KR102656301B1 - 안전 이음매 - Google Patents

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Abstract

[과제] 노즐 측 부재인 플러그가 충전장치 측 부재인 소켓에서 빠지기 시작하는 초기 단계에서 즉시 수소가스 유로를 차단하여 아웃가스의 방출을 방지할 수 있는 안전 이음매를 제공한다.
[해결수단] 내부에 유로가 형성되고 충전장치 측 부재와 접속되어 있는 상태에서는 차단밸브가 개방되어 있는 통형상의 노즐 측 부재와, 내부에 유로가 형성되고 노즐 측 부재와 접속 가능한 통형상의 충전장치 측 부재로 구성되어 있다.

Description

안전 이음매{Safety Pipe Connector}
본 발명은, 예를 들어 연료로 이용되는 수소가스 등의 기체를 충전하기 위한 충전장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 해당 충전장치로 기체를 충전하고 있을 시에 긴급사태가 발생했을 때, 충전장치와 기체충전용 노즐을 분리하는 관 이음매에 관한 것이다.
예를 들어, 수소를 연료로 주행하는 차량(400)에서는 도 8에 나타낸 것처럼 수소충전시설에 설치된 수소충전장치(200)의 충전호스(201) 선단(先端)에 마련된 충전노즐(202)과 차량 측 충전구(203)를 접속해서 수소가스를 충전한다. 이 충전은 차량(400)에 탑재된 수소탱크(204)의 최고사용압력에 따라 제어하면서 실시된다. 여기서 예를 들어 충전중에 차량(400)이 이동하는 등으로 인해 충전호스(201)가 당겨지면 충전노즐(202) 및 충전호스(201) 등의 기기가 파손되고 수소가스가 분출되어 위험한 상태가 된다. 그래서 긴급이탈용 관 이음매(100)를 수소충전장치(200)와 충전호스(201)의 중간에 설치하여 일정 이상의 인장하중이 걸리면 긴급이탈용 관 이음매(100)를 분리하여 충전노즐(202) 및 충전호스(201) 등의 기기가 파손되는 사태를 방지하고 있다.
그러한 긴급이탈용 관 이음매의 종래기술로서, 출원인은 먼저 내부에 유로가 형성된 원통형상의 플러그(충전노즐 측 부재)와, 해당 플러그가 삽입되면 차단밸브가 열려 플러그 내 유로와 연속되는 소켓 내 유로가 형성된 원통형상의 소켓(충전장치 측 부재)으로 구성되고, 소켓에서 플러그가 이탈되면 차단밸브가 닫히는 긴급이탈용 관 이음매에 있어서, 플러그 내 유로의 중심축과 소켓 내 유로의 중심축이 동일 직선상으로 배치되어 있지 않고, 소켓에 플러그가 삽입되어 있는 경우에는 소켓 측 밸브로드의 단부(밸브체의 반대 측 단부)는 플러그 측 로드 수납케이스에 접촉하고, 소켓 측 밸브로드의 타단 측에 설치된 밸브체는 소켓 측 탄성체의 탄성 반발력에 저항해서 소켓 측 밸브시트로부터 이격된 위치에 유지되고, 플러그 측 로드 수납케이스에 지지된 걸림부재는 소켓 본체 측의 개구(開口) 부분의 내벽면에 의해 반지름방향 바깥쪽의 이동이 억제되며, 플러그 측 밸브로드가 걸림부재에 당접하여 소켓 측으로 이동하지 않고, 플러그 측 밸브로드에 설치된 밸브체는 플러그 측 탄성체의 탄성 반발력에 저항해서 플러그 측 밸브시트로부터 이격된 위치에 지지되는 관 이음매(긴급이탈용 관 이음매)를 제안하고 있다(특허문헌 1 참조). 이러한 관 이음매(특허문헌 1의 관 이음매)는 매우 유용한 기술이다.
그러나 상술한 관 이음매(100, 특허문헌 1)에서, 충전호스(201, 도 8)에 큰 인장력이 작용한 경우, 도 9에 나타낸 것과 같이 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠져나오는 초기 단계(벗어나기 시작한 단계)에서는 소켓(20) 측 밸브체(25)에 접속된 소켓 측 로드(22)가 플러그 측 밸브로드(2) 혹은 해당 밸브로드의 커버부재(3)에 얹혀지게 된다. 그 상태(도 9에 나타낸 상태)에서는 소켓 측 밸브체(25)는 소켓(20) 측 스프링(23)의 탄성 반발력에 저항해서 소켓 측 밸브시트(21E)로부터 이격된 위치가 되고, 소켓 측 차단밸브(24)는 개방된 상태가 된다. 그 때문에 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠져 나오는 초기 단계(벗어나기 시작한 단계)에서는 소켓(20) 측의 개구부(21C)를 통해 충전장치(200, 도 8)에서 공급된 고압의 수소가스가 이른바 '아웃가스(outgas)'로 관 이음매(100) 외부로 유출된다. 또한 도 9에서 아웃가스의 유출은 화살표 OG로 나타나 있다.
일본 등록특허 제6540967호 공보
본원의 제 1 ~ 제 3 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로, 노즐 측 부재인 플러그가 충전장치 측 부재인 소켓으로부터 빠져 나가는 초기 단계에서 즉시 수소가스 유로를 차단하여 아웃가스의 방출을 방지할 수 있는 안전 이음매의 제공을 목적으로 하고 있다.
본원의 제 1 발명인 안전 이음매(100)는,
내부에 유로(플러그 측 유로, R20)가 형성되고, 충전장치 측 부재(소켓, 20)와 접속되어 있는 상태에서는 차단밸브(플러그 측 차단밸브, V10)가 개방되어 있는 원통형상의 노즐 측 부재(플러그, 10)와,
내부에 유로(소켓 측 유로, R20)가 형성되고, 노즐 측 부재(10)와 접속 가능한 원통형상의 충전장치 측 부재(소켓, 20)로 구성되며,
노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 이탈하면 노즐 측 부재(10)의 차단밸브(V10)가 닫히는 한편 충전장치 측 부재 안의 유로(R20)가 폐쇄되는(긴급이탈용) 관 이음매(100)에 있어서,
노즐 측 부재(10)의 유로(R10)와 충전장치 측 부재(20)의 유로(R20)의 중심축이 직교하여 배치되고,
노즐 측 부재(10)에는 밸브체(플러그 측 밸브체, 3)가 수용되어 있는 영역보다 소경(小徑)의 돌출부(플러그 돌출부, 12)를 구비하며, 해당 돌출부(12)에는 노즐 측 부재(10)의 유로(14, 15)와 충전장치 측 부재(20)의 유로(222, 223)를 연통하는 관통구멍(12T)이 형성되어 있고,
충전장치 측 부재(20)에는 노즐측 부재(10)의 돌출부(12)가 삽입되는 개구부(관통구멍, 220)가 충전장치 측 부재(20)의 유로와 직교하는 방향으로 연장하여 형성되어 있으며,
상기 개구부(220)에 접동(摺動) 가능한 폐쇄부재(8)와, 상기 폐쇄부재(8)를 노즐 측 부재(10)가 빠지는 방향으로 탄성력을 가하는 탄성부재(소켓 측 스프링, 9)가 설치되어 있고,
노즐 측 부재(10)와 충전장치 측 부재(20)가 접속되어 있는 경우에는 폐쇄부재(8)를 노즐 측 부재(10)에서 이격된 위치에 유지(保持)하는 폐쇄부재 유지기구를 구비하고 있는 것이 특징이다.
제 1 발명에 있어서, 상기 개구부(220)를 노즐 측 부재(10)의 역방향으로 연장한 공간(243)이 있는 연장부(24)를 구비하고, 상기 폐쇄부재(8)는 충전장치 측 부재(20)의 개구부(220)와 연장부(24)의 공간(243)에 걸쳐서 배치되어 있는 것이 바람직하다.
그리고 노즐 측 부재(10)의 돌출부(12) 내에는 노즐 측 부재(10)의 유로(R10)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또 충전장치 측 부재(20)의 유로(R20)에는 밸브체는 배치되지 않는 것이 바람직하다.
그리고 충전장치 측 부재(20)의 개구부(220)에는 노즐 측 부재의 돌출부(12) 혹은 폐쇄부재(8)와의 경계부를 밀봉하는 밀봉재(예를 들어 O 링, 7)가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
본원의 제 2 발명에 관한 안전 이음매(100A)는,
내부에 유로(플러그 측 유로, R10A)가 형성되고, 충전장치 측 부재(소켓, 20A)와 접속되어 있는 상태에서는 차단밸브(플러그 측 차단밸브, V10)가 개방되어 있는 원통형상의 노즐 측 부재(플러그, 3t)와,
내부에 유로(소켓 측 유로, R20A)가 형성되고, 노즐 측 부재(10)와 접속되어 있는 상태에서는 차단밸브(소켓 측 차단밸브, V20)가 개방되어 있는 원통형상의 충전장치 측 부재(소켓, 20A)로 구성되며,
노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20A)에서 이탈되면 노즐 측 부재의 차단밸브(V10) 및 충전장치 측 부재의 차단밸브(V20)가 폐쇄되는(긴급이탈용) 관 이음매(100A)에 있어서,
노즐 측 부재의 유로(R10A)와 충전장치 측 부재의 유로(R20A)의 중심축이 직교하여 배치되고,
노즐 측 부재(10)에는 밸브체(플러그 측 밸브체, 3)가 수용되어 있는 영역보다 소경의 돌출부(플러그 돌출부, 12)를 구비하며, 해당 돌출부(12)에는 노즐 측 부재의 유로(R10A)와 충전장치측 부재의 유로(R20A)를 연통하는 관통구멍(12T)이 형성되어 있고,
충전장치 측 부재(20)에는 노즐 측 부재의 돌출부(12)가 삽입되는 개구부(관통구멍,220)가 충전장치 측 부재의 유로(소켓 내 유로, R20A)와 직교하는 방향으로 연장하여 형성되어 있으며,
충전장치 측 부재의 유로(F1)에는 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20A)와 접속되어 있는 경우에 충전장치 측 차단밸브(V20)의 밸브체(30)를 밸브시트(V20)로부터 이격하도록 지지하는 지지부재(60)와, 밸브체(30)를 개구부(220) 측으로 가압(押壓)하는 탄성체(소켓 측 스프링, 40)를 구비하고,
충전장치 측 부재(40)의 개구부(220)에 삽입 가능하고, 또한 노즐 측 부재의 돌출부(12) 선단에 당접 가능한 로드(81a)와, 해당 로드(81a)에 고정되는 원판형상부재(81b)와, 로드(81a) 및 원판형상부재(81b)를 노즐 측 부재(10)가 분리되는 방향으로 힘을 가하는 탄성부재(9)가 마련되어 있으며, 원판형상부재(81a)의 외경치수는 충전장치 측 부재(20) 개구부(220)의 내경치수 보다 크고,
노즐 측 부재(10)와 충전장치 측 부재(20)가 접속되어 있는 경우에는 원판형상부재(81b) 및 로드(81a)를 노즐 측 부재(10)로부터 이격된 위치에 유지하는 폐쇄부재 유지기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.
제 2 발명에 있어서, 상기 개구부(220)를 노즐 측 부재(10)의 역방향으로 연장한 공간(243)이 있는 연장부(24)를 구비하고, 로드(81a)는 연장부(24) 공간(243)에서 충전장치 측 부재의 개구부(220)에 걸쳐서 이동 가능하며, 원판형상부재(81b)는 연장부(24)의 공간(243) 내부만을 이동하는 것이 바람직하다.
제 1 및 제 2 발명에 있어서, 상기 폐쇄부재 유지기구는 장척(長尺)부재(13)와 회전계지부재(13L)를 포함하고,
장척부재(13)는 충전장치 측 부재(20, 20A)의 개구부(220)와 평행하게 연장하고, 일단(一端)은 노즐 측 부재의 밸브체(플러그 측 밸브체, 3)가 수용되어 있는 영역(14)에 고정 설치되고, 타단(13L)은 폐쇄부재(8, 8A)의 노즐 측 부재(10, 10A)로부터 이격된 단부(82, 82A) 근방까지 연장되며, 해당 타단(13L)은 노즐 측 부재(10, 10A)가 충전장치 측 부재(20, 20A)와 접속하고 있는 경우에 회전계지부재(31)에 계지되는 위치에 배치되고, 그로 인해 노즐 측 부재(10, 10A)가 충전장치 측 부재(20, 20A)로부터 분리될 시에 타단(13L)을 통해 노즐 측 부재(10, 10A)가 분리되는 움직임을 회전계지부재(31)에 전달하는 기능을 가지며,
회전계지부재(31)는 힌지핀(32)을 중심점으로 하여 회전 가능하게 지지되고, 노즐 측 부재(10)(10A)가 충전장치 측 부재(20, 20A)와 접속하고 있는 경우에 일단(31a)은 노즐 측 부재(10, 10A)가 충전장치 측 부재(20, 20A)로부터 분리되는 것을 억제하는 형태로 폐쇄부재(8, 8A)의 단부에 계합하고, 타단(31b)은 장척부재(13)인 상기 타단(13L)과 계합하여 노즐 측 부재(10, 10A)가 충전장치 측 부재(20, 20A)로부터 분리될 시에 장척부재(13) 및 그 타단(13L)을 통해 노즐부재 측의 이동이 전달되어 회동하고, 폐쇄부재(8, 8A) 단부(31a)와의 계합 상태가 해제되는 것이 바람직하다.
본원의 제 3 발명에 관한 안전 이음매(100B)는,
내부에 유로(플러그 내 유로, R10B)가 형성되고, 충전장치 측 부재(소켓, 20B)와 접속되어 있는 상태에서는 차단밸브(플러그 측 차단밸브, V10)가 개방되어 있는 원통형상의 노즐 측 부재(플러그, 10B)와,
내부에 유로(소켓 내 유로, R20B)가 형성되고, 노즐 측 부재(10B)와 접속되어 있는 상태에서는 차단밸브(소켓 측 차단밸브, V20)가 개방되어 있는 원통형상의 충전장치 측 부재(소켓, 20B)로 구성되며,
노즐 측 부재(10B)가 충전장치 측 부재(20B)로부터 이탈하면 노즐 측 부재(10B)의 차단밸브(V10) 및 충전장치 측 부재(20B)의 차단밸브(V20)가 폐쇄되는(긴급이탈용) 관 이음매(100B)에 있어서,
노즐 측 부재(10B)의 유로(R10B)와 충전장치 측 부재(20B)의 유로(R20B)의 중심축이 직교하여 배치되고,
노즐 측 부재(10B)는 밸브체(플러그 측 밸브체 3)가 수용되어 있는 영역보다 소경의 돌출부(플러그 돌출부 12)를 구비하며, 해당 돌출부(12)에는 노즐 측 부재(10B)의 유로(R10B)와 충전장치 측 부재(20B)의 유로(R20B)를 연통하는 관통구멍(12T)이 형성되어 있고,
충전장치 측 부재(20B)는 노즐 측 부재의 돌출부(12)가 삽입되는 개구부(관통구멍, 220)가 충전장치 측 부재(20B)의 유로(R20B)와 직교하는 방향으로 연장하여 형성되어 있으며, 개구부(220)를 노즐 측 부재(20B)의 역방향으로 연장한 공간(243B)이 있는 연장부(24B)를 구비하고,
충전장치 측 부재(20B)의 유로(R20B)는 노즐 측 부재(10B)가 충전장치 측 부재(20B)와 접속하고 있는 경우에 충전장치 측 차단밸브(V20)의 밸브체(30)를 밸브시트(V20)로부터 이격하도록 지지하는 지지부재(60)와, 밸브체(30)를 개구부(220) 측으로 가압하는 탄성체(소켓 측 스프링, 40)를 구비하며,
연장부(24B) 공간(243B) 및 충전장치 측 부재(20B)의 개구부(220) 내부를 접동 가능한 개구부 폐색부재(8B)와, 개구부 폐색부재(8B)를 노즐 측 부재(10B)가 분리되는 방향으로 힘을 가하는 탄성부재(9B)가 마련되어 있고,
충전장치 측 부재 개구부(220)의 압력을 저감하기 위한 감압기구를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
제 3 발명에 있어서, 상기 개구부(220)를 노즐 측 부재(10B)의 반대 측에 연장한 공간(243B)이 있는 연장부(24B)를 구비하고, 상기 개구부 폐색부재(8B)는 연장부(24B) 공간(243B)과 충전장치 측 부재의 개구부(220)에 걸쳐서 이동 가능한 것이 바람직하다.
또한 제 3 발명에 있어서, 상기 감압기구는 개구부 폐색부재(8B)에 형성된 소공(小孔)(84)과, 연장부(24B)의 노즐 측 부재(10B)로부터 이격된 측의 단부에 마련된 감압용 관통구멍(246)을 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 감압용 관통구멍(246)은 압력밸브(도시하지 않음)에 연통되어 있는 것이 바람직하다.
제 2 및 제 3 발명에 있어서, 충전장치 측 부재(20B)의 개구부(220)에는 노즐 측 부재(10B)의 돌출부(12)와의 경계부를 밀봉하는 밀봉재(예를 들어 O-링, 7)가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
상술한 구성을 구비하는 본원 제 1 발명의 안전 이음매에 의하면, 충전장치측 부재(20)에는 노즐측 부재(10)의 돌출부재(12)가 삽입되는 개구부(관통구멍, 220)가 충전장치 측 부재(20)의 유로(소켓 내 유로, R20)와 직교하는 방향으로 연장하여 형성되어 있고, 상기 개구부(220)에 접동 가능한 폐쇄부재(8)와 해당 폐쇄부재(8)를 노즐 측 부재(10)가 분리되는 방향으로 힘을 가하는 탄성부재(소켓 측 스프링, 9)가 설치되어 있는데, 노즐 측 부재(10)와 충전장치 측 부재(20)가 접속되어 있는 경우에는 폐쇄부재 유지기구에 의해 폐쇄부재(8)는 노즐 측 부재(10)로부터 이격된 위치에 유지된다.
그 때문에, 노즐 측 부재(10)와 충전장치 측 부재(20)가 접속되어 있는 경우에는 폐쇄부재 유지기구가 충전장치 측 부재(20)의 유로를 폐쇄하지 않고, 수소충전장치로부터 공급된 수소는 충전장치 측 부재(20)의 수소 공급구(25), 충전장치 측 부재의 유로(R20), 노즐 측 부재(10)의 돌출부(12)에 형성된 관통구멍(12T), 노즐 측 부재(10)의 유로(R10), 노즐 측 부재의 수소 출구를 통해 수소충전노즐에 의해 연료 전지 차량 내의 탱크에 충전된다.
어떤 문제에 의해 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)로부터 빠져 나간 경우에는 빠지기 시작한 단계에서 폐쇄부재 유지기구는 폐쇄부재(8)를 노즐 측 부재(10)로부터 이격된 위치에 유지하지 않게 된다. 그리고, 탄성부재(스프링, 9)가 폐쇄부재(8)에 힘을 가하고 있으므로, 폐쇄부재(8)는 노즐 측 부재(10)의 돌출부(12)와 함께 노즐 측 부재(10)가 빠지게 되는 방향으로 이동한다. 그 때문에, 폐쇄부재(8)가 빠지더라도 소켓 측 유로(R20)는 노즐 측 부재(10)의 돌출부(12) 혹은 폐쇄부재(8) 중 어느 하나에 의해 폐쇄되고, 소켓 측 유로(R10)에 잔류한 수소가스가 안전 이음매(100)의 외부로 유출되지 않는다. 그리고, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)로부터 이탈할 시에 안전 이음매(100)에서 아웃가스로 배출되는 고압가스의 유량이 매우 적어지게 된다.
상술한 구성을 구비하는 본원 제 2 발명의 안전 이음매(100A)에 의하면, 충전장치 측 부재(20A)의 유로(R20A)는 지지부재(60)와, 밸브체(30)를 개구부(243) 측에 가압하는 탄성체(소켓 측 스프링, 40)를 구비하고, 충전장치 측 부재(20A)의 개구부(220)에 삽입 가능하고 또한 노즐 측 부재(10A)의 돌출부 선단(12)에 당접 가능한 로드(81A)와, 해당 로드(81A)에 고정되는 원판형상부재(82B), 로드(81A) 및 원판형상부재(82B)를 노즐 측 부재(10A)가 분리되는 방향으로 부세하는 탄성부재(9)가 마련되어 있고, 원판형상부재(82B)의 외경치수는 충전장치 측 부재(20A)의 개구부(220)의 내경치수 보다 크고, 노즐 측 부재(10A)와 충전장치 측부재(20A)가 접속되어 있는 경우에는 원판형상부재(82B) 및 로드(81A)를 노즐 측 부재(10A)로부터 이격하된 위치에 유지하는 폐쇄부재 유지기구를 구비하고 있다.
그 때문에, 노즐 측 부재(10A)와 충전장치 측 부재(20A)가 접속되어 있는 경우에는 지지부재(60)에 의해 충전장치 측 부재(20A)의 차단밸브(V20)는 개방된 상태로 유지되고, 수소충전장치에서 공급된 수소는 충전장치 측 부재(20A)의 수소 공급구(25), 충전장치 측 부재(20A)의 유로(R20A), 노즐 측 부재(10A)의 돌출부(12)에 형성된 관통구멍(12T), 노즐 측 부재(10A)의 유로(R10A), 노즐 측 부재(10A)의 수소 출구(5)를 통해 수소 충전노즐에 의해 연료 전지 차량 내의 탱크에 충전된다.
제 2 발명에 있어서, 노즐 측 부재(10A)가 충전장치 측 부재(20A)에서 빠져 나간 경우에는 빠지기 시작한 단계에서 노즐 측 부재(10A)의 돌출부(12)에 형성된 관통구멍(12T)의 위치가 충전장치 측 부재(20A)의 유로 위치와 정합하지 않게 되므로, 노즐 측 부재(10A)의 돌출부(12A)가 충전장치 측 부재(20A)의 유로(R20A)를 폐쇄한다.
또, 노즐 측 부재(10A)가 충전장치 측 부재(20A)에서 빠져 나가면, 폐쇄부재 유지기구는 원판형상부재(82A) 및 로드(81A)를 노즐 측 부재(10A)로부터 이격된 위치에 유지하지 않게 되므로, 원판형상부재(82A)는 탄성부재(9)에 의해 충전장치 측 부재(20A)의 개구부(220)에 가압된다. 여기서, 원판형상부재(I)의 외경은 개구부(220)의 내경보다 크기 때문에, 탄성부재(9)에 의해 원판형상부재(82A)가 충전장치 측 부재의 개구부(220)에 가압되면, 충전장치 측 부재(20A)의 개구부(220)가 폐쇄된다.
또한, 지지부재(60)는 충전장치 측 부재(20A)의 차단밸브(V20)를 개방한 상태로 유지하지 않게 되고, 충전장치 측 부재(20A)의 차단밸브(V20)는 폐쇄되므로 충전장치 측에서의 수소가스는 충전장치 측 부재(20A)의 차단밸브(V20)에 의해 완전히 차단된다.
상술한 구성을 구비하는 본원 제 3 발명인 안전 이음매(100B)에 의하면, 노즐 측 부재(10B)는 밸브체(플러그 측 밸브, 3)가 수용되어 있는 영역보다 소경의 돌출부(플러그 돌출부, 12)를 구비하며, 해당 돌출부(12)에는 노즐 측 부재(10B)의 유로(10BR)와 충전장치 측 부재(20B)의 유로(R20B)를 연통하는 관통구멍(12T)이 형성되어 있고, 충전장치 측 부재(20B)에는 노즐 측 부재(10B)의 돌출부(12)가 삽입되는 개구부(관통구멍, 220)가 충전장치 측 부재(20B)의 유로(R20B)와 직교하는 방향으로 연장하여 형성되어 있으며, 개구부(220)를 노즐 측 부재(10B)의 역방향으로 연장한 공간(243B)이 있는 연장부(20B)를 구비하고, 충전장치 측 부재(20B)의 유로에는 노즐 측 부재(10B)가 충전장치 측 부재(20B)와 접속하고 있는 경우에 충전장치 측(20B) 차단밸브의 밸브체(30)를 밸브시트(V20)에서 이격하도록 지지하는 지지부재(60)와, 밸브체(30)를 개구부(220) 측으로 가압하는 탄성체(소켓 측 스프링, 40)를 구비하며, 연장부(20B) 공간(243B) 및 충전장치 측 부재(20B)의 개구부(220) 내부를 접동 가능한 개구부 폐쇄부재(8B)와, 개구부 폐쇄부재(8B)를 노즐 측 부재(10B)가 분리되는 방향으로 부세하는 탄성부재(9B)가 마련되어 있으며, 충전장치 측 부재(20B)의 개구부(220)의 압력을 저감하기 위한 감압기구를 구비하고 있다.
그 때문에 본 발명에 의하면, 노즐 측 부재(10B)와 충전장치 측 부재(20B)가 접속되어 있는 경우에는 지지부재(60)에 의해 충전장치 측 부재(20B)의 차단밸브(30)는 개방된 상태로 유지되고, 수소충전장치로부터 공급된 수소는 충전장치 측 부재(20B)의 수소 공급구(25), 충전장치 측 부재(20B)의 유로(R20B), 노즐 측 부재(10B)의 돌출부(12)에 형성된 관통구멍(12T), 노즐 측 부재(10B)의 유로(R10B), 노즐 측 부재의 수소 출구(5)를 통해 수소 충전노즐에 의해 연료 전지 차량 내의 탱트에 충전된다.
제 3 발명에 있어서, 노즐 측 부재(10B)가 충전장치 측 부재(20B)에서 빠져 나간 경우에는 빠지기 시작한 단계에서 노즐 측 부재(10B)의 돌출부(12)에 형성된 관통구멍(12T)의 위치가 충전장치 측 부재(20B)의 유로 위치와 정합하지 않게 되므로, 노즐 측 부재(10B)의 돌출부(12)가 충전장치 측 부재(20B)의 유로(R20B)를 폐쇄한다. 그 때, 노즐 측 부재(10B)의 돌출부(12)와 충전장치 측 부재(20B)의 개구부(220)의 경계로부터 가스가 누출되어도, 상기 감압기구에 의해 안전 이음매 밖(100B)으로 배출되기 때문에 누출된 가스가 고압이 되는 것에 따른 위험은 방지된다.
그리고, 노즐 측 부재(10B)의 돌출부(12)가 충전장치 측 부재(20B)에서 분리되면, 지지부재(60)는 밸브체(30)를 개구부(220) 측으로 가압하는 탄성체(소켓 측 스프링, 40)의 탄성 반발력에 의해 개구부(220) 측으로 이동하여, 충전장치 측 부재(20B)의 차단밸브(V20)는 개방된 상태에서 즉시 폐쇄된다. 그 때문에, 충전장치 측(20B)에서의 수소가스는 충전장치 측 부재(20B)의 차단밸브(V20)에 의해 완전히 차단된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 안전 이음매에서 노즐 측 부재(플러그)의 돌출부가 충전장치 측 부재(소켓)에 접속되어 있는 상태의 설명 단면도이다.
도 2는 제 1 실시형태에서 노즐 측 부재의 돌출부가 충전장치 측 부재에서 벗어난 상태의 설명 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 안전 이음매에서 노즐 측 부재의 돌출부가 충전장치 측 부재에 접속되어 있는 상태의 설명 단면도이다.
도 4는 제 2 실시형태에서 노즐 측 부재의 돌출부가 충전장치 측 부재에서 벗어난 상태의 설명 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 안전 이음매에서 노즐 측 부재의 돌출부가 충전장치 측 부재에 접속되어 있는 상태의 설명 단면도이다.
도 6은 제 3 실시형태에서 노즐 측 부재의 돌출부가 충전장치 측 부재에서 벗어나는 도중의 상태의 설명 단면도이다
도 7은 제 3 실시형태에서 노즐 측 부재의 돌출부가 충전장치 측 부재에서 벗어난 상태의 설명 단면도이다.
도 8은 수소충전시설의 개요를 나타낸 블록도이다.
도 9는 종래기술에 관한 안전 이음매에서 플러그가 소켓에서 빠지는 초기의 단계를 나타낸 단면도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 먼저, 도 1, 도 2를 참조하여 제 1 실시형태를 설명한다.
도 1에 있어서, 전체를 부호 100으로 나타낸 제1 실시형태의 안전 이음매는 노즐 측 부재(플러그, 10)와 충전장치 측 부재(소켓, 20)를 구비하고 있다.
플러그(10)는 플러그 본체(11)와, 플러그 본체(11)와 일체로 형성되는 플러그 돌출부(12)를 구비한다. 플러그 본체(11)는 예를 들면 원주상(円柱狀)이고, 대략 중앙에는 지름이 작은 잘록부(11d)가 형성되어 있다. 플러그 돌출부(12)는 예를 들면 플러그 본체(11)보다 직경치수가 작은 원주상으로 형성되며, 플러그 본체(11)에서 이격되는 측(도 1, 도 2에서는 좌측) 단부에는 모따기 가공이 되어 있다.
플러그 본체(11)에는 제 2 유로(14)가 형성되어 있고, 제 2 유로(14)의 소켓에서 이격된 측(도 1, 도 2의 우측) 단부는 개구(開口)되어 있으며, 해당 개구부에는 가스 유출구를 구성하는 부속품(5)이 나사결합되어 있다.
플러그 돌출부(12)의 중심부에는 제 2 유로(14)보다 내경이 작은 제 1 유로(15)가 형성되어 있고, 제 1 유로(15)와 제 2 유로(14)는 테이퍼부(부호 없음)에 의해 접속되어 있으며, 제 1 유로(15)와 제 2 유로(14)의 접속 개소인 테이퍼부와 플러그 측 밸브체(3)의 테이퍼부(3t)에 의해 플러그 측의 차단밸브(V10)가 구성되어 있다.
제 2 유로(14) 내에는 좌측단에 테이퍼부(3t)를 하강한 플러그 측 밸브체(3)가 수용되고, 플러그 측 밸브체(3)와 부속품(5)의 사이에는 플러그 측 밸브체(3)를 소켓 측(도 1, 도 2에서는 좌측)으로 힘을 가하는 코일스프링(4)이 수용되어 있다.
제 1 유로(15)의 선단(좌단) 근방에는 제 1 유로(15)에 직교하는 관통구멍(16)이 형성되고, 관통구멍(16)에는 금속볼(鋼球)(6, 베어링볼 : 도 1, 도 2에서는 2개)이 삽입되어 있다.
관통구멍(16)보다 플러그 본체(11) 측 영역(도 1, 도 2에서는 우측 영역)에는 제 2 관통구멍(12T)이 형성되어 있다.
도 1의 상태에서 관통구멍(12T)은 소켓(20) 유로(R20)의 중심선 연장에 정합(整合)하고 있다.
도 1에 있어서, 제 1 유로(15) 내에는 피스톤(2)이 수용되어 있고, 피스톤(2)은 원판부재(2a)와 막대형상부재(2b)를 구비하며, 원판부재(2a)는 막대형상부재(2b)의 플러그 본체(11)에서 이격된 측(도 1에서는 좌측) 선단에 마련되어 있다.
원판부재(2a)의 외경치수는 원판부재(2a)가 도 1의 상태에서는 볼(6)을 확실하게 가압하고 또한 원판부재(2a)가 제 1 유로(15) 안을 덜컹거림 없이 매끄럽게 접동하도록 설정되어 있다.
여기서, 도 1의 상태에서는 코일스프링(4)에 의해 플러그 측 밸브체(3)가 도 1의 왼쪽으로 힘을 받게 되어, 플러그 측 밸브체(3)의 좌단면에 접촉한 피스톤(2)도 왼쪽으로 힘을 받게 된다.
그 때문에, 피스톤(2)의 원판부재(2a)는 볼(6)과 당접하고, 볼(6)보다 플러그 측 본체(11)에서 이격된 측(도 1에서는 좌측) 영역으로 이동할 수 없다. 바꿔 말하면, 피스톤(2)의 원판부재(2a)는 볼(6)에 의해 스프링(4)의 신장(伸長)방향(좌측)으로 이동할 수 없다.
소켓(20)은 소켓 본체(22)와, 소켓 본체(22)의 연장부(24)를 구비하고 있다. 소켓 본체(22)에 있어서, 도 1의 하방 영역(플러그 돌출부(12)가 삽입되어 있는 측의 영역)에는 도 1의 좌우방향(수평방향)에 개구부(220, 관통구멍)가 형성되어 있다.
그리고, 소켓 본체(22)의 도 1에서의 수직방향으로 연장하는 소켓 내 유로( R20)가 형성되고, 소켓 내 유로(R20)에서 플러그 돌출부(12)에서 이격된 측(도 1의 상방) 단부에는 개구(開口)가 형성되어 있다. 소켓 내 유로(R20)는 도 1에서의 상방 영역(상기 개구 측 영역)에 제 1 유로(222), 제 1 유로(222)와 테이퍼부를 통해 접속되고 또한 제 1 유로(222)보다 내경치수가 작은 제 2 유로(223)를 구비하고 있다.
상술한 종래기술(특허문헌 1), 후술하는 제 2 실시형태 및 제 3 실시형태와는 달리, 제 1 실시형태의 소켓(20)에서의 소켓 내 유로(R20)에는 밸브체가 마련되어 있지 않다.
관통구멍(220)에서의 제 2 유로(223)의 바로 아래(플러그 돌출부(12) 측)에는 관통구멍(220)과 동심(同心)으로, 관통구멍(220)보다 내경치수가 큰 원통형상 공간(224)이 형성되어 있다. 바꿔 말하면, 제 2 유로(223)로 연통하는 원통형상 공간(224)은 제 2 유로(223)에 직교하고 있다.
소켓 내 유로(R20)의 상단 개구에는 가스 유입구를 구성하는 부속품(25)이 나합되어 있다.
관통구멍(220)에서 소켓 내 유로(R20)를 사이에 둔 좌우의 영역에는 O-링(7)이 마련되어 있다.
소켓 본체(22)의 플러그(10)에서 이격된 측(도면중 우측)에 마련되어 있는 연장부(241)는 플랜지(242)를 가지며, 플랜지(24)에 의해 소켓 바디(221)에 접속하고 있다. 원통부(241)에는 원통공간(243)과 스프링 수용구멍(244)이 형성되어 있으며, 원통공간(243)은 플랜지(242) 측(도면중 좌측)이 개구되어 있고, 폐쇄부재(8)를 내부에서 접동시키는 기능을 가지며, 스프링 수용구멍(244)은 원통공간(243)에 연통되어 있어 원통공간(243)보다 내경이 작다. 그리고, 스프링 수용구멍(244)에는 스프링(9)이 수용되고, 스프링(9)은 폐쇄부재(8)를 플러그(10) 측(도시의 우측)에 힘을 가하고 있다.
폐쇄부재(8)는 원통공간(243) 내부를 매끄럽게 슬라이드 이동(접동)하는 기능을 가지며, 원주부(81) 및, 그 원주부(81)보다 외경치수가 큰 플랜지부(82)를 구비하고 있다. 원주부(81)의 플러그(10) 측(도면중에서는 좌측)은 소켓 본체(22)에 형성된 관통구멍(220) 내에 삽입되어 있어 관통구멍(220) 안을 접동한다.
소켓(20)에는 폐쇄부재 유지기구(31, 레버)가 설치되고, 레버(31)는 플러그(10)와 소켓(20)이 접속되어 있는 경우(도 1의 경우)에 폐쇄부재(8)를 플러그(10)에서 이격된 위치에 유지하는 기능을 가지고 있다.
레버(31)는 소켓(20)의 원통부(241)에 마련된 힌지핀(32) 주위를 회동(回動)이 자유롭게, 대략 'く'자 형상으로 형성되어 있다.
한편, 플러그 본체(11)에는 유지해제로드(13)가 설치되어 있으며, 유지해제로드(13)는 플러그 돌출부(12) 근방에 설치되고, 플러그 돌출부(12)의 길이방향에 플러그 본체(11)에서 이격되는 방향으로 연장하고 있다. 유지해제로드(13)의 로드 선단(13L)은 L자 형상으로 절곡되고, 선단은 레버(31) 측(도 1의 위쪽)을 향하고 있다. 로드 선단(13L)의 내변(內邊)(도 1의 좌측 변)에 레버(31) 일단(31b)의 내변(도 1의 우측 변)이 계합한다. 그리고, 도 1의 상태에서는 레버(31)의 타단(31a)이 폐쇄부재(8)의 플랜지부(82)의 뒷면(플러그(10) 측의 면 : 도 1의 우측 면)에 계합하고 있다.
폐쇄부재(8)의 플랜지부(82), 레버(31), 유지해제로드(13)가 상술한 것과 같이 계합함으로써 플러그(10)와 소켓(20)의 접속이 유지된다.
도 1의 상태(플러그(10)가 소켓(20)에 접속되어 있는 상태)에서의 수소가스 흐름에 대해 도 1을 참조하여 설명한다.
수소충전 시에는 부속품(25) 측(수소 유입구)을 통해 수소충전장치(200, 도 8 참조)에서 공급되는 수소가스는 화살표 F1로 나타내는 것과 같이 소켓 본체(22)의 소켓 내 유로(R20)를 통과하고, 제 2 관통구멍(12T)을 경유하여 플러그 돌출부(12)에 형성된 제 1 유로(15)에 유입된다.
여기서, 관통구멍(220)의 소켓 내 유로(R20)의 좌우에는 O 링(7)이 마련되어 있으므로, 플러그 돌출부(12)와 관통구멍(220)의 경계부에서 수소가 누출되는 것은 방지된다.
상술한대로, 도 1의 상태에서는 플러그(10) 피스톤(2)의 원판부재(2a)는 볼(6)에 의해 스프링(4)의 연장방향(좌측)으로 이동할 수 없으며, 플러그 측 차단밸브(V10)는 도 1에서 나타낸 개방 상태를 유지하고 있다. 그 때문에, 플러그 돌출부(12)의 제 1 유로(15)에 유입된 수소가스는 화살표 F2로 나타낸 것과 같이 플러그 측 차단밸브(V10), 플러그(10)의 유로(14), 부속품(5)의 유로(5i, 가스 유출구)를 통해 충전호스(201, 도 8 참조) 내부를 흐른다.
도 1에서의 부호 R10은 플러그 측 유로를 나타낸다.
다음으로, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠진 경우에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1에서 나타낸 상태에서, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠지면 플러그(10)에 마련된 유지해제로드(13)의 선단(13L)이 플러그(10)가 빠지는 방향(도 1, 도 2의 오른쪽)으로 이동한다. 도 1에서 유지해제로드(13)의 선단(13L)이 도 2의 우측으로 이동하면, 소켓(20) 측 레버(31)는 반시계방향으로 회동하여 폐쇄부재(8)의 플랜지부(82)와 레버(31)의 계합이 해제된다. 플랜지부(82)와 레버(31)의 계합이 해제되면, 도 2에서 나타낸 것처럼 플러그 돌출부(12)의 선단에 당접하고 있던 폐쇄부재(8)는 신장하는 코일스프링(9)에 의한 탄성력을 받아, 플러그(10) 측(도 2에서는 오른쪽)으로 이동하여 도 2에 나타낸 상태가 된다. 폐쇄부재(8)가 플러그(10) 측(도 2에서는 오른쪽)으로 이동함으로써, 도 2에 나타낸 것처럼 폐쇄부재(8)가 관통구멍(220)의 소켓 내 유로(R20) 근방에 위치하고, 이로써 소켓 내 유로(R20)를 폐쇄하여 도 1의 화살표 F1, F2로 나타낸 수소가스의 흐름을 차단한다.
플러그(10)가 소켓(20)에서 분리되면, 도 1의 상태에서 플러그 돌출부(12)는 플러그가 분리되는 방향(도 1, 도 2의 오른쪽)으로 이동하고, 볼(6)은 원통형상 공간(224)에 도달한다.
볼(6)에는 스프링(4)이 신장하는 탄성 반발력이 작용하며, 해당 탄성 반발력에 의해 볼(6)은 플러그 돌출부(12)의 반경방향 바깥쪽으로 항상 이동하려 한다. 그 때문에, 원통형상 공간(224)에 도달한 볼은 플러그 돌출부(12)의 반경방향 바깥쪽 방향으로 이동하여 원통형상 공간(224)에 진입하여, 피스톤(2)의 원판부재(2a)가 볼(6)과 당접한 상태가 해제되고, 피스톤(2)의 원판부재(2a)는 볼(6)보다 스프링(4)의 신장방향(도 1, 도 2의 왼쪽)으로 이동한다.
그 결과, 스프링(4)의 탄성 반발력에 의해 플러그 측 밸브체(3)는 제 2 유로(14)의 접속 개소인 테이퍼부(밸브시트)에 밀착(座着)되어 도 2에 나타낸 것처럼 플러그 측의 차단밸브(V10)가 폐쇄된다.
플러그 측의 차단밸브(V10)가 폐쇄됨으로써 플러그(10) 측에서 고압의 수소 가스가 유출되는 것은 방지된다.
도 1, 도 2의 제 1 실시형태에 의하면, 차량의 이상 발진 등으로 기인해서 플러그(10)가 소켓(20)에서 분리되면, 플러그(10)에 설치된 유지해제로드(13)가 우측으로 이동(右行)하고, 유지해제로드(13)의 선단(13L)에 결합된 소켓(20) 측 레버(31)는 반시계 방향으로 회동하며, 폐쇄부재(8)와 레버(31)의 계합이 해제되어, 스프링(9)의 부세에 의해 순식간에 관통구멍(220)에 돌입하여 소켓 내 유로(R20)의 하류측의 유로를 차단할 수 있다.
또, 관통구멍(220)에서의 소켓 내 유로(R20)를 사이에 둔 좌우의 영역에는 O-링(7)이 마련되어 있기 때문에, 폐쇄부재(8)와 관통구멍(220) 내벽면의 경계에서의 수소가스의 흐름도 밀봉에 의해 차단된다. 그 때문에, 예를 들어 수소가스 같은 기체의 누출(아웃가스도 포함)이 방지된다.
또한, 제 1 실시형태의 안전 이음매(100)는 구성 부재의 수(부품 갯수)가 비교적 적고, 이들 형상도 원기둥이나 원통공간을 기본으로 하고 있으므로 기계 가공이 매우 용이하여 저렴한 안전 이음매를 제공할 수 있다.
다음에, 도 3, 도 4를 참조하여 제 2 실시형태를 설명한다.
도 3에 있어서, 제 2 실시형태에 관한 안전 이음매(100A)는 소켓(20A)에서의 소켓 본체(22)의 제 1 유로(222) 내부에, 소켓 측 밸브체(30)와, 코일스프링(40)을 배치하고 있고, 코일스프링(40)은 소켓 측 밸브체(30)와 부속품(25) 사이에 배치되어 있다.
소켓 측 밸브체(30) 하방의 제 2 유로(223)에는 지지부재(60)가 배치되고, 지지부재(60)는 선단(밸브체 측 선단 : 도 3에서는 상단)이 삼각뿔 형상이면서 전체가 원통형상인 중공부재이며, 밑면이 개구를 형성하고 있다.
소켓 측 차단밸브(V20)의 밸브시트는 제 1 유로(222)와 제 2 유로(223)의 접속 부분인 테이퍼부에 의해 구성되어 있다.
도 3, 도 4의 제 2 실시형태의 안전 이음매(100A)에 있어서, 도 1, 도 2의 제 1 실시형태와 같은 부재에 대해서는 같은 부호를 붙여 나타낸다.
지지부재(60)의 삼각뿔 부분에는 복수의 소공(60a)이 마련되고, 해당 소공(60a)은 가스 유로의 일부를 구성하고 있다. 플러그(10)가 소켓(20A)에 접속되어 있는 상태에서는, 지지부재(60)가 개방된 하단은 플러그 돌출부(12)의 외주면에 당접하고, 지지부재(60)의 상단에는 소켓 측 밸브체(30)가 당접하고 있으므로, 도 1에서는 지지부재(60)에 의해 소켓 측 밸브체(30)는 밸브시트(제 1 유로(222)와 제 2 유로(223)를 접속하는 테이퍼부)에서 이격하고 있으며, 소켓 측 차단밸브(V20)는 개방된 상태가 유지된다.
플러그(10) 측에 대해서는 도 1, 도 2의 제 1 실시형태와 같다. 도 3에서 부호 R10A는 플러그 내 유로를 나타낸다.
도 3, 도 4의 제 2 실시형태에 있어서도 제 1 실시형태와 마찬가지로 소켓(20A)에는 폐쇄부재 유지기구(31, 레버)가 설치되고, 플러그 본체(11)에는 유지해제로드(13)가 설치되어 있다.
그러나, 도 3, 도 4의 제 2실시형태에서의 폐쇄부재(8A)는 제 1 실시형태의 폐쇄부재와는 다르다. 폐쇄부재(8A)는 막대형상부재(81A)와 원판부(82A)를 구비하며, 막대형상부재(81A)는 관통구멍(220) 안을 연장하고 있고, 원판부(82A)는 스프링(9)에 의해 플러그(10) 측(도시의 오른쪽)으로 탄발력을 받고 있으며, 스프링(9)은 연장부(24)의 스프링 수용구멍(244) 내에 수용된다.
도 3에 나타낸 상태(플러그(10)가 소켓(20A)과 접속한 상태)에서는 유지해제로드(13)의 로드 선단(13L)은 레버(31)의 일단(31b)에 계합하고, 레버(31)의 타단(31a)이 폐쇄부재(8)의 원판부(82A)에 계합한다. 도 1과 같이, 폐쇄부재(8)의 원판부(82A), 레버(31), 유지해제로드(13)가 계합함으로써 플러그(10)와 소켓(20)의 접속이 유지된다.
도 3을 참조하여 충전가스를 충전하는 양태를 설명한다.
부속품(25, 가스 유입구)에서 소켓 본체(22)의 소켓 내 유로(R20A)에 유입된 수소가스는 화살표 Fa1로 나타내는 것처럼 개방 상태의 소켓 측 차단밸브(V20)를 통과하여 유로(R20A)를 통과한다. 그리고, 플러그 돌출부(12)에 형성된 제 2 관통구멍(12T)을 경유하여 플러그 돌출부(12)에 형성된 제 1 유로(15)에 유입한다.
소켓 내 유로(R20A)에서는 제 1 유로(222)를 통과한 가스는 지지부재(60)의 삼각뿔 부분에 형성된 복수의 소공(60a) 및 지지부재(60)의 내부 공간을 통과한다.
다음에, 도 3 및 도 4를 참조하여 플러그(10)가 소켓(20A)에서 분리된 경우를 설명한다.
도 4에 있어서, 플러그(10)가 소켓(20A)에서 분리될(도 4의 오른쪽으로 이동함) 시에는, 플러그(10)에 마련된 유지해제로드(13)의 선단(13L)도 플러그 측(도 4의 오른쪽)으로 이동하고, 유지해제로드(13)에 계합하던 소켓(20A) 측의 레버(31)는 반시계 방향으로 회동하여 폐쇄부재(8A)와 레버(31)의 계합이 해제되며, 폐쇄부재(8A)는 코일스프링(9)의 탄성 반발력에 의해 플러그(10) 측(도 4에서는 오른쪽)으로 이동한다. 그리고, 코일스프링(9)에 의해 탄발력을 받게 된 폐쇄부재(8A)의 원판부(82A)가 관통구멍(220)의 연장부(24) 측(도 4의 왼쪽) 단부의 개구를 폐쇄한다.
여기서, 폐쇄부재(8A)의 막대형상부재(81A)는 플러그 돌출부(12)보다 소경(小徑)이므로, 플러그 돌출부(12)에 의해 지지되던 지지부재(60)는 소켓 측 스프링(40)의 탄성 반발력에 의해 관통구멍(220) 내부(도시의 아래쪽)로 가압된다. 그와 동시에, 소켓 측 밸브체(30)도 소켓 측 스프링(40)의 탄성 반발력에 의해 관통구멍(220) 측(도시의 아래쪽)으로 가압되어 밸브시트에 밀착되고 소켓 측 차단밸브(V20)가 폐쇄된다.
도 3, 도 4의 제 2 실시형태에서의 기타 구성 및 작용 효과는 도 1, 도 2의 제 1 실시형태와 동일하다.
다음으로, 도 5 ~ 도 7을 참조하여 본 발명의 제 3 실시형태를 설명한다.
제 3 실시형태에 관한 안전 이음매는 전체가 부호 100B로 표시된다. 제 3 실시형태에서는 도 1 ~ 도 4의 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에서의 유지해제로드(13) 및 레버(31)를 구비하지 않으며, 폐쇄부재(8, 8A)도 포함하지 않는다.
제 3 실시형태에서는 소켓(20B)의 연장부(24B)와 그 내부의 구성이 도 1 ~ 도 4의 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와는 다르다.
플러그(10B)가 소켓(20B)과 접속한 상태를 나타낸 도 5에 있어서, 소켓(20B)의 연장부(24B)는 단부를 구비하는 원통형상이며, 플러그(10B) 측(도 5에서는 오른쪽)이 개구된 원통공간(243B)을 형성하고 있다. 원통공간(243B) 내에는 슬라이더(8B)가 수용되어 있고, 슬라이더(8B)는 원통공간(243B) 내부를 접동한다. 도시의 예에서는 원통공간(243B)의 내경은 소켓 본체(22)에 형성된 관통구멍(220)의 내경과 같다.
원통공간(243B)의 플랜지(242B) 측과 이격하는 측(도 5의 왼쪽)에는 원통공간(243B)의 내경보다 큰 내경을 구비하는 공간(244B, 챔버)이 원통공간(243B)에 인접해서 형성되어 있다. 연장부(24B)의 챔버(244B) 측 단면(도 5에서는 좌측 단면)에는 배기구(246)가 형성되어 있다.
슬라이더(8B)는 플러그(10B) 측(도 5의 오른쪽)이 폐쇄되고, 배기구(246)가 형성된 측(도 5의 왼쪽)의 단부측이 개방된 원통형상이며, 그 내부공간(83)에는 코일스프링(9B)이 마련되어 있다. 슬라이더(8B)의 개방 측 단부 근방에는 배기용 소공(84)이 형성되어 있다.
도면 중에 명시되어 있지는 않지만, 배기구(246)는 압력밸브(도시하지 않음)에 연통시킬 수 있다.
원통공간(243B)에서의 챔버(244B)와의 단부 근방에는 O-링홈(부호 생략)이 형성되고, O-링홈 내부에는 O-링(70)이 마련되어 있다.
또한, 원통공간(243B)의 대략 중앙부에는 압력방출용 소공(245)이 형성되어 있으며, 슬라이더(8B)에도 압력방출용 소공(84)이 형성되어 있다.
후술하는 것처럼, 수소가스 충전중에는 관통구멍(220)과 플러그 돌출부(12)의 경계부에서 수소가스(충전가스)가 누출되어 원통공간(243B)의 내압이 승압한다. 원통공간(243B)의 압력은 플러그(10B)를 소켓(20B)에서 이격시키는 방향으로 작용하게 된다. 그 때문에, 배기용 소공(84), 배기구(246)를 형성하여 통상적인 사용에서 원통공간(243B) 내부의 승압에 의해 플러그(10B)가 소켓(20B)에서 이격되는 것을 방지하고 있다. 압력방출용 소공(245)도 같은 취지로 형성되어 있다.
도 5, 도 6의 제 3 실시형태는 연장부(24B)의 구성과, 유지해제로드(13), 레버(31), 폐쇄부재(8A)를 포함하지 않은 것을 제외하면, 도 3, 도 4의 제 2 실시형태와 대략 동일하다.
그 때문에, 제 3 실시형태에서 충전가스를 충전하는 양태 및 화살표 Fb1, Fa2로 나타낸 수소가스 유로는 도 3, 도 4의 제 2 실시형태와 대략 동일하다.
또, 제 3 실시형태에서 플러그(10B)가 소켓(20B)에서 분리된 경우에, 플러그 측 차단밸브(V10) 및 소켓 측 차단밸브(V20)가 폐쇄되는 양태도 도 3, 도 4의 제 2 실시형태와 같다.
도 5에서 수소가스 충전중에는 관통구멍(220)과 플러그 돌출부(12)의 경계부에서 수소가스(충전가스)가 누출되고, 누출된 충전가스(Gf)는 연장부(24B)의 원통공간(243B)에 유입하여 원통공간(243B)의 내압이 높아진다.
원통공간(243B)의 내압이 승압하면, 해당 내압에 의해 슬라이더(8B)가 스프링(9B) 측(도 5에서는 왼쪽)으로 이동하여 스프링(9B)을 압축하고, 원통공간(243B)의 용적을 증대시킨다. 또한, 원통공간(243B)이 승압하여 슬라이더(8B)의 개구 측 단면이 원통공간(244B) 챔버(244B)의 플러그(10B)에서 이격된 측(도 5의 왼쪽)의 내표면과 당접하면, 더 이상 원통공간(243B)의 용적은 증가하지 않는다.
여기서, 슬라이더(8B)에 압력방출용 소공(84)이 형성되고, 연장부(24B)의 좌단측 단면에는 배기구(246)가 형성되어 있기 때문에, 원통공간(243B)의 내압이 소정압 이상으로 승압되면, 소공(84) 및 배기구(246)를 통해 원통공간(243) 내의 승압된 수소가스는 안전 이음매(100B) 밖으로 배출된다.
그에 더해서, 원통공간(243) 내의 승압한 수소가스는 압력방출용 소공(245)에서 안전 이음매(100B) 밖으로 내보낼 수 있다(화살표 Fbx : 도 6).
플러그(10B)가 소켓(20A)에서 분리되는 과정에서, 플러그 돌출부(12)의 선단부가 아직 소켓(20B)의 관통구멍(220) 내에 위치하고 있는 상태가 도 6에 나타나 있다.
도 6에서 플러그(10B)의 플러그 돌출부(12)의 선단은 소켓(20B)의 관통구멍(220) 내에 머물러 있지만, 플러그 돌출부(12)의 위치는 지지부재(60)가 소켓 측 스프링(40)의 탄성 반발력에 의해 도 6의 아래쪽으로 가압되어도 지지부재(60)의 하강을 방해하지 않는 위치이다. 즉, 관통구멍(220)의 우측 개구부는 플러그 돌출부(12)에 의해 폐색되어 있다.
소켓 측 스프링(40)의 탄성 반발력에 의해 지지부재(60)가 하강하는 것을 저해하던 플러그 돌출부(12)가 도 6의 상태에서는 이동하기 때문에, 소켓(20B)의 제 2 유로(223)에 마련된 지지부재(60)는 소켓 측 스프링(40)의 탄성 반발력에 의해 순식간에 하강한다. 그 결과, 소켓 측 차단밸브(V20)는 폐쇄되고 충전가스의 흐름도 차단된다.
소켓 측 차단밸브(V20)가 폐쇄되었을 때, 소켓 측 밸브체(30)의 하류 측(관통구멍, 220)에 존재하는 수소가스는 도 6에서 점선으로 나타낸 화살표(Fbi)처럼 유출되어 원통공간(243B)에 유입되고 원통공간(243B)의 내압은 높아진다. 그러나, 전술한 것과 같이 원통공간(243B)의 압력방출용 소공(245)에서 가스를 내보냄으로써 원통공간(243B)의 내압을 낮출 수 있다.
플러그(10B)가 소켓(20A)에서 완전히 분리된 상태를 나타낸 도 7에서, 플러그(10B)(의 플러그 돌출부, 12)가 소켓(20B)에서 완전히 분리됐기 때문에 소켓(20B) 관통구멍(220)의 우측 개구부가 개방된다. 그 때문에, 원통공간(243B)의 내압도 강하하고, 스프링(9B)의 탄성 반발력에 의해 스프링(9B)이 신장된 상태가 되도록 슬라이더(8)는 도 6에 나타낸 상태보다 플러그(10B)가 빠진 측(도 7에서 오른쪽)으로 이동한다.
연장부(24B)의 좌단측 단면에는 배기구(246)가 형성되어 있기 때문에 슬라이더(8B)가 도 7의 우측으로 이동해도 배기구(246)에서 바깥공기(外氣)가 유입되어 챔버(244B) 안이 부압이 되는 일은 없다.
도 5 ~ 도 7의 제 3 실시형태에서, 플러그(10B)가 소켓(20)에서 분리되지 않은 경우에 있어서 플러그 측 차단밸브(V10)가 개방되어 있는 상태와, 플러그(10B)가 소켓(20)에서 분리됐을 때 플러그 측 차단밸브(V10)가 폐쇄되는 상태는 도 1, 도 2의 제 1 실시형태에 대해 상술한 양태와 같다.
도 5 ~ 도 7의 제 3 실시형태에서의 기타 구성 및 작용 효과는 도 3, 도 4의 제 2 실시형태와 동일하다.
도시한 실시형태는 어디까지나 예시이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 취지의 기술이 아님을 부기한다.
2…피스톤
3…플러그 측 밸브체
4…코일스프링
8, 8A, 8B…폐쇄부재
10, 10A, 10B…플러그
12…플러그 돌출부
13…유지해제로드
14…제 2 유로
15…제 1 유로
20, 20A, 20B…소켓
24, 24B…연장부
30…소켓 측 밸브체
40…코일스프링
60…지지부재
100, 100A, 100B…안전 이음매

Claims (8)

  1. 내부에 유로가 형성되고 충전장치 측 부재와 연결되어 있는 상태에서는 차단밸브가 개방되어 있는 원통형상의 노즐 측 부재와,
    내부에 유로가 형성되고 노즐 측 부재와 접속 가능한 원통형상의 충전장치 측 부재로 구성되며,
    노즐 측 부재가 충전장치 측 부재에서 이탈하면 노즐 측 부재의 차단밸브가 닫히고 또한 충전장치 측 부재 안의 유로가 폐쇄되며,
    노즐 측 부재의 유로와 충전장치 측 부재의 유로의 중심축이 직교하여 배치되고,
    노즐 측 부재에는 밸브체가 수용되어 있는 영역보다 소경의 돌출부를 구비하며, 상기 돌출부에는 노즐 측 부재의 유로와 충전장치 측 부재의 유로를 연통하는 관통구멍이 형성되어 있고,
    충전장치 측 부재에는 노즐 측 부재의 돌출부가 삽입되는 개구부가 충전장치 측 부재의 유로와 직교하는 방향으로 연장하여 형성되어 있으며,
    상기 개구부에 접동 가능한 폐쇄부재와 상기 폐쇄부재를 노즐 측 부재가 분리되는 방향으로 부세하는 탄성부재가 마련되어 있고,
    노즐 측 부재와 충전장치 측 부재가 접속되어 있는 경우에는 폐쇄부재를 노즐 측 부재에서 이격된 위치에 유지하는 폐쇄부재 유지기구를 구비하는 안전 이음매에 있어서,
    상기 폐쇄부재 유지기구는 장척부재와 회전계지부재를 포함하고,
    상기 장척부재는 충전장치 측 부재의 개구부와 평행하게 연장하고 있으며, 일단(一端)은 노즐 측 부재의 밸브체가 수용되어 있는 영역에 설치되고, 타단은 폐쇄부재의 노즐 측 부재에서 이격된 단부 근방까지 연장되며, 상기 타단은 노즐 측 부재가 충전장치 측 부재와 접속하고 있는 경우에 회전계지부재에 계지되는 위치에 배치되고, 이로써 노즐 측 부재가 충전장치 측 부재에서 분리될 때 타단을 통해 노즐 측 부재가 분리되는 움직임을 회전계지부재에 전달하는 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 안전 이음매.
  2. 제1항에 있어서,
    충전장치 측 부재의 유로에는 밸브체가 배치되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 안전 이음매.
  3. 내부에 유로가 형성되고 충전장치 측 부재와 접속되어 있는 상태에서는 차단밸브가 개방되어 있는 원통형상의 노즐 측 부재와,
    내부에 유로가 형성되고 노즐 측 부재와 접속되어 있는 상태에서는 차단밸브가 개방되어 있는 원통형상의 충전장치 측 부재로 구성되며,
    노즐 측 부재가 충전장치 측 부재에서 이탈하면 노즐 측 부재의 차단밸브 및 충전장치 측 부재의 차단밸브가 폐쇄되며,
    노즐 측 부재의 유로와 충전장치 측 부재의 유로의 중심축이 직교하여 배치되고,
    노즐 측 부재에는 밸브체(플러그 측 밸브체)가 수용되어 있는 영역보다 소경의 돌출부를 구비하며, 상기 돌출부에는 노즐 측 부재의 유로와 충전장치 측 부재의 유로를 연통하는 관통구멍이 형성되어 있고,
    충전장치 측 부재에는 노즐 측 부재의 돌출부가 삽입되는 개구부가 충전장치 측 부재의 유로와 직교하는 방향으로 연장하여 형성되어 있으며,
    충전장치 측 부재의 유로에는 노즐 측 부재가 충전장치 측 부재와 접속하고 있는 경우에 충전장치 측 차단밸브의 밸브체를 밸브시트에서 이격하도록 지지하는 지지부재와, 밸브체를 개구부 측으로 가압하는 탄성체를 구비하고,
    충전장치 측 부재의 개구부에 삽입 가능하고 또한 노즐 측 부재의 돌출부 선단에 당접 가능한 로드와, 상기 로드에 고정되는 원판형상부재와, 로드 및 원판형상부재를 노즐 측 부재가 분리되는 방향으로 부세하는 탄성부재가 마련되어 있으며, 원판형상부재의 외경치수는 충전장치 측 부재의 개구부의 내경치수보다 크고,
    노즐 측 부재와 충전장치 측 부재가 접속되어 있는 경우에는 원판형상부재 및 로드를 노즐 측 부재에서 이격된 위치에 유지하는 폐쇄부재 유지기구를 구비하는 안전 이음매에 있어서,
    상기 폐쇄부재 유지기구는 장척부재와 회전계지부재를 포함하고,
    상기 장척부재는 충전장치 측 부재의 개구부와 평행하게 연장하고 있으며, 일단(一端)은 노즐 측 부재의 밸브체가 수용되어 있는 영역에 설치되고, 타단은 폐쇄부재의 노즐 측 부재에서 이격된 단부 근방까지 연장되며, 상기 타단은 노즐 측 부재가 충전장치 측 부재와 접속하고 있는 경우에 회전계지부재에 계지되는 위치에 배치되고, 이로써 노즐 측 부재가 충전장치 측 부재에서 분리될 때 타단을 통해 노즐 측 부재가 분리되는 움직임을 회전계지부재에 전달하는 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 안전 이음매.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개구부를 노즐 측 부재의 역방향으로 연장한 공간을 가지는 연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는 안전 이음매.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전계지부재는 회전 가능하게 축지되어 있고, 노즐 측 부재가 충전장치 측 부재와 접속하고 있는 경우에 일단은 노즐 측 부재가 충전장치 측 부재에서 분리되는 것을 저해하는 형태로 폐쇄부재의 단부에 계합하고, 타단은 장척부재인 상기 타단과 계합하며, 노즐 측 부재가 충전장치 측 부재에서 분리될 때 장척부재 및 그 타단을 통해 노즐부재 측의 이동이 전달되어 회동하여, 폐쇄부재의 단부와의 계합 상태가 해제되는 것을 특징으로 하는 안전 이음매.
  6. 내부에 유로가 형성되고, 충전장치 측 부재와 접속되어 있는 상태에서는 차단밸브가 개방되어 있는 원통형상의 노즐 측 부재와,
    내부에 유로가 형성되고, 노즐 측 부재와 접속되어 있는 상태에서는 차단밸브가 개방되어 있는 원통형상의 충전장치 측 부재로 구성되며,
    상기 노즐 측 부재가 충전장치 측 부재에서 이탈하면 노즐 측 부재의 차단밸브 및 충전장치 측 부재의 차단밸브가 폐쇄되는 관 이음매에 있어서,
    상기 노즐 측 부재의 유로와 충전장치 측 부재의 유로의 중심축이 직교하여 배치되고,
    노즐 측 부재에는 밸브체가 수용되어 있는 영역보다 소경의 돌출부를 구비하며, 상기 돌출부에는 노즐 측 부재의 유로와 충전장치 측 부재의 유로를 연통하는 관통구멍이 형성되어 있고,
    상기 충전장치 측 부재에는 노즐 측 부재의 돌출부가 삽입되는 개구부가 충전장치 측 부재의 유로와 직교하는 방향으로 연장하여 형성되어 있으며, 개구부를 노즐 측 부재의 역방향으로 연장한 공간을 가지는 연장부를 구비하며,
    충전장치 측 부재의 유로에는 노즐 측 부재가 충전장치 측 부재와 접속하고 있는 경우에 충전장치 측 차단밸브의 밸브체를 밸브시트에서 이격하도록 지지하는 지지부재와, 밸브체를 개구부 측으로 가압하는 탄성체를 구비하고,
    연장부의 공간 및 충전장치 측 부재의 개구부 안을 접동 가능한 개구부 폐쇄부재와, 개구부 폐쇄부재를 노즐 측 부재가 분리되는 방향으로 부세하는 탄성부재가 마련되어 있으며,
    상기 충전장치 측 부재의 개구부의 압력을 저감하기 위한 감압기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 안전 이음매.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 감압기구는 개구부 폐쇄부재에 형성된 소공과, 연장부의 노즐 측 부재에서 이격된 측의 단부에 마련된 감압용 관통구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 안전 이음매.
  8. 제1항 내지 제3항 또는 제6항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    충전장치 측 부재의 개구부에는 밀봉재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 안전 이음매.
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