JP2010067366A - 燃料電池用燃料カートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】接続具が装着される可撓性の容器の口部とカバー部材の結合部の構造の簡素化を図り、容積効率を向上させるとともに、固定筒部材の螺着作業を確実に行い得る燃料電池用燃料カートリッジを提供する。
【解決手段】容器１０の口部１４をカバーの先端開口部から突出させ、カバーの先端開口部から突出する容器の口部突出部１４ａ外周に対して押さえキャップ３３を螺着してカプラーのプラグ３０Ｐを固定し、容器口部１４外周とカバーの先端開口部１４ａ内周との対向面間に、押さえキャップ３３の螺着時に、押さえキャップ３３の締め付け方向に互いに係合し、押さえキャップ３３と容器１０の共回りを規制する回り止め機構２を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池に液体燃料を補給するための燃料カートリッジに関する。

燃料電池は、携帯電話や音楽プレーヤーなどの携帯可能な小型電子機器への搭載が見込まれており、燃料を補給するカートリッジもさらなる小型化が望まれている。
従来の燃料カートリッジとしては、たとえば、特許文献１に記載されているように、スクイズして燃料を補給できる可撓性を有する容器と、容器を覆うように組み付けられる剛性の高いカバーと、自由状態では常時閉状態に保持され燃料電池と接続した際に開弁する弁機構部を備えた接続具と、接続具を容器の口部に挟持固定するための固定筒部材と、を備えている。
容器口部に固定するための固定筒部材について、カバーと容器の分解防止、比較的柔軟な容器へのねじ込み負荷を避ける等の目的で、カバーの肩部から立ち上がる立ち上がり部と、固定筒部材の間で螺着していた。

しかし、固定筒部材の螺着時に、接続具を介して容器が固定筒部材と共回りする場合があり、締め付けトルクが安定しない。容器が四角形等の角形状の場合には共回りは規制されるものの、容器が可撓性なので回転方向に変形してしまう。
また、この従来例の場合には、固定筒部材をカバーの立上がり部に螺着していたので、固定筒部材のねじ込み部分が、内側から容器口部、カバーの立ち上がり部及び固定筒部材と、内外に三重構造となり、容積効率を向上させにくいという問題があった。
そこで、容器の口部に直接固定筒部材を螺合することが考えられるが、固定筒部材を螺合する場合、容器はカバーによって覆われているので、カバーを把持して固定筒部材を回転させることになるが、固定筒部材の締め付けトルクが直接容器に作用するので、容器が共回りして、強固に締め付けることができない。
特開２００７−３１７５２８号公報

本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その主たる目的は、接続具を固定する固定筒部材の螺着作業を安定して確実に行い得る燃料電池用燃料カートリッジを提供することにある。
加えて、接続具が装着される可撓性の容器の口部とカバー部材の結合部の構造の簡素化を図ることにより、容積効率についても向上させ得る燃料電池用燃料カートリッジを提供することにある。

上記目的を達成するために、本請求項１に係る発明にあっては、燃料電池用の液体燃料が収納される容器と、該容器を覆うように組付けられる高剛性の筒状のカバーとによって構成されるカートリッジ本体と、自由状態では常時閉状態に保持され、燃料電池と接続した際に開弁する弁機構部を備えた接続具と、カートリッジ本体側の部材に螺着して、前記接続具を容器の口部に挟持固定するための固定筒部材と、を備えた燃料電池用燃料カートリッジにおいて、
前記カバーと容器の口部の対向面間に、固定筒部材の螺着時に、固定筒部材の締め付け方向に互いに係合し、固定筒部材と容器の共回りを規制する回り止め手段を設けたことを特徴とする。
本請求項２に係る発明にあっては、燃料電池用の液体燃料が収納される容器と、容器を
覆うように組付けられる高剛性の筒状のカバーと、
自由状態では常時閉状態に保持され、燃料電池と接続した際に開弁する弁機構部を備えた接続具と、接続具を容器の口部に挟持固定するための固定筒部材と、を備えた燃料電池用燃料カートリッジにおいて、容器の口部を前記カバーの先端開口部から突出させ、前記カバーの先端開口部から突出する容器の口部突出部外周に対して固定筒部材を螺着して接続具を固定し、互いに対向する前記容器の口部外周とカバーの先端開口部内周との対向面間に、固定筒部材の螺着時に、固定筒部材の締め付け方向に互いに係合し、固定筒部材と容器の共回りを規制する回り止め手段を設けたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、カバーの先端側には、段部を介して立ち上がり部が設けられており、立ち上がり部と容器の口部外周との間に回り止め手段が設けられていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、回り止め手段は、回転させると互いに軸方向に係脱するカバー側係合部と容器側係合部とを有し、カバー側と容器側の少なくともいずれか一方の係合部に、他方の係合部と周方向に係合する回り止め用の突起が設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、カバー側と容器側の少なくともいずれか一方の係合部に、回り止め手段により規制する回転方向とは反対方向の相対移動を規制する弛み止め突起が設けられていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、固定筒部材とカバーとの間には、固定筒部材の螺着が完了した状態で、互いに係合して螺着方向と反対方向への回転を規制する弛み止め手段が設けられていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、容器の胴部は円筒形状であることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、容器には中心軸方向に伸縮自在の部位が設けられ、カバーの底部は使用時に容器を押し込んで燃料を注出させる底部材で覆われていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、回り止め手段を有することにより、容器と固定筒部材の共回りを規制することができ、接続具を確実に締め付け固定することができる。
請求項２に係る発明によれば、固定筒部材を直接容器の口部突出部に螺着することにより、口部付近の容積を拡張することができ、容積効率を向上させることができる。
また、回り止め手段を有することにより、カバーを把持して固定筒部材を回転させても、回り止め手段によって、容器と固定筒部材の共回りを規制することができ、接続具を確実強固に締め付けることができる。

請求項３に係る発明によれば、カバーの先端開口部が、段部を介して立ち上がり部が設けられた構成となっているので、段部によって容器の軸方向の位置決めを行うことができる。

請求項４に係る発明によれば、回転させると互いに軸方向に係脱するカバー側係合部と容器側係合部とを有する構成としたので、いわゆるバヨネット結合によって容器とカバーを強固に固定でき、さらに、このカバー側と容器側の少なくともいずれか一方の係合部に、他方の係合部と周方向に係合する回り止め用の突起を設けているので、回り止めを確実に行うことができる。

請求項５に係る発明によれば、弛み止め突起によって、係合部同士が外れることを防止できる。
請求項６に記載の発明によれば、固定筒部材とカバーとの間に設けられた弛み止め手段によって、固定筒部材が外されることを規制することができる。

請求項７に記載のように、容器の胴部は円筒形状の場合でも、確実に固定筒部材と容器の共回りを規制することができる。
請求項８に記載の発明によれば、底部材を押し込むことにより、簡単に燃料を注出させることができる。

以下に本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態１に係る燃料電池用燃料カートリッジを示している。
全体概要説明
すなわち、図１に示すように、この燃料電池用燃料カートリッジ１は、液体燃料が収納される可撓性の容器１０と、この容器１０外周を覆って容器１０を保護する高剛性のカバー２０と、を備え、容器１０の口部１４には燃料電池に接続して燃料を充填するための接続具としてのカップラーのプラグ３０Ｐが設けられている。

容器の口部１４はカバー２０の先端開口部から外方に突出しており、このカバー２０の先端開口部から突出する容器の口部突出部１４ａ外周に対して、固定筒部材としての押さえキャップ３３を螺着してプラグ３０Ｐが固定されるようになっている。そして、互いに対向する容器の口部１４外周とカバー２０の先端開口部内周との対向面間に、押さえキャップ３３の螺着時に、押さえキャップ３３の締め付け方向に互いに係合し、押さえキャップ３３と容器１０の共回りを規制する回り止め手段としての回り止め機構２が設けられている。
容器１０には弾力性を有する伸縮自在の部位である蛇腹機構を構成する蛇腹部１５が設けられ、カバー２０は、カバー本体２１と底部材としてのボタン部２２とによって構成されている。
液体燃料としては、メタノール，ホルムアルデヒド，ギ酸，エタノール，アセトアルデヒド，酢酸，ブタン，ボロンハイドライド等、燃料電池の燃料として利用可能な各種液体燃料が使用可能である。

容器の構造
容器１０は有底円筒形状で、中空円筒状の胴部１１と、胴部１１下端を閉塞する底部１２と、胴部１１上端を絞った肩部１３と、肩部１３から上方に突出する円筒状の口部１４とを備えた構成となっている。容器の材料としては、液体燃料に応じて適宜選定されるが、この実施の形態では軟質のオレフィン系の樹脂材が使用される。一種または複数種のオレフィン系樹脂より構成してもよいし、一種または複数種をブレンドしたポリエステル系樹脂より構成される単層または多層の容器でもよい。

なお、この実施の形態では、容器１０は多層構造を有しており、層構成としては、内容物の耐透過性、内容物への不純物溶出防止、容器としての操作性などを考慮し、外側より順に、ポリプロピレン（ＰＰ）／リプロ／線状低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）／環状ポリオレフィン（ＣＯＣ）／線状低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）／高密度ポリエチレンと線状低密度ポリエチレンとのブレンド（ＨＤＰＥ＋Ｌ−ＬＤＰＥ）との多層構造となっているが、本発明においてはこの層構成に限定されるものではない。また、これら各層の厚みなどについては、内容物の特性、充填量、操作条件等を考慮し、適宜設定することができる。

単層の場合は、不純物溶出性を考慮し、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）単体やＨＤＰＥ＋Ｌ−ＬＤＰＥ（線状低密度ポリエチレン）をブレンドしたものが好適に用いられる。
多層の場合は、ＣＯＣ（環状ポリオレフィン）樹脂を中間層に用いて内容物に対する透過性を向上させるとともに内外層をオレフィン系樹脂（ＨＤＰＥ）で構成することが望ましい。また口部はプラグ３０Ｐが装着されるため、変形しないことが望ましい。
また、ポリエステル系樹脂を用いる場合は、内容物の耐透過性に優れ、剛性が高く、容器の大量生産にも向いているため、本発明における容器として好適に用いられる。なお、ポリエステル系樹脂におけるポリエチレンテレフタレート樹脂は、その生成過程においてアンチモンやゲルマニウムといった金属触媒が用いられているが、本発明においては、内容物への不純物溶出防止の観点からチタン系触媒を用いて生成されたポリエチレンテレフタレート樹脂を使用することが望ましい。

容器１０は、底部材としてのボタン部２２によって、底部１２が口部１４に向けて押し込まれる構成で、容器１０の胴部１１には、蛇腹部１５が設けられている。この蛇腹部１５は、ボタン部２２によって押し込まれる方向、すなわち、胴部１１の中心軸Ｎ方向に伸縮自在となっている。

蛇腹部１５は、大径の山部１６と、小径の谷部１７が交互に繰り返される形状で、図示例では山部１６の形状が三角形状となっている。もっとも、蛇腹部１５の形状としては、三角形状に限定されるものではなく、例えば台形状や連続した円弧状といった中心軸方向に伸縮する種々の形状とすることもできる。蛇腹部１５は自由状態では伸張状態で、ボタン部２２を押し込むことによって収縮し、押し込み力が作用しないと伸張状態に弾性復帰する。
この蛇腹部１５については、胴部１１の中央付近に限らず、肩部１３寄り、底部１２寄り、（ボタン部２２で覆われる）底部１２に設けてもよい。また、側面から押し込む方向に伸縮する形態でもよい。

カバーの構成
カバー本体２１は、容器１０の口部１４側から胴部１１を覆う胴部カバー部２１ａを有し、底部側の開口部は底部材としてのボタン部２２によって覆われている。このボタン部２２は容器１０の底部１２を覆い胴部カバー部２１ａに対して摺動自在に嵌合するスライド筒部２２ａを有し、液体燃料の充填時にカバー本体２１を握ってボタン部２２を片手で押し込み可能となっている。
カバー本体２１は、上記胴部カバー部２１ａと、この胴部カバー部２１ａの上端から肩部を覆う肩部カバー部２１ｂと、肩部カバー部２１ｂから段部２１ｄを介して低く立ち上がる立ち上がり部２１ｃと、を備えている。

胴部カバー部２１ａは、円筒形状で容器１０の胴部１１の肩部から底部１２付近まで延びている。肩部カバー部２１ｂは胴部カバー部２１ａの上端から内向きに環状に延びて肩部１３を覆い、立ち上がり部２１ｃは肩部カバー部２１ｂに続く段部２１ｄの内径端から口部の付け根付近を覆うように上方に筒状に突出している。
そして、この立ち上がり部２１ｃから上方に容器１０の口部１４が突出している。この口部突出部１４ａは、回り止め機構が形成される口部の付け根部１４ｂを残して口部１４の高さの大部分が突出している。
この口部突出部１４ａの外周は、その軸方向中途領域に押さえキャップ３３が螺着される雄ねじ１４ｃが設けられている。ねじの無い先端部分は、プラグ３０Ｐの基部３１ｃ内周が嵌合される小径の嵌合面１４ｄとなっている。また、雄ねじ１４ｃの口部付け根側には、雄ねじ１４ｃの高さ程度の環状凸部１４ｅが形成されている。

回り止め機構
一方、立ち上がり部２１ｃの内周側と容器１０の口部の付け根部１４ｂ外周との間には、回り止め機構２が設けられている。
回り止め機構２は、図２、図３に詳細に示すように、回転によって互いに軸方向に係脱するカバー側係合部３と容器側係合部４とを有している。この例では、カバー側係合部３と容器側係合部４は周方向に複数、この例では４箇所に等配されている。そして、一方の係合部の間に他方の係合部が、所定の回転位相にて互いに抜き差し可能で、差し込んだ状態で回転させることによって係合部３，４同士が軸方向に係合するいわゆるバヨネット結合の構成となっている。

そして、少なくともいずれか一方、この実施例では、カバー側係合部３に、他方の容器側係合部４と周方向に係合する回り止め用突起３ａが設けられている。図示例では、回り止め用突起３ａと反対側には弛み止め用突起３ｂが設けられている。回り止め用突起３ａは確実に回り止めをするために突出高さは高い大突起で、弛み止め用突起３ｂは組み込み時に乗り越える必要から高さの低い小突起となっている。もっとも、容器側係合部４に回り止め用突起と弛み止め用突起を設けてもよいし、一方に回り止め用突起を他方に弛み止め用突起を設けるようにしてもよい。

押さえキャップ
押さえキャップ３３は、先端側から順に、プラグ本体３１の基部３１ｃ外周が嵌合する小径ホルダ部３３ａと、この小径ホルダ部３３ａより大径で容器１０の口部突出部１４ａにねじ込まれる大径ホルダ部３３ｂと、大径ホルダ部３３ｂよりさらに拡径された基端拡径部３３ｅとを、備えている。
小径ホルダ部３３ａの外周には雄ねじ３３ｄが設けられ、プラグ３０Ｐを覆うキャップ６０がねじ込み固定される。さらに、小径ホルダ部３３ａの先端部内径は小径に絞られており、この先端小径部３３ａ１がプラグ本体３１の基部３１ｃの段部３１ｃ１に係合し、プラグ本体３１を軸方向に固定する。

一方、大径ホルダ部３３ｂの内周には、容器１０の口部突出部１４ａに形成された雄ねじ１４ｃが螺合する雌ねじ３３ｃが設けられている。
基端拡径部３３ｅは、大径ホルダ部３３ｂの基端から半径方向外向きに張り出すフランジ部３３ｅ１と、フランジ部３３ｅ１の外径端から垂下する基端環状壁３３ｅ２とを備え、押さえキャップ３３を容器１０の口部突出部１４ａに螺合した際に、カバー２０の先端開口部に位置する立ち上がり部２１ｃの先端がフランジ部３３ｅ１に当接し、基端環状壁３３ｅ２は立ち上がり部２１ｃの外周と所定間隔でもって対向するようになっている。

逆転防止機構
この基端拡径部３３ｅの基端環状壁３３ｅ２とカバー２０の立ち上がり部２１ｃとの間に、押さえキャップ３３の容器１０に対する締付け方向の回転は許容し弛み方向の回転は規制する逆回転防止機構５が設けられている。
この逆回転防止機構５は、図５に示すように、複数のラチェット歯５ａ１が設けられたラック部５ａと、ラチェット歯５ａ１に係合する爪５ｂとによって構成される。ラック部５ａは、立ち上がり部２１ｃの外周２箇所に周方向に沿って円弧状に設けられるもので、鋸歯状のラチェット歯５ａ１が複数設けられている。もっとも、ラック部５ａについては、１カ所、３カ所以上、あるいは全周に設けてもよい。ラチェット歯５ａ１は、爪５ｂが締付け方向に係合する斜面と、弛み方向に係合する斜面を有し、締付け方向に係合する斜面は、立ち上がり部２１ｃの周面との接線を基準にして直角よりも小さい角度、爪５ｂが締付け方向に乗り越え可能な傾斜角で傾斜している。一方、弛み方向に係合する斜面は、立ち上がり部２１ｃとの接線を基準にしてほぼ直角に立ち上がり、爪５ｂが乗り越え不能な形状にとしている。
爪５ｂは、押さえキャップ３３の基端環状壁３３ｅ２の内周に、ラチェット歯５ａ１の
ピッチと同一ピッチでもって、円周方向全周にわたって設けられている。この爪５ｂは、基端環状壁３３ｅ２の中心を通る中心線に対して、カバー２０との間で相対的に弛み方向（反締付け方向）となる方向に傾斜している。
したがって、各爪５ｂは、ラック部５ａの各ラチェット歯５ａ１の間に噛合すると、押さえキャップ３３の容器１０に対する締付け方向の回転は許容し、弛み方向の回転は阻止するラチェット機構として機能する。

ボタン部
一方、ボタン部２２は容器１０の底部１２側を覆う構成で、容器の底部１２を覆う底部カバー部２２ｂと、底部カバー部２２ｂの外径端から上方に向かって延びる円筒形状のスライド筒部２２ａと、を備えており、容器１０の底部１２が底部カバー部２２ｂに当接している。このボタン部２２のスライド筒部２２ａは、カバー本体２１の胴部カバー部２１ａ内周に嵌合する内嵌合構成となっている。
スライド筒部２２ａが内嵌合構成となっているので、スライド筒部２２ａとの干渉を避けるために、容器１０の胴部１１は、スライド筒部２２ａに対応してスライド筒部２２ａのスペース分だけ、底部１２寄りの部分が絞られて小径部１１ａとなっている。

また、胴部カバー部２１ａの内周とスライド筒部２２ａの外周には、ボタン部２２の最伸張位置において、軸方向に互いに係合する始端ストッパ４１，４２が突設されている。図示例では、胴部カバー部２１ａ側の始端ストッパ４１は胴部カバー部２１ａの開口端部内周に設けられ、スライド筒部２２ａ側の始端ストッパ４２はスライド筒部２２ａの挿入方向先端部外周に設けられている。特に、図示例では胴部カバー部２１ａ側の始端ストッパ４１は別部品で構成され、超音波溶着によって接着されている。このように別部材とすれば、カバー本体２１の射出成形が容易である。

自由状態では、蛇腹部１５の弾性復元力によって始端ストッパ４１，４２が係合する位置まで伸張しており、容器１０の底部１２はボタン部２２の底部カバー部２２ｂに当接している。
この始端ストッパ４１，４２はボタン部２２の抜け止め機構としても機能するもので、始端ストッパ４１，４２の係合面は９０°で係合し、容易に抜けないようになっている。また、組立を可能とするために、挿入方向の先端部は傾斜面となっている。この始端ストッパ４１，４２によって、カートリッジが高温環境下に曝され容器の内圧が上昇し容器が変形しても、ボタン部２２が抜け出ることが防止される。

一方、スライド筒部２２ａの外周には、ボタン部２２を押し込んで蛇腹部１５を収縮させる際のボタン部２２の押し込みストローク量、すなわち容器１０の蛇腹部１５の収縮量を所定量に規制するストローク規制部材としての終端ストッパ５０が突設されている。この終端ストッパ５０は、スライド筒部２２ａを外周側に厚肉に張り出して胴部カバー部２１ａの開口端５１と軸方向に対向するようになっており、胴部カバー部２１ａの開口端５１に係合してボタン部２２の押し込み量を規制するようになっている。

したがって、この実施の形態では、ボタン部２２の押し込みストロークの始端と終端が、始端ストッパ４１，４２と終端ストッパ５０によって一定のストローク量に規制され、容器内圧が過剰に上昇しないようにして、燃料電池側の機器に過大な負荷がかかることを防止できる。

プラグ（カプラー）の説明
接続具としてのプラグ３０Ｐには、自由状態では常時閉状態に保持され、燃料電池７０と接続した際に開弁する弁機構部３４が設けられている。
この実施の形態では、図４に示すように、燃料電池７０に設けられるソケット３０Ｓに
着脱自在に接続されるものであり、プラグ３０Ｐとソケット３０Ｓを合わせてカップラーを構成する。

プラグ３０Ｐは、ソケット３０Ｓに差し込まれる突出連結部３１ａを備えたプラグ本体３１と、突出連結部３１ａに設けられる流路３１ｂを開閉する弁機構部３４とを備えた構成で、押さえキャップ３３によって固定される。弁機構部３４は、自由状態では常時閉状態に保持され、燃料電池に接続した際に開弁する構成となっている。

プラグ本体３１は、容器１０の口部１４に嵌合する大径の基部３１ｃを備え、突出連結部３１ａと基部３１ｃとの間には階段状に徐々に大径となる段差部３１ｄが設けられている。また、突出連結部３１ａの先端部外周には環状溝３1ｅが設けられている。

プラグの弁機構
弁機構部３４は、図４に拡大して示すように、プラグ本体３１の容器内部側に固定され、容器１０の口部１４内周に嵌着されるバルブホルダ３４ａと、プラグ本体３１の容器内部側の端面に設けられるバルブシート３４ｂと、バルブホルダ３４ａに軸方向に移動自在に保持され、バルブシート３４ｂに対して接離自在のバルブ３４ｃと、このバルブ３４ｃをバルブシート３４ｂに対して常時押し付ける方向に付勢するスプリング３４ｇと、を備えている。

バルブ３４ｃは、円板状のバルブ本体３４ｄと、バルブ本体３４ｄの容器側の面から中心軸に沿って容器側に延びるガイド軸３４ｅと、バルブ本体３４ｄの先端側の面中央から中心軸線に沿って先端側に延び、プラグ本体３１の突出連結部３１ａ内周に移動自在に挿入されるバルブステム３４ｆとを備えている。バルブ本体３４ｄは、ゴム状弾性材製のシールリング３４ｈを介してバルブシート３４ｂに接離するようになっている。
また、バルブホルダ３４ａはフランジ付き有底筒形状で、筒状部３４ａ１が口部１４内周に嵌着され、フランジ部３４ａ４がシール部材３４ｉを介して容器の口部１４の開口端に密封接触している。底部３４ａ２によって開弁時のガイド軸３４ｅの移動を所定量に規制するようになっている。また、バルブホルダ３４ａの筒状部３４ａ１には、底部寄りの位置に容器内部と連通する通孔３４ａ３が設けられている。

ガイド軸３４ｅは、バルブ本体３４ｄの移動方向を軸方向に案内するもので、バルブホルダ３４ａ内周に軸方向に移動自在に保持される。ガイド軸３４ｅ外周には液体燃料の流通を許容するための溝が複数設けられている。
バルブステム３４ｆは、バルブ３４ｃと一体的に設けられ、バルブ３４ｃのバルブ本体３４ｄから上方に突出連結部３１ａ内周に摺動自在に挿入されている。このバルブステム３４ｆの外周にも液体燃料の流通を許容するための溝が複数設けられている。バルブステム３４ｆの上端は閉弁状態でほぼ突出連結部３１ａの先端開口部付近に位置している。

ソケット
次に、ソケット３０Ｓについて説明する。
このソケット３０Ｓは、プラグ３０Ｐが進入する連結空間１０１と、プラグ３０Ｐの接続時に燃料が流通する流路１０２と、プラグ３０Ｐの接続時にのみ開弁する常時閉の弁機構部１０４と、プラグ３０Ｐとの接続状態を保持する係止部１０４と、弁機構部１１４が開くより先に接続面をシールする流路シール部１０５とを備えている。

組立手順
次に、上記構成の燃料電池用燃料カートリッジの組立について説明する。
まず、カバー本体２１の底部側開口部から、容器１０を口部１４から挿入し、口部１４がカバー２０の先端開口部から突出し肩部１３がカバー本体２１の肩部カバー部２１ｂに
当接するまで押し込む。この挿入時点では、容器１０の口部付け根部１４ｂに設けられた容器側係合部４が、カバー本体２１の立ち上がり部２１ｃ内周に設けられたカバー側係合部３の間に一致するように位置させている。この時点で、容器側係合部４がカバー側係合部３の間を通過している（図３（Ａ）乃至（Ｃ）参照）。

次に、容器１０とカバー本体２１を相対回転させることによって、容器側及びカバー側の係合部３，４同士が軸方向に係合する（図３（Ｄ）乃至（Ｆ）参照）。すなわち、容器側係合部４の下側縁がカバー本体２１のカバー側係合部３の上側縁に周方向に滑りながら係合する。係合する際に、カバー側係合部３の回転方向始端側に位置する弛み止め用突起３ｂを乗り越え、終端側に位置する回り止め用突起３ａに係合し、容器１０とカバー本体２１の組み付け作業が終了する。
この時点で容器１０の口部１４がカバー本体２１の立ち上がり部２１ｃより外側に突出し、口部突出部１４ａが立ち上がり部２１ｃから上方に露出している。
仮に、組込前の輸送時などにカバー側係合部３と容器側係合部４との当接面間に弛みが生じたとしても、弛み止め突起３ｂによって弛み方向の移動が規制されているので、係合部３，４同士が外れることはない。

次に、口部１４に接続具であるカプラーのプラグ３０Ｐを差込み、押さえキャップ３３を容器１０の口部突出部１４ａに螺合し、プラグ３０Ｐを容器１０の口部１４との間で挟持固定する。
すなわち、押さえキャップ３３の先端開口部にプラグ３０Ｐを挿入すると共に、押さえキャップ３３の大径ホルダ部３３ｂ内周の雌ねじ３３ｃを、口部突出部１４ａ外周の雄ねじ１４ｃにねじ込む。ねじ込みは、カバー本体２１を把持し、押さえキャップ３３を回転させる。容器１０には締め込み方向にトルクが作用するが、このトルクは、上記した回り止め機構２の、容器側係合部４がカバー側係合部３の回り止め突起３ａによって支持され、容器１０が押さえキャップ３３と共回りすることが規制され、締付作業がスムースに進行する。

ねじ込むにつれて、小径ホルダ部３３ａ内周がプラグ３０Ｐの基部３１ｃの外周に填り込み、締め込み終了手前で、押さえキャップ３３の基端環状壁３３ｅ２の爪５ｂが、カバー２０の立ち上がり部２１ｃ外周のラチェット歯５ａ１に係合し始め、ラチェット歯５ａを乗り越えながら回転し、押さえキャップ３３の基端拡径部３３ｅの内側段部が立ち上がり部２１ｃの上端に突き当たって締め込みが終了する。この締め込み終了位置で、押さえキャップ３３の先端小径部３３ａ１の段部が、プラグ３０Ｐの基部３１ｃの上端段部３１ｃ１を押さえ込んでプラグ３０Ｐが固定される。
突き当たり以外の終了判定として、押さえキャップ３３のねじ込み回転角度、ねじ込みトルク、押さえキャップ３３とカバー肩部２１ｂとのクリアランス等でもよい。 この状態で、押さえキャップ３３を外そうとしても、逆転防止機構５のラチェット歯５ａ１と爪５ｂが噛み合っているために、外すことができない。また、この押さえキャップ３３を介して、容器１０とカバー本体２１についても強固に固定されることになり、容器１０とカバー本体２１は、回り止め機構２の容器側係合部４とカバー側係合部３の連結構造と相俟って二重に固定される。

一方、カバー本体２１と容器１０を組み付けた後、押さえキャップ３３の締付け後あるいは押さえキャップ３３の締付け前に、カバー本体２１の底部側にボタン部２２を装着する。すなわち、ケース本体２１の底部から突出した状態の容器１０の底部１２に、ボタン部２２を被せ、ボタン部２２のスライド筒部２２ａの始端ストッパ４２を、ケース本体２１の始端ストッパ４１に対して押し込んで乗り越えさせ、ケース本体２１の内周に差し込む。

次に、上記燃料電池用燃料カートリッジの使用方法について説明する。
この燃料電池用燃料カートリッジは、バッグ等に入れて携帯することを想定しており、燃料電池の燃料が無くなると、バッグから取り出して液体燃料を充填する。
剛性の高いカバー２０によって容器１０外周全体が覆われているので、バッグ等に収納して持ち歩いても、カバー２０によって容器１０が保護され、容器の破損等を防止することができる。
また、プラグ３０Ｐの弁機構部３４は常時閉状態となっているので、ボタン部２２を押しても弁機構部３４のバルブ３４ａがバルブシート３４ｂに押し付けられるだけで、弁機構部３４が閉弁状態に保持され、液体燃料が漏れることが無い。
携帯時には、プラグ３０Ｐがキャップ６０で覆われているが、仮にキャップ６０が外れていたとしても、プラグ３０Ｐの突出連結部３１ａの通路は細く、内部のバルブステム３４ｆが誤って押されるおそれは無い。
また、ボタン部２２のスライド筒部２２ａを内嵌合としているので、出っ張りがなく、バッグに収納した状態でも引っ掛かりにくく、また分解されにくい。

使用する際には、キャップ６０を外し、図４に拡大して示すように、プラグ本体３１の突出連結部３１ａをソケット３０Ｓの連結空間１０１内に差し込む。すると、プラグの突出連結部３１ａ先端と流路シール部１０５が当接し、流路のシールが確保される。更に差し込むとバルブステム３４ｆがソケット３０Ｓの弁機構部１０３に突き当たり、バルブ３４ａがスプリング３４ｇのバネ力に抗して押し込まれバルブシート３４ｂから離れ開弁状態となる。一方、ソケット３０Ｓ側の弁機構部１０３も開弁する。完全に差し込まれた位置でプラグ環状溝３１ｅとソケット３０Ｓの係止部１０４が係合して、注入動作中の接続が保持される。

注入する際には、片手でカバー２０を握り、指でボタン部２２の底部カバー部２２ｂを押し込む。ボタン部２２を押し込むと、容器１０の蛇腹部１５が中心軸Ｎ方向に収縮し、液体燃料が注出される。押し込み量は、ボタン部２２のスライド筒部２２ａ外周に設けられた終端ストッパ５０がカバー本体２１の開口端５１に当接した時点で規制されるので、容器内圧が過剰に上昇しないようにして、燃料電池側の機器に過大な負荷がかかることを防止できる。

なお、上記実施の形態では、容器が円筒形状の場合について説明したが、円筒形状に限定されるものではなく、容器は軟質の可撓性の容器なので、角部があってもカバー内で回転する可能性があり、たとえば、四角形、六角形等の多角筒形状の容器についても本願発明は有効であり、特に形状は問わない。また、伸縮自在の部位として蛇腹機構を例にとって説明したが、蛇腹構造である必要はなく、伸縮する構成であればよい。

次に、本発明の実施の形態２について説明する。
図６乃至図９には、本発明の実施の形態２に係る燃料電池用燃料カートリッジを示している。
この実施の形態２は、基本的な構成は実施の形態１と同一であり、固定筒部材としての押さえキャップ３３が、カバー２０の口部カバー部２２１ｃに螺合している点で相違する。また、容器の口部１１４外周に雄ねじが形成されていないことから、回り止め機構２０２の構造が相違している。以下の説明では、主として実施の形態１と異なる点について説明し、同一の構成部分については同一の符号を付して説明を省略するものとする。

この実施の形態２では、図６、図７に示すように、カバー２０のカバー本体２１は、口部１１４を覆う筒状の口部カバー部２２１ｃを備え、この口部カバー部２２１ｃに押さえキャップ３３が螺着されている。
口部カバー部２２１ｃは、実施の形態１の立ち上がり部２１ｃがさらに先端へ延長された形態をとり、肩部カバー部２１ｂに続く段部２１ｄの内径端から口部１１４外周に沿って上方に筒状に突出し、口部カバー部２２１ｃの上端は口部１１４の先端部１１４ｄ付近まで延びている。口部１４の先端部１１４ｄのみが、口部カバー部２２１ｃ上端より突出している。

口部カバー部２２１ｃの中途部には、高さ方向中間位置よりもやや下方位置に環状凸部２２１ｈが設けられ、この環状凸部２２１ｈを隔てて上方の領域に雄ねじ２２１ｇが設けられ、固定筒部材としての押さえキャップ３３を螺着してプラグ３０Ｐが固定されるようになっている。また、環状凸部２２１ｈの下方の付け根領域に、逆転防止機構を構成するラチェット５ａが設けられている。
口部カバー部２２１ｃの内周と容器の口部１１４外周との対向面間には、押さえキャップ３３の螺着時に、押さえキャップ３３の締め付け方向に互いに係合し、押さえキャップ３３と容器１０の共回りを規制する回り止め手段としての回り止め機構２０２が設けられている（図６、図８参照）。

回り止め機構
回り止め機構２０２は、図８及び図９に詳細に示すように、回転によって互いに軸方向に係脱するカバー側係合部２０３と容器側係合部２０４とを有している。この例では、カバー側係合部２０３と容器側係合部２０４は周方向に複数、この例では２箇所に間欠的に等配されている。また、容器側係合部２０４も、口部１１４の周方向２箇所に、間欠的に等配されており、一方の係合部の間に他方の係合部が、所定の回転位相にて互いに軸方向に抜き差し可能で、差し込んだ状態で回転させることによって係合部２０３，２０４同士が軸方向に係合するいわゆるバヨネット結合の構成となっている。
この例では、２箇所のカバー側係合部２０３の間の係合部が無い領域が容器側係合部２０４の差込領域で、カバー側係合部２０３の存在する領域が固定領域となる。
さらに、容器の口部１１４外周に設けられた間欠配置の容器側係合部２０４の下方には、カバー側係合部２０３の高さ方向の幅分だけ離れた位置に環状凸部１１４ｅが張り出しており、この環状凸部１１４ｅと容器側係合部２０４の隙間に、カバー側係合部２０３が回転方向に抜き差しされるように係脱される。

この実施例では、カバー側係合部２０３に、他方の容器側係合部２０４と周方向に係合する回り止め用突起２０３ａが設けられている。図示例では、回り止め用突起２０３ａと反対側には弛み止め用突起２０３ｂが設けられている。回り止め用突起２０３ａは確実に回り止めをするために突出高さは高く、しかもカバー側係合部２０３の一端から口部カバー部２０４の上端まで直線状に延びている。この回り止め用突起２０３ａの内径側端面は、容器の口部１１４外周面に接して口部１１４を案内するようになっている。この回り止め用突起２０３ａは２箇所しかないので、容器の口部１１４を安定させるために、容器側係合部２０４の無い差込領域において、口部１１４の容器側係合部２０４と干渉しない口部カバー部２２１ｃの上端部分内周に、内向きの案内凸部２０３ｃが設けられている。
弛み止め用突起２０３ｂは組み込み時に、乗り越える必要から高さの低い小突起となっている点は実施の形態１と同様である。また、容器側係合部２０４に回り止め用突起２０３ａと弛み止め用突起２０３ｂを設けてもよいし、一方に回り止め用突起２０３ａを他方に弛み止め用突起２０３ｂを設けるようにしてもよいことは実施の形態１と同様である。

組立手順
次に、本実施の形態２に係る燃料電池用燃料カートリッジの組立について説明する。
まず、カバー本体２１の底部側開口部から、容器１０を口部１１４から挿入し、口部１１４の先端部がカバー２０の口部カバー部２２１ｃから突出し肩部１３がカバー本体２１の肩部カバー部２１ｂに当接するまで押し込む。この挿入時点では、容器１０の口部１１
４に設けられた容器側係合部２０４が、カバー本体２１の口部カバー部２２１ｃ内周に設けられたカバー側係合部２０３の間に一致するように位置させている。この時点で、容器側係合部２０４がカバー側係合部２０３の間を通過している（図８（Ａ）乃至（Ｄ）参照）。

次に、容器１０とカバー本体２１を相対回転させることによって、容器側及びカバー側の係合部２０３，２０４同士が軸方向に係合する（図８（Ｅ）乃至（Ｇ）参照）。すなわち、容器側係合部２０４の下側縁がカバー本体２１のカバー側係合部２０３の上側縁に周方向に滑りながら係合する。係合する際に、カバー側係合部２０３の回転方向始端側に位置する弛み止め用突起２０３ｂを乗り越え、終端側に位置する回り止め用突起２０３ａに係合し、容器１０とカバー本体２１の組み付け作業が終了する。
この時点で容器１０の口部先端部１１４ｄがカバー本体２１の口部カバー部２２１ｃより外側に突出し、口部カバー部２２１ｃから上方に露出している。

次に、口部１４に接続具であるカプラーのプラグ３０Ｐを差込み、押さえキャップ３３を容器１０の口部カバー部２２１ｃに螺合し、プラグ３０Ｐを口部カバー部２２１ｃとの間で挟持固定する。
すなわち、押さえキャップ３３の先端開口部にプラグ３０Ｐを挿入すると共に、押さえキャップ３３の大径ホルダ部３３ｂ内周の雌ねじ３３ｃを、口部カバー部２２１ｃ外周の雄ねじ２２１ｇにねじ込む。ねじ込みは、カバー本体２１を把持し、押さえキャップ３３を回転させる。プラグ３０Ｐを介して容器１０に締め込み方向にトルクが作用するが、このトルクは、上記した回り止め機構２０２の、容器側係合部２０４がカバー側係合部２０３の回り止め突起２０３ａによって支持され、容器１０が押さえキャップ３３と共回りすることが規制され、締付作業がスムースに進行する。

ねじ込むにつれて、小径ホルダ部３３ａ内周がプラグ３０Ｐの基部３１ｃの外周に填り込み、締め込み終了手前で、押さえキャップ３３の基端環状壁３３ｅ２の爪５ｂが、カバー２０の口部カバー部２２１ｃ外周のラチェット５ａに係合し始め、各ラチェット歯５ａを乗り越えながら回転し、押さえキャップ３３の基端拡径部３３ｅの内側段部が口部カバー部２２１ｃの上端に突き当たって締め込みが終了する。この締め込み終了位置で、押さえキャップ３３の先端小径部３３ａ１の段部が、プラグ３０Ｐの基部３１ｃの上端段部３１ｃ１を押さえ込んでプラグ３０Ｐが固定される。
したがって、押さえキャップ３３を外そうとしても、逆転防止機構５のラチェット歯５ａ１と爪５ｂが噛み合っているために、外すことができない。また、この押さえキャップ３３を介して、容器１０とカバー本体２１についても強固に固定されることになり、容器１０とカバー本体２１は、回り止め機構２０２の容器側係合部２０４とカバー側係合部２０３の連結構造と相俟って二重に固定される。

仮に、カバー側係合部２０３と容器側係合部２０４との当接面間に弛みが生じたとしても、弛み止め突起２０３ｂによって弛み方向の移動が規制されているので、係合部２０３，２０４同士が外れることはない。

なお、上記実施の形態では、容器が円筒形状の場合について説明したが、円筒形状に限定されるものではなく、容器は軟質の可撓性の容器なので、角部があってもカバー内で回転する可能性があり、たとえば、四角形、六角形等の多角筒形状の容器についても本願発明は有効であり、特に形状は問わない。また、カバーの形状についても同様に、多角形でもよい。また、伸縮自在の部位として蛇腹機構を例にとって説明したが、蛇腹構造である必要はなく、伸縮する構成であればよい。
さらに、上記実施の形態では容器１０はブロー成形ボトルであるが、これに限らず、フィルムの周縁部を貼り合わせて構成したパウチ容器に、容器口部となるスパウトを装着し
て用いることもできる。

図１は本発明の実施の形態１に係る燃料電池用燃料カートリッジを示すもので、同図（Ａ）はキャップを外した状態の正面図、同図（Ｂ）はソケットと連結状態でボタン部を押し込んだ状態の正面断面図である。 図２は図１の燃料カートリッジの分解図である。 図３（Ａ），（Ｂ），(Ｃ)は、容器挿入時の容器とカバーの位置関係を示すもので、（Ａ）は容器の平面図、（Ｂ）はカバーの平面図、（Ｃ）は組み合わせ状態の平面図、図３（Ｄ），（Ｅ），(Ｆ)は、容器組み込み時の容器とカバーの位置関係を示すもので、（Ｄ）は容器の平面図、（Ｅ）はカバーの平面図、（Ｆ）は組合せ状態の平面図である。 図４は、図１のカートリッジのプラグと燃料電池側のソケットによって構成されるカップラーの説明図である。 図５は、図１のカートリッジのカバーと押さえキャップとの逆転防止機構を説明するもので、（Ａ）はラック部が設けられた押さえキャップの基部の断面図、（Ｂ）は爪が設けられたカバーの平面図、（Ｃ）はラック部と爪との係合状態を示す図である。 図６は本発明の実施の形態２に係る燃料電池用燃料カートリッジを示すもので、同図（Ａ）はキャップを外した状態の正面図、同図（Ｂ）はボタン部を押し込んだ状態の正面断面図である。 図７は図６の燃料カートリッジの分解図である。 図８（Ａ）乃至(Ｄ)は、容器挿入時の容器とカバーの位置関係を示し、（Ａ）はカバーの平面図、（Ｂ）は容器の平面図、（Ｃ），（Ｄ）は組み合わせ状態を示しており、（Ｃ）は（Ｄ）のＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は（Ｃ）のＤ−Ｄ線断面図、 図８（Ｅ）乃至(Ｇ)は、容器固定時の容器とカバーの位置関係を示し、（Ｅ）は容器の平面図、（Ｆ），（Ｇ）は組み合わせ状態を示しており、（Ｆ）は（Ｇ）のＦ−Ｆ線断面図、（Ｇ）は（Ｆ）のＧ−Ｇ線断面図である。 図９（Ａ）乃至（Ｄ）は図６のカバーの口部カバー部を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図、図９（Ｅ）乃至（Ｉ）は図６の容器の口部を示すもので、（Ｅ）は平面図、（Ｆ）は側面図、（Ｇ）は正面図、（Ｈ）は（Ｅ）のＨ−Ｈ線断面図、（Ｉ）は（Ｅ）のＩ−Ｉ線断面図である。

符号の説明

１ 燃料電池用燃料カートリッジ
２ 回り止め機構
３ カバー側係合部
３ａ 回り止め用突起
３ｂ 弛み止め用突起
４ 容器側係合部
５ 逆回転防止機構
５ａ ラック部
５ａ１ ラチェット歯
５ｂ 爪
１０ 容器
１１ 胴部、１１ａ 小径部
１２ 底部
１３ 肩部
１４ 口部
１４ａ 口部突出部
１４ｂ 付け根部
１４ｃ 雄ねじ
１４ｄ 嵌合面
１４ｅ 環状凸部
１５ 蛇腹部（伸縮自在の部位）
１６ 山部
１７ 谷部
２０ カバー
２１ カバー本体
２１ａ 胴部カバー部
２１ｂ 肩部カバー部
２１ｃ 立ち上がり部
２１ｄ 段部
２２ ボタン部
２２ａ スライド筒部
２２ｂ 底部カバー部
３０Ｐ プラグ（接続具）
３１ プラグ本体
３１ａ 突出連結部、３１ｂ 流路、３１ｃ 基部、３１ｃ１ 段部
３１ｄ 段差部、３１ｅ 環状溝

３４ 弁機構部、
３４ａ バルブホルダ
３４ａ１ 筒状部、３４ａ２ 底部、３４ａ３ 通孔、３４ａ４ フランジ部、
３４ｂ バルブシート、
３４ｃ バルブ
３４ｄ バルブ本体
３４ｅ ガイド軸
３４ｆ バルブステム
３４ｇ スプリング
３４ｈ シールリング
３４ｉ シール部材
３３ 押さえキャップ(固定筒部材）
３３ａ 小径ホルダ
３３ａ１ 先端小径部
３３ｂ 大径ホルダ
３３ｃ 雌ねじ
３３ｄ 雄ねじ
３３ｅ 基端拡径部
３３ｅ１ フランジ部、３３ｅ２ 基端環状壁
３０Ｓ ソケット
１０１ 連結空間
１０２ 流路
１０３ 弁機構部
１０４ 係止部
１０５ 流路シール部
４１，４２ 始端ストッパ
５０ 終端ストッパ
５１ 開口端
６０ キャップ
７０ 燃料電池
７１ 装着孔
１１４ 口部
１１４ｄ 先端部
１１４ｅ 環状凸部
２２１ｃ 口部カバー部
２２１ｈ 環状凸部
２２１ｇ 雄ねじ
２０２ 回り止め機構
２０３ カバー側係合部
２０３ａ 回り止め用突起
２０３ｂ 弛み止め用突起
２０３ｃ 案内凸部
２０４ 容器側係合部

Claims (8)

1. 燃料電池用の液体燃料が収納される容器と、該容器を覆うように組付けられる高剛性
   の筒状のカバーとによって構成されるカートリッジ本体と、
   自由状態では常時閉状態に保持され、燃料電池と接続した際に開弁する弁機構部を備えた接続具と、
   カートリッジ本体側の部材に螺着して、前記接続具を容器の口部に挟持固定するための固定筒部材と、を備えた燃料電池用燃料カートリッジにおいて、
   前記カバーと容器の口部の対向面間に、固定筒部材の螺着時に、固定筒部材の締め付け方向に互いに係合し、固定筒部材と容器の共回りを規制する回り止め手段を設けたことを特徴とする燃料電池用燃料カートリッジ。
2. 燃料電池用の液体燃料が収納される容器と、該容器を覆うように組付けられる高剛性の筒状のカバーとによって構成されるカートリッジ本体と、
   自由状態では常時閉状態に保持され、燃料電池と接続した際に開弁する弁機構部を備えた接続具と、
   該接続具を容器の口部に挟持固定するための固定筒部材と、を備えた燃料電池用燃料カートリッジにおいて、
   容器の口部を前記カバーの先端開口部から突出させ、前記カバーの先端開口部から突出する容器固定筒部材を螺着して接続具を固定し、
   互いに対向する前記容器の口部外周とカバーの先端開口部内周との対向面間に、固定筒部材の螺着時に、固定筒部材の締め付け方向に互いに係合し、固定筒部材と容器の共回りを規制する回り止め手段を設けたことを特徴とする燃料電池用燃料カートリッジ。
3. カバーの先端側には、段部を介して立ち上がり部が設けられており、立ち上がり部と容器の口部外周との間に回り止め手段が設けられている請求項1または２に記載の燃料電池
   用燃料カートリッジ。
4. 回り止め手段は、回転させると互いに軸方向に係脱するカバー側係合部と容器側係合部とを有し、カバー側と容器側の少なくともいずれか一方の係合部に、他方の係合部と周方向に係合する回り止め用の突起が設けられている請求項１乃至３のいずれかの項に記載の燃料電池用燃料カートリッジ。
5. カバー側と容器側の少なくともいずれか一方の係合部に、回り止め手段により規制する回転方向とは反対方向の相対移動を規制する弛み止め突起が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池用燃料カートリッジ。
6. 固定筒部材とカバーとの間には、固定部材の螺着が完了した状態で、互いに係合して螺着方向と反対方向への回転を規制する弛み止め手段が設けられている請求項１乃至５のいずれかの項に記載の燃料電池用燃料カートリッジ。
7. 容器の胴部は円筒形状である請求項１乃至６のいずれかの項に記載の燃料電池用燃料カートリッジ。
8. 前記容器には中心軸方向に伸縮自在の部位が設けられ、カバーの底部は使用時に容器を押し込んで燃料を注出させる底部材で覆われている請求項１乃至７のいずれかの項に記載の燃料電池用燃料カートリッジ。

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