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WO2010047036A1 - 燃料電池用プラグとそれを用いた燃料電池用カップラー - Google Patents

燃料電池用プラグとそれを用いた燃料電池用カップラー Download PDF

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Publication number
WO2010047036A1
WO2010047036A1 PCT/JP2009/004437 JP2009004437W WO2010047036A1 WO 2010047036 A1 WO2010047036 A1 WO 2010047036A1 JP 2009004437 W JP2009004437 W JP 2009004437W WO 2010047036 A1 WO2010047036 A1 WO 2010047036A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel cell
nozzle
socket
plug
end side
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2009/004437
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
高橋賢一
長谷部裕之
川村公一
吉弘憲司
山盛陽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Original Assignee
Toshiba Corp
Toyo Seikan Kaisha Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toyo Seikan Kaisha Ltd filed Critical Toshiba Corp
Publication of WO2010047036A1 publication Critical patent/WO2010047036A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1009—Fuel cells with solid electrolytes with one of the reactants being liquid, solid or liquid-charged
    • H01M8/1011—Direct alcohol fuel cells [DAFC], e.g. direct methanol fuel cells [DMFC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04186—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of liquid-charged or electrolyte-charged reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2455—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with liquid, solid or electrolyte-charged reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/90—Selection of catalytic material
    • H01M4/92—Metals of platinum group
    • H01M4/921—Alloys or mixtures with metallic elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a fuel cell plug used for supplying liquid fuel to a fuel cell and a fuel cell coupler using the same.
  • a fuel cell can generate electric power simply by supplying fuel and air, and can continuously generate electric power for a long time if fuel is replenished. For this reason, if the fuel cell can be reduced in size, it can be said that the system is extremely advantageous as a power source for portable electronic devices.
  • direct methanol fuel cells using methanol fuel with high energy density are promising as power sources for portable devices because they can be miniaturized and the fuel is easy to handle.
  • DMFC direct methanol fuel cells
  • the liquid fuel supply method in the DMFC there are known an active method such as a gas supply type and a liquid supply type, and a passive method such as an internal vaporization type in which the liquid fuel in the fuel tank is vaporized inside the cell and supplied to the fuel electrode. It has been.
  • the passive method is advantageous for downsizing the DMFC.
  • the methanol fuel in the fuel storage unit is vaporized through the fuel impregnation layer, the fuel vaporization layer, and the like and supplied to the fuel electrode (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • a satellite type (external injection type) fuel cartridge is used to supply liquid fuel such as methanol fuel to the fuel storage unit.
  • a fuel cell coupler When liquid fuel is supplied by a fuel cartridge, a fuel cell coupler generally composed of a fuel cell socket and a fuel cell plug is used.
  • Each of the fuel cell socket and the fuel cell plug has a valve mechanism that incorporates a valve body as a valve body.
  • a fuel cell socket is attached to the fuel cell
  • a fuel cell plug is attached to the fuel cartridge
  • the fuel cell plug is inserted into the fuel cell socket so that the liquid fuel contained in the fuel cartridge is contained.
  • the valve main body can be separated to close the valve mechanism, and the supply of liquid fuel can be shut off.
  • Identification means are provided to prevent accidental supply of other concentrations. Specifically, by providing one selected from a keyway or a key on the inner diameter side of the fuel cell socket and providing the other on the outer diameter side of the fuel cell plug, the fuel cell socket and the fuel cell plug Identification is performed (see, for example, Patent Document 3).
  • the fuel cell plug of the present invention is a fuel cell plug having a valve mechanism that is detachably connected to a fuel cell socket having a valve mechanism for supplying liquid fuel to the fuel cell, A nozzle to be inserted into the battery socket, and a nozzle guide that is provided on the outer periphery on the tip side of the nozzle and projects the nozzle only when connected to the fuel cell socket compatible with the fuel cell plug. It is characterized by having.
  • the fuel cell coupler of the present invention includes the above-described fuel cell plug of the present invention and a fuel cell socket compatible with the fuel cell plug.
  • worn and the fuel cell socket with which the fuel cell plug of this invention was connected was mounted
  • the external view which shows an example of a fitting member and a fitting part press member.
  • the external view which shows the other example of a fitting member and a fitting part press member.
  • Sectional drawing which shows a state when the valve mechanism of the socket for fuel cells in the middle of a connection will be in an open state.
  • Sectional drawing which shows a state when the valve mechanism of the plug for fuel cells will be in an open state, and will be in a connection state.
  • the external view and top view which show the other example of a nozzle guide.
  • Sectional drawing which shows a state when the valve mechanism of the socket for fuel cells in the middle of a connection will be in an open state.
  • Sectional drawing which shows a state when the valve mechanism of the plug for fuel cells will be in an open state, and will be in a connection state.
  • FIG. 1 shows a fuel cartridge 4 to which a fuel cell plug (hereinafter simply referred to as a plug) 1 of the present invention is mounted, and a fuel cell socket (hereinafter simply referred to as a socket) 2 to which the plug 1 is connected.
  • the fuel cell 5 is shown.
  • the cartridge 4 has a cartridge main body 6 that is a container for storing liquid fuel, and a plug 1 for discharging the liquid fuel is attached to a tip portion thereof.
  • a cartridge 4 is connected only when liquid fuel is injected into the fuel cell 5, and is called a so-called satellite type (external injection type).
  • the cartridge body 6 accommodates a liquid fuel corresponding to the fuel cell 5, for example, a methanol fuel such as a methanol aqueous solution of various concentrations or pure methanol in the case of a direct methanol fuel cell (DMFC).
  • a methanol fuel such as a methanol aqueous solution of various concentrations or pure methanol in the case of a direct methanol fuel cell (DMFC).
  • the liquid fuel accommodated in the cartridge body 6 is not necessarily limited to methanol fuel.
  • ethanol fuel such as ethanol aqueous solution and pure ethanol
  • propanol fuel such as propanol aqueous solution and pure propanol
  • glycol aqueous solution and pure glycol etc.
  • liquid fuel corresponding to the fuel cell 5 is accommodated.
  • the fuel cell 5 includes, for example, a fuel cell 7 that serves as an electromotive unit, a fuel storage unit 8 that stores liquid fuel to be supplied to the fuel cell 7, and a fuel for supplying liquid fuel to the fuel storage unit 8.
  • the fuel cell socket 2 is attached to the fuel receiving portion 9.
  • the fuel cell 5 may have a structure in which liquid fuel is directly supplied from the fuel receiving unit 9 to the fuel cell 7 without passing through the fuel storage unit 8.
  • the fuel cell coupler (hereinafter simply referred to as a coupler) 3 includes such a plug 1 and a socket 2.
  • the plug 1 and the socket 2 each have a valve mechanism, and in the separated state as shown in the figure, the valve mechanism is closed, so that the outflow of liquid fuel is suppressed. Then, when the plug 1 is inserted into the socket 2 and connected, the valve main body comes into contact with the valve mechanism to open, and liquid fuel can be supplied.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a separated state of the coupler 3 composed of the plug 1 of the present invention and the socket 2 adapted to the plug 1.
  • the side where the plug 1 and the socket 2 are opposed to each other will be referred to as a front end side, and the opposite side will be described as a rear end side. That is, the lower side of the plug 1 in the figure is the tip side, and the upper side of the socket 2 is the tip side.
  • the plug 1 is also called a male-side coupler, and includes a plug main body 11 into which a cartridge main body 6 (not shown) is fitted, a valve main body 12 that is disposed inside the plug main body 11 and mainly constitutes a valve mechanism, and the plug main body 11.
  • the presser cap 13 is fixed to the cartridge main body 6 so as to cover the outer side of the plug main body, and the nozzle guide 14 is disposed on the distal end side of the plug main body 11.
  • the plug main body 11 includes, for example, a cylindrical base portion 11a into which the cartridge main body 6 is fitted, a cylindrical nozzle 11b that is integrally formed on the distal end side of the base portion 11a, and has a smaller diameter than the base portion 11a, And a support cylinder portion 11c formed at a certain distance on the outer diameter side of the nozzle 11b on the tip side of the base portion 11a.
  • the inner diameter of the base portion 11a is approximately the same as the outer diameter of the front end side of the cartridge body 6 so that the front end side of the cartridge body 6 can be fitted.
  • the nozzle 11 b is a portion inserted into the socket 2, and the inside is a flow path for liquid fuel from the cartridge body 6.
  • a seal recess 11d is formed on the tip side of the nozzle 11b so that the tip surface is recessed, and a fuel discharge port 11e through which liquid fuel is discharged is formed at the center of the bottom of the seal recess 11d.
  • sticker recessed parts are provided in order that the elastic body holder 48 which is a seal member of the socket 2 may contact
  • the seal recess 11d functions as a temporary storage portion for liquid fuel residue (adhered matter) discharged from the fuel discharge port 11e when the plug 1 is removed from the socket 2, so that the operator can convert the liquid fuel into the liquid fuel. It is provided not to touch.
  • a cup-shaped valve holder 15 that holds the valve body 12 is disposed inside the base portion 11a.
  • the valve holder 15 defines a valve chamber, and is fixed to the base portion 11a by a flange portion 15a formed on the outer edge portion on the front end side being pressed by the cartridge body 6 from the rear end side via the O-ring 16.
  • a communication hole 15 b serving as a liquid fuel flow path is formed at the rear end of the valve holder 15.
  • the valve body 12 constitutes a valve mechanism, and has a valve head 12b, a front end side valve stem 12a and a rear end side valve stem which are smaller in diameter than the valve head 12b and formed at both ends of the valve head 12b. 12c.
  • a concave portion is formed along the axial direction to be a flow path (not shown).
  • the front end side valve stem 12a is movably inserted and arranged inside the nozzle 11b, and the valve head 12b and the rear end side valve stem 12c are arranged movably inside the valve holder 15.
  • An O-ring 17 is disposed on the distal end side of the valve head 12b so as to surround the outer periphery of the distal valve stem 12a.
  • the valve head 12b is pressed toward the distal end to close the valve mechanism.
  • a valve elastic body 18 such as a compression spring for setting the state is disposed.
  • the O-ring 17 and the valve main body 12 move to the rear end side, so that the rear end side of the nozzle 11b is opened, the valve mechanism is opened, and the liquid fuel stored in the cartridge main body 6 is opened. Is discharged from the fuel discharge port 11e through the inside of the nozzle 11b.
  • the nozzle guide 14 is disposed so as to surround the outer periphery on the tip side of the nozzle 11b.
  • the nozzle guide 14 projects the nozzle 11b only when connecting to the socket 2 having compatibility with the plug 1.
  • the nozzle guide 14 is provided at the edge of the socket insertion port. 14, and the valve body is prevented from coming into contact with each other, and the valve mechanism is prevented from being opened, thereby suppressing the outflow of liquid fuel to the outside, thereby improving safety and reliability. It can be excellent.
  • the term “compatibility” means that the identification means used for identifying whether or not the plug 1 and the socket 2 can be connected matches each other.
  • the protrusion of the nozzle 11b means that the nozzle 11b is inserted into the socket 2, and the valve bodies 12 and 42 are brought into contact with each other so that the valve mechanism can be opened.
  • the nozzle guide 14 is supported so as to be movable from the outer diameter side by a support cylinder portion 11c formed at a certain distance from the nozzle 11b, for example, and is pressed from the rear end side by a guide elastic body 19 such as a compression spring. Is supported to be.
  • the guide elastic body 19 is provided to move the nozzle guide 14 again to the front end side when the nozzle guide 14 moves to the rear end side.
  • Such a nozzle guide 14 includes, for example, a cylindrical main body 21 that is disposed so as to surround the outer periphery on the front end side of the nozzle 11 b, a fitting member 22 that is disposed inside the cylindrical main body 21, and the cylindrical main body 21. And an identification member 24 disposed on the front end side of the fitting member 22.
  • the cylindrical main body 21 is arranged at a certain interval so as to surround the outer periphery on the tip side of the nozzle 11b, whereby the inner diameter and outer diameter of the socket 2, specifically, the inner diameter of the identification convex portion 41b serving as identification means. In addition, it is possible to determine whether the outer diameter is a connectable size. In addition, when the cylindrical main body 21 is connected to a socket whose inner diameter of the insertion port is excessively larger than the outer diameter of the nozzle 11b, the cylindrical main body 21 is prevented from being erroneously inserted by being caught by the edge of the insertion port. can do. Thereby, it is possible to suppress the outflow of the liquid fuel to the outside by suppressing the contact between both valve bodies and suppressing the valve mechanism from being opened.
  • a concave portion 21 a into which the main body fitting portion 22 b of the fitting member 22 is fitted and a groove portion 21 b extending in the axial direction in which the convex portion 24 b of the identification member 24 is arranged are formed on the inner diameter side of the cylindrical main body 21, a concave portion 21 a into which the main body fitting portion 22 b of the fitting member 22 is fitted and a groove portion 21 b extending in the axial direction in which the convex portion 24 b of the identification member 24 is arranged are formed.
  • the recess 21a has a size (depth) at which the fitting member 22, specifically, the body fitting portion 22b can move to the outer diameter side.
  • the groove 21b is movable to such an extent that the identification member 24 can press the reduced diameter portion 22c of the fitting member 22.
  • the shape, number, and arrangement of the recesses 21a are determined in accordance with the shape, number, and arrangement of the fitting members 22.
  • two fitting members 22 are arranged in the circumferential direction as described later, In accordance with this, two are arranged in the circumferential direction.
  • the fitting member 22 is substantially annular, it is formed in a groove shape extending in the circumferential direction in accordance with this.
  • the shape, number and arrangement of the groove 21b are also determined in accordance with the identification member 24, specifically the shape, number and arrangement of the convex portion 24b.
  • two identification members 24 are arranged as will be described later. In some cases, two are arranged in the circumferential direction accordingly.
  • the fitting member 22 fixes the cylindrical main body 21 to the nozzle 11b, prevents the nozzle 11b from protruding from the cylindrical main body 21, and releases the fixing of the cylindrical main body 21 to the nozzle 11b. Is provided so that it can protrude from the cylindrical main body 21.
  • the fitting member 22 has a nozzle fitting portion 22a that is removably fitted into a guide recess 11f provided on the side surface of the nozzle 11b on the inner diameter side, and is formed on the inner diameter side of the cylindrical main body 21 on the outer diameter side. It has a body fitting portion 22b that is movably fitted into the recess 21a.
  • the fitting member 22 fits the nozzle fitting portion 22a into the guide recess 11f of the nozzle 11b, and simultaneously fits the body fitting portion 22b into the recess 21a of the tubular body 21, so that the tubular body is inserted into the nozzle 11b. 21 can be fixed.
  • the fitting member 22 moves to the outer diameter side, and removes the nozzle fitting portion 22a from the guide recess 11f of the nozzle 11b, thereby releasing the fixation of the cylindrical main body 21 to the nozzle 11b.
  • the nozzle 11b is allowed to protrude from the cylindrical main body 21.
  • a reduced diameter portion 22c is formed between the nozzle fitting portion 22a and the main body fitting portion 22b on the front end side of the fitting member 22 so as to reduce the diameter from the front end side toward the rear end side. Yes. Thereby, the identification member 24 abuts from the front end side, and the fitting member 22 can move to the outer diameter side by pressing.
  • a flat portion 22d is formed on the rear end side of the fitting member 22 at, for example, the same position as the surface of the rear end side of the nozzle fitting portion 22a, and guide elasticity is provided on the flat portion 22d from the rear end side.
  • the groove part 22e extended in the circumferential direction is formed in the outer-diameter side of the main body fitting part 22b, and the fitting part press member 23 is arrange
  • the fitting member 22 is pressed from the outer diameter side to the inner diameter side.
  • the fitting portion pressing member 23 has a C-shaped appearance, for example, and expands and contracts by elastic deformation.
  • FIG. 3 shows an example of a combination of the fitting member 22 and the fitting portion pressing member 23.
  • FIG. 3A is an external view illustrated so that the upper side in the drawing is the front end side
  • FIG. 3B is an external view illustrated such that the upper side in the drawing is the rear end side. is there.
  • Two fitting members 22 are arranged, for example, at equal intervals in the circumferential direction, and the outer appearance is pressed from the outer diameter side to the inner diameter side by a C-shaped fitting portion pressing member 23. Yes.
  • the fitting members 22 each have a nozzle fitting portion 22a on the inner diameter side and a main body fitting portion 22b on the outer diameter side, and as shown in FIG. A reduced diameter portion 22c is formed so as to reduce the diameter from the front end side toward the rear end side.
  • a flat portion 22d is formed on the rear end side at the same position as the surface of the nozzle fitting portion 22a. And it arrange
  • FIG. 4 shows a modification of the fitting member 22.
  • FIG. 4A is an external view illustrating the upper side in the drawing to be the front end side
  • FIG. 4B is an external view illustrating the upper side in the drawing to be the rear end side. is there.
  • the fitting portion pressing member 23 is also shown.
  • the fitting member 22 is formed such that a notch 22f is formed in a part in the circumferential direction so that the diameter can be easily increased, and the appearance is C-shaped.
  • two pieces are formed so that it may become a uniform space
  • the fitting member 22 is pressed from the outer diameter side by the fitting portion pressing member 23, so that the nozzle fitting portion 22a of the fitting member 22 is inserted into the guide recess 11f of the nozzle 11b. And the nozzle fitting portion 22a of the fitting member 22 can be removed from the guide recess 11f of the nozzle 11b by further expanding the diameter in accordance with the movement of the fitting member 22 toward the outer diameter side. By reducing the diameter after the diameter, the nozzle fitting portion 22a of the fitting member 22 can be fitted again into the guide recess 11f of the nozzle 11b. In addition, when the diameter can be appropriately expanded and reduced only by the fitting member 22, the fitting portion pressing member 23 is not necessarily provided.
  • the identification member 24 becomes an identification means by being arranged corresponding to the arrangement of the identification convex portion 41b which is the identification means of the socket 2, and a fitting member using the pressing of the identification convex portion 41b of the socket 2 It is provided to release the fixing of the cylindrical main body 21 to the nozzle 11b by the fitting member 22 so that the nozzle 11b can protrude from the cylindrical main body 21 by pressing the reduced diameter portion 22c of 22. .
  • the identification member 24 is disposed on the front end side of the fitting member 22, particularly the reduced diameter portion 22c.
  • the reduced diameter portion 22 c and the identification member 24 of the fitting member 22 are arranged corresponding to the arrangement of the identification convex portion 41 b that is the identification means of the socket 2.
  • the identification member 24 has, for example, a plate-like portion 24a and a convex portion 24b formed at a substantially central portion on the outer diameter side of the plate-like portion 24a.
  • the plate-like portion 24 a is arranged so as to be movable between the nozzle 11 b and the cylindrical main body 21, and is used to transmit the pressing by the identification convex portion 41 b of the socket 2 to the reduced diameter portion 22 c of the fitting member 22. Is done.
  • the convex portion 24b is disposed so as to be movably fitted in the groove portion 21b of the cylindrical main body 21, thereby suppressing the movement of the identification member 24 in the circumferential direction and appropriately moving in the axial direction. Is provided.
  • FIG. 5 shows an example of the identification member 24.
  • FIG. 5 (a) is an external view showing a state seen from the outer diameter side
  • FIG. 5 (b) is a plan view showing a state seen from the tip side
  • FIG. It is a top view which shows the state seen from the outer-diameter side.
  • the plate-like portion 24 a is, for example, substantially rectangular, and is curved so as to be convex toward the outer diameter side in accordance with the inner surface shape of the cylindrical main body 21.
  • the convex part 24b is made into the substantially hemispherical shape, for example, and is integrally formed in the approximate center part by the side of the outer diameter of the plate-shaped part 24a. Note that such a substantially rectangular identification member 24 is usually arranged so that the longitudinal direction thereof coincides with the axial direction of the plug 1.
  • Such a plug 1 is generally made of a non-metallic material such as polypropylene (PP), polyphenylene sulfide (PPS), high-density polyethylene (HDPE), except for the O-rings 16 and 17, the valve elastic body 18 and the guide elastic body 19. ), Polystyrene (PS), etc., super engineer plastics such as polyether ether ketone (PEEK) and liquid crystal polymer (LCP) having methanol resistance, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT) It is composed of general-purpose engineering plastics such as polyacetal (POM).
  • PP polypropylene
  • PPS polyphenylene sulfide
  • HDPE high-density polyethylene
  • PS Polystyrene
  • PEEK polyether ether ketone
  • LCP liquid crystal polymer
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • POM polyacetal
  • the socket 2 is also called a female-side coupler, and has a socket body 41 and a valve body 42 disposed along the axial direction in the socket body 41.
  • the socket body 41 includes, for example, a substantially cylindrical distal end side cylindrical portion 43 disposed on the distal end side, an intermediate cylindrical portion 44 that is fixed so as to be fitted from the rear end side of the distal end side cylindrical portion 43, and an intermediate portion thereof. It has a rear end side cylinder part 45 fixed so as to be fitted from the rear end side of the cylinder part 44.
  • the front end side of the socket body 41 is a nozzle insertion port 41a into which the nozzle 11b of the plug 1 is inserted.
  • identification convex portions 41b that project toward the distal end side are formed, for example, at two locations in the circumferential direction as identification means of the socket 2. As described above, the identification convex portion 41b is arranged in the circumferential direction so as to contact the identification member 24 of the plug 1, and pressing the identification member 24 of the plug 1 results in the nozzle 11b.
  • the cylindrical body 21 is unfixed so that the nozzle 11b can protrude from the cylindrical body 21.
  • this identification convex part 41b is integrally formed so that a part of socket main body 41, specifically the front end side cylinder part 43 may be extended to the front end side. Moreover, this identification convex part 41b is formed so that it may protrude from the end surface of the fuel receiving part 9 to which the socket 2 is attached, for example.
  • the intermediate cylinder portion 44 forms a valve chamber together with the rear end side cylinder portion 45, and a guide hole 44a into which the valve main body 42 is inserted is formed on the front end side.
  • the rear end side cylinder portion 45 is formed with a valve abutting portion 45a defining movement toward the rear end side of the valve main body 42 at the axial center portion, and a plurality of flow paths for liquid fuel are provided on the outer periphery thereof.
  • the circulation holes 45b are formed so as to be evenly spaced.
  • the valve body 42 constitutes a valve mechanism, and has a valve head 42b, a front end side valve stem 42a and a rear end side valve stem which are smaller in diameter than the valve head 42b and formed at both ends of the valve head 42b. 42c.
  • the distal end side valve stem 42 a is movably inserted into the guide hole 44 a and extends into the distal end side cylinder portion 43.
  • a groove serving as a flow path for liquid fuel is formed along the axial direction (not shown) on the side surface of the tip side valve stem 42a, so that the liquid fuel can efficiently pass through the guide hole 44a. It has become.
  • the valve head 42 b and the rear end side valve stem 42 c are movably disposed inside the intermediate cylinder portion 44.
  • an O-ring 46 is disposed on the front end side of the valve head 42b, and a valve elastic body 47 such as a compression spring that presses the valve main body 42 toward the front end side on the rear end side. Is arranged.
  • the valve elastic body 47 is disposed so as to surround the outer periphery of the rear end side valve stem 42c and the valve contact portion 45a, for example, on the rear end side of the valve head 42b.
  • valve body 42 (valve head 42b) is pressed toward the distal end side by the valve elastic body 47, whereby the guide hole 44a is closed by the O-ring 46 and the valve head 42b, and the valve mechanism is closed.
  • the outflow (back flow) of the liquid fuel from the socket 2 is suppressed.
  • the outer diameters of the O-ring 46 and the valve head 42b are larger than the inner diameter of the guide hole 44a.
  • a bellows-shaped elastic body holder 48 made of a rubber holder or the like is disposed inside the distal end side cylinder portion 43 so as to cover the outer periphery of the distal end side valve stem 42a.
  • the elastic body holder 48 is fitted with the seal recess 11d of the nozzle 11b at the tip end thereof to make a seal with the nozzle 11b, and the inside serves as a liquid fuel flow path.
  • the elastic body holder 48 can be expanded and contracted in the axial direction based on the bellows shape and material properties (rubber elasticity), and maintains a sealed state even during the insertion of the nozzle 11b by contracting in accordance with the insertion of the nozzle 11b. can do.
  • a holder support member 49 is disposed on the outer periphery of the elastic body holder 48 on the front end side, and the front end side of the elastic body holder 48 is supported by the holder support member 49. Further, the step formed on the inner diameter side of the distal end side cylinder portion 43 restricts the movement of the holder support member 49 toward the distal end side, and the elastic holder 48 is axially disposed on the rear end side of the holder support member 49.
  • the elastic body holder 48 is disposed in a slightly contracted state, the rear end side of the elastic body holder 48 comes into contact with the periphery of the guide hole 44a of the intermediate cylindrical portion 44, and is in a sealed state.
  • a support member elastic body 51 such as a compression spring for returning the holder support member 49 to the original position after the holder support member 49 has moved to the rear end side is disposed.
  • non-metallic materials such as polypropylene (PP), polyphenylene sulfide ( In addition to PPS), high-density polyethylene (HDPE), polystyrene (PS), and other super engineer plastics such as polyether ether ketone (PEEK) and liquid crystal polymer (LCP) that have methanol resistance, polyethylene terephthalate (PET) ), General-purpose engineer plastics such as polybutylene terephthalate (PBT) and polyacetal (POM).
  • PP polypropylene
  • HDPE high-density polyethylene
  • PS polystyrene
  • LCP liquid crystal polymer
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • POM polyacetal
  • the identification convex portion 41b which is the identification means of the socket 2 is connected to the nozzle guide 14 of the plug 1, more precisely, the cylinder. It is inserted on the inner diameter side of the main body 21 and abuts against the identification member 24.
  • the identification member 24 moves to the rear end side so as to be pushed back to the identification convex portion 41b of the socket 2.
  • the fitting member 22 moves to the outer diameter side.
  • the nozzle fitting portion 22a of the fitting member 22 is removed from the guide recess 11f of the nozzle 11b, and as a result, the cylindrical body 21 to the nozzle 11b is removed. The fixation is released and the nozzle 11b can be protruded from the cylindrical main body 21.
  • the nozzle 11b can be protruded from the cylindrical main body 21 and inserted into the socket 2 as shown in FIG. Both valve bodies 12 and 42 can be brought into contact with each other. At this time, the elastic holder 48 of the socket 2 is fitted into the seal recess 11d of the nozzle 11b, and the gap between the nozzle 11b and the elastic holder 48 is in a sealed state, and the outflow of liquid fuel is suppressed.
  • valve mechanism of the socket 2 When the plug 1 is further pressed toward the socket 2, as shown in FIG. 8, the valve body 42 of the socket 2 out of the valve bodies 12 and 42 that contact is moved to the rear end side, and the valve mechanism of the socket 2 is opened. It becomes.
  • the reason why the valve mechanism of the socket 2 is opened first is that it is effective to first open the valve mechanism on the side supplied with liquid fuel in order to ensure safety.
  • the elasticity of the valve that presses the valve body 12 in the plug 1 rather than the repulsive force of the valve elastic body 47 that presses the valve body 42 in the socket 2.
  • the valve mechanism of the socket 2 By increasing the repulsive force of the body 18, the valve mechanism of the socket 2 is first opened.
  • the nozzle 11b moves to the rear end side with respect to the nozzle guide 14, and the nozzle is positioned at the nozzle fitting portion 22a of the fitting member 22 as shown in FIG.
  • the guide recess 11f of 11b is located, and the nozzle fitting portion 22a of the fitting member 22 is fitted into the guide recess 11f of the nozzle 11b.
  • the cylindrical main body 21 can be fixed to the nozzle 11b again, and the nozzle 11b can be prevented from protruding from the cylindrical main body 21.
  • the identification means of the socket 2 specifically the size and arrangement of the identification convex portion 41 b are the same as the identification means of the plug 1, specifically the size of the identification member 24.
  • the nozzle 11b can be protruded from the nozzle guide 14 only when the inner diameter and outer diameter of the socket 2 match the gap between the nozzle 11b and the nozzle guide 14 of the plug 1. Plug 1 can be connected.
  • the nozzle 11b is replaced with the nozzle guide.
  • the plug 1 cannot be projected from the socket 2, and the plug 1 cannot be connected to the socket 2.
  • the nozzle guide 14 provided on the outer diameter side of the nozzle 11b, specifically, the cylindrical main body 21 is caught by the edge of the socket insertion opening. The nozzle 11b cannot be inserted into the socket, the valve mechanism remains closed, and the liquid fuel is prevented from flowing out.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state in which the coupler 3 composed of another plug 1 of the present invention and a socket 2 compatible with the plug 1 is separated.
  • 11 shows the nozzle guide 31 of the plug 1
  • FIG. 11 (a) is an external view showing the state seen from the front end side
  • FIG. 11 (b) is a plan view showing the state seen from the front end side
  • 11 (c) is a right side view showing a state in which the nozzle guide 31 shown in FIG. 11 (b) is viewed from the right side
  • FIG. 11 (d) is a view of the nozzle guide 31 shown in FIG. 11 (b) from the lower side.
  • FIG. 11E is a cross-sectional view taken along the line AA of the nozzle guide 31 shown in FIG. 11B.
  • the plug 1 is different in the structure of the nozzle guide 31 and its support structure from the structure of the nozzle guide 14 and its support structure shown in FIG.
  • the nozzle guide 31 has a structure in which the cylindrical main body 21, the fitting member 22, the fitting portion pressing member 23, and the identification member 24 of the nozzle guide 14 shown in FIG. . Since the other portions of the plug 1 and the socket 2 are the same as the plug 1 and the socket 2 shown in FIG. 2, only different portions will be described below.
  • the nozzle guide 31 has a substantially annular main body 31a, a nozzle fitting portion 31b formed so as to protrude toward the inner diameter side of the main body 31a, and the nozzle fitting portion 31b. And a reduced diameter portion 31c formed so as to decrease in diameter from the front end side to the rear end side on the front end side of the main body portion 31a.
  • the main body 31a has, for example, a notch 31d formed in a part in the circumferential direction, and the appearance is C-shaped. By adopting a C-shape having such a notch 31d, the diameter can be easily expanded by elastic deformation.
  • a main body 31a for example, abuts the guide elastic body 19 and extends from the outer diameter side of the flat portion 31e to the tip side, and is used for pressing toward the tip side. And an outer wall portion 31f used to suppress the inclination of the nozzle guide 31 by contacting the inner surface of the support cylinder portion 11c.
  • Two nozzle fitting portions 31b are formed so as to protrude at the inner diameter side of the main body portion 31a, for example, at equal intervals in the circumferential direction.
  • the diameter-reducing portion 31c is formed on the outer diameter side of each nozzle fitting portion 31b so as to reduce the diameter from the front end side to the rear end side toward the front end side of the main body portion 31a, strictly speaking, the flat surface portion 31e. Is formed.
  • the nozzle fitting portion 31b and the reduced diameter portion 31c have the same functions as the nozzle fitting portion 22a and the reduced diameter portion 22c of the fitting member 22 as shown in FIGS. Then, explanation is omitted.
  • a horizontal portion is formed on the distal end side of the reduced diameter portion 31c so as to extend to the outer diameter side.
  • a support tube portion fitting portion 31g is formed so as to coincide with the arrangement in the circumferential direction of the nozzle fitting portion 31b.
  • the support tube portion fitting portion 31g is movably fitted in a guide groove portion 11g formed in the support tube portion 11c and extending in the axial direction, thereby defining the axial movement range of the nozzle guide 31 and the circumferential direction. It is provided in order to suppress the rotation.
  • the nozzle fitting portion 31b and the reduced diameter portion 31c correspond to the nozzle fitting portion 22a and the reduced diameter portion 22c of the fitting member 22 shown in FIGS.
  • the flat portion 31e corresponds to the flat portion 22d of the fitting member 22 shown in FIGS. 3 and 4
  • the support cylinder fitting portion 31g corresponds to the main body fitting portion 22b of the fitting member 22 shown in FIGS.
  • the guide groove portion 11g of the support cylinder portion 11c corresponds to the concave portion 21a of the cylindrical main body 21 shown in FIG.
  • the plug 1 having the nozzle guide 31 and the socket 2 can be connected as follows.
  • the identification convex portion 41 b as the identification means of the socket 2 is formed on the inner diameter side of the nozzle guide 31 of the plug 1 as shown in FIG. 12. It contacts the reduced diameter portion 31c.
  • the elastic body holder 48 of the socket 2 is fitted into the seal recess 11d of the nozzle 11b, whereby the space between the nozzle 11b and the elastic body holder 48 is in a sealed state, and the outflow of liquid fuel is suppressed.
  • the reduced diameter portion 31c is pressed from the distal end side so as to be pushed back to the identification convex portion 41b of the socket 2, and the main body portion 31a is expanded.
  • the nozzle fitting portion 31b fitted in the guide recess 11f of the nozzle 11b is removed, and as a result, the fixing of the nozzle guide 31 to the nozzle 11b is released, and the nozzle 11b protrudes from the nozzle guide 31. Will be able to.
  • the valve body 42 of the socket 2 out of the contacted valve bodies 12 and 42 moves to the rear end side, and the valve mechanism of the socket 2 is opened.
  • the nozzle 11b moves to the rear end side with respect to the nozzle guide 31, and as shown in FIG. 12, the guide recess of the nozzle 11b is located at the position of the nozzle fitting portion 31b.
  • the nozzle fitting portion 31b is fitted into the guide recess 11f of the nozzle 11b.
  • the identification means of the socket 2 and the identification means of the plug 1 coincide with each other, and the inner diameter and outer diameter of the socket 2 are reduced between the nozzle 11 b of the plug 1 and the nozzle guide 31. Only when it corresponds to the gap with the diameter portion 31 c, the nozzle 11 b can be protruded from the nozzle guide 31, and the plug 1 can be connected to the socket 2.
  • the nozzle 11 b cannot protrude from the nozzle guide 31, and the plug 1 cannot be connected to the socket 2.
  • the nozzle guide 31 provided on the outer diameter side of the nozzle 11b, for example, the horizontal portion formed on the tip side of the reduced diameter portion 31c, etc. The nozzle 11b cannot be inserted into the socket due to being caught at the edge of the insertion port, and the valve mechanism can be kept closed to prevent the liquid fuel from flowing out.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing an example of the fuel cell 5 of the present invention.
  • the fuel cell 5 is mainly composed of a fuel cell 7 constituting an electromotive part, a fuel accommodating part 8, and a fuel receiving part 9 having a socket 2 (not shown).
  • the fuel receiving portion 9 having the socket 2 (not shown) is provided on the lower surface side of the fuel accommodating portion 8, for example, as shown in FIG.
  • the fuel cell 7 includes an anode (fuel electrode) composed of an anode catalyst layer 71 and an anode gas diffusion layer 72, a cathode (oxidant electrode / air electrode) composed of a cathode catalyst layer 73 and a cathode gas diffusion layer 74, and an anode catalyst. It has a membrane electrode assembly (MEA: MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY) composed of a proton (hydrogen ion) conductive electrolyte membrane 75 sandwiched between the layer 71 and the cathode catalyst layer 73.
  • MEA membrane electrode assembly
  • Examples of the catalyst contained in the anode catalyst layer 71 and the cathode catalyst layer 73 include a simple substance of a platinum group element such as Pt, Ru, Rh, Ir, Os, and Pd, and an alloy containing the platinum group element. Specifically, it is preferable to use Pt—Ru, Pt—Mo or the like having strong resistance to methanol or carbon monoxide for the anode catalyst layer 71 and platinum, Pt—Ni or the like for the cathode catalyst layer 73. Further, a supported catalyst using a conductive support such as a carbon material or an unsupported catalyst may be used.
  • Examples of the proton conductive material constituting the electrolyte membrane 75 include fluorine-based resins such as perfluorosulfonic acid polymer having a sulfonic acid group (Nafion (trade name, manufactured by DuPont) and Flemion (trade name, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.). Etc.), hydrocarbon resins having a sulfonic acid group, and inorganic substances such as tungstic acid and phosphotungstic acid. However, it is not restricted to these.
  • the anode gas diffusion layer 72 laminated on the anode catalyst layer 71 serves to uniformly supply fuel to the anode catalyst layer 71 and also serves as a current collector for the anode catalyst layer 71.
  • the cathode gas diffusion layer 74 laminated on the cathode catalyst layer 73 serves to uniformly supply the oxidant to the cathode catalyst layer 73 and also serves as a current collector for the cathode catalyst layer 73.
  • An anode conductive layer 76 is stacked on the anode gas diffusion layer 72, and a cathode conductive layer 77 is stacked on the cathode gas diffusion layer 74.
  • the anode conductive layer 76 and the cathode conductive layer 77 are made of, for example, a mesh, a porous film, or a thin film made of a conductive metal material such as gold. Note that rubber O-rings 78 and 79 are interposed between the electrolyte membrane 75 and the anode conductive layer 76 and between the electrolyte membrane 75 and the cathode conductive layer 77, and thereby, from the fuel cell 7. Prevents fuel leaks and oxidizer leaks.
  • the inside of the fuel storage unit 8 is filled with, for example, methanol fuel as the liquid fuel F. Further, the fuel storage unit 8 is opened on the fuel cell 7 side, and a gas selective permeable membrane 52 is installed between the opening of the fuel storage unit 8 and the fuel cell 7.
  • the gas permselective membrane 52 is a gas-liquid separation membrane that transmits only the vaporized component of the liquid fuel F and does not transmit the liquid component. Examples of the constituent material of the gas selective permeable membrane 52 include a fluororesin such as polytetrafluoroethylene.
  • the vaporization component of the liquid fuel F is a mixture of a vaporization component of methanol and a vaporization component of water when a methanol aqueous solution is used as the liquid fuel F, and a vaporization component of methanol when pure methanol is used. Means.
  • a moisturizing layer 53 is laminated on the cathode conductive layer 77, and a surface layer 54 is further laminated thereon.
  • the surface layer 54 has a function of adjusting the amount of air that is an oxidizing agent, and the adjustment is performed by changing the number, size, and the like of the air inlets 54 a formed in the surface layer 54.
  • the moisturizing layer 53 is impregnated with a part of the water produced in the cathode catalyst layer 73 to play a role in suppressing the transpiration of water, and by uniformly introducing an oxidant into the cathode gas diffusion layer 74, the cathode catalyst. It also has a function of promoting uniform diffusion of the oxidizing agent into the layer 73.
  • the moisturizing layer 53 is composed of, for example, a porous member, and specific constituent materials include polyethylene and polypropylene porous bodies.
  • the gas permselective membrane 52, the fuel cell 7, the moisturizing layer 53, and the surface layer 54 laminated on the fuel storage unit 8 are held by being covered with a stainless steel cover 55, for example.
  • the cover 55 is provided with an opening 55 a at a portion corresponding to the air inlet 54 a formed in the surface layer 54.
  • the fuel storage unit 8 is provided with a terrace 8a for receiving the claw 55b of the cover 55.
  • the claw 55b is caulked to the terrace 8a so that the whole is integrally held by the cover 55.
  • the liquid fuel F for example, aqueous methanol solution
  • the liquid fuel F in the fuel storage unit 8 is vaporized, and this vaporized component permeates the gas selective permeable membrane 52 and is supplied to the fuel cell 7. Is done.
  • the vaporized component of the liquid fuel F is diffused by the anode gas diffusion layer 72 and supplied to the anode catalyst layer 71.
  • the vaporized component supplied to the anode catalyst layer 71 causes, for example, the internal reforming reaction of methanol shown in the following (1). CH 3 OH + H 2 O ⁇ CO 2 + 6H + + 6e ⁇ (1)
  • Protons (H + ) generated by the internal reforming reaction are conducted through the electrolyte membrane 75 and reach the cathode catalyst layer 73.
  • Air (oxidant) taken from the air inlet 54 a of the surface layer 54 diffuses through the moisturizing layer 53, the cathode conductive layer 77, and the cathode gas diffusion layer 74 and is supplied to the cathode catalyst layer 73.
  • the air supplied to the cathode catalyst layer 73 causes the reaction shown in the following formula (2). This reaction causes a power generation reaction that accompanies the generation of water. (3/2) O 2 + 6H + + 6e ⁇ ⁇ 3H 2 O (2)
  • the liquid fuel F for example, methanol aqueous solution or pure methanol
  • the liquid fuel F in the fuel storage unit 8 is consumed. Since the power generation reaction stops when the liquid fuel F in the fuel storage unit 8 becomes empty, the liquid fuel is supplied from the cartridge 4 into the fuel storage unit 8 at that time or before that time. The liquid fuel is supplied from the cartridge 4 by inserting the plug 1 on the cartridge 4 side into the socket 2 on the fuel cell 5 side as described above.
  • the fuel cell plug and the fuel cell coupler according to the present invention have been described above.
  • the fuel cell plug and the fuel cell coupler according to the present invention are not limited to the above-described embodiment itself, and the gist thereof is described in the implementation stage.
  • the components can be modified and embodied without departing from the scope.
  • various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment.
  • a passive type DMFC which is being reduced in size is suitable as a fuel cell, but at least a fuel cell socket in the fuel cell coupler of the present invention can be provided, and a liquid fuel is used for the fuel cell. As long as it is supplied via a socket, the method, mechanism, and the like are not limited at all.
  • the fuel cell plug of the present invention has a nozzle guide that projects a nozzle only when connecting to a compatible fuel cell socket, and only when connected to a compatible fuel cell socket.
  • the valve body can be brought into contact with each other to open the valve mechanism.
  • the nozzle guide should be caught by the edge of the insertion port of the fuel cell socket.
  • Such a fuel cell plug excellent in safety and reliability is useful for a fuel cell coupler used for supplying liquid fuel to a fuel cell as a power source of various electronic devices such as portable electronic devices. Can be used.
  • Nozzle insertion port 41 b .. identification convex part, 42... Valve body, 43 ... tip side cylinder part, 44 ... intermediate cylinder part, 45 ... rear end side Cylindrical part, 46 ... O-ring, 47 ... Valve elastic body, 48 ... Elastic body holder, 49 ... Holder support member, 51 ... Elastic body for support member

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Abstract

　燃料電池用プラグ１は、燃料電池５に液体燃料を供給するためにバルブ機構を有する燃料電池用ソケット２に着脱可能に接続させて用いられる。前記燃料電池用プラグ１は、バルブ機構を有するものであり、前記燃料電池用ソケット２に挿入されるノズル１１ｂと、前記ノズル１１ｂの先端側外周に設けられ、前記燃料電池用プラグ１と適合性を有する燃料電池用ソケット２に接続する場合にのみ前記ノズル１１ｂを突出させるノズルガイド１４とを有する。

Description

燃料電池用プラグとそれを用いた燃料電池用カップラー
　本発明は、燃料電池への液体燃料の供給に用いられる燃料電池用プラグとそれを用いた燃料電池用カップラーに関する。
　近年、ノートパソコンや携帯電話等の各種携帯用電子機器を長時間充電なしで使用可能とするために、これら携帯用電子機器の電源に燃料電池を用いる試みがなされている。燃料電池は燃料と空気を供給するだけで発電することができ、燃料を補給すれば連続して長時間発電することができる。このため、燃料電池を小型化できれば、携帯用電子機器の電源として極めて有利なシステムといえる。
　特に、エネルギー密度の高いメタノール燃料を用いた直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ：ｄｉｒｅｃｔ　ｍｅｔｈａｎｏｌ　ｆｕｅｌ　ｃｅｌｌ）は小型化が可能であり、さらに燃料の取り扱いも容易であるため、携帯機器用の電源として有望視されている。ＤＭＦＣにおける液体燃料の供給方式としては、気体供給型や液体供給型等のアクティブ方式、また燃料タンク内の液体燃料を電池内部で気化させて燃料極に供給する内部気化型等のパッシブ方式が知られている。これらのうち、パッシブ方式はＤＭＦＣの小型化に対して有利である。
　内部気化型のパッシブ型ＤＭＦＣにおいては、燃料収容部内のメタノール燃料を燃料含浸層や燃料気化層等を介して気化させ燃料極に供給している（例えば特許文献１～２参照）。そして、このような燃料収容部へのメタノール燃料等の液体燃料の供給には、例えばサテライトタイプ（外部注入式）の燃料カートリッジが用いられている。
　燃料カートリッジによって液体燃料を供給する場合、一般に燃料電池用ソケットと燃料電池用プラグとによって構成される燃料電池用カップラーが用いられている。燃料電池用ソケットおよび燃料電池用プラグはそれぞれ弁体としてのバルブ本体を内蔵するバルブ機構を有しており、燃料電池用ソケットに燃料電池用プラグを接続することによって両者のバルブ本体を当接させてバルブ機構を開状態とする。これにより、例えば燃料電池に燃料電池用ソケットを装着すると共に、燃料カートリッジに燃料電池用プラグを装着し、燃料電池用ソケットに燃料電池用プラグを挿入することで燃料カートリッジに収容されている液体燃料を燃料電池、具体的には燃料収容部へと供給することができる。また、燃料電池用ソケットから燃料電池用プラグを引き抜くことで、両者のバルブ本体を離してバルブ機構を閉状態とし、液体燃料の供給を遮断することができる。
　このような燃料電池用カップラーについては、例えば燃料電池の仕様により必要とされる液体燃料の濃度（純度）が一定でないことから、燃料電池の仕様に合致した特定の濃度の燃料だけを供給でき、他の濃度のものを誤って供給することがないようにするための識別手段が設けられている。具体的には、燃料電池用ソケットの内径側にキー溝またはキーから選ばれる一方を設け、燃料電池用プラグの外径側に他方を設けることで、燃料電池用ソケットと燃料電池用プラグとの識別が行われている（例えば、特許文献３参照）。
　しかしながら、近年の燃料電池の小型化に伴い、燃料電池用ソケットについても小型、小径化されており、このような小型、小径化された燃料電池用ソケットに合わせて小型、小径化された燃料電池用プラグが、従来の比較的大型、大径な燃料電池用ソケットに誤って挿入されるという誤挿入のおそれが高くなっている。
　このような誤挿入の場合であっても、燃料電池用プラグと燃料電池用ソケットとのバルブ本体が当接する場合には、両者のバルブ機構が開状態となる。燃料電池用プラグと燃料電池用ソケットとが適合している場合、液体燃料の流路周辺が確実にシール状態とされるために外部への液体燃料の流出は抑制されるが、燃料電池用プラグと燃料電池用ソケットとが適合していない場合、液体燃料の流路周辺が不確実なシール状態となるために液体燃料が外部へと流出するおそれがある。
特許登録第３４１３１１１号明細書 特開２００４－１７１８４４公報 特開２００７－０２２５６９公報
　本発明の目的は、適合性を有する燃料電池用ソケットにのみ接続可能であり、安全性、信頼性に優れる燃料電池用プラグを提供することにある。また、本発明の目的は、このような燃料電池用プラグを用いた安全性、信頼性に優れる燃料電池用カップラーを提供することにある。
　本発明の燃料電池用プラグは、燃料電池に液体燃料を供給するためにバルブ機構を有する燃料電池用ソケットに着脱可能に接続させて用いられるバルブ機構を有する燃料電池用プラグであって、前記燃料電池用ソケットに挿入されるノズルと、前記ノズルの先端側外周に設けられ、前記燃料電池用プラグと適合性を有する燃料電池用ソケットに接続される場合にのみ前記ノズルを突出させるノズルガイドとを有することを特徴とする。
　本発明の燃料電池用カップラーは、上記した本発明の燃料電池用プラグと、前記燃料電池用プラグと適合性を有する燃料電池用ソケットとを有することを特徴としている。
本発明の燃料電池用プラグが装着された燃料カートリッジ、および本発明の燃料電池用プラグが接続される燃料電池用ソケットが装着された燃料電池を示す概略図。 本発明の燃料電池用プラグ、およびこの燃料電池用プラグが接続される燃料電池用ソケットの分離状態を示す断面図。 嵌合部材と嵌合部押圧部材との一例を示す外観図。 嵌合部材と嵌合部押圧部材との他の例を示す外観図。 識別部材の一例を示す外観図。 接続初期の状態を示す断面図。 接続途中におけるノズルのガイド用凹部１１ｆから嵌合部材のノズル嵌合部が取り外された状態を示す断面図。 接続途中における燃料電池用ソケットのバルブ機構が開状態となったときの状態を示す断面図。 燃料電池用プラグのバルブ機構が開状態となり、接続状態となったときの状態を示す断面図。 本発明の他の燃料電池用プラグ、およびこの燃料電池用プラグが接続される燃料電池用ソケットの分離状態を示す断面図。 ノズルガイドの他の例を示す外観図および平面図。 接続初期の状態を示す断面図。 接続途中における燃料電池用ソケットのバルブ機構が開状態となったときの状態を示す断面図。 燃料電池用プラグのバルブ機構が開状態となり、接続状態となったときの状態を示す断面図。 本発明の燃料電池用カップラーが適用される燃料電池の一例を示す断面図。
　以下、本発明について図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の燃料電池用プラグ（以下、単にプラグと呼ぶ）１が装着された燃料カートリッジ４と、プラグ１が接続される燃料電池用ソケット（以下、単にソケットと呼ぶ）２が装着された燃料電池５とを示したものである。
　カートリッジ４は、液体燃料を収容する容器であるカートリッジ本体６を有し、その先端部分に液体燃料を吐出するためのプラグ１が装着されている。このようなカートリッジ４は、燃料電池５に液体燃料を注入するときのみ接続されるものであり、いわゆるサテライトタイプ（外部注入式）と呼ばれるものである。
　カートリッジ本体６には、燃料電池５に応じた液体燃料、例えば直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）であれば各種濃度のメタノール水溶液や純メタノール等のメタノール燃料が収容される。なお、カートリッジ本体６に収容される液体燃料は必ずしもメタノール燃料に限られるものではなく、例えばエタノール水溶液や純エタノール等のエタノール燃料、プロパノール水溶液や純プロパノール等のプロパノール燃料、グリコール水溶液や純グリコール等のグリコール燃料、ジメチルエーテル、ギ酸、その他の液体燃料であってもよい。いずれにしても、燃料電池５に応じた液体燃料が収容される。
　燃料電池５は、例えば起電部となる燃料電池セル７と、この燃料電池セル７に供給する液体燃料を収容する燃料収容部８と、この燃料収容部８に液体燃料を供給するための燃料受容部９とを有し、燃料受容部９に燃料電池用ソケット２が装着されている。なお、燃料電池５は、燃料収容部８を経ずに燃料受容部９から直接的に燃料電池セル７に液体燃料を供給する構造であってもよい。
　また、本発明の燃料電池カップラー（以下、単にカップラーと呼ぶ）３は、このようなプラグ１とソケット２とから構成されている。プラグ１、ソケット２はそれぞれバルブ機構を有するものであり、図示するような分離状態においては、それらのバルブ機構が閉状態となることで、液体燃料の流出が抑制されている。そして、ソケット２にプラグ１が挿入され接続状態となった場合、それらのバルブ本体が当接することでバルブ機構が開状態となり、液体燃料の供給が可能となる。
　図２は、本発明のプラグ１と、このプラグ１に適合するソケット２とからなるカップラー３の分離状態の状態を示す断面図である。なお、以下では、プラグ１およびソケット２のそれぞれが対向する側を先端側とし、それらの反対側を後端側として説明する。すなわち、プラグ１については図中下側が先端側となり、ソケット２については図中上側が先端側となる。
　プラグ１は、オス側カップラーとも呼ばれるものであり、図示しないカートリッジ本体６が嵌め込まれるプラグ本体１１と、このプラグ本体１１の内部に配置され、主としてバルブ機構を構成するバルブ本体１２と、プラグ本体１１を外側から覆うようにしてカートリッジ本体６に固定する押えキャップ１３と、プラグ本体１１の先端側に配置されるノズルガイド１４とを有している。
　プラグ本体１１は、例えばカートリッジ本体６が嵌め込まれる筒状のベース部１１ａと、このベース部１１ａの先端側に一体に形成され、ベース部１１ａよりも細径とされた筒状のノズル１１ｂと、ベース部１１ａの先端側であってノズル１１ｂの外径側に一定の距離をおいて形成される支持筒部１１ｃとを有している。
　ベース部１１ａの内径は、カートリッジ本体６の先端側を嵌め込むことができるように、カートリッジ本体６の先端側の外径と略同様な大きさとされている。また、ノズル１１ｂは、ソケット２の内部に挿入される部分であり、内部がカートリッジ本体６からの液体燃料の流路となっている。
　ノズル１１ｂの先端側には、先端面をへこませるようにしてシール凹部１１ｄが形成されており、このシール凹部１１ｄの底面中央部に液体燃料が吐出される燃料吐出口１１ｅが形成されている。シール凹部１１ｄは、ソケット２と接続した際、ソケット２のシール部材である弾性体ホルダ４８が当接してシール状態を形成し、外部への液体燃料の流出を抑制するために設けられている。また、シール凹部１１ｄは、ソケット２からプラグ１を取り外した際、燃料吐出口１１ｅから吐出された液体燃料の残留物（付着物）の一時的な収容部として機能し、操作者が液体燃料に触れないために設けられている。
　ベース部１１ａの内側には、バルブ本体１２を保持するカップ状のバルブホルダ１５が配置されている。バルブホルダ１５はバルブ室を規定するものであり、その先端側外縁部に形成されたフランジ部１５ａがＯリング１６を介して後端側からカートリッジ本体６によって押圧されることでベース部１１ａに固定されている。また、バルブホルダ１５の後端部には、液体燃料の流路となる連通孔１５ｂが形成されている。
　バルブ本体１２は、バルブ機構を構成するものであり、バルブヘッド１２ｂと、このバルブヘッド１２ｂよりも径小とされ、バルブヘッド１２ｂの両端に形成された先端側バルブステム１２ａと後端側バルブステム１２ｃとを有している。先端側バルブステム１２ａおよび後端側バルブステム１２ｃの外径側には、例えば図示しない流路となる軸方向に沿った凹部が形成されている。
　先端側バルブステム１２ａは、ノズル１１ｂの内部に移動可能に挿入、配置されており、バルブヘッド１２ｂおよび後端側バルブステム１２ｃは、バルブホルダ１５の内部に移動可能に配置されている。このバルブヘッド１２ｂの先端側には先端側バルブステム１２ａの外周を囲むようにＯリング１７が配置され、バルブヘッド１２ｂの後端側にはバルブヘッド１２ｂを先端側に押圧し、バルブ機構を閉状態とするための圧縮スプリング等のバルブ用弾性体１８が配置されている。
　分離状態においては、バルブ用弾性体１８によってバルブヘッド１２ｂが押圧されることで、ノズル１１ｂの後端側がＯリング１７とバルブヘッド１２ｂとによって塞がれ、バルブ機構が閉状態となり、ノズル１１ｂからの液体燃料の流出が抑制されている。
　一方、接続状態においては、Ｏリング１７とバルブ本体１２とが後端側へと移動することによりノズル１１ｂの後端側が開放され、バルブ機構が開状態となり、カートリッジ本体６に収容された液体燃料がノズル１１ｂの内部を通して燃料吐出口１１ｅから吐出される。
　ノズルガイド１４は、このようなノズル１１ｂの先端側外周を囲むようにして配置されている。ノズルガイド１４は、プラグ１と適合性を有するソケット２に接続する場合にのみノズル１１ｂを突出させるものである。このようなノズルガイド１４を設けることで、適合性を有するソケット２に接続した場合にのみ、両者のバルブ本体１２、４２を当接させてバルブ機構を開状態とすることができ、安全性、信頼性に優れたものとすることができる。
　また、このようなノズルガイド１４を設けることで、例えばソケットの挿入口がノズル１１ｂよりも過度に大きく、誤挿入のおそれがある場合であっても、このソケットの挿入口の縁部にノズルガイド１４が引っかかるようにして、両者のバルブ本体が当接することを抑制し、バルブ機構が開状態となることを抑制することで、外部への液体燃料の流出を抑制し、安全性、信頼性に優れたものとすることができる。
　なお、適合性とは、プラグ１とソケット２との接続の可否を識別するために用いられる識別手段が一致することを意味し、例えば後述するプラグ１の識別手段である識別部材２４の配置と、ソケット２の識別手段である識別凸部４１ｂの配置とが一致することを意味する。また、ノズル１１ｂを突出させるとは、ソケット２の内部にノズル１１ｂを挿入し、互いのバルブ本体１２、４２を当接させてバルブ機構を開状態とできる程度に突出させることを意味する。
　ノズルガイド１４は、例えばノズル１１ｂから一定の間隔を空けて形成される支持筒部１１ｃによって外径側から移動可能に支持されると共に、後端側から圧縮スプリング等のガイド用弾性体１９によって押圧されるように支持されている。なお、ガイド用弾性体１９は、ノズルガイド１４が後端側に移動した際、再び先端側に移動させるために設けられている。
　このようなノズルガイド１４は、例えばノズル１１ｂの先端側外周を囲むように配置される筒状本体２１と、この筒状本体２１の内部に配置される嵌合部材２２と、筒状本体２１の内部であって嵌合部材２２の先端側に配置される識別部材２４とを有している。
　筒状本体２１は、ノズル１１ｂの先端側外周を囲むように一定の間隔を空けて配置されることで、ソケット２の内径および外径、具体的には識別手段となる識別凸部４１ｂの内径および外径が接続可能な大きさであるかを判別することができるようになっている。また、筒状本体２１は、ノズル１１ｂの外径に比べて挿入口の内径が過度に大きいソケットに接続しようとした場合に、この挿入口の縁部に引っかかるようにすることで誤挿入を抑制することができる。これにより、両者のバルブ本体が当接することを抑制し、バルブ機構が開状態となることを抑制することで、外部への液体燃料の流出を抑制することができる。
　筒状本体２１の内径側には、嵌合部材２２の本体嵌合部２２ｂが嵌め込まれる凹部２１ａと、識別部材２４の凸部２４ｂが配置される軸方向に延びる溝部２１ｂとが形成されている。凹部２１ａは、嵌合部材２２、具体的には本体嵌合部２２ｂが外径側に移動可能な大きさ（深さ）を有している。また、溝部２１ｂは、識別部材２４が嵌合部材２２の縮径部２２ｃを押圧することができる程度に移動可能なものとされている。
　なお、凹部２１ａの形状、個数、配置は、嵌合部材２２の形状、個数、配置に合わせて決定され、後述するように例えば嵌合部材２２が周方向に２個配置される場合には、これに合わせて周方向に２個配置され、また例えば嵌合部材２２が略環状のものである場合には、これに合わせて周方向に延びる溝状のものとされる。また、溝部２１ｂの形状、個数、配置についても、識別部材２４、具体的には凸部２４ｂの形状、個数、配置に合わせて決定され、後述するように例えば識別部材２４が２個配置される場合には、これに合わせて周方向に２個配置される。
　嵌合部材２２は、ノズル１１ｂに筒状本体２１を固定し、ノズル１１ｂが筒状本体２１から突出しないようにすると共に、ノズル１１ｂへの筒状本体２１の固定を解除することで、ノズル１１ｂが筒状本体２１から突出できるようにするために設けられている。
　嵌合部材２２は、内径側にノズル１１ｂの側面に設けられるガイド用凹部１１ｆに取り外し可能に嵌め込まれるノズル嵌合部２２ａを有すると共に、外径側に筒状本体２１の内径側に形成された凹部２１ａに移動可能に嵌め込まれる本体嵌合部２２ｂを有している。
　嵌合部材２２は、ノズル１１ｂのガイド用凹部１１ｆにノズル嵌合部２２ａを嵌め込むと同時に、筒状本体２１の凹部２１ａに本体嵌合部２２ｂを嵌め込むことで、ノズル１１ｂに筒状本体２１を固定することができる。一方、嵌合部材２２は、外径側に移動し、ノズル１１ｂのガイド用凹部１１ｆからノズル嵌合部２２ａを取り外すようにすることで、ノズル１１ｂへの筒状本体２１の固定を解除し、ノズル１１ｂが筒状本体２１から突出できるようにする。
　嵌合部材２２の先端側であって、ノズル嵌合部２２ａと本体嵌合部２２ｂとの間には、先端側から後端側に向かって縮径するような縮径部２２ｃが形成されている。これにより先端側から識別部材２４が当接し、押圧することで、嵌合部材２２が外径側へと移動することができるようになっている、
　一方、嵌合部材２２の後端側には、例えばノズル嵌合部２２ａの後端側表面と同様な位置に平面部２２ｄが形成されており、この平面部２２ｄに後端側からガイド用弾性体１９が当接し、押圧することで、嵌合部材２２を含めたノズルガイド１４の全体が先端側に押圧されている。
　また、本体嵌合部２２ｂの外径側には周方向に延びる溝部２２ｅが形成されており、この溝部２２ｅに嵌合部押圧部材２３が外径側から嵌め込まれるようにして配置されることで、嵌合部材２２が外径側から内径側へと押圧されている。嵌合部押圧部材２３は、例えば外観がＣ字状のものであり、弾性変形することにより拡径および縮径するものである。
　図３に、嵌合部材２２と嵌合部押圧部材２３との組み合わせの一例を示す。ここで、図３（ａ）は、図中上側が先端側となるように図示した外観図であり、図３（ｂ）は、図中上側が後端側となるように図示した外観図である。
　嵌合部材２２は、例えば周方向に均等な間隔となるように２個配置され、外観がＣ字状の嵌合部押圧部材２３によって外径側から内径側へと押圧されるようになっている。嵌合部材２２は、それぞれ内径側にノズル嵌合部２２ａを有すると共に、外径側に本体嵌合部２２ｂを有しており、図３（ａ）に示すように、これらの先端側に、先端側から後端側に向かって縮径するようにして縮径部２２ｃが形成されている。一方、後端側には、図３（ｂ）に示すように、ノズル嵌合部２２ａの表面と同様な位置に平面部２２ｄが形成されている。そして、本体嵌合部２２ｂの外径側に設けられた周方向に延びる溝部２２ｅに嵌合部押圧部材２３が嵌め込まれるようにして配置されている。
　また、図４は、嵌合部材２２の変形例を示したものである。ここで、図４（ａ）は、図中上側が先端側となるように図示した外観図であり、図４（ｂ）は、図中上側が後端側となるように図示した外観図である。なお、図４には、嵌合部押圧部材２３も併せて示している。
　図４に示す嵌合部材２２は、本体嵌合部２２ｂ、縮径部２２ｃ、平面部２２ｄ、溝部２２ｅを略環状に形成したものである。この嵌合部材２２については、拡径しやすいように周方向の一部に切欠部２２ｆを形成し、外観がＣ字状となるように形成されている。なお、ノズル嵌合部２２ａについては、例えば周方向に均等な間隔となるように２個形成している。
　いずれの形状のものについても、嵌合部押圧部材２３によって嵌合部材２２を外径側から押圧するようにすることで、ノズル１１ｂのガイド用凹部１１ｆに嵌合部材２２のノズル嵌合部２２ａを嵌め込み、また嵌合部材２２の外径側への移動に合わせて拡径することで、ノズル１１ｂのガイド用凹部１１ｆから嵌合部材２２のノズル嵌合部２２ａを取り外すことができ、さらに拡径後に縮径することで、再びノズル１１ｂのガイド用凹部１１ｆに嵌合部材２２のノズル嵌合部２２ａを嵌め込むことができる。なお、嵌合部材２２のみで適切に拡径および縮径ができる場合には、必ずしも嵌合部押圧部材２３が設けられている必要はない。
　識別部材２４は、ソケット２の識別手段である識別凸部４１ｂの配置に対応して配置されることで識別手段となると共に、このソケット２の識別凸部４１ｂの押圧を利用して嵌合部材２２の縮径部２２ｃを押圧することで、嵌合部材２２によるノズル１１ｂへの筒状本体２１の固定を解除し、筒状本体２１からノズル１１ｂが突出できるようにするために設けられている。
　識別部材２４は、嵌合部材２２、特に縮径部２２ｃの先端側に配置されている。なお、嵌合部材２２の縮径部２２ｃ、識別部材２４は、ソケット２の識別手段である識別凸部４１ｂの配置に対応して配置されている。このような配置とすることで、識別手段として機能させることができると共に、嵌合部材２２によるノズル１１ｂへの筒状本体２１の固定を有効に解除させることができる。
　識別部材２４は、例えば板状部２４ａと、この板状部２４ａの外径側の略中央部に形成される凸部２４ｂとを有している。板状部２４ａは、ノズル１１ｂと筒状本体２１との間に移動できるように配置されており、ソケット２の識別凸部４１ｂによる押圧を嵌合部材２２の縮径部２２ｃに伝えるために利用される。また、凸部２４ｂは、筒状本体２１の溝部２１ｂに移動可能に嵌め込まれるようにして配置されることで、識別部材２４の周方向への移動を抑制し、軸方向に適切に移動させるために設けられている。
　図５に、識別部材２４の一例を示す。ここで、図５（ａ）は、外径側から見た状態を示す外観図であり、図５（ｂ）は、先端側から見た状態を示す平面図であり、図５（ｃ）は、外径側から見た状態を示す平面図である。
　板状部２４ａは、例えば略長方形状とされており、筒状本体２１の内面形状に合わせて外径側に凸状となるように湾曲されている。また、凸部２４ｂは、例えば略半球状とされており、板状部２４ａの外径側の略中央部分に一体に形成されている。なお、このような略長方形状の識別部材２４は、通常、長手方向がプラグ１の軸方向と一致するように配置される。
　このようなプラグ１は、Ｏリング１６、１７、バルブ用弾性体１８、ガイド用弾性体１９を除き、一般には非金属材料、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）等から構成される他、耐メタノール性を有するポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等のスーパーエンジニアプラスチックや、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）等の汎用エンジニアプラスチックから構成される。
　一方、ソケット２は、メス側カップラーとも呼ばれるものであり、ソケット本体４１と、その内部に軸方向に沿って配置されるバルブ本体４２とを有している。
　ソケット本体４１は、例えば先端側に配置される略円筒状の先端側筒部４３と、この先端側筒部４３の後端側から嵌め込まれるようにして固定される中間筒部４４と、この中間筒部４４の後端側から嵌め込まれるようにして固定される後端側筒部４５とを有している。
　ソケット本体４１の先端側は、プラグ１のノズル１１ｂが挿入されるノズル挿入口４１ａとなっている。また、ソケット本体４１の先端側には、ソケット２の識別手段として、例えば周方向の２箇所に先端側に突出する識別凸部４１ｂが形成されている。この識別凸部４１ｂは、上記したようにプラグ１の識別部材２４と当接するように周方向の配置が調整されており、プラグ１の識別部材２４を押圧することで、結果的にノズル１１ｂへの筒状本体２１の固定を解除し、ノズル１１ｂが筒状本体２１から突出することができるようにするものである。なお、この識別凸部４１ｂは、ソケット本体４１、具体的には先端側筒部４３の一部を先端側に延ばすようにして一体に形成されている。また、この識別凸部４１ｂは、例えばソケット２が取り付けられる燃料受容部９の端面から突出するように形成されている。
　中間筒部４４は、後端側筒部４５と併せてバルブ室を形成するものであり、先端側にバルブ本体４２が挿入されるガイド孔４４ａが形成されている。また、後端側筒部４５は、軸心部分にバルブ本体４２の後端側への移動を規定するバルブ当接部４５ａが形成されており、その外周に液体燃料の流路となる複数の流通孔４５ｂが均等な間隔となるように形成されている。
　バルブ本体４２は、バルブ機構を構成するものであり、バルブヘッド４２ｂと、このバルブヘッド４２ｂよりも径小とされ、バルブヘッド４２ｂの両端に形成された先端側バルブステム４２ａと後端側バルブステム４２ｃとを有している。
　先端側バルブステム４２ａは、ガイド孔４４ａに移動可能に挿入され、先端側筒部４３の内部へと延ばされている。この先端側バルブステム４２ａの側面部には例えば図示しない軸方向に沿って液体燃料の流路となる溝部が形成されており、これにより液体燃料をガイド孔４４ａに効率的に通過させることが可能となっている。また、バルブヘッド４２ｂおよび後端側バルブステム４２ｃは中間筒部４４の内部に移動可能に配置されている。
　後端側筒部４５の内部には、バルブヘッド４２ｂの先端側にＯリング４６が配置されると共に、後端側にバルブ本体４２を先端側に押圧する圧縮スプリング等のバルブ用弾性体４７が配置されている。バルブ用弾性体４７は、例えばバルブヘッド４２ｂの後端側において、後端側バルブステム４２ｃおよびバルブ当接部４５ａの外周を囲むように配置されている。
　分離状態においては、バルブ用弾性体４７によってバルブ本体４２（バルブヘッド４２ｂ）が先端側に押圧されることで、ガイド孔４４ａがＯリング４６とバルブヘッド４２ｂとによって塞がれ、バルブ機構が閉状態となっており、ソケット２からの液体燃料の流出（逆流）が抑制されている。なお、このような観点から、Ｏリング４６やバルブヘッド４２ｂの外径は、ガイド孔４４ａの内径よりも径大なものとされている。
　一方、接続状態においては、バルブ本体４２が後端側へと移動することによりガイド孔４４ａが開放され、バルブ機構が開状態となる。これにより、プラグ１から吐出される液体燃料がガイド孔４４ａを通して後端側へと通過できるようになる。
　先端側筒部４３の内部には、先端側バルブステム４２ａの外周を覆うようにゴムホルダ等からなる蛇腹形状の弾性体ホルダ４８が配置されている。弾性体ホルダ４８は、その先端側をノズル１１ｂのシール凹部１１ｄに嵌め合わせることによって、ノズル１１ｂとの間をシール状態とするものであり、内部が液体燃料の流路となるものである。弾性体ホルダ４８は、蛇腹形状と材料特性（ゴム弾性）に基づいて軸方向に伸縮可能なものであり、ノズル１１ｂの挿入に合わせて収縮することで、ノズル１１ｂの挿入中もシール状態を維持することができる。
　弾性体ホルダ４８の先端側の外周にはホルダ支持部材４９が配置されており、このホルダ支持部材４９によって弾性体ホルダ４８の先端側が支持されている。また、先端側筒部４３の内径側に形成された段部によってホルダ支持部材４９の先端側への移動が制限されると共に、このホルダ支持部材４９の後端側に弾性体ホルダ４８が軸方向に若干収縮した状態で配置されることにより、弾性体ホルダ４８の後端側が中間筒部４４のガイド孔４４ａの周辺に当接し、シール状態となっている。ホルダ支持部材４９の後端側には、このホルダ支持部材４９が後端側に移動した後に再び元の位置に戻すための圧縮スプリング等の支持部材用弾性体５１が配置されている。
　このようなソケット２の構成材料としては、Ｏリング４６、バルブ用弾性体４７、弾性体ホルダ４８、支持部材用弾性体５１を除き、一般には非金属材料、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）等から構成される他、耐メタノール性を有するポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等のスーパーエンジニアプラスチックや、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）等の汎用エンジニアプラスチックから構成される。
　次に、プラグ１とソケット２との接続について説明する。
　まず、図２に示す状態からソケット２にプラグ１を接続しようとすると、図６に示すように、ソケット２の識別手段である識別凸部４１ｂが、プラグ１のノズルガイド１４、厳密には筒状本体２１の内径側に挿入され、識別部材２４に当接する。
　さらにプラグ１をソケット２に向かって押圧すると、ソケット２の識別凸部４１ｂに押し返されるようにして識別部材２４が後端側に移動する。この際、識別部材２４が縮径部２２ｃを先端側から押圧することによって、嵌合部材２２が外径側へと移動する。また、嵌合部材２２の外径側への移動に伴い、ノズル１１ｂのガイド用凹部１１ｆから嵌合部材２２のノズル嵌合部２２ａが取り外され、結果的にノズル１１ｂへの筒状本体２１の固定が解除され、ノズル１１ｂを筒状本体２１から突出させることができるようになる。
　このようにして押圧が可能となったプラグ１をさらにソケット２に向かって押圧すると、図７に示すように、ノズル１１ｂを筒状本体２１から突出させてソケット２の内部に挿入することができ、両者のバルブ本体１２、４２を当接させることができる。この際、ノズル１１ｂのシール凹部１１ｄにソケット２の弾性体ホルダ４８が嵌め込まれ、ノズル１１ｂと弾性体ホルダ４８との間がシール状態となり、液体燃料の流出が抑制される。
　さらにソケット２に向かってプラグ１を押圧すると、図８に示すように、当接するバルブ本体１２、４２のうちソケット２のバルブ本体４２が後端側に移動し、ソケット２のバルブ機構が開状態となる。なお、ソケット２のバルブ機構が先に開状態となるのは、安全性を確保するために液体燃料が供給される側のバルブ機構を先に開状態とすることが有効なためである。ここでは、ソケット２のバルブ機構を先に開状態とするために、ソケット２におけるバルブ本体４２を押圧するバルブ用弾性体４７の反発力よりも、プラグ１におけるバルブ本体１２を押圧するバルブ用弾性体１８の反発力を大きくすることで、ソケット２のバルブ機構を先に開状態としている。
　さらにソケット２に向かってプラグ１を押圧すると、図９に示すように、バルブ当接部４５ａに当接したバルブ本体４２によって押し返されるようにしてバルブ本体１２が後端側へと移動し、プラグ１のバルブ機構が開状態となる。これにより、プラグ１のノズル１１ｂから液体燃料が吐出されると共に、この液体燃料がソケット２の弾性体ホルダ４８を通して最終的に燃料受容部９へと供給される。
　一方、ソケット２からプラグ１を取り外す場合、ソケット２からプラグ１を引き抜いていくと、図８に示すように、まずプラグ１のバルブ本体１２が先端側に移動し、プラグ１のバルブ機構が閉状態となる。さらに、ソケット２からプラグ１を引き抜いていくと、図７に示すように、ソケット２のバルブ本体４２が先端側に移動し、ソケット２のバルブ機構が閉状態となる。
　さらに、ソケット２からプラグ１を引き抜いていくと、ノズルガイド１４に対してノズル１１ｂが後端側に移動し、図６に示すように、嵌合部材２２のノズル嵌合部２２ａの位置にノズル１１ｂのガイド用凹部１１ｆが位置し、嵌合部材２２のノズル嵌合部２２ａがノズル１１ｂのガイド用凹部１１ｆに嵌め込まれる。これにより、再びノズル１１ｂに筒状本体２１を固定し、ノズル１１ｂが筒状本体２１から突出しないようにすることができる。
　このようなプラグ１とソケット２とによれば、ソケット２の識別手段、具体的には識別凸部４１ｂの大きさ、配置が、プラグ１の識別手段、具体的には識別部材２４の大きさ、配置に一致し、またソケット２の内径および外径がプラグ１のノズル１１ｂとノズルガイド１４との隙間に一致する場合にのみ、ノズル１１ｂをノズルガイド１４から突出させることができ、ソケット２にプラグ１を接続することができる。
　一方、ソケット２の識別手段とプラグ１の識別手段とが一致しない場合、あるいはソケット２の内径および外径がプラグ１のノズル１１ｂとノズルガイド１４との隙間に一致しない場合、ノズル１１ｂをノズルガイド１４から突出させることができず、ソケット２にプラグ１を接続することができない。また、ノズル１１ｂに対して大きすぎるソケットに接続しようとした場合、例えばノズル１１ｂの外径側に設けられたノズルガイド１４、具体的には筒状本体２１がソケットの挿入口の縁部に引っかかり、ソケットの内部にノズル１１ｂを挿入することができず、バルブ機構が閉状態のままとなり、液体燃料の流出が抑制される。
　次に、本発明の他のプラグ１について説明する。
　図１０は、本発明の他のプラグ１と、このプラグ１に適合するソケット２とからなるカップラー３の分離状態の様子を示す断面図である。また、図１１はプラグ１のノズルガイド３１を示すものであり、図１１（ａ）が先端側から見た状態を示す外観図、図１１（ｂ）が先端側から見た状態を示す平面図、図１１（ｃ）が図１１（ｂ）に示すノズルガイド３１を右側から見た状態を示す右側面図、図１１（ｄ）が図１１（ｂ）に示すノズルガイド３１を下側から見た状態を示す下面図、図１１（ｅ）が図１１（ｂ）に示すノズルガイド３１のＡ－Ａ矢視断面図である。
　プラグ１は、ノズルガイド３１の構造およびその支持構造が図２に示すノズルガイド１４の構造およびその支持構造と異なっている。具体的には、ノズルガイド３１は、図２に示すノズルガイド１４の筒状本体２１、嵌合部材２２、嵌合部押圧部材２３、および識別部材２４が略一体化された構造となっている。なお、プラグ１のこれ以外の部分、およびソケット２については、図２に示すプラグ１およびソケット２と同様なものであるため、以下では相違部分についてのみ説明する。
　ノズルガイド３１は、例えば図１１に示すように外観が略環状の本体部３１ａと、この本体部３１ａの内径側に突出するように形成されるノズル嵌合部３１ｂと、このノズル嵌合部３１ｂの外径側であって本体部３１ａの先端側に先端側から後端側にかけて縮径するように形成される縮径部３１ｃとを有している。
　本体部３１ａは、例えば周方向の一部に切欠部３１ｄが形成されており、外観がＣ字状とされている。このような切欠部３１ｄを有するＣ字状のものとすることで、弾性変形による拡径が容易なものとなっている。このような本体部３１ａは、例えばガイド用弾性体１９が当接し、先端側へと押圧するために用いられる平面部３１ｅと、この平面部３１ｅの外径側から先端側へと延ばされるようにして形成され、支持筒部１１ｃの内面に接触してノズルガイド３１の傾きを抑制するために用いられる外壁部３１ｆとを有している。
　ノズル嵌合部３１ｂは、本体部３１ａの内径側に突出するように、例えば周方向に均等な間隔となるように２個形成されている。そして、各ノズル嵌合部３１ｂの外径側であって、本体部３１ａ、厳密には平面部３１ｅの先端側に、先端側から後端側に向かって縮径するようにして縮径部３１ｃが形成されている。なお、ノズル嵌合部３１ｂ、縮径部３１ｃについては、図３、４に示すような嵌合部材２２のノズル嵌合部２２ａ、縮径部２２ｃと同様の機能を有するものであるため、ここでは説明を省略する。
　また、縮径部３１ｃの先端側には、外径側に延びるようにして水平部が形成されている。このような水平部を設けることにより、例えばソケットの挿入口がノズル１１ｂよりも過度に大きく、誤挿入のおそれがある場合であっても、ソケットの挿入口の縁部にこの水平部が引っかかるようにして、両者のバルブ本体が当接することを抑制し、バルブ機構が開状態となることを抑制することで、外部への液体燃料の流出を抑制し、安全性、信頼性に優れたものとすることができる。
　一方、本体部３１ａの外径側には、例えばノズル嵌合部３１ｂの周方向の配置と一致するようにして支持筒部嵌合部３１ｇが形成されている。支持筒部嵌合部３１ｇは、支持筒部１１ｃに形成される軸方向に延びるガイド用溝部１１ｇに移動可能に嵌め込まれることによって、ノズルガイド３１の軸方向の移動範囲を規定すると共に、周方向の回転を抑制するために設けられている。
　このようなノズルガイド３１を有するプラグ１については、ノズル嵌合部３１ｂ、縮径部３１ｃがそれぞれ図３、４に示す嵌合部材２２のノズル嵌合部２２ａ、縮径部２２ｃに相当し、平面部３１ｅが図３、４に示す嵌合部材２２の平面部２２ｄに相当し、支持筒部嵌合部３１ｇが図３、４に示す嵌合部材２２の本体嵌合部２２ｂに相当する（なお、この場合、支持筒部１１ｃのガイド用溝部１１ｇが図２示す筒状本体２１の凹部２１ａに相当する）。
　このようなノズルガイド３１を有するプラグ１とソケット２とは以下のようにして接続することができる。
　まず、図１０に示す状態からソケット２にプラグ１を接続しようとすると、図１２に示すようにソケット２の識別手段である識別凸部４１ｂが、プラグ１のノズルガイド３１の内径側に形成された縮径部３１ｃに当接する。この際、ノズル１１ｂのシール凹部１１ｄにソケット２の弾性体ホルダ４８が嵌め込まれることで、ノズル１１ｂと弾性体ホルダ４８との間がシール状態となり、液体燃料の流出が抑制される。
　さらにソケット２に向かってプラグ１を押圧すると、図１３に示すように、ソケット２の識別凸部４１ｂに押し返されるようにして縮径部３１ｃが先端側から押圧され、本体部３１ａが拡径する。これにより、ノズル１１ｂのガイド用凹部１１ｆに嵌め込まれていたノズル嵌合部３１ｂが取り外され、結果的にノズル１１ｂへのノズルガイド３１の固定が解除され、ノズル１１ｂをノズルガイド３１から突出させることができるようになる。また、これにより、さらにノズル１１ｂを挿入すると、当接するバルブ本体１２、４２のうちソケット２のバルブ本体４２が後端側に移動し、ソケット２のバルブ機構が開状態となる。
　さらにソケット２に向かってプラグ１を押圧すると、図１４に示すように、バルブ当接部４５ａに当接したバルブ本体４２に押し返されるようにしてバルブ本体１２が後端側へと移動し、プラグ１のバルブ機構が開状態となる。これにより、プラグ１のノズル１１ｂから液体燃料が吐出されると共に、この液体燃料がソケット２の弾性体ホルダ４８を通して最終的に燃料受容部９へと供給される。
　一方、ソケット２からプラグ１を取り外す場合、ソケット２からプラグ１を引き抜いていくと、図１３に示すように、まずプラグ１のバルブ本体１２が先端側に移動し、プラグ１のバルブ機構が閉状態となる。さらに、ソケット２からプラグ１を引き抜いていくと、ソケット２のバルブ本体４２が先端側に移動することで、ソケット２のバルブ機構が閉状態となる。
　さらに、ソケット２からプラグ１を引き抜いていくと、ノズルガイド３１に対してノズル１１ｂが後端側に移動し、図１２に示すように、ノズル嵌合部３１ｂの位置にノズル１１ｂのガイド用凹部１１ｆが位置したときに、ノズル嵌合部３１ｂがノズル１１ｂのガイド用凹部１１ｆに嵌め込まれる。これにより、再びノズル１１ｂにノズルガイド３１を固定し、ノズル１１ｂがノズルガイド３１から突出しないようにすることができる。
　このようなノズルガイド３１を有するプラグ１についても、ソケット２の識別手段と、プラグ１の識別手段とが一致し、またソケット２の内径および外径がプラグ１のノズル１１ｂとノズルガイド３１の縮径部３１ｃとの隙間に一致する場合にのみ、ノズル１１ｂをノズルガイド３１から突出させることができ、ソケット２にプラグ１を接続することができる。
　一方、ソケット２の識別手段とプラグ１の識別手段とが一致しない場合、あるいはソケット２の内径および外径がプラグ１のノズル１１ｂとノズルガイド３１の縮径部３１ｃとの隙間に一致しない場合、ノズル１１ｂをノズルガイド３１から突出させることができず、ソケット２にプラグ１を接続することができない。また、ノズル１１ｂに対して大きすぎるソケットに接続しようとした場合、例えばノズル１１ｂの外径側に設けられたノズルガイド３１、例えば縮径部３１ｃの先端側に形成された水平部等がソケットの挿入口の縁部に引っかかり、ソケットの内部にノズル１１ｂを挿入することができず、バルブ機構を閉状態のままとし、液体燃料の流出を抑制することができる。
　次に、本発明のカップラー３が適用される燃料電池５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５の一例を示す断面図である。燃料電池５は、起電部を構成する燃料電池セル７と、燃料収容部８と、図示を省略したソケット２を有する燃料受容部９とから主として構成されている。なお、図示が省略されたソケット２を有する燃料受容部９は、例えば図１に示されるように燃料収容部８の下面側に設けられている。
　燃料電池セル７は、アノード触媒層７１およびアノードガス拡散層７２からなるアノード（燃料極）と、カソード触媒層７３およびカソードガス拡散層７４からなるカソード（酸化剤極／空気極）と、アノード触媒層７１とカソード触媒層７３とで挟持されたプロトン（水素イオン）伝導性の電解質膜７５とから構成される膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ　Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を有している。
　アノード触媒層７１およびカソード触媒層７３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７１にメタノールや一酸化炭素に対して強い耐性を有するＰｔ－ＲｕやＰｔ－Ｍｏ等を、カソード触媒層７３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７５を構成するプロトン伝導性材料としては、例えばスルホン酸基を有するパーフルオロスルホン酸重合体のようなフッ素系樹脂（ナフィオン（商品名、デュポン社製）やフレミオン（商品名、旭硝子社製）等）、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂、タングステン酸やリンタングステン酸等の無機物等が挙げられる。ただし、これらに限られるものではない。
　アノード触媒層７１に積層されるアノードガス拡散層７２は、アノード触媒層７１に燃料を均一に供給する役割を果たすと同時に、アノード触媒層７１の集電体も兼ねている。一方、カソード触媒層７３に積層されるカソードガス拡散層７４は、カソード触媒層７３に酸化剤を均一に供給する役割を果たすと同時に、カソード触媒層７３の集電体も兼ねている。アノードガス拡散層７２にはアノード導電層７６が積層され、カソードガス拡散層７４にはカソード導電層７７が積層されている。
　アノード導電層７６およびカソード導電層７７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７５とアノード導電層７６との間、および電解質膜７５とカソード導電層７７との間には、ゴム製のＯリング７８、７９が介在されており、これらによって燃料電池セル７からの燃料漏れや酸化剤漏れを防止している。
　燃料収容部８の内部には、液体燃料Ｆとして例えばメタノール燃料が充填されている。また、燃料収容部８は燃料電池セル７側が開口されており、この燃料収容部８の開口部と燃料電池セル７との間に気体選択透過膜５２が設置されている。気体選択透過膜５２は、液体燃料Ｆの気化成分のみを透過し、液体成分は透過させない気液分離膜である。このような気体選択透過膜５２の構成材料としては、例えばポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂が挙げられる。ここで、液体燃料Ｆの気化成分とは、液体燃料Ｆとしてメタノール水溶液を使用した場合にはメタノールの気化成分と水の気化成分からなる混合気、純メタノールを使用した場合にはメタノールの気化成分を意味する。
　カソード導電層７７上には保湿層５３が積層されており、さらにその上には表面層５４が積層されている。表面層５４は酸化剤である空気の取入れ量を調整する機能を有し、その調整は表面層５４に形成された空気導入口５４ａの個数やサイズ等を変更することで行う。保湿層５３はカソード触媒層７３で生成された水の一部が含浸されて、水の蒸散を抑制する役割を果たすと共に、カソードガス拡散層７４に酸化剤を均一に導入することで、カソード触媒層７３への酸化剤の均一拡散を促進する機能も有している。保湿層５３は例えば多孔質構造の部材で構成され、具体的な構成材料としてはポリエチレンやポリプロピレンの多孔質体等が挙げられる。
　燃料収容部８上に積層された気体選択透過膜５２、燃料電池セル７、保湿層５３、および表面層５４は、例えばステンレス製のカバー５５が被されることによって保持されている。カバー５５には表面層５４に形成された空気導入口５４ａと対応する部分に開口５５ａが設けられている。また、燃料収容部８にはカバー５５の爪５５ｂを受けるテラス８ａが設けられており、このテラス８ａに爪５５ｂをかしめることで全体がカバー５５によって一体的に保持されている。
　上述したような構成を有する燃料電池５においては、燃料収容部８内の液体燃料Ｆ（例えばメタノール水溶液）が気化し、この気化成分が気体選択透過膜５２を透過して燃料電池セル７に供給される。燃料電池セル７内において、液体燃料Ｆの気化成分はアノードガス拡散層７２で拡散されてアノード触媒層７１に供給される。アノード触媒層７１に供給された気化成分は、例えば下記の（１）に示すメタノールの内部改質反応を生じさせる。
　　ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ　→　ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ－　…（１）
　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８から水蒸気が供給されないため、カソード触媒層７３で生成した水や電解質膜７５中の水をメタノールと反応させて上記（１）式の内部改質反応を生起するか、あるいは上記（１）式の内部改質反応によらず、水を必要としない他の反応機構により内部改質反応を生じさせる。
　内部改質反応で生成されたプロトン（Ｈ＋）は電解質膜７５を伝導し、カソード触媒層７３に到達する。表面層５４の空気導入口５４ａから取り入れられた空気（酸化剤）は、保湿層５３、カソード導電層７７、カソードガス拡散層７４を拡散して、カソード触媒層７３に供給される。カソード触媒層７３に供給された空気は、次の（２）式に示す反応を生じさせる。この反応によって、水の生成を伴う発電反応が生じる。
　　（３／２）Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ－　→　３Ｈ２Ｏ　…（２）
　上述した反応に基づく発電反応が進行するにしたがって、燃料収容部８内の液体燃料Ｆ（例えばメタノール水溶液や純メタノール）は消費される。燃料収容部８内の液体燃料Ｆが空になると発電反応が停止するため、その時点でもしくはそれ以前の時点で燃料収容部８内にカートリッジ４から液体燃料を供給する。カートリッジ４からの液体燃料の供給は、前述したようにカートリッジ４側のプラグ１を燃料電池５側のソケット２に挿入することにより実施される。
　以上、本発明の燃料電池用プラグ、燃料電池用カップラーについて説明したが、本発明の燃料電池用プラグ、燃料電池用カップラーは上記実施形態そのものに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。
　例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。また、例えば燃料電池としては小型化が進められているパッシブ型ＤＭＦＣが好適であるが、少なくとも本発明の燃料電池用カップラーにおける燃料電池用ソケットを具備することができ、液体燃料が該燃料電池用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。
　本発明の燃料電池用プラグは、適合性を有する燃料電池用ソケットに接続する場合にのみノズルを突出させるノズルガイドを有することで、適合性を有する燃料電池用ソケットに接続した場合にのみ、両者のバルブ本体を当接させてバルブ機構を開状態とすることができる。例えば、燃料電池用ソケットの挿入口がノズルよりも過度に大きく、ノズルを誤挿入するおそれがある場合であっても、燃料電池用ソケットの挿入口の縁部にノズルガイドが引っかかるようにすることで、ノズルの突出を抑制し、両者のバルブ本体が当接することを抑制することで、バルブ機構が開状態となることを抑制することができる。このため、液体燃料の外部への流出を抑制し、安全性、信頼性に優れたものとすることができる。このような安全性、信頼性に優れる燃料電池用プラグは、携帯型電子機器を始めとする各種電子機器の電源となる燃料電池に液体燃料を供給するために用いられる燃料電池用カップラーに有用に用いることができる。
　１…燃料電池用プラグ、２…燃料電池用ソケット、３…燃料電池用カップラー、４…カートリッジ、５…燃料電池、６…カートリッジ本体、７…燃料電池セル、８…燃料収容部、９…燃料受容部、１１…プラグ本体、１１ａ…ベース部、１１ｂ…ノズル、１１ｃ…支持筒部、１１ｄ…シール凹部、１１ｅ…燃料吐出口、１１ｆ…ガイド用凹部、１１ｇ…ガイド用溝部、１２…バルブ本体、１３…押えキャップ、１４…ノズルガイド、１５…バルブホルダ、１７…Ｏリング、１８…バルブ用弾性体、１９…ガイド用弾性体、２１…筒状本体、２１ａ…凹部、２１ｂ…溝部、２２…嵌合部材、２２ａ…ノズル嵌合部、２２ｂ…本体嵌合部、２２ｃ…縮径部、２２ｄ…平面部、２２ｅ…溝部、２２ｆ…切欠部、２３…嵌合部押圧部材、２４…識別部材、２４ａ…板状部、２４ｂ…凸部、３１…ノズルガイド、３１ａ…本体部、３１ｂ…ノズル嵌合部、３１ｃ…縮径部、３１ｄ…切欠部、３１ｅ…平面部、３１ｆ…外壁部、３１ｇ…支持筒部嵌合部、４１…ソケット本体、４１ａ…ノズル挿入口、４１ｂ…識別凸部、４２…バルブ本体、４３…先端側筒部、４４…中間筒部、４５…後端側筒部、４６…Ｏリング、４７…バルブ用弾性体、４８…弾性体ホルダ、４９…ホルダ支持部材、５１…支持部材用弾性体

Claims (9)

  1. 　燃料電池に液体燃料を供給するためにバルブ機構を有する燃料電池用ソケットに着脱可能に接続させて用いられるバルブ機構を有する燃料電池用プラグであって、
    　前記燃料電池用ソケットに挿入されるノズルと、
    　前記ノズルの先端側外周に設けられ、前記燃料電池用プラグと適合性を有する燃料電池用ソケットに接続される場合にのみ前記ノズルを突出させるノズルガイドと
    　を有することを特徴とする燃料電池用プラグ。
  2. 　請求項１記載の燃料電池用プラグにおいて、
    　前記ノズルガイドは、前記ノズルの外周に配置される筒状本体と、前記筒状本体の内部に配置され、前記ノズルの外面に形成された凹部に取り外し可能に嵌め込まれるノズル嵌合部および前記筒状本体の内面に形成された凹部に移動可能に嵌め込まれる本体嵌合部ならびに先端側から後端側にかけて縮径する縮径部を有する嵌合部材と、前記縮径部の先端側に配置される識別部材とを有することを特徴とする燃料電池用プラグ。
  3. 　請求項２記載の燃料電池用プラグにおいて、
    　前記識別部材は、前記燃料電池用ソケットに設けられる識別手段の配置と一致するように配置されていることを特徴とする燃料電池用プラグ。
  4. 　請求項２記載の燃料電池用プラグにおいて、
    　前記嵌合部材の外径側には、前記嵌合部材を外径側から内径側に向かって押圧する嵌合部押圧部材が設けられていることを特徴とする燃料電池用プラグ。
  5. 　請求項１記載の燃料電池用プラグにおいて、
    　前記ノズルガイドは、前記ノズルの外周に配置される拡径可能な略環状の本体部と、前記本体部の内径側に突出するように形成され、前記ノズルの外面に形成された凹部に取り外し可能に嵌め込まれるノズル嵌合部と、前記本体部の先端側かつ前記ノズル嵌合部の外径側に先端側から後端側にかけて縮径するように形成される縮径部とを有することを特徴とする燃料電池用プラグ。
  6. 　請求項５記載の燃料電池用プラグにおいて、
    　前記本体部は、周方向の少なくとも１箇所に切欠部を有することを特徴とする燃料電池用プラグ。
  7. 　請求項５記載の燃料電池用プラグにおいて、
    　前記縮径部は、前記燃料電池用ソケットに設けられる識別手段の配置と一致するように配置されていることを特徴とする燃料電池用プラグ。
  8. 　請求項１記載の燃料電池用プラグにおいて、
    　前記ノズルガイドの後端側には、前記ノズルガイドを先端側に押圧するガイド押圧部材が配置されていることを特徴とする燃料電池用プラグ。
  9. 　請求項１記載の燃料電池用プラグと、
    　前記燃料電池用プラグと適合性を有する燃料電池用ソケットと
    　を有することを特徴とする燃料電池用カップラー。
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