WO2006104014A1

WO2006104014A1 - カプラー、そのカプラーを使用する燃料電池及び燃料カートリッジ

Info

Publication number: WO2006104014A1
Application number: PCT/JP2006/305847
Authority: WO
Inventors: Kenichi Takahashi; Hideaki Yasui; Hiroyuki Hasebe; Koichi Kawamura
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2006-10-05
Also published as: CN100595466C; JP4764045B2; EP1870624A1; US20090239126A1; KR100892023B1; US7832424B2; CN101151487A; CN101576191A; TW200642152A; KR20070116043A; TWI325193B; EP1870624A4; JP2006275160A

Abstract

　カプラーは、ノズル１０とソケット２０から構成される。ノズル１０は、ノズルボディ１１、可動ピン１４及び第一支持部材１５などから構成される。可動ピン１４は、ノーズ部１２の中で軸方向に進退可能であり、ノズル内の流路を開閉する。ソケット２０は、ハウジング２１、カラー２３、リング状パッキン２４、バルブステム２５、バルブヘッド２６及び第二支持部材２７などから構成される。バルブステム２５は、ソケット２０内で軸方向に進退可能であり、ソケット内の流路を開閉する。カプラー内で液体燃料に接する部分は、いずれも、ゴムおよび／またはプラスチックのみで作られている。

Description

明細書

カプラー、そのカプラーを使用する燃料電池及び燃料カートリッジ技術分野

[0001] 本発明は、ノズル及びこのノズルが装着されるソケットから構成され、流体をノズル側からソケット側へ送り込むためのカプラーに係る。本発明は、特に、ノッシブ型燃料電池の燃料タンクに燃料カートリッジからメタノールを補給する際、燃料カートリッジを燃料タンクに対して着脱するために使用されるカプラーに係る。

背景技術

[0002] 近年、ノートパソコンや携帯電話などの各種の携帯用電子機器を長時間充電無しで使用可能にすることを目的として、これらの携帯用機器の電源に燃料電池を用いる試みが各所で進められている。燃料電池は、燃料と空気を供給するだけで発電が行われ、燃料のみを補給すれば、連続して長時間発電することができるという特徴を有しているので、小型化が実現されれば、携帯用機器の電源として極めて有利なシステムと言える。

[0003] 特に、直接メタノール型燃料電池（DMFC； direct methanol foel cell)は、エネルギ一密度の高いメタノールを燃料に用い、メタノールから触媒層及び固体電解質膜を用いて電流を直接取り出すので、改質器が不要で小型化が可能であり、且つ、燃料の取り扱いも水素ガスに比べて容易なことから、小型の携帯用機器用の電源として有望である。 DMFCの燃料の供給方式としては、液体燃料を気化させてブロア等で燃料電池内に送り込む気体供給型 DMFC、液体燃料をそのままポンプ等で燃料電池内に送り込む液体供給型 DMFC、更に、送り込まれた液体燃料を燃料電池の内部で気化させて燃料極に供給する内部気化型 DMFCなどが知られている。

[0004] 特開 2000— 106201号公報に記載されているように、内部気化型 DMFCは、液体燃料を保持する燃料浸透層と、燃料浸透層中に保持された液体燃料のうち気化成分を拡散させるための燃料気化層とを備え、気化した液体燃料が、燃料気化層から燃料極に供給される。上記公報では、液体燃料として、メタノールと水が 1： 1のモル比で混合されたメタノール水溶液が使用され、メタノールと水の双方力ガスの状態で燃料極に供給される。このようなメタノール水溶液を燃料として用いる燃料電池は、メタノールと水の気化速度の相違に起因して、十分な出力特性を得ることが難しいと言う問題がある。そこで、燃料電池の出力特性の向上及び一層の小型化を図るべく、純メタノールを燃料に用、る燃料電池の開発が進められて、る。

[0005] 主にモパイル機器で使用される小型の燃料電池として、純メタノールを燃料に用い、且つ純メタノールを燃料極へ供給するために燃料ポンプなどの能動的な移送手段を使用しな、パッシブ型燃料電池が開発されて、る。このようなパッシブ型燃料電池では、燃料電池本体に設けられた燃料タンクに燃料カートリッジ力ゝら純メタノールを補給する作業を容易にするため、燃料タンクに燃料カートリッジを接続する部分に、急速着脱式のカプラーが使用される。急速着脱式のカプラーでは、カプラーを構成する一対の継手の内部に、それぞれバルブが組み込まれ、各バルブは、継手が切り離された状態では各継手内部の流路を閉じ、継手が接続された状態では各継手内部の流路を開くように構成される。このような急速着脱式のカプラーでは、継手の着脱に伴うバルブの開閉を可能にするため、通常、継手の内部に鋼製のスプリングが収容されている。

[0006] ところで、純メタノールを燃料に用いる燃料電池では、メタノール中に金属イオンが混入すると、電極膜構造体を構成する固体電解質膜に金属イオンが捕捉されて、燃料電池の出力の低下を招くと言う問題がある。特に、モパイル機器用の小型の燃料電池では、上記のように、燃料電池本体に設けられた燃料タンクに燃料カートリッジから直接、メタノールが補給され、且つ、燃料タンク内のメタノールは、特別な処理がなされることなくそのまま電極膜構造体に供給されるので、メタノール中への金属ィォンの混入を極力避ける必要がある。

[0007] しかし、燃料タンクに燃料カートリッジを接続する部分に急速着脱式のカプラーを使用した場合、バルブの構成部品中に含まれる金属部材力純メタノール中に金属ィオンが溶け出し、電極膜構造体を劣化させる要因となる。特に、鋼中に含まれる微量のアルミニウムに起因するアルミニウム.イオンは有害である。発明の開示

[0008] 本発明は、ノッシブ型燃料電池の燃料タンクに燃料カートリッジを接続するための急速着脱式のカプラーについての以上のような問題点に鑑み成されたものである。本発明の目的は、燃料タンクに燃料カートリッジカゝら液体燃料を補給する際、液体燃料中に金属イオンが溶け出す現象を防止することができるカプラーを提供することにある。

[0009] 本発明のカプラーは、

ノズル及びこのノズルが装着されるソケットから構成され、流体をノズル側カゝらソケット側へ送り込むためのカプラーであって、

前記ノズルは、その内部に第一バルブが組み込まれ、この第一バルブは、ノズルがソケットから切り離された状態ではノズル内の流路を閉じ、ノズルがソケットに装着された状態ではノズル内の流路を開くように構成され、

前記ソケットは、その内部に第二バルブが組み込まれ、この第二バルブは、ノズル力 Sソケットから切り離された状態ではソケット内の流路を閉じ、ノズル力 Sソケットに装着された状態ではソケット内の流路を開くように構成され、

ノズルの内面、ソケットの内面、第一バルブの各構成部品、及び第二バルブの各構成部品は、いずれも、ゴムおよび Zまたはプラスチックのみで作られていることを特徴とする。

[0010] 本発明のカプラーによれば、流体がカプラー内を通過する際に流体が接する部分

、即ち、ノズルの内面、ソケットの内面、第一バルブの各構成部品、及び第二バルブの各構成部品が、いずれも、ゴムおよび Zまたはプラスチックのみで作られているので、カプラー内を通過する際に流体中に金属イオンが溶け出すおそれがない。

[0011] 好ましくは、本発明のカプラーは、

前記ノズルは、

先端にノズル口が設けられたノーズ部を備えたノズルボディと、

ノーズ部の中に収容され、軸方向に進退可能で、前進位置においてノズル口を塞

Vヽでノズル内の流路を閉じ、後退位置にお!ヽてノズル口力離れてノズル内の流路を開く可動ピンと、可動ピンの後端部に取り付けられ、周縁部でノズルボディに固定され、可動ピンを前進位置に押し込むフランジ状の弾性材料力なる第一支持部材と、を備え、前記ソケットは、

内周面に径方向内側に突出するリング状の凸部が設けられた円筒状のハウジングと、

前記凸部よりも軸方向外側の部分でハウジングの中に挿入され、後端面が前記凸部の外側の側面で支持され、弾性材料カゝらなるカラーと、

前記凸部よりも軸方向内側の部分でハウジングの中に挿入され、背面が前記凸部の内側の側面で支持されるリング状パッキンと、

カラー、前記凸部及びリング状パッキンの内側を貫通し、軸方向に進退可能なバルブステムと、

ノレブステムの後端部近傍に取り付けられ、バルブステムが前進位置にあるときにはリング状パッキンに接触してソケット内の流路を閉じ、バルブステムが後退位置にあるときにはリング状パッキン力も離れてソケット内の流路を開くバルブヘッドと、ノレブステムの後端部に取り付けられ、バルブステムを前進位置に押し込む弾性材料力なる第二支持部材と、を備え、

当該カプラーは、ノズル力 Sソケットに装着された状態では、ノズルボディとハウジングの接合部がカラーによってシールされるとともに、可動ピン力 Sバルブステムに突き当たって互いを後退位置まで押し込むことにより、ノズル内の流路及びソケット内の流路を開くように構成され、

且つ、ノズルボディの内面、ハウジングの内面、可動ピン、第一支持部材、カラー、リング状パッキン、バルブステム、バルブヘッド、及び第二支持部材は、いずれも、ゴムおよび Zまたはプラスチックのみで作られていることを特徴とする。

カプラーを以上のように構成することにより、前記ノズル及び前記ソケットの内部に組み込まれる部品の点数を少なく抑えることができる。また、可動ピンを前進位置に押し込む第一支持部材、及びバルブステムを前進位置に押し込む第二支持部材を、ゴムおよび zまたはプラスチックのみで構成することができるので、カプラー内を通過する際に流体中に金属イオンが溶け出す現象を防止することができる。 [0013] 好ましくは、前記ノズルボディの内面、前記ハウジングの内面、前記バルブステム及び前記バルブヘッドは、 PEEK (ポリエーテルエーテルケトン）、 PPS (ポリフエ-レンサルファイド）、 LCP (液晶ポリマー）、 PBT (ポリブチレンテレフタレート）、 POM (ポリァセタール）及び PET (ポリエチレンテレフタレート）力もなるグループの中力も選ばれる少なくとも一つの榭脂で作られる。これに対して、前記可動ピン、前記第一支持部材、前記カラー、及び前記リング状パッキン及び前記第二支持部材は、 EPDM ( エチレン一プロピレン一ジェン）、 NBR (アクリロニトリル 'ブタジエンゴム）、 FKM (フッ素ゴム）及び NMQ (シリコンゴム）からなるグループの中力も選ばれる少なくとも一つのゴムで作られる。

[0014] なお、上記のカプラーにおいてノズル側の構造を一部変形し、前記可動ピンの代わりに弾性体ボールを用いることもできる。その場合、ノズルは、

先端にノズル口が設けられたノズルボディと、

ノズルボディの中に収容された弾性体ボールと、

ノズルボディの後端に固定され、弾性体ボールを後方力支持してノズル口に対し押し付けることにより、ノズル内の流路を閉じる背面板と、を備える。

[0015] このようにノズルを構成した場合、ノズル力 Sソケットに装着された状態では、ノズルボディとハウジングの接合部がカラーによってシールされ、且つ弾性体ボールがバルブステムに突き当たることによって、弾性体ボールが圧縮されてノズルロカ離れるとともに、バルブステムが後退位置まで押し込まれ、それによりノズル内の流路及びソケット内の流路が開かれる。

[0016] 本発明のカプラーによれば、流体がカプラー内を通過する際に流体が接する部分力いずれもゴムおよび Zまたはプラスチックのみで作られているので、カプラー内を通過する際に流体中に金属イオンが溶け出すおそれがない。

[0017] ノッシブ型燃料電池にぉ、て、本発明のカプラーを、燃料電池本体に設けられた燃料タンクと燃料カートリッジの接続部に使用すれば、燃料中に溶け出した金属ィォンが燃料電池の出力の低下を招く現象を防止することができる。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]図 1は、純メタノール中に含まれる微量のアルミニウム 'イオン力パッシブ型燃料電池の出力特性に及ぼす影響の一例を示す図である。

[図 2]図 2は、本発明に基づくカプラーの一例を示す断面図 (接続前の状態)である。

[図 3]図 3は、本発明に基づくカプラーの一例を示す断面図 (接続された状態)である

[図 4A]図 4Aは、図 1及び図 2に示したカプラーの動作について説明する図である（接続前の状態)。

[図 4B]図 4Bは、図 1及び図 2に示したカプラーの動作について説明する図である。

[図 4C]図 4Cは、図 1及び図 2に示したカプラーの動作について説明する図である。

[図 4D]図 4Dは、図 1及び図 2に示したカプラーの動作について説明する図ある。

[図 4E]図 4Eは、図 1及び図 2に示したカプラーの動作について説明する図である（接続された状態)。

[図 5]図 5は、本発明に基づくカプラーの他の例を示す断面図 (接続前の状態)である

[図 6]図 6は、本発明に基づくカプラーの他の例を示す断面図 (接続された状態)である。

[図 7A]図 7Aは、図 5及び図 6に示したカプラーの動作について説明する図である（接続前の状態)。

[図 7B]図 7Bは、図 5及び図 6に示したカプラーの動作について説明する図である。

[図 7C]図 7Cは、図 5及び図 6に示したカプラーの動作について説明する図である。

[図 7D]図 7Dは、図 5及び図 6に示したカプラーの動作について説明する図である。

[図 7E]図 7Eは、図 5及び図 6に示したカプラーの動作について説明する図である（接続された状態)。

発明を実施するための最良の形態

[0019] 先ず、図 1に、液体燃料の純メタノール中に含まれる微量のアルミニウム 'イオン力ノッシブ型燃料電池の出力特性に及ぼす影響の一例を示す。

[0020] このデータは、発電時間の経過に伴う出力電圧の変化（Δν)を、アルミニウムの混入量をパラメータにしてプロットしたものである。この燃料電池の中で使用されている電極膜構造体の構成は次の通りである：固体電解質膜 =ナフイオン (商品名：デュポン社製)、燃料極触媒層 = Pt— Ru (白金—ルテニウム)、空気極触媒層 =Pt (白金）。電極膜構造体の寸法は：縦 32mmx横 32mmx厚さ lmmである。この燃料電池を用いて、 150mAZcm²の定電流の条件で発電が行われた。

[0021] 図 1に示されているように、純メタノール中に含まれているアルミニウム 'イオンは、たとえ極めて微量であっても、燃料電池の出力特性に有害な影響を及ぼすことが分かる。

[0022] (例 1)

図 2及び図 3に、本発明に基づくカプラーの一例を示す。図 2はカプラーを接続する前の状態、図 3はカプラーを接続した後の状態である。このカプラーは、ノ¾シブ型燃料電池にお！ヽて、燃料電池本体に設けられた燃料タンクと燃料カートリッジを接続する部分に使用される。

[0023] 図中、 10はノズノレ、 20はソケット、 11はノズノレボディ、 12はノーズ部、 13はノズノレ口、 14は可動ピン、 15は第一支持部材、 21はハウジング、 22はリング状の凸部、 23はカラー、 24はリング状パッキン、 25はバルブステム、 26はバルブヘッド、 27は第二支持部材を表す。

[0024] このカプラーは、ノズル 10とソケット 20から構成される。ノズル 10はカートリッジボトル 1の口部に取り付けられ、ソケット 20は燃料タンクの入口部 2に取り付けられる。液体燃料 (例えば、純メタノール）は、ノズル 10側からソケット 20側へ送り込まれる。

[0025] ノズル 10の主要部は、ノズルボディ 11、可動ピン 14及び第一支持部材 15から構成されている。ノズルボディ 11はノーズ部 12を有し、ノーズ部 12の先端にノズル口 1 3が形成されている。ノーズ部 12の中には可動ピン 14が収容されている。可動ピン 1 4は、ノーズ部 12の中で軸方向に進退可能であり、前進位置においてノズル口 13を塞いでノズル内の流路を閉じ、後退位置においてノズル口 13から離れてノズル内の流路を開くように構成されてヽる。

[0026] 可動ピン 14の後端部は、第一支持部材 15を介してノズルボディ 11に固定されている。この第一支持部材 15は、フランジ状の弾性材料力もなり、その外周側でノズルボディ 11に接続され、その中心側で可動ピン 14の後端部に接続されている。第一支持部材 15は、ノズル 10がソケット 20から切り離されているとき、可動ピン 14を前進位置に押し込んでノズル内の流路を閉じる。また、この第一支持部材 15は、カートリッジボトル 1の口部とノズルボディ 11との間の接続部のシールも兼ねて、る。

[0027] ソケット 20の主要部は、ハウジング 21、カラー 23、リング状パッキン 24、バルブステム 25、バルブヘッド 26及び第二支持部材 27から構成されて、る。

[0028] ハウジング 21は、略円筒状の形状を備え、軸方向の中間の位置でその内周面に、径方向内側に突出するリング状の凸部 22が形成されている。ハウジング 21の中には、上記凸部 22よりも軸方向外側 (即ち、ソケットの入口側）の部分に、弾性材料力もなるカラー 23が挿入されている。このカラー 23の後端面は、上記凸部 22の外側（即ち、ソケットの入口側）の側面で支持されている。更に、ハウジング 21の中には、上記凸部 22よりも軸方向内側（即ち、ソケットの奥側）の部分に、リング状パッキン 24が挿入されている。このリング状パッキン 23の背面は、上記凸部 22の内側（即ち、ソケットの奥側）の側面で支持されて、る。

[0029] カラー 23、上記凸部 22及びリング状パッキン 24の内側に形成された筒状の空間に、バルブステム 25が収容されている。バルブステム 25は、この筒状の空間内で軸方向に進退可能である。バルブステム 25の後端部の近傍には、ノレブヘッド 26が取り付けられている。バルブヘッド 26は、バルブステム 25が前進位置にあるときにはリング状パッキン 24に接触してソケット内の流路を閉じ、ノレブステム 25が後退位置にあるときにはリング状パッキン 24から離れてソケット内の流路を開くように構成されている。

[0030] バルブステム 25の後端部は、第二支持部材 27を介して燃料タンクの入口部 2の底面に支持されている。この第二支持部材 27は、筒状の弾性材料力もなり、一方の端でノレブヘッド 26の背面に接し、もう一方の端で、燃料タンクの入口部 2の底面に接している。この第二支持部材 27は、ノズル 10がソケット 20から切り離されているとき、バルブステム 25を前進位置に押し込んでソケット内の流路を閉じる。

[0031] 以上のように構成されたカプラーにおいて、カプラー内を液体燃料が通過する際に液体燃料が接する部分、即ち、ノズルボディ 11の内面、ハウジング 21の内面、可動ピン 14、第一支持部材 15、カラー 23、リング状パッキン 24、バルブステム 25、バルブヘッド 26、及び第二支持部材 27は、いずれも、ゴムまたはプラスチックのみで作られている。

[0032] この例では、ノズルボディ 11の内面、ハウジング 21の内面、バルブステム 25及びバルブヘッド 26は、芳香族榭脂系榭脂の LCPで作られている。可動ピン 14及び第一支持部材 15は、エチレンプロピレン—ジェン 3元系共重合体ゴムの EPDM (75H S)で作られ、カラー 23及び第二支持部材 27は、同様にエチレン—プロピレン—ジェン 3元系共重合体ゴムの EPDM (50HS)で作られ、リング状パッキン 24は、同様にエチレンプロピレンジェン 3元系共重合体ゴムの EPDM (30HS)で作られて!/ヽる。

[0033] なお、ノズルボディの内面、ハウジングの内面、バルブステム及びバルブヘッドには、 PEEK (ポリエーテルエーテルケトン）、 PPS (ポリフェレンサルファイド）、 LCP (液晶ポリマー）、 PBT (ポリブチレンテレフタレート）、 POM (ポリアセタール）及び PET ( ポリエチレンテレフタレート)などの榭脂を使用することができる。これら 7種の樹脂にっ、て、 JIS -K7114「プラスチックの耐薬品性試験方法」に従、静的浸漬試験を実施したところ、重量変化及び寸法変化 (面方向、厚み方向）に変化が認められず、耐メタノール性を有する樹脂であることが確認された。

[0034] 他方、可動ピン、第一支持部材、カラー、及びリング状パッキン及び第二支持部材には、 EPDM (エチレン一プロピレン一ジェン）、 NBR (アクリロニトリル 'ブタジエンゴム）、 FKM (フッ素ゴム）及び VMQ (シリコーンゴム）などのゴムを使用することができる。これら 3種のゴム材について、 JIS— K6258「加硫ゴムの浸漬試験方法」に従い静的浸漬試験を実施したところ、重量変化、寸法変化 (面方向、厚み方向)及び荷重変化に変化が認められず、耐メタノール性を有するゴム材であることが確認された。

[0035] 次に、このカプラーの動作について説明する。図 4A〜Eに、このカプラーを接続する際における各部分の動きを示す。

[0036] ノズル 10をソケット 20に装着するためにノズル 10をソケット 20に押し込んで行くと、先ず、ノーズ部 12がカラー 23の前端面に接触して、ノズルボディ 11とハウジング 21 の接合部がシールされる（図 4A, B)。ノズル 10を更に押し込んで行くと、カラー 23がノーズ部 12で圧縮されて、バルブステム 25が可動ピン 14に突き当たり（図 4C)、可動ピン 14が後退位置まで押し込まれる（図 4D)。これによつて、ノズル内の流路が開かれる。ノズル 10を更に押し込んで行くと、後退した可動ピン 14により第二支持部材 27が圧縮されてバルブステム 25が後退位置まで押し込まれ、バルブヘッド 26がリング状パッキン 24から離れ、ソケット内の流路を開かれる（図 4E)。

[0037] この例に示された構造によれば、ノズル口 13に可動ピン 14の先端を押し付けてノズル 10側を閉じるように構成されてヽるので、燃料カートリッジから燃料タンクに燃料を補給した後、ノズル 10をソケット 20から取り外したときに、ノズル 10内に残された燃料がノズル口 13から漏れ出すことがない。

[0038] また、燃料カートリッジ側を、カートリッジボトル 1、ノズルボディ 11及び可動ピン 14 ( 第一支持部材 15を含む)の 3点の部品から構成することができるので、燃料カートリツジ (使い捨ての容器として使用される）の製造コストを引き下げることができる。

[0039] (例 2)

図 5及び図 6に、本発明に基づくカプラーの他の例を示す。図 5はカプラーを接続する前の状態、図 6はカプラーを接続した後の状態である。図中、 31はノズルボディ、 33はノズル口、 34は弾性体ボールを表す。

[0040] この例と先に図 2及び図 3に示した例との間の主要な相違点は、ノズル 10側において、先の例における可動ピン 14及び第一支持部材 15の代わりに、弾性体ボール 34 が使用されているところである。ソケット側 20の構造は、基本的に先の例と共通であるので、共通の部品に対して同一の符号を付して、その説明は省略する。

[0041] この例では、ノズル 10の主要部は、ノズルボディ 31及び弾性体ボール 34から構成されている。ノズルボディ 31の先端にはノズル口 33が形成され、ノズルボディ 31の中には弾性体ボール 34が収容されている。ノズルボディ 31の後端には背面板 35が固定され、弾性体ボール 34は背後からこの背面板 35により支持されている。ノズル 10 力 Sソケット 20から切り離されているとき、弾性体ボール 34が背面板 35によりノズル口 3 3に対して押し付けられ、ノズル 10内の流路を閉じる。ノズル 10をソケット 20に接続したとき、弾性体ボール 34力ソケット 20に内蔵されているノレブステム 25により圧縮されてノズル口 33から離れ、ノズル 10内の流路を開く。

[0042] 以上のように構成されたカプラーにおいて、カプラー内を液体燃料が通過する際に液体燃料が接する部分、即ち、ノズルボディ 31の内面、ハウジング 21の内面、弾性体ボール 34、背面板 35、カラー 23、リング状パッキン 24、バルブステム 25、バルブヘッド 26、及び第二支持部材 27は、先の例と同様に、いずれもゴムまたはプラスチックのみで作られている。

[0043] この例では、ノズルボディ 11の内面、背面板 35、ハウジング 21の内面、バルブステム 25及びバルブヘッド 26は、芳香族榭脂系榭脂の LCPで作られている。可動ピン 1 4は、エチレンプロピレンジェン 3元系共重合体ゴムの EPDM (75HS)で作られ、カラー 23及び第二支持部材 27は、同様にエチレン—プロピレン—ジェン 3元系共重合体ゴムの EPDM (50HS)で作られ、リング状パッキン 24は、同様にエチレンプロピレンジェン 3元系共重合体ゴムの EPDM (30HS)で作られている。

[0044] なお、ノズルボディの内面、背面板、ハウジングの内面、バルブステム及びバルブヘッドには、 PEEK (ポリエーテルエーテルケトン）、 PPS (ポリフェレンサルファイド）、 LCP (液晶ポリマー）、 PBT (ポリブチレンテレフタレート）、 POM (ポリアセタール）及び PET (ポリエチレンテレフタレート)などの榭脂を使用することができる。他方、可動ピン、カラー、及びリング状パッキン及び第二支持部材には、 EPDM (エチレン—プロピレン一ジェン）、 NBR (アクリロニトリル 'ブタジエンゴム）、 FKM (フッ素ゴム）及び VMQ (シリコーンゴム）などのゴムを使用することができる。

[0045] 次に、このカプラーの動作について説明する。図 7A〜Eに、このカプラーを接続する際における各部分の動きを示す。

[0046] ノズル 10をソケット 20に装着するためにノズル 10をソケット 20に押し込んで行くと、先ず、ノズルボディ 31がカラー 23の前端面に接触して、ノズルボディ 31とハウジング 21の接合部がシールされる（図 7A、 B)。ノズル 10を更に押し込んで行くと、カラー 2 3がノズルボディ 31で圧縮され、バルブステム 25が弾性体ボール 34に突き当たり（図 7C)、次いで、弾性体ボール 34が圧縮されて（図 7D)、ノズル内の流路が開かれる。ノズル 10を更に押し込んで行くと、圧縮された弾性体ボール 34により第二支持部材 27が圧縮されてバルブステム 25が後退位置まで押し込まれ、バルブヘッド 26がリング状パッキン 24から離れ、ソケット内の流路を開かれる（図 7E)。

[0047] この例（図 5〜図 7)に示された構造は、先の例（図 2〜図 4)に示された構造と較べて、ノズル側の構造がシンプルになっているので、燃料カートリッジの製造コストを更に引き下げることができる。

[0048] なお、上記各実施形態では、まずノズル内の流路を先に開き、次、で、ソケット内の流路を開く構成である力ノズル内の可動ピンの硬度をソケット内の第二支持部材の硬度に比較し硬くする、あるいは形状的に弾性変形しやすくすることにより、ソケット内の流路を先に開き、次いで、ノズル内の流路を開く構成を採用することも可能である。

[0049] また、使用される液体燃料は必ずしもメタノール燃料に限られるものではなぐ例えばエタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、プロパノール水溶液や純プロパノール等のプロパノール燃料、グリコール水溶液ゃ純グリコール等のグリコール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、もしくはその他の液体燃料であってもよい。いずれにしても、燃料電池に応じた液体燃料が使用される。

Claims

請求の範囲

[1] ノズル及びこのノズルが装着されるソケットから構成され、流体をノズル側カゝらソケット側へ送り込むためのカプラーであって、

ノズルの内面、ソケットの内面、第一バルブの各構成部品、及び第二バルブの各構成部品は、いずれも、ゴムおよび Zまたはプラスチックのみで作られていることを特徴とするカプラー。

[2] ノズル及びこのノズルが装着されるソケットから構成され、流体をノズル側カゝらソケット側へ送り込むためのカプラーであって、

前記ノズルは、

Vヽでノズル内の流路を閉じ、後退位置にお!ヽてノズル口力離れてノズル内の流路を開く可動ピンと、

可動ピンの後端部に取り付けられ、周縁部でノズルボディに固定され、可動ピンを前進位置に押し込むフランジ状の弾性材料力なる第一支持部材と、を備え、前記ソケットは、

前記凸部よりも軸方向内側の部分でハウジングの中に挿入され、背面が前記凸部の内側の側面で支持されるリング状パッキンと、カラー、前記凸部及びリング状パッキンの内側を貫通し、軸方向に進退可能なバルブステムと、

且つ、ノズルボディの内面、ハウジングの内面、可動ピン、第一支持部材、カラー、リング状パッキン、バルブステム、バルブヘッド、及び第二支持部材は、いずれも、ゴムおよび Zまたはプラスチックのみで作られていることを特徴とするカプラー。

[3] 前記ノズルボディの内面、前記ハウジングの内面、前記バルブステム及び前記バルブヘッドは、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK)、ポリフエ-レンサルファイド（PPS) 、液晶ポリマー（LCP)、ポリブチレンテレフタレート（PBT)、ポリアセタール（POM) 及びポリエチレンテレフタレート（PET)力もなるグループの中力も選ばれる少なくとも一つの榭脂で作られ、

前記可動ピン、前記第一支持部材、前記カラー、及び前記リング状パッキン及び前記第二支持部材は、エチレン—プロピレン—ジェン (EPDM)、アクリロニトリル'ブタジェンゴム（NBR)、フッ素ゴム（FKM)及びシリコーンゴム（VMQ)からなるグループの中力も選ばれる少なくとも一つのゴムで作られていることを特徴とする、請求項 2に記載のカプラー。

[4] ノズル及びこのノズルが装着されるソケットから構成され、流体をノズル側カゝらソケット側へ送り込むためのカプラーであって、

前記ノズルは、

先端にノズル口が設けられたノズルボディと、ノズルボディの中に収容された弾性体ボールと、

ノズルボディの後端に固定され、弾性体ボールを後方力支持してノズル口に対し押し付けることにより、ノズル内の流路を閉じる背面板と、を備え、

前記ソケットは、

当該カプラーは、ノズル力 Sソケットに装着された状態では、ノズルボディとハウジングの接合部がカラーによってシールされ、且つ弾性体ボールがバルブステムに突き当たることによって、弾性体ボールが圧縮されてノズルロカ離れるとともに、バルブステムが後退位置まで押し込まれ、それによりノズル内の流路及びソケット内の流路を開くように構成され、

且つ、ノズルボディの内面、ハウジングの内面、可動ピン、背面板、カラー、リング状パッキン、バルブステム、バルブヘッド、及び第二支持部材は、いずれも、ゴムおよび zまたはプラスチックのみで作られていることを特徴とするカプラー。

前記ノズルボディの内面、前記背面板 35、前記ハウジングの内面、前記バルブステム及び前記バルブヘッドは、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK)、ポリフエ-レンサルファイド（PPS)、液晶ポリマー（LCP)、ポリブチレンテレフタレート（PBT)、ポリァセタール (POM)及びポリエチレンテレフタレート（PET)からなるグループの中から選ばれる少なくとも一つの榭脂で作られ、

前記弾性体ボール、前記カラー、及び前記リング状パッキン及び前記第二支持部材は、エチレン一プロピレン一ジェン（EPDM)、アクリロニトリル 'ブタジエンゴム（NB R)、フッ素ゴム（FKM)及びシリコンゴム（VMQ)からなるグループの中カゝら選ばれる少なくとも一つのゴムで作られていることを特徴とする、請求項 4に記載の力ブラ

[6] 燃料電池の燃料タンクの中に燃料を補給するために、燃料カートリッジに設けられたノズルが装着されるソケットを備えた燃料電池であって、

前記ソケットは、その内部にバルブが組み込まれ、このバルブは、ノズルがソケット力も切り離された状態ではソケット内の流路を閉じ、ノズルがソケットに装着された状態ではソケット内の流路を開くように構成され、

ソケットの内面、及びバルブの各構成部品は、いずれも、ゴムおよび Zまたはプラスチックのみで作られて!/ヽることを特徴とする燃料電池。

[7] 燃料電池の燃料タンクの中に燃料を補給するために、燃料カートリッジに設けられたノズルが装着されるソケットを備えた燃料電池であって、

前記ソケットは、

ノレブステムの後端部近傍に取り付けられ、バルブステムが前進位置にあるときにはリング状パッキンに接触してソケット内の流路を閉じ、バルブステムが後退位置にあるときにはリング状パッキン力も離れてソケット内の流路を開くバルブヘッドと、ノレブステムの後端部に取り付けられ、バルブステムを前進位置に押し込む弾性材料からなる支持部材と、を備え、

前記ソケットは、ノズルがソケットに装着された状態では、ノズルの先端部とハウジングの接合部がカラーによってシールされるとともに、ノズルに内蔵された可動ピンがバルブステムに突き当たって互いを後退位置まで押し込むことにより、ソケット内の流路を開くように構成され、

且つ、ハウジングの内面、カラー、リング状パッキン、バルブステム、バルブヘッド、及び支持部材は、いずれも、ゴムおよび zまたはプラスチックのみで作られていることを特徴とする燃料電池。

[8] ノズルをソケットに装着するためにノズルをソケットに押し込んで行くと、先ず、ノズルの先端部がカラーの前端面に接触し、次いで、カラーがノズルの先端部で圧縮されると、バルブステムがノズルに内蔵された可動ピンに突き当たり、可動ピンを後退位置まで押し込んでノズル内の流路を開き、次いで、カラーがノズルの先端部で更に圧縮されると、可動ピンがバルブステムを後退位置まで押し込んでソケット内の流路を開くように構成されていることを特徴とする請求項 7に記載の燃料電池。

[9] 前記ハウジングの内面、前記バルブステム及び前記バルブヘッドは、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK)、ポリフエ-レンサルファイド（PPS)、液晶ポリマー（LCP)、ポリブチレンテレフタレート（PBT)、ポリアセタール (POM)及びポリエチレンテレフタレート（PET)からなるグループの中力選ばれる少なくとも一つの榭脂で作られ、前記カラー、及び前記リング状パッキン及び前記支持部材は、エチレンプロピレン一ジェン（EPDM)、アクリロニトリル 'ブタジエンゴム（NBR)、フッ素ゴム（FKM)及びシリコーンゴム (VMQ)からなるグループの中から選ばれる少なくとも一つのゴムで作られて!/ヽることを特徴とする、請求項 7に記載の燃料電池。

[10] 燃料電池の燃料タンクの中に燃料を補給するために、燃料カートリッジに設けられたノズルが装着されるソケットを備えた燃料電池であって、

前記ソケットは、

内周面に径方向内側に突出するリング状の凸部が設けられた円筒状のハウジングと、前記凸部よりも軸方向外側の部分でハウジングの中に挿入され、後端面が前記凸部の外側の側面で支持され、弾性材料カゝらなるカラーと、

前記ソケットは、ノズルがソケットに装着された状態では、ノズルの先端部とハウジングの接合部がカラーによってシールされ、且つノズルに内蔵された弾性体ボールがバルブステムに突き当たることによって、弾性体ボールが圧縮されてノズルの口から離れるとともに、バルブステムが後退位置まで押し込まれ、それによりノズル内の流路及びソケット内の流路を開くように構成され、

[11] ノズルをソケットに装着するためにノズルをソケットに押し込んで行くと、先ず、ノズルの先端部がカラーの前端面に接触し、次いで、カラーがノズルの先端部で圧縮されると、ノズルに内蔵された弾性体ボールがバルブステムに突き当たり、弾性体ボールが圧縮されてノズルのロカも離れることによりノズル内の流路を開き、次いで、カラーがノズルの先端部で更に圧縮されると、弾性体ボールがバルブステムを後退位置まで押し込んでソケット内の流路を開くように構成されていることを特徴とする、請求項 1 0に記載の燃料電池。

[12] 前記ハウジングの内面、前記バルブステム及び前記バルブヘッドは、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK)、ポリフエ-レンサルファイド（PPS)、液晶ポリマー（LCP)、ポリブチレンテレフタレート（PBT)、ポリアセタール (POM)及びポリエチレンテレフタレート（PET)からなるグループの中力選ばれる少なくとも一つの榭脂で作られ、前記カラー、及び前記リング状パッキン及び前記支持部材は、エチレンプロピレン一ジェン（EPDM)、アクリロニトリル 'ブタジエンゴム（NBR)、フッ素ゴム（FKM)及びシリコーンゴム (VMQ)からなるグループの中から選ばれる少なくとも一つのゴムで作られて!/ヽることを特徴とする、請求項 10に記載の燃料電池。

[13] 燃料電池の燃料タンクの中に燃料を補給するために、燃料電池に設けられたソケットに装着されるノズルを備えた燃料カートリッジであって、

前記ノズルは、その内部にバルブが組み込まれ、このバルブは、ノズルが燃料電池のソケットから切り離された状態ではノズル内の流路を閉じ、ノズル力ソケットに装着された状態ではノズル内の流路を開くように構成され、

ノズルの内面、及びバルブの各構成部品は、いずれも、ゴムおよび Zまたはプラスチックのみで作られていることを特徴とする燃料カートリッジ。

[14] 燃料電池の燃料タンクの中に燃料を補給するために、燃料電池に設けられたソケットに装着されるノズルを備えた燃料カートリッジであって、

前記ノズルは、

可動ピンの後端部に取り付けられ、周縁部でノズルボディに固定され、可動ピンを前進位置に押し込むフランジ状の弾性材料力なる支持部材と、を備え、

前記ノズルは、ノズルがソケットに装着された状態では、ノズルボディとソケットの接合部がソケットに内蔵されたカラーによってシールされるとともに、可動ピンがソケットに内蔵されたバルブステムに突き当たって互!、を後退位置まで押し込むことにより、ノズル内の流路を開くように構成され、

且つ、ノズルボディの内面、可動ピン、及び支持部材は、いずれも、ゴムおよび Zまたはプラスチックのみで作られていることを特徴とする燃料カートリッジ。 [15] ノズルをソケットに装着するためにノズルをソケットに押し込んで行くと、先ず、ノーズ部がソケットに内蔵されたカラーの前端面に接触し、次いで、カラーがノーズ部で圧縮されると、ソケットに内蔵されたバルブステムが可動ピンに突き当たり、可動ピンを後退位置まで押し込んでノズル内の流路を開き、次いで、カラーがノーズ部で更に圧縮されると、可動ピンがバルブステムを後退位置まで押し込んでソケット内の流路を開くように構成されていることを特徴とする、請求項 14に記載の燃料カートリッジ。

[16] 前記ノズルボディの内面は、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK)、ポリフエ-レンサルファイド（PPS)、液晶ポリマー（LCP)、ポリブチレンテレフタレート（PBT)、ポリァセタール (POM)及びポリエチレンテレフタレート（PET)からなるグループの中から選ばれる少なくとも一つの榭脂で作られ、

前記可動ピン及び前記支持部材は、エチレンプロピレンジェン (EPDM)、ァクリロ-トリル.ブタジエンゴム（NBR)、フッ素ゴム（FKM)及びシリコーンゴム（VMQ )からなるグループの中力も選ばれる少なくとも一つのゴムで作られて、ることを特徴とする、請求項 14に記載の燃料カートリッジ。

[17] 燃料電池の燃料タンクの中に燃料を補給するために、燃料電池に設けられたソケットに装着されるノズルを備えた燃料カートリッジであって、

前記ノズルは、

先端にノズル口が設けられたノズルボディと、

ノズルボディの中に収容された弾性体ボールと、

前記ノズルは、ノズルがソケットに装着された状態では、ノズルボディとソケットの接合部がソケットに内蔵されたカラーによってシールされ、且つ弾性体ボール力ソケットに内蔵されたバルブステムに突き当たることによって、弾性体ボールが圧縮されてノズルロカゝら離れるとともに、バルブステムが後退位置まで押し込まれ、それによりノズル内の流路及びソケット内の流路を開くように構成され、

且つ、ノズルボディの内面、背面板、可動ピン、及び支持部材は、いずれも、ゴムおよび/またはプラスチックのみで作られていることを特徴とする燃料カートリッジ。 [18] ノズルをソケットに装着するためにノズルをソケットに押し込んで行くと、先ず、ノズルボディの先端がソケットに内蔵されたカラーの前端面に接触し、次いで、カラーがノズルボディで圧縮されると、弾性体ボールがソケットに内蔵されたバルブステムに突き当たり、弾性体ボールが圧縮されてノズル口カゝら離れることによりノズル内の流路を開き、次いで、カラーがノズルボディで更に圧縮されると、弾性体ボール力 Sバルブステムを後退位置まで押し込んでソケット内の流路を開くように構成されていることを特徴とする、請求項 17に記載の燃料カートリッジ。

[19] 前記ノズルボディの内面及び前記背面板は、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK) 、ポリフエ-レンサルファイド（PPS)、液晶ポリマー（LCP)、ポリブチレンテレフタレート（PBT)、ポリアセタール (POM)及びポリエチレンテレフタレート（PET)からなるグループの中から選ばれる少なくとも一つの榭脂で作られ、

前記弾性体ボールは、エチレン—プロピレン—ジェン（EPDM)、アクリロニトリル' ブタジエンゴム（NBR)、フッ素ゴム（FKM)及びシリコンゴム（VMQ)力もなるグル一プの中力も選ばれる少なくとも一つのゴムで作られていることを特徴とする、請求項 17に記載の燃料カートリッジ。