JP2005247404A - Joint device for feeding and receiving liquid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池やインクジェットプリンタ等における液体供給手段において、液体リザーバから液体を受容する液体アクセプタに液体を導く液体送受用ジョイント装置に関する。 The present invention relates to a liquid transmission / reception joint device that guides liquid from a liquid reservoir to a liquid acceptor that receives the liquid in a liquid supply unit in a fuel cell, an ink jet printer, or the like.
現在、インクジェットプリンタ、液体燃料を用いたライター、医療用薬液投与などにおいて、液体を収容しかつ流出する液体リザーバと、該液体リザーバから液体を受容する液体アクセプタとが着脱可能な液体供給手段を用いたものが広く普及されている。当該液体供給手段は、供給液体が不足したとき液体リザーバ自体を直接取り替えることができる。そのため、液体を本体内に搭載されているリザーブタンク等に直接供給することに比べ、液体によって手を汚すことがほとんどなく、安全性が高く、簡便に供給液体を補給できる。特に、供給液体が人体に影響のあるものや外気に触れると劣化が激しいものを用いる場合には、大変有効な液体供給手段である。 Currently, in an ink jet printer, a lighter using liquid fuel, medical liquid medicine administration, etc., a liquid supply means in which a liquid reservoir for containing and flowing out a liquid and a liquid acceptor for receiving the liquid from the liquid reservoir are detachable are used. What has been widely spread. The liquid supply means can directly replace the liquid reservoir itself when the supply liquid is insufficient. Therefore, compared with directly supplying the liquid to a reserve tank or the like mounted in the main body, the hands are hardly soiled by the liquid, the safety is high, and the supplied liquid can be easily supplied. In particular, the liquid supply means is a very effective liquid supply means when a liquid that affects the human body or a liquid that deteriorates drastically when exposed to outside air is used.
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おり、特にメタノールを燃料としたメタノール直接型燃料電池(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おり、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く、吸入すると中枢神経を冒し、めまい、下痢を起こす。また、大量に吸入したり、眼に入ったりした場合は、視神経に障害を起こし、失明する可能性が非常に高く、危険性の高い有毒な液体である。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く、液体リザーバ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(特開2003−308871、特開平8−12301、特開2003−317756など)。 Recently, development of fuel cells that generate electricity using liquid as fuel has been promoted. In particular, methanol direct fuel cells (DMFC) using methanol as fuel have been actively developed by many electric appliance manufacturers. Therefore, it is expected as a next-generation new battery for use in notebook computers, portable electronic devices, mobile phones and the like. However, methanol generally has a great effect on the human body, and if inhaled, it affects the central nervous system, causing dizziness and diarrhea. In addition, if inhaled in large quantities or enters the eye, it is highly toxic liquid that has a high possibility of causing optic nerve damage and blindness. Therefore, even in DMFC, when supplying fuel safely and simply to general consumers, it is considered that a means for supplying methanol using a liquid reservoir as a cartridge without using methanol directly is considered optimal. Widely developed (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-308771, Japanese Patent Laid-Open No. 8-12301, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-317756, etc.).
上記の液体供給手段には、液体リザーバから液体アクセプタに液体を導く着脱可能な液体送受用ジョイントを有する必要がある。従来考えられているジョイントとして、特開平10−789、特開平8−50042、特表2003−528699、特開2003−266739、特表2001−524896、特開2000−289225、特開平7−68780、特開平5−254138、特開2003−331879等が挙げられる。
しかし、いずれのジョイント装置においても、部品点数が非常に多く複雑な構造となるため、小型化、コスト低減には限界がある。また、液体リザーバ、アクセプタ内の圧力が高くなると、弁等が開く構造を有するため、液漏れが生じやすい構造になっている。そのため、ジョイント構造の簡略化、高内圧下でも液漏れを起こさない、かつスムーズな着脱が可能なジョイント装置が強く求められている。特に、携帯電子機器に適用を考えているDMFCにおいては、昨今の携帯電子機器のサイズから103mm3以下のジョイント部材が必要とされると考えられる。その他、上記引用した例のうちの一例では、液体リザーバ、液体アクセプタ双方を嵌着させた際に液体の通過する流路内にバネ等が配設されており、ジョイントの使用中、液体にバネ等の金属イオン等の成分が溶出してしまい、液体が汚染される問題を有していた。DMFCにおいても、金属イオンの溶出はDMFC本体を構成とする材料である触媒、導電材料、電解質膜等の劣化、電気化学反応効率の低下等DMFCの特性に影響を与えると考えられる。 However, since any joint device has a complicated structure with a very large number of parts, there is a limit to downsizing and cost reduction. In addition, when the pressure in the liquid reservoir and the acceptor is increased, the valve or the like is opened, so that the liquid is likely to leak. Therefore, there is a strong demand for a joint device that simplifies the joint structure, does not cause liquid leakage even under high internal pressure, and can be smoothly attached and detached. In particular, in a DMFC that is considered to be applied to a portable electronic device, it is considered that a joint member of 10 3 mm 3 or less is required from the recent size of the portable electronic device. In addition, in one of the above-cited examples, a spring or the like is disposed in the flow path through which the liquid passes when both the liquid reservoir and the liquid acceptor are fitted. The components such as metal ions are eluted and the liquid is contaminated. Also in the DMFC, the elution of metal ions is considered to affect the characteristics of the DMFC, such as deterioration of the catalyst, conductive material, electrolyte membrane, etc., which are materials constituting the DMFC main body, and reduction in electrochemical reaction efficiency.
以上の問題を解決するため、上記の各発明に比べて部品点数が少なく、単純な構造を有する液体送受用ジョイント装置を本出願人が以前に特許出願している(特願2004−6615)ので、以下簡単に説明する。
図1に液体リザーバ8から液体アクセプタ7へと液体を導く液体送受用ジョイントの一例の外観図、図2に図1で示した液体アクセプタ7の受液側ジョイント部19の側面断面図、図3に液体リザーバ8の送液側ジョイント部18の側面断面図、図4に送液側ジョイント部の弾性体パッキン13を裏面方向から見た要部拡大図(図3における右側面方向から見た図)を示す。また、図4は、受液側ジョイント部の弾性体パッキン1の要部拡大図(図2の左側面方向から見た図)と同じ形状を有している。
FIG. 1 is an external view of an example of a liquid transmission / reception joint that guides liquid from the
また、図5に、図1から図4にて表した液体送受用ジョイントにおける液体リザーバ8と液体アクセプタ7を嵌着させた状態を表す断面図を示す。図5に示すように、液体リザーバ8の送液側ジョイント部18と液体アクセプタ7の受液側ジョイント部19を嵌着させると、受液側ジョイント部19のジョイントチューブ2が液体リザーバ8の本体に押されて付勢装置3が収縮し、ジョイントチューブ2の片方の先端は図2に表す矢印B方向へ押されて弾性体パッキン1の切り込み11の内側へと入り込み、通貫する手前の適正な位置まで挿入される。これにより、受液側ジョイント部19の弾性体パッキン1の切り込み部の形状が変形し、切り込みが開口する。弾性体パッキン1の切り込み11が開口した状態を図6に示す。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the
また、ジョイントチューブ2のもう一方の先端は、受液側ジョイント側同様に、送液側ジョイント部18の弾性体パッキン13の切り込み14の内側へと入り込み、通貫する手前の適正な位置まで挿入される。これにより、送液側ジョイントの弾性体パッキンの切り込み部の形状が変形し、送液側ジョイントの弾性体パッキンの切り込みも開口する。弾性体パッキン13の切り込み14が開口した状態も、受液側ジョイントと同様の形状を有する(図6)。以上によって、液体リザーバ8内の液体は弾性体パッキン13の、切り込み14が開口している部分を通り、ジョイントチューブ2内部の流路17を通過し、弾性体パッキン1の切り込み11が開口している部分を通って液体アクセプタ7内に流入する。送液側・受液側の各ジョイント部は液体を送受することが可能となる。
Further, the other end of the
本発明の液体送受用ジョイントは、上記各従来品のかかる問題に鑑み、前記出願(特願2004−6615号)にかかる発明のジョイント構造を更に改良した発明である。ジョイント構造を簡略化することにより、部品点数が少なく、小型で、安価に製造可能で、かつ、内圧の高低によらず、幅広い条件下においても液漏れを起こさず、内部の液体を汚染せず、簡便な信頼性の高いジョイントを目指し鋭意検討した結果、上記問題点を以下のようにして解決できることを見出した。 The liquid transmission / reception joint of the present invention is an invention in which the joint structure of the invention according to the above-mentioned application (Japanese Patent Application No. 2004-6615) is further improved in view of the above problems of the conventional products. By simplifying the joint structure, the number of parts is small, it can be manufactured at low cost, and it does not leak even under a wide range of conditions, regardless of the internal pressure level, and does not contaminate the internal liquid. As a result of intensive studies aiming at a simple and reliable joint, it was found that the above problems can be solved as follows.
液体を収容する液体リザーバと前記液体リザーバから液体を受容する液体アクセプタを接続する液体送受用ジョイントにおいて、液体リザーバ若しくは液体アクセプタのいずれか一方若しくは両者のジョイント部に、液体リザーバ外部から内部方向に貫通した切り込みを有した弾性体を少なくとも備えることを特徴とし、また前記液体送受用ジョイント装置において、液体リザーバと液体アクセプタを接続する際に、弾性体の外部より弾性体に負荷を加える手段を有することを特徴とし、前記弾性体に負荷を加える手段として、当該弾性体の外部から圧力または引力を加えることを特徴とし、前記弾性体において、切り込みを形成した部分の液体に接する側の面(つまり流路の最奥端)には、前記切り込みの長手方向と平行方向に長く、断面が楔形の切り欠きを一箇所または複数形成して逆止弁状にしたことを特徴とし、該切り込みが施されている断面の形状が、切り込みに対する長手方向の長さA、切り込みと垂直方向の長さBとの間に、A/B<1の関係を満たすことを特徴とし、前記弾性体において、液体リザーバと液体アクセプタが非接続状態において、弾性体の切り込みを圧接させる部材を当該弾性体に配設させることを特徴とし、前記弾性体において、液体リザーバと液体アクセプタとを接続した際に、弾性体が相手側と接触する面上に、切り込みを中心にした環状の凸形状を有することを特徴とし、前記弾性体において、当該弾性体に磁性体を含有させることを特徴とする。 In a liquid transmission / reception joint that connects a liquid reservoir that contains liquid and a liquid acceptor that receives liquid from the liquid reservoir, either one of the liquid reservoir and / or the liquid acceptor, or both joints, penetrate from the outside of the liquid reservoir to the inside. The liquid transmission / reception joint device further comprises means for applying a load to the elastic body from the outside of the elastic body when the liquid reservoir and the liquid acceptor are connected. As a means for applying a load to the elastic body, a pressure or an attractive force is applied from the outside of the elastic body. In the elastic body, a portion of the elastic body that is in contact with the liquid (that is, a flow surface) The innermost end of the path is long in the direction parallel to the longitudinal direction of the cut and has a cross section One or a plurality of wedge-shaped notches are formed into a check valve shape, and the shape of the cross section where the cut is made is the length A in the longitudinal direction relative to the cut, and the length in the direction perpendicular to the cut. In the elastic body, a member that presses the cut of the elastic body in a state where the liquid reservoir and the liquid acceptor are not connected is provided in the elastic body. In the elastic body, when the liquid reservoir and the liquid acceptor are connected, the elastic body has an annular convex shape centered on the cut on the surface that contacts the other side. The elastic body includes a magnetic body in the elastic body.
また、前記液体送受用ジョイント装置において弾性体に負荷を加える手段として、電磁気力を加えることを特徴とする。特に前記弾性体の大きさは、103mm3以下であることを特徴とする。 In the liquid transmission / reception joint device, an electromagnetic force is applied as means for applying a load to the elastic body. In particular, the size of the elastic body is 10 3 mm 3 or less.
なお、前記液体アクセプタは液体を燃料として発電する燃料電池、前記液体リザーバは液体燃料カートリッジとすることを特徴とし、前記燃料電池に用いる燃料として、少なくともメタノールを含有する液体を用いることを特徴とし、前記ジョイントの送液流量が100ml/hr以下であることを特徴とする液体送受用ジョイント装置である。 The liquid acceptor is a fuel cell that generates electricity using liquid as fuel, the liquid reservoir is a liquid fuel cartridge, and the fuel used in the fuel cell is a liquid containing at least methanol, The joint device for sending and receiving liquids is characterized in that a liquid feeding flow rate of the joint is 100 ml / hr or less.
本発明の液体送受用ジョイント装置は、上記のような構成を採用しているので、以下に示す効果を奏する。
本発明の液体送受用ジョイント装置は、従来品よりもジョイント構造を簡略化し、部品点数を削減したため、さらなる製品の小型化、ローコスト化を図ることが可能である。また、本発明のジョイントの大きさとしては、弾性体パッキンを103mm3以下の大きさを実現でき、弾性体パッキンに負荷を加える手段は、本発明を用いる装置のデザインによって如何ようにも設計することができる。なお、液体リザーバを液体アクセプタに接続するだけで弾性体の切り込みが開口し、液体リザーバ内部の液体を液体アクセプタ内へと簡単に送受させることができると同時に、液体リザーバまたは液体アクセプタ容器内が高い圧力下でも液漏れが生じ難い、信頼性の高いジョイントを実現できる。
Since the liquid transmission / reception joint device of the present invention employs the above-described configuration, the following effects can be obtained.
Since the joint device for liquid transmission / reception according to the present invention has a simplified joint structure and a reduced number of parts as compared with the conventional product, it is possible to further reduce the size and cost of the product. In addition, as the size of the joint of the present invention, it is possible to realize an elastic packing having a size of 10 3 mm 3 or less, and means for applying a load to the elastic packing is not limited by the design of the apparatus using the present invention. Can be designed. In addition, the cut of the elastic body is opened simply by connecting the liquid reservoir to the liquid acceptor, and the liquid inside the liquid reservoir can be easily sent and received into the liquid acceptor, and at the same time, the inside of the liquid reservoir or liquid acceptor container is high It is possible to realize a highly reliable joint that does not easily leak even under pressure.
また、当該ジョイントは、液体を燃料として発電する燃料電池の液体燃料カートリッジにも用いることができる。本発明の液体送受用ジョイント装置は、弾性体パッキンの内径の大きさや、切り込みの大きさを変えることにより、送受される液体の流量を制御することが可能である。これにより、送液流量を100ml/hr以下に押さえることが可能なため、適切な量の液体を少量ずつ供給することができる。これは、燃料電池に当該ジョイントを使用した場合、液体燃料の過剰供給を抑止することができ、特にメタノールを燃料としたDMFCに使用する場合は、クロスオーバー現象(燃料の液体が燃料電池内の燃料極で反応を起こさないまま電解質に流入してしまう現象)を防止するという効果が得られる。 The joint can also be used in a liquid fuel cartridge of a fuel cell that generates power using liquid as fuel. The joint device for liquid transmission and reception according to the present invention can control the flow rate of the liquid to be transmitted and received by changing the size of the inner diameter of the elastic packing and the size of the cut. Thereby, since the liquid feeding flow rate can be suppressed to 100 ml / hr or less, an appropriate amount of liquid can be supplied little by little. This is because when the joint is used in a fuel cell, it is possible to suppress an excessive supply of liquid fuel. In particular, when used in a DMFC using methanol as a fuel, a crossover phenomenon (the fuel liquid is contained in the fuel cell). The effect of preventing the phenomenon of flowing into the electrolyte without causing a reaction at the fuel electrode is obtained.
本発明に係る液体送受用ジョイント装置は、前記の燃料電池だけではなく、インクカートリッジ、薬液投与用の容器に取り付けて使用することができ、液体を容器から容器へと送受する目的のジョイント装置として様々な用途に使用できる。特に、小型かつ送液流量が少ないもののジョイント装置として有効な手段であると考えられる。 The joint device for liquid transmission / reception according to the present invention can be used by being attached not only to the fuel cell but also to an ink cartridge and a container for chemical solution administration, and as a joint device for the purpose of transmitting / receiving liquid from container to container. Can be used for various purposes. In particular, it is considered to be an effective means as a joint device although it is small and has a low liquid flow rate.
また、本発明にかかる液体送受用ジョイント装置の弾性体パッキンは、ジョイントチューブの着脱による磨耗による劣化がないため、全体として送液側・受液側ジョイント同士の着脱の繰返しに対する耐久性の向上を図ることができる。送液側・受液側ジョイント同士の着脱を繰返した後も、着脱前と同様に、弾性体パッキンの切り込みが密着した形状に復元する。さらに金属バネ等の付勢装置を配設し、切り込み面に対して垂直に圧力を加えることで、液漏れを防止することができる。よって、本発明の液体送受用ジョイント装置を取り付けた液体アクセプタや液体リザーバが使用済みになった後、液体を補充して再利用することも可能であると考えられる。 In addition, since the elastic packing of the joint device for liquid transmission and reception according to the present invention is not deteriorated due to wear due to the attachment and detachment of the joint tube, as a whole, the durability against repeated attachment and detachment between the liquid supply side and liquid reception side joints is improved. Can be planned. Even after the attachment and detachment of the liquid-feeding and liquid-receiving joints is repeated, the shape of the elastic packing is restored to be in a close contact state, as before the attachment and detachment. Furthermore, a liquid spring can be prevented by disposing an urging device such as a metal spring and applying pressure perpendicular to the cut surface. Therefore, after the liquid acceptor and the liquid reservoir to which the liquid transmission / reception joint device of the present invention is attached are used, it is considered that the liquid can be replenished and reused.
また、本発明の液体送受用ジョイント装置は、内部の液体が付勢装置や挿嵌部に接触せずに液体リザーバから液体アクセプタへ送受できるため、付勢装置の材料、特に金属イオン等が溶け出して内部の液体に混入することがなく、供給する本体に支障をきたすことはない。 Further, the liquid transmission / reception joint device according to the present invention can transmit and receive liquid from the liquid reservoir to the liquid acceptor without contacting the urging device or the insertion portion, so that the material of the urging device, in particular, metal ions, etc. is dissolved. The main body to be supplied is not hindered without being mixed into the liquid inside.
その上、本発明の液体送受用ジョイント装置は、前記弾性体パッキンの切り込みを形成した部分の液体に接する側の面、つまり流路の最奥端に、前記切り込みの長手方向と平行方向に長く、断面が楔形の切り欠きを一箇所または複数形成してあるため、液体リザーバまたは液体アクセプタの内圧が高い状態では、内部の液体から弾性体パッキンの切り欠き部分に圧力がかかる。これにより、切り欠き部分は楔形の角度を広げるように押圧され、切り込みは液体の押圧力により密着させられた状態となる。以上が逆止弁の働きをすることによって、液体リザーバまたは液体アクセプタ内部の液体が外部に漏れ出すことを防止することができる。 In addition, the liquid transmission / reception joint device according to the present invention is long in a direction parallel to the longitudinal direction of the notch on the surface in contact with the liquid in the portion where the cut of the elastic packing is formed, that is, on the innermost end of the flow path. Since one or a plurality of wedge-shaped cutouts are formed in the cross section, when the internal pressure of the liquid reservoir or liquid acceptor is high, pressure is applied from the internal liquid to the cutout portions of the elastic packing. Thereby, the notch is pressed so as to widen the wedge-shaped angle, and the notch is brought into close contact with the pressing force of the liquid. By the above functioning as a check valve, the liquid inside the liquid reservoir or liquid acceptor can be prevented from leaking outside.
さらに本発明の液体送受用ジョイント装置は、前記弾性体パッキンの接続状態にて互いに接する面上に、環状の凸形状を一つずつ、または複数形成してあり、ジョイントした際に弾性体パッキン上の凸形状が相重ならず嵌合するため、これによりシール性が向上し、弾性体パッキン同士の接触する面からの液漏れを防止することができ、より信頼性が高い液体送受用ジョイント装置を提供することができる。 Furthermore, in the joint device for liquid transmission and reception according to the present invention, one or a plurality of annular convex shapes are formed on surfaces that are in contact with each other in the connected state of the elastic packing, and when the elastic packing is joined, Since the convex shapes of the two do not overlap each other, this improves the sealing performance, prevents liquid leakage from the contact surface between the elastic packings, and is a more reliable liquid joint joint device Can be provided.
図7〜35を用いて、本発明に係る液体送受用ジョイント装置の実施例を詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、本実施例は、液体リザーバおよび液体アクセプタに本発明を同時に適用して説明するが、実際使用する際には両者同時使用でなく、単独でも使用可能である。 Examples of the joint device for liquid transmission and reception according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 7 to 35, but the present invention is not limited to these examples. In the present embodiment, the present invention is applied to a liquid reservoir and a liquid acceptor at the same time. However, in actual use, both can be used alone, not both simultaneously.
図7に本発明実施例に係る液体送受用ジョイント装置の液体リザーバ30、図8に本発明実施例に係る液体アクセプタ32、図9に液体リザーバ30を液体アクセプタ32に接続した状態を示す。ただし、液体リザーバ30は、DMFCに用いるメタノール燃料カートリッジであり、3重量%メタノール水溶液を封入しているまた、液体アクセプタ32にはDMFC本体(製品番号6061、アイフリー社製)を内蔵している。
FIG. 7 shows a
液体リザーバ30内の液体を、液体アクセプタ32に供給する際には、図9に示す状態にして使用する。液体リザーバ30内部に液体が予め入った状態になっており、液体リザーバ30から液体アクセプタ32に送液するため、液体リザーバ30側には送液用ジョイント部分57、液体アクセプタ32側には受液用ジョイント部分56が設けられている。
When the liquid in the
液体リザーバ30や液体アクセプタ32の形状は、これらの図の例に限らず、様々な形状のものに用いることができる。また、本実施例では、液体アクセプタ32の受液側ジョイント部分56を四箇所で表したが、用途に応じて必要とされる供給量に合わせて、受液側ジョイント部分56の数が増減でき、装着できる液体リザーバ30の数も増減できる。
The shapes of the
接続前の液体アクセプタ32と液体リザーバ30の正面図(図を見やすくするため要部のみ拡大表示)を図23、平面図を図22に示す。また、接続前における液体アクセプタ32の受液側ジョイント部分を示す要部拡大断面図を図10、図10の左側面図を図11に示す。また、液体リザーバ30の受液側ジョイント部分を示す要部拡大断面図を図12、また図12の右側面図を図13に示す。液体アクセプタ32本体に開口された孔43に、断面が略円形の筒状に形成された弾性体パッキン33が嵌設され、弾性体パッキン33の外周には付勢装置35が配されている。
FIG. 23 is a front view of the
弾性体パッキン31、弾性体パッキン33の材質としては、各種ゴムやエラストマー等、公知の様々な弾性材料を用いることができる。具体的には、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、シンジオタクチック1、2−ポリブタジエン、イソプレンゴム、アクリニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンターポリマー、ブチルゴム、アクリルゴム、クロルスルフォン化ポリエチレン、シリコーンゴム、フッ化ビニリデン系ゴム、テトラフロロエチレン・プロピレン系ゴム、テトラフロロエチレン・パーフロロメチルビニルエーテル系ゴム、フロロシリコーン系ゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、ウレタンゴム、天然ゴム等が挙げられ、これら1種または2種以上を混合して用いることができる。弾性体は、送液する液体の特性や、弾性体の摺動特性、永久圧縮ひずみ特性、反発弾性、耐溶性等の特性によって選択されることが望ましい。今回は、DMFCに用いることから、耐メタノール性、永久圧縮歪特性に優れたエチレン−プロピレンゴムを用いた。
As the material for the
弾性体パッキン31、弾性体パッキン33は上記に開示した略円形の筒状以外にも様々な形状が考えられるが、図10、図11に示すように、接触面48から流路38方向に対して貫通する切り込みを有している。切り込みの形状(幅、長さ等)は、送液する液体の物性、流量等から選択することが望ましい。ただし、流量100ml/hr以下では、切り込み幅10mm以下、本発明を用いる製品の形状等から5mm以下が好ましいと考えられる。今回は、弾性体パッキン31、33ともに、幅3mmの切り込みを導入した。
The
また、弾性体パッキン33においては、筒状の途中から蛇腹形状になるよう形成した。これは、弾性体パッキン33の蛇腹状の部分が弾性変形して伸縮するため、液体リザーバ30を液体アクセプタ32に接続する際には縮めることができ、収縮による中心軸ずれを防止する役目を果たす。さらに、液体リザーバ30を液体アクセプタに装着した時には、該蛇腹状の部分が弾性復元する(伸びる)力を利用して付勢装置を補助させることができる。本発明によるジョイント装置を液体リザーバおよび液体アクセプタの両者に使用するときには、片側に蛇腹構造を有した形状の弾性体ゴムパッキンを用いることが望ましい。ただし、中心軸がずれずに、伸縮ができる形状を有していれば、蛇腹形状に限らず、ダイアフラム形状等、公知の形状を用いることができる。
Further, the
図25に図10の右側面図を示す。弾性体パッキン33は略楕円形状を有しており、切り込み40は、端部の略楕円形状内径の短径方向に平行、長径方向に垂直で、かつ送液方向に貫通するよう形成されている。切り込み40は弾性体パッキン33の短径方向に直線であれば、切り込み方向に対しては、直線、Sinカーブ形状、のこぎり刃の形状等でも良い。
FIG. 25 is a right side view of FIG. The
また、図10に示すように、弾性体パッキン33の一方の(接触面48側の)端部の略楕円形に形成されている部分の外周には、外周を囲む溝状の凹部が形成されている。これは、液体リザーバ30の弾性体パッキン31も同様である。この凹部にコイルバネや円環、Cリング等の押圧部材36を嵌着させる。押圧部材36の内径が、弾性体パッキン33の略楕円形に形成された部分の内径の、短径よりは大きく長径よりは小さいものを選択すると、押圧部材36が常に弾性体パッキン33の略楕円部分を長径方向から、短径方向に対して垂直に押圧するので、切り込み40は常に密接して閉じている状態になる。これにより、非接続時は、常に弾性体パッキン33長径方向の中心に向かって圧力が加えられ、切り込み40は硬く閉口されており、液漏れに対して信頼性を高められる。
Further, as shown in FIG. 10, a groove-shaped recess surrounding the outer periphery is formed on the outer periphery of the substantially elliptical portion of one end (on the
なお、弾性体パッキン33の接触面48側の肉厚に形成された部分の断面は、上記で開示した略楕円形に限らず、正円形や、図19、図20、図21に示すような略長方形や略菱形、略八角形、十字形などの様々な形状に形成しても同様の効果を得られる。つまり切り込み方向に対して水平方向と垂直方向の長さの関係を満たしていれば、弾性体の形状は限定しない。なお、液体アクセプタにおける弾性体パッキン33の右側面図の形状(接触面の形状)は、液体リザーバ30における弾性体パッキン31についても同様である。
In addition, the cross section of the part formed in the thickness by the side of the
液体アクセプタ32の弾性体パッキン33の外周には、略円筒状に形成された挿嵌部34が配設されている。挿嵌部34は、液体アクセプタ32と連結されており、一体となっている。また、液体リザーバ30のジョイント部には、液体アクセプタ32における挿嵌部34が挿嵌される凹部42が形成されており、凹部42は挿嵌部34が凹部42に挿嵌されると挿嵌部34が切り込み40に対して水平に(図10におけるJ方向)かつ上下互いに中心方向に向かってつぶされるような形状を有している。挿嵌部34および凹部を形成している材料としては、金属、プラスチック、木材、セラミック等を用いることができ、好ましくは金属、プラスチックが望ましい。
On the outer periphery of the elastic packing 33 of the
具体的には、金属は、ステンレス、アルミ、鉄、銅、銀、白金、金等が挙げられる。プラスチックでは、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ABS樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフタルアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリメチルペンテン、フッ素樹脂、ポリフッ化ビニリデン、TEFE、PFA、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。また、挿嵌部34については、伸縮することが求められるため、上記の材料等の他にエラストマー等弾性を有した材料も有効である。実施例1では、DMFCに用いられることを考慮し、耐メタノール性の高いポリプロピレンを両者に用いた。
Specifically, examples of the metal include stainless steel, aluminum, iron, copper, silver, platinum, and gold. In plastics, polyethylene, polypropylene, vinyl chloride resin, polystyrene, ABS resin, methacrylic resin, polyethylene terephthalate, polyamide, polycarbonate, polyacetal, polybutylene terephthalate, modified polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, liquid crystal polymer, polysulfone, polyethersulfone, poly Arylate, polyether ether ketone, polyphthalamide, polyimide, polyetherimide, polyamideimide, polymethylpentene, fluororesin, polyvinylidene fluoride, TEFE, PFA, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester, diallyl phthalate Examples thereof include resins, epoxy resins, polyurethane resins, and silicone resins. Moreover, since it is calculated | required that the
図14に液体リザーバ30の凹部42に液体アクセプタ32の挿嵌部34の先端54を挿入し、液体アクセプタ32の弾性体パッキン33の接触面48と、液体リザーバ30の弾性体パッキン31の接触面49が接触した状態を示す。挿嵌部34の先端54や段部52、53には先細りになるようテーパー加工が施され、かつ液体リザーバ30の凹部42内の段部55にもテーパー加工が施されており、液体リザーバ30および液体アクセプタ32の弾性体パッキンの接触面(48、49)が接触する際には、両者の弾性体パッキンには圧力等の負荷が加わらない構造となっている。
In FIG. 14, the
図15は、図14の状態からさらに液体アクセプタ32の挿嵌部34を液体リザーバ30の凹部42内へ図15に示す矢印E方向へと挿入した状態を示す。挿貫部34を凹部42内へと挿入すると、付勢装置35による圧力、また弾性体パッキン31、33の弾性力によって、接触面48および49の面圧が高まり、シール効果が高まると同時に、挿嵌部34が内径中心方向(矢印G方向)に収縮し、弾性体パッキン31、33それぞれの切り込みが開く。弾性体パッキン31、33それぞれの切り込みは、弾性体パッキン31,33の接触面48、49が互いに面接触すると合い重なる位置に挿入されており、図15に示す状態になると液体リザーバ30の内部から液体アクセプタ32の内部に流路が形成され、互いに繋がった状態となる。
FIG. 15 shows a state in which the
図18に図15の状態における弾性体パッキン33の接触面を示す。図18より、弾性体パッキン33の長径側を矢印H方向へと押圧していた押圧部材36の力よりも、挿嵌部34が押圧部材36や弾性体パッキン33を矢印G方向へと押圧する力の方が勝り、弾性体パッキン33は図18で示すような状態に弾性変形し、切り込み40が貫通開口する。この状態を液体アクセプタ内側から見た状態、つまり孔43から流路38を通した状態を図16に示す。
FIG. 18 shows the contact surface of the elastic packing 33 in the state shown in FIG. From FIG. 18, the
図15の状態で、液体リザーバ30の内圧が5kPa、液体アクセプタ32の内部を大気開放した状態のとき、液体リザーバ30から液体アクセプタ32に流れる送液量を調査したところ、送液量は25ml/hrであった。また、この状態でDMFCを駆動させたところ、28mWの出力が得られた。
In the state of FIG. 15, when the internal pressure of the
また、図15の状態から液体リザーバ30を液体アクセプタ32から取り外したところ、液体リザーバ、液体アクセプタともに液漏れは一切起こらなかった。なお、液体リザーバ、液体アクセプタ内の圧力を1kPaから1MPaまで加えて、液漏れを調査したが、この範囲では液漏れは一切起こらなかった。
Further, when the
実施例1における液体アクセプタ32の挿嵌部34および液体リザーバ30の挿嵌部34を押印する方法を変更した実施例2の液体送受用ジョイント装置を作製した。図26に液体アクセプタ32のジョイント部、図30に液体リザーバ30のジョイント部の断面図、また図33に両ジョイントを嵌合させ、両ジョイントの接触面が接触した状態、図34にジョイントが接続した状態を示す。
A liquid transmission / reception joint device according to Example 2 was manufactured by changing the method of impressing the
本実施例は、液体リザーバの凹部42が挿嵌部34に挿入し、弾性体パッキンの接触面に圧力が加わり、接触面間でシールされた状態になったときに押圧部材62が挿嵌部34を押し当て、挿嵌部34を変形させることにより、それぞれの弾性体パッキンを同時に変形させ、切り込み40および41が開口する。液体リザーバ30内の圧力が5kPa、液体アクセプタ32内を大気開放した状態では、実施例1同様に送液量26ml/hrが得られた。また、液体リザーバ32を液体アクセプタ30から取り外しても、液漏れは起こらなかった。また、DMFCも出力25mWで駆動した。
In this embodiment, when the concave portion 42 of the liquid reservoir is inserted into the
実施例1における弾性体パッキンに磁性体を含有させ、液体アクセプタおよび液体リザーバに磁石を配設させた実施例3の液体送受用ジョイントを作製した。液体アクセプタおよび液体リザーバに配設させた磁石は、接続前においては切り込みに対して水平方向、接続時においては垂直方向に引力が働くように配設した。動作確認をしたところ、液体リザーバ30内の圧力が5kPa、液体アクセプタ32内を大気開放した状態では、実施例1同様の送液量24ml/hrが得られた。また、液体リザーバ32を液体アクセプタ30から取り外しても、液漏れは起こらなかった。また、DMFCも出力24mWで駆動した。
A liquid transmission / reception joint of Example 3 in which a magnetic material was contained in the elastic packing in Example 1 and magnets were disposed in the liquid acceptor and the liquid reservoir was produced. The magnets arranged in the liquid acceptor and the liquid reservoir were arranged so as to exert an attractive force in the horizontal direction with respect to the cut before connection and in the vertical direction when connected. When the operation was confirmed, in the state where the pressure in the
実施例1における弾性体パッキン31、33の切り込みが設けられている部分の、常に液体に接する側の面、つまり流路37、38の最奥端に、一箇所または複数の切り欠き65を形成した。該切り欠き65部分以外、この実施例4は、実施例1の液体送受用ジョイント装置と全く同じ形状に作製した。図36や図37に示すように切り欠き65は、前記切り込みの長手方向と平行方向に長く、断面が楔形に形成されている。
One or a plurality of
液体リザーバ30または液体アクセプタ32の内圧が高い状態では、内部の液体から弾性体パッキン31、33の切り欠き部分65に圧力がかかる。これにより、切り欠き65は楔形の角度を広げるように液体から押圧され、切り込み41は液体の押圧力により密着させられた状態となる。以上が逆止弁の働きをすることによって、液体リザーバ30または液体アクセプタ32内部の液体が外部へと漏れることをさらに防止することができる。
In a state where the internal pressure of the
なお、図36、37では液体リザーバ側の弾性体パッキン31にて実施例を図示したが、液体リザーバ側だけでなく液体アクセプタの弾性体パッキン33の内側、流路の最奥端にも、該切り欠き65を形成し、液体アクセプタ内部の液体の逆流を防止することができることはもちろんである。
36 and 37, the embodiment is illustrated with the elastic packing 31 on the liquid reservoir side. However, not only on the liquid reservoir side but also on the inner side of the elastic packing 33 of the liquid acceptor and the innermost end of the flow path. Of course, the
上記実施例4の液体送受用ジョイント装置の動作確認をしたところ、実施例1と全く同様の送液量、DMFCの出力を得られた。液漏れについては、実施例1を使った試験よりも液体リザーバ、液体アクセプタの内圧をさらに高め、10MPaまで評価したが、切り込み40、41からの液漏れは起こらなかった。
When the operation of the liquid transmission / reception joint device of Example 4 was confirmed, the same liquid supply amount and DMFC output as in Example 1 were obtained. Regarding the liquid leakage, the internal pressures of the liquid reservoir and the liquid acceptor were further increased as compared with the test using Example 1, and evaluation was performed up to 10 MPa. However, the liquid leakage from the
以上より、実施例1、2、3および4の液体送受用ジョイント装置は、いずれにおいても液漏れを起こさず、送液できる性能を有している。また、いずれの実施例においても弾性体パッキンの体積が60mm3であり、従来の液体送受用ジョイント装置に比べ、小型化することができる。よって、本発明は今後DMFCをエネルギー源とする携帯電気機器等への液体送受用ジョイント装置として適用することが可能である。 As mentioned above, the joint device for liquid transmission / reception of Examples 1, 2, 3, and 4 has the performance which can liquid-feed without causing liquid leakage in any. In any of the embodiments, the volume of the elastic packing is 60 mm 3 , and can be reduced in size as compared with the conventional liquid transmission / reception joint device. Therefore, the present invention can be applied in the future as a joint device for sending and receiving liquids to portable electric devices and the like using DMFC as an energy source.
1 弾性体パッキン
2 ジョイントチューブ
3 付勢装置
4 フランジ
5 ケース
6 保護フィルム
7 液体アクセプタ
8 液体リザーバ
9 ストッパー
11 切り込み
12 縁端
13 弾性体パッキン
14 切り込み
15 空間
16 空間
17 流路
18 送液側ジョイント部
19 受液側ジョイント部
20 孔
21 孔
22 縁端
23 フランジ
24 フランジ
25 傾斜部分
26 傾斜部分
30 液体リザーバ
31 弾性体パッキン
32 液体アクセプタ
33 弾性体パッキン
34 挿嵌部
35 付勢装置
36 押圧部材
37 流路
38 流路
39 押止部材
40 切り込み
41 切り込み
42 凹部
43 孔
44 孔
45 凹溝
46 係合部
47 凹部
48 接触面
49 接触面
50 押圧部材
51 凹部
52 段部
53 段部
54 先端
55 段部
56 受液側ジョイント部
57 送液側ジョイント部
62 押圧部材
65 切り欠き
DESCRIPTION OF
Claims (13)
A/B<1 In the elastic body, the shape of the cross-section to which the cut is made satisfies the relationship of the following expression between the horizontal length A with respect to the cut and the cut and vertical length B: The liquid transmission / reception joint device according to claim 1.
A / B <1
The liquid sending / receiving joint device according to any one of claims 1 to 12, wherein a liquid feeding flow rate of the joint is 100 ml / hr or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004064039A JP2005247404A (en) | 2004-03-08 | 2004-03-08 | Joint device for feeding and receiving liquid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004064039A JP2005247404A (en) | 2004-03-08 | 2004-03-08 | Joint device for feeding and receiving liquid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005247404A true JP2005247404A (en) | 2005-09-15 |
Family
ID=35028279
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2004064039A Pending JP2005247404A (en) | 2004-03-08 | 2004-03-08 | Joint device for feeding and receiving liquid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005247404A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007090728A (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Brother Ind Ltd | Ink cartridge |
JP2007257874A (en) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Casio Comput Co Ltd | Attaching and detaching mechanism and power generator |
-
2004
- 2004-03-08 JP JP2004064039A patent/JP2005247404A/en active Pending
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