JP4465392B2 - カプラ及びガス又は液体の供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、カプラ及びガス又は液体の供給装置に関し、特に、バルブ開閉機構を有するオス型カプラ部とメス型カプラ部により、簡単な構成によって水素などの出し入れを可能とするための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のカプラとしては、例えば、燃料電池を代表とする水素利用機器の水素源として、低圧でコンパクトに水素を貯蔵できる水素吸蔵合金（ＭＨ）を利用する分野において、一般的な圧力容器と同様に、他の分野で用いられているカプラを採用してきた。
例えば、特許文献１では、汎用流体用にソケットとプラグを有したカプラ機構であり、プラグにソケットを差し込むことで、簡単にロックし、シールも可能な構造となっている。また、ソケットとプラグの単独でシール機構を有する場合は、両者が組み合わされて始めて、シール機構を解除し、流体が流れるための流路を確保することができる。
また、特許文献２、特許文献３、特許文献４などでは、ライター用として用いられているバルブがあるが、これは、ライターを使用する際にバルブを開放させ、別途有する着火機能により容器内の燃焼用溶剤に着火させるものである。
更に、特許文献５、特許文献６などでは、ライターへの燃料のインレット及びアウトレットバルブが設けられており、このバルブで燃料の出し入れを行えるようになっている。

特開２００４−３５３８３３号公報 特開２００２−８１６４９号公報 特開平９−２１５２９号公報 特開平１０−３０００８１号公報 特開２００４−２９３９５２号公報 特許第２６１３１３７号公報

従来、用いられていたカプラは、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
従来、水素貯蔵容器で採用されてきた特許文献１のカプラでは、シール機構だけでなくロック機構も有するために、構造が複雑であり、次第に小型化が要求されてきた水素貯蔵容器に対応して小型化することが困難になってきた。更に、オス型部とメス型部がそれぞれ異なる構造であるため製造コストが高いという問題を有していた。よって、本発明では、小型で簡素化した水素貯蔵容器との水素の出し入れができる水素供給システムを提供することを目的としている。
また、特に、水素貯蔵容器においては、その水素の出し入れ時に水素が漏れると、濃度によっては重大な災害につながる恐れがあり、水素が漏れないようなシステムが必要である。
また、特に、水素吸蔵合金を内蔵した水素貯蔵容器では、その合金自体が粉末状のため、システム内に粉末が入り込み、システム自体を詰まらせる要因になりうる。

本発明によるカプラは、水素吸蔵合金又はガス又は液体が内蔵された容器と、前記容器の表面側に取付けられ、バネ付勢による自己シール型オス型用開閉バルブ機構を有するオス型カプラ部と、前記オス型カプラ部に着脱自在に設けられ、バネ付勢による自己シール型メス型用開閉バルブ機構を有するメス型カプラ部と、よりなるカプラおいて、前記容器に設けられその外周にねじ部を有すると共に凸型をなし前記オス型カプラ部が内設されたオス型保持部と、前記メス型カプラ部がその表面側に設けられた接続部と、前記表面側に設けられ凹型の筒型形状をなし内周にねじ部を有する第１メス型保持部と、を備え、前記各ねじ部のねじ結合により、前記オス型カプラ部とメス型カプラ部が結合されるカプラにおいて、前記オス型用開閉バルブ機構の外周にはオス用筒体が設けられ、前記メス型用開閉バルブ機構の外周にはメス用筒体が設けられていると共に、前記第１メス型保持部の軸心に突出して位置し前記メス型用開閉バルブ機構を内設した前記メス用筒体の外周に設けられたＯリングを備え、前記オス型保持部と第１メス型保持部のねじ結合状態では、前記Ｏリングが前記オス型保持部の内周面に接する構成であり、また、前記メス用筒体と前記接続部の第１メス型保持部とが一体化されて第２メス型保持部として形成され、前記メス型用開閉バルブ機構の外周は前記接続部の内孔に接している構成であり、また、前記容器内に前記水素吸蔵合金が内蔵されている場合、前記オス型カプラ部の一端には、前記水素吸蔵合金の粒子より細かい微細な孔を有するフィルタが設けられている構成であり、また、前記フィルタはカシメにより設けられている構成であり、また、前記オス型カプラ部と前記メス型カプラ部には同一又は類似構造のバネ付勢による前記自己シール型開閉バルブ機構を有する構成であり、また、本発明によるガス又は液体の供給装置は、請求項１記載のカプラの前記オス型カプラ部とメス型カプラ部とにより、ガス又は液体の出し入れを行う構成である。

本発明によるカプラ及びガス又は液体の供給装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、水素吸蔵合金を内蔵した容器と、前記容器の表面側に取付けられ、バネ付勢による自己シール型オス型用開閉バルブ機構を有するオス型カプラ部を有するオス型保持部と、メス型カプラ部を有するメス型保持部と、を備え、前記オス型保持部を介して前記オス型カプラ部を前記容器の表面側に設けていると共に、各保持部をねじ結合しているため、従来のワンタッチ式のカプラとは異なって構造が簡単になり、容器の小型化に対応した水素などの出し入れ機能を有することができる。
また、前記オス型カプラ部には、オス型と同一又は類似構造のバネ付勢による自己シール型メス型用開閉バルブ機構を有するメス型カプラ部が着脱自在に設けられるため、水素などの供給システムを簡単に安価で構成することができる。
前記メス型カプラ部にはオス型カプラとの脱着時に容器側とのシールを行なうＯリングおよび接続部が設けられていることにより、水素などのガス漏れを防ぎながら水素などの供給システムを簡単に構成することができる。
また、前記オス型カプラ部の一端には、前記水素吸蔵合金の粒子よりも微細な孔を有するフィルタが設けられているため、水素吸蔵合金の粉末を水素供給システム内へ流入することを防止することができる。
また、請求項１記載のカプラのオス型カプラ部とメス型カプラ部とにより、水素などの出し入れを行うための安価で高性能のシステムを得ることができる。

本発明は、開閉バルブ機構を有するオス型カプラ部とメス型カプラ部を互いにねじ結合できるオス型保持部とメス型保持部を用いて着脱自在としていることにより、簡単な構成によって水素などの出し入れを可能とするカプラ及び水素などの供給装置を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明によるカプラ及びガス又は液体の供給装置の好適な実施の形態について説明する。
図１は本発明によるオス型カプラ部１とメス型カプラ部２をオスメス嵌合式に接続させたカプラ３の構成を示す断面図であり、前記オス型カプラ部１は、圧縮型のバネ５の付勢によって作動するオス型用開閉バルブ機構６により構成されている。

前記オス型用開閉バルブ機構６は、外周にＯリング７を有するオス用筒体８内に出入自在に設けられ、外周にシール９を有するオス用バルブ１２と、前記オス用筒体８の座フタ１１の端部１１ａと前記オス用バルブ１２との間に設けられた前記バネ５と、から構成されている。
従って、前記オス用バルブ１２が、前記バネ５に抗して又はバネ力により軸方向に移動することにより、前記シール９が移動し、穴１３が開閉することでオス型用開閉バルブ機構６のオス用バルブ１２の開閉が行われるように構成されている。尚、前記座フタ１１の端部１１ａの外面には水素吸蔵合金の粒子より細かいフィルタ性能、すなわち、微細な孔（図示せず）を有するフィルタ４０が設けられている。

前記メス型カプラ部２のバネ付勢による自己シール型メス型用開閉バルブ機構３０は、外周にＯリング２０と２７を有するメス用筒体２１内に出入自在に設けられ、外周にシール２２を有するメス用バルブ２４と、前記メス用筒体２１の座フタ２５の端部２５ａと前記メス用バルブ２４との間に設けられた前記バネ２６と、から構成されている。
従って、前記メス用バルブ２４が、前記バネ２６に抗して又はバネ力により軸方向に移動することにより、前記シール２２が移動し、メス用穴２８が開閉することで、メス型用開閉バルブ機構３０の開閉が行われるように構成されている。
また、前記メス型カプラ部２は、図８に示されるように、接続部８０において全体形状が凹型の筒型形状をなす第１メス型保持部４１の軸心位置である表面８０ａに、例えば、ねじ部８０ｂによってねじ込み式に設けられていると共に、オス型カプラ部１は水素貯蔵容器９０の先端へ取り付けられた凸型のオス型保持部４の表面４ｂに設けられ、前記オス型保持部４の外周に設けられたねじ部４ａ及び前記第１メス型保持部４１の内周に形成されたねじ部４１ａによるねじ結合を介して確実に固定され、着脱自在である。尚、前述の図１のカプラ３は結合状態のため、各カプラ部１，２のバルブ機構６、３０は各々開状態である。
また、図３の構成は図８のメス型カプラ部２の一部を変更した構成からなる本発明の他の形態を示す断面図であり、図２は図３のねじ結合状態を示す断面図であり、前記メス型カプラ部２におけるメス用筒体２１と前記接続部８０における第１メス型保持部４１とを一体化して得られた第２メス型保持部４１ｂと、前記第２メス型保持部４１ｂの表面８０ａ軸心に突き出た凸部の筒状突起４１Ａの外周に設けられたＯリング２０と、前記接続部８０の内孔８０Ａ内に設けられた前記メス型用開閉バルブ機構３０と、から構成された接続部８０を有し、図８のねじ部８０ｂとシール２７を不要とした構成としている。なお、前記メス型用開閉バルブ機構３０の外周３０ａは前記接続部８０の内孔８０Ａに接している。また、前記オス型保持部４と第２メス型保持部４１ｂの各ねじ部４ａ，４１ａをねじ結合した場合、Ｏリング２０がオス型保持部４の内周面４Ａに接している。従って、部品点数が減ったことでコストが低下し、ねじ部８０ｂがなくなったことで第１メス型保持部４１の表面８０ａ付近から水素などが漏れる可能性がなくなった。

また、図４は、前述のオス型カプラ部１を水素が貯蔵されている角型の水素貯蔵容器５０の表面５０ａに装着した場合を示しており、この水素貯蔵容器５０内の水素を外部に供給するために用いられる構成である。
また、図５と図６は、図４の角型の水素貯蔵容器５０とは別の円筒状の容器６０（例えば、周知のスプレー缶等と同等の容量）の表面６０ａに、前記オス型カプラ部１を取付け、充填ノズル７０にメス型カプラ部２を取付けた状態を示している。

従って、前述の状態で、図５と図６における容器６０のオス型カプラ部１に充填ノズル７０のメス型カプラ部２を接続させると、図１に示されるように、メス型用開閉バルブ機構３０のメス用バルブ２４のシール２２が移動して穴２８が開状態となり、オス型用開閉バルブ機構６のオス用バルブ１２のシール９が移動して穴１３が開状態となり、容器６０内の水素が、フィルタ４０を経てオス型用開閉バルブ機構６から導通口１４と２９を経て、メス型用開閉バルブ機構３０を介して座フタ２５の端部２５ａの穴から充填ノズル７０のパイプ７１を経て外部へ水素が供給される。尚、前述と逆に、容器６０内に水素を充填することもできる。尚、図５は容器６０と充填ノズル７０が分離状態であり、図６は結合状態を示している。
従って、図６のように、容器６０に充填ノズル７０が結合した状態では、容器６０に対する水素の出し入れが可能である。
また、図７に前記オス型カプラ部１の端部１１ａにフィルタ４０を直接取付けた状態を示しており、オス型用開閉バルブ機構６はバネ５が伸びてオス用穴１３が塞がり、オス用バルブ１２が閉状態であることを示している。
尚、前述の図１のフィルタ４０は座フタ１１に対してカシメによって装着している。図４又は図７に示されるフィルタ４０のように、接着で取付ける場合は接着剤がフィルタに染込んでフィルタの透過量が減衰する心配があり、その量も管理できないが、本例では接着の必要がなく、水素の透過量を確保しやすい。
また、図８又は図２で示されるオス型保持部４と各メス型保持部４１又は４１ｂは互いにねじ部４ａ、４１ａでねじ結合されているため、容易かつ一体状に結合できるものである。また、図８の構成において、オス型保持部４と第１メス型保持部４１を図２のようにねじ結合した場合には、Ｏリング２０がオス型保持部４の内周面４Ａに接する構成である。
また、オス型カプラ部１とメス型カプラ部２における次の部品は同一または類似構造の部品を用いているため安価な製造が可能である。
同一構造
５と２６：バネ
７と２７：Ｏリング
９と２２：シール
類似構造
８と２１：筒体
１１と２５：座フタ（請求項３を除けば同一構造も可能）
１２と２４：バルブ

本発明によるカプラ及び水素などの供給装置を示す断面図である。 図３の結合状態を示す断面図である。 図８の各カプラ部の別の使用構造を示す拡大断面図である。 図１のオス型カプラ部を装着した角型の水素貯蔵容器を示す断面図である。 本発明のガス又は液体の供給装置の拡大分解断面図である。 図５の結合状態を示す断面図である。 オス型カプラ部へのフィルタの他の取り付け例である。 本発明のカプラ部の形態を示す非結合状態の断面図である。

１ オス型カプラ部
２ メス型カプラ部
３ カプラ
４ オス型保持部
４ａ ねじ部
４ｂ 表面
４Ａ 内周面
５ バネ
６ オス型用開閉バルブ機構
７ Ｏリング
８ オス用筒体
９ シール
１１ 座フタ
１１ａ 端部
１２ オス用バルブ
１３ オス用穴
１４ オス用導通口
２０ Ｏリング
２１ メス用筒体
２２ シール
２４ メス用バルブ
２５ 座フタ
２５ａ 端部
２６ バネ
２７ Ｏリング
２８ メス用穴
２９ メス用導通口
３０ メス型用開閉バルブ機構
３０ａ 外周
４０ フィルタ
４１ メス型保持部
４１ａ ねじ部
４１ｂ メス型保持部（メス用筒体との一体型）
４１Ａ 筒状突部
５０ 水素貯蔵容器
５０ａ 表面
６０ 容器
６０ａ 表面
７０ 充填ノズル
７１ パイプ
８０ 接続部
８０ａ 表面
８０ｂ ねじ部
８０Ａ 内孔
９０ 容器

Claims (6)

1. 水素吸蔵合金又はガス又は液体が内蔵された容器(90)と、前記容器(90)の表面側に取付けられ、バネ付勢による自己シール型オス型用開閉バルブ機構(6)を有するオス型カプラ部(1)と、
   前記オス型カプラ部(1)に着脱自在に設けられ、バネ付勢による自己シール型メス型用開閉バルブ機構(30)を有するメス型カプラ部(2)と、よりなるカプラおいて、
   前記容器(90)に設けられその外周にねじ部(4a)を有すると共に凸型をなし前記オス型カプラ部(1)が内設されたオス型保持部(4)と、前記メス型カプラ部(2)がその表面(80a)側に設けられた接続部(80)と、前記表面(80a)側に設けられ凹型の筒型形状をなし内周にねじ部(41a)を有する第１メス型保持部(41)と、を備え、前記各ねじ部(4a,41a)のねじ結合により、前記オス型カプラ部(1)とメス型カプラ部(2)が結合されるカプラにおいて、前記オス型用開閉バルブ機構(6)の外周にはオス用筒体(8)が設けられ、前記メス型用開閉バルブ機構(30)の外周にはメス用筒体(21)が設けられていると共に、前記第１メス型保持部(41)の軸心に突出して位置し前記メス型用開閉バルブ機構(30)を内設した前記メス用筒体(21)の外周に設けられたＯリング(20)を備え、
   前記オス型保持部(4)と第１メス型保持部(41)のねじ結合状態では、前記Ｏリング(20)が前記オス型保持部(4)の内周面(4A)に接することを特徴とするカプラ。
2. 前記メス用筒体(21)と前記接続部(80)の第１メス型保持部(41)とが一体化されて第２メス型保持部(41b)として形成され、前記メス型用開閉バルブ機構(30)の外周(30a)は前記接続部(80)の内孔(80A)に接していることを特徴とする請求項１記載のカプラ。
3. 前記容器(90)内に前記水素吸蔵合金が内蔵されている場合、前記オス型カプラ部(1)の一端には、前記水素吸蔵合金の粒子より細かい微細な孔を有するフィルタ(40)が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のカプラ。
4. 前記フィルタ(40)はカシメにより設けられていることを特徴とする請求項３記載のカプラ。
5. 前記オス型カプラ部(1)と前記メス型カプラ部(2)には同一又は類似構造のバネ付勢による前記自己シール型開閉バルブ機構を有することを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のカプラ。
6. 請求項１記載のカプラの前記オス型カプラ部(1)とメス型カプラ部(2)とにより、ガス又は液体の出し入れを行う構成としたことを特徴とするガス又は液体の供給装置。

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