JP6196762B2

JP6196762B2 - Fuel cell cartridge

Info

Publication number: JP6196762B2
Application number: JP2012205951A
Authority: JP
Inventors: 植平　庄治; 庄治植平; 佐藤　進; 佐藤　　進
Original assignee: Daiwa Can Co Ltd
Current assignee: Daiwa Can Co Ltd
Priority date: 2012-09-19
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2017-09-13
Anticipated expiration: 2032-09-19
Also published as: JP2014060117A

Description

この発明は、燃料電池に内蔵された燃料タンクに対して、液体燃料を充填する機能を備えた燃料電池用カートリッジに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell cartridge having a function of filling liquid fuel into a fuel tank built in the fuel cell.

近年、モバイル機器用の電源として、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）が注目されている。このようなダイレクトメタノール型燃料電池では、燃料電池システムを構成する燃料タンクに燃料を補給することにより、充電しなくても電源として使い続けることができ、そのような燃料電池に燃料を補給するための方法として、燃料電池本体に内蔵された燃料タンクに対し、使用者が液体燃料を充填できるようにしたサテライト式の燃料電池用カートリッジが提案されている。 In recent years, direct methanol fuel cells (DMFCs) that can cause electrochemical reactions by supplying liquid fuels such as methanol and ethanol directly to the anode (fuel electrode) as a power source for mobile devices have attracted attention. Has been. In such a direct methanol fuel cell, the fuel tank constituting the fuel cell system can be continuously used as a power source without being charged, so that the fuel cell can be replenished with fuel. As a method of this, a satellite type fuel cell cartridge has been proposed in which a fuel tank built in a fuel cell body can be filled with liquid fuel by a user.

特許文献１や特許文献２には、燃料電池に燃料を供給しているときに、燃料が漏洩してしまうことを抑制もしくは防止することができる燃料電池用カートリッジが記載されている。その燃料電池用カートリッジには、充填された燃料を燃料電池に供給する燃料出口が形成されており、その燃料出口と嵌合して燃料電池用カートリッジから燃料が供給される受入口が燃料電池に形成されている。さらに、燃料出口および受入口には、それぞれの開口部をバネにより押圧されて封止する弁体が設けられており、それら弁体同士が押圧されることにより、バネが圧縮されて開口部を開くように構成されている。なお、それらバネの弾性力が異なっており、その結果、開口部が順に開口するように、すなわち一方の開口部が開口した後に、他方の開口部が開口して燃料電池用カートリッジと燃料電池とが連通して、燃料電池用カートリッジから燃料電池に燃料が供給されるように構成されている。 Patent Document 1 and Patent Document 2 describe a fuel cell cartridge that can suppress or prevent leakage of fuel when fuel is supplied to the fuel cell. The fuel cell cartridge has a fuel outlet for supplying the filled fuel to the fuel cell, and the fuel inlet is connected to the fuel outlet and supplied with fuel from the fuel cell cartridge. Is formed. Furthermore, the fuel outlet and the receiving port are provided with valve bodies that seal the respective openings by being pressed by the springs, and the springs are compressed by pressing the valve bodies together, thereby opening the openings. Configured to open. The elastic forces of the springs are different, and as a result, the openings are opened in order, that is, after one opening is opened, the other opening is opened and the fuel cell cartridge and the fuel cell Are connected to each other so that fuel is supplied from the fuel cell cartridge to the fuel cell.

特開２００７−６６６１７号公報JP 2007-66617 A 特開２００７−６６６１８号公報JP 2007-66618 A

特許文献１や特許文献２に記載された燃料電池用カートリッジは、燃料電池用カートリッジを燃料電池側に押圧することにより、燃料電池用カートリッジと燃料電池とを連通させるように構成されている。したがって、燃料電池用カートリッジと燃料電池とを連通させた後に、燃料電池用カートリッジの内部に何らかの圧力を付与することにより、燃料電池用カートリッジから燃料電池に燃料が流動する。しかしながら、メタノールなどの可燃性の燃料をパウチに充填している場合には、そのパウチの保護や安全性から缶などの剛体によってパウチを囲う必要がある。したがって、燃料をパウチに充填しているときには、燃料電池に燃料を供給する時点で、手で握るなどしてパウチを押圧することができない。そのため、パウチに充填された燃料を燃料電池に供給するための改善の余地があった。 The fuel cell cartridges described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are configured to communicate the fuel cell cartridge and the fuel cell by pressing the fuel cell cartridge toward the fuel cell. Therefore, after the fuel cell cartridge and the fuel cell are communicated, the fuel flows from the fuel cell cartridge to the fuel cell by applying some pressure to the inside of the fuel cell cartridge. However, when the pouch is filled with a combustible fuel such as methanol, it is necessary to surround the pouch with a rigid body such as a can for the protection and safety of the pouch. Therefore, when the fuel is filled in the pouch, the pouch cannot be pressed by gripping it with a hand at the time when the fuel is supplied to the fuel cell. Therefore, there is room for improvement for supplying the fuel filled in the pouch to the fuel cell.

この発明は上記の事情を背景としてなされたものであり、燃料を充填したパウチを押圧せずに燃料電池に燃料を供給することのできる燃料電池用カートリッジを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made against the background described above, and an object of the present invention is to provide a fuel cell cartridge capable of supplying fuel to a fuel cell without pressing a pouch filled with fuel. .

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、燃料電池に供給するための液体燃料が充填された容器に設けられた注出口から前記液体燃料を注出する燃料電池用カートリッジにおいて、前記燃料電池に接続されるノズルを下方に有し、前記ノズルが前記燃料電池に突き当てられるピストンと、前記注出口が嵌合する筒部を有し、前記ピストンに向けて移動された下降位置と前記ピストンから離間された上昇位置との間で移動自在に設けられたキャップと、前記キャップと前記ピストンとの間に前記キャップの移動に応じて容積が変化するように設けられており、前記注出口から前記ノズルに向けて流動される前記液体燃料が貯留されるチャンバーと、前記キャップのうちの前記筒部と前記チャンバーとの間に前記液体燃料が流動されるように設けられた第１通路と、前記第１通路に配置されており、前記キャップが前記下降位置に移動して前記チャンバーの圧力が上昇することで、前記注出口から前記チャンバーに前記液体燃料が流動しないように前記第１通路を閉弁し、また、前記キャップが前記上昇位置に移動して前記チャンバーの圧力が低下することで、前記注出口から前記チャンバーに前記液体燃料が流動するように前記第１通路を開弁する第１開閉弁と、前記ピストンのうちの前記チャンバーと前記ノズルとの間に前記液体燃料が流動されるように設けられた第２通路と、前記第１通路の内部に上端部が出入り自在に挿入されるとともに前記第１通路に対して抜け止めされ、かつ下端部が前記チャンバー側に延びている棒状の第２開閉弁と、前記第２開閉弁の前記下端部に形成され、前記キャップが前記下降位置から前記上昇位置に移動する際に前記第１通路に対して抜け止めされた状態で前記第２開閉弁が前記ピストンに対して引き上げられることにより前記第２通路を閉じる第１当接部と、前記第２開閉弁の前記下端部に形成され、前記キャップが前記上昇位置から前記下降位置に向けて移動する途中で前記第２通路に設けられたストッパに当接する第２当接部と、を備え、前記キャップが前記容器と共に前記ピストンに対して引き上げられることにより、前記チャンバーに貯留された前記液体燃料が前記燃料電池に供給されないように前記第１当接部によって前記第２通路が閉じられ、また前記キャップが前記容器と共に前記ピストン側に押し下げられて前記第２当接部が前記ストッパに当接して前記第２開閉弁が前記第１通路内に相対的に押し上げられることにより、前記チャンバーに貯留された前記液体燃料が前記ノズルを介して前記燃料電池に供給されるように前記第２通路を開くことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a fuel cell cartridge for discharging the liquid fuel from a spout provided in a container filled with liquid fuel to be supplied to the fuel cell. A lowered position that has a nozzle connected to the fuel cell at the bottom, has a piston against which the nozzle is abutted against the fuel cell, and a cylinder portion into which the spout is fitted, and is moved toward the piston And a cap movably provided between the piston and the raised position separated from the piston, and a volume is provided between the cap and the piston so that the volume changes according to the movement of the cap, The liquid fuel flows between a chamber in which the liquid fuel flowing from the spout toward the nozzle is stored, and the cylindrical portion of the cap and the chamber. A first passage provided in the first passage; and the cap moves to the lowered position and the pressure of the chamber rises, so that the liquid fuel flows from the spout into the chamber. The first passage is closed so as not to flow, and the cap moves to the raised position so that the pressure in the chamber decreases, so that the liquid fuel flows from the spout into the chamber. A first on-off valve for opening the first passage, a second passage provided so that the liquid fuel flows between the chamber and the nozzle of the piston, and the first passage A rod-shaped second opening / closing valve having an upper end portion inserted therein so as to be freely inserted and removed and prevented from coming out of the first passage, and having a lower end portion extending toward the chamber, and the lower portion of the second opening / closing valve And the second on-off valve is lifted with respect to the piston in a state in which the cap is prevented from coming off from the first passage when the cap moves from the lowered position to the raised position. A stopper provided in the second passage during the movement of the cap from the raised position toward the lowered position, formed at the first contact portion that closes the two passages and the lower end portion of the second on-off valve A second abutting portion that abuts against the piston, and the cap is lifted with respect to the piston together with the container, so that the liquid fuel stored in the chamber is not supplied to the fuel cell. The second passage is closed by the contact portion, and the cap is pushed down to the piston side together with the container so that the second contact portion contacts the stopper and When the second on-off valve is relatively pushed up into the first passage, the second passage is opened so that the liquid fuel stored in the chamber is supplied to the fuel cell through the nozzle. It is characterized by.

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第２開閉弁における前記上端部は、前記第１通路に摩擦接触しており、前記第２開閉弁は、前記キャップが前記下降位置から前記上昇位置に向けて移動を開始してから前記第１当接部が前記第２通路を閉じるまでは前記上端部が前記第１通路の内部に入り込んだ位置に前記摩擦接触による摩擦力で保持され、かつ前記キャップが前記上昇位置から前記下降位置に向けて移動を開始してから前記第２当接部が前記ストッパに当接するまでは前記上端部が前記第１通路に対して抜け止めさせた位置に前記摩擦接触による摩擦力で保持されることを特徴とする燃料電池用カートリッジである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the upper end portion of the second on-off valve is in frictional contact with the first passage, and the second on-off valve has the cap from the lowered position. From the start of movement toward the raised position until the first contact portion closes the second passage, the upper end portion is held by the frictional force generated by the frictional contact at the position where the upper end portion enters the first passage. And the upper end of the cap is prevented from coming off from the first passage until the second abutting portion comes into contact with the stopper after the cap starts moving from the raised position toward the lowered position. The fuel cell cartridge is held by the frictional force generated by the frictional contact at a certain position.

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記チャンバーの内部の圧力が所定の圧力以上のときに、前記チャンバーと前記容器とを連通させる安全弁を更に備えていることを特徴とする燃料電池用カートリッジである。 The invention of claim 3 further comprises a safety valve for communicating the chamber and the container when the pressure inside the chamber is equal to or higher than a predetermined pressure in the invention of claim 1 or claim 2. This is a fuel cell cartridge.

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記安全弁は、前記チャンバーの圧力が所定の圧力以上のときに、弾性変形して前記チャンバーと前記内側容器とを連通させる弾性部材によって形成されていることを特徴とする燃料電池用カートリッジである。 According to a fourth aspect of the invention, in the third aspect of the invention, the safety valve is formed by an elastic member that elastically deforms and communicates the chamber and the inner container when the pressure of the chamber is equal to or higher than a predetermined pressure. This is a cartridge for a fuel cell.

請求項５の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項の発明において、前記容器は、内部の圧力が外部の圧力より低い場合に、該容器の内容積が減少するように構成され、前記容器を囲い、かつ前記キャップと連結されるとともに、内部の圧力が大気圧となるように通気孔が形成された外側容器を更に備えていることを特徴とする燃料電池用カートリッジである。 The invention of claim 5 is the invention of any one of claims 1 to 4, wherein the container, when the pressure is lower than the external pressure, configured as the internal volume of the container is reduced The fuel cell cartridge further includes an outer container that surrounds the container and is connected to the cap and in which a vent is formed so that the internal pressure becomes atmospheric pressure. .

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記容器は、剛性の低い材料によって形成されたパウチを含むことを特徴とする燃料電池用カートリッジである。 A sixth aspect of the present invention is the fuel cell cartridge according to the fifth aspect of the present invention, wherein the container includes a pouch formed of a material having low rigidity .

請求項１の発明によれば、容器に充填された液体燃料を一時的にチャンバーに貯留しており、そのチャンバーの容積を増減させるように移動可能にピストンが設けられている。また、チャンバーの容積が減少中には、第２開閉弁が開弁することによりチャンバーに貯留された液体燃料が燃料電池に供給されるとともに、第１開閉弁が閉弁される。それとは反対に、チャンバーの容積が増大中には、第１開閉弁が開弁することにより容器からチャンバーに液体燃料が供給されるとともに、第２開閉弁が閉弁される。したがって、ピストンを往復動作させることによりポンプとして機能させることができ、容器を直接握るなどして押圧せずに、液体燃料を燃料電池に供給することができる。 According to the first aspect of the present invention, the liquid fuel filled in the container is temporarily stored in the chamber, and the piston is movably provided so as to increase or decrease the volume of the chamber. Further, while the volume of the chamber is decreasing, the liquid fuel stored in the chamber is supplied to the fuel cell by opening the second on-off valve, and the first on-off valve is closed. On the contrary, while the volume of the chamber is increasing, liquid fuel is supplied from the container to the chamber by opening the first on-off valve, and the second on-off valve is closed. Therefore, it is possible to function as a pump by reciprocating the piston, and liquid fuel can be supplied to the fuel cell without directly pressing the container and pressing it.

請求項２の発明によれば、キャップが下降位置から上昇位置に向けて移動を開始してから第２開閉弁が上位置に到達するまで連係部を第１位置に保持するとともに、キャップが上昇位置から下降位置に向けて移動を開始してから第２開閉弁が下位置に到達するまで連係部を第２位置に保持するように構成されているから、キャップの往動または復動が完了するよりも早く第２開閉弁の開閉を行うことができる。 According to the second aspect of the present invention, the cap is lifted while the linkage is held at the first position until the second on-off valve reaches the upper position after the cap starts moving from the lowered position to the raised position. Since the linkage portion is held at the second position until the second on-off valve reaches the lower position after starting to move from the position toward the lowered position, the forward or backward movement of the cap is completed. The second on-off valve can be opened / closed earlier than this.

請求項３の発明によれば、チャンバーの内部の圧力が所定の圧力以上のときに、チャンバーと容器とを連通させる安全弁が設けられているので、チャンバーの容積を減少させるように加圧したときにノズルが目詰まりを起こすなどしてチャンバーの内部の圧力が過剰に増大した場合であっても、チャンバーに貯留された液体燃料を容器に流動させることができ、その結果、液体燃料が外部に漏洩してしまうことを抑制あるいは防止することができる。また、安全弁を設けたので、カートリッジから燃料タンクに過剰な圧力が加わることを抑制もしくは防止することができ、さらに、燃料タンクから繋がっている燃料電池本体に過剰な圧力が加わることを抑制もしくは防止することができる。 According to the invention of claim 3, when the pressure inside the chamber is equal to or higher than a predetermined pressure, the safety valve is provided to connect the chamber and the container. Even when the pressure inside the chamber increases excessively due to clogging of the nozzle, the liquid fuel stored in the chamber can flow into the container, and as a result, the liquid fuel can flow outside. Leakage can be suppressed or prevented. In addition, since a safety valve is provided, it is possible to suppress or prevent excessive pressure from being applied to the fuel tank from the cartridge, and to suppress or prevent excessive pressure from being applied to the fuel cell body connected to the fuel tank. can do.

請求項４の発明によれば、安全弁が弾性部材によって形成されているので、安全弁の開閉動作を特に制御することなく、チャンバーの内部の圧力に追従して開閉動作させることができる。 According to the invention of claim 4, since the safety valve is formed by the elastic member, the opening / closing operation can be performed following the pressure inside the chamber without particularly controlling the opening / closing operation of the safety valve.

請求項５の発明によれば、容器は、内部の圧力が外部の圧力より低い場合に、容器の内容積が減少するように構成され、容器を囲い、かつキャップと連結されるとともに、内部の圧力が大気圧となるように通気孔が形成された外側容器を更に備えている。そのため、容器に過剰な外力が作用するなどによる破損を抑制もしくは防止することができる。また、その外側容器はキャップと連結されているとともに、外側容器の内部の圧力が大気圧となるように通気孔が形成されている。したがって、容器に貯留された液体燃料がチャンバーに吸入されるときに、外側容器の内部の圧力、すなわち容器の外面側の圧力が負圧となって、液体燃料がチャンバーに吸入され難くなるなどの事態を抑制もしくは防止することができる。 According to the invention of claim 5, when the internal pressure is lower than the external pressure, the container is configured to reduce the internal volume of the container, surrounds the container and is connected to the cap, An outer container is further provided with a vent hole so that the pressure becomes atmospheric pressure. Therefore, damage due to excessive external force acting on the container can be suppressed or prevented. In addition, the outer container is connected to a cap, and a vent is formed so that the pressure inside the outer container becomes atmospheric pressure. Therefore, when the liquid fuel stored in the container is sucked into the chamber, the pressure inside the outer container, that is, the pressure on the outer surface side of the container becomes a negative pressure, and the liquid fuel becomes difficult to be sucked into the chamber. The situation can be suppressed or prevented.

請求項６の発明によれば、剛性の低い材料で形成されたパウチに燃料を充填することにより、パウチから燃料が排出されてパウチの内圧が低下した場合に、そのパウチが大気圧によって収縮する。そのため、パウチの容積を減少させることによりパウチの内圧が減少してしまうことを抑制もしくは防止することができる。その結果、チャンバーの内圧が低下して燃料をパウチからチャンバーに供給する際に、第１開閉弁が開弁しにくくなるなどの事態の発生を抑制もしくは防止することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, when the fuel is discharged from the pouch and the internal pressure of the pouch is reduced by filling the pouch formed of a material having low rigidity, the pouch contracts due to the atmospheric pressure. . Therefore, it can suppress or prevent that the internal pressure of a pouch reduces by reducing the volume of a pouch. As a result, when the internal pressure of the chamber decreases and fuel is supplied from the pouch to the chamber, it is possible to suppress or prevent the occurrence of such a situation that the first on-off valve is difficult to open.

この発明に係る燃料電池用カートリッジの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the cartridge for fuel cells which concerns on this invention. その燃料電池用カートリッジを燃料タンクに連結した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which connected the cartridge for fuel cells to the fuel tank. その燃料電池用カートリッジを燃料タンク側に押圧した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which pressed the cartridge for fuel cells to the fuel tank side. その燃料電池用カートリッジを最大限、燃料タンク側に押圧した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which pressed the fuel cell cartridge to the fuel tank side to the maximum. 図３におけるＶ−Ｖ線の断面図であり、パウチが潰れた状態を示す図である。It is sectional drawing of the VV line in FIG. 3, and is a figure which shows the state by which the pouch was crushed. 安全弁が開弁した状態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the state which the safety valve opened. 燃料を充填する容器の他の構成例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the other structural example of the container with which a fuel is filled. 燃料を充填する容器の更に他の構成例を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the further another structural example of the container filled with fuel.

つぎにこの発明に係る燃料電池用カートリッジの一例について説明する。図１には、その燃料電池用カートリッジ１の断面図を示しており、図１に示す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（以下、燃料と記す。）を剛性の低い材料によって形成されたパウチ２の内部に貯留している。図１に示すパウチ２は、四角形に形成された２つのラミネートフィルムを重ね合わせ、それらラミネートフィルム同士の三方が液密状に溶着あるいは接着されている。また、溶着あるいは接着されていない一辺、すなわち開口した一辺には、樹脂材料によって円筒状に形成されたスパウト３が設けられており、そのスパウト３の一方の端部と各ラミネートフィルムとが溶着あるいは接着して一体化されている。具体的には、スパウト３の一方の端部には、他方の端部より外径が大きい肩部が形成されており、その肩部の外周面とラミネートフィルムとが溶着あるいは接着して一体化されている。なお、その一辺におけるスパウト３が配置されていない箇所は、ラミネートフィルム同士を溶着あるいは接着して液密状に形成されている。したがって、図１に示すパウチ２は、スパウト３と一体化されており、そのスパウト３が配置されている箇所以外が、ラミネートフィルム同士が液密状に溶着あるいは接着されている。言い換えると、パウチ２の内部に貯留された燃料がスパウト３の開口部のみから流出できるように形成されている。 Next, an example of the fuel cell cartridge according to the present invention will be described. FIG. 1 shows a cross-sectional view of the fuel cell cartridge 1. The fuel cell cartridge 1 shown in FIG. 1 is made of a liquid fuel such as methanol or ethanol (hereinafter referred to as fuel) having a low rigidity. Is stored in the inside of the pouch 2 formed. The pouch 2 shown in FIG. 1 has two laminated films formed in a quadrangular shape, and three sides of the laminated films are welded or bonded in a liquid-tight manner. Further, a spout 3 formed in a cylindrical shape by a resin material is provided on one side that is not welded or bonded, that is, one side that is open, and one end of the spout 3 and each laminated film are welded or bonded. Bonded and integrated. Specifically, a shoulder portion having an outer diameter larger than that of the other end portion is formed at one end portion of the spout 3, and the outer peripheral surface of the shoulder portion and the laminate film are integrated by welding or bonding. Has been. In addition, the part in which the spout 3 in the one side is not arrange | positioned is formed in liquid-tight form by welding or adhere | attaching laminate films. Therefore, the pouch 2 shown in FIG. 1 is integrated with the spout 3, and the laminate films are welded or bonded together in a liquid-tight manner except for the place where the spout 3 is disposed. In other words, it is formed so that the fuel stored in the pouch 2 can flow out only from the opening of the spout 3.

また、パウチ２と一体化されたスパウト３には、パウチ２から突出した部分における内壁面の一部にフランジ状の突出部３ａが形成されている。具体的には、内壁面より小径に形成された環状の凸部３ｂと、その凸部３ｂにおける内周側から軸線方向におけるパウチ側に一体に形成された筒部３ｃとによって突出部３ａが形成されている。その突出部３ａは、後述する浮遊弁４の弁座として機能するものであり、浮遊弁４が突出部３ａに押圧されたときの剛性を向上させるために、突出部３ａはフランジ状に形成されている。なお、スパウト３における突出部３ａより開口部側の内壁面には、軸線方向に沿って溝３ｄが形成されており、その溝３ｄは、端部にまで形成されている。図１には、その溝３ｄを破線で示している。 Further, the spout 3 integrated with the pouch 2 has a flange-like protruding portion 3 a formed on a part of the inner wall surface of the portion protruding from the pouch 2. Specifically, the projecting portion 3a is formed by an annular convex portion 3b having a smaller diameter than the inner wall surface and a cylindrical portion 3c integrally formed from the inner peripheral side of the convex portion 3b to the pouch side in the axial direction. Has been. The protruding portion 3a functions as a valve seat of the floating valve 4 described later, and the protruding portion 3a is formed in a flange shape in order to improve rigidity when the floating valve 4 is pressed against the protruding portion 3a. ing. A groove 3d is formed along the axial direction on the inner wall surface of the spout 3 that is closer to the opening than the protrusion 3a, and the groove 3d is formed to the end. In FIG. 1, the groove 3d is indicated by a broken line.

そして、上記パウチ２とスパウト３とは、パウチ２に過剰な外力が作用しないように保護するためのボトル５によって囲われている。図１に示すボトル５は、金属材料などの剛体によって有底円筒状に形成されており、その開口部側の外周面には、後述するキャップ６と螺合する雄ねじ部５ａが形成されている。また、開口部と対向した底部には、外気と連通した貫通孔５ｂが形成されており、ボトル５の内部は、常時、大気解放された状態となっている。すなわち、貫通孔５ｂが通気孔として機能する。 The pouch 2 and the spout 3 are surrounded by a bottle 5 for protecting the pouch 2 from excessive external force. The bottle 5 shown in FIG. 1 is formed into a bottomed cylindrical shape by a rigid body such as a metal material, and an external thread portion 5a that is screwed with a cap 6 described later is formed on the outer peripheral surface on the opening side. . In addition, a through hole 5b communicating with the outside air is formed in the bottom portion facing the opening, and the inside of the bottle 5 is always open to the atmosphere. That is, the through hole 5b functions as a vent hole.

一方、ボトル５の開口部側には、樹脂材料によって形成された外装体７が取り付けられており、その外装体７は、ボトル５と螺合して一体化されたキャップ６と、そのキャップ６に対して軸線方向に相対的に移動することができるピストン８と、そのピストン８と一体化されかつ燃料電池に燃料を供給する吐出口が形成されたノズル９とによって構成されている。 On the other hand, an exterior body 7 made of a resin material is attached to the opening portion side of the bottle 5, and the exterior body 7 includes a cap 6 screwed and integrated with the bottle 5, and the cap 6 The piston 8 can move relatively in the axial direction, and the nozzle 9 is integrated with the piston 8 and has a discharge port for supplying fuel to the fuel cell.

ここで、外装体７を構成する各部材６，８，９の形状について具体的に説明する。図１に示すキャップ６は、有底円筒状に形成された円筒部６ａを備え、上記ボトル５に形成された雄ねじ部５ａと螺合する雌ネジ部６ｂが円筒部６ａの内周面に形成されている。なお、円筒部６ａにおける底部には環状に形成されたパッキン１０が一体化されており、そのパッキン１０を介して円筒部６ａの底部とボトル５の開口部とが液密状に接触している。すなわち、キャップ６をボトル５に取り付けることにより、ボトル５の開口部が封止される。また、円筒部６ａの内側には、上記スパウト３の開口部側の端部と嵌合する筒部６ｃが、円筒部６ａの底部に当接して一体に形成されている。すなわち、スパウト３の外周面と筒部６ｃの内周面とが嵌合している。したがって、キャップ６をボトル５に取り付けるとともに、キャップ６とスパウト３とが嵌合させて一体化されるように構成されている。なお、スパウト３の開口部側の外周面と筒部６ｃの内壁面とを溶着や接着することによって一体化してもよい。 Here, the shape of each of the members 6, 8, and 9 constituting the exterior body 7 will be specifically described. The cap 6 shown in FIG. 1 includes a cylindrical portion 6a formed in a bottomed cylindrical shape, and a female screw portion 6b that engages with the male screw portion 5a formed in the bottle 5 is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 6a. Has been. An annular packing 10 is integrated with the bottom of the cylindrical portion 6a, and the bottom of the cylindrical portion 6a and the opening of the bottle 5 are in liquid-tight contact via the packing 10. . That is, by attaching the cap 6 to the bottle 5, the opening of the bottle 5 is sealed. Further, inside the cylindrical portion 6a, a cylindrical portion 6c that fits with the end portion on the opening side of the spout 3 is formed integrally with the bottom portion of the cylindrical portion 6a. That is, the outer peripheral surface of the spout 3 and the inner peripheral surface of the cylindrical part 6c are fitted. Therefore, the cap 6 is attached to the bottle 5 and the cap 6 and the spout 3 are fitted and integrated. In addition, you may integrate by welding or adhere | attaching the outer peripheral surface by the side of the opening part of the spout 3 and the inner wall face of the cylinder part 6c.

さらに、筒部６ｃの内側には、底部を貫通する貫通孔６ｄが、キャップ６の中心軸線上に形成されている。より具体的には、上記筒部６ｃは円筒部６ａにおける底部に当接して一体化されているため、筒部６ｃの端部を底部によって封止した有底円筒状となっており、その中央部に貫通孔６ｄが形成されている。また、筒部６ｃの内側における底部には、半径方向に向けて複数の溝６ｅが形成されており、それらの溝６ｅは、円周方向に沿ってそれぞれ所定の間隔を空けて形成されている。さらに、溝６ｅが形成されていない箇所には、後述する浮遊弁４の移動を制限するあるいは位置決めするボス部６ｆが複数形成されている。より具体的には、底部からスパウト３側に突出した複数のボス部６ｆが、円周方向に沿ってそれぞれ所定の間隔を空けて形成されている。したがって、浮遊弁４が、底部側に押圧されたときに、その浮遊弁４とボス部６ｆとが接触するため、底部と浮遊弁４との間には所定の隙間が空いているので、その隙間あるいは上記溝６ｅを通って燃料が流動することができるように構成されている。 Furthermore, a through-hole 6 d that penetrates the bottom is formed on the center axis of the cap 6 inside the cylindrical portion 6 c. More specifically, since the cylindrical portion 6c is integrated by contacting the bottom portion of the cylindrical portion 6a, the cylindrical portion 6c has a bottomed cylindrical shape in which the end portion of the cylindrical portion 6c is sealed by the bottom portion. A through hole 6d is formed in the portion. Further, a plurality of grooves 6e are formed in the bottom portion inside the cylinder portion 6c in the radial direction, and these grooves 6e are formed at predetermined intervals along the circumferential direction. . Furthermore, a plurality of boss portions 6f that limit or position the movement of the floating valve 4 described later are formed at locations where the grooves 6e are not formed. More specifically, a plurality of boss portions 6f protruding from the bottom toward the spout 3 are formed at predetermined intervals along the circumferential direction. Therefore, when the floating valve 4 is pressed to the bottom side, the floating valve 4 and the boss portion 6f come into contact with each other, and therefore, there is a predetermined gap between the bottom portion and the floating valve 4. The fuel can flow through the gap or the groove 6e.

そして、キャップ６の円周方向における溝６ｅが形成されていない箇所には、上記筒部６ｃと反対側に突出した係止部材６ｇが底部と一体に形成されている。この係止部材６ｇは、後述する棒状の弁（以下、棒弁１１と記す。）の移動を制限するためのものであり、係止部材６ｇの先端には、鏃（やじり）状の係止部６ｈが形成されている。すなわち、棒弁１１が移動する限度となる位置まで係止部材６ｇが形成され、その先端に係止部６ｈが形成されている。また、係止部材６ｇは、円周方向に沿って所定の間隔を空けて複数形成されており、したがって、係止部材６ｇ同士の間から燃料が流動することができるように構成されている。さらに、係止部材６ｇにおける内面には、軸線方向に亘ってリブ６ｉが形成されており、そのリブ６ｉによって棒弁１１と係止部材６ｇとの摩擦力を設定するように形成されている。 And the locking member 6g which protruded on the opposite side to the said cylinder part 6c is integrally formed with the bottom part in the location in which the groove | channel 6e in the circumferential direction of the cap 6 is not formed. The locking member 6g is for restricting the movement of a rod-shaped valve (hereinafter referred to as a rod valve 11) to be described later, and a hook-shaped locking is provided at the tip of the locking member 6g. A portion 6h is formed. That is, the locking member 6g is formed up to the position where the rod valve 11 moves, and the locking portion 6h is formed at the tip thereof. The plurality of locking members 6g are formed at predetermined intervals along the circumferential direction, and therefore, the fuel can flow from between the locking members 6g. Furthermore, a rib 6i is formed on the inner surface of the locking member 6g in the axial direction, and the rib 6i is formed so as to set a frictional force between the rod valve 11 and the locking member 6g.

また、円筒部６ａの底部における背面、すなわちボトル５と対向した面とは反対側の面には、内周側円筒部６ｊが形成されている。この内周側円筒部６ｊは、係止部材６ｇの外面を囲うように、言い換えると、係止部材６ｇの外面と内周側円筒部６ｊの内周面とに所定の隙間が空くように形成されている。さらに、内周側円筒部６ｊの外径より内径が大きく形成された外周側円筒部６ｋが、内周側円筒部６ｊと同心円上に形成されている。そのため、内周側円筒部６ｊと外周側円筒部６ｋとには、環状の隙間が形成され、その隙間に後述するスプリング１２が収容される。 Further, an inner peripheral cylindrical portion 6j is formed on the back surface of the bottom portion of the cylindrical portion 6a, that is, the surface opposite to the surface facing the bottle 5. The inner peripheral cylindrical portion 6j is formed so as to surround the outer surface of the locking member 6g, in other words, a predetermined gap is formed between the outer surface of the locking member 6g and the inner peripheral surface of the inner peripheral cylindrical portion 6j. Has been. Furthermore, an outer peripheral cylindrical portion 6k having an inner diameter larger than the outer diameter of the inner peripheral cylindrical portion 6j is formed concentrically with the inner peripheral cylindrical portion 6j. For this reason, an annular gap is formed between the inner circumferential cylindrical portion 6j and the outer circumferential cylindrical portion 6k, and a spring 12 described later is accommodated in the gap.

上述したように形成されたキャップ６に対して軸線方向に移動することができるようにピストン８が配置されている。図１に示すピストン８は、有底円筒状に形成された円筒部８ａを備えている。この円筒部８ａの内径は、キャップ６における外周側円筒部６ｋの外径とほぼ同一に形成されており、ピストン８が、キャップ６に対して相対的に軸線方向（上下方向）に摺動することができるように構成されている。また、その円筒部８ａの内周側には、円筒部８ａにおける底部に当接して一体化された内周側円筒部８ｂが形成されており、その内周側円筒部８ｂの外径は、キャップ６における内周側円筒部６ｊの内径とほぼ同一に形成されている。そして、それら円筒部８ａと内周側円筒部８ｂとによって形成された環状の隙間にスプリング１２が収容されている。すなわち、ピストン８における底部とキャップ６における底部との間にスプリング１２が設けられており、そのスプリング１２によってそれらピストン８とキャップ６とが離れる方向に荷重を受けるように構成されている。 The piston 8 is arranged so that it can move in the axial direction with respect to the cap 6 formed as described above. A piston 8 shown in FIG. 1 includes a cylindrical portion 8a formed in a bottomed cylindrical shape. The inner diameter of the cylindrical portion 8 a is formed substantially the same as the outer diameter of the outer peripheral side cylindrical portion 6 k in the cap 6, and the piston 8 slides in the axial direction (vertical direction) relative to the cap 6. It is configured to be able to. Further, on the inner peripheral side of the cylindrical portion 8a, an inner peripheral cylindrical portion 8b that is in contact with and integrated with the bottom portion of the cylindrical portion 8a is formed, and the outer diameter of the inner peripheral cylindrical portion 8b is as follows. The cap 6 is formed substantially the same as the inner diameter of the inner peripheral cylindrical portion 6j. The spring 12 is accommodated in an annular gap formed by the cylindrical portion 8a and the inner peripheral cylindrical portion 8b. That is, a spring 12 is provided between the bottom of the piston 8 and the bottom of the cap 6, and the spring 12 is configured to receive a load in a direction in which the piston 8 and the cap 6 are separated.

また、ピストン８における底部の中央部には、貫通孔８ｃが形成されており、その貫通孔８ｃの外径と同一の内径に形成された円筒状の係止部材８ｄが、貫通孔８ｃの中心軸線を中心として底部の背面側、すなわち内周側円筒部８ｂが形成されている面とは反対側の面に当接して形成されている。この係止部材８ｄは、棒弁１１の弁座として機能するものであり、そのため、係止部材８ｄの先端面は、棒弁１１と接触して開口部を封止するようにテーパ面となっている。 A through hole 8c is formed at the center of the bottom of the piston 8, and a cylindrical locking member 8d formed to have the same inner diameter as the outer diameter of the through hole 8c is the center of the through hole 8c. Centering on the axis, it is formed in contact with the back side of the bottom, that is, the surface opposite to the surface on which the inner peripheral cylindrical portion 8b is formed. The locking member 8d functions as a valve seat for the rod valve 11. Therefore, the distal end surface of the locking member 8d is a tapered surface so as to contact the rod valve 11 and seal the opening. ing.

そして、ピストン８における係止部材８ｄの外周面を覆うように円筒状に形成されたノズル９が、ピストン８と一体に形成されている。また、ノズル９の先端側の内周面には、棒弁１１の移動を制限するストッパー９ａが形成されている。具体的には、ノズル９は、先端に形成された吐出口９ｂに向けて径が減少するように形成されており、すなわち先端部がテーパ状に形成されており、そのテーパ状に形成された内周面に、円周方向に沿って所定の間隔を空けて複数の突出部９ａが形成されている。 A nozzle 9 formed in a cylindrical shape so as to cover the outer peripheral surface of the locking member 8 d in the piston 8 is formed integrally with the piston 8. A stopper 9 a that restricts the movement of the rod valve 11 is formed on the inner peripheral surface of the nozzle 9 on the tip side. Specifically, the nozzle 9 is formed so that the diameter decreases toward the discharge port 9b formed at the tip, that is, the tip is formed in a tapered shape, and is formed in the tapered shape. A plurality of protruding portions 9a are formed on the inner peripheral surface at predetermined intervals along the circumferential direction.

上述したように形成された外装体７の内部には、この発明における第１開閉弁に相当する浮遊弁４が収容されている。図１に示す浮遊弁４は、スパウト３における突出部３ａと、キャップ６における筒部６ｃの内側の底部との間に収容されている。その浮遊弁４は、円盤状に形成されており、その外径がスパウト３の開口部の内径以下に形成されている。すなわち、スパウト３の開口部の内側で軸線方向に移動することができるように収容されている。また、浮遊弁４は、安全弁としても機能するように構成されている。図１に示す例では、浮遊弁４の円周方向に沿って所定の間隔を空けて貫通孔４ａが形成されている。また、浮遊弁４の中心部には、他の貫通孔が形成されており、その貫通孔に安全弁１３が設けられている。すなわち、安全弁１３の先端部は、貫通孔の外径より大きく形成されていて、いわゆる抜け止めされている。また、安全弁１３は、薄い金属あるいはゴムなどの弾性体によって形成されていて、スパウト３側の端面に開口した貫通孔を囲うようにドーム状に形成されている。言い換えると、安全弁１３は、ドーム状に形成された弁の中央部に、浮遊弁４と連結する抜け止めが形成されている。したがって、キャップ６側からの圧力が過剰となって、安全弁１３の弾性力より大きくなると、安全弁１３が弾性変形して貫通孔４ａを連通させるように構成されている。言い換えれば、キャップ６側の圧力の上限値に基づいて安全弁１３の弾性力が設定されている。 A floating valve 4 corresponding to the first on-off valve in the present invention is accommodated in the exterior body 7 formed as described above. The floating valve 4 shown in FIG. 1 is accommodated between the protruding portion 3 a in the spout 3 and the bottom portion inside the cylindrical portion 6 c in the cap 6. The floating valve 4 is formed in a disc shape, and its outer diameter is formed to be equal to or smaller than the inner diameter of the opening of the spout 3. That is, it is accommodated so that it can move in the axial direction inside the opening of the spout 3. The floating valve 4 is also configured to function as a safety valve. In the example shown in FIG. 1, the through holes 4 a are formed at a predetermined interval along the circumferential direction of the floating valve 4. Further, another through hole is formed in the center of the floating valve 4, and a safety valve 13 is provided in the through hole. That is, the distal end portion of the safety valve 13 is formed larger than the outer diameter of the through hole and is so-called retaining. The safety valve 13 is formed of an elastic body such as a thin metal or rubber, and is formed in a dome shape so as to surround a through hole opened on the end surface on the spout 3 side. In other words, the safety valve 13 is formed with a stopper that is connected to the floating valve 4 at the center of the dome-shaped valve. Therefore, when the pressure from the cap 6 side becomes excessive and becomes larger than the elastic force of the safety valve 13, the safety valve 13 is elastically deformed to connect the through hole 4a. In other words, the elastic force of the safety valve 13 is set based on the upper limit value of the pressure on the cap 6 side.

また、上記ピストン８の係止部材８ｄにおけるテーパ面に当接するとともに、キャップ６における係止部６ｈまで延出した棒弁１１が外装体７の内部に収容されている。なお、図１に示す棒弁１１が、この発明における第２開閉弁に相当する。この棒弁１１は、一方の端部１１ａが吐出口９ｂに向けて外径が大きくなるようにテーパ状に形成されており、その一方の端部１１ａと上記係止部材８ｄにおけるテーパ面とが当接することにより、ピストン８の内部から燃料が排出されないように形成されている。また、棒弁１１の上方の端部１１ｂは、係止部６ｈにおけるリブ６ｉと接触し、かつ係止部６ｈによって抜け止めされるように外径が定められている。したがって、ピストン８がキャップ６側に移動し始めたときは、棒弁１１の上方の端部１１ｂとリブ６ｉとの摩擦力によって棒弁１１が移動せず、棒弁１１における下方の端部１１ｃと、ノズル９に形成されたストッパー９ａとが当接し、更にピストン８がキャップ６側に移動すると、ノズル９によって棒弁１１が押圧されて、キャップ６に接近する方向に移動するように構成されている。同様に、ピストン８がキャップ６から離れる方向に移動し始めるときは、棒弁１１の上方の端部１１ｂとリブ６ｉとの摩擦力によって棒弁１１が移動せず、棒弁１１における一方の端部１１ａと、係止部材８ｄのテーパ面とが当接し、更にピストン８がキャップ６側に移動すると、係止部材８ｄによって棒弁１１が押圧されて、キャップ６から離れる方向に移動するように構成されている。なお、上方の端部１１ｂはこの発明の上端部に相当する。一方の端部１１ａはこの発明の下端部に相当する。係止部材８ｄにおけるテーパ面に当接する一方の端部１１ａの部分は、この発明の第１当接部に相当する。ストッパー９ａに当接する下方の端部１１ｃの部分は、この発明の第２当接部に相当する。 A rod valve 11 that contacts the tapered surface of the locking member 8 d of the piston 8 and extends to the locking portion 6 h of the cap 6 is housed in the exterior body 7. The rod valve 11 shown in FIG. 1 corresponds to the second on-off valve in the present invention. The rod valve 11 is formed in a tapered shape so that one end portion 11a has an outer diameter that increases toward the discharge port 9b, and the one end portion 11a and the tapered surface of the locking member 8d are formed. By abutting, it is formed so that fuel is not discharged from the inside of the piston 8. Further, the upper end portion 11b of the rod valve 11 has an outer diameter that is in contact with the rib 6i in the locking portion 6h and is prevented from being detached by the locking portion 6h. Therefore, when the piston 8 starts to move toward the cap 6, the rod valve 11 does not move due to the frictional force between the upper end portion 11 b of the rod valve 11 and the rib 6 i, and the lower end portion 11 c of the rod valve 11. And the stopper 9a formed on the nozzle 9 abuts, and when the piston 8 further moves to the cap 6 side, the bar valve 11 is pressed by the nozzle 9 and moves in a direction approaching the cap 6. ing. Similarly, when the piston 8 starts to move away from the cap 6, the rod valve 11 does not move due to the frictional force between the upper end portion 11 b of the rod valve 11 and the rib 6 i, and one end of the rod valve 11 is moved. When the portion 11a abuts the tapered surface of the locking member 8d and the piston 8 further moves to the cap 6 side, the rod valve 11 is pressed by the locking member 8d and moves away from the cap 6. It is configured. The upper end portion 11b corresponds to the upper end portion of the present invention. One end 11a corresponds to the lower end of the present invention. The portion of one end portion 11a that contacts the tapered surface of the locking member 8d corresponds to the first contact portion of the present invention. The portion of the lower end portion 11c that contacts the stopper 9a corresponds to the second contact portion of the present invention.

つぎに、上述した燃料電池用カートリッジ１の作用について説明する。図２は、燃料電池用カートリッジ１を燃料電池に付設された燃料タンク１４に連結した状態を示している。図２に示すように、燃料タンク１４には、燃料電池用カートリッジ１におけるノズル９と嵌合する供給口が形成されている。具体的には、ノズル９の先端部の内周側と外周側とのそれぞれに接触するように円筒部１４ａ，１４ｂを形成することにより、燃料が外部に漏洩することを抑制もしくは防止するように形成されている。したがって、燃料電池用カートリッジ１を燃料タンク１４に連結すると、ノズル９の内部と燃料タンク１４とが連通される。なお、燃料電池用カートリッジ１を燃料タンク１４に連結したときに、燃料タンク１４における内周側の円筒部１４ａの端部が、ノズル９に形成されたストッパー９ａとほぼ同位置となるように形成されている。なお、内周側の円筒部１４ａの先端部に切り欠きやスリットを形成していてもよい。 Next, the operation of the above-described fuel cell cartridge 1 will be described. FIG. 2 shows a state in which the fuel cell cartridge 1 is connected to a fuel tank 14 attached to the fuel cell. As shown in FIG. 2, the fuel tank 14 is formed with a supply port for fitting with the nozzle 9 in the fuel cell cartridge 1. Specifically, the cylindrical portions 14a and 14b are formed so as to be in contact with the inner peripheral side and the outer peripheral side of the tip end portion of the nozzle 9 so as to suppress or prevent the fuel from leaking to the outside. Is formed. Therefore, when the fuel cell cartridge 1 is connected to the fuel tank 14, the inside of the nozzle 9 and the fuel tank 14 are communicated. When the fuel cell cartridge 1 is connected to the fuel tank 14, the end of the cylindrical portion 14 a on the inner peripheral side of the fuel tank 14 is formed so as to be substantially at the same position as the stopper 9 a formed on the nozzle 9. Has been. Note that a notch or a slit may be formed at the tip of the cylindrical portion 14a on the inner peripheral side.

また、浮遊弁４には、圧力が特に作用していないため、図２に示すように重力によってキャップ６に形成されたボス部６ｆと浮遊弁４とが接触する。図２に示す状態では、パウチ２の内部に貯留された燃料が、浮遊弁４の側面を流動してキャップ６とピストン８とによって区画された空間（以下、チャンバー１５と記す。）に供給される。一方、棒弁１１とピストン８とが接触しているので、チャンバー１５に供給された燃料は、ノズル９側に流動せずに、一旦貯留される。 Further, since the pressure is not particularly applied to the floating valve 4, the boss 6f formed on the cap 6 and the floating valve 4 come into contact with each other by gravity as shown in FIG. In the state shown in FIG. 2, the fuel stored in the inside of the pouch 2 flows through the side surface of the floating valve 4 and is supplied to a space defined by the cap 6 and the piston 8 (hereinafter referred to as a chamber 15). The On the other hand, since the rod valve 11 and the piston 8 are in contact with each other, the fuel supplied to the chamber 15 is temporarily stored without flowing to the nozzle 9 side.

ついで、燃料電池用カートリッジ１を押圧し始めると、キャップ６とピストン８とが接近するため、チャンバー１５の容積が減少し、その結果、チャンバー１５内の圧力が上昇する。そのため、チャンバー１５内に貯留された燃料の圧力により浮遊弁４がスパウト３に形成された突出部３ａ側に押圧されて、浮遊弁４と突出部３ａとが面接触してパウチ２からチャンバー１５内に燃料が流入しないように閉弁される。また、上述したように棒弁１１は摩擦力により係止部材６ｇに保持されているので、ノズル９に形成されたストッパー９ａに棒弁１１の下方の端部１１ｃが接触する。そして、棒弁１１によって移動が制限された状態から更に燃料電池用カートリッジ１が押圧されて下降すると、棒弁１１の一方の端部１１ａと係止部材８ｄとが相対的に移動する。その状態を図３に示しており、図３に示すように棒弁１１の一方の端部１１ａが係止部材８ｄから離れることにより、チャンバー１５とノズル９とが連通されるので、チャンバー１５に貯留された燃料が燃料タンク１４に供給される。 Next, when the fuel cell cartridge 1 starts to be pressed, the cap 6 and the piston 8 approach each other, so that the volume of the chamber 15 decreases, and as a result, the pressure in the chamber 15 increases. Therefore, the floating valve 4 is pressed toward the protruding portion 3 a formed on the spout 3 by the pressure of the fuel stored in the chamber 15, and the floating valve 4 and the protruding portion 3 a come into surface contact with each other from the pouch 2 to the chamber 15. The valve is closed so that fuel does not flow into it. Further, as described above, since the rod valve 11 is held by the locking member 6g by frictional force , the lower end portion 11c of the rod valve 11 contacts the stopper 9a formed on the nozzle 9. When the fuel cell cartridge 1 is further pressed and lowered from the state where the movement is restricted by the rod valve 11 , the one end portion 11a of the rod valve 11 and the locking member 8d move relatively. The state is shown in FIG. 3, and as shown in FIG. 3, the chamber 15 and the nozzle 9 are communicated when one end 11 a of the rod valve 11 is separated from the locking member 8 d, so The stored fuel is supplied to the fuel tank 14.

燃料電池用カートリッジ１を更に押圧した状態を図４に示している。図４に示す状態は、燃料電池用カートリッジ１を最大限押圧した状態であって、キャップ６に形成された各円筒部６ｊ，６ｋと、ピストン８の底部とが接触して位置決めされている。 FIG. 4 shows a state where the fuel cell cartridge 1 is further pressed. The state shown in FIG. 4 is a state in which the fuel cell cartridge 1 is pressed to the maximum, and the cylindrical portions 6j and 6k formed on the cap 6 and the bottom portion of the piston 8 are in contact with each other and positioned.

そして、図４の状態まで燃料電池用カートリッジ１を押圧した後に、燃料電池用カートリッジ１を押圧する力を緩めて、キャップ６とピストン８とが相対的に離れると、チャンバー１５の容積が増大して、その内部の圧力が低下する。また、棒弁１１の上方の端部１１ｂと係止部材６ｇとが摩擦接触しているので、棒弁１１がキャップ６と一体に移動して早期に弁座を封止する。すなわち、棒弁１１の一方の端部１１ａと係止部材８ｄのテーパ面とが接触して閉弁される。したがって、燃料タンク１４から燃料が逆流することがない。さらに、チャンバー１５の内部の圧力が低下することにより、浮遊弁４がキャップ６側に吸引されるので、パウチ２とチャンバー１５とが連通して燃料がチャンバー１５の内部に吸入される。なお、ボトル５の底部には貫通孔５ｂが形成されているので、パウチ２を覆う空間は大気圧となっており、その結果、図５に示すようにパウチ２が潰れながらチャンバー１５に燃料が流入する。すなわち、パウチ２に充填された燃料が減少しても、パウチ２が潰れて内容積が減少するので、結局、パウチ２の内圧が低減してしまうことを抑制もしくは防止することができる。そのようにパウチ２の内圧が低減してしまうことを抑制もしくは防止することで、チャンバー１５の内圧が低下して燃料をパウチ２からチャンバー１５に供給する際に、浮遊弁４が開弁しにくくなるなどの事態の発生を抑制もしくは防止することができる。図５は、図４におけるＶ−Ｖ線に沿う断面図を示している。 Then, after the fuel cell cartridge 1 is pressed to the state shown in FIG. 4, when the force for pressing the fuel cell cartridge 1 is loosened and the cap 6 and the piston 8 are relatively separated from each other, the volume of the chamber 15 increases. As a result, the internal pressure decreases. Further, since the upper end portion 11b of the rod valve 11 and the locking member 6g are in frictional contact, the rod valve 11 moves integrally with the cap 6 and seals the valve seat early. That is, one end portion 11a of the rod valve 11 and the tapered surface of the locking member 8d come into contact with each other to close the valve. Therefore, the fuel does not flow backward from the fuel tank 14. Furthermore, since the pressure inside the chamber 15 decreases, the floating valve 4 is sucked toward the cap 6, so that the pouch 2 and the chamber 15 communicate with each other and fuel is sucked into the chamber 15. In addition, since the through-hole 5b is formed in the bottom part of the bottle 5, the space which covers the pouch 2 becomes atmospheric pressure, As a result, as shown in FIG. Inflow. That is, even if the fuel charged in the pouch 2 is reduced, the pouch 2 is crushed and the internal volume is reduced, so that it is possible to suppress or prevent the internal pressure of the pouch 2 from being reduced. By suppressing or preventing the internal pressure of the pouch 2 from being reduced in this way, the floating valve 4 is difficult to open when the internal pressure of the chamber 15 decreases and fuel is supplied from the pouch 2 to the chamber 15. Occurrence of such a situation can be suppressed or prevented. FIG. 5 shows a cross-sectional view taken along line VV in FIG.

上述したように、燃料電池用カートリッジ１を燃料タンク１４側に押圧して移動させたときには、チャンバー１５の内部の圧力が上昇することによって、パウチ２とチャンバー１５とが浮遊弁４によって遮断され、それとは反対に棒弁１１の一方の端部１１ａが係止部材８ｄから離隔してチャンバー１５と燃料タンク１４とが連通されて、燃料タンク１４に燃料が供給される。それとは反対に、燃料電池用カートリッジ１を押圧する力を低下させて燃料電池用カートリッジ１を燃料タンク１４から離隔させたときには、棒弁１１の一方の端部１１ａと係止部材８ｄとが接触してチャンバー１５が封止されるとともに、チャンバー１５の内部の圧力が低下することにより、パウチ２とチャンバー１５とが連通して、チャンバー１５の内部に燃料が吸入される。したがって、上述した例に示す燃料電池用カートリッジ１は、燃料電池用カートリッジ１を往復動作させることにより、パウチ２から燃料を吸入するポンプとして機能することができる。そのため、ボトル５などの剛体によってパウチ２を保護した構成であっても、燃料タンク１４に燃料を供給することができる。言い換えると、パウチ２に燃料を貯留した燃料電池用カートリッジ１を用いることができ、そのパウチ２を直接握るなどして押圧せずに燃料タンク１４に燃料を供給することができる。 As described above, when the fuel cell cartridge 1 is moved while being pressed toward the fuel tank 14, the pressure inside the chamber 15 rises, whereby the pouch 2 and the chamber 15 are blocked by the floating valve 4. On the other hand, one end portion 11a of the rod valve 11 is separated from the locking member 8d, the chamber 15 and the fuel tank 14 are communicated, and fuel is supplied to the fuel tank 14. On the other hand, when the force for pressing the fuel cell cartridge 1 is reduced to separate the fuel cell cartridge 1 from the fuel tank 14, the one end 11a of the rod valve 11 and the locking member 8d come into contact with each other. Then, the chamber 15 is sealed, and the pressure inside the chamber 15 is reduced, whereby the pouch 2 and the chamber 15 communicate with each other, and fuel is sucked into the chamber 15. Therefore, the fuel cell cartridge 1 shown in the above-described example can function as a pump that sucks fuel from the pouch 2 by reciprocating the fuel cell cartridge 1. Therefore, fuel can be supplied to the fuel tank 14 even when the pouch 2 is protected by a rigid body such as the bottle 5. In other words, the fuel cell cartridge 1 in which the fuel is stored in the pouch 2 can be used, and the fuel can be supplied to the fuel tank 14 without directly pressing the pouch 2 and pressing it.

さらに、上述した例では、浮遊弁４に安全弁１３が設けられており、ノズル９の目詰まりなどによりチャンバー１５の内部の圧力が過剰に増大したときに、パウチ２とチャンバー１５とを連通させるように構成されている。その安全弁１３の作用について説明する。図６は、浮遊弁４を拡大して示したものであり、図６における下方側が、チャンバー１５側であり、上方側がパウチ２側である。チャンバー１５の内部の圧力が過剰に上昇すると、まず、浮遊弁４が突出部３ａに押圧されるとともに、浮遊弁４に形成された貫通孔４ａを介して安全弁１３に圧力が作用する。そのため、その圧力が過剰に上昇したときには、安全弁１３が弾性変形して図６に示すように浮遊弁４の端面から離隔する。その結果、チャンバー１５とパウチ２とが連通して、チャンバー１５の内部の燃料がパウチ２側に流動することにより、チャンバー１５の内部の圧力が低下する。したがって、チャンバー１５の内部の圧力が過剰に増大して燃料が外部に漏洩してしまうこと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１から燃料タンク１４あるいはその燃料タンク１４に連通した燃料電池本体に過剰な圧力が加わることを抑制もしくは防止することができる。すなわち、チャンバー１５内部の圧力の上限に基づいて安全弁１３の弾性力を定めておけばよい。 Further, in the above-described example, the safety valve 13 is provided in the floating valve 4 so that the pouch 2 and the chamber 15 communicate with each other when the pressure inside the chamber 15 increases excessively due to clogging of the nozzle 9 or the like. It is configured. The operation of the safety valve 13 will be described. FIG. 6 is an enlarged view of the floating valve 4. The lower side in FIG. 6 is the chamber 15 side, and the upper side is the pouch 2 side. When the pressure inside the chamber 15 rises excessively, first, the floating valve 4 is pressed against the protruding portion 3a, and the pressure acts on the safety valve 13 through the through hole 4a formed in the floating valve 4. Therefore, when the pressure rises excessively, the safety valve 13 is elastically deformed and separated from the end face of the floating valve 4 as shown in FIG. As a result, the chamber 15 and the pouch 2 communicate with each other, and the fuel inside the chamber 15 flows toward the pouch 2, thereby reducing the pressure inside the chamber 15. Therefore, it is possible to suppress or prevent the pressure inside the chamber 15 from excessively increasing and fuel leaking to the outside. Further, it is possible to suppress or prevent the applied excess pressure from the fuel cell cartridge 1 to the fuel cell body that communicates with the fuel tank 14 or the fuel tank 14 that. That is, the elastic force of the safety valve 13 may be determined based on the upper limit of the pressure inside the chamber 15.

なお、この発明に係る燃料電池用カートリッジは、ポンプとして機能することができればよい。したがって、上述した浮遊弁４は、チャンバーの圧力に基づく荷重が作用することにより開閉動作するものであればよく、従来知られた逆止弁を使用してあってもよい。また、キャップ６とピストン８との間から燃料が漏洩しないように、それぞれの内周側円筒部６ｊ，８ｂの間にＯリングなどのシール材を設けていてもよい。さらに、棒弁１１がストッパー９ａに当接したときに、燃料が流動するための面積を増大させるために、棒弁１１の先端にスリットや切り欠きなどが形成されてあってもよい。 The fuel cell cartridge according to the present invention is only required to function as a pump. Therefore, the above-described floating valve 4 may be any valve that opens and closes when a load based on the pressure of the chamber acts, and may use a conventionally known check valve. Further, a sealing material such as an O-ring may be provided between the inner peripheral cylindrical portions 6j and 8b so that fuel does not leak from between the cap 6 and the piston 8 . Furthermore, a slit or a notch may be formed at the tip of the rod valve 11 in order to increase the area for the fuel to flow when the rod valve 11 abuts against the stopper 9a.

また、上述した構成では、剛性の低い材料で形成されたパウチ２に燃料を充填するように構成されているが、図７に示すように側壁面が蛇腹状に形成された容器１６や、図８に示すようにピストン１７が摺動して内容積を変化させることができる容器１８などであってもよい。ここで、図７に示す容器１６の構成について具体的に説明する。なお、図７に示す例は、図２におけるパウチ２を容器に変更したものであって、図２と同一の構成には同一の参照符号を付して説明を省略する。図７に示す容器１６は、側壁面１６ａが蛇腹状に形成された有底円筒状のものであり、充填された燃料が排出されて内圧が低下すると、側壁面１６ａが軸線方向に収縮して内容積が減少するように構成されている。そして、容器１６の開口部１６ｂが、スパウト３の内周面と筒部６ｃの外周面との間に連結されている。 In the above-described configuration, the pouch 2 formed of a material having low rigidity is configured to be filled with fuel. However, as illustrated in FIG. 7, the container 16 having a side wall surface formed in a bellows shape, As shown in FIG. 8, the container 18 etc. which the piston 17 can slide and can change an internal volume may be sufficient. Here, the configuration of the container 16 shown in FIG. 7 will be specifically described. The example shown in FIG. 7 is obtained by changing the pouch 2 in FIG. 2 into a container, and the same components as those in FIG. The container 16 shown in FIG. 7 has a bottomed cylindrical shape in which the side wall surface 16a is formed in a bellows shape, and when the filled fuel is discharged and the internal pressure decreases, the side wall surface 16a contracts in the axial direction. The internal volume is configured to decrease. And the opening part 16b of the container 16 is connected between the inner peripheral surface of the spout 3 and the outer peripheral surface of the cylinder part 6c.

図７に示すように内圧が低下すると軸線方向に収縮するように側壁面１６ａを蛇腹状に形成した容器１６に燃料を充填することによって、容器１６の内部の燃料が減少すると、容器１６の外側の圧力、より具体的には大気圧によって容器１６が軸線方向に収縮する。そのため、容器１６の内容積が減少することで、容器１６の内圧を一定に保つことができる。その結果、チャンバー１５の内圧が低下して燃料を容器１６からチャンバー１５に供給する際に、浮遊弁４が開弁しにくくなるなどの事態の発生を抑制もしくは防止することができる。 As shown in FIG. 7, when the fuel in the container 16 is reduced by filling the container 16 with the side wall surface 16 a formed in a bellows shape so as to contract in the axial direction when the internal pressure is reduced, the outer side of the container 16 is reduced. The container 16 contracts in the axial direction due to the above pressure, more specifically, atmospheric pressure. Therefore, the internal pressure of the container 16 can be kept constant by reducing the internal volume of the container 16. As a result, when the internal pressure of the chamber 15 decreases and fuel is supplied from the container 16 to the chamber 15, it is possible to suppress or prevent the occurrence of a situation such as the floating valve 4 being difficult to open.

つぎに、図８に示す構成例について説明する。なお、図８に示す例は、図２におけるパウチ２を変更したものであって、図２と同一の構成には同一の参照符号を付して説明を省略する。図８に示す容器１８は、金属材料など比較的剛性の高い材料によって形成された円筒部材１９と、その円筒部材１９における一方の端部に嵌合して連結された蓋部２０と、円筒部材１９の他方の端部に嵌合して連結された底部２１と、円筒部材１９の内壁面に沿って軸線方向に摺動するピストン１７とによって構成されている。また、蓋部２０は、容器１８の内部に充填された燃料をチャンバー１５に供給するように中央部が開口しており、その開口部２０ａがスパウト３の内周面と筒部６ｃの外周面との間に連結されている。さらに、底部２１には、外気を取り込む貫通孔２１ａが形成されている。また、円筒部材１９の内部に燃料を液密状に保持するようにしたピストン１７が設けられている。すなわち、円筒部材１９の内部に充填された燃料が外部に漏洩せず、さらに、ピストン１７がスムーズに動けるように構成されている。 Next, the configuration example shown in FIG. 8 will be described. Note that the example shown in FIG. 8 is a modification of the pouch 2 in FIG. 2, and the same components as those in FIG. A container 18 shown in FIG. 8 includes a cylindrical member 19 formed of a relatively high rigidity material such as a metal material, a lid portion 20 fitted and connected to one end of the cylindrical member 19, and a cylindrical member. The bottom part 21 is fitted and connected to the other end part of 19, and the piston 17 slides in the axial direction along the inner wall surface of the cylindrical member 19. The lid 20 has an opening at the center so that the fuel filled in the container 18 is supplied to the chamber 15, and the opening 20 a is the inner peripheral surface of the spout 3 and the outer peripheral surface of the cylindrical portion 6 c. It is connected between. Furthermore, a through hole 21 a that takes in outside air is formed in the bottom portion 21. A piston 17 is provided in the cylindrical member 19 so as to hold the fuel in a liquid-tight state. That is, the fuel filled in the cylindrical member 19 does not leak to the outside, and the piston 17 can move smoothly.

ここで、図８に示すピストン１７の構成について具体的に説明する。図８に示すピストン１７は、円筒部材１９の内部に充填された燃料と不活性な流体を保持する空間２２が、周縁部に形成されている。具体的には、円筒部材１９の内径より小さい円板部１７ａと、その円板部１７ａの周縁部から外側に向けて上方に傾斜した上部１７ｂと、円板部１７ａの周縁部から外側に向けて下方に傾斜した下部１７ｃとによって形成され、それら上部１７ｂと下部１７ｃとの周縁部が円筒部材１９の内壁面に接触している。そして、円板部１７ａの外周面と上部１７ｂおよび下部１７ｃならびに円筒部材１９の内壁面に覆われた空間２２に、円筒部材１９の内部に充填された燃料と不活性な流体が充填されている。 Here, the configuration of the piston 17 shown in FIG. 8 will be specifically described. In the piston 17 shown in FIG. 8, a space 22 that holds the fuel filled in the cylindrical member 19 and an inert fluid is formed in the peripheral portion. Specifically, the disk part 17a smaller than the inner diameter of the cylindrical member 19, the upper part 17b inclined upward from the peripheral part of the disk part 17a toward the outside, and the outward from the peripheral part of the disk part 17a. The lower part 17c inclined downward and the peripheral parts of the upper part 17b and the lower part 17c are in contact with the inner wall surface of the cylindrical member 19. The space 22 covered with the outer peripheral surface of the disc portion 17a, the upper portion 17b and the lower portion 17c, and the inner wall surface of the cylindrical member 19 is filled with fuel and an inert fluid filled in the cylindrical member 19. .

図８に示すように容器１８を構成することにより、空間２２に充填された流体がシールとして機能するので、ピストン１７の外周面と円筒部材１９の内周面とから燃料が漏洩してしまうことを抑制もしくは防止することができる。また、その燃料と不活性な流体が潤滑性を有する流体である場合には、ピストン１７が摺動する摩擦抵抗を抑制もしくは防止することができる。さらに、底部２１に貫通孔２１ａが形成されているので、円筒部材１９の内部に充填された燃料が減少して内圧が低下すると、ピストン１７が大気圧によって押圧されて円筒部材１９とピストン１７とに覆われた空間、すなわち燃料を充填する空間を減少させるように移動して、燃料が充填された空間の容積を減少させる。その結果、燃料が充填された空間の容積を減少させることにより、その空間の内圧を一定に保つことができ、チャンバー１５の内圧が低下して燃料を容器１８からチャンバー１５に供給する際に、浮遊弁４が開弁しにくくなるなどの事態の発生を抑制もしくは防止することができる。 Since the fluid filled in the space 22 functions as a seal by configuring the container 18 as shown in FIG. 8, fuel leaks from the outer peripheral surface of the piston 17 and the inner peripheral surface of the cylindrical member 19. Can be suppressed or prevented. Further, when the fuel and the inert fluid are fluids having lubricity, the frictional resistance with which the piston 17 slides can be suppressed or prevented. Further, since the through-hole 21a is formed in the bottom portion 21, when the fuel filled in the cylindrical member 19 decreases and the internal pressure decreases, the piston 17 is pressed by the atmospheric pressure, and the cylindrical member 19 and the piston 17 The volume of the space filled with the fuel is decreased by moving so as to reduce the space covered with the fuel, that is, the space filled with the fuel. As a result, by reducing the volume of the space filled with fuel, the internal pressure of the space can be kept constant, and when the internal pressure of the chamber 15 decreases and fuel is supplied from the container 18 to the chamber 15, Generation | occurrence | production of the situation where it becomes difficult to open the floating valve 4 can be suppressed or prevented.

なお、図８に示す構成において、ピストン１７の外周面と円筒部材１９の内周面とから燃料が老成してしまうことを抑制もしくは防止するために、ピストン１７の外周面にOリングなどのシール部材を設けてもよい。 In the configuration shown in FIG. 8, in order to suppress or prevent the fuel from aging from the outer peripheral surface of the piston 17 and the inner peripheral surface of the cylindrical member 19, a seal such as an O-ring is provided on the outer peripheral surface of the piston 17. A member may be provided.

１…燃料電池用カートリッジ、２…パウチ、４…浮遊弁、５…ボトル、６…キャップ、８…ピストン、９…ノズル、１１…棒弁、１３…安全弁、１４…燃料タンク、１５…チャンバー、１６，１８…容器。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell cartridge, 2 ... Pouch, 4 ... Floating valve, 5 ... Bottle, 6 ... Cap, 8 ... Piston, 9 ... Nozzle, 11 ... Bar valve, 13 ... Safety valve, 14 ... Fuel tank, 15 ... Chamber, 16, 18 ... container.

Claims

In a fuel cell cartridge for pouring out the liquid fuel from a spout provided in a container filled with liquid fuel to be supplied to the fuel cell,
A piston connected to the fuel cell at the bottom, and a piston against which the nozzle is abutted against the fuel cell;
A cap provided with a cylindrical portion into which the spout is fitted, and a cap provided movably between a lowered position moved toward the piston and an elevated position separated from the piston;
A chamber between the cap and the piston, the volume of which is changed according to the movement of the cap, and a chamber in which the liquid fuel flowing from the spout toward the nozzle is stored;
A first passage provided such that the liquid fuel flows between the cylindrical portion of the cap and the chamber;
The first passage is disposed in the first passage so that the liquid moves from the spout into the chamber by moving the cap to the lowered position and increasing the pressure in the chamber. The first valve is opened so that the liquid fuel flows from the spout into the chamber when the cap moves to the raised position and the pressure in the chamber decreases. 1 on-off valve,
A second passage provided such that the liquid fuel flows between the chamber of the piston and the nozzle;
A rod-shaped second on-off valve having an upper end inserted into the first passage so as to freely enter and exit from the first passage, and a lower end extending toward the chamber;
The second on-off valve is formed at the lower end of the second on-off valve, and the second on-off valve is attached to the piston in a state in which the cap is prevented from coming off from the first passage when the cap moves from the lowered position to the raised position. A first contact portion that closes the second passage by being pulled up;
A second abutting portion formed at the lower end portion of the second on-off valve and abutting against a stopper provided in the second passage while the cap moves from the raised position toward the lowered position ; Prepared,
The second passage is closed by the first contact portion so that the liquid fuel stored in the chamber is not supplied to the fuel cell by pulling up the cap together with the container with respect to the piston. The cap is pushed down together with the container to the piston side, the second contact portion comes into contact with the stopper, and the second on-off valve is pushed up relatively into the first passage, so that the chamber is stored. The fuel cell cartridge is characterized in that the second passage is opened so that the liquid fuel is supplied to the fuel cell through the nozzle .

The fuel cell cartridge according to claim 1, wherein
The upper end of the second on-off valve is in frictional contact with the first passage;
The second opening / closing valve has an upper end portion of the first passage until the first contact portion closes the second passage after the cap starts moving from the lowered position to the raised position . Until the second abutting portion comes into contact with the stopper after the cap starts to move from the raised position toward the lowered position while being held by the frictional force due to the frictional contact at the position where it enters the inside. The fuel cell cartridge is characterized in that the upper end is held by a frictional force due to the frictional contact at a position where the upper end is prevented from coming off from the first passage .

In the fuel cell cartridge according to claim 1 or 2,
A fuel cell cartridge further comprising a safety valve for communicating the chamber and the container when the pressure inside the chamber is equal to or higher than a predetermined pressure.

The fuel cell cartridge according to claim 3, wherein
The fuel cell cartridge, wherein the safety valve is formed by an elastic member that elastically deforms and communicates the chamber and the inner container when the pressure in the chamber is equal to or higher than a predetermined pressure.

In the fuel cell cartridge according to any one of claims 1 to 4,
The container is configured such that when the internal pressure is lower than the external pressure, the internal volume of the container decreases;
A fuel cell cartridge, further comprising an outer container that surrounds the container and is connected to the cap and in which a vent is formed so that the internal pressure becomes atmospheric pressure.

The fuel cell cartridge according to claim 5, wherein
The fuel cell cartridge, wherein the container includes a pouch formed of a material having low rigidity.