JP5595855B2

JP5595855B2 - 燃料電池用カートリッジの着脱構造

Info

Publication number: JP5595855B2
Application number: JP2010221844A
Authority: JP
Inventors: 彰雄福原; 義正松村; 康史川合; 教雄大森
Original assignee: Daiwa Can Co Ltd
Current assignee: Daiwa Can Co Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP2012079478A

Description

この発明は、液体燃料を直接供給することのできる燃料電池用カートリッジを燃料電池に着脱するための構造に関するものである。

近年、水素を取り出すための改質器を用いることなく、液体燃料であるメタノールやエタノールなどを直接アノード極（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、機器の小型化に適していることから、特に、モバイル機器用の電源として注目されている。

そして、そのモバイル機器用の電源などに使用される燃料電池は、通常、モバイル機器内部に搭載されていて、燃料を使い切ると、新たに燃料を補充することによって直ぐに発電することが可能である。また、その燃料電池に燃料を補充するために、燃料を供給する燃料容器（例えば、燃料電池用カートリッジ）が提案されている。

特許文献１には、燃料電池本体に燃料電池用カートリッジが挿入される溝を形成し、その溝に燃料電池用カートリッジを挿入することにより、燃料電池用カートリッジのコネクタと燃料電池本体のコネクタとが接続されて、燃料電池用カートリッジの燃料が補充されるように構成された装置が記載されている。

また、特許文献２には、燃料電池に支柱を形成し、その支柱の外周面に沿って回動することのできる円弧面を燃料電池用カートリッジに形成することにより、燃料電池用カートリッジが燃料電池を搭載した装置の背面側に配置されていても、装置全体を裏返さずに燃料電池用カートリッジの着脱を行えるように構成された装置が記載されている。その燃料電池と燃料電池用カートリッジとは、燃料電池の支柱を中心として、燃料電池用カートリッジを回動させて燃料電池に燃料電池用カートリッジが収納されることにより、それぞれに設けられたコネクタが嵌合して接続されるように構成されている。

特開２００９−１４６７１７号公報特開２００９−９８３４号公報

上述したように特許文献１に記載された装置は、燃料電池用カートリッジを燃料電池の溝に挿入することで接続することができるので、燃料電池用カートリッジの着脱が容易である反面、例えば、燃料電池を搭載した装置が振動や衝撃などの外力を受けると、燃料電池用カートリッジが燃料電池からの脱落や接続不良あるいは燃料漏れなどが生じる可能性がある。

また、特許文献２に記載された装置は、燃料電池用カートリッジを燃料電池の背面に収納することができ、かつその燃料電池用カートリッジを回動させることで燃料電池用カートリッジを交換することができるが、燃料電池を搭載した装置を持ち運んだ場合や振動を受けた場合などに、燃料電池用カートリッジが回動すると、燃料電池と燃料電池用カートリッジとが接続不良あるいは燃料漏れなどが生じる可能性がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、燃料電池に燃料電池用カートリッジを容易に着脱することができ、かつ燃料電池が搭載されている装置に外力が作用した場合の燃料電池と燃料電池用カートリッジとの接続不良や燃料漏れなどを抑制あるいは防止することができる燃料電池用カートリッジの着脱構造を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、燃料電池用カートリッジに充填された液体燃料を燃料電池に供給するように前記カートリッジを前記燃料電池に着脱可能に接続する、燃料電池用カートリッジの着脱構造において、前記カートリッジの厚さと同じ深さで前記カートリッジの全体を収容できる凹部が前記燃料電池に形成され、前記カートリッジの一端に円筒状のソケットが一体に形成されるとともにそのソケットに相対回転可能に嵌合して前記カートリッジと前記燃料電池とを連通させる円筒状のプラグが前記凹部の内側に設けられ、前記ソケットと前記プラグとをそれぞれの中心軸線を一致させて回転可能に嵌合させた状態で前記カートリッジを前記プラグに向けて弾性力で押圧する押しボタンが前記凹部の内側で前記プラグの中心軸線と同一の軸線上に配置され、前記カートリッジの前記ソケット側の側面が前記ソケットの中心軸線を中心とした断面円弧状に形成されるとともに前記凹部における前記プラグおよび押しボタン側の内側面が前記カートリッジにおける前記断面円弧状の側面と同一曲率の円弧部として形成され、前記カートリッジは前記ソケットを前記プラグに嵌合させかつ前記押しボタンによって前記プラグ側に押圧された状態で前記プラグおよび前記押しボタンの中心軸線を中心にして、前記凹部に収容された状態と前記凹部から突き出た状態とに回動するように前記凹部内に取り付けられるように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、燃料電池用カートリッジに一体に形成されたソケットと、燃料電池の凹部の内側に設けられたプラグとが接続され、かつ押しボタンでカートリッジをプラグ側に押圧した状態で、燃料電池用カートリッジを回動させてカートリッジが凹部内に収容された状態と凹部から突き出した状態とになるように構成されているので、カートリッジが凹部内に収まることにより燃料電池用カートリッジを含む装置全体をコンパクトにすることができる。また、その装置全体に外力や衝撃が作用して燃料電池用カートリッジが回動して燃料電池から離れた場合であっても、燃料電池用カートリッジは燃料電池と燃料電池用カートリッジとの前記ソケットおよびプラグを中心にして回動するので、その接続部の接続不良や燃料漏れなどを抑制もしくは防止することができる。

また、燃料電池用カートリッジを回転自在に保持する押しボタンが設けられ、その押しボタンは、ソケットがプラグに嵌合する方向に、燃料電池用カートリッジに弾性力を作用させるように構成されているので、燃料電池用カートリッジが回動してしまった場合に、ソケットがプラグから抜け出ることを抑制もしくは防止することができる。

この発明に係る燃料電池用カートリッジが燃料電池に収納されている状態を示す図である。この発明に係る燃料電池用カートリッジの一例を説明するための図である。その断面図である。この発明に係る燃料電池の一例を説明するための図である。この発明に係る燃料電池用カートリッジを燃料電池に接続および収納する過程を示す図である。

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図２は、この発明に係る燃料電池用カートリッジ１を示す図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）が側面図である。図２に示すように、この燃料電池用カートリッジ１は、メタノールやエタノールなどの液体燃料を充填する燃料タンク２と、その燃料タンク２に一端を一体に形成された円筒状のソケット３とで構成されている。そして、そのソケット３は、図３に示す断面図のように、ソケット３の中心軸に沿って液体燃料が流れる流路３ａが形成され、このソケット３の円形の開口端３ｂ側に後述するプラグ４を接続すると、ソケット３内のピストン３ｃが駆動して開口端３ｂと流路３ａとが連通することにより、液体燃料が燃料電池５に供給されるように構成されている。

また、そのソケット３は、厚み方向に円弧状に形成された燃料タンク２の側壁面（図２（ａ）における右側の側壁面２ａ）と、ソケット３の外周面とが連続的にあるいは段差なく形成される位置に設けられている。つまり、ソケット３の外周面の曲率と、燃料タンク２の側壁面２ａの円弧部の曲率とが同一となるように構成されている。さらに、その側壁面２ａとは反対側の側壁面２ｂも同一の曲率で円弧状に形成されている。

つぎに、上述した燃料電池用カートリッジ１が取り付けられる燃料電池５の構成例を図４を参照しつつ説明する。なお、図４（ａ）が平面図であって、図４（ｂ）が図４（ａ）におけるiv-iv線断面図である。図４に示すようにこの燃料電池５は平板型に形成され、その燃料電池５の広範な面５ａには、上述した燃料電池用カートリッジ１が収納される凹部（以下、収納部６と記す。）が形成されている。つまり、収納部６は、燃料電池用カートリッジ１の外形より若干広範な形状で、かつ燃料電池用カートリッジ１の厚みとほとんど同じ深さに形成されている。また、その収納部６の底面６ａと図４における上下の側壁面６ｂ，６ｃとが交差する箇所６ｅが円弧状に形成され、その円弧部６ｅの曲率は、上述した燃料タンク２やソケット３の曲率と略同一の曲率に形成されている。

そして、収納部６の内側に向けて突出した円筒状のプラグ４が、上述したソケット３と接続可能に収納部６の内壁面６ｆ（図に示す例では、収納部６の左上）に設けられている。つまり、プラグ４の中心軸と前述した収納部６の円弧部６ｅの中心とが一致するようにプラグ４が形成されている。また、プラグ４が形成されている内壁面６ｆと対面する内壁面６ｇ（図に示す例では、収納部６の右上）には、その面６ｇからプラグ４が形成されている内壁面６ｆに向けて荷重が作用するように構成された押しボタン７が設けられている。さらに、その押しボタン７が設けられている側の内壁面６ｇには、内壁面６ｇから離隔する方向に荷重を作用させる二つのバネ８，８が設けられている。なお、このバネ８は、板バネであってもよく、あるいはコイルバネであってもよく、要は、内壁面６ｇから離隔する方向に荷重を作用させることのできるものであればよいので、ゴムなどの弾性体であってもよい。そして、図に示す下側の側壁面６ｃには、浅い溝の指掛け部９が形成されている。

ここで、上述した燃料電池５と燃料電池用カートリッジ１との接続方法もしくは収納方法について説明する。図５および図１は燃料電池５に燃料電池用カートリッジ１を接続もしくは収納する過程および収納が完了状態を示したものである。なお、図５および図１のいずれにおいても、（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図である。図５に示すように燃料電池５に対して直立させて燃料電池用カートリッジ１を燃料電池５の収納部６に接続する。具体的には、押しボタン７を燃料タンク２で押し下げつつ、ソケット３をプラグ４と押しボタン７とを結ぶ軸上に配置する。そして、押しボタン７を押し下げる方向の力を解放することによって、ソケット３の開口部３ｂとプラグ４とが嵌合して接続される。

そして、ソケット３の開口部３ｂと燃料電池５のプラグ４とが接続された状態で、燃料電池用カートリッジ１を燃料電池５に形成された収納部６に向かって回動させて、その収納部６に燃料電池用カートリッジ１を収納する。

上述した構成例では、ソケット３の外周面と燃料タンク２の側壁面２ａとが円弧状に形成され、さらに、燃料電池５の収納部６の底面６ａと側壁面６ｂ，６ｃとが交差する箇所６ｅ，６ｅが円弧状に形成されているので、燃料電池カートリッジ１と収納部６とに溝もしくは隙間を空けずに燃料電池カートリッジ１を収納することができる。また、燃料電池用カートリッジ１の厚みと収納部６の深さとが略同一であるので、燃料電池用カートリッジ１が収納された状態で、燃料電池５と燃料電池カートリッジ１との表面が平らにもしくは凹凸なく収納されるので、装置全体を持ち運ぶ場合などに、他の部材と燃料電池用カートリッジ１との接触を防止できる。

さらに、ソケット３の開口部３ｂと燃料電池５のプラグ４とが接続する方向に、押しボタン７と二つのバネ８，８とから荷重を受けるため、燃料電池用カートリッジ１が収納部６から離れる方向に回動する荷重を受けた場合であっても、燃料電池用カートリッジ１の側壁面６ｆ（図における左右の側壁面）に作用する摩擦力によって、その回動を抑制もしくは防止することができる。また、ソケット３の開口部３ｂとプラグ４とが燃料電池用カートリッジ１の回転軸上に配置されているので、燃料電池用カートリッジ１に作用する回動力が摩擦力より大きく燃料電池用カートリッジ１が回動した場合であっても、燃料電池５と燃料電池用カートリッジ１との接続不良を防止することができる。

１…燃料電池用カートリッジ、３…ソケット、４…プラグ、５…燃料電池、６…収納部、７…押しボタン。

Claims

燃料電池用カートリッジに充填された液体燃料を燃料電池に供給するように前記カートリッジを前記燃料電池に着脱可能に接続する、燃料電池用カートリッジの着脱構造において、
前記カートリッジの厚さと同じ深さで前記カートリッジの全体を収容できる凹部が前記燃料電池に形成され、
前記カートリッジの一端に円筒状のソケットが一体に形成されるとともにそのソケットに相対回転可能に嵌合して前記カートリッジと前記燃料電池とを連通させる円筒状のプラグが前記凹部の内側に設けられ、
前記ソケットと前記プラグとをそれぞれの中心軸線を一致させて回転可能に嵌合させた状態で前記カートリッジを前記プラグに向けて弾性力で押圧する押しボタンが前記凹部の内側で前記プラグの中心軸線と同一の軸線上に配置され、
前記カートリッジの前記ソケット側の側面が前記ソケットの中心軸線を中心とした断面円弧状に形成されるとともに前記凹部における前記プラグおよび押しボタン側の内側面が前記カートリッジにおける前記断面円弧状の側面と同一曲率の円弧部として形成され、
前記カートリッジは前記ソケットを前記プラグに嵌合させかつ前記押しボタンによって前記プラグ側に押圧された状態で前記プラグおよび前記押しボタンの中心軸線を中心にして、前記凹部に収容された状態と前記凹部から突き出た状態とに回動するように前記凹部内に取り付けられるように構成されている
ことを特徴とする燃料用カートリッジの着脱構造。