WO2006132017A1

WO2006132017A1 - 液体送受用ジョイント装置およびこの装置を備えた燃料電池システム

Info

Publication number: WO2006132017A1
Application number: PCT/JP2006/305349
Authority: WO
Inventors: Toru Takahashi; Nobuo Katsuura
Original assignee: Nix, Inc.
Priority date: 2005-06-10
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2006-12-14
Also published as: US20090117446A1; JPWO2006132017A1

Abstract

【課題】ジョイント時における連結部分の位置合わせ精度、およびこれら連結部分の固定維持に好適な構造の液体送受用ジョイント装置などを提供する。【解決手段】液体を収容する液体リザーバと液体リザーバから液体を受容する液体アクセプタを接続する液体送受用ジョイント装置について、液体リザーバの送液側ジョイント２を液体アクセプタの受液側ジョイント５に位置合わせするとともに、当該液体リザーバが液体アクセプタに接続された状態を維持する係脱可能な留め具（スナップホック）３，１１を液体リザーバの送液側ジョイント２と液体アクセプタの受液側ジョイント５とに設ける。

Description

明細書

液体送受用ジョイント装置およびこの装置を備えた燃料電池システム技術分野

[0001] 本発明は、液体送受用ジョイント装置およびこの装置を備えた燃料電池システムに関する。さらに詳述すると、本発明は、燃料電池、インクジェットプリンタ等のように液体供給手段としての液体リザーバ (液体供給容器)が液体ァクセプタ (液体受容器)と分離して!/、る機器にぉ、て当該液体リザーバから液体ァクセプタに液体を導くためのジョイント機構に関する。

背景技術

[0002] 現在、インクジェットプリンタ、液体燃料を用いたライター、医療用薬液投与用機器などにぉ、て、液体を収容しかつ流出する液体リザーバと該液体リザーノから液体を受容する液体ァクセプタとで構成された液体供給手段であって、これらのうち液体リザーバが着脱可能となって、るものが広く普及して、る。このように液体リザーバを着脱可能とした液体供給手段にぉ、ては、供給液体が不足したとき液体リザーバ自体を直接取り替えることができることから、機器の本体内に搭載されているリザーブタンク等に液体を直接供給するような場合に比べると、液体によって手を汚すことがほとんどない上、安全性が高ぐ簡便に供給液体を補給できるという点で優れている。特に、供給液体が人体に影響のあるものや外気に触れると劣化が激しいものである場合には大変有効な液体供給手段であると、える。

[0003] また、最近、液体を燃料として発電する燃料電池の開発が進められており、特にメタノールを燃料としたメタノール直接型燃料電池 (DMFC)に関しては、多くの電機メ一力等により開発が盛んに行われており、ノートパソコン、携帯可能な各種電子機器、携帯電話等に使用する次世代の新型電池として期待されている。しかし、一般にメタノールは、人体に対する影響が大きぐ吸入すると中枢神経を冒し、めまい、下痢を起こす。また、大量に吸入したり、眼に入ったりした場合は、視神経に障害を起こし、失明する可能性が非常に高ぐ危険性の高い有毒な液体である。そのため、 DMFC においても、一般需要者等に安全にかつ簡便に燃料供給を行う際には、メタノールを直接取り扱うことがなぐ液体リザーバをカートリッジとしてメタノールを供給する手段が最適であると考えられており、広く開発が行われている（特開 2003— 308871、特開平 8— 12301、特開 2003— 317756など）。

[0004] 上記の液体供給手段には、液体リザーバから液体ァクセプタに液体を導く着脱可能な液体送受用ジョイントを有する必要がある。従来考えられて、るジョイントとして、特開平 10— 789号公報、特開平 8— 50042号公報、特表 2003— 528699号公報、特開 2003— 266739号公報、特表 2001— 524896号公報、特開 2000— 2892 25号公報、特開平 7— 68780号公報、特開平 5— 254138号公報、特開 2003— 3 31879号公報等が挙げられる。

特許文献 1：特開平 10— 789号公報

特許文献 2：特開平 8 - 50042号公報

特許文献 3：特表 2003 - 528699号公報

特許文献 4：特開 2003— 266739号公報

特許文献 5：特表 2001— 524896号公報

特許文献 6：特開 2000— 289225号公報

特許文献 7：特開平 7— 68780号公報

特許文献 8：特開平 5 - 254138号公報

特許文献 9：特開 2003— 331879号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、液体リザーバと液体ァクセプタを連結して液体供給手段の一部として機能する液体送受用のジョイント装置について、以下のような問題がある。すなわち、第一に、ジョイント時における連結部分 (液体リザーバの送液側ジョイント（送液口）、液体ァクセプタの受液側ジョイント (受液口））の位置合わせ精度、およびこれら連結部分の固定維持に好適な構造のジョイント装置は見当たらないというのが現状である。第二に、幼児等に対する安全性の確保、具体的には例えば誤接触した場合における液体の漏出防止といった点に十分に配慮する必要がある。第三に、例えば内容物の異なる液体リザーノ《、サイズの異なる液体リザーバといったように容器の種類やサイズが異なる場合には誤接続を確実に防止することが重要となる力上記のような問題を解決しつつ尚かつ誤接続を確実に防止できるようにした機構は皆無の状態であり、たとえ存在していたとしても、そのような機構は部品点数が多ぐ複雑な機構を要しているというのが実情である。このため、現状のジョイント装置は小型化および口一コストィ匕と、う点で限界が生じて、る。

[0006] そこで、本発明は、ジョイント時における連結部分の位置合わせ精度、およびこれら連結部分の固定維持に好適な構造の液体送受用ジョイント装置、幼児等に対する安全性に配慮した液体送受用ジョイント装置、さらに、種類やサイズの異なる容器の誤接続を確実に防止できるようにした液体送受用ジョイント装置を提供することを目的とし、併せて、このような液体送受用ジョイント装置を備えた燃料電池システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 本発明者は、上述したような従来技術が抱える問題について鋭意検討した結果、力かる問題を解決しうる技術を知見するに至った。本発明は力かる知見に基づくもので、液体を収容する液体リザーバと液体リザーバから液体を受容する液体ァクセプタを接続する液体送受用ジョイント装置にぉ、て、液体リザーバの送液側ジョイントを液体ァクセプタの受液側ジョイントに位置合わせするとともに、当該液体リザーバが液体ァクセプタに接続された状態を維持する係脱可能な留め具を液体リザーバの送液側ジョイントと液体ァクセプタの受液側ジョイントとに備えて、ることを特徴として！/、る。

[0008] このような液体送受用ジョイント装置によると、液体リザーバの送液側ジョイントと液体ァクセプタの受液側ジョイントとを留め具を利用して位置合わせすることができる。し力も、この留め具は係脱可能なものであるから、送液側ジョイントの留め具と受液側ジョイントの留め具とを位置合わせして留め合わせれば、液体リザーバを液体ァクセプタに接続した状態を容易に維持することができる。

[0009] また、本発明は、液体を収容する液体リザーバと液体リザーバから液体を受容する液体ァクセプタを接続する液体送受用ジョイント装置にぉ、て、ジョイント時以外における誤接触による供給弁からの液漏れを防止する安全機構を液体リザーバの送液側ジョイントに備えて、ることを特徴として！/、る。 [0010] この液体送受用ジョイント装置によると、液体リザーバの送液側ジョイントに設けられた安全機構の機能により、ジョイント時以外において、誤接触による供給弁からの液漏れを防止することができる。これによれば、例えば幼児が液体ァクセプタを触ったり持ったりしてしまった場合においても十分な安全性を確保することが可能となる。

[0011] さらに、本発明は、液体を収容する液体リザーバと液体リザーバから液体を受容する液体ァクセプタとを接続する液体送受用ジョイント装置にぉ、て、規格やサイズ等の異なる液体リザーバがジョイントされるのを防止するためのメカ-カルキー機構を液体リザーバと液体ァクセプタのそれぞれのジョイントに備えていることを特徴としている

[0012] このような液体送受用ジョイント装置によると、液体リザーバと液体ァクセプタのそれぞれのジョイント（液体リザーバの送液側ジョイント、液体ァクセプタの受液側ジョイント）に設けられたメカニカルキー機構の機能により、例えば規格やサイズ等の異なる液体リザーバがジョイントされるのを確実に防止することができる。

[0013] また、液体送受用ジョイント装置にぉ、て液漏れを防止するための安全機構は、液体リザーバのジョイントに設けられた液漏れ防止用のガードであって、当該ガードの前面に設けられた液体通過用の透孔の孔面積 Sと、ガードの前面力供給弁までの長さ dとの関係が

[0014] (dZS)≥4 X 10— ³

を満たすように形成されてヽることが好ま、。

[0015] この液体送受用ジョイント装置によると、孔面積の割に十分な深さを有する液体通過用の透孔が形成されて、るために、幼児等が誤って液体リザーバの送液側ジョイントに触ったとしても供給弁に誤接触するのを確実に防ぐことができる。

[0016] さらに、請求項 5に記載の発明は、請求項 1に記載の液体送受用ジョイント装置にぉ、て、請求項 2または請求項 4の、ずれかに記載の安全機構を備えて、ることを特徴としている。この液体送受用ジョイント装置によると、請求項 1の留め具と、請求項 2 または 4の安全機構を備えていることから、両発明の効果を併せ持つことができる。すなわち、液体リザーバの送液側ジョイントと液体ァクセプタの受液側ジョイントとを留め具を利用して位置合わせし、この位置合わせと同時に液体リザーバを液体ァクセプタに接続した状態を維持することができる。また、安全機構により、ジョイント時以外の誤接触により供給弁力も液漏れするのを防止することができるし、さらには、透孔の孔面積 Sとガードの前面力供給弁までの長さ dとが

[0017] (dZS)≥4 X 10— ³

を満たすように形成することによって液漏れをより確実に防止することが可能となる。

[0018] さらに、本発明にかかる液体送受用ジョイント装置は、規格やサイズ等の異なる液体リザーバがジョイントされるのを防止するためのメカ-カルキー機構を液体リザーバの送液側ジョイントと液体ァクセプタの受液側ジョイントのそれぞれに備えていることを特徴としている。

[0019] このような液体送受用ジョイント装置によると、液体リザーバの送液側ジョイントと液体ァクセプタの受液側ジョイントとを留め具を利用して位置合わせし、この位置合わせと同時に液体リザーバを液体ァクセプタに接続した状態を維持することができるば力りでなぐメカ-カルキー機構の機能により、例えば規格やサイズ等の異なる液体リザーバがジョイントされるのを確実に防止することができる。また、さらに安全機構を備えている場合には、ジョイント時以外の誤接触により供給弁力液漏れするのを防止することができるし、上述したのと同様に

[0020] (dZS)≥4 X 10— ³

を満たすように形成することによって液漏れをより確実に防止することができるようになる。つまりこの場合の液体送受用ジョイント装置は、前述した従来技術の 3つの問題をいずれも解決することができるいわば多機能なジョイント装置となりうる。

[0021] また、この場合のメカ-カルキー機構は、留め具を構成するォス側部材とメス側部材に設けられた凹部およびこの凹部に嵌まり込む形状の凸部によって構成されていることが好ましい。

[0022] この液体送受用ジョイント装置によると、メス側部材 (ある、はォス側部材）に設けられた凹部に、ォス側部材 (あるいはメス側部材）に設けられた凸部が嵌まり込むという構造のメカ-カルキー機構によって、規格やサイズ等の異なる液体リザーバがジョイントされるのをさらに確実に防止することができるようになる。

[0023] さらに、本発明は、上述した液体送受用ジョイント装置を備えた燃料電池システムであって、液体燃料を用いた燃料電池に液体リザーバが適用されて、ると、うものである。

[0024] この燃料電池システムによると、液体リザーバの送液側ジョイントと液体ァクセプタの受液側ジョイントとを留め具を利用して位置合わせし、この位置合わせと同時に液体リザーバを液体ァクセプタに接続した状態を維持することができる機能、メカ-カルキ一機構によって例えば規格やサイズ等の異なる液体リザーバがジョイントされるのを確実に防止することができる機能、安全機構によってジョイント時以外の誤接触により供給弁力も液漏れするのを防止することができる機能の少なくともいずれかを有するジョイント装置を備えたシステムとすることができる。

[0025] この場合の燃料電池システムは、液体燃料として少なくともメタノールを含有する燃料が用いられているものであってもよい。このような燃料電池システムによると、メタノール含有燃料が用いられる燃料電池システムを、前述と同様の機能を有するジョイント装置を備えたものとすることができる。

発明の効果

[0026] 本発明によると、ジョイント時における連結部分の位置合わせ精度、およびこれら連結部分の固定維持に好適な構造の液体送受用ジョイント装置、幼児等に対する安全性に配慮した液体送受用ジョイント装置、さらに、種類やサイズの異なる容器の誤接続を確実に防止できるようにした液体送受用ジョイント装置、併せて、このような液体送受用ジョイント装置を備えた燃料電池システムを提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

[0027] 以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて説明する。

[0028] 図 1〜図 12に本発明の一実施形態を示す。本実施形態における液体リザーバ 1は例えば DMFCに用いるメタノーノレ燃料カートリッジであり、一例として 3重量％メタノール水溶液が予め封入されているものである（図 1参照）。また、液体ァクセプタ 4には DMFC本体が内蔵されて、る。液体リザーバ 1内の液体を液体ァクセプタ 4に供給する際には送液側ジョイント 2と受液用ジョイント 5とを接続した状態として使用する (図 3参照）。このように液体リザーバ 1から液体ァクセプタ 4に送液する際、液体を収容する液体リザーバ 1と液体リザーバ 1から液体を受容する液体ァクセプタ 4とを接続するため、各ジョイント 2, 5によって本発明に力かる液体送受用ジョイント装置 21が構成されている（図 4等参照)。

[0029] ここで、本実施形態における液体送受用ジョイント装置 21は、液体リザーバ 1の送液口の送液側ジョイント 2を液体ァクセプタ 4の受液口の受液側ジョイント 5に接続するための係脱可能な留め具 3, 11を備えている（図 1、図 2、図 4参照)。これら留め具 3, 11は、当該液体リザーバ 1の送液側ジョイント 2と液体ァクセプタ 4の受液側ジョイント 5とに設けられて、るもので、液体リザーバ 1の送液側ジョイント 2を液体ァクセプタ 4の受液側ジョイント 5に位置合わせするとともに、当該液体リザーバ 1が液体ァクセプタ 4に接続された状態を維持する係脱可能な部材である。このような留め具 3, 11 の具体例は特に限定されるものではないが、比較的容易に留めたり外したりすることができ尚かつ安価で軽量で部材が好ましぐ一例を挙げれば、スナップやホックなどと呼ばれているような鉤 (かぎ)状部分と受け部分とがー組になった部材 (以下、本実施形態にぉ、て「スナップホック」とも!、う）を適用できる。また、安価で軽量と!/、う観点力もすれば可撓性のあるプラスチック製の留め具 3, 11を採用することも好ましい。例えば本実施形態では、凸形および凹形の両部材力なる丸形のスナップホック 3, 11 を採用して、る（図 4〜図 12参照)。

[0030] まず、液体ァクセプタ 4側の構成にっ、て説明する（図 6〜図 8参照）。液体ァクセプタ 4の本体側筐体 4aのうち、液体リザーバ 1が接続される部分 (液体ァクセプタ 4の正面）には受液側ジョイント 5が設けられている（図 8等参照)。この受液側ジョイント 5 は液体リザーバ 1の方に突出したノズル形状となっており、このノズル (符号 7で示す）部分の中心に液を流通させるための流通路 6が設けられて、る。

[0031] また、本実施形態にぉ、ては本体側筐体 4aの正面に透孔 4bを設け、この透孔 4b に取り付けたゴムパッキン 8によって上述のノズル 7を支持するようにしている。例えば本実施形態のゴムパッキン 8は断面円形の略先細形状であって、その先端部に設けられた袋状部分の内側にノズル 7を収容できる形状となっている。また、ゴムパッキン 8の根元部分には 2列のフランジ 8a, 8bが設けられていて、いったん本体側筐体 4a の透孔 4bに取り付けられると外れに《なっている（図 8参照）。さらに、このゴムパツキン 8は当然ながら弾性を有しており、ジョイント時、送液側ジョイント 2が押し付けられた場合に本体側筐体 4aの方へと変形することができるようになつている（図 5参照)。したがって、液体の流通孔たる上述のノズル 7は、このゴムパッキン 8の変形量とほぼ同量だけ本体側筐体 4aの中心軸方向（つまり液体が流通する方向）に移動することができる。

[0032] また、ゴムパッキン 8の内側であってノズル 7と本体側筐体 4aとの間に形成される空間には、本体側筐体 4aの中心軸方向（つまり液体が流通する方向）に移動可能な弁 9とばね部材 10とが設けられている（図 8等参照)。通常時、この弁 9はばね部材 10によってノズル 7の方へと押し付けられて、るために流通路 6を塞、で液体が流通しないようにしているが（図 8参照）、ジョイント時には、送液側ジョイント 2が押し付けられることによって本体側筐体 4aの方へと後退して流通路 6を開き、液体が流通できる状態とする（図 5参照)。ばね部材 10は例えばテフロン (登録商標）でコーティングされた卷きばね等で構成されている（図 8等参照)。

[0033] さらに本実施形態においては、液体リザーバ 1をこの液体ァクセプタ 4に接続するための液体送受用ジョイント装置 21を、送液側ジョイント 2と受液用ジョイント 5とで構成している。液体ァクセプタ 4に設けられている受液用ジョイント 5は、例えば本実施形態では、液体リザーノ 1側の送液側ジョイント 2が嵌め込まれるメス型の円筒形のスナップホック（留め具） 11によって構成することとしている（図 7、図 8参照)。この場合、円筒形の当該スナップホック 11は、その中心が受液用ジョイント 5の中心に一致するように同心円状に配置されている。後述するが、液体リザーバ 1に設けられるスナップホック 3も同様にして送液側ジョイント 2の中心に一致するように同心円状に配置されている（図 10等参照)。このため、本実施形態の液体送受用ジョイント装置 21によれば、液体リザーバ 1と液体ァクセプタ 4とをジョイントさせると同時に、液体リザーバ 1の送液側ジョイント 2と液体ァクセプタ 4の受液側ジョイント 5とを、わば自動的に位置合わせすることができるようになつている。なお、スナップホック 11は例えば接着剤や他の留め具などを用いて本体側筐体 4aに取り付けられている。この場合、留め具の具体例としてはプッシュナット、ねじなどが考えられる。あるいは、溶着によってスナップホック 11を取り付けることも考えられる。

[0034] さらに、上述のスナップホック 11はジョイント状態（液体リザーバ 1が液体ァクセプタ 4に接続された状態)を維持でき、なおかつ取り外しができるように係脱可能に設けられている。この場合、係脱可能にするための具体的な構成は特に限定されることはないが、例えば本実施形態では、受液側のスナップホック 11に凸状の係止部 11aを設けておき、送液側のスナップホック 3に係脱可能であってし力も自然には外れ難い構成としている。より具体的には、円筒形の受液側スナップホック 11の内周面であって先端寄りに周状に連続する起伏を設け、送液側スナップホック 3の外周面に引っ掛かるようにして、る（図 8等参照)。

[0035] 以上が液体ァクセプタ 4側の構成にっ、ての説明であり、続、て、液体リザーバ 1 側について説明する（図 9〜図 12等参照)。液体リザーバ 1の本体側筐体 laのうち、液体ァクセプタ 4に接続される部分 (液体リザーバ 1の正面）には送液側ジョイント 2が設けられている（図 9等参照)。この送液側ジョイント 2は液体ァクセプタ 4の方へと突出したノズル形状となっており、このノズル (符号 12で示す)部分の中心に液を流通させるための流通路 13が設けられている。

[0036] また、本実施形態においては本体側筐体 laの正面に透孔 lbを設け、この透孔 lb に取り付けたゴムパッキン 14によって上述のノズル 12を支持するようにしている。例えば本実施形態のゴムパッキン 14は断面円形であり尚かつ先端部分が略ドーム形状であって、そのドーム形状部分の内側にノズル 12を収容できるようになつている（図 11参照）。また、ゴムパッキン 14の根元部分の外周面には 2列のフランジ 14a, 14 bが設けられていて、いったん本体側筐体 laの透孔 lbに取り付けられると容易には外れな！/、ようになって!/、る（図 11参照）。このゴムパッキン 14は当然ながら弾性を有しており、ジョイント時、受液側ジョイント 5が押し付けられた場合に本体側筐体 laの方へと変形することができるようになつている（図 5参照)。したがって、液体の流出孔たる上述のノズル 12は、このゴムパッキン 14の変形量とほぼ同量だけ本体側筐体 laの中心軸方向（つまり液体が流通する方向）に移動することができる。

[0037] また、ゴムパッキン 14の内側であってノズル 12と本体側筐体 laとの間に形成される空間には、本体側筐体 laの中心軸方向（つまり液体が流通する方向）に移動可能な弁 15とばね部材 16とが設けられている（図 11等参照)。通常時、この弁 15はばね部材 16によってノズル 12の方へと押し付けられているために流通路 13を塞いで液体が流通しないようにしているが（図 11参照）、ジョイント時には、受液側ジョイント 5が押し付けられることによって本体側筐体 laの方へと後退して流通路 13を開き、液体が流通できる状態とする（図 5参照)。ばね部材 16は例えばテフロン (登録商標）でコーティングされた巻きばね等で構成されてヽる（図 11等参照)。

[0038] さらに本実施形態においては、この液体リザーバ 1を液体ァクセプタ 4に接続するための液体送受用ジョイント装置 21を、送液側ジョイント 2と受液用ジョイント 5とで構成しているのは上述したとおりである。ここで、液体リザーバ 1に設けられている送液側ジョイント 2は、例えば本実施形態では、液体ァクセプタ 4側の受液用ジョイント 5に嵌め込まれるォス型の円筒形のスナップホック (留め具） 3によって構成することとしている（図 11、図 12等参照)。この場合、円筒形の当該スナップホック 3は、その中心が送液側ジョイント 2の中心に一致するように同心円状に配置されている。これにより、本実施形態の液体送受用ジョイント装置 21では、液体リザーバ 1と液体ァクセプタ 4とをジョイントさせると同時に、液体リザーバ 1の送液側ジョイント 2と液体ァクセプタ 4の受液側ジョイント 5とを、わば自動的に位置合わせすることができるようになって!/、る。

[0039] さらに、上述のスナップホック 3はジョイント状態（液体リザーバ 1が液体ァクセプタ 4 に接続された状態)を維持でき、なおかつ取り外しができるように係脱可能に設けられている。この場合、係脱可能にするための具体的な構成は特に限定されることはな V、が、例えば本実施形態では上述したように受液側のスナップホック 11に凸状の係止部 1 laを設けておき、この係止部 1 laが送液側のスナップホック 3に係脱可能であつてしかも自然には外れ難くなるようにして、る（図 5等参照)。

[0040] なお、上述した弁 9, 15についてさらに説明をカ卩えておくと、これら弁 9, 15は、本体側筐体 la (または 4a)側に後退したときゴムパッキン 8 (または 14)との間に液体流路を形成しうる形状と大きさに形成されている。また、このような弁 9, 15の材料としては金属、プラスチック、木材、セラミック等を用いることができるが耐久性や機能などを考慮するとこれらの中では金属あるいはプラスチックを採用することが好ま、。なお、具体的には、金属は、ステンレス、アルミ、鉄、銅、銀、白金、金等が挙げられる。プラスチックでは、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビュル榭脂、ポリスチレン、 ABS 榭脂、メタタリル榭脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリァセタール、ポリブチレンテレフタレート、変性ポリフエ-レンエーテル、ポリフエ-レンサルファイド、液晶ポリマー、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリエ一テルエーテルケトン、ポリフタルアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリメチルペンテン、フッ素榭脂、ポリフッ化ビ-リデン、 TEFE、 PFA、フエノール榭脂、ユリア榭脂、メラミン榭脂、不飽和ポリエステル、ジァリルフタレート榭脂、エポキシ榭脂、ポリウレタン榭脂、シリコーン榭脂等が挙げられる。

[0041] 以上が液体送受用ジョイント装置 21についての説明であり、このような液体送受用ジョイント装置 21によれば、液体リザーバ 1の送液側ジョイント 2と液体ァクセプタ 4の受液側ジョイント 5とをスナップホック（留め具） 3, 11を利用して位置合わせすることができる。しかも、このスナップホック 3, 11は係脱可能なものであるから、送液側ジョイント 2のスナップホック 3と受液側ジョイント 5のスナップホック 11とを位置合わせして留め合わせれば、液体リザーバ 1を液体ァクセプタ 4に接続した状態を容易に維持することができる。

[0042] なお、上述したような液体送受用ジョイント装置 21にお、て、メカ-カルキー機構を液体リザーバ 1と液体ァクセプタ 4のそれぞれのジョイント 2, 5に設けておくことも好ましい。すなわち、このようなメカ-カルキー機構を予め設けておけば、規格やサイズ等の異なる液体リザーバ 1がジョイントされるのを有効に防止できるという意味で効果的である。このようなメカ-カルキー機構を設けた場合の一形態を以下に説明する（図 4 等参照、以下、メカ-カルキー機構を符号 17で示す)。

[0043] メカ-カルキー機構 17は、例えば、スナップホックを構成するォス側部材 (上述した実施形態の場合であればスナップホック 3)とメス側部材 (上述した実施形態の場合であればスナップホック 11)とに形成することができる。例えば本実施形態では、液体リザーバ 1のスナップホック 3の外周面に 4つの凸部 17aを 90度おきに設けるとともに (図 9、図 10等参照）、液体ァクセプタ 4のスナップホック 11には、これら凸部 17aが嵌まり込む大きさおよび形状の切り欠き力もなる凹部 17bを 90度おきに 4つ設けて、る ( 図 7等参照)。これらのような凸部 17aおよび凹部 17bはメカ-カルキー機構 17の一例に過ぎないが、例えば、ジョイントさせようとする液体リザーバ 1と液体ァクセプタ 4 の規格、サイズ、種類、仕様などが異なる場合にそれらの違いに応じてメカ-カルキ一機構 17の構造を変えることとすれば、規格やサイズなどの異なる場合の誤ったジョイントを有効に防止することが可能となる。メカ-カルキー機構 17の構造を変えることの具体例としては、凸部 17aおよび凹部 17bの形状、大きさ、個数などを適宜変えることを挙げることができる。また、いうまでもないが、液体ァクセプタ 4に凸部 17aを設け、液体リザーバ 1に凹部 17bを設けるというように上述の実施形態とは逆の形態としても構わない。ちなみに、上述のようにメカ-カルキー機構 17の凹部 17bを例えば 4 つの切り欠きによって構成した場合（図 7等参照）、円筒形状のメス型のスナップホック 11の可撓性が増して外側に橈みやすくなる。したがって、例えばこのメス型のスナップホック 11の径を予め小さめにしておき、比較的きつ!、嵌め合!、状態（、わゆる締り嵌めの状態）とすれば、ジョイントを容易にしつつもジョイント状態が維持されるように更に外れに《することも可能となる。

あるいは、上述したのとは別の凸部ゃ凹部を形成してメカ-カルキー機構の機能を強化することとしてもよい。以下にこのような例について示す（図 13〜図 17参照)。例えば図 13等に示す液体送受用ジョイント装置 21においては、上述のメカ-カルキー機構 17にカ卩え、さらに別のメカ-カルキー機構 18が設けられている。このメカ-カルキー機構 18は、液体リザーバ 1のスナップホック 3に形成された凹部 18bと、液体ァクセプタ 4のスナップホック 11に形成された凸部 18aとによって構成されて、る。より具体的には、スナップホック 3には液体通過用の透孔を中心として放射状に延びる 4つの切り欠きが設けられている（図 13参照)。凹部 18bを構成するこれら切り欠きの外寄りの端部は略三角形状に尖った形状に形成されている。一方、液体ァクセプタ 4のスナップホック 11には、これら凹部 18bにちようど嵌り込む形状の 4つの凸部 18aが形成されている（図 15、図 16参照)。より具体的には、凹部 18bの先端部分にちょうど嵌り込む形状であって、液体リザーバ 1の方へ向けて突出する略五角形の 4つの凸部 18aが液体通過用透孔を中心とした同心円上に等間隔に設けられている。このような液体リザーバ 1と液体ァクセプタ 4とをジョイントする場合、上述したメカ-カルキー機構 17のみならず、更に別のメカ-カルキー機構 18もキーとして機能することから、規格、サイズ、種類、仕様などが異なる液体リザーバ 1と液体ァクセプタ 4とが誤ってジョイントされるのを更に有効に防止することが可能となる。 [0045] また、このような別構造のメカ-カルキー機構 18を追加することとすればキーを変えることもさらに容易になるという利点もある。一例を挙げて説明すると、図 13等では略三角形に尖らせていた凹部 18bの外寄り端部を半円形状とし (図 18参照）、併せて、略五角形として、た 4つの凸部 18aをこれに合わせて半円形と四角形とを組み合わせた形状 (いわば前方後円形状)とすることなどである。このように、別構造のメカ二力ルキー機構 18を追加した場合には細部の形状を僅かに変更するだけで異なるキーを構成することができるから、多様な規格、サイズ等に対応したいような場合に特に有効である。

[0046] なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態においては、係脱可能なスナップホック 3, 11を設け、さらにはメカ- カルキ一機構 17, 18を設けた場合について説明した力場合に応じて、ジョイント時以外における誤接触による供給弁 (この場合、液体リザーバ 1に設けられていた弁 15 )からの液漏れを防止する安全機構を液体リザーバ 1の送液側ジョイント 2に設けることも好ましい。以下、このような安全機構を備えた液体送受用ジョイント装置 21についても説明しておく（図 11等参照)。

[0047] 例えば図 11等に示した液体送受用ジョイント装置 21においては、液漏れを防止するための安全機構 (符号 19で示す）は液体リザーバ 1の送液側ジョイント 2に設けられた液漏れ防止用のガード 19aによって構成されている。より詳しくは、スナップホック 3 の前面 (液体ァクセプタ 4を向く面）を内側に折り曲がる形状として供給弁 15を覆うようにするとともに、その中央部には液体通過用の透孔 20を設けて、る（図 11等参照）。こうすることにより、例えば幼児等が液体リザーバ 1を誤って触ったり持ったりしてしまった場合、指を送液側ジョイント 2に押し当てたとしても供給弁 15に接触するのを防止して不測の液漏れが生じるのを回避し、十分な安全性を確保することができる。この場合の安全機構 19としては、ガード 19aから供給弁 15までの深さ（または厚さ）が、液体通過用の透孔 20の孔面積の割に十分なものとなっていることが望ましい。十分な深さを確保しておくこととすれば不測の液漏れが生じるのをより確実に回避することが可能となる。この場合の十分な深さというのは液体リザーバ 1の形状、大きさ、またこれに伴う送液側ジョイント 2の形状や大きさ等に応じて様々であるが、一般化するとすれば以下のとおりとすることが好ましい。

[0048] すなわち、ガード 19aの前面に設けられた液体通過用の透孔 20の孔面積を Sとし、当該ガード 19aの前面力も供給弁 15までの長さを dとした場合に、両者の関係が

[0049] (dZS)≥4 X 10— ³

を満たすように形成されていることが好ましい。これは、透孔 20の直径 φを種々の値と、各値の場合の十分な深さ dを考慮した結果として得られた関係式であり（以下の表 1参照）、これに基づけば、孔径 φと深さ（または厚さ) dとの関係を示す図 20において、グラフ中の線よりもおよそ下の範囲にあれば深さ dを十分にとることによって安全性を確保することができると考えられたものである。

[表 1]

[0050] ただし、上述の例はあくまで透孔 20を円形とした場合に好適な例であり、仮に透孔 20が円形以外であるならば必ずしも該当しない場合もありえる。要は、透孔 20の形状や大きさ等に応じて適宜安全な深さ dを確保することが望まれる。

[0051] 以上、ここまで説明した液体送受用ジョイント装置 21の実際の適用場面としては種々のものが考えうるが、上述したような高い安全性と機能力すれば、液体燃料を用 V、た燃料電池に液体リザーバ 1が適用されて、る燃料電池システム 22などにぉ、て特に好適である。また、このような燃料電池システム 22の液体燃料として少なくともメタノールを含有する燃料が用いられて、るような場合であれば、より高、安全性の確保という意味でも上述した液体送受用ジョイント装置 21はきわめて好適だということができる。 [0052] ここで、上述した液体送受用ジョイント装置 21を備えた燃料電池システム 22の実施例を図面を用いて説明しておく（図 21〜図 23参照)。例えば本実施形態の場合、メタノール燃料を内臓した燃料カートリッジケースが液体リザーバ 1に該当する。該燃料カートリッジケースの送液口には送液側ジョイント 2が設けられている（図 21参照)。また、燃料電池システム 22を構成する燃料電池 23の受液口には受液側ジョイント 5が設けられている（図 21参照)。上述した送液側ジョイント 2を受液側ジョイント 5に接続することにより、燃料カートリッジケース内の燃料 (メタノール)をこぼさず燃料電池 23 に供給することができる（図 22参照)。

[0053] また、ここで燃料電池システム 22の構成についても概略的に説明しておく（図 23参照)。本実施形態におけるメタノール直接型の燃料電池 (DMFC) 23は、例えばパーフルォロスルホン酸系ポリマーなどからなる電解質膜 24、この電解質膜 24の一方の面に設けられるアノード電極 25、他方の面に設けられる力ソード電極 26、両電極 25 , 26を挟むように配置される一対のセパレータ 27, 28を備えている。例えば本実施形態の場合、燃料カートリッジカゝら供給された燃料 (メタノール）はポンプ 29、フィルタ 30を通過してアノード電極 25側に供給されるようになっている（図 23参照）。一方、力ソード電極 26側には、大気中の空気を送り込むことによって酸素が供給されるようになっている。この場合、空気を送り込むための経路の途中には例えばファンなどからなる送風機構 31が設けられていることが好ましぐこれによれば必要に応じて酸素の供給量を増カロさせることが可能となる（図 23参照)。上述のようにして供給されるメタノールと酸素は化学反応により発電し、当該反応後は水または C02として燃料電池システム 22の外部へと排出される。

[0054] なお、ここで説明した燃料電池 23はあくまで一例に過ぎず、この他にも、インクカートリッジ、薬液投与用の容器などといった種々の液体送受用装置に適用することができるのはいうまでもない。この場合、特に小型かつ送液流量が少ない液体送受用装置におけるジョイント装置 21としてより有効な手段であると考えられる。

[0055] また、液体リザーノ 1や液体ァクセプタ 4の形状は上述した実施形態中の例に限られることもなく様々な形状のものについても応用することができる。さらには、スナップホック (留め具) 3, 11の形状が円筒形 (あるいは断面円形)のものに限られることもなぐ例えば矩形などとすれば、スナップホック 3, 11の形状自体にメカ-カルキー機構としての機能を、すなわち規格やサイズ等の異なる液体リザーバ 1がジョイントされるのを防ぐという機能を併せ備えることができるから、本実施形態で説明したような凸部 17a, 18aや凹部 17b, 18bを形成しないことも可能となる。

産業上の利用可能性

[0056] 本発明に力かる液体送受用ジョイント装置 21は、上述のような燃料電池システム 22 、さらにはインクジェットプリンタ等、液体供給手段としての液体リザーバ (液体供給容器） 1が液体ァクセプタ (液体受容器) 4と分離して、る機器にぉ、て当該液体リザーノ 1力液体ァクセプタ 4に液体を導くためのジョイント機構全般において適用することがでさる。

図面の簡単な説明

[0057] [図 1]液体送受用ジョイント装置の液体リザーバを示す斜視図である。

[図 2]液体送受用ジョイント装置の液体ァクセプタを示す斜視図である。

[図 3]ジョイント時における液体リザーバと液体ァクセプタの斜視図である。

[図 4]ジョイント時における液体リザーバと液体ァクセプタの液体送受用ジョイント装置の形態を部分的に示す側面図である。

[図 5]図 4の V-V線における断面図である。

[図 6]液体ァクセプタに設けられた受液側ジョイントの一例を示す正面図である。

[図 7]図 6に示した受液側ジョイントの側面図である。

[図 8]図 7の VIII-VIII線における断面図である。

[図 9]液体リザーバに設けられた送液側ジョイントの一例を示す側面図である。

[図 10]図 9に示した送液側ジョイントの正面図である。

[図 11]図 10の XI-XI線における断面図である。

[図 12]図 10の ΧΠ-ΧΠ線における断面図である。

[図 13]別のメカニカルキー機構が設けられた場合の送液側ジョイントの一例を示す正面図である。

[図 14]図 13の XIV- XIV線における断面図である。

[図 15]別のメカニカルキー機構が設けられた場合の送液側ジョイントの一例を示す正面図である。

[図 16]図 15の XVI-XVI線における断面図である。

[図 17]ジョイント時における液体送受用ジョイント装置の他の例を示す断面図である。

[図 18]別のメカ-カルキー機構の形状をさらに変更した場合の送液側ジョイントの一例を示す正面図である。

[図 19]別のメカ-カルキー機構の形状をさらに変更した場合の受液側ジョイントの一例を示す正面図である。

圆 20]安全機構に関し孔径 φと深さ (または厚さ) dとの関係を示すグラフである。圆 21]液体送受用ジョイント装置を備えた燃料カートリッジおよび燃料電池の一例を示す概略図である。

圆 22]図 21に示した液体送受用ジョイント装置が接続した状態を示す概略図である圆 23]本発明にかかる燃料電池システムの一実施形態を示す概略図である。

Claims

請求の範囲

[1] 液体を収容する液体リザーバと前記液体リザーバから液体を受容する液体ァクセプタを接続する液体送受用ジョイント装置にぉ、て、

前記液体リザーバの送液側ジョイントを前記液体ァクセプタの受液側ジョイントに位置合わせするとともに、当該液体リザーバが前記液体ァクセプタに接続された状態を維持する係脱可能な留め具を前記液体リザーバの前記送液側ジョイントと前記液体ァクセプタの前記受液側ジョイントとに備えていることを特徴とする液体送受用ジョイント装置。

[2] 液体を収容する液体リザーバと前記液体リザーバから液体を受容する液体ァクセプタを接続する液体送受用ジョイント装置にぉ、て、

ジョイント時以外における誤接触による供給弁からの液漏れを防止する安全機構を前記液体リザーバの送液側ジョイントに備えていることを特徴とする液体送受用ジョイント装置。

[3] 液体を収容する液体リザーバと前記液体リザーバから液体を受容する液体ァクセプタとを接続する液体送受用ジョイント装置において、

規格やサイズ等の異なる液体リザーバがジョイントされるのを防止するためのメカ- カルキ一機構を前記液体リザーバと前記液体ァクセプタのそれぞれのジョイントに備えて、ることを特徴とする液体送受用ジョイント装置。

[4] 前記液漏れを防止するための安全機構は、前記液体リザーバのジョイントに設けられた液漏れ防止用のガードであって、当該ガードの前面に設けられた前記液体通過用の透孔の孔面積 Sと、前記ガードの前面力前記供給弁までの長さ dとの関係が (dZS)≥4 X 10— ³

を満たすように形成されて、ることを特徴とする請求項 2に記載の液体送受用ジョイント装置。

[5] 請求項 2または請求項 4の、ずれかに記載の安全機構を備えて、ることを特徴とする請求項 1に記載の液体送受用ジョイント装置。

[6] 請求項 1または請求項 5の、ずれかに記載の液体送受用ジョイント装置であって、規格やサイズ等の異なる液体リザーバがジョイントされるのを防止するためのメカ-力ルキー機構を前記液体リザーバの送液側ジョイントと前記液体ァクセプタの受液側ジョイントのそれぞれに備えていることを特徴とする液体送受用ジョイント装置。

[7] 前記メカニカルキー機構は、前記留め具を構成するォス側部材とメス側部材に設けられた凹部およびこの凹部に嵌まり込む形状の凸部によって構成されていることを特徴とする請求項 6に記載の液体送受用ジョイント装置。

[8] 請求項 1から 7までの、ずれかに記載の液体送受用ジョイント装置を備えた燃料電池システムであって、液体燃料を用いた燃料電池に前記液体リザーバが適用されて

V、ることを特徴とする燃料電池システム。

[9] 前記液体燃料として少なくともメタノールを含有する燃料が用いられてヽることを特徴とする請求項 8に記載の燃料電池システム。