以下、本発明を実施するための形態につい� ��、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。� �ップラー1は、カートリッジ3から燃料電池2� �と液体燃料の供給を行う際に用いられる接� �機構であって、燃料電池2側の接続機構であ� ��ソケット1sとカートリッジ側の接続機構で� �るノズル1nとから構成されている。

 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に供給する液� ��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� �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� ��うにバルブ機構を内蔵しており、液体燃料� ��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� �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。

 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、� �の先端にカートリッジ本体7に収容された液� ��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。� ��ズル1nについても後述するようにバルブ機� �を内蔵しており、液体燃料を吐出するとき� �外は閉状態とされている。このようなカー� �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� ��ある。

 カートリッジ本体7には、燃料電池2に応� �た液体燃料、例えば直接メタノール型燃料� �池(DMFC)であれば各種濃度のメタノール水溶� �や純メタノール等のメタノール燃料が収容� �れる。なお、カートリッジ本体7に収容され� ��液体燃料は必ずしもメタノール燃料に限ら� ��るものではなく、例えばエタノール水溶液� ��純エタノール等のエタノール燃料、プロパ� ��ール水溶液や純プロパノール等のプロパノ� ��ル燃料、グリコール水溶液や純グリコール� ��のグリコール燃料、ジメチルエーテル、ギ� ��、その他の液体燃料であってもよい。いず� ��にしても、燃料電池2に応じた液体燃料が収 容される。

 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とを示す一部断面図であり、接続前の状態� ��示したものである。また、図3は、図2に示� �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� �側(図中、上側)を指し、ノズル1nについては� ��ケット1sに挿入される端部側(図中、下側)を 指す。

 ノズル1nは、オス側カップラーまたはプ� �グとも呼ばれるものであり、カートリッジ� �体7の先端側の開口部を覆うようにして設け� ��れている。ノズルヘッド11は、カートリッ� �本体7の先端側が嵌め込まれる筒状のベース� ��11aと、その先端側に設けられた細径な軸部1 1bとから主として構成されており、軸部11bに� ��軸孔が設けられており、その先端側にこの� ��孔と繋がるノズル口11cが設けられている。

 軸部11bの先端部表面である頂面には凹部1 1dが設けられている。凹部11dは軸部11bの頂面� ��へこませるようにして設けられており、こ� ��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� ��周には、後述するソケット1sのノズル保持� �構36と嵌め合わされる凹部である周溝11eが設 けられている。さらに、ノズルヘッド11の主� ��して軸部11bの外周には、後述するキーリン� ��20を介して燃料識別手段として機能するキ� �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� �54とで構成される。

 ベース部11aの内側には、バルブ14を内部� �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� ��るものであり、その先端側外縁部がカート� ��ッジ本体7とベース部11aとで挟み込まれて固 定され、また後端部に液体燃料の流路となる 連通孔15aが設けられている。バルブ14はヘッ� ��部14aと、その軸方向の両端に設けられたロ� ��ド部14b、14cとを有するものである。ここで� ��先端側のロッド部14bが後述するソケット1s� �のロッド部40bと当接するロッド部(当接側の� ��ッド部)である。ヘッド部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、ロッ� ��部14bは軸部11bの軸孔内に収容され、これら� ��よってバルブ14は軸方向に進退可能に保持� �れている。

 ヘッド部14aとベース部11aの内側に取り付� ��られたバルブシート16との間にはOリング17� �配置されている。バルブ14には圧縮スプリン グ等の弾性体18でヘッド部14aをバルブシート1 6に押し付ける力が加えられており、これら� �よってOリング17は押圧されている。

 非接続状態においては、ヘッド部14aによ� ��てOリング17がバルブシート16に押し付けら� �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、ノズル1nをソケッ� ��1sに接続すると、バルブ14が後退してヘッド 部14aおよびOリング17がバルブシート16から離� ��、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の内部にはカートリッジ本体 7から連通孔15aを介して液体燃料が流入して� �るため、ノズル1n内の燃料流路が開状態とさ れることにより、ソケット1sへの液体燃料の� ��給が可能となる。

 ノズルヘッド11の外側には、カム機構を� �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� ��20は、通常の使用の際は圧入によりノズル� �ッド11に係止されている。カートリッジ3を� �料電池2に接続した際に、曲げや捻り等の力� ��加わるとキーリング20がカム機構を利用し� �回転浮上することにより接続状態が解除さ� �、ソケット1sからノズル1nが離脱するように� ��っている。また、コンテナノズル21はカー� �リッジ本体7に例えば螺着されており、これ� ��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。

 一方、ソケット1sは、メス側カップラー� �も呼ばれるものである。図3に拡大して示さ� ��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� �筒状の先端側外筒部31aと、略円筒状の後端� �外筒部31bとから構成されており、先端側外� �部31aは後端側外筒部31bの上方外側に固着さ� �ている。

 外筒部31の内側にはバルブ室を規定する� �筒部33が設けられており、この内筒部33は例� ��ば中間内筒部33aと後端側内筒部33bとから構� ��されている。これら中間内筒部33aと後端側� ��筒部33bとの間にはOリング34が設けられてお� ��、バルブ室の密閉性を高めている。

 先端側外筒部31aは、ノズル1nを挿入して� �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� ��ドされておらず、それらの間には隙間が生� ��ている。そのため、ソケット1s内にはノズ� �1n(ノズルヘッド11)の先端部をガイドするよ� �にリング状のガイド部材35が配置されている 。

 ガイド部材35は、先端側外筒部31aの内側� �あって、後端側外筒部31bの先端側に配置さ� �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� ��切り欠き部35aを通過するように設けられる� ��共に、ガイド部材35はこのノズル保持機構� �よって後端側外筒部31bに押さえつけられ、� �ケット1sからの脱落が防止されている。

 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� �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。すなわち、ノズル1nをソケ� ��ト1sに接続した状態において、ノズルヘッ� �11の先端部に位置する部分にガイド部材35を� ��置することによって、接続時におけるノズ� ��1nのガイド効果ならびにそれに基づく芯出� �効果を得ることができる。これによって、� �ズル1nの接続状態における傾きを制限するこ とができる。

 中間内筒部33a上には、ゴムホルダ等の弾� ��体ホルダ37が設置されている。弾性体ホル� �37は、蛇腹形状と材料特性(ゴム弾性)に基づ� ��て軸方向に弾性が付与された円筒形状のホ� ��ダ本体37aと、その後端側に設けられたフラ� ��ジ部37bとを有している。弾性体ホルダ37は� �ランジ部37bが後端側外筒部31bに設けられた� �ング状凸部31cと中間内筒部33aとで挟み込ま� �て固定されている。

 弾性体ホルダ37は、その先端側をノズル� �ッド11の凹部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� ��するシール部材であり、その内側が液体燃� ��流路とされている。すなわち、弾性体ホル� ��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� ��部11dについても、弾性体ホルダ37の先端と� �め合わされて接触シール面を形成してシー� �を行う機能を併せ持つものである。

 ソケット1s内にはバルブ40が配置されてい る。バルブ40はヘッド部40aと、その軸方向の� ��端に設けられたロッド部40b、40cとを有して� ��る。ここで、先端側のロッド部40bがノズル1 n側であるバルブ14のロッド部14bと当接するロ ッド部(当接側のロッド部)である。ヘッド部4 0aは中間内筒部33aと後端側内筒部33bとで規定� ��れたバルブ室内に配置され、ロッド部40bは� ��性体ホルダ37内に収納され、これらによっ� �バルブ40は軸方向に進退可能とされている。

 ヘッド部40aと中間内筒部33aの先端側内面� ��形成されたバルブシート51との間にはOリン� ��52が配置されている。バルブ40には圧縮スプ リング等の弾性体53によってヘッド部40aを先� ��側へと押しつける力が常時加えられており� ��これによりOリング52が押圧され、ソケット1 s内の燃料通路が閉状態とされている。一方� �ノズル1nをソケット1sに接続すると、バルブ4 0が後退してヘッド部40aおよびOリング52がバ� �ブシート51から離れることで、ソケット1s内� ��燃料流路が開状態とされる。

 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� �れている。従って、ソケット1sにノズル1nを� ��続し、それらのバルブ14、40を開状態とする ことで、ノズル1nからソケット1sへと繋がる� �続した燃料流路が形成され、カートリッジ3� ��収容された液体燃料を燃料電池2の燃料収容 部5内へと供給することができる。

 先端側外筒部31aには、ソケット1sにノズ� �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� ��保持機構36は、先端側外筒部31aの内径側に� �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。

 フック部36aは、先端側外筒部31aの外側に� ��置された弾性体36bの弾性力によってその内� ��側に向けて押圧力が付与されると共に、外� ��側に後退可能とされている。ノズル保持機� ��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の周溝11eに係� �させ、ノズル1nとソケット1sとの接続状態を� ��持するものである。接続状態においては、� ��ック部36aでノズル1nを弾性的に狭持し、ノ� �ル1n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� ��1sとの接続状態が解除される。

 先端側外筒部31aの内径側には、燃料識別� ��段として機能する軸方向に沿って延びる溝� ��あるキー溝54が設けられている。キー溝54は 前述したノズル1nのキー部13と係合する形状� �有している。キー部13とキー溝54とは一対の� ��状をなすため、例えば液体燃料に応じて形� ��を規定することによって、液体燃料の誤注� ��等を防止することができる。すなわち、キ� ��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54をキー部1 3に対応した形状とすることで、燃料電池2に� ��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。

 このようなカップラー1における接続およ び取り外しは以下のようにして行われる。ま ず、接続に際しては、ソケット1sに設けられ� ��いるキー溝54とノズル1nに設けられているキ ー部13とが一致するようにして、ソケット1s� �ノズル1nを挿入する。ソケット1sにノズル1n� �挿入していくと、まずソケット1sのゴムホル ダ37の先端にノズルヘッド11の凹部11dが嵌め� �わされることによってそれらの間に接触シ� �ル面が形成され、バルブ14、40が開状態とな� ��前に液体燃料の流路周辺のシールが確立さ� ��る。

 さらに、ソケット1sにノズル1nを挿入して いくと、ソケット1sのロッド部40bとノズル1n� �ロッド部14bとが先端部において当接する。� �らに、ソケット1sにノズル1nを挿入していく� ��、ソケット1sのバルブ40が後退して開放され た後、ノズル1nのバルブ14が後退して開放さ� �、両者の間の液体燃料流路が確立し、カー� �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に供給される。図4に、ソケット1 sとノズル1nとを接続した状態を示す。このよ うな接続状態においては、ソケット1sのノズ� ��保持機構36がノズルヘッド11の周溝11eと係合 し、ノズル1nとソケット1sとの接続状態が保� �される。

 一方、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� �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11e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� �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� �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� ��ロッド部14bとソケット1sのロッド部40bとが� �れ、さらにゴムホルダ37からノズルヘッド11� ��凹部11dが離れシールが解除され、図2に示さ れるような非接続状態へと戻る。

 本発明のカップラー1においては、上記し たノズル1n側のバルブ14およびソケット1s側の バルブ40から選ばれる少なくとも一方のバル� ��における当接側のロッド部、すなわちロッ� ��部14bおよびロッド部40bから選ばれる少なく� ��も一方が主として金属部材からなることを� ��徴としている。なお、当接側のロッド部が� ��として金属部材からなるものとされたバル� ��については、ヘッド部および当接側とは反� ��側のロッド部(後端側のロッド部)の少なく� �も表面部が非金属材料からなるものとされ� �いることが好ましく、具体的には樹脂材料� �らなるものとされていることが好ましい。� �下では、ソケット1s側のバルブ40におけるロ� ��ド部40bを主として金属部材からなるものと� ��た場合について説明する。

 図5、6は、ロッド部40bを主として金属部� �からなるものとしたバルブ40の一例を示した ものである。ここで、図5はバルブ40の外観図 であり、図6(a)~(c)はそれぞれバルブ40の上面� �、平面図、下面図であり、図6(d)、(e)はそれ� ��れ図6(a)におけるA-A線断面図、B-B線断面図で ある。

 図5および図6(a)~(c)に示されるように、バ� ��ブ40は軸方向の略中間位置に設けられるヘ� �ド部40aと、その軸方向の両端に設けられる� �ッド部40b、40cとを有している。ヘッド部40a� �、例えば三段構造とされており、当接側(図� ��、上側)に径大な大径部を有し、反対側(図� �、下側)に向かって大径部よりも小径な中径� ��、さらに中径部よりも小径な小径部を有し� ��いる。

 ロッド部40b、40cは、例えば軸心から外径� ��に向けて4つの凸部40dが突出するように設け られており、軸方向視における断面形状が十 字型のものである。そして、隣接する凸部40d の間隙が液体燃料の流路である燃料流路40eと なり、この燃料流路40eは軸方向に沿って延び ている。

 図6(d)、(e)に示されるように、バルブ40は� ��えば金属部材41と樹脂材料部42とから構成さ れている。金属部材41は少なくとも当接側の� ��ッド部40bを形成するロッド形成部41aを有す� ��ものであり、その後端側には例えばヘッド� ��40aへの固定に用いられる埋設部41bが設けら� ��ている。

 ロッド形成部41aは、ほぼそのままの状態� ��ロッド部40bを形成するものであり、例えば� ��記したような軸方向視における断面形状が� ��字型のものである。なお、ロッド部40bの付� ��根部分については樹脂材料部42によって覆� �れていてもよく、このようなロッド部40bの� �け根部分については必ずしもロッド形成部41 aのみから形成されていなくてもよい。また� �埋設部41bは、例えば板状であり、主として� �ッド部40a内に配置されている。

 一方、樹脂材料部42は、金属部材41の埋設 部41bを覆うように形成されており、ヘッド部 40aと後端側のロッド部40cとを形成している。 また、樹脂材料部42は、上記したようにロッ� ��部40bの付け根部分においてロッド形成部41a� ��周囲を覆うように形成されていてもよい。

 このようにバルブ40におけるロッド部40b� �主として金属部材41からなるものとすること で、従来の樹脂材料のみからなるバルブに比 べて強度を向上させ、ソケット1sとノズル1n� �の接続や取り外しの際における変形または� �損を抑制することができる。また、ロッド� �40bは、ソケット1sとノズル1nとを接続した時� ��み、すなわち燃料カートリッジ3から燃料電 池2へと液体燃料を供給する時のみ液体燃料� �接触し、それ以外の時は液体燃料に接触し� �いことから、金属部材41からなるものとする ことによる腐食の問題も発生しにくい。

 一方、ヘッド部40aから後端側の部分、す� ��わちヘッド部40aおよびロッド部40cについて� ��、燃料収容部5や燃料受容部6と繋がるソケ� �ト1s内に配置され、常に液体燃料が接触する ため腐食しやすい部分であるが、少なくとも 表面部が樹脂材料部42とされていることで、� ��のような腐食の問題も起きにくくすること� ��できる。

 このような金属部材41としては耐メタノ� �ル性等の燃料耐性に優れるものが好ましく� �例えば18%のクロムと8%のニッケルを含むステ ンレス鋼であるSUS304や、18%のクロムと12%のニ ッケルを含むと共に、モリブデン(Mo)を含み� �り一層耐食性に優れるステンレス鋼であるSU S316、またはチタンもしくはチタン合金から� �るものが好適なものとして挙げられるが、� �ずしもこれらのものに限られるものではな� �。

 また、金属部材41、特にロッド形成部41a� �表面には耐メタノール性等の燃料耐性を向� �させるための表面処理が行われていること� �好ましい。このような表面処理としては、� �えば不動態化処理、金コーティング、フッ� �樹脂コーティング等が好ましいものとして� �げられる。

 樹脂材料部42についても耐メタノール性� �の燃料耐性に優れる樹脂材料からなること� �好ましく、例えばポリエチレンテレフタレ� �ト(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、� ��リアセタール(POM)等の汎用エンジニアプラ� �チック、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、 ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、液晶ポリ マー(LCP)等のスーパーエンジニアプラスチッ� ��からなることが好ましい。

 また、金属部材41の埋設部41bには樹脂材� �部42からの引き抜けを抑制するため、例えば 幅広のアンカー部41cが設けられていることが 好ましい。アンカー部41cとしては、必ずしも 幅広とされたものに限られず、例えば図7(a)� �(b)に示されるような円形状の貫通孔であっ� �もよく、樹脂材料部42からの金属部材41の引� ��抜けを有効に抑制できるものであればその� ��状は特に限定されるものではない。

 図8~12は、バルブ40の変形例を示した外観� ��である。本発明におけるバルブ40は、図8~10� ��示されるようにロッド部40bの軸方向視にお� ��る断面形状、すなわち凸部40dの配置が三方� ��、星型、歯車型等であってもよい。また、� ��発明におけるバルブ40は、図11、12に示され� ��ように、ロッド部40bが円筒状であり、その� ��接側の端部に切り欠き部40fを有すると共に� ��その後端側の側面に孔部40gを有するもので� ��ってもよい。

 図11、12に示されるバルブ40の場合、円筒� ��のロッド部40bの内部が燃料流路40eとなり、� ��体燃料は切り欠き部40fからロッド部40b内の� ��料流路40eへと流入し、最終的に孔部40gから� ��形側へと流出する。後端側の側面に設けら� ��る孔部40gは、図11に示されるような円形状� �ものであってもよいし、図12に示されるよう な四角形状のものであってもよい。例えば、 孔部40gを図12に示されるような四角形状のも� ��とすることで、ロッド部40bに孔部40gを形成� ��る際、ロッド部40bの一方の側面部(例えば、 図中右側)から他方の側面部(例えば、図中左� ��)へと切削加工などが可能な加工用ツールを 水平に移動させ、それらの間の側面部(例え� �、図中手前側の側面部)を削り取るようにす� ��ことで容易に孔部40gを形成することができ� ��製造性に優れたものとすることができる。

 図8~12に示されるバルブ40についても、図5 、6に示されるものと略同様にロッド部40bを� �として金属部材41からなるものとすることで 、強度を向上させ、ソケット1sとノズル1nと� �接続や取り外しの際における変形または破� �を抑制することができる。

 このようなバルブ40は、例えばロッド形� �部41aと埋設部41bとを有する金属部材41を形成 した後、その埋設部41bの外周に樹脂材料部42� ��形成することで製造することができる。金� ��部材41は、金属材料の溶湯を金型内に注入� �て一体的に形成する方法の他、各部を分割� �て製造した後、それらを嵌め合わせたり、� �たは溶接等により接合したりすることで製� �することができる。

 図13は、嵌め合わせによって金属部材41を 製造する方法の一例を示したものである。図 13(a)に示すように、金属部材41は、例えば第1� ��金属板41mと第2の金属板41nとから構成される 。第1の金属板41mは、例えばロッド形成部41a� �なる部分と埋設部41bとなる部分とを有する� �のであり、その当接側となる部分には軸心� �沿って切り欠き部41pが設けられている。ま� �、第2の金属板41nは、例えばロッド形成部41a� ��なる部分のみを有するものであり、その後� ��側の部分には軸心に沿って切り欠き部41qが� ��けられている。

 第1の金属板41mにおける切り欠き部41pの幅 (軸心に垂直な方向の長さ)は、例えば第2の金 属板41nの板厚と同様またはそれよりも若干小 さく形成されており、第2の金属板41nにおけ� �切り欠き部41qの幅についても、例えば第1の� ��属板41mの板厚と同様またはそれよりも若干� ��さく形成されている。そして、第1の金属板 41mの切り欠き部41pと第2の金属板41nの切り欠� �部41qとを合わせて圧入することで、第1の金� ��板41mと第2の金属板41nとが互いの切り欠き部 41p、41qによって固定され、図13(b)に示される� ��うな軸方向視における断面形状が十字型の� ��属部材41を得ることができる。

 また、図14は、金属部材41を溶接によって 製造する方法の一例を示したものである。図 14(a)に示すように、この金属部材41は、例え� �第1の金属材41rと第2の金属材41sとから構成さ れる。第1の金属材41rおよび第2の金属材41sは� ��例えば図5、6に示されるような軸方向視に� �ける断面形状が十字型の金属部材41を軸心を 通る平面で2つに分割したような形状とされ� �いる。そして、このような第1の金属材41rと� ��2の金属材41sとを溶接により接合することで 、図14(b)に示されるような金属部材41とする� �とができる。なお、図14では埋設部41bを図示 していないが、通常はロッド形成部41aの後端 側に適宜な埋設部41bが設けられる。

 このようにして得られた金属部材41には� �例えばその埋設部41bの外周にヘッド部40aや� �ッド部40cとなる樹脂材料部42を形成すること でバルブ40とすることができる。埋設部41bに� ��脂材料部42を設ける手段としては、例えば� �ンサート成形法等を適用することができ、� �体的には金型内にインサート部材である金� �部材41を装填した後、溶融させた樹脂材料を 注入し、金属部材41の埋設部41bを溶融させた� ��脂材料で包み込み、固化させることで、金� ��部材41と樹脂材料部42とが一体化された複合 部材であるバルブ40を得ることができる。

 以上、バルブ40のロッド部40bを主として� �属部材41からなるものとする例について説明 したが、既に説明したようにロッド部40bは必 ずしも全てが金属部材41(ロッド形成部41a)か� �構成されている必要はなく、例えば図6(d)、( e)に示されるようにその付け根部分の表面部� ��ついては樹脂材料部42からなるものであっ� �もよい。また、このような付け根部分の樹� �材料部42によって金属部材41(ロッド形成部41a )が有効に固定される場合には、必ずしも金� �部材41には埋設部41bが設けられていなくても よい。また、金属部材41に埋設部41bを設ける� ��合についても、その形状は必ずしも図6(d)、 (e)に示されるような板状のものに限られず、 例えばロッド形成部41aと同様な形状であって もよく、またその大きさ等についても適宜変 更することができる。

 さらに、本発明のカップラー1では、ソケ ット1s側のバルブ40におけるロッド部40bを主� �して金属部材41からなるものとする代わりに 、ノズル1n側のバルブ14におけるロッド部14b� �主として金属部材からなるものとしてもよ� �。バルブ14におけるロッド部14bを主として金 属部材からなるものとする場合についても、 バルブ40におけるロッド部40bを主として金属� ��材41からなるものとする場合と略同様な構� �とすることができる。本発明のカップラー1� ��は、その信頼性を向上させる観点から、バ� ��ブ14におけるロッド部14bを主として金属部� �からなるものとすると共に、バルブ40におけ るロッド部40bを主として金属部材41からなる� ��のとすればより好ましい。

 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、上記したカップ� �ー1における当接側のロッド部40bが主として� ��属部材41によって構成されたバルブ40を備え るソケット1sと、このソケット1sを通して供� �された液体燃料を収容する燃料収容部5と、� ��の液体燃料を用いて発電動作を行う起電部� ��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� ��しては、特に限定されるものではなく、例� ��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。

 以下、本発明の燃料電池2について、内部 気化型のDMFCを例に挙げて説明する。図15は、 本発明の燃料電池2の一例を示す断面図であ� �。燃料電池2は、起電部を構成する燃料電池� ��ル4と、燃料収容部5と、図示を省略したソ� �ット1sを有する燃料受容部6とから主として� �成されている。なお、図示が省略されたソ� �ット1sを有する燃料受容部6は、例えば図1に� ��されるように燃料収容部5の下面側に設けら れている。

 燃料電池セル4は、アノード触媒層62およ� ��アノードガス拡散層63からなるアノード(燃� ��極)と、カソード触媒層64およびカソードガ� ��拡散層65からなるカソード(酸化剤極/空気極 )と、アノード触媒層62とカソード触媒層64と� ��挟持されたプロトン(水素イオン)伝導性の� �解質膜66とから構成される膜電極接合体(MEA:M embrane Electrode Assembly)を有している。アノー� ��触媒層62およびカソード触媒層64に含有され る触媒としては、例えば、Pt、Ru、Rh、Ir、Os� �Pd等の白金族元素の単体、白金族元素を含有 する合金等が挙げられる。

 具体的には、アノード触媒層62にメタノ� �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64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66を構成するプロトン伝導性材料として� ��、例えばスルホン酸基を有するパーフルオ� ��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� ��(商品名、旭硝子社製)等)、スルホン酸基を� ��する炭化水素系樹脂、タングステン酸やリ� ��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。

 アノード触媒層62に積層されるアノード� �ス拡散層63は、アノード触媒層62に燃料を均� ��に供給する役割を果たすと同時に、アノー� ��触媒層62の集電体も兼ねている。一方、カ� �ード触媒層64に積層されるカソードガス拡散 層65は、カソード触媒層64に酸化剤を均一に� �給する役割を果たすと同時に、カソード触� �層64の集電体も兼ねている。アノードガス拡 散層63にはアノード導電層67が積層され、カ� �ードガス拡散層65にはカソード導電層68が積� ��されている。

 アノード導電層67およびカソード導電層68 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66とアノード� ��電層67との間、および電解質膜66とカソード 導電層68との間には、ゴム製のOリング69、70� �介在されており、これらによって燃料電池� �ル4からの燃料漏れや酸化剤漏れを防止して� ��る。

 燃料収容部5の内部には、液体燃料Fとし� �例えばメタノール燃料が充填されている。� �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� �池セル4との間に気体選択透過膜61が設置さ� �ている。気体選択透過膜61は、液体燃料Fの� �化成分のみを透過し、液体成分は透過させ� �い気液分離膜である。このような気体選択� �過膜61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� �、液体燃料Fとしてメタノール水溶液を使用� ��た場合にはメタノールの気化成分と水の気� ��成分からなる混合気、純メタノールを使用� ��た場合にはメタノールの気化成分を意味す� ��。

 カソード導電層68上には保湿層71が積層さ れており、さらにその上には表面層72が積層� ��れている。表面層72は酸化剤である空気の� �入れ量を調整する機能を有し、その調整は� �面層72に形成された空気導入口72aの個数やサ イズ等を変更することで行う。保湿層71はカ� ��ード触媒層64で生成された水の一部が含浸� �れて、水の蒸散を抑制する役割を果たすと� �に、カソードガス拡散層65に酸化剤を均一に 導入することで、カソード触媒層64への酸化� ��の均一拡散を促進する機能も有している。� ��湿層71は例えば多孔質構造の部材で構成さ� �、具体的な構成材料としてはポリエチレン� �ポリプロピレンの多孔質体等が挙げられる� �

 そして、燃料収容部5上に気体選択透過膜 61、燃料電池セル4、保湿層71、表面層72を順� �積層し、さらにその上から例えばステンレ� �製のカバー73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。� �バー73には表面層72に形成された空気導入口7 2aと対応する部分に開口73aが設けられている� ��また、燃料収容部5にはカバー73の爪73bを受� ��るテラス5aが設けられており、このテラス5a に爪73bをかしめることで燃料電池2全体をカ� �ー73で一体的に保持している。

 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� �体選択透過膜61を透過して燃料電池セル4に� �給される。燃料電池セル4内において、液体� ��料Fの気化成分はアノードガス拡散層63で拡� ��されてアノード触媒層62に供給される。ア� �ード触媒層62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。
  CH ₃ OH+H ₂ O → CO ₂ +6H ⁺ +6e ^-  …(1)

 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� �給されないため、カソード触媒層64で生成し た水や電解質膜66中の水をメタノールと反応� ��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� ��質反応を生じさせる。

 内部改質反応で生成されたプロトン(H ⁺ )は電解質膜66を伝導し、カソード触媒層64に� ��達する。表面層72の空気導入口72aから取り� �れられた空気(酸化剤)は、保湿層71、カソー� ��導電層68、カソードガス拡散層65を拡散して 、カソード触媒層64に供給される。カソード� ��媒層64に供給された空気は、次の(2)式に示� �反応を生じさせる。この反応によって、水� �生成を伴う発電反応が生じる。
  (3/2)O ₂ +6H ⁺ +6e ^-  → 3H ₂ O …(2)

 上述した反応に基づく発電反応が進行す� ��にしたがって、燃料収容部5内の液体燃料F(� ��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� ��ると発電反応が停止するため、その時点で� ��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� �リッジ3からの液体燃料の供給は、前述した� ��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� ��ことにより実施される。

 以上、本発明の燃料電池用カップラーお� ��び燃料電池について説明したが、本発明の� ��料電池用カップラーおよび燃料電池は上記� ��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� ��成要素を変形して具体化できる。また、上� ��実施形態に開示されている複数の構成要素� ��適宜な組み合わせにより、種々の発明を形� ��できる。例えば、実施形態に示される全構� ��要素から幾つかの構成要素を削除してもよ� ��。また、例えば燃料電池としては小型化が� ��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 における特定のバルブを有するソケットを具 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。