WO2008029851A1

WO2008029851A1 - Récipient d'alimentation en liquide et système de pile à combustible le comprenant

Info

Publication number: WO2008029851A1
Application number: PCT/JP2007/067320
Authority: WO
Inventors: Hidekazu Kimura; Suguru Watanabe; Toru Takahashi; Nobuo Katsuura; Minoru Murata; Kiyoshi Isobe
Original assignee: Nec Corporation
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2008-03-13
Also published as: JP4857413B2; EP2060501A1; US20100190091A1; CN101511687A; CN101511687B; JP2008062950A; EP2060501A4

Description

明細書

液体供給容器及びこれを備えた燃料電池システム

技術分野

[0001] 本発明は、燃料電池等に使用される液体燃料等、各種液体を収容すると共に、収容された液体を液体受容体に供給する液体供給容器、及びこの液体供給容器を備えた燃料電池システムに関する。

背景技術

[0002] 従来から、例えば、燃料電池システム等のように液体燃料を用いた各種機器や、あるいは医療用薬液投与等において、液体を収容し、且つ収容された液体を各種機器の液体受容体 (液体ァクセプタ）に供給する液体供給容器が広く普及されている。このような液体供給容器は、供給される液体が不足した時に、液体供給容器自体を直接取り替えることができるため、液体によって手を汚すことがほとんどなぐ安全性が高ぐ簡便に液体を補給できるという利点がある。特に、人体に影響を及ぼす可能性がある液体や、外気に触れると劣化が激しい液体を用いる場合には、このような液体供給容器は大変有効である。

[0003] また、最近、液体を燃料として発電する燃料電池の開発が進められている。特にメタノールを燃料としたダイレクトメタノール型燃料電池（DMFC)に関しては、多くの電機メーカ等により開発が盛んに行われている。燃料電池は、例えば、ノートパソコン、携帯可能な各種電子機器、携帯電話等に使用する次世代の新型電池として期待されている。しかし、一般に、メタノールは、人体に対する影響が大きぐ吸入すると中枢神経を冒し、めまい、下痢を起こすこと力ある。また、大量に吸入したり、眼に入つたりした場合は、視神経に障害を起こすことがあり、失明する可能性も高ぐ危険性の高い有害な液体である。そのため、 DMFCにおいても、一般需要者等に安全にかつ簡便に燃料供給を行う際には、メタノールを直接取り扱うことがなぐ液体供給容器をカートリッジとしてメタノールを供給する手段が最適であると考えられており、広く開発が行われている。（例えば、特開 2003— 308871号公報及び特開平 8— 12301号公報参照)。 [0004] このような液体供給容器では、例えば、不慮の事故等によって外部から荷重、衝撃、振動等の負荷を受けたとしても、破損や破壊等を起こさず、液体供給容器内に収容されている液体が、当該液体供給容器の外部に漏れ出さないようにすることが必要である。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] ここで、液体供給容器は、通常、液体収容部と液体供給部を備えている。液体収容部は内部に液体を収容する。液体供給部は、液体収容部に設けられており、当該液体収容部に収容された液体を受容する液体受容器に供給する。また、液体供給部は、液体受容器との接続を行うためのコネクタとしての機能を有する。

[0006] このような構成の液体供給容器では、外部から受ける負荷に対して比較的破損や破壊等を起こしやす!/、部分として、液体供給部と液体収容部との接続部分 (液体収容部に対する液体供給部の取付部分)や、液体収容部自身等が挙げられる。特に、液体供給部と液体収容部との接続部分は、異種部材同士が接続される場合が多い。このため、接続部分は、十分な接続強度が得られないことがあり、破損や破壊等を起こし易ぐ液漏れが生じやすいと考えられる。

[0007] 本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、外部から受ける荷重、衝撃、振動等の負荷に対する耐性が向上し、安全性、信頼性の高い液体供給容器、及びこの液体供給容器を備えた燃料電池システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0008] この目的を達成するため、本発明の液体供給容器は、内部に液体を収容する液体収容部と、前記液体収容部に設けられ、当該液体収容部に収容された液体を液体受容器に供給する液体供給部と、を備えてなる液体供給容器であって、前記液体収容部と、前記液体供給部との間に、緩衝材を配設してなるものである。

[0009] この液体供給容器は、外部から受ける荷重、衝撃、振動等の負荷に対して比較的破損や破壊等を起こしやすい部分である液体収容部と液体供給部との間に、緩衝材を配設した構成を備えている。よって、仮に誤って、液体供給容器を落下させたり、ぶつける等の不慮の事故が生じて液体供給容器に外部から負荷力 Sかかったとしても、緩衝材が負荷を吸収する。このように本発明によれば、外部から受ける負荷に対しての液体供給容器の耐性を向上させることができる。

[0010] また、上記目的を達成するため本発明は、内部に液体を収容する液体収容部と、前記液体収容部に設けられ、当該液体収容部に収容された液体を液体受容器に供給する液体供給部と、前記液体収容部の少なくとも一部、及び前記液体供給部の少なくとも一部を収容する液体供給容器筐体と、を備えてなる液体供給容器であって、前記液体供給部と、前記液体供給容器筐体との間に、緩衝材を配設してなる液体供給容器を提供するものである。

[0011] この液体供給容器は、外部から受ける荷重、衝撃、振動等の負荷に対して比較的破損や破壊等を起こしやすい部分である液体供給部と液体供給容器筐体との間に、緩衝材を配設した構成を備えている。よって、仮に誤って、液体供給容器を落下させたり、ぶっける等の不慮の事故が生じ、液体供給容器に外部から負荷がかかったとしても、緩衝材が負荷を吸収する。このように本発明によれば、外部から受ける負荷に対しての液体供給容器の耐性を向上させることができる。

[0012] そして、この構成の場合、前記液体収容部と、前記液体供給部との間に、緩衝材をさらに配設した構成とすることもできる。このように構成することで、前記液体供給部と液体供給容器筐体との間に加え、前述したような外部から受ける負荷に対して比較的破損や破壊等を起こしやすい部分である液体収容部と液体供給部との間にも緩衝材を配設すること力できる。したがって、本発明によれば、外部から受ける負荷に対しての液体供給容器の耐性をさらに向上させることができる。

[0013] また、これらの構成の場合、前記液体収容部と、前記液体供給容器筐体との間に、緩衝材をさらに配設した構成とすることもできる。このように構成することで、前記液体供給部と液体供給容器筐体との間に加え、前述したような外部から受ける負荷に対して比較的破損や破壊等を起こしやすい部分である液体収容部と液体供給容器筐体との間にも緩衝材を配設することができる。したがって、本発明によれば、外部から受ける負荷に対しての液体供給容器の耐性を向上させることができる。

[0014] 前記緩衝材は、吸水性を有するものであってもよい。緩衝材が吸水性を備えていれば、仮に、液体収容部内に収容されている液体が外部に漏れだそうとしても、当該緩衝材がこの液体を吸収することとなる。このため、当該液体が液体供給容器の外部に漏れ出すことを防止すること力できる。また、前記緩衝材は、外部からの負荷を吸収する緩衝部と、吸水性を有する吸水部とから構成してもよレ、。

[0015] そしてまた、前記緩衝材は、前記液体収容部と、前記液体供給容器筐体との間に形成された空間に存在する流体から構成することもできる。また、前記緩衝材は、ェチレン一プロピレン一ジェンゴム（EPDM)であってもよ!/、。

[0016] また、前記液体収容部に収容される液体としては、特に限定されるものではないが、例えば、燃料電池に使用される液体燃料が挙げられる。

[0017] さらにまた、本発明は、燃料電池と、本発明にかかる液体供給容器と、前記液体供給容器に収容された液体燃料と、前記液体供給容器力供給される液体燃料を受容する液体受容器と、を備え、前記液体受容器に供給された液体燃料を用いて発電を行う燃料電池システムを提供するものである。

[0018] この構成を備えた燃料電池システムは、液体供給容器の、外部から受ける負荷に対して比較的破損や破壊等を起こしやすレ、部分に、緩衝材を配設した構成を備えてレ、る。このため、仮に誤って、液体供給容器を落下させたり、ぶっける等の不慮の事故が生じ、当該液体供給容器に外部から負荷力 Sかかったとしても、前記緩衝材によって当該負荷を吸収することができる。つまり、液体供給容器の外部から受ける負荷に対する耐性を向上させたことで、本発明の燃料電池システムは、安全性及び信頼性を向上させること力 Sでさる。

発明の効果

[0019] 本発明にかかる液体供給容器は、外部から受ける荷重、衝撃、振動等の負荷に対して比較的破損や破壊等を起こしやす!/、部分に、緩衝材を配設した構成を備えてレ、る。このため、仮に誤って、液体供給容器を落下させたり、ぶっける等の不慮の事故が生じ、当該液体供給容器に外部から負荷力 Sかかったとしても、前記緩衝材によって当該負荷を吸収することができる。この結果、本発明は、外部から受ける負荷に対する耐性を向上させることができ、安全性及び信頼性を向上させることができる。

[0020] また、本発明に力、かる燃料電池システムは、本発明に力、かる液体供給容器を備えている。このため、本発明に力、かる燃料電池システムは、外部から受ける負荷に対する耐性を向上させることができ、安全性及び信頼性が向上したものとなる。図面の簡単な説明

[0021] [図 1]本発明の実施の形態 1にかかる液体供給容器の斜視図である。

[図 2]図 1に示す液体供給容器の側面図である。

[図 3]図 1に示す液体供給容器の斜視図であって、液体収容部内に収容されていた液体を 8割程度使用した状態を示す図である。

[図 4]図 2に示す IV— IV線に沿った断面図である。

[図 5]本発明の実施の形態 1にかかる液体供給容器を備えた燃料電池システムの概略図である。

[図 6]本発明の実施の形態 2にかかる液体供給容器の図 2に示す IV— IV線に沿った断面に対応する一部を示す図である。

[図 7]本発明の他の実施の形態に力、かる液体供給容器の図 2に示す IV— IV線に沿つた断面に対応する一部を示す図である。

[図 8]本発明の他の実施の形態に力、かる液体供給容器の図 2に示す IV— IV線に沿つた断面に対応する一部を示す図である。

[図 9]本発明の他の実施の形態に力、かる液体供給容器の図 2に示す IV— IV線に沿つた断面に対応する一部を示す図である。

[図 10]本発明の他の実施の形態に力、かる液体供給容器の図 2に示す IV— IV線に沿つた断面に対応する一部を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0022] 次に、本発明の好適な実施の形態にかかる液体供給容器及びこの液体供給容器を備えた燃料電池システムについて図面を参照して説明する。なお、以下に記載される実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施の形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。（実施の形態 1) 図 1は、本発明の実施の形態 1にかかる液体供給容器の斜視図である。図 2は、図 1に示す液体供給容器の側面図である。図 3は、図 1に示す液体供給容器の斜視図であって、液体収容部内に収容されていた液体を 8割程度使用した状態を示す図である。図 4は、図 2に示す IV IV線に沿った断面図である。図 5は、本発明の実施の形態 1にかかる液体供給容器を備えた燃料電池システムの概略図である。

[0023] なお、実施の形態 1では、液体供給容器の液体収容部内に、燃料電池で使用される液体燃料を収容し、収容されたこの液体燃料を燃料電池の液体受容器に供給する場合を例にとって説明する。

[0024] 図 1〜図 5に示すように、実施の形態 1にかかる液体供給容器 1は、内部に液体燃料を収容する液体収容部 10と、液体供給部 30とを備えて!/、る。液体供給部 30は液体収容部 10に設けられて!/、る。液体供給部 30は、液体収容部 10に収容された液体燃料を、液体収容部 10とは別体である燃料電池 100の液体受容器 50に供給する。

[0025] 液体収容部 10は、液体燃料が満杯の状態で収容された際に、略長方体となる袋体力、ら構成されている。この液体収容部 10は、対向配置された一対の側面 13A及び 1 3Bを有する。一対の側面 13A及び 13Bは、ガゼット折り込み構造を有している。すなわち、側面 13A及び 13Bは、図 3に示すように、ガゼット折り込み構造の折り線 15A 及び 15Bを頂点として、液体収容部 10の内側に向けて略 V字状に屈曲するように構成されている。この構成により、液体収容部 10は、内部に収容した液体の残量に応じて、側面 13A及び 13Bを液体収容部 10の内側に向けて略 V字状に屈曲させ、その形状を変形させる。

[0026] 液体供給部 30は、液体収容部 10の側面 13A及び 13Bとは異なる面（実施の形態 1 では短手方向の一端面）に形成されている。この液体供給部 30の形状は、中空の略円筒形である。この円筒の軸芯方向に沿って開放された中空部分が液体供給路 16 である。液体供給路 16は、液体収容部 10内に収容された液体燃料を液体受容器 5 0に供給するための流路である。この液体供給部 30は、特に図示しないが、液体受容器 50に接続された際に液体供給路 16が開口する。一方、液体供給路 16はそれ以外は開口しないため、液体収容部 10内に収容された液体燃料の外部への不用意な漏れ出しを防止できる。

[0027] また、液体供給部 30と液体収容部 10との間には、緩衝材 40が配設されている。この緩衝材 40は、例えば、外部から受ける荷重、衝撃、振動等の負荷を吸収可能な材質力、らなる。なお、実施の形態 1では、緩衝材 40として、 EPDMを使用した。この EPD Mは、緩衝材としての機能の他、シール性も有しており、液体供給部 30と液体収容部 10との間を水密に維持することができる。

[0028] 液体収容部 10と液体供給部 30との間は、外部から受ける荷重、衝撃、振動等の負荷に対して比較的破損や破壊等を起こしやすい。このため、例えば、取り扱い中に仮に誤って、液体供給容器 1を落下させたり、ぶっける等の不慮の事故が生じた場合、液体収容部 10と液体供給部 30との間で、破損や破壊等が発生しやすい。しかし、上述の構成を備えた液体供給容器 1は、液体収容部 10と液体供給部 30との間に緩衝材 40が配設されており、この緩衝材 40が当該負荷を吸収する。このため、液体供給容器 1は、外部から受ける負荷に対する耐性が向上し、破損や破壊等を起こすことを防止することができるものとなってレ、る。

[0029] 次に、実施の形態 1にかかる液体供給容器を燃料電池システムに適用する場合について図 5を参照して説明する。

[0030] 実施の形態 1にかかる燃料電池システムは、燃料電池 100と、液体供給容器 1と、酸素ガス供給源 200とを有する。液体供給容器 1は、燃料電池 100の燃料極に燃料（実施の形態 1では液体燃料)を供給するための液体受容器 50の入口 150に接続されている。酸素ガス供給源 200は、燃料電池 100の空気極へ酸素ガス（通常は空気 )を供給するための空気供給部 101の入口 103に接続されている。なお、符号 102 は、燃料電池 100の燃料極から排出されるオフガスを外部に排出するためのオフガス排出口である。符号 104は、燃料電池 100の空気極から排出されるオフガスを外部に排出するためのオフガス排出口である。また、符号 201は、酸素ガス供給源 200 の酸素ガス放出口である。

[0031] 液体供給容器 1の液体供給部 30と、液体受容器 50の入口 150との間は、直接接続してもよく、配管やチューブ等の連結部材を介して接続してもよい。なお、図 5では、便宜上、液体供給容器 1の液体供給部 30と、液体受容器 50の入口 150との間を矢印で繋げて示している。酸素ガス放出口 201と酸素ガス入口 103も同様である。また、酸素ガス供給源 200は、例えば、酸素ガスを貯留したタンク等の収容容器等であつてもよく、大気から直接空気を供給してもよい。

[0032] 燃料電池 100としては、種々のタイプのものを使用することが可能である。実施の形態 1では、燃料電池 100として DMFCを使用し、液体供給容器 1の液体収容部 10にはメタノールを収容（貯留）した。

[0033] この構成を備えた燃料電池システムで発電を行う際は、液体供給容器 1の液体収容部 10に収容されて!/、る液体燃料力液体供給部 30を介して液体受容器 50に供給される。この液体燃料は、通常、燃料電池システムに配設されている図示しないポンプ等によって吸引されることで、液体収容部 10から液体受容器 50に供給される。そして、燃料電池 100は、液体受容器 50に供給された液体燃料から取り出された水素または水素イオンと、酸素ガス供給源 200から供給された酸素（あるいは大気から直接取り入れられる空気）とが電気化学反応を起こすことで発電を行う。

[0034] なお、実施の形態 1では、液体収容部 10が、液体収容部 10を液体燃料が満杯の状態で収容した際に略長方体となり、液体燃料が消費されるにしたがって、図 3に示すように折り畳まれる袋体からなる構成を例に説明した。しかし、液体収容部 10は、これに限られず、内部に液体を収容すると共に、収容した液体を液体供給部 30を介して液体受容器 50に供給可能であれば、他の形状を有していてもよいことは勿論である。また、液体収容部 10は、収容される液体に対して耐性のある材料で形成されることは勿論であるが、液体収容部 10を形成する容器 (実施の形態 1の場合は袋）の肉厚 (厚さ）や、サイズ等は、任意に決定することができる。

[0035] さらにまた、実施の形態 1では、液体収容部 10に燃料電池 100で使用される液体燃料を収容した場合について説明した。しかし、液体収容部 10に収容される液体は、これに限らず、所望により任意に選択することができることは勿論である。（実施の形態 2) 次に、本発明の実施の形態 2にかかる液体供給容器について図面を参照して説明する。なお、実施の形態 2では、実施の形態 1で説明した部材と同様の部材には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

[0036] 図 6は、本発明の実施の形態 2にかかる液体供給容器の図 2に示す IV— IV線に沿つた断面に対応する一部を示す図である。図 6に示すように、実施の形態 2にかかる液体供給容器 2と、実施の形態 1にかかる液体供給容器 1との異なる点は、液体収容部 10が液体供給容器筐体 60に収容されて!/、る点と、液体収容部 10と液体供給容器筐体 60との間に緩衝材 40が配設されている点である。 [0037] すなわち、液体供給容器 2は、液体収容部 10と、液体供給部 30と、液体供給容器筐体 60を備えている。液体供給部 30は、液体収容部 10に設けられている。この液体供給部 30は、液体収容部 10に収容された液体を液体受容器 50に供給する。液体供給容器筐体 60は、液体供給部 30の一部及び液体収容部 10を収容している。そして、液体収容部 10と液体供給容器筐体 60との間、及び液体供給部 30と液体供給容器筐体 60との間に、緩衝材 40が配設されている。

[0038] この構成を備えた液体供給容器 2は、実施の形態 1と同様に、緩衝材 40によって、外部から受ける負荷を吸収することができる。ここで、液体供給容器 2は、実施の形態 1 にかかる液体供給容器 1と比較すると、緩衝材 40の配設されて!/、る領域が液体収容部 10の全面に亘つているため、外部から受ける負荷に対する耐性を一層向上させること力 Sでさる。

[0039] なお、実施の形態 2では、液体収容部 10と液体供給容器筐体 60との間、及び液体供給部 30と、液体供給容器筐体 60との間に、緩衝材 40が配設されている場合について説明したが、これに限らず、例えば、図 7に示すように、緩衝材 40は、液体収容部 10と液体供給容器筐体 60との間、液体供給部 30と、液体供給容器筐体 60との間、及び液体収容部 10と液体供給部 30との間に配設してもよい。また、図 8に示すように、緩衝材 40は、液体収容部 10と液体供給容器筐体 60との間、及び液体収容部 10と液体供給部 30との間に配設してもよい。そしてまた、図 9に示すように、緩衝材 40とは異材質の緩衝材 41を、液体収容部 10と液体供給容器筐体 60との間に配設してもよい。

[0040] また、実施の形態 2では、液体供給容器筐体 60として、液体供給部 30の一部及び液体収容部 10を収容する構成のものを使用した。しかし、液体供給容器筐体 60は、これに限られず、液体収容部 10の少なくとも一部を収容する（包囲する）ものであつてもよい。この場合、実施の形態 1のように、液体供給部 30と液体収容部 10との間に、緩衝材 40を別途配設してもよい。

[0041] また、実施の形態 1及び 2では、緩衝材 40として、 EPDMを使用した場合について説明した。しかし、緩衝材 40は、外部から受ける荷重、衝撃、振動等の負荷を吸収可能な材料であれば、特に限定されるものではない。例えば、緩衝材 40として、ゴム、エラストマ一、ゲル等が適用可能である。

[0042] 緩衝材 41につ!/、ても、緩衝材 40と同様である。なお、上記ゴムとしては、例えば、 EP DM、天然ゴム、ブチルゴム等が挙げられる。また、上記エラストマ一としては、例えば、ォレフィン系、ウレタン系、スチレン系等が挙げられる。上記ゲルとしては、例えば、シリコン系、炭化水素系、アクリル系、ウレタン系等が挙げられる。また、例えば、図 6や図 9に示すように、液体収容部 10に収容された液体との接触が防止された構成であれば、スポンジ、フェルト、織物等のような部材を代用することもできる。

[0043] そしてまた、緩衝材 40は、外部から受ける荷重、衝撃、振動等の負荷を吸収すると共に、吸水性を有する材料から構成することもできる。このような材料としては、例えば、炭化水素系のゲル材料等が挙げられる。

[0044] さらにまた、緩衝材 40は、外部からの負荷を吸収する緩衝部と、吸水性を有する吸水部から構成してもよい。この場合、緩衝材 40は、例えば、緩衝部 (緩衝フィルム等）と吸水部（吸水フィルム等）との多層構造としてもよぐ緩衝部に吸水部を混在させてあよい。

[0045] また、実施の形態 2のように、液体供給容器 2が液体供給容器筐体 60を有している場合、図 10に示すように、液体収容部 10と、液体供給容器筐体 60との間に空間 70 (隙間）を形成し、この空間 70に、空気や所望の流体を存在させ、この流体を緩衝材 41としてあよい。

Claims

請求の範囲

[1] 内部に液体を収容する液体収容部と、前記液体収容部に設けられ、該液体収容部に収容された液体を液体受容器に供給する液体供給部と、を備え、前記液体収容部と前記液体供給部との間に緩衝材が配設されている液体供給容器。

[2] 内部に液体を収容する液体収容部と、前記液体収容部に設けられ、当該液体収容部に収容された液体を液体受容器に供給する液体供給部と、前記液体収容部の少なくとも一部、及び前記液体供給部の少なくとも一部を収容する液体供給容器筐体と、を備え、前記液体供給部と前記液体供給容器筐体との間に緩衝材が配設されている液体供給容器。

[3] 前記液体収容部と前記液体供給部との間に、緩衝材がさらに配設されている請求の範囲 2記載の液体供給容器。

[4] 前記液体収容部と前記液体供給容器筐体との間に、緩衝材がさらに配設されている請求の範囲 2または請求の範囲 3記載の液体供給容器。

[5] 前記緩衝材は、吸水性を有する請求の範囲 1ないし請求の範囲 4のいずれか一項に記載の液体供給容器。

[6] 前記緩衝材は、外部からの負荷を吸収する緩衝部と、吸水性を有する吸水部と、を有する請求の範囲 1ないし請求の範囲 4のいずれか一項に記載の液体供給容器。

[7] 前記緩衝材が、前記液体収容部と前記液体供給容器筐体との間に形成された空間に存在する流体からなる請求の範囲 4記載の液体供給容器。

[8] 前記緩衝材が、エチレンプロピレンジェンゴム（EPDM)からなる請求の範囲 1 なレ、し請求の範囲 6の!/、ずれか一項に記載の液体供給容器。

[9] 前記液体が、燃料電池に使用される液体燃料である請求の範囲 1ないし請求の範囲

8の!/、ずれか一項に記載の液体供給容器。

[10] 燃料電池と、請求の範囲 1ないし請求の範囲 9のいずれか一項に記載の液体供給容器と、前記液体供給容器に収容された液体燃料と、前記液体供給容器から供給される液体燃料を受容する液体受容器と、を備え、前記液体受容器に供給された液体燃料を用いて発電を行う燃料電池システム。