WO2010070855A1 - 燃料電池用ソケットと、それを用いた燃料電池用カップラーおよび燃料電池 - Google Patents

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WO2010070855A1
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fuel
fuel cell
socket
introduction path
plug
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PCT/JP2009/006808
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高橋賢一
川村公一
長谷部裕之
吉弘憲司
山盛陽
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株式会社 東芝
東洋製罐株式会社
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L37/00—Couplings of the quick-acting type
    • F16L37/28—Couplings of the quick-acting type with fluid cut-off means
    • F16L37/30—Couplings of the quick-acting type with fluid cut-off means with fluid cut-off means in each of two pipe-end fittings
    • F16L37/32—Couplings of the quick-acting type with fluid cut-off means with fluid cut-off means in each of two pipe-end fittings at least one of two lift valves being opened automatically when the coupling is applied
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201—Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H01M8/04208—Cartridges, cryogenic media or cryogenic reservoirs
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    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
    • H01M8/1011—Direct alcohol fuel cells [DAFC], e.g. direct methanol fuel cells [DMFC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/30—Fuel cells in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell socket used for supplying liquid fuel to a fuel cell, a fuel cell coupler and a fuel cell using the same.
  • a fuel cell can generate electric power simply by supplying fuel and air, and can continuously generate electric power for a long time if fuel is replenished. For this reason, if the fuel cell can be reduced in size, it can be said that the system is extremely advantageous as a power source for portable electronic devices.
  • direct methanol fuel cells using methanol fuel with high energy density are promising as power sources for portable devices because they can be miniaturized and the fuel is easy to handle.
  • DMFC direct methanol fuel cells
  • the liquid fuel supply method in the DMFC there are known an active method such as a gas supply type and a liquid supply type, and an internal vaporization type passive method in which the liquid fuel in the fuel container is vaporized in the fuel cell and supplied to the fuel electrode. It has been.
  • the passive method is advantageous for downsizing the DMFC.
  • methanol fuel in the fuel container is vaporized through a fuel impregnated layer, a fuel vaporized layer, etc., and supplied to the fuel electrode.
  • a satellite type (outside injection type) fuel cartridge is used for supplying liquid fuel such as methanol fuel to the fuel storage section.
  • a fuel cell coupler When liquid fuel is supplied by a fuel cartridge, a fuel cell coupler generally composed of a fuel cell socket and a fuel cell plug is used. Each of the fuel cell socket and the fuel cell plug has a valve mechanism that incorporates a valve as a valve body. By connecting the fuel cell plug to the fuel cell socket, both the valves are brought into contact with each other to connect the valve. Open the mechanism.
  • the fuel cell socket is attached to the fuel cell side
  • the fuel cell plug is attached to the fuel cartridge side
  • the fuel cell plug is inserted into the fuel cell socket so that the fuel cartridge is accommodated in the fuel cartridge.
  • the liquid fuel that is present can be supplied to the fuel cell, specifically to the fuel storage portion.
  • the valve mechanism can be closed by releasing both valves and the supply of liquid fuel can be shut off.
  • a valve is arranged in a cylindrical socket body and an elastic cylindrical fuel introduction path called a rubber holder or the like is provided so as to cover the periphery of the connection side of the valve.
  • an elastic cylindrical fuel introduction path called a rubber holder or the like is provided so as to cover the periphery of the connection side of the valve.
  • the fuel introduction path is in contact with the periphery of the discharge port for discharging the liquid fuel, and serves as a flow path for guiding the discharged liquid fuel to the inside of the fuel cell socket. is there.
  • a fuel introduction path for example, a bellows-like one that can expand and contract in the axial direction is known (see, for example, Patent Document 1).
  • characteristics of such a fuel introduction path may deteriorate due to long-term use, and the repulsive force may be weakened, or it may not be restored to its original state after contracting once.
  • the repulsive force may be weakened, or it may not be restored to its original state after contracting once.
  • about such a fuel introduction path with a lowered characteristic when the fuel cell plug is connected, it is not possible to properly contact the periphery of the discharge port, and the liquid fuel may leak to the outside.
  • An object of the present invention is to provide a fuel with excellent safety, which can appropriately contact a fuel introduction path around the discharge port when connected to a fuel cell plug, and prevents leakage of liquid fuel to the outside.
  • the object is to provide a battery socket. It is another object of the present invention to provide a fuel cell coupler and a fuel cell having such a fuel cell socket having excellent safety.
  • a fuel cell socket is a fuel cell socket to which a fuel cell plug for discharging liquid fuel for a fuel cell is detachably connected, and a cylinder having a reduced diameter portion in a substantially middle portion in the axial direction.
  • a fuel cell coupler according to the present invention is a fuel cell coupler comprising a fuel cell plug for discharging liquid fuel for a fuel cell and a fuel cell socket to which the fuel cell plug is detachably connected.
  • the fuel cell socket is the above-described fuel cell socket of the present invention.
  • the fuel cell of the present invention supplies a fuel electrode, an air electrode, a membrane electrode assembly having an electrolyte membrane sandwiched between the fuel electrode and the air electrode, and a fuel electrode of the membrane electrode assembly.
  • a fuel cell having a fuel storage portion for storing liquid fuel and a fuel cell socket provided in the fuel storage portion, wherein the fuel cell socket is the above-described fuel cell socket of the present invention.
  • FIG. Schematic which shows the application method of the socket for fuel cells of this invention.
  • Sectional drawing which shows 1st Embodiment of the socket for fuel cells of this invention.
  • Sectional drawing which shows an example of the plug for fuel cells connected to the socket for fuel cells shown in FIG.
  • Sectional drawing which shows the state which connected the plug for fuel cells to the socket for fuel cells shown in FIG.
  • Sectional drawing which shows 2nd Embodiment of the socket for fuel cells of this invention.
  • Sectional drawing which shows the state which connected the plug for fuel cells to the socket for fuel cells shown in FIG. Sectional drawing which shows 3rd Embodiment of the socket for fuel cells of this invention.
  • Sectional drawing which shows the state which connected the plug for fuel cells to the socket for fuel cells shown in FIG. Sectional drawing which shows an example of the fuel cell of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an application method of a fuel cell socket 1 (hereinafter simply referred to as a socket 1) of the present invention.
  • the fuel cell socket 1 of the present invention is detachably connected to a fuel cell plug 2 (hereinafter simply referred to as a plug 2) to constitute a fuel cell coupler 3 (hereinafter simply referred to as a coupler 3).
  • the socket 1 and the plug 2 each have a valve constituting a valve mechanism, and in the separated state as shown in the drawing, the valve mechanism is closed to prevent the liquid fuel from flowing out.
  • the valve mechanism is opened by the contact of these valves, and the liquid fuel can be supplied.
  • Such a socket 1 is used by being attached to a fuel cell 4.
  • the fuel cell 4 includes, for example, a fuel cell 5 that serves as an electromotive unit, a fuel storage unit 6 that stores liquid fuel to be supplied to the fuel cell 5, and a liquid storage unit that is attached to the fuel storage unit 6 to supply liquid fuel.
  • the socket 1 is attached to the fuel receiving portion 7, for example.
  • the cartridge 8 has a cartridge main body 9 which is a container for storing liquid fuel, and a plug 2 for discharging the liquid fuel is attached to a tip portion thereof.
  • a cartridge 8 is connected only when liquid fuel is injected into the fuel cell 4 and is called a so-called satellite type (outside injection type).
  • the cartridge main body 9 accommodates liquid fuel corresponding to the fuel cell 4, for example, methanol fuel such as methanol aqueous solution of various concentrations or pure methanol in the case of a direct methanol fuel cell (DMFC).
  • methanol fuel such as methanol aqueous solution of various concentrations or pure methanol in the case of a direct methanol fuel cell (DMFC).
  • the liquid fuel accommodated in the cartridge body 9 is not necessarily limited to methanol fuel.
  • ethanol fuel such as ethanol aqueous solution and pure ethanol
  • propanol fuel such as propanol aqueous solution and pure propanol
  • glycol aqueous solution and pure glycol etc.
  • liquid fuel corresponding to the fuel cell 4 is accommodated.
  • the socket 1 of the present invention will be specifically described.
  • the upper side in the figure is the side to which the plug 2 is connected.
  • the side of the socket 1 to which the plug 2 is connected (upper side in the figure) is referred to as the connection side, and the opposite side (lower side in the figure) is referred to as the bottom side.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the socket 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a state where the valve mechanism is closed.
  • the socket 1 is also called a female side coupler, and is a cylindrical socket body 11, a valve 12 provided inside the socket body 11, and a fuel introduction provided so as to surround a side surface portion on the connection side of the valve 12. It is mainly composed of a path 13, a locking part 14 provided in the fuel introduction path 13, and an auxiliary elastic body 15 that presses the locking part 14.
  • the socket body 11 includes, for example, a substantially cylindrical first cylindrical portion 111 disposed on the connection side, a second cylindrical portion 112 fixed so as to be fitted to the bottom side of the first cylindrical portion 111, and the first cylindrical portion 111.
  • the third cylindrical portion 113 is fixed to be fitted to the bottom side of the two cylindrical portions 112.
  • the first cylindrical portion 111 is formed with a stepped portion by making the inner diameter of the connection side smaller than that of the bottom side, and this stepped portion restricts the movement of the locking portion 14 to the connection side. It is the positioning part 111a which prescribes
  • the second cylindrical portion 112 has a reduced diameter portion 112a on the connection side, and the inner diameter of the reduced diameter portion 112a can be inserted into the connection side portion of the valve 12 and allows liquid fuel to pass through. It is said that.
  • the third cylindrical portion 113 is formed with a valve abutting portion 113a for restricting the movement of the valve 12 toward the bottom side at the shaft center portion, and a plurality of flow holes 113b serving as liquid fuel flow paths around the third cylindrical portion 113. Are formed at equal intervals.
  • the valve 12 mainly constitutes a valve mechanism together with the socket body 11, and includes a shaft portion 12a protruding to the connection side through the reduced diameter portion 112a, and a head portion 12b disposed on the bottom side of the reduced diameter portion 112a. have.
  • An annular seal member 16 such as an O-ring is disposed on the connection side of the head portion 12b, and a valve elastic body 17 such as a compression spring is disposed on the bottom side, and the annular seal member 16 is connected to the valve via the head portion 12b.
  • the fuel introduction path 13 has a cylindrical shape made of an elastic material, and the inside serves as a flow path for liquid fuel discharged from the plug 2.
  • the fuel introduction path 13 has a substantially bellows shape except for a part on the connection side, that is, an end on the connection side, and a mounting portion 13a to which the locking portion 14 is attached. Depending on the characteristics (rubber elasticity), it can be expanded and contracted in the axial direction.
  • the mounting portion 13a is formed as a groove portion that goes around the side surface portion of the fuel introduction path 13, for example. Moreover, the both ends of the fuel introduction path 13 are made into the seal part 13b and the seal part 13c, for example, the cross section is convex in the axial direction. That is, the seal portion 13 b at the end on the connection side comes into contact with the periphery of the discharge port for discharging the liquid fuel of the plug 2 to be in a sealed state, and is convex toward the plug 2. On the other hand, the seal portion 13c at the end on the bottom side comes into contact with the reduced diameter portion 112a to be in a sealed state, and is convex toward the reduced diameter portion 112a.
  • Such a fuel introduction path 13 is provided so as to surround the entire portion of the shaft portion 12a protruding to the connection side of the reduced diameter portion 112a.
  • the end of the fuel introduction path 13 on the connection side protects, for example, the end on the connection side of the shaft portion 12a and before the shaft portion 12a is inserted into the discharge port for discharging the liquid fuel of the plug 2.
  • the shaft portion 12a is slightly extended to the connection side.
  • the locking portion 14 and the auxiliary elastic body 15 are provided to press the end portion on the connection side of the fuel introduction path 13 toward the tip side, and the locking portion is provided on the side surface portion of the fuel introduction path 13. 14 is mounted, and an auxiliary elastic body 15 is provided outside the fuel introduction path 13 on the bottom side of the locking portion 14 so as to press the locking portion 14 toward the connection side.
  • the locking portion 14 and the auxiliary elastic body 15 By providing the locking portion 14 and the auxiliary elastic body 15 in this manner, when the plug 2 is connected, the end portion on the connection side of the fuel introduction path 13 is appropriately brought into contact with the periphery of the discharge port for discharging the liquid fuel. Can be brought into a sealed state. Thereby, the leakage of the liquid fuel to the outside can be suppressed and the safety can be improved. In particular, when the characteristics of the fuel introduction path 13 deteriorate due to long-term use, leakage of liquid fuel to the outside can be effectively suppressed, and the safety can be improved.
  • auxiliary elastic body 15 Even when the auxiliary elastic body 15 is provided as described above, by arranging the auxiliary elastic body 15 outside the fuel introduction path 13, it is possible to suppress the mixing of metal ions or the like eluted from the auxiliary elastic body into the liquid fuel. Further, it is possible to suppress a decrease in power generation characteristics of the fuel cell.
  • the locking portion 14 is restricted from moving to the distal end side by a positioning portion 111a provided in the socket body 11 (first tube portion 111), and is prevented from falling off from the socket body 11 and is in an initial position state. Is held in. In addition, since the initial position state of the locking portion 14 is maintained in this way, the initial position state of the end portion on the connection side of the fuel introduction path 13 can also be maintained.
  • Such a locking portion 14 is, for example, an annular member having a holding hole for holding the fuel introduction path 13, and is mounted so as to be fitted from the outside into a mounting portion 13 a provided at the connection side end of the fuel introduction path 13.
  • the position at which the locking portion 14 is attached is not necessarily the end portion on the connection side of the fuel introduction path 13, but the end portion on the connection side of the fuel introduction path 13 is pressed toward the connection side, and the liquid of the plug 2 From the viewpoint of making appropriate contact with the periphery of the discharge port from which the fuel is discharged, the end of the fuel introduction path 13 on the connection side is preferable.
  • the outer diameter of the locking portion 14 is the same as the inner diameter of the socket body 11 so that the inside of the socket body 11 (first tube portion 111) can slide.
  • the axial center of the socket body 11 and the axial center of the fuel introduction path 13 are aligned, and the connection side of the fuel introduction path 13 is surely secured around the discharge port for discharging the liquid fuel of the plug 2.
  • the end portions can be brought into contact with each other to be in a sealed state.
  • the fuel introduction path 13 and the annular seal member 16 are preferably made of ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) having resistance to liquid fuel, particularly methanol resistance.
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • it is not limited to EPDM, and may be made of silicone rubber (VMQ), fluorosilicone rubber (FVMQ), fluorine rubber (FKM), nitrile rubber (NBR), or hydrogenated nitrile rubber (HNBR).
  • the auxiliary elastic body 15 is not necessarily in contact with the liquid fuel, but is preferably subjected to a surface treatment for contact with the liquid fuel.
  • the valve elastic body 17 has been subjected to a surface treatment in order to be disposed in the flow path of the liquid fuel.
  • a stainless steel spring that has been passivated to enhance corrosion resistance is preferable.
  • the surface treatment is not limited to the passivation treatment, and a precious metal plating such as gold or a resin coating such as a fluorine-based resin is also preferably used.
  • a spring using carbon as a material can be used.
  • the other members are generally preferably made of a non-metallic material, and are preferably made of a resin material having resistance to liquid fuel, particularly methanol resistance.
  • resin materials include polypropylene (PP), polyphenylene sulfide (PPS), high density polyethylene (HDPE), polystyrene (PS), polyether ether ketone (PEEK: trademark of Victrex), and liquid crystal polymer (LCP). , Polybutylene terephthalate (PBT), polyacetal (POM), etc.
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • COC cyclic olefin copolymer
  • COP polymer
  • TPX polymethylpentene
  • PPSU polyphenylsulfone
  • PES polyethersulfone
  • FIG. 3 shows the plug 2 connected to the socket 1.
  • the lower side in the figure is the side connected to the socket 1.
  • the side of the plug 2 connected to the socket 1 (lower side in the figure) will be referred to as the connecting side, and the opposite side (upper side in the figure) will be referred to as the bottom side.
  • the plug 2 is also called a male-side coupler, and includes a plug head 21 into which the cartridge main body 9 is fitted, a valve 22 disposed inside the plug head 21, and the cartridge main body so as to cover the plug head 21 from the outside.
  • 9 has a presser cap 23 and the like to be fixed to the head 9.
  • the plug head 21 has a cylindrical base portion 21a into which the cartridge main body 9 is fitted, and an insertion portion 21b provided on the connection side and having a smaller diameter.
  • a shaft hole 21c into which the valve 22 is movably inserted is formed in the axial center portion of the insertion portion 21b, which is a flow path for the liquid fuel accommodated in the cartridge main body 9.
  • a seal recess 21d into which the fuel introduction path 13 is fitted is formed at the end of the insertion portion 21b, and a discharge port 21e connected to the shaft hole 21c is formed on the bottom surface of the seal recess 21d.
  • the discharge port 21e is a portion for discharging the liquid fuel stored in the cartridge body 9, and the seal recess 21d is a temporary storage portion for the residue (adhered matter) of the liquid fuel discharged from the discharge port 21e. It functions and prevents the operator from touching the liquid fuel.
  • the periphery of the discharge port 21e is sealed by contacting the seal recess 21d so that the tip of the fuel introduction path 13 is fitted, and the outflow of liquid fuel to the outside is suppressed.
  • a valve holder 24 that holds the valve 22 is disposed inside the base portion 21a.
  • the valve holder 24 defines a valve chamber.
  • a flange portion 24a formed on the outer edge of the connection side is pressed by the cartridge main body 9 from the bottom side via an annular seal member 25 such as an O-ring. It is fixed to the part 21a.
  • a shaft hole 24b into which the valve 22 is movably inserted is provided at a substantially middle portion of the valve holder 24, and a communication hole 24c serving as a flow path for liquid fuel from the cartridge body 9 is provided at the rear end portion. It has been.
  • the valve 22 mainly constitutes a valve mechanism together with the plug head 21, and has a shaft portion 22a inserted into the shaft hole 21c and a head portion 22b disposed on the bottom side of the shaft hole 21c. Yes.
  • An annular seal member 26 such as an O-ring is disposed on the front end side of the head portion 22b so as to surround the periphery of the shaft portion 22a, and a compression spring or the like is provided on the bottom side so as to press the valve 22 toward the front end side.
  • the valve elastic body 27 is disposed, and the annular seal member 26 is pressed by the valve elastic body 27 via the head portion 22b, whereby the shaft hole 21c is closed and leakage of the liquid fuel is suppressed.
  • Such an annular seal member 26 and an annular seal member 27 are preferably made of ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) having resistance to liquid fuel, particularly methanol resistance.
  • EPDM ethylene-propylene-diene rubber
  • it is not limited to EPDM, and may be made of silicone rubber (VMQ), fluorosilicone rubber (FVMQ), fluorine rubber (FKM), nitrile rubber (NBR), or hydrogenated nitrile rubber (HNBR).
  • valve elastic body 27 is preferably subjected to a surface treatment in order to be disposed in the flow path of the liquid fuel.
  • a surface treatment in order to be disposed in the flow path of the liquid fuel.
  • a stainless steel spring that has been passivated to enhance corrosion resistance is preferable.
  • the surface treatment is not limited to the passivation treatment, and a precious metal plating such as gold or a resin coating such as a fluorine-based resin is also preferably used.
  • a spring using carbon as a material can be used.
  • the other members of the plug 2 are generally preferably made of a non-metallic material, and preferably made of a resin material having resistance to liquid fuel, particularly methanol resistance.
  • resin materials include polypropylene (PP), polyphenylene sulfide (PPS), high density polyethylene (HDPE), polystyrene (PS), polyether ether ketone (PEEK: trademark of Victrex), and liquid crystal polymer (LCP). , Polybutylene terephthalate (PBT), polyacetal (POM), etc.
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • COC cyclic olefin copolymer
  • COP polymer
  • TPX polymethylpentene
  • PPSU polyphenylsulfone
  • PES polyethersulfone
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the socket 1 and the plug 2 are connected.
  • the socket 1 and the plug 2 can be connected as follows.
  • the fuel introduction path 13 contracts so as to be pushed down by the plug 2, and the locking portion 14 also moves to the bottom side in accordance with the contraction of the fuel introduction path 13. .
  • the position of the valve 12 on the socket side does not change, it is inserted into the discharge port 21e of the plug 2 and abuts on the valve 22 on the plug side.
  • the socket-side valve 12 When the plug 2 is inserted while the socket-side valve 12 and the plug-side valve 22 are in contact with each other, the socket-side valve 12 is pushed down by the plug-side valve 22 and moved to the bottom side. The valve mechanism of the socket 1 is opened.
  • the opening order of both valve mechanisms is determined by adjusting the repulsive force of the valve elastic body that presses the valves.
  • the valve mechanism of the socket 1 is plugged.
  • the valve mechanism is configured to open before the second valve mechanism.
  • valve 12 on the socket side comes into contact with a valve contact portion 113a provided on the bottom side.
  • the plug-side valve 22 is pushed back to the socket-side valve 12 so that the socket-side valve 22 is moved to the bottom side.
  • the valve mechanism of the plug 2 is opened.
  • the valve mechanism of the plug 2 When the valve mechanism of the plug 2 is opened, the liquid fuel accommodated in the cartridge body 9 is discharged from the discharge port 21e through the shaft hole 21c. Then, the liquid fuel discharged from the discharge port 21e sequentially passes through the inside of the fuel introduction path 13 and the reduced diameter portion 112a, and is finally supplied to the fuel cell 4 from the circulation hole 113b via the fuel receiving portion 7. .
  • the connection between the socket 1 and the plug 2 is completed when the plug-side valve 22 comes into contact with the rear end of the valve holder 24, making it difficult to insert the plug 2 any more (FIG. 4).
  • valve 22 is similarly pulled out together with the insertion portion 21b of the plug 2, so that the valve 12 on the socket side moves to the connection side, and as a result, the socket 1 The valve mechanism is closed.
  • the locking portion 14 and the auxiliary elastic body 15 in addition to the fuel introduction path 13, the fuel introduction path is always provided during a series of such steps of connecting and removing the plug 2.
  • the end of the connection side of 13 can be brought into contact with the periphery of the discharge port 21e of the plug 2, and leakage of the liquid fuel to the outside can be suppressed and the safety can be improved.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the socket 1 of the second embodiment.
  • FIG. 6 is sectional drawing which shows the state which connected the plug 2 to the socket 1 of 2nd Embodiment.
  • the plug 2 can be the same as the socket 1 of the first embodiment.
  • the socket 1 has an inner cylindrical portion 112 b extending from the reduced diameter portion 112 a toward the connection side, and an inner cylindrical portion 112 b extending so as to expand an end portion on the bottom side of the fuel introduction path 13. It is attached so as to cover the whole.
  • the fuel introduction path 13 has a fixed size in which the entire portion excluding the end on the connection side is slightly larger than the shaft portion 12a when not attached to the socket body 11.
  • the fuel introduction path 13 is contracted by being deformed so that a substantially middle portion in the axial direction is bent outward. Further, in the fuel introduction path 13, when the plug 2 is connected, the insertion portion 21b and the reduced diameter portion 112a are pressed in the axial direction so that the seal portion 13b, which is the end portion on the connection side, surrounds the discharge port 21e. The seal portion 13c, which is the end portion on the bottom side, comes into contact with the reduced diameter portion 112a to make a seal state.
  • the bottom side of the fuel introduction path 13 is brought into a sealed state mainly by contact between the seal portion 13c, which is the end portion, and the reduced diameter portion 112a, but the gap between the inner surface and the outer surface of the inner cylinder portion 112b is also maintained. Since they are in contact with each other, they are additionally sealed.
  • the end of the fuel introduction passage 13 on the bottom side is in contact with the reduced diameter portion 112a and the inner surface is in contact with the outer surface of the inner cylinder portion 112b. It is preferable to gradually reduce the diameter of the connecting portion between the diameter portion 112a and the inner cylinder portion 112b toward the connection side in accordance with the shape of the seal portion 13c.
  • Such a socket 1 can also be used by connecting the plug 2 in the same manner as the socket 1 of the first embodiment. And by providing the latching
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the socket 1 of the third embodiment.
  • FIG. 8 is sectional drawing which shows the state which connected the plug 2 to the socket 1 of 3rd Embodiment.
  • the plug 2 can be the same as the socket 1 of the first embodiment.
  • the socket 1 has an inner cylinder part 112 b extending from the reduced diameter part 112 a to the connection side, and a part of the connection side of the inner cylinder part 112 b can slide as the fuel introduction path 13. It uses something that covers it.
  • the fuel introduction path 13 has an inner diameter on the bottom side of the mounting portion 13a that is substantially the same as the outer diameter of the inner cylinder portion 112b within a range that can slide with respect to the inner cylinder portion 112b. ing.
  • the fuel introduction path 13 slides to the bottom side by insertion of the plug 2 and is pressed in the axial direction by the insertion portion 21b and the reduced diameter portion 112a, so that the connection side
  • the seal portion 13b which is an end portion, comes into contact with the periphery of the discharge port 21e to be in a sealed state
  • the seal portion 13c which is an end portion on the bottom side, comes into contact with the reduced diameter portion 112a to be in a sealed state.
  • the bottom side of the fuel introduction path 13 is brought into a sealed state when the fuel introduction path 13 moves to the bottom side, and the seal portion 13c, which is an end, and the reduced diameter portion 112a come into contact with each other.
  • the seal portion 13c which is an end, and the reduced diameter portion 112a come into contact with each other.
  • the inner surface and the outer surface of the inner cylindrical portion 112b are in contact with each other.
  • the diameter of the connecting portion between the reduced diameter portion 112a and the inner cylindrical portion 112b is gradually reduced toward the connection side in accordance with the shape of the seal portion 13c. It is preferable.
  • Such a socket 1 can also be used by connecting the plug 2 in the same manner as the socket 1 of the first embodiment. And by providing the latching
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the fuel cell 4 of the present invention.
  • the fuel cell 4 is mainly composed of a fuel cell 5 constituting an electromotive part, a fuel accommodating part 6, and a fuel receiving part 7 having a socket 1 (not shown).
  • the fuel receiving portion 7 (not shown) is provided on the lower surface side of the fuel containing portion 6 as shown in FIG.
  • the fuel cell 5 includes an anode (fuel electrode) composed of an anode catalyst layer 51 and an anode gas diffusion layer 52, a cathode (oxidant electrode / air electrode) composed of a cathode catalyst layer 53 and a cathode gas diffusion layer 54, and an anode catalyst. It has a membrane electrode assembly (MEA: Membrane Electrode Assembly) composed of a proton (hydrogen ion) conductive electrolyte membrane 55 sandwiched between the layer 51 and the cathode catalyst layer 53.
  • MEA Membrane Electrode Assembly
  • Examples of the catalyst contained in the anode catalyst layer 51 and the cathode catalyst layer 53 include a simple substance of a platinum group element such as Pt, Ru, Rh, Ir, Os, and Pd, and an alloy containing the platinum group element. Specifically, it is preferable to use Pt—Ru, Pt—Mo or the like having strong resistance to methanol or carbon monoxide for the anode catalyst layer 51 and platinum, Pt—Ni or the like for the cathode catalyst layer 53. Further, a supported catalyst using a conductive support such as a carbon material or an unsupported catalyst may be used.
  • Examples of the proton conductive material constituting the electrolyte membrane 55 include fluorine-based resins such as perfluorosulfonic acid polymer having a sulfonic acid group (Nafion (trade name, manufactured by DuPont) and Flemion (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.). Etc.), hydrocarbon resins having a sulfonic acid group, and inorganic substances such as tungstic acid and phosphotungstic acid. However, it is not restricted to these.
  • the anode gas diffusion layer 52 laminated on the anode catalyst layer 51 serves to uniformly supply fuel to the anode catalyst layer 51 and also serves as a current collector for the anode catalyst layer 51.
  • the cathode gas diffusion layer 54 laminated on the cathode catalyst layer 53 serves to supply the oxidant uniformly to the cathode catalyst layer 53 and also serves as a current collector for the cathode catalyst layer 53.
  • An anode conductive layer 56 is stacked on the anode gas diffusion layer 52, and a cathode conductive layer 57 is stacked on the cathode gas diffusion layer 54.
  • the anode conductive layer 56 and the cathode conductive layer 57 are made of, for example, a porous layer such as a mesh made of a conductive metal material such as Au or Ni, a thin film or a foil, or a conductive metal material such as stainless steel (SUS). A composite material coated with a highly conductive metal such as is used.
  • annular seal members 58 and 59 such as rubber O-rings are interposed between the electrolyte membrane 55 and the anode conductive layer 56 and between the electrolyte membrane 55 and the cathode conductive layer 57. Fuel leakage and oxidant leakage from the fuel battery cell 5 are prevented.
  • the inside of the fuel storage unit 6 is filled with, for example, methanol fuel as a liquid fuel. Further, the fuel storage unit 6 is opened on the fuel cell 5 side, and a gas permselective membrane 41 is installed between the opening of the fuel storage unit 6 and the fuel cell 5.
  • the gas selective permeable membrane 41 is a gas-liquid separation membrane that transmits only the vaporized component of the liquid fuel and does not transmit the liquid component. Examples of the constituent material of the gas selective permeable membrane 41 include a fluororesin such as polytetrafluoroethylene.
  • the vaporized component of the liquid fuel means a mixed gas composed of a vaporized component of methanol and a vaporized component of water when an aqueous methanol solution is used as the liquid fuel, and a vaporized component of methanol when pure methanol is used. To do.
  • a moisturizing layer 42 is laminated on the cathode conductive layer 57, and a surface layer 43 is further laminated thereon.
  • the surface layer 43 has a function of adjusting the amount of air that is an oxidant, and the adjustment is performed by changing the number, size, and the like of the air inlets 43 a formed in the surface layer 43.
  • the moisturizing layer 42 is impregnated with a part of the water generated in the cathode catalyst layer 53 and serves to suppress the transpiration of water, and by uniformly introducing an oxidant into the cathode gas diffusion layer 54, the cathode catalyst. It also has a function of promoting uniform diffusion of the oxidant into the layer 53.
  • the moisturizing layer 42 is composed of, for example, a porous member, and specific constituent materials include polyethylene and polypropylene porous bodies.
  • the gas permselective membrane 41, the fuel cell 5, the moisture retaining layer 42, and the surface layer 43 laminated on the fuel storage unit 6 are held by covering with a stainless steel cover 44, for example.
  • the cover 44 is provided with an opening 44 a at a portion corresponding to the air inlet 43 a formed in the surface layer 43.
  • the fuel storage unit 6 is provided with a terrace 6a for receiving the claw 44b of the cover 44. The claw 44b is caulked on the terrace 6a so that the whole is integrally held by the cover 44.
  • the liquid fuel (for example, aqueous methanol solution) in the fuel storage unit 6 is vaporized, and this vaporized component permeates the gas selective permeable membrane 41 and is supplied to the fuel cell 5.
  • the vaporized component of the liquid fuel is diffused in the anode gas diffusion layer 52 and supplied to the anode catalyst layer 51.
  • the vaporized component supplied to the anode catalyst layer 51 causes, for example, the internal reforming reaction of methanol shown in the following (1). CH 3 OH + H 2 O ⁇ CO 2 + 6H + + 6e ⁇ (1)
  • Protons (H + ) generated by the internal reforming reaction are conducted through the electrolyte membrane 55 and reach the cathode catalyst layer 53.
  • Air (oxidant) taken from the air inlet 43 a of the surface layer 43 diffuses through the moisturizing layer 42, the cathode conductive layer 57, and the cathode gas diffusion layer 54 and is supplied to the cathode catalyst layer 53.
  • the air supplied to the cathode catalyst layer 53 causes the reaction shown in the following formula (2). This reaction causes a power generation reaction that accompanies the generation of water. (3/2) O 2 + 6H + + 6e ⁇ ⁇ 3H 2 O (2)
  • liquid fuel for example, aqueous methanol solution or pure methanol
  • the power generation reaction stops when the liquid fuel in the fuel storage unit 6 is completely consumed, the liquid fuel is supplied from the cartridge 8 into the fuel storage unit 6 at that time or before that time.
  • the liquid fuel can be supplied from the cartridge 8 by connecting the plug 2 mounted on the cartridge 8 to the socket 1 mounted on the fuel cell 4 as described above. At this time, since the locking portion 14 and the auxiliary elastic body 15 are provided in the socket 1 in addition to the fuel introduction path 13, leakage of the liquid fuel at the time of connection is suppressed, and the safety is improved.
  • the fuel cell socket of the present invention and the fuel cell coupler and fuel cell using the same have been described above.
  • the fuel cell socket, fuel cell coupler and fuel cell of the present invention are limited to the above-described embodiment itself.
  • the constituent elements can be modified and embodied without departing from the spirit of the invention.
  • various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment.
  • a passive type DMFC which is being reduced in size is suitable as a fuel cell, but at least the fuel cell socket of the present invention is provided and liquid fuel is supplied through the socket.
  • the method and mechanism are not limited in any way.
  • the fuel cell socket of the present invention includes a fuel introduction path having a locking portion and an auxiliary elastic body that presses the locking portion toward the connection side.
  • SYMBOLS 1 Fuel cell socket, 2 ... Fuel cell plug, 3 ... Fuel cell coupler, 4 ... Fuel cell, 5 ... Fuel cell, 6 ... Fuel accommodating part, 11 ... Socket main body, 112a ... Reduced diameter part, 112b DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Inner cylinder part, 12 ... Valve, 12a ... Shaft part, 13 ... Fuel introduction path, 14 ... Locking part, 15 ... Auxiliary elastic body, 51 ... Anode catalyst layer, 52 ... Anode gas diffusion layer, 53 ... Cathode catalyst layer 54 ... cathode gas diffusion layer, 55 ... electrolyte membrane, 56 ... anode conductive layer, 57 ... cathode conductive layer

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Abstract

　燃料電池用の液体燃料を吐出する燃料電池用プラグ２が着脱可能に接続される燃料電池用ソケット１であって、軸方向の略中間部に縮径部１１２ａを有する筒状のソケット本体１１と、前記縮径部１１２ａを通して前記接続側に突出する軸部１２ａを有するバルブ１２と、前記縮径部１１２ａから突出する前記軸部１２ａの側面部を囲むようにして設けられ、側面部に係止部１４を有する弾性筒状の燃料導入路１３と、前記燃料導入路１３の外側に設けられ、前記係止部１４を前記接続側に押圧する補助弾性体１５とを有するもの。

Description

燃料電池用ソケットと、それを用いた燃料電池用カップラーおよび燃料電池
　本発明は、燃料電池への液体燃料の供給に用いられる燃料電池用ソケットと、それを用いた燃料電池用カップラーおよび燃料電池に関する。
　近年、ノートパソコンや携帯電話等の各種携帯用電子機器を長時間充電なしで使用可能とするために、これら携帯用電子機器の電源に燃料電池を用いる試みがなされている。燃料電池は燃料と空気を供給するだけで発電することができ、燃料を補給すれば連続して長時間発電することができる。このため、燃料電池を小型化できれば、携帯用電子機器の電源として極めて有利なシステムといえる。
　特に、エネルギー密度の高いメタノール燃料を用いた直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ：ｄｉｒｅｃｔ　ｍｅｔｈａｎｏｌ　ｆｕｅｌ　ｃｅｌｌ）は小型化が可能であり、さらに燃料の取り扱いも容易であるため、携帯機器用の電源として有望視されている。ＤＭＦＣにおける液体燃料の供給方式としては、気体供給型や液体供給型等のアクティブ方式、また燃料収容部内の液体燃料を燃料電池内で気化させて燃料極に供給する内部気化型のパッシブ方式が知られている。このうち、パッシブ方式はＤＭＦＣの小型化に対して有利である。
　パッシブ方式のＤＭＦＣにおいては、燃料収容部内のメタノール燃料を燃料含浸層や燃料気化層等を介して気化させて燃料極に供給している。そして、このような燃料収容部へのメタノール燃料等の液体燃料の供給には、例えばサテライトタイプ（外側注入式）の燃料カートリッジが用いられている。
　燃料カートリッジによって液体燃料を供給する場合、一般に燃料電池用ソケットと燃料電池用プラグとによって構成される燃料電池用カップラーが用いられている。燃料電池用ソケットおよび燃料電池用プラグはそれぞれ弁体としてのバルブを内蔵するバルブ機構を有しており、燃料電池用ソケットに燃料電池用プラグを接続することにより両者のバルブを当接させてバルブ機構を開状態とする。
　これにより、例えば燃料電池側に燃料電池用ソケットを装着すると共に、燃料カートリッジ側に燃料電池用プラグを装着し、燃料電池用ソケットに燃料電池用プラグを挿入することで、燃料カートリッジに収容されている液体燃料を燃料電池、具体的には燃料収容部へと供給することができる。また、燃料電池用ソケットから燃料電池用プラグを引き抜くことで、両者のバルブを離してバルブ機構を閉状態とし、液体燃料の供給を遮断することができる。
　このような燃料電池用ソケットとしては、例えば筒状のソケット本体内にバルブを配置すると共に、このバルブの接続側の周囲を覆うようにゴムホルダ等と呼ばれる弾性筒状の燃料導入路を設けるものが知られている。燃料導入路は、燃料電池用プラグが接続された際、その液体燃料を吐出する吐出口の周囲に接触し、吐出される液体燃料を燃料電池用ソケットの内部へと導く流路となるものである。このような燃料導入路としては、例えば蛇腹状のものであって、軸方向に伸縮が可能なものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　しかしながら、このような燃料導入路については、長期間の使用により特性が低下し、反発力が弱くなったり、また一度収縮した後に完全に元の状態に戻らなくなったりするおそれがある。このような特性の低下した燃料導入路については、燃料電池用プラグの接続時、その吐出口の周囲に適切に接触することができず、液体燃料が外側へ漏れ出すおそれがある。
特開２００８－０４７４０５公報
　本発明の目的は、燃料電池用プラグとの接続時、その吐出口の周囲に燃料導入路を適切に接触させることができ、外部への液体燃料の漏れが抑制され、安全性に優れた燃料電池用ソケットを提供することにある。また、本発明の目的は、このような安全性に優れる燃料電池用ソケットを具備する燃料電池用カップラーおよび燃料電池を提供することにある。
　本発明の燃料電池用ソケットは、燃料電池用の液体燃料を吐出する燃料電池用プラグが着脱可能に接続される燃料電池用ソケットであって、軸方向の略中間部に縮径部を有する筒状のソケット本体と、この縮径部を通して接続側に突出する軸部を有するバルブと、この縮径部から突出する軸部の側面部を囲むようにして設けられ、側面部に係止部を有する弾性筒状の燃料導入路と、この燃料導入路の外側に設けられ、係止部を接続側に押圧する補助弾性体とを有することを特徴とする。
　本発明の燃料電池用カップラーは、燃料電池用の液体燃料を吐出する燃料電池用プラグと、この燃料電池用プラグが着脱可能に接続される燃料電池用ソケットとからなる燃料電池用カップラーであって、この燃料電池用ソケットが上記した本発明の燃料電池用ソケットであることを特徴とする。
　また、本発明の燃料電池は、燃料極と、空気極と、これら燃料極と空気極とに挟持される電解質膜とを有する膜電極接合体と、この膜電極接合体の燃料極に供給する液体燃料を収容する燃料収容部と、この燃料収容部に設けられる燃料電池用ソケットとを有する燃料電池であって、この燃料電池用ソケットが上記した本発明の燃料電池用ソケットであることを特徴とする。
本発明の燃料電池用ソケットの適用方法を示す概略図。 本発明の燃料電池用ソケットの第１の実施形態を示す断面図。 図２に示す燃料電池用ソケットに接続される燃料電池用プラグの一例を示す断面図。 図２に示す燃料電池用ソケットに燃料電池用プラグを接続した状態を示す断面図。 本発明の燃料電池用ソケットの第２の実施形態を示す断面図。 図５に示す燃料電池用ソケットに燃料電池用プラグを接続した状態を示す断面図。 本発明の燃料電池用ソケットの第３の実施形態を示す断面図。 図７に示す燃料電池用ソケットに燃料電池用プラグを接続した状態を示す断面図。 本発明の燃料電池の一例を示す断面図。
　以下、本発明について図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の燃料電池用ソケット１（以下、単にソケット１と呼ぶ）の適用方法を示す概略図である。本発明の燃料電池用ソケット１は、燃料電池用プラグ２（以下、単にプラグ２と呼ぶ）と着脱可能に接続されて燃料電池用カップラー３（以下、単にカップラー３と呼ぶ）を構成する。
　ソケット１、プラグ２はそれぞれバルブ機構を構成するバルブを有するものであり、図示するような分離状態においては、それらのバルブ機構が閉じることで、液体燃料の流出が抑制されている。そして、ソケット１にプラグ２を接続した場合には、それらのバルブが当接することでバルブ機構が開き、液体燃料の供給が可能となる。
　このようなソケット１は、燃料電池４に装着されて使用される。燃料電池４は、例えば起電部となる燃料電池セル５と、この燃料電池セル５に供給する液体燃料を収容する燃料収容部６と、この燃料収容部６に装着されて液体燃料を供給する燃料受容部７とを有し、ソケット１は例えば燃料受容部７に装着されている。
　一方、プラグ２は、カートリッジ８に装着されて使用される。カートリッジ８は、液体燃料を収容する容器であるカートリッジ本体９を有し、その先端部分に液体燃料を吐出するためのプラグ２が装着される。このようなカートリッジ８は、燃料電池４に液体燃料を注入するときのみ接続され、いわゆるサテライトタイプ（外側注入式）と呼ばれるものである。
　カートリッジ本体９には、燃料電池４に応じた液体燃料、例えば直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）であれば各種濃度のメタノール水溶液や純メタノール等のメタノール燃料が収容される。なお、カートリッジ本体９に収容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く、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、グリコール水溶液や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、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４に応じた液体燃料が収容される。
　次に、本発明のソケット１について具体的に説明する。なお、以下のソケット１を示す図については、いずれも図中上側がプラグ２が接続される側となっている。また、以下では、ソケット１におけるプラグ２が接続される側（図中上側）を接続側と呼び、その反対側（図中下側）を底部側と呼んで説明する。
　図２は、本発明の第１の実施形態のソケット１を示す断面図である。なお、図２は、バルブ機構が閉じた状態を示している。ソケット１は、メス側カップラーとも呼ばれるものであり、筒状のソケット本体１１と、このソケット本体１１の内部に設けられるバルブ１２と、このバルブ１２の接続側の側面部を囲むようにして設けられる燃料導入路１３と、この燃料導入路１３に設けられる係止部１４と、この係止部１４を押圧する補助弾性体１５とから主として構成されている。
　ソケット本体１１は、例えば接続側に配置される略円筒状の第１筒部１１１と、この第１筒部１１１の底部側に嵌め込まれるようにして固定される第２筒部１１２と、この第２筒部１１２の底部側に嵌め込まれるようにして固定される第３筒部１１３とから構成されている。
　第１筒部１１１は、例えば底部側に比べて接続側の内径が小さくされることで段部が形成されており、この段部が係止部１４の接続側への移動を制限し、初期の位置状態を規定する位置決め部１１１ａとなっている。第２筒部１１２は接続側に縮径部１１２ａを有しており、この縮径部１１２ａの内径はバルブ１２の接続側の部分を挿入することができ、また液体燃料の通過が可能なものとされている。
　また、第３筒部１１３は、軸心部分にバルブ１２の底部側への移動を制限するバルブ当接部１１３ａが形成されており、その周囲に液体燃料の流路となる複数の流通孔１１３ｂが均等な間隔となるように形成されている。
　バルブ１２は、ソケット本体１１と合わせてバルブ機構を主として構成するものであり、縮径部１１２ａを通して接続側に突出する軸部１２ａと、縮径部１１２ａの底部側に配置されるヘッド部１２ｂとを有している。ヘッド部１２ｂの接続側にはＯリング等の環状シール部材１６が配置され、また底部側には圧縮スプリング等のバルブ用弾性体１７が配置され、ヘッド部１２ｂを介して環状シール部材１６をバルブ用弾性体１７で押圧することで、縮径部１１２ａが閉じられ、接続側への液体燃料の漏れが抑制されている。
　燃料導入路１３は、弾性材料からなる筒状のものであり、内部がプラグ２から吐出される液体燃料の流路となるものである。この燃料導入路１３は、接続側の一部、すなわち接続側の端部、および係止部１４が装着される装着部１３ａを除いた略全体が蛇腹状とされており、この蛇腹形状と材料特性（ゴム弾性）とにより軸方向に伸縮可能となっている。
　装着部１３ａは、例えば燃料導入路１３の側面部を一周する溝部として形成されている。また、燃料導入路１３の両端部はシール部１３ｂ、シール部１３ｃとされており、例えば断面が軸方向に凸状とされている。すなわち、接続側の端部におけるシール部１３ｂは、プラグ２の液体燃料を吐出する吐出口の周囲に接触してシール状態とするものであり、プラグ２に向けて凸状とされている。一方、底部側の端部におけるシール部１３ｃは、縮径部１１２ａに接触してシール状態とするものであり、縮径部１１２ａに向けて凸状とされている。
　このような燃料導入路１３は、軸部１２ａのうち縮径部１１２ａの接続側に突出する部分の全体を囲むように設けられる。なお、燃料導入路１３の接続側の端部は、例えば軸部１２ａの接続側の端部を保護すると共に、プラグ２の液体燃料を吐出する吐出口に軸部１２ａが挿入される前にその周囲に接触してシール状態とするために、軸部１２ａよりも若干接続側に延ばされている。
　係止部１４と補助弾性体１５とは、このような燃料導入路１３の接続側の端部を先端側へと押圧するために設けられており、燃料導入路１３の側面部に係止部１４が装着され、この係止部１４を接続側へと押圧するように、係止部１４の底部側であって燃料導入路１３の外側に補助弾性体１５が設けられている。
　このように係止部１４と補助弾性体１５とを設けることで、プラグ２の接続時、その液体燃料を吐出する吐出口の周囲に燃料導入路１３の接続側の端部を適切に接触させてシール状態とすることができる。これにより、外部への液体燃料の漏れを抑制し、安全性に優れたものとすることができる。特に、長期間の使用により燃料導入路１３の特性が低下したときに、効果的に外部への液体燃料の漏れを抑制し、安全性に優れたものとすることができる。
　また、このように補助弾性体１５を設ける場合であっても、燃料導入路１３の外側に配置することで、補助弾性体から溶出する金属イオン等の液体燃料への混入を抑制することができ、燃料電池の発電特性の低下も抑制することができる。
　係止部１４は、ソケット本体１１（第１筒部１１１）に設けられた位置決め部１１１ａにより、先端側への移動が制限され、ソケット本体１１からの抜け落ちが抑制されると共に、初期の位置状態に保持されている。また、このように係止部１４の初期の位置状態が保持されることで、燃料導入路１３の接続側の端部の初期の位置状態も保持することができる。
　このような係止部１４は、例えば燃料導入路１３を保持する保持孔を有する環状部材であって、燃料導入路１３の接続側の端部に設けられる装着部１３ａに外側から嵌め込むようにして装着されている。係止部１４が取り付けられる位置は、必ずしも燃料導入路１３の接続側の端部でなくてもよいが、燃料導入路１３の接続側の端部を接続側へと押圧し、プラグ２の液体燃料を吐出する吐出口の周囲に適切に接触させる観点から、燃料導入路１３の接続側の端部とすることが好ましい。
　係止部１４の外径は、ソケット本体１１（第１筒部１１１）の内部を摺動することができる程度に、ソケット本体１１の内径と同様なものとすることが好ましい。このようなものとすることで、ソケット本体１１の軸心と燃料導入路１３の軸心とを合わせ、プラグ２の液体燃料を吐出する吐出口の周囲により確実に燃料導入路１３の接続側の端部を接触させてシール状態とすることができる。
　このような燃料導入路１３、環状シール部材１６は、液体燃料に対する耐性、特に耐メタノール性を有するエチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）からなるものが好ましい。しかしながら、ＥＰＤＭに限らず、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、フロロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）からなるものであってもよい。
　また、補助弾性体１５は、必ずしも液体燃料と接触するものではないが、液体燃料と接触したときのために表面処理が施されたものであることが好ましい。一方、バルブ用弾性体１７は、液体燃料の流路中に配置されるために表面処理が施されたものであることが好ましい。このようなものとしては、具体的にはステンレス系のスプリングに対し不動態化処理を行い、耐食性を高めたものが好ましい。表面処理に関しては不動態化処理に限らず、金等の貴金属めっきやフッ素系樹脂等の樹脂コーティングも好適に用いられる。また、素材としてカーボンを用いたバネを使用することもできる。
　その他の部材については、一般に非金属材料からなることが好ましく、液体燃料に対する耐性、特に耐メタノール性を有する樹脂材料からなることが好ましい。このような樹脂材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：ヴィクトレックス社商標）、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）等、さらには耐メタノール性と透明性を有する樹脂材料として、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、ポリフェニルサルホン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）等が挙げられる。
　図３は、ソケット１に接続されるプラグ２を示したものである。なお、以下のプラグ２を示す図については、いずれも図中下側がソケット１に接続する側となっている。また、以下では、プラグ２におけるソケット１に接続する側（図中下側）を接続側と呼び、その反対側（図中上側）を底部側と呼んで説明する。
　プラグ２は、オス側カップラーとも呼ばれるものであり、カートリッジ本体９が嵌め込まれるプラグヘッド２１と、このプラグヘッド２１の内部に配置されるバルブ２２と、プラグヘッド２１を外側から覆うようにしてカートリッジ本体９に固定する押えキャップ２３等を有している。
　プラグヘッド２１は、カートリッジ本体９が嵌め込まれる筒状のベース部２１ａと、その接続側に設けられ、より細径とされた挿入部２１ｂとを有している。挿入部２１ｂの軸心部分には、カートリッジ本体９に収容された液体燃料の流路となると共に、バルブ２２が移動可能に挿入される軸孔２１ｃが形成されている。挿入部２１ｂの端部には燃料導入路１３が嵌め込まれるシール凹部２１ｄが形成され、このシール凹部２１ｄの底面に軸孔２１ｃと繋がる吐出口２１ｅが形成されている。
　吐出口２１ｅは、カートリッジ本体９に収容された液体燃料を吐出する部分であり、シール凹部２１ｄは、この吐出口２１ｅから吐出された液体燃料の残留物（付着物）の一時的な収容部として機能するものであり、操作者が液体燃料に触れないようにするものである。接続状態においては、このシール凹部２１ｄに燃料導入路１３の先端部が嵌め合わされるようにして当接することで、吐出口２１ｅの周囲がシールされ、外側への液体燃料の流出が抑制される。
　ベース部２１ａの内側には、バルブ２２を保持するバルブホルダ２４が配置されている。バルブホルダ２４はバルブ室を規定するものであり、その接続側外縁部に形成されたフランジ部２４ａがＯリング等の環状シール部材２５を介して底部側からカートリッジ本体９によって押圧されることでベース部２１ａに固定されている。また、バルブホルダ２４の略中間部にはバルブ２２が移動可能に挿入される軸孔２４ｂが設けられ、後端部には、カートリッジ本体９からの液体燃料の流路となる連通孔２４ｃが設けられている。
　バルブ２２は、プラグヘッド２１と合わせてバルブ機構を主として構成するものであり、軸孔２１ｃに挿入される軸部２２ａと、軸孔２１ｃの底部側に配置されるヘッド部２２ｂとを有している。ヘッド部２２ｂの先端側には、軸部２２ａの周囲を囲むようにＯリング等の環状シール部材２６が配置され、また底部側にはバルブ２２を先端側へと押圧するように圧縮スプリング等のバルブ用弾性体２７が配置され、ヘッド部２２ｂを介して環状シール部材２６をバルブ用弾性体２７で押圧することで、軸孔２１ｃが閉じられ、液体燃料の漏れが抑制されている。
　このような環状シール部材２６、環状シール部材２７は、液体燃料に対する耐性、特に耐メタノール性を有するエチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）からなるものが好ましい。しかしながら、ＥＰＤＭに限らず、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、フロロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）からなるものであってもよい。
　また、バルブ用弾性体２７は、液体燃料の流路中に配置されるために表面処理が施されたものであることが好ましい。このようなものとしては、具体的にはステンレス系のスプリングに対し不動態化処理を行い、耐食性を高めたものが好ましい。表面処理に関しては不動態化処理に限らず、金等の貴金属めっきやフッ素系樹脂等の樹脂コーティングも好適に用いられる。また、素材としてカーボンを用いたバネを使用することもできる。
　プラグ２のその他の部材については、一般に非金属材料からなることが好ましく、液体燃料に対する耐性、特に耐メタノール性を有する樹脂材料からなることが好ましい。このような樹脂材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：ヴィクトレックス社商標）、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）等、さらには耐メタノール性と透明性を有する樹脂材料として、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ）、ポリフェニルサルホン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）等が挙げられる。
　図４は、ソケット１とプラグ２とを接続した状態を示す断面図である。ソケット１とプラグ２との接続は、以下のようにして行うことができる。
　まず、ソケット１のソケット本体１１にプラグ２の挿入部２１ｂを挿入していくと、燃料導入路１３の接続側の端部（シール部１３ｂ）が挿入部２１ｂのシール凹部２１ｄに嵌め込まれ、その底面に設けられた吐出口２１ｅの周囲に接触してシール状態とする。
　さらに、プラグ２を挿入していくと、このプラグ２に押し下げられるようにして燃料導入路１３が収縮すると共に、この燃料導入路１３の収縮に合わせて係止部１４も底部側へと移動する。この際、ソケット側のバルブ１２の位置は変わらないため、プラグ２の吐出口２１ｅへと挿入され、プラグ側のバルブ２２と当接する。
　ソケット側のバルブ１２とプラグ側のバルブ２２とが当接した状態でプラグ２を挿入していくと、ソケット側のバルブ１２がプラグ側のバルブ２２に押し下げられるようにして底部側へと移動し、ソケット１のバルブ機構が開かれる。
　なお、両者のバルブ機構の開放順序は、それらのバルブを押圧するバルブ用弾性体の反発力を調整することにより決定される。この場合、プラグ側のバルブ２２を押圧するバルブ用弾性体２７の反発力をソケット側のバルブ１２を押圧するバルブ用弾性体１７の反発力よりも大きくすることで、ソケット１のバルブ機構がプラグ２のバルブ機構よりも先に開くように構成されている。このように液体燃料が供給されるソケット１のバルブ機構を先に開くことで安全性を確保しやすくなるが、バルブ機構の開放順序は必ずしもこのようなものに限られるものではない。
　さらにプラグ２を挿入していくと、ソケット側のバルブ１２が底部側に設けられたバルブ当接部１１３ａに当接する。ソケット側のバルブ１２がバルブ当接部１１３ａに当接した状態でさらにプラグ２を挿入していくと、このソケット側のバルブ１２に押し返されるようにしてプラグ側のバルブ２２が底部側へと移動し、プラグ２のバルブ機構が開かれる。
　プラグ２のバルブ機構が開かれることで、カートリッジ本体９に収容されている液体燃料が軸孔２１ｃを通して吐出口２１ｅから吐出される。そして、吐出口２１ｅ吐出された液体燃料は、燃料導入路１３および縮径部１１２ａの内部を順に通して、最終的に流通孔１１３ｂから燃料受容部７を介して燃料電池４へと供給される。このようなソケット１とプラグ２との接続は、プラグ側のバルブ２２がバルブホルダ２４の後端部に当接した時点で、それ以上のプラグ２の挿入が困難となり完了する（図４）。
　一方、ソケット１からプラグ２を取り外す際は、上記工程と反対の工程が行われる。まず、ソケット１からプラグ２を引き抜いていくと、ソケット１から見たプラグ側のバルブ２２の位置はそのままに挿入部２１ｂのみが引き抜かれ、結果としてプラグ２のバルブ機構が閉じられる。
　そして、プラグ２のバルブ機構が閉じられた後は、プラグ２の挿入部２１ｂと共に、バルブ２２も同様にして引き抜かれ、これによりソケット側のバルブ１２が接続側へと移動し、結果としてソケット１のバルブ機構が閉じられる。
　さらにソケット１からプラグ２を引き抜いていくと、ソケット側のバルブ１２とプラグ側のバルブ２２とが離れ、その後にプラグ２の吐出口２１ｅの周囲から燃料導入路１３の接続側の端部が離れ、これらのシール状態が解除される。
　本発明のソケット１によれば、燃料導入路１３に加えて係止部１４と補助弾性体１５とを設けることで、このようなプラグ２の接続および取り外しの一連の工程中、常に燃料導入路１３の接続側の端部をプラグ２の吐出口２１ｅの周囲に接触させることができ、外部への液体燃料の漏れを抑制し、安全性に優れたものとすることができる。
　次に、本発明のソケット１の第２の実施形態について説明する。
　図５は第２の実施形態のソケット１を示す断面図である。また、図６は、第２の実施形態のソケット１にプラグ２を接続した状態を示す断面図である。なお、プラグ２については、第１の実施形態のソケット１と同様なものとすることができる。
　このソケット１は、例えば図５に示すように、縮径部１１２ａを接続側に延びる内筒部１１２ｂを有するものとし、燃料導入路１３の底部側の端部を拡げるようにして内筒部１１２ｂの全体を覆うように装着したものである。なお、燃料導入路１３は、ソケット本体１１に装着していない状態で、接続側の端部を除いた略全体が軸部１２ａよりも若干大きくされた一定の大きさのものである。
　この燃料導入路１３は、例えば図６に示すように軸方向の略中間部が外側に撓むように変形することで収縮する。また、この燃料導入路１３では、プラグ２の接続時、挿入部２１ｂと縮径部１１２ａとによって軸方向に押圧されることで、接続側の端部であるシール部１３ｂが吐出口２１ｅの周囲に接触してシール状態とすると共に、底部側の端部であるシール部１３ｃが縮径部１１２ａに接触してシール状態とする。
　なお、燃料導入路１３の底部側については、主として端部であるシール部１３ｃと縮径部１１２ａとが接触することによってシール状態とされるが、内面と内筒部１１２ｂの外面との間も接触しているため、これらによっても追加的にシール状態とされる。
　このように燃料導入路１３の底部側の端部が縮径部１１２ａに接触すると共に、内面が内筒部１１２ｂの外面と接触するものについては、シール状態を確実なものとするために、縮径部１１２ａと内筒部１１２ｂとの接続部分をシール部１３ｃの形状に合わせて接続側に向けて徐々に縮径させることが好ましい。
　このようなソケット１についても、第１の実施形態のソケット１と同様にしてプラグ２を接続して用いることができる。そして、係止部１４と補助弾性体１５とを設けることで、プラグ２の接続時、燃料導入路１３の接続側の端部を吐出口２１ｅの周囲に適切に接触させてシール状態とすることができ、外部への液体燃料の漏れを抑制し、安全性に優れたものとすることができる。また、燃料導入路１３の外側に補助弾性体１５を配置することで、補助弾性体から溶出する金属イオン等の液体燃料への混入も抑制することができ、燃料電池４の発電特性の低下も抑制することができる。
　次に、本発明のソケット１の第３の実施形態について説明する。
　図７は第３の実施形態のソケット１を示す断面図である。また、図８は、第３の実施形態のソケット１にプラグ２を接続した状態を示す断面図である。なお、プラグ２については、第１の実施形態のソケット１と同様なものとすることができる。
　このソケット１は、例えば図７に示すように、縮径部１１２ａを接続側に延びる内筒部１１２ｂを有するものとし、燃料導入路１３として内筒部１１２ｂの接続側の一部を摺動可能に覆うものを用いたものである。具体的には、燃料導入路１３として、内筒部１１２ｂに対して摺動可能な範囲で、装着部１３ａよりも底部側の内径を内筒部１１２ｂの外径と略同様としたものを用いている。
　この燃料導入路１３は、例えば図８に示すように、プラグ２の挿入により底部側へと摺動し、挿入部２１ｂと縮径部１１２ａとによって軸方向に押圧されることで、接続側の端部であるシール部１３ｂが吐出口２１ｅの周囲に接触してシール状態とすると共に、底部側の端部であるシール部１３ｃが縮径部１１２ａに接触してシール状態とする。
　なお、この燃料導入路１３の底部側については、燃料導入路１３が底部側へと移動したときに、端部であるシール部１３ｃと縮径部１１２ａとが接触することによってシール状態とされるが、それ以外の場合については、内面と内筒部１１２ｂの外面とが接触しているため、これらによってシール状態とされている。
　このようなものについても、シール状態を確実なものとするために、縮径部１１２ａと内筒部１１２ｂとの接続部分をシール部１３ｃの形状に合わせて接続側に向けて徐々に縮径させることが好ましい。
　このようなソケット１についても、第１の実施形態のソケット１と同様にしてプラグ２を接続して用いることができる。そして、係止部１４と補助弾性体１５とを設けることで、プラグ２の接続時、燃料導入路１３の接続側の端部を吐出口２１ｅの周囲に適切に接触させてシール状態とすることができ、外部への液体燃料の漏れを抑制し、安全性に優れたものとすることができる。また、燃料導入路１３の外側に補助弾性体１５を配置することで、補助弾性体から溶出する金属イオン等の液体燃料への混入も抑制することができ、燃料電池４の発電特性の低下も抑制することができる。
　次に、本発明の燃料電池４について、内部気化型のＤＭＦＣを例に挙げて説明する。図９は、本発明の燃料電池４の一例を示す断面図である。燃料電池４は、起電部を構成する燃料電池セル５と、燃料収容部６と、図示を省略したソケット１を有する燃料受容部７とから主として構成されている。なお、図示が省略された燃料受容部７は、例えば図１に示されるように燃料収容部６の下面側に設けられている。
　燃料電池セル５は、アノード触媒層５１およびアノードガス拡散層５２からなるアノード（燃料極）と、カソード触媒層５３およびカソードガス拡散層５４からなるカソード（酸化剤極／空気極）と、アノード触媒層５１とカソード触媒層５３とで挟持されたプロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜５５とから構成される膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を有している。
　アノード触媒層５１およびカソード触媒層５３に含有される触媒としては、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｐｄ等の白金族元素の単体、白金族元素を含有する合金等が挙げられる。具体的には、アノード触媒層５１にメタノールや一酸化炭素に対して強い耐性を有するＰｔ－ＲｕやＰｔ－Ｍｏ等を、カソード触媒層５３に白金やＰｔ－Ｎｉ等を用いることが好ましい。また、炭素材料のような導電性担持体を使用する担持触媒、あるいは無担持触媒を使用してもよい。
　電解質膜５５を構成するプロトン伝導性材料としては、例えばスルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸重合体のようなフッ素系樹脂（ナフィオン（商品名、デュポン社製）やフレミオン（商品名、旭硝子社製）等）、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂、タングステン酸やリンタングステン酸等の無機物等が挙げられる。ただし、これらに限られるものではない。
　アノード触媒層５１に積層されるアノードガス拡散層５２は、アノード触媒層５１に燃料を均一に供給する役割を果たすと同時に、アノード触媒層５１の集電体も兼ねている。一方、カソード触媒層５３に積層されるカソードガス拡散層５４は、カソード触媒層５３に酸化剤を均一に供給する役割を果たすと同時に、カソード触媒層５３の集電体も兼ねている。アノードガス拡散層５２にはアノード導電層５６が積層され、カソードガス拡散層５４にはカソード導電層５７が積層されている。
　アノード導電層５６およびカソード導電層５７は、例えばＡｕ、Ｎｉなどの導電性金属材料からなるメッシュ状等の多孔質層、薄膜または箔体、あるいはステンレス鋼（ＳＵＳ）等の導電性金属材料にＡｕなどの良導電性金属を被覆した複合材等が用いられる。なお、電解質膜５５とアノード導電層５６との間、および電解質膜５５とカソード導電層５７との間には、ゴム製のＯリング等の環状シール部材５８、５９が介在されており、これらによって燃料電池セル５からの燃料漏れや酸化剤漏れを防止している。
　燃料収容部６の内部には、液体燃料として例えばメタノール燃料が充填されている。また、燃料収容部６は燃料電池セル５側が開口されており、この燃料収容部６の開口部と燃料電池セル５との間に気体選択透過膜４１が設置されている。気体選択透過膜４１は、液体燃料の気化成分のみを透過し、液体成分は透過させない気液分離膜である。このような気体選択透過膜４１の構成材料としては、例えばポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂が挙げられる。ここで、液体燃料の気化成分とは、液体燃料としてメタノール水溶液を使用した場合にはメタノールの気化成分と水の気化成分からなる混合気、純メタノールを使用した場合にはメタノールの気化成分を意味する。
　カソード導電層５７上には保湿層４２が積層されており、さらにその上には表面層４３が積層されている。表面層４３は酸化剤である空気の取入れ量を調整する機能を有し、その調整は表面層４３に形成された空気導入口４３ａの個数やサイズ等を変更することで行う。保湿層４２はカソード触媒層５３で生成された水の一部が含浸されて、水の蒸散を抑制する役割を果たすと共に、カソードガス拡散層５４に酸化剤を均一に導入することで、カソード触媒層５３への酸化剤の均一拡散を促進する機能も有している。保湿層４２は例えば多孔質構造の部材で構成され、具体的な構成材料としてはポリエチレンやポリプロピレンの多孔質体等が挙げられる。
　燃料収容部６上に積層される気体選択透過膜４１、燃料電池セル５、保湿層４２、および表面層４３は、例えばステンレス製のカバー４４を被せることによって保持されている。カバー４４には表面層４３に形成された空気導入口４３ａと対応する部分に開口４４ａが設けられている。また、燃料収容部６にはカバー４４の爪４４ｂを受けるテラス６ａが設けられており、このテラス６ａに爪４４ｂをかしめることで全体がカバー４４によって一体的に保持されている。
　上述したような構成を有する燃料電池４においては、燃料収容部６内の液体燃料（例えばメタノール水溶液）が気化し、この気化成分が気体選択透過膜４１を透過して燃料電池セル５に供給される。燃料電池セル５内において、液体燃料の気化成分はアノードガス拡散層５２で拡散されてアノード触媒層５１に供給される。アノード触媒層５１に供給された気化成分は、例えば下記の（１）に示すメタノールの内部改質反応を生じさせる。
　　ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ　→　ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ－　…（１）
　なお、液体燃料として純メタノールを使用した場合には、燃料収容部６から水蒸気が供給されないため、カソード触媒層５３で生成した水や電解質膜５５中の水をメタノールと反応させて上記（１）式の内部改質反応を生起するか、あるいは上記（１）式の内部改質反応によらず、水を必要としない他の反応機構により内部改質反応を生じさせる。
　内部改質反応で生成されたプロトン（Ｈ＋）は電解質膜５５を伝導し、カソード触媒層５３に到達する。表面層４３の空気導入口４３ａから取り入れられた空気（酸化剤）は、保湿層４２、カソード導電層５７、カソードガス拡散層５４を拡散して、カソード触媒層５３に供給される。カソード触媒層５３に供給された空気は、次の（２）式に示す反応を生じさせる。この反応によって、水の生成を伴う発電反応が生じる。
　　（３／２）Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ－　→　３Ｈ２Ｏ　…（２）
　上述した反応に基づく発電反応が進行するにしたがって、燃料収容部６内の液体燃料（例えばメタノール水溶液や純メタノール）が消費される。燃料収容部６内の液体燃料が完全に消費されると発電反応が停止するため、その時点でもしくはそれ以前の時点で燃料収容部６内にカートリッジ８から液体燃料を供給する。
　カートリッジ８からの液体燃料の供給は、上記したようにカートリッジ８に装着されたプラグ２を燃料電池４に装着されたソケット１に接続することにより行うことができる。この際、ソケット１に燃料導入路１３に加えて係止部１４や補助弾性体１５が設けられていることで、接続時の液体燃料の漏れが抑制され、安全性に優れたものとなる。
　以上、本発明の燃料電池用ソケットと、それを用いた燃料電池用カップラーおよび燃料電池について説明したが、本発明の燃料電池用ソケット、燃料電池用カップラーおよび燃料電池は上記実施形態そのものに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。
　例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。また、例えば燃料電池としては小型化が進められているパッシブ型ＤＭＦＣが好適であるが、少なくとも本発明の燃料電池用ソケットを具備し、液体燃料が該ソケットを介して供給されるものであれば、その方式や機構等については何等限定されるものではない。
　本発明の燃料電池用ソケットは、係止部を有する燃料導入路と、この係止部を接続側に押圧する補助弾性体とを有する。このようなものとすることで、燃料電池用プラグの接続時、燃料電池用プラグに燃料導入路を適切に接触させることができ、外部への液体燃料の漏れが抑制され、安全性に優れたものとすることができる。また、燃料導入路の外側に補助弾性体を設けることで、補助弾性体から溶出する金属イオン等の液体燃料への混入も抑制することができる。このような燃料電池用ソケットは、燃料電池用カップラー、燃料電池に有効利用することができる。
　１…燃料電池用ソケット、２…燃料電池用プラグ、３…燃料電池用カップラー、４…燃料電池、５…燃料電池セル、６…燃料収容部、１１…ソケット本体、１１２ａ…縮径部、１１２ｂ…内筒部、１２…バルブ、１２ａ…軸部、１３…燃料導入路、１４…係止部、１５…補助弾性体、５１…アノード触媒層、５２…アノードガス拡散層、５３…カソード触媒層、５４…カソードガス拡散層、５５…電解質膜、５６…アノード導電層、５７…カソード導電層

Claims (11)

  1. 　燃料電池用の液体燃料を吐出する燃料電池用プラグが着脱可能に接続される燃料電池用ソケットであって、
    　軸方向の略中間部に縮径部を有する筒状のソケット本体と、
    　前記縮径部を通して前記接続側に突出する軸部を有するバルブと、
    　前記縮径部から突出する前記軸部の側面部を囲むようにして設けられ、側面部に係止部を有する弾性筒状の燃料導入路と、
    　前記燃料導入路の外側に設けられ、前記係止部を前記接続側に押圧する補助弾性体と
    を有することを特徴とする燃料電池用ソケット。
  2. 　前記係止部は、前記燃料導入路を保持する保持孔を有する環状部材であって、前記燃料導入路の側面部に装着されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用ソケット。
  3. 　前記係止部は、前記燃料導入路の前記接続側の端部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用ソケット。
  4. 　前記燃料導入路は両端部にシール部を有し、前記シール部の断面が軸方向に凸状となっていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用ソケット。
  5. 　前記燃料導入路は、前記縮径部から突出する前記軸部の側面部の全体を囲むようにして設けられていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用ソケット。
  6. 　前記燃料導入路は、軸方向に伸縮可能なものであることを特徴とする請求項５項記載の燃料電池用ソケット。
  7. 　前記燃料導入路は、蛇腹状であることを特徴とする請求項６項記載の燃料電池用ソケット。
  8. 　前記縮径部は、前記接続側に延びる内筒部を有し、前記燃料導入路は、前記内筒部の前記接続側の一部を摺動可能に覆うものであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用ソケット。
  9. 　前記燃料導入路は、前記縮径部側への摺動により、前記縮径部側の端部が前記縮径部に接触することを特徴とする請求項８項記載の燃料電池用ソケット。
  10. 　燃料電池用の液体燃料を吐出する燃料電池用プラグと、前記燃料電池用プラグが着脱可能に接続される燃料電池用ソケットとからなる燃料電池用カップラーであって、
    　前記燃料電池用ソケットが請求項１記載の燃料電池用ソケットであることを特徴とする燃料電池用カップラー。
  11. 　燃料極と、空気極と、前記燃料極と前記空気極とに挟持される電解質膜とを有する膜電極接合体と、前記膜電極接合体の前記燃料極に供給する液体燃料を収容する燃料収容部と、前記燃料収容部に設けられる燃料電池用ソケットとを有する燃料電池であって、
    　前記燃料電池用ソケットが請求項１記載の燃料電池用ソケットであることを特徴とする燃料電池。
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