JP4699730B2 - ロック機構付コネクタ構造 - Google Patents

Description

本発明は、流体を送給する供給接続部と、該流体の供給を受ける受容接続部とよりなるロック機構付コネクタ構造に関するものである。

従来の流体を使用する受容器具と、その流体を送給する供給器具としては、例えば、燃料注入式ライターと燃料注入用ガスボンベとの組み合わせがあり、そのコネクタ構造は、ライター側の注入口およびガスボンベ側の吐出口とにそれぞれ弁を設け、両弁はガスボンベの押しつけによって開作動し、ガスボンベ内の流体がライター内に注入される構造が一般的に採用されている（例えば、特許文献１，２参照）。
実公昭３９−１４３４３号公報 実公平３−３５９７２号公報

ところで従来のコネクタ構造にあっては、流体を使用する受容器具としてのガスライターと、流体を収容しガスライターに補充注入する供給器具としてのガスボンベとの接続状態は、ガスライターに流体を補充注入する時間だけであり、常時接続する機構とはなっていないもので、機構は簡単である。

一方、受容器具に対して流体を収容した供給器具を常時接続して、収容した流体を供給するように設けることが、使用用途によっては要求されるものがあり、その場合に、受容器具側にポンプを備えて供給器具内の流体を送給するように設けることが、接続部分の機構としては簡易に構成できるが、受容器具側に燃料ポンプおよびその制御機構を設置する必要があって、受容器具が複雑となると共にコンパクト化を図る際の障害となる。

上記点より前述のガスボンベのように流体を加圧状態で収容した供給器具によって、流体を供給するようにすることが、受容器具側のポンプを不要とする点で好ましいが、この供給器具が確実に接続した状態に装着されないと、流体漏れや流体供給不良の原因となる問題がある。

また、接続した供給器具が振動等によって簡単に外れないようにロックする機構が要求され、さらに、受容器具の内部に供給器具を挿入して装着するように構成した場合には、使用後の供給器具の取り外しが面倒となる問題を有している。

また、使用途中で供給器具を受容器具より取り出す際に、流体が漏れ出さないように、コネクタ分離を確実にかつ簡便に行えるように構成する必要がある。

本発明は上記点に鑑み、流体を使用する受容器具に対し、流体を収容した供給器具を簡易な動作で確実にロック状態で接続すると共に、簡易な動作で確実に解放取り出しが行えるようにした流体を送給する供給接続部と該流体の供給を受ける受容接続部とよりなるロック機構付コネクタ構造を提供することを目的とするものである。

本発明のロック機構付きコネクタ構造は、流体を送給する供給接続部と、該流体の供給を受ける受容接続部とよりなるコネクタ構造であって、前記供給接続部と前記受容接続部との接続動作に伴って移動する作動部材を有し、該作動部材の移動に伴って前記供給接続部と前記受容接続部の接続状態を固縛したロック状態に保持し、前記供給接続部の次回の押し込み操作に伴い、前記作動部材がさらに移動して前記供給接続部と前記受容接続部とのロック状態を解放する固縛機構と、前記供給接続部を前記受容接続部との分離方向に付勢する付勢機構とを備え、前記固縛機構がロック状態にある場合に、前記供給接続部より前記受容接続部へ流体の送給が可能であることを特徴とするものである。

前記固縛機構は、前記供給接続部に設けられた係合部と、前記受容接続部に設けられ前記供給接続部の押し込み操作に伴って移動し前記係合部と係合可能な作動部材とを備えたものが好適である。

前記作動部材は、第１リングと第３リングとの間で回転移動可能な第２リングで構成され、前記第１リングおよび第３リングはラチェットホルダーの内部で回転不能にかつ軸方向に移動可能に保持され、前記第２リングは前記ラチェットホルダーに設置されたラチェット凸部と係合するガイド突起と、前記供給接続部に設けられた係合部としての係合突起と係合するロック用突起と、第３リングとの接触により回転力を受けるスライド爪部と、を備え、前記第２リングは、前記供給接続部の接続動作に伴って第１リングを介して軸方向に移動し、その移動途中で第３リングとの接触によって回転力を受け、１回の軸方向移動で前記ラチェット凸部との係合位置の変更に伴って１コマ分回転移動し、前記ロック用突起が前記係合突起と係合するロック状態となり、次の軸方向移動で第２リングが次の１コマ分回転移動して前記ロック用突起と前記係合突起との係合が外れるように構成するのが好適である。

前記第２リングは、前記第１リングとの接触によってさらに回転方向の力を受けるように構成してもよい。

前記解放スプリングの付勢力は、前記供給接続部に分離方向に作用するとともに、前記作動部材にも作用し、該作動部材の遊動が阻止するのが好適である。

前記作動部材には、常時付勢力が作用して回転動作時の係止音がするように構成してもよい。

また、前記供給接続部と前記受容接続部との間のシールを行うシール部材をさらに備え、接続動作時には前記シール部材によるシールを行った後に、流体の供給が可能となり、前記固縛機構がロック作動し、解放時には、ロック解除および連通閉止の後に、前記シール部材が離れることが好適である。

上記のような本発明によれば、接続動作に伴う作動部材の移動により供給接続部と受容接続部をロック状態に保持し、次回の押し込み操作に伴ってロック状態を解放する固縛機構と、分離方向に付勢する付勢機構とを備えるために、供給接続部の接続動作に応じて固縛機構が動作してロック状態と解放状態となり、振動などによって供給接続部が脱落したり、不完全な接続状態となるのを防止し、さらに、接続状態で供給接続部を再度押し込むことによって離脱動作も容易に行える。

また、接続途中の位置で放置されることがなく、確実な接続状態および解放状態を得ることができ、圧力流体の漏れ、送給不良を招くことがない。さらに、接続動作および解放動作が、供給接続部を押し込む動作で行えることにより、その着脱のための操作用部位を受容接続部の近傍に設置する必要がなく、簡易な構成とできる。

また、固縛機構の具体的な構成によれば、供給接続部の本体部分には回転力が作用することがなく、３つのリング構成によって確実なロック・解放作動を得ることができる。

常時押圧力を作用させるものでは、ロックリングに常に付勢力を作用させて、ラチェットのクリック感、係止音、を発生させることができ、接続動作の確認が行える。

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は第１の実施の形態にかかる調圧機構を備えた受容接続部と供給器具の供給接続部とによるコネクタ構造の分離状態を示す全体断面図、図２は図１のコネクタ構造の要部拡大断面図、図３は供給器具としての圧力容器の斜視図、図４は固縛機構の主要部品の分解斜視図、図５は供給接続部の接続動作における最大押し込み状態を示す断面図、図６は供給接続部と受容接続部とが接続されたロック状態を示す断面図、図７はロック解放状態における供給接続部と作動部材との関係を示す断面斜視図、図８は図７よりロック状態に移行した同断面斜視図、図９〜図１３は固縛機構の作動状態をホルダーの一部を除去して示す図である。なお、下記の説明では図面の向きに準じて上下左右を表記しているが、実際の設置方向は、図１の中心線の延びる方向が上下方向（上下は反対でもよい）となる縦向き配置の他、この中心線が水平方向となる横向き配置の場合もある。

＜第１の実施形態＞
図１および図２の実施形態のコネクタ構造１は、液体燃料等の流体を使用する燃料電池等の受容器具１１に設置された受容接続部２と、該流体を加圧状態で供給する燃料カートリッジ等の供給器具１２に設置された供給接続部３とよりなり、受容器具１１に対し供給器具１２より流体Ｆを供給する際に、固縛機構４（ラチェット機構）によって受容接続部２と供給接続部３とをロック状態に接続するものである。受容接続部２は固縛機構４の主要部を備えると共に、送給流体を一定の２次圧力に調整する調圧機構５（ガバナ機構）を備える。一方、供給接続部３はプラグ状の供給接続口部３１にスプリング６２によって閉弁方向に付勢されたステム弁６１を有する弁機構６を備える。なお、スプリング６２やステム弁６１は、腐食しにくいことからステンレス鋼製であることが好ましい。

受容接続部２が設置された受容器具１１としては、例えば、燃料電池を内蔵した機器であり、一方、供給接続部３が設置された供給器具１２としては、例えば、燃料電池用燃料流体を収容した圧力容器（燃料カートリッジ）であり、加圧状態で収容した流体Ｆを吐出供給するもので、その具体構造は後述する。

そして、前記受容接続部２の内部に供給接続部３の先端部が挿入接続され、この供給接続部３の接続動作に応じて、供給接続部３のステム弁６１が没入移動して開作動し、その圧力流体の送給に応じて受容接続部２の調圧機構５が作動して、一定の２次圧力に調圧された流体が受容器具１１側に送給される構造となっている。また、上記接続動作において、供給接続部３の接続のための押し込み操作に伴い、固縛機構４における作動部材としての第２リング４４が移動して、供給接続部３の一部に係合して受容接続部２をロック状態に保持し、分離時には、供給接続部３の次の押し込み操作に伴い、作動部材としての第２リング４４がさらに移動してロック状態を解放状態とし、付勢機構としての解放スプリング４７によって受容接続部２と供給接続部３とが強制的に分離状態となる機構に設置されている。前述の第２リング４４は、耐メタノール性と摺動性が良いことからポリオキシメチレン（ＰＯＭ）製が好ましい。また、開放スプリング４７はステンレス鋼製であることが好ましい。

次に各部の構造を具体的に説明する。まず、受容接続部２における調圧機構５は、図２に断面図、図１９に分解斜視図を示すように、カバーケース５１と本体ケース５３とに挟持されたダイヤフラム５２と、本体ケース５３に接続され１次圧力の流体（液体またはガス）が導入される導入部材５４と、ダイヤフラム５２に連動して１次圧力を２次圧力へ減圧調整する１次調整弁５５および２次調整弁５６（低圧用逆止弁）と、弾性板５７（高圧用逆止弁）と、除塵用のフィルター５８とを備える。カバーケース５１と本体ケース５３は、例えばステンレス鋼製のビス５１６で互いに固定される。なお、前述のカバーケース５１、本体ケース５３および導入部材５４は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）製が好ましい。また、ダイヤフラム５２、１次調整弁５５、２次調整弁５６および弾性板５７は、耐メタノール性（膨潤、溶出、吸収、脆化）の点でエチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）であることが好ましいが、ニトリルゴム（ＮＢＲ）であってもよい。

そして、前記１次調整弁５５と２次調整弁５６とは、ダイヤフラム５２の偏位に対応して連動し、互いに逆の開閉動作により１次圧力を２次圧力に調圧するものであって、その１次圧力変化に対する調圧特性が、１次調整弁５５と２次調整弁５６とでは逆特性となっている。これにより、前記ダイヤフラム５２には、１次調整弁５５の投影面積に１次圧力が作用した圧力損失と、２次調整弁５６の投影面積に２次圧力が作用した圧力損失とが同方向に加わり、両者の調圧特性の組み合わせにより、１次圧力変動に応じた圧力損失変動による２次圧力の調圧誤差を補償して、２次圧力の一定化を得るものである。さらに、１次調整弁５５および２次調整弁５６は、ダイヤフラム５２の偏位に対して開閉動作が逆となって、両者の取付位置誤差による調圧変動を解消し、作製精度の緩和による製造の容易化を図っている。

上記調圧機構５の導入部材５４の外周部には固縛機構４が設置され、この固縛機構４は、図２に示すように、前記本体ケース５３に固着されたホルダー本体４１およびラチェットホルダー４２と、該ラチェットホルダー４２内に配設された第１〜第３リング４３，４４，４５と、軸方向に摺動自在なスプリングホルダー４６と、解放スプリング４７とを備えてなる。ホルダー本体４１、ラチェットホルダー４２、第１リング４３、第３リング４５およびスプリングホルダー４６は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）製であることが好ましい。

そして、前記供給接続部３の接続動作に応じて第２リング４４が１コマ分回転し、供給接続部３の係合ロックを行い、次の供給接続部３の押し込み動作によって、第２リング４４がさらに１コマ分回転し、係合ロックを解放し、解放スプリング４７の付勢力によって供給接続部３を強制的に分離するようになっている。上記１コマ送りはリング間の斜面の押圧によって回転方向に力が作用することで行う。

供給器具１２の頭部に設置された供給接続部３は、接続部本体３０の中央に弁機構６を内蔵する接続口部３１を備え、接続口部３１の外周には軸方向に突設された接続筒部３２を有する。なお、接続部本体３０はポリカーボネイト（ＰＣ）製であることが好ましく、接続口部３１はポリオキシメチレン（ＰＯＭ）製であることが好ましい。そして、図３に示すように、接続筒部３２の先端外周に等間隔に突出したロック用係合部としての係合突起３２１を備え、第２リング４４のロック用突起４４４と係合可能である。なお、図１，図２では接続筒部３２は断面位置が左右で異なっている。

接続筒部３２の先端より所定位置には、外側に環状に突出する押圧段部３２２を有し、後述のように、接続移動に応じて第１リング４３の内周突起４３３に当接して軸方向に移動させる。また、押圧段部３２２より上記係合突起３２１に向けて突出するスプライン軸状の凸部３２３を有し、係合突起３２１との間に第２リング４４が回動する環状スペースを形成すると共に、受容接続部２のラチェットホルダー４２の下部内周の縦溝４２６に係合して回り止めが行われる。

接続口部３１は、パイプ状に形成され、先端部外周にＯリングによるシール部材３３が装着され、接続部本体３０を貫通した下端部３１１にナット３５が締結されて取り付けられ、内周の中間段部３１２に弁機構６のステム弁６１が摺動自在に配設されている。下端部３１１と、接続部本体３０とは、下端部３１１の周囲溝に配置されたＯリング３１５によりシールされている。なお。このＯロング３１５は、エチレン・プロピレンゴムにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）コートを施したものであることが好ましい。中間段部３１２より突出するステム弁６１の下端にＯリングによる弁体６３が装着されてなる。ステム弁６１は頭部の凹部に導入部材５４の連係突起５４４の先端が当接可能であり、頭部の背面部と中間段部３１２との間にスプリング６２（リターンスプリング）が縮装され、閉弁方向に付勢している。

次に、受容接続部２における固縛機構４の構造を、図２および図４に沿って説明する。図４の下端部に示すラチェットホルダー４２は筒状に形成されてなり、筒部４２０の上端部が同図上端に示すホルダー本体４１に固定される。このラチェットホルダー４２の筒部４２０の内面に、一端より略中間位置にまで軸方向に延びる周方向で４つの第１ガイド溝４２１と、この第１ガイド溝４２１の間で上端面より内外に貫通したＬ字状係合溝４２２と、下端部側の内周に等間隔で複数（１２個）配置されたラチェット凸部４２３（図９参照）と、この軸方向に延びるラチェット凸部４２３の間に内周面による等間隔で複数（１２本）の第２ガイド溝４２４とを備え、ラチェット凸部４２３の上端部には傾斜面４２３ａと係止段部４２３ｂ（図９参照）を有し、係止段部４２３ｂの上端より第２ガイド溝４２４に向けても同様に傾斜面となっている。

第１リング４３（スライドリング）は、リング状基部４３１の外周に等間隔に複数１２個のガイド突起４３２を、内周にはガイド突起４３２と同位置に内周突起４３３をそれぞれ備え、上下端面は平坦に形成されている。外周のガイド突起４３２は、ラチェットホルダー４２の第２ガイド溝４２４に常時挿入され、この第１リング４３は回転不能で、上下移動のみ可能である。内周突起４３３の下面には、供給接続部３の接続筒部３２の押圧段部３２２の上端が上昇時に当接可能で、その押圧により第１リング４３が軸方向に上動する。なお、内周突起４３３の間の縦溝には、前記接続筒部３２の係合突起３２１が挿通可能である。

第２リング４４（ロックリング）は、リング状基部４４１の外周に等間隔に突出した複数１２個のガイド突起４４２を、上面に等間隔で複数１２個の傾斜面を有するスライド爪部４４３を、内周に等間隔で突出する複数１２個のロック用突起４４４をそれぞれ備え、回転方向ｄに回転作動される。外周のガイド突起４４２と内周のロック用突起４４４は周方向の同位置で、両者はリング状基部４４１の下部で連結され、回転方向ｄの前方で高く後方で低い傾斜面に設けられている。また、上面に突出するスライド爪部４４３の上面は、同様に回転方向ｄの前方で高く後方で低い傾斜面に設けられている。

外周のガイド突起４４２はラチェットホルダー４２の第２ガイド溝４２４に挿入され、第２リング４４を軸方向に摺動案内し、このガイド突起４４２は第２リング４４の上動量が大きいときに第２ガイド溝４２４より抜け出し、第２リング４４が回転可能となる。その回転により、ガイド突起４４２の下端傾斜面が、ラチェット凸部４２３の傾斜面４２３ａまたは係止段部４２３ｂの上端傾斜面に当接可能な状態で下降すると、その傾斜面同士の接触によりさらに回転するもので、ガイド突起４４２の先端が係止段部４２３ｂに係止したロック状態またはガイド突起４４２が第２ガイド溝４２４に挿入された分離状態で、その回転が停止する。また、内周のロック用突起４４４は、接続動作に伴う回動で供給接続部３の接続筒部３２のロック用の係合突起３２１の内側に移動して、係合ロック可能である。

第３リング４５（ガイドリング）は、リング状基部４５１の外周に等間隔４個のガイド突起４５２を、下端面にラチェット爪状の斜面を有する爪歯４５３を、それぞれ備える。ガイド突起４５２は、ラチェットホルダー４２の第１ガイド溝４２１に挿入され、この第３リング４５は軸方向に上下移動可能（回転不能）であり、その下端位置は第１ガイド溝４２１の下端部にガイド突起４５２が係止して規制され、第２リング４４と分離される。下端面の爪歯４５３は、第２リング４４の上面のスライド爪部４４３と当接し、斜面同士の接触により第２リング４４を回動させる。

スプリングホルダー４６は、円筒状の上部筒部４６１とこれより外径が小さい下部筒部４６２よりなり、内部に解放スプリング４７が縮装され、上部筒部４６１の下端外周段部４６３が、第２リング４４のロック用突起４４４に上方より当接して付勢する。これにより、第３リング４５と離れた第２リング４４の分離時の遊動防止を行う。

また、スプリングホルダー４６の下部筒部４６２は、第１〜第３リング４３〜４５の内方に挿入され、下方にラチェットホルダー４２の内部に延び、解放スプリング４７を受ける底面の中央には開口を有し、開口内には供給接続部３の接続口部３１が挿入される。さらに、下部筒部４６２の下端部が供給接続部３の接続部本体３０の内端面３２４に当接可能で、供給接続部３の接続動作によってスプリングホルダー４６は解放スプリング４７に抗して軸方向に上方移動可能である。

解放スプリング４７は、受容接続部２の本体ケース５３のフランジ部下面との間に縮装されるコイルスプリングであり、スプリングホルダー４６を介して第３リング４５を押し下げると共に、供給接続部３を離脱方向・分離方向に付勢する。

ホルダー本体４１は、受容接続部２のダイヤフラム５２の固定と共に本体ケース５３に固着される。下部のリング体４１１で連結された、等間隔で上方に延びる複数４個の固定部４１２、固定部４１２の間の縦溝部４１３を備え、固定部４１２の上端の外方向に突出するフランジ部４１４に固着用のネジ孔４１５が形成され、さらに、フランジ部４１４の下方の各固定部４１２の外面に外方向に突出する４個のピン状突起４１６を有する。このピン状突起４１６は、ラチェットホルダー４２のＬ字状係合溝４２２と係合可能で、組み立てが行われる。

次に、調圧機構５の構造を具体的に説明する。本体ケース５３とカバーケース５１とをダイヤフラム５２を介して接合することにより、その内部空間が調圧室５３０と大気室５１０とに画成される。ダイヤフラム５２は、調圧室５３０の２次圧力を受けて大気室５１０との圧力差に応じて弾性偏位可能であり、その中心部には、大気室５１０側にサポータ５２１が調圧室５３０側にシャフト５２２がそれぞれ固着され、ダイヤフラム５２の偏位に応じて一体に軸方向に移動可能である。サポータ５２１およびシャフト５２２は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）製であることが好ましい。

シャフト５２２は、ダイヤフラム５２に固着され調圧室５３０に位置するボス部５２３と、このボス部５２３の先端から軸方向に延長された軸部５２４を備え、この軸部５２４の先端に周溝部を有し、この周溝部にＯ−リングによる１次調整弁５５が装着され、さらに、前記軸部５２４の根本部分でボス部５２３の先端面にＯ−リング（弾性体）による２次調整弁５６が装着される。

サポータ５２１はダイヤフラム５２に密着するフランジ部の中心のボルト部がダイヤフラム５２の中心を貫通し、反対側のシャフト５２２に締結される。また、サポータ５２１には、カバーケース５１の筒状部５１１の内部に設置された圧力設定用の調圧スプリング５１３の一端部が当接し、調圧スプリング５１３の他端部は筒状部５１１に位置調整可能に螺合された調圧ネジ５１２（アジャスタ）に当接し、この調圧ネジ５１２の軸方向位置の調整に応じて、調圧スプリング５１３によるダイヤフラム５２の付勢力が調整される。調圧ネジ５１２は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）製が好ましく、調圧スプリング５１３はステンレス鋼製が好ましい。

下端部位の導入部材５４は、外周の筒部５４１と、中間の隔壁部５４２と、隔壁部５４２より下方に突出する連係突起５４４と、連係突起５４４の両側の隔壁部５４２を貫通する連通孔５４３を備える。

そして、導入部材５４の隔壁部５４２の上面には、連通孔５４３の開口を閉塞可能に、ゴム板、サンドイッチ板等による高圧閉止用の弾性板５７が配設されている。つまり、調圧室５３０の２次圧力がある程度高い状態で、供給接続部３が分離された際に、その２次圧力によって弾性板５７が連通孔５４３を閉塞して逆止弁として機能し、流体が外部に漏れ出るのを防止する。

導入部材５４は筒部５４１の上端部が前記本体ケース５３の先端筒部の外周に、例えばエチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）製のＯリング５３２を介して着脱可能に結合され、他端部側は供給接続部３の接続口部３１の前端外周のシール部材３３が嵌装され、加圧流体が導入される。

本体ケース５３は先端筒部の内部にシャフト５２２の軸部５２４が摺動可能に挿通される仕切壁５３１を備え、この仕切壁５３１の外内が１次調整弁５５および２次調整弁５６によって開閉される。軸部５２４の前進移動に伴って１次調整弁５５が開き、後退移動に伴って２次調整弁５６が開くように逆の開閉作動をする。また、２次調整弁５６は調圧室５３０の圧力が低い状態で、供給接続部３が分離された際に、その２次圧力によって閉じて流体の逆流を閉止する閉止弁として機能する。

調圧室５３０の側部には調圧した２次圧力のガスを筒部材５３３を経て排出する排出口５１４が設置され、この排出口５１４には調圧された流体を受容器具１１に導くパイプ５１５が接続される。筒部材５３３は、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）製であることが好ましい。また、パイプ５１５は、耐薬品性、柔軟性の点でシリコーンゴム製であることが好ましいが、メタノール濃度が約４０％以下の場合、安価なウレタンゴムであってもよい。

前述の導入部材５４の連係突起５４４は、受容接続部２に供給接続部３を接続する際に、その先端がステム弁６１を押して開作動させるものである。この連係突起５４４は導入部材５４の隔壁部５４２に固着されて、ダイヤフラム５２と連動する軸部５２４とは分離された構造であり、接続動作でダイヤフラム５２が偏位する力を受けないようになっている。つまり、軸部５２４の先端でステム弁６１を連係作動させることが可能であるが、その場合に、最大押し込み状態が継続されるように押し込み力が保持された場合には、それによってダイヤフラム５２が偏位することで調圧機能が損なわれ、設定２次圧力より高い圧力の流体が供給される恐れがあるが、ダイヤフラム５２と連係突起５４４とが分離していることで、調圧機能が確保でき設定２次圧力より高い圧力の流体の供給を阻止している。

前記導入部材５４の隔壁部５４２の下面には、送給する流体中の塵埃等の異物を除去するためのフィルター５８が介装される。このフィルター５８は、内孔５８ａを有する円板状で、外径が隔壁部５４２の外径より若干大きく、また、内径が連通突起５４４の根本部径より若干小さく形成され、導入部材５４に下方より挿入装着することによって落ちないように止着される。

このフィルター５８の材質は、例えば、空隙率８５％、セル平均径３０μｍ、厚み１ｍｍのＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）発泡体であり、その他の材料も使用可能である。フィルター５８を流体通路に介装することにより、供給流体に存在する細かなゴミの混入を防ぎ、調圧用の１次および２次調整弁５５，５６の調圧作動、弾性板５７などの逆流防止作動に不良が発生するのを阻止すると共に、受容器具１１における作動部材の動作不良の発生も防止する。

次に、供給器具１２（圧力容器）の構造を説明する。供給器具１２は、供給接続部３の接続部本体３０が頭部に設置された、例えばポリカーボネイト（ＰＣ）製の容器本体１０２と、この容器本体１０２の内部に形成され、流体Ｆを収容する貯蔵室１０３と、容器本体１０２の内部に形成され、端部において貯蔵室１０３と相互に連通し、流体Ｆを押し出すための応力を生じさせる圧縮ガスＧを封入する気室１０４と、貯蔵室１０３に移動自在に配設され、流体Ｆと圧縮ガスＧとを区画するピストン状の隔壁部材１０５と、隔壁部材１０５が下降移動した際に容器本体１０２の底部との間で圧縮される、例えばステンレス鋼製の弾性体１０８とからなる。

容器本体１０２は、外容器１２１と、底部を密閉する蓋体１２２と、外容器１２１の内部に二重構造に配設された内容器１２３とで構成されてなる。内容器１２３の下端部には縦方向に延びる切欠き１１１が形成され、内容器１２３の内部と外容器１２１の内部、すなわち、貯蔵室１０３と気室１０４とが連通可能になっている。内容器１２３の上端部は
接続口部３１の下端部３１１に締結されたナット３５に嵌合装着され、この内容器１２３が保持されてなる。内容器１２３の上端部には中心部に透孔１２３ａが開口され、弁機構６のステム弁６１の開閉動作に応じて、貯蔵室１０３内の流体Ｆの吐出供給が行えるようになっている。なお、前述の蓋体１２２はポリカーボネイト製、内容器１２３はポリプロピレン（ＰＰ）製、ナット３５はポリオキシメチレン製が好ましい。

また、内容器１２３に摺動可能に嵌挿された隔壁部材１０５は、本体１５１と弾性シール部材１５２（Ｏリング）とで構成され、シール部材１５２の外周が、シリンダ状の内容器１２３の内壁に気密に接触し、その上部空間の貯蔵室１０３に流体Ｆが封入される。この隔壁部材１０５は、貯蔵室１０３に収容した流体Ｆと気室１０４に収容した圧縮ガスとを区画する移動隔壁として機能し、背面に作用する圧縮ガスの圧力によって前面の流体Ｆを加圧し、ステム弁６１が開作動した際に、この流体Ｆを押し出すように作用する。なお、本体１５１はポリプロピレン製であることが好ましい。また、弾性シール部材１５２は、摺動性を増大させるためにエチレン・プロピレンゴムにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）コートを施したものであることが好ましい。

気室１０４への圧縮ガスＧの封入は、供給接続部３の分離状態で、貯蔵室１０３に流体Ｆを注入する以前に行う。まず押し込み作動により開作動したステム弁６１を通して、圧縮ガスＧを貯蔵室１０３に注入するのに応じて隔壁部材１０５が下降し、図１に示す位置よりさらに貯蔵室１０３に圧縮ガスが注入されることによって、隔壁部材１０５は、弾性体１０８を押圧変形させて貯蔵室１０３の底部にさらに移動する。最下降状態において、切欠き１１１の上端部が隔壁部材１０５のシール部材１５２より上方となり、切欠き１１１を通して貯蔵室１０３より気室１０４へ圧縮ガスが注入される。そして、気室１０４内が所定圧力となった際に圧縮ガスの注入を停止した後、ステム弁６１を再び開作動して貯蔵室１０３の圧縮ガスを排出する。これに応じ、隔壁部材１０５は貯蔵室１０３のシール状態に戻り、さらなるガスの排出で内容器１２３の上端にまで上昇移動し、貯蔵室１０３のガスを全て排出することで、気室１０４に圧縮ガスＧが封入される。その後、注入手段を供給接続部３に接続してステム弁６１を通して貯蔵室１０３へ流体Ｆを、隔壁部材１０５を下降させつつ注入することによって、流体Ｆを噴出可能に収容して供給器具１２を得るものである。

なお、供給器具１２には、流体として圧縮ガスを収容してもよく、その場合には、内容器は用いず、外容器に直接ガスを収容する。また、供給流体を噴出させるための内圧（１次圧力）を得るために、この流体に噴射剤を混入した、いわゆるエアゾール構造としてもよい。

前述の受容接続部２と供給接続部３の接続動作においては、基本的に、供給接続部３の接続口部３１が受容接続部２の導入部材５４に挿入され、シール部材３３の接触によってシール状態を確保すること、供給接続部３の弁機構６を開作動して流体の通路を連通させ供給を可能とすること、固縛機構４をロックさせることが行われる。

その作動順は、接続時（取付時）には、まず、シール部材３３が導入部材５４の筒部５４１の内面に接触してシール性を確保した後、連係突起５４４の先端によって弁機構６のステム弁６１が開作動して流体の送給通路が連通し、続いて、固縛機構４の第２リング４４が回転してロック状態となる。一方、解放時（取外時）には、固縛機構４の第２リング４４が回転してロック状態が解放されるのに続いて、ステム弁６１が閉弁して連通を閉止し、最後にシール部材３３が導入部材５４より離れてシール解除するものである。

次に、受容接続部２に対する供給接続部３の接続を、主に固縛機構４の動作を図５〜図８および図９〜図１３を用いて説明する。なお、図９〜図１３では、ラチェットホルダー４２のラチェット凸部４２３を残して筒部４２０を除去し、その内周面のラチェット凸部４２３と第１リング４３および第２リング４４との関係を示している。

接続前の分離状態は、図２および図９に示すように、固縛機構４のスプリングホルダー４６の段部４６３が第２リング４４のロック用突起４４４に当接して押圧し、第１リング４３および第２リング４４のガイド突起４３２，４４２はラチェットホルダー４２の第２ガイド溝４２４内にあり第２リング４４は回動不能であり、第３リング４５は下降位置が規制された位置にある。この状態では、調圧機構５の２次調整弁５６（逆止弁）は閉じ、供給接続部３のステム弁６１も閉止状態にある。

供給接続部３の押し込み動作に応じて、第１段階は図１０に示すように、接続筒部３２のロック用の係合突起３２１が第１および第２リング４３，４４の縦溝を図７に示すように通って移動し、スプリングホルダー４６の下端部が供給接続部３の内端面３２４に当接して押し上げられるのに続いて、押圧段部３２２が第１リング４３の下面に当接してこれを押し上げる。これに伴い、第２リング４４も上昇し、第１ガイド溝４２１の下端で停止している第３リング４５の下面と当接し、この第３リング４５も押し上げる。その途中で、図１０に示すように、第２リング４４のガイド突起４４２はラチェットホルダー４２の第２ガイド溝４２４の上端より出て回動可能となり、第３リング４５の下面の爪歯４５３の傾斜面との当接によって第２リング４４は回転方向ｄへの力を受ける。

図５は供給接続部３を最大押し込んだ状態を示し、この状態では第３リング４５の上動は規制され、第２リング４４は第３リング４５との斜面接触により、第１リング４３上を回転方向ｄへ回転させ、図８に示すように、この第２リング４４の回動で、そのロック用突起４４４が供給接続部３の接続筒部３２のロック用の係合突起３２１の内側に移動して係合し、抜け移動不能にロックする。図５の状態では、連係突起５４４がステム弁６１を開作動させて流体の送給を開始する。

次に、最大押し込み状態より、押し込み動作を解放すると、解放スプリング４７の付勢力によって供給接続部３は後退付勢されるが、供給接続部３の接続筒部３２のロック用の係合突起３２１が第２リング４４のロック用突起４４４に係合して下方移動し、第３リング４５および第１リング４３も一体に下方移動する。そして、図１１に示すように、第３リング４５が第１ガイド溝４２１の下端で下降停止になると、これより離れて第２リング４４がさらに下降することで、両者の傾斜接触が離れ、第２リング４４は上記回転により下端のガイド突起４４２の先端が第２ガイド溝４２４の位置よりラチェット凸部４２３の傾斜面４２３ａ上に移動し、この傾斜面４２３ａ上に接触し、第２リング４４のさらなる下降で、その傾斜に沿ってさらに回動する。

そして、図１２に示すように、第２リング４４のガイド突起４４２が係止段部４２３ｂに当接して回動停止するとともに、それ以上の下降が停止されて、この第２リング４４のロック用突起４４４に係合している供給接続部３はロックされ、分離不能に接続されたロック状態となる。

図６はこのロック状態の断面図であり、調圧機構５が作用して所定圧力に調整された流体が排出口５１４より受容器具１１側に供給される。

次に、上記ロック状態からの解放動作は、再度供給接続部３を押し込み動作すると、図１３に示すように、第１リング４３および第２リング４４が上動し、第２リング４４の下端部が係止段部４２３ｂより離れて回動可能となり、第３リング４５の爪歯４５３の斜面によって第２リング４４が回動し、その後の供給接続部３の後退移動に伴って、第２リング４４のガイド突起４４２の斜面がラチェット凸部４２３の係止段部４２３ｂより第２ガイド溝４２４に至る斜面に接触し、この斜面接触により第２リング４４はさらに回転方向ｄに回転し、ガイド突起４４２が第２ガイド溝４２４内に挿入される位置に回転する。この第２リング４４の回転位置では、図７に示すように、係合突起３２１はロック用突起４４４とは外れて縦溝と位置が合い、ロック係合が解放されて、供給接続部３の接続筒部３２が分離移動可能となって、解放スプリング４７の付勢力によってスプリングホルダー４６を介して分離作動され、突き出される。

前記調圧機構５は、１次調整弁５５および２次調整弁５６の調圧により、ダイヤフラム５２の動きに応じて、１次圧力をその圧力に関係なく所定の２次圧力に減圧調整するものであり、その作用を説明する。

図６は調圧状態を示すものであって、１次調整弁５５および２次調整弁５６で調圧された流体は調圧室５３０へ流入し、精度よく２次圧力に減圧されて排出口５１４より排出される。

ダイヤフラム５２は２次圧力と大気圧との差圧による付勢力と調圧スプリング５１３による付勢力とが平衡した位置に保たれる。そして、排出口５１４からの流体排出量の変動、１次圧力の変動等に応じて２次圧力が変化した場合、これに応動してダイヤフラム５２の偏位量が変化し、シャフト５２２の位置が変化するのに連動して１次調整弁５５および２次調整弁５６が動き、互いに異なる方向より開閉作動して２次圧力を一定に保つ。調圧ネジ５１２を動かすことで調圧スプリング５１３の付勢力を変化させ、任意の２次圧力が設定可能である。

さらに、１次圧力変化に対する１次調整弁５５による調圧特性と、２次調整弁５６による調圧特性とは互いに逆特性であって、１次圧力の低下に対する２次圧力は、１次調整弁５５の調圧では上昇し、２次調整弁５６の調圧では低下する。そして、シャフト５２２には軸部５２４の先端部に１次圧力の作用により１次調整弁５５の投影面積が受ける圧力損失と、ボス部５２３に２次圧力の作用により２次調整弁５６の投影面積が受ける圧力損失とが、共にシャフト５２２を後退させる同方向作用するもので、両者の調圧特性の組み合わせにより１次圧力の変動に対する２次圧力の変動を一定化する構造となっている。

つまり、２次圧力流体が調圧室５３０より排出されて２次圧力が低下変動すると、ダイヤフラム５２はシャフト５２２が前進移動（図で下方への移動）し、１次調整弁５５が開方向に２次調整弁５６が閉方向に作動し、１次圧力流体が１次調整弁５５により減圧されて調圧室５３０に流入して２次圧力が上昇し、この２次圧力が１次圧力の低下変動に伴って設定値より上昇するのが２次調整弁５６の開度（圧力損失）により調整され、２次圧力が設定値となると、ダイヤフラム５２の偏位によりシャフト５２２が後退移動（図で上方への移動）し、１次調整弁５５が閉作動して流体の導入量を低減することで一定の２次圧力を得るように調圧するものである。

そして、１次圧力の変動に伴う調圧特性、つまり供給器具１２より流体を供給した際に、この供給器具１２内の１次圧力が徐々に低下することに対する１次調整弁５５の受圧誤差を考慮したものである。２次調整弁５６を１次調整弁５５とは異なる逆方向の開閉作動を行い、２次調整弁５６の圧力損失が、１次調整弁５５の圧力損失と同方向でかつほぼ逆特性である。この１次調整弁５５による調圧特性は、１次圧力の上昇に対して２次圧力が低下する特性である。これに対して、２次調整弁５６による調力特性は、１次圧力が低いとき２次圧力を抑制し、特に、１次圧力が０のときに閉弁して逆止弁となって流体の逆流を阻止し、１次圧力の上昇で開放となり、１次圧力の上昇に対して２次圧力が上昇する特性で、上記１次調整弁５５による調圧特性とは逆特性である。

両調圧特性はシャフト５２２に対して同方向に作用することで、調圧特性が逆特性の２つの調整弁５５，５６の組み合わせによる調圧特性は、１次圧力の変動に対して、一定の２次圧力が得られる。つまり、供給器具１２からの流体の供給に伴って１次圧力が低下変動する際に、１次調整弁５５に作用する圧力損失によって、２次圧力が上昇する調圧特性となるのを、２次調整弁５６に作用する圧力損失が２次圧力を低下させる特性となることで、両者の合成特性は平坦化し、一定の２次圧力を維持することが、簡単な構造により確保できる。

また、分離状態および不使用状態では、２次調整弁５６および弾性板５７が逆止弁として作用することで、流体漏れの防止が図れる。

＜第２の実施形態＞
図１４は第２の実施形態にかかる固縛機構（ラチェット機構）の主要部品の分解斜視図、図１５は図１４の固縛機構の作動状態をホルダーの一部を除去して示す図である。

本実施形態と第１の実施形態と異なる点は、第１リング４３の第２リング４４との接触面に凹凸４３４を備えたものである。その他は第１の実施形態と同様に構成され、同一の符号を付して説明を省略する。

この実施形態においては、供給接続部３の上昇移動に伴い、第２リング４４のガイド突起４４２が第２ガイド溝４２４より外れた際に、図１５に示すように、第２リング４４が第３リング４５の下面の斜面との接触により回転力を得ると共に、第１リング４３の凹凸４３４との接触によっても回転方向ｄへの回転力を得るようにしたものであり、第２リング４４のより確実なコマ送りが行えるようにしている。

ロック状態にある供給接続部３を分離させるために、この供給接続部３を押し込み作動させた際にも、第２リング４４のガイド突起４４２がラチェット凸部４２３の係止段部４２３ｂより外れたときの回転力を、上下の第３リング４５および第１リング４３との接触によって得ることができる。

なお、この第２リング４４の回転力を第１リング４３の接触面の凹凸４３４によってのみ得るようにしてもよい。

＜第３の実施形態＞
図１６は第３の実施形態にかかる固縛機構（ラチェット機構）の主要部品の分解斜視図、図１７および図１８は図１６の固縛機構の作動状態を要部部品のみ示す断面図である。

この実施形態では、第２リング４４に常に解放スプリング４７の付勢力を作用させて、ラチェットのクリック感、係止音、を発生させるようにしたものである。

具体的には、解放スプリング４７の付勢力が直接供給接続部３に作用するのではなく、第２リング４４を介して分離方向に作用させるために、異なる形状のスプリングホルダー４８が設置され、その他の部品は第１の実施形態と同様であり、同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態のスプリングホルダー４８は、円筒状の上部筒部４８１とこれより外径が小さい下部筒部４８２と、上部筒部４８１の下端部より軸方向に延設された押圧部４８３と、上部筒部４８２の上端の外周に等間隔で複数４個の位置決め用のガイド部４８５とを備える。

ガイド部４８５はホルダー本体４１の固定部４１２の間の縦溝部４１３に挿入され軸方向に移動可能で、その先端の外周凸部４８６がラチェットホルダー４２の第１ガイド溝４２１に挿入されて回転不能とされている。

上部筒部４８１の下端に延設された押圧部４８３は、供給接続部３の接続筒部３２の係合突起３２１が挿通する縦溝４８４を備え、この接続筒部３２の上下位置に関係なく、該接続筒部３２の外側で、押圧部４８３の下端が第２リング４４のロック用突起４４４に上方より当接して常時付勢する。

また、スプリングホルダー４８の下部筒部４８２の長さは短く形成され、供給接続部３の接続動作において、図１８に示すように、供給接続部３はスプリングホルダー４８の下部筒部４８２の先端に当接しない構造となっている。つまり、供給接続部３の押圧段部３２２が第１リング４３の内周突起４３３に接触することで、解放スプリング４７の分離方向の付勢力を受けるようになっている。

これにより、第２リング４４はその回転動作時においても付勢されて、ラチェット凸部４２３の係止段部４２３ｂに係止する際の、および、第２リング４４が係止段部４２３ｂの上部より第２ガイド溝４２４内に挿入係止する際の、作動音を得ることで、接続動作および分離動作が行われたことの確認が得られる。

上記実施形態では、供給器具１２には流体を加圧状態で収容し、受容器具１１に供給するようにしているが、非加圧流体を供給する場合にも本発明は適用可能である。

本発明の第１の実施の形態にかかる調圧機構を備えた受容接続部と供給器具の供給接続部とによるコネクタ構造の分離状態を示す全体断面図 図１のコネクタ構造の要部拡大断面図 供給器具としての圧力容器の斜視図 固縛機構の主要部品の分解斜視図 供給接続部の接続動作における最大押し込み状態を示す断面図 供給接続部と受容接続部とが接続されたロック状態を示す断面図 ロック解放状態における供給接続部と作動部材との関係を示す断面斜視図 図７よりロック状態に移行した同断面斜視図 接続前の固縛機構の状態をホルダーの一部を除去して示す図 供給接続部を受容接続部に押し込んだ初期状態を示す図９と同様の図 供給接続部の押し込みを解除した初期状態を示す図９と同様の図 供給接続部が受容接続部に係合したロック状態を示す図９と同様の図 ロック状態より供給接続部を押し込んだロック解除の初期状態を示す図９と同様の図 第２の実施形態にかかる固縛機構の主要部品の分解斜視図 図１４の固縛機構の作動状態をホルダーの一部を除去して示す図 第３の実施形態にかかる固縛機構の主要部品の分解斜視図 図１６の固縛機構の接続前の状態を要部部品のみ示す断面図 図１６の固縛機構の接続作動の途中状態を要部部品のみ示す断面図 調圧機構の分解斜視図

符号の説明

１ コネクタ構造
２ 受容接続部
３ 供給接続部
４ 固縛機構
５ 調圧機構
６ 弁機構
11 受容器具
12 供給器具
31 接続口部
32 接続筒部
41 ホルダー本体
42 ラチェットホルダー
43 第１リング
44 第２リング（作動部材）
45 第３リング
46，48 スプリングホルダー
47 解放スプリング（付勢機構）
52 ダイヤフラム
61 ステム弁
321 係合突起（係合部）
Ｆ 流体

Claims (7)

1. 流体を送給する供給接続部と、該流体の供給を受ける受容接続部とよりなるコネクタ構造であって、
   前記供給接続部と前記受容接続部との接続動作に伴って移動する作動部材を有し、
   前記作動部材は、第１リングと第３リングとの間で回転移動可能な第２リングで構成され、
   前記第１リングおよび第３リングは、前記受容接続部の本体ケースに固着されるホルダー本体にその上端部が固定される筒状に形成されるラチェットホルダーの内部で回転不能にかつ軸方向に移動可能に保持され、
   前記第２リングは、前記ラチェットホルダーの内周に設置されたラチェット凸部と係合するものであって前記第２リングのリング状基部の外周に突出したガイド突起と、前記供給接続部に設けられた係合部としての係合突起と係合するものであって前記リング状基部の内周に突出するロック用突起と、前記第３リングとの接触により回転力を受けるものであって前記第２リングのリング状基部の上面に傾斜面を有するスライド爪部と、を備え、
   前記ラチェットホルダーに設置された前記ラチェット凸部の間に備えられる第２ガイド溝にそのガイド突起が挿入された前記第２リングは、前記供給接続部の接続動作における接続のための押し込み操作による１回の軸方向移動に伴って前記第１リングを介して軸方向に移動し、前記第２ガイド溝より抜け出し回動可能となり、その移動途中で前記第３リングのリング状基部の下端面の斜面を有する爪歯と前記スライド爪部との接触によって回転力を受け、前記１回の軸方向移動で前記ラチェット凸部との係合位置の変更に伴って１コマ分回転移動し、前記第２リングのガイド突起が前記ラチェット凸部の上端部に有る傾斜面及び係止段部のうちの前記傾斜面上に移動して、前記ロック用突起に上方より当接して付勢する付勢機構により前記ガイド突起が付勢されて下降して、前記ガイド突起が前記傾斜面に接触し、前記傾斜面に隣接して段差を形成する前記係止段部に当接して回転停止すると共に、前記ロック用突起が前記係合突起と係合するロック状態となり、
   次の押し込み操作に伴う次の１回の軸方向移動で前記第２リングは前記第１リングを介して軸方向に移動し、前記第２リングのガイド突起は前記係止段部の上端から離れて回動可能となり、前記第３リングの下面の爪歯の傾斜面との当接によって前記第２リングが次の１コマ分回転移動して前記ロック用突起と前記係合突起との係合が外れるものであって、
   前記ロック用突起と前記係合突起との係合によりロック状態にある場合に、前記供給接続部より前記受容接続部へ流体の送給が可能であることを特徴とするコネクタ構造。
2. 前記ラチェットホルダー内に前記受容接続部と前記供給接続部とが強制的に分離状態とするように前記付勢機構を備えることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ構造。
3. 前記受容接続部は、調圧機構を備え、該調圧機構は、前記本体ケースとカバーケースとに挟持されたダイヤフラムと、該ダイヤフラムに連動して１次圧力を２次圧力へ減圧調整する１次調整弁および２次調整弁と、を備え、
   前記１次調整弁および２次調整弁は、前記ダイヤフラムの偏位に対応して連動し、互いに逆の開閉動作により１次圧力を２次圧力に調圧するものであって、その１次圧力変化に対する調圧特性が、それぞれ逆特性となっていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のコネクタ構造。
4. 前記第２リングは、前記第１リングとの接触によってさらに回転方向の力を受け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コネクタ構造。
5. 前記付勢機構が解放スプリングからなり、該解放スプリングの付勢力は、前記供給接続部に分離方向に作用するとともに、前記作動部材にも作用し、該作動部材の遊動が阻止されてなることを特徴とする請求項２に記載のコネクタ構造。
6. 前記作動部材には、常時付勢力が作用して回転動作時の係止音がすることを特徴とする請求項２または５のいずれかに記載のコネクタ構造。
7. 前記供給接続部と前記受容接続部との間のシールを行うシール部材をさらに備え、
   接続動作時には前記シール部材によるシールを行った後に、流体の供給が可能となり、前記係合突起及び前記作動部材からなる固縛機構がロック作動し、
   解放時には、ロック解除および連通閉止の後に、前記シール部材が離れることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ構造。

Images