CN101026245A - 燃料电池用燃料盒以及燃料电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种与安装方向无关地能够将内部的液体燃料几乎全部取出、并且对于用人手按压而注入的类型和用泵吸出的类型这两种类型都能够使用的燃料电池用燃料盒。所述燃料电池筒具备：由柔韧性的材料构成且在内部填充了液体燃料F的内袋(11)；设置在内袋(11)上的燃料流出用阀门(10)；和仅将阀门(10)暴露于外部而将内袋(11)收纳、并且用手就可以变形且可以自我复原到原先形状的外装盒体(12)。

Description

燃料电池用燃料盒以及燃料电池系统
技术领域
本发明涉及燃料电池用燃料盒(fuel cartridge)以及使用这种燃料盒的燃料电池系统。
背景技术
以前，为了向具备从液体燃料输出电能的燃料电池的燃料电池单元(unit)供给液体燃料，已知是通过经由燃料盒向设置于燃料电池单元中的贮存罐补给燃料来达到的。这种燃料盒是在用人手按压就可以变形的盒体内直接收容液体燃料、并在盒体的一端设置燃料流出用的阀门部而构成的。其构成如下：在向燃料电池单元的贮存罐注入燃料时，在为了使燃料盒的阀门部低于燃料液面而使之倒立的状态下，用人手按压盒体使液体燃料流出，在注入后通过解除对盒体的按压而使盒体返回原始状态时，使外气从燃料电池单元侧逆流。
另外，对于在燃料盒被安装在燃料电池单元上的状态下使用的类型来说，为了不管燃料盒的安装方向怎样都能取出内部的液体燃料，已知有在燃料盒的刚性高的外装盒体的内部设置内袋或者与之对应的物品、在内袋或者其对应物内收容液体燃料的技术方案(例如参照专利文献1)。
[专利文献1]特开2003-308871号公报
然而，当使用将液体燃料直接收容于盒体内部的燃料盒时，不能够取出燃料液面的位置低于阀门部的容积部分的燃料。因此，在使用了直接收容液体燃料的燃料盒的燃料电池单元中，存在的问题是：为了补给燃料，在用人手按压盒体以将液体燃料注入储存罐时，为了吐出几乎所有的燃料，在燃料盒的安装上会产生方向性的问题，操作性和使用方便性变差，经常会发生盒体内的燃料不能用完的情况。
并且，在将这种燃料盒安装在燃料电池单元上、并使用燃料电池单元一侧的泵吸出燃料的情况下，存在不能够取出燃料液面的位置低于阀门部的容积部分的燃料的问题。
并且，对于在有刚性的外装盒体的内部设置内袋来收容液体燃料的燃料盒，存在不能够以人手将液体燃料注入燃料电池单元的贮存罐的问题，将这种燃料盒安装在燃料电池单元上、和以人手注入燃料电池单元的贮存罐这两种方式不能共同使用，存在燃料盒的使用方便性差的问题。
发明内容
鉴于上述迄今为止的问题，本发明的目的是提供一种燃料电池用燃料盒和使用这种燃料盒的燃料电池系统，不管安装方向如何都能够几乎全部取出内部的液体燃料、并且能够使用通过人手按压而注入的类型和用泵吸出的类型这两种类型。
本发明的燃料电池用燃料盒具备：由柔韧性的材料构成且在内部填充了液体燃料的内袋；设置于内袋的燃料流出用的阀门；以及仅使阀门露出于外部并收纳内袋、并且用手可以变形且可以自己复原为原先形状的外装盒。
根据这种构造，因为在用手可以变形并且可以自己复原的外装盒内收纳了收容液体燃料的柔韧性的内袋，因此按压外装盒使之变形，能够通过外装盒直接地、或者通过使外装盒变形而在外装盒内产生的空气压来按压内袋，由此使液体燃料从阀门吐出；并且由于随着液体燃料的减少，内袋的内容积也同时减少，不会产生内袋内的空气积存，因此能够与燃料盒的方向或阀门的位置无关地几乎全部取出内袋内的液体燃料；并且对于用人手按压外装盒体而注入液体燃料的类型和用泵从阀门吸出液体燃料的类型的这两种类型都能够照原样使用。
另外，如果在外装盒体上设置当外装盒体复原到原先的形状时吸入外气的被动阀(passive valve)，则在按压外装盒体而吐出液体燃料后、外装盒体复原到原先的形状时自动吸入相当于液体燃料的吐出体积的外气后外装盒体内被关闭，因此在使液体燃料吐出时，仅仅单纯地重复按压外装盒体就可以了，使用方便性良好。
另外，如果构成为在外装盒体上设置在外装盒体复原到原先的形状时吸入外气的开口时，则在按压外装盒体而吐出液体燃料时通过用手指等按压使该开口关闭，能够顺利地吐出液体燃料，而且因为没有设置如上所述的被动阀，所以能够廉价地构成。
另外，本发明的燃料电池系统是由上述燃料电池用燃料盒、和从由该燃料电池筒供给的液体燃料输出电能的燃料电池而构成的，能够发挥由于使用上述燃料电池用燃料盒而带来的效果。
根据本发明的燃料电池用燃料盒，因为通过按压外装盒体使之变形能够使内袋内的液体燃料从阀门吐出，并且在内袋内不产生空气积存，因此能够与燃料盒的方向或阀门位置无关地几乎全部取出内袋内的液体燃料，而且对于用人手按压外装盒体而注入液体燃料的类型和用泵从阀门吸出液体燃料的类型这两种类型都可以照原样使用。
附图说明
图1表示了本发明的一个实施方式的燃料盒，(a)是纵向剖面主视图，(b)是外装盒体的按压时的状态的示意图，(c)是解除该按压时的状态的示意图。
图2表示了同一实施方式的中途使用量的燃料盒，(a)是外装盒体的按压时的状态的示意图，(b)是解除该按压时的状态的示意图。
图3表示了同一实施方式的最终使用量的燃料盒，(a)是外装盒体的按压时的状态的示意图，(b)是解除该按压时的状态的示意图。
图4是适用了同一实施方式的燃料盒的燃料电池系统的全体概略构成图。
符号说明
1   燃料盒
2   燃料电池单元
10  阀门
11  内袋
12  外装盒体
16  被动阀
F   甲醇燃料(液体燃料)
具体实施方式
以下，对本发明的燃料电池用燃料盒和使用这种燃料盒的燃料电池系统的一个实施方式，参照图1～图4进行说明。
如图4所示，本实施方式的燃料电池用燃料盒(以下简称为“燃料盒”)1是对向各种电子设备3提供电力的燃料电池单元2补给燃料的部件。图示例中的燃料电池单元2包括：结构为在供给甲醇等燃料的阳极(anode)和供给氧气的阴极(cathode)之间介入高分子固体电解质、使得能从两极间取出电能的燃料电池组件(module)4；从内部燃料罐5供给燃料至该燃料电池组件4的的燃料供给部6、对从燃料电池组件4取出的电能进行控制的输出控制部7、和连接燃料电池单元2和电子设备3的接头8。
构成为：在内部燃料罐5的注入口设置雌侧的阀门9，将在燃料盒1上设置的雄侧的阀门10插入并连接到该阀门9使处于彼此连通的状态，在所述状态下，从燃料盒1向内部燃料罐5内注入甲醇燃料进行燃料补给。
如图1所示，燃料盒1具备：由柔韧性的材料构成且在内部充填了甲醇燃料F、并在形成于其一端的吐出11a上设置有阀门10的内袋11；和收纳内袋11、并且用手可以变形且能够自我复原到原先形状的外装盒体12。作为内袋11的构成材料，可以使用尼龙，但从柔软性和燃料遮断性的观点出发，优选为聚乙烯或聚丙烯。并且，作为外装盒体12的构成材料，从柔软性和复原性以及耐燃料性的观点出发，优选为聚丙烯或聚乙烯。
阀门10的结构是：在形成于阀门主体10a的轴芯部的阀通路10b上配置阀体10c而闭阀，通过反抗将阀体10c向闭阀方向作用的弹簧10d的作用力、压入从阀体10c朝向阀通路10b的开口端附近延伸出的轴部10e而开阀。其阀门主体10a的底端部被固定在内袋11的吐出口11a的外周部。
外装盒体12形成为几乎正好收纳内袋11的形状和大小，在其一端的中央部设置保持筒部13，使阀门主体10a的底端侧的半部插通并保持，同时使前端部向外部突出。并且，为了确保避免幼儿等误将阀门10部分放入口中时的安全性，构成为在保持筒部13的外周形成螺丝14，通过向其螺合螺帽15，使阀门10不直接暴露在外部。
并且，在外装盒体12的另一端设置被动阀16，其通常处于闭阀状态，且仅向外装盒体12内吸入外气的方向开阀，构成为：当按压外装盒体12使之变形时在关闭状态下使外装盒体12内的空气压力上升，此后在解除按压而复原到原先的形状时使外气可以被顺利地吸入外装盒体12内。
另外，根据情况可以设置简单的开口(图中未表示)来代替被动阀16，当按压外装盒体12使之变形时，用手指将该开口封闭，当复原到原先的形状时通过开放而吸入外气。
在以上的构成中，当从燃料盒1向燃料电池单元2的内部燃料罐5补给甲醇燃料F时，如图4所示，向燃料电池单元2的阀门9插入燃料盒1的阀门10并连接。由此，阀门9，10开阀使得燃料盒1和内部燃料罐5相连通，在这种状态下以用手压缩燃料盒1的外装盒体12的方式进行按压。
燃料盒1在通过手压可以变形且可以自我复原到原先的形状的外装盒体12内收纳有收容了甲醇燃料F的柔韧性的内袋11，因此，如图1(b)所示，按压外装盒体12使之变形，通过外装盒体12而直接压内袋11，由此能够使甲醇燃料F从阀门10吐出。当吐出规定量的甲醇燃料后，解除对外装盒体12的按压，如图1(c)所示，外装盒体12自我复原到原先的形状，并且此时被动阀16打开，外气顺利地流入外装盒体12内，毫无困难地完全复原到了原先的形状。并且，在这种状态下，随着内袋11内的甲醇燃料F的减少，内袋11的内容积也同时减少，在内袋11内不产生空气积存，当外装盒体12与内容积减了的内袋11之间所产生的空间被外气充满后，被动阀16关闭。
当进一步使甲醇燃料F从燃料盒1吐出时，再次重复地按压外装盒体12使之变形，则外装盒体12内的空气被加压，通过这个空气压来按压内袋11，从而能够使甲醇燃料F从阀门10吐出。当甲醇燃料F对内部燃料罐5的补给完成后，通过将阀门10从阀门9稍微拔出一些，使两阀门9、10关闭，直接将燃料盒1从燃料电池单元2取出。
此后当再次向燃料电池单元2的内部燃料罐5补给甲醇燃料F时，与上述相同地向燃料电池单元2的阀门9插入燃料盒1的阀门10并连接。通过按压外装盒体12使之变形，如图2(a)所示，对外装盒体12内的空气加压，通过该空气压来按压内袋11，从而能够使甲醇燃料F从阀门10吐出，此后通过解除对外装盒体12的按压，如图2(b)所示，外装盒体12自我复原到原先的形状，并且此时被动阀16打开，外气顺利地流入外装盒体12内，毫无困难地复原到原先的形状。
这样一来，通过反复按压燃料盒1的外装盒体12，能够逐次将内袋11内的甲醇燃料F吐出，而且在此时如上所述由于随着甲醇燃料F的减少，内袋11的内容积也同时减少，在内袋11内不产生空气积存，能够与燃料盒1的方向和阀门10的位置无关地吐出内袋11内的甲醇燃料F，并且如图3(a)，(b)所示，能够使内袋11内的甲醇燃料F几乎完全吐出直至没有。
另外，在以上的实施方式的说明中，例示了在对燃料电池单元2补给燃料时，将燃料盒1连接于燃料电池单元2，用人手按压这个燃料盒1的外装盒体12而将甲醇燃料F注入内部燃料罐5的类型，但在下述类型中，也可以照原样使用这个燃料盒1，所述类型的构成是：将燃料盒1存储在燃料电池单元2内部，在存储状态下阀门10开阀，用燃料电池单元2内部的泵经由阀门10而将内袋11内的甲醇燃料F吸出。
并且，由于上述实施方式中在外装盒体12上设置了被动阀16，如上所述，在外装盒体12复原到原先的形状时，相当于甲醇燃料F的吐出容积部分的外气被自动吸入后，外装盒体12内被封闭，能够仅仅简单重复对外装盒体12的按压而逐次使甲醇燃料被吐出，因此使用方便性好，但也可以构成为简单地在外装盒体12上设置吸入外气的开口(图中未表示)，在这种情况下，在按压外装盒体12使甲醇燃料吐出F时，通过用手指等按住该开口(图中未表示)使之关闭，能够没有障碍地使甲醇燃料F吐出，而且由于在这种情况不设置被动阀16，能够廉价地构成。
本发明的燃料电池用燃料盒是，通过按压外装盒体使之变形，能够使内袋内的液体从阀门吐出，并且不产生内袋内的空气积存，因此能够与燃料盒的方向和阀门的位置无关地使内袋内的液体燃料几乎全部被取出，而且可以照原样使用以人手按压外装盒体而注入液体燃料的类型和以泵从阀门吸出液体燃料的类型这两种类型，因此，对于手机和笔记本电脑等携带电子设备的燃料电池系统是有用的。

Claims (4)

1、一种燃料电池用燃料盒，其特征在于，具备：由柔韧性的材料构成且内部填充了液体燃料的内袋；设置在内袋上的燃料流出用的阀门；和仅使阀门暴露在外部而收纳内袋、并且用手就可以变形且可以自我复原为原先形状的外装盒体。
2、权利要求1所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，在外装盒体上设置当外装盒体复原为原先形状时吸入外气的被动阀。
3、权利要求1所述的燃料电池用燃料盒，其特征在于，在外装盒体上设置当外装盒体复原为原先形状时吸入外气的开口。
4、一种燃料电池系统，其特征在于，由权利要求1所述的燃料电池用燃料盒、和从由该燃料盒所供给的液体燃料输出电能的燃料电池而构成。
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