JP2010287422A - Fuel cartridge for fuel cell and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池などの燃料電池に好適に利用することができる燃料電池用燃料カートリッジ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a fuel cartridge for a fuel cell that can be suitably used for a fuel cell such as a direct methanol fuel cell, and a method for manufacturing the same.
近年、水素(プロトン)を取り出すための改質器を用いることなく、燃料であるメタノールを直接アノード極(燃料極)に供給して、電気化学反応を生じさせることができるダイレクトメタノール型燃料電池(DMFC)が注目されている。特に、このDMFCは、機器の小型化に適していることから、ノートパソコン(Laptop Computer)に代表されるような携帯機器用の燃料電池としての利用が期待されている。 In recent years, a direct methanol fuel cell capable of causing an electrochemical reaction by supplying methanol as a fuel directly to an anode electrode (fuel electrode) without using a reformer for taking out hydrogen (protons). DMFC) is drawing attention. In particular, since this DMFC is suitable for downsizing of devices, it is expected to be used as a fuel cell for portable devices such as a laptop computer (Laptop Computer).
そして、このようなDMFCにおける燃料の供給手段も種々提案されており、例えば、特許文献1は、少なくとも一部が柔軟性を有する部材から構成された燃料容器を備え、ポンプにより燃料が供給される携帯機器用燃料電池を提案する。
また、本出願人も、特許文献2において、燃料電池用の燃料容器としても利用可能な容器として、フィルム材をガセット袋状のパウチに製袋した可撓性のパウチ本体に、流動性内容物の注口部となるスパウトを取り付けた容器を提案した。さらに、本出願人は、特許文献3において、フィルム材を製袋してなるパウチを、剛性材料からなるケース内に収容したカートリッジ式の燃料容器も提案している。
Various means for supplying fuel in such a DMFC have been proposed. For example, Patent Document 1 includes a fuel container at least partially made of a flexible member, and fuel is supplied by a pump. Propose a fuel cell for portable devices.
In addition, the present applicant also disclosed in
ところで、この種の燃料容器にあっては、引火の危険の高いメタノールを燃料として収容するに際し、メタノールの外部への漏洩を防止する必要があることに加え、燃料の供給が安定して行われるようにするためにも、容器内の気密性が十分に確保されていなければならない。 By the way, in this type of fuel container, when storing methanol with high risk of ignition as fuel, it is necessary to prevent leakage of methanol to the outside, and fuel supply is stably performed. In order to achieve this, airtightness in the container must be sufficiently ensured.
しかしながら、メタノールは揮発性が高く、沸点も比較的低いため、一般に想定される機器の使用環境下の温度で容易に気化してしまう。このため、フィルム材を製袋したパウチにスパウトを取り付けた容器では、メタノールの気化に伴ってパウチが膨張してしまうことを考慮しなければならない。 However, since methanol is highly volatile and has a relatively low boiling point, it is easily vaporized at temperatures that are generally assumed in the use environment of equipment. For this reason, in a container in which a spout is attached to a pouch made of a film material, it must be taken into account that the pouch expands with the vaporization of methanol.
例えば、本発明者は、パウチが膨張すると、スパウトとのシール部に応力が集中してパウチを形成するフィルム材が破断してしまったり、スパウトとフィルム材とのシール部や、フィルム材どうしのシール部に剥離(シール後退)が生じてしまったりすることが危惧され、容器内の気密性が損なわれてしまうおそれがあるという問題を見出した。そして、カートリッジ式の燃料容器を携帯機器などの容積制限の厳しい機器に装填して使用する場合には、限られた容積の範囲内で、このような問題を解消しなければならない。 For example, when the pouch is inflated, the stress is concentrated on the seal portion with the spout and the film material forming the pouch is broken, the seal portion between the spout and the film material, or between the film materials. It was feared that peeling (seal receding) would occur at the seal part, and the problem was found that the airtightness in the container might be impaired. When a cartridge-type fuel container is loaded and used in a device having a severe volume restriction such as a portable device, such a problem must be solved within a limited volume range.
本発明は、上記のような事情にかんがみてなされたものであり、フィルム材の如き可撓性材料を製袋してなる容器本体としてのパウチにスパウトを取り付けて、これをケース内に収容してカートリッジ式とされた燃料電池用の燃料容器とするにあたり、収容された燃料が気化してパウチを膨張させたとしても、限られた容積の範囲内で、容器内の気密性が損なわれてしまうのを有効に回避できる構造とされた燃料電池用燃料カートリッジ及びその製造方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances. A spout is attached to a pouch as a container body formed by bag-making a flexible material such as a film material, and this is accommodated in a case. Even when the contained fuel is vaporized and the pouch is inflated when the fuel container is made into a cartridge type, the airtightness in the container is impaired within the limited volume range. It is an object of the present invention to provide a fuel cartridge for a fuel cell and a method for manufacturing the same, which can effectively avoid such a situation.
本発明に係る燃料電池用燃料カートリッジは、可撓性材料を製袋してなるとともに、燃料電池本体との接続機能を有するカップラが装着されるスパウトが、前記可撓性材料で前記スパウトの基部を挟み込みつつ、前記可撓性材料の端縁を重ね合わせてヒートシールすることによって取り付けられている容器本体を外装ケースに収容してなり、前記外装ケースが、長手方向の一端が開口する有底筒状のケース本体と、前記スパウトの基部と前記可撓性材料とのシール部及び前記可撓性材料どうしのシール部を狭持した状態で前記ケース本体内に挿入されて、前記ケース本体と嵌合する一対の押圧部材からなるチャックと、前記チャックと嵌合して前記カップラを前記スパウトの吸い出し口に密着固定するトップベースと、を備える構成としてある。 A fuel cartridge for a fuel cell according to the present invention is a bag made of a flexible material, and a spout to which a coupler having a connection function with a fuel cell main body is attached is the base of the spout made of the flexible material. A container body that is mounted by overlapping and heat-sealing the edges of the flexible material while holding the container in an outer case, and the outer case has a bottomed end that is open at one end in the longitudinal direction. A cylindrical case body, a seal part between the spout base and the flexible material, and a seal part between the flexible materials inserted between the case body and the case body; A chuck comprising a pair of pressing members to be fitted, and a top base that is fitted to the chuck and tightly fixes the coupler to the spout of the spout. .
また、本発明に係る燃料電池用燃料カートリッジの製造方法は、前記ケース本体の胴部の外面を成形する長尺筒状の成形面が形成された雌型と、前記ケース本体の胴部の傾斜する内面を成形する成形面が形成され、かつ、前記ケース本体の胴部の最も厚肉となる部位で分割された一対のコアからなる雄型とを有する成形型を用いて、前記雌型の長手方向両端から前記コアをそれぞれ挿通し、前記ケース本体の胴部の最も厚肉となる部位で前記コアを突き合わせて型閉めした後に、前記ケース本体の胴部を射出成形する方法としてある。 The method for manufacturing a fuel cartridge for a fuel cell according to the present invention includes: a female die having a long cylindrical molding surface that molds the outer surface of the body portion of the case body; and an inclination of the body portion of the case body. A molding surface having a molding surface on which a molding surface is formed, and a male mold composed of a pair of cores divided at the thickest part of the body portion of the case body, The core is inserted from both ends in the longitudinal direction, the core is abutted at the thickest part of the body of the case body, the mold is closed, and then the body of the case body is injection molded.
本発明によれば、収容された燃料が気化して容器本体が膨張しても、限られた容積の範囲内で、容器本体を形成する可撓性材料の破断や、剥離を防止することが可能な構造として、容器本体内の気密性が損なわれてしまうのを有効に回避することができる。 According to the present invention, even if the contained fuel is vaporized and the container main body expands, the flexible material forming the container main body can be prevented from breaking or peeling within a limited volume range. As a possible structure, it is possible to effectively avoid the loss of airtightness in the container body.
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、図1は、本実施形態に係る燃料電池用燃料カートリッジの概略を示す正面図であり、図2は、図1のA−A断面の概略を示す断面図、図3は、図2のB−B断面の概略を示す断面図である。また、図4は、本実施形態に係る燃料電池用燃料カートリッジの一部を省略してその概略を示す分解図である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a front view showing an outline of a fuel cartridge for a fuel cell according to the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view showing an outline of the AA cross section of FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing which shows the outline of a BB cross section. FIG. 4 is an exploded view showing an outline of the fuel cartridge for a fuel cell according to this embodiment with a part thereof omitted.
本実施形態の燃料カートリッジ1は、ダイレクトメタノール型燃料電池などの燃料電池を備える機器に着脱自在に装填されて、燃料Mが空になると燃料カートリッジ1ごと換装して燃料Mを補充するカートリッジ式の燃料容器であり、装填される機器に応じて外形寸法が規定された外装ケース5に、可撓性材料を製袋してなる容器本体としてのパウチ2が収容されている。
The fuel cartridge 1 of this embodiment is detachably loaded in a device including a fuel cell such as a direct methanol fuel cell. When the fuel M becomes empty, the fuel cartridge 1 is replaced with the fuel cartridge 1 to replenish the fuel
また、燃料カートリッジ1は、燃料電池本体が備える吸引ポンプによって燃料Mが吸い出されて発電部に供給される、いわゆるアクティブ型の燃料電池に供されることから、本実施形態では、容積効率を高めるとともに、燃料Mの吸い出し性が良好となるように、可撓性材料を製袋してなる容器本体としてのパウチ2に燃料Mが充填されるようにしている。そして、このようなパウチ2には、充填された燃料Mを吸い出すためのスパウト3が、パウチ2を形成する可撓性材料に基部31を挟み込みつつ、当該可撓性材料の端縁を重ね合わせてヒートシールすることによって取り付けられている。
Further, the fuel cartridge 1 is used in a so-called active type fuel cell in which the fuel M is sucked out by the suction pump provided in the fuel cell main body and supplied to the power generation unit. The
本実施形態において容器本体とされるパウチ2は、例えば、側面にまちが形成されたガセット袋状に製袋されたものとすることができる。ガセット袋状に製袋されたパウチ2は、燃料Mが吸い出される際に、その吸い出された量に応じて徐々に平坦に折り畳まれていくようにすることができることから、容積効率を高めるとともに、吸い出し性を良好にして残液を少なくする上でも有利である。
The
ここで、図5(a)に、ガセット袋状に製袋されたパウチ2の一例について、その可撓性材料の展開図を示す。この例において、ガセット袋状に製袋されたパウチ2は、図5(a)中破線で示す谷折り線VLと二点鎖線で示す山折り線MLとで、図5(b)に示すように折り返して、スパウト3が挟み込まれたスパウト側端縁2aと、ボトム側端縁2bと、背貼り側端縁2cとのそれぞれをヒートシールしたものに相当する。
Here, FIG. 5 (a) shows a development view of the flexible material of an example of the
パウチ2から燃料Mを吸い出すために取り付けられるスパウト3は、パウチ2を形成する可撓性材料に挟み込まれてヒートシールされる基部31と、燃料電池本体との接続機能を有するカップラ4が装着される吸い出し口32とを有している。また、基部31と吸い出し口32との境には、長手方向に対してほぼ垂直に張り出すフランジ部30が設けられている。
A
スパウト3に設けられたフランジ部30は、パウチ2を製袋する際に、パウチ2を形成する可撓性材料の端縁に当接して、その位置決めをするのに利用される。これに加えて、後述するように、チャック51によってスパウト3の基部31と可撓性材料とのシール部及び可撓性材料どうしのシール部20を狭持する際に、チャック51を形成する各押圧部材51a,51bの押圧部510の上面にフランジ部30を支持させることによって、その位置決めをするときにも利用することができる。
The
また、本実施形態において、スパウト3の吸い出し口32に装着されるカップラ4は、燃料カートリッジ1を機器に装填したときに、このカップラ4の先端開口部側が、燃料電池本体に設けられた燃料吸引口に接続され、これとともに、カップラ4のバルブ機構が開放されて、パウチ2に充填された燃料Mの吸い出しが可能となるようになっている。
In the present embodiment, the
カップラ4のバルブ機構としては、例えば、バネ42に付勢された弁体41が、カップラ4の開口端の内面側に形成された弁座43に密着することで、バルブ機構を閉塞する構成とすることができ、燃料カートリッジ1が機器に装填されると、燃料電池本体の燃料吸引口側に設けられた、図示しないピン状の部材が、カップラ4の先端開口部に挿通されるようにする。これにより、上記ピン状の部材が、弁座43との密着が解除されるように弁体41をバネ42に抗して押し下げることでバルブ機構が開放され、弁体41と弁座43との間に燃料Mの流通経路が形成される。
As the valve mechanism of the
なお、本実施形態では、燃料カートリッジ1を保管などする際に、カップラ4のバルブ機構の誤動作を防止して、燃料Mが漏れ出してしまわないように、カップラ4の先端開口部側には、保護部材としての蓋体7が取り付けられるようにしている。
In the present embodiment, when the fuel cartridge 1 is stored, the valve mechanism of the
本実施形態において、容器本体としてのパウチ2が収容される外装ケース5は、長手方向の一端が開口する有底筒状のケース本体50と、スパウト3の基部31と可撓性材料とのシール部及び可撓性材料どうしのシール部20を狭持した状態でケース本体50内に挿入されて、ケース本体50と嵌合する一対の押圧部材51a,51bからなるチャック51と、チャック51と嵌合してカップラ4をスパウト3の吸い出し口32に密着固定するトップベース52とを備えている。
In this embodiment, the outer case 5 in which the
チャック51を形成する各押圧部材51a,51bは、スパウト3の基部31と可撓性材料とのシール部及び可撓性材料どうしのシール部20を押圧しつつ、スパウト3に設けられたフランジ部30を支持する押圧部510と、この押圧部510から立ち上がって、スパウト3の吸い出し口32の周囲に、トップベース52に設けられた嵌合部が挿入される空間を形成する側板部511とを有している。
なお、このような形態とされるチャック51は、軽量化や使用樹脂量の削減を図るために、必要に応じて不要部位を切り抜くなどして、各押圧部材51a,51bに肉抜きを施しておくのが好ましい。
The
In addition, the
本実施形態では、ケース本体50にチャック51を嵌合させるために、チャック51を形成する各押圧部材51a,51bの側板部511に嵌合爪513を設けるとともに、この嵌合爪513と嵌合する嵌合孔500をケース本体50に設けてある。
In the present embodiment, in order to fit the
このとき、チャック51側に設ける嵌合爪513と、ケース本体50側に設ける嵌合孔500の具体的な形態や、これらを設ける数は、図示する例には限定されない。チャック51側に設けた嵌合爪513が、その内側からケース本体50側に設けた嵌合孔500に嵌合するようになっていればよい。また、このような嵌合爪513と嵌合孔500とを設けるにあたり、嵌合爪513の上端面が当接する嵌合孔500の上面は、図示するように、容器外方から容器内方に向かって斜め下方に傾斜するようになっているのが好ましい。このようにすることで、嵌合爪513と嵌合孔500との嵌合が解除され難くすることができる。
At this time, the specific forms of the
また、本実施形態では、ケース本体50に嵌合されたチャック51にトップベース52を嵌合させるために、トップベース52には、その天板520から垂下する嵌合爪521を嵌合部として設けるとともに、この嵌合爪521が、チャック51の側板部511によって囲繞される空間に挿入されて、当該側板部511に設けられた嵌合孔514と嵌合するようにしてある。
Further, in this embodiment, in order to fit the
このとき、トップベース52側に設ける嵌合爪521と、チャック51側に設ける嵌合孔514の具体的な形態や、これらを設ける数は、図示する例には限定されない。トップベース52側に設けた嵌合爪521が、チャック51の側板部511によって囲繞される空間に挿入されて、その内側からチャック51側に設けた嵌合孔514に嵌合するようになっていればよい。
At this time, the specific forms of the
本実施形態において、外装ケース5にパウチ2を収容するには、まず、チャック51を形成する各押圧部材51a,51bを組み合わせて、それぞれの押圧部510の上面にスパウト3のフランジ部30を支持して位置決めをしながら、スパウト3の基部31と可撓性材料とのシール部及び可撓性材料どうしのシール部20を狭持する。そして、その状態で、パウチ2ともにチャック51をケース本体50内に挿入してケース本体50に嵌合させる。
In this embodiment, in order to accommodate the
このようにすることで、パウチ2は、上記各シール部20がチャック51で押圧された状態で外装ケース5に収容されることになる。このため、充填された燃料Mが気化するに伴ってパウチ2が膨張しても、限られた容積の範囲内で、パウチ2を形成する可撓性材料が応力集中により破断してしまったり、上記各シール部20が剥離(シール後退)してしまったりするのを防止することが可能な構造として、パウチ2内の気密性が損なわれてしまうのを有効に回避することができる。
By doing in this way, the
ここで、チャック51によって上記各シール部20を押圧するにあたり、各押圧部材51a,51bの押圧部510には、スパウト3の基部31の外形形状に対応する押圧面を設けておき、上記各シール部20に押圧部510が密接するようにしておくものとする。
Here, when each of the sealing
また、押圧部510の幅Wは、図示するように、上記各シール部20のシール幅W0より長く、かつ、スパウト3の基部31の先端側を越える長さとするのが好ましい。これによって、上記各シール部20の剥離をより確実に防止することができる。さらに、押圧部510は、図示するように、スパウト3の基部31の先端側において、パウチ2から離れていく方向に湾曲する面を有しているのが好ましい。これによって、パウチ2が膨張する際に、パウチ2を形成する可撓性材料が当該湾曲面に沿って外方に膨らむようになり、張力を適度に緩和して、可撓性材料に応力が集中してしまうのを避けることができる。
Further, as shown in the drawing, the width W of the
また、チャック51を形成する各押圧部材51a,51bを組み合わせて、上記各シール部20を狭持するにあたり、各押圧部材51a,51bには、図示するように、スパウト3に設けられたフランジ部30を支持する押圧部510との間に、フランジ部30を遊嵌状に挿通可能な空隙を形成する梁部512を設けておくことができる。このような梁部512を設けておくことで、上記各シール部20をチャック51で挟持する際のスパウト3の位置決めが容易になるとともに、スパウト3の位置ずれを防止することもできる。
なお、押圧部510と梁部512との間に形成される空隙は、フランジ部30との間に若干のクリアランスが形成される程度のものとするのが好ましい。
Further, when the
Note that the gap formed between the
次に、ケース本体50に収容されたパウチ2には、スパウト3の吸い出し口32から燃料Mを充填する。そして、所定量の燃料Mをパウチ2に充填した後に、カップラ4をスパウト3の吸い出し口32に装着するとともに、トップベース52をチャック51に嵌合させて、カップラ4をスパウト3の吸い出し口32に密着固定する。
なお、図6は、パウチ2ともにチャック51をケース本体50内に挿入してケース本体50に嵌合させた状態を示す平面図であり、この状態で燃料Mの充填が行われる。また、図7は、スパウト3の吸い出し口32とカップラ4とを示す説明図である。
Next, the
6 is a plan view showing a state in which the
このとき、トップベース52には、天板520からカップラ4の外周に沿って垂下するガイド片522を設けておくのが好ましい(図3及び図4参照)。トップベース52がチャック51に嵌合されるまでは、カップラ4はスパウト3の吸い出し口32に載せてあるだけなので、このようなガイド片522を設けておくことで、トップベース52をチャック51に嵌合させる際に、カップラ4がスパウト3の吸い出し口32から脱落しないようにしつつ、トップベース52をチャック51との嵌合位置に案内することができる。
図示する例では、カップラ4を間に挟んで対向する位置に一対のガイド片522を設けてあるが、ガイド片522は、必要に応じてカップラ4の全周を囲むように筒状に設けてもよく、その具体的な形態は限定されない。
At this time, the
In the illustrated example, a pair of
このように、本実施形態では、カップラ4を固定するための機構をスパウト3側に設けることなく、トップベース52をチャック51に嵌合させるだけで、カップラ4をスパウト3の吸い出し口32に密着固定している。このため、カップラ4を固定するための機構をスパウト3側に設ける必要がない分、燃料カートリッジ1を小型化したり、パウチ2に充填される燃料Mの容量を増やしたりすることが可能になり、限られた容積を有効に活用することができる。
As described above, in this embodiment, the
しかも、トップベース52は、その嵌合部としての嵌合爪521が、チャック51を形成する各押圧部材51a,51bに設けられた側板部511に囲繞される空間に挿入されてチャック51と嵌合する。このため、ケース本体50の外側に突出する部位がなく、装填される機器に応じて寸法が規定される外装ケース5の外形寸法に影響を及ぼすことがない。
また、トップベース52はチャック51に嵌合されるので、ケース本体50には、チャック51を嵌合させるための嵌合孔500を設けるだけでよい。これにより、嵌合のための孔を設けることによるケース本体50の強度低下を最小限に抑えることができる。
Moreover, the
Further, since the
本実施形態では、カップラ4をスパウト3の吸い出し口32に装着するにあたり、カップラ4に、スパウト3の吸い出し口32の外周面に沿って垂下する突片45を設けるとともに、スパウト3の吸い出し口32の外周面には、カップラ4に設けられた突片45を係止する突起320を設けてある(図6参照)。このようにすることで、スパウト3の吸い出し口32にカップラ4の装着する際に、突片45を突起320に係止させて、カップラ4が周方向に回動してしまわないようにして、その位置決めがなされるようにすることができる。
In the present embodiment, when the
また、本実施形態において、ケース本体50は、長手方向の両端が開口する長尺筒状の胴部50aと、嵌合爪531が立設された底板部50bとを有している。そして、底板部50bに立設された嵌合爪531が胴部内に挿通されて、胴部50aに設けられた嵌合孔501に嵌合することにより、底板部50bが胴部50aに取り付けられて、長手方向の一端が開口する有底筒状のケース本体50が形成されるようにしている。
Further, in the present embodiment, the case
このとき、底板部50b側に設ける嵌合爪531と、胴部50a側に設ける嵌合孔501の具体的な形態や、これらを設ける数は、図示する例には限定されない。底板部50b側に設けた嵌合爪531が、その内側から胴部50a側に設けた嵌合孔501に嵌合し、充填された燃料Mが気化するに伴って膨張したパウチ2によって嵌合爪531が押さえつけられて、底板部52の脱落が防止されるようになっていればよい。
At this time, the specific forms of the
さらに、ケース本体50の胴部50aには、その両端の開口部から長手方向の中央に向かって肉厚が増すように内面を傾斜させることによって、長手方向中央側に最も厚肉となる部位(厚肉部)504を設けてある。
Further, the
長手方向中央側に厚肉部504を設けることで、ケース本体50の強度を高めて、充填された燃料Mの気化に伴うパウチ2の膨張を抑制しつつ、ケース本体50の変形を防止することができる。しかも、このような肉厚部504は、ケース本体50の胴部内面を傾斜させることによって設けてあるため、装填される機器に応じて寸法が規定される外装ケース5の外形寸法に影響を及ぼすこともなく、ケース本体50内の容積減少を極力抑えて、限られた容積の範囲内でケース本体50の強度を高めることができる。
なお、厚肉部504を設ける位置は、パウチ2の膨張によるケース本体50の変形を有効に防止できるように、パウチ2の膨張による応力が集中しやすい位置に任意に設定することができる。
By providing the thick portion 504 on the center side in the longitudinal direction, the strength of the
The position where the thick portion 504 is provided can be arbitrarily set at a position where stress due to expansion of the
ケース本体50の変形を防止するには、ケース本体50の胴部50aに設けた厚肉部504が、ケース本体50の長手方向に直交して延在するように設けるとともに、この厚肉部504に沿って第一のリブ502を設けるのが好ましく、これに加えて、第一のリブ502とともに、第一のリブ502から延びる第二のリブ503をケース本体50の長手方向に沿って櫛歯状に設けるのがより好ましい。
In order to prevent the deformation of the case
また、本実施形態において、ケース本体50を胴部50aと底板部50bとに分けて、これらを別体に成形するのは、長手方向中央側に厚肉部504が設けられたケース本体50の胴部50aを射出成形によって成形することを考慮したためである。すなわち、このようなケース本体50の胴部50aを射出成形によって製造するには、その型開きを考慮して成形型を設計しなければならない。
In the present embodiment, the case
このため、本実施形態では、図8に概略を示すように、ケース本体50の胴部50aの外面を成形する長尺筒状の成形面が形成された雌型80と、ケース本体50の胴部50aの傾斜する内面を成形する成形面が形成され、かつ、ケース本体50の胴部50aの最も厚肉となる部位で分割された一対のコア81からなる雄型とを有する成形型8を用いて、ケース本体50の胴部50aを射出成形によって製造するのが好ましい。
For this reason, in this embodiment, as schematically shown in FIG. 8, the female die 80 formed with a long cylindrical molding surface for molding the outer surface of the
このような成形型8を用いてケース本体50の胴部50aを射出成形によって製造するには、まず、雌型80の長手方向両端からコア81をそれぞれ挿通する(図8(a)参照)。そして、ケース本体50の胴部50aの最も厚肉となる部位でコア81を突き合わせて型閉めした後に、図示しないゲートから材料樹脂をキャビティ内に充填する(図8(b)参照)。次いで、成形型8の型開きをして(図8(c)参照)、所定形状に成形された胴部50aを取り出せばよい(図8(d)参照)。
In order to manufacture the
以上のような燃料カートリッジ1において、パウチ2を形成する可撓性材料としては、一般に、燃料電池用の燃料として用いられるメタノールなどのアルコール類に対して耐性を有し、かつ、ヒートシール可能な樹脂をヒートシール層とし、これに、バリア材層などを積層したフィルム材が好適に使用される。
In the fuel cartridge 1 as described above, the flexible material forming the
ヒートシール層には、例えば、低溶出性、耐熱性、低剛性の低密度ポリエチレン,線状低密度ポリエチレン,中密度ポリエチレン,高密度ポリエチレン,結晶性ポリプロピレン,結晶性プロピレン−エチレン共重合体,エチレン−酢酸ビニル共重合体,結晶性ポリブテン−1,結晶性ポリ4−メチルペンテン−1,ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、EVAケン化物、エチレン−アクリル酸エチル共重合体(EEA)などのポリオレフィン類等が好適に使用できる。これらのなかでも、特に、燃料への溶出が少ない無添加の線状低密度ポリエチレンが好ましい。また、ヒートシール層の厚みは5〜200μmとするのが好ましく、パウチ2の排液性を考慮すると、20〜70μが特に好適である。
Examples of heat seal layers include low-elution, heat-resistant, low-rigidity low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, crystalline polypropylene, crystalline propylene-ethylene copolymer, ethylene -Vinyl acetate copolymer, crystalline polybutene-1, crystalline poly 4-methylpentene-1, polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), EVA saponified product, ethylene-ethyl acrylate copolymer (EEA And the like can be suitably used. Among these, an additive-free linear low density polyethylene with little elution into the fuel is particularly preferable. Moreover, it is preferable that the thickness of a heat seal layer shall be 5-200 micrometers, and when considering the drainage property of the
バリア材層には、環状オレフィン系樹脂フィルム,ポリエステル系樹脂フィルム,ポリアミド系樹脂フィルム,アルミ箔,シリカ蒸着ポリエステルフィルム,アルミナ蒸着ポリエステルフィルムなどが好適に使用できる。厚みの薄い積層フィルム材で長期間の保存性を確保するためには、アルミ箔を用いるのが最も好ましい。また、バリア材層の厚さは1〜50μmとするのが好ましく、より好ましくは3〜9μmである。 For the barrier material layer, a cyclic olefin-based resin film, a polyester-based resin film, a polyamide-based resin film, an aluminum foil, a silica-deposited polyester film, an alumina-deposited polyester film, or the like can be suitably used. In order to ensure long-term storage with a thin laminated film material, it is most preferable to use an aluminum foil. Moreover, it is preferable that the thickness of a barrier material layer shall be 1-50 micrometers, More preferably, it is 3-9 micrometers.
ヒートシール層にバリア材層を積層するにあたっては、必要に応じて、両者の間に、ポリウレタン系接着剤、酢酸ビニル系接着剤、酸変性オレフィン樹脂、無水マレイン酸変性オレフィン樹脂などの接着剤層を介在させるようにすることもできる。燃料に用いられるメタノールなどのアルコール類は材料中への浸透力が高く、低分子量成分の溶出や層間剥離を引き起こしやすい。このため、上記したもののなかでも、ヒートシール層との相性が良好な酸変性オレフィン樹脂や無水マレイン酸変性オレフィン樹脂を用いるのが最も好ましい。接着剤層の厚みは0.1〜30μmとするのが好ましく、より好ましくは1〜15μmである。 When laminating the barrier material layer on the heat seal layer, if necessary, an adhesive layer such as polyurethane adhesive, vinyl acetate adhesive, acid-modified olefin resin, maleic anhydride-modified olefin resin, or the like, between them Can also be interposed. Alcohols such as methanol used for fuel have high penetrating power into the material, and are likely to cause elution of low molecular weight components and delamination. For this reason, it is most preferable to use acid-modified olefin resin or maleic anhydride-modified olefin resin having good compatibility with the heat seal layer among the above-described ones. The thickness of the adhesive layer is preferably 0.1 to 30 μm, more preferably 1 to 15 μm.
上記した各層は、それぞれ単独、又は複数の材料の組み合わせ、あるいは複数の層の組み合わせで構成することができる。また、上記した各層以外にも、さらに他の層を適宜積層することができる。
例えば、耐ピンホール性や、強度を向上させることを目的として、耐衝撃層を設けることができる。耐衝撃層としては、ポリエチレン,ポリプロピレン,ポリエステル,ナイロン(ポリアミド)などの樹脂フィルム、ナイロンとエチレン−ビニルアルコール共重合体の共押出フィルム、及びこれらの2軸延伸フィルムなどが好適に使用できる。
なお、これらの付加的な層はバリア材層よりも外側に積層するのが好ましい。
Each of the above-described layers can be composed of a single material, a combination of a plurality of materials, or a combination of a plurality of layers. In addition to the above-described layers, other layers can be appropriately stacked.
For example, an impact resistant layer can be provided for the purpose of improving pinhole resistance and strength. As the impact resistant layer, a resin film such as polyethylene, polypropylene, polyester, nylon (polyamide), a coextruded film of nylon and an ethylene-vinyl alcohol copolymer, and a biaxially stretched film thereof can be suitably used.
These additional layers are preferably laminated outside the barrier material layer.
また、スパウト3、カップラ4、ケース本体50、チャック51、トップベース52、底板部50bなどの他の部材は、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS),ポリスチレン(PS),アクリロニトリル−スチレン樹脂(AS),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),ポリエチレンナフタレート(PEN),ポリカーボネート(PC),ポリプロピレン(PP),ポリエチレン(PE),ポリアセタール(POM),ポリメチルメタクリレート(PMMA),変性ポリフェニレンエーテル(PPE)などの合成樹脂材料を単独で、又は二種以上ブレンドして用いて、さらには、これらのものに必要に応じてガラス繊維や、タルクなどの充填材を配合した複合材料として用いて、射出成形などにより所定形状に成形することができる。また、必要に応じて、アルミ、鉄、ステンレスなどの金属材料を用いることもできる。
Other members such as the
以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。 Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiment, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. .
例えば、前述した実施形態において、ケース本体50は、底板部50bが別体に形成されたものを示したが、必要に応じて、底板部が一体に成形されたものであってもよい。
For example, in the above-described embodiment, the case
また、カップラ4のバルブ機構をなす弁体41と弁座43との間や、カップラ4とスパウト3との間など、シール性を要する箇所には適宜、弾性材料からなるO−リングなどのようなシール部材を介在させることもできる。
In addition, an O-ring made of an elastic material or the like is appropriately provided at a portion requiring sealing properties, such as between the
また、スパウト3の具体的な形態も、前述した実施形態で示したものに限られない。例えば、パウチ2を形成する可撓性材料に挟み込まれてヒートシールされる基部31と、パウチ2に取り付けられた状態で外部に開口する吸い出し口32とを有していれば、フランジ部30は必要に応じて省略してもよい。また、基部31の形状も、中空円筒状とするほか、パウチ2を形成する可撓性材料とのヒートシールが良好になされるようにするために、例えば、中空円筒状とされた部位の周囲に、長手方向に対してほぼ垂直に張り出すひし形状の複数のシール片を、長手方向に沿って列設するなどしてもよい。
Further, the specific form of the
以上説明したように、本発明の燃料電池用燃料カートリッジは、例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池などの燃料電池に用いる換装可能なカートリッジ式の燃料容器として利用することができる。 As described above, the fuel cartridge for a fuel cell of the present invention can be used as a replaceable cartridge type fuel container used for a fuel cell such as a direct methanol fuel cell.
1 燃料カートリッジ
2 パウチ(容器本体)
20 シール部
3 スパウト
30 フランジ部
31 基部
32 吸い出し口
320 突起
4 カップラ
45 突片
5 外装ケース
50 ケース本体
500 嵌合孔
501 嵌合孔
502 第一のリブ
503 第二のリブ
504 厚肉部
50a 胴部
50b 底板部
51 チャック
51a 押圧部材
51b 押圧部材
510 押圧部
511 側板部
512 梁部
513 嵌合爪
514 嵌合孔
52 トップベース
520 天板
521 嵌合爪
531 嵌合爪
8 成形型
80 雌型
81 コア
M 燃料
1
20
Claims (11)
前記外装ケースが、
長手方向の一端が開口する有底筒状のケース本体と、
前記スパウトの基部と前記可撓性材料とのシール部及び前記可撓性材料どうしのシール部を狭持した状態で前記ケース本体内に挿入されて、前記ケース本体と嵌合する一対の押圧部材からなるチャックと、
前記チャックと嵌合して前記カップラを前記スパウトの吸い出し口に密着固定するトップベースと、
を備えることを特徴とする燃料電池用燃料カートリッジ。 A spout formed by bag-making of a flexible material and fitted with a coupler having a function of connecting to the fuel cell body sandwiches the base of the spout with the flexible material, and ends the flexible material. The container body that is attached by overlapping the edges and heat-sealing is housed in the outer case,
The outer case is
A bottomed cylindrical case body having one end in the longitudinal direction opened;
A pair of pressing members that are inserted into the case body in a state where the seal part between the base part of the spout and the flexible material and the seal part between the flexible materials are sandwiched and are fitted to the case body. A chuck made of
A top base that fits into the chuck and tightly fixes the coupler to the spout suction port;
A fuel cartridge for a fuel cell, comprising:
前記チャックを形成する各押圧部材が、
前記スパウトの基部と前記可撓性材料とのシール部及び前記可撓性材料どうしのシール部を押圧しつつ、前記フランジを支持する押圧部と、
前記押圧部から立ち上がって、前記スパウトの吸い出し口の周囲に、前記トップベースに設けられた嵌合部が挿入される空間を形成する側板部と、
を有する請求項1に記載の燃料電池用燃料カートリッジ。 The spout is provided with a flange portion that contacts the edge of the flexible material,
Each pressing member forming the chuck is
A pressing portion that supports the flange while pressing a sealing portion between the base portion of the spout and the flexible material and a sealing portion between the flexible materials;
A side plate portion that rises from the pressing portion and forms a space in which a fitting portion provided on the top base is inserted around the spout suction port;
The fuel cartridge for a fuel cell according to claim 1, comprising:
前記フランジを支持する前記押圧部との間に前記フランジを遊嵌状に挿通可能な空隙を形成する梁部を設けた請求項2に記載の燃料電池用燃料カートリッジ。 For each pressing member forming the chuck,
The fuel cartridge for a fuel cell according to claim 2, wherein a beam portion is provided between the pressing portion that supports the flange to form a gap through which the flange can be freely inserted.
長手方向の両端が開口する長尺筒状の胴部と、前記胴部内に挿通されて前記胴部に設けられた嵌合孔に嵌合する嵌合爪が立設された底板部とを有する請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃料電池用燃料カートリッジ。 The case body is
It has a long cylindrical body portion that is open at both ends in the longitudinal direction, and a bottom plate portion on which a fitting claw that is inserted into the body portion and fits into a fitting hole provided in the body portion is erected. The fuel cartridge for a fuel cell according to any one of claims 1 to 6.
請求項9に記載の燃料電池用燃料カートリッジ。 The fuel cartridge for a fuel cell according to claim 9, wherein a second rib extending from the rib is provided along a longitudinal direction of the case body.
前記ケース本体の胴部の外面を成形する長尺筒状の成形面が形成された雌型と、前記ケース本体の胴部の傾斜する内面を成形する成形面が形成され、かつ、前記ケース本体の胴部の最も厚肉となる部位で分割された一対のコアからなる雄型とを有する成形型を用いて、
前記雌型の長手方向両端から前記コアをそれぞれ挿通し、前記ケース本体の胴部の最も厚肉となる部位で前記コアを突き合わせて型閉めした後に、前記ケース本体の胴部を射出成形することを特徴とする燃料電池用燃料カートリッジの製造方法。 In manufacturing the fuel cartridge for a fuel cell according to any one of claims 8 to 10,
A female mold formed with a long cylindrical molding surface for molding the outer surface of the body portion of the case body, a molding surface for molding the inclined inner surface of the body portion of the case body, and the case body Using a mold having a male mold consisting of a pair of cores divided at the thickest part of the body of
The core is inserted from both ends of the female mold in the longitudinal direction, the core is abutted at the thickest part of the body of the case body, the mold is closed, and then the body of the case body is injection molded. A method for producing a fuel cartridge for a fuel cell.
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