KR102666749B1 - 안전 이음매 - Google Patents

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Abstract

[과제] 플러그(노즐 측 부재)가 소켓(충전장치 측 부재)에서 빠져나가는 초기의 단계에서 즉시 수소가스 유로를 차단하여, 아웃가스의 방출을 방지할 수 있는 안전 이음매를 제공한다.
[해결 수단] 본 발명의 안전 이음매(100, 100-1)는 플러그 내 유로(1A)가 형성되어 소켓(20)과의 접속시에는 차단밸브(5)가 개방되는 플러그(10)와, 플러그(10)와의 접속시에는 유로(1A)와 연통하는 소켓 내 유로(21A)가 형성되는 소켓(20)으로 구성되고, 플러그(10)가 소켓(20)에서 이탈하면 양 유로(1A, 21A)를 차단하는 관 이음매에 있어서, 소켓에는 유로(21A)와 연통하여 유로(21A)에 직교하는 개구부(21C)가 형성되고, 플러그와 소켓의 접속시에는 개구부에 플러그의 돌출부(3)가 삽입되어, 플러그가 소켓에서 빠지는 초기 단계에서 유로(21A)를 순식간에 폐쇄하는 유로 차단기구(30, 31)를 구비한다.

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 있는 중에 긴급사태가 발생했을 때 충전장치와 기체충전용 노즐을 분리하는 관 이음매에 관한 것이다.
도 11에 나타낸 것과 같이, 수소충전시설에 설치된 수소충전장치(200)의 충전호스(201) 선단에 마련된 충전노즐(202)과, 차량(A, 예를 들어 연료 전지차:FCV)의 차량 측 충전구(203)를 접속해서 차량(A)에 대해 수소가스를 충전한다. 이 충전은 차량(A)의 수소탱크(204)의 최고사용압력에 따라 제어하면서 실시된다. 여기서 예를 들어 충전중에 차량(A)이 이동하는 등으로 인해 충전호스(201)가 당겨지면 수소충전장치(200)나 충전노즐(202), 충전호스(201) 등의 기기가 파손되어 수소가스가 분출하게 된다. 그래서 긴급이탈용 관 이음매(300)를 수소충전장치(200)와 충전호스(201)의 중간에 설치하여 일정 이상의 인장하중이 걸리면 긴급이탈용 관 이음매(300)가 분리되도록 하여 수소충전장치(200)나 충전노즐(202), 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 반대측 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 측 개구(開口) 부분의 내벽면에 의해 반경방향 바깥쪽의 이동이 억제되며, 플러그 측 밸브로드가 걸림부재에 당접하여 소켓 측으로 이동하지 않고, 플러그 측 밸브로드에 설치된 밸브체는 플러그측 탄성체의 탄성 반발력에 저항해서 플러그 측 밸브시트로부터 이격된 위치에 지지되는 관 이음매(긴급이탈용 관 이음매)를 제안하고 있다(특허문헌 1 참조). 상술한 관 이음매(특허문헌 1의 관 이음매)는 유용한 기술이다.
그러나 종래기술(특허문헌 1)에 관한 관 이음매(100)에 있어서, 충전호스(201, 도 11)에 큰 인장력이 작용한 경우, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠져 나오는 초기 단계(벗어나기 시작한 단계)에서는 도 12에 나타낸 것과 같이 소켓(20) 측 밸브체(25)에 접속된 소켓 측 로드(22)가 플러그 측 밸브로드(2) 혹은 해당 밸브로드의 커버부재(3)에 얹혀져 지지지게 된다. 그러한 상태(도 12에 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 상태이다. 그 때문에, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠지는 초기 단계(벗어나기 시작한 단계)에서는 소켓(20) 측 개구부(21C)를 통해 충전장치(200, 도 11)에서 공급된 고압의 수소가스가 이른바 '아웃가스(outgas)'로 관 이음매(100) 외부로 유출되게 된다. 도 12에서는 아웃가스의 흐름은 화살표 OG로 표시되어 있다.
일본 등록특허 제6540967호 공보
본 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.
본 발명의 안전 이음매(100, 100-1)는,
내부에 유로(1A:플러그 내 유로)가 형성되고, 충전장치 측 부재(20:소켓)와 접속되어 있는 상태에서는 차단밸브(5:플러그 측 차단밸브)가 개방되어 있는 원통형상의 노즐 측 부재(10:플러그)와, 노즐측 부재(10)와 접속하고 있는 상태로 노즐 측 부재(10)의 유로(1A:플러그 내 유로)와 연통되어 있는 유로(21A:소켓 내 유로)가 형성되어 있는 원통형상의 충전장치 측 부재(20:소켓)로 구성되고, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)로부터 이탈되면 노즐 측 부재(10) 및 충전장치 측 부재(20)의 유로(플러그 내 유로(1A) 및 소켓 내 유로(21A))를 차단하는 (긴급이탈용) 관 이음매(100, 100-1)에 있어서,
충전장치 측 부재(20)에는 상기 유로(21A:소켓 내 유로)와 연통하고 또한 상기 유로(21A)에 대해 직교하여 연장하는 개구부(21C)가 형성되어 있고,
노즐 측 부재(10)와 충전장치 측 부재(20)가 접속하고 있는 경우에는 충전장치 측의 개구부(21C)에 노즐측 부재(10)의 돌출부(3)가 삽입되어 있으며,
노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 빠지는 초기 단계에서 충전장치 측 부재(20)의 유로(21A)를 순식간에 폐쇄하는 충전장치 측 부재 유로 차단기구(30, 31)를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 있어서, 충전장치 측 부재 유로 차단기구(30)는 충전장치 측 부재(20)의 유로(21A)에 설치된 밸브체(25:소켓 측 밸브체)와, 해당 밸브체(25)를 탄발하는 충전장치 측 탄성부재(23:소켓 측 스프링)와, 충전장치 측 부재(20)의 밸브체(25)를 지지(재치)하고 있는 지지부재(26:밸브체 지지부재)를 포함하고,
해당 지지부재(26)는 노즐 측 부재(10)와 충전장치 측 부재(20)가 접속하고 있는 경우에는 회전형상부재(11)에 얹혀져 지지되어, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 빠지는 초기 단계에서(노즐 측 부재(10)가 이동하면) 충전장치 측 밸브체(25)를 지지하지 않는 상태로 변동하는 것이 바람직하다.
이 경우에, 회전형상부재(11)에는 리턴부(11R)가 설치되어 있고, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 빠지는 초기 단계에서 지지부재(26)가 충전장치 측 부재(20)의 밸브체(25)를 지지하지 않는(재치하지 않는) 상태로 변동한 후, 회전형상부재(11)의 리턴부(11R)는 지지부재(26)를 포위하는 위치로 이동하는 것이 바람직하다.
또 본 발명에 있어서, 충전장치 측 부재 유로 차단기구(31)는,
충전장치 측 부재(20)의 개구부(21C)에 접동 가능하게 삽입된 마개부재(27)를 구비하고,
마개부재(27)는 노즐 측 부재(10)의 돌출부(3)에 접속되어 있으며,
충전장치 측 부재(20)의 개구부(21C)에는 밀봉재(S1, S2)가 배치되어 있어, 노즐 측 부재(10) 돌출부(3)의 외주면 및 마개부재(27)의 외주면과 개구부(21C)의 내주면과의 경계부에서 고압 기체가 누출되는 것을 방지하는 기능을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
이 경우에, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 빠질 때, 마개부재(27)와 노즐 측 부재(10)의 돌출부(3)와의 접속을 해제하는 기구를 구비하고, 해당 기구는 노즐 측 부재(10)의 돌출부(3)에 형성된 홈(3D)과, 마개부재(27)에 형성된 개구부(27A)와, 돌출부(3)의 홈(3D) 및 마개부재(27)의 개구부(27A)에 감합하는 볼(28)과, 충전장치 측 부재(20)의 개구부(21C)에서의 확경부(擴徑部)(21H)와, 마개부재(27) 단부의 플랜지부(27B)와, 충전장치 측 부재(20)에 설치된 스토퍼 부재(29)의 단면(29A)을 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 구성을 구비하는 본 발명의 안전 이음매(100)에 있어서, 노즐 측 부재(10)와 충전장치 측 부재(20)가 접속하고 있는 경우에는 지지부재(26:밸브체 지지부재)는 회전형상부재(11)에 얹혀져서 지지되고, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 빠지는 초기 단계에서 지지부재(26)는 노즐 측 부재(10)의 이동에 따라 충전장치 측의 밸브체(25)를 지지하지 않는 상태로 변동하도록 구성하면, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 빠지는 초기의 단계에서, 지지부재(26)는 노즐 측 부재(10)에 연동하여, 밸브체(25)를 지지하지 않는(재치하지 않는) 상태로 변동한다. 밸브체(25)가 지지부재(26)에 지지되지 않게 되면, 지지부재(26)는 밸브체(25)의 하강 이동을 저지하지 않으므로, 충전장치 측 탄성부재(23)에 의해 충전장치 측 밸브체(25)가 가압되어 밸브시트(21E:소켓 측 밸브시트)에 밀착한다. 그 때문에, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 빠지는 초기 단계에서 충전장치 측 차단밸브(24)가 차단되어 아웃가스의 발생이 억제된다.
또, 본 발명의 안전 이음매(100-1)에 있어서, 충전장치 측 부재(20)의 개구부(21C)에 접동 가능하게 삽입된 마개부재(27)를 구비하고, 마개부재(27)는 노즐 측 부재(10)의 돌출부(3)에 접속되어 있고, 충전장치 측 부재(20)의 개구부(21C)에는 밀봉재(S1, S2)가 배치되어 있으며, 노즐 측 부재(10) 돌출부(3)의 외주면 및 마개부재(27)의 외주면과 개구부(21C)의 내주면과의 경계부에서 고압 기체가 누출되는 것을 방지하는 기능을 구비하고 있으면, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 빠질 때, 노즐 측 부재(10)의 돌출부(3) 혹은 마개부재(27)가 충전장치 측의 유로(21A)를 폐쇄하도록 이동한다. 그리고, 밀봉재(S1, S2)가 돌출부(3) 및 마개부재(27)의 외주면과 개구부(21C)의 내주면과의 경계부를 밀봉하므로, 충전장치 측 부재(20)의 유로(21A)에서의 고압 공기가 개구부(21C)에서 누출되는 것이 방지된다.
여기서, 수소가스가 원형상 공간(21F) 내에 모이게 됨으로써, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 빠질 때, 다른 부재·부품과 결합되지 않아, 자유롭게 움직일 수 있는 상태(이른바 프리인 상태)가 되는 부품이 존재하면, 노즐 측 부재(10)가 빠지는 동시에 자유롭게 움직일 수 있는 상태의 부품은 노즐 측 부재(10)가 빠지는 것과 반대측으로 가압되어, 노즐 측 부재(10) 혹은 충전장치 측 부재(20)에 간섭할(이른바“씹힌”상태가 될) 우려가 있다. 혹은, 자유롭게 움직일 수 있는 상태의 부품도 충전장치 측 부재(20)에서 빠져서, 수소충전 스테이션의 어느 한 쪽에 딸려들어오게 되어 분실된다.
이와 같이, 다른 부재에 의해 씹히게 된 부품이나, 분실된 부품은 재이용할 수 없다. 그 때문에, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 빠질 때마다 새제품을 사용해야 하며, 새제품을 준비하기 위한 비용이 늘어나게 된다.
그에 대해 본 발명의 안전 이음매(100)에 있어서, 상기 회전형상부재(11)에는 리턴부(11R)가 설치되어 있고, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 빠지는 초기 단계에서 지지부재(26:밸브체 지지부재)가 충전장치 측 부재(20)의 밸브체(25)를 지지하지 않는(재치하지 않는) 상태로 변동한 후, 회전형상부재(11)의 리턴부(11R)는 지지부재(26)를 포위하는 위치로 이동하면, 회전형상부재(11)의 리턴부(11R)에 포위된 지지부재(26)는 다른 부품과 간섭하지 않아, 분실되는 것도 방지된다. 그 때문에, 지지부재(26)나 그 외의 부품을 재이용할 수 있다.
또 본 발명의 안전 이음매(100-1)에 있어서, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 빠질 때, 마개부재(27)와 노즐 측 부재(10)의 돌출부(3)와의 접속을 해제하는 기구를 구비하고 있으면, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 빠져도, 상기 마개부재(27)는 충전장치 측 부재(20)의 개구부(21C)에서 탈락하는 일은 없으며, 그 때문에, 분실하게 되는 부재는 존재하지 않는다. 또, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 빠질 때, 노즐 측 부재(10) 이외에는 마개부재(27)가 충전장치 측 부재(20)의 개구부(21C)를 접동할 뿐, 그 외의 부품이 노즐 측 부재(10)나 마개부재(27)와 간섭하게 되는 일은 없다(이른바“씹히는”일은 없다). 따라서, 노즐 측 부재(10)가 충전장치 측 부재(20)에서 빠지더라도, 모든 부품을 재이용하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 안전 이음매에서 플러그가 소켓에 접속하고 있는 상태를 나타낸 설명 단면도이다.
도 2는 도 1에서의 밸브체 지지부재, 회전형상부재의 설명 확대도이다.
도 3은 도 1의 안전 이음매에서 플러그가 소켓에서 빠진 초기 단계에서, 플러그 및 소켓의 차단밸브가 폐쇄된 상태를 나타낸 설명 단면도이다.
도 4는 도 3의 상태에서 한층 더 플러그가 소켓에서 빠진 상태를 나타낸 설명 단면도이다.
도 5는 제 1 실시형태에서 플러그가 소켓에서 완전히 빠진 상태를 나타낸 설명 단면도이다.
도 6은 도 4, 도 5의 상태에서 밸브체 지지부재의 기단부를 회전체형상부재의 리턴부가 포위하여 지지한 상태를 나타낸 설명 사시도이다.
도 7은 제 1 실시형태의 변형예를 나타낸 설명 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 안전 이음매에서 플러그가 소켓에 접속하고 있는 상태를 나타낸 설명 단면도이다.
도 9는 도 8의 안전 이음매에서 플러그가 소켓에서 빠져서, 플러그 및 소켓의 차단밸브가 폐쇄된 상태를 나타낸 설명 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 안전 이음매에서 플러그가 소켓으에서 완전히 빠진 상태를 나타낸 설명 단면도이다.
도 11은 수소충전시설의 개요를 나타낸 블럭도이다.
도 12는 종래기술에 관한 안전 이음매에서 플러그가 소켓에서 빠져나가는 초기의 단계를 나타낸 단면도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 도시의 실시형태에 있어서 도 12에 나타낸 것과 같은 부재에는 도 12와 동일한 부호를 붙인다.
도시의 실시형태에서, 전체 부호 100으로 나타낸 제 1 실시형태에 관한 안전 이음매와, 부호 100-1로 나타낸 제 2 실시형태에 관해 나타낸 안전 이음매는 각각 충전장치 측 부재인 소켓(20)과, 노즐 측 부재인 플러그(10)를 구비하고, 플러그 (10)가 소켓(20)에서 빠져나가는 초기의 단계에서 소켓(20) 내의 유로(21A)가 차단되도록 구성되어 있다.
먼저 도 1 ~ 도 6을 참조하여 제 1 실시형태의 안전 이음매(100)를 설명한다. 제 1 실시형태에서 플러그(10, 노즐 측 부재)와 소켓(20, 충전장치 측 부재)이 접속된 상태가 나타나 있는 도 1에서, 전체가 원통형상인 플러그(10)는 플러그 본체(1)와 소켓(20) 측에 돌출되는 플러그 측 돌출부재(3)를 구비하고 있다. 도 1에 나타낸 것처럼 플러그(10)와 소켓(20)이 접속되어 있는 상태에서는 플러그 측 돌출부재(3)는 소켓 본체(21)에 형성된 개구부(21C)에 삽입되어 있다.
플러그 본체(1)의 차량 측(도 1에서 우측, 소켓(20) 측에서 이격된 측) 단부의 중앙부(도 1에서는 플러그 본체(1)의 우단에서의 상하방향 중앙부)에는 충전호스(도시하지 않음)에 접속되는 수소가스 공급구(1B)가 설치되어 있다.
플러그 측 돌출부재(3)의 반경방향 중앙부에는 플러그 내 유로(1A)가 형성되어 있고, 플러그 내 유로(1A)는 플러그(10)의 축방향(도 1에서는 좌우방향)으로 연장하고 있다.
플러그 내 유로(1A)에는 플러그 측 밸브체 수용부(1C)가 설치되어 있고, 플러그 측 밸브체 수용부(1C)는 플러그 내 유로(1A)에서 직경이 확대된 영역이다. 플러그 내 유로(1A)는 플러그 측 돌출부재(3) 내의 유로(플러그 측 돌출부재(3)의 내부공간(3B))에서 플러그 측 밸브체 수용부(1C) 내의 유로를 통해 수소가스 공급구(1B)에 연장되어 있다. 바꿔 말하면, 플러그 내 유로(1A)는 플러그 측 돌출부재(3)의 내부공간(3B), 플러그 측 밸브체 수용부(1C) 내의 유로를 포함한다. 또, 플러그 측 돌출부재(3)에는 구멍부(3A)가 형성되어 있다. 플러그 내 유로(1A)는 구멍부(3A), 회전형상부재(11)의 구멍부(11B, 도 2 참조), 소켓 본체(21) 개구부(21C)에서의 원환상 공간(21F), 지지부재(26, 밸브체 지지부재)의 구멍부(26C)를 통해 후술하는 소켓 내 유로(21A)와 연통하고 있다. 여기서, 원환상 공간(21F)은 개구부(21C)의 확경부(擴徑部)이다.
플러그 내 유로(1A)에는 플러그 측 로드(2)가 수용되어 있다. 플러그 측 로드(2)의 소켓(20)에서 이격된 측(도 1에서 우측)의 선단에는 플러그 측 밸브체(6)가 설치되어 있다. 플러그 측 밸브체(6)는 밸브체 수용부(1C)에 수용되어 있다.
밸브체 수용부(1C) 내에서, 플러그 측 밸브체(6)의 차량 측(소켓(20)에서 이격된 측:도 1에서 우측)에는 플러그 측 스프링(4, 탄성재)이 배치되어 있고, 플러그 측 스프링(4)은 플러그 측 밸브체(6)를 소켓(20) 측(도 1에서 좌측)으로 미는 힘을 가하고 있다.
플러그 측 밸브체(6)와 밸브시트(1F)에 의해 플러그 측 차단밸브(5)가 구성되어 있고, 밸브시트(1F)는 밸브체 수용부(1C)의 단부에 의해 구성되어 있다. 그리고 플러그 측 차단밸브(5)는 플러그 내 유로(1A)를 차단거나 혹은 개방하는 기능을 구비하고 있다.
도 1에 나타낸 플러그(10)와 소켓(20)이 접속된 상태에서는 플러그 측 차단밸브(5)는 개방되고, 플러그 내 유로(1A)는 소켓 내 유로(21A)와 연통하고 있다.
도 1에서, 플러그 측 돌출부재(3)의 소켓(20) 측(도 1에서 좌측)의 선단 근방에 계지용 볼(7)을 감합하기 위한 개구부가 형성되어 있고, 도 1에서 나타낸 상태에서는 해당 개구부 내에 계지용 볼(7)이 간직되어 있다. 후술하는 것처럼 플러그(10)와 소켓(20)의 접속이 해제된 경우에, 계지용 볼(7)은 상기 개구부에서 빠지고, 원환상 공간(21F)에 수용된다.
플러그 측 밸브체(6)에 접속되어 있는 플러그 측 로드(2)는 소켓 측(도 1에서 좌측)에 연장되어 있고, 그 선단에는 평판부재(2A)가 설치되어 있다. 플러그(10)와 소켓(20)이 접속되어 있는 상태(도 1의 상태)에서는 계지용 볼(7)에서 플러그 측 돌출부재(3)의 내부공간(3B)에 돌출된 부분에 평판부재(2A)가 당접하기 때문에, 플러그 측 로드(2)는 플러그 측 스프링(4)의 탄성 반발력에 저항해서, 도 1에 나타낸 위치보다 소켓 측(도 1에서는 좌측)으로 이동할 수는 없다. 그리고 도 1에 나타낸 상태에서는 계지용 볼(7)은 원환상 공간(21F) 내에는 위치하지 않는다.
도 1에 나타낸 상태에서는 평판부재(2A) 및 플러그 측 로드(2)가 도 1에 나타낸 위치보다 소켓 측(도 1에서는 좌측)으로 이동할 수는 없으므로, 플러그 측 밸브체(6)는 플러그용 밸브시트(1F)에서 이격된 상태로 유지되어, 플러그(10) 측의 차단밸브(5)는 개방상태로 유지된다. 또한, 도 1에서 부호 SS는 밀봉재(예를 들면 O 링)를 나타낸다.
도 1에서 전체가 원통형상의 소켓(20)인 소켓 본체(21)의 도시하지 않은 수소충전장치 측(도 1에서 윗쪽 측) 단부에는, 수소충전장치로부터 공급되는 수소가스를 도입하는 수소가스 도입구(21B)가 설치되어 있다. 수소가스 도입구(21B)에는 플러그(36)가 계합(係合)되어 있다.
소켓 본체(21)에는 개구부(21C)에 대해 직교하는 방향(도 1의 상하방향)으로 연장하는 소켓 내 유로(21A)가 형성되어 있다. 소켓 내 유로(21A)에는 확경된 영역이 형성되어 있고, 해당 확경된 영역은 소켓 측 밸브체(25)를 수용하는 소켓 측 밸브체 수용부(21D)를 구성한다. 소켓 측 밸브체 수용부(21D)의 개구부(21C) 측(도 1의 하방)에는 지지부재 수용부(21G, 소켓 내 유로(21A)의 일부)가 형성된다.
도 1에서, 소켓(20)은 소켓 측 밸브체(25), 소켓 측 밸브체(25)의 충전장치 측(도 1에서 상방)에 설치된 소켓 측 스프링(23), 밸브체 지지부재(26)를 구비하고 있고, 소켓 측 밸브체(25), 소켓 측 스프링(23), 밸브체 지지부재(26)는 소켓 본체(21)의 내부공간인 밸브체 수용부(21D), 밸브체 지지부재 수용부(21G)에 수용되어 있다. 소켓 측 스프링(23)은 소켓 측 밸브체(25)를 개구부(21C) 측(도 1에서 하측)으로 미는 힘을 가하고 있다.
소켓 측 밸브체(25)와 밸브시트(21E)에 의해 소켓 측 차단밸브(24)가 구성되어 있고, 밸브시트(21E)는 밸브체 수용부(21D)의 단부에 의해 구성되어 있다. 그리고 소켓 측 차단밸브(24)는 소켓 내 유로(21A)를 차단하거나 혹은 개방하는 기능을 구비하고 있다.
도 1에 나타낸 것처럼 플러그(10)와 소켓(20)이 접속되어 있는 상태에서는 소켓 측 차단밸브(24)는 개방되어 있다. 그 때, 소켓 내 유로(21A)는 수소가스 도입구(21B)에서 소켓 측 밸브체 수용부(21D)를 통해, 도 2에 나타낸 것처럼 지지부재 수용부(21G), 밸브체 지지부재(26)의 구멍부(26C), 원환상 공간(21F), 회전형상 부재(11)의 구멍부(11B)를 통해 소켓 본체(21)의 개구부(21C, 관통구멍)에 연통하고, 또한, 플러그 측 돌출부재(3)에 형성된 구멍부(3A) 및 내부공간(3B)을 통해 플러그 내 유로(1A)과 연통하고 있다.
도 1, 도 2에서, 지지부재(26, 밸브체 지지부재)는 소켓 측 밸브체(25)와는 별개체로 구성되어, 로드부(26A)와 원판상의 기부(26B)를 구비하고 있다. 도 1, 도 2에 나타낸 것처럼 플러그(10)와 소켓(20)이 접속되어 있는 경우, 밸브체 지지부재(26)의 로드부(26A) 상단(도 1에서)은 밸브체(25)를 지지하여 밸브체(25)를 밸브시트(21E)로부터 이격시켜서, 이로써 소켓 측 차단밸브(24)를 개방상태로 유지한다. 한편, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠지고 있는 경우(도 3 ~ 도 5)에는 밸브체 지지부재(26)의 로드부(26A) 상단(도 1에서)은 밸브체(25)를 지지하지 않아, 밸브체(25)는 소켓 측 스프링(23)의 탄성 반발력에 의해 밸브시트(21E)에 밀착하여 소켓 측 차단밸브(24)를 차단한 상태가 된다.
밸브체 지지부재(26)의 기부(26B)는 지지부재 수용부(21G)의 중공단면에 감합(嵌合)하는데, 접동 가능한 외경 및 치수로 설정되어 있고, 기부(26B)에는 가스 유로로서 구멍부(26C)가 형성되어 있다. 그 때문에, 도 1에서 나타낸 상태에서, 수소가스는 구멍부(26C)를 통해 소켓 내 유로(21A)에서 플러그 측 돌출부재(3)의 내부공간(3B)으로 흐르게 되고, 이로써, 소켓(20)의 수소가스 도입구(21B)에서 플러그(10)의 수소가스 공급구(1B)에 이르는 수소가스 유로가 구성된다.
도시의 제 1 실시형태에 관한 안전 이음매(100)는 소켓 측 유로 차단기구( 30, 충전장치 측 부재 유로 차단기구)를 구비하고, 소켓 측 유로 차단기구(30)는 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠지는 초기 단계(도 3 참조)에서 소켓 내 유로(21A)를 순식간에 폐쇄하는 기능을 구비하고 있다.
소켓 측 유로 차단기구(30)는 소켓 내 유로(21A)에 설치된 소켓 측 밸브체(25)와, 해당 밸브체(25)를 하방으로 탄발하는 소켓 측 스프링(23, 탄성부재)과, 소켓 측 밸브체(25)를 지지(재치)하고 있는 밸브체 지지부재(26)와, 원환상 공간(21F) 내에 배치되는 후술하는 회전형상부재(11)를 포함하고 있다. 회전형상부재(11)에는 리턴부(11R, 도 2)가 설치되어 있다. 플러그(10)와 소켓(20)이 접속하고 있는 경우에는 밸브체 지지부재(26)의 기부(26B)는 회전형상부재(11)의 리턴부(11R)에 재치(지지) 되어 있다. 한편, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠져서 이동하는(소켓(20)에서 빠지는) 초기 단계에서, 도 3에 나타낸 것처럼 기부(26B)는 회전형상부재(11)의 리턴부 (11R)에 재치(지지)되지 않는 상태가 되기 때문에, 밸브체 지지부재(26)는 플러그 측(도 1에서 하측)으로 이동(낙하)하여 소켓 측 밸브체(25)를 지지하지 않는 상태가 된다.
도 1, 도 2에 나타낸 것처럼, 회전형상부재(11)는 리턴부(11R)와 본체부 (11A, 도 2)를 구비하고 있어, 플러그 측 돌출부재(3)의 외주면과 상보형상(相補形狀)이 된 회전체 형상으로 형성되어 있다. 본체부(11A)의 플러그(10)와 이격하는 측(도 1, 도 2의 좌측)에는, 도 2에 나타낸 것처럼 회전형상부재 계지용 볼(8)이 감입(嵌入)되는 관통구멍(11H)이 형성되어 있고, 또, 본체부(11A)에는 유로를 구성하는 구멍부(11B)가 형성되어 있다.
회전형상부재 계지용 볼(8)은 플러그 측 돌출부재(3)의 원주방향으로 간격을 두고 복수개(예를 들면 2개) 설치되어 있고, 회전형상부재 계지용 볼(8)은 플러그측 돌출부재(3)에 형성된 관통구멍(3E)에 감입되어 있으며, 회전형상부재 계지용 볼(8)의 일부는 회전형상부재(11)의 관통구멍(11H)에 감입되어 있다.
플러그 측 밸브체(6)로부터 소켓 측(도 1에서 좌측)에 연장되어 있는 플러그 측 로드(2)의 소정 위치에는 평판부재인 볼 지지부재(2B)가 설치되어 있다. 해당 소정 위치는 플러그(10)와 소켓(20)이 접속된 상태(도 1, 도 2)에서의 회전형상부재 계지용 볼(8)의 로드 연장방향 위치에서의 위치이다. 회전형상부재 계지용 볼(8)은 그 반경방향 내측 부분이 볼 지지부재(2B)에 당접함으로써 플러그(10)와 소켓(20)이 접속된 상태(도 1, 도 2)에서는 반경방향 내측으로 이동하지 않는다.
플러그(10)와 소켓(20)이 접속된 상태로, 볼 지지부재(2B)가 회전형상부재 계지용 볼(8)을 반경방향 내측으로 이동하지 않도록 지지하고 있기 때문에, 회전형상부재(11)는 회전형상부재 계지용 볼(8), 관통구멍(11H)을 통해 플러그 측 돌출부재(3)와 일체가 되고 있다.
플러그(10)와 소켓(20)이 접속되어 있는 상태(도 1, 도 2)에서는 회전형상부재(11)의 리턴부(11R)에 재치(지지)되어 있는 밸브체 지지부재(26)의 로드부(26A)에 의해 소켓 측 밸브체(25)는 지지되고 있어, 소켓 측 스프링(23)의 탄성 반발력에 저항하고, 소켓 측 밸브체(25)는 소켓 측 밸브시트(21E)에서 이격된 위치에 유지되어, 소켓 측 차단밸브(24)는 개방된 상태로 유지된다.
도 1에서, 예를 들면 수소충전 중의 연료 전지 자동차(FCV:도시하지 않음)가 급발진하여 충전호스(도시하지 않음)에 큰 장력이 작용하면, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠져나가, 화살표 Q 방향으로 이동한다.
플러그가 화살표 Q 방향에 이동하면, 계지용 볼(7)도 화살표 Q 방향(도 1에서는 우측)으로 이동하여 원환상 공간(21F)의 위치로 온다. 계지용 볼(7)이 원환상 공간(21F)에 도달하면, 평판부재(2A)를 통해 플러그 측 스프링(4)의 탄성 반발력이 작용하고 있는 계지용 볼(7)은 반경방향 외측으로 이동하여 원환상 공간(21F) 내에 진입한다.
계지용 볼(7)이 원환상 공간(21F) 내에 진입하면, 계지용 볼(7)은 플러그 측 로드(2)의 평판부재(2A)와 당접하지 않게 되므로, 플러그 측 로드(2) 단부의 평판부재(2A)는 계지용 볼(7)에 의해 화살표 R 측(도 1의 좌측)의 이동이 제한되지 않게 된다. 그 때문에, 플러그 측 스프링(4)의 탄성 반발력에 의해, 도 3에 나타낸 것처럼 플러그 측 밸브체(6), 플러그 측 로드(2)는 화살표 R 측으로 이동하고, 플러그 측 밸브체(6)가 플러그 측 밸브시트(1F)에 밀착하여 플러그의 차단밸브(5)가 폐쇄된다(플러그 내 유로(1A)가 차단된다). 그리고 플러그(10) 측에 존재하는 고압의 수소는 플러그 측 밸브체(6)에서 소켓(20) 측(화살표 R 측)으로는 유출될 수 없게 된다.
상술한 것처럼, 도 1, 도 2에 나타낸 상태에서는, 회전형상부재 계지용 볼(8)은 회전형상부재(11)의 관통구멍(11H)에 감입되어 있고, 또한, 플러그 측 돌출부(3)의 관통구멍(3E)에 감입되어 있으므로, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠져 화살표 Q 방향으로 이동하면, 플러그 측 돌출부재(3)와 함께 회전형상부재(11)도 화살표 Q 방향으로 이동한다.
회전형상부재(11)가 화살표 Q 방향으로 이동하면, 밸브체 지지부재(26)는 회전형상부재(11)에 재치되지 않게 되어, 지지되지 않는 상태가 된다. 그 때문에, 도 3에 나타낸 것처럼 소켓 측 스프링(23)의 탄성 반발력에 의해 소켓 측 밸브체(25) 및 밸브체 지지부재(26)는 개구부(21C) 측(도 1 ~ 도 3에서는 하부)으로 이동(낙하)하고, 소켓 측 밸브체(25)는 소켓 측 밸브시트(21E)에 밀착하여 소켓 측 차단밸브(24)가 폐쇄되어 소켓 내 유로(21A)가 차단된다.
바꿔 말하면, 소켓(20)에서 플러그(10)가 빠지는 초기의 단계에서, 회전형상부재(11)가 화살표 Q 방향으로 이동하고, 밸브체 지지부재(26)는 회전형상부재(11)에 재치되지 않은 상태가 되며, 소켓 측 스프링(23)의 탄성 반발력에 의해, 순식간에 소켓 측 밸브체(25)가 소켓 측 밸브시트(21E)에 밀착하여, 소켓 측 차단밸브(24)가 폐쇄된다. 그 때문에, 종래기술(도 12)과는 달리, 아웃가스는 거의 발생하지 않는다.
또, 소켓(20)에서 플러그(10)가 빠지는 초기의 단계에서, 계지용 볼(7)이 원환상 공간(21F)에 도달하면, 플러그 측 로드(2) 단부의 평판부재(2A)가 계지용 볼(7)에 의한 화살표 R 측(도 1 ~ 도 3의 좌측)으로의 이동 제한이 해제되어, 플러그 측 스프링(4)의 탄성 반발력에 의해 순식간에 플러그 측 밸브체(6)는 플러그 측 밸브시트(1F)에 밀착하여 플러그 측 차단밸브(5)가 폐쇄된다. 그 때문에, 플러그(10) 측에 존재하는 고압의 수소는 밸브체(6)에서 화살표 Q 방향(소켓측)으로 유출되지 않는다.
즉, 제 1 실시형태에 관한 안전 이음매(100)에 있어서, 플러그(10)와 소켓(20)의 접속이 해제되면, 도 3에 나타낸 초기 분리의 단계여도, 플러그 측 차단밸브(5) 및 소켓 측 차단밸브(24)는 순식간에 폐쇄되어, 플러그 내 유로(1A) 및 소켓내 유로(21A)가 함께 차단된다. 그 때문에, 수소가스가 플러그(10) 측에서 유출되는 것이 방지되고 소켓(20) 측에서 유출되는 것도 방지된다.
도 3에 나타낸 것처럼, 소켓 측 스프링(23)의 탄성 반발력에 의해 밸브체 지지부재(26)가 소켓 본체(21)의 개구부(21C) 측(도 1에서 하측)으로 이동했을 때, 밸브체 지지부재(26)는 회전형상부재(11)에서의 관통구멍(11H, 도 2)이 형성된 부분에 착지한다.
도 3에 나타낸 상태에서, 플러그(10)가 한층 더 소켓(20)에서 빠지고(화살표 Q 방향으로 이동하고), 도 4에 나타낸 상태가 되면, 원환상 공간(21F) 및 개구부(21C)에 있던 수소가스는 화살표 R 방향(도 4의 좌측방향)으로 유출된다. 해당 유출되는 수소가스에 연행되어 회전형상부재(11)도 화살표 R 방향으로 이동하는데, 회전형상부재(11)의 본체부(11A)가 원환상 공간(21F)의 화살표 R 방향 측 내벽과 당접하고 또한 밸브체 지지부재(26)의 로드부(26A)는 소켓 내 유로(21A) 내에 연장되어 있으므로, 밸브체 지지부재(26)는 도 3에 나타낸 위치(소켓 내 유로(21A) 내의 위치)에 유지된다.
그 결과, 도 4에 나타낸 것처럼, 회전형상부재(11)의 리턴부(11R, 도 2) 및 본체부(11A, 도 2)에 의해 밸브체 지지부재(26)의 기부(26B)가 포위된다.
밸브체 지지부재(26)의 기부(26B)가 회전형상부재(11, 리턴부(11R) 및 본체부(11A))에 의해 포위된 상태는 도 6에 입체적으로 나타나 있다. 도 6에서는 설명 때문에 밸브체 지지부재(26, 로드부(26A), 기부(26B)) 이외의 소켓(20)측 부재의 도시를 생략하고 있다.
소켓 지지부재(5)가 회전형상부재(11)의 리턴부(11R) 및 본체부(11A)에 의해 포위되는 결과, 플러그 측 돌출부재(3)가 화살표 Q 방향으로 이동해도, 도 4에 나타낸 것처럼, 회전형상부재(11)에 의해 포위된 밸브체 지지부재(26)는 소켓 내 유로(21A) 직하/바로 아래의 위치에 유지되어, 개구부(21C)에서 안전 이음매(100) 외부로 나오지 않고, 플러그(10)에 연행되지도 않는다.
도 5에 나타낸 것처럼 플러그(10)가 소켓(20)에서 완전히 빠져도 마찬가지다.
상술한 것처럼, 회전형상부재(11)에 의해 포위된 밸브체 지지부재(26)는 소켓 내 유로(26) 바로 아래의 위치에 유지되어, 그것보다 화살표 Q 방향(플러그(10)가 빠지는 방향) 혹은 화살표 R 방향(플러그(10)가 빠지는 것과는 반대방향)으로는 이동하지 않는다. 그 때문에, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠질 때, 회전형상부재(11) 및 밸브체 지지부재(26)가 다른 부재와 간섭하거나 혹은 이른바“씹힌”상태가 되는 것이 방지된다. 또, 플러그(10)가 소켓(20)에서 완전히 빠졌을 때, 회전형상부재(11) 및 밸브체 지지부재(26)가 안전 이음매(100) 밖으로 이동하여 분실되는 것도 방지된다.
그 때문에, 회전형상부재(11) 및 밸브체 지지부재(26)의 재이용이 가능해진다.
도 1 ~ 도 6의 제 1 실시형태에 관한 안전 이음매(100)에 의하면, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠지는 초기 단계에서 소켓 내 유로(21A)를 순식간에 폐쇄하는 소켓 측 유로 차단기구(30)를 설치하고, 소켓 측 유로 차단기구(30)는 소켓 내 유로(21A)에 설치된 소켓 측 밸브체(25), 해당 밸브체(25)를 부세하는 소켓 측 스프링(23), 소켓 측 밸브체(25)를 지지(재치)하고 있는 밸브체 지지부재(26) 및 회전형상부재(11)를 포함하고 있다.
밸브체 지지부재(26)는 플러그(10)와 소켓(20)이 접속되어 있는 경우에는 회전형상부재(11)에 얹혀져 지지되어, 소켓 측 밸브체(25)를 지지하는 한편, 플러그 (10)가 소켓(20)에서 빠지는 초기 단계에서, 플러그(10)의 이동에 따라 소켓 측 밸브체(25)를 지지하지 않는 상태로 변동하기 때문에, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠지는 초기 단계에서, 플러그(10)와 함께 회전형상부재(11)가 이동하면, 회전형상부재(11)의 리턴부(11R)는 밸브체 지지부재(26)를 지지(재치)하지 않게 되어, 밸브체 지지부재(26)가 소켓 측 밸브체(25)를 지지하지 않는 상태가 된다.
그 때문에, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠지는 초기의 단계에서, 밸브체 지지부재(26)는 소켓 측 밸브체(25)를 지지하지 않는(재치하지 않는) 상태로 변동하여, 밸브체 지지부재(26)에 지지되지 않는 소켓 측 밸브체(25)는 소켓 측 스프링(23)에 의해 가압되어 소켓 측 밸브시트(21E)에 밀착하고, 소켓 측 차단밸브(24)가 차단되어 아웃가스의 발생이 억제된다.
또, 제 1 실시형태의 안전 이음매(100)에 있어서, 회전형상부재(11)에는 리턴부(11R)가 설치되어 있고, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠지는 초기 단계에서 밸브체 지지부재(26)가 소켓 측 밸브체(25)를 지지하지 않는(재치하지 않는) 상태로 변동한 후, 원환상 공간(21F) 및 개구부(21C)에 잔류하는 수소가스가 화살표 R 방향(도 4의 좌측방향)으로 빠져나갈 때에 연행되어 회전형상부재(11)의 리턴부(11R)는 밸브체 지지부재(26)를 포위하는 위치로 이동한다.
그 때문에, 회전형상부재(11, 리턴부(11R))에 포위된 밸브체 지지부재(26) 및 회전형상부재(11)는 다른 부품과 간섭하지 않고, 분실되는 것도 방지된다. 따라서, 밸브체 지지부재(26) 및 회전형상부재(11), 그 외의 부품을 재이용할 수 있다.
도 7을 참조하여 도 1 ~ 도 6의 제 1 실시형태의 변형예를 설명한다.
도 7의 변형예에서는 소켓 본체(21)의 개구부(21C, 관통구멍)의 플러그(10)와 이격된 측(도 7에서는 좌측)에 사일런서(40, 소음장치)를 설치하여 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠질 때의 소음을 저감하고 있다.
도 7의 변형예에서의 기타 구성 및 작용 효과는 도 1 ~ 도 6의 제 1 실시형태와 동일하다.
다음에 도 8 ~ 도 10을 참조하여 본 발명의 제 2 실시형태를 설명한다. 제 2 실시형태를 설명할 때, 제 1 실시형태와 공통되는 부재(플러그, 소켓, 밸브체, 차단밸브, 플러그 내 유로, 소켓 내 유로 등)에는 동일한 부호를 붙여서 복잡화를 회피한다.
이하의 설명에서는 제 2 실시형태가 제 1 실시형태와 다른 부분을 주로 설명하고, 제 1 실시형태와 동일한 구성 및 작용 효과에 대해서는 간략화하여 설명한다.
전체를 부호 100-1로 나타낸 제 2 실시형태에 관한 안전 이음매는, 도 8에서 플러그(10, 노즐 측 부재)와 소켓(20, 충전장치 측 부재)이 연결되어 있는 상태로 나타나 있다. 전체가 원통형상의 플러그(10)는 플러그 본체(1)와 소켓(20) 측에 돌출되는 플러그 측 돌출부재(3)를 구비하고, 플러그 측 돌출부재(3)의 소켓(20) 측(도 8에서 좌측) 선단에는 로드형상 부분(3C)이 설치되며, 로드형상 부분(3C)의 선단(도 8에서 좌측 단부) 근방에는 마개부재 계지용 볼(28)이 감합하는 홈(3D)이 형성되어 있다.
도 8에 나타낸 것처럼 플러그(10)와 소켓(20)이 접속되어 있는 상태에서는 플러그 측 돌출부재(3)는 소켓 본체(21)에 형성된 개구부(21C)에 삽입되어 있다. 플러그 본체(1)의 차량 측(도 8에서는 우측:소켓(20) 측에서 이격된 측) 단부에는 충전호스(도시하지 않음)에 접속되는 수소가스 공급구(1B)가 설치되어 있다.
플러그 본체(1) 및 플러그 측 돌출부재(3)의 반경방향 중앙부(도 8에서는 상하방향 중앙부)에는 플러그(10)의 축방향(도 8에서는 좌우방향)으로 연장하는 플러그 내 유로(1A)가 형성되어 있다. 플러그 내 유로(1A)는 플러그 측 돌출부재(3) 내의 유로(플러그 측 돌출부재(3)의 내부공간(3B))에서 플러그 측 밸브체 수용부(1C) 내의 유로를 통해 수소가스 공급구(1B)에 연장되어 있다.
또, 플러그 측 돌출부재(3)에는 구멍부(3A)가 형성되어 있으며, 구멍부(3A), 개구부(21C)의 확경부인 원환상 공간(21F)을 통해 플러그 내 유로(1A)와 소켓 내 유로(21A)는 연통되어 있다.
플러그 내 유로(1A)에는 플러그 측 로드(2)가 수용되어 있고, 플러그 측 로드(2)의 소켓(20)에서 이격된 측(도 8에서 우측)의 선단에는 플러그 측 밸브체(6)가 설치되어 있다.
밸브체 수용부(1C) 내에서, 플러그 측 밸브체(6)의 차량 측(소켓(20)에서 이격된 측:도 8에서 우측)에는 플러그 측 스프링(4, 탄성재)이 배치되어 있고, 플러그 측 스프링(4)은 플러그 측 밸브체(6)를 소켓(20) 측(도 8에서 좌측)으로 미는 힘을 가하고 있다. 플러그 측 밸브체(6)와 밸브시트(1F)에 의해 플러그 측 차단밸브(5)가 구성되어 있다. 플러그 측 차단밸브(5)는 플러그 내 유로(1A)를 차단거나 혹은 개방하는 기능을 구비하고 있다.
도 8에 나타낸 플러그(10)와 소켓(20)이 접속된 상태에서는 플러그 측 차단밸브(5)는 개방되어, 플러그 내 유로(1A)는 소켓 내 유로(21A)와 연통하고 있다.
플러그(10)와 소켓(20)이 접속되어 있는 경우에 플러그 측 차단밸브(5)가 개방되어, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠지기 시작하면 순식간에 플러그 측 차단밸브(5)가 폐쇄되는 메커니즘에 대해서는 도 8 ~ 도 10의 제 2 실시형태와 도 1 ~ 도 6의 제 1 실시형태는 동일하다.
즉, 플러그(10)와 소켓(20)이 접속되어 있는 경우에는 플러그 측 돌출부재(3)의 소켓(20) 측(도 8에서 좌측)으로 형성된 개구부에 계지용 볼(7)이 유지되고 있다. 플러그(10)와 소켓(20)의 접속이 해제되기 시작하면, 계지용 볼(7)은 소켓 본체(21)의 개구부(21C)의 확경부로 구성된 원환상 공간(21F)에 수용된다. 플러그 측 로드(2)의 선단에는 평판부재(2A)가 설치되어 있으며, 플러그(10)와 소켓(20)이 접속되어 있는 상태에서는 평판부재(2A)는 계지용 볼(7)에서의 플러그 측 돌출부재(3)의 내부공간(3B)에 돌출된 부분에 당접하고 있다. 그 때문에, 플러그 측 로드(2)는 플러그 측 스프링(4)의 탄성 반발력에 저항하여 화살표 R 측(소켓(20) 측:도 8에서는 좌측)으로 이동하지 않고, 플러그 측 밸브체(6)는 플러그용 밸브시트(1F)에서 이격된 상태로 유지되어 플러그(10) 측 차단밸브(5)는 개방상태가 된다.
도 8 ~ 도 10에서, 부호 S1, S2, S3은 밀봉재(예를 들면 O-링)이다.
도 8에서, 전체가 원통형상의 소켓(20)인 소켓 본체(21)에는 플러그 측 돌출부재(3)와 직교하는 방향(도 8에서 상하방향:개구부(21C)에 대해 직교하는 방향)에 소켓 내 유로(21A)가 형성되어 있고, 소켓 내 유로(21A)는 도시하지 않는 수소충전장치 측(도 8에서 상방측) 단부의 수소가스 도입구(21B)에서 개구부(21C)까지 연통되어 있다.
제 2 실시형태에서는 제 1 실시형태와 달리, 소켓 내 유로(21A)에 소켓 측 스프링, 소켓 측 밸브체, 소켓 측 차단밸브는 설치되어 있지 않다.
도 8에 나타낸 것처럼 플러그(10)와 소켓(20)이 접속되어 있는 상태에서는 소켓 내 유로(21A)는 개구부(21C)의 확경부로 구성된 원환상 공간(21F), 플러그 측 돌출부재(3)에 형성된 구멍부(3A)를 통해 플러그 내 유로(1A)와 연통하고 있다.
도 8에서, 소켓(20, 소켓 본체(21))의 개구부(21C) 내에 접동 가능한 마개부재(27)가 삽입되어 있다. 원통형상의 마개부재(27)에 있어서, 플러그(10)와 소켓(20)이 접속된 상태(도 8의 상태)에서는 플러그 측 돌출부재(3)의 로드형상 부분 (3C)에 형성된 홈(3D)에 대치하는 위치에 마개부재(27)의 개구부(27A)가 위치하도록 설정되어 있다.
그리고, 로드형상 부분(3C)의 홈(3D)과 마개부재(27)의 개구부(27A)에는 마개부재 계지용 볼(28)이 감합하고 있어, 마개부재 계지용 볼(28)을 통해 플러그 측 돌출부재(3)의 로드형상 부분(3C)과 마개부재(27)는 접속되어 일체로 이동한다. 그 때문에, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠져서 화살표 Q 방향으로 이동하면, 마개부재 (27)도 동시에 화살표 Q 방향으로 이동한다.
마개부재(27)에서의 플러그(10)에서 이격된 측(도 8의 좌측)의 단부에는 플랜지부(27B)가 형성된다. 또한, 마개부재 계지용 볼(28)은 복수개(예를 들면 2개) 설치되어 있다.
또, 소켓 본체(21)의 개구부(21C)에서, 원환상 공간(21F)보다 플러그(10) 측에서 이격된 영역에 확경부(21H)가 형성되어 있다. 후술하는 것처럼, 마개부재(27)가 플러그(10)와 동시에 화살표 Q 방향으로 이동하여 플러그(10)와 소켓(20)의 접속이 해제될 때에는 확경부(21H) 내에 마개부재 계지용 볼(28)이 수용되도록 설정되어 있다.
도 8에서, 소켓 본체(21)의 화살표 R 측의 측면에는 통상의 스토퍼부재(29)가 장착되어 있고, 스토퍼부재(29)의 중공부에는 마개부재(27)가 축방향(도 8에서 좌우방향)으로 접동 가능하게 삽입되어 있다.
스토퍼부재(29)에서의 소켓 본체(21)에서 이격되는 측(화살표 R 측)의 단면 (29A)은 플러그(10)와 소켓(20)의 접속이 해제되어 마개부재(27)가 화살표 Q 방향으로 이동하여 소정 위치에 도달했을 때, 마개부재(27)의 플랜지부(27B)가 당접하여 마개부재(27)의 화살표 Q 방향의 이동을 정지시키는 스토퍼로서의 기능을 구비하고 있다.
소켓 본체(21)의 개구부(21C)에는 소켓 내 유로(21A)에 대한 화살표 R 측 및 화살표 Q 측의 각각의 영역에 밀봉재(S1, S2, 예를 들면 O-링)가 배치되어 있다. 밀봉재(S1, S2)는 플러그(10)와 소켓(20)의 접속 시(도 8)에, 플러그 측 돌출부재 (3)의 외주면과 개구부(21C)의 내주면의 경계부에서 고압 기체(수소가스 등)가 누출되는 것을 방지하는 기능을 가지고 있다. 또, 플러그(10)와 소켓(20)의 접속 해제 시(도 9, 도 10)에, 마개부재(27)의 외주면과 개구부(21C)의 내주면과의 경계부에서 고압 기체(수소가스 등)가 누출되는 것을 방지하는 기능을 가지고 있다.
또한, 마개부재(27)의 내주면에는 밀봉재(S3)가 배치되어 있고, 밀봉재(S3)는 플러그 측 돌출부재(3)의 로드형상 부분(3C)의 외주면과 마개부재(27)의 내주면의 경계부를 밀봉하고 있다.
제 2 실시형태에 관한 안전 이음매(100-1)는 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠지는 초기 단계에서 소켓 내 유로(21A)를 순식간에 폐쇄하는 소켓 측 유로 차단기구(31, 충전장치 측 부재 유로 차단기구)를 구비하고 있으며, 소켓 측 유로 차단기구(31)는 마개부재(27), 소켓 본체(21)의 개구부(21C)에 배치된 밀봉재(S1, S2), 스토퍼부재(29)를 포함하고 있다.
또, 안전 이음매(100-1)는 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠질 때, 마개부재(27)와 플러그 측 돌출부재(3)의 접속을 해제하는 기구를 구비하고 있으며, 해당 기구는 플러그 측 돌출부재(3)의 로드형상 부분(3C)에 형성된 홈(3D), 마개부재(27)에 형성된 개구부(27A), 홈(3D) 및 개구부(27A)에 감합된 마개부재 계지용 볼(28), 소켓(20) 개구부(21C)의 확경부(21H), 마개부재(27) 단부의 플랜지부(27B), 소켓 본체(21)에 설치된 스토퍼부재(29)의 단면(29A)을 포함하고 있다.
도 8에서, 예를 들면 수소충전 중의 연료 전지 자동차(FCV:도시하지 않음)가 급발진하여 충전호스(도시하지 않음)에 큰 장력이 작용하면, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠져나가려 해서, 플러그(10)는 화살표 Q 방향으로 이동한다.
플러그(10)가 화살표 Q 방향으로 이동하면, 계지용 볼(7)도 화살표 Q 방향으로 이동하여 원환상 공간(21F)에 도달한다. 계지용 볼(7)이 원환상 공간(21F)의 위치에 도달하면, 계지용 볼(7)은 반경방향 외측에 이동 가능하게 되어 원환상 공간(21F) 내에 진입한다.
계지용 볼(7)이 원환상 공간(21F) 내에 진입하면, 플러그 측 로드(2) 단부의 평판부재(2A)가 계지용 볼(7)과 당접하지 않게 되어, 평판부재(2A)가 계지용 볼(7)보다 화살표 R 방향(도 8에서는 좌측)으로 이동하는 것이 방해받지 않게 된다. 그 결과, 플러그 측 스프링(4)의 탄성 반발력에 의해 플러그 측 밸브체(6)는 화살표 R 방향으로 이동하여 순식간에 플러그 측 밸브시트(1F)에 밀착하고, 플러그 차단밸브(5)는 폐쇄되어 플러그 내 유로(1A)가 차단된다. 플러그 차단밸브(5)가 폐쇄되기 때문에, 플러그(10) 측에 존재하는 고압의 수소는 소켓(20) 측에는 유출되지 않는다.
상술한 것처럼, 플러그 측 돌출부재(3)의 로드형상 부분(3C)의 홈(3D)과 마개부재(27)의 개구부(27A)에 마개부재 계지용 볼(28)이 감합하고 있으므로, 마개부재 계지용 볼(28)을 통해 해당 로드형상 부분(3C, 플러그 측 돌출부재(3))과 마개부재(27)는 접속되어 일체로 이동한다. 그 때문에, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠질 때 화살표 Q 방향으로 이동하면, 마개부재(27)도 동시에 화살표 Q 방향으로 이동한다. 마개부재(27)가 화살표 Q 방향으로 이동한 결과, 도 9에 나타낸 것처럼 마개부재(27)가 소켓 측 유로(21A) 및 원환상 공간(21F)을 폐쇄한다. 여기서, 마개부재(27)와 소켓 본체(21)의 개구부(21C)의 경계는 밀봉재(S1, S2, 예를 들면 O-링)로 밀봉되므로, 소켓 측 유로(21A) 내에 차단밸브가 없어도, 소켓 측 유로(21A) 내의 수소는 소켓 본체(21)의 개구부(21C)를 통해 안전 이음매(100-1)의 외부로 유출되는 것이 방지된다.
도 8에 나타낸 상태에서 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠져서 화살표 Q 방향으로 이동하여 도 9에 나타낸 상태가 되면, 마개부재 계지용 볼(28)은 개구부(21C)에서의 확경부(21H)에 도달한다. 플러그(10)가 화살표 Q 방향으로 이동하는 움직임은, 플러그 측 돌출부재(3)의 로드형상 부분(3C)의 홈(3D, 도 8 참조)의 경사 부분에 의해 마개부재 계지용 볼(28)을 반경방향 바깥쪽으로 가압하는 움직임으로 변환된다. 그 때문에, 마개부재 계지용 볼(28)은 홈(3D)에서 빠져 확경부(21H) 내(반경방향 바깥쪽)로 이동한다.
마개부재 계지용 볼(28)이 홈(3D)에서 빠짐으로써 플러그 측 돌출부재(3) 선단의 로드형상 부분(3C)과 마개부재(7)는 접속되지 않은 상태(접속이 해제된 상태)가 되어, 로드형상 부분(3C) 및 플러그 측 돌출부재(3)는 마개부재(7)와는 상대적으로 이동하고, 플러그(10)와 소켓(20)의 접속이 해제되어 도 10에 나타낸 상태가 된다.
플러그(10)와 소켓(20)의 접속이 해제될 때, 마개부재(27) 단부의 플랜지부(27B)가 소켓 본체(21)의 측면에 장착된 스토퍼부재(29)의 단면(29A)과 당접하면(도 9 참조), 마개부재(27)는 그 이상 화살표 Q 측으로 이동하지 않는다.
상술한대로, 마개부재 계지용 볼(28)이 개구부(21C)의 확경부(21H)에 도달하면, 로드형상 부분(3C)과 마개부재(27)와의 접속이 해제되어, 플러그 측 돌출부재(3) 및 로드형상 부분(3C)은 마개부재(27)에 대해 상대적으로 이동한다. 그 결과, 도 10에 나타낸 것처럼 플러그(10, 플러그 측 돌출부재(3), 로드형상 부분(3C)을 포함)이 소켓(20)에서 빠지고, 마개부재(27)는 소켓 본체(21)의 개구부(21C) 내에 잔존한다.
여기서, 마개부재(27)에 있어서, 개구부(27A)에서 플러그(10) 측 단면(화살표 Q 측 단면)까지의 거리는 마개부재(27) 단부의 플랜지부(27B)가 스토퍼부재(29)의 단면(29A)과 당접했을 때, 마개부재(27)의 플러그(10) 측 단면(화살표 Q 측 단면)이 밀봉재(S2)보다 화살표 Q 측 영역에 위치하도록 설정되어 있다.
소켓 본체(21)의 개구부(21C)에 밀봉재(S1, S2)를 배치하고 있기 때문에, 도 10에 나타낸 것처럼, 플러그(10)가 소켓(20)에서 완전히 빠진 상태에서도 소켓 내 유로(21A)는 마개부재(27)에 의해 폐쇄되고, 밀봉재(S2)에 의해 소켓 내 유로(21A) 내의 고압의 수소가스는 마개부재(27)의 외주면과 소켓 본체(21) 개구부(21C)의 내주면과의 경계부에서 화살표 Q 방향으로 누출되는 것이 방지된다. 또, 밀봉재(S1)에 의해 소켓 내 유로(21A) 내의 고압의 수소가스는 마개부재(27)의 외주면과 소켓 본체(21) 개구부(21C)의 내주면과의 경계부에서 화살표 R 방향으로 누출되는 것이 방지된다.
여기서, 소켓 내 유로(21A)가 마개부재(27)에 의해 폐쇄되는 동작은 플러그(10)와 소켓(20)의 접속 해제 초기의 단계에서 순식간에 실시되어 아웃가스를 억제할 수 있다. 즉, 도 10에 나타낸 플러그(10)와 소켓(20)이 완전히 빠진 상태와, 도 9에 나타낸 플러그 측 돌출부재(3)가 소켓 본체(21) 개구부(21C)에 잔존하고 있는 상태 모두에 있어서도, 소켓 내 유로(21A)는 폐쇄되어 아웃가스가 억제된다.
바꿔 말하면, 제 2 실시형태에 관한 안전 이음매(100-1)에 의하면, 도 9에 나타낸 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠지는 초기 단계여도, 플러그 측 차단밸브(5)에 의해 플러그 내 유로(1A)가 차단되어 마개부재(27)에 의해 소켓 내 유로(21A)가 차단되므로, 수소가스가 안전 이음매(100-1)의 외부로 유출되는 것이 방지된다.
여기서, 플러그(10)가 스토퍼(20)에서 분리될 때, 플러그(10)가 화살표 Q 방향으로 이동하는 것을 저해하거나 혹은 간섭하는(이른바“씹힌”상태가 되는) 부재는 존재하지 않는다. 또, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠진 상태(도 10)에 있어서, 플러그(10) 및 소켓(20)에서의 모든 부재가 다른 부재와 계합하고 있어, 단독으로 유리(遊離)된 상태(프리 상태)의 부재는 존재하지 않으며, 그 때문에, 플러그(10) 및 소켓(20)에서 빠져 분실되는 부재는 없다.
따라서, 안전 이음매(100-1)의 모든 부재가 재이용 가능하다.
도 8 ~ 도 10에 나타낸 본 발명의 제 2 실시형태의 안전 이음매(100-1)에 의하면, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠지는 초기 단계에서 소켓 내 유로(21A)를 순식간에 폐쇄하는 소켓 측 유로 차단기구(31)를 설치하고, 소켓 측 유로 차단기구(31)는 플러그 측 돌출부재(3)에 접속된 마개부재(27), 소켓 본체(21)의 개구부(21C)에 배치된 밀봉재(S1, S2), 스토퍼부재(29)를 포함하며, 밀봉재(S1, S2)는 플러그(10)와 소켓(20)의 접속시(도 8)에서는 플러그 측 돌출부재(3)의 외주면과 개구부(21C) 의 내주면의 경계부에서 고압 기체(수소가스 등)가 누출되는 것을 방지하고, 플러그(10)와 소켓(20)의 접속 해제시(도 9, 도 10)에서는 마개부재(27)의 외주면과 개구부(21C)의 내주면과의 경계부에서 고압 기체(수소가스 등)가 누출되는 것을 방지하고 있다.
그 때문에, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠지는 초기 단계(도 9)에서는 플러그(10)의 플러그 측 돌출부재(3)가 소켓 내 유로(21A)를 폐쇄하도록 위치하고 있고, 플러그(10)가 소켓(20)에서 완전히 빠진 상태(도 10)에서는 마개부재(27)가 소켓 내 유로(21A)를 폐쇄한다. 그리고, 밀봉재(S1, S2)가 플러그 측 돌출부재(3) 및 마개부재(27)의 외주면과 소켓 본체(21)의 개구부(21C)의 내주면과의 경계부를 밀봉하므로, 소켓 내 유로(21A)에서의 고압 가스가 해당 개구부(21C)에서 누출되는 것이 방지된다.
그 때문에, 소켓 내 유로(21A)의 폐쇄는 플러그(10)와 소켓(20)의 접속 해제의 초기 단계에서 실시되어 종래기술과 같은 아웃가스의 발생이 억제된다.
또, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠져도, 마개부재(27)는 소켓 본체(21)의 개구부(21C)에서 탈락하지 않고, 그렇기 때문에 분실될 우려가 없다. 그리고 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠질 때, 마개부재(27)가 소켓 본체(21)의 개구부(21C)를 슬라이드할 뿐, 그 외의 부재가 플러그(10)나 마개부재(27)와 간섭하지 않는다(이른바 “씹히는”일은 없다).
그 때문에, 플러그(10)가 소켓(20)에서 빠져도, 모든 부재를 재이용하는 것이 가능하다.
도 8 ~ 도 10의 제 2 실시형태에서의 기타 구성 및 작용 효과는 도 1 ~ 도 7의 제 1 실시형태와 같다.
도시의 실시형태는 어디까지나 예시이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 취지의 기술이 아님을 부기한다.
1…플러그 본체
1A…플러그 내 유로(노즐 측 부재의 유로)
2…플러그 측 로드(노즐 측 부재의 로드)
3…플러그 측 돌출부재(노즐 측 부재의 돌출부)
3C… 로드형상 부분
3D…홈
4…플러그 측 스프링(노즐 측 부재의 탄성부재)
5…플러그 측 차단밸브(노즐 측 부재의 차단밸브)
6…플러그 측 밸브체(노즐 측 부재의 밸브체)
10…플러그(노즐 측 부재)
11...회전형상부재
11A…본체부
11R…리턴부
20…소켓(충전장치 측 부재)
21…소켓 본체
21A…소켓 내 유로(충전장치 측 부재의 유로)
21C… 개구부
21F…원환상 공간
21H…확경부
23…소켓 측 스프링(충전장치 측의 탄성부재)
24…소켓 측 차단밸브(충전장치 측 부재의 차단밸브)
25…소켓 측 밸브체(충전장치 측 부재의 밸브체)
26…지지부재(밸브체 지지부재)
27…마개부재
27A…마개부재의 개구부
27B…마개부재의 플랜지부
28… 마개부재 계지용 볼
29…스토퍼부재
29A…스토퍼부재의 단면
30, 31…소켓 측 유로 차단기구(충전장치 측 부재 유로 차단기구)
100, 100-1…안전 이음매
S1, S2… 밀봉재

Claims (5)

  1. 내부에 유로가 형성되고, 충전장치 측 부재와 접속되어 있는 상태에서는 차단밸브가 개방되어 있는 노즐 측 부재와,
    노즐 측 부재와 접속되어 있는 상태로 노즐 측 부재의 유로와 연통하고 있는 유로가 형성되어 있는 원통형상의 충전장치 측 부재로 구성되고,
    노즐 측 부재가 충전장치 측 부재로부터 이탈하면 노즐 측 부재 및 충전장치 측 부재에서의 유로를 차단하며,
    충전장치 측 부재에는 상기 유로와 연통하고 또한 상기 유로에 대해 직교하여 연장하는 개구부가 형성되어 있고,
    노즐 측 부재와 충전장치 측 부재가 접속되어 있는 경우에는 충전장치 측의 개구부에 노즐 측 부재의 돌출부가 삽입되어 있으며,
    노즐 측 부재가 충전장치 측 부재에서 빠지는 초기 단계에서 충전장치 측 부재의 유로를 순식간에 폐쇄하는 충전장치 측 부재 유로 차단기구를 구비하는 안전 이음매에 있어서,
    충전장치 측 부재 유로 차단기구는, 충전장치 측 부재의 개구부에 접동 가능하게 삽입된 마개부재를 구비하고,
    마개부재는 노즐 측 부재의 돌출부에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 안전 이음매.
  2. 제1항에 있어서,
    충전장치 측 부재 유로 차단기구는, 충전장치 측 부재의 유로에 설치된 밸브체와, 상기 밸브체에 미는 힘을 가하는 충전장치 측의 탄성부재와, 충전장치 측 부재의 밸브체를 지지하고 있는 지지부재를 포함하고,
    상기 지지부재는, 노즐 측 부재와 충전장치 측 부재가 접속되어 있는 경우에는 회전형상부재에 재치되며, 노즐 측 부재가 충전장치 측 부재에서 빠지는 초기 단계에서 충전장치 측의 밸브체를 지지하지 않는 상태로 변동하는 것을 특징으로 하는 안전 이음매.
  3. 제1항에 있어서,
    회전형상부재에는 리턴부가 설치되어 있고,
    노즐 측 부재가 충전장치 측 부재에서 빠지는 초기 단계에서 지지부재가 충전장치 측 부재의 밸브체를 지지하지 않는 상태로 변동한 후, 회전형상부재의 리턴부는 지지부재를 포위하는 위치로 이동하는 것을 특징으로 하는 안전 이음매.
  4. 제1항에 있어서,
    충전장치 측 부재의 개구부에는 밀봉재가 배치되어 있어, 노즐 측 부재 돌출부의 외주면 및 마개부재의 외주면과 개구부의 내주면과의 경계부에서 고압 기체가 누출되는 것을 방지하는 기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 안전 이음매.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    노즐 측 부재가 충전장치 측 부재에서 빠질 때, 마개부재와 노즐 측 부재의 돌출부와의 접속을 해제하는 기구를 구비하고, 상기 접속을 해제하는 기구는 노즐 측 부재의 돌출부에 형성된 홈과, 마개부재에 형성된 개구부와, 돌출부의 홈 및 마개부재의 개구부에 감합한 볼과, 충전장치 측 부재의 개구부에서의 확경부와, 마개부재 단부의 플랜지부와, 충전장치 측 부재에 설치된 스토퍼부재의 단면을 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 이음매.
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