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KR-102960632-B1 - Support structure of nozzle for gas charging

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Abstract

[과제] 충전호스의 강성에 의한 조작의 곤란성을 해소할 수 있어 충전 후에 리셉터클로부터 충전노즐을 분리하는 것이 어려워지는 것을 방지할 수 있는 지지 구조의 제공. [해결수단] 본 발명의 지지구조(100)는 충전노즐(1)과 디스펜서(10)의 가스공급배관(예를 들면 수소공급배관)을 접속하는 충전호스(2)에 스위블 조인트(3:제1 스위블 조인트)를 배치하고, 해당 스위블 조인트(3)는 충전노즐(1) 측에 연통하는 노즐 측 부재와 디스펜서(10) 측에 연통하는 디스펜서 측 부재를 구비하며, 노즐 측 부재와 디스펜서 측 부재는 상대적으로 회전 가능하고, 노즐 측 부재에 형성된 고압가스 유로(3AR)와 디스펜서 측 부재에 형성된 고압가스 유로(3BR)는 서로 직교한다.

Inventors

  • 오쿠무라 타츠야
  • 마츠모토 아키히로
  • 오우치 토시히코

Assignees

  • 가부시끼가이샤 다쓰노

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20231212
Priority Date
20230331

Claims (5)

  1. 충전노즐(1)과 디스펜서(10)의 가스공급 배관을 연결하는 충전호스(2)에 스위블 조인트(3)를 배치하고, 상기 스위블 조인트(3)는 충전노즐(1) 측에 연통하는 노즐 측 부재(3B)와 디스펜서(10) 측에 연통하는 디스펜서 측 부재(3A)를 구비하되, 상기 노즐 측 부재(3B)를 회전하지 않도록 구성하는 경우, 상기 디스펜서 측 부재(3A)는 회전 가능하게 구성하며, 또는 상기 노즐 측 부재(3B)를 회전 가능하도록 구성하는 경우, 상기 디스펜서 측 부재(3A)를 회전하지 않도록 구성함으로써, 상기 노즐 측 부재(3B)와 디스펜서 측 부재(3A)를 상대적으로 회전 가능하게 구성하며, 그리고, 상기 노즐 측 부재(3B)에 형성된 고압가스 유로(3AR)와 디스펜서 측 부재(3A)에 형성된 고압가스 유로(3BR)는 서로 직교하도록 형성하며, 상기 스위블 조인트(3)에 연결된 충전호스(2)의 단부는 안전 이음매(4)에 연결되어 있고, 상기 안전 이음매(4)는 노즐 측 부재(4A)와 디스펜서 측 부재(4B)를 가지며, 상기 노즐 측 부재(4A) 내의 유로와 디스펜서 측 부재(4B) 내의 유로가 서로 직교하도록 형성하며, 상기 안전 이음매(4)의 디스펜서 측 부재(4B)는 베어링으로서의 기능을 갖는 필로우 블록 베어링(4C)과 결합하고 있고, 상기 필로우 블록 베어링(4C)은 디스펜서 측 부재(10G)에 고정되어 충전호스(2)가 디스펜서 측 부재(10G)에 대해 회전(R5)하는 것을 허용하도록 구성되어, 상기 충전호스(2)에 휨 탄성반발력(FC)이 발생하여도 필로우 블록 베어링(4C)의 회전에 의해 충전호스(2)를 회동시키도록 하여 상기 탄성 반발력(FC)을 방출하도록 함으로써, 상기 충전호스(2)가 휘어짐에 따라 발생하는 탄성 반발력(FC)이 리셉터클과 충전노즐(1)의 결합부에 작용하는 것을 방지하여 충전노즐(1)이 리셉터클에서 분리되지 않는 사태를 방지하는 기능을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 충전노즐용 지지구조.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 안전 이음매(4)의 디스펜서 측 부재(4B)는 제2 스위블 조인트(3-1)에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 충전노즐용 지지구조.
  4. 제1항에 있어서, 상기 충전노즐(1)에 마련된 스위블 조인트(3)에, 제2 스위블 조인트(3-1)를 접속하는 것을 특징으로 하는 충전노즐용 지지구조.
  5. 제1항, 또는 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항의 충전노즐용 지지구조를 구비하고, 가스공급 배관에 절곡부가 구비되며, 상기 절곡부에는 내부에 유로가 형성된 2개의 부재를 구비하며, 상기 2개의 부재의 유로 중심축끼리 직교하는 스위블 조인트(3, 3-1)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 충전노즐용 디스펜서.

Description

충전용 노즐의 지지구조{Support structure of nozzle for gas charging} 본 발명은 예를 들어 연료전지차량(FCV)에 수소를 공급하는 수소공급장치와 같이 고압가스를 충전하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 고압가스를 충전하는 충전장치의 충전용 호스와 충전용 노즐을 지지하는 구조에 관한 것이다. 예를 들어 수소충전장치(수소 디스펜서)와 같이 고압가스를 취급하는 충전장치에서의 충전용 호스는 오일과 같은 액체연료 공급용 충전호스에 비해 강성(剛性)이 높고 조작성이 좋지 않은 경우가 많다. 그리고 강성이 높은 충전용 호스를 휘게 하여 충전용 노즐을 FCV의 리셉터클에 결합한 경우, 충전용 호스의 탄성 반발력이 충전용 노즐에 작용하여 수소충전 후에 FCV의 리셉터클에서 충전용 노즐을 빼내 분리시키는 것이 곤란해질 수 있다. 즉, 고압가스용 충전장치에서는 충전용 호스의 강성이 높은 것에 기인하여 조작성이 나쁘다는 문제와 충전후에 리셉터클에서 충전용 노즐을 분리하는 것이 곤란해진다는 문제가 존재한다. 그리고 이러한 문제에 대한 효과적인 해결책은 아직 제안되지 않았다. 본 출원인은 주유소에서 총(gun)타입의 급유노즐과 급유호스 접속부에 스위블(swivel) 조인트를 설치한 기술을 제안하였다(예를 들면 특허문헌 1 참조). 이러한 기술(특허문헌 1)은 여전히 유용하지만, 급유장치와 수소 디스펜서에서는 충전호스의 강성이 전혀 달라 작동 유체의 온도 범위와 압력 범위가 크게 다르다. 그렇기 때문에 수소 디스펜서의 충전노즐과 충전호스의 접속부에 특허문헌 1과 같은 스위블 조인트를 설치한 것만으로는 수소 디스펜서 충전호스의 강성으로 인한 조작의 어려움을 해소할 수 없으며 수소충전 후에 리셉터클에서 충전노즐을 분리하기가 곤란해지는 문제를 해소할 수 없다. 도 1은 본 발명의 제1 실시형태를 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시형태에 이용되는 스위블 조인트의 단면도이다. 도 3은 형성된 유로의 중심축이 직교하는 타입의 스위블 조인트를 이용하는 장점을 나타낸 설명도이다. 도 4는 형성된 유로의 중심축이 동일방향으로 연장하는 조인트의 단점을 나타낸 설명도이다. 도 5는 본 발명의 제2 실시형태의 설명도이다. 도 6은 본 발명의 제3 실시형태를 나타낸 설명도이다. 도 7은 제3 실시형태의 제1 변형예를 나타낸 설명도이다. 도 8은 제3 실시형태의 제2 변형예를 나타낸 설명도이다. 도 9는 디스펜서 내부의 배관계를 나타낸 설명도이다. 도 10은 본 발명의 제4 실시형태를 개략적으로 나타내는 설명도이다. 도 11은 도 1~도 4의 제1 실시형태의 변형예를 나타낸 사시도이다. 이하에 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 도시한 실시형태에서는 주로 수소를 공급하는 경우를 예시하여 설명한다. 먼저 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시형태를 설명한다. 도 1에서 본 발명의 제1 실시형태에 관한 지지구조는 전체를 부호 100으로 나타낸다. 지지구조(100)는 충전노즐(1)과, 도시하지 않은 디스펜서(10) 측(도 9 참조)으로부터 수소를 공급하는 배관인 충전호스(2)와, 양자를 설치한 스위블 조인트(3)를 구비한다. 스위블 조인트(3)는 그 일단이 충전노즐(1)과 접속되고, 충전노즐(1)을 회전이 자유롭게(도 1의 화살표 R1) 지지한다. 스위블 조인트(3)의 타단은 충전호스(2)와 접속되고, 충전호스(2)는 디스펜서(10) 측 부재에 접속된다. 스위블 조인트(3)는 노즐 측 부재(도 1에서는 부호 3B로 나타낸 부재), 디스펜서 측 부재(도 1에서는 부호 3A로 나타낸 부재)를 구비한다. 자세한 내용은 도 2를 참조하여 후술하는데 스위블 조인트(3)에 있어서는 회전 가능한 부재를 부호 3A로 나타내고 회전하지 않는 부재를 부호 3B로 나타낸다. 도 1에서 부호 2A는 충전호스(2)측의 접속부재를 나타낸다. 제1 실시형태의 지지구조(100)에 의하면 고압가스(예를 들면 수소가스)를 충전할 때, 고압의 수소가스가 흐르는 방향은 수소가스가 스위블 조인트(3)를 통과하는 위치에서 직각으로 변경된다. 그 때문에 FCV의 리셉터클에 충전노즐(1)이 결합하여 고정되어 있더라도 충전노즐(1) 근방의 영역에서 충전호스(2)가 급각도로 꺾이지 않고 탄성 반발력이 경감된다. 따라서 충전노즐(1) 근방 영역에서의 충전호스(2)의 탄성 반발력이 리셉터클과 충전노즐(1)의 결합부에 작용하여 충전노즐(1)이 리셉터클에서 분리되지 않는 사태를 방지할 수 있다. 도 1에서 스위블 조인트(3)에 의해 충전호스(2)는 지면에 수직 방향인 화살표 R1 방향으로 회동 가능하다. 도 1에서 이용되는 스위블 조인트(3)의 횡단면을 나타낸 도 2에서, 회전 가능한 부재(3A)(도 1에서는 디스펜서 측에 위치하는 부재)는 핀 형상부(3A1)와 노즐 접속부(3A2)를 구비하고, 회전하지 않는 부재(3B)(도 1에서는 노즐 측에 위치하는 부재)는 본체부(3B1)와 호스 접속부(3B2)를 구비한다. 도 2에서 회전 가능한 부재(3A)의 핀 형상부(3A1)는 회전하지 않는 부재(3B) 본체부(3B1)의 중공부(3BRC)에 삽입되어 회전이 자유롭게 지지된다. 그에 따라 회전 가능한 부재(3A)는 회전하지 않는 부재(3B)에 의해 회전이 자유자재로 지지되며, 도 2의 화살표 R2, 도 1의 화살표 R1로 나타낸 것처럼 상대적으로 회전 가능하다. 여기서 회전 가능한 부재(3A)의 고압가스 유로(3AR)와 회전하지 않는 부재(3B)의 고압가스 유로(3BR)는 서로 직교한다. 회전 가능한 부재(3A)의 핀 형상부(3A1)에는 고압가스 유로(3AR)가 형성되고 유로(3AR)는 반경방향 바깥쪽으로 연장하는 관통구(3AR1)를 통해 중공부(3BRC)에 연통된다. 한편, 회전하지 않는 부재(3B)의 본체부(3B1)에는 고압가스 유로(3BR)가 형성되어 중공부(3BRC)에 연통된다. 핀 형상부(3A1)는 축선방향으로 이동하지 않도록 후술하는 방법으로 고정되어 있다. 그 때문에 회전 가능한 부재(3A)와 회전하지 않는 부재(3B)가 서로 회전하더라도 회전 가능한 부재(3A)의 고압가스 유로(3AR)와 회전하지 않는 부재(3B)의 고압가스 유로(3BR)는 중공부(3BRC)를 통해 항상 연통하는 상태가 유지된다. 도 2에서 회전 가능한 부재(3A)의 핀 형상부(3A1)는 회전하지 않는 부재(3B)의 본체부(3B1)에서 분리되지 않도록 또는 빠지지 않도록 구성된다. 회전하지 않는 부재(3B)의 본체부(3B1)에서의 (회전 가능한) 부재(3A) 설치측 중공부(3B3)와, (회전 가능한) 부재(3A) 설치측과 반대측(노즐 측과는 이격된 측) 중공부(3B4)에는 각각 리테이너(30, 31)가 삽입된다. 리테이너(30, 31)는 그 외주에 형성된 수나사가 각각 나사 체결부(32, 33)에 나사 결합하여 회전하지 않는 부재(3B)의 본체부(3B1)에 고정된다. 회전 가능한 부재(3A)의 핀 형상부(3A1)는 베어링(34, 35)을 통해 리테이너(30, 31)에 회전이 자유롭게 지지된다. 베어링(34, 35)의 일단부에는 스냅링(36, 37)이 배치되어 회전 가능한 부재(3A)의 핀 형상부(3A1)가 회전하지 않는 부재(3B)의 본체부(3B1) 혹은 리테이너(30, 31)에서 빠지는 것을 방지한다. 또한 빠지는 것을 방지하는 것이라면 스냅링(36, 37)일 필요는 없다. 또한 핀 형상부(3A1)의 노즐 접속부(3A2)측 단부에는 스러스트 베어링(38)이 배치된다. 덧붙여 도 1~도 4에서 회전 가능한 부재(3A)는 충전호스(2)에 접합하여 '디스펜서 측 부재'로 되어 있고, 회전하지 않는 부재(3B)는 충전노즐(1)과 접합하여 '노즐 측 부재'로 되어 있다. 단, 회전 가능한 부재(3A)를 충전노즐(1)과 접속하여 '노즐 측 부재'로 조이고, 회전하지 않는 부재(3B)를 충전호스(2)와 접합하여 '디스펜서 부재'로 하는 것도 가능하다. 다음으로 도 3, 도 4를 참조하여 회전 가능한 부재(3A)의 고압가스 유로(3AR)와 회전하지 않는 부재(3B)의 고압가스 유로(3BR)가 직교하는 타입의 스위블 조인트(3)(도 1, 도 2 참조)의 장점을 설명한다. 도 3에서 스위블 조인트(3)의 일단(회전하지 않는 부재(3B)측)에 접속된 충전노즐(1)을 FCV측 리셉터클(101)과 결합하고 있다. 스위블 조인트(3)의 타단(회전 가능한 부재(3A)측)은 충전호스(2)의 일단에 접속되고 충전호스(2)의 타단은 디스펜서 측 부재(10G)에 접속되어 있다. 여기서 스위블 조인트(3)는 회전가능한 부재(3A)의 고압가스 유로(3AR)와 회전하지 않는 부재(3B)의 고압가스 유로(3BR)가 직교하는 타입이므로 FCV의 리셉터클(101)에 충전노즐(1)을 결합했을 때, 충전노즐(1) 근방 영역의 충전호스(2)가 급각도로 구부러지지 않고, 충전노즐(1) 근방 영역의 충전호스(2)에는 강한 탄성 반발력이 발생하지 않는다. 그 때문에 충전노즐(1) 근방 영역의 충전호스(2)에는 강한 탄성 반발력이 발생하여 해당 탄성 반발력이 리셉터클(101)과 충전노즐(1)의 결합부에 작용하여 충전노즐(1)이 리셉터클(101)에서 벗어나지 않게 되는 사태가 방지된다. 또한 도 3에서 충전호스(2)가 휘어지면 탄성 반발력(FC)이 작용하여 충전노즐(1)을 리셉터클(101)측으로 가압하는 사태도 상정되는데, 디스펜서 측 부재(10G)에 충전호스(2)를 화살표 D 방향으로 회동하는 기구를 설치함으로써, 충전호스(2)를 화살표 D1 방향으로 회동하여 탄성 반발력(FC)을 해소시킬 수 있다. 그 결과, 스위블 조인트(3) 근방, 충전노즐(1), 리셉터클(101)에는 충전호스(2)에 의한 강한 탄성 반발력은 작용하지 않는다. 또한 전술한 충전호스(2)를 화살표 D 방향으로 회동하는 기구는 예를 들어 도 5 등을 참조하여 후술하는 안전 이음매(4)로 구성할 수 있다. 한편 도 4에서는 서로 회전하는 부재(노즐 측 부재, 디스펜서 측 부재)의 고압가스 유로가 동일방향으로 연장하는 타입의 조인트(103)로 충전호스(2)와 충전노즐 (1)을 접속하고 있다. 도 4의 경우, FCV의 리셉터클(101)에 충전노즐(1)을 결합하면 충전노즐(1) 근방 영역(AD)에서 충전호스(