JP2008084809A - 水素供給用配管の接続構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】 近傍に電子部品が取り付けられた水素タンクと燃料電池とを接続する水素供給用配管の着脱を容易に行うことのできる水素供給用配管の接続構造を提供すること。
【解決手段】 水素ガスと酸素ガスを反応させて電力を発生する燃料電池２５を備えた装置の水素供給用配管をガス配管３１ａ，３１ｂで構成して、ガス配管３１ａに雄カプラ３２ｂを設けガス配管３１ｂに雌カプラ３２ａを設けた。そして、水素タンク３１に電磁弁４１ａを配設して、電磁弁４１ａと雄カプラ３２ｂを電線５４ａで接続し、電源システム制御装置５０と雌カプラ３２ａを電線５４ｂで接続した。これによって、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとの着脱にしたがって、電磁弁４１ａと電源システム制御装置５０も電気的に接続遮断されるようにした。また、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとが気密的に接続されたのちに、電磁弁４１ａと電源システム制御装置５０が接続されるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、水素ガスと酸素ガスとを反応させて電力を発生する燃料電池を備えた装置に備わった水素供給用配管の接続構造に関する。
従来から、水素ガスと酸素ガスとを反応させることにより電力を発生する燃料電池を備え、この燃料電池が発生する電力を利用して作動する装置や走行する車両等がある。このような燃料電池を備えた装置の中に、水素ガスを貯蔵する水素タンクと燃料電池とにそれぞれ連結された二つの水素供給用配管を着脱可能な接続部によって接続したものがある（例えば、特許文献１参照）。
この装置の接続部は、バルブ本体とブッシュ金具とで構成されている。バルブ本体は、接続口側の内周面にねじが設けられ、内部にはスプリングによって接続口側の弁座に付勢された虫（弁体）が流路を閉塞するようにして配設されている。また、ブッシュ金具の先端外周にはバルブ本体のねじと螺合可能なねじが設けられており、このねじをバルブ本体のねじに螺合させてバルブ本体とブッシュ金具とを接続することにより、ブッシュ金具の先端部で虫を後退させてバルブ本体とブッシュ金具とを連通させることができるように構成されている。
特開平１０−０６４５６７号公報
しかしながら、従来の燃料電池を備えた装置において、水素ガスの残量の減少に伴って水素タンクの取り換えができるようにするとともに、水素供給用配管における水素タンク側部分に電磁弁からなる開閉バルブ等の電子部品を取り付けた場合には、水素ボンベを取り換える際に、接続部の着脱操作の他に、電子部品とその電子部品の作動を制御する制御装置との間を結ぶ電線の着脱のための操作も必要になる。このため、水素タンクの取り換え作業が面倒になるという問題がある。
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、近傍に電子部品が取り付けられた水素タンクと燃料電池とを接続する水素供給用配管の着脱を容易に行うことのできる水素供給用配管の接続構造を提供することである。
前述した目的を達成するため、本発明に係る水素供給用配管の接続構造の構成上の特徴は、水素タンクから水素供給用配管を介して供給される水素ガスと空気供給装置から空気供給用配管を介して供給される空気中の酸素ガスとを反応させて電力を発生する燃料電池を備えた装置における水素供給用配管の接続構造において、水素供給用配管を水素タンク側配管と燃料電池側配管とで構成して、水素タンク側配管の先端部に水素タンク側カプラを設けるとともに、燃料電池側配管の先端部に水素タンク側カプラに対して着脱自在に接続できる燃料電池側カプラを設け、さらに、水素タンク側配管または水素タンクに電子部品を配設して、電子部品と水素タンク側カプラとの間を電子部品側電線で接続するとともに、電子部品を制御するための制御装置と燃料電池側カプラとの間を制御装置側電線で接続し、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとからなる一対のカプラの着脱にしたがって、電子部品と制御装置との間も電気的に接続遮断されるようにしたことにある。
本発明に係る水素供給用配管の接続構造では、水素供給用配管を水素タンクに接続された水素タンク側配管と燃料電池に接続された燃料電池側配管とで構成して、水素タンク側配管に水素タンク側カプラを設け、燃料電池側配管に燃料電池側カプラを設けている。また、制御装置によって制御される電子部品を水素タンク側に配設して電子部品と水素タンク側カプラとを電子部品側電線で接続し、制御装置と燃料電池側カプラとを制御装置側電線で接続している。
したがって、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとを接続させて水素タンク側配管と燃料電池側配管とを連通させることにより、水素タンクから燃料電池に水素ガスを供給可能な状態にすると、電子部品側電線と制御装置側電線も接続されて電子部品は制御装置の制御により作動可能になる。このため、一つの接続操作で水素タンクと燃料電池とを結ぶ水素供給用配管の接続ができるとともに、電子部品と制御装置とを結ぶ電線の接続もできるため接続のための操作が容易になる。また、電子部品と制御装置との間を結ぶ電子部品側電線と制御装置側電線との接続をし忘れることがなくなる。
また、本発明に係る水素供給用配管の接続構造の他の構成上の特徴は、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの少なくとも一方のカプラに、弁座に対して弁体を弾性部材で付勢することにより少なくとも一方のカプラが備える水素供給路を閉じる機構を設けるとともに、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの少なくとも他方のカプラに、弾性部材の付勢力に抗して弁体を後退させることにより水素タンク側カプラの水素供給路と燃料電池側カプラの水素供給路とを連通させる押圧部を設け、さらに、水素タンク側カプラの所定部分に電子部品側電線の端部に連結された電子部品側端子を固定するとともに、燃料電池側カプラの所定部分に、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとを接続させる際に、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとが気密状態で接続したのちに電子部品側端子に電気的に接続される制御装置側端子を固定し、制御装置側端子に制御装置側電線の端部を連結したことにある。
これによると、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとが気密状態で接続したのちに電子部品側端子と制御装置側端子とが電気的に接続されるため、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとが気密状態で接続していないときには、電子部品は作動できなくなる。このため、電子部品の作動中に水素タンクから燃料電池に向けて吐出される水素ガスが外部に漏れるといったことがなくなる。この場合の電子部品としては、例えば、水素タンク側配管を開閉するための電磁弁を用いることが好ましく、これによると、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとが気密状態で接続されていなければ、電磁弁が作動しないため水素タンクから水素ガスを吐出させることができなくなる。
また、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとからなる一対のカプラとしては、弁座に対して弁体を弾性部材で付勢することにより水素供給路を閉じることのできる機構が一方のカプラだけに備わったものでも双方のカプラに備わったものでもよい。要は、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとを接続したときに、押圧部の押圧によって弁体が後退し、かつそのときに水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとの水素供給路が気密状態で互いに連通する構造になっていればよい。なお、本発明における弁体の後退とは、弁体が弾性部材の付勢方向の反対方向に移動することを意味しており、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとの双方に弁体等を設けた場合には、両弁体の後退する方向は逆方向になる。
また、本発明に係る水素供給用配管の接続構造のさらに他の構成上の特徴は、押圧部を、水素タンク側カプラの水素供給路と燃料電池側カプラの水素供給路とを気密状態で連通させる管状体で構成し、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの一方のカプラに、弁座に対して弁体を弾性部材で付勢することにより一方のカプラが備える水素供給路を閉じる機構を設けるとともに、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの他方のカプラに押圧部を設けて、押圧部が弾性部材の付勢力に抗して弁体を後退させることにより水素タンク側カプラの水素供給路と燃料電池側カプラの水素供給路とを気密状態で連通させるようにしたことにある。
これによると、弁座に対して弁体を弾性部材で付勢することにより水素供給路を閉じる機構を備えたカプラと、弾性部材の付勢力に抗して弁体を後退させることにより水素供給路を連通させることのできる押圧部を備えたカプラとで、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとからなる一対のカプラを構成することができる。これによっても、一つの接続操作で水素タンクと燃料電池とを結ぶ水素供給用配管の接続ができるとともに、電子部品と制御装置とを結ぶ電線の接続もできるため接続のための操作が容易になる。
また、本発明に係る水素供給用配管の接続構造のさらに他の構成上の特徴は、押圧部を、水素タンク側カプラの水素供給路と燃料電池側カプラの水素供給路とを気密状態で連通させる管状の連通部と、連通部内を挿通可能な棒状押圧部とで構成し、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとからなる一対のカプラの双方のカプラに、弁座に対して弁体を弾性部材で付勢することにより双方のカプラが備える水素供給路を閉じる機構を設けて、一対のカプラのいずれか一方のカプラに連通部を設けるとともに、一対のカプラのいずれか一方のカプラに棒状押圧部を設けて、連通部および棒状押圧部がそれぞれ対向する両弁体を弾性部材の付勢力に抗して後退させることにより水素タンク側カプラの水素供給路と燃料電池側カプラが備える水素供給路とを気密状態で連通させるようにしたことにある。
これによると、弁座に対して弁体を弾性部材で付勢することにより水素供給路を閉じる機構を双方のカプラに設け、弾性部材の付勢力に抗して弁体を後退させることにより水素供給路を連通させることのできる連結部や棒状押圧部をいずれか一方のカプラに設けることにより、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとからなる一対のカプラを構成することができる。これによっても、一つの接続操作で水素タンクと燃料電池とを結ぶ水素供給用配管の接続ができるとともに、電子部品と制御装置とを結ぶ電線の接続もできるため接続のための操作が容易になる。
また、本発明に係る水素供給用配管の接続構造の他の構成上の特徴は、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとの接続を解除させる際に、電子部品側端子と制御装置側端子とが離れたのちに、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとの気密状態での接続が解除されるようにしたことにある。
なお、この場合の水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとの機構としては、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとが気密状態で接続したのちに、水素タンク側カプラまたは燃料電池側カプラの所定部分を移動させることにより水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとを係合させるロック機構等を設け、このロック機構をロックさせる際に、電子部品側端子と制御装置側端子とが接続されるようにすることができる。これによると、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとを外すときには、電子部品側端子と制御装置側端子とが離れたのちに、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとの気密状態が解除されるようになる。
また、本発明に係る水素供給用配管の接続構造のさらに他の構成上の特徴は、電子部品と制御装置とが電気的に接続したときに水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとの接続が完了したことを判断できるようにしたことにある。この場合、電子部品が作動可能な状態であるか否かで水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとの接続が完了しているか否かを判断したり、電子部品と制御装置とが電気的に接続したときに所定の表示を行う表示装置を設け、表示装置の表示により水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとの接続が完了したことを判断できるようにしたりすることができる。
また、本発明に係る水素供給用配管の接続構造のさらに他の構成上の特徴は、水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとが気密状態で接続されるときに、前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの一方のカプラの所定部分を覆うことのできる突片を、前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの他方のカプラに設けるとともに、前記突片の内面に前記電子部品側端子および前記制御装置側端子のうちの一方の端子を固定し、前記一方のカプラの所定部分に前記電子部品側端子および前記制御装置側端子のうちの他方の端子を固定したことにある。
これによると、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとを接近させていき、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとが気密状態で接続したのちに、電子部品側端子と制御装置側端子との一方が他方を覆うようにして制御装置側端子と接続されるようになる。このため、簡単な操作で、水素タンク側配管と燃料電池側配管との接続および電子部品側電線と制御装置側電線との接続ができる。また、この場合、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとが気密状態で接続したのちに、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとを軸周り方向に相対的に回転させることにより、電子部品側端子と制御装置側端子とを接続させるようにすることもできる。なお、この場合の突片が設けられる一方のカプラは、水素タンク側カプラであっても燃料電池側カプラであってもよい。
また、本発明に係る水素供給用配管の接続構造のさらに他の構成上の特徴は、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとが気密状態で接続されるときに、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの一方のカプラの先端部に対向する対向部を、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの他方のカプラに設けるとともに、対向部に制御装置側端子および制御装置側端子のうちの一方の端子を固定し、一方のカプラの先端部に電子部品側端子および制御装置側端子のうちの他方の端子を固定したことにある。
これによると、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとを接近させていき、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとが気密状態で接続したのちに、電子部品側端子と制御装置側端子とが対面した状態で接続されるようになる。このため、簡単な操作で、水素タンク側配管と燃料電池側配管との接続および電子部品側電線と制御装置側電線との接続ができる。この場合も、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとが気密状態で接続したのちに、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとを軸周り方向に相対的に回転させることにより、電子部品側端子と制御装置側端子とを接続させるようにすることができる。
また、本発明に係る水素供給用配管の接続構造のさらに他の構成上の特徴は、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとが接続されるときに、電子部品側端子と制御装置側端子とが互いに擦り付けられながら電気的に接続されるようにしたことにある。電子部品側端子や制御装置側端子の表面には酸化被膜が発生しやすいが、本発明のように、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとを接続するときやその接続を解除するときに、電子部品側端子と制御装置側端子とが互いに摺接することにより、酸化被膜を除去することができる。これによって、電子部品側端子と制御装置側端子との良好な接触状態を維持することができる。
また、本発明に係る水素供給用配管の接続構造のさらに他の構成上の特徴は、電子部品が、水素タンク側配管を開閉するための電磁弁、水素タンク内の水素残量を検出するための水素残量検出センサおよび水素タンクの温度を検出するための温度センサのうちの少なくとも一つであることにある。
電子部品を電磁弁で構成した場合には、水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとが接続されることにより、電磁弁が作動して水素タンクから水素ガスを吐出させることができる。また、電子部品を水素残量検出センサで構成した場合には、水素残量検出センサが検出する検出値を表示するための残量計を設けることが好ましく、この残量計を見ることによって、適宜水素ガスの残量を知ることができる。また、残量計に表示が表れることにより水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとが気密状態で接続されたことを確認できる。さらに、電子部品を温度センサで構成した場合には、温度センサが検出する温度から水素タンク内の水素ガスの状態を知ることができる。この場合も、温度センサが検出する温度を表示することにより水素タンク側カプラと燃料電池側カプラとが気密状態で接続されたことを確認できる。
また、本発明に係る水素供給用配管の接続構造のさらに他の構成上の特徴は、燃料電池を備えた装置が自動二輪車であることにある。これによると、近傍に電子部品が取り付けられた水素タンクと、燃料電池とを接続する一対の水素供給用配管を備え、この一対の水素供給用配管の着脱が容易になる自動二輪車を得ることができる。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る水素供給用配管の接続構造を図面を用いて詳しく説明する。図１は、同実施形態に係る水素供給用配管の接続構造を備えた自動二輪車１０を示している。この自動二輪車１０は、前輪１１と後輪１２とからなる一対の車輪と、この一対の車輪が取り付けられた車体１０ａとを備えている。また、車体１０ａは、車体１０ａの主要部分を構成する車体フレーム１３と、車体フレーム１３に着脱自在に取り付けられるサブフレーム１４とを備えている。そして、車体フレーム１３は、車体１０ａの前部側部分を構成するヘッドパイプ１５と、ヘッドパイプ１５から後方に延びるメインフレーム１６とで構成されている。
また、前輪１１は、下方が二股に分岐したフロントフォーク１７の下端部に回転可能に支持されている。すなわち、フロントフォーク１７の両下端部には前輪１１の中心軸を支持する軸受け（図示せず）が掛け渡されており、前輪１１は、軸受を介して中心軸を中心として回転可能になっている。また、フロントフォーク１７の上端部には、ヘッドパイプ１５内に配置されたステアリング軸１８の下端部が連結されている。このステアリング軸１８は、ヘッドパイプ１５の軸周り方向に回転可能な状態で、ヘッドパイプ１５内に取り付けられており、上端部がヘッドパイプ１５から突出して上方に延びている。
そして、ステアリング軸１８の上端部に略水平方向に配置されたハンドル１９の中央部が連結されている。このため、ハンドル１９を回転操作して、ステアリング軸１８を軸周り方向に回転させると、ステアリング軸１８の回転量に応じて前輪１１はフロントフォーク１７の軸を中心として左右に方向を変える。また、ハンドル１９の左右両端には、グリップ（図示せず）が設けられている。
このグリップのうちの一方のグリップは、軸回り方向に回転可能な状態で設けられており、手で持つための把持部として使用される外、後述する駆動モータ４８ａの駆動力を調節するためのアクセル操作子を構成する。そして、他方のグリップは、ハンドル１９に固定され手で持つための把持部として使用される。また、グリップの近傍には、それぞれ、グリップから離れるように付勢され、グリップ側に引っ張られることにより前輪１１または後輪１２の回転を抑制するブレーキレバー（図示せず）が設置されている。
メインフレーム１６は、湾曲した一対のフレーム（一方しか図示せず）で構成されており、その前端部（上端部）はヘッドパイプ１５の下部側部分の両側部に連結されている。そして、各メインフレーム１６は、ヘッドパイプ１５との連結部からそれぞれ互いの間隔を広げるようにして、後方斜め下方に向って延びたのちに湾曲して後方水平方向に延びている。さらに、各メインフレーム１６の後部側部分は、互いの間隔を保って後方斜め上方に向って延びている。そして、両メインフレーム１６の後端部は、水平方向に配置された板状の取付部材２１に連結されている。
また、両メインフレーム１６における後部側部分の上面には、クロスメンバ２２が掛け渡されている。このクロスメンバ２２は両端側部分が略直角に屈曲した略コ字状の棒状に形成されており、屈曲した両端部をそれぞれメインフレーム１６に連結して本体部分が両メインフレーム１６の上側に突出している。また、両メインフレーム１６の下端部には、両メインフレーム１６間の下方に突出する設置台２３が掛け渡されている。この設置台２３の上面は、凹部に形成され、その凹部に収容部２４が設けられている。そして、この収容部２４の内部に燃料電池２５（図２参照）が収容されている。
また、両メインフレーム１６の前部側部分と、両メインフレーム１６の後部に設けられたクロスメンバ２２との間に板状のサブフレーム１４が取り付けられている。そして、サブフレーム１４の上面における中央よりもやや前部側部分にリチウムイオン電池からなる二次電池２６が固定され、サブフレーム１４の上面における後部側部分に図２に示した燃料電池システムＡが備える各装置を制御する電源システム制御装置５０が固定されている。
また、ヘッドパイプ１５の前部には、固定部材２７ａを介してラジエータ２７が取り付けられ、ラジエータ２７の裏面（ラジエータ２７とヘッドパイプ１５との間）には、ラジエータ２７を空冷するためのファン２７ｂが取り付けられている。そして、メインフレーム１６の前部側部分における収容部２４の前側でかつサブフレーム１４（二次電池２６）の下方部分にウォーターポンプ２８が取り付けられている。ラジエータ２７と燃料電池２５との間は、冷却水配管２８ａで接続されており、ウォーターポンプ２８は、冷却水配管２８ａに設けられている。
すなわち、冷却水配管２８ａは、ラジエータ２７からウォーターポンプ２８に延び、さらにウォーターポンプ２８から収容部２４に向って延びて収容部２４の前面部から内部に入って燃料電池２５に接続されている。また、燃料電池２５とラジエータ２７との間は、燃料電池２５を冷却した冷却水が燃料電池２５からラジエータ２７側に向って流れる冷却水配管２８ｂで接続されている。このため、ウォーターポンプ２８が作動すると、ラジエータ２７内の冷却水が冷却水配管２８ａを通って燃料電池２５に送られ燃料電池２５を冷却する。そして、燃料電池２５を冷却することによって熱を吸収した冷却水は、冷却水配管２８ｂを通ってラジエータ２７に戻され、ラジエータ２７を通過する間にファン２７ｂによって冷却される。
また、両メインフレーム１６の後端部に連結された取付部材２１の上面には、燃料電池２５に供給するための水素が充填された水素タンク３１が取り付けられている。この水素タンク３１は、図２に示したように、本発明の水素タンク側配管としてのガス配管３１ａ、着脱カプラ３２および本発明の燃料電池側配管としてのガス配管３１ｂを介して燃料電池２５の水素ガス供給口に接続されている。着脱カプラ３２は、図３ないし図５に示したように、本発明の燃料電池側カプラとしての雌カプラ３２ａと、雌カプラ３２ａに対して着脱可能になった本発明の水素タンク側カプラとしての雄カプラ３２ｂとで構成されている。
雌カプラ３２ａは、内部が水素供給路ａに形成された本体３３、本体３３内に収容された弁部材３４、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとを着脱させるための球状係合部材３５および着脱操作部３６を備えている。そして、本体３３は、軸方向に沿った各部分の直径がそれぞれ異なる大きさに設定された段付きの略円筒状に形成されており、基端部（図３の右側部分）がガス配管３１ｂの端部に連結される細径の連結部３３ａで構成されている。また、本体３３の軸方向に沿った中央部は、大径の収容部３３ｂで構成され、その内周面の先端側部分に先端側にいくほど内径が小さくなったテーパ状の弁座３３ｃが形成されている。そして、連結部３３ａと収容部３３ｂとの境界部分の外周にはフランジ状の把持部３３ｄが形成され、その内周面には段部３３ｅが形成されている。
また、本体３３の先端部は、雄カプラ３２ｂと係合する係合部３３ｆで構成されている。この係合部３３ｆは、直径が収容部３３ｂよりも小さく連結部３３ａよりも大きな円筒状に形成されており、先端側部分に複数の穴部３３ｇが円周に沿って一定間隔で設けられている。この穴部３３ｇは、係合部３３ｆの内面から外面にかけて貫通して設けられており、内面側の内径よりも外面側の内径の方が大きくなったテーパを備えた円錐台状（空間部の形状）に形成されている。そして、収容部３３ｂ内に弁部材３４が設置され、各穴部３３ｇ内に球状係合部材３５が設置されている。
弁部材３４は、弁体３４ａと本発明の弾性部材としてのコイルばね３４ｂとで構成されている。弁体３４ａは、前端部が収容部３３ｂの弁座３３ｃに気密的に接触できる先細り状のテーパ部に形成された肉厚の円板状に形成されており、後端面にコイルばね３４ｂが固定されている。また、弁体３４ａの直径が小さくなった前面には、複数の突部３４ｃが円周に沿って一定間隔で形成されている。この突部３４ｃの全体の外径は、弁座３３ｃの穴部の内径よりもやや小さく設定されており、突部３４ｃは弁座３３ｃの穴部内を挿通できるようになっている。
このように構成された弁部材３４は、コイルばね３４ｂの後端部を収容部３３ｂ内の段部３３ｅに支受させ、コイルばね３４ｂの弾性によって弁体３４ａを弁座３３ｃ側に付勢した状態で収容部３３ｂ内に設置されている。したがって、図３に示したように、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとが接続されていない状態では、突部３４ｃが弁座３３ｃの穴部内に入った状態で、弁体３４ａの前面は弁座３３ｃに押し付けられて密着する。これによって、雌カプラ３２ａの水素供給路ａは閉塞された状態に維持される。
また、球状係合部材３５は、穴部３３ｇ内に移動可能な状態で収容されている。この球状係合部材３５の直径は、係合部３３ｆの厚み（穴部３３ｇの軸方向の長さ）よりもやや大きく設定されており、球状係合部材３５が穴部３３ｇの奥側に位置したときに、球状係合部材３５の一端部は係合部３３ｆの内部側に突出し、球状係合部材３５の他端部は係合部３３ｆの外周面に対応する位置に位置するようになる。そして、係合部３３ｆの外周面に着脱操作部３６が取り付けられている。この着脱操作部３６は、円筒状の着脱部３６ａと、着脱部３６ａの先端部に設けられた本発明の突片としてのレバー状の操作部３６ｂと、コイルばね３６ｃとで構成されている。
着脱部３６ａは、係合部３３ｆの外周面に沿って移動可能になっており、係合部３３ｆの先端側に位置したときに、球状係合部材３５に当接して球状係合部材３５を穴部３３ｇの奥側に位置させる。このとき、球状係合部材３５は穴部３３ｇの内周面と着脱部３６ａの内周面とによって固定された状態になる。また、着脱部３６ａが係合部３３ｆの基端側に位置したときには、着脱部３６ａは球状係合部材３５よりも係合部３３ｆの基端側に位置して、球状係合部材３５は穴部３３ｇ内で移動可能な状態になる。
また、着脱部３６ａが係合部３３ｆの基端側に位置したときに、球状係合部材３５が穴部３３ｇの外部側に突出しようとした場合には、着脱部３６ａの先端部における内周側部分が、球状係合部材３５の突出した部分の後部側部分（基端側部分）に当接して、球状係合部材３５が穴部３３ｇから抜け出ることを防止する。このとき、球状係合部材３５における係合部３３ｆの内部側の端部は係合部３３ｆの内周面に対応する位置に位置するようになる。コイルばね３６ｃは、先端部を着脱部３６ａの後端面に当て、後端部を収容部３３ｂと係合部３３ｆとの境界部に形成された段部に位置させた状態で係合部３３ｆの外周面に設置されて着脱部３６ａを前方に付勢している。
また、係合部３３ｆの先端外周面には着脱部３６ａを止めるためのフランジ状のストッパ３３ｈが形成されており、このストッパ３３ｈによって着脱部３６ａは係合部３３ｆから抜け出ることを防止される。操作部３６ｂは、着脱部３６ａの先端部から外周方向に延びたのちに屈曲して前方に延びるＬ形の片で構成されており、その前方に延びた部分の内面に本発明の制御装置側端子としての端子３７ａが固定されている。この端子３７ａは幅方向よりも前後方向の長さが長い長方形に形成されており前端および後端を操作部３６ｂに固定された状態で操作部３６ｂの内面に沿って取り付けられている。なお、図３ないし図５には、１個の端子３７ａしか図示していないが、この端子３７ａは４個で構成されており、４個の端子３７ａが並んで設けられている。
雄カプラ３２ｂは、内部が水素供給路ｂに形成され、軸方向に沿った各部分の直径がそれぞれ異なる大きさに設定された段付きの略円筒状に形成されている。そして、雄カプラ３２ｂの基端部（図３の左側部分）はガス配管３１ａの端部に連結される大径（雌カプラ３２ａの連結部３３ａと略等しい大きさ）の連結部３８ａで構成され、先端部は、雌カプラ３２ａの係合部３３ｆと係合して、雌カプラ３２ａの水素供給路ａと雄カプラ３２ｂの水素供給路ｂとを連通させる本発明の押圧部としての連通部３９で構成されている。なお、説明の便宜上、雌カプラ３２ａについては、図３ないし図５の右側を基端側または後部側とし、左側を先端側または前部側としているが、雄カプラ３２ｂについては、図３ないし図５の左側を基端側または後部側とし、右側を先端側または前部側としている。
連通部３９は、弁座３３ｃの穴部の周縁部に摺接した状態で収容部３３ｂ内に挿入できる先端細径部３９ａと、先端細径部３９ａ後端部から後部側にいくほど外径が大きくなったテーパ部３９ｂと、テーパ部３９ｂの後部側に形成され係合部３３ｆの内周面に摺接した状態で係合部３３ｆ内に挿入可能な後端大径部３９ｃとで構成されている。そして、後端大径部３９ｃの軸方向に沿った略中央には、深さの浅い係合溝部３９ｄが円周に沿って形成されている。
この係合溝部３９ｄは、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとが気密状態で接続されたときに、係合部３３ｆの穴部３３ｇと対向する位置に設けられ、かつ穴部３３ｇとで球状係合部材３５を収容できる大きさに形成されている。すなわち、穴部３３ｇの深さ（係合部３３ｆの厚み）と係合溝部３９ｄの深さの和が、球状係合部材３５の直径と略等しくなるように設定されている。また、雄カプラ３２ｂにおける連結部３８ａの前部側には、フランジ状の把持部３８ｂが形成され、把持部３８ｂと連通部３９との間は、連結部３８ａと略等しい太さの本体部３８ｃで構成されている。
そして、本体部３８ｃにおける着脱操作部３６の操作部３６ｂに対応する部分には、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとが接続されたときに、操作部３６ｂの内面に近接して対向できる突部３８ｄが形成されており、この突部３８ｄの外面に、本発明の電子部品側端子としての端子３７ｂが固定されている。この端子３７ｂは幅方向よりも前後方向の長さが長い長方形に形成されており前端および後端を突部３８ｄに固定させ中央部を屈曲させて外部側に突出させた状態で取り付けられている。また、端子３７ｂも４個で構成されており、４個の端子３７ａと同じ間隔で並んで設けられている。このように構成された着脱カプラ３２を介してガス配管３１ａとガス配管３１ｂとは着脱自在に接続される。
そして、ガス配管３１ａに開閉式の電磁弁４１ａが設けられ、水素タンク３１に水素残量検出センサ４１ｂと温度センサ４１ｃとが設けられている。これらの電磁弁４１ａ、水素残量検出センサ４１ｂおよび温度センサ４１ｃで本発明の電子部品が構成される。また、燃料電池２５の水素ガス排出口は、ガス配管４２ａによってガス配管３１ｂに接続されている。このガス配管４２ａには、燃料電池２５の水素ガス排出口から排出される未反応の水素ガスをガス配管３１ｂに送り返すための循環ポンプ４２が設けられている。
さらに、ガス配管４２ａの燃料電池２５側部分には、ガス配管４２ａ内のガスを外部に排出するためのガスパージ用配管４３が三方弁４３ａを介して接続されている。このため、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとを接続した状態で、電磁弁４１ａを開けることにより、水素タンク３１内の水素ガスを、ガス配管３１ａ，３１ｂを介して燃料電池２５に供給することができる。
また、その状態で、循環ポンプ４２を作動させることにより、燃料電池２５内で反応しないまま残った水素ガスを、ガス配管４２ａを通過させてガス配管３１ｂに送り返し、水素タンク３１から新たにガス配管３１ｂに送り込まれる水素ガスと合流させることができる。そして、水素ガスは、燃料電池２５内で酸素ガスと反応するまでガス配管３１ｂ，４２ａ内を循環する。また、ガス配管４２ａや燃料電池２５の内部のガスや溜まった水分を排出する際には、三方弁４３ａを切り換えて、ガス配管４２ａの上流側部分とガスパージ用配管４３とを連通させる。
また、水素タンク３１の前部側部分の上部にシート４４が配置されている。このシート４４は、支持部材４４ａを介してメインフレーム１６の後部側に連結されている。また、メインフレーム１６の後部側部分におけるクロスメンバ２２の後方にエアフィルタ４５が取り付けられ、メインフレーム１６の後部側部分におけるクロスメンバ２２の前方に本発明の空気供給装置としてのエアブロア４６が取り付けられている。なお、両メインフレーム１６の後部側部分における両メインフレーム１６間には、設置台（図示せず）が設けられており、エアフィルタ４５およびエアブロア４６は、この設置台を介してメインフレーム１６に固定されている。
また、エアフィルタ４５とエアブロア４６との間およびエアブロア４６と燃料電池２５との間はそれぞれ本発明に係る空気供給用配管としてのガス配管４５ａ，４６ａによって接続されている。このため、エアブロア４６の作動により、外部の空気がエアフィルタ４５を介して吸引され、燃料電池２５に供給される。このときエアフィルタ４５に吸引された空気はエアフィルタ４５内を通過する際に、空気中の塵埃が除去される。また、燃料電池２５を通過する際に水素ガスと反応して燃料電池２５の発電に使用された酸素ガス以外の空気は外部に排出される。
また、両メインフレーム１６の後部側部分の下部には、後方に向って延びる一対のアーム部材からなるリヤアーム（図示せず）が連結部材４７を介して連結されている。そして、リヤアームの両アーム部材の後端部に、後輪１２の中心軸の両側部分が回転可能に支持されており、これによって、後輪１２は、中心軸を中心として回転可能になっている。また、リヤアームの一方のアーム部材の外面側には、アーム部材を覆うようにして、モータユニット４８が取り付けられている。
このモータユニット４８内には、燃料電池２５が発生する電力によって作動する駆動モータ４８ａや減速機が収容されている。この駆動モータ４８ａの作動により後輪１２が回転して自動二輪車１０が走行する。また、メインフレーム１６の後端部と、リヤアームの後端上部との間には、リヤクッション４９がそれぞれ掛け渡されている。このリヤクッション４９の伸縮によって、リヤアームの後端側が揺動自在になっている。また、モータユニット４８の内側面側にはドラムブレーキ（図示せず）が取り付けられている。
駆動モータ４８ａは、電源システム制御装置５０の制御によってグリップの操作量に応じて作動し、後輪１２に駆動力を自動的に発生させる。また、この自動二輪車１０は、静止状態のときに、自動二輪車１０を起立状態に維持させるための回転式のスタンド４９ａを備えており、自動二輪車１０を走行させるときには、図１に実線で示したように、スタンド４９ａを上方に上げておき、自動二輪車１０を静止させておくときには、図１に二点鎖線で示したようにスタンド４９ａを下方に下ろして、スタンド４９ａに自動二輪車１０を支持させる。
さらに、この燃料電池システムＡは、燃料電池２５が発生する電力の電圧を昇圧する昇圧装置５１および逆流防止用のダイオード５２も備えており、燃料電池２５、二次電池２６、駆動モータ４８ａ、昇圧装置５１、ダイオード５２およびこれらを接続する電線で電気回路５３が形成されている。また、この燃料電池システムＡを構成する各装置には、水素タンク３１内の水素の残量を検出するための水素残量検出センサ４１ｂと水素タンク３１の温度を検出するための温度センサ４１ｃの他に、図示していないが、各装置の種々の状態を検出するための各種のセンサが設けられており、これらのセンサや電磁弁４１ａ等の各装置と電源システム制御装置５０との間が各電気配線を介して接続されている。
すなわち、電磁弁４１ａは、本発明の電子部品側電線としての電線５４ａを介して雄カプラ３２ｂの端子３７ｂに接続されている。そして、雌カプラ３２ａの端子３７ａと電源システム制御装置５０とが、本発明の制御装置側電線としての電線５４ｂを介して接続されている。したがって、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとを接続することにより、電磁弁４１ａは電源システム制御装置５０に電気的に接続され、電源システム制御装置５０の制御により作動可能な状態になる。
同様に、水素残量検出センサ４１ｂは、水素残量検出センサ４１ｂと雄カプラ３２ｂに設けられた端子３７ｂとを結ぶ電線５５ａと、雌カプラ３２ａに設けられた端子３７ａと電源システム制御装置５０とを結ぶ電線５５ｂによって電気的に接続可能になり、温度センサ４１ｃは、温度センサ４１ｃと雄カプラ３２ｂに設けられた端子３７ｂとを結ぶ電線５６ａと、雌カプラ３２ａに設けられた端子３７ａと電源システム制御装置５０とを結ぶ電線５６ｂによって電気的に接続可能になっている。そして、水素残量検出センサ４１ｂと温度センサ４１ｃは、それぞれ検出した値を電気信号として電源システム制御装置５０に送信する。
また、冷却水配管２８ｂには、ラジエータ２７から燃料電池２５に送られ燃料電池２５を冷却したのちに燃料電池２５からラジエータ２７に送られる冷却水の温度を検出するための温度センサが設けられている。そして、燃料電池２５には、燃料電池２５の温度を検出するための温度センサおよび電圧値を検出するための電圧センサが設けられ、二次電池２６には二次電池２６の温度を検出するための温度センサが設けられている。
また、電気回路５３には、電気回路５３を流れる電流の値を検出するための電流センサ、駆動モータ４８ａに流れる電流の値を検出するための電流センサおよび電圧値を検出するための電圧センサが設けられている。さらに、電気回路５３における二次電池２６に接続された電線５３ａには、二次電池２６に流れる電流の値を検出するための電流センサが設けられている。これらの各センサはそれぞれ電線５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ，５７ｅ，５７ｆ，５７ｇ，５７ｈを介して電源システム制御装置５０に接続されており、検出した値を電気信号として電源システム制御装置５０に送信する。
また、電源システム制御装置５０から、エアブロア４６、循環ポンプ４２、三方弁４３ａ、ファン２７ｂ、ウォーターポンプ２８、昇圧装置５１および駆動モータ４８ａにそれぞれ指示信号を送信するための電線５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ，５８ｅ，５８ｆ，５８ｇがそれぞれ電源システム制御装置５０と対応する装置との間を接続している。エアブロア４６は、電源システム制御装置５０からの流量指示信号に応じて作動して空気を燃料電池２５に供給し、電磁弁４１ａは電源システム制御装置５０からの開閉指示信号に応じて開閉して、水素タンク３１から水素ガスを燃料電池２５に供給させる。
そして、燃料電池２５は、エアブロア４６から供給される空気中の酸素と、水素タンク３１から供給される水素とを反応させて水を発生させるとともに電気を発生させる。また、その際、循環ポンプ４２は、電源システム制御装置５０からの動作指示信号に応じて作動して、燃料電池２５で酸素ガスと反応しなかった水素ガスを、ガス配管４２ａを介してガス配管３１ｂに戻し、水素タンク３１から新たにガス配管３１ｂに送られる水素ガスと合流させる。三方弁４３ａは、電源システム制御装置５０からの切換指示信号に応じて、ガス配管４２ａの上流側と下流側を連通させたり、ガス配管４２ａの上流側とガスパージ用配管４３とを連通させたりする。
また、ウォーターポンプ２８は、電源システム制御装置５０からの動作指示信号に応じて作動して、ラジエータ２７と燃料電池２５との間で冷却水を循環させて燃料電池２５の温度を所定の温度に維持する。そして、ファン２７ｂは、電源システム制御装置５０からの動作指示信号に応じて作動して、ラジエータ２７を空冷する。昇圧装置５１は、電源システム制御装置５０からの電圧指示信号に応じて燃料電池２５が発生した電気を昇圧して、駆動モータ４８ａに送ったり、二次電池２６に送って二次電池２６を充電したりする。また、駆動モータ４８ａは、アクセル操作子を構成するグリップの操作量に応じた動作信号を電源システム制御装置５０から受信し、その動作信号に応じて作動する。
また、電源システム制御装置５０は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，タイマ等を備えており、ＲＯＭには、予め用意された各種のプログラムやマップ等のデータが記憶されている。そして、ＣＰＵは、運転者によるグリップ等の操作や、予め用意されたプログラム等に基づいて、駆動モータ４８ａ、電磁弁４１ａ、三方弁４３ａ、エアブロア４６、ウォーターポンプ２８等を制御する。さらに、この自動二輪車１０は、メインスイッチ６１、水素残量検出センサ４１ｂの検出値を表示する残量計６２および燃料電池システムＡが備える各装置に異常が生じたときに警告を発するランプを備えた警告灯６３も備えている。また、自動二輪車１０の車体１０ａの表面はカバー部材５９で覆われて内部の各装置が見えなくなっている。
この構成において、自動二輪車１０に水素ガスが充填された水素タンク３１を設置する場合には、まず、カバー部材５９の水素タンク３１を覆う部分を開けて、水素タンク３１を取付部材２１の上に設置する。そして、所定の固定部材で水素タンク３１を取付部材２１に固定したのちに、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとを接続する。この場合、図３に示したように、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとを対向させた状態から、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとを接近させて、雄カプラ３２ｂの連通部３９を雌カプラ３２ａの係合部３３ｆ内に挿入していく。
そして、連通部３９のテーパ部３９ｂが球状係合部材３５に当接すると、雌カプラ３２ａの操作部３６ｂをコイルばね３６ｃの弾性に抗して後退させ、着脱部３６ａを球状係合部材３５よりも雌カプラ３２ａの基端側に位置させる。これによって、球状係合部材３５は、穴部３３ｇ内で移動可能になり、その状態で、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとをさらに接近させることにより、球状係合部材３５はテーパ部３９ｂを乗り越えて後端大径部３９ｃの外周面に位置するようになる。このとき、図４に示したように、連通部３９の先端細径部３９ａは、コイルばね３４ｂの弾性に抗して、弁体３４ａを押圧して後退させる。
この場合、先端細径部３９ａの外周面と弁座３３ｃの穴部周縁部とは気密状態で接触し、雌カプラ３２ａの水素供給路ａと雄カプラ３２ｂの水素供給路ｂとは、弁体３４ａの前面に設けられた複数の突部３４ｃ間の隙間を介して連通した状態になる。そして、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとをさらに接近させて、穴部３３ｇが係合溝部３９ｄと重なり合ったときに、操作部３６ｂを押圧する力を解除する。これによって、着脱部３６ａはコイルばね３６ｃの弾性によって前方に押し戻され図５の状態になる。この状態では、球状係合部材３５は、穴部３３ｇ、着脱部３６ａおよび係合溝部３９ｄによって固定された状態になり、球状係合部材３５を介して雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとの接続状態が維持される。
また、先端細径部３９ａと弁座３３ｃとは気密状態を維持し、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとは連通状態を維持する。さらに、操作部３６ｂを押圧する力を解除して着脱部３６ａが前方に移動したときに、端子３７ａと端子３７ｂとは互いの表面を擦り付けるようにして重なり電気的に接続される。これによって、電線５４ａ，５４ｂが接続し、電磁弁４１ａが作動可能になる。また、電線５５ａ，５５ｂおよび電線５６ａ，５６ｂもそれぞれ接続して、水素残量検出センサ４１ｂおよび温度センサ４１ｃも作動を開始する。この状態で、カバー部材５９を閉じる。
そして、自動二輪車１０を運転する場合には、まず、メインスイッチ６１をオン状態にする。これによって、燃料電池２５には、エアブロア４６から空気が供給されるとともに、水素タンク３１から水素が供給され、燃料電池２５は、供給される空気中の酸素と水素を反応させて電気を発生する。この状態で、グリップやハンドル１９を操作することにより、所定の速度で所定の方向に自動二輪車１０を走行させることができる。
また、水素タンク３１内の水素ガスが無くなって、水素タンク３１を取り換える場合には、前述した雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとの接続処理を逆に行う。すなわち、図５に示した状態から、操作部３６ｂを後退させ、球状係合部材３５を移動可能な状態にするとともに、端子３７ａと端子３７ｂ等の接続を解除したのちに、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとを離していく。そして、連通部３９の先端細径部３９ａが、弁座３３ｃから抜け出たときに、弁体３４ａがコイルばね３４ｂの弾性によって弁座３３ｃに押し付けられて、雌カプラ３２ａの水素供給路を閉塞する。その状態で、操作部３６ｂから手を離す。
このように、本実施形態に係る水素供給用配管の接続構造では、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとを接続しガス配管３１ａ，３１ｂを連通させると、電線５４ａ，５４ｂが接続して電磁弁４１ａが作動可能になる。同時に、電線５５ａ，５５ｂおよび電線５６ａ，５６ｂも接続して、水素残量検出センサ４１ｂおよび温度センサ４１ｃも作動を開始する。このため、電線５４ａ等を接続するための操作が不要になり、接続のための操作が容易になる。また、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとが気密状態で接続したのちに、電線５４ａ，５４ｂが接続するため、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとが気密状態で接続されていないときには、電磁弁４１ａは作動できず、水素タンク３１から水素ガスが吐出されることはなくなる。
さらに、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとを接続させるときに、端子３７ａと端子３７ｂとは互いの表面を擦り付けるようにして重なって電気的に接続される。このため、端子３７ａ，３７ｂの表面に塵埃が付着したり酸化被膜が発生したりているときには、その塵埃や酸化被膜を端子３７ａと端子３７ｂとの表面を擦り付けることによって除去することができる。これによって、端子３７ａと端子３７ｂとの良好な接触状態を維持することができる。
また、雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとが接続されると残量計６２に表示が表れるため、この表示により雌カプラ３２ａと雄カプラ３２ｂとの接続が完了していることを確認することができる。なお、前述した実施形態では、着脱カプラ３２に、４個の端子３７ａと４個の端子３７ｂとからなる４組の端子が設けられているが、電磁弁４１ａ、水素残量検出センサ４１ｂおよび温度センサ４１ｃと電源システム制御装置５０との接続に用いられる３組以外の残りの１組の端子はアース用に用いられる。
（第２実施形態）
図６ないし図８は、本発明の第２実施形態に係る水素供給用配管の接続構造を示している。この水素供給用配管の接続構造では、着脱カプラ７２が、図６ないし図８に示した雌カプラ７２ａと雄カプラ７２ｂとで構成されている。雌カプラ７２ａは、本体７３と、本体７３内に収容された弁部材７４とで構成されている。そして、本体７３の軸方向に沿った中央部に形成された収容部７３ｂと、先端部に形成された係合部７３ｆとは、外径が等しい円筒状に形成されている。
また、係合部７３ｆの周面に貫通する穴部は設けられてなく、その内面における先端側部分に係合溝部７１が設けられている。この係合溝部７１は、図９に示したように、係合部７３ｆの先端部から軸方向に沿って後方に延びるガイド部７１ａと、ガイド部７１ａの奥端から屈曲して円周方向に延びる係合部７１ｂとからなるＬ形の溝で構成されている。そして、係合部７３ｆの前端面に、本発明の電子部品側端子としての４個の端子７７ａが所定の間隔で固定されている。
また、雄カプラ７２ｂの連通部７９における後端大径部７９ｃには、係合溝部は設けられてなく、雌カプラ７２ａの係合溝部７１に係合可能な係合突起７５が設けられている。この係合突起７５は、係合溝部７１のガイド部７１ａ内に進入でき、ガイド部７１ａの奥端に達したときに、雌カプラ７２ａと雄カプラ７２ｂとを軸周り方向に相対的に回転させることにより、係合部７１ｂに係合して雌カプラ７２ａと雄カプラ７２ｂとの接続状態を維持させる。また、雄カプラ７２ｂの本体部７８ｃは外径の大きな略円筒状に形成されている。
そして、図１０に示したように、本体部７８ｃにおける雌カプラ７２ａの端子７７ａと対向する面（本発明の対向部を構成する面）には、本発明の電子部品側端子としての４個の端子７７ｂが４個の端子７７ａと同じ間隔を保って固定されている。この端子７７ｂは、係合突起７５が係合溝部７１の係合部７１ｂに係合したときに端子７７ａと電気的に接続される位置に取り付けられている。この水素供給用配管の接続構造のそれ以外の部分の構成については、前述した第１実施形態に係る水素供給用配管の接続構造と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。
雌カプラ７２ａと雄カプラ７２ｂとを接続する場合には、図６に示したように、雌カプラ７２ａと雄カプラ７２ｂとを対向させた状態から、雌カプラ７２ａと雄カプラ７２ｂとを接近させて、図７に示したように、雄カプラ７２ｂの連通部７９を雌カプラ７２ａの係合部７３ｆ内に挿入していく。そして、係合突起７５を係合溝部７１のガイド部７１ａ内に入れた状態で雌カプラ７２ａと雄カプラ７２ｂとをさらに接近させ、係合突起７５がガイド部７１ａの奥端に達すると、雌カプラ７２ａと雄カプラ７２ｂとを軸周り方向に相対的に回転させる。これによって、図８に示したように、係合突起７５が係合溝部７１の係合部７１ｂに係合して、雌カプラ７２ａと雄カプラ７２ｂとは接続状態に維持される。
この場合も、先端細径部３９ａの外周面と弁座３３ｃの穴部周縁部とは気密状態で接触し、雌カプラ７２ａの水素供給路ａと雄カプラ７２ｂの水素供給路ｂとは、弁体３４ａの前面に設けられた複数の突部３４ｃ間の隙間を介して連通した状態になる。また、雌カプラ７２ａと雄カプラ７２ｂとを軸周り方向に相対的に回転させるときに、端子７７ａと端子７７ｂとは互いの表面を擦り付けるようにして電気的に接続される。この水素供給用配管の接続構造のそれ以外の作用効果については、前述した第１実施形態に係る水素供給用配管の接続構造と同様である。
（第３実施形態）
図１１ないし図１３は、本発明の第３実施形態に係る水素供給用配管の接続構造を示している。この水素供給用配管の接続構造では、着脱カプラ８２が、図１１ないし図１３に示した雌カプラ８２ａと雄カプラ８２ｂとで構成されている。雄カプラ８２ｂの中央部に位置する本体部８３は、内部が大径の水素供給路を構成する収容部８３ａに形成された略円筒状に形成されている。そして、収容部８３ａの内周面の先端側部分に先端側にいくほど内径が小さくなったテーパ状の弁座８３ｂが形成され、収容部８３ａの内周面における基端側部分に、基端側が先端側よりも細径になった段部８３ｃが形成されている。また、雄カプラ８２ｂの基端部を構成する連結部８４の内周面の直径は、収容部８３ａの内周面における細径側の直径と同じに設定されている。
そして、収容部８３ａ内には、弁部材８５が設置されている。弁部材８５は、弁体８５ａと本発明の弾性部材としてのコイルばね８５ｂとで構成されている。弁体８５ａは、前端部が収容部８３ａの弁座８３ｂに気密的に接触できる先細り状のテーパ部に形成された肉厚の円板状に形成されており、後端面にコイルばね８５ｂが固定されている。そして、このように構成された弁部材８５は、コイルばね８５ｂの後端部を収容部８３ａ内の段部８３ｃに支受させ、コイルばね８５ｂの弾性によって弁体８５ａを弁座８３ｂ側に付勢した状態で収容部８３ａ内に設置されている。
また、弁体８５ａの直径が小さくなった前面の中央部から前方に向かって、棒状押圧部８６が延びている。この棒状押圧部８６は、雄カプラ８２ｂの先端側に設けられた連通部８９の内部を挿通できるとともに、連通部８９の軸方向の長さよりも長く形成された棒状体で構成されている。そして、棒状押圧部８６の先端側部分の周面には、連通部８９の内周面に対して摺接できるフランジ状のガイド部８６ａが設けられている。このガイド部８６ａは、弁体８５ａが弁座８３ｂに接触しているときに、連通部８９の先端部に位置する（図１１の状態）ようにして設けられている。
なお、この水素供給用配管の接続構造においては、連通部８９と棒状押圧部８６とで本発明の押圧部が構成される。この水素供給用配管の接続構造のそれ以外の部分の構成については、前述した第１実施形態に係る水素供給用配管の接続構造と同一である。したがって、同一部分に同一符号を記して説明は省略する。また、コイルばね８５ｂの弾性力は、コイルばね３４ｂの弾性力よりもやや小さくなるように設定されている。
この構成において、雌カプラ８２ａと雄カプラ８２ｂとを接続する場合には、図１１に示したように、雌カプラ８２ａと雄カプラ８２ｂとを対向させた状態から、雌カプラ８２ａと雄カプラ８２ｂとを接近させて、図１２に示したように、雄カプラ８２ｂの連通部８９を雌カプラ８２ａの係合部３３ｆ内に挿入していく。そして、雌カプラ８２ａの操作部３６ｂを後退させて、着脱部３６ａを球状係合部材３５よりも雌カプラ８２ａの基端側に位置させた状態で、連通部８９のテーパ部３９ｂを球状係合部材３５に当接させる。
その状態で、雌カプラ８２ａと雄カプラ８２ｂとをさらに接近させることにより、球状係合部材３５を、テーパ部３９ｂを乗り越えさせて後端大径部３９ｃの外周面に位置させる。これによって、棒状押圧部８６の先端部が、弁体３４ａの先端面に当接すると、まず、コイルばね８５ｂが収縮して、棒状押圧部８６の先端部が連通部８９内に後退する。そして、さらに雌カプラ８２ａと雄カプラ８２ｂとを接近させていくと、連通部８９の先端細径部３９ａが突部３４ｃに当接し、連通部８９の先端細径部３９ａは、コイルばね３４ｂの弾性に抗して、弁体３４ａを押圧して後退させ、図１２の状態になる。
そして、雌カプラ８２ａと雄カプラ８２ｂとをさらに接近させて、穴部３３ｇが係合溝部３９ｄと重なり合ったときに、操作部３６ｂを押圧する力を解除する。これによって、着脱部３６ａはコイルばね３６ｃの弾性によって前方に押し戻され図１３の状態になる。この状態では、球状係合部材３５は、穴部３３ｇ、着脱部３６ａおよび係合溝部３９ｄによって固定された状態になり、球状係合部材３５を介して雌カプラ８２ａと雄カプラ８２ｂとの接続状態が維持される。
この場合も、先端細径部３９ａの外周面と弁座３３ｃの穴部周縁部とは気密状態で接触し、雌カプラ８２ａの水素供給路ａと雄カプラ８２ｂの水素供給路ｂとは、弁体３４ａの前面に設けられた複数の突部３４ｃ間の隙間を介して連通した状態になる。また、操作部３６ｂを押圧する力を解除して着脱部３６ａが前方に移動したときに、端子３７ａと端子３７ｂとは互いの表面を擦り付けるようにして重なり電気的に接続される。これによって、電線５４ａ，５４ｂが接続し、電磁弁４１ａが作動可能になる。この水素供給用配管の接続構造のそれ以外の作用効果については、前述した第１実施形態に係る水素供給用配管の接続構造と同様である。
（第４実施形態）
図１４ないし図１７は、本発明の第４実施形態に係る水素供給用配管の接続構造を示している。この水素供給用配管の接続構造では、着脱カプラ９２が、図１４ないし図１７に示した雌カプラ９２ａと雄カプラ９２ｂとで構成されている。雌カプラ９２ａは、前述した第２実施形態に係る雌カプラ７２ａと同一構造に形成されている。したがって、雌カプラ９２ａにおける図６ないし図８に示した雌カプラ７２ａと同一の部分に同一の符号を記して説明は省略する。
また、雄カプラ９２ｂの連通部９９における後端大径部９９ｃには、係合溝部は設けられてなく、雌カプラ９２ａの係合溝部７１に係合可能な係合突起９５が設けられている。また、雄カプラ９２ｂの本体部９３は外径の大きな略円筒状に形成されている。そして、本体部９３における雌カプラ９２ａの端子７７ａと対向する面には、４個の端子９７が４個の端子７７ａと同じ間隔を保って固定されている。この雄カプラ９２ｂのそれ以外の部分の構成については、前述した第３実施形態の雄カプラ８２ｂと同一である。したがって、雄カプラ９２ｂにおける図１１ないし図１３に示した雄カプラ８２ｂと同一の部分に同一の符号を記して説明は省略する。
この構成において、雌カプラ９２ａと雄カプラ９２ｂとを接続する場合には、図１４に示したように、雌カプラ９２ａと雄カプラ９２ｂとを対向させた状態から、雌カプラ９２ａと雄カプラ９２ｂとを接近させて、図１５に示したように、雄カプラ９２ｂの連通部９９を雌カプラ９２ａの係合部７３ｆ内に挿入していく。そして、係合突起９５を係合溝部７１のガイド部７１ａ内に入れた状態で雌カプラ９２ａと雄カプラ９２ｂとをさらに接近させると、棒状押圧部８６の先端部が、弁体３４ａに当接してコイルばね８５ｂが収縮する。これによって、棒状押圧部８６の先端部が連通部９９内に後退する。
そして、さらに雌カプラ９２ａと雄カプラ９２ｂとを接近させていくと、連通部９９の先端細径部３９ａが突部３４ｃに当接し、連通部９９の先端細径部３９ａは、コイルばね３４ｂの弾性に抗して、弁体３４ａを押圧して後退させ、図１５の状態になる。さらに雌カプラ９２ａと雄カプラ９２ｂとを接近させて、図１６に示したように、係合突起９５がガイド部７１ａの奥端に達すると、雌カプラ９２ａと雄カプラ９２ｂとを軸周り方向に相対的に回転させる。これによって、図１７に示したように、係合突起９５が係合溝部７１の係合部７１ｂに係合して、雌カプラ９２ａと雄カプラ９２ｂとは接続状態に維持される。
この場合も、先端細径部３９ａの外周面と弁座３３ｃの穴部周縁部とは気密状態で接触し、雌カプラ９２ａの水素供給路ａと雄カプラ９２ｂの水素供給路ｂとは、弁体３４ａの前面に設けられた複数の突部３４ｃ間の隙間を介して連通した状態になる。また、雌カプラ９２ａと雄カプラ９２ｂとを軸周り方向に相対的に回転させるときに、端子７７ａと端子９７とは互いの表面を擦り付けるようにして電気的に接続される。この水素供給用配管の接続構造のそれ以外の作用効果については、前述した各実施形態に係る水素供給用配管の接続構造と同様である。
また、本発明に係る水素供給用配管の接続構造は、前述した実施形態に限定するものでなく、適宜変更して実施することが可能である。例えば、前述した実施形態では、電子部品として、電磁弁４１ａ、水素残量検出センサ４１ｂおよび温度センサ４１ｃを設けているが、これらのうちの１個または任意の２個のもので電子部品を構成してもよい。また、前述した各実施形態では、雌カプラ３２ａ等をガス配管３１ｂに接続し、雄カプラ３２ｂ等をガス配管３１ａに接続しているが、雌カプラ３２ａ等をガス配管３１ａに接続し、雄カプラ３２ｂ等をガス配管３１ｂに接続してもよい。
さらに、前述した第３，４実施形態では、棒状押圧部８６を、弁体８５ａの前面の中央部に設けているが、この棒状押圧部８６は、弁体３４ａの前面の中央部に設けてもよい。また、前述した実施形態では、水素供給用配管の接続構造をそれぞれ自動二輪車に設けているが、この水素供給用配管の接続構造を利用する装置としては、自動二輪車に限らず、自動三輪車や自動四輪車等の車両であってもよいし、車両以外の電力を利用する装置であってもよい。また、本発明に係る水素供給用配管の接続構造を構成する各部分についても、本発明の技術的範囲内で適宜変更することができる。
本発明の第１実施形態に係る水素供給用配管の接続構造を備えた自動二輪車を示した側面図である。 燃料電池システムを示した構成図である。 雌カプラと雄カプラとの接続を解除した状態を示した断面図である。 雌カプラと雄カプラとを接続させる状態を示した断面図である。 雌カプラと雄カプラとを接続させた状態を示した断面図である。 本発明の第２実施形態に係る水素供給用配管の接続構造が備える雌カプラと雄カプラとの接続を解除した状態を示した断面図である。 図６の雌カプラと雄カプラとを接続させる状態を示した断面図である。 図６の雌カプラと雄カプラとを接続させた状態を示した断面図である。 図６に示した雌カプラの正面図である。 図６に示した雄カプラの正面図である。 本発明の第３実施形態に係る水素供給用配管の接続構造が備える雌カプラと雄カプラとの接続を解除した状態を示した断面図である。 図１１の雌カプラと雄カプラとを接続させる状態を示した断面図である。 図１１の雌カプラと雄カプラとを接続させた状態を示した断面図である。 本発明の第４実施形態に係る水素供給用配管の接続構造が備える雌カプラと雄カプラとの接続を解除した状態を示した断面図である。 図１４の雌カプラと雄カプラとを接近させていく状態を示した断面図である。 図１４の雌カプラと雄カプラとを接近させた状態を示した断面図である。 図１４の雌カプラと雄カプラとを接続させた状態を示した断面図である。
符号の説明
１０…自動二輪車、２５…燃料電池、３１ａ，３１ｂ…ガス配管、３１…水素タンク、３２，７２，８２，９２…着脱カプラ、３２ａ，７２ａ，８２ａ，９２ａ…雌カプラ、３２ｂ，７２ｂ，８２ｂ，９２ｂ…雄カプラ、３３ｃ…弁座、３４ａ，８５ａ…弁体、３４ｂ，８５ｂ…コイルばね、３７ａ，３７ｂ，７７ａ，７７ｂ，９７…端子、３９，７９，８９，９９…連通部、４１ａ…電磁弁、４１ｂ…水素残量検出センサ、４１ｃ…温度センサ、５０…電源システム制御装置、５４ａ，５４ｂ，５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂ…電線、８６…棒状押圧部、ａ，ｂ…水素供給路。

Claims (11)

  1. 水素タンクから水素供給用配管を介して供給される水素ガスと空気供給装置から空気供給用配管を介して供給される空気中の酸素ガスとを反応させて電力を発生する燃料電池を備えた装置における水素供給用配管の接続構造において、
    前記水素供給用配管を水素タンク側配管と燃料電池側配管とで構成して、前記水素タンク側配管の先端部に水素タンク側カプラを設けるとともに、前記燃料電池側配管の先端部に前記水素タンク側カプラに対して着脱自在に接続できる燃料電池側カプラを設け、
    さらに、前記水素タンク側配管または前記水素タンクに電子部品を配設して、前記電子部品と前記水素タンク側カプラとの間を電子部品側電線で接続するとともに、前記電子部品を制御するための制御装置と前記燃料電池側カプラとの間を制御装置側電線で接続し、
    前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとからなる一対のカプラの着脱にしたがって、前記電子部品と前記制御装置との間も電気的に接続遮断されるようにしたことを特徴とする水素供給用配管の接続構造。
  2. 前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの少なくとも一方のカプラに、弁座に対して弁体を弾性部材で付勢することにより前記少なくとも一方のカプラが備える水素供給路を閉じる機構を設けるとともに、前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの少なくとも他方のカプラに、前記弾性部材の付勢力に抗して前記弁体を後退させることにより前記水素タンク側カプラの水素供給路と前記燃料電池側カプラの水素供給路とを連通させる押圧部を設け、
    さらに、前記水素タンク側カプラの所定部分に前記電子部品側電線の端部に連結された電子部品側端子を固定するとともに、前記燃料電池側カプラの所定部分に、前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとを接続させる際に、前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとが気密状態で接続したのちに前記電子部品側端子に電気的に接続される制御装置側端子を固定し、前記制御装置側端子に前記制御装置側電線の端部を連結した請求項１に記載の水素供給用配管の接続構造。
  3. 前記押圧部を、前記水素タンク側カプラの水素供給路と前記燃料電池側カプラの水素供給路とを気密状態で連通させる管状体で構成し、前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの一方のカプラに、弁座に対して弁体を弾性部材で付勢することにより前記一方のカプラが備える水素供給路を閉じる機構を設けるとともに、前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの他方のカプラに前記押圧部を設けて、前記押圧部が前記弾性部材の付勢力に抗して前記弁体を後退させることにより前記水素タンク側カプラの水素供給路と前記燃料電池側カプラの水素供給路とを気密状態で連通させるようにした請求項２に記載の水素供給用配管の接続構造。
  4. 前記押圧部を、前記水素タンク側カプラの水素供給路と前記燃料電池側カプラの水素供給路とを気密状態で連通させる管状の連通部と、前記連通部内を挿通可能な棒状押圧部とで構成し、前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとからなる一対のカプラの双方のカプラに、弁座に対して弁体を弾性部材で付勢することにより前記双方のカプラが備える水素供給路を閉じる機構を設けて、前記一対のカプラのいずれか一方のカプラに前記連通部を設けるとともに、前記一対のカプラのいずれか一方のカプラに前記棒状押圧部を設けて、前記連通部および前記棒状押圧部がそれぞれ対向する前記両弁体を前記弾性部材の付勢力に抗して後退させることにより前記水素タンク側カプラの水素供給路と前記燃料電池側カプラが備える水素供給路とを気密状態で連通させるようにした請求項２に記載の水素供給用配管の接続構造。
  5. 前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとの接続を解除させる際に、前記電子部品側端子と前記制御装置側端子とが離れたのちに、前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとの気密状態での接続が解除されるようにした請求項２ないし４のうちのいずれか一つに記載の水素供給用配管の接続構造。
  6. 前記電子部品と前記制御装置とが電気的に接続したときに前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとの接続が完了したことを判断できるようにした請求項２ないし５のうちのいずれか一つに記載の水素供給用配管の接続構造。
  7. 前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとが気密状態で接続されるときに、前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの一方のカプラの所定部分を覆うことのできる突片を、前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの他方のカプラに設けるとともに、前記突片の内面に前記電子部品側端子および前記制御装置側端子のうちの一方の端子を固定し、前記一方のカプラの所定部分に前記電子部品側端子および前記制御装置側端子のうちの他方の端子を固定した請求項２ないし６のうちのいずれか一つに記載の水素供給用配管の接続構造。
  8. 前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとが気密状態で接続されるときに、前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの一方のカプラの先端部に対向する対向部を、前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとからなる一対のカプラのうちの他方のカプラに設けるとともに、前記対向部に前記制御装置側端子および前記制御装置側端子のうちの一方の端子を固定し、前記一方のカプラの先端部に前記電子部品側端子および前記制御装置側端子のうちの他方の端子を固定した請求項２ないし７のうちのいずれか一つに記載の水素供給用配管の接続構造。
  9. 前記水素タンク側カプラと前記燃料電池側カプラとが接続されるときに、前記電子部品側端子と前記制御装置側端子とが互いに擦り付けられながら電気的に接続されるようにした請求項７または８に記載の水素供給用配管の接続構造。
  10. 前記電子部品が、前記水素タンク側配管を開閉するための電磁弁、前記水素タンク内の水素残量を検出するための水素残量検出センサおよび前記水素タンクの温度を検出するための温度センサのうちの少なくとも一つである請求項１ないし９のうちのいずれか一つに記載の水素供給用配管の接続構造。
  11. 前記燃料電池を備えた装置が自動二輪車である請求項１ないし１０のうちのいずれか一つに記載の水素供給用配管の接続構造。
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