KR102342886B1 - 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치 - Google Patents

휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대용 가스버너에 일체형으로 설치되어 휴대용 가스버너에 장착된 부탄가스 용기를 천공하여 상기 부탄가스 용기에 잔류된 부탄가스를 제거할 수 있는 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치는, 부탄가스 용기(1)가 장착되는 장착부(13)를 개폐하는 덮개(14)의 일측에 홈(14a)이 형성된 휴대용 가스버너(10)에 일체형으로 구비되는 부탄가스 천공장치에 있어서, 덮개(14)의 일측에 구비되는 프레임(110); 프레임(110)의 상부를 수직방향으로 관통하며, 외부로부터 가해지는 수직방향의 압력에 의해 덮개의 홈(14a) 및 부탄가스 용기(1)를 수직방향으로 관통하는 송곳(120); 송곳(120)의 상부(121)와 결합되어 상부에 가해지는 수직방향의 압력을 송곳(120)에 전달하는 펀칭 버튼(130); 송곳(120)의 외측을 감싸며, 송곳(120)이 펀칭 버튼(130)으로부터 전달받는지 여부에 따라 원 상태로부터 압축 상태되거나, 압축 상태로부터 원 상태로부터 복원되어 송곳(120)이 상측을 향해 이동되도록 하는 스프링(140); 및 펀칭 버튼(130)의 측부 또는 하부와 힌지결합되며, 힌지결합에 의한 회전으로 수직상태가 되어 프레임(110)의 상부와 체결되는 경우, 송곳(120)이 하측을 향해 이동되는 것을 차단하는 경첩(150);을 포함한다.

Description

휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치{Integrated butane gas punching device of portable gas burner}
본 발명은 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 휴대용 가스버너에 일체형으로 설치되어 휴대용 가스버너에 장착된 부탄가스 용기를 천공하여 상기 부탄가스 용기에 잔류된 부탄가스를 제거할 수 있는 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치에 관한 것이다.
일반적으로 연료, 화장품, 살충제 등 생활용품으로 사용되는 스프레이 종류의 분사식 밀폐용기 제품은 부탄, 프로판, 프레온 등의 고압 가스를 내장하고 있어 사용 전 및 사용 중에라도 항상 폭발 위험성이 존재하고 있으며, 사용된 후에도 폐 용기 처리 과정에서 안전이 확보되지 않는 경우, 폐 용기의 폭발 위험성이 존재하고, 특히 야외 쓰레기장에서 일반쓰레기와 섞여 있다가 소각 중에 폭발하는 사례가 많으며, 이로 인한 소비자에게 위해를 가하는 사고도 빈발하다.
이러한 사례를 방지하기 위해 폐기물의 외부에는 사업자가 '구멍을 뚫어 버릴 것' 등과 같은 문구를 표시함으로써, 소비자에게 안전 처리 책임을 일임하고 있으나, 폐기물을 천공하기 위한 필요 도구(예: 송곳, 못)가 없는 야외에서는 현실적으로 지키기 어려운 무책임한 안전조치에 불과하며, 특히 내용물의 잔량이 남은 부탄가스 용기를 버리는 경우도 많아 용기 폭발 시에 사고를 유발한다는 내용의 보고서를 한국가스안전 공사의 실험 표를 통해 확인할 수 있었다.
상기 실험 표의 내용으로는 부탄가스 용기(잔량 0 %, 5 %, 구멍 낸 용기)와 라이터 가스용기(잔량 0 %)를 가지고 폭발 실험을 하였으며, 관찰 사항으로는 잔량, 폭발 여부, 폭발 소요시간, 소음, 파편의 비산거리, 폭발 후의 용기 형태 등을 나타낸 내용이었다. 실험 결과로는 구멍 낸 부탄가스 용기 외에는 잔량 유무에 관계없이 모두 폭발하였고, 폭발 시간은 63초 내에 이루어졌으며 그 중 잔량이 5 %인 경우가 가장 빠른 28초만에 폭발하였다. 소음은 15 m 거리 기준에서 전부 100 DB(데시벨) 이상으로 나타나, 폭발 시 곁에 있는 경우 청각장애 등의 위험이 있었다. 또한, 파편의 비산거리는 용기 자체가 30~40 m 비산되었으며, 동시에 위 또는 아래에 뚜껑이 이탈하여 주변인에 대한 상해 우려가 컸었다.
상기 문제점에 의해 폐기할 부탄가스에 잔류된 부탄가스를 제거하기 위한 천공장치는 특허문헌 1(대한민국 공개실용신안공보 제20-2000-0010567호)와 특허문헌 2(대한민국 공개특허공보 제10-2002-0017921호)이 개시된 바 있다.
상기 특허문헌 1은 가스용기 천공장치가 구비된 휴대용 가스렌지에 관한 것으로, 휴대용 가스용기가 장전되는 안착부의 바닥면에 간단하게 장착된 천공장치는, 상기 휴대용 가스용기를 천공하기 위한 힌지핀이 회전 가능하게 결합되며, 상기 힌지핀의 회전 각을 조절하기 위한 고정편이 이루어진다. 특허문헌 1의 천공장치는 안착부의 바닥면에 간단하게 장착하여 사용이 가능하다는 점과 대량 생산 시 단가가 저렴하다는 장점이 있으나, 단점으로는 휴대용 가스용기를 탈착한 다음 안착부에 정확하게 장착하고 강한 힘을 주어야만 휴대용 가스용기의 천공이 가능하다는 점과 가스버너를 사용함에 있어 힌지핀이 수직으로 세워져 있는 것을 모르고 휴대용 가스용기를 안착부에 장착하는 경우, 휴대용 가스용기가 원치 않게 천공되는 문제점이 있었다.
상기 특허문헌 2는 부탄가스 용기 천공용 압정장치에 관한 것으로, 부탄가스 용기를 접착식 테이프를 이용하여 고정한 후, 압정의 머리부분으로 부탄가스 용기를 가격하여 상기 부탄가스 용기를 천공한다. 그러나 접착식 테이프를 이용하여 부탄가스 용기를 고정하기 때문에 일회용이므로 자원 낭비가 생기는 문제점과 사용할 때마다 접착식 테이프를 떼고 붙이는 과정을 수행해야 하는 번거로움이 있었다.
따라서, 상기 특허문헌 1, 2 보다 부탄가스 용기의 천공이 용이하면서, 상기 부탄가스 용기의 천공에 있어 안전 문제를 방지할 수 있는 천공장치를 개발할 필요가 있었다.
대한민국 공개실용신안공보 제20-2000-0010567호 대한민국 공개특허공보 제10-2002-0017921호
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 휴대용 가스버너의 덮개에 일체형으로 설치되어 휴대용 가스버너에 장착된 부탄가스 용기를 천공하여 부탄가스 용기에 잔류된 부탄가스를 제거할 수 있는 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치를 제공하는데 목적이 있다.
더 나아가, 본 발명은 사용자로부터 수직방향의 압력을 전달받은 펀칭 버튼과 상기 펀칭 버튼로 전달받은 수직방향 압력으로 부탄가스 용기를 천공하는 송곳이 구비되는 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치를 제공하는데 목적이 있다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치는, 부탄가스 용기(1)가 장착되는 장착부(13)를 개폐하는 덮개(14)의 일측에 홈(14a)이 형성된 휴대용 가스버너(10)에 일체형으로 구비되는 부탄가스 천공장치에 있어서, 덮개(14)의 일측에 구비되는 프레임(110); 프레임(110)의 상부를 수직방향으로 관통하며, 외부로부터 가해지는 수직방향의 압력에 의해 덮개의 홈(14a) 및 부탄가스 용기(1)를 수직방향으로 관통하는 송곳(120); 송곳(120)의 상부(121)와 결합되어 상부에 가해지는 수직방향의 압력을 송곳(120)에 전달하는 펀칭 버튼(130); 송곳(120)의 외측을 감싸며, 송곳(120)이 펀칭 버튼(130)으로부터 전달받는지 여부에 따라 원 상태로부터 압축 상태되거나, 압축 상태로부터 원 상태로부터 복원되어 송곳(120)이 상측을 향해 이동되도록 하는 스프링(140); 및 펀칭 버튼(130)의 측부 또는 하부와 힌지결합되며, 힌지결합에 의한 회전으로 수직상태가 되어 프레임(110)의 상부와 체결되는 경우, 송곳(120)이 하측을 향해 이동되는 것을 차단하는 경첩(150);을 포함한다.
또한, 송곳(120)은, 상부(121)로부터 하측으로 연장형성되며, 덮개의 홈(14a) 및 부탄가스 용기(1)를 관통하는 관통부(122);를 포함하되, 관통부(122)는, 상단(122a)으로부터 하단(122b)으로 갈수록 직경이 감소됨으로써, 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도가 증가된다.
그리고 관통부(122)는, 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도가 하기 수학식을 통해 설정되며,
Figure 112020061301760-pat00001
수학식에서 SS는 부탄가스 용기(1)의 파단강도이며, π는 원주율이고, C는 송곳(120)의 소재 두께×COSθ이며, D1은 상단(122a)의 지름이고, D2는 하단(122b)의 지름이며, θ는 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지의 기울기 각도이고, μ는 마찰계수이며, F는 부탄가스 용기(1)의 관통시 필요한 힘의 값이다.
또한, 관통부(122)는, 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도가 2도, 3도 및 4도 중 적어도 하나의 각도로 설정된다.
그리고 프레임(110)은, 송곳(120)이 수직방향으로 관통되며, 경첩(150)과의 체결을 위한 한 쌍의 체결수단(111a)이 상측에 구비되는 제1 프레임부(111); 원 상태의 스프링(140)이 프레임(110)에 내장 가능한 높이까지 제1 프레임부(111)로부터 수직방향으로 절곡되는 제2 프레임부(112); 및 제2 프레임부(112)로부터 수평방향으로 절곡되며, 덮개(14)의 일측과 체결수단(15)을 통해 체결되고, 체결수단(15)이 인입되는 홈(113a)이 일측에 형성되는 제3 프레임부(113);를 포함한다.
또한, 경첩(150)은, 펀칭 버튼(130)의 측부 또는 하부와 힌지결합되는 힌지핀(151); 및 힌지핀(151)이 삽입되어 결합되며, 힌지핀(151)에 의해 회전되어 상기 프레임(110)의 상부와 체결되는 경우, 송곳(120)이 하측을 향해 이동되는 것을 차단하는 고정편(152);을 포함한다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 부탄가스 천공장치는, 프레임(110)의 상부와의 접촉을 기반으로 스프링(140)이 프레임(110)의 상부를 통해 이탈되지 않도록 하는 상측이동 제어수단(160);을 더 포함한다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 부탄가스 천공장치는, 소재가 SUS-304이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 부탄가스 천공장치가 휴대용 가스버너에 일체형으로 구비됨으로써, 야외 등의 장소에서 별도의 부탄가스 용기 천공장치를 구비하지 않고도 부탄가스 용기를 폐기처리할 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따르면, 부탄가스 용기를 천공하기 위한 송곳의 이동을 제어하는 수단이 구비됨으로써, 원치않는 부탄가스 용기의 천공을 방지할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치의 실제 설계 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치의 부분 확대도이다.
도 3은 본 발명에 따른 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치가 부탄 가스 용기를 천공시킨 상태의 측단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 펀칭 버튼에 가해지는 수직방향의 압력을 차단하기 위해 경첩이 수직으로 세워진 상태의 측면도이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리(범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
실시예의 구성
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치의 바람직한 실시예의 구성에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치의 실제 설계 사진이며, 도 2는 본 발명에 따른 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치의 부분 확대도이고, 도 3은 본 발명에 따른 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치가 부탄 가스 용기를 천공시킨 상태의 측단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 펀칭 버튼의 누름을 방지하기 위한 경첩이 수직으로 세워진 상태의 측면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치(이하에서는, '부탄가스 천공장치'라 한다.)는 부탄가스 용기(1)가 장착되는 휴대용 가스버너(10)의 장착부(13)를 개폐하기 위한 덮개(14)에 일체형으로 구비된다.
이와 같이, 본 발명의 부탄가스 천공장치가 덮개(14)에 일체형으로 구비되는 것은 장착부(13)의 장착부재(13a, 13b)를 통해 휴대용 가스버너(10)에 장착된 부탄가스 용기(1)를 천공하기 가장 용이하면서, 가스버너 본체(11)에 구비된 버너(12)로부터 발생되는 불꽃의 영향이 그나마 적은 위치이기 때문이다.
더 나아가, 본 발명의 부탄가스 천공장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 덮개(14)가 장착부(13)를 폐쇄시킬 때를 기준으로 장착부(13)의 하부와 수직방향으로 가장 이격되는 덮개(14)의 일측에 일체형으로 구비되는 것이 바람직하다. 이는, 덮개(14)의 개폐는 가능토록 하면서, 사용자가 후술될 펀칭 버튼(130)에 수직방향의 압력을 가하여 후술될 송곳(120)으로 장착부(13)에 장착된 부탄가스 용기(1)를 천공하기 용이한 위치이기 때문이다. 만약, 본 발명의 부탄가스 천공장치가 도 2에 도시된 위치보다 측면에 위치될 경우, 사용자가 펀칭 버튼(130)에 수직방향의 압력을 가하기 어렵거나 버너(12)의 불꽃 영향이 클 수 있다.
이러한 본 발명의 부탄가스 천공장치는 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본프레임(110), 송곳(120), 펀칭 버튼(130), 스프링(140), 경첩(150) 및 상측이동 제어수단(160)을 포함하도록 구성된다.
프레임(110)은 상기 덮개(14)의 일측에 구비되어 상기 본 발명의 부탄가스 천공장치의 구성요소들(120, 130, 140, 150, 160)이 휴대용 가스버너(10)에 일체형으로 구비되도록 한다.
이러한 프레임(110)은 송곳(120)이 내장되도록 하면서 상측이동 제어수단(160)의 이탈을 방지하기 위한 상부를 적어도 포함하는 프레임부로 이루어질 수 있으나, 바람직한 실시예서는 제1 프레임부(111), 제2 프레임부(112) 및 제3 프레임부(113)로 이루어진다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 제1 프레임부(111)는 송곳(120)이 관통될 관통홈이 중심부에 형성되어 송곳(120)이 수직방향으로 관통되며, 경첩(150)과의 체결을 위한 한 쌍의 체결수단(111a)이 상측에 구비된다.
제2 프레임부(112)는 펀칭 버튼(130)에 사용자로부터 가해지는 수직방향의 압력이 가해지지 않을 때의 스프링(140)이 프레임(110)에 내장 가능한 최소 높이 이상으로 제1 프레임부(111)로부터 수직방향으로 절곡된다.
여기서, 수직방향의 압력이 가해지지 않을 때의 스프링(140)은 외부의 압력에 의해 압축되지 않은 원 상태의 스프링(140)인 것이 바람직하다.
제3 프레임부(113)는 제2 프레임부(112)로부터 수평방향으로 절곡되며, 덮개(14)의 일측과 체결수단(15)을 통해 체결된다. 또한, 제3 프레임부(113)는 체결수단(15)을 통해 덮개(14)의 일측과 체결되기 위해 체결수단(15)이 인입 가능한 직경의 홈(113a)이 일측에 형성된다.
송곳(120)은 프레임(110)의 상부 즉, 제1 프레임부(111)를 수직방향으로 관통하며, 펀칭 버튼(130)로부터 전달받는 수직방향의 압력에 의해 덮개(14) 및 부탄가스 용기(1)를 수직방향으로 관통한다. 이때, 덮개(14)는 송곳(120), 바람직하게는 후술될 관통부(122)가 관통 가능한 직경의 홈(14a)이 일측에 형성되는 것이 바람직하며, 이에 따라, 휴대용 가스버너(10)는 통상적인 가스버너와 달리, 덮개(14)에 홈(14a)이 형성된 가스버너인 것이 바람직하다.
이러한 송곳(120)은 펀칭 버튼(130)의 하부와 결합되어 수직방향 압력을 전달받는 상부(121) 및 상기 상부(121)로부터 하측으로 연장형성되며, 덮개의 홈(14a) 및 부탄가스 용기(1)를 관통하는 관통부(122)로 이루어진다.
관통부(122)는 부탄가스 용기(1)를 우선적으로 천공하는 하단(122b)과 상기 하단(122b)에 의해 부탄가스 용기(1)에 형성되는 천공홈의 직경을 확장하기 위한 상단(122a)으로 이루어진다.
이에 따라, 송곳(120)에 의해 천공이 완료된 부탄가스 용기(1)의 천공홈 직경은 관통부의 상단(122a)과 동일할 수 있으며, 이를 위해 송곳(120)은 펀칭 버튼(130)로부터 수직방향의 압력을 전달받아 부탄가스 용기(1)의 천공홈을 상단(122a)이 확장시킬 때까지 하측으로 이동되는 것이 바람직하다.
그리고 관통부(122)는 부탄가스 용기(1)의 천공을 위해 상단(122a)으로부터 하단(122b)으로 갈수록 직경이 감소됨으로써, 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도가 증가된다.
이러한 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도는 임의로 설정될 수 있으나, 바람직한 실시예에서는 이하의 [수학식 1]을 통해 설정된다.
Figure 112020061301760-pat00002
상기 [수학식 1]에서, SS는 부탄가스 용기(1)의 파단강도이며, π는 원주율이고, C는 송곳(120)의 소재 두께×COSθ이며, D1은 관통부 상단(122a)의 지름이고, D2는 관통부 하단(122b)의 지름이며, θ는 관통부 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지의 기울기 각도이고, μ는 마찰계수이며, F는 부탄가스 용기(1)의 관통시 필요한 힘의 값이다.
여기서, 송곳(120)의 소재는 SUS-304(최소 인장강도=52.515 kg/mm2, 최소 항복강도= 20.904 kg/mm2)일 수 있다. 이와 같이, 송곳(120)의 소재를 SUS-304로 적용한 것은 휴대용 가스버너(10)의 불꽃 또는 음식물 등의 물기 등과 접촉하기 쉬우므로, 내식성, 내열성, 강도 및 기계적 성질이 우수하기 때문이다.
한편, 상기 [수학식 1]을 통해 계산된 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도는 2도, 3도 및 4도 중 적어도 하나로 설정된다. 바람직하게는, 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도는 4도로 설정될 수 있다.
이하에서는, 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도를 2도, 3도 및 4도 중 적어도 하나 및 바람직하게 4도로 설정해야 하는 것을 증명하기 위한 실험 및 그에 대한 결과 값을 설명하도록 하겠다.
<송곳의 기울기 각도(θ)와 부탄가스 용기의 관통시 필요한 힘(F)의 관계>
이하의 [표 1], [표 2] 및 [표 3]은 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기 각도(θ)와 부탄가스 용기의 관통시 필요한 힘(F)의 관계를 설명하기 위한 실험의 결과 값을 나타낸 것이다.
먼저, [표 1]은 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도가 2도일 때 상기 [수학식 1] 대입한 결과를 나타내는 표이다.
구분 내용 값 단위
F 관통시 필요한 힘 46.16 kg/mm2
SS 용기 파단강도 21.21 kg/mm2
θ 송곳 각도 2.00 °
h 소재 두께 0.30 mm
C 소재 두께×COSθ 0.30 mm
μ 마찰계수 0.80 -
D1 상단 지름 2.24 mm
D2 하단 지름 1.50 mm
상기 [표 1]을 통해, 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도(θ)가 2도일 때, 부탄가스 용기(1)의 관통시 필요한 힘(F)은 46.16 kg/mm2으로 측정되었다.
이하의 [표 2]는 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도가 3도일 때 상기 [수학식 1] 대입한 결과를 나타내는 표이다.
구분 내용 값 단위
F 관통시 필요한 힘 50.69 kg/mm2
SS 용기 파단강도 26.21 kg/mm2
θ 송곳 각도 3.00 °
h 소재 두께 0.30 mm
C 소재 두께×COSθ 0.30 mm
μ 마찰계수 0.80 -
D1 상단 지름 2.61 mm
D2 하단 지름 1.50 mm
상기 [표 2]를 통해, 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도(θ)가 3도일 때, 부탄가스 용기(1)의 관통시 필요한 힘(F)은 50.69 kg/mm2으로 측정되었다.
그리고 상기 [표 2]는 상기 [표 1]과 비교하여 관통부의 상단(122a) 지름(D1)이 2.61 mm로 증가된 것을 알 수 있다. 이는, 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도(θ)가 2도로부터 3도로 증가하였기 때문이다.
이하의 [표 3]은 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도가 4도일 때 상기 [수학식 1] 대입한 결과를 나타내는 표이다.
구분 내용 값 단위
F 관통시 필요한 힘 55.19 kg/mm2
SS 용기 파단강도 26.21 kg/mm2
θ 송곳 각도 4.00 °
h 소재 두께 0.30 mm
C 소재 두께×COSθ 0.30 mm
μ 마찰계수 0.80 -
D1 상단 지름 2.98 mm
D2 하단 지름 1.50 mm
상기 [표 2]를 통해, 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도(θ)가 3도일 때, 부탄가스 용기(1)의 관통시 필요한 힘(F)은 55.19 kg/mm2으로 측정되었다.
또한, 상기 [표 3]은 상기 [표 2]와 비교하여 관통부의 상단(122a) 지름(D1)이 2.98 mm로 증가된 것을 알 수 있다. 이는, 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도(θ)가 3도로부터 4도로 증가하였기 때문이다.
즉, 상기 [표 1], [표 2] 및 [표 3]을 참조하면, 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도(θ)와 비례하여 부탄가스 용기(1)의 관통시 필요한 힘(F)이 증가함을 알 수 있다.
<연령 및 성별에 따른 사용자의 압력 힘 측정>
연령(만 10세 이하~) 및 성별(남, 여)이 다른 사용자들의 압력 힘을 측정하기 위해 이하와 같이 실험을 수행하였다.
1)체중계에 한 손을 올리고, 다른 한 손은 땅을 지지하는 자세를 취하게 한다.
2)체중계를 최대 힘으로 누른다.
상기 실험의 결과로 11세 남아는 34 kgf, 13세 남아는 35 kgf, 10세 여아는 31 kgf, 11세 여아는 37 kgf, 23세 여성은 59 kgf, 35세 여성은 60 kgf, 23세 남성은 70 kgf, 28세 남성은 81 kgf의 압력 힘이 측정되었다.
상기 실험을 통해, 성인(만 19세 이상)은 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도가 4도일 때 부탄가스 용기(1)의 관통시 필요한 힘(F)인 55.19 kg/mm2 이상의 힘을 가하는 것이 가능한 반면, 미성년자(만 19세 미만)는 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도가 2도일 때 부탄가스 용기(1)의 관통시 필요한 힘(F)인 46.16 kg/mm2 이상의 힘을 가하는 것이 어렵다는 결과를 얻었다.
<송곳의 기울기 각도(θ)의 설정>
상기 송곳의 기울기 각도(θ)와 부탄가스 용기의 관통시 필요한 힘(F)의 관계를 위한 실험과 연령 및 성별에 따른 사용자의 압력 힘을 측정하기 위한 실험을 통해 미성년자(만 19세 미만)는 부탄가스 용기(1)의 천공이 어렵게 하면서, 성인(만 19세 이상)은 부탄가스 용기(1)의 천공이 용이하도록 하기 위해 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도를 2도, 3도 및 4도 중 적어도 하나의 각도로 설정하였으며, 본 발명의 부탄가스 천공장치를 미성년자가 사용하는 것을 바람직하게 방지하기 위해 관통부의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도를 4도로 설정하는 것이 바람직하다는 결과를 얻었다.
상기 실험들의 결과를 통해, 본 발명의 관통부(122)의 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지의 기울기 각도는 임의로 설정된 것이 아니며, 성인은 용이하게 사용이 가능하면서 미성년자의 무분별한 사용을 방지하기 위해 설정된 각도임을 알 수 있다.
다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 펀칭 버튼(130)은 송곳의 상부(121)와 결합되어 사용자로부터 상부에 가해지는 수직방향의 압력을 송곳(120)에 전달한다.
이러한 펀칭 버튼(130)은 송곳의 상부(121)가 하부에 결합되는 것이 송곳(120)에 수직방향의 압력을 전달하는 효율을 고려할 때 바람직할 것이다.
스프링(140)은 송곳(120)의 외측을 감싸며, 송곳(120)이 펀칭 버튼(130)으로부터 전달받은 수직방향의 압력에 의해 하측으로 이동되는 경우, 원 상태로부터 수직방향으로 압축되는 압축 상태가 되고, 압축 상태로부터 펀칭 버튼(130)에 수직방향의 압력이 가해지지 않으면, 압축 상태로부터 원 상태로 복원되어 송곳(120)이 상측을 향해 이동되도록 한다.
이러한 스프링(140)은 바람직한 실시예에서는 프레임(110)에 내장하기 위해 원 상태의 길이가 20 mm, 최대 압축 상태의 길이는 6 mm, 내경은 송곳(120)의 최대 직경보다 커야 하므로 5 mm 이상일 수 있다.
이에 따라, 프레임(110) 중 스프링(120)의 내장을 위한 높이에 영향을 끼치는 제2 프레임부(112)의 길이는 최소 20 mm 이상, 송곳(120)의 최대 직경은 5 mm 이하인 것이 바람직할 것이다.
경첩(150)은 송곳(120)의 하측 이동을 차단하기 위해 구비되며, 힌지핀(151) 및 고정편(152)로 이루어진다.
힌지핀(151)은 펀칭 버튼(130)의 측부 또는 하부와 힌지결합되되, 바람직한 실시예에서는 펀칭 버튼(130)의 하부에 힌지결합된다.
고정편(152)은 힌지핀(151)이 삽입되어 결합되며, 힌지핀(151)에 의해 회전되어 제1 프레임부(111)의 한 쌍의 체결수단(111a)에 체결되는 경우, 송곳(120)이 하측을 향해 이동되는 것을 차단한다. 바람직한 실시예에서는, 고정편(152)은 한 쌍의 체결수단(111a)을 통해 송곳(120)과 평행하게 수직상태로 제1 프레임부(111)에 체결됨으로써, 송곳(120) 및 펀칭 버튼(130)의 상측 이동을 차단하게 된다.
즉, 고정편(152)은 한 쌍의 체결수단(111a)에 체결되지 않으면, 송곳(120)의 하측 이동을 차단하지 않는다.
한편, 경첩(150)은 도면에 미도시었으나, 송곳(120)이 하측을 향해 이동되는 것을 보다 용이하게 차단하기 위함이면서, 하나의 경첩(150)일 때보다 구조를 견고히 하기 위해 다른 일측 즉, 도 3 내지 4에서의 펀칭 버튼(130)의 좌측 하부에 다른 하나의 경첩(150)이 더 구비될 수 있다. 이때, 제1 프레임부(111)의 좌측 상부에는 다른 한 쌍의 체결수단이 더 구비되는 것이 바람직할 것이다.
상측이동 제어수단(160)은 제1 프레임부(111)의 상부와의 접촉을 기반으로 스프링(140)이 제1 프레임부(111)의 상부 즉, 송곳(120)이 관통하게 되는 제1 프레임부(111)의 관통홈을 통해 이탈되지 않도록 한다. 이를 위해, 상측이동 제어수단(160)은 제1 프레임부(111)의 관통홈보다 직경이 큰 것이 바람직하다.
또한, 상측이동 제어수단(160)은 스프링(140)의 이탈을 방지함으로써, 송곳(120)의 이탈을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
실시예의 동작
이하에서는, 바람직한 실시예에 따른 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치(1)의 동작에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.
먼저, 부탄가스 용기(1)가 장착된 장착부(13)를 덮개(14)로 폐쇄할 수 있다.
그 후, 사용자는 제1 프레임부(111)의 체결수단(111a)으로부터 경첩(150)의 체결을 해제할 수 있다.
그 후, 사용자는 펀칭 버튼(130)에 수직방향의 압력을 가하며, 이와 동시에 송곳(120)은 펀칭 버튼(130)을 통해 수직방향의 압력을 전달받을 수 있다.
그 후, 송곳(120)은 수직방향의 압력에 의해 하측으로 이동되어 송곳(120)의 하부인 관통부(122)가 부탄가스 용기(1)의 천공홈을 관통 및 상기 천공홈의 직경을 확장할 수 있다.
그 후, 사용자는 펀칭 버튼(130)에 일정 시간(예: 1~5초)동안 수직방향의 압력을 가한 후, 펀칭 버튼(130)에 수직방향의 압력을 가하지 않을 수 있다. 이와 동시에 송곳(120)은 스프링(140)의 복원력에 의해 펀칭 버튼(130)에 수직방향의 압력이 가해지기 전 즉, 원 위치까지 상측으로 이동될 수 있다.
그 후, 사용자는 부탄가스 천공장치의 사용이 종료됨에 따라, 경첩(150)을 제1 프레임부(111)의 체결수단(111a)에 체결할 수 있다. 이를 통해, 펀칭 버튼(130)에 수직방향의 압력이 가해져도 부탄가스 용기(1)는 천공되지 않을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
1: 부탄가스 용기,
10: 휴대용 가스버너,
11: 가스버너 본체,
12: 버너,
13: 장착부,
13a, 34b: 장착부재,
14: 덮개,
14a: 덮개 홈,
100: 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치,110: 프레임,
111: 제1 프레임부,
112: 제2 프레임부,
113: 제3 프레임부,
120: 송곳,
121: 송곳의 상부,
122: 관통부,
122a: 관통부의 상단,
122b: 관통부의 하단,
130: 펀칭 버튼,
140: 스프링,
150: 경첩,
151: 힌지핀,
152: 고정편,
160: 상측이동 제어수단.

Claims (8)

  1. 부탄가스 용기(1)가 장착되는 장착부(13)를 개폐하는 덮개(14)의 일측에 홈(14a)이 형성된 휴대용 가스버너(10)에 일체형으로 구비되는 부탄가스 천공장치에 있어서,
    상기 덮개(14)의 일측에 구비되는 프레임(110);
    상기 프레임(110)의 상부를 수직방향으로 관통하며, 외부로부터 가해지는 수직방향의 압력에 의해 상기 덮개의 홈(14a) 및 상기 부탄가스 용기(1)를 수직방향으로 관통하는 송곳(120);
    상기 송곳(120)의 상부(121)와 결합되어 상부에 가해지는 상기 수직방향의 압력을 상기 송곳(120)에 전달하는 펀칭 버튼(130);
    상기 송곳(120)의 외측을 감싸며, 상기 송곳(120)이 상기 펀칭 버튼(130)으로부터 전달받는지 여부에 따라 원 상태로부터 압축 상태되거나, 상기 압축 상태로부터 상기 원 상태로부터 복원되어 상기 송곳(120)이 상측을 향해 이동되도록 하는 스프링(140); 및
    상기 펀칭 버튼(130)의 측부 또는 하부와 힌지결합되며, 상기 힌지결합에 의한 회전으로 수직상태가 되어 상기 프레임(110)의 상부와 체결되는 경우, 상기 송곳(120)이 하측을 향해 이동되는 것을 차단하는 경첩(150);을 포함하고,
    상기 프레임(110)은,
    상기 송곳(120)이 수직방향으로 관통되며, 상기 경첩(150)과의 체결을 위한 한 쌍의 체결수단(111a)이 상측에 구비되는 제1 프레임부(111);
    상기 원 상태의 스프링(140)이 상기 프레임(110)에 내장 가능한 높이까지 상기 제1 프레임부(111)로부터 수직방향으로 절곡되는 제2 프레임부(112); 및
    상기 제2 프레임부(112)로부터 수평방향으로 절곡되며, 상기 덮개(14)의 일측과 체결수단(15)을 통해 체결되고, 상기 체결수단(15)이 인입되는 홈(113a)이 일측에 형성되는 제3 프레임부(113);를 포함하며,
    상기 제1 프레임부(111)는,
    상기 한 쌍의 체결수단(111a)과 다른 한 쌍의 체결수단(111a)이 상부에 더 구비되고,
    상기 경첩(150)은,
    상기 펀칭 버튼(130)의 측부 또는 하부와 힌지결합되는 힌지핀(151); 및
    상기 힌지핀(151)이 삽입되어 결합되며, 상기 힌지핀(151)에 의해 회전되어 상기 한 쌍의 체결수단(111a)에 체결되는 경우, 상기 송곳(120) 및 상기 펀칭 버튼(130)의 하측 이동을 차단하는 고정편(152);을 포함하며,
    상기 펀칭 버튼(130)의 하부에 상기 다른 한 쌍의 체결수단(111a)에 체결되는 다른 하나의 경첩(150)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 송곳(120)은,
    상기 상부(121)로부터 하측으로 연장형성되며, 상기 덮개의 홈(14a) 및 상기 부탄가스 용기(1)를 관통하는 관통부(122);를 포함하되,
    상기 관통부(122)는,
    상단(122a)으로부터 하단(122b)으로 갈수록 직경이 감소됨으로써, 상기 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도가 증가되는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 관통부(122)는,
    상기 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도가 하기 수학식을 통해 설정되며,
    Figure 112020061301760-pat00003

    상기 수학식에서 SS는 상기 부탄가스 용기(1)의 파단강도이며, π는 원주율이고, C는 상기 송곳(120)의 소재 두께×COSθ이며, D1은 상기 상단(122a)의 지름이고, D2는 상기 하단(122b)의 지름이며, θ는 상기 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지의 기울기 각도이고, μ는 마찰계수이며, F는 상기 부탄가스 용기(1)의 관통시 필요한 힘의 값인 것을 특징으로 하는 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 관통부(122)는,
    상기 상단(122a)으로부터 하단(122b)까지 기울기의 각도가 2도, 3도 및 4도 중 적어도 하나의 각도로 설정되는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 부탄가스 천공장치는,
    상기 프레임(110)의 상부와의 접촉을 기반으로 상기 스프링(140)이 상기 프레임(110)의 상부를 통해 이탈되지 않도록 하는 상측이동 제어수단(160);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 부탄가스 천공장치는,
    소재가 SUS-304인 것을 특징으로 하는 휴대용 가스버너의 일체형 부탄가스 천공장치.
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