KR101828284B1 - 안전밸브 및 이를 구비한 가스용기 - Google Patents

안전밸브 및 이를 구비한 가스용기 Download PDF

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Abstract

안전밸브 및 이를 구비한 가스용기에 관한 발명이 개시된다. 개시된 안전밸브는: 본체 내부에 충전된 가스를 배출시키는 밸브부 및 밸브부에 구비되어 본체의 내부 온도와 압력에 연동되어 가스유로를 차단하는 차단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

안전밸브 및 이를 구비한 가스용기{SAFETY VALVE AND GAS VESSEL HAVING THE SAME}
본 발명은 안전밸브 및 이를 구비한 가스용기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온도와 압력에 연동되어 유로를 차단할 수 있어 가스레인지를 소화시킬 수 있는 안전밸브 및 이를 구비한 가스용기에 관한 것이다.
일반적으로, 휴대용 가스용기는 액화 석유가스 중 부탄가스를 주원료로 한 부탄가스 혼합물을 충전하여 휴대용 가스레인지에 사용되는 휴대용 부탄가스 용기와, 액화 석유가스 등을 추진제로 사용하는 헤어스프레이, 살충제, 락카스프레이 등 에어로졸 용기를 들 수 있으며, 이러한 휴대용 가스용기는 용기 내의 가스압을 이용하여 내용물을 외부로 분출시키는 것으로서, 일정 이상의 압력이 항상 작용하고 있다.
부탄가스 용기는 유통과정이나 사용 중에 주위에서 높은 열을 받게 되면 부탄가스 용기 내부에 들어 있는 액화가스의 압력이 상승하여 폭발하게 되는데, 특히 휴대용 가스레인지에 사용되는 부탄가스 용기의 경우, 사용 중 안전수칙을 지키지 않고, 변칙적으로 사용하거나 고온 또는 일정 이상의 압력이 작용하여 내부의 압력이 높아지게 되면 용기가 변형되거나 파손되고 심할 경우 폭발할 수 있다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개실용신안 공보 제2005-0092527호(2005.09.22, 발명의 명칭 : 휴대용 가스용기)가 있다.
본 발명의 목적은 본체 내부의 온도와 압력에 연동되어 유로를 차단할 수 있어 가스레인지를 소화시킬 수 있어 안전사고를 방지할 수 있는 안전밸브 및 이를 구비한 가스용기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 안전밸브는: 본체 내부에 충전된 가스를 배출시키는 밸브부 및 상기 밸브부에 구비되어 상기 본체의 내부 온도와 압력에 연동되어 가스유로를 차단하는 차단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차단부는 상기 밸브부의 내부에 구비되는 개폐유로부와, 상기 개폐유로부에 구비되는 차단핀부재와, 상기 차단핀부재에 형성되어 상기 본체의 내부 온도에 연동되어 상기 차단핀부재가 상기 개폐유로부를 차단시키게 하는 연동차단부 및 상기 밸브부의 단부에 구비되어 상기 차단핀부재의 이탈을 방지하는 이탈방지캡을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연동차단부는 상기 차단핀부재에 형성되어 가스 흐름이 가능한 유격을 형성하고, 상기 본체의 내부 온도가 설정온도에 도달하면 용융되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연동차단부는 상기 차단핀부재에 형성되는 밀착경사면 및 상기 밀착경사면에 형성되는 가스유통부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차단부는 보조기밀부를 포함하고, 상기 보조기밀부는 상기 개폐유로부의 내면에 형성되는 제1보조기밀턱 및 상기 제1보조기밀턱과 대응되어 접하도록 상기 차단핀부재의 둘레면에 형성되는 제2보조기밀턱을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차단핀부재의 둘레면에는 상기 개폐유로부에서 상기 차단핀부재의 편심을 방지하는 센터링고정리브가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 개폐유로부에는 상기 연동차단부에 접촉되는 밀착력을 향상시키는 연장리브부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 안전밸브를 구비한 가스용기는: 본체에 결합되는 돔과, 상기 돔에 결합되는 상부캡과, 상기 상부캡에 구비되고, 상기 제1항 내지 제7항 중 어느 한항에 기재된 안전밸브 및 상기 안전밸브와 연동되어 상기 본체의 과압가스를 외부로 방출시키는 가스방출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스방출부는 상기 돔의 테두리에 형성되어 상기 본체 내의 과압 발생시 상기 돔의 변형에 연동되어 파열되는 복수개의 패턴홈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 안전밸브 및 이를 구비한 가스용기는 안전수칙을 지키지 않고 변칙적으로 사용하여 본체 내부의 온도가 상승하고 과압이 발생하면, 온도상승과 연동되어 연동차단부가 연화되어 유로를 차단할 수 있어 가스레인지의 화원을 제거할 수 있어 지속적인 온도상승 및 과압을 방지할 수 있다. 이로 인해 가스용기의 폭발을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 조리기구의 복사열에 의한 2차 온도상승 및 과압이 발생하면, 과압가스를 돔의 변형에 의해 파열되는 가스방출부에 통해 외부로 배출할 수 있어 본체의 폭발을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스용기를 보인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스용기의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전밸브를 보인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전밸브의 차단부를 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전밸브의 정상 사용시를 보인 단면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전밸브의 유로 차단을 보인 작동도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스용기의 가스방출부 작동도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 안전밸브 및 이를 구비한 가스용기의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스용기를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스용기의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전밸브를 보인 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전밸브의 차단부를 보인 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전밸브의 정상 사용시를 보인 단면도이고, 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전밸브의 유로 차단을 보인 작동도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스용기의 가스방출부 작동도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스용기(100)는, 본체(110), 돔(115), 상부캡(116), 안전밸브(120) 및 가스방출부(160)를 포함한다.
본체(110)는 원통 형상의 몸체(112)와 몸체(112)의 하부를 커버하는 하부캡(114)으로 이루어진다. 이러한 본체(110)는 내구성을 갖도록 일정 두께 이상의 금속재질로 이루어진다. 몸체(112)는 원통형으로 이루어지고, 몸체(112) 양단에는 각각 돔(115)과 하부캡(114)의 각각 시이밍(seaming)가공에 의해 결합된다.
상부캡(116)은 돔(115)에 결합되며, 상부캡(116)에는 안전밸브(120)가 구비된다.
안전밸브(120)는 밸브부(130) 및 차단부(140)를 포함한다. 밸브부(130)는 본체(110) 내부에 충진된 가스를 배출시킨다. 이러한 밸브부(130)는 상부캡(116)에 구비되어 본체(110)의 내부와 외부를 연통시키는 유로가 구비되는 밸브하우징(132) 및 밸브하우징(132)에 구비되어 선택적으로 본체(110)의 내부 가스를 배출시키는 스템(134)을 포함한다.
밸브하우징(132)은 상부캡(116)에 결합되며, 밸브하우징(132)의 중앙에는 스템(134)이 구비된다. 스템(134)은 밸브하우징(132)의 내부공간에서 탄성부재(136)에 의해 탄성지지되고, 외연을 관통하는 오리피스(135)가 형성된다. 그리고, 상부캡(116)과 밸브하우징(132) 사이에는 오리피스(135)를 차폐하는 스템가스켓(137)이 구비된다. 따라서, 스템(134)이 눌려지기 전에는 스템가스켓(137)이 오리피스(135)를 막고 있어 본체(110) 내의 가스는 외부로 배출되지 않으며, 스템(134)이 외력에 의해 눌려지게 되면, 오리피스(135)가 개방되어 본체(110)의 가스가 외부로 배출된다.
차단부(140)는 밸브부(130)에 구비되어 본체(110)의 내부 온도와 압력에 연동되어 가스유로를 차단하는 것으로서, 밸브하우징(132)의 스템(134)을 통해 외부로 배출되는 가스를 차단할 수 있다. 즉, 배출되는 가스를 차단하여 화원을 제거하는 역할을 수행한다.
이러한 차단부(140)는 밸브부(130)의 내부에 구비되는 개폐유로부(142)와, 개폐유로부(142)에 구비되는 차단핀부재(144)와, 차단핀부재(144)에 형성되어 본체(110)의 내부 온도에 연동되어 차단핀부재(144)가 개폐유로부(142)를 차단시키게 하는 연동차단부(145) 및 밸브부(130)의 단부에 구비되어 차단핀부재(144)의 이탈을 방지하는 이탈방지캡(148)을 포함한다.
연동차단부(145)는 차단핀부재(144)에 형성되어 가스 흐름이 가능한 유격을 형성하고, 본체(110)의 내부 온도가 설정온도에 도달하면 용융되어 차단핀부재(144)와 개폐유로부(142)가 밀착되게 함으로써, 가스배출을 차단할 수 있다.
보다 자세하게, 도 3과 도 4에서 도시된 바와 같이 연동차단부(145)는 차단핀부재(144)에 형성되는 밀착경사면(146) 및 밀착경사면(146)에 형성되는 가스유통부재(147)를 포함한다. 가스유통부재(147)는 밀착경사면(146)에 형성되는 복수개의 노치(notch) 또는 리브(rib)로 이루어질 수 있다. 즉, 연동차단부(145)는 설정온도에서 녹는 재질로 이루어져 온도 상승에 의해 연동차단부(145)가 용융되면, 본체(110) 내부압력에 의해 차단핀부재(144)가 개폐유로부(142)에서 전측으로 이동됨으로써, 차단핀부재(144)의 연동차단부(145)와 개폐유로부(142)의 내면에 밀착되어 가스배출을 차단하는 것이다.
차단부(140)는 보조기밀부(150)를 포함한다. 보조기밀부(150)는 개폐유로부(142)의 내면에 형성되는 제1보조기밀턱(152) 및 제1보조기밀턱(152)과 대응되어 접하도록 차단핀부재(144)의 둘레면에 형성되는 제2보조기밀턱(154)을 포함한다.
보조기밀부(150)는 다단으로 형성될 수도 있으며, 이는 단순한 설계변경에 불과하다. 이러한 보조기밀부(150)에 의해 연동차단부(145)와 더불어 차단성을 향상시킬 수 있다.
차단핀부재(144)의 둘레면에는 개폐유로부(142)에서 차단핀부재(144)의 편심을 방지하는 센터링고정리브(144a)가 형성된다. 센터링고정리브(144a)는 차단핀부재(144)의 후단 둘레면에 돌출 형성되어 개폐유로부(142)의 내면에 지지된다.
이탈방지캡(148)은 중공 형성되고, 개폐유로부(142)의 후단에 결합된다. 즉, 이탈방지캡(148)은 개폐유로부(142)의 후단에 후크 결합되어 차단핀부재(144)의 이탈되는 것을 방지한다.
그리고, 개폐유로부(142)에는 연동차단부(145)에 접촉되어 밀착력을 향상시키는 연장리브부(143)가 더 구비된다. 연장리브부(143)는 개폐유로부(142)의 선단에서 개폐유로부(142)의 내측면과 이격되는 관으로 이루어진다. 따라서, 차단핀부재(144)가 과압에 의해 이동시 다소 벌어질 수 있어 밀착력이 향상되어 기밀성을 향상시킬 수 있다.
가스방출부(160)는 안전밸브(120)와 연동되어 본체(110)의 과압가스를 외부로 방출시킬 수 있다. 보다 자세하게 안전밸브(120)에 의한 가스 차단 이후, 본체(110)의 과압발생시 돔(115)의 변형과 연동되어 과압가스를 외부로 방출시킨다. 이는 과압 발생시 안전밸브(120)에 의해 밸브부(130)가 차단된 후 내부압력이 더욱 상승하면, 압력에 연동되어 본체(110)의 과압가스를 외부로 방출하여 폭발 등의 사고를 방지한다.
이러한 가스방출부(160)는 돔(115)의 테두리에 형성되어 본체(110) 내의 과압 발생시 돔(115)의 변형에 연동되어 파열되는 복수개의 패턴홈부(162)를 포함한다. 가스방출부(160)는 패턴홈부(162)가 돔(115)의 테두리를 따라 복수개 나열된 형태로 이루어진다. 그리고, 패턴홈부(162)는 돔(115)의 변형 시 파열되는 제1홈(163) 및 제1홈(163)의 양측에 구비되어 제1홈(163)의 파열을 배가하는 제2홈(164)을 포함한다.
제2홈(164)은 제1홈(163)이 충분히 벌어져 찢어질 수 있도록 하는 역할을 한다. 즉, 도 1과 도 7에서 도시된 바와 같이 제1홈(163)은 'V'자 단면형상으로 형성되고, 제2홈(164)은 상광하협 형상의 사다리꼴 단면형상으로 형성되어 돔(115)의 변형 시 제1홈(163)측으로 더 많은 응력이 작용하여 보다 넓은 범위로 확장될 수 있으므로 파열이 배가된다.
이하, 상기한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전밸브 및 이를 구비한 가스용기의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에 따른 가스용기(100)를 가스레인지에 장착시킨 후 가스레인지의 작동편을 작동시키면, 밸브부(130)의 스템(134)이 눌려짐과 동시에 본체(110)에 충전된 가스는 스템(134)을 통해 외부로 배출된다.
도 5에서 도시된 바와 같이 스템(134)의 이동에 따라 스템가스켓(137)에 의해 차단되어 있던 오리피스(135)가 개방되면서 밸브하우징(132)을 통해 본체(110)의 내부가스가 외부로 배출되어 화원으로 사용된다.
이러한 휴대용 가스레인지를 사용함에 있어 안전수칙을 지키지 않고, 변칙적으로 사용하여 본체(110)의 온도가 상승하고 내부에 과압이 발생하면, 본체(110)가 폭발할 수 있는 위험에 노출되는데, 안전밸브(120)에 의해 이를 방지할 수 있다.
이는 도 6에서 도시된 바와 같이 변칙적인 사용으로 인해 본체(110) 내부의 온도가 상승하게 되면, 개폐유로부(142)의 차단핀부재(144)가 이동되어 개폐유로부(142)를 차단하게 된다. 이를 보다 자세하게 설명하면, 밀착경사면(146)에 형성되는 가스유통부재(147)에 의해 가스는 원활하게 스템(134)을 통해 배출되다가, 본체(110)의 내부 온도가 설정온도에 도달하게 되면, 연동차단부(145)가 연화되고, 본체(110) 내부의 압력에 의해 차단핀부재(144)는 개폐유로부(142)에서 수평이동된다. 이로 인해, 개폐유로부(142)는 차단되어 가스배출을 차단할 수 있어 가스레인지의 불은 소화된다.
연동차단부(145)는 연화되고, 차단핀부재(144)가 본체(110) 내부의 압력에 의해 개폐유로부(142)의 연장리브부(143)로 가압되므로 도 6의 확대부위처럼 연동차단부(145)에 높은 단턱을 형성할 수 있어 차단신뢰성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 차단핀부재(144)의 이동에 의해 보조기밀부(150)가 상호 접하게 됨으로써, 연동차단부(145)와 더불어 차단신뢰성을 향상시킨다. 이때, 차단핀부재(144)는 후단 둘레면에 형성되는 센터링고정리브(144a)에 의해 직선으로 안내되고, 개폐유로부(142)에서 정확한 중심에 위치할 수 있다.
이후, 조리기구의 복사열에 의해 2차 추가 온도상승과 과압이 발생하면, 도 7에서 도시된 바와 같이 돔(115)의 테두리가 과압에 의해 볼록하게 변형되면서, 패턴홈부(162)로 이루어진 가스방출부(160)가 파열되어 과압가스가 외부로 방출된다. 이로 인해 본체(110)가 폭발되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 이미 안전밸브(120)에 의해 가스레인지의 화원이 제거된 상태이므로 화염으로부터 사용자를 보호할 수 있다.
패턴홈부(162)는 과압에 의해 파열되는 제1홈(163)과, 제1홈(163)의 파열을 배가하는 제2홈(164)으로 이루어져 신뢰성 있는 작동을 가능하게 한다. 즉, 본체(110)의 내부압력이 1.3 ~ 1.71MPa에 이르면 돔(115)이 변형되고, 'V'자 단면형상으로 지닌 제1홈(163)이 양측에 인접하게 형성되는 사다리꼴 단면형상의 제2홈(164)에 의해 제1홈(163)측으로 더 많은 응력이 작용하여 보다 넓은 범위로 확장될 수 있으므로 파열이 배가된다.
따라서, 가스용기(100)의 변칙적인 사용에 의해 본체(110) 내부의 온도가 상승하고 과압이 발생하면, 1차적으로 안전밸브(120)에 의해 가스레인지의 화원을 제거할 수 있고, 조리기구의 복사열에 의해 온도상승과 과압이 발생하면, 2차적으로 돔(115)이 팽창하여 볼록하게 변형되고, 돔(115)의 변형에 의해 제1홈(163)이 파열되어 가스용기(100)가 폭발하는 사고를 방지할 수 있다. 특히, 개폐유로부(142)를 차단하는 차단핀부재(144)의 연동차단부(145)가 온도상승으로 인해 연화되어 개폐유로부(142)를 차단할 수 있어 작동신뢰성이 향상되고, 기밀성이 우수하다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 안전밸브 및 이를 구비한 가시용기에 의하면, 안전수칙을 지키지 않고 변칙적으로 사용하여 본체 내부의 온도가 상승하고 과압이 발생하면, 온도상승과 연동되어 연동차단부가 연화되어 유로를 차단할 수 있어 가스레인지의 화원을 제거할 수 있어 지속적인 온도상승 및 과압을 방지할 수 있고, 조리기구의 복사열에 의한 2차 온도상승 및 과압이 발생하여도, 과압가스를 돔의 변형에 의해 파열되는 가스방출부에 통해 외부로 배출할 수 있어 본체의 폭발을 방지할 수 있다. 그리고, 안전밸브에 의해 화원이 제거된 상태에서 과압가스가 배출됨으로써, 사용자를 화염으로부터 보호할 수 있는 안전한 가스용기를 제공할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 가스용기 110 : 본체
112 : 몸체 114 : 하부캡
115 : 돔 116 : 상부캡
120 : 안전밸브 130 : 밸브부
132 : 밸브하우징 134 : 스템
135 : 오리피스 136 : 탄성부재
137 : 스템가스켓 140 : 차단부
142 : 개폐유로부 143 : 연장리브부
144 : 차단핀부재 144a : 센터링고정리브
145 : 연동차단부 146 : 밀착경사면
147 : 가스유통부재 148 : 이탈방지캡
150 : 보조기밀부 152 : 제1보조기밀턱
154 : 제2보조기밀턱 160 : 가스방출부
162 : 패턴홈부 163 : 제1홈
164 : 제2홈

Claims (9)

  1. 본체 내부에 충전된 가스를 배출시키는 밸브부; 및
    상기 밸브부에 구비되어 상기 본체의 내부 온도와 압력에 연동되어 가스유로를 차단하는 차단부;를 포함하며,
    상기 차단부는 상기 밸브부의 내부에 구비되는 개폐유로부;
    상기 개폐유로부에 구비되는 차단핀부재;
    상기 차단핀부재에 형성되어 상기 본체의 내부 온도에 연동되어 상기 차단핀부재가 상기 개폐유로부를 차단시키게 하는 연동차단부; 및
    상기 밸브부의 단부에 구비되어 상기 차단핀부재의 이탈을 방지하는 이탈방지캡;을 포함하며,
    상기 연동차단부는 상기 차단핀부재에 형성되어 가스 흐름이 가능한 유격을 형성하고, 상기 본체의 내부 온도가 설정온도에 도달하면 용융되는 것을 특징으로 하며,
    상기 연동차단부는 상기 차단핀부재에 형성되는 밀착경사면; 및
    상기 밀착경사면에 형성되는 가스유통부재;를 포함하며,
    상기 차단핀부재의 둘레면에는 상기 개폐유로부에서 상기 차단핀부재의 편심을 방지하는 센터링고정리브;가 형성되며,
    상기 센터링고정리브는 상기 차단핀부재의 둘레면에서 돌출되어 상기 개폐유로부의 내면에 지지되며,
    상기 차단부는 보조기밀부를 포함하고;
    상기 보조기밀부는 상기 개폐유로부의 내면에 형성되는 제1보조기밀턱; 및
    상기 제1보조기밀턱과 대응되어 접하도록 상기 차단핀부재의 둘레면에 형성되는 제2보조기밀턱을 포함하며,
    상기 개폐유로부에는 상기 연동차단부에 접촉되어 밀착력을 향상시키는 연장리브부가 더 구비되며,
    상기 본체의 내부 온도가 설정온도에 도달하면, 상기 연동차단부는 연화되어 단턱을 형성하며 상기 연장리브부에 접촉되므로 가스배출을 차단하는 것을 특징으로 하는 안전밸브.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 본체에 결합되는 돔;
    상기 돔에 결합되는 상부캡;
    상기 상부캡에 구비되고, 상기 제1항에 기재된 안전밸브; 및
    상기 안전밸브와 연동되어 상기 본체의 과압가스를 외부로 방출시키는 가스방출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전밸브를 구비한 가스용기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 가스방출부는 상기 돔의 테두리에 형성되어 상기 본체 내의 과압 발생시 상기 돔의 변형에 연동되어 파열되는 복수개의 패턴홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안전밸브를 구비한 가스용기.
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