(57)【要約】【課題】ソケットとノズルとの接続または取り外しの際、ノズルに過度な曲げ荷重が加わることによる破損が抑制され、信頼性や安全性等に優れた燃料電池用カップラーを提供すること。【解決手段】燃料電池に設けられ、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるソケットと、燃料電池用の液体燃料を収容する燃料カートリッジに設けられ、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるノズルとを具備し、前記ソケットに前記ノズルを接続することにより前記両弁体を開放して前記燃料カートリッジ内の前記液体燃料を前記燃料電池へと供給する燃料電池用カップラーであって、前記ソケットと前記ノズルとの接続または取り外しの際に前記ソケットと前記ノズルとが摺接する摺接面に、潤滑性を付与する潤滑性付与手段が設けられているもの。【選択図】図２
2009110758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に設けられ、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるソケットと、燃料電池用の液体燃料を収容する燃料カートリッジに設けられ、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるノズルとを具備し、前記ソケットに前記ノズルを接続することにより前記両弁体を開放して前記燃料カートリッジ内の前記液体燃料を前記燃料電池へと供給する燃料電池用カップラーであって、
前記ソケットと前記ノズルとの接続または取り外しの際に前記ソケットと前記ノズルとが摺接する摺接面に、潤滑性を付与する潤滑性付与手段が設けられてい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は、前記ソケットのうち前記ノズルが挿入される略筒状のノズル挿入口の先端側縁部表面および内面の少なくとも一方に設けられている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は、前記ノズルのうち前記ソケットに挿入される挿入部の外面に設けられている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４】
前記潤滑性付与手段は、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、オレフィン系樹脂およびウレタン系樹脂の中から選ばれる少なくとも１種の樹脂からなる樹脂コーティングであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の燃料電池用カップラー。
【請求項５】
前記潤滑性付与手段は、金または金合金からなる金属コーティングであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項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は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）およびグラファイトなどの炭素を主成分とするコーティングであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の燃料電池用カップラー。
【請求項７】
前記樹脂コーティング、前記金属コーティングまたは前記炭素を主成分とするコーティングの表面粗さＲａが３．２μｍ以下であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項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は、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種の潤滑剤からなる塗膜であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項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が設けられる摺接面が予め研磨処理が行われたものであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の燃料電池用カップラー。
【請求項１０】
前記研磨処理は、バレル研磨処理、電解研磨処理および磁気研磨処理の中から選ばれる少なくとも一つの研磨処理であることを特徴とする請求項９記載の燃料電池用カップラー。
【請求項１１】
前記研磨処理を行った前記摺接面の表面粗さＲａが３．２μｍ以下であることを特徴とする請求項９または１０記載の燃料電池用カップラー。
【請求項１２】
前記潤滑性付与手段が設けられる部材が潤滑性を有する材料からなることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項記載の燃料電池用カップラー。
【請求項１３】
請求項１記載の燃料電池用カップラーにおける潤滑性付与手段が設けられたソケットと、
前記ソケットを通して供給される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
を具備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カップラーとそれを用いた燃料電池に関する。
【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という特徴を有している。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】
内部気化型等のパッシブ型ＤＭＦＣにおいては、燃料タンク内の液体燃料を例えば燃料含浸層や燃料気化層等を介して気化させ、この液体燃料の気化成分を燃料極に供給している（例えば特許文献１〜２参照）。燃料タンクに対しては、燃料カートリッジを用いて液体燃料を供給している。サテライトタイプ（外部注入式）の燃料カートリッジにおいては、それぞれバルブ機構を内蔵するノズルとソケットとで構成されたカップラーを用いて、液体燃料の遮断並びに注入を行うことが試みられている（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２００４−１２７８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内部気化型等のパッシブ型ＤＭＦＣは、例えば携帯用電子機器に搭載するために小型化が進められており、その結果として燃料カートリッジ側の燃料吐出口であるノズルや、ＤＭＦＣ側の燃料注入口であるソケットも小径化されている。
【０００６】
ところで、このようなソケットとノズルとの接続または取り外しにおいては、ソケットの軸心に対してノズルの軸心が傾くようにして接続または取り外しされることがある。このような場合、ソケットの筒状のノズル挿入口の縁部にノズルの側面部が接触すると同時に、ノズル挿入口の内面にノズルの先端部が接触するため、ノズルにはノズル挿入口の縁部を支点とした曲げ荷重が加えられることになる。
【０００７】
上記したように、ノズルは小径化されていることから、曲げ荷重のような力が加わった際に破損しやすくなっている。カートリッジはノズルに内蔵されたバルブ機構で液体燃料を遮断するため、ノズルが破損するとカートリッジに収容された液体燃料が漏れ出すおそれがある。また、ノズルが完全に破損しないまでも、バルブ機構の構成部品が突出し、誤ってバルブ機構を作動させて液体燃料が漏れ出すおそれがある。
【０００８】
本発明は上記したような課題を解決するためになされたものであって、ソケットとノズルとの接続または取り外しの際、ノズルに過度な曲げ荷重が加わることによるノズルの破損が抑制され、信頼性や安全性等に優れた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。また、本発明は、このような燃料電池用カップラーを用いた信頼性や安全性等に優れる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】
【０００９】
本発明の燃料電池用カップラーは、燃料電池に設けられ、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるソケットと、燃料電池用の液体燃料を収容する燃料カートリッジに設けられ、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるノズルとを具備し、前記ソケットに前記ノズルを接続することにより前記両弁体を開放して前記燃料カートリッジ内の前記液体燃料を前記燃料電池へと供給するものであって、前記ソケットと前記ノズルとの接続または取り外しの際に前記ソケットと前記ノズルとが摺接する摺接面に、潤滑性を付与する潤滑性付与手段が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
前記潤滑性付与手段は、前記ソケットのうち前記ノズルが挿入される略筒状のノズル挿入口の先端側縁部表面および内面の少なくとも一方、または前記ノズルのうち前記ソケットに挿入される挿入部の外面に設けられていることが好ましい。
【００１１】
前記潤滑性付与手段は、樹脂コーティング、金属コーティングもしくは炭素を主成分とするコーティングまたは潤滑剤からなる塗膜であることが好ましい。前記樹脂コーティングとしては、例えばフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、オレフィン系樹脂およびウレタン系樹脂の中から選ばれる少なくとも１種の樹脂からなるものが好ましい。また、前記金属コーティングとしては、例えば金または金合金からなるものが好ましい。前記樹脂コーティング、金属コーティングおよび炭素を主成分とするコーティングの表面粗さＲａは３．２μｍ以下であることが好ましい。一方、前記潤滑剤からなる塗膜は、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種の潤滑剤からなるものが好ましい。
【００１２】
前記潤滑性付与手段が設けられる摺接面は予め電解研磨処理が行われたものであることが好ましい。前記研磨処理は、例えばバレル研磨処理、電解研磨処理および磁気研磨処理の中から選ばれる少なくとも一つの研磨処理であることが好ましい。また、前記研磨処理を行った前記摺接面の表面粗さＲａは３．２μｍ以下であることが好ましい。さらに、前記潤滑性付与手段が設けられる部材は、潤滑性を有する材料からなることが好ましい。
【００１３】
本発明の燃料電池は、上記した本発明の燃料電池用カップラーにおける潤滑性付与手段が設けられたソケットと、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具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の燃料電池用カップラーによれば、ソケットとノズルとの接続または取り外しの際にこれらソケットとノズルとが摺接する摺接面に潤滑性を付与するための潤滑性付与手段を設けることで、ソケットとノズルとの接続または取り外しの際に、ソケットに対してノズルを容易に摺動させ、ノズルに過度な曲げ荷重が加わることを抑制できる。これにより、ノズルの破損を抑制し、信頼性や安全性等に優れたものとできる。また、本発明の燃料電池によれば、このような燃料電池用カップラーを用いることで、信頼性や安全性等に優れたものとできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
図１は本発明の燃料電池用カップラー１（以下、単にカップラーと呼ぶ）と、それを用いた燃料電池２および燃料カートリッジ３（以下、単にカートリッジと呼ぶ）を示したものである。カップラー１は、カートリッジ３から燃料電池２へと液体燃料の供給を行う際に用いられる接続機構であって、燃料電池側の接続機構であるソケット１ｓとカートリッジ側の接続機構であるノズル１ｎとから構成されている。
【００１６】
また、燃料電池２は、起電部となる燃料電池セル４と、この燃料電池セル４に供給される液体燃料を収容する燃料収容部５と、この燃料収容部５に液体燃料を供給するための燃料受容部６とから構成されており、カップラー１の一方を構成するソケット１ｓはこの燃料受容部６に設けられている。なお、ソケット１ｓは後述するようにバルブ機構を内蔵しており、液体燃料が供給されるとき以外は閉状態とされている。なお、燃料電池２は燃料収容部５を経ずに燃料受容部６から直接燃料電池セル４に液体燃料を供給する構造であってもよい。
【００１７】
一方、カートリッジ３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、その先端にカートリッジ本体７に収容された液体燃料を吐出するものであってカップラー１の他方を構成するノズル１ｎが設けられている。ノズル１ｎについても後述するようにバルブ機構を内蔵しており、液体燃料を吐出するとき以外は閉状態とされている。このようなカートリッジ３は、燃料電池２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）のカートリッジである。
【００１８】
カートリッジ本体７には、燃料電池２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２に応じた液体燃料が収容される。
【００１９】
次に、カップラー１の具体的な構成について、図２および図３を参照して説明する。図２は、カップラー１を構成するソケット１ｓとノズル１ｎとを示したものであり、接続する前の状態を示したものである。また、図３は、図２に示されるソケット１ｓを拡大して示したものである。なお、以下の説明において先端側とは、ソケット１ｓについてはノズル１ｎが挿入される端部側（図中、上側）を指し、ノズル１ｎについてはソケット１ｓに挿入される端部側（図中、下側）を指す。
【００２０】
ノズル１ｎは、オス側カップラーまたはプラグとも呼ばれるものであり、カートリッジ本体７の先端側の開口部を覆うようにして設けられている。ノズルヘッド１１は、カートリッジ本体７の先端側が嵌め込まれる筒状のベース部１１ａと、その先端側に設けられた細径な軸部１１ｂとから主として構成されており、軸部１１ｂには軸孔が設けられており、その先端側にはこの軸孔に繋がるノズル口１１ｃが設けられている。
【００２１】
軸部１１ｂの先端部表面である頂面には凹部１１ｄが設けられている。凹部１１ｄは軸部１１ｂの頂面をへこませるようにして設けられており、この凹部１１ｄの底面にノズル口１１ｃが開口している。凹部１１ｄはノズル１ｎの先端側に残留（付着）した液体燃料の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、ノズルヘッド１１の軸部１１ｂの外周には、後述するソケット１ｓのノズル保持機構３６と嵌め合わされる凹部である周溝１２、さらには後述するキーリング２０を介して燃料識別手段として機能するキー部１３が設けられている。後述するように、燃料識別手段はキー部１３とソケット１ｓ側のキー溝４４とで構成される。
【００２２】
ベース部１１ａの内側には、弁体であるバルブ１４を内部に保持するカップ状のバルブホルダ１５が配置されている。バルブホルダ１５はバルブ室を規定するものであり、その先端側外縁部がカートリッジ本体７とベース部１１ａとで挟み込まれて固定されている。バルブ１４はバルブヘッド１４ａとバルブステム１４ｂとを有している。バルブヘッド１４ａはバルブホルダ１５で規定されたバルブ室内に配置されており、バルブステム１４ｂは軸部１１ｂの軸孔内に収容されており、これらによってバルブ１４は軸方向に進退可能に保持されている。
【００２３】
バルブヘッド１４ａとベース部１１ａの内側に取り付けられたバルブシート１６との間にはＯリング１７が配置されている。バルブ１４には圧縮スプリング１８等の弾性体でバルブヘッド１４ａをバルブシート１６に押し付ける力が加えられており、これらによってＯリング１７は押圧されている。
【００２４】
通常状態（燃料電池２とカートリッジ３とが接続されていない状態）においては、バルブヘッド１４ａによってＯリング１７がバルブシート１６に押し付けられることによって、ノズル１ｎ内の燃料流路が閉状態とされている。一方、後述するようにカートリッジ３を燃料電池２に接続すると、バルブステム１４ｂが後退してバルブヘッド１４ａがバルブシート１６から離れることによって、ノズル１ｎ内の燃料流路が開状態とされる。バルブホルダ１５の後端部には液体燃料の流路となる連通孔１９が設けられており、この連通孔１９を介してカートリッジ本体７内の液体燃料はノズル１ｎ内に流入する。
【００２５】
さらに、ノズルヘッド１１の外側には、カム機構を備えたリング状部材であるキーリング２０やコンテナノズル２１等が配置されている。キーリング２０は、通常の使用の際は圧入によりノズルヘッド１１に係止されている。カートリッジ３を燃料電池２に接続した際に、曲げや捻り等の力が加わるとキーリング２０がカム機構を利用して回転浮上することにより接続状態が解除され、ソケット１ｓからノズル１ｎが離脱するようになっている。また、コンテナノズル２１はカートリッジ本体７に例えば螺着されており、これによりノズルヘッド１１やバルブ１４等を有するノズル１ｎがカートリッジ本体７の先端部に固着されている。
【００２６】
そして、このようなノズル１ｎにおいてソケット１ｓ内に挿入される部分が挿入部２２である。具体的には、キーリング２０の略中間位置に形成され、ソケット１ｓに接続した際にソケット１ｓのノズル挿入口３２の先端側縁部と係合する係合部２０ａよりも先端側の部分である。このような挿入部２２には、ノズルヘッド１１の軸部１１ｂの先端側部分、キーリング２０の細径部２０ｂおよびキー部１３が含まれる。このような挿入部２２の外面はソケット１ｓとノズル１ｎとの接続または取り外しの際にソケット１ｓの先端側縁部や内面と摺接する摺接面となることから、このような摺接面となる挿入部２２の外面に潤滑性付与手段３０が設けられる。なお、潤滑性付与手段３０の詳細については後述する。
【００２７】
一方、ソケット１ｓは、メス側カップラーとも呼ばれるものである。図３に拡大して示されるように、ソケット１ｓは、円筒状の外筒部３１を有し、その先端側が断面略凹状のノズル挿入口３２となっている。外筒部３１は、例えば略円筒状の先端側外筒部３１ａと、略円筒状の後端側外筒部３１ｂとから構成されており、先端側外筒部３１ａは後端側外筒部３１ｂの上方外側に固着されている。
【００２８】
外筒部３１の内側には内筒部３３が設けられており、この内筒部３３は例えば中間内筒部３３ａと後端側内筒部３３ｂとから構成されている。これら中間内筒部３３ａと後端側内筒部３３ｂとの間にはＯリング３４が介在されており、バルブ室の密閉性を高めている。
【００２９】
先端側外筒部３１ａは、ノズル１ｎを挿入して接続した際に、ノズルヘッド１１の外周面をガイドする機能を有している。なお、ノズルヘッド１１の先端部は完全には先端側外筒部３１ａでガイドされておらず、それらの間には隙間が生じている。そのため、ソケット１ｓ内にはノズル１ｎ（ノズルヘッド１１）の先端部をガイドするようにリング状のガイド部材３５が配置されている。
【００３０】
ガイド部材３５は、先端側外筒部３１ａの内側であって、後端側外筒部３１ｂの先端側に配置されている。ガイド部材３５は、先端側に複数の切り欠き部３５ａを有しており、後述するノズル保持機構３６の内径側に突出するフック部３６ａはこの切り欠き部３５ａを通過するように設けられると共に、ガイド部材３５はこのノズル保持機構によって後端側外筒部３１ｂに押さえつけられ、ソケット１ｓからの脱落が防止されている。
【００３１】
ガイド部材３５はノズルヘッド１１の先端部の形状に対応した内側形状を有しており、これによりソケット１ｓに接続されたノズル１ｎの先端部をガイドし、ノズル１ｎの接続状態における傾きを制限するものである。すなわち、ノズル１ｎをソケット１ｓに接続した状態において、ノズルヘッド１１の先端部に位置する部分にガイド部材３５を配置することによって、接続時におけるノズル１ｎのガイド効果ならびにそれに基づく芯出し効果を得ることができる。これによって、ノズル１ｎの接続状態における傾きを制限し、安定した接続状態を保つことができる。
【００３２】
上述した中間内筒部３３ａ上には、弾性体ホルダとしてゴムホルダ３７が設置されている。ゴムホルダ３７は、蛇腹形状と材料特性（ゴム弾性）に基づいて軸方向に弾性が付与された円筒形状のホルダ本体３７ａと、その後端側に設けられたフランジ部３７ｂとを有している。ゴムホルダ３７はフランジ部３７ｂが後端側外筒部３１ｂに設けられたリング状凸部３１ｃと中間内筒部３３ａとで挟み込まれて固定されている。
【００３３】
ゴムホルダ３７は、その先端側をノズルヘッド１１の軸部１１ｂに設けられた凹部１１ｄに嵌め合わせることによって、ノズルヘッド１１との間で接触シール面を形成するシール部材であり、その内側は液体燃料流路とされている。すなわち、ゴムホルダ３７はソケット１ｓのバルブ機構を解放した際に外部との間をシールするシール部材である。なお、ノズルヘッド１１の軸部１１ｂに設けられた凹部１１ｄについても、ゴムホルダ３７の先端と嵌め合わされて接触シール面を形成してシールを行う機能を併せ持つものである。
【００３４】
ソケット１ｓ内にはバルブ４０が配置されている。バルブ４０はバルブヘッド４０ａとバルブステム４０ｂとを備えている。バルブヘッド４０ａは中間内筒部３３ａと後端側内筒部３３ｂとで規定されたバルブ室内に配置され、バルブステム４０ｂはゴムホルダ３７内に収納され、これらによってバルブ４０は軸方向に進退可能とされている。
【００３５】
バルブヘッド４０ａと中間内筒部３３ａの下面側に形成されたバルブシート４１との間にはＯリング４２が配置されている。バルブ４０には圧縮スプリング４３等の弾性体でバルブヘッド４０ａをバルブシート４１に押しつける力が常時加えられており、これによってＯリング４２が押圧されている。通常状態（燃料電池２とカートリッジ３とが接続されていない状態）においては、バルブヘッド４０ａを介してＯリング４２がバルブシート４１に押しつけられており、これによりソケット１ｓ内の燃料通路が閉状態とされている。燃料電池２にカートリッジ３を接続すると、バルブステム４０ｂが後退してバルブヘッド４０ａがバルブシート４１から離れることで、ソケット１ｓ内の燃料流路が開状態とされる。
【００３６】
後端側内筒部３３ｂには、燃料受容部６を介して燃料収容部５に接続される連通孔３３ｃが設けられている。このように、ソケット１ｓは後端側内筒部３３ｂに設けられた連通孔３３ｃを介してその燃料流路が燃料収容部５に接続されている。そして、バルブ１８、４０を開状態としてノズル１ｎおよびソケット１ｓ内の燃料流路をそれぞれ開くことによって、カートリッジ３に収容された液体燃料をノズル１ｎおよびソケット１ｓを介して燃料収容部５内に注入することができる。
【００３７】
先端側外筒部３１ａには、ソケット１ｓにノズル１ｎが接続されたときにその接続状態を保持するノズル保持機構３６が設けられている。ノズル保持機構３６は、先端側外筒部３１ａの内径側に突出したフック部３６ａと、ノズル１ｎを保持するようにフック部３６ａに押圧力を付与する弾性体３６ｂとを有している。
【００３８】
フック部３６ａは、先端側外筒部３１ａの外側に配置された弾性体３６ｂの弾性力によってその内径側に向けて押圧力が付与されると共に、外径側に後退可能とされている。ノズル保持機構３６は、ノズル１ｎをソケット１ｓに接続した際に、フック部３６ａをノズルヘッド１１の軸部１１ｂの外周に設けられた周溝１２と係合させることによって、ノズル１ｎとソケット１ｓとの接続状態を保持するものである。接続状態においては、フック部３６ａでノズル１ｎを弾性的に狭持し、カートリッジ３に過度な曲げや捻り等の力が加わった場合、フック部３６ａが後退してノズル１ｎとソケット１ｓとの接続状態が解除される。
【００３９】
先端側外筒部３１ａの内径側には、燃料識別手段として機能する軸方向に沿った溝であるキー溝４４が設けられている。キー溝４４は前述したノズル１ｎのキー部１３と係合する形状を有している。キー部１３とキー溝４４とは一対の形状をなすため、例えば液体燃料に応じて形状を規定することによって、液体燃料の誤注入等を防止することができる。すなわち、キー部１３の形状を液体燃料の種別（種類や濃度等）に応じた形状とし、さらにキー溝４４をキー部１３に対応した形状とすることで、燃料電池２に対応した液体燃料を収容するカートリッジ３のみを接続可能とすることができる。これによって、液体燃料の誤注入による動作不良や特性低下等を防止することが可能となる。
【００４０】
本発明における潤滑性付与手段３０は、ソケット１ｓとノズル１ｎとの接続または取り外しの際にこれらが摺接する摺接面に設けられるものであり、例えばノズル１ｎの挿入部２２の外面およびソケット１ｓのノズル挿入口３２の先端側縁部表面および内面に設けられる。挿入部２２の外面およびノズル挿入口３２の先端側縁部表面および内面は、ソケット１ｓとノズル１ｎとの接続または取り外しの際にそれらが互いに擦れ合う部分であり摺接面となるものである。
【００４１】
このような摺接面に潤滑性付与手段３０を設けることで、ソケット１ｓとノズル１ｎとの接続または取り外しの際、ソケット１ｓに対してノズル１ｎを引っかかりなく容易に摺動させ、ノズル１ｎに過度な曲げ荷重が加わる前に接続状態を解除することができる。これにより、ノズルの破損を抑制でき、液体燃料の漏出を抑制できるため、信頼性や安全性等に優れたものとできる。
【００４２】
ノズル１ｎにおける摺接面は上記したように挿入部２２の外面であるが、具体的にはノズルヘッド１１の軸部１１ｂの先端側部分の外面、またこの軸部１１の先端側部分の外面がキーリング２０やキー部１３によって覆われている場合にはキーリング２０またはキー部１３のうち最も外側に位置するものの外面である。
【００４３】
ここで、軸部１１の外周に設けられた周溝１２の表面（内面）は、摺接面としての挿入部２２の外面に含まれるが、先端部に設けられた凹部１１ｄの表面（内面）は、必ずしもソケット１ｓの内面と摺接するものではないことから摺接面としての挿入部２２の外面には含めない。すなわち、凹部１１ｄの表面のみに潤滑性付与手段３０を設けたものは本発明の範囲には含まれない。なお、本発明においては、凹部１１ｄの表面以外に潤滑性付与手段３０を設けると共に、凹部１１ｄの表面に潤滑性付与手段３０を設けることまで禁止されるものではない。
【００４４】
潤滑性付与手段３０は、必ずしも図２に示されるように挿入部２２の全ての外面に設けられている必要はなく、例えば挿入部２２とノズル挿入口３２との接続または取り外しの際に特にノズル挿入口３２に接触しやすい部分のみに設けられていてもよく、形成箇所は適宜選択することができる。またノズル挿入口３２に潤滑性付与手段３０が設けられる場合、挿入部２２にも潤滑性付与手段３０が設けられていることが好ましいが、このような場合には必ずしも挿入部２２に潤滑性付与手段３０が設けられている必要はない。
【００４５】
一方、ソケット１ｓにおける摺接面は上記したようにノズル挿入口３２の先端側縁部表面および内面であるが、具体的には先端側外筒部３１ａの先端側縁部表面および内面、ガイド部材３５の先端側縁部表面および内面、ならびに、ノズル保持機構３６のフック部３６ａの表面である。
【００４６】
ここで、潤滑性付与手段３０は、必ずしも図３に示されるように、ノズル挿入口３２の先端側縁部表面および内面の全てに設けられる必要はなく、例えば挿入部２２とノズル挿入口３２との接続または取り外しの際に特に挿入部２２が接触しやすい部分のみに設けられていてもよく、形成箇所は適宜選択することができる。また挿入部２２に潤滑性付与手段３０が設けられる場合、ノズル挿入口３２にも潤滑性付与手段３０が設けられていることが好ましいが、このような場合には必ずしもノズル挿入口３２に潤滑性付与手段３０が設けられている必要はない。
【００４７】
なお、ソケット１ｓにおける弾性体ホルダとしてのゴムホルダ３７の表面については、必ずしもソケット１ｓとノズル１ｎとの接続または取り外しの際にノズル１ｎの引っかかりの原因とはならず、ノズル１ｎに過度な曲げ荷重を加えるものでもないため、本発明における摺接面には含めないものとする。但し、ノズル挿入口３２の内面に潤滑性付与手段３０を設けると共に、ゴムホルダ３７の表面に潤滑性付与手段３０を設けることまで禁止されるものではない。
【００４８】
これらの摺接面に設けられる潤滑性付与手段３０は、摺接面に潤滑性を付与することができ、ソケット１ｓに対してノズル１ｎを滑らかに摺動させることができるものであれば特に制限されるものではないが、例えば常温で固体状の樹脂からなる樹脂コーティング、常温で液状もしくはグリース状の潤滑剤からなる塗膜、金属コーティング、炭素を主成分としたコーティングが好適なものとして挙げられる。これらの中でも、特にソケット１ｓとノズル１ｎとの繰り返しの接触による消耗が少なく、耐久性に優れることから、樹脂コーティング、金属コーティング、炭素を主成分としたコーティングが好ましいものとして挙げられる。
【００４９】
上記樹脂コーティングを構成する樹脂としては、例えばフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、オレフィン系樹脂およびウレタン系樹脂から選ばれる少なくとも１種の樹脂が好適なものとして挙げられる。
【００５０】
フッ素系樹脂としては、例えば四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、三フッ化塩化エチレン−エチレン共重合樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹脂等が挙げられる。
【００５１】
シリコーン系樹脂としては、シロキサン骨格を有するジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン等の樹脂、またはそれらの変性物（例えば、アミノ変性、アルキル変性）が挙げられる。
【００５２】
オレフィン系樹脂としては、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン−プロピレン共重合樹脂、エチレン−ブテン共重合樹脂、エチレンオクテン共重合樹脂、ポリプロピレン−ブテン共重合樹脂、ポリブテン樹脂、エチレン−アクリル酸エステル共重合樹脂、エチレン−メタアクリル酸エステル共重合樹脂、エチレン−アクリル酸共重合樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂等、またはそれらの変性物が挙げられる。
【００５３】
さらに、ウレタン系樹脂としては、主としてイソシアネート基とアルコール基が縮合してできるでをさせたポリウレタン樹脂、またはそれらの変性物が挙げられる。
【００５４】
摺接面への樹脂コーティングの形成は、例えば上記樹脂材料の液状物を摺接面であるソケット１ｓの先端側縁部表面もしくは内面またはノズル１ｎの外面の所望の部分に塗布し、熱処理して硬化させることによって行うことができる。液状物の塗布方法は特に限定されるものではなく、ハケ塗り法、スプレーコート法等の公知の方法を採用することができる。また、熱処理は樹脂材料に見合った温度で行うことが好ましく、一般的には１００℃以上４５０℃以下で行うことが好ましい。なお、液状物の塗布と熱処理とは、１回のみ行うこととしてもよいし、複数回繰り返して行うものとしてもよい。
【００５５】
樹脂コーティングの厚さは、必ずしも限定されるものではないが、好ましくは１０ｎｍ以上５００μｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以上１００μｍ以下である。樹脂コーティングの厚さが１０ｎｍ未満の場合、十分な潤滑性を確保することができないおそれがあり、またソケット１ｓとノズル１ｎとの繰り返しの摺接により消耗しやすく、耐久性が不十分となるおそれがある。また、樹脂コーティングの厚さは５００μｍ程度であれば十分な耐久性とすることができ、それを超えると樹脂コーティングの形成に時間がかかるために生産性が低下し、またソケット１ｓへのノズル１ｎの装着が困難となるおそれがある。
【００５６】
一方、上記塗膜を構成する潤滑剤としては、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種の潤滑剤が好適なものとして挙げられる。フッ素系潤滑剤としては、公知のフッ素オイルが挙げられ、例えば下記化学式（１）に示されるパーフルオロポリエーテルまたは下記化学式（２）に示される三フッ化塩化エチレン低重合体等が好適なものとして挙げられる。
【００５７】
【化１】
2009110758.tif 000003
（但し、Ｒ、Ｒ′は、パーフルオロアルキル基又はオキシパーフルオロアルキル基、ｐ、ｑおよびｒは正の整数であり、そのうちの２つまでは０でもよい。また、ｐ＋ｑ＋ｒは、常温で液状ないしグリース状であるように定める。）
【００５８】
【化２】
2009110758.tif 000004
（なお、ｎは、常温で液状ないしグリース状であるように定める。）
【００５９】
また、シリコーン系潤滑剤としては、公知のシリコーンオイルが挙げられ、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（例えば、アミノ変性、アルキル変性）が挙げられる。
【００６０】
さらに、オレフィン系潤滑剤としては、公知のオレフィン系オイルが挙げられ、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等、またはそれらの変性物からなる常温で液状もしくはグリース状のものである。
【００６１】
摺接面への潤滑剤からなる塗膜の形成は、例えば上記潤滑剤を摺接面であるソケット１ｓの先端側縁部表面もしくは内面またはノズル１ｎの外面の所望の部分に塗布することで行うことができる。潤滑剤の塗布方法は特に限定されるものではなく、ディッピング法、ハケ塗り法、スプレーコート法等の公知の方法を採用することができる。
【００６２】
潤滑剤の塗布量は、例えば０．００１ｍｇ／ｃｍ２以上０．１００ｍｇ／ｃｍ２以下とすることが好ましい。潤滑剤の塗布量が０．００１ｍｇ／ｃｍ２未満の場合、十分な潤滑性を確保することができないおそれがあり、ソケット１ｓとノズル１ｎとの繰り返しの摺接により潤滑剤が消耗しやすく、耐久性が不十分なものとなるおそれがある。また、潤滑剤の塗布量は０．１００ｍｇ／ｃｍ２程度であれば耐久性を確保でき、それを超えると不必要な箇所へ潤滑剤が付着し、ノズル１ｎからソケット１ｓへの液体燃料の注入に支障を与えるおそれがある。
【００６３】
また、金属コーティングとしては、潤滑性に優れることから、特に金（Ａｕ）またはその合金からなるものが好ましい。金属コーティングの厚さは、必ずしも限定されるものではないが、好ましくは１０ｎｍ以上５００μｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以上１００μｍ以下である。摺接面への金属コーティングの形成は、摺接面であるソケット１ｓの先端側縁部表面もしくは内面またはノズル１ｎの外面の所望の部分に対して、例えばスパッタリング法、蒸着法、または、電解もしくは無電解メッキ法等を用いて行うことができる。また、炭素を主成分とするコーティングとしては、例えばダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）およびグラファイトなどの炭素を主成分とするものが好ましい。
【００６４】
樹脂コーティング、金属コーティングまたは炭素を主成分とするコーティングを設ける場合、その表面粗さＲａは３．２μｍ以下であることが好ましい。表面粗さＲａが３．２μｍを超えると、ソケット１ｓとノズル１ｎと接続または取り外しの際、ソケット１ｓに対してノズル１ｎを適切に摺動させることができず、ノズル１ｎに過度な曲げ荷重が加わり破損するおそれがある。なお、表面粗さＲａは算術平均粗さＲａのことであり、算術平均粗さＲａの値は、ＪＩＳ：Ｂ０６０１（１９９４年）の３「定義された算術平均粗さの定義及び表示」によって表されたものである。
【００６５】
また、このような潤滑性付与手段３０を設ける前提として、潤滑性付与手段３０が設けられる摺接面、すなわちソケット１ｓの先端側縁部表面もしくは内面またはノズル１ｎには研磨処理が行われていることが好ましい。一般に、塑性加工が行われた部材の表面は粗くなっているため、単に潤滑性付与手段３０を設けただけでは十分な潤滑特性を得られないおそれがあり、ソケット１ｓとノズル１ｎとの接続または取り外しの際、ソケット１ｓに対してノズル１ｎを適切に摺動させることができず、ノズル１ｎに過度な曲げ荷重が加わり破損するおそれがある。このため、予め摺接面に研磨処理を行って表面粗さを小さくしておき、その後に潤滑性付与手段３０を設けることで、十分な潤滑機能を発揮させることができ、ノズル１ｎの破損を抑制しやすくなる。
【００６６】
この研磨処理は、例えばバレル研磨処理、電解研磨処理あるいは磁気研磨処理等各種の研磨処理を使用することができる。その研磨処理を行った摺接面の表面粗さＲａは３．２μｍ以下であることが好ましい。表面粗さＲａが３．２μｍを超えると、ソケット１ｓとノズル１ｎと接続または取り外しの際、ソケット１ｓに対してノズル１ｎを適切に摺動させることができず、ノズル１ｎに過度な曲げ荷重が加わり破損するおそれがある。
【００６７】
さらに、潤滑性付与手段３０を設けると共に、潤滑性付与手段３０が設けられる部材自体を潤滑性を有するものとすることで、潤滑性付与手段３０が消耗した場合であっても潤滑機能を維持することができ、ノズル１ｎの破損を長期にわたって抑制しやすくなる。このような部材としては、ノズル１ｎ側については、挿入部２２を構成する構成部材であるノズルヘッド１１、キー部１３およびキーリング２０が挙げられ、ソケット１ｓ側については、ノズル挿入口３２を構成する構成部材である先端側外筒部３１ａ、ガイド部材３５もしくはノズル保持機構３６が挙げられる。また、このような部材を構成するものとしては、例えばフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、オレフィン系樹脂、アセタール樹脂、およびウレタン樹脂から選ばれる少なくとも１種の樹脂が好適なものとして挙げられる。
【００６８】
次に、カップラー１の接続方法について説明する。接続に際しては、ノズル１ｎの挿入部２２に設けられているキー部１３とソケット１ｓに設けられているキー溝４４の形状が一致したときに両者を接続することができる。そして、このようなキー部１３とキー溝４４の形状が一致している場合において、ノズル１ｎの挿入部２２をソケット１ｓのノズル挿入口３２に挿入していくと、まず挿入部２２に設けられた凹部１１ｄにゴムホルダ３７の先端が嵌め合わされることによってそれらの間に接触シール面が形成され、バルブ１４、４０が開状態となるまえに液体燃料の流路周辺のシールが確立される。
【００６９】
そして、ノズル１ｎをソケット１ｓに差し込んでいくと、ノズル１ｎのバルブステム１４ｂとソケット１ｓのバルブステム４０ｂの先端同士が突き当たる。さらに、ノズル１ｎをソケット１ｓに差し込んでいくと、ソケット１ｓのバルブ４０が後退して完全に開放した後、ノズル１ｎのバルブ１４が後退して液体燃料流路が確立し、カートリッジ３に収容された液体燃料が燃料電池２の燃料収容部５に供給（注入）される。図４に、ソケット１ｓにノズル１ｎを接続した状態を示す。なお、図４では、潤滑性付与手段３０の図示は省略した。このような接続状態においては、ソケット１ｓのノズル保持機構３６がノズルヘッド１１の周溝１２と係合するため、ノズル１ｎとソケット１ｓとの接続状態が保持される。
【００７０】
また、カートリッジ３から燃料電池２への液体燃料の供給が終わり、ソケット１ｓからノズル１ｎを取り外す場合、上記接続動作と反対の動作が行われる。すなわち、ソケット１ｓからノズル１ｎを引き抜いていくと、まずノズル保持機構３６とノズルヘッド１１の周溝１２との係合が外れる。そして、ノズル１ｎを引き抜いていくと、ノズル１ｎのバルブ１４が先端側へと移動し、ノズル１ｎ内の液体燃料流路が閉じられる。さらに、ノズル１ｎを引き抜いていくと、ソケット１ｓのバルブ４０も先端側へと移動し、ソケット１ｓ内の液体燃料流路が閉じられる。そして、最終的にノズル１ｎのバルブステム１４ｂとソケット１ｓのバルブステム４０ｂとが離れ、さらに挿入部２２に設けられた凹部１１ｄとゴムホルダ３７とが離れシールが解除され、図２に示されるような非接続の状態となる。
【００７１】
このようなソケット１ｓとノズル１ｎとの接続または取り外しに際しては、ソケット１ｓの軸心とノズル１ｎの軸心とが一致するように接続または取り外されることが好ましいが、例えば図５、６に示されるようにソケット１ｓの軸心に対してノズル１ｎの軸心が傾いて接続または取り外しが行われることがある。
【００７２】
このように両者の軸心が傾いている場合、例えばノズル１ｎの挿入部２２の側面部がソケット１ｓの先端側外筒部３１ａの縁部に接触し、挿入部２２の先端部が先端側外筒部３１ａの内面に接触する。このため、ノズル１ｎ、特に挿入部２２には、ソケット１ｓの先端側外筒部３１ａの先端側縁部を支点とした曲げ荷重が加わりやすく、破損しやすい。
【００７３】
しかしながら、本発明によれば、例えば挿入部２２の側面部と先端側外筒部３１ａの先端側縁部とが摺接する摺接面や、挿入部２２の先端部と先端側外筒部３１ａの内面とが摺接する摺接面等に潤滑性付与手段３０が設けられているため、これらの摺接面において挿入部２２と先端側外筒部３１ａとが容易に摺動し、挿入部２２に過度な曲げ荷重が加えられることが抑制され、挿入部２２の破損が抑制される。
【００７４】
次に、本発明の燃料電池２について説明する。本発明の燃料電池２は、上記した燃料電池用カップラー１において潤滑性付与手段３０が設けられたソケット１ｓと、このソケット１ｓを通して供給された液体燃料を収容する燃料収容部５と、この液体燃料を用いて発電動作を行う起電部である燃料電池セル４とを具備するものである。本発明の燃料電池２における燃料電池セル４としては、特に限定されるものではなく、例えばサテライトタイプのカートリッジ３が必要時に接続されるパッシブ型やアクティブ型のＤＭＦＣが挙げられる。
【００７５】
以下、本発明の燃料電池２について、内部気化型のＤＭＦＣを適用したものについて説明する。図７は、本発明の燃料電池２の一例を示す断面図である。燃料電池２は、起電部を構成する燃料電池セル４と、燃料収容部５と、図示を省略したソケット１ｓを有する燃料受容部６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１ｓを有する燃料受容部６は、例えば図１に示されるように燃料収容部５の下面側に設けられている。
【００７６】
燃料電池セル４は、アノード触媒層５２およびアノードガス拡散層５３からなるアノード（燃料極）と、カソード触媒層５４およびカソードガス拡散層５５からなるカソード（酸化剤極／空気極）と、アノード触媒層５２とカソード触媒層５４とで挟持されたプロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜５６とから構成される膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を有している。アノード触媒層５２およびカソード触媒層５４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。
【００７７】
具体的には、アノード触媒層５２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５４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。電解質膜５６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。
【００７８】
アノード触媒層５２に積層されるアノードガス拡散層５３は、アノード触媒層５２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５２の集電体も兼ねている。一方、カソード触媒層５４に積層されるカソードガス拡散層５５は、カソード触媒層５４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５４の集電体も兼ねている。アノードガス拡散層５３にはアノード導電層５７が積層され、カソードガス拡散層５５にはカソード導電層５８が積層されている。
【００７９】
アノード導電層５７およびカソード導電層５８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５６とアノード導電層５７との間、および電解質膜５６とカソード導電層５８との間には、ゴム製のＯリング５９、６０が介在されており、これらによって燃料電池セル４からの燃料漏れや酸化剤漏れを防止している。
【００８０】
燃料収容部５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５は燃料電池セル４側が開口されており、この燃料収容部５の開口部と燃料電池セル４との間に気体選択透過膜５１が設置されている。気体選択透過膜５１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５１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。
【００８１】
カソード導電層５８上には保湿層６１が積層されており、さらにその上には表面層６２が積層されている。表面層６２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６２に形成された空気導入口６２ａの個数やサイズ等を変更することで行う。保湿層６１はカソード触媒層５４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５５に酸化剤を均一に導入することで、カソード触媒層５４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６１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。
【００８２】
そして、燃料収容部５上に気体選択透過膜５１、燃料電池セル４、保湿層６１、表面層６２を順に積層し、さらにその上から例えばステンレス製のカバー６３を被せて全体を保持することによって、この燃料電池２が構成されている。カバー６３には表面層６２に形成された空気導入口６２ａと対応する部分に開口６３ａが設けられている。また、燃料収容部５にはカバー６３の爪６３ｂを受けるテラス５ａが設けられており、このテラス５ａに爪６３ｂをかしめることで燃料電池２全体をカバー６３で一体的に保持している。
【００８３】
上述したような構成を有する燃料電池２においては、燃料収容部５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５１を透過して燃料電池セル４に供給される。燃料電池セル４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５３で拡散されてアノード触媒層５２に供給される。アノード触媒層５２に供給された気化成分は、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）
【００８４】
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５から水蒸気が供給されないため、カソード触媒層５４で生成した水や電解質膜５６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。
【００８５】
内部改質反応で生成されたプロトン（Ｈ＋）は電解質膜５６を伝導し、カソード触媒層５４に到達する。表面層６２の空気導入口６２ａから取り入れられた空気（酸化剤）は、保湿層６１、カソード導電層５８、カソードガス拡散層５５を拡散して、カソード触媒層５４に供給される。カソード触媒層５４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）
【００８６】
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５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５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５内にカートリッジ３から液体燃料を供給する。カートリッジ３からの液体燃料の供給は、前述したようにカートリッジ３側のノズル１ｎを燃料電池２側の図示しないソケット１ｓに挿入して接続することにより実施される。
【００８７】
以上、本発明の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。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カップラーにおける潤滑性付与手段が設けられたソケットを具備し、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】
【００８８】
【図１】本発明の燃料電池用カップラーとそれを用いた燃料電池を示す概略図。
【図２】本発明の燃料電池用カップラーの一例を示す断面図（非接続状態）。
【図３】図２に示されるソケットを拡大して示す断面図。
【図４】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断面図。
【図５】図２に示される燃料電池用カップラーの接続または取り外しの状態を示す断面図。
【図６】図２に示される燃料電池用カップラーの接続または取り外しの他の状態を示す断面図。
【図７】本発明の燃料電池の一例を示す断面図。
【符号の説明】
【００８９】
１…燃料電池用カップラー、１ｎ…ノズル、１ｓ…ソケット、２…燃料電池、３…燃料カートリッジ、４…燃料電池セル、５…燃料収容部、６…燃料受容部、７…燃料カートリッジ本体、１１…ノズルヘッド、１２…周溝、１３…キー部、１４…バルブ（弁体）、１５…バルブホルダ、１６…バルブシート、１７…Ｏリング、１８…圧縮スプリング、１９…連通孔、２０…キーリング、２１…コンテナノズル、２２…挿入部、３０…潤滑性付与手段、３１…外筒部、３１ａ…先端側外筒部、３１ｂ…後端側外筒部、３２…内筒部、３２ａ…中間内筒部、３２ｂ…後端側内筒部、３４…Ｏリング、３５…ガイド部材、３６…ノズル保持機構、３７…ゴムホルダ、４０…バルブ（弁体）、４１…バルブシート、４２…Ｏリング、４３…圧縮スプリング、４４…キー溝、５１…気体選択透過膜、５２…アノード触媒層、５３…アノードガス拡散層、５４…カソード触媒層、５５…カソードガス拡散層、５７…アノード導電層、５８…カソード導電層、５９、６０…Ｏリング、６１…保湿層、６２…表面層、６３…カバー
【図１】
2009110758.tif 000005
【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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