WO2006132017A1 - 液体送受用ジョイント装置およびこの装置を備えた燃料電池システム - Google Patents

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WO2006132017A1
WO2006132017A1 PCT/JP2006/305349 JP2006305349W WO2006132017A1 WO 2006132017 A1 WO2006132017 A1 WO 2006132017A1 JP 2006305349 W JP2006305349 W JP 2006305349W WO 2006132017 A1 WO2006132017 A1 WO 2006132017A1
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liquid
joint
reception
acceptor
reservoir
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PCT/JP2006/305349
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Toru Takahashi
Nobuo Katsuura
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Nix, Inc.
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04201Reactant storage and supply, e.g. means for feeding, pipes
    • H01M8/04208Cartridges, cryogenic media or cryogenic reservoirs
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a liquid transmission / reception joint device and a fuel cell system including this device. More specifically, the present invention relates to a device in which a liquid reservoir (liquid supply container) as a liquid supply means is separated from a liquid acceptor (liquid receiver), such as a fuel cell or an ink jet printer. The present invention relates to a joint mechanism for guiding liquid from the liquid reservoir to the liquid acceptor.
  • a liquid reservoir liquid supply container
  • liquid acceptor liquid receiver
  • an ink jet printer, a lighter using liquid fuel, a medical liquid medicine administration device, and the like are composed of a liquid reservoir for containing and flowing out a liquid and a liquid acceptor for receiving the liquid from the liquid lizano.
  • the liquid supply means in which the liquid reservoir is removable, is widely used.
  • the liquid supply means that allows the liquid reservoir to be attached / detached can be directly replaced when the supply liquid is insufficient, so that the reserve tank mounted in the main body of the device, etc.
  • the liquid is superior in that the liquid is hardly soiled and the supply liquid can be easily replenished with high safety.
  • it is a very effective liquid supply means when the supplied liquid has an effect on the human body or deteriorates drastically when exposed to outside air.
  • methanol direct fuel cells using methanol as fuel have been developed by many electric devices. It is expected to be a next-generation new battery for use in notebook computers, portable electronic devices and mobile phones.
  • DMFC direct fuel cells
  • methanol has a great effect on the human body, and when inhaled, it affects the central nervous system, causing dizziness and diarrhea.
  • inhaled in large quantities or enters the eye it is a highly toxic liquid that is very likely to cause optic nerve damage and loss of vision.
  • the liquid supply means described above needs to have a detachable liquid transmission / reception joint that guides the liquid from the liquid reservoir to the liquid acceptor.
  • Conventionally considered joints are disclosed in JP-A-10-789, JP-A-8-50042, JP2003-528699, JP2003-266739, JP2001-524896, JP No. 2000-289252, JP-A-7-68780, JP-A-5-254138, JP-A-2003-331879, and the like.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-789
  • Patent Document 2 JP-A-8-50042
  • Patent Document 3 Japanese Translation of Special Publication 2003-528699
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-266739
  • Patent Document 5 Special Table 2001-524896
  • Patent Document 6 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-289225
  • Patent Document 7 JP-A-7-68780
  • Patent Document 8 Japanese Patent Laid-Open No. 5-254138
  • Patent Document 9 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-331879
  • the present invention provides a liquid transmission / reception joint device having a structure suitable for alignment accuracy of joint portions at the time of jointing, and fixing and maintaining these connection portions, and a liquid transmission / reception joint considering safety for infants and the like.
  • the purpose is to provide a battery system.
  • the present invention is based on powerful knowledge, and a liquid supply joint of a liquid reservoir that connects a liquid reservoir that stores liquid and a liquid acceptor that receives liquid from the liquid reservoir is connected to the liquid supply side joint of the liquid reservoir.
  • a detachable fastener that aligns with the liquid-receiving joint of the acceptor and maintains the liquid reservoir connected to the liquid acceptor is connected to the liquid-feeding joint of the liquid reservoir and the liquid-receiving joint of the liquid acceptor.
  • the liquid supply side joint of the liquid reservoir and the liquid reception side joint of the liquid acceptor can be aligned using the fastener.
  • this fastener is detachable, the liquid reservoir is connected to the liquid acceptor by aligning and fastening the fastener of the liquid-feeding joint and the fastener of the liquid-receiving joint. The state can be easily maintained.
  • the present invention provides a liquid reservoir that stores liquid and a liquid transmission / reception joint device that connects a liquid acceptor that receives liquid from the liquid reservoir. It features a safety mechanism to prevent liquid leakage from the liquid reservoir joint on the liquid reservoir side! / [0010]
  • the function of the safety mechanism provided in the liquid supply side joint of the liquid reservoir can prevent liquid leakage from the supply valve due to erroneous contact other than at the time of joint. According to this, for example, even when an infant touches or holds the liquid acceptor, sufficient safety can be ensured.
  • the present invention relates to a liquid transmission / reception joint device that connects a liquid reservoir that stores a liquid and a liquid acceptor that receives the liquid from the liquid reservoir. It is characterized by having a mechanical-calky mechanism for preventing it from being formed at each joint of the liquid reservoir and the liquid acceptor.
  • a mechanical key mechanism provided at each of the joint of the liquid reservoir and the liquid acceptor (the liquid supply side joint of the liquid reservoir and the liquid reception side joint of the liquid acceptor). This function can reliably prevent, for example, jointing of liquid reservoirs having different standards and sizes.
  • a safety mechanism for preventing liquid leakage in the liquid transmission / reception joint device is a guard for preventing liquid leakage provided in the joint of the liquid reservoir, and is provided on the front surface of the guard.
  • this liquid transmission / reception joint device a through hole for liquid passage having a depth sufficient for the hole area is formed. Even if the joint is touched, erroneous contact with the supply valve can be reliably prevented.
  • the invention according to claim 5 is provided with the safety mechanism according to claim 2 or claim 4 in the liquid transmission / reception joint device according to claim 1, It is characterized by that.
  • this liquid transmission / reception joint device since the fastener of claim 1 and the safety mechanism of claim 2 or 4 are provided, the effects of both the inventions can be obtained.
  • the liquid reservoir side joint of the liquid reservoir and the liquid side joint of the liquid acceptor are aligned using a fastener, and at the same time, the liquid reservoir is aligned with the liquid acceptor. It is possible to maintain a state connected to.
  • the safety mechanism can prevent the supply valve force from leaking due to erroneous contact other than at the time of jointing, and the hole area S of the through hole and the length d of the front force of the guard to the supply valve d But
  • the mechanical key mechanism for preventing the liquid reservoirs having different standards and sizes from being joined is provided with the liquid supply side joint of the liquid reservoir and the liquid acceptor. It is featured in each of the liquid receiving side joints.
  • the liquid supply side joint of the liquid reservoir and the liquid reception side joint of the liquid acceptor are aligned using the fastener, and at the same time as this alignment, the liquid reservoir As long as it can maintain the state where it is connected to the liquid acceptor, it is possible to reliably prevent, for example, jointing of liquid reservoirs of different standards and sizes, etc., by the function of the mechanical-key mechanism that uses force. Furthermore, if a safety mechanism is provided, supply valve force can be prevented from leaking due to erroneous contact other than at the time of jointing, and as described above.
  • the liquid transmission / reception joint device in this case can be a multi-function joint device that can solve all of the three problems of the prior art.
  • the mechanical key mechanism in this case is configured by a male side member constituting the fastener, a concave portion provided in the female side member, and a convex portion fitted into the concave portion. Is preferred.
  • the convex portion provided on the male side member (or female side member) is fitted into the concave portion provided on the female side member (or the male side member).
  • the mechanical-key mechanism with the structure of stagnation makes it possible to more reliably prevent liquid reservoirs of different standards and sizes from being joined.
  • the present invention provides a fuel cell system including the above-described liquid transmission / reception joint device. Therefore, when a liquid reservoir is applied to a fuel cell using liquid fuel, it is a problem.
  • the liquid-sending-side joint of the liquid reservoir and the liquid-receiving-side joint of the liquid acceptor are aligned using the fasteners, and simultaneously with this alignment, the liquid reservoir is connected to the liquid acceptor.
  • the fuel cell system in this case may be one in which a fuel containing at least methanol is used as the liquid fuel.
  • the fuel cell system using the methanol-containing fuel can be provided with a joint device having the same function as described above.
  • the positioning accuracy of the connecting portions at the time of jointing, the liquid transmitting / receiving joint device having a structure suitable for fixing and maintaining these connecting portions, and the liquid transmitting / receiving joint device considering safety for infants and the like Furthermore, it is possible to provide a liquid transmission / reception joint device capable of reliably preventing erroneous connection of containers of different types and sizes, and a fuel cell system including such a liquid transmission / reception joint device. .
  • the liquid reservoir 1 in the present embodiment is, for example, a methanol fuel cartridge used for DMFC. As an example, a 3 wt% methanol aqueous solution is enclosed in advance (see FIG. 1).
  • the liquid acceptor 4 has a built-in DMFC body.
  • the liquid supply side joint 2 and the liquid reception joint 5 are used in a connected state (see Fig. 3).
  • the liquid reservoir 1 that stores liquid and the liquid acceptor 4 that receives liquid from the liquid reservoir 1 are connected. Therefore, each of the joints 2 and 5 constitutes a liquid transmission / reception joint device 21 that is effective in the present invention (see FIG. 4 and the like).
  • the liquid sending / receiving joint device 21 in the present embodiment connects the liquid feeding side joint 2 of the liquid feeding port of the liquid reservoir 1 to the liquid receiving side joint 5 of the liquid receiving port of the liquid acceptor 4.
  • the detachable fasteners 3, 11 are provided (see Fig. 1, Fig. 2, Fig. 4). These fasteners 3 and 11 are provided on the liquid-feeding side joint 2 of the liquid reservoir 1 and the liquid-receiving side joint 5 of the liquid acceptor 4, and the liquid-feeding side joint 2 of the liquid reservoir 1 is liquid-filled. It is a detachable member that aligns with the liquid-receiving-side joint 5 of the acceptor 4 and maintains the state in which the liquid reservoir 1 is connected to the liquid acceptor 4.
  • fasteners 3 and 11 are not particularly limited, but snapping and removing can be relatively easy, and cheap, lightweight, and a member is preferable. Can be applied to a member that has a hook-shaped part and a receiving part (hereinafter referred to as “snap hook”! .
  • snap hook a member that has a hook-shaped part and a receiving part
  • flexible plastic fasteners 3 and 11 from the viewpoint of low cost and light weight.
  • round snap hooks 3 and 11 having both convex and concave member forces are employed (see FIGS. 4 to 12).
  • a liquid receiving side joint 5 is provided in a portion of the main body side housing 4a of the liquid acceptor 4 to which the liquid reservoir 1 is connected (front side of the liquid acceptor 4) (see FIG. 8 and the like).
  • the liquid receiving side joint 5 has a nozzle shape protruding toward the liquid reservoir 1, and a flow passage 6 is provided in the center of the nozzle (indicated by reference numeral 7) for flowing the liquid.
  • a through hole 4b is provided on the front surface of the main body side housing 4a, and the above-described nozzle 7 is supported by a rubber packing 8 attached to the through hole 4b.
  • the rubber packing 8 of the present embodiment has a substantially tapered shape with a circular cross section, and has a shape in which the nozzle 7 can be accommodated inside a bag-like portion provided at the tip thereof.
  • two rows of flanges 8a and 8b are provided at the base portion of the rubber packing 8, and once attached to the through holes 4b of the main body side housing 4a, they are detached (see FIG. 8). Furthermore, this rubber packing 8 naturally has elasticity, and at the time of the joint, the liquid supply side joint 2 was pressed.
  • the main body side housing 4a can be deformed (see FIG. 5). Therefore, the above-described nozzle 7 serving as a liquid circulation hole can move in the central axis direction of the main body side housing 4a (that is, the direction in which the liquid flows) by substantially the same amount as the deformation amount of the rubber packing 8. .
  • the central axis direction of the main body side housing 4a (that is, the direction in which the liquid flows)
  • a movable valve 9 and a spring member 10 are provided (see FIG. 8 and the like). Normally, the valve 9 is pressed toward the nozzle 7 by the spring member 10, so that the flow path 6 is blocked to prevent liquid from flowing (see FIG. 8). In some cases, the liquid feeding side joint 2 is pressed to move backward toward the main body side housing 4a to open the flow path 6 so that the liquid can flow (see FIG. 5).
  • the spring member 10 is composed of, for example, a spring that is coated with Teflon (registered trademark) (see FIG. 8, etc.).
  • the liquid sending / receiving joint device 21 for connecting the liquid reservoir 1 to the liquid acceptor 4 is constituted by the liquid feeding side joint 2 and the liquid receiving joint 5.
  • the liquid receiving joint 5 provided in the liquid acceptor 4 is constituted by, for example, a female cylindrical snap hook (fastening) 11 into which the liquid feeding side joint 2 on the liquid reservoir 1 side is fitted. (See Figure 7 and Figure 8).
  • the cylindrical snap hook 11 is arranged concentrically so that the center thereof coincides with the center of the liquid receiving joint 5.
  • the snap hook 3 provided in the liquid reservoir 1 is also arranged concentrically so as to coincide with the center of the liquid-feeding joint 2 (see FIG. 10 and the like).
  • the liquid reservoir 1 and the liquid acceptor 4 are jointed, and at the same time, the liquid supply side joint 2 of the liquid reservoir 1 and the liquid reception side joint 5 of the liquid acceptor 4 are combined. It can be automatically aligned with each other.
  • the snap hook 11 is attached to the main body side housing 4a using, for example, an adhesive or other fasteners. In this case, push nuts and screws can be considered as examples of fasteners. Alternatively, it is possible to attach the snap hook 11 by welding.
  • the above-described snap hook 11 is in a joint state (the liquid reservoir 1 is a liquid acceptor). 4 is maintained so that it can be removed and can be detached.
  • the specific configuration for enabling engagement / disengagement is not particularly limited.
  • a convex locking portion 11a is provided on the snap hook 11 on the liquid receiving side.
  • it can be engaged with and disengaged from the snap hook 3 on the liquid feeding side, and the force does not easily come off naturally.
  • the inner peripheral surface of the cylindrical liquid receiving side snap hook 11 is provided with a continuous undulation around the tip, and is hooked on the outer peripheral surface of the liquid feeding side snap hook 3. (Refer to Fig. 8).
  • a liquid connection side joint 2 is provided at a portion connected to the liquid acceptor 4 (front surface of the liquid reservoir 1) (see FIG. 9 and the like).
  • the liquid supply side joint 2 has a nozzle shape protruding toward the liquid acceptor 4, and a flow passage 13 is provided in the center of the nozzle (indicated by reference numeral 12) for circulating the liquid. Yes.
  • a through hole lb is provided in front of the main body side housing la, and the above-described nozzle 12 is supported by a rubber packing 14 attached to the through hole lb.
  • the rubber packing 14 of the present embodiment has a circular cross section and a tip portion that is substantially dome-shaped so that the nozzle 12 can be accommodated inside the dome-shaped portion (see FIG. 11).
  • the rubber packing 14 has two rows of flanges 14a and 14b on the outer peripheral surface of the base portion, and once attached to the through hole lb of the main body side la, it will not come off easily! /, Now! /, (See Figure 11).
  • the rubber packing 14 is elastic and can be deformed toward the body side housing la when the liquid receiving side joint 5 is pressed at the time of the joint (FIG. 5). reference). Therefore, the above-mentioned nozzle 12 serving as a liquid outflow hole can move in the direction of the central axis of the main body side housing la (that is, the direction in which the liquid flows) by substantially the same amount as the deformation amount of the rubber packing 14.
  • a movable valve 15 and a spring member 16 are provided (see FIG. 11 etc.). Normally, this valve 15 is pressed toward the nozzle 12 by the spring member 16, so that the flow path 13 is blocked and the liquid is blocked. (Refer to Fig. 11), but at the time of joint, the liquid receiving side joint 5 is pushed to retreat toward the main body side housing la to open the flow passage 13, and the liquid flows. Ready (see Fig. 5).
  • the spring member 16 is composed of, for example, a wound spring coated with Teflon (registered trademark) (see FIG. 11 and the like).
  • the liquid sending / receiving joint device 21 for connecting the liquid reservoir 1 to the liquid acceptor 4 is composed of the liquid feeding side joint 2 and the liquid receiving joint 5.
  • the liquid feeding side joint 2 provided in the liquid reservoir 1 is, for example, a male cylindrical snap hook (fastening) fitted in the liquid receiving joint 5 on the liquid acceptor 4 side in this embodiment. 3) (Refer to Fig. 11, Fig. 12 etc.).
  • the cylindrical snap hook 3 is disposed concentrically so that the center thereof coincides with the center of the liquid-feeding joint 2.
  • liquid reservoir 1 and the liquid acceptor 4 are jointed, and at the same time, the liquid supply side joint 2 of the liquid reservoir 1 and the liquid reception side joint 5 of the liquid acceptor 4 are connected. So, you can now automatically align!
  • the above-described snap hook 3 is provided so as to be able to be engaged and disengaged so that the joint state (the state in which the liquid reservoir 1 is connected to the liquid acceptor 4) can be maintained and can be removed.
  • the specific configuration for enabling the engagement / disengagement is not particularly limited.
  • the locking hook 1 is convex on the liquid receiving side snap hook 11.
  • La is provided so that the locking portion 1 la can be engaged with and disengaged from the snap hook 3 on the liquid feeding side and is not easily detached (see FIG. 5 and the like).
  • valves 9 and 15 when further explaining the above-described valves 9 and 15, when these valves 9 and 15 are retracted to the main body side housing la (or 4a) side, the rubber packings 8 (or 14) and It is formed in a shape and size that can form a liquid flow path.
  • metals, plastics, wood, ceramics, etc. can be used as materials for such valves 9 and 15, but in consideration of durability and functions, it is preferable to use metals or plastics.
  • the metal include stainless steel, aluminum, iron, copper, silver, platinum, and gold.
  • Plastics include polyethylene, polypropylene, chlorinated resin, polystyrene, ABS resin, methallyl resin, polyethylene terephthalate, polyamide, polycarbonate, poly Acetal, Polybutylene terephthalate, Modified polyphenylene ether, Polyphenylene sulfide, Liquid crystal polymer, Polysulfone, Polyethersulfone, Polyarylate, Polyetheretherketone, Polyphthalamide, Polyimide, Polyetherimide, Polyamideimide, Polymethylpentene, fluorine resin, polyvinylidene fluoride, TEFE, PFA, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester, diallyl phthalate resin, epoxy resin, polyurethane resin And silicone resin.
  • the liquid transmission side joint 2 of the liquid reservoir 1 and the liquid reception side joint 5 of the liquid acceptor 4 can be aligned using snap hooks 3 and 11. Moreover, since these snap hooks 3 and 11 can be engaged and disengaged, if the snap hook 3 of the liquid-feed side joint 2 and the snap hook 11 of the liquid-receiving side joint 5 are aligned and secured, the liquid The state in which the reservoir 1 is connected to the liquid acceptor 4 can be easily maintained.
  • a mechanical key mechanism is provided in each of the joints 2 and 5 of the liquid reservoir 1 and the liquid acceptor 4. That is, if such a mechanical key mechanism is provided in advance, it is effective in the sense that it is possible to effectively prevent the liquid reservoirs 1 having different standards and sizes from being jointed.
  • An example of the case where such a mechanical key mechanism is provided will be described below (see FIG. 4 etc., hereinafter, the mechanical key mechanism is denoted by reference numeral 17).
  • the mechanical-key mechanism 17 includes, for example, a male side member (snap hook 3 in the case of the above-described embodiment) and a female side member (snap in the case of the above-described embodiment) constituting the snap hook. Hook can be formed with 11).
  • four protrusions 17a are provided on the outer peripheral surface of the snap hook 3 of the liquid reservoir 1 every 90 degrees (see FIG. 9, FIG. 10, etc.), and the snap hook 11 of the liquid acceptor 4 includes Four recesses 17b are provided at 90 ° intervals (see FIG. 7 and the like), which also have notches of the size and shape into which the protrusions 17a fit.
  • the convex part 17a and the concave part 17b like these are only examples of the mechanical-key mechanism 17, but for example, when the standard, size, type, and specifications of the liquid reservoir 1 and the liquid acceptor 4 to be joined are different. According to their differences according to mecha-kalki If the structure of one mechanism 17 is changed, it becomes possible to effectively prevent erroneous joints when the standards and sizes are different. Specific examples of changing the structure of the mechanical-key mechanism 17 include changing the shape, size, number, and the like of the protrusions 17a and the recesses 17b as appropriate. Needless to say, the liquid acceptor 4 may be provided with a convex portion 17a, and the liquid reservoir 1 may be provided with a concave portion 17b.
  • the concave portion 17b of the mechanical-key mechanism 17 is constituted by, for example, four notches (see FIG. 7 and the like)
  • the flexibility of the cylindrical female snap hook 11 is increased to the outside. It becomes easy to itch. Therefore, for example, if the diameter of this female snap hook 11 is made smaller in advance and it is relatively tight !, fit! It is also possible to move further away so that the state is maintained.
  • the mechano-calky mechanism it is also possible to reinforce the function of the mechano-calky mechanism by forming convex portions or concave portions different from those described above.
  • Such an example is shown below (see FIGS. 13 to 17).
  • the mechanical key mechanism 18 includes a concave portion 18b formed in the snap hook 3 of the liquid reservoir 1 and a convex portion 18a formed in the snap hook 11 of the liquid acceptor 4. More specifically, the snap hook 3 is provided with four notches extending radially around the liquid passage hole (see FIG. 13).
  • the outward edge of these notches constituting the recess 18b is formed in a substantially triangular shape.
  • the snap hook 11 of the liquid acceptor 4 is formed with four convex portions 18a that fit into these concave portions 18b (see FIGS. 15 and 16). More specifically, the shape is a shape that fits exactly into the tip of the recess 18b, and the four substantially pentagonal projections 18a that protrude toward the liquid reservoir 1 are concentrically centered around the liquid passage through hole. Are provided at equal intervals.
  • the mechanical key mechanism 18 having such another structure is added, there is an advantage that the key can be changed more easily.
  • the outer end of the concave portion 18b which is sharpened in a substantially triangular shape, is formed into a semicircular shape (see FIG. 18), and the four convex portions 18a are formed into a substantially pentagonal shape.
  • the shape is a combination of a semi-circle and a quadrangle (so-called front-rear circle shape). In this way, when a mechanical double-key mechanism 18 with a different structure is added, different keys can be configured with a slight change in the shape of the details. This is particularly useful in cases.
  • the above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
  • the snap hooks 3 and 11 that can be engaged and disengaged, and the force described for the case where the mechanical-mechanical mechanisms 17 and 18 are provided are caused by erroneous contact other than at the time of jointing.
  • a safety mechanism for preventing liquid leakage from the supply valve in this case, the valve 15 provided in the liquid reservoir 1 is provided in the liquid supply side joint 2 of the liquid reservoir 1.
  • the liquid transmission / reception joint device 21 having such a safety mechanism will also be described (see FIG. 11 and the like).
  • the safety mechanism (indicated by reference numeral 19) for preventing liquid leakage is provided in the liquid supply side joint 2 of the liquid reservoir 1. It is constituted by a guard 19a for preventing leakage. More specifically, the front surface of the snap hook 3 (the surface facing the liquid acceptor 4) is bent inward so as to cover the supply valve 15, and a through hole 20 for liquid passage is provided in the center thereof. (Refer to Fig. 11). By doing this, for example, if an infant accidentally touches or holds the liquid reservoir 1, it prevents contact with the supply valve 15 even if the finger is pressed against the liquid-feeding joint 2. Therefore, it is possible to prevent unexpected liquid leakage and ensure sufficient safety.
  • the depth (or thickness) from the guard 19a to the supply valve 15 is sufficient for the hole area of the through hole 20 for liquid passage. . If a sufficient depth is ensured, it is possible to more reliably avoid unexpected liquid leakage.
  • the sufficient depth in this case is the shape, size and size of the liquid reservoir 1. It varies depending on the shape and size of the liquid-feeding joint 2 accompanying this, but if generalized, the following is preferable.
  • the above-described example is a suitable example when the through-hole 20 is circular, and may not necessarily be applicable if the through-hole 20 is other than circular. In short, it is desirable to secure a safe depth d appropriately according to the shape and size of the through-hole 20.
  • liquid fuel can be used V
  • the liquid reservoir 1 is applied to a fuel cell, which is particularly suitable for a fuel cell system 22 or the like.
  • a fuel containing at least methanol is used as the liquid fuel of the fuel cell system 22 as described above
  • the above-described liquid transmission / reception joint is also used to ensure higher safety. It can be said that the device 21 is very suitable.
  • an embodiment of the fuel cell system 22 including the above-described liquid transmission / reception joint device 21 will be described with reference to the drawings (see FIGS. 21 to 23).
  • a fuel cartridge case containing methanol fuel corresponds to the liquid reservoir 1.
  • a liquid supply side joint 2 is provided at the liquid supply port of the fuel cartridge case (see FIG. 21).
  • a liquid receiving side joint 5 is provided at the liquid receiving port of the fuel cell 23 constituting the fuel cell system 22 (see FIG. 21).
  • the configuration of the fuel cell system 22 will also be schematically described here (see Fig. 23).
  • the methanol direct fuel cell (DMFC) 23 in the present embodiment is provided with an electrolyte membrane 24 made of, for example, a perfluorosulfonic acid polymer, an anode electrode 25 provided on one surface of the electrolyte membrane 24, and the other surface.
  • a force sword electrode 26 and a pair of separators 27 and 28 arranged so as to sandwich the electrodes 25 and 26 are provided.
  • the fuel (methanol) supplied from the fuel cartridge cartridge passes through the pump 29 and the filter 30 and is supplied to the anode electrode 25 side (see FIG. 23).
  • oxygen is supplied to the force sword electrode 26 side by sending air in the atmosphere.
  • an air blowing mechanism 31 such as a fan is provided in the middle of the path for sending air. According to this, the supply amount of oxygen can be increased if necessary. This is possible (see Figure 23).
  • the methanol and oxygen supplied as described above generate electricity through a chemical reaction, and after the reaction, the water and C02 are discharged to the outside of the fuel cell system 22.
  • the fuel cell 23 described here is merely an example, and in addition, the fuel cell 23 can be applied to various liquid transmission / reception devices such as an ink cartridge and a chemical solution container. Needless to say. In this case, it is considered that this is a more effective means as the joint device 21 in a liquid transmission / reception device that is particularly small and has a low liquid flow rate.
  • the shapes of the liquid risano 1 and the liquid acceptor 4 are not limited to the examples in the above-described embodiments, and various shapes can be applied.
  • the shape of snap hooks (clamps) 3, 11 may not be limited to cylindrical (or circular).
  • the shape of the snap hooks 3 and 11 itself has a function as a mechanical key mechanism, that is, a function of preventing the liquid reservoirs 1 having different specifications and sizes from being jointed. Therefore, the convex portions 17a, 18a and the concave portions 17b, 18b as described in the present embodiment can be omitted.
  • the liquid transmission / reception joint device 21 includes a liquid reservoir (liquid supply container) 1 as a liquid supply means such as the above-described fuel cell system 22 and an ink jet printer. It can be applied to all joint mechanisms for guiding the liquid to the liquid acceptor 4 separately from the receiver 4).
  • a liquid reservoir (liquid supply container) 1 as a liquid supply means such as the above-described fuel cell system 22 and an ink jet printer. It can be applied to all joint mechanisms for guiding the liquid to the liquid acceptor 4 separately from the receiver 4).
  • FIG. 1 is a perspective view showing a liquid reservoir of a joint device for liquid transmission / reception.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a liquid acceptor of a joint device for liquid transmission / reception.
  • FIG. 3 is a perspective view of a liquid reservoir and a liquid acceptor at the time of joint.
  • FIG. 4 is a side view partially showing a configuration of a joint device for liquid transmission / reception of a liquid reservoir and a liquid acceptor at the time of joint.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
  • FIG. 6 is a front view showing an example of a liquid receiving side joint provided in the liquid acceptor.
  • FIG. 7 is a side view of the liquid receiving side joint shown in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
  • FIG. 9 is a side view showing an example of a liquid feeding side joint provided in a liquid reservoir.
  • FIG. 10 is a front view of the liquid feeding side joint shown in FIG.
  • FIG. 11 is a sectional view taken along line XI-XI in FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line ⁇ - ⁇ in FIG.
  • FIG. 13 is a front view showing an example of a liquid-feeding joint when another mechanical key mechanism is provided.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG.
  • FIG. 15 Positive diagram showing an example of a liquid-feeding side joint when another mechanical key mechanism is provided.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI in FIG.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing another example of the joint device for liquid transmission and reception at the time of joint.
  • FIG. 18 is a front view showing an example of a liquid-feeding side joint when the shape of another mechanical-calky mechanism is further changed.
  • FIG. 19 is a front view showing an example of a liquid-receiving side joint when the shape of another mechanical-calky mechanism is further changed.
  • ⁇ 22 Schematic diagram showing a state where the liquid transmission / reception joint device shown in FIG. 21 is connected.
  • ⁇ 23 Schematic diagram showing an embodiment of a fuel cell system according to the present invention.

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Abstract

【課題】ジョイント時における連結部分の位置合わせ精度、およびこれら連結部分の固定維持に好適な構造の液体送受用ジョイント装置などを提供する。 【解決手段】液体を収容する液体リザーバと液体リザーバから液体を受容する液体アクセプタを接続する液体送受用ジョイント装置について、液体リザーバの送液側ジョイント2を液体アクセプタの受液側ジョイント5に位置合わせするとともに、当該液体リザーバが液体アクセプタに接続された状態を維持する係脱可能な留め具(スナップホック)3,11を液体リザーバの送液側ジョイント2と液体アクセプタの受液側ジョイント5とに設ける。                                                                                 

Description

明 細 書
液体送受用ジョイント装置およびこの装置を備えた燃料電池システム 技術分野
[0001] 本発明は、液体送受用ジョイント装置およびこの装置を備えた燃料電池システムに 関する。さらに詳述すると、本発明は、燃料電池、インクジェットプリンタ等のように液 体供給手段としての液体リザーバ (液体供給容器)が液体ァクセプタ (液体受容器)と 分離して!/、る機器にぉ 、て当該液体リザーバから液体ァクセプタに液体を導くため のジョイント機構に関する。
背景技術
[0002] 現在、インクジェットプリンタ、液体燃料を用いたライター、医療用薬液投与用機器 などにぉ 、て、液体を収容しかつ流出する液体リザーバと該液体リザーノから液体を 受容する液体ァクセプタとで構成された液体供給手段であって、これらのうち液体リ ザーバが着脱可能となって 、るものが広く普及して 、る。このように液体リザーバを着 脱可能とした液体供給手段にぉ 、ては、供給液体が不足したとき液体リザーバ自体 を直接取り替えることができることから、機器の本体内に搭載されているリザーブタン ク等に液体を直接供給するような場合に比べると、液体によって手を汚すことがほと んどない上、安全性が高ぐ簡便に供給液体を補給できるという点で優れている。特 に、供給液体が人体に影響のあるものや外気に触れると劣化が激しいものである場 合には大変有効な液体供給手段であると 、える。
[0003] また、最近、液体を燃料として発電する燃料電池の開発が進められており、特にメ タノールを燃料としたメタノール直接型燃料電池 (DMFC)に関しては、多くの電機メ 一力等により開発が盛んに行われており、ノートパソコン、携帯可能な各種電子機器 、携帯電話等に使用する次世代の新型電池として期待されている。しかし、一般にメ タノールは、人体に対する影響が大きぐ吸入すると中枢神経を冒し、めまい、下痢を 起こす。また、大量に吸入したり、眼に入ったりした場合は、視神経に障害を起こし、 失明する可能性が非常に高ぐ危険性の高い有毒な液体である。そのため、 DMFC においても、一般需要者等に安全にかつ簡便に燃料供給を行う際には、メタノール を直接取り扱うことがなぐ液体リザーバをカートリッジとしてメタノールを供給する手 段が最適であると考えられており、広く開発が行われている(特開 2003— 308871、 特開平 8— 12301、特開 2003— 317756など)。
[0004] 上記の液体供給手段には、液体リザーバから液体ァクセプタに液体を導く着脱可 能な液体送受用ジョイントを有する必要がある。従来考えられて 、るジョイントとして、 特開平 10— 789号公報、特開平 8— 50042号公報、特表 2003— 528699号公報 、特開 2003— 266739号公報、特表 2001— 524896号公報、特開 2000— 2892 25号公報、特開平 7— 68780号公報、特開平 5— 254138号公報、特開 2003— 3 31879号公報等が挙げられる。
特許文献 1:特開平 10— 789号公報
特許文献 2:特開平 8 - 50042号公報
特許文献 3:特表 2003 - 528699号公報
特許文献 4:特開 2003— 266739号公報
特許文献 5:特表 2001— 524896号公報
特許文献 6:特開 2000— 289225号公報
特許文献 7:特開平 7— 68780号公報
特許文献 8:特開平 5 - 254138号公報
特許文献 9:特開 2003— 331879号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力しながら、液体リザーバと液体ァクセプタを連結して液体供給手段の一部として 機能する液体送受用のジョイント装置について、以下のような問題がある。すなわち、 第一に、ジョイント時における連結部分 (液体リザーバの送液側ジョイント(送液口)、 液体ァクセプタの受液側ジョイント (受液口))の位置合わせ精度、およびこれら連結 部分の固定維持に好適な構造のジョイント装置は見当たらないというのが現状である 。第二に、幼児等に対する安全性の確保、具体的には例えば誤接触した場合にお ける液体の漏出防止といった点に十分に配慮する必要がある。第三に、例えば内容 物の異なる液体リザーノ《、サイズの異なる液体リザーバといったように容器の種類や サイズが異なる場合には誤接続を確実に防止することが重要となる力 上記のような 問題を解決しつつ尚かつ誤接続を確実に防止できるようにした機構は皆無の状態で あり、たとえ存在していたとしても、そのような機構は部品点数が多ぐ複雑な機構を 要しているというのが実情である。このため、現状のジョイント装置は小型化および口 一コストィ匕と 、う点で限界が生じて 、る。
[0006] そこで、本発明は、ジョイント時における連結部分の位置合わせ精度、およびこれら 連結部分の固定維持に好適な構造の液体送受用ジョイント装置、幼児等に対する安 全性に配慮した液体送受用ジョイント装置、さらに、種類やサイズの異なる容器の誤 接続を確実に防止できるようにした液体送受用ジョイント装置を提供することを目的と し、併せて、このような液体送受用ジョイント装置を備えた燃料電池システムを提供す ることを目的とする。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明者は、上述したような従来技術が抱える問題について鋭意検討した結果、 力かる問題を解決しうる技術を知見するに至った。本発明は力かる知見に基づくもの で、液体を収容する液体リザーバと液体リザーバから液体を受容する液体ァクセプタ を接続する液体送受用ジョイント装置にぉ 、て、液体リザーバの送液側ジョイントを液 体ァクセプタの受液側ジョイントに位置合わせするとともに、当該液体リザーバが液体 ァクセプタに接続された状態を維持する係脱可能な留め具を液体リザーバの送液側 ジョイントと液体ァクセプタの受液側ジョイントとに備えて 、ることを特徴として!/、る。
[0008] このような液体送受用ジョイント装置によると、液体リザーバの送液側ジョイントと液 体ァクセプタの受液側ジョイントとを留め具を利用して位置合わせすることができる。 し力も、この留め具は係脱可能なものであるから、送液側ジョイントの留め具と受液側 ジョイントの留め具とを位置合わせして留め合わせれば、液体リザーバを液体ァクセ プタに接続した状態を容易に維持することができる。
[0009] また、本発明は、液体を収容する液体リザーバと液体リザーバから液体を受容する 液体ァクセプタを接続する液体送受用ジョイント装置にぉ 、て、ジョイント時以外にお ける誤接触による供給弁からの液漏れを防止する安全機構を液体リザーバの送液側 ジョイントに備えて 、ることを特徴として!/、る。 [0010] この液体送受用ジョイント装置によると、液体リザーバの送液側ジョイントに設けられ た安全機構の機能により、ジョイント時以外において、誤接触による供給弁からの液 漏れを防止することができる。これによれば、例えば幼児が液体ァクセプタを触ったり 持ったりしてしまった場合においても十分な安全性を確保することが可能となる。
[0011] さらに、本発明は、液体を収容する液体リザーバと液体リザーバから液体を受容す る液体ァクセプタとを接続する液体送受用ジョイント装置にぉ 、て、規格やサイズ等 の異なる液体リザーバがジョイントされるのを防止するためのメカ-カルキー機構を液 体リザーバと液体ァクセプタのそれぞれのジョイントに備えていることを特徴としている
[0012] このような液体送受用ジョイント装置によると、液体リザーバと液体ァクセプタのそれ ぞれのジョイント(液体リザーバの送液側ジョイント、液体ァクセプタの受液側ジョイン ト)に設けられたメカニカルキー機構の機能により、例えば規格やサイズ等の異なる 液体リザーバがジョイントされるのを確実に防止することができる。
[0013] また、液体送受用ジョイント装置にぉ 、て液漏れを防止するための安全機構は、液 体リザーバのジョイントに設けられた液漏れ防止用のガードであって、当該ガードの 前面に設けられた液体通過用の透孔の孔面積 Sと、ガードの前面力 供給弁までの 長さ dとの関係が
[0014] (dZS)≥4 X 10— 3
を満たすように形成されて ヽることが好ま 、。
[0015] この液体送受用ジョイント装置によると、孔面積の割に十分な深さを有する液体通 過用の透孔が形成されて 、るために、幼児等が誤って液体リザーバの送液側ジョイ ントに触ったとしても供給弁に誤接触するのを確実に防ぐことができる。
[0016] さらに、請求項 5に記載の発明は、請求項 1に記載の液体送受用ジョイント装置に ぉ 、て、請求項 2または請求項 4の 、ずれかに記載の安全機構を備えて 、ることを特 徴としている。この液体送受用ジョイント装置によると、請求項 1の留め具と、請求項 2 または 4の安全機構を備えていることから、両発明の効果を併せ持つことができる。す なわち、液体リザーバの送液側ジョイントと液体ァクセプタの受液側ジョイントとを留め 具を利用して位置合わせし、この位置合わせと同時に液体リザーバを液体ァクセプタ に接続した状態を維持することができる。また、安全機構により、ジョイント時以外の 誤接触により供給弁力も液漏れするのを防止することができるし、さらには、透孔の孔 面積 Sとガードの前面力 供給弁までの長さ dとが
[0017] (dZS)≥4 X 10— 3
を満たすように形成することによって液漏れをより確実に防止することが可能となる。
[0018] さらに、本発明にかかる液体送受用ジョイント装置は、規格やサイズ等の異なる液 体リザーバがジョイントされるのを防止するためのメカ-カルキー機構を液体リザーバ の送液側ジョイントと液体ァクセプタの受液側ジョイントのそれぞれに備えていることを 特徴としている。
[0019] このような液体送受用ジョイント装置によると、液体リザーバの送液側ジョイントと液 体ァクセプタの受液側ジョイントとを留め具を利用して位置合わせし、この位置合わ せと同時に液体リザーバを液体ァクセプタに接続した状態を維持することができるば 力りでなぐメカ-カルキー機構の機能により、例えば規格やサイズ等の異なる液体リ ザーバがジョイントされるのを確実に防止することができる。また、さらに安全機構を 備えている場合には、ジョイント時以外の誤接触により供給弁力 液漏れするのを防 止することができるし、上述したのと同様に
[0020] (dZS)≥4 X 10— 3
を満たすように形成することによって液漏れをより確実に防止することができるように なる。つまりこの場合の液体送受用ジョイント装置は、前述した従来技術の 3つの問 題をいずれも解決することができるいわば多機能なジョイント装置となりうる。
[0021] また、この場合のメカ-カルキー機構は、留め具を構成するォス側部材とメス側部 材に設けられた凹部およびこの凹部に嵌まり込む形状の凸部によって構成されてい ることが好ましい。
[0022] この液体送受用ジョイント装置によると、メス側部材 (ある 、はォス側部材)に設けら れた凹部に、ォス側部材 (あるいはメス側部材)に設けられた凸部が嵌まり込むという 構造のメカ-カルキー機構によって、規格やサイズ等の異なる液体リザーバがジョイ ントされるのをさらに確実に防止することができるようになる。
[0023] さらに、本発明は、上述した液体送受用ジョイント装置を備えた燃料電池システムで あって、液体燃料を用いた燃料電池に液体リザーバが適用されて 、ると 、うものであ る。
[0024] この燃料電池システムによると、液体リザーバの送液側ジョイントと液体ァクセプタの 受液側ジョイントとを留め具を利用して位置合わせし、この位置合わせと同時に液体 リザーバを液体ァクセプタに接続した状態を維持することができる機能、メカ-カルキ 一機構によって例えば規格やサイズ等の異なる液体リザーバがジョイントされるのを 確実に防止することができる機能、安全機構によってジョイント時以外の誤接触により 供給弁力も液漏れするのを防止することができる機能の少なくともいずれかを有する ジョイント装置を備えたシステムとすることができる。
[0025] この場合の燃料電池システムは、液体燃料として少なくともメタノールを含有する燃 料が用いられているものであってもよい。このような燃料電池システムによると、メタノ ール含有燃料が用いられる燃料電池システムを、前述と同様の機能を有するジョイン ト装置を備えたものとすることができる。
発明の効果
[0026] 本発明によると、ジョイント時における連結部分の位置合わせ精度、およびこれら連 結部分の固定維持に好適な構造の液体送受用ジョイント装置、幼児等に対する安全 性に配慮した液体送受用ジョイント装置、さらに、種類やサイズの異なる容器の誤接 続を確実に防止できるようにした液体送受用ジョイント装置、併せて、このような液体 送受用ジョイント装置を備えた燃料電池システム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
[0027] 以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて説明する。
[0028] 図 1〜図 12に本発明の一実施形態を示す。本実施形態における液体リザーバ 1は 例えば DMFCに用いるメタノーノレ燃料カートリッジであり、一例として 3重量%メタノ ール水溶液が予め封入されているものである(図 1参照)。また、液体ァクセプタ 4に は DMFC本体が内蔵されて 、る。液体リザーバ 1内の液体を液体ァクセプタ 4に供 給する際には送液側ジョイント 2と受液用ジョイント 5とを接続した状態として使用する (図 3参照)。このように液体リザーバ 1から液体ァクセプタ 4に送液する際、液体を収 容する液体リザーバ 1と液体リザーバ 1から液体を受容する液体ァクセプタ 4とを接続 するため、各ジョイント 2, 5によって本発明に力かる液体送受用ジョイント装置 21が 構成されている(図 4等参照)。
[0029] ここで、本実施形態における液体送受用ジョイント装置 21は、液体リザーバ 1の送 液口の送液側ジョイント 2を液体ァクセプタ 4の受液口の受液側ジョイント 5に接続す るための係脱可能な留め具 3, 11を備えている(図 1、図 2、図 4参照)。これら留め具 3, 11は、当該液体リザーバ 1の送液側ジョイント 2と液体ァクセプタ 4の受液側ジョイ ント 5とに設けられて 、るもので、液体リザーバ 1の送液側ジョイント 2を液体ァクセプタ 4の受液側ジョイント 5に位置合わせするとともに、当該液体リザーバ 1が液体ァクセ プタ 4に接続された状態を維持する係脱可能な部材である。このような留め具 3, 11 の具体例は特に限定されるものではないが、比較的容易に留めたり外したりすること ができ尚かつ安価で軽量で部材が好ましぐ一例を挙げれば、スナップやホックなど と呼ばれているような鉤 (かぎ)状部分と受け部分とがー組になった部材 (以下、本実 施形態にぉ 、て「スナップホック」とも!、う)を適用できる。また、安価で軽量と!/、う観点 力もすれば可撓性のあるプラスチック製の留め具 3, 11を採用することも好ましい。例 えば本実施形態では、凸形および凹形の両部材力 なる丸形のスナップホック 3, 11 を採用して 、る(図 4〜図 12参照)。
[0030] まず、液体ァクセプタ 4側の構成にっ 、て説明する(図 6〜図 8参照)。液体ァクセ プタ 4の本体側筐体 4aのうち、液体リザーバ 1が接続される部分 (液体ァクセプタ 4の 正面)には受液側ジョイント 5が設けられている(図 8等参照)。この受液側ジョイント 5 は液体リザーバ 1の方に突出したノズル形状となっており、このノズル (符号 7で示す) 部分の中心に液を流通させるための流通路 6が設けられて 、る。
[0031] また、本実施形態にぉ 、ては本体側筐体 4aの正面に透孔 4bを設け、この透孔 4b に取り付けたゴムパッキン 8によって上述のノズル 7を支持するようにしている。例えば 本実施形態のゴムパッキン 8は断面円形の略先細形状であって、その先端部に設け られた袋状部分の内側にノズル 7を収容できる形状となっている。また、ゴムパッキン 8の根元部分には 2列のフランジ 8a, 8bが設けられていて、いったん本体側筐体 4a の透孔 4bに取り付けられると外れに《なっている(図 8参照)。さらに、このゴムパツキ ン 8は当然ながら弾性を有しており、ジョイント時、送液側ジョイント 2が押し付けられた 場合に本体側筐体 4aの方へと変形することができるようになつている(図 5参照)。し たがって、液体の流通孔たる上述のノズル 7は、このゴムパッキン 8の変形量とほぼ同 量だけ本体側筐体 4aの中心軸方向(つまり液体が流通する方向)に移動することが できる。
[0032] また、ゴムパッキン 8の内側であってノズル 7と本体側筐体 4aとの間に形成される空 間には、本体側筐体 4aの中心軸方向(つまり液体が流通する方向)に移動可能な弁 9とばね部材 10とが設けられている(図 8等参照)。通常時、この弁 9はばね部材 10に よってノズル 7の方へと押し付けられて 、るために流通路 6を塞 、で液体が流通しな いようにしているが(図 8参照)、ジョイント時には、送液側ジョイント 2が押し付けられる ことによって本体側筐体 4aの方へと後退して流通路 6を開き、液体が流通できる状態 とする(図 5参照)。ばね部材 10は例えばテフロン (登録商標)でコーティングされた 卷きばね等で構成されている(図 8等参照)。
[0033] さらに本実施形態においては、液体リザーバ 1をこの液体ァクセプタ 4に接続するた めの液体送受用ジョイント装置 21を、送液側ジョイント 2と受液用ジョイント 5とで構成 している。液体ァクセプタ 4に設けられている受液用ジョイント 5は、例えば本実施形 態では、液体リザーノ 1側の送液側ジョイント 2が嵌め込まれるメス型の円筒形のスナ ップホック(留め具) 11によって構成することとしている(図 7、図 8参照)。この場合、 円筒形の当該スナップホック 11は、その中心が受液用ジョイント 5の中心に一致する ように同心円状に配置されている。後述するが、液体リザーバ 1に設けられるスナップ ホック 3も同様にして送液側ジョイント 2の中心に一致するように同心円状に配置され ている(図 10等参照)。このため、本実施形態の液体送受用ジョイント装置 21によれ ば、液体リザーバ 1と液体ァクセプタ 4とをジョイントさせると同時に、液体リザーバ 1の 送液側ジョイント 2と液体ァクセプタ 4の受液側ジョイント 5とを 、わば自動的に位置合 わせすることができるようになつている。なお、スナップホック 11は例えば接着剤や他 の留め具などを用いて本体側筐体 4aに取り付けられている。この場合、留め具の具 体例としてはプッシュナット、ねじなどが考えられる。あるいは、溶着によってスナップ ホック 11を取り付けることも考えられる。
[0034] さらに、上述のスナップホック 11はジョイント状態(液体リザーバ 1が液体ァクセプタ 4に接続された状態)を維持でき、なおかつ取り外しができるように係脱可能に設けら れている。この場合、係脱可能にするための具体的な構成は特に限定されることはな いが、例えば本実施形態では、受液側のスナップホック 11に凸状の係止部 11aを設 けておき、送液側のスナップホック 3に係脱可能であってし力も自然には外れ難い構 成としている。より具体的には、円筒形の受液側スナップホック 11の内周面であって 先端寄りに周状に連続する起伏を設け、送液側スナップホック 3の外周面に引っ掛か るようにして 、る(図 8等参照)。
[0035] 以上が液体ァクセプタ 4側の構成にっ 、ての説明であり、続、て、液体リザーバ 1 側について説明する(図 9〜図 12等参照)。液体リザーバ 1の本体側筐体 laのうち、 液体ァクセプタ 4に接続される部分 (液体リザーバ 1の正面)には送液側ジョイント 2が 設けられている(図 9等参照)。この送液側ジョイント 2は液体ァクセプタ 4の方へと突 出したノズル形状となっており、このノズル (符号 12で示す)部分の中心に液を流通さ せるための流通路 13が設けられている。
[0036] また、本実施形態においては本体側筐体 laの正面に透孔 lbを設け、この透孔 lb に取り付けたゴムパッキン 14によって上述のノズル 12を支持するようにしている。例 えば本実施形態のゴムパッキン 14は断面円形であり尚かつ先端部分が略ドーム形 状であって、そのドーム形状部分の内側にノズル 12を収容できるようになつている( 図 11参照)。また、ゴムパッキン 14の根元部分の外周面には 2列のフランジ 14a, 14 bが設けられていて、いったん本体側筐体 laの透孔 lbに取り付けられると容易には 外れな!/、ようになって!/、る(図 11参照)。このゴムパッキン 14は当然ながら弾性を有し ており、ジョイント時、受液側ジョイント 5が押し付けられた場合に本体側筐体 laの方 へと変形することができるようになつている(図 5参照)。したがって、液体の流出孔た る上述のノズル 12は、このゴムパッキン 14の変形量とほぼ同量だけ本体側筐体 laの 中心軸方向(つまり液体が流通する方向)に移動することができる。
[0037] また、ゴムパッキン 14の内側であってノズル 12と本体側筐体 laとの間に形成される 空間には、本体側筐体 laの中心軸方向(つまり液体が流通する方向)に移動可能な 弁 15とばね部材 16とが設けられている(図 11等参照)。通常時、この弁 15はばね部 材 16によってノズル 12の方へと押し付けられているために流通路 13を塞いで液体 が流通しないようにしているが(図 11参照)、ジョイント時には、受液側ジョイント 5が押 し付けられることによって本体側筐体 laの方へと後退して流通路 13を開き、液体が 流通できる状態とする(図 5参照)。ばね部材 16は例えばテフロン (登録商標)でコー ティングされた巻きばね等で構成されて ヽる(図 11等参照)。
[0038] さらに本実施形態においては、この液体リザーバ 1を液体ァクセプタ 4に接続するた めの液体送受用ジョイント装置 21を、送液側ジョイント 2と受液用ジョイント 5とで構成 しているのは上述したとおりである。ここで、液体リザーバ 1に設けられている送液側 ジョイント 2は、例えば本実施形態では、液体ァクセプタ 4側の受液用ジョイント 5に嵌 め込まれるォス型の円筒形のスナップホック (留め具) 3によって構成することとしてい る(図 11、図 12等参照)。この場合、円筒形の当該スナップホック 3は、その中心が送 液側ジョイント 2の中心に一致するように同心円状に配置されている。これにより、本 実施形態の液体送受用ジョイント装置 21では、液体リザーバ 1と液体ァクセプタ 4とを ジョイントさせると同時に、液体リザーバ 1の送液側ジョイント 2と液体ァクセプタ 4の受 液側ジョイント 5とを 、わば自動的に位置合わせすることができるようになって!/、る。
[0039] さらに、上述のスナップホック 3はジョイント状態(液体リザーバ 1が液体ァクセプタ 4 に接続された状態)を維持でき、なおかつ取り外しができるように係脱可能に設けら れている。この場合、係脱可能にするための具体的な構成は特に限定されることはな V、が、例えば本実施形態では上述したように受液側のスナップホック 11に凸状の係 止部 1 laを設けておき、この係止部 1 laが送液側のスナップホック 3に係脱可能であ つてしかも自然には外れ難くなるようにして 、る(図 5等参照)。
[0040] なお、上述した弁 9, 15についてさらに説明をカ卩えておくと、これら弁 9, 15は、本 体側筐体 la (または 4a)側に後退したときゴムパッキン 8 (または 14)との間に液体流 路を形成しうる形状と大きさに形成されている。また、このような弁 9, 15の材料として は金属、プラスチック、木材、セラミック等を用いることができるが耐久性や機能などを 考慮するとこれらの中では金属あるいはプラスチックを採用することが好ま 、。なお 、具体的には、金属は、ステンレス、アルミ、鉄、銅、銀、白金、金等が挙げられる。プ ラスチックでは、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビュル榭脂、ポリスチレン、 ABS 榭脂、メタタリル榭脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリ ァセタール、ポリブチレンテレフタレート、変性ポリフエ-レンエーテル、ポリフエ-レン サルファイド、液晶ポリマー、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポ リエ一テルエーテルケトン、ポリフタルアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド イミド、ポリメチルペンテン、フッ素榭脂、ポリフッ化ビ-リデン、 TEFE、 PFA、フエノ ール榭脂、ユリア榭脂、メラミン榭脂、不飽和ポリエステル、ジァリルフタレート榭脂、 エポキシ榭脂、ポリウレタン榭脂、シリコーン榭脂等が挙げられる。
[0041] 以上が液体送受用ジョイント装置 21についての説明であり、このような液体送受用 ジョイント装置 21によれば、液体リザーバ 1の送液側ジョイント 2と液体ァクセプタ 4の 受液側ジョイント 5とをスナップホック(留め具) 3, 11を利用して位置合わせすることが できる。しかも、このスナップホック 3, 11は係脱可能なものであるから、送液側ジョイ ント 2のスナップホック 3と受液側ジョイント 5のスナップホック 11とを位置合わせして留 め合わせれば、液体リザーバ 1を液体ァクセプタ 4に接続した状態を容易に維持する ことができる。
[0042] なお、上述したような液体送受用ジョイント装置 21にお 、て、メカ-カルキー機構を 液体リザーバ 1と液体ァクセプタ 4のそれぞれのジョイント 2, 5に設けておくことも好ま しい。すなわち、このようなメカ-カルキー機構を予め設けておけば、規格やサイズ等 の異なる液体リザーバ 1がジョイントされるのを有効に防止できるという意味で効果的 である。このようなメカ-カルキー機構を設けた場合の一形態を以下に説明する(図 4 等参照、以下、メカ-カルキー機構を符号 17で示す)。
[0043] メカ-カルキー機構 17は、例えば、スナップホックを構成するォス側部材 (上述した 実施形態の場合であればスナップホック 3)とメス側部材 (上述した実施形態の場合 であればスナップホック 11)とに形成することができる。例えば本実施形態では、液体 リザーバ 1のスナップホック 3の外周面に 4つの凸部 17aを 90度おきに設けるとともに (図 9、図 10等参照)、液体ァクセプタ 4のスナップホック 11には、これら凸部 17aが嵌 まり込む大きさおよび形状の切り欠き力もなる凹部 17bを 90度おきに 4つ設けて 、る ( 図 7等参照)。これらのような凸部 17aおよび凹部 17bはメカ-カルキー機構 17の一 例に過ぎないが、例えば、ジョイントさせようとする液体リザーバ 1と液体ァクセプタ 4 の規格、サイズ、種類、仕様などが異なる場合にそれらの違いに応じてメカ-カルキ 一機構 17の構造を変えることとすれば、規格やサイズなどの異なる場合の誤ったジョ イントを有効に防止することが可能となる。メカ-カルキー機構 17の構造を変えること の具体例としては、凸部 17aおよび凹部 17bの形状、大きさ、個数などを適宜変える ことを挙げることができる。また、いうまでもないが、液体ァクセプタ 4に凸部 17aを設 け、液体リザーバ 1に凹部 17bを設けるというように上述の実施形態とは逆の形態とし ても構わない。ちなみに、上述のようにメカ-カルキー機構 17の凹部 17bを例えば 4 つの切り欠きによって構成した場合(図 7等参照)、円筒形状のメス型のスナップホッ ク 11の可撓性が増して外側に橈みやすくなる。したがって、例えばこのメス型のスナ ップホック 11の径を予め小さめにしておき、比較的きつ!、嵌め合!、状態( 、わゆる締 り嵌めの状態)とすれば、ジョイントを容易にしつつもジョイント状態が維持されるよう に更に外れに《することも可能となる。
あるいは、上述したのとは別の凸部ゃ凹部を形成してメカ-カルキー機構の機能を 強化することとしてもよい。以下にこのような例について示す(図 13〜図 17参照)。例 えば図 13等に示す液体送受用ジョイント装置 21においては、上述のメカ-カルキー 機構 17にカ卩え、さらに別のメカ-カルキー機構 18が設けられている。このメカ-カル キー機構 18は、液体リザーバ 1のスナップホック 3に形成された凹部 18bと、液体ァク セプタ 4のスナップホック 11に形成された凸部 18aとによって構成されて 、る。より具 体的には、スナップホック 3には液体通過用の透孔を中心として放射状に延びる 4つ の切り欠きが設けられている(図 13参照)。凹部 18bを構成するこれら切り欠きの外寄 りの端部は略三角形状に尖った形状に形成されている。一方、液体ァクセプタ 4のス ナップホック 11には、これら凹部 18bにちようど嵌り込む形状の 4つの凸部 18aが形 成されている(図 15、図 16参照)。より具体的には、凹部 18bの先端部分にちょうど 嵌り込む形状であって、液体リザーバ 1の方へ向けて突出する略五角形の 4つの凸 部 18aが液体通過用透孔を中心とした同心円上に等間隔に設けられている。このよう な液体リザーバ 1と液体ァクセプタ 4とをジョイントする場合、上述したメカ-カルキー 機構 17のみならず、更に別のメカ-カルキー機構 18もキーとして機能することから、 規格、サイズ、種類、仕様などが異なる液体リザーバ 1と液体ァクセプタ 4とが誤って ジョイントされるのを更に有効に防止することが可能となる。 [0045] また、このような別構造のメカ-カルキー機構 18を追加することとすればキーを変え ることもさらに容易になるという利点もある。一例を挙げて説明すると、図 13等では略 三角形に尖らせていた凹部 18bの外寄り端部を半円形状とし (図 18参照)、併せて、 略五角形として 、た 4つの凸部 18aをこれに合わせて半円形と四角形とを組み合わ せた形状 (いわば前方後円形状)とすることなどである。このように、別構造のメカ二力 ルキー機構 18を追加した場合には細部の形状を僅かに変更するだけで異なるキー を構成することができるから、多様な規格、サイズ等に対応したいような場合に特に有 効である。
[0046] なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定される ものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例 えば本実施形態においては、係脱可能なスナップホック 3, 11を設け、さらにはメカ- カルキ一機構 17, 18を設けた場合について説明した力 場合に応じて、ジョイント時 以外における誤接触による供給弁 (この場合、液体リザーバ 1に設けられていた弁 15 )からの液漏れを防止する安全機構を液体リザーバ 1の送液側ジョイント 2に設けるこ とも好ましい。以下、このような安全機構を備えた液体送受用ジョイント装置 21につい ても説明しておく(図 11等参照)。
[0047] 例えば図 11等に示した液体送受用ジョイント装置 21においては、液漏れを防止す るための安全機構 (符号 19で示す)は液体リザーバ 1の送液側ジョイント 2に設けられ た液漏れ防止用のガード 19aによって構成されている。より詳しくは、スナップホック 3 の前面 (液体ァクセプタ 4を向く面)を内側に折り曲がる形状として供給弁 15を覆うよ うにするとともに、その中央部には液体通過用の透孔 20を設けて 、る(図 11等参照) 。こうすることにより、例えば幼児等が液体リザーバ 1を誤って触ったり持ったりしてし まった場合、指を送液側ジョイント 2に押し当てたとしても供給弁 15に接触するのを防 止して不測の液漏れが生じるのを回避し、十分な安全性を確保することができる。こ の場合の安全機構 19としては、ガード 19aから供給弁 15までの深さ(または厚さ)が 、液体通過用の透孔 20の孔面積の割に十分なものとなっていることが望ましい。十 分な深さを確保しておくこととすれば不測の液漏れが生じるのをより確実に回避する ことが可能となる。この場合の十分な深さというのは液体リザーバ 1の形状、大きさ、ま たこれに伴う送液側ジョイント 2の形状や大きさ等に応じて様々であるが、一般化する とすれば以下のとおりとすることが好ましい。
[0048] すなわち、ガード 19aの前面に設けられた液体通過用の透孔 20の孔面積を Sとし、 当該ガード 19aの前面力も供給弁 15までの長さを dとした場合に、両者の関係が
[0049] (dZS)≥4 X 10— 3
を満たすように形成されていることが好ましい。これは、透孔 20の直径 φを種々の値 と、各値の場合の十分な深さ dを考慮した結果として得られた関係式であり(以下の 表 1参照)、これに基づけば、孔径 φと深さ(または厚さ) dとの関係を示す図 20にお いて、グラフ中の線よりもおよそ下の範囲にあれば深さ dを十分にとることによって安 全性を確保することができると考えられたものである。
[表 1]
Figure imgf000016_0001
[0050] ただし、上述の例はあくまで透孔 20を円形とした場合に好適な例であり、仮に透孔 20が円形以外であるならば必ずしも該当しない場合もありえる。要は、透孔 20の形 状や大きさ等に応じて適宜安全な深さ dを確保することが望まれる。
[0051] 以上、ここまで説明した液体送受用ジョイント装置 21の実際の適用場面としては種 々のものが考えうるが、上述したような高い安全性と機能力 すれば、液体燃料を用 V、た燃料電池に液体リザーバ 1が適用されて 、る燃料電池システム 22などにぉ 、て 特に好適である。また、このような燃料電池システム 22の液体燃料として少なくともメ タノールを含有する燃料が用いられて 、るような場合であれば、より高 、安全性の確 保という意味でも上述した液体送受用ジョイント装置 21はきわめて好適だということが できる。 [0052] ここで、上述した液体送受用ジョイント装置 21を備えた燃料電池システム 22の実施 例を図面を用いて説明しておく(図 21〜図 23参照)。例えば本実施形態の場合、メ タノール燃料を内臓した燃料カートリッジケースが液体リザーバ 1に該当する。該燃料 カートリッジケースの送液口には送液側ジョイント 2が設けられている(図 21参照)。ま た、燃料電池システム 22を構成する燃料電池 23の受液口には受液側ジョイント 5が 設けられている(図 21参照)。上述した送液側ジョイント 2を受液側ジョイント 5に接続 することにより、燃料カートリッジケース内の燃料 (メタノール)をこぼさず燃料電池 23 に供給することができる(図 22参照)。
[0053] また、ここで燃料電池システム 22の構成についても概略的に説明しておく(図 23参 照)。本実施形態におけるメタノール直接型の燃料電池 (DMFC) 23は、例えばパー フルォロスルホン酸系ポリマーなどからなる電解質膜 24、この電解質膜 24の一方の 面に設けられるアノード電極 25、他方の面に設けられる力ソード電極 26、両電極 25 , 26を挟むように配置される一対のセパレータ 27, 28を備えている。例えば本実施 形態の場合、燃料カートリッジカゝら供給された燃料 (メタノール)はポンプ 29、フィルタ 30を通過してアノード電極 25側に供給されるようになっている(図 23参照)。一方、 力ソード電極 26側には、大気中の空気を送り込むことによって酸素が供給されるよう になっている。この場合、空気を送り込むための経路の途中には例えばファンなどか らなる送風機構 31が設けられていることが好ましぐこれによれば必要に応じて酸素 の供給量を増カロさせることが可能となる(図 23参照)。上述のようにして供給されるメ タノールと酸素は化学反応により発電し、当該反応後は水または C02として燃料電 池システム 22の外部へと排出される。
[0054] なお、ここで説明した燃料電池 23はあくまで一例に過ぎず、この他にも、インクカー トリッジ、薬液投与用の容器などといった種々の液体送受用装置に適用することがで きるのはいうまでもない。この場合、特に小型かつ送液流量が少ない液体送受用装 置におけるジョイント装置 21としてより有効な手段であると考えられる。
[0055] また、液体リザーノ 1や液体ァクセプタ 4の形状は上述した実施形態中の例に限ら れることもなく様々な形状のものについても応用することができる。さらには、スナップ ホック (留め具) 3, 11の形状が円筒形 (あるいは断面円形)のものに限られることもな ぐ例えば矩形などとすれば、スナップホック 3, 11の形状自体にメカ-カルキー機構 としての機能を、すなわち規格やサイズ等の異なる液体リザーバ 1がジョイントされる のを防ぐという機能を併せ備えることができるから、本実施形態で説明したような凸部 17a, 18aや凹部 17b, 18bを形成しないことも可能となる。
産業上の利用可能性
[0056] 本発明に力かる液体送受用ジョイント装置 21は、上述のような燃料電池システム 22 、さらにはインクジェットプリンタ等、液体供給手段としての液体リザーバ (液体供給容 器) 1が液体ァクセプタ (液体受容器) 4と分離して 、る機器にぉ 、て当該液体リザー ノ 1力 液体ァクセプタ 4に液体を導くためのジョイント機構全般において適用するこ とがでさる。
図面の簡単な説明
[0057] [図 1]液体送受用ジョイント装置の液体リザーバを示す斜視図である。
[図 2]液体送受用ジョイント装置の液体ァクセプタを示す斜視図である。
[図 3]ジョイント時における液体リザーバと液体ァクセプタの斜視図である。
[図 4]ジョイント時における液体リザーバと液体ァクセプタの液体送受用ジョイント装置 の形態を部分的に示す側面図である。
[図 5]図 4の V-V線における断面図である。
[図 6]液体ァクセプタに設けられた受液側ジョイントの一例を示す正面図である。
[図 7]図 6に示した受液側ジョイントの側面図である。
[図 8]図 7の VIII-VIII線における断面図である。
[図 9]液体リザーバに設けられた送液側ジョイントの一例を示す側面図である。
[図 10]図 9に示した送液側ジョイントの正面図である。
[図 11]図 10の XI-XI線における断面図である。
[図 12]図 10の ΧΠ-ΧΠ線における断面図である。
[図 13]別のメカニカルキー機構が設けられた場合の送液側ジョイントの一例を示す正 面図である。
[図 14]図 13の XIV- XIV線における断面図である。
[図 15]別のメカニカルキー機構が設けられた場合の送液側ジョイントの一例を示す正 面図である。
[図 16]図 15の XVI-XVI線における断面図である。
[図 17]ジョイント時における液体送受用ジョイント装置の他の例を示す断面図である。
[図 18]別のメカ-カルキー機構の形状をさらに変更した場合の送液側ジョイントの一 例を示す正面図である。
[図 19]別のメカ-カルキー機構の形状をさらに変更した場合の受液側ジョイントの一 例を示す正面図である。
圆 20]安全機構に関し孔径 φと深さ (または厚さ) dとの関係を示すグラフである。 圆 21]液体送受用ジョイント装置を備えた燃料カートリッジおよび燃料電池の一例を 示す概略図である。
圆 22]図 21に示した液体送受用ジョイント装置が接続した状態を示す概略図である 圆 23]本発明にかかる燃料電池システムの一実施形態を示す概略図である。

Claims

請求の範囲
[1] 液体を収容する液体リザーバと前記液体リザーバから液体を受容する液体ァクセ プタを接続する液体送受用ジョイント装置にぉ 、て、
前記液体リザーバの送液側ジョイントを前記液体ァクセプタの受液側ジョイントに位 置合わせするとともに、当該液体リザーバが前記液体ァクセプタに接続された状態を 維持する係脱可能な留め具を前記液体リザーバの前記送液側ジョイントと前記液体 ァクセプタの前記受液側ジョイントとに備えていることを特徴とする液体送受用ジョイ ント装置。
[2] 液体を収容する液体リザーバと前記液体リザーバから液体を受容する液体ァクセ プタを接続する液体送受用ジョイント装置にぉ 、て、
ジョイント時以外における誤接触による供給弁からの液漏れを防止する安全機構を 前記液体リザーバの送液側ジョイントに備えていることを特徴とする液体送受用ジョイ ント装置。
[3] 液体を収容する液体リザーバと前記液体リザーバから液体を受容する液体ァクセ プタとを接続する液体送受用ジョイント装置において、
規格やサイズ等の異なる液体リザーバがジョイントされるのを防止するためのメカ- カルキ一機構を前記液体リザーバと前記液体ァクセプタのそれぞれのジョイントに備 えて 、ることを特徴とする液体送受用ジョイント装置。
[4] 前記液漏れを防止するための安全機構は、前記液体リザーバのジョイントに設けら れた液漏れ防止用のガードであって、当該ガードの前面に設けられた前記液体通過 用の透孔の孔面積 Sと、前記ガードの前面力 前記供給弁までの長さ dとの関係が (dZS)≥4 X 10— 3
を満たすように形成されて 、ることを特徴とする請求項 2に記載の液体送受用ジョイン ト装置。
[5] 請求項 2または請求項 4の 、ずれかに記載の安全機構を備えて 、ることを特徴とす る請求項 1に記載の液体送受用ジョイント装置。
[6] 請求項 1または請求項 5の 、ずれかに記載の液体送受用ジョイント装置であって、 規格やサイズ等の異なる液体リザーバがジョイントされるのを防止するためのメカ-力 ルキー機構を前記液体リザーバの送液側ジョイントと前記液体ァクセプタの受液側ジ ョイントのそれぞれに備えていることを特徴とする液体送受用ジョイント装置。
[7] 前記メカニカルキー機構は、前記留め具を構成するォス側部材とメス側部材に設け られた凹部およびこの凹部に嵌まり込む形状の凸部によって構成されていることを特 徴とする請求項 6に記載の液体送受用ジョイント装置。
[8] 請求項 1から 7までの 、ずれかに記載の液体送受用ジョイント装置を備えた燃料電 池システムであって、液体燃料を用いた燃料電池に前記液体リザーバが適用されて
V、ることを特徴とする燃料電池システム。
[9] 前記液体燃料として少なくともメタノールを含有する燃料が用いられて ヽることを特 徴とする請求項 8に記載の燃料電池システム。
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