JPH02148660A

JPH02148660A - 液体燃料電池

Info

Publication number: JPH02148660A
Application number: JP63303439A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Konuki; 利明小貫; Yoichi Nomura; 洋一野村
Original assignee: Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1990-06-07
Anticipated expiration: 2013-07-09
Also published as: JP2774981B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、液体を燃料とし、燃料または燃料と電解液と
を混合したアノライトを貯蔵する貯蔵タンクを備えた液
体燃料電池に関するものである。

［従来技術］従来、種々の液体燃料電池が提案されており、例えばメ
タノールを液体燃料とし、電解質に硫酸、苛性カリ水溶
液等を用いて、燃料と電解質とを混合した混合液である
アノライト（以下アノライトという）を電解液循環用ポ
ンプにて燃料電池本体に循環する方式のメタノール−空
気燃料電池が広く知られている。例えばメタノール−空
気燃料電池では、発電を開始する前に、先の発電により
消費された燃料であるメタノール及び水またはアノライ
トを貯蔵タンクに補給する必要がある。この補給作業は
、燃料を貯蔵容器から補給用容器に分取し、その後貯蔵
タンクに移し替えていた。補給終了後に電解液循環用ポ
ンプを作動して燃料電池の発電を開始さける。

貯蔵タンクに液体燃料及び電解液等を補給した後に、電
解液循環用ポンプを作動させて燃Ｆ１電池の発電を開始
するのであるが、燃料電池の温度は運転停止期間中に外
気温度まで低下しているために定格出力がすぐには１ｑ
られず、集電抵抗による発熱ならびに反応熱等によって
作動温度に達するのを持たなければならなかった。そこ
で貯蔵タンク内に電気ヒータを配置してタンク内の電解
液を加熱したり、特開昭５７−５５０７０号公報に示さ
れる燃料電池のように電解液またはアノライトを循環す
る循環経路に電気ヒータを配設して電解液またはアノラ
イトを加熱するすることにより、短時間の間に電池の温
度を上昇させる技術が提案された。

［発明が解決しようとする課題〕従来は液体燃料や電解液をそれぞれの貯蔵容器から補給
用容器に分取後、補給用容器から貯蔵タンクに漏斗やポ
ンプ等を用いて補給する作業を行っていたため、液体燃
料や電解液を貯蔵タンクに補給する際に、メタノール等
の燃料や電解液が飛散して床や作業者の衣類等を汚損す
るという問題があった。

また従来用いられている電気ヒータを利用した液体燃料
や７ノライトの加熱技術では、高価で取付けが面倒な電
気ヒータを容易する必要があり、また加熱のために必ず
電力を必要とするために加熱用の専用電源を用意しなけ
ればならなかった。

本発明は、電気ヒータを用いることなく、貯蔵タンクへ
の液体燃料等の補給時に貯蔵タンクを加熱することがで
きる液体燃料電池を提供することにある。

また本発明の目的は、補給用容器を貯蔵タンクに結合さ
せると自動的に化学反応による発熱を開始する化学反応
発熱装δを用いる液体燃料電池を提供することにある。

更に本発明の目的は、構造が簡単で且つ安価な化学反応
発熱装置を用いる液体燃料電池を提供することにある。

また本発明の目的は、補給用容器と貯蔵タンクとの結合
が容易で、しかも液漏れを生じさせることなく補給用容
器から貯蔵タンクへ燃料等を補給することができる液体
燃料電池を提供することにある。

［課題を解決するだめの手段］本発明は１配の問題点を解決するために、補給用容器が
貯蔵タンクに結合されると化学反応を開始して化学反応
熱を発生する化学反応発熱Ｂ］ｉＨを用いて貯蔵タンク
を加熱する。化学反応発熱装置を補給用容器に設けるこ
とにより、貯蔵タンクに燃料等を補給する毎に、必ず貯
蔵タンクを加熱することができる。

貯蔵タンクには補給用容器が結合された時に化学反応発
熱装置の少なくとも一部を収納する発熱装置収納部を設
けると、補給用容器の位置決めと貯蔵タンクへの熱伝達
を確実に行うことができる。

化学反応発熱装置を、酸化物と水または空気との化学反
応により発熱するものから構成すると、安価に且つ簡単
に化学反応発熱装置を提供することができる。この場合
、例えば化学反応発熱装置を、補給用容器に固定されて
発熱装置収納部内に収納され且つ内部に酸化物及び水の
一方が充填された反応容器と、この反応容器内に配置さ
れて前記酸化物及び水の他方を密封解除可能に密封する
密封容器と、貯蔵タンクに補給用容器が結合された時に
密封容器の密封状態を解除して酸化物と水とを反応容器
内で反応させる密封解除手段とから構成すると、少ない
部品点数で簡単に発熱装置を構成することができる。そ
して補給用容器と貯蔵タンクとを結合させた時に自動的
に発熱を開始させるためには、反応容器として発熱装置
収納部に収納された時に少なくとも一部が変形する容器
壁部を備えたものを用い、密封解除手段として密封容器
に穴または亀裂を開けるか若しくは密封容器を破裂させ
る釘状または刃物状部材を用い、この針状または刃物状
部材を反応容器の容器壁部が変形したときに密封容器に
刺さるように反応容器の内壁部に固定すればよい。化学
反応発熱装置に所定の強度を付与し且つ確実に酸化物と
水との化学反応を発生させるためには、反応容器の容器
壁部のうち少なくとも底壁部が伸縮性を有する祠ｆ４　
／）１ら構成し、反応容器の底壁部の内壁部に針状また
は刃物状部材を固定し、また発熱装置収納部には反応容
器の底壁部と当接して該底壁部を変形させる突起部を設
ける。なお搬送時等に反応容器内で密封容器が移動して
破裂したり、また針状または刃物状部材が刺さらない位
置に密封容器が移動づることを防止するためには、密封
容器を反応容器の内壁部に固定された密封容器保持手段
によって保持してＪ５　＜ことが好ましい。

貯蔵タンクへの補給用容器への結合をワンタッチで簡単
に且つ液漏れを生じさぼることなく行なわせるためには
、貯蔵タンクの流入口及び補給用容器の流出口に第１及
び第２の連結弁部材を設番プればよい。この第１及び第
２の連結弁部材は、流入口と流出口とが連結されない時
には開口部を封止し、流入口と前記流出口とが連結され
た時には流入口と流出口とを液密に連結して貯蔵タンク
と補給用容器との間に連通路を形成するように構成され
る。第１及び第２の連結弁部材を、少ない部品点数で簡
単に構成し且つ作動を確実なものとするためには、パツ
キンを介して他方の連結部材の筒状部と嵌合される筒状
部と、タンクまたは容器内に配置された弁体と、一端に
弁体が接続され他端に当接頭部が接続されて筒状部内を
移動自在に延びる弁棒と、当接頭部と筒状部の底壁部と
の間に圧縮状態で配置されたバネ部材とから構成するこ
とが好ましい。

［作　用］補給用容器から貯蔵タンクに燃料やアノライト等を補給
した時に、停止状態にある液体燃料電池の温度は低下し
ており、短時間のうちに燃料電池を起動することはでき
ない。燃料電池の電池温度を速やかに作動温度まで上昇
させる手段として、化学反応による反応熱によって発熱
する化学反応発熱装置を用いると、加熱用のヒータや電
源を必要とせずに、簡単な構成で貯蔵タンクを加熱して
燃料電池に供給されて循環する燃料またはアノライトを
加熱することができる。その結果、燃料電池全体を加熱
することができ、燃Ｆｌ電池の起動性能の向上を図るこ
とができる。

特に、化学反応発熱装置を補給用容器に設けると、補給
を行うと同時に確実に貯蔵タンクを加熱することができ
る。また、貯蔵タンクに補給用容器が結合された時に化
学反応発熱装置の少なくとも一部を収納する発熱装置収
納部を設けると、補給用容器の位置決めと貯蔵タンクへ
の熱伝達を確実に行うことができる。

化学反応発熱装置を、酸化物と水または空気との化学反
応により発熱するものから構成すると、安価に且つ簡単
に化学反応発熱装置を構成することができる。

また貯蔵タンクの流入口及び補給用容器の流出口に、特
定の構成の第１及び第２の連結弁部材を設ければ、貯蔵
タンクへの補給用容器の結合をワンタッチで簡単に且つ
液漏れを生じさせることなく行なわせることができ、作
業者の衣服を汚したすせずに、安全に且つ作業性良く燃
料等の補給を行うことができる。

［実施例］以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図Ａ及びＢは、メタノール−空気燃料電池に本発明
を適用づる場合の概略構成を示しており、第１図Ａは補
給用容器１を貯蔵タンクに結合する前の状態を、第１図
Ｂはメタノールと水の混合液ａが入った補給用容器１を
貯蔵タンクに結合した状態を示している。貯蔵タンク２
に貯蔵されたアノライトｂは循環経路３を通って燃料電
池本体４に供給される。５は循環ポンプである補給用容器１の下部には、後述する第１の連結弁部材が
内部に収納された流出口１ａと後述する化学反応発熱装
置６とが設けられている。また貯蔵タンク２の上部には
、第２の連結弁部材が内部に収納されて流出口１ａと液
密に結合される流入口２ａと化学反応発熱装置６の少な
くとも一部が収納される発熱装置収納部２ａが設けられ
ている。

貯蔵タンク２に燃料を入れる場合、または発電が終了し
て貯蔵タンク２内のアノライトｂが減少したか又は燃料
が無くなった場合には、第１図Ｂに示すように補給用容
器１が貯蔵タンク２に結合される。補給用容器１の流出
口１ａと貯蔵タンク２の流入口２ａがワンタッチで液密
に結合されると、化学反応発熱装置６は化学反応を開始
して化学反応熱を発生する。化学反応熱は、補給用容器
１を加熱すると同時に、貯蔵タンク２を所定時間加熱す
る。貯蔵タンク２が加熱されると、内部のアノライトｂ
が加熱され、加熱されたアノライトが循環ポンプ５の作
用によって燃料電池本体４に供給されて循環する。その
結果、加熱されたアノライトｂにより燃料電池本体４の
電池温度は速やかに作動温度まで上昇する。

第２図Ａには結合前の補給用容器１の流出口１ａと貯蔵
タンク２の流入口２ａの構造を拡大断面図で示してあり
、第２図（Ｂ）には両者を結合した状態を示しである。

流出口１ａには第１の連結弁部材が配置され、流出口２
ａには第２の連結部材が配置されている。補給用容器１
の底壁に突設された第１の筒状部７の下部外周面には環
状の溝部７ａが形成されて、この溝部にはゴム製のパッ
キン９がきつく嵌合されている。８は弁部材であり、弁
部材８は補給用容器１内に配置された円盤状の弁体８ａ
と、一端に弁体８ａが接続され他端に当接頭部８ｂが接
続されて筒状部７内を移動自在に延びる弁棒８Ｃとを備
えている。弁体８ａの下面には、環状の溝８ｄが形成さ
れ、この溝８ｄ内にパツキン１０が嵌合固定されている
。筒状部７の内部に形成された貫通孔は、大径部７ａ及
び小径部７ｂからなり、小径部７ｂの容器内部側の端部
が容器１の開口部を形成し、この開口部の周囲の壁面が
弁座を構成している。大径部７ａと小径部７ｂとの間の
段部と弁部材８の当接頭部８ｂとの間に圧縮された状［
ぶでコイルバネ１１が配置されている。したがって結合
前は、バネ１１のバネ力で弁部材８は筒状部７の開口端
側に引き付けられており、弁体８のパツキン１０が強い
力で開口部１１０周囲に圧接されてシールが形成され、
容器１からの液漏れが阻止されている。なお容器１内へ
の燃料の供給は別の供給口から行う。

貯蔵タンク２の供給口すなわち流入口２ａに設けられた
第２の連結弁部材の構成も、第１の連結弁部材の構成と
ほぼ同様である。貯蔵タンク２の−［壁には第２の筒状
部１２が突設されている。筒状部１２内には大径部１２
ａ及び小径部１２ｂが形成され、大径部１２ａの径寸法
１よ、第１の筒状部７の外周に嵌合されたパツキン９の
外径寸法よりも小さく且つ第２図Ｂに示す結合状態でパ
ツキン９と大径部１２ａの内面との圧接により十分なシ
ールが形成できるように設定されている。１３は弁部材
であり、弁部材１３は補給用容器１内に配置された弁体
１３ａと、一端に弁体１３ａが接続され他端に当接頭部
１３ｂが接続されて筒状部１２内を移動自在に延びる弁
棒１３ｃとを備えている。弁体１３ａの下面には、環状
の溝１３６が形成され、この溝１３６内にパツキン１４
が嵌合固定されている。また小径部１２ｂのタンク内部
側の端部が貯蔵タンク１の開口部を構成し、この間口部
の周囲の壁面が弁座を構成している。１５はコイルバネ
１２と同様にして設けられたコイルバネである。結合前
は、バネ１５のバネ力で弁部材１３は筒状部１２の間口
端側に引き付けられており、弁体１３のパツキン１４が
強い力で開口部の周囲に圧接されてシールが形成され、
貯蔵タンク２からのアノライｌ−蒸発が阻止されている
。

第２図Ｂに示されるように流出口１ａの筒状部７が流入
口２ａの筒状部１２の大径部１２ａに挿入されると、弁
部材８及び１３の当接頭部８ｂ及び１３ｂが相互に当接
し、更に筒状部７を挿入すると、バネ１２及び１５が更
に圧Ｗ４されて弁体８ａ及び１３ａに設けたパッキング
１０及び１４が弁座から離れる。その結果、筒状部７及
び１２の内部に形成した貫通孔を通って燃料が補給用容
器１から貯蔵タンク２内に流入する。なおパツキン１０
及び１４が弁座から離れる前にパツキン９と筒状部１２
の内面との間にシールが形成されるように構成されてい
るので、結合時に液漏れが発生することはない。筒状部
７を筒状部１２から扱くと、バネ１２及び１５の復元力
で弁部材８及び１３は、自動的に第２図Ａの状態に復帰
する。

第３図Ａは、化学反応発熱装置６の一例の概略断面図を
示している。この化学反応発熱装置６は、酸化物と水と
の化学反応により発熱するものである。補給用容器１の
底壁には、内部に酸化物及び水が充填される反応容器１
６が固定されている。

本実施例においては、反応容器１６の筒状の周壁部１６
ａは補給用容器１の底壁と一体に構成され、補給用容器
１の底壁の一部が反応容器の一部を兼ねている。反応容
器１６の周壁部の開口する下方端部には、耐熱性と伸縮
性とを（ｉする材料、例えばゴム等の公知の材料からな
る蓋板１６ｂが液密に接合されている。蓋板１６ｂの内
面上には、接着剤を用いて針状部材１７が固定されてい
る。

１８は水が密封された密封容器であり、この密封容器１
８は例えばポリエチレンから作られている。密封容器１
８は、剛性を有する台底又は合成樹脂製の密封容器保持
部材１９によって反応容器１６内の所定位置に固定保持
されている。密封容器保持部材１９は、容易に変形しな
い程度の剛性又は強度を有するカゴ状部１９ａと反応容
器１６の周壁部の内面に固定された一対の支持部１９ｂ
とから構成される。カゴ状部１９ａの格子形状は、針状
部材１７が密封容器１８に刺さるのを妨害しないように
設計されている。そして反応容器１６の内部には、密封
容器１８の周囲をほぼ囲むように酸化カルシウム２０が
充填しである。酸化カルシウムは、水と反応すると簡単
に反応熱を発生する。

貯蔵タンク２に設けた発熱装置収納部２ｂの底部には、
反応容器１６の蓋板１６ａを変形させて針状部材１７を
密ｌｌ＠器１８に突き刺すための突起部２１が設けられ
ている。補給用容器１を貯蔵タンク２に結合する時に、
化学反応発熱装置を収納部２ｂ内に入れると、蓋板１６
ｂが変形して針状部材１７により密封容器１８が破られ
、内部の水が反応容器１６ないの酸化カルシウムと反応
を起こす。この反応により発生した反応熱は、貯蔵タン
ク２に伝達される。熱伝達を良好にするためには、でき
る限り反応容器１６と収納部２ｂとの間に形成される間
隙寸法を小さくすることが好ましい。またこの間隙内に
水等の熱伝達媒体を入れておいてもよい。

なお上記実施例においては、密封容器１８内に水を入れ
反応容器１６内に酸化物を入れたが、密１４容器１８内
に酸化物を入れて反応容器内に水を入れてもよい。また
空気と反応して発熱する酸化物を用いる場合には、密封
容器１８内に酸化物を入れ、収納容器１６を空気が自由
に出入りできる構造にすればよい。

上記実施例では、反応容器１６の一部の壁部（実施例で
は蓋板１６ｂ）に変形可能な材料を用いたが、反応容器
１６の壁部の大部分を変形可能な材料で形成すれば突起
部２１を用いなくても別状部材１７により密封容器１８
を破裂させることができる。またこの場合には、針状部
材１７を補給用容器１側に固定することもできる。

また針状部材に変えて刃物状の部材を用いてもよい。

上記実施例では化学反応発熱装置６を補給用容器１に固
定しているが、化学反応発熱装置を別体にして補給用容
器１を貯蔵タンク２に結合する際に貯蔵タンク２の収納
部２ｂ内にｔｌｉ置し、補給用容器１の重石を利用して
化学反応を開始させるようにしてもよい。

上記実施例は酸化物と水又は空気との反応による反応熱
を利用するものであるが、他の公知の化学反応により反
応熱を発生させる技術を化学反応発熱装置に利用するこ
とができる。なおその場合でも、補給用容器１が貯蔵タ
ンク２に結合された時に、反応を開始するようにしてお
く必要があるのは勿論である。

［発明の効果］本発明のように、燃料電池の電池温度を速やかに作動温
度まで上昇させる手段として、化学反応による反応熱に
よって発熱する化学反応発熱装置を用いると、加熱用の
ヒータや電源を必要とせずに、簡単な構成で貯蔵タンク
を加熱して燃料電池に供給されて循環する燃料またはア
ノライトを加熱することができる。従って、燃料電池全
体を加熱することができ、燃料電池の起動性能の向上を
図ることができる。

特に、化学反応発熱装置を補給用容器に設（）ると、補
給を行うと同時に確実に貯蔵タンクを加熱することかで
きる。また、貯蔵タンクに補給用容器が結合された時に
化学反応発熱装置の少なくとも一部を収納する発熱装置
収納部を設けると、補給用容器の位ＩＮ決めと貯蔵タン
クへの熱伝達を確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図△は本発明の実施例で用いる補給用容器と貯蔵タ
ンクとを連結する前の状態を示す図、Ｂは補給用容器と
貯蔵タンクとを連結した状態を示す図、第２図へは補給
用容器の流出口と貯蔵タンクの流入口とを連結する前の
拡大断面図、第２図Ｂは補給用容器の流出口と貯蔵タン
クの流入口とを連結した状態の拡大断面図、第３図Δは
本発明で用いる化学反応発熱装置の一例の概略断面図、
第３図Ｂは第３図Ａの化学反応発熱装置が貯蔵タンクの
収納部に収納されたて反応を開始する際の状態を示ず概
略断面図である。１・・・補給用容器、１ａ・・・流出口、２・・・貯蔵
タンク、２ａ・・・流出口、４・・・燃料電池本体、５
・・・循環ポンプ、６・・・化学反応発熱装置、７・・
・筒状部、８・・・弁部材、９．１０．１４・・・パツ
キン、１１，１５・・・バネ、１２・・・筒状部、１３
・・・弁部材、１６・・・反応容器、１７・・・釘状部
材、１８・・・密封容器、１つ・・・密封容器保持部材
、２０・・・酸化カルシューム、２１・・・突起部。第１図（Ａ）（Ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）燃料またはアノライトを貯蔵する貯蔵タンクを備
えてなる液体燃料電池において、前記貯蔵タンクは燃料、電解質またはアノライトを補給
する補給用容器が結合可能に構成され、前記補給用容器
には前記貯蔵タンクに結合されると化学反応を開始して
化学反応熱を発生する化学反応発熱装置が設けられてお
り、前記貯蔵タンクは前記化学反応発熱装置が発生する熱に
よつて加熱されることを特徴とする液体燃料電池。
（２）前記貯蔵タンクには前記補給用容器が結合された
時に前記化学反応発熱装置の少なくとも一部を収納する
発熱装置収納部が設けられている請求項１に記載の液体
燃料電池。
（３）前記化学反応発熱装置は、酸化物と水または空気
との化学反応により発熱する請求項１に記載の液体燃料
電池。
（４）前記化学反応発熱装置は、前記補給用容器に固定
されて前記発熱装置収納部内に収納され且つ内部に前記
酸化物及び前記水の一方が充填された反応容器と、前記反応容器内に配置されて前記酸化物及び前記水の他
方を密封解除可能に密封する密封容器と、前記貯蔵タン
クに前記補給用容器が結合された時に前記密封容器の密
封状態を解除して前記酸化物と前記水とを前記反応容器
内で反応させる密封解除手段とを備えてなる請求項２に
記載の液体燃料電池。
（５）前記反応容器は前記発熱装置収納部に収納された
時に少なくとも一部が変形する容器壁部を有し、前記密封解除手段は前記密封容器に穴または亀裂を開け
るか若しくは前記密封容器を破裂させる針状または刃物
状部材を備え、前記針状または刃物状部材は前記反応容器の前記容器壁
部が変形したときに前記密封容器に刺さるように前記反
応容器の内壁部に固定されている請求項４に記載の液体
燃料電池。
（６）前記反応容器の容器壁部のうち少なくとも底壁部
が伸縮性を有する材料から構成され、前記底壁部の内壁部には前記針状または刃物状部材が固
定され、前記発熱装置収納部には前記反応容器の前記底壁部と当
接して該底壁部を変形させる突起部が設けられている請
求項５に記載の液体燃料電池。
（７）前記密封容器は前記反応容器の内壁部に固定され
た密封容器保持手段によつて保持されている請求項４に
記載の液体燃料電池。
（８）前記貯蔵タンクの流入口及び前記補給用容器の流
出口には第１及び第２の連結弁部材が設けられ、前記第１及び第２の連結弁部材は、前記流入口と前記流
出口とが連結されない時には開口部を封止し、前記流入
口と前記流出口とが連結された時には前記流入口と前記
流出口とを液密に連結して前記貯蔵タンクと前記補給用
容器との間に連通路を形成するように構成されている請
求項１に記載の液体燃料電池。
（９）前記第１及び第２の連結弁部材は、パッキンを介
して他方の連結部材の筒状部と嵌合される筒状部と、タンクまたは容器内に配置された弁体と、一端に前記弁
体が接続され他端に当接頭部が接続されて前記筒状部内
を移動自在に延びる弁棒と、前記当接頭部と前記筒状部
の底壁部との間に圧縮状態で配置されたバネ部材とから
なる請求項８に記載の液体燃料電池。
（１０）燃料またはアノライトを貯蔵する貯蔵タンクを
備え、前記貯蔵タンクは燃料、電解質またはアノライト
を補給する補給用容器が結合可能に構成されている液体
燃料電池において、前記補給用容器が前記貯蔵タンクに結合されると化学反
応を開始して化学反応熱を発生する取換可能な化学反応
発熱装置を具備し、前記化学反応発熱装置が発生する熱によって前記貯蔵タ
ンクが加熱されて前記燃料またはアノライトが加熱され
ることを液体燃料電池。