燃料電池
【課題】カートリッジから燃料電池本体への燃料充填時における液体燃料の漏洩が無く、簡単な構成で安全に液体燃料を充填することが可能な燃料電池を提供する。
【解決手段】カートリッジ３の燃料出口２と燃料電池本体５の燃料受入口４とを着脱自在に構成した燃料電池において、上記カートリッジ３は燃料出口２を開閉する第１の弁体６と、この第１の弁体６に弾性力を付与し燃料出口２を常時は閉止する第１の弾性体７とを備える一方、上記燃料電池本体５は燃料受入口４を開閉する第２の弁体８と、この第２の弁体８に弾性力を付与し燃料受入口４を常時は閉止する第２の弾性体９とを備え、上記第１の弾性体７の弾性力が第２の弾性体９の弾性力より大きくなるように設定する。
【解決手段】カートリッジ３の燃料出口２と燃料電池本体５の燃料受入口４とを着脱自在に構成した燃料電池において、上記カートリッジ３は燃料出口２を開閉する第１の弁体６と、この第１の弁体６に弾性力を付与し燃料出口２を常時は閉止する第１の弾性体７とを備える一方、上記燃料電池本体５は燃料受入口４を開閉する第２の弁体８と、この第２の弁体８に弾性力を付与し燃料受入口４を常時は閉止する第２の弾性体９とを備え、上記第１の弾性体７の弾性力が第２の弾性体９の弾性力より大きくなるように設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に係り、特に液体燃料を収容したカートリッジと、上記カートリッジからの液体燃料を適宜受け入れる燃料電池本体とを備え、上記カートリッジと燃料電池本体とを着脱自在に構成した燃料電池において、燃料充填時における液体燃料の漏洩が無く、簡単な構成で安全に液体燃料を充填することが可能な燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯音響機器等の各種電子機器は、半導体技術の発達と共に小型化され、燃料電池をこれらの小型機器用の電源に用いることが試みられている。燃料電池は、燃料と酸化剤としての空気とを供給するだけで発電することが可能であり、実質的に燃料のみを補給すれば長時間連続して発電できるという利点を有しているため、小型化が実現すれば携帯電子機器の作動電源として極めて有利なシステムといえる。特に、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ；direct methanol fuel cell）は、エネルギー密度が高いメタノールを燃料として用い、メタノールから電極触媒上で直接電流を取り出せるため、改質器も不要なことから小型化が可能であり、燃料の取り扱いも水素ガスを燃料として使用する電池と比較して容易なことから小型機器用電源として有望である。
【０００３】
上記ＤＭＦＣにおける発電部への燃料の供給方法としては、液体燃料を気化してからブロア等で燃料電池内に送り込む気体供給型ＤＭＦＣと、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等が知られている。
【０００４】
従来の燃料カートリッジと燃料電池とから成る燃料電池装置としては、例えば特許文献１に示すような燃料電池装置が知られている。この燃料電池装置は、電解質膜を介してメタノール水溶液と空気とを化学反応させて電力を発生する直接型メタノール燃料電池部と、メタノール水溶液を収容した燃料カートリッジが着脱自在に装着されるカートリッジ装着部と、このカートリッジ装着部に装着された燃料カートリッジに収納されているメタノール水溶液を前記直接型メタノール燃料電池部に供給する送液ポンプと、前記カートリッジ装着部への前記燃料カートリッジの装着およびこの燃料電池装置が発電した電力を供給する電子機器への装着を認識する認識手段とを具備して構成される。
【０００５】
液体燃料としてのメタノールは、燃料カートリッジ内に収容されており、燃料電池本体に一体に組み付けられた燃料タンクに適宜充填される。例えば、燃料タンク内に手動で燃料を注入する場合には、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂材料やガラスから構成されメタノールが収容された燃料カートリッジの注入口が、燃料タンクの受入口に装着された状態でカートリッジの胴部が押圧されて内部のメタノールが加圧された状態で燃料タンクに注入される。
【特許文献１】特開２００４−７１２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の燃料電池に使用される燃料カートリッジを燃料電池本体の燃料タンクの受入口にねじ装着する場合には、完全にねじを締着する前の不完全な段階で燃料カートリッジ側面を押圧して燃料を押出すことが多く、装着部で液漏れを生じ易く安全性に問題があった。また完全に締着するためには、燃料タンク側のねじとカートリッジ側のねじとを正確に一致させてねじ込む必要があるために、装着操作が煩雑になる難点もあった。また、両方のねじの中心が一致しない状態で無理にねじ込む結果、ねじ山が損傷して以後の装着が困難になる場合もあった。いずれにしても、ねじ装着式の場合においては、ねじ部の加工操作が煩雑であり加工費が増大化するために、より簡易で安価な脱着構造が求められていた。
【０００７】
特に燃料注入操作時においては、燃料を収容した軟質の樹脂材で成形したカートリッジを強く握った状態でカートリッジを燃料電池本体側に押圧して燃料受入口に装着しているために、カートリッジの注入口と燃料電池本体の受入口とが完全に接続される前の段階で、カートリッジ内の液体燃料の圧力が高まっている。したがって、この状態でカートリッジの注入口が開き燃料電池本体側の受入口が開いていない場合には、カートリッジの接続部から液体燃料が内圧により噴出し、周辺に可燃性の液体燃料が飛散するため安全性が低下する問題点があった。
【０００８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであり、液体燃料を収容したカートリッジと、上記カートリッジからの液体燃料を適宜受け入れる燃料電池本体とを備え、上記カートリッジと燃料電池本体とを着脱自在に構成した燃料電池において、燃料充填時における液体燃料の漏洩が無く、簡単な構成で安全に液体燃料を充填することが可能な燃料電池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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明者らは燃料カートリッジの注入口と燃料電池本体の受入口との種々の脱着構造を創案して、各脱着構造が装着状態の完全さ、燃料漏れの生じ易さ及び構造の簡素さに及ぼす影響を実験により比較検討した。その結果、特に燃料電池側の受入口を先に開放し燃料電池本体側の受入口とカートリッジ側の注入口とが完全に結合するまではカートリッジ側の注入口を開放しないように構成した場合に、燃料電池本体側の受入口が開いた後にカートリッジ側の注入口が開くために、カートリッジ内の加圧された液体燃料の受入通路が確保された状態で液体燃料が円滑に充填されるために、カートリッジと燃料電池本体との接続部において液体燃料の漏洩は皆無であり、簡単な構成で安全に液体燃料を充填することが可能な燃料電池が初めて得られるという知見を得た。本発明は上記知見に基づいて完成されたものである。
【００１０】
すなわち本発明に係る燃料電池は、収容した液体燃料を射出する燃料出口を有するカートリッジと、上記カートリッジからの液体燃料を受け入れる燃料受入口を有する燃料電池本体とを備え、上記カートリッジの燃料出口と燃料電池本体の燃料受入口とを着脱自在に構成した燃料電池において、上記カートリッジは燃料出口を開閉する第１の弁体と、この第１の弁体に弾性力を付与し燃料出口を常時は閉止する第１の弾性体とを備える一方、上記燃料電池本体は燃料受入口を開閉する第２の弁体と、この第１の弁体に弾性力を付与し燃料受入口を常時は閉止する第２の弾性体とを備え、上記第１の弾性体の弾性力が第２の弾性体の弾性力より大きくなるように設定し、上記カートリッジの燃料出口を燃料電池本体の燃料受入口に押圧力によって装着した時に、カートリッジの第１弁体が第２弁体に当接し第２弾性体の弾性力に抗して第２弁体を押し下げて燃料受入口を開放した状態を維持し、しかる後に第２弾性体の弾性力より大きい押圧力をカートリッジに付与して第２弁体からの反作用によって第１弾性体の弾性力に抗して第１弁体を押し上げてカートリッジの燃料出口を開放するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
上記燃料電池において、カートリッジの燃料出口を燃料電池本体の燃料受入口に押圧力によって装着した場合には、第１の弾性体の弾性力が第２の弾性体の弾性力より大きくなるように設定されているために、カートリッジの第１弁体が第２弁体に当接し第２弾性体の弾性力に抗して第２弁体を押し下げて燃料受入口を開放する。そして、第２弾性体は最小高さになるまで圧縮される。しかる後に第２弾性体の弾性力より大きい押圧力をカートリッジに付与すると、第２弁体からの反作用によって第１弾性体の弾性力に抗して第１弁体を押し上げて燃料出口が開放される。
【００１２】
したがって、上記燃料電池によれば、燃料電池本体側の燃料受入口が開いた後にカートリッジ側の燃料注入口が開くために、カートリッジ内の加圧された液体燃料の受入通路が確保された状態で液体燃料が円滑に充填される。そのために、カートリッジと燃料電池本体との接続部において液体燃料の漏洩は皆無であり、簡単な構成で安全に液体燃料を充填することが可能な燃料電池が得られる。
【００１３】
また上記燃料電池において、前記燃料出口は、第１弁体および第１弾性体を収容する燃料注入筒に形成されている一方、前記燃料受入口は、第２弁体および第２弾性体を収容する燃料受入筒に形成されており、上記燃料注入筒が嵌挿されて燃料注入筒を所定の軸方向位置に案内する案内筒を上記燃料受入筒に一体に形成することが好ましい。
【００１４】
上記燃料注入筒を嵌挿する案内筒を燃料注入筒と同心状に設けることにより、燃料注入筒を所定の軸方向位置に正確に案内できる。さらに、案内筒に燃料注入筒を嵌挿した段階で燃料注入筒と燃料受入筒との内部には密閉空間が形成されるため、この状態で第１弁体または第２弁体が開いても、内圧によって加圧された内容物が外部に吹き出す恐れは無く燃料注入操作を安全に遂行することが可能になる。
【００１５】
また上記燃料電池において、前記第１弾性体および第２弾性体がそれぞれコイルばねから構成されていることが好ましい。このコイルばねから構成された第１弾性体および第２弾性体によれば、コイルばねの材料種類、線径、巻き数、ばね定数等を選択することにより、弾性体の弾性力および伸縮量を任意に設定することが容易である。
【００１６】
さらに上記燃料電池において、前記燃料注入筒と第１弁体との間に第１シール材を介装することが好ましい。上記第１シール材を介装することにより、燃料注入筒と第１弁体との間が液密に保持でき、燃料注入口の閉止状態をより確実に維持することができる。
【００１７】
また上記燃料電池において、前記燃料受入筒と第２弁体との間に第２シール材を介装することが好ましい。上記第２シール材を介装することにより、燃料受入筒と第２弁体との間が液密に保持でき、燃料受入口の閉止状態をより確実に維持することができる。
【００１８】
さらに上記燃料電池において、前記案内筒に燃料注入筒が嵌挿されたときに、案内筒と燃料注入筒とを液密に保持する第３シール材を案内筒の内部に配置することが好ましい。
【００１９】
上記第３シール材を案内筒の内部に配置することにより、燃料注入筒が案内筒に完全に嵌挿されたときに両者間の間隙を封止することができ、間隙からの燃料漏れを完全に防止することができる。
【００２０】
上記弾性体を構成する材料としては、第１弁体または第２弁体を所定の弾性力で動作せしめて燃料出口または燃料受入口を開閉させるために、Ｈｖ硬度が５５以上のばね鋼、Ｓｉ−Ｍｎ鋼、Ｃｒ鋼、Ｃｒ−Ｍｎ鋼、Ｓｉ−Ｍｎ−Ｃｒ鋼、Ｃｒ−Ｖ鋼等のばね用特殊鋼、ＪＩＳ（日本工業規格）のＳＵＰ材等の金属材料を用いることが好適である。上記弾性体は、その耐久性を高めるために上記金属材料を所定形状に加工した後に、焼入焼戻しの熱処理を施して形成することが好ましい。また、メタノール等の液体燃料に対する耐食性を高めるために、金属材料表面に金めっき等のめっき層や樹脂コーティング層を形成する表面処理を実施することも好ましい。
【００２１】
また、上記弾性体として適度な弾性力を有するゴム材を使用することも可能である。ゴム材を使用した場合には、弾性体と弁体、更にはシール材の機能を併せ持つ構造体を一体成型にて作成することも可能であり、工業的な価値が高いものとなる。
【００２２】
上記カートリッジ容器を構成する熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではなく、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ），ポリスチレン（ＰＳ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），酢酸ビニル樹脂、ビニルアセタール樹脂、スチロール樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アセタール樹脂、ポリカーボネ―ト、ポリ四フッ化エチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、繊維索系プラスチック、などの１種の材料または２種以上組み合わせた複合材が好適に使用できる。特に、繰り返しの押圧力に耐える機械的強度、燃料管理上必要な透明性、燃料に対する耐食性の観点からポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好適である。また、結晶化し易く分子間の結合強度が高くなる結晶性樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ四フッ化エチレン樹脂、等が好適である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る燃料電池によれば、燃料電池本体側の燃料受入口が開いた後にカートリッジ側の燃料出口が開くために、カートリッジ内の加圧された液体燃料の受入通路が確保された状態で液体燃料が円滑に充填される。そのために、カートリッジと燃料電池本体との接続部において液体燃料の漏洩は皆無であり、簡単な構成で安全に液体燃料を充填することが可能な燃料電池が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に本発明に係る燃料電池の実施形態について、以下の実施例および添付図面を参照してより具体的に説明する。
【００２５】
図１〜図３は本発明に係る燃料電池の一実施例を示し、カートリッジの燃料出口部および燃料電池本体の燃料受入部をそれぞれ開閉する弁体を設けた燃料電池の構成を示している。具体的に、図１は本実施例に係る燃料電池において、液体燃料を充填したカートリッジの燃料出口と燃料電池本体の燃料受入口とを装着していない段階におけるそれぞれの構成を示す断面図であり、図２は燃料電池本体側の第２弁体が下降し燃料受入口が開放された状態を示す断面図であり、図３はカートリッジの燃料出口および燃料電池本体の燃料受入口が共に開放された状態を示す断面図である。
【００２６】
すなわち、本実施例に係る燃料電池は、収容した液体燃料１を射出する燃料出口２を有するカートリッジ３と、このカートリッジ３からの液体燃料１を受け入れる燃料受入口４を有する燃料電池本体５とを備え、上記カートリッジ３の燃料出口２と燃料電池本体５の燃料受入口４とを着脱自在に構成した燃料電池において、上記カートリッジ３は燃料出口２を開閉する第１の弁体６と、この第１の弁体６に弾性力を付与し燃料出口２を常時は閉止する第１の弾性体７とを備える一方、上記燃料電池本体５は燃料受入口４を開閉する第２の弁体８と、この第２の弁体に弾性力を付与し燃料受入口４を常時は閉止する第２の弾性体９とを備え、上記第１の弾性体７の弾性力が第２の弾性体９の弾性力より大きくなるように設定し、上記カートリッジ３の燃料出口２を燃料電池本体５の燃料受入口４に押圧力によって装着した時に、カートリッジ３の第１弁体６が第２弁体８に当接し第２弾性体９の弾性力に抗して第２弁体８を押し下げて燃料受入口４を開放した状態を維持し、しかる後に第２弾性体９の弾性力より大きい押圧力をカートリッジ３に付与して第２弁体８からの反作用によって第１弾性体７の弾性力に抗して第１弁体６を押し上げてカートリッジ３の燃料出口２を開放するように構成したことを特徴とする。
【００２７】
また上記燃料電池において、前記燃料出口２は、第１弁体６および第１弾性体７を収容する燃料注入筒１０に形成されている一方、前記燃料受入口４は、第２弁体８および第２弾性体９を収容する燃料受入筒１１に形成されており、上記燃料注入筒１０が嵌挿されて燃料注入筒１０を所定の軸方向位置に案内する案内筒１２が上記燃料受入筒１１に一体に形成されている。
【００２８】
また上記燃料電池において、前記第１弾性体および第２弾性体がそれぞれコイルばねから構成されている。さらに、上記燃料注入筒１０と第１弁体６との間に第１シール材１３が介装される一方、上記燃料受入筒１１と第２弁体８との間に第２シール材１４が介装されており、さらに上記案内筒１２に燃料注入筒１０が嵌挿されたときに、案内筒１２と燃料注入筒１０とを液密に保持する第３シール材１５が案内筒１２の内部に配置されている。
【００２９】
また、カートリッジ３側の第１弁体６は、燃料注入筒１０内を軸方向に遊嵌状態で往復動する頭部６ａと、上記燃料注入筒１０の先端部に形成された燃料出口２を軸方向に遊嵌状態で往復動する突出部６ｂとから成り、上記頭部６ａには第１弾性体としてのコイルばねの一端（図１において下端）を嵌入固定するための凹部６ｃが形成されている。
【００３０】
燃料注入筒１０の内部には、第１弁体６に対向して第１弾性体７の他端（図１において上端）を嵌入固定するための凹部１６ａを形成したばね座１６が配設されており、このばね座１６の外周部には、液体燃料１が流通する複数の流通口１７が形成されている。ばね座１６と第１弁体６との間には、第１弾性体７としてのコイルばねが介装されており、この第１弾性体７の弾性力が第１弁体６を燃料出口２方向に付勢しているために、第１シール材１３のシール作用とも相俟って燃料出口２は常時は閉止されている。
【００３１】
一方、燃料電池本体５側の第２弁体８は、燃料受入筒１１内を軸方向に遊嵌状態で往復動する頭部８ａと、上記燃料受入筒１１の先端部に形成された燃料受入口４を軸方向に遊嵌状態で往復動する突出部８ｂとから成り、上記頭部８ａには第２弾性体としてのコイルばねの一端（図１において上端）を嵌入固定するための凹部８ｃが形成されている。
【００３２】
燃料受入筒１１の内部には、第２弁体８に対向して第２弾性体９の他端（図１において下端）を嵌入固定するための凹部１７ａを形成したばね座１７が配設されており、このばね座１７の外周部には、液体燃料１が流通する複数の流通口１８が形成されている。ばね座１７と第２弁体８との間には、第２弾性体９としてのコイルばねが介装されている。第２弾性体９は第１弾性体７を構成するばね材よりも線径が小さいばね材で形成されているために、第２弾性体９の弾性力は第１弾性体７の弾性力よりも小さく設定されている。そして、この第２弾性体９の弾性力が第２弁体８を燃料受入口４方向に付勢しているために、第２シール材１４のシール作用とも相俟って燃料受入口４は常時は閉止されている。
【００３３】
上記のように構成した本実施例に係る燃料電池において、カートリッジ３の燃料出口２を燃料電池本体５の燃料受入口４に押圧力によって装着した場合には、図２に示すように、第１弾性体７としてのコイルばねの弾性力が第２弾性体９としてのコイルばねの弾性力より大きくなるように設定されているために、カートリッジ３の第１弁体６の突出部６ｂが第２弁体８の突出部８ｂに当接し第２弾性体９の弾性力に抗して第２弁体８が押し下げられることにより燃料受入口４が先に開放される。そして、第２弾性体９は最小高さになるまで圧縮される。
【００３４】
しかる後に第２弾性体９の弾性力より大きい押圧力がカートリッジ３に付与されると、図３に示すように、第２弁体８からの反作用によって第１弾性体７の弾性力に抗して第１弁体６が押し上げられてカートリッジ３側の燃料出口２が開放される。
【００３５】
したがって、上記燃料電池によれば、燃料電池本体５側の燃料受入口４が開いた後にカートリッジ３側の燃料出口２が開くために、図３において矢印で示すように、カートリッジ３内の加圧された液体燃料１の受入通路が確保された状態で液体燃料がカートリッジ３から燃料電池本体５側の燃料タンク等に円滑に流通し充填される。そのために、カートリッジ３と燃料電池本体５との接続部において液体燃料１の漏洩は皆無であり、簡単な構成で安全に液体燃料１を充填することが可能な燃料電池が得られる。
【００３６】
また上記燃料電池において、前記燃料出口２は、第１弁体６および第１弾性体７を収容する燃料注入筒１０に形成されている一方、前記燃料受入口４は、第２弁体８および第２弾性体９を収容する燃料受入筒１１に形成されており、上記燃料注入筒１１が嵌挿されて燃料注入筒１１を所定の軸方向位置に案内する案内筒１２が上記燃料受入筒１１に同心状に設けられているために、燃料注入筒１０を燃料受入筒１１に対して所定の軸方向位置に正確に案内することが可能になる。
【００３７】
さらに、案内筒１２に燃料注入筒１１を嵌挿した段階で燃料注入筒１０と燃料受入筒１１との内部には密閉空間が形成されるため、この状態で第１弁体６または第２弁体８が開放されても、内圧によって加圧された内容物（液体燃料）が外部に吹き出す恐れは無く燃料注入操作を安全に遂行することが可能になる。
【００３８】
また上記燃料電池において、前記第１弾性体７および第２弾性体９がそれぞれコイルばねから構成されているため、コイルばねの材料種類、線径、巻き数、ばね定数等を適宜選択することにより、各弾性体７，９の弾性力および伸縮量を任意に設定することが容易である。
【００３９】
さらに上記燃料電池において、前記燃料注入筒１０と第１弁体６との間に第１シール材１３を介装しているために、燃料注入筒１０と第１弁体６との間が液密に保持でき、燃料出口２の閉止状態をより確実に維持することができ、液体燃料１の漏洩をより確実に防止できる。
【００４０】
また上記燃料電池において、前記燃料受入筒１１と第２弁体８との間に第２シール材１４を介装しているために、燃料受入筒１１と第２弁体８との間が液密に保持でき、燃料受入口４の閉止状態をより確実に維持することができる。
【００４１】
さらに上記燃料電池において、前記案内筒１２に燃料注入筒１０が嵌挿されたときに、案内筒１２と燃料注入筒１０とを液密に保持する第３シール材１５を案内筒１２の内底部に配置しているために、燃料注入筒１０が案内筒１２に完全に嵌挿されたときに両者間の間隙を液密に封止することができ、間隙からの燃料漏れをより完全に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る燃料電池によれば、燃料電池本体側の燃料受入口が開いた後にカートリッジ側の燃料出口が開くために、カートリッジ内の加圧された液体燃料の受入通路が確保された状態で液体燃料が円滑に充填される。そのために、カートリッジと燃料電池本体との接続部において液体燃料の漏洩・飛散は皆無であり、簡単な構成で安全に液体燃料を充填することが可能な燃料電池が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る燃料電池の一実施例を示し、液体燃料を充填したカートリッジの燃料出口と燃料電池本体の燃料受入口とを装着していない段階におけるそれぞれの構成を示す断面図。
【図２】図１に示す燃料電池の一実施例で燃料電池本体側の第２弁体が下降し燃料受入口が開放された状態を示す断面図。
【図３】図１に示す燃料電池の一実施例で、カートリッジの燃料出口および燃料電池本体の燃料受入口が共に開放された状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１…液体燃料（メタノール）、２…燃料出口、３…カートリッジ、４…燃料受入口、５…燃料電池本体（燃料タンク）、６…第１弁体、６ａ…頭部、６ｂ…突出部、６ｃ…凹部、７…第１弾性体、８…第２弁体、８ａ…頭部、８ｂ…突出部、８ｃ…凹部、９…第２弾性体、１０…燃料注入筒、１１…燃料受入筒、１２…案内筒、１３…第１シール材、１４…第２シール材、１５…第３シール材、１６…ばね座、１６ａ…凹部、１７…ばね座、１７ａ…凹部、１８…流通口。
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に係り、特に液体燃料を収容したカートリッジと、上記カートリッジからの液体燃料を適宜受け入れる燃料電池本体とを備え、上記カートリッジと燃料電池本体とを着脱自在に構成した燃料電池において、燃料充填時における液体燃料の漏洩が無く、簡単な構成で安全に液体燃料を充填することが可能な燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータ、携帯電話、携帯音響機器等の各種電子機器は、半導体技術の発達と共に小型化され、燃料電池をこれらの小型機器用の電源に用いることが試みられている。燃料電池は、燃料と酸化剤としての空気とを供給するだけで発電することが可能であり、実質的に燃料のみを補給すれば長時間連続して発電できるという利点を有しているため、小型化が実現すれば携帯電子機器の作動電源として極めて有利なシステムといえる。特に、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ；direct methanol fuel cell）は、エネルギー密度が高いメタノールを燃料として用い、メタノールから電極触媒上で直接電流を取り出せるため、改質器も不要なことから小型化が可能であり、燃料の取り扱いも水素ガスを燃料として使用する電池と比較して容易なことから小型機器用電源として有望である。
【０００３】
上記ＤＭＦＣにおける発電部への燃料の供給方法としては、液体燃料を気化してからブロア等で燃料電池内に送り込む気体供給型ＤＭＦＣと、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等が知られている。
【０００４】
従来の燃料カートリッジと燃料電池とから成る燃料電池装置としては、例えば特許文献１に示すような燃料電池装置が知られている。この燃料電池装置は、電解質膜を介してメタノール水溶液と空気とを化学反応させて電力を発生する直接型メタノール燃料電池部と、メタノール水溶液を収容した燃料カートリッジが着脱自在に装着されるカートリッジ装着部と、このカートリッジ装着部に装着された燃料カートリッジに収納されているメタノール水溶液を前記直接型メタノール燃料電池部に供給する送液ポンプと、前記カートリッジ装着部への前記燃料カートリッジの装着およびこの燃料電池装置が発電した電力を供給する電子機器への装着を認識する認識手段とを具備して構成される。
【０００５】
液体燃料としてのメタノールは、燃料カートリッジ内に収容されており、燃料電池本体に一体に組み付けられた燃料タンクに適宜充填される。例えば、燃料タンク内に手動で燃料を注入する場合には、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂材料やガラスから構成されメタノールが収容された燃料カートリッジの注入口が、燃料タンクの受入口に装着された状態でカートリッジの胴部が押圧されて内部のメタノールが加圧された状態で燃料タンクに注入される。
【特許文献１】特開２００４−７１２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の燃料電池に使用される燃料カートリッジを燃料電池本体の燃料タンクの受入口にねじ装着する場合には、完全にねじを締着する前の不完全な段階で燃料カートリッジ側面を押圧して燃料を押出すことが多く、装着部で液漏れを生じ易く安全性に問題があった。また完全に締着するためには、燃料タンク側のねじとカートリッジ側のねじとを正確に一致させてねじ込む必要があるために、装着操作が煩雑になる難点もあった。また、両方のねじの中心が一致しない状態で無理にねじ込む結果、ねじ山が損傷して以後の装着が困難になる場合もあった。いずれにしても、ねじ装着式の場合においては、ねじ部の加工操作が煩雑であり加工費が増大化するために、より簡易で安価な脱着構造が求められていた。
【０００７】
特に燃料注入操作時においては、燃料を収容した軟質の樹脂材で成形したカートリッジを強く握った状態でカートリッジを燃料電池本体側に押圧して燃料受入口に装着しているために、カートリッジの注入口と燃料電池本体の受入口とが完全に接続される前の段階で、カートリッジ内の液体燃料の圧力が高まっている。したがって、この状態でカートリッジの注入口が開き燃料電池本体側の受入口が開いていない場合には、カートリッジの接続部から液体燃料が内圧により噴出し、周辺に可燃性の液体燃料が飛散するため安全性が低下する問題点があった。
【０００８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであり、液体燃料を収容したカートリッジと、上記カートリッジからの液体燃料を適宜受け入れる燃料電池本体とを備え、上記カートリッジと燃料電池本体とを着脱自在に構成した燃料電池において、燃料充填時における液体燃料の漏洩が無く、簡単な構成で安全に液体燃料を充填することが可能な燃料電池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】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明者らは燃料カートリッジの注入口と燃料電池本体の受入口との種々の脱着構造を創案して、各脱着構造が装着状態の完全さ、燃料漏れの生じ易さ及び構造の簡素さに及ぼす影響を実験により比較検討した。その結果、特に燃料電池側の受入口を先に開放し燃料電池本体側の受入口とカートリッジ側の注入口とが完全に結合するまではカートリッジ側の注入口を開放しないように構成した場合に、燃料電池本体側の受入口が開いた後にカートリッジ側の注入口が開くために、カートリッジ内の加圧された液体燃料の受入通路が確保された状態で液体燃料が円滑に充填されるために、カートリッジと燃料電池本体との接続部において液体燃料の漏洩は皆無であり、簡単な構成で安全に液体燃料を充填することが可能な燃料電池が初めて得られるという知見を得た。本発明は上記知見に基づいて完成されたものである。
【００１０】
すなわち本発明に係る燃料電池は、収容した液体燃料を射出する燃料出口を有するカートリッジと、上記カートリッジからの液体燃料を受け入れる燃料受入口を有する燃料電池本体とを備え、上記カートリッジの燃料出口と燃料電池本体の燃料受入口とを着脱自在に構成した燃料電池において、上記カートリッジは燃料出口を開閉する第１の弁体と、この第１の弁体に弾性力を付与し燃料出口を常時は閉止する第１の弾性体とを備える一方、上記燃料電池本体は燃料受入口を開閉する第２の弁体と、この第１の弁体に弾性力を付与し燃料受入口を常時は閉止する第２の弾性体とを備え、上記第１の弾性体の弾性力が第２の弾性体の弾性力より大きくなるように設定し、上記カートリッジの燃料出口を燃料電池本体の燃料受入口に押圧力によって装着した時に、カートリッジの第１弁体が第２弁体に当接し第２弾性体の弾性力に抗して第２弁体を押し下げて燃料受入口を開放した状態を維持し、しかる後に第２弾性体の弾性力より大きい押圧力をカートリッジに付与して第２弁体からの反作用によって第１弾性体の弾性力に抗して第１弁体を押し上げてカートリッジの燃料出口を開放するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
上記燃料電池において、カートリッジの燃料出口を燃料電池本体の燃料受入口に押圧力によって装着した場合には、第１の弾性体の弾性力が第２の弾性体の弾性力より大きくなるように設定されているために、カートリッジの第１弁体が第２弁体に当接し第２弾性体の弾性力に抗して第２弁体を押し下げて燃料受入口を開放する。そして、第２弾性体は最小高さになるまで圧縮される。しかる後に第２弾性体の弾性力より大きい押圧力をカートリッジに付与すると、第２弁体からの反作用によって第１弾性体の弾性力に抗して第１弁体を押し上げて燃料出口が開放される。
【００１２】
したがって、上記燃料電池によれば、燃料電池本体側の燃料受入口が開いた後にカートリッジ側の燃料注入口が開くために、カートリッジ内の加圧された液体燃料の受入通路が確保された状態で液体燃料が円滑に充填される。そのために、カートリッジと燃料電池本体との接続部において液体燃料の漏洩は皆無であり、簡単な構成で安全に液体燃料を充填することが可能な燃料電池が得られる。
【００１３】
また上記燃料電池において、前記燃料出口は、第１弁体および第１弾性体を収容する燃料注入筒に形成されている一方、前記燃料受入口は、第２弁体および第２弾性体を収容する燃料受入筒に形成されており、上記燃料注入筒が嵌挿されて燃料注入筒を所定の軸方向位置に案内する案内筒を上記燃料受入筒に一体に形成することが好ましい。
【００１４】
上記燃料注入筒を嵌挿する案内筒を燃料注入筒と同心状に設けることにより、燃料注入筒を所定の軸方向位置に正確に案内できる。さらに、案内筒に燃料注入筒を嵌挿した段階で燃料注入筒と燃料受入筒との内部には密閉空間が形成されるため、この状態で第１弁体または第２弁体が開いても、内圧によって加圧された内容物が外部に吹き出す恐れは無く燃料注入操作を安全に遂行することが可能になる。
【００１５】
また上記燃料電池において、前記第１弾性体および第２弾性体がそれぞれコイルばねから構成されていることが好ましい。このコイルばねから構成された第１弾性体および第２弾性体によれば、コイルばねの材料種類、線径、巻き数、ばね定数等を選択することにより、弾性体の弾性力および伸縮量を任意に設定することが容易である。
【００１６】
さらに上記燃料電池において、前記燃料注入筒と第１弁体との間に第１シール材を介装することが好ましい。上記第１シール材を介装することにより、燃料注入筒と第１弁体との間が液密に保持でき、燃料注入口の閉止状態をより確実に維持することができる。
【００１７】
また上記燃料電池において、前記燃料受入筒と第２弁体との間に第２シール材を介装することが好ましい。上記第２シール材を介装することにより、燃料受入筒と第２弁体との間が液密に保持でき、燃料受入口の閉止状態をより確実に維持することができる。
【００１８】
さらに上記燃料電池において、前記案内筒に燃料注入筒が嵌挿されたときに、案内筒と燃料注入筒とを液密に保持する第３シール材を案内筒の内部に配置することが好ましい。
【００１９】
上記第３シール材を案内筒の内部に配置することにより、燃料注入筒が案内筒に完全に嵌挿されたときに両者間の間隙を封止することができ、間隙からの燃料漏れを完全に防止することができる。
【００２０】
上記弾性体を構成する材料としては、第１弁体または第２弁体を所定の弾性力で動作せしめて燃料出口または燃料受入口を開閉させるために、Ｈｖ硬度が５５以上のばね鋼、Ｓｉ−Ｍｎ鋼、Ｃｒ鋼、Ｃｒ−Ｍｎ鋼、Ｓｉ−Ｍｎ−Ｃｒ鋼、Ｃｒ−Ｖ鋼等のばね用特殊鋼、ＪＩＳ（日本工業規格）のＳＵＰ材等の金属材料を用いることが好適である。上記弾性体は、その耐久性を高めるために上記金属材料を所定形状に加工した後に、焼入焼戻しの熱処理を施して形成することが好ましい。また、メタノール等の液体燃料に対する耐食性を高めるために、金属材料表面に金めっき等のめっき層や樹脂コーティング層を形成する表面処理を実施することも好ましい。
【００２１】
また、上記弾性体として適度な弾性力を有するゴム材を使用することも可能である。ゴム材を使用した場合には、弾性体と弁体、更にはシール材の機能を併せ持つ構造体を一体成型にて作成することも可能であり、工業的な価値が高いものとなる。
【００２２】
上記カートリッジ容器を構成する熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではなく、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ），ポリスチレン（ＰＳ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），酢酸ビニル樹脂、ビニルアセタール樹脂、スチロール樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、アセタール樹脂、ポリカーボネ―ト、ポリ四フッ化エチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、繊維索系プラスチック、などの１種の材料または２種以上組み合わせた複合材が好適に使用できる。特に、繰り返しの押圧力に耐える機械的強度、燃料管理上必要な透明性、燃料に対する耐食性の観点からポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が好適である。また、結晶化し易く分子間の結合強度が高くなる結晶性樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ四フッ化エチレン樹脂、等が好適である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る燃料電池によれば、燃料電池本体側の燃料受入口が開いた後にカートリッジ側の燃料出口が開くために、カートリッジ内の加圧された液体燃料の受入通路が確保された状態で液体燃料が円滑に充填される。そのために、カートリッジと燃料電池本体との接続部において液体燃料の漏洩は皆無であり、簡単な構成で安全に液体燃料を充填することが可能な燃料電池が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に本発明に係る燃料電池の実施形態について、以下の実施例および添付図面を参照してより具体的に説明する。
【００２５】
図１〜図３は本発明に係る燃料電池の一実施例を示し、カートリッジの燃料出口部および燃料電池本体の燃料受入部をそれぞれ開閉する弁体を設けた燃料電池の構成を示している。具体的に、図１は本実施例に係る燃料電池において、液体燃料を充填したカートリッジの燃料出口と燃料電池本体の燃料受入口とを装着していない段階におけるそれぞれの構成を示す断面図であり、図２は燃料電池本体側の第２弁体が下降し燃料受入口が開放された状態を示す断面図であり、図３はカートリッジの燃料出口および燃料電池本体の燃料受入口が共に開放された状態を示す断面図である。
【００２６】
すなわち、本実施例に係る燃料電池は、収容した液体燃料１を射出する燃料出口２を有するカートリッジ３と、このカートリッジ３からの液体燃料１を受け入れる燃料受入口４を有する燃料電池本体５とを備え、上記カートリッジ３の燃料出口２と燃料電池本体５の燃料受入口４とを着脱自在に構成した燃料電池において、上記カートリッジ３は燃料出口２を開閉する第１の弁体６と、この第１の弁体６に弾性力を付与し燃料出口２を常時は閉止する第１の弾性体７とを備える一方、上記燃料電池本体５は燃料受入口４を開閉する第２の弁体８と、この第２の弁体に弾性力を付与し燃料受入口４を常時は閉止する第２の弾性体９とを備え、上記第１の弾性体７の弾性力が第２の弾性体９の弾性力より大きくなるように設定し、上記カートリッジ３の燃料出口２を燃料電池本体５の燃料受入口４に押圧力によって装着した時に、カートリッジ３の第１弁体６が第２弁体８に当接し第２弾性体９の弾性力に抗して第２弁体８を押し下げて燃料受入口４を開放した状態を維持し、しかる後に第２弾性体９の弾性力より大きい押圧力をカートリッジ３に付与して第２弁体８からの反作用によって第１弾性体７の弾性力に抗して第１弁体６を押し上げてカートリッジ３の燃料出口２を開放するように構成したことを特徴とする。
【００２７】
また上記燃料電池において、前記燃料出口２は、第１弁体６および第１弾性体７を収容する燃料注入筒１０に形成されている一方、前記燃料受入口４は、第２弁体８および第２弾性体９を収容する燃料受入筒１１に形成されており、上記燃料注入筒１０が嵌挿されて燃料注入筒１０を所定の軸方向位置に案内する案内筒１２が上記燃料受入筒１１に一体に形成されている。
【００２８】
また上記燃料電池において、前記第１弾性体および第２弾性体がそれぞれコイルばねから構成されている。さらに、上記燃料注入筒１０と第１弁体６との間に第１シール材１３が介装される一方、上記燃料受入筒１１と第２弁体８との間に第２シール材１４が介装されており、さらに上記案内筒１２に燃料注入筒１０が嵌挿されたときに、案内筒１２と燃料注入筒１０とを液密に保持する第３シール材１５が案内筒１２の内部に配置されている。
【００２９】
また、カートリッジ３側の第１弁体６は、燃料注入筒１０内を軸方向に遊嵌状態で往復動する頭部６ａと、上記燃料注入筒１０の先端部に形成された燃料出口２を軸方向に遊嵌状態で往復動する突出部６ｂとから成り、上記頭部６ａには第１弾性体としてのコイルばねの一端（図１において下端）を嵌入固定するための凹部６ｃが形成されている。
【００３０】
燃料注入筒１０の内部には、第１弁体６に対向して第１弾性体７の他端（図１において上端）を嵌入固定するための凹部１６ａを形成したばね座１６が配設されており、このばね座１６の外周部には、液体燃料１が流通する複数の流通口１７が形成されている。ばね座１６と第１弁体６との間には、第１弾性体７としてのコイルばねが介装されており、この第１弾性体７の弾性力が第１弁体６を燃料出口２方向に付勢しているために、第１シール材１３のシール作用とも相俟って燃料出口２は常時は閉止されている。
【００３１】
一方、燃料電池本体５側の第２弁体８は、燃料受入筒１１内を軸方向に遊嵌状態で往復動する頭部８ａと、上記燃料受入筒１１の先端部に形成された燃料受入口４を軸方向に遊嵌状態で往復動する突出部８ｂとから成り、上記頭部８ａには第２弾性体としてのコイルばねの一端（図１において上端）を嵌入固定するための凹部８ｃが形成されている。
【００３２】
燃料受入筒１１の内部には、第２弁体８に対向して第２弾性体９の他端（図１において下端）を嵌入固定するための凹部１７ａを形成したばね座１７が配設されており、このばね座１７の外周部には、液体燃料１が流通する複数の流通口１８が形成されている。ばね座１７と第２弁体８との間には、第２弾性体９としてのコイルばねが介装されている。第２弾性体９は第１弾性体７を構成するばね材よりも線径が小さいばね材で形成されているために、第２弾性体９の弾性力は第１弾性体７の弾性力よりも小さく設定されている。そして、この第２弾性体９の弾性力が第２弁体８を燃料受入口４方向に付勢しているために、第２シール材１４のシール作用とも相俟って燃料受入口４は常時は閉止されている。
【００３３】
上記のように構成した本実施例に係る燃料電池において、カートリッジ３の燃料出口２を燃料電池本体５の燃料受入口４に押圧力によって装着した場合には、図２に示すように、第１弾性体７としてのコイルばねの弾性力が第２弾性体９としてのコイルばねの弾性力より大きくなるように設定されているために、カートリッジ３の第１弁体６の突出部６ｂが第２弁体８の突出部８ｂに当接し第２弾性体９の弾性力に抗して第２弁体８が押し下げられることにより燃料受入口４が先に開放される。そして、第２弾性体９は最小高さになるまで圧縮される。
【００３４】
しかる後に第２弾性体９の弾性力より大きい押圧力がカートリッジ３に付与されると、図３に示すように、第２弁体８からの反作用によって第１弾性体７の弾性力に抗して第１弁体６が押し上げられてカートリッジ３側の燃料出口２が開放される。
【００３５】
したがって、上記燃料電池によれば、燃料電池本体５側の燃料受入口４が開いた後にカートリッジ３側の燃料出口２が開くために、図３において矢印で示すように、カートリッジ３内の加圧された液体燃料１の受入通路が確保された状態で液体燃料がカートリッジ３から燃料電池本体５側の燃料タンク等に円滑に流通し充填される。そのために、カートリッジ３と燃料電池本体５との接続部において液体燃料１の漏洩は皆無であり、簡単な構成で安全に液体燃料１を充填することが可能な燃料電池が得られる。
【００３６】
また上記燃料電池において、前記燃料出口２は、第１弁体６および第１弾性体７を収容する燃料注入筒１０に形成されている一方、前記燃料受入口４は、第２弁体８および第２弾性体９を収容する燃料受入筒１１に形成されており、上記燃料注入筒１１が嵌挿されて燃料注入筒１１を所定の軸方向位置に案内する案内筒１２が上記燃料受入筒１１に同心状に設けられているために、燃料注入筒１０を燃料受入筒１１に対して所定の軸方向位置に正確に案内することが可能になる。
【００３７】
さらに、案内筒１２に燃料注入筒１１を嵌挿した段階で燃料注入筒１０と燃料受入筒１１との内部には密閉空間が形成されるため、この状態で第１弁体６または第２弁体８が開放されても、内圧によって加圧された内容物（液体燃料）が外部に吹き出す恐れは無く燃料注入操作を安全に遂行することが可能になる。
【００３８】
また上記燃料電池において、前記第１弾性体７および第２弾性体９がそれぞれコイルばねから構成されているため、コイルばねの材料種類、線径、巻き数、ばね定数等を適宜選択することにより、各弾性体７，９の弾性力および伸縮量を任意に設定することが容易である。
【００３９】
さらに上記燃料電池において、前記燃料注入筒１０と第１弁体６との間に第１シール材１３を介装しているために、燃料注入筒１０と第１弁体６との間が液密に保持でき、燃料出口２の閉止状態をより確実に維持することができ、液体燃料１の漏洩をより確実に防止できる。
【００４０】
また上記燃料電池において、前記燃料受入筒１１と第２弁体８との間に第２シール材１４を介装しているために、燃料受入筒１１と第２弁体８との間が液密に保持でき、燃料受入口４の閉止状態をより確実に維持することができる。
【００４１】
さらに上記燃料電池において、前記案内筒１２に燃料注入筒１０が嵌挿されたときに、案内筒１２と燃料注入筒１０とを液密に保持する第３シール材１５を案内筒１２の内底部に配置しているために、燃料注入筒１０が案内筒１２に完全に嵌挿されたときに両者間の間隙を液密に封止することができ、間隙からの燃料漏れをより完全に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る燃料電池によれば、燃料電池本体側の燃料受入口が開いた後にカートリッジ側の燃料出口が開くために、カートリッジ内の加圧された液体燃料の受入通路が確保された状態で液体燃料が円滑に充填される。そのために、カートリッジと燃料電池本体との接続部において液体燃料の漏洩・飛散は皆無であり、簡単な構成で安全に液体燃料を充填することが可能な燃料電池が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る燃料電池の一実施例を示し、液体燃料を充填したカートリッジの燃料出口と燃料電池本体の燃料受入口とを装着していない段階におけるそれぞれの構成を示す断面図。
【図２】図１に示す燃料電池の一実施例で燃料電池本体側の第２弁体が下降し燃料受入口が開放された状態を示す断面図。
【図３】図１に示す燃料電池の一実施例で、カートリッジの燃料出口および燃料電池本体の燃料受入口が共に開放された状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１…液体燃料（メタノール）、２…燃料出口、３…カートリッジ、４…燃料受入口、５…燃料電池本体（燃料タンク）、６…第１弁体、６ａ…頭部、６ｂ…突出部、６ｃ…凹部、７…第１弾性体、８…第２弁体、８ａ…頭部、８ｂ…突出部、８ｃ…凹部、９…第２弾性体、１０…燃料注入筒、１１…燃料受入筒、１２…案内筒、１３…第１シール材、１４…第２シール材、１５…第３シール材、１６…ばね座、１６ａ…凹部、１７…ばね座、１７ａ…凹部、１８…流通口。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
収容した液体燃料を射出する燃料出口を有するカートリッジと、上記カートリッジからの液体燃料を受け入れる燃料受入口を有する燃料電池本体とを備え、上記カートリッジの燃料出口と燃料電池本体の燃料受入口とを着脱自在に構成した燃料電池において、
上記カートリッジは燃料出口を開閉する第１の弁体と、この第１の弁体に弾性力を付与し燃料出口を常時は閉止する第１の弾性体とを備える一方、
上記燃料電池本体は燃料受入口を開閉する第２の弁体と、この第２の弁体に弾性力を付与し燃料受入口を常時は閉止する第２の弾性体とを備え、
上記第１の弾性体の弾性力が第２の弾性体の弾性力より大きくなるように設定し、上記カートリッジの燃料出口を燃料電池本体の燃料受入口に押圧力によって装着した時に、カートリッジの第１弁体が第２弁体に当接し第２弾性体の弾性力に抗して第２弁体を押し下げて燃料受入口を開放した状態を維持し、しかる後に第２弾性体の弾性力より大きい押圧力をカートリッジに付与して第２弁体からの反作用によって第１弾性体の弾性力に抗して第１弁体を押し上げてカートリッジの燃料出口を開放するように構成したことを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記燃料出口は、第１弁体および第１弾性体を収容する燃料注入筒に形成されている一方、前記燃料受入口は、第２弁体および第２弾性体を収容する燃料受入筒に形成されており、上記燃料注入筒が嵌挿されて燃料注入筒を所定の軸方向位置に案内する案内筒を上記燃料受入筒に一体に形成したことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記第１弾性体および第２弾性体の少なくとも一方がコイルばねから構成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項４】
前記カートリッジの燃料注入筒と第１弁体との間に第１シール材を介装したことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項５】
前記カートリッジの燃料受入筒と第２弁体との間に第２シール材を介装したことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項６】
前記案内筒に燃料注入筒が嵌挿されたときに、案内筒と燃料注入筒とを液密に保持する第３シール材を案内筒の内部に配置したことを特徴とする請求項２記載の燃料電池。
【請求項７】
前記第１弾性体と第１弁体および第２弾性体と第２弁体の少なくとも一方の組み合わせが一体化された構造を有することを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項１】
収容した液体燃料を射出する燃料出口を有するカートリッジと、上記カートリッジからの液体燃料を受け入れる燃料受入口を有する燃料電池本体とを備え、上記カートリッジの燃料出口と燃料電池本体の燃料受入口とを着脱自在に構成した燃料電池において、
上記カートリッジは燃料出口を開閉する第１の弁体と、この第１の弁体に弾性力を付与し燃料出口を常時は閉止する第１の弾性体とを備える一方、
上記燃料電池本体は燃料受入口を開閉する第２の弁体と、この第２の弁体に弾性力を付与し燃料受入口を常時は閉止する第２の弾性体とを備え、
上記第１の弾性体の弾性力が第２の弾性体の弾性力より大きくなるように設定し、上記カートリッジの燃料出口を燃料電池本体の燃料受入口に押圧力によって装着した時に、カートリッジの第１弁体が第２弁体に当接し第２弾性体の弾性力に抗して第２弁体を押し下げて燃料受入口を開放した状態を維持し、しかる後に第２弾性体の弾性力より大きい押圧力をカートリッジに付与して第２弁体からの反作用によって第１弾性体の弾性力に抗して第１弁体を押し上げてカートリッジの燃料出口を開放するように構成したことを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記燃料出口は、第１弁体および第１弾性体を収容する燃料注入筒に形成されている一方、前記燃料受入口は、第２弁体および第２弾性体を収容する燃料受入筒に形成されており、上記燃料注入筒が嵌挿されて燃料注入筒を所定の軸方向位置に案内する案内筒を上記燃料受入筒に一体に形成したことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】
前記第１弾性体および第２弾性体の少なくとも一方がコイルばねから構成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項４】
前記カートリッジの燃料注入筒と第１弁体との間に第１シール材を介装したことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項５】
前記カートリッジの燃料受入筒と第２弁体との間に第２シール材を介装したことを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【請求項６】
前記案内筒に燃料注入筒が嵌挿されたときに、案内筒と燃料注入筒とを液密に保持する第３シール材を案内筒の内部に配置したことを特徴とする請求項２記載の燃料電池。
【請求項７】
前記第１弾性体と第１弁体および第２弾性体と第２弁体の少なくとも一方の組み合わせが一体化された構造を有することを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−６６６１８（Ｐ２００７−６６６１８Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４９４１０（Ｐ２００５−２４９４１０）
【出願日】平成１７年８月３０日（２００５．８．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００２２１３３９）東芝電子エンジニアリング株式会社 (238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月３０日（２００５．８．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００２２１３３９）東芝電子エンジニアリング株式会社 (238)
【Ｆターム（参考）】
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