(57)【要約】【課題】簡単な接続操作でプラグ側及びソケット側の双方を密閉することが可能なコネクタ機構を提供する。【解決手段】雄型コネクタを雌型コネクタに挿入して流体の授受を行うコネクタ機構において、雌型コネクタと雄型コネクタのそれぞれが、他のコネクタ側との間で流体の授受が行われる流路と、光の授受を行う光伝播路とを備える構造とする。雄型コネクタを雌型コネクタに挿嵌することにより第１の流路と第２の流路とが連通し、第１の光伝播路の端面と第２の光伝播路の端面とが対向して接触あるいは近接させて、光による通信可能となる。【選択図】図５
2008133953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料カートリッジ側又は燃料電池発電装置側に配置される雌型コネクタと、燃料電池発電装置側又は燃料カートリッジ側に配置される雄型コネクタとを有し、前記雄型コネクタを前記雌型コネクタに挿入して燃料流体の授受を行うコネクタ機構であって、
前記雌型コネクタが、前記雄型コネクタ側との間で燃料流体の授受が行われる第１の流路と遮断弁とを備え、
前記雄型コネクタが、前記雌型コネクタとの間で燃料流体の授受が行われる第２の流路と遮断弁とを備え、
前記雄型コネクタを前記雌型コネクタに挿嵌することにより前記第１の流路と前記第２の流路とが連通すると共に、
前記雌型コネクタと前記雄型コネクタとの連結を解除した際に、前記遮断弁が、前記雌型コネクタと、前記雄型コネクタとを密閉状態に保持すること
を特徴とするコネクタ機構。
【請求項２】
前記雌型コネクタが、前記雄型コネクタ側に付勢されるとともに前記第１の流路の主流方向に移動自在に前記第１の流路上に設けられて前記第１の流路を前記雄型コネクタ側から遮断する第１の可動部材を備え、
前記雄型コネクタが、前記雌型コネクタ側に付勢されるとともに前記第２の流路の主流方向に移動自在に前記第２の流路上に設けられ前記第２の流路を前記雌型コネクタ側から遮断する第２の可動部材を備え、
前記雄型コネクタを前記雌型コネクタに挿嵌すると前記第１の可動部材が前記雄型コネクタ側に付勢される力に抗して後端側に移動することにより開蓋動作され、且つ前記第２の可動部材が前記雌型コネクタ側に付勢される力に抗して移動することにより開蓋動作されることで前記第１の流路と前記第２の流路とが連通すること
を特徴とする請求項１記載のコネクタ機構。
【請求項３】
前記第１の可動部材が、第１の弾性体によって前記雄型コネクタ側に付勢されるように前記第１の流路上に設けられること
を特徴とする請求項２記載のコネクタ機構。
【請求項４】
前記第２の可動部材が、第２の弾性体によって前記雌型コネクタ側に付勢されるように前記第２の流路上に設けられること
を特徴とする請求項２記載のコネクタ機構。
【請求項５】
前記第１の可動部材が、第１の弾性体によって前記雄型コネクタ側に付勢されるように前記第１の流路上に設けられ、且つ前記第２の可動部材が、第２の弾性体によって前記雌型コネクタ側に付勢されるように前記第２の流路上に設けられ、
前記雄型コネクタを前記雌型コネクタに挿嵌すると前記第１の可動部材が前記第１の弾性体の弾力に抗して後端側に移動することにより開蓋動作され、且つ前記第２の可動部材が前記第２の弾性体の弾力に抗して後端側に移動することにより開蓋動作されることで前記第１の流路と前記第２の流路とが連通すること
を特徴とする請求項２記載のコネクタ機構。
【請求項６】
前記雄型コネクタの先端が前記第１の可動部材と当接して、前記第１の流路および前記第２の流路の気密を確保した後に、
前記第１の可動部材が前記雄型コネクタ側に付勢される力に抗して後端側に移動することにより開蓋動作され、且つ前記第２の可動部材が前記雌型コネクタ側に付勢される力に抗して後端側に移動することにより開蓋動作されることで前記第１の流路と前記第２の流路とが連通すること
を特徴とする請求項２記載のコネクタ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の授受を行うとともに連結部分に光通信手段を設けて光によって情報の伝達を行うコネクタ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気エネルギーを生成する発電装置として、燃料電池が注目されている。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る。
【０００３】
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カートリッジから燃料電池に供給される。ここで、燃料電池と水素貯蔵体の連結部に形成された流体流路を通して、燃料電池に水素ガスが供給される。最適な条件で水素ガスの供給を行うためには、水素貯蔵体と、燃料電池を含む発電体の間に形成された情報伝達経路を通して情報の伝達が行われる。具体的には、水素ガスを供給するための流体流路とは別に配設された信号線を通して電気信号などが送受信される場合がある。また、流体流路内に信号線を設けることにより、電気信号の送受信を行うことも考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気信号の送受信を行う場合、水素貯蔵体に設けられた水素吸蔵体の種類やガス残量、及び水素ガス供給中の水素ガス供給圧、流量等の水素ガスの供給をスムーズに行うための情報が水素吸蔵体と発電体の間で送受信され、適切な条件で水素ガスの供給が行われる。このとき、水素ガスを供給する流路と別にこれらの情報を伝達するための信号線を配設した場合、信号線の引き回しや吸蔵体や発電体を接続したときの信号線の接続操作が煩雑になる場合がある。
【０００５】
また、水素吸蔵体と発電体を連結する際に、それぞれに配設された信号線を接続すると接触不良が発生し易いといった問題があった。更に、流体流路内に信号線を配設した場合には、水素ガス等の流体流路内を流れる流体により信号線が劣化する場合がある。流体を授受するために連結される連結部間で信号の送受信を安定して行うことが難しい場合もある。
【０００６】
また、水素ガスを用いる燃料電池に限定されず、燃料である流体を燃料貯蔵体からその他の貯蔵体若しくは発電体に供給する場合においても、最適な条件で燃料を供給するためにこれら機器間における情報の伝達は重要なものとなっている。
【０００７】
更に、近年の情報通信技術の進歩に伴い、電子デバイスの小型化および高機能化が急速に進展しており、燃料電池の如き発電装置を携帯電話やノート型パーソナルコンピューターなどの小型の携帯用情報端末の駆動用電源に利用することも検討されている。それとともに、携帯用情報端末の小型化のみならず、駆動用電源の小型化及びこれら機器間の接続機構も小型化、高性能化、接続操作の簡易化が求められている。
【０００８】
よって、本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、電気信号を送受信するための配線を新たに配設することなく、連結部間で光を利用することにより安定した情報伝達を行うことができ、且つ、簡単な接続操作でプラグ側及びソケット側の双方を密閉することが可能な、コネクタ機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明のコネクタ機構は、雄型コネクタを雌型コネクタに挿入して流体の授受を行うコネクタ機構であって、前記雌型コネクタが、前記雄型コネクタ側との間で燃料流体の授受が行われる第１の流路と、光の授受を行う第１の光伝播路とを備え、前記雄型コネクタが、前記雌型コネクタとの間で燃料流体の授受が行われる第２の流路と光の授受を行う第２の光伝播路とを備え、前記雄型コネクタを前記雌型コネクタに挿嵌することにより前記第１の流路と前記第２の流路とが連通し、前記第１の光伝播路の端面と前記第２の光伝播路の端面とが対向して接触あるいは近接することを特徴とする。
【００１０】
雄型コネクタを雌型コネクタに挿嵌した際に、雄型コネクタと雌型コネクタの流路が連通するとともに光の伝播路の端面同士が対向して接触あるいは近接することにより、両コネクタ間での流体の授受および情報の交換が可能になる。
【００１１】
また、上記課題を解決するために本発明のコネクタ機構は、前記雌型コネクタが、前記雄型コネクタ側に付勢されるとともに前記第１の流路の主流方向に移動自在に前記第１の流路上に設けられ前記第１の流路を前記雄型コネクタ側から遮断する第１の可動部材を備え、前記雄型コネクタが、前記雌型コネクタ側に付勢されるとともに前記第２の流路の主流方向に移動自在に前記第２の流路上に設けられ前記第２の流路を前記雌型コネクタ側から遮断する第２の可動部材を備え、前記雄型コネクタを前記雌型コネクタに挿嵌すると前記第１の可動部材が前記雄型コネクタ側に付勢される力に抗して後端側に移動することにより開蓋動作され、且つ前記第２の可動部材が前記雌型コネクタ側に付勢される力に抗して移動することにより開蓋動作されることで前記第１の流路と前記第２の流路とが連通することを特徴とする。
【００１２】
雄型コネクタを雌型コネクタに挿嵌すると第１の可動部材が雄型コネクタ側に付勢される力に抗して後端側に移動し、第２の可動部材が雌型コネクタ側に付勢される力に抗して移動することにより開蓋動作されることで第１の流路と第２の流路とが連通するため、雄型コネクタと雌型コネクタを挿嵌する動作のみで、両コネクタ間での流体の授受と情報の交換を行うことが可能となる。
【００１３】
また、上記課題を解決するために本発明のコネクタ機構は、前記雌型コネクタ及び前記雄型コネクタは、前記雌型コネクタと前記雄型コネクタとを固定する固定機構を備え、前記固定機構により前記雌型コネクタと前記雄型コネクタとの接続が保持されることを特徴とし、さらに、前記固定機構は、前記雌型コネクタまたは前記雄型コネクタの一方に形成された突起と、前記突起に対向する位置に形成された溝によって構成され、前記雄型コネクタを前記雌型コネクタに挿嵌して前記第１の流路と前記第２の流路とが連通し、前記突起が前記溝に嵌合することで、前記雌型コネクタと前記雄型コネクタとの接続を保持することを特徴とする。
【００１４】
第１の流路と第２の流路とが連通し、突起が溝に嵌合することで、雌型コネクタと雄型コネクタとの接続を保持するため、雄型コネクタを雌型コネクタに挿嵌するだけの動作で、両コネクタ間での流体の授受を行う接続を保持することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
燃料電池などで水素ガスを使用する場合、本発明のコネクタ機構を用いて燃料電池発電装置と水素貯蔵カートリッジとの接続を行い、燃料電池を有する発電体と水素ガスを供給する水素ガス供給体間で情報の伝達を行うことにより、適切な条件で水素ガスの供給を行うことができる。このとき、光により情報の伝達を行うことができるので、複雑な信号線を連結部に設けることもなく、更に信号線の煩雑な接続操作を行うこともなくなる。また、煩雑な信号線を配設することがないので、連結部を含む機器自体のサイズを小型化することもできる。特に、携帯情報端末の如き小型化が進む機器に本発明のコネクタ機構を用いることにより、更なる機器の小型化が期待できる。また、簡単な構造の光通信手段を用いることができるので部品点数を減らすことができ、本発明のコネクタ機構を含む機器のコストダウンにも繋がる。
【００１６】
本発明のコネクタ機構には、ソケット及びプラグの双方に可動部材及びストッパーが備えられ、可動部材を弾性体の斥力でストッパーに押し付ける構造の遮断弁が備えられ、機械的に開蓋動作するようになされているため、ソケットとプラグとの連結を解除した際に、ソケット側とプラグ側とを密閉状態に保持して、確実に且つ安定して流体の授受を行うことができる。また、ボールプランジャーのように球状の部品（鋼球）がソケットの内部からバネで押されて突起が溝に嵌合することで、ソケットとプラグの接続保持を行うので、許容できる範囲以上の力が加わった場合には、球状の部品（鋼球）はバネの反発力に打ち勝って突起が引っ込み、ロックが外れることになる。このため、単にソケットとプラグを反対方向へ引っ張るだけの簡単な操作で、プラグをソケットから引き抜くことができ、簡単な操作でソケットとプラグとを抜き差しすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
［第１の実施の形態］
【００１８】
以下、本発明に係るコネクタ機構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。図１に本発明を適用したコネクタ機構１の一構成例を示す。また、図２に本発明を適用したコネクタ機構１に用いるソケットの概略断面図を、図３にプラグの概略断面図を示す。
【００１９】
図１は、本実施例のコネクタ機構１を構成するソケット２とプラグ４とが接続された状態を示す外観斜視図である。本発明を適用したコネクタ機構１は、図２に示される雌型コネクタであるソケット２と図３に示される雄型コネクタであるプラグ４とで構成されており、プラグ４を図１に示すようにソケット２に挿嵌することによりプラグ４とソケット２とが連結される。なお、図１はプラグ４をソケット２に挿入して後述するロック機構が働き、ソケット２とプラグ４の接続が保持され、ソケット２とプラグ４の間での燃料の流路が連通された状態を示す。また、このときソケット２とプラグ４の内部に配置されている光ファイバー同士が接触して、ソケット２とプラグ４との間での光による情報伝達が可能になっている。
【００２０】
このようなコネクタ機構１は、例えば燃料電池システム等に用いて好適であり、燃料電池システムに用いる場合には、例えば燃料電池側にソケット２を搭載し、水素を貯蔵した水素貯蔵カートリッジ側にプラグ４を搭載する。そして、プラグ４をソケット２に挿嵌することにより、水素貯蔵カートリッジに貯蔵された水素を取り出すことができる。以下、コネクタ機構１の各構成について説明する。本例では、ソケット２は水素貯蔵装置側に設けられ、プラグ４は燃料電池発電装置側に設けられているが、ソケット２が水素貯蔵装置側に設けられ、プラグ４が燃料電池発電装置側に設けられていても良く、更に、燃料電池発電装置と水素貯蔵装置間の接続に用いられることに限定されず、流体の受渡しを行う機器間を接続するためにソケット２とプラグ４が連結されるコネクタ機構１として用いることができる。なお、以下においては、ソケット２はプラグ４を挿嵌する側を先端、反対側を後端ということとし、また、プラグ４においては、ソケット２を挿嵌する側を先端、反対側を後端ということとする。
【００２１】
図２を参照するとソケット２はベース２１と側壁部材２２とが結合されて外形が形成されている。ベース２１は円筒状の筒部分２１ａと円盤状の平板部分２１ｂとが同一の中心軸となるように接続されたフランジ状の部材であり、中心軸には空洞である流体流路２１ｃが形成されている。側壁部材２２は略円筒形状の部材であり、筒部外径はベース２１の平板部分２１ｂ外周と略同一径であり、側壁部材２２の円筒中心軸はベース２１の中心軸とほぼ一致するように配されている。ベース２１と側壁部材２２との接合部分の気密性を高めるために、ベース２１と側壁部材２２の接合面間には各種Ｏリング等により構成されるシール部材２３が配設されている。側壁部材２２の内部には、保持部材２４と可動部材２５とストッパー２６と弾性体２７と光ファイバー２８とが配置されている。
【００２２】
保持部材２４は、円盤状部分２４ｂの中心に円筒状部分２４ａが結合した形状である。円盤状部分２４ｂの後端面はベース２１に密着して固定され、側面は側壁部材２２に密着して固定され、円筒状部分２４ａは側壁部材２２の内部の略中心を通ってソケット２の先端方向に伸びている。ベース２１および側壁部材２２と保持部材２４との接触部分の気密を保持するために、シール材を配するなどの気密性保持の対策を施すものとする。また、保持部材２４の円盤状部分２４ｂと円筒状部分２４ａの中心軸を貫通して光ファイバー２８が固定されて保持されており、光ファイバー２８の一方の端面は円筒状部分２４ａの先端に露出した状態となっている。この光ファイバー２８の他方の端面は、ベース２１の流体流路２１ｃ内を介して燃料電池側の光通信手段まで到達するように配置される。このとき保持部材２４と光ファイバー２８との間の気密を保持するために、シール材を配するなどの気密性保持の対策を施すものとする。また保持部材２４には、流体の流れを確保するための管である流体流路２４ｃが光ファイバー２８を中心とした円形上に形成されており、ベース２１の流体流路２１ｃと連通して連続した流体の流路を成している。
【００２３】
可動部材２５は円環形状の部材であり、外径は側壁部材２２の内壁面と略同一径に成形され、内縁部直径は保持部材２４の円筒状部分２４ａの外径より大きく成形されている。また、外縁部は側壁部材２２の内壁面に沿い、内縁部は保持部材２４の円筒状部分２４ａに沿って摺動可能に配置されている。このとき、保持部材２４の円筒状部分２４ａの外径と可動部材２５内縁部直径との差によって生じる間隙が、流体の流れを確保するための空間である流体流路２５ｃを形成する。可動部材２５の外縁部側面と側壁部材２２の内壁面の間には、可動部材２５が摺動可能となるような隙間が存在して気密性が保たれないため、側壁部材２２の内壁には気密性を高めるためのシール部材２９が配設されている。シール部材２９は燃料の密閉性が高いこと及び可動部材２５が摺動する際の摺動抵抗が小さいことを特徴とする。形状としては、一般的なＯリング形状あるいはオイルシール形状など、高い密閉性と低い摺動抵抗という条件を満たすものであれば良い。また、可動部材２５がストッパー２６と接する面にも同様のシール部材３０が配されており、可動部材２５がストッパー２６に押し当てられている状態での気密性が保持される。さらに、可動部材２５が後述するプラグ４と接する面にも同様のシール部材３１が配されている。
【００２４】
ストッパー２６は、保持部材２４の円筒状部分２４ａの先端に固定される円盤状の部材であり、保持部材２４とストッパー２６との間の気密を保持するために、シール材を配するなどの気密性保持の対策を施すものとする。ストッパー２６が円筒状部分２４ａの先端に固定されていることにより、可動部材２５は保持部材２４の円盤状部分２４ｂからストッパー２６の間に可動範囲が制限される。前述した可動部材２５がストッパー２６と接する面に配されたシール部材３０は、ストッパー２６側に配されていることで、可動部材２５がストッパー２６に押し当てられている状態での気密性が保持されるとしてもよい。
【００２５】
弾性体２７は、斥力を発生させるバネなどの部材であり、保持部材２４と可動部材２５との間に圧縮した状態で配置されている。弾性体２７が圧縮された状態で保持部材２４と可動部材２５との間に配置されていることにより、弾性体２７から生じる力によって保持部材２４と可動部材２５との間には斥力が作用して、可動部材２５はソケット２の先端方向に移動しストッパー２６に押し付けられる。可動部材２５がストッパー２６に押し付けられた状態では、可動部材２５とストッパー２６との間にシール部材３０が配されていることにより、可動部材２５とストッパー２６との間での気密性が保持され、可動部材２５とストッパー２６と弾性体２７との組み合わせで遮断弁が構成される。ここで、弾性体２７としてはバネ部材に限定されるものではなく、可動部材２５に対して先端方向へ付勢するように弾力を与えられるものであれば種々のものを用いることが可能である。また、可動部材２５を先端方向へ付勢する手段は、上述した弾性体２７に限定されるものではなく、材料の弾力を利用した構成としても良く、材料の熱膨張率の違いを利用した構成としても良く、また、電磁気力を利用した構成としても良く、可動部材２５とストッパー２６との組み合わせに遮断弁としての機能を付加できるものであればいずれの手段も用いることが可能である。
【００２６】
側壁部材２２の内壁部分には、継手が接続された際に、その状態を保持するためのロック機構の一端を担う突起３２が設けてある。この突起３２は、例えばボールプランジャーのように、球状の部品（鋼球）がソケット２の内部からバネで押されており、それをソケット２の内面に設けたストッパーで受け止めて、常に球状の部品（鋼球）が一定の突出量を保つ機能を備えたものである。ただしここに示したロック機構は一例であり、他の構造であっても本発明の継手の基本機能は成立する。
【００２７】
図３を参照するとプラグ４はベース４１と側壁部材４２とが結合されて外形が形成されている。ベース４１は円筒状の筒部分４１ａと円盤状の平板部分４１ｂとが同一の中心軸となるように接続されたフランジ状の部材であり、中心軸には空洞である流体流路４１ｃが形成されている。側壁部材４２は外径の異なる２つの略円筒形状が接合した形状の部材であり、外径が大きい部分を円筒部分４２ａとし、外径が小さい部分を差込部分４２ｂとする。円筒部分４２ａ外径はベース４１の平板部分４１ｂ外周と略同一径であり、差込部分４２ｂ外径はソケット２の側壁部材２２内径と略同一径で側壁部材２２内部への挿入が可能な形状となっている。側壁部材４２の円筒中心軸はベース４１の中心軸とほぼ一致するように配されている。円筒部分４２ａの後端面はベース４１の平板部分４１ｂに密着して固定され、ベース４１と側壁部材４２との接合部分の気密性を高めるために、ベース４１と側壁部材４２の接合面間には各種Ｏリング等により構成されるシール部材４３が配設されている。側壁部材４２の内部には、保持部材４４と、可動部材４５と、ストッパー４６と、弾性体４７と、光ファイバー４８とが配置されている。
【００２８】
保持部材４４は、円盤状部分４４ｂの中心に円筒状部分４４ａが結合した形状である。円盤状部分４４ｂの後端面はベース４１に密着して固定され、側面は側壁部材４２に密着して固定され、円筒状部分４４ａは側壁部材４２の内部の略中心を通ってプラグ４の先端方向に伸びている。ベース４１および側壁部材４２と保持部材４４との接触部分の気密を保持するために、シール材を配するなどの気密性保持の対策を施すものとする。また、保持部材４４の円盤状部分４４ｂと円筒状部分４４ａの中心軸を貫通して光ファイバー４８が固定されて保持されており、光ファイバー４８の一方の端面は円筒状部分４４ａの先端に露出した状態となっている。この光ファイバー４８の他方の端面は、ベース４１の流体流路４１ｃ内を介して燃料電池側の光通信手段まで到達するように配置される。このとき保持部材４４と光ファイバー４８との間の気密を保持するために、シール材を配するなどの気密性保持の対策を施すものとする。また保持部材４４には、流体の流れを確保するための管である流体流路４４ｃが光ファイバー４８を中心とした円形上に形成されており、ベース４１の流体流路４１ｃと連通して連続した流体の流路を成している。
【００２９】
可動部材４５は円環形状の部材であり、外径は側壁部材４２の内壁面と略同一径に成形され、内縁部直径は保持部材４４の円筒状部分４４ａの外径より大きく成形されている。また、外縁部は側壁部材４２の内壁面に沿い、内縁部は保持部材４４の円筒状部分４４ａに沿って摺動可能に配置されている。このとき、保持部材４４の円筒状部分４４ａの外径と可動部材４５内縁部直径との差によって生じる間隙が、流体の流れを確保するための空間である流体流路４５ｃを形成する。可動部材４５の外縁部側面と側壁部材４２の内壁面の間には、可動部材４５が摺動可能となるような隙間が存在して気密性が保たれないため、側壁部材４２の内壁には気密性を高めるためのシール部材４９が配設されている。シール部材４９は燃料の密閉性が高いこと及び可動部材４５が摺動する際の摺動抵抗が小さいことを特徴とする。形状としては、一般的なＯリング形状あるいはオイルシール形状など、高い密閉性と低い摺動抵抗という条件を満たすものであれば良い。また、可動部材４５がストッパー４６と接する面にも同様のシール部材５０が配されており、可動部材４５がストッパー４６に押し当てられている状態での気密性が保持される。
【００３０】
また可動部材４５の外径の先端部分は円筒形状の外縁部先端４５ａを形成しており、外縁部先端４５ａの外径は側壁部材４２の内壁面と略同一径で、内径はストッパー４６の外径よりも大きく、可動部材４５がストッパー４６に押し当てられた状態では、ストッパー４６の先端面よりもプラグ４の先端側に外縁部先端４５ａが突出した位置まで到達する。ストッパー４６よりも先端側に突出した可動部材４５の外縁部先端４５ａは、ソケット２のストッパー２６と略同一形状であり、かつストッパー２６の先端面が可動部材４５の外縁部先端４５ａの内側に入り込まないで外縁部先端４５ａの先端面と当接する程度の大きさである。また外縁部先端４５ａの先端面には、溝である流路溝４５ｂが形成されており、ソケット２のストッパー２６と外縁部先端４５ａとが当接した際にも、流路溝４５ｂを介した燃料の授受が可能となっている。
【００３１】
ストッパー４６は、保持部材４４の円筒状部分４４ａの先端に固定される円盤状の部材であり、保持部材４４とストッパー４６との間の気密を保持するために、シール材を配するなどの気密性保持の対策を施すものとする。ストッパー４６が円筒状部分４４ａの先端に固定されていることにより、可動部材４５は保持部材４４の円盤状部分４４ｂからストッパー４６の間に可動範囲が制限される。前述した可動部材４５がストッパー４６と接する面に配されたシール部材５０は、ストッパー４６側に配されていることで、可動部材４５がストッパー４６に押し当てられている状態での気密性が保持されるとしてもよい。ストッパー４６の外径は、可動部材４５の外縁部先端４５ａの内径よりもやや小さく、可動部材４５がストッパー４６に押し当てられた状態では、ストッパー４６は外縁部先端４５ａの内側に入り込み、ストッパー４６の後端面と可動部材４５の円盤状の面とが当接する。また、前述した可動部材４５がストッパー４６と接する面に配されたシール部材５０は、ストッパー４６側に配されていることで、可動部材４５がストッパー４６に押し当てられている状態での気密性が保持されるとしてもよい。
【００３２】
弾性体４７は、斥力を発生させるバネなどの部材であり、保持部材４４と可動部材４５との間に圧縮した状態で配置されている。弾性体４７が圧縮された状態で保持部材４４と可動部材４５との間に配置されていることにより、弾性体４７から生じる力によって保持部材４４と可動部材４５との間には斥力が作用して、可動部材４５はプラグ４の先端方向に移動しストッパー４６に押し付けられる。可動部材４５がストッパー４６に押し付けられた状態では、可動部材４５とストッパー４６との間にシール部材５０が配されていることにより、可動部材４５とストッパー４６との間での気密性が保持され、可動部材４５とストッパー４６と弾性体４７との組み合わせで遮断弁が構成される。ここで、弾性体４７としてはバネ部材に限定されるものではなく、可動部材４５に対して先端方向へ付勢するように弾力を与えられるものであれば種々のものを用いることが可能である。また、可動部材４５を先端方向へ付勢する手段は、上述した弾性体４７に限定されるものではなく、材料の弾力を利用した構成としても良く、材料の熱膨張率の違いを利用した構成としても良く、また、電磁気力を利用した構成としても良く、可動部材４５およびストッパー４６に遮断弁としての機能を付加できるものであればいずれの手段も用いることが可能である。
【００３３】
ソケット２に嵌合される側壁部材４２の差込部分４２ｂの外壁部分には、ソケット２とプラグ４が嵌合された状態で前述したソケット２の側壁部材２２に設けられた突起３２が到達する位置に、継手が接続された際にその状態を保持するためのロック機構の一端を担う溝５１が設けてある。ソケット２の側壁部材２２に設けられた突起３２が、溝５１に入り込むことで、ソケット２とプラグ４の接続状態が保持される。ただしソケット２の説明においても述べたがここに示したロック機構は一例であり、他の構造であっても本発明の継手の機能は成立するため、プラグ４は図３に示した形状に限らない。
【００３４】
図４は、プラグ４の可動部材４５を図３の矢印Ａ方向から見た平面図である。外縁部先端４５ａには燃料が流れることが可能な大きさの溝である流路溝４５ｂが形成されている。図４では流路溝４５ｂを外縁部先端４５ａの円周上に９０度間隔で４つ形成した場合を示しているが、燃料の流路として機能する大きさと個数を適宜選択することができ、その配置方法も図４に示したものに限定しない。
【００３５】
次に、図５を用いて、コネクタ機構１の動作および遮断弁としての機能について説明する。プラグ４をソケット２に装着するときには、プラグ４の中心軸とソケット２の中心軸とが同一軸上にのるように双方を配し、プラグ４をソケット２の側壁部材２２の内側に押し込む。
【００３６】
図５において、説明の便宜上第１接触面と第２接触面を定める。ソケット２とプラグ４とが接続する際に、最初にソケット２の可動部材２５先端面とプラグ４の差込部分４２ｂ先端面が接触するが、この時に接触する面を第１接触面６１とする。第１接触面６１が結合した後さらに接続動作が進むと、ソケット２のストッパー２６とプラグ４の可動部材４５の外縁部先端４５ａの先端面が接触するが、このときに接触する面を第２接触面６２とする。図５に示したようなソケット２とプラグ４とが分離した状態から、ソケット２とプラグ４との接続が完了した状態に至るまでの各部の動作を、段階ごとに説明すると以下のようになる。
【００３７】
図５は、ソケット２とプラグ４とが分離した状態である。このときのソケット２では、可動部材２５が弾性体２７の斥力によって先端方向に付勢されてストッパー２６に当接しているため、可動部材２５とストッパー２６との間に配されているシール部材３０によって気密が保持されている。また、側壁部材２２の内壁と可動部材２５の外壁との間に配されているシール部材２９によっても気密が保持されているため、可動部材２５とストッパー２６とによって構成された遮断弁が閉じた状態である。同様にプラグ４では、可動部材４５が弾性体４７の斥力によって先端方向に付勢されてストッパー４６に当接しているため、可動部材４５とストッパー４６との間に配されているシール部材５０によって気密が保持されている。また、側壁部材４２の内壁と可動部材４５の外壁との間に配されているシール部材４９によっても気密が保持されているため、可動部材４５とストッパー４６とによって構成された遮断弁が閉じた状態である。
【００３８】
次に、図６のように、プラグ４の差込部分４２ｂをソケット２の側壁部材２２内に挿入するように接続を開始すると、ソケット２の可動部材２５の先端面とプラグ４の差込部分４２ｂの先端面、すなわち第１接触面６１が接触する。この状態では未だソケット２では、可動部材２５が弾性体２７の斥力によって先端方向に付勢されてストッパー２６に当接しているため、可動部材２５とストッパー２６との間に配されているシール部材３０によって気密が保持されている。また、側壁部材２２の内壁と可動部材２５の外壁との間に配されているシール部材２９によっても気密が保持されているため、可動部材２５とストッパー２６とによって構成された遮断弁が閉じた状態である。同様にプラグ４では、可動部材４５が弾性体４７の斥力によって先端方向に付勢されてストッパー４６に当接しているため、可動部材４５とストッパー４６との間に配されているシール部材５０によって気密が保持されている。また、側壁部材４２の内壁と可動部材４５の外壁との間に配されているシール部材４９によっても気密が保持されているため、可動部材４５とストッパー４６とによって構成された遮断弁が閉じた状態である。従って継手内部の空間と継手外部の空間が遮断され、継手内部に密閉した空間が形成されている状態であり、ソケット２およびプラグ４の遮断弁は閉じたままである。
【００３９】
さらに継手の接続動作が進むと、図７に示すように、プラグ４の差込部分４２ｂがソケット２の側壁部材２２内に挿入され、弾性体２７の斥力に抗してソケット２の可動部材２５をソケット２の後端方向に移動させる。これによりソケット２においては、可動部材２５に取り付けたシール部材３０とストッパー２６の間に隙間が生じる。このとき相対的にソケット２のストッパー２６は、プラグ４の差込部分４２ｂの後端方向に入りこみ、ソケット２のストッパー２６先端面とプラグ４の外縁部先端４５ａの先端面、すなわち第２接触面６２が接触する。
【００４０】
その後、更に挿入が継続されプラグ４がソケット２に挿入されて接続動作が進むと、図８に示すように、プラグ４の差込部分４２ｂがソケット２の側壁部材２２内にさらに挿入され、弾性体４７の斥力に抗してプラグ４の可動部材４５をプラグ４の後端方向に移動させる。これによりプラグ４においては、可動部材４５に取り付けたシール部材５０とストッパー４６との間に隙間が生じ、その後はソケット２の可動部材２５およびプラグ４の可動部材４５が摺動して、それぞれ側壁部材２２および側壁部材４２の後端方向へ移動する。ソケット２のストッパー２６とプラグ４のストッパー４６とが近接あるいは接触した時点で、継手のロック機構の一端を担う突起３２が溝５１に嵌合して、ロック機構が働き継手の接続が完了する。またこのとき、ソケット２の保持部材２４に保持された光ファイバー２８の端面と、プラグ４の保持部材４４に保持された光ファイバー４８の端面が近接あるいは接触し、ソケット２とプラグ４との間で光ファイバー２８と光ファイバー４８とを介して光を触媒とした通信が可能となる。
【００４１】
図９乃至図１２は、接続動作の図５乃至図８の各段階でのソケット２とプラグ４内部において、燃料が存在する空間（燃料の流れ）を図示したものである。図９乃至図１２の各図において、ハッチングを施した部分が燃料である流体が存在する空間となる。ここでは、ソケット２のハッチングが施された領域を、燃料が流れる流路である第１の流路６３と呼び、プラグ４のハッチングが施された領域を、燃料が流れる流路である第２の流路６４と呼ぶことにする。また、第１の流路６３および第２の流路６４での、燃料が流れる方向を主流方向と呼ぶことにする。
【００４２】
図９は、ソケット２とプラグ４が分離した状態を示している。このときのソケット２では、可動部材２５とストッパー２６との間に配されているシール部材３０によって気密が保持され、側壁部材２２の内壁と可動部材２５の外壁との間に配されているシール部材２９によっても気密が保持されている。このため図中に斜線で示した領域である第１の流路６３は、流体流路２１ｃ，流体流路２４ｃ，流体流路２５ｃと側壁部材２２内部とが連通することで形成され、ソケット２内部と外部の空間は遮断されている。同様にプラグ４では、可動部材４５とストッパー４６との間に配されているシール部材５０によって気密が保持され、側壁部材４２の内壁と可動部材４５の外壁との間に配されているシール部材４９によっても気密が保持されている。このため図中に斜線で示した領域である第２の流路６４は、流体流路４１ｃ，流体流路４４ｃ，流体流路４５ｃと側壁部材４２内部とが連通することで形成され、プラグ４内部と外部の空間は遮断されている。
【００４３】
図１０は、ソケット２の可動部材２５の先端面とプラグ４の差込部分４２ｂの先端面、すなわち第１接触面６１が接触した状態である。この状態になるまでは未だ可動部材２５がストッパー２６に当接し、可動部材２５とストッパー２６との間に配されているシール部材３０によって気密が保持されている。また、側壁部材２２の内壁と可動部材２５の外壁との間に配されているシール部材２９によっても気密が保持されている。このため図中に斜線で示した領域である第１の流路６３は、流体流路２１ｃ，流体流路２４ｃ，流体流路２５ｃと側壁部材２２内部とが連通することで形成され、ソケット２内部と外部の空間は遮断されている。同様にプラグ４では、可動部材４５がストッパー４６に当接しているため、可動部材４５とストッパー４６との間に配されているシール部材５０によって気密が保持されている。また、側壁部材４２の内壁と可動部材４５の外壁との間に配されているシール部材４９によっても気密が保持されている。このため図中に斜線で示した領域である第２の流路６４は、流体流路４１ｃ，流体流路４４ｃ，流体流路４５ｃと側壁部材４２内部とが連通することで形成され、プラグ４内部と外部の空間は遮断されている。つまり、第１の流路６３と第２の流路６４の間での燃料の授受は行われない。
【００４４】
図１１は、ソケット２の可動部材２５の先端面とプラグ４の差込部分４２ｂの先端面、すなわち第１接触面６１が接触した後にさらにコネクタの接続動作が行なわれて、ソケット２のストッパー２６先端面とプラグ４の可動部材４５の外縁部先端４５ａ先端面、すなわち第２接触面６２が接触するまでの状態を示している。可動部材２５に取り付けたシール部材３０とストッパー２６の間に隙間が生じているため、図中に斜線で示した領域である第１の流路６３は、流体流路２１ｃ，流体流路２４ｃ，流体流路２５ｃと側壁部材２２内部に加えて、ストッパー２６の周辺領域と連通する。ここでのストッパー２６の周辺領域とは、可動部材２５の先端面と側壁部材４２の内壁面と可動部材４５で区切られた空間であり、ストッパー２６と可動部材２５との間隙、ストッパー２６と側壁部材４２内壁との間隙、流路溝４５ｂ、および可動部材４５の外縁部先端４５ａ内部である。
【００４５】
このとき可動部材２５と側壁部材４２の差込部分４２ｂとの間には、シール部材３１が配されており、可動部材２５は弾性体２７の斥力によって先端方向に付勢されているため、ソケット２内部は外部から遮断されて気密が保持された状態である。また、可動部材４５と側壁部材４２の内壁との間には、シール部材４９が配されて気密が保持されており、可動部材４５とストッパー４６との間にはシール部材５０が配されて気密が保持されている。このため図中に斜線で示した領域である、流体流路４１ｃ，流体流路４４ｃ，流体流路４５ｃと側壁部材４２内部とが連通することで形成される第２の流路６４は、前述した第１の流路６３とは遮断された状態であり、第１の流路６３と第２の流路６４とは連通していない。
【００４６】
さらに接続動作が進み、ソケット２のストッパー２６とプラグ４の可動部材４５の外縁部先端４５ａの先端面、つまり第２接触面６２が接触した後は、プラグ４の差込部分４２ｂがソケット２の側壁部材２２内にさらに挿入され、弾性体４７の斥力に抗してプラグ４の可動部材４５をプラグ４の後端方向に移動させる。これによりプラグ４においては、可動部材４５に取り付けたシール部材５０とストッパー４６との間に隙間が生じる。その後はソケット２の可動部材２５およびプラグ４の可動部材４５が摺動して、それぞれ側壁部材２２および側壁部材４２の後端方向へ移動する。これにより、ストッパー４６と可動部材４５との間に間隙が生じ、第１の流路６３と第２の流路６４とが連通する。ソケット２のストッパー２６とプラグ４のストッパー４６とが近接あるいは接触した時点で、図１２に示すように、継手のロック機構の一端を担う突起３２が溝５１に嵌合して、ロック機構が働き継手の接続が完了する。
【００４７】
図１２に示したように、ソケット２とプラグ４の接続が完了した状態では、ソケット２のストッパー２６とプラグ４のストッパー４６とが近接あるいは接触し、同時に継手のロック機構の一端を担う突起３２が溝５１に嵌合して、ロック機構が働き継手の接続が完了して流体流路２１ｃ，流体流路２４ｃ，流体流路２５ｃ，流体流路４１ｃ，流体流路４４ｃ，流体流路４５ｃが連通した状態で保持され、ソケット２とプラグ４との間での燃料である流体の授受が可能になる。
【００４８】
ソケット２からプラグ４を抜くときには、ソケット２とプラグ４とを反対方向へ引っ張る。コネクタ機構１では、ソケット２及びプラグ４にロック機構が設けられているが、ボールプランジャーのように球状の部品（鋼球）がソケット２の内部からバネで押されて突起３２が溝５１に嵌合した状態がロックした状態であるので、そのロック機構が許容できる範囲以上の力が加わった場合には、球状の部品（鋼球）はバネの反発力に打ち勝って突起３２が引っ込み、ロックが外れることになる。このため、単にソケット２とプラグ４を反対方向へ引っ張るだけの簡単な操作で、プラグ４をソケット２から引き抜くことができる。
【００４９】
プラグ４をソケット２から引き抜き、プラグ４とソケット２とが別々に分離されると、プラグ４及びソケット２の遮断弁が閉じる。すなわち、可動部材２５及び可動部材４５が、それぞれ弾性体２７及び弾性体４７の弾力により先端側に戻され、それぞれシール部材３１及びシール部材５０に押しつけられる。これにより、可動部材２５及び可動部材４５により遮断弁が閉じることになり、燃料である流体の流路は、それぞれ可動部材２５及び可動部材４５の先端面とシール部材３１およびシール部材５０の位置で再び遮断され、気密性が保持されることとなる。したがって、プラグ４をソケット２から引き抜いた後に、プラグ４及びソケット２が接続された器機内にある流体が外部に漏れることがない。これにより、単にソケット２とプラグ４を反対方向へ引っ張るだけの簡単な操作で、ロック機構を解除してプラグ４をソケット２から取り外して、燃料である流体を遮断することが可能となる。
【００５０】
以上のように構成されたコネクタ機構１は、ソケット２とプラグ４との双方に流体の流通を遮断して密閉状態を保持する遮断弁、すなわち可動部材２５とストッパー２６及び可動部材４５とストッパー４６を備える。これにより、このコネクタ機構１においては、ソケット２とプラグ４との連結を解除した状態において、ソケット２が接続された連通する器機内が密閉状態に保持される。また、ソケット２とプラグ４との連結を解除した状態において、プラグ４が接続された連通する器機内が密閉状態に保持される。したがって、ソケット２とプラグ４との連結を解除した状態においても、プラグ４が接続される器機内が密閉状態に保持されるため、当該器機内に残存する流体が外部に放出されてしまうことがなく、また、当該器機内に空気などの所定の流体以外の混入ガス等が流入することを防止することができる。したがって、次回にこの器機を作動させる際に混入ガスに起因する当該器機の稼働効率の低下や、流体の劣化が生じることを防止することができる。そして、当該器機内に空気などの所定の流体以外の混入ガス等の処理機構を設ける必要がなく、器機側の構造を簡略化、且つ小型化することが可能となる。
【００５１】
また、このコネクタ機構１では、可動部材２５及び可動部材４５がともに機械的に開蓋動作するようになされている。これにより、このコネクタ機構１では、常に確実に遮断弁の開蓋動作が行われ、確実に且つ安定して流体の授受を行うことができる。しかしながら、可動部材２５または可動部材４５の開蓋動作は、機械的な動作に限定されるものではなく、例えば、流体を流す方向が一方向のみとされている場合等には、流体の流入側の遮断弁は流体の圧力により開蓋動作が行われるような構成としても良い。
【００５２】
なお、以上のような本発明に係るコネクタ機構は、燃料の流体として気体を用いる場合のみならず、燃料の流体として液体を用いる場合にも適用することができる。
【００５３】
次に、本発明に係るコネクタ機構の具体的な使用例について説明する。図１３に本発明に係るコネクタ機構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のブロック図を示す。ポータブル電子機器７１に搭載される本発明を適用した燃料電池システム７２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７４に対して供給する水素貯蔵カートリッジ７３と、当該水素貯蔵カートリッジ７３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７４とを備えて構成されている。
【００５４】
そして、燃料電池システム７２のうち燃料電池発電装置７４はポータブル電子機器７１に常設されるが、水素貯蔵カートリッジ７３はポータブル電子機器７１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７１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７３は、ポータブル電子機器７１を駆動させる際にはポータブル電子機器７１に装填され、燃料電池発電装置７４に対して水素を供給する。一方、ポータブル電子機器７１を駆動しないとき、例えばポータブル電子機器７１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７３に水素を貯蔵する場合にはポータブル電子機器７１から取り外される。
【００５５】
このような水素貯蔵カートリッジ７３は、水素吸蔵体７５と、圧力調整機構７６と、センサー７７と、情報処理部７８と、光通信手段７９と、水素貯蔵カートリッジ７３を燃料電池発電装置７４と接続するコネクタ機構１の一部であるソケット２とを備えて構成されている。水素吸蔵体７５と圧力調整機構７６とソケット２とは、燃料である流体が流れる流路が連通しており、燃料の授受が可能となっている。また、センサー７７と情報処理部７８と光通信手段７９とは信号線を介して接続されており、情報の伝達が可能となっている。
【００５６】
水素吸蔵体７５内には、ＬａＮｉ5 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。
【００５７】
圧力調整機構７６は、水素吸蔵体７５から燃料電池発電装置７４へ供給される水素の圧力を所定の圧力に調圧するものである。燃料電池発電装置７４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７１に供給するためには、燃料となる水素を所定の圧力で安定して燃料電池発電装置７４に供給する必要がある。そこで、圧力調整機構７６により水素吸蔵体７５から供給される水素の圧力を所定の圧力に調圧して燃料電池発電装置７４に供給する。
【００５８】
センサー７７は、水素吸蔵体７５に接続されて温度やセル内の圧力などをモニターしている。またモニターした結果は信号線を介して情報処理部８４に送られる。
【００５９】
情報処理部７８は、センサー７７と圧力調整機構７６と光通信手段７９とに信号線を介して接続され、情報の交換が行われる。また、情報を処理して圧力調整機構７６の制御を行うことで水素吸蔵体７５からの水素の供給を円滑に行う。
【００６０】
光通信手段７９は、信号線により情報処理部７８と接続されて電気信号と光信号との相互変換を行う受発光素子であり、その受発光を行う部分はソケット２に設けられた光ファイバー２８との間で光伝播路を介しての光通信を行う。水素貯蔵カートリッジ７３と燃料電池発電装置７４の両方に設けられた光通信手段７９、８３を用いることにより光の授受で情報の伝達が行われ、情報処理部７８による圧力調整機構７６の制御によって水素ガスの供給と発電が円滑に行われる。ここで受発光素子としては発光ダイオードまたはレーザー素子またはフォトダイオードなどが用いられる。
【００６１】
次に、燃料電池発電装置７４について説明する。燃料電池発電装置７４は、流量調整機構８０と、水素供給制御機構８１と、電気エネルギー発生素子８２と、光通信手段８３と、情報処理部８４と、センサー８５と、水素貯蔵カートリッジ７３と燃料電池発電装置７４とを接続するコネクタ機構の一部であるプラグ４とを備えて構成されている。流量調整機構８０と水素供給制御機構８１と電気エネルギー発生素子８２とプラグ４とは、燃料である流体が流れる流路が連通しており、燃料の授受が可能となっている。また、光通信手段８３と情報処理部８４とセンサー８５とは信号線を介して接続されており、情報の伝達が可能となっている。
【００６２】
流量調整機構８０は、水素吸蔵体７５から電気エネルギー発生素子８２へ供給される水素の流量を所定の流量に調整するものである。電気エネルギー発生素子８２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７１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８２に供給する必要がある。そこで、センサー８５の得た情報および水素貯蔵カートリッジ７３側からの情報通信結果に基づいて、情報処理部８４の制御下で流量調整機構８０により水素吸蔵体７５から電気エネルギー発生素子８２へと供給される水素の流量を所定の流量に調整して電気エネルギー発生素子８２に供給する。
【００６３】
水素供給制御機構８１は、電気エネルギー発生素子８２に対する水素の供給を制御するものであり、電気エネルギー発生素子８２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するものである。このような水素供給制御機構８１は、例えばバルブを用いる、もしくは組み合わせることにより構成することができる。
【００６４】
電気エネルギー発生素子８２は、水素吸蔵体７５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、水素吸蔵体７５から電気エネルギー発生素子８２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８２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７１に供給される。
【００６５】
光通信手段８３は、信号線により情報処理部８４と接続されて電気信号と光信号との相互変換を行う受発光素子であり、その受発光を行う部分はプラグ４に設けられた光ファイバー４８との間で光伝播路を介しての光通信を行う。水素貯蔵カートリッジ７３と燃料電池発電装置７４の両方に設けられた光通信手段７９、８３を用いることにより光の授受で情報の伝達が行われ、情報処理部８４による流量調整機構８０の制御によって水素ガスの供給と発電が円滑に行われる。ここで受発光素子としては発光ダイオードまたはレーザー素子またはフォトダイオードなどが用いられる。
【００６６】
情報処理部８４は、流量調整機構８０と水素供給制御機構８１と光通信手段８３とセンサー８５に信号線を介して接続され、情報の交換が行われる。また、情報を処理して流量調整機構８０および水素供給制御機構８１の制御を行うことで燃料電池発電装置７４の運転を円滑に行う。
【００６７】
センサー８５は、電気エネルギー発生素子８２に接続されて温度やセル内の圧力などをモニターしている。また、モニターした結果は信号線を介して情報処理部８４に送られる。
【００６８】
ソケット２とプラグ４は、コネクタ機構１を構成し、燃料電池発電装置７４を水素貯蔵カートリッジ７３と接続するものである。ここでコネクタ機構としては、上述したコネクタ機構１を用いているので、ソケット２とプラグ４の接続を行うと、ソケット２の突起３２がプラグ４の溝５１に入り込むことでロック機構が作動し、ソケット２とプラグ４の接続が確実に保持される。その際、ソケット２の光ファイバー２８とプラグ４の光ファイバー４８の端面が接触することで、ソケット２とプラグ４との間での光による情報の伝達が可能になる。また、接続が保持された状態では、前述したようにソケット２とプラグ４との間で燃料である流体の授受が安定、且つ確実に行われる。また、光ファイバー２８と光ファイバー４８を介した情報伝達が行われている。これにより燃料電池発電装置７４に対して、燃料となる水素を安定して供給することができる。その結果、燃料電池発電装置７４において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７１に供給することが可能となる。
【００６９】
以上のように構成された燃料電池システム７２では、ソケット２とプラグ４にそれぞれ設けられた光ファイバー２８および光ファイバー４８を介して、光通信手段７９と光通信手段８３により光の授受による情報伝達が行われ、水素貯蔵カートリッジ７３に備えられた水素吸蔵体７５から圧力調整機構７６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７４に供給される。そして、燃料電池発電装置７４に供給された水素は、流量調整機構８０においてポータブル電子機器７１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水素供給制御機構８１、電気エネルギー発生素子８２に送られる。電気エネルギー発生素子８２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７１に供給してポータブル電子機器７１を駆動させる。
【００７０】
以上のようなポータブル電子機器７１では、コネクタ機構１を備えているため、ソケット２とプラグ４との連結を解除した状態において、水素貯蔵カートリッジ７３内が密閉状態に保持され、また、ソケット２とプラグ４との連結を解除した状態において、燃料電池発電装置７４内が密閉状態に保持される。
【００７１】
したがって、ソケット２とプラグ４との連結を解除した状態においても、ソケット２内及びプラグ４内に残存する水素が外部に放出されることがなく、また、ソケット２内及びプラグ４内に空気などの水素以外の混入ガス等が流入することを防止することができ、混入ガスに起因する燃料電池発電装置７４の稼働効率の低下や、水素の劣化が生じることを防止されている。これにより、燃料電池システム７２内に、空気などの混入ガス等の処理機構を設ける必要がないため、燃料電池発電装置７４の構造を簡略化、且つ小型化が可能とされており、ポータブル電子機器７１の小型化が可能とされている。
【００７２】
また、圧力調整機構７６、流量調整機構８０、水素供給制御機構８１の配置位置は、図１３に示した構成に限定されるものでなく、例えば図１４に示すように圧力調整機構７６を燃料電池発電装置７４内において流量調整機構８０と水素供給制御機構８１との間に配した構成としても良く、さらに図１５に示すように流量調整機構８０と水素供給制御機構８１との位置を入れ替えた構成としても良い。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を得ることができる。これらの場合には、図１３で水素貯蔵カートリッジ７３に設けられていた情報処理部７８が提供していた機能を、燃料電池発電装置７４に設けられた情報処理部８４によって実行させることにより、情報処理部７８は不要になる。
【００７３】
また、上述した燃料電池システム７２においては、電気エネルギー発生素子８２に水素を供給する際に必要となる種々の情報を伝達することが可能とされる。これにより水素貯蔵カートリッジ７３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、水素貯蔵カートリッジ７３の管理を簡単に且つ確実に行うことができる。
【００７４】
そして、以上のような燃料電池システムは、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、パソコン用周辺機器、ポータブルなプリンターやファクシミリ、電話機、テレビジョン受像器、通信機器、携帯端末、カメラ、オーディオビデオ機器、扇風機、冷蔵庫、アイロン、ポット、掃除機、炊飯器、電磁調理器、ゲーム機やラジコンカーなどの玩具、電動工具、医療機器、測定機器、車両搭載用機器、事務機器、健康美容器具、電子制御型ロボット、衣類型電子機器、レジャー用品、スポーツ用品、その他種々の用途に適用することが可能である。
【００７５】
また、上記においては、燃料として主として水素ガスを使用する例について説明したが、いわゆるダイレクトメタノール方式に対応してメタノール（液体）を燃料とする構成としても良い。また、本発明を燃料電池システムに適用した場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、流体を使用する種々の分野に適用可能である。
【００７６】
また、本実施形態のコネクタ機構１は、水素貯蔵カートリッジ７３と燃料電池発電装置７４との間での情報伝達に限定されず、流体の受渡を行う機器間における情報の伝達に広く用いることができ、連結される機器間で信号線を接続することなく情報の伝達を行うことができる。よって、機器間を接続する際の接続不良や受渡される流体による信号線の劣化を招くことがなく、長時間に亘って流体の供給を行ったとしても、流体の供給を安定して行うことができる。
【００７７】
［第二の実施の形態］
【００７８】
次に、本発明に係るコネクタ機構の他の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１６に本発明を適用したコネクタ機構９１の一構成例を示す。また、図１７に本発明を適用したコネクタ機構９１に用いるソケットの概略断面図を、図１８にプラグの概略断面図を示す。
【００７９】
図１６は、本実施例のコネクタ機構９１を構成するソケット９２とプラグ９４とが接続された状態を示す外観斜視図である。本発明を適用したコネクタ機構９１は、図１７に示される雌型コネクタであるソケット９２と図１８に示される雄型コネクタであるプラグ９４とで構成されており、プラグ９４を図１６に示すようにソケット９２に挿嵌することによりプラグ９４とソケット９２とが連結される。なお、図１６はプラグ９４をソケット９２に挿入して後述するロック機構が働き、ソケット９２とプラグ９４の接続が保持され、ソケット９２とプラグ９４の間での燃料の流路が連通された状態を示す。また、このときソケット９２とプラグ９４の内部に配置されている光ファイバー同士が接触して、ソケット９２とプラグ９４との間での光による情報伝達が可能になっている。
【００８０】
このようなコネクタ機構９１は、例えば燃料電池システム等に用いて好適であり、燃料電池システムに用いる場合には、例えば燃料電池側にソケット９２を搭載し、水素を貯蔵した水素貯蔵カートリッジ側にプラグ９４を搭載する。そして、プラグ９４をソケット９２に挿嵌することにより、水素貯蔵カートリッジに貯蔵された水素を取り出すことができる。以下、コネクタ機構９１の各構成について説明する。本例では、ソケット９２は水素貯蔵装置側に設けられ、プラグ９４は燃料電池発電装置側に設けられているが、ソケット９２が水素貯蔵装置側に設けられ、プラグ９４が燃料電池発電装置側に設けられていても良く、更に、燃料電池発電装置と水素貯蔵装置間の接続に用いられることに限定されず、流体の受渡しを行う機器間を接続するためにソケット９２とプラグ９４が連結されるコネクタ機構９１として用いることができる。なお、以下においては、ソケット９２はプラグ９４を挿嵌する側を先端、反対側を後端ということとし、また、プラグ９４においては、ソケット９２を挿嵌する側を先端、反対側を後端ということとする。
【００８１】
図１７を参照するとソケット９２はベース９２１と側壁部材９２２とが結合されて外形が形成されている。ベース９２１は円筒状の筒部分９２１ａと円盤状の平板部分９２１ｂとが同一の中心軸となるように接続されたフランジ状の部材であり、中心軸には空洞である流体流路９２１ｃが形成されている。側壁部材９２２は略円筒形状の部材であり、筒部外径はベース９２１の平板部分９２１ｂ外周と略同一径であり、側壁部材９２２の円筒中心軸はベース９２１の中心軸とほぼ一致するように配されている。
【００８２】
側壁部材９２２の内部は、後述する光ファイバーを固定保持する保持部分９２４と、後述する可動部材の摺動方向を決定するガイド部分９２４ａと、可動部材の可動範囲を制限するストッパー９２６とが形成されている。また、側壁部材９２２の内部には、可動部材９２５と弾性体９２７と光ファイバー９２８と可動シール部材９３０と弾性体９３１とが配置されている。
【００８３】
保持部分９２４は、ベース９２１と接触するように形成された側壁部材９２２の一部である平板状の部分であり、後端面はベース９２１に密着して固定され、側壁部材９２２の中心軸近傍において光ファイバー９２８を固定保持する。このとき保持部分９２４と光ファイバー９２８との間の気密を保持するために、シール材を配するなどの気密性保持の対策を施すものとし、側壁部材９２２および保持部分９２４とベース９２１との接触部分の気密を保持するために、シール材を配するなどの気密性保持の対策を施すものとする。また保持部分９２４には、流体の流れを確保するための管である流体流路９２４ｃが光ファイバー９２８を中心とした円形上に形成されており、ベース９２１の流体流路９２１ｃと連通して連続した流体の流路を成している。光ファイバー９２８の一方の端面はベース９２１の流体流路９２１ｃ内を介して燃料電池側の光通信手段まで到達するように配置される。
【００８４】
ガイド部分９２４ａは、側壁部材９２２の一部である円筒状の部分であり、その内径は可動部材９２５の外径と略同一であって可動部材９２５が円筒長手方向に摺動可能となるようにガイドとして機能する。また、ガイド部分９２４ａの先端部分は側壁部材９２２の外形を成す円筒とは分離されて二重の円筒構造をなしており、後端は保持部分９２４と接続されて一体となっている。
【００８５】
ストッパー９２６は、ガイド部分９２４ａの先端に形成された円環状の部分であり、その内径はガイド部分９２４ａの内径よりも小であり、その外径はガイド部分９２４ａの外形よりも大である。ストッパー９２６の内径がガイド部分９２４ａの内径よりも小であることによって、可動部材９２５がガイド部分９２４ａに沿って摺動する領域をストッパー９２６が限定する。また、ストッパー９２６の外径がガイド部分９２４ａの外形よりも大であることによって、可動シール部材９３０がガイド部分９２４ａに沿って摺動する領域をストッパー９２６が限定する。また、ストッパー９２６の可動部材９２５側であるガイド部分９２４ａの内壁には、気密性を高めるためのシール部材９２９が配設されている。シール部材９２９は燃料の密閉性が高いことを特徴とする。形状としては、一般的なＯリング形状あるいはオイルシール形状など、高い密閉性という条件を満たすものであれば良い。
【００８６】
可動部材９２５は略球形状の部材であり、外径はガイド部分９２４ａの内壁面と略同一径に成形されて、ガイド部分９２４ａの長手方向内壁面に沿って摺動可能に配置されている。また可動部材９２５には、側壁部材９２２の円筒中心軸に沿って貫通した孔である中心孔９２５ａが形成され、中心孔９２５ａの先端方向には可動部材９２５内部にレンズ９２５ｂが配されて埋め込まれている。中心孔９２５ａの直径は光ファイバー９２８の直径よりも大とされており、光ファイバー９２８が摺動可能に挿入されている。ここで光ファイバー９２８が中心孔９２５ａ内で摺動可能とされていることにより、可動部材９２５が摺動した場合にも光ファイバー９２８が移動せず、光ファイバー９２８が折れ曲がったり引っ張られたりするような負荷が加わりにくいため、光ファイバー９２８の破損の可能性を低減することが可能である。また可動部材９２５の外周には、ガイド部分９２４ａの長手方向に沿って溝である流体流路９２５ｃが形成されている。流体流路９２５ｃの溝の深さは流体の流れを確保する程度であるが、可動部材９２５がシール部材９２９に当接した際には、シール部材９２９によって溝が遮蔽されて燃料の漏洩が起こらない程度とする。
【００８７】
図中Ａ−Ａで示した位置での可動部材９２５の断面を図１８に示す。円形状の断面中心には中心孔９２５ａがあり、外周部分に流体流路９２５ｃがある。図１８（ａ）は流体流路９２５ｃを９０度間隔で４箇所に形成した場合の断面であり、図１８（ｂ）は流体流路９２５ｃを６０度間隔で６箇所に形成した場合の断面であるが、燃料の流路として機能する大きさと個数を適宜選択することができ、その配置方法も図１８に示したものに限定しない。さらに可動部材９２５は球体の後端部を一部削り取って座９２４ｄを形成しており、弾性体９２７を安定して取り付けることができる。座９２４ｄが形成されていることにより、弾性体９２７が中心に安定して可動部材９２５に作用する力の均一性が保たれる。また、可動部材９２５が回転して光ファイバー９２８に負荷が加わることを防止することも可能である。
【００８８】
弾性体９２７は、斥力を発生させるバネなどの部材であり、保持部分９２４と可動部材９２５との間に圧縮した状態で配置されている。弾性体９２７が圧縮された状態で保持部分９２４と可動部材９２５との間に配置されていることにより、弾性体９２７から生じる力によって保持部分９２４と可動部材９２５との間には斥力が作用して、可動部材９２５はソケット９２の先端方向に移動しストッパー９２６に押し付けられる。可動部材９２５がストッパー９２６に押し付けられた状態では、可動部材９２５とストッパー９２６との間にシール部材９３０が配されて、可動部材９２５に形成された流体流路９２５ｃがシール部材９３０によって遮蔽されていることにより、可動部材９２５とストッパー９２６との間での気密性が保持され、可動部材９２５とストッパー９２６と弾性体９２７との組み合わせで遮断弁が構成される。このとき、中心孔９２５ａはレンズ９２５ｂによって気密性が保持されている。ここで、弾性体９２７としてはバネ部材に限定されるものではなく、可動部材９２５に対して先端方向へ付勢するように弾力を与えられるものであれば種々のものを用いることが可能である。また、可動部材９２５を先端方向へ付勢する手段は、上述した弾性体９２７に限定されるものではなく、材料の弾力を利用した構成としても良く、材料の熱膨張率の違いを利用した構成としても良く、また、電磁気力を利用した構成としても良く、可動部材９２５とストッパー９２６との組み合わせに遮断弁としての機能を付加できるものであればいずれの手段も用いることが可能である。
【００８９】
可動シール部材９３０は円環形状のシール部材であり、外径は側壁部材９２２の内壁面と略同一径に成形され、内縁部直径はガイド部分９２４ａの外径より大きく成形され、外縁部は側壁部材９２４の内壁面に沿い、内縁部はガイド部分９２４ａに沿って摺動可能に配置されている。可動シール部材９３０を形成する材料は燃料の密閉性が高いこと及び摺動する際の摺動抵抗が小さい、これにより可動シール部材９３０と接触する他の部材との間での気密性が保持される。可動シール部材９３０の後端部分はストッパー９２６の外径よりも小さい円環状部分９３０ａとなって側壁部材９２２内壁とガイド部分９２４ａ外壁との間に入り込んでおり、円環状部分９３０ａとストッパー９２６とが干渉するために可動シール部材９３０がストッパー９２６に押し付けられて摺動可能範囲が限定される。ストッパー９２６に押し付けられた状態での可動シール部材９３０の先端は、可動部材９２５の先端よりもソケット９２の先端方向に突出した位置にまで到達し、プラグ９４がソケット９２に挿入された際にはプラグ９４は可動部材９２５よりも先に可動シール部材９３０と接触することになる。
【００９０】
弾性体９３１は、斥力を発生させるバネなどの部材であり、側壁部材９２２とガイド部分９２４ａとの間に圧縮した状態で配置されている。弾性体９３１が圧縮された状態で側壁部材９２２とガイド部分９２４ａとの間に配置されていることにより、弾性体９３１から生じる斥力によって可動シール部材９３０は先端方向に付勢されてストッパー９２６に押し付けられる。ここで、弾性体９３１としてはバネ部材に限定されるものではなく、可動シール部材９３０に対して先端方向へ付勢するように弾力を与えられるものであれば種々のものを用いることが可能である。また、可動シール部材９３０を先端方向へ付勢する手段は、上述した弾性体９３１に限定されるものではなく、材料の弾力を利用した構成としても良く、材料の熱膨張率の違いを利用した構成としても良く、また、電磁気力を利用した構成としても良い。
【００９１】
側壁部材９２２の内壁部分には、継手が接続された際に、その状態を保持するためのロック機構の一端を担う突起９３２が設けてある。この突起９３２は、例えばボールプランジャーのように、球状の部品（鋼球）がソケット９２の内部からバネで押されており、それをソケット９２の内面に設けたストッパーで受け止めて、常に球状の部品（鋼球）が一定の突出量を保つ機能を備えたものである。ただしここに示したロック機構は一例であり、他の構造であっても本発明の継手の基本機能は成立する。
【００９２】
図１９を参照するとプラグ９４はベース９４１と側壁部材９４２とが結合されて外形が形成されている。ベース９４１は円筒状の筒部分９４１ａと円盤状の平板部分９４１ｂとが同一の中心軸となるように接続されたフランジ状の部材であり、中心軸には空洞である流体流路９４１ｃが形成されている。側壁部材９４２は略円筒形状の部材であり、筒部外径はベース９４１の平板部分９４１ｂ外周と略同一径であり、側壁部材９４２の円筒中心軸はベース９４１の中心軸とほぼ一致するように配されている。
【００９３】
側壁部材９４２は円筒形状の部材であり、後述する光ファイバーを固定保持する保持部分９４４と、後述する可動部材の可動範囲を制限するストッパー９４６とが形成されている。また、側壁部材９４２の内部には、可動部材９４５と弾性体９４７と光ファイバー９４８とシール部材９４９とが配置されている。側壁部材９４２の内径は可動部材９４５の外径と略同一であって可動部材９４５が円筒長手方向に摺動可能となるようにガイドとして機能する。側壁部材９４２の外壁部分には、ソケット９２とプラグ９４が嵌合された状態で前述したソケット９２の側壁部材９２２に設けられた突起９３２が到達する位置に、継手が接続された際にその状態を保持するためのロック機構の一端を担う溝９５１が設けてある。ソケット９２の側壁部材９２２に設けられた突起９３２が、溝９５１に入り込むことで、ソケット９２とプラグ９４の接続状態が保持される。ただしソケット９２の説明においても述べたがここに示したロック機構は一例であり、他の構造であっても本発明の継手の機能は成立するため、プラグ９４は図１９に示した形状に限らない。
【００９４】
保持部分９４４は、ベース９４１と接触するように形成された側壁部材９４２の一部である平板状の部分であり、後端面はベース９４１に密着して固定され、側壁部材９４２の中心軸近傍において光ファイバー９４８を固定保持する。このとき保持部分９４４と光ファイバー９４８との間の気密を保持するために、シール材を配するなどの気密性保持の対策を施すものとし、側壁部材９４２および保持部分９４４とベース９４１との接触部分の気密を保持するために、シール材を配するなどの気密性保持の対策を施すものとする。また保持部分９４４には、流体の流れを確保するための管である流体流路９４４ｃが光ファイバー９４８を中心とした円形上に形成されており、ベース９４１の流体流路９４１ｃと連通して連続した流体の流路を成している。光ファイバー９４８の一方の端面はベース９４１の流体流路９４１ｃ内を介して燃料電池側の光通信手段まで到達するように配置される。
【００９５】
ストッパー９４６は、側壁部材９４２の先端に形成された円環状の部分であり、その内径は側壁部材９４２の内径よりも小である。ストッパー９４６の内径が側壁部材９４２の内径よりも小であることによって、可動部材９４５が側壁部材９４２に沿って摺動する領域をストッパー９４６が限定する。また、ストッパー９４６の可動部材９４５側である側壁部材９４２の内壁には、気密性を高めるためのシール部材９４９が配設されている。シール部材９４９は燃料の密閉性が高いことを特徴とする。形状としては、一般的なＯリング形状あるいはオイルシール形状など、高い密閉性という条件を満たすものであれば良い。
【００９６】
可動部材９４５は略球形状の部材であり、外径は側壁部材９４２の内壁面と略同一径に成形されて、側壁部材９４２の長手方向内壁面に沿って摺動可能に配置されている。また可動部材９４５には、側壁部材９４２の円筒中心軸に沿って貫通した孔である中心孔９４５ａが形成され、中心孔９４５ａの先端方向には可動部材９４５内部にレンズ９４５ｂが配されて埋め込まれている。中心孔９４５ａの直径は光ファイバー９４８の直径よりも大とされており、光ファイバー９４８が摺動可能に挿入されている。ここで光ファイバー９４８が中心孔９４５ａ内で摺動可能とされていることにより、可動部材９４５が摺動した場合にも光ファイバー９４８が移動せず、光ファイバー９４８が折れ曲がったり引っ張られたりするような負荷が加わりにくいため、光ファイバー９４８の破損の可能性を低減することが可能である。また可動部材９４５の外周には、側壁部材９４２の長手方向に沿って溝である流体流路９４５ｃが形成されている。流体流路９４５ｃの溝の深さは流体の流れを確保する程度であるが、可動部材９４５がシール部材９４９に当接した際には、シール部材９４９によって溝が遮蔽されて燃料の漏洩が起こらない程度とする。可動部材９４５の断面は図１８に示したものと同様である。さらに可動部材９４５は球体の後端部を一部削り取って座９４４ｄを形成しており、弾性体９４７を安定して取り付けることができる。座９４４ｄが形成されていることにより、弾性体９４７が中心に安定して可動部材９４５に作用する力の均一性が保たれる。また、可動部材９４５が回転して光ファイバー９４８に負荷が加わることを防止することも可能である。
【００９７】
弾性体９４７は、斥力を発生させるバネなどの部材であり、保持部分９４４と可動部材９４５との間に圧縮した状態で配置されている。弾性体９４７が圧縮された状態で保持部分９４４と可動部材９４５との間に配置されていることにより、弾性体９４７から生じる力によって保持部分９４４と可動部材９４５との間には斥力が作用して、可動部材９４５はプラグ９４の先端方向に移動しストッパー９４６に押し付けられる。可動部材９４５がストッパー９４６に押し付けられた状態では、可動部材９４５とストッパー９４６との間にシール部材９４９が配されて、可動部材９４５に形成された流体流路９４５ｃがシール部材９４９によって遮蔽されていることにより、可動部材９４５とストッパー９４６との間での気密性が保持され、可動部材９４５とストッパー９４６と弾性体９４７との組み合わせで遮断弁が構成される。このとき、中心孔９４５ａはレンズ９４５ｂによって気密性が保持されている。ここで、弾性体９４７としてはバネ部材に限定されるものではなく、可動部材９４５に対して先端方向へ付勢するように弾力を与えられるものであれば種々のものを用いることが可能である。また、可動部材９４５を先端方向へ付勢する手段は、上述した弾性体９４７に限定されるものではなく、材料の弾力を利用した構成としても良く、材料の熱膨張率の違いを利用した構成としても良く、また、電磁気力を利用した構成としても良く、可動部材９４５とストッパー９４６との組み合わせに遮断弁としての機能を付加できるものであればいずれの手段も用いることが可能である。
【００９８】
次に、図２０乃至図２２を用いて、コネクタ機構９１の動作および遮断弁としての機能について説明する。プラグ９４をソケット９２に装着するときには、プラグ９４の中心軸とソケット９２の中心軸とが同一軸上にのるように双方を配し、プラグ９４をソケット９２の側壁部材９２２の内側に押し込む。
【００９９】
図２０において、説明の便宜上第１接触面と第２接触面を定める。ソケット９２とプラグ９４とが接続する際に、最初にソケット９２の可動シール部材９３０先端面とプラグ９４の側壁部材９４２先端面が接触するが、この時に接触する面を第１接触面９６１とする。第１接触面９６１が接触した後さらに接続動作が進むと、ソケット９２の可動部材９２５の先端と可動部材９４５の先端が接触するが、このときに接触する面を第２接触面９６２とする。図２０に示したようなソケット９２とプラグ９４とが分離した状態から、ソケット９２とプラグ９４との接続が完了した状態に至るまでの各部の動作を、段階ごとに説明すると以下のようになる。
【０１００】
図２０は、ソケット９２とプラグ９４とが分離した状態である。このときのソケット９２では、可動部材９２５が弾性体９２７の斥力によって先端方向に付勢されてストッパー９２６およびシール部材９２９に当接して、流体流路９２５ｃがシール部材９２９によって遮蔽されて気密が保持されているため、可動部材９２５とストッパー９２６とによって構成された遮断弁が閉じた状態である。同様にプラグ９４では、可動部材９４５が弾性体９４７の斥力によって先端方向に付勢されてストッパー９４６およびシール部材９４９に当接して、流体流路９４５ｃがシール部材９４９によって遮蔽されて気密が保持されているため、可動部材９４５とストッパー９４６とによって構成された遮断弁が閉じた状態である。また、可動シール部材９３０は弾性体９３１の斥力によって先端方向に付勢されて、ストッパー９２６に当接し、可動シール部材９３０の先端は、可動部材９２５の先端よりもソケット９２の先端方向に突出した位置にまで到達している。
【０１０１】
次に、図２１のように、プラグ９４をソケット９２の側壁部材９２２内に挿入するように接続を開始すると、可動シール部材９３０先端面と側壁部材９４２先端面すなわち第１接触面９６１が接触する。この状態では未だソケット９２では、可動部材９２５が弾性体９２７の斥力によって先端方向に付勢されてストッパー９２６に当接しているため、可動部材９２５とストッパー９２６との間に配されているシール部材９２９によって気密が保持されて、可動部材９２５とストッパー９２６とによって構成された遮断弁が閉じた状態である。同様にプラグ９４では、可動部材９４５が弾性体９４７の斥力によって先端方向に付勢されてストッパー９４６に当接しているため、可動部材９４５とストッパー９４６との間に配されているシール部材９４９によって気密が保持されて、可動部材９４５とストッパー９４６とによって構成された遮断弁が閉じた状態である。従って継手内部の空間と継手外部の空間が遮断され、継手内部に密閉した空間が形成されている状態であり、ソケット９２およびプラグ９４の遮断弁は閉じたままである。このとき、可動シール部材９３０先端面とプラグ９４の先端面が当接したことによって、ソケット９２のストッパー９２６とプラグ９４のストッパー９４６とによって挟まれた空間も密閉される。
【０１０２】
さらに継手の接続動作が進むと、図２２に示すように、プラグ９４がソケット９２の側壁部材９２２内に挿入され、可動部材９２５の先端と可動部材９４５の先端すなわち第２接触面９６２が接触する。さらに接続操作が進むと、ソケット９２では弾性体９２７の斥力に抗して可動部材９２５が後端方向に移動し、プラグ９４では弾性体９４７の斥力に抗して可動部材９４５が後端方向に移動する。これによりソケット９２においては、可動部材９２５に形成された流体流路９２５ｃがシール部材９２９から離れ、プラグ９４においては可動部材９４５に形成された流体流路９４５ｃがシール部材と離れる。また、可動シール部材９３０もプラグ９４の先端に押されて、弾性体９３１の斥力に抗して後端方向に移動する。
【０１０３】
ソケット９２のストッパー９２６とプラグ９４のストッパー９４６とが近接あるいは接触した時点で、継手のロック機構の一端を担う突起９３２が溝９５１に嵌合して、ロック機構が働き継手の接続が完了する。またこのとき、可動部材９２５が後端方向に移動すると、相対的に光ファイバー９２８が中心孔９２５ａ内に挿入された形となり、光ファイバー９２８の端面がレンズ９２５ｂに接近する。同様に、可動部材９４５が後端方向に移動すると、相対的に光ファイバー９４８が中心孔９４５ａ内に挿入された形となり、光ファイバー９４８の端面がレンズ９４５ｂに接近する。光ファイバー９２８の端面とレンズ９２５ｂが接近し、光ファイバー９４８の端面とレンズ９４５ｂが接近した状態となることで、ソケット９２とプラグ９４との間で光を触媒とした通信が可能となる。
【０１０４】
突起９３２が溝９５１に嵌合してロック機構が働き継手の接続が完了した際の、第２接触面９６２周辺の状態を部分的に拡大して図２３に示す。中心孔９２５ａ，９４５ａの径は光ファイバー９２８，９４８の直径よりも大となっているが、レンズ９２５ｂ，９４５ｂが可動部材９２５，９４５に埋め込まれているため、レンズ９２５ｂ，９４５ｂがシール材として機能して中心孔９２５ａ，９４５ａの気密性が保持されている。レンズ９２５ｂ，９４５ｂは、互いに接触して表面に傷がつかないように可動部材９２５，９４５の最先端部ではなく、若干内側に埋め込まれているとする。可動部材９２５と可動部材９４５とが第２接触面９６２で接触し、光ファイバー９２８の端面はレンズ９２５ｂに接近しており、光ファイバー９４８の端面はレンズ９４５ｂに接近している。光ファイバー９２８，９４８の端面とレンズ９２５ｂ，９４５ｂとの位置関係は、図中矢印で示した光が、光ファイバー９２８，９４８から出射して、レンズ９２５ｂ，９４５ｂを通って屈折して平行光となる位置である。従って、平行光がレンズ９２５ｂ，９４５ｂに入射した場合には、レンズ９２５ｂ，９４５ｂによって光が屈折して光ファイバー９２８，９４８の端面で焦点を結ぶことになる。これにより、ソケット９２とプラグ９４との間での光ファイバー９２８，９４８とレンズ９２５ｂ，９４５ｂを介した光を触媒とした通信が可能となる。
【０１０５】
図２４乃至図２６は、接続動作の図２０乃至図２２の各段階でのソケット９２とプラグ９４内部において、燃料が存在する空間（燃料の流れ）を図示したものである。図２４乃至図２６の各図において、ハッチングを施した部分が燃料である流体が存在する空間となる。ここでは、ソケット９２のハッチングが施された領域を、燃料が流れる流路である第１の流路９６３と呼び、プラグ９４のハッチングが施された領域を、燃料が流れる流路である第２の流路９６４と呼ぶことにする。また、第１の流路９６３および第２の流路９６４での、燃料が流れる方向を主流方向と呼ぶことにする。
【０１０６】
図２４は、ソケット９２とプラグ９４が分離した状態を示している。このときのソケット９２では、流体流路９２５ｃがシール部材９２９によって遮蔽されて気密が保持されている。このため図中に斜線で示した領域である第１の流路９６３は、流体流路９２１ｃ，流体流路９２５ｃとガイド部分９２４ａ内部とが連通することで形成され、ソケット９２内部と外部の空間は遮断されている。同様にプラグ９４では、流体流路９４５ｃがシール部材９４９によって遮蔽されて気密が保持されている。このため図中に斜線で示した領域である第２の流路９６４は、流体流路９４１ｃ，流体流路９４５ｃと側壁部材９４２内部とが連通することで形成され、プラグ９４内部と外部の空間は遮断されている。
【０１０７】
図２５は、可動シール部材９３０先端面と側壁部材９４２先端面すなわち第１接触面９６１が接触した状態である。この状態においても、流体流路９２５ｃがシール部材９２９によって遮蔽されて気密が保持され、流体流路９４５ｃがシール部材９４９によって遮蔽されて気密が保持されている。しかしこのとき、可動シール部材９３０先端面とプラグ９４の先端面が接触したことによって、ソケット９２のストッパー９２６とプラグ９４のストッパー９４６とによって挟まれた空間も密閉される。
【０１０８】
図２６はさらにコネクタの接続動作が行なわると、可動部材９２５の先端と可動部材９４５の先端すなわち第２接触面９６２が接触し、ソケット９２では弾性体９２７の斥力に抗して可動部材９２５が後端方向に移動し、プラグ９４では弾性体９４７の斥力に抗して可動部材９４５が後端方向に移動する。これによりソケット９２においては、可動部材９２５に形成された流体流路９２５ｃがシール部材９２９から離れ、プラグ９４においては可動部材９４５に形成された流体流路９４５ｃがシール部材と離れる。これにより第１の流路９６３と第２の流路９６４とが連通する。ソケット９２のストッパー９２６とプラグ９４のストッパー９４６とが近接あるいは接触した時点で、継手のロック機構の一端を担う突起９３２が溝９５１に嵌合して、ロック機構が働き継手の接続が完了する。このとき、可動シール部材９３０もプラグ９４の先端に押されて、弾性体９３１の斥力に抗して後端方向に移動するが、可動シール部材９３０先端面とプラグ９４の先端面が接触した状態であるため、ソケット９２およびプラグ９４内部の気密は保持され、外部との流体の授受は行われない。
【０１０９】
図２６に示したように、ソケット９２とプラグ９４の接続が完了した状態では、ソケット９２のストッパー９２６とプラグ９４のストッパー９４６とが近接あるいは接触し、同時に継手のロック機構の一端を担う突起９３２が溝９５１に嵌合して、ロック機構が働き継手の接続が完了して流体流路９２１ｃ，流体流路９２５ｃ，流体流路９４１ｃ，流体流路９４５ｃが連通した状態で保持され、ソケット９２とプラグ９４との間での燃料である流体の授受が可能になる。
【０１１０】
ソケット９２からプラグ９４を抜くときには、ソケット９２とプラグ９４とを反対方向へ引っ張る。コネクタ機構９１では、ソケット９２及びプラグ９４にロック機構が設けられているが、ボールプランジャーのように球状の部品（鋼球）がソケット９２の内部からバネで押されて突起９３２が溝９５１に嵌合した状態がロックした状態であるので、そのロック機構が許容できる範囲以上の力が加わった場合には、球状の部品（鋼球）はバネの反発力に打ち勝って突起９３２が引っ込み、ロックが外れることになる。このため、単にソケット９２とプラグ９４を反対方向へ引っ張るだけの簡単な操作で、プラグ９４をソケット９２から引き抜くことができる。
【０１１１】
プラグ９４をソケット９２から引き抜き、プラグ９４とソケット９２とが別々に分離されると、プラグ９４及びソケット９２の遮断弁が閉じる。すなわち、可動部材９２５及び可動部材９４５が、それぞれ弾性体９２７及び弾性体９４７の弾力により先端側に戻され、それぞれシール部材９２９及びシール部材９４９に押しつけられる。これにより、可動部材９２５及び可動部材９４５により遮断弁が閉じることになり、燃料である流体の流路は再び遮断され気密性が保持されることとなる。したがって、プラグ９４をソケット９２から引き抜いた後に、プラグ９４及びソケット９２が接続された器機内にある流体が外部に漏れることがない。これにより、単にソケット９２とプラグ９４を反対方向へ引っ張るだけの簡単な操作で、ロック機構を解除してプラグ９４をソケット９２から取り外して、燃料である流体を遮断することが可能となる。
【０１１２】
以上のように構成されたコネクタ機構９１は、ソケット９２とプラグ９４との双方に流体の流通を遮断して密閉状態を保持する遮断弁、すなわち可動部材９２５とストッパー９２６及び可動部材９４５とストッパー９４６を備える。これにより、このコネクタ機構９１においては、ソケット９２とプラグ９４との連結を解除した状態において、ソケット９２が接続された連通する器機内が密閉状態に保持される。また、ソケット９２とプラグ９４との連結を解除した状態において、プラグ９４が接続された連通する器機内が密閉状態に保持される。したがって、ソケット９２とプラグ９４との連結を解除した状態においても、プラグ９４が接続される器機内が密閉状態に保持されるため、当該器機内に残存する流体が外部に放出されてしまうことがなく、また、当該器機内に空気などの所定の流体以外の混入ガス等が流入することを防止することができる。したがって、次回にこの器機を作動させる際に混入ガスに起因する当該器機の稼働効率の低下や、流体の劣化が生じることを防止することができる。そして、当該器機内に空気などの所定の流体以外の混入ガス等の処理機構を設ける必要がなく、器機側の構造を簡略化、且つ小型化することが可能となる。
【０１１３】
また、このコネクタ機構９１では、可動部材９２５及び可動部材９４５がともに機械的に開蓋動作するようになされている。これにより、このコネクタ機構９１では、常に確実に遮断弁の開蓋動作が行われ、確実に且つ安定して流体の授受を行うことができる。しかしながら、可動部材９２５または可動部材９４５の開蓋動作は、機械的な動作に限定されるものではなく、例えば、流体を流す方向が一方向のみとされている場合等には、流体の流入側の遮断弁は流体の圧力により開蓋動作が行われるような構成としても良い。
【０１１４】
なお、以上のような本発明に係るコネクタ機構は、燃料の流体として気体を用いる場合のみならず、燃料の流体として液体を用いる場合にも適用することができる。
【０１１５】
［第３の実施の形態］
【０１１６】
本発明の他の実施の形態として、第２の実施の形態の変形例を以下に図面を用いて説明する。本実施の形態が第２の実施の形態と相違する点は、ソケット９２とプラグ９４の可動部材９２５，９４５を先端方向に付勢するための弾性体９２７，９４７が圧縮コイルバネではなく板バネであり、その他の構成および動作は第２の実施の形態と同様である。本実施例のコネクタ機構９１を構成するソケット９２とプラグ９４とが接続された状態を示す外観斜視図は、図１６で示したものと同様である。以下、第２の実施の形態と同じ構成の部材には同じ符号を付して説明をする。
【０１１７】
本発明を適用したコネクタ機構９１は、図２７に示される雌型コネクタであるソケット９２と図２９に示される雄型コネクタであるプラグ９４とで構成されており、プラグ９４を図１６に示すようにソケット９２に挿嵌することによりプラグ９４とソケット９２とが連結される。なお、図１６はプラグ９４をソケット９２に挿入して後述するロック機構が働き、ソケット９２とプラグ９４の接続が保持され、ソケット９２とプラグ９４の間での燃料の流路が連通された状態を示す。また、このときソケット９２とプラグ９４の内部に配置されている光ファイバー同士が接触して、ソケット９２とプラグ９４との間での光による情報伝達が可能になっている。
【０１１８】
このようなコネクタ機構９１は、例えば燃料電池システム等に用いて好適であり、燃料電池システムに用いる場合には、例えば燃料電池側にソケット９２を搭載し、水素を貯蔵した水素貯蔵カートリッジ側にプラグ９４を搭載する。そして、プラグ９４をソケット９２に挿嵌することにより、水素貯蔵カートリッジに貯蔵された水素を取り出すことができる。以下、コネクタ機構９１の各構成について説明する。本例では、ソケット９２は水素貯蔵装置側に設けられ、プラグ９４は燃料電池発電装置側に設けられているが、ソケット９２が水素貯蔵装置側に設けられ、プラグ９４が燃料電池発電装置側に設けられていても良く、更に、燃料電池発電装置と水素貯蔵装置間の接続に用いられることに限定されず、流体の受渡しを行う機器間を接続するためにソケット９２とプラグ９４が連結されるコネクタ機構９１として用いることができる。なお、以下においては、ソケット９２はプラグ９４を挿嵌する側を先端、反対側を後端ということとし、また、プラグ９４においては、ソケット９２を挿嵌する側を先端、反対側を後端ということとする。
【０１１９】
図２７を参照するとソケット９２はベース９２１と側壁部材９２２とが結合されて外形が形成されている。ベース９２１は円筒状の筒部分９２１ａと円盤状の平板部分９２１ｂとが同一の中心軸となるように接続されたフランジ状の部材であり、中心軸には空洞である流体流路９２１ｃが形成されている。側壁部材９２２は略円筒形状の部材であり、筒部外径はベース９２１の平板部分９２１ｂ外周と略同一径であり、側壁部材９２２の円筒中心軸はベース９２１の中心軸とほぼ一致するように配されている。
【０１２０】
側壁部材９２２の内部は、後述する光ファイバーを固定保持する保持部分９２４と、後述する可動部材の摺動方向を決定するガイド部分９２４ａと、可動部材の可動範囲を制限するストッパー９２６とが形成されている。また、側壁部材９２２の内部には、可動部材９２５と板バネ９７０と光ファイバー９２８と可動シール部材９３０と弾性体９３１とが配置されている。
【０１２１】
保持部分９２４は、ベース９２１と接触するように形成された側壁部材９２２の一部である平板状の部分であり、後端面はベース９２１に密着して固定され、側壁部材９２２の中心軸近傍において光ファイバー９２８を固定保持する。このとき保持部分９２４と光ファイバー９２８との間の気密を保持するために、シール材を配するなどの気密性保持の対策を施すものとし、側壁部材９２２および保持部分９２４とベース９２１との接触部分の気密を保持するために、シール材を配するなどの気密性保持の対策を施すものとする。また保持部分９２４には、流体の流れを確保するための管である流体流路９２４ｃが光ファイバー９２８を中心とした円形上に形成されており、ベース９２１の流体流路９２１ｃと連通して連続した流体の流路を成している。光ファイバー９２８の一方の端面はベース９２１の流体流路９２１ｃ内を介して燃料電池側の光通信手段まで到達するように配置される。
【０１２２】
ガイド部分９２４ａは、側壁部材９２２の一部である円筒状の部分であり、その内径は可動部材９２５の外径と略同一であって可動部材９２５が円筒長手方向に摺動可能となるようにガイドとして機能する。また、ガイド部分９２４ａの先端部分は側壁部材９２２の外形を成す円筒とは分離されて二重の円筒構造をなしており、後端は保持部分９２４と接続されて一体となっている。
【０１２３】
ストッパー９２６は、ガイド部分９２４ａの先端に形成された円環状の部分であり、その内径はガイド部分９２４ａの内径よりも小であり、その外径はガイド部分９２４ａの外形よりも大である。ストッパー９２６の内径がガイド部分９２４ａの内径よりも小であることによって、可動部材９２５がガイド部分９２４ａに沿って摺動する領域をストッパー９２６が限定する。また、ストッパー９２６の外径がガイド部分９２４ａの外形よりも大であることによって、可動シール部材９３０がガイド部分９２４ａに沿って摺動する領域をストッパー９２６が限定する。また、ストッパー９２６の可動部材９２５側であるガイド部分９２４ａの内壁には、気密性を高めるためのシール部材９２９が配設されている。シール部材９２９は燃料の密閉性が高いことを特徴とする。形状としては、一般的なＯリング形状あるいはオイルシール形状など、高い密閉性という条件を満たすものであれば良い。
【０１２４】
可動部材９２５は略球形状の部材であり、外径はガイド部分９２４ａの内壁面と略同一径に成形されて、ガイド部分９２４ａの長手方向内壁面に沿って摺動可能に配置されている。また可動部材９２５には、側壁部材９２２の円筒中心軸に沿って貫通した孔である中心孔９２５ａが形成され、中心孔９２５ａの先端方向には可動部材９２５内部にレンズ９２５ｂが配されて埋め込まれている。中心孔９２５ａの直径は光ファイバー９２８の直径よりも大とされており、光ファイバー９２８が摺動可能に挿入されている。ここで光ファイバー９２８が中心孔９２５ａ内で摺動可能とされていることにより、可動部材９２５が摺動した場合にも光ファイバー９２８が移動せず、光ファイバー９２８が折れ曲がったり引っ張られたりするような負荷が加わりにくいため、光ファイバー９２８の破損の可能性を低減することが可能である。また可動部材９２５の外周には、ガイド部分９２４ａの長手方向に沿って溝である流体流路９２５ｃが形成されている。流体流路９２５ｃの溝の深さは流体の流れを確保する程度であるが、可動部材９２５がシール部材９２９に当接した際には、シール部材９２９によって溝が遮蔽されて燃料の漏洩が起こらない程度とする。
【０１２５】
図中Ａ−Ａで示した位置での可動部材９２５の断面は図１８に示したものと同様である。円形状の断面中心には中心孔９２５ａがあり、外周部分に流体流路９２５ｃがある。図１８（ａ）は流体流路９２５ｃを９０度間隔で４箇所に形成した場合の断面であり、図１８（ｂ）は流体流路９２５ｃを６０度間隔で６箇所に形成した場合の断面であるが、燃料の流路として機能する大きさと個数を適宜選択することができ、その配置方法も図１８に示したものに限定しない。さらに可動部材９２５は球体の後端部を一部削り取って座９２４ｄを形成しており、板バネ９７０を安定して取り付けることができる。座９２４ｄが形成されていることにより、板バネ９７０が中心に安定して可動部材９２５に作用する力の均一性が保たれる。また、可動部材９２５が回転して光ファイバー９２８に負荷が加わることを防止することも可能である。
【０１２６】
図２８に板バネ９７０の外観を平面図で示す。板バネ９７０は、弾力を持った円環形状の平板な部材であり、その外周直径はガイド部分９２４ａの内壁よりも大である。板バネ９７０の中心には座９２４ｄを嵌め込むための座孔９７０ａが形成されいる。座孔９７０ａの直径は可動部材９２５の座９２５ｄが嵌合する程度の大きさである。また、燃料流路孔９７０ｂが複数設けられており、流体が燃料流路溝９７０ｂを通過可能となっている。図２８では燃料流路孔９７０ｂを４箇所形成した例を示しているが、燃料の通過量に適した個数、形状、大きさとして構わない。
【０１２７】
板バネ９７０の外周はガイド部分９２４ａの内壁に埋め込まれている。板バネ９７０が埋め込まれている位置は、板バネ９７０から生じる力によって可動部材９２５がソケット９２の先端方向に移動しストッパー９２６に押し付けられる位置である。また、可動部材９２５の座９２５ｄは板バネ９７０の中心に形成された座孔９７０ａに嵌合されている。可動部材９２５がストッパー９２６に押し付けられた状態では、可動部材９２５とストッパー９２６との間にシール部材９３０が配されて、可動部材９２５に形成された流体流路９２５ｃがシール部材９３０によって遮蔽されていることにより、可動部材９２５とストッパー９２６との間での気密性が保持され、可動部材９２５とストッパー９２６と板バネ９７０との組み合わせで遮断弁が構成される。このとき、中心孔９２５ａはレンズ９２５ｂによって気密性が保持されている。ここで、可動部材９２５を先端方向へ付勢する手段は、上述した板バネ９７０に限定されるものではなく、材料の弾力を利用した構成としても良く、材料の熱膨張率の違いを利用した構成としても良く、また、電磁気力を利用した構成としても良く、可動部材９２５とストッパー９２６との組み合わせに遮断弁としての機能を付加できるものであればいずれの手段も用いることが可能である。
【０１２８】
可動シール部材９３０は円環形状のシール部材であり、外径は側壁部材９２２の内壁面と略同一径に成形され、内縁部直径はガイド部分９２４ａの外径より大きく成形され、外縁部は側壁部材９４２の内壁面に沿い、内縁部はガイド部分９２４ａに沿って摺動可能に配置されている。可動シール部材９３０を形成する材料は燃料の密閉性が高いこと及び摺動する際の摺動抵抗が小さい、これにより可動シール部材９３０と接触する他の部材との間での気密性が保持される。可動シール部材９３０の後端部分はストッパー９２６の外径よりも小さい円環状部分９３０ａとなって側壁部材９２２内壁とガイド部分９２４ａ外壁との間に入り込んでおり、円環状部分９３０ａとストッパー９２６とが干渉するために可動シール部材９３０がストッパー９２６に押し付けられて摺動可能範囲が限定される。ストッパー９２６に押し付けられた状態での可動シール部材９３０の先端は、可動部材９２５の先端よりもソケット９２の先端方向に突出した位置にまで到達し、プラグ９４がソケット９２に挿入された際にはプラグ９４は可動部材９２５よりも先に可動シール部材９３０と接触することになる。
【０１２９】
弾性体９３１は、斥力を発生させるバネなどの部材であり、側壁部材９２２とガイド部分９２４ａとの間に圧縮した状態で配置されている。弾性体９３１が圧縮された状態で側壁部材９２２とガイド部分９２４ａとの間に配置されていることにより、弾性体９３１から生じる斥力によって可動シール部材９３０は先端方向に付勢されてストッパー９２６に押し付けられる。にここで、弾性体９３１としてはバネ部材に限定されるものではなく、可動シール部材９３０に対して先端方向へ付勢するように弾力を与えられるものであれば種々のものを用いることが可能である。また、可動シール部材９３０を先端方向へ付勢する手段は、上述した弾性体９３１に限定されるものではなく、材料の弾力を利用した構成としても良く、材料の熱膨張率の違いを利用した構成としても良く、また、電磁気力を利用した構成としても良い。
【０１３０】
側壁部材９２２の内壁部分には、継手が接続された際に、その状態を保持するためのロック機構の一端を担う突起９３２が設けてある。この突起９３２は、例えばボールプランジャーのように、球状の部品（鋼球）がソケット９２の内部からバネで押されており、それをソケット９２の内面に設けたストッパーで受け止めて、常に球状の部品（鋼球）が一定の突出量を保つ機能を備えたものである。ただしここに示したロック機構は一例であり、他の構造であっても本発明の継手の基本機能は成立する。
【０１３１】
図２９を参照するとプラグ９４はベース９４１と側壁部材９４２とが結合されて外形が形成されている。ベース９４１は円筒状の筒部分９４１ａと円盤状の平板部分９４１ｂとが同一の中心軸となるように接続されたフランジ状の部材であり、中心軸には空洞である流体流路９４１ｃが形成されている。側壁部材９４２は略円筒形状の部材であり、筒部外径はベース９４１の平板部分９４１ｂ外周と略同一径であり、側壁部材９４２の円筒中心軸はベース９４１の中心軸とほぼ一致するように配されている。
【０１３２】
側壁部材９４２は円筒形状の部材であり、後述する光ファイバーを固定保持する保持部分９４４と、後述する可動部材の可動範囲を制限するストッパー９４６とが形成されている。また、側壁部材９４２の内部には、可動部材９４５と板バネ９７１と光ファイバー９４８とシール部材９４９とが配置されている。側壁部材９４２の内径は可動部材９２５の外径と略同一であって可動部材９２５が円筒長手方向に摺動可能となるようにガイドとして機能する。側壁部材９４２の外壁部分には、ソケット９２とプラグ９４が嵌合された状態で前述したソケット９２の側壁部材９２２に設けられた突起９３２が到達する位置に、継手が接続された際にその状態を保持するためのロック機構の一端を担う溝９５１が設けてある。ソケット９２の側壁部材９２２に設けられた突起９３２が、溝９５１に入り込むことで、ソケット９２とプラグ９４の接続状態が保持される。ただしソケット９２の説明においても述べたがここに示したロック機構は一例であり、他の構造であっても本発明の継手の機能は成立するため、プラグ９４は図２９に示した形状に限らない。
【０１３３】
保持部分９４４は、ベース９４１と接触するように形成された側壁部材９４２の一部である平板状の部分であり、後端面はベース９４１に密着して固定され、側壁部材９４２の中心軸近傍において光ファイバー９４８を固定保持する。このとき保持部分９４４と光ファイバー９４８との間の気密を保持するために、シール材を配するなどの気密性保持の対策を施すものとし、側壁部材９４２および保持部分９４４とベース９２１との接触部分の気密を保持するために、シール材を配するなどの気密性保持の対策を施すものとする。また保持部分９４４には、流体の流れを確保するための管である流体流路９４４ｃが光ファイバー９４８を中心とした円形上に形成されており、ベース９４１の流体流路９４１ｃと連通して連続した流体の流路を成している。光ファイバー９４８の一方の端面はベース９４１の流体流路９４１ｃ内を介して燃料電池側の光通信手段まで到達するように配置される。
【０１３４】
ストッパー９４６は、側壁部材９４２の先端に形成された円環状の部分であり、その内径は側壁部材９４２の内径よりも小である。ストッパー９４６の内径が側壁部材９４２の内径よりも小であることによって、可動部材９４５が側壁部材９４２に沿って摺動する領域をストッパー９４６が限定する。また、ストッパー９４６の可動部材９４５側である側壁部材９４２の内壁には、気密性を高めるためのシール部材９４９が配設されている。シール部材９４９は燃料の密閉性が高いことを特徴とする。形状としては、一般的なＯリング形状あるいはオイルシール形状など、高い密閉性という条件を満たすものであれば良い。
【０１３５】
可動部材９４５は略球形状の部材であり、外径は側壁部材９４２の内壁面と略同一径に成形されて、側壁部材９４２の長手方向内壁面に沿って摺動可能に配置されている。また可動部材９４５には、側壁部材９４２の円筒中心軸に沿って貫通した孔である中心孔９４５ａが形成され、中心孔９４５ａの先端方向には可動部材９４５内部にレンズ９４５ｂが配されて埋め込まれている。中心孔９４５ａの直径は光ファイバー９４８の直径よりも大とされており、光ファイバー９４８が摺動可能に挿入されている。ここで光ファイバー９２８が中心孔９２５ａ内で摺動可能とされていることにより、可動部材９２５が摺動した場合にも光ファイバー９２８が移動せず、光ファイバー９２８が折れ曲がったり引っ張られたりするような負荷が加わりにくいため、光ファイバー９２８の破損の可能性を低減することが可能である。また可動部材９４５の外周には、側壁部材９４２の長手方向に沿って溝である流体流路９４５ｃが形成されている。流体流路９４５ｃの溝の深さは流体の流れを確保する程度であるが、可動部材９４５がシール部材９４９に当接した際には、シール部材９４９によって溝が遮蔽されて燃料の漏洩が起こらない程度とする。可動部材９４５の断面は図１８に示したものと同様である。さらに可動部材９４５は球体の後端部を一部削り取って座９４４ｄを形成しており、板バネ９７１を安定して取り付けることができる。座９４４ｄが形成されていることにより、板バネ９７１が中心に安定して可動部材９４５に作用する力の均一性が保たれる。また、可動部材９４５が回転して光ファイバー９４８に負荷が加わることを防止することも可能である。
【０１３６】
板バネ９７１の外観は図２８に示したものと同様である。板バネ９７１の外周はガイド部分９４４ａの内壁に埋め込まれている。板バネ９７１が埋め込まれている位置は、板バネ９７１から生じる力によって可動部材９４５がプラグ９４の先端方向に移動しストッパー９４６に押し付けられる位置である。また、可動部材９４５の座９４５ｄは板バネ９７１の中心に形成された座孔９７０ａに嵌合されている。可動部材９４５がストッパー９４６に押し付けられた状態では、可動部材９４５とストッパー９４６との間にシール部材９４９が配されて、可動部材９４５に形成された流体流路９４５ｃがシール部材９４９によって遮蔽されていることにより、可動部材９４５とストッパー９４６との間での気密性が保持され、可動部材９４５とストッパー９４６と板バネ９７１との組み合わせで遮断弁が構成される。このとき、中心孔９４５ａはレンズ９４５ｂによって気密性が保持されている。ここで、可動部材９４５を先端方向へ付勢する手段は、上述した板バネ９７１に限定されるものではなく、材料の弾力を利用した構成としても良く、材料の熱膨張率の違いを利用した構成としても良く、また、電磁気力を利用した構成としても良く、可動部材９４５とストッパー９４６との組み合わせに遮断弁としての機能を付加できるものであればいずれの手段も用いることが可能である。
【０１３７】
次に、図３０乃至図３２を用いて、コネクタ機構９１の動作および遮断弁としての機能について説明する。プラグ９４をソケット９２に装着するときには、プラグ９４の中心軸とソケット９２の中心軸とが同一軸上にのるように双方を配し、プラグ９４をソケット９２の側壁部材９２２の内側に押し込む。
【０１３８】
図３０において、説明の便宜上第１接触面と第２接触面を定める。ソケット９２とプラグ９４とが接続する際に、最初にソケット９２の可動シール部材９３０先端面とプラグ９４の側壁部材９４２先端面が接触するが、この時に接触する面を第１接触面９６１とする。第１接触面９６１が接触した後さらに接続動作が進むと、ソケット９２の可動部材９２５の先端と可動部材９４５の先端が接触するが、このときに接触する面を第２接触面９６２とする。図３０に示したようなソケット９２とプラグ９４とが分離した状態から、ソケット９２とプラグ９４との接続が完了した状態に至るまでの各部の動作を、段階ごとに説明すると以下のようになる。
【０１３９】
図３０は、ソケット９２とプラグ９４とが分離した状態である。このときのソケット９２では、可動部材９２５が板バネ９７０の反発力によって先端方向に付勢されてストッパー９２６およびシール部材９２９に当接して、流体流路９２５ｃがシール部材９２９によって遮蔽されて気密が保持されているため、可動部材９２５とストッパー９２６とによって構成された遮断弁が閉じた状態である。同様にプラグ９４では、可動部材９４５が板バネ９７１の反発力によって先端方向に付勢されてストッパー９４６およびシール部材９４９に当接して、流体流路９４５ｃがシール部材９４９によって遮蔽されて気密が保持されているため、可動部材９４５とストッパー９４６とによって構成された遮断弁が閉じた状態である。また、可動シール部材９３０は弾性体９３１の斥力によって先端方向に付勢されて、ストッパー９２６に当接し、可動シール部材９３０の先端は、可動部材９２５の先端よりもソケット９２の先端方向に突出した位置にまで到達している。
【０１４０】
次に、図３１のように、プラグ９４をソケット９２の側壁部材９２２内に挿入するように接続を開始すると、可動シール部材９３０先端面と側壁部材９４２先端面すなわち第１接触面９６１が接触する。この状態では未だソケット９２では、可動部材９２５が板バネ９７０の斥力によって先端方向に付勢されてストッパー９２６に当接しているため、可動部材９２５とストッパー９２６との間に配されているシール部材９２９によって気密が保持されて、可動部材９２５とストッパー９２６とによって構成された遮断弁が閉じた状態である。同様にプラグ９４では、可動部材９４５が板バネ９７１の反発力によって先端方向に付勢されてストッパー９４６に当接しているため、可動部材９４５とストッパー９４６との間に配されているシール部材９４９によって気密が保持されて、可動部材９４５とストッパー９４６とによって構成された遮断弁が閉じた状態である。従って継手内部の空間と継手外部の空間が遮断され、継手内部に密閉した空間が形成されている状態であり、ソケット９２およびプラグ９４の遮断弁は閉じたままである。このとき、可動シール部材９３０先端面とプラグ９４の先端面が当接したことによって、ソケット９２のストッパー９２６とプラグ９４のストッパー９４６とによって挟まれた空間も密閉される。
【０１４１】
さらに継手の接続動作が進むと、図３２に示すように、プラグ９４がソケット９２の側壁部材９２２内に挿入され、可動部材９２５の先端と可動部材９４５の先端すなわち第２接触面９６２が接触する。さらに接続操作が進むと、ソケット９２では板バネ９７０の反発力に抗して可動部材９２５が後端方向に移動し、プラグ９４では板バネ９７１の反発力に抗して可動部材９４５が後端方向に移動する。これによりソケット９２においては、可動部材９２５に形成された流体流路９２５ｃがシール部材９２９から離れ、プラグ９４においては可動部材９４５に形成された流体流路９４５ｃがシール部材と離れる。また、可動シール部材９３０もプラグ９４の先端に押されて、弾性体９３１の斥力に抗して後端方向に移動する。
【０１４２】
ソケット９２のストッパー９２６とプラグ９４のストッパー９４６とが近接あるいは接触した時点で、継手のロック機構の一端を担う突起９３２が溝９５１に嵌合して、ロック機構が働き継手の接続が完了する。またこのとき、可動部材９２５が後端方向に移動すると、相対的に光ファイバー９２８が中心孔９２５ａ内に挿入された形となり、光ファイバー９２８の端面がレンズ９２５ｂに接近する。同様に、可動部材９４５が後端方向に移動すると、相対的に光ファイバー９４８が中心孔９４５ａ内に挿入された形となり、光ファイバー９４８の端面がレンズ９４５ｂに接近する。光ファイバー９２８の端面とレンズ９２５ｂが接近し、光ファイバー９４８の端面とレンズ９４５ｂが接近した状態となることで、ソケット９２とプラグ９４との間で光を触媒とした通信が可能となる。
【０１４３】
突起９３２が溝９５１に嵌合してロック機構が働き継手の接続が完了した際の、第２接触面９６２周辺の状態を部分的に拡大して図３２に示す。中心孔９２５ａ，９４５ａの径は光ファイバー９２８，９４８の直径よりも大となっているが、レンズ９２５ｂ，９４５ｂが可動部材９２５，９４５に埋め込まれているため、レンズ９２５ｂ，９４５ｂがシール材として機能して中心孔９２５ａ，９４５ａの気密性が保持されている。レンズ９２５ｂ，９４５ｂは、互いに接触して表面に傷がつかないように可動部材９２５，９４５の最先端部ではなく、若干内側に埋め込まれているとする。可動部材９２５と可動部材９４５とが第２接触面９６２で接触し、光ファイバー９２８の端面はレンズ９２５ｂに接近しており、光ファイバー９４８の端面はレンズ９４５ｂに接近している。光ファイバー９２８，９４８の端面とレンズ９２５ｂ，９４５ｂとの位置関係は、図中矢印で示した光が、光ファイバー９２８，９４８から出射して、レンズ９２５ｂ，９４５ｂを通って屈折して平行光となる位置である。従って、平行光がレンズ９２５ｂ，９４５ｂに入射した場合には、レンズ９２５ｂ，９４５ｂによって光が屈折して光ファイバー９２８，９４８の端面で焦点を結ぶことになる。これにより、ソケット９２とプラグ９４との間での光ファイバー９２８，９４８とレンズ９２５ｂ，９４５ｂを介した光を触媒とした通信が可能となる。
【０１４４】
本実施の形態における、図３０乃至図３２に示した接続動作の各段階でのソケット９２とプラグ９４内部において、燃料が存在する空間（燃料の流れ）は図２４乃至図２６に図示したものと同様である。図２４乃至図２６の各図において、ハッチングを施した部分が燃料である流体が存在する空間となる。
【０１４５】
なお、以上のような本発明に係るコネクタ機構は、燃料の流体として気体を用いる場合のみならず、燃料の流体として液体を用いる場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】第１の実施の形態のコネクタ機構を構成するソケットとプラグとが接続された状態を示す外観斜視図である。
【図２】本発明を適用した第１の実施の形態におけるコネクタ機構に用いるソケットの概略断面図である。
【図３】本発明を適用した第１の実施の形態におけるコネクタ機構に用いるプラグの概略断面図である。
【図４】第１の実施の形態におけるプラグの可動部材を図３の矢印Ａ方向から見た平面図である。
【図５】第１の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット２とプラグ４とが分離した状態を示した概略断面図である。
【図６】第１の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット２とプラグ４の第１接触面が接触した状態を示した概略断面図である。
【図７】第１の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット２とプラグ４の第２接触面が接触した状態を示した概略断面図である。
【図８】第１の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット２とプラグ４との接続が完了して接続が保持された状態を示した概略断面図である。
【図９】第１の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット２とプラグ４とが分離した状態での流体の存在領域を示した概略断面図である。
【図１０】第１の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット２とプラグ４の第１接触面が接触した状態での流体の存在領域を示した概略断面図である。
【図１１】第１の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット２とプラグ４の第２接触面が接触した状態での流体の存在領域を示した概略断面図である。
【図１２】第１の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット２とプラグ４との接続が完了して接続が保持された状態での流体の存在領域を示した概略断面図である。
【図１３】本発明に係るコネクタ機構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構成例のブロック図である。
【図１４】本発明に係るコネクタ機構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他の構成例のブロック図である。
【図１５】本発明に係るコネクタ機構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他の構成例のブロック図である。
【図１６】第２の実施の形態のコネクタ機構を構成するソケットとプラグとが接続された状態を示す外観斜視図である。
【図１７】本発明を適用した第２の実施の形態におけるコネクタ機構に用いるソケットの概略断面図である。
【図１８】可動部材のＡ−Ａ断面図である。
【図１９】本発明を適用した第２の実施の形態におけるコネクタ機構に用いるプラグの概略断面図である。
【図２０】第２の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット９２とプラグ９４とが分離した状態を示した概略断面図である。
【図２１】第２の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット９２とプラグ９４の第１接触面が接触した状態を示した概略断面図である。
【図２２】第２の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット９２とプラグ９４との接続が完了して接続が保持された状態を示した概略断面図である。
【図２３】第２の実施の形態において接続が保持された状態での第２接触面周辺を部分的に拡大した模式図である。
【図２４】第２の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット９２とプラグ９４とが分離した状態での流体の存在領域を示した概略断面図である。
【図２５】第２の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット９２とプラグ９４の第１接触面が接触した状態での流体の存在領域を示した概略断面図である。
【図２６】第２の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット９２とプラグ９４との接続が完了して接続が保持された状態での流体の存在領域を示した概略断面図である。
【図２７】本発明を適用した第３の実施の形態におけるコネクタ機構に用いるソケットの概略断面図である。
【図２８】板バネの構造を示す平面図である。
【図２９】本発明を適用した第３の実施の形態におけるコネクタ機構に用いるプラグの概略断面図である。
【図３０】第３の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット９２とプラグ９４とが分離した状態を示した概略断面図である。
【図３１】第３の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット９２とプラグ９４の第１接触面が接触した状態を示した概略断面図である。
【図３２】第３の実施の形態におけるコネクタ機構の接続過程でソケット９２とプラグ９４との接続が完了して接続が保持された状態を示した概略断面図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１，９１    コネクタ機構
２，９２    ソケット
４，９４    プラグ
２１，４１，９２１，９４１    ベース
２１ａ，９２１ａ    筒部分
２１ｂ，９２１ｂ    平板部分
２１ｃ，２４ｃ，２５ｃ，４１ｃ，４４ｃ，４５ｃ，９２１ｃ，９２４ｃ，９２５ｃ，９４１ｃ，９４４ｃ，９４５ｃ    流体流路
２２，４２，９２２，９４２    側壁部材
２３，２９，３０，３１，４３，４９，５０，５２，９２９，９３０，９４９  シール部材
２４，４４    保持部材
２４ａ，４４ａ    円筒状部分
２４ｂ，４４ｂ    円盤状部分
２５，４５    可動部材
２６，４６，９２６，９４６    ストッパー
２７，４７，９２７，９３１，９４７    弾性体
２８，４８，９２８，９４８    光ファイバー
３２，９３２    突起
４１ａ，９４１ａ    筒部分
４１ｂ，９４１ｂ    平板部分
４２ａ    円筒部分
４２ｂ    差込部分
４５ａ    外縁部先端
４５ｂ    流路溝
５１，９５１    溝
６１，９６１    第１接触面
６２，９６２    第２接触面
６３，９６３    第１の流路
６４，９６４    第２の流路
７１    ポータブル電子機器
７２    燃料電池システム
７３    水素貯蔵カートリッジ
７４    燃料電池発電装置
７５    水素吸蔵体
７６    圧力調整機構
７７    センサー
７８    情報処理部
７９    光通信手段
８０    流量調整機構
８１    水素供給制御機構
８２    電気エネルギー発生素子
８３    光通信手段
８４    情報処理部
８５    センサー
９２４ａ    ガイド部分
９２４，９４４        保持部分
９２４ｄ，９４４ｄ    座
９２５，９４５    可動部材
９２５ａ，９４５ａ    中心孔
９２５ｂ，９４５ｂ    レンズ
９３０ａ    円環状部分
９３０    可動シール部材
９７０，９７１    板バネ
９７０ａ    座孔
９７０ｂ    燃料流路孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008133953.tif 000007
【図６】
2008133953.tif 000008
【図７】
2008133953.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2008133953.tif 000019
【図１８】
2008133953.tif 000020
【図１９】
2008133953.tif 000021
【図２０】
2008133953.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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