JP2008047405A - 燃料電池用ソケットとそれを用いた燃料電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料カートリッジに装着されたノズルの接続時におけるガイド機能を高めることによって、燃料カートリッジの傾きやそれに伴うソケット部品の損傷等を抑制することを可能にした燃料電池用ソケットを提供する。
【解決手段】燃料カートリッジに装着されたノズル8が着脱可能に接続される燃料電池用ソケット4は、ノズル8が挿入されるノズル挿入口31を有するソケット本体32と、ソケット本体32に内蔵されたバルブ機構(40)と、ソケット本体32内に配置され、バルブ機構(40)を開放した際に液体燃料流路をシールする弾性体ホルダ39と、ノズル8が接続された際にノズル8の先端外周部をガイドするようにソケット本体32内に配置され、ノズル32の接続状態における傾きを制限するガイド部材38とを具備する。
【選択図】図2
【解決手段】燃料カートリッジに装着されたノズル8が着脱可能に接続される燃料電池用ソケット4は、ノズル8が挿入されるノズル挿入口31を有するソケット本体32と、ソケット本体32に内蔵されたバルブ機構(40)と、ソケット本体32内に配置され、バルブ機構(40)を開放した際に液体燃料流路をシールする弾性体ホルダ39と、ノズル8が接続された際にノズル8の先端外周部をガイドするようにソケット本体32内に配置され、ノズル32の接続状態における傾きを制限するガイド部材38とを具備する。
【選択図】図2
Description
本発明は燃料電池用ソケットとそれを用いた燃料電池に関する。
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でき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。
特に、エネルギー密度の高いメタノール燃料を用いた直接メタノール型燃料電池(DMFC:direct methanol fuel cell)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、携帯機器用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。これらのうち、パッシブ方式はDMFCの小型化に対して有利である。
内部気化型等のパッシブ型DMFCにおいては、燃料収容部内の液体燃料を例えば燃料含浸層や燃料気化層等を介して気化させ、この液体燃料の気化成分を燃料極に供給している(例えば特許文献1〜2参照)。燃料収容部に対しては、燃料カートリッジを用いて液体燃料を供給する。サテライトタイプ(外部注入式)の燃料カートリッジにおいては、それぞれバルブ機構を内蔵するノズルとソケットとを具備するカップラを用いて、液体燃料の遮断並びに注入を行うことが試みられている(例えば特許文献3参照)。
燃料カートリッジに収容された液体燃料の供給は、燃料カートリッジに装着されたノズルを燃料電池の燃料収容部に設けられたソケットに接続し、これらノズルおよびソケットのバルブ機構を開放することにより行われる。燃料カートリッジ側のノズルを燃料電池側のソケットに挿入して接続した状態において、ソケットによるノズルのガイドが不十分であると、燃料カートリッジの傾きが大きくなりやすい。燃料カートリッジの傾きが大きくなると、ソケット側のシール部品を損傷する等の不具合が生じる。
特許第3413111号公報
国際公開第2005/112172号パンフレット
特開2004-127824号公報
本発明の目的は、燃料カートリッジに装着されたノズルの接続時におけるガイド機能を高めることによって、燃料カートリッジの傾きやそれに伴うソケット部品の損傷等を抑制することを可能にした燃料電池用ソケットと、そのようなソケットを適用することによって、信頼性や安全性等を高めた燃料電池を提供することを目的としている。
本発明の一態様に係る燃料電池用ソケットは、燃料カートリッジに装着されたノズルが着脱可能に接続され、前記燃料カートリッジに収容された液体燃料を燃料電池に供給する際の燃料供給部となる燃料電池用ソケットであって、前記ノズルが挿入されるノズル挿入口を有するソケット本体と、前記ソケット本体に内蔵されたバルブ機構と、前記ソケット本体内に配置され、前記バルブ機構を開放した際に液体燃料流路をシールする弾性体ホルダと、前記ノズルが接続された際に前記ノズルの先端外周部をガイドするように前記ソケット本体内に配置され、前記ノズルの接続状態における傾きを制限するガイド部材とを具備することを特徴としている。
本発明の他の態様に係る燃料電池は、本発明の態様に係る燃料電池用ソケットと、前記ソケットに接続された燃料カートリッジから供給される液体燃料を収容する燃料収容部と、前記燃料収容部から前記液体燃料が供給されて発電動作する起電部とを具備することを特徴としている。
本発明の態様に係る燃料電池用ソケットは、燃料カートリッジ側のノズルが接続された際にノズルの先端外周部をガイドするガイド部材を具備しているため、ノズルの接続状態における傾きを抑制することができる。従って、このような燃料電池用ソケットを適用することによって、信頼性や安全性等を高めた燃料電池を提供することが可能となる。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。なお、以下では本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、それらの図面は図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に限定されるものではない。
図1は本発明の一実施形態による燃料電池の概略構成、さらに燃料電池を燃料カートリッジと組合せた構成を示す図である。図1に示す燃料電池1は、起電部となる燃料電池セル2と燃料収容部3とから主として構成されている。燃料収容部3の下面側には、液体燃料の供給部となるソケット4を有する燃料受容部5が設けられている。ソケット4は後に詳述するようにバルブ機構を内蔵しており、液体燃料が供給されるとき以外は閉状態とされている。なお、燃料電池1は燃料収容部3を経ずに燃料受容部5から直接燃料電池セル2に液体燃料を供給する構造を有していてもよい。
一方、燃料カートリッジ6は燃料電池用の液体燃料を収容するカートリッジ本体(容器)7を有している。カートリッジ本体7の先端には、その内部に収容された液体燃料を燃料電池1の燃料収容部3に供給する際の燃料吐出部となるノズル8が設けられている。ノズル8は後に詳述するようにバルブ機構を内蔵しており、液体燃料を供給するとき以外は閉状態とされている。このような燃料カートリッジ6は燃料収容部3に液体燃料を注入するときのみ燃料電池1に接続されるものであり、いわゆるサテライトタイプ(外部注入式)の燃料カートリッジである。
燃料カートリッジ6のカートリッジ本体7には、燃料電池1に応じた液体燃料、例えば直接メタノール型燃料電池(DMFC)であれば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収容されている。なお、カートリッジ本体7に収容する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く、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、カートリッジ本体7には燃料電池1に対応した液体燃料が収容される。
上述した燃料電池1の燃料受容部5に設けられたソケット4と燃料カートリッジ6のカートリッジ本体7に設けられたノズル8とは、一対の接続機構(カップラ)を構成するものである。ソケット4とノズル8とで構成された燃料電池用カップラの具体的な構成や接続構造等について、図2および図3を参照して説明する。なお、図2は燃料カートリッジ6のノズル8と燃料電池1のソケット4とを接続する前の状態、図3はノズル8をソケット4に挿入して接続した状態を示している。
燃料電池1と燃料カートリッジ6とを接続(連結)するカップラにおいて、カートリッジ側接続機構としてのノズル(オス側カップラ/プラグ)8は、先端側にノズル口11が開口されたノズルヘッド12を有している。ノズルヘッド12は、カートリッジ本体7の先端開口部に装着されるベース部13と、ソケット4に挿入される挿入部14とを有している。円筒状の挿入部14は、その軸方向がノズル8の挿入方向と平行となるように、ベース部13から突き出すように形成されている。
ノズルヘッド12の先端部14の頂面には凹部15が設けられている。凹部15は挿入部14の頂面をへこませるように設けられており、この凹部15の底面にノズル口11が開口している。凹部15はノズル部8の先端側に残留(付着)した液体燃料の収容部として機能するため、操作者が液体燃料に触れるおそれがなくなる。また、ノズルヘッド12の挿入部14の外周側には、後述するソケット部4のノズル保持機構と係合する凹部としての周溝16、さらに燃料識別手段として機能するキー部17が設けられている。後述するように、燃料識別手段はキー部17とソケット4側のキー溝とで構成される。
ノズルヘッド12のベース部13の内側には、カップ状のバルブホルダ18が配置されている。バルブホルダ18はバルブ室を規定するものであり、その先端側外縁部がカートリッジ本体7とベース部13とで挟み込まれて固定されている。バルブホルダ18内にはバルブ19が配置されている。バルブ19はバルブヘッド19aとバルブステム19bとを備えている。バルブヘッド19aはバルブホルダ18で規定されたバルブ室内に配置されている。バルブステム19bは円筒状の挿入部14内に収容されている。
上述したようなバルブヘッド19aとバルブステム19bとを有するバルブ19は、軸方向(ノズル8の挿入方向)に進退可能とされている。バルブヘッド19aとベース部13の内側に形成されたバルブシート20との間にはOリング21が配置されている。バルブ19には圧縮スプリング22等の弾性体でバルブヘッド19aをバルブシート20に押し付ける力が加えられており、これらによってOリング21は押圧されている。
通常状態(燃料カートリッジ6が燃料電池1から切り離された状態)においては、バルブヘッド19aを介してOリング21をバルブシート20に押し付けることによって、ノズル8内の燃料流路を閉状態としている。一方、後述するように燃料カートリッジ6を燃料電池1に接続すると、バルブステム19bが後退してバルブヘッド19aがバルブシート20から離れることによって、ノズル8内の燃料流路が開状態とされる。バルブホルダ18の底部には液体燃料の流路となる連通孔23が設けられており、この連通孔23を介してカートリッジ本体7内の液体燃料はノズル8内に流入する。
さらに、ノズルヘッド12の外側には、カム機構を備えたキーリング(リング状部材)24やコンテナノズル25等が配置されている。キーリング24については、通常の使用の際は圧入によりノズルヘッド12に係止されている。燃料カートリッジ6を燃料電池1に接続した際に、曲げや捻り等の力が加わるとキーリング24がカム機構で回転浮上することで接続状態が解除され、ソケット4からノズル8が離脱する。また、コンテナノズル25はカートリッジ本体7に例えば螺着されており、これによりノズルヘッド12やバルブ19等を有するノズル8がカートリッジ本体7の先端部に固着されている。
一方、燃料電池側接続機構としてのソケット(メス側カップラ/ソケット)4は、凹状のノズル挿入口31を有するソケット本体32を具備している。ソケット本体32は、円筒状の本体外周上部33と本体外周下部34とを有している。本体外周上部33はステンレス材等の金属材料で構成されており、樹脂製の本体外周下部34の上方外側に固着されている。本体外周上部33と本体外周下部34の内側には、本体中部35と本体下部36が配置されており、これらでソケット本体32が構成されている。本体中部35と本体下部36との間にはOリング37が介在されており、バルブ室の密閉性を高めている。ソケット本体32は一体化されて燃料電池1の燃料受容部5内に埋め込まれている。
ソケット本体32の本体外周上部33は、燃料カートリッジ6のノズル8をソケット4に挿入して接続した際に、ノズルヘッド12の外周面をガイドする機能を有している。ただし、ノズルヘッド12の先端外周部は本体外周上部33でガイドされておらず、それらの間には隙間が生じている。そこで、ソケット本体32内にはノズル8(ノズルヘッド12)の先端外周部をガイドするようにガイド部材38が配置されている。
すなわち、図4、図5および図6に示すように、本体外周上部33の内側に配置された本体外周下部34の上端部の上側にリング状のガイド部材38が配置されている。リング状のガイド部材38は後述するノズル保持機構の通過部となる切り欠き38aを有している。本体外周下部34上に配置されたガイド部材38はノズル保持機構に押さえられており、これによりソケット本体32からの脱落に防止されている。なお、図5は図4のA−A断面を示しており、図2のソケット4は図4のB−B断面を示している。
リング状のガイド部材38はノズルヘッド12の挿入部14の先端外周形状に対応した内部形状を有しており、これによりソケット4に接続されたノズル8(具体的には挿入部14)の先端外周部をガイドし、ノズル8の接続状態における傾きを制限するものである。すなわち、ノズル8をソケット4に接続した状態において、ノズルヘッド12の挿入部14の先端外側に位置する部分にリング状のガイド部材38を配置することによって、接続時におけるノズル8のガイド効果並びにそれに基づく芯出し効果が得られる。これによって、ノズル8の接続状態における傾きを制限することが可能となる。
ガイド部材38でノズル8のガイド効果並びに芯出し効果を得る上で、ガイド部材38とノズルヘッド12の挿入部14との間のクリアランス(隙間)は0.4mm以下とすることが好ましい。ガイド部材38と挿入部14との間のクリアランスが大きすぎるとガイド機能が不十分となり、ソケット4に接続したノズル8の芯出し効果も低下する。これによって、ノズル8の接続状態における傾きを十分に制限することができないおそれがある。なお、図6ではリング状のガイド部材38を示したが、ガイド部材38の形状はこれに限られるものではなく、ノズル8(具体的には挿入部14)の先端外周部をガイドすることが可能な各種形状のガイド部材38を適用することができる。
ガイド部材38は、例えばソケット本体32の本体外周下部34、本体中部35、本体下部36等と同様に樹脂材料で構成されている。ガイド部材38を構成する樹脂材料としては、耐久性や剛性等を考慮して、スーパーエンジニアプラスチックや汎用エンジニアプラスチック等が用いられる。具体的には、ポリアセタール(POM)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)等の汎用エンジニアプラスチックや、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ポリエーテルイミド(PEI)等のスーパーエンジニアプラスチックを、ガイド部材38の構成材料として使用することができる。
ここで、ガイド部材38はソケット4に接続されたノズル8のガイド機能に加えて、接続状態のノズル8や燃料カートリッジ6に過度な曲げや捻り等の力が加わった際に、ノズル8とソケット4との接続状態を解除する機能を有することが好ましい。接続状態の解除機能を得る上で、ガイド部材38はすべり性の高い樹脂材料で構成することが好ましい。このような樹脂材料としては、ポリアセタール(POM)、超高密度ポリエチレン(UHMWPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、ポリプロピレン(PP)、フッ素系樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
ガイド部材38は、耐久性や剛性とすべり性とを兼ね備えるポリアセタール(POM)で構成することが望ましい。さらに、ノズル8の接続解除機能を高める上で、ノズル8(具体的にはノズルヘッド12)自体もすべり性に優れる樹脂材料で構成することが好ましい。特に、ガイド部材38とノズルヘッド12の双方をポリアセタール(POM)で構成することによって、それらの耐久性や剛性等を向上させた上で、ノズル8の接続解除機能を高めることが可能となる。具体的には、燃料カートリッジ6に過度な曲げや捻り等の力が加わった際に、ノズル8とソケット4との接続状態を良好に解除することができ、これによりノズル8やソケット4の損傷を抑制することが可能となる。
さらに、ガイド部材38の外側には金属製の本体外周上部33が配置されている。すなわち、ガイド部材38は本体外周上部33の内壁面に沿って配置されている。このように、樹脂製のガイド部材38の外側に金属製の本体外周上部33を配置して補強することによって、ソケット本体32の強度や耐久性に加えて、接続状態におけるノズル8のガイド機能を高めることができる。なお、ガイド部材38自体を金属材料で構成した場合、燃料カートリッジ6に過度な曲げや捻り等の力が加わった際にノズル8が損傷するおそれがある。このため、ガイド部材38は樹脂材料で構成することが好ましい。
ここで、図2ないし図6では本体外周下部34の上側にリング状のガイド部材38を配置した状態を示したが、例えば図7に示すように、ガイド部材38は本体外周下部34と一体的に形成されたものであってもよい。すなわち、図7に示すガイド部材38は、本体外周下部34と一体的に設けられていると共に、本体外周上部33の内壁面に沿って配置されている。ガイド部材38の具体的な形状や機能等は、本体外周下部34と別体とされたリング状部材と同様である。
このように、ガイド部材38はソケット本体32の一部と一体的に形成することができる。ガイド部材38を一体的に形成するソケット本体32は、上記した本体外周下部34に限られるものではなく、本体外周上部33や本体中部35等と一体的に形成することも可能である。さらに、ガイド部材38を含めてソケット本体32全体を一体化してもよい。すなわち、ガイド部材38はソケット本体32の少なくとも一部と一体化することができる。ガイド部材38を本体外周下部34等のソケット本体32の少なくとも一部と一体化することによって、部品点数や組立工数を削減することができる。
上述したソケット本体32の本体中部35上には、弾性体ホルダとしてゴムホルダ39が設置されている。ゴムホルダ39は、ジャバラ形状と材料特性(ゴム弾性)に基づいて軸方向に弾性が付与された円筒形状のホルダ本体39aと、その下方に設けられたフランジ部39bとを有している。ゴムホルダ39はフランジ部39bが本体外周下部34に設けられたリング状凸部34aと本体中部35とで挟み込まれて固定されている。
ゴムホルダ39はその先端側をノズルヘッド12の挿入部14に設けられた凹部15に嵌め合わすことによって、ノズルヘッド12との間にシールを形成するシール部材であり、その内側は液体燃料流路とされている。すなわち、ゴムホルダ39はソケット4のバルブ機構を開放した際に外部と液体燃料流路との間をシールするシール部材である。なお、ノズルヘッド12の挿入部14に設けられた凹部15は、ゴムホルダ39の先端と嵌め合わされてシールを形成する機能を併せ持つものである。
ソケット本体32内にはバルブ40が配置されている。バルブ40はバルブヘッド40aとバルブステム40bとを備えている。バルブヘッド40aは本体中部35と本体下部36とで規定されたバルブ室内に配置されている。バルブステム40bはゴムホルダ39内に収納されている。このようなバルブ40は軸方向(ノズル8の挿入方向)に進退可能とされている。バルブヘッド40aと本体中部35の下面側に形成されたバルブシート41との間にはOリング42が配置されている。
バルブ40には圧縮スプリング43等の弾性体でバルブヘッド40aをバルブシート41に押し付ける力が常時加えられており、これによってOリング42は押圧されている。通常状態(燃料電池1から燃料カートリッジ6が切り離された状態)においては、バルブヘッド40aを介してOリング42がバルブシート41に押し付けられており、これによりソケット4内の燃料流路が閉状態とされている。燃料電池1に燃料カートリッジ6を接続すると、バルブステム40bが後退してバルブヘッド40aがバルブシート41から離れることで、ソケット4内の燃料流路が開状態とされる。
ソケット本体32の本体下部36には、燃料受容部5を介して燃料収容部3に接続された連通孔44が設けられている。このように、ソケット4はソケット本体32内の液体燃料流路が本体下部36に設けられた連通孔44を介して燃料収容部3に接続されている。そして、バルブ18、40を開状態としてノズル8およびソケット4内の燃料流路をそれぞれ開くことによって、燃料カートリッジ6に収容された液体燃料をノズル8およびソケット4を介して燃料収容部3内に注入することが可能とされている。
さらに、ソケット本体32の本体外周上部33には、ソケット4に接続されたノズル8を保持するノズル保持機構(接続状態を保持する機構)45が設けられている。ノズル保持機構45は、本体外周上部33の内側に向けて径方向に突出したフック部45aと、ノズル8を保持するようにフック部45aに押圧力を付与する弾性体45bとを有している。フック部45aは本体外周上部33の外側から内側に向けて突出させた突出部とその姿勢を保持するフランジ部とを有している。弾性体45bとしては、例えばスリーブ形状を有するゴム状弾性部材(ラバースリーブ等)が用いられる。
フック部45aには本体外周上部33の外側に配置された弾性体45bの弾性力によって、径方向内側に向けて押圧力が付与されていると共に、径方向外側に後退可能とされている。ノズル保持機構45はノズル8をソケット4に接続した際に、フック部45aをノズルヘッド12の挿入部14の外周に設けられた周溝16と係合させることによって、ノズル8とソケット4との接続状態を保持するものである。通常状態においては、フック部45aでノズル8を弾性的に挟持している。一方、燃料電池1に接続された燃料カートリッジ6に過度な曲げや捻り等の力が加わった場合、フック部45aが後退してノズル8とソケット4との接続状態が解除される。
ソケット本体32の本体外周上部33には、燃料識別手段として機能するキー溝46が設けられている。キー溝46は前述したノズル8のキー部17と係合する形状を有している。キー部17とキー溝46とは一対の形状をなすため、例えば液体燃料に応じて形状を規定することによって、液体燃料の誤注入等を防止することができる。すなわち、キー部17の形状を液体燃料の種別(種類や濃度等)に応じた形状とし、さらにキー溝46をキー部17に対応した形状とすることで、燃料電池1に対応した液体燃料を収容する燃料カートリッジ6のみを接続可能にすることができる。これによって、液体燃料の誤注入による動作不良や特性低下等を防止することが可能となる。
燃料カートリッジ6に収容された液体燃料を燃料電池1の燃料収容部3に供給するにあたっては、図3に示すように、燃料カートリッジ6のノズル8をソケット4に接続する。ノズル8のノズルヘッド12に設けられた挿入部14は、キー部17とキー溝46との形状が対応した場合にのみソケット4に挿入される。このようにしてノズル8の挿入部14をソケット4のノズル挿入口31に挿入すると、まず挿入部14に設けられた凹部15にゴムホルダ39の先端が嵌め合わされることによって、バルブ19、40が開状態となる前に液体燃料の流路周辺のシールが確立される。
ノズルヘッド12の挿入部14とゴムホルダ39とが接触した状態からノズル8をソケット4に差し込むと、ノズル8のバルブステム19bとソケット4のバルブステム40bの先端同士が突き当たる。この状態からさらにノズル8をソケット4に差し込むと、ソケット4のバルブ40が後退して流路を完全に開放した後、ノズル8のバルブ19が後退して液体燃料流路が確立し、燃料カートリッジ6に収容された液体燃料が燃料電池1の燃料収容部3に供給される。この際、ソケット4のノズル保持機構45がノズルヘッド12の周溝16と係合することによって、ノズル8とソケット4との接続状態が保持される。
上述したノズル8とソケット4とが接続された状態において、ノズル8(ノズルヘッド12)の外周面がソケット本体32の本体外周上部33でガイドされていると共に、ノズル8の先端外周部がガイド部材38でガイドされているため、ノズル8の接続状態における傾きが制限される。従って、ノズル8の傾きに基づくによるゴムホルダ39のシール性の低下や損傷等を抑制することができる。さらに、燃料カートリッジ6に過度な曲げや捻り等の力が加わった場合には、ガイド部材38のすべり性等に基づいてノズル8をソケット4から離脱させることができる。これらによって、ソケット4の損傷、ノズル8の破損、それらによる不具合(液漏れ等)の発生等を抑制することが可能となる。従って、燃料電池1の耐久性、信頼性、安全性等を高めることができる。
次に、上述した実施形態の燃料電池1における燃料電池セル2等の具体的な構造について説明する。燃料電池1は特に限定されるものではなく、例えばサテライトタイプの燃料カートリッジ6が必要時に接続されるパッシブ型やアクティブ型のDMFCを適用することができる。ここでは、燃料電池1に内部気化型のDMFCを適用した実施形態について、図8を参照して説明する。図8に示す内部気化型(パッシブ型)のDMFC1は、起電部を構成する燃料電池セル2と燃料収容部3に加えて、これらの間に介在された気体選択透過膜51を具備している。
燃料電池セル2は、アノード触媒層52およびアノードガス拡散層53からなるアノード(燃料極)と、カソード触媒層54およびカソードガス拡散層55からなるカソード(酸化剤極/空気極)と、アノード触媒層52とカソード触媒層54とで挟持されたプロトン(水素イオン)伝導性の電解質膜56とから構成される膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)を有している。アノード触媒層52およびカソード触媒層54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。
具体的には、アノード触媒層52にメタノールや一酸化炭素に対して強い耐性を有するPt−RuやPt−Mo等を、カソード触媒層54に白金やPt−Ni等を用いることが好ましい。また、炭素材料のような導電性担持体を使用する担持触媒、あるいは無担持触媒を使用してもよい。電解質膜56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)、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂、タングステン酸やリンタングステン酸等の無機物等が挙げられる。ただし、これらに限られるものではない。
アノード触媒層52に積層されるアノードガス拡散層53は、アノード触媒層52に燃料を均一に供給する役割を果たすと同時に、アノード触媒層52の集電体も兼ねている。一方、カソード触媒層54に積層されるカソードガス拡散層55は、カソード触媒層54に酸化剤を均一に供給する役割を果たすと同時に、カソード触媒層54の集電体も兼ねている。アノードガス拡散層53にはアノード導電層57が積層され、カソードガス拡散層55にはカソード導電層58が積層されている。
アノード導電層57およびカソード導電層58は、例えば金のような導電性金属材料からなるメッシュや多孔質膜、あるいは薄膜等で構成されている。なお、電解質膜56とアノード導電層57との間、および電解質膜56とカソード導電層58との間には、ゴム製のOリング59、60が介在されており、これらによって燃料電池セル(膜電極接合体)2からの燃料漏れや酸化剤漏れを防止している。
燃料収容部3の内部には、液体燃料Fとしてメタノール燃料が充填されている。また、燃料収容部3は燃料電池セル2側が開口されており、この燃料収容部3の開口部と燃料電池セル2との間に気体選択透過膜51が設置されている。気体選択透過膜51は、液体燃料Fの気化成分のみを透過し、液体成分は透過させない気液分離膜である。このような気体選択透過膜51の構成材料としては、例えばポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂が挙げられる。ここで、液体燃料Fの気化成分とは、液体燃料Fとしてメタノール水溶液を使用した場合にはメタノールの気化成分と水の気化成分からなる混合気、純メタノールを使用した場合にはメタノールの気化成分を意味する。
カソード導電層58上には保湿層61が積層されており、さらにその上には表面層62が積層されている。表面層62は酸化剤である空気の取入れ量を調整する機能を有し、その調整は表面層62に形成された空気導入口63の個数やサイズ等を変更することで行う。保湿層61はカソード触媒層54で生成された水の一部が含浸されて、水の蒸散を抑制する役割を果たすと共に、カソードガス拡散層55に酸化剤を均一に導入することで、カソード触媒層54への酸化剤の均一拡散を促進する機能も有している。保湿層61は例えば多孔質構造の部材で構成され、具体的な構成材料としてはポリエチレンやポリプロピレンの多孔質体等が挙げられる。
そして、燃料収容部3上に気体選択透過膜51、燃料電池セル2、保湿層61、表面層62を順に積層し、さらにその上から例えばステンレス製のカバー64を被せて全体を保持することによって、この実施形態のパッシブ型DMFC(燃料電池本体)4が構成されている。カバー64には表面層62に形成された空気導入口63と対応する部分に開口が設けられている。また、燃料収容部3にはカバー64の爪64aを受けるテラス65が設けられており、このテラス65に爪64aをかしめることで燃料電池本体4全体をカバー64で一体的に保持している。なお、図8では図示を省略したが、図1に示したように燃料収容部3の下面側にはソケット4を有する燃料受容部5が設けられている。
上述したような構成を有するパッシブ型DMFC(燃料電池本体)4においては、燃料収容部3内の液体燃料F(例えばメタノール水溶液)が気化し、この気化成分が気体選択透過膜51を透過して燃料電池セル2に供給される。燃料電池セル2内において、液体燃料Fの気化成分はアノードガス拡散層53で拡散されてアノード触媒層52に供給される。アノード触媒層52に供給された気化成分は、下記の(1)式に示すメタノールの内部改質反応を生じさせる。
CH3OH+H2O → CO2+6H++6e- …(1)
CH3OH+H2O → CO2+6H++6e- …(1)
なお、液体燃料Fとして純メタノールを使用した場合には、燃料収容部3から水蒸気が供給されないため、カソード触媒層54で生成した水や電解質膜56中の水をメタノールと反応させて(1)の内部改質反応を生起するか、あるいは上記した(1)式の内部改質反応によらず、水を必要としない他の反応機構により内部改質反応を生じさせる。
内部改質反応で生成されたプロトン(H+)は電解質膜56を伝導し、カソード触媒層54に到達する。表面層62の空気導入口63から取り入れられた空気(酸化剤)は、保湿層61、カソード導電層58、カソードガス拡散層55を拡散して、カソード触媒層54に供給される。カソード触媒層54に供給された空気は、次の(2)式に示す反応を生じさせる。この反応によって、水の生成を伴う発電反応が生じる。
(3/2)O2+6H++6e- → 3H2O …(2)
(3/2)O2+6H++6e- → 3H2O …(2)
上述した反応に基づく発電反応が進行するにしたがって、燃料収容部3内の液体燃料F(例えばメタノール水溶液や純メタノール)は消費される。燃料収容部3内の液体燃料Fが空になると発電反応が停止するため、その時点でもしくはそれ以前の時点で燃料収容部3内に燃料カートリッジ6から液体燃料を供給する。燃料カートリッジ6からの液体燃料の供給は、前述したように燃料カートリッジ6側のノズル8を燃料電池1側のソケット4に挿入して接続することにより実施される。
なお、本発明は液体燃料を燃料カートリッジにより供給する燃料電池であれば、その方式や機構等に何等限定されるものではないが、特に小型化が進められているパッシブ型DMFCに好適である。
1…燃料電池、2…燃料電池セル、3…燃料収容部、4…ソケット、5…燃料受容部、6…燃料カートリッジ、7…カートリッジ本体、8…ノズル、12…ノズルヘッド、13…ベース部、14…挿入部、16…周溝、17…キー部、18…バルブホルダ、19,40…バルブ、19a,40a…バルブヘッド、19b,40b…バルブステム、20,41…バルブシート、21,42…Oリング、22,43…圧縮スプリング、31…ノズル挿入口、32…ソケット本体、33…本体外周上部、34…本体外周下部、35…本体中部、36…本体下部、38…ガイド部材、39…ゴムホルダ、45…ノズル保持機構、46…キー溝。
Claims (10)
- 燃料カートリッジに装着されたノズルが着脱可能に接続され、前記燃料カートリッジに収容された液体燃料を燃料電池に供給する際の燃料供給部となる燃料電池用ソケットであって、
前記ノズルが挿入されるノズル挿入口を有するソケット本体と、
前記ソケット本体に内蔵されたバルブ機構と、
前記ソケット本体内に配置され、前記バルブ機構を開放した際に液体燃料流路をシールする弾性体ホルダと、
前記ノズルが接続された際に前記ノズルの先端外周部をガイドするように前記ソケット本体内に配置され、前記ノズルの接続状態における傾きを制限するガイド部材と
を具備することを特徴とする燃料電池用ソケット。 - 請求項1記載の燃料電池用ソケットにおいて、
前記ガイド部材はリング形状を有することを特徴とする燃料電池用ソケット。 - 請求項1記載の燃料電池用ソケットにおいて、
前記ガイド部材は前記ソケット本体の少なくとも一部と一体的に形成されていることを特徴とする燃料電池用ソケット。 - 請求項2記載の燃料電池用ソケットにおいて、
前記ソケット本体は、金属材料からなる円筒状の本体外周上部と、前記本体外周上部と固着された円筒状の本体外周下部とを有し、前記ガイド部材は前記本体外周下部上に前記本体外周上部の内壁面に沿って配置されていることを特徴とする燃料電池用ソケット。 - 請求項2記載の燃料電池用ソケットにおいて、
前記ソケット本体は、金属材料からなる円筒状の本体外周上部と、前記本体外周上部と固着された円筒状の本体外周下部とを有し、前記ガイド部材は前記本体外周下部と一体的に設けられていると共に、前記本体外周上部の内壁面に沿って配置されていることを特徴とする燃料電池用ソケット。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の燃料電池用ソケットにおいて、
前記ガイド部材と前記ノズルとの間のクリアランスが0.4mm以下であることを特徴とする燃料電池用ソケット。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか1項記載の燃料電池用ソケットにおいて、
前記ガイド部材は、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、シンジオタクチックポリスチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリエーテルイミド、超高密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素系樹脂およびポリアミド樹脂から選ばれる少なくとも1種からなることを特徴とする燃料電池用ソケット。 - 請求項1ないし請求項7のいずれか1項記載の燃料電池用ソケットと、
前記ソケットに接続された燃料カートリッジから供給される液体燃料を収容する燃料収容部と、
前記燃料収容部から前記液体燃料が供給されて発電動作する起電部と
を具備することを特徴とする燃料電池。 - 請求項8記載の燃料電池において、
前記起電部は、燃料極と、酸化剤極と、前記燃料極と前記酸化剤極とに挟持された電解質膜とを備えることを特徴とする燃料電池。 - 請求項9記載の燃料電池において、
さらに、前記燃料収容部と前記起電部との間に介在され、前記液体燃料の気化成分を前記燃料極に供給する気体選択透過膜を具備することを特徴とする燃料電池。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010070855A1 (ja) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | 株式会社 東芝 | 燃料電池用ソケットと、それを用いた燃料電池用カップラーおよび燃料電池 |
KR101354951B1 (ko) * | 2012-06-19 | 2014-01-23 | 주식회사 포스코 | 산소 분사 제어 기능을 갖는 산소랜스용 다공노즐 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110104214A1 (en) | 2004-04-15 | 2011-05-05 | Purdue Pharma L.P. | Once-a-day oxycodone formulations |
WO2009014265A1 (ja) * | 2007-07-26 | 2009-01-29 | Toyo Seikan Kaisha, Ltd. | カップラー |
JP2009295328A (ja) * | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Toshiba Corp | 燃料電池用ソケット、燃料電池用カップラー、および燃料電池 |
DE102009041417A1 (de) | 2009-09-16 | 2011-05-19 | Vb Autobatterie Gmbh & Co. Kgaa | Verschlussstopfenanordnung für einen Akkumulator |
CN103013117A (zh) * | 2012-12-26 | 2013-04-03 | 上海唯万密封科技有限公司 | 一种导向环及其制造方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05272680A (ja) * | 1992-03-30 | 1993-10-19 | Usui Internatl Ind Co Ltd | 細径配管接続用継手 |
JPH109469A (ja) * | 1996-06-24 | 1998-01-13 | Honda Motor Co Ltd | パイプコネクタ |
JP2006093001A (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Toshiba Corp | カプラ |
JP2006177492A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | カップラー |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6447941B1 (en) * | 1998-09-30 | 2002-09-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuel cell |
JP3413111B2 (ja) | 1998-09-30 | 2003-06-03 | 株式会社東芝 | 燃料電池 |
JP4394340B2 (ja) | 2002-10-04 | 2010-01-06 | 日立マクセル株式会社 | 液体燃料電池 |
JP4032018B2 (ja) | 2003-10-08 | 2008-01-16 | 本田技研工業株式会社 | 自動車の前部車体構造 |
WO2005071783A1 (ja) * | 2004-01-23 | 2005-08-04 | Nec Corporation | 燃料電池用燃料カートリッジおよびそれを用いた燃料電池 |
KR100824460B1 (ko) * | 2004-05-14 | 2008-04-22 | 가부시끼가이샤 도시바 | 연료 전지 |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05272680A (ja) * | 1992-03-30 | 1993-10-19 | Usui Internatl Ind Co Ltd | 細径配管接続用継手 |
JPH109469A (ja) * | 1996-06-24 | 1998-01-13 | Honda Motor Co Ltd | パイプコネクタ |
JP2006093001A (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Toshiba Corp | カプラ |
JP2006177492A (ja) * | 2004-12-24 | 2006-07-06 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | カップラー |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010070855A1 (ja) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | 株式会社 東芝 | 燃料電池用ソケットと、それを用いた燃料電池用カップラーおよび燃料電池 |
KR101354951B1 (ko) * | 2012-06-19 | 2014-01-23 | 주식회사 포스코 | 산소 분사 제어 기능을 갖는 산소랜스용 다공노즐 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2008020493A1 (fr) | 2008-02-21 |
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