KR101805578B1 - 충전식 휴대형 압력용기의 밸브기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기체 상태의 내용물을 고압으로 충전하여 재사용할 수 있게 하는 충전식 휴대형 압력용기의 밸브기구에 관한 것이다. 그 구성은; 선단에는 충전장치가 밀착될 수 있도록 밀착면이 마련되어 있는 원통 형상의 몸체; 개폐스위치 결합을 위하여 상기 몸체의 일측 외주면에 마련되는 수나사부; 용기 본체를 결합시키기 위하여 상기 몸체의 타측 내주면에 마련되는 제1암나사부; 제1실링부재가 끼워지는 곳으로서 상기 제1암나사부 상단에 마련되는 제1실링안착부; 상기 몸체 내부에 상기 제1암나사부의 최소 내경보다 작은 내경으로 마련되는 것으로서, 상기 제1암나사부와 연결되는 원통 형상의 밸브 작동실; 상기 밸브 작동실과 외기(外氣)가 소통될 수 있도록 상기 몸체의 일측 중간에 드릴링에 의해 마련되는 핀홀; 상기 핀홀을 개폐하기 위해 밸브 작동실에 끼워지는 밸브본체; 상기 밸브 작동실의 단면적을 줄이기 위해 상기 밸브 작동실의 후단에 나사결합되는 마개부재; 일단은 상기 밸브본체의 헤드에 지지되고 타단은 상기 마개부재에 지지되는 코일스프링; 일단은 상기 핀홀이 마련된 선단벽체에 지지되고, 타단은 상기 밸브본체의 헤드에 지지되는 환형의 제2실링부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

충전식 휴대형 압력용기의 밸브기구{Valve Apparatus For Portable Pressure Bottle Can be Recharged}

본 발명은 압력용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기체 상태의 내용물을 고압으로 충전하여 재사용할 수 있게 하는 충전식 휴대형 압력용기의 밸브기구에 관한 것이다.

특정한 형태가 없는 각종의 물질 제품은 소정의 용기에 담긴 채로 유통 및 사용된다. 각종 스프레이 제품이 하나의 예가 될 것이다. 그리고 사회의 다변화에 따라 실로 다양한 물질 제품이 소비자에게 공급되고 있다. 최근에는 산소 또는 청정공기가 압력용기에 담긴 상태로 소비자에게 공급되기도 한다.

종래의 압력용기는 큰 압력을 견딜 수 있는 구조로서 휴대가 가능할 정도로 작게 만들 수 있어 용도의 확장 가능성이 매우 크다. 그러나 기체를 직접 충전하는 방식은 아니며 액상의 상태에서 주입한 후 밀봉하여 소비자에게 제공하는 구조이다. 그래서 종래의 압력용기는 재사용이 어려운 구조로 되어 있기 때문에 한 번 사용하고는 폐기되거나 제조자에게 회수되어 재생산 과정을 거치게 되어 있었다.

그러나 페트병, 알루미늄캔 또는 종이팩과 같이 염가의 제품이 아닌 고압용 용기를 일회 사용후 폐기하는 것은 경제적이지 못하다.

휴대가 가능한 압력용기를 재충전하여 사용할 수 있게끔 하는 경우 압력용기의 용도는 사회 여러 분야에서 크게 확장될 것임이 분명하다.

대한민국 실용신안등록출원 제20-2000-0032329호 대한민국 실용신안등록출원 제20-2011-0004757호

위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은, 휴대가 가능하며 재충전이 가능한 소형 압력용기의 밸브기구를 제공하는 것에 있다. 좀 더 구체적으로는 액상이 아닌 기상의 내용물을 고압으로 충전함으로써 내용물을 액화시키기 위한 장비 없이도 압력용기에 물질 제품을 편리하게 충전할 수 있는 압력용기의 밸브기구를 제공하는 것에 본 발명의 목적이 있다.

위와 같은 목적은, 선단에는 충전장치가 밀착될 수 있도록 밀착면이 마련되어 있는 원통 형상의 몸체;

개폐스위치 결합을 위하여 상기 몸체의 일측 외주면에 마련되는 수나사부;

용기 본체를 결합시키기 위하여 상기 몸체의 타측 내주면에 마련되는 제1암나사부;

제1실링부재가 끼워지는 곳으로서 상기 제1암나사부 상단에 마련되는 제1실링안착부;

상기 몸체 내부에 상기 제1암나사부의 최소 내경보다 작은 내경으로 마련되는 것으로서, 상기 제1암나사부와 연결되는 원통 형상의 밸브 작동실;

상기 밸브 작동실과 외기(外氣)가 소통될 수 있도록 상기 몸체의 일측 중간에 드릴링에 의해 마련되는 핀홀;

상기 핀홀을 개폐하기 위해 밸브 작동실에 끼워지는 것으로서, 상기 밸브 작동실에 끼워져 전후로 움직일 수 있게끔 설치되는 헤드와, 상기 핀홀에 끼워지는 것으로서 상기 헤드의 중간에서 돌출 형성된 핀으로 구성되는 밸브본체;

상기 밸브 작동실의 단면적을 줄이기 위해 상기 밸브 작동실의 후단에 나사결합되며, 중간에 가스가 통과될 수 있도록 게이트홀이 마련되는 마개부재;

일단은 상기 밸브본체의 헤드에 지지되고 타단은 상기 마개부재에 지지되는 코일스프링;

일단은 상기 핀홀이 마련된 선단벽체에 지지되고, 타단은 상기 밸브본체의 헤드에 지지되는 환형의 제2실링부재;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전식 휴대형 압력용기의 밸브기구에 의해 달성된다.

본 발명의 특징에 의하면;

상기 마개부재는 중심에 가스가 통과될 수 있도록 게이트가 마련되며, 일측에는 드라이버 또는 렌치와 같은 공구를 이용하여 회전시킬 수 있는 공구홈이 마련되며, 상기 밸브작동실에 나사체결방식으로 결합될 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 핀은 끝으로 갈수록 단면적이 좁아짐으로써 원뿔기둥 형태로 되어 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제2실링부재는 중심 홀은 상기 헤드를 향할수록 직경이 증가됨으로써 테이퍼 형태로 되어 있으며; 상기 헤드에 접하게 되는 상기 제2실링부재의 저면에는 엠보싱 형태로 되어 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 밸브본체의 헤드는 대경부와 소경부로 구성됨으로써 단차를 갖고 있으며; 상기 제2실링부재와 접하는 면은 경사면으로 되어 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 밸브본체의 핀이 상기 몸체의 선단으로부터 돌출되지 않도록 상기 핀홀의 주변이 깊게 패임으로써 싱크부가 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 밸브본체의 헤드는 상기 제2실링부재가 끼워져 안착될 수 있도록 상부 개방형 안착공간을 제공하는 컵 형태로 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면,

상기 선단벽체에는 상기 제2실링부재를 향한 방향으로 원통형 가압대가 돌출 형성될 수 있다.

위와 같은 구성에 의하면, 몸체의 선단에 마련된 밀착면에 충전장치를 강하게 밀착시킨 상태에서 고압으로 기체를 주입하게 되면, 밸브본체가 스프링을 밀고 후퇴하면서 가스 유입로를 확보하면서 기체가 충전되게 된다. 즉 기체를 주입하여 재사용할 수 있는 휴대형 고압용기 내지 그를 위한 밸브기구가 제공되는 것이다. 본 발명에 의하면, 휴대형 고압용기를 재사용함으로써 소비자에게 공급되는 단가를 낮출 수 있으며, 기체로 된 여러 종류의 물질 제품을 널리 보급할 수 있는 발판이 마련된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 충전식 휴대형 압력용기의 밸브기구의 사시도이다.
도 2은 본 발명의 실시예에 의한 충전식 휴대형 압력용기의 밸브기구의 분해 사시도이며, 도 3은 분해 단면도이다.
도 4(a)는 도 1의 A-A선을 따라 취한 정상상태의 종단면도이고, 도 4(b)는 분출상태를, 도 4(c)는 충전상태를 각각 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 충전식 휴대형 압력용기의 밸브기구의 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 충전식 휴대형 압력용기의 밸브기구의 밸브본체의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 충전식 휴대형 압력용기의 밸브기구의 분해 사시도이며, 도 8은 그의 분해 단면도이고, 도 9는 결합상태의 종단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다. 도 1 내지 도 3을 기본적으로 참조하겠으며, 필요한 곳에서 나머지 도면을 인용하기로 한다.

본 발명의 밸브기구는 휴대가 가능한 소형 내압용기에 공기, 산소, 탄산가스, 헬륨, 질소 등의 기체를 재충전하여 사용할 수 있도록 고안된 것이다. 기체의 종류에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니 한다. 기체는 액화되지 않은 상태에서, 즉 기체 상태에서 고압에 의해 충전되는 것으로 예정한다.

밸브기구의 몸체(1)는 강성 유지를 위해 일체형으로 구성되어 있다. 몸체(1)의 선단에는 충전장치(C)가 밀착될 수 있도록 밀착면(3)이 마련되어 있다. 밀착면(3)은 도시된 것처럼 평면 형태로 되어 있으며 어느 정도의 면적을 확보하고 있다. 밀착면(3)은 몸체(1)의 평균 횡단면적에 대하여 50% 이상의 면적을 가진다. 밀착면(3)은 기밀성 향상을 위해 매끄럽게 마감된다.

개폐스위치(S)를 결합시키기 위하여 몸체(1)의 일측 외주면에 수나사부(5)가 마련된다. 또한 용기 본체(B)를 결합시키기 위하여 몸체(1)의 타측 내주면에 제1암나사부(7)가 마련된다.

제1실링부재(9)가 끼워지는 곳인 제1실링안착부(11)가 제1암나사부(7)에 이웃하여 마련된다. 제1실링부재(9)는 환형상이며 우레탄으로 되어 있을 수 있다. 제1실링부재(9)는 용기 본체(B)와 몸체(1) 간의 기밀성 유지를 위해 마련되는 것이다.

몸체(1) 내부에 원통 형상의 밸브 작동실(13)이 보링에 의해 마련된다. 밸브 작동실(13)은 제1실링안착부(11)와 연결되어 있으며, 제1실링안착부(11)의 내경보다 작은 내경으로 마련된다.

밸브 작동실(13)과 외기(外氣)가 소통될 수 있도록 몸체(1)의 일측 중간에 핀홀(15, pin hole)이 마련된다. 핀홀(15)은 밀착면(3)의 중심부에서 외측으로 돌출되게끔 설치된다.

밸브본체(17)가 핀홀(15)을 개폐하기 위해 밸브 작동실(13)에 끼워진다. 밸브본체(17)는 밸브 작동실(13)에 끼워져 도면상 상하로 움직일 수 있게끔 설치되는 단추 형태의 헤드(19)와, 핀홀(15)에 끼워지는 것으로서 헤드(19)의 중간에서 직각으로 돌출 형성된 핀(21)으로 구성된다. 본 발명의 실시예에 의하면, 핀(21)은 끝으로 갈수록 단면적이 좁아짐으로써 원뿔기둥 형태로 되어 있을 수 있다.

본 고안의 또 다른 실시예에 의하면 도 6에 도시된 바와 같이 핀(21)과 헤드(19)의 연결부위(23)는 모서리 부위가 없도록 라운드 형태로 처리되어 있을 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 밸브본체의 헤드(19)는 대경부(19a)와 소경부(19b)로 구성됨으로써 단차를 갖고 있다. 또한 헤드(19)의 상면, 즉 후술되는 제2실링부재(25)와 접하는 면(27)은 경사면으로 되어 있다. 이러한 구성은 도 4(c)에 도시된 바와 같이 기체의 충전시 충전되는 기체의 저항을 줄임으로써 충전이 용이하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다. 다른 한편으로는 쐐기 방식으로 제2실링부재(25)와 접함으로써 기밀성을 높이기 위함이기도 하다.

마개부재(27)가 밸브 작동실(13)의 단면적을 줄이기 위해 밸브 작동실(13)의 후단에 코르크와 같이 결합된다. 도시된 바와 같이 마개부재(29)는 밸브 작동실(13) 내주면에 마련된 제2암나사부(31)에 나사결합된다. 마개부재(29)의 중간에는 가스가 통과될 수 있도록 게이트홀(33)이 마련되어야 할 것이다. 이 게이트홀은(33)은 직경이 핀홀(13)과 유사하도록 작게 마련되어 있다. 또한 마개부재(29)의 일측에는 드라이버 또는 렌치와 같은 공구를 이용하여 회전시킬 수 있는 공구홈(35)이 마련된다.

코일스프링(37)은 일단이 밸브본체의 헤드(19) 저면에 지지되고 타단이 마개부재(29)의 상면에 지지되도록 밸브 작동실(13)에 끼워진다. 환형의 제2실링부재(25)는 일단이 핀홀(15)이 마련된 선단벽체(39)에 지지되고, 타단이 밸브본체의 헤드(19)에 지지되도록 밸브 작동실(13)에 끼워진다.

본 발명의 실시예에 의하면, 제2실링부재(25)의 중심홀(41)은 헤드(19)를 향할수록 직경이 증가되는 테이퍼 형태로 되어 있다. 또한 헤드(19)에 접하게 되는 제2실링부재(25)의 저면에는 엠보싱(43)이 형성되어 있다.

엠보싱(43)은 도시된 것처럼 4개가 십자 형태로 마련될 수 있으나 기타 다양한 방식으로 마련될 수 있다. 이렇게 엠보싱(43)을 둔 이유는 밸브를 장시간 사용하고 있지 않을 경우 제2실링부재(25)와 헤드(19)가 고착되는 것을 방지할 수 있다. 또한 사용시에도 엠보싱(43) 부위가 먼저 헤드(19)와 접촉되므로 기체가 갑작스럽게 분출되는 것을 방지할 수 있다. 이처럼 엠보싱(43)은 기체의 분출 및 차단시 댐핑 역할을 하게 되는 것이다.

본 발명에 의하면 도 4(b)와 같이 개폐스위치(S)가 몸체(1)의 선단에 결합되며, 개폐스위치(S)는 핀(21)을 누름으로써 핀홀(15)을 개방하여 기체가 분출되도록 한다.

기체의 충전은 도 4(c)에 도시된 바와 같은 방식으로 이루어진다. 즉 충전장치(C)는 몸체의 밀착면(3)에 강하게 밀착된 상태에서 핀(21)을 누르고, 고압으로 기체를 주입한다. 그러면 화살표로 표시된 방향을 따라 기체가 용기 본체(B) 내부로 주입된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 도 5에 도시된 것처럼 밸브본체의 핀(21)이 몸체(1)의 선단으로부터 돌출되지 않도록 핀홀(15)의 주변이 깊게 패인 싱크부(45)가 형성될 수 있다. 이는 취급시 핀(21)이 부러지거나 휘는 등의 손상을 입지 않도록 하는 것이다.

본 발명의 실시예에 의하면 밸브 작동실(13)은 단차(47)가 형성됨으로써 단계적으로 직경이 변화되고 있다. 이는 압력의 급작스런 변동에 의한 기계적 충격을 방지하기 위한 방안이다.

한편 사용기체가 헬륨(He)과 같은 작은 입자로 구성된 기체의 경우에는 누설에 대하여 더욱 세밀한 주의를 필요로 한다. 그리고 이전 실시예에 있어서, 기체의 충전시 위에서 가해지는 압력 때문에 제2실링부재(25)가 벌어져 밸브본체(17)에서 이탈되는 문제가 생길 가능성도 있다. 이하 실시예는 이러한 문제에 대비하여 안출된 것이다.

이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예를 설명한다. 미설명되는 도면부호는 이전 실시예를 참조하면 될 것이므로 반복 설명을 생략한다.

본 실시예는 밸브본체(17')의 개선된 구조를 제안한다. 밸브본체(17')의 헤드(19')는 상부가 개방된 컵형태로 되어 있다. 즉 밸브본체(17')의 헤드(19')는 바닥판(55)과, 바닥판(55) 가장자리에 설치됨으로써 상부 개방형 안착공간(53)을 제공하기 위한 원통형 측벽(51)과, 바닥판(55) 중심에서 돌출 연장된 된 핀(21)으로 구성된다. 제2실링부재(25)는 이 밸브본체(17')가 제공하는 안착공간(53)에 끼워지도록 되어 있다. 측벽(51)의 높이는 제2실링부재(25)의 높이보다 높게 되어 있어 제2실링부재(25)의 형태가 변한다 하여도 헤드(19')의 안착공간(53)에서 벗어날 수가 없다. 엠보싱(43)은 제2실링부재(25)의 상면에 형성되어 있다.

또한 본 실시예에 의하면, 몸체(1)의 선단벽체(39)의 중심부에는 제2실링부재(25)를 향하여 가압대(57)가 일체형으로 돌출 형성된다. 가압대(57)는 원통형으로 되어 있으며 선단면(59)은 중심으로 갈수록 제2실링부재(25)에 가까워지도록 경사져 있다. 수평면과 선단면(59)이 이루는 각도(M)는 60 ~80°가 될 수 있다. 이것은 가압대(57)가 쐐기와 유사한 방식으로 제2실링부재(25)의 상면을 누를 수 있도록 하여 기밀유지력을 더욱 높이기 위한 방안이 된다.

또한 가압대(57)는 밸브본체의 헤드(19')의 측벽(51) 내부에 면밀하게 끼워질 수 있는 외경을 가지도록 한다. 이 역시 기밀을 더욱 공고히 하기 위한 수단이다.

본 실시예에 의한 밸브는 기체의 충전시 제2실링부재(25)가 압축기체의 고열에 의한 변형으로부터 안전하여 내구성이 좋고 충전이 용이하게 된다는 장점을 제공한다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다.

1 : 몸체 3 : 밀착면
5 : 수나사부 7, 31 : 제1,2암나사부
9, 25 : 제1,2실링부재 11 : 제1실링안착부
13 : 밸브 작동실 15 : 핀홀
17,17' : 밸브 본체 19,19' : 헤드
21 : 핀 29 : 마개부재
33 : 게이트홀 35 : 공구홈
37 : 코일스프링 39 : 선단벽체
43 : 중심홀 45 : 싱크부
51 : 측벽 53 : 안착공간
55 : 바닥판 57 : 가압대
B : 용기 본체 C : 충전장치
S : 개폐스위치

Claims (8)

1. 선단에는 충전장치가 밀착될 수 있도록 밀착면이 마련되어 있는 원통 형상의 몸체;
   개폐스위치 결합을 위하여 상기 몸체의 일측 외주면에 마련되는 수나사부;
   용기 본체를 결합시키기 위하여 상기 몸체의 타측 내주면에 마련되는 제1암나사부;
   제1실링부재가 끼워지는 곳으로서 상기 제1암나사부 상단에 마련되는 제1실링안착부;
   상기 몸체 내부에 상기 제1암나사부의 최소 내경보다 작은 내경으로 마련되는 것으로서, 상기 제1암나사부와 연결되는 원통 형상의 밸브 작동실;
   상기 밸브 작동실과 외기(外氣)가 소통될 수 있도록 상기 몸체의 일측 중간에 드릴링에 의해 마련되는 핀홀;
   상기 핀홀을 개폐하기 위해 밸브 작동실에 끼워지는 것으로서, 상기 밸브 작동실에 끼워져 전후로 움직일 수 있게끔 설치되는 헤드와, 상기 핀홀에 끼워지는 것으로서 상기 헤드의 중간에서 돌출 형성된 핀으로 구성되는 밸브본체;
   상기 밸브 작동실의 단면적을 줄이기 위해 상기 밸브 작동실의 후단에 나사결합되며, 중간에 가스가 통과될 수 있도록 게이트홀이 마련되는 마개부재;
   일단은 상기 밸브본체의 헤드에 지지되고 타단은 상기 마개부재에 지지되는 코일스프링;
   일단은 상기 핀홀이 마련된 선단벽체에 지지되고, 타단은 상기 밸브본체의 헤드에 지지되는 환형의 제2실링부재;
   를 포함하며;
   상기 밸브본체의 헤드는 상기 제2실링부재가 끼워져 안착될 수 있도록 상부 개방형 안착공간을 제공하는 컵형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 충전식 휴대형 압력용기의 밸브기구.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 핀은 끝으로 갈수록 단면적이 좁아짐으로써 원뿔기둥 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 충전식 휴대형 압력용기의 밸브기구.
4. 제1항에 있어서
   상기 제2실링부재는 중심 홀은 상기 헤드를 향할수록 직경이 증가됨으로써 테이퍼 형태로 되어 있으며;
   상기 헤드에 접하게 되는 상기 제2실링부재의 저면에는 엠보싱 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 충전식 휴대형 압력용기의 밸브기구.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 밸브본체의 핀이 상기 몸체의 선단으로부터 돌출되지 않도록 상기 핀홀의 주변이 깊게 패임으로써 싱크부가 형성되는 것을 특징으로 하는 충전식 휴대형 압력용기의 밸브기구.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 선단벽체에는 상기 제2실링부재를 향한 방향으로 원통형 가압대가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 충전식 휴대형 압력용기의 밸브기구.

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