CN100590917C - 燃料电池用燃料容器 - Google Patents

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Abstract

一种燃料电池用燃料容器，通过确保分隔部件的可靠滑动性、足够耐久性及粘接性来降低次品率，且增加反复使用次数和燃料的容积率。燃料电池用燃料容器(1)包括容器本体(2)，该容器本体(2)具有用于连接燃料电池或调压装置的连接口(23a)，内部收容有向燃料电池供给的液体燃料(F)和用于推出该液体燃料(F)的推出介质(G)。还包括分隔部件(3)，该分隔部件(3)滑动自如地配置在容器本体(2)内部，将容器本体(2)内部分隔成收容液体燃料(F)的燃料储藏室(11)和收容推出介质(G)的推出介质收容室(12)。还包括阀门(4)，该阀门(4)设置在连接口(23a)处，敞开或切断液体燃料(F)的流通。容器本体(2)与分隔部件(3)滑动接触的面上产生的滑动摩擦力小于等于10N。

Description

燃料电池用燃料容器
技术领域
本发明涉及一种收容用于提供给直接甲醇燃料电池(以下称为DMFC(Direct Methanol Fuel Cell))等燃料电池的液体燃料、并将该燃料向燃料电池供给的燃料电池用燃料容器，尤其是涉及将液体燃料和推出液体燃料的推出介质隔开的分隔部件。
背景技术
近年来，作为笔记本电脑、PDA(个人数字助理：Personal DataAssistant)等小型携带终端的小型电源研究使用燃料电池。并且，作为向该燃料电池供给燃料的装置提出了燃料容器(例如燃料筒)。
作为填充在燃料容器中的燃料，提出了使用将甲醇和纯水混合或将乙醇和纯水混合形成的液体燃料。
另一方面，对于小型携带终端，从其大小的制约和发电效率的提高来看，最好不要装设燃料供给用泵和燃料剩余量检测机构等，另外，从提供使用者便利性这方面来看，期待开发出廉价、小型轻量的燃料容器。并且，从环境保护的观点来看，希望燃料容器不是一次性使用而是能够反复使用。
但是，为了利用填充有液体燃料的燃料容器供给液体燃料，用于推出液体燃料的活塞状的分隔部件需要可靠地动作，即使是较低的压力也必须能使分隔部件可靠地移动。
因此，一般为了使活塞状的分隔部件可靠地移动，在分隔部件的周面上通用例如PTFE树脂(聚四氟乙烯：Poly-Tetra FluoroEthylene)形成覆盖层，以提高分隔部件的滑动性。
另一方面，在专利文献1～3中公开了在药剂用容器的容器及分隔部件上涂布聚对二甲苯类树脂的技术。
专利文献1：日本特公平3-58742号公报
专利文献2：日本特开2002-177364号公报
专利文献3：日本特开2002-291888号公报
但是，如上所述形成的覆盖层一般是通过向分隔部件的周面喷射而形成的，因此，会产生涂斑，由于分隔部件反复使用，使得从所述涂斑处产生裂缝，有时会导致覆盖层剥离。在覆盖层整体剥离时，分隔部件的滑动性降低，会变得不能动作，在覆盖层部分剥离时，分隔部件在进行动作时会产生倾斜或晃动。在发生这种不良状况时，不仅分隔部件会产生动作不良，还可能产生泄漏等，可能导致分隔部件的耐久性降低，燃料容器自身的可反复使用次数受到限制。因为所述泄漏的情况是：分隔部件滑动时阀门敞开，燃料储藏室相对于推出介质收容室(压缩气体室)被减压，因此，推出介质(压缩气体)向燃料储藏室泄漏的可能性较高，由此，气体可能会混入液体燃料中。另外，这仅仅是可能，即使液体燃料向推出介质收容室中泄漏，只要容器本体不破损则该燃料就不会向外部漏出，所以没有危险性。
一般地，在覆盖层较厚时，不能发挥分隔部件的材质的特性，相反地，在覆盖层过薄时，随着使用次数的增加，因摩擦产生剥离等不良状况的可能性增加，但如上所述形成的覆盖层的膜厚为20μm左右，很难继续减薄。
在分隔部件的滑动性变差时，为了使分隔部件能可靠地动作，需要较高的压力，因此，必须提高用于将液体燃料全部从容器推出所需的最低内压(收容推出介质的推出介质收容室的容积达到最大时该收容室内的压力)，在该最低内压变高时，最高内压(推出介质收容室的容积最小时该收容室内的压力)也变高，因此，为了尽量降低内压差，必须增大推出介质收容室的容积。
在为了耐高压而将容器本体加厚来提高强度时，会导致收容液体燃料的燃料储藏室的容积减小。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种燃料电池用燃料容器，其通过确保分隔部件的可靠的滑动性、足够的耐久性及密封性，从而可降低次品率，并可增加反复使用次数和燃料的容积率。
本发明的燃料电池用燃料容器，包括：容器本体，该容器本体具有用于连接燃料电池或调压装置的连接口，内部收容有向所述燃料电池供给的液体燃料和用于推出该液体燃料的推出介质；分隔部件，该分隔部件滑动自如地配置在所述容器本体内部，将该容器本体内部分隔成收容所述液体燃料的燃料储藏室和收容所述推出介质的推出介质收容室；以及阀门，该阀门设置在所述连接口，将所述液体燃料的流通敞开或切断，其特征在于：对所述容器本体与所述分隔部件滑动接触的面中的至少一个面上施加相对于所述液体燃料为非洗脱性的覆盖层，以使所述容器本体与所述分隔部件滑动接触的面上产生的滑动摩擦力小于等于10N。
本发明的燃料电池用燃料容器还可包括配置在所述容器本体内部、与所述连接口连通的圆筒状的内容器。
在本发明的燃料电池用燃料容器中，可对所述容器本体与所述分隔部件滑动接触的面中的至少一方施加相对于所述液体燃料为非洗脱性的覆盖层。
在本发明的燃料电池用燃料容器中，所述覆盖层优选是聚对二甲苯类树脂。
在本发明的燃料电池用燃料容器中，所述覆盖层的膜厚优选为0.2～3μm。
在本发明的燃料电池用燃料容器中，所述聚对二甲苯类树脂优选是下述式(1)所示的对二甲苯二聚体：
化学式1：
另外，在本发明的燃料电池用燃料容器中，所述分隔部件可由自润滑橡胶构成。
在本发明的燃料电池用燃料容器中，所述推出介质可以是压缩气体，所述推出介质收容室是封入有所述压缩气体的压缩气体室。
采用上述构成的本发明的燃料电池用燃料容器，由于容器本体与分隔部件滑动接触的面的摩擦力小于等于10N，因此，分隔部件可平滑地滑动。这样，由于在分隔部件的滑动性提高时即使是小的压力也能分隔部件移动，因此，在填充在燃料储藏室中的液体燃料变少时，可将全部推出该燃料所需的压力、即推出介质收容室的容积最大时该收容室的内压设定得较小。如果能将该内压设定得较低，则也可将填充在燃料储藏室中的液体燃料为最多时、即燃料储藏室的容积最大而推出介质收容室的容积最小时推出介质收容室的内压设定得较低，因此，可减小推出介质收容室的容积最小时的容积值，可使液体储藏室相对于燃料容器本体的容积率加大。另外，如果压力不高，则无需为了提高强度而增加燃料容器本体的厚度，从而燃料容器本体的容积不会减小，燃料储藏室的容积也不会减^小。由此，可收容更多的液体燃料。
在对容器本体与分隔部件滑动接触的面中的至少一方施加相对于液体燃料为非洗脱性的覆盖层、且该覆盖层是聚对二甲苯类树脂时，可没有涂斑地形成覆盖层，从而可降低覆盖层剥离的可能性。因此，分隔部件能在不产生倾斜和晃动的情况下可靠地动作，可提高分隔部件的滑动性，确保分隔部件的耐久性及粘接性，从而降低次品率。而且，由于次品率降低，可增加反复使用次数。
另外，在覆盖层的膜厚为0.2～3μm时，由于覆盖层较薄，所以尤其是能使分隔部件的材质特性发挥作用，可防止液体燃料产生泄漏等。
附图说明
图1是本发明一个实施方式的燃料电池用燃料容器的立体图。
图2是图1的II-II剖视图。
图3是图1的燃料电池用燃料容器和与该燃料电池用燃料容器连接的一个实施方式的调压装置的主要部分放大剖视图。
图4是图3的调压装置中调压机构部的分解立体图。
图5是表示实施例1中再利用次数与滑动摩擦力的关系的图表。
图6是表示比较例1中再利用次数与滑动摩擦力的关系的图表。
图7是表示实施例2中放置时间与滑动摩擦力的关系的图表
图8是表示比较例2中放置时间与滑动摩擦力的关系的图表。
符号说明
1燃料电池用燃料容器            11燃料储藏室
12缩气体室                     2容器本体
21外容器                       22盖体
23供给连接件                   23a连接口
24内容器                       241缺口
25弹性体                       3分隔部件
31本体部件                     32弹性密封部件
4阀门                          41外壳
42阀杆                         43弹簧
5调压装置                      6调压机构部
61盖体壳                       62膜片
63本体壳                       64导入部件
65调整阀                       66第一止回阀
67第二止回阀                   68过滤器
7连接器                        F液体燃料
G压缩气体
具体实施方式
下面参照附图对本发明一个实施方式的燃料电池用燃料容器进行详细说明。本实施方式的燃料电池用燃料容器用于收容液体燃料，且通过调压装置安装在笔记本电脑、PDA(个人数字助理：Personal Data Assistant)等小型携带终端上，从而向内置在该携带终端中的DMFC供给液体燃料。
图1是本实施方式的燃料电池用燃料容器的立体图，图2是图1的II-II剖视图，图3是说明后述调压装置与图1的燃料电池用燃料容器的连接的主要部分放大图。在本实施方式中，为了便于说明，将具有与调压装置连接用的连接口的一侧设为上侧(纸面上方)。
如图1、图2所示，燃料电池用燃料容器1大致包括：容器本体2，在内部收容液体燃料F和作为用于推出液体燃料F的推出介质的压缩气体G，上端具有用于连接后述调压装置5的连接口23a；分隔部件3，滑动自如地配置在容器本体2内部，分隔液体燃料F和压缩气体G；以及阀门4，设于连接口23a，敞开或切断收容在容器本体2内的液体燃料F的流通。
在本实施方式中，液体燃料F用于向DMFC供给，例如是乙醇和纯水、甲醇和纯水等预定浓度的醇和纯水的混合液。不过，在本发明中并不局限于此，可根据燃料电池的种类适当地进行变更。
在本实施方式中，从防止对燃料电池中的反应造成不良影响的氧混入液体燃料F中的观点、以及防止液体燃料F氧化的观点来看，压缩气体G优选使用氮、二氧化碳、脱氧空气等不含氧的气体。
如图1、图2所示，容器本体2包括：两端部敞开的大致圆筒状的外容器21；拆装自如地安装在外容器21的下端、封闭底部的盖体22；安装在外容器21的上端、在上端的大致中央具有所述连接口23a、与后述的调压装置5(如图3所示)连接的供给连接件23；以及在外容器21内部配置成双重结构的内容器24。
如图2所示，在容器本体2内部具有：收容形成于内容器24内部的液体燃料F的燃料储藏室11；压缩气体室12，主要形成于内容器24的外表面与外容器21的内表面之间，收容产生用于推出液体燃料F的应力的压缩气体G；活塞状的分隔部件3，可上下滑动地配置在内容器24中，分隔燃料储藏室11和压缩气体室12；以及弹性体25，在分隔部件3下降移动时在分隔部件3与容器本体2的底部之间被压缩。燃料储藏室11和压缩气体室12的容积比率因分隔部件3的位置不同而产生变动，在液体燃料F被消耗而使分隔部件3上升时，压缩气体室12的一部分位于内容器24的内部。
内容器24是下端敞开的大致圆筒状，以下端部不与盖体22接触的形态配置。另外，在下端侧周面形成有沿纵向延伸的多个缺口241，在分隔部件3因弹性体25的压缩而进行下降移动时，这些缺口241可连通内容器24的内部与外容器21的内部(将会在后面详细说明)。在内容器24上端部的大致中央位置开设有与后述阀门4连通的通孔242，能通过阀门4向燃料储藏室11内供给液体燃料F。在通孔242的外周向上方突设有圆筒部243，在圆筒部243内部具有螺母244。
供给连接件23在下端的大致中央位置具有供后述的阀门4插入的插入口231，在插入口231的外周向上方突设有连接筒部232，在该连接筒部232的上端设置有用于连接调压装置58的连接口23a。如图1所示，在连接筒部232的前端部外周面上向外部突出有可锁定与后述调压装置5的连接的突起。对于供给连接件23和调压装置5的连接将会在后面说明。
如图3的放大图所示，阀门4大致包括：作为向供给连接件23固定的固定部件以及向后述导入部件64嵌合的嵌合部件的外壳41；对应于与调压装置5的连接而移动的阀杆42；对阀杆42向关闭方向施力的弹簧43；敞开或切断液体燃料F的流通的阀体44(O形环)；以及与调压装置5连接时作为密封部件发挥作用的连接密封部件45。上述这些部件优选用非金属材料形成。
外壳41形成为大致筒状，包括：在中间部向外侧突出的环状台阶部41a；从该环状台阶部41a的下表面向下方延长的安装筒部41b；以及在中间部向内部突出的环状突起41c。外壳41被插入上述供给连接件23的插入口231中，配置成环状台阶部41a的下表面与插入口231的上端缘接触，安装筒部41b的下端与内容器24的通孔242连通，外周被上述螺母244紧固而安装在容器本体2上。在外壳41的上端外周嵌合安装有所述连接密封部件45。
阀杆42形成为棒状，包括：在上端向外侧扩大的大径部42a；以及在该大径部42a的下方延伸的轴部42b。大径部42a在上表面大致中央位置具有可与后述调压装置5的导入部件64的连接突起644的前端抵接的凹部42c。阀杆42可沿轴向移动地插入在外壳41内，在大径部42a的下表面与环状突起41c的上表面之间配置有弹簧43，该弹簧43向上方偏置。阀杆42的轴部42b的前端穿过环状突起41c的内孔后伸出，通过安装在轴部42b前端外周部的O形环将阀体44压接到环状突起41c的下端部，从而将其内孔塞住而切断液体燃料F的流通。在凹部42c向下方压入时，弹簧43压缩，使阀杆42向下方移动，阀体44从环状突起41c离开，从而内孔敞开，燃料储藏室11内的液体燃料F的流通被导通。然后，液体燃料F从轴部42b与环状突起41c的间隙通过大径部42a与外壳41之间向调压装置5喷出供给。
阀门4由O形环这样的弹性材料构成阀体44，为了不使该弹性材料向阀开闭方向(轴向)膨润变形，由轴部42b的周向槽进行限制，因此，即使与液体燃料F接触的阀体44(弹性材料)因膨润等而体积膨胀，其体积变化也被限制在与阀开闭移动方向垂直的方向，从而不会对阀开闭动作及燃料流量的变化产生影响。
分隔部件3包括：大致圆柱状、在外周面具有槽31a的本体部件31；以及与该槽31a嵌合、由橡胶等具有弹性的材料形成的弹性密封部件32(O形环)。弹性密封部件32的外周与内容器24的内面气密接触，配置成可在内容器24的内部上下滑动。分隔部件3作为移动分隔壁发挥作用，将与上表面接触的空间分隔成燃料储藏室11，将与底面接触的空间分隔成压缩气体室12，通过在底面作用的压缩气体G的压力对上面的液体燃料F加压，在阀杆42进行打开动作时，将液体燃料F推出。
在此，本发明的特征在于：在容器本体2与分隔部件3滑动接触的面中的至少一面涂覆相对于液体燃料F为非洗脱性的覆盖层。在本实施方式中，在弹性密封部件32的外表面涂覆非洗脱性的覆盖层。
覆盖层由相对于液体燃料F为非洗脱性的材料形成，从而覆盖层不会洗脱，不会污染液体燃料F。
作为形成覆盖层的材料可列举聚对二甲苯系树脂，优选对二甲苯二聚体。对二甲苯二聚体覆盖层例如通过化学气相沉积(CVD)形成，可进行分子级的涂布，这以现有的液状涂布或粉状涂布是不能实现的，因此，可高精度地控制膜厚，且可进行没有小孔的均匀的处理。由此，能没有涂斑地形成覆盖层，降低覆盖层剥离的可能性。因此，分隔部件3不会产生倾斜和晃动，能可靠地动作，从而弹性密封部件32的滑动性提高，可确保弹性密封部件32的耐久性和粘接性，降低次品率。而且，由于次品率降低，可增加反复使用次数。
如果覆盖层的膜厚不到0.2μm则不能得到足够的膜强度，如果超过3μm则没有弹性力，不能对应密封面的微小凹凸而产生密封不良等，从而弹性体的物性优点丧失，因此，为了充分地发挥分隔部件3即弹性密封部件32的特性，优选覆盖层的膜厚为0.2～3μm。如果是这种覆盖层，则弹性密封部件32因弹性而可保持与容器本体的气密性，可防止产生液体燃料F泄漏等。
通过采用上述这种覆盖层，在容器本体2与分隔部件3、即内容器24与弹性密封部件32滑动接触的面上产生的滑动摩擦力小于等于10N。
在此，所谓滑动摩擦力小于等于10N是指：在将外表面施加了所述覆盖层的弹性密封部件32嵌合在本体部件31上而形成分隔部件3，并将分隔部件3配置在内容器24上后，向内容器24填充液体燃料F，在上端敞开的状态下，使分隔部件3移动5mm所需的力的最大值小于等于10N。此时，内容器24是PP制模制品，液体燃料F是70wt％纯水和30wt％甲醇的混合液，弹性密封部件32使用EPDM制尺寸的P-11，覆盖层是由膜厚为1μm的对二甲苯二聚体形成的。
如上所述，如果在内容器24与弹性密封部件32滑动接触的面上产生的滑动摩擦力小于等于10N，则分隔部件3可平滑地滑动，因此，即使是小的压力也能使分隔部件3移动，从而在填充在燃料储藏室11中的液体燃料F变少时，可将全部推出该液体燃料F所需的压力、即压缩气体室12的容积最大时该压缩气体室12的内压设定得较小。如果能将该内压设定得较低，则也可将填充在燃料储藏室11内的液体燃料F最多时、即燃料储藏室11的容积最大而压缩气体室12的容积最小时压缩气体室12的内压设定得较低，因此，可减小压缩气体室12的容积最小时的容积值，可加大燃料储藏室11相对于容器本体2的容积率。另外，如果压力不高，则不需将容器本体2形成得较厚，因此，不会减小容器本体2的容积，从而燃料储藏室11的容积也不会减小。由此，可收容更多的液体燃料F。
另外，由于分隔部件3平滑地滑动，因此例如在DMFC内部没有液体燃料F这种初始状态时等，可顺利地供给液体燃料F。
在本实施方式中，对弹性密封部件32的外表面施加了覆盖层，但本发明并不局限于此，只要在容器本体2与分隔部件3滑动接触的面上产生的滑动摩擦力小于等于10N即可，例如也可由自润滑橡胶构成分隔部件3。
在本实施方式中，对弹性密封部件32的外表面施加了非洗脱性的覆盖层(例如对二甲苯二聚体覆盖层)，但从防止材料洗脱的观点来看，优选对燃料电池用燃料容器1内的与液体燃料F接触的所有部件都施加所述覆盖层，尤其是优选对橡胶部件、例如安装在阀杆42前端的阀体44施加所述覆盖层。由此，可防止液体燃料F直接与橡胶部件表面接触，从而可使用比现在一般使用的橡胶部件的材料(EPDM)便宜的材料，例如NBR、IR等，可降低成本。
另外，从提高滑动性的观点来看，优选对嵌合于阀门4上端外周的连接密封部件45的外表面也施加所述覆盖层。
在本实施方式中，将燃料电池用燃料容器1形成为双重容器结构，但本发明并不局限于此，可适当地进行设计变更，例如也可形成为单重容器结构。
下面对向压缩气体室12中封入压缩气体G及注入液体燃料F的动作进行说明。封入压缩气体G的动作在向压缩气体室12注入液体燃料F之前进行。
首先，将未图示的燃料填充装置的气体注入口与连接口23a结合，通过推入动作使阀杆42进行动作而打开，通过阀门4将压缩气体G注入燃料储藏室11内。与此对应，分隔部件3下降，由于进一步注入压缩气体G，分隔部件3从图2所示的弹性体25处于自然长的位置推压弹性体25使其变形，进而向容器本体2的底部进一步移动。在分隔部件3下降到最大程度的状态下，缺口241的上端部相对于分隔部件3的弹性密封部件32处于上方，通过缺口241从燃料储藏室11向压缩气体室12注入压缩气体G。接着，在压缩气体室12内达到预定压力后，停止压缩气体G的注入。
接着，使阀杆42再次进行打开动作，排出燃料储藏室11中的压缩气体G。与此对应，分隔部件3由于弹性体25的反弹力而上升，返回图2所示的密封燃料储藏室11的状态。接着，由于压缩气体G的进一步排出，分隔部件3在下面作用有压缩气体室12的压缩气体G的压力的状态下，上升移动到内容器24的上端，将燃料储藏室11内的压缩气体G全部排出，从而向压缩气体室12内封入压缩气体G。此时，如后面所述，压缩气体G的压力只要是能将填充在燃料储藏室11内的液体燃料F利用分隔部件3推出且全部排出的压力即可，没有特殊限制，但由于上述的理由，优选较小的压力，优选小于等于100kPa的压力。
然后，将注入装置连接在供给连接件23上，通过阀门4向燃料储藏室11注入液体燃料F，使分隔部件3下降，通过在燃料储藏室11内收容预定量的液体燃料F，可构成燃料电池用燃料容器1。
下面，为了对上述燃料电池用燃料容器23与调压装置5的连接及作用进行说明，首先对调压装置5进行说明。为了便于说明，将与上述燃料电池用燃料容器1连接的一侧作为下侧。
调压装置5是一端与上述燃料电池用燃料容器1连接、另一端与DMFC(未图示)连接，从而将从燃料电池用燃料容器1供给的液体燃料F调整为预定压力后向DMFC供给的装置，如图3所示，大致包括：调压机构部6，具有调压机构(调节机构)，该调压机构将从燃料电池用燃料容器1供给的液体燃料F的压力(一次压力)调整为向DMFC供给的液体燃料F的压力(二次压力)；以及连接器7，与调压机构部6卡合，具有用于将上述燃料电池用燃料容器1的供给连接件23连接成锁定状态的固缚机构(棘爪机构)。图4表示调压机构部6的分解立体图。
如图4所示，调压机构部6大致包括：互相相对配置、内部收容有膜片62的盖体壳61和本体壳63；与本体壳63连接、从上述燃料电池用燃料容器1导入一次压力的液体燃料F的导入部件64；与膜片62连动地将一次压力向二次压力减压调整的调整阀65；防止流体燃料漏出的第一止回阀66(低压用止回阀)及弹性板形成的第二止回阀67(高压用止回阀)；以及除尘用的过滤器68。
盖体壳61和本体壳63隔着膜片62上下配置，例如通过螺钉等卡合。在盖体壳61与膜片62以及本体壳63与膜片62之间分别形成有空间，盖体壳61侧的空间被从盖体壳61的内面向下方突设的内壁61a分隔成与大气连通的大气室610、以及导入二次压力的液体燃料F的燃料室611，本体壳63侧的空间形成为调压室630，收容调整成二次压力的液体燃料F。对于调压机构将会在后面详细说明。
盖体壳61在上表面向上方突设有筒状部612，在形成燃料室611的侧壁外表面向外部突设有筒状的排出部613。在排出部613的前端拆装自如地连接有导管614，用于将二次压力的液体燃料F从所述燃料室611向DMFC(未图示)导入。
在筒状部612的内部，与轴向大致平行地配置有压力设定用的调压弹簧616，在该调压弹簧616的上端螺合有调压螺钉615使得可调节位置，调压弹簧616的一端与该调压螺钉抵接，另一端与后述的支架621抵接。调压螺钉615在大致中央位置具有在上下方向(轴向)上贯穿开口的大气连通孔615a，大气室610通过该大气连通孔615a向大气敞开。对应于调压螺钉615的上下方向位置的调节，调压弹簧616伸缩，通过支架621调整向膜片62的施力，从而可设定为预定的二次压力。
膜片62具有弹性，是具有大径部和小径部的大致扁平状，在该大径部的中央位置设置有供后述的支架621插入的支架插孔62a，在该小径部的中央位置设置有供后述的筒部件632插入的筒部件插孔62b，在支架插孔62a的外周设置有向上方变形而突出的突出部62c。在膜片62上侧(大气室610侧)固接有后述的支架621，在下侧(调压室630侧)固接有后述的轴622，可对应于膜片62的弹性偏位，一体地沿上下方向(轴向)移动。
支架621是大致扁平的圆形，下表面与膜片62的上表面固接，上表面与上述调压弹簧616的另一端抵接。在支架621上表面中央向上方突设有可插入上述调压弹簧616的内孔中的轴部621a，在下表面中央向下方突设有螺栓轴部621b，该螺栓轴部621b插入支架插孔61a中，与后述的轴622连接。支架621在大致中央位置设置有在上下方向(轴向)上贯穿开口的贯通孔621c，上端与大气室610连通。
轴622包括：上表面与膜片62的下表面固接的大致圆柱状的大径突部622a；形成在大径突部622a的下端中央的大致圆柱状的小径突部622b；从小径突部622b的下端中央向下方延长的突轴部622c。在该突轴部622c的下端设置有用于安装上述调整阀65的周槽部622d，在上端周部安装有第一止回阀66。在轴622的上表面直到小径突部622b的预定位置设置有用于连接上述螺栓轴部621b的连接孔622e。
膜片62的下表面承受收容在上述调压室630中的液体燃料F的二次压力，上表面承受收容在上述大气室610中的气体的大气压，且可对应于所述二次压力和所述大气压的压力差在上下方向上进行弹性偏位，保持在该压力差产生的施力与所述调压弹簧616产生的施力达到平衡的位置。
本体壳63是上端敞开的大致箱状，在内表面具有供所述小径突部622b插入的开口部63a。在该开口部63a的外周向下方突设有上端与该开口部63a连通的大轴筒部63b，在该大轴筒部63b的下表面向下方突设有下端敞开的轴筒部63c。在轴筒部63c的上端外周形成有槽，在该槽中安装有后述导入部件64的导入用O形环631。
在大轴筒部63b与轴筒部63c交界的内孔面上向内方突设有分隔壁63d，可滑动地插入有突轴部622c。对应于所述膜片62的偏位，当突轴部622c在上下方向(轴向)上移动时，分隔壁63d的上表面与所述第一止回阀66抵接或分离，下表面与所述调整阀65抵接或分离，从而将液体燃料F的流通敞开或切断(将会在后面详细说明)。
在本体壳63的内面，在与膜片62的筒部件插孔61b连通的位置设置有筒部件收容室632，在该筒部件收容室632中收容有筒部件633。筒部件633的两端敞开，为了使下端不与所述筒部件收容室632的内面接触，上端被配置成位于所述燃烧室611中，将调整为二次压力的液体燃料F导入燃烧室611中。
导入部件64是上表面与本体壳63的大轴筒部63b的下表面接合的部件，包括：上端具有供所述导入用O形环631嵌合的槽的本体筒部641；设置在距离该本体筒部641的上端预定位置的内面上的隔壁部642；在隔壁部642的大致中央下面向下方突出、可与上述燃料电池用燃料容器1的阀杆42的凹部42c抵接的连接突起643；以及贯穿该连接突起643两侧的隔壁部642的贯通孔644。
连接突起643在与上述燃料电池用燃料容器1连接时，其前端与所述凹部42c抵接，将阀杆42向下方推入，从而使阀杆42进行开动作。该连接突起643固接在隔壁部642上，是跟与膜片62连动的突轴部622c分离的结构，膜片62不会因上述推入动作而受力。即，在连接突起643将阀杆42保持为最大限度地向下方推入的状态(最大推入状态)时，由于弹簧43保持为压缩状态，所以在该连接突起643上被弹簧43施加有朝向上方的力。为了防止膜片62因该施力而偏位，导致调压功能受损，将连接突起643形成为跟与膜片62连动的突轴部622c分离的结构。
在隔壁部642的上表面配置有由橡胶板、复合板等弹性板形成的高压关闭用的第二止回阀67，以使能关闭贯通孔644的开口。
在调压室630的二次压力高到某种程度的状态下、停止从燃料电池用燃料容器1供给液体燃料F时(燃料电池用燃料容器1从调压装置5分离时)，第二止回阀67通过所述二次压力关闭贯通孔644，从而作为防止液体燃料F倒流的止回阀使用，防止液体燃料F向外部漏出。此时，在所述二次压力处于较低的状态时，第二止回阀67因为具有弹性，所以在关闭贯通孔644时，关闭的力不足，液体燃料F有可能向外部漏出。由此，在所述二次压力处于较低的状态时，上述第一止回阀66通过该二次压力与分隔壁63d的上表面抵接，防止液体燃料F倒流。
在隔壁部642的下表面设置有过滤器68，用于除去从所述燃料电池用燃料容器1供给的一次压力的液体燃料F内的尘埃等异物。该过滤器68是在大致中央具有内孔68a的圆板状，外径比隔壁部642的外径、即本体筒部641的内径稍大，内径比连接突起643的上端、即根部的外径稍小，从而在从下方插入安装在导入部件64上时不会掉落。
该过滤器68的材质例如是空隙率为85％、网眼平均直径为30μm、厚度为1mm的LDPE(低密度聚乙烯)发泡体。发泡体的材质选自聚乙烯、聚丙烯、聚氧甲撑、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚丙烯腈中的至少一种。
通过设置过滤器68，可防止一次压力的液体燃料F中存在的细小垃圾混入调压机构部6内部，可防止调压机构部6的致动部件产生动作不良。
本发明的调压机构部由于内部长时间接触液体燃料F，所以优选对调压机构部内部与液体燃料F接触的全部部件施加所述覆盖层，尤其是优选对橡胶部件施加所述覆盖层。由此，可防止橡胶部件表面直接与液体燃料F接触，从而可使用比现在一般使用的橡胶部件的材料(EPDM)便宜的材料，例如NBR、IR等，可降低成本。
由此构成了调压机构部6。下面对连接器7进行说明。
连接器7是大致筒状，一端与调压机构部6固接，另一端拆装自如地安装在上述燃料电池用燃料容器1的供给连接件23上，在连接突起643处于将阀杆42保持在所述最大推入状态的位置时，连接器7与设于供给连接件23的外周面上的突起卡合，通过棘爪机构对与供给连接件23、即燃料电池用燃料容器1的连接进行锁定。连接器7具有通过燃料电池用燃料容器1保持所述推入状态、能容易地从调压机构部6分离的机构。
本实施方式中的连接器7通过棘爪机构锁定连接，但在本发明中并不局限于此，只要使用能够使燃料电池用燃料容器1保持所述推入状态、且能容易地与调压机构部6分离的结构即可。
在此，由于连接器7的结构与本申请人之前申请的日本特愿2004-266463所记载的连接器相同，所以在本发明中省略详细的说明。
如上所述构成了调压装置5。下面对燃料电池用燃料容器1与调压装置5的连接及作用进行详细说明。
首先，在燃料电池用燃料容器1上连接并锁定调压装置5。在如上所述构成的燃料电池用燃料容器1上端的连接口23a中插入调压机构部6下端的导入部件64。此时，连接密封部件45的外表面与导入部件64的内表面压接，确保阀门4与导入部件64的密封状态，进一步使连接突起643与阀杆42的凹部42c抵接，形成将阀杆42最大限度地向下方推入的状态，从而如上所述从燃料电池用燃料容器1向调压机构部6供给一次压力的液体燃料F。燃料电池用燃料容器1在该状态下通过连接器7固定在调压机构部6上。
调压机构部6在与燃料电池用燃料容器1分离的状态下，由于没有被从下方(一次压力侧)施加压力，所以如图3所示，调整阀65处于从分隔壁63d的下表面分离的状态、即操作的动作状态。
从燃料电池用燃料容器1供给的一次压力的液体燃料F由过滤器68除去该液体燃料F内的尘埃等异物后，通过贯通孔644。接着，液体燃料F利用向上的一次压力将第二止回阀67向上推后上升，经过利用调整阀65打开的分隔壁63d的内孔与突轴部622c之间后收容在调压室630内。
下面对将液体燃料F从一次压力向二次压力调整的调压机构进行详细说明。
首先，如上所述，调节调压螺钉615的上下方向位置，设定预定的二次压力。例如在为了使设定压力上升而将调压螺钉615向下方进行位置调节时，与此对应，调压弹簧616压缩，对膜片62施加向下的力。于是，膜片62向下方偏位，轴622也随之向下方移动，因此，安装在该轴622的突轴部622c下端的调整阀65从分隔壁63d的下表面离开而进行打开动作，一次压力侧的液体燃料F流入调压室630内，其向上的压力(二次压力)施加在膜片62上。
在该二次压力变高、施加在膜片62下表面的向上的力变大时，膜片62向上方偏位，通过支架621使调压弹簧616压缩。膜片62保持在该弹簧616产生的向下的力(反力)与施加在膜片62下表面的向上的力平衡的位置。这样，可设定任意的二次压力。
在液体燃料F从调压室630排出或一次压力变动而使二次压力降低时，施加在膜片62下表面的向上的力降低，因此，膜片62因调压弹簧616的向下的力而向下方变位。于是，轴622也随之向下方移动，因此，安装在该轴622的突轴部622c下端的调整阀65进打开动作，一次压力侧的液体燃料F流入调压室630中，从而二次压力保持为原来的设定值。
相反地，在停止从调压室630排出液体燃料F或一次压力变动而使二次压力变高时，施加在膜片62下表面的向上的力变大，因此，膜片62向上方偏位，轴622也随之向上方移动，因此，安装在该轴622的突轴部622c下端的调整阀65与分隔壁63d的下表面抵接而进行关闭动作，切断一次压力侧的液体燃料F向调压室630流通，从而二次压力保持为原来的设定值。
在上述调压时，相对于调整阀65的伴随轴622的上下方向变动的开闭动作，第一止回阀66进行相反的开闭动作。即，伴随轴622向下方的移动，调整阀65进行开动作(从分隔壁63d的下表面分离)，而第一止回阀66进行闭动作(靠近分隔壁63d的上表面)。相反地，伴随轴622向上方的移动，调整阀65进行闭动作(靠近分隔壁63d的下表面)，而第一止回阀66进行开动作(从分隔壁63d的上表面分离)。这样，调整阀65和第一止回阀66的针对一次压力的调压特性为相反特性。
由于一次压力作用在调整阀65的投影面积上的压力损失施加在膜片62(轴622)上，所以可通过调整阀65和第一止回阀66的调压特性的组合来对一次压力变动对应的压力损失变动引起的二次压力的调压误差进行补偿，从而可使二次压力一定。
由于调整阀65及第一止回阀66相对于膜片62的偏位的开闭动作相反，从而可消除两者的安装位置误差引起的调压变动，因制作精度的缓和而可使制造变得容易。
液体燃料F在通过这种调压机构精确地调整为二次压力后，经由筒部件633导入燃料室611中，然后经由排出部613通过导管614向DMFC供给。
在此，在本实施方式中使用了上述调压装置5，但本发明并不局限于此，只要使用能向DMFC供给预定的二次压力的液体燃料F的结构即可。
在上述向药剂用容器的容器及分隔部件上涂布聚对二甲苯类树脂的技术(专利文献1～3)中，作为目的列举的为从各部件的洗脱、容器的收容成分的吸附及滑动性的提高。
但是，关于滑动性，上述文献通过人或机械短时间地使分隔部件滑动，而本发明的燃料电池用燃料容器是通过压缩气体、液化气体、弹簧力等经过数小时～数天使分隔部件滑动。在本发明中，分隔部件并不是始终移动，而是在移动和停止之间反复。由此，需要滑动性始终稳定，为此，滑动摩擦力必须稳定为较低的值。
另外，本发明的燃料电池用燃料容器与现有技术的不同之处还在于通过再利用而能反复使用。
在本发明中提高滑动性的目的如上所述，是为了降低次品率，且增加反复使用次数及燃料的容积率，所以不能基于上述文献记载的技术容易地想到。
下面列举实施例对本发明的燃料电池用燃料容器进行说明。
实施例
(实施例1)
使用上述实施方式说明的内容器24、分隔部件3(本体部件31、O形环32)及阀门4进行反复耐久试验。内容器24及本体部件31为PP制模制品，O形环使用在EPDM制模制品的外表面形成有膜厚为1μm的对二甲苯二聚体覆盖层的结构。
1)首先，在使分隔部件3位于内容器24的最上部的状态下，在通孔242中安装阀门4，通过阀门4向内容器24内填充2mL纯甲醇，然后，将分隔部件3向下方推压，通过阀门排出所述填充的纯甲醇。为了将内容器24内的气体除去，反复进行两次该动作。
2)接着，通过阀门4向内容器24内填充甲醇占30重量％、纯水占70重量％的30重量％甲醇水溶液6ml。
3)填充后，将阀门4拆下，在将内容器24的上部敞开的状态下，将分隔部件3向下方推压，使分隔部件3向上方移动5mm。此时，使用拉伸、压缩型高精度载荷计(东京测器研究所制TCLZ-100NA)对施加在分隔部件3上的压力进行测定。将该压力达到最大时的值作为测定值，将该值作为内容器24和分隔部件3滑动接触的面上产生的滑动摩擦力的值。
4)接着，测定后，将残留在内容器24内的30重量％甲醇水溶液全部排出。
将上述(1)～(4)的动作作为一个循环次数，反复进行80次同样的动作。结果如图5所示。
(比较例1)
为了与上述实施例1的结果进行比较，O形环使用在EPDM制模制品的外表面形成有膜厚为20μm的PTFE覆盖层的结构，除此之外，进行与上述实施例相同的反复耐久试验。结果如图6所示。
图5是表示对O形环的外表面施加了对二甲苯二聚体覆盖层时再利用次数与滑动摩擦力的关系的图表。根据图5可知，在再利用次数不到10次时，滑动摩擦力保持为小于等于5N。在再利用次数超过10次后，滑动摩擦力稳定在5N附近。
图6是表示对O形环的外表面实施了PTFE覆盖层时再利用次数与滑动摩擦力的关系的图表。根据图6可知，在再利用次数不到20次时，滑动摩擦力稳定在12N附近，但在再利用次数超过20次后，伴随再利用次数的增加，滑动摩擦力的值也增大。
从图5及图6可知，在对O形环的外表面施加了PTFE覆盖层时，在再利用次数超过20次后，滑动摩擦力的值增大，这可以认为是所述PTFE覆盖层的至少一部分剥离。与此相对，在对O形环的外表面施加了对二甲苯二聚体覆盖层时，即使再利用次数增加，滑动摩擦力也稳定小于等于10N，可以认为所述对二甲苯二聚体覆盖层没有剥离。因此，通过对O形环的外表面施加对二甲苯二聚体覆盖层，即使再利用次数增加，内容器与O形环滑动接触的面上产生的滑动摩擦力也稳定小于等于10N，隔壁部件可平滑地滑动。
(实施例2)
使用与上述实施例1相同的装置进行老化试验。试验方法是进行与上述实施例1的(1)～(2)相同的动作，然后，将上述装置放置在65℃的环境下，经过预定时间后进行(3)的动作。
5)测定值后，迅速地安装阀门4，通过阀门4向内容器24内填充所述30重量％的甲醇水溶液，返回上述实施例1的(2)动作后的状态，然后，再次将上述装置放置在65℃的环境下，经过预定时间后进行(3)的动作。然后，反复进行上述(5)的动作，测定经过了放置时间时滑动摩擦力的变化。在该试验中，所谓放置时间是指在65℃的环境下放置的时间的累计，不包含测定所需的时间。结果如图7所示。
(比较例2)
为了与上述实施例2的结果进行比较，O形环使用在EPDM制模制品的外表面形成有膜厚为20μm的PTFE覆盖层的结构，除此之外，进行与上述实施例2相同的老化试验。结果如图8所示。
图7是表示对O形环的外表面施加了对二甲苯二聚体覆盖层时放置时间与滑动摩擦力的关系的图表。根据图7可知，即使超过放置时间，滑动摩擦力也稳定在2.5～3N附近。
图8是表示对O形环的外表面施加了PTFE覆盖层时放置时间与滑动摩擦力的关系的图表。根据图8可知，在放置时间在50h之前时，滑动摩擦力在15N附近稍许上升。当放置时间在50h～165h附近时，滑动摩擦力约减少5N，但不会降低到小于等于10N，当放置时间超过165h时，滑动摩擦力缓缓上升。
从图7及图8可知，在对O形环的外表面施加了PTFE覆盖层时，与放置时间无关，滑动摩擦力始终大于等于10N，且也不稳定。认为出现这种情况的原因可能是：所述PTFE覆盖层自身的膨润、或者所述30重量％的甲醇水溶液透过所述PTFE覆盖层、或者所述PTFE覆盖层剥离而O形环(橡胶部件)在该剥离部分与所述30重量％的甲醇水溶液接触引起的O形环自身的膨润等。
与此相对，在对O形环的外表面施加了对二甲苯二聚体覆盖层时，即使放置时间增长，滑动摩擦力也始终稳定在2.5～3N附近。因此，外表面施加了对二甲苯二聚体覆盖层的O形环即使长时间与所述30重量％的甲醇水溶液接触，也不会导致所述对二甲苯二聚体覆盖层产生洗脱或膨润等劣化，即使长时间与所述溶液接触，也能始终确保稳定的滑动性。
(实施例3)
使用与上述实施例1相同的装置进行O形环的密封不良试验。试验方法是进行与上述实施例1的(1)～(2)相同的动作，然后，使填充的30重量％的甲醇水溶液通过阀门4以6mL/60-120min的流出量从容器内流出30分钟。然后，对因O形环的密封不良而混入有气体的容器的数量进行计数。
(比较例3)
为了与上述实施例3的结果进行比较，O形环使用在EPDM制模制品的外表面形成有膜厚为20μm的PTFE覆盖层的结构，除此之外，进行与上述实施例3相同的O形环的密封不良试验。
实施例3和比较例3的结果如表1所示。
表1：O形环的密封不良试验
  O形环   试样数   次品数   次品率
  对二甲苯二聚体覆盖层   150   0   0％
  PTFE覆盖层   150   15   10％
另外，针对施加了对二甲苯二聚体覆盖层的O形环和施加了PTFE覆盖层的O形环，为了测定产生次品的概率是否存在不同，进行了利用m×n分割表的χ2测定。表2是将表1所示的试验结果的值嵌在2×2分割表中形成的表。
表2：分割表(2×2分割表)
  O形环   合格品数(B<sub>1</sub>)   次品数(B<sub>2</sub>)   总计
  对二甲苯二聚体覆盖层(A<sub>1</sub>)   150(a)   0(b)   150(g)
  PTFE覆盖层(A<sub>2</sub>)   135(c)   15(d)   150(h)
  总计   285(e)   15(f)   300(n)
一般地，对于2×2分割表通过下述式(2)所示的数学式计算χ2。
数学式1：
x 2 = ( ad - bc ) 2 n efgh - - - ( 2 )
若将上述表2所示的值代入上述式1中计算χ2的值，则χ2＝15.789，该值比一般使用的χ2分布表的自由度为1、显著性水平为0.01的点、即χ2(1，0.01)＝6.635大，因此，危险率为1％，可以说施加了对二甲苯二聚体覆盖层的O形环和施加了PTFE覆盖层的O形环的产生次品的概率存在不同。
因此，施加了对二甲苯二聚体覆盖层的O形环的次品产生率、即次品率比施加了PTFE覆盖层的O形环低。

Claims (7)

1.一种燃料电池用燃料容器，包括：
容器本体，该容器本体具有用于连接燃料电池或调压装置的连接口，内部收容有向所述燃料电池供给的液体燃料和用于推出该液体燃料的推出介质；
分隔部件，该分隔部件滑动自如地配置在所述容器本体内部，将该容器本体内部分隔成收容所述液体燃料的燃料储藏室和收容所述推出介质的推出介质收容室；以及
阀门，该阀门设置在所述连接口上，将所述液体燃料的流通打开或切断，
其特征在于：对所述容器本体与所述分隔部件滑动接触的面中的至少一个面上施加相对于所述液体燃料为非洗脱性的覆盖层，以使所述容器本体与所述分隔部件滑动接触的面上产生的滑动摩擦力小于等于10N。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用燃料容器，其特征在于：还包括配置在所述容器本体内部、与所述连接口连通的圆筒状内容器。
3.根据权利要求1所述的燃料电池用燃料容器，其特征在于：所述覆盖层是聚对二甲苯类树脂。
4.根据权利要求3所述的燃料电池用燃料容器，其特征在于：所述覆盖层的膜厚为0.2～3μm。
5.根据权利要求3所述的燃料电池用燃料容器，其特征在于：所述聚对二甲苯类树脂是用下述式(1)表示的对二甲苯二聚体：
化学式1：
Figure C2006800246040003C1
6.根据权利要求1所述的燃料电池用燃料容器，其特征在于：所述分隔部件由自润滑橡胶构成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃料电池用燃料容器，其特征在于：所述推出介质是压缩气体，所述推出介质收容室是封入有所述压缩气体的压缩气体室。
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