カップラー
【課題】超小型でありながら、接続操作がし易く、落下などの不測の事態からノズル先端を保護することができるカップラーを提供すること。
【解決手段】カップラーのソケットＳ１０とプラグＰ１０との間に、連結状態を保持するリテーナ５３とリテーナ係止部５２とで構成される連結保持手段５０を設け、ノズル部３２を挟む1対のリテーナ５３の内側に係止爪部５４を形成することで、係止の際には外側に移動させてノズル部３２との隙間を小さくすることができ、しかも係止爪部５４に干渉防止部５８を形成してノズル部３２の外径より狭い間隔で設置することを可能として一層の小型化を図っている。また、リテーナ５３の高さをノズル部３２の先端より高くして落下などの不測の事態でもリテーナ５３でノズル部３２を保護することができ、直接ノズル部３２に損傷が及ばないようにしている。
【解決手段】カップラーのソケットＳ１０とプラグＰ１０との間に、連結状態を保持するリテーナ５３とリテーナ係止部５２とで構成される連結保持手段５０を設け、ノズル部３２を挟む1対のリテーナ５３の内側に係止爪部５４を形成することで、係止の際には外側に移動させてノズル部３２との隙間を小さくすることができ、しかも係止爪部５４に干渉防止部５８を形成してノズル部３２の外径より狭い間隔で設置することを可能として一層の小型化を図っている。また、リテーナ５３の高さをノズル部３２の先端より高くして落下などの不測の事態でもリテーナ５３でノズル部３２を保護することができ、直接ノズル部３２に損傷が及ばないようにしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はソケットとプラグとで構成され着脱可能に連結されるカップラーに関し、液体などを容器から簡単に本体側の容器などに移したり、容器ごと交換する場合に連結状態を確実に保持できるようにするもので、ソケット側の連結用の孔の内径がより小径化されたカップラーに適用でき、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。
【背景技術】
【０００２】
従来から機器の運転や使用にともなって減少する原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原料などの液体を移すことで供給したり、機器本体側の容器と別の容器を付け替えることで供給することが行われており、メタノール燃料電池においても燃料のメタノールの補充が必要となる。
【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おり、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるソケットと、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるとともに、ソケットと着脱可能に嵌合連結されるノズル部を備えるプラグとで構成され、ソケットとプラグとの嵌合連結操作の完了状態で両弁体を開放して連通可能とするとともに、離脱させることで両弁体を閉じるようにしてある。
【０００４】
このようなカップラーでは、ソケットとプラグとの連結状態が確実に保持されていないと、カップラーの連結部分で液体などの漏洩が生じてしまう。
そこで、ソケットとプラグとの間に連結状態を保持する機構を設けることが提案されており、例えば特許文献１には、図１１に示すように、カップラーを構成するプラグＰには、ノズル１の両側に突出する1対のロックアーム２を設ける一方、ソケットＳには、ロックアーム２が係合される係合孔３を設けておき、ロックアーム２の突起部４と係合孔３の段差部５とを弾性変形を利用して係合させて連結状態を保持できるようにしている。
また、特許文献２には、図１２に示すように、燃料電池用カップラーのプラグＰのノズル６の先端部に周溝７を形成しておき、ソケットＳには、ノズル６が挿入される孔８の外側から内周側に突き出すように４個のフック９を配置して弾性体で前方に突き出すように付勢しておき、フック９を乗り越えるようにした後、周溝７にフック９を係合させて連結状態を保持できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８５４７１号公報
【特許文献２】特開２００７−３１１２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなソケットＳとプラグＰの連結状態をロックアーム２を用いて保持する機構では、例えばメタノール燃料電池の燃料の補給用のカップラーや容器ごとの取り替えによる補給用のカップラーとして利用する場合、メタノール燃料電池が搭載される機器が携帯電話や携帯音響機器などのように本体が薄い機器への適用も必要となり、プラグＰのノズル１の外径に対して両側に設けられるロックアーム２が相対的に大きくなり、ロックアーム２が加わるためカップラー自体が大型化してしまい搭載が困難になるという問題がある。
一方、ノズル６の先端部に周溝７を形成してフック９を係合して連結状態を保持する機構では、ノズル６を小径化すると、対応するソケットSのフック９も小型化しなければならず加工が難しくなったり、小径のノズル６の先端部に周溝７を形成するためノズル自体の強度を確保することが難しくなるという問題がある。
また、プラグのノズルを小径化すると、連結状態の保持とは別に、プラグが落下などの不測の事態により損傷し易くなってしまうという問題も生じる。
【０００７】
この発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたもので、超小型でありながら、接続操作がし易く、落下などの不測の事態からノズル先端を保護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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるソケットと、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるとともに、前記ソケットと着脱可能に嵌合連結されるノズル部を備え嵌合連結状態で両弁体を開放して連通可能なプラグとから構成されるカップラーであって、
これらソケットとプラグとの間に、連結状態を保持するリテーナとリテーナ係止部とで構成される連結保持手段を設け、このリテーナを前記プラグのノズル部を挟んで対向して一対設け、このリテーナの対向部の先端部内側に前記リテーナ係止部に係止される係止爪部を突出させて形成するとともに、これら１対のリテーナの係止爪部を前記ノズル部の外径と同等あるいは狭い間隔で設ける一方、これら1対のリテーナを前記ノズル部先端より高く形成してなることを特徴とするものである。
【０００９】
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、前記リテーナの係止爪部には、前記ノズル部との干渉を防止する干渉防止部を形成してなることを特徴とするものである。
【００１０】
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、前記リテーナには、中間部に弾性変形の支点となる薄肉部を形成するとともに、係止爪部を厚肉に形成したことを特徴とするものである。
【００１１】
この発明の請求項４記載のカップラーは、請求項１〜３のいずれか記載の構成に加え、前記リテーナは、前記ノズル部を中心軸に回転可能に構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
この発明の請求項５記載のカップラーは、請求項４記載の構成に加え、前記リテーナは、前記ノズル部との間に回転位置を規制し得る乗り越え部を備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
この発明の請求項６記載のカップラーは、請求項１〜５のいずれかに記載の構成に加え、前記プラグには、前記リテーナの連結保持状態でひねり力が加わると連結を解除するカム機構を備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
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、前記カム機構を、プラグに設けたカムと、前記リテーナに往復動可能に設けた解除リングのカムフォロアとで構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
この発明の請求項８記載のカップラーは、請求項１〜７のいずれかに記載の構成に加え、前記リテーナの幅を、２．８〜４．０mmとするとともに、１対のリテーナの外側間の距離を６．０〜１０．０mmとして構成したことを特徴とするものである。
【００１６】
この発明の請求項９記載のカップラーは、請求項１〜８のいずれかに記載の構成に加え、前記カップラーのソケットでは、前記一対のリテーナを受け入れる挿入口の略中央部に前記ソケットを装着し、前記ソケットの外側に前記リテーナ係止部を設けることにより、前記挿入口と一体の凹部を構成してなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の請求項１記載のカップラーによれば、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるソケットと、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるとともに、前記ソケットと着脱可能に嵌合連結されるノズル部を備え嵌合連結状態で両弁体を開放して連通可能なプラグとから構成されるカップラーであって、
これらソケットとプラグとの間に、連結状態を保持するリテーナとリテーナ係止部とで構成される連結保持手段を設け、このリテーナを前記プラグのノズル部を挟んで対向して一対設け、このリテーナの対向部の先端部内側に前記リテーナ係止部に係止される係止爪部を突出させて形成するとともに、これら１対のリテーナの係止爪部を前記ノズル部の外径と同等あるいは狭い間隔で設ける一方、これら1対のリテーナを前記ノズル部先端より高く形成したので、ノズル部を挟む1対のリテーナの内側に係止爪部を形成することで、係止の際には外側に移動させて初期状態では、ノズル部との隙間を小さくすることができるとともに、ノズル部の周囲を保護することができる。また、リテーナの高さをノズル部先端より高くして落下などの不測の事態でもリテーナでノズル部を保護することができ、直接ノズル部に損傷が及ばないようにすることができる。
【００１８】
この発明の請求項２記載のカップラーによれば、前記リテーナの係止爪部には、前記ノズル部との干渉を防止する干渉防止部を形成してあるので、係止爪部に干渉防止部を形成してノズル部の外径より狭い間隔で設置することが可能となり、一層の小型化を図ることができる。
【００１９】
この発明の請求項３記載のカップラーによれば、前記リテーナには、中間部に弾性変形の支点となる薄肉部を形成するとともに、係止爪部を厚肉に形成したので、係止爪部を厚肉にすることで、連結状態の保持に必要な強度を確保することができるとともに、落下強度も高めることができる。また、リテーナの中間部に薄肉部を形成して弾性変形の支点とすることで、簡単に連結操作ができるとともに、リテーナを先端近傍から弾性変形させる場合に比べ変位量を小さくすることができ、一層の小型化を図ることができる。
【００２０】
この発明の請求項４記載のカップラーによれば、前記リテーナは、前記ノズル部を中心軸に回転可能に構成したので、連結状態でひねる力が加わってもリテーナやソケットの損傷を防止することができる。
【００２１】
この発明の請求項５記載のカップラーによれば、前記リテーナは、前記ノズル部との間に回転位置を規制し得る乗り越え部を備えているので、回転可能なリテーナであっても回転位置を規制することで、リテーナの位置を確認して簡単に連結操作をすることができる。
【００２２】
この発明の請求項６記載のカップラーによれば、前記プラグには、前記リテーナの連結保持状態でひねり力が加わると連結を解除するカム機構を備えているので、カム機構によって連結保持状態でひねり力が加わっても連結状態を解除することができ、カップラーの損傷を防止することができる。
【００２３】
この発明の請求項７記載のカップラーによれば、前記カム機構を、プラグに設けたカムと、前記リテーナに往復動可能に設けた解除リングのカムフォロアとで構成したので、プラグ側のカムとリテーナの解除リングに設けたカムフォロアとでカム機構を構成することで、カップラーの小型化を図ると同時にカム機構を設けることができる。
【００２４】
この発明の請求項８記載のカップラーによれば、前記リテーナの幅を、２．８〜４．０mmとするとともに、１対のリテーナの外側間の距離を６．０〜１０．０mmとして構成したので、カップラーの小型化を図ることができ、携帯電話や携帯音響機器などの機器本体が薄い機器に対しても搭載することができるカップラーとすることができる。先端が長方形状になるため、接続時の向きを把握しやすくできる。
【００２５】
この発明の請求項９記載のカップラーによれば、前記カップラーのソケットでは、前記一対のリテーナを受け入れる挿入口の略中央部に前記ソケットを装着し、前記ソケットの外側に前記リテーナ係止部を設けることにより、前記挿入口と一体の凹部を構成したので、ソケット側の挿入口とリテーナ係止部を一体の凹部とすることで、ソケット側もコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるソケットとプラグの連結保持前の状態の縦断面図である。
【図２】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるソケットとプラグの連結保持状態の縦断面図である。
【図３】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるプラグの斜視図である。
【図４】この発明のカップラーの一実施の形態にかかる連結保持手段のリテーナ部分の平面図および斜視図である。
【図５】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるプラグ部分の分解斜視図である。
【図６】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるプラグ部分およびリテーナ部分の平面図および斜視図である。
【図７】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるカム機構の解除リング部分の斜視図および断面図である。
【図８】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるリテーナを抽出して示す説明図である。
【図９】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるソケットの斜視図および平面図である。
【図１０】この発明のカップラーの他の一実施の形態にかかるプラグの斜視図である。
【図１１】従来のカップラーの連結保持手段を説明する縦断面図である。
【図１２】従来のカップラーの他の連結手段を説明する縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
このカップラー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の本体側にソケットＳ１０が設けられ、メタノール容器としてのカートリッジ側にプラグＰ１０が設けられ、互いを連通させて本体側に燃料を補充したり、カートリッジごと交換するのに用いられ、主要部は、金属材料と、非金属材料、例えばポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアセタールなどの合成樹脂とで作られる。
【００２８】
以下の説明では、図面上での上下を基準に説明するが、実際の容器本体への装着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、燃料電池の本体に一体もしくは別体として取り付けられる部材Ｆに挿入口となる空間凹部を備えたソケット保持枠部材１１を介してカップラー本体を構成する略円筒状のソケット本体１２が装着されており、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の挿入口を構成するプラグ接続孔１３が先端部（図中下側）に開口して形成してある。このソケット本体１２の基端側（図中上側）に一部を図示省略して示す略底付き円筒状の穴を持つ弁ホルダ１４が連結され、弁ホルダ１４の底部には、容器本体内と連通する連通孔が形成してある。
【００２９】
そして、ソケット本体１２の中心部に連結用流路と弁の開閉操作を行うパイプで構成したソケット側操作部材１５が配置され、ソケット側操作部材１５とソケット本体１２の間に円筒部と断面J字状のダイヤフラム部とが一体に形成されたシール部材１６が装着され、シール部材１６のダイヤフラム部の頂部を弁シール部として弁ホルダ１４内に圧縮コイルばね１７で付勢されたバルブ本体１８が摺動可能に収納してある。
【００３０】
これにより、プラグＰ１０との連結によりソケット側操作部材１５を介してバルブ本体１８が圧縮コイルばね１７に抗して押されてバルブ本体１８とシール部材１６の間に隙間が形成されてバルブ本体１８が自動的に開かれると、ソケット側操作部材１５のパイプの中心部、底部、底部外周（バルブ本体内周）、バルブ本体１８とシール部材１６の間を介して弁ホルダ１４の底部から燃料電池の本体内と連通された状態となる。
【００３１】
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、図１に示すように、燃料電池の燃料であるメタノールが入れられる容器本体を構成する容器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、このプラグ本体３１には、先端部に突き出してソケットＳ１０のプラグ接続孔１３内に装着される最小径の略円筒状のノズル部を構成する突出連結部３２が形成してあり、この突出連結部３２の先端にシール凹部３２ａが形成されるとともに、中心部にパイプで構成したプラグ側操作部材３３が装着してある。
これにより、ソケットＳ１０のソケット側操作部材１５のシール部材１６の先端部外周面とシール凹部３２ａの内周面と接触してカップラー１０の連結状態のシールがなされるようになる。
【００３２】
また、プラグ本体３１のプラグ側操作部材３３の基端部（図中下方）には、一部を図示省略したバルブホルダ３４が連結され、底部に容器内と連通する連通溝が形成されるとともに、バルブホルダ３４内に圧縮コイルばね３５で付勢されたバルブ本体３６が摺動可能に収納してある。また、このバルブ本体３６の上部外周にＯリングで構成した弁シール部材３７が装着してあり、プラグ本体３１の段差部との間が開閉されるようになっている。
【００３３】
これにより、ソケットＳ１０との連結によりプラグ側操作部材３３を介してバルブ本体３６が圧縮コイルばね３５に抗して押されてバルブ本体３６と弁シール部材３７あるいはプラグ本体３１の段差部との間に隙間が形成されてバルブ本体３６が自動的に開かれると、プラグ側操作部材３３のパイプの中心部、バルブ本体３６と弁シール部材３７あるいはプラグ本体３１の段差部との間を介してバルブホルダ３４の底部の連通溝で容器内と連通された状態となる。
【００３４】
さらに、このカップラー１０では、ソケットＳ１０とプラグＰ１０との連結状態を保持するため連結保持手段５０が設けてあり、例えば連結保持手段５０の一方側を係合凹部５１に設けるリテーナ係止部５２などとしてソケットＳ１０に設け、この係合凹部５１のリテーナ係止部５２に係合される相手側をリテーナ５３およびその係止爪部５４などとしてプラグＰ１０に設けて構成し、互いを乗越えるように押込む１アクションで係合させて連結保持し、引き出すようにする１アクションで開放できるようにし、安定した連結状態で燃料などの供給ができるようにしてある。
【００３５】
このカップラー１０のソケットＳ１０では、燃料電池の本体側の部材Ｆに取り付けられたソケット保持枠部材１１の空間凹部が係合凹部５１とされ、この係合凹部５１内にソケット本体１２が配置されて、その先端部外側に連結保持手段５０の一方側のリテーナ係止部５２がソケット本体１２を挟んで一対設けられ、図９に示すように、両側の係合凹部５１と中心部のソケット本体１２の装着孔とが挿入口として一体の凹部とされる。
この係合凹部５１の中心部に位置するソケット本体１２の外側面には、中心軸側から外側に突き出すようにリテーナ係止部５２が庇状に一対形成してあり、係合凹部５１の先端側が傾斜面とされ、基端側が直角な段差面としてあり、リテーナ係止部５２と係合凹部５１とでリテーナ５３を受け入れる凹部を構成して相手側となる後述するプラグＰ１０側のリテーナ５３の係止爪部５４が円滑に乗り越えた後、確実に係合がなされるようにしてある。
すなわち、このカップラーのソケットＳ１０では、一対のリテーナ５３を受け入れる挿入口の略中央部にソケットＳ１０を装着してプラグＰ１０のノズル部である突出連結部３２が連結可能とされ、このソケットＳ１０の外側にリテーナ係止部５２，５２を設けることにより、一対のリテーナ５３,５３を受け入れる挿入口と一体に凹部が構成されることになる。
このソケットＳ１０では、図９(ａ)に示すように、ソケット保持枠部材１１の下端の穴に弁ホルダ１４の爪が嵌合して、両者でソケット本体１２を挟み込んで固定する。
【００３６】
このようなカップラー１０の中心軸を挟んでソケット本体１２のプラグ接続孔１３の外側の係合凹部５１およびリテーナ係止部５２を形成することで、燃料電池などの機器の本体Ｆの厚さと直交する方向に沿って横に長い係合凹部５１が配置され、設置スペースを極力小さくすることができ、厚さの薄い装置などにも簡単に連結保持手段５０を設置することができる。
また、係合凹部５１とソケット本体１２とが一体の凹部で構成してあるので、ソケットＳ１０とプラグＰ１０とを連結する場合のガイドとして利用することができる。
【００３７】
一方、このカップラー１０のプラグＰ１０では、図１、図２、図３、図５および図６に示すように、プラグ本体３１の先端部に、ソケットＳ１０との連結状態を保持する連結保持手段５０の相手側として、ソケットＳ１０の係合凹部５１およびリテーナ係止部５２に対応して２本のロックアームとなるリテーナ５３が上方に突き出してノズル部である突出連結部３２を挟んで対向して一対配置され、プラグ本体３１とは別部材とされてプラグＰ１０の中心軸回りに回転自在に設けてある。
【００３８】
これら２本のロックアームとなるリテーナ５３は、図４に示すように、先端部内側に突出すように係止爪部５４が形成されるとともに、基端部の略円板状のリング部５５を備え、中空部をプラグ本体３１の中間小径部３１ａに嵌め込み、中間大径部３１ｂに被せるようにして中心軸回りに回転自在とされ、このリング部５５の円板上に２本のリテーナ５３がほぼ垂直で内側に傾くように突き出して一体に成形してある。そして、各リテーナ５３の先端部内側に係合凹部５１のリテーナ係止部５２に係止される係止爪部５４が突き出して形成してあり、内側先端の傾斜面と内側基端の段差面とが形成され、リテーナ係止部５２を乗り越えるようにして係合連結・開放離脱が行われる。
また、このリテーナ５３のリング部５５の裏面には、半径方向の凹部が複数円周等間隔に形成してあり、対応する突条の乗り越え部５６がプラグ本体３１の水平面に形成してあり、これら凹部と乗り越え部５６とでリテーナ５３の回転位置を規制できるようにしてある。
【００３９】
このノズル部を構成する突出連結部３２を挟んで設けられる１対のリテーナ５３は、突出連結部３２より高く形成してあり、プラグＰ１０を落下するようなことがあっても突出連結部３２であるノズル部の不測の損傷を防止できるようにしてある。
また、連結保持手段５０をできるだけコンパクトにして小型化を図るため、図４および図８に示すように、リテーナ５３の中間部を薄肉に形成した薄肉部５７を設ける一方、中間部を挟む先後端部は厚肉に形成してあり、連結の際の弾性変形の支点が中間の薄肉部５７となるようにして必要な変位を確保すると同時に、連結保持に必要な強度を確保できるようにしている。
【００４０】
さらに、リテーナ５３の先端部内側の係止爪部５４にノズル部である突出連結部３２との干渉を防止する干渉防止部５８を円弧状に抉り取って形成してあり、リテーナ５３の係止爪部５４の間隔をノズル部である突出連結部３２の外径より狭い間隔としてできるだけ突出連結部３２に接近して配置することおよびリテーナ５３を外側に弾性変形させることで、初期状態で接近させることを可能とし、コンパクト化および小型化を図っている。
また、係合爪部５４の突出基部は、リテーナ係止部５２の庇状の形状と呼応して直線状に構成され、連結係合時の応力が均等に分散するようにされている。
そして、このような連結保持手段５０のリテーナ５３の幅Ｂはノズル部の外径以上とするのが良く、図６中に示すように、例えばプラグＰ１０のノズル部である突出連結部３２の外径を２．８ｍｍとする場合に、２．８〜４．０ｍｍ程度とされるとともに、１対のリテーナ５３の外側間の距離Ｌを６．０〜１０．０ｍｍ程度の小型化を図ることもでき、携帯電話機や携帯音響機器などの小型の機器用のカップラーとともに搭載して使用することができる。
なお、これらの値は、ソケットに挿入される範囲の最大位置で測定すれば良い。
【００４１】
このように構成したカップラー１０では、ソケットＳ１０とプラグＰ１０とを連結保持する場合には、ソケットＳ１０のプラグの挿入口であるプラグ接続孔１３にプラグＰ１０のノズル部である突出連結部３２を挿入するとともに、ソケット本体１２に設けた連結保持手段５０の挿入口として係合凹部５１およびリテーナ係止部５２に対向させてプラグ本体３１に設けたロックアームとなるリテーナ５３を押し込むようにする。
すると、ソケットＳ１０とプラグＰ１０の連結操作にともなって連結保持手段５０では、係合凹部５１のリテーナ係止部５２とリテーナ５３の係合爪部５４との接触で、リテーナ５３が外側に押し戻されるように中間の薄肉部５７を支点として弾性変形し、さらにプラグＰ１０を押し込むことで、係合凹部５１のリテーナ係止部５２とリテーナ５３の係合爪部５４とが互いを乗越えながら係合状態となり、段差面同士で連結状態が保持される。
【００４２】
そして、この連結状態では、プラグ本体３１に対してリテーナ５３がそのリング部５５を介して中心軸回りに回転自在としてあるので、ソケットＳ１０とプラグＰ１０との間に中心軸回りの力が加わってもリテーナ５３の回転で許容することができ、カップラー１０の損傷を防止することができる。
【００４３】
一方、連結保持状態を開放する場合には、ソケットＳ１０からプラグＰ１０を引き抜くようにすると、リテーナ５３の係合爪部５４のわずかな傾斜面が係合凹部５１のリテーナ係止部５２によって、リテーナ５３を外側に押し戻すように弾性変形させることができ、さらに引き抜くようにして互いを乗り越えさせて、連結保持状態を開放し離脱することができる。
【００４４】
さらに、このカップラー１０では、連結保持機構５０による連結保持状態でひねり力が加わる場合にこれをリテーナ５３のリング部５５をプラグ本体３１に対して回転自在として逃がすだけでなく、自動的に連結保持状態を開放できるようにカム機構８０が設けてある。
【００４５】
このカム機構８０は、図５および図６に示すように、プラグＰ１０のプラグ本体３１のノズル部である突出連結部３２の基端部外周に等間隔（９０度ごと）にカム８１が４個形成され、円周方向両端部が傾斜面とされ、中央部が曲面に形成された端面カムで構成してある。この端面カム８１は、連結保持手段５０によりソケットＳ１０の係合凹部５１のリテーナ係止部５２にプラグＰ１０のリテーナ５３の係合爪部５４が係合されて連結保持された状態から係合を開放できるだけのリフト量を確保できる高さのカムとしてある。
一方、プラグＰ１０のプラグ本体３１のリテーナ５３の外側を上方から覆うように解除リング８２が往復移動可能に被せられ、図７に示すように、解除リング８２の内側にカム８１に接触して追従する突起状のカムフォロア８３が対角位置の２箇所に形成して構成してある。
解除リング８２の天面は、連結保護状態のときに燃料電池本体Ｆの外表面と対向する。
【００４６】
したがって、ソケットＳ１０の係合凹部５１のリテーナ係止部５２とプラグＰ１０のリテーナ５３の係合爪部５４とが係合された連結保持状態でプラグＰ１０とソケットＳ１０との間に、その中心軸回りのひねり力が相対的に加わると、微少な回転力では、リテーナ５３のリング部５５がプラグ本体３１に対して回転自在としてあるので、カム機構８０の遊びの範囲でこれを許容することができるものの、より大きなひねり力が加わると、ソケットＳ１０とプラグＰ１０との相対回転で、カム機構８０のカム８１が回転されることになる。
【００４７】
これにより、カム８１と接している解除リング８２のカムフォロア８３を介して解除リング８２がリテーナ５３にガイドされて軸方向にリフトされ、解除リング８２の天面が燃料電池本体Ｆの外表面に突き当たり、プラグＰ１０が相対的にソケットＳ１０から引き離されるようになって、ソケットＳ１０の係合凹部５１のリテーナ係止部５２とプラグＰ１０のリテーナ５３の係合爪部５４との連結保持状態での係合状態が開放される。
【００４８】
したがって、このカム機構８０により、回転方向のひねり力が加わる場合にリテーナ５３のリング部５５の回転で損傷を防止するのに加え、軸方向の力を生じさせて自動的に連結保持状態を開放することができる。
これにより、カップラー１０を破損したり、本体部分の機器を破損することなく通常の使用範囲を超えた過剰なひねり力がかかっても安全かつ自動的にプラグＰ１０をソケットＳ１０から取り外すことができる。
また、このカム機構８０を利用することで、ソケットＳ１０からプラグＰ１０を取り外す場合にも、中心軸回りの回転力を加えるようにひねることで、簡単に引き離す力を発生させて取り外すことができる。
【００４９】
次に、この発明のカップラーの他の一実施の形態について、図１０に基づき説明するが、既に説明した実施の形態と同一部分には、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Ｐ１０Ａの連結保持手段５０のリテーナ５３Ａとカム機構８０の解除リング８２Ａの形状を変更したものであり、リテーナ５３Ａの係合爪部５４Ａが係合凹部５１のリテーナ係止部５２を乗り越える際に外側へ広がるように弾性変形すると、リテーナ５３Ａの背面が解除リング８２Ａの内側に当接して（図中のＸ部）変形に抵抗するようにリテーナ５３Ａの背面形状と解除リング８２Ａの内側の形状が設定してある。
これにより、プラグとソケットとの係合力を高めることができ、確実に連結状態を保持することができる。
【００５０】
なお、このカップラーの用途としてメタノール燃料電池のメタノールの容器と本体との連結の場合を例に説明したが、これに限らず他の用途でも良いものである。
【符号の説明】
【００５１】
１０ カップラー
Ｓ１０ ソケット
Ｐ１０ プラグ
Ｆ メタノール燃料電池の本体側の部材
１１ ソケット保持枠部材(挿入口)
１２ ソケット本体
１３ プラグ接続孔(挿入口)
１４ 弁ホルダ
１５ ソケット側操作部材
１６ シール部材
１７ 圧縮コイルばね
１８ バルブ本体
３１ プラグ本体
３１ａ 中間小径部
３１ｂ 中間大径部
３２ 突出連結部(ノズル部)
３２ａ シール凹部
３３ プラグ側操作部材
３４ バルブホルダ
３５ 圧縮コイルばね
３６ バルブ本体
３７ 弁シール部材
５０ 連結保持手段
５１ 係合凹部
５２ リテーナ係止部
５３ リテーナ
５５ リング部
５６ 乗り越え部
５７ 薄肉部
５８ 干渉防止部
８０ カム機構
８１ カム
８２ 解除リング
８３ カムフォロア
１０Ａ カップラー
５１Ａ 係合凹部
５３Ａ リテーナ
８２Ａ 解除リング
５４Ａ 係合爪部
Ｘ 当接部
【技術分野】
【０００１】
この発明はソケットとプラグとで構成され着脱可能に連結されるカップラーに関し、液体などを容器から簡単に本体側の容器などに移したり、容器ごと交換する場合に連結状態を確実に保持できるようにするもので、ソケット側の連結用の孔の内径がより小径化されたカップラーに適用でき、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。
【背景技術】
【０００２】
従来から機器の運転や使用にともなって減少する原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原料などの液体を移すことで供給したり、機器本体側の容器と別の容器を付け替えることで供給することが行われており、メタノール燃料電池においても燃料のメタノールの補充が必要となる。
【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おり、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるソケットと、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるとともに、ソケットと着脱可能に嵌合連結されるノズル部を備えるプラグとで構成され、ソケットとプラグとの嵌合連結操作の完了状態で両弁体を開放して連通可能とするとともに、離脱させることで両弁体を閉じるようにしてある。
【０００４】
このようなカップラーでは、ソケットとプラグとの連結状態が確実に保持されていないと、カップラーの連結部分で液体などの漏洩が生じてしまう。
そこで、ソケットとプラグとの間に連結状態を保持する機構を設けることが提案されており、例えば特許文献１には、図１１に示すように、カップラーを構成するプラグＰには、ノズル１の両側に突出する1対のロックアーム２を設ける一方、ソケットＳには、ロックアーム２が係合される係合孔３を設けておき、ロックアーム２の突起部４と係合孔３の段差部５とを弾性変形を利用して係合させて連結状態を保持できるようにしている。
また、特許文献２には、図１２に示すように、燃料電池用カップラーのプラグＰのノズル６の先端部に周溝７を形成しておき、ソケットＳには、ノズル６が挿入される孔８の外側から内周側に突き出すように４個のフック９を配置して弾性体で前方に突き出すように付勢しておき、フック９を乗り越えるようにした後、周溝７にフック９を係合させて連結状態を保持できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８５４７１号公報
【特許文献２】特開２００７−３１１２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなソケットＳとプラグＰの連結状態をロックアーム２を用いて保持する機構では、例えばメタノール燃料電池の燃料の補給用のカップラーや容器ごとの取り替えによる補給用のカップラーとして利用する場合、メタノール燃料電池が搭載される機器が携帯電話や携帯音響機器などのように本体が薄い機器への適用も必要となり、プラグＰのノズル１の外径に対して両側に設けられるロックアーム２が相対的に大きくなり、ロックアーム２が加わるためカップラー自体が大型化してしまい搭載が困難になるという問題がある。
一方、ノズル６の先端部に周溝７を形成してフック９を係合して連結状態を保持する機構では、ノズル６を小径化すると、対応するソケットSのフック９も小型化しなければならず加工が難しくなったり、小径のノズル６の先端部に周溝７を形成するためノズル自体の強度を確保することが難しくなるという問題がある。
また、プラグのノズルを小径化すると、連結状態の保持とは別に、プラグが落下などの不測の事態により損傷し易くなってしまうという問題も生じる。
【０００７】
この発明は、上記従来技術の課題に鑑みてなされたもので、超小型でありながら、接続操作がし易く、落下などの不測の事態からノズル先端を保護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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるソケットと、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるとともに、前記ソケットと着脱可能に嵌合連結されるノズル部を備え嵌合連結状態で両弁体を開放して連通可能なプラグとから構成されるカップラーであって、
これらソケットとプラグとの間に、連結状態を保持するリテーナとリテーナ係止部とで構成される連結保持手段を設け、このリテーナを前記プラグのノズル部を挟んで対向して一対設け、このリテーナの対向部の先端部内側に前記リテーナ係止部に係止される係止爪部を突出させて形成するとともに、これら１対のリテーナの係止爪部を前記ノズル部の外径と同等あるいは狭い間隔で設ける一方、これら1対のリテーナを前記ノズル部先端より高く形成してなることを特徴とするものである。
【０００９】
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、前記リテーナの係止爪部には、前記ノズル部との干渉を防止する干渉防止部を形成してなることを特徴とするものである。
【００１０】
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、前記リテーナには、中間部に弾性変形の支点となる薄肉部を形成するとともに、係止爪部を厚肉に形成したことを特徴とするものである。
【００１１】
この発明の請求項４記載のカップラーは、請求項１〜３のいずれか記載の構成に加え、前記リテーナは、前記ノズル部を中心軸に回転可能に構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
この発明の請求項５記載のカップラーは、請求項４記載の構成に加え、前記リテーナは、前記ノズル部との間に回転位置を規制し得る乗り越え部を備えていることを特徴とするものである。
【００１３】
この発明の請求項６記載のカップラーは、請求項１〜５のいずれかに記載の構成に加え、前記プラグには、前記リテーナの連結保持状態でひねり力が加わると連結を解除するカム機構を備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
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、前記カム機構を、プラグに設けたカムと、前記リテーナに往復動可能に設けた解除リングのカムフォロアとで構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
この発明の請求項８記載のカップラーは、請求項１〜７のいずれかに記載の構成に加え、前記リテーナの幅を、２．８〜４．０mmとするとともに、１対のリテーナの外側間の距離を６．０〜１０．０mmとして構成したことを特徴とするものである。
【００１６】
この発明の請求項９記載のカップラーは、請求項１〜８のいずれかに記載の構成に加え、前記カップラーのソケットでは、前記一対のリテーナを受け入れる挿入口の略中央部に前記ソケットを装着し、前記ソケットの外側に前記リテーナ係止部を設けることにより、前記挿入口と一体の凹部を構成してなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の請求項１記載のカップラーによれば、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるソケットと、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるとともに、前記ソケットと着脱可能に嵌合連結されるノズル部を備え嵌合連結状態で両弁体を開放して連通可能なプラグとから構成されるカップラーであって、
これらソケットとプラグとの間に、連結状態を保持するリテーナとリテーナ係止部とで構成される連結保持手段を設け、このリテーナを前記プラグのノズル部を挟んで対向して一対設け、このリテーナの対向部の先端部内側に前記リテーナ係止部に係止される係止爪部を突出させて形成するとともに、これら１対のリテーナの係止爪部を前記ノズル部の外径と同等あるいは狭い間隔で設ける一方、これら1対のリテーナを前記ノズル部先端より高く形成したので、ノズル部を挟む1対のリテーナの内側に係止爪部を形成することで、係止の際には外側に移動させて初期状態では、ノズル部との隙間を小さくすることができるとともに、ノズル部の周囲を保護することができる。また、リテーナの高さをノズル部先端より高くして落下などの不測の事態でもリテーナでノズル部を保護することができ、直接ノズル部に損傷が及ばないようにすることができる。
【００１８】
この発明の請求項２記載のカップラーによれば、前記リテーナの係止爪部には、前記ノズル部との干渉を防止する干渉防止部を形成してあるので、係止爪部に干渉防止部を形成してノズル部の外径より狭い間隔で設置することが可能となり、一層の小型化を図ることができる。
【００１９】
この発明の請求項３記載のカップラーによれば、前記リテーナには、中間部に弾性変形の支点となる薄肉部を形成するとともに、係止爪部を厚肉に形成したので、係止爪部を厚肉にすることで、連結状態の保持に必要な強度を確保することができるとともに、落下強度も高めることができる。また、リテーナの中間部に薄肉部を形成して弾性変形の支点とすることで、簡単に連結操作ができるとともに、リテーナを先端近傍から弾性変形させる場合に比べ変位量を小さくすることができ、一層の小型化を図ることができる。
【００２０】
この発明の請求項４記載のカップラーによれば、前記リテーナは、前記ノズル部を中心軸に回転可能に構成したので、連結状態でひねる力が加わってもリテーナやソケットの損傷を防止することができる。
【００２１】
この発明の請求項５記載のカップラーによれば、前記リテーナは、前記ノズル部との間に回転位置を規制し得る乗り越え部を備えているので、回転可能なリテーナであっても回転位置を規制することで、リテーナの位置を確認して簡単に連結操作をすることができる。
【００２２】
この発明の請求項６記載のカップラーによれば、前記プラグには、前記リテーナの連結保持状態でひねり力が加わると連結を解除するカム機構を備えているので、カム機構によって連結保持状態でひねり力が加わっても連結状態を解除することができ、カップラーの損傷を防止することができる。
【００２３】
この発明の請求項７記載のカップラーによれば、前記カム機構を、プラグに設けたカムと、前記リテーナに往復動可能に設けた解除リングのカムフォロアとで構成したので、プラグ側のカムとリテーナの解除リングに設けたカムフォロアとでカム機構を構成することで、カップラーの小型化を図ると同時にカム機構を設けることができる。
【００２４】
この発明の請求項８記載のカップラーによれば、前記リテーナの幅を、２．８〜４．０mmとするとともに、１対のリテーナの外側間の距離を６．０〜１０．０mmとして構成したので、カップラーの小型化を図ることができ、携帯電話や携帯音響機器などの機器本体が薄い機器に対しても搭載することができるカップラーとすることができる。先端が長方形状になるため、接続時の向きを把握しやすくできる。
【００２５】
この発明の請求項９記載のカップラーによれば、前記カップラーのソケットでは、前記一対のリテーナを受け入れる挿入口の略中央部に前記ソケットを装着し、前記ソケットの外側に前記リテーナ係止部を設けることにより、前記挿入口と一体の凹部を構成したので、ソケット側の挿入口とリテーナ係止部を一体の凹部とすることで、ソケット側もコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるソケットとプラグの連結保持前の状態の縦断面図である。
【図２】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるソケットとプラグの連結保持状態の縦断面図である。
【図３】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるプラグの斜視図である。
【図４】この発明のカップラーの一実施の形態にかかる連結保持手段のリテーナ部分の平面図および斜視図である。
【図５】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるプラグ部分の分解斜視図である。
【図６】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるプラグ部分およびリテーナ部分の平面図および斜視図である。
【図７】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるカム機構の解除リング部分の斜視図および断面図である。
【図８】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるリテーナを抽出して示す説明図である。
【図９】この発明のカップラーの一実施の形態にかかるソケットの斜視図および平面図である。
【図１０】この発明のカップラーの他の一実施の形態にかかるプラグの斜視図である。
【図１１】従来のカップラーの連結保持手段を説明する縦断面図である。
【図１２】従来のカップラーの他の連結手段を説明する縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
このカップラー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の本体側にソケットＳ１０が設けられ、メタノール容器としてのカートリッジ側にプラグＰ１０が設けられ、互いを連通させて本体側に燃料を補充したり、カートリッジごと交換するのに用いられ、主要部は、金属材料と、非金属材料、例えばポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアセタールなどの合成樹脂とで作られる。
【００２８】
以下の説明では、図面上での上下を基準に説明するが、実際の容器本体への装着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、燃料電池の本体に一体もしくは別体として取り付けられる部材Ｆに挿入口となる空間凹部を備えたソケット保持枠部材１１を介してカップラー本体を構成する略円筒状のソケット本体１２が装着されており、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の挿入口を構成するプラグ接続孔１３が先端部（図中下側）に開口して形成してある。このソケット本体１２の基端側（図中上側）に一部を図示省略して示す略底付き円筒状の穴を持つ弁ホルダ１４が連結され、弁ホルダ１４の底部には、容器本体内と連通する連通孔が形成してある。
【００２９】
そして、ソケット本体１２の中心部に連結用流路と弁の開閉操作を行うパイプで構成したソケット側操作部材１５が配置され、ソケット側操作部材１５とソケット本体１２の間に円筒部と断面J字状のダイヤフラム部とが一体に形成されたシール部材１６が装着され、シール部材１６のダイヤフラム部の頂部を弁シール部として弁ホルダ１４内に圧縮コイルばね１７で付勢されたバルブ本体１８が摺動可能に収納してある。
【００３０】
これにより、プラグＰ１０との連結によりソケット側操作部材１５を介してバルブ本体１８が圧縮コイルばね１７に抗して押されてバルブ本体１８とシール部材１６の間に隙間が形成されてバルブ本体１８が自動的に開かれると、ソケット側操作部材１５のパイプの中心部、底部、底部外周（バルブ本体内周）、バルブ本体１８とシール部材１６の間を介して弁ホルダ１４の底部から燃料電池の本体内と連通された状態となる。
【００３１】
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、図１に示すように、燃料電池の燃料であるメタノールが入れられる容器本体を構成する容器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、このプラグ本体３１には、先端部に突き出してソケットＳ１０のプラグ接続孔１３内に装着される最小径の略円筒状のノズル部を構成する突出連結部３２が形成してあり、この突出連結部３２の先端にシール凹部３２ａが形成されるとともに、中心部にパイプで構成したプラグ側操作部材３３が装着してある。
これにより、ソケットＳ１０のソケット側操作部材１５のシール部材１６の先端部外周面とシール凹部３２ａの内周面と接触してカップラー１０の連結状態のシールがなされるようになる。
【００３２】
また、プラグ本体３１のプラグ側操作部材３３の基端部（図中下方）には、一部を図示省略したバルブホルダ３４が連結され、底部に容器内と連通する連通溝が形成されるとともに、バルブホルダ３４内に圧縮コイルばね３５で付勢されたバルブ本体３６が摺動可能に収納してある。また、このバルブ本体３６の上部外周にＯリングで構成した弁シール部材３７が装着してあり、プラグ本体３１の段差部との間が開閉されるようになっている。
【００３３】
これにより、ソケットＳ１０との連結によりプラグ側操作部材３３を介してバルブ本体３６が圧縮コイルばね３５に抗して押されてバルブ本体３６と弁シール部材３７あるいはプラグ本体３１の段差部との間に隙間が形成されてバルブ本体３６が自動的に開かれると、プラグ側操作部材３３のパイプの中心部、バルブ本体３６と弁シール部材３７あるいはプラグ本体３１の段差部との間を介してバルブホルダ３４の底部の連通溝で容器内と連通された状態となる。
【００３４】
さらに、このカップラー１０では、ソケットＳ１０とプラグＰ１０との連結状態を保持するため連結保持手段５０が設けてあり、例えば連結保持手段５０の一方側を係合凹部５１に設けるリテーナ係止部５２などとしてソケットＳ１０に設け、この係合凹部５１のリテーナ係止部５２に係合される相手側をリテーナ５３およびその係止爪部５４などとしてプラグＰ１０に設けて構成し、互いを乗越えるように押込む１アクションで係合させて連結保持し、引き出すようにする１アクションで開放できるようにし、安定した連結状態で燃料などの供給ができるようにしてある。
【００３５】
このカップラー１０のソケットＳ１０では、燃料電池の本体側の部材Ｆに取り付けられたソケット保持枠部材１１の空間凹部が係合凹部５１とされ、この係合凹部５１内にソケット本体１２が配置されて、その先端部外側に連結保持手段５０の一方側のリテーナ係止部５２がソケット本体１２を挟んで一対設けられ、図９に示すように、両側の係合凹部５１と中心部のソケット本体１２の装着孔とが挿入口として一体の凹部とされる。
この係合凹部５１の中心部に位置するソケット本体１２の外側面には、中心軸側から外側に突き出すようにリテーナ係止部５２が庇状に一対形成してあり、係合凹部５１の先端側が傾斜面とされ、基端側が直角な段差面としてあり、リテーナ係止部５２と係合凹部５１とでリテーナ５３を受け入れる凹部を構成して相手側となる後述するプラグＰ１０側のリテーナ５３の係止爪部５４が円滑に乗り越えた後、確実に係合がなされるようにしてある。
すなわち、このカップラーのソケットＳ１０では、一対のリテーナ５３を受け入れる挿入口の略中央部にソケットＳ１０を装着してプラグＰ１０のノズル部である突出連結部３２が連結可能とされ、このソケットＳ１０の外側にリテーナ係止部５２，５２を設けることにより、一対のリテーナ５３,５３を受け入れる挿入口と一体に凹部が構成されることになる。
このソケットＳ１０では、図９(ａ)に示すように、ソケット保持枠部材１１の下端の穴に弁ホルダ１４の爪が嵌合して、両者でソケット本体１２を挟み込んで固定する。
【００３６】
このようなカップラー１０の中心軸を挟んでソケット本体１２のプラグ接続孔１３の外側の係合凹部５１およびリテーナ係止部５２を形成することで、燃料電池などの機器の本体Ｆの厚さと直交する方向に沿って横に長い係合凹部５１が配置され、設置スペースを極力小さくすることができ、厚さの薄い装置などにも簡単に連結保持手段５０を設置することができる。
また、係合凹部５１とソケット本体１２とが一体の凹部で構成してあるので、ソケットＳ１０とプラグＰ１０とを連結する場合のガイドとして利用することができる。
【００３７】
一方、このカップラー１０のプラグＰ１０では、図１、図２、図３、図５および図６に示すように、プラグ本体３１の先端部に、ソケットＳ１０との連結状態を保持する連結保持手段５０の相手側として、ソケットＳ１０の係合凹部５１およびリテーナ係止部５２に対応して２本のロックアームとなるリテーナ５３が上方に突き出してノズル部である突出連結部３２を挟んで対向して一対配置され、プラグ本体３１とは別部材とされてプラグＰ１０の中心軸回りに回転自在に設けてある。
【００３８】
これら２本のロックアームとなるリテーナ５３は、図４に示すように、先端部内側に突出すように係止爪部５４が形成されるとともに、基端部の略円板状のリング部５５を備え、中空部をプラグ本体３１の中間小径部３１ａに嵌め込み、中間大径部３１ｂに被せるようにして中心軸回りに回転自在とされ、このリング部５５の円板上に２本のリテーナ５３がほぼ垂直で内側に傾くように突き出して一体に成形してある。そして、各リテーナ５３の先端部内側に係合凹部５１のリテーナ係止部５２に係止される係止爪部５４が突き出して形成してあり、内側先端の傾斜面と内側基端の段差面とが形成され、リテーナ係止部５２を乗り越えるようにして係合連結・開放離脱が行われる。
また、このリテーナ５３のリング部５５の裏面には、半径方向の凹部が複数円周等間隔に形成してあり、対応する突条の乗り越え部５６がプラグ本体３１の水平面に形成してあり、これら凹部と乗り越え部５６とでリテーナ５３の回転位置を規制できるようにしてある。
【００３９】
このノズル部を構成する突出連結部３２を挟んで設けられる１対のリテーナ５３は、突出連結部３２より高く形成してあり、プラグＰ１０を落下するようなことがあっても突出連結部３２であるノズル部の不測の損傷を防止できるようにしてある。
また、連結保持手段５０をできるだけコンパクトにして小型化を図るため、図４および図８に示すように、リテーナ５３の中間部を薄肉に形成した薄肉部５７を設ける一方、中間部を挟む先後端部は厚肉に形成してあり、連結の際の弾性変形の支点が中間の薄肉部５７となるようにして必要な変位を確保すると同時に、連結保持に必要な強度を確保できるようにしている。
【００４０】
さらに、リテーナ５３の先端部内側の係止爪部５４にノズル部である突出連結部３２との干渉を防止する干渉防止部５８を円弧状に抉り取って形成してあり、リテーナ５３の係止爪部５４の間隔をノズル部である突出連結部３２の外径より狭い間隔としてできるだけ突出連結部３２に接近して配置することおよびリテーナ５３を外側に弾性変形させることで、初期状態で接近させることを可能とし、コンパクト化および小型化を図っている。
また、係合爪部５４の突出基部は、リテーナ係止部５２の庇状の形状と呼応して直線状に構成され、連結係合時の応力が均等に分散するようにされている。
そして、このような連結保持手段５０のリテーナ５３の幅Ｂはノズル部の外径以上とするのが良く、図６中に示すように、例えばプラグＰ１０のノズル部である突出連結部３２の外径を２．８ｍｍとする場合に、２．８〜４．０ｍｍ程度とされるとともに、１対のリテーナ５３の外側間の距離Ｌを６．０〜１０．０ｍｍ程度の小型化を図ることもでき、携帯電話機や携帯音響機器などの小型の機器用のカップラーとともに搭載して使用することができる。
なお、これらの値は、ソケットに挿入される範囲の最大位置で測定すれば良い。
【００４１】
このように構成したカップラー１０では、ソケットＳ１０とプラグＰ１０とを連結保持する場合には、ソケットＳ１０のプラグの挿入口であるプラグ接続孔１３にプラグＰ１０のノズル部である突出連結部３２を挿入するとともに、ソケット本体１２に設けた連結保持手段５０の挿入口として係合凹部５１およびリテーナ係止部５２に対向させてプラグ本体３１に設けたロックアームとなるリテーナ５３を押し込むようにする。
すると、ソケットＳ１０とプラグＰ１０の連結操作にともなって連結保持手段５０では、係合凹部５１のリテーナ係止部５２とリテーナ５３の係合爪部５４との接触で、リテーナ５３が外側に押し戻されるように中間の薄肉部５７を支点として弾性変形し、さらにプラグＰ１０を押し込むことで、係合凹部５１のリテーナ係止部５２とリテーナ５３の係合爪部５４とが互いを乗越えながら係合状態となり、段差面同士で連結状態が保持される。
【００４２】
そして、この連結状態では、プラグ本体３１に対してリテーナ５３がそのリング部５５を介して中心軸回りに回転自在としてあるので、ソケットＳ１０とプラグＰ１０との間に中心軸回りの力が加わってもリテーナ５３の回転で許容することができ、カップラー１０の損傷を防止することができる。
【００４３】
一方、連結保持状態を開放する場合には、ソケットＳ１０からプラグＰ１０を引き抜くようにすると、リテーナ５３の係合爪部５４のわずかな傾斜面が係合凹部５１のリテーナ係止部５２によって、リテーナ５３を外側に押し戻すように弾性変形させることができ、さらに引き抜くようにして互いを乗り越えさせて、連結保持状態を開放し離脱することができる。
【００４４】
さらに、このカップラー１０では、連結保持機構５０による連結保持状態でひねり力が加わる場合にこれをリテーナ５３のリング部５５をプラグ本体３１に対して回転自在として逃がすだけでなく、自動的に連結保持状態を開放できるようにカム機構８０が設けてある。
【００４５】
このカム機構８０は、図５および図６に示すように、プラグＰ１０のプラグ本体３１のノズル部である突出連結部３２の基端部外周に等間隔（９０度ごと）にカム８１が４個形成され、円周方向両端部が傾斜面とされ、中央部が曲面に形成された端面カムで構成してある。この端面カム８１は、連結保持手段５０によりソケットＳ１０の係合凹部５１のリテーナ係止部５２にプラグＰ１０のリテーナ５３の係合爪部５４が係合されて連結保持された状態から係合を開放できるだけのリフト量を確保できる高さのカムとしてある。
一方、プラグＰ１０のプラグ本体３１のリテーナ５３の外側を上方から覆うように解除リング８２が往復移動可能に被せられ、図７に示すように、解除リング８２の内側にカム８１に接触して追従する突起状のカムフォロア８３が対角位置の２箇所に形成して構成してある。
解除リング８２の天面は、連結保護状態のときに燃料電池本体Ｆの外表面と対向する。
【００４６】
したがって、ソケットＳ１０の係合凹部５１のリテーナ係止部５２とプラグＰ１０のリテーナ５３の係合爪部５４とが係合された連結保持状態でプラグＰ１０とソケットＳ１０との間に、その中心軸回りのひねり力が相対的に加わると、微少な回転力では、リテーナ５３のリング部５５がプラグ本体３１に対して回転自在としてあるので、カム機構８０の遊びの範囲でこれを許容することができるものの、より大きなひねり力が加わると、ソケットＳ１０とプラグＰ１０との相対回転で、カム機構８０のカム８１が回転されることになる。
【００４７】
これにより、カム８１と接している解除リング８２のカムフォロア８３を介して解除リング８２がリテーナ５３にガイドされて軸方向にリフトされ、解除リング８２の天面が燃料電池本体Ｆの外表面に突き当たり、プラグＰ１０が相対的にソケットＳ１０から引き離されるようになって、ソケットＳ１０の係合凹部５１のリテーナ係止部５２とプラグＰ１０のリテーナ５３の係合爪部５４との連結保持状態での係合状態が開放される。
【００４８】
したがって、このカム機構８０により、回転方向のひねり力が加わる場合にリテーナ５３のリング部５５の回転で損傷を防止するのに加え、軸方向の力を生じさせて自動的に連結保持状態を開放することができる。
これにより、カップラー１０を破損したり、本体部分の機器を破損することなく通常の使用範囲を超えた過剰なひねり力がかかっても安全かつ自動的にプラグＰ１０をソケットＳ１０から取り外すことができる。
また、このカム機構８０を利用することで、ソケットＳ１０からプラグＰ１０を取り外す場合にも、中心軸回りの回転力を加えるようにひねることで、簡単に引き離す力を発生させて取り外すことができる。
【００４９】
次に、この発明のカップラーの他の一実施の形態について、図１０に基づき説明するが、既に説明した実施の形態と同一部分には、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Ｐ１０Ａの連結保持手段５０のリテーナ５３Ａとカム機構８０の解除リング８２Ａの形状を変更したものであり、リテーナ５３Ａの係合爪部５４Ａが係合凹部５１のリテーナ係止部５２を乗り越える際に外側へ広がるように弾性変形すると、リテーナ５３Ａの背面が解除リング８２Ａの内側に当接して（図中のＸ部）変形に抵抗するようにリテーナ５３Ａの背面形状と解除リング８２Ａの内側の形状が設定してある。
これにより、プラグとソケットとの係合力を高めることができ、確実に連結状態を保持することができる。
【００５０】
なお、このカップラーの用途としてメタノール燃料電池のメタノールの容器と本体との連結の場合を例に説明したが、これに限らず他の用途でも良いものである。
【符号の説明】
【００５１】
１０ カップラー
Ｓ１０ ソケット
Ｐ１０ プラグ
Ｆ メタノール燃料電池の本体側の部材
１１ ソケット保持枠部材(挿入口)
１２ ソケット本体
１３ プラグ接続孔(挿入口)
１４ 弁ホルダ
１５ ソケット側操作部材
１６ シール部材
１７ 圧縮コイルばね
１８ バルブ本体
３１ プラグ本体
３１ａ 中間小径部
３１ｂ 中間大径部
３２ 突出連結部(ノズル部)
３２ａ シール凹部
３３ プラグ側操作部材
３４ バルブホルダ
３５ 圧縮コイルばね
３６ バルブ本体
３７ 弁シール部材
５０ 連結保持手段
５１ 係合凹部
５２ リテーナ係止部
５３ リテーナ
５５ リング部
５６ 乗り越え部
５７ 薄肉部
５８ 干渉防止部
８０ カム機構
８１ カム
８２ 解除リング
８３ カムフォロア
１０Ａ カップラー
５１Ａ 係合凹部
５３Ａ リテーナ
８２Ａ 解除リング
５４Ａ 係合爪部
Ｘ 当接部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるソケットと、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるとともに、前記ソケットと着脱可能に嵌合連結されるノズル部を備え嵌合連結状態で両弁体を開放して連通可能なプラグとから構成されるカップラーであって、
これらソケットとプラグとの間に、連結状態を保持するリテーナとリテーナ係止部とで構成される連結保持手段を設け、このリテーナを前記プラグのノズル部を挟んで対向して一対設け、このリテーナの対向部の先端部内側に前記リテーナ係止部に係止される係止爪部を突出させて形成するとともに、これら１対のリテーナの係止爪部を前記ノズル部の外径と同等あるいは狭い間隔で設ける一方、これら1対のリテーナを前記ノズル部先端より高く形成してなることを特徴とするカップラー。
【請求項２】
前記リテーナの係止爪部には、前記ノズル部との干渉を防止する干渉防止部を形成してなることを特徴とする請求項１記載のカップラー。
【請求項３】
前記リテーナには、中間部に弾性変形の支点となる薄肉部を形成するとともに、係止爪部を厚肉に形成したことを特徴とする請求項１または２記載のカップラー。
【請求項４】
前記リテーナは、前記ノズル部を中心軸に回転可能に構成した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。
【請求項５】
前記リテーナは、前記ノズル部との間に回転位置を規制し得る乗り越え部を備えていることを特徴とする請求項４記載のカップラー。
【請求項６】
前記プラグには、前記リテーナの連結保持状態でひねり力が加わると連結を解除するカム機構を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のカップラー。
【請求項７】
前記カム機構を、プラグに設けたカムと、前記リテーナに往復動可能に設けた解除リングのカムフォロアとで構成したことを特徴とする請求項６記載のカップラー。
【請求項８】
前記リテーナの幅を、２．８〜４．０mmとするとともに、１対のリテーナの外側間の距離を６．０〜１０．０mmとして構成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のカップラー。
【請求項９】
前記カップラーのソケットでは、前記一対のリテーナを受け入れる挿入口の略中央部に前記ソケットを装着し、前記ソケットの外側に前記リテーナ係止部を設けることにより、前記挿入口と一体の凹部を構成してなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のカップラー。
【請求項１】
弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるソケットと、弁体とこれを閉方向に付勢する付勢手段とを備えるとともに、前記ソケットと着脱可能に嵌合連結されるノズル部を備え嵌合連結状態で両弁体を開放して連通可能なプラグとから構成されるカップラーであって、
これらソケットとプラグとの間に、連結状態を保持するリテーナとリテーナ係止部とで構成される連結保持手段を設け、このリテーナを前記プラグのノズル部を挟んで対向して一対設け、このリテーナの対向部の先端部内側に前記リテーナ係止部に係止される係止爪部を突出させて形成するとともに、これら１対のリテーナの係止爪部を前記ノズル部の外径と同等あるいは狭い間隔で設ける一方、これら1対のリテーナを前記ノズル部先端より高く形成してなることを特徴とするカップラー。
【請求項２】
前記リテーナの係止爪部には、前記ノズル部との干渉を防止する干渉防止部を形成してなることを特徴とする請求項１記載のカップラー。
【請求項３】
前記リテーナには、中間部に弾性変形の支点となる薄肉部を形成するとともに、係止爪部を厚肉に形成したことを特徴とする請求項１または２記載のカップラー。
【請求項４】
前記リテーナは、前記ノズル部を中心軸に回転可能に構成した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。
【請求項５】
前記リテーナは、前記ノズル部との間に回転位置を規制し得る乗り越え部を備えていることを特徴とする請求項４記載のカップラー。
【請求項６】
前記プラグには、前記リテーナの連結保持状態でひねり力が加わると連結を解除するカム機構を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のカップラー。
【請求項７】
前記カム機構を、プラグに設けたカムと、前記リテーナに往復動可能に設けた解除リングのカムフォロアとで構成したことを特徴とする請求項６記載のカップラー。
【請求項８】
前記リテーナの幅を、２．８〜４．０mmとするとともに、１対のリテーナの外側間の距離を６．０〜１０．０mmとして構成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のカップラー。
【請求項９】
前記カップラーのソケットでは、前記一対のリテーナを受け入れる挿入口の略中央部に前記ソケットを装着し、前記ソケットの外側に前記リテーナ係止部を設けることにより、前記挿入口と一体の凹部を構成してなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のカップラー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１７９６３０（Ｐ２０１１−１７９６３０Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４６２０７（Ｐ２０１０−４６２０７）
【出願日】平成２２年３月３日（２０１０．３．３）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３日（２０１０．３．３）
【出願人】（０００００３７６８）東洋製罐株式会社 (1,150)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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