KR102034518B1

KR102034518B1 - 가스 충전 노즐

Info

Publication number: KR102034518B1
Application number: KR1020190062242A
Authority: KR
Inventors: 안광찬
Original assignee: 샘찬에너지(주)
Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2019-10-21

Abstract

본 발명은 가스 충전 노즐에 관한 것이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐은, 외부 장치에 구비된 리셉터클(Receptacle)에 결합되며, 외부 장치의 가스 저장부에 가스를 충전하는 가스 충전 노즐에 있어서, 내부에 가스를 공급하는 가스 공급관이 수용되며, 사용자에 의해 조작되는 구동 레버가 힌지 결합되는 노즐 몸체; 노즐 몸체의 내부에 수용되며, 구동 레버의 회전 구동력에 의해 노즐 몸체의 일단을 향하는 방향으로 왕복 구동력을 발생시키는 구동부; 노즐 몸체의 일단에 배치되며, 구동부의 왕복 구동력에 의해 외부 장치에 구비된 리셉터클에 결합되거나 리셉터클로부터 결합 해제되는 결합부를 포함하며, 구동부는, 구동 레버의 회전에 의해 회전 구동력을 발생시키는 적어도 하나의 피니언(Pinion); 및 일단은 적어도 하나의 피니언 각각과 치합되고, 타단은 결합부에 연결되며, 구동 레버의 회전 구동력에 의해 적어도 하나의 피니언 각각이 회전할 때에 직선 왕복 운동하는 적어도 하나의 래크(Rack)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 충전 노즐{Gas fueling nozzle}

본 발명은 가스 충전 노즐에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보다 간단한 구조로 가스 충전 노즐을 리셉터클에 용이하고 견고하게 결합시킬 수 있는 가스 충전 노즐에 관한 것이다.

최근 환경 문제에 대응하기 위한 저공해 차량으로서, 압축 천연 가스(Compressed Natural Gas, CNG), 수소 가스(Hydrogen gas) 등의 가스 연료를 이용한 천연 가스 자동차, 연료 전지 자동차, 수소 자동차 등의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

이와 같이, 가스 연료를 이용하여 주행하는 차량의 보급을 촉진하기 위해서는 차량에 탑재되어 있는 차량 탑재 탱크에 안정적이고 효율적으로 가스 연료를 충전하기 위한 장치가 필수적이다.

예를 들어, 연료 전지 자동차(Fuel cell electric vehicle, FCEV)는 수소와 산소의 화학 반응을 이용하는 연료 전지로 전기를 발생시켜 모터를 구동시키는 방식의 자동차로, 수소 가스 충전 노즐로부터 고압 압축된 수소를 충전 받아 내부의 차량 탑재 탱크에 저장하고, 이를 연료 전지 스택에 공급하여 산소와의 화학 반응을 일으키는 구조를 가지고 있다.

한편, 천연 가스 자동차, 연료 전지 자동차 등의 차량 탑재 탱크에 가스를 충전하기 위해서는, 가스 충전 장치에 구비된 가스 충전 노즐을 천연 가스 자동차, 연료 전지 자동차 등에 구비된 리셉터클(Receptacle)에 결합 접속된 상태로 고압의 가스를 분사하여야 하므로, 가스 충전 노즐과 리셉터클의 안정적인 결합이 무엇보다 중요하다.

예를 들어, 국내 등록실용신안공보 제20-0219075호(착탈이 용이한 엘피지 차량용 가스주입기)(2001년 4월 2일 공고), 국내 등록특허공보 제10-0794620호(볼 슬라이딩식 엘피지 충전장치)(2008년 1월 14일 공고) 등에는 조작 레버의 조작에 의해 전후로 동작되는 실린더 등에 의해 가스 충전 노즐의 전단에 구비된 다수의 고정용 볼(또는, 체결용 볼)을 가압하여 차량의 충전 니플(리셉터클)에 체결되는 엘피지 가스 충전 노즐의 구조가 개시되어 있다.

그러나, 상기 특허문헌에 기재된 종래의 가스 충전 노즐은 다수의 볼을 가압하여 리셉터클에 체결되는 구조이므로 상호 결합력이 약하다는 문제점이 있었다. 또한, 상기 특허문헌에 기재된 종래의 가스 충전 노즐은 다수의 볼을 가압하거나 가압 해제하기 위해 조작 레버의 조작에 따라 실린더를 전후로 왕복 구동시키는 구조가 다소 복잡하다는 문제점이 있었다.

따라서, 보다 간단한 구조로 가스 충전 노즐을 리셉터클에 용이하고 견고하게 결합시킬 수 있는 가스 충전 노즐이 요구된다.

국내 등록실용신안공보 제20-0219075호(착탈이 용이한 엘피지 차량용 가스주입기)(2001년 4월 2일 공고) 국내 등록특허공보 제10-0794620호(볼 슬라이딩식 엘피지 충전장치)(2008년 1월 14일 공고)

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 구동 레버에 의한 회전 구동력을 피니언 및 래크에 의해 왕복 구동력으로 변환하여 결합부가 리셉터클에 결합 또는 결합 해제되도록 구성함으로써, 보다 간단한 구조로 가스 충전 노즐을 리셉터클에 용이하고 견고하게 결합시킬 수 있는 가스 충전 노즐을 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐은, 외부 장치에 구비된 리셉터클(Receptacle)에 결합되며, 상기 외부 장치의 가스 저장부에 가스를 충전하는 가스 충전 노즐에 있어서, 내부에 가스를 공급하는 가스 공급관이 수용되며, 사용자에 의해 조작되는 구동 레버가 힌지 결합되는 노즐 몸체; 상기 노즐 몸체의 내부에 수용되며, 상기 구동 레버의 회전 구동력에 의해 상기 노즐 몸체의 일단을 향하는 방향으로 왕복 구동력을 발생시키는 구동부; 상기 노즐 몸체의 일단에 배치되며, 상기 구동부의 왕복 구동력에 의해 외부 장치에 구비된 리셉터클에 결합되거나 상기 리셉터클로부터 결합 해제되는 결합부를 포함하며, 상기 구동부는, 상기 구동 레버의 회전에 의해 회전 구동력을 발생시키는 적어도 하나의 피니언(Pinion); 및 일단은 상기 적어도 하나의 피니언 각각과 치합되고, 타단은 상기 결합부에 연결되며, 상기 구동 레버의 회전 구동력에 의해 상기 적어도 하나의 피니언 각각이 회전할 때에 직선 왕복 운동하는 적어도 하나의 래크(Rack)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 예로, 상기 적어도 하나의 피니언 각각은 상기 구동 레버의 회전 축에 구비되는 것을 특징으로 한다.

다른 예로, 상기 구동부는, 상기 구동 레버의 회전 축에 구비되는 제1 기어; 및 상기 제1 기어와 치합되도록 상기 구동 레버의 회전 축으로부터 이격된 제1 구동 축에 구비되는 제2 기어를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 피니언 각각은 상기 제1 구동 축에 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 결합부는, 일단은 상기 노즐 몸체의 일단에 회전 가능하게 결합되며, 타단은 상기 리셉터클을 향하는 방향으로 돌출부가 형성된 복수의 결합 부재; 및 일단은 상기 복수의 결합 부재 각각을 감싸도록 수용 공간이 형성되고, 타단은 상기 적어도 하나의 래크가 연결되는 제1 동력 전달 부재를 포함하며, 상기 복수의 결합 부재는, 상기 제1 동력 전달 부재가 상기 적어도 하나의 래크에 의해 상기 리셉터클을 향하는 제1 방향으로 이동할 때에, 상기 리셉터클을 향하는 방향으로 회전하여 상기 리셉터클에 결합되고, 상기 제1 동력 전달 부재가 상기 적어도 하나의 래크에 의해 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 이동할 때에, 상기 리셉터클로부터 이격되는 방향으로 회전하여 상기 리셉터클로부터 결합 해제되는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 복수의 결합 부재는, 상기 노즐 몸체의 일단에 상기 리셉터클을 중심으로 미리 정해진 각도로 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 충전 노즐은, 상기 가스 충전 노즐은, 상기 구동부 및 상기 가스 공급관을 연결하며, 상기 구동 레버의 회전 구동력에 의해 상기 가스 공급관을 통해 공급되는 상기 가스의 공급 여부를 제어하는 가스 공급 제어부를 더 포함하며, 상기 가스 공급 제어부는, 상기 구동부에 의해 상기 결합부가 상기 리셉터클에 결합될 때에, 상기 가스 공급관을 통해 상기 가스를 공급하고, 상기 구동부에 의해 상기 결합부가 상기 리셉터클로부터 결합 해제될 때에, 상기 가스 공급관을 통해 공급되는 상기 가스를 차단하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 가스 공급 제어부는, 상기 구동 레버의 회전에 의해 회전 구동력을 발생시키는 제2 동력 전달 부재; 및 상기 가스 공급관에 설치되며, 상기 제2 동력 전달 부재로부터 제공되는 회전 구동력에 의해 상기 가스 공급관을 통해 공급되는 상기 가스의 공급 여부를 제어하는 니들 밸브(Needle valve)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 가스 충전 노즐에 따르면, 구동 레버에 의한 회전 구동력을 피니언 및 래크에 의해 왕복 구동력으로 변환하여 결합부가 리셉터클에 결합 또는 결합 해제되도록 구성함으로써, 보다 간단한 구조로 가스 충전 노즐을 리셉터클에 용이하고 견고하게 결합시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 가스 충전 노즐에 따르면, 구동 레버의 회전에 의한 리셉터클과 결합부의 결합 여부에 따라 가스의 공급을 제어하는 가스 공급 제어부를 구비함으로써, 별도의 추가 장치 없이도 가스 충전 노즐을 리셉터클로부터 분리할 때에 가스의 누출량을 최소화할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 가스 충전 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐을 구성하는 구동부의 변형 예를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐을 구성하는 결합부의 구조를 나타내는 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐을 구성하는 결합부의 동작을 나타내는 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 충전 노즐의 구조를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 충전 노즐의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

또한, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 가스 충전 노즐(100)을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 가스 충전 장치의 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 가스 충전 장치(10)는 외부로부터 유입되는 냉매(refrigerant)를 순환시켜 외부로부터 유입되는 고압으로 압축된 가스를 냉각하여 배출하는 가스 냉각부(Pre-cooler)(11)와, 가스 냉각부(11)로부터 배출되는 가스를 가스 충전 노즐(100)을 이용하여 차량 등 외부 장치(도시되지 않음)에 공급하는 가스 충전부(Dispenser)(12)로 구성되는 것이 일반적이다.

본 발명에서 가스는 압축 천연 가스(Compressed Natural Gas, CNG), 수소 가스(Hydrogen gas) 등 다양한 종류의 가스를 의미하고, 외부 장치는 압축 천연 가스, 수소 가스 등을 연료로 하는 천연 가스 자동차, 연료 전지 자동차, 수소 자동차를 의미한다.

예를 들어, 수소 가스 충전 장치(10)는 수소 가스 압축부(Compressor)(도시되지 않음)를 통해 수소 가스를 적절한 압력(대략 875 bar 정도)으로 압축하고, 수소 가스 냉각부(11)를 통해 적절한 온도(대략 -40 ~ -33 ℃ 정도)로 냉각한 후, 수소 가스 충전부(12)에 구비된 수소 충전 가스 노즐(100)을 통해 연료 전지 자동차(Fuel cell electric vehicle, FCEV)에 구비된 리셉터클(Receptacle)에 결합한 상태로 연료 전지 자동차의 내부에 구비된 차량 탑재 탱크(도시되지 않음)에 공급할 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 8을 참조하여, 가스 충전 장치(10)의 가스 충전부에 구비된 가스 충전 노즐(100)의 구조 및 동작에 대해서 자세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐(100)은 노즐 몸체(110), 구동부(120) 및 결합부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.

노즐 몸체(110)는 내부에 가스를 공급하는 가스 공급관(111)이 수용되며, 사용자에 의해 조작되는 구동 레버(112)가 힌지 결합될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 노즐 몸체(110)는 전체적으로 건(Gun)의 형상을 가지고, 가스 공급관(111)은 노즐 몸체(110)의 손잡이 부분을 통해 유입되어 노즐 몸체(110)의 일단까지 연장 형성되며, 구동 레버(112)는 노즐 몸체(110)의 내부에 회전 가능하도록 결합되어 사용자에 의해 구동되는 방아쇠 역할을 할 수 있다. 설명의 편의상, 본 발명에서는 노즐 몸체(110)가 건 타입(Gun type)인 예를 들고 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

구동부(120)는 노즐 몸체(110)의 내부에 수용되며, 구동 레버(112)의 회전 구동력에 의해 노즐 몸체(110)의 일단을 향하는 방향으로 직선 왕복 구동력을 발생시킬 수 있다. 그리고, 결합부(130)는 노즐 몸체(110)의 일단 내부에 배치되며, 구동부(120)의 왕복 구동력에 의해 직선 왕복 구동될 때에 외부 장치에 구비된 리셉터클(R)에 결합되거나 리셉터클(R)로부터 결합 해제될 수 있다. 결합부(130)의 구체적인 구조에 대해서는 도 5 및 도 6을 참조하여 자세히 후술하기로 한다.

한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐(100)을 구성하는 구동부(120)는 구동 레버(112)의 회전 구동력으로부터 직선 왕복 구동력을 발생시키기 위해 피니언(121)과 래크(122)를 사용할 수 있다.

피니언(Pinion)(121)은 구동 레버(112)의 회전에 의해 회전 구동력을 발생시키고, 래크(Rack)(122)는 일단이 피니언(121)에 치합되고, 타단이 결합부(130)에 연결되며, 구동 레버(112)의 회전 구동력에 의해 피니언(121)의 회전할 때에 직선 왕복 운동할 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 피니언(121)은 구동 레버(112)의 회전 축(A)에 직접 구비되며, 구동 레버(112)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전하며 래크(122)에 회전 구동력을 전달할 수 있다.

도 3의 (a)에서는 결합부(130)가 리셉터클(R)에 결합되기 전의 모습을 나타내고 있고, 도 3의 (b)에서는 결합부(130)가 리셉터클(R)에 결합되었을 때의 모습을 나타내고 있다.

즉, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 가스 충전 노즐(100)을 리셉터클(R)에 결합시키기 위해서는 가스 충전 노즐(100)이 리셉터클(R)에 맞닿은 상태에서 사용자가 구동 레버(112)를 회전시킬 수 있다. 이 때, 구동부(120)는 피니언(121)이 구동 레버(112)의 회전에 의해 함께 회전하고, 래크(122)가 피니언(121)의 회전에 의해 리셉터클(R)을 향해 이동하며, 결합부(130)는 래크(122)의 직선 구동력에 의해 구동할 때에 리셉터클(R)에 결합될 수 있다. 구동부(120) 및 결합부(130)의 구체적인 동작에 대해서는 도 5 및 도 6을 참조하여 자세히 후술하기로 한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐을 구성하는 구동부의 변형 예를 나타내는 사시도이다.

도 4에서는 구동부(120)가 피니언(121), 래크(122) 이외에 구동 레버(112)와 피니언(121)의 사이에 제1 기어(123) 및 제2 기어(124)를 더 포함하는 예를 도시하고 있다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 기어(123)는 구동 레버(112)의 회전 축(A)에 구비되고, 제2 기어(124)는 제1 기어(123)와 치합되도록 구동 레버(112)의 회전 축(A)으로부터 이격된 제1 구동 축(B)에 구비될 수 있다. 또한, 피니언(121)은 제2 기어(124)가 구비된 제1 구동 축(B)에 구비되며, 구동 레버(112)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하며 래크(122)에 회전 구동력을 전달할 수 있다.

이와 같이, 구동부(120)가 구동 레버(112)와 피니언(121)의 사이에 제1 기어(123) 및 제2 기어(124)가 구비하는 경우, 제1 기어(123) 및 제2 기어(124)의 기어비(Gear ratio)를 조절함으로써 보다 적은 힘으로 구동 레버(112)를 회전시킬 수 있을 뿐만 아니라, 래크(122)를 원하는 거리만큼 이동시킬 수 있다.

한편, 도 4에서는 제1 기어(123) 및 제2 기어(124)가 한 쌍의 스퍼어 기어(Spur gear)인 예를 도시하고 있으나, 제1 기어(123) 및 제2 기어(124)의 종류는 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.

또한, 도 4에서는 제1 기어(123)가 구동 레버(112)의 일단에 일체형으로 형성된 예를 도시하고 있으나, 제1 기어(123)는 구동 레버(112)와 별도로 구비되어 볼트 등과 같은 체결 부재에 의해 구동 레버(112)의 일단에 체결될 수도 있다.

또한, 도 4에서는 제1 기어(123)와 치합되는 제2 기어(124)의 양 측에 한 쌍의 피니언(121) 및 래크(122)가 구비된 예를 도시하고 있으나, 피니언(121) 및 래크(122)의 개수 및 배치 형태는 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.

이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐(100)을 구성하는 결합부(130)의 구조 및 동작을 자세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐을 구성하는 결합부의 구조를 나타내는 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐을 구성하는 결합부의 동작을 나타내는 종단면도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 결합부(130)는 복수의 결합 부재(131)와 제1 동력 전달 부재(132)를 포함하여 구성될 수 있다.

결합 부재(131)는 일단에 형성된 회전 축(131a)을 통해 노즐 몸체(110)의 일단에 회전 가능하게 결합되며, 타단은 리셉터클(R)을 향하는 방향으로 조(Jaw) 형상의 돌출부(131b)가 형성될 수 있다. 즉, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 결합 부재(131)는 대략 "ㄱ" 자 형상을 가지고, 노즐 몸체(110)의 일단에서 회전 축(131a)을 중심으로 회전할 때에 돌출부(131b)가 리셉터클(R)에 형성된 홈(도 6의 r1)에 결합 또는 결합 해제될 수 있다.

제1 동력 전달 부재(132)는 일단이 복수의 결합 부재(131) 각각을 감싸도록 수용 공간(132a)이 형성되고, 타단은 적어도 하나의 래크(122)가 연결될 수 있다. 바람직하게는, 제1 동력 전달 부재(132)는, 직선 왕복 이동에 의해 결합 부재(131)를 회전 축(131a)을 중심으로 일정한 각도 범위 내에서 회전시키기 위해, 일단 내주면에 경사면(132b)이 형성될 수 있다.

따라서, 제1 동력 전달 부재(132)는 래크(122)의 직선 왕복 구동력에 의해 리셉터클(R)을 향하는 제1 방향(도 6의 예에서, 좌측 방향) 또는 리셉터클(R)로부터 이격되는 제2 방향(도 6의 예에서, 우측 방향)으로 이동하고, 결합 부재(131)는 제1 동력 전달 부재(132)의 왕복 이동에 의해 회전 축(131a)을 중심으로 일정 각도만큼 회전할 수 있다.

한편, 도 5 및 도 6에서는 제1 동력 전달 부재(132)가 길이 방향으로 관통된 중공부를 가지는 원통 형상을 가지는 예를 도시하고 있으나, 일단에 일정 깊이만큼만 수용 공간(132a)이 형성될 수도 있다. 또한, 비록 자세히 도시되지는 않았으나, 제1 동력 전달 부재(132)와 래크(122)는 볼트 등과 같은 체결 부재에 의해 서로 체결될 수도 있고, 래크(122)가 제1 동력 전달 부재(132)의 타단에 일정 각도 범위에서 회전 가능하도록 힌지 결합될 수도 있다.

한편, 도 6의 (a)에서는 결합부(130)가 리셉터클(R)에 결합되기 전의 모습을 나타내고 있고, 도 6의 (b)에서는 결합부(130)가 리셉터클(R)에 결합되었을 때의 모습을 나타내고 있다.

먼저, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 구동 레버(112)가 초기 위치에 있을 때에는, 복수의 결합 부재(131)는 제1 동력 전달 부재(132)의 경사면(132b)에 맞닿은 상태를 유지하며, 이 경우, 리셉터클(R)은 복수의 결합 부재(131) 각각에 대해 결합 해제된 상태로 볼 수 있다.

그리고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 결합부(130)를 리셉터클(R)에 결합시키기 위해서는, 리셉터클(R)이 복수의 결합 부재(131)의 내부에 일정 깊이만큼 삽입된 상태에서 사용자에 의해 구동 레버(112) 및 피니언(121)이 회전되면, 제1 동력 전달 부재(132)는 적어도 하나의 래크(122)에 의해 리셉터클(R)을 향하는 제1 방향(도 6의 예에서, 좌측 방향)으로 이동하고, 복수의 결합 부재(131)는 리셉터클(R)을 향하는 방향으로 회전하여 리셉터클(R)에 결합될 수 있다.

비록 자세히 도시되지는 않았으나, 결합부(130)를 리셉터클(R)로부터 분리시키기 위해서는, 사용자에 의해 또는 탄성 부재 등(도시되지 않음)의 복원력에 의해 구동 레버(112) 및 피니언(121)이 원래 초기 위치로 회전되면, 제1 동력 전달 부재(132)는 적어도 하나의 래크(122)에 의해 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향(도 6의 예에서, 우측 방향)으로 이동하고, 복수의 결합 부재(131)는 리셉터클(R)로부터 이격되는 방향으로 회전하여 리셉터클(R)로부터 결합 해제될 수 있다.

한편, 도시되지는 않았으나, 결합 부재(131) 각각의 회전 축(131a), 제1 동력 전달 부재(132), 래크(122), 피니언(121), 구동 레버(112) 등에는 구동 레버(112)를 초기 위치로 회전시키기 위해 복원력을 제공하기 위한 탄성 부재(도시되지 않음)가 구비될 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 결합 부재(131)는 노즐 몸체(110)의 일단에 리셉터클(R)을 중심으로 미리 정해진 각도로 방사상으로 배치되는 것이 바람직하다. 이 경우, 복수의 결합 부재(131)가 리셉터클(R)외 외주면을 따라 일정한 간격 및 힘으로 결합될 수 있으므로, 결합부(130)는 리셉터클(R)에 안정적이고 견고하게 결합될 수 있다.

도 5에서는 리셉터클(R)을 중심으로 6 개의 결합 부재(131)가 서로 미세한 간격을 두고 대략 60도 간격으로 방사상으로 배치된 예를 도시하고 있으나, 결합 부재(131)의 개수 및 배치 형태는 당업자에 의해 얼마든지 변경 가능하다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 충전 노즐(100)은, 구동 레버(112)에 의한 회전 구동력을 피니언(121) 및 래크(122)에 의해 왕복 구동력으로 변환하여 결합부(130)가 리셉터클(R)에 결합 또는 결합 해제되도록 구성함으로써, 보다 간단한 구조로 가스 충전 노즐(100)을 리셉터클(R)에 용이하고 견고하게 결합시킬 수 있다.

이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 충전 노즐(100)의 구조에 대해 설명하기로 한다. 설명의 편의상, 도 1 내지 도 6에 도시된 제1 실시예와 동일한 구조에 대한 설명은 생략하며, 이하 차이점 만을 위주로 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 충전 노즐의 구조를 개략적으로 나타내는 분해 사시도이고, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 충전 노즐의 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 충전 노즐(100)은, 도 1 내지 도 6에 도시된 제1 실시예와는 달리, 리셉터클(R)과 결합부(130)의 결합 여부에 따라 가스의 공급을 제어하는 가스 공급 제어부(140)를 더 포함할 수 있다.

즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 충전 노즐(100)은 노즐 몸체(110), 구동부(120), 결합부(130) 및 가스 공급 제어부(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 이 때, 노즐 몸체(110), 구동부(120) 및 결합부(130)는 제1 실시예와 실질적으로 동일한 구조를 가지므로, 중복 생략은 생략하기로 한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 가스 공급 제어부(140)는 구동부(120) 및 가스 공급관(111)을 연결하도록 구동부(120)와 가스 공급관(111)의 사이에 구비되며, 구동 레버(112)의 회전 구동력에 의해 가스 공급관(111)을 통해 공급되는 가스의 공급 여부를 제어할 수 있다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 가스 공급 제어부(140)는, 구동부(120)에 의해 결합부(130)가 리셉터클(R)에 결합될 때에 가스 공급관(111)을 통해 가스(G)를 공급하거나, 이와 반대로, 구동부(120)에 의해 결합부(130)가 리셉터클(R)로부터 결합 해제될 때에 가스 공급관(111)을 통해 공급되는 가스(G)를 차단할 수 있다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 가스 공급 제어부(140)는 제2 동력 전달 부재(141) 및 니들 밸브(142)를 포함하여 구성될 수 있다.

제2 동력 전달 부재(141)는 구동부(120)에 연결되며, 구동 레버(112)의 회전에 의해 회전 구동력을 발생시킬 수 있다. 또한, 니들 밸브(Needle valve)(142)는 가스 공급관(111)에 설치되며, 제2 동력 전달 부재(141)로부터 제공되는 회전 구동력에 의해 가스 공급관(111)을 통해 공급되는 가스(G)의 공급 여부를 제어할 수 있다.

바람직하게는, 제2 동력 전달 부재(141)는 구동 레버(112)의 회전 축(A) 또는 구동 레버(112)의 회전에 의해 회전 구동력을 발생시키는 피니언(121)의 회전 축(B)으로부터 회전 구동력을 직접 또는 간접적으로 제공 받아 회전 구동력을 발생시킬 수 있다.

일 예로, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 동력 전달 부재(141)는 피니언(121)의 회전 축(B)에 구비되는 제3 기어(141a), 제3 기어(141a)와 치합되며 피니언(121)의 회전 축(B)과 일정 각도(도 7의 예에서, 90도)를 가지는 회전 축(141c)에 결합되는 제4 기어(141b)를 포함할 수 있다. 도 7에서는 제3 기어(141a) 및 제4 기어(141b)로 한 쌍의 크라운 기어를 예로 들고 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

또한, 니들 밸브(142)는 제2 동력 전달 부재(141)로부터 제공되는 회전 구동력에 의해 가스 공급관(111)을 개폐하는 구조를 가질 수 있다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 사용자에 의해 구동 레버(112) 및 피니언(121)이 회전되면 결합부(130)는 리셉터클(R)에 결합되는 것과 동시에(도 6의 (a) 참조), 니들 밸브(142)는 제2 동력 전달 부재(141)의 회전 구동력에 의해 내부에 구비된 스크류(도시되지 않음)를 풀어 가스 공급관(111)을 통해 가스를 공급하고, 결합부(130)가 리셉터클(R)로부터 결합 해제되는 것과 동시에(도 6의 (b) 참조), 니들 밸브(142)는 제2 동력 전달 부재(141)의 회전 구동력에 의해 내부에 구비된 스크류를 조여 가스 공급관(111)을 통해 공급되는 가스를 차단할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 충전 노즐(100)은, 구동 레버(112)의 회전에 의한 리셉터클(R)과 결합부(130)의 결합 여부에 따라 가스의 공급을 제어하는 가스 공급 제어부(140)를 구비함으로써, 별도의 추가 장치 없이도 가스 충전 노즐(100)을 리셉터클(R)로부터 분리할 때에 가스의 누출량을 최소화할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 가스 충전 장치 11: 가스 냉각부
12: 가스 충전부 R: 리셉터클
100: 가스 충전 노즐
110: 노즐 몸체 111: 가스 공급관
112: 구동 레버 120: 구동부
121: 피니언 122: 래크
123: 제1 기어 124: 제2 기어
130: 결합부 131: 결합 부재
132: 제1 동력 전달 부재 140: 가스 공급 제어부
141: 제2 동력 전달 부재 142: 니들 밸브

Claims

외부 장치에 구비된 리셉터클(Receptacle)에 결합되며, 상기 외부 장치의 가스 저장부에 가스를 충전하는 가스 충전 노즐에 있어서,
내부에 가스를 공급하는 가스 공급관이 수용되며, 사용자에 의해 조작되는 구동 레버가 힌지 결합되는 노즐 몸체;
상기 노즐 몸체의 내부에 수용되며, 상기 구동 레버의 회전 구동력에 의해 상기 노즐 몸체의 일단을 향하는 방향으로 왕복 구동력을 발생시키는 구동부;
상기 노즐 몸체의 일단에 배치되며, 상기 구동부의 왕복 구동력에 의해 외부 장치에 구비된 리셉터클에 결합되거나 상기 리셉터클로부터 결합 해제되는 결합부를 포함하며,
상기 구동부는,
상기 구동 레버의 회전에 의해 회전 구동력을 발생시키는 적어도 하나의 피니언(Pinion); 및
일단은 상기 적어도 하나의 피니언 각각과 치합되고, 타단은 상기 결합부에 연결되며, 상기 구동 레버의 회전 구동력에 의해 상기 적어도 하나의 피니언 각각이 회전할 때에 직선 왕복 운동하는 적어도 하나의 래크(Rack)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 충전 노즐.
제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 피니언 각각은 상기 구동 레버의 회전 축에 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 충전 노즐.
제 1 항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 구동 레버의 회전 축에 구비되는 제1 기어; 및
상기 제1 기어와 치합되도록 상기 구동 레버의 회전 축으로부터 이격된 제1 구동 축에 구비되는 제2 기어를 더 포함하며,
상기 적어도 하나의 피니언 각각은 상기 제1 구동 축에 구비되는 것을 특징으로 하는 가스 충전 노즐.
제 1 항에 있어서,
상기 결합부는,
일단은 상기 노즐 몸체의 일단에 회전 가능하게 결합되며, 타단은 상기 리셉터클을 향하는 방향으로 돌출부가 형성된 복수의 결합 부재; 및
일단은 상기 복수의 결합 부재 각각을 감싸도록 수용 공간이 형성되고, 타단은 상기 적어도 하나의 래크가 연결되는 제1 동력 전달 부재를 포함하며,
상기 복수의 결합 부재는,
상기 제1 동력 전달 부재가 상기 적어도 하나의 래크에 의해 상기 리셉터클을 향하는 제1 방향으로 이동할 때에, 상기 리셉터클을 향하는 방향으로 회전하여 상기 리셉터클에 결합되고,
상기 제1 동력 전달 부재가 상기 적어도 하나의 래크에 의해 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향으로 이동할 때에, 상기 리셉터클로부터 이격되는 방향으로 회전하여 상기 리셉터클로부터 결합 해제되는 것을 특징으로 하는 가스 충전 노즐.
제 4 항에 있어서,
상기 복수의 결합 부재는,
상기 노즐 몸체의 일단에 상기 리셉터클을 중심으로 미리 정해진 각도로 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 충전 노즐.
제 1 항에 있어서,
상기 가스 충전 노즐은,
상기 구동부 및 상기 가스 공급관을 연결하며, 상기 구동 레버의 회전 구동력에 의해 상기 가스 공급관을 통해 공급되는 상기 가스의 공급 여부를 제어하는 가스 공급 제어부를 더 포함하며,
상기 가스 공급 제어부는,
상기 구동부에 의해 상기 결합부가 상기 리셉터클에 결합될 때에, 상기 가스 공급관을 통해 상기 가스를 공급하고,
상기 구동부에 의해 상기 결합부가 상기 리셉터클로부터 결합 해제될 때에, 상기 가스 공급관을 통해 공급되는 상기 가스를 차단하는 것을 특징으로 하는 가스 충전 노즐.
제 6 항에 있어서,
상기 가스 공급 제어부는,
상기 구동 레버의 회전에 의해 회전 구동력을 발생시키는 제2 동력 전달 부재; 및
상기 가스 공급관에 설치되며, 상기 제2 동력 전달 부재로부터 제공되는 회전 구동력에 의해 상기 가스 공급관을 통해 공급되는 상기 가스의 공급 여부를 제어하는 니들 밸브(Needle valve)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 충전 노즐.