(57)【要約】【課題】燃料電池の燃料を貯留し必要なときに当該燃料を排出でき、加えて燃料の貯留時における燃料の漏出を抑制できる安全かつ安価な燃料容器システムを提供する。【解決手段】燃料容器システムは、燃料室を規定し、押圧部１６６が燃料室方向に付勢されると燃料室に貯留された燃料を排出する燃料容器１０４と、押圧部１６６を燃料室方向に付勢する付勢部１６０及びストッパ受け１６２と燃料容器１０４との間で付勢部１６０からの付勢力の伝達及び遮断を切換える切換手段とを含む。切換手段は、燃料容器１０４と付勢部１６０とを支持する容器取付容器１００と、ストッパ受け１６２と押圧部１６６との間に挿入されたストッパ部材１０８とを含む。容器取付容器１００には、スライド孔１２０が形成されており、ストッパ部材１０８のピン部１７８がその横孔１４２内にあるときには付勢力が遮断され、縦孔１４４内にあるときには付勢力が伝達される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を貯留するための燃料室を規定し、所定部分が前記燃料室方向に付勢されると前記燃料室に貯留された液体燃料を排出する燃料容器と、
前記所定部分を前記燃料室方向に付勢するための付勢手段と前記燃料容器との間で前記付勢手段からの付勢力の伝達及び遮断を切換えるための切換手段とを含む、燃料容器システム。
【請求項２】
前記切換手段は、
前記燃料容器と前記付勢手段とを、前記燃料容器の前記所定部分と前記付勢手段の付勢方向とが互いに対向するように、かつ常には前記付勢手段の所定部位が前記燃料容器の前記所定部分に当接するように支持する容器取付部材と、
前記付勢手段の前記所定部位と前記燃料容器の前記所定部分との間に挿入され、前記所定部位を前記所定部分に当接しない位置まで移動させ、かつそこから移動しないよう前記所定部位の移動を規制することが可能なストッパ部材とを含み、
前記容器取付部材には、前記ストッパ部材が係合可能な係合部が形成されており、
前記ストッパ部材が前記係合部に係合しているときには前記所定部位の移動が規制されて前記付勢手段の付勢力が前記燃料容器から遮断され、前記ストッパ部材と前記係合部との係合が解除されたときには前記所定部位が移動して前記燃料容器の前記所定部分を付勢する、請求項１に記載の燃料容器システム。
【請求項３】
前記容器取付部材は、前記燃料容器の所定部分と前記付勢手段の前記所定部位とが互いに対向するように、かつ常には前記所定部位が前記燃料容器の前記所定部分に当接するように、前記燃料容器と前記付勢手段とを内部に配置して収容する容器取付容器を含み、
前記容器取付容器は、前記付勢手段の所定部位の移動方向に平行に形成された第１の開口と、前記第１の開口と連続するように、かつ前記所定部位の移動方向と交差する方向に形成された、前記係合部を構成する第２の開口とを有し、
前記ストッパ部材は、
前記所定部位と前記所定部分との間に挿入され、前記所定部位の移動方向に沿って前記容器取付容器内部を移動可能な形状を有する本体部分と、
前記本体部分の外周から突出して形成されたピン部とを含み、当該ピン部は、前記本体部分が前記所定部位と前記所定部分との間に挿入されたときに前記第１及び第２の開口を介して前記容器取付容器の外部に突出する長さを有しており、
前記ピン部が前記第２の開口内にある状態のときには、前記第２の開口により前記所定部位の移動方向への前記ストッパ部材の移動が制限され、前記ピン部が前記第１の開口内にある状態のときには、前記所定部位の移動方向への前記ストッパ部材の移動が許容される、請求項２に記載の燃料容器システム。
【請求項４】
さらに、前記ピン部が前記第２の開口を介して前記容器取付容器外に突出しているときに、当該突出しているピン部先端の前記第１の開口方向への移動を規制するように、前記容器取付容器に着脱自在に取付けられる移動規制板を含む、請求項３に記載の燃料容器システム。
【請求項５】
前記燃料容器は、
互いに液密に、前記燃料室を形成するように組合わされた第１及び第２の容器部材を含み、
前記第１の容器部材には、常には液密で、所定の操作を受けると前記燃料室と外部とを連通させるように構成された接続部が形成されており、
前記第２の容器部材は、
前記燃料室の内壁の一部を規定する表面と、裏面とを有し、かつ前記燃料室内を液密に摺動可能なピストンヘッドと、
前記ピストンヘッドの前記裏面に連結された一端と、他端とを有し、前記ピストンヘッドと一体的に移動するシャフト部とを含み、
当該シャフト部の前記他端が、前記燃料容器の前記所定部分を形成する、請求項３又は請求項４に記載の燃料容器システム。
【請求項６】
前記第１の開口の、前記第２の開口と連続する部分から前記燃料容器側の端部までの長さは、前記ピストンヘッドのストローク以上である、請求項５に記載の燃料容器システム。
【請求項７】
前記燃料容器の前記第１の容器部材は、前記第２の容器部材の前記ピストンヘッドの移動範囲にわたって、所定の透光性材料により形成された部分を有し、
前記容器取付部材は、前記燃料容器を前記容器取付部材に取付けたときに、前記透光性材料により形成された部分を外部から視認するための窓部を有する、請求項５又は請求項６に記載の燃料容器システム。
【請求項８】
前記容器取付部材はステンレス鋼からなる、請求項２〜請求項７のいずれかに記載の燃料容器システム。
【請求項９】
前記容器取付部材は、透光性のフッ素樹脂からなる、請求項２〜請求項６のいずれかに記載の燃料容器システム。
【請求項１０】
前記切換手段は、
前記付勢手段と、
前記燃料容器と前記付勢手段とを、前記燃料容器の前記所定部分と前記付勢手段の所定部位とが互いに対向するように、かつ常には前記付勢手段の前記所定部位が前記燃料容器の前記所定部分に当接するように支持する容器取付部材とを含み、
前記燃料容器は、前記容器取付部材に対し着脱自在となっていることを特徴とする、請求項１に記載の燃料容器システム。
【請求項１１】
前記燃料容器は、
互いに液密に、かつ前記燃料室を形成するように組合わされた第１及び第２の容器部材を含み、
前記第１の容器部材には、常には液密で、所定の操作を受けると前記燃料室と外部とを連通させるように構成された接続部が形成されており、
前記第２の容器部材は、
前記燃料室の内壁の一部を規定する表面と、裏面とを有し、かつ前記燃料室内を液密に摺動可能なピストンヘッドと、
前記ピストンヘッドの前記裏面に連結された一端と、他端とを有し、前記ピストンヘッドと一体的に移動するシャフト部とを含み、
前記容器取付部材は、前記燃料容器が装着される際には、前記シャフト部の前記他端が前記付勢手段の前記所定部位に対向するように、前記第１の容器部材を保持することを特徴とする、請求項１０に記載の燃料容器システム。
【請求項１２】
前記第１の容器部材と前記第２の容器部材とは、前記第２の容器部材が前記第１の容器部材から脱落しないように互いに組合わされており、
前記燃料容器システムはさらに、前記シャフト部が所定の位置から前記第１の容器部材側に向けて移動するのを規制するように、前記第１の容器部材と前記シャフト部材との間に着脱可能に装着されるシャフト移動規制手段を含む、請求項１１に記載の燃料容器システム。
【請求項１３】
前記容器取付容器は、燃料電池システムの前記液体燃料の注入口と一体化される、請求項１０に記載の燃料容器システム。
【請求項１４】
前記燃料容器は、透光性のフッ素樹脂からなる、請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の燃料容器システム。
【請求項１５】
前記付勢手段は、前記切換手段に一端が連結され、他端が前記燃料容器側に配置され、圧縮されると伸長方向への付勢力を生じる弾性部材を含む、請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の燃料容器システム。
【請求項１６】
前記弾性部材は、前記切換手段に一端が固定された圧縮バネを含む、請求項１５に記載の燃料容器システム。
【請求項１７】
請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の燃料容器システムを用いた燃料供給部と、
前記燃料供給部より排出される液体燃料を用いる発電部とを含む、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、液体燃料を貯留する燃料容器システムに関し、特に直接メタノール型燃料電池（Direct  Methanol  Fuel  Cell：ＤＭＦＣ）に供給すべき液体メタノール燃料を安全に貯留し、必要に応じて燃料電池に供給する燃料容器システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、高効率で発電できる。そのため、携帯電話など携帯型の電子機器をはじめ様々な電気製品の電源として、燃料電池の使用が検討されている。その中には、燃料となるメタノールを水素ガスに改質せずに使用して発電を行なう方式のものがある。この方式の燃料電池はＤＭＦＣと呼ばれている。ＤＭＦＣの燃料として検討されているものは、例えば液体メタノールと純水との混合液（以下、「メタノール水溶液」と呼ぶ。）である。
【０００３】
燃料電池を継続的に作動させるためには、燃料電池に絶えず燃料を供給する必要がある。ＤＭＦＣにおいては、少なくとも液体メタノールを供給する必要がある。そのため、燃料を貯留したまま運搬可能で、かつ必要に応じて燃料電池に取付けて燃料を排出することができる燃料容器を用意し、容器から燃料電池に燃料を供給することが必要となる。
【０００４】
貯留された液体を排出する機構を備える容器は種々の用途で使用されており、ＤＭＦＣの燃料となる液体メタノールの容器として、それらの容器を使用することが想定される。
【０００５】
例えば、開閉自在な液体の排出部を有し、液体を圧縮ガスとともに封入して排出部を閉じることにより、液体を貯留するようにした容器がある。このような容器は、排出部を開いたときに容器外から当該排出部を介して液体にかかる圧力（以下、この圧力を外圧と呼ぶ。）と、圧縮ガスのために高くなっている容器の内圧との圧力差を利用して、液体を排出する。
【０００６】
特許文献１及び特許文献２には、ピストンにより区切られた２室を有する２重構造の容器が開示されている。これらの容器は、開閉自在な液体の排出部、第１の隔壁、第１の隔壁を内包する第２の隔壁、及び第１の隔壁内を摺動するピストンを有する。排出部、第１の隔壁、及びピストンにより囲まれた空間（以下、「第１室」と呼ぶ。）には、貯留され排出されるべき液体が貯留される。第１室は、排出部を閉じると密閉状態になる。これに対し、第１の隔壁、第２の隔壁、及びピストンにより囲まれた空間（以下、「第２室」と呼ぶ。）は、密閉状態にあり、中には液体の噴射用の圧縮ガス、又は圧縮ガスを発生する噴射剤が封入される。排出部を開くと、ピストンを介して第２室内の圧縮ガスから受ける圧力と、外圧との差により第１室内の液体が排出部から第１室外へ排出される。第１室と第２室とがピストンにより区切られているため、このような容器には、液体と圧縮ガスとが混ざらないという利点がある。
【０００７】
特許文献３には、バネの付勢力を利用して液体燃料を排出する容器が開示されている。この容器は、特許文献１及び２に記載の容器と同様にピストンで区切られた２室からなる２重構造を有する。ただし、第２室には、圧縮ガスの代わりにバネが設けられる。バネは、ピストンの第２室側の面に当接し、その付勢力によってピストンを第１室側へ付勢する。また、特許文献４には、特許文献３と同様にバネの付勢力を利用した燃料電池用の燃料容器と燃料電池とを一体化したものが開示されている。
【特許文献１】特公平５−２０１４８号公報
【特許文献２】特開平１１−１７９２５０号公報
【特許文献３】特開２００５−２２８６６３号公報
【特許文献４】特開２００４−８７２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
燃料容器に燃料を貯留した状態において、燃料電池に燃料を供給するまでの保管中、燃料容器の輸送中、燃料電池に容器を接続する際、又は燃料供給途中で燃料容器を取外す際に、容器の排出部が必ずしも確実に閉鎖されるとは限らない。特許文献１又は特許文献２に開示された容器を燃料容器に使用した場合、燃料室内は圧縮ガスにより絶えず高圧になる。そのため、排出部の閉鎖が不十分であれば、燃料が容器から漏れて噴出する。特許文献３又は特許文献４に開示された容器もまた、バネの付勢力により絶えずピストンが付勢された状態になるため、燃料室内は絶えず高圧になる。そのためこれらの容器によっても、上記した燃料漏れの問題は解決されない。したがって、これら従来の容器に燃料を貯留して安全に取扱うためには、燃料室の内外に絶えず圧力差が存在する条件下においても高度に閉鎖状態を確保できる高性能の接続部が必要となり、その分容器は高価なものとなる。
【０００９】
特許文献１〜特許文献４に開示された容器においてはさらに、燃料室の内外に絶えず圧力差が存在する条件下で、ピストンと第１の隔壁とが接触する部分の気密性及び液密性が保持されなければならない。そのためピストンのシール部に要求される性能は高くなり、容器はさらに高価なものとなる。
【００１０】
加えて特許文献１又は特許文献２に開示された容器は、液体燃料の貯留される第１室だけでなく圧縮ガスの封入される第２室もまた、高い気密性を保持しなければならない。すなわち、特許文献１又は特許文献２に開示された容器は、高度に密閉された２重の容器が必要となり、容器の構造が複雑になるため、容器はさらに高価なものとなる。
【００１１】
それゆえに本発明の目的は、容器内に液体燃料を貯留し必要なときに当該燃料を排出でき、加えて燃料の貯留時における燃料の漏出を抑制できる、安全かつ安価な燃料容器システム及び燃料電池システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の局面に係る燃料容器システムは、液体燃料を貯留するための燃料室を規定し、所定部分が燃料室方向に付勢されると燃料室に貯留された液体燃料を排出する燃料容器と、所定部分を燃料室方向に付勢するための付勢手段と燃料容器との間で付勢手段からの付勢力の伝達及び遮断を切換えるための切換手段とを含む。
【００１３】
切換手段が付勢手段と燃料容器との間で付勢力を伝達するよう切換えると、付勢手段が燃料容器の所定部分を付勢するため、液体燃料は燃料室から排出される。切換手段が付勢力を遮断するよう切換えると、付勢手段が燃料容器の所定部分を付勢しなくなる。燃料室内の液体燃料に付勢力が作用することはないため、燃料室内が高圧になることはない。そのため燃料の貯留時における燃料の漏出を抑制でき、燃料を安全に貯留できる。また、燃料室内が絶えず高圧になるようなことがなく、その分燃料室の内外の閉鎖状態を確保するのが容易になる。したがって燃料容器に要求される性能の基準を緩和でき、燃料容器システムの低コスト化が可能になる。
【００１４】
好ましくは、切換手段は、燃料容器と付勢手段とを、燃料容器の所定部分と付勢手段の付勢方向とが互いに対向するように、かつ常には付勢手段の所定部位が燃料容器の所定部分に当接するように支持する容器取付部材と、付勢手段の所定部位と燃料容器の所定部分との間に挿入され、所定部位を所定部分に当接しない位置まで移動させ、かつそこから移動しないよう所定部位の移動を規制することが可能なストッパ部材とを含む。容器取付部材には、ストッパ部材が係合可能な係合部が形成されており、ストッパ部材が係合部に係合しているときには所定部位の移動が規制されて付勢手段の付勢力が燃料容器から遮断され、ストッパ部材と係合部との係合が解除されたときには所定部位が移動して燃料容器の所定部分を付勢する。
【００１５】
ストッパ部材と容器取付容器の係合部とを係合すると、ストッパ部材は付勢力の作用方向には移動しなくなる。付勢手段の所定部位の移動は規制され、付勢手段の付勢力が燃料容器から遮断される。よって、液体燃料の貯留時において、燃料の漏出を抑制できる。ストッパ部材と係合部とを係合を解除すると、ストッパ部材及び付勢手段の所定部位は移動可能になる。燃料容器は容器取付手段により支持されているため、付勢力がストッパ部材を介して燃料容器の所定部分に伝達されるようになる。よって、ストッパ部材と係合部とを係合を解除するだけで必要なときに液体燃料を排出できる。
【００１６】
より好ましくは、容器取付部材は、燃料容器の所定部分と付勢手段の所定部位とが互いに対向するように、かつ常には所定部位が燃料容器の所定部分に当接するように、燃料容器と付勢手段とを内部に配置して収容する容器取付容器を含む。容器取付容器は、付勢手段の所定部位の移動方向に平行に形成された第１の開口と、第１の開口と連続するように、かつ所定部位の移動方向と交差する方向に形成された、係合部を構成する第２の開口とを有する。ストッパ部材は、所定部位と所定部分との間に挿入され、所定部位の移動方向に沿って容器取付容器内部を移動可能な形状を有する本体部分と、本体部分の外周から突出して形成されたピン部とを含み、当該ピン部は、本体部分が所定部位と所定部分との間に挿入されたときに第１及び第２の開口を介して容器取付容器の外部に突出する長さを有している。ピン部が第２の開口内にある状態のときには、第２の開口により所定部位の移動方向へのストッパ部材の移動が制限され、ピン部が第１の開口内にある状態のときには、所定部位の移動方向へのストッパ部材の移動が許容される。
【００１７】
第１の開口と第２の開口とは連続しており、ピン部は容器取付容器の外側に突出しているため、容器取付容器の外部からピン部に力を加えることによって、ピン部が第１の開口を介して突出する状態と第２の開口を介して突出する状態とを選択できる。ピン部が第１の開口を介して容器取付容器の外部に突出しているとき、ストッパ部材の本体部分及び付勢手段の所定部位は、第１の開口に沿って燃料容器の所定部分に向けて移動可能になり、燃料容器の所定部分を付勢する。ピン部が第２の開口を介して容器取付容器の外部に突出しているとき、ストッパ部材の本体部分及び付勢手段の所定部位の移動が第２の開口により制限され、付勢力が燃料容器から遮断される。よって、容器取付容器の外部からピン部を操作することによって、液体燃料の排出と漏出の抑制とを容易に選択できる。
【００１８】
燃料容器システムはさらに、ピン部が第２の開口内を介して容器取付容器外に突出しているときに、当該突出しているピン部先端の第１の開口方向への移動を規制するように、容器取付容器に着脱自在に取付けられる移動規制板を含んでもよい。
【００１９】
第２の開口内においてピン部が容器取付容器外に突出しているときに、移動規制板を燃料容器に取付けることにより、ピン部先端の第１の開口方向への移動が規制される。すなわちストッパ部材の本体部分及び付勢手段の所定部位は燃料容器の所定部分に向けて移動することも規制される。付勢手段の付勢力が燃料容器から遮断された状態を維持でき、燃料の漏出の抑制した状態を維持できる。したがって液体燃料を貯留した状態での燃料容器の運搬及び保管時における安全性が向上する。
【００２０】
燃料容器は、互いに液密に、燃料室を形成するように組合わされた第１及び第２の容器部材を含み、第１の容器部材には、常には液密で、所定の操作を受けると燃料室と外部とを連通させるように構成された接続部が形成されてもよい。第２の容器部材は、燃料室の内壁の一部を規定する表面と、裏面とを有し、かつ燃料室内を液密に摺動可能なピストンヘッドと、ピストンヘッドの裏面に連結された一端と、他端とを有し、ピストンヘッドと一体的に移動するシャフト部とを含む。当該シャフト部の他端が、燃料容器の所定部分を形成する。
【００２１】
接続部により、燃料室と外部とは常には液密となる。さらに、ピン部が容器取付容器の第２の開口を介して突出するようにしておけば、付勢手段の付勢力は第２の容器部材から遮断される。ピストンヘッドが液体燃料を押圧することはないため、燃料室の内外の圧力差は緩和される。その分接続部が液密を保つことは容易になる。接続部が所定の操作を受けると燃料室と外部とが連通する。この状態においても、ストッパ部材のピン部が第２の開口を介して突出していれば、燃料室の内外の圧力差は緩和されたままであるため、燃料の漏出は抑制される。燃料室の内外が連通した状態で、かつピン部が第１の開口を介して突出するようになると、ピストンヘッドが燃料室内の液体燃料を押圧するようになり、液体燃料が接続部を介して排出される。接続部から液体燃料が排出される状態を二つの操作で抑制できるため、燃料容器システムを使用する際の安全性が向上する。
【００２２】
第１の開口の、第２の開口と連続する部分から燃料容器側の端部までの長さは、ピストンヘッドのストローク以上であってもよい。
【００２３】
ピン部が第１の開口部を介して突出しているときに、付勢手段がピストンヘッドの全ストロークにわたって第２の容器部材を付勢することが可能になる。また、ピン部が第２の開口部を介して突出するようにしておけば、ピストンヘッドがどの位置にあっても、付勢力を第２の容器部材から遮断できる。よって、貯留されている液体燃料の量に関係なく、液体燃料の排出と、漏出及び排出の抑制とを選択できる。
【００２４】
燃料容器の第１の容器部材は、第２の容器部材のピストンヘッドの移動範囲にわたって、所定の透光性材料により形成された部分を有し、容器取付部材は、燃料容器を容器取付部材に取付けたときに、透光性材料により形成された部分を外部から視認するための窓部を有する。
【００２５】
窓部及び燃料容器の透光性材料により形成された部分を介して、ピストンヘッドの位置を視認でき、燃料容器内の液体燃料の残量が確認しやすくなる。
【００２６】
容器取付部材はステンレス鋼からなるものであってもよい。
【００２７】
ステンレス鋼は、耐腐食性に優れているため、耐久性の高い燃料容器システムを提供できる。また、付勢手段の付勢力をストッパ部が受けた状態で、係合部がストッパ部の移動を制限するのに十分な剛性を有するよう燃料容器取付部材を構成することが容易になる。
【００２８】
容器取付部材は、透光性のフッ素樹脂からなる。
【００２９】
フッ素樹脂は耐腐食性に優れているため、耐久性の高い燃料容器システムを提供できる。また、燃料容器を視認でき、燃料容器の様子が確認しやすくなる。
【００３０】
好ましくは、切換手段は、付勢手段と、燃料容器と付勢手段とを、燃料容器の所定部分と付勢手段の所定部位とが互いに対向するように、かつ常には付勢手段の所定部位が燃料容器の所定部分に当接するように支持する容器取付部材とを含み、燃料容器は、容器取付部材に対し着脱自在となっていることを特徴とする。
【００３１】
容器取付部材に燃料容器を取付けると、付勢手段の所定部位が燃料容器の所定部分に当接し、付勢手段の所定部位が燃料容器の所定部分を付勢する。これにより燃料室内の液体燃料が排出される。容器取付部材から燃料容器を取外すと、付勢手段の所定部位が燃料容器の所定部分に当接しなくなり、付勢力が燃料容器の所定部分から遮断される。燃料の貯留時における燃料の漏出を抑制でき、燃料を安全に貯留できる。
【００３２】
より好ましくは、燃料容器は、互いに液密に、かつ燃料室を形成するように組合わされた第１及び第２の容器部材を含む。第１の容器部材には、常には液密で、所定の操作を受けると燃料室と外部とを連通させるように構成された接続部が形成されており、第２の容器部材は、燃料室の内壁の一部を規定する表面と、裏面とを有し、かつ燃料室内を液密に摺動可能なピストンヘッドと、ピストンヘッドの裏面に連結された一端と、他端とを有し、ピストンヘッドと一体的に移動するシャフト部とを含む。容器取付部材は、燃料容器が装着される際には、シャフト部の他端が付勢手段の所定部位に対向するように、第１の容器部材を保持することを特徴とする。
【００３３】
接続部により、燃料室と外部とは常には液密となる。さらに、燃料容器を容器取付部材から取外しておけば、付勢手段の付勢力は第２の容器部材から遮断される。ピストンヘッドが液体燃料を押圧することはないため、燃料室の内外の圧力差は緩和される。その分接続部が液密を保つことは容易になる。燃料容器を容器取付部材に取付けた状態になり、さらに接続部が所定の操作を受けると、燃料室と外部とが連通し、ピストンヘッドが燃料室内の液体燃料を押圧するようになり、液体燃料が接続部を介して排出される。接続部から液体燃料が排出される状態を二つの操作で抑制できるため、燃料容器システムを使用する際の安全性が向上する。
【００３４】
第１の容器部材と第２の容器部材とは、第２の容器部材が第１の容器部材から脱落しないように互いに組合わされており、燃料容器システムはさらに、シャフト部が所定の位置から第１の容器部材側に向けて移動するのを規制するように、第１の容器部材とシャフト部材との間に着脱可能に装着されるシャフト移動規制手段を含んでもよい。
【００３５】
燃料容器が容器取付容器から取外された状態においても、シャフト移動規制手段により第２の容器部材の第１の容器部材に対する移動を規制でき、燃料の漏出を抑制できる。したがって、燃料容器単体を、燃料を貯留した状態で運搬又は保管する際の安全性が向上する。
【００３６】
容器取付容器は、燃料電池システムの液体燃料の注入口と一体化されてもよい。
【００３７】
燃料容器に燃料電池システムの液体燃料を貯留し、容器取付容器に取付けることにより、燃料電池システムの注入口を介して当該液体燃料を燃料電池システムに供給することができる。また、燃料容器を容器取付容器から取外せば、燃料容器からの液体燃料の漏出が抑制される。よって、燃料電池システムの液体燃料の保管、輸送、供給、及び供給の中断を安全に行なうことができる。
【００３８】
好ましくは、燃料容器は、透光性のフッ素樹脂からなる。
【００３９】
フッ素樹脂は耐腐食性に優れているため、耐久性の高い燃料容器システムを提供できる。また、燃料容器内部を視認でき、燃料室内の様子が確認しやすくなる。
【００４０】
付勢手段は、切換手段に一端が連結され、他端が燃料容器側に配置され、圧縮されると伸長方向への付勢力を生じる弾性部材を含んでもよい。
【００４１】
燃料を排出するのに必要な付勢力を得るのに、噴射剤も高圧ガスを封入するための高価な耐圧容器も必要ない。したがって、燃料容器システムの製造コストを低く抑えることが容易になる。
【００４２】
弾性部材は、切換手段に一端が固定された圧縮バネを含んでもよい。
【００４３】
本発明の第２の局面に係る燃料電池システムは、第１の局面に係るいずれかの燃料容器システムを用いた燃料供給部と、燃料供給部より排出される液体燃料を用いる発電部とを含む。発電部が発電に使用する液体燃料を必要なときに排出でき、加えて当該液体燃料の貯留時における燃料の漏出を抑制できる。よって、燃料電池用の液体燃料を安全に扱うことができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の第１の局面によれば、液体燃料を貯留し必要なときに当該液体燃料を排出でき、加えて液体燃料の貯留時における燃料の漏出を抑制できる、安全性の高い燃料容器システムを、低コストで提供することができる。
【００４５】
本発明の第２の局面によれば、発電に必要な液体燃料を安全に扱うことができる燃料電池システムを、低コストで提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１の実施の形態について説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００４７】
〈概要〉
以下に示す本実施の形態に係る燃料容器システムは、ピストンを有する燃料の押圧部が燃料室の内壁の一部を規定する燃料容器と、燃料容器を収容する容器取付容器とを含むシステムである。この燃料容器システムは、容器取付容器に燃料容器とともに収容される弾性体の付勢部がピストンを付勢する。押圧部はこの付勢力を受けて、燃料室内に貯留された燃料を押圧し燃料室外へ排出する。この燃料容器システムはさらに、押圧部への付勢力の伝達と遮断とを切換えることにより、燃料の貯留と排出とを選択可能にする機構を有する。本実施の形態においては、当該機構として、押圧部と付勢部との間にストッパ部材を設け、さらに容器取付容器にストッパ部材の移動方向を制限するスライド孔を設ける。
【００４８】
〈構成〉
（燃料電池システム４０）
図１に、本実施の形態に係る燃料容器システム５０を含む燃料電池システム４０の正面図を示す。図１を参照して、この燃料電池システム４０は、液体メタノールの貯留及び排出を選択的に行なう燃料容器システム５０と、燃料容器システム５０から液体メタノールの供給を受けて内部で所定濃度のメタノール水溶液を調製し、当該メタノール水溶液を用いて発電を行なうＤＭＦＣ６０と、燃料容器システム５０及びＤＭＦＣ６０を格納する筐体８０とを含む。なお以下の説明では、液体メタノールを単に燃料と呼ぶことがある。
【００４９】
（ＤＭＦＣ６０）
ＤＭＦＣ６０は、燃料容器システム５０に接続される燃料の注入口６２及び第１圧力調整弁６６を有し、注入口６２より供給される燃料を一時的に貯留し第１圧力調整弁６６を介してこれを排出する燃料タンク６４と、水供給管７０及び第２圧力調整弁７４を有し、第１圧力調整弁６６を介して燃料タンク６４に接続され、水供給管７０より供給される水及び燃料タンク６４より供給される燃料を混合することによりメタノール水溶液を調製し、第２圧力調整弁７４を介して当該メタノール水溶液を排出する燃料混合タンク７２と、第２圧力調整弁７４から排出されるメタノール水溶液を用いて発電を行なう発電部７６と、発電部７６による発電の副産物として生成される水を回収して貯留し、水供給管７０を介してその水を燃料混合タンク７２に供給する水回収タンク６８と、第１圧力調整弁６６及び第２圧力調整弁７４をはじめ、ＤＭＦＣ６０の各部の動作を制御する制御部７８とを含む。
【００５０】
図２に注入口６２の断面を示す。図２を参照して、注入口６２は、燃料タンク６４の隔壁を貫通する供給管９０と、燃料容器システム５０を接続した際に燃料容器システム５０を支持するように、供給管９０の周囲を囲むように、燃料タンク６４の隔壁より燃料タンクの外側へ向けて突出するよう設けられた注入口リング９２とを含む。
【００５１】
（燃料容器システム５０）
図３に、燃料を満載した状態の燃料容器システム５０の外観を斜視図にて示す。図４に、燃料容器システム５０の内部構造を示す。図４右側は、後述の容器取付容器１００の上端面と側面の一部とを切除した状態の燃料容器システム５０を示す。図４中央は、容器取付容器１００の図４右側において切除された部分を示す。図４左側は、後述の移動規制板１０６を示す。図５（Ａ）は、図３に示す燃料容器システム５０の平面図であり、図５（Ｂ）は正面図である。
【００５２】
図３〜図５を参照して、燃料容器システム５０は、おおむね円筒の両端を塞いだ形状の壁面を有する容器取付容器１００を含む。以下、容器取付容器１００の壁のうち円筒の上端を塞ぐ壁を上端面壁と呼び、下端を塞ぐ壁を下端面壁と呼ぶ。図４中央及び図５（Ａ）に示すように、容器取付容器１００の上端面壁の中央には円形の開口部１４０が形成されている。容器取付容器１００の側壁の下部には、側壁の所定部分を逆Ｌ字型に切除して形成されたスライド孔１２０が設けられる。容器取付容器１００の側壁上部には、縦長の残量確認窓１２２が形成されている。
【００５３】
燃料容器システム５０はさらに、注入口６２（図２参照）への接続部１０２を有し、接続部１０２が容器取付容器１００の開口部１４０から突出した状態で容器取付容器１００に収容される透明な燃料容器１０４と、一部が容器取付容器１００のスライド孔１２０から突出した状態で容器取付容器１００の内部に収容されるストッパ部材１０８とを含む。
【００５４】
容器取付容器１００の側壁の外面には、ストッパ部材１０８の移動を規制することにより燃料容器１０４からの燃料漏れを防止するための、湾曲した板状の移動規制板１０６が、容器取付容器１００を挟むように着脱自在に取付けられる。移動規制板１０６には孔１２４が設けられている。移動規制板１０６は容器取付容器１００に対し、ストッパ部材１０８の突出部分が移動規制板１０６の孔１２４を貫通するように取付けられる。
【００５５】
図４右側を参照して、燃料容器システム５０はさらに、一端が容器取付容器１００の下端面壁の内側面に接続された圧縮バネからなり、他端側に接続された部品を容器取付容器１００の上端面壁側に付勢するための付勢部１６０と、付勢部１６０の他端に接続されたストッパ受け１６２とを含む。ストッパ受け１６２の上面中央部には、突部が形成されている。
【００５６】
容器取付容器１００内に収容される燃料容器１０４は、容器取付容器１００内部に装着される透明な円筒形の容器本体１６４を含む。容器本体１６４の上端面には接続部１０２が形成されており、容器本体１６４の内部の中空部分は、接続部１０２を介して外部と連通可能となっている。燃料容器１０４はさらに、容器本体１６４の内部を液密に摺動可能な部分を有し、かつ付勢部１６０からの付勢力を受けて、容器本体１６４内部の燃料を押圧するための押圧部１６６を含む。燃料容器１０４の詳細については後述する。
【００５７】
ストッパ部材１０８は、ストッパ受け１６２の上面に載置されたディスク部分１７７と、ディスク部分１７７の外周部より外側に突出して設けられたピン部１７８とを含む。ディスク部分１７７の上面には、押圧部１６６の下端が載置される。ピン部１７８は、燃料容器１０４が容器取付容器１００の内部に収容された際に、スライド孔１２０から容器取付容器１００の側壁の外側に突出することができる程度の長さを有する。
【００５８】
図４中央を参照して、容器取付容器１００の側壁下部に形成されるスライド孔１２０は、容器取付容器１００の外壁の周方向に伸びる横孔１４２と、横孔１４２の一端と連続して形成され、容器取付容器１００の軸方向に伸びる縦孔１４４とからなる。スライド孔１２０は、ピン部１７８がその内部を摺動可能な大きさの幅を持つように形成されている。残量確認窓１２２は、容器取付容器１００の側壁の、容器本体１６４の側壁に対向する部分に形成される。
【００５９】
容器取付容器１００は、付勢部１６０の付勢力と同程度の力に対し剛体であるとみなすことができる程度の剛性を有する。加えて容器取付容器１００は、液体メタノールに対し十分な耐腐食性を有することが望ましい。容器取付容器１００の構造材料には、例えばステンレス鋼が使用される。燃料容器１０４の各部には、液体メタノールに対し耐腐食性を有するシリコーン樹脂又はフッ素樹脂が使用される。特に容器本体１６４は、透光性のシリコーン樹脂又はフッ素樹脂が使用される。そのため容器本体１６４の内部を、残量確認窓１２２越しに視認することが可能である。
【００６０】
図４左側に示す移動規制板１０６は、おおよそ半円形の弧をなす断面形状を持つ板状の弾性体である。移動規制板１０６は、その弧の曲率が容器取付容器１００の側面の曲率とほぼ一致するように形成される。この移動規制板１０６の取付位置は、スライド孔１２０の容器取付容器１００の横孔１４２を覆う位置である。移動規制板１０６及び容器取付容器１００の側壁にはそれぞれ、この取付位置に移動規制板１０６を取付けるための滑り止め１２６及び１２８が形成される。移動規制板１０６の孔１２４は、ピン部１７８を横孔１４２の最も奥まで押込んだ状態で移動規制板１０６を取付けた際に、その孔をピン部１７８の先端が通るような位置に設けられる。
【００６１】
（燃料容器１０４）
燃料容器１０４は、接続部１０２、容器本体１６４の上面壁及び側壁、並びに押圧部１６６により囲まれた空間に燃料を貯留する。以下、この空間を燃料室と呼ぶ。図６に、燃料容器システム５０の図５（Ａ）に示す６−６面での断面図を示す。図６を参照して、容器本体１６４は、上面壁及び側壁に加えて、側壁の下端面側に接合された下面壁を有する。
【００６２】
図７は、図５（Ｂ）の７−７面での断面を示す。図７を参照して、容器本体１６４の下面壁は、中央部に形成された方形の開口１８０を有する円盤状である。
【００６３】
図８に、接続部１０２の、図５（Ａ）の６−６断面における拡大図を示す。図８（Ａ）は接続部１０２が注入口６２に接続される前（又は引抜かれた後）に気密・液密の燃料室が形成された状態での断面図であり、図８（Ｂ）は接続部１０２が注入口６２に接続された状態での断面図である。
【００６４】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）、及び図８を参照して、容器本体１６４の上面壁のほぼ中央には開口１９６が形成され、接続部１０２は、この開口１９６の周囲を覆うように、容器本体１６４の上部に突出するように形成された円筒形の形状を有する接続部外壁１９０と、接続部外壁１９０により囲まれた空間内に充填された弾力性のある充填樹脂１９２とを含む。特に図５（Ａ）に示されるように、接続部外壁１９０により囲まれた空間に充填された充填樹脂１９２の中央部には、予め十字の切込１９４が施されている。図８（Ａ）ではこの切込１９４についてはハッチングを施していないが、後述するように通常はこの切込１９４の両側は密着している。
【００６５】
図８（Ａ）を参照して、充填樹脂１９２の切込１９４は、燃料室の内側に達している。ただし、充填樹脂１９２自体の弾力性により、この切込１９４が塞がれた状態となり、燃料室の気密・液密が保たれる。さらに、後述するように、本実施の形態では、ストッパ部材１０８により付勢部１６０の付勢力を遮断することが可能であり、付勢力が遮断されている状態では、燃料容器１０４内部が特に高圧になることはない。したがって付勢力が遮断されかつ充填樹脂１９２により切込１９４が塞がれた状態では、切込１９４から燃料が流出することはない。
【００６６】
図８（Ｂ）を参照して、接続部１０２が注入口６２に接続された状態において、充填樹脂１９２の切込１９４は供給管９０により押し広げられる。充填樹脂１９２は、自体の弾力性により図８（Ａ）に示す状態に戻ろうとする。そのため、押し広げられた部分が塞がり、供給管９０と密着する。供給管９０を充填樹脂１９２から引抜くと、充填樹脂１９２は、図８（Ａ）に示す状態に戻り、再び燃料室は密閉される。なお、燃料容器１０４への燃料の充填も、供給管９０と同様の管で充填樹脂１９２を貫通させた状態で、その管から燃料を燃料室内に注入することによって行なわれる。
【００６７】
再び図６を参照して、押圧部１６６は、容器本体１６４内に設けられ、容器本体１６４の内部を気密・液密に保ちながら摺動可能なピストンヘッド１７２と、ピストンヘッド１７２の下面に連結された連結シャフト１７４とを含む。
【００６８】
ピストンヘッド１７２は、表面（上面）及び裏面（下面）を有する円盤状のシール部材１６８と、シール部材１６８の外周に取付けられた環状のシール材１７０とを含む。シール材１７０は、容器本体１６４の側壁の内側に摺動可能に当接し、シール部材１６８と容器本体１６４の側壁との間を気密・液密の状態に保つ。
【００６９】
連結シャフト１７４は、一端及び他端を有する、断面が方形の角柱状部材からなり、容器本体１６４の下面壁の方形の開口１８０（図７参照）を貫通して一端がシール部材１６８の下面に取付けられたシャフト部１７５と、シャフト部の他端に設けられ、ストッパ部材１０８のディスク部分１７７の上面上に載置される円盤状の基部１７６とを含む。
【００７０】
付勢部１６０の伸縮により、付勢部１６０が連結シャフト１７４をピストンの円周方向に回転させようとする力を発生しうる。連結シャフト１７４の断面の形状を開口１８０の形状に合わせて方形にしておけば、この力に抵抗し、連結シャフト１７４がピストンの円周方向に回転することを防止できる。
【００７１】
図６に示すように燃料室に燃料が貯留されている状態では、ピストンヘッド１７２は容器本体１６４の下端付近に位置することになる。このときシャフト部１７５の大部分は容器本体１６４外に突出した状態である。押圧部１６６の各部は、付勢部１６０による付勢力により、燃料室に貯留される燃料の量に応じて一体となって燃料容器１０４内部を上方に移動する。燃料室が空の状態では、ピストンヘッド１７２は容器本体１６４の上端付近に位置する。このときシャフト部１７５の大部分が容器本体１６４内に挿入された状態となる。
【００７２】
（スライド孔１２０）
付勢部１６０は、ピストンヘッド１７２のストローク以上の圧縮ストロークを有するものが選ばれる。スライド孔１２０の縦孔１４４の、横孔１４２と連続する部分から燃料容器側の端部までの長さは、ピストンヘッド１７２のストローク以上である。そのため、ストッパ部材１０８は、連結シャフト１７４の基部１７６とストッパ受け１６２とに挟まれたまま、押圧部１６６と一体となって移動することができる。なお、縦孔１４４は、ストッパ部材１０８が押圧部１６６と一体となって上下方向に移動する際のピン部１７８の、容器取付容器１００外周の円周方向への移動を制限する。
【００７３】
スライド孔１２０（図４中央参照）の横孔１４２が形成された位置は、燃料容器１０４に燃料が充満している状態で燃料容器１０４が容器取付容器１００内部に挿入された際の押圧部１６６の位置に対応する。ピン部１７８が横孔１４２より突出しているため、この位置ではピン部１７８は横孔１４２に沿って移動可能である。ピン部１７８が横孔１４２内に存在している場合、ピン部１７８の上方への移動は横孔１４２の上側壁により規制される。付勢部１６０の付勢力によりストッパ部材１０８が上方に移動しようとすると、ピン部１７８が横孔１４２の上側壁に当接し、さらに上方への移動が規制される。ピン部１７８が縦孔１４４の位置まで移動すると上方への移動が規制されなくなり、ピン部１７８は縦孔１４４の上側壁付近まで移動できる。
【００７４】
<動作>
本実施の形態に係る燃料容器システム５０は以下のように動作する。燃料容器１０４の燃料室には、燃料が一杯に貯留されているものとする。この状態では、図６に示すように、ピストンヘッド１７２は、容器本体１６４の下面壁側に接する位置となる。連結シャフト１７４の大部分が容器本体１６４から突出する。ストッパ部材１０８は、連結シャフト１７４の基部１７６に当接している。またピン部１７８は、スライド孔１２０の横孔１４２と同じ高さにある。この状態で横孔１４２内にピン部１７８をスライドさせておくことにより、ストッパ部材１０８の上下方向への移動は規制される。ピン部１７８を横孔１４２の最も奥までスライドさせ（図４中央参照）、横孔１４２から突出させた状態で、移動規制板１０６（図４左側参照）に容器取付容器１００をはめ込む。ストッパ部材１０８のピン部１７８は、移動規制板１０６の開口１２４を貫通して燃料容器システム５０の外側に突出する。移動規制板１０６によりピン部１７８の横方向への移動が規制される。移動規制板１０６が容器取付容器１００から外れない限り、ピン部１７８が横孔１４２内を移動して縦孔１４４まで達しえない。ストッパ部材１０８の上下方向への移動が可能になることもない。
【００７５】
付勢部１６０の付勢力は、ストッパ受け１６２を介してストッパ部材１０８に伝達される。ストッパ部材１０８は、その力を受けて上方に移動しようとする。しかしストッパ部材１０８のピン部１７８が横孔１４２の上側壁に当接する。容器取付容器１００は付勢力に相当する力に対し剛体であるとみなすことができる程度の剛性を有する。そのため、ストッパ部材１０８には容器取付容器１００から付勢力とほぼ同じ大きさの下向きの力が加わり、ストッパ部材１０８が上方にそれ以上移動することはない。したがって、付勢部１６０の付勢力は、ストッパ部材１０８及び容器取付容器１００によりほぼ遮断されることになる。押圧部１６６に作用する上方への付勢力はごくわずかとなる。この状態では、燃料容器１０４内部が特に高圧になることはない。燃料が燃料容器１０４の外部に漏出するおそれはごく小さい。燃料容器システム５０は、燃料を貯留したままこの状態で保管され、運搬される。
【００７６】
以下に、燃料容器システム５０を用いて燃料をＤＭＦＣ６０（図１参照）に供給する動作について説明する。図９（Ａ）〜（Ｄ）に、燃料を供給する各工程における燃料容器システム５０の外観を正面図で示す。
【００７７】
燃料を供給する際には、まず、移動規制板１０６を取外す。図９（Ａ）は、移動規制板１０６を取外した状態での容器取付容器１００を示す。この状態においては、ストッパ部材１０８のピン部１７８は横孔１４２側にスライドしている。そのため、ストッパ部材１０８は上下方向に移動しない。この状態では燃料は接続部１０２から流出しない。
【００７８】
この状態で、図１に示す注入口６２に燃料容器システム５０を取付ける。図８（Ｂ）に示すように供給管９０が容器本体１６４内部と燃料タンク６４の内部とを連通させる。
【００７９】
ピン部１７８を横孔１４２に沿って移動させて図９（Ｂ）に示すように縦孔１４４の位置までスライドさせる。この状態では、ストッパ部材１０８は縦孔１４４内を上下方向に移動可能となる。付勢部１６０の付勢力は、ストッパ受け１６２、ストッパ部材１０８、及び連結シャフト１７４を介してピストンヘッド１７２に伝達される。この力はそのまま燃料を押圧する力としてピストンヘッド１７２から容器本体１６４内の燃料に作用する。その結果、燃料室の内圧が高くなる。接続部１０２において燃料室と燃料タンク６４（図１参照）とが連通しているため、燃料室の内圧が燃料タンク６４の内圧より高くなるので、燃料は燃料室から燃料タンク６４へと排出される。
【００８０】
図１０に、燃料を排出中の燃料容器システム５０の、図５（Ａ）に示す６−６断面に相当する断面での断面図を示す。図１０を参照して、付勢部１６０の付勢力が、ストッパ受け１６２、ストッパ部材１０８、及び連結シャフト１７４を介してピストンヘッド１７２に伝達された結果、ストッパ受け１６２、ストッパ部材１０８、連結シャフト１７４、及びピストンヘッド１７２は、一体となって接続部１０２に向けて移動する。それにともない容器本体１６４及びピストンヘッド１７２で囲まれる燃料室の容量は減少し、減少した容量分の燃料が燃料室から排出される。ストッパ部材１０８の上下方向への移動は、図１０に示されるように容器取付容器１００によっては縦孔１４４の上側壁の位置に達するまで規制されない。
【００８１】
図９（Ｃ）は、燃料排出中の燃料容器システム５０の外観を示す。燃料の排出に伴いピン部１７８は、図９（Ｂ）に示す位置から、スライド孔１２０に沿って上方に向かって移動する。ピストンヘッド１７２は、ストッパ部材１０８と一体となって、接続部１０２に向けて摺動する。残量確認窓１２２からは、ピストンヘッド１７２の位置が視認できる。
【００８２】
このようにして燃料の供給を受ける燃料タンク６４（図１参照）は、注入口６２より注入される燃料を貯留し第１圧力調整弁６６を介して燃料混合タンク７２へ排出する。水回収タンク６８は、水を一時的に貯留し水供給管７０を介して燃料混合タンク７２へ排出する。燃料混合タンク７２は、流入する燃料と水とを受けて貯留する。その結果、燃料混合タンク７２において燃料と水とが混合され、メタノール水溶液になる。燃料混合タンク７２は、第２圧力調整弁７４を介して発電部７６へこのメタノール水溶液を供給する。制御部７８は、第１圧力調整弁６６の開度を制御して、このメタノール水溶液のメタノール濃度が一定になるよう燃料の流量を調整する。制御部７８はまた、第２圧力調整弁７４の開度を制御することにより、メタノール水溶液の発電部７６への流量を調整する。発電部７６は、供給されたメタノール水溶液を用いて発電を行ない、副産物として水を排出する。水回収タンク６８は、発電部７６が排出する水を回収する。回収された水は再び燃料混合タンク７２に供給される。
【００８３】
燃料容器システム５０は、燃料の排出を中断することも可能である。図９（Ｄ）は、燃料の排出を中断させた状態での燃料容器システム５０の外観を示す。図９（Ｄ）を参照して、ストッパ部材１０８を、図９（Ａ）に示す位置と同じの位置まで戻す。さらに移動規制板１０６を容器取付容器１００に取付ける。
【００８４】
図１１に、図９（Ｄ）に示す状態での、図５（Ａ）の６−６断面に相当する位置での容器取付容器１００の断面を示す。図１１を参照して、押圧部１６６の位置は、図１０に示す状態での位置と同じ位置にある。付勢部１６０は図６に示す状態と同じ状態になるまで圧縮されている。この状態において、付勢部１６０の付勢力は、ストッパ受け１６２を介してストッパ部材１０８に伝達される。ストッパ部材１０８は、横孔１４２の上側壁に当接し、この位置で止まる。この状態ではストッパ部材１０８と押圧部１６６の下部とは完全に分離されるため、付勢部１６０の付勢力が押圧部１６６に伝達されることはない。そのため押圧部１６６が燃料室内の燃料を押圧する力はなくなり、押圧部１６６は、押圧部１６６に作用するそのほかの力によって移動しようとする。そのほかの力とは、例えば押圧部１６６の自重、燃料室内の燃料の重量、押圧部１６６の外周及び容器本体１６４の内周の間の摩擦力、容器本体、燃料室外の空間から押圧部１６６にかかる圧力、並びに燃料室内から押圧部１６６にかかる圧力である。これらの力は、いずれも押圧部１６６に付勢力が伝達されるか否かに関わらず押圧部１６６に作用する力である。押圧部１６６は、これらの力がバランスする位置で停止する。結果として、燃料室の内圧は図９（Ｃ）に示す状態にあるときより低くなる。したがってこの状態で燃料容器システム５０をＤＭＦＣ６０（図１参照）から取外しても、燃料が漏出することはない。
【００８５】
以上のように、本実施の形態に係る燃料容器システム５０は、付勢部１６０の付勢力が燃料を押圧する力として燃料室のピストンに伝達される第１の状態と、付勢力のピストンへの伝達が抑止される第２の状態とを、スライド孔１２０を有する容器取付容器１００及びストッパ部材１０８の組合せによって選択できる。燃料の運送時、保管時、燃料供給途中で容器を取外す時などに第２の状態を選択すれば、燃料室の内圧が高くなることはなく、燃料漏れを抑制でき、安全性が向上する。
【００８６】
また、本実施の形態に係る燃料容器システムにおいては、燃料室の内圧が常時高圧になることはない。そのためピストンのシーリング部に要求される性能は、その分緩和される。また、容器取付容器１００は気密・液密である必要はない。すなわち本実施の形態に係る燃料容器システムにおいては、燃料の貯留及び排出を行なうために、高圧ガスの封入された第２室を用意する必要もなければ、密閉された２重構造の容器を必要とすることもない。したがって燃料容器を安価で提供できる。
【００８７】
［第２の実施の形態］
<構成>
図１２に、本発明の第２の実施の形態に係る燃料容器システムを含む燃料電池システム３００の正面図を示す。図１２を参照して、この燃料電池システム３００は、第１の実施の形態に係る燃料電池システム４０のものと同一のＤＭＦＣ６０及び筐体８０、燃料容器１０４と、ＤＭＦＣ６０の注入口６２と一体化された状態で筐体８０に収容され、燃料容器１０４を着脱自在に収容して注入口６２に接続させるための容器取付容器３１２と、容器取付容器３１２の内面の、注入口６２とは反対側の底面に一端が接続された圧縮バネからなる付勢部３２４と、燃料容器１０４のシャフト部１７５の容器本体１６４外部に突出した部分に着脱自在なシャフトガイド３２２とを含む。
【００８８】
図１３に、容器取付容器３１２及びそれと一体化された注入口６２の正面図を示す。図１３を参照して、容器取付容器３１２は、蓋のない箱型の形状を有しており、その壁面のうち一つが注入口６２の周囲に形成された注入口リング９２と一体的に接合されている。
【００８９】
図１４は、容器取付容器３１２及びこれと接合された注入口６２の、図１３に示す１４−１４面での断面図である。図１４を参照して、容器取付容器３１２の壁面は、注入口リング９２と一体化されている。この壁面のうち、注入口リング９２と接合する部分の内側は開口している。したがって、供給管９０により容器取付容器３１２の内部と燃料タンク６４の内部とは連通している。
【００９０】
図１５にシャフトガイド３２２の外観を示す。図１５を参照して、シャフトガイド３２２は、断面がほぼＣ字型の、側面の一つに開口が形成された中空の角柱状である。シャフトガイド３２２の長さは、押圧部１６６の容器本体１６４に対する最大移動距離とほぼ一致するように選ばれる。本実施の形態では、シャフトガイド３２２断面の大きさ及び形状は、シャフト部１７５に取付けたときに容器本体１６４の外周からシャフトガイド３２２が飛び出さない程度の大きさに選ばれる。またシャフトガイド３２２の端部の大きさ及び形状は、図７に示す容器本体１６４の下端面壁開口部１８０内にシャフトガイド３２２の端部が入り込まないようなものに選ばれる。シャフトガイド３２２に形成された溝の幅は、概ねシャフト部１７５の太さ以上である。なお、シャフトガイド３２２は、長手方向にかかる、少なくとも付勢部３２４の付勢力と同程度の圧縮力に対し、剛体であるとみなすことができる程度の剛性を有するものであることが望ましい。
【００９１】
本実施の形態において、燃料容器１０４は、燃料を貯留した状態で、かつシャフトガイド３２２がシャフト部１７５に装着された状態で単独に保管され運搬される。そして必要に応じて容器取付容器３１２に取付けられる。燃料容器１０４が容器取付容器３１２から分離された状態においては、燃料容器１０４の押圧部１６６と付勢部３２４ともまた完全に分離される。したがってこの状態では、押圧部１６６に付勢部３２４の付勢力が伝達することはない。
【００９２】
ただし、燃料容器１０４を単体で保管・運搬する際に、何らかの外力が連結シャフト１７４の基部１７６に作用するおそれがある。そのような外力は基部１７６を介してシャフトガイド３２２とシャフト部１７５とに伝達される。しかしシャフトガイド３２２がこの力に対して剛体であるとみなすことができる程度の剛性を有しているため、シャフトガイド３２２がこの力をほとんど負担することになり、かつシャフトガイド３２２のこの外力による変形量は微小である。したがって連結シャフト１７４の基部１７６は、容器本体１６４に対してほとんど移動しない。その結果、押圧部１６６が燃料室内の燃料を押圧することもない。
【００９３】
<動作>
図１６（Ａ）〜（Ｄ）に、本実施の形態に係る燃料容器システムを用いた燃料の供給工程を模式的に示す。これらの図は、図１２の１６−１６面における断面を示す。なおこの図において、簡単のために燃料タンク６４及び筐体８０の断面は図示を省略してある。
【００９４】
まず、図１６（Ａ）に示すように、燃料容器１０４の連結シャフト１７４にシャフトガイド３２２を取付けたままの状態で、連結シャフト１７４の基部１７６を付勢部３２４の自由端に当接させる。そして、燃料容器１０４又はシャフトガイド３２２に付勢部３２４の方向への力を加え、付勢部３２４を圧縮する。この際、付勢部３２４から連結シャフト１７４の基部１７６に付勢力がかかるが、シャフトガイド３２２が取付けられているため、押圧部１６６が燃料室内の燃料を押圧することはない。
【００９５】
付勢部３２４を所定の長さだけ圧縮させた後、図１６（Ｂ）に示すように、燃料容器１０４及びシャフトガイド３２２を、容器取付容器３１２内に収容する。この状態で、燃料容器１０４の接続部１０２と供給管９０の先端とが対向する。
【００９６】
続いて、燃料容器１０４又はシャフトガイド３２２に力を加えるのをやめると、付勢部３２４の付勢力により、燃料容器１０４がシャフトガイド３２２とともに、供給管９０の方向に移動する。その結果、図１６（Ｃ）に示すように、燃料容器１０４と容器取付容器３１２の供給管９０が形成された側の内面とが当接する。この際、供給管９０が燃料容器１０４の接続部１０２に挿入され、供給管９０によって容器本体１６４の内部と燃料タンク６４の内部とが連通する。ただし、シャフトガイド３２２が取付けられているため、押圧部１６６が燃料室内の燃料を押圧することはない。したがって、このままでは、燃料室内の燃料が排出されることはない。
【００９７】
最後に、図１６（Ｄ）に示すように、シャフトガイド３２２を燃料容器１０４から取外すと、付勢部３２４の付勢力は、押圧部１６６を介してそのまま燃料容器１０４の燃料室内の燃料に伝達される。すなわち押圧部１６６により燃料室内の燃料が押圧される。この結果、燃料室の内圧と燃料タンク６４内の内圧との差により、燃料室内の燃料は、供給管９０を介して燃料タンク６４に排出される。
【００９８】
燃料の供給を中止したい場合には、シャフトガイド３２２の端部で付勢部３２４を縮める方向に押込みながら、シャフトガイド３２２をシャフト部１７５にはめ込む。この状態で燃料容器１０４をさらに付勢部３２４の側に移動させることにより、接続部１０２を注入口６２から取外す。そして燃料容器１０４を容器取付容器３１２から取除く。取除かれた燃料容器１０４は付勢部３２４とは完全に分離されるため、押圧部１６６に付勢部３２４の付勢力が加わることがない。燃料容器１０４の燃料室内が高圧になることもない。その結果、燃料容器１０４内に残った燃料を安全に取扱うことができる。
【００９９】
以上のように、本実施の形態に係る燃料容器システムは、付勢部３２４の付勢力が燃料を押圧する力として燃料容器１０４の押圧部１６６に伝達される第１の状態と、付勢力の伝達が抑止される第２の状態とを、燃料容器１０４の容器取付容器３１２への着脱、及び燃料容器１０４へのシャフトガイド３２２の着脱によって選択可能にしている。そのため、燃料の運送時、保管時、燃料供給途中で容器を取外す時などに第２の状態を選択すれば、燃料室の内圧が高くなることはなく、燃料漏れを抑制でき、安全性が向上する。
【０１００】
また、本実施の形態に係る燃料容器システムにおいては、燃料室の内圧が常時高圧になることがない。そのためピストンに要求される性能は、その分緩和される。また、容器取付容器１００は気密・液密である必要はない。すなわち本実施の形態に係る燃料容器システムにおいては、燃料の貯留及び排出を行なうために、高圧ガスの封入された第２室を用意する必要もなく、また密閉された２重構造の容器を必要とすることもない。したがって燃料容器システムを安価で提供できる。
【０１０１】
［変形例］
第１の実施の形態において、容器取付容器１００は、付勢部１６０の付勢力と同等の力に対しおおむね剛体であるとみなすことができる程度の剛性を有する必要がある。そのために、第１の実施の形態ではステンレス鋼を使用する。しかしこの条件が満たされる限り、その構造材料には何を試用してもよい。例えば容器本体１６４と同様に透明のシリコーン樹脂又はフッ素樹脂を選択してもよい。この場合、容器取付容器１００に残量確認窓１２２を設ける必要はない。
【０１０２】
上記第１の実施の形態において、接続部１０２は、切込を入れた弾力性のある充填樹脂により密閉状態と連通状態とを選択的に形成した。しかし接続部１０２はこのようなものに限らない。例えばクイックカップリングであってもよい。ただし、接続部１０２と注入口６２とは、燃料室の内圧が最大になった状態においても外れない程度の引抜き抵抗を有する必要がある。
【０１０３】
上記第１の実施の形態では、容器取付容器１００には、逆Ｌ字型のスライド孔１２０が形成されていた。しかしスライド孔１２０の形状は、このようなものには限定されない。燃料の排出時におけるストッパ部材１０８のピン部１７８の動きを妨げず、かつ燃料容器１０４に燃料が満載されている状態でのストッパ部材１０８の位置において、ストッパ部材１０８の上方への移動を拘束するような形状の孔であればどのような形状でもよい。また、移動規制板１０６などのようなストッパ部材１０８の移動を規制する手段によるストッパ部材１０８の固定が信頼のおけるものであれば、横孔１４２のような部分を設ける必要もない。ただし、横孔１４２を設けておく方が安全のためには好ましい。
【０１０４】
上記実施の形態では、付勢部１６０又は３２４の伸縮により、付勢部１６０又は３２４が連結シャフト１７４をピストンの円周方向に回転させようとする力が発生しうるため、連結シャフト１７４の断面の形状を、この力に抵抗するように方形とした。しかし連結シャフト１７４の断面形状はこのようなものには限定されない。連結シャフト１７４の断面の形状は、連結シャフト１７４が容器本体１６４の下面壁の開口１８０を通過すべき全ての範囲にわたって、開口１８０を通過可能な形状であればよい。
【０１０５】
今回開示された実施の形態は単に例示であって、本発明が上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含む。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池システム４０の構成を示す図である。
【図２】注入口６２の断面図である。
【図３】燃料容器システム５０の外観を示す斜視図である。
【図４】燃料容器システム５０の構成を示す図である。
【図５】燃料容器システム５０の上面図及び正面図である。
【図６】燃料が充填されているときの、燃料容器システム５０の図５（Ａ）に示す６−６面での断面図である。
【図７】燃料容器システム５０の、図５（Ｂ）の７−７面での断面図である。
【図８】接続部１０２の図５（Ａ）に示す６−６面での断面拡大図である。
【図９】燃料容器システム５０を用いた燃料の供給工程を示す概略図である。
【図１０】燃料供給途中の燃料容器システム５０の、図５（Ａ）に示す６−６面に相当する面での断面図である。
【図１１】燃料供給を中断した状態の燃料容器システム５０の、図５（Ａ）に示す６−６面に相当する面での断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池システムの構成を示す図である。
【図１３】容器取付容器３１２の正面図である。
【図１４】容器取付容器３１２と注入口６２との図１３に示す１４−１４面での断面図である。る。
【図１５】シャフトガイド３２２の外観を示す斜視図である。
【図１６】第２の実施の形態に係る燃料容器システムを用いた燃料の供給工程を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１０７】
４０，３００  燃料電池システム、５０  燃料容器システム、６０  ＤＭＦＣ、６２  注入口、６４  燃料タンク、６６  第１圧力調整弁、６８  水回収タンク、７０  水供給管、７２  燃料混合タンク、７４  第２圧力調整弁、７６  発電部、７８  制御部、８０  筐体、９０  供給管、９２  注入口リング、１００，３１２  容器取付容器、１０２  接続部、１０４  燃料容器、１０６  移動規制板、１０８  ストッパ部材、１２０  スライド孔、１２２  残量確認窓、１２６，１２８  滑り止め、１４２  横孔、１４４  縦孔、１６０，３２４  付勢部、１６２  ストッパ受け、１６４  容器本体、１６６  押圧部、１６８  シール部材、１７０  シール材、１７２  ピストンヘッド、１７４  連結シャフト、１７５  シャフト部、１７６  基部、１７７  ディスク部分、１７８  ピン部、１９０  接続部外壁、１９２  充填樹脂、１９４  切込、３２２  シャフトガイド
【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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