようにしてもよい。【００９０】
さらに、図示する例では、レバー３０の作用部３０ａが、操作部３０ｂよりもレバー３０の回動軸寄り、すなわち、アーム３１に設けられた凸部３２寄りに、ストッパー３３の左右幅にわたって位置している。そして、この作用部３０ａが、燃料補給容器Ｃの中央付近を広い面積で押圧するようになっており、軽い操作力でレバー３０を押し下げることができるようになっている。【００９１】
以上のように、本実施形態では、前述した第一実施形態に比べて小型化を図る上で好適となるように、表面部材１１、裏面部材１２、レバー３０の形状を変更しているが、これら以外の構成は、前述した第一実施形態と大きく変わるところはないので、詳細な説明は省略する。【００９２】
また、本実施形態においても種々の変形実施が可能であり、例えば、図２０に示すように、表面部材１１には、レバー３０の操作部３０ｂのみが表面に露出するように開口部２０を形成し、レバー３０が表面に露出する部分を少なくすることによって、より誤操作し難い形態となるようにすることもできる。
なお、図２０は、図１６に対応させて第二実施形態の変形例を示す説明図であり、図２０（ａ）は、図１６（ａ）と同様の正面図、図２０（ｂ）は、同側面図、図２０（ｃ）は、図２０（ａ）のＨ−Ｈ断面に相当する断面図である。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上説明したように、本発明は、ダイレクトメタノール型燃料電池など、改質器を用いることなくアルコール類などの液体燃料を直接供給して電気化学反応を生じさせる方式の燃料電池において、燃料の残量が少なくなった本体側の燃料収容部内に、外部から燃料を注入、補給する燃料電池用燃料補給容器、燃料補給方法、及び燃料補給容器を収容するための燃料補給容器用ホルダーを提供する。
【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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【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年8月6日(2008.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１５】
前記燃料補給容器の口部を覆うように立ち上がらせた保護壁を設け、前記保護壁にキャップを螺着させるようにした請求項８〜１４のいずれか１項に記載の燃料補給容器用ホルダー。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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【国際調査報告】
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