JP2004293777A

JP2004293777A - 緊急離脱カプラ

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Publication number: JP2004293777A
Application number: JP2003314519A
Authority: JP
Inventors: Taku Kato; 卓加藤
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】通路を流通する流体の圧力に影響されることなく外力のみでプラグとソケットとを分離し、超高圧な流体に適用できるようにする。
【解決手段】プラグ１２とソケット２０との間には、プラグ１２とソケット２０とを分離する方向（矢示Ａ，Ｂ方向）に一定以上の外力が加わったときに切断して相対移動させる結合ピン３８と、プラグ１２とソケット２０とが分離方向に一定以上移動したときに分離するボール３９等とを設け、プラグ１２，ソケット２０には相対移動したときにプラグ１２，ソケット２０を遮断する遮断弁１９，３４を設ける構成としている。従って、プラグ１２とソケット２０とに対して分離方向の一定以上の外力をさせることにより、充填する流体の圧力に関係なく、外力の作用でのみ分離することができる。また、遮断弁１９，３４によりプラグ１２，ソケット２０からの水素ガスの流出を阻止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば水素ガス、天然ガス等のガスを充填する充填装置に用いて好適な緊急離脱カプラに関する。

一般に、自動車にはガソリン、軽油等の燃料が給油されるようになっている。しかし、昨今では、排気ガス中に含まれる有害物質を減少させるために、水素ガス、天然ガス等を燃料として用いることが実施されている。

また、水素ガス等は自動車側の貯留タンクに非常に高い圧力（以下、超高圧という）をもって充填する必要がある。このため、充填装置のホースが無理に引張られて切断したときに、充填装置側、自動車の貯留タンク側から超高圧なガスが漏れ出さないように、ホースの途中には緊急離脱カプラを取付けている。

この緊急離脱カプラは、ホースの引張り強度よりも弱い脆弱部として形成され、ホースが引張られたときには、この脆弱な緊急離脱カプラの部分から分離する。また、緊急離脱カプラには、分離したときに充填装置側、自動車の貯留タンク側の両方からガスが漏れ出さないように、カプラ、ソケットの通路にそれぞれ遮断弁を有している（例えば、特許文献１参照）。

この従来技術による緊急離脱カプラは、通常はプラグとソケットとが第１固定手段により接続され、人為的には分離できない状態になっている。そして、ホースが過大な力で引張られたときには、第１の固定手段が破壊され、プラグとソケットとが分離方向に移動するのを許す。また、プラグとソケットとが分離方向に移動すると、通路内の圧力が両者を分離させる方向に作用し、係止手段を破壊して、該プラグとソケットとを完全に分離させる。このときに、プラグ側の流体通路、ソケット側の流体通路は遮断弁によりそれぞれ遮断し、ガスの流出を防止する。

特開２００２−２９５７６６号公報

ところで、上述した従来技術による緊急離脱カプラでは、プラグとソケットとの間の空間に作用する充填ガスの圧力を利用して係止手段を破壊し、両者を分離させている。これにより、超高圧で充填される水素ガスの場合、充填ガスの内圧変化により係止手段が破壊され分離しないように、ある程度、係止手段が破壊される力を大きく設定する必要がある。そして、このように破壊される力を大きく設定すると、内圧が低い場合と高い場合では、破壊するのに必要な力が大きく異なり、緊急離脱カプラとしては望ましくない。このことから、従来技術の緊急離脱カプラは、水素ガス等の超高圧ガスを自動車等に充填する充填装置には適さないという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、内部の通路を流通する流体の圧力に影響されることなく外力のみでプラグとソケットとを分離し、超高圧な流体を流通させる場合に適用できるようにした緊急離脱カプラを提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、内部の通路に流体を流通させるプラグおよびソケットと、前記プラグとソケットとを結合して設けられ、前記プラグとソケットに対して分離方向に一定以上の外力が加わったときに該プラグとソケットの相対移動を可能とする第１の結合部材と、前記プラグとソケットとを結合して設けられ、前記第１の結合部材による結合が解除されて前記プラグとソケットとが相対移動したときに前記プラグとソケットとを分離する第２の結合部材と、前記プラグとソケットとにそれぞれ設けられ、前記プラグとソケットとが相対移動したときに前記プラグとソケット内を外部に対して遮断する遮断弁とにより構成してなる。

このように構成したことにより、プラグとソケットに対して分離方向に一定以上の外力が加わると、第１の結合部材は前記プラグとソケットの相対移動を可能とする。そして、プラグとソケットとが相対移動すると、第２の結合部材はプラグとソケットとを分離する。従って、プラグとソケットとは、外力の作用でのみ分離することができるから、充填する流体の圧力に関係なく、確実かつ安全に分離することができる。

また、プラグとソケットとが相対移動したときには、遮断弁が前記プラグとソケットの内部を外部に対して遮断するから、プラグ、ソケットから流体が漏れるのを防止することができる。

請求項２の発明によると、各遮断弁は第１の結合部材による結合が解除されてプラグとソケットが相対移動したときに遮断する構成としているから、分離動作の初期段階で流体の流出を阻止することができる。

請求項３の発明は、内部の通路に流体を流通させるプラグおよびソケットと、前記プラグおよび／またはソケットの外周側に設けられた筒体と、前記筒体とプラグまたはソケットとを結合して設けられ、前記プラグとソケットの分離方向に一定以上の外力が加わったときに前記筒体に対してプラグとソケットの相対移動を可能とする第１の結合部材と、前記プラグとソケットとを結合して設けられ、前記第１の結合手段による結合が解除されて前記筒体に対してプラグとソケットとが相対移動したときに前記プラグとソケットとを分離する第２の結合部材と、前記プラグとソケットとにそれぞれ設けられ、前記第２の結合手段により前記プラグとソケットとが分離方向に移動したときに前記プラグとソケット内を外部に対して遮断する遮断弁とにより構成してなる。

このように構成したことにより、プラグとソケットに対して分離方向に一定以上の外力が加わると、第１の結合部材は筒体に対して前記プラグとソケットの相対移動を可能とする。そして、前記筒体に対してプラグとソケットとが相対移動すると、第２の結合部材はプラグとソケットとを分離する。従って、プラグとソケットとは、外力の作用でのみ分離することができるから、充填する流体の圧力に関係なく、確実かつ安全に分離することができる。

請求項４の発明は、プラグまたは前記ソケットには、前記各遮断弁により前記プラグとソケット内を外部に対して遮断してから前記プラグと前記ソケットが分離するまでの間に、前記各遮断弁間を外部に解放する解放通路を設ける構成としたことにある。これにより、プラグとソケットが分離する瞬間までに、前記遮断弁間に残ったガス圧を解放通路を介して外部に解放させることができる。

以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、プラグとソケットに対して分離方向に一定以上の外力が加わったときには、第１の結合部材により前記プラグとソケットとを相対移動させることができる。そして、プラグとソケットとが相対移動したときには、第２の結合部材によりプラグとソケットとを分離することができる。

従って、プラグとソケットとは、外力の作用でのみ分離することができるから、充填する流体の圧力に関係なく、確実かつ安全に分離することができる。この結果、適用が難しかった超高圧な流体、例えば水素ガスの充填装置に本発明による緊急離脱カプラを適用することができる。

また、プラグとソケットとが相対移動したときには、遮断弁がプラグとソケットの内部を外部に対して遮断するから、プラグ、ソケットから流体が漏れるのを防止することができる。

請求項２の発明によれば、各遮断弁は第１の結合部材による結合が解除されてプラグとソケットが相対移動したときに遮断する構成としているので、分離動作の初期段階で流体の流出を阻止することができ、安全性、信頼性を向上することができる。

請求項３の発明によれば、プラグとソケットの分離方向に一定以上の外力が加わったときには、第１の結合部材により筒体に対してプラグとソケットとを相対移動させることができる。そして、筒体に対してプラグとソケットとが相対移動したときには、第２の結合部材によりプラグとソケットとを分離することができる。

請求項４の発明によれば、各遮断弁によりプラグとソケット内を外部に対して遮断してからプラグとソケットが分離するまでの間に、前記各遮断弁間を外部に解放することができるので、プラグとソケットが分離する瞬間までに、前記遮断弁間に残ったガス圧を低下させることができ、分離の際のガス圧による分離力を低下させることができる。

以下、本発明の実施の形態に係る緊急離脱カプラを、自動車に水素ガスを供給する充填装置に適用した場合を例に挙げ、添付図面に従って詳細に説明するものとする。

まず、図１ないし図９は第１の実施の形態を示している。図１において、１は充填エリアに配設された充填装置で、該充填装置１は、例えば水素ガスを燃料とする水素自動車２の貯留タンク（図示せず）に水素ガスを超高圧で充填するものである。

そして、水素ガスの充填装置１は、箱体状に形成された計量器３と、該計量器３から可撓性をもって延びたホース４とからなり、前記ホース４先端には、自動車２の充填口（図示せず）に接続される接続口４Ａが設けられている。また、ホース４の途中には、後述する緊急離脱カプラ１１が設けられている。

１１は充填装置１のホース４に設けられた緊急離脱カプラで、該緊急離脱カプラ１１は、ホース４の引張り強度よりも弱い脆弱部として形成されている。これにより、ホース４が無理に引張られたとき、例えば自動車２の充填口にホース４の接続口４Ａを接続した状態で該自動車２が誤って走り出した場合に、脆弱な構造の緊急離脱カプラ１１は、積極的に分離してホース４の破損によるガス漏れを防止するものである。そして、緊急離脱カプラ１１は、図２ないし図９に示す如く、後述するプラグ１２、遮断弁１９，３４、ソケット２０、結合ピン３８、ボール３９等により大略構成されている。

１２はホース４の上流側部分が接続されるプラグで、該プラグ１２は、図３に示す如く、一側に開口してホース接続口１３Ａが設けられ、他側に開口して遮断弁収容部１３Ｂが設けられた段付筒状の継手部材１３と、該継手部材１３の外周側に係合状態で設けられ、他側に向けて延びた円筒状のホルダ筒１４と、前記継手部材１３の遮断弁収容部１３Ｂに螺着され、中心部を貫通して後述の通路パイプ３５が挿通するパイプ挿通穴１５Ａが形成されたパイプホルダ１５とにより大略構成されている。

ここで、継手部材１３には、その他端面に位置して複数本、例えば２本の回り止めピン１６，１６が軸方向に圧入され、該各回り止めピン１６は、継手部材１３と後述するソケット２０の中空軸体２２とを回転不能に連結するものである。これにより、各回り止めピン１６は、継手部材１３に対して中空軸体２２が回転しないように固定することで、中空軸体２２の他端部に後述の継手部材２１を螺着できるようにするものである。

また、ホルダ筒１４の外周面には、第２の結合部材の一部を構成するボール係合溝１４Ａが全周または周方向の複数箇所に設けられている。また、ホルダ筒１４の他端部には、ソケット２０側の案内ピン２７を軸方向にのみ移動可能に案内する案内溝１４Ｂが設けられている。

さらに、パイプホルダ１５のパイプ挿通穴１５Ａは一側が拡開し、この拡開部に後述する遮断弁１９の弁座を構成するシールリング１７が装着されている。また、継手部材１３とパイプホルダ１５との間はシールリング１８によりシールされている。

なお、継手部材１３は耐水素性が要求され、ホルダ筒１４には機械的な強度が要求されるために、両者は別部材として形成している。しかし、継手部材１３とホルダ筒１４とは一体に形成してもよいものである。

１９は継手部材１３の遮断弁収容部１３Ｂ内に設けられたプラグ側の遮断弁で、該遮断弁１９は、プラグ１２とソケット２０とが相対移動したときに該プラグ１２内を外部に対して遮断するものである。また、遮断弁１９は、弁座を構成するシールリング１７に離着座するボール弁体１９Ａと、該ボール弁体１９Ａを着座方向に付勢する弁ばね１９Ｂとにより大略構成されている。

そして、遮断弁１９は、プラグ１２とソケット２０とが後述の結合ピン３８により結合された状態では、ボール弁体１９Ａが通路パイプ３５により押動されて開弁する。一方、結合ピン３８を切断してプラグ１２とソケット２０とが相対移動したときには、弁ばね１９Ｂ、水素ガスの圧力によりボール弁体１９Ａをシールリング１７に着座させて閉弁し、水素ガスの流出を止める。

２０はプラグ１２の他側に離脱可能に取付けられたソケットで、該ソケット２０はホース４の下流側部分が接続されるものである。そして、ソケット２０は、後述の継手部材２１、中空軸体２２、カバー筒２６、移動筒体２８、インナケース３１、アウタケース３３、通路パイプ３５等により大略構成されている。

２１はソケット２０の他端部に設けられた継手部材で、該継手部材２１は、図４に示す如く、他側に開口するホース接続口２１Ａと、一側に開口する遮断弁収容部２１Ｂとが設けられた段付筒状に形成されている。

２２は継手部材２１とプラグ１２との間に設けられた中空軸体で、該中空軸体２２には、中心部を貫通して後述の通路パイプ３５が挿通するパイプ挿通穴２２Ａが形成されている。また、中空軸体２２は、図３、図４に示すように、軸方向の中間部から他側が小径部２２Ｂとなり、他端部が大径部２２Ｃとなる長尺な段付筒状に形成されている。

また、小径部２２Ｂ先端は、継手部材２１の遮断弁収容部２１Ｂに螺着されている。一方、大径部２２Ｃには、プラグ１２側の継手部材１３に設けられた回り止めピン１６が離脱可能に挿嵌するピン挿嵌穴２２Ｄが設けられている。さらに、小径部２２Ｂのほぼ中間部にはパイプ挿通穴２２Ａを後述の圧力室ｂに連通する連通穴２２Ｅが径方向に貫通して設けられている。

ここで、中空軸体２２のパイプ挿通穴２２Ａは、他側が拡開し、この拡開部に後述する遮断弁３４の弁座を構成するシールリング２３が装着されている。また、パイプ挿通穴２２Ａの一側は拡開してホルダ挿入穴２２Ｆとなり、該ホルダ挿入穴２２Ｆにはパイプホルダ１５が離脱可能に挿入されている。また、ホルダ挿入穴２２Ｆとパイプホルダ１５との間には、後述する通路パイプ３５から流出する水素ガスが溜まる圧力室ａが画成されている。

また、小径部２２Ｂの一端部には、継手部材２１との間をシールするシールリング２４が設けられ、ホルダ挿入穴２２Ｆには、パイプホルダ１５との間をシールするシールリング２５が設けられている。さらに、小径部２２Ｂの外周側には、後述するアウタケース３３の一側への移動を制限する段部２２Ｇが設けられている。

２６は中空軸体２２の大径部２２Ｃ外周側に係合状態で嵌合したカバー筒で、該カバー筒２６には、ホルダ筒１４の案内溝１４Ｂに係合する案内ピン２７が径方向に突出して設けられ、これにより、後述する結合ピン３８がカバー筒２６とホルダ筒１４の相対回転により破断しないようにしている。

２８は中空軸体２２の小径部２２Ｂ外周側に軸方向に移動可能に設けられた移動筒体で、該移動筒体２８は、小径部２２Ｂとの間にシールリング２９，３０により圧力室ｂを画成している。この圧力室ｂは、前述した圧力室ａとほぼバランスしている。これにより、後述の結合ピン３８に対して水素ガスの圧力が切断するように作用するのを防止している。このように本実施の形態による第１の結合手段としての結合ピン３８は、実質的に外力のみによって破断し、結合が解除される。

また、３１は移動筒体２８の外周側に固定ピン３２を介して一体的に取付けられた円筒状のインナケースで、該インナケース３１は、ホルダ筒１４の外周側に向け一側に延びている。また、インナケース３１の一側には、第２の結合部材の一部を構成するボール収容穴３１Ａが周方向の複数箇所に設けられている。

３３はインナケース３１に外嵌して設けられたアウタケースで、該アウタケース３３は、他側の底部３３Ａが中空軸体２２の小径部２２Ｂ外周側に軸方向に移動可能に取付けられている。また、アウタケース３３の一端部には、第２の結合部材の一部を構成するボール逃し段部３３Ｂが設けられ、該ボール逃し段部３３Ｂは、後述するボール３９が径方向外側に移動し、ホルダ筒１４のボール係合溝１４Ａから離脱するのを許すものである。

３４は継手部材２１の遮断弁収容部２１Ｂ内に設けられたソケット側の遮断弁で、該遮断弁３４は、プラグ１２とソケット２０とが相対移動したときに該ソケット２０内を外部に対して遮断するものである。また、遮断弁３４は、プラグ側の遮断弁１９と同様に、ボール弁体３４Ａ、弁ばね３４Ｂ等により構成されている。

そして、遮断弁３４は、プラグ１２とソケット２０とが後述の結合ピン３８により結合された状態では、ボール弁体３４Ａが通路パイプ３５により押動されて開弁する。一方、結合ピン３８を切断してプラグ１２とソケット２０とが分離方向に相対移動したときには、弁ばね３４Ｂ、水素ガスの圧力によりボール弁体３４Ａをシールリング２３に着座させて閉弁し、水素の流出を止める。

３５はプラグ１２とソケット２０とに亘って設けられた通路パイプで、該通路パイプ３５は、パイプホルダ１５のパイプ挿通穴１５Ａと中空軸体２２のパイプ挿通穴２２Ａとに軸方向に移動可能に挿入されている。そして、通路パイプ３５は、両端部に設けられた開口部３５Ａ，３５Ａを介してプラグ１２とソケット２０との間で水素ガスを流通させるものである。また、通路パイプ３５の中間部には、径方向に貫通して抜止めピン３６が設けられ、該抜止めピン３６の移動量はワッシャ３７により制限され、これにより、通路パイプ３５の脱落を防止している。

ここで、通路パイプ３５は、プラグ１２とソケット２０とが後述の結合ピン３８により結合された状態では、両端部で遮断弁１９，３４のボール弁体１９Ａ，３４Ａを押動して開弁させ、また結合ピン３８を切断してプラグ１２とソケット２０とが相対移動したときには、ボール弁体１９Ａ，３４Ａがシールリング１７，２３に着座するのを許す長さ寸法に設定されている。

３８はプラグ１２のホルダ筒１４とソケット２０のカバー筒２６との間に設けられた第１の結合部材としての複数本の結合ピンで、該各結合ピン３８は、常時はプラグ１２とソケット２０とを軸方向に位置決め状態で結合している。一方、結合ピン３８は、プラグ１２とソケット２０とを分離する方向（矢示Ａ，Ｂ方向）に一定以上の外力が加わったときに破断し、該プラグ１２とソケット２０を分離方向に相対移動させるものである。

３９はホルダ筒１４のボール係合溝１４Ｂ、インナケース３１のボール収容穴３１Ａ、アウタケース３３のボール逃し段部３３Ｂと共に第２の結合部材を構成する複数個のボールを示している。そして、各ボール３９は、プラグ１２とソケット２０とが結合ピン３８により結合された状態では、ホルダ筒１４のボール係合溝１４Ａとインナケース３１のボール収容穴３１Ａとの間に収容され、ホルダ筒１４とインナケース３１とを軸方向に固定し、プラグ１２とソケット２０とを一体的に結合している。

一方、各ボール３９は、結合ピン３８が切断され、プラグ１２とソケット２０とが分離方向（矢示Ａ，Ｂ方向）に一定以上移動したときには、図９に示すように、インナケース３１のボール収容穴３１Ａとアウタケース３３のボール逃し段部３３Ｂとの間に収容され、プラグ１２とソケット２０とを相対移動させるものである。

本実施の形態による充填装置１は、上述したような構成を有するもので、次に、その作動について説明する。

まず、充填装置１の充填エリアに自動車２を止め、充填口を開く。そして、充填装置１のホース４先端に設けられた接続口４Ａを充填口に接続し、計量器３から水素ガスを供給する。これにより、ホース４を介して自動車２に水素ガスを充填することができる。

次に、充填装置１のホース４に設けられた緊急離脱カプラ１１の動作について、図２ないし図９を参照して説明する。

充填装置１により自動車２に水素ガスを充填しているときに、運転者が誤まって自動車２を発進させてしまい、ホース４を無理に引張ってしまうことが考えられる。

このような場合、緊急離脱カプラ１１には、図２に示すように、プラグ１２を矢示Ａ方向に引張る力とソケット２０の継手部材２１、中空軸体２２、カバー筒２６を矢示Ｂ方向に引張る外力が作用する。そして、プラグ１２とソケット２０とを分離するように働く矢示Ａ，Ｂ方向の引張り力が一定以上になると、図５に示すように、結合ピン３８が切断し、プラグ１２とソケット２０の継手部材２１、中空軸体２２、カバー筒２６とが相対移動する。

このときには、プラグ１２の継手部材１３とソケット２０の継手部材２１とが離間したことにより、各遮断弁１９，３４を閉弁することができ、ホース４に引張り力が作用した初期の段階でプラグ１２，ソケット２０からの水素ガスの漏れを阻止することができる。

また、プラグ１２とソケット２０とを分離方向にさらに引張ると、図６に示すように、中空軸体２２の段部２２Ｇがアウタケース３３の底部３３Ａに当接するから、この位置からは図７に示す如くアウタケース３３も中空軸体２２等と一緒に矢示Ｂ方向に移動させることができる。

そして、アウタケース３３等が矢示Ｂ方向に移動し、その移動量が一定寸法を超えると、図８に示すように、プラグ１２のホルダ筒１４とソケット２０のインナケース３１とを結合している各ボール３９の外周側にアウタケース３３のボール逃し段部３３Ｂが配置される。

これにより、ホルダ筒１４とインナケース３１とを結合している各ボール３９は、アウタケース３３のボール逃し段部３３Ｂ側に逃げることができ、プラグ１２とソケット２０との結合状態を解除することができる。この結果、図９に示す如く、プラグ１２とソケット２０とは完全に分離することができる。

かくして、第１の実施の形態によれば、プラグ１２とソケット２０との間には、常時は両者を位置決め状態に結合し、プラグ１２とソケット２０とを分離する方向（矢示Ａ，Ｂ方向）に一定以上の外力が加わったときに切断して相対移動させる結合ピン３８と、常時は両者を固定的に結合し、プラグ１２とソケット２０とが分離方向に一定以上移動したときに分離する第２の結合部材をなすボール３９等とを設け、プラグ１２，ソケット２０には相対移動したときにプラグ１２，ソケット２０からの水素ガスの流出を阻止する遮断弁１９，３４を設ける構成としている。

従って、緊急離脱カプラ１１は、そのプラグ１２とソケット２０とを分離方向に作用する一定以上の外力によって移動し、分離することができる。この結果、緊急離脱カプラ１１は、プラグ１２とソケット２０とを外力の作用でのみ分離することができるから、充填する流体の圧力に関係なく、確実かつ安全に分離することができ、超高圧な水素ガスの充填装置１に適用することができる。

また、プラグ１２とソケット２０とが分離方向に相対移動した初期段階で、遮断弁１９，３４により水素ガスの流出を阻止することができ、安全性、信頼性を向上することができる。

次に、図１０ないし図１８は本発明の第２の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、プラグとソケットに対して分離方向に一定以上の外力が加わったときに筒体に対してプラグとソケットの相対移動を可能とする第１の結合部材と、第１の結合手段による結合が解除されて筒体に対してプラグとソケットとが相対移動したときにプラグとソケットとを分離する第２の結合部材とを備えたことにある。

図１０において、４１は充填エリアに配設された本実施の形態による充填装置で、該充填装置４１は、箱体状に形成された計量器４２と、該計量器４２から可撓性をもって延びたホース４３とにより大略構成されている。また、ホース４３の途中には、後述の緊急離脱カプラ５１が取付けられ、計量器４２には該緊急離脱カプラ５１の外筒体７１をつなぎとめるワイヤ４４が設けられている。

５１は充填装置４１のホース４３に設けられた第２の実施の形態による緊急離脱カプラで、該緊急離脱カプラ５１は、図１１ないし図１８に示す如く、後述するプラグ５２、遮断弁５８，６７、ソケット５９、連結部材７５、結合ピン７４により大略構成されている。

５２はホース４の上流側部分が接続されるプラグで、該プラグ５２は、後述する継手部材５３、パイプホルダ５４、プラグ側係合筒５７により大略構成されている。

５３はプラグ５２を構成する円筒状の継手部材で、該継手部材５３には、図１２に示す如く、一側に位置してホース接続口５３Ａが開口し、他側に位置して遮断弁収容部５３Ｂが開口している。

５４は継手部材５３の他側に取付けられた中空円筒状のパイプホルダで、該パイプホルダ５４の中心部には、後述の通路パイプ６８が挿通するパイプ挿通穴５４Ａが貫通して形成されている。また、パイプホルダ５４は、軸方向の中間部から一側が大径部５４Ｂとなり、他側が小径部５４Ｃとなる長尺な段付筒状に形成されている。そして、パイプホルダ５４は、その大径部５４Ｂが継手部材５３の遮断弁収容部５３Ｂに螺着されている。

ここで、パイプホルダ５４のパイプ挿通穴５４Ａは、図１２に示すように一側が拡開し、この拡開部に後述する遮断弁５８の弁座を構成するシールリング５５が装着されている。また、継手部材５３とパイプホルダ５４との間はシールリング５６によりシールされている。

５７はパイプホルダ５４の外周側に設けられ、後述するソケット側係合筒６６、連結部材７５と共に第２の結合部材を構成するプラグ側係合筒で、該プラグ側係合筒５７は、継手部材５３の他端面に当接するようにパイプホルダ５４の大径部５４Ｂ外周に螺着されている。また、プラグ側係合筒５７の他側部分は、後述する連結部材７５が係合する大径なフランジ部５７Ａとなり、該フランジ部５７Ａの一側部分は、図１６に示すように、矢示Ａ方向に移動したときに連結部材７５を径方向外側に押動する傾斜面５７Ｂとなっている。

５８は継手部材５３の遮断弁収容部５３Ｂ内に設けられたプラグ側の遮断弁で、該遮断弁５８は、弁座を構成するシールリング５５、ボール弁体５８Ａ、弁ばね５８Ｂにより大略構成されている。そして、遮断弁５８は、プラグ５２とソケット５９とが後述の連結部材７５により連結された状態では開弁している。一方、連結部材７５が取外されてプラグ５２とソケット５９とが分離したときには閉弁し、水素ガスの流出を止める。

５９はプラグ５２の他側に離脱可能に取付けられたソケットで、該ソケット５９はホース４３の下流側部分が接続されるものである。そして、ソケット５９は、後述の継手部材６０、筒部材６１、ソケット側係合筒６６、通路パイプ６８等により大略構成されている。

６０はソケット５９の他端部に設けられた継手部材で、該継手部材６０は、図１３に示す如く、他側に開口するホース接続口６０Ａと、一側に開口する遮断弁収容部６０Ｂとが設けられている。

６１は継手部材６０の一側に設けられた筒部材で、該筒部材６１は、その一側部分が継手部材６０の遮断弁収容部６０Ｂ内に螺着されている。また、筒部材６１内には、後述の通路パイプ６８が挿通するパイプ挿通穴６１Ａと、プラグ５２を構成するパイプホルダ５４の小径部５４Ｃが離脱可能に挿入するホルダ挿入穴６１Ｂとが段付穴として形成されている。

ここで、筒部材６１のパイプ挿通穴６１Ａは、他側が拡開し、この拡開部に後述する遮断弁６７の弁座を構成するシールリング６２が装着されている。また、筒部材６１と継手部材６０との間にはシールリング６３が設けられ、ホルダ挿入穴６１Ｂには、パイプホルダ５４との間をシールするシールリング６４が設けられている。さらに、筒部材６１の外周側には、一側に位置して後述の外筒体７１との間をシールするシールリング６５が装着されている。

６６は筒部材６１に設けられ、第２の結合部材の一部を構成するソケット側係合筒で、該ソケット側係合筒６６は、筒部材６１のホルダ挿入穴６１Ｂに螺着されている。また、ソケット側係合筒６６は、プラグ側係合筒５７と対面する一側に大径なフランジ部６６Ａを有している。

６７は継手部材６０の遮断弁収容部６０Ｂ内に設けられたソケット側の遮断弁で、該遮断弁６７は、プラグ側の遮断弁５８と同様に、ボール弁体６７Ａ、弁ばね６７Ｂ等により構成されている。そして、遮断弁６７は、プラグ側の遮断弁５８と同様の条件で開弁、閉弁する。

６８はプラグ５２とソケット５９とに亘って設けられた通路パイプで、該通路パイプ６８は、パイプホルダ５４のパイプ挿通穴５４Ａと筒部材６１のパイプ挿通穴６１Ａとに軸方向に移動可能に挿入されている。そして、通路パイプ６８は、両端部に設けられた開口部６８Ａ，６８Ａを介してプラグ５２とソケット５９との間で水素ガスを流通させるものである。

また、通路パイプ６８の中間部には、径方向に貫通して抜止めピン６９が設けられ、該抜止めピン６９の移動量はワッシャ７０により制限され、これにより、通路パイプ６８の脱落を防止している。また、通路パイプ６８は、第１の実施の形態による通路パイプ３５と同様の条件に基づいて長さ寸法が設定されている。

７１はプラグ５２とソケット５９の外周側に設けられた筒体としての外筒体で、該外筒体７１は、プラグ５２の継手部材５３とソケット５９の筒部材６１に移動可能に嵌合する円筒形状をなしている。そして、外筒体７１は、後述の連結部材７５を外周側から押えて係合筒５７，６６の結合状態を保持するものである。また、外筒体７１の内周面には、継手部材５３、連結部材７５に対する移動を滑らかにするブッシュ７２が設けられている。また、外筒体７１の内周面には、継手部材５３との間をシールするシールリング７３が装着されている。さらに、外筒体７１の一端部には、図１２に示すように掛け穴７１Ａが形成され、該掛け穴７１Ａには充填装置４１のワイヤ４４が掛け止めされている。

７４はソケット５９の筒部材６１と外筒体７１との間に設けられた第１の結合部材としての複数本の結合ピンで、該各結合ピン７４は、常時はソケット５９と外筒体７１とを軸方向に位置決めするように結合している。一方、結合ピン７４は、プラグ５２とソケット５９とを分離する方向（矢示Ａ，Ｂ方向）に一定以上の外力が加わったときに破断し、充填装置４１側につながれた外筒体７１に対してプラグ５２とソケット５９との相対移動を可能とするものである。

７５，７５，…はプラグ５２とソケット５９との間に位置して外筒体７１の内周側に設けられた第２の結合部材を構成する連結部材で、該連結部材７５は、各係合筒５７，６６と外筒体７１との間に設けられ、図１４に示す如く、例えば円筒状の部材を周方向に４分割して形成されている。また、連結部材７５の内周側には、プラグ側係合筒５７のフランジ５７Ａとソケット側係合筒６６のフランジ部６６Ａとを衝合させた状態で、これらに外周側から係合する係合凹溝部７５Ａが形成されている。

そして、各連結部材７５は、図１１、図１２に示す如く、外筒体７１により外周側から押えられた状態では、係合凹溝部７５Ａにより係合筒５７，６６のフランジ部５７Ａ，６６Ａを対面した状態で固定し、プラグ５２とソケット５９とを固定的に結合している。

一方、各連結部材７５は、外筒体７１に対してプラグ５２とソケット５９とが矢示Ａ，Ｂ方向に一定以上相対移動し、その外周側から外筒体７１が取除かれたときには、図１４、図１８に示すように、バラバラになって係合筒５７，６６の係合を解除し、プラグ５２とソケット５９とを分離するものである。

次に、第２の実施の形態による充填装置４１のホース４３に設けられた緊急離脱カプラ５１の動作について、図１１ないし図１８を参照して説明する。

充填装置４１により自動車２に水素ガスを充填しているときに、運転者が誤まって自動車２を発進させてホース４３を無理に引張ると、緊急離脱カプラ５１には、図１１に示すように、充填装置４１につながれた外筒体７１に対してプラグ５２とソケット５９とを引き離すように矢示Ａ，Ｂ方向の外力が作用する。そして、外筒体７１からプラグ５２とソケット５９とを分離させるように働く矢示Ａ，Ｂ方向の引張り力が一定以上になると、結合ピン７４が切断し、外筒体７１に対してプラグ５２とソケット５９との相対移動を可能とする。

また、外筒体７１に対するプラグ５２とソケット５９の移動量が一定以上となると、図１５に示すように、各連結部材７５の外周側から外筒体７１が取除かれ、連結部材７５による係合筒５７，６６の係合状態が解除される。

また、各連結部材７５の外周側から外筒体７１が外れた状態で、ソケット５９を引張ると、図１６に示すように、プラグ５２のプラグ側係合筒５７とソケット５９のソケット側係合筒６６とが離間する。このときには、図１７に示すように、各遮断弁５８，６７を閉弁することができ、プラグ５２，ソケット５９からの水素ガスの漏れを阻止することができる。

そして、外筒体７１とソケット５９とをさらに離間させることにより、図１８に示すように、プラグ５２とソケット５９とは完全に分離することができる。

かくして、このように構成された第２の実施の形態においても、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、第２の実施の形態によれば、充填装置４１につなげた外筒体７１に対してソケット５９等を引張ることにより、該ソケット５９とプラグ５２とを分離させる構成としている。これにより、引張り力がプラグ５２と計量器４２との間のホース４３の上流側部分に作用するのを防止でき、ホース４３の上流側部分が損傷するのを防止して、信頼性を向上することができる。

なお、第２の実施の形態では、外筒体７１はワイヤ４４を介して充填装置４１につなげる構成としている。しかし、本発明はこれに限らず、外筒体７１は例えば充填装置４１に隣接して設けられた支柱等の構造物にワイヤ４４を介してつなげる構成としてもよい。また、ワイヤ４４に代えてチェーン等を用いて外筒体７１をつなげてもよい。

次に、図１９は本発明の第３の実施の形態を示している。本実施の形態の特徴は、プラグまたは前記ソケットには、前記各遮断弁により前記プラグとソケット内を外部に対して遮断してから前記プラグと前記ソケットが分離するまでの間に、前記各遮断弁間を外部に解放する解放通路を設ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前述した第２の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

ここで、前述した第２の実施の形態においては、離脱時のパイプホルダ５４の小径部５４Ｃが、ホルダ挿入穴６１Ｂから抜ける際に、前記遮断弁５８,６７間の通路パイプ６８内等に残ったガス圧が、プラグ５２の離脱方向に作用する。よって、通路パイプ６８の容積小さくし、さらに、シールリング６４等の摺動抵抗を調整し、離脱する際のガス圧の影響を最小限にする必要がある。

しかし、緊急離脱カプラに高圧ガスを用いる際には、上述した摺動抵抗の調整では、調整が困難な場合がある。そこで、第３の実施の形態では、プラグ５２とソケット５９の離脱途中で、通路パイプ６８内等に残ったガス圧を放出し、ガス圧の影響を最小限にするものである。

９１はソケット側係合筒６６の内周に設けられた環状のシールリングで、該シールリング９１は、前述した第２の実施の形態によるシールリング６４との間に空間を形成する。さらに、この空間を広げるために、ソケット側係合筒６６の内周には、拡径部９２が形成されている。また、ソケット側係合筒６６には、拡径部９２と連通し、径方向に延びる複数の解放通路９３（２本のみ図示）が形成されている。

第３の実施の形態は上述の如き構成を有するもので、前述した第２の実施の形態とほぼ同様の作用効果を奏する。特に、第３の実施の形態によれば、プラグ５２とソケット５９が離脱することにより、パイプホルダ５４の小径部５４Ｃがホルダ挿入穴６１Ｂから抜ける。この際、小径部５４Ｃの先端（図中右端）が、シールリング６４から抜けたときに、前記遮断弁５８,６７間に残ったガスが各部材の隙間、拡径部９２、解放通路９３を介してソケット側係合筒６６の外周に流れる。このときに、ソケット側係合筒６６の外周は、連結部材７５が外れて大気に解放された状態となっているから、通路パイプ６８内等に残ったガス圧は解放通路９３等を介して大気に解放することができる。

そして、その後、小径部５４Ｃの先端（図中右端）が、シールリング９１から抜けるときには、プラグ５２の離脱方向に作用するガス圧は十分に減圧されており、離脱の瞬間のガス圧の影響（分離力）は最小限とすることができる。

なお、上述した第３の実施の形態は、第２の実施の形態に解放通路９３等を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、第３の実施の形態による解放通路９３等を第１の実施の形態に適用してもよい。この場合、中空軸体２２の大径部２２Ｃに、その内周から外周に貫通する通路（解放通路）を設ければよい。

本発明の第１の実施の形態に係る緊急離脱カプラを備えた充填装置を示す外観図である。第１の実施の形態による緊急離脱カプラを示す縦断面図である。緊急離脱カプラのプラグ側を拡大して示す要部拡大の縦断面図である。緊急離脱カプラのソケット側を拡大して示す要部拡大の縦断面図である。結合ピンが切断してプラグとソケットが相対移動した状態を示す緊急離脱カプラの縦断面図である。プラグとソケットが相対移動し、中空軸体の段部がアウタケースの底部に当接した状態を示す緊急離脱カプラの縦断面図である。中空軸体の段部をアウタケースの底部に当接させ、さらにプラグとソケットを相対移動した状態を示す緊急離脱カプラの縦断面図である。プラグとソケットを結合しているボールの外周側にアウタケースのボール逃し段部を配置した状態を示す緊急離脱カプラの縦断面図である。プラグとソケットを分離した状態を示す緊急離脱カプラの分解縦断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る緊急離脱カプラを備えた充填装置を示す外観図である。第２の実施の形態による緊急離脱カプラを示す縦断面図である。緊急離脱カプラのプラグ側を拡大して示す要部拡大の縦断面図である。緊急離脱カプラのソケット側を拡大して示す要部拡大の縦断面図である。第２の結合部材を構成する各係合筒、連結部材を分解した状態で示す分解斜視図である。結合ピンが切断して外筒体に対しプラグとソケットとが相対移動した状態を示す緊急離脱カプラの縦断面図である。連結部材による結合が解除され、プラグとソケットが分離方向に移動した状態を示す緊急離脱カプラの縦断面図である。プラグとソケットを分離方向にさらに移動し、各遮断弁が閉弁した状態を示す緊急離脱カプラの縦断面図である。プラグとソケットを分離した状態を示す緊急離脱カプラの分解縦断面図である。第３の実施の形態による緊急離脱カプラを示す縦断面図である。

符号の説明

１１，５１緊急離脱カプラ
１２，５２プラグ
１４ホルダ筒
１４Ａボール係合溝（第２の結合部材）
１９，３４，５８，６７遮断弁
２０ソケット
３１インナケース
３１Ａボール収容穴（第２の結合部材）
３３アウタケース
３３Ｂボール逃し段部（第２の結合部材）
３５，６８通路パイプ
３８，７４結合ピン（第１の結合部材）
３９ボール（第２の結合部材）
５７，６６係合筒（第２の結合部材）
７１外筒体（筒体）
７５連結部材（第２の結合部材）
９３解放通路

Claims

内部の通路に流体を流通させるプラグおよびソケットと、
前記プラグとソケットとを結合して設けられ、前記プラグとソケットに対して分離方向に一定以上の外力が加わったときに該プラグとソケットの相対移動を可能とする第１の結合部材と、
前記プラグとソケットとを結合して設けられ、前記第１の結合部材による結合が解除されて前記プラグとソケットとが相対移動したときに前記プラグとソケットとを分離する第２の結合部材と、
前記プラグとソケットとにそれぞれ設けられ、前記プラグとソケットとが相対移動したときに前記プラグとソケット内を外部に対して遮断する遮断弁とにより構成してなる緊急離脱カプラ。
前記各遮断弁は前記第１の結合部材による結合が解除されて前記プラグとソケットが相対移動したときに遮断する構成としてなる請求項１に記載の緊急離脱カプラ。
内部の通路に流体を流通させるプラグおよびソケットと、
前記プラグおよび／またはソケットの外周側に設けられた筒体と、
前記筒体とプラグまたはソケットとを結合して設けられ、前記プラグとソケットの分離方向に一定以上の外力が加わったときに前記筒体に対してプラグとソケットの相対移動を可能とする第１の結合部材と、
前記プラグとソケットとを結合して設けられ、前記第１の結合手段による結合が解除されて前記筒体に対してプラグとソケットとが相対移動したときに前記プラグとソケットとを分離する第２の結合部材と、
前記プラグとソケットとにそれぞれ設けられ、前記第２の結合手段により前記プラグとソケットとが分離方向に移動したときに前記プラグとソケット内を外部に対して遮断する遮断弁とにより構成してなる緊急離脱カプラ。
前記プラグまたは前記ソケットには、前記各遮断弁により前記プラグとソケット内を外部に対して遮断してから前記プラグと前記ソケットが分離するまでの間に、前記各遮断弁間を外部に解放する解放通路を設ける構成としてなる請求項１，２または３に記載の緊急離脱カプラ。