KR101322697B1 - 유체 누수방지용 기능성 마개 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용기에 담겨있는 유체가 누수되는 것을 방지하기 위해 용기의 입구에 구비되는 유체 누수방지용 기능성 마개에 관한 것이다. 본 발명 유체 누수방지용 기능성 마개는, 용기의 입구에 장착되고 내부에 유체의 유로가 형성되며, 개방된 상부를 통해 유로가 외부로 노출되는 본체; 본체의 개방된 상부와 연결되어 유로를 차단 또는 개방하여 유체의 외부 토출을 제어하도록 이루어지며, 유로의 차단 또는 개방을 제어하는 제어로드가 이동가능하게 구비되는 밸브; 및 유체를 따르지 않을 때에는 제어로드로부터 멀리 떨어진 위치에 위치되고 유체를 따르기 위해 용기를 기울일 때에는 제어로드에 근접하여 제어로드의 이동을 제어하도록 이루어진 제어볼;을 포함하되, 제어로드 및 제어볼 중 어느 하나는 자석으로 이루어지고, 다른 하나는 자성체로 이루어져, 제어볼이 제어로드에 근접할 경우 자력에 의해 제어로드가 이동하여 유로가 개방된다. 본 발명 유체 누수방지용 기능성 마개에 의하면, 용기를 떨어뜨리거나 넘어져 기울어진 상태에서 외부로부터 용기에 충격이 가해지더라도 밸브가 유동하지 않아 유로가 개방되지 않기 때문에 의도하지 않게 유체가 누수될 염려가 없다.

Description

유체 누수방지용 기능성 마개{FUNCTIONAL CAP FOR PREVENTION FLUID LEAK}
본 발명은 기능성 마개에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용기에 담겨있는 유체가 누수되는 것을 방지하기 위해 용기의 입구에 구비되는 유체 누수방지용 기능성 마개에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 물, 음료수, 우유, 주류 등과 같이 사람이 마실 수 있는 유체뿐만 아니라 화학약품 등과 같이 위험성을 갖는 유체 등이 누수되는 것을 바지하기 위한 기능성 마개에 관한 것이다. 본 발명 기능성 마개가 적용되는 유체에는 액체뿐만 아니라 기체도 포함된다.
통상적으로 물이나 음료수 등의 유체는 소정의 부피를 갖는 용기에 담기며, 용기의 입구에 구비되는 마개를 통해 밀봉된다. 그리고 유체를 따르고자 할 경우에는 마개에 구비된 토출구를 개방한 후 용기를 기울여 따르게 된다.
토출구는 개폐부재를 이용하여 개방 또는 폐쇄된다. 개폐부재는 마개에 일체로 형성되거나 마개와 별도로 형성된 후 마개에 결합되는 형태가 일반적이다.
유체가 담겨 있는 용기를 밀봉하기 위해 사용되는 종래의 마개는 마개를 열고 닫는 과정에서 실수로 용기를 떨어뜨리거나 용기의 운반과정에서 실수로 용기를 떨어뜨리는 경우 마개의 토출구를 통해 유체의 누수가 발생되는 문제점을 가지고 있다.
이에 용기가 넘어지거나 떨어져 기울어지더라도 용기 내의 유체가 외부로 누수되지 않는 기능성 마개가 대한민국 공개특허공보(제10-2009-0042682호, 이하 “선행문헌”이라 한다)에 개시되어 있다.
선행문헌에 따른 기능성 마개는, 용기의 입구에 장착되는 본체, 본체의 관통구에 구비되는 밸브, 본체의 관통구와 소통되도록 본체에 연결되며 내부에서 밸브가 움직여 작동되는 가이드로드관, 및 가이드로드관 내에 삽입되어 용기가 90°를 초과하여 기울어질 때 밸브를 밀어 본체의 관통구를 개폐함으로써 유체가 외부로 토출되도록 하는 개폐볼을 포함하여 이루어진다.
이러한 구성을 갖는 기능성 마개에 따르면, 용기가 90° 이하로 기울어지는 경우(일반적으로 용기가 바닥에 넘어지거나 떨어져 기울어진 경우)에는 개폐볼이 움직이지 않기 때문에 밸브에 의해 본체의 관통구가 폐쇄된 상태를 유지하다가, 용기가 90° 이상 기울어지는 경우(사용자가 유체를 따르기 위해 용기를 기울이는 경우)에는 개폐볼이 가이드로드관 내에서 이동하여 밸브를 용기의 내측으로 밀어주므로 본체의 관통구가 개방되어 유체가 외부로 토출된다.
그러나 상술한 바와 같은 구성을 작용을 갖는 선행문헌에 따른 기능성 마개에 따르면 다음과 같은 문제점들을 가진다.
첫째, 용기가 90° 이내의 범위로 기울어진 상태에서도 외부로부터 용기에 충격이 가해지는 경우 밸브가 유동하게 되어 관통구가 개방됨으로써, 의도하지 않게 유체가 누수될 염려가 있다.
둘째, 용기에 담겨있는 유체 특히, 기체의 압력이 높을 경우 개폐볼이 밸브를 밀어주더라도 용기 내의 압력에 의해 밸브가 제대로 열리지 않아 유체를 따르지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
셋째, 개폐볼은 중량을 가져야 하므로 금속재로 형성되나, 선행문헌에 따르면 유체를 따르는 과정에서 개폐볼이 유체에 접촉되기 때문에 개폐볼이 산화되는 등 개폐볼이 손상될 염려가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 외부로부터 충격이 가해지더라도 의도하지 않게 유체가 누수되는 것을 방지할 수 있고, 용기 내의 기체 압력과 관계없이 원하는 대로 유체를 자유롭게 따를 수 있으며, 개폐볼의 산화 등을 방지할 수 있는 유체 누수방지용 기능성 마개를 제공하는데 있다.
본 발명 유체 누수방지용 기능성 마개는, 용기의 입구에 장착되고 내부에 유체의 유로가 형성되며, 개방된 상부를 통해 유로가 외부로 노출되는 본체; 본체의 개방된 상부와 연결되어 유로를 차단 또는 개방하여 유체의 외부 토출을 제어하도록 이루어지며, 유로의 차단 또는 개방을 제어하는 제어로드가 이동가능하게 구비되는 밸브; 및 유체를 따르지 않을 때에는 제어로드로부터 멀리 떨어진 위치에 위치되고 유체를 따르기 위해 용기를 기울일 때에는 제어로드에 근접하여 제어로드의 이동을 제어하도록 이루어진 제어볼;을 포함하되, 제어로드 및 제어볼 중 어느 하나는 자석으로 이루어지고, 다른 하나는 자성체로 이루어져, 제어볼이 제어로드에 근접할 경우 자력에 의해 제어로드가 이동하여 유로가 개방된다.
용기가 수직으로 세워진 상태를 0°로 할 때 상기 용기가 0° 이상 90° 이하로 기울어지면 제어볼은 제어로드로부터 먼 위치에 위치되어 제어로드는 원상태를 유지하며, 용기에 담긴 유체를 따르기 위해 용기를 90° 초과하여 기울이면 제어볼이 제어로드에 근접하여 제어로드를 이동시킨다.
밸브는, 상하부의 압력차에 의해 승강되며, 상부로 유체가 유입되는 제1유체 유입홀과 유입된 유체를 하부로 토출시키는 유체 토출구가 형성된 밸브몸체; 밸브몸체의 외측에 끼워져 유로상의 유체가 정상경로 외의 다른 경로로 누수되지 않도록 하며, 제1유체 유입홀에 대응되는 제2유체 유입홀이 형성되고, 유체 토출구가 관통되는 토출구 관통홀이 형성된 패킹부재; 및 밸브몸체의 상부에서 이동 가능하게 설치되어 제1유체 토출홀을 개폐하는 제어로드;를 포함한다.
본 발명 유체 누수방지용 기능성 마개는, 본체의 개방부에 결합되어 밸브를 감싸면서 개방부를 커버하는 커버를 더 포함한다.
커버는, 본체의 개방부에 결합되며, 중심부에 제어로드가 상하로 이동되는 제어로드 삽입홈이 상하로 길게 형성된 결합부; 결합부의 하부에 형성되어 본체의 개방부에 삽입되며 패킹부재를 본체의 개방부 내에 밀착 가압시켜 개방부의 기밀을 유지시키는 가압부; 및 결합부의 상부에 제어로드 삽입홈과 접하도록 연결 형성되어, 제어볼의 이동통로가 되는 가이드경로;를 포함한다.
제어로드는 제어로드 삽입홈의 내측 상부에 탄성부재로 탄성지지되어, 제어볼이 근접하지 않은 상태에서는 하강하여 제1유체 토출홀을 차단하고, 제어볼이 근접된 상태에서는 상승하여 제1유체 토출홀을 개방하도록 이루어진다.
유체 토출구에 형성되는 유체 토출홀의 단면적은 제1유체 유입홀의 단면적보다 크게 형성된다.
밸브몸체는 상하부에 위치되는 유체가 갖는 압력차에 의해 유동한다.
제어볼이 상기 제어로드와 먼거리에 위치되어 상호간에 자력이 미치지 않을 때 밸브몸체의 상하부에는 동일한 유체압력이 작용하고, 제어볼이 제어로드와 근접되어 상호간에 자력이 미치게 되면 제어로드가 상승하여 유체 토출홀을 개방하게 되고 밸브몸체의 상부에 있던 유체가 순간적으로 유체 토출홀을 통해 밸브몸체의 하부로 토출되어 밸브몸체의 상하부 사이에 압력 불균형이 발생하게 되며, 밸브몸체의 하부 압력이 상부 압력보다 크기 때문에 압력차에 의해 밸브가 상방으로 밀려 유체의 유로가 개방되므로 유체를 외부로 따를 수 있도록 이루어진다.
본 발명 유체 누수방지용 기능성 마개에 의하면 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 용기를 떨어뜨리거나 넘어져 기울어진 상태에서 외부로부터 용기에 충격이 가해지더라도 밸브가 유동하지 않아 유로가 개방되지 않기 때문에 의도하지 않게 유체가 누수될 염려가 없다.
둘째, 용기 내에 담겨있는 유체, 특히 기체의 압력이 높은 경우라도 밸브의 작동에는 지장을 받지 않기 때문에 유체를 원활하게 따를 수 있다.
셋째, 제어볼이 유체가 직접적으로 접촉되지 않기 때문에 유체에 의해 제어볼이 산화되는 등의 우려가 전혀 없다.
도 1은 본 발명 유체 누수방지용 기능성 마개를 갖는 용기의 사시도.
도 2는 및 도 3은 도 1의 분해사시도.
도 4는 도 1의 A-A 선단면도.
도 5는 실수로 용기를 떨어뜨리거나 용기가 넘어졌을 때 유체 누수방지용 기능성 마개에 의해 누수가 방지되는 모습을 나타낸 단면도.
도 6은 용기에 담긴 토출시키기 위해 용기를 기울일 때 유체가 정상적으로 토출되는 모습을 나타낸 단면도.
도 7 내지 도 9는 유체가 외부로 토출되는 과정을 나타낸 주요부 단면도.
이하에서는 본 발명 유체 누수방지용 기능성 마개를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명 유체 누수방지용 기능성 마개를 갖는 용기의 사시도이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 분해사시도이며, 도 4는 도 1의 A-A 선단면도이다.
본 발명 유체 누수방지용 기능성 마개(1)는 본체(100), 밸브(200), 제어볼(300) 및 커버(400)를 포함한다.
본체(100)는 용기(2)의 개방부에 결합되며 용기(2)에 담긴 유체가 토출되는 유체의 유로가 내부에 형성된다. 이러한 본체(100)는 용기(2)의 개방부 외측에 끼워져 결합되도록 하부로 개방된 개방홈을 갖는 용기 결합부(110), 용기 결합부(110)의 상면에 연장되어 밸브(200)가 안착되고 커버(400)가 결합되는 커버 결합부(120), 및 용기 결합부(110)와 커버 결합부(120) 사이에 형성되며 내부에 유체의 유로가 형성되는 유로 형성부(130)를 포함한다.
용기 결합부(110)는 원형용기(2)의 상부에 결합될 수 있도록 원형으로 형성되나, 이에 한정되지 않고 용기의 형상에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 이러한 용기 결합부(110)의 상부 중심에는 용기(2)에 담긴 유체를 토출하기 위한 제1소통홀(111)이 형성된다.
유로 형성부(130)의 중심부에도 용기(2)에 담긴 유체를 토출하기 위한 제2소통홀(131)이 형성된다. 제2소통홀(131)의 내측 중심부에는 제2소통홀(131)의 내측면과 이격되도록 형성되어 제2소통홀(131)을 통해 용기(2)로부터 토출되는 유체를 외부로 따르기 위한 제1배출구(132)가 수직으로 형성된다. 유로 형성부(130)의 측부에는 일단이 제1배출구(132)와 연결되고 타단이 유로 형성부(130)의 외부로 노출되어, 제1배출구(132)로 유입된 유체를 외부로 배출하기 위한 제2배출구(133)가 제1배출구(132)와 직교되게 형성된다. 제1배출구(132)의 하단은 차단되고 상단은 개방된다. 제1배출구(132)는 용기 결합부(110)의 제1소통홀(111)에 형성된 지지부(112)에 의해 지지된다.
상술한 바와 같이 구성된 용기 결합부(110) 및 유로 형성부(130)의 구조로부터 정상적인 유체의 토출경로(유로)는 제1소통홀(111)→제2소통홀(131)→제1배출구(132)→제2배출구(133)로 이어져 형성된다. 여기서 제1소통홀(111) 및 제2소통홀(131)은 유체가 용기(2)로부터 마개(1)로 유입되는 유입경로가 되고 제1배출구(132) 및 제2배출구(133)는 마개(1)로 유입된 유체를 외부로 따르기 위한 토출경로가 된다.
커버 결합부(120)의 가장자리에는 커버(400)를 결합부재를 이용해 결합하기 위한 결합홀이 형성된다. 이러한 커버 결합부(120)의 중심부에는 유로 형성부(130) 및 용기 결합부(110)의 소통홀(111)(131)과 연결되는 관통홀(121)이 형성된다. 관통홀(121)의 내측 상부에는 밸브(200)의 후술할 패킹부재(220)가 안착되어 밀착되는 안착면(122)이 형성되며, 안착면(122)의 내측에는 턱이 형성되어 안착면(122)은 전체적으로 홈의 형태로 형성된다.
커버 결합부(120)의 일측에는 유체를 따르지 않을 때 제어볼(300)이 위치되는 제1가이드관(140)이 수직으로 형성된다. 이 때, 제1가이드관(140)은 커버 결합부(120)의 가장자리에 형성되어 밸브(200)를 구성하는 후술할 제어로드(230)와 멀리 떨어진 상태이므로 제어볼(300)이 제1가이드관(140)에 위치된 상태에서는 제어볼(300)의 자력이 제어로드(230)에 미치지 않아 제어볼(300)로 인해 제어로드(230)의 위치가 변화되지 않는다.
밸브(200)는 본체(100)의 커버 결합부(120)에 연결되어 제1배출구(132)를 개방 또는 폐쇄하여 유체가 제1배출구(132) 및 제2배출구(133)로 이루어지는 토출경로를 통해 외부로 토출되는 것을 제어하게 된다. 이러한 밸브(200)는 밸브몸체(210), 패킹부재(220) 및 제어로드(230)를 포함한다.
밸브몸체(210)는 상하부의 압력차에 의해 커버 결합부(120) 내에서 승강되는 것으로, 원형의 바닥판(211), 바닥판(211)의 가장자리로부터 상방으로 수직하게 연장되며 그 외측에 패킹부재(220)가 끼워지는 패킹부재 끼움부(212), 및 패킹부재 끼움부(212)의 상단으로부터 외측으로 수평연장되는 연장부(213)가 형성된다. 바닥판(211) 및 패킹부재 끼움부(212)로 인해 그 내측에 유체가 채워지는 유체홈이 자연스럽게 형성된다.
바닥판(211)의 가장자리에는 하부로부터 상부로 유체가 유입되도록 하는 제1유체 유입홀(211a)이 형성되며, 그 중심부에는 상부의 유체가 하부로 토출되도록 하는 제1유체 토출홀(211b)이 형성된다. 이 때, 제1유체 토출홀(211b)의 직경은 제1유체 유입홀(211a)의 단면적보다 크게 형성된다.
바닥판(211)의 중심에는 제1유체 토출홀(211b)이 연장되는 유체 토출구(214)가 형성된다. 밸브몸체(210)가 하강된 상태에서 유체 토출구(214)는 제1배출구(132)의 개방된 상부에 삽입된다.
패킹부재(220)는 밸브몸체(210)의 외측에 끼워져 유체가 정상적인 유체의 유로로부터 이탈하여 외부로 누수되는 것을 방지하는 것으로, 밸브몸체(210)의 바닥판(211) 및 패킹부재 끼움부(212)를 감싸며 밸브몸체(210)와 함께 승강되는 밸브몸체 삽입부(221)와, 밸브몸체 삽입부(221)의 상단으로부터 연장되어 커버 결합부(120)의 안착면(122)에 삽입 안착되는 안착부(222)를 포함한다. 이러한 패킹부재(220)는 신축성을 갖는 기밀소재로 이루어지므로 안착부(222)가 안착면(122)에 안착되어 밀착 고정된 상태라도 밸브몸체 삽입부(221)는 밸브몸체(210)와 함께 승강될 수 있다.
밸브몸체 삽입부(221)의 바닥면 가장자리에는 제2소통홀(131)을 통해 용기(2)로부터 배출되는 유체가 밸브몸체(210)의 제1유체 유입홀(211a)로 유입되도록 하는 복수 개의 제2유체 유입홀(221a)이 이격 형성된다. 이와 같이 제2유체 유입홀(221a)을 복수 개 형성한 이유는 밸브몸체(210)의 제1유체 유입홀(211a)이 어느 위치에 있더라도 제1유체 유입홀(211a)을 통한 유체의 유입이 원할해지도록 하기 위함이다. 밸브몸체 삽입부(221)의 바닥면 중심에는 밸브몸체(210)의 유체 토출구(214)가 관통되는 토출구 관통홀(221b)이 형성된다.
제어로드(230)는 자성체로서 밸브몸체(210)의 상부에 이동 가능하게 설치되어 제1유체 토출홀(211b)을 개폐한다. 이러한 제어로드(230)는 커버(400)에 형성된 후술할 제어로드 삽입홈(411) 내에 삽입되며, 스프링(240)에 의해 제어로드 삽입홈(411)의 내측 상부에 탄성 지지된다. 제어로드(230)의 하단에는 신축성을 갖으며 제1유체 토출홀(211b)의 입구와 접촉되어 제1유체 토출홀(211b)을 개폐하는 개폐부재(231)가 결합된다.
이와 같은 구성을 갖는 제어로드(230)는 제어볼(300)이 접근하지 않는 상태에서는 스프링(240)에 의해 하강하여 제1유체 토출홀(211b)을 차단하고, 제어볼(300)이 접근한 상태에서는 제어볼(300)로부터 작용하는 자력에 의해 상승하여 제1유체 토출홀(211b)을 개방한다.
제어볼(300)은 본체(100)에 형성되는 제1가이드관(140) 및 커버(400)에 형성되는 후술할 제2가이드관(430)에 의해 형성되는 가이드경로를 따라 이동하게 되며 자석으로 만들어진다. 이러한 제어볼(300)이 제어로드(230)와 근접할 경우에는 제어볼(300)의 자력이 제어로드(230)에 미쳐 자성체로 된 제어로드(230)가 제어볼(300) 쪽으로 끌리게 된다. 따라서, 제어로드(230)는 커버(400)의 제어로드 삽입홈(411) 내에서 상승하여 밸브몸체(210)의 제1유체 토출홀(211b)을 개방한다. 한편, 본 실시예에서는 제어볼(300)이 자석으로 형성되고 제어로드(230)가 자성체로 형성되나, 이에 한정되지 않고 제어로드(230)가 자석으로 형성되고 제어볼(300)이 자성체로 형성될 수도 있다.
커버(400)는 밸브(200)를 감싸면서 본체(100)를 구성하는 커버 결합부(120)의 개방부에 결합되어 밸브(200) 및 본체(100)의 상부 개방부를 커버한다. 이러한 커버(400)는 결합부(410), 가압부(420) 및 제2가이드관(430)을 포함한다.
결합부(410)는 본체(100)의 커버 결합부(120) 상면에 결합되며, 제어로드(230)가 삽입되어 상하로 이동 가능하게 슬라이딩되는 제어로드 삽입홈(411)이 상하로 길게 형성된다. 제어로드 삽입홈(411)은 본체(100)의 커버 결합부(120) 쪽으로 개방된다. 이 때, 결합부(410)의 저면 중심 및 상면 중심에는 제어로드 삽입홈(411)을 길게 형성하기 위한 제어로드 삽입부(412)(413)가 하방 및 상방으로 돌출되게 연장된다. 제어로드 삽입홈(411)의 상단은 결합부(410)의 상면보다 상방으로 돌출된 형태이며 제2가이드관(430)에 제어볼(300)이 위치해 있을 때 제어볼(300)의 자력이 제어로드(230)에 미칠 수 있도록 제2가이드관(430)과 인접된다.
가압부(420)는 결합부(410)의 하부에 형성되어 결합부(410)가 커버 결합부(120)에 결합될 때 커버 결합부(120)의 개방부에 삽입되면서 패킹부재(220)의 안착부(222)를 안착면(122)에 밀착시킴으로써 유체가 정상적인 유로 외의 경로를 통해 누수되는 것을 방지하도록 기밀을 유지시킨다. 이러한 가압부(420)는 패킹부재(220)의 안착부(222) 형상에 대응되게 원형관 형태로 형성된다.
제2가이드관(430)은 가압부(420)의 상면 중심으로부터 이격된 위치에 수직으로 연장되며, 상단이 본체(100)에 형성된 제1가이드관(140)의 상단과 연결된다. 제2가이드관(430)의 하단은 제어로드 삽입홈(411)의 상단과 인접된 위치에 형성된다. 제2가이드관(430)은 제1가이드관(140)과 더불어 제어볼(300)이 이동하는 가이드경로를 형성한다. 제2가이드관(430)은 결합부(410)를 커버 결합부(120)에 결합할 때 제1가이드관(140)의 상단과 자연스럽게 연결되도록 이루어진다.
한편, 제1가이드관(140)은 용기가 수평면에 대하여 수직으로 세워진 상태를 0°라고 하였을 때 90°이하의 범위 내에서는 제1가이드관(140) 내의 제어볼(300)이 제2가이드관(430)으로 굴러가지 않는 기울기로 형성된다. 즉, 제1가이드관(140)은 용기의 중심을 경유하는 중심선에 대하여 수평인 상태이거나, 하단으로 가면서 중심선에 가까워지는 형태로 형성된다. 정리하면 제1가이드관(140)은 유체를 따르기 위해 용기를 90° 초과하여 기울일 때만 제2가이드관(430)으로 굴러갈 수 있는 기울기를 갖는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 상기와 같이 구성된 본 발명 유체 누수방지용 기능성 마개의 작용을 상세히 설명하기로 한다. 도 4는 도 1의 A-A 선단면도이고, 도 5는 실수로 용기를 떨어뜨리거나 용기가 넘어졌을 때 유체 누수방지용 기능성 마개에 의해 누수가 방지되는 모습을 나타낸 단면도이며, 도 6은 용기에 담긴 토출시키기 위해 용기를 기울일 때 유체가 정상적으로 토출되는 모습을 나타낸 단면도이고, 도 7 내지 도 9는 유체가 외부로 토출되는 과정을 나타낸 주요부 단면도이다.
도 4는 유체가 담긴 용기(2)가 바닥에 정상적으로 놓여있는 상태를 보인 단면도이다. 도면에서처럼 용기(2)가 바닥에 정상적으로 놓여 있는 상태에서는 제어볼(300)이 가이드경로중 제1가이드관(140)의 하단에 위치되어 제어로드(230)와 멀리 떨어지게 된다. 따라서, 제어볼(300)의 자력이 제어로드(230)에 미치지 않기 때문에 제어로드(230)는 스프링(240)에 의해 하강한 상태에서 그 하단에 결합된 개폐부재(231)로 밸브몸체(210)의 제1유체 토출홀(211b)을 차단하게 된다.
아울러, 패킹부재(220)의 밸브몸체 삽입부(221)도 유로 형성부(130)의 제1배출구(132)를 차단하게 된다.
도 5는 유체가 담긴 용기(2)를 바닥에 떨어트리거나 넘어지는 경우를 나타낸 단면도이다. 이 경우 용기(2)가 바닥에서 수직으로 세워진 경우의 각도를 0°로 하였을 때, 바닥에 넘어지는 용기(2)의 각도는 90°이내이다.
도면에서처럼 용기(2)가 90°의 범위 내에서 바닥에 넘어지더라도 제어볼(300)이 이동하지 않기 때문에 제어로드(230)는 스프링(240)에 의해 밀려 그 하단부의 개폐부재(231)가 밸브몸체(210)의 제1유체 토출홀(211b)을 차단한 상태를 유지한다. 또한, 다른 구성요소들도 도 4와 같은 상태를 유지하므로 정상적인 유체의 토출경로가 차단되어 유체가 외부로 토출되지 못한다. 또한, 커버 결합부(120)의 관통홀(121)도 패킹부재(220)에 의해 밀폐된 상태이므로 비정상적인 경로를 통해서도 유체가 누수되지 않는다.
도 6은 용기(2)를 90° 초과하게 기울여 용기(2)에 담긴 유체를 정상적으로 토출하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 7 내지 도 9는 용기(2)를 90° 초과하여 기울일 때 제어볼(300) 및 밸브(200)의 움직임과 유체의 토출과정을 나타낸 도면이다.
용기(2)에 담긴 유체를 따르기 위해 도 6에서와 같이 용기(2)를 90°초과하여 기울이게 되면 정상적인 유체의 토출경로가 개방되어 유체를 외부로 따를 수 있다.
먼저, 도 7과 같이 용기(2)를 기울이는 초기 상태에서는 본체(100)의 소통홀(111)(131)을 통해 용기(2)로부터 토출되는 유체가 패킹부재(220)의 제2유체 유입홀(221a) 및 밸브몸체(210)의 제1유체 유입홀(211a)을 통해 밸브몸체(210)의 바닥판(211) 상부로 유입된다. 이 때, 바닥판(211) 상하부의 유체압력은 동일하기 때문에 밸브(200)의 유동이 생기지 않는다. 또한, 제어볼(300)도 움직임이 없는 상태이므로 제어로드(230)의 움직임도 없게 된다. 따라서, 제어로드(230)가 제1유체 토출홀(211b)를 차단한 상태를 유지한다.
용기(2)를 계속해서 기울인 상태를 유지하게 되면 도 8과 같이 제1가이드관(140)에 있던 제어볼(300)이 가이드경로를 따라 이동하여 제2가이드관(430) 즉, 제어로드 삽입홈(411)의 상부와 근접한 위치로 이동하게 된다. 제어볼(300)이 제어로드 삽입홈(411)에 근접하면 제어볼(300)의 자력이 제어로드(230)에 미치게 되어 제어로드(230)가 자력에 의해 끌려 스프링(240)의 힘을 극복하고 제어로드 삽입홈(411)의 상단부로 이동하게 된다.
이처럼 제어로드(230)가 제어로드 삽입홈(411)의 상단부로 이동하면 제1유체 토출홀(211b)이 개방되고 바닥판(211)의 상부로 유입된 유체가 제1유체 유입홀(211a)보다 직경이 큰 제1유체 토출홀(211b)을 통해 제1배출구(132)로 토출되므로, 바닥판(211) 상하부 사이의 압력 불균형이 발생하게 된다. 즉, 순간적으로 제1유체 유입홀(211a)을 통해 유입되는 유체의 양보다 제1유체 토출홀(211b)을 통해 토출되는 유체의 양이 많기 때문에 바닥판(211) 하부의 유체압력이 상부의 유체압력보다 커진다. 따라서, 바닥판(211)을 포함한 밸브몸체(210)는 바닥판(211) 하부의 유체압력에 의해 상승한다.
밸브몸체(210)가 상승하면 제1배출구(132)에 밀착되어 있던 패킹부재(220)의 밸브몸체 삽입부(221)도 제1배출구(132)의 상단으로부터 떨어지므로 도 9와 같이 본체(100)의 소통홀(111)(131)과 제1배출구(132)가 직접 소통된다. 따라서, 용기(2)로부터 토출되는 유체는 본체(100)의 소통홀(111)(131) 및 제1,2배출구(132)(133)를 통해 외부로 토출된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 기초로 설명하였으나, 본 발명은 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 해당분야 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 얼마든지 변경할 수 있다. 예컨대, 유로 형성부에서 제2배출구가 형성되는 부분의 반대쪽에는 외부로부터 제1배출구 및 제2배출구 내로 공기를 유입시켜 유체를 외부로 원활하게 따를 수 있도록 하는 공기 유입구가 형성될 수도 있다. 또한, 소통홀과 제1배출구의 위치를 바꿀 수도 있다. 즉, 소통홀을 본체의 중심부에 형성하고 제1배출구를 소통홀의 바깥쪽에 형성할 수도 있다. 이에 맞게 밸브몸체에 형성되는 유체 유입홀과 유체 토출홀도 바뀔 수 있다.
1 : 기능성 마개 2 : 용기
100 : 본체 110 : 용기 결합부
111 : 제1소통홀 112 : 지지부
120 : 커버 결합부 121 : 관통홀
122 : 안착면 130 : 유로 형성부
131 : 제2소통홀 132 : 제1배출구
133 : 제2배출구 140 : 제1가이드관
200 : 밸브 210 : 밸브몸체
211 : 바닥판 212 : 패킹부재 끼움부
213 : 연장부 214 : 유체 토출구
220 : 패킹부재 221 : 밸브몸체 삽입부
222 : 안착부 230 : 제어로드
231 : 개폐부재 240 : 스프링
300 : 제어볼 400 : 커버
410 : 결합부 420 : 가압부
430 : 제2가이드관

Claims (10)

  1. 용기의 입구에 장착되며, 용기로부터 유체가 유입되는 유입 유로와 유입된 유체를 외부로 토출하기 위한 토출 유로가 서로 분리 형성된 본체; 및
    상기 본체에 위치 이동 가능하게 구비되어 상기 용기를 기울일 때 유체가 상부로 소통되도록 이루어지며, 상하부 사이의 유체가 갖는 압력차에 의해 상기 유입 유로와 토출 유로를 서로 연결시키거나 차단시키는 밸브;를 포함하는 유체 누수방지용 기능성 마개.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브는,
    상,하부의 압력차에 의해 승강되며, 상부로 유체가 유입되는 제1유체 유입홀과 유입된 유체를 하부로 토출시키는 유체 토출홀이 형성된 밸브몸체; 및
    상기 용기를 기울이는 정도에 따라 위치이동이 조절되어 상기 유체 토출홀을 선택적으로 개폐하도록 구비되는 제어로드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 누수방지용 기능성 마개.
  3. 제2항에 있어서,
    유체를 따르지 않을 때에는 상기 제어로드로부터 멀리 떨어진 위치에 위치되고 유체를 따르기 위해 상기 용기를 기울일 때에는 상기 제어로드에 근접하여 상기 제어로드의 이동을 제어하도록 이루어진 제어볼;을 더 포함하되,
    상기 제어로드 및 제어볼 중 어느 하나는 자석으로 이루어지고, 다른 하나는 자성체로 이루어져, 상기 제어볼이 상기 제어로드에 근접할 경우 자력에 의해 상기 제어로드가 이동하여 상기 유체 토출홀이 개방되는 것을 특징으로 하는 유체 누수방지용 기능성 마개.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 용기가 수직으로 세워진 상태를 0°로 할 때 상기 용기가 0° 이상 90° 이하로 기울어지면 상기 제어볼은 상기 제어로드로부터 먼 위치에 위치되어 상기 제어로드는 원상태를 유지하며, 상기 용기에 담긴 유체를 따르기 위해 용기를 90° 초과하여 기울이면 상기 제어볼이 상기 제어로드에 근접하여 상기 제어로드를 이동시키는 것을 특징으로 하는 유체 누수방지용 기능성 마개.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 밸브는, 상기 밸브몸체의 외측에 끼워져 상기 유입 유로의 유체가 정상경로 외의 다른 경로로 누수되지 않도록 하며, 상기 제1유체 유입홀에 대응되는 제2유체 유입홀이 형성되고, 상기 유체 토출홀이 내부에 형성되는 유체 토출구가 관통되는 패킹부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 누수방지용 기능성 마개.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 본체의 개방부에 결합되어 상기 밸브를 감싸면서 상기 개방부를 커버하는 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 누수방지용 기능성 마개.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 커버는,
    상기 본체의 개방부에 결합되며, 중심부에 상기 제어로드가 상하로 이동되는 제어로드 삽입홈이 상하로 길게 형성된 결합부;
    상기 결합부의 하부에 형성되어 상기 본체의 개방부에 삽입되며 상기 패킹부재를 상기 본체의 개방부 내에 밀착 가압시켜 개방부의 기밀을 유지시키는 가압부; 및
    상기 결합부의 상부에 상기 제어로드 삽입홈과 접하도록 연결 형성되어, 상기 제어볼의 이동통로가 되는 가이드경로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 누수방지용 기능성 마개.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어로드는 상기 제어로드 삽입홈의 내측 상부에 탄성부재로 탄성지지되어, 상기 제어볼이 근접하지 않은 상태에서는 하강하여 상기 유체 토출홀을 차단하고, 상기 제어볼이 근접된 상태에서는 상승하여 상기 유체 토출홀을 개방하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 유체 누수방지용 기능성 마개.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 유체 토출홀의 단면적은 상기 제1유체 유입홀의 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 누수방지용 기능성 마개.
  10. 제3항에 있어서,
    (a) 상기 제어볼이 상기 제어로드와 먼거리에 위치되어 상호간에 자력이 미치지 않을 때 상기 밸브몸체의 상하부에는 동일한 유체압력이 작용하고, (b) 상기 제어볼이 상기 제어로드와 근접되어 상호간에 자력이 미치게 되면 상기 제어로드가 상승하여 상기 유체 토출홀을 개방하게 되고 상기 밸브몸체의 상부에 있던 유체가 순간적으로 상기 유체 토출홀을 통해 밸브몸체의 하부로 토출되어 상기 밸브몸체의 상하부 사이에 압력 불균형이 발생하게 되며, (c) 상기 밸브몸체의 하부 압력이 상부 압력보다 크기 때문에 압력차에 의해 상기 밸브가 상방으로 밀려 상기 유입 유로와 토출 유로가 서로 연결되므로 유체를 외부로 따를 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 유체 누수방지용 기능성 마개.
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