专利名称：液体接受与输送用连接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在燃料电池以及喷墨打印机等的液体供给装置中，用于将液体从液体贮存器导入接受液体的受体中的液体接受与输送用连接装置。
背景技术：
目前，在喷墨打印机、液体燃料打火机、医疗用药液投入等产品上，采用在贮存且流出液体的液体贮存器与从这个液体贮存器导入液体的液体受体之间使用可装卸的液体供给装置的方法已广为普及。这种液体供给装置可以在供给的液体不足时直接配换液体贮存器本身。因此，与直接向内置于本体内的贮存器供给液体等方法相比，可更干净，几乎不会让液体弄脏手，而且，更安全，简便地补给液体。特别是使用对人体有不良影响的供给液体或一旦接触外部气体就剧烈劣化的液体时，是非常有效的供液装置。
此外，最近，以液体为燃料发电的燃料电池的开发正在深入，特别是有关以甲醇为燃料的直接型甲醇燃料电池(DMFC)，藉多家电机制造商的参与，其开发工作正引起高度重视，人们所期待着作为使用于笔记本电脑、可携带的各种电子仪器、手机等的下一代新型电池。但是，一般情况下，甲醇对人体的影响很大，如果吸入，就会侵害中枢神经，引起眩晕和腹泻。而且，在大量吸入或者进入眼睛时，还会引起视神经障碍，导致失明的可能性非常高，是危险性很高的有毒液体。因而，即使是在DMFC中，也被认为，在为一般需要者既安全又简便地供给燃料时，不直接处理甲醇，而是把液体贮存器作为部件来提供是最佳的提供方法。关于这种方法正在进行着广泛的开发(日本专利特开2003-308871、特开平8-12301、特开2003-317756等)。
对于所述的液体供给装置，应必须具有把液体从液体贮存器引导至液体受体的可装卸的液体接受与输送用连接装置。作为现有技术的连接装置，可以举出日本专利特开平10-789、特开平8-50042、特表2003-528699、特开2003-266739、特表2001-524896、特开2000-289225、特开平7-68780、特开平5-254138、特开2003-331879等。
然而，不论什么样的连接装置，都因为零件数量非常多而使结构变得复杂，从而制约了产品的小型化和成本的降低。此外，由于具有在液体贮存器、受体内部压力一旦升高、就要打开阀门等的结构，因此，就成了容易发生液体泄漏的结构。所以，非常需要一种连接结构简单、在内部压力升高的情况下也不发生漏液、又可以顺畅地进行装卸的连接装置。特别是，对于考虑应用到携带式电子仪器中的DMFC，可以考虑需要一种从现今的携带式电子仪器的尺寸可以缩小到最低103mm3以下的连接部件。另外，在上面所引用的实例中的一例中，嵌套液体贮存器和液体受体双方时，在液体流过的通路内安装了弹簧，在连接使用过程中，弹簧等金属离子等成分在液体中洗脱，于是就有了液体受到污染的问题。即使在DMFC中，可以考虑到，金属离子的洗脱，使得构成DMFC主体材料的如催化剂、导电材料、电解质膜等产生劣化，电化学反应效率下降等，给DMFC的特性带来影响。
发明内容
鉴于现有装置所存在的问题，本发明的目的在于通过简化连接件结构，提供零部件的数量少，可小型、低成本制造、而且不受内压的高低影响、可在很宽的条件下不发生漏液、不污染内部液体、且简便、可靠性高的液体接受与输送用连接装置。并围绕该目标进行了专心研究，其结果认为如下所述内容可以解决上述问题。
本发明涉及一种续接贮存液体的液体贮存器和从所述液体贮存器接受液体的液体受体的液体接受与输送用连接装置(jointer装置)，所述液体接受与输送用连接装置具有液体贮存器和液体受体的任何一个或者两者的连接部分，由至少设有流道的阀门和具有孔的弹性体构件构成，并将该阀门嵌接或卡接于该孔的结构。
本发明所涉及的液体接受与输送用连接装置，还可以通过所述弹性体的变形，阀门开闭而形成流路。
本发明所涉及的液体接受与输送用连接装置，其中，该弹性体的连接面还可以具有凸起成弯曲状的结构。
本发明所涉及的液体接受与输送用连接装置，其中，该阀门和该弹性体的对接面还可以具有凹下呈弯曲状的结构。
本发明所涉及的液体接受与输送用连接装置，还可以用顶压装置将该阀门压接在该弹性体上。
本发明所涉及的液体接受与输送用连接装置，在该弹性体与该阀门的对接面上，作为液体的流道，还可以在该阀门上开有放射状的凹沟。
本发明所涉及的液体接受与输送用连接装置，该弹性体的连接面还可以有迷宫式密封件。
另外，本发明所涉及的液体接受与输送用连接装置，在该弹性体与该阀门的接触面处，该弹性体或者该阀门的任何一方，或者双方都可以具有迷宫式密封件。
另外，所述液体受体可以是以液体作为燃料而发电的燃料电池，所述液体贮存器可以作为液体燃料盒。
另外，本发明所涉及的液体接受与输送用连接装置，作为所述燃料电池所用的燃料，可以使用至少含有甲醇的液体。
另外，本发明所涉及的液体接受与输送用连接装置，所述连接件的输液流量可以小于等于100ml/hr。
本发明所涉及的液体接受与输送用连接装置，由于采用了如上所述的结构，因而取得了如下所示的效果。
本发明所涉及的液体接受与输送用连接装置，与现有产品比较，简化了结构、削减了零部件的数量，因此可以实现产品的小型化、低成本化。另外，关于本发明的连接件的大小，可以根据本发明所涉及的装置的设计思想进行随意设计，完全可以实现小于等于103mm3的尺寸。另外，只把液体贮存器一侧的连接面接到液体受体，则弹性体变形后，阀门开启，形成流路，然后，就能够简单地接受液体贮存器内部的液体并输送至液体受体内。同时，液体贮存器或者液体受体容器内的压力越高，阀门与弹性体的密封性越强，液体的泄漏反而难以发生。同时，采用顶压装置，通过将阀门与弹性体压接，可以实现即使在低压下的容器内，也可以实现对于防止液体泄漏具有高可靠性的连接装置。
另外，由于采用了弹性体的连接面呈弯曲状凸起的结构及该阀门与该弹性体的对接面呈弯曲状凹陷的结构，因此可以提高阀门开口的可靠性。
该连接件还可以用于以液体作为燃料进行发电的燃料电池的液体燃料盒。在本发明的液体接受与输送用连接装置中，通过阀门的流路设计，可以对接受与输送的液体流量进行控制。根据这种办法，可以将送液流量限制在100ml/hr以下，所以，可以每次少量地供给适量的液体。如果把该连接件用于燃料电池，还可以抑制液体燃料的过量供给，特别是用于以甲醇为燃料的DMFC时，可以获得防止交迭现象(燃料的液体在燃料电池内的燃料极上未发生反应而直接流进了电解质的现象)的效果。因此，本发明所涉及的连接装置最适合于燃料电池、特别适用液体作为燃料的燃料电池的燃料盒的连接装置部件。
本发明所涉及的液体接受与输送用连接装置，不仅用于所述的燃料电池，还可以安装在墨盒、药液投入用的容器上使用，作为以将液体从一个容器接受并输送到另一个容器为目的的连接装置，可以适用于各种各样的用途。特别是，作为小型并且输液流量很小的设备的连接装置，可以认为是有效的装置。
图1是表示液体接受与输送用连接装置的液体贮存器的立体图。
图2是表示液体接受与输送用连接装置的液体受体的立体图。
图3是表示液体贮存器连接于液体受体的状态的立体图。
图4表示用于液体贮存器或者液体受体的连接装置的弹性体的主视图。
图5表示用于液体贮存器或者液体受体的连接装置的弹性体的侧视图。
图6表示用于液体贮存器或者液体受体的连接装置的弹性体的剖面图。
图7表示阀门的主视图。
图8表示阀门的侧视图。
图9表示阀门的A-A剖面图。
图10表示阀门的B-B剖面图。
图11表示弹性体和阀门组合而成的连接装置。
图12表示连接工艺的连接前的状态。
图13表示连接工艺的连接时的状态。
具体实施例方式
参照图1～图13，对本发明所涉及的液体接受与输送用连接装置的实施例进行说明。但本发明并不局限于以下所示的实施例。另外，本实施例中是把本发明同时应用于液体贮存器以及液体受体(接收器)来加以说明的，在实际应用时，两者可以不同时使用，亦可单独使用。
本发明的实施例所涉及的液体接受与输送用连接装置的液体贮存器1示于图1，本发明实施例所涉及的液体受体4示于图2，液体贮存器1和液体受体4连接的状态示于图3。但是，液体贮存器1是用于DMFC的甲醇燃料盒，并封入占3％重量的甲醇水溶液。而且，DMFC本体(产品编号6061，埃弗里公司制造(アイフリ一社製))内置于液体受体4中。
当把液体贮存器1内的液体供给液体受体4时，按照图3所示的状态使用。液体贮存器1的内部是预先注有液体的状态，为了从液体贮存器1向液体受体4输液，在液体贮存器1一侧设置有输液用的连接部分2，在液体受体4一侧则设置有受液用的连接部分5。
液体贮存器1以及液体接收部件4的形状并不局限于这些图例，其可以采用各种各样的形状。另外，在本实施例中，用四个位置来表示液体受体4的受液侧的连接部分5，根据用途的不同并结合所需必要的供给量，可以增减受液侧的连接部分5的数量，也可以增减可装配的液体贮存器1的数量。
图4～图6表示用于液体贮存器1或者液体受体4的连接装置的弹性体3a，图7～图10表示阀门11、图11表示弹性体3a、3b与阀门11组合的连接装置，图12及图13表示本实施例的连接过程。
对于弹性体3a、3b(弹性体3a和3b，如下所述，仅是迷宫式密封条7a和7b的位置不同)，将其安装在连接面的对面、即液体贮存器1或者液体受体4时，在其内侧最好开有能够嵌套吻合阀门11的孔6，而且虽好是可以发生弹性变形的材质。
作为弹性体3a、3b的材质，可以使用各种橡胶或合成橡胶等各种各样公知的弹性材料。具体地说，可以举出丁苯橡胶、丁二烯橡胶、间规1、2-聚丁二烯、异戊间二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、氯丁橡胶、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯三元共聚物、异丁橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯砜化聚乙烯、硅橡胶、氟化乙烯叉系橡胶、四氯乙烯丙烯系橡胶(テトラフロロエチレン·プロピレン系ゴム)、四氯乙烯(テトラフロロエチレン)甲基乙烯醚系橡胶、氟硅系橡胶、表氯醇橡胶、多硫化橡胶、聚氨酯橡胶和天然橡胶等等，可以用这些材料中的一种或者两种混合使用。对于弹性体3a、3b，最好根据输送液体的特性、弹性体的抖动特性、耐久压缩应变特性、回弹、耐溶性等等来选择。此次，因为是用于DMFC，则用了耐甲醇性、耐久压缩应变特性优异的乙烯-丙烯橡胶。
本实施例的弹性体3a、3b，如图4～图6所示，做成了有孔6的结构，在本实施例中，连接面做成向外侧膨胀成弯曲状，而连接面的反面(内侧面)凹下呈弯曲状的结构。这是为了使弹性体3a、3b相对于连接方向的变形容易。另外，弹性体3a、3b最好至少有孔6，并不限定连接面要膨胀成弯曲状、或者连接面的内侧面要凹成弯曲状的结构，也可以两者都是平面、连接面是凹形、连接面的内侧面是凸起形。
在连接面上设有凸形的迷宫式密封件7a。这种迷宫式密封条只要对于连接面是一圈形状突起的结构就可以，就本实施例而言，突起部分的剖面是半圆形状的，然而，倒V型、四角形也行，其形状并非特别限定的。以下记载的迷宫式密封也一样。翼形弹性体3a和3b，只是其迷宫式密封7a和7b的位置不同。依赖于这样的设计，在进行连接时，就能够防止连接面之间的漏液，(并能得到较高的可靠性)。但是，进行连接时，若一对连接面的对接压力高、则弹性体与连接对象材料间的密接性也高，因而，也时也可以不设置迷宫式密封件7a或者7b。迷宫式密封件7a或者7b可以根据连接条件、弹性体3a、3b的材质等、并对应于漏液的状况来设计。
为了装配在液体贮存器1或者液体受体4上，本实施例的弹性体上设有凸缘8。凸缘8应该使得液体贮存器1或者液体受体4的装配部位不引起漏液为原则来进行装配。另外，为了防止装配部位的漏液，也可以采用将弹性体3a或者3b与液体贮存器1或者液体受体4的主体插入成型、双色成型等一体化成型工艺制作。
另外，为了提高防止阀门11与弹性体3a和3b对接部位漏液的可靠性，采用顶压装置使阀门11压接在弹性体3a或者3b上。为此，就本实施例的弹性体3a或者3b而言，在弹性体3a或者3b中形成作为顶压装置的弹簧10的簧座9。不过，如果在设计顶压装置时，弹簧座9设在液体贮存器1或者液体受体4的主(筐)体侧的话，也可以不必在弹性体3a或者3b中设弹簧座9。
其次，阀门11则只要能够与弹性体3a或者3b的孔部分6嵌接或者卡接，在其中形成液体流道、且具有能够与弹性体3a或者3b相接的材质和形状就可以了。作为阀门11的材料，可以用金属、塑料、木材、陶瓷等，优选是金属和塑料。
具体而言，作为金属可以举出不锈钢、铝、铁、铜、银、白金和金等。作为塑料则可以举出聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯、ABS树脂、甲基丙烯酸(酯)树脂、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚缩醛、(ポリブチレンテレフタレ一ト)、变性聚亚苯基醚、聚亚苯基硫化物、液晶聚合物、聚砜(ポリサルホン)、聚醚砜、聚芳脂、聚醚酮、聚邻苯二酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺(ポリアミドイミド)、聚甲基戊烯、氟树脂、聚偏氟乙烯、TEFE、PFA、苯酚树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂、环氧树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、硅树脂等。就本实施例而言，考虑到是在DMFC中使用，所以对于两者都用耐甲醇性能好的聚丙烯。
本实施例的阀门11如图7～图10所示，做成一部分凸起的结构。这个凸出的部分就和弹性体3a或者3b的孔部分6嵌接或卡接。嵌接或者卡接时，也可以固接、粘接、装配或插接。另外，本实施例中，在凸起部分有切槽13、在与弹性体3a或者3b相接的面上有凹沟12。这样，当阀门11开口时，切槽13、凹沟12就成为液体的流道。另外，与弹性体3a或者3b相接的面，为了与弹性体3a或者3b的内侧弯曲成凹窝的面密接性高地进行对接，将相接面做成弯曲成鼓胀形状。再者，本实施例中，与防止前述连接面的漏液而添加迷宫式密封件7a、7b的做法一样，为了防止阀门11开口时的漏液，对于阀门11也在与弹性体3a或者3b的相接面处加了迷宫式密封件17。
如图11所示，弹性体3a或者3b与阀门11组成的连接装置是靠连接装置的凸缘8而装在液体贮存器1或者液体受体4上的。将阀门11的凸起部分嵌接在弹性体3a或者3b相接面的反面(内侧面)的孔6部分处。本实施例中，使用弹簧10作为顶压装置，使阀门11压接于弹性体3a或者3b上。通过弹性体3a或者3b与阀门11相接的部分，防止装在其中的液体向外流出。另外，虽然在本实施例中顶压装置采用了弹簧10，但是，只要是能将阀门11顶压于弹性体3a或者3b的装置，如公知的顶压装置都可以使用。另外，在本实施例中，虽然由弹性体和阀门构成的连接装置通过其凸缘而安装在液体贮存器或液体受体(接收器)上，但是，本领域技术人员应当理解，该连接装置也可以连接在液体贮存器和液体受体之间，或者，该连接装置只设置在液体贮存器和液体受体中的一个上，另一个上不设置连接装置，此时，可以通过公知的密封技术对该连接装置与液体贮存器或液体受体的连接处进行密封。
如图13所示，通过让连接面相互接触，使弹性体3a及3b变形，相接的阀门11和弹性体3a或者3b分开，相接部分消失，液体则通过其间隙以及阀门的切槽13、凹沟12而流过。
另外，连接装置相互脱离时，弹性体3a及3b恢复到连接前的状态，阀门11又与弹性体3a或者3b相接，阀门11口闭，就可以封住内含的液体。
在图13的状态下，液体贮存器1的内部压力为5kPa、当液体受体4的内部为向大气开放状态时，检查了从液体贮存器1流向液体受体4的输液量，结果输液量是每小时50毫升。再者，此状态下驱动DMFC，结果可得到30毫瓦的输出功率。
另外，从图13的状态把液体贮存器1从液体受体4拆卸下来时，液体贮存器1和液体受体4都没有出现任何漏液的情况。再者，将液体贮存器1、液体受体4内部的压力从1kPa增加到1MPa，检查了漏液的情况，在此压力范围内完全未发生漏液。
综上所述，本实施例的液体接受与输送用连接装置具有能够在任何情况下都不发生漏液地输送液体的性能。另外，在上述实施例中，弹性体密封件的体积为225mm3，可以做到比之于历来的液体接受与输送用连接装置更小的小型化。因此，本发明使其作为今后以DMFC为能源的携带式电气设备等的液体接受与输送用连接装置而加以应用成为可能。
尽管本发明已经参照附图和优选实施例进行了说明，但是，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。本发明的各种更改、变化和等同替换均由所附的权利要求书的内容涵盖。
权利要求
1.一种液体接受与输送用连接装置，其特征在于在连接贮存液体用的液体贮存器和从所述液体贮存器收容液体用的液体受体的所述液体接受与输送用连接装置中，具有液体贮存器和液体受体的任何一方，或者双方的连接部分，至少由设有流道的阀门及设有孔的弹性体构成，并将该阀门嵌接或卡接于该孔的结构。
2.根据权利要求1所述的液体接受与输送用连接装置，其中，通过所述弹性体的形变使阀门开闭，从而形成流道。
3.根据权利要求1所述的液体接受与输送用连接装置，其中，所述弹性体的连接面具有凸起呈弯曲状的结构。
4.根据权利要求1所述的液体接受与输送用连接装置，其中，所述弹性体和所述阀门的对接面具有凹下呈弯曲状的结构。
5.根据权利要求1所述的液体接受与输送用连接装置，其中，使用顶压装置将所述的阀门压接于所述弹性体上。
6.根据权利要求1所述的液体接受与输送用连接装置，其特征在于，在所述弹性体的连接面具有迷宫式密封件。
7.根据权利要求1所述的液体接受与输送用连接装置，其中，在所述弹性体和所述阀门的对接面中，所述弹性体和所述阀门的任何一方或者双方具有迷宫式密封件。
8.根据权利要求1所述的液体接受与输送用连接装置，其中，所述液体受体是以液体作燃料发电的燃料电池、以及所述液体贮存器为液体燃料盒。
9.根据权利要求1所述的液体接受与输送用连接装置，其中，作为所述燃料电池使用的燃料，采用至少含有甲醇的液体。
10.根据权利要求1所述的液体接受与输送用连接装置，其中，所述连接输液量为每小时小于等于100毫升。
全文摘要
本发明披露了一种液体接受与输送用连接装置，通过简化连接件的结构，提供能够实现零件数量的减少、小型、低成本制造，而且不受内压高低影响、即使在很宽的条件下也不发生漏液，不污染内部液体，简便、可靠性高的连接。本发明的液体接受与输送用连接装置，是将收容液体的液体贮存器(1)与收容来自所述液体贮存器(1)的液体的液体受体(4)连接起来的液体接受与输送用连接装置，其中液体贮存器(1)或者液体受体(4)的任何一方或者两者的连接部分，至少由设有流道的阀门(11)及设有孔(6)的弹性体部件(3a，3b)构成，具有将该阀门(11)嵌接或卡接于该孔(6)的结构。
文档编号G01D15/16GK1719652SQ20041007474
公开日2006年1月11日 申请日期2004年9月14日 优先权日2004年7月5日
发明者胜浦信夫, 高桥彻 申请人:尼柯斯有限公司