JP2005195123A

JP2005195123A - 接続具、これを用いた流体供給システム、及び弁

Info

Publication number: JP2005195123A
Application number: JP2004003516A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Kawasaki; 秀一川崎
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】流体、特に極低温流体の取り扱いに適した小型、軽量な接続具、これを用いた流体供給システム、及びこれらに用いられる弁を提供することを目的とする。
【解決手段】水素燃料ステーションでの水素燃料自動車への水素燃料の供給システムを構成する流体供給システム１において、水素燃料自動車の水素タンク２の口金２ａと、水素供給ステーションの液体水素供給ノズル３との接続に、液体水素供給ノズル３の先端に設けられる雄部材７と、口金２ａに設けられて、雄部材７が押し込まれた状態で雄部材７と係合される雌部材８とを有し、口金２ａと液体水素ノズル３との間での液体水素や水素ガスの流路の一部も構成する接続具６を用いる。雄部材７及び雌部材８には、前記流路上に、複数のボールバルブ（第一ボールバルブ９ａと第二ボールバルブ９ｂ、及び第三ボールバルブ９ｃと第四ボールバルブ９ｄ）を直列にして設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、接続具、これを用いた流体供給システム、及びこれらに用いられる弁に関するものである。

近年の環境問題に対する意識の高まりに伴い、有害な燃焼ガスを発生させる化石燃料に代わって、クリーンなエネルギーである水素を利用する技術について開発が進められている。
水素をエネルギー源として利用する装置としては、例えば、水素自動車や燃料電池車、発電装置としての燃料電池等がある。これらの装置では、エネルギー源である水素は、例えば液体の状態で水素タンク内に蓄えられて、順次利用される。
液体水素は、−２５３°Ｃ程度の極低温の流体であるので、その取り扱い作業には、断熱構造その他の特別な構造を有する装置が用いられる。例えば、水素タンクと水素供給配管との着脱可能な接続に用いられる継手には、断熱構造に加えて、切り離し時における大気中の水分等の継手内部への侵入を防止するための特別な構造が設けられる。

水素タンクへの液体水素の供給システムとしては、例えば、後記の特許文献１に記載の極低温配管継手を用いたものがある。
この極低温継手は、ロケットへの燃料の供給に用いられるものであって、一対のボールバルブと、これらボールバルブの開放時にこれらボールバルブ内を通じて嵌まり合う雌雄の継手とを有している。
この極低温継手は、配管の切離し時には、配管の接続部がボールバルブによって閉じられるので、継手内部への大気中の水分や異物等の侵入が防止される。

特開２００３−１１３９７３号公報（段落［００１７］〜［００２２］，及び図１）

水素供給スタンド（化石燃料自動車に対するガソリンスタンドに相当する設備）での水素自動車への液体水素の供給などでは、水素自動車の水素タンクと水素供給配管との接続を作業者が手作業で行うことを想定しており、作業者による継手の取り回しを良くするために、より小型、軽量な継手を用いることが好ましい。
しかし、特許文献１に記載の極低温継手は、上記のように、ロケットへの燃料供給など、安全性と確実性とが重要視される用途に用いられるものであるため、構造が複雑である。このため、継手自体が大型となり、重量も重いので、取り扱いが容易ではなかった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、流体、特に極低温流体の取り扱いに適した小型、軽量な接続具、これを用いた流体供給システム、及びこれらに用いられる弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の接続具、これを用いた流体供給システム、及びこれらに用いられる弁は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる接続具は、流体が流通される配管同士、もしくは該配管と容器とをそれぞれ着脱可能にして接続するとともに前記流体の流路の一部も構成し、該流路内での前記流体の流通の制御を行う弁として、ハウジングに設けられたハウジング流路上に弁体内流路を有する弁体が設けられて、該弁体を前記弁体内流路に略直交する回転軸線回りに回転させて前記弁体内流路と前記ハウジング流路とを連通させた状態と連通させない状態とを切り替えることによって前記ハウジング流路の開閉を行うボールバルブを備える接続具であって、接続する部材の一方に設けられる雄部材と、接続する部材の他方に設けられる雌部材とを有し、前記雄部材と雌部材とのうちの少なくともいずれか一方の、前記流体の流路上には、前記ボールバルブが直列にして複数設けられていることを特徴とする。

このように構成される接続具では、雄部材と雌部材とのうちの少なくともいずれか一方には、ボールバルブが直列にして複数設けられているので、これら直列に設けられているボールバルブを複数同時に閉じた状態では、閉じたボールバルブのうち、配管側（または容器側）に位置するボールバルブによって流路内での流体の流通が規制され、雄部材と雌部材との接続部側に位置するボールバルブによって、接続部側から接続具内への外気の侵入が防止される。
すなわち、この接続具では、流体の流通の規制と、接続具内への外気の侵入防止とが、異なるボールバルブによって行われており、流体の流通の規制を行うボールバルブの弁体には外気が接触しない。

ボールバルブの弁体としては、耐久性や耐衝撃性を確保するため、主に金属製の弁体が用いられている。このため、ボールバルブでは、ハウジングを通じた流体への熱の伝達量に比べて、弁体を通じた流体への熱の伝達量が多い。
本発明にかかる接続具では、上記のように、流体の流通の規制を行うボールバルブの弁体に外気が接触しないので、流体に接しているボールバルブ（配管側または容器側のボールバルブ）の弁体に外部からの熱が伝わりにくく、接続具から流体に伝達される熱量が少ないので、すなわち、接続具の断熱性能が高いので、流路内の流体に温度変化が生じにくい。

ここで、液体水素等の極低温流体を扱う場合には、流体の流通の規制を行う配管側（または容器側）のボールバルブの構成部材に熱収縮が生じてこのボールバルブによる流体の流通の規制が不十分になる場合がある。これに対して、本発明にかかる接続具では、流体が配管側（または容器側）のボールバルブを通過しても、接続部側のボールバルブによって、接続具外への流体の流通が規制されるので、接続具からの流体の漏出が確実に防止される。
また、このように、接続具における流体や外気の流通の規制が、多重に行われるので、いずれかのボールバルブに消耗や破損その他が生じても、ただちに流体の漏出や接続具内への外気の侵入につながりにくい。すなわち、この接続具では、流体や外気の流通の規制構造が冗長性を有しているので、安全性が高い。

この接続具において、前記雌部材は、前記雄部材が押し込まれた状態で該雄部材と係合される構成とされており、該雄部材と前記雌部材との係合時と分離時とのうちの少なくともいずれかの際における前記雄部材と前記雌部材との相対移動を少なくとも一つの前記ボールバルブの弁体の回転動作に変換する動力変換装置が設けられていてもよい。

このように構成される接続具では、作業者が雄部材と雌部材とを係合または分離させるためにこれらを相対的に移動させることで、その力が、動力変換装置によって少なくとも一つのボールバルブの弁体の回転動作に変換される。すなわち、雄部材と雌部材との係合動作と分離動作とのうちの少なくとも一方と連動して、少なくとも一つのボールバルブの開閉動作が自動的に行われる。
このため、作業者は、雄部材と雌部材とを係合させる際と分離させる際とのうちの少なくともいずれか一方の場合に、少なくとも一つのボールバルブの開閉動作を行う必要がない。
ここで、動力変換装置は、雄部材と雌部材とのうちのどちらか、またはそれぞれに設けられていてもよい。
ここで、雄部材と雌部材との係合構造としては、雄部材を雌部材に単に押し込むことで互いに係合され、雄部材を雌部材から引き抜くことで係合が解除される構成を採用することができる。

また、この接続具において、前記雄部材と前記雌部材とのそれぞれに、互いに係合する係合部が設けられており、前記雄部材の係合部と前記雌部材の係合部とは、前記雌部材に対して一軸線回りの一方向に相対的に回転させることで互いの係合が行われ、前記一方向とは逆方向に相対的に回転させることで互いの係合の解除が行われる構成とされていてもよい。

このように構成される接続具は、雄部材を雌部材に対して一軸線回り（例えば前記押し込み方向に平行な軸線回り）に相対的に回転させることで、雄部材と雌部材とのそれぞれの係合部同士の係合と係合の解除とが行われる。このため、雄部材と雌部材との係合操作及び分離操作を簡単な動作で行うことができ、取り扱いが容易となる。

また、この接続具において、前記雄部材と前記雌部材との係合構造が、ねじ結合構造とされていてもよい。

このように構成される接続具は、雌部材に対して雄部材をねじ込むことによってこれらが係合され、また逆方向にねじることによって係合が解除される。
すなわち、作業者が雄部材を回す力が、雄部材と雌部材とを係合または分離させる力、及び動力変換装置を介してボールバルブの弁体を回転させる力として作用する。
人間は、押す力よりもねじる力のほうが強いので、このように作業者が雄部材を回す力を利用することで、雄部材と雌部材とを係合させる際の押込力、または雄部材と雌部材とを分離させる際の引抜力がそれほど必要でなくなり、雄部材と雌部材との係合や分離を容易に行うことができる。
特に、動力変換装置を複数のボールバルブの開閉に用いる構成とした場合にも、雄部材と雌部材との係合操作や分離操作を、小さな力で行うことができる。

また、この接続具において、前記雄部材と前記雌部材との係合構造が、前記雌部材に対して前記雄部材をねじ込むことによってこれらを係合させるバヨネット（Bayonet）構造とされていてもよい。

このように構成される接続具は、雌部材に対して雄部材をねじ込むことによってこれらが係合され、また逆方向にねじることによって係合が解除される。すなわち、作業者が雄部材を回す力が、雄部材と雌部材とを係合または分離させる力、及び動力変換装置を介してボールバルブの弁体を回転させる力として作用する。
そして、このバヨネット構造では、ねじ結合構造に比べて、雄部材と雌部材との係合や分離の際に雄部材を回す角度が少なくて済むので、雄部材と雌部材との係合や分離をさらに容易に行うことができる。
特に、動力変換装置を複数のボールバルブの開閉に用いる構成とした場合にも、雄部材と雌部材との係合操作や分離操作を、小さな力で容易に行うことができる。

また、この接続具において、前記ボールバルブは、前記ハウジングに、複数の前記ハウジング流路が並列に設けられており、前記弁体には、前記各ハウジング流路のそれぞれに対応させて複数の前記弁体内流路が設けられており、該弁体を前記回転軸線回りに回転させることで前記各弁体内流路と前記各ハウジング流路とを連通させた状態と連通させない状態とを切り替え可能とされていてもよい。

この接続具に用いられるボールバルブでは、ハウジングには、複数のハウジング流路が並列に設けられていて、複数の弁体内流路を有する弁体を前記回転軸線回りに回転させて、各弁体内流路をそれぞれ対応するハウジング流路と連通させた状態と連通させない状態とを切り替えることで、これら複数のハウジング流路の開閉が行われる。
このボールバルブは、複数の独立したハウジング流路を有しているので、このボールバルブを用いた接続具では、一つのボールバルブで複数の独立したハウジング流路での流体の流通を制御することができる。

また、このボールバルブは、各ハウジング流路ごとに独立して流体を流通させることができるので、このボールバルブを用いた接続具では、ボールバルブを通じた流体の流通形態にバリエーションを持たせることができる。
例えば、容器内に液体を速やかに充填するには、液体の充填と並行して、容器内の気体の排出（以下「ガス抜き」という）を行う必要がある。
接続具が大型であれば、流路内で液体の流れと気体の流れとがそれぞれ形成されてそれぞれがスムーズに流れるので、ガス抜きがスムーズに行われるが、接続具を小型化すると、流路内で液体の流れと気体の流れとを分離しにくくなるので、ガス抜きが困難となり、容器への液体の速やかな充填が困難となる。

本発明にかかる接続具では、ボールバルブの一部のハウジング流路には液体を流通させ、他のハウジング流路には気体を流通させることで、液体と気体とを同時に流通させることができる。
具体的には、この接続具を、容器への流体供給管路に設けた場合には、ボールバルブの一部のハウジング流路を通じて容器への液体（例えば液体水素）の供給を行いつつ、他のハウジング流路を通じて容器内の気体（例えば水素ガス）を排出させることで、容器のガス抜きを行って、容器への液体の供給を迅速に行うことができる。

また、この接続具において、前記ボールバルブの前記弁体内流路は、前記弁体の表面に形成された切欠きによって構成されていてもよい。

弁体は、ハウジング内で回転軸線回りに回転されるものであるため、その表面形状は、回転軸線を中心とする円筒面、または楕円球も含む球面とされる。
このため、弁体に貫通孔を形成しようとしても、穴明け用の切削工具が弁体表面に沿って滑りやすい。特に、弁体が小型であればあるほど弁体表面の曲率が大きくなるので、切削工具が弁体表面に沿って滑りやすい。
また、弁体表面において曲率中心に対して偏心した貫通孔を設ける場合には、偏心量が多ければ多いほど切削工具が弁体表面に対して浅い角度で当てられるので、切削工具が弁体表面に沿って滑りやすい。
このように、弁体内流路を弁体に設けた貫通孔によって構成する場合には、弁体の製造が困難となり、加工精度の低下や、製造コストの増加を招く。

本発明にかかる接続具では、ボールバルブの弁体に、すり割り加工等で切欠きを設けることによって弁体内流路を形成しているので、弁体の製造が容易となり、製造コストが低くなる。

また、この接続具において、前記雄部材及び前記雌部材には、互いの接続端にそれぞれ前記ボールバルブが設けられており、前記雄部材の前記接続端に設けられるボールバルブと前記雌部材の前記接続端に設けられるボールバルブとのうちのいずれか一方のボールバルブでは、前記弁体の前記弁体内流路の端部を含む領域に凹曲面状の受け面が形成され、かつ前記弁体を前記回転軸回りに回転させることで前記受け面全体を前記ハウジング流路の前記接続端側に露出可能とされており、他方のボールバルブでは、前記弁体が、前記回転軸線回りの一部領域を、前記ハウジング流路の前記接続端側から突出状態にして設けられており、前記雄部材と前記雌部材とは、前記一方のボールバルブの前記受け面を前記ハウジング流路から露出させて前記受け面によって他方のボールバルブの前記弁体の表面を受けた状態で、かつ互いの前記ハウジングの接続端同士を密着させた状態で接続される構成とされていてもよい。

このように構成される接続具では、雄部材と雌部材とは、それぞれの接続端に設けられるボールバルブのうち、一方のボールバルブの弁体の、ハウジングから突出されている突出部分が、他方のボールバルブの弁体の、凹曲面状の受け面に受けられた状態で、かつ互いのハウジングの接続端同士も密着させた状態で接続される。そして、この接続動作と前後して、または接続動作と平行して、他方のボールバルブの弁体を回転させてその弁体内流路の端部を一方のボールバルブの弁体内流路の端部に対向させることで、これら弁体内流路同士が接続される。
すなわち、雄部材のボールバルブと雌部材のボールバルブとは、互いのハウジング間で、互いの弁体同士を直接密着させた状態で接続されるので、ボールバルブからのヒートリークが少なくなり、雄部材と雌部材とを接続した状態での、ボールバルブの断熱性能を確保することができる。

また、この接続具において、前記雄部材及び前記雌部材には、互いの接続端にそれぞれ前記ボールバルブが設けられており、前記雄部材の前記接続端に設けられるボールバルブ及び前記雌部材の前記接続端に設けられるボールバルブには、前記弁体の前記回転軸線回りの一部領域に、前記弁体内流路が開口される平面状の受け面が形成され、かつ前記弁体を前記回転軸線回りに回転させることで前記受け面を前記ハウジング流路の前記接続端側に露出可能とされており、前記雄部材と前記雌部材とは、互いの前記接続端側のボールバルブの前記受け面を前記ハウジング流路から露出させ、これら受け面同士を密着させた状態で、かつ互いの前記ハウジングの接続端同士を密着させた状態で接続される構成とされていてもよい。

このように構成される接続具では、雄部材と雌部材とは、それぞれの接続端に設けられるボールバルブの弁体の、ハウジング外に露出されている受け面同士を密着させ、かつ互いのハウジングの接続端同士も密着させた状態で接続される。
各受け面には、それぞれのボールバルブの弁体内流路が開口されているので、このように雄部材と雌部材とを接続することで、これらの弁体内流路同士が接続される。
すなわち、雄部材のボールバルブと雌部材のボールバルブとは、互いのハウジング間で、互いの弁体同士を直接密着させた状態で接続されるので、ボールバルブからのヒートリークが少なくなり、雄部材と雌部材とを接続した状態での、ボールバルブの断熱性能を確保することができる。

ここで、前記雄部材の前記接続端に設けられるボールバルブと前記雌部材の前記接続端に設けられるボールバルブのうち、前記弁体に前記受け面が設けられるボールバルブでは、前記弁体に、貫通孔からなる弁体内流路が設けられており、前記受け面において、前記貫通孔からなる弁体内流路の開口端の周囲には、該弁体内流路の周囲を囲むシール材が設けられていてもよい。

このように構成される接続具では、雄部材と雌部材のそれぞれの接続端側ボールバルブ同士を接続した状態では、貫通孔からなる弁体内流路の周囲で、弁体間がシール材によって封止されて、この貫通孔からなる弁体内流路内外の封止が確実に行われる。

また、本発明にかかる流体供給システムは、極低温流体が流通される配管同士の間、もしくは該配管と容器との間での流体供給システムであって、前記配管同士または該配管と前記容器とを着脱可能に接続する接続具を有し、該接続具として、請求項１から９のいずれかに記載の接続具を用いることを特徴とする。

このように構成される流体供給システムでは、断熱性能及び封止性能が高く、特に極低温流体の取り扱いに適した小型、軽量な接続具を用いているので、流体の良好な取り扱いが可能になるとともに、作業者の負担が大幅に低減される。

また、本発明にかかる弁は、ハウジングに形成されたハウジング流路上に弁体内流路を有する弁体が設けられて、該弁体を前記弁体内流路に略直交する回転軸線回りに回転させて前記弁体内流路と前記ハウジング流路とを連通させた状態と連通させない状態とを切り替えることによって前記ハウジング流路の開閉を行う弁であって、前記弁体内流路は、前記弁体表面に形成された切欠きによって構成されていることを特徴とする。

本発明にかかる弁では、弁体にすり割り加工等で切欠きを設けることによって弁体内流路を形成しているので、弁体の製造が容易となり、製造コストが低くなる。

また、この弁において、前記ハウジングには、複数の前記ハウジング流路が並列に設けられており、前記弁体には、前記各ハウジング流路のそれぞれに対応する前記弁体内流路が設けられていてもよい。

このように構成される弁では、ハウジングには、複数のハウジング流路が並列に設けられていて、複数の弁体内流路を有する弁体を前記回転軸線回りに回転させて、各弁体内流路をそれぞれ対応するハウジング流路と連通させた状態と連通させない状態とを切り替えることで、これら複数のハウジング流路の開閉が行われる。
この弁は、複数の独立したハウジング流路を有しているので、一つの弁で複数の独立したハウジング流路での流体の流通を制御することができる。

また、この弁は、各ハウジング流路ごとに独立して流体を流通させることができるので、弁を通じた流体の流通形態にバリエーションを持たせることができる。
例えば、一部のハウジング流路には液体を流通させ、他のハウジング流路には気体を流通させることで、液体と気体とを同時に流通させることができる。
具体的には、この接続具を、容器への流体供給管路に設けた場合には、弁の一部のハウジング流路を通じて容器への液体（例えば液体水素）の供給を行いつつ、他のハウジング流路を通じて容器内の気体（例えば水素ガス）を排出させることで、容器のガス抜きを行って、容器への液体の供給を迅速に行うことができる。

本発明にかかる接続具は、単純な構成で優れた断熱性能を実現することができるので、接続具を小型、軽量とすることができ、特に極低温流体の取り扱いを良好に行うことができる。

本発明にかかる流体供給システムでは、接続具として優れた断熱性能を備えつつ小型、軽量なものを用いているので、作業者の負担が大幅に低減される。

本発明にかかる弁は、弁体の製造が容易で製造コストが低い。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、図を用いて説明する。
本実施形態では、本発明にかかる流体供給システムを、水素燃料ステーションにおける水素燃料自動車への水素燃料の供給システムに適用した例を示す。
この流体供給システム１は、図１に示す、水素燃料自動車に搭載された水素タンク２の口金２ａと、水素供給ステーションの液体水素供給ノズル３との接続構造に主たる特徴を有している。
ここで、水素タンク２の口金２ａは、液体水素通路２ｂ及び水素ガス通路２ｃと接続されている。また、液体水素供給ノズル３には、液体水素供給源４及び水素ガス回収装置５が接続されている。

水素タンク２の口金２ａと、液体水素供給ノズル３の先端とは、水素タンク２と液体水素供給ノズル３とを接続する接続具６を構成している。
接続具６は、水素タンク２と液体水素供給ノズル３との間で流通される液体水素や水素ガスの流路の一部も構成するものであって、互いの着脱を可能にして接続される雄部材７と雌部材８とを有している。
また、雄部材７及び雌部材８には、前記流路上に、複数のボールバルブが直列にして設けられている。
本実施の形態では、液体水素供給ノズル３の先端には、液体水素供給ノズル３の付け根側に、第一ボールバルブ９ａが設けられており、口金２ａとの接続端に、第二ボールバルブ９ｂが設けられている。また、これら第一、第二ボールバルブ９ａ，９ｂは隣接配置されていて、互いに直接接続されている。
一方、口金２ａにおいて、水素タンク２内側には、第三ボールバルブ９ｃが設けられており、口金２ａの液体水素供給ノズル３との接続端には、第四ボールバルブ９ｄが設けられている。また、これら第三、第四ボールバルブ９ｃ、９ｄは隣接配置されていて、互いに直接接続されている。

本実施形態では、雄部材７は液体水素供給ノズル３の先端に設けられており、雌部材８は水素タンク２の口金２ａに設けられている。
雄部材７は、液体水素供給ノズル３と同軸の円柱形状をなしており、雌部材８は、図２に示すように、口金２ａの端部を構成する円筒状の外筒８ａ内に雄部材７が押し込まれた状態で雄部材７と係合される構成とされている。

具体的には、図２に示すように、雄部材７の先端部近傍の外周面には、軸線を挟んで対称にして、一対の係合突起７ａ（係合部）が設けられている。一方、雌部材８の外筒８ａの端部内面には、端部から内部に向けて、軸線を挟んで対称にして、一対の螺旋溝８ｂが形成されている。また、螺旋溝８ｂの終端の端部側の側面には、係止用凹部８ｃ（係合部）が設けられている。

雄部材７は、先端部を雌部材８の外筒８ａ内に差し込んで、係合突起７ａを雌部材８の螺旋溝８ｂの先端部内に位置させた状態で、係合突起７ａが螺旋溝８ｂに沿って移動するように回転させて雌部材８内にねじ込むことによって、雌部材８内に前進する。
そして、さらに雄部材７をねじ込んで、係合突起７ａを螺旋溝８ｂの係止用凹部８ｃに係合させることで、雄部材７と雌部材８とが係合する。
すなわち、雄部材７と雌部材８との係合構造は、バヨネット（Bayonet）構造とされている。

雄部材７の液体水素供給ノズル３内には、雄部材７と雌部材８との係合時及び分離時における雄部材７と雌部材８との相対移動を第二ボールバルブ９ｂの弁体２３（後述）の回転動作に変換する第一動力変換装置１１ａが設けられている。
そして、雌部材８の外筒８ａ内には、第三、第四ボールバルブ９ｃ，９ｄと、雄部材７と雌部材８との係合時及び分離時における雄部材７と雌部材８との相対移動を第三、第四ボールバルブ９ｃ，９ｄの弁体２３の回転動作に変換する第二動力変換装置１１ｂとが設けられている。
ここで、雄部材７に設けられる第一、第二ボールバルブ９ａ，９ｂは、弁体２３の回転軸１２を、液体水素供給ノズル３の軸線に交差する方向に向けて配置されている。また、雄部材７と雌部材８とが係合していない状態では、第二ボールバルブ９ｂは閉塞された状態とされる。
雌部材８に設けられる第三、第四ボールバルブ９ｃ，９ｄは、弁体２３の回転軸１２を、外筒８ａの軸線に交差する方向に向けて配置されている。また、雄部材７と雌部材８とが係合していない状態では、第三、第四ボールバルブ９ｃ，９ｄは閉塞された状態とされる。

第一動力変換装置１１ａは、第二ボールバルブ９ｂの弁体２３の回転軸１２に対して同軸かつ固定的に設けられる従動ギア１３と、各従動ギア１３に噛み合った状態にして液体水素供給ノズル３の軸線方向に移動可能にして設けられるラック部材１４とを有している。
すなわち、従動ギア１３とラック部材１４とは、ラック部材１４の前記軸線方向の移動を従動ギア１３の回転に変換するギア装置１６を構成している。
また、第一動力変換装置１１ａは、ラック部材１４を液体水素供給ノズル３の先端に向けて付勢するコイルスプリング等の付勢部材（図示せず）を有している。

第一動力変換装置１１ａのラック部材１４は、外筒８ａ内に雄部材７が挿入されることで、外筒８ａ内の部材によって液体水素供給ノズル３の基端側に押し込まれるものである（図２（ｂ）参照）。
このようにラック部材１４が押し込まれて前記軸線方向基端側に移動することで、ラック部材１４に噛み合う従動ギア１３が回転させられて、弁体２３の回転軸１２が回転させられることとなり、ボールバルブ９が開放される。同時に、ラック部材１４によって付勢部材が圧縮されて、付勢部材に弾性エネルギーが蓄えられる。

また、第一動力変換装置１１ａでは、雄部材７が外筒８ａから引き出された場合には、付勢部材によってラック部材１４が液体水素供給ノズル３の先端に向けて押し戻される（図２（ａ）参照）。
このようにラック部材１４が押し戻されて前記軸線方向先端側に移動することで、ラック部材１４に噛み合う従動ギア１３が回転させられて、弁体２３の回転軸１２が回転させられることとなり、第二ボールバルブ９ｂが閉塞される。

第二動力変換装置１１ｂは、第三、第四ボールバルブ９ｃ，９ｄの弁体２３のそれぞれの回転軸１２に対して同軸かつ固定的に設けられる従動ギア１３と、各従動ギア１３に噛み合った状態にして外筒８ａの軸線方向に移動可能にして設けられるラック部材１４とを有している。
すなわち、従動ギア１３とラック部材１４とは、ラック部材１４の前記軸線方向の移動を従動ギア１３の回転に変換するギア装置１６を構成している。
また、第二動力変換装置１１ｂは、ラック部材１４を外筒８ａの先端に向けて付勢するコイルスプリング等の付勢部材１７を有しており、第二動力変換装置１１ｂは、ラック部材１４を外筒８ａの先端側に向けて付勢するコイルスプリング等の付勢部材１７を有している。

第二動力変換装置１１ｂのラック部材１４は、外筒８ａ内に雄部材７が挿入されることで、雄部材７の先端によって外筒８ａの基端側（水素タンク２内側）に押し込まれるものである（図２（ｂ）参照）。
このようにラック部材１４が押し込まれて前記軸線方向基端側に移動することで、ラック部材１４に噛み合う従動ギア１３が回転させられて、弁体２３の回転軸１２が回転させられることとなり、ボールバルブ９が開放される。同時に、ラック部材１４によって付勢部材１７が圧縮されて、付勢部材１７に弾性エネルギーが蓄えられる。

また、第二動力変換装置１１ｂでは、雄部材７が外筒８ａから引き出された場合には、付勢部材１７によってラック部材１４が外筒８ａの先端に向けて押し戻される（図２（ａ）参照）。
このようにラック部材１４が押し戻されて前記軸線方向先端側に移動することで、ラック部材１４に噛み合う従動ギア１３が回転させられて、弁体２３の回転軸１２が回転させられることとなり、第三、第四ボールバルブ９ｃ、９ｄが閉塞される。

ここで、第一、第二動力変換装置１１ａ，１１ｂでは、従動ギア１３及びラック部材１４は、各回転軸１２の両端にそれぞれ一組ずつ設けられている。これにより、各回転軸１２には両端に均等に荷重が加わることとなり、ギア装置１６による回転軸１２の回転がスムーズに行われる。
また、従動ギア１３の径は、各ボールバルブを開閉させるために必要なラック部材１４の移動量（すなわち雄部材７を回転させる角度）と、ラック部材１４を移動させるのに必要な力（すなわち雄部材７を回す力）とを決定するものである。
例えば、従動ギア１３の径を小さくすれば、雄部材７を回す角度を低減することができる代わりに、雄部材７をねじ込むためにはより大きな力が必要となる。一方、従動ギア１３の径を大きくすれば、雄部材７をねじ込むために要する力を小さくすることができる代わりに、雄部材７を回す角度が大きくなる。
この従動ギア１３の径は、接続具６の使い勝手が最適となるように設定される。

次に、この接続具６に用いられる第一〜第四ボールバルブ９ａ〜９ｄの構成について詳細に説明する。本実施の形態では、これら第一〜第四ボールバルブ９ａ〜９ｄは基本的に同一の構成とされているので、以下では、各ボールバルブの基本的な構成について第一ボールバルブ９ａを例に用いて説明する。
図３の縦断面図及び図４の平断面図に示すように、第一ボールバルブ９ａは、内部に複数のハウジングハウジング流路２２が形成されるハウジング２１と、ハウジング流路２２上に設けられてハウジング流路２２を仕切る弁体２３とを有している。

弁体２３は、貫通孔からなる弁体内流路２４を有しており、各ハウジング流路２２をまたぐようにして、ハウジング流路２２上に、弁体内流路２４に略直交する回転軸線Ｃ回りに回転可能にして設けられている。第一ボールバルブ９ａは、弁体２３を回転軸線Ｃ回りに回転させて、弁体内流路２４とハウジング流路２２とを連通させた状態と連通させない状態とを切り替えることによって、ハウジング流路２２の開閉を行うものである。

ここで、雄部材７に設けられる第一ボールバルブ９ａでは、ハウジング２１の、液体水素供給ノズル３の先端側の端部（図３、図４に示す左端）は、第二ボールバルブ９ｂのハウジング２１の、液体水素供給ノズル３の基端側の端部との接続端を構成している。
また、後述するように、雄部材７に設けられる第二ボールバルブ９ｂでは、ハウジング２１の、液体水素供給ノズル３の先端側の端部は、雌部材８に設けられる第四ボールバルブ９ｄとの接続端を構成している。

ここで、雌部材８に設けられる第三ボールバルブ９ｃでは、ハウジング２１の口金２ａの先端側の端部は、第四ボールバルブ９ｄのハウジング２１の、口金２ａの基端側の端部との接続端を構成している。
また、後述するように、雌部材８に設けられる第四ボールバルブ９ｄでは、ハウジング２１の口金２ａの先端側の端部は、雄部材７に設けられる第二ボールバルブ９ｂとの接続端を構成している。

これら各ボールバルブのハウジング２１は、熱絶縁体構造を有していてもよい。例えば、内面または外面に断熱材や低熱伝導率体、もしくは真空二重構造を設けたものや、ハウジング２１自体を断熱材や低熱伝導率体、もしくは真空二重構造によって構成することができる。
ハウジング２１の内面や外面に設けられる断熱材や低熱伝導率体としては、例えばスーパーインシュレーション（多層断熱層）、発泡体、グラスウール等のウール材料、セラミックス、プラスチック等の樹脂等がある。一方、ハウジング２１自体を構成するための断熱材（または低熱伝導率体）としては、プラスチック等の樹脂のほか、ガラス繊維強化樹脂、炭素繊維強化樹脂等の複合材料などがある。

ハウジング２１には、大径の液体水素流路２２ａと、小径の水素ガス流路２２ｂとが並列に設けられている。水素ガス流路２２ｂは、液体水素流路２２ａの周囲を囲むように複数本配置されている。本実施形態では、図５の端面図に示すように、ハウジング２１には、液体水素流路２２ａが一本設けられており、液体水素流路２２ａの両脇には、水素ガス流路２２ｂがそれぞれ５本ずつ設けられている。

また、図４に示すように、ハウジング２１において、液体水素流路２２ａの弁体２３側の端部周縁には、流路内面と弁体２３の表面との間を封止するシールリングＲが、液体水素流路２２ａと同軸にして設けられている。同様に、ハウジング２１において、液体水素流路２２ａの弁体２３側の端部周縁には、流路内面と弁体２３の表面との間を封止するシールリングＲが、液体水素流路２２ａと同軸にして設けられている。
このシールリングＲにより、ハウジング２１に対する弁体２３の回転を許容しながら、各流路内面と弁体２３の外表面との間が気密、液密に封止されている。

そして、雄部材７の液体水素供給ノズル３にて隣接配置される第一ボールバルブ９ａと第二ボールバルブ９ｂとは、互いの接続端で、液体水素流路２２ａ同士、及び対応する水素ガス流路２２ｂ同士が接続されている。
同様に、雌部材８の外筒８ａにて隣接配置される第三ボールバルブ９ｃと第四ボールバルブ９ｄとは、互いの接続端で、液体水素流路２２ａ同士、及び対応する水素ガス流路２２ｂ同士が接続されている。

雄部材７に設けられる第一ボールバルブ９ａでは、ハウジング２１の液体水素供給ノズル３の基端側の端部（図３、図４の右端）には、液体水素流路２２ａと液体水素供給源４とを接続する第一配管２６、及び水素ガス流路２２ｂと及び水素ガス回収装置５とを接続する第二配管２７が接続されている。
また、雌部材８に設けられる第三ボールバルブ９ｃでは、ハウジング２１の外筒８ａの基端側の端部には、液体水素流路２２ａと水素タンク２の液体水素通路２ｂとを接続する第三配管２８、及び水素ガス流路２２ｂと水素タンク２の水素ガス通路２ｃとを接続する第四配管２９が接続されている。
これら第一〜第四配管２６〜２９は、それぞれ断熱構造を有している。

雄部材７において、液体水素流路２２ａと液体水素供給源４とを接続する第一配管２６は、水素ガス流路２２ｂと水素ガス回収装置５とを接続する第二配管２７内に設けられている。すなわち、これら第一、第二配管２６，２７は、二重配管を構成している。また、雌部材８において、液体水素流路２２ａと水素タンク２の液体水素通路２ｂとを接続する第三配管２８は、水素ガス流路２２ｂと水素タンク２の水素ガス通路２ｃとを接続する第四配管２９内に設けられている。すなわち、これら第三、第四配管２８，２９は、二重配管を構成している。
このような二重配管構造では、内部の配管の周囲が外部の配管によって囲まれているので、内部の配管が外部と断熱される。

弁体２３は、回転軸線Ｃ方向に突出させて回転軸１２が設けられており、回転軸１２を軸線回りに回転させることで、回転軸線Ｃ回りに回転させられるようになっている。なお、雄部材７に設けられる第一ボールバルブ９ａでは、図３に示すように、弁体２３の回転軸１２には、回転軸線Ｃに交差する方向に延びるハンドルＨが設けられていて、手動でハンドルＨを操作することで、回転軸１２を回転させることができるようになっている。
ここで、弁体２３は、回転軸線Ｃ回りに形成される回転体であればその形状は任意である。本実施形態では、弁体２３を、回転軸線Ｃ方向の両端部が切り取られた中空球体形状としている。この弁体２３は、両端部がない分だけ肉が少なくなるので、弁体２３の熱容量が小さくなる。

また、弁体２３には、各ハウジング流路２２のそれぞれに対応する弁体内流路２４が設けられている。
具体的には、弁体２３には、液体水素流路２２ａに対応する主弁体内流路２４ａが一本設けられており、主弁体内流路２４ａの両脇には、主弁体内流路２４ａを囲むようにしてそれぞれ５本ずつ副弁体内流路２４ｂが設けられている。
主弁体内流路２４ａは、弁体２３の回転軸Ｃに直交しかつ弁体２３の中心を貫いて設けられている。また、各副弁体内流路２４ｂは、主弁体内流路２４ａと平行にして設けられている。

各弁体内流路２４は、熱絶縁構造が設けられた管路によって構成されている。具体的には、各弁体内流路２４は、弁体２３に設けた下地穴内に、熱絶縁構造が設けられた管路Ｐを挿入することによって、各弁体内流路２４を構成している。
熱絶縁体構造を有する管路としては、例えば、内面または外面に断熱材や低熱伝導率体、もしくは真空二重管を設けたものや、管路自体を断熱材や低熱伝導率体、もしくは真空二重管によって構成したものが用いられる。

また、弁体２３は、内部に各弁体内流路２４とは独立した中空部Ｓを有している。中空部Ｓ内には、熱容量の小さい気体を充填してもよく、中空部Ｓ内を真空にしてもよい。
ここで、弁体２３の内面にも、熱絶縁構造を設けてもよく、弁体２３自体を断熱材もしくは低熱伝導率体によって構成してもよい。

次に、本実施形態にかかる流体供給システム１を用いた、水素自動車の水素タンク２への液体水素の供給手順について説明する。
まず、接続具６の雄部材７と雌部材８とを、前述したようにバイヨネット構造で接続する。
これにより、図６に示すように、雄部材７に設けられる第二ボールバルブ９ｂのハウジング２１の接続端面と、雌部材８に設けられる第四ボールバルブ９ｄのハウジング２１の接続端面とが、面接触させられ、これら接続端面間が気密、液密に封止される。

なお、この接続操作にあたっては、図示せぬパージガス供給装置により、雄部材７に設けられる第二ボールバルブ９ｂのハウジング２１の接続端面と、雌部材８に設けられる第四ボールバルブ９ｄのハウジング２１の接続端面との間に、水素ガスやヘリウムガス当のパージガスが供給されて、これら接続端面間の空気や、接続端面に付着した異物の除去が行われる。
また、前述のように、雄部材７の第二ボールバルブ９ｂと雌部材８の第三、第四ボールバルブ９ｃ，９ｄは、この接続操作に伴って、それぞれ第一、第二動力変換装置１１ａ，１１ｂによって自動的に開放される。ここで、第一、第二動力変換装置１１ａ，１１ｂによる第二〜第四ボールバルブ９ｂ〜９ｄの開放動作は、これら第二〜第四ボールバルブ９ｂ〜９ｄ内に外気や異物が侵入しないよう、雄部材７と雌部材８との接続が完了する直前に行われるように動作タイミングが設定されている。

このように雄部材７と雌部材８とを接続することで、雄部材７の第二ボールバルブ９ｂの液体水素流路２２ａと雌部材８の第四ボールバルブ９ｄの液体水素流路２２ａとが接続される。また、雄部材７の第二ボールバルブ９ｂの水素ガス流路２２ｂと雌部材８の第四ボールバルブ９の水素ガス流路２２ｂとが接続される。
そして、このように雄部材７と雌部材８との接続が完了した後、作業者が雄部材７の第一ボールバルブ９ａのハンドルＨを操作して、第一ボールバルブ９ａを開放することで、雄部材７の第一、第二ボールバルブ９ａ，９ｂの液体水素流路２２ａ、及び雌部材８の第三、第四ボールバルブ９ｃ，９ｄの液体水素流路２２ａを通じて、液体水素供給源４から水素タンク２への液体水素の供給が行われる。

このようにして液体水素流路２２ａを通じて水素タンク２内に液体水素が供給されると、水素タンク２内で液体水素が気化して生じた水素ガスが、水素タンク２内から押し出されて、雌部材８の第三、第四ボールバルブ９ｃ，９ｄの水素ガス流路２２ｂ、及び雄部材７の第一、第二ボールバルブ９ａ，９ｂの水素ガス流路２２ｂを通じて、水素ガス回収装置５に送り込まれる。
すなわち、この流体供給システム１では、水素タンク２内に液体水素を供給する際に、水素タンク２内の水素ガスがスムーズに取り出されるので、水素タンク２内への液体水素の充填がスムーズに行われる。

水素タンク２と液体水素供給源４とを切り離す際には、まず、雄部材７の第一ボールバルブ９ａのハンドルＨを操作して、第一ボールバルブ９ａの液体水素流路２２ａ、水素ガス流路２２ｂを閉塞する。
この状態で、接続具６の雄部材７と雌部材８とを、前述の手順で分離することにより、付勢部材の付勢力によって第一、第二動力変換装置１１ａ，１１ｂが駆動されて、雄部材７の第二ボールバルブ９ｂの液体水素流路２２ａ、水素ガス流路２２ｂ、及び雌部材８の第三、第四ボールバルブ９ｃ、９ｄの液体水素流路２２ａ、水素ガス流路２２ｂが自動的に閉塞される。

このように、本実施形態にかかる流体供給システム１で用いる第一〜第四ボールバルブ９ａ〜９ｄは、単体で液体水素流路２２ａと水素ガス流路２２ｂとのそれぞれを通じた流体の流通を制御することができる。これにより、この第一〜第四ボールバルブ９ａ〜９ｄを用いた接続具６では、液体水素流路２２ａと水素ガス流路２２ｂとのそれぞれにボールバルブを設けた構成の接続具に較べて、小型、軽量である。
本実施形態にかかる接続具６では、上記のように極低温流体の取り扱いに適した小型、軽量なボールバルブによって液体水素や水素ガスの流通を制御するので、これら流体の取り扱いを良好に行うことができる。また、接続具６自体も小型、軽量であるので、本実施形態にかかる流体供給システム１では、作業者の負担が低減される。

また、本実施形態にかかる接続具６では、前記のように、動力変換装置１１によって、雄部材７と雌部材８との係合動作及び分離動作と連動して、雌部材８のボールバルブの開閉動作が自動的に行われる。
このため、作業者は、雄部材７と雌部材８とを係合させる際及び分離させる際には、雌部材８側のボールバルブ９の開閉動作を行う必要がなくなり、作業者の負担が低減される。

また、本実施形態にかかる接続具６は、雄部材７と雌部材８との係合構造として、バヨネット構造を採用しているので、作業者が雄部材７を回す力を利用して、雄部材７と雌部材８とを係合させる際の押込力や、雄部材７と雌部材８とを分離させる際の引抜力がそれほど必要でなくなり、雄部材７と雌部材８との係合や分離を容易に行うことができる。

そして、本実施形態にかかる流体供給システム１では、図１に示すように、接続具６の雄部材７には、液体水素や水素ガスが流通される流路上に、第一ボールバルブ９ａと第二ボールバルブ９ｂとが直列にして設けられている。そして、雄部材７と雌部材８とを分離させた状態、すなわちこれら第一、第二ボールバルブ９ａ，９ｂをともに閉じた状態では、第一、第二配管２６，２７が接続されている第一ボールバルブ９ａによって、液体水素や水素ガスが流通される流路内での液体水素や水素ガスの流通が規制され、雄部材７において雌部材８との接続端をなす第二ボールバルブ９ｂによって、雄部材７外から前記流路内への外気の侵入が防止される。

また、接続具６の雌部材８には、液体水素や水素ガスが流通される流路上に、第三ボールバルブ９ｃと第四ボールバルブ９ｄとが直列にして設けられている。そして、雄部材７と雌部材８とを分離させた状態、すなわちこれら第三、第四ボールバルブ９ｃ，９ｄをともに閉じた状態では、水素タンク２側に設けられて第三、第四配管２８，２９が接続されている第三ボールバルブ９ｃによって、液体水素や水素ガスが流通される流路内での液体水素や水素ガスの流通が規制され、雌部材８において雄部材７との接続端をなす第四ボールバルブ９ｄによって、雌部材８外から前記流路内への外気の侵入が防止される。

このように、本実施形態にかかる接続具６では、液体水素や水素ガスの流通の規制と、接続具内への外気の侵入防止とが、異なるボールバルブによって行われており、液体水素や水素ガスの流通の規制を行うボールバルブの弁体２３には、外気が接触しない。
ボールバルブでは、ハウジング２１を通じた液体水素や水素ガスへの熱の伝達量に比べて、弁体２３を通じた液体水素や水素ガスへの熱の伝達量が多いが、この接続具６では、液体水素や水素ガスの流通の規制を行う第一、第三ボールバルブ９ａ，９ｃの弁体２３に外気が接触しないので、雄部材７、雌部材８から液体水素や水素ガスに伝達される熱量が少なく、流路内の液体水素や水素ガスに温度上昇が生じにくい。

さらに、この流体供給システム１では、極低温の液体水素や水素ガスを扱うので、これら極低温流体の流通の規制を行う第一、第三ボールバルブ９ａ，９ｃの構成部材に熱収縮が生じてこれらボールバルブによる極低温流体の流通の規制が不十分になる場合がある。
しかし、この接続具６では、これら極低温流体が第一、第三ボールバルブ９ａ，９ｃを通過しても、雄部材７と雌部材８との接続端に設けられる第二、第四ボールバルブ９ｂ，９ｄによって接続具６外への流通が規制されるので、接続具６からの流体の漏出が確実に防止される。
また、このように、接続具における流体や外気の流通の規制が、多重に行われるので、いずれかのボールバルブに消耗や破損その他が生じても、ただちに流体の漏出や接続具内への外気の侵入につながりにくい。すなわち、この接続具では、流体や外気の流通の規制構造が冗長性を有しているので、安全性が高い。

また、第一〜第四ボールバルブ９ａ〜９ｄでは、水素ガス流路２２ｂが、液体水素流路２２ａの周囲を囲むように配置されている。
このため、水素ガス流路２２ｂ内を流通する水素ガスが、ボールバルブ外と液体水素流路２２ａとの間での熱の伝達を緩衝する熱伝達緩衝材として作用する。
これにより、第一〜第四ボールバルブ９ａ〜９ｄでは、液体水素流路２２ａ内を流通する液体水素への外気温の影響が低減されてその温度が維持され、また、液体水素流路２２ａ内を流通する液体水素の温度が第一〜第四ボールバルブ９ａ〜９ｄの外表面に伝達しにくくなり、第一〜第四ボールバルブ９ａ〜９ｄ自体の温度変化も防止される。
すなわち、液体水素流路２２ａに極低温流体である液体水素を流通させても、液体水素の温度上昇を効果的に阻止することができ、また、第一〜第四ボールバルブ９ａ〜９ｄ外表面の温度低下が防止されて、作業者への負担が低減される。

また、第一〜第四ボールバルブ９ａ〜９ｄでは、主弁体内流路２４ａ及び副弁体内流路２４ｂが、熱絶縁構造が設けられた管路Ｐによって構成されているので、これら弁体内流路２４内外での熱伝達が防止されて、これら弁体内流路２４内を流通する流体への外気温の影響が低減され、またこれら弁体内流路２４内を流通する流体の温度が第一〜第四ボールバルブ９ａ〜９ｄの外表面に伝達されにくい。

さらに、第一〜第四ボールバルブ９ａ〜９ｄでは、弁体２３は、内部に各貫通孔とは独立した中空部Ｓを有しているので、弁体２３自体の熱容量が小さい。
これにより、弁体２３を通じた熱伝導が低減されて、各貫通孔内を流通する流体への外気温の影響が低減され、また各貫通孔内を流通する流体の温度が第一〜第四ボールバルブ９ａ〜９ｄの外表面に伝達しにくい。
ここで、中空部Ｓ内に熱容量の小さい気体を充填したり、中空部Ｓ内を真空にすることで、弁体２３を通じた熱伝導をさらに低減することができる。

以上述べたように、本実施形態にかかる流体供給システム１では、接続具６の雄部材７の断熱性能が高いので、第二配管２７内の液体水素の蒸発が抑えられて、水素タンク２への液体水素の供給効率が向上する。
また、以上述べたように、接続部６の雌部材８の断熱性能が高いので、水素タンク２内の液体水素の温度を長時間にわたって極低温に保って、水素の貯蔵を良好に行うことができる。

また、雄部材７に接続される第一、第二配管２６，２７は、二重配管を構成しており、雌部材８に接続される第三、第四配管２８，２９も、二重配管を構成している。
これにより、第一配管２６及び第三配管２８が外部と断熱されることとなり、第一、第三配管２６，２８内を流通する液体水素の温度上昇を防止することができる。
また、第一配管２６内を液体水素が流通しても、その冷気が第二配管２７の表面に伝わりにくいので、作業者の負担が低減される。

ここで、本実施の形態では、第一ボールバルブ９ａの開閉を手動で行う構成とし、第二〜第四ボールバルブ９ｂ〜９ｄの開閉を、第一、第二動力変換装置１１ａ，１１ｂによって行う構成としたが、これに限られることなく、第一〜第四ボールバルブ９ａ〜９ｄの弁体２３を回転させるサーボモータ等の駆動装置を設けて、この駆動装置によって第一〜第四ボールバルブ９ａ〜９ｄの開閉を自動的に行う構成としてもよい。また、第二ボールバルブ９ｂの開閉も手動で行う構成としてもよい。

また、本実施の形態では、ボールバルブ９に、水素ガス回収装置５に接続される水素ガス流路２２ｂを設けた例を示したが、これに限られることなく、水素ガス流路２２ｂを、他の装置または流体供給源に接続される構成とすることで、ボールバルブ９を通じた流体の流通形態にバリエーションを持たせることができる。
例えば、水素ガス流路２２ｂをパージガス供給源と接続して、雄部材７と雌部材８とが分離している状態では水素ガス流路２２ｂからパージガスを吐出し続ける構成とすることで、このパージガスによって液体水素流路２２ａと外気との接触を防止して、液体水素流路２２ａ及び液体水素流路２２ａ内を流通する液体水素の汚染を防止することができる。
また、例えば、水素ガス流路２２ｂを吸気設備に接続して、雄部材７と雌部材８との接続時または分離時に、水素ガス流路２２ｂを通じて周辺雰囲気の吸引を行うことで、接続時または分離時に液体水素流路２２ａから吐出された流体を回収することができる。

また、本実施の形態では、接続具６の雌部材８に設けられるギア装置１６を、従動ギア１３とラック部材１４とによって構成した例を示したが、これに限られることなく、図７に示す接続具３１のように、従動ギア１３とラック部材１４との間に、伝達ギア３２を介装したギア装置３３を用いてもよい。ここで、図７では、第二動力変換装置１１ｂの構成のみ図示している。

また、図８に示す接続具３７のように、ギア装置１６において、従動ギア１３の代わりに、従動楕円ギア３８を設け、従動楕円ギア３８とラック部材１４との間に、軸直交平面上をフローティング移動可能な伝達楕円ギア３９を介装したギア装置４０を用いてもよい。ここで、図８では、第二動力変換装置１１ｂの構成のみ図示している。
このギア装置４０は、ボールバルブ９の開け始めの段階と閉め始めの段階とのうちの少なくともいずれか一方の段階で弁体２３の回転軸１２に加わる回転駆動力が他の段階での回転駆動力よりも増加するように設定されている。

ボールバルブ９は、開け始めの段階や閉め始めの段階では、他の段階に較べてより大きな力が必要となる。
この接続具３７では、ギア装置４０が従動楕円ギア３８及び伝達楕円ギア３９を有していて、ボールバルブ９の開け始めの段階と閉め始めの段階とのうちの少なくともいずれか一方の段階で弁体２３の回転軸１２に加わる回転駆動力が他の段階で加わる回転駆動力よりも増加させられるので、ボールバルブ９の開閉動作を最初から最後までスムーズに行うことができる。
これにより、この接続具３７を採用した流体供給システム３６では、作業者の負担が低減される。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図９を用いて説明する。
本実施形態にかかる流体供給システム４１は、第一実施形態に示した流体供給システム１において、本実施形態にかかる接続具４２を用いたことを主たる特徴とするものである。以下、第一実施形態で示した部材と同一または同様の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。

本実施形態にかかる接続具４２は、第一実施形態にかかる接続具６において、第二、第四ボールバルブ９ｂ，９ｄのうちの少なくともいずれか一方の代わりに、図９に示すボールバルブ４３を用いたことを主たる特徴としている。
ボールバルブ４３は、弁体２３が中実な球体とされ、弁体２３には、その表面の曲率中心を貫く貫通孔からなる主弁体内流路２４ａと、弁体２３に対して主弁体内流路２４ａの両開口端の近傍位置間を結ぶ切欠きからなる副弁体内流路２４ｂとを有している。
このボールバルブ４３においても、ハウジング２１に設けられる液体水素流路２２ａの弁体２３側の端部周縁には、流路内面と弁体２３の表面との間を封止するシールリングＲが、液体水素流路２２ａと同軸にして設けられている。

ここで、ハウジング２１において、水素ガス流路２２ｂの弁体２３側の端部周縁には、流路内面と弁体２３の表面との間を封止するシールリングＲは設けなくてもよい。これは、この流体供給システム４１では、水素ガス流路２２ｂ内を流通する水素ガスは、液体水素流路２２ａ内を流通する液体水素に比べて低圧であるので、弁体２３とハウジング２１との間に侵入した水素ガスは、ハウジング２１の水素ガス流路２２ｂの下流側に流れ込むからである。

切欠きからなる副弁体内流路２４ｂは、すり割り加工等によって形成することができるので、弁体２３の大きさや、副弁体内流路２４ｂの弁体２３表面の曲率中心に対する偏心量によらず、容易かつ高精度に副弁体内流路２４ｂを形成することができる。
本実施形態にかかる接続具４２、及びこれを用いた流体供給システム４１は、このように製造が容易なボールバルブ４３を用いているので、製造コストが安く済む。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図１０及び図１１を用いて説明する。
本実施形態にかかる流体供給システム５１は、第一実施形態に示した流体供給システム１において、本実施形態にかかる接続具５２を用いたことを主たる特徴とするものである。以下、第一実施形態で示した部材と同一または同様の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。

本実施形態にかかる接続具５２は、第一実施形態にかかる接続具６において、雄部材７の雌部材８との接続端を構成する第二ボールバルブ９ｂの代わりに図１０及び図１１に示す第二ボールバルブ５３ｂを用い、雌部材８の雄部材７との接続端を構成する第四ボールバルブ９ｄの代わりに、図１０及び図１１に示す第四ボールバルブ５３ｄを用いたことを主たる特徴としている。

第二ボールバルブ５３ｂは、第二ボールバルブ９ｂにおいて、弁体２３の代わりに、弁体２３において主弁体内流路２４ａの端部及び副弁体内流路２４ｂの端部の周辺領域に、凹曲面状の受け面５４が形成された弁体５５を用いたことを主たる特徴としている。
この受け面５４は、後述するように第四ボールバルブ５３ｄの弁愛２３の表面に沿った曲面とされている。
そして、この第二ボールバルブ５３ｂは、弁体５５を回転軸１２回りに回転させることで、受け面５４全体をハウジング流路２２の接続端側に露出可能とされている。すなわち、第二ボールバルブ５３ｂが開状態にある場合には、受け面５４全体がハウジング流路２２の接続端側に露出される構成とされている。

ここで、第二ボールバルブ５３ｂでは、弁体５５は中実とされており、主弁体内流路２４ａは弁体５５の表面の曲率中心を貫く貫通孔によって構成されている。また、副弁体内流路２４ｂは、弁体５５に対して主弁体内流路２４ａの両開口端の近傍位置間を結ぶ切欠きによって構成されている。
また、受け面５４において、貫通孔からなる主弁体内流路２４ａの開口端の周囲には、主弁体内流路２４ａの周囲を囲むシールリングＲが設けられている。

第四ボールバルブ５３ｄは、第四ボールバルブ９ｄにおいて、ハウジング２１に対して、弁体２３を、その回転軸１２回りの一部領域が、ハウジング流路２２の接続端側から突出した状態にして設けたことを主たる特徴としている。
そして、この第四ボールバルブ５３ｄは、開状態にある場合には、弁体２３の表面のうち、主弁体内流路２４ａの端部及び副弁体内流路２４ｂの端部を含む領域が接続端側から露出されるようになっている。

このように構成される接続具５２は、雄部材７と雌部材８とを接続するにあたっては、まず、図１０に示すように第二ボールバルブ５３ｂを開状態にしてその受け面５４全体をハウジング流路２２の接続端側に露出させる。
この状態で、雄部材７と雌部材８とを近接させてバヨネット構造等によって係合させることで、図１１に示すように、第四ボールバルブ５３ｄの弁体２３の、ハウジング２１から突出されている突出部分が、第二ボールバルブ５３ｂの弁体５５の、凹曲面状の受け面５４によって受けられるとともに、互いのハウジング２１の接続端同士も密着する。
この状態では、第四ボールバルブ５３ｄの弁体２３の表面は、第二ボールバルブ５３ｂの弁体５５の受け面５４によって受けられているが、弁体２３は、回転軸１２回りの回転が許容されている。

そして、この接続動作と前後して、または接続動作と並行して、第四ボールバルブ５３ｄの弁体２３を回転軸１２回りに回転させて開状態にして、その主弁体内流路２４ａ、副弁体内流路２４ｂの端部を、第二ボールバルブ５３ｂの主弁体内流路２４ａ，２４ｂの端部にそれぞれ対向させることで、これら主弁体内流路２４ａ、副弁体内流路２４ｂ同士が接続される。

このように構成される接続具５２を用いる流体供給システム５１では、雄部材７の第二ボールバルブ５３ｂと雌部材８の第四ボールバルブ５３ｄとは、互いのハウジング２１間で、互いの弁体同士を直接密着させた状態で接続されるので、これらボールバルブからのヒートリークが少なくなり、雄部材７と雌部材８とを接続した状態での、第二、第四ボールバルブ５３ｂ，５３ｄの断熱性能を確保することができる。

また、この接続具５２では、雄部材７の第二ボールバルブ５３ｂと雌部材８の第四ボールバルブ５３ｄとを接続した状態では、貫通孔からなる主弁体内流路２４ａの周囲で、弁体５５，２３間がシールリングＲによって封止されて、この貫通孔からなる主弁体内流路２４ａ内外の封止が確実に行われる。
これにより、主弁体内流路２４ａ内を流通する液体水素のハウジング２１内への漏出が防止される。

［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について、図１２及び図１３を用いて説明する。
本実施形態にかかる流体供給システム６１は、第一実施形態に示した流体供給システム１において、本実施形態にかかる接続具６２を用いたことを主たる特徴とするものである。以下、第一実施形態で示した部材と同一または同様の部材については同じ符号を用いて示し、詳細な説明を省略する。

本実施形態にかかる接続具６２は、第一実施形態にかかる接続具６において、雄部材７の雌部材８との接続端を構成する第二ボールバルブ９ｂの代わりに図１２及び図１３に示す第二ボールバルブ６３ｂを用い、雌部材８の雄部材７との接続端を構成する第四ボールバルブ９ｄの代わりに、図１２及び図１３に示す第四ボールバルブ６３ｄを用いたことを主たる特徴としている。

第二ボールバルブ６３ｂは、第二ボールバルブ９ｂにおいて、弁体２３の代わりに、弁体２３の回転軸１２回りの一部領域に、主弁体内流路２４ａ及び副弁体内流路２４ｂが開口される平面状の受け面６４が形成された弁体６５を用いたことを主たる特徴としている。
そして、この第二ボールバルブ６３ｂは、弁体６５を回転軸１２回りに回転させることで、受け面６４をハウジング流路２２の接続端側に露出可能とされている。すなわち、第二ボールバルブ６３ｂが開状態にある場合には、受け面６４全体がハウジング流路２２の接続端側に露出される構成とされている。

ここで、第二ボールバルブ６３ｂでは、弁体６５は中実とされており、主弁体内流路２４ａは弁体６５の表面の曲率中心を貫く貫通孔によって構成されている。また、副弁体内流路２４ｂは、弁体６５に対して主弁体内流路２４ａの両開口端の近傍位置間を結ぶ切欠きによって構成されている。
また、受け面６４において、貫通孔からなる主弁体内流路２４ａの開口端の周囲には、主弁体内流路２４ａの周囲を囲むシールリングＲが設けられている。

第四ボールバルブ６３ｄは、第二ボールバルブ６３ｂと同じく、ハウジング２１に弁体６５を設けた構成とされており、弁体６５を回転軸１２回りに回転させることで、受け面６４をハウジング流路２２の接続端側に露出可能とされている。すなわち、第四ボールバルブ６３ｄが開状態にある場合には、受け面６４全体がハウジング流路２２の接続端側に露出される構成とされている。

このように構成される接続具６２は、雄部材７と雌部材８とを接続するにあたっては、まず、図１１に示すように第二、第四ボールバルブ６３ｂ、６３ｄを開状態にしてその受け面５４全体をハウジング流路２２の接続端側に露出させる。
この状態で、雄部材７と雌部材８とを近接させてバヨネット構造等によって係合させることで、図１３に示すように、これら第二、第四ボールバルブ６３ｂ，６３ｄの受け面５４同士が密着するとともに、互いのハウジング２１の接続端同士も密着する。
これにより、これら第二、第四ボールバルブ６３ｂ，６３ｄの主弁体内流路２４ａ同士、副弁体内流路２４ｂ同士が接続される。

このように構成される接続具６２を用いる流体供給システム６１では、雄部材７の第二ボールバルブ６３ｂと雌部材８の第四ボールバルブ６３ｄとは、互いのハウジング２１間で、互いの弁体６５同士を直接密着させた状態で接続されるので、これらボールバルブからのヒートリークが少なくなり、雄部材７と雌部材８とを接続した状態での、第二、第四ボールバルブ６３ｂ，６３ｄの断熱性能を確保することができる。

また、この接続具５２では、雄部材７の第二ボールバルブ６３ｂと雌部材８の第四ボールバルブ６３ｄとを接続した状態では、貫通孔からなる主弁体内流路２４ａの周囲で、弁体６５，６５間がシールリングＲによって封止されて、この貫通孔からなる主弁体内流路２４ａ内外の封止が確実に行われる。
これにより、主弁体内流路２４ａ内を流通する液体水素のハウジング２１内への漏出が防止される。

ここで、上記各実施の形態では、雄部材と雌部材との係合構造として、バヨネット構造を用いた例を示したが、雄部材と雌部材との係合構造はこれに限られるものではない。
例えば、雄部材の外周面におねじを形成し、雌部材の外筒の内面にめねじを形成して、雄部材と雌部材とを、おねじとめねじとを螺合させることによって係合する構成（すなわちねじ結合する構成）としてもよい。

また、雄部材と雌部材とを相対的に回転させる力を、雄部材の押し込み力として利用しなくてよい場合には、これらバヨネット構造やねじ結合構造以外の係合構造を採用することができる。
例えば、図２に二点鎖線で示すように、雌部材８の外筒８ａの端部内面に、螺旋溝８ｂの代わりに、端部から内部まで外筒８ａの軸線に平行な直線溝８ｄを設けて、この直線溝８ｄの周方向の一方向に、直線溝８ｃに連続させて係止用凹部８ｃを設けた構成を採用することができる。
この構成では、雄部材７を、雌部材８に対して押し込み、雄部材７の係合突起７ａを雌部材８の直線溝８ｄに沿って係止用凹部８ｃに対向させた状態で、係合突起７ａが前記周方向の一方向に移動するように雄部材７と雌部材８とを相対的に回転させることで、係合突起７ａと係止用凹部８ｃとが係合されて、雄部材７と雌部材８とが係合される。
そして、係合突起７ａが前記周方向の一方向と逆方向に移動するように雄部材７と雌部材８とを相対的に回転させることで、係合突起７ａと係止用凹部８ｃとの係合が解除され、この状態で雄部材７を雌部材８から引き抜くことで、雄部材７と雌部材８との分離が行われる。
これにより、雄部材７と雌部材８との係合時及び分離時には、雄部材７と雌部材８とを相対的に回転させる量がごくわずかで済むので、雄部材７と雌部材８との係合操作及び分離操作をより簡単な動作で行うことができ、取り扱いが容易となる。

本発明の第一実施形態にかかる流体供給システムを示す図である。本発明の第一実施形態にかかる接続具の構成を示す縦断面図である。本発明の第一実施形態にかかるボールバルブの構成を示す縦断面図である。本発明の第一実施形態にかかるボールバルブの構成を示す平断面図である。本発明の第一実施形態にかかるボールバルブの構成を示す端面図である。本発明の接続具の雄部材と雌部材との係合時の様子を示す縦断面図である。本発明の第一実施形態にかかる接続具の他の構成例を示す平断面図である。本発明の第一実施形態にかかる接続具の他の構成例を示す平断面図である。本発明の第二実施形態にかかる流体供給システムの構成を示す端面図である。本発明の第三実施形態にかかる流体供給システムの構成を示す端面図である。本発明の第三実施形態にかかる流体供給システムの構成を示す端面図である。本発明の第四実施形態にかかる流体供給システムの構成を示す端面図である。本発明の第四実施形態にかかる流体供給システムの構成を示す端面図である。

符号の説明

１，３６，４１，５１，６１流体供給システム
２水素タンク（容器）
６，３１，３７，４２，５２，６２接続具
７雄部材
８雌部材
９ａ〜９ｄ，４３、５３ｂ，５３ｃ，６３ｂ，６３ｃボールバルブ（弁）
１１ａ，１１ｂ第一、第二動力変換装置
１６，３３，４０ギア装置
２１ハウジング
２２ハウジング流路
２２ａ液体水素流路
２２ｂ水素ガス流路
２３、５５，６５弁体
２４弁体内流路
２４ａ主弁体内流路
２４ｂ副弁体内流路
２６〜２９第一〜第四配管
５４，６４受け面
Ｃ回転軸線
Ｒシールリング（シール材）
Ｓ中空部

Claims

流体が流通される配管同士、もしくは該配管と容器とをそれぞれ着脱可能にして接続するとともに前記流体の流路の一部も構成し、該流路内での前記流体の流通の制御を行う弁として、ハウジングに設けられたハウジング流路上に弁体内流路を有する弁体が設けられて、該弁体を前記弁体内流路に略直交する回転軸線回りに回転させて前記弁体内流路と前記ハウジング流路とを連通させた状態と連通させない状態とを切り替えることによって前記ハウジング流路の開閉を行うボールバルブを備える接続具であって、
接続する部材の一方に設けられる雄部材と、接続する部材の他方に設けられる雌部材とを有し、
前記雄部材と雌部材とのうちの少なくともいずれか一方の、前記流体の流路上には、
前記ボールバルブが直列にして複数設けられていることを特徴とする接続具。
前記雌部材は、前記雄部材が押し込まれた状態で該雄部材と係合される構成とされており、
該雄部材と前記雌部材との係合時と分離時とのうちの少なくともいずれかの際における前記雄部材と前記雌部材との相対移動を少なくとも一つの前記ボールバルブの弁体の回転動作に変換する動力変換装置が設けられていることを特徴とする請求項１記載の接続具。
前記雄部材と前記雌部材とのそれぞれに、互いに係合する係合部が設けられており、
前記雄部材の係合部と前記雌部材の係合部とは、前記雌部材に対して前記雄部材を一軸線回りの一方向に相対的に回転させることで互いの係合が行われ、前記一方向とは逆方向に相対的に回転させることで互いの係合の解除が行われる構成とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の接続具。
前記雄部材と前記雌部材との係合構造が、ねじ結合構造とされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の接続具。
前記雄部材と前記雌部材との係合構造が、前記雌部材に対して前記雄部材をねじ込むことによってこれらを係合させるバヨネット（Bayonet）構造とされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の接続具。
前記ボールバルブは、前記ハウジングに、複数の前記ハウジング流路が並列に設けられており、
前記弁体には、前記各ハウジング流路のそれぞれに対応させて複数の前記弁体内流路が設けられており、
該弁体を前記回転軸線回りに回転させることで前記各弁体内流路と前記各ハウジング流路とを連通させた状態と連通させない状態とを切り替え可能とされていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の接続具。
前記ボールバルブの前記弁体内流路は、前記弁体の表面に形成された切欠きによって構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の接続具。
前記雄部材及び前記雌部材には、互いの接続端にそれぞれ前記ボールバルブが設けられており、
前記雄部材の前記接続端に設けられるボールバルブと前記雌部材の前記接続端に設けられるボールバルブとのうちのいずれか一方のボールバルブでは、前記弁体の前記弁体内流路の端部を含む領域に凹曲面状の受け面が形成され、かつ前記弁体を前記回転軸回りに回転させることで前記受け面全体を前記ハウジング流路の前記接続端側に露出可能とされており、
他方のボールバルブでは、前記弁体が、前記回転軸線回りの一部領域を、前記ハウジング流路の前記接続端側から突出状態にして設けられており、
前記雄部材と前記雌部材とは、前記一方のボールバルブの前記受け面を前記ハウジング流路から露出させて前記受け面によって他方のボールバルブの前記弁体の表面を受けた状態で、かつ互いの前記ハウジングの接続端同士を密着させた状態で接続される構成とされていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の接続具。
前記雄部材及び前記雌部材には、互いの接続端にそれぞれ前記ボールバルブが設けられており、
前記雄部材の前記接続端に設けられるボールバルブ及び前記雌部材の前記接続端に設けられるボールバルブには、前記弁体の前記回転軸線回りの一部領域に、前記弁体内流路が開口される平面状の受け面が形成され、かつ前記弁体を前記回転軸線回りに回転させることで前記受け面を前記ハウジング流路の前記接続端側に露出可能とされており、
前記雄部材と前記雌部材とは、互いの前記接続端側のボールバルブの前記受け面を前記ハウジング流路から露出させ、これら受け面同士を密着させた状態で、かつ互いの前記ハウジングの接続端同士を密着させた状態で接続される構成とされていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の接続具。
前記雄部材の前記接続端に設けられるボールバルブと前記雌部材の前記接続端に設けられるボールバルブのうち、前記弁体に前記受け面が設けられるボールバルブでは、前記弁体に、貫通孔からなる弁体内流路が設けられており、
前記受け面において、前記貫通孔からなる弁体内流路の開口端の周囲には、該弁体内流路の周囲を囲むシール材が設けられていることを特徴とする請求項８または９に記載の接続具。
極低温流体が流通される配管同士の間、もしくは該配管と容器との間での流体供給システムであって、
前記配管同士または該配管と前記容器とを着脱可能に接続する接続具を有し、
該接続具として、請求項１から１０のいずれかに記載の接続具を用いることを特徴とする流体供給システム。
ハウジングに形成されたハウジング流路上に弁体内流路を有する弁体が設けられて、該弁体を前記弁体内流路に略直交する回転軸線回りに回転させて前記弁体内流路と前記ハウジング流路とを連通させた状態と連通させない状態とを切り替えることによって前記ハウジング流路の開閉を行う弁であって、
前記弁体内流路は、前記弁体表面に形成された切欠きによって構成されていることを特徴とする弁。
前記ハウジングには、複数の前記流路が並列に設けられており、
前記弁体には、前記各流路のそれぞれに対応する前記弁体内流路が設けられていることを特徴とする請求項１２記載の弁。