(57)【要約】【課題】ノズル部に残留する液体燃料のこぼれ出しや気化が抑制され、液体燃料の有効利用が可能となると共に、安全性に優れる燃料電池用プラグを提供すること。【解決手段】略筒状のソケット本体内にバルブ機構を構成するソケットバルブ本体が収容された燃料電池用ソケットに着脱可能に挿入されて用いられ、前記燃料電池用ソケットに着脱可能に挿入される略筒状のノズル部を有するプラグ本体と、前記プラグ本体内に収容されるバルブ機構を構成するプラグバルブ本体とを有し、前記ソケットバルブ本体とプラグバルブ本体とを当接させることにより互いのバルブ機構を開放させて液体燃料の供給を行う燃料電池用プラグであって、前記ノズル部には、前記ノズル部内に液体燃料を保持するために用いられると共に、前記ソケットバルブ本体が挿入可能な弾性材料からなる燃料保持部材を有するもの。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略筒状のソケット本体内にバルブ機構を構成するソケットバルブ本体が収容された燃料電池用ソケットに着脱可能に挿入されて用いられ、前記燃料電池用ソケットに着脱可能に挿入される略筒状のノズル部を有するプラグ本体と、前記プラグ本体内に収容されるバルブ機構を構成するプラグバルブ本体とを有し、前記ソケットバルブ本体と前記プラグバルブ本体とを当接させることにより互いのバルブ機構を開放させて液体燃料の供給を行う燃料電池用プラグであって、
前記ノズル部には、前記ノズル部内に液体燃料を保持するために用いられ、かつ前記ソケットバルブ本体の挿入が可能な弾性材料からなる燃料保持部材が設けられていることを特徴とする燃料電池用プラグ。
【請求項２】
前記燃料保持部材は、前記燃料電池用ソケットに前記燃料電池用プラグを挿入した際、前記ソケットバルブ本体の外周部分に当接するものであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用プラグ。
【請求項３】
前記燃料保持部材は、軸線方向に沿って貫通すると共に、開口可能に閉塞する貫通孔を有する略柱状体であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池用プラグ。
【請求項４】
前記貫通孔は、断面形状が略−字状であることを特徴とする請求項３記載の燃料電池用プラグ。
【請求項５】
前記貫通孔は、断面形状が略＋字状であることを特徴とする請求項３記載の燃料電池用プラグ。
【請求項６】
前記貫通孔は、前記ソケットバルブ本体が挿入される側が開口していることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項記載の燃料電池用プラグ。
【請求項７】
前記燃料保持部材は、開口可能に形成されたスリット部を有する略半球面体であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池用プラグ。
【請求項８】
前記燃料保持部材は、前記ソケットバルブ本体の挿入部分の外径よりも小さく、前記プラグバルブ本体が当接することによって塞がれる孔部を一端に有する略筒状体であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池用プラグ。
【請求項９】
前記燃料保持部材は、前記ノズル部に嵌め込んで固定するためのフランジ部を有することを特徴とする請求項３乃至８いずれか１項記載の燃料電池用プラグ。
【請求項１０】
前記燃料保持部材は、前記ノズル部の内径側に形成された凸部により外径側から押圧されることによって開口可能に閉塞する貫通孔を有する略筒状体であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池用プラグ。
【請求項１１】
前記燃料保持部材は、前記ノズル部の凸部に対応する外周部分の少なくとも一部に切り欠き部を有することを特徴とする請求項１０記載の燃料電池用プラグ。
【請求項１２】
前記燃料保持部材は、外周部分に形成された凸部が前記ノズル部の内径側と摺接し押圧されることによって開口可能に閉塞する貫通孔を有する略筒状体であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池用プラグ。
【請求項１３】
前記燃料保持部材は、前記ノズル部の内径側の少なくとも一部に設けた小径部に対応する前記燃料保持部材の凸部が押圧されることによって開口可能に閉塞する貫通孔を有することを特徴とする請求項１２記載の燃料電池用プラグ。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項記載の燃料電池用プラグと、バルブ室を有する略筒状のソケット本体内にバルブ機構を構成するソケットバルブ本体が収容された燃料電池用ソケットとを有し、
前記ソケットバルブ本体は、前記プラグバルブ本体と当接する先端部に設けられる流入口と、自身が構成するバルブ機構が開状態となったときのみ前記バルブ室に連通する排出口と、前記流入口と前記排出口とを繋ぐ内部流路とを有することを特徴とする燃料電池用カップラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用プラグと、それを用いた燃料電池用カップラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、また燃料タンク内の液体燃料を電池内部で気化させて燃料極に供給する内部気化型等のパッシブ方式が知られている。これらのうち、パッシブ方式はＤＭＦＣの小型化に対して有利である。
【０００４】
内部気化型のパッシブ型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燃料極に供給している（例えば特許文献１〜２参照）。そして、このような燃料収容部へのメタノール燃料の供給には、例えばサテライトタイプ（外部注入式）の燃料カートリッジが用いられている。
【０００５】
燃料カートリッジによってメタノール燃料等の液体燃料を供給する場合、一般にソケットとプラグとによって構成されるカップラーが用いられる。ソケットおよびプラグはそれぞれバルブ機構を有するものであり、ソケットにプラグを挿入することによって両者のバルブ機構が開状態となる。これにより、例えば燃料電池側にソケットを装着すると共に、燃料カートリッジ側にプラグを装着し、燃料電池側のソケットに燃料カートリッジ側の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（燃料収容部）へと供給することができる。また、燃料電池側のソケットから燃料カートリッジ側のプラグを引き抜くことで、両者のバルブ機構が閉状態となり、不必要な液体燃料の流出が抑制される。
【０００６】
このようなプラグは、例えばバルブ機構を構成するプラグバルブ本体と、これを保持するプラグ本体とから構成されている。プラグ本体は、液体燃料を収容するカートリッジ本体に装着される装着部と、この装着部から延ばされ、ソケット内に挿入されると共に内部が液体燃料の流路とされたノズル部とを有している。この流路の装着部側の端部には、その周囲にＯリングが配置されており、このＯリングがバルブ本体の円板状の大径部によって押圧されることでバルブ機構が閉状態とされている。
【０００７】
また、この流路の先端側の端部は、最終的に液体燃料が吐出される燃料吐出口とされており、その周囲にソケット側の液体燃料の流路となるゴムホルダが嵌め合わされると共に、燃料吐出口から吐出される液体燃料を一時的に留め、操作者が触れないようにするためのシール凹部が形成されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第３４１３１１１号公報
【特許文献２】特開２００４−１７１８４４号公報
【特許文献３】特開２００７−２１８３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記プラグについては、液体燃料の供給が終了し、ソケットから取り外した際、ノズル部内の流路に液体燃料が残留することがあり、衝撃等が加えられた際にこぼれ出して操作者に付着するおそれがあり、またこの液体燃料のこぼれ出しや気化により液体燃料の実質的な供給量が減少するおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、ノズル部に残留する液体燃料のこぼれ出しや気化が抑制され、液体燃料の有効利用が可能となると共に、安全性に優れる燃料電池用プラグを提供することを目的としている。また、本発明は、このような燃料電池用プラグと、このような燃料電池用プラグが好適に連結される燃料電池用ソケットとを有する燃料電池用カップラーを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の燃料電池用プラグは、略筒状のソケット本体内にバルブ機構を構成するソケットバルブ本体が収容された燃料電池用ソケットに着脱可能に挿入されて用いられ、前記燃料電池用ソケットに着脱可能に挿入される略筒状のノズル部を有するプラグ本体と、前記プラグ本体内に収容されるバルブ機構を構成するプラグバルブ本体とを有し、前記ソケットバルブ本体と前記プラグバルブ本体とを当接させることにより互いのバルブ機構を開放させて液体燃料の供給を行う燃料電池用プラグであって、前記ノズル部には、前記ノズル部内に液体燃料を保持するために用いられ、かつ前記ソケットバルブ本体の挿入が可能な弾性材料からなる燃料保持部材が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
前記燃料保持部材は、前記燃料電池用ソケットに前記燃料電池用プラグを挿入した際、前記ソケットバルブ本体の外周部分に当接するものであることが好ましい。
【００１２】
前記燃料保持部材は、例えば軸線方向に沿って貫通すると共に、開口可能に閉塞する貫通孔を有する略柱状体である。また、前記貫通孔は、例えば断面形状が略−字状または略＋字状であり、前記ソケットバルブ本体が挿入される側が開口していることが好ましい。
【００１３】
本発明の燃料電池用プラグに用いられる他の燃料保持部材は、例えば開口可能に形成されたスリット部を有する略半球面体である。また、本発明の燃料電池用プラグに用いられる別の前記燃料保持部材は、例えば前記ソケットバルブ本体の挿入部分の外径よりも小さく、前記プラグバルブ本体が当接することによって塞がれる孔部を一端に有する略筒状体である。上記した各燃料保持部材については、前記ノズル部に嵌め込んで固定するためのフランジ部を有することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の燃料電池用プラグに用いられるさらに別の燃料保持部材は、例えば前記ノズル部の内径側に形成された凸部により外径側から押圧されることによって開口可能に閉塞する貫通孔を有する略筒状体である。このような燃料保持部材については、例えば前記ノズル部の凸部に対応する外周部分の少なくとも一部に切り欠き部を有することが好ましい。
【００１５】
また、本発明の燃料電池用プラグに用いられるさらに他の燃料保持部材は、例えば外周部分に形成された凸部が前記ノズル部の内径側と摺接し押圧されることによって開口可能に閉塞する貫通孔を有する略筒状体である。このような燃料保持部材については、例えば前記ノズル部の内径側の少なくとも一部に設けた小径部に対応する前記燃料保持部材の凸部が押圧されることによって開口可能に閉塞する貫通孔を有することが好ましい。
【００１６】
本発明の燃料電池用カップラーは、上記した燃料電池用プラグと、バルブ室を有する略筒状のソケット本体内にバルブ機構を構成するソケットバルブ本体が収容された燃料電池用ソケットとを有し、前記ソケットバルブ本体は、前記プラグバルブ本体と当接する先端部に設けられる流入口と、自身が構成するバルブ機構が開状態となったときのみ前記バルブ室に連通する排出口と、前記流入口と前記排出口とを繋ぐ内部流路とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の燃料電池用プラグによれば、燃料電池用ソケットに挿入されるノズル部に、このノズル部内に液体燃料を保持するために用いられ、かつソケットバルブ本体の挿入が可能な弾性材料からなる燃料保持部材を設けることで、従来と同様にバルブ機構を開放させて液体燃料の供給を行うことができると共に、ノズル部内の液体燃料のこぼれ出しや気化を抑制し、安全性を向上させると共に液体燃料を有効利用することができる。
【００１８】
また、本発明の燃料電池用カップラーによれば、燃料電池用ソケットおけるソケットバルブ本体として、プラグバルブ本体と当接する先端部に設けられる流入口と、自身が構成するバルブ機構が開状態となったときのみバルブ室に連通する排出口と、これら流入口と排出口とを繋ぐ内部流路とを有するものを用いることで、上記した燃料電池用プラグとの間で互いのバルブ機構を開状態とできると共に、燃料電池用プラグからの液体燃料を効率的に受け入れることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の燃料電池用プラグ（以下、単にプラグと呼ぶ）１が装着された燃料カートリッジ２と、このプラグ１が挿入される燃料電池用ソケット（以下、単にソケットと呼ぶ）３が装着された燃料電池４とを示したものである。
【００２１】
燃料カートリッジ２は、液体燃料を収容する容器であるカートリッジ本体５を有し、その先端部分に液体燃料を吐出するプラグ１が装着されている。このような燃料カートリッジ２は、燃料電池４に液体燃料を注入するときのみ接続されるものであり、いわゆるサテライトタイプ（外部注入式）と呼ばれるものである。
【００２２】
カートリッジ本体５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５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。
【００２３】
燃料電池４は、例えば起電部となる燃料電池セル６と、この燃料電池セル６に供給する液体燃料を収容する燃料収容部７と、この燃料収容部７に液体燃料を供給するための燃料受容部８とを有し、例えば燃料受容部８にソケット３が装着されている。なお、燃料電池４は、燃料収容部７を経ずに燃料受容部８から直接的に燃料電池セル６に液体燃料を供給する構造であってもよい。
【００２４】
本発明の燃料電池カップラー（以下、単にカップラーと呼ぶ）９は、このようなプラグ１とソケット３とから構成されている。プラグ１、ソケット３は、それぞれバルブ機構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、それぞれのバルブ機構が閉状態とな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３にプラグ１が挿入されて連結状態となったとき、それらのバルブ機構が開状態となり、液体燃料の供給が可能となる。
【００２５】
図２は、カップラー９の分離状態の様子を示す断面図である。なお、以下では、プラグ１およびソケット３のそれぞれの対向する側を先端側とし、それらの反対側を後端側として説明する。すなわち、プラグ１については図中下側が先端側となり、ソケット３については図中上側が先端側となる。
【００２６】
図２に示すように、プラグ１は、カートリッジ本体５の先端部に装着されるプラグ本体１１を有し、その内部にバルブ機構を構成するプラグ側のバルブ本体であるプラグバルブ本体１２がバルブホルダ１３によって保持されている。また、プラグ本体１１の外部には、その先端側の一部を覆うようにして外筒部１４が配置されており、キャップ１５によって覆われるようにしてプラグ本体１１に固定されている。
【００２７】
プラグ本体１１は、カートリッジ本体５が嵌め込まれる略円筒状の装着部１１ａと、この装着部１１ａから先端側に向かって延ばされ、ソケット３に挿入されるノズル部１１ｂとを有している。ノズル部１１ｂは、内部が液体燃料の流路となるものであり、外径がソケット３の内径よりも径小となるように形成されている。
【００２８】
ノズル部１１ｂの内部には、プラグバルブ本体１２の先端側が移動可能に挿入され、その移動をガイドすると共に、液体燃料の流路となるガイド孔１１ｃが形成されている。一方、ノズル部１１ｂの外部には、プラグ１とソケット３とを連結させた際に、その連結状態を維持するために用いられる連結用凸部１１ｄが設けられている。この連結用凸部１１ｄは、例えばソケット３にノズル部１１ｂを挿入しやすくすると共に、連結状態を維持する観点から、先端側に比べて後端側が高くなるように形成されている。
【００２９】
また、ノズル部１１ｂの外部には、プラグ１とソケット３とを連結させた際に、ソケット３のキー溝３３ｄと嵌め合わせて燃料識別手段として機能するキー部１１ｋが設けられている。キー部１１ｋは、液体燃料の種類に応じて形状、配置が決定され、例えば軸線方向に沿って外径側に凸状となるように形成されている。このようなキー部１１ｋを液体燃料の種類に応じて使い分けることで、誤った液体燃料の注入を防止し、安全性に優れたものとできる。
【００３０】
プラグ本体１１の内部に配置されるバルブホルダ１３は、バルブ室Ｂｐとなるものであり、プラグバルブ本体１２等と併せてバルブ機構を構成している。バルブホルダ１３の先端側外縁部には、フランジ部１３ａが形成されており、このフランジ部１３ａがＯリング等の環状シール部材１６を介して後端側からカートリッジ本体５の先端部によって押圧されることでプラグ本体１１の内部に固定されている。
【００３１】
バルブホルダ１３の軸線方向の略中間部には、プラグバルブ本体１２の後端側が移動可能に挿入され、その移動をガイドすると共に、液体燃料の流路となる軸孔１３ｂが形成されている。軸孔１３ｂの後端側には、この軸孔１３ｂと繋がり、側面方向に開口する連通孔１３ｃが設けられている。この連通孔１３ｃは、カートリッジ本体５の液体燃料を軸孔１３ｂに導くために設けられている。
【００３２】
プラグバルブ本体１２は、バルブホルダ１３等と併せてバルブ機構を構成するものであり、例えば略棒状の後端側ロッド部１２ａおよび先端側ロッド部１２ｂと、これらよりも径大な大径部１２ｃとを有している。先端側ロッド部１２ｂは、ノズル部１１ｂに移動可能に挿入されると共に、先端側がガイド孔１１ｃに挿入されてガイドされている。また、大径部１２ｃはバルブホルダ１３によって形成されるバルブ室Ｂｐ内に配置され、その後端側の後端側ロッド部１２ａは、バルブホルダ１３の軸孔１３ｂに移動可能に挿入されてガイドされている。
【００３３】
このようなプラグバルブ本体１２の先端側ロッド部１２ｂは、例えば側面部に軸線方向に沿って液体燃料の流路となる溝部１２ｅが形成されており、その断面形状は＋（プラス）字状とされている。このように、先端側ロッド部１２ｂが例えば溝部１２ｅを有する＋字状のものとされていることで、この溝部１２ｅを介してガイド孔１１ｃに効率的に液体燃料を通すことができる。
【００３４】
また、このような溝部１２ｅを有するものとされていることで、プラグ１とソケット３とを連結し、プラグバルブ本体１２とソケットバルブ本体３２とを当接させて両者のバルブ機構を開状態とさせた際、ノズル部１１ｂの内部の液体燃料をこの溝部１２ｅからソケットバルブ本体３２の筒状の先端側ロッド部３２ｂの流入口３２ｆに流入させることができる。
【００３５】
ここで、図３（ａ）は、プラグバルブ本体１２とソケットバルブ本体３２との当接状態を示す側面図であり、図３（ｂ）は、同状態におけるプラグバルブ本体１２とソケットバルブ本体３２との重なり具合を示す上面図である。図３（ｂ）に示すように、少なくともソケットバルブ本体３２の流入口３２ｆにプラグバルブ本体１２の溝部１２ｅが重なるように形成されていることで、この溝部１２ｅと流入口３２ｆとの重なり部分からノズル部１１ｂの内部の液体燃料をソケットバルブ本体３２の流入口３２ｆに流入させることができる。
【００３６】
なお、プラグバルブ本体１２の断面形状は必ずしもこのようなものに限定されるものではなく、ソケットバルブ本体３２との当接時に、その流入口３２ｆの形状等と併せ、ノズル部１１ｂの内部の液体燃料を流入口３２ｆに流入させることができるものであれば特に限定されるものではない。
【００３７】
図２に戻り、バルブホルダ１３の内部には、プラグバルブ本体１２の大径部１２ｃの先端側であって、先端側ロッド部１２ｂの周囲を囲むようにＯリング等の環状シール部材１７が配置されている。また、この大径部１２ｃの後端側であって、後端側ロッド部１２ａの周囲には、大径部１２ｃを先端側へと押圧するように圧縮スプリング等の弾性体１８が配置されている。このように、弾性体１８によって大径部１２ｃを介して環状シール部材１７を押圧することで、バルブ機構が閉状態とされている。
【００３８】
本発明のプラグ１は、このようなプラグ本体１１におけるノズル部１１ｂの内部に、ノズル部１１ｂ内に液体燃料を保持するために用いられると共に、ソケット３のソケットバルブ本体３２が挿入可能な弾性材料からなる燃料保持部材２１が設けられていることを特徴としている。このような燃料保持部材２１は、通常、ノズル部１１ｂの内部におけるガイド孔１１ｃやプラグバルブ本体１２の先端側に設けられる。
【００３９】
燃料保持部材２１は、例えば軸線方向に沿って貫通すると共に、開口可能に閉塞する貫通孔を有する略柱状体であり、具体的には円柱状の柱状部２１ａと、この柱状部２１ａの先端側に形成され、これよりも径大とされたフランジ部２１ｂと、これらの軸心部分を貫通する開口可能に閉塞する貫通孔２１ｃとを有するものである。
【００４０】
貫通孔２１ｃは、プラグ１とソケット３とを連結させる際、ソケット３のソケットバルブ本体３２が挿入される部分であり、プラグ１とソケット３とが分離状態となっているときに柱状部２１ａにおいて閉塞し、プラグ１とソケット３とを連結させる際、すなわちソケットバルブ本体３２が強制的に挿入される際に弾性変形して開口することによりソケットバルブ本体３２を挿入することができる。また、再びプラグ１とソケット３とが分離状態となったとき、すなわちソケットバルブ本体３２が引き抜かれた際には、柱状部２１ａにおいて閉塞する。このように、貫通孔２１ｃは、通常の状態、すなわち分離状態において閉塞し、連結状態において開口するものであることから、開口可能に閉塞するものであるといえる。
【００４１】
そして、このような燃料保持部材２１は、例えばノズル部１１ｂの内部にフランジ部２１ｂを嵌め込むことによって固定されると同時に、フランジ部２１ｂの外周面をノズル部１１ｂの内周面に当接させることでノズル部１１ｂの内周面をシールする。フランジ部２１ｂは、例えば柱状部２１ａに対して先端側に配置することで、ソケットバルブ本体３２の挿入を容易としている。
【００４２】
このような燃料保持部材２１によれば、プラグ１とソケット３とが分離状態となっているときには、フランジ部２１ｂによりノズル部１１ｂの内周面をシールすると共に、貫通孔２１ｃが閉塞していることで、ノズル部１１ｂ内に液体燃料を保持し、そのこぼれ出しや気化を抑制することで、プラグ１の安全性を向上させると共に、液体燃料を有効利用することができる。
【００４３】
また、プラグ１とソケット３とを連結するときには、貫通孔２１ｃが弾性変形して開口することでソケットバルブ本体３２を挿入することができ、従来と同様に両者のバルブ本体を当接させてバルブ機構を開放させることにより液体燃料の供給を行うことができ、また貫通孔２１ｃの内面をソケットバルブ本体３２の側面部に接触させてシールすることでノズル部１１ｂの内部の液体燃料をソケットバルブ本体３２の流入口３２ｆに導き、それ以外の外部への流出を抑制することができる。
【００４４】
このような貫通孔２１ｃは、先端側となるフランジ部２１ｂにおいて徐々に開口していることが好ましい。貫通孔２１ｃが先端側となるフランジ部２１ｂにおいて徐々に開口していることで、ソケットバルブ本体３２を挿入する際、この開口部分の内面に沿ってソケットバルブ本体３２の先端部をガイドすることができ、その挿入を容易とすると共に、弾性材料によって構成されることと併せて、ソケットバルブ本体３２の先端部に加わる斜め方向からの負荷を低減し、その損傷を抑制することができる。
【００４５】
図４は、このような燃料保持部材２１の一例を示すものであり、貫通孔２１ｃが閉塞状態となっているときの状態を示したものである。なお、図４（ａ）は、燃料保持部材２１の外観を示した外観図であり、図４（ｂ）は、そのＡ−Ａ矢視断面図である。貫通孔２１ｃは、例えば柱状部２１ａの端面における形状が−（マイナス）字状とされており、閉塞部分、すなわちフランジ部２１ｂの常に開口している部分を除いた部分についても同様な断面形状とされている。
【００４６】
このような−字状の貫通孔２１ｃによれば、ソケットバルブ本体３２が挿入される際、例えば図５に示すように、弾性変形して開口することによりその挿入が可能となると共に、その側面部に自身の内面を接触させることによりシールでき、またソケットバルブ本体３２が引き抜かれた際には、再び閉塞することにより液体燃料の通過を抑制できる。
【００４７】
貫通孔２１ｃの形状は必ずしも図４に示すような−字状である必要はなく、例えば＋（プラス）字状であってもよく、閉塞時に貫通孔２１ｃからの液体燃料のこぼれ出しや気化を抑制できると共に、ソケットバルブ本体３２を挿入することができ、ソケットバルブ本体３２が挿入された際にはその側面部に自身の内面を接触させてシールできるものであれば特に制限されるものではない。また、貫通孔２１ｃは、必ずしも柱状部２１ａの全体で閉塞している必要はなく、貫通孔２１ｃからの液体燃料のこぼれ出しや気化が抑制できる範囲で少なくとも一部が閉塞していればよい。
【００４８】
また、燃料保持部材２１は、プラグ１とソケット３とを連結させた際、ソケット本体３１のうちソケットバルブ本体３２の周囲の部分、例えば挿入部３３のガイド筒部３３ｂの先端部に当接してシールするものであることが好ましい。このように燃料保持部材２１が当接してシールすることで、例えばガイド筒部３３ｂとソケットバルブ本体３２との隙間から外部へと液体燃料が流出することを抑制でき、安全性に優れたものとできる。外部への液体燃料の流出を抑制する観点からは、燃料保持部材２１は、プラグ１とソケット３との連結途中であって、ソケット３のバルブ機構が開状態となる前に、上記部分に当接してシールするものであることが好ましい。
【００４９】
このようなプラグ１については、環状シール部材１６、１７、弾性体１８、燃料保持部材２１を除き、一般には非金属材料、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）等が用いられるほか、耐メタノール性を有するポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等のスーパーエンジニアプラスチックや、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）等の汎用エンジニアプラスチックが好適に用いられる。
【００５０】
また、環状シール部材１６、１７、燃料保持部材２１としては、耐メタノール性に優れた弾性材料が好適に用いられ、熱可塑性エラストマーとして、例えばスチレン系エラストマー（ＴＰＳ）、オレフィン系エラストマー（ＴＰＯ）、ポリエステル系エラストマー（ＴＰＥＥ）、ポリアミド系エラストマー（ＰＥＢＡＸ）、シリコーン系エラストマー、フッ素系エラストマー等が用いられ、ゴム材料として、例えばエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、フロロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）等が用いられる。これらの中でも、特に耐メタノール性等を考慮して、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）等が好適に用いられる。
【００５１】
次に、このようなプラグ１と連結されるソケット３について説明する。図６は、図２に示すソケット３を拡大して示したものである。ソケット３は、略円筒状のソケット本体３１を有し、その内部にバルブ機構を構成するソケット側のバルブ本体であるソケットバルブ本体３２が軸線方向に沿って配置されている。
【００５２】
ソケット本体３１は、例えばプラグ１のノズル部１１ｂが挿入される筒状の挿入部３３と、その後端側に配置され、バルブ機構を構成するバルブ室Ｂｓとなるバルブ室構成部３４とを有している。
【００５３】
挿入部３３は、さらにノズル部１１ｂが挿入される筒状の挿入部本体３３ａと、この挿入部本体３３ａの内径側に配置され、ソケットバルブ本体３２が移動可能に挿入され、その移動をガイドする筒状のガイド部３３ｂとを有している。
【００５４】
挿入部本体３３ａの先端側は、プラグ１が挿入される開口部３３ｃとなっており、その先端部には一部が切り欠かれるようにして形成されたキー溝３３ｄが設けられている。既に説明したように、キー溝３３ｄは、プラグ１に設けられたキー部１１ｋが嵌め合わされることにより燃料識別手段として機能するものである。このようなキー溝３３ｄが設けられることにより、誤った液体燃料の注入が防止され、安全性に優れたものとなる。
【００５５】
また、挿入部本体３３ａの軸線方向の略中間部には、プラグ１とソケット３との連結時、プラグ１の連結用凸部１１ｄが嵌め合わされ、連結状態を維持するために用いられる連結用孔部３３ｅが形成されている。この連結用孔部３３ｅは、例えば挿入部本体３３ａの周方向に均等な間隔を空けて４個（図中、３個表示）設けられている。
【００５６】
ガイド部３３ｂの後端部は、例えば挿入部本体３３ａの後端部と同位置に設けられており、挿入部本体３３ａの後端部との間で閉じられた状態となっている。一方、ガイド部３３ｂの先端部は、プラグ１とソケット３との連結時、例えばプラグ１の燃料保持部材２１に当接するように先端側に延ばされている。ガイド部３３ｂの先端部がこのように延ばされていることで、プラグ１とソケット３との連結途中においてソケット３のバルブ機構が開状態となった際、ガイド筒部３３ｂの先端部が燃料保持部材２１によってシールされるため、ガイド筒部３３ｂとソケットバルブ本体３２との隙間から外部へと液体燃料が流出することが抑制され、安全性に優れたものとなる。
【００５７】
また、挿入部本体３３ａとガイド部３３ｂと間であって後端側の閉じられた部分には、プラグ１とソケット３との連結時、プラグ１のノズル部１１ｂの先端部と当接するように環状シール部材３５が設けられている。通常、上記したようにプラグ１とソケット３とを連結した際、ガイド筒部３３ｂの先端部がシールされるため、ガイド筒部３３ｂとノズル部１１ｂとの隙間から液体燃料が流出することはないが、仮に液体燃料が流出したとしても、ノズル部１１ｂと当接するように環状シール部材３５が設けられていることで、それ以上の外部への液体燃料の流出が抑制され、安全性に優れたものとなる。
【００５８】
バルブ室構成部３４の後端部には、ソケットバルブ本体３２が移動可能に挿入されると共に、液体燃料の流路となる軸孔３４ａが形成されている。また、後端部の外側は、例えば他の部分に比べて若干径小とされており、この部分に環状シール部材３６が設けられている。環状シール部材３６は、ソケット３を燃料受容部８に装着した際、それらの隙間から液体燃料が流出することを抑制するために設けられている。
【００５９】
このようなソケット本体３１内に配置されるソケットバルブ本体３２は、バルブ室構成部３４等と併せてバルブ機構を構成するものであり、略棒状の後端側ロッド部３２ａおよび筒状の先端側ロッド部３２ｂと、これらよりも径大な大径部３２ｃとを有している。先端側ロッド部３２ｂは、挿入部３３のガイド部３３ｂに移動可能に挿入されてガイドされている。先端側ロッド部３２ｂの先端部は、プラグ１とソケット３との連結時、燃料保持部材２１を貫通できると共に、プラグバルブ本体１２と当接して互いのバルブ機構を開状態とできる程度に先端側に延ばされている。
【００６０】
また、大径部３２ｃは、バルブ室構成部３４によって形成されるバルブ室Ｂｓ内に配置され、その後端側の後端側ロッド部３２ａは、バルブ室構成部３４の軸孔３４ａに移動可能に挿入されてガイドされている。後端側ロッド部３２ａには、バルブ室構成部３４の軸孔３４ａよりも径大な中間径部３２ｄが設けられており、この中間径部３２ｄの後端側であって、軸孔３４ａよりも先端側には段部３２ｅが設けられている。段部３２ｅは、ソケットバルブ本体３２の後端側への移動を制限するために、軸孔３４ａに嵌め合わされて用いられる。
【００６１】
バルブ室構成部３４の内部には、ソケットバルブ本体３２の大径部３２ｃの先端側であって、先端側ロッド部３２ｂの周囲を囲むようにＯリング等の環状シール部材３７が配置されている。また、大径部３２ｃの後端側であって、後端側ロッド部３２ａの周囲には、大径部３２ｃを先端側へと押圧するように圧縮スプリング等の弾性体３８が配置されている。このように、弾性体３８によって大径部３２ｃを介して環状シール部材３７が押圧されることで、バルブ機構が閉状態とされている。
【００６２】
このようなソケット３におけるソケットバルブ本体３２は、例えば先端部に設けられる流入口３２ｆと、バルブ機構が開状態となったときにバルブ室Ｂｓに連通する排出口３２ｇと、これらを繋ぐ内部流路３２ｈとを有することを特徴としている。具体的には、例えば先端側ロッド部３２ｂが円筒状とされたものであり、その先端部が流入口３２ｆとされ、内部が内部流路３２ｈとされ、側面部のバルブ室Ｂｓにかかる位置に排出口３２ｇが設けられたものである。
【００６３】
ソケットバルブ本体３２をこのような構成とすることで、連結状態となった際、燃料保持部材２１の貫通孔２１ｃを貫通させてプラグバルブ本体１２と当接させることにより両者のバルブ機構を開状態とすることができ、またこのような貫通かつ当接した状態でノズル部１１ｂの内部の液体燃料を流入口３２ｆから導入させ、内部流路３２ｈを通して排出口３２ｇからバルブ室Ｂｓへと排出させることができる。このため、上記した燃料保持部材２１を有するプラグ１との間で、適切に液体燃料の供給を行うことができる。
【００６４】
このようなソケットバルブ本体３２における流入口３２ｆの大きさ、形状は必ずしも限定されるものではなく、プラグバルブ本体１２との当接時、プラグバルブ本体１２の先端形状と併せて液体燃料が流入できるものであれば特に限定されるものではない。
【００６５】
また、排出口３２ｇは、バルブ室Ｂｓに液体燃料を排出できるものであればよく、プラグ１とソケット３とを連結してないとき、すなわちソケット３のバルブ機構が閉状態のときには必ずしもバルブ室Ｂｓに位置する必要はなく、プラグ１とソケット３とを連結したとき、すなわちソケット３のバルブ機構が開状態となったとき、バルブ室Ｂｓに少なくとも一部が位置するものであればよい。
【００６６】
なお、排出口３２ｇは、ソケット３のバルブ機構が閉状態のときにバルブ室Ｂｓから液体燃料が流出することを抑制する観点から、ソケット３のバルブ機構が閉状態のときには、バルブ室Ｂｓに連通しないものである必要がある。なお、バルブ室Ｂｓに連通するとは、単にバルブ室Ｂｓに位置するだけでなく、バルブ室Ｂｓとの間で実際に液体燃料の出入が可能となる状態を指す。
【００６７】
このようなソケット３によれば、上記した特定のソケットバルブ本体３２を有することで、上記した燃料保持部材２１を有するプラグ１との間でバルブ機構を適切に開閉状態とできると共に、液体燃料の供給を効率的に行うことができる。また、このようなソケット３によれば、プラグ１とソケット３とを連結した際、ガイド部３３ｂの先端部が燃料保持部材２１によってシールされると共に、環状シール部材３５によってノズル部１１ｂの先端部がシールされるため、外部への液体燃料の流出が抑制され、安全性に優れたものとなる。
【００６８】
このようなソケット３の構成材料としては、環状シール部材３５〜３７、弾性体３８を除き、一般には非金属材料、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）等が用いられるほか、耐メタノール性を有するポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等のスーパーエンジニアプラスチックや、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）等の汎用エンジニアプラスチックが好適に用いられる。
【００６９】
また、環状シール部材３５〜３７としては、耐メタノール性に優れた弾性材料が好適に用いられ、熱可塑性エラストマーとして、例えばスチレン系エラストマー（ＴＰＳ）、オレフィン系エラストマー（ＴＰＯ）、ポリエステル系エラストマー（ＴＰＥＥ）、ポリアミド系エラストマー（ＰＥＢＡＸ）、シリコーン系エラストマー、フッ素系エラストマー等が用いられ、ゴム材料として、例えばエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、フロロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）等が用いられる。これらの中でも、特に耐メタノール性等を考慮して、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）等が好適に用いられる。
【００７０】
次に、カップラー９の連結方法について説明する。まず、図７に示すように、ソケット３の挿入部３３にプラグ１のノズル部１１ｂを挿入すると、ソケットバルブ本体３２が燃料保持部材２１に当接し、その貫通孔２１ｃに強制的に挿入される。この際、貫通孔２１ｃが弾性変形することにより、ソケットバルブ本体３２の挿入が可能となると共に、その側面部がシールされる。なお、ソケットバルブ本体３２は、例えば燃料保持部材２１に抗して挿入できる程度に後端側から弾性体３８によって押圧されており、そのソケット本体３１内における位置状態は変化せず、ソケット３のバルブ機構は閉状態のままとなっている。
【００７１】
さらに挿入部３３にノズル部１１ｂを挿入していくと、図８に示すように、ソケットバルブ本体３２が貫通孔２１ｃを貫通し、プラグバルブ本体１２と当接する。この状態から挿入部３３にノズル部１１ｂを挿入していくと、図９に示すように、ソケットバルブ本体３２がプラグバルブ本体１２に押し下げられて後端側へと移動し、ソケット３のバルブ機構が開状態となる。そして、ソケットバルブ本体３２の段部３２ｅがバルブ室構成部３４の軸孔３４ａに当接した時点で、その後端側への移動が停止する。この際、燃料保持部材２１がガイド部３３ｂの先端部に当接し、ソケットバルブ本体３２とガイド部３３ｂとの間がシールされ、液体燃料の流出が抑制される。
【００７２】
なお、プラグ１とソケット３のバルブ機構の開放順序は、それぞれのバルブ機構においてバルブ本体を押圧する弾性体の反発力を調整することにより行われる。この場合は、プラグバルブ本体１２を押圧する弾性体１８の反発力がソケットバルブ本体３２を押圧する弾性体３８の反発力よりも大きくなるように構成されているため、ソケット３のバルブ機構がプラグ１のバルブ機構よりも先に開放されるようになっている。このように液体燃料が供給されるソケット３のバルブ機構を先に開放する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。
【００７３】
さらに挿入部３３にノズル部１１ｂを挿入していくと、移動が停止したソケットバルブ本体３２によって押し返されるためにプラグバルブ本体１２はそれ以上挿入されず、ノズル部１１ｂのみが挿入される。これにより、プラグ１のバルブ機構が開状態となり、液体燃料がノズル部１１ｂに流入する。そして、図１０に示すように、ノズル部１１ｂの先端部が環状シール部材３５に当接した時点で、ソケット３へのプラグ１の挿入が完了して連結状態となる。
【００７４】
この際、ノズル部１１ｂの内部では、燃料保持部材２１によってソケットバルブ本体３２の側面部がシールされていることから、ノズル部１１ｂに流入した液体燃料は、プラグバルブ本体１２の溝部１２ｅからソケットバルブ本体３２の流入口３２ｆに流入する。また、既にソケット３のバルブ機構が開状態となっており、ソケットバルブ本体３２の排出口３２ｇがバルブ室Ｂｓに連通していることから、流入口３２ｆから内部流路３２ｈに流入した液体燃料は、排出口３２ｇからバルブ室Ｂｓへと排出される。そして、バルブ室Ｂｓ内に排出された液体燃料は、例えば図１に示すような燃料受容部８を通して燃料電池４へと供給される。
【００７５】
また、プラグ１とソケット３との連結時には、ノズル部１１ｂに設けられた連結用凸部１１ｄが挿入部３３に設けられた連結用孔部３３ｅに嵌め合わされるために、連結状態が維持される。さらに、ソケット３に設けられた環状シール部材３５にノズル部１１ｂが当接することで、挿入部３３とノズル部１１ｂとの間がシールされ、仮に燃料保持部材２１とガイド部３３ｂの先端部との当接部分から液体燃料が流出したとしても、外部への流出が抑制される。
【００７６】
また、図示しないが、プラグ１にキー部１１ｋが設けられ、ソケット３にキー溝３３ｄが設けられているため、キー部１１ｋとキー溝３３ｄとが適合しない場合には、ソケット３にプラグ１を完全に挿入、連結できず、誤った液体燃料の注入が防止され、安全性に優れたものとなる。
【００７７】
一方、ソケット３からプラグ１を取り外す場合、上記工程と逆の工程が行われる。まず、ソケット３からプラグ１を引き抜くために、プラグ１を強く引っ張ると、ソケット３の挿入部３３に設けられた連結用孔部３３ｅからプラグ１のノズル部１１ｂに設けられた連結用凸部１１ｄが外れ、挿入部３３からノズル部１１ｂを引き抜くことができるようになる。
【００７８】
挿入部３３からノズル部１１ｂを引き抜いていくと、挿入部３３内におけるソケットバルブ本体３２やプラグバルブ本体１２の位置状態は変化せず、ノズル部１１ｂのみが引き抜かれる。そして、図９に示すように、例えばプラグバルブ本体１２の先端部付近にガイド孔１１ｃの先端側が位置するようにノズル部１１ｂが移動した時点で、プラグ１のバルブ機構が閉状態となる。
【００７９】
プラグ１のバルブ機構が閉状態となった後は、ノズル部１１ｂと同様にプラグバルブ本体１２も引き抜かれるため、図８に示すように、ノズル部１１ｂの引き抜きに合わせてソケットバルブ本体３２が先端側へと移動し、ソケット３のバルブ機構が閉状態となる。
【００８０】
さらに、挿入部３３からノズル部１１ｂを引き抜いていくと、図７に示すように、燃料保持部材２１の貫通孔２１ｃから徐々にソケットバルブ本体３２が引き抜かれていき、完全にソケットバルブ本体３２が引き抜かれることにより、例えば図２に示すように貫通孔２１ｃが元のように閉塞する。これにより、ノズル部１１ｂに液体燃料が保持され、そのこぼれ出しや気化が抑制される。
【００８１】
次に、本発明のプラグ１の他の実施形態について説明する。なお、以下に示すプラグ１については、基本的な構造、連結方法等は先に説明したプラグ１と同様であるため説明を省略する。また、図についても、主要部のみを図示し、他の部分については図示を省略する。
【００８２】
図１１は、本発明のプラグ１の第２の実施形態を示す断面図であり、図１２はこのプラグ１の燃料保持部材２２を示す斜視図である。このプラグ１は、燃料保持部材２２として、開口可能に形成されたスリット部を有する弾性材料からなる略半球面体であって、それ自体で液体燃料を保持することができるものを用いたことを特徴としている。
【００８３】
この燃料保持部材２２は、具体的には、後端側に向かって閉塞する半球面部２２ａと、この半球面部２２ａの先端側に設けられるフランジ部２２ｂと、半球面部２２ａが開口可能となるように形成された該半球面部２２ａの頂点を通る十字状のスリット部２２ｃ（図１２）とを有するものであり、ノズル部１１ｂの内部にフランジ部２２ｂおよび先端側の半球面部２２ａが嵌め込まれるようにして固定されている。
【００８４】
このような燃料保持部材２２によれば、主としてフランジ部２２ｂにおいてノズル部１１ｂの内周面をシールすると共に、スリット部２２ｃが閉じて半球面部２２ａが閉塞することにより、ノズル部１１ｂ内に液体燃料を保持してそのこぼれ出しや気化を抑制し、プラグ１の安全性を向上させると共に、液体燃料を有効利用することができる。
【００８５】
そして、プラグ１とソケット３との連結途中、連結状態においては、例えば図１３、１４に示すように、スリット部２２ｃ（図１４）が開いて半球面部２２ａが分割して開口することでソケットバルブ本体３２を挿入することができ、従来と同様にプラグ１とソケット３との両者のバルブ本体を当接させることによりバルブ機構を開放させて液体燃料を供給することができ、またソケットバルブ本体３２の側面部に半球面部２２ａの内面を接触させてシールすることにより、ノズル部１１ｂの内部の液体燃料をソケットバルブ本体３２の流入口３２ｆへと導き、それ以外の外部への流出を抑制することができる。
【００８６】
また、図１５は本発明のプラグ１の第３の実施形態を示す断面図であり、図１６はこのプラグ１の燃料保持部材２３を示す斜視図である。このプラグ１は、燃料保持部材２３として、ソケットバルブ本体３２の挿入部分である先端側ロッド部３２ｂの外径よりも小さい孔部を一端に有する略筒状体を用い、この孔部にプラグバルブ本体１２を当接させて塞ぐことにより液体燃料を保持するようにしたことを特徴としている。
【００８７】
この燃料保持部材２３は、具体的には、筒部本体２３ａと、この筒部本体２３ａの先端側に設けられるフランジ部２３ｂと、筒部本体２３ａの後端側に設けられ、後端側に向かって縮径する縮径部２３ｃとを有し、この縮径部２３ｃの後端部にソケットバルブ本体３２の挿入部分である先端側ロッド部３２ｂの外径よりも小さい孔部２３ｄが設けられており、ノズル部１１ｂの内部にフランジ部２３ｂおよび筒部本体２３ａが嵌め込まれて固定されている。
【００８８】
このような燃料保持部材２３によれば、筒部本体２３ａやフランジ部２３ｂによりノズル部１１ｂの内周面をシールすると共に、孔部２３ｄを塞ぐように後端側からプラグバルブ本体１２を当接させることで、ノズル部１１ｂ内に液体燃料を保持してそのこぼれ出しや気化を抑制し、プラグ１の安全性を向上させると共に、液体燃料を有効利用することができる。なお、プラグバルブ本体１２を当接させて孔部２３ｄを塞ぐ観点から、孔部２３ｄの大きさはプラグバルブ本体１２の断面における溝部１２ｅを除いた中心部分の大きさ以下である必要がある。
【００８９】
また、プラグ１とソケット３との連結途中、連結状態においては、例えば図１７、１８に示すように、縮径部２３ｃや孔部２３ｄが拡径するように弾性変形することでソケットバルブ本体３２を挿入することができ、従来と同様にプラグ１とソケット３との両者のバルブ本体を当接させることによりバルブ機構を開放させて液体燃料を供給することができ、またソケットバルブ本体３２の側面部に縮径部２３ｃの一部や孔部２３ｄの内面を接触させてシールすることにより、ノズル部１１ｂの内部の液体燃料をソケットバルブ本体３２の流入口３２ｆへと導き、それ以外の外部への流出を抑制することができる。
【００９０】
このような燃料保持部材２３を用いるプラグ１については、例えば図１９に示すようにノズル部１１ｂの先端部に小径部１１ｅを設けると共に、燃料保持部材２３の筒部本体２３ａの外周部分に小径な周溝２３ｅを設け、周溝２３ｅに小径部１１ｅを嵌め合わせることによりノズル部１１ｂに燃料保持部材２３を固定するようにしても構わない。
【００９１】
また、図２０は本発明のプラグ１の第４の実施形態を示す断面図（ａ）および先端側から見た平面図（ｂ）であり、図２１はこのプラグ１の燃料保持部材２４を示す斜視図（ａ）、側面図（ｂ、ｃ）、下面図（ｄ）である。なお、図２１に示す燃料保持部材２４は、プラグ１に装着されていない状態のものである。
【００９２】
このプラグ１は、燃料保持部材２４として、ノズル部１１ｂに装着した際、ノズル部１１ｂの内径側に形成された凸部により外径側から押圧されることで貫通孔が開口可能に閉塞するものを用いたものである。
【００９３】
このプラグ１は、具体的には、ノズル部１１ｂの内部に内径側に突出する一対の内部凸部１１ｆが設けられている。また、燃料保持部材２４は、図２１に示すように、筒部２４ａと、この筒部２４ａの軸心部分を貫通し、後端側に比べて先端側の内径が径大な貫通孔２４ｂとを有し、筒部２４ａの先端側の外面部分のうちノズル部１１ｂの一対の内部凸部１１ｆに対応する部分に一対の切り欠き部２４ｃが設けられている。
【００９４】
なお、内部凸部１１ｆに対応する部分とは、具体的には後述するようにソケットバルブ本体３２の挿入によって燃料保持部材２４が後端側へと縮んだときに、この縮んだ燃料保持部材２４のうち内部凸部１１ｆの部分に位置することとなる部分を意味する。また、貫通孔２４ｂは、少なくとも後端部がソケットバルブ本体３２の挿入部分である先端側ロッド部３２ｂの外径よりも小さくなるように形成されている。さらに、この燃料保持部材２４は、図２１から明らかなようにプラグ１に装着されていない状態では、貫通孔２４ｂの全体が開口した状態となっている。
【００９５】
そして、燃料保持部材２４は、図２０に示すように、ノズル部１１ｂの一対の内部凸部１１ｆに一対の切り欠き部２４ｃが対応するように装着される。具体的には、切り欠き部２４ｃの後端側の傾斜面に内部凸部１１ｆが接触するように配置される。このようにして一対の内部凸部１１ｆによって外径側から押圧されることで、この押圧部分の貫通孔２４ｂが閉塞される。また、一対の内部凸部１１ｆによって後端側へと押圧されることで、燃料保持部材２４の後端部がガイド孔１１ｃの周囲に当接し、ガイド孔１１ｃの周囲がシールされる。内部凸部１１ｆは、このように燃料保持部材２４の貫通孔２４ｂを閉塞させ、また燃料保持部材２４を後端側へと押圧してガイド孔１１ｃの周囲をシールする他、例えばノズル部１１ｂから燃料保持部材２４が先端側へと抜け落ちることを抑制する機能を有する。
【００９６】
このようなプラグ１によれば、ガイド孔１１ｃの周囲を燃料保持部材２４の後端部によってシールすると共に、貫通孔２４ｂが内部凸部１１ｆによって閉塞されることで、ノズル部１１ｂ内に液体燃料を保持してそのこぼれ出しや気化を抑制し、プラグ１の安全性を向上させると共に、液体燃料を有効利用することができる。
【００９７】
また、プラグ１とソケット３との連結途中、連結状態においては、例えば図２２、２３に示すように、ソケットバルブ本体３２の挿入に伴って燃料保持部材２４が後端側へと縮むことで、切り欠き部２４ｃ、特に平坦部分が内部凸部１１ｆの位置まで移動する。これにより、貫通孔２４ｂが元に戻るようにして開口し、ソケットバルブ本体３２を挿入することができるようになる。
【００９８】
結果として、従来と同様にプラグ１とソケット３との両者のバルブ本体を当接させることによりバルブ機構を開放させて液体燃料を供給することができ、またソケットバルブ本体３２の側面部に貫通孔２４ｂの内面を接触させてシールすることにより、ノズル部１１ｂの内部の液体燃料をソケットバルブ本体３２の流入口３２ｆへと導き、それ以外の外部への流出を抑制することができる。さらに、燃料保持部材２４における貫通孔２４ｂの内径を後端側に比べて先端側が径大となるようにすることで、ソケットバルブ本体３２の挿入も容易となっている。
【００９９】
以上、第４の実施形態のプラグ１について説明したが、このようなプラグ１における切り欠き部２４ｃとしては、必ずしも上記した形状のものに限られるものではなく、少なくとも後端側部分に比べて小径となる小径部を有するものであればよい。このような小径部としては、周方向の一部のみに設けられるものであってもよいし、全周に設けられるものであってもよい。また、このような小径部としては、燃料保持部材２４の軸方向の一部の範囲のみに溝状となるように設けられるものであってもよいし、燃料保持部材２４の先端側の全範囲に設けられるものであってもよい。
【０１００】
また、図２４は第４の実施形態のプラグ１の変形例を示す断面図であり、図２５はこのプラグ１の燃料保持部材２４を示す斜視図（ａ）、側面図（ｂ、ｃ）、下面図（ｄ）である。なお、図２５に示す燃料保持部材２４は、プラグ１に装着されていない状態のものである。
【０１０１】
このプラグ１については、燃料保持部材２４として、上記した一対の切り欠き部２４ｃ（図２１）を設けたものの代わりに、一対の凸部２４ｄ（図２５）を設けたものを用いた点が異なっている。このような一対の凸部２４ｄは、例えばノズル部１１ｂの小径部１１ｇに係合するように設けられている。この燃料保持部材２４についても、図２５から明らかなようにプラグ１に装着されていない状態では、貫通孔２４ｂの全体が開口した状態となっている。
【０１０２】
そして、燃料保持部材２４は、図２４に示すように、ノズル部１１ｂの小径部１１ｇに一対の凸部２４ｄが後端側から係合するように装着される。この際、小径部１１ｇによって一対の凸部２４ｄが外径側から押圧されることで、この押圧部分の貫通孔２４ｂが閉塞する。また、小径部１１ｇによって後端側へと押圧されることで、燃料保持部材２４の後端部がガイド孔１１ｃの周囲に当接し、ガイド孔１１ｃの周囲がシールされる。
【０１０３】
このようなプラグ１についても、ガイド孔１１ｃの周囲を燃料保持部材２４の後端部によってシールすると共に、貫通孔２４ｂが小径部１１ｇによって閉塞されることで、ノズル部１１ｂ内に液体燃料を保持してそのこぼれ出しや気化を抑制し、プラグ１の安全性を向上させると共に、液体燃料を有効利用することができる。
【０１０４】
また、プラグ１とソケット３との連結途中、連結状態においても、例えば図２６、２７に示すように、ソケットバルブ本体３２の挿入に伴って燃料保持部材２４が後端側へと縮むことで、凸部２４ｄが小径部１１ｇの後端側の拡径した部分まで移動する。これにより、貫通孔２４ｂが元に戻るようにして開口し、ソケットバルブ本体３２を挿入することができるようになる。
【０１０５】
結果として、従来と同様にプラグ１とソケット３との両者のバルブ本体を当接させることによりバルブ機構を開放させて液体燃料を供給することができ、またソケットバルブ本体３２の側面部に貫通孔２４ｂの内面を接触させてシールすることにより、ノズル部１１ｂの内部の液体燃料をソケットバルブ本体３２の流入口３２ｆへと導き、それ以外の外部への流出を抑制することができる。
【０１０６】
以上、第４の実施形態のプラグ１の変形例について説明したが、このようなプラグ１における小径部１１ｇとしては、ノズル部１１ｂの周方向の一部に設けられるものであってもよいし、全周に設けられるものであってもよい。また、このような小径部としては、ノズル部１１ｂの軸方向の一部の範囲のみに設けられるものであってもよいし、先端側の全範囲に設けられるものであってもよい。
【０１０７】
次に、本発明のカップラー９が適用される燃料電池４について、内部気化型のＤＭＦＣを例に挙げて説明する。図２８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６と、燃料収容部７と、図示を省略したソケット３を有する燃料受容部８とから主として構成されている。なお、図示が省略されたソケット３を有する燃料受容部８は、例えば図１に示されるように燃料収容部７の下面側に設けられている。
【０１０８】
燃料電池セル６は、アノード触媒層６１およびアノードガス拡散層６２からなるアノード（燃料極）と、カソード触媒層６３およびカソードガス拡散層６４からなるカソード（酸化剤極／空気極）と、アノード触媒層６１とカソード触媒層６３とで挟持されたプロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜６５とから構成される膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を有している。
【０１０９】
アノード触媒層６１およびカソード触媒層６３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６１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６３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。
【０１１０】
電解質膜６５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。
【０１１１】
アノード触媒層６１に積層されるアノードガス拡散層６２は、アノード触媒層６１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６１の集電体も兼ねている。一方、カソード触媒層６３に積層されるカソードガス拡散層６４は、カソード触媒層６３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６３の集電体も兼ねている。アノードガス拡散層６２にはアノード導電層６６が積層され、カソードガス拡散層６４にはカソード導電層６７が積層されている。
【０１１２】
アノード導電層６６およびカソード導電層６７は、例えば金のような導電性金属材料からなるメッシュや多孔質膜、あるいは薄膜等で構成されている。なお、電解質膜６５とアノード導電層６６との間、および電解質膜６５とカソード導電層６７との間には、ゴム製のＯリング６８、６９が介在されており、これらによって燃料電池セル６からの燃料漏れや酸化剤漏れを防止している。
【０１１３】
燃料収容部７の内部には、液体燃料Ｆ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７は燃料電池セル６側が開口されており、この燃料収容部７の開口部と燃料電池セル６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Ｆ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Ｆの気化成分とは、液体燃料Ｆ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。
【０１１４】
カソード導電層６７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６３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６４に酸化剤を均一に導入することで、カソード触媒層６３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。
【０１１５】
燃料収容部７上に積層された気体選択透過膜４１、燃料電池セル６、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が被され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７にはカバー４４の爪４４ｂを受けるテラス７ａが設けられており、このテラス７ａ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。
【０１１６】
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７内の液体燃料Ｆ（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６に供給される。燃料電池セル６内において、液体燃料Ｆの気化成分はアノードガス拡散層６２で拡散されてアノード触媒層６１に供給される。アノード触媒層６１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）
【０１１７】
なお、液体燃料Ｆとして純メタノールを使用した場合には、燃料収容部７から水蒸気が供給されないため、カソード触媒層６３で生成した水や電解質膜６５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。
【０１１８】
内部改質反応で生成されたプロトン（Ｈ＋）は電解質膜６５を伝導し、カソード触媒層６３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６７、カソードガス拡散層６４を拡散して、カソード触媒層６３に供給される。カソード触媒層６３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）
【０１１９】
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７内の液体燃料Ｆ（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７内の液体燃料Ｆが空にな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７内にカートリッジ２から液体燃料を供給する。カートリッジ２からの液体燃料の供給は、前述したようにカートリッジ２側のプラグ１を燃料電池４側のソケット３に挿入することにより実施される。
【０１２０】
以上、本発明の燃料電池用プラグと、それを用いた燃料電池用カップラーについて説明したが、本発明の燃料電池用プラグおよび燃料電池用カップラー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。
【０１２１】
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、本発明の燃料電池用カップラーが適用される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カップラーが適用可能であれば、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。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の燃料電池用プラグが装着された燃料カートリッジと、それが連結される燃料電池用ソケットが装着された燃料電池とを示す模式図。
【図２】本発明の燃料電池用カップラーの分離状態の一例を示す断面図。
【図３】プラグバルブ本体とソケットバルブ本体との当接状態を示す側面図および上面図。
【図４】燃料保持部材の一例を示す斜視図およびＡ−Ａ矢視断面図。
【図５】図４に示す燃料保持部材のバルブ挿入孔が開いた状態を示す斜視図およびＡ−Ａ矢視断面図。
【図６】図２に示す燃料電池用ソケットを拡大して示す断面図。
【図７】図２に示す燃料電池用カップラーの連結初期の状態を拡大して示す断面図。
【図８】図２に示す燃料電池用カップラーの連結途中における両バルブ本体の当接時の状態を拡大して示す断面図。
【図９】図２に示す燃料電池用カップラーの連結途中における燃料電池用ソケットのバルブ機構が開状態となったときの状態を拡大して示す断面図。
【図１０】図２に示す燃料電池用カップラーの連結完了時の状態を拡大して示す断面図。
【図１１】第２の実施形態の燃料電池用プラグを示す断面図。
【図１２】第２の実施形態の燃料電池用プラグに用いられる燃料保持部材を示す斜視図。
【図１３】第２の実施形態の燃料電池用プラグの連結途中の状態を示す断面図。
【図１４】第２の実施形態の燃料電池用プラグに用いられる燃料保持部材の開口時の状態を示す斜視図。
【図１５】第３の実施形態の燃料電池用プラグを示す断面図。
【図１６】第３の実施形態の燃料電池用プラグに用いられる燃料保持部材を示す斜視図。
【図１７】第３の実施形態の燃料電池用プラグの連結途中の状態を示す断面図。
【図１８】第３の実施形態の燃料電池用プラグに用いられる燃料保持部材の開口時の状態を示す斜視図。
【図１９】第３の実施形態の燃料電池用プラグの変形例を示す断面図。
【図２０】第４の実施形態の燃料電池用プラグを示す断面図（ａ）および先端側平面図（ｂ）。
【図２１】第４の実施形態の燃料電池用プラグに用いられる燃料保持部材を示す斜視図（ａ）、側面図（ｂ、ｃ）、下面図（ｄ）。
【図２２】第４の実施形態の燃料電池用プラグの連結途中の状態を示す断面図。
【図２３】第４の実施形態の燃料電池用プラグの連結途中の状態を示す断面図。
【図２４】第４の実施形態の燃料電池用プラグの変形例を示す断面図。
【図２５】第４の実施形態の変形例の燃料電池用プラグに用いられる燃料保持部材を示す斜視図（ａ）、側面図（ｂ、ｃ）、下面図（ｄ）。
【図２６】第４の実施形態の変形例の燃料電池用プラグの連結途中の状態を示す断面図。
【図２７】第４の実施形態の変形例の燃料電池用プラグの連結途中の状態を示す断面図。
【図２８】本発明の燃料電池用カップラーが適用される燃料電池の一例を示す断面図。
【符号の説明】
【０１２３】
１…燃料電池用プラグ、２…カートリッジ、３…燃料電池用ソケット、４…燃料電池、５…カートリッジ本体、６…燃料電池セル、７…燃料収容部、８…燃料受容部、９…燃料電池用カップラー、１１…プラグ本体、１１ａ…装着部、１１ｂ…ノズル部、１１ｃ…ガイド孔、１１ｄ…連結用凸部、１１ｅ…小径部、１１ｆ…内部凸部、１１ｇ…小径部、１２…プラグバルブ本体、１３…バルブホルダ、１４…外筒部、１５…キャップ、１６…環状シール部材、１７…環状シール部材、１８…弾性体、２１…燃料保持部材、２１ａ…柱状部、２１ｂ…フランジ部、２１ｃ…貫通孔、２２…燃料保持部材、２２ａ…半球面部、２２ｂ…フランジ部、２２ｃ…スリット部、２３…燃料保持部材、２３ａ…筒部本体、２３ｂ…フランジ部、２３ｃ…縮径部、２３ｄ…孔部、２３ｅ…周溝、２４…燃料保持部材、２４ａ…筒部、２４ｂ…貫通孔、２４ｃ…切り欠き部、２４ｄ…凸部、３１…ソケット本体、３２…ソケットバルブ本体、３２ｅ…流入口、３２ｄ…排出口、３２ｈ…内部流路、３３…挿入部、３４…バルブ室構成部、３５、３６、３７…環状シール部材、３８…弾性体、４１…気体選択透過膜、４２…保湿層、４３…表面層、４４…カバー、６１…アノード触媒層、６２…アノードガス拡散層、６３…カソード触媒層、６４…カソードガス拡散層、６５…電解質膜、６６…アノード導電層、６７…カソード導電層、６８、６９…Ｏリング、Ｂｐ…バルブ室（プラグ側）、Ｂｓ…バルブ室（ソケット側）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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