(57)【要約】【課題】液漏れが生じず、かつ連結操作の容易なカップラーを提供する。【解決手段】開口部が軸線方向の離れて位置する二つの流路１０，１３が固定軸５に形成され、その固定軸５の外周面に密着する二つのＯリング１７，１９が固定軸５に対して後退移動するピストン１４の内周面に保持され、ソケット２をプラグ１に連結することによりピストン１４がソケット２に押されて後退し、各流路１０，１３が連通する。その第１流路１０に連通する流路４２，４３が形成された弁体３３が固定軸５に押されて後退することにより、その流路４３の開口端がＯリング３５を越えてシリンダー３０の内部に開口する。第１流路１０と弁体３３の流路４２とは、固定軸５の先端部と弁体３３の先端部が当接していることにより互いに連通しており、その結果、プラグ１とソケット２とが連通する。【選択図】図１
2012077802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給側コネクターと受容側コネクターとを相互に嵌合させることにより開弁して供給側コネクターに形成されている供給側流路と受容側コネクターに形成されている受容側流路とを連通させるカップラーにおいて、
前記供給側コネクターと受容側コネクターとのいずれか一方のコネクターは、先端が開口した接続用円筒部と、その接続用円筒部の後方に設けられたシリンダーと、そのシリンダーの中心軸線に沿って往復動可能に設けられるとともに後退移動することにより開弁する軸状の弁体と、その弁体の先端面と前記弁体の後端側の部分の外周面とに開口するように前記弁体を貫通して形成された流路と、前記弁体の外周面に液密状態に密着し前記弁体が弾性力によって押圧されて前進端に位置する状態では前記流路における前記後端側の外周面に開口する開口部を前記シリンダーの内部に対して遮蔽しかつ前記弁体が後退移動した場合に前記開口部をシリンダーの内部に開口させるシールリングと、前記弁体を前記接続用円筒部の開口端側に押圧する前記弾性力を発生する弾性部材とを備え、
前記供給側コネクターと受容側コネクターとの他方のコネクターは、前記一方のコネクターを接続するように開口したハウジングと、前記接続用円筒部に挿入されて前記弁体を軸線方向に押圧するようにハウジングの内部に設けられた固定軸と、前記弁体の先端面に当接される前記固定軸の先端面と前記固定軸の軸線方向での中間部の外周面とに開口するように前記固定軸を貫通して形成された第１流路と、その第１流路よりも前記固定軸の軸線方向で後端側の外周面に開口するとともに前記ハウジングの内部に連通するように前記固定軸を貫通して形成された第２流路と、前記固定軸と同一軸線上に設けられ前記接続用円筒部の先端部に当接して押圧されることにより前記ハウジングの内部に後退移動させられて前記固定軸に形成された流路を前記ハウジングの内外を連通させるように開口させるピストンと、前記第１流路の前記固定軸の外周面における開口端より前記固定軸の先端側の外周面に密着するように前記ピストンの内周面に取り付けられて前記第１流路および第２流路の前記固定軸の外周面における開口端を前記ハウジングの外部に対して遮蔽する第１シールリングと、前記ピストンが前進端に位置する状態では前記第１流路および第２流路の前記固定軸の外周面における開口端の間に位置してこれらの開口端の連通を阻止し、かつ前記ピストンと共に後退移動することにより前記第２流路の前記固定軸の外周面における開口端より固定軸の後端側に位置して前記第１流路および第２流路の前記固定軸の外周面における開口端同士を連通させられる第２シールリングと、前記ピストンを前記ハウジングの開口端側に押圧する他の弾性部材とを備えている
ことを特徴とするカップラー。
【請求項２】
前記弁体の先端面と前記固定軸の先端面との間に、これらの先端面同士の間をシールするガスケットが配置され、そのガスケットには、前記弁体に形成されている流路と前記固定軸に形成されている第１流路とを連通させる貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカップラー。
【請求項３】
前記ガスケットの先端面と該先端面に当接される前記弁体の先端面もしくは前記弁体の先端面とのいずれか一方が球面状に窪んだ凹曲面とされ、かつ他方がその凹曲面に一致する球面状に突出した凸曲面とされていることを特徴とする請求項１または２に記載のカップラー。
【請求項４】
前記ハウジングの先端部の内周面に軸線方向に沿う縦溝が形成され、かつそのハウジングの先端部に挿入される前記接続用円筒部の先端部の外周面に、回転方向での位置が前記縦溝に一致することにより前記縦溝に噛み合う凸部が形成され、
前記接続用円筒部の先端部を前記ハウジングの先端部に挿入して前記凸部が前記縦溝を通過した状態で、前記接続用円筒部と前記ハウジングとを相対的に回転させて前記凸部を前記ハウジングに係合させて抜け止めするように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のカップラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、供給側と受容側とのコネクターを連結することにより、少なくとも一方のコネクターに設けられた弁体が開いてそれぞれのコネクターの流路を連通させるように構成されたカップラーに関し、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られるカップラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体燃料をエネルギー源とする機器においては、従来、機器の運転や使用に伴って減少する燃料などの液体を補充する必要がある場合も多く、機器本体側に設けた容器にカートリッジ容器を連結して燃料などの液体を移して供給したり、容器本体側の容器と別の容器を付け替えて供給することが行われている。
【０００３】
このような容器同士の連結や容器の付け替えを簡単にするため着脱可能な種々のカップラーが用いられている。例えば、特許文献１に記載された装置は、ソケットとプラグとのそれぞれに弁体が設けられており、それらの弁体は、その背後（軸線方向での後側）に配置されたスプリングによってハウジングの内壁をガイドにして弁座に対して押圧されるように構成され、かつその弁座に接触する部分より先端側に突出した操作部などの突出部を備えている。したがって、ソケットとプラグとを嵌合させると、それぞれの弁体における突出部が当接した後、スプリングの弾性力に抗してハウジングの内壁をガイドにして弁体が後退して弁座から離れ、開弁する。これとは反対に、プラグをソケットから抜き取る場合、両者の嵌合深さが次第に浅くなるのに従って、それぞれの弁体がスプリングに押されてハウジングの内壁をガイドにしてそれぞれの弁座に向けて移動し、弁座に接触して閉弁するのと同時に各弁体における突出部同士の接触が解除され、かつプラグとソケットとの嵌合が外れる。
【０００４】
また、特許文献２には、プラグとソケットとのそれぞれに、互いに当接させられる円筒状の部材と、その円筒状部材の中心部に配置されかつ互いに当接される軸状の部材とを設け、それぞれの円筒状部材と軸状部材との先端部に弁座およびその弁座に密着させられる弁体を形成し、一方の円筒状部材は他方の円筒状部材に押されて弾性部材を圧縮しつつ後退し、その後退移動可能な円筒状部材と共に弁機構を構成している一方の軸状部材は後退移動しないように固定した構成とされ、これとは反対に前記後退移動可能な円筒状部材を押圧する他方の円筒状部材は固定された構成とされ、かつこの固定された円筒状部材と共に弁機構を構成する他方の軸状部材は、前記固定された一方の軸状部材に押圧されて弾性部材を圧縮しつつ後退移動するように構成された連結装置が記載されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、中心軸線に沿って貫通孔が形成されたピン部材の後端部に、Ｏリングが嵌合されることにより前記貫通孔を流路に対して封止された蓋状部材が取り付けられ、そのピン部材およびこれと一体の蓋状部材を圧縮スプリングによって先端側に押圧した一対のバルブを有するカップラー構造が記載されている。この特許文献３に記載された構成では、それぞれのピン部材の先端部同士を当接させるように連結することにより、ピン部材およびこれと一体の蓋状部材が圧縮コイルスプリングを圧縮しつつ後退移動し、その結果、蓋状部材の外周面に形成されたスリットがＯリングを越えて移動し、そのスリットによってＯリングを境にした上下両側の流路もしくは空間部を連通させ、開弁する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−０５７００７号公報
【特許文献２】特開２００３−１７２４８７号公報
【特許文献３】特開２００９−２２２１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、特許文献１に記載された装置では、各弁体がそれぞれのハウジングの内壁をガイドにして開閉方向に移動するため、弁体の外径とハウジングの内径の嵌め合いの調節が必要で、嵌め合いが弱いとスプリング側にメタノールが侵入する。このようにして侵入したメタノールが金属と接触すると、溶出した金属イオンが、アノード側で発生した水素イオン（プロトン）が移動するはずの場所を先に占有してしまって水素イオンの移動量を減少させ、アノード側反応速度を低下させ、その結果、燃料電池としての機能を低下させてしまう。
【０００８】
また、逆に嵌め合いが強すぎると、弁体の開方向の移動は、嵌合連結の人力で移動は可能だが、嵌合を解除したとき、スプリングの弾性力では弁体が初期位置に復帰しなく、流路が開いた状態でカ一トリッジ容器が取り外されてしまうという課題がある。
【０００９】
また、特許文献１に記載されている装置では、ソケットにおける弁体を押圧するスプリングの弾性力とプラグにおける弁体を押圧するスプリングの弾性力との強弱の関係に応じて、開弁する順序を設定している。具体的には、容器本体側の弁体を押圧しているスプリングの弾性力を相対的に弱くしてその弁体を先に開弁させ、かつ遅れてメタノール容器側が開弁するように構成している。そのため、ソケット側のスプリングとプラグ側のスプリングとのいずれか一方の弾性力を調整する場合、弾性力の強弱関係が反転しないように、またその弾性力の差、もしくは比が変化しないように他方のスプリングの弾性力をも調整する必要があり、弾性力の調整が面倒であるばかりか、スプリングもしくはその弾性力の選択の自由度が制限されるなどの課題がある。
【００１０】
これに対して特許文献２に記載された連結装置は、プラグおよびソケットとの一方における固定された部材によって他方の可動部材を押圧することにより開弁するように構成されているので、プラグおよびソケットのそれぞれにおけるスプリングの弾性力を調整する必要は特にはない。しかしながら、特許文献２に記載された構成では、弁体を弁座に押し付けて閉弁するように構成されているので、確実に閉止するためにはスプリングの弾性力をある程度強くする必要があり、そのため連結操作に大きい力を必要としたり、弁座の摩耗が進行しやすいなど耐久性が不十分になる可能性がある。また、プラグおよびソケットのそれぞれにおける可動部材と固定部材とを互いに当接させて更に押圧すると、プラグおよびソケットのそれぞれが同時に開弁してしまい、燃料容器側と機器本体側との弁の開閉に順序を与えることが困難である。
【００１１】
さらにまた、特許文献３に記載されたカップラー構造では、弁体を弁座に押し付けて閉弁する構成ではないので、閉弁のための弾性力を強くする必要が特にはなく、したがって弁座の摩耗などの課題は特には生じないが、ピン部材同士を当接させて、それぞれのピン部材を押圧している弾性力に応じていずれか一方のピン部材が後退した後に他方のピン部材が後退して開弁するように構成されているから、それぞれのピン部材を押圧している弾性力を調整する必要があるなど、上記の特許文献１に記載された装置における課題と同様の課題がある。そして、この特許文献３に記載されたカップラー構造や上記の特許文献１に記載された装置では、軸状の弁体もしくはピン部材の後端部が弁として機能するように構成されているので、閉弁した後にプラグやソケットの流路内に残留する液量が多くなり、プラグやソケットの連結を解除した際に液だれが生じる可能性がある。
【００１２】
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、耐久性に優れ、また連結やその解除が容易であり、さらには液だれなどの生じないカップラーを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、供給側コネクターと受容側コネクターとを相互に嵌合させることにより開弁して供給側コネクターに形成されている供給側流路と受容側コネクターに形成されている受容側流路とを連通させるカップラーにおいて、前記供給側コネクターと受容側コネクターとのいずれか一方のコネクターは、先端が開口した接続用円筒部と、その接続用円筒部の後方に設けられたシリンダーと、そのシリンダーの中心軸線に沿って往復動可能に設けられるとともに後退移動することにより開弁する軸状の弁体と、その弁体の先端面と前記弁体の後端側の部分の外周面とに開口するように前記弁体を貫通して形成された流路と、前記弁体の外周面に液密状態に密着し前記弁体が弾性力によって押圧されて前進端に位置する状態では前記流路における前記後端側の外周面に開口する開口部を前記シリンダーの内部に対して遮蔽しかつ前記弁体が後退移動した場合に前記開口部をシリンダーの内部に開口させるシールリングと、前記弁体を前記接続用円筒部の開口端側に押圧する前記弾性力を発生する弾性部材とを備え、前記供給側コネクターと受容側コネクターとの他方のコネクターは、前記一方のコネクターを接続するように開口したハウジングと、前記接続用円筒部に挿入されて前記弁体を軸線方向に押圧するようにハウジングの内部に設けられた固定軸と、前記弁体の先端面に当接される前記固定軸の先端面と前記固定軸の軸線方向での中間部の外周面とに開口するように前記固定軸を貫通して形成された第１流路と、その第１流路よりも前記固定軸の軸線方向で後端側の外周面に開口するとともに前記ハウジングの内部に連通するように前記固定軸を貫通して形成された第２流路と、前記固定軸と同一軸線上に設けられ前記接続用円筒部の先端部に当接して押圧されることにより前記ハウジングの内部に後退移動させられて前記固定軸に形成された流路を前記ハウジングの内外を連通させるように開口させるピストンと、前記第１流路の前記固定軸の外周面における開口端より前記固定軸の先端側の外周面に密着するように前記ピストンの内周面に取り付けられて前記第１流路および第２流路の前記固定軸の外周面における開口端を前記ハウジングの外部に対して遮蔽する第１シールリングと、前記ピストンが前進端に位置する状態では前記第１流路および第２流路の前記固定軸の外周面における開口端の間に位置してこれらの開口端の連通を阻止し、かつ前記ピストンと共に後退移動することにより前記第２流路の前記固定軸の外周面における開口端より固定軸の後端側に位置して前記第１流路および第２流路の前記固定軸の外周面における開口端同士を連通させられる第２シールリングと、前記ピストンを前記ハウジングの開口端側に押圧する他の弾性部材とを備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記弁体の先端面と前記固定軸の先端面との間に、これらの先端面同士の間をシールするガスケットが配置され、そのガスケットには、前記弁体に形成されている流路と前記固定軸に形成されている第１流路とを連通させる貫通孔が形成されていることを特徴とするカップラーである。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記ガスケットの先端面と該先端面に当接される前記弁体の先端面もしくは前記弁体の先端面とのいずれか一方が球面状に窪んだ凹曲面とされ、かつ他方がその凹曲面に一致する球面状に突出した凸曲面とされていることを特徴とするカップラーである。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記ハウジングの先端部の内周面に軸線方向に沿う縦溝が形成され、かつそのハウジングの先端部に挿入される前記接続用円筒部の先端部の外周面に、回転方向での位置が前記縦溝に一致することにより前記縦溝に噛み合う凸部が形成され、前記接続用円筒部の先端部を前記ハウジングの先端部に挿入して前記凸部が前記縦溝を通過した状態で、前記接続用円筒部と前記ハウジングとを相対的に回転させて前記凸部を前記ハウジングに係合させて抜け止めするように構成されていることを特徴とするカップラーである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、供給側コネクターと受容側コネクターとを相互に嵌合させると、そのいずれか一方に設けられている接続用円筒部の外側に、他方に設けられているコネクターリングが入り込み、同時にその接続用円筒部の内部に固定軸が入り込む。その状態で、より深く入り込むと固定軸の先端面が弁体の先端面に当接して、固定軸に形成されている第１流路と弁体に形成されている流路とが連通する。この状態では、弁体が軸線方向に後退していないので、その流路はシリンダーの内部に対して連通しておらず、また固定軸に形成されている第１流路は第２流路に対して遮断されている。すなわち各コネクターは閉弁状態になっていて、それぞれの流路は連通していない。各コネクターを更に深く嵌合させると、弁体が後退移動することにより、その流路の開口端がシールリングを越えた位置に至り、シリンダーの内部に開口する。それと並行して、ピストンが接続用円筒部に押されて後退するので、第２シールリングが、第１流路および第２流路の固定軸の外周面における開口端を越えて後退し、その結果、これらの開口端が第１シールリングと第２シールリングとの間に併存することにより両者が連通する。すなわち、第１流路および第２流路が連通し、他方のコネクターは開弁状態となる。こうして前記弁体における流路と固定軸における第１流路および第２流路とが連通して、各コネクターが連通した状態になり、供給側から受容側に液体などの内容物が供給される。このように、弁体やピストンの位置に応じて開弁状態あるいは閉弁状態に切り替えることができるので、シールリングに掛かる荷重を特に大きくする必要がなく、したがって全体としての耐久性を向上させることができ、また弾性力を特には大きくする必要がないことにより、連結操作あるいは連結の解除操作を容易に行うことができる。また、弁体や固定軸あるいは接続用円筒部さらにはピスントの先端部の位置あるいはこれらの部材の長さを適宜に設定することにより、開弁の順序あるいは閉弁の順序を容易に設定することができる。言い換えれば、弾性力の調整を必要としないので、製造や調整が容易である。
【００１８】
請求項２あるいは３の発明によれば、前記弁体と固定軸とを互いに当接させた状態では、両者の間が液密状態に維持されるので、それぞれに形成されている流路および第１流路が各コネクターの内部が外部に対して遮蔽され、液漏れを確実に防止することができる。
【００１９】
さらに、請求項４の発明によれば、前記凸部が相手方のハウジングに係合するので、各コネクターを接続した状態を容易に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明に係るカップラーの一例を示す断面図である。
【図２】そのプラグとソケットとの連結初期の状態を示す断面図である。
【図３】そのプラグとソケットとを更に深く嵌合させた状態の断面図である。
【図４】プラグとソケットとの連結が完了した状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。図１はこの発明に係るカップラーの一例を示す断面図であり、ここに示すカップラーは、一対のコネクター１，２を備えている。一方のコネクター１はこの発明における供給側コネクターに相当し、図示しない液体容器に取り付けられ、プラグと称することもできる。他方のコネクター２はこの発明における受容側コネクターに相当し、燃料電池などの図示しない機器本体に取り付けられ、ソケットと称することもできる。
【００２２】
一方のコネクター（以下、仮にプラグと称す）１の構成について説明すると、先端部が開口したハウジング４を備えており、このハウジング４は円筒状の部材であって以下に述べる外装体としても機能している。このハウジング４の中心部には固定軸（以下、仮にバルブシャフトと記す）５が取り付けられている。すなわち、前記ハウジング４における開口端とは反対側の部分には、中心部に貫通孔が形成されたボス部６が設けられており、バルブシャフト５の一方の端部（後端部）がそのボス部６を貫通させられてボス部６に取り付けられている。
【００２３】
バルブシャフト５の先端面（図での上端面）から軸線方向での中間部の所定の箇所まで、中心軸線に沿って流路７が形成され、その流路７の閉じた端部に直交する流路８がバルブシャフト５の半径方向に貫通して形成されている。これらの流路７，８がこの発明における第１流路１０であり、したがってこの第１流路１０はバルブシャフト５の先端面とバルブシャフト５の軸線方向での中間部の外周面とに開口するようにバルブシャフト５を貫通して形成されている。また、この第１流路１０よりもバルブシャフト５の軸線方向で後端側に箇所、より具体的には、前記半径方向に向けた流路８から所定寸法後端側に離れた箇所に、流路８とほぼ平行に流路１１が形成され、その流路１１はバルブシャフト５の外周面に開口している。そして、バルブシャフト５の後端面（図での下端面）から流路１１に至るように、中心軸線に沿って流路１２が形成されている。これらの流路１１，１２がこの発明における第２流路１３であり、したがってこの第２流路１３はバルブシャフト５の後端面とバルブシャフト５の軸線方向での中間部の外周面とに開口するようにバルブシャフト５を貫通して形成されている。
【００２４】
前記ハウジング４のうち前記ボス部６よりより上端側（先端部側）の内径は、バルブシャフト５の外径より十分大きくなっており、この内径の大きい部分に、ピストン１４が収容されている。このピストン１４は、ハウジング４の内周面に沿ってその軸線方向に前後動できる程度の外径で、かつバルブシャフト５の外径より十分大きい内径の円筒状の部材であり、その長さは、前記ハウジング４における内径の大きい部分の長さより十分短く、したがってピストン１４は、ハウジング４の内部を軸線方向に所定の寸法の間、前後動できるようになっている。このピストン１４をハウジング４の開口端側に押圧する付勢手段が設けられている。図に示す例では、この付勢手段は弾性体によって構成され、その弾性体の一例としてコイルスプリング１５が採用されている。前述したようにボス部６を設けたことによりハウジング４の開口端側を向いた端面が形成され、その端面とピストン１４の端部との間にコイルスプリング１５が圧縮状態で挿入され、その結果、ピストン１４はコイルスプリング１５によって図の上側すなわちハウジング４の開口端側に押圧されている。
【００２５】
前記ピストン１４の前記コイルスプリング１５が接触している端部とは反対側の端部（図での上端部）に、内径が前記バルブシャフト５の外径程度のフランジ部（もしくは突条）１６が形成されている。ピストン１４の内部には、そのフランジ部１６によって抜け止めした状態にシールリング（具体的にはＯリング）１７が配置されており、このＯリング１７はバルブシャフト５の外周面とピストン１４の内周面とに密着することにより、これらバルブシャフト５とピストン１４との間を液密状態に封止している。このＯリング１７に続けて、第１のカラー１８と、第２のシールリング（具体的にはＯリング）１９と、第２のカラー２０と、第３のシールリング（具体的にはＯリング）２１と、ブッシュ２２とが、ピストン１４の軸線方向に順に並べて配置されている。これら第２および第３のＯリング１９，２１は、いずれもバルブシャフト５の外周面とピストン１４の内周面とに密着することにより、これらバルブシャフト５とピストン１４との間を液密状態に封止している。これに対して各カラー１８，２０およびブッシュ２２は、所定の長さの円筒状の部材であり、その内径はバルブシャフト５の外径よりも僅かに大きく、したがってそれぞれの内周面とバルブシャフト５の外周面との間に僅かな隙間が形成され、その隙間が流路となっている。そして、第１および第２のカラー１８，２０は各Ｏリング１７，１９，２１同士の間隔を維持しており、またブッシュ２２はピストン１４の後端側の開口部に嵌め込まれて固定されることにより、他のカラー１８，２０および各Ｏリング１７，１９，２１をピストン１４の内部に固定している。
【００２６】
なお、第１のＯリング１７の位置は、ピストン１４と共に最も後退した場合であっても、バルブシャフト５を半径方向に貫通して第１の流路１０の一部を形成している前記流路８よりも先端部側にあってピストン１４の内部を外部に対して封止する位置である。また、第１のカラー１８の長さは、第１の流路１０と第２の流路１３とのそれぞれ一部を形成している互いに平行な前記流路８，１２のバルブシャフト５の外周面での開口端の間隔より長くなっており、したがって第２のＯリング１９の位置は、ピストン１４が最も後退した状態で、それらの流路８，１２の開口端が、第１のリング１７と第２のＯリング１９との間にあって互いに連通する位置に設定されている。
【００２７】
さらに、ハウジング４の先端部（図での上端部）の内周側には、コネクターリング２３が取り付けられている。このコネクターリング２３は、ピストン１４の前進端を決めている部材であって、ピストン１４の先端面を当接させるようにハウジング４の先端内周面に固定されている。その固定のための手段は、それぞれにネジを形成してコネクターリング２３をねじ込む構成やしまり嵌めする構造など一般に知られている手段であってよく、図に示す例では、ハウジング４の内周面に凹部を形成し、コネクターリング２３の外周面に形成した突部をその凹部に嵌め込んでコネクターリング２３をハウジング４に取り付けている。なお、コネクターリング２３は、前述した他方のコネクター（ソケット）２を図１の下側に示す一方のコネクター（プラグ）１に連結するためのものであり、その連結のためにコネクターリング２３の内周面には、軸線方向に沿った縦溝２４が形成されている。
【００２８】
前記ピストン１４がコイルスプリング１５に押されてコネクターリング２３に当接している状態では、バルブシャフト５の先端部がピストン１４から僅かに突出しており、その先端部にガスケット２５が取り付けられている。このガスケット２５は、前述した第１流路１０を外部に対してシールするためのものであって、第１流路１０に連通する貫通孔２６が形成されるとともに、その端面はシール性を良好にするために、球面状の凹曲面に形成されている。
【００２９】
つぎに、受容側コネクター（以下、仮にソケットと記す。）２の構成について説明する。ソケット２は、上述したピストン１４をその軸線方向に押して後退させるように構成されており、したがってソケット２は、上述したハウジング４の内部に挿入される接続用円筒部２７を備えている。この接続用円筒部２７の先端部（図での下端部）は、前述したハウジング４の内部に挿入される接続用先端部２８となっており、その外径は前述したコネクターリング２３の内径とほぼ等しく、その外周面にはコネクターリング２３に形成されている縦溝２４に噛み合う軸線方向に沿った凸部２９が形成されている。
【００３０】
ソケット２における上記の接続用先端部２８より後方側（図での上側）の部分は、接続用先端部２８より外径および内径が大きいシリンダー３０となっており、そのシリンダー３０の側面には、機器本体あるいはカートリッジ（それぞれ図示せず）と接続するためのノズル部３１が突出した状態に形成され、そのノズル部３１の内部には、ノズル部３１の先端から前記シリンダー３０の内面に至る流路３２が形成されている。
【００３１】
上記の接続用円筒部２７の内部には、その接続用円筒部２７の軸線方向に沿って前後動する弁体３３が収容されている。この弁体３３は、前述した接続用先端部２８の内径より小さい外径の軸状の部材であって、その後端部には、シリンダー３０の内径よりわずかに小さい外径の大径部（もしくはフランジ部）３４が形成されている。また、弁体３３の外周面とシリンダー３０の内周面との間を液密状態に封止する二本のシールリングすなわちＯリング３５，３５Ａが設けられている。前述したシリンダー３０の内周面のうち前記流路３２が開口している箇所には、カラー３６が配置されており、そのカラー３６を挟んだ軸線方向での両側にＯリング３５，３５Ａが配置されている。これらのＯリング３５，３５Ａは、弁体３３の外周面とシリンダー３０の内周面とに密着していて、これらの間を液密状態に維持している。なお、カラー３６の内径は、弁体３３の外径より大きく、またカラー３６の外周面から内周面に貫通する貫通孔がカラー３６に形成されており、したがって前記流路３２はその貫通孔を介してカラー３６の内周面、言い換えれば弁体３３の外周面に連通している。
【００３２】
また一方、シリンダー３０の内部には、上記のカラー３６との間に他方のＯリング３５を挟み込んだ状態でブッシュ３７が嵌め込まれかつ固定されている。このブッシュ３７は、上記の各Ｏリング３５，３５Ａおよびカラー３６をシリンダー３０の内部に固定するとともに、弁体３３の前進端位置（図では下端位置）を規定するためのものであって、前記弁体３３の外径より大きくかつ前記大径部３４の外径より小さい内径の環状の部材であり、シリンダー３０の内部に挿入された状態でシリンダー３０に対して固定されている。
【００３３】
そして、接続用円筒部２７の後端部（図での上端部）にカバーキャップ３８が取り付けられており、そのカバーキャップ３８と弁体３３の後端面すなわち前記大径部３４の端面３９との間に、弁体３３を前記接続用先端部２８側に押圧する付勢手段が設けられている。図に示す例では、この付勢手段は弾性体によって構成され、その弾性体の一例としてコイルスプリング４０が採用されている。
【００３４】
さらに、弁体３３のうち前記接続用先端部２８の内部に延びている部分はいわゆる先端軸部４１であって、その先端軸部４１には先端面から先端軸部４１の長さと同程度の長さの流路４２が軸線方向に沿って形成されている。またこの流路４２の端部で流路４２に直交する流路４３が先端軸部４１に形成されており、この流路４３は先端軸部４１の外周面に開口している。この流路４３の開口端の位置は、弁体３３が図１に示す下端にまで押し下げられている状態で、カラー３６に対して接続用先端部２８側に配置されている前記Ｏリング３５Ａよりも先端軸部４１の先端面側となるように構成されている。すなわち、弁体３３が図１に示す下端にまで押し下げられている状態では、先端軸部４１における流路４２，４３と前記ノズル部３１における流路３２とを、Ｏリング３５Ａによって遮断するように構成されている。また、先端軸部４１の先端面は、前述したプラグ１におけるバルブシャフト５の先端部に取り付けられているガスケット２５の凹曲面に一致する球面状の凸曲面に形成されており、流路４２はその凸曲面の中心部に開口している。そして、先端軸部４１の先端面は、弁体３３が図１に示す下端にまで押し下げられている状態であっても、接続用先端部２８の内部に後退して位置するように構成されている。
【００３５】
つぎに上述した図１に示す構成のカップラーの作用について説明する。なお、前述した各構成部材の軸線方向の長さは、以下に説明する作用が生じる長さにそれぞれ設定されている。図１は、プラグ１とソケット２とが離れていて両者が連結されていない状態であり、この状態では、プラグ１におけるバルブシャフト５の先端部はハウジング４の先端開口部側に露出した状態になっている。しかしながら、可動部材であるピストン１４の先端面はバルブシャフト５とコネクターリング２３とでリング状に開放しているが、バルブシャフト５の外周面とコネクターリング２３の内周面とで形成されるリング状の隙間のリング幅が小さいため、プラグ１あるいはこれが取り付けられている容器を不用意に取り扱ったり、小児の悪戯などによって細いピンや軸状の部材が差し込まれても、ピストン１４が直ちに押されることがない。すなわち、不用意に液が漏れ出すことが防止もしくは抑制される。
【００３６】
カップラーを連結するためには、プラグ１とソケット２とを相互に軸線方向に接近させて嵌合させる。図２にその初期状態を示してあり、ソケット２の接続用先端部２８の凸部２９がプラグ１におけるコネクターリング２３の縦溝２４を案内にしてハウジング４内に挿入される。そして、バルブシャフト５の先端部に設けてあるガスケット２５に弁体３３の先端部が当接する。この状態ではバルブシャフト５の第１流路１０と弁体３３の流路４２とが互いに連通し、かつその連通部分は、弁体２６がガスケット２５に球状の曲面で密着しているので、外部に対して液密状態にシールされている。すなわち液漏れが防止されている。この図２に示す初期状態では、接続用先端部２８とピストン１４とは当接していない。
【００３７】
図２の状態からプラグ１およびソケット２を更に深く嵌合させると、プラグ１に設けられているバルブシャフト５が、ソケット２側の弁体３３に当接していて、その弁体３３の後方にあるコイルスプリング４０を圧縮しつつ弁体３３を押圧して軸線方向に後退移動させる。それに伴って接続用円筒部２７がプラグ１側に前進するので、その接続用先端部２８の先端面が、プラグ１におけるピストン１４の先端面に当接する。ソケット２をプラグ１に対して更に押し込むと、ソケット２における弁体３３が更に後退移動し、かつプラグ１におけるピストン１４がソケット２における接続用先端部２８に押されて、コイルスプリング１５を圧縮しつつ後退移動する。
【００３８】
そのため、先ず、弁体３３の中心軸線に直交する流路４３の開口端が、接続用先端部２８側（図の下側）に配置されているＯリング３５Ａを乗越えてカラー３６の内周側に移動し、その流路４３がカラー３６に半径方向に向けて形成されている貫通孔を介して、ノズル部３１における流路３２に連通する。すなわち、ソケット２側の弁機構が開弁状態となる。その状態を図３に示してある。弁体３３をこのように開弁させるための荷重は、弁体３３の先端軸部４１にバルブシャフト５の先端部が当接することにより作用し、弁体３３のＯリング３５，３５Ａには荷重が作用しないのでＯリング３５，３５Ａの損傷や早期劣化などの不都合を回避することができる。そして、弁体３３を開弁させる荷重は、プラグ１におけるいわゆる構造部分であるバルブシャフト５から作用するので、プラグ１におけるコイルスプリング１５の弾性力には依存しない。
【００３９】
ついで、プラグ１におけるピストン１４がソケット２のいわゆる構造部分である接続用先端部２８に押されて後退する。言い換えれば、流路１１，１２が形成されているバルブシャフト５が、ピストン１４に対してその先端側に相対的に伸び出してくる。そのため、バルブシャフト５に形成されている第１流路１０および第２流路１３のバルブシャフト５の外周面における各開口端が、ピストン１４の先端部側に相対的に移動するが、図３に示す状態の時点では、これらの開口端は、第２のＯリング１９を挟んだ両側に分かれて位置し、したがって第１流路１０と第２流路１３とは液密状態に遮断されていて連通していない。
【００４０】
ソケット２における接続用先端部２８に形成されている前記凸部２９が、プラグ１の先端部に取り付けたコネクターリング２３の内周面に形成されている縦溝２４を通過してハウジング４の内部にまで至る程度にソケット２をプラグ１に挿入すると、ソケット２における弁体３３とプラグ１におけるピストン１４とが更に後退する。その状態を図４に示してある。この状態では、弁体３３の流路４２，４３がノズル部３１における流路３２に連通した状態を維持する。これに対してプラグ１においては、ピストン１４が更に後退することにより、第１流路１０および第２流路１３のバルブシャフト５の外周面における各開口端が、第１のＯリング７と第２のＯリング１９との間に位置し、バルブシャフト５の外周面とピストン１４の内周面との間に形成されている隙間である流路を介して連通する。すなわち、ハウジング４の内部に連通している第２流路１３と第１流路と１０とが連通し、その第１流路１０に連通している弁体３３の流路４２，４３がノズル部３１における流路３２に連通するから、結局、プラグ１とソケット２とが連通する。この状態でプラグ１とソケット２とを９０度程度相対的に回転させると、縦溝２４と凸部２９とが噛み合わなくなって凸部２９がコネクターリング２３の図における下側の端部に引っ掛かって抜け止めされ、プラグ１とソケット２とが完全に連結され、その連結状態に保持される。こうして、図示しない容器から機器本体に対して液体燃料などを供給することができる。なお、その液体の供給は、容器側で液体を加圧して行ってもよく、あるいは、機器本体側で吸引して行ってもよい。なお、プラグ１とソケット２との連結を解く場合には、上述した操作と反対の順序で操作すればよい。
【００４１】
この発明に係る上記カップラーでは、ソケット２側の弁体３３が開弁した後にプラグ１におけるバルブシャフト５が開弁するように構成することができるので、プラグ１が取り付けられている容器から送り出された液体は、途中で滞ることなくソケット２に供給され、したがって液漏れや液だれを確実に防止することができる。しかも上述した構成では、開弁の順序をコイルスプリング１５，４０の弾性力の強弱によって決めずに、プラグ１およびソケット２の構造もしくは寸法によって決めるようになっているので、開弁の順序やタイミングに異常を来たすことを容易かつ確実に防止することができる。さらに、この発明に係る上記のカップラーは、軸状の弁体３３やバルブシャフト５の軸線方向での中間部が、流路の開閉を行う弁機構として機能するように構成されているので、プラグ１側およびソケット２側の弁機構の間隔を短くして、閉弁後にこれらの弁機構の間に残留する液体の量を少なくすることができる。
【００４２】
なお、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、前述した各部分の構成の一部を変更してもよい。例えば、対象とする液体はメタノール以外の液体であってもよく、また機器本体は燃料電池に限られず、さらに、弾性体をコイルスプリング以外のものに変更し、シール材やＯリングの数等を変更するなど、設計上の変更を行ってもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１…コネクター（プラグ）、  ２…コネクター（ソケット）、  ４…ハウジング、  ５…バルブシャフト、  ６…ボス部、  １０…第１流路、  １３…第２流路、  １４…ピストン、  １５…コイルスプリング、  １６…フランジ部、  １７，１９，２１…シールリング（Ｏリング）、  １８，２０…カラー、  ２２…ブッシュ、  ２３…コネクターリング、  ２４…縦溝、  ２５…ガスケット、  ２６…貫通孔、  ２７…接続用円筒部、  ２８…接続用先端部、  ２９…凸部、  ３０…シリンダー、  ３１…ノズル部、  ３２…流路、  ３３…弁体、  ３５，３５Ａ…Ｏリング、  ３６…カラー、  ４０…コイルスプリング、  ４１…先端軸部、  ４２，４３…流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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