燃料注入套件和燃料注入方法

2023-12-10 23:27:02

專利名稱：燃料注入套件和燃料注入方法
技術領域：
本發明涉及一種燃料注入套件(燃料填充套件，fuel filling kit)和一種用於 將液體燃料注入到用於儲存向燃料電池主體供應的液體燃料的燃料儲筒(燃料元件，fuel cartridge)的燃料注入方法。更具體地，本發明涉及一種使再利用燃料儲筒成為可能的技 術，降低了運行成本並使得有可能實現資源節省。
背景技術：
近年來，伴隨可攜式電子設備如可攜式電話機、筆記本型個人計算機、數位照相機 和可攜式攝像機的功能增強或多功能化，它們的功耗具有增加的趨勢。因此，關注能夠預期 作為這樣的可攜式電子設備的電源的燃料電池，對其能量密度和輸出功率密度的改進。在燃料電池中，供應到負極側的燃料被氧化而空氣或氧供應到正極以還原氧。並 且，燃料所具有的化學能被有效地轉化成電能，而電能被提取和利用。因此，如果燃料持續 供應到燃料電池，則燃料電池即使不進行充電也能夠持續被用作電源。在如上述的這樣的燃料電池中，採用質子傳導性聚合物膜作為電解質的固體聚合 物型燃料電池(PEFC)，具有它可以成為可攜式電子設備的電源的最高可能性。在這樣的聚 合物型燃料電池中，使用沒有改性的甲醇作為燃料的直接甲醇燃料電池(DMFC)，將燃料甲 醇作為高濃度或低濃度的甲醇水溶液供應至負極側。並且，所供應的甲醇通過負極側上的 催化劑層被氧化成二氧化碳。而且，由此產生的氫離子穿過夾在正極和負極之間的質子傳 導性聚合物電解質膜而移動至正極側，並與正極側上的催化劑中的氧發生反應而生成水。以這種方式，在直接甲醇燃料電池(DMFC)中，作為液體燃料的甲醇，被供應至負 極側以產生電能。而且，甲醇儲存在燃料儲筒中，其中的燃料儲筒例如可拆除地安裝在燃料 電池主體上。通常，提供了用於檢測甲醇剩餘量的剩餘量檢測裝置(remaining detection means)。並且，如果通過剩餘量檢測裝置檢測到甲醇用完，則將燃料儲筒從燃料電池主體移 出並用新的燃料儲筒(其中儲存甲醇)替換。然而，如果用過的燃料儲筒在被新的燃料儲筒替換後被拋棄，則這從運行成本、資 源節約等方面來說是一種不期望的情形。而且，用過的燃料儲筒不同之處僅在於其內沒有 儲存液體燃料如甲醇，但是並不喪失將液體燃料供應至燃料電池主體的功能。因此，已知一種能夠將液體燃料注入到燃料儲筒中的技術。具體地，這種技術包括 用於連接至燃料儲筒的注入管嘴(注入短管，filling nozzle)，和如果注入管嘴連接至燃 料儲筒則進行操作的閥門(例如，參見專利文獻1)。而且，在噴墨印表機的領域中，其中墨水能夠注入至可拆除地安裝在印表機主體 上的墨水盒中的技術是已知的。具體地，這種技術包括用於在墨水盒上形成一個開口的夾 具(鑽模，jig)，和用於從夾具中形成的開口再注入墨水的再注入容器(例如，參見專利文 獻2)。現有技術文獻專利文獻
專利文獻1 日本專利臨時公開No. 2007-87777專利文獻2 日本專利臨時公開No. 2001-18000
發明內容
然而，在專利文獻1中公開的技術在結構上是複雜的並且不允許可攜式電子設備 等(其由燃料電池驅動)的用戶容易地注入液體燃料。同時，專利文獻2中公開的技術不 適合用於注入液體燃料如甲醇，因為它是用於注入噴墨印表機的墨水的一種技術。尤其是， 如果專利文獻2的技術用於注入燃料電池的液體燃料，則即使開口隨後被密封，液體燃料 也會洩漏。因此，本發明解決的主題是使得有可能允許用戶容易地將液體燃料注入到用於儲 存向燃料電池主體供應的液體燃料的燃料儲筒中，並且除此之外，還防止注入之後液體燃 料的洩漏。本發明通過以下的解決方案解決了上述主題。根據如在權利要求1中提出的發明，提供了一種燃料注入套件，包括注入管嘴， 能夠插入用於儲存向燃料電池主體供應的液體燃料的燃料儲筒的開口 ；注入容器(加注容 器，filling vessel)，能夠將其內部儲存的液體燃料通過注入管嘴而注入到燃料儲筒中； 以及用於密封所述開口的開口密封件(opening sealing member)，該開口密封件具有對液 體燃料有耐受性的燃料耐受部(fuel resisting portion)和能夠附著到燃料儲筒的附著 部(attaching portion)。同時，根據權利要求4提出的發明，提供了一種燃料注入方法，包括注入管嘴插 入步驟，將燃料注入管嘴插入用於儲存向燃料電池主體供應的液體燃料的燃料儲筒的開口 中；燃料注入步驟，在注入管嘴插入步驟之後，將儲存在注入容器內部的液體燃料通過插入 開口中的注入管嘴注入到燃料儲筒中；以及開口密封步驟，在燃料注入步驟之後，將注入有 液體燃料的燃料儲筒的開口用具有對液體燃料有耐受性的燃料耐受部的開口密封件進行 密封。(操作)在上述權利要求1和4中提出的發明中，注入管嘴插入到燃料儲筒的開口中，並且 儲存在注入容器內部的液體燃料通過注入管嘴注入到燃料儲筒中。因此，採用燃料電池操 作的可攜式電子設備的用戶能夠容易地將液體燃料注入到燃料儲筒中。而且，在如權利要求1和4中提出的發明中，燃料儲筒的開口用具有對液體燃料有 耐受性的燃料耐受部的開口密封件進行密封。因此，在注入液體燃料之後，即使液體燃料與 開口密封件發生接觸，但由於開口密封件通過燃料耐受部被保護，所以在注入之後能夠防 止液體燃料的洩漏。利用以上描述的發明，用戶能夠容易地將液體燃料注入到用於儲存向燃料電池主 體供應的液體燃料的燃料儲筒中，並且還能夠防止在注入之後的洩漏。因此，用戶再利用燃 料儲筒是可能的，並且不僅降低運行成本，而且能夠實現資源節約。


圖1是示出了用於儲存液體燃料的燃料儲筒的透視圖和剖視圖。
圖2是示出了使用液體燃料產生電能的燃料電池系統的示意圖。圖3是示出了第一實施方式的燃料注入套件的側視圖等。圖4是示出了使用第一實施方式的燃料注入套件用於注入甲醇的燃料注入方法 (開口形成步驟)的解釋性視圖。圖5是示出了使用第一實施方式的燃料注入套件用於注入甲醇的燃料注入方法 (注入管嘴插入步驟和燃料注入步驟)的視圖。圖6是示出了使用第一實施方式的燃料注入套件用於注入甲醇的燃料注入方法 (開口密封步驟)的解釋性視圖。圖7是示出了第二實施方式的燃料注入套件的側視圖等。圖8是示出了使用第二實施方式的燃料注入套件用於注入甲醇的燃料注入方法 的解釋性視圖。圖9是示出了第三實施方式的燃料注入套件的注入容器的剖視10是示出了第四實施方式的燃料注入套件的注入容器的剖視11是示出了第五實施方式的燃料注入套件的注入容器的剖視12是示出了第六實施方式的燃料注入套件的注入容器的剖視圖。
具體實施例方式在下文中，將參照附圖描述本發明的實施方式。圖1是示出了用於儲存液體燃料的燃料儲筒110的透視圖和剖視圖。如圖1的(a)中所示，燃料儲筒110具有燃料容器部111和燃料供應埠 112。燃料容器部111是用於儲存作為液體燃料的甲醇的具有高密封性能的空間。並 且，燃料容器部111的外部輪廓被形成作為可拆除地安裝於下文描述的燃料電池主體 120(未示出)上的平行六面體。而且，用於檢測甲醇剩餘量的剩餘量傳感器(未示出)附 著至燃料容器部111的內部。因此，當通過剩餘量傳感器檢測到燃料容器部111中的甲醇 被用完時，就可能將燃料儲筒110從燃料電池主體120上取下並用新的燃料儲筒110(其中 儲存有甲醇)替換。應該注意，在圖1的(b)中，示出了處於其中燃料容器部111中的甲醇 被用完的狀態下的燃料儲筒110。燃料供應埠 112是用於通過其供應儲存在燃料容器部111中的甲醇的出口，並 形成在燃料容器部111的一個側面上。並且，設置截止閥(on-offvalve)(參照圖1的(b)) 以使甲醇不會因疏忽而通過燃料供應埠 112流出。因此，在燃料儲筒110的運輸、儲存、 銷售等中，燃料容器部111中的甲醇根本不會洩漏到外部。圖2是示出了用於由液體燃料產生電力的燃料電池系統100的設計圖。圖2中所示的燃料電池系統100是一種使用甲醇作為燃料的直接甲醇燃料電池 (DMFC)。燃料電池系統100包括燃料儲筒110和燃料電池主體120，以使甲醇從燃料儲筒 110供應至燃料電池主體120。同時，燃料電池主體120具有電力產生設備電力產生設備(發電設備，power generating apparatus) 121、控制裝置122、燃料供應泵123和輔助電池124。此外，燃料電 池主體120具有用於從燃料儲筒110接受甲醇的燃料接受埠 125。電力產生設備121由甲醇具有的化學能產生電力(電能，electricpower)。具體地，電力產生設備121包括膜電極組件(MEA)，其中負極側的燃料電極和正極側的氧電極結 合至質子傳導性聚合物電解質膜的相對面上。並且，燃料電極具有形成在導電性多孔基底 表面上的氧化催化劑層，而氧電極具有形成在導電性多孔基底上的還原催化劑層。應該注 意到，導電性多孔基底使用例如碳片或碳布形成。而且，氧化催化劑層和還原催化劑層例如 由作為催化劑的鉬等和質子導體的混合物形成。向這樣的膜電極組件(MEA)的燃料電極，供應甲醇，而向氧電極，則供應氧或空 氣。並且，向負極側上的燃料電極供應的甲醇被氧化催化劑層氧化成二氧化碳。同時，產生 了電子(e_)與其分離的氫離子(質子H+)，並且所產生的氫離子穿過質子傳導性聚合物電 解質膜而移動到正極側，而電子(e_)從燃料電池提取並供應至負載。此外，穿過負載的電 子(e_)和穿過質子傳導性聚合物電解質膜的氫離子(質子H+)，與氧電極的還原催化劑層 中的氧反應而生成水。以這種方式，電力產生設備121通過電化學反應產生電力，並且作為不同於電力 的副產物，基本上僅產生水。並且，要供應至載荷的電動勢依賴於要供應至電力產生設備 121的燃料電極的甲醇量。因此，電力能夠藉助於控制裝置122通過控制燃料供應泵123而 調節甲醇的供應量而任意地產生電力。這裡，甲醇從燃料儲筒110供應。具體地，形成包括燃料容器部111的整個燃料儲 筒110以便被可拆除地安裝在燃料電池主體120上。而且，甲醇儲存在燃料容器部111中， 並且如果燃料儲筒Iio安裝在燃料電池主體120上，則燃料供應埠 112和燃料接受埠 125相互對齊，並打開在燃料供應埠 112處的截止閥112a(參見圖1中的(b))。在這種狀態下，燃料供應泵123通過輔助電池124的電力驅動。因此，燃料儲筒 110的甲醇通過燃料供應埠 112和燃料接受埠 125供應至燃料電池主體120的電力產 生設備121。應該注意到，輔助電池1 例如是二次電池如，例如，鋰聚合物電池，並且由電 力產生設備121產生的一部分電力供應至並積累到輔助電池124中。而且，如果安裝在燃料電池主體120上的燃料儲筒110的甲醇被用完，則應該移出 燃料儲筒110並且可以安裝新的燃料儲筒110(其中儲存有甲醇)。因此，由於甲醇從新的 燃料儲筒110供應至燃料電池主體120，所以通過電力產生設備121的電力產生也能夠在此 之後持續。然而，拋棄舊的燃料儲筒110(其中甲醇用完)從運行成本、資源節約等方面看不 是優選的。而且，舊的燃料儲筒110不同之處僅在於其內部沒有儲存甲醇，但並沒有喪失向 燃料電池主體120供應甲醇的功能。因此，如果燃料電池系統100的用戶本人能夠直接地 將甲醇再注入到舊燃料儲筒110中，則允許再利用舊燃料儲筒110，並且不僅降低運行成本 而且能夠實現資源節約。圖3是顯示用於將甲醇注入到圖1所示燃料儲筒110中的第一實施方式的燃料注 入套件10的側視圖等。如圖3的(a)所示，第一實施方式的燃料注入套件10由包括注入管嘴11的注入 容器12、開口形成銷13(其對應於本發明中的開口形成件)和開口密封片(開口密封板， opening sealing sheet) 14(其對應於本發明中的開口密封件)構成。注入管嘴11提供用於將儲存於注入容器12內部的甲醇注入到燃料儲筒11中(參 見圖1)。為此，注入管嘴11具有細長圓筒形管的形式並設置在注入容器12的端面上以使其與注入容器12的內部聯通。應該注意到，注入管嘴11和注入容器12由對液體燃料(除 了甲醇外，能夠使用乙醇、甲酸等)具有耐受性的矽類或氟碳類樹脂材料、聚對苯二甲酸乙 二酯(PET)、環烯烴聚合物(COP)、聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯(PP) +鋁塗層、聚乙烯(PE) +鋁 塗層等彼此集成地形成。注入容器12具有甲醇儲存在其內部的伸縮管(風箱，bellow)形式，並且具有能 夠通過手指從相反一側向注入管嘴11推壓的柔性。而且，注入容器12 —般是透明的或半 透明的以使儲存在其內部的甲醇的剩餘量能夠易於通過肉眼辨認。開口形成銷13提供用於在燃料容器部111(參見圖1)的一個側面上形成穿孔以 使注入管嘴11能夠插入到燃料儲筒110 (參見圖1)中。為此，開口形成銷13由金屬件形成， 具有使自由端側尖銳的針形式，並具有一個由樹脂製成並附著至其後端側的盤狀件(disk) 以使其能夠在其盤狀件上進行推壓。開口密封片14提供用於封閉通過開口形成銷13形成的通孔。為此，開口密封片 14具有粘附部14a(其對應於本發明中的附著部)，如圖3的(b)中所示。具體地，開口密 封片14能夠通過粘附部1 粘附至燃料容器部111形成通孔的部分(參見圖1)。應該注 意到，粘附部Ha提供在開口密封片14的外側上並且由對燃料容器部111具有高粘附性的 環氧樹脂類、丙烯酸類、苯乙烯橡膠類或氯乙烯類材料等製成。而且，開口密封片14具有甲醇阻隔部14b (其對應於本發明中的燃料耐受部)。該 甲醇阻隔部14b由其上層壓有例如鋁的金屬薄膜的樹脂材料(聚丙烯(PP)，聚對苯二甲酸 乙二酯(PET)等)製成，以使液體燃料如甲醇不會滲透通過，並可以提供對甲醇等的足夠耐 受性能。此外，開口密封片14具有密封部14c。這個密封部Hc具有稍大於通過開口形成 銷13形成的通孔的直徑的環形形狀。並且，密封部14c由具有對甲醇等的不可滲透性和 耐受性的矽類或氟碳類彈性件形成，並且通過矽類或氟碳類粘結劑粘附於構成甲醇阻隔部 14b的材料。以這種方式，開口密封片14在其甲醇接觸的部分通過甲醇阻隔部14b提供耐受性 能，並藉助於密封部14c將對甲醇等具有低耐受性的粘附部1 分隔開。因此，如果通過 開口形成銷13形成的通孔用開口密封片14封閉，則肯定能夠防止甲醇的滲透等。應該注 意到，儘管開口密封片14具有由層壓有金屬薄膜的樹脂材料作為基礎製成的甲醇阻隔部 14b，並且包括提供在甲醇阻隔部14b上的粘附部1 和密封部14c，但是基礎材料可以利用 金屬、樹脂、橡膠等的薄片形成。圖4 6是示出了藉助於圖3所示的第一實施方式的燃料注入套件10來注入甲 醇的燃料注入方法的解釋性視圖。應該注意到，圖4示出了燃料注入方法的開口形成步驟，圖5示出了 了注入管嘴插 入步驟和燃料注入步驟，而圖6示出了開口密封步驟。為了藉助於圖3所示第一實施方式的燃料注入套件10來注入甲醇，首先通過圖4 中示出的開口形成步驟在燃料儲筒110的燃料容器部111形成開口 113。具體地，如圖4的 (a)所示，將開口形成銷13的針形端部對著燃料容器部111的開口形成區域，並推壓在後端 側上的盤狀部以如箭頭標記所示壓下開口形成銷13。由此，開口形成銷13的針形端部穿透 燃料容器部111從而形成如圖4的(b)中所示的開口 113。7
通過如上所述的這樣的開口形成步驟，通過開口 113的針形部向下穿透至其根部 而形成的開口 113，是一個尺寸足以允許注入管嘴11(參見圖3的(a))可以插入其中的通 孔。應該注意到，在形成開口 113之後，開口形成銷13從燃料容器部111中抽出。然後，在圖5的(a)中示出的注入管嘴插入步驟中，注入管嘴11插入到開口 113 中。由此，注入管嘴11的自由端側進入燃料容器部111的內部，而與注入管嘴11集成的注 入容器12置於燃料容器部111的側面上。隨後，在圖5的(b)中示出的燃料注入步驟中， 如果注入容器12如通過箭頭標記指示的通過手指從注入管嘴11的相反側壓入，隨後擠壓 具有彈性的伸縮管形式的注入容器12。作為結果，注入容器12的體積減小，並且儲存於注 入容器12內部的甲醇從注入管嘴11壓出對應的量，使得甲醇被注入到燃料儲筒110中。以這種方式，僅通過擠壓注入容器12用戶就能夠容易地將甲醇注入到燃料儲筒 110中。而且，由於在透明(半透明)的注入容器12中的甲醇的剩餘量能夠從外部容易地 肉眼辨認，所以注入容器12中的所有甲醇能夠被用完。應該注意到，在注入甲醇之後，注入 容器12(注入管嘴11)從燃料容器部111(開口 113)抽出。最後，在燃料容器部111上形成的開口 113通過圖6中示出的開口密封步驟加以 密封。具體地，開口密封片14以靠近開口 113的方式如箭頭標記指示的粘附於燃料容器部 111，如圖6的(a)中所示。由此，其中注入甲醇的燃料儲筒110的開口 113用開口密封片 14密封，如圖6的(b)中所示。因此，燃料儲筒110中注入的甲醇不會洩漏到外部。具體地，開口密封片14在其相對於開口 113的部分處具有甲醇阻隔部14b，而開口 密封片14的這個部分對甲醇具有耐受性。而且，包圍開口 113的密封部(參見圖3的(b)) 防止甲醇接觸粘附至燃料容器部111的粘附部14a(參見圖3的(b))。因此，由於開口密 封片14不會受到甲醇的劣化並且不會從燃料容器部111剝離，所以確保能夠防止甲醇的洩 漏。圖7是示出了第二實施方式的燃料注入套件20的側視圖等。如圖7的(a)中所示，第二實施方式的燃料注入套件20由包括注入管嘴21的注 入容器22、開口形成銷23 (其對應於本發明中的開口形成件)、開口密封片M (其對應於本 發明中的開口密封件)和近端密封(件)(proximal seal) 25構成。注入管嘴21具有在注入容器22端面上集成地形成的細長圓筒形形狀以使其與注 入容器22內部聯通。並且，盤狀件形式的近端密封25附著至注入管嘴21的根部。應該注 意到，注入管嘴21、注入容器22和近端密封25都是由對甲醇等具有耐受性能的矽類或氟碳 類樹脂材料製成。注入容器22具有內部儲存有甲醇的圓筒形形狀，並且具有允許注入容器22的腹 部通過手指如箭頭標記指示的從相對外側向圓筒中心推壓的彈性。而且，注入容器22具有 注入容器22a以使其內部儲存的甲醇剩餘量能夠容易地從外部肉眼辨認。開口形成銷23提供用於在燃料容器部111的一個側面上形成通孔以使注入管嘴 21能夠插入燃料儲筒110中。並且，開口形成銷23具有由金屬製成的鑽孔部23a以使可以 有利於通孔的形成。因此，如果將開口形成銷23壓入燃料容器部111中同時進行旋轉，則 能夠安全且快速地形成通孔。開口密封片對類似於圖3中所示第一實施方式的燃料注入套件10的開口密封片 14。具體地，如圖7的(a)中所示，開口密封片M具有粘附部Ma(其對應於本發明實施方8式中的附著部)、甲醇阻隔部24b (其對應於本發明中的燃料耐受部)和密封部Mc。然而，甲醇阻隔部24b和密封部Mc以與開口密封片M的中心錯位的關係進行設 置，並且粘附部2 水平拉長。這用來使得有可能粘住開口密封片M以便在燃料容器部 111的兩個側面上延伸。因此，粘住面積增加並且通過開口密封片M的密封變得更強。而且，開口 113(參見圖6)可以是已經形成的，或者開口 113可以一開始就形成， 如在其中甲醇再次注入到同一個燃料儲筒110中的情況，並且開口 113可以用開口密封片 M封閉。在這種情況下，儘管能夠省去用於形成開口 113的時間和勞力，但是必需除去封閉 開口 113的開口密封片M。在如剛才描述的這樣的情況下，如果開口密封片M的彎曲部 (參見圖7的(b))被用於拉起，則開口密封片M能夠被簡單地剝離。圖8是示出了藉助於圖7所示第二實施方式的燃料注入套件20 (注入容器22)來 注入甲醇的燃料注入方法的解釋性視圖。為了注入甲醇，將注入管嘴21插入到燃料容器部111上形成的開口 113中，如圖8 所示。然後，如箭頭標記指示的從相對側面擠壓注入容器22的腹部。由此，儲存於注入容 器22內部的甲醇通過注入管嘴21而注入到燃料容器部111中。這裡，如果注入管嘴21通過開口 113插入到內部，則近端密封25緊密接觸燃料容 器部111。具體地，如果在注入時注入容器22壓靠燃料容器部11，則開口 113除了其注入 管嘴21處的部分外，都用近端密封25完全封閉。因此，確保能夠防止甲醇從開口 113洩漏 的事故。而且，在圖8的(a)中所示的燃料儲筒IlOa中，在燃料容器部111中設置通風孔 114。具體地，不僅開口 113而且第二開口(通風口 114)都通過開口形成銷23 (參見圖7 的(a))形成在燃料容器部111上。由此，由於燃料容器部111中空氣隨著甲醇的注入而從 通風孔114排出，所以即使開口 113用近端密封25封閉，注入也平穩地完成。應當注意的 是，在注入甲醇之後，不僅開口 113，而且通風孔114都用開口密封片24(參見圖7)密封。此外，可以利用其中多孔件115(例如，矽類或氟碳類樹脂泡沫)插入燃料容器部 111中的燃料儲筒110b，如圖8(b)中所示。在如剛才描述的這樣的燃料儲筒IlOb中，形成 的開口 113保持遠離甲醇不能容易地注入到其中的多孔組件115處的部分。由此，不僅甲 醇能夠有效地注入，而且能夠防止由開口形成銷23(參見圖7(a))對多孔件115的損壞。圖9是示出了第三實施方式的燃料注入套件30的注入容器32的剖視圖。如圖9中所示，第三實施方式的燃料注入套件30使用活塞33來注入甲醇。具體 地，注入容器32是注射器型的透明或半透明容器，並且不僅具有在其自由端側的注入管嘴 31，而且具有在其內部的活塞33。並且，甲醇儲存在注入管嘴31和活塞33之間的注入容器 32中。因此，如果突出到注入容器32外部的手柄34如箭頭標記指示壓入，則通過活塞33 的移動壓力就會作用於注入容器32中的甲醇，並且甲醇能夠被注入到燃料儲筒110中。而且，注入管嘴31由同軸雙圓筒體構成。構成注入管嘴31的內側圓筒體的內部 形成用於供應注入容器32中的甲醇的燃料供應部31a，而在內側圓筒體和外側圓筒體之間 的部分充當用於排出燃料儲筒110中的氣體的排氣部31b。應當注意，排氣部31b通過透明 或半透明通風管35連接至注入容器32中的空間，其形成在活塞33施加壓力以作用於甲醇 的面的相反面側上。此外，注入管嘴31在其外側上具有密封橡膠件36 (其對應於本發明中的密封件)。這種密封橡膠件36由對液體燃料如甲醇具有耐受性的矽類或氟碳類橡膠體材料製成。並 且，當注入管嘴31插入開口 113a時，密封橡膠件36封閉從而密封開口 113a。應當注意，盡 管注入管嘴31具有燃料供應部31a和排氣部31b，但是由於其具有雙圓筒體的形式，所以具 有這樣的優點，即如果所具有的尺寸與注入管嘴31的外徑一致，則僅使用一個開口 113a， 並且類似地可以使用僅一個密封橡膠件36。利用具有如上描述的這樣的構造的第三實施方式的燃料注入套件30，通過活塞 33向注入管嘴31的移動所產生的正壓力將注入容器32中的甲醇通過注入管嘴31的燃料 供應部31a注入到燃料儲筒110中。同時，在活塞33引起甲醇施加正壓力而作用的面的相 對面側上形成的注入容器32中的空間擴大而產生負壓。因此，隨著甲醇注入進行，燃料儲 筒110的內部氣體被吸入到排氣部31b中。由此，不僅甲醇的注入量能夠通過活塞33的移 動量任意調節，而且活塞33的移動(甲醇的注入)也變得平穩。而且，由於開口 113a用密封橡膠件36封閉，所以一旦配合，不僅可以防止甲醇的 洩漏，而且燃料儲筒Iio的所有內部氣體通過排氣部31b排出。這樣，內部氣體通過排氣管 35積聚到注入容器32的內部空間中。因此，即使內部氣體包含揮發的甲醇，甲醇也能夠安 全地回收而不會洩漏到外部。此外，由於在透明(半透明)的注入容器32中的甲醇剩餘量能夠容易地從外部肉 眼確認，所以注入容器32中的甲醇能夠注入到燃料儲筒110中以使其都能夠被用完。除此 之外，如果保持為液體形式的甲醇由於甲醇過量注入等而從注入管嘴31的排氣部31b流 入，則這種流入能夠通過透明(半透明)排氣管35確認。因此，甲醇能夠在合適的範圍內 注入(能夠防止過量注入等)。應當注意，如果處於在注入容器32中推壓的狀態的活塞33 被拉起時，則由於新的甲醇能夠吸入到注入容器32中，所以向燃料儲筒110中的注入能夠 通過注入容器32實施任意次數。圖10是示出了第四實施方式燃料注入套件40的注入容器42的剖視圖。如圖10所示，在第四實施方式的燃料注入套件40中，甲醇通過活塞43注入，類似 於圖9中所示第三實施方式的燃料注入套件30。具體地，如果手柄44如箭頭標記指示的推 入，則注入容器42中的甲醇通過活塞43的移動，通過注入管嘴41的燃料供應部41a而注 入到燃料儲筒110中。應當注意，注入管嘴41插入的開口 113a用密封橡膠件47封閉和密 封，防止注入時甲醇的洩漏。而且，隨著甲醇注入進行，燃料儲筒110的內部氣體進入注入管嘴41的排氣部 41b。並且，在第四實施方式的燃料注入套件40中，沒有提供如圖9中所示第三實施方式的 燃料注入套件30中的這樣的排氣管35，但是排氣部41b在密封橡膠件47上方具有排氣口 45，如圖10中所示。因此，進入排氣部41b的內部氣體，通過排氣口 45排出到燃料儲筒110 的外部。利用具有如上所述的構造的第四實施方式的燃料注入套件40，注入容器42以減 小的尺寸形成並且能夠在結構上簡化。應當注意，注入容器42具有通風口 46，其在注入甲 醇時用於將空氣引入到在活塞43引起甲醇施加正壓力而作用的面的相反側上的空間中， 以使活塞的移動可以變得平穩。圖11是示出了第五實施方式的燃料注入套件50的注入容器52的剖視圖。如圖11中所示，在第五實施方式的燃料注入套件50中，注入管嘴51由兩個圓筒形管構成。並且，在構成注入管嘴51的圓筒形管之一(較長的一個)的內部用作用於供應 注入容器52中的甲醇的燃料供應部51a，而另一(較短的一個)圓筒形管的內部用作用於 排出燃料儲筒110的內部氣體的排氣部51b。應當注意，在燃料儲筒110中，例如，藉助於開 口形成銷13(參見圖3)來形成兩個開口 113a和11 以便對應於注入管嘴51的燃料供應 部51a和排氣部51b。而且，注入管嘴51的燃料供應部51a具有由對液體燃料如甲醇有耐受性的矽類或 氟碳類橡膠材料製成的密封橡膠件56a，並且排氣部51b具有類似的密封橡膠件56b。因此， 如果注入管嘴51插入，則開口 113a和11 用密封橡膠件56a和56b封閉並且密封。此外，注入容器52是透明或半透明的並具有燃料儲存部52a、氣體容納部52b和空 間部52c。並且，燃料儲存部5 連接至注入管嘴51的燃料供應部51a並具有在其內部儲 存的甲醇。此外，氣體容納部52b連接至注入管嘴51的排氣部51b並且容納燃料儲筒110 的內部氣體。而且在具有如以上所述的構造的第五實施方式的燃料注入套件50中，甲醇通過 活塞53注入，類似於圖9所示的第三實施方式的燃料注入套件30中的。具體地，如果手柄 討如箭頭標記指示的推入，則壓力通過活塞53的移動而作用於甲醇，並且在注入容器52的 燃料儲存部52a中儲存的甲醇通過注入管嘴51的燃料供應部51a注入到燃料儲筒110中。這裡，甲醇吸收裝置55設置在注入容器52的氣體容納部52b中。作為這種甲醇 吸收裝置陽，例如，活性碳、矽膠、沸石如分子篩等都適合採用。並且，甲醇吸收裝置55吸收 通過注入管嘴51的排氣部51b進入氣體容納部52b中的甲醇(液體甲醇或揮發的甲醇)。 應當注意，可以使用用於氧化醇如甲醇的催化劑(貴金屬催化劑如鉬(Pt)和鈀(Pd))來代 替甲醇吸收裝置陽。而且，注入容器52的氣體容納部52b連接至空間部52c，該空間部52c形成在活塞 53引起甲醇施加正壓力而作用於相對於甲醇吸收裝置55的下遊側上的面的相反面側上。 因此，如果活塞53朝向注入管嘴51移動而引起燃料儲存部5 中的甲醇產生正壓力，從而 將甲醇注入到燃料儲筒110中，則空間部52c通過活塞53的移動擴大而產生負壓。由此， 由於氣體容納部52b也處於負壓狀態，所以燃料儲筒110的內部氣體被吸入到注入管嘴51 的排氣部51b中。除此之外，由於開口 113a和11 分別用密封橡膠件56a和56b封閉，所以不僅能 夠防止注入時甲醇的洩漏，而且燃料儲筒Iio的所有內部氣體通過排氣部51b被有效地排 出。並且，該內部氣體通過甲醇吸收裝置55而容納到注入容器52的氣體容納部52b中。因此，第五實施方式的燃料注入套件50不僅能夠使甲醇注入平穩進行，而且即使 內部氣體包含揮發的甲醇，也能夠通過將甲醇吸收到甲醇吸收裝置55中而回收甲醇。因 此，進一步改善了安全性。應當注意，在保持為液體形式的甲醇從注入管嘴51的排氣部51b 被吸入的情況下，甲醇同樣通過甲醇吸收裝置55完全回收。圖12是示出了第六實施方式的燃料注入套件60的注入容器62的剖視圖。如圖12中所示，在第六實施方式的燃料注入套件60中，類似於圖11所示第五實 施方式的燃料注入套件50中的，注入管嘴61也由燃料供應部61a和排氣部61b的兩個圓 筒形管構成。而且，開口 113a和11 用密封橡膠件66a和6 封閉並密封。此外，透明或 半透明的注入容器62具有燃料儲存部62a、氣體容納部62b和空間部62c。並且，甲醇通過活塞63注入。然而，注入容器62的燃料儲存部6 具有有彈性的袋狀形狀，並且甲醇儲存於袋 子中。而且，活塞63插入氣體容納部62b中。並且，氣體容納部62b在其注入管嘴61側的 相反側上具有通風口 6 並與外部聯通。此外，空間部62c在其注入管嘴61側的相反側上 具有通風口 65b並與外部聯通。利用具有如以上所述的構造的第六實施方式的燃料注入套件60，如果手柄64如 箭頭標記指示的拉起，則活塞63朝向通風埠 6 移動，並將注入容器62的氣體容納部 62b置於負壓。因此，燃料儲筒110的內部氣體就從注入管嘴61的排氣部61b吸入並容納 在氣體容納部62b中。由此，即使內部氣體含有揮發的甲醇，甲醇也能夠被安全地回收。應 當注意，由於氣體容納部62b的空氣從通風口 6 逸出，所以活塞63的移動平穩地完成。而且，由於開口 113a和11 分別用密封橡膠件66a和66b封閉，所以當內部氣體 從注入管嘴61的排氣部61b排出時，燃料儲筒110內部就處於負壓狀態。於是，由於注入 容器62的空間部62c通過通風口 6 而維持在大氣壓狀態，所以處於具有柔性的袋子形式 的燃料儲存部6 如箭頭標記指示的收縮，並將甲醇通過注入管嘴61的燃料供應部61a吸 出。作為結果，甲醇而被注入到燃料儲筒110中。以這種方式，在第六實施方式的燃料注入套件60中，燃料儲筒110的內部處於負 壓狀態而將甲醇從注入容器62的燃料儲存部6 吸出。因此，即使手柄64如箭頭標記指 示的拉起而將活塞63朝向通風口 6 側移動，如果燃料儲筒110的內部由於揮發的甲醇等 的壓力(如果燃料儲筒110的內部具有正壓)而沒有處於負壓狀態，則甲醇不被注入。因 此，注入時的安全性被進一步改善。儘管已經描述了本發明的實施方式，但是本發明並不限於以上描述的實施方式， 而是允許如以下描述的這樣的各種改變等。具體地，(1)儘管在以上描述的實施方式中，甲醇被用作在燃料電池系統100中要使用的 用於電力產生的燃料，但是用於產生電力的燃料並不限於甲醇，只要它是組成中含有氫的 液體燃料即可。尤其是，還可能使用醇類型液體燃料如乙醇或丁醇、在室溫標準壓力條件下 呈現為氣體形式的二甲醚或異丁烷，以及通過使烴如天然氣液化而獲得液體。(2)儘管以上描述的實施方式中(例如，在第一實施方式中)，燃料注入套件10的 注入管嘴11與注入容器12集成地(整體地)形成，但是作為獨立構件的注入管嘴可以在 注入時附著至注入容器。而且，活塞13可以構造成能夠從注入容器12拉出，並且甲醇從注 入管嘴11的相反側供應到注入容器12中。(3)儘管以上描述的實施方式中(例如在第一實施方式中)，燃料注入套件10具 有開口形成銷13，但是由於開口 113可以預先設置在燃料儲筒110中或可拆除開口密封件 可以附著至開口 113，所以開口形成件可以不屬於燃料注入套件。而且，開口密封件可以是 塞子等，其不是通過粘住如開口密封片14的薄片來封閉開口，而是配合到開口等中而密封 開口。
權利要求
1.一種燃料注入套件，包括注入管嘴，能夠插入用於儲存向燃料電池主體供應的液體燃料的燃料儲筒的開口中； 注入容器，能夠將其內部儲存的液體燃料通過所述注入管嘴注入到所述燃料儲筒中；以及用於密封所述開口的開口密封件； 所述開口密封件具有 對液體燃料具有耐受性的燃料耐受部，和 能夠附著至所述燃料儲筒的附著部。
2.根據權利要求1所述的燃料注入套件，其中，所述注入管嘴包括 構造用於供應所述注入容器中的所述液體燃料的燃料供應部； 構造用於排出所述燃料儲筒中的氣體的排氣部；和密封件，設置在所述注入管嘴的外側上，用於在所述注入管嘴插入到所述開口中時密 封所述注入管嘴和所述開口之間的空間。
3.根據權利要求1所述的燃料注入套件，進一步包括開口形成件，用於在所述燃料儲筒上形成所述注入管嘴能夠插入其中的開口。
4.一種燃料注入方法，包括注入管嘴插入步驟，將注入管嘴插入用於儲存向燃料電池主體供應的液體燃料的燃料 儲筒的開口中；燃料注入步驟，在所述注入管嘴插入步驟之後，通過插入在所述開口中的所述注入管 嘴將儲存在注入容器內部的液體燃料注入到所述燃料儲筒中；以及開口密封步驟，在所述燃料注入步驟之後，利用具有對液體燃料有耐受性的燃料耐受 部的開口密封件密封注入有液體燃料的所述燃料儲筒的開口。
5.根據權利要求4所述的燃料注入方法，進一步包括開口形成步驟，在所述注入管嘴插入步驟之前，在所述燃料儲筒上形成所述注入管嘴 能夠插入其中的開口。
全文摘要
一種燃料注入套件(10)，具有能夠插入燃料儲筒的開口中的注入管嘴(11)；注入容器(12)，其能夠將容納在注入容器(12)中的液體燃料通過注入管嘴(11)置於燃料儲筒中；以及密封所述開口的開口密封板(14)。該開口密封板(14)具有耐受液體燃料的甲醇阻隔部(14b)並且還具有能夠附著到所述燃料儲筒上的粘附部(14a)。
文檔編號H01M8/04GK102057526SQ20098012156
公開日2011年5月11日 申請日期2009年6月1日 優先權日2008年6月16日
發明者井上芳明, 佐藤敦, 志村重輔, 福島和明, 高木裕登 申請人:索尼公司