KR102502996B1

KR102502996B1 - 안전 밸브

Info

Publication number: KR102502996B1
Application number: KR1020220105813A
Authority: KR
Inventors: 유지호
Original assignee: 모델솔루션(주)
Priority date: 2022-08-23
Filing date: 2022-08-23
Publication date: 2023-02-23
Also published as: US20240142010A1; EP4329071A1

Abstract

구성이 간단하면서도 작동 압력 오차가 작고 배터리 내부의 가스를 효과적으로 방출함으로써 배터리 내부가 일정한 압력을 유지하도록 하는 안전 밸브를 제공된다. 본 발명의 일 양상에 따른 안전 밸브는 배터리에 장착되어 소정 이상의 압력이 가해지면 작동함으로써 배터리가 일정한 내압을 유지하도록 하는 것으로서, 메인 바디, 서브 바디, 캡 멤브레인, 커버를 포함하며 캡 멤브레인의 끝단부에는 돌기가 형성되어 상기 서브 바디의 외측면과 선접촉한다. 메인 바디는 중공 구조로 상하 연통되게 형성되며 상부 일측면에 배출홀이 구비된다. 서브 바디는 메인 바디의 내주면에서 돌출 형성되며 하부 일측면에 쓰루홀이 형성된다. 캡 멤브레인은 단면이 ㄷ자 모양으로 이루어져 자중에 의해 상기 서브 바디의 상부를 덮을 수 있도록 형성된다. 커버는 상기 메인 바디의 상부를 개방하거나 폐쇄시킨다. 캡 멤브레인의 끝단부에는 돌기가 형성되어 서브 바디의 외측면과 선접촉한다.

Description

안전 밸브{Safety Valve}

본 발명은 안전 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차 배터리 내부의 압력이 설정압력에 도달하면 가스를 외부로 배출하기 위한 안전 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 등에 적용되는 납축전지는 고출력을 얻기 위해 다수의 셀(cell)을 직렬로 연결한 구조를 가지고 있다. 그리고 1개의 셀은 기본적으로 과산화납으로 된 양극판(positive plate) 및 납으로 된 음극판(negative plate), 격리판(seperator), 묽은 황산으로 된 전해액(electrolyte), 셀 케이스(cell case)등으로 구성된다.

납축전지는 산화, 환원 반응을 통해 배터리를 충방전한다. 그런데 납축전지가 충방전될 때, 산소와 수소 가스가 발생한다. 또한, 셀이 과충전되면 가스가 발생하게 된다. 배터리 셀 내부에 이러한 가스가 누적되면 압력이 상승하고 높은 압력에 의해 셀은 화재 위험을 가지게 된다.

따라서 배터리 셀 내부의 압력이 설정압력에 도달하면 가스를 외부로 배출함으로써 배터리 셀 내부가 일정한 압력을 유지할 수 있도록 하는 안전 밸브가 필요하다.

대한민국등록특허 제10-1831817호(2018. 02. 19.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구성이 간단하면서도 작동 압력 오차가 작고 배터리 내부의 가스를 효과적으로 방출함으로써 배터리 내부가 일정한 압력을 유지하도록 하는 안전 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양상에 따른 안전 밸브는 배터리에 장착되어 소정 이상의 압력이 가해지면 작동함으로써 배터리가 일정한 내압을 유지하도록 하는 것으로서, 메인 바디, 서브 바디, 캡 멤브레인, 커버를 포함하며 캡 멤브레인의 끝단부에는 돌기가 형성되어 상기 서브 바디의 외측면과 선접촉한다. 메인 바디는 중공 구조로 상하 연통되게 형성되며 상부 일측면에 배출홀이 구비된다. 서브 바디는 메인 바디의 내주면에서 돌출 형성되며 하부 일측면에 쓰루홀이 형성된다. 캡 멤브레인은 단면이 ㄷ자 모양으로 이루어져 자중에 의해 상기 서브 바디의 상부를 덮을 수 있도록 형성된다. 커버는 상기 메인 바디의 상부를 개방하거나 폐쇄시킨다. 캡 멤브레인의 끝단부에는 돌기가 형성되어 서브 바디의 외측면과 선접촉한다.

본 발명의 다른 양상에 따르면, 안전 밸브는 메인 바디, 서브 바디, 캡 멤브레인, 커버를 포함하며, 서브 바디의 외측면에는 돌기가 형성되어 캡 멤브레인의 끝단부와 선접촉할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 서브 바디의 상면에는 일정 간격으로 통기홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 서브 바디의 측면에는 통기구가 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 커버의 상면에는 테두리를 따라 내측으로 돌출된 걸림돌기가 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 캡 멤브레인은 상면에 안착홈이 형성되며, 양단에 무게추를 구비하고 안착홈에 안착되는 무게조절부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 캡 멤브레인의 상면에는 테두리를 따라 내측으로 돌출된 걸림부가 형성되고 걸림부 내측에는 무게판이 안착될 수 있다.

본 발명에 따른 안전 밸브는 배터리 내부의 가스를 효과적으로 방출함으로써, 배터리 내부가 일정한 압력을 유지하도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 안전 밸브는 배터리가 일정한 압력을 유지함으로써 배터리의 기능 및 수명이 향상되도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 밸브의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 안전 밸브의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 안전 밸브의 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 안전 밸브의 다른 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 안전 밸브의 작동 모습을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안전 밸브의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안전 밸브의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안전 밸브의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 멤브레인을 도시한 것이다.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 후술하는 실시 예들을 통해 명확해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 대응되는 구성 요소들은 동일한 번호로 참조된다. 또한, 구성요소들의 형상이나 크기 등은 실제보다 과장될 수 있다. 그리고 관련된 공지 기술에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 생각되는 경우 그 공지 기술에 대한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전 밸브의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 안전 밸브의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 안전 밸브의 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 안전 밸브의 다른 단면도이며, 도 5는 도 1에 도시된 안전 밸브의 작동 모습을 도시한 것이다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 안전 밸브의 구성 및 동작에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 안전 밸브는 배터리에 장착되어 소정 이상의 압력이 가해지면 작동함으로써 배터리가 일정한 내압을 유지하도록 하는 장치이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 안전 밸브(1)는 메인 바디(10), 서브 바디(12), 캡 멤브레인(20), 커버(30)를 포함한다.

메인 바디(10)는 중공 구조로 상하 연통되게 형성되며 상부 일측면에 배출홀(11)이 구비된다. 그리고 하부에는 유입홀(40)이 마련된다. 이 유입홀(40)이 배터리와 연결된다.

서브 바디(12)는 메인 바디(10)의 내주면에서 돌출 형성되며 하부 일측면에 쓰루홀(13)이 형성된다. 서브 바디(12)는 원통형의 컵과 같은 형태로 이루어질 수 있다. 이와 같은 컵 하부의 일측면에 쓰루홀(13)이 형성되어 있다. 즉, 서브 바디(12)의 하부는 대부분이 막혀있으나 일부만이 뚫려있는 구조일 수 있다. 그리하여 도 3의 단면도에서는 하부 일측면이 개방되어 있으나, 도 4의 단뎐도에서는 하부가 막혀 있다.

메인 바디(10)와 서브 바디(12)는 플라스틱을 사출 성형하여 일체로 형성될 수 있다.

캡 멤브레인(20)는 단면이 ㄷ자 모양으로 이루어져 자중에 의해 서브 바디(12)의 상부를 덮을 수 있도록 형성된다. 캡 멤브레인(20)는 도시된 바와 같이 한쪽면이 막힌 원통 형태일 수 있다. 캡 멤브레인(20)는 고무와 같이 유연한 재질로 만들어지는 것이 좋다.

커버(30)는 메인 바디(10)의 상부를 개방하거나 폐쇄시킨다. 커버(30)도 한쪽면이 막힌 원통 형태일 수 있다. 커버(30)는 플라스틱을 사출 성형하여 제작될 수 있다.

그리고 캡 멤브레인(20)의 끝단부에는 돌기(21)가 형성되어 서브 바디(12)의 외측면과 선접촉하게 된다.

전술한 바와 같이 이루어진 안전 밸브(10)는 평상시에는 캡 멤브레인(20)가 자중에 의해 서브 바디(12)의 상부를 덮고 캡 멤브레인(20)의 돌기(21)가 서브 바디(12)의 외측면과 선접촉하고 있어 유입홀(40)을 통해 가스가 유입되더라도 소정 압력이 되기 전까지는 가스가 외부로 배출되지 않는다. 그러나 유입홀(40)을 통해 유입된 가스의 압력이 소정 압력 이상이 되면 가스의 압력에 의해 캡 멤브레인(20)가 상방으로 들리고 캡 멤브레인(20)의 다리가 밖으로 벌어지면서 캡 멤브레인(20) 돌기(21)와 서브 바디(12) 외측면 사이의 접촉이 떨어지게 된다. 그리하여 유입홀(40)을 통해 유입된 가스들은 서브 바디(12)의 쓰루홀(13), 서브 바디(12)의 상부, 서브 바디(12)의 외측면 및 배출홀(11)을 거쳐 외부로 배출되게 된다. 이와 같이 유입홀(40)을 통해 유입된 가스가 외부로 배출됨으로써 안전 밸브(1)와 연결된 배터리가 일정한 압력을 유지하게 된다. 그리하여 배터리의 기능 및 수명이 향상되도록 한다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 안전 밸브(1)는 구성이 간단하면서도 작동 압력 오차가 작고 배터리 내부의 가스를 효과적으로 방출한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 안전 밸브의 단면도이다.

도 6에 도시된 안전 밸브(2)가 도 1 내지 도 4에 도시된 안전 밸브(1)와 다른 점은 서브 바디(112)의 측면에는 통기구(113)가 형성되어 있다는 점과 커버(130)의 상면에 테두리를 따라 내측으로 돌출된 걸림돌기(131)가 형성되어 있다는 것이다.

먼저, 서브 바디(112)의 측면에 통기구(113)가 형성되어 있는 경우, 유입홀(40)을 통해 유입된 가스의 압력이 소정 압력 이상이 되면 가스의 압력에 의해 캡 멤브레인(120)의 다리가 밖으로 벌어지면서 캡 멤브레인(120) 돌기(121)와 서브 바디(112) 외측면 사이의 접촉이 떨어지게 된다. 그리하여 유입홀(140)을 통해 유입된 가스들이 서브 바디(112)의 통기구(113) 및 배출홀(111)을 거쳐 외부로 배출되게 된다. 즉, 가스의 압력이 캡 멤브레인(120)을 상방으로 들어올릴 정도가 되지 않더라도 통기구(113)를 통해 가스가 외부로 배출될 수 있다. 이와 같이 배터리 내부의 가스를 효과적으로 방출함으로써, 배터리 내부가 일정한 압력을 유지하도록 할 수 있다.

그리고 커버(130)의 상면에 테두리를 따라 내측으로 돌출된 걸림돌기(131)가 형성되어 있는 경우, 이 걸림돌기(131)를 이용하여 커버(130)를 메인 바디(110)로부터 분리할 수 있다. 그리하여 상부가 개방된 메인 바디(110)의 내부를 관찰하고 필요한 조치를 취할 수 있다. 예로 아래에서 설명할 캡 멤브레인 위의 무게판을 교체하거나 추가, 제거할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안전 밸브의 단면도이다.

도 7에 도시된 안전 밸브(3)가 도 1 내지 도 4에 도시된 안전 밸브(1)와 다른 점은 도 1 내지 도 4에 도시된 안전 밸브(1)는 캡 멤브레인(20)의 끝단부에 돌기(21)가 형성되어 서브 바디(12)의 외측면과 선접촉하게 되는데 반해, 도 7에 도시된 안전 밸브(3)는 서브 바디(212)의 외측면에 돌기(214)가 형성되어 캡 멤브레인(220_의 끝단부와 선접촉한다는 점이다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안전 밸브의 단면도이다.

도 8에 도시된 바와 같이 안전 밸브(4)는 캡 멤브레인(420)의 상면에는 테두리를 따라 내측으로 돌출된 걸림부(422)가 형성되고 걸림부 내측에는 무게판(450)이 안착될 수 있다. 이 경우 무게판(450)의 두께 및 재질을 변경하거나, 무게판(450)의 수량을 가감함으로써 캡 멤브레인(420)이 서브 바디(412)의 상면을 누르는 힘을 조절할 수 있다. 그리하여 안전 밸브가 동작하는 소정 압력의 크기를 사용자가 원하는 대로 조절할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 멤브레인을 도시한 것이다.

도 9에 도시된 캡 멤브레인(520)은 상면에는 안착홈이 형성되고, 양단에 무게추(530)를 구비하고 안착홈에 안착되는 무게조절부재(540)를 더 포함하고 있다. 이와 같이 캡 멤브레인(520)이 무게조절부재(540)를 더 구비하는 경우, 무게추(530)의 무게를 변경함으로써 캡 멤브레인(520)이 서브 바디의 상면을 누르는 힘을 조절할 수 있다. 그리하여 안전 밸브가 동작하는 소정 압력의 크기를 사용자가 원하는 대로 조절할 수 있다.

한편, 도시하지는 않았지만, 서브 바디의 상면에는 일정 간격으로 통기홈이 형성될 수 있다. 이 경우 이 통기홈을 통해 가스가 서브 바디의 내부에서 외부로 빠져나갈 수 있다. 즉, 가스의 압력이 캡 멤브레인을 상방으로 들어올릴 정도가 되지 않더라도 통기홈을 통해 가스가 외부로 배출될 수 있다. 이와 같이 배터리 내부의 가스를 효과적으로 방출함으로써, 배터리 내부가 일정한 압력을 유지하도록 할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

1, 2, 3, 4: 안전 밸브
10, 110, 210, 410: 메인 바디
20, 120, 220, 420, 520: 캡 멤브레인
12, 112, 212, 412: 서브 바디
30, 130, 230, 430: 커버
140, 240, 440: 유입홀
11, 111, 211, 411: 배출홀
21, 121, 214, 421: 돌기
13, 213: 쓰루홀
113: 통기구
131: 걸림돌기
422: 걸림부
450: 무게판
530: 무게추
540: 무게조절부재

Claims

배터리에 장착되어 소정 이상의 압력이 가해지면 작동함으로써 배터리가 일정한 내압을 유지하도록 하는 안전 밸브에 있어서,
중공 구조로 상하 연통되게 형성되며 상부 일측면에 배출홀이 구비된 메인 바디;
상기 메인 바디의 내주면에서 돌출 형성되며 하부 일측면에 쓰루홀이 형성된 서브 바디;
단면이 ㄷ자 모양으로 이루어져 자중에 의해 상기 서브 바디의 상부에 밀착됨으로써 상기 서브 바디의 상부를 밀폐시키거나 상기 서브 바디의 상부에서 들려 상기 서브 바디의 상부를 개방하도록 형성된 원형 캡 모양의 캡 멤브레인;
상기 메인 바디의 상부를 개방하거나 폐쇄시키는 커버;
를 포함하며,
상기 캡 멤브레인의 끝단부 내주면에는 돌기가 형성되어,
상기 서브 바디 내부의 압력이 소정 압력 미만이면 상기 캡 멤브레인이 자중에 의해 상기 서브 바디의 상부에 밀착됨과 더블어 상기 돌기가 상기 서브 바디의 외주면과 선접촉하며, 상기 서브 바디의 압력이 소정 압력 이상이면 상기 캡 멤브레인이 상기 서브 바디에서 들려 상기 서브 바디의 상부를 개방함과 더불어 상기 돌기와 상기 서브 바디 외주면의 접촉이 떨어지는 것을 특징으로 하는 안전 밸브.
제1항에 있어서,
상기 서브 바디의 측면에는 통기구가 형성된 것을 특징으로 하는 안전 밸브.
제1항에 있어서,
상기 커버의 상면에는 테두리를 따라 내측으로 돌출된 걸림돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 안전 밸브.
제1항에 있어서,
상기 캡 멤브레인은 상면에는 안착홈이 형성되고,
양단에 무게추를 구비하고 상기 안착홈에 안착되는 무게조절부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안전 밸브.
제1항에 있어서,
상기 캡 멤브레인의 상면에는 테두리를 따라 내측으로 돌출된 걸림부가 형성되고 상기 걸림부 내측에는 무게판이 안착되는 것을 특징으로 하는 안전 밸브.