JP6590160B2 - 安全継手 - Google Patents
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Description
ここで、燃料充填中に車両Aが移動する等の理由により充填用ホース201が引っ張られると、燃料充填装置200が倒れて破損し燃料が流出すると、大変に危険な状態になる可能性がある。そこで、緊急離脱用の管継手300(安全継手)を燃料充填装置200と充填用ホース201の間の領域に設け、充填用ホース201に一定以上の引張荷重が作用すると管継手300を分離して、燃料充填装置200が破損する危険を回避している。
これに対して、従来は、充填用ホース201の揺動によるモーメントにより安全継手300のプラグが破損してしまうことを防止する対策が講じられていない。
当該プラグ(10)が挿入されると遮断弁が開き、(プラグ内流路1Aと)連続して流路(ソケット内流路21A)が形成されるソケット(20)から構成され、ソケット(20:燃料充填装置側部材)からプラグ(10)が離脱すると遮断弁が閉じる(緊急離脱用の)安全継手(100)において、
前記プラグ(10)内の流路(プラグ内流路1A)と前記ソケット(20)内の流路(ソケット内流路21A)(の中心軸)が同一直線状に配置され、
ソケット(20)とプラグ(10)は結合用ボール(40)及び結合用スプリング(41)を取り付けたスプリングホルダー(42)を有する機構により連結されており、
前記プラグ(10)には充填用ホース(61)が接続され、
前記プラグ(10)から離隔した位置には充填用ホース(61)の移動を制限するガイド部材(70、70A)が設けられており、
ガイド部材(70、70A)は外筒(71、71A)と、充填用ホース(61)を包囲する弾性材(72、72A)と、中空部分に弾性材(72、72A)を収容する弾性材収容部(73、73A)と、弾性材収容部(73、73A)と係合して中空部分を閉鎖する蓋部(74、74A)を有し、
弾性材(72、72A)、弾性材収容部(73、73A)、蓋体(74、74A)は外筒(71、71A)の内側に収容されており、外筒(71、71A)の内径寸法(φ1、φ1A)は前記プラグ(10)の最大径(D2)より大きいことを特徴としている。
本発明の管継手(100)は、計量機(燃料充填装置)近傍の位置で、充填ノズルに連通する充填用ホース(61)の基部近傍に配置するのが好ましい。
ガイド部材(70A)の外筒(71A)を包囲して水素充填装置(200)のベース部材(80)に固定する外筒固定部(75)を備え、
ガイド部材(70A)の弾性材収容部(73A)の端部に半径方向外方に突出する突起(73AT)が形成されており、外筒固定部(75)の内周面には当該突起(73AT)を収容可能な溝(75B)が形成されているのが好ましい。
前記脱圧器(30)において、脱圧用プラグ(32)の燃料流路側先端部(32A:ピン先端部)の長さ(L)と脱圧用連通孔(31B)の燃料流路側先端部(31BA:小径部)の長さ(HL)が長いことが好ましい。
従って、ホース(61)の揺れのモーメントは安全継手(100)のプラグ(10)には作用せず、当該プラグ(10)が破損されることは防止される。
そのため、充填用ホース(61)に作用した引張力は、燃料充填装置には作用することは無く、燃料充填装置の転倒や、当該転倒に起因する破損が防止される。
そのため、プラグ(10)はガイド部材(70、70A)よりも車両側へ確実に移動し、ガイド部材(70、70A)に係合してしまうことはない。そのため、充填用ホース(61)に作用する引張力(車両側に向かう引張力)は、ソケット(20)及び燃料充填装置側には作用せず、燃料充填装置の転倒や破損が確実に防止される。
そのため、充填用ホース(61)に捻じれが生じても、充填用ホース(61)が弾性材(72A)で把持されている部分において、充填用ホース(61)の回転が抑止され、当該捻じれに起因する回転力がプラグ(10)に作用して破損することが防止される。
そのため、高圧の水素ガスが急激に噴出することが防止され、燃料の急激な噴出により充填用ホース(61)が動き回ってしまう(いわゆる「暴れる」)ことが防止される。
上述した様に、本発明の安全継手を有する燃料充填装置により充填或いは供給される燃料は、水素ガスの様な気体燃料であっても良いし、ガソリン、軽油、灯油等の液体燃料であっても良いが、図示の実施形態においては、安全継手が水素ガスを車両に充填する水素充填装置に設けられている場合について説明する。
図3、図4を参照して後述する様に、図1ではプラグ10とソケット20は結合しているが、図2で示す様にソケット20からプラグ10が離脱するとプラグ10内及びソケット20内の遮断弁が閉じる様に構成されている。
プラグ10は基本的に車両側(図1で下方側)に連結し、ソケット20は基本的に燃料充填装置(或いはディスペンサー、計量機)側に連結している。ただし、プラグ10を燃料充填装置側に配置し、ソケット20を車両側に配置することも可能である。
例えば図3で示されている様に、プラグ10内の流路(プラグ内流路1A)とソケット20内の流路(ソケット内流路21A)の中心軸は同一直線上に配置されている。図1では当該直線が符号C1で表現されている。
図1で示す様に、凹部31Fを介して、脱圧器30に車両側の充填用ホース61が接続されている。
脱圧器30の構成及び機能については、図8〜図10を参照して後述する。
なお、脱圧器30を省略することが可能であり、その場合、車両側の充填用ホース61はプラグ10に直結される。
上述した様に、ソケット20は燃料充填装置側に連結され、管継手100は、燃料充填装置近傍の位置で、充填用ホース61の基部近傍に配置されている。
図1において、ホースガイド70は、外筒71と、充填用ホース61を包囲する弾性材72と、中空部分に弾性材72を収容する弾性材収容部73と、弾性材収容部73の中空部分を閉鎖する蓋部74(蓋体)を有している。
円筒形の外筒71は、ホースガイド70を構成する部材(弾性材72、弾性材収容部73、蓋体74)を収容しており、外筒71はベース部材80を介して図示しない燃料充填装置に取り付けられている。ここで、外筒71の内径寸法φ1はプラグ10の最大径D1より大きく設定されている。
図示されてはいないが、弾性材72の円周方向には切断面(図7の符号72ABに相当)が形成されており、当該切断面から弾性材72を開くことにより、弾性材72が充填用ホース61を包囲し或いは巻き付く様に配置される。
弾性材収容部73内周面の管継手側(図1では上方)端部は半径方向内方に突出しており、当該突出部分の半径方向内周には雌ネジ73Fが形成され、雌ネジ73Fは蓋体外周面の雄ネジ74Mと係合(螺合)する。そして、弾性材収容部73の最大外径は、外筒71の内径寸法φ1よりも僅かに小さく設定されている。
蓋体74は、半径方向内方に中空部74Sを有する中空円筒形状(断面円環状)に構成され、外周面に雄ネジ74Mが形成されている。
図2において、符号76、77は、スラストワッシャを示している。
充填用ホース61を安全継手100に組み付ける際には、ホースガイド70の外筒71、弾性材収容部73、スラストワッシャ76、77、蓋体74の中空部に充填用ホース61を通過させて、充填用ホース61の安全継手100側の端部を脱圧器30に接続する。脱圧器30を省略する場合は、充填用ホース61の端部を直接プラグ10に接続する。
次に、弾性材72をスラストワッシャ76、77の間に配置し、弾性材72を切断面から開いて、弾性材72が充填用ホース61を包囲する様に配置する。
蓋体74を回転して弾性材72が圧縮されることにより、弾性材72の弾性反撥力は充填ホース61を締め付ける力として作用する。弾性材72は弾性材収容部73内に収容、固定される。
なお、弾性材72を弾性材収容部73内に収容し、弾性材収容部73、スラストワッシャ76、77、蓋体74を外筒71に収容した後、充填用ホース61を安全継手100側の端部に接続しても良い。
充填用ホース61に揺れが生じた場合、充填用ホース61の揺れは、ホースガイド70の弾性材72で把持されている個所で完全に遮断され、安全継手100のプラグ10側には伝達されない。そのため、充填用ホース61の揺れは安全継手100のプラグ10には作用せず、充填用ホース61の揺れによりプラグ10(或いは脱圧器30)が破損されることは防止される。
また、ホースガイド70の弾性材収容部73の最大外径は、外筒71の内径寸法φ1よりに僅かに小さく設定されている。
例えば車両が燃料充填中に急発進する等の理由により、充填用ホース61に所定値以上の引張力(矢印F:図2)が作用すると、図2で示す様に、安全継手100のソケット20とプラグ10が分離する。
その際、ホースガイド70の外筒71の内側に収容されていた部材(弾性材72、弾性材収容部73、蓋体74、スラストワッシャ76、77)はホースガイド70の外筒71の内側の位置に留まらず、プラグ10及び充填用ホース61と共に、外筒71よりも車両側に移動する。
この様に、ホースガイド70は、充填用ホース61の揺れを遮断してプラグ10側に当該揺れのモーメントを伝達させない機能と、ソケット20とプラグ10が分離した際に、プラグ10が外筒71の半径方向内側の空間を通り抜けることを許容し、燃料充填装置に引張力が作用することを防止する機能とを有する。
脱圧器30を省略する場合は、蓋体74の中空部74Sがプラグ10を収容可能に構成することが出来る。
さらに、脱圧器30やプラグ10が蓋体74の中空部74Sに収容されない様に構成することも可能である。
図3、図4において、安全継手100は、結合用ボール40、結合用スプリング41を取り付けたスプリングホルダー42を有する機構により、ソケット20とプラグ10を連結し(非作動時)、或いは解除する(作動時)。
そのため、ソケット側ピン22はプラグ側ピン2により押圧され、ソケット側スプリング23の弾性反撥力に抗して図3で左側に移動する。その結果、ソケット側弁体25はソケット側弁座27から離隔した状態となり、遮断弁24は開弁状態となっている。
一方、プラグ側ピン2はソケット側ピン22により押圧され、プラグ側スプリング4の弾性反撥力に抗して図3で右側に移動する。その結果、プラグ側弁体6はプラグ側弁座7から離隔した状態となり、遮断弁5は開弁状態となっている。
図3に示すソケット20とプラグ10の連結時においては、図示しない水素充填装置側から供給される水素ガスは、ソケット内流路21A、プラグ内流路1Aを流過して、プラグ10側に取り付けられた図示しない充填用ホースにより車両側に供給される。
ソケット内流路21A、プラグ内流路1Aは、それぞれソケット側ピン22、プラグ側ピン2と同軸状に形成されており、ソケット内流路21Aとプラグ内流路1Aの中心軸は同一直線上に配置されている。
図4で示す作動時はソケット20とプラグ10が分離しており、ソケット側ピン22とプラグ側ピン2は相互に押圧し合ってはいない。そのため、ソケット側スプリング23の弾性反撥力によりソケット側ピン22は図4で右側に移動して、ソケット側弁体25はソケット側弁座27に座着して、遮断弁24を閉じ、ソケット内流路21Aを遮断する。
一方、プラグ側スプリング4の弾性反撥力によりプラグ側ピン2は図4で左側に移動して、プラグ側弁体6はプラグ側弁座7に座着して、遮断弁5を閉じ、プラグ内流路1Aを遮断する。
その結果、ソケット20とプラグ10が分離した状態(作動時)において、ソケット20或いはプラグ10から高圧の水素ガスが外部に放出されてしまうことが防止される。
そのため、水素ガス漏洩防止の為、ソケット側ピン接続端部側シール材28(例えばOリング)とプラグ側ピン接続端部側シール材8(例えばOリング)を設けている。
係るシール材28、8により、高圧の水素ガスを充填した場合においても、ソケット側ピン22とプラグ側ピン2の先端同士が当接している箇所(ピン接続端部11)の圧力は大気圧と同程度に保持される。
ソケット側ピン他端部側シール材29とプラグ側ピン他端部側シール材9を設けず、ソケット側ピン他端部22A及びプラグ側ピン他端部2Aが高圧になってしまうと、ソケット側ピン22とプラグ側ピン2の先端同士が押圧し合う力が増加して、緊急離脱用の管継手100の所定値を超えてしまい、ソケット20とプラグ10が分離してしまうからである。
図1〜図2で示すホースガイド70は、充填用ホース61の揺れを遮断して、当該揺れによるモーメントが安全継手100のプラグ10に作用することを防止すると共に、ソケット20とプラグ10が分離した際に、プラグ10がホースガイド70の外筒71を通り抜けることが出来るので、燃料充填装置が転倒して、破損することを防止している。
それに加えて、図5〜図7で全体を符号70Aで示すホースガイドは、充填用ホース61(図1、図2)に捻じれが生じても、ホースガイド70Aから安全継手100側の領域のホースが回転しないようにする機能を有している。
図6において、中空円筒形の外筒71Aは、弾性材72A、弾性材収容部73A、蓋体74Aを収容している。外筒71Aの下端には、半径方向外方に突出するフランジ71AAが、円周方向全周に亘って形成されている。また外筒71Aの外周面には、上端部から下端部近傍に亘って、ナット78の雌ネジに螺合する雄ネジ71AFが形成されている。
ただし、弾性材収容部73Aの下端部(図6)に半径方向外方に突出する突起73ATが形成されている。突起73ATは円周方向に1箇所だけ形成しても良いが、複数個所に形成することも出来る。
外筒固定部75の内周面には、弾性材収容部73Aの突起73ATを収容可能な溝75Bが形成され、溝75Bは図示しない充填ホースの長手方向、すなわち図6の上下方向に延在しており、外筒固定部75の下端で開放されている。
図5〜図7では明示されていないが、外筒固定部75は公知の態様で燃料充填装置に固定されている。
図7において、符号72ABは、弾性材72Aの円周方向に形成された切断面を示しており、弾性材72Aを切断面72ABから開くことにより、弾性材72Aが充填用ホース61を包囲或いは巻き付くように配置することが可能である。図1、図2では明示されていないが、図1、図2で示す弾性体72にも切断面72ABと同様な切断面が設けられている。
図6において、符号76、77は、スラストワッシャを示している。
そして、弾性材収容部73A、スラストワッシャ76、77、蓋体74A、外筒71A、外筒固定部75、ナット78の中空部に充填用ホース61を通過させ、充填用ホース61の安全継手100側の端部を脱圧器30に接続する。脱圧器30を省略する場合は、充填用ホース61の安全継手100側の端部をプラグ10に接続する。
そして、蓋体74A、スラストワッシャ76、弾性材72A、スラストワッシャ77、弾性材収容部73Aを、外筒71Aの中空部に収容する。弾性材収容部73Aを収容する際は、突起73ATの円周方向位置を外筒固定部75の溝75Bの円周方向同位置と整合して、図6における下方の開放部から、溝75B内に挿入する。
そして蓋体74Aの雄ネジ74AMを弾性材収容部73Aの雌ネジ73AFと螺合させ、弾性体72Aが図6の上下方向に圧縮される様に蓋体74Aを回転して、弾性材収容部73Aに固定する。
さらに、充填用ホース61の捻じれは弾性材72Aで把持されている個所においても抑制或いは遮断される。
これにより、充填用ホース61に捻じれが生じても、当該捻じれ或いはそれにより生じる充填ホース6が回転しようとする力は、安全継手100のプラグ10側には伝達されず、充填用ホース61の回転により脱圧器30或いはプラグ10が破損されることが防止される。
図5〜図7のホースガイド70Aのその他の構成及び作用効果は、図1、図2で示すホースガイド70と同様である。
脱圧器30は、管継手100のプラグ10に取り付けられ、プラグ10とソケット20が分離した際に、充填用ホース61のプラグ10より車両側の領域における高圧の燃料を低い圧力にて充填ホース61内から排出(脱圧)する機能を有している。
ここで、ソケット20より燃料充填装置側の領域の燃料は、燃料充填装置側の脱圧機構(図示せず)により脱圧される。また脱圧器30は、燃料が水素ガス等の気体燃料ではない場合に、設ける必要性が乏しい。
図8において、本体部31の右側には凹部31Fが設けられ、凹部31Fには車両側の充填用ホース61が接続される。明確には図示しないが、本体部31の左側の端部31Eは管継手100のプラグ10に接続される。
本体部31の上下方向中央部には燃料流路31Aが形成され、燃料流路31Aは、端部31Eを介してプラグ10側のプラグ内流路1Aに連通し、凹部31Fを介して充填用ホース61に連通している。
脱圧用連通孔31Bには、脱圧用プラグ32が嵌合(係合、螺合)しており、図9に示す様に、脱圧用プラグ32が脱圧用連通孔31Bと係合することにより、リリーフ回路31Cは燃料流路31Aから遮断される。
脱圧用連通孔31Bに脱圧用プラグ32を嵌合する際に、脱圧用プラグ32のピン先端部32Aは脱圧用連通孔31Bの小径部31BAに挿入される。
脱圧用プラグ32のピン中径部32Cと脱圧用連通孔31Bの第2中径部31BDとの間にはOリング31Hが配置され、Oリング31Hは、脱圧用プラグ32が脱圧用連通孔31Bに対して十分に上昇した場合(脱圧用プラグ32と本体部31の係合を解除した状態:図10参照)に、脱圧用プラグ32と脱圧用連通孔31Bの隙間から高圧の燃料が図10の上方に噴出するのを防止している。
脱圧用連通孔31Bには雌ネジ部31BEが設けられ、雌ネジ部31BEには脱圧用プラグ32の雄ネジ部32Dの外周に形成された雄ネジが螺合している。
また、脱圧用プラグ32の上面には六角穴32E(プラグ六角穴)が形成されており、脱圧用プラグ32を脱圧用連通孔31Bに取り付け或いは取り外す際には、図示しない六角棒スパナをプラグ六角穴32Eに挿入して、六角棒スパナを回転させる。
図8、図9で示す様に、脱圧用プラグ32が脱圧用連通孔31Bに締め込まれた状態では、ピンテーパー部32Bと脱圧用連通孔31Bのテーパー部31BBが当接して金属シールを構成するので、燃料流路31Aを流れる高圧の燃料は当該金属シールで完全に遮断され、リリーフ回路31Cを流れることは無い。
一方、プラグ10とソケット20とが分離した際は、例えば六角棒スパナにより脱圧用プラグ32を脱圧方向に回転して、脱圧用連通孔31Bの雌ネジ部31BEと脱圧用プラグ32の雄ネジ部32Dとの螺合を解除して、ピンテーパー部32Bと脱圧用連通孔31Bのテーパー部31BBを離隔させ、金属シールを解除する。
図10で示す脱圧の際には、燃料流路31Aに充填されている高圧の燃料は前記円環状の隙間(オリフィスとして作用)を介してリリーフ回路31Cに流入し、リリーフ回路31Cを流過して、矢印Oで示す様に脱圧器30外に流出する。その際に、前記円環状の隙間とリリーフ回路31Cを流過する際の圧力損失により燃料圧力が低下し、リリーフ回路31Cより急激に噴出することは防止される。そのため、充填用ホース61が動き回ってしまうことも防止される。
ここで、リリーフ回路31Cの燃料の出口はプラグ六角穴32E(脱圧用プラグ32上方に位置している)から離隔した位置に設けられている。そのため、プラグ六角穴32Eに六角棒スパナを挿入して回転する際に、金属同士の接触により火花が生じたとしても、燃料に火花が引火する危険性は極めて少なくなり、安全性が向上する。
そのため、プラグ六角穴32Eに六角棒スパナを挿入して回転する際に、六角棒スパナを回転し過ぎたとしても、脱圧用連通孔31Bの小径部31BAからピン先端部32Aが完全に抜け出てしまうことは無く、小径部31BAとピン先端部32Aの円環状の隙間(断面積(π/4)(d22−d12)の隙間)を介して燃料が流過する状態が維持され、高圧の燃料に対して圧力損失を与えて減圧することが出来る。
1A・・・プラグ内流路
2・・・プラグ側ピン
10・・・プラグ
20・・・ソケット
21A・・・ソケット内流路
22・・・ソケット側ピン
30・・・脱圧器
31・・・本体部
31A・・・燃料流路
31B・・・脱圧用連通孔
31BA・・・小径部
31BB・・・テーパー部
31C・・・リリーフ回路
32・・・脱圧用プラグ
32A・・・ピン先端部
32B・・・ピンテーパー部
61・・充填用ホース
70、70A・・・ホースガイド(ガイド部材)
71、71A・・・外筒
72、72A・・・弾性材
73、73A・・・弾性材収容部
73AT・・・突起
74、74A・・・蓋部
75・・・外筒固定部
75A、75B・・・溝
100・・・安全継手(緊急離脱用の管継手)
Claims (2)
- 内部に流路(1A)が形成された筒状のプラグ(10)と、
当該プラグ(10)が挿入されると遮断弁が開き、連続して流路(21A)が形成されるソケット(20)から構成され、ソケット(20)からプラグ(10)が離脱すると遮断弁が閉じる安全継手(100)において、
前記プラグ(10)内の流路(1A)と前記ソケット(20)内の流路(21A)が同一直線状に配置され、
ソケット(20)とプラグ(10)は結合用ボール(40)及び結合用スプリング(41)を取り付けたスプリングホルダー(42)を有する機構により連結されており、
前記プラグ(10)には充填用ホース(61)が接続され、
前記プラグ(10)から離隔した位置には充填用ホース(61)の移動を制限するガイド部材(70、70A)が設けられており、
ガイド部材(70、70A)は外筒(71、71A)と、充填用ホース(61)を包囲する弾性材(72、72A)と、中空部分に弾性材(72、72A)を収容する弾性材収容部(73、73A)と、弾性材収容部(73、73A)と係合して中空部分を閉鎖する蓋部(74、74A)を有し、
弾性材(72、72A)、弾性材収容部(73、73A)、蓋体(74、74A)は外筒(71、71A)の内側に収容されており、外筒(71、71A)の内径寸法(φ1、φ1A)は前記プラグ(10)の最大径(D2)より大きいことを特徴としている安全継手。 - 安全継手(100)は水素充填装置(200)に設けられ、
ガイド部材(70A)の外筒(71A)を包囲して水素充填装置(200)のベース部材(80)に固定する外筒固定部(75)を備え、
ガイド部材(70A)の弾性材収容部(73A)の端部に半径方向外方に突出する突起(73AT)が形成されており、外筒固定部(75)の内周面には当該突起(73AT)を収容可能な溝(75B)が形成されている請求項1の安全継手。
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