WO2011043410A1

WO2011043410A1 - カップラー

Info

Publication number: WO2011043410A1
Application number: PCT/JP2010/067627
Authority: WO
Inventors: 稔官野; 賢一高橋
Original assignee: 東洋製罐株式会社; 株式会社東芝
Priority date: 2009-10-07
Filing date: 2010-10-07
Publication date: 2011-04-14
Also published as: JP2011080531A

Abstract

プラグＰ１０とソケットＳ１０からなる連通可能なカップラー１０で、カップラー本体１１，３１同士の嵌合接続部をシールする接続部シール部材２１（２２ａ）と、弁体１６，３５とカップラー本体との間の開閉される流路に設けられてシールする弁シール部材１７（２２ｂ）と、カップラー本体と弁ホルダの間をシールするホルダシール部材１４（２２ｃ）を一体に設けて３箇所兼用シール部材２２として構成する。これにより、接続部のシール２１と、弁のシール１７と、ホルダシール１４とを１つにして３箇所兼用のシール部材２２とすることで、シール部材を削減するようにし、シール部材の取り付けもその分だけ減らして組み立てを簡素化するようにしている。

Description

カップラー

　この発明はプラグとソケットの一対で構成され着脱可能に接続されるカップラーに関し、液体などをボトルなどカートリッジ側の容器本体からタンクなど機器本体側へ移す場合や容器本体ごと交換する場合に使用され、シール部材の削減と組立の容易化を図るようにするもので、特にメタノール燃料電池のカートリッジ容器と燃料電池本体との間に設けて好適なものである。

　液体燃料から直接発電することができる液体型燃料電池が種々開発されつつあり、メタノールを燃料とする直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）では、改質器を必要とせず小型にできることから携帯用電子機器の電源としての利用が注目されている。

　特に、パッシブ方式とよばれる直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）では、燃料電池本体側に設けた燃料タンクに液体燃料であるメタノールが入れられた燃料カートリッジを連結してメタノールを直接補給することが行われ、燃料供給用のポンプを必要とせず、一層の小型化を図ることができる（特許文献１参照）。

　このような直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）では、燃料であるメタノールを供給するため、燃料電池本体とメタノールを収容する燃料カートリッジ本体とに、それぞれ弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段を有する弁機構を備えたソケットとプラグとで構成されるカップラーを設けておき、このカップラーを接続してシール状態で互いの弁機構を連通させて液体燃料を供給し、取り外した状態ではそれぞれの弁機構を閉じた密封状態にできるようにしている。

　このようなカップラーのプラグを、例えば燃料カートリッジ本体に取り付ける場合には、図１１中の下側に模式的に示すように、容器本体となる軟質ボトル１の口部Ｎの上端に弁ホルダ２のフランジ部２ａを載せるとともに、弁ホルダ２内に付勢手段３を介して弁体４を収納し、この弁体４で開閉される流路を備えるプラグ本体５で弁ホルダ２および弁体４を覆うように軟質ボトル１に取り付ける。同様に、ソケットを、燃料電池本体側に取り付ける場合には、図１１中の上側に模式的に示すように、機器本体内の燃料タンク１，１´の口部Ｎの下端に弁ホルダ２のフランジ部２ａを載せるとともに、弁ホルダ２内に付勢手段３を介して弁体４を収納し、この弁体４で開閉される流路を備えるプラグ本体５で弁ホルダ２および弁体４を覆うように燃料タンク１´に取り付ける。

　このようなカップラーのプラグでは、プラグおよびソケットにそれぞれ３ヶ所のシール部と接続部の１ヵ所のシール部が存在し、それぞれのシール部にシール部材を装着する必要がある。すなわち、軟質ボトル１の口部Ｎの上端と弁ホルダ２のフランジ部２ａの下面(内側)との間に容器シール部材６を設けるとともに、弁ホルダ２のフランジ部２ａの上面(外側)とプラグ本体５との間にホルダシール部材７を設けてカップラーを軟質ボトル１に装着した状態でのシールを確保し、さらに、弁体４とプラグ本体５との間で開閉される流路に弁シール部材８を設けて弁体４の開閉によるシールを確保している。また、ソケットにおいても同様である。さらに、ソケットの接続部に接続部シール部材９を設けてプラグとの接続時のシールを行うようにしてある。

特開２００５－７１７１３号公報

　ところが、このようなカップラーでは、シール部の数に応じたシール部材が必要でシール部材の使用個数が多く、組込み工程も多いという問題があり、シール構造を改良しシール部材の削減や組込み工程の簡素化が望まれている。

　また、特に、カップラーの小型化を図ろうとすると、シール部材自体が微細となり、微細なシール部材の組み込みが煩雑となり、一層改良が望まれている。

　この発明は、上記従来技術の課題と要望に鑑みてなされたもので、シール部材を削減でき、組み込みを簡素化することができるカップラーを提供しようとするものである。

　上記従来技術の有する課題を解決するためこの発明の請求項１記載のカップラーは、　容器本体に取り付けられて流路が形成されるカップラー本体と、このカップラー本体の前記流路を開閉する弁体と、この弁体が収納されるとともに容器本体にシール状態で取り付けられる弁ホルダと、この弁ホルダ内に設けられ前記弁体を閉方向に付勢する付勢手段とを備える一対のプラグとソケットで構成され、これらプラグとソケットの前記カップラー本体を互いに着脱可能に嵌合接続して嵌合接続状態で両弁体を開放操作して前記容器本体同士を連通可能なカップラーであって、前記プラグと前記ソケットの少なくともいずれか一方には、前記カップラー本体同士の嵌合接続部をシールする接続部シール部材と、前記弁体と前記カップラー本体との間の開閉される流路に設けられてシールする弁シール部材とを兼用してシールする２箇所兼用シール部材を設けて構成してなることを特徴とするものである。

また、この発明の請求項２記載のカップラーは、請求項１記載の構成に加え、前記２箇所兼用シール部材に、前記カップラー本体と前記弁ホルダの間をシールするホルダシール部材を一体に設け３箇所兼用シール部材として構成したことを特徴とするものである。

さらに、この発明の請求項３記載のカップラーは、請求項１または２記載の構成に加え、前記弁シール部材を、略環板状の膜で構成してなることを特徴とするものである。

また、この発明の請求項４記載のカップラーは、請求項１～３のいずれかに記載の構成に加え、前記接続部シール部材は、前記２箇所兼用シール部材または３箇所兼用シール部材の天面部および/または先端側壁部をシール面としてシール可能に構成してなることを特徴とするものである。

さらに、この発明の請求項５記載のカップラーは、請求項１～４のいずれかに記載の構成に加え、前記接続部シール部材で、前記弁体を開放操作する操作部材を支持可能に構成してなることを特徴とするものである。

　また、この発明の請求項６記載のカップラーは、請求項４記載の構成に加え、前記操作部材の外側に前記接続部シール部材を被せて膨らみ部を形成して接続部シール部とするよう構成したことを特徴とするものである。

　さらに、この発明の請求項７記載のカップラーは、請求項６記載の構成に加え、前記操作部材にフレア部またはフランジ部を形成して前記接続シール部材を被せるように構成したことを特徴とするものである。

また、この発明の請求項８記載のカップラーは、請求項５～７のいずれかに記載の構成に加え、前記操作部材と前記接続部シール部材とを一体成形または接着した一体構造として構成したことを特徴とするものである。

さらに、この発明の請求項９記載のカップラーは、請求項２記載の構成に加え、前記３箇所兼用シール部材を、ソケット側の前記操作部材の外周部に配置され先端部に接続部シール部が設けられた蛇腹状の弾性ホルダ部と、この弾性ホルダ部の基端部に一体に設けられてソケット本体と弁ホルダ部とに先後面が挟み込まれてホルダシール部を構成するフランジ部と、このフランジ部の後面側に略円筒状に突設され弁本体のシール部と接触シール可能な弁シール部とからなることを特徴とするものである。

　この発明の請求項１記載のカップラーによれば、容器本体に取り付けられて流路が形成されるカップラー本体と、このカップラー本体の前記流路を開閉する弁体と、この弁体が収納されるとともに容器本体にシール状態で取り付けられる弁ホルダと、この弁ホルダ内に設けられ前記弁体を閉方向に付勢する付勢手段とを備える一対のプラグとソケットで構成され、これらプラグとソケットの前記カップラー本体を互いに着脱可能に嵌合接続して嵌合接続状態で両弁体を開放操作して前記容器本体同士を連通可能なカップラーで、前記プラグと前記ソケットの少なくともいずれか一方には、前記カップラー本体同士の嵌合接続部をシールする接続部シール部材と、前記弁体と前記カップラー本体との間の開閉される流路に設けられてシールする弁シール部材とを兼用してシールする２箇所兼用シール部材を設けて構成したので、プラグとソケットとの接続部のシールと弁のシールとを兼用する２箇所兼用シール部材とすることで、シール部材を削減することができ、シール部材の取り付けもその分だけ減らして組み立てを簡素化することができる。

さらに、この発明の請求項２記載のカップラーによれば、前記２箇所兼用シール部材に、前記カップラー本体と前記弁ホルダの間をシールするホルダシール部材を一体に設けて３箇所兼用シール部材として構成したので、接続部のシールと、弁のシールと、ホルダシールとを１つにして３箇所兼用のシール部材とすることで、一層シール部材を削減することができ、シール部材の取り付けもその分だけ減らして組み立てを簡素化することができる。

また、この発明の請求項３記載のカップラーによれば、前記弁シール部材を、略環板状の膜で構成したので、前記プラグを前記ソケットに挿入する動きに２箇所兼用シール部材または３箇所兼用シール部材が追従し、接続部のシールを確実にすることができる。

さらに、この発明の請求項４記載のカップラーによれば、前記接続部シール部材は、前記２箇所兼用シール部材または３箇所兼用シール部材の天面部および/または先端側壁部をシール面としてシール可能に構成したので、シール面が天面部、先端側壁部、天面部と先端側壁部、天面部と先端側壁部の間などのいずれであってもシール部材を摺動させることなく接続開始から接続完了までシール状態を安定して保持することができ、接続開放の繰り返しに対しても対応することができる。

また、この発明の請求項５記載のカップラーによれば、前記接続部シール部材で、前記弁体を開放操作する操作部材を支持可能に構成したので、弁体の操作部材の支持に接続部シール部材を兼用することで、一層構造を簡素化して組み込みを容易にすることができる。

　さらに、この発明の請求項６記載のカップラーによれば、前記操作部材の外側に前記接続部シール部材を被せて膨らみ部を形成して接続部シール部とするよう構成したので、製造が簡単になる上に、接続部シール部分の面圧が増大して確実にシール状態にすることができる。

また、この発明の請求項７記載のカップラーによれば、前記操作部材にフレア部またはフランジ部を形成して前記接続シール部材を被せるように構成したので、操作部材のフレア部やフランジ部で確実に接続部シール部材で支持することができるとともに、シール部材の形状を簡略化することができる。

さらに、この発明の請求項８記載のカップラーによれば、前記操作部材と前記接続部シール部材とを一体成形または接着した一体構造として構成したので、操作部材と接続部シール部材が一体構造となり、より確実に動作させることができる。

また、この発明の請求項９記載のカップラーによれば、前記３箇所兼用シール部材を、ソケット側の前記操作部材の外周部に配置され先端部に接続部シール部が設けられた蛇腹状の弾性ホルダ部と、この弾性ホルダ部の基端部に一体に設けられてソケット本体と弁ホルダ部とに先後面が挟み込まれてホルダシール部を構成するフランジ部と、このフランジ部の後面側に略円筒状に突設され弁本体のシール部と接触シール可能な弁シール部としたので、ソケットに必要な３箇所のシールを１つにすることができ、組み込みを容易にして確実にシールすることができる。

この発明のカップラーを燃料電池に適用した一実施の形態にかかり、カップラーを構成するソケットとプラグを分離した状態の縦断面図である。この発明のカップラーを燃料電池に適用した一実施の形態にかかり、カップラーを構成するソケットとプラグの接続開始状態の縦断面図である。この発明のカップラーを燃料電池に適用した一実施の形態にかかり、カップラーを構成するソケットとプラグを接続した状態の縦断面図である。この発明のカップラーを燃料電池に適用した一実施の形態にかかり、３箇所兼用シール部材による弁シール部の開閉の説明図である。この発明のカップラーを燃料電池に適用した他の一実施の形態にかかり、カップラーを構成するソケットとプラグを分離した状態の縦断面図である。この発明のカップラーを燃料電池に適用した他の一実施の形態にかかり、カップラーを構成するソケットとプラグを接続した状態の縦断面図である。この発明のカップラーのさらに他の一実施の形態にかかり、カップラーを構成するソケットとプラグを分離した状態の縦断面図およびカップラーを構成するソケットとプラグの接続完了状態の縦断面図である。この発明のカップラーの他の一実施の形態の接続部シール部を３箇所兼用シール部材の先端側壁部とした場合にかかり、（ａ）は凹部なしのシール部材とフレア付き操作部材の分解断面図および組立断面図、（ｂ）は凹部付きのシール部材とフランジ付き操作部材の分解断面図および組立断面図である。この発明のカップラーの他の一実施の形態にかかるソケットのみの断面図である。この発明のカップラーのさらに他の一実施の形態にかかり、カップラーを構成するソケットとプラグを分離した状態の縦断面図およびカップラーを構成するソケットとプラグの接続完了状態の縦断面図である。従来のカップラーの流路などの一部を省略してシール部分のみを模式的に示す説明断面図である。

　以下、この発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。　
　まず、この発明のカップラーの全体構成について、燃料電池用として燃料電池本体と燃料補充用のカートリッジ本体との間に設ける場合を例に説明する。

　この燃料電池用カップラー（以下、単にカップラーとする。）１０は、ソケットＳ１０と、このソケットＳ１０と嵌合連結されるプラグＰ１０とで構成され、例えばメタノール燃料電池本体側の容器本体である燃料タンクにソケットＳ１０が設けられ、メタノール容器としてのカートリッジ本体側の容器本体であるボトルにプラグＰ１０が設けられ、互いを連通させて燃料電池本体側にカートリッジ本体から燃料を補充したり、カートリッジごと交換するのに用いられる。すなわち、この発明のカップラーでは、容器本体は、電池本体側のタンクとカートリッジ側のボトルの両方を含むものである。

このソケットＳ１０は、主要部は、金属材料で構成されるが、その多くが液体燃料に晒されることになるため、耐腐食性などに優れた材料で構成することが好ましく、例えば不導態化処理や金コーティングなどを施して使用することが好ましい。非金属材料部材には、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）などが用いられるほか、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）など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）などの汎用エンジニアプラスチックが好適に用いられる。さらに、ゴムとして、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ、ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）が好適に用いられる。

　以下の説明では、図面上での上下を基準に説明するが、実際の嵌合連結方向を何ら制限するものでなく、どのような方向で実施しても良い。

　このカップラー１０のソケットＳ１０では、燃料電池本体または燃料電池を内蔵する機器の本体の表面などに露出して取り付けられるカップラー本体を構成するソケット本体１１を備えており、ソケットＳ１０と対をなすプラグＰ１０が挿入連結されるプラグ接続孔１２が表面に開口して形成してある。このプラグ接続孔１２は、内径が表面側ほど大径な大径部と小径部との２段の円筒部で構成してある。

　このソケット本体１１の大径部の外側の段差部に略底付き円筒状の弁ホルダ１３が連結され、ソケット本体１１の小径部の外周と弁ホルダ１３の内周とがホルダシール部１４とされ、シール状態にできるようにしてあり、弁ホルダ１３の底部には、燃料電池本体内と連通する連通孔１３ａが形成してある。この弁ホルダ１３の連通孔１３ａと接続シール部２１先端孔とがソケットＳ１０での流路１５とされ、燃料電池本体の内外間を連通できるようになっている。

　この弁ホルダ１３内には、流路１５を開閉するソケット側の弁体を構成するバルブ本体１６が摺動自在に装着され、略円柱状の弁本体１６ａと上端の大径円錐状のシール部１６ｂとを備え、このシール部１６ｂの円錐面が弁シール部１７とされるとともに、シール部１６ｂの外周面が弁ホルダ１３の内周に沿うガイド部とされ、ソケット側操作部材２０の動作により流路１５の開閉が行われる。

　なお、バルブ本体１６のシール部１６ｂは円錐面とする場合に限らず、平面で構成するようにしても良い。

　さらに、このバルブ本体１６を閉じる方向に付勢する付勢手段として圧縮コイルばね１８が弁ホルダ１３の底部とバルブ本体１６の大径円錐状のシール部１６ｂの下側との間に装着してある。

　この圧縮コイルばね１８によって開閉されるバルブ本体１６によって、弁ホルダ１３の底部に形成した連通孔１３ａと接続シール部２１先端孔との間の流路１５が、連通孔１３ａから弁本体１６ａの外周と弁ホルダ１３の内周、開閉されるバルブ本体１６のシール部１６ｂの弁シール部１７を経て接続部シール部２１先端孔に至るように形成される。

　また、バルブ本体１６には、大径円錐状のシール部１６ｂの中心部に操作部材用の装着穴１９が形成され、この装着穴１９の底部に段付きリブ１９ａが形成してあり、装着穴１９より小径の中空パイプ状のソケット側操作部材２０が段付きリブ上に載置されてソケット本体１１のプラグ接続孔１２内に先端部２０ａが位置するように装着してある。

　これにより、流路が装着穴１９、段付きリブ１９ａで形成される隙間を経て操作部材２０の中空穴を通じて接続シール部２１先端孔に至るように形成される。

このソケット側操作部材２０の先端部２０ａは、後述するプラグＰ１０の先端部との間で接続部シール部２１が構成され、ソケットＳ１０とプラグＰ１０とを接続する場合のシール状態を確保する。

　この接続部シール部２１のシール部材は、ソケットＳ１０側あるいはプラグＰ１０側の両方、あるいはいずれかに設ければ良く、ここでは、ソケットＳ１０側に設けるようにしてある。

　なお、ソケット側操作部材２０の先端部２０ａは、図示例では、直管状として先端面でシールするようにしてあるが、フレア加工を施したり、フランジを形成して接続部シール部材を膨らませてシールするようにしても良い。先端面でシールする場合には、接続部シール部材２１がバルブ本体１６の移動に伴って摺動したり、摩擦が生じることが無く、外周面でシールする場合には、接続部シール部材２１の摺動が生じることになる。

　このように構成したソケットＳ１０では、ホルダシール部１４、弁シール部１７、接続部シール部２１の３箇所のシール部が設けられ、通常、それぞれに弾性シール材が取り付けられるが、ここでは、３箇所のシール部をシールするシール部材が１つで兼用され、３箇所兼用シール部材２２が装着される。この３箇所兼用シール部材２２は、中心部の内円筒部２２ａの下端部に外側に突き出すフランジ状の略円板部２２ｂを備え、略円板部２２ｂの外周端に内円筒部２２ａと同心状に外円筒部２２ｃが一体とされた縦半分の断面形状が略Ｊ字状としてある。

　この３箇所兼用シール部材２２の内円筒部２２ａの内側にソケット側操作部材２０の先端部２０ａが取り付けられ、上端部外周が接続部シール部２１をシールする接続部シール部材（２２ａ）となるとともに、ソケット側操作部材２０を保持する機能をなしている。

　また、３箇所兼用シール部材２２のフランジ状の略円板部２２ｂが弁シール部１７に配置されて弁シール部材（２２ｂ）となり、図４に示すように、バルブ本体１６がソケット側操作部材２０で開弁方向に移動することにより略円板部２２ｂが弾性変形して弁シール部１６ａとの間に形成される隙間が形成されることで開弁状態となり、弁シール部１６ａと密着することで閉弁状態となる。

　さらに、３箇所兼用シール部材２２の外円筒部２２ｃがホルダシール部１４に配置され、ソケット本体１１の小径部の外周と弁ホルダ１３の内周との連結部分に挟むように取り付けられてシール状態とされるホルダシール部材（２２ｃ）となるとともに、これによって３箇所兼用シール部材２２の一端が固定されることになる。

　なお、３箇所兼用シール部材２２は、ホルダシール部材となる外円筒部２２ｃの成形を省略して弁シール部材とする略円板部２２ｂの先端縁部を、ホルダシール部１４をシールするホルダシール部材とするようにしても良く、必ずしも予め成形しておかなくても良い。

　この３箇所兼用シール部材２２を用いることで、３箇所のシール部材の取り付けが１回で済み、ソケット側操作部材２０の先端部２０ａに被せるように接続部シール部材となる内円筒部２２ａ部分を取り付けた後、バルブ本体１６の操作部材用の装着穴１９にソケット側操作部材２０を差し込むようにし、このバルブ本体１６の外側に圧縮コイルばね１８を配置して弁ホルダ１３を取り付けてホルダシール部材となる外円筒部２２ｃをソケット本体１１との間に挟むようにすることで、弁シール部材となる略円板部２２ｂも同時にセット状態で取り付けることができる。特に、カップラー１０を小径・小型化する場合には、Ｏリング等でシール部材を構成するとその直径が数ｍｍ程度となることもあり、組み込みが大変となるが、この３箇所兼用シール部材２２により簡単かつ取付工程を削減することができ、一層有効となる。

　なお、３箇所兼用シール部材２２に替え、内円筒部２２ａによる接続部シール部２１をシールする接続部シール部材と、略円板部２２ｂによるバルブ本体１６のシール部１６ｂに接触することでシールする弁シール部１７の弁シール部材との２箇所のシール部材を一体とした２箇所兼用シール部材とすることもでき、ホルダシール部材を別体として取り付けるようにしても良く、組み込み箇所が１箇所増えるものの、簡単に組み込みができる。

　また、弁シール部１７をシールする３箇所兼用シール部材２２や２箇所兼用シール部材の略円板部２２ｂは、バルブ本体１６の移動により開閉される形状であれば良く、弾性変形して移動しながら開閉されるものであったり、シール部分のみが弾性変形して開閉されるもののいずれであっても良い。

　このように構成したソケットＳ１０では、プラグＰ１０との連結にともなって接続部シール部２１のシールがなされた後、バルブ本体１６の装着穴１９に装着されたソケット側操作部材２０が押圧操作されることで、自動的に弁体を構成するバルブ本体１６が開弁されたり、プラグＰ１０の取り外しにより閉弁されることになる。

　次に、このようなソケットＳ１０に嵌合連結されるカップラー１０のプラグＰ１０は、操作部材やばね等の一部を除き主要部は、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）などが用いられるほか、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）など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）などの汎用エンジニアプラスチックが好適に用いられる。さらに、ゴムとして、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＴ、ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）が好適に用いられる。また、金属材料の部品は、液体燃料に晒されることになるため、耐腐食性などに優れた材料で構成することが好ましく、例えば不導態化処理や金コーティングなどを施して使用することが好ましい。

　このプラグＰ１０は、図１に示すように、燃料電池の燃料であるメタノールがいれられる容器本体を構成する容器のノズルＮの先端部外周に装着され、容器にねじ込まれるカップラー本体を構成する略４段円筒状のプラグ本体３１を備えており、先端部（下端部）３１ａが最小径で、中間小径部３１ｂおよび中間大径部３１ｃに続く基端部（上端部）３１ｄが最大径となっている。

　このプラグ側でのカップラー本体を構成するプラグ本体３１には、先端部に突き出してソケットＳ１０のプラグ接続孔１２内に装着される最小径の略円筒状の突出連結部３２が形成してあり、この突出連結部３２の先端にソケットＳ１０のソケット側操作部材２０の先端部２０ａに装着された３箇所兼用シール部材２２の内円筒部（接続部シ－ル部材）２２ａの先端面と接触してシールするシール凹部３２ａが形成されるとともに、中心部にプラグ側操作部材用の装着孔３２ｂが形成してある。

　このシール凹部３２ａは、先端開口部側が大径で基端底部側が小径のテーパ状凹部とされ、このテーパ面によってソケットＳ１０の３箇所兼用シール部材２２の挿入をガイドするとともに底部で確実にシールすることができるようにしてある。また、このシール凹部３２ａがプラグＰ１０の先端面をへこませるように設けてあるので、プラグＰ１０をソケットｓ１０から取り外した際に、例え付着残留する液体燃料があってもこのシール凹部３２ａに収容することができ、これにより、付着残留する液体燃料に接触することを防止するようにしてある。

　なお、このシール凹部３２ａは、テーパ状凹部とするほか、円筒状凹部として底面でシールするのに替え、内周面でシールするようにし（後述する図７など参照）、付着残留する液体燃料を収容できるようにするなど、他の凹部形状としても良い。

　このプラグ本体３１の中間大径部３１ｃの内周側の中間小径部３１ｂの端面が平坦面で構成されたバルブシート３３としてある。

　そして、プラグ本体３１の中間大径部３１ｃの端面と基端部（上端部）３１ｄの最大径の円筒部の内周がホルダシール部３４とされ、容器のノズルＮがホルダシール部材４０となるＯリングを介して挿入されるようになっており、容器のノズルにねじ込まれてプラグ本体３１が容器に取り付けられる。

　このプラグ本体３１の内側には、プラグ側の弁体を構成するバルブ本体３５が装着され、中間部の略大径円板部がバルブヘッド３５ａとされ、このバルブヘッド３５ａに先端中心部（下端中心部）に突き出す細径で先端面を横断する流路溝３５ｅが形成されたバルブステム３５ｂと、基端中心部（上端中心部）に突き出す太径のガイド部３５ｃとが一体に形成してあり、先端中心部（下端中心部）に突き出すバルブステム３５ｂの流路溝３５ｅに当てて設けられるプラグ側操作部材４１が突出連結部３２内に位置し、バルブ本体３５と一体に往復移動するようになっている。

　このプラグ側操作部材４１は、金属製の細径のパイプで構成され、基端部（上端部）がフレア加工されて、バルブステム３５ｂの流路溝３５ｅに当てられ、プラグ本体３１の最小径の下端部の上面で押えられており、バイプ内と両側面および先端面が開口する流路溝３５ｅを介して連通して流路が構成されるようになっている。これにより、細径のパイプの側面に孔や軸方向の溝などを加工することなく、パイプ内とパイプ外とを連通する流路を形成することができる。

　そして、このバルブ本体３５のバルブヘッド３５ａの先端部（下端部）に、バルブシート３３と対向してＯリング装着部３５ｆが設けられ、弁シール部３６の弁シール部材を構成するＯリング３７が装着してある。

　このバルブ本体３５の往復動をガイドするため、ガイド部３５ｃの外側を囲むように底付きの略円筒状のバルブホルダ３８が設けられ、中間のフランジ部がプラグ本体３１の中間大径部３１ｃの上方の端面に当てられるとともに、フランジ部の上面にホルダシール部材としてのＯリング４０が当てられてノズルＮの外周のねじ部にねじ込むプラグ本体３１で挟まれて取り付けられている。

　また、バルブ本体３５のガイド部３５ｃの外周に圧縮コイルばね３９が装着され、下端がバルブヘッド３５ａに当てられ、上端がバルブホルダ３８の中間突出部で押えられている。

　これにより、バルブ本体３５は常時下方に付勢され、バルブヘッド３５ａのＯリング装着部３５ｆに取り付けたＯリング３７をバルブシート３３に押し当ててシールすることで、閉弁状態にしたり、圧縮コイルばね３９に抗して離間させることで、開弁状態にできるようになっている。

　なお、圧縮コイルばね３９の上端が支持されるバルブホルダ３８がプラグ本体３１に弾性体などを介在することなく取り付けてあるので、従来のような弾性体の介在による付勢力の変化がなく、常に一定に保つことができ、安定した状態で開弁や閉弁することができる。

　さらに、バルブホルダ３８の上端部側壁には、流路孔３８ａが形成され、容器内と連通するようになっている。

　このように構成したプラグＰ１０では、バルブ本体３５のバルブステム３５ｂをソケットＳ１０との連結にともなってプラグ側操作部材４１を介して押圧操作することで、自動的に弁体であるバルブ本体３５が開弁されたり、連結を解除することで閉弁されることになる。

　このようなカップラー１０でのソケットＳ１０とプラグＰ１０との連結接続は、図４に示すように、３箇所シール部材２２の接続部シール部２１のシール材２２ａが接触して接続部のシールがなされた後、接続部シール部２１のシールが保持された状態でソケット側操作部材２０が操作されて圧縮コイルばね１８の強さの設定で先にソケットＳ１０のバルブ本体１６が開いた後、さらに押されることでプラグP１０のバルブ本体３５が移動されて開弁状態となり、カップラー１０を構成するソケットＳ１０およびプラグＰ１０の連結接続が完了する。

　このカップラー１０によれば、容器本体に取り付けられて流路が形成されるカップラー本体１１，３１と、このカップラー本体１１，３１の前記流路を開閉する弁体１６，３５と、この弁体１６，３５が収納されるとともに容器本体にシール状態で取り付けられる弁ホルダ１３，３８と、この弁ホルダ１３，３８内に設けられ前記弁体１６，３５を閉方向に付勢する付勢手段１８，３９とを備える一対のプラグＰ１０とソケットＳ１０で構成され、これらプラグとソケットの前記カップラー本体を互いに着脱可能に嵌合接続して嵌合接続状態で両弁体を開放操作して前記容器本体同士を連通可能なカップラーで、前記プラグと前記ソケットの少なくともいずれか一方には、前記カップラー本体同士の嵌合接続部をシールする接続部シール部材２１（２２ａ）と、前記弁体と前記カップラー本体との間の開閉される流路に設けられてシールする弁シール部材１７（２２ｂ）と前記カップラー本体と前記弁ホルダの間をシールするホルダシール部材１４（２２ｃ）を一体に設けて３箇所兼用シール部材２２として構成したので、接続部のシール２１と、弁のシール１７と、ホルダシール１４とを１つにして３箇所兼用のシール部材２２とすることで、シール部材を削減することができ、シール部材の取り付けもその分だけ減らして組み立てを簡素化することができる。

さらに、このカップラー１０によれば、前記２箇所兼用シール部材に、前記カップラー本体と前記弁ホルダの間をシールするホルダシール部材１４（２２ｃ）を一体に設けて３箇所兼用シール部材２２として構成したので、接続部のシール２１と、弁のシール１７と、ホルダシール１４とを１つにして３箇所兼用のシール部材２２とすることで、一層シール部材を削減することができ、シール部材の取り付けもその分だけ減らして組み立てを簡素化することができる。

また、このカップラー１０によれば、前記弁シール部材１７（２２ｂ）を、略環板状の膜で構成したので、前記プラグを前記ソケットに挿入する動きに３箇所兼用シール部材が追従し、接続部のシールを確実にすることができる。

さらに、このカップラー１０によれば、前記接続部シール部材２１を、先端面をシール面としてシール可能に構成したので、シール部材１７（２２ｂ）を摺動させることなく接続開始から接続完了までシール状態を保持することができ、接続開放の繰り返しに対しても対応することができる。

また、このカップラー１０によれば、前記接続部シール部材２１で、前記弁体を開放操作する操作部材２０を支持可能に構成したので、弁体の操作部材の支持に接続部シール部材を兼用することで、一層構造を簡素化して組み込みを容易にすることができる。

　次に、この発明の他の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

図５および図６は、この発明のカップラーの他の一実施の形態にかかり、図５はカップラーを構成するソケットとプラグを分離した状態の縦断面図、図６はカップラーを構成するソケットとプラグの接続完了状態の縦断面図である。

　このカップラー１０Ａでは、プラグＰ１０に３箇所兼用シール部材４２を用いるようにしたものであり、既に説明したプラグＰ１０と同一部分については、同一記号を記し、重複する説明は省略する。

　このカップラー１０Ａでは、プラグＰ１０のホルダシール部３４をシールするホルダシール部材としてのＯリング４０と弁シール部３６をシールする弁シール部材としてのＯリング３７とを一体に形成するとともに、プラグ側操作部材４１の先端部をシールする接続部シール部４３の接続部シール部材を上記実施の形態のソケットＳ１０のみに設けるのとは異なり、プラグ側にも設け、しかも一体に形成して３箇所を兼用してシールできるようにしてある。

　この３箇所兼用シール部材４２は、接続部シール部４３、弁シール部３６、ホルダシール部３４の３箇所をシールするシール部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃを一体に成形して、縦半分の断面形状が略逆Ｊ字状に成形してあり、ソケットＳ１０のものとは、図面上、上下が反転しているものの同一構造である。

　なお、他の構成は、既に説明した上記の実施の形態と同一であるので、説明は省略する。

　このような３箇所兼用シール部材４２を用いることによってもソケットＳ１０の場合と同一の作用効果を奏し、簡単に組み立てることができ、特にカップラーを小型化する場合には、一層有効である。

　また、３箇所兼用シール部材４２をプラグＰ１０側に設けるのに加え、ソケットＳ１０側にも３箇所兼用シール部材２２を設けるようにした場合を例に説明したが、プラグ側のみを３箇所兼用シール部材としても良く、接続部シール部材を一方に設け、他方は接続部シール部材のない２箇所兼用シール部材で構成したり、これまでの各シール部材をそれぞれ別に設けるように構成しても良い。

　次に、この発明のさらに他の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

図７は、この発明のカップラーのさらに他の一実施の形態にかかり、カップラーを構成するソケットとプラグを分離した状態の縦断面図およびカップラーを構成するソケットとプラグの接続完了状態の縦断面図である。

　なお、既に説明したカップラー１０、１０Ａと同一部分については、同一記号を記し、重複する説明は省略する。

　このカップラー１０Ｂでは、プラグとの接続部シール部のシール面を先端側壁部としたものであり、プラグ本体３１の先端部３１ａのシール凹部３２ａの内周面と接触させることでシールし、既に説明したソケット側操作部材２０の外側に３箇所兼用シール部材２２の接続部シール部２１を位置させ、その内円筒部２２ａの先端面をシール面としてプラグ本体３１の先端部３１ａのシール凹部３２ａの底部に接触させてシールするのとは異なるものである。

すなわち、このカップラー１０ＢのソケットＳ１０では、ソケット側操作部材２０の先端部２０ａの先端にフレア加工によるフレア部２０ｂが形成され、その外側に３箇所兼用シール部材２２を被せて接続部シール部２１の先端側壁部２１ａをシール面とするよう構成してあり、ソケット側操作部材２０のフレア部２０ｂに接続部シール部２１を被せることで、外周に膨らみ部を形成してプラグＰ１０との連結接続の際にシール材に摺動は生じるものの接続部シール部材２２の膨らみ部でシール面積を増大して確実にシール状態にすることができる。

　なお、他の構成は、既に説明した上記の各実施の形態と同一であるので、説明は省略する。

　このような３箇所兼用シール部材２２の接続部シール部２１のシール面を先端側壁部２１ａとしたカップラー１０Ｂによってもカップラー１０，１０Ａの場合と同一の作用効果を奏し、簡単に組み立てることができ、特にカップラーを小型化する場合には、一層有効である。

　なお、このカップラー１０Ｂでは、図８に示すように、ソケット側操作部材２０の先端部２０ａにフレア加工によるフレア部２０ｂを形成し、その外側に３箇所兼用シール部材２２の接続部シール部２１を被せるようにし、接続部シール部２１の先端側壁部２１ａをシール面とするようにしたが、ソケット側操作部材２０の先端部２０ａにフランジ部２０ｃを形成し、その外側に３箇所兼用シール部材２２を被せるようにし、接続部シール部２１の外側に膨らんだ先端側壁部２１ａをシール面としてシールするようにしても良く、確実に膨らみ部を形成することができる。

　また、このようなソケット側操作部材２０の先端部２０ａのフレア部２０ｂやフランジ部２０ｃに３箇所兼用シール部材２２を被せる場合には、接続部シール部２１の内側にフレア部２０ｂやフランジ部２０ｃに対応する凹部２１ｂを形成したり、凹部を省略しても良く、連結接続の際にシール材に摺動は生じるものの接続部シール部材２２の膨らみ部でシール部分の面圧を増大して確実にシール状態にすることができる。

なお、上記各実施の形態では、操作部材と接続部シール部材とを別体として装着するようにしたが、操作部材と接続部シール部材とを一体成形または接着した一体構造として構成することもでき、このようにすれば、操作部材と接続部シール部材が一体構造となり、より確実に動作させることができる。

次に、カップラーにおいて、ソケットのソケット側操作部材と弁体とを一体構造とした実施の形態について、図９により説明する。

　図９は、この発明のカップラーの他の一実施の形態にかかるソケットのみの断面図である。

このソケットＳ１０では、カップラー本体を構成するソケット本体１１を備えており、ソケットＳ１０と対をなす図示しないプラグＰ１０が挿入連結されるプラグ接続孔１２が表面に開口して先端（上端）側に形成してある。ソケット本体１１の後端（下端）側に略円筒状の弁ホルダ１３が連結され、連結部となる弁ホルダ１３の先端（上）面がホルダシール部１４とされ、後述する３箇所兼用シール部材によってシール状態にできるようにしてあり、弁ホルダ１３の後端底部には、容器本体内と連通する連通孔１３ａが形成してある。この弁ホルダ１３の連通孔１３ａと接続部シール部２１先端孔とがソケットＳ１０での流路１５とされ、燃料電池本体の内外間を連通できるようになっている。

　この弁ホルダ１３内には、流路１５を開閉するソケット側の弁体を構成するバルブ本体１６が摺動自在に装着され、このバルブ本体１６の先端（上端）に一体にプラグの弁体を操作するソケット側操作部２０が設けられてソケット本体１１のプラグ接続孔１２内に先端部２０ａが位置するようになっている。そして、弁本体１６の大径円柱部が弁本体１６ａとされ、その先端面がシール部１６ｂとされて弁シール部１７を構成しており、弁シール部１７での接触によるシールと離反による開放とによって流路１５の開閉が行われる。

　このバルブ本体１６には、閉じる方向に付勢する付勢手段として圧縮コイルばね１８が弁ホルダ１３の底部とバルブ本体１６の大径円柱状の弁本体１６ａとの間に装着してある。

　また、バルブ本体１６と一体に設けられたソケット側操作部２０には、外周に縦溝が形成されて溝状流路を構成するようにしてあり、このソケット側操作部２０の溝状流路と接続されるプラグとの間の接続状態のシールおよびこの溝状流路の外周を仕切るため３箇所兼用シール部材５０を構成する蛇腹状の弾性ホルダ部５０ａがソケット側操作部２０と間隔をあけて配設され、弾性ホルダ部５０ａの先端部が接続部シール部２１とされ、図示しないプラグＰ１０の先端部との間でソケットＳ１０とプラグＰ１０とを接続する場合のシール状態を確保する。

　この接続部シール部２１となる蛇腹状の弾性ホルダ部５０ａを備える３箇所兼用シール部材５０では、１箇所目のシール部材である弾性ホルダ部５０ａの後端（下端）部に円板状に突き出してフランジ部５０ｂが形成されて２箇所目のシール部材とされ、ホルダシール部１４のシールに用いられ、ソケット本体１１の後端（下）面と弁ホルダ１３の先端（上）面との間に挟むように取り付けられてシール状態にできるようにしてある。

　さらに、３箇所兼用シール部材５０には、ホルダシール部１４となるフランジ部５０ｂの後面（下面）側に突き出して略円筒部５０ｃが形成されて、３箇所目のシール部材とされ、弁体１６の弁本体１６ａの表面と接触または離反することで弁シール部１７とされ、弁の開閉を行うようにしてある。

　このように構成したソケットＳ１０では、ホルダシール部１４、弁シール部１７、接続部シール部２１の３箇所のシール部が１つで兼用された３箇所兼用シール部材５０でシールされ、蛇腹状の弾性ホルダ部５０ａが接続部シール部２１に、フランジ部５０ｂがホルダシール部１４に、略円筒部５０ｃが弁シール部１７にそれぞれ配置されて装着される。これにより、製造が容易となるとともに、簡単に組み込みができる。

次に、カップラーにおいて、接続部シール部材で弁体を開放操作する操作部材を支持することなくシール部材と独立させた構造を、ソケットのソケット側操作部材と３箇所兼用シール部材とに適用した実施の形態について、図１０により説明する。

　図１０は、この発明のカップラーのさらに他の一実施の形態にかかり、カップラーを構成するソケットとプラグを分離した状態の縦断面図およびカップラーを構成するソケットとプラグの接続完了状態の縦断面図である。

　なお、既に説明したカップラー１０、１０Ａ、１０Ｂと同一部分については、同一記号を記し、重複する説明は省略する。

このカップラー１０ＣのソケットＳ１０では、ソケット側操作部材２０が一定の小径パイプで構成され、たとえばステンレスパイプとしてある。そして、このソケット側操作部材２０の外側に配置される３箇所兼用シール部材２２の内円筒部２２ａとの間には、隙間が形成され、３箇所兼用シール部材２２でソケット側操作部材２０を支持することなく独立させた構造としてあり、ソケット側操作部材２０はバルブ本体１６の装着穴１９に装着することで支持されている。また、３箇所兼用シール部材２２はソケット本体１１と弁ホルダ１３との間にホルダシール部１４である外円筒部２２ｃを挟むことで取り付けられて固定されている。

したがって、ソケット側操作部材２０と３箇所兼用シール部材２２を接合する必要がないので、一体成形や接着等を実施しなくともソケット側操作部材２０を小径にする事が可能に成り、ソケットＳ１０の小型化が可能に成る。カップラー１０Ｃの連結にともなって、プラグ先端のシール凹部３２ａにより３箇所兼用シール部材２２の天面が変形して接続シールが形成され、更にプラグを押圧操作すると、３箇所兼用シール部材２２はシール凹部３２ａにより変形しながら移動し、ソケット側操作部材２０はプラグ側操作部材４１に押されて移動する。この時、３箇所兼用シール部材２２とソケット側操作部材２０はあたかも接合されているように変形して、上記の各実施の形態と同様にシール部１７が開弁されることになる。

これにより、ソケット側操作部材２０に単純な直管を採用でき、３箇所兼用シール部材２２とソケット側操作部材２０の接合も不要に成るので、設計・組立も容易にできる。

　このような３箇所兼用シール部材２２の接続部シール部２１で操作部材を支持することなく、互いを独立させた構造のカップラー１０Ｃによってもカップラー１０，１０Ａ、１０Ｂの場合と同一の作用効果を奏するものとなる。

　　１０　　　　　カップラー
　　Ｓ１０　　　　ソケット
　　Ｐ１０　　　　プラグ
　　１１　　　　　ソケット本体（カップラー本体）
　　１２　　　　　プラグ接続孔
　　１３　　　　　弁ホルダ
　１３ａ　　　　連通孔
　　　１４　　　　　ホルダシール部
　　　１５　　　　　流路
　　　１６　　　　　バルブ本体
　　　１６ａ　　　　弁本体
　１６ｂ　　　　シール部
　１７　　　　　弁シール部
　　　１８　　　　　圧縮コイルばね（付勢手段）
　　　１９　　　　　装着穴（操作部材用）
　１９ａ　　　　段付リブ
　　　２０　　　　　ソケット側操作部材
　２０ａ　　　　先端部
　２０ｂ　　　　フレア部
　２０ｃ　　　　フランジ部
　２１　　　　　接続部シール部
　２１ａ　　　　先端側壁部
　２１ｂ　　　　凹部
　２２　　　　　３箇所兼用シール部材
　２２ａ　　　　内円筒部（接続部シール部材）
　２２ｂ　　　　略円板部（弁シール部材）
　２２ｃ　　　　外円筒部（ホルダシール部材）
　　　３１　　　　　プラグ本体
　３１ａ　　　　先端部
　３１ｂ　　　　中間小径部
　３１ｃ　　　　中間大径部
　３１ｄ　　　　基端部
　３２　　　　　突出連結部
　　　３２ａ　　　　シール凹部
　３２ｂ　　　　装着穴
　３３　　　　　バルブシート
　　　３４　　　　　ホルダシール部
　　　３５　　　　　バルブ本体
　３５ａ　　　　バルブヘッド
　３５ｂ　　　　バルブステム
　３５ｃ　　　　ガイド部
　３５ｅ　　　　流路溝
　３５ｆ　　　　Ｏリング装着部
　３６　　　　　弁シール部
　３７　　　　　Ｏリング（弁シール部材）
　　　３８　　　　　バルブホルダ
　　３８ａ　　　　流路孔
　　３９　　　　　圧縮コイルばね
　　４０　　　　　Ｏリング（ホルダシール部材）
　　４１　　　　　プラグ側操作部材
　　４２　　　　　３箇所兼用シール部材
　４２ａ　　　　内円筒部（接続部シール部材）
　４２ｂ　　　　略円板部（弁シール部材）
　　４２ｃ　　　　外円筒部（ホルダシール部材）
　　４３　　　　　接続部シール部
　　５０　　　　　３箇所兼用シール部材
　５０ａ　　　　蛇腹状の弾性ホルダ部（接続部シール部材）
　５０ｂ　　　　フランジ部（ホルダシール部材）
　　５０ｃ　　　　略円筒部（弁シール部材）
　５１　　　　　Ｏリング
　　　Ｎ　　　　　　ノズル

Claims

容器本体および機器本体に取り付けられて流路が形成されるカップラー本体と、このカップラー本体の前記流路を開閉する弁体と、この弁体が収納されるとともに容器本体にシール状態で取り付けられる弁ホルダと、この弁ホルダ内に設けられ前記弁体を閉方向に付勢する付勢手段とを備える一対のプラグとソケットで構成され、これらプラグとソケットの前記カップラー本体を互いに着脱可能に嵌合接続して嵌合接続状態で両弁体を開放操作して前記容器本体同士を連通可能なカップラーであって、
　前記プラグと前記ソケットの少なくともいずれか一方には、
前記カップラー本体同士の嵌合接続部をシールする接続部シール部材と、前記弁体と前記カップラー本体との間の開閉される流路に設けられてシールする弁シール部材とを兼用してシールする２箇所兼用シール部材を設けて構成してなることを特徴とするカップラー。
前記２箇所兼用シール部材に、前記カップラー本体と前記弁ホルダの間をシールするホルダシール部材を一体に設けて３箇所兼用シール部材として構成したことを特徴とする請求項１記載のカップラー。
前記弁シール部材を、略環板状の膜で構成してなることを特徴とする請求項１または２記載のカップラー。
前記接続部シール部材は、前記２箇所兼用シール部材または３箇所兼用シール部材の天面部および/または先端側壁部をシール面としてシール可能に構成してなることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のカップラー。
前記接続部シール部材で、前記弁体を開放操作する操作部材を支持可能に構成してなることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載のカップラー。
前記操作部材の外側に前記接続部シール部材を被せて膨らみ部を形成して接続部シール部とするよう構成したことを特徴とする請求項４記載のカップラー。
前記操作部材にフレア部またはフランジ部を形成して前記接続シール部材を被せるように構成したことを特徴とする請求項６記載のカップラー。
前記操作部材と前記接続部シール部材とを一体成形または接着した一体構造として構成したことを特徴とする請求項５～７のいずれかに記載のカップラー。
前記３箇所兼用シール部材を、ソケット側の弁本体の操作部分の外周部に配置され先端部に接続部シール部が設けられた蛇腹状の弾性ホルダ部と、この弾性ホルダ部の基端部に一体に設けられてソケット本体と弁ホルダ部とに先後面が挟み込まれてホルダシール部を構成するフランジ部と、このフランジ部の後面側に略円筒状に突設され前記弁本体のシール部と接触シール可能な弁シール部とからなることを特徴とする請求項２記載のカップラー。