KR20140024176A - 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브는 다수의 배출홀(103)을 갖는 디스크 안착부(101)와; 밸브커버를 수용하는 원주홈을 갖는 밸브하우징(100)과; 중앙부에 가스가 배출되는 홀을 갖는 탄성체인 디스크(200)와; 중앙부에 가스가 배출되는 가스 배출구(303)를 갖고, 밸브하우징(100)에 수용된 디스크(200)를 압축시키는 누름부(301)를 갖는 밸브커버(300)로 이루어진다. 밀폐용기의 가스압력이 높아지면 상기 탄성을 갖는 디스크(200)가 밸브커버의 누름부(301)로부터 중앙부 안쪽면이 밸브커버(300)측으로 압력에 의해 변형이 일어나면서 밀착되어 있던 밸브안착부(101)로부터 떨어져 벌어지면서 마련된 공간을 통하여 디스크 홀을 통해 가스가 배출된다. 이때 디스크가 밸브하우징의 디스크 안착부(101)와 밸브커버의 누름부(301) 사이에서 압축되어 눌려지므로, 별도의 점성력을 갖는 오일을 필요로 하지 않는다.

Description

밀폐용기의 가스배출용 체크밸브{Degassing Valve For In Container}
본 발명은 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브(check valve)에 관한 것으로, 특히 밀폐용기 내부에서 발생되는 가스는 배출하고 외부공기의 유입은 방지하는 밀폐용기 체크밸브에 관한 것이다.
각종 식품의 유통에 있어서 보관성과 이동성을 용이하게 하기 위하여 식품이나 식품 원재료를 외부 공기의 유입을 방지하는 밀폐 용기에 포장하는 것이 일반적이다. 외부 공기가 용기 내부로 유입되면 각종 오염물질이 섞여 들어갈 수 있고, 산소는 식품을 부패하게 할 수 있기 때문이다. 따라서 식품의 성질에 따라 용기내부를 진공으로 하여 포장하거나 경우에 따라 특정의 반응성이 없는 기체를 충전하여 포장하기도 한다.
예를 들어 커피는 생두 안에 있는 단백질로 인하여 로스팅(roasting)하는 과정에서 이산화탄소를 생성하고, 이와 같은 이산화탄소는 원두 안에 기공을 형성하여 그 안에 존재한다. 따라서 보관기간이 길어지면 이산화탄소가 빠져나오고, 그 자리는 수분과 산소로 대체된다. 이와 같이 밀폐된 용기 내부에 발생한 기체로 인한 압력이 증가하게 되고, 포장의 밀봉 부분이 이 압력을 견디지 못하는 한계에 이르면 포장용기가 파손될 위험이 있다. 따라서 통상적으로 기체를 발생시키는 내용물의 포장용기에는 내부 가스의 압력이 일정한도에 이르면 외부로 가스를 배출하고, 반면에 외부의 공기는 용기 내부로 들어오는 것을 차단할 수 있는 체크 밸브를 장착하게 된다.
이러한 종래기술로 일본공개특허공보 특개2002-179121호를 살펴보면, 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브는 베이스 플레이트(5)의 평탄한 원주면(9)에 점성을 갖는 오일(13)을 도포하여 평탄한 원주면(9)상에 가동밸브 기능을 수행하는 디스크(12)를 배치하고, 캡(5)의 상부돌기(14)로 상기 디스크(12)의 외측 한점을 가압한다. 밀폐용기에서 발생된 가스의 압력이 일정한도에 이르러 상기 평탄한 원주면(9)과 디스크(12)사이에 오일(13)의 점성력 이상이 되면 상기 캡(5)의 상부돌기(14)가 가압한 점을 기준점으로 디스크(12)의 타측이 상승하여 상기 평탄한 원주면(9)과 가동밸브 기능을 수행하는 디스크(12)사이가 벌어져 밀폐용기의 가스가 외부로 배출된다. 밀폐용기의 고압의 가스가 배출되어 내부압력이 낮아지면 다시 디스크(12)의 탄성력에 의해 원상태로 복원되어 평탄한 원주면(9)과 접촉되고 상기 오일(13)의 점성력에 의해 기밀을 유지하게 된다.
상기의 종래기술은 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브는 베이스 플레이트(5)의 평탄한 원주면(9)과 가동밸브 기능을 수행하는 디스크(12)사이에 오일을 도포하여 오일의 점성력에 의해 상기 체크밸브가 개폐되므로, 제조공정에서 적정량의 오일을 필요부분에 도포하여야 하므로, 제조공정에 주위가 필요하고 이에 따른 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.
일본공개특허공보 특개2002-179121호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브는 다수의 배출홀(103)을 갖는 디스크 안착부(101)와 밸브커버를 수용하는 원주홈을 갖는 밸브하우징(100)과, 중앙부에 가스가 배출되는 홀을 갖는 탄성체인 디스크(200)와, 중앙부에 가스 배출구(303)를 갖고, 밸브하우징(100)에 수용된 디스크(200)를 압축시키는 누름부(301)를 갖는 밸브커버(300)로 이루어진다. 밀폐용기의 가스압력이 높아지면 상기 탄성을 갖는 디스크(200)가 밸브커버의 누름부(301)로부터 중심부 안쪽면이 밸브커버(300)측으로 압력에 의해 변형이 일어나면서 밀착되어 있던 디스크 안착부(101)로부터 상승하여 벌어져 생긴 공간을 통하여 디스크 홀(203)로 가스가 배출된다. 이때 디스크가 밸브하우징의 디스크 안착부(101)와 밸브커버의 누름부(301) 사이에서 압축되어 눌려지고, 상기 밸브하우징의 디스크 안착부(101)와 디스크(200)사이가 밀착 결합됨으로써 가스는 배출하고 외부 공기는 유입되지 못하는 기능을 수행한다. 따라서 본 발명은 별도의 점성력을 갖는 오일을 필요로 하지 않는다.
본 발명의 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브는 다수의 배출홀(103)을 갖는 디스크 안착부(101)와 밸브커버를 수용하는 원주홈을 갖는 밸브하우징(100)과; 중앙부에 가스가 배출되는 홀(203)을 갖는 탄성체인 디스크(200)와; 중앙부에 가스가 배출되는 가스 배출구(303)를 갖고, 밸브하우징(100)에 수용된 디스크(200)를 압축시키는 누름부(301)를 갖는 밸브커버(300)로 이루어진다.
상기 밸브하우징(100)은 상기 디스크의 외면을 수용하는 디스크 수용 요홈(102)과 상기 디스크 수용 요홈(102)과 연이어져 형성된 밸브커버 돌출부(304)를 수용하는 원주홈(104)과 결합된 밸브커버 돌출부(304)를 지지하는 밸브커버 이탈방지 돌기(105)로 이루어진다.
상기 밸브하우징의 디스크 안착부(101)에 형성된 다수의 배출홀(103)의 형성위치는 중앙부와 밸브커버의 누름부(301)에 의해 디스크가 압축되는 반경사이에 방사상으로 다수개 배치된다.
상기 밸브커버(300)는 외측에 반원형상을 갖는 밸브커버 돌출부(304)와, 상기 돌출부(304)에서 중심의 안쪽으로는 디스크의 평탄면을 누르기 위한 평탄면을 갖는 누름부(301)와, 상기 평탄면의 끝단에서 중앙으로는 상기 평탄면의 단면두께보다는 얇게 형성된다.
상기 디스크(200)의 외경은 10㎜내외, 홀 직경은 1.5 ~ 2.5㎜, 경도는 40 ~ 60HB, 두께는 0.8 ~ 1㎜의 범위를 갖는다.
상기 밸브하우징(100)은 파우치와의 조립을 위하여 제1단턱(111)과 제2단턱(112)를 갖는다.
상기 디스크(200)와 밸브커버 프레임(302)의 간격은 디스크의 탄성변형이내의 간격을 유지한다.
밀폐용기의 가스압력이 높아지면 상기 탄성을 갖는 디스크(200)가 밸브커버의 누름부(301)로부터 중심 안쪽면이 밸브커버(300)측으로 압력에 의해 변형이 일어나면서 밀착되어 있던 밸브안착부(101)로부터 상승되어 벌어지면서 마련된 공간을 통하여 디스크 홀(203)로 가스가 배출된다. 이때 디스크가 밸브하우징의 디스크 안착부(101)와 밸브커버의 누름부(301) 사이에서 압축되어 눌려지고, 상기 밸브하우징의 디스크 안착부(101)와 디스크(200)사이가 밀착 결합됨으로써 가스는 배출하고 외부 공기는 유입되지 못하는 기능을 수행한다. 따라서 본 발명은 별도의 점성력을 갖는 오일을 필요로 하지 않는 구성을 갖게 됨으로써, 제조공정이 단순화되어 원가 절감된다.
도 1은 종래 체크밸브의 분해 사시도
도 2는 본 발명의 체크밸브의 분해 사시도
도 3은 본 발명의 체크밸브의 각 구성요소의 단면도
도 4는 본 발명의 가스가 배출되지 않을 경우의 단면도
도 5는 본 발명의 가스가 배출되는 경우의 단면도
이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1에는 종래의 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브의 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 2는 본 발명의 분해 사시도이며, 도 3는 본 발명의 체크밸브의 각 구성요소의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 가스가 배출되지 않을 경우의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 가스가 배출되는 경우의 단면도이다.
도 1에 제시되어 있는 종래의 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브는 밀폐용기에서 발생된 가스의 압력이 일정한도에 이르면 베이스 플레이트(5)의 하측에 형성된 홀(9)을 통하여 상기 평탄한 원주면(9)에 안착된 디스크(12)에 압력이 가해지고 이 압력이 오일(13)의 점성력 이상이 되면 상기 디스크(12)의 바깥쪽 외면이 상부로 변형되어 상기 평탄한 원주면(9)과 디스크(12)사이가 벌어지고, 이 벌어진 사이로 압축가스가 배출된다. 밀폐용기의 고압의 가스가 배출되어 내부압력이 낮아지면 다시 디스크(12)의 탄성력에 의해 원상태로 복원되어 평탄한 원주면과 접촉되고 상기 오일(13)의 점성력에 의해 기밀을 유지하게 된다.
상기의 종래기술은 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브는 베이스 플레이트(5)의 평탄한 원주면(9)과 가동밸브 기능을 수행하는 디스크(12)사이에 오일을 도포하여 오일의 점성력에 의해 상기 체크밸브가 개폐되므로, 제조공정에서 적정량의 오일을 필요부분에 도포하여야 하고, 오일 도포공정에 주위가 필요하고 이에 따른 제조비용이 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도 2와 3에 개시된 본 발명의 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브는 밸브하우징(300)의 하부 안쪽에 다수의 배출홀(103)을 갖는 디스크 안착부(101)가 형성되고 상기 디스크 안착부(101)의 바깥쪽면에 수직으로 디스크의 외면을 수용하는 디스크 수용 요홈(102)이 형성되며, 상기 디스크 수용 요홈(102)과 연이어져 외측으로 밸브커버 돌출부(304)를 수용하는 원주홈(104)이 형성된다.
상기 디스크(200)에는 중앙부에 가스가 배출되는 홀을 갖고, 상기 밸브하우징의 디스크 안착부(101)와 디스크 수용 요홈(102)으로 디스크가 안착된다. 디스크 안착부(101)는 디스크와 밀착되기 위하여 매끄러운 표면을 가져야 하며, 상대 구성인 디스크 또한 표면이 매끄러워야 함을 당연하다.
상기 디스크(200)의 재질은 압력에 따라 변형 가능한 탄성을 갖는 물질이면 되고, 통상적으로는 실리콘 고무, 에틸렌과 프로필렌 그리고 디엔을 삼원공중합한 열가소성 합성고무(EPDM) 등을 적용한다. 상기 밸브하우징(100)의 재질은 파우치와의 열압착에 유리한 폴리에틸렌을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 밸브커버(300)의 재질은 밸브하우징(100)에 삽입된 후에도 강성을 유지하여야 하므로, 폴리프로필렌 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 디스크(200)의 외경은 디스크(200)가 삽입되는 밸브하우징의 디스크 수용 요홈(102)과 결합되어 밀착되는 치수를 가져야 하고 본 실시예에서는 약 10㎜의 직경을 갖는다. 상기 디스크(200) 중앙부에는 가스를 배출하기 위한 홀(203)이 형성되고 디스크 홀(203)의 직경은 1.5 ~ 2.5㎜이고, 경도는 40 ~ 60HB이며, 두께는 0.8 ~ 1㎜이다. 상기의 홀크기, 두께, 경도를 갖는 디스크는 볶음 커피용 파우처에 적용되는 경우에 적합한 수치범위이다.
상기 밸브하우징의 디스크 안착부(101)에 안착되는 디스크(200)의 반대면을 밸브커버의 누름부가 디스크(200)의 외측방향의 원주평면을 가압시켜 지렛대의 기준점 기능을 수행한다. 또한 상기 밸브하우징의 디스크 안착부(101)와 디스크(200)사이가 밀착 결합됨으로써 가스는 배출하고 외부 공기는 유입되지 못하는 기능을 수행한다.
상기 밸브커버(300)는 중앙부에 가스가 배출되는 가스 배출구(303)를 갖고, 이 가스 배출구의 위치와 직경은 상기 디스크의 가스 배출용 홀(203)의 위치 및 직경과 동일하다. 상기 밸브커버(300)는 외측에 반원형상을 갖는 밸브커버 돌출부(304)와 상기 돌출부(304)에서 중심의 안쪽으로는 디스크의 평탄면을 누르기 위한 평탄면을 갖는 누름부(301)를 갖으며, 상기 평탄면의 끝단에서 중앙부방향으로는 상기 평탄면의 단면두께보다는 얇게 형성된다.
상기 밸브커버(300)는 앞면과 뒷면의 형상을 대칭으로 형성시킨다. 이는 체크밸브를 조립할 때 앞면과 뒷면의 어느 면으로도 조립할 수 있도록 함으로써, 조립과정에서 조립하여야 하는 위치를 구별하는데 소요되는 공정이 불필요하게 되어 제조단가를 낮추는 효과를 갖는다.
또한 본 발명의 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브에는 밸브하우징(300)의 디스크 안착부(101) 반대면에 필터(400)를 부가할 수 있다. 상기 부가된 필터는 입자를 갖는 밀폐용기 내용물이 배출홀(103)을 막는 것을 방지하는 역할을 하기도 한다.
본 발명의 밀폐용기 가스배출용 체크밸브의 작동과정을 도 4와 5를 통하여 살펴보면, 상기 밸브하우징(100)의 하측에 위치한 밀폐용기에서 가스가 발생되어 내부 가스의 압력(Fin)이 상승되더라도 대기압(Fout)과 디스크 탄성력(σb)의 합을 이하인 경우에는 도 4에서 볼 수 있는 것과 같이, 상기 디스크(200)가 변형이 일어나지 않아 가스배출이 되지 않는다.
그러나 도 5에서 볼 수 있는 것과 같이 밀폐용기에서 발생된 내부 가스의 압력(Fin)이 대기압(Fout)과 디스크 탄성력(σb)의 합을 초과하면, 밸브하우징 하부 안쪽에 형성된 다수의 배출홀(103)을 통하여 디스크 안착부(101)에 안착되어 있는 디스크(200)의 하부를 밀어내도록 압력이 작용하여 디스크(200)가 밸브커버(300)측으로 변형되게 된다. 이때 밸브하우징의 디스크 안착부(101)와 디스크(200) 사이가 벌어져 상기 디스크의 중앙부에 형성된 가스 배출용 홀(203)을 통해 가스가 외부로 배출된다.
또한 도 4에 도시된 바와 같이 상기 디스크(200)가 변형될 때 압력에 의해 급격하게 변형이 일어나면서 탄성한도를 넘어 영구변형이 일어날 수 있기 때문에 본 발명에서는 상기 디스크(200)와 밸브커버 프레임(302)의 간격을 디스크의 탄성변형이내의 간격(H)을 유지하고 있다.
밀폐용기에서 발생된 가스를 배출하고 나면 상기 디스크(200)의 탄성에 의해 제자리로 돌아와 상기 밸브하우징의 디스크 안착부(101)와 디스크(200)가 밀착 결합된다. 아울러 상기 밸브하우징의 디스크 안착부(101)와 디스크(200)가 밀착력을 증가시키기 위하여 기존의 점성력을 갖는 오일을 상기 밸브하우징의 디스크 안착부(101)에 도포하는 것도 무방하다.
표 1은 본 발명의 가스배출용 체크밸브를 볶은 커피를 보관하는 파우처를 대상으로 디스크 크기, 두께, 경도의 최적값을 설정하기 위한 실험을 하여 얻은 실험값이다. 이때 가스 배출속도가 가장 중요하므로, 최종목표를 평가배출속도를 기준으로 디스크의 경도와 두께를 변경해 가면서 적정한 디스크의 경도와 두께를 산출한 결과 경도는 40 ~ 60HB이고, 두께는 0.8 ~ 1㎜의 범위가 적합함을 알 수 있었다. 이중에서도 바람직한 값의 범위는 '테스트번호 7 - 10'의 결과값이다.
표 1
Figure pat00001
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 게시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
5 : 베이스 플레이트 6 : 캡
7 : 원주홈 8: 돌기
11 : 홀 12 : 디스크
13: 점성 오일 14 : 돌기
15 : 배출구
100 : 밸브 하우징 101 : 디스크 안착부
102 : 디스크 수용요홈 103 : 배출홀
104 : 밸브커버 수용 원주홈 105 : 밸브커버 이탈방지 돌기
106 : 개구 107 : 파우치 접착부
111 : 제1단턱 112 : 제2단턱
200 : 디스크 203 : 디스크 홀
300 : 밸브커버 301 : 누름부
302 : 밸브커버 프레임 303 : 가스 배출구
304 : 밸브커버 돌출부 H : 디스크와 밸브커버 프레임간의 간격
400 : 필터

Claims (7)

  1. 다수의 배출홀(103)을 갖는 디스크 안착부(101)와 밸브커버를 수용하는 원주홈을 갖는 밸브하우징(100)과;
    중앙부에 가스가 배출되는 홀을 갖는 탄성체인 디스크(200)와;
    중앙부에 가스가 배출되는 가스 배출구(303)를 갖고, 밸브하우징(100)에 수용된 디스크(200)를 압축시키는 누름부(301)를 갖는 밸브커버(300);로 이루어진 것을 특징으로 하는 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브하우징(100)은 상기 디스크의 외면을 수용하는 디스크 수용 요홈(102)과 상기 디스크 수용 요홈(102)과 연이어져 형성된 밸브커버 돌출부(304)를 수용하는 원주홈(104)과 결합된 밸브커버 돌출부(304)를 지지하는 밸브커버 이탈방지 돌기(105)로 이루어진 것을 특징으로 하는 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브하우징의 디스크 안착부(101)에 형성된 다수의 배출홀(103)의 형성위치는 중앙부과 밸브커버의 누름부(301)에 의해 디스크가 압축되는 반경사이에 방사상으로 다수개 배치되는 것을 특징으로 하는 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸브커버(300)는 외측에 반원형상을 갖는 밸브커버 돌출부(304)와, 상기 돌출부(304)에서 중심의 안쪽으로는 디스크의 평탄면을 누르기 위한 평탄면을 갖는 누름부(301)와, 상기 평탄면의 끝단에서 중앙으로는 상기 평탄면의 단면두께보다는 얇은 것을 특징으로 하는 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브
  5. 제1항에 있어서,
    상기 디스크(200)의 외경은 10㎜내외, 홀 직경은 1.5 ~ 2.5㎜, 경도는 40 ~ 60HB, 두께는 0.8 ~ 1㎜인 것을 특징으로 하는 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브
  6. 제1항에 있어서,
    상기 밸브하우징(100)은 파우치와의 조립을 위하여 제1단턱(111)과 제2단턱(112)를 갖는 것을 특징으로 하는 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브
  7. 제1항에 있어서,
    상기 디스크(200)와 밸브커버 프레임(302)의 간격이 디스크의 탄성변형이내의 간격을 유지하는 것을 특징으로 하는 밀폐용기의 가스배출용 체크밸브
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