JP2008218056A - Fuel cell - Google Patents

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公一 川村
Nobuyasu Negishi
信保 根岸
Yoshie Ozeki
良江 大関
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell in which a fuel housing part and a fuel pump and valves can be coupled easily and certainly. <P>SOLUTION: The fuel cell is provided with a power generation part having fuel battery cells, a fuel housing part to contain liquid fuel, and an auxiliary equipment unit which mounts a pump to send the liquid fuel from the fuel housing part to the power generation part and has a first installation mechanism. The fuel housing part has an airtight structure other than a passage connected to the auxiliary equipment unit and has a second installation mechanism corresponding to the first installation mechanism, and the fuel housing part and the auxiliary equipment unit are coupled to each other by the first installation mechanism and the second installation mechanism. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell.

近年、ノートパソコンや携帯電話等の各種携帯用電子機器を長時間充電なしで使用可能とするために、これら携帯用電子機器の電源に燃料電池を用いる試みがなされている。燃料電池は燃料と空気を供給するだけで発電することができ、燃料を補給すれば連続して長時間発電することが可能であるという特徴を有している。このため、燃料電池を小型化できれば、携帯用電子機器の電源として極めて有利なシステムといえる。   In recent years, attempts have been made to use a fuel cell as a power source for portable electronic devices such as notebook computers and mobile phones so that they can be used for a long time without being charged. A fuel cell is characterized in that it can generate electric power simply by supplying fuel and air, and can generate electric power continuously for a long time if fuel is replenished. For this reason, if the fuel cell can be reduced in size, it can be said that the system is extremely advantageous as a power source for portable electronic devices.

直接メタノール型燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell：ＤＭＦＣ）は小型化が可能であり、さらに燃料の取り扱いも容易であるため、携帯用電子機器の電源として有望視されている。ＤＭＦＣにおける液体燃料の供給方式としては、気体供給型や液体供給型等のアクティブ方式、また燃料収容部内の液体燃料を電池内部で気化させて燃料極に供給する内部気化型等のパッシブ方式が知られている。   The direct methanol fuel cell (DMFC) is promising as a power source for portable electronic devices because it can be downsized and the fuel can be easily handled. As the liquid fuel supply method in the DMFC, there are known an active method such as a gas supply type and a liquid supply type, and a passive method such as an internal vaporization type in which the liquid fuel in the fuel container is vaporized inside the cell and supplied to the fuel electrode. It has been.

これらのうち、内部気化型等のパッシブ方式はＤＭＦＣの小型化に対して特に有利である。パッシブ型ＤＭＦＣにおいては、例えば燃料極、電解質膜および空気極を有する膜電極接合体（燃料電池セル）を、樹脂製の箱状容器からなる燃料収容部上に配置した構造が提案されている（例えば特許文献１参照）。燃料収容部から気化した燃料を直接燃料電池セルに供給する場合、燃料電池の出力の制御性を高めることが重要となるが、現状のパッシブ型ＤＭＦＣでは必ずしも十分な出力制御性は得られていない。   Among these, a passive system such as an internal vaporization type is particularly advantageous for downsizing of the DMFC. In the passive DMFC, for example, a structure is proposed in which a membrane electrode assembly (fuel cell) having a fuel electrode, an electrolyte membrane, and an air electrode is disposed on a fuel containing portion made of a resin box-like container ( For example, see Patent Document 1). When the fuel vaporized from the fuel container is directly supplied to the fuel cell, it is important to improve the output controllability of the fuel cell, but the current passive DMFC does not always have sufficient output controllability. .

一方、ＤＭＦＣの燃料電池セルと燃料収容部とを流路を介して接続することが検討されている（特許文献２〜４参照）。燃料収容部から供給された液体燃料を燃料電池セルに流路を介して供給することによって、流路の形状や径等に基づいて液体燃料の供給量を調整することができる。ただし、流路からの液体燃料の供給構造によっては、燃料電池セルに対する燃料の供給状態が不均一になり、燃料電池の出力が低下するおそれがある。例えば、溝状の流路に沿って液体燃料を流す場合、流路を液体燃料が流れるにつれて順次燃料が消費されていくため、流路出口側では燃料濃度が減少する。このため、燃料電池セルの流路出口に近い部分では発電反応が低下し、その結果として出力の低下を招いてしまう。   On the other hand, it has been studied to connect a fuel cell of DMFC and a fuel storage part via a flow path (see Patent Documents 2 to 4). By supplying the liquid fuel supplied from the fuel storage unit to the fuel cell via the flow path, the supply amount of the liquid fuel can be adjusted based on the shape and diameter of the flow path. However, depending on the supply structure of the liquid fuel from the flow path, the supply state of the fuel to the fuel cells may become uneven, and the output of the fuel cell may be reduced. For example, when the liquid fuel is caused to flow along the groove-like flow path, the fuel concentration is decreased on the flow path outlet side because the fuel is sequentially consumed as the liquid fuel flows through the flow path. For this reason, power generation reaction falls in the part near the channel outlet of a fuel cell, and as a result, the output falls.

また、特許文献３では燃料収容部から流路にポンプで液体燃料を供給している。特許文献３にはポンプに代えて、流路に電気浸透流を形成する電界形成手段を用いることも記載されている。特許文献４には電気浸透流ポンプを用いて液体燃料等を供給することが記載されている。燃料の循環構造を適用した燃料電池ではポンプが有効であるものの、パッシブ型ＤＭＦＣのように燃料を循環させない場合には単にポンプを適用しても燃料消費量が増大するだけで、燃料電池セル全体での均一な発電反応を生起することは難しい。
国際公開第２００５／１１２１７２号パンフレット 特表２００５−５１８６４６号公報 特開２００６−０８５９５２号公報 米国特許公開第２００６／００２９８５１号公報 Moreover, in patent document 3, the liquid fuel is supplied with a pump from a fuel accommodating part to a flow path. Patent Document 3 also describes that an electric field forming means for forming an electroosmotic flow in the flow path is used instead of the pump. Patent Document 4 describes that liquid fuel and the like are supplied using an electroosmotic pump. Although a pump is effective in a fuel cell to which a fuel circulation structure is applied, if the fuel is not circulated as in the case of a passive DMFC, even if the pump is applied, the fuel consumption will only increase and the entire fuel cell It is difficult to generate a uniform power generation reaction in
International Publication No. 2005/112172 Pamphlet JP 2005-518646 A JP 2006-089552 A US Patent Publication No. 2006/0029851

燃料電池においては、液体燃料を収容する燃料収容部に、液体燃料を発電部に送り出すための燃料ポンプや各種バルブ類を容易に、かつ液体燃料が漏洩することなく確実に連結させる必要が生じる。   In the fuel cell, it is necessary to easily connect a fuel pump and various valves for sending the liquid fuel to the power generation unit easily and securely without leaking the liquid fuel.

本発明は上記課題を解決し、燃料収容部に、燃料ポンプや各種バルブ類が容易、かつ確実に連結される燃料電池を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a fuel cell in which a fuel pump and various valves are easily and reliably connected to a fuel storage portion.

本発明に係る燃料電池は、燃料電池セルを備えた発電部と、液体燃料を収容した燃料収容部と、前記液体燃料を前記燃料収容部から前記発電部に送るポンプ部を搭載し、かつ第一の組付機構を有する補器ユニットとを、備え、更に前記燃料収容部は、前記補器ユニットに接続される通路以外は気密構造を有し、かつ前記第一の組付機構に対応した第二の組付機構を有し、前記第一の組付機構と前記第二の組付機構により、該燃料収容部と前記補器ユニットと互いに連結させることを特徴とする。   A fuel cell according to the present invention includes a power generation unit including a fuel cell, a fuel storage unit that stores liquid fuel, and a pump unit that sends the liquid fuel from the fuel storage unit to the power generation unit. An auxiliary unit having one assembling mechanism, and the fuel accommodating portion has an airtight structure except for a passage connected to the auxiliary unit, and corresponds to the first assembling mechanism. A second assembly mechanism is provided, and the fuel storage portion and the auxiliary unit are connected to each other by the first assembly mechanism and the second assembly mechanism.

すなわち、燃料収容部に接続される燃料ポンプ、さらには各種バルブ類を補器ユニットに一体に搭載し、補器ユニットを組付機構により燃料収容部に組み付けることにより、燃料ポンプ及び各種バルブ類を燃料収容部に連結させることとした。   In other words, the fuel pump connected to the fuel storage unit, and further various valves are integrally mounted on the auxiliary unit, and the auxiliary unit is assembled to the fuel storage unit by the assembly mechanism. It was decided to connect to the fuel storage part.

補器ユニットに搭載するバルブ類には、少なくとも内圧上昇を防止するリリースバルブと、燃料収容部の内圧低下を防止するバランスバルブと、液体燃料を燃料収容部に補充するための補充管等が連結される注入バルブのいずれかが含まれることとした。   The valves mounted on the accessory unit are connected to at least a release valve that prevents the internal pressure from rising, a balance valve that prevents the internal pressure of the fuel storage part from decreasing, and a replenishment pipe for replenishing the fuel storage part with liquid fuel. One of the injection valves to be included.

第一の組付機構と第二の組付機構を組み付けることにより補器ユニットと燃料収容部が連結されるので、両者が容易に、かつ確実に連結される。殊に、それら組付機構をくさび状とした場合には、補器ユニットと燃料収容部を強固に連結させることができる。   By assembling the first assembly mechanism and the second assembly mechanism, the auxiliary device unit and the fuel storage portion are connected, so that both are easily and reliably connected. In particular, when the assembly mechanism is wedge-shaped, the auxiliary device unit and the fuel storage portion can be firmly connected.

本発明にかかる燃料電池の一実施形態について、図を参照して説明する。
燃料電池１０の一部を、図３に示す。燃料電池１０は、図３に示すように、発電部１２と、液体燃料を収容する燃料収容部１４と、バルブ類等を有する補器ユニット１６と、制御基板及び二次電池を有する制御部１８などから構成されている。 An embodiment of a fuel cell according to the present invention will be described with reference to the drawings.
A part of the fuel cell 10 is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the fuel cell 10 includes a power generation unit 12, a fuel storage unit 14 for storing liquid fuel, an auxiliary unit 16 having valves and the like, and a control unit 18 having a control board and a secondary battery. Etc.

発電部１２は、燃料電池セル（図示せず。）を内部に備え、上部に燃料電池セルに通じる導入口１１が開口されている。燃料電池セルは、例えば、アノード（燃料極）と、カソード（空気極／酸化剤極）と、それらで挟持されるプロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜などから構成される膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly：ＭＥＡ）を有している。   The power generation unit 12 includes a fuel battery cell (not shown) inside, and an introduction port 11 leading to the fuel battery cell is opened at the top. A fuel battery cell includes, for example, a membrane electrode assembly (anode (fuel electrode), a cathode (air electrode / oxidant electrode), a proton (hydrogen ion) conductive electrolyte membrane sandwiched between them, and the like ( Membrane Electrode Assembly (MEA).

アノードやカソードに含有される触媒としては、例えばＰｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ等の白金族元素の単体、白金族元素を含有する合金等が挙げられる。アノードにはメタノールや一酸化炭素等に対して強い耐性を有するＰｔ−ＲｕやＰｔ−Ｍｏ等を用いることが好ましい。ただし、触媒はこれらに限定されるものではなく、触媒活性を有する各種の物質を使用することができる。触媒は炭素材料のような導電性担持体を使用した担持触媒、あるいは無担持触媒のいずれであってもよい。   Examples of the catalyst contained in the anode and the cathode include a simple substance of a platinum group element such as Pt, Ru, Rh, Ir, Os, Pd, an alloy containing the platinum group element, and the like. For the anode, it is preferable to use Pt—Ru, Pt—Mo, or the like having strong resistance to methanol, carbon monoxide and the like. However, the catalyst is not limited to these, and various substances having catalytic activity can be used. The catalyst may be either a supported catalyst using a conductive support such as a carbon material or an unsupported catalyst.

電解質膜を構成するプロトン伝導性材料としては、例えばスルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸重合体のようなフッ素系樹脂（ナフィオン（商品名、デュポン社製）やフレミオン（商品名、旭硝子社製）等）である。ただし、電解質膜はこれに限られるものではない。   Examples of proton conductive materials constituting the electrolyte membrane include fluorine resins such as perfluorosulfonic acid polymer having a sulfonic acid group (Nafion (trade name, manufactured by DuPont) and Flemion (trade name, manufactured by Asahi Glass) Etc.). However, the electrolyte membrane is not limited to this.

制御部１８は、発電量を制御する制御基板と、発電開始や制御のための電力を蓄電する二次電池（いずれも図示せず。）を有し、例えば液体燃料の発電部１２への供給量を制御して発電部１２における発電量を制御する。すなわち、後述する燃料ポンプ２８を作動させて燃料電池セルに液体燃料を送り発電を行わせるとともに、温度センサ（図示せず。）からの計測値に基づいて燃料ポンプ２８の作動を制御して燃料電池セルにおける発電量を適正に保つ。   The control unit 18 includes a control board that controls the amount of power generation, and a secondary battery (none of which is shown) that stores power for starting or controlling power generation. For example, supply of liquid fuel to the power generation unit 12 The amount of power generation in the power generation unit 12 is controlled by controlling the amount. That is, a fuel pump 28, which will be described later, is operated to send liquid fuel to the fuel cells to generate power, and the operation of the fuel pump 28 is controlled based on a measured value from a temperature sensor (not shown). Keeping the amount of power generated in the battery cell appropriate.

燃料収容部１４は、適度な収納容積を有し、発電部１２に使用される液体燃料、例えばメタノールやその溶液などに対して十分な耐性を有する樹脂材などから形成されている。燃料収容部１４の上面には、図１に示すように開口部としての連通孔２０、２１、２２、２３が形成してある。各連通孔２０、２１、２２、２３の周囲には、座繰りが形成してあり、その内部にパッキン２５がそれぞれ組み付けられる。また燃料収容部１４の上部周縁には、第一の組付機構としての第一係合部１３が形成してある。第一係合部１３は、燃料収容部１４の上面の、少なくとも燃料収容部１４の長手方向の側面に沿って、上方に行くに従い側方に広がる、いわゆるくさび状の段差から形成されている。   The fuel storage unit 14 has an appropriate storage volume and is formed of a liquid fuel used for the power generation unit 12, for example, a resin material having sufficient resistance to methanol or a solution thereof. As shown in FIG. 1, communication holes 20, 21, 22, and 23 serving as openings are formed on the upper surface of the fuel storage portion 14. A counterbore is formed around each of the communication holes 20, 21, 22, and 23, and a packing 25 is assembled therein. A first engagement portion 13 as a first assembly mechanism is formed on the upper peripheral edge of the fuel storage portion 14. The first engaging portion 13 is formed of a so-called wedge-shaped step that spreads sideways as it goes upward along at least the side surface in the longitudinal direction of the fuel containing portion 14 on the upper surface of the fuel containing portion 14.

また燃料収容部１４には、図３に示すように誘導部材４１が設けられている。誘導部材４１は、液体燃料に毛管現象を生じさせるフィルタ状の部材からなり、燃料ポンプ２８から延びる吸引パイプ２４に接触し、液体燃料を後述する燃料ポンプ２８の吸引口に誘導させる。誘導部材４１を内部に備えた燃料収容部１４を燃料収容部ユニットともいう。   Further, as shown in FIG. 3, a guide member 41 is provided in the fuel storage portion 14. The guide member 41 is made of a filter-like member that causes capillary action in the liquid fuel, contacts the suction pipe 24 extending from the fuel pump 28, and guides the liquid fuel to a suction port of the fuel pump 28 described later. The fuel storage unit 14 provided with the guide member 41 is also referred to as a fuel storage unit.

補器ユニット１６は、図１に示すように基台１７と、基台１７に取り付けられる取付板１９と、基台１７に搭載される燃料ポンプ２８と、遮断バルブ３０と、リリースバルブ３２と、バランスバルブ３４と、注入バルブ３６などから構成されている。基台１７は、液体燃料に対して十分な耐性を有する樹脂材から形成されており、燃料ポンプ２８及び遮断バルブ３０を収納する凹部３１と、リリースバルブ３２、バランスバルブ３４、注入バルブ３６の各バルブ類を収納する組付孔４２、４４、４６が上面に設けられている。   As shown in FIG. 1, the auxiliary unit 16 includes a base 17, a mounting plate 19 attached to the base 17, a fuel pump 28 mounted on the base 17, a shutoff valve 30, a release valve 32, It comprises a balance valve 34, an injection valve 36, and the like. The base 17 is made of a resin material having sufficient resistance against liquid fuel, and includes a recess 31 that houses the fuel pump 28 and the shutoff valve 30, a release valve 32, a balance valve 34, and an injection valve 36. Assembly holes 42, 44, 46 for accommodating valves are provided on the upper surface.

上記リリースバルブ３２等は、組付孔４２等にそれぞれパッキン２６を用いて気密に組み付けられ、組み付けた後、例えばピン（図示せず。）を側方から挿入することなどにより基台１７に確実に固定される。そして組付孔４２等の底部には、連通孔（図示せず。）が形成してあり、上記各バルブを組み付けた補器ユニット１６を燃料収容部１４に組み付けると、各連通孔は、燃料収容部１４の上面に設けられた連通孔２０、２１、２２、２３に、パッキン２５を介してそれぞれ気密に連通し、各バルブを燃料収容部１４に連通させる。   The release valve 32 and the like are assembled in an airtight manner in the assembly holes 42 and the like using the packing 26, respectively. After the assembly, for example, a pin (not shown) is inserted from the side to securely attach the base 17 to the base 17. Fixed to. A communication hole (not shown) is formed at the bottom of the assembly hole 42 and the like, and when the auxiliary unit 16 assembled with each of the above valves is assembled to the fuel accommodating portion 14, each communication hole is connected to the fuel hole. The communication holes 20, 21, 22, and 23 provided on the upper surface of the housing portion 14 are hermetically communicated with each other via the packing 25, and each valve is communicated with the fuel housing portion 14.

凹部３１は、燃料ポンプ２８と遮断バルブ３０を収納するに十分な形状に形成してある。燃料ポンプ２８は、燃料収容部１４から液体燃料を吸い上げ送出するポンプである。ポンプの形式は特に限定しない。燃料ポンプ２８の吸引口には吸引パイプ２８が接続してあり、凹部３１に形成された吸引用孔３３（図３に図示。）を通って、燃料収容部１４内の誘導部材４１に延びている。また燃料ポンプ２８の吐出口には、遮断バルブ３０を介して送液パイプ３７が接続してあり、送液パイプ３７の端部は、凹部３１に形成された送出用通路（図示せず。）に接続され、基台１７の下面に、導入口１１に対応した位置に開口している。   The recess 31 is formed in a shape sufficient to accommodate the fuel pump 28 and the shutoff valve 30. The fuel pump 28 is a pump that sucks and delivers liquid fuel from the fuel storage portion 14. The type of pump is not particularly limited. A suction pipe 28 is connected to the suction port of the fuel pump 28, and extends to the guide member 41 in the fuel storage portion 14 through a suction hole 33 (shown in FIG. 3) formed in the recess 31. Yes. Further, a liquid feed pipe 37 is connected to the discharge port of the fuel pump 28 via a shutoff valve 30, and an end portion of the liquid feed pipe 37 is a delivery passage (not shown) formed in the recess 31. And is opened on the lower surface of the base 17 at a position corresponding to the introduction port 11.

遮断バルブ３０は、制御部１８からの指示に従い作動され、送液パイプ３７の内部を開放したり、閉鎖するバルブである。遮断バルブ３０は、通常遮断状態、つまり送液パイプ３７を閉鎖する状態に設定されており、燃料ポンプ２８を作動させるタイミングに合わせて開放され、燃料ポンプ２８の作動が終了すると、再び遮断状態に戻される。これにより、燃料が常時発電部１２に送られることを防止し、発電量を正確に制御できる。   The shutoff valve 30 is a valve that is operated in accordance with an instruction from the control unit 18 and opens or closes the inside of the liquid feeding pipe 37. The shut-off valve 30 is set to a normal shut-off state, that is, a state in which the liquid supply pipe 37 is closed, and is opened in accordance with the timing for operating the fuel pump 28. Returned. Thereby, it can prevent that a fuel is always sent to the electric power generation part 12, and can control the electric power generation amount correctly.

遮断バルブ３０は、制御部１８から作動の指示が入力されると開放と遮断のいずれかの状態から他方の状態に移行し、かつ移行した状態を保持するように、いわゆる自己保持型に形成されている。例えば、プラス電位の信号を受けると開放し、マイナス電位の信号を受けると遮断する。これにより、制御に要する作動電力量を低減させることができる。尚作動パルスを入力すると、パルスを受ける毎に開放と遮断の状態を順次切り替えるようにしてもよい。   The shut-off valve 30 is formed in a so-called self-holding type so that when an operation instruction is input from the control unit 18, the state is shifted from one of the open state and the shut-off state to the other state, and the shifted state is maintained. ing. For example, it opens when a positive potential signal is received, and shuts off when a negative potential signal is received. Thereby, the amount of operation electric power required for control can be reduced. When an operation pulse is input, the open and shut off states may be sequentially switched every time the pulse is received.

更に遮断バルブ３０は、バルブ自体の耐圧Ｐ２が、燃料収容部１４自体の耐圧Ｐ１より低く、かつ後述するリリースバルブ３２の作動圧Ｐ３よりは高い値に設計されている。更に遮断バルブ３０は、吸引口側の圧力、すなわち燃料収容部１４の内圧が所定圧Ｐ４以上となると、たとえ燃料ポンプ２８が作動しているときであっても遮断状態となるように制御されている。作動圧Ｐ４の値は、Ｐ３より低く、後述するバランスバルブ３４の作動圧Ｐ５より高い値である。これにより、所定以上の圧力で燃料が発電部１２に送出されることを防止する。   Further, the shutoff valve 30 is designed such that the pressure resistance P2 of the valve itself is lower than the pressure resistance P1 of the fuel housing portion 14 itself and higher than the operating pressure P3 of the release valve 32 described later. Further, the shutoff valve 30 is controlled so as to be in a shutoff state even when the fuel pump 28 is in operation when the pressure on the suction port side, that is, the internal pressure of the fuel accommodating portion 14 becomes equal to or higher than the predetermined pressure P4. Yes. The value of the operating pressure P4 is lower than P3 and higher than the operating pressure P5 of the balance valve 34 described later. This prevents fuel from being sent to the power generation unit 12 at a pressure higher than a predetermined pressure.

リリースバルブ３２は、通常閉鎖した状態にあり、リリースバルブ３２の内側の圧力、すなわち燃料収容部１４の内圧が所定圧Ｐ３に達すると自動的、すなわちバルブとばね機構等の作用により開放状態となり、燃料収容部１４内の気体を放出する。これにより、燃料収容部１４の内圧がＰ３以上に上昇することを防止する。またリリースバルブ３２は、燃料収容部１４の内圧がＰ３以下に戻ると、自動的に遮断される。   The release valve 32 is normally in a closed state. When the pressure inside the release valve 32, that is, the internal pressure of the fuel storage unit 14 reaches a predetermined pressure P3, the release valve 32 is automatically opened, that is, opened by the action of the valve and the spring mechanism. The gas in the fuel storage unit 14 is released. This prevents the internal pressure of the fuel storage part 14 from rising to P3 or higher. Further, the release valve 32 is automatically shut off when the internal pressure of the fuel storage portion 14 returns to P3 or less.

バランスバルブ３４は、リリースバルブ３２と同様通常閉鎖した状態にあり、バランスバルブ３４の内側の圧力、すなわち燃料収容部１４の内圧が所定圧Ｐ５以下になると自動的に開放状態となり、燃料収容部１４の内部に外気を引き入れる。また、バランスバルブ３４は、燃料収容部１４の内圧がＰ５以上となると自動的に遮断される。これにより、燃料収容部１４の内圧の過剰な低下を防止し、燃料を円滑に発電部１２に送出し、また燃料収容部１４の変形等を防止できる。   The balance valve 34 is normally closed like the release valve 32, and is automatically opened when the pressure inside the balance valve 34, that is, the internal pressure of the fuel storage portion 14 becomes equal to or lower than the predetermined pressure P5. Bring outside air into the inside. Further, the balance valve 34 is automatically shut off when the internal pressure of the fuel storage portion 14 becomes P5 or more. Thereby, an excessive decrease in the internal pressure of the fuel storage unit 14 can be prevented, fuel can be smoothly delivered to the power generation unit 12, and deformation of the fuel storage unit 14 can be prevented.

注入バルブ３６は、通常閉鎖した状態にあり、補充用容器の注入口（図示せず。）を差し入れると開放状態となって補充用容器内部と連結し、補充用容器内に収容されている液体燃料が注入バルブ３６を介して燃料収容部１４内に注入される。   The injection valve 36 is normally closed. When an injection port (not shown) of the replenishing container is inserted, the injection valve 36 is opened and connected to the inside of the replenishing container, and is accommodated in the replenishing container. Liquid fuel is injected into the fuel storage portion 14 via the injection valve 36.

更に補器ユニット１６には、図３に示すように第一係合部１３に対応した第二の組付機構としての第二係合部１５が形成してある。第二係合部１５は、第一係合部１３と逆に、下方側が突出した形状であり、基台１７と取付板１９の双方に形成してある。取付板１９は、ねじ４０により基台１７に取り付け可能となっており、第一係合部１３を基台１７の第二係合部１５と前後から挟むようになっている。尚、第一係合部１３と第二係合部１５のいずれも、短辺側、つまり左右側方側はくさび状でなく、垂直に立ち上げられている。   Further, as shown in FIG. 3, the auxiliary unit 16 is formed with a second engagement portion 15 as a second assembly mechanism corresponding to the first engagement portion 13. The second engaging portion 15 has a shape in which the lower side protrudes opposite to the first engaging portion 13, and is formed on both the base 17 and the mounting plate 19. The attachment plate 19 can be attached to the base 17 with a screw 40, and the first engagement portion 13 is sandwiched between the second engagement portion 15 of the base 17 from the front and rear. In addition, both the 1st engaging part 13 and the 2nd engaging part 15 are not wedge-shaped on the short side, ie, the left-right side, and are standing | started up perpendicularly | vertically.

図３に、補器ユニット１６を燃料収容部１４に組み付ける一例を示す。燃料収容部１４の上面には、上述したように第一係合部１３が形成してあり、補器ユニット１６には、第一係合部１３に対応した第二係合部１５が形成してある。基台１７は、吸引パイプ２８を吸引用孔３３に差し入れながら、第二係合部１５と第一係合部１３と嵌合させ、燃料収容部１４の上面に取り付ける。そして、後方側から取付板１９を取り付け、ねじ４０で取付板１９を基台１７に固定する。これにより、補器ユニット１６と燃料収容部１４は一体に固着される。   FIG. 3 shows an example in which the auxiliary device unit 16 is assembled to the fuel storage unit 14. As described above, the first engaging portion 13 is formed on the upper surface of the fuel accommodating portion 14, and the auxiliary device 16 has the second engaging portion 15 corresponding to the first engaging portion 13 formed thereon. It is. The base 17 is fitted to the upper surface of the fuel accommodating portion 14 by fitting the second engaging portion 15 and the first engaging portion 13 while inserting the suction pipe 28 into the suction hole 33. Then, the attachment plate 19 is attached from the rear side, and the attachment plate 19 is fixed to the base 17 with screws 40. As a result, the auxiliary device unit 16 and the fuel storage unit 14 are integrally fixed.

したがって、燃料電池１は、補器ユニット１６を燃料収容部１４に組み付けることにより、燃料収容部１４に、燃料ポンプ２８と遮断バルブ３０、更にその他の各種バルブ類が確実に連結される。そして補器ユニット１６に発電部１２を固定することにより、補器ユニット１６を介して燃料収容部１４と発電部１２とを確実に連結し、液体燃料を発電部１２に送り出すことができる。また第一係合部１３と第二係合部１５をくさび状としたので、強固に結合させることができる。   Therefore, in the fuel cell 1, the fuel pump 28, the shut-off valve 30, and other various valves are reliably connected to the fuel storage unit 14 by assembling the auxiliary unit 16 to the fuel storage unit 14. By fixing the power generation unit 12 to the auxiliary unit 16, the fuel storage unit 14 and the power generation unit 12 can be reliably connected via the auxiliary unit 16, and liquid fuel can be sent to the power generation unit 12. Moreover, since the 1st engaging part 13 and the 2nd engaging part 15 were made into the wedge shape, it can be combined firmly.

また燃料電池１０は、リリースバルブ３２が設けられていることにより、燃料収容部１４内の温度が上昇するなどにより燃料収容部１４の内圧が上昇した場合であっても、内圧がリリースバルブ３２の作動圧Ｐ３に達すると、リリースバルブ３２が開放され、燃料収容部１４の内圧を低下させる。かかる作動圧Ｐ３は、燃料収容部１４の耐圧値Ｐ１及び遮断バルブ３０の耐圧値Ｐ２より低い値となっているため、燃料収容部１４及び遮断バルブ３０に破損などを生じさせることはない。   In addition, since the fuel cell 10 is provided with the release valve 32, the internal pressure of the release valve 32 is increased even when the internal pressure of the fuel storage unit 14 increases due to the temperature inside the fuel storage unit 14 rising. When the operating pressure P3 is reached, the release valve 32 is opened, and the internal pressure of the fuel storage unit 14 is reduced. Since the operating pressure P3 is lower than the pressure resistance value P1 of the fuel storage portion 14 and the pressure resistance value P2 of the shutoff valve 30, the fuel storage portion 14 and the shutoff valve 30 are not damaged.

またバランスバルブ３４が設けられていることにより、燃料収容部１４から液体燃料が吐出されたり、温度が低下して燃料収容部１４の内圧がバランスバルブ３４の作動圧Ｐ５以下に低下すると、バランスバルブ３４が開放状態となり、バランスバルブ３４を通して燃料収容部１４内に外気が導入される。これにより、燃料収容部１４の内圧低下が過剰とならず、液体燃料を発電部１２に円滑に供給でき、かつ燃料収容部１４の変形を防止することができる。   Further, the provision of the balance valve 34 causes the balance valve to be discharged when liquid fuel is discharged from the fuel storage portion 14 or when the temperature drops and the internal pressure of the fuel storage portion 14 drops below the operating pressure P5 of the balance valve 34. 34 becomes an open state, and outside air is introduced into the fuel accommodating portion 14 through the balance valve 34. Thereby, the internal pressure drop of the fuel storage part 14 does not become excessive, liquid fuel can be smoothly supplied to the power generation part 12, and deformation of the fuel storage part 14 can be prevented.

また補器ユニット１６に設けられた注入バルブ３６に、補充用容器の注入口を挿入することにより、容易に液体燃料を燃料収容部１４に補充することができる。   Further, by inserting the injection port of the replenishing container into the injection valve 36 provided in the auxiliary unit 16, the liquid fuel can be easily replenished to the fuel storage unit 14.

尚、上記例では第一係合部１３及び第二係合部１５をくさび状としたが、本発明においては、第一係合部１３と第二係合部１５はかかる構造に限るものではない。また、液体燃料としては、各種濃度のメタノール水溶液や純メタノール等のメタノール燃料が挙げられるが、液体燃料は必ずしもメタノール燃料に限られるものではない。液体燃料は、例えばエタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、プロパノール水溶液や純プロパノール等のプロパノール燃料、グリコール水溶液や純グリコール等のグリコール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、その他の液体燃料であってもよい。いずれにしても、燃料収容部１４には燃料電池セルに応じた液体燃料が収容される。   In the above example, the first engagement portion 13 and the second engagement portion 15 are wedge-shaped. However, in the present invention, the first engagement portion 13 and the second engagement portion 15 are not limited to this structure. Absent. Examples of the liquid fuel include methanol fuels such as aqueous methanol solutions of various concentrations and pure methanol, but the liquid fuel is not necessarily limited to methanol fuel. The liquid fuel may be, for example, an ethanol fuel such as an ethanol aqueous solution or pure ethanol, a propanol fuel such as a propanol aqueous solution or pure propanol, a glycol fuel such as a glycol aqueous solution or pure glycol, dimethyl ether, formic acid, or other liquid fuel. In any case, the fuel storage unit 14 stores liquid fuel corresponding to the fuel battery cell.

また、補器ユニット１６に搭載されるバルブ類は上記例に限るものではなく、他のバルブ、あるいは、取付口等であってもよい。   Further, the valves mounted on the auxiliary unit 16 are not limited to the above example, and may be other valves or attachment ports.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明にかかる補器ユニットと燃料収容部の一実施形態を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows one Embodiment of the auxiliary equipment unit and fuel accommodating part concerning this invention. 燃料電池の平面図。The top view of a fuel cell. 燃料電池の側面図。The side view of a fuel cell.

符号の説明Explanation of symbols

１０…燃料電池
１２…発電部
１３…第一係合部
１４…燃料収容部
１５…第二係合部
１６…補器ユニット
１９…取付板
２８…燃料ポンプ
３０…遮断バルブ
３２…リリースバルブ
３４…バランスバルブ
３６…注入バルブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 12 ... Electric power generation part 13 ... 1st engaging part 14 ... Fuel accommodating part 15 ... 2nd engaging part 16 ... Auxiliary unit 19 ... Mounting plate 28 ... Fuel pump 30 ... Shutoff valve 32 ... Release valve 34 ... Balance valve 36 ... Injection valve

Claims (7)

燃料電池セルを備えた発電部と、
液体燃料を収容した燃料収容部と、
前記液体燃料を前記燃料収容部から前記発電部に送るポンプ部を搭載し、かつ第一の組付機構を有する補器ユニットとを、備え、
更に前記燃料収容部は、前記補器ユニットに接続される通路以外は気密構造を有し、かつ前記第一の組付機構に対応した第二の組付機構を有し、前記第一の組付機構と前記第二の組付機構により、該燃料収容部と前記補器ユニットと互いに連結させることを特徴とした燃料電池。 A power generation unit equipped with fuel cells,
A fuel container containing liquid fuel;
A pump unit that carries the liquid fuel from the fuel storage unit to the power generation unit, and an auxiliary unit having a first assembly mechanism,
Further, the fuel storage portion has an airtight structure other than the passage connected to the auxiliary device unit, and has a second assembly mechanism corresponding to the first assembly mechanism, and the first assembly A fuel cell characterized in that the fuel container and the auxiliary unit are connected to each other by an attaching mechanism and the second assembling mechanism. 前記補器ユニットには、前記燃料収容部に前記燃料収容部に接続されるバルブ類を搭載していることを特徴とする請求項１の燃料電池。   2. The fuel cell according to claim 1, wherein the auxiliary unit is equipped with valves connected to the fuel storage unit in the fuel storage unit. 前記バルブ類には、前記燃料収容部の内圧が所定値に達すると開放状態となるリリーフバルブと、前記燃料収容部の内圧が所定値以下に達すると開放状態となるバランスバルブと、前記液体燃料を前記燃料収容部に補充するための補充口が連結される注入バルブの少なくともいずれか１種を含むことを特徴とする請求項２記載の燃料電池。   The valves include a relief valve that opens when the internal pressure of the fuel storage portion reaches a predetermined value, a balance valve that opens when the internal pressure of the fuel storage portion reaches a predetermined value or less, and the liquid fuel 3. The fuel cell according to claim 2, further comprising at least one injection valve connected to a replenishing port for replenishing the fuel storage portion. 前記ポンプ部は、前記液体燃料を送液する燃料ポンプと、前記液体燃料の送液を遮断する遮断バルブからなることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか１項に記載の燃料電池。   4. The fuel cell according to claim 1, wherein the pump unit includes a fuel pump that feeds the liquid fuel and a shut-off valve that shuts off the liquid fuel. 5. . 前記燃料収容部は、該燃料収容部に収容された液体燃料を前記燃料ポンプに誘導する誘導部材を内部に備えて燃料収容部ユニットを構成し、
前記補器ユニットの前記燃料収容部ユニットに対向した面、及び前記燃料収容部ユニットの前記補器ユニットに対向した面に、各々前記燃料ポンプに通じる開口部を設け、該各開口部の対応したどうしを、それぞれ封止部材を介して気密に連通させたことを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか１項に記載の燃料電池。 The fuel storage unit includes a guide member that guides the liquid fuel stored in the fuel storage unit to the fuel pump, and constitutes a fuel storage unit.
Openings communicating with the fuel pump are provided on the surface of the auxiliary unit facing the fuel storage unit and the surface of the fuel storage unit facing the auxiliary unit, respectively. The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel cells communicate with each other in an airtight manner through sealing members. 前記第一の組付機構と前記第二の組付機構は、くさび状の組付機構であり、前記補器ユニットの前記燃料収容部に対向した面、及び前記燃料収容部の前記補器ユニットに対向した面の周縁にそれぞれ形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか１項に記載の燃料電池。   The first assembling mechanism and the second assembling mechanism are wedge-shaped assembling mechanisms, a surface of the auxiliary device unit facing the fuel accommodating portion, and the auxiliary device unit of the fuel accommodating portion. The fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the fuel cell is formed on a peripheral edge of a surface opposed to the fuel cell. 前記第一の組付機構は、少なくとも２つの部材から構成され、該各部材を前記第二の組付機構に組み付けて、前記第一の組付機構と第二の組付機構とを連結させることを特徴とした請求項１乃至請求項６いずれか１項に記載の燃料電池。   The first assembly mechanism is composed of at least two members, and each of the members is assembled to the second assembly mechanism to connect the first assembly mechanism and the second assembly mechanism. The fuel cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the fuel cell is provided.
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