JP2005327538A - Liquid fuel storage container - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、小型液体燃料電池の液体燃料貯蔵容器に関し、更に詳しくは、貯蔵容器内で液体燃料を追従体にて封止し、かつ空気等の気体やその他の押圧手段にて追従体を押圧して液体燃料を加圧するようにした構造の液体燃料貯蔵容器に関する。 The present invention relates to a liquid fuel storage container of a small liquid fuel cell. More specifically, the liquid fuel is sealed with a follower in the storage container, and the follower is pressed with a gas such as air or other pressing means. The present invention relates to a liquid fuel storage container having a structure in which liquid fuel is pressurized.
近年、クリーンなエネルギー源としての燃料電池を各種の用途に用いることが検討されており、その中でも、メタノールと水を含む液体燃料やその他の液体燃料を直接供給するだけで発電できる液体燃料電池が注目されてきている。そして、その中でも特に携帯電話や携帯用電子機器の電源として用いられるのに好適なように小型化した液体燃料電池も提案されている(例えば、特許文献1)。 In recent years, the use of fuel cells as clean energy sources in various applications has been studied, and among them, liquid fuel cells that can generate electricity simply by directly supplying liquid fuel containing methanol and water and other liquid fuels Has attracted attention. Among them, a liquid fuel cell that has been miniaturized so as to be particularly suitable for use as a power source for a mobile phone or a portable electronic device has been proposed (for example, Patent Document 1).
しかし、これら提案された小型の液体燃料電池には、燃料電池を車のダッシュボードなどの高温になる場所に放置した場合に、液体燃料貯蔵容器が小さいため、容器内のメタノール等の液体燃料が高温度条件の下で沸騰して、燃料の気化により貯蔵容器から燃料が漏洩したり、蒸発したりすることがある。
本発明は、前述した課題、すなわち、液体燃料電池を高温条件下に放置した場合でも、燃料貯蔵容器内の液体燃料が沸騰して、燃料の気化により貯蔵容器から燃料が漏洩したり、蒸発したりすることのない、簡便な構造の液体燃料貯蔵容器を提案することを目的とする。 The present invention has the above-described problem, that is, even when the liquid fuel cell is left under a high temperature condition, the liquid fuel in the fuel storage container boils and the fuel leaks or evaporates from the storage container due to vaporization of the fuel. It is an object of the present invention to propose a liquid fuel storage container having a simple structure that does not occur.
本発明者らは、上記課題等に鑑み、これを解決しようとするものであり、貯蔵容器内で液体燃料を追従体にて封止し、かつ空気等の気体やその他の押圧手段にて追従体を押圧して液体燃料を加圧するようにした構造にすることによって、本発明を完成するに至ったのである。
すなわち、本発明は、次の(1)〜(5)の発明によって構成される。
(1)容器内に、燃料消費にともなって容器内を液密に移動する追従体を収容する部分と、液体燃料流出部と該追従体によって少なくとも密封された液体燃料を収容した部分の二つの部分に仕切られたことを特徴とする燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
(2)前記容器内において、追従体を収容する部分には空気等の気体が封入されており、外気からは隔絶密封された状態にあり、内部に封入された空気等の気体によって追従体を押圧して液体燃料を加圧するようにしたことを特徴とする上記(1)に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
(3)前記容器内の空気等の気体が封入された部分の壁面に、少なくとも一つの空気置換可能な弁が設けられていることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
(4)前記弁が逆止弁であることを特徴とする上記(1)〜(3)に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
(5)前記逆止弁が500kPaの内圧においてもリークしないことを特徴とする上記(1)〜(4)に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
(6)容器内の追従体を収容する部分内に、追従体を押圧する手段として、弾撥体を封入したことを特徴とする上記(1)に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
(7)容器内の追従体を収容する部分内に、追従体を押圧する手段として、容器の外部を通して直接追従体を押圧する手段を備えていることを特徴とする上記(1)に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
(8)容器のいずれか一部分を、加熱等により容器内に一定以上の圧力が加わった際に、最初に分解して密閉状態を解除し、容器内部に貯溜されたガスを外部に放出するようにしたことを特徴とする上記(1)〜(7)に記載の燃料電池の液体燃料貯蔵容器。
In view of the above-mentioned problems, etc., the inventors of the present invention intend to solve this problem. The liquid fuel is sealed with a follower in a storage container, and followed by a gas such as air or other pressing means. The present invention has been completed by adopting a structure in which the body is pressed to pressurize the liquid fuel.
That is, the present invention is constituted by the following inventions (1) to (5).
(1) Two parts, a part that accommodates a follower that moves liquid-tightly in the container as the fuel is consumed, a liquid fuel outflow part, and a part that contains liquid fuel sealed at least by the follower A liquid fuel storage container for a fuel cell, which is partitioned into parts.
(2) In the container, a gas such as air is enclosed in a portion that accommodates the follower, and is isolated and sealed from the outside air, and the follower is removed by the gas such as air enclosed inside. The liquid fuel storage container for a fuel cell according to (1), wherein the liquid fuel is pressed to pressurize the liquid fuel.
(3) The fuel as described in (1) or (2) above, wherein at least one air-replaceable valve is provided on a wall surface of a portion of the container in which a gas such as air is enclosed. Battery liquid fuel storage container.
(4) The liquid fuel storage container for a fuel cell according to any one of (1) to (3), wherein the valve is a check valve.
(5) The liquid fuel storage container for a fuel cell as described in (1) to (4) above, wherein the check valve does not leak even at an internal pressure of 500 kPa.
(6) The liquid fuel storage container for a fuel cell according to (1), wherein an elastic body is enclosed as a means for pressing the follower in a portion of the container that accommodates the follower.
(7) The means for directly pressing the follower through the outside of the container is provided as a means for pressing the follower in the portion that accommodates the follower in the container. Liquid fuel storage container for fuel cells.
(8) When a certain level of pressure is applied to the inside of the container by heating or other means, the container is first decomposed to release the sealed state, and the gas stored inside the container is released to the outside. The liquid fuel storage container for a fuel cell according to any one of (1) to (7) above, wherein
本発明は、前記のように構成されており、容器内の追従体を通して液体燃料を加圧することによって、高温下で液体燃料が1気圧での沸点に達しても、沸騰することなく、燃料の気化による燃料貯蔵容器からの燃料の漏洩、蒸発を防止することができるものである。 The present invention is configured as described above. By pressurizing the liquid fuel through the follower in the container, even if the liquid fuel reaches the boiling point at 1 atm at a high temperature, the fuel does not boil. It is possible to prevent leakage and evaporation of fuel from the fuel storage container due to vaporization.
以下に、本発明を実施するための最良の実施形態を図面により詳しく説明する。
図1は、本発明の液体燃料貯蔵容器を組み込んだ直接メタノール型燃料電池(以下、単に「燃料電池」という)の基本形態を示すものである。
この燃料電池は、図1に示すように、液体燃料を収容する液体燃料貯蔵容器10と、単位セル(燃料電池セル)20、20と上記液体燃料貯蔵容器10に接続される浸透構造を有する燃料供給体30と、該燃料供給体30の下部に設けられる使用済み燃料貯蔵容器40とを備え、上記各単位セル20、20は燃料供給体30により燃料供給に対して直列に連結されて各単位セル20、20に燃料が順次供給される構造となっている。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a basic form of a direct methanol fuel cell (hereinafter simply referred to as “fuel cell”) incorporating the liquid fuel storage container of the present invention.
As shown in FIG. 1, the fuel cell includes a liquid
図2は、本発明の液体燃料貯蔵容器10の第一の実施形態を示す概要図である。
この液体燃料貯蔵容器10は、チューブ状の燃料貯溜体であり、容器内部を液体燃料11に接し、液体燃料11と液密に移動する追従体12によって、燃料貯溜室13と気体収容室14に仕切られており、液体燃料貯蔵容器10の燃料供給体30に接続する燃料供給口15には、液体燃料貯蔵容器10→燃料電池本体の逆止弁16が、気体収容室14には、外部→液体燃料貯蔵容器10の逆止弁17が設けられている。
FIG. 2 is a schematic view showing a first embodiment of the liquid
The liquid
上記液体燃料貯蔵容器10に収容される液体燃料11としては、メタノールと水とからなるメタノール液が挙げられるが、燃料電極体において燃料として供給された水素が水素イオン(H+)と電子(e−)に分解できるものであれば、液体燃料は特に限定されず、燃料電極体の構造などにもよるが、例えば、ジメチルエーテル(DME、CH3OCH3)などの各水素源を有する液体燃料も用いることができる。
また、上記液体燃料貯蔵容器10の材質としては、収容される液体燃料11に対して保存安定性、耐久性を有するものであれば、特に限定されず、例えば、ステンレスなどの金属製、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの合成樹脂が挙げられる。
液体燃料11と接し、液体燃料貯蔵容器10内を液密に移動する追従体12は、固形状のものか、柔らかいものでもエラストマー系の材料であり、追従体12の周りにグリース状の材料を付着させて容器内を移動しやすくしても良い。
Examples of the
The material of the liquid
The
上記液体燃料貯蔵容器10の気体収容室14に封止されて収容される気体は、空気、もしくは空気から酸素を除いた窒素ガスやヘリウムなどの不活性ガスが望ましく、常温においては加圧されていなくても問題なく、温度上昇とともに気体が膨張して、追従体12を通して液体燃料11を加圧して、液体燃料の沸騰を抑えられれば良い。実際に、加圧していない空気を封入するだけでも、温度上昇とともに空気が膨張し、追従体12を通して液体燃料11を加圧し、低沸点の溶剤を含む液体燃料の沸騰を抑える効果が認められる。
常温下で加圧されていなくても、液体燃料11は燃料供給体30を通して単位セル20に供給されるため、燃料使用時に押圧して液体燃料を押し出すことは考慮していないので、加圧気体といってもその圧力は、それほど大きくなく、液体燃料を使用し終えた時点で1気圧になっていれば良いというレベルである。
The gas sealed and stored in the
Even if the
上記液体燃料貯蔵容器10の液体燃料貯溜室13には、燃料電池本体から液体燃料貯蔵容器10へ燃料が逆流しないように設けてある逆止弁16に刺さって燃料供給体30に接続する細いパイプ状の燃料供給口15があり、そこから燃料供給体30を通して単位セル20に液体燃料11が供給される。
In the liquid
上記液体燃料貯蔵容器10の気体収容室14の壁面には、少なくとも一つの空気置換可能な逆止弁17が設けられている。燃料電池使用時、あるいは何らかの事故により、液体燃料11が減少してしまった時などに、この逆止弁17を通して外部から空気などの加圧ガスを送気できるようにしておけば、安全性が増す。更に送気する口が逆止弁17となっているので、一旦送り込んだ加圧ガスが外部にもれることはない。また、この逆止弁17が500kPaまでの加圧に耐えられれば、更に安全である。
At least one air-
図3は、本発明の液体燃料貯蔵容器10の第二の実施例を示す概要図である。
この液体燃料貯蔵容器10は、第一実施例と同様なチューブ状の燃料貯溜体の内部の気体収容室14内にコイルバネなどの弾撥体18を収納してある。本発明の目的は、高温下での液体燃料11の沸騰による液体燃料貯蔵容器10からの燃料の漏洩、蒸発を防止することであるため、弾撥体18の弾撥力は、それほど大きいものは必要なく、保管時に追従体12と液体燃料11を軽く押圧していれば良く、燃料使用時にも出来るだけ押圧している程度で問題ない。
第二の実施例の場合には、気体収容室14内に封入した空気等の気体によって液体燃料11の沸騰を抑えるのではないため、第一の実施例のように外気から気体収容室14内を密封することや逆止弁17を設けるなどの方策をとる必要がない。
FIG. 3 is a schematic view showing a second embodiment of the liquid
The liquid
In the case of the second embodiment, since the boiling of the
図4は、本発明の液体燃料貯蔵容器10の第三の実施例を示す概要図である。
この液体燃料貯蔵容器10は、第一実施例と同様なチューブ状の燃料貯溜体の内部の気体収容室14内に外部からピストンや押し棒19を挿入して追従体12を押圧し、液体燃料11を加圧する。この場合も、第一の実施例のように外気から気体収容室14内を密封することや逆止弁17を設けるなどの方策をとる必要がない。ただ、液体燃料11の減り具合に合わせて押圧力を調節する必要があるため、液体燃料貯蔵容器10の一部又は全体を透明部材にすることによって、液体燃料11の減り具合を観察し、手動で押し棒19を押して調節する必要がある。
FIG. 4 is a schematic view showing a third embodiment of the liquid
This liquid
本発明のもう一つの特徴は、万が一過剰加圧状態になってしまった場合や、液体燃料貯蔵容器10内の液体燃料11が気化してしまった場合に、予め液体燃料貯蔵容器10の一部分を一定の圧力(5気圧程度)が加わったところで、優先的に崩壊する構造に設計して液体燃料貯蔵容器10の爆発を防止することにある。すなわち、耐圧構造の容器内に少し弱い接合を作っておいて、過剰な圧力が加わった場合に、そこが壊れて爆発を防止するような設計にすることである。
Another feature of the present invention is that a part of the liquid
また、液体燃料11を使い終わるなどして、全て排出した液体燃料貯蔵容器10において、実施例のような押圧手段を取り除き、液密に液体燃料貯蔵容器10内を移動する追従体12のみを残しておけば、燃料電池本体の使用済み燃料排出口31に液体燃料供給口15を接続することによって、使用済み液体燃料11の一時的な貯蔵容器としても使用することができる。
Further, in the liquid
本発明は、以上のごとく構成されているので、液体燃料電池の液体燃料貯蔵容器として小型で簡便な構造で、高温条件下での液体燃料の沸騰による容器からの燃料漏れや蒸発を防止することができ、かつ、万が一の容器の爆発も防止することができる。 Since the present invention is configured as described above, it has a small and simple structure as a liquid fuel storage container of a liquid fuel cell, and prevents fuel leakage and evaporation from the container due to boiling of the liquid fuel under high temperature conditions. It is possible to prevent the explosion of the container.
10.液体燃料貯蔵容器
11.液体燃料
12.追従体
13.燃料貯溜室
14.気体収容室
15.液体燃料供給口
16.逆止弁
17.逆止弁
18.弾撥体
19.押し棒
20.単位セル(燃料電池セル)
30.燃料供給体
31.使用済み燃料排出口
40.使用済み燃料貯蔵容器
10. 10. Liquid fuel storage
30.
Claims (8)
When a certain level of pressure is applied to the inside of the container by heating, etc., the container is first decomposed to release the sealed state, and the gas stored inside the container is released to the outside. A liquid fuel storage container for a fuel cell according to claim 1.
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