燃料电池用联结器及使用该联结器的燃料电池转让专利
申请号 : CN200680036979.1
文献号 : CN100595962C
文献日 : 2010-03-24
发明人 : 高桥贤一 , 川村公一 , 长谷部裕之
申请人 : 株式会社东芝
摘要 :
燃料电池用联结器具有：设置在燃料盒上的喷嘴部(9)；以及设置在燃料电池本体上的插座部(6)，它们能够装拆连接。喷嘴部(9)具有在对与燃料电池本体连接的燃料盒施加弯曲载荷时、从插座部(6)脱离那样地产生变形的树脂零部件。对喷嘴部(9)向插座部(6)的插入进行导向的导向槽(18)，在对与燃料电池本体连接的燃料盒施加弯曲载荷时，使键部(29)脱落、喷嘴部(9)从插座部(6)脱离那样地产生变形。
权利要求 :
1.一种燃料电池用联结器，具有：
设置在燃料盒上并内置阀机构的喷嘴部；以及
设置在燃料电池本体上并内置阀机构，同时能够与所述喷嘴部装拆连接的 插座部，其特征在于，所述喷嘴部具有在对与所述燃料电池本体连接的所述燃料盒施加弯曲载 荷时产生变形而从所述插座部脱离的树脂零部件。
2.如权利要求1所述的燃料电池用联结器，其特征在于，所述喷嘴部通过所述树脂零部件对所述弯曲载荷产生弹性变形，从而从所 述插座部脱离。
3.如权利要求1所述的燃料电池用联结器，其特征在于，所述树脂零部件由根据JIS K7171的弯曲弹性率为1800MPa以下的树脂制 成。
4.如权利要求1所述的燃料电池用联结器，其特征在于，所述树脂零部件由根据JIS K7114的纯甲醇的浸渍试验中质量变化率为 0.3％以下、长度变化率为0.5％以下以及厚度变化率为0.5％以下的树脂制成。
5.如权利要求1所述的燃料电池用联结器，其特征在于，所述树脂零部件由低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、高分子量聚乙烯、超高 分子量聚乙烯、聚丙烯及丙烯共聚物中所选择的至少一种树脂制成。
6.如权利要求1所述的燃料电池用联结器，其特征在于，所述喷嘴部具有：安装在所述燃料盒上的喷嘴头；以及配置在所述喷嘴头 内的所述阀机构，并且所述喷嘴头的至少一部分用所述树脂零部件构成。
7.如权利要求6所述的燃料电池用联结器，其特征在于，所述喷嘴头具有：安装在所述燃料盒上的底座部；以及从所述底座部突出 形成并插入所述插座部的插入部，并且至少所述插入部用所述树脂零部件构 成。
8.如权利要求1所述的燃料电池用联结器，其特征在于，所述喷嘴部的所述阀机构具有分割结构。
9.如权利要求8所述的燃料电池用联结器，其特征在于，所述喷嘴部的阀机构具有：具有阀头的阀本体；设置在所述阀本体的前端 侧并由在轴向上分割的两个部分构成的阀杆；以及将所述阀头与设置在所述喷 嘴部内的阀片压紧以将所述喷嘴部内的燃料流通路径保持为关闭状态的弹性 构件。
10.如权利要求8所述的燃料电池用联结器，其特征在于，所述喷嘴部的阀机构具有：具有阀头的阀本体；设置在所述阀本体的前端 侧并与所述阀本体分割的阀杆；以及将所述阀头与设置在所述喷嘴部内的阀片 压紧以将所述喷嘴部内的燃料流通路径保持为关闭状态的弹性构件。
11.一种燃料电池用联结器，具有：
设置在燃料盒上并内置阀机构的喷嘴部；
设置在燃料电池本体上并内置阀机构，同时能够与所述喷嘴部装拆连接的 插座部；
形成在所述喷嘴部和插座部中的一方上的导向槽；以及形成在所述喷嘴部 和插座部中的另一方并与所述导向槽卡合，对所述喷嘴部向所述插座部连接进 行导向的键部，其特征在于，对树脂零部件形成所述导向槽，同时在对与所述 燃料电池本体连接的所述燃料盒施加弯曲载荷时，使所述喷嘴部产生变形而从 所述插座部脱离。
12.如权利要求9所述的燃料电池用联结器，其特征在于，所述喷嘴部因所述弯曲载荷使所述导向槽产生塑性变形、所述键部脱开而 从所述插座部脱离。
13.如权利要求11所述的燃料电池用联结器，其特征在于，所述导向槽由根据JIS K7171的弯曲弹性率为1800MPa以下的树脂制成的 所述树脂零部件形成。
14.如权利要求11所述的燃料电池用联结器，其特征在于，所述导向槽由根据JIS K7114的纯甲醇的浸渍试验中质量变化率为0.3％ 以下、长度变化率为0.5％以下以及厚度变化率为0.5％以下的树脂制成的所述 树脂零部件形成。
15.如权利要求11所述的燃料电池用联结器，其特征在于，所述导向槽由低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、高分子量聚乙烯、超高分子 量聚乙烯、聚丙烯及丙烯共聚物中所选择的至少一种树脂制成的所述树脂零部 件形成。
16.如权利要求11所述的燃料电池用联结器，其特征在于，所述喷嘴部具有：安装在所述燃料盒上的底座部；以及从所述底座部突出 形成并插入所述插座部的插入部，并且至少所述插入部具有用所述树脂零部件 构成的喷嘴头，而且所述导向槽形成在所述插入部。
17.一种燃料电池，具有：
包括放置燃料电池用的液体燃料的盒本体、以及设置在所述盒本体上的喷 嘴部的燃料盒；以及包括具有能够与所述喷嘴部装拆连接的插座部的燃料放置部、以及从所述 燃料放置部供给所述液体燃料来进行发电动作的起电部的燃料电池本体，其特 征在于，所述燃料电池使用权利要求1所述的燃料电池用联结器。
18.如权利要求17所述的燃料电池，其特征在于，所述起电部具有燃料极及氧化剂极以及被所述燃料极和所述氧化剂极夹 住的电解质膜，而且在所述燃料放置部与所述起电部之间，配置向所述燃料极 供给所述液体燃料的气化成分的气体选择透过膜。
19.一种燃料电池，具有：
包括放置燃料电池用的液体燃料的盒本体、以及设置在所述盒本体上的喷 嘴部的燃料盒；以及包括具有能够与所述喷嘴部装拆连接的插座部的燃料放置部、以及从所述 燃料放置部供给所述液体燃料来进行发电动作的起电部的燃料电池本体，其特 征在于，所述燃料电池使用权利要求11所述的燃料电池用联结器。
20.如权利要求19所述的燃料电池，其特征在于，所述起电部具有燃料极及氧化剂极以及被所述燃料极和所述氧化剂极夹 住的电解质膜，而且在所述燃料放置部与所述起电部之间，配置向所述燃料极 供给所述液体燃料的气化成分的气体选择透过膜。
说明书 :
技术领域
本发明涉及作为燃料电池与燃料盒的连接机构使用的联结器及使用该联 结器的燃料电池。
背景技术
近年来，为了能够长时间不充电使用笔记本个人电脑及手机等各种便携式 电子设备，对这些便携式电子设备的电源正尝试使用燃料电池。燃料电池具有 的特征是，仅通过供给燃料及空气就能够发电，若仅补给燃料，就能够连续地 长时间发电。因此，若能够使燃料电池小型化，则作为便携式电子设备的电源， 可以说是极有利的系统。
由于采用能量密度高的甲醇燃料的直接甲醇型燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell：DMFC)能够小型化，另外燃料的使用也容易，因此有望作为便携式 设备用的电源。作为DMFC的液体燃料的供给方式，已知有气体供给型及液体 供给型等的主动(active)方式、以及在电池内部使燃料放置部内的液体燃料气 化来供给燃料极的内部气化型等的被动(passive)方式。其中，由于主动方式 能够实现DMFC的高输出化(大功率化)，因此期待可作为笔记本个人电脑等的 电源。
关于内部气化型等的被动方式，由于不需要燃料泵那样的主动燃料输送装 置，因此对于DMFC的小型化特别有利。例如，在专利文献1及专利文献2中 记载有被动型DMFC，该被动型DMFC具有：保持液体燃料的燃料浸透层；以及 使燃料浸透层中保持的液体燃料的气化成分扩散、以供给燃料极的燃料气化 层。这样的被动型DMFC，可期待作为便携式音频播放器或手机等小型便携式设 备的电源。
在主动型DMFC中，将放置液体燃料的燃料盒与燃料电池本体连接，从该 燃料盒直接或通过燃料放置部(稀释调整槽等)使液体燃料循环，从而对燃料电 池单元供给液体燃料。另外，内部气化型等被动型DMFC具有燃料放置部及使 液体燃料气化的机构，对燃料放置部与主动型同样使用燃料盒供给液体燃料。 在卫星式(外部注入式)的燃料盒中，尝试使用由分别内置阀机构的喷嘴部及插 座部构成的联结器，进行液体燃料的切断及注入(例如参照专利文献3)。
内部气化型等被动型DMFC为了安装在例如便携式电子设备上，向小型化 发展，其结果，DMFC一侧的插座部及燃料盒一侧的喷嘴部也有小直径化的倾向。 在将这样的喷嘴部与插座部连接、从燃料盒向DMFC的燃料放置部注入液体燃 料的情况下，小直径化的喷嘴部对燃料盒施加弯曲载荷那样的力时，有破损的 危险。
由于燃料盒利用内置于喷嘴部的阀机构切断液体燃料，因此若喷嘴部破 损，则燃料盒中放置的液体燃料有漏出的危险。在喷嘴部破损时，即使阀机构 本身没有破损，但由于阀机构的构成零部件突出，误使阀机构动作，液体燃料 有漏出的危险。喷嘴部的直径越小，其破损的可能性越高。
特别是，对于DMFC用燃料盒的喷嘴部，正研究使用聚醚酮醚(PEEK)、对 聚苯硫(PPS)、液晶聚合物(LCP)等超级工程塑料；或聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚缩醛(POM)等通用工程塑料，但由于 这些材料硬，韧性差，因此具有对弯曲加重容易折断的缺点。
专利文献1：特许第3413111号公报
专利文献2：特开2004-171844号公报
专利文献3：特开2004-127824号公报
由于采用能量密度高的甲醇燃料的直接甲醇型燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell：DMFC)能够小型化，另外燃料的使用也容易，因此有望作为便携式 设备用的电源。作为DMFC的液体燃料的供给方式，已知有气体供给型及液体 供给型等的主动(active)方式、以及在电池内部使燃料放置部内的液体燃料气 化来供给燃料极的内部气化型等的被动(passive)方式。其中，由于主动方式 能够实现DMFC的高输出化(大功率化)，因此期待可作为笔记本个人电脑等的 电源。
关于内部气化型等的被动方式，由于不需要燃料泵那样的主动燃料输送装 置，因此对于DMFC的小型化特别有利。例如，在专利文献1及专利文献2中 记载有被动型DMFC，该被动型DMFC具有：保持液体燃料的燃料浸透层；以及 使燃料浸透层中保持的液体燃料的气化成分扩散、以供给燃料极的燃料气化 层。这样的被动型DMFC，可期待作为便携式音频播放器或手机等小型便携式设 备的电源。
在主动型DMFC中，将放置液体燃料的燃料盒与燃料电池本体连接，从该 燃料盒直接或通过燃料放置部(稀释调整槽等)使液体燃料循环，从而对燃料电 池单元供给液体燃料。另外，内部气化型等被动型DMFC具有燃料放置部及使 液体燃料气化的机构，对燃料放置部与主动型同样使用燃料盒供给液体燃料。 在卫星式(外部注入式)的燃料盒中，尝试使用由分别内置阀机构的喷嘴部及插 座部构成的联结器，进行液体燃料的切断及注入(例如参照专利文献3)。
内部气化型等被动型DMFC为了安装在例如便携式电子设备上，向小型化 发展，其结果，DMFC一侧的插座部及燃料盒一侧的喷嘴部也有小直径化的倾向。 在将这样的喷嘴部与插座部连接、从燃料盒向DMFC的燃料放置部注入液体燃 料的情况下，小直径化的喷嘴部对燃料盒施加弯曲载荷那样的力时，有破损的 危险。
由于燃料盒利用内置于喷嘴部的阀机构切断液体燃料，因此若喷嘴部破 损，则燃料盒中放置的液体燃料有漏出的危险。在喷嘴部破损时，即使阀机构 本身没有破损，但由于阀机构的构成零部件突出，误使阀机构动作，液体燃料 有漏出的危险。喷嘴部的直径越小，其破损的可能性越高。
特别是，对于DMFC用燃料盒的喷嘴部，正研究使用聚醚酮醚(PEEK)、对 聚苯硫(PPS)、液晶聚合物(LCP)等超级工程塑料；或聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚缩醛(POM)等通用工程塑料，但由于 这些材料硬，韧性差，因此具有对弯曲加重容易折断的缺点。
专利文献1：特许第3413111号公报
专利文献2：特开2004-171844号公报
专利文献3：特开2004-127824号公报
发明内容
本发明的目的在于提供能够抑制因燃料盒的喷嘴部破损而产生的问题的 燃料电池用联结器、以及使用这样的联结器的燃料电池。
本发明的一个形态有关的燃料电池用联结器，具有：设置在燃料盒上并内 置阀机构的喷嘴部；以及设置在燃料电池本体上并内置阀机构，同时能够与前 述喷嘴部装拆连接的插座部，其中，前述喷嘴部具有在对与前述燃料电池本体 连接的前述燃料盒施加弯曲载荷时产生变形而从前述插座部脱离的树脂零部 件。
本发明的其它形态有关的燃料电池用联结器，具有：设置在燃料盒上并内 置阀机构的喷嘴部；设置在燃料电池本体上并内置阀机构，同时能够与前述喷 嘴部装拆连接的插座部；形成在前述喷嘴部和插座部中的一方的导向槽；以及 形成在前述喷嘴部和插座部中的另一方并与前述导向槽卡合，对前述喷嘴部向 前述插座部连接进行导向的键部，其中，对树脂零部件形成前述导向槽，同时 在对与前述燃料电池本体连接的前述燃料盒施加弯曲载荷时，使前述喷嘴部产 生变形而从前述插座部脱离。
本发明的形态有关的燃料电池，具有：包括放置燃料电池用的液体燃料的 盒本体、以及设置在前述盒本体上的喷嘴部的燃料盒；以及包括具有能够与前 述喷嘴部装拆连接的插座部的燃料放置部、以及从前述燃料放置部供给前述液 体燃料来进行发电动作的起电部的燃料电池本体，其中，前述燃料电池用与本 发明的形态有关的燃料电池用联结器构成。
本发明的一个形态有关的燃料电池用联结器，具有：设置在燃料盒上并内 置阀机构的喷嘴部；以及设置在燃料电池本体上并内置阀机构，同时能够与前 述喷嘴部装拆连接的插座部，其中，前述喷嘴部具有在对与前述燃料电池本体 连接的前述燃料盒施加弯曲载荷时产生变形而从前述插座部脱离的树脂零部 件。
本发明的其它形态有关的燃料电池用联结器，具有：设置在燃料盒上并内 置阀机构的喷嘴部；设置在燃料电池本体上并内置阀机构，同时能够与前述喷 嘴部装拆连接的插座部；形成在前述喷嘴部和插座部中的一方的导向槽；以及 形成在前述喷嘴部和插座部中的另一方并与前述导向槽卡合，对前述喷嘴部向 前述插座部连接进行导向的键部，其中，对树脂零部件形成前述导向槽，同时 在对与前述燃料电池本体连接的前述燃料盒施加弯曲载荷时，使前述喷嘴部产 生变形而从前述插座部脱离。
本发明的形态有关的燃料电池，具有：包括放置燃料电池用的液体燃料的 盒本体、以及设置在前述盒本体上的喷嘴部的燃料盒；以及包括具有能够与前 述喷嘴部装拆连接的插座部的燃料放置部、以及从前述燃料放置部供给前述液 体燃料来进行发电动作的起电部的燃料电池本体，其中，前述燃料电池用与本 发明的形态有关的燃料电池用联结器构成。
附图说明
图1所示为根据本发明实施形态的燃料电池的构成图。
图2所示为根据本发明第1实施形态的燃料电池的喷嘴部及插座部的构成 (未连接状态)的剖视图。
图3所示为图2所示的喷嘴部与插座部的连接状态的剖视图。
图4所示为根据本发明第2实施形态的燃料电池的喷嘴部及插座部的构成 (未连接状态)的剖视图。
图5所示为用于图4所示的喷嘴部的阀的剖视图。
图6所示为图5所示的阀的变形例的剖视图。
图7所示为图4所示的喷嘴部的插入部损伤的状态的剖视图。
图8所示为图4所示的阀的变形例的剖视图。
图9所示为图8所示的喷嘴部的插入部损伤的状态的剖视图。
图10所示为根据本发明实施形态的燃料电池本体的构成例的剖视图。
标号说明
1、31…燃料电池，2…燃料电池单元，3…燃料放置部，4…燃料电池本体， 5…燃料盒，6…插座部(阴侧联结器)，8…盒本体，9…喷嘴部(阳侧联结器)， 11…底座部，12…插入部，14、24…阀，14a、24a…阀头，14b、24b…阀本体， 14c、24c…阀杆，15、25…阀片，16、26…O形环，17、27…压缩弹簧，18… 导向槽，21…插座本体，23…橡胶保持器，29…键部，32…杆底部，33…杆前 端部，51…气体选择透过膜。
图2所示为根据本发明第1实施形态的燃料电池的喷嘴部及插座部的构成 (未连接状态)的剖视图。
图3所示为图2所示的喷嘴部与插座部的连接状态的剖视图。
图4所示为根据本发明第2实施形态的燃料电池的喷嘴部及插座部的构成 (未连接状态)的剖视图。
图5所示为用于图4所示的喷嘴部的阀的剖视图。
图6所示为图5所示的阀的变形例的剖视图。
图7所示为图4所示的喷嘴部的插入部损伤的状态的剖视图。
图8所示为图4所示的阀的变形例的剖视图。
图9所示为图8所示的喷嘴部的插入部损伤的状态的剖视图。
图10所示为根据本发明实施形态的燃料电池本体的构成例的剖视图。
标号说明
1、31…燃料电池，2…燃料电池单元，3…燃料放置部，4…燃料电池本体， 5…燃料盒，6…插座部(阴侧联结器)，8…盒本体，9…喷嘴部(阳侧联结器)， 11…底座部，12…插入部，14、24…阀，14a、24a…阀头，14b、24b…阀本体， 14c、24c…阀杆，15、25…阀片，16、26…O形环，17、27…压缩弹簧，18… 导向槽，21…插座本体，23…橡胶保持器，29…键部，32…杆底部，33…杆前 端部，51…气体选择透过膜。
具体实施方式
以下，说明实施本发明用的形态。图1所示为根据本发明实施形态的燃料 电池的构成图。图1所示的燃料电池1具有：主要由成为起电部的燃料电池单 元2及燃料放置部3构成的燃料电池本体4；以及向燃料放置部3供给液体燃 料的卫星式(外部注入式)的燃料盒5。在燃料放置部3的下面侧，设置具有成 为液体燃料的供给口的插座部6的燃料供给部7。插座部6如后面详细叙述那 样地内置阀机构，并在供给液体燃料时以外，处于关闭状态。
另外，燃料盒5具有放置燃料电池用的液体燃料的盒本体(容器)8。在盒 本体8的前端设置在将其内部放置的液体燃料向燃料电池本体4供给时成为燃 料吐出口的喷嘴部9。喷嘴部9如后面详细叙述那样地内置阀机构，在供给液 体燃料时以外处于关闭状态。这样的燃料盒5仅在例如向燃料放置部3注入液 体燃料时与燃料电池本体4连接。
在燃料盒5的盒本体8中，放置与燃料电池本体4相对应的液体燃料，例 如若是直接甲醇型燃料电池(DMFC)，则放置各种浓度的甲醇水溶液或纯甲醇等 甲醇燃料。放置在盒本体8中的液体燃料不限于甲醇燃料，例如也可以是乙醇 水溶液或纯乙醇等乙醇燃料、丙醇水溶液或纯丙醇等丙醇燃料、乙二醇水溶液 或纯乙二醇等乙二醇燃料、二甲基乙醚、甲酸、及其它液体燃料。总之，放置 与燃料电池本体4相对应的液体燃料。
设置在燃料电池本体4的燃料放置部3上的插座部6与设置在燃料盒5的 盒本体8上的喷嘴部9，构成一对连接机构(联结器)。关于用插座部6与喷嘴 部9构成的燃料电池用联结器的具体构成，参照图2及图3进行说明。图2及 图3所示为本发明的燃料电池用联结器的第1实施形态。图2所示为将燃料盒 5的喷嘴部9与燃料电池本体4的插座部6连接前的状态，图3所示为将喷嘴 部9与插座部6连接后的状态。
在将燃料电池本体4与燃料盒5进行连接的联结器中，作为盒一侧连接机 构的喷嘴部(阳侧联结器)9具有用底座部11及插入部12构成的喷嘴头。底座 部11安装在盒本体8的前端开口部上。圆筒状的插入部12从底座部11突出 那样地形成，在前端设置喷嘴口。这里所示的是将底座部11与插入部12进行 一体成形的喷嘴头，但也可以将用不同材料进行成形的零部件组合而成。
在喷嘴头的内部配置杯状的阀座13。阀座13规定了阀室，其前端侧外周 边缘部用盒本体8的底座部11夹住固定。在用阀座13规定的阀室内配置阀14。 阀14包括：具有阀头14a的阀本体14b；设置在阀本体14b的前端侧的阀杆 14c；以及设置在阀本体14b的后方侧的导向销14d。
阀本体14b配置在用阀座13规定的阀室内。阀杆14c放置在圆筒状的插 入部12内。设具有这些阀本体14b及阀杆14c的阀14能够沿轴向(喷嘴部9 的插入方向)进退。在阀头14a与形成在底座部11的内侧的阀片15之间配置O 形环16。对于阀本体14b，利用例如压缩弹簧17那样的弹性构件，始终施加 将阀头14a向阀片15压紧的力，通过这样将O形环16压紧。
在通常状态(燃料盒5从燃料电池本体4分离的状态)下，将阀头14a通过 O形环16与阀片15压紧，通过这样使喷嘴部9内的燃料流通路径成为关闭状 态。另外，如后所述，若将燃料盒5与燃料电池本体4连接，则阀杆16c后退， 阀头14a从阀片15离开，通过这样使喷嘴部9内的燃料流通路径成为打开状 态。在阀座13的底部设置成为液体燃料的流通路径的连通孔13a。设置在阀本 体14b的后方侧的导向销14d，插入连通孔13a内。
另外，作为燃料电池侧连接机构的插座部(阴侧联结器)6，具有圆筒状的 插座本体21。插座本体21具有本体上部21a、本体中部21b及本体下部21c。 这时部分形成一体化，埋入燃料电池本体4的燃料供给部7内。近似圆筒形状 的本体上部21a具有喷嘴部9的插入部12插入的插座口。
插座本体21的本体中部21b，具有向其径向内侧突出的环状凸起部分22。 在环状凸起部分22上设置橡胶保持器23作为弹性体保持器。橡胶保持器23 配置在本体上部21a内。橡胶保持器23利用形状(折皱形状)及材料特性(橡胶 弹性)，沿轴向赋予弹性。橡胶保持器23是在与喷嘴部9的插入部12之间形 成密封的密封构件，其内侧形成燃料流通路径。
在插座本体21内配置阀24。阀24包括：具有阀头24a的阀本体24b；设 置在阀本体24b的前端侧的阀杆24c；以及设置在阀本体24b的后方侧的导向 销24d。阀本体24b配置在用本体中部21b及本体下部21c规定的阀室内。阀 杆24c放置在橡胶保持器23内。阀24能够沿轴向(喷嘴部9的插入方向)进退。
在阀头24a与形成在环状凸起部分22的下面侧的阀片25之间，配置O形 环26。对于阀本体24b，利用例如压缩弹簧27那样的弹性构件，始终施加将 阀头24a向阀片25压紧的力，通过这样将O形环26压紧。在通常状态(燃料 盒5从燃料电池本体4分离的状态)下，将阀头24a通过O形环26与阀片25 压紧，通过这样使插座部6内的燃料流通路径成为关闭状态。
另外，如后所述，若将燃料盒5与燃料电池本体4连接，则阀杆24c后退， 阀头24a从阀片25离开，通过这样使插座部6内的燃料流通路径成为打开状 态。在插座本体21的本体下部21c设置通过燃料供给部7内与燃料放置部3 连接的连通孔28。另外，设置在阀本体24b的后方侧的导向销24d插入连通孔 28内。
这样，插座部6的设置在插座本体21内的燃料流通路径，通过设置在本 体下部21c的连通孔28与燃料放置部3连接。然后，使阀14、24为打开状态， 分别打开喷嘴部9及插座部6内的流通路径，通过这样能够将放置在燃料盒5 内的液体燃料通过喷嘴部9及插座部6注入燃料放置部3内。
在将放置在燃料盒5内的液体燃料供给燃料电池本体4的燃料放置部3时， 如图3所示，将喷嘴部9插入插座部6进行连接。在喷嘴部9的插入部12的 外周面上，沿燃料盒5的插入方向(喷嘴部9的轴向)，形成例如2条导向槽18。 另外，在插座部6的插座本体21的内周面上，设置与导向槽18卡合、对喷嘴 部9向插座部6连接(插入)进行导向的键部29。鍵部29与导向槽18的数量相 对应向插座本体21的径向内侧突出那样地形成。
导向槽18的形状，可以举出有例如沿插入部12的轴向的直线状。导向槽 18也可以将鍵部29沿轴向进行导向，同时从途中沿圆周方向位移，使得喷嘴 部9与插座部6锁住。导向槽18不限于直线形状，也可以具有J字形状。对 于与导向槽18卡合的鍵部29，可以采用在插座本体21的内周面一体形成凸起 部分的鍵部，或者可以采用将与插座本体21不同的其它构件(例如金属构件) 的鍵插入插座本体21的鍵部等。
这里说明的例子是，在喷嘴部9上形成导向槽18，在插座部6上设置鍵部 29，但导向槽18及鍵部29的形成部位不限于此。即，也可以在喷嘴部9的插 入部12的外周面突出设置鍵部，同时在插座部6的插座本体21的内周面设置 与该鍵部卡合的导向槽。通过在这样的部位形成的鍵部与导向槽，也能够对喷 嘴部9向插座部6连接(插入)进行导向
若一面使鍵部29与导向槽18卡合，一面将喷嘴部9插入插座部6，则首 先插入部12的前端与橡胶保持器23的前端接触，在阀14、24成为打开状态 之前，确保燃料流通路径的周边密封。若从插入部12的前端与橡胶保持器23 接触的状态将喷嘴部9插入插座部6，则喷嘴部9的阀杆14c与插座部6的阀 杆24c的前端彼此之间碰触。若从该状态进一步插入喷嘴部9，则插座部6的 阀24后退，打开流通路径之后，喷嘴部9的阀14后退，确保燃料流通路径。 然后，将放置在燃料盒5内的液体燃料供给燃料电池本体4的燃料放置部3。
如前所述，随着燃料电池本体4的小型化，燃料盒5一侧的喷嘴部9有小 直径化的倾向。小直径化的喷嘴部9在对燃料盒5施加弯曲载荷(由从相对于 燃料盒5的插入方向具有角度的方向的力产生的载荷)时，有破损的危险。喷 嘴部9的直径越是小直径化，其破损的危险性越高。特别是，对内部气化型DMFC 那样的小型燃料电池本体4供给液体燃料的燃料盒5，其喷嘴部9有因弯曲载 荷而破损的危险性。
因此，在本实施形态中，在对与燃料电池本体4连接的燃料盒5施加弯曲 载荷时，使喷嘴部9(具体来说是插入部12)变形，从插座部6脱离。即，喷嘴 部9的插入部12使用产生弹性变形的树脂构成，使得在对与燃料电池本体4 连接的燃料盒5施加弯曲载荷时从插座部6脱离。在将底座部11与插入部12 一体成形的喷嘴头的情况下，用产生弹性变形的树脂构成整个喷嘴头。
换句话说，喷嘴部9作为施加弯曲载荷时产生弹性变形的树脂零部件，具 有插入部12。或者，将底座部11与插入部12一体成形的喷嘴头，用施加弯曲 载荷时产生弹性变形的树脂零部件构成。这样，通过对喷嘴头的至少插入部12 的构成材料采用容易变形的软质树脂，能够抑制喷嘴部9的破损。
再有，根据对燃料盒5施加的弯曲载荷的方向，导向槽18与鍵部29的卡 合状态及导向槽18的形状(例如J字形状)，有可能妨碍喷嘴部9从插座部6 脱离。对于这一点，为了使喷嘴部9从插座部6脱离，有效的方法是使导向槽 18变形。即，形成导向槽18的喷嘴头的插入部12最好用能够使导向槽18产 生塑性变形的软质树脂构成，使得在对与燃料电池本体4连接的燃料盒5施加 弯曲载荷时使喷嘴部9从插座部6脱离。
特别是在鍵部29用金属材料或硬质树脂形成的情况下，导向槽18进行塑 性变形是有效的。即，若硬质的鍵部29与导向槽18卡合，则仅喷嘴部9产生 弹性变形，有可能鍵部29成为障碍，不能使喷嘴部9从插座部6容易脱离。 再有，在例如采用J字形状的导向槽18的情况下，也有可能鍵部29不容易取 下。在这种情况下，有效的方法是使导向槽18产生塑性变形。
这样，对于向燃料盒5施加的弯曲载荷，使喷嘴部9的一部分(具体来说 是插入部12)产生弹性变形，同时为了将鍵部29从导向槽18取下，而使导向 槽18产生塑性变形，通过这样能够不使喷嘴部9破损，而从插座部6脱离。 从而，能够抑制因燃料盒5的喷嘴部9破损而导致产生的问题。
将喷嘴头的至少插入部12用软质树脂零部件来构成的喷嘴部9，由于在对 燃料盒5施加弯曲载荷等时从插座部6脱离，因此能够避免喷嘴部9的折断部 分残留在插座部6一侧那样产生的问题。通过这样，即使燃料盒5受到损伤， 也能够安全地继续使用燃料电池本体4。另外，喷嘴部9的弹性变形及导向槽 18的塑性变形，是根据对燃料盒5施加的力的大小及方向、以及导向槽18与 鍵部29的卡合状态或导向槽18的形状等，单独或复合产生。
为了实现喷嘴部9的弹性变形或导向槽18的塑性变形，构成喷嘴部9的 一部分的树脂零部件最好用根据JIS K7171的弯曲弹性率为1800MPa以下的树 脂形成。由树脂零部件形成的构成部位是喷嘴头的插入部12。也可以用树脂零 部件构成整个喷嘴头。通过使用弯曲弹性率为1800MPa以下的树脂，能够确实 实现喷嘴部9的弹性变形或导向槽18的塑性变形。换句话说，在对与燃料电 池本体4连接的燃料盒5施加弯曲载荷时，能够不使喷嘴部9或其内部的阀机 构破损，而使喷嘴部9以更好的重复性从插座部6脱离。
作为满足上述条件的树脂(树脂零部件的构成材料)，可以举出有低密度聚 乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、直链状低密度聚乙烯(LLDPE)、交联高密 度聚乙烯(XLPE)、高分子量聚乙烯(HMWPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚 丙烯(PP)、丙烯共聚物(PPCO)等。再有，在喷嘴部9与甲醇燃料接触时，树脂 零部件最好具有耐甲醇性。
关于构成喷嘴部9的一部分的树脂零部件的耐甲醇性，在根据JIS K7114 的「塑料的耐化学性试验方法」的纯甲醇的浸渍试验中，最好满足质量变化率 为0.3％以下、长度变化率为0.5％以下、厚度变化率为0.5％以下。若各变化率 的值未达到上述的值，则在燃料盒5中放置甲醇燃料供实用时，有可能在喷嘴 部9产生溶解或应力分裂，燃料盒5的实用耐久性及可靠性降低。
另外，树脂的纯甲醇的浸渍试验中的质量变化率、长度变化率及厚度变化 率，设按以下那样地进行测定。首先，作为试片，准备30mm×30mm×厚2mm的 板。测定这样的试片在试验前的质量(M1)、长度(L1)、厚度(T1)。接着，将试 片完全浸渍在23±2℃的试液(浓度99.8％的纯甲醇)中，保持上述温度，静止 放置7天。然后，从试液取出试片，进行水洗，在擦去附着在试片表面上的水 分之后，测定试验后的质量(M2)、长度(L2)、厚度(T2)。
设长度(L1、L2)是试片的纵向及横向的长度的平均值。设厚度(T1、T2)是 试片的中心部及各拐角部(距边缘5mm内侧)的5处的厚度的平均值。根据试片 的试验前的质量(M1)、长度(L1)、厚度(T1)及试验后的质量(M2)、长度(L2)、 厚度(T2)，按照下述的式(1)、式(2)、式(3)，计算质量变化率M、长度变化率 L、以及厚度变化率T。
M＝{(M2-M1)/M1}×100(％) …(1)
L＝{(L2-L1)/L1}×100(％) …(2)
T＝{(T2-T1)/T1}×100(％) …(3)
表1中所示为低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、直链状低密度 聚乙烯(LLDPE)、高分子量聚乙烯(HMWPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚丙 烯(PP)的弯曲弹性率及耐甲醇性(纯甲醇的浸渍试验中的质量变化率、长度变 化率及厚度变化率)。
[表1]
关于喷嘴部9的插入部12(喷嘴头)以外的构成零部件及插座部6的构成零 部件，可以用前述的超级工程塑料(PEEK、PPS、LCP等)或通用工程塑料(PET、 PBT、POM)等形成。另外，若能够维持作为联结器的强度及连接强度等，则对 于插入部12(喷嘴头)以外的零部件，也可以采用软质树脂。再有，在插座部6 的插座本体21上形成导向槽18时，为了使键部能够取下，用导向槽18产生 塑性变形的软质树脂形成插座本体21。
接着，对于用低密度聚乙烯(LDPE)、高分子量聚乙烯(HMWPE)、超高分子 量聚乙烯(UHMWPE)形成喷嘴头的插入部12的情况，叙述测定、及评价喷嘴部9 的强度的结果。喷嘴部9的强度如以下那样地进行测定。另外，作为比较例， 对于用以往的树脂材料即对聚苯硫(PPS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚缩 醛(POM)形成的喷嘴部9，也与实施例同样测定了强度。
首先，准备容量100ml的空的燃料盒5，对它安装具有用各树脂形成的插 入部12(喷嘴头)的喷嘴部9。在相距喷嘴部9的平面100mm的地方开2个孔， 在这里穿过钢丝。将这样的燃料盒5与用夹具固定的插座部6连接。对钢丝安 装带钩子的测力计，对燃料盒5以50mm/s的速度垂直拉伸。测定这时的峰值 载荷。设拉伸方向是键部29的突出方向及对它垂直的方向的两个方向。表2 所示为这些测定结果。另外，对于比较例是表示施加载荷一直到喷嘴前端破损 时的峰值载荷。
[表2]
*：喷嘴前端部破损
由表2所示的拔喷嘴的力可知，实施例的各树脂的喷嘴部9都没有破损， 从插座部6脱离。再有，由喷嘴部9在脱离时的载荷也比较小可知，在对燃料 盒5施加弯曲载荷时，能够使喷嘴部9容易从插座部6脱离。再有，阀机构也 没有破损，维持良好的密封状态。与此相反，用比较例的树脂，喷嘴部9产生 破损。这样，根据实施例的燃料盒，能够抑制因喷嘴部9破损而导致产生的问 题。
然而，如上所述通过用软质树脂零部件构成喷嘴部9的一部分，在对燃料 盒5施加弯曲载荷时，能够使喷嘴部9从插座部6脱离。但是，根据弯曲载荷 的附加量及附加状态，喷嘴部9(例如插入部12)有可能急剧塑性变形。在施加 插入部12急剧塑性变形那样的弯曲载荷时，有可能对阀14作用过大的力，使 密封状态破坏。再有，有可能阀14的一部分从急剧塑性变形的喷嘴部9突出， 误使阀机构动作，液体燃料漏出。对于这一点，有效的方法是将阀机构形成为 分割结构。
关于采用对燃料盒5的喷嘴部9具有分割结构的阀机构的第2实施形态， 下面参照图4进行说明。图4所示为根据本发明的第2实施形态的燃料电池31 的构成。图4所示为利用设置在燃料电池本体4上的插座部6与安装在燃料盒 5上的喷嘴部9形成的联结器的剖视图。另外，燃料电池31的整体构成与第1 实施形态相同，是如图1所示的那样。由于利用插座部6与喷嘴部9形成的基 本连接机构与第1实施形态相同，因此对于与图2及图3相同的部分，附加同 一标号，并省略其说明的一部分。
在第2实施形态的燃料电池31中，阀14的阀杆14c具有分割结构。阀杆 14c如图5所示，具有：与阀本体14b一体化的杆根部32；以及与该杆根部32 分割开的杆前端部33。阀杆14c用杆根部32与杆前端部33的两个零部件构成， 它们作为分别独立的零部件加以分割开。杆根部32与杆前端部33的接触面成 为阀杆14c的分割面。
杆前端部33为了不从插入部12脱落，具有在杆根部32一侧设置的大直 径部33a。即，杆前端部33具有大直径部33a及小直径部33b，通过用插入部 12内的阶梯孔12a挡住大直径部33a，防止从插入部12脱落。杆根部32具有 与杆前端部33的大直径部33a相同的直径。使杆根部32与杆前端部33的大 直径部33a接触，将阀14组装，在该状态下配置在底座部11内。
在阀杆14c与插入部12的内壁面之间设置液体燃料的流通路径时，能够 不考虑杆根部32与杆前端部33在圆周方向的位置关系，单使其接触来进行组 装。另外，有的情况下在阀杆14c的外周面沿轴向形成沟槽，来设置燃料流通 路径。在这种情况下，例如图6所示，最好对杆前端部33的大直径部33a及 杆根部32(图6中未图示)设置表示圆周方向的位置的导向鍵34。
通过采用这样的导向鍵34，能够使杆根部32与杆前端部33的圆周方向的 位置对准，来组装阀14。这里，图示了具有2个导向鍵34的杆前端部33，但 导向鍵34的个数没有限定，例如也可以是1个或4个。另外，在插入部12的 内壁面上，与设置在阀杆14c一侧的导向鍵34相对应地设置鍵槽。通过使阀 杆14c一侧的导向鍵34与插入部12一侧的鍵槽卡合，从而使杆根部32与杆 前端部33的圆周方向的位置对准。
阀杆14c的杆前端部33的构成材料或将杆根部32形成一体化的阀本体14b 的构成材料，最好具有耐甲醇性。关于耐甲醇性如前所述那样。阀14可以用 前述的软质树脂构成，另外在阀14采用分割结构时，也可以利用例如超级工 程塑料或通用工程塑料等。作为这样的材料，可以举出有例如聚对苯二甲酸乙 二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚缩醛(POM)等通用工程塑料； 对聚苯硫(PPS)、聚醚酮醚(PEEK)、液晶聚合物(LCP)等超级工程塑料。
在对燃料盒5施加弯曲载荷时，根据弯曲载荷的附加量及附加状态，如图 7所示，有的情况下喷嘴部9的一部分(具体来说是从底座部11突出的插入部 12)产生急剧塑性变形。即使在这种情况下，在第2实施形态中由于采用将阀 杆14c分割为杆根部32与杆前端部33的结构，因此，在插入部12变形时， 也仅杆前端部33脱落。通过这样，能够防止切断液体燃料的阀机构损伤。换 句话说，能够利用阀14维持良好的液体燃料的密封状态。
在阀杆14c与阀头14a形成一体化时，在插入部12塑性变形时，对阀杆 14c施加过大的力，有密封状态损伤的危险。对于这一点，通过将阀杆14c分 割为杆根部32与杆前端部33，从而能够防止阀机构及密封状态损伤。再有， 通过杆前端部33从喷嘴部9脱落，从而阀杆14c不会从底座部11的平坦面11a 突出。通过这样，没有使得从底座部11的平坦面11a突出的阀杆14c产生误 动作的危险。
最好在插入部12急剧塑性变形时，杆前端部33脱落，使得阀杆14c的一 部分不从底座部11的平坦面11a突出。因而，杆根部32与杆前端部33的分 割面最好位于与底座部11的平坦面11a同一面上，或者与平坦面11a相比， 位于阀本体14b一侧(盒本体8一侧)。通过这样，能够更确实防止插入部12 损伤时阀杆14c突出。
适用于阀14的分割结构，不限于将阀杆14c分割为杆根部32与杆前端部 33的结构。例如也可以如图8所示，将阀本体14b与阀杆14c进行分割。图8 所示的阀14包括：具有阀头14a的阀本体14b；以及配置在阀本体14b的前端 侧、而且与阀本体14b分割的阀杆14c。另外，关于其它的结构，则与图4相 同。
在将阀14分割为阀本体14b与阀杆14c时，如图9所示，由于插入部12 损伤时阀杆14c脱落，因此能够很好维持阀机构及利用阀机构形成的密封状态。 再有，插入部12损伤后，阀14的一部分也不会从底座部11的平坦面11a突 出。根据将阀本体14b与阀杆14c进行分割的结构，由于阀本体14b的表面(分 割面)存在于喷嘴部9的内部，因此能够更确实防止因阀机构的误动作而导致 的漏液。
下面，说明上述的各实施形态的燃料电池1、31中的燃料电池本体4的具 体结构。燃料电池本体4不是特别限定的结构，例如可以采用需要时连接卫星 式的燃料盒5的被动型或主动型的DMFC。这里，参照图10，说明对燃料电池 本体4采用内部气化型的DMFC的实施形态。图10所示的内部气化型(被动型) 的DMFC，除了构成起电部的燃料电池单元2及燃料放置部3，还具有介于它们 之间的气体选择透过膜51。
燃料电池单元2包括：具有阳极催化剂层52及阳极气体扩散层53的阳极 (燃料极)；具有阴极催化剂层54及阴极气体扩散层55的阴极(氧化剂极)；以 及用阳极催化剂层52与阴极催化剂层54夹住的与由质子(氢离子)传导性的电 解质膜56构成的膜电极复合体(Membrane Electrode Assembly：MEA)。
作为阳极催化剂层52及阴极催化剂层54中含有的催化剂，例如可以举出 有Pt、Ru、Rh、Ir、Os、Pd等铂族元素的单体、以及含有铂族元素的合金等。 对于阳极催化剂层52，最好使用对甲醇或一氧化碳具有强耐性的Pt-Ru或 Pt-Mo等。对于阴极催化剂层54，最好使用Pt或Pt-Ni等。催化剂也可以是 使用碳材料那样的导电性载体的载体催化剂、或无载体催化剂的任何一种。
作为构成电解质膜56的质子传导性材料，例如可以举出有具有磺酸基的 全氟磺酸聚合物那样的氟系列树脂(ナフィォン(商品名、デュポン公司生产) 或フレミォン(商品名、旭硝子公司生产))、具有磺酸基的碳氢化合物系列树 脂、钨酸或磷钨酸等无机物等。但是，质子传导性的电解质膜56不限于这些。
与阳极催化剂层52层叠的阳极气体扩散层53起到对阳极催化剂层52均 匀供给燃料的作用，同时也兼作为阳极催化剂层52的集电体。与阴极催化剂 层54层叠的阴极气体扩散层55起到对阴极催化剂层54均匀供给氧化剂的作 用，同时也兼作为阴极催化剂层54的集电体。
阳极导电层57与阳极气体扩散层53层叠，阴极导电层58与阴极气体扩 散层55层叠。这些导电层57、58使用例如由金那样的导电性金属材料制成的 网状物、多孔膜、薄膜等构成。将橡胶制成的O形环59、60介于电解质膜56 与阳极导电层57之间、以及电解质膜56与阴极导电层58之间，利用它们防 止从燃料电池单元(MEA)2产生燃料泄漏及氧化剂泄漏。
在燃料罐等燃料放置部3的内部，充入作为液体燃料F的甲醇燃料。燃料 放置部3具有放置液体燃料F的箱状容器，在该箱状容器的与阳极(燃料极)相 对的面形成开口。在燃料放置部3的开口部与燃料电池单元22之间，设置气 体选择透过膜51。气体选择透过膜51是仅使液体燃料F的气化成分透过、不 使液体成分透过的气液分离膜。
作为气体选择透过膜51的构成材料，例如可以举出有聚四氟乙烯那样的 含氟树脂。仅有液体燃料F的气化成分通孔气体选择透过膜51供给燃料电池 单元2。所谓液体燃料F的气化成分，在使用甲醇水溶液作为液体燃料时，意 味着是由甲醇的气化成分与水的气化成分形成的混合气体，在使用纯甲醇时， 意味着是甲醇的气化成分。
在阴极导电层58上层叠保湿层61，在其上层叠表面层62。表面层62具 有调整氧化剂即空气的取入量的功能，其调整是利用表面层62上形成的空气 引入口63的个数或尺寸等来进行的。保湿层61具有含浸阴极催化剂层54中 生成的水的一部分、以抑制水的蒸发的作用，同时具有将氧化剂均匀引入阴极 气体扩散层55、促进氧化剂向阴极催化剂层54均匀扩散的功能。保湿层61用 多孔结构的构件构成。作为具体的构成材料，可以举出有聚乙烯或聚丙烯的多 孔体等。
在燃料放置部3上，依次层叠气体选择透过膜51、燃料电池单元2、保湿 层61、以及表面层62，再从其上安装例如不锈钢制成的罩盖64。用罩盖64保 持全部构成要素，通过这样构成本实施形态的内部气化型DMFC(燃料电池本 体)4。对罩盖64在与表面层62上形成的空气引入口63相对应的部分设置开 口。
在燃料放置部3，设置接受罩盖64的钩爪64a的平台65。通过将钩爪64a 对该平台65进行敛缝，从而将整个燃料电池本体4用罩盖64保持形成一体。 另外，在图10中虽省略图示，但如图1所示在燃料放置部3的下面侧，设置 具有插座部6的燃料供给部7。
在具有上述那样构成的内部气化型DMFC(燃料电池本体)4中，燃料放置部 3内的液体燃料F(例如甲醇水溶液)气化，该气化成分透过气体选择透过膜51 供给燃料电池单元2。在燃料电池单元2中，液体燃料F的气化成分在阳极气 体扩散层53中扩散，供给阳极催化剂层52。供给阳极催化剂层52的气化成分 产生下述式(4)所示的甲醇内部改质反应。
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e- …(4)
另外，在作为液体燃料F使用纯甲醇时，由于从燃料放置部3不供给水蒸 气，因此使阴极催化剂层54中生成的水及电解质膜56中的水与甲醇反应，产 生式(4)的内部改质反应。或者，不利用式(4)的内部改质反应，而利用不需要 水的其它反应机理，产生内部改质反应。
用内部改质反应生成的质子(H+)在电解质膜56中传导，到达阴极催化剂层 54。从表面层62的空气引入口63取入的空气(氧化剂)在保湿层61、阴极导电 层58、阴极气体扩散层55中扩散，供给阴极催化剂层54。供给阴极催化剂层 54的空气产生以下的式(5)所示的反应。通过该反应，伴随水的生成而产生发 电反应。
(3/2)O2+6H++6e-→3H2O …(5)
随着根据上述的反应的发电反应进行，燃料放置部3内的液体燃料F(例如 甲醇水溶液或纯甲醇)逐渐消耗。若燃料放置部3内的液体燃料F用完，则发 电反应停止，所以在该时刻或在这之前的时刻，从燃料盒5向燃料放置部3内 供给液体燃料。从燃料盒5供给液体燃料，如前所述，是通过将燃料盒5一侧 的喷嘴部9插入燃料电池本体4一侧的插座部6进行连接来实施的。
本发明适用于加速小型化的内部气化型等的被动型DMFC。但是，本发明的 联结器及燃料电池，若是利用燃料盒供给液体燃料的燃料电池，则对于其方式 及机理等没有任何限定。在本发明中也包含那样的联结器及燃料电池。另外， 本发明的实施形态可以在本发明的技术思想的范围内进行扩展或变更，该扩展 及变更的实施形态也包含在本发明的技术范围内。
工业上的实用性
根据本发明的形态有关的燃料电池用联结器，在对与燃料电池本体连接的 燃料盒施加弯曲载荷时，能够使喷嘴部变形，从插座部脱离。根据本发明的其 它形态有关的燃料电池用联结器，在对与燃料电池本体连接的燃料盒施加弯曲 载荷时，能够通过使导向槽变形，而使喷嘴部从插座部脱离。这样的燃料电池 用联结器，可有效地用作为燃料电池与燃料盒的连接机构。
另外，燃料盒5具有放置燃料电池用的液体燃料的盒本体(容器)8。在盒 本体8的前端设置在将其内部放置的液体燃料向燃料电池本体4供给时成为燃 料吐出口的喷嘴部9。喷嘴部9如后面详细叙述那样地内置阀机构，在供给液 体燃料时以外处于关闭状态。这样的燃料盒5仅在例如向燃料放置部3注入液 体燃料时与燃料电池本体4连接。
在燃料盒5的盒本体8中，放置与燃料电池本体4相对应的液体燃料，例 如若是直接甲醇型燃料电池(DMFC)，则放置各种浓度的甲醇水溶液或纯甲醇等 甲醇燃料。放置在盒本体8中的液体燃料不限于甲醇燃料，例如也可以是乙醇 水溶液或纯乙醇等乙醇燃料、丙醇水溶液或纯丙醇等丙醇燃料、乙二醇水溶液 或纯乙二醇等乙二醇燃料、二甲基乙醚、甲酸、及其它液体燃料。总之，放置 与燃料电池本体4相对应的液体燃料。
设置在燃料电池本体4的燃料放置部3上的插座部6与设置在燃料盒5的 盒本体8上的喷嘴部9，构成一对连接机构(联结器)。关于用插座部6与喷嘴 部9构成的燃料电池用联结器的具体构成，参照图2及图3进行说明。图2及 图3所示为本发明的燃料电池用联结器的第1实施形态。图2所示为将燃料盒 5的喷嘴部9与燃料电池本体4的插座部6连接前的状态，图3所示为将喷嘴 部9与插座部6连接后的状态。
在将燃料电池本体4与燃料盒5进行连接的联结器中，作为盒一侧连接机 构的喷嘴部(阳侧联结器)9具有用底座部11及插入部12构成的喷嘴头。底座 部11安装在盒本体8的前端开口部上。圆筒状的插入部12从底座部11突出 那样地形成，在前端设置喷嘴口。这里所示的是将底座部11与插入部12进行 一体成形的喷嘴头，但也可以将用不同材料进行成形的零部件组合而成。
在喷嘴头的内部配置杯状的阀座13。阀座13规定了阀室，其前端侧外周 边缘部用盒本体8的底座部11夹住固定。在用阀座13规定的阀室内配置阀14。 阀14包括：具有阀头14a的阀本体14b；设置在阀本体14b的前端侧的阀杆 14c；以及设置在阀本体14b的后方侧的导向销14d。
阀本体14b配置在用阀座13规定的阀室内。阀杆14c放置在圆筒状的插 入部12内。设具有这些阀本体14b及阀杆14c的阀14能够沿轴向(喷嘴部9 的插入方向)进退。在阀头14a与形成在底座部11的内侧的阀片15之间配置O 形环16。对于阀本体14b，利用例如压缩弹簧17那样的弹性构件，始终施加 将阀头14a向阀片15压紧的力，通过这样将O形环16压紧。
在通常状态(燃料盒5从燃料电池本体4分离的状态)下，将阀头14a通过 O形环16与阀片15压紧，通过这样使喷嘴部9内的燃料流通路径成为关闭状 态。另外，如后所述，若将燃料盒5与燃料电池本体4连接，则阀杆16c后退， 阀头14a从阀片15离开，通过这样使喷嘴部9内的燃料流通路径成为打开状 态。在阀座13的底部设置成为液体燃料的流通路径的连通孔13a。设置在阀本 体14b的后方侧的导向销14d，插入连通孔13a内。
另外，作为燃料电池侧连接机构的插座部(阴侧联结器)6，具有圆筒状的 插座本体21。插座本体21具有本体上部21a、本体中部21b及本体下部21c。 这时部分形成一体化，埋入燃料电池本体4的燃料供给部7内。近似圆筒形状 的本体上部21a具有喷嘴部9的插入部12插入的插座口。
插座本体21的本体中部21b，具有向其径向内侧突出的环状凸起部分22。 在环状凸起部分22上设置橡胶保持器23作为弹性体保持器。橡胶保持器23 配置在本体上部21a内。橡胶保持器23利用形状(折皱形状)及材料特性(橡胶 弹性)，沿轴向赋予弹性。橡胶保持器23是在与喷嘴部9的插入部12之间形 成密封的密封构件，其内侧形成燃料流通路径。
在插座本体21内配置阀24。阀24包括：具有阀头24a的阀本体24b；设 置在阀本体24b的前端侧的阀杆24c；以及设置在阀本体24b的后方侧的导向 销24d。阀本体24b配置在用本体中部21b及本体下部21c规定的阀室内。阀 杆24c放置在橡胶保持器23内。阀24能够沿轴向(喷嘴部9的插入方向)进退。
在阀头24a与形成在环状凸起部分22的下面侧的阀片25之间，配置O形 环26。对于阀本体24b，利用例如压缩弹簧27那样的弹性构件，始终施加将 阀头24a向阀片25压紧的力，通过这样将O形环26压紧。在通常状态(燃料 盒5从燃料电池本体4分离的状态)下，将阀头24a通过O形环26与阀片25 压紧，通过这样使插座部6内的燃料流通路径成为关闭状态。
另外，如后所述，若将燃料盒5与燃料电池本体4连接，则阀杆24c后退， 阀头24a从阀片25离开，通过这样使插座部6内的燃料流通路径成为打开状 态。在插座本体21的本体下部21c设置通过燃料供给部7内与燃料放置部3 连接的连通孔28。另外，设置在阀本体24b的后方侧的导向销24d插入连通孔 28内。
这样，插座部6的设置在插座本体21内的燃料流通路径，通过设置在本 体下部21c的连通孔28与燃料放置部3连接。然后，使阀14、24为打开状态， 分别打开喷嘴部9及插座部6内的流通路径，通过这样能够将放置在燃料盒5 内的液体燃料通过喷嘴部9及插座部6注入燃料放置部3内。
在将放置在燃料盒5内的液体燃料供给燃料电池本体4的燃料放置部3时， 如图3所示，将喷嘴部9插入插座部6进行连接。在喷嘴部9的插入部12的 外周面上，沿燃料盒5的插入方向(喷嘴部9的轴向)，形成例如2条导向槽18。 另外，在插座部6的插座本体21的内周面上，设置与导向槽18卡合、对喷嘴 部9向插座部6连接(插入)进行导向的键部29。鍵部29与导向槽18的数量相 对应向插座本体21的径向内侧突出那样地形成。
导向槽18的形状，可以举出有例如沿插入部12的轴向的直线状。导向槽 18也可以将鍵部29沿轴向进行导向，同时从途中沿圆周方向位移，使得喷嘴 部9与插座部6锁住。导向槽18不限于直线形状，也可以具有J字形状。对 于与导向槽18卡合的鍵部29，可以采用在插座本体21的内周面一体形成凸起 部分的鍵部，或者可以采用将与插座本体21不同的其它构件(例如金属构件) 的鍵插入插座本体21的鍵部等。
这里说明的例子是，在喷嘴部9上形成导向槽18，在插座部6上设置鍵部 29，但导向槽18及鍵部29的形成部位不限于此。即，也可以在喷嘴部9的插 入部12的外周面突出设置鍵部，同时在插座部6的插座本体21的内周面设置 与该鍵部卡合的导向槽。通过在这样的部位形成的鍵部与导向槽，也能够对喷 嘴部9向插座部6连接(插入)进行导向
若一面使鍵部29与导向槽18卡合，一面将喷嘴部9插入插座部6，则首 先插入部12的前端与橡胶保持器23的前端接触，在阀14、24成为打开状态 之前，确保燃料流通路径的周边密封。若从插入部12的前端与橡胶保持器23 接触的状态将喷嘴部9插入插座部6，则喷嘴部9的阀杆14c与插座部6的阀 杆24c的前端彼此之间碰触。若从该状态进一步插入喷嘴部9，则插座部6的 阀24后退，打开流通路径之后，喷嘴部9的阀14后退，确保燃料流通路径。 然后，将放置在燃料盒5内的液体燃料供给燃料电池本体4的燃料放置部3。
如前所述，随着燃料电池本体4的小型化，燃料盒5一侧的喷嘴部9有小 直径化的倾向。小直径化的喷嘴部9在对燃料盒5施加弯曲载荷(由从相对于 燃料盒5的插入方向具有角度的方向的力产生的载荷)时，有破损的危险。喷 嘴部9的直径越是小直径化，其破损的危险性越高。特别是，对内部气化型DMFC 那样的小型燃料电池本体4供给液体燃料的燃料盒5，其喷嘴部9有因弯曲载 荷而破损的危险性。
因此，在本实施形态中，在对与燃料电池本体4连接的燃料盒5施加弯曲 载荷时，使喷嘴部9(具体来说是插入部12)变形，从插座部6脱离。即，喷嘴 部9的插入部12使用产生弹性变形的树脂构成，使得在对与燃料电池本体4 连接的燃料盒5施加弯曲载荷时从插座部6脱离。在将底座部11与插入部12 一体成形的喷嘴头的情况下，用产生弹性变形的树脂构成整个喷嘴头。
换句话说，喷嘴部9作为施加弯曲载荷时产生弹性变形的树脂零部件，具 有插入部12。或者，将底座部11与插入部12一体成形的喷嘴头，用施加弯曲 载荷时产生弹性变形的树脂零部件构成。这样，通过对喷嘴头的至少插入部12 的构成材料采用容易变形的软质树脂，能够抑制喷嘴部9的破损。
再有，根据对燃料盒5施加的弯曲载荷的方向，导向槽18与鍵部29的卡 合状态及导向槽18的形状(例如J字形状)，有可能妨碍喷嘴部9从插座部6 脱离。对于这一点，为了使喷嘴部9从插座部6脱离，有效的方法是使导向槽 18变形。即，形成导向槽18的喷嘴头的插入部12最好用能够使导向槽18产 生塑性变形的软质树脂构成，使得在对与燃料电池本体4连接的燃料盒5施加 弯曲载荷时使喷嘴部9从插座部6脱离。
特别是在鍵部29用金属材料或硬质树脂形成的情况下，导向槽18进行塑 性变形是有效的。即，若硬质的鍵部29与导向槽18卡合，则仅喷嘴部9产生 弹性变形，有可能鍵部29成为障碍，不能使喷嘴部9从插座部6容易脱离。 再有，在例如采用J字形状的导向槽18的情况下，也有可能鍵部29不容易取 下。在这种情况下，有效的方法是使导向槽18产生塑性变形。
这样，对于向燃料盒5施加的弯曲载荷，使喷嘴部9的一部分(具体来说 是插入部12)产生弹性变形，同时为了将鍵部29从导向槽18取下，而使导向 槽18产生塑性变形，通过这样能够不使喷嘴部9破损，而从插座部6脱离。 从而，能够抑制因燃料盒5的喷嘴部9破损而导致产生的问题。
将喷嘴头的至少插入部12用软质树脂零部件来构成的喷嘴部9，由于在对 燃料盒5施加弯曲载荷等时从插座部6脱离，因此能够避免喷嘴部9的折断部 分残留在插座部6一侧那样产生的问题。通过这样，即使燃料盒5受到损伤， 也能够安全地继续使用燃料电池本体4。另外，喷嘴部9的弹性变形及导向槽 18的塑性变形，是根据对燃料盒5施加的力的大小及方向、以及导向槽18与 鍵部29的卡合状态或导向槽18的形状等，单独或复合产生。
为了实现喷嘴部9的弹性变形或导向槽18的塑性变形，构成喷嘴部9的 一部分的树脂零部件最好用根据JIS K7171的弯曲弹性率为1800MPa以下的树 脂形成。由树脂零部件形成的构成部位是喷嘴头的插入部12。也可以用树脂零 部件构成整个喷嘴头。通过使用弯曲弹性率为1800MPa以下的树脂，能够确实 实现喷嘴部9的弹性变形或导向槽18的塑性变形。换句话说，在对与燃料电 池本体4连接的燃料盒5施加弯曲载荷时，能够不使喷嘴部9或其内部的阀机 构破损，而使喷嘴部9以更好的重复性从插座部6脱离。
作为满足上述条件的树脂(树脂零部件的构成材料)，可以举出有低密度聚 乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、直链状低密度聚乙烯(LLDPE)、交联高密 度聚乙烯(XLPE)、高分子量聚乙烯(HMWPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚 丙烯(PP)、丙烯共聚物(PPCO)等。再有，在喷嘴部9与甲醇燃料接触时，树脂 零部件最好具有耐甲醇性。
关于构成喷嘴部9的一部分的树脂零部件的耐甲醇性，在根据JIS K7114 的「塑料的耐化学性试验方法」的纯甲醇的浸渍试验中，最好满足质量变化率 为0.3％以下、长度变化率为0.5％以下、厚度变化率为0.5％以下。若各变化率 的值未达到上述的值，则在燃料盒5中放置甲醇燃料供实用时，有可能在喷嘴 部9产生溶解或应力分裂，燃料盒5的实用耐久性及可靠性降低。
另外，树脂的纯甲醇的浸渍试验中的质量变化率、长度变化率及厚度变化 率，设按以下那样地进行测定。首先，作为试片，准备30mm×30mm×厚2mm的 板。测定这样的试片在试验前的质量(M1)、长度(L1)、厚度(T1)。接着，将试 片完全浸渍在23±2℃的试液(浓度99.8％的纯甲醇)中，保持上述温度，静止 放置7天。然后，从试液取出试片，进行水洗，在擦去附着在试片表面上的水 分之后，测定试验后的质量(M2)、长度(L2)、厚度(T2)。
设长度(L1、L2)是试片的纵向及横向的长度的平均值。设厚度(T1、T2)是 试片的中心部及各拐角部(距边缘5mm内侧)的5处的厚度的平均值。根据试片 的试验前的质量(M1)、长度(L1)、厚度(T1)及试验后的质量(M2)、长度(L2)、 厚度(T2)，按照下述的式(1)、式(2)、式(3)，计算质量变化率M、长度变化率 L、以及厚度变化率T。
M＝{(M2-M1)/M1}×100(％) …(1)
L＝{(L2-L1)/L1}×100(％) …(2)
T＝{(T2-T1)/T1}×100(％) …(3)
表1中所示为低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、直链状低密度 聚乙烯(LLDPE)、高分子量聚乙烯(HMWPE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚丙 烯(PP)的弯曲弹性率及耐甲醇性(纯甲醇的浸渍试验中的质量变化率、长度变 化率及厚度变化率)。
[表1]
关于喷嘴部9的插入部12(喷嘴头)以外的构成零部件及插座部6的构成零 部件，可以用前述的超级工程塑料(PEEK、PPS、LCP等)或通用工程塑料(PET、 PBT、POM)等形成。另外，若能够维持作为联结器的强度及连接强度等，则对 于插入部12(喷嘴头)以外的零部件，也可以采用软质树脂。再有，在插座部6 的插座本体21上形成导向槽18时，为了使键部能够取下，用导向槽18产生 塑性变形的软质树脂形成插座本体21。
接着，对于用低密度聚乙烯(LDPE)、高分子量聚乙烯(HMWPE)、超高分子 量聚乙烯(UHMWPE)形成喷嘴头的插入部12的情况，叙述测定、及评价喷嘴部9 的强度的结果。喷嘴部9的强度如以下那样地进行测定。另外，作为比较例， 对于用以往的树脂材料即对聚苯硫(PPS)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚缩 醛(POM)形成的喷嘴部9，也与实施例同样测定了强度。
首先，准备容量100ml的空的燃料盒5，对它安装具有用各树脂形成的插 入部12(喷嘴头)的喷嘴部9。在相距喷嘴部9的平面100mm的地方开2个孔， 在这里穿过钢丝。将这样的燃料盒5与用夹具固定的插座部6连接。对钢丝安 装带钩子的测力计，对燃料盒5以50mm/s的速度垂直拉伸。测定这时的峰值 载荷。设拉伸方向是键部29的突出方向及对它垂直的方向的两个方向。表2 所示为这些测定结果。另外，对于比较例是表示施加载荷一直到喷嘴前端破损 时的峰值载荷。
[表2]
*：喷嘴前端部破损
由表2所示的拔喷嘴的力可知，实施例的各树脂的喷嘴部9都没有破损， 从插座部6脱离。再有，由喷嘴部9在脱离时的载荷也比较小可知，在对燃料 盒5施加弯曲载荷时，能够使喷嘴部9容易从插座部6脱离。再有，阀机构也 没有破损，维持良好的密封状态。与此相反，用比较例的树脂，喷嘴部9产生 破损。这样，根据实施例的燃料盒，能够抑制因喷嘴部9破损而导致产生的问 题。
然而，如上所述通过用软质树脂零部件构成喷嘴部9的一部分，在对燃料 盒5施加弯曲载荷时，能够使喷嘴部9从插座部6脱离。但是，根据弯曲载荷 的附加量及附加状态，喷嘴部9(例如插入部12)有可能急剧塑性变形。在施加 插入部12急剧塑性变形那样的弯曲载荷时，有可能对阀14作用过大的力，使 密封状态破坏。再有，有可能阀14的一部分从急剧塑性变形的喷嘴部9突出， 误使阀机构动作，液体燃料漏出。对于这一点，有效的方法是将阀机构形成为 分割结构。
关于采用对燃料盒5的喷嘴部9具有分割结构的阀机构的第2实施形态， 下面参照图4进行说明。图4所示为根据本发明的第2实施形态的燃料电池31 的构成。图4所示为利用设置在燃料电池本体4上的插座部6与安装在燃料盒 5上的喷嘴部9形成的联结器的剖视图。另外，燃料电池31的整体构成与第1 实施形态相同，是如图1所示的那样。由于利用插座部6与喷嘴部9形成的基 本连接机构与第1实施形态相同，因此对于与图2及图3相同的部分，附加同 一标号，并省略其说明的一部分。
在第2实施形态的燃料电池31中，阀14的阀杆14c具有分割结构。阀杆 14c如图5所示，具有：与阀本体14b一体化的杆根部32；以及与该杆根部32 分割开的杆前端部33。阀杆14c用杆根部32与杆前端部33的两个零部件构成， 它们作为分别独立的零部件加以分割开。杆根部32与杆前端部33的接触面成 为阀杆14c的分割面。
杆前端部33为了不从插入部12脱落，具有在杆根部32一侧设置的大直 径部33a。即，杆前端部33具有大直径部33a及小直径部33b，通过用插入部 12内的阶梯孔12a挡住大直径部33a，防止从插入部12脱落。杆根部32具有 与杆前端部33的大直径部33a相同的直径。使杆根部32与杆前端部33的大 直径部33a接触，将阀14组装，在该状态下配置在底座部11内。
在阀杆14c与插入部12的内壁面之间设置液体燃料的流通路径时，能够 不考虑杆根部32与杆前端部33在圆周方向的位置关系，单使其接触来进行组 装。另外，有的情况下在阀杆14c的外周面沿轴向形成沟槽，来设置燃料流通 路径。在这种情况下，例如图6所示，最好对杆前端部33的大直径部33a及 杆根部32(图6中未图示)设置表示圆周方向的位置的导向鍵34。
通过采用这样的导向鍵34，能够使杆根部32与杆前端部33的圆周方向的 位置对准，来组装阀14。这里，图示了具有2个导向鍵34的杆前端部33，但 导向鍵34的个数没有限定，例如也可以是1个或4个。另外，在插入部12的 内壁面上，与设置在阀杆14c一侧的导向鍵34相对应地设置鍵槽。通过使阀 杆14c一侧的导向鍵34与插入部12一侧的鍵槽卡合，从而使杆根部32与杆 前端部33的圆周方向的位置对准。
阀杆14c的杆前端部33的构成材料或将杆根部32形成一体化的阀本体14b 的构成材料，最好具有耐甲醇性。关于耐甲醇性如前所述那样。阀14可以用 前述的软质树脂构成，另外在阀14采用分割结构时，也可以利用例如超级工 程塑料或通用工程塑料等。作为这样的材料，可以举出有例如聚对苯二甲酸乙 二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚缩醛(POM)等通用工程塑料； 对聚苯硫(PPS)、聚醚酮醚(PEEK)、液晶聚合物(LCP)等超级工程塑料。
在对燃料盒5施加弯曲载荷时，根据弯曲载荷的附加量及附加状态，如图 7所示，有的情况下喷嘴部9的一部分(具体来说是从底座部11突出的插入部 12)产生急剧塑性变形。即使在这种情况下，在第2实施形态中由于采用将阀 杆14c分割为杆根部32与杆前端部33的结构，因此，在插入部12变形时， 也仅杆前端部33脱落。通过这样，能够防止切断液体燃料的阀机构损伤。换 句话说，能够利用阀14维持良好的液体燃料的密封状态。
在阀杆14c与阀头14a形成一体化时，在插入部12塑性变形时，对阀杆 14c施加过大的力，有密封状态损伤的危险。对于这一点，通过将阀杆14c分 割为杆根部32与杆前端部33，从而能够防止阀机构及密封状态损伤。再有， 通过杆前端部33从喷嘴部9脱落，从而阀杆14c不会从底座部11的平坦面11a 突出。通过这样，没有使得从底座部11的平坦面11a突出的阀杆14c产生误 动作的危险。
最好在插入部12急剧塑性变形时，杆前端部33脱落，使得阀杆14c的一 部分不从底座部11的平坦面11a突出。因而，杆根部32与杆前端部33的分 割面最好位于与底座部11的平坦面11a同一面上，或者与平坦面11a相比， 位于阀本体14b一侧(盒本体8一侧)。通过这样，能够更确实防止插入部12 损伤时阀杆14c突出。
适用于阀14的分割结构，不限于将阀杆14c分割为杆根部32与杆前端部 33的结构。例如也可以如图8所示，将阀本体14b与阀杆14c进行分割。图8 所示的阀14包括：具有阀头14a的阀本体14b；以及配置在阀本体14b的前端 侧、而且与阀本体14b分割的阀杆14c。另外，关于其它的结构，则与图4相 同。
在将阀14分割为阀本体14b与阀杆14c时，如图9所示，由于插入部12 损伤时阀杆14c脱落，因此能够很好维持阀机构及利用阀机构形成的密封状态。 再有，插入部12损伤后，阀14的一部分也不会从底座部11的平坦面11a突 出。根据将阀本体14b与阀杆14c进行分割的结构，由于阀本体14b的表面(分 割面)存在于喷嘴部9的内部，因此能够更确实防止因阀机构的误动作而导致 的漏液。
下面，说明上述的各实施形态的燃料电池1、31中的燃料电池本体4的具 体结构。燃料电池本体4不是特别限定的结构，例如可以采用需要时连接卫星 式的燃料盒5的被动型或主动型的DMFC。这里，参照图10，说明对燃料电池 本体4采用内部气化型的DMFC的实施形态。图10所示的内部气化型(被动型) 的DMFC，除了构成起电部的燃料电池单元2及燃料放置部3，还具有介于它们 之间的气体选择透过膜51。
燃料电池单元2包括：具有阳极催化剂层52及阳极气体扩散层53的阳极 (燃料极)；具有阴极催化剂层54及阴极气体扩散层55的阴极(氧化剂极)；以 及用阳极催化剂层52与阴极催化剂层54夹住的与由质子(氢离子)传导性的电 解质膜56构成的膜电极复合体(Membrane Electrode Assembly：MEA)。
作为阳极催化剂层52及阴极催化剂层54中含有的催化剂，例如可以举出 有Pt、Ru、Rh、Ir、Os、Pd等铂族元素的单体、以及含有铂族元素的合金等。 对于阳极催化剂层52，最好使用对甲醇或一氧化碳具有强耐性的Pt-Ru或 Pt-Mo等。对于阴极催化剂层54，最好使用Pt或Pt-Ni等。催化剂也可以是 使用碳材料那样的导电性载体的载体催化剂、或无载体催化剂的任何一种。
作为构成电解质膜56的质子传导性材料，例如可以举出有具有磺酸基的 全氟磺酸聚合物那样的氟系列树脂(ナフィォン(商品名、デュポン公司生产) 或フレミォン(商品名、旭硝子公司生产))、具有磺酸基的碳氢化合物系列树 脂、钨酸或磷钨酸等无机物等。但是，质子传导性的电解质膜56不限于这些。
与阳极催化剂层52层叠的阳极气体扩散层53起到对阳极催化剂层52均 匀供给燃料的作用，同时也兼作为阳极催化剂层52的集电体。与阴极催化剂 层54层叠的阴极气体扩散层55起到对阴极催化剂层54均匀供给氧化剂的作 用，同时也兼作为阴极催化剂层54的集电体。
阳极导电层57与阳极气体扩散层53层叠，阴极导电层58与阴极气体扩 散层55层叠。这些导电层57、58使用例如由金那样的导电性金属材料制成的 网状物、多孔膜、薄膜等构成。将橡胶制成的O形环59、60介于电解质膜56 与阳极导电层57之间、以及电解质膜56与阴极导电层58之间，利用它们防 止从燃料电池单元(MEA)2产生燃料泄漏及氧化剂泄漏。
在燃料罐等燃料放置部3的内部，充入作为液体燃料F的甲醇燃料。燃料 放置部3具有放置液体燃料F的箱状容器，在该箱状容器的与阳极(燃料极)相 对的面形成开口。在燃料放置部3的开口部与燃料电池单元22之间，设置气 体选择透过膜51。气体选择透过膜51是仅使液体燃料F的气化成分透过、不 使液体成分透过的气液分离膜。
作为气体选择透过膜51的构成材料，例如可以举出有聚四氟乙烯那样的 含氟树脂。仅有液体燃料F的气化成分通孔气体选择透过膜51供给燃料电池 单元2。所谓液体燃料F的气化成分，在使用甲醇水溶液作为液体燃料时，意 味着是由甲醇的气化成分与水的气化成分形成的混合气体，在使用纯甲醇时， 意味着是甲醇的气化成分。
在阴极导电层58上层叠保湿层61，在其上层叠表面层62。表面层62具 有调整氧化剂即空气的取入量的功能，其调整是利用表面层62上形成的空气 引入口63的个数或尺寸等来进行的。保湿层61具有含浸阴极催化剂层54中 生成的水的一部分、以抑制水的蒸发的作用，同时具有将氧化剂均匀引入阴极 气体扩散层55、促进氧化剂向阴极催化剂层54均匀扩散的功能。保湿层61用 多孔结构的构件构成。作为具体的构成材料，可以举出有聚乙烯或聚丙烯的多 孔体等。
在燃料放置部3上，依次层叠气体选择透过膜51、燃料电池单元2、保湿 层61、以及表面层62，再从其上安装例如不锈钢制成的罩盖64。用罩盖64保 持全部构成要素，通过这样构成本实施形态的内部气化型DMFC(燃料电池本 体)4。对罩盖64在与表面层62上形成的空气引入口63相对应的部分设置开 口。
在燃料放置部3，设置接受罩盖64的钩爪64a的平台65。通过将钩爪64a 对该平台65进行敛缝，从而将整个燃料电池本体4用罩盖64保持形成一体。 另外，在图10中虽省略图示，但如图1所示在燃料放置部3的下面侧，设置 具有插座部6的燃料供给部7。
在具有上述那样构成的内部气化型DMFC(燃料电池本体)4中，燃料放置部 3内的液体燃料F(例如甲醇水溶液)气化，该气化成分透过气体选择透过膜51 供给燃料电池单元2。在燃料电池单元2中，液体燃料F的气化成分在阳极气 体扩散层53中扩散，供给阳极催化剂层52。供给阳极催化剂层52的气化成分 产生下述式(4)所示的甲醇内部改质反应。
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e- …(4)
另外，在作为液体燃料F使用纯甲醇时，由于从燃料放置部3不供给水蒸 气，因此使阴极催化剂层54中生成的水及电解质膜56中的水与甲醇反应，产 生式(4)的内部改质反应。或者，不利用式(4)的内部改质反应，而利用不需要 水的其它反应机理，产生内部改质反应。
用内部改质反应生成的质子(H+)在电解质膜56中传导，到达阴极催化剂层 54。从表面层62的空气引入口63取入的空气(氧化剂)在保湿层61、阴极导电 层58、阴极气体扩散层55中扩散，供给阴极催化剂层54。供给阴极催化剂层 54的空气产生以下的式(5)所示的反应。通过该反应，伴随水的生成而产生发 电反应。
(3/2)O2+6H++6e-→3H2O …(5)
随着根据上述的反应的发电反应进行，燃料放置部3内的液体燃料F(例如 甲醇水溶液或纯甲醇)逐渐消耗。若燃料放置部3内的液体燃料F用完，则发 电反应停止，所以在该时刻或在这之前的时刻，从燃料盒5向燃料放置部3内 供给液体燃料。从燃料盒5供给液体燃料，如前所述，是通过将燃料盒5一侧 的喷嘴部9插入燃料电池本体4一侧的插座部6进行连接来实施的。
本发明适用于加速小型化的内部气化型等的被动型DMFC。但是，本发明的 联结器及燃料电池，若是利用燃料盒供给液体燃料的燃料电池，则对于其方式 及机理等没有任何限定。在本发明中也包含那样的联结器及燃料电池。另外， 本发明的实施形态可以在本发明的技术思想的范围内进行扩展或变更，该扩展 及变更的实施形态也包含在本发明的技术范围内。
工业上的实用性
根据本发明的形态有关的燃料电池用联结器，在对与燃料电池本体连接的 燃料盒施加弯曲载荷时，能够使喷嘴部变形，从插座部脱离。根据本发明的其 它形态有关的燃料电池用联结器，在对与燃料电池本体连接的燃料盒施加弯曲 载荷时，能够通过使导向槽变形，而使喷嘴部从插座部脱离。这样的燃料电池 用联结器，可有效地用作为燃料电池与燃料盒的连接机构。