(57)【要約】プラグＰ１０の挿入部先端に凹部３２ａ設け、ソケットＳ１０とプラグＰ１０とが嵌合連結されて形成される接触シール面Ａの少なくともいずれか一方に潤滑性を付与する潤滑性付与手段７０として潤滑膜７２を設けるようにする。ソケットＳ１０とプラグＰ１０とが嵌合連結されて形成される接触シール面Ａの潤滑性付与手段７０の潤滑膜７２で潤滑性を付与してスムーズな連結で密着させシール性を確保するようにしている。
2008041779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池本体に設けられた弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるソケットと、燃料電池用の液体燃料を収納するカートリッジ本体に設けられ弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるとともに、前記ソケットと着脱可能に嵌合連結されてシール状態とされ両弁体を開放して前記液体燃料を供給可能なプラグとから構成される燃料電池用カップラーであって、
前記ソケットと前記プラグとが嵌合連結されて形成される接触シール面の少なくともいずれか一方に潤滑性を付与する潤滑性付与手段を設けてなることを特徴とする燃料電池用カップラー。
【請求項２】
前記潤滑性付与手段を、不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤を塗布して構成したことを特徴とする請求項１記載の燃料電池用カップラー。
【請求項３】
前記潤滑性付与手段を、不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤とするとともに、精製オイルまたは精製オイルを有機溶剤で希釈して構成したことを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池用カップラー。
【請求項４】
前記潤滑性付与手段を、不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤とするとともに、流れ落ちを防止する添加剤を添加して構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料電池用カップラー。
【請求項５】
ＰＯＭプレートに塗布した時その動摩擦係数が非塗布時の動摩擦係数の１／５以下であるとともに（塗布後にメタノール洗浄を行った後の動摩擦係数）／（塗布後の動摩擦係数）が２．０以下であり、かつ下記式
Ｉ＝Ａ＋２Ｂ＋３Ｃ
式中、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ、潤滑剤０．２ｇをメタノール溶液（水１％）５０ｍｌ中に溶解し、６０℃１週間の条件で保存した際のメタノール溶液中の、１価金属イオンの濃度（ｐｐｂ）、１価又は３価以外の金属イオンの濃度（ｐｐｂ）、３価金属イオンの濃度（ｐｐｂ）を表す、
で表されるカチオン指数Ｉが６０以下である、非溶出性の潤滑剤を塗布したことを特徴とする請求項４記載の燃料電池用カップラー。
【請求項６】
前記潤滑性付与手段を、不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤または前記添加剤が添加された非溶出性の潤滑剤とするとともに、前記カートリッジ本体のプラグを覆って密封するキャップ内側のパッキンに塗布して転写可能に構成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池用カップラー。
【請求項７】
前記潤滑性付与手段に用いた非溶出性の潤滑剤が、精製されたフッ素オイルまたは精製されたシリコンオイルであることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の燃料電池用カップラー。
【請求項８】
前記潤滑性付与手段が設けられる前記接触シール面を、前記プラグの挿入部先端に形成する凹部に設けたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池用カップラー。
【請求項９】
前記潤滑性付与手段を、前記接触シール面が形成される前記先端凹部を先端開口が大径で基端が小径のテーパ状凹部とし、すべり性を向上可能に構成したことを特徴とする請求項８記載の燃料電池用カップラー。
【請求項１０】
前記潤滑性付与手段を、少なくとも前記ソケットと前記プラグとのいずれか一方の材料に添加した潤滑性成分として成形して構成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の燃料電池用カップラー。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の燃料電池用カップラーと、前記カップラーを構成する前記プラグを有する燃料カートリッジと、前記カップラーを構成し、前記プラグと連結可能な前記ソケットを有するとともに、前記カートリッジ本体より供給される前記液体燃料を収納する燃料電池本体に設けられた燃料収納部と、前記燃料収納部から前記液体燃料が供給されて発電動作する燃料電池本体に設けられた起電部とを備えることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はソケットとプラグとで構成され着脱可能に連結されてカートリッジから燃料電池に液体燃料を供給する燃料電池用カップラーに関し、液体燃料の供給が繰り返し行なわれる着脱時のシール性を確実に確保できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
液体燃料から直接発電することができる液体型燃料電池が種々開発されつつあり、メタノールを燃料とする直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）では、改質器を必要とせず小型にできることから携帯用電子機器の電源としての利用が注目されている。
特に、パッシブ方式とよばれる直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）では、燃料電池本体側に設けた燃料タンクに液体燃料であるメタノールが入れられた燃料カートリッジを連結してメタノールを直接補給することが行われ、燃料供給用のポンプを必要とせず、一層の小型化を図ることができる（特開２００５−７１７１３号公報参照）。
このような直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）では、燃料であるメタノールを供給するため、燃料電池本体とメタノールを収容する燃料カートリッジ本体とに、それぞれ弁体とこれを閉方向に付勢するバネを有する弁機構を備えたソケットとプラグとで構成されるカップラーを設けておき、このカップラーを連結してシール状態で互いの弁機構を連通させて液体燃料を供給し、取り外した状態ではそれぞれの弁機構を閉じた密封状態にできるようにしている。
【発明の開示】
【０００３】
ところが、燃料電池本体にカップラーを介して燃料カートリッジ本体を連結して液体燃料を供給する場合に、燃料カートリッジには、複数回の燃料の補給に必要な量のメタノールなどの液体燃料が収容されると、カップラーによる連結や取り外しも燃料補給の都度行われることになり、燃料カートリッジ内の液体燃料がなくなるまで、カップラーでのシール性を十分に確保できるようにすることが求められる。
この発明は、上記従来技術の課題と要望に鑑みてなされたもので、燃料カートリッジのカップラーが繰り返し着脱される場合のシール性を確保できる燃料電池用カップラーを提供しようとするものである。
上記従来技術の有する課題を解決するためこの発明の構成１の燃料電池用カップラーは、燃料電池本体に設けられた弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるソケットと、燃料電池用の液体燃料を収納するカートリッジ本体に設けられた弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるとともに、前記ソケットと着脱可能に嵌合連結されてシール状態とされ両弁体を開放して前記液体燃料を供給可能なプラグとから構成される燃料電池用カップラーであって、
前記ソケットと前記プラグとが嵌合連結されて形成される接触シール面の少なくともいずれか一方に潤滑性を付与する潤滑性付与手段を設けてなることを特徴とするものである。
この燃料電池用カップラーによれば、ソケットとプラグとが嵌合連結されて形成される接触シール面のいずれか一方あるいは両方に設けた潤滑性付与手段で潤滑性を付与してスムーズな連結で密着させシール性を確保するようにしている。
また、この発明の請求項２記載の燃料電池用カップラーは、構成１の構成に加え、前記潤滑性付与手段を、不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤を塗布して構成したことを特徴とするものである。
この燃料電池用カップラーによれば、不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤を塗布して潤滑性付与手段としており、スムーズな連結で密着させてシール性を確保し、しかも潤滑剤からの溶出物による燃料電池への影響をなくすようにしている。
さらに、この発明の構成３の燃料電池用カップラーは、構成１または２に加え、前記潤滑性付与手段を、不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤とするとともに、精製オイルまたは精製オイルを有機溶剤で希釈して構成したことを特徴とするものである。
この燃料電池用カップラーによれば、精製オイルまたは精製オイルを有機溶剤で希釈して不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤による潤滑性付与手段としており、スムーズな連結で密着させてシール性を確保し、しかも、精製オイルまたはこれを有機溶剤で希釈した精製オイルとして溶出物による燃料電池への影響をなくすようにしている。
また、この発明の構成４の燃料電池用カップラーは、構成１〜３のいずれかの構成に加え、前記潤滑性付与手段を、不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤とするとともに、流れ落ちを防止する添加剤を添加して構成したことを特徴とするものである。
この燃料電池用カップラーによれば、不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤に流れ落ちを防止する添加剤を添加した潤滑性付与手段とし、一層接触シール面への保持性を高めるようにしている。
またこの発明の構成５の燃料電池用カップラーは、構成４に加え、ＰＯＭプレートに塗布した時その動摩擦係数が１／５以下であるとともに（塗布後にメタノール洗浄を行った後の動摩擦係数）／（塗布後の動摩擦係数）が２．０以下であり、かつ下記式
Ｉ＝Ａ＋２Ｂ＋３Ｃ
式中、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ、潤滑剤０．２ｇをメタノール溶液（水１％）５０ｍｌ中に溶解し、６０℃１週間の条件で保存した際のメタノール溶液中の、１価金属イオンの濃度（ｐｐｂ）、１価又は３価以外の金属イオンの濃度（ｐｐｂ）、３価金属イオンの濃度（ｐｐｂ）を表す、
で表されるカチオン指数Ｉが６０以下であることを特徴とするものである。
この燃料電池用カップラーによれば、添加剤を混合した非溶出性の潤滑剤として特に好ましい態様のものが提供される。
さらに、この発明の構成６の燃料電池用カップラーは、構成１〜５のいずれかの構成に加え、前記潤滑性付与手段を、不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤または前記添加剤が添加された非溶出性の潤滑剤とするとともに、前記カートリッジ本体のプラグを覆って密封するキャップ内側のパッキンに塗布して転写可能に構成したことを特徴とするものである。
この燃料電池用カップラーによれば、不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤または添加剤が添加された非溶出性の潤滑剤を、カートリッジ本体のプラグを覆って密封するキャップ内側のパッキンに塗布して転写させて潤滑性付与手段としており、連結の際に十分な潤滑性を転写付与でき、しかも通常の状態では、燃料電池本体への潤滑剤の影響を極力抑えることができるようにしている。
また、この発明の構成７の燃料電池用カップラーは、構成３〜６のいずれかの構成に加え、前記潤滑性付与手段に用いた非溶出性の潤滑剤が、精製されたフッ素オイルまたは精製されたシリコンオイルであることを特徴とするものである。
この燃料電池用カップラーによれば、潤滑性付与手段に用いる非溶出性の潤滑剤を、精製されたフッ素オイルまたは精製されたシリコンオイルとすることで、入手が容易であり、連結の際に十分な潤滑性を付与でき、しかも燃料電池本体への潤滑剤の影響を極力抑えることができるようになる。
さらに、この発明の構成８の燃料電池用カップラーは、構成１〜７のいずれかの構成に加え、前記潤滑性付与手段が設けられる前記接触シール面を、前記プラグの挿入部先端に形成する凹部に形成したことを特徴とするものである。
この燃料電池用カップラーによれば、プラグの挿入部先端に凹部を形成してこの凹部に接触シール面を形成することで、潤滑剤などを凹部内に塗布するなどで少量を有効に機能させるようにし、しかもカップラーを取り外した場合に付着残留する液体燃料を収納して直接接触することを防止するようにしている。
また、この発明の構成９の燃料電池用カップラーは、構成８に加え、前記潤滑性付与手段を、前記接触シール面が形成される前記先端凹部を先端開口が大径で基端が小径のテーパ状凹部とし、すべり性を向上可能に構成したことを特徴とするものである。
この燃料電池用カップラーによれば、接触シール面が形成される先端凹部の形状を先端開口が大径で基端が小径のテーパ状凹部として潤滑性付与手段とし、形状特性からもすべり性を向上させ、一層スムーズな連結で密着させシール性を確保するようにしている。
また、この発明の請求項１０記載の燃料電池用カップラーは、構成１〜９のいずれかの構成に加え、前記潤滑性付与手段を、少なくとも前記ソケットと前記プラグとのいずれか一方の材料に添加した潤滑性成分として成形して構成したことを特徴とするものである。
この燃料電池用カップラーによれば、ソケットとプラグとのいずれか一方または両方の材料に潤滑性成分を添加して成形することで潤滑性付与手段とし、材料自体に潤滑性を持たせることで、スムーズな連結で密着させシール性を確保するようにしている。
さらに、この発明の構成１１の燃料電池は、構成１〜１０のいずれかの燃料電池用カップラーと、前記カップラーを構成する前記プラグを有する燃料カートリッジと、前記カップラーを構成し、前記プラグと連結可能な前記ソケットを有するとともに、前記カートリッジ本体より供給される前記液体燃料を収納する燃料電池本体に設けられた燃料収納部と、前記燃料収納部から前記液体燃料が供給されて発電動作する燃料電池本体に設けられた起電部とを備えることを特徴とするものである。
この燃料電池によれば、燃料カートリッジと燃料電池本体とがカップラーを介して繰り返し着脱される場合でも充分なシール性を確保することができるとともに、潤滑剤などから溶出する金属イオンなどの不純物によって燃料電池本体の起電力が著しく低下することも抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
第１図はこの発明の燃料電池用カップラーの一実施の形態にかかり、カップラーを構成するソケットとプラグを分離した状態の縦断面図、ソケットの底面図およびプラグの部分拡大図である。
第２図はこの発明の燃料電池用カップラーの一実施の形態にかかり、ソケットとプラグの嵌合連結状態の縦断面図および接触シール面での接触状態の説明図である。
第３図はこの発明の燃料電池用カップラーの一実施の形態にかかる外装キャップおよび内装キャップのそれぞれ正面図および断面図である。
第４図はこの発明の燃料電池用カップラーの一実施の形態にかかる外装キャップおよび内装キャップ装着した遊転状態および回転状態を示す断面図である。
第５図はこの発明の燃料電池用カップラーの他の実施形態のソケットとプラグが分離した状態の縦断面図である。
第６図は第５図の実施形態のソケットとプラグの嵌合連結状態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
第１図および第２図はこの発明の燃料電池用カップラーの一実施の形態にかかり、第１図はカップラーを構成するソケットとプラグを分離した状態の縦断面図、ソケットの底面図およびプラグの部分拡大図、第２図はソケットとプラグの嵌合連結状態の縦断面図および接触シール面での接触状態の説明図である。
この燃料電池用カップラー（以下、単にカップラーとする。）１０は、ソケットＳ１０と、このソケットＳ１０と嵌合連結されるプラグＰ１０とで構成され、例えばメタノール燃料電池本体側にソケットＳ１０が設けられ、メタノール容器としてのカートリッジ本体側にプラグＰ１０が設けられ、互いを連通させて燃料電池本体側にカートリッジ本体から燃料を補充したり、カートリッジごと交換するのに用いられる。このソケットＳ１０は、バネなど一部を除き、主要部は、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）などが用いられるほか、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）など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）などの汎用エンジニアプラスチックが好適に用いられる。さらに、ゴムとして、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ、ＥＰＤＭ）が好適に用いられる。
以下の説明では、図面上での上下を基準に説明するが、実際の嵌合連結方向を何ら制限するものでなく、どのような方向で実施しても良い。
このカップラー１０のソケットＳ１０では、燃料電池本体に形成された凹状の装着孔に略円筒状で内側空間がバルブ室となるソケット部材１１が取り付けられて固定されている。
このソケット部材１１の下端開口部にバルブシート部材１２が連結され、上面側に形成した円錘面がバルブシート１２ａとされ、中心部に下方に突き出して円筒状のバルブガイド部１２ｂが一体に形成してある。
そして、このバルブシート部材１２の上方のソケット部材１１のバブル部室内にバルブ本体１３が装着され、中央部の略大円柱状のバルブヘッド１３ａと下端中心部に突き出す小円柱状のバブルステム１３ｂおよび上端中心部に突き出すガイド部１３ｃとが一体に形成されて構成され、バルブステム１３ｂがバルブガイド部１２ｂに装着されて往復移動するようになっている。このバルブ本体１３のバルブヘッド１３ａの下端部にＯリング溝１３ｄが形成され、Ｏリング１４が装着してある。また、上下端中心部のバルブステム１３ｂおよびガイド部１３ｃの側面に流路１５となる溝が複数条形成してあり、この流路１５を介してバルブ本体１３が位置するバルブ室内と上方の燃料電池本体とを連通するとともに、バルブ室内と下方のプラグが連結されるプラグ連結部とを連通する。
さらに、バルブヘッド１３ａの外側には、圧縮コイルバネ１６が装着されて下端部が当てられ、ソケット部材１１の上端部に取り付けたバネ押え部材１６ａで上端部が押えられ、バネ押え部材１６ａに形成した中心孔にバルブ本体１３のガイド部１３ｃが装着されている。なお、圧縮コイルバネ１６は、液体燃料に晒されることになるため、耐腐食性などに優れた材料で攻勢することが好ましく、例えば不動態化処理や金コーティングなどを施した金属バネを使用することが好ましい。
これにより、バルブ本体１３は常時下方に付勢され、バルブヘッド１３ａのＯリング溝１３ｄに取り付けたＯリング１４をバルブシート１２ａに押し当ててシールすることで、閉弁状態にしたり、圧縮コイルバネ１６に抗して離間させることで、開弁状態にできるようになっている。
また、バルブシート部材１２の下方には、バルブガイド部１２ｂを貫通して往復動するバルブステム１３ｂを覆うように、弾性体ホルダとしてゴムホルダ１７が設けてあり、上端のフランジ部がバルブシート部材１２に当てられるとともに、中心孔部がバルブガイド部１２ｂの外周に当てられて内側が流路とされ、中心孔部から下方に突き出して蛇腹部およびプラグとの接触シール面Ａとなる下端シール部１７ａが形成され、蛇腹形状および素材特性によって上下方向に伸縮してシール状態で内側に流路１８を確保できるようになっている。
このゴムホルダ１７の外側でソケット部材１１の下方にプラグＰ１０を連結するためのプラグ連結空間を形成する円筒状のハウジング１９が配置され、下端外側から外周側壁に嵌合される連結筒２０により、ソケット部材１１、ゴムホルダ１７およびハウジング１９が一体に連結されている。これらの連結は、例えばソケット部材１１とは、ソケット部材１１に形成した係合突部を連結筒２０の係合孔に係合することで、ハウジング１９とは、連結筒２０にコ字状の切り込みを形成して内側に曲げた突出片をハウジング１９に形成した係止凹部に係止することで行われ、弾性体のゴムホルダ１７のフランジ部を挟むことで、強固に連結してある。
このように構成したソケットＳ１０では、バルブ本体１３のバルブステム１３ｂをプラグＰ１０との連結にともなって操作することで、自動的に弁体が開閉されることになる
次に、このようなソケットＳ１０に嵌合連結されるカップラー１０のプラグＰ１０は、例えばソケットＳ１０と同様に、バネなどの一部を除き主要部は、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）などが用いられるほか、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）など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）などの汎用エンジニアプラスチックが好適に用いられる。さらに、ゴムとして、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ、ＥＰＤＭ）が好適に用いられる。
このプラグＰ１０は、第１図および第２図に示すように、燃料電池の燃料であるメタノールがいれられる内側容器のノズルＮの先端部外周に装着され、内側容器を保護する外側容器にねじ込まれる押えキャップＣで押えられる略３段円筒状のプラグ本体３１を備えており、上端部３１ａが最小径で、中間部３１ｂに続く下端部３１ｃが最大径となっている。
このプラグ本体３１には、先端部に突き出してソケットＳ１０のプラグ連結空間を形成する連結筒２０内に装着される最小径の略円筒状の突出連結部３２が形成してあり、この突出連結部３２の先端にソケットＳ１０のゴムホルダ１７の下端シール部１７ａが挿入連結されて接触シール面Ａを構成するシール凹部３２ａが形成されるとともに、中心孔は、ソケットＳ１０のバルブステム１３ｂが挿入できる大きさとしてある。
このシール凹部３２ａは、第１図中に拡大して示すように、先端開口部側が大径で基端底部側が小径のテーパ状凹部とされ、このテーパ面によってソケットＳ１０のゴムホルダ１７を中心にガイドすることができるようにしている（第２図（ｂ）参照）。また、このシール凹部３２ａがプラグＰ１０の先端面をへこませるように設けてあるので、プラグＰ１０をソケットＳ１０から取り外した際に、例え付着残留する液体燃料があってもこのシール凹部３２ａに収容することができ、これにより、付着残留する液体燃料に接触することを防止するようにしてある。
なお、このシール凹部３２ａは、テーパ状凹部とするほか、円筒状凹部として底面でシールするようにし、付着残留する液体燃料を収容できるようにするなど、他の凹部形状としても良い。
このプラグ本体３１の中間径の中間部３１ｂには、その内側に円錐面が形成されてバルブシート３３としてある。
そして、プラグ本体３１の下端部３１ｃの最大径の円筒部には、内周に内側容器のノズルＮがＯリング３４を介して挿入されるようになっており、内側容器が収納される外側容器のノズルにねじ込まれる押えキャップＣでプラグ本体３１の中間部３１ｂと下端部３１ｃとの段差部を押えるようにしてプラグ本体３１が容器に取り付けられる。
このプラグ本体３１の内側には、バルブ本体３５が装着され、中間部の略大径円板部がバルブヘッド３５ａとされ、このバルブヘッド３５ａに上端中心部に突き出す細径のバルブステム３５ｂと、下端中心部に突き出す太径のガイド部３５ｃとが一体に形成してあり、上端中心部に突き出すバルブステム３５ｂが突出連結部３２内に位置し、往復移動するようになっている。
そして、このバルブ本体３５のバルブヘッド３５ａの上端部に、バルブシート３３と対向してＯリング溝３５ｄが形成され、Ｏリング３６が装着してある。
また、バルブヘッド３５ａの上下中心部に突き出すバルブステム３５ｂおよびガイド部３５ｃには、側面に流路３７となる溝が複数条形成してあり、下方のガイド部３５ｃを介して内側容器内と連通し、上方のバルブステム３５ｂを介して嵌合連結されるソケットＳ１０と連通される。
このバルブ本体３５の往復動をガイドするため、ガイド部３５ｃの外側を囲むように略円筒状のバルブホルダ３８が設けられ、中間のフランジ部がプラグ本体３１の中間部３１ｂのバルブシート３３の下方の端面に当てられるとともに、フランジ部の下面に内側容器のＯリング３４が当てられて内周のねじ部にねじ込んで取り付けられている。
また、バルブ本体３５のガイド部３５ｃの外周に圧縮コイルバネ３９が装着され、上端がバルブヘッド３５ａに当てられ、下端がバルブホルダ３８の中間突出部で押えられている。なお、圧縮コイルバネ３９は、液体燃料に晒されることになるため、耐腐食性などに優れた材料で攻勢することが好ましく、例えば不動態化処理や金コーティングなどを施した金属バネを使用することが好ましい。
これにより、バルブ本体３５は常時上方に付勢され、バルブヘッド３５ａのＯリング溝３５ｄに取り付けたＯリング３６をバルブシート３３に押し当ててシールすることで、閉弁状態にしたり、圧縮コイルバネ３９に抗して離間させることで、開弁状態にできるようになっている。
さらに、バルブホルダ３８の下端部側壁には、流路孔３８ａが形成され、内側容器内と連通するようになっている。
このように構成したプラグＰ１０では、バルブ本体３５のバルブステム３５ｂをソケットＳ１０との連結にともなって操作することで、自動的に弁体が開閉されることになる。
このようなカップラー１０では、ソケットＳ１０とプラグＰ１０とを識別して、例えば特定の燃料濃度のものだけを嵌合連結できるようにするため、識別手段としてキーとキー溝とを設けるようにしており、ソケットＳ１０とプラグＰ１０とのいずれか一方にキーを、いずれか他方にキー溝を形成する。
一方、識別手段としてキーとキー溝とを設けて嵌合することで、嵌合できないもとを識別することが可能となるが、ソケットＳ１０とプラグＰ１０との間にその中心軸を中心とする相対回転させようとする力が加わると、キーとキー溝で回転が拘束されるため、加わる力の大きさによっては何れかが破損するおそれがある。
そこで、このカップラー１０では、キーを中心軸回りに回転できるようにすることで、過剰な回転力による破損などを防止できるようにしてある。
このカップラー１０では、第１図に示すように、プラグＰ１０のプラグ本体３１の突出連結部３２の外側面に識別手段５０としてキー溝５１が嵌合方向に沿って形成してあり、例えば対角位置の２箇所（図１（ａ）では、一方のみを図示）に先端から嵌合距離に応じた深さまで形成してある。
一方、このキー溝５１が嵌合されるキー５２は、リング状部材である環状のキーリング５３の内周側に、キー溝５１の配置に対応して突き出して一体に形成してあり、このキーリング５３がソケットＳ１０のハウジング１９の下端に配置され、連結筒２０の下端のかしめ部２０ａで押えられて中心軸回りに回動可能に装着してある。
したがって、このようなプラグＰ１０のキー溝５１と、ソケットＳ１０に装着したキーリング５３に形成したキー５２とを嵌合することで、ソケットＳ１０とプラグＰ１０とを識別することができる。
このようなキー溝５１とキー５２の配置を対角位置（１８０度の位置）とする場合に限らず、他の異なる角度としたり、キー溝とキーの幅と深さとの大小などの形状を変えることを組み合わせるようにし、大きいもの同士に小さいもの同士が嵌合される状態とならないようにこれらを組合わせることなどで、多くの種類を識別することが可能となる。
一方、この嵌合状態でソケットＳ１０とプラグＰ１０との間に中心軸回りに過大な相対的に回転するような力が加わると、キーリング５３が回動することで、ソケットＳ１０とプラグＰ１０に無理な力が加わらず、嵌合状態を保持したまま損傷や破損を防止することができる。
さらに、このカップラー１０では、ソケットＳ１０とプラグＰ１０との連結状態を保持するため連結保持手段６０が設けられ、例えば連結保持手段６０の一方側を係合部６１とし、相手側を弾性係合部材６２として構成し、係合部６１を直線方向に乗越えるように挿脱し、弾性係合部材６２を撓ませることで、係合させて連結保持したり、引き出して解除できるようにしてある。
そして、このカップラー１０では、プラグＰ１０のプラグ本体３１の突出連結部３２の上端部外周に、係合部６１として水平に環状の係合溝が形成してあり、突出連結部３２の先端部が円弧状の曲面としてある。
一方、ソケットＳ１０に設ける弾性係合部材６２は、バネ材を略Ｕ字状に成形して対向部が内側に狭まったスナップリングで構成され、第１図（ｂ）に示すように、ハウジング１９の先端部にスナップリング取付溝６３が一体に形成され、開口両端とＵ字状の中間部とが押えられて、対向部両側が弾性変形して開閉されるように装着されてある。
したがって、このような連結保持手段６０を設けることで、プラグＰ１０をソケットＳ１０に挿入すると、プラグＰ１０の突出連結部３２の先端部で弾性係合部材６２であるスナップリングを押し広げるようにして押し込まれた後、係合部６１まで挿入されると、スナップリングが狭まって係合溝に嵌り、ソケットＳ１０とプラグＰ１０との嵌合連結状態を保持することができる。
一方、嵌合連結状態からプラグＰ１０を引き抜くようにすると、弾性係合部材６２であるスナップリングが押し広げられるように変形し、プラグＰ１０の係合部６１の係合溝から外れ、ソケットＳ１０からプラグＰ１０を分離することができる。
なお、図示省略したが、過大な回転力が加わる場合にこれをキーリング５３を回転させて逃がすだけでなく、自動的に嵌合連結状態を解除できるようにプラグ本体にカムを設け、キーリング５３にカムフォロアを設けてカム機構を構成し、キーリングの回転で軸方向の力が作用するようにすることが望ましい。
したがって、このカム機構により、通常の使用範囲を超える過剰な回転方向の力が加わる場合にキーリング５３の回転で損傷を防止するのに加え、軸方向の力を生じさせて自動的に連結状態を開放することができ、本体部分の機器を破損することなく安全かつ自動的にプラグＰ１０をソケットＳ１０から取り外すことができる。
このようなカップラー１０によれば、ソケットＳ１０とプラグＰ１０とのいずれか一方にキー溝５１を設け、このキー溝５１と嵌合されるキー５２をリング状部材５３に設けて、いずれか他方に回転可能に設けたので、キー溝５１とキー５２でソケットＳ１０とプラグＰ１０との識別を行うことができ、通常の使用範囲を超える過剰な回転力が加わる場合に、リング状部材５３を回転させることで無理な力が作用しないようにすることができる。
これにより、メタノール燃料電池に容器内のメタノールを供給したり、容器ごと取り替える場合に所定のものを確実に選択して連結することができると同時に、過剰な回転力に対して破損を防止することができる。
また、このカップラー１０によれば、ソケットＳ１０とプラグＰ１０との間に互いの連結状態を保持する連結保持手段６０を設けたので、ソケットＳ１０とプラグＰ１０との連結状態を確実に保持することができる。
さらに、このカップラー１０によれば、連結保持手段６０を、ソケットＳ１０とプラグＰ１０とのいずれか一方に係合部６１を設け、いずれか他方にこの係合部６１に係合される弾性係合部材６２を設けたので、係合部６１を、これに係合される弾性係合部材６２の弾性変形を利用して押し込むだけで係合して連結保持することができるとともに、引き抜く操作だけで簡単に連結を開放することもできる。
また、このカップラー１０によれば、キー溝５１とキー５２とを、プラグＰ１０とソケットＳ１０とを識別する識別手段５０としたので、キー溝５１とキー５２の形状（幅や深さの組み合わせなど）、配置、個数などを変えることで、プラグＰ１０とソケットＳ１０とを簡単に識別することができる。
なお、リング状部材であるキーリング５３とこれが回動自在に支持されるハウジング１９あるいは連結部材２０との間に、このリング状部材であるキーリング５３が押えられたときに回り難くなり過大な回転力では回転し得る回転抵抗手段として、接触面間に凹凸部などを設けておくことで、ソケットＳ１０とプラグＰ１０の連結の際には、押し付けて回転を抑えることでキー溝５１とキー５２の連結が略静止状態として容易にでき、過大な回転力に対しては凹凸部を乗越えるようにして回転させて破損を防止することができる。
また、このカップラー１０には、外側容器の押えキャップＣの外側にキャップ４０が設けられ、内側容器および外側容器とともに、突出連結部３２を覆って密閉できるようにしてある。
このキャップ（安全キャップ）４０は、合成樹脂製とされた内装キャップ４１と外装キャップ４２とで構成され、内装キャップ４１で押えキャップＣを覆って基端部のねじ部にねじ込んで密封状態にし、外装キャップ４２で内装キャップ４１を覆って回転可能かつ限られた範囲で軸方向に移動可能に装着しておき、外装キャップ４２を押し下げて回転する動作で内装キャップ４１と一体化して回転できるようにしたり、外装キャップ４２の回転動作のみでは遊転させることで、チャイルドレジスタント効果を備える安全キャップとして機能させるようにしてある。
このような安全キャップ４０の内装キャップ４１は、第３図および第４図に示すように、略底付きの２段の円筒状に形成されて底部分が天面とされ、基端部の大径円筒部４１ａの内周に外側容器１４の押えキャップＣのねじ部にねじ込まれるねじ部４１ｂが形成してある。
さらに、この内装キャップ４１には、２段の円筒状の大径円筒部４１ａと小径部４１ｃとの外側に段差部４１ｇが形成され、円錐面で構成してあり、この段差部４１ｇには、外装キャップ４２の押し下げ回転動作で内装キャップ４１と一体化でき、外装キャップ４２の回転動作のみでは遊転させる機構としてラチェット機構４３のラチェット歯部４４が円周等間隔に複数個（図示例では、８個）設けてある。
このような内装キャップ４１の外側に被せる外装キャップ４２は、略底つき円筒状に形成されて底部分が天面４２ａとされるようになっており、円筒部４２ｂの下端部内周に軸方向にある程度の範囲、すなわち内装キャップ４１と一体的に回転させたり、遊転させることができる範囲に軸方向の移動を規制するため移動規制部４２ｃが内側に突き出した水平の突条として形成され、内装キャップ４１の軸方向移動規制部４１ｅの下方に係止され、上方への移動が規制される。一方、下方への移動は外装キャップ４２の天面４２ａが内装キャップ４１の天面に当接することで規制され、これらの間で上下動できるようになっている（第４図（ａ）の上端位置および（ｂ）の下端位置参照）。
さらに、外装キャップ４２には、外装キャップ４２の押し下げ回転動作で内装キャップ４１と一体化でき、外装キャップ４２の回転動作のみでは遊転させる機構としてラチェット機構４３のラチェット爪部４５が円周等間隔に複数個（図示例では、８個）設けてある。
これにより、外装キャップ４２を押し下げた状態では、ラチェット爪部４５が内装キャップ４１のラチェット歯部４４の各歯とかみ合わせて、内装キャップ４１を開いたり、閉めたりすることができるようになる。
一方、外装キャップ４２を押し下げない状態では、ラチェット爪部４５が内装キャップ４１のラチェット歯部４４の各歯の上面に位置することになり、このまま回転しても滑ることで内装キャップ４１とは連結されない遊転状態となる。
したがって、外装キャップ４２を押し下げずに反時計回りに回転して安全キャップ１５を取り外そうとすると、ラチェット機構４３が遊転して内装キャップ４
１を回転して燃料カートリッジのプラグＰ１０から取り外すことができない。これにより、チャイルドレジスタント効果を奏するものとなり、誤まって安全キャップ４０を取り外すことを防止することができ、燃料カートリッジの内側容器内の液体燃料を誤まって漏洩させたり、子供などが誤まって取り出すことを防止することができる。
また、このラチェット機構４３では、遊転方向に回転する場合に、ラチェット爪部４５がラチェット歯部４４に沿って移動するだけであり、遊転トルク（空回りトルク）をほとんど零にすることができ、例えば開栓トルクを３０〜４０ｃＮ・ｍ程度としても遊転トルクを略零にすることで、チャイルドレジスタント効果を明確にすることができる。
なお、燃料電池本体のソケットＳ１０にも図示しないキャップが取り付けられ、燃料カートリッジによる燃料補給時以外は、装着孔が塞がれる。
このように構成した燃料電池用カップラー１０では、ソケットＳ１０とプラグＰ１０との連結をスムーズに行うとともに、接触シール面Ａでのシール性を向上するため、ソケットＳ１０のゴムホルダ１７の先端シール部１７ａと、プラグＰ１０の先端凹部３２ａとで構成される接触シール面Ａに潤滑性を付与する潤滑性付与手段７０が設けられ、この潤滑性付与手段７０のひとつとして、すでに説明した先端凹部３２ａの形状をテーパ状凹部７１として構成してある。
この先端凹部３２ａをテーパ状凹部７１で構成して潤滑性付与手段７０とすることで、カップラー１０のソケットＳ１０とプラグＰ１０とを嵌合連結する場合に、第２図（ｂ）に示すように、ゴムホルダ１７の先端シール部１７ａがテーパ状凹部７１の中心からずれるようなことがあっても傾斜面に沿って滑るようにガイドされて底部中心に導かれ、所定の接触シール状態となる。
また、潤滑性付与手段７０としては、接触シール面Ａを構成するソケットＳ１０のゴムホルダ１７の先端シール部１７ａと、プラグＰ１０の先端凹部３２ａとのいずれか一方または両方に潤滑剤を塗布して構成することもでき、潤滑剤による潤滑膜７２を形成してすべり性および密着性を向上させる。
この潤滑剤による潤滑膜７２を形成して潤滑性付与手段７０とする場合には、潤滑剤として、例えば精製したフッ素オイルや精製したシリコンオイルが用いられ、カップラー１０のソケットＳ１０とプラグＰ１０との嵌合連結に際して液体燃料と接する可能性があることから燃料電池の機能に悪影響を及ぼす物質、例えば金属イオンなどが溶出することのない非溶出性の潤滑剤とする必要があり、例えばフッ素オイルやシリコンオイルをイオン交換法を用いて精製したもの、これら精製したフッ素オイルやシリコンオイルをイオン交換法を用いて精製した有機溶剤で希釈したものが好ましく用いられる。なお、有機溶剤としては、例えば、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）、イソオクタン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を挙げることができる。
また、潤滑膜７２は、繰り返しカップラー１０の嵌合連結および取り外しが行なわれても接触シール面Ａに保持しておく必要があり、潤滑剤に流れ落ちを防止してオイルバリア性を高める添加剤を混合することが好ましく、例えば、フルオロカーボン、フルオロエーテル、フルオロエステル、フルオロケトンを挙げることができる。
このような添加剤を混合した潤滑剤としては、たとえば、ＰＯＭ（ポリアセタール）プレートに塗布した時その動摩擦係数が非塗布時の動摩擦係数の１／５以下に低減するとともに、（塗布後にメタノール洗浄を行った後の動摩擦係数）／（塗布後の動摩擦係数）が２．０以下かつ下記式
Ｉ＝Ａ＋２Ｂ＋３Ｃ
式中、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ、潤滑剤０．２ｇをメタノール溶液（水１％）５０ｍｌ中に溶解し、６０℃１週間の条件で保存した際のメタノール溶液中の、１価金属イオンの濃度（ｐｐｂ）、１価又は３価以外の金属イオンの濃度（ｐｐｂ）、３価金属イオンの濃度（ｐｐｂ）を表す、
で表されるカチオン指数Ｉが６０以下である、非溶出性の潤滑剤を使用することが好ましい。
カチオン指数Ｉを６０以下とするのは、本発明におけるメタノール溶液のように内容液が酸性を示す燃料を用いる燃料電池或いは該燃料電池用のカートリッジに使用された場合においても、カチオン指数Ｉが６０以下であれば、優れた低溶出性を有しているため、燃料電池の発電性能を阻害するおそれがないからである。特に好ましい潤滑剤は、塗布した時の動摩擦係数が非塗布時の動摩擦係数の１／２０以下、（塗布後にメタノール洗浄を行った後の動摩擦係数）／（塗布後の動摩擦係数）が１．５以下かつカチオン指数Ｉが１０以下のものである。
この好ましい潤滑剤の具体例実施例の一つとしては、オイル成分としてのフッ素とフッ素化合物系の流れ落ち防止用添加剤を潤滑性を損なわない範囲で含有し、粉成分（固形物）を含まないものが好適に挙げられる。この潤滑剤をＰＯＭプレートに塗布した時動摩擦係数Ａは非塗布時の動摩擦係数の０．０１４であり、塗布後メタノール洗浄後の動摩擦係数Ｂはメタノール洗浄前の動摩擦係数の０．０１１であり、Ｂ／Ａは０．８である。またこの潤滑剤のカチオン指数Ｉは１未満となっている。
なお、上記実施例および以下に述べる比較例について、動摩擦係数およびカチオン指数は次の方法により測定した。
（動摩擦係数）
ＰＯＭプレートに塗布後の動摩擦係数は次の方法で測定した。１００ｍｍ×１００ｍｍの試験プレートにデイッピングまたはスプレーに塗布し、測定は連続加重式表面特性測定ＨＥＩＤＯＮを用いて試験端子先端の１５．９ｍｍ径のステンレス球をＰＯＭプレートに当て垂直加重２８５ｇを加え６００ｍｍ／ｍｉｎ．で２０ｍｍフイードさせて動摩擦係数を測定した。
メタノール洗浄後の動摩擦係数は以下の方法で測定した。１００ｍｍ×１００ｍｍの試験プレートニデイッピングまたはスプレー塗布により潤滑剤を塗布し、プレートを４５°の角度で固定し、ピュレットを用い６ｍＬのメタノール９９％溶液を約５秒で１００ｍｍの高さからプレートの中心に滴下し洗浄した。
その後メタノールを乾燥させた後加重式表面特性測定ＨＥＩＤＯＮを用い試験端子先端の１５．９ｍｍ径のステンレス球を試験プレートに当て垂直加重２８５ｇを加えプレート中心から洗浄メタノールの流路方向へ６００ｍｍ／ｍｉｎ．で２０ｍｍフイードさせて動摩擦係数を測定した。
（カチオン指数）
カチオン指数は次の方法で測定した。潤滑剤０．２ｇをメタノール９９％溶液（水１％）５０ｍｌ中に溶解し、６０℃１週間の条件で保存した際のメタノール溶液中の金属イオン濃度を１ＣＰ−ＭＳを用いて測定し、式（１）を用いてカチオン指数を測定した。
Ｉ＝Ａ＋２Ｂ＋３Ｃ  ・・・  （１）
式中、Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ、潤滑剤０．２ｇをメタノール溶液（水１％）５０ｍｌ中に浸漬し、６０℃１週間の条件で保存した際のメタノール溶液中の、１価金属イオンの濃度（ｐｐｂ）、１価又は３価以外の金属イオンの濃度（ｐｐｂ）、３価金属イオンの濃度（ｐｐｂ）を表す。
上記実施例に対し、下表１に示す比較例（いずれも市販の潤滑剤）はいずれかの条件が前記本発明の好ましい潤滑剤の基準に合わず、本発明に使用する潤滑剤としては不適当である。
【表１】
2008041779.tif 000003
2008041779.tif 000004
表１において、「オイル」オイル成分を、「粉」は粉成分（固定分）を、「添加剤」はフッ素化合物などの流れ落ち防止用添加剤を、動摩擦係数中「Ａ」は通常時の動摩擦係数を、「Ｂ｝はメタノール洗浄後の動摩擦係数を、それぞれ示す。
比較例１、２、３、４は添加剤を含まないので上記基準を満たさず、比較例３、４はＢ／Ｂが上記基準を超え、比較例５はカチオン指数が上記基準を超え、比較例１．２、６、７は粉成分を含むので上記基準を満たしていない。
このような潤滑剤による潤滑性付与手段７０として、第４図中に拡大して示すように、キャップ４０の内側のプラグＰ１０の先端凹部３２ａと接触して密封するパッキン４６に潤滑剤を塗布した潤滑膜７３を設けることで、キャップ４０を外してプラグＰ１０を燃料電池本体側のソケットＳ１０に嵌合連結する際に、パッキン４６からプラグＰ１０の先端凹部３２ａのテーパ状凹部７１に潤滑剤を転写して塗布することができ、これによって潤滑性、すべり性を向上するとともに、密着性を向上することができる。また、パッキン４６から転写して塗布するようにしているので、プラグＰ１０を使用する際、転写が行われ、その都度必要な潤滑剤が供給されることになり、良好な潤滑状態にすることができる。
さらに、潤滑性付与手段７０としては、上記潤滑剤による潤滑膜７２、７３を用いて構成する場合に限らず、潤滑性のあるコーティングを施して構成することもでき、例えばテーパ状凹部７１の内側面にテフロンコーティング膜７４（テフロン（登録商業））を形成して潤滑性、すべり性の向上を図るようにすることもできる。なお、ゴムホルダ１７に適用するようにしても良く、少なくとも先端シール部１７ａをテフロンコーティング膜で覆うようにすれば良い。
また、潤滑性付与手段７０としては、潤滑性のあるコーティング膜７４を接触シール面Ａの表面に設けて構成する場合に限らず、プラグＰ１０の突出連結部３２を成形する際、その材料にエルカ酸アミド、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、ベヘリン酸アミドなどの潤滑性成分を添加して素材自体に潤滑性を付与することで、接触シール面Ａに潤滑性、すべり性を付与するように構成することもできる。なお、ゴムホルダ１７の材料に適用するようにしても良い。
なお、潤滑性付与手段７０は、上記のテーパ状凹部７１、潤滑膜７２，７３、テフロンコーティング膜７４などを単独ないし、複数の構成を組み合わせるようにしても良く、その組み合わせも任意で良い。
以上のように、この燃料電池用カップラー１０によれば、ソケットＳ１０とプラグＰ１０とが嵌合連結されて形成される接触シール面Ａのいずれか一方あるいは両方に設けた潤滑性付与手段７０で潤滑性を付与してスムーズに連結することができるとともに、密着させることでシール性を確保することができる。
また、この燃料電池用カップラー１０によれば、不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤を塗布した潤滑膜７２で潤滑性付与手段７０を構成したので、この塗布された潤滑剤による潤滑膜７２でスムーズな連結ができるとともに、密着させてシール性を確保することができ、しかも潤滑膜７２の潤滑剤からの溶出物による燃料電池への影響をなくすことができる。
さらに、この燃料電池用カップラー１０によれば、精製オイルまたは精製オイルを有機溶剤で希釈して不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤による潤滑膜７２で潤滑性付与手段７０を構成したので、これら潤滑剤による潤滑膜７２でスムーズな連結ができるとともに、密着させてシール性を確保し、しかも精製オイルまたは精製オイルを有機溶剤で希釈して不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤で溶出物による燃料電池への影響をなくすことができる。
また、この燃料電池用カップラーによれば、不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤に流れ落ちを防止する添加剤を添加した潤滑膜７２で潤滑性付与手段７０を構成したので、繰り返し使用する場合でも一層接触シール面Ａへの潤滑剤の保持性を高めることができる。
さらに、この燃料電池用カップラー１０によれば、不純物の溶出を防止した非溶出性の潤滑剤または添加剤が添加された非溶出性の潤滑剤を、カートリッジ本体のプラグＰ１０を覆って密封するキャップ４０の内側のパッキン４６に塗布した潤滑膜７３から転写させる潤滑性付与手段７０としたので、連結の際に十分な潤滑性を転写付与することができ、しかも通常の状態では、燃料電池本体への潤滑剤の影響を極力抑えることができる。
また、この燃料電池用カップラー１０によれば、潤滑性付与手段に用いる非溶出性の潤滑剤を、精製されたフッ素オイルまたは精製されたシリコンオイルとしたので、これらオイルは入手も容易であり、連結の際に十分な潤滑性を付与することができ、しかも燃料電池本体への潤滑剤の影響を極力抑えることができる。
さらに、この燃料電池用カップラー１０によれば、プラグＰ１０の挿入部先端に凹部３２ａを形成してこの凹部３２ａに接触シール面Ａを形成したので、潤滑剤などを凹部３２ａ内に塗布するなどで少量を有効に機能させて潤滑剤でスムーズな連結ができるとともに、密着させてシール性を確保することができ、さらに、カップラー１０を取り外した場合に付着残留する液体燃料を収納して直接接触することを防止することができる。
また、この燃料電池用カップラー１０によれば、接触シール面Ａが形成される先端凹部３２ａの形状を先端開口が大径で基端が小径のテーパ状凹部７１として潤滑性付与手段７０を構成したので、形状特性ですべり性を向上させ、一層スムーズな連結ができるとともに、密着させシール性を確保することができる。
さらに、この燃料電池用カップラー１０によれば、ソケットＳ１０とプラグＰ１０とのいずれか一方または両方の材料に潤滑性成分を添加して成形して潤滑性付与手段７０を構成したので、材料自体に潤滑性を持たせることができ、スムーズな連結ができるとともに、密着させシール性を確保することができる。
上記実施形態はソケットおよびプラグの双方の各構成部材が合成樹脂などの非金属材料を射出成形することにより形成されているが、非金属材料の射出成形では得られる製品の精度および強度に限界があり、本発明のカップラーを小型の機器に使用する場合は、すべての構成部材を非金属材料の射出成形によって形成するよりも、金属材料をプレス加工により成形した方が精度および強度に優れた製品を製造できる場合がある。図５および図６はソケットの一部を金属材料をプレス加工することにより形成した実施形態を示す。
第５図および第６図において、第１図〜第３図の実施形態と同一の機能を有する構成要素は同一符号で示し、その説明を省略する。
第５図を参照して、ソケットＳ１００においては、符号１０１で示すバルブシート部材は外側円筒１０１ａとこれよりも長さの短い内側円筒１０１ｂを有し、外側円筒１０１ａと内側円筒１０１ｂを連結する上部はバルブシート１０１ｃを構成する。バルブシート部材１０１は図１の実施形態のバルブシート部材１２とハウジング１９を合わせたものに相当する部材である。バルブシート１０１ｃにはバルブ１３が着座している。バルブ１３は円形の板バネ１０３によりその中央部において保持されており、板バネ１０３により下方に付勢されている。
ソケットＳ１００において、バルブシート部材１０１は金属材料をプレス成形することにより形成され、他の部材は板バネ１０３を除き合成樹脂などの非金属材料もしくは架橋ゴムなどを成形することにより形成されている。
一方プラグＰ１００においては、バルブシート部材１０２は中央部のフランジ部１０２ａの上方に上部円筒１０２ｂ、下方に下部円筒１０２ｃを有し、上部円筒１０２ｂの頂部は液の流路となる複数の開口を有する蓋部材１０２ｄで覆われておりその中央部には上方に突出する円柱状のバルブシート１０２ｅが形成されている。フランジ部１０２ａは突出連結部３２の段差部の内壁とノズルＮの頂部の間に挟持されて固定されている。
バルブシート１０２ｅには、弾性体からなり上方に開くテーバー状の円筒状バルブ１０４の上部が突出連結部３２の頂部に固定されており、バルブ１０４の下部はバルブの弾性によりバルブシート１０２ｅに圧着されている。
プラグＰ１００はすべての部材が非金属材料で構成されている。
使用時には第６図に示すように、ソケットＳ１００のバルブシート部材１０１の内側円筒１０１ｂをプラグＰ１００のバルブ１０４内に挿入することにより、バルブ１０４の下部は開かれてバルブシート１０２ｅから離れ、開弁状態となる。一方ソケットＳ１００のバルブ１３はプラグＰ１００のバルブシート１０２ｅによって板バネ１０３に抗して押し上げられてバルブシート１０１ｃから離れ開弁状態となる。したがってソケットＳ１００とプラグＰ１００が連通し、液体燃料の流路が形成される。
この構成においては、ソケットＳ１００のバルブシート部材１０１を金属材料のプレス成形により形成することにより、小径にしても精度及び強度を落とさずに製造することができ、これによってソケット全体をコンパクトな設計とすることが可能になる。
金属材料としては、種々の金属元素および合金を使用することができるが、特にＳＵＳ系材料は、プレス加工した後その表面を不動態化処理することにより液体燃料としてのメタノールが触れたとしても金属イオンの溶出がおさえられので、好ましい金属材料である。
またこの実施態様において使用される非金属材料は、図１〜図３の実施形態において使用される非金属材料と同一である。
上記実施形態においては、ソケットの一部に金属材料を用いたが、ソケットに代えてプラグの一部に金属材料を用いてもよく、または双方に金属材料を用いてもよい。なお、金属材料の加工は、プレス成形、板金加工、ダイキャスト成形などを用いることができ、特に加工方法を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０００６】
この発明はソケットとプラグとで構成され着脱可能に連結されてカートリッジから燃料電池に液体燃料を供給する燃料電池用カップラーに適用することができ、特に液体燃料の供給が繰り返し行える着脱時のシール性を確実に確保する必要がある燃料電池用カップラーとして好適に適用することができる。
【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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【国際調査報告】
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2008041779.tif 000012
2008041779.tif 000013
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