KR102027783B1 - 액화석유가스의 일정량 공급 및 과류시 자동 차단밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 가스통의 사용기간에 관계없이 언제나 가스통에서 일정량의 액화석유가스를 배출할 수 있고, 가스통이 넘어져 가스가 누출되거나 가스가 과다하게 유출될 경우에는 가스통으로부터 유출되는 가스를 자동으로 차단해 주는, 액화석유가스의 일정량 공급 및 과류시 자동 차단밸브를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 가스차단밸브(10)는 밸브스템하우징(11)과, 밸브스템하우징(11) 상단부분에 결합되는 조절밸브(116)과, 조절밸브(116) 하단에 결합되어 밸브스템하우징(11) 내부에서 이동하게 되는 밸브스템(12)과, 밸브스템하우징(11) 내부에 장착되는 실린더(13), 개폐용 볼(16), 실린더지지구(14) 및 고무패킹(15)을 기본적으로 구비하여 구성된다.

Description

액화석유가스의 일정량 공급 및 과류시 자동 차단밸브{Valve supplying a certain amount and automatic shut-off for overflow of liquefied petroleum gas}

본 발명은 액화석유가스용기용 밸브에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 가스통에서 일정량의 액화석유가스를 배출하고, 가스통에서 가스가 과다하게 유출될 경우에는 가스 배출을 자동으로 차단해 주는, 액화석유가스의 일정량 공급 및 과류시 자동 차단밸브에 관한 것이다.

일반적으로 가정이나 업소에서 사용되는 가스기구들은 주방용 조리기구, 가스온풍기, 가스난로, 가스보일러, 가스온수기 등 그 종류가 다양하며, 가스의 종류도 액화천연가스나 액화석유가스로 구분되는데, 액화천연가스는 지하에 매설된 이송관을 통해 가스공급업체로부터 소요지역으로 공급되어 최종적으로는 가스파이프를 통해 각 가정이나 업소 등으로 공급되어 가스기구와 연결되어 사용되고, 액화석유가스는 각 가정이나 업소마다 개별적으로 옥외에 비치한 가스통으로부터 연결호스를 통해 옥내로 공급되어 가스기구와 연결하여 사용되고 있다.

이와 같은 액화천연가스나 액화석유가스는 각 가정이나 업소 등의 옥내로 공급하는 가스파이프나 호스 등의 가스공급관에는 가스기구와 연결에 앞서 가스를 강제적으로 공급 및 차단할 수 있는 중간밸브를 의무적으로 장착하도록 하고 있다. 또한, 가스통에서 호스가 분리되거나 호스가 손상되어 가스가 과다하게 누출되거나 또는 가스를 공급하는 호스에 이상이 생겨 가스가 과다하게 유출될 경우에는 가스를 자동으로 차단하는 과류 차단밸브를 장착하도록 관련법으로 규정되어 있다.

예를 들면, 특허등록 제302971호 "가스개폐장치"는 개폐장치의 하단에 위치한 실린더지지편의 중심을 관통하는 지지축의 중심에 설치된 원판의 상부와 하부에 스프링을 각각 장착하고, 가스압에 따라 스프링이 신축하면서 지지축을 상하로 이동시켜 지지축의 일측단에 고정 설치된 가스차단밸브가 배출구를 개방 또는 폐쇄하도록 구성한 것인데, 지지축이 굵기는 가늘고 길이가 긴 선재로 되어 있기 때문에 가스의 회수 및 재충전시 지지축이 휘어지는 문제가 있을 뿐만 아니라 재충전 후 원위치로 복귀하면서 원판이 실린더의 중앙부분 내주면에 형성된 돌출부의 하단에 걸리게 된다는 문제가 있다.

본 출원인은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 특허등록 제756651호 "액화석유가스용기용 과류차단밸브"를 개발하여 등록받았다. 상기 특허는 차단밸브의 내부에 상하방향으로 절개홈이 형성된 실린더를 삽입하고, 차단밸브의 하단부에 실린더를 지지해 주는 실린더지지구를 결합하며, 실린더지지구의 상부에 스프링과 개폐용 볼을 순차적으로 위치시켜서 가스압과 가스의 유동방향에 따라 스프링이 신축하면서 개폐용 볼이 가스배출구를 개폐하도록 구성되어, 가스를 정상적으로 공급하다가 가스가 비정상적으로 과다 유출될 때는 가스배출구를 폐쇄하여 가스 유출을 차단할 수 있도록 한 것이다.

그런데, 상기 특허의 과류차단밸브는 지속적으로 장기간 사용하다 보니 전혀 예상하지 못했던 다음과 같은 문제가 있었다. 첫째, 과류차단밸브는 일정 규격의 가스통에 연결하여 사용하는데, 가스통 내의 가스를 배출시켜 사용하고 가스통에 가스를 재충전하는 작업을 빈번하게 반복하다 보니 스프링에 변형이 발생함은 물론 스프링상수가 변하게 되어 유량 변화를 초래하게 되고, 가스압력에 따라 스프링이 신축되는 길이가 달라지게 되므로, 결국 일정한 양의 가스를 배출할 수 없을 뿐만 아니라 배출량을 조절할 수도 없다는 문제가 있다.

둘째, 실린더지지구 상부에 굵기가 매우 가는 선재로 제작된 일정 길이의 코일스프링이 장착되어 있고, 가스통에 가스를 충전할 때는 보통 10㎏/㎠의 압력으로 급속히 충전하고, 가스통에서 가스를 배출할 때는 2∼2.7㎏/㎠의 압력으로 서서히 배출하게 되는데, 충전할 때와 배출할 때 스프링에 가해지는 압력이 다르고 스프링이 신장되고 압축되는 방향이 반대이므로 장기간 사용하면 스프링에 변형이 발생하기 때문에 결국 원래 배출량으로 설정된 양과 다른 유량의 가스가 배출되게 된다는 문제가 있다.

셋째, 고무패킹을 패킹하우징에 삽입하여 결합한 후에 패킹하우징을 실린더 상부에 얹어서 실린더 상부와 밸브스템에 형성된 가스출입공의 하단 사이에 고무패킹을 장착하도록 구성되어 있고, 실린더 내부에 개폐용 볼과 스프링을 순차적으로 삽입 한 후에 실린더지지구를 밸브스템 하부에 나사결합하는 일련의 작업이 매우 번거로울 뿐만 아니라 패킹하우징을 실린더 상부에 얹은 상태로 밸브스템에 삽입하는 작업 과정에서 패킹하우징이 실린더 상부에서 분리되어 낙하하기 때문에 조립 작업에 어려움이 있고 조립하는데 시간이 많이 소요되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 가스통의 사용기간에 관계없이 언제나 가스통에서 일정량의 액화석유가스를 배출할 수 있고, 가스통이 넘어져 가스가 누출되거나 가스가 과다하게 유출될 경우에는 가스통으로부터 유출되는 가스를 자동으로 차단해 주는, 액화석유가스의 일정량 공급 및 과류시 자동 차단밸브를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 차단밸브의 구조가 간단하고 부품수도 줄여서 조립작업을 수월하고 신속하게 할 수 있게 하여 생산성 향상은 물론 생산원가도 절감할 수 있는, 액화석유가스의 일정량 공급 및 과류시 자동 차단밸브를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 액화석유가스의 일정량 공급 및 과류시 자동 차단밸브는, 가스유입구와 가스배출구 및 안전변을 구비하고, 상단부분 내주면과 나사결합되어 밸브스템을 조절부 내에서 상하로 이동시키는 조절밸브를 구비한 밸브스템하우징; 중공(中空) 원통 형상이고, 중앙부분에 위치한 본체부의 상부와 하부에 수직으로 절개된 절개홈이 원주방향을 따라 등간격으로 각각 형성된 상부 및 하부절개부로 구성되어, 상기 밸브스템하우징의 조절부 하부의 내주면에 장착되는 실린더; 상기 실린더의 원통 형상 내부를 이동하면서 가스의 배출 및 유입을 규제하게 되는 개폐용 볼; 원판 형상의 중앙부분에 상방으로 상기 개폐용 볼을 지지하는 돌출지지편이 형성되어 있고, 돌출지지편을 중심으로 등간격으로 유통공이 원판에 형성되어 있으며, 원판의 가장자리 원주를 따라 상방으로 형성된 측벽의 외주면에 나선(螺旋)이 형성되어 있어서, 상기 밸브스템하우징의 하단부분 내주면과 나사결합되어 상기 실린더를 고정 지지해 주는 실린더지지구; 상기 밸브스템하우징의 조절부 하단에 격벽이 형성되고, 격벽의 중앙에 가스출입공이 형성되어 있으며, 링 형상으로 형성되어 상기 실린더의 상단부분과 격벽의 하단 사이에 장착되게 되는 고무패킹을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 고무패킹은, 상기 실린더의 상부절개부 상단부분에 형성된 패킹삽입홈에 삽입되어 장착된다.

바람직하게는, 개폐용 볼은, 가스통에서 정상적으로 가스가 유출될 때는 실린더지지구의 돌출지지편 상단에 얹혀져서 있다가, 가스통으로부터 가스 유출을 차단할 때는 실린더의 상부절개부 쪽으로 이동하여 고무패킹과 가스출입공의 구멍을 폐쇄하도록 작동하게 된다.

본 발명에 따른 액화석유가스 자동 차단밸브는, 가스배출구를 개폐하는 개폐용 볼을 지지해 주는 스프링을 채택하지 않고 실린더지지구와 일체로 형성된 금속재 로드(rod)인 돌출지지편을 사용하는 구조이기 때문에 차단밸브를 장기간 사용하더라도 언제나 가스통에서 일정량의 액화석유가스만을 배출할 수 있고, 배출량에 맞춰서 돌출지지편의 높이만 조절해서 다양한 길이로 제작하면 장기간 사용하더라도 원래 배출 예정량이 변하게 될 염려가 전혀 없다. 또한, 과다하게 유출될 경우에는 가스통으로부터 유출되는 가스압에 의해 개폐용 볼이 이동하게 되어 가스유출구를 자동으로 폐쇄하게 되어 가스 유출을 차단해 주게 된다.

또, 실린더 상부에 고무패킹이 삽입되는 패킹삽입홈을 직접 형성하여 패킹하우징이 없이 고무패킹이 실린더 상부에 직접 삽입되어 일체로 결합되어 있으며, 개폐용 볼을 지지하는 스프링을 사용하지 않기 때문에 부품수도 줄고 조립작업이 단순하고 간편하여 신속하게 조립할 수 있으므로 결국 생산성 향상은 물론 생산원가도 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제1실시예의 가스차단밸브의 정상적인 가스공급 상태를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제2실시예의 가스차단밸브의 정상적인 가스공급 상태를 도시한 단면도이다.
도 3a와 3b는 고무패킹을 실린더에 장착하는 제1 및 제2실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 실린더지지구를 도시한 도면이다.
도 5는 가스차단밸브에 의해 가스공급이 차단된 상태를 도시한 단면도이다.
도 6은 가스통에 가스를 재충전시킬 때 가스차단밸브의 작동상태를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 액화석유가스 자동 차단밸브의 기술적 특징은, 가스배출구를 개폐하는 개폐용 볼을 지지해 주는 스프링을 채택하지 않고 실린더지지구와 일체로 형성된 금속 막대 형상의 돌출지지편을 사용함으로써, 가스통을 장기간 사용하더라도 가스유출량을 일정하게 할 수 있고, 가스가 과다하게 유출될 경우에는 가스통으로부터 유출되는 가스를 자동으로 차단해 주도록 했다는 점이다.

본 발명에 따른 가스차단밸브(10)는 밸브스템하우징(11)과, 밸브스템하우징(11) 상단부분에 결합되는 조절밸브(116)과, 조절밸브(116) 하단에 결합되어 밸브스템하우징(11) 내부에서 이동하게 되는 밸브스템(12)과, 밸브스템하우징(11) 내부에 장착되는 실린더(13), 개폐용 볼(16), 실린더지지구(14) 및 고무패킹(15)을 기본적으로 구비하여 구성된다.

밸브스템하우징(11)은 가스통 상단에 결합되는 가스유입구(111)와, 가스통에서 나온 가스를 일단에 연결된 고무호스를 통해서 가스기구로 배출시키는 가스배출구(112) 및 가스통 내의 압력이 급격히 상승했을 때 과압을 방출시키기 위한 안전변(113)을 구비하게 되고, 상단부분 내주면과 나사결합되어 사용자가 손으로 회전시켜 밸브스템(12)을 조절부(115) 내에서 상하로 이동시키는 조절밸브(116)를 구비하여 구성된다.

밸브스템하우징(11)의 조절부(115) 하단에는 격벽이 형성되어 있고, 격벽의 중앙에는 가스출입공(114)이 형성되어 있으며, 밸브스템하우징(11)의 조절부(115) 하단부분의 측벽에는 가스배출구(112) 쪽으로 관통하는 구멍이 형성되어 있어서, 격벽에 형성된 가스출입공(114)을 통과한 가스가 조절부(115)를 거쳐서 가스배출구(112) 쪽으로 관통하는 구멍을 통해 고무호스로 배출되게 된다.

조절부(115)는 밸브스템하우징(11)의 상단에 결합된 조절밸브(116)의 하부에 위치하는 공간이고, 밸브스템(12)은 조절밸브(116) 쪽으로 가스누출을 차단할 수 있도록 그 외주면이 조절부(115)의 내주면과 밀착되어 조절밸브(116)의 조작에 따라 조절부(115) 내에서 상하로 이동하게 되며, 밸브스템(12)의 하단에는 제어핀(도면부호 미지정)이 돌출되어 있다(도 1 참조).

실린더(13)는 중공(中空) 원통 형상이고, 중앙부분에 위치한 본체부(132)의 상부와 하부에 수직으로 절개된 다수의 절개홈이 원주방향을 따라 등간격으로 각각 형성된 상부절개부(131) 및 하부절개부(133)로 구성된다. 실린더(13)는 밸브스템하우징의 조절부(115) 하부에 형성된 격벽의 하부에 장착되게 되는데, 실린더(13)가 밸브스템하우징(11)의 내주면에 끼워져서 설치되게 되며, 하부절개부(133)에 형성된 절개홈의 단면적의 총합이 가스출입공(114)의 단면적보다 크게 형성되어 있어야 가스통의 가스를 일정 압력으로 배출시킬 수 있게 되고, 가스통에 가스를 재충전시킬 때는 신속하게 충전시킬 수 있게 된다.

개폐용 볼(16)은 실린더(13)의 원통 형상 내부를 이동하면서 가스의 배출 및 유입을 규제하게 되는데, 개폐용 볼(16)의 외경은 실린더(13)의 원통 형상 내경보다 약간 작게 형성되어 있어야 개폐용 볼(16)이 실린더 내부를 이동할 수 있게 되고, 가스통의 가스를 유출시킬 수 있게 된다.

실린더지지구(14)는 원판 형상의 중앙부분에 상방으로 개폐용 볼(16)을 지지하는 돌출지지편(141)이 형성되어 있고, 돌출지지편(141)을 중심으로 등간격으로 유통공(142)이 원판에 형성되어 있으며, 원판의 가장자리 원주를 따라 상방으로 형성된 측벽의 외주면에 나선(螺旋)이 형성되어 있어서, 밸브스템하우징(11)의 하단부분 내주면과 나사결합되어 실린더(13)를 고정 지지해 주는 구성이다. 유통공(142)을 통해서 가스통 내의 가스가 유출되거나 재충전시 가스통으로 가스가 유입되어 충전되게 되며, 유통공(142)의 개수나 형상은 특별히 한정할 필요는 없다.

본 발명의 가장 큰 기술적 특징이 개폐용 볼(16)을 지지하는 별도의 스프링을 사용하지 않고 금속재의 로드(rod)인 돌출지지편(141)만을 사용한다는 점이다. 부연하여 설명하면, 돌출지지편(141)은 금속재로 된 막대 형상이기 때문에 변형되지 않으므로 가스차단밸브(10)를 장기간 사용하더라도 언제나 가스통에서 일정량의 가스만을 배출할 수 있고, 배출량에 맞춰서 돌출지지편(16)의 높이만 조절해서 다양한 길이로 제작하면 원래 배출 예정량이 변하게 될 염려가 전혀 없다.

지금까지 출현했던 모든 가스차단밸브는 스프링을 사용하여 개폐용 볼을 지지했는데, 스프링은 굵기가 매우 가는 금속 선재를 사용하여 코일 형상으로 제작하기 때문에 어떤 재질의 금속을 사용하여 제작하더라도 장기간 사용하면 스프링 특성이 변하면서 스프링의 형상도 변하게 되므로 처음 사용할 때와는 달라지게 되어 일정량의 가스를 공급할 수 없다는 것이 가장 큰 문제였으나, 본 발명에서는 이와 같은 스프링을 사용하지 않고 금속 막대인 돌출지지편(141)을 사용하기 때문에 아무리 장기간을 사용해도 금속 막대가 변형되지 않으므로, 스프링 사용으로 인하여 발생하게 되는 모든 문제를 근원적으로 해결하였다.

실린더(13)의 상단부분과 밸브스템하우징(11)의 조절부(115) 하단에 형성된 격벽의 하단 사이에는 고무패킹(15)이 장착되게 되는데, 고무패킹(15)은 링 형상으로 형성되어 있으며, 고무패킹(15)을 별도의 패킹하우징(151)에 삽입하여 장착할 수도 있고(제2실시예), 조립의 편의성과 구성의 단순화를 위해 실린더(13)의 상부절개부(131) 상단부분에 형성된 패킹삽입홈(134)에 삽입하여 장착할 수도 있다(제1실시예).

제1실시예는 '1'로 시작하는 도면부호를 사용했고, 제2실시예는 '2'로 시작하는 도면부호를 사용했는데, 제1실시예와 제2실시예의 차이는 고무패킹을 실린더에 직접 삽입하여 실린더와 일체로 장착했느냐, 별도의 패킹하우징에 삽입하여 실린더 상단에 얹어서 실린더와는 분리된 별도의 구성으로 조립했느냐의 차이만 있고 나머지 구성은 동일하다. 따라서 중복되는 설명은 생략한다.

이하에서는 본 발명에 따른 가스차단밸브(10)의 작동에 대하여 설명한다. 먼저, 가스통에서 정상적으로 가스가 유출될 때는, 도 1과 같이, 개폐용 볼(16)은 실린더지지구의 돌출지지편(141) 상단에 얹혀져서 실린더(13)의 중간부분에 위치한 본체부(132) 또는 하부절개부(133)에 위치하게 되는데, 개폐용 볼(16)의 외경이 실린더의 본체부(132) 내경보다 작으므로 가스유입구(111)로 유입되는 가스는 실린더의 본체부(132) 내면과 개폐용 볼(16)의 구면 사이에 형성된 틈새 또는 하부절개부(133)에 형성된 절개홈을 통해 가스가 정상적으로 유출되게 된다.

가스를 공급하는 고무호스가 빠졌거나 찢어졌을 때 등의 사고가 발생되면 가스가 과다하게 유출되기 때문에, 도 5와 같이, 가스배출구(112)에서 가스가 비정상적으로 과다하게 유출될 경우에는, 가스유입구(111)로 유입되는 가스압이 순간적으로 증가되며, 이에 따라 증가된 가스압에 의해 개폐용 볼(16)이 실린더의 상부절개부(131)상단에 있는 가스출입공(114)쪽으로 이동하여 가스출입공(114)을 폐쇄하여 가스 유출을 차단하게 된다.

도 6과 같이 가스통에 가스를 재충전할 때는, 가스배출구(112)로 재충전되는 가스압에 의해 개폐용 볼(16)이 실린더의 하부절개부(133) 쪽으로 이동하게 되는데, 이때 개폐용 볼(16)은 돌출지지편(141) 쪽으로 이동하게 된다. 실린더(13)의 하부절개부(133)에 형성된 다수의 절개홈의 단면적의 총합이 가스출입공(114)의 단면적보다 큰 단면적을 가지고 있으므로 가스출입공(114)으로 유입되는 가스의 양이 실린더(13) 내부에서 지연되거나 또는 정체되지 않고 개폐용 볼(16)의 상측에서 하부절개부(133)에 형성된 복수의 절개홈을 통해 가스통 쪽으로 빠르게 흐르게 되므로, 결국 신속한 가스 재충전이 이루어지게 된다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 가스차단밸브
11 : 밸브스템하우징 111 : 가스유입구
112 : 가스배출구 113 : 안전변
114 : 가스출입공 115 : 조절부
116 : 조절밸브
12 : 밸브스템 13 : 실린더
131 : 상부절개부 132 : 본체부
133 : 하부절개부 134 : 패킹삽입홈
14 : 실린더지지구 141 : 돌출지지편
142 : 가스유통공
15 : 고무패킹 151 : 패킹하우징
16 : 개폐용 볼

Claims (3)

1. 가스유입구와 가스배출구 및 안전변을 구비하고, 상단부분 내주면과 나사결합되어 밸브스템을 조절부 내에서 상하로 이동시키는 조절밸브를 구비한 밸브스템하우징;
   중공(中空) 원통 형상이고, 중앙부분에 위치한 본체부의 상부와 하부에 수직으로 절개된 절개홈이 원주방향을 따라 등간격으로 각각 형성된 상부 및 하부절개부로 구성되어, 상기 밸브스템하우징의 조절부 하부의 내주면에 장착되는 실린더;
   상기 실린더의 원통 형상 내부를 이동하면서 가스의 배출 및 유입을 규제하게 되는 개폐용 볼;
   원판 형상의 중앙부분에 상방으로 상기 개폐용 볼을 지지하는 돌출지지편이 형성되어 있고, 돌출지지편을 중심으로 등간격으로 유통공이 원판에 형성되어 있으며, 원판의 가장자리 원주를 따라 상방으로 형성된 측벽의 외주면에 나선(螺旋)이 형성되어 있어서, 상기 밸브스템하우징의 하단부분 내주면과 나사결합되어 상기 실린더를 고정 지지해 주는 실린더지지구;
   상기 밸브스템하우징의 조절부 하단에 격벽이 형성되고, 격벽의 중앙에 가스출입공이 형성되어 있으며, 링 형상으로 형성되어 상기 실린더의 상단부분과 격벽의 하단 사이에 장착되게 되는 고무패킹;
   을 포함하여 구성되고, 상기 고무패킹은, 상기 실린더의 상부절개부 상단부분에 형성된 패킹삽입홈에 삽입되어 장착된 것을 특징으로 하는 액화석유가스의 일정량 공급 및 과류시 자동 차단밸브.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 개폐용 볼은, 가스통에서 정상적으로 가스가 유출될 때는 실린더지지구의 돌출지지편 상단에 얹혀져서 있다가, 가스통으로부터 유출되는 가스를 차단할 때는 실린더의 상부절개부 쪽으로 이동하여 고무패킹과 가스출입공의 구멍을 폐쇄하도록 작동하게 되는 것을 특징으로 하는 액화석유가스의 일정량 공급 및 과류시 자동 차단밸브.

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