燃料电池用燃料补给容器、燃料补给方法及燃料补给容器用支架

摘要

本发明提供一种燃料电池用燃料补给容器、燃料补给方法及燃料补给容器用支架。在直接甲醇型燃料电池等中，将燃料从外部注入、补给到残留燃料变少的燃料电池主体侧的燃料收容部内时，可进行每次少量的连续注入，进而，通过将燃料注入时的燃料收容部内的压力维持在一定以下，来防止损坏起电部，因此，将充填在燃料补给容器(C)内的燃料(CL)分多次注入燃料收容部(T)内时，使燃料补给容器(C)的容积缩小，将燃料(CL)定量注入燃料收容部(T)内，然后，通过使容积复原而吸入燃料收容部(T)内的氛围气体，通过重复上述燃料注入操作，由此，不会对燃料的注入造成障碍，从而可进行连续性的燃料注入。

说明书

技术领域

本发明涉及例如在直接甲醇型燃料电池等不使用改性器而直接供给乙醇类等液体燃料来产生电化学反应的方式的燃料电池中，将燃料从外部注入、补给到燃料剩余量减少的主体侧燃料收容部内的燃料电池用燃料补给容器、燃料补给方法及用于收容燃料补给容器的燃料补给容器用支架。

背景技术

近年来，不使用用于提取氢(质子)的改性器，而直接将燃料即甲醇供给于阳极(燃料极)，可产生电化学反应的直接甲醇型燃料电池(DMFC)适合于设备的小型化，因此，其作为便携设备用的燃料电池特别受关注。而且，这种DMFC的燃料供给装置也有各种提案。

例如，在专利文献1中，记载有具备由至少局部具有柔性的部件构成的燃料容器，且通过泵供给燃料的便携机器用燃料电池。

另外，在专利文献2中，记载有由设置在箱体内的燃料罐和装卸自如地安装在燃料罐的安装部的燃料筒构成燃料收容容器，且将燃料筒作成由硬壳体构成的外部容器和收容在该外部容器内的具有高收缩性的内部容器构成的双层构造，将液体燃料收容在内部容器内的液体型燃料电池。

另外，在专利文献3中，记载有用具有挠性的树脂一体成形，以人手推开封入了甲醇的燃料补给器，由此将甲醇注入到燃料电池的燃料收纳部的情况。

专利文献1：特开2004-319388号公报

专利文献2：特开2005-71713号公报

专利文献3：特开2005-63726号公报

但是，在DMFC中，根据其燃料的供给方式，大致区分为有源型和无源型。有源型为用泵等将燃料供给于燃料电池使其循环的方式，例如，专利文献1所记载(专利文献1的图6所示的燃料电池系统)的燃料电池可以说是其一典型例，但是，这种有源型的DMFC易获得大的电力，相反，由于需要泵等机械性的燃料供给装置，因此，不利于使设备小型化。

另外，公开于专利文献2的燃料电池不直接使用泵等，而是将燃料罐设置在DMFC的箱体内，进而，具有在该燃料罐的安装部安装具备硬壳体的燃料筒的体积大的燃料收容容器，因此，对于设备的小型化可以说是不利的构造。

另一方面，无源型为利用对流及浓度梯度等供给燃料的方式，由于不使用机械性的燃料供给装置，因此，最适合于设备的小型化。例如，专利文献3所述的燃料电池装置(参照专利文献3的图1)可以说是其一典型例，为了适用于小型化要求高的便携设备、其中为了特别适用于电力消耗小的便携设备，考虑到可将燃料供给装置及燃料收纳部的构造尽可能简化，并且也能使燃料的收纳量为必要最小限，且每逢燃料不足时就根据需要将燃料从外部注入、补给的构造是现实且实用的构造。

但是，考虑到当将燃料从外部注入、补充到燃料电池主体侧的燃料收容部时，如专利文献3所述，在用人手推开挠性的燃料补给器而注入燃料的情况下，由于其注入量过多等而使燃料收容部内的压力增大，由此，会损坏由电极及电解质膜等构成的起电部。因此，为了不因来自外部的燃料注入而损坏起电部，而考虑将燃料注入时的燃料收容部内的压力维持在一定以下，抑制对起电部的负荷是有效的，但是在专利文献3中，完全未进行这种探讨。

另外，在专利文献1中，对通过弹簧的弹性力经由平板压迫收容在箱体内的燃料容器的方式有记载，但是，这只是即使燃料容器内的燃料减少也可进行稳定的燃料供给，完全没有考虑用人手推开燃料容器而注入燃料时对起电部赋予的负荷。

进而，考虑到在将燃料从外部注入时，因燃料的注入而使主体侧的燃料收容部内变成正压，要消除其正压状态，必须进行燃料收容部内的气体抽取，特别是为了将燃料注入时的燃料收容部内的压力维持在一定以下，而在将燃料每次少量地分数次连续性注入的情况下，若不完成燃料收容部内的气体抽取，就会对燃料的注入产生障碍。

但是，在专利文献1中，可知随着燃料的排出，具有柔性的部件就收缩，由容器的形状容易把握燃料的残留量，于是，成为不能完成燃料注入时的燃料收容部内的气体抽取的构造，难以将专利文献1所记述的燃料供给装置原封不动地适用于从外部注入、补给燃料的燃料供给装置。另外，在专利文献2中，对如下的方式有记载，由橡胶状的材质构成燃料筒的内部容器，以使其气球状膨胀的状态收容液体燃料，补给燃料，但是，此种方式也因和专利文献1同样的理由而难以原封不动地适用于从外部注入、补给燃料的燃料供给装置。

发明内容

本发明是基于上述本发明者们的探讨而完成的，其目的在于，提供一种在直接甲醇型燃料电池等中，将燃料从外部注入、补给到燃料剩余量减少的燃料电池主体侧的燃料收容部内时，可每次少量地进行连续注入，进而将燃料注入时的燃料收容部内的压力维持在一定以下，由此可防止起电部的损坏的燃料电池用燃料补给容器、燃料补给方法及燃料补给容器用支架。

解决上述课题的本发明提供一种燃料电池用燃料补给容器，其用于将燃料从外部注入、补给到燃料电池主体的燃料收容部，其中，在维持与所述燃料收容部内的气密状态的同时，使容积缩小，将规定量燃料注入到所述燃料收容部内，之后，通过使容积复原，吸入所述燃料收容部内的氛围气体。

根据这种构成的本发明的燃料电池用燃料补给容器，在将燃料注入到燃料电池主体的燃料收容部内时，由于使燃料注入时的燃料收容部内的压力维持在一定以下，因此，即使将燃料每次少量地分多次连续注入时，也不对燃料的注入产生障碍，从而可进行连续性的燃料注入操作。

另外，本发明的燃料电池用燃料补给容器可为如下构成，即，由具有挠性的材料形成。

通过作成这样的构成，燃料注入操作时的容积的缩小和复原变得容易。

另外，本发明的燃料电池用燃料补给容器可为如下构成，即，设所述燃料收容部的容积为V_T、设燃料注入操作之前的所述燃料收容部内的燃料量为V_TL、设所述燃料补给容器的容积为V_C、设燃料注入操作之前的所述燃料补给容器内的燃料量为V_CL、设燃料注入时的所述燃料补给容器的容积缩小量为V_S、设被容许的所述燃料收容部内的压力为Ptf、设大气压为P时，下述式(1)的关系成立，

(V_C-V_CL+V_T-V_TL)/(V_C-V_CL+V_T-V_TL-Vs)≤Ptf/P  …(1)。

通过作成这样的构成，在将燃料注入到燃料电池主体的燃料收容部内时，可将燃料收容部内的压力维持在被容许的一定以下的压力，从而可抑制对邻设于燃料电池的燃料收容部的起电部的负荷，能够防止邻设于燃料电池的燃料收容部的起电部的损坏。

另外，本发明的燃料电池用燃料补给容器可为如下构成，设收容在所述燃料收容部中的燃料的目标量为Vf、设达到所述目标量Vf所需要的燃料注入操作的次数为X、设第i次燃料注入操作之前的所述燃料收容部内的燃料量为V_TLi、设第i次燃料注入操作之前的所述燃料补给容器的燃料量为V_CLi时，下述式(2)的关系成立，

(数1)

$\mathrm{Vf}-V_{\mathrm{TL}}=\underset{i=1}{\overset{X}{\Sigma }}((V_T-V_{\mathrm{TL}}i)\times \mathrm{Vs}/(V_C-V_{\mathrm{CL}}i+V_T-V_{\mathrm{TL}}i))···\left(2\right)$

其中，i为1～X的整数。

通过作成这样的构成，可如下设计燃料补给容器，即，限定燃料注入操作的次数，以使上述式(2)成立，在将燃料收容部内的压力维持在被容许的一定以下的压力的同时，使燃料收容部内的燃料达到可收容的最大量时所需要的燃料注入操作的次数减少。

另外，本发明的燃料电池用燃料补给容器可为如下构成，该燃料电池用燃料补给容器被收纳于具备使所述燃料补给容器的容积缩小的操作部且由刚性体构成的支架内。

通过作成这样的构成，易携带燃料补给容器，特别是在由具有挠性的材料形成的情况下，可有效避免燃料外漏等，可提高携带时的安全性。

另外，本发明的燃料电池用燃料补给容器可为如下构成，在所述支架的操作部上设置有限制机构，以使所述燃料补给容器的容积缩小量不超过一定量。

通过作成这样的构成，在燃料补给容器自身上不需要设置用于使容器的缩小量不超过一定量的限制机构，从而既可使燃料补给容器自身的构成简单，又可使将燃料注入到燃料电池主体的燃料收容部内时的注入量不成为一定以上，从而能够更可靠地防止邻设于燃料电池的燃料收容部的起电部的损坏。

另外，本发明提供一种燃料补给方法，其是将封入于燃料补给容器中的燃料从外部注入、补给到燃料电池主体的燃料收容部中的对燃料电池补给燃料的燃料补给方法，其中，通过在维持与所述燃料收容部内的气密状态的同时，使所述燃料补给容器的容积缩小，由此将所述燃料补给容器的燃料向所述燃料收容部内注入规定量，然后，一边使所述燃料补给容器的容积复原，一边将所述燃料收容部内的氛围气体吸入所述燃料补给容器内，在至少进行一次以上上述燃料注入操作之际，设所述燃料收容部的容积为V_T、设燃料注入操作之前的所述燃料收容部内的燃料量为V_TL、设所述燃料补给容器的容积为V_C、设燃料注入操作之前的所述燃料补给容器内的燃料量为V_CL、设燃料注入时的所述燃料补给容器的容积缩小量为V_S、设被容许的所述燃料收容部内的压力为Ptf、设大气压为P时，下述式(1)的关系成立，

(V_C-V_CL+V_T-V_TL)/(V_C-V_CL+V_T-V_TL-Vs)≤Ptf/P  …(1)。

根据作为此方法的本发明的燃料补给方法，在将燃料注入到燃料电池主体的燃料收容部内时，将燃料收容部内的压力维持在被容许的一定以下的压力，能够防止邻设在燃料电池的燃料收容部的起电部的损坏。

另外，本发明提供一种燃料补给容器用支架，其由刚性体构成，用于收容燃料补给容器，所述燃料补给容器通过进行如下燃料注入操作，将燃料从外部注入、补给到所述燃料收容部内，即，在维持与燃料电池主体的燃料收容部内的气密状态的同时，使容积缩小，向所述燃料收容部内注入规定量的燃料，之后，通过使容积复原，吸入所述燃料收容部内的氛围气体，其中，所述燃料补给容器用支架具备使所述燃料补给容器的容积缩小的操作部。

根据该构成的本发明的燃料补给容器用支架，可进行将充填在燃料补给容器中的燃料每次少量地分数次连续注入到然料电池主体的燃料收容部内的燃料注入操作，同时使该燃料补给容器的携带容易，另外还可有效避免燃料外漏等，能够提高燃料补给容器携带时的安全性。

这样的本发明的燃料补给容器用支架中，所述操作部具备可转动地安装的控制杆，当通过转动操作按下所述控制杆时，所述控制杆按压燃料补给容器，使所述燃料补给容器的容积缩小。

另外，本发明的燃料补给容器用支架可为如下构成，至少所述控制杆由透明性高的材料成形。

通过作成这样的构成，能够目视所收容的燃料补给容器的状态例如残存在燃料补给容器内的燃料量。

另外，本发明的燃料补给容器用支架可为如下构成，通过设置局部围住所述控制杆的侧面且按照与所述控制杆的操作面成同一面或突出的方式隆起形成的隆起部，限制所述控制杆的操作范围。

通过作成这样的构成，在放入包等中携带出行的情况及不小心掉在地上的情况等，能够避免不慎按下操作部。

另外，本发明的燃料补给容器用支架可为如下构成，所述燃料补给容器如下设计：设所述燃料收容部的容积为V_T、设燃料注入操作之前的所述燃料收容部内的燃料量为V_TL、设所述燃料补给容器的容积为V_C、设燃料注入操作之前的所述燃料补给容器内的燃料量为V_CL、设燃料注入时的所述燃料补给容器的容积缩小量为V_S、设被容许的所述燃料收容部内的压力为Ptf、设大气压为P时，下述式(1)的关系成立，

(V_C-V_CL+V_T-V_TL)/(V_C-V_CL+V_T-V_TL-Vs)≤Ptf/P  …(1)。

通过作成这样的构成，在将燃料注入到燃料电池主体的燃料收容部内时，将燃料收容部内的压力维持在容许的一定以下的压力，可抑制对燃料电池的起电部的负荷，能够防止邻设在燃料电池的燃料收容部的起电部的损坏。

另外，本发明的燃料补给容器用支架可为如下构成，所述燃料补给容器如下设计：设收容在所述燃料收容部中的燃料的目标量为Vf、设达到所述目标量Vf所需要的燃料注入操作的次数为X、设第i次燃料注入操作之前的所述燃料收容部内的燃料量为V_TLi、设第i次燃料注入操作之前的所述燃料补给容器的燃料量为V_CLi时，下述式(2)的关系成立，

(数2)

$\mathrm{Vf}-V_{\mathrm{TL}}=\underset{i=1}{\overset{X}{\Sigma }}((V_T-V_{\mathrm{TL}}i)\times \mathrm{Vs}/(V_C-V_{\mathrm{CL}}i+V_T-V_{\mathrm{TL}}i))···\left(2\right)$

其中，i为1～X的整数。

通过作成这样的构成，可如下设计燃料补给容器，即，限定燃料注入操作的次数，以使上述式(2)成立，将燃料收容部内的压力维持在被容许的一定以下的压力，同时使燃料收容部内的燃料达到可收容的最大量时所需要的燃料注入操作的次数减少。

另外，本发明的燃料补给容器用支架可为如下构成，在所述操作部上设置有限制机构，以使所述燃料补给容器的容积缩小量不超过一定量。

通过作成这样的构成，在燃料补给容器自身上不需要设置用于使容器的缩小量不超过一定量的限制机构，从而既可使燃料补给容器自身的构成简单，又可使将燃料注入到燃料电池主体的燃料收容部内时的注入量不成为一定以上，从而能够更可靠地防止邻设于燃料电池的燃料收容部的起电部的损坏。

另外，本发明的燃料补给容器用支架可为如下构成，设置按照覆盖所述燃料补给容器的口部的方式立起的保护壁，并将帽螺接在所述保护壁上。

通过作成这样的构成，可以防止燃料补给容器的口部变形等而对帽的拧紧产生障碍或帽脱落，这种方式在由具有挠性的软质材料形成燃料补给容器从而难以确保口部相对于帽的拧紧的强度的情况下是特别优选的。

另外，本发明的燃料补给容器用支架可为如下构成，躯干部的水平方向剖面为椭圆形状的所述燃料补给容器按照所述操作部与沿所述躯干部的长径方向的面对置的方式被收容。

通过作成这样的构成，通常与沿短径方向的面相比，在成形时，沿燃料补给容器的躯干部的长径方向的面延伸而成为薄壁，因此，只要操作部按压该面，使燃料补给容器产生弹性变形，就容易使燃料容器的容积缩小，其缩小量的调整等也可容易地进行。

根据本发明，在将燃料从外部注入到燃料电池主体的燃料收容部内时，将所充填的燃料每次少量地分数次连续注入的燃料注入操作成为可能。另外，便于携带所述燃料注入操作成为可能的燃料补给容器，可有效避免自燃料补给容器的燃料外漏等，从而可提高携带时的安全性。

附图说明

图1是概念性表示利用本发明的燃料电池用燃料补给容器，将燃料从外部注入、补给到燃料电池主体的燃料收容部的燃料注入操作之一个循环的说明图；

图2是表示将燃料补给容器收容在支架内的状态之一例的说明图；

图3是表示将支架分割为表面部件和背面部件的状态的说明图；

图4是图3的B-B要部剖面图；

图5是表示从背面部件的内侧看到的控制杆的安装状态的说明图；

图6是表示燃料注入操作时的控制杆的动作的说明图；

图7是表示将燃料补给容器收容在支架内的状态之另一例的说明图；

图8是表示将燃料补给容器收容在支架内的状态之另一例的说明图；

图9是表示构成帽的外帽之一例的说明图；

图10是表示构成帽的内帽之一例的说明图；

图11是表示外帽相对于内帽空转时的动作的说明图；

图12是表示紧固帽时的动作的说明图；

图13是概念性表示用于将燃料补给容器与燃料收容部接合的阀机构之一例的说明图；

图14是概念性表示将燃料补给容器的燃料注出口嵌合在燃料收容部的燃料注入口的状态的说明图；

图15是表示对支架的另一例区分为表面部件和背面部件的状态的说明图；

图16是表示支架的第二实施方式的概略说明图；

图17是表示支架的第二实施方式的控制杆的概略说明图；

图18是表示支架的第二实施方式的表面部件的概略说明图；

图19是表示支架的第二实施方式的背面部件的概略说明图；

图20是表示支架的第二实施方式的变形例的说明图。

符号说明

1      联接器

1a     燃料注出口

2      燃料注入口

3      支架

10b    隆起部

13     保护壁

30     控制杆(操作部)

C      燃料补给容器

T      燃料收容部

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。

另外，本发明不只局限于以下说明的实施方式，在本发明的范围内可实施各种变更是不言而喻的。

(燃料电池用燃料补给容器、燃料补给方法)

首先，对本发明的燃料电池用燃料补给容器和燃料补给方法进行说明。

在此，图1是概念性表示利用本发明的燃料电池用燃料补给容器，将燃料从外部注入、补给到燃料电池主体的燃料收容部T的燃料注入操作之一个循环的说明图。

在图1所示的例中，燃料补给容器C在将燃料从外部注入、补给到燃料电池主体的燃料收容部T时，在维持与燃料收容部T内的气密状态的同时，相对于燃料收容部T装卸自如地接合。而且，燃料补给容器C通过使其容积缩小，将规定量的甲醇等燃料(内容液)CL注入到燃料收容部T内(参照图1(b))，之后，通过将燃料补给容器C的容积复原，将燃料收容部T内的氛围气体吸入(参照图1(c))。

当进行这样的燃料注入操作时，如果燃料向燃料收容部T的注入量过多，则燃料收容部T内的压力就会增高。由此，可能会损害由邻设于燃料收容部T的未图示的电极及电解质膜等构成的起电部。因此，在本实施方式中，按照燃料收容部T的容积及起电部可承受的燃料收容部T内的压力即容许的燃料收容部T内的压力等，设计燃料补给容器C。

具体而言，燃料补给容器C可进行如下设计。

首先，若设燃料收容部T的容积为V_T、设燃料注入操作之前的燃料收容部T内的燃料TL的量为V_TL，则燃料的残存量成为V_TL时，在燃料收容部T内，氛围气体所占的体积(燃料收容部T内的液面上部气体量)为(V_T-V_TL)(参照图1(a))。另外，若设由一次燃料注入操作注入到燃料收容部T内的燃料量(补给量)为L1，则燃料注入操作时的燃料收容部T内的液面上部气体量为(V_T-V_TL-L1)(参照图1(b))。

因此，若假设进行燃料注入操作前的燃料收容部T内的压力等于大气压P，氛围气体近似于理想气体，则燃料注入操作时的燃料收容部T内的压力Pt根据波义耳定律，用下述式(3)表示。

Pt＝P×(V_T-V_TL)/(V_T-V_TL-L1)…(3)

另一方面，若设燃料补给容器C的容积为V_C、燃料注入操作之前的燃料补给容器C内的燃料CL的量为V_CL，则在进行燃料注入操作前的燃料补给容器C内，氛围气体所占的体积(燃料补给容器C内的液面上部气体量)为(V_C-V_CL)(参照图1(a))。另外，若设由一次燃料注入操作从燃料补给容器C注出的燃料量(注出量)为L0、燃料注入操作时的燃料补给容器C的容积缩小量为V_S，则燃料注入操作时的燃料收容部T内的液面上部气体量为((V_C-V_CL)-(V_S-L0))(参照图1(b))。

因此，若假设进行燃料注入操作前的燃料补给容器C内的压力等于大气压P，氛围气体近似于理想气体，则燃料注入操作时的燃料补给容器C内的压力Pc与上述同样，根据波义耳定律，用下述式(4)表示。

Pc＝P×(V_C-V_CL)/((V_C-V_CL)-(V_S-L0))…(4)

而且，在燃料注入操作时，燃料收容部T内的压力Pt和燃料补给容器C内的压力Pc处于压平衡(Pt＝Pc)的关系，所以，下述关系式(5)成立。

P×(V_T-V_TL)/(V_T-V_TL-L1)

＝P×(V_C-V_CL)/((V_C-V_CL)-(Vs-L0))  …(5)

下面，若将该式(5)变形，则得到下述式(6)。

L1×(V_C-V_CL)/(V_T-V_TL)＝Vs-L0  …(6)

在此，由于补给量L1和注出量L0相等，因此，若将L0＝L1代入上述式(6)，同时，两边除以L1，则得到下述式(7)。

(V_C-V_CL)/(V_T-V_TL)＝Vs/L1-1  …(7)

另外，由该式(7)求解L1，得到下述式(8)。

L1＝Vs×(V_T-V_TL)/(V_C-V_CL+V_T-V_TL)  …(8)

如上所述，若将上述式(8)代入上述式(3)进行整理，则燃料注入操作时的燃料收容部T内的压力Pt可用下述式(9)表示。

Pt＝P×(V_C-V_CL+V_T-V_TL)/(V_C-V_CL+V_T-V_TL-Vs)  …(9)

因此，要使燃料注入操作时的燃料收容部T内的压力Pt不超过容许的燃料收容部T内的压力Ptf、即Pt≤Ptf，只要在下述式(1)成立的范围内，设计燃料补给容器C即可。

(V_C-V_CL+V_T-V_TL)/(V_C-V_CL+V_T-V_TL-Vs)≤Ptf/P  …(1)

在此，燃料注入操作之前的燃料收容部T内的燃料TL的量V_TL及燃料注入操作之前的燃料补给容器C内的燃料CL的量V_CL按照假想的使用状况而可取得各种值。例如，可将消耗燃料收容部T内的燃料、向燃料收容部T的燃料补给必要的燃料TL的残存量设为V_TL，将充填在燃料补给容器C的燃料CL的初始量设为V_CL。

另外，在几乎不消耗以燃料收容部T内的燃料为目标的收容量的状况下，将燃料从持有初始量的燃料补给容器C进行补给时，燃料收容部T内的压力Pt达到最高，因此，也可假定这种状况而适用上述式(1)。

在本实施方式中，由于以满足上述式(1)的方式设计燃料补给容器C，从而在将燃料注入到燃料电池主体的燃料收容部T内时，将燃料收容部T内的压力按照不超过容许的燃料收容部T内的压力Ptf的方式保持在一定以下的压力，从而可抑制向燃料电池的起电部赋予的负荷，可有效防止起电部的损坏。

另外，如上所述，燃料补给容器C使其容积缩小，将燃料CL注入到燃料收容部T内，之后，通过使容积复原，吸入燃料收容部T内的氛围气体。因此，根据本实施方式，在将充填在燃料补给容器C的燃料CL分多次注入到燃料收容部T内时，不会对燃料注入带来障碍，能进行连续性燃料注入操作。

另外，由于以满足上述式(1)的方式设计燃料补给容器C，并且保持燃料注入时的燃料收容部T内的压力在一定以下，因此，在分数次连续性注入燃料时，优选其操作次数尽可能地少。在本实施方式中，也可以在满足上述式(1)的同时，按照减少达到收容在燃料收容部T内的燃料的目标量V_f的燃料注入操作次数的方式，设计燃料补给容器C。

即，通过一次燃料注入操作注入到燃料收容部T内的燃料补给量L1用如上所述式(8)表示，因此，若设第i次燃料注入操作之前的燃料收容部T内的燃料量为V_TLi、设第i次燃料注入操作之前的燃料补给容器C的内容液量为V_CLi，则通过第i次燃料注入操作注入到燃料收容部T内的补给量Li可用下述式(10)表示。

Li＝(V_T-V_TLi)×Vs/(V_C-V_CLi+V_T-V_TLi)  …0)

因此，如果用X次燃料注入操作，对燃料收容部T的燃料补给结束，则从收容在燃料收容部T的燃料的目标量Vf减去在开始燃料注入操作时残存在燃料收容部T内的燃料量、即燃料注入操作之前的燃料收容部T内的燃料量V_TL而得到的值等于由X次燃料注入操作注入到燃料收容部T内的燃料的总和，下述式(2)成立。

(数3)

$\mathrm{Vf}-V_{\mathrm{TL}}=\underset{i=1}{\overset{X}{\Sigma }}((V_T-V_{\mathrm{TL}}i)\times \mathrm{Vs}/(V_C-V_{\mathrm{CL}}i+V_T-V_{\mathrm{TL}}i))···\left(2\right)$

(其中，i为1～X的整数)

这样，在上述式(1)成立的范围内，通过由上述式(2)成立的X的最小值限定燃料注入操作的次数，可按照将燃料收容部T内的压力保持在容许的一定以下的压力，并且减少燃料收容部T内的燃料达到收容在燃料收容部T中的燃料目标量Vf所需要的燃料注入操作的次数的方式设计燃料补给容器C。

在此，V_TLi及V_CLi的初始值即i＝1时的V_TLi(＝V_TL)及V_CLi(＝V_CL)，如上所述，可按照假想的使用状况获得各种值，在燃料收容部T内的燃料残存量大致为0，燃料补给容器C内的燃料量稍微超过收容在燃料收容部T内的燃料的目标量Vf时开始燃料注入操作的情况下，燃料注入操作的次数最多，因此，在该条件下，特别优选适用上述式(2)。

另外，燃料收容部T内的燃料在满的状态时，若再注入燃料，就会与上述式(1)是否成立无关地导致燃料收容部T内的压力过大。因此，收容在燃料收容部T内的燃料目标量Vf优选比燃料收容部T的容积V_T少的量，具体而言，优选是燃料收容部T的容积V_T的80％左右。

在本实施方式中，燃料补给容器C的具体的形状及尺寸等只要满足上述式(1)、(2)，就不作特别限定。通常可制成：具备口部C1、躯干部C2及底部C3的瓶状的形式。而且，在燃料补给容器C的口部C1例如安装将燃料注出口1a向前端侧突出设置的联接器1(参照图2)，通过将该燃料注出口1a插入并嵌合于燃料收容部T的燃料注入口，可在维持和燃料收容部T内的气密状态的同时，使燃料补给容器C与燃料收容部T装卸自如地接合，在该状态下，可进行如上所述的燃料注入操作。

此时，要维持和燃料收容部T内的气密状态，例如可使用图13及图14所示的阀机构。

在此，图13为概念性表示用于维持燃料补给容器C和燃料收容部T之间的气密状态并且使两者接合的阀机构之一例的说明图，表示了设置在燃料补给容器C侧的燃料注出口1a的阀机构的概略剖面和设置在燃料收容部T侧的燃料注入口2的阀机构的概略剖面。另外，图14表示将燃料补给容器C侧的燃料注出口1a插入、嵌合在燃料收容部T侧的燃料注入口2的状态。

在图示的例中，若将燃料补给容器C侧的燃料注出口1a插入燃料收容部T侧的燃料注入口2，则燃料补给容器C侧的阀体1b和燃料收容部T侧的阀体2a抵接而互相推挤。通常设定为对燃料收容部T侧的阀体2a施力的弹簧2c的施力比对燃料补给容器C侧的阀体1b施力的弹簧1d的施力弱，首先，燃料收容部T侧的阀体2a离开阀座2b，将燃料收容部T侧的阀机构开放。此时，按照燃料补给容器C侧的燃料注出口1a和燃料收容部T侧的燃料注入口2紧密嵌合的方式，将未图示的适当的密封部件设在两者之间，由此可维持燃料收容部T内的气密状态。

而且，若进一步推入燃料补给容器C侧的燃料注出口1a，则燃料补给容器C侧的阀体1b离开阀座1c，燃料补给容器C侧的阀机构也被开放。由此，燃料收容部T和燃料补给容器C维持着气密状态而连通，通过进行上述的燃料注入操作，可将燃料补给容器C内的燃料CL注入到燃料收容部T。

另外，虽没有特别图示，但只要将适当的卡合装置设置在燃料补给容器C和燃料收容部T之间，就能够容易地维持将燃料补给容器C和燃料收容部T接合的状态，就可进行连续性的燃料注入操作。

以上这种燃料补给容器C可使用高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、直链状低密度聚乙烯(LLDPE)、聚丙烯(PP)、环状烯烃(COC)等烯烃类树脂以及它们的共聚物或它们的混合树脂；聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚乳酸(PLA)等聚脂类树脂以及它们的共聚物或它们的混合树脂等合成树脂材料，利用直接吹炼成形或二轴延伸吹炼成形等适宜方法成形为规定形状而获得，但是，优选按照能够目视燃料补给容器C内的燃料CL的残余量的方式使用具有透明性的材料。另外，在上述的合成树脂材料中，也优选利用燃料注入操作时的容积易缩小和复原的具有挠性的材料，成形燃料补给容器C。

另外，使用这种合成树脂材料所成形的燃料补给容器C不局限于单层构造，也可以是多层构造。

在将燃料补给容器C作成多层构造的情况下，优选至少最内层使用上述的合成树脂材料形成。另外，作为中间层，除用具有相对于燃料的阻燃功能的树脂(例如，环状烯烃及聚酰胺类树脂等)、粘接性树脂等形成的功能性树脂层之外，也可以设置修磨层等。

(燃料补给容器用支架)

下面，对本发明的燃料补给容器用支架的优选实施方式进行说明。

在本实施方式中，燃料补给容器C考虑其携带性而被收纳在如图2所示的由刚性体构成的支架10内。由此，在将燃料补给容器C放入包等内携带出行时，可有效避免燃料补给容器C在包内被挤破等而漏出燃料这种不良情况，从而能够提高燃料补给容器C携带时的安全性。这种方式特别适合由具有挠性的材料成形了燃料补给容器C的情况。

下面，对本发明的燃料补给容器用支架的第一实施方式以及第二实施方式进行说明。

(第一实施方式)

有关本发明的燃料补给容器用支架的第一实施方式，图2(a)为表示将燃料补给容器C收容在支架10的状态的切开局部的主视图，图2(b)为表示将燃料补给容器C收容在支架10的状态的侧视图。另外，图3表示将支架10分割为表面部件11和背面部件12的状态，图4为图3的B-B要部剖面图。

在这些图示的例中，支架10由纵向分割的表面部件11和背面部件12构成。而且，通过使设置在表面部件11侧的卡合爪11a与设置在背面部件12侧的卡合孔12a卡合，将燃料补给容器C收容在一体化的表面部件11和背面部件12之间。

构成支架10的表面部件11和背面部件12在各自的大致中央具备开口部20，在开口部20上安装有以下端侧为轴而向这些部件11、12的内侧可转动的控制杆30。这样安装的控制杆30中，通过其转动操作按下控制杆30时，控制杆30的作用部30a与燃料补给容器C抵接，可使燃料补给容器C的容积缩小按下控制杆30的量，从而作为用于进行如上所述的燃料注入操作的操作部而发挥功能(参照图6)。

在此，图6相当于图2(a)的A-A剖面。另外，图6(a)表示控制杆30位于正常位置的状态，图6(b)表示按下了控制杆30的状态。如图6(b)所示，通过按下控制杆30，被控制杆30的作用部30a按压而使燃料补给容器C弹性变形。与此同时，燃料补给容器C不仅在按压控制杆30的方向变形，如图2(a)中用单点划线所示，在与控制杆30的按下方向正交的方向也产生弹性变形。因此，支架10的内部尺寸优选考虑该燃料补给容器C的弹性变形来进行设计。

更具体而言，实现燃料补给容器C的容积缩小量的最适当化，求出实施与该最适当的缩小量相当的燃料注出操作时的燃料补给容器C的变形量(通常，燃料补给容器C在与控制杆30的按下方向正交的方向变形)，优选以具有能吸收此时的变形量程度的余量的方式设计支架10的内部尺寸。

另外，在将燃料补给容器C收纳在该支架10内时，优选的是，将燃料补给容器C的躯干部C2的水平剖面作成椭圆形，同时，使控制杆30与沿躯干部的长径方向的面对置，从而将燃料补给容器C收容在支架10内。

据此，利用上述的装置成形燃料补给容器C时，通常在成形时，沿燃料补给容器C的躯干部C2的长径方向的面比沿短径方向的面延伸而成为薄壁，因此，只要控制杆30的作用部30a按压该面来使燃料补给容器C弹性变形，就可使燃料容器C的容积缩小，且也可以容易地调节其缩小量等。

另外，图5表示从背面部件12的内侧看到的控制杆30的安装状态，在本实施方式中，控制杆30具有向下端侧延长的臂31。而且，如将图中虚线包围的部分放大所示，通过使设置在臂31的前端侧的突部32插通设置在背面部件12上的突片12b的穿孔12c，从而控制杆30相对于背面部件12可转动地被安装。

另外，在图示的例子中，控制杆30以转动轴位于下端侧的方式安装，但是，转动轴也可以位于上端侧，控制杆30只要作为用于实施燃料注入操作的操作部发挥作用，其具体的安装方法就不作限定。

若停止控制杆30的按下，则燃料补给容器C通过其弹力和液面上部气体的内压使容积复原，由此，控制杆30退回而复归到正常位置。此时，当在控制杆30的作用部30a侧的端缘和开口部20之间产生间隙时，会产生进入异物这种不良情况、及在再次按下控制杆30而重复燃料注入操作时会将操作控制杆30的使用者的手指夹在该间隙中等不良情况。

因此，在控制杆30上设置有从内侧与开口部20的缘部抵接的挡块33，由此，限制控制杆30向背面部件12外侧的转动范围，在控制杆30的作用部30a侧的端缘和开口部20之间不产生间隙，并且，例如在高温环境下燃料补给容器C膨胀，控制杆30也不会向外侧突出。

另外，虽然未特别地图示，但相对于表面部件11也可同样地安装控制杆30。

另外，在本实施方式中，如图所示，可在表面部件11和背面部件12上设置隆起部10b，所述隆起部10b分别在表面部件11和背面部件12的各自的上方及下方局部围住控制杆30的上端侧和下端侧的侧面，且按照和控制杆30的操作面成同一面的方式隆起形成。由此，将控制杆30的操作范围限制在控制杆30的中央部分的易操作的部位，在放入包内等携带出行时及误操作而掉在地上时等，不会不慎按下控制杆30。

因此，在图示例中，由于使用者用例如拇指和食指夹住控制杆30的中央部分的操作面并按下，从而能够进行燃料注入操作。

另外，若能够将控制杆30的操作范围限制在控制杆30的中央部分的易操作的部位，则隆起部10b也可以自控制杆30的操作面突出而隆起形成。

另外，在支架10上可设置限制机构，该限制机构使得在按下控制杆30进行燃料注入操作时，燃料补给容器C的容积缩小量不超过规定量。这种限制机构的具体结构没有特别限定，但是，例如通过适宜调节控制杆30的可按下量、即控制杆30的操作面和基准面10a之差t，可限制使控制杆30的按下量不在一定以上，以使燃料补给容器C的容积缩小量不超过规定量。

通过设置该限制机构，使燃料注入操作时的燃料补给容器C的容积缩小量Vs一定，即，使向燃料电池主体的燃料收容部T内的燃料注入量一定，从而能够更可靠地防止起电部的损坏。

另外，即使在使用者直接用手指推开燃料补给容器C进行燃料注入操作的情况下，燃料注入操作时的燃料补给容器C的容积缩小量Vs也可以通过调节燃料补给容器C的形状及变形的程度等而设为一定，但是，通过将上述的这种限制机构设置在支架10上，能够更可靠地使燃料注入操作时的燃料补给容器C的容积缩小量Vs一定。

另外，控制杆30的宽度可进行任意设定，但如图8所示，优选的是，通过将控制杆30的宽度W作细(例如，13mm以下)，在按下控制杆30时，使用者的手指在控制杆30的操作面露出，在完全按下控制杆30时接触基准面10a，不再进一步按下控制杆30。由此，能够更可靠地使燃料注入时的燃料补给容器C的容积缩小量Vs为一定。

另外，如图7所示，作为操作部的控制杆30也可以只设置在支架10的一个面。这种方式具有以下优点，在进行燃料注入操作时，可使支架10的姿势稳定，同时，在支架10的另一面，可作成用于印刷或粘贴使用上的注意事项等注意事项说明书的空间。

另外，在本实施方式中，可在燃料补给容器C的口部C1设置螺纹牙，将帽40螺接在口部C1上。螺接在口部C1上的帽40例如优选采用具备儿童阻挠功能的装置，以使儿童不会误将帽40卸下等。作为具备儿童阻挠功能的帽40，作为其一例可例举具有由示于图9的外帽和示于图10的内帽构成的双重构造。

图9为外帽41的说明图，图9(a)为外帽41的主视图，图9(b)为图9(a)的C-C剖面图，图9(C)为外帽41的仰视图。如这些图所示，在外帽41的顶面的内侧，沿周向设置有多个下垂片41a。

另外，图10为内帽42的说明图，图10(a)为内帽42的主视图，图10(b)为图10(a)的D-D剖面图，图10(C)为内帽42的俯视图。如这些图所示，在内帽42的内周面形成有螺纹槽，通过该螺纹槽，帽40螺接在燃料补给容器C的口部C1。进而，在内帽42的上面侧，槽部42a夹在立起面42b和倾斜面42c之间形成。而且，将内帽42插入外帽41时，外帽41的下垂片41a进入内帽42的槽部42a。

就这样的外帽41和内帽42而言，内帽42在外帽41内可相对地上下动作，并且，通过外帽41的防脱件41b和内帽42的卡止部42d，内帽42不易从外帽41内脱落。而且，如图11所示，假如将帽40从燃料补给容器C的口部C1卸下，则只需简单地将帽沿图中箭头方向转动，外帽41的下垂片41a就会沿内帽42侧的倾斜面42c上升(参照图11(b))，外帽41就会相对于内帽42空转(参照图11(C))。

相反，在将帽40螺接在燃料补给容器C的口部C1时，如图12所示，若使外帽41沿图中箭头方向转动，则外帽41的下垂片41a就与内帽42侧的立起面42b抵接(参照图12(b))，从而内帽42也和外帽41一起转动，可容易地将帽40拧紧。

另外，在图11、图12中，只图示了一个代表性的下垂片41a，将该下垂片41a用斜线表示。

另一方面，要将帽40从燃料补给容器C的口部C1卸下，只要按照不使外帽41相对于内帽42空转的方式对外帽41施加向下的力，使外帽41的下垂片41a的前端边推向内帽42的倾斜面42C边转动即可。由此，内帽42也和外帽41一起转动，从而可将帽40从燃料补给容器C的口部C1卸下。

另外，在本实施方式中，不限于直接将帽40螺接在燃料补给容器C的口部C1的方式。如图7所示，也可以按照覆盖燃料补给容器C的口部C1的方式设置自支架10立起的保护壁13，并将帽40螺接在形成于该保护壁13上的螺纹牙上。

特别是在由具有挠性的软质材料形成燃料补给容器C的情况下，难以确保口部C1相对于帽40拧紧的强度。因此，这种方式在燃料补给容器C的口部C1变形等而对帽40的拧紧带来障碍，或防止防止帽40脱落的方面是优选的。

进而，在设置这样的保护壁13时，通过用保护壁13覆盖遮挡燃料补给容器C的口部C1和联接器1的接合部，从而联接器1的拆卸困难，从而也可以防止联接器1不慎从燃料补给容器C的口部C1卸下。

在本实施方式中，构成支架10的表面部件11、背面部件12、控制杆30、帽40优选将丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(ABS)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-苯乙烯树脂(AS)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丁烯对苯二酸酯(PBT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚缩醛(POM)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、变性聚苯撑醚(PPE)等合成树脂材料，单独使用或两种以上混合使用，或按照需要作成混合了玻璃纤维或滑石粉等充填材的复合材料使用，通过注射成形等制成规定形状，但是，优选至少将控制杆30由透明性高的材料成形，可目视收容着的燃料补给容器C的状态、例如残存在燃料补给容器C内的燃料量等。通常，在耐落下冲击性等高的材料中，透明性高的材料少，因此，用透明性高的材料形成控制杆30在确保支架10的耐落下冲击性且可目视燃料补给容器C内的燃料残余量方面特别优选。

(变形例)

以上，对本发明的燃料补给容器用支架的第一实施方式进行了说明，但是，如以下所说明，这样的实施方式可进行各种变形实施。

例如，在上述的实施方式中，将燃料补给容器C收容在由纵向分割的表面部件11和背面部件12构成的支架10内，但是，支架10的构造不局限于此。虽然未特别地图示，但也可以作成可横向分割地收容燃料补给容器C的支架。

另外，在上述的实施方式中，通过将设置在表面部件11侧的卡合爪11a与设置在背面部件12侧的卡合孔12a卡合，由此，将燃料补给容器C收容在一体化后的表面部件11和背面部件12之间，但是，在向燃料补给容器C充填作为燃料的甲醇等时，从确保安全性的观点出发，要求燃料补给容器C不易从支架10上卸下。

为此，例如图15所示，将插入在表面部件11侧设置的相邻的卡合爪11a之间的突片12d设置在背面部件12侧，使表面部件11变形，克服要解除卡合爪11a和卡合孔12a的卡合的力，可使表面部件11和背面部件12不易脱离。

在此，图15(a)表示将支架10分割为表面部件11和背面部件12的状态，图15(b)为图15(a)的E-E要部剖面图，图15(C)为图15(a)的F-F要部剖面图。

另外，虽然未特别地图示，但是，将卡合爪11a和卡合孔12a交替配置在表面部件11和背面部件12各自之上，使它们彼此卡合，或者将表面部件11和背面部件12通过粘接或焊接接合，也可使表面部件11和背面部件12不易脱离。

(第二实施方式)

下面，对本发明的燃料补给容器用支架的第二实施方式进行说明。

在此，图16为表示本实施方式的燃料补给容器用支架的概略说明图，图17为本实施方式的控制杆30的主视图。另外，在图16中，图16(a)为螺接了帽40的支架10的主视图，图16(b)为同侧视图，图16(c)为相当于图16(a)的G-G剖面的卸下帽40的状态(其中，省略了联接器的图示)的剖面图。在这些图所述的例子中，和上述的第一实施方式共用的部位及部件等用相同符号表示，省略其详细的说明，下面，以和第一实施方式不同的点为中心进行说明。

图18为表示构成本实施方式的燃料补给容器用支架的表面部件11的概略说明图，图18(a)为表面部件11的主视图，图18(b)为同侧视图，图18(C)为同后视图，每个图都表示安装有控制杆30的状态。另外，图19为表示构成本实施方式的燃料补给容器用支架的背面部件12的概略说明图，图19(a)为背面部件12的主视图，图19(b)为同侧视图，图19(C)为同后视图。

在本实施方式中，支架10也可由纵向分割的表面部件11和背面部件12构成，也可将燃料补给容器C收容在一体化的表面部件11和背面部件12之间。表面部件11和背面部件12如上所述，也可以通过将设置在表面部件11侧的卡合爪11a与设置在背面部件12侧的卡合孔12a卡合而一体化，但是，也可以在背面部件12侧设置与设在表面部件11侧的卡合爪11a对应的卡合槽，使两者一体化。

在图示的例子中，控制杆30只相对于表面部件11侧安装，与此同时，燃料补给容器C的纵剖面形状相对于口部的中心轴非对称(参照图16(c))。

另外，在控制杆30的上端侧，例如，在假想使用者用大拇指操作的情况下，设置有吻合大拇指肚的凹形状的操作部30b。另一方面，在表面部件11上，形成有围绕控制杆30的操作部30b的周围，自表面部件11的表面凹陷为研钵状的洼部10c。

这样一来，易按压控制杆30，并且在按压操作部30b的手指中自操作部30b突出的部分与洼部10c接触，由此，防碍控制杆30被进一步按下，从而作为限制机构起作用。

另外，比洼部10c还相对高的周围的部分相当于上述的第一实施方式的隆起部。另外，虽然未特别地图示，但是，也可以在操作部30b的周围设置凸缘，在按下控制杆30时和洼部10c产生干扰，将此作为限制机构。

进而，在图示的例子中，控制杆30的作用部30a比操作部30b更靠近控制杆30的转动轴、即更靠近设于臂31上的突部32，在挡块33的左右宽度上设置。而且，该作用部30a以大面积按压燃料补给容器C的中央附近，可用小的操作力按下控制杆30。

如上所述，在本实施方式中，变更了表面部件11、背面部件12、控制杆30的形状，与上述的第一实施方式相比在实现小型化方面是优选的，但是，除此之外的构造由于和上述的第一实施方式没有大变化，因此，详细的说明省略。

另外，在本实施方式中也可进行各种变形实施，例如图20所示，在表面部件11上形成开口部20，以仅使控制杆30的操作部30b露出于表面，减少控制杆30露出于表面的部分，由此，可成为更不易误操作的方式。

另外，图20是与图16对应而表示第二实施方式的变形例的说明图，图20(a)为与图16(a)相同的主视图，图20(b)为同侧视图，图20(c)为与图20(a)的H-H剖面相当的剖面图。

产业上的可利用性

如以上所说明，本发明提供一种在直接甲醇型燃料电池等不用改性器而直接供给乙醇类等液体燃料来产生电化学反应的方式的燃料电池中，将燃料从外部注入、补给到燃料剩余量减少的主体侧燃料收容部内的燃料电池用燃料补给容器、燃料补给方法及用于收容燃料补给容器的燃料补给容器用支架。