JP2003113983A - 流体コネクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 対応するコネクタを連結した場合のみ流体の
授受が可能とされる安全性に優れた流体コネクタ装置を
提供する。 【解決手段】 雄形コネクタ２と雌形コネクタ３とから
なり上記雄形コネクタ２を上記雌形コネクタ３に挿入し
て接続する一対の流体コネクタ装置１であって、上記雄
形コネクタ２が、上記雌形コネクタ３との間で流体の授
受が行われる第１の流路４を有し、上記雌形コネクタ３
が、上記雄形コネクタ２との間で流体の授受が行われる
第２の流路１２と、当該第２の流路１２を遮断した状態
で固定された遮断弁１１とを有し、上記雄形コネクタ２
が上記雌形コネクタ３に挿嵌されることにより、上記遮
断弁１１の固定状態が解かれて上記遮断弁１１が開き、
上記第１の流路４と上記第２の流路１２とが連通する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、他方のコネクタと接離
自在とされ、当該コネクタとの間で流体の授受を行う一
対の流体コネクタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、新たな発電システムとして、水素
を燃料として水素と酸素の電気化学反応によって電気を
発生させる燃料電池システムが注目されている。燃料電
池は、水素と酸素とが反応して水が生成される際に発生
するエネルギーを電気エネルギーとして取り出す装置で
ある。燃料電池は、電気エネルギーを取り出す際に有害
な副次生成物が発生しないことから、地球環境に優しい
クリーンな発電装置であり、今後ますます用途が広がる
ものとして期待されている。

【０００３】この燃料電池システムは、自動車用や家庭
用の発電システムとしても注目されており、この燃料電
池システムにおいては、水素の供給方法に関して、水素
の製造方法や水素の貯蔵方法等の研究が盛んに行われて
おり、種々の提案がなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料電池の
燃料である水素は、例えば、液体又は気体の状態で貯蔵
する貯蔵タンクや、水素吸蔵合金を備える水素カートリ
ッジなどを備える水素貯蔵装置から燃料電池に供給され
る。

【０００５】また、最近、燃料電池システムをポータブ
ル電源として用いることが提案され、盛んに研究が進め
られている。このようなポータブル電源をはじめとする
燃料電池の普及に伴って、水素の流通や取引が一般化し
た場合、水素を貯蔵する水素貯蔵装置の取り扱いが問題
となる。すなわち、現在の水素貯蔵装置は、コネクタ装
置を介して燃料電池と連結され、また、水素貯蔵装置の
内部に逆止弁を配置することで貯蔵した水素が外部に流
出しないようにしている。

【０００６】しかしながら、このような逆止弁を用いた
場合には、適当な部材で逆止弁を押すことにより水素貯
蔵装置の密閉状態を解くことが可能であり、悪戯等によ
り簡単に水素を取り出す、または異なる種類の気体や液
体を注入することができてしまい危険である。また、他
の種類の気体や液体を水素貯蔵装置と似たような容器に
貯蔵した場合等では、貯蔵容器を取り違えてしまう虞が
ある。そして、水素貯蔵装置と燃料電池とを連結するコ
ネクタ装置と同様のコネクタ装置が他の気体や液体を貯
蔵した容器にも用いられている場合には、そのまま連結
されてしまう虞がある。

【０００７】そこで、本発明は、上述した従来の実情に
鑑みてなされたものであり、対応するコネクタを連結し
た場合のみ流体の授受が可能とされる安全性に優れた流
体コネクタ装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
する本発明に係るコネクタ装置は、雄形コネクタと雌形
コネクタとからなり雄形コネクタを雌形コネクタに挿入
して接続する一対の流体コネクタ装置であって、雄形コ
ネクタが雌形コネクタとの間で流体の授受が行われる第
１の流路を有し、雌形コネクタが雄形コネクタとの間で
流体の授受が行われる第２の流路と、当該第２の流路を
上記雄形コネクタ側から遮断した状態で固定された遮断
弁とを有し、雄形コネクタが雌形コネクタに挿嵌される
ことにより遮断弁の固定状態が解かれて遮断弁が開き、
第１の流路と第２の流路とが連通することを特徴とする
ものである。

【０００９】以上のように構成された本発明に係る流体
コネクタ装置は、一義的に形成されたコネクタ同士を連
結した場合のみ遮断弁が開放され、流体の授受が可能と
される。これにより、この流体コネクタ装置において
は、当該流体コネクタ装置を構成するコネクタと類似し
たコネクタを連結した場合や適当な部材により遮断弁を
押した場合等には遮断弁が開放されることがなく、誤動
作が防止される。

【００１０】したがって、一義的に形成されたコネクタ
同士を連結した場合以外は、コネクタ装置が接続された
貯蔵装置等の密閉状態を解いて流体を取り出すこと又は
当該貯蔵容器に貯蔵された流体と異なる種類の流体、す
なわち異なる種類の気体や液体を注入することが防止さ
れる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る流体コネクタ
装置について図面を参照して詳細に説明する。なお、本
発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

【００１２】図１は本発明を適用した流体コネクタ装置
１の一構成例を示す。本発明を適用した流体コネクタ装
置１は、図１に示される雄形コネクタであるプラグ２
と、図１に示される雌形コネクタであるカップラー３と
により構成されており、プラグ２を図１に示すようにカ
ップラー３に挿嵌することによりプラグ２とカップラー
３とが連結される。なお、図１はプラグ２をカップラー
３に挿入し後述する第１の固定リング９のロックが開錠
された状態を示す。このような流体コネクタ装置１は、
例えば燃料電池システム等に用いることができ、燃料電
池システムに用いる場合には、水素を貯蔵した水素貯蔵
装置側にカップラー３を接続し、燃料電池側にプラグ２
を接続する。そして、プラグ２をカップラー３に挿嵌す
ることにより、水素貯蔵装置に貯蔵された水素を取り出
すことができる。以下、流体コネクタ装置１の各構成に
ついて説明する。

【００１３】プラグ２は、流体を授受するためにその略
中心部に長手方向に貫通する内部空洞が設けられ、第１
の流路４とされている。この第１の流路４の形状、大き
さ等には特に限定はなく、流体の流量や圧力等の諸条件
を勘案して適宜設定されれば良い。また、プラグ２ に
おいて挿嵌方向側の外周面には、キーのとしての機能を
担う凹凸が所定の形状で外周方向に設けられている。ま
た、プラグ２の離脱方向側の外周には、ストッパーとし
ての機能を担う肩部５、肩部６及びへこみ部７が設けら
れている。ここで、挿嵌方向とは、カップラー３へプラ
グ２が近づき挿嵌する方向であり、離脱方向は、カップ
ラー３からプラグ２が離れていき離脱する方向とする。
カップラー３は、カップラー本体８と、カップラー本体
８の内部に組み込まれた第１の固定リング９と、その一
部がカップラー本体８の内周面と第１の固定リング９と
に狭持され当該第１の固定リング９と同様に略リング状
を呈する第２の固定リング１０とを備えて構成される。

【００１４】また、カップラー本体８と第１の固定リン
グ９と第２の固定リング１０とにより形成された空間３
０には、第２の流路を遮断する遮断弁１１が配されてい
る。そして、遮断弁１１は、その内部に離脱方向に付勢
するように配された戻り防止バネ３９により離脱方向に
押されている。

【００１５】ここで、第２の流路とは、カップラー本体
８における挿嵌方向側においてその略中心部に設けら
れ、流体を授受するための内部空洞１２と、上述した空
洞部とをまとめた総称である。また、内部空洞１２及び
第２の流路の形状、大きさ等には特に限定はなく、流体
の流量や圧力等の諸条件を勘案して適宜設定されれば良
い。

【００１６】カップラー本体８には、上述したようにそ
の挿嵌方向側においてその略中心部に設けられ、第２の
流路を形成する内部空洞１２と、当該内部空洞１２に連
通するとともに所定の凹凸形状が設けられた空洞部（図
示せず）を有する。すなわち、第１の固定リング９と第
２の固定リング１０とは、この空洞部に組み込まれてい
る。

【００１７】また、カップラー本体８の内周面であり、
第１の固定リング９と対向する周面には、平常状態にお
いて後述する係止ピン１３に対応する位置で当該係止ピ
ン１３を内径方向に付勢するようにシリンダーバネ１４
がバネ受け１５に覆われた状態でバネ孔１６に埋設され
ている。バネ受け１５は、シリンダーバネ１４を受容可
能な径と深さを有する。ここで、平常状態とは、後述す
る第１の固定リング９がロックされている状態を表す。

【００１８】そして、カップラー本体８の内周面におけ
るシリンダーバネ１４よりも挿嵌方向側には、Ｏリング
１７が埋設されている。また、離脱方向側端部には、プ
ラグ２を固定するための部材としてプラグ固定ボール１
８、戻り防止バネ１９、バネ受け２０が備えられてい
る。

【００１９】第１の固定リング９は、プラグ２に略嵌合
する形状とされ、所定の勾配で段差が形成された空洞部
を有し、その内周面には、当該第１の固定リング９をロ
ックする又はロックを解除するキーのとしての機能を担
い上述したプラグ２の外周面に形成された凹凸により係
止される略円柱状の係止ピン１３が当該第１の固定リン
グ９の長手方向における三箇所において係止ピン孔２１
に挿設されている。

【００２０】そして、係止ピン１３の先端は、プラグ２
が挿嵌された際に、プラグ２の外周面とスムーズに摺動
できるように丸みを帯びた形状とされている。また、各
係止ピン１３が内周面から突出する長さは、プラグ２が
カップラー３に挿嵌されるとき、プラグ２の外周面に設
けられた凹凸に確実に接触し係止され、第１の固定リン
グ９のロックを解除できるような寸法を有する。

【００２１】また、係止ピン孔２２は、深さ方向の所定
の位置において段差が設けられることにより直径が変え
られており、第１の固定リング９の内径側の直径（以
下、小径と呼ぶ。）が外径側の直径（以下、大径と呼
ぶ。）よりも小とされている。そして、係止ピン１３
は、その直径が小径と略同等とされ、その終端部、すな
わち第１の固定リング９の外径側の外周端部に設けられ
た肩部２１のみが大径と略同等とされる。これにより、
当該係止ピン１３は、肩部２１が係止ピン孔２２内の段
差に係止される。

【００２２】ここで、図１においては、係止ピン１３が
第１の固定リング９の長手方向における三箇所に設けら
れているが、係止ピン１３の配置箇所は三箇所に限られ
るものではなく適宜変更可能である。すなわち、係止ピ
ン１３の配置箇所は１箇所以上であれば良く、多いほど
第１の固定リング９をロックする又はロックを解除する
キーのとしての信頼性が高くなる。また、係止ピン１３
の形状や大きさ、太さ等も特に限定されるものではな
く、プラグ２の外周面に設けられた凹凸と対応し、プラ
グ２とカップラー３との組み合わせを一義的に決定でき
るものであれば良い。また、第１の固定リング９の挿嵌
方向側の内周面には、Ｏリング２３が埋設されている。

【００２３】第２の固定リング１０は、カップラー本体
８の所定の凹凸形状が設けられた空洞部（図示せず）に
おける挿嵌方向側に配され、当該第２の固定リング１０
とカップラー本体８との間の空間には、第２の固定リン
グ１０を離脱方向側に付勢するように固定リング戻り防
止バネ２４が組み込まれている。

【００２４】そして、遮断弁１１は、上述したようにカ
ップラー本体８と第１の固定リング９と第２の固定リン
グ１０とにより形成された空洞部（図示せず）に配され
ている。遮断弁１１の離脱方向側の端面には、シール用
Ｏリング２５が装着されており、遮断弁１１は、このシ
ール用Ｏリング２５が第２の固定リング１０の挿嵌方向
側の端面２６と当接して第２の流路を遮断する際に確実
に密閉性を保持できるようになされている。

【００２５】また、第２の固定リング１０と遮断弁１１
との間には遮断弁固定部材２７が狭持されている。この
遮断弁固定部材２７は、略球状を呈するものであり、遮
断弁１１の外周面に沿って周方向に配されている。

【００２６】次に、この流体コネクタ装置１の遮断弁ロ
ックシステムについて説明する。このシステムは、カッ
プラー３に当該カップラー３に対して一義的に形成され
たプラグ２が所定の位置に挿嵌された場合にのみ、遮断
弁１１が開放されるように構成されている。

【００２７】すなわち、平常状態では、バネ受け１５に
覆われたシリンダーバネ１４は、第１の固定リング９に
設けられた係止ピン孔２２とカップラー本体８に設けら
れたバネ孔１６との双方に挿通されているため、第１の
固定リング９は、このシリンダーバネ１４によりカップ
ラー本体８の所定の位置、すなわちバネ孔１６と係止ピ
ン孔２２とが対応した位置にロックされた状態とされ
る。このとき、第２の固定リング１０は、固定リング戻
り防止バネ２４により離脱方向に押されており、その離
脱方向側の端面２８がカップラー本体８の挿嵌方向側の
端面２９に当接し、係止されている。また、遮断弁１１
は、遮断弁固定部材２７を介して第２の固定リング９に
より離脱方向側に押された状態で係止されている。これ
により、遮断弁１１は、シール用Ｏリング２５が第１の
固定リング９の挿嵌方向側の端面２６に密着した状態で
ロックされており、これにより、第２の流路が第１の流
路４と遮断されている。

【００２８】すなわち、この流体コネクタ装置１では、
第１の固定リング９と遮断弁１１との間に遮断弁固定部
材２７が狭持且つ固定されることにより、平常状態にお
いては、遮断弁１１をただ押すだけでは遮断弁固定部材
２７を動かすことができないため遮断弁１１を開放する
ことができず、したがって、第１の流路４と第２の流路
とを連通させることができないようになっている。

【００２９】したがって、遮断弁１１のロックを解除
し、遮断弁１１を開放するには、遮断弁固定部材２７の
固定状態を解いたうえで遮断弁１１を挿嵌方向に押して
移動させること必要となる。以下、遮断弁１１を開放す
る方法を、流体コネクタ装置１の動作に沿って説明す
る。

【００３０】プラグ２とカップラー３とを接続するため
にプラグ２をカップラー３に挿嵌すると、プラグ２がカ
ップラー３内の所定の位置まで入った時点で、プラグ２
の外周面が係止ピン１３と摺動しながら当該係止ピン１
３をカップラー３の外径方向に押し上げる。

【００３１】ここで、プラグ２がカップラー３内の所定
の位置まで配される以前においては、バネ受け１５に覆
われたシリンダーバネ１４が第１の固定リング９の係止
ピン孔２２とカップラー本体８のバネ孔１６との双方に
挿通されているため、第１の固定リング９は、このシリ
ンダーバネ１４によりカップラー本体８の所定の位置、
すなわちバネ孔１６と係止ピン孔２２とが対応した位置
にロックされた状態とされている。

【００３２】そして、プラグ２がカップラー３内の適所
に配置され、プラグ２の外周面に設けられた凹凸により
各係止ピン１３がそれぞれ所定の位置にまで移動する
と、第１の固定リング９のロックが解除される。すなわ
ち、各係止ピン１３がそれぞれ所定の位置にまで移動す
ることにより、バネ受け１５に覆われたシリンダーバネ
１４の内径側終端部がカップラー本体８と第１の固定リ
ング９との当接面、すなわち、カップラー本体８の内周
面まで押し戻される。これにより、シリンダーバネ１４
が第１の固定リング９の係止ピン孔２２とカップラー本
体８のバネ孔１６との双方に挿通された状態から、シリ
ンダーバネ１４がカップラー本体８のバネ孔１６のみに
挿通された状態とされる。これにより、第１の固定リン
グ９は、ロックされた状態が解かれ、可動とされる。

【００３３】この状態でさらにプラグ２を挿嵌させる
と、プラグ２が第１の固定リング９を挿嵌方向に押し、
さらに第１の固定リング９は第２の固定リング１０を挿
嵌方向に押すため、第１の固定リング９及び第２の固定
リング１０は、固定リング戻り防止バネ２４による離脱
方向への押し返し力に抗して挿嵌方向側にスライドす
る。ここで、平常状態においては、第２の固定リング１
０の離脱方向側の端面２８は、固定リング戻り防止バネ
２４による離脱方向への押し返し力によりカップラー本
体８の内周面に形成された溝部の端面２９に当接、固定
された状態にある。

【００３４】そして、第２の固定リング１０が挿嵌方向
にスライドすることにより、第２の固定リング１０と遮
断弁１１との間に狭持されていた遮断弁固定部材が外径
方向に可動とされ、これにより、遮断弁１１が挿嵌方向
に可動とされる。すなわち、係止ピン１３による第１の
固定リング９のロックが解除されることにより、第２の
固定リング１０、遮断弁固定部材２７及び遮断弁１１ロ
ックを順次解除することができる。

【００３５】さらにプラグ２を挿入することによりプラ
グ２がカップラー３に確実に挿嵌されると、遮断弁１１
がプラグ２の挿嵌方向側の先端部により挿嵌方向に押さ
れ、シール用Ｏリング２５が第１の固定リング９の挿嵌
方向側の端面２６から離間し、第１の固定リング９と遮
断弁１１との間に所定の空間が生じる。そして、この空
間を介して第１の流路４と第２の流路とが連通すること
となり、第１の流路４と第２の流路との間での流体の授
受が可能となり、プラグ２とカップラー３との間での流
体の授受が可能となる。

【００３６】したがって、例えばカップラー３側からプ
ラグ２側にガスを供給する場合には、第２の流路の内部
空洞１２から供給されるガスは、カップラー本体８と第
２の固定リング１０との隙間からカップラー本体８と第
１の固定リング９と第２の固定リング１０とにより形成
された空間３０に流れ、さらに第１の固定リング９と遮
断弁１１との間に生じた空間を通って第１の流路に流れ
ることとなる。

【００３７】また、プラグ２がカップラー３に完全に挿
嵌されたときには、プラグ２は、当該プラグ２の外周面
に設けられた所定の勾配を有する凸部３１が、当該凸部
３１の形状に対応して第１の固定リング９内周面に形成
された所定の勾配を有する内壁３２により係止されるこ
とにより、それ以上は挿嵌方向側に押し込めないように
なされている。すなわち、当該プラグ２の外周面及び第
１の固定リング９内周面に略同一の形状を設けることに
より、ストッパーのとして機能させている。また、プラ
グ２の肩部５の挿嵌方向側の端面３３が第１の固定リン
グ９の離脱方向側の端面３４により係止されることによ
っても同様にストッパーとしての機能を得ている。

【００３８】また、プラグ２がカップラー３に完全に挿
嵌されると、プラグ固定ボール１８がプラグ２の外周突
部に設けられたへこみ部７に嵌合する。そして、プラグ
２固定ボール１８には、挿嵌方向側に付勢されるように
戻り防止バネ１９の弾力が加えられており、この力がプ
ラグ固定ボール１８からへこみ部７に対しても加わるた
め、プラグ固定ボール１８がへこみ部７に嵌合すること
により、プラグ２とカップラー３とがロックされる。

【００３９】そして、この状態でストッパー３５を離脱
方向にスライドさせると、ストッパー３５が外形方向に
押し開かれるように湾曲してストッパー３５の内周面に
設けられた凸部３６がプラグ固定ボール１８に乗り上げ
る。さらに、ストッパー３５を離脱方向にスライドさせ
ると、凸部３６がプラグ固定ボール１８を乗り越えて係
止され、これによりプラグ固定ボール１８がロックされ
る。そして、ストッパー３５は、それ自身の弾力性によ
りスライドさせる前の湾曲していない状態に戻る。ま
た、ストッパー３５の挿嵌方向側の内周面に設けられた
凸部３７がカップラー本体８の外周部に設けられた凸部
３８に係止されるため、ストッパー３５はこれ以上離脱
方向にスライドできない。

【００４０】以上により、プラグ２とカップラー３とが
確実に固定されるため、外部から誤ってプラグ２に対し
て離脱方向への力が加わっても、また、カップラー３に
対して挿嵌方向への力が加わってもプラグ２とカップラ
ー３とが離脱することがなく、プラグ２とカップラー３
との接続状態が確実に維持される。

【００４１】以上において説明したように、この流体コ
ネクタ装置１では、カップラー３に当該カップラー３に
対して一義的に形成されたプラグ２が挿嵌された場合に
のみ、遮断弁１１が開放され、プラグ２とカップラー３
との間での流体の授受が可能となる。したがって、この
流体コネクタ装置１では、例えば適当な部材で遮断弁１
１を押すことによりカップラー３が取り付けられた貯蔵
装置の密閉状態を解いて流体を取り出すこと又は当該貯
蔵容器に貯蔵された流体と異なる種類の流体、すなわち
異なる種類の気体や液体を注入することが防止される。
これにより、悪戯等によりカップラー３が取り付けられ
た貯蔵装置から流体を取り出すこと又は貯蔵装置に流体
を注入することも防止できる。

【００４２】また、他の種類の気体や液体を似たような
容器に貯蔵した場合等においても、この流体コネクタ装
置１を用いた場合には、たとえカップラー３に他の容器
用のプラグ２が入ったとしても、カップラー３に対して
一義的に形成されたプラグ２を挿嵌しない限りは遮断弁
１１を開放することができないため、貯蔵容器に貯蔵さ
れた流体を取り出すこと又は当該貯蔵容器に貯蔵された
流体と異なる種類の流体、すなわち異なる種類の気体や
液体を注入することを防止することができる。すなわ
ち、この流体コネクタ装置１は、逆止弁的機能とキーロ
ック機能とを兼ね備えた流体コネクタ装置１といえる。

【００４３】したがって、この流体コネクタ装置１によ
れば、一義的に形成されたコネクタ同士を連結した場合
のみ流体の授受が可能とされ、類似したコネクタの連結
や悪戯等により動作しない、安全性に優れた流体コネク
タ装置を実現することができる。

【００４４】次に、本発明に係る流体コネクタ装置の具
体的な使用例について説明する。図２に本発明に係る流
体コネクタ装置を適用して構成した燃料電池システムを
搭載したポータブル電子機器の一構成例を示す。ポータ
ブル電子機器２０１に搭載される本発明を適用した燃料
電池システム２０２は、水素をその内部に貯蔵する、ま
たは内部に貯蔵した水素を燃料電池発電装置２０４に対
して供給する水素貯蔵カートリッジ２０３と、当該水素
貯蔵カートリッジ２０３から供給された水素を燃料とし
て発電する燃料電池発電装置２０４とを備えて構成され
ている。

【００４５】そして、燃料電池システム２０２のうち燃
料電池発電装置２０４はポータブル電子機器２０１に常
設されるが、水素貯蔵カートリッジ２０３はポータブル
電子機器２０１に着脱自在に構成されており、必要に応
じてポータブル電子機器２０１に装填され、または取り
外される。すなわち、水素貯蔵カートリッジ２０３は、
ポータブル電子機器２０１を駆動させる際にはポータブ
ル電子機器２０１に装填され、燃料電池発電装置２０４
に対して水素を供給する。一方、ポータブル電子機器２
０１を駆動しないとき、例えばポータブル電子機器２０
１を長時間にわたって休止させる場合や、水素貯蔵カー
トリッジ２０３に水素を貯蔵する場合にはポータブル電
子機器２０１から取り外される。

【００４６】このような水素貯蔵カートリッジ２０３
は、水素を貯蔵するためのタンク（図示せず）と、水素
貯蔵カートリッジ２０３から燃料電池発電装置２０４に
供給する水素の圧力を調整する圧力調整機構であるレギ
ュレータ（双方向レギュレータ）１０１と、水素貯蔵カ
ートリッジ２０３を燃料電池発電装置２０４と接続する
流体コネクタ装置２０１の一部であるカップラー３とを
備えて構成されている。水素貯蔵カートリッジ２０３内
には、ＬａＮｉ_５等の水素吸蔵合金やカーボンナノチュ
ーブに代表される水素吸蔵炭素材料などが内蔵されてお
り、これらに水素を吸蔵させることにより大量の水素を
貯蔵できるようになされている。

【００４７】ここで、水素の圧力調整機構として通常の
レギュレータを用いた場合、通常のレギュレータは流体
を一方向にしか流すことができず、無理に逆方向に流体
を流した場合には、例えばダイアフラム式のレギュレー
タの場合には、レギュレータが流体の圧力により破損し
てしまう。このようなレギュレータを水素貯蔵カートリ
ッジ２０３に水素を貯蔵する方向、すなわち水素を入れ
る方向に配置した場合には、このレギュレータは水素貯
蔵カートリッジ２０３から水素を外部に供給する、すな
わち水素を取り出す際には使用することができない。

【００４８】一方、水素貯蔵カートリッジ２０３から外
部に水素を供給する方向、すなわち水素を取り出す方向
にレギュレータを配置した場合には、水素貯蔵カートリ
ッジ２０３に水素を貯蔵する、すなわち水素を貯蔵する
際には使用することができない。このため、二種類のレ
ギュレータが必要となり、また、水素貯蔵カートリッジ
２０３の使用用途に応じてレギュレータを交換しなけれ
ばならないため、操作が複雑になる。また、レギュレー
タの種類を間違えた場合には、レギュレータが破損して
しまい、水素貯蔵容器に悪影響を及ぼす虞もある。

【００４９】そこで、この燃料電池システム２０２にお
いては、水素を入れる方向及び水素貯蔵カートリッジ２
０３から外部に水素を供給する方向、すなわち水素を取
り出す方向の二方向に対応可能であり、適正な条件で水
素の貯蔵または供給を簡便に行うことが可能とされる利
便性に優れたレギュレータ１０１（以下、通常のレギュ
レータと区別するために双方向レギュレータと呼ぶ場合
がある。）を用いている。以下、このようなレギュレー
タについて説明する。この双方向レギュレータ１０１
は、吸気動作時は短時間で水素を吸蔵できるように高圧
で作動し、排気動作時は水素の平衡圧を電気エネルギー
発生素子２０９の作動条件に合わせて水素を排気できる
ように機能する。

【００５０】図３に双方向レギュレータ１０１の一構成
例を示す。図３に示すレギュレータ１０１は、外部接続
孔である第１の外部接続孔１０２と第２の外部接続孔１
０３とを備えたケース１０４内が、第１のガス流通孔１
０５が設けられた第１の隔壁１０７と第２のガス流通孔
１０６が設けられた第２の隔壁１０８とにより３分割さ
れ、第１の圧力調整室１０９、第２の圧力調整室１１０
及び第３の圧力調整室が形成されている。そして、第１
の圧力調整室１０９は、その側面に穿設された第１の外
部接続孔１０２を介して高圧ガス供給部（図示せず）と
連通されており、第２の圧力調整室１１０は、その側面
に穿設された第２の外部接続孔１０３を介して例えば定
圧貯蔵部（図示せず）と連通されている。そして、第１
の圧力調整室１０９と第２の圧力調整室１１０とが、第
１の隔壁１０７に設けられた第１のガス流通孔１０５を
介して連通されており、第２の圧力調整室１１０と第３
の圧力調整室１１１とが第２の隔壁１０８に設けられた
第２のガス流通孔１０６を介して連通されている。

【００５１】第３の圧力調整室１１１には、調整バネ１
１２により押圧され第２の隔壁１０８に向かって前進及
び後退自在とされた圧力調整壁であるダイアフラム１１
３を取り付けてあり、さらに各隔壁のガス流通孔１０
５，１０６に挿通されるとともに当該ダイアフラム１１
３と連結されて当該ダイアフラム１１３の前進及び後退
に伴って移動する支持軸１１４が配されている。また、
調整バネ１１２は、ケース１０４に固定された調整ネジ
１１５に連結されており、調整ネジ１１５によりそのダ
イアフラム１１３に対する押圧を調整可能とされてい
る。そして、第３の圧力調整室１１１において、ダイア
フラム１１３により分割された空間のうち調整バネ１１
２が配された空間は平常状態において圧力が大気圧に設
定された大気圧室１１６とされている。

【００５２】また、第２の圧力調整室１１０において
は、支持軸１１４に固定され、第２の隔壁１０８に設け
られた第２のガス流通孔１０６を開閉する第２の圧力調
整弁が取り付けられている。

【００５３】そして、第１の圧力調整室１０９において
は、支持軸１１４の前進及び後退に伴って移動して第１
の隔壁１０７に設けられた第１のガス流通孔１０５を開
閉する第１の圧力調整弁１１８が第１の隔壁１０７に向
かって付勢されるように弾性材である保護用バネ１１９
を介して支持軸１１４に取り付けられている。このよう
な保護用バネ１１９としては、ベローズ等が好適であ
る。

【００５４】ここで、上述したケース１０４、第１の隔
壁１０７、第２の隔壁１０８、ダイアフラム１１３、第
１の圧力調整弁１１８及び第２の圧力調整弁１１７を構
成する材料は特に限定されるものではなく、レギュレー
タ１０１にガスが流入した際に、そのガスに対して耐食
性を有し、且つそのガス圧に耐えられる強度を有するも
のであれば、いずれの材料も用いることができる。ま
た、これらの形状及び大きさも特に限定されるものでは
なく、使用用途等の諸条件により適宜選択することが可
能である。

【００５５】また、保護用バネ１１９を構成する材料も
特に限定されるものではなく、レギュレータ１０１にガ
スが流入した際に、そのガスに対して耐食性を有し、且
つそのガス圧に耐えられる強度を有し、所定の形状に加
工、成形、鋳造溶接等ができるものであれば、いずれの
材料も用いることができる。このような材料としては、
例えばゴム、プラスチック、テフロン（登録商標）、金
属、非金属、レアメタル等を例示することができる。

【００５６】次に、以上のように構成されたレギュレー
タ１０１の動作について説明する。まず、正方向、すな
わち、第１の外部接続孔１０２を通してガスを流入し、
第２のガス流通孔１０６から調圧したガスを流出させる
場合について説明する。

【００５７】このレギュレータ１０１では、第１の外部
接続孔１０２を通して圧送されてくる高圧ガスは、第１
の圧力調整室１０９からその一部が第１のガス流通孔１
０５を通って第２の圧力調整室１１０に入り、さらにそ
の一部が第２の圧力調整室１１０から第２のガス流通孔
１０６を通って第３の圧力調整室１１１に入り、ダイア
フラム１１３を調整バネ１１２の押し上げ力に抗して下
方へ押し下げる、すなわち第１の圧力調整室１０９に向
かって後退させる。これに伴い、図４に示すように支持
軸１１４が第１の圧力調整室１０９に向かって後退し、
所定の設定圧において、支持軸１１４に取り付けられた
第１の圧力調整弁１１８が第１の隔壁１０７に設けられ
た第１のガス流通孔１０５に当接して閉塞状態とする。
このとき、第２の圧力調整室１１０と第３の圧力調整室
１１１とは略同一の所定の圧力とされており、第２の圧
力調整室１１０及び第３の圧力調整室１１１のガスの圧
力は、調整バネ１１２のダイアフラム１１３に対する押
圧力が大きければ、それに比例して大きくなる。

【００５８】そして、第２の圧力調整室１１０に封入さ
れたガスは、所定の圧力に調圧された状態で第２の外部
接続孔１０３から外部、例えば定圧貯蔵部に流出する。
また、第２の外部接続孔１０３からガスが流出して第２
の圧力調整室１１０及び第３の圧力調整室１１１のガス
の圧力が下がると、調整バネ１１２のダイアフラム１１
３に対する押圧力によりダイアフラム１１３が上方に押
し上げられる、すなわち第１の圧力調整室１０９に向か
って前進する。これに伴って、支持軸１１４が第１の圧
力調整室１０９に向かって前進し、支持軸１１４に取り
付けられた第１の圧力調整弁１１８が第１の隔壁１０７
に設けられた第１のガス流通孔１０５から離間して閉塞
状態が解除される。これにより、第１の外部接続孔１０
２を通して圧送されてくる高圧ガスが再度、第１のガス
流通孔１０５を通って第２の圧力調整室１１０に流入す
る。

【００５９】以上のような操作を繰り返すことにより、
例えば高圧ガスを所定の圧力に調圧することが可能とさ
れている。

【００６０】次に、逆方向、すなわち、第２の外部接続
孔１０３を通してガスを流入し、第１のガス流通孔１０
５からガスを流出させる場合について説明する。

【００６１】第２の外部接続孔１０３を通してガスを流
入する場合には、第２の外部接続孔１０３を通して所定
の圧力で第２の圧力調整室１１０に圧送されてくるガス
は、第２の圧力調整室１１０からその一部が第２のガス
流通孔１０６を通って第３の圧力調整室１１１に入り、
ダイアフラム１１３を調整バネ１１２の押し上げ力に抗
して下方へ押し下げる、すなわち第１の圧力調整室１０
９に向かって後退させる。これに伴い、図５に示すよう
に支持軸１１４が第１の圧力調整室１０９に向かって後
退し、支持軸１１４に取り付けられた第１の圧力調整弁
１１８が第１の隔壁１０７に設けられた第１のガス流通
孔１０５に当接して閉塞状態とし、次いで、支持軸１１
４に取り付けられた第２の圧力調整弁１１７が第２の隔
壁１０８に設けられた第２のガス流通孔１０６に当接し
て閉塞状態とする。そして、これ以降はダイアフラム１
１３にさらなる圧力が加わることがないため、ダイアフ
ラム１１３は所定の位置で停止したままさらに下方に押
し下げられる、すなわち第１の圧力調整室１０９に向か
って後退することはない。

【００６２】したがって、このレギュレータでは、第２
の圧力調整弁１１７は、ダイアフラム１１３に過度の圧
力が加わり、下方に押し下げられることにより破損する
ことを防止する役割を果たす。すなわち、ダイアフラム
１１３を保護する役割を果たすものである。

【００６３】そして、第２の圧力調整室１１０は、第２
の外部接続孔１０３より流入するガスにより内圧が上昇
し、この圧力により第１の圧力調整弁１１８を上方に押
し上げる、すなわち第１の圧力調整室１０９に向かって
前進させる。これにより、第１のガス流通孔１０５の閉
塞状態が解除され、第２の圧力調整室１１０内のガスが
第１のガス流通孔１０５を通って第１の圧力調整室１０
９に入り、さらに第１の外部接続孔１０２から外部へと
流出する。このとき、第１の圧力調整弁１１８は、保護
用バネ１１９の弾性により保持されるため、ガスの圧力
により吹き飛ばされたり、破損したりすることが防止さ
れる。すなわち、このレギュレータでは、保護用バネ１
１９は、第１の圧力調整弁１１８を保護する役割を果た
すものである。

【００６４】以上のような操作により、ダイアフラム１
１３を破損させることなく、例えば所定の圧力に調圧さ
れて貯蔵されたガスを所定の圧力の状態で外部に供給す
ることが可能とされている。

【００６５】したがって、上述したレギュレータ１０１
においては、正方向にガスを流す場合には、従来のレギ
ュレータと同様に、ガスを所定の圧力に調圧することが
可能とされている。そして、このレギュレータ１０１で
は、逆方向においてもガスを流すことが可能とされてい
る。すなわち、このレギュレータ１０１では、上述した
構造を有することからダイアフラム１１３を破損させる
ことなく、所定の圧力の状態で逆方向においてもガスを
流すことが可能とされている。すなわち、このレギュレ
ータ１０１によれば、正方向及び逆方向の二方向に対応
することが可能であり、適正な条件でガスの調圧及び供
給を簡便に行うことが可能とされる利便性に優れた圧力
調整機構が実現される。

【００６６】また、上記においては、圧力調整壁として
ダイアフラム１１３を用いた場合について説明したが、
圧力調整壁はこれに限定されるものではなく、高圧ガス
の圧力が高い場合には、例えばピストンを用いることも
できる。圧力調整壁として、ピストンを用いて、大気圧
室１１６の大気圧をピストンを押圧する弾性力として用
いても上記と同様に効果を得ることができる。ただし、
設定圧の微妙な調整を要する際には、ダイアフラム１１
３等の圧力調整膜を用いることが好ましい。

【００６７】また、上述したレギュレータは、高圧ガス
側、すなわち第１の外部接続孔１０２から流入させるガ
スのガス圧は、例えば１ｋｇ／ｃｍ^２以上、３５０ｋｇ
／ｃｍ^２以下程度、設定圧側、すなわち第２の外部接続
孔１０３から流出させるガスのガス圧は、例えば１ｋｇ
／ｃｍ^２以下程度の範囲が好適である。しかしながら、
各部材の強度等を変更することによりさらに広い範囲に
おいても用いることが可能である。

【００６８】そして、このレギュレータ１０１を用いる
ことにより、レギュレータを備える機器等においては、
レギュレータのためのスペースを省スペース化すること
ができ、機器の構成の簡略化、小型化、軽量化、さらに
は低コスト化を実現することが可能である。

【００６９】また、水素を用いた燃料電池システム２０
２にこのレギュレータ１０１を適用した場合には、２種
類のレギュレータを用いることなく、このレギュレータ
１０１のみで水素貯蔵容器に対して水素を貯蔵する、す
なわち水素を入れる方向、及び水素貯蔵容器から外部に
水素を供給する方向、すなわち水素を取り出す方向の二
方向に対応することが可能であり、レギュレータを交換
することなく、適正な条件で水素の貯蔵または供給を簡
便に行うことが可能とされる。そして、水素を用いた燃
料電池システム２０２においては、例えば高圧ガス側、
すなわち第１の外部接続孔１０２から流入させるガスの
ガス圧は、例えば３ｋｇ／ｃｍ^２程度、設定圧側、すな
わち第２の外部接続孔１０３から流出させるガスのガス
圧は、例えば０．０３ｋｇ／ｃｍ^２程度の条件において
上述したレギュレータを好ましく用いることができる。

【００７０】次に、このような双方向レギュレータの他
の構成例を示す。図６は、双方向レギュレータの他の構
成例である。図６に示すレギュレータ１２１と上述した
レギュレータ１０１との違いは、第２の圧力調整室１１
０において、第１の隔壁１０７に向かって付勢されるよ
うに弾性材である第２の調整バネ１２２を介して支持軸
１１４に取り付けられ、第１の隔壁１０７に設けられた
第１のガス流通孔１０５を閉塞する第３の圧力調整弁１
２４を有することと、第１の隔壁１０７に補助流通孔１
２５が形成され、第１の圧力調整室１０９に第１の隔壁
１０７に向かって第３の調整バネ１２３によって弾発付
勢され、当該補助流通孔１２５を閉塞する補助圧力弁１
２６が設けられていることである。

【００７１】ここで、平常状態では、第１の外部接続孔
１０２は、第２の調整バネ１２２によって上方に押し上
げられた第３の圧力調整弁１２４によって第２の圧力調
整室１１０側から閉塞した状態とされている。また、平
常状態では、補助流通孔１２５は、第１の隔壁１０７に
向かって第３の調整バネ１２３によって弾発付勢された
補助圧力弁１２６によって第１の圧力調整室１０９側か
ら閉塞した状態とされている。なお、上述したレギュレ
ータ１０１と同一の部材は、同じ符号を付すことにより
説明を省略する。

【００７２】ここで、上述したケース１０４、第３の圧
力調整弁１２４及び補助圧力弁１２６を構成する材料は
特に限定されるものではなく、レギュレータ１２１にガ
スが流入した際に、そのガスに対して耐食性を有し、且
つそのガス圧に耐えられる強度を有するものであれば、
いずれの材料も用いることができる。また、これらの形
状及び大きさも特に限定されるものではなく、使用用途
等の諸条件により適宜選択することが可能である。

【００７３】また、第２の調整バネ１２２及び第３の調
整バネ１２３を構成する材料も特に限定されるものでは
なく、レギュレータ１２１にガスが流入した際に、その
ガスに対して耐食性を有し、且つそのガス圧に耐えられ
る強度を有し、所定の形状に加工、成形、鋳造溶接等が
できるものであれば、いずれの材料も用いることができ
る。このような材料としては、例えばゴム、プラスチッ
ク、テフロン（登録商標）、金属、非金属、レアメタル
等を例示することができる。

【００７４】次に、以上のように構成されたレギュレー
タの動作について説明する。まず、正方向、すなわち、
第１の外部接続孔１０２を通してガスを流入し、第２の
ガス流通孔１０６から調圧したガスを流出させる場合に
ついて説明する。

【００７５】このレギュレータ１２１では、第１の外部
接続孔１０２を通して圧送されてくる高圧ガスは、その
一部が第１のガス流通孔１０５を通って第３の圧力調整
弁１２４を第２の調整バネ１２２の押し上げ力に抗して
下方へ押し下げる、すなわち第１の圧力調整室１０９に
向かって後退させる。これにより、第１の外部接続孔１
０２は閉塞状態が解除され、第１の外部接続孔１０２を
通って高圧ガスが第２の圧力調整室１１０に入る。そし
て、第２の圧力調整室１１０に入ったガスの一部が第２
のガス流通孔１０６を通って第３の圧力調整室１１１に
入り、ダイアフラム１１３を調整バネ１１２の押し上げ
力に抗して下方へ押し下げる、すなわち第１の圧力調整
室１０９に向かって後退させる。これに伴い、図７に示
すように支持軸１１４が第１の圧力調整室１０９に向か
って後退し、所定の設定圧において、支持軸１１４に取
り付けられた第１の圧力調整弁１１８が第１の隔壁１０
７に設けられた第１のガス流通孔１０５に当接して閉塞
状態とする。このとき、第２の圧力調整室１１０と第３
の圧力調整室１１１とは略同一の所定の圧力とされてお
り、第２の圧力調整室１１０及び第３の圧力調整室１１
１のガスの圧力は、調整バネ１１２のダイアフラム１１
３に対する押圧力が大きければ、それに比例して大きく
なる。

【００７６】そして、第２の圧力調整室１１０に封入さ
れたガスは、所定の圧力に調圧された状態で第２の外部
接続孔１０３から外部、例えば定圧貯蔵部に流出する。
また、第２の外部接続孔１０３からガスが流出して第２
の圧力調整室１１０及び第３の圧力調整室１１１のガス
の圧力が下がると、調整バネ１１２のダイアフラム１１
３に対する押圧力によりダイアフラム１１３が上方に押
し上げられる、すなわち第１の圧力調整室１０９に向か
って前進する。これに伴って、支持軸１１４が第１の圧
力調整室１０９に向かって前進し、支持軸１１４に取り
付けられた第１の圧力調整弁１１８が第１の隔壁１０７
に設けられた第１のガス流通孔１０５から離間して閉塞
状態が解除される。これにより、第１の外部接続孔１０
２を通して圧送されてくる高圧ガスが再度、第１のガス
流通孔１０５を通って第２の圧力調整室１１０に流入す
る。

【００７７】以上のような操作を繰り返すことにより、
例えば高圧ガスを所定の圧力に調圧することが可能とさ
れている。

【００７８】次に、逆方向、すなわち、第２の外部接続
孔１０３を通してガスを流入し、第１のガス流通孔１０
５からガスを流出させる場合について説明する。

【００７９】第２の外部接続孔１０３を通してガスを流
入する場合には、第２の外部接続孔１０３を通して所定
の圧力で第２の圧力調整室１１０に圧送されてくるガス
は、第２の圧力調整室１１０からその一部が第２のガス
流通孔１０６を通って第３の圧力調整室１１１に入り、
ダイアフラム１１３を調整バネ１１２の押し上げ力に抗
して下方へ押し下げる、すなわち第１の圧力調整室１０
９に向かって後退させる。これに伴い、支持軸１１４が
第１の圧力調整室１０９に向かって後退し、支持軸１１
４に取り付けられた第１の圧力調整弁１１８が第１の隔
壁１０７に設けられた第１のガス流通孔１０５に当接し
て閉塞状態とし、次いで、支持軸１１４に取り付けられ
た第２の圧力調整弁１１７が第２の隔壁１０８に設けら
れた第２のガス流通孔１０６に当接して閉塞状態とす
る。

【００８０】このとき、第１の圧力調整弁１１８は、保
護用バネ１１９の弾性により保持されるため、ガスの圧
力により吹き飛ばされたり、破損したりすることが防止
される。すなわち、このレギュレータでは、保護用バネ
１１９は、第１の圧力調整弁１１８を保護する役割を果
たすものである。

【００８１】また、これ以降はダイアフラム１１３にさ
らなる圧力が加わることがないため、ダイアフラム１１
３は所定の位置で停止したままさらに下方に押し下げら
れる、すなわち第１の圧力調整室１０９に向かって後退
することはない。したがって、このレギュレータでは、
第２の圧力調整弁１１７は、ダイアフラム１１３に過度
の圧力が加わり、下方に押し下げられることにより破損
することを防止する役割を果たす。すなわち、ダイアフ
ラム１１３を保護する役割を果たすものである。また、
このとき、第３の圧力調整弁１２４は、第２の調整バネ
１２２によって上方に押し上げられているため、第１の
ガス流通孔１０５は、第１の圧力調整室１０９側及び第
２の圧力調整室１１０側の両側から閉塞されている。

【００８２】そして、第２の圧力調整室１１０は、第２
の外部接続孔１０３より流入するガスにより内圧が上昇
し、この圧力により図８に示すように補助圧力弁１２６
を上方に押し上げる、すなわち第１の圧力調整室１０９
に向かって前進させる。これにより、第３の圧力調整弁
１２４の閉塞状態が解除され、第２の圧力調整室１１０
内のガスが第３のガス流通孔を通って第１の圧力調整室
１０９に入り、さらに第１の外部接続孔１０２から外部
へと流出する。

【００８３】以上のような操作により、ダイアフラム１
１３を破損させることなく、例えば所定の圧力に調圧さ
れて貯蔵されたガスを所定の圧力の状態で外部に供給す
ることが可能とされている。

【００８４】したがって、このレギュレータ１２１にお
いては、上述したレギュレータ１０１と同様に正方向に
ガスを流す場合には、通常のレギュレータと同様に、ガ
スを所定の圧力に調圧することが可能とされ、また、逆
方向においてもガスを流すことが可能とされている。す
なわち、このレギュレータ１２１では、上述した構造を
有することからダイアフラム１１３を破損させることな
く、所定の圧力の状態で逆方向においてもガスを流すこ
とが可能とされている。すなわち、このレギュレータ１
２１によれば、正方向及び逆方向の二方向に対応するこ
とが可能であり、適正な条件でガスの調圧及び供給を簡
便に行うことが可能とされる利便性に優れた圧力調整機
構が実現されている。

【００８５】したがって、この燃料電池システム２０２
においては、以上のように構成された双方向レギュレー
タ１０１を用いているため、正方向に流体を流す場合に
は、通常のレギュレータと同様に、水素を所定の圧力に
調圧して燃料電池発電装置２０４に供給することが可能
とされ、また、逆方向においても水素を流すことが１個
のレギュレータで可能とされている。その結果、この燃
料電池システム２０２では、小型、且つ簡単な構成で適
正な条件で水素の貯蔵または供給を簡便に行うことが可
能とされ、利便性に優れた燃料電池システム２０２が実
現されている。

【００８６】カップラー３は、後述するプラグ２と一対
で逆止弁機能を備えた流体コネクタ装置を構成し、水素
貯蔵カートリッジ２０３を燃料電池発電装置２０４と接
続するものである。

【００８７】ここで流体コネクタ装置としては、上述し
た流体コネクタ装置１を用いている。これにより、一義
的に形成されたコネクタ同士、すなわちプラグ２とカッ
プラー３とを連結した場合のみ水素の授受が可能とさ
れ、類似したコネクタの連結や悪戯等により動作しな
い、安全性に優れた燃料電池システム２０２が実現され
ている。

【００８８】水素貯蔵カートリッジ２０３は、図９及び
図１０に示すようにカップラー３によりプラグ２による
コネクタ解除機構２０５により燃料電池発電装置２０４
側との接続及び解除が行われる。このコネクタ解除機構
２０５では、接続及び解除をワンタッチで行える構造と
されており、より安全に且つ簡単な操作で水素貯蔵カー
トリッジ２０３を取り扱うことができる。具体的に説明
すると、水素貯蔵カートリッジ２０３を燃料電池発電装
置２０４側と接続する場合には、図９に示すように水素
貯蔵カートリッジ２０３を取り付けベース２１１に固定
された水素貯蔵カートリッジホルダ２１２に挿入し、プ
ラグ２を所定の位置までカップラー３に挿嵌することに
より接続する。

【００８９】ここで、水素貯蔵カートリッジホルダ２１
２は、水素貯蔵カートリッジ２０３を所定の位置に案内
及び固定する機能を有する。ここで、図９及び図１０に
おいては、水素貯蔵カートリッジホルダ２１２は略円筒
形の形状に示されているが、水素貯蔵カートリッジホル
ダ２１２の形状は円筒形に限定されるものではなく、水
素貯蔵カートリッジ２０３を確実に案内及び固定するこ
とができれば、種々の形状とすることが可能である。

【００９０】また、例えば水素吸蔵合金を用いた水素貯
蔵方式の場合、水素を水素貯蔵カートリッジ２０３に貯
蔵する（貯蔵）際には発熱反応によって水素貯蔵カート
リッジ２０３の温度が上昇し、逆に水素を他の機器へ供
給（放出）する際には、吸熟反応によって水素貯蔵カー
トリッジ２０３の温度が低下する。そして、水素貯蔵カ
ートリッジ２０３内の温度の低下は、水素の供給（放
出）に要する時間を増加させてしまうため好ましくな
い。したがって、上述した水素貯蔵の際の吸熱は、水素
の供給（放出）に要する時間を増加させるという不具合
を生じさせる。

【００９１】そこで、この燃料電池システム２０２にお
いては、水素貯蔵カートリッジホルダ２１２を例えば図
１１に示すように二重構造とし、内部側の二重筒の内周
面にらせん状の溝２３１を形成する。そして、この溝２
３１に後述する電気エネルギー発生素子２０９での発電
の際に発止した暖気を電気エネルギー発生素子２０９接
続ホース２３２により暖気供給口２３３から供給し、排
気口２３４から排気される構成とする。これにより、水
素を放出する際の吸熟反応による水素貯蔵カートリッジ
２０３の温度が低下を防止することができ、水素の供給
（放出）に要する時間が増加するという不具合を防止す
ることができる。

【００９２】水素貯蔵カートリッジ２０３と燃料電池発
電装置２０４側との接続を解除する場合には、水素貯蔵
カートリッジ２０３に水素貯蔵カートリッジホルダ２１
２を挿入する方向にコネクタ解除バー２０６をスライド
させる。ここで、コネクタ解除バー２０６は、二つのホ
ルダ２１３、２１３により所定の位置に支持されてお
り、当該コネクタ解除バー２０６の長手方向のみに移動
可能とされている。また、コネクタ解除バー２０６に
は、当該コネクタ解除バー２０６が挿通する圧縮コイル
バネ２１４が配されており、この圧縮コイルバネ２１４
の弾力によりコネクタ解除バー２０６が所定の状態、す
なわち水素貯蔵カートリッジ２０３が接続された状態に
保持されている。そして、コネクタ解除バー２０６を所
定の応力で押さない限りはコネクタ解除バー２０６がス
ライドしない構造とされており、衝撃等の外部応力によ
りコネクタ解除バー２０６が誤作動して水素貯蔵カート
リッジ２０３と燃料電池発電装置２０４側との接続が解
除されないようになされている。

【００９３】そして、コネクタ解除バー２０６をスライ
ドさせると、当該コネクタ解除バー２０６の先端部に設
けられた第１ピン２１５により軸支され、且つ第２ピン
２１６により軸支され支点ブロック２１７により上下を
狭持されたリンク２１８が、第２ピン２１６を支点とし
て時計回りに移動する。この動きがリンク２１８の他端
側に設けられた第３ピン２１９を介してスライドブロッ
ク２２０に伝わり、スライドブロック２２０は、ガイド
ブロック２２１の上部に設けられた２本のガイドバー２
２２に案内されて水素貯蔵カートリッジ２０３を水素貯
蔵カートリッジホルダ２１２から脱離する方向にスライ
ドする。ここで、プラグ２は、プラグ取り付けブロック
２３に固定されており動くことができず、カップラー３
が水素貯蔵カートリッジ２０３ごとスライドブロックに
押されて脱離する方向にスライドすることにより図１０
に示すようにプラグ２とカップラー３との接続、すなわ
ち水素貯蔵カートリッジ２０３の燃料電池発電装置２０
４側との接続が解除される。

【００９４】次に、燃料電池発電装置２０４について説
明する。燃料電池発電装置２０４は、電気エネルギー発
生素子２０９と、流量調整孔である流量調整ピンホール
２０７と、水素の供給を制御する水素供給制御手段であ
るストップバルブ２０８と、水素貯蔵カートリッジ２０
３と燃料電池発電装置２０４とを接続する流体コネクタ
装置１の一部である上述したカップラー３とを備えて構
成されている。

【００９５】電気エネルギー発生素子２０９は、水素貯
蔵カートリッジ２０３から供給された水素を燃料として
発電する燃料電池本体である。すなわち、水素貯蔵カー
トリッジ２０３から電気エネルギー発生素子２０９に水
素が供給されると、当該水素を燃料として電気エネルギ
ー発生素子２０９において発電が行われ、この発電によ
って得られた電気エネルギーがポータブル電子機器２０
１に供給される。

【００９６】流量調整ピンホール２０７は、いわゆる流
量調整手段であり、水素貯蔵カートリッジ２０３から電
気エネルギー発生素子２０９へ供給される水素の流量を
所定の流量に調整する流量調整孔である。電気エネルギ
ー発生素子２０９において安定した発電を行い、安定し
た電気エネルギーをポータブル電子機器２０１に供給す
るためには、燃料となる水素を所定の流量で安定して電
気エネルギー発生素子２０９に供給する必要がある。電
気エネルギー発生素子２０９に対する水素の供給量が少
ない場合には燃料不足のため所望の量の電力を発電する
ことができず、ポータブル電子機器２０１に供給する電
気エネルギーが不足するため、ポータブル電子機器２０
１を安定して駆動させることができない。一方、電気エ
ネルギー発生素子２０９に対する水素の供給量が多すぎ
る場合にも、発電する電力量が低下してしまう。その結
果、電気エネルギー発生素子２０９に対する水素の供給
量が多すぎる場合も、ポータブル電子機器２０１を安定
して駆動させることができない。そして、駆動するため
に必要な電気エネルギー量は、電子機器ごとに異なり、
供給する電気エネルギーが少なくても多くても、安定し
て駆動させることができないため、燃料電池システム２
０２が搭載される電子機器に最適な電気エネルギーを供
給する必要がある。

【００９７】したがって、電気エネルギー発生素子２０
９には、燃料電池システム２０２が搭載されるポータブ
ル電子機器２０１に最適な電気エネルギーを発電するこ
とができる所定の量の水素を供給することが必要とな
り、そのために、水素の供給量を調整する必要がある。
通常、このような水素の供給量を調整するには、弁等を
用いた流量調整機構が用いられる。しかしながら、この
ような流量調整機構は、構成が複雑となり、また、これ
を配置するためにある程度の空間が必要となるため、燃
料電池システム２０２の小型化を図る際に問題となる。

【００９８】そこで、この燃料電池システム２０２で
は、水素貯蔵カートリッジ２０３から電気エネルギー発
生素子２０９へ供給される水素の流量を調整する流量調
整手段として流量調整孔である流量調整ピンホール２０
７を用いる。流量調整ピンホール２０７により水素の流
量を調整するには、例えば所定の流量の水素のみを通過
させるように設定された所定の大きさのピンホールを基
材に穿設し、この基材を燃料電池発電装置２０４内の電
気エネルギー発生素子２０９への水素の流路に配置す
る。これにより、水素貯蔵カートリッジ２０３から供給
された水素は、流量調整ピンホール２０７を通過する際
に予め設定された所定の流量に調整されて電気エネルギ
ー発生素子２０９に供給されることになる。したがっ
て、電気エネルギー発生素子２０９に対して、燃料とな
る水素を所定の流量で安定して供給することができる。
その結果、電気エネルギー発生素子２０９において所定
の量の安定した発電を行うことができ、安定した電気エ
ネルギーをポータブル電子機器２０１に供給することが
可能となる。

【００９９】また、流量調整手段として流量調整ピンホ
ール２０７を用いた場合、構成が非常に簡単であり、ま
た、広いスペースを必要としないため、燃料電池システ
ム２０２の小型化を図るうえで非常に効果的である。そ
して、構成が簡単である分、衝撃等の外部からの応力等
に対しても強く、多少の衝撃等では壊れたり不具合が生
じたりすることが無く耐久性に優れた燃料電池システム
２０２を実現することができる。

【０１００】ここで、基材に穿設する流量調整ピンホー
ル２０７の数量は特に限定されるものではなく、１個で
も良く、また複数でも良い。すなわち、設定された所定
の流量の水素のみを通過させることができれば、小さな
ピンホールを多数設けても良く、また大きなピンホール
を少数設けても良い。

【０１０１】ストップバルブ２０８は、電気エネルギー
発生素子２０９に対する水素の供給を制御する水素供給
制御手段であり、電気エネルギー発生素子２０９を作動
させるときに水素ガスの供給、停止を制御する機能を有
し、また、シールＯリングにより微小なゴミや塵等の不
純物の影響を低減させる機能も有している。図１２にス
トップバルブ２０８の一構成例を示す。ストップバルブ
２０８は、ルブボディ２４１と、テーパーステム２４２
と、ステムシールＯリング２４３、２４４と、ステムネ
ジ２４５と、供給口２４６と、排気口２４７と、流路２
４８とを備えて構成されている。ここで、供給口２４６
は水素貯蔵カートリッジ２０３から電気エネルギー発生
素子２０９までの水素の流路のうち水素が供給される
側、すなわち水素貯蔵カートリッジ２０３側に接続さ
れ、また、排気口２４７は水素貯蔵カートリッジ２０３
から電気エネルギー発生素子２０９までの水素の流路の
うち電気エネルギー発生素子２０９側に接続される。

【０１０２】そして、電気エネルギー発生素子２０９に
対して水素の供給を停止した状態とする際には、図１２
に示すようにテーパーステム２４２を閉じた状態とす
る。これにより、供給口２４６と流路２４８とが遮断さ
れるため、電気エネルギー発生素子２０９に対する水素
の供給をストップバルブ２０８で停止させることができ
る。また、電気エネルギー発生素子２０９に対して水素
を供給する際には、図１３に示すようにテーパーステム
２４２を開いた状態とする。これにより供給口２４６と
流路２４８との間に空間が形成され、水素が供給口２４
６から流路２４８を通って排気口２４７に抜けることが
できるため、電気エネルギー発生素子２０９に対して水
素を供給することができる。

【０１０３】また、図１３に示すようにテーパーステム
２４２を開いた状態とする際に、テーパーステム２４２
の位置を調節することにより上述した空間の大きさを調
節することができ、当該空間の大きさを調節することに
より水素の流量を制御することができる。したがって、
この燃料電池システム２０２では、流量調整ピンホール
２０７の他にストップバルブ２０８においても流量を調
節することが可能とされており、二重に水素の流量を調
整可能とされているため、より確実に水素の流量を制御
することが可能である。

【０１０４】以上のような燃料電池システム２０２で
は、水素貯蔵カートリッジ２０３に備えられたタンク
（図示せず）から双方向レギュレータ１０１により所定
の圧力に調圧された状態で燃料電池発電装置２０４に供
給される。そして、燃料電池発電装置２０４に供給され
た水素は、流量調整ピンホール２０７においてポータブ
ル電子機器７に供給する電力を発電するために最適な流
量に調整されてストップバルブ２０８、電気エネルギー
発生素子２０９に送られる。そして、電気エネルギー発
生素子２０９では、この水素を燃料として発電を行い、
発電した電気エネルギーをポータブル電子機器２０１に
供給してポータブル電子機器２０１を駆動させる。した
がって、このポータブル電子機器２０１では、燃料電池
システム２０２において所定の量の安定した発電を行う
ことができ、安定した電気エネルギーがポータブル電子
機器２０１に供給されるため、安定した駆動が可能とさ
れる。

【０１０５】上記においては、水素の圧力を調整する圧
力調整機構として水素を入れる方向及び水素貯蔵カート
リッジ２０３から外部に水素を供給する方向、すなわち
水素を取り出す方向の二方向に対応可能な双方向レギュ
レータ１０１を用いた場合について説明したが、使用可
能な圧力調整機構は双方向レギュレータ１０１に限定さ
れるものではなく、通常のレギュレータ（以下、双方向
レギュレータ１０１と区別するために固定圧レギュレー
タと呼ぶ。）を用いることもできる。固定圧レギュレー
タ３０１を用いて水素の圧力を調整する際には、例えば
図１４に示すように水素貯蔵カートリッジ２０３の中に
配置して水素の圧力を調整した後に水素貯蔵カートリッ
ジ２０３から燃料電池発電装置２０４に水素を供給する
構成することができる。

【０１０６】また、図１５に示すように燃料電池発電装
置２０４の中において固定圧レギュレータ３０１をプラ
グ２と流量調整ピンホール２０７との間に配置し、水素
貯蔵カートリッジ２０３から供給された水素の圧力を調
整した後に当該水素の流量を調整するように構成するこ
とができる。以上の構成とした場合においても、上述し
た本発明に係る効果及び各構成部材の効果を得ることが
できる。

【０１０７】また、上記においては、ストップバルブ２
０８が電気エネルギー発生素子２０９の直前に配された
場合について説明したが、ストップバルブ２０８の配置
位置は、上記に限定されるものではなく、適宜変更可能
である。すなわち、例えば双方向レギュレータ１０１を
用いる構成の場合には、図１６に示すようにストップバ
ルブ２０８を燃料電池発電装置２０４の中においてプラ
グ２と流量調整ピンホール２０７との間に配置した構成
とすることができる。

【０１０８】また、固定圧レギュレータ３０１を用いる
構成の場合には、例えば図１７に示すように燃料電池発
電装置２０４の中において固定圧レギュレータ３０１を
プラグ２と流量調整ピンホール２０７との間に配置し、
当該固定圧レギュレータ３０１と流量調整ピンホール２
０７との間にストップバルブ２０８を配置する構成とす
ることができる。また、図１８に示すように燃料電池発
電装置２０４の中においてストップバルブ２０８をプラ
グ２の次に配置し、当該ストップバルブ２０８と流量調
整ピンホール２０７との間に固定圧レギュレータ３０１
を配置する構成とすることもできる。以上の構成とした
場合においても、上述した本発明に係る効果及び各構成
部材の効果を得ることができる。

【０１０９】また、上述した燃料電池システムにおいて
は、水素貯蔵カートリッジ内に電子素子を内蔵すること
により、電気エネルギー発生素子に水素を供給する際に
必要となる種々の情報を記憶及び呼び出すことが可能と
される。これにより例えば水素貯蔵カートリッジに貯蔵
する水素の購入や、水素貯蔵カートリッジの販売等を容
易に行うことが可能とされる。また、水素貯蔵カートリ
ッジ内に貯蔵されている水素の貯蔵量や圧力、その他水
素に関する種々の情報を常時把握することができるた
め、水素及び水素貯蔵カートリッジの管理を簡単に且つ
確実に行うことができる。

【０１１０】そして、以上のような燃料電池システム
は、構成が簡単であるため小型化が可能であり、また簡
単な操作で水素の供給を行えるため、例えば水素を燃料
とする電気エネルギー発生素子を内蔵するカムコーダ
ー、パソコン、ロボット等へ搭載して用いるのに好適で
ある。

【０１１１】

【発明の効果】本発明に係る流体コネクタ装置は、雄形
コネクタと雌形コネクタとからなり上記雄形コネクタを
上記雌形コネクタに挿入して接続する一対の流体コネク
タ装置であって、上記雄形コネクタが上記雌形コネクタ
との間で流体の授受が行われる第１の流路を有し、上記
雌形コネクタが上記雄形コネクタとの間で流体の授受が
行われる第２の流路と、当該第２の流路を上記雄形コネ
クタ側から遮断した状態で固定された遮断弁とを有し、
上記雄形コネクタが上記雌形コネクタに挿嵌されること
により上記遮断弁の固定状態が解かれて上記遮断弁が開
き、上記第１の流路と上記第２の流路とが連通するもの
である。

【０１１２】以上のように構成された本発明に係る流体
コネクタ装置は、一義的に形成されたコネクタ同士を連
結した場合のみ流体の授受が可能とされるため、類似し
たコネクタの連結や悪戯等による誤動作を防止すること
ができ、安全性に優れた流体コネクタ装置を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した流体コネクタ装置の一構成例
を示す断面図である。

【図２】本発明を適用した燃料電池システムを搭載した
ポータブル電子機器の一例を示す構成図である。

【図３】双方向レギュレータの一構成例を説明する断面
図である。

【図４】双方向レギュレータの一構成例を説明する断面
図である。

【図５】双方向レギュレータの一構成例を説明する断面
図である。

【図６】双方向レギュレータの他の構成例を説明する断
面図である。

【図７】双方向レギュレータの他の構成例を説明する断
面図である。

【図８】双方向レギュレータの他の構成例を説明する断
面図である。

【図９】コネクタ解除機構を説明する斜視図である。

【図１０】コネクタ解除機構を説明する斜視図である。

【図１１】水素貯蔵カートリッジホルダの構成を説明す
る図である。

【図１２】ストップバルブが閉じた状態を説明する断面
図である。

【図１３】ストップバルブが開いた状態を説明する断面
図である。

【図１４】本発明を適用した燃料電池システムを搭載し
たポータブル電子機器の一例を示す構成図である。

【図１５】本発明を適用した燃料電池システムを搭載し
たポータブル電子機器の他の例を示す構成図である。

【図１６】本発明を適用した燃料電池システムを搭載し
たポータブル電子機器の他の例を示す構成図である。

【図１７】本発明を適用した燃料電池システムを搭載し
たポータブル電子機器の他の例を示す構成図である。

【図１８】本発明を適用した燃料電池システムを搭載し
たポータブル電子機器の他の例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 流体コネクタ装置 ２ プラグ ３ カップラー ４ 第１の流路 ９ 第１の固定リング １０ 第２の固定リング １１ 遮断弁 １３ 係止ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 富一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 中村 亨弘 大阪府大阪市北区曾根崎新地１丁目４番20 号 桜橋ＩＭビル６Ｆ 株式会社ハイテッ ク内 Ｆターム(参考） 3J106 BC04 BC12 CA11 EB07 ED32 EE12 5H027 AA02 BA13

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 雄形コネクタと雌形コネクタとからなり
   上記雄形コネクタを上記雌形コネクタに挿入して接続す
   る一対の流体コネクタ装置であって、 上記雄形コネクタが、上記雌形コネクタとの間で流体の
   授受が行われる第１の流路を有し、 上記雌形コネクタが、上記雄形コネクタとの間で流体の
   授受が行われる第２の流路と、当該第２の流路を上記雄
   形コネクタ側から遮断した状態で固定された遮断弁とを
   有し、 上記雄形コネクタを上記雌形コネクタに挿嵌することに
   より、上記遮断弁を可動として上記第１の流路と上記第
   ２の流路とを連通することを特徴とする流体コネクタ装
   置。
2. 【請求項２】 上記遮断弁が、機械的手段により上記第
   ２の流路を上記雄形コネクタ側から遮断した状態で固定
   及び可動とされることを特徴とする請求項１記載の流体
   コネクタ装置。
3. 【請求項３】 上記雌形コネクタが、雌形コネクタ本体
   と上記遮断弁を固定する固定部材とを備えて構成され、 上記固定部材を上記雌形コネクタ本体に固定することに
   より上記遮断弁が上記第２の流路を上記雄形コネクタ側
   から遮断した状態で固定し、 上記雌形コネクタ本体に固定された固定部材を可動とす
   ることにより上記遮断弁を可動として上記第１の流路と
   上記第２の流路とを連通することを特徴とする請求項２
   記載の流体コネクタ装置。
4. 【請求項４】 上記固定部材が、複数であることを特徴
   とする請求項３記載の流体コネクタ装置。
5. 【請求項５】 上記雄形コネクタの上記雌形コネクタと
   対向する外周面に所定の形状の凹凸部が形成され、 上記雌形コネクタの上記雄形コネクタと対向する内周面
   に、上記凹凸部により係止される係止片が上記雌形コネ
   クタの径方向に移動可能に挿設され、 上記雄形コネクタを上記雌形コネクタ内の所定の位置に
   配して上記係止片を上記凹凸部により所定の位置に係止
   させることにより上記遮断弁を可動として上記第１の流
   路と上記第２の流路とを連通することを特徴とする請求
   項２記載の流体コネクタ装置。
6. 【請求項６】 上記係止片は、略円柱形状を呈すること
   を特徴とする請求項５記載の流体コネクタ装置。
7. 【請求項７】 上記係止片は、弾性材により上記雌形コ
   ネクタの径方向に移動可能とされることを特徴とする請
   求項５記載の流体コネクタ装置。
8. 【請求項８】 上記流体は、気体であることを特徴とす
   る１記載の流体コネクタ装置。
9. 【請求項９】 上記気体は、水素であることを特徴とす
   る請求項１記載の流体コネクタ装置。
10. 【請求項１０】 上記流体は、液体であることを特徴と
    する請求項１記載の流体コネクタ装置。