KR20200051935A

KR20200051935A - 역류방지밸브

Info

Publication number: KR20200051935A
Application number: KR1020180134878A
Authority: KR
Inventors: 정재한; 함정현; 황기호
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2020-05-14
Also published as: KR102598540B1

Abstract

본 발명은 기밀 성능을 유지하는 동시에 소음 발생을 억제시킬 수 있도록 한 자동차용 역류방지밸브에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 플런저의 형상을 다단 구조로 개선함과 함께 바디의 내부에 장착되어 플런저와 접촉하는 시트 구조를 개선함으로써, 저압기밀 성능을 향상시키는 동시에 작동시 소음 발생을 억제할 수 있도록 한 자동차용 역류방지밸브를 제공하고자 한 것이다.

Description

역류방지밸브{CHECK VALVE}

본 발명은 역류방지밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기밀 성능을 유지하는 동시에 소음 발생을 억제시킬 수 있도록 한 자동차용 역류방지밸브에 관한 것이다.

최근 환경오염 문제로 인해 연료전지 자동차 또는 압축 천연가스 자동차 등과 같은 대체연료가스 차량이 각광받고 있다.

상기 연료전지 자동차는 수소탱크에 대한 충전이 필요하고, 상기 가스연료차량은 연료가스의 낮은 에너지 밀도로 인해 고압으로 충전하는 추세에 있는 바, 이에 따라 안전한 수소 충전 및 고압가스 충전 방안의 확보가 중요한 이슈가 되고 있다.

대개, 고압가스 시스템에 사용되는 가장 대표적인 안전 장치는 가스의 역류를 방지하기 위한 역류방지밸브(Check valve)를 들 수 있다.

상기 역류방지밸브는 가스유입(예, 연료탱크 충전 등) 시 한 방향의 흐름은 허용하되, 그 반대방향의 흐름은 억제하여 가스 역류로 인한 사고를 방지하기 위한 것으로서, 특히 수소연료전지 자동차의 경우, 수소탱크의 충전구(Receptacle) 및 배관부, 수소탱크 밸브 내 등 다수의 역류방지밸브가 장착되고 있다.

첨부한 도 1은 일반적인 역류방지밸브의 구조를 도시한 단면도로서, 도면부호 10은 역류방지밸브의 바디를 지시한다.

상기 바디(10)의 일측에는 입구(11)가 형성되고, 타측에는 출구(12)가 형성되어 있으며, 그 내부에는 스프링(13)에 의하여 탄성 지지되는 플런저(14, plunger)가 내재되어 있다.

보다 상세하게는, 상기 플런저(14)는 측부로부터 후부를 향하여 관통홀(15)이 형성된 구조로 구비되어, 그 전단부는 스프링(13)의 탄성 복원력에 의하여 입구(11)에 밀착되고, 후단부에는 스프링(13)의 전단부가 체결되며, 또한 스프링(13)의 후단부는 바디(10)의 내벽에 압축 가능하게 지지되는 상태가 된다.

따라서, 상기 바디(10)의 입구(11)로 가스가 충전(또는 유입)될 때, 가스의 압력으로 인한 하중이 플런저(14)를 미는 스프링(13)의 하중보다 커지면, 가스가 플런저(14)를 밀어내면서 바디(body) 내부로 들어가고, 이때 유입 가스는 플런저(14)에 형성된 관통홀(15)을 통과하여 출구(12)로 흐르게 된다.

상기 출구(12)를 통과한 가스가 수소탱크 또는 가스탱크 등의 내부에 충전(또는 유입) 완료되면, 플런저(14)에 작용하던 하중이 해소되는 동시에 스프링(13)의 탄성복원력에 의하여 플런저(14)가 입구(11)쪽으로 다시 전진하여 플런저(14)의 전단부가 입구(11)의 시트(seat)부를 막아 기밀이 유지되는 상태가 되고, 이로 인해 가스의 역류가 방지될 수 있다.

이러한 역류방지 밸브 즉, 체크밸브의 특성은 가스 충진대상쪽(예, 가스탱크쪽)이 고압일수록 플런저(14)를 역방향(입구 방향)으로 미는 하중이 증대하여 기밀성능이 좋아지는 방면, 저압일 때에는 플런저(14)를 미는 하중이 작아져 기밀성능이 떨어진다.

만일, 상기 플런저(14)를 역방향으로 미는 압력이 0에 가까운 압력일 경우, 거의 스프링(13)의 하중(탄성복원력)만으로 플런저(14)를 닫아 기밀을 유지하게 된되며, 이에 저압기밀을 위해서는 스프링(13)의 하중이 크게 셋팅된 것으로 채택하여 플런저(14)를 밀어주어야 한다.

하지만, 상기 스프링(13)의 셋팅 하중 값보다 낮은 압력의 가스가 유입될 경우, 스프링(13)의 힘에 의하여 플런저(14)가 열리지 못하여(열림을 위한 후진) 가스가 유입되지 않게 되는 현상이 발생하고, 또한 유입가스의 압력(플런저를 미는 하중)과 스프링의 하중이 유사할 경우에는 플런저(14)가 진동하며 채터링 소음을 발생시키는 문제점이 따르게 된다.

특히, 정숙성이 뛰어난 수소연료 전지자동차는 위와 같이 체크밸브의 채터링 소음으로 인해 감성 품질이 저하될 우려가 있으며, 이에 소음 발생을 최대로 억제할 필요가 있다.

물론, 상기 플런저의 채터링 소음을 억제하기 위해서 스프링 하중을 작게 셋팅하면 되지만, 상기에서 언급한 바와 같이 스프링 하중이 작아질 경우, 저압에서의 기밀성능이 저하되는 트레이드 오프(trade-off) 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 기존의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 플런저의 형상을 다단 구조로 개선함과 함께 바디의 내부에 장착되어 플런저와 접촉하는 시트 구조를 개선함으로써, 저압기밀 성능을 향상시키는 동시에 작동시 소음 발생을 억제할 수 있도록 한 자동차용 역류방지밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 전단부에 입구가 형성되고, 내부에 입구와 연통되는 플런저 내재공간이 형성된 바디; 상기 플런저 내재공간과 연통되는 출구가 형성된 구조로 구비되어, 상기 바디의 후단부에 체결되는 캡; 가스통과홀이 형성된 플런저 몸체와, 가스통과홀과 연통되는 가스유입홀이 반경 방향을 따라 형성된 구조로 구비되어 플런저 몸체의 전단부에 일체로 형성되는 플런저 기밀체와, 플런저 몸체의 외경부에 그 길이방향을 따라 이격되며 일체로 형성되는 복수의 압력 작용판과, 플런저 기밀체의 전면부에 일체로 형성되어 상기 바디의 입구를 개폐하는 테이퍼 개폐체를 포함하는 플런저; 상기 바디의 플런저 내재공간 벽면부에 부착되어 플런저의 플런저 기밀체와 기밀 접촉하는 시트; 및 상기 플런저의 가장 뒤쪽 압력 작용판과 캡의 내면 사이에 압축 가능하게 내설되는 스프링; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 역류방지밸브를 제공한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 시트는: 플런저의 테이퍼 개폐체와 기밀 접촉 가능한 구조로 구비되어 바디의 내부에서 입구쪽에 체결되는 제1시트와; 플런저의 테이퍼 개폐체와 기밀 접촉 가능한 구조로 구비되어 바디의 내벽에 걸쳐 밀착되게 장착되는 제2시트; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1시트는 외경부에는 바디의 내경부에 나사 체결되는 숫나사부가 형성되고, 내경부에는 테이퍼 개폐체가 기밀 유지 가능하게 접촉하는 기밀유지단이 형성되며, 후단부에는 제2시트를 잠금시키기 위한 잠금돌기가 일체로 돌출 형성된 구조로 구비된 것임을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제1시트는 엔지니어링 플라스틱 재질로 성형 제작된 것임을 특징으로 한다.

상기 제2시트는 바디의 내벽에 밀착되는 메인몸체와, 메인몸체의 전단부에서 안쪽으로 꺽어진 연장단에 일체로 형성되어 테이퍼 개폐체가 기밀 유지 가능하게 접촉하는 기밀유지돌기와, 메인몸체의 후단부에서 바깥쪽으로 꺽어져 캡과의 계면에서의 기밀을 유지시키는 가스켓부로 구성된 것임을 특징으로 한다.

또한, 상기 기밀유지돌기가 형성된 연장단은 바디의 내벽과 제1시트의 잠금돌기 사이에 잠금 삽입되는 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 제2시트의 메인몸체와 기밀유지돌기 사이에는 내압을 수용하는 동시에 내압에 의하여 기밀유지돌기가 플런저 방향으로 밀려서 제1시트의 잠금돌기에 자가 밀착되는 것을 유도하는 압력수용홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제2시트는 연성을 가지는 폴리머 재질로 성형 제작된 것임을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 역류방지밸브는 상기 캡의 내면에 배치되어 제2시트의 가스켓부와 밀착되는 동시에 스프링의 후단부를 지지하는 와셔를 더 포함하고, 상기 와셔의 전면부에는 스프링이 삽입 안착되는 안착구가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 플런저에 다수의 압력 작용판을 일체로 형성함으로써, 가스가 충진된 곳(예, 수소탱크 또는 가스탱크)으로부터의 충진 압력이 다수의 압력 작용판 이면에 작용하여 플런저를 밀폐방향(바디의 입구쪽)으로 가압해줌으로써, 가스의 역류 방지를 위한 기밀성을 증대시킬 수 있다.

둘째, 가스가 충진된 곳(예, 수소탱크 또는 가스탱크)으로부터 플런저에 작용하는 압력이 저압이더라도, 평평한 플런저 기밀체가 제2시트에 형성된 기밀유지돌기를 압착시키며 밀착되는 상태가 됨으로써, 가스의 역류 방지를 위한 기밀성을 증대시킬 수 있다.

셋째, 제2시트의 후단부에 가스켓이 일체로 더 형성되어, 캡과의 체결 계면에서의 기밀성이 증대될 수 있다.

넷째, 역류방지밸브의 바디 내벽에 걸쳐 제1시트 및 제2시트가 밀착되며 부착된 상태가 되어, 가스 충전시 플런저의 진동(채터링)에 따른 바디와의 직접적인 접촉을 차단시킬 수 있고, 플런저의 진동에 따른 소음을 차폐시키게 되므로, 가스유입(충전) 시 역류방지밸브에서 발생하는 소음을 최소화시킬 수 있다.

다섯째, 제2시트의 메인몸체와 기밀유지돌기 사이에 가스가 충진된 곳(예, 수소탱크 또는 가스탱크)으로부터 내압을 수용하는 압력수용홈을 형성하여, 내압에 의하여 기밀유지돌기가 플런저 방향으로 밀려서 제1시트의 잠금돌기에 자가 밀착되도록 함으로써, 제1시트 및 제2시트의 이탈 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 기존의 체크밸브를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 역류방지밸브를 도시한 분리 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 역류방지밸브의 조립 상태를 도시한 단면 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 역류방지밸브의 제2시트 구조를 도시한 단면 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 역류방지밸브의 플런저 구조를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 역류방지밸브의 요부를 도시한 확대 단면도,
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 역류방지밸브의 작동 상태를 도시한 단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 역류방지밸브를 도시한 분리 사시도이고, 도 3은 그 조립 상태를 도시한 단면 사시도이다.

도 2 및 도 3에서 보듯이, 본 발명의 역류방지밸브는 바디(100)와, 이 바디(100)에 나사 체결되는 캡(200)을 골격체로 한다.

상기 바디(100)는 전단부에 입구(102)가 형성되고, 내부에 입구(102)와 연통되는 플런저 내재공간(104)이 형성되며, 후부쪽 외경면에는 캡(200)과의 나사 체결을 위한 숫나사(106)가 형성된 중공 구조로 구비된다.

상기 캡(200)은 전단쪽 내경면에 바디(100)와의 나사 체결을 위한 암나사(202)가 형성되고, 후부쪽에는 가스 등이 충진되는 곳(예, 가스탱크 또는 수소탱크)과 체결되는 나사 체결단(204)이 형성되며, 플런저 내재공간(104)과 연통되는 출구(206)가 관통 형성된 구조로 구비된다.

이때, 상기 바디(100)의 숫나사(106)에 캡(200)의 암나사(202)를 체결하기 전에 바디(100)의 내부에는 가스에 대한 기밀 유지 기능 및 소음 차단 기능 등을 수행하는 시트가 삽입 장착되고, 연이어 가스 흐름을 개폐하기 위한 플런저(130) 및 스프링(140) 등이 내설된다.

상기 시트는 플런저(130)의 테이퍼 개폐체(136)와 기밀 접촉 가능한 구조로 구비되어 바디(100)의 내부에서 입구쪽에 체결되는 제1시트(110)와, 플런저(130)의 테이퍼 개폐체(136)와 기밀 접촉 가능한 구조로 구비되어 바디(100)의 내벽에 걸쳐 밀착되게 장착되는 제2시트(120)로 구성된다.

상기 제1시트(110)는 금속재인 바디(100)와의 나사 결합을 위하여 하드한 재질의 일종인 엔지니어링 플라스틱 재질(PEEK, PAI, PI 등)로 성형 제작된 중공 구조로서, 외경부에는 바디(100)의 입구(102)과 접한 내경부의 암나사부(108)와 나사 체결되는 숫나사부(112)가 형성되고, 내경부에는 플런저(130)의 테이퍼 개폐체가 기밀 유지 가능하게 접촉하는 기밀유지단(114)이 형성되며, 후단부에는 제2시트(120)를 잠금시키기 위한 잠금돌기(116)가 일체로 돌출 형성된 구조로 구비된다.

또한, 상기 제1시트(110)의 후면에는 나사 체결시 지그 형태의 공구가 끼워지는 공구 삽입홈(118)이 형성된다.

이에, 상기 제1시트(110)를 바디(100)의 플런저 내재공간(104) 내에 삽입한 후, 공구 삽입홈(118)에 지그 형태의 공구를 끼인 다음 회전시키면, 도 2에서 보듯이 제1시트(110)의 숫나사부(112)가 바디(100)의 입구(102)과 접한 내경부의 암나사부(108)와 나사 체결됨으로써, 바디(100)에 대한 제1시트(110)의 장착이 이루어진다.

이때, 도 6에서 잘 볼 수 있듯이 상기 제1시트(110)의 잠금돌기(116)와 상기 바디(100)의 내경면 사이는 오목한 홈부를 이루게 되고, 이 오목한 홈부에는 후술하는 바와 같이 제2시트(120)의 전단부에 형성된 연장단(122) 및 기밀유지돌기(123)가 삽입되어 잠금되는 공간이 된다.

첨부한 도 4는 본 발명에 따른 역류방지밸브의 제2시트 구조를 도시한 단면 사시도이다.

상기 제2시트(120)는 플런저의 작동에 따른 진동 소음 등을 차폐시키고, 충격을 흡수하기 위하여 연성을 가지는 폴리머 재질(예, TPU, PTFE 등)로 성형 제작된 것으로서, 도 4에서 보듯이 바디(100)의 내벽면에 밀착되는 중공의 메인몸체(121)와, 메인몸체(121)의 전단부에서 안쪽으로 꺽어진 연장단(122)에 일체로 형성되어 플런저(130)의 테이퍼 개폐체(136)가 기밀 유지 가능하게 접촉하는 기밀유지돌기(123)와, 메인몸체(121)의 후단부에서 바깥쪽으로 꺽어져 캡(200)과의 계면에서의 기밀 유지 기능을 하는 가스켓부(124)로 구성된다.

특히, 상기 제2시트(120)의 메인몸체(121)와 기밀유지돌기(123) 사이에는 내압(도 4에서, 압력으로 화살표 지시한 부분 참조)을 수용하는 동시에 내압에 의하여 기밀유지돌기(123)가 플런저 방향(내경방향)으로 밀려서 제1시트(110)의 잠금돌기(116)에 자가 밀착되는 것을 유도하는 압력수용홈(125)이 형성된다.

이에, 상기 바디(100)의 플런저 내재공간(104)으로 제2시트(120)를 삽입 체결하면, 도 6에서 잘 볼 수 있듯이 상기 기밀유지돌기(123)가 형성된 연장단(122)이 제1시트(110)의 잠금돌기(116)와 바디(100)의 내경면 사이에 형성된 오목한 홈부에 삽입되어 잠금되는 상태가 되고, 또한 도 2에서 보듯이 제2시트(120)의 메인몸체(121)는 바디(100)의 내경면에 밀착되는 상태가 되는 동시에 제2시트(120)의 가스켓부(124)는 바디(100)의 후면에 밀착되는 상태가 된다.

첨부한 도 5는 본 발명에 따른 역류방지밸브의 플런저 구조를 도시한 사시도이다.

상기 플런저(130)는 바디(100)의 내부 실질적으로는 제1 및 제2시트(110,120)의 내부에 삽입 장착되어, 가스의 충진 허용시 후진하고, 충진가스 역류 방지를 위해 전진 운동을 하게 된다.

상기 플런저(130)는 가스통과홀(131)이 형성된 플런저 몸체(132)와, 가스통과홀(131)과 연통되는 가스유입홀(133)이 반경 방향을 따라 형성된 구조로 구비되어 플런저 몸체(132)의 전단부에 일체로 형성되는 플런저 기밀체(134)와, 이 플런저 기밀체(134)의 전면부에 일체로 형성되어 상기 바디(100)의 입구(102)를 개폐하는 테이퍼 개폐체(136)를 포함하여 구성된다.

특히, 상기 플런저(130)는 충진 후의 가스 압력(가스 탱크 또는 수소 탱크로부터 작용하여 가스 압력)에 따른 하중이 작용하는 면적을 증대시키는 동시에 하중 작용이 가중되도록 한 구조로 구비된다.

이를 위해, 상기 플런저 몸체(132)의 외경부에 그 길이방향을 따라 소정의 간격으로 이격되며 복수의 압력 작용판(135)이 일체로 형성된다.

이에, 위와 같이 구비된 플런저(130)는 바디(100)의 내부 실질적으로는 제1 및 제2시트(110,120)의 내부에 삽입 장착되어, 플런저(130)의 테이퍼 개폐체(136)는 제1시트(110)의 기밀유지단(114)과 접촉 가능하게 위치되고, 복수의 압력 작용판(135)은 제2시트(120)의 내경부에 위치하게 된다.

이때, 상기 플런저(130)의 가장 뒤쪽 압력 작용판(135)과 상기 캡(200)의 내면 사이에는 스프링(140)이 압축 가능하게 배치된다.

좀 더 상세하게는, 상기 캡(200)의 내면과 상기 제2시트(120)의 가스켓부(124) 사이에 스프링(140)의 후단부를 지지하는 와셔(142)가 더 배치되는 바, 이 와셔(142)의 전면부에 일체로 형성된 안착구(144) 내에 스프링(140)의 후단부가 압축 가능하게 삽입 안착된다.

이에, 상기 바디(100)에 대한 캡(200)의 나사 체결압에 의하여 와셔(142)가 제2시트(120)의 가스켓부(124)를 가압함으로써, 바디(100)와 캡(200)의 체결 계면에서의 가스 기밀이 가스켓부(124)에 의하여 보다 견고하게 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 역류방지밸브를 통과하여 가스 탱크 또는 수소 탱크 등에 가스충전(유입)이 완료되었을 때, 가스 탱크 또는 수소 탱크에 충전 완료된 충전측 가스 압력이 상기 캡(200)의 출구(206)를 통해 바디(100)의 내부 공간에 위치된 플런저(130)의 각 압력 작용판(135)에 작용하게 되고, 플런저(130)를 바디(100)의 입구(102)쪽으로 밀어내게 된다.

이때, 상기 플런저(130)에는 가스압력에 따른 압착 하중 외에 아래 식 1과 같이 스프링의 탄성 복원력에 따른 하중이 더 가해진다.

(식 1) : 플런저 압착 하중 = 스프링 하중 + 충전측 가스 압력

여기서, 플런저(130)에 작용하는 충전측 가스 압력은 플런저의 각 압력 작용판 단면적 크기에 비례하여 증대될 수 있다.

즉, 충전측 가스 압력이 동일할 때, 플런저의 단면적이 클수록 플런저에 가해지는 압축하중을 증가한다.

다시 말해서, 기존의 단판형 플런저의 경우 하나의 단면적만 가지는 반면, 본 발명에 따른 플런저(130)는 도 5에 도시된 바와 같이 각 압력 작용판(135)의 단면적(B1, B2, B3, B4) 마다 가스압력이 작용하게 된다.

이에, 아래의 식 2와 같이 플런저(130)의 총 단면적(∑B)은 각 압력 작용판(135)의 단면적의 합(B1 + B2 + B3 + B4)이 된다.

(식 2) : 총 단면적 ∑B = B1 + B2 + B3 + B4

따라서, 상기 플런저(130)에 작용하는 충전측 가스 압력은 플런저(130)의 각 압력 작용판(135) 단면적 크기에 비례하여 증대될 수 있고, 여기에 스프링(140)의 탄성복원력이 더해져서, 결국 플런저(130)가 바디(100)의 입구(102)쪽으로 더 강하게 이동될 수 있다.

이렇게 가스 탱크 또는 수소 탱크에 대한 충전 완료 후에 스프링(140)의 탄성복원력 외에 플런저(130)에 작용하는 충전측 가스압력이 증대됨으로써, 플런저(130)의 플런저 기밀체(134)가 제2시트(120)의 기밀유지돌기(123)를 용이하게 압착하는 동시에 플런저(130)의 테이퍼 개폐체(136)도 제1시트(110)의 기밀유지단(114)과 용이하게 접촉하게 되어, 가스 역류 방지 및 기밀 유지 성능이 크게 향상될 수 있다.

여기서, 본 발명에 따른 역류방지밸브의 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.

가스 충전시

첨부한 도 7는 본 발명에 따른 역류방지밸브의 가스 충전시 작동 상태를 도시한 단면도이다.

상기 바디(100)의 입구(102)는 가스가 유입되는 쪽과 연결되고, 상기 캡(200)의 출구(206)는 가스가 충진되는 곳(예, 가스탱크 또는 수소탱크)과 연결된다.

이에, 가스가 바디(100)의 입구(102)로 유입되면, 가스유입 압력에 의하여 플런저(130)가 스프링(140)을 압축시키면서 후진하게 되어, 가스가 바디(100)의 내부로 유입된다.

연이어, 상기 바디(100)의 내부로 유입된 가스는 플런저(130)의 플런저 기밀체(134)에 형성된 가스유입홀(133) 및 플런저 몸체(132)의 가스통과홀(131)을 차례로 경유한 후, 상기 캡(200)의 출구(206)를 통과하여 가스가 충진되는 곳(예, 가스탱크 또는 수소탱크)에 용이하게 충전된다.

가스 충전 완료 후 저압 기밀 동작

첨부한 도 8은 본 발명에 따른 역류방지밸브의 가스 충전 완료 후 저압 기밀동작을 도시한 단면도이다.

가스탱크 또는 수소탱크에 대한 충전이 완료되면, 가스 충전량에 따라 탱크 압력이 저압 상태가 될 수 있고, 이때의 충전측 가스 압력(저압 상태)이 상기 캡(200)의 출구(206)를 통해 바디(100)의 내부 공간에 위치된 플런저(130)의 각 압력 작용판(135)에 작용하게 되어, 플런저(130)를 바디(100)의 입구(102)쪽으로 밀어내게 된다.

이때, 상기 플런저(130)에 작용하는 저압의 가스압력에 따른 압착 하중은 상기와 같이 플런저(130)의 각 압력 작용판(135) 단면적 크기에 비례하여 증대되고, 여기에 스프링(140)의 탄성복원력이 더해져서, 결국 플런저(130)가 바디(100)의 입구(102)쪽으로 강하게 이동될 수 있다.

이에, 도 8의 확대도에서 보듯이 플런저(130)의 플런저 기밀체(134)가 제2시트(120)의 기밀유지돌기(123)에 용이하게 압착됨으로써, 가스의 역류 방지 및 기밀 유지가 이루어질 수 있다.

가스 충전 완료 후 고압 기밀 동작

첨부한 도 9는 본 발명에 따른 역류방지밸브의 가스 충전 완료 후 고압 기밀동작을 도시한 단면도이다.

가스탱크 또는 수소탱크에 대한 충전이 완료되면, 가스 충전량에 따라 탱크 압력이 고압 상태가 될 수 있고, 이때의 충전측 가스 압력(고압 상태)이 상기 캡(200)의 출구(206)를 통해 바디(100)의 내부 공간에 위치된 플런저(130)의 각 압력 작용판(135)에 작용하게 되어, 플런저(130)를 바디(100)의 입구(102)쪽으로 밀어내게 된다.

이때, 상기 플런저(130)에 작용하는 고압의 가스압력에 따른 압착 하중은 상기와 같이 플런저(130)의 각 압력 작용판(135) 단면적 크기에 비례하여 증대되고, 여기에 스프링(140)의 탄성복원력이 더해져서, 결국 플런저(130)가 바디(100)의 입구(102)쪽으로 더욱 강하게 이동될 수 있다.

이에, 도 8의 확대도에서 보듯이 플런저(130)의 플런저 기밀체(134)가 제2시트(120)의 기밀유지돌기(123)에 용이하게 압착됨은 물론 플런저(130)의 테이퍼 개폐체(136)도 제1시트(110)의 기밀유지단(114)과 용이하게 접촉하게 되어, 가스 역류 방지 및 기밀 유지 성능이 크게 향상될 수 있다.

100 : 바디 102 : 입구
104 : 플런저 내재공간 106 : 숫나사
108 : 암나사부 110 : 제1시트
112 : 숫나사부 114 : 기밀유지단
116 : 잠금돌기 118 : 공구 삽입홈
120 : 제2시트 121 : 메인몸체
122 : 연장단 123 : 기밀유지돌기
124 : 가스켓부 125 : 압력수용홈
130 : 플런저 131 : 가스통과홀
132 : 플런저 몸체 133 : 가스유입홀
134 : 플런저 기밀체 135 : 압력 작용판
136 : 테이퍼 개폐체 140 : 스프링
142 : 와셔 144 : 안착구
200 : 캡 202 : 암나사
204 : 나사 체결단 206 : 출구

Claims

전단부에 입구가 형성되고, 내부에 입구와 연통되는 플런저 내재공간이 형성된 바디;
상기 플런저 내재공간과 연통되는 출구가 형성된 구조로 구비되어, 상기 바디의 후단부에 체결되는 캡;
가스통과홀이 형성된 플런저 몸체와, 가스통과홀과 연통되는 가스유입홀이 반경 방향을 따라 형성된 구조로 구비되어 플런저 몸체의 전단부에 일체로 형성되는 플런저 기밀체와, 플런저 몸체의 외경부에 그 길이방향을 따라 이격되며 일체로 형성되는 복수의 압력 작용판과, 플런저 기밀체의 전면부에 일체로 형성되어 상기 바디의 입구를 개폐하는 테이퍼 개폐체를 포함하는 플런저;
상기 바디의 플런저 내재공간 벽면부에 부착되어 플런저의 플런저 기밀체와 기밀 접촉하는 시트;
상기 플런저의 가장 뒤쪽 압력 작용판과 캡의 내면 사이에 압축 가능하게 내설되는 스프링;
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 역류방지밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 시트는:
플런저의 테이퍼 개폐체와 기밀 접촉 가능한 구조로 구비되어 바디의 내부에서 입구쪽에 체결되는 제1시트와;
플런저의 테이퍼 개폐체와 기밀 접촉 가능한 구조로 구비되어 바디의 내벽에 걸쳐 밀착되게 장착되는 제2시트;
로 구성된 것을 특징으로 하는 역류방지밸브.
청구항 2에 있어서,
상기 제1시트는 외경부에는 바디의 내경부에 나사 체결되는 숫나사부가 형성되고, 내경부에는 플런저의 테이퍼 개폐체가 기밀 유지 가능하게 접촉하는 기밀유지단이 형성되며, 후단부에는 제2시트를 잠금시키기 위한 잠금돌기가 일체로 돌출 형성된 구조로 구비된 것임을 특징으로 하는 역류방지밸브.
청구항 2에 있어서,
상기 제1시트는 엔지니어링 플라스틱 재질로 성형 제작된 것임을 특징으로 하는 역류방지밸브.
청구항 2에 있어서,
상기 제2시트는 바디의 내벽에 밀착되는 메인몸체와, 메인몸체의 전단부에서 안쪽으로 꺽어진 연장단에 일체로 형성되어 테이퍼 개폐체가 기밀 유지 가능하게 접촉하는 기밀유지돌기와, 메인몸체의 후단부에서 바깥쪽으로 꺽어져 캡과의 계면에서의 기밀을 유지시키는 가스켓부로 구성된 것임을 특징으로 하는 역류방지밸브.
청구항 5에 있어서,
상기 기밀유지돌기가 형성된 연장단은 바디의 내벽과 제1시트의 잠금돌기 사이에 잠금 삽입되는 것을 특징으로 하는 역류방지밸브.
청구항 5에 있어서,
상기 제2시트의 메인몸체와 기밀유지돌기 사이에는 내압을 수용하는 동시에 내압에 의하여 기밀유지돌기가 플런저 방향으로 밀려서 제1시트의 잠금돌기에 자가 밀착되는 것을 유도하는 압력수용홈이 형성된 것을 특징으로 하는 역류방지밸브.
청구항 2에 있어서,
상기 제2시트는 연성을 가지는 폴리머 재질로 성형 제작된 것임을 특징으로 하는 역류방지밸브.
청구항 1에 있어서,
상기 캡의 내면에 배치되어 제2시트의 가스켓부와 밀착되는 동시에 스프링의 후단부를 지지하는 와셔를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역류방지밸브.
청구항 9에 있어서,
상기 와셔의 전면부에는 스프링이 삽입 안착되는 안착구가 형성된 것을 특징으로 하는 역류방지밸브.