KR102084021B1 - 충전장치 - Google Patents

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마사히로 타케자와
유우키 테라소마
키요시 기무라
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가부시끼가이샤 다쓰노
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Abstract

충전노즐의 관 이음매와 차량 측 충전구(리셉터클)를 접속할 때에, 레버가 클러치 선단의 돌기의 반경방향 바깥쪽에 확실하게 위치하고, 충전노즐의 관 이음매와 차량 측 충전구가 접속한 상태를 계속 유지할 수 있는 충전장치를 제공한다.
수소 저장탱크(50)와 상기 저장탱크(50)로부터 연료충전계통 및 차량용 충전구(20)를 개재하여 차량에 탑재되는 차량탑재용 수소 충전탱크(41)에 수소를 충전하는 충전노즐(10)을 구비한 충전장치(100)에 있어서, 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)를 연결상태로 유지하는 클러치기구(12)와, 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)가 연결됐을 때에 클러치기구(12)의 차량용 충전구(20) 측 선단의 반경방향 바깥쪽에 레버(5)를 위치시키는 레버위치 이동기구(13:레버이동 보조부재(14) 등)을 구비하고 있다.

Description

충전장치{Charging Apparatus}
본 발명은 예를 들면 연료로서 사용되는 수소 가스 등의 기체를 충전하기 위한 충전장치에 관한 것이다.
예를 들어, 수소를 연료로 주행하는 차량에서는 도 6에서 나타내는 것처럼 수소저장탱크(50), 연료충전계통(디스펜서(60), 충전호스(45) 등)을 구비하는 수소 충전소에서, 충전노즐(30)과 차량 측 충전구인 리셉터클(40)을 접속하여 수소 가스를 충전하고 있으며, 상기 충전은 차량(A)에 탑재된 수소탱크(41)의 최고사용압력에 따라 제어되면서 실시된다. 또한 부호 51은 수소저장탱크(50)에서 디스펜서(60)에 수소를 공급하는 배관계(配管系)를 나타낸다.
이러한 수소충전장치에 대해서는 본 출원인은 이미 제안하고 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
이러한 수소충전장치는 유효한 기술이지만, 차량에 수소 가스를 충전할 때에 충전노즐과 차량 측 충전구와의 내부를 기밀상태(氣密狀態)로 만들기 위한 복수의 밀봉 구조를 필요로 하고 있다.
예를 들어, 도 7에서 나타내는 종래의 수소충전장치(300)에서는 노즐(30)의 로드(32)에 접속된 밸브체(33)와 노즐(30)의 관 이음매 내 유로(31A)의 단부로 구성된 밸브 시트(31B)를 구비하는 밸브기구의 개폐에 의해, 수소 가스의 충전, 충전 정지가 실시된다.
수소 가스의 충전에 있어서는 노즐(30)의 관 이음매(31)와 차량 측 충전구인 리셉터클(40)을 접속하면, 로드(32)의 선단(도 7에서는 오른쪽 끝)은 리셉터클(40) 측의 감합 오목부(40A)에 삽입되어 클러치(34) 선단의 돌기(34A)가 리셉터클(40)의 감합홈(40B)에 감합한다. 레버(35)가 클러치(34) 선단의 돌기(34A)의 반경방향 바깥쪽으로 위치하고 있으며, 레버(35)를 리셉터클(40)에서 이격하는 방향(도 7에서는 좌측)으로 이동하지 않으면, 클러치(34)의 돌기(34A)는 감합홈(40B)에서 빠지지 않는다. 그리고 충전 중에 레버(35)가 레버(35)를 리셉터클(40)에서 이격하는 방향(도 7에서는 좌측)으로 이동하는 것을 방지하고, 충전노즐(30)의 관 이음매(31)와 리셉터클(40)이 연결되어 있는 상태를 유지(지지)하는 레버유지기구(36)가 관 이음매(31)에 설치되어 있다.
그러나 도 7에 나타내는 종래기술에 있어서, 노즐(30)의 관 이음매(31)와 차량 측 충전구인 리셉터클(40)을 접속할 때에 레버(35)를 리셉터클(40)에 근접하는 방향으로 이동하지 않고, 레버(35)가 클러치(34) 선단의 돌기(34A)의 반경방향 바깥쪽에 위치하지 않은 상태로 되어 있으면, 클러치(34)의 돌기(34A)가 감합홈(40B)에서 빠져서, 충전노즐(30)이 리셉터클(40)에서 빠지게 되는 우려도 존재한다.
여기서 레버(35)가 클러치(34) 선단의 돌기(34A)의 반경방향 바깥쪽으로 위치하지 않은 상태에서는 레버유지기구(36)는 클러치(34)가 감합홈(40B)에서 빠지게 되는 것을 방지하는 기능을 발휘할 수 없다.
일본 특개2014-109350호 공보
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점에 감안하여 제안된 것으로, 충전노즐의 관 이음매와 차량 측 충전구(리셉터클)를 접속할 때에, 레버가 클러치 선단의 돌기의 반경방향 바깥쪽으로 확실하게 위치하고, 클러치 선단의 돌기가 리셉터클의 감합용 오목부에 감합된 상태를 유지하여 충전노즐의 관 이음매와 차량 측 충전구(리셉터클)가 접속된 상태를 계속 유지할 수 있는 충전장치의 제안을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 충전장치(100)는 수소 연료를 저장하는 저장탱크와, 상기 저장탱크에서 연료충전계통(디스펜서, 충전호스) 및 차량용 충전구(20)를 개재하여 차량에 탑재된 차량탑재용 수소충전탱크에 수소를 충전하는 충전노즐(10)을 구비한 충전장치(100)에 있어서,
충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)가 연결상태로 유지하는 클러치기구(12)와, 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)가 연결된 때에 클러치기구(12)의 차량용 충전구(20) 측 선단의 반경방향 바깥쪽에 레버(5)를 위치시키는 레버위치 이동기구(13:예를 들면 레버이동 보조부재(14)와 스프링(15, 16) 등)을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 레버(5)를 위치시키는 레버위치 이동기구(13)는 클러치기구(12)의 클러치(4)와 레버(5) 사이의 영역에 위치하는 제 1 부재(14A) 및 클러치(4)의 반경방향 안쪽에 위치하는 제 2 부재(14B)를 구비하는 레버이동 보조부재(14)를 구비하며, 제 1 부재(14A) 및 제 2 부재(14B)는 일체로 구성되는 것이 바람직하다.
또 상기 레버(5)를 위치시키는 레버위치 이동기구(13)는 고정자(17:볼)와, 레버(5)의 반경방향 내측면에 형성되어 상기 고정자가 삽입 가능한 홈부(5D)와, 상기 레버이동 보조부재(14)의 제 1 부재(14A)에서의 반경방향 외측면에 형성되어 상기 고정자(17)가 삽입 가능한 홈부(14AA)와, 레버(5)를 차량용 충전구(20) 측에 힘을 가하는 제 1 탄성부재(15:스프링)와, 레버이동 보조부재(14)를 차량용 충전구(20) 측에 힘을 가하는 제 2 탄성부재(16:스프링)를 구비하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 레버(5)를 위치시키는 레버위치 이동기구(13)는 충전노즐(10)의 관 이음매 본체(1)에 고정자(17)의 충전노즐(10)의 축선 방향 위치를 유지하는 유지부(1M:리테이너)가 형성되어 있으며, 유지부(1M:리테이너)에는 관통구(1MA)가 형성되어 상기 관통구(1MA)에 상기 고정자(17:볼)가 결합하는 것이 바람직하다.
그에 더해서 본 발명은 상기 레버이동 보조부재(14)는 원주방향에 등간격으로 형성된 복수의 개구부(14AB)를 구비하고, 클러치(4)는 상기 개구부(14AB)를 개재하여 상기 레버이동 보조부재(14)의 제 1 부재(14A)의 반경방향 안쪽의 영역에서 차량용 충전구(20) 측에 연재하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 충전노즐(10)의 관 이음매 본체(1)의 내측에는 선단에 밸브체(2A)를 구비하는 로드(2:밸브대)가 탄성재(3)에 저항하여 접동 자유자재로 배설(配設)되어 있는 것이 바람직하다.
그리고 상기 로드(2:밸브대)의 일단이 차량 측 충전구(20)에 당접하고 있는 것이 바람직하다.
또 차량 측 충전구(20)의 내주(20D)의 관 이음매 본체(1)와 접하는 부분에 밀봉 구조(21)가 배설되어 있는 것이 바람직하다.
상술한 구성을 구비하는 본 발명에 의하면, 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)가 연결됐을 때에 클러치기구(12)의 차량용 충전구(20) 측 선단의 반경 방향 바깥쪽에 레버(5)를 위치시키는 레버위치 이동기구(13:예를 들면 레버이동 보조부재(14)와 스프링(15, 16) 등)를 구비하고 있기 때문에, 충전노즐(10)의 관 이음매(1)와 차량 측 충전구(20:리셉터클)를 접속하면 레버(5)가 차량 측 충전구(20) 측에 확실하게 이동하고, 레버(5)가 클러치(4) 선단의 돌기(4B)의 반경방향 바깥쪽에 위치하므로, 클러치(4)가 반경방향 바깥쪽으로 이동하는 것이 방지된다.
그 결과, 클러치기구(12)가 차량용 충전구(20)에서 빠지는 것이 방지되고, 수소 충전시에 있어서 충전노즐(10)(관 이음매(1))과 차량 측 충전구(20:리셉터클)의 접속상태가 해제되는 것이 확실하게 방지된다.
여기서 본 발명에서는, 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)를 연결상태를 유지하는 클러치기구(12)을 구비하고 있기 때문에, 수소 연료의 충전 중에 상기 클러치기구(12)에서 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)를 연결함으로써, 충전노즐(10)을 차량용 충전구(20)로부터 떼어 낼 수 없게 된다.
상술한 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)가 연결된 때에 클러치기구(12)의 차량용 충전구(20) 측 선단의 반경방향 바깥쪽에 레버(5)를 위치시키는 레버위치 이동기구(13:예를 들면 레버이동 보조부재(14)와 스프링(15, 16) 등)에 대해 보다 상세하게 설명한다.
충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)가 연결되지 않은 상태(도 1에서 나타내는 상태)에서는, 유지부(1M:리테이너)에서 축방향 위치가 정위치를 유지되고 있는 고정자(17:볼)는 레버(5)의 홈부(5D)에 감입하기 때문에, 레버(5)의 축방향 위치는 고정자(17)와 마찬가지로 정위치로 유지된다. 그 때문에, 제 1 탄성부재(15)에 의해 차량용 충전구(20) 측에 힘이 가해져도 레버(5)는 그 홈부(5D)와 고정자(17)가 결합한 축방향 위치(도 1에서 나타내는 위치)로 유지된다.
여기서 레버(5)의 홈부(5D)의 측면 경사에 의해, 제 1 탄성부재(15)의 탄성 반발력은 고정자(17)를 반경방향 안쪽으로 힘을 가하는 성분을 가지고 있다. 또 제 2 탄성부재(16)의 탄성 반발력에 의해 레버이동 보조부재(14)는 차량용 충전구(20)측에 힘이 가해지기 때문에, 레버이동 보조부재(14)의 홈부(14AA)의 축방향 위치는 고정자(17)의 축방향 위치와 일치하는 일은 없다.
충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)가 연결된 상태(도 2에서 나타내는 상태)에서는, 차량용 충전구(20)의 충전노즐(10) 측 단면(20E)에 의해 레버이동 보조부재(14)가(차량용 충전구(20)에서 이격하는 측으로) 눌려지고, 제 2 탄성부재(16)의 탄성 반발력에 역행하여 차량용 충전구(20)에서 이격하는 방향으로 이동하며, 레버이동 보조부재(14)의 홈부(14AA)의 축방향 위치는 고정자(17)의 축방향 위치와 일치한다.
상술한 바와 같이, 고정자(17)는 제 1 탄성부재(15)의 탄성 반발력의 반경 방향 안쪽에 힘이 가해지는 성분을 받고 있기 때문에, 레버이동 보조부재(14)의 홈부(14AA)의 축방향 위치가 고정자(17)의 축방향 위치와 일치하면, 고정자(17)는 레버(5)의 홈부(5D)에서 빠져서 반경방향 안쪽으로 이동하여 레버이동 보조부재(14)의 홈부(14AA)에 감입한다.
그 결과, 레버(5)는 고정자(17)에 의해 유지되지 않게 되고, 제 1 탄성부재(15)의 탄성 반발력에 의해 차량용 충전구(20) 측으로 이동하여 클러치기구(12)의 차량용 충전구(20) 측 선단의 반경방향 바깥쪽에 위치한다. 그리고 레버(5)의 클러치(4)가 반경방향 바깥쪽으로 이동하는 것이 방지되고, 그 때문에 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)의 연결이 해제되는 것이 방지된다.
본 발명은 클러치기구(12)를 설치하고 있으므로, 그 내부에 가동부재(접동부재(36B))가 배치된 유로(분기유로(36A))를 설치하여 상기 유로에 밀봉 구조(O 링 (36C))를 설치할 필요가 없어진다.
그 때문에, 상기 유로 내를 가동부재가 움직임으로써 밀봉 구조의 열화(劣化)가 생기는 것도 없어지게 되어 밀봉 구조에서의 열화와, 그에 의한 가스 누설의 가능성을 감소시킬 수 있다.
또 본 발명에서 충전노즐(10)의 관 이음매 본체(1)의 내측에는 선단에 밸브체(2A)를 구비하는 로드(2:밸브대)가 탄성재(3)에 저항하여 접동 자유자재로 배설되면, 충전노즐(10) 내의 밀봉 구조가 삭감되어 내구성이 향상된다.
이 경우, 로드(2)가 접동되는 부분에 밀봉 구조를 배치할 필요가 없어지게 되기 때문에, 로드(2)의 접동에 의한 밀봉 구조의 열화를 방지할 수 있다.
그리고 본 발명에서 상기 로드(2:밸브대)의 일단이 차량 측 충전구에 당접하고 있으면, 충전노즐(10)이 차량용 충전구(20)에 연결되면 유로가 열려서 충전 가능하게 되므로 안전하다.
본 발명에서 차량 측 충전구(20)의 내주(20D)의 관 이음매 본체(1)와 접하는 부분에 밀봉 구조(21)가 배설되어 있으면 수소 가스 충전 시에는 상기 밀봉 구조(21)에 의해 수소 가스 누설을 방지할 수 있다.
차량 측 충전구(20)의 관 이음매 본체(1) 외주에 접하는 부분에 밀봉 구조(21)를 설치하면, 차량 측 충전구(20)의 관 이음매 본체(1) 외주에 접하는 부분과, 관 이음매 본체(1) 외주와의 틈(ε1)에서 수소 가스가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
여기서 도 7에서 나타내는 것처럼 종래기술에 관한 충전노즐(30)의 관 이음매(31)에서, 수소 가스 충전중에 충전노즐(30)과 차량 측 충전구(40)이 연결되어 있는 상태를 유지하는 레버유지기구(36)는 관 이음매 내 유로(31A)에서 분기하는 분기유로(36A)와, 분기유로(36A) 내를 접동하는 레버유지용 접동부재(36B)와, 레버 유지용 O 링(36C)을 구비하고 있다.
수소 가스 충전 중에는 관 이음매 내 유로(31A)의 수소 가스 압력이 분기유로(36A)에 작용하여 레버유지용 접동부재(36B)를 도 7의 하방으로 이동한다. 레버유지용 접동부재(36B)가 하방으로 이동함으로써, 레버유지용 접동부재(36B)의 로드(36D)가 레버이동통로(31D) 내에 돌출하고, 레버(35)가 차량 측 충전구(40)에서 이격되는 것을 방지하며, 충전노즐(30)과 차량 측 충전구(40)가 연결된 상태를 유지하고 있다.
그러나, 충전노즐(30)과 차량 측 충전구(40)의 착탈을 반복함으로써, 레버유지용 접동부재(36B)가 분기유로(36A) 내를 접동하는 횟수가 증가하고 레버유지용 O 링(36C)이 열화하여 레버유지기구(36)의 분기유로(36A)에서 수소 가스가 누설될 우려가 있다.
이에 반해, 본 발명에 있어서는 상술한 바와 같이, 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)를 연결 상태를 유지하는 클러치기구(12)을 구비하고 있으므로, 가압상태에서는 충전노즐(10)을 빼지 못하게 된다. 그리고, 이러한 클러치기구(12)라면, 예를 들면 도 7에서 나타내는 것 같은 분기유로(36A)를 형성할 필요가 없고, 분기 유로(36A) 내에서 접동부재(36B)가 접동할 필요가 없어, 분기유로(36A)에 밀봉 구조(O 링(36C))를 설치할 필요도 없다.
그 때문에, 종래기술의 레버유지기구(36)를 구성하는 분기유로(36A) 내를 접동부재(36B)가 움직이는 것에 기인하여 밀봉 구조가 열화하는 일도 없어져, 분기유로(36A)에서 수소 가스가 누설될 우려도 없다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 충전노즐의 관 이음매와 차량용 충전구가 분리된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태의 관 이음매와 차량용 충전구가 연결된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태의 레버이동 보조부재를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 1의 부호 F4 부분의 확대도이다.
도 5는 도 2의 부호 F5 부분의 확대도이다.
도 6은 수소 충전소의 개요를 나타내는 블록도이다.
도 7은 종래기술에 관한 수소충전장치의 요부 단면도이다.
이하, 도 1~도 5를 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.
도 1에서 충전노즐(10)은 도시하지 않는 수소 연료 저장탱크(50)(도 6 참조)로부터 연료충전계통(디스펜서(60), 충전호스(45) 등)을 개재하여 차량용 수소 충전탱크(41)(도 6 참조)에 수소를 충전한다. 충전노즐(10)은 관 이음매 본체(1)를 구비하고 있으며, 관 이음매 본체(1)의 수소 공급원 측(도 1에서 좌측) 선단의 중앙부(도 1에서는 상하방향 중앙부)에는 충전호스 측(도시하지 않음)에 접속되는 수소 도입구(1B)가 설치되어 있다. 그리고 관 이음매 본체(1)의 리셉터클 측(차량용 충전구 측, 도 1에서 우측) 선단에는 리셉터클(20)(도 2)을 삽입하기 위한 개구(1C)가 설치되어 있다. 관 이음매(1) 내에서의 개구(1C)보다 수소 공급원 측(도 1에서 좌측)에는 리셉터클 삽입공간(1D)이 형성되고, 수소 충전시에는 리셉터클(20)은 개구(1C)에서 관 이음매(1) 측(도 1에서 좌측)에 삽입되며 리셉터클 삽입공간(1D)에 위치하고 있다.
관 이음매 본체(1)의 도 1의 상하방향 중앙부에는 관 이음매 내 유로(1A)가 형성되어 있으며, 관 이음매 내 유로(1A)는 수소 공급원 측의 개구(1B)로부터 리셉터클 측의 공간(1D)에 연재하고 있다(도 1에서 좌측 영역에서 우측 영역으로 연재하고 있다).
또, 관 이음매 본체(1)의 리셉터클(차량용 충전구) 측(도 1에서는 우측)에는 중공의 관 이음매 중앙돌기(1E)가 돌출되어 있으며, 관 이음매 중앙돌기(1E)는 관 이음매 내 유로(1A)의 리셉터클 측 단부를 형성하고 있다.
도 1에서 좌우방향으로 연재하여 관 이음매 내 유로(1A)에는 2군데의 확경된 영역, 즉 밸브체 수용부(1F)와 확경부(1G)가 설치되어 있다.
관 이음매 내 유로(1A)에는 로드(2)가 수용되어 있다.
로드(2)의 선단에는 밸브체(2A)가 설치되어 있으며, 밸브체(2A)는 관 이음매 내 유로(1A)의 밸브체 수용부(1F)에 수용된다. 밸브체 수용부(1F) 내에서 밸브체 (2A)의 수소 공급원 측(도 1에서 좌측)에는 탄성재로서의 스프링(3)이 배치되어 있다.
로드(2)는 관 이음매 내 유로(1A) 내를(도 1에서는 좌우방향으로) 접동 자유자재로 도 1에서 나타내는 상태, 즉 관 이음매 본체(1)가 리셉터클(20)(도 2)과 연결되어 있지 않은 상태에서는, 밸브체(2A)는 스프링(3)의 탄성 반발력에 의해 리셉터클 측(도 1에서는 우측)에 힘이 가해지고, 밸브체 수용부(1F)의 단부(도 1에서는 우단부)의 단턱부에 의해 구성된 밸브 시트(1H)에 좌착하고 있다.
도 1에서 나타내는 것처럼 관 이음매 본체(1)가 리셉터클(20)(도 2)과 연결되어 있지 않은 상태에서는, 로드(2)의 리셉터클 측(도 1에서는 우측)의 단부는 관 이음매 중앙돌기(1E)의 리셉터클 측 단부보다 리셉터클 측(도 1에서는 우측)에 돌출되어 있다. 로드(2)가 관 이음매 중앙돌기(1E)보다 돌출되어 있는 영역은 부호 TA로 나타내고 있다. 여기서, 영역 TA의 돌출량(돌출치수)은 수소 충전시에 로드(2)가 도 1의 왼쪽방향(리셉터클(20)에서 이격하는 방향)으로 이동하는 거리 등에 근거하여 결정된다(도 2 참조).
도 7에서 나타내는 종래기술과 마찬가지로, 로드(2)는 중공 부분을 가지며, 중공 부분은 로드 내 유로(2B)를 구성하고 있다.
밸브체(2A)에 접속된 세경부(細涇部)(2C)와 중공 부분을 형성한 대경부(2D)란, 개구(2E)를 형성한 지름치수 변화부(2F)에 의해 접속되어 있다. 로드(2)의 지름치수 변화부(2F)는 관 이음매 내 유로(1A)의 확경부(1G)에 수용되어 있다.
수소 가스 충전시(도 2 참조)에는, 도 1에서는 도시하지 않는 디스펜서(도 6 참조:도 1의 좌측 영역에 배치)에서 밸브체(2A)를 경유하여 관 이음매 내 유로(1A)을 통과하는 수소 가스는, 관 이음매 내 유로(1A)의 확경부(1G)에 수용된 로드(2)의 지름치수 변화부(2F)의 개구(2E)를 개재하여 로드 내 유로(2B)를 흐른다.
도 1에서 로드(2)의 지름치수 변화부(2F)의 리셉터클 측 단면(도 1에서는 우단면)이 관 이음매 내 유로(1A)의 확경부(1G)의 단부(1I)과 계합하고 있다. 단, 지름치수 변화부(2F)의 리셉터클 측 단면과 관 이음매 내 유로(1A)의 확경부(1G)의 단부(1I)와는 개폐밸브로서의 기능은 갖지 않는다.
관 이음매 내 유로(1A)의 반경 방향 바깥쪽으로, 리셉터클 측(도 1에서 우측)에는 중공 실린더 형상의 클러치(4)가 설치되어 있다. 클러치(4)의 수소 공급원 측(도 1에서 좌측)의 단부에는 반경 방향 안쪽으로 돌출된 계지부(4A)가 형성되고, 계지부(4A)는 관 이음매 본체(1)에 형성된 클러치 감합홈(1J)에 감합하여 고정된다.
한편, 클러치(4)의 리셉터클 측 단부(도 1에서 우측)에는 반경방향 바깥쪽 및 안쪽으로 돌출된(두께치수가 큰) 돌기(4B)가 설치되어 있다.
충전노즐(10)와 리셉터클(20)(도 2)의 연결시(수소 공급시)에는 돌기(4B)의 반경방향 내측의 부분이 리셉터클(20)의 감합홈(20A)에 감입된다(도 2참조).
클러치(4)의 반경방향 바깥쪽에는 레버(5)가 설치되어 있다.
레버(5)는 레버용 파지부(5A)가 일체적으로 형성되고, 레버용 파지부(5A)를 파지하여 레버(5)를 화살표(H) 방향으로 이동시킴으로써, 레버(5)의 리셉터클 측 단부(도 1에서는 우단)를 클러치(4)의 돌기(4B)의 반경방향 바깥쪽으로 위치시켜서 클러치(4)의 돌기(4B)가 리셉터클(20)의 감합홈(20A)(도 2)에서 빠지는 것을 방지할 수 있다.
혹은 레버(5)의 리셉터클 측 단부를 클러치(4)의 돌기(4B)의 반경방향 외측에서 벗어나는 위치, 예를 들면 수소 공급원 측(도 1에서 좌측)에 위치시키고, 클러치(4)의 돌기(4B)가 리셉터클(20)의 감합홈(20A)에서 빠지는 것을 허용할 수 있다. 보다 상세하게는 도 2에서 나타내는 것처럼 충전노즐(10)(관 이음매 본체(1))과 리셉터클(20)이 연결되어 있는 상태에서, 충전노즐(10)을 빼낼 때는 작업자가 레버용 파지부(5A)를 파지하고, 레버(5)를 도 1, 도 2의 좌측(리셉터클(20)에서 이격하는 측)으로 이동하여 레버(5)의 리셉터클 측 단부(도 1, 도 2의 우단부)를 클러치(4)의 돌기(4B)의 반경방향 바깥쪽의 위치에서 이동시킨다. 그 결과, 클러치(4)의 돌기(4B)가 반경방향 바깥쪽으로 이동 가능하게 되고, 돌기(4B)가 반경방향 바깥쪽으로 이동하면 돌기(4B)는 리셉터클(20)의 감합홈(20A)에서 빼낼 수 있다.
다시 도 1에서 관 이음매 본체(1)에는 레버(5)가 화살표(H) 방향으로 이동하는 것을 허용하는 레버용 개구부(1K)와, 레버 이동통로(1L)가 형성되어 있다.
또한, 충전노즐(10)과 리셉터클(20)의 연결시(도 2:수소 공급시)에 있어서, 레버(5)를 클러치(4)의 돌기(4B)의 바깥쪽으로 유지하는 클러치기구(12)의 상세는 후술한다.
충전노즐(10)(관 이음매 본체(1))과 리셉터클(20)이 연결된 상태를 나타내는 도 2에서 리셉터클(20)은 관 이음매 본체(1)의 개구(1C)에서 관 이음매(1) 내의 리셉터클 삽입공간(1D)에 삽입되어 있다.
도 1에 나타내는 충전노즐(10)과 리셉터클(20)이 연결되어 있지 않은 상태에서는 로드(2)의 돌출 영역(TA)은 관 이음매 중앙돌기(1E)보다 리셉터클(20) 측으로 돌출하고 있지만, 도 2의 연결 상태에서는 로드(2)의 돌출 영역(TA)은 리셉터클(20)의 감합 오목부의 저부(20C)에 당접하고 눌려져서 로드(2) 전체가 도 1에서 나타내는 상태에서 도 1, 도 2의 왼쪽방향(리셉터클(20)에서 이격하는 방향)으로 이동한다.
그 때, 로드(2)는 도 1의 돌출 영역(TA)의 돌출량 만큼 왼쪽방향으로 이동하고 돌출 영역(TA)의 리셉터클 측 단부(우단)(도 1 참조)가 관 이음매 중앙돌기(1E)의 리셉터클 측 단부(우단)의 위치에 도달할 때까지 이동한다.
로드(2)가 왼쪽방향으로 이동함에 따라, 로드(2) 선단의 밸브체(2A)는 스프링 (3)의 탄성 반발력에 저항하여 밸브 시트(1H)로부터 이격한다. 그리고 밸브 시트(1H)와 밸브체(2A)의 사이에서 수소 가스가 관 이음매 내 유로(1A)에 유입한다.
관 이음매 내 유로(1A)에 유입된 수소 가스는 로드(2)의 개구(2E), 로드 내 유로(2B)를 경유하고 리셉터클 내 유로(20B)를 류과하여 도 2에서는 도시하지 않는 차량용 수소 충전탱크(41)(도 6) 내에 공급된다.
도 2에서 수소 가스가 관 이음매 내 유로(1A), 로드 내 유로(2B)를 류과할 때에, 로드(2)의 개구(2E)로부터 로드 내 유로(2B)를 흐르지 않고, 로드 대경부(2D)의 외주면과 관 이음매 내 유로(1A)의 내주면과의 사이의 틈(δ1)을 흐르는 수소 가스가 존재했어도 상기 수소 가스는 리셉터클(20)의 감합 오목부의 저부(20C)에 도달하고, 리셉터클 내 유로(20B)에 유입되어 관 이음매 본체(1) 밖으로는 누출되지 않는다.
여기서 리셉터클(20)의 감합 오목부의 내주면(20D)에서 관 이음매 중앙돌기( 1E)의 외주와 접하는 부분에 리셉터클 측 O 링(21)이 설치되어 있다.
리셉터클 감합 오목부의 저부(20C)에서 리셉터클 감합 오목부의 내벽면(20D)과 관 이음매 중앙돌기(1E)의 외주면의 틈(ε1)을 흐르는 수소 가스가 존재했어도 상기 수소 가스는 리셉터클 측 O 링(21)에 의해 차단되므로, 관 이음매 본체(1) 밖으로 누출되지 않는다.
도 1, 도 2로부터 분명한 것처럼, 로드(2)는 관 이음매 내 유로(1A)를 접동하지만, 로드(2)가 접동하는 부분에 O 링을 설치하지 않아도 수소 가스는 관 이음매 본체(1) 밖으로 누출되지 않는다.
또한, 도 1에서 나타내는 관 이음매 본체(1)(충전노즐(10))과 리셉터클(20)을 연결하기 이전의 상태에서는 밸브체(2A)가 밸브 시트(1H)에 좌착하기 때문에, 관 이음매 내 유로(1A)에는 수소 가스는 흐르지 않으며, 관 이음매 본체(1)와 리셉터클(20)에서 수소 가스가 누출되지 않는다.
도 2에서 나타내는 관 이음매 본체(1)(충전노즐(10))와 리셉터클(20)을 연결한 상태에서는 관 이음매 내 유로(1A)를 흐르는 수소 가스는, 로드 내 유로(2B)를 흐르고, 혹은 로드 대경부(2D)의 외주면과 관 이음매 내 유로(1A)의 내주면의 틈(δ1)을 흘러서 리셉터클 감합 오목부의 저부(20C)에 도달하고, 리셉터클 내 유로 (20B)를 흐르기 때문에, 관 이음매 본체(1)나 리셉터클(20)의 외부에 누출되지 않는다.
따라서, 실시형태에서는 로드(2)가 관 이음매 내 유로(1A)를 접동하는 부분에 O 링을 배치하지 않아도 수소 가스는 관 이음매 본체(1)나 리셉터클(20)의 외부로 누출되지 않는다. 그 때문에 로드(2)의 접동에 의해 열화하는 O 링을 설치할 필요가 없어, 로드(2)의 접동에 의해 O 링의 열화를 방지하며 수소 가스의 누출을 방지할 수 있다. 또, 충전노즐(10) 내의 밀봉 구조가 삭감되어 내구성이 향상된다.
도시의 실시 형태에서 충전장치(100)는 레버위치 이동기구(13)(레버이동 보조부재(14), 고정자(17) 등)을 구비하고 있다. 레버위치 이동기구(13)는 충전노즐( 10)과 차량용 충전구(20)가 연결했을 때(수소 충전시)에 클러치기구(12)(추후 상술한다)의 차량용 충전구(20) 측 선단의 반경방향 바깥쪽에 레버(5)를 위치시키기 위한 기구이다.
도 1, 도 2에서 전체를 부호 13으로 나타내는 레버위치 이동기구는 레버이동 보조부재(14)를 구비하고 있다. 레버이동 보조부재(14)는 반경방향에 대해서, 클러치기구(12)의 클러치(4)와 레버(5) 사이의 영역에 위치하는 제 1 부재(14A)와, 클러치(4)의 반경방향 내측에 위치하는 제 2 부재(14B)를 구비하고 있으며, 제 1 부재(14A) 및 제 2 부재(14B)는 일체로 구성되어 있다.
도 3은 레버이동 보조부재(14)의 사시도를 나타내고 있으며, 실린더 형상(중공원통형상)의 제 2 부재(14B)로 연속하고, 일체로 제 1 부재(14A)가 설치되어 있다. 제 1 부재(14A)는 그 지름치수가 제 2 부재(14B)보다 크게 구성되어 있다. 그리고 제 1 부재(14A)에는 원주방향에 등간격으로 복수의 개구부(14AB)가 형성되어 있다. 클러치(4)(도 1, 도 2)는 개구부(14AB)를 개재하여 레버이동 보조부재(14)의 제 1 부재(14A)에서의 반경방향 안쪽의 영역으로부터 차량용 충전구(20) 측(도 1, 도 2)에 연재되어 있다.
제 1 부재(14A)의 반경방향 외측면에는 고정자(17)(도 1, 도 2)가 삽입 가능한 홈부(14AA)가 형성되어 있다.
도 1, 도 2에서 레버위치 이동기구(13)는 고정자 (17)(볼)와 레버(5)의 반경방향 내측면에 형성되며 또한 고정자(17)가 삽입 가능한 홈부(5D)와, 레버이동 보조부재(14)의 제 1 부재(14A)에서의 반경방향 외측면에 형성되어 고정자(17)가 삽입 가능한 홈부(14AA)(도 3을 참조하여 전술)와, 레버(5)를 차량용 충전구(20) 측에 힘을 가하는 제 1 탄성부재(15)(스프링)와, 레버이동 보조부재(14)를 차량용 충전구(20) 측에 힘을 가하는 제 2 탄성부재(16)(스프링)를 구비하고 있다.
충전노즐(10)의 관 이음매 본체(1)에는 유지부(1M)(리테이너)가 설치되어 있으며, 유지부(1M)에 형성된 관통구(1MA)에 고정자(17)가 감입함으로써, 도 1에서 나타내는 상태에서는 고정자(17)는 축선방향의 정위치로 유지되고 있다. 이 유지부(1M)도 레버위치 이동기구(13)의 구성 요건이다.
제 1 탄성부재(15)는 관 이음매 본체(1)에 형성된 레버이동통로(1L) 내에서의 수소 공급 측 단부(도 1에서는 좌측단부)에 일단이 계지되고(부딪치고), 레버(5)를 차량용 충전구(20) 측(도 1에서는 우측)에 힘을 가하고 있다.
제 2 탄성부재(16)는 클러치(4)의 계지부(4A)에 일단을 계지하여, 레버이동 보조부재(14)의 제 2 부재(14B)를 차량용 충전구(20) 측에 힘을 가하고 있다.
도 4에서 나타내는 것처럼, 레버(5)의 반경방향 내측면(내주면)에 형성된 홈부(5D)에는 고정자(17)가 삽입 가능하고, 홈부(5D)의 측면은 경사져서 형성되어 있다(경사부(5DA)).
홈부(5D)의 측면(경사부(5DA))에 의해, 홈부(5D)에 고정자(17)가 감입한 상태에서 제 1 탄성부재(15)(도 1)의 탄성 반발력(F15)(도 1)은 고정자(17)를 반경방향 안쪽(도 4에서 하방)에 힘을 가하는 성분(RI)을 구비한다. 또한 유지부(1M)의 반경방향 내측(도 4에서는 하측)에 레버이동 보조부재(14)(제 1 부재(14A))가 연재하고 있으며, 레버이동 보조부재(14)의 반경방향 바깥쪽(도 4에서 상방)에도 고정자(17)가 삽입 가능한 홈부(14AA)가 형성되어 있다.
레버(5)의 홈부(5D)의 축방향 위치는 도 1에서 나타내는 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)가 연결되지 않은 상태에서 유지부(1M)의 축방향 위치가 정위치로 유지되고 있는 고정자(17)의 위치와 일치하고 있다.
한편, 레버이동 보조부재(14)의 제 1 부재(14A)의 홈부(14AA)의 축방향 위치는 도 1에 나타내는 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)가 연결되지 않은 상태에서는 고정자(17)의 축방향 위치보다 차량용 충전구(20) 측에 위치하고 있다. 그리고 상기 홈부(14AA)의 축방향 위치는 도 2에 나타내는 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)가 연결된 상태에서는 고정자(17)의 축방향 위치(그 때, 고정자(17)는 유지부(1M)를 감입하고 있으며, 레버(5)의 홈부(5D)로부터 벗어나 있다)와 일치한다.
충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)가 분리되어 있는 상태(연결하지 않은 상태:도 1의 상태)에서는, 유지부(1M)에 의해 축방향 위치가 정위치로 유지되어 있는 고정자(17)가 레버(5)의 홈부(5D)에 감입하고 있으며, 고정자(17)는 유지부(1M)의 축방향 위치가 정위치로 유지되고 있기 때문에, 레버(5)는 고정자(17)에 의해 그 축방향 위치가 정위치로 유지된다.
도 1의 상태에서는 레버이동 보조부재(14)는 제 2 탄성부재(16)의 탄성 반발력에 의해 차량용 충전구(20) 측(도 1에서는 우측)에 힘을 가하고 있으며, 레버이동 보조부재(14)의 홈부(14AA)의 축방향 위치는 고정자(17)의 축방향 위치(혹은 레버(5)의 홈부(5D)의 위치)보다 차량용 충전구(20) 측(도 1에서는 우측)으로 되어 있다. 그 때문에, 제 1 탄성부재(15)에 의해 차량용 충전구(20) 측에 힘을 가해도, 레버(5)의 홈부(5D)에 고정자(17)가 감합함으로써 레버(5)의 축방향 위치는 도 1에서 나타내는 정위치로 유지된다.
이에 반해, 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)가 연결되어 있는 상태(도 2의 상태)에서는 차량용 충전구(20)의 충전노즐(10)측 단면(20E)에 의해, 레버이동 보조부재(14)가 차량용 충전구(20)로부터 이격하는 측(도 2의 좌측)으로 눌려진다.
그 때문에, 레버이동 보조부재(14)는 제 2 탄성부재(16)의 탄성 반발력에 역행하여 차량용 충전구(20)로부터 이격하는 방향(도 2의 좌측)으로 이동한다. 그리고, 레버이동 보조부재(14)의 홈부(14AA)의 축방향 위치가 고정자(17)의 축방향 위치와 일치할 때까지 레버이동 보조부재(14)는 도 2에서의 왼쪽으로 이동한다.
도 4를 참조하여 상술한 것처럼, 제 1 탄성부재(15)의 탄성 반발력(F15)의 반경방향 안쪽에 힘을 가하는 성분(RI)이 고정자(17)에 작용하기 때문에, 레버이동 보조부재(14)의 홈부(14AA)의 축방향 위치가 고정자(17)의 축방향 위치와 일치하면, 고정자(17)는 반경방향 안쪽으로 이동하고, 레버(5)의 홈부(5D)로부터 벗어나 레버이동 보조부재(14)의 홈부(14AA)에 감입하다.
그 결과, 레버(5)는 고정자(17)에 의해 유지되지 않는다. 그리고 제 1 탄성부재(15)의 탄성 반발력에 의해 레버(5)는 차량용 충전구(20) 측으로 이동하고, 레버(5)의 차량용 충전구(20) 측 단부가 클러치기구(12)의 차량용 충전구(20) 측 선단의 반경방향 바깥쪽에 위치한다. 레버(5)의 차량용 충전구(20) 측 단부가 클러치기구(12)의 차량용 충전구(20) 측 선단의 반경방향 바깥쪽에 위치함으로써, 클러치(4) 선단의 돌기(4B)가 반경방향 바깥쪽으로 이동하는 것이 방지되고, 그로써 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)의 연결이 해제되는 것이 방지된다.
유지부(1M)로 유지되는 고정자(17), 레버(5)의 홈부(5D), 레버이동 보조부재 (14)의 홈부(14AA)의 각각의 축방향 위치, 제 1 탄성부재(15), 제 2 탄성부재(16)의 각각의 탄성계수 등을 적절히 설계함으로써 상술한 작용 효과를 나타내는 것이 가능하다.
다음에 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)가 연결되어 있는 상태(도 2에서 나타내는 상태)에서 충전노즐(10)을 차량용 충전구(20)로부터 벗어나 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)의 연결을 해제하는 경우에 대해서 설명한다.
도시하지 않는 차량으로의 수소 충전이 완료하여 압력이 충전노즐(10)에 작용하지 않게 된 상태에서, 제 1 탄성부재(15)의 탄성 반발력에 역행하여 레버(5)를 차량용 충전구(20)로부터 이격하는 측(도 2에서는 좌측)에 밀어 되돌린다.
여기서 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)의 연결을 해제할 때에는 수소의 고압은 충전노즐(10)에는 작용하지 않고, 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)의 연결 해제를 방지하는 작용(도 5를 참조하여 후술)은 발휘되지 않는다. 그 때문에, 수동에 의해 레버(5)를 차량용 충전구(20)로부터 이격하는 측(도 2에서는 좌측)에 밀어 되돌릴 수 있다.
레버(5)가 차량용 충전구(20)로부터 이격하는 측으로 다시 밀어 넣어지고, 레버(5)의 홈부(5D)의 축방향 위치가 고정자(17)의 축방향 위치에 일치하면, 고정자(17)는 홈부(5D)에 감입한다. 고정자(17)가 홈부(5D)에 감입함으로써 레버(5)의 축방향 위치는 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)가 해제된 경우(도 1)의 정위치로 유지된다.
레버이동 보조부재(14)의 홈부(14AA)에서 레버(5)를 차량용 충전구(20)로부터 이격하는 측(도 2에서는 좌측)에 밀어 되돌리는 힘은 반경방향 바깥쪽으로 향하는 분력을 발생시킨다. 레버(5)의 홈부(5D)의 축방향 위치가 고정자(17)의 축방향 위치에 일치했을 때에는 고정자(17)에는 상기 반경방향 바깥쪽으로의 분력이 작용하고 홈부(14AA)로부터 벗어나 레버(5)의 홈부(5D)에 감입하다.
고정자(17)가 레버이동 보조부재(14)의 홈부(14AA)로부터 벗어남으로써 레버이동 보조부재(14)는 제 2 탄성부재(16)의 탄성 반발력에 의해 차량용 충전구(20)측으로 이동하여 도 1에서 나타내는 위치가 된다.
상술한 것처럼, 도 1, 도 2에서 나타내는 실시형태에 있어서도 충전노즐(10)과 리셉터클(20)의 연결시(수소 공급시)에 레버(5)를 유지하고, 클러치(4)의 돌기(4B)가 리셉터클(20)의 감합홈(20A)에서 빠지지 않도록 하는 클러치기구(12)가 존재한다. 그러나 이러한 기구는 도 7에서 나타내는 구성은 아니다.
도 2에서 클러치기구(12)는 레버(5)의 리셉터클 측 단부를 클러치(4)의 돌기(4B)의 반경방향 바깥쪽 위치로 유지하여, 클러치(4)의 돌기(4B)가 리셉터클(20)의 감합홈(20A)에서 빠지지 않도록 하는 기능을 가지고 있다. 그리고 클러치기구(12)는 레버(5)의 리셉터클 측(도 1, 도 2의 우측)의 선단에 설치된 돌기(5B)(레버의 돌기)와 레버의 돌기(5B)보다 리셉터클(20)로부터 이격된 측(도 1, 도 2에서는 좌측)에 배치한 링형상의 탄성부재(6)(예를 들면 O 링)를 구비하고 있다.
레버(5)의 리셉터클 측 단부에 설치된 돌기(5B)는 반경방향 안쪽으로 돌출하고 있다. 그래서 링형상 탄성부재(6)는 레버(5)의 리셉터클 측 단부 근방에 형성된 탄성체용 홈(5C)에 감합하고 있다.
도 2에서 나타내는 것처럼 관 이음매 본체(1)(충전노즐(10))과 리셉터클(20)을 연결한 경우에 로드(2)의 선단의 밸브체(2A)가 밸브 시트(1H)에서 이격하고, 수소 가스가 관 이음매 내 유로(1A)에 유입하여 로드 내 유로(2B), 리셉터클 내 유로 (20B)를 류과한다.
그 때, 수소 가스는 매우 고압(예를 들면 70MPa)이며, 그 압력에 의해 관 이음매 본체(1)를 리셉터클(20)로부터 떼어내려는 인장력(F1)(도 2)이 작용한다.
인장력(F1)이 관 이음매 본체(1)에 작용하는 결과, 클러치(4)의 돌기(4B)의 리셉터클(20)로부터 이격하는 측(도 2에서 좌측)의 경사면(4BA)과, 리셉터클 감합 홈(20A)에서의 리셉터클(20)로부터 이격하는 측(도 2에서 좌측)의 경사면(20AA)의 작용에 의해, 인장력(F1)의 분력으로서 클러치(4)에는 반경방향 바깥쪽으로 향하는 힘(RO)이 작용하며, 반경방향 바깥쪽으로 향하는 힘(RO)은 클러치(4)를 반경방향 바깥쪽으로 이동시킨다.
도 2에서의 F5 부분을 확대한 도 5에서 나타내는 것처럼 반경방향 바깥쪽으로 향하는 힘(RO)에 의해 클러치(4)가 반경방향 바깥쪽으로 이동하면, 탄성체(6)가 반경방향에 대해서 찌그러진 상태가 된다. 그 결과, 영역(FT)에서 클러치(4)의 돌기(4B)의 단면(4BB)과, 레버(5)의 돌기(5B)의 단면(5BA)이 접합한다. 단면(4BB)과 단면(5BA)이 접합하기 때문에, 레버(5)는 도 5에서 나타내는 상태에서 리셉터클(20)로부터 이격하는 방향(도 2, 도 5에서는 왼쪽방향)으로 이동할 수는 없다.
레버(5)가 이동하지 않으므로, 레버(5)는 클러치(4)의 돌기(4B)의 반경방향 바깥쪽에 계속 위치하고, 클러치(4)가 반경방향 바깥쪽으로 이동하는 것을 억제한다. 그 때문에, 클러치(4)의 돌기(4B)가 리셉터클(20)의 감합홈(20A)으로부터 빠지지 않고, 관 이음매 본체(1)(충전노즐(10))와 리셉터클(20)의 연결이 해제되는 것이 방지된다.
또한 탄성체(6)의 탄성계수, 클러치 측으로의 돌출량, 레버(5)의 돌기(5B)에서의 클러치 측으로의 돌출량, 돌기(4B)의 경사면(4BA)의 경사각도(도 2, 도 5), 리셉터클 감합홈(20A)의 경사면(20AA)(도 2, 도 5)의 경사각도 등을 적절히 설계함으로써 상술한 작용 효과를 나타내는 것이 가능하다.
도 2, 도 5에서 수소 가스의 충전이 완료하고 소정의 탈압작업이 완료되면, 수소 가스의 고압으로 기인하는 인장력(F1)이 소실한다.
그에 따라, 클러치(4)에 작용하는 반경방향 바깥쪽을 향하는 힘(RO)도 소실되고, 클러치(4)는 반경방향 안쪽의 위치(수소 가스 충전 전의 위치)로 복귀한다.
클러치(4)가 반경방향 내 안쪽의 위치(수소 가스 주입 전의 위치)로 복귀하기 때문에, 레버(5)의 선단 근방에 설치된 링형상 탄성부재(6)는 도 5에서 나타내는 찌그러진 상태에서 단면원형의 상태로 복귀하고, 클러치(4)의 돌기(4B)의 단면( 4BB)과 레버(5)의 돌기(5B)의 단면(5BA)은 반경방향의 상대위치(도 5의 상하방향 위치)가 다른 상태가 된다.
그 때문에 단면(4BB)과 단면(5BA)은 접합하지 않고, 도 5의 영역(FT)과 같은 상태로는 되지 않는다.
따라서, 레버(5)는 도 5에서 나타내는 상태와는 다르며, 리셉터클(20)로부터 이격하는 방향(도 2, 도 5에서는 왼쪽방향)으로 이동 가능하게 되고, 레버(5)를 리셉터클(20)로부터 이격하는 방향(도 2, 도 5에서는 왼쪽방향)으로 이동하면, 레버( 5)는 클러치(4)의 돌기(4B)의 반경방향 바깥쪽에는 위치하지 않으며, 클러치(4)의 돌기(4B)가 리셉터클(20)의 감합홈(20A)으로부터 빠지는 것이 가능하게 된다. 그리고, 관 이음매 본체(1)(충전노즐(10))와 리셉터클(20)의 연결을 해제할 수 있다.
도 1~도 5에서 나타내는 실시형태에서 레버(5)를 유지하여 클러치(4)가 리셉터클(20)의 감합홈(20A)으로부터 빠지지 않도록 하는 클러치기구(12)는, 도 7에서 나타내는 레버유지기구 홈(36)의 구성과는 다르며, 관 이음매 내 유로(31A)에서 분기하는 분기유로(36A)와, 상기 분기유로 내를 접동하는 부재(36B)(도 7의 레버 유지용 접동부재)를 설치할 필요가 없고, 상기 부재에 O 링(36C)(레버유지용 O 링)을 설치할 필요도 없다.
그 때문에, 레버를 유지하는 기구에 설치한 O 링이 접동에 의해 열화하여, 수소 가스가 누설되는 것이 방지된다.
도 1~도 5에서 나타내는 실시형태의 충전장치(100)에 따르면, 충전노즐(10)과 차량용 충전구(20)가 연결됐을 때에 클러치기구(12)의 차량용 충전(20) 측 선단의 반경방향 바깥쪽에 레버(5)를 위치시키는 레버위치 이동기구(13)(레버이동 보조부재(14), 고정자(17) 등)를 구비하고 있기 때문에, 충전노즐(10)의 관 이음매 본체(1)와 차량 측 충전구(20)를 접속하면 레버(5)가 차량 측 충전구 측으로 확실하게 이동하고 레버(5)가 클러치(4)의 선단의 돌기(4B)의 반경방향 바깥쪽으로 위치한다. 그 때문에(레버(5)에 의한), 클러치(4)의 선단의 돌기(4B)가 반경방향 바깥쪽으로 이동하는 것이 방지된다.
그 결과, 클러치기구(12)가 차량용 충전구(20)에서 빠지는 것이 방지되고, 수소 충전시에서 충전노즐(10)의 관 이음매 본체(1)와 차량 측 충전구(20)의 연결 상태가 해제되는 것이 확실히 방지된다.
또, 레버위치 이동기구(13)는 이동보조부재(14), 고정자(17), 제 1 탄성부재 (15), 제 2 탄성부재(16), 유지부(1M) 등에 의해 기계적으로 구성되어 있으므로, 레버위치 이동기구(13)를 작동하는 데에 전력이나 유체압 등을 사용할 필요 없이, 간단한 구성으로 확실한 작용을 기대할 수 있다.
또, 도 1~도 5의 충전장치(100)에 따르면, 충전노즐(10)의 관 이음매 본체(1)의 내측에는 선단에 밸브체(2A)를 구비하는 로드(2)가 스프링(3)(탄성재)에 저항하여 접동 자유자재로 배설되어 있다. 수소 충전시에는 관 이음매 내 유로(1A)를 흐르는 수소 가스는 로드 내 유로(2B)를 흐르는 경우도, 로드 대경부(2D)의 외주면과 관 이음매 내 유로(1A)의 내주면 틈(δ1)을 흐르는 경우에도, 관 이음매 본체(1) 밖으로 누출되지 않고, 리셉터클 감합 오목부의 저부(20C)에 도달하여 리셉터클 내 유로(20B)에 유입한다.
따라서, 충전노즐(10) 내에서 로드(2)가 접동하는 부분에 O 링을 설치할 필요가 없어진다. 그 때문에, 로드(2)의 접동에 의한 밀봉 구조(O 링)의 열화를 방지할 수 있다.
도 1~도 5의 실시형태에서는 수소 충전시에 로드(2)의 일단이 리셉터클(20)(차량 측 충전구)의 감합 오목부의 저부(20C)에 당접하고 있기 때문에, 충전노즐(10)이 리셉터클(20)(차량 측 충전구)에 연결되면 유로가 열려 충전 가능하게 되므로, 안전하다.
또, 실시형태에서 리셉터클(20)의 감합 오목부의 내주면(20D)에서 관 이음매 중앙돌기(1E)의 외주와 접하는 부분에 리셉터클 측 O 링(21)이 배설되어 있기 때문에, 수소 가스 충전시에는 리셉터클(20)의 관 이음매 본체(1) 외주에 접하는 부분과, 관 이음매 본체(1) 외주와의 틈(ε1)에서 수소 가스가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 실시형태에서 충전노즐(10)과 리셉터클(20)(차량용 충전구)을 연결상태를 유지하는 클러치기구(12)를 구비하고 있고 충전노즐(10)과 리셉터클(20)을 연결하여 수소를 충전하면, 클러치(4)가 탄성부재(6)를 반경방향으로 찌그러뜨려 클러치(4)의 돌기(4B)의 단면(4BB)과 레버(5)의 돌기(5B)의 단면(5BA)이 접합하기 때문에, 레버(5)가 리셉터클(20)로부터 이격하는 방향으로 이동하는 것은 할 수 없게 된다. 따라서, 충전노즐(10)과 리셉터클(20)을 연결하여 수소를 충전하는 동안에 충전노즐(10)을 리셉터클(20)에서 빼낼 수 없다.
이러한 클러치기구(12)라면, 예를 들면 도 7에서 나타내는 바와 같은 분기유로(36A)를 형성할 필요가 없고, 분기유로(36A) 내에서 접동부재(36B)가 접동할 필요가 없어, 분기유로(36A)에 밀봉 구조(O 링(36C))를 설치할 필요도 없다.
그 때문에, 종래기술의 레버유지기구(36)를 구성하는 분기유로(36A)에서 수소 가스가 누설될 우려도 없다.
도시의 실시형태는 어디까지나 예시이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 취지의 기술이 아님을 부기한다.
1...관 이음매 본체
2...로드
2A...밸브체
3...탄성재(스프링)
4...클러치
5...레버
5D...홈부
6...탄성부재(예를 들면 O 링)
10...충전노즐
12...클러치기구
13...레버위치 이동기구
14...레버이동 보조부재
14A...제 1 부재
14AA...홈부
14AB...개구부
14B...제 2 부재
15...제 1 탄성부재(스프링)
16...제 2 탄성부재(스프링)
17...고정자(볼)
20...리셉터클(차량 측 충전구)
20D...내주
21.. 밀봉 구조
100...충전장치
1M...유지부(리테이너)
1MA...관통구

Claims (5)

  1. 수소 연료를 저장하는 저장탱크와, 상기 저장탱크에서 연료충전계통 및 차량용 충전구를 개재하여 차량에 탑재되는 차량탑재용 수소 충전탱크에 수소를 충전하는 충전노즐을 구비한 충전 장치에 있어서,
    충전노즐과 차량용 충전구를 연결상태로 유지하는 클러치기구와,
    충전노즐과 차량용 충전구가 연결됐을 때에 클러치기구가 반경방향 바깥쪽으로 이동하는 것을 방지하여 클러치기구가 차량용 충전구에서 빠지는 것을 차단하도록 작동이 허용되는 레버와,
    충전노즐과 차량용 충전구가 연결됐을 때에 클러치기구의 차량용 충전구 측 선단의 반경방향 바깥쪽에 레버가 위치하도록 이동시키는 레버위치 이동기구를 포함하며,
    상기 레버를 위치시키는 레버위치 이동기구는 클러치기구의 클러치와 레버 사이의 영역에 위치하는 제 1 부재 및 클러치의 반경방향 내측에 위치하는 제 2 부재를 구비하는 레버이동 보조부재를 구비한 것을 특징으로 하는 충전장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 부재 및 제 2 부재는 일체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레버를 위치시키는 레버위치 이동기구는 고정자와, 레버의 반경방향 내측면에 형성되어 상기 고정자가 삽입 가능한 홈부와, 상기 레버이동 보조부재의 제 1 부재에서의 반경방향 외측면에 형성되어 상기 고정자가 삽입 가능한 홈부와, 레버에 차량용 충전구 측으로 힘을 가하는 제 1 탄성부재와, 레버이동 보조부재에 차량용 충전구 측으로 힘을 가하는 제 2 탄성부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 레버를 위치시키는 레버위치 이동기구는 충전노즐의 관 이음매 본체에 고정자의 충전노즐의 축선방향 위치를 유지하는 유지부가 형성되어 있고, 유지부에는 관통구가 형성되며, 상기 관통구에 상기 고정자가 결합하는 것을 특징으로 하는 충전장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레버이동 보조부재는 원주방향에 등간격으로 형성된 복수의 개구부를 구비하고, 상기 클러치는 상기 개구부에 개재되어 상기 레버이동 보조부재의 제 1 부재에서의 반경방향 안쪽의 영역에서 차량용 충전구 측으로 연장하고 있는 것을 특징으로 하는 충전장치.
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