(57)【要約】【課題】燃料電池用プラグの斜め挿入等による弁体の損傷が抑制され、信頼性に優れる燃料電池用ソケットを提供すること。【解決手段】燃料電池に液体燃料を供給するために前記液体燃料を吐出するプラグが着脱可能に挿入されて用いられる燃料電池用ソケットであって、前記プラグが挿入される筒状のソケット本体と、前記ソケット本体内に設けられる弁体と、前記弁体の外周部分に設けられ、前記プラグの挿入に合わせてその燃料吐出口の外周部分に当接しながら移動するスライドリングとを有するもの。【選択図】図１
2009295328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に液体燃料を供給するために前記液体燃料を吐出する燃料電池用プラグが着脱可能に挿入されて用いられる燃料電池用ソケットであって、
前記プラグが挿入される筒状のソケット本体と、前記ソケット本体内に設けられる弁体と、前記弁体の外周部分に設けられ、前記プラグの挿入に合わせてその燃料吐出口の外周部分に当接しながら移動するスライドリングとを有することを特徴とする燃料電池用ソケット。
【請求項２】
前記スライドリングは、前記当接側とは反対側に設けられた弾性体によって移動可能に支持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。
【請求項３】
前記スライドリングは、前記当接側の端部および側面部の中から選ばれる少なくとも一方に弾性材料からなるシール部材を有することを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池用ソケット。
【請求項４】
前記シール部材は、少なくとも一部が前記スライドリングに設けられた凹部に配置されていることを特徴とする請求項３記載の燃料電池用ソケット。
【請求項５】
前記ソケット本体は、前記弁体の外周部分を囲むと共に、前記スライドリングに挿入される挿入筒部を有し、前記スライドリングの内周部分に設けられた凹部または前記挿入筒部の外周部分に設けられた凹部に弾性材料からなるシール部材を有することを特徴とする請求項１または２記載の燃料電池用ソケット。
【請求項６】
前記スライドリングの前記ソケット本体内における移動範囲を規定するストッパー機構を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の燃料電池用ソケット。
【請求項７】
前記ストッパー機構は、前記スライドリングの径方向外側に突出するように形成されたストッパーと、前記ソケット本体の側面部に軸方向に沿って形成された孔部であって、前記ストッパーが挿入されるストッパー受け部とからなることを特徴とする請求項６記載の燃料電池用ソケット。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項記載の燃料電池用ソケットと、前記燃料電池用ソケットに着脱可能に挿入され、液体燃料を吐出する燃料電池用プラグとを有することを特徴とする燃料電池用カップラー。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１項記載の燃料電池用ソケットと、前記ソケットを通して供給された液体燃料を収容する燃料収容部と、前記液体燃料を用いて発電動作を行う起電部とを有す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】
本発明は、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。
【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ている。ソケットおよびプラグはそれぞれ弁体を内蔵するバルブ機構を有しており、ソケットにプラグを挿入することによって両者の弁体が当接して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、ソケットに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メタノール燃料を燃料電池（燃料収容部）へと供給することができる。また、ソケットからプラグを引き抜くことで、両者の弁体が離れバルブ機構が閉状態となり、メタノール燃料の不必要な流出が抑制される。
【０００６】
このようなソケットは、プラグが挿入される開口部を有する筒状のソケット本体と、その内部に配置される弁体としてのバルブ本体とを有している。例えば、ソケット本体は、軸方向の略中心位置から後端部（開口部と反対側の端部）までの部分がバルブ室とされており、該略中心位置にはバルブ本体を挿入するためのガイド孔が形成されている。また、バルブ本体は、バルブヘッドと、その両端に形成された該バルブロッドよりも径小なバルブステムとを有しており、開口部側のバルブステムがガイド孔に挿入され、バルブヘッドがバルブ室に配置されている。
【０００７】
また、ソケット本体の開口部側の内部には、先端側バルブステムの外周部分を覆うように蛇腹形状を有する略円筒状のゴムホルダが設けられている。ゴムホルダは、挿入されたプラグの先端部に当接すると共に、該プラグの挿入に合わせて収縮し、最終的にソケットおよびプラグの両者のバルブ機構が開状態となったときに内部がメタノール燃料の流路となるものである。このようなゴムホルダによれば、ソケットおよびプラグの両者のバルブ機構が開状態となる前に流路を確立することができ、外部への不必要なメタノール燃料の流出を抑制し、安全性に優れたものとすることができる（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、上記構造のソケットついては、開口部側のバルブステムがソケット本体の略中間位置に設けられたガイド孔によってのみ支えられており、径方向外側からの負荷に対して機械的強度が低くなっている。このため、ソケットにプラグが斜めに挿入された場合等、径方向外側から負荷が加えられた際に、開口部側のバルブステムが変形するおそれがある。バルブステムが変形するとバルブ機構が適切に動作せず、例えばプラグを接続した際にメタノール燃料が適切に供給されなかったり、またプラグを取り外した際にメタノール燃料が不必要に流出したりするおそれがある。
【０００９】
特に、近年、燃料電池やそれに用いられるソケットが小型化されており、その内部に配置されるバルブ本体についても小型化されることにより機械的強度が低下し、変形するおそれが高くなっている。なお、開口部側のバルブステムの外周部分にはゴムホルダが設けられているが、このゴムホルダは弾性材料からなるものであり、必ずしもバルブ本体を外周から支えるものではなく、その変形を有効に抑制することはできない。
【００１０】
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、プラグの斜め挿入等によるバルブ本体の変形が抑制され、信頼性に優れる燃料電池用ソケット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ソケットを用いた信頼性に優れ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を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の燃料電池用ソケットは、燃料電池に液体燃料を供給するために前記液体燃料を吐出する燃料電池用プラグが着脱可能に挿入されて用いられるものであって、前記プラグが挿入される筒状のソケット本体と、前記ソケット本体内に設けられる弁体と、前記弁体の外周部分に設けられ、前記プラグの挿入に合わせてその燃料吐出口の外周部分に当接しながら移動するスライドリングとを有することを特徴とする。
【００１２】
前記スライドリングは、前記当接側とは反対側に設けられた弾性体によって移動可能に支持されていることが好ましい。前記スライドリングは、前記当接側の端部および側面部の中から選ばれる少なくとも一方に弾性材料からなるシール部材を有することが好ましく、前記シール部材は、少なくとも一部が前記スライドリングに設けられた凹部に配置されていることが好ましい。また、前記ソケット本体として、前記弁体の外周部分を囲むと共に、前記スライドリングに挿入される挿入筒部を有するものを用い、前記スライドリングの内周部分に設けられた凹部または前記挿入筒部の外周部分に設けた凹部に弾性材料からなるシール部材を配置するものとしても構わない。
【００１３】
本発明の燃料電池用ソケットにおいては、前記スライドリングの前記ソケット本体内における移動範囲を規定するストッパー機構を有することが好ましく、前記ストッパー機構は、例えば前記スライドリングの径方向外側に突出するように形成されたストッパーと、前記ソケット本体の側面部に軸方向に沿って形成された孔部であって、前記ストッパーが挿入されるストッパー受け部とからなることが好ましい。
【００１４】
本発明の燃料電池用カップラーは、上述したような本発明の燃料電池用ソケットと、前記燃料電池用ソケットに着脱可能に挿入され、液体燃料を吐出する燃料電池用プラグとを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の燃料電池は、上述したような本発明の燃料電池用ソケットと、前記ソケットを通して供給された液体燃料を収容する燃料収容部と、前記液体燃料を用いて発電動作を行う起電部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の燃料電池用ソケットによれば、ソケット本体内に配置された弁体の外周部分に燃料電池用プラグの挿入に合わせてその燃料吐出口の外周部分に当接しながら移動するスライドリングを設けることで、燃料電池用プラグの斜め挿入等による弁体の変形等の損傷を抑制し、信頼性に優れたものとすることができる。また、燃料電池用カップラーまたは燃料電池にこのような燃料電池用ソケットを用いることで、それらの信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、本発明の燃料電池１と、それに接続される燃料カートリッジ２とを示したものである。
【００１９】
燃料電池１は、例えば起電部となる燃料電池セル３と、この燃料電池セル３に供給する液体燃料を収容する燃料収容部４と、この燃料収容部４に液体燃料を供給するための燃料受容部５とを有し、燃料受容部５に本発明の燃料電池用ソケット６（以下、単にソケットと呼ぶ）が装着されている。なお、燃料電池１は、燃料収容部４を経ずに燃料受容部５から直接的に燃料電池セル３に液体燃料を供給する構造であってもよい。
【００２０】
一方、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７を有し、その先端部分に液体燃料を吐出するための燃料電池用プラグ８（以下、単にプラグと呼ぶ）が装着されている。このようなカートリッジ２は、燃料電池１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。
【００２１】
カートリッジ本体７には、燃料電池１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７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１に応じた液体燃料が収容される。
【００２２】
また、本発明の燃料電池カップラー９（以下、単にカップラーと呼ぶ）は、このようなソケット６とプラグ８とから構成されている。ソケット６、プラグ８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、それらのバルブ機構が閉状態となっており、液体燃料の流出が抑制されている。そして、ソケット６にプラグ８が挿入され接続状態となった場合、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。
【００２３】
図２は、本発明のソケット６と、それを用いたカップラー９（分離状態）を示す縦断面図である。なお、以下では、ソケット６およびプラグ８のそれぞれが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、ソケット６については図中上側が先端側となり、プラグ８については図中下側が先端側となる。
【００２４】
ソケット６は、メス型カップラーとも呼ばれるものであり、ソケット本体６１と、その内部に軸方向に沿って配置されるバルブ本体６２と、ソケット本体６１の内部であってバルブ本体６２の先端側の外周部分に設けられるスライドリング６３とを有している。
【００２５】
ソケット本体６１は、先端側に配置された略円筒状の先端側筒部６４と、その後端側に固定された略円筒状の後端側筒部６５とを有している。
【００２６】
先端側筒部６４は、先端側にプラグ８が挿入される開口部を有しており、後端部６４ａの軸心部分にバルブ本体６２が挿入されるガイド孔６４ｂを有している。先端側筒部６４の先端側には、軸方向に沿って形成された溝部であるキー溝６４ｋが設けられている。このキー溝６４ｋは、プラグ８の側面部に軸方向に沿って形成されたキー部８１ｋと嵌め合わされ、燃料識別手段として使用される。
【００２７】
後端側筒部６５は先端側に開口部を有しており、この開口部が先端側筒部６４の後端部６４ａに接続されている。後端側筒部６５の後端部には、軸心部分において先端側に向かって突出するバルブ当接部６５ａが設けられており、その外周部分には液体燃料の流路となる複数の流通孔６５ｂが所定の間隔で設けられている。
【００２８】
バルブ本体６２は、バルブ機構を構成する弁体となるものであり、バルブヘッド６２ｂと、このバルブヘッド６２ｂよりも径小とされ、バルブヘッド６２ｂの両端に形成された先端側バルブステム６２ａと後端側バルブステム６２ｃとを有している。
【００２９】
先端側バルブステム６２ａは、ガイド孔６４ｂに移動可能に挿入され、先端側筒部６４の内部へと延ばされている。この先端側バルブステム６２ａの側面部には軸方向に沿って液体燃料の流路となる溝部６２ｄが形成されており、これにより液体燃料をガイド孔６４ｂに効率的に通過させることが可能となっている。また、バルブヘッド６２ｂおよび後端側バルブステム６２ｃは後端側筒部６５の内部に移動可能に配置されている。
【００３０】
後端側筒部６５の内部には、バルブヘッド６２ｂの先端側にＯリング６６が配置されると共に、後端側にバルブ本体６２を先端側に押圧する圧縮スプリング等の弾性体６７が配置されている。弾性体６７は、例えばバルブヘッド６２ｂの後端側において、後端側バルブステム６２ｃおよびバルブ当接部６５ａの外周部分を囲むように配置されている。
【００３１】
分離状態においては、弾性体６７によってバルブ本体６２（バルブヘッド６２ｂ）が先端側に押圧されることで、ガイド孔６４ｂがＯリング６６とバルブヘッド６２ｂとにより塞がれ、バルブ機構が閉状態とされており、ソケット６からの液体燃料の流出（逆流）が抑制されている。なお、このような観点から、Ｏリング６６やバルブヘッド６２ｂの外径は、ガイド孔６４ｂの内径よりも径大なものとされている。
【００３２】
一方、接続状態においては、バルブ本体６２が後端側へと移動することによりガイド孔６４ｂが開放され、バルブ機構が開状態となる。これにより、プラグ８から吐出される液体燃料をガイド孔６４ｂを通して後端側へと通過させることができる。
【００３３】
スライドリング６３は、略円筒状のものであり、先端側筒部６４の内部において先端側バルブステム６２ａの先端側の外周部分を囲むように配置されている。このスライドリング６３は、先端側筒部６４に対して移動可能であると共に、先端側バルブステム６２ａに対しても移動可能となるように構成されている。
【００３４】
このスライドリング６３は、プラグ８が挿入された際にその先端部に形成された燃料吐出口８１ｅの外周部分に当接しながら後端側へと移動するものであり、該燃料吐出口８１ｅの外周部分をシールし、内部が液体燃料の流路となるものである。また、このスライドリング６３は、例えば図３に示されるようにプラグ８が斜めに挿入された際、先端側バルブステム６２ａを保護し、その変形を抑制するものである。
【００３５】
このようなスライドリング６３は、例えば先端側リング部６３ａと、その後端側に設けられ、それよりも径大とされた後端側リング部６３ｂとから主として構成されている（図４も参照）。
【００３６】
先端側リング部６３ａは、プラグ８の挿入時に、該プラグ８のシール凹部８１ｄに嵌め合わされ、その燃料吐出口８１ｅの外周部分をシールするものである。この先端側リング部６３ａの先端側には、燃料吐出口８１ｅの外周部分をより有効にシールするために、例えば先端側に凸状となる先端側シール部材６３ｃが配置されていることが好ましい。この先端側シール部材６３ｃは、先端側リング部６３ａの先端部に一体成形されていることが好ましく、さらに先端側リング部６３ａからの脱落を抑制する観点から、図示しないが、先端側リング部６３ａの先端面に設けられた溝部等の凹部に一部が挿入されるように一体成形されていることが好ましい。
【００３７】
先端側シール部材６３ｃ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。
【００３８】
先端側リング部６３ａおよびその先端側に形成される先端側シール部材６３ｃの外径は、シール凹部８１ｄに着脱可能に嵌め込むことができる程度に、シール凹部８１ｄの内径と略同様なものとされていることが好ましい。また、先端側リング部６３ａと先端側シール部材６３ｃとを合わせた軸方向の長さは、シール凹部８１ｄに先端側リング部６３ａと先端側シール部材６３ｃとを挿入し、燃料吐出口８１ｅの外周部分を先端側シール部材６３ｃによって有効にシールできるように、シール凹部８１ｄの深さと略同様またはそれ以上とされていることが好ましい。ここで、先端側リング部６３ａと先端側シール部材６３ｃとを合わせた軸方向の長さとは、先端側リング部６３ａと後端側リング部６３ｂとの外側部分における段部から、先端側シール部材６３ｃの先端部までの軸方向に沿った長さを指す。一方、後端側リング部６３ｂの外径は、先端側筒部６４に対して移動可能となると共に、先端側筒部６４との間からの液体燃料の流出が極力少なくなる程度において、先端側筒部６４の内径と略同様なものとされていることが好ましい。
【００３９】
また、先端側リング部６３ａおよび先端側シール部材６３ｃの内径は、先端側バルブステム６２ａに対して移動可能となる程度において、先端側バルブステム６２ａの外径と略同様なものとされていることが好ましい。一方、後端側リング部６３ｂの内径は、少なくとも先端側バルブステム６２ａに対して移動可能となる程度である必要があるが、内部に圧縮スプリング等の弾性体６９が配置される場合には、例えば該弾性体６９の外径と略同様なものとされていることが好ましい。
【００４０】
さらに、スライドリング６３の軸方向に沿った全体の長さは、ソケット６にプラグ８が完全に挿入された際に、その先端部（ここでは、先端側シール部材６３ｃの先端部）がプラグ８の燃料吐出口８１ｅの外周部分に当接することができ、かつ後端部（後端側リング部６３ｂの後端部）が後端部６４ａの先端側に配置されるＯリング７１に当接することができる程度とされていることが好ましい。このような長さとすることで、ソケット６にプラグ８を完全に挿入した際に、プラグ８の燃料吐出口８１ｅとソケット６のガイド孔６４ｂとをスライドリング６３によって接続することができ、外部への液体燃料の流出を抑制することができる。
【００４１】
後端側リング部６３ｂの側面部には、例えば該側面部を一周する凹部である溝部６３ｄが形成され、この溝部６３ｄにＯリング等からなる側面側シール部材６８が配置されていることが好ましい。通常、ソケット６にプラグ８を挿入する際、スライドリング６３がその後端側のＯリング７１に当接する前にソケット６やプラグ８のバルブ機構が開状態とされるため、液体燃料がスライドリング６３とＯリング７１との間からスライドリング６３の側面部を伝うようにして外部へと流出するおそれがある。このため、後端側リング部６３ｂの側面部に側面側シール部材６８を配置することで、このような液体燃料の流出を抑制し、より安全性に優れたものとすることができる。このような側面側シール部材６８は、例えば先端側シール部材６３ｃと同様な材料からなるものとすることができる。
【００４２】
なお、溝部６３ｄとそれに配置される側面側シール部材６８とを設ける代わりに、後端側リング部６３ｂの側面部にグリース状の潤滑剤を塗布し、これにより側面側をシールしてもよい。このような潤滑剤としては、例えばフッ素系潤滑剤、シリコーン系潤滑剤およびオレフィン系潤滑剤の中から選ばれる少なくとも１種の潤滑剤を用いることができる。
【００４３】
フッ素系潤滑剤としては、例えばハイドロフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテル、三フッ化塩化エチレン低重合体等を用いることができ、シリコーン系潤滑剤としては、例えばジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジエンシリコーンオイル、またはそれらの変性物等を用いることができ、オレフィン系潤滑剤としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレンオクテン共重合体、ポリプロピレン−ブテン共重合体、ポリブテン、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−メタアクリル酸エステル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、またはそれらの変性物等を用いることができる。
【００４４】
スライドリング６３は、その後端側に配置された圧縮スプリング等の弾性体６９によって先端側へと押圧されている。分離状態では、通常、先端側バルブステム６２ａを有効に保護できるように、スライドリング６３の先端部がバルブ本体６２の先端部と略同様な位置となるように調整されており、このようなスライドリング６３の位置はストッパー機構によって調整されている。ストッパー機構は、例えば先端側筒部６４の側面部に軸方向に延びるようにして形成された孔部であるストッパー受け部６４ｓと、スライドリング６３の側面部に径方向の外側に突出するように形成され、ストッパー受け部６４ｓに挿入されるストッパー６３ｓとから構成されている。そして、ストッパー受け部６４ｓの軸方向の長さを調整することで、スライドリング６３の位置が調整されている。また、既に説明した側面側シール部材６８は、このようなストッパー受け部６４ｓからの液体燃料の流出を有効に抑制するため、ストッパー受け部６４ｓの後端部よりも後端側となるように配置されていることが好ましい。なお、側面側シール部材６８に関しては、断面形状が図中では丸型のものを示しているが、よりシール性を高めるためにその断面形状をＶ型やＸ型にすることも可能である。
【００４５】
また、後端部６４ａの先端側には、ガイド孔６４ｂの外周部分を囲むように、かつ接続状態時にスライドリング６３の後端部と当接する位置にＯリング７１が設けられている。このＯリング７１は、スライドリング６３が後端側に移動した際に該スライドリング６３の後端部と後端部６４ａとによって押圧され、これらの間をシールするために設けられている。
【００４６】
このようなソケット６の構成材料としては、圧縮スプリング等の弾性体６７、６９や、先端側シール部材６３ｃ、側面側シール部材６８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。
【００４７】
一方、プラグ８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７が嵌め込まれるプラグヘッド８１と、このプラグヘッド８１の内部に配置されるバルブ本体８２と、プラグヘッド８１を外側から覆うようにしてカートリッジ本体７に固定する押えキャップ８３等を有している。
【００４８】
プラグヘッド８１は、カートリッジ本体７が嵌め込まれる筒状のベース部８１ａと、その先端側に設けられ、より細径とされた細径部８１ｂとを有している。ベース部８１ａの内径は、カートリッジ本体７の先端側の外径と略同様な大きさとされている。また、細径部８１ｂの側面部には、ソケット６のキー溝６４ｋと嵌め合わされて燃料識別手段として機能する軸方向に延びる凸部であるキー部８１ｋが形成されている。細径部８１ｂの外径は、キー部８１ｋが形成されている部分を除き、例えばソケット６の先端側筒部６４に着脱可能に挿入できる程度に、該先端側筒部６４の内径と略同様な大きさとされている。
【００４９】
細径部８１ｂの軸心部分には、カートリッジ本体７に収容された液体燃料の流路となると共に、バルブ本体８２（先端側バルブステム８２ａ）が挿入される軸孔８１ｃが形成されている。軸孔８１ｃの内径は、例えばバルブ本体８２（先端側バルブステム８２ａ）が移動可能となる程度に、該先端側バルブステム８２ａの外径と略同様な大きさとされている。
【００５０】
細径部８１ｂの先端側には、先端面をへこませるようにしてシール凹部８１ｄが形成され、このシール凹部８１ｄの底面における軸心部分に軸孔８１ｃと繋がる燃料吐出口８１ｅが形成されている。燃料吐出口８１ｅは、カートリッジ本体７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８１ｄは、この燃料吐出口８１ｅ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。また、このシール凹部８１ｄには、スライドリング６３の先端側リング部６３ａおよび先端側シール部材６３ｃが挿入され、燃料吐出口８１ｅの外周部分に先端側シール部材６３ｃが当接する。
【００５１】
ベース部８１ａの内側には、バルブ本体８２を保持するカップ状のバルブホルダ８４が配置されている。バルブホルダ８４はバルブ室を規定するものであり、その先端側外縁部に形成されたフランジ部８４ａがＯリング８５を介して後端側からカートリッジ本体７によって押圧されることでベース部８１ａに固定されている。また、バルブホルダ８４の後端部には、液体燃料の流路となる連通孔８４ｂが形成されている。
【００５２】
バルブ本体８２は、バルブ機構を構成する弁体となるものであり、バルブヘッド８２ｂと、このバルブヘッド８２ｂよりも径小とされ、バルブヘッド８２ｂの両端に形成された先端側バルブステム８２ａと後端側バルブステム８２ｃとを有している。また、先端側バルブステム８２ａおよび後端側バルブステム８２ｃには、軸方向に沿って流路となる溝部８２ｄが形成されている。
【００５３】
先端側バルブステム８２ａは、軸孔８１ｃに移動可能に挿入されており、バルブヘッド８２ｂおよび後端側バルブステム８２ｃは、バルブホルダ８４の内部に移動可能に配置されている。このバルブヘッド８２ｂの先端側には先端側バルブステム８２ａの外周部分を囲むようにＯリング８６が配置され、バルブヘッド８２ｂの後端側には圧縮スプリング等の弾性体８７が配置されている。
【００５４】
分離状態においては、弾性体８７によってバルブヘッド８２ｂが押圧されることで、軸孔８１ｃの後端側がＯリング８６とバルブヘッド８２ｂとによって塞がれ、バルブ機構が閉状態とされ、ノズル８（燃料吐出口８１ｅ）からの液体燃料の流出が抑制されている。
【００５５】
一方、接続状態においては、Ｏリング８６とバルブ本体８２とが後端側へと移動することにより軸孔８１ｃが開放され、バルブ機構が開状態となる。これによりカートリッジ本体７に収容された液体燃料が軸孔８１ｃを通して燃料吐出口８１ｅから吐出される。
【００５６】
このようなプラグ８の構成材料についても、ソケット６と同様、Ｏリング８５、８６や、圧縮スプリング等の弾性体８７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）な等の汎用エンジニアプラスチックが好適に用いられる。
【００５７】
このようなソケット６とそれを用いたカップラー９は、以下のように使用される。図５（ａ）〜（ｄ）は、このようなカップラー９の接続工程を示したものであり、図５（ａ）が分離状態を示し、以下順に接続工程を示したものである。なお、図５（ａ）〜（ｄ）における各部の符号は共通であるため、図５（ａ）のみ符号を付し、それ以外のものについては符号を省略した。
【００５８】
まず、分離状態（図５（ａ））からソケット６にプラグ８を挿入すると、プラグ８のシール凹部８１ｄにスライドリング６３の先端側シール部材６３ｃが挿入され、該先端側シール部材６３ｃの先端部が燃料吐出口８１ｅの外周部分に当接してシール状態となる。また、バルブ本体６２の先端部がバルブ本体８２の先端部に当接する。
【００５９】
その後、プラグ８を挿入していくと、プラグ８の挿入に合わせてスライドリング６３が後端側へと押し下げられると共に、バルブ本体６２が後端側へと押し下げられ、ソケット６のバルブ機構が開状態とされる（図５（ｂ））。この際、バルブ本体６２のみが後端側へと押し下げられ、バルブ本体８２は後端側へと押し下げられず、プラグ８のバルブ機構は閉状態のままとなっている。
【００６０】
ここで、ソケット６のバルブ機構を先に開状態とするのは、安全性を確保するために液体燃料が供給される側のバルブ機構を先に開状態とすることが有効なためである。ここでは、ソケット６のバルブ機構を先に開状態とするために、ソケット６においてバルブ本体６２を押圧する弾性体６７の反発力よりも、プラグ８においてバルブ本体８２を押圧する弾性体８７の反発力を大きくしている。
【００６１】
また、ソケット６のバルブ機構が先に開状態とされた場合、液体燃料が後端側筒部６５から先端側筒部６４へと逆流することがあるが、プラグ８の燃料吐出口８１ｅの外周部分とスライドリング６３の先端部との間はシール状態となっており、また先端側筒部６４の内面とスライドリング６３の側面部との間は側面側シール部材６８によってシール状態となっていることから、逆流した液体燃料は、先端側筒部６４とスライドリング６３とによって形成される空間に保持され、外部へと流出することはない。
【００６２】
さらにプラグ８を挿入していくと、バルブ本体６２の後端部がバルブ当接部６５ａに当接する（図５（ｃ））。バルブ本体６２は、後端部がバルブ当接部６５ａに当接することにより、それ以降は後端側への移動ができなくなる。なお、スライドリング６３は、この時点では完全に後端側へ移動していないため、それ以降も後端側へ移動することができる。
【００６３】
このような状態でプラグ８を挿入していくと、バルブ本体８２は、バルブ本体６２に押し返されるためにそれ以上はソケット６に挿入されず、プラグヘッド８１（細径部８１ｂ）のみがソケット６内に挿入される。この際、プラグ８の内部においては、プラグヘッド８１に対してバルブ本体８２が後端側へと移動することとなり、バルブ機構が開状態となる。プラグ８のバルブ機構が開状態となった場合についても、ソケット６のバルブ機構が開状態となった場合と同様、吐出される液体燃料は先端側筒部６４とスライドリング６３とによって形成される空間に保持され、外部へと流出することはない。
【００６４】
そして、スライドリング６３の後端部がＯリング７１に当接し、プラグ８の挿入が困難となった時点で、最終的にプラグ８の挿入が完了したものとされる（図５（ｄ）、図６）。この際、ソケット６およびプラグ８のそれぞれのバルブ機構が開状態となっているため、プラグ８の燃料吐出口８１ｅから液体燃料が吐出され、この吐出された液体燃料がソケット６のスライドリング６３、ガイド孔６４ｂを通して後端側筒部６５へと導入される。さらに、後端側筒部６５に導入された液体燃料は、その後端部に設けられた流通孔６５ｂから燃料電池１の燃料受容部５へと導入される（図１）。
【００６５】
このようなソケット６へのプラグ８の挿入においては、挿入開始から挿入終了までの間、プラグ８の燃料吐出口８１ｅの外周部分にスライドリング６３が当接してシール状態となっているために、外部への液体燃料の流出が抑制される。また、このスライドリング６３は、ソケット６におけるバルブ本体６２（先端側バルブステム６２ａ）の外周部分を囲むように設けられているため、プラグ８が斜めに挿入された場合においても、バルブ本体６２を有効に保護することができる。
【００６６】
一方、ソケット６からプラグ８を引き抜く場合、上記接続工程と逆の動作が行われる。まず、ソケット６からプラグ８を引き抜いていくと、ソケット６からプラグヘッド８１（細径部８１ｂ）のみが引き抜かれ、バルブ本体８２はそのままの位置に留まっている。この際、スライドリング６３は、プラグ８の引き抜きに合わせて先端側へと移動する。
【００６７】
そして、プラグ８のバルブ機構が閉状態となると、それ以降はプラグヘッド８１と共にバルブ本体８２も同様にしてソケット６から引き抜かれるようになる。これにより、これまで移動が制限されていたバルブ本体６２もバルブ本体８２の引き抜きに合わせて先端側へと移動する（図５（ｂ）、（ｃ））。
【００６８】
そして、ソケット６のバルブ機構が閉状態となった後、バルブ本体６２の先端部とバルブ本体８２の先端部とが離れ、さらにプラグヘッド８１とスライドリング６３とが離れ、最終的にソケット６からプラグ８が取り外される（図５（ａ）、図２）。
【００６９】
このようなソケット６からのプラグ８の引き抜きにおいても、引き抜き開始から引き抜き終了までの間、プラグ８の燃料吐出口８１ｅの外周部分にスライドリング６３が当接してシール状態となっているために、外部への液体燃料の流出が抑制される。
【００７０】
このようなカップラー９については、例えば図７に示すように、キー溝６４ｋの後端側に軸方向に沿った溝部であるスリット部６４ｒが形成されていることが好ましい。このスリット部６４ｒの後端部は、ストッパー受け部６４ｓの後端部と同程度の位置またはそれよりも先端側とすることが好ましい。このようなスリット部６４ｒが形成されていることで、プラグ８が斜めに挿入された場合であっても、先端側筒部６４が径方向の外側に向かって広がることにより各部への負荷が緩和され、損傷が抑制される。なお、スリット部６４ｒが形成される位置は、上記したようなキー溝６４ｋの後端側が好ましいが、必ずしもこのような部分に制限されるものではない。
【００７１】
また、細径部８１ｂの側面部には径方向外側に突出する係合凸部８１ｇを設けると共に、先端側筒部６４には接続状態のときに該係合凸部８１ｇに対向する位置に係合孔部６４ｇを設けることが好ましい。このような一対の係合部を設けることで、操作者がソケット６へプラグ８を挿入した際に適度な装着感を得ることができ、また挿入位置（深さ）が適切かどうかを判断することができる。このような係合凸部８１ｇは、例えば先端側および後端側にいくにつれ高さが低くなるように形成されることで、プラグ８の挿入・引き抜きが容易となるため好ましい。
【００７２】
以上、本発明のソケット６とそれを用いたカップラー９について一例を挙げて説明したが、本発明は必ずしもこのようなものに限られるものではなく、例えばソケット６におけるソケット本体６１やスライドリング６３の構造は適宜変更することができる。
【００７３】
図８は、本発明のソケット６の変形例を示した断面図である。なお、図８（ａ）はカップラー９が分離状態となっているときのソケット６の断面図であり、図８（ｂ）は連結状態（プラグ８は図示せず）となっているときのソケット６の断面図を示したものである。
【００７４】
図８（ａ）に示すように、ソケット本体６１は、例えば先端側筒部６４の後端部に、後端側筒部６５や底部７２が順に嵌め込まれる構造のものであってもよい。このようなソケット本体６１における先端側筒部６４は、例えば両端が開口されたものであり、バルブ本体６２の先端部から後端部までを覆うような大きさとされている。
【００７５】
先端側筒部６４に嵌め込まれる後端側筒部６５は、例えば先端側筒部６４に嵌め込まれる小径部と、先端側筒部６４の後端部に当接する大径部とを有している。小径部は、バルブ本体６２のバルブヘッド６２ｂの先端側に達するように延ばされ、その部分で閉じられると共に、その閉じられた部分の軸心部分に先端側バルブステム６２ａが挿入されるガイド孔６５ｃが設けられている。また、大径部は、先端側筒部６４の後端部から後端側へと向かって延ばされており、後端部が開口されている。
【００７６】
後端側筒部６５に嵌め込まれる底部７２についても、例えば後端側筒部６５に嵌め込まれる小径部と、後端側筒部６５の後端部に当接する大径部とを有している。小径部は、後端側筒部６５の大径部に嵌め込まれると共に、その小径部の後端側に当接するように延ばされており、先端部が開口されている。また、大径部は、基本的には閉塞されており、軸心部分に先端側に向かって突出するバルブ当接部７２ａが設けられ、このバルブ当接部７２ａの外周部分に液体燃料の流路となる複数の流通孔７２ｂが所定の間隔で設けられている。
【００７７】
また、このソケット６では、ストッパー機構を構成するストッパー６３ｓとして、スライドリング６３の後端側リング部６３ｂを利用し、ストッパー受け部６４ｓとして、先端側筒部６４の軸方向における内径差を利用している。
【００７８】
このような先端側筒部６４は、例えば先端側の内側部分が、スライドリング６３の後端側リング部６３ｂの外径よりも径小な内径の狭径部６４ｃとされており、後端側の内側部分が、後端側リング部６３ｂの移動が可能な範囲で、後端側リング部６３ｂの外径と略同様な内径の広径部６４ｄとされている。
【００７９】
このような先端側筒部６４にスライドリング６３を配置することで、狭径部６４ｃの後端部に後端側リング部６３ｂを当接させて先端側への移動を制限し、先端側筒部６４からのスライドリング６３の脱落を防止することができ、それ以外では自由にスライドリング６３を移動させることができる。このようなソケット６では、スライドリング６３の後端側リング部６３ｂがストッパー６３ｓとなり、このストッパー６３ｓとしての後端側リング部６３ｂが配置される先端側筒部６４の広径部６４ｄがストッパー受け部６４ｓとなっている。
【００８０】
先端側筒部６４における狭径部６４ｃや広径部６４ｄの形成範囲は必ずしも制限されるものではないものの、バルブ本体６２の先端部を有効に保護する観点から、通常、カップラー９の分離状態において、バルブ本体６２の先端部に対して、スライドリング６３の先端部が同様な位置となるように、そのときの後端側リング部６３ｂの位置を基準として決定することが好ましい。
【００８１】
このようなソケット６によれば、先端側筒部６４に対して後端側から後端側筒部６５や底部７２を嵌め込むことにより容易にソケット本体６１を製造することができ、またソケット本体６１の製造と同時にスライドリング６３やバルブ本体６２を組み込むこともできるため、製造性を大幅に改善することができる。
【００８２】
また、ストッパー６３ｓとしてスライドリング６３の後端側リング部６３ｂを利用し、ストッパー受け部６４ｓとして先端側筒部６４の内部に設けた狭径部６４ｃや広径部６４ｄを利用することで、例えばスライドリング６３の先端側への移動を制限する際、狭径部６４ｃの後端部全周に後端側リング部６３ｂの先端部全周を当接させることができ、より強固に安定してスライドリング６３の先端側への移動を制限し、保持することができる。
【００８３】
また、図９は、本発明のソケット６の他の変形例を示す断面図である。なお、図９（ａ）はカップラー９が分離状態となっているときのソケット６を示す断面図であり、図９（ｂ）は連結状態（プラグ８は図示せず）となっているときのソケット６を示す断面図である。
【００８４】
このソケット６は、ソケット本体６１とスライドリング６３とのシールをスライドリング６３の内側で行うようにしたものであり、ソケット本体６１、具体的には後端側筒部６５の先端側にバルブ本体６２（先端側バルブステム６２ａ）の外周部分を囲みつつ、スライドリング６３の内部に挿入される挿入筒部６５ｅを設け、この挿入筒部６５ｅの先端側の外周部分に凹部である周溝６５ｄを設けると共に、この周溝６５ｄにＯリング等からなる内部シール部材７３を配置したものである。なお、図９においては、凹部である周溝６５ｄは挿入筒部６５ｅの先端側の外周部分に設けているが、スライドリング６３の後端側の内周部分に設けても良い。また、このソケット６では、挿入筒部６５ｅの外周部分を囲むようにして、スライドリング６３を先端側に押圧するための弾性体６９を配置している。弾性体６９の先端側は、例えばスライドリング６３、具体的には後端側リング部６３ｂの後端部に設けた外径の小さな小径部６３ｅに嵌め込むようにして配置している。
【００８５】
このようにスライドリング６３の内側でシールを行うものによれば、特にスライドリング６３の後端側に形成される空間部、すなわち先端側筒部６４と挿入筒部６５ｅとによって形成される部分に液体燃料が浸入することを抑制し、結果としてこの部分に液体燃料が残留することを抑制することができる。
【００８６】
すなわち、燃料の供給を終えて図９（ｂ）に示す連結状態からプラグ８を引き抜く場合、プラグ８の引き抜きと共にスライドリング６３が先端側に移動し、このスライドリング６３の後端側には空間部が形成される。また、プラグ８を引き抜く過程では、ソケット６やノズル８のバルブ機構は完全に閉状態となっていないため、プラグ８からは液体燃料が吐出され、またソケット６（後端側筒部６５）からは液体燃料が逆流することがある。
【００８７】
この際、スライドリング６３の内側でシールを行うソケット６については、プラグ８から液体燃料が吐出され、またソケット６から液体燃料が逆流したとしても、これらの液体燃料はスライドリング６３の内部に留められ、スライドリング６３の後端側に形成される空間部への浸入は抑制される。
【００８８】
このため、スライドリング６３の内側でシールを行うソケット６では、液体燃料を有効利用することができると共に、安全性も向上させることができる。また、このソケット６では、スライドリング６３や挿入筒部６５ｅの実質的な外側であって、シールされた部分の外側に弾性体６９を配置することで、弾性体６９に液体燃料が接触することを抑制し、その腐食も抑制することができる。
【００８９】
以上、ソケット本体６１とスライドリング６３とのシールをスライドリング６３の内側で行うソケット６について説明したが、スライドリング６３に挿入される挿入筒部は必ずしも図９に示すように後端側筒部６５に設けられている必要はなく、例えば図２に示すように先端側筒部６４の後端側が一部を残して閉塞するものについては、この先端側筒部６４の後端側部分に設けられていても構わない。
【００９０】
次に、本発明の燃料電池１について、内部気化型のＤＭＦＣを例に挙げて説明する。図１０は、本発明の燃料電池１の一例を示す断面図である。燃料電池１は、起電部を構成する燃料電池セル３と、燃料収容部４と、図示を省略したソケット６を有する燃料受容部５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６を有する燃料受容部５は、例えば図１に示されるように燃料収容部４の下面側に設けられている。
【００９１】
燃料電池セル３は、アノード触媒層３１およびアノードガス拡散層３２からなるアノード（燃料極）と、カソード触媒層３３およびカソードガス拡散層３４からなるカソード（酸化剤極／空気極）と、アノード触媒層３１とカソード触媒層３３とで挟持されたプロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜３５とから構成される膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を有している。
【００９２】
アノード触媒層３１およびカソード触媒層３３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３１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３３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。
【００９３】
電解質膜３５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。
【００９４】
アノード触媒層３１に積層されるアノードガス拡散層３２は、アノード触媒層３１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３１の集電体も兼ねている。一方、カソード触媒層３３に積層されるカソードガス拡散層３４は、カソード触媒層３３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３３の集電体も兼ねている。アノードガス拡散層３２にはアノード導電層３６が積層され、カソードガス拡散層３４にはカソード導電層３７が積層されている。
【００９５】
アノード導電層３６およびカソード導電層３７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３５とアノード導電層３６との間、および電解質膜３５とカソード導電層３７との間には、ゴム製のＯリング３８、３９が介在されており、これらによって燃料電池セル３からの燃料漏れや酸化剤漏れを防止している。
【００９６】
燃料収容部４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４は燃料電池セル３側が開口されており、この燃料収容部４の開口部と燃料電池セル３との間に気体選択透過膜１１が設置されている。気体選択透過膜１１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１１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。
【００９７】
カソード導電層３７上には保湿層１２が積層されており、さらにその上には表面層１３が積層されている。表面層１３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１３に形成された空気導入口１３ａの個数やサイズ等を変更することで行う。保湿層１２はカソード触媒層３３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３４に酸化剤を均一に導入することで、カソード触媒層３３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１２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。
【００９８】
燃料収容部４上に積層された気体選択透過膜１１、燃料電池セル３、保湿層１２、および表面層１３は、例えばステンレス製のカバー１４が被されることによって保持されている。カバー１４には表面層１３に形成された空気導入口１３ａと対応する部分に開口１４ａが設けられている。また、燃料収容部４にはカバー１４の爪１４ｂを受けるテラス４ａが設けられており、このテラス４ａに爪１４ｂをかしめることで全体がカバー１４によって一体的に保持されている。
【００９９】
上述したような構成を有する燃料電池１においては、燃料収容部４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１１を透過して燃料電池セル３に供給される。燃料電池セル３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３２で拡散されてアノード触媒層３１に供給される。アノード触媒層３１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）
【０１００】
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４から水蒸気が供給されないため、カソード触媒層３３で生成した水や電解質膜３５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。
【０１０１】
内部改質反応で生成されたプロトン（Ｈ＋）は電解質膜３５を伝導し、カソード触媒層３３に到達する。表面層１３の空気導入口１３ａから取り入れられた空気（酸化剤）は、保湿層１２、カソード導電層３７、カソードガス拡散層３４を拡散して、カソード触媒層３３に供給される。カソード触媒層３３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）
【０１０２】
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４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）は消費される。燃料収容部４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４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８を燃料電池１側のソケット６に挿入することにより実施される。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明に係る燃料電池と燃料カートリッジとを示す概観図。
【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縦断面図。
【図３】燃料電池用プラグの斜め挿入の一例を示す縦断面図。
【図４】スライドリングの一例を示す外観図。
【図５】燃料電池用プラグの接続工程を示す一部断面図。
【図６】図２に示される燃料電池用カップラーの接続状態を示す縦断面図。
【図７】本発明の燃料電池用カップラーの変形例を示す外観図。
【図８】本発明の燃料電池用ソケットの変形例を示す縦断面図。
【図９】本発明の燃料電池用ソケットの他の変形例を示す縦断面図。
【図１０】本発明の燃料電池の一例を示す断面図。
【符号の説明】
【０１０６】
１…燃料電池、２…カートリッジ、３…燃料電池セル、４…燃料収容部、５…燃料受容部、６…燃料電池用ソケット、７…カートリッジ本体、８…燃料電池用プラグ、９…燃料電池用カップラー、１１…気体選択透過膜、１２…保湿層、１３…表面層、１４…カバー、３１…アノード触媒層、３２…アノードガス拡散層、３３…カソード触媒層、３４…カソードガス拡散層、３５…電解質膜、３６…アノード導電層、３７…カソード導電層、３８、３９…Ｏリング、６１…ソケット本体、６２…バルブ本体、６２ａ…先端側バルブステム、６２ｂ…バルブヘッド、６２ｃ…後端側バルブステム、６２ｄ…溝部、６３…スライドリング、６３ａ…先端側リング、６３ｂ…後端側リング、６３ｃ…先端側シール部材、６３ｄ…溝部、６３ｅ…小径部、６３ｓ…ストッパー、６４…先端側筒部、６４ａ…後端部、６４ｂ…ガイド孔、６４ｃ…狭径部、６４ｄ…広径部、６４ｇ…係合孔部、６４ｋ…キー溝、６４ｒ…スリット部、６４ｓ…ストッパー受け部、６５…後端側筒部、６５ａ…バルブ当接部、６５ｂ…流通孔、６５ｃ…ガイド孔、６５ｄ…周溝、６５ｅ…挿入部、６６…Ｏリング、６７…弾性体、６８…側面側シール部材、６９…弾性体、７１…Ｏリング、７２…底部、７２ａ…バルブ当接部、７２ｂ…流通孔、７３…内部シール部材、８１…プラグヘッド、８１ａ…ベース部、８１ｂ…細径部、８１ｃ…軸孔、８１ｄ…シール凹部、８１ｅ…燃料吐出口、８１ｇ…係合凸部、８１ｋ…キー部、８２…バルブ本体、８２ａ…先端側バルブステム、８２ｂ…バルブヘッド、８２ｃ…後端側バルブステム、８２ｄ…溝部、８３…押えキャップ、８４…バルブホルダ、８４ａ…フランジ部、８３ｂ…連通孔、８５、８６…Ｏリング、８７…弾性体
【図１】
2009295328.tif 000003
【図２】
2009295328.tif 000004
【図３】
2009295328.tif 000005
【図４】
2009295328.tif 000006
【図５】
2009295328.tif 000007
【図６】
2009295328.tif 000008
【図７】
2009295328.tif 000009
【図８】
2009295328.tif 000010
【図９】
2009295328.tif 000011
【図１０】
2009295328.tif 000012