專利名稱：燃料電池用液體燃料收容容器及燃料電池系統的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及收容了向液體燃料直接供給型燃料電池供給的液體燃料的燃料電池用液體燃料收容容器及具備了該液體燃料收容容器的燃料電池系統。
背景技術：
以往，在攜帶電話或攜帶型計算機等攜帶機器的電源中，使用鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等二次電池。這些機器多為在總是接入了電源的狀態(tài)下使用，在使用所述二次電池延長所述攜帶機器的連續(xù)使用時間時有所限制。
針對于此，已經開始了將燃料電池用于所述攜帶機器的電源的嘗試，與電解質膜的水分控制復雜的、以氫作為燃料的固體高分子型燃料電池不同，液體燃料直接供給型燃料電池可以通過將甲醇等液體燃料和氧直接向發(fā)電部供給而進行發(fā)電，因而受到關注。即，是因為在所述液體燃料直接供給型燃料電池中，具有如下的特征不需要在所述固體高分子型燃料電池中所必需的電解質膜的水分控制等，結構也十分簡單。
但是，由于此種液體燃料直接供給型燃料電池在容器內收容有液體燃料，并且被用于攜帶機器中，因此燃料收容容器的姿勢并不固定。這樣，當容器內的液體燃料的剩余量變少時，就會產生在燃料吸引口部分不存在液體燃料的情況，從而有如下的問題，即，難以實現向發(fā)電部的穩(wěn)定的燃料供給，機器的動作變得不穩(wěn)定。另外，由于如上所述，燃料收容容器的姿勢并不固定，因此正在研究如下的結構，即，在填充了多孔材料的容器中收容液體燃料，并且將該容器的內部與發(fā)電部利用由毛細管體構成的燃料供給路徑連接。根據該結構，可以獲得如下的液體燃料直接供給型燃料電池，即，無論燃料電池自身的姿勢如何，或者即使液體燃料的剩余量變少，也可以實現穩(wěn)定的燃料供給。
將所述構成的概要表示于圖14中。在作為發(fā)電部10具備電池組的燃料電池中，其中，所述電池組被按照夾隔由質子導電性的高分子電解質或氫氧化物離子導電性的高分子電解質構成的電解質配置負極和正極，向所述負極供給液體燃料，向所述正極供給氧化劑氣體的方式構成，用于向所述負極供給的液體燃料1被收容于填充了多孔材料7的不銹鋼制容器2中，并且容器2的內部和發(fā)電部10通過由毛細管體制成的燃料供給路徑8連接(例如參照專利文獻1)。
專利文獻1特開2003-77505號公報但是，在所述文獻的液體燃料直接供給型燃料電池中，由于在容器2內填充有多孔材料7，因此可以收容于容器2中的液體燃料1的量較少，從而有難以實現機器的長時間驅動的問題。另外，因多孔材料7的使用，還會有在液體燃料1中混入灰塵等雜質，使燃料電池的電解質性能降低的問題。該問題特別是在使用纖維質的多孔材料的情況下會明顯地產生。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決此種問題而完成的，其目的在于，提供能夠長時間、穩(wěn)定地供給液體燃料的、收容了向液體燃料直接供給型燃料電池供給的液體燃料的燃料電池用液體燃料收容容器及具備了該液體燃料收容容器的燃料電池系統。
為了解決所述問題，本發(fā)明如下所述地構成。
即，本發(fā)明的方式1的燃料電池用液體燃料收容容器的特征是，包括罐構件，其收容向進行發(fā)電的燃料電池主體直接供給的液體燃料，并且安裝姿勢不固定，將所述液體燃料向重力方向自由移動地收容；燃料供給管，其設于所述罐構件內，是將所述液體燃料向所述燃料電池主體供給的管，具有柔軟性，并且具有吸引所述液體燃料的吸引口，并且在所述吸引口的附近具有使所述吸引口總是浸漬于所述液體燃料中的配重構件。
另外，本發(fā)明的方式2的燃料電池系統的特征是，包括所述方式1的燃料電池用液體燃料收容容器、由所述燃料電池用液體燃料收容容器直接供給液體燃料而進行發(fā)電的燃料電池主體。
例如，對于在攜帶用的電子機器中設置了將甲醇水溶液之類的液體燃料直接向燃料電池的陽極供給而進行發(fā)電的燃料電池的情況，在收容有所述液體燃料的罐構件內，液體燃料能夠沿重力方向自由地移動。這樣，通過使在所述罐構件內延伸、進行液體燃料的供給的燃料供給管具備柔軟性，并且在燃料供給管的液體燃料吸引口的附近設置配重構件，所述吸引口就會總是向重力方向移動。根據此種構成，所述吸引口總是被浸漬于液體燃料中，即使在將燃料電池設于攜帶用的電子機器中時，也能夠實現穩(wěn)定的燃料供給。另外，可以將罐構件內的大部分設為液體燃料的收容區(qū)域，從而可以收容對于機器的長時間驅動來說足夠量的液體燃料。另外，由于多孔構件部分較少，因此可以減少雜質混入的問題。
如上所述，燃料供給管由于能夠在罐構件內自由地移動，因此有可能會纏繞。所以，通過設置支撐構件，規(guī)定從該支撐構件起的燃料供給管的長度，就可以防止燃料供給管的纏繞。
另外，從防止所述纏繞的觀點考慮，也可以將燃料供給管設為螺旋彈簧結構，或設為嵌套結構。
所述配重構件例如為球狀等形狀，可以將所述吸引口包圍地安裝于燃料供給管上，另外通過使用多孔構件，即使吸引口未直接接觸到液體燃料，只要配重構件被浸漬于液體燃料中，就能夠實現液體燃料的吸引。另外，配重構件的形狀還可以設為與罐構件的主體的橫截面大致相同形狀的筒狀體。根據該形狀，由于可以沿著軸向在罐構件的內面滑動，因此與使用球狀等配重構件的情況相比，可以降低配重構件與罐構件的碰撞音。另外，在所述筒狀體中，通過將吸引口部分設為比其他的部分更重的重量部，該重量部即沿重力方向移動，因而筒狀體就能夠繞著罐構件的軸向旋轉。這樣，就可以實現所述碰撞音的降低，并且可以將吸引口更為可靠地向液體燃料部分配置。
另外，本發(fā)明的其他方式的燃料電池用液體燃料收容容器的特征是，包括罐構件，其收容向進行發(fā)電的燃料電池主體直接供給的液體燃料，并且安裝姿勢不固定，將所述液體燃料沿重力方向自由移動地收容；分隔構件，其設于罐構件內，并且將所述罐構件內分割為收容了所述液體燃料的燃料分區(qū)及收容了吸收所述液體燃料的多孔構件的多孔構件分區(qū)，并且具有所述液體燃料能夠穿過的貫穿孔；燃料供給管，其是將所述液體燃料向所述罐構件外供給的管，具有位于所述多孔構件分區(qū)內并吸引該多孔構件中所含的所述液體燃料的吸引口。
根據此種構成，由于在罐構件中設有收容液體燃料的燃料分區(qū)，因此就可以收容對于機器的長時間驅動來說足夠量的液體燃料。另外，由于多孔構件部分較少，因此可以減少雜質混入的問題。
根據本發(fā)明的方式1的燃料電池用液體燃料收容容器及方式2的燃料電池系統，通過使在罐構件內延伸并進行液體燃料的供給的燃料供給管具備柔軟性，并且在燃料供給管的液體燃料吸引口附近設置配重構件，所述吸引口就能夠總是向重力方向，即向液體燃料部分移動。這樣，所述吸引口就總是被浸漬于液體燃料中，即使將燃料電池設于攜帶用的電子機器中時，也可以實現穩(wěn)定的燃料供給。


本發(fā)明的這些及其他目的和特征，將由參照附圖進行的與優(yōu)選的實施方式有關的下面的敘述來闡明。該附圖中，圖1是作為本發(fā)明實施方式的燃料電池用液體燃料收容容器的剖面圖，圖2是表示圖1所示的燃料電池用液體燃料收容容器的變形例的圖，圖3是表示圖1及圖2所示的配重構件的變形例的圖，圖4是表示圖1及圖2所示的配重構件的其他變形例的圖，圖5是表示圖1所示的燃料供給管的變形例的圖，圖6是表示圖1所示的燃料供給管的其他變形例的圖，圖7是表示圖1所示的燃料供給管的別的變形例的圖，圖8A是表示具有圖1及圖2所示的配重構件的別的變形例的燃料電池用液體燃料收容容器的圖，圖8B是圖8A的I-I部的剖面圖，圖9A是表示具有圖1及圖2所示的配重構件的其他的變形例的燃料電池用液體燃料收容容器的圖，圖9B是圖9A的I-I部的剖面圖，圖10是作為本發(fā)明別的實施方式的燃料電池用液體燃料收容容器的剖面圖，圖11是表示作為本發(fā)明實施方式的燃料電池系統的構成的圖，圖12是表示圖11所示的燃料電池系統的其他構成例的圖，圖13是表示將圖11及圖12所示的燃料電池系統設于電子機器上的狀態(tài)的立體圖，圖14是以往的燃料收容容器的剖面圖。
其中，101～104…燃料電池用液體燃料收容容器，110…罐構件，110a、110b…兩端部，110c…內面，110d…主體部，112…軸向，120…燃料供給管，121…吸引口，122、125、126…配重構件，127…重量部，140…支撐構件，180…燃料電池主體，185…液體燃料具體實施方式
對于作為本發(fā)明的實施方式的燃料電池用液體燃料收容容器及燃料電池系統，將在參照附圖的同時說明如下。而且，所述燃料電池系統是具備了所述燃料電池用液體燃料收容容器的系統。另外，在各圖中，對于相同的構成部分，使用相同的符號。
首先，參照圖11，對具備了實施方式的燃料電池用液體燃料收容容器101的燃料電池系統190進行說明。
燃料電池系統190具備將在后面詳述的燃料收容容器101、從該燃料收容容器101中接受燃料供給而進行發(fā)電的燃料電池主體180，本實施方式中，燃料收容容器101作為能夠直接向燃料電池主體180供給的液體燃料，收容了以大約10％的濃度構成的甲醇水溶液。另外，為了從燃料收容容器101向燃料電池主體180供給燃料，也可以在燃料收容容器101和燃料電池主體180之間，設置燃料供給用泵184。另外，在燃料收容容器101中，也可以收容高濃度或原液甲醇。此時，如圖12所示，需要設置中間罐191，其與燃料收容容器101連接、并將由燃料收容容器101供給的高濃度或原液甲醇稀釋后形成大約10％的甲醇水溶液來收容。
燃料電池主體180由電解質膜181、陰電極182、陽電極183、催化劑膜(未圖示)等構成，是通過使向陽電極183供給的所述液體燃料、向陰電極182供給的空氣中的氧發(fā)生化學反應而生成電能的發(fā)電模塊。而且，圖示中，雖然僅表示了由電解質膜181、陰電極182及陽電極183構成的1個單電池，然而實際上，是將多個單電池串聯而構成的。
被如上所述地構成的燃料電池系統190如圖13所示，例如被安裝于筆記本型個人電腦等攜帶用電子機器201中。這樣，無論所述燃料電池用液體燃料收容容器101的安裝姿勢如何，收容于燃料電池用液體燃料收容容器101內的液體燃料都向重力方向側自由地移動。
下面，對所述實施方式的燃料電池用液體燃料收容容器101進行說明。
圖1表示有所述實施方式的燃料電池用液體燃料收容容器101的基本結構。該燃料電池用液體燃料收容容器101具備罐構件110、燃料供給管120。罐構件110是收容直接向燃料電池主體180的陽電極183供給的液體燃料的罐形狀，在本實施方式中為不銹鋼制。本實施方式中，罐構件110作為液體燃料185收容有以大約10％的甲醇濃度構成的甲醇水溶液。而且，伴隨著燃料電池主體180的發(fā)電，罐構件110內的液體燃料185將逐漸減少，然而由于罐構件110在側壁部分具有吸氣部111，即使液體燃料185被消耗，也可以從罐構件110的外部穿過吸氣部111而供給與消耗量相當的空氣，因此罐構件110內就不會變?yōu)榇髿鈮阂韵?，從而能夠穩(wěn)定地實現液體燃料185的供給。這里，吸氣部111由空氣能夠穿過而液體無法穿過的選擇性透過膜形成。
另外，在燃料電池系統190中，罐構件110優(yōu)選自由拆裝的結構。這樣，燃料電池用液體燃料收容容器101就具有自由拆裝的連接器130。連接器130具有在罐構件110側連接燃料供給管120而被與罐構件110一起卸取的罐側連接器131、設于燃料電池主體180側的主體側連接器132，罐側連接器131和主體側連接器132能夠連結。
燃料供給管120是將設于罐構件110內的液體燃料185向燃料電池主體180供給的管，具有柔軟性，并且具有吸引液體燃料185的吸引口121，并且在吸引口121的附近具有使吸引口121總是浸漬于液體燃料185中的配重構件122。另外，燃料供給管120最好制成具有產生毛細管現象的程度的內徑的細管狀?；蛘卟捎秒m然內徑較粗，然而在內部填充了具有許多氣孔的纖維狀構件的結構。作為一個例子，燃料供給管120的外徑約為1mm，內徑約為0.5mm。
吸引口121既可以如圖1所示，在吸液方向123上在配重構件122的緊鄰后方處開口，也可以如圖3所示，在配重構件122的緊鄰前方處開口。而且，當如圖3所示，吸引口121在配重構件122的緊鄰前方處開口時，也要考慮因罐構件110內的配重構件122的位置與液體燃料185的量的關系，吸引口121不位于液體燃料185中的狀態(tài)。這樣，對于圖3所示的構成的情況，最好如圖4所示，設置由將配重構件122及吸引口121包圍地設置的多孔材料制成的吸引用構件124。
根據具有所述構成的燃料電池用液體燃料收容容器101，無論是罐構件110傾斜時，還是液體燃料185的量少時，吸引口121總是向重力方向，即向存在有液體燃料185的方向移動。這樣，吸引口121就總是浸漬于液體燃料185中，無論罐構件110的姿勢如何，都能夠實現穩(wěn)定的燃料供給。另外，可以將罐構件110內的大部分設為液體燃料185的收容區(qū)域，可以收容對于機器的長時間驅動來說足夠量的液體燃料185。另外，由于多孔構件部分較少，因此可以減少雜質混入的問題。
所述的圖1所示的構成中，在罐構件110內燃料供給管120也有可能纏繞。所以，如圖2所示，燃料電池用液體燃料收容容器102還具備支撐設于罐構件110內的燃料供給管120而防止燃料供給管120的纏繞的支撐構件140，燃料供給管120在被支撐構件140支撐的狀態(tài)下，具有使所述吸引口121位于罐構件110的兩端部110a、110b的長度。而且，其他的構成與燃料電池用液體燃料收容容器101相同。支撐構件140最好在罐構件110的軸向112的大致中央位置處安裝于罐構件110的內面110c上。通過在此種位置上設置支撐構件140，燃料供給管120在罐構件110內能夠移動的長度就被限定，從而可以防止所述纏繞。
另外，從防止罐構件110內的燃料供給管120的纏繞的觀點考慮，也可以如圖5及圖6所示，將燃料供給管120制成螺旋狀。特別是如圖6所示，通過以圓錐狀旋繞燃料供給管120，在折疊的狀態(tài)下，燃料供給管120會變?yōu)橐耘渲貥嫾?22為中心而成同心圓狀旋繞的形態(tài)，因此更為優(yōu)選。而且，對于這些結構，沿著燃料供給管120配置彈性率高的金屬線的做法也能有效地避免燃料供給管120的纏繞。
另外，也可以如圖7所示，將燃料供給管120設為嵌套結構，使燃料供給管120能夠沿軸向自由伸縮、折疊。
另外，作為配重構件122的變形例，也可以形成采用了如圖8A、圖9A所示的配重構件125、126的燃料電池用液體燃料收容容器103、燃料電池用液體燃料收容容器104。
配重構件125、126都是以與罐構件110的主體部110d的橫截面大致相同形狀形成的筒狀體，是能夠沿著罐構件110的軸向112在罐構件110內滑動的構件。
配重構件125如圖8B所示，是對應于罐構件110的主體部110d的橫截面為方形的情況的構件，以方形的筒狀的形狀制成，在其內面125a上安裝有燃料供給管120的頭端部分120a。而且，在該頭端部分120a上存在有所述吸引口121。
配重構件126如圖9B所示，是對應于罐構件110的主體部110d的橫截面為圓形的情況的構件，以圓環(huán)形狀制成，在其內面110c上安裝有所述頭端部分120a。另外，在配重構件126中，與所述頭端部分120a的安裝部分對應地設有重量部127。重量部127由與配重構件126的比重相比更大的比重的材料或構件制成，既可以如圖9B所示與配重構件126一體化地形成，也可以采用與配重構件126分開安裝于配重構件126上的形態(tài)。
配重構件125、126可以通過與罐構件110的姿勢對應地沿著罐構件110的軸向112在罐構件110內向重力方向移動，而與所述的配重構件122相同地將燃料供給管120的吸引口121向存在有液體燃料185的部分配置。另外，當設置了配重構件122時，也需要考慮如下的情況，即，對應于罐構件110的姿勢變化，配重構件122碰撞罐構件110的內面110c，例如發(fā)出咔噠咔噠的碰撞音。然而，對于配重構件125、126的情況，由于在罐構件110的內面110c沿軸向112滑動，因此可以減少所述碰撞音的產生。
另外，對于配重構件126的情況，由于重量部127向重力方向移動，因此圓環(huán)狀的配重構件126能夠沿著罐構件110的內周面在繞軸方向113上旋轉。這樣，就可以實現所述碰撞音的減少，并且可以將吸引口121更為可靠地向液體燃料部分配置，即使是更少的剩余燃料，也可以進行發(fā)電。
以下將參照圖10，對作為其他實施方式的燃料電池用液體燃料收容容器進行說明。
圖10所示的燃料電池用液體燃料收容容器105在具有所述吸氣部111的所述罐構件110內，具備分隔構件150、燃料供給管120。所述分隔構件150將罐構件110內分割為收容了所述液體燃料185的燃料分區(qū)114、和收容了吸收液體燃料185的多孔構件160的多孔構件分區(qū)115，并且是具有液體燃料185能夠穿過的一個或多個貫穿孔151的構件。燃料分區(qū)114和多孔構件分區(qū)115的容積比率雖然沒有特別規(guī)定，然而基本上各占一半，另外，最好如圖所示，燃料分區(qū)114的一方略大一些。另外，燃料供給管120被按照位于多孔構件分區(qū)115內，并使所述吸引口121位于多孔構件160內的方式配置。另外，與燃料電池用液體燃料收容容器101的情況相同，燃料電池用液體燃料收容容器105也具有連接器130。
具有此種構成的燃料電池用液體燃料收容容器105中，燃料分區(qū)114內的液體燃料185無論燃料電池用液體燃料收容容器105的姿勢如何，都可以穿過分隔構件150的貫穿孔151而進入多孔構件分區(qū)115的多孔構件160中。這樣，無論燃料電池用液體燃料收容容器105的姿勢如何，都可以穿過位于多孔構件60內的燃料供給管120的吸引口121，將液體燃料185向燃料電池主體180供給。
另外，燃料電池用液體燃料收容容器105中，由于在罐構件110內的整體中填充有多孔構件160，因此液體燃料185的收容量就不會降低。這樣，就能夠實現機器的長時間使用。另外，由于多孔構件160的容積與以往構成相比更小，因此可以減少由多孔構件160引起的灰塵等問題的產生。
而且，通過將所述的各種各樣的實施方式當中的任意的實施方式適當地組合，可以起到各自所具有的效果。
另外，作為參考，2004年5月18日申請的日本國專利申請No.特愿2004-147317號的說明書、附圖及權利要求范圍的全部公布內容都被編入本說明書中。
本發(fā)明雖然在參照附圖的同時與優(yōu)選的實施方式相關地進行了充分的記載，然而對于熟悉本技術的人員來說，各種變形或修正都是很明顯的。此種變形或修正只要不脫離附加的權利要求限定的本發(fā)明范圍，都可以理解為包含于其中。
本發(fā)明可以適用于收容了向液體燃料直接供給型燃料電池供給的液體燃料的燃料收容容器及具備了該燃料收容容器的燃料電池系統中。
權利要求
1.一種燃料電池用液體燃料收容容器，其特征是，包括罐構件，其收容向進行發(fā)電的燃料電池主體直接供給的液體燃料，并且其安裝姿勢不固定，將所述液體燃料向重力方向自由移動地收容；燃料供給管，其設于所述罐構件內，將所述液體燃料向所述燃料電池主體供給，該管具有柔軟性，并且具有吸引所述液體燃料的吸引口，并且在所述吸引口的附近具有使所述吸引口總是浸漬于所述液體燃料中的配重構件。
2.根據權利要求1所述的燃料電池用液體燃料收容容器，其特征是，還包括支撐構件，其設于所述罐構件內，支撐所述燃料供給管，防止所述罐構件內的所述燃料供給管的纏繞，所述燃料供給管具有在由所述支撐構件支撐的狀態(tài)下所述吸引口位于所述罐構件的兩端部的長度。
3.根據權利要求1所述的燃料電池用液體燃料收容容器，其特征是，所述配重構件是以與所述罐構件的主體部的橫截面大致相同的形狀制成的筒狀體，可以沿著所述罐構件的軸向在所述罐構件內滑動。
4.根據權利要求3所述的燃料電池用液體燃料收容容器，其特征是，當所述罐構件以圓筒狀制成時，所述配重構件為圓環(huán)形狀，并且在所述吸引口的附近具有使該配重構件沿著該罐構件的內周面在繞軸方向上旋轉的重量部。
5.根據權利要求1所述的燃料電池用液體燃料收容容器，其特征是，所述配重構件由多孔構件制成，所述吸引口在該多孔構件內開口。
6.根據權利要求1所述的燃料電池用液體燃料收容容器，其特征是，所述燃料供給管以自由伸縮并防止該燃料供給管的纏繞的螺旋彈簧結構形成。
7.根據權利要求1所述的燃料電池用液體燃料收容容器，其特征是，所述燃料供給管以嵌套結構形成。
8.一種燃料電池系統，其特征是，包括燃料電池用液體燃料收容容器、由所述燃料電池用液體燃料收容容器直接供給液體燃料而進行發(fā)電的燃料電池主體，其中，所述燃料電池用液體燃料收容容器包括罐構件，其收容向進行發(fā)電的燃料電池主體直接供給的液體燃料，并且其安裝姿勢不固定，將所述液體燃料向重力方向自由移動地收容；燃料供給管，其設于所述罐構件內，將所述液體燃料向所述燃料電池主體供給，該管具有柔軟性，并且具有吸引所述液體燃料的吸引口，并且在所述吸引口的附近具有使所述吸引口總是浸漬于所述液體燃料中的配重構件。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠長時間、穩(wěn)定地供給液體燃料的、收容了向液體燃料直接供給型燃料電池供給的液體燃料的燃料電池用液體燃料收容容器及燃料電池系統。使在罐構件(110)內延伸并進行液體燃料(185)的供給的燃料供給管(120)具有柔軟性，并且在燃料供給管的液體燃料的吸引口(121)的附近設置了配重構件(122)。這樣，吸引口就能夠總是向液體燃料部分移動，總是被浸漬于液體燃料中。這樣，即使將燃料電池設于攜帶用的電子機器中時，也可以實現穩(wěn)定的燃料供給。
文檔編號H01M8/04GK1906790SQ20058000156
公開日2007年1月31日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權日2004年5月18日
發(fā)明者巖田進裕, 中尾克, 橫田康夫, 伊豫田真, 高須敏彰, 井上裕人 申請人:松下電器產業(yè)株式會社