(57)【要約】【課題】  気体燃料を安全に扱う事が出来、かつ漏れによる無駄な消費が起こらない燃料電池の接続構造体を提供する。【解決手段】  気体燃料が充填されている燃料カートリッジ２と燃料電池本体１を接続し気体燃料を燃料電池本体１に供給する燃料電池の接続構造体であって、燃料カートリッジ２のバルブ４の外側に設けられた燃料供給口のカバー部材３ａと、前記燃料供給口が接続される燃料電池本体に設けられた燃料受入口の凹部６ａと、前記燃料供給口と燃料受入口の接続部１１を気密に保持するシール手段のシール部材７と、前記シール手段により接続部１１を気密にした後にバルブを開閉する燃料電池本体に設けられたバルブ開閉手段のピン８を有する燃料電池の接続構造体。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体燃料が充填されている燃料カートリッジと燃料電池本体を接続し気体燃料を燃料電池本体に供給する燃料電池の接続構造体であって、燃料カートリッジのバルブの外側に設けられた燃料供給口と、前記燃料供給口が接続される燃料電池本体に設けられた燃料受入口と、前記燃料供給口と燃料受入口の接続部を気密に保持するシール手段と、前記シール手段により接続部を気密にした後にバルブを開閉する燃料電池本体に設けられたバルブ開閉手段を有することを特徴とする燃料電池の接続構造体。
【請求項２】
前記シール手段が、前記燃料供給口および燃料受入口の少なくとも一方に設けられたシール用溝部と、該シール用溝部に配置された弾性体のＯリングからなる請求項１記載の燃料電池の接続構造体。
【請求項３】
前記燃料電池本体と燃料カートリッジの接続部にねじ部を有する請求項１記載の燃料電池の接続構造体。
【請求項４】
前記燃料カートリッジの燃料供給口とは反対側の面に、該燃料カートリッジを回転して燃料電池本体と着脱するための着脱用溝部を有する請求項１記載の燃料電池の接続構造体。
【請求項５】
気体燃料が充填されている燃料カートリッジと燃料電池本体を接続し気体燃料を燃料電池本体に供給する燃料電池の接続方法であって、燃料カートリッジのバルブの外側に設けられた燃料供給口を、燃料電池本体に設けられた燃料受入口に、前記燃料供給口と燃料受入口の接続部を気密に保持するシール手段を介して接続し、前記シール手段により接続部を気密にした後、燃料電池本体に設けられたバルブ開閉手段によりバルブを開閉することを特徴とする燃料電池の接続方法。
【請求項６】
前記シール手段が、前記燃料供給口および燃料受入口の接続部の少なくとも一方に設けられたシール用溝部と、該シール用溝部に配置された弾性体のＯリングからなる請求項６記載の燃料電池用接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素等の気体を燃料とする燃料電池における、燃料カートリッジと燃料電池本体との接続に関するものであり、特に燃料カートリッジが燃料電池本体に接続される際に燃料ガスが外部に漏れることのない接続構造体および接続方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境破壊が問題となり有害な廃棄物の出ないクリーンなエネルギーが求められている。また、化石燃料の枯渇が問題となり新しいエネルギー源が求められている。一方エレクトロニクス分野では、情報量が増大しこれに伴って電子機器の情報処理能力が飛躍的に拡大し消費電力は増大する傾向にある。
【０００３】
そこで、地球上に無尽蔵にある水に含まれ、化学エネルギーが大きく有害な物質を排出しない水素がエネルギー源として注目されている。特に直接電気エネルギーを取り出す燃料電池は、水素の利用効率も良く大きな電力をとりだせ自動車用からノートパソコン、携帯電話、ビデオカメラなどの携帯電子機器への応用が進められている。
【０００４】
水素から電気エネルギーを取り出す、所謂燃料電池は、水素が供給される水素電極と、酸素が供給される酸化電極を有し、水素電極で触媒反応により水素を電子とプロトンに分離し、プロトンは電解質膜を通過して酸化電極へ到達し、触媒反応により酸素と反応し水が生成する電気化学反応が行われ、この過程で電子の流れすなわち電力が生成される。
【０００５】
従来の電池と異なり燃料電池においては、充電の必要はなく燃料を使い切った後には燃料を補充するだけですぐに発電が可能であり長時間の機器使用に便利である。（特許文献１）
【特許文献１】国際公開第ＷＯ０３／０４９２２３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、いつでもどこでも燃料を補給することにより電気エネルギーを取り出すことが出来るが、従来の二次電池と異なり水素等の気体を扱うこととなる。特に、燃料電池において、燃料カートリッジを燃料電池本体に接続する際に、燃料ガスの漏れが発生しやすい。接続を緩慢に行うと燃料カートリッジと燃料電池本体間の接続が不安定な状態が保持され、特に漏れの可能性が大きくなる。
【０００７】
本発明の目的は、燃料カートリッジと燃料電池本体を接続し、気体燃料が供給される燃料ガス流路の気密が確保された後、燃料カートリッジのバルブが開かれる様にし、気体燃料を安全に扱う事が出来、かつ漏れによる無駄な消費が起こらない燃料電池の接続構造体および接続方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明は、気体燃料が充填されている燃料カートリッジと燃料電池本体を接続し気体燃料を燃料電池本体に供給する燃料電池の接続構造体であって、燃料カートリッジのバルブの外側に設けられた燃料供給口と、前記燃料供給口が接続される燃料電池本体に設けられた燃料受入口と、前記燃料供給口と燃料受入口の接続部を気密に保持するシール手段と、前記シール手段により接続部を気密にした後にバルブを開閉する燃料電池本体に設けられたバルブ開閉手段を有することを特徴とする燃料電池の接続構造体である。
【０００９】
また、本発明は、気体燃料が充填されている燃料カートリッジと燃料電池本体を接続し気体燃料を燃料電池本体に供給する燃料電池の接続方法であって、燃料カートリッジのバルブの外側に設けられた燃料供給口を、燃料電池本体に設けられた燃料受入口に、前記燃料供給口と燃料受入口の接続部を気密に保持するシール手段を介して接続し、前記シール手段により接続部を気密にした後、燃料電池本体に設けられたバルブ開閉手段によりバルブを開閉することを特徴とする燃料電池の接続方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃料電池本体に燃料カートリッジを接続する際、燃料ガスが外部に漏れることが無く安全に燃料ガスを扱うことが出来、かつ漏れによる無駄な消費が起こらない燃料電池の接続構造体および接続方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明では、気体燃料が充填されている燃料カートリッジと燃料電池本体を接続し気体燃料を燃料電池本体に供給するために、燃料カートリッジに、燃料電池本体への接続のためのバルブおよびバルブの外側に設けられた燃料供給口を配置している。すなわち、本発明に於いては、燃料カートリッジの燃料供給口を燃料電池本体に設けられた燃料受入口に接続する際、先ず、前記燃料供給口と燃料受入口の接続部をシール手段からなるシール部材により密閉し、燃料流路を外部に対し気密にした後、燃料電池本体に設けられたバルブ開閉手段によりバルブを開閉するように構成されている。
【００１２】
前記シール手段が、前記燃料供給口および燃料受入口の少なくとも一方に設けられたシール用溝部と、該シール用溝部に配置された弾性体のＯリングからなるのが好ましい。
前記燃料電池本体と燃料カートリッジの接続部にねじ部を有するのが好ましい。
【００１３】
前記燃料カートリッジの燃料供給口とは反対側の面に、該燃料カートリッジを回転して燃料電池本体と着脱するための着脱用溝部を有するのが好ましい。
【実施例】
【００１４】
本発明の望ましい実施形態を図を用いて説明する。
図１は、本発明の燃料電池の接続構造体の好ましい実施形態を表す燃料カートリッジ２と燃料電池本体１の接続部を示す中央断面図である。図２は、燃料カートリッジ２及び燃料電池本体１が接続された状態を示す外観図である。図３は、図２の燃料カートリッジ部分を示す斜視図である。図４は、図２の燃料電池本体を示す斜視図である。
【００１５】
図において、カバー部材３ａは、燃料カートリッジ２のバルブ４の外側に設けられた燃料供給口を示す。
凹部６ａは、燃料供給口のカバー部材３ａが接続される燃料電池本体１に設けられた燃料受入口を示す。
【００１６】
シール手段は、カバー部材３ａおよび凹部６ａの接続部１１における少なくとも一方に設けられたシール用溝部６ｃと、該溝部６ｃに配置された弾性体のＯリングからなるシール部材７から構成される。
【００１７】
ピン８はバルブ開閉手段を示し、シール手段により接続部１１を気密にした後にバルブ４を開閉して気体燃料を燃料カートリッジ筐体３から燃料電池本体１に供給または停止する。
【００１８】
３は燃料カートリッジ筐体であり圧縮水素が充填されるあるいは水素吸蔵合金例えばＦｅ−Ｔｉ合金，Ｔｉ−Ｍｎ合金などに水素を吸蔵させる構成となっていても良い。３ａは、後に詳述するカバー部材、４ｂはバルブの凸部である。
【００１９】
図４は、燃料電池本体を示す斜視図であり、わかりやすいように図２の右からの視点から描いている。６は燃料電池本体の筐体である。６ａは凹部であり、燃料カートリッジの接続部が挿入される。
【００２０】
図１は、燃料カートリッジ２と燃料電池本体１の接続部を示す中央断面図であり、図中３ａはカバー部材であり、バルブ４の凸部４ｂの周囲に配置されており４ｂより突出部が大きくなっている。バルブ４の円錐面４ａは燃料カートリッジの円錐面３ｂと接触し燃料ガスが外部に出ないようになされている。５は圧縮バネであり燃料カートリッジ内の部材（不図示）に図中右端部が固定されており、左端部はバルブ４の底面４ｃを押圧するようになされている。すなわち、水素ガス圧と圧縮バネ５の力により、円錐面３ｂと４ａが接触し水素ガスが燃料カートリッジ外に漏れないように形成されている。
【００２１】
図中のバルブ４及びカバー部材３ａは子供の指に比べて小さく出来ており、カバー部材の孔３ｃ内のバルブ４の凸部４ｂに子供の指が届かないような寸法と成っている。
６ａは凹部であり、内部にＶ形溝のシール用溝部６ｃが形成され、シール部材７であるＯリングが配置されている。９はＬ字型の腕部でありピン８を固定している、ピン８は図中右側先端が球面部８ａとなっており、バルブ４の凸部４ｂと当接するようになされている。
【００２２】
次に作動を説明する。
燃料電池本体１に燃料カートリッジ２が挿入されると、カバー部材３ａの先端部に形成された面取り部３ｅがシール部材７と当接し、シール部材７を圧縮しながらカバー部材が図１中、左方向に移動する。シール部材７はカバー部材３ａの外面３ｄと密着し燃料流路を気密にする。その後、更に燃料カートリッジ筐体３が押し込まれると、バルブ４の凸部４ｂとピン８の球面部８ａが当接し燃料ガス圧および圧縮バネ５の力に抗して燃料カートリッジ２が更に凹部６ａに挿入され円錐面３ｂ、４ａの接触が断たれて燃料カートリッジ筐体３内部から水素ガスが燃料電池本体１に供給される。
【００２３】
燃料カートリッジの筐体３の面３ｆと燃料電池本体の筐体６の面６ｂが当接して挿入が終了し、固定部材（不図示）で燃料電池本体１と燃料カートリッジ２は固定される。
図５は、本発明の燃料電池の接続構造体の他の実施形態を表す燃料カートリッジと燃料電池本体の接続部を示す中央断面図である。
【００２４】
図中、番号のない部材は図１と同じである。本実施例に於いては、燃料電池本体と燃料カートリッジの接続にねじを用いている。３ｇは、カバー部材３ａに設けられたねじ部である。
【００２５】
６ｄは凹部６ａに設けられたねじ部である。本実施形態に於いては、シール部材７が凹部６ａとカバー部材３ａに依って圧縮され燃料流路の気密が確保された後、ねじ３ｇと６ｄがかみ合い燃料カートリッジの筐体３をねじ込むことによりバルブ４が解放される。
【００２６】
図６は、図５に示す燃料カートリッジを示す斜視図である。図に示したように本実施形態に於いては、燃料カートリッジを回転しやすいように筐体１０を円筒形に形成している。
【００２７】
図７は、図６に示した燃料カートリッジの反対方向の視点から見た斜視図である。１０ａは着脱用溝部であり、燃料カートリッジを燃料電池本体に装着する際コイン等を入れて筐体１０を回転させることにより容易に装着することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の燃料電池の接続構造体は、燃料電池本体に燃料カートリッジを接続する際、燃料ガスが外部に漏れることが無く安全に燃料ガスを扱うことが出来、かつ漏れによる無駄な消費が起こらないので、自動車用からノートパソコン、携帯電話、ビデオカメラなどの携帯電子機器に用いられる燃料電池に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の燃料電池の接続構造体の好ましい実施形態を表す燃料カートリッジと燃料電池本体の接続部を示す中央断面図である。
【図２】燃料カートリッジ及び燃料電池本体が接続された状態を示す外観図である。
【図３】図２の燃料カートリッジ部分を示す斜視図である。
【図４】図２の燃料電池本体を示す斜視図である。
【図５】本発明の燃料電池の接続構造体の他の実施形態を表す燃料カートリッジと燃料電池本体の接続部を示す中央断面図である。
【図６】図５に示す燃料カートリッジを示す斜視図である。
【図７】図６に示した燃料カートリッジの反対方向の視点から見た斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  燃料電池本体
２  燃料カートリッジ
３  燃料カートリッジ筐体
３ａ  カバー部材
３ｂ  円錐面
３ｃ  孔
３ｄ  外面
３ｅ  面取り部
３ｆ  面
３ｇ  ねじ部
４  バルブ
４ａ  円錐面
４ｂ  凸部
５  圧縮ばね
６  燃料電池本体筐体
６ａ  凹部
６ｂ  面
６ｃ  シール用溝部（Ｖ溝）
６ｄ  ねじ部
７  シール部材
８  ピン
８ａ  球面部
９  腕部
１０  着脱用溝部
１１  接続部
【図１】
2005327679.tif 000003
【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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