JP5638160B2 - カプラー、供給体及び燃料カートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、気体又は液体の燃料により発電を行う燃料電池及びこの燃料電池に燃料を供給する燃料カートリッジを接続するカプラー、燃料カートリッジに用いられる供給体及び燃料カートリッジに関する。

現在、電子機器に、液体燃料により発電が可能な燃料電池を用いる技術が知られている。このような電子機器に用いられる燃料電池は、電子機器の運転や使用によって消費した液体燃料を燃料カートリッジによって供給することで、繰り返し発電が可能に形成されている。

また、燃料電池への燃料の供給を行うために、燃料電池及び燃料カートリッジにそれぞれカプラーが設けられ、当該カプラー同士を係合させることで、燃料の供給が行われる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、このようなカプラーとして、内部に開閉弁を有する円筒状の受給口が燃料電池に設けられ、受給口に挿入可能な、内部に開閉弁を有する円柱状の供給口が燃料カートリッジに設けられる。

燃料電池及び燃料カートリッジは、受給口及び供給口を接続することで、受給口及び供給口に設けられた開閉弁が開状態となり、燃料カートリッジから燃料電池に燃料が供給される。

特開２００７−５７００７号公報

上述したカプラーを用いた燃料電池及び燃料カートリッジでは、以下の問題があった。即ち、上述したカプラーは、液体燃料を供給する場合に、供給側の燃料カートリッジから液体燃料が流れて燃料電池に注入される。このとき、燃料カートリッジは、その内部に貯留された液体燃料が燃料電池に移動するため、燃料カートリッジ内の圧力が低下し、結果、燃料カートリッジから燃料電池への液体燃料の移動が滞る虞がある。

このため、燃料カートリッジは、その低下した内圧を大気圧とするための開放弁を設ける構成や、又は、燃料カートリッジ内に燃料電池を貯留させる柔軟性又は可撓性を有する内容器を設け、内容器を加圧する加圧手段を設ける構成が必要となる。このため、燃料カートリッジの構成が複雑となり、燃料カートリッジの製造コストが増加する、という問題があった。また、燃料カートリッジの内圧を増加させるために、開放弁を操作する構成や、内容器を加圧する構成では、操作や加圧を行う工程が必要となり、液体燃料を短時間で容易に移動させることが困難である、という問題があった。

そこで本発明は、簡単な構成で、液体燃料の移動を容易に行うことが可能なカプラー、供給体及び燃料カートリッジを提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のカプラー、供給体及び燃料カートリッジは、次のように構成されている。

本発明の一態様として、カプラーは、円筒状に形成され、その一方の端部に形成された第１接続口を有し、その内部に燃料の流路を形成する第１外郭部材、前記第１外郭部材内に設けられ、前記第１接続口を閉塞するとともに、移動することで前記燃料の流路を開放する第１弁体、並びに、前記第１弁体の端面に支持されて前記第１外郭部材内に配置され、前記第１接続口を閉塞する位置に前記第１弁体を付勢する第１付勢部材を具備する、燃料電池に設けられる接続体と、円筒状に形成され、その一方の端部に前記第１接続口と接続可能な第２接続口を有し、その内部に燃料の流路及び外気と連続する空気の流路を形成する第２外郭部材、前記第２外郭部材内に設けられ、前記燃料の流路及び前記空気の流路を閉塞するとともに、前記第１接続口及び第２接続口の接続時に前記第１弁体と当接して前記第１弁体と互いに押圧して移動することで前記燃料の流路及び前記空気の流路を開放する第２弁体、並びに、前記第２弁体の端面に支持されて前記第２外郭部材内に配置され、前記第２接続口を閉塞する位置に前記第２弁体を付勢する第２付勢部材を具備する、燃料カートリッジに設けられる被接続体と、を備える。

本発明の一態様として、供給体は、円筒状に形成され、その一方の端部に形成された第１接続口を有し、その内部に燃料の流路を形成する第１外郭部材、前記第１外郭部材内に設けられ、前記第１接続口を閉塞するとともに、移動することで前記燃料の流路を開放する第１弁体、並びに、前記第１弁体の端面に支持されて前記第１外郭部材内に配置され、前記第１接続口を閉塞する位置に前記第１弁体を付勢する第１付勢部材を具備する、燃料電池に設けられる受給体に接続される、燃料カートリッジに設けられる供給体であって、
円筒状に形成され、その一方の端部に前記第１接続口と接続可能な第２接続口を有し、その内部に燃料の流路及び外気と連続する空気の流路を形成する第２外郭部材と、
前記第２外郭部材内に設けられ、前記燃料の流路及び前記空気の流路を閉塞するとともに、前記第１接続口及び第２接続口の接続時に前記第１弁体と当接して前記第１弁体と互いに押圧して移動することで前記燃料の流路及び前記空気の流路を開放する第２弁体と、
前記第２弁体の端面に支持されて前記第２外郭部材内に配置され、前記第２接続口を閉塞する位置に前記第２弁体を付勢する第２付勢部材と、
を備える。

本発明の一態様として、燃料カートリッジは、円筒状に形成され、その一方の端部に形成された第１接続口を有し、その内部に燃料の流路を形成する第１外郭部材、前記第１外郭部材内に設けられ、前記第１接続口を閉塞するとともに、移動することで前記燃料の流路を開放する第１弁体、並びに、前記第１弁体の端面に支持されて前記第１外郭部材内に配置され、前記第１接続口を閉塞する位置に前記第１弁体を付勢する第１付勢部材を具備する受給体を備える燃料電池に接続される燃料カートリッジであって、液体燃料を貯留するカートリッジ本体と、円筒状に形成され、その一方の端部に前記第１接続口と接続可能な第２接続口を有し、その内部に燃料の流路及び外気と連続する空気の流路を形成する第２外郭部材、前記第２外郭部材内に設けられ、前記燃料の流路及び前記空気の流路を閉塞するとともに、前記第１接続口及び第２接続口の接続時に前記第１弁体と当接して前記第１弁体と互いに押圧して移動することで前記燃料の流路及び前記空気の流路を開放する第２弁体、並びに、前記第２弁体の端面に支持されて前記第２外郭部材内に配置され、前記第２接続口を閉塞する位置に前記第２弁体を付勢する第２付勢部材を具備し、前記カートリッジ本体に設けられる供給体と、を備える。

本発明によれば、簡単な構成で、液体燃料の移動を容易に行うことが可能なカプラー、供給体及び燃料カートリッジを提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るカプラーを用いた燃料電池及び燃料カートリッジの構成を模式的に示す説明図。 同カプラーの構成を示す断面図。 同燃料電池に用いられるカプラーの構成を示す断面図。 同燃料カートリッジの構成を示す断面図。 同燃料カートリッジに用いられるカプラーの構成を示す断面図。 本発明の第２の実施形態に係るカプラーに用いられる供給体の構成を示す断面図。 本発明の第３の実施形態に係るカプラーに用いられる供給体の構成を示す断面図。 同供給体の構成を示す断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池２及び燃料カートリッジ３、並びに、これら燃料電池２及び燃料カートリッジ３に用いられるカプラー１の構成を、図１乃至図５を用いて説明する。

図１は本発明の第１の実施形態に係る電子機器４に設けられた燃料電池２及び燃料カートリッジ３に設けられたカプラー１の構成を模式的に示す説明図、図２は燃料電池２及び燃料カートリッジ３に用いられるカプラー１の構成を示す断面図、図３は燃料電池２に用いられるカプラー１の受給体６の構成を示す断面図、図４は燃料カートリッジ３の構成を模式的に示す断面図、図５は燃料カートリッジ３に用いられるカプラー１の供給体７の構成を示す断面図である。なお、図２中、矢印Ｆ１，Ｆ２は燃料の流路及びその流れ方向を、矢印Ｇは空気の流路及びその流れ方向を、それぞれ示す。

図１及び図２に示すように、カプラー１は、電子機器４に用いられる燃料電池２、及び、燃料を貯留し、且つ、燃料電池２に供給する燃料カートリッジ３に設けられる。カプラー１は、燃料電池２及び燃料カートリッジ３を接続可能に形成されている。

具体的には、図１乃至図５に示すように、カプラー１は、燃料電池２に、可撓性を有するチューブ５を介して設けられた受給体６と、燃料カートリッジ３に設けられた供給体７と、から成る。カプラー１は、受給体６及び供給体７が接続することで、燃料カートリッジ３に貯留された燃料を燃料電池２に供給可能に形成されている。

受給体６及び供給体７は、一方が接続体を構成し、他方が被接続体を構成する。本実施形態においては、受給体６を接続体とし、供給体７を被接続体として説明する。

燃料電池２は、ノートパソコン等の電子機器４に設けられる。燃料電池２は、起電部である燃料電池セル２Ａと、燃料タンク２Ｂと、燃料タンク２Ｂに接続され、燃料タンク２Ｂに貯留する液体燃料を、供給体７を介して受給する受給体６と、を備えている。

燃料電池２は、燃料電池セル２Ａでの起電に用いる液体燃料として、メタノールが用いられる。このメタノールは、電子機器４及び燃料電池２の性能等に応じて、その濃度及び種類等が異なるものが用いられる。

燃料カートリッジ３は、単体で持ち運び可能に形成されている。図４に示すように、燃料カートリッジ３は、液体燃料Ｒを貯留する貯留部であるカートリッジ本体３Ａと、カートリッジ本体３Ａに設けられ、受給体６に液体燃料を供給する供給体７と、を備えている。

燃料カートリッジ３は、燃料を加圧しないで貯留する非加圧式のカートリッジ本体３Ａが用いられる。カートリッジ本体３Ａは、例えば、１Ｌ乃至５Ｌの容量を有する樹脂材料で形成されたタンクである。

カートリッジ本体３Ａは、その天井面の一部から突出することで形成され、その外周面に雄ねじ部が形成された開口部８と、開口部８に螺合可能に形成された雌ねじ部が形成された固定手段９と、を備えている。開口部８は、供給体７を配置可能に形成されている。固定手段９は、開口部８に配置された供給体７を、開口部８に固定可能に形成されている。

図２及び図３に示すように、受給体６は、第１外郭部材１１と、第１可動体１２と、第１支持体１３と、第１付勢部材１４と、第１密封部材１５と、第１案内部材１６と、を備えている。

受給体６は、弁体である第１可動体（第１弁体）１２が往復動することで燃料の流路Ｆ１が開閉する開閉弁である。受給体６は、図２中矢印Ｆ１で示されるように、第１外郭部材１１内に燃料の流路Ｆ１が形成され、当該流路がチューブ５を介して燃料タンク２Ｂと連通する。受給体６は、供給体７から第１外郭部材１１内に供給された燃料を第１外郭部材１１内の流路Ｆ１を介して燃料タンク２Ｂに供給する。

受給体６は、第１外郭部材１１、第１可動体１２、第１支持体１３、第１密封部材１５及び第１案内部材１６が、樹脂材料により形成されている。また、受給体６は、第１付勢部材１４が、金属材料、例えばばね鋼材により形成されている。

第１外郭部材１１、第１可動体１２、第１支持体１３及び第１案内部材１６は、熱硬化性樹脂材料、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等が用いられる。

第１密封部材１５は、弾性変形可能な樹脂材料、例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴＥ、ＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）のゴム系の樹脂材料、又は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、軟質塩化ビニル（ＰＶＣ）、ナイロン（ＰＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）若しくはテフロン（登録商標）等の合成樹脂系の樹脂材料が用いられる。

第１外郭部材１１は、円筒状に形成される。第１外郭部材１１は、燃料電池２の燃料タンク２Ｂに接続されるチューブ５に固定される。具体的には、第１外郭部材１１は、第１シリンダ部１８と、第１固定部１９と、を備えている。第１外郭部材１１は、第１シリンダ部１８及び第１固定部１９に、チューブ５及び第１支持体１３を固定可能に形成されている。

第１シリンダ部１８は、円筒状であって、その内部に、往復動する第１可動体１２を収納可能に形成されている。第１シリンダ部１８は、第１支持体１３の一部を挿通するとともに、第１支持体１３を固定可能に形成されている。

具体的には、第１シリンダ部１８は、供給体７の一部と係合可能な接続口である受給口（第１接続口）２１と、その内部に第１可動体１２、第１支持体１３の一部、第１付勢部材１４、及び、第１密封部材１５を収納する第１収納部２２と、を備えている。

第１シリンダ部１８は、受給口２１及び第１収納部２２が一体に形成されるとともに、受給口２１及び第１収納部２２間に、第１可動体１２の一部が出没可能な開口である第１口部２３が形成された仕切部２４が形成されている。

換言すると、第１シリンダ部１８は、円筒状に形成されるとともに、その一方の端部側の内周面に、第１口部２３を有する円環状の仕切部２４が設けられる。第１シリンダ部１８は、この仕切部２４を挟んで一方に受給口２１が、他方に第１収納部２２が形成される。

受給口２１は、その内径が後述する供給体７の供給口７１の先端の外径と略同一に形成され、供給口７１が仕切部２４と当接するまで挿入可能に形成されている。

第１収納部２２は、その内部に、第１可動体１２及び第１密封部材１５を配置可能に形成されている。また、第１収納部２２は、その内周面の一部に、第１密封部材１５と当接する第１当接部２２ａを備えている。

第１収納部２２は、その内径が、第１可動体１２の外径よりも大径に形成されている。第１収納部２２は、その内周面と第１可動体１２の外周面との隙間によって、液体燃料の流路Ｆ１を形成する。また、第１収納部２２は、仕切部２４が形成された端部とは他方の端部に、第１固定部１９を固定する第１被固定部２２ｂと、第１支持体１３を固定する第２被固定部２２ｃと、を備えている。

第１当接部２２ａは、例えば、第１収納部２２の仕切部２４に隣接する内周面が他部よりも小径に形成されることで構成された、第１収納部２２の小径部である。第１当接部２２ａは、第１密封部材１５が当接することで、第１収納部２２及び第１可動体１２間を密封するとともに、第１密封部材１５が離間することで、第１収納部２２及び第１可動体１２間を非密封とする。より具体的には、第１当接部２２ａは、第１密封部材１５の後述する第１シール部材４８と離接することで、第１可動体１２の外周面及び第１収納部２２の内周面間の流路Ｆ１を開閉する。

第１被固定部２２ｂは、例えば、第１収納部２２の外周面に形成された雄ねじである。第２被固定部２２ｃは、例えば、第１収納部２２の内周面に形成された雌ねじである。

第１固定部１９は、第１シリンダ部１８に固定され、燃料タンク２Ｂに接続されるチューブ５及び第１支持体１３を固定する。具体的には、第１固定部１９は、チューブ５及び第１支持体１３に嵌合される嵌合部材２６と、第１被固定部２２ｂと係合可能に形成された雌ねじ２７ａがその内周面に形成され、嵌合部材２６を第１支持体１３に向って押圧する押圧部材２７と、を備えている。

嵌合部材２６は、第１支持体１３と嵌合する部位が円錐台形状に形成され、その軸心に沿ってチューブ５を挿入可能な開口部２６ａが形成されている。嵌合部材２６は、第１支持体１３と嵌合し、その円錐台形状の傾斜する外面（傾斜面）が第１支持体１３に押圧されることで、挿入されたチューブ５と嵌合可能に形成される。嵌合部材２６は、押圧され、且つ、当該押圧により弾性変形することで、第１支持体１３及びチューブ５と密着し、当該密着する面を液密に面シール可能に形成されている。

押圧部材２７は、所謂袋ナットであり、チューブ５を挿入可能、且つ、雌ねじ部２７ａにより第１被固定部２２ｂと螺合可能に形成されている。また、押圧部材２７は、第１被固定部２２ｂと螺合することで、その端面によって嵌合部材２６の端部を第１支持体１３に向って押圧可能に形成される。

第１可動体１２は、同軸上に異なる複数の径で形成された円柱状の部材であって、受給口２１及び第１収納部２２内に、その軸心方向に沿って往復動可能に配置される。具体的には、第１可動体１２は、その一端側から他端側に向かって第１先端部３１、第１中央部３２及び第１後端部３３を備えている。

第１先端部３１は、その外径が第１口部２３の内径よりも小さく形成されており、第１口部２３に挿通可能に形成されている。第１先端部３１は、受給口２１に供給体７が接続されたときに、供給体７の後述する第２可動体５２と当接し、且つ、互いに押圧可能な長さで、その先端が仕切部２４の受給口２１側の主面から突出する。

第１中央部３２は、その一方の端部が第１先端部３１に一体に形成される。第１中央部３２は、その外径が、第１先端部３１よりも大径であって、且つ、第１収納部２２及び第１当接部２２ａの内径よりも小径に形成される。第１中央部３２は、その端面が仕切部２４の第１収納部２２側の主面に当接可能に形成される。第１中央部３２は、その外周面に、その端面が仕切部２４の主面に当接したときに、第１当接部２２ａの端面と当接する第１密封部材１５を配置するシール溝３２ａを備えている。

第１後端部３３は、第１中央部３２の他方の端部に一体に形成され、その端面が第１付勢部材１４の座面を成す。第１後端部３３は、その外径が、第１中央部３２よりも大径であって、且つ、第１収納部２２の内径よりも小径に形成されている。第１後端部３３は、その中心に形成された第１支持体１３の一部を挿通可能な円柱状の第１案内孔３３ａと、その外周面に形成され、第１案内孔３３ａと連通する第１連通孔３３ｂと、を備えている。また、第１後端部３３は、その外周面に第１密封部材１５を配置するシール溝３３ｃを備えている。

第１案内孔３３ａは、第１支持体１３の一部を挿入可能に形成されている。第１案内孔３３ａは、その長さが、第１可動体１２の移動距離及び挿入される第１支持体１３の一部の長さの和以上の長さに形成されている。第１連通孔３３ｂは、シール溝３３ｃよりも第１中央部３２側に配置される。即ち、第１連通孔３３ｂは、第１中央部３２のシール溝３２ａ及び第１後端部３３のシール溝３３ｃ間に配置される。

第１支持体１３は、同軸上に異なる径で形成された円柱状の部材であって、第２被固定部２２ｃに固定可能に形成されている。具体的には、第１支持体１３は、その一端側から他端側に向かって第１案内部４１、第２固定部４２及び第１規制部４３を備えている。また、第１支持体１３は、その内部に、第１案内孔３３ａ及び第１連通孔３３ｂと連通する連通孔４５と、嵌合部材２６を挿入可能、且つ、嵌合部材２６の傾斜面と当接可能な傾斜面を有する円錐台形状の挿入部４６と、を備えている。

第１案内部４１は、その外径が第１案内孔３３ａの内径と略同一径に形成されている。第１案内部４１は、第１案内孔３３ａに挿通可能、且つ、第１案内孔３３ａと摺接可能に形成されている。第１案内部４１は、第１案内孔３３ａに挿通されることで、第１可動体１２を第１案内部４１の軸心に沿って移動可能に案内する。

第２固定部４２は、円柱状に形成されるとともに、その端面が第１付勢部材１４の座面を成す。第２固定部４２は、その外周面に雄ねじ部４２ａが形成されており、第２被固定部２２ｃと螺合することで、第２被固定部２２ｃに固定可能に形成されている。

第１規制部４３は、その端面が、第１シリンダ部１８の端面と当接することで、第２被固定部２２ｃと螺合する第２固定部４２の移動量を規制可能に形成されている。

第１付勢部材１４は、第１案内部４１が挿通されるとともに、第１後端部３３の座面及び第２固定部４２の座面に支持される、所謂コイルバネである。第１付勢部材１４は、第１可動体１２を、第１中央部３２の端面が仕切部２４の主面と当接する方向に常時付勢する。第１付勢部材１４は、第１シリンダ部１８の収納部２２、第１可動体１２及び第１支持体１３により形成されるとともに、これら部材が密着することで液密に密封された空間に配置される。

第１密封部材１５は、第１中央部３２のシール溝３２ａに設けられる第１シール部材４８と、第１後端部３３のシール溝３３ｃに設けられる第２シール部材４９と、を備えている。第１シール部材４８は、第１当接部２２ａ及び第１中央部３２のシール溝３２ａと当接することで、第１収納部２２の内周面及び第１可動体１２の外周面の隙間の流路Ｆ１を閉塞可能に形成されている。第２シール部材４９は、第１収納部２２及び第１後端部３３のシール溝３３ｃと当接することで、第１収納部２２の内周面及び第１可動体１２の外周面の隙間に形成される連通孔３３ｂの二次側（第１支持体１３側）の流路Ｆ１を常時閉塞可能に形成されている。

第１案内部材１６は、所謂キーロックリングである。第１案内部材１６は、受給口２１の外周面に固定される。第１案内部材１６は、円筒状に形成され、その内周面の一部であって、例えばその開口端側にキー１６ａを備えている。

このように構成された受給体６は、第１当接部２２ａから第１シール部材４８が離間することで、仕切部２４の第１口部２３の内周面及び第１先端部３１間の隙間、第１当接部２２ａの内周面及び第１中央部３２の外周面の隙間、第１収納部２２の内周面及び第１後端部３３の外周面間の隙間、第１連通孔３３ｂ、第１案内孔３３ａ、第１支持体１３の連通孔４５並びに嵌合部材２６に固定されたチューブ５により順路が形成された液体燃料の流路Ｆ１が形成される。

図２、図４及び図５に示すように、供給体７は、基部５０と、第２外郭部材５１と、第２可動体５２と、第２支持体５３と、第２付勢部材５４と、第２密封部材５５と、被覆部材５６と、エアチューブ５７と、フロート５８と、を備えている。

供給体７は、弁体である第２可動体（第２弁体）５２が往復動することで燃料の流路Ｆ２が開閉する開閉弁である。供給体７は、第２外郭部材５１内に燃料の流路Ｆ２が形成され、当該流路Ｆ２がカートリッジ本体３Ａと連通する。供給体７は、カートリッジ本体３Ａの燃料を第２外郭部材５１内の流路Ｆ２を介して受給体６に供給する。

供給体７は、基部５０、第２外郭部材５１、第２可動体５２、第２支持体５３、第２密封部材５５、被覆部材５６、エアチューブ５７及びフロート５８が、樹脂材料により形成されている。また、供給体７は、第２付勢部材５４が、金属材料、例えばばね鋼材により形成されている。

基部５０、第２外郭部材５１、第２可動体５２、第２支持体５３及びフロート５８は、熱硬化性樹脂材料、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等が用いられる。

第２密封部材５５、被覆部材５６及びエアチューブ５７は、弾性変形可能な樹脂材料、例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴＥ、ＰＤＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）のゴム系の樹脂材料、又は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、軟質塩化ビニル（ＰＶＣ）、ナイロン（ＰＡ）、ポリウレタン（ＰＵ）若しくはテフロン（登録商標）等の合成樹脂系の樹脂材料が用いられる。なお、被覆部材５６は、高い伸縮性を有する材料が好ましい。

基部５０は、開口部８及び固定手段９間に支持され固定される。基部５０は、例えば、開口部８及び固定手段９間に介在される鍔部５０ａを有する有底円筒状に形成され、その底部に第２外郭部材５１を固定可能に形成される。

第２外郭部材５１は、異なる複数の外径及び内径を有する円筒状に形成され、その周面の一部が、基部５０に固定される。第２外郭部材５１は、第２シリンダ部６１、第３シリンダ部６２及び第３被固定部６３を備えている。第２外郭部材５１は、第３被固定部６３により、第２支持体５３を固定可能に形成されている。

第２シリンダ部６１は、円筒状であって、その内部に、往復動する第２可動体５２の一部を収納可能に形成される。具体的には、第２シリンダ部６１は、受給体６の受給口２１と係合可能な接続口である供給口（第２接続口）７１と、その内部に第２可動体５２を収納する第２収納部７２と、を備えている。第２シリンダ部６１は、供給口７１及び第２収納部７２が一体に形成されている。

供給口７１は、第２収納部７２と連通し、第２収納部７２に収納された第２可動体５２の一部を往復動可能にする開口である第２口部７３を有している。供給口７１は、受給口２１に挿入可能に、その外径が受給口２１の内径と略同一に形成されている。供給口７１は、第２口部７３により第１可動体１２の第１先端部３１及び第２可動体５２の一部を挿通可能な円筒形状に形成されている。

具体的には、供給口７１は、受給口２１の外径よりも若干小径の円筒形状に形成されている。また、供給口７１は、その外周面に設けられ、受給口２１の内周面と当接するシール部７１ａを備えている。

シール部７１ａは、例えば、断面視で半円状の環状の突起であり、供給口７１の外周面に円環状に一体に設けられる。シール部７１ａは、供給口７１が受給口２１に挿入された場合に、一部弾性変形することで、供給口７１及び受給口２１の隙間を密閉する。

第２収納部７２は、その内部に、第２可動体５２及び第２密封部材５５を配置可能に形成されている。また、第２収納部７２は、その内周面の一部に、第２密封部材５５と当接する第２当接部７２ａを備えている。

また、第２収納部７２は、その外周面の一部に、その軸心方向に延設され、キー１６ａを通過可能な第１溝部（キー溝）７２ｂと、第２収納部７２の第３シリンダ部６２に隣接する外周面に形成され、キー１６ａを径方向に移動可能な、円弧状の第２溝部（キー溝）７２ｃと、を備えている。第２溝部７２ｃは、第１溝部７２ｂから挿入されたキー１６ａが受給体６又は供給体７が回動することで回動して挿入されるとともに、キー１６ａと係合可能に形成されている。このような、第１溝部７２ｂ及び第２溝部７２ｃは、第１案内部材１６と係合する第２案内部材を構成する。

第２収納部７２は、その内径が、第２可動体５２の外径よりも大径に形成されている。第２収納部７２は、その内周面と第２可動体５２の外周面との隙間によって、液体燃料の流路Ｆ２を形成する。また、第２収納部７２は、供給口７１が形成された端部とは他方の端部に、第３シリンダ部６２が一体に形成される。

第２当接部７２ａは、例えば、第２収納部７２の供給口７１に隣接する内周面が他部よりも小径に形成されることで構成された、第２収納部７２の小径部である。第２当接部７２ａは、第２密封部材５５が当接することで、第２収納部７２及び第２可動体５２間を密封するとともに、第２密封部材５５が離間することで、第２収納部７２及び第２可動体５２間を非密封とする。より具体的には、第２当接部７２ａは、第２密封部材５５の後述する第３シール部材９７と離接することで、第２可動体５２の外周面及び第２収納部７２の内周面間の流路Ｆ２を開閉する。

第３シリンダ部６２は、その一方の端部が第２シリンダ部６１と一体に形成され、且つ、その他方の端部が開口する円筒状に形成される。第３シリンダ部６２は、その内部に、往復動する第２可動体５２の他部を収納可能に形成されている。具体的には、第３シリンダ部６２は、第２可動体５２の他部を収納する第３収納部７４と、第３収納部７４の外周面に一体に設けられ、第３収納部７４と連通するエアチューブ５７を取り付ける取付部７５と、を備えている。

第３収納部７４は、第２シリンダ部６１と隣接する端部の一部に開口部７４ａを有するとともに、その端面に第２密封部材５５の後述する第５シール部材９９を配置可能に形成されている。第３収納部７４は、その内周面の一部に開口部７４ａ、取付部７５と連通する開口部７４ｂを有している。

第３収納部７４は、その内周面が第２可動体５２と摺接可能に形成されている。第３収納部７４は、その端部の開口部７４ａ、その内部空間及びその内周面の開口部７４ｂによって、第２外郭部材５１の外部空間と取付部７５とを連通する空気の流路Ｇを形成する。取付部７５は、円筒状に形成され、その内部に開口部７４ｂと連通する孔部７５ａが形成される。取付部７５は、孔部７５ａを介して、第３収納部７４とエアチューブ５７とを連通する。

第３被固定部６３は、第２シリンダ部６１に一体に形成されるとともに、円弧状の断面を有する複数の柱部６３ａにより形成される。例えば、第３被固定部６３は、柱部６３ａが対称位置に一対設けられることで構成される。なお、図２、図４及び図５においては、柱部６３ａは、一つのみ示す。

第３被固定部６３は、第２可動体５２に挿入されるとともに、柱部６３ａの端部にそれぞれ形成された雌ねじ部６３ｂを備えている。第３被固定部６３は、柱部６３ａのそれぞれに形成された雌ねじ部６３ｂの組み合わせにより、一部が切欠して形成された連続する雌ねじを形成し、当該雌ねじにより第２支持体５３を固定可能に形成されている。

第２可動体５２は、同軸上に異なる径で形成された棒状の部材であって、その軸心方向に往復動可能に、供給口７１、第２収納部７２及び第３収納部７４内に配置される。具体的には、第２可動体５２は、その一端側から他端側に向かって第２先端部８１、第２中央部８２及び第２後端部８３を備えている。

第２先端部８１は、その外径が第２口部７３の内径よりも小さく形成されており、第２口部７３に挿通可能に形成されている。第２先端部８１は、供給口７１に受給体６が接続されたときに、受給体６の第１先端部３１と当接可能、且つ、互いに押圧可能な長さに形成されている。第２先端部８１は、その先端が第２口部７３内に位置する。

第２中央部８２は、その一方の端部が第２先端部８１に一体に形成される。第２中央部８２は、その外径が、第２先端部８１よりも大径であって、且つ、第２収納部７２及び第２当接部７２ａの内径よりも小径に形成される。第２中央部８２は、その端面が第２収納部７２の端面と当接可能に形成される。第２中央部８２は、その外周面に、その端面が第２収納部７２の端面と当接したときに、第２当接部７２ａの端面と当接する第２密封部材５５を配置するシール溝８２ａを備えている。

第２後端部８３は、第２中央部８２の他方の端部に一体に形成され、その端面が第２付勢部材５４の座面を成す。第２後端部８３は、その外径が第２中央部８２よりも大径であって、且つ、その外径が第２収納部７２の内径よりも小径に形成されている。第２後端部８３は、その中心に形成された第２支持体５３の一部を挿通可能な円柱状の第２案内孔８３ａと、その外周面に形成され、第２案内孔８３ａと連通する第２連通孔８３ｂと、を備えている。

第２後端部８３は、その外周面に形成され第２密封部材５５を配置するシール溝８３ｃを備えている。また、第２後端部８３は、その端部の外周面に設けられ、第３収納部７４の内周面と摺動可能に形成された摺動部８４と、その端面に設けられ、被覆部材５６を嵌合可能な嵌合部８５と、を備えている。

第２案内孔８３ａは、第２支持体５３の一部を挿入可能に形成されている。第２案内孔８３ａは、その長さが、第２可動体５２の移動距離及び挿入される第２支持体５３の一部の長さの和以上の長さに形成されている。第２連通孔８３ｂは、シール溝８３ｃよりも第２中央部８２側に配置される。即ち、第２連通孔８３ｂは、第２中央部８２のシール溝８２ａ及び第２後端部８３のシール溝８３ｃ間に配置される。

摺動部８４は、円板状に形成され、その外周面の少なくとも一部の外径が第３収納部７４の内径よりも若干大径に形成されている。摺動部８４は、その外周面が第３収納部７４の内周面と気密に摺動可能に形成されるとともに、その端面が、第３収納部７４の端面に配置された第５シール部材９９と気密に密着可能に形成されている。

嵌合部８５は、円筒状に設けられ、その外径が被覆部材５６の内径よりも小径に形成されることで、被覆部材５６と嵌合可能に形成されている。また、嵌合部８５は、その内径が、第２付勢部材５４の外径よりも大径に形成されている。

第２支持体５３は、同軸上に異なる径で形成された円柱状の部材であって、第３被固定部６３に固定可能に形成されている。具体的には、第２支持体５３は、その一端側から他端側に向かって第２案内部９１、第３固定部９２及び第２規制部９３を備えている。第２支持体５３は、その内部に、第２案内孔８３ａ及び第２連通孔８３ｂと連通する連通孔９５が形成されている。また、第２支持体５３は、例えば、その後端に、所定の長さのチューブ９６が設けられる。

第２案内部９１は、その外径が第２案内孔８３ａの内径と略同一径に形成されている。第２案内部９１は、第２案内孔８３ａに挿通可能、且つ、第２案内孔８３ａと摺動可能に形成されている。第２案内部９１は、第２案内孔８３ａに挿通されることで、第２可動体５２を第２案内部９１の軸心に沿って移動可能に案内する。

第３固定部９２は、円柱状に形成されるとともに、その端面が第２付勢部材５４の座面を成す。第３固定部９２は、その外周面に雄ねじ９２ａが形成されており、第３被固定部６３の雌ねじ部６３ｂと螺合することで、第３被固定部６３に固定可能に形成されている。

第２規制部９３は、その端面が、第３被固定部６３の端面と当接することで、第３被固定部６３と螺合する第３固定部９２の移動量を規制可能に形成されている。また、第２規制部９３は、その外周面に、被覆部材５６を嵌合可能に形成されている。

第２付勢部材５４は、第２案内部９１が挿通されるとともに、第２後端部８３の座面及び第３固定部９２の座面に支持される、所謂コイルバネである。第２付勢部材５４は、第２可動体５２を、第２中央部８２の端面が第２収納部７２の端面と当接する方向に常時付勢する。第２付勢部材５４は、第２可動体５２、第２支持体５３及び被覆部材５６により形成されるとともに、液密に密封される空間に配置される。第２付勢部材５４は第１付勢部材１４よりも弾性係数（ばね常数）が大きく形成されている。

第２密封部材５５は、第２中央部８２のシール溝８２ａに設けられる第３シール部材９７と、第２後端部８３のシール溝８３ｃに設けられる第４シール部材９８と、第３収納部７４の端面に配置される第５シール部材９９と、を備えている。

第３シール部材９７は、第２当接部７２ａ及び第２中央部８２のシール溝８２ａと当接することで、第２収納部７２の内周面及び第２可動体５２の外周面の隙間の流路Ｆ２を閉塞可能に形成されている。第４シール部材９８は、第２収納部７２及び第２後端部８３のシール溝８３ｃと当接することで、第２収納部７２の内周面及び第２可動体５２の外周面の隙間に形成される流路Ｆ２であって、且つ、第２連通孔８３ｂの一次側（第２支持体５３側）の流路Ｆ２を常時閉塞可能に形成されている。

被覆部材５６は、第２可動体５２の第２後端部８３及び第２支持体５３の第２規制部９３に嵌合可能に形成されている。被覆部材５６は、円筒状に形成され、その内部に第３被固定部６３、第２付勢部材５４及び第２支持体５３の一部を挿通可能に形成される。被覆部材５６は、第２後端部８３及び第２規制部９３とその内周面とを液密及び気密に密閉可能に形成されている。

エアチューブ５７は、取付部７５及びフロート５８に接続される。エアチューブ５７は、取付部７５からフロート５８までの距離が、カートリッジ本体３Ａ内に貯留される液体燃料Ｒの最大水位よりも長く形成されている。

図４に示すように、フロート５８は、液体燃料Ｒの水面に浮遊可能に形成されている。フロート５８は、エアチューブ５７が取り付けられる円筒状のチューブ取付部５８ａと、チューブ取付部５８ａの端部に設けられた浮部５８ｂと、を備えている。チューブ取付部５８ａは、その一方の端部にエアチューブ５７が嵌合されるとともに、その他方の端部が浮部５８ｂから突出して形成される。浮部５８ｂは、チューブ取付部５８ａを液体燃料Ｒの水面に対して直交する方向に延設可能に、液体燃料Ｒに浮遊可能に形成されている。このような、フロート５８は、カートリッジ本体３Ａの状態に係らず、浮部５８ｂが液体燃料Ｒの水面を浮遊することで、チューブ取付部５８ａの開口する他方の端部をカートリッジ本体３Ａ内の空気中に配置可能に形成されている。

このように構成された供給体７は、第２当接部７２ａから第３シール部材９７が離間することで、第２支持体５３に設けられたチューブ９６、第２支持体５３の連通孔９５、第２案内孔８３ａ、第２連通孔８３ｂ、第２収納部７２の内周面及び第２後端部８３の外周面間の隙間、第２当接部７２ａの内周面及び第２中央部８２の外周面の隙間、並びに、供給口７１の第２口部７３の内周面及び第２先端部８１間の隙間により順路が形成された、カートリッジ本体３Ａ内から供給口７１への液体燃料の流路Ｆ２が形成される。

また、供給体７は、第３収納部７４の端面に設けられた第５シール部材９９から摺動部８４の端面が離間することで、第３収納部７４の開口部７４ａ、第３収納部７４及び第２可動体５２の一部（第２後端部８３の一部及び摺動部８４）の外面、開口部７４ｂ、取付部７５の孔部７５ａ、エアチューブ５７、並びに、チューブ取付部５８ａにより順路が形成された、外気からカートリッジ本体３Ａ内への空気の流路Ｇが形成される。

次に、このように構成されたカプラー１を用いた受給体６及び供給体７の燃料の供給について説明する。
先ず、図２に示すように、受給体６の第１案内部材１６のキー１６ａ及び供給体７の第２収納部７２の第１溝部７２ｂを目視により位置あわせを行うとともに、受給体６の受給口２１に供給体７の供給口７１を挿入する。このとき、供給口７１のシール部７１ａが、受給口２１の内周面と当接しながら移動して漸次変形することで、受給口２１及び供給口７１間が密閉される。さらに、受給口２１に供給口７１を挿入し、供給口７１の端面に仕切部２４の端面を当接させ、その後、受給体６を回動させて、キー１６ａを第２溝部７２ｃに挿入し、受給体６及び供給体７を固定させる。

このとき、図２に示すように、第１可動体１２及び第２可動体５２が当接し、第１可動体１２及び第２可動体５２が互いに押圧する。

具体的に説明すると、第１付勢部材１４は第２付勢部材５４よりも弾性係数が低く形成されている。このため、受給口２１に供給口７１が挿入され、第１先端部３１及び第２先端部８１が当接すると、先ず、第１可動体１２が押し込まれる。第１可動体１２が移動することで、第１シール部材４８が第１当接部２２ａから離間し、燃料の流路Ｆ１が開放され、受給体６が開状態となる。

受給体６が開状態となり、第１可動体１２の案内孔３３ａの端部に第１支持体１３の第１案内部４１の先端部が当接し、第１可動体１２の移動が停止すると、第２可動体５２が移動し、第３シール部材９７が第２当接部７２ａから離間する。同時に、第２可動体５２の移動により、第５シール部材９９から摺動部８４が離間する。これにより、燃料の流路Ｆ２が開放されるとともに、空気の流路Ｇが開放され、供給体７が開状態となる。

受給体６及び供給体７が開状態となることで、燃料カートリッジ３のカートリッジ本体３Ａから燃料の流路Ｆ２及び流路Ｆ１を順次介して燃料電池２の燃料タンク２Ｂへ燃料が供給される。なお、このとき、例えば、燃料カートリッジ３は、供給体７が下方に、カートリッジ本体３Ａが上方に位置するように配置する。

これにより、燃料の流路Ｆ２及び流路Ｆ１を介して燃料が供給されると同時に、外気から空気の流路Ｇを介してカートリッジ本体３Ａ内に供給され、カートリッジ本体３Ａ内の内圧が、大気圧と同圧に維持される。これにより、燃料は、カートリッジ本体３Ａ内が陰圧となることによる滞りが発生することなく、燃料カートリッジ３から燃料電池２に供給される。

このように構成された燃料電池２及び燃料カートリッジ３に用いられるカプラー１によれば、受給体６及び供給体７を係合させることで、弁体である第１可動体１２及び第２可動体５２が開状態となり、受給体６及び供給体７の燃料の流路Ｆ１，Ｆ２を介してカートリッジ本体３Ａから燃料タンク２Ｂへ液体燃料Ｒを供給することが可能となる。また、液体燃料Ｒを供給するときに、外気からカートリッジ本体３Ａ内へ取り込む空気の流路Ｇが開放されることから、カートリッジ本体３Ａの内圧を一定とすることが可能となる。また、カプラー１は、第１可動体１２及び第２可動体５２を開状態とすることで、燃料の流路Ｆ１，Ｆ２及び空気の流路Ｇを開放する簡単な構成でよい。このため、燃料カートリッジ３に、別途加圧可能な構成とする必要がなく、カプラー１の製造コストを増加させることなく、燃料カートリッジ３の製造コストを低減させることが可能となる。

また、受給体６は、チューブ５に、第１支持体１３と傾斜面により当接する嵌合部材２６を押圧部材２７で押圧することで、第１支持体１３及びチューブ５を、面シールによって密着し、液密に密封して接続することが可能となる。このように、受給体６は、チューブ５及び第１支持体１３を、簡単な構成で固定することが可能となり、製造コストを低減することが可能となる。

さらに、第１付勢部材１４は、第１シリンダ部１８の第１外郭部材１１、第１可動体１２及び第１支持体１３により形成されるとともに、これら部材が密着することで液密に密封された空間に配置される。また、第２付勢部材５４は、第２可動体５２、第２支持体５３及び被覆部材５６により形成される密封された空間に配置される。

このように、金属材料で形成された第１付勢部材１４及び第２付勢部材５４は、各構成によって液密に覆われることで、燃料の流路Ｆ１，Ｆ２上に配置されても、燃料に接触することがない。このため、カプラー１は、第１付勢部材１４及び第２付勢部材５４を燃料の流路Ｆ１，Ｆ２上に配置しても、燃料内に金属イオンが溶出することを防止可能となる。カプラー１は、非加圧式であり、重力方向に液体燃料Ｒを移動させるために、内部に液体燃料Ｒが貯留された状態で供給体７の天地方向が移動される燃料カートリッジ３に用いられても、金属イオンの溶出を防止可能となり、燃料電池２の性能低下を防止可能となる。

また、カプラー１は、開口端側にキー１６ａを備えたキーロックリングである第１案内部材１６を受給体６に設け、その軸心方向に延設され、キー１６ａを通過可能な第１溝部７２ｂ及びキー１６ａを径方向に移動可能な第２溝部７２ｃを具備する第２収納部７２を供給体７に設ける構成とする。このような構成のカプラー１によれば、接続可能な受給体６及び供給体７同士をキーロックリングによって確実に接続することが可能となり、燃料電池２に誤った燃料カートリッジを接続することを防止可能となる。これにより、カプラー１は、燃料電池２に適切な液体燃料Ｒを供給可能となり、信頼性を向上することが可能となる。

上述したように本発明の第１の実施形態に係る燃料電池２及び燃料カートリッジ３に用いられるカプラー１によれば、供給体７に開閉可能な空気の流路Ｇを設けることで、非加圧式のカートリッジ本体３Ａを用いることが可能となり、簡単な構成で、液体燃料の移動を容易に行うことが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るカプラー１について、以下説明する。
図６は本発明の第２の実施形態に係るカプラー１に用いられる供給体７Ａの構成を示す断面図である。なお、第２の実施形態に係るカプラー１は、用いられる供給体７Ａが、上述した第１の実施形態に係るカプラー１の供給体７と異なる構成であることから、供給体７Ａの構成以外の説明は省略する。また、第２の実施形態に係る供給体７Ａの構成のうち、上述した第１の実施形態に係るカプラー１に用いられる供給体７と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図６に示すように、供給体７Ａは、基部５０と、第２外郭部材５１Ａと、第２可動体５２Ａと、第２支持体５３Ａと、第２付勢部材５４と、第２密封部材５５と、を備えている。このような供給体７Ａは、被覆部材５６を設けず、第２付勢部材５４を、受給体６と同様に、第２外郭部材５１Ａ、第２可動体５２Ａ及び第２支持体５３Ａにより液密に覆う構成である。また、供給体７Ａは、図６に示すように、第２可動体５２Ａに第２案内部９１を設け、第２支持体５３Ａに第２案内孔９２ｂを設ける構成である。

具体的には、第２外郭部材５１Ａは、異なる複数の外径及び内径を有する円筒状に形成され、その周面が、基部５０に一体に設けられる。第２外郭部材５１Ａは、第２シリンダ部６１及び第３被固定部６３を備えている。第２外郭部材５１Ａは、第３被固定部６３により、第２支持体５３Ａを固定可能に形成されている。

第２可動体５２Ａは、同軸上に異なる径で形成された棒状の部材であって、その軸心方向に往復動可能に、供給口７１、第２収納部７２及び第３収納部７４内に配置される。具体的には、第２可動体５２Ａは、その一端側から他端側に向かって第２先端部８１、第２中央部８２及び第２後端部８３Ａを備えている。

第２後端部８３Ａは、第２中央部８２の他方の端部に一体に形成され、その外周面の一部が突出することで、第２付勢部材５４の座面を構成する。

第２後端部８３Ａは、その外径が第２中央部８２よりも大径であって、且つ、その外径が第２収納部７２の内径よりも小径に形成されている。第２後端部８３Ａは、その内部及び外周面に第２連通孔８３ｂが形成される。

第２後端部８３Ａは、その外周面に形成された、第２密封部材５５を配置するシール溝８３ｃを備えている。また、第２後端部８３Ａは、その端部の外周面に設けられ、第３収納部７４の内周面と摺動可能又は対向可能に小径に形成された支持部８４と、その端部に、同軸上に突出し、第２連通孔８３ｂが形成された円筒状の第２案内部９１を備えている。

支持部８４には、第５シール部材９９が配置され、第３収納部７４の端面に、第５シール部材９９と気密に密着可能に形成されている。第２案内部９１は、第２後端部８３Ａの外径よりも小径に形成されている。

第２支持体５３Ａは、同軸上に異なる径で形成された円筒状の部材であって、第３被固定部６３に固定可能に形成されている。具体的には、第２支持体５３Ａは、その一端側に第３シリンダ部６２が設けられる。また、第２支持体５３Ａは、その他端側に第３固定部９２及び第２規制部９３を備えている。

第３シリンダ部６２は、往復動する第２可動体５２Ａの第２後端部８３Ａの支持部８４を収納可能に形成された第３収納部７４を構成する。第３収納部７４は、その外周面の一部に、開口部７４ｂを有している。第３収納部７４は、その内周面が第２可動体５２Ａと摺接可能、又は、離間可能な内径に形成されている。第３収納部７４は、その内部空間及び開口部７４ｂによって、第２外郭部材５１の外部空間と連通する空気の流路Ｇを形成する。

第３固定部９２は、第２可動体５２Ａと同軸上に、第２案内孔９２ｂが形成されている。第２案内孔９２ｂは、第３固定部９２に設けられた孔であり、その内径が第２案内部９１の外径と略同一径に形成されている。第２案内孔９２ｂは、第２案内部９１を挿通可能、且つ、第２案内部９１と摺動可能に形成されている。第２案内孔９２ｂは、第２案内部９１が挿通されることで、第２可動体５２Ａが第２案内部９１の軸心に沿って移動可能に、第２可動体５２Ａを案内する。

このように構成された供給体７Ａを用いたカプラー１によれば、上述した第１の実施形態に係るカプラー１と同様に、供給体７Ａに開閉可能な空気の流路Ｇを設けることで、非加圧式のカートリッジ本体３Ａを用いることが可能となり、簡単な構成で、液体燃料の移動を容易に行うことが可能となる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るカプラー１について、以下説明する。
図７は本発明の第３の実施形態に係るカプラー１に用いられる供給体７Ｂの構成を示す断面図、図８は供給体７Ｂの構成であって、第２可動体５２Ｂの作動時の構成を示す断面図である。なお、第３の実施形態に係るカプラー１は、用いられる供給体７Ｂが、上述した第１の実施形態に係るカプラー１の供給体７と異なる構成である。このため、供給体７Ｂの構成以外の説明は省略する。また、第３の実施形態に係る供給体７Ｂの構成のうち、上述した第１の実施形態に係るカプラー１に用いられる供給体７及び第２の実施形態に係るカプラー１に用いられる供給体７Ａと同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図７及び図８に示すように、供給体７Ｂは、基部５０Ｂと、第２外郭部材５１Ｂと、第２可動体５２Ｂと、第２支持体５３Ｂと、第２付勢部材５４と、第２密封部材５５と、を備えている。このような供給体７Ｂは、被覆部材５６を設けず、第２付勢部材５４を、受給体６と同様に、第２外郭部材５１Ｂ、第２可動体５２Ｂ及び第２支持体５３Ｂにより覆う構成である。

基部５０Ｂは、開口部８及び固定手段９間に支持され固定される。基部５０Ｂは、例えば、開口部８及び固定手段９間に介在される鍔部５０ａを有する有底円筒状に形成され、その底部に第２外郭部材５１Ｂを固定可能に形成される。基部５０Ｂは、底部に、第２外郭部材５１Ｂの後述する開口部７４ａと連通する開口部５０ｂが形成されている。

第２外郭部材５１Ｂは、異なる複数の外径及び内径を有する円筒状に形成され、その周面の一部が、基部５０Ｂに固定される。第２外郭部材５１Ｂは、第２シリンダ部６１Ｂ、第３シリンダ部６２及び第３被固定部６３を備えている。第２外郭部材５１Ｂは、第３被固定部６３により、第２支持体５３Ｂを固定可能に形成されている。

第２シリンダ部６１Ｂは、円筒状であって、その内部に、往復動する第２可動体５２Ｂの一部を収納可能に形成される。具体的には、第２シリンダ部６１Ｂは、受給体６の受給口２１と係合可能な接続口である供給口（第２接続口）７１と、その内部に第２可動体５２Ｂを収納する第２収納部７２Ｂと、第３収納部７４Ｂと、を備えている。第２シリンダ部６１Ｂは、供給口７１、第２収納部７２Ｂ及び第３収納部７４Ｂが一体に形成されている。

第２収納部７２Ｂは、その内部に、第２可動体５２Ｂ及び第２密封部材５５を配置可能に形成されている。第２収納部７２Ｂは、その内径が、第２可動体５２Ｂの第２中央部８２の外径よりも大径に形成されている。第２収納部７２Ｂは、その内周面と第２可動体５２Ｂの第２中央部８２の外周面との隙間によって、液体燃料の流路Ｆ２を形成する。

第３収納部７４Ｂは、基部５０Ｂの開口部５０ｂと隣接する外周面に開口部７４ａが形成されている。第３収納部７４Ｂは、その端部に、第３被固定部６３が一体に形成されている。第３収納部７４Ｂは、第２支持体５３Ｂ、開口部７４ａ、第３被固定部６３及びそれら内部空間によって、第２外郭部材５１Ｂの外部空間と連通する空気の流路Ｇを形成する。

第２可動体５２Ｂは、同軸上に異なる径で形成された棒状の部材であって、その軸心方向に往復動可能に、供給口７１、第２収納部７２Ｂ及び第３収納部７４Ｂ内に配置される。具体的には、第２可動体５２Ｂは、その一端側から他端側に向かって第２先端部８１、第２中央部８２及び第２後端部８３Ｂを備えている。

第２後端部８３Ｂは、その外周面に形成され第２密封部材５５を配置するシール溝８３ｃを備えている。第２後端部８３Ｂは、その端部に設けられた、支持部８４Ｂ及び第２案内部９１を備えている。第２後端部８３Ｂは、その内部及び外周面に第２連通孔８３ｂが形成される。

支持部８４Ｂは、第２中央部８２に隣接して、第２中央部８２の他方の端部に一体に形成される。支持部８４Ｂは、第２付勢部材５４の座面を構成するとともに、第５シール部材９９を支持可能に形成されている。支持部８４Ｂは、その外径が第３収納部７４Ｂの内径よりも若干小径に形成されている。支持部８４Ｂは、第３収納部７４Ｂの端部に、第５シール部材９９と気密に密着可能に形成されている。

第２支持体５３Ｂは、同軸上に異なる径で形成された円柱状の部材であって、第３被固定部６３に固定可能に形成されている。具体的には、第２支持体５３Ｂは、一方の端部にシール溝５３ａが形成されるとともに、シール溝５３ａに設けられる第６シール部材５３ｂを備えている。また、第２支持体５３Ｂは、他方の端部に、第３固定部９２及び第２規制部９３を備えている。

第３固定部９２は、第２可動体５２Ｂと同軸上に、第２案内孔９２ｂが形成されている。第２案内孔９２ｂは、第３固定部９２に設けられた孔であり、その内径が第２案内部９１の外径よりも若干小径に形成されている。第２案内孔９２ｂは、第２案内部９１を挿通可能、且つ、第２案内部９１と摺動可能に形成されている。また、第２案内孔９２ｂは、第２案内部９１との隙間によって、空気の流路Ｇを構成する。第２案内孔９２ｂは、第２案内部９１が挿通されることで、第２可動体５２Ｂが第２案内部９１の軸心に沿って移動可能に、第２可動体５２Ｂを案内する。

このように構成された供給体７Ｂは、基部５０Ｂの開口部５０ｂ、第２外郭部材５１Ｂの開口部７４ａ、第３収納部７４Ｂ及び第２可動体５２Ｂの隙間、並びに、第２案内孔９２ｂ及び第２可動体５２Ｂの隙間によって、供給体７Ｂの外部空間からカートリッジ本体３Ａの内部空間への空気の流路Ｇを形成する。

このように構成された供給体７Ｂを用いたカプラー１によれば、上述した第１の実施形態に係るカプラー１と同様に、供給体７Ｂに開閉可能な空気の流路Ｇを設けることで、非加圧式のカートリッジ本体３Ａを用いることが可能となり、簡単な構成で、液体燃料の移動を容易に行うことが可能となる。

なお、本発明は前記第１の実施形態に限定されるものではない。例えば、受給体６は、上述した供給体７と同様に、被覆部材５６を用いて第１付勢部材１４を覆う構成であってもよい。さらに、第１付勢部材１４及び第２付勢部材５４は、その外表面を、直接樹脂材料に被覆されることで、液体燃料Ｒと直接接触しない構成としてもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

１…カプラー、２…燃料電池、２Ａ…燃料電池セル、２Ｂ…燃料タンク、３…燃料カートリッジ、３Ａ…カートリッジ本体、４…電子機器、５…チューブ、６…受給体（接続体）、７，７Ａ，７Ｂ…供給体（被接続体）、１１…第１外郭部材、１２…第１可動体、１３…第１支持体、１４…第１付勢部材、１５…第１密封部材、１６…第１案内部材（キーロックリング）、１６ａ…キー、２１…受給口（第１接続口）、２２…第１収納部、２２ａ…第１当接部、２４…仕切部、２６…嵌合部材、２７…押圧部材、５１，５１Ａ，５１Ｂ…第２外郭部材、５２，５２Ａ，５２Ｂ…第２可動体（第２弁体）、５３，５３Ａ，５３Ｂ…第２支持体、５４…第２付勢部材、５５…第２密封部材、５６…被覆部材、５７…エアチューブ、５８…フロート、５８ａ…チューブ取付部、５８ｂ…浮部、５８ａ…チューブ取付部、７１…供給口（第２接続口）、７２…第２収納部、７２ａ…第２当接部、７２ｂ…第１溝部（キー溝）、７２ｃ…第２溝部（キー溝）、Ｆ１、Ｆ２…燃料の流路、Ｇ…空気の流路、Ｒ…液体燃料。

Claims (9)

1. 円筒状に形成され、その一方の端部に形成された第１接続口を有し、その内部に燃料の流路を形成する第１外郭部材、前記第１外郭部材内に設けられ、前記第１接続口を閉塞するとともに、移動することで前記燃料の流路を開放する第１弁体、並びに、前記第１弁体の端面に支持されて前記第１外郭部材内に配置され、前記第１接続口を閉塞する位置に前記第１弁体を付勢する第１付勢部材を具備する、燃料電池に設けられる接続体と、
   円筒状に形成され、その一方の端部に前記第１接続口と接続可能な第２接続口を有し、その内部に燃料の流路及び外気と連続する空気の流路を形成する第２外郭部材、前記第２外郭部材内に設けられ、前記燃料の流路及び前記空気の流路を閉塞するとともに、前記第１接続口及び第２接続口の接続時に前記第１弁体と当接して前記第１弁体と互いに押圧して移動することで前記燃料の流路及び前記空気の流路を開放する第２弁体、並びに、前記第２弁体の端面に支持されて前記第２外郭部材内に配置され、前記第２接続口を閉塞する位置に前記第２弁体を付勢する第２付勢部材を具備する、燃料カートリッジに設けられる被接続体と、
   を備えることを特徴とするカプラー。
2. 前記接続体は、前記第１外郭部材内に設けられ、前記第１付勢部材を支持するとともに、前記第１弁体の移動の案内及び前記第１弁体の移動量を規制する第１支持体を具備し、
   前記被接続体は、前記第２外郭部材内に設けられ、前記第２付勢部材を支持するとともに、前記第２弁体の移動の案内及び前記第２弁体の移動量を規制する第２支持体を具備し、
   前記第１弁体は、前記第１外郭部材の内面の一部と当接することで、前記燃料の流路を閉塞する第１密封部材を備え、
   前記第２弁体は、前記第２外郭部材の内面の一部と当接することで、前記燃料の流路及び前記空気の流路を閉塞する第２密封部材を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のカプラー。
3. 前記第１付勢部材はコイルばねであり、
   前記第２付勢部材は、前記第１付勢部材よりも弾性係数が大きく形成されたコイルばねであり、
   前記第１弁体が前記第２弁体と当接して移動し、前記１支持体により前記第１弁体の移動が規制された後、前記第２弁体が開放することを特徴とする請求項２に記載のカプラー。
4. 前記燃料カートリッジは、非加圧により燃料を貯留可能に形成されたカートリッジ本体を備え、
   前記被接続体は、前記第２外郭部材に設けられ、前記空気の流路と接続されるエアチューブと、その一端が前記エアチューブに接続され前記空気の流路を形成するエアチューブ取付部を有し、前記カートリッジ本体内に貯留される前記燃料に浮遊するとともに、前記エアチューブ取付部の開口を前記カートリッジ本体内の空気に配置するフロートと、をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のカプラー。
5. 前記燃料電池は、前記接続体と接続する可撓性を有するチューブを備え、
   前記接続体は、傾斜面を有し、前記チューブを挿入可能な嵌合部材と、前記第１支持体に設けられ、前記嵌合部材を挿入し、且つ、前記傾斜面と当接可能な挿入部と、前記嵌合部材を前記第１支持体に向って押圧する押圧部材と、を備え、
   前記嵌合部材は、前記挿入部に挿入されて前記押圧部材により前記第１支持体に向って押圧されることで、前記挿入部及び前記チューブと密着する、
   請求項２に記載のカプラー。
6. 前記接続体及び前記被接続体は、一方にキーを有するキーロックリングを有し、他方に、前記第１接続口及び前記第２接続口の接続時に、前記キーと係合可能なキー溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカプラー。
7. 前記第２弁体及び前記第２支持体間に液密に固定され、その内部に前記第２付勢部材を配置するとともに、前記第２弁体の移動に伴って変形可能に形成された被覆部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のカプラー。
8. 円筒状に形成され、その一方の端部に形成された第１接続口を有し、その内部に燃料の流路を形成する第１外郭部材、前記第１外郭部材内に設けられ、前記第１接続口を閉塞するとともに、移動することで前記燃料の流路を開放する第１弁体、並びに、前記第１弁体の端面に支持されて前記第１外郭部材内に配置され、前記第１接続口を閉塞する位置に前記第１弁体を付勢する第１付勢部材を具備する、燃料電池に設けられる受給体に接続される、燃料カートリッジに設けられる供給体であって、
   円筒状に形成され、その一方の端部に前記第１接続口と接続可能な第２接続口を有し、その内部に燃料の流路及び外気と連続する空気の流路を形成する第２外郭部材と、
   前記第２外郭部材内に設けられ、前記燃料の流路及び前記空気の流路を閉塞するとともに、前記第１接続口及び第２接続口の接続時に前記第１弁体と当接して前記第１弁体と互いに押圧して移動することで前記燃料の流路及び前記空気の流路を開放する第２弁体と、
   前記第２弁体の端面に支持されて前記第２外郭部材内に配置され、前記第２接続口を閉塞する位置に前記第２弁体を付勢する第２付勢部材と、
   を備えることを特徴とする供給体。
9. 円筒状に形成され、その一方の端部に形成された第１接続口を有し、その内部に燃料の流路を形成する第１外郭部材、前記第１外郭部材内に設けられ、前記第１接続口を閉塞するとともに、移動することで前記燃料の流路を開放する第１弁体、並びに、前記第１弁体の端面に支持されて前記第１外郭部材内に配置され、前記第１接続口を閉塞する位置に前記第１弁体を付勢する第１付勢部材を具備する受給体を備える燃料電池に接続される燃料カートリッジであって、
   液体燃料を貯留するカートリッジ本体と、
   円筒状に形成され、その一方の端部に前記第１接続口と接続可能な第２接続口を有し、その内部に燃料の流路及び外気と連続する空気の流路を形成する第２外郭部材、前記第２外郭部材内に設けられ、前記燃料の流路及び前記空気の流路を閉塞するとともに、前記第１接続口及び第２接続口の接続時に前記第１弁体と当接して前記第１弁体と互いに押圧して移動することで前記燃料の流路及び前記空気の流路を開放する第２弁体、並びに、前記第２弁体の端面に支持されて前記第２外郭部材内に配置され、前記第２接続口を閉塞する位置に前記第２弁体を付勢する第２付勢部材を具備し、前記カートリッジ本体に設けられる供給体と、
   を備えることを特徴とする燃料カートリッジ。