燃料電池用燃料容器
液体燃料を収容する空間を有する液体燃料室と、該液体燃料室の出口に設けられ、該液体燃料を該空間から吐出し、又は吐出を停止するバルブと、該バルブの方向に向かって上記空間内を移動可能な隔壁部材と、上記空間と連通し、上記隔壁部材が上記バルブの方向に上記空間内を移動するように上記隔壁部材に背圧を与える圧縮気体を収容する圧縮ガス室とを有し、上記液体燃料室と上記圧縮ガス室とは一体化されている燃料電池用燃料容器。この燃料容器は、燃料電池に搭載されている燃料容器に燃料を補給するための燃料容器として使用するか、あるいは燃料電池に組み込むことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ））などの燃料電池を内蔵する機器に装着される燃料電池用液体燃料容器、あるいは燃料電池に搭載された燃料容器にメタノール水溶液などの液体燃料を供給する燃料電池用燃料容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液体を収容する容器としては、例えば、エアゾール容器、化粧品容器などがあり、その容器は、ガラス、金属、プラスチックなどから形成されている。これらの容器は、内圧が加圧されることで、ノズルを開作動して、容器の内部の溶液が噴霧状に流出して使用できるように構成されている。
【０００３】
これらの容器には、薬剤となる原液と、容器の内部を加圧するための噴射剤とが混合されて収容されるが、原液と噴射剤とが混合された状態で噴出されるため、原液のみを用いたい用途にはピストンなどを用いた二重構造の容器が用いられている。この技術は例えば、特許文献１の第２頁右欄第１行目〜第３頁左欄第３９行目、図１、図２に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特公平５−２０１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図１３に示すように、携帯用パソコン（ノートパソコン１００、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）など）やその他の電気機器などでは、小型電源として燃料電池２００の使用が検討されている。その燃料電池２００の燃料としては、例えば、メタノールと純水またはエタノールと純水の混合溶液からなる直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）が検討されている。燃料電池２００には、その燃料を貯蔵し、供給するための燃料容器（例えば燃料カートリッジ）３００が必要である。
【０００６】
前記燃料容器３００の形状は、燃料電池２００の本体もしくは燃料電池２００を搭載しているノートパソコン１００などの機器における燃料容器３００の収容室１１０の形状などに応じて設定される。この点から、外形が円筒状のものでは、形状自由度が低いと共に、設置スペースの関係で収容する燃料の容積効率が低いという問題点がある。
【０００７】
また、前記特許文献のように燃料を吐出するための圧縮ガスを収容する気室を液体燃料室と二重構造に設けたものでは大きな円筒形状となり、機器のコンパクト化の障害となる問題点がある。
【０００８】
さらに、ノートパソコン１００などの小型機器は、機器全体の大きさがノートサイズなどの大きさに制限されていることにより、燃料供給用ポンプ、調圧機構、燃料残量検知機構などが省略されることが望まれている。特に、使用者側の利便性向上のため、燃料容器３００は、安価で、小型軽量のものが望まれている。
【０００９】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の課題は、燃料容器の形状の自由度が高く、簡便な機構により液体燃料を噴出できる小型軽量かつ安価な燃料電池用燃料容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は液体燃料を収容する空間を有する液体燃料室と、該液体燃料室の出口に設けられ、該液体燃料を該空間から吐出し、又は吐出を停止するバルブと、該バルブの方向に向かって上記空間内を移動可能な隔壁部材と、上記空間と連通し、上記隔壁部材が上記バルブの方向に上記空間内を移動するように上記隔壁部材に背圧を与える圧縮気体を収容する圧縮ガス室とを有し、上記液体燃料室と上記圧縮ガス室とは一体化されている燃料電池用燃料容器を提供するものである。
【００１１】
また、本発明に係る燃料電池用燃料容器のひとつの具体例においては、液体燃料と圧縮ガスとを収容すると共に、当該圧縮ガスにより前記液体燃料を押し出して当該液体燃料を前記燃料電池に供給する燃料電池用燃料容器であって、前記液体燃料及び前記圧縮ガスを収容し、前記燃料電池に前記液体燃料を供給するための接続口を有する容器本体と、前記容器本体に進退自在に内設されると共に、前記液体燃料を収容する液体燃料室と当該液体燃料室に連設されて前記圧縮ガスを封入する圧縮ガス室とを区画する隔壁部材と、前記接続口に設けられたバルブとを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃料電池用燃料容器は、液体燃料室と圧縮ガス室とが、隔壁部材によって区画されていることにより、燃料容器の形状の自由度を高くして、燃料容器全体をコンパクト化することが可能である。また、燃料電池用燃料容器は、圧縮ガスによって押圧された隔壁部材によって液体燃料を燃料容器の燃料電池又は燃料電池の燃料容器に対して吐出できるため、機構を簡素化することが可能である。
【００１３】
本発明に係る燃料電池用燃料容器によれば、燃料容器の形状を機器の燃料容器収容室の形状などに応じて容易に設定することができ、収容する液体燃料の容積効率が高く、燃料容器のコンパクト化が図れる。さらに、自力で燃料単体を噴出でき、簡便な機構により安価でかつ小型軽量化によって使用者側の利便性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は中央断面図である。
【図２】本発明の第１実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図４】図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第１実施の形態の変形例を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の第１実施の形態に係る燃料電池用燃料容器のバルブの設置状態を示す図で、（ａ）はバルブが閉じているときの状態を示す要部拡大断面図、（ｂ）はバルブが開放されているときの状態を示す要部拡大断面図である。
【図７】本発明の第２実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は中央断面図である。
【図８】図７（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】本発明の第２実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第３実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は中央断面図である。
【図１１】図１０（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】本発明の第３実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を示す斜視図である。
【図１３】従来のノートパソコンに使用されている燃料電池の燃料容器の取り付け構造を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００１５】
１、１Ａ，１Ｂ，１Ｃ；燃料電池用燃料容器、２，１２；容器本体、２ｂ，７ａ；接続口、２ｄ，２ｅ；目盛表示部、２ｆ，２ｇ；目盛、４；バルブ、５；隔壁部材、１００；ノートパソコン、２００；燃料電池、Ｆ；液体燃料、ＦＲ；液体燃料室、Ｇ；圧縮ガス、ＧＲ；圧縮ガス室。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第１の実施の形態］
以下、図１〜図６を参照して、本発明の第１実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を説明する。
【００１７】
まず、図１〜図３及び図１３を参照して、燃料電池用燃料容器（以下、単に「燃料容器」という）１について説明する。
【００１８】
図１（ａ）、（ｂ）、図２、図３（ａ）及び（ｂ）に示す燃料容器１は、前記した図１３に示すようなノートパソコン１００やその他の機器などに搭載されている燃料電池２００に供給する液体燃料Ｆを貯蔵するための容器である。この燃料容器１は、燃料電池を内蔵する機器に着脱自在に装着され、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）などの燃料電池２００に連結して液体燃料Ｆを補充することができる交換可能なカートリッジタイプの密閉容器からなる。
【００１９】
燃料容器１は、図１（ｂ）に示すように、液体燃料Ｆと圧縮ガスＧとを容器本体２に内設された収容室２ａに収容すると共に、その圧縮ガスＧの圧力により液体燃料Ｆを押圧して液体燃料Ｆを燃料電池２００に供給するように構成されている。燃料容器１は、液体燃料Ｆと、圧縮ガスＧと、隔壁部材５と、容器本体２と、底蓋部材３とを備え、断面が長円形（図１（ａ）参照）で、扁平な柱体に形成されている。
【００２０】
次に、図１〜図４を参照して容器本体２を説明する。
【００２１】
容器本体２は、透明部材によって形成された目盛表示部２ｄ，２ｅ（図２、図３（ａ）及び（ｂ）参照）と、不透明な合成樹脂とを組み合わせて成形し、薄い円筒形状に形成されている。容器本体２は、図１（ａ）及び図２に示すように、断面が長円形で、左右両端がそれぞれ円弧に形成され、前後面が平坦に形成されて、厚さＴが薄い扁平形に形成されている。容器本体２の内部には、液体燃料Ｆ、圧縮ガスＧ及び隔壁部材５を収容する空洞状の収容室２ａが形成されている。その収容室２ａの一端部には、燃料電池２００（図１３参照）に液体燃料Ｆを供給するためのバルブ４が設置される前記接続口２ｂが形成され、収容室２ａの他端部には、底蓋部材３によって密閉される開口部２ｃが形成されている。
【００２２】
収容室２ａは、液体燃料Ｆ、圧縮ガスＧ及び隔壁部材５が収容される空間からなり、液体燃料Ｆが収容される液体燃料室ＦＲ（液体燃料を収容する空間、以下同じ）と、圧縮ガスＧが収容される圧縮ガス室ＧＲとが連設されている。収容室２ａは、中央部に上下方向に向けて形成された仕切壁２ｊによって第１収容室２ｈと第２収容室２ｉとに二分されている。その収容室２ａは、液体燃料Ｆを接続口２ｂから押し出すための隔壁部材５が接続口２ｂの開口方向（以下、「上方向」という）に進退する第１収容室２ｈと、この第１収容室２ｈに隣接して並設された第２収容室２ｉと、第１収容室２ｈと第２収容室２ｉとが連通している底側の連通路２ｋとから構成されている。
【００２３】
第１収容室２ｈは、ピストンの役目をする隔壁部材５が上下方向に進退自在に摺動するように内設されるシリンダを構成している。この第１収容室２は、隔壁部材５によって第１収容室２ｈが液体燃料Ｆを収容する液体燃料室ＦＲと、圧縮ガスＧを封入する圧縮ガス室ＧＲとの二室に区画されている。第１収容室２において、隔壁部材５の上面と接続口２ｂとの間には、液体燃料室ＦＲが形成され、隔壁部材５の下面と底蓋部材３との間には、圧縮ガス室ＧＲが形成されて、液体燃料室ＦＲ及び圧縮ガス室ＧＲの容積は、隔壁部材５の移動によってそれぞれ変化するように形成されている。ガス室の圧縮ガスにより、隔壁部材に背圧を与えて、隔壁部材がバルブの方向に移動する。
【００２４】
第１収容室（液体燃料室ＦＲ）２ｈの内壁２ｍは、図４に示すように、略円柱形状に形成された隔壁部材５が上下動自在に嵌合するように円形に形成されて、円筒状になっている。第１収容室（液体燃料室ＦＲ）２ｈの内壁２ｍの一部は、断面円弧状の仕切壁２ｊと、透光性材料からなる目盛表示部２ｄ，２ｅとで形成されて、目盛表示部２ｄ，２ｅの外側から液体燃料室ＦＲの液体燃料Ｆや隔壁部材５が視認できるように形成されている。第１収容室（液体燃料室ＦＲ）の形成する容器本体２には、隔壁部材５の位置を表す目盛（残量時間）２ｆ，２ｇを付記した目盛表示部２ｄ，２ｅが形成されており、液体燃料Ｆの量が視認できるようになっている。
【００２５】
なお、第１収容室（液体燃料室ＦＲ）２ｈは、断面が円形なものに限定されるものではなく、図５に示す燃料容器１Ａのように、第１収容室１２ｈ（液体燃料室ＦＲ）の断面が長円形の筒状にして、さらに厚さＴ１を薄くして容器本体１２を扁平に成形してもよい。
【００２６】
このような燃料容器１Ａによれば、燃料容器１と比較して、厚さ方向にさらに薄くすることができ、薄型のノートパソコン１００（図１３参照）などの携帯機器に容易に装着可能となる。
【００２７】
また、燃料容器１Ａは、断面が長円形であるため、隔壁部材５が周方向に回転しない。
【００２８】
第２収容室２ｉの全体は、圧縮ガスＧが封入される圧縮ガス室ＧＲを形成して、第１収容室２ｈに幅方向に平行に隣接して並設されている。このため、液体燃料Ｆと圧縮ガスＧを収容する収容室２ａは、液体燃料Ｆが収容される第１収容室（液体燃料室ＦＲ）と、圧縮ガスＧが収容される第２収容室（圧縮ガス室ＧＲ）との上下方向の高さを短くして、燃料容器１の全体の高さＨを短くして、コンパクトにすることが可能となる。
【００２９】
第１収容室２ｈと第２収容室２ｉとの間には、容器本体２の開口部２ｃに底蓋部材３を嵌着して燃料容器１を形成した際に、第１収容室２ｈの底部と第２収容室２ｉの底部とが連通するように、仕切壁２ｊの下端部を切欠形成された連通路２ｋが設けられている。
【００３０】
液体燃料室ＦＲは、液体燃料Ｆが収容される箇所であり、第１収容室２ｈ内の隔壁部材５と接続口２ｂとの間の空間からなる。
【００３１】
圧縮ガス室ＧＲは、圧縮ガスＧが収容される箇所であり、第１収容室２ｈ内の隔壁部材５と底蓋部材３との間の空間と、連通路２ｋと、第２収容室２ｉとからなる。
【００３２】
液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲは、液体燃料Ｆの量によって、その二室を区画している隔壁部材５が移動することにより、容積が変化する。
【００３３】
前記目盛表示部２ｄ，２ｅは、燃料容器１を装着する機器によって残量監視窓が側方にある場合や、正面にある場合にも対応できるように、容器本体２の正面及び側面の両方に、液体燃料室ＦＲに沿って細長く形成されている。目盛表示部２ｄ，２ｅは、例えば、アクリル樹脂などの透光性樹脂によって形成されている。
【００３４】
目盛２ｆ，２ｇは、目盛表示部２ｄ，２ｅの外側表面に、転写印刷、または、紙もしくはフィルムを巻き付けることなどによって外装される。また、容器本体２の外表面には、さらに、デザイン図案、商品名、宣伝などの表示や燃料容器１の装着方向を示す矢印表示２ｏなどが付記されている。
【００３５】
図１（ｂ）に示すように、底蓋部材３は、開口部２ｃに嵌合される環状突起２ｎを有する断面が長円形の略板状の樹脂部材であり、例えば、超音波溶着などによって開口部２ｃに固着されている。底蓋部材３は、圧縮ガス室ＧＲ（第１収容室２ｈ及び第２収容室２ｉ）の底面を構成している。環状突起２ｎは、段差状に形成された開口部２ｃの内側の第１収容室２ｈ内に食み出るように形成されて、その食み出た箇所が隔壁部材５のストッパの機能を備えている。隔壁部材５は、この環状突起２ｎによって、底蓋部材３の底面に密着しないように構成されている。
【００３６】
次に、図６（ａ）、（ｂ）を参照してバルブ４を説明する。
【００３７】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、バルブ４は、段差状に形成された接続口２ｂに取り付けられており、液体燃料Ｆの流通を開放または遮断する開閉機器であり、容器本体２の第１収容室（液体燃料室ＦＲ）２ｈの上部に形成されている。バルブ４は、スペーサ４ａと、圧縮コイルばね４ｂと、ガスケット４ｃと、中空部４ｆ及び連通孔４ｇを有する有底の略円筒状のバルブステム４ｄと、止着部材４ｅとから構成されている。
【００３８】
スペーサ４ａは、接続口２ｂ内の底部の周壁部に配設される円筒状の部材からなり、このスペーサ４ａに遊嵌される圧縮コイルばね４ｂを支持している。
【００３９】
圧縮コイルばね４ｂは、止着部材４ｅを付勢するばねであり、接続口２ｂ内の底部に配設されている。
【００４０】
ガスケット４ｃは、例えば、リング状の合成ゴムからなり、スペーサ４ａの上に載置されている。
【００４１】
バルブステム４ｄは、ガスケット４ｃに挿通されると共に、圧縮コイルばね４ｂの上に載置されている。
【００４２】
止着部材４ｅは、周面に形成されたねじ部４ｈが接続口２ｂの内壁に形成された雌ねじ部（図示せず）に螺着されると共に、バルブステム４ｄを圧縮コイルばね４ｂの弾力に抗して、接続口２ｂの底面（液体燃料室ＦＲ）側に押圧している。
【００４３】
次に、図１（ｂ）を参照して隔壁部材５を説明する。
【００４４】
図１（ｂ）に示すように、隔壁部材５は、シリンダの役目をする第１収容室２ｈに摺動可能に嵌挿されて、液体燃料Ｆを押圧するピストンの役目をすると共に、第１収容室２ｈを液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲとに隔てている。隔壁部材５は、弾性を有するシール部材５ａと、圧縮ガスＧの圧縮力を受ける底面５ｅを有する芯部材５ｂとから構成されている。隔壁部材５は、断面形状が図４に示す内壁２ｍと同じ円形をした略柱体状に形成されている。
【００４５】
シール部材５ａは、芯部材５ｂを覆うように形成されると共に、下端部に芯部材５ｂの凹部５ｃに係止される係止爪５ｄが形成されて、芯部材５ｂと一体化されている。そのシール部材５ａの外周は、第１収容室２ｈの内壁２ｍに気密に接触して、隔壁部材５の上部空間には液体燃料Ｆが封入され、隔壁部材５の下部空間には圧縮ガスＧが封入されるように構成されている。
【００４６】
これにより、隔壁部材５は、所定の姿勢を保持しながら、容器本体２内部を第１収容室２ｈの内壁２ｍに案内されて摺動すると、圧縮ガスＧの圧力によって液体燃料Ｆを押圧して、前記バルブ４が連通作動した際に、液体燃料Ｆを接続口２ｂより押し出すように作用する。
【００４７】
次に、図１（ｂ）を参照して液体燃料Ｆを説明する。
【００４８】
図１（ｂ）に示す液体燃料Ｆは、例えば、主にメタノールと水の混合物からなる。液体燃料Ｆは、本実施形態では、燃料容器１がＤＭＦＣを内蔵する携帯機器に装着されるため、所定濃度のメタノールと純水、またはエタノールと純水の混合液である。ただし、液体燃料の種類はこれに限定されず、燃料電池の種類に応じて適宜変更自由である。
【００４９】
次に、図１（ｂ）を参照して圧縮ガスＧを説明する。図１（ｂ）に示す圧縮ガスＧは、窒素、炭酸ガス、脱酸素空気などの酸素を含まないガスを用いることが好ましい。このように酸素を含まないガスを使用すれば、燃料電池での反応に悪影響を及ぼす酸素が液体燃料Ｆへ混入することや、液体燃料Ｆが酸化することを防止できる。
【００５０】
圧縮ガスＧの圧力は、液体燃料室ＦＲに充填された液体燃料Ｆが少なくなっても押し出しきれれば特に制限されない。さらに、例えば、携帯機器が、燃料供給用ポンプ、調圧機構などを備えていない場合には、圧縮ガスＧの最大圧力が０．３ＭＰａＧ以下となるよう設定することが好ましい。このように０．３ＭＰａＧ以下に設定する場合は、液体燃料Ｆの充填量が最大の状態（液体燃料室ＦＲの容積が最大であって、圧縮ガス室ＧＲの容積が最小の場合）において、圧縮ガスＧの圧力が０．３ＭＰａＧとなるように設定する。
【００５１】
さらに、圧縮ガスＧの圧力変動を極力低減するために、圧縮ガス室ＧＲの容積は、可及的に大きくすることが好ましい。
【００５２】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池用燃料容器の動作を説明する。
【００５３】
まず、図１（ｂ）に示すように、圧縮ガスＧを圧縮ガス室ＧＲに封入する。圧縮ガスＧの封入は、例えば、液体燃料室ＦＲに液体燃料Ｆを注入していない空の状態で、接続口２ｂよりバルブ４を通して液体燃料室ＦＲに圧縮ガスＧを注入すると共に、隔壁部材５が液体燃料室ＦＲの最底部に移動するまで圧縮ガスＧを注入する。このとき、隔壁部材５の底面５ｅの端部が環状突起２ｎに当接して傾くことにより、その隔壁部材５と内壁２ｍとの密閉状態が開放されて液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲとが連通されて、圧縮ガスＧが圧縮ガス室ＧＲの内部に注入される。そして、圧縮ガス室ＧＲ内が所定圧力となった際に、圧縮ガスＧの注入を停止する。その後、バルブ４を開作動して液体燃料室ＦＲ内の圧縮ガスＧを排出すると、隔壁部材５が圧縮ガスＧの圧力によって移動して、液体燃料室ＦＲが元の密閉状態に戻る。
【００５４】
そして、隔壁部材５の底面５ｅには、圧縮ガスＧの圧力が作用されていることにより、隔壁部材５が液体燃料室ＦＲの上端にまで上昇移動して液体燃料Ｆの全て排出できるように圧縮ガス室ＧＲ内の圧縮ガスＧを封入することができる。その後、接続口２ｂのバルブ４を開いて、液体燃料室ＦＲへ液体燃料Ｆを注入することによって、燃料容器１は、携帯機器に液体燃料Ｆを補充できるようになる。
【００５５】
燃料容器１が、ノートパソコン１００（図１３参照）などの携帯機器に装着されていない場合、図６（ａ）に示すように、バルブステム４ｄの連通孔４ｇは、ガスケット４ｃによって遮断されて、バルブ４が閉鎖状態になっている。このため、燃料容器１の液体燃料室ＦＲ内の液体燃料Ｆは、バルブ４から漏れることなく充填された状態にある。液体燃料Ｆは、隔壁部材５の底面５ｅが圧縮ガスＧの圧力によって押圧されていることにより、隔壁部材５の上面で押圧されて圧縮された状態にある。
【００５６】
そして、燃料容器１が、前記携帯機器に装着されると、図４（ｂ）に示すように、バルブステム４ｄが押し下げられることによってガスケット４ｃが圧縮変形し、連通孔４ｇが開放される（開放状態）。すると、液体燃料室ＦＲに充填されて圧縮された状態にある液体燃料Ｆは、圧縮ガスＧの圧縮力によって液体燃料室ＦＲから押し出されて、連通孔４ｇ及び中空部４ｆを経由し、燃料容器１の外部に噴射され、携帯機器に内蔵された燃料電池２００（図１３参照）に供給される。
【００５７】
液体燃料Ｆが燃料電池２００（図１３参照）に供給されて、燃料容器１内の量が減少すると、残留する液体燃料Ｆの貯蔵量（残量時間ｈ）に応じて隔壁部材５の位置が変化する。その隔壁部材５の移動を目盛表示部２ｄ，２ｅから視認できると共に、目盛２ｆ，２ｇによって液体燃料Ｆの貯蔵量（残量時間ｈ）を測ることができる。隔壁部材５は、液体燃料Ｆの減少に応じて圧縮ガスＧの体積が変化して圧力がやや低下するが、圧縮ガスＧの所定範囲内の圧力によって押圧されて移動し、液体燃料Ｆの貯蔵量が無くなるまで押し出すことができる。すなわち、隔壁部材５は、図１（ｂ）に想像線で示すように、液体燃料室ＦＲの上端まで移動すると、液体燃料室ＦＲの上端面に当接してストップするため、液体燃料室ＦＲ内の液体燃料Ｆを全部押し出すことができる。
【００５８】
隔壁部材５が液体燃料室ＦＲの上端でストップするように構成されていることにより燃料容器１は、液体燃料Ｆ以外が外部に噴出しない。また、容器本体２の内部で液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲとに分離形成されたことにより、落下などの衝撃による燃料漏れを防止することができる。
【００５９】
また、燃料容器１は、第１収容室２ｈと第２収容室２ｉとが横方向に隣接して並設されたことにより、図１〜図４に示すように、扁平型に形成することが可能となるため、高いスペース効率の要求があるノートパソコン１００（図１３参照）やＰＤＡにおいても対応できるようになり、小型で収容量が多い燃料容器１が構成できる。
【００６０】
［第２実施の形態］
次に、図７〜図９を参照して、本発明の第２実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を説明する。前記第１実施の形態で説明したものと同一のものは、同じ符号を付記してその説明を省略する。
【００６１】
本発明の第２実施の形態は、燃料容器１Ｂの収容室６ａが、中側に配置された第１収容室（液体燃料室ＦＲ）６ｂと、この第１収容室（液体燃料室ＦＲ）６ｂの外側に配置された第２収容室（圧縮ガス室ＧＲ）６ｃとを二重に配置することにより、厚さＴ２と幅Ｌ２とを同じ長さに短くしてコンパクトにしたものである。
【００６２】
燃料容器１Ｂは、上方に開口部６ｄを形成した容器状の容器本体６と、この容器本体６の開口部６ｄが嵌着される上蓋部材７と、この上蓋部材７の上面中央部の接続口７ａに設置されたバルブ４と、上蓋部材７に設けられたバルブ４の下方に設置された略円筒状のシリンダ部材８とから構成されている。燃料容器１Ｂは、図９に示すように、圧縮ガス室ＧＲが液体燃料室ＦＲに隣接していることにより、四角柱状に形成することができるため、幅Ｌ２を前記第１実施の形態の燃料容器１（図２参照）の幅Ｌより短く形成することが可能となる。
【００６３】
なお、燃料容器１Ｂは、第１収容室６ｂの周囲に配置されることにより、形状の自由度が増して、外形の断面形状を四角形や円形や長円形などすることが可能となる。例えば、燃料容器１Ｂは、容器本体６及び上蓋部材７を円筒状に形成することにより、円柱状などに形成してもよい。
【００６４】
容器本体６は、例えば、断面が四角形をした有底筒体からなり、内側に所定間隔をおいてシリンダ部材８を配設している。これにより、容器本体６の内壁とシリンダ部材８との間に第２収容室６ｃが形成される。
【００６５】
上蓋部材７は、容器本体６の開口部６ｄに嵌着されて、かつ超音波溶着などによって密着されている。
【００６６】
シリンダ部材８は、上端部を上蓋部材７のバルブ設置部７ｂに嵌着されて、下端部を容器本体６の内底から浮かして連通路６ｅが形成されている。そのシリンダ部材８には、液体燃料Ｆと、ピストンの役目をする隔壁部材５とが内設されている。シリンダ部材８の内部は、第１収容室６ｂを形成して、この第１収容室６ｂを隔壁部材５によって液体燃料Ｆが収容される液体燃料室ＦＲと前記第２収容室６ｃに連通している圧縮ガス室ＧＲとの二室に区画されている。
【００６７】
本発明の第２実施の形態に係る燃料電池用燃料容器は、このように形成されたことにより、幅Ｌ２の短い燃料容器１Ｂを提供することができ、薄型のノートパソコン１００（図１３参照）などの携帯機器に容易に装着可能となる。
【００６８】
なお、本発明は、前記第１及び第２実施の形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。
【００６９】
前記した第１及び第２実施の形態に係る燃料容器１、１Ｂは、液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲとが、幅方向または外周方向に並列的に並んで配置したとしたが、液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲの配置はこれに限定されず、例えば図１０〜図１２に示すように、液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲとが、高さ方向において直列的（直線的）に配置した細長の燃料容器１Ｃであってもよい。
【００７０】
このように燃料容器１Ｃは、液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲとを一直線に配置することのより、燃料容器１Ｃ全体を細くしてコンパクト化を図ることができる。
【００７１】
なお、前記燃料容器１は、燃料電池に装着して該燃料電池に直接燃料を供給するものであるが、内圧を高めて、再注入可能な燃料電池用燃料容器に対して、液体燃料Ｆを注入するための注入用燃料容器としても使用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、液体燃料電池の燃料容器として、又は燃料電池に搭載された燃料容器に燃料を補給する燃料容器として利用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ））などの燃料電池を内蔵する機器に装着される燃料電池用液体燃料容器、あるいは燃料電池に搭載された燃料容器にメタノール水溶液などの液体燃料を供給する燃料電池用燃料容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の液体を収容する容器としては、例えば、エアゾール容器、化粧品容器などがあり、その容器は、ガラス、金属、プラスチックなどから形成されている。これらの容器は、内圧が加圧されることで、ノズルを開作動して、容器の内部の溶液が噴霧状に流出して使用できるように構成されている。
【０００３】
これらの容器には、薬剤となる原液と、容器の内部を加圧するための噴射剤とが混合されて収容されるが、原液と噴射剤とが混合された状態で噴出されるため、原液のみを用いたい用途にはピストンなどを用いた二重構造の容器が用いられている。この技術は例えば、特許文献１の第２頁右欄第１行目〜第３頁左欄第３９行目、図１、図２に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特公平５−２０１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図１３に示すように、携帯用パソコン（ノートパソコン１００、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）など）やその他の電気機器などでは、小型電源として燃料電池２００の使用が検討されている。その燃料電池２００の燃料としては、例えば、メタノールと純水またはエタノールと純水の混合溶液からなる直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）が検討されている。燃料電池２００には、その燃料を貯蔵し、供給するための燃料容器（例えば燃料カートリッジ）３００が必要である。
【０００６】
前記燃料容器３００の形状は、燃料電池２００の本体もしくは燃料電池２００を搭載しているノートパソコン１００などの機器における燃料容器３００の収容室１１０の形状などに応じて設定される。この点から、外形が円筒状のものでは、形状自由度が低いと共に、設置スペースの関係で収容する燃料の容積効率が低いという問題点がある。
【０００７】
また、前記特許文献のように燃料を吐出するための圧縮ガスを収容する気室を液体燃料室と二重構造に設けたものでは大きな円筒形状となり、機器のコンパクト化の障害となる問題点がある。
【０００８】
さらに、ノートパソコン１００などの小型機器は、機器全体の大きさがノートサイズなどの大きさに制限されていることにより、燃料供給用ポンプ、調圧機構、燃料残量検知機構などが省略されることが望まれている。特に、使用者側の利便性向上のため、燃料容器３００は、安価で、小型軽量のものが望まれている。
【０００９】
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の課題は、燃料容器の形状の自由度が高く、簡便な機構により液体燃料を噴出できる小型軽量かつ安価な燃料電池用燃料容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明は液体燃料を収容する空間を有する液体燃料室と、該液体燃料室の出口に設けられ、該液体燃料を該空間から吐出し、又は吐出を停止するバルブと、該バルブの方向に向かって上記空間内を移動可能な隔壁部材と、上記空間と連通し、上記隔壁部材が上記バルブの方向に上記空間内を移動するように上記隔壁部材に背圧を与える圧縮気体を収容する圧縮ガス室とを有し、上記液体燃料室と上記圧縮ガス室とは一体化されている燃料電池用燃料容器を提供するものである。
【００１１】
また、本発明に係る燃料電池用燃料容器のひとつの具体例においては、液体燃料と圧縮ガスとを収容すると共に、当該圧縮ガスにより前記液体燃料を押し出して当該液体燃料を前記燃料電池に供給する燃料電池用燃料容器であって、前記液体燃料及び前記圧縮ガスを収容し、前記燃料電池に前記液体燃料を供給するための接続口を有する容器本体と、前記容器本体に進退自在に内設されると共に、前記液体燃料を収容する液体燃料室と当該液体燃料室に連設されて前記圧縮ガスを封入する圧縮ガス室とを区画する隔壁部材と、前記接続口に設けられたバルブとを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃料電池用燃料容器は、液体燃料室と圧縮ガス室とが、隔壁部材によって区画されていることにより、燃料容器の形状の自由度を高くして、燃料容器全体をコンパクト化することが可能である。また、燃料電池用燃料容器は、圧縮ガスによって押圧された隔壁部材によって液体燃料を燃料容器の燃料電池又は燃料電池の燃料容器に対して吐出できるため、機構を簡素化することが可能である。
【００１３】
本発明に係る燃料電池用燃料容器によれば、燃料容器の形状を機器の燃料容器収容室の形状などに応じて容易に設定することができ、収容する液体燃料の容積効率が高く、燃料容器のコンパクト化が図れる。さらに、自力で燃料単体を噴出でき、簡便な機構により安価でかつ小型軽量化によって使用者側の利便性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は中央断面図である。
【図２】本発明の第１実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図４】図１（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第１実施の形態の変形例を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の第１実施の形態に係る燃料電池用燃料容器のバルブの設置状態を示す図で、（ａ）はバルブが閉じているときの状態を示す要部拡大断面図、（ｂ）はバルブが開放されているときの状態を示す要部拡大断面図である。
【図７】本発明の第２実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は中央断面図である。
【図８】図７（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】本発明の第２実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第３実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は中央断面図である。
【図１１】図１０（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】本発明の第３実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を示す斜視図である。
【図１３】従来のノートパソコンに使用されている燃料電池の燃料容器の取り付け構造を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００１５】
１、１Ａ，１Ｂ，１Ｃ；燃料電池用燃料容器、２，１２；容器本体、２ｂ，７ａ；接続口、２ｄ，２ｅ；目盛表示部、２ｆ，２ｇ；目盛、４；バルブ、５；隔壁部材、１００；ノートパソコン、２００；燃料電池、Ｆ；液体燃料、ＦＲ；液体燃料室、Ｇ；圧縮ガス、ＧＲ；圧縮ガス室。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
［第１の実施の形態］
以下、図１〜図６を参照して、本発明の第１実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を説明する。
【００１７】
まず、図１〜図３及び図１３を参照して、燃料電池用燃料容器（以下、単に「燃料容器」という）１について説明する。
【００１８】
図１（ａ）、（ｂ）、図２、図３（ａ）及び（ｂ）に示す燃料容器１は、前記した図１３に示すようなノートパソコン１００やその他の機器などに搭載されている燃料電池２００に供給する液体燃料Ｆを貯蔵するための容器である。この燃料容器１は、燃料電池を内蔵する機器に着脱自在に装着され、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）などの燃料電池２００に連結して液体燃料Ｆを補充することができる交換可能なカートリッジタイプの密閉容器からなる。
【００１９】
燃料容器１は、図１（ｂ）に示すように、液体燃料Ｆと圧縮ガスＧとを容器本体２に内設された収容室２ａに収容すると共に、その圧縮ガスＧの圧力により液体燃料Ｆを押圧して液体燃料Ｆを燃料電池２００に供給するように構成されている。燃料容器１は、液体燃料Ｆと、圧縮ガスＧと、隔壁部材５と、容器本体２と、底蓋部材３とを備え、断面が長円形（図１（ａ）参照）で、扁平な柱体に形成されている。
【００２０】
次に、図１〜図４を参照して容器本体２を説明する。
【００２１】
容器本体２は、透明部材によって形成された目盛表示部２ｄ，２ｅ（図２、図３（ａ）及び（ｂ）参照）と、不透明な合成樹脂とを組み合わせて成形し、薄い円筒形状に形成されている。容器本体２は、図１（ａ）及び図２に示すように、断面が長円形で、左右両端がそれぞれ円弧に形成され、前後面が平坦に形成されて、厚さＴが薄い扁平形に形成されている。容器本体２の内部には、液体燃料Ｆ、圧縮ガスＧ及び隔壁部材５を収容する空洞状の収容室２ａが形成されている。その収容室２ａの一端部には、燃料電池２００（図１３参照）に液体燃料Ｆを供給するためのバルブ４が設置される前記接続口２ｂが形成され、収容室２ａの他端部には、底蓋部材３によって密閉される開口部２ｃが形成されている。
【００２２】
収容室２ａは、液体燃料Ｆ、圧縮ガスＧ及び隔壁部材５が収容される空間からなり、液体燃料Ｆが収容される液体燃料室ＦＲ（液体燃料を収容する空間、以下同じ）と、圧縮ガスＧが収容される圧縮ガス室ＧＲとが連設されている。収容室２ａは、中央部に上下方向に向けて形成された仕切壁２ｊによって第１収容室２ｈと第２収容室２ｉとに二分されている。その収容室２ａは、液体燃料Ｆを接続口２ｂから押し出すための隔壁部材５が接続口２ｂの開口方向（以下、「上方向」という）に進退する第１収容室２ｈと、この第１収容室２ｈに隣接して並設された第２収容室２ｉと、第１収容室２ｈと第２収容室２ｉとが連通している底側の連通路２ｋとから構成されている。
【００２３】
第１収容室２ｈは、ピストンの役目をする隔壁部材５が上下方向に進退自在に摺動するように内設されるシリンダを構成している。この第１収容室２は、隔壁部材５によって第１収容室２ｈが液体燃料Ｆを収容する液体燃料室ＦＲと、圧縮ガスＧを封入する圧縮ガス室ＧＲとの二室に区画されている。第１収容室２において、隔壁部材５の上面と接続口２ｂとの間には、液体燃料室ＦＲが形成され、隔壁部材５の下面と底蓋部材３との間には、圧縮ガス室ＧＲが形成されて、液体燃料室ＦＲ及び圧縮ガス室ＧＲの容積は、隔壁部材５の移動によってそれぞれ変化するように形成されている。ガス室の圧縮ガスにより、隔壁部材に背圧を与えて、隔壁部材がバルブの方向に移動する。
【００２４】
第１収容室（液体燃料室ＦＲ）２ｈの内壁２ｍは、図４に示すように、略円柱形状に形成された隔壁部材５が上下動自在に嵌合するように円形に形成されて、円筒状になっている。第１収容室（液体燃料室ＦＲ）２ｈの内壁２ｍの一部は、断面円弧状の仕切壁２ｊと、透光性材料からなる目盛表示部２ｄ，２ｅとで形成されて、目盛表示部２ｄ，２ｅの外側から液体燃料室ＦＲの液体燃料Ｆや隔壁部材５が視認できるように形成されている。第１収容室（液体燃料室ＦＲ）の形成する容器本体２には、隔壁部材５の位置を表す目盛（残量時間）２ｆ，２ｇを付記した目盛表示部２ｄ，２ｅが形成されており、液体燃料Ｆの量が視認できるようになっている。
【００２５】
なお、第１収容室（液体燃料室ＦＲ）２ｈは、断面が円形なものに限定されるものではなく、図５に示す燃料容器１Ａのように、第１収容室１２ｈ（液体燃料室ＦＲ）の断面が長円形の筒状にして、さらに厚さＴ１を薄くして容器本体１２を扁平に成形してもよい。
【００２６】
このような燃料容器１Ａによれば、燃料容器１と比較して、厚さ方向にさらに薄くすることができ、薄型のノートパソコン１００（図１３参照）などの携帯機器に容易に装着可能となる。
【００２７】
また、燃料容器１Ａは、断面が長円形であるため、隔壁部材５が周方向に回転しない。
【００２８】
第２収容室２ｉの全体は、圧縮ガスＧが封入される圧縮ガス室ＧＲを形成して、第１収容室２ｈに幅方向に平行に隣接して並設されている。このため、液体燃料Ｆと圧縮ガスＧを収容する収容室２ａは、液体燃料Ｆが収容される第１収容室（液体燃料室ＦＲ）と、圧縮ガスＧが収容される第２収容室（圧縮ガス室ＧＲ）との上下方向の高さを短くして、燃料容器１の全体の高さＨを短くして、コンパクトにすることが可能となる。
【００２９】
第１収容室２ｈと第２収容室２ｉとの間には、容器本体２の開口部２ｃに底蓋部材３を嵌着して燃料容器１を形成した際に、第１収容室２ｈの底部と第２収容室２ｉの底部とが連通するように、仕切壁２ｊの下端部を切欠形成された連通路２ｋが設けられている。
【００３０】
液体燃料室ＦＲは、液体燃料Ｆが収容される箇所であり、第１収容室２ｈ内の隔壁部材５と接続口２ｂとの間の空間からなる。
【００３１】
圧縮ガス室ＧＲは、圧縮ガスＧが収容される箇所であり、第１収容室２ｈ内の隔壁部材５と底蓋部材３との間の空間と、連通路２ｋと、第２収容室２ｉとからなる。
【００３２】
液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲは、液体燃料Ｆの量によって、その二室を区画している隔壁部材５が移動することにより、容積が変化する。
【００３３】
前記目盛表示部２ｄ，２ｅは、燃料容器１を装着する機器によって残量監視窓が側方にある場合や、正面にある場合にも対応できるように、容器本体２の正面及び側面の両方に、液体燃料室ＦＲに沿って細長く形成されている。目盛表示部２ｄ，２ｅは、例えば、アクリル樹脂などの透光性樹脂によって形成されている。
【００３４】
目盛２ｆ，２ｇは、目盛表示部２ｄ，２ｅの外側表面に、転写印刷、または、紙もしくはフィルムを巻き付けることなどによって外装される。また、容器本体２の外表面には、さらに、デザイン図案、商品名、宣伝などの表示や燃料容器１の装着方向を示す矢印表示２ｏなどが付記されている。
【００３５】
図１（ｂ）に示すように、底蓋部材３は、開口部２ｃに嵌合される環状突起２ｎを有する断面が長円形の略板状の樹脂部材であり、例えば、超音波溶着などによって開口部２ｃに固着されている。底蓋部材３は、圧縮ガス室ＧＲ（第１収容室２ｈ及び第２収容室２ｉ）の底面を構成している。環状突起２ｎは、段差状に形成された開口部２ｃの内側の第１収容室２ｈ内に食み出るように形成されて、その食み出た箇所が隔壁部材５のストッパの機能を備えている。隔壁部材５は、この環状突起２ｎによって、底蓋部材３の底面に密着しないように構成されている。
【００３６】
次に、図６（ａ）、（ｂ）を参照してバルブ４を説明する。
【００３７】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、バルブ４は、段差状に形成された接続口２ｂに取り付けられており、液体燃料Ｆの流通を開放または遮断する開閉機器であり、容器本体２の第１収容室（液体燃料室ＦＲ）２ｈの上部に形成されている。バルブ４は、スペーサ４ａと、圧縮コイルばね４ｂと、ガスケット４ｃと、中空部４ｆ及び連通孔４ｇを有する有底の略円筒状のバルブステム４ｄと、止着部材４ｅとから構成されている。
【００３８】
スペーサ４ａは、接続口２ｂ内の底部の周壁部に配設される円筒状の部材からなり、このスペーサ４ａに遊嵌される圧縮コイルばね４ｂを支持している。
【００３９】
圧縮コイルばね４ｂは、止着部材４ｅを付勢するばねであり、接続口２ｂ内の底部に配設されている。
【００４０】
ガスケット４ｃは、例えば、リング状の合成ゴムからなり、スペーサ４ａの上に載置されている。
【００４１】
バルブステム４ｄは、ガスケット４ｃに挿通されると共に、圧縮コイルばね４ｂの上に載置されている。
【００４２】
止着部材４ｅは、周面に形成されたねじ部４ｈが接続口２ｂの内壁に形成された雌ねじ部（図示せず）に螺着されると共に、バルブステム４ｄを圧縮コイルばね４ｂの弾力に抗して、接続口２ｂの底面（液体燃料室ＦＲ）側に押圧している。
【００４３】
次に、図１（ｂ）を参照して隔壁部材５を説明する。
【００４４】
図１（ｂ）に示すように、隔壁部材５は、シリンダの役目をする第１収容室２ｈに摺動可能に嵌挿されて、液体燃料Ｆを押圧するピストンの役目をすると共に、第１収容室２ｈを液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲとに隔てている。隔壁部材５は、弾性を有するシール部材５ａと、圧縮ガスＧの圧縮力を受ける底面５ｅを有する芯部材５ｂとから構成されている。隔壁部材５は、断面形状が図４に示す内壁２ｍと同じ円形をした略柱体状に形成されている。
【００４５】
シール部材５ａは、芯部材５ｂを覆うように形成されると共に、下端部に芯部材５ｂの凹部５ｃに係止される係止爪５ｄが形成されて、芯部材５ｂと一体化されている。そのシール部材５ａの外周は、第１収容室２ｈの内壁２ｍに気密に接触して、隔壁部材５の上部空間には液体燃料Ｆが封入され、隔壁部材５の下部空間には圧縮ガスＧが封入されるように構成されている。
【００４６】
これにより、隔壁部材５は、所定の姿勢を保持しながら、容器本体２内部を第１収容室２ｈの内壁２ｍに案内されて摺動すると、圧縮ガスＧの圧力によって液体燃料Ｆを押圧して、前記バルブ４が連通作動した際に、液体燃料Ｆを接続口２ｂより押し出すように作用する。
【００４７】
次に、図１（ｂ）を参照して液体燃料Ｆを説明する。
【００４８】
図１（ｂ）に示す液体燃料Ｆは、例えば、主にメタノールと水の混合物からなる。液体燃料Ｆは、本実施形態では、燃料容器１がＤＭＦＣを内蔵する携帯機器に装着されるため、所定濃度のメタノールと純水、またはエタノールと純水の混合液である。ただし、液体燃料の種類はこれに限定されず、燃料電池の種類に応じて適宜変更自由である。
【００４９】
次に、図１（ｂ）を参照して圧縮ガスＧを説明する。図１（ｂ）に示す圧縮ガスＧは、窒素、炭酸ガス、脱酸素空気などの酸素を含まないガスを用いることが好ましい。このように酸素を含まないガスを使用すれば、燃料電池での反応に悪影響を及ぼす酸素が液体燃料Ｆへ混入することや、液体燃料Ｆが酸化することを防止できる。
【００５０】
圧縮ガスＧの圧力は、液体燃料室ＦＲに充填された液体燃料Ｆが少なくなっても押し出しきれれば特に制限されない。さらに、例えば、携帯機器が、燃料供給用ポンプ、調圧機構などを備えていない場合には、圧縮ガスＧの最大圧力が０．３ＭＰａＧ以下となるよう設定することが好ましい。このように０．３ＭＰａＧ以下に設定する場合は、液体燃料Ｆの充填量が最大の状態（液体燃料室ＦＲの容積が最大であって、圧縮ガス室ＧＲの容積が最小の場合）において、圧縮ガスＧの圧力が０．３ＭＰａＧとなるように設定する。
【００５１】
さらに、圧縮ガスＧの圧力変動を極力低減するために、圧縮ガス室ＧＲの容積は、可及的に大きくすることが好ましい。
【００５２】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池用燃料容器の動作を説明する。
【００５３】
まず、図１（ｂ）に示すように、圧縮ガスＧを圧縮ガス室ＧＲに封入する。圧縮ガスＧの封入は、例えば、液体燃料室ＦＲに液体燃料Ｆを注入していない空の状態で、接続口２ｂよりバルブ４を通して液体燃料室ＦＲに圧縮ガスＧを注入すると共に、隔壁部材５が液体燃料室ＦＲの最底部に移動するまで圧縮ガスＧを注入する。このとき、隔壁部材５の底面５ｅの端部が環状突起２ｎに当接して傾くことにより、その隔壁部材５と内壁２ｍとの密閉状態が開放されて液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲとが連通されて、圧縮ガスＧが圧縮ガス室ＧＲの内部に注入される。そして、圧縮ガス室ＧＲ内が所定圧力となった際に、圧縮ガスＧの注入を停止する。その後、バルブ４を開作動して液体燃料室ＦＲ内の圧縮ガスＧを排出すると、隔壁部材５が圧縮ガスＧの圧力によって移動して、液体燃料室ＦＲが元の密閉状態に戻る。
【００５４】
そして、隔壁部材５の底面５ｅには、圧縮ガスＧの圧力が作用されていることにより、隔壁部材５が液体燃料室ＦＲの上端にまで上昇移動して液体燃料Ｆの全て排出できるように圧縮ガス室ＧＲ内の圧縮ガスＧを封入することができる。その後、接続口２ｂのバルブ４を開いて、液体燃料室ＦＲへ液体燃料Ｆを注入することによって、燃料容器１は、携帯機器に液体燃料Ｆを補充できるようになる。
【００５５】
燃料容器１が、ノートパソコン１００（図１３参照）などの携帯機器に装着されていない場合、図６（ａ）に示すように、バルブステム４ｄの連通孔４ｇは、ガスケット４ｃによって遮断されて、バルブ４が閉鎖状態になっている。このため、燃料容器１の液体燃料室ＦＲ内の液体燃料Ｆは、バルブ４から漏れることなく充填された状態にある。液体燃料Ｆは、隔壁部材５の底面５ｅが圧縮ガスＧの圧力によって押圧されていることにより、隔壁部材５の上面で押圧されて圧縮された状態にある。
【００５６】
そして、燃料容器１が、前記携帯機器に装着されると、図４（ｂ）に示すように、バルブステム４ｄが押し下げられることによってガスケット４ｃが圧縮変形し、連通孔４ｇが開放される（開放状態）。すると、液体燃料室ＦＲに充填されて圧縮された状態にある液体燃料Ｆは、圧縮ガスＧの圧縮力によって液体燃料室ＦＲから押し出されて、連通孔４ｇ及び中空部４ｆを経由し、燃料容器１の外部に噴射され、携帯機器に内蔵された燃料電池２００（図１３参照）に供給される。
【００５７】
液体燃料Ｆが燃料電池２００（図１３参照）に供給されて、燃料容器１内の量が減少すると、残留する液体燃料Ｆの貯蔵量（残量時間ｈ）に応じて隔壁部材５の位置が変化する。その隔壁部材５の移動を目盛表示部２ｄ，２ｅから視認できると共に、目盛２ｆ，２ｇによって液体燃料Ｆの貯蔵量（残量時間ｈ）を測ることができる。隔壁部材５は、液体燃料Ｆの減少に応じて圧縮ガスＧの体積が変化して圧力がやや低下するが、圧縮ガスＧの所定範囲内の圧力によって押圧されて移動し、液体燃料Ｆの貯蔵量が無くなるまで押し出すことができる。すなわち、隔壁部材５は、図１（ｂ）に想像線で示すように、液体燃料室ＦＲの上端まで移動すると、液体燃料室ＦＲの上端面に当接してストップするため、液体燃料室ＦＲ内の液体燃料Ｆを全部押し出すことができる。
【００５８】
隔壁部材５が液体燃料室ＦＲの上端でストップするように構成されていることにより燃料容器１は、液体燃料Ｆ以外が外部に噴出しない。また、容器本体２の内部で液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲとに分離形成されたことにより、落下などの衝撃による燃料漏れを防止することができる。
【００５９】
また、燃料容器１は、第１収容室２ｈと第２収容室２ｉとが横方向に隣接して並設されたことにより、図１〜図４に示すように、扁平型に形成することが可能となるため、高いスペース効率の要求があるノートパソコン１００（図１３参照）やＰＤＡにおいても対応できるようになり、小型で収容量が多い燃料容器１が構成できる。
【００６０】
［第２実施の形態］
次に、図７〜図９を参照して、本発明の第２実施の形態に係る燃料電池用燃料容器を説明する。前記第１実施の形態で説明したものと同一のものは、同じ符号を付記してその説明を省略する。
【００６１】
本発明の第２実施の形態は、燃料容器１Ｂの収容室６ａが、中側に配置された第１収容室（液体燃料室ＦＲ）６ｂと、この第１収容室（液体燃料室ＦＲ）６ｂの外側に配置された第２収容室（圧縮ガス室ＧＲ）６ｃとを二重に配置することにより、厚さＴ２と幅Ｌ２とを同じ長さに短くしてコンパクトにしたものである。
【００６２】
燃料容器１Ｂは、上方に開口部６ｄを形成した容器状の容器本体６と、この容器本体６の開口部６ｄが嵌着される上蓋部材７と、この上蓋部材７の上面中央部の接続口７ａに設置されたバルブ４と、上蓋部材７に設けられたバルブ４の下方に設置された略円筒状のシリンダ部材８とから構成されている。燃料容器１Ｂは、図９に示すように、圧縮ガス室ＧＲが液体燃料室ＦＲに隣接していることにより、四角柱状に形成することができるため、幅Ｌ２を前記第１実施の形態の燃料容器１（図２参照）の幅Ｌより短く形成することが可能となる。
【００６３】
なお、燃料容器１Ｂは、第１収容室６ｂの周囲に配置されることにより、形状の自由度が増して、外形の断面形状を四角形や円形や長円形などすることが可能となる。例えば、燃料容器１Ｂは、容器本体６及び上蓋部材７を円筒状に形成することにより、円柱状などに形成してもよい。
【００６４】
容器本体６は、例えば、断面が四角形をした有底筒体からなり、内側に所定間隔をおいてシリンダ部材８を配設している。これにより、容器本体６の内壁とシリンダ部材８との間に第２収容室６ｃが形成される。
【００６５】
上蓋部材７は、容器本体６の開口部６ｄに嵌着されて、かつ超音波溶着などによって密着されている。
【００６６】
シリンダ部材８は、上端部を上蓋部材７のバルブ設置部７ｂに嵌着されて、下端部を容器本体６の内底から浮かして連通路６ｅが形成されている。そのシリンダ部材８には、液体燃料Ｆと、ピストンの役目をする隔壁部材５とが内設されている。シリンダ部材８の内部は、第１収容室６ｂを形成して、この第１収容室６ｂを隔壁部材５によって液体燃料Ｆが収容される液体燃料室ＦＲと前記第２収容室６ｃに連通している圧縮ガス室ＧＲとの二室に区画されている。
【００６７】
本発明の第２実施の形態に係る燃料電池用燃料容器は、このように形成されたことにより、幅Ｌ２の短い燃料容器１Ｂを提供することができ、薄型のノートパソコン１００（図１３参照）などの携帯機器に容易に装着可能となる。
【００６８】
なお、本発明は、前記第１及び第２実施の形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。
【００６９】
前記した第１及び第２実施の形態に係る燃料容器１、１Ｂは、液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲとが、幅方向または外周方向に並列的に並んで配置したとしたが、液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲの配置はこれに限定されず、例えば図１０〜図１２に示すように、液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲとが、高さ方向において直列的（直線的）に配置した細長の燃料容器１Ｃであってもよい。
【００７０】
このように燃料容器１Ｃは、液体燃料室ＦＲと圧縮ガス室ＧＲとを一直線に配置することのより、燃料容器１Ｃ全体を細くしてコンパクト化を図ることができる。
【００７１】
なお、前記燃料容器１は、燃料電池に装着して該燃料電池に直接燃料を供給するものであるが、内圧を高めて、再注入可能な燃料電池用燃料容器に対して、液体燃料Ｆを注入するための注入用燃料容器としても使用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、液体燃料電池の燃料容器として、又は燃料電池に搭載された燃料容器に燃料を補給する燃料容器として利用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体燃料を収容する空間を有する液体燃料室と、該液体燃料室の出口に設けられ、該液体燃料を該空間から吐出し、又は吐出を停止するバルブと、該バルブの方向に向かって上記空間内を移動可能な隔壁部材と、上記空間と連通し、上記隔壁部材が上記バルブの方向に上記空間内を移動するように上記隔壁部材に背圧を与える圧縮気体を収容する圧縮ガス室とを有し、上記液体燃料室と上記圧縮ガス室とは一体化されていることを特徴とする燃料電池用燃料容器。
【請求項２】
上記バルブは燃料電池の燃料供給口に接続可能に構成されている請求項１記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項３】
液体燃料と圧縮ガスとを収容すると共に、当該圧縮ガスにより前記液体燃料を押し出して該液体燃料を燃料電池に供給する燃料電池用燃料容器であって、
前記液体燃料及び前記圧縮ガスを収容し、前記燃料電池に前記液体燃料を供給するための接続口を有する容器本体と、
前記容器本体に進退自在に内設されると共に、前記液体燃料を収容する液体燃料室と当該液体燃料室に連設されて前記圧縮ガスを封入する圧縮ガス室とを区画する隔壁部材と、
前記接続口に設けられたバルブと、
を備えていることを特徴とする燃料電池用燃料容器。
【請求項４】
上記燃料容器は燃料電池を内蔵する機器に装着可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項５】
前記容器本体は、円筒形状に形成され、
前記液体燃料室は、円筒状もしくは断面が長円形の筒状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項６】
前記容器本体は、前記圧縮ガス室が前記液体燃料室に隣接して並設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項７】
前記容器本体は、前記圧縮ガス室が前記液体燃料室に隣接していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項８】
前記圧縮ガスの圧力は、最大０．３ＭＰａＧ以下となるよう構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項９】
前記圧縮ガスは、酸素を含まないガスからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項１０】
前記容器本体は、少なくとも前記液体燃料室の一部が、透光性材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項１１】
前記容器本体は、前記隔壁部材の位置を表す目盛を有することを特徴する請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項１２】
前記液体燃料が、メタノールと水の混合物からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項１】
液体燃料を収容する空間を有する液体燃料室と、該液体燃料室の出口に設けられ、該液体燃料を該空間から吐出し、又は吐出を停止するバルブと、該バルブの方向に向かって上記空間内を移動可能な隔壁部材と、上記空間と連通し、上記隔壁部材が上記バルブの方向に上記空間内を移動するように上記隔壁部材に背圧を与える圧縮気体を収容する圧縮ガス室とを有し、上記液体燃料室と上記圧縮ガス室とは一体化されていることを特徴とする燃料電池用燃料容器。
【請求項２】
上記バルブは燃料電池の燃料供給口に接続可能に構成されている請求項１記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項３】
液体燃料と圧縮ガスとを収容すると共に、当該圧縮ガスにより前記液体燃料を押し出して該液体燃料を燃料電池に供給する燃料電池用燃料容器であって、
前記液体燃料及び前記圧縮ガスを収容し、前記燃料電池に前記液体燃料を供給するための接続口を有する容器本体と、
前記容器本体に進退自在に内設されると共に、前記液体燃料を収容する液体燃料室と当該液体燃料室に連設されて前記圧縮ガスを封入する圧縮ガス室とを区画する隔壁部材と、
前記接続口に設けられたバルブと、
を備えていることを特徴とする燃料電池用燃料容器。
【請求項４】
上記燃料容器は燃料電池を内蔵する機器に装着可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項５】
前記容器本体は、円筒形状に形成され、
前記液体燃料室は、円筒状もしくは断面が長円形の筒状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項６】
前記容器本体は、前記圧縮ガス室が前記液体燃料室に隣接して並設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項７】
前記容器本体は、前記圧縮ガス室が前記液体燃料室に隣接していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項８】
前記圧縮ガスの圧力は、最大０．３ＭＰａＧ以下となるよう構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項９】
前記圧縮ガスは、酸素を含まないガスからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項１０】
前記容器本体は、少なくとも前記液体燃料室の一部が、透光性材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項１１】
前記容器本体は、前記隔壁部材の位置を表す目盛を有することを特徴する請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【請求項１２】
前記液体燃料が、メタノールと水の混合物からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用燃料容器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０６９４１８
【国際公開日】平成１７年７月２８日（２００５．７．２８）
【発行日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１７０９４（Ｐ２００５−５１７０９４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／０００４８７
【国際出願日】平成１７年１月１７日（２００５．１．１７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（０００１５１２６５）株式会社東海 (45)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年７月２８日（２００５．７．２８）
【発行日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／０００４８７
【国際出願日】平成１７年１月１７日（２００５．１．１７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（０００１５１２６５）株式会社東海 (45)
【Ｆターム（参考）】
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