KR20150027816A - 용전식 안전밸브 - Google Patents

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KR20150027816A
KR20150027816A KR20157002344A KR20157002344A KR20150027816A KR 20150027816 A KR20150027816 A KR 20150027816A KR 20157002344 A KR20157002344 A KR 20157002344A KR 20157002344 A KR20157002344 A KR 20157002344A KR 20150027816 A KR20150027816 A KR 20150027816A
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valve
support
valve body
housing
concave portion
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KR20157002344A
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카오루 노미치
유타카 스즈키
마코토 니노미야
Original Assignee
카와사키 주코교 카부시키 카이샤
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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    • F16K17/36—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves actuated in consequence of extraneous circumstances, e.g. shock, change of position
    • F16K17/38—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves actuated in consequence of extraneous circumstances, e.g. shock, change of position of excessive temperature
    • F16K17/383—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves actuated in consequence of extraneous circumstances, e.g. shock, change of position of excessive temperature the valve comprising fusible, softening or meltable elements, e.g. used as link, blocking element, seal, closure plug
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Abstract

용전식 안전밸브(1)는, 하우징(11)과, 밸브체(12)와, 스프링 부재(13)와, 퓨즈 편(14)을 구비하고 있다. 하우징(11)에는, 밸브 통로(21)가 형성되어 있다. 또한, 하우징(11)에는, 밸브 통로(21)를 닫는 닫힘 위치에 밸브체(12)가 배치되어 있고, 밸브체(12)는, 밸브 통로를 여는 열림 위치로 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 스프링 부재(13)는, 밸브체를 열림 위치로 압박하고, 퓨즈 편(14)은, 스프링 부재(13)의 압박력에 저항하여 밸브체(12)를 지지하고 있다. 퓨즈 편(14)은, 미리 정해진 용융 온도 이상이 되면 용융하도록 되어 있고, 오목부(51)의 내면에서 밸브체(12)와 접촉하고 있다. 이 오목부(51)는, 밸브체(12)의 축선에 대해 경사진 테이퍼 부분(55)을 가지고 있다.

Description

용전식 안전밸브{FUSIBLE PLUG-TYPE SAFETY VALVE}
본 발명은, 가스탱크에 설치되어 탱크 주변의 온도가 상승했을 때에 가스를 대기로 방출하는 용전식(溶栓式) 안전밸브에 관한 것이다.
고압의 가스가 저장되어 있는 탱크는, 화재 등으로 인해 탱크의 온도가 상승하면 파열할 우려가 있기 때문에, 탱크에 안전밸브가 설치되어 있다. 안전밸브는, 탱크 주변의 온도가 소정의 온도가 되면 가스를 대기로 방출하도록 되어 있으며, 안전밸브로는 예를 들면 특허문헌 1과 같은 안전밸브 장치가 알려져 있다.
특허문헌 1의 안전밸브 장치에서는, 퓨즈 편이 밸브체를 지지하며, 밸브 통로를 닫는 닫힘 위치에 밸브체의 위치를 유지하고 있다. 퓨즈 편은, 소정의 용융 온도가 되면 용융하여 대기로 배출되도록 되어 있다. 밸브체는, 스프링 부재에 의해 열림 위치 쪽으로 가압되고 있으며, 퓨즈 편이 배출됨으로써 밸브체가 열림 위치로 이동한다. 이로써 밸브 통로가 열려 가스가 대기로 방출된다.
일본 특개 2009-275862호 공보
특허문헌1의 도 6의 안전밸브 장치에서의 퓨즈 편은, 퓨즈 메탈로 구성되어 있다. 이 퓨즈 메탈은, 압축 강도가 낮고, 크리프 변형을 일으키기 쉽다. 특히, 안전밸브 장치의 주변 온도가 용융 온도에 가깝고, 밸브체가 받는 일차 압력이 크면, 짧은 시간에도 큰 크리프 변형을 일으키기 때문에, 밸브체의 위치를 닫힘 위치로 유지할 수 없게 된다. 그러면 안전밸브 장치의 주변 온도에 관계없이 밸브 통로가 평상시 열린 상태가 되어 안전밸브로서의 역할을 다하지 못하게 된다.
이와 같은 과제를 해결하는 수단으로서, 예를 들면 퓨즈 편인 지지체의 외경 치수를 크게 하여 지지체에 작용하는 면압을 낮추고 크리프 변형량을 억제하는 것을 생각할 수 있다. 하지만, 지지체의 외경 치수를 크게 하면, 안전밸브 장치 전체의 외경 치수도 커진다. 또한, 지지체의 외경 치수를 크게 하면, 지지체의 부피가 커져 퓨즈 메탈의 사용량이 많아진다. 퓨즈 메탈은 레어 메탈이 함유되어 있는 것이 많으며 일반적으로 고가이기 때문에, 지지체의 외경 치수를 크게 하면 안전밸브의 제조 코스트가 높아진다.
따라서 본 발명은, 지지체의 크리프 변형량을 억제하는 한편 지지체의 외경 치수의 증가도 억제할 수 있는 용전식 안전밸브를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 용전식 안전밸브는, 밸브 통로가 형성되는 하우징과, 상기 하우징 내에서 상기 밸브 통로를 닫는 닫힘 위치에 배치되고 상기 밸브 통로를 여는 열림 위치로 이동 가능한 밸브체와, 상기 밸브체를 상기 닫힘 위치로부터 상기 열림 위치를 향하는 열림 방향으로 압박하는 압박 부재와, 상기 압박 부재의 압박력에 저항하여 상기 밸브체를 지지하고, 미리 정해진 용융 온도 이상이 되면 용융하는 지지체를 구비하며, 상기 지지체는, 상기 밸브체를 지지하기 위해 접촉면에서 상기 밸브체와 접촉하고 있으며, 상기 지지체의 접촉면은, 상기 밸브체의 축선에 대해 경사진 경사 부분을 가지고 있는 것이다.
본 발명에 의하면, 접촉면이 갖는 경사 부분에 의해 지지체가 받는 밸브체로부터의 힘을 분산시킬 수 있고, 지지체에 작용하는 면압을 낮출 수 있다. 이로써 지지체의 외경 치수의 증가도 억제하면서 지지체의 크리프 변형량을 억제할 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 지지체는, 상기 밸브체 측에 오목부를 가지고, 상기 밸브체는, 상기 지지체 측에 상기 오목부에 끼이는 볼록부를 가지며, 상기 오목부의 내주면은, 상기 볼록부의 외주면과 접촉하여 상기 접촉면을 구성하고 있으며, 상기 접촉면은, 상기 밸브체의 축선에 대해 경사진 경사 부분을 가지고 있어도 좋다.
상기 구성에 의하면, 압박력 중 접촉면에 수직인 성분만이 접촉면에 작용하기 때문에 접촉면에 작용하는 힘을 감소시킬 수 있다. 이로써 접촉면에 작용하는 면압을 낮출 수 있다. 즉, 압박력을 받는 접촉면의 표면적이 증가함으로써 접촉면에 작용하는 면압을 낮출 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 밸브체는, 상기 지지체 측에 오목부를 가지고, 상기 지지체는, 상기 밸브체 측에 상기 오목부에 끼이는 볼록부를 가지며, 상기 볼록부의 외주면은, 상기 오목부의 내주면과 접촉하여 상기 접촉면을 구성하고 있고, 상기 접촉면은, 상기 밸브체의 축선에 대해 경사진 경사 부분을 가지고 있어도 좋다.
상기 구성에 의하면면, 압박력 중 접촉면에 수직인 성분만이 접촉면에 작용하기 때문에, 접촉면에 작용하는 힘을 감소시킬 수 있다. 이로써 접촉면에 작용하는 면압을 낮출 수 있다. 즉, 압박력을 받는 접촉면의 표면적이 증가함으로써 접촉면에 작용하는 면압을 낮출 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 볼록부 및 오목부는, 대략 원뿔대 모양으로 형성되어 있어도 좋다.
상기 구성에 의하면, 접촉면에 예리한 에지부가 형성되어 있지 않기 때문에, 접촉면에 있어서 응력 집중의 발생을 방지할 수 있다. 이로써 지지체의 크리프 변형량을 더욱 억제할 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 볼록부 및 오목부는, 대략 부분 구면 모양으로 형성되어 있어도 좋다.
상기 구성에 의하면, 접촉면이 매끄럽게 형성되기 때문에, 접촉면에서 응력 집중의 발생을 방지할 수 있다. 이로써 지지체의 크리프 변형량을 더욱 억제할 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 지지체는, 상기 하우징에 접촉하여 지지되어 있는 지지면을 가지고 있으며, 상기 지지면은, 상기 밸브체의 축선에 대해 경사져 있어도 좋다.
상기 구성에 의하면, 밸브체의 축선에 대해 지지면이 경사져 있기 때문에, 반력 중 지지면에 수직인 성분만을 지지면에 작용시킬 수 있다. 이로써 지지면에 작용하는 힘을 감소시킬 수 있으며, 지지면에 작용하는 면압을 낮출 수 있다. 즉, 압박력을 받는 지지면의 표면적이 증가함으로써 지지면에 작용하는 면압을 낮출 수 있다. 그러므로 지지체의 외경 치수의 증가도 억제하면서 지지체의 크리프 변형량을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 용전식 안전밸브는, 밸브 통로가 형성되는 하우징과, 상기 하우징 내에서 상기 밸브 통로를 닫는 닫힘 위치에 배치되고 상기 밸브 통로를 여는 열림 위치로 이동 가능한 밸브체와, 상기 밸브체를 상기 닫힘 위치로부터 상기 열림 위치를 향하는 열림 방향으로 압박하는 압박 부재와, 상기 압박 부재의 압박력에 저항하여 상기 밸브체를 지지하고, 미리 정해진 용융 온도 이상이 되면 용융하는 지지체와, 상기 지지체와 상기 밸브체 사이에 개재되는 다공질 부재를 구비하며, 상기 지지체는, 상기 밸브체를 지지하기 위해 상기 다공질 부재와의 사이에 접촉면을 가지며, 상기 다공질 부재와 접촉하고 있는 것이다.
본 발명에 의하면, 다공질 부재의 표면에는 복수의 요철이 형성되어 있기 때문에, 접촉면에는 다수의 경사 부분이 형성되어 접촉면에 작용하는 힘을 분산시킬 수 있다. 즉, 지지체가 다공질 부재와 접촉함으로써 접촉면의 표면적이 증가하여 접촉면에 작용하는 면압을 낮출 수 있다. 이로써 지지체에 작용하는 면압을 낮출 수 있고, 지지체의 외경 치수의 증가도 억제하면서 지지체의 크리프 변형량을 억제할 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 다공질 부재는, 세라믹 또는 소결 부재로 이루어진 다공질체, 혹은 철망 성형품이어도 좋다.
상기 구성에 의하면, 그 표면에 적당한 복수의 요철이 형성되는 다공질 부재이기 때문에 지지체에 작용하는 면압을 낮출 수 있고, 지지체의 외경 치수의 증가도 억제하면서 지지체의 크리프 변형량을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 용전식 안전밸브는, 밸브 통로가 형성되는 하우징과, 상기 하우징 내에서 상기 밸브 통로를 닫는 닫힘 위치에 배치되고 상기 밸브 통로를 여는 열림 위치로 이동 가능한 밸브체와, 상기 밸브체를 상기 닫힘 위치로부터 상기 열림 위치로 압박하는 압박 부재와, 상기 압박 부재의 압박력에 저항하여 상기 밸브체를 지지하고, 미리 정해진 용융 온도 이상이 되면 용융하는 지지체를 구비하며, 상기 지지체는, 상기 하우징에 접촉하여 지지되고 있는 지지면을 가지고 있고, 상기 지지면은, 상기 열림 방향에 대해 경사져 있는 것이다.
본 발명에 의하면, 밸브체의 축선에 대해 지지면이 경사져 있기 때문에, 반력 중 지지면에 수직인 성분만을 지지면에 작용시킬 수 있다. 이로써 지지면에 작용하는 힘을 감소시킬 수 있으며, 지지면에 작용하는 면압을 감소시킬 수 있다. 즉, 압박력을 받는 지지면의 표면적이 증가함으로써 지지면에 작용하는 면압을 감소시킬 수 있다. 그러므로 지지체의 외경 치수의 증가도 억제하면서 지지체의 크리프 변형량을 억제할 수 있다.
본 발명에 의하면, 지지체의 외경 치수의 증가도 억제하면서 지지체의 크리프 변형량을 억제할 수 있다.
본 발명의 상기 목적, 다른 목적, 특징, 및 이점은, 첨부 도면을 참조한 상태에서 이하의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 분명하게 된다.
도 1은 제1 실시예의 용전식 안전밸브를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 용전식 안전밸브의 퓨즈 편 부근을 확대하여 나타내는 확대 단면도이다.
도 3은 제2 실시예의 용전식 안전밸브를 나타내는 단면도이다.
도 4는 제3 실시예의 용전식 안전밸브를 나타내는 단면도이다.
도 5는 제4 실시예의 용전식 안전밸브를 나타내는 단면도이다.
도 6은 제5 실시예의 용전식 안전밸브를 나타내는 단면도이다.
도 7은 제6 실시예의 용전식 안전밸브를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 제1 실시예 내지 제6 실시예의 용전식 안전밸브(1,1A~1E)에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 한편, 이하의 설명에서 사용되는 방향의 개념은, 설명하는데 있어서 편의상 사용하는 것이며, 발명의 구성의 방향 등을 그 방향에 한정하는 것이 아니다. 또한, 이하에 설명하는 용전식 안전밸브(1,1A~1E)는, 본 발명의 일 실시예에 지나지 않는다. 따라서 본 발명은 실시예에 한정되지 않고 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 추가, 삭제, 변경이 가능하다. 즉, 각 실시예의 하나 하나의 구성을 삭제하거나 조합하거나 하여 다른 실시예를 형성하여도 좋다.
[제1 실시예]
가스탱크에는, 용전식 안전밸브(1)가 설치되어 있다. 용전식 안전밸브(1)는, 화재 시와 같이 압력 장치의 주변 온도가 상승하여 소정 온도가 되면 탱크 내의 가스를 대기로 방출하도록 되어 있다. 이하에서는, 탱크에 설치되어 있는 용전식 안전밸브(1)에 대해 상세히 설명한다.
용전식 안전밸브(1)는, 하우징(11)과, 밸브체(12)와, 스프링 부재(13)와, 퓨즈 편(14)을 구비하고 있다. 하우징(11)에는, 밸브 통로(21)와, 밸브 공간(22)과, 배출 통로(23)와, 대기 연통로(24)가 형성되어 있다. 밸브 통로(21)는 탱크 내에 연결되어 있으며, 밸브 통로(21)에 탱크 내의 가스가 인도되도록 되어 있다. 밸브 통로(21)는 밸브 공간(22)에 연결되어 있으며, 밸브 공간(22)은 밸브 통로(21)보다 큰 직경으로 형성되어 있다. 또한, 밸브 공간(22)은, 배출 통로(23) 및 대기 연통로(24)에 연결되어 있으며, 배출 통로(23) 및 대기 연통로(24)는 대기로 개방되어 있다. 이와 같이 구성되어 있는 하우징(11)에 있어서, 밸브 통로(21), 밸브 공간(22) 및 배출 통로(23)는, 밸브체의 축선(L1)을 따라 연장되고, 대기 연통로(24)는, 축선(L1)에 교차하는(본 실시예에서는 직교하는) 방향으로 연장되어 있다. 그리고 하우징(11)의 밸브 공간(22)에는, 밸브체(12)가 배치되어 있다.
밸브체(12)는, 밸브 통로(21)를 막는 닫힘 위치에 배치되어 있으며, 이 닫힘 위치에서 축선(L1)을 따라 이동시킴으로써 밸브 통로(21)를 여는 열림 위치에 이르도록 되어 있다. 이와 같이 구성되어 있는 밸브체(12)는, 밸브체(12)의 선단측에 형성되어 있는 로드(25)와, 밸브체(12)의 기단측에 형성되어 있는 피스톤(26)을 가지고 있다. 로드(25)는, 대략 막대 모양으로 되어 있으며, 그 선단측 부분은, 밸브체(12)의 위치가 닫힘 위치에 있을 때에 밸브 통로(21)에 삽입 통과되어 있다. 로드(25)의 선단측 부분의 외주면에는, 고리 모양의 제1 씰(27)이 끼움 설치되어 있으며, 제1 씰(27)은, 밸브 통로(21)를 규정하는 내주면(28)과 로드(25)의 사이를 원주 방향 전체 둘레에 걸쳐 밀봉하고 있다. 이로써 밸브 통로(21)가 막혀 있다. 또한, 제1 씰(27)은, 밸브체(12)를 열림 위치까지 이동시킴으로써 밸브 통로(21)에서 빠져나가도록 되어 있으며, 제1 씰(27)이 밸브 통로(21)에서 빠져나감으로써 밸브 통로(21)가 열려 밸브 공간(22)과 연결되도록 되어 있다. 이와 같이 구성되어 있는 로드(25)의 기단부에는, 피스톤(26)이 일체적으로 설치되어 있다.
피스톤(26)은, 대략 원판 모양으로 되어 있으며, 피스톤(26)의 외경은 로드(25)의 외경보다 큰 직경으로 되어 있다. 피스톤(26)의 하단부는, 하우징(11)의 바닥면(11a)에 대향하고 있으며, 피스톤(26)의 하단부에는 로드(25)가 일체적으로 설치되어 있다. 또한, 피스톤(26)의 상단부는, 하우징(11)의 천정면(11b)에 대향하고, 볼록부(41)를 형성하고 있다. 볼록부(41)는, 하우징(11)의 천정면(11b)을 향해(즉, 열림 위치를 향해) 돌출하는 대략 원뿔대 모양으로 되어 있으며, 축선(L1)을 따라 형성되어 있다. 또한, 피스톤(26)의 외주면에는, 고리 모양의 제2 씰(29)이 끼움 설치되어 있다. 제2 씰(29)은, 밸브 공간(22)을 규정하는 내주면(30)과 피스톤(26)의 사이를 원주 방향 전체 둘레에 걸쳐 밀봉하고, 밸브 공간(22)을 제1 영역(22a)과 제2 영역(22b)으로 나누고 있다. 여기서 제1 영역(22a)은, 밸브 통로(21)와 대기 연통로(24)에 연결되는 영역이며, 제2 영역(22b)은, 배출 통로(23)에 연결되는 영역이다.
이와 같이 구성되는 밸브체(12)는, 내주면(30)과 피스톤(26) 사이의 밀봉 상태를 유지하면서 밸브 공간(22) 안을 축선(L1)을 따라 닫힘 위치에서 열림 위치로 이동하고, 밸브체(12)가 열림 위치로 이동함으로써 밸브 통로(21)가 열리도록 되어 있다. 그리고 밸브체(12)를 열림 위치로 이동시키기 위해, 밸브 공간(22)의 제1 영역(22a)에는 스프링 부재(13)가 설치되어 있다.
압박 부재인 스프링 부재(13)는, 이른바 압축 코일 스프링이며, 피스톤(26)의 하단부와 하우징(11)의 바닥면(11a) 사이에 개재되어 있다. 스프링 부재(13)는, 축선(L1)을 따라 닫힘 위치에서 열림 위치 쪽으로 향하는 열림 방향으로 피스톤(26)을 가압(압박)하고 있으며, 밸브체(12)는, 이 스프링 부재(13)의 가압력에 의해 열림 위치로 이동하도록 되어 있다. 또한, 이 가압력에 대항하여 밸브체(12)를 지지하고 밸브체(12)의 위치를 닫힘 위치로 유지하기 위해, 밸브 공간(22)의 제2 영역(22b)에는, 퓨즈 편(14)이 설치되어 있다.
지지체인 퓨즈 편(14)은, 대략 원판 모양으로 형성되어 있으며, 하우징(11)의 천정면(11b)과 밸브체(12)의 볼록부(41) 사이에 개재되어 있다. 퓨즈 편(14)의 하단부는 볼록부(41)에 대향하고 있으며, 그 하단부에 오목부(51)가 형성되어 있다. 오목부(51)는, 볼록부(41)의 형상에 대응시켜 대략 원뿔대 모양으로 형성되어 있다. 즉, 오목부(51)는, 천정면(11b)을 향해(즉, 열림 위치를 향해) 오목한 대략 원뿔대 모양으로 되어 있으며, 축선(L1)을 따라 형성되어 있다. 이와 같은 형상을 가진 오목부(51)에는, 그 내면에 볼록부(41)의 외면을 접촉시키며 볼록부(41)가 끼워져 있다. 즉, 퓨즈 편(14)의 오목부(51)는 밸브체(12) 측에 형성되어 있으며, 밸브체(12)의 볼록부(41)는 퓨즈 편(14) 측에 형성되어 있다.
퓨즈 편(14)은, 그 하단부의 외주연(52)을 피스톤(26)의 상단부의 외주연(42)에 대향시키고 있으며, 이러한 2개의 외주연(52,42)은, 평탄하게 형성되는 한편 축선(L1)에 평행한 방향으로 이격하여 배치되어 있다. 이로써 볼록부(41)의 외면을 오목부(51)에 내면에 밀착시키도록 볼록부(41)를 오목부(51)에 끼워 넣을 수 있고, 볼록부(41)와 오목부(51)가 접촉하는 접촉 면적을 크게 확보할 수 있다. 또한, 외주연(52,42) 끼리는 반드시 떨어져 있을 필요는 없고, 외주연(52,42)끼리가 접촉하고 있어도 좋다. 이 경우, 후술하는 퓨즈 편(14)의 천정(53)과 볼록부(41)의 선단(43) 사이에 간극을 둠으로써 볼록부(41)의 외면을 오목부(51)에 내면에 밀착시키도록 볼록부(41)를 오목부(51)에 끼워 넣을 수 있다.
또한, 퓨즈 편(14)의 상단부는, 하우징(11)의 천정면(11b)에 대향하고 있으며, 그 상단부가 볼록부(54)를 형성하고 있다. 이 볼록부(54)는, 천정면(11b)을 향해 돌출하는 대략 원뿔대 모양으로 되어 있으며, 축선(L1)을 따라 형성되어 있다. 천정면(11b)도 볼록부(54)의 형상에 맞춰 대략 원뿔대 모양으로 되어 있으며, 볼록부(54)의 외면이 천정면(11b)에 접촉하여 끼워져 있다. 즉, 퓨즈 편(14)의 볼록부(54)는 하우징(11) 측에 형성되어 있다.
이와 같이 구성되어 있는 퓨즈 편(14)은, 저융점 합금으로 이루어지며, 미리 정해진 용융 온도에서 용융하도록 되어 있다. 천정면(11b)에는, 배출 통로(23)의 개구(23a)가 형성되어 있으며, 개구(23a)에는 다공질 부재(32)가 배치되어 있다. 용융된 퓨즈 편(14)은, 이 다공질 부재(32)를 통해 배출 통로(23)로 인도되고, 또한 배출 통로(23)를 통해 대기로 배출된다. 이로써 제2 영역(22b)이 비어 밸브체(12)의 위치를 닫힘 위치로 유지할 수 없게 된다. 그러면 스프링 부재(13)에 의해 가압된 밸브체(12)가 열림 위치로 이동한다. 이로써 밸브 통로(21)가 열려 제1 영역(22a)과 연결되어, 탱크 내의 가스가 밸브 통로(21)를 통해 제1 영역(22a)으로 인도되고, 또한 대기 연통로(24)를 통해 대기로 방출된다.
이와 같은 기능을 가진 용전식 안전밸브(1)에서는, 밸브체(12)가 스프링 부재(13)에 의해 가압되고 있기 때문에, 그 가압력이 밸브체(12)를 통해 퓨즈 편(14)에 가해진다. 즉, 스프링 부재(13)가 밸브체(12)를 통해 퓨즈 편(14)을 압박하고 있다. 또한, 밸브 통로(21)에 인도된 탱크 내의 가스가 제1 씰(27)에 의해 밀봉되어 있기 때문에 탱크 내의 가스 압력에 따른 하중도 밸브체(12)를 통해 퓨즈 편(14)을 압박하고 있다. 종래 기술의 안전밸브에서는, 접촉면인 퓨즈 편의 하단면이 축선(L1)에 대해 수직이기 때문에, 밸브체(12)에 작용하는 가압력의 거의 모두를 압박력으로서 퓨즈 편이 받고 있다. 반면에, 용전식 안전밸브(1)에서는, 퓨즈 편(14)의 내면의 테이퍼 부분(55)(접촉면)이 축선(L1)에 대해(즉, 열림 방향에 대해) 각도(θ1)(예를 들면, θ1 = 30도 ~ 60도)를 이루고 있기 때문에, 퓨즈 편(14)의 내면의 테이퍼 부분(55)이 받는 힘이 가압력(FB)의 분력(FBsinθ1)이 된다. 그러므로 퓨즈 편(14)에 작용하는 면압을 종래 기술의 것보다 낮출 수 있다. 즉, 퓨즈 편(14)의 접촉면에 테이퍼 가공부(55)가 형성되어 있기 때문에, 가압력(FB)을 받는 수압면이 증가하여 퓨즈 편(14)에 작용하는 면압을 낮출 수 있다. 이로써 퓨즈 편(14)의 크리프 변형량 및 외경 치수의 증가를 억제할 수 있다. 또한, 퓨즈 편(14)의 외경 치수의 증가를 억제함으로써 퓨즈 편(14)의 부피를 감소시킬 수 있기 때문에 퓨즈 편(14)의 사용량을 감소시킬 수 있고, 저렴한 용전식 안전밸브(1)를 제조할 수가 있다.
또한, 퓨즈 편(14)의 오목부(51) 및 밸브체(12)의 볼록부(41)를 원뿔대 모양으로 형성함으로써, 오목부(51)의 천정(53) 및 볼록부(41)의 선단(43)에 평면이 형성된다. 이로써 오목부(51) 및 볼록부(41)를 원뿔 모양으로 형성했을 때에 생기는 응력 집중을 방지할 수 있으며, 이 응력 집중으로 인한 퓨즈 편(14)의 변형을 억제할 수 있다.
또한, 용전식 안전밸브(1)에서, 볼록부(54)는 천정면(11b)에 접촉하여 끼워 넣어져 있고, 닫힘 밸브 상태에서 천정면(11b)에 지지되어 있다. 천정면(11b)은, 밸브체(12)에 작용하는 가압력에 대항하여 볼록부(54)를 지지하기 위해, 볼록부(54)에 축선 방향의 반력을 가한다. 이 천정면(11b)은, 퓨즈 편(14)의 볼록부(54)와 함께 대략 원뿔대 모양으로 형성되어 있으며, 볼록부(54)의 외면의 테이퍼 부분(56)(지지면)이 축선(L1)에 대해 각도(θ2)(예를 들면, θ2 = 30도 ~ 60도이며, 본 실시예에서는 θ1 = θ2)를 이루고 있다. 그 때문에, 볼록부(54)의 외면의 테이퍼 부분(56)이 받는 힘은, 반력(FC)의 분력(FCsinθ)이 된다. 그러므로 종래 기술과 같이 반력의 대부분이 퓨즈 편에 작용하는 안전밸브에 비해 퓨즈 편(14)에 작용하는 면압을 낮출 수 있다. 즉, 퓨즈 편(14)의 지지면에 테이퍼 부분(56)이 형성되어 있기 때문에 반력(FC)을 받는 수압면이 증가하여 퓨즈 편(14)에 작용하는 면압을 낮출 수 있다. 이로써 퓨즈 편(14)의 크리프 변형량 및 외경 치수의 증가를 억제할 수 있다. 또한, 퓨즈 편(14)의 외경 치수의 증가를 억제함으로써 퓨즈 편(14)의 부피를 작게 할 수 있기 때문에 퓨즈 편(14)의 사용량을 감소시킬 수 있다. 이로써 저렴한 용전식 안전밸브(1)를 제조할 수 있다.
[제2 실시예]
제2 실시예의 용전식 안전밸브(1A)는, 제1 실시예의 용전식 안전밸브(1)와 구성이 유사하다. 이하에서는, 제2 실시예의 용전식 안전밸브(1A)의 구성에 대해서는, 제1 실시예의 용전식 안전밸브(1)의 구성과 다른 점에 대해서 주로 설명하고, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략하는 경우가 있다. 이하에 설명하는 제3 실시예 내지 제6 실시예의 용전식 안전밸브(1B~1E) 및 그 밖의 실시예의 용전식 안전밸브(1F)에 대해서도 마찬가지다.
도 3에 도시된 바와 같이, 용전식 안전밸브(1A)에서는, 퓨즈 편(14A)의 상단면(14a)이 축선(L1)에 대해 수직인 평면으로 되어 있다. 또한, 다공질 부재(32)는, 그 외경이 퓨즈 편(14A)의 외경과 대략 일치하고 있으며, 퓨즈 편(14A)의 상단면(14a)(지지면)의 전면을 덮도록 되어 있다. 그 때문에, 퓨즈 편(14A)의 상단면(14a)과 하우징(11A)의 천정면(11b) 사이에 다공질 부재(32)가 개재되고, 퓨즈 편(14A)이 다공질 부재(32)를 통해 하우징(11)의 천정면(11b)과 접촉하여 지지되고 있다. 다공질 부재(32)는, 예를 들면, 세라믹 또는 소결 부재로 이루어진 다공질 체, 혹은 철망 성형품이다. 이와 같이 퓨즈 편(14A)을 지지하는 다공질 부재(32)는, 다수의 구멍이 형성된 대략 원판 모양의 부재이며, 다공질 부재(32)의 하면이 요철로 되어 있다. 그 때문에, 퓨즈 편(14A)의 상단면(14a)에는 다수의 경사 부분이 형성되어 천정면(11b)에서 퓨즈 편(14A)으로 작용하는 반력을 분산시킬 수 있다. 이로써 퓨즈 편(14A)에 작용하는 면압을 낮출 수 있고, 퓨즈 편(14A)의 크리프 변형량 및 외경 치수의 증가를 억제할 수 있다.
용전식 안전밸브(1A)는, 그 밖에 제1 실시예의 용전식 안전밸브(1)와 같은 작용 효과를 발휘한다.
[제3 실시예]
도 4에 나타낸 바와 같이, 제3 실시예의 용전식 안전밸브(1B)에서는, 밸브체(12B)의 피스톤(26B)의 상단부에 오목부(41B)가 형성되어 있다. 오목부(41B)는 하우징(11)의 바닥면(11a)을 향해 (닫힘 위치를 향해) 오목한 대략 원뿔대 모양으로 되어 있으며, 축선(L1)을 따라 형성되어 있다. 또한, 퓨즈 편(14B)의 하단부가 볼록부(51B)를 형성하고 있다. 볼록부(51B)는, 피스톤(26B)의 오목부(41B)의 형상에 대응시켜 대략 원뿔대 모양으로 형성되어 있다. 즉, 볼록부(51B)는, 하우징(11)의 바닥면(11a)을 향해 (닫힘 위치를 향해) 돌출하는 대략 원뿔대 모양으로 되어 있으며, 축선(L1)을 따라 형성되어 있다. 이와 같은 형상을 가진 볼록부(51B)는, 그 외면을 피스톤(26B)의 오목부(41B)의 내면에 접촉시키며 오목부(41B)에 끼워져 있다. 즉, 퓨즈 편(14B)의 볼록부(51B)는 밸브체(12) 측에 형성되어 있으며, 밸브체(12)의 오목부(41B)는 퓨즈 편(14) 측에 형성되어 있다.
이와 같이 구성되어 있는 용전식 안전밸브(1B)에서는, 볼록부(51B)의 외면의 테이퍼 부분(55B)(접촉면)이 축선(L1)에 대해 각도(θ3)(예를 들어, θ3 = 30도 ~ 60도)를 이루고 있기 때문에 퓨즈 편(14B)의 내면의 테이퍼 부분(55B)이 받는 힘은, 가압력(FB)의 분력(FBsinθ3)이 된다. 그러므로 퓨즈 편(14B)에 작용하는 면압을 종래 기술의 것보다 낮출 수 있다. 즉, 퓨즈 편(14)의 접촉면에 테이퍼 부분(55B)이 형성되어 있기 때문에 가압력(FB)을 받는 수압면이 증가하여 퓨즈 편(14)에 작용하는 면압을 낮출 수 있다. 이로써 퓨즈 편(14B)의 크리프 변형량 및 외경 치수의 증가를 억제할 수 있다.
용전식 안전밸브(1B)는, 그 밖에 제1 실시예의 용전식 안전밸브(1)와 같은 작용 효과를 발휘한다.
[제4 실시예]
도 5에 도시된 바와 같이, 제4 실시예의 용전식 안전밸브(1C)에서는, 밸브체(12C)의 피스톤(26C)의 상단부가 볼록부(41C)를 형성하고 있다. 볼록부(41C)는, 하우징(11)의 천정면(11b)을 향해 (열림 위치를 향해) 돌출하는 대략 부분 구면 모양으로 되어 있으며, 축선(L1)을 따라 형성되어 있다. 또한, 퓨즈 편(14C)의 하단부에는, 오목부(51C)가 형성되어 있고, 오목부(51C)는, 피스톤(26C)의 볼록부(41C)의 형상에 대응시켜 대략 부분 구면 모양으로 형성되어 있다. 즉, 오목부(51C)는, 하우징(11)의 천정면(11b)을 향해 (열림 위치를 향해) 오목한 대략 부분 구면 모양으로 되어 있으며, 축선(L1)을 따라 형성되어 있다. 이와 같은 형상을 가진 오목부(51C)에는, 피스톤(26C)의 볼록부(41C)가 끼워져 있으며, 피스톤(26C)의 볼록부(41C)의 외면은 오목부(51C)의 내면(51a)(접촉면)에 접촉하고 있다. 즉, 퓨즈 편(14)의 오목부(51C)는 밸브체(12) 측에 형성되어 있으며, 밸브체(12)의 볼록부(41C)는 퓨즈 편(14) 측에 형성되어 있다.
이와 같이 구성되어 있는 용전식 안전밸브(1C)에서는, 오목부(51C)의 내면(51a)이 부분 구면 모양으로 형성되어 있다. 이는, 압박력이 작용하는 열림 방향에 대한 오목부(51C)의 내면의 경사각이 연속적으로 변화하는 것이다. 그러므로 이러한 부분 구면 모양으로 형성된 오목부(51C)이어도 압박력을 분산시킬 수 있다. 이로써 퓨즈 편(14C)에 작용하는 면압을 종래 기술의 것보다 낮출 수 있고, 퓨즈 편(14)C의 크리프 변형량 및 외경 치수의 증가를 억제할 수 있다.
용전식 안전밸브(1C)는, 그 밖에 제1 실시예의 용전식 안전밸브(1)와 같은 작용 효과를 발휘한다.
[제5 실시예에 대해]
도 6에 도시된 바와 같이, 제5 실시예의 용전식 안전밸브(1D)에서는, 퓨즈 편(14D)의 하단면(14b) 및 밸브체(12D)의 상단면(26a)(즉, 피스톤(26D)의 상단면(26a))이 대략 평탄하게 형성되어 있으며, 그 사이에 다공질 부재(32D)가 개재되어 있다. 다공질 부재(32D)는, 대략 원판 모양의 부재이며, 그 외경은 밸브체(12D) 및 퓨즈 편(14D)의 외경과 거의 일치하고 있다. 그 때문에, 퓨즈 편(14D)의 하단면(14b)(접촉면)은, 다공질 부재(32)를 통해 밸브체(12D)와 접촉하여 밸브체(12D)를 지지하고 있다. 다공질 부재(32D)는, 다수의 구멍을 가지고 있으며, 그 상하 양단면이 요철로 되어 있다. 다공질 부재(32D)는, 예를 들어, 세라믹 또는 소결 부재로 이루어진 다공질체, 혹은 철망 성형품이다. 그 때문에, 퓨즈 편(14D)의 하단면(14b)에는 다수의 경사 부분이 형성되어 퓨즈 편(14D)의 하단면에 작용하는 힘이 다공질 부재(32D)에서 분산된다. 즉, 지지체가 다공질 부재(32)와 접촉함으로써 접촉면의 표면적이 증가하여 접촉면에 작용하는 면압을 낮출 수 있다. 이로써 퓨즈 편(14D)에 작용하는 면압을 낮출 수 있고, 퓨즈 편(14D)의 크리프 변형량 및 외경 치수의 증가를 억제할 수 있다.
용전식 안전밸브(1D)는, 그 밖에 제1 실시예의 용전식 안전밸브(1)와 같은 작용 효과를 발휘한다.
[제6 실시예]
도 7에 도시된 바와 같이, 제6 실시예의 용전식 안전밸브(1E)에서는, 밸브체(12E)의 피스톤(26E)의 상단면의 단면이 지그재그 모양으로 되어 있다. 또한, 퓨즈 편(14E)의 하단부에는, 피스톤(26E)의 상단면에 대응시켜 단면이 지그재그 모양으로 형성되어 있으며, 퓨즈 편(14E)의 하단면(14c)(접촉면)에 피스톤(26E)의 상단면(26b)이 계합하여 접촉하고 있다. 그 때문에, 피스톤(26E)에서 퓨즈 편(14A)으로 작용하는 반력을 분산시킬 수 있고, 퓨즈 편(14E)에 작용하는 면압을 낮출 수 있다. 이로써 퓨즈 편(14A)의 크리프 변형량 및 외경 치수의 증가를 억제할 수 있다.
용전식 안전밸브(1E)는, 그 밖에 제1 실시예의 용전식 안전밸브(1)와 같은 작용 효과를 발휘한다.
[그 밖의 실시예]
제1 실시예 내지 제6 실시예의 용전식 안전밸브(1,1A~1E)에서는, 퓨즈 편(14,14A~14E)이 중실(中實)의 원판 형상으로 되어 있지만, 고리 모양의 원판 형상이어도 좋다.
또한, 제1 실시예 내지 제6 실시예의 용전식 안전밸브(1,1A~1E)에서는, 퓨즈 편(14,14A~14E)과 밸브체(12,12A~12E)의 접촉면이 대략 원뿔대 모양, 부분 구면 모양 또는 지그재그 단면 모양으로 형성되어 있지만, 반드시 이러한 형상에 한정되지 않는다. 예를 들어, 주름 형상이어도 좋고, 상기 접촉면이 축선(L1)(즉, 열림 방향)으로 경사진 경사 부분을 가지고 있으면 좋다. 또한, 제1 실시예 내지 제6 실시예의 용전식 안전밸브(1,1A~1E)에서는, 퓨즈 편(14,14A~14E)의 상하 양단면에 경사 부분을 가지고 있었지만, 상단면 및 하단면 중 어느 하나에만 경사 부분을 가지고 있으면 좋다. 즉, 지지면 또는 접촉면 중 어느 하나에만 경사 부분을 가지고 있으면 좋다.
상기 설명으로부터 당업자에게는, 본 발명의 많은 개량이나 다른 실시예가 분명하다. 따라서 상기 설명은, 예시로서만 해석되어야 하며, 본 발명을 실시하는 최선의 양태를 당업자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 그 구조 및/또는 기능의 상세한 내용을 실질적으로 변경할 수 있다.
1,1A~1E: 용전식 안전밸브
11,11A: 하우징
12,12B~12E: 밸브체
13: 스프링 부재
14,14A~14E: 퓨즈 편
14a: 상단면
14b,14c: 하단면
21: 밸브 통로
26a: 상단면
26b: 상단면
32: 다공질 부재
41,41C: 볼록부
41B: 오목부
51,51C: 오목부
51B: 볼록부
54: 볼록부
55,55B: 테이퍼 부분
56: 테이퍼 부분

Claims (9)

  1. 밸브 통로가 형성되는 하우징과,
    상기 하우징 내에서 상기 밸브 통로를 닫는 닫힘 위치에 배치되고, 상기 밸브 통로를 여는 열림 위치로 이동 가능한 밸브체와,
    상기 밸브체를 상기 닫힘 위치로부터 상기 열림 위치를 향하는 열림 방향으로 압박하는 압박 부재와,
    상기 압박 부재의 압박력에 저항하여 상기 밸브체를 지지하고, 미리 정해진 용융 온도 이상이 되면 용융하는 지지체를 구비하며,
    상기 지지체는, 상기 밸브체를 지지하기 위해 접촉면에서 상기 밸브체와 접촉하고 있으며,
    상기 지지체의 접촉면은, 상기 밸브체의 축선에 대해 경사진 경사 부분을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 용전식 안전밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지체는, 상기 밸브체 측에 오목부를 가지고,
    상기 밸브체는, 상기 지지체 측에 상기 오목부에 끼이는 볼록부를 가지며,
    상기 오목부의 내주면은, 상기 볼록부의 외주면과 접촉하여 상기 접촉면을 구성하고 있고,
    상기 접촉면은, 상기 밸브체의 축선에 대해 경사진 경사 부분을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 용전식 안전밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브체는, 상기 지지체 측에 오목부를 가지고,
    상기 지지체는, 상기 밸브체 측에 상기 오목부에 끼이는 볼록부를 가지며,
    상기 볼록부의 외주면은, 상기 오목부의 내주면과 접촉하여 상기 접촉면을 구성하고 있고,
    상기 접촉면은, 상기 밸브체의 축선에 대해 경사진 경사 부분을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 용전식 안전밸브.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 볼록부 및 오목부는, 대략 원뿔대 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용전식 안전밸브.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 볼록부 및 오목부는, 대략 부분 구면 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용전식 안전밸브.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지체는, 상기 하우징에 접촉하여 지지되고 있는 지지면을 가지고 있으며,
    상기 지지면은, 상기 밸브체의 축선에 대해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 용전식 안전밸브.
  7. 밸브 통로가 형성되는 하우징과,
    상기 하우징 내에서 상기 밸브 통로를 닫는 닫힘 위치에 배치되고, 상기 밸브 통로를 여는 열림 위치로 이동 가능한 밸브체와,
    상기 밸브체를 상기 닫힘 위치로부터 상기 열림 위치를 향하는 열림 방향으로 압박하는 압박 부재와,
    상기 압박 부재의 압박력에 저항하여 상기 밸브체를 지지하고, 미리 정해진 용융 온도 이상이 되면 용융하는 지지체와,
    상기 지지체와 상기 밸브체 사이에 개재되는 다공질 부재를 구비하며,
    상기 지지체는, 상기 밸브체를 지지하기 위해 상기 다공질 부재와의 사이에 접촉면을 가지며, 상기 다공질 부재와 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 용전식 안전밸브.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다공질 부재는, 세라믹 또는 소결 부재로 이루어진 다공질체, 혹은 철망 성형품인 것을 특징으로 하는 용전식 안전밸브.
  9. 밸브 통로가 형성되는 하우징과,
    상기 하우징 내에서 상기 밸브 통로를 닫는 닫힘 위치에 배치되고, 상기 밸브 통로를 여는 열림 위치로 이동 가능한 밸브체와,
    상기 밸브체를 상기 닫힘 위치로부터 상기 열림 위치로 압박하는 압박 부재와,
    상기 압박 부재의 압박력에 저항하여 상기 밸브체를 지지하고, 미리 정해진 용융 온도 이상이 되면 용융하는 지지체를 구비하며,
    상기 지지체는, 상기 하우징에 접촉하여 지지되어 있는 지지면을 가지고 있고,
    상기 지지면은, 상기 열림 방향에 대해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 용전식 안전밸브.
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