(57)【要約】【課題】燃料電池本体に供給する液体燃料を貯留する燃料カートリッジに対し、使用者が手軽に液体燃料を充填でき、充填後の漏洩も防止できるようにする。【解決手段】燃料充填キット１０は、燃料カートリッジの開口に挿入可能な充填ノズル１１と、充填ノズル１１を通して内部に貯留された液体燃料を燃料カートリッジに充填可能な充填容器１２と、開口を封止するための開口封止シート１４とを備え、開口封止シート１４は、液体燃料に対して耐性を持つメタノール遮断部１４ｂと、燃料カートリッジに取付け可能な粘着部１４ａとを有する。【選択図】図３
2009301961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池本体に供給する液体燃料を貯留する燃料カートリッジの開口に挿入可能な充填ノズルと、
前記充填ノズルを通して内部に貯留された液体燃料を前記燃料カートリッジに充填可能な充填容器と、
前記開口を封止するための開口封止部材と
を備え、
前記開口封止部材は、
液体燃料に対して耐性を持つ燃料耐性部と、
前記燃料カートリッジに取付け可能な取付け部と
を有する燃料充填キット。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料充填キットにおいて、
前記充填ノズルは、
前記充填容器内の液体燃料を供給するための燃料供給部と、
前記燃料カートリッジ内の気体を排出するための気体排出部と、
前記充填ノズルの外側に設けられ、前記充填ノズルを前記開口に挿入した際に、両者の隙間をシールするためのシール部材と
を有する燃料充填キット。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料充填キットにおいて、
前記燃料カートリッジに前記充填ノズルを挿入可能な開口を形成するための開口形成部材を有する
燃料充填キット。
【請求項４】
燃料電池本体に供給する液体燃料を貯留する燃料カートリッジの開口に充填ノズルを挿入する充填ノズル挿入工程と、
前記充填ノズル挿入工程の後に、前記開口に挿入した前記充填ノズルを通して充填容器の内部に貯留された液体燃料を前記燃料カートリッジに充填する燃料充填工程と、
前記燃料充填工程の後に、液体燃料に対して耐性を持つ燃料耐性部を有する開口封止部材により、液体燃料が充填された前記燃料カートリッジの前記開口を封止する開口封止工程と
を含む燃料充填方法。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料充填方法において、
前記充填ノズル挿入工程の前に、前記燃料カートリッジに前記充填ノズルを挿入可能な開口を形成する開口形成工程を含む
燃料充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池本体に供給する液体燃料を貯留する燃料カートリッジに対し、液体燃料を充填するための燃料充填キット及び燃料充填方法に係るものである。そして、詳しくは、燃料カートリッジの再利用を可能とし、ランニングコストを低減するとともに、省資源を実現できるようにした技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、カムコーダ等の携帯型電子機器は、高機能化や多機能化にともなって消費電力が増加する傾向にある。そのため、これらの携帯型電子機器の電源として、エネルギ密度や出力密度の向上が見込める燃料電池が注目されている。
【０００３】
燃料電池では、アノード側に供給された燃料が酸化され、カソード側に空気又は酸素が供給されて酸素が還元される。そして、燃料が持っている化学エネルギが効率良く電気エネルギに変換され、その電気エネルギを取り出して利用する。そのため、燃料電池は、燃料を補給し続けることにより、充電しなくても電源として使い続けることができる。
【０００４】
このような燃料電池において、携帯型電子機器の電源となる可能性が最も高いのは、プロトン伝導性高分子膜を電解質とする固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）である。その中でも、メタノールを改質することなく燃料に用いるダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）は、燃料のメタノールを低濃度又は高濃度の水溶液としてアノード側に供給するものである。そして、供給されたメタノールは、アノード側の触媒層で二酸化炭素に酸化される。また、この際に生じた水素イオンは、アノードとカソードとの間に挟持されたプロトン伝導性高分子電解質膜を通ってカソード側に移動し、カソード側の触媒層で酸素と反応して水を生成する。
【０００５】
このように、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）は、液体燃料であるメタノールをアノード側に供給して発電する。また、メタノールは、例えば、燃料電池本体に対して着脱可能な燃料カートリッジに貯留されている。そのため、通常は、メタノールの残量を検出する残量検出手段を備えている。そして、残量検出手段によってメタノールが無くなったことが検出された場合には、燃料電池本体からその燃料カートリッジを取り外し、新しい（メタノールが貯留された）燃料カートリッジに交換する。
【０００６】
しかしながら、新しい燃料カートリッジに交換した後の使用済みの燃料カートリッジを使い捨てにすると、ランニングコストや省資源化等の面から望ましくない状況となる。また、使用済みの燃料カートリッジは、メタノール等の液体燃料が貯留されていないだけであり、燃料電池本体に液体燃料を供給する機能が損なわれているわけではない。
【０００７】
そこで、燃料カートリッジに対し、液体燃料を充填できるようにした技術が知られている。すなわち、燃料カートリッジに接続される充填ノズルと、充填ノズルが燃料カートリッジに接続されると作動するバルブとを備えるようにした技術である（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−８７７７７号公報
【０００８】
また、インクジェットプリンタの分野では、プリンタ本体に対して着脱可能なインクカートリッジにインクを充填できるようにした技術が知られている。すなわち、インクカートリッジに開口を形成するための治具と、治具によって形成された開口からインクを再充填する再充填容器とを備えるようにした技術である（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献２】特開２００１−１８０００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に記載の技術は、構造的に複雑であり、燃料電池で作動する携帯型電子機器等の使用者が手軽に液体燃料を充填できるものではない。また、特許文献２に記載の技術は、インクジェットプリンタのインクを充填するためのものであるから、メタノール等の液体燃料の充填には適さない。特に、特許文献２の技術で燃料電池用の液体燃料を充填すると、その後に開口を封止しても液体燃料が漏洩してしまう。
【００１０】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、燃料電池本体に供給する液体燃料を貯留する燃料カートリッジに対し、使用者が手軽に液体燃料を充填でき、充填後の漏洩も防止できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、以下の解決手段により、上述の課題を解決する。
本発明の請求項１に記載の発明は、燃料電池本体に供給する液体燃料を貯留する燃料カートリッジの開口に挿入可能な充填ノズルと、前記充填ノズルを通して内部に貯留された液体燃料を前記燃料カートリッジに充填可能な充填容器と、前記開口を封止するための開口封止部材とを備え、前記開口封止部材は、液体燃料に対して耐性を持つ燃料耐性部と、前記燃料カートリッジに取付け可能な取付け部とを有する燃料充填キットである。
【００１２】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、燃料電池本体に供給する液体燃料を貯留する燃料カートリッジの開口に充填ノズルを挿入する充填ノズル挿入工程と、前記充填ノズル挿入工程の後に、前記開口に挿入した前記充填ノズルを通して充填容器の内部に貯留された液体燃料を前記燃料カートリッジに充填する燃料充填工程と、前記燃料充填工程の後に、液体燃料に対して耐性を持つ燃料耐性部を有する開口封止部材により、液体燃料が充填された前記燃料カートリッジの前記開口を封止する開口封止工程とを含む燃料充填方法である。
【００１３】
（作用）
上記の請求項１及び請求項４に記載の発明は、燃料カートリッジの開口に充填ノズルを挿入し、充填ノズルを通して充填容器の内部に貯留された液体燃料を燃料カートリッジに充填する。そのため、燃料電池で作動する携帯型電子機器等の使用者は、燃料カートリッジに対し、手軽に液体燃料を充填できる。
【００１４】
また、上記の請求項１及び請求項４に記載の発明は、液体燃料に対して耐性を持つ燃料耐性部を有する開口封止部材により、燃料カートリッジの開口を封止する。そのため、液体燃料の充填後、その液体燃料が開口封止部材に接触しても、燃料耐性部によって開口封止部材が保護されるので、充填後の液体燃料の漏洩を防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
上記の発明によれば、燃料電池本体に供給する液体燃料を貯留する燃料カートリッジに対し、使用者が手軽に液体燃料を充填でき、充填後の漏洩も防止できる。そのため、使用者による燃料カートリッジの再利用が可能となり、ランニングコストが低減されるだけでなく、省資源を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、液体燃料を貯留する燃料カートリッジ１１０を示す斜視図及び断面図である。
図１（ａ）に示すように、燃料カートリッジ１１０は、燃料容器部１１１と、燃料供給口１１２とを有している。
【００１７】
燃料容器部１１１は、液体燃料であるメタノールを貯留するための密閉性の高い空間である。そして、燃料容器部１１１の外形は、後述する燃料電池本体１２０（図示せず）に対して着脱可能な直方体に形成されている。また、燃料容器部１１１の内部には、メタノールの残量を検出する残量センサ（図示せず）が取り付けられている。そのため、残量センサによって燃料容器部１１１内のメタノールが無くなったことが検出された場合には、燃料電池本体１２０からその燃料カートリッジ１１０を取り外し、新しい（メタノールが貯留された）燃料カートリッジ１１０に交換することができる。なお、図１（ｂ）では、燃料容器部１１１内からメタノールが無くなった状態の燃料カートリッジ１１０を示している。
【００１８】
燃料供給口１１２は、燃料容器部１１１に貯留されているメタノールを供給するための出口であり、燃料容器部１１１の一側面に形成されている。そして、燃料供給口１１２からメタノールが勝手に流出しないように、内側に開閉弁１１２ａ（図１（ｂ）参照）が設けられている。そのため、燃料カートリッジ１１０の輸送、保管、販売時等において、燃料容器部１１１内のメタノールが外部に漏れ出すことはない。
【００１９】
図２は、液体燃料によって発電する燃料電池システム１００を示す概念図である。
図２に示す燃料電池システム１００は、メタノールを燃料として用いるダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）である。そして、燃料カートリッジ１１０及び燃料電池本体１２０を備えており、燃料カートリッジ１１０から燃料電池本体１２０にメタノールが供給されるようになっている。
【００２０】
また、燃料電池本体１２０は、発電装置１２１と、制御装置１２２と、燃料供給ポンプ１２３と、補助電池１２４とを有している。さらにまた、燃料電池本体１２０は、燃料カートリッジ１１０からメタノールを受け入れる燃料受入れ口１２５を有している。
【００２１】
発電装置１２１は、メタノールが有する化学エネルギによって電力を発生させるものである。すなわち、発電装置１２１は、プロトン伝導性高分子電解質膜の両面にアノード側の燃料電極とカソード側の酸素電極とが接合された膜−電極接合体（ＭＥＡ）を備えている。そして、燃料電極は、導電性多孔質支持体の表面に酸化触媒層が形成されたものであり、酸素電極は、導電性多孔質支持体の表面に還元触媒層が形成されたものとなっている。なお、導電性多孔質支持体としては、例えば、カーボンシートやカーボンクロス等が用いられる。また、酸化触媒層及び還元触媒層は、例えば、触媒である白金等とプロトン伝導体との混合物によって形成される。
【００２２】
このような膜−電極接合体（ＭＥＡ）の燃料電極には、メタノールが供給され、酸素電極には、酸素又は空気が供給される。そして、アノード側の燃料電極に供給されたメタノールは、酸化触媒層で二酸化炭素に酸化される。また、この際に、電子（ｅ−）が分離した水素イオン（プロトン：Ｈ＋）が発生し、生じた水素イオンがプロトン伝導性高分子電解質膜を通ってカソード側に移動するとともに、燃料電極から電子（ｅ−）が取り出されて負荷へ供給される。さらにまた、負荷を経由した電子（ｅ−）及びプロトン伝導性高分子電解質膜を通過した水素イオン（プロトン：Ｈ＋）は、酸素電極の還元触媒層で酸素と反応して水を生成する。
【００２３】
このように、発電装置１２１は、電気化学反応によって電力を発生し、電力以外の副産物は、基本的に水のみとなる。そして、負荷に供給される起電力は、発電装置１２１の燃料電極に供給されるメタノールの量に依存する。そのため、制御装置１２２によって燃料供給ポンプ１２３を制御し、メタノールの供給量を調節することにより、電力を任意に発生させることができる。
【００２４】
ここで、メタノールは、燃料カートリッジ１１０から供給される。すなわち、燃料容器部１１１を含む燃料カートリッジ１１０の全体は、燃料電池本体１２０に対して着脱可能に形成されている。そして、燃料容器部１１１にメタノールが貯留されており、燃料カートリッジ１１０を燃料電池本体１２０に装着すると、燃料供給口１１２と燃料受入れ口１２５とが対応し、燃料供給口１１２の開閉弁１１２ａ（図１（ｂ）参照）が開く。
【００２５】
この状態で、補助電池１２４の電力によって燃料供給ポンプ１２３が駆動される。すると、燃料カートリッジ１１０のメタノールが燃料供給口１１２及び燃料受入れ口１２５を通って燃料電池本体１２０の発電装置１２１に供給されることとなる。なお、補助電池１２４は、例えば、リチウムポリマ電池等の二次電池であり、発電装置１２１によって発生する電力の一部が供給され、蓄積されるようになっている。
【００２６】
また、燃料電池本体１２０に装着されている燃料カートリッジ１１０のメタノールが無くなった場合には、その燃料カートリッジ１１０を取り外し、新しい（メタノールが貯留された）燃料カートリッジ１１０を装着すればよい。すると、新しい燃料カートリッジ１１０から燃料電池本体１２０にメタノールが補給されるので、その後も発電装置１２１による発電を続けることが可能となる。
【００２７】
しかし、古い（メタノールが無くなった）燃料カートリッジ１１０を使い捨てにすることは、ランニングコストや省資源化等の面から望ましくない。また、古い燃料カートリッジ１１０であっても、メタノールが貯留されていないだけで、燃料電池本体１２０にメタノールを供給する機能が損なわれているわけではない。そのため、古い燃料カートリッジ１１０に対し、燃料電池システム１００の使用者が自らメタノールを再充填できれば、古い燃料カートリッジ１１０の再利用が可能となり、ランニングコストが低減されるだけでなく、省資源を実現できる。
【００２８】
図３は、図１に示す燃料カートリッジ１１０に対し、メタノールを充填するための第１実施形態の燃料充填キット１０を示す側面図等である。
図３（ａ）に示すように、第１実施形態の燃料充填キット１０は、充填ノズル１１を備える充填容器１２と、開口形成ピン１３（本発明における開口形成部材に相当するもの）と、開口封止シート１４（本発明における開口封止部材に相当するもの）とによって構成されている。
【００２９】
充填ノズル１１は、充填容器１２の内部に貯留されているメタノールを燃料カートリッジ１１０（図１参照）に充填するためのものである。そのため、充填ノズル１１は、細長い円管状となっており、充填容器１２の内部と連通するようにして、充填容器１２の先端面に設けられている。なお、充填ノズル１１及び充填容器１２は、液体燃料（メタノールの他、エタノール、蟻酸等が使用できる）に対して耐性を持つシリコン系やフッ素系の樹脂材料、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリプロピレン（ＰＰ）＋アルミコーティング、ポリエチレン（ＰＥ）＋アルミコーティング等で一体的に形成されている。
【００３０】
充填容器１２は、内部にメタノールを貯留した蛇腹状のものであり、充填ノズル１１の反対側から指で押せるような柔軟性を有している。また、充填容器１２は、内部に貯留されているメタノールの残量を外部から容易に視認できるように、全体が透明又は半透明なものとなっている。
【００３１】
開口形成ピン１３は、燃料カートリッジ１１０（図１参照）に充填ノズル１１を挿入できるように、燃料容器部１１１（図１参照）の一側面に貫通穴を形成するためのものである。そのため、開口形成ピン１３は、先端側が鋭利な針状の金属からなり、後端側に樹脂製の円板が取り付けられ、そこを指で押せるようになっている。
【００３２】
開口封止シート１４は、開口形成ピン１３によって形成された貫通穴を塞ぐためのものである。そのため、開口封止シート１４は、図３（ｂ）に示すように、粘着部１４ａ（本発明における取付け部に相当するもの）を有している。すなわち、粘着部１４ａにより、燃料容器部１１１（図１参照）の貫通穴が形成された部分に開口封止シート１４を貼り付けることができる。なお、粘着部１４ａは、開口封止シート１４の外側に設けられており、燃料容器部１１１に対して接着性の強いエポキシ系、アクリル系、スチレンゴム系、塩化ビニル系等の材料からなっている。
【００３３】
また、開口封止シート１４は、メタノール遮断部１４ｂ（本発明における燃料耐性部に相当するもの）を有している。このメタノール遮断部１４ｂは、メタノール等の液体燃料を透過させず、メタノール等に対して十分な耐性を持つように、例えば、アルミニウム等の金属薄膜をラミネートした樹脂材料（ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等）からなる。
【００３４】
さらにまた、開口封止シート１４は、シール部１４ｃを有している。このシール部１４ｃは、開口形成ピン１３によって形成される貫通穴の直径よりも少しだけ大きい円形のものである。そして、メタノール等に対して非透過性及び耐性を持つシリコン系やフッ素系の弾性体からなり、メタノール遮断部１４ｂを構成する材料に対し、シリコン系やフッ素系の接着剤で貼り付けられている。
【００３５】
このように、開口封止シート１４は、メタノール遮断部１４ｂにより、メタノール等が接する部分に耐性を持たせ、シール部１４ｃにより、メタノール等に対する耐性が低い粘着部１４ａを隔離している。そのため、開口形成ピン１３によって形成した貫通穴を開口封止シート１４で塞げば、メタノールの透過等を確実に防止できる。なお、開口封止シート１４は、金属薄膜をラミネートした樹脂材料からなるメタノール遮断部１４ｂをベースとし、その上に粘着部１４ａ及びシール部１４ｃを設けているが、ベースとなる素材は、金属、樹脂、ゴム等のシートを用いることができる。
【００３６】
図４から図６は、図３に示す第１実施形態の燃料充填キット１０によってメタノールを充填する燃料充填方法を示す説明図である。
なお、図４は、燃料充填方法における開口形成工程を示し、図５は、充填ノズル挿入工程及び燃料充填工程を示し、図６は、開口封止工程を示している。
【００３７】
図３に示す第１実施形態の燃料充填キット１０によってメタノールを充填するには、最初に、図４に示す開口形成工程により、燃料カートリッジ１１０の燃料容器部１１１に開口１１３を形成する。すなわち、図４（ａ）に示すように、燃料容器部１１１の開口形成箇所に開口形成ピン１３の針状の先端部を向け、後端側の円板部を指で押し、開口形成ピン１３を矢印のように押し下げる。すると、図４（ｂ）に示すように、開口形成ピン１３の針状の先端部が燃料容器部１１１を突き破り、開口１１３が形成される。
【００３８】
このような開口形成工程により、開口形成ピン１３の針状の部分を根元まで突き刺して形成された開口１１３は、充填ノズル１１（図３（ａ）参照）を挿入できる大きさの貫通穴となる。なお、開口１１３の形成後は、燃料容器部１１１から開口形成ピン１３を抜き取っておく。
【００３９】
次に、図５（ａ）に示す充填ノズル挿入工程では、開口１１３に充填ノズル１１を挿入する。すると、充填ノズル１１の先端側が燃料容器部１１１の内部に入り込み、充填ノズル１１と一体の充填容器１２が燃料容器部１１１の側面上に乗っかる形となる。そして、図５（ｂ）に示す燃料充填工程において、充填ノズル１１の反対側から充填容器１２を矢印のように指で押し込めば、柔軟性を有する蛇腹状の充填容器１２が圧縮される。その結果、充填容器１２の容積が減り、充填容器１２の内部に貯留されているメタノールがその分だけ充填ノズル１１から押し出され、燃料カートリッジ１１０にメタノールが充填される。
【００４０】
このように、使用者は、充填容器１２を圧縮させるだけで、燃料カートリッジ１１０に手軽にメタノールを充填できる。また、透明（半透明）な充填容器１２内のメタノールの残量は、外部から容易に視認できるので、充填容器１２内のメタノールをすべて使い切るように充填できる。なお、メタノールの充填後は、燃料容器部１１１（開口１１３）から充填容器１２（充填ノズル１１）を抜き取っておく。
【００４１】
最後に、図６に示す開口封止工程により、燃料容器部１１１に形成されている開口１１３を封止する。すなわち、図６（ａ）に示すように、開口１１３を塞ぐようにして、開口封止シート１４を矢印のように燃料容器部１１１に貼り付ける。すると、図６（ｂ）に示すように、メタノールが充填された燃料カートリッジ１１０の開口１１３が開口封止シート１４によって封止される。そのため、燃料カートリッジ１１０に充填されたメタノールが外部に漏れ出すことはない。
【００４２】
特に、開口封止シート１４は、開口１１３に対向する部分がメタノール遮断部１４ｂとなっており、メタノールに対して耐性を持つ。また、開口１１３の周りを取り囲むシール部１４ｃ（図３（ｂ）参照）により、燃料容器部１１１に貼り付いた粘着部１４ａ（図３（ｂ）参照）にメタノールが接触しない。したがって、メタノールによって開口封止シート１４が劣化したり、燃料容器部１１１から剥がれ落ちることがないので、メタノールの漏洩を確実に防止できる。
【００４３】
図７は、第２実施形態の燃料充填キット２０を示す側面図等である。
図７（ａ）に示すように、第２実施形態の燃料充填キット２０は、充填ノズル２１を備える充填容器２２と、開口形成ピン２３（本発明における開口形成部材に相当するもの）と、開口封止シート２４（本発明における開口封止部材に相当するもの）と、根元シール２５とによって構成されている。
【００４４】
充填ノズル２１は、充填容器２２の内部と連通するように、充填容器２２の先端面に一体的に形成された細長い円管状のものである。そして、充填ノズル２１の根元部に、円板状の根元シール２５が取り付けられている。なお、充填ノズル２１、充填容器２２、及び根元シール２５は、メタノール等に対して耐性を持つシリコン系やフッ素系の樹脂材料からなる。
【００４５】
充填容器２２は、内部にメタノールを貯留した円筒状のものであり、円筒の両外側から中心に向け、充填容器２２の腹を矢印のように指で押せる柔軟性を有している。また、充填容器２２は、内部に貯留されているメタノールの残量を外部から容易に視認できるように、透明部２２ａを有している。
【００４６】
開口形成ピン２３は、燃料カートリッジ１１０に充填ノズル２１を挿入できるように、燃料容器部１１１の一側面に貫通穴を形成するためのものである。そして、開口形成ピン２３は、貫通穴の形成が容易になるように、金属製のドリル部２３ａを有している。そのため、開口形成ピン２３を回しながら燃料容器部１１１に押し込めば、安全かつ迅速に貫通穴を形成できる。
【００４７】
開口封止シート２４は、図３に示す第１実施形態の燃料充填キット１０の開口封止シート１４と同様のものである。すなわち、図７（ａ）に示すように、粘着部２４ａ（本発明における取付け部に相当するもの）、メタノール遮断部２４ｂ（本発明における燃料耐性部に相当するもの）、及びシール部２４ｃを有している。
【００４８】
ただし、メタノール遮断部２４ｂ及びシール部２４ｃは、開口封止シート２４の中心からずれて配置されており、粘着部２４ａが横長になっている。これは、図７（ｂ）に示すように、開口封止シート２４を燃料容器部１１１の二側面にまたがって貼り付けられるようにするためである。そのため、貼り付け面積が増え、開口封止シート２４による封止がより強固なものとなる。
【００４９】
また、同じ燃料カートリッジ１１０に再度メタノールを充填する場合のように、すでに開口１１３（図６参照）が形成されていたり、当初から開口１１３が設けられていて、その開口１１３が開口封止シート２４によって封止されていることがある。すると、新たに開口１１３を形成する手間が省けるが、開口１１３を封止している開口封止シート２４を取り除く必要が生じる。このような場合には、開口封止シート２４の折り曲げられた部分（図７（ｂ）参照）を利用して引っ張り上げるようにすれば、開口封止シート２４を簡単に剥がせる。
【００５０】
図８は、図７に示す第２実施形態の燃料充填キット２０（充填容器２２）によってメタノールを充填する燃料充填方法を示す説明図である。
メタノールを充填するには、図８に示すように、燃料容器部１１１に形成された開口１１３に充填ノズル２１を挿入する。そして、充填容器２２の腹を矢印のように両側から圧縮する。すると、充填容器２２の内部に貯留されたメタノールが充填ノズル２１を通して燃料容器部１１１内に充填される。
【００５１】
ここで、開口１１３に充填ノズル２１を奥まで挿入すると、根元シール２５が燃料容器部１１１に密着する。すなわち、充填の際に、充填容器２２を燃料容器部１１１に押し当てるようにすれば、根元シール２５により、開口１１３が充填ノズル２１の部分を除いて完全に塞がれる。そのため、開口１１３からメタノールが漏れる事故を確実に防止することができる。
【００５２】
また、図８（ａ）に示す燃料カートリッジ１１０ａは、燃料容器部１１１に通気口１１４を設けている。すなわち、開口形成ピン２３（図７（ａ）参照）により、開口１１３だけでなく、２つ目の開口（通気口１１４）を形成しておく。すると、メタノールの充填にともなって燃料容器部１１１内の空気が通気口１１４から排気されるようになるので、根元シール２５によって開口１１３を塞いでいても、充填がスムーズになる。なお、メタノールの充填後は、開口１１３だけでなく、通気口１１４も開口封止シート２４（図７参照）で封止する。
【００５３】
さらにまた、図８（ｂ）に示すように、燃料容器部１１１の内部に多孔質体１１５（例えば、シリコン系やフッ素系の樹脂発泡体）が挿入された燃料カートリッジ１１０ｂが存在する。このような燃料カートリッジ１１０ｂに対しては、メタノールを充填しにくい多孔質体１１５の部分を避けて開口１１３を形成する。これにより、効率的にメタノールを充填できるだけでなく、開口形成ピン２３（図７（ａ）参照）による多孔質体１１５の損傷を防止できる。
【００５４】
図９は、第３実施形態の燃料充填キット３０の充填容器３２を示す断面図である。
図９に示すように、第３実施形態の燃料充填キット３０は、ピストン３３によってメタノールを充填するようになっている。すなわち、充填容器３２は、透明又は半透明な注射型のものであり、先端側に充填ノズル３１が設けられているだけでなく、内部にピストン３３を有している。そして、充填ノズル３１とピストン３３との間の充填容器３２内にメタノールが貯留されている。そのため、充填容器３２の外部に突き出た取っ手３４を矢印のように押し込めば、ピストン３３の移動によって充填容器３２内のメタノールに圧力が作用し、燃料カートリッジ１１０にメタノールを充填できる。
【００５５】
また、充填ノズル３１は、同心円状の二重円管によって構成されている。そして、充填ノズル３１を構成する内側の円管内は、充填容器３２内のメタノールを供給するための燃料供給部３１ａとなっており、内側の円管と外側の円管との間は、燃料カートリッジ１１０内の気体を排出するための気体排出部３１ｂとなっている。なお、気体排出部３１ｂは、透明又は半透明な通気管３５により、ピストン３３がメタノールに圧力を作用させる面とは反対の面側に形成される充填容器３２内の空間に接続されている。
【００５６】
さらにまた、充填ノズル３１は、その外側にシールゴム３６（本発明におけるシール部材に相当するもの）を有している。このシールゴム３６は、メタノール等の液体燃料に対して耐性を持つシリコン系やフッ素系のゴム材料からなる。そして、開口１１３ａにノズル３１を挿入すると、シールゴム３６が開口１１３ａを塞いでシールする。なお、充填ノズル３１は、燃料供給部３１ａと気体排出部３１ｂとを有しているが、二重円管となっているので、開口１１３ａは、充填ノズル３１の外径に合う大きさであれば１つでよく、シールゴム３６も１つでよいという利点がある。
【００５７】
このような第３実施形態の燃料充填キット３０であれば、ピストン３３が充填ノズル３１に向かって移動することによって発生する正圧で、充填容器３２内のメタノールが充填ノズル３１の燃料供給部３１ａを通って燃料カートリッジ１１０に充填される。同時に、ピストン３３がメタノールに正圧を作用させる面とは反対の面側に形成される充填容器３２内の空間が拡大して負圧になるので、メタノールの充填にともなって燃料カートリッジ１１０の内部気体が気体排出部３１ｂに吸い込まれる。そのため、ピストン３３の移動量によってメタノールの充填量を任意に調整できるだけでなく、ピストン３３の移動（メタノールの充填）がスムーズになる。
【００５８】
また、開口１１３ａがシールゴム３６によって塞がれているため、充填時のメタノール漏れが防止されるだけでなく、燃料カートリッジ１１０の内部気体がすべて気体排出部３１ｂを通って排出される。そして、内部気体は、通気管３５を通って充填容器３２の内部空間に溜め込まれる。そのため、内部気体に気化したメタノールが含まれていたとしても、そのメタノールを外部に漏らすことなく安全に回収できる。
【００５９】
さらにまた、透明（半透明）な充填容器３２内のメタノールの残量は、外部から容易に視認できるので、充填容器３２内のメタノールをすべて使い切るように、燃料カートリッジ１１０に充填できる。しかも、メタノールの過剰充填等により、充填ノズル３１の気体排出部３１ｂから液体のままの状態のメタノールが流入した場合には、透明（半透明）な通気管３５によってその流入を確認できる。そのため、メタノールを適正な範囲内で充填（過剰充填等を回避）できる。なお、充填容器３２に押し込んだ状態のピストン３３を引っ張り上げれば、充填容器３２内に新たなメタノールを吸い込めるので、この充填容器３２により、何度でも燃料カートリッジ１１０に充填を繰り返せる。
【００６０】
図１０は、第４実施形態の燃料充填キット４０の充填容器４２を示す断面図である。
図１０に示すように、第４実施形態の燃料充填キット４０は、図９に示す第３実施形態の燃料充填キット３０と同様に、ピストン４３によってメタノールを充填する。すなわち、取っ手４４を矢印のように押し込めば、ピストン４３の移動によって充填容器４２内のメタノールが充填ノズル４１の燃料供給部４１ａを通って燃料カートリッジ１１０に充填される。なお、充填ノズル４１が挿入された開口１１３ａは、シールゴム４７によって塞がれてシールされるので、充填時のメタノール漏れが防止される。
【００６１】
また、メタノールの充填にともない、燃料カートリッジ１１０の内部気体は、充填ノズル４１の気体排出部４１ｂ内に入り込む。そして、第４実施形態の燃料充填キット４０では、図９に示す第３実施形態の燃料充填キット３０のような通気管３５が設けられておらず、図１０に示すように、気体排出部４１ｂは、シールゴム４７の上方に排気口４５を有している。そのため、気体排出部４１ｂ内に入った内部気体は、排気口４５を通って燃料カートリッジ１１０の外部に排出される。
【００６２】
このような第４実施形態の燃料充填キット４０であれば、充填容器４２が小型になるとともに、構造を簡略化できる。なお、充填容器４２は、メタノールの充填の際に、ピストン４３の移動がスムーズになるように、ピストン４３がメタノールに圧力を作用させる面とは反対の面側の空間に空気を導く通気口４６を有している。
【００６３】
図１１は、第５実施形態の燃料充填キット５０の充填容器５２を示す断面図である。
図１１に示すように、第５実施形態の燃料充填キット５０では、充填ノズル５１が２つの円管によって構成されている。そして、充填ノズル５１を構成する一方（長い方）の円管内が、充填容器５２内のメタノールを供給するための燃料供給部５１ａとなっており、他方（短い方）の円管内が、燃料カートリッジ１１０の内部気体を排出するための気体排出部５１ｂとなっている。なお、燃料カートリッジ１１０には、例えば、開口形成ピン１３（図３参照）により、充填ノズル５１の燃料供給部５１ａ及び気体排出部５１ｂに対応するように、２つの開口１１３ａ及び開口１１３ｂを形成する。
【００６４】
また、充填ノズル５１の燃料供給部５１ａは、メタノール等の液体燃料に対して耐性を持つシリコン系やフッ素系のゴム材料からなるシールゴム５６ａを有しており、気体排出部５１ｂは、同様のシールゴム５６ｂを有している。そのため、充填ノズル５１を挿入すると、開口１１３ａ及び開口１１３ｂは、シールゴム５６ａ及びシールゴム５６ｂによって塞がれ、シールされる。
【００６５】
さらにまた、充填容器５２は、透明又は半透明のものであり、燃料貯留部５２ａと、気体収容部５２ｂと、空間部５２ｃとを有している。そして、燃料貯留部５２ａは、充填ノズル５１の燃料供給部５１ａに接続され、内部にメタノールが貯留されている。さらにまた、気体収容部５２ｂは、充填ノズル５１の気体排出部５１ｂに接続され、燃料カートリッジ１１０の内部気体を収容する。
【００６６】
このような第５実施形態の燃料充填キット５０も、図９に示す第３実施形態の燃料充填キット３０と同様に、ピストン５３によってメタノールを充填する。すなわち、取っ手５４を矢印のように押し込めば、ピストン５３の移動によってメタノールに圧力が作用し、充填容器５２の燃料貯留部５２ａに貯留されているメタノールが充填ノズル５１の燃料供給部５１ａを通って燃料カートリッジ１１０に充填される。
【００６７】
ここで、充填容器５２の気体収容部５２ｂには、メタノール吸収剤５５が配置されている。このメタノール吸収剤５５としては、例えば、活性炭、シリカゲル、モレキュラーシーブのようなゼオライト類等が好適なものである。そして、メタノール吸収剤５５により、充填ノズル５１の気体排出部５１ｂを通って気体収容部５２ｂに入ってきたメタノール（液体のメタノールや、そのメタノールが気化したもの）が吸収される。なお、メタノール吸収剤５５に代えて、メタノール等のアルコールを酸化する触媒（例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属触媒類）を用いてもよい。
【００６８】
また、充填容器５２の気体収容部５２ｂは、メタノール吸収剤５５よりも下流側で、ピストン５３がメタノールに圧力を作用させる面とは反対の面側に形成される空間部５２ｃに接続されている。そのため、ピストン５３を充填ノズル５１に向かって移動させ、燃料貯留部５２ａのメタノールに正圧を発生させて燃料カートリッジ１１０にメタノールを充填すれば、ピストン５３の移動によって空間部５２ｃが拡大して負圧になる。すると、気体収容部５２ｂも負圧になるので、燃料カートリッジ１１０の内部気体が充填ノズル５１の気体排出部５１ｂに吸い込まれることとなる。
【００６９】
しかも、開口１１３ａ及び開口１１３ｂがシールゴム５６ａ及びシールゴム５６ｂによって塞がれているため、充填時のメタノール漏れが防止されるだけでなく、燃料カートリッジ１１０の内部気体がすべて気体排出部５１ｂを通って効果的に排出される。そして、その内部気体は、メタノール吸収剤５５を通って充填容器５２の気体収容部５２ｂに収容される。
【００７０】
その結果、第５実施形態の燃料充填キット５０は、メタノールの充填がスムーズになるだけでなく、内部気体に気化したメタノールが含まれていたとしても、そのメタノールをメタノール吸収剤５５に吸収させて回収できるので、安全性が高くなる。なお、充填ノズル５１の気体排出部５１ｂから液体のままのメタノールが吸い込まれた場合には、そのメタノールもメタノール吸収剤５５によって安全に回収される。
【００７１】
図１２は、第６実施形態の燃料充填キット６０の充填容器６２を示す断面図である。
図１２に示すように、第６実施形態の燃料充填キット６０も、図１１に示す第５実施形態の燃料充填キット５０と同様に、充填ノズル６１が、燃料供給部６１ａ及び気体排出部６１ｂの２つの円管によって構成されている。また、開口１１３ａ及び開口１１３ｂは、シールゴム６６ａ及びシールゴム６６ｂによって塞がれ、シールされる。さらにまた、透明又は半透明な充填容器６２は、燃料貯留部６２ａと、気体収容部６２ｂと、空間部６２ｃとを有している。そして、ピストン６３によってメタノールを充填する。
【００７２】
ただし、充填容器６２の燃料貯留部６２ａは、柔軟性を持った袋状のものであり、その袋の中にメタノールが貯留されている。また、ピストン６３は、気体収容部６２ｂに挿入されている。そして、気体収容部６２ｂは、充填ノズル６１側とは反対側に通気口６５ａを有しており、外部と連通している。さらにまた、空間部６２ｃは、充填ノズル６１側とは反対側に通気口６５ｂを有しており、外部と連通している。
【００７３】
このような第６実施形態の燃料充填キット６０であれば、取っ手６４を矢印のように引っ張れば、ピストン６３が通気口６５ａに向かって移動し、充填容器６２の気体収容部６２ｂが負圧になる。そのため、燃料カートリッジ１１０の内部気体が充填ノズル６１の気体排出部６１ｂから吸い込まれ、気体収容部６２ｂに収容されるので、内部気体に気化したメタノールが含まれていたとしても、そのメタノールを安全に回収することができる。なお、気体収容部６２ｂの空気が通気口６５ａから逃げるので、ピストン６３の移動は、スムーズなものとなる。
【００７４】
また、開口１１３ａ及び開口１１３ｂがシールゴム６６ａ及びシールゴム６６ｂによって塞がれているため、充填ノズル６１の気体排出部６１ｂから内部気体が排出されることにより、燃料カートリッジ１１０内が負圧になる。そして、通気口６５ｂによって充填容器６２の空間部６２ｃが大気圧に維持されていることから、柔軟性を持った袋状の燃料貯留部６２ａが矢印のように収縮するとともに、メタノールが充填ノズル６１の燃料供給部６１ａを通って吸い出される。その結果、燃料カートリッジ１１０にメタノールが充填されることとなる。
【００７５】
このように、第６実施形態の燃料充填キット６０は、燃料カートリッジ１１０内を負圧にすることで、充填容器６２の燃料貯留部６２ａからメタノールを吸い出す。そのため、取っ手６４を矢印のように引っ張ってピストン６３を通気口６５ａ側に移動させても、燃料カートリッジ１１０内が気化したメタノールの圧力等によって負圧にならなければ（燃料カートリッジ１１０内が正圧であれば）、メタノールが充填されない。したがって、充填時の安全性がより一層向上したものとなる。
【００７６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、以下のような種々の変形等が可能である。すなわち、
（１）上記の実施形態では、燃料電池システム１００に用いる発電用燃料としてメタノールを用いたが、組成に水素を含有する液体燃料であれば、メタノールに限られない。すなわち、エタノール、ブタノール等のアルコール系の液体燃料や、常温・常圧下で気体のジメチルエーテルやイソブタン、天然ガス等の炭化水素を液化した燃料を用いることもできる。
【００７７】
（２）上記の実施形態（例えば、第１実施形態）では、燃料充填キット１０の充填ノズル１１が充填容器１２と一体的に形成されているが、別体の充填ノズルを充填時に充填容器に取り付けるようにしてもよい。また、充填容器１２からピストン１３を抜き出せるようにし、充填ノズル１１とは反対側から充填容器１２にメタノールを入れられるようにしてもよい。
【００７８】
（３）上記の実施形態（例えば、第１実施形態）では、燃料充填キット１０が開口形成ピン１３を有しているが、燃料カートリッジ１１０にあらかじめ開口１１３が設けられていたり、開口１１３に取外し自在の開口封止部材が取り付けられている場合もあるので、燃料充填キットに開口形成部材を付属させなくてもよい。また、開口封止部材は、開口封止シート１４のようにシートを貼り付けて開口を塞ぐものではなく、開口に嵌め込む等によって開口を封止する栓等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】液体燃料を貯留する燃料カートリッジを示す斜視図及び断面図である。
【図２】液体燃料によって発電する燃料電池システムを示す概念図である。
【図３】第１実施形態の燃料充填キットを示す側面図等である。
【図４】第１実施形態の燃料充填キットによってメタノールを充填する燃料充填方法（開口形成工程）を示す説明図である。
【図５】第１実施形態の燃料充填キットによってメタノールを充填する燃料充填方法（充填ノズル挿入工程及び燃料充填工程）を示す説明図である。
【図６】第１実施形態の燃料充填キットによってメタノールを充填する燃料充填方法（開口封止工程）を示す説明図である。
【図７】第２実施形態の燃料充填キットを示す側面図等である。
【図８】第２実施形態の燃料充填キットによってメタノールを充填する燃料充填方法を示す説明図である。
【図９】第３実施形態の燃料充填キットの充填容器を示す断面図である。
【図１０】第４実施形態の燃料充填キットの充填容器を示す断面図である。
【図１１】第５実施形態の燃料充填キットの充填容器を示す断面図である。
【図１２】第６実施形態の燃料充填キットの充填容器を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０  燃料充填キット
１１  充填ノズル
１２  充填容器
１３  開口形成ピン（開口形成部材）
１４  開口封止シート（開口封止部材）
１４ａ  粘着部（取付け部）
１４ｂ  メタノール遮断部（燃料耐性部）
２０  燃料充填キット
２１  充填ノズル
２２  充填容器
２３  開口形成ピン（開口形成部材）
２４  開口封止シート（開口封止部材）
２４ａ  粘着部（取付け部）
２４ｂ  メタノール遮断部（燃料耐性部）
３０  燃料充填キット
３１  充填ノズル
３１ａ  燃料供給部
３１ｂ  気体排出部
３２  充填容器
３６  シールゴム（シール部材）
４０  燃料充填キット
４１  充填ノズル
４１ａ  燃料供給部
４１ｂ  気体排出部
４２  充填容器
４７  シールゴム（シール部材）
５０  燃料充填キット
５１  充填ノズル
５１ａ  燃料供給部
５１ｂ  気体排出部
５２  充填容器
５６ａ，５６ｂ  シールゴム（シール部材）
６０  燃料充填キット
６１  充填ノズル
６１ａ  燃料供給部
６１ｂ  気体排出部
６２  充填容器
６６ａ，６６ｂ  シールゴム（シール部材）
１１０  燃料カートリッジ
１１３，１１３ａ，１１３ｂ  開口
１２０  燃料電池本体
【図１】
2009301961.tif 000003
【図２】
2009301961.tif 000004
【図３】
2009301961.tif 000005
【図４】
2009301961.tif 000006
【図５】
2009301961.tif 000007
【図６】
2009301961.tif 000008
【図７】
2009301961.tif 000009
【図８】
2009301961.tif 000010
【図９】
2009301961.tif 000011
【図１０】
2009301961.tif 000012
【図１１】
2009301961.tif 000013
【図１２】
2009301961.tif 000014