KR20190025366A

KR20190025366A - 형상기억합금을 이용한 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치

Info

Publication number: KR20190025366A
Application number: KR1020170111937A
Authority: KR
Inventors: 박봉준
Original assignee: 주식회사 대륙제관
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2019-03-11
Also published as: CN109424770B; CN109424770A; KR101963193B1

Abstract

본 발명은, 휴대용 가스용기 내의 온도가 일정 이상으로 상승할 경우에 형상기억합금으로 만들어진 스프링의 길이가 늘어나면서 샤프트에 힘이 가해지게 되어 일반스프링이 압축되면서 샤프트가 이동해서 밸브스템으로 가스가 배출되는 유로를 차단하게 되어 가스가 배출되지 못 하도록 하여 가스용기의 폭발과 화재를 방지할 수 있고, 온도가 내려가 가스용기 내의 압력이 정상으로 회복되면 일반스프링의 복원력에 의해 형상기억합금 스프링이 원상으로 회복되어 가스용기를 재사용할 수 있는, 형상기억합금을 이용한 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치를 제공하기 위한 것이다.

Description

형상기억합금을 이용한 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치{Safety apparatus by blocking gas flow channel of portable gas container using shape memory alloy}

본 발명은 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 휴대용 가스용기 내의 온도가 일정 이상으로 상승할 경우, 형상기억합금 (SMA: shape memory alloy, 본 명세서에서는 'SMA'라고 기재한다) 재질로 만들어진 스프링이 작동하여 밸브스템으로 가스가 배출되는 유로를 차단하여 가스가 배출되지 못하도록 함으로써 가스용기의 폭발과 화재를 방지할 수 있는, 형상기억합금을 이용한 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치에 관한 것이다.

부탄가스를 주원료로 한 부탄가스 혼합물을 충전하여 휴대용 가스렌지에 장착하여 사용되는 휴대용 부탄가스 용기는 유통과정이나 사용 중에 주위에서 높은 열을 받게 되면 부탄가스 용기 내부에 들어 있는 액화가스의 압력이 상승하게 되는데, 사용중 안전수칙을 지키지 않고 변칙적으로 사용하여 고온에 노출되면 내부 압력이 높아지게 되어 용기가 변형되거나 심할 경우 즉시 폭발할 수 있다. 그러므로 휴대용 가스용기가 견딜 수 있는 변형 및 파열되는 압력에 대하여 법으로 규정하고 있다.

지금까지 휴대용 가스용기의 안전과 관련하여 출현한 기술은 가스용기 내의 압력이 일정 이상으로 올라가면 과압을 배출시키기 위한 안전밸브를 설치한 것이 대부분이었고, 이와 관련하여 본 발명의 출원인(발명자)도 많은 기술을 개발하여 특허를 받았고, 실제 제품에 적용하고 있다. 예를 들면, 특허등록 제1064633호 "휴대용 가스용기의 안전밸브", 특허등록 제1281536호 "과압방지 기능이 있는 휴대용 가스용기의 안전밸브", 특허등록 제1464493호 "휴대용 가스용기의 폭발방지를 위한 과압배출용 안전밸브" 등을 들 수 있다.

최근 들어 휴대용 가스용기 내의 압력이 일정 이상으로 올라갈 경우 과압을 배출시키는 것이 아니라 가스 유로를 차단하는 기술이 출현하였는데, 특허등록 제1561825호 "가스통의 가스배출 방지용 안전장치", 특허등록 제1572622호 및 제1572626호 "가스용기 안전장치"를 들 수 있다. 상기 특허들은 가스용기 내에 과압이 발생할 경우 밸브스템으로 가는 유로를 차단하여 가스용기 주변에서의 화기를 차단시킴에 따라 가스용기 내의 압력을 낮춰 가스용기가 폭발하는 것을 방지하는 기술들이다.

그런데 가스용기가 휴대용 가스렌지에 장착되어 사용중인 상태에서는 가스용기에서 나오는 가스의 압력과 유량을 조절하는 가버너 측과 가스용기 내부는 언제나 압력이 동일하고 차압(差壓)이 발생하지 않는다. 또한, 과압 발생시 유로를 차단하도록 된 상기 특허들은 밸브스템으로 가는 유로를 차단하기 위한 가동밸브(차단밸브)가 밸브스템으로 가는 유로에 설치되어 있고, 가동밸브(차단밸브)가 가버너 측과 가스용기 내부의 차압에 의해 슬라이딩하도록 설치되어 있는데, 사용중 가스용기 내의 압력이 일정 이상으로 올라가더라도 차압이 발생할 수가 없는 구조이기 때문에 밸브스템으로 가는 가스 유로를 차단할 수 없다는 치명적인 문제가 있다.

또한, 차압을 이용한 지금까지 출현되었던 휴대용 가스용기의 유로 차단식 안전장치는, 샤프트를 지지하고 있는 스프링이 일반 금속으로 만들어져 있고, 샤프트의 일측에서만 지지하는 구조이므로 용기 내에 과압이 발생했을 때 안전밸브가 작동하기 위해서는 안전밸브 한쪽이 항상 외부와 연결되어 있는 구조이어야 차압이 발생하여 작동 가능하게 된다. 하지만, 외부 통로를 통해 이물질이 쌓이거나 훼손되면 안전밸브 작동에 문제가 발생할 수 있으며, 구성품 수가 많아서 조립불량으로 가스가 외부로 쉽게 누설될 수 있는 치명적인 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 휴대용 가스용기 내의 온도가 일정 이상으로 상승할 경우에 형상기억합금으로 만들어진 스프링의 길이가 늘어나면서 샤프트에 힘이 가해지게 되어 일반스프링이 압축되면서 샤프트가 이동해서 밸브스템으로 가스가 배출되는 유로를 차단하게 되어 가스가 배출되지 못 하도록 하여 가스용기의 폭발과 화재를 방지할 수 있고, 온도가 내려가 가스용기 내의 압력이 정상으로 회복되면 일반스프링의 복원력에 의해 형상기억합금 스프링이 원상으로 회복되어 가스용기를 재사용할 수 있는, 형상기억합금을 이용한 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치는, 수평부와 수직부를 구비한 'L'자 형상이고, 내부에 가스가 배출되는 유로가 형성되어 있으며, 수직부 상부가 마운팅컵에 조립되어 고정 설치되는 밸브하우징; 상기 밸브하우징의 수평부에 형성된 유로의 후단(後端) 부분에서 삽입되어 체결되는 안전밸브;를 포함하여 구성되고, 상기 안전밸브는, 기둥 형상의 스템부와, 원통 형상의 외주면에 길이방향을 따라 가스유통로가 형성되어 있는 원통부와, 원통부 내주면 중앙부분과 스템부 후단부분을 일체로 연결하는 연결부를 구비하여 구성된 샤프트; 선단부는 개방되고 후단부는 폐쇄된 원통 형상이고, 선단부에는 반경방향으로 가스를 배출시키는 가스유로가 형성되어 있고, 후단부는 폐쇄된 중앙부에 가스가 유통되게 되는 관통공이 형성된 SMA 스프링커버; 상기 샤프트의 스템부의 외측에 끼워져서, 선단(先端)이 밸브하우징 수평부의 제1직경부 후단부에 형성된 가스유통부에 지지되어 위치하게 되는 일반스프링; 상기 샤프트의 스템부의 외측에 끼워져서, 일단(一端)이 SMA 스프링커버의 후단부에 형성된 관통공 주위에 위치하는 지지턱에 지지되어 위치하게 되는 SMA 스프링;을 포함하여 구성되어, 가스용기 내의 온도에 따라 SMA 스프링의 길이가 변하면서 샤프트를 움직여 일반스프링의 길이를 변하게 하여 밸브하우징의 수평부에 형성된 제1직경부의 가스유로를 개방하거나 폐쇄하도록 작동하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, SMA 스프링커버의 원통형상인 스프링수용부 외주면에는 원주방향을 따라 걸림턱이 형성되어 있고, 밸브하우징의 수평부 내주면에 원주방향을 따라 지지홈이 형성되어 있어서, 서로 대응하는 형상으로 형성된 걸림턱과 지지홈이 서로 체결되어 안전밸브가 밸브하우징에 체결 고정되도록 구성된다.

바람직하게는, SMA 스프링커버의 원통형상인 스프링수용부 외주면에는 원주방향을 따라 걸림턱이 형성되어 있어서, SMA 스프링커버를 밸브하우징의 수평부 내주면에 강제 끼움 방식으로 안전밸브가 밸브하우징에 체결 고정되도록 구성된다.

바람직하게는, 밸브하우징 수평부의 제1직경부 후단부는 경사지도록 형성되고, 가스유통부는 반경방향으로 가스를 배출시키도록 구성되어 가스용기 내의 온도가 정상일 때는 가스유통부를 통해 스템쪽으로 가스를 배출시키고, 가스용기 내의 온도가 설정된 온도보다 높아지면 SMA 스프링의 길이가 늘어나게 되어 샤프트가 움직여 일반스프링이 압축되면서 스템부 선단이 제1직경부와 가스유통부 사이의 경사진 부분에 닿아서 밸브하우징 수평부의 제1직경부에 길이방향을 따라 형성된 가스유로를 폐쇄하여 스템으로 배출되는 가스를 차단하게 된다.

바람직하게는, 밸브하우징의 수평부 외주면 및 유로의 형상이 조립된 안전밸브의 외형과 대응하도록 단(段)이 지도록 형성되어, 가장 직경이 작고 밸브하우징의 수평부 선단부에 위치하게 되는 제1직경부와, 샤프트의 스템부가 위치하게 되는 제2직경부 및 샤프트의 원통부가 위치하게 되는 제3직경부를 구비하여 구성된다.

바람직하게는, 밸브하우징 수평부의 제1직경부 후단부는 경사지도록 형성되고, 제2직경부의 선단부분에는 내주면을 따라 가스를 배출시키도록 구성된 가스유통부가 구비되어, 가스용기 내의 온도가 정상일 때는 가스유통부를 통해 스템쪽으로 가스를 배출시키고, 가스용기 내의 온도가 설정된 온도보다 높아지면, SMA 스프링의 길이가 늘어나게 되어 샤프트가 움직여 일반스프링이 압축되면서, 스템부 선단이 제1직경부 후단부의 경사진 부분에 닿아서 밸브하우징 수평부의 제1직경부에 길이방향을 따라 형성된 가스유로를 폐쇄하여 스템으로 배출되는 가스를 차단하도록 작동한다.

본 발명에 따른 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치는, 밸브스템으로 가스가 배출되는 유로를 차단하기 위한 샤프트가 밸브스템으로 가는 유로 상에 설치되어 있고, 마운팅컵에 별도의 과압 배출구멍을 형성하고 안전장치 하우징을 구비할 필요도 없으므로 구조가 매우 간단하고 조립작업이 간편하여 조립을 위한 인력과 시간이 현저하게 줄어들게 되어 제조원가도 절감된다.

또한, 가스용기 내의 온도가 일정 이상으로 상승할 경우에 형상기억합금으로 만들어진 스프링의 길이가 늘어나면서 샤프트에 힘이 가해지면, 반대편에서 샤프트를 지지하고 있던 일반 스프링이 압축되면서 샤프트가 이동하여 밸브스템으로 가스가 배출되는 유로를 차단하면서 가스가 배출되지 못하게 되며 결국 소화상태가 되어 가스용기의 폭발과 화재를 근원적으로 방지할 수 있고, 용기 내의 온도가 일정 이하로 낮아져서 정상으로 회복되면 일반 스프링의 복원력에 의해 형상기억합금 스프링의 길이가 원상태로 돌아오면서 밸브스템의 유로가 개방되어 가스용기를 재사용할 수 있게 된다.

또한, 유로가 차단된 후에도 잔열이나 다른 요인으로 온도가 상승하여 가스용기 내의 압력이 일정 이상으로 높아질 경우 과압의 기화가스를 배출시키기 위해 가스용기의 원통 형상의 본체 상부에 결합된 상부체의 카운터싱크부에 폭발방지부를 형성한 가스용기에 본 발명에 따른 안전장치를 함께 적용할 경우에는 2중 안전장치로 적용될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 안전장치의 제1실시예에서 안전밸브가 작동하기 전과 후를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 안전밸브를 조립한 상태와 분해한 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 안전장치의 제2실시예에서 안전밸브가 작동하기 전과 후를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치의 기술적 특징은, 첫째, 마운팅컵에 별도의 과압 배출구멍을 형성한다거나 안전장치 하우징을 추가로 구비할 필요가 없으므로 구조가 매우 간단하여 조립작업도 간편하게 했다는 점과, 둘째, 용기 내의 온도가 일정 이상으로 상승하면 형상기억합금으로 만들어진 스프링이 작동하여 샤프트가 이동하고 일반스프링이 압축되면서 밸브스템으로 배출되는 가스의 유로를 차단하고, 용기 내의 온도가 낮아지면 SMA 스프링이 원상 회복되면서 다시 유로가 개방되어 용기의 재사용이 가능하도록 했다는 점이다.

본 발명에 따른 안전장치는 가스용기의 상단(上端)에 결합된 마운팅컵(10)의 중앙부를 관통하여 설치된 스템(25)을 통해 가스를 배출시키고, 가스용기 내의 온도가 규정된 온도보다 높아질 경우 안전밸브(30)가 작동하여 가스가 스템(25) 쪽으로 배출되는 유로를 폐쇄하여 가스 배출을 차단하는 휴대용 가스용기에 적용되는데, 안전밸브(30)가 설치되는 별도의 하우징이 있는 것이 아니라 밸브하우징(20)에 형성된 유로 상에 안전밸브(30)가 삽입되어 체결 고정되게 된다.

밸브하우징(20)은 수평부(21)와 수직부(22)를 구비한 'L'자 형상이고, 내부에는 가스가 배출되는 유로가 형성되어 있으며, 수직부(22) 상부가 마운팅컵(10)에 조립되어 고정 설치된다. 본 발명의 명세서에서 '수직방향'이란 가스용기의 길이방향을 의미하고, '수평방향'이란 가스용기의 폭방향 즉 수직방향과 수직인 방향을 의미한다.

안전밸브(30)는 밸브하우징(20)의 수평부(21)에 형성된 유로의 후단(後端) 부분에서 삽입되어 밸브하우징(20)의 수평부(21)에 형성된 유로 상에 위치하도록 체결되어, 가스용기 내의 온도가 규정된 이상으로 상승할 경우에는 SMA 스프링(35)의 길이가 늘어나면서 샤프트(33)가 이동하고 일반스프링(31)이 압축되면서 스템(25) 쪽으로 가스가 배출되는 유로가 차단되고, 가스용기 내의 온도가 규정된 이하로 떨어질 경우에는 일반 스프링(31)의 복원력에 의해 SMA 스프링(35)이 원상 회복되면서 샤프트(33)가 이동하여 다시 유로가 개방되도록 작동한다. 안전밸브(30)는 일반스프링(31), 샤프트(33), SMA 스프링커버(34) 및 SMA 스프링(35)을 구비하여 구성된다.

밸브하우징 수평부(21)는 상대적으로 직경이 작은 제1직경부(211)와, 직경이 큰 제2직경부(212)가 형성되어 있는데, 제1직경부(211)는 수평부(21)에서 선단(先端)쪽 즉 수직부(22) 쪽에 형성되어 있으며, 제1직경부(211) 후단부에는 가스유통부(215)가 제1직경부(211)와 일체로 형성되어 있는데, 가스유통부(215)에는 반경방향(도면부호 211a의 가스유로 방향을 의미함)으로 요부(凹部) 형상 등으로 가스유통로가 형성되어 있어서 가스를 스템(25) 쪽으로 배출시키게 되며, 제1직경부(211) 후단부분은 경사지도록 형성되어 있다.

제2직경부(212)는 밸브하우징의 수평부(21) 후단에서부터 수직부(22)에 근접한 부분까지 형성되고, 제1직경부(211)는 수평부(21)가 수직부(22)와 연결되는 부분에서부터 수평부(21)의 후단부 쪽으로 일정 길이로 제2직경부(212) 내측에 형성되며, 가스유통부(215)는 제1직경부(211)의 후단에 연결되어 형성되어 있다.

밸브하우징 수평부의 제2직경부(212) 내경은 샤프트의 원통부(332) 외주면이 원활하게 슬라이딩 될 수 있는 크기로 형성되어 있어야 하고, 제1직경부(211)의 후단에 형성된 가스유통부(215)의 내경은 가스유통부(215) 내주면에서 샤프트 스템부(331)의 외주면 선단부분이 원활하게 슬라이딩 될 수 있을 정도의 크기로 형성되어 있어야 한다.

따라서 가스용기 내의 온도가 정상일 때는 가스유통부(215)에 형성된 가스유통로를 통해 스템(25) 쪽으로 가스를 배출시키고(도 1 ⒜ 참조), 가스용기 내의 온도가 설정된 온도보다 높아지면 SMA 스프링(35)의 길이가 늘어나게 되어 샤프트(33)가 움직여 일반스프링(31)이 압축되면서, 샤프트의 스템부(331)가 가스유통부(215) 내주면에서 슬라이딩하여 스템부(331) 선단이 제1직경부(211)의 후단부에 형성된 경사진 부분에 닿아서 밸브하우징 수평부의 제1직경부(211)에 길이방향을 따라 형성된 가스유로(211a)를 폐쇄하여 스템(25)으로 배출되는 가스를 차단하게 된다(도 1 ⒝ 참조).

일반스프링(31)은 형상기억합금이 아닌 일반 금속으로 만들어진 코일스프링인데, 샤프트의 스템부(331)의 외측에 끼워져서, 선단(先端)이 밸브하우징 수평부의 제1직경부(211) 후단부에 형성된 가스유통부(215)에 지지되어 위치하게 된다. 가스유통부(215)의 후단부 내주면에는 일반스프링(31)이 삽입되어 안착될 수 있도록 내측방향으로 단턱이 형성되어 있는 것이 바람직하다(도 1 참조).

샤프트(33)는 기둥 형상의 스템부(331)와, 스템부(331)보다 직경이 큰 원통 형상의 외주면에 길이방향을 따라 가스가 유통될 수 있도록 가스유통로가 형성되어 있는 원통부(332)와, 원통부(332) 내주면 중앙부분과 스템부(331) 후단부분을 일체로 연결하는 연결부(333)를 구비하여 구성되어, 스템부(331)는 연결부(333)의 양측에 위치하게 된다.

조립시 스템부(331)의 선단 부분은 가스유통로(215)의 내주면에 삽입되게 되고, 일반스프링(31)의 선단은 가스유통로(215)의 후단부 내주면에 내측방향으로 형성된 단턱에 삽입되어 위치하게 되고, 일반스프링(31)의 후단은 스템부(331)와 원통부(332) 사이에 삽입되게 된다(도 1 참조). 또한, 일반스프링(31)이 끼워지는 스템부의 끝부분에는 스템부의 외주면을 따라 제1돌출부(331a)를 돌출되게 형성하여 일반스프링(31)의 끝부분이 빠져나가지 않도록 하고, SMA 스프링(35)이 끼워지게 되는 스템부의 끝부분에도 스템부의 외주면을 따라 제2돌출부(331b)를 돌출되게 형성하여 SMA 스프링(35)이 빠져나가지 않도록 하는 것이 바람직하다(도 2 참조).

SMA 스프링커버(34)의 선단부는 개방되고 후단부는 판상(板狀)의 부재에 의해 폐쇄된 원통 형상인 스프링수용부(341)와, 스프링수용부(341)의 선단부에 반경방향으로 가스를 배출시키는 가스유로(345)가 형성되어 있고, 후단부는 폐쇄된 중앙부에 가스가 유통되게 되는 관통공(343)이 형성되어 있으며, 원통 형상의 스프링수용부(341) 외주면에는 걸림턱(342)이 돌출되게 형성되어 구성되며, 스프링수용부(341)의 후단부 내주면과 관통공(343) 사이에는 조립시 SMA 스프링(35)을 지지해 주게 되는 지지턱(344)이 형성되어 구성된다.

SMA 스프링(35)은 샤프트(33)의 스템부의 외측에 끼워져서, 일단(一端)이 SMA 스프링커버(34)의 후단부에 형성된 관통공(343) 주위에 위치하는 지지턱(344)에 지지되어 위치하게 된다. 형상기억합금(SMA)은 일정 온도 이상에서 반응하고, 다시 일정 온도 이하로 낮아지면 원래의 형상 즉 원상태로 회복되는 특성을 가진 특수합금인데, 본 발명에 사용된 SMA 스프링(35)은 가스용기 내의 온도가 설정된 온도 이상으로 상승하면 SMA 스프링(35)의 길이가 늘어나면서 샤프트(33)에 힘이 가해지게 되고, SMA 스프링(35) 쪽에서 힘을 받은 샤프트(33)가 일반스프링(31)을 밀게 되면 일반스프링(31)이 압축되면서 샤프트(33)가 이동하여 밸브하우징의 수평부(21)에 형성된 가스유로(211a)를 폐쇄하도록 작동한다. 그 후 가스용기 내의 온도가 일정 이하로 떨어지게 되면 일반스프링(31)의 복원력에 의해 형상기억합금(SMA)이 길이가 늘어나기 전의 원상태로 복귀하게 되므로, SMA 스프링(35)의 길이가 정상인 상태(즉, 길이가 늘어나기 전의 상태)로 복귀하면서 가스유로(211a)가 개방되게 된다.

SMA 스프링커버(34)의 원통 형상인 스프링수용부(341) 외주면에는 원주방향을 따라 걸림턱(342)이 형성되어 있고, 밸브하우징 수평부의 제2직경부(212) 내주면에 원주방향을 따라 지지홈(212a)이 형성되어 있어서, SMA 스프링커버(34)를 밀어주면 서로 대응하는 형상으로 형성된 걸림턱(342)과 지지홈(212a)이 서로 체결되어 일체로 결합되면서 밸브하우징(20)에 샤프트(33)와 SMA 스프링커버(34)가 일체로 결합된 안전밸브(30)가 구성되게 된다. 물론 SMA 스프링커버(34)의 스프링수용부(341)와 밸브하우징의 수평부(21)는 나사결합으로 결합시킬 수도 있을 것이다.

또한, 도시하지는 않았지만, 밸브하우징의 수평부(21) 내주면에 걸림홈(211a)을 형성하지 않고, SMA 스프링커버의 스프링수용부(341) 외주면에 걸림턱(342)만 형성하여 SMA 스프링커버(34)를 밸브하우징의 수평부(21) 내주면에 억지로 밀어넣어 강제 끼움 방식으로 조립할 수도 있다. 밸브하우징 수평부(21)의 제2직경부(212) 내경 크기는 SMA 스프링커버(34)의 스프링수용부(341)의 외경 크기와 동일하거나 SMA 스프링커버(34)를 밀어서 삽입하여 조립될 수 있을 정도로 약간 크게 형성하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명에 따른 안전장치의 제2실시예를 도시한 것인데, 제2실시예가 제1실시예와 다른 점은 밸브하우징(20')의 수평부(21')를 안전밸브(30')의 외형에 맞춰 단(段)이지도록 형성했다는 점이다. 구체적으로는, 제1실시예는 밸브하우징의 수평부(21) 외주면 직경이 동일하지만, 제2실시예는 밸브하우징의 수평부(21')의 내주면은 물론 외주면도 단(段)이지도록 형성되어 있다, 나머지 부분은 구성이 동일하여 설명이 중복되므로 제2실시예는 제1실시예와 다른 부분에 대하여만 설명한다. 제2실시예의 도면부호는 제1실시예의 도일 부분에 대하여 프라임 기호(')를 붙였다.

제2실시예는 안전밸브(30')를 조립했을 때, 샤프트(33')의 스템부(331')와 원통부(332')의 각 외주면이 각각 단(段)을 이루게 되므로, 밸브하우징(20')의 수평부(21')가 안전밸브(30')의 각 단(段)에 대응하도록 하기 위하여, 안전밸브(30') 조립시 안전밸브(30')가 위치하지 않는 제1직경부(211'), 샤프트의 스템부(331')가 위치하게 되는 제2직경부(212'), 샤프트의 원통부(332')가 위치하게 되는 제3직경부(213')로 구성된다. 여기서 만일 SMA 스프링커버(34')의 스프링수용부(341') 외주면 직경은 샤프트의 원통부(332') 외주면 직경보다 크게 형성하면 SMA 스프링커버(34')의 스프링수용부(341')가 위치하게 되는 제4직경부(도면부호 미지정)로 구성할 수도 있다. 제2직경부(212')와 제3직경부(213')가 연결되는 부분은 원활한 가스 흐름과 안전밸브 조립을 위해 경사지도록 형성하는 것이 바람직하다.

밸브하우징 수평부의 제2직경부(212') 내경은 샤프트의 스템부(331')의 외주면 외경보다 크게 형성되어 있어 있어서, 일반스프링(31')이 샤프트의 스템부(331')에 끼워져서 밸브하우징 수평부의 제2직경부(212') 내측에 위치할 수 있게 된다. 또한, 밸브하우징 수평부의 제3직경부(213') 내경은 샤프트의 원통부(332') 외주면이 원활하게 슬라이딩 될 수 있는 크기로 형성되어 있어야 한다.

가스가 정상적으로 배출되는 경로를 살펴보면, 가스용기 내에 있는 가스는 SMA 스프링커버의 관통공(343')을 통과하여 스프링수용부(341') 내부를 거쳐 가스유로(345')를 통과하고, 샤프트의 원통부(332') 외주면에 형성된 가스유통로를 거쳐 제2직경부(212') 선단부에 형성된 가스유통부(215')를 통과하여 제1직경부(211')에 형성된 가스유로를 거쳐 스템(25)으로 배출되게 된다.

밸브하우징 수평부의 제1직경부(211') 후단부는 경사지도록 형성되고, 제2직경부(212')의 선단부분에는 내주면을 따라 가스를 배출시킬 수 있는 가스유통로가 형성된 가스유통부(215')가 구비되어, 샤프트의 스템부(331') 선단부분이 가스유통부(215')의 내주면에 삽입되도록 조립되며, 가스용기 내의 온도가 정상일 때는 가스유통부(215')에 형성된 가스유통로를 통해 스템(25)쪽으로 가스를 배출시키게 된다. 또한, 가스용기 내의 온도가 설정된 온도보다 높아지면, SMA 스프링(35')의 길이가 늘어나게 되어 샤프트(33')가 움직여 일반스프링(31')이 압축되면서, 샤프트의 스템부(331') 선단이 제1직경부(211') 후단부의 경사진 부분에 닿아서 밸브하우징 수평부의 제1직경부(211')에 길이방향을 따라 형성된 가스유로를 폐쇄하여 스템(25)으로 배출되는 가스를 차단하게 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 : 마운팅컵
20, 20' : 밸브하우징 21, 21' : 수평부
211, 211' : 제1직경부 212, 212' : 제2직경부
213' : 제3직경부 215, 215' :가스유통부
22, 22' : 수직부 25 : 스템
26 : 가스켓
30, 30' : 안전밸브 31, 31' : 일반스프링
33, 33' : 샤프트 331, 331' : 스템부
332, 332' : 원통부 333, 333' : 연결부
34, 34' : SMA 스프링커버 341, 341' : 스프링수용부
342, 342' : 걸림턱 343, 343' : 관통공
344, 344' : 지지턱 345, 345' : 가스유로
35, 35' : SMA 스프링

Claims

가스용기의 상단(上端)에 결합된 마운팅컵의 중앙부를 관통하여 설치된 스템을 통해 가스를 배출시키고, 가스용기 내의 온도가 규정된 온도보다 높아질 경우 안전밸브가 작동하여 가스가 배출되는 유로를 폐쇄하여 가스 배출을 차단하는 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치에 있어서,
상기 안전장치는,
수평부와 수직부를 구비한 'L'자 형상이고, 내부에 가스가 배출되는 유로가 형성되어 있으며, 수직부 상부가 마운팅컵에 조립되어 고정 설치되는 밸브하우징;
상기 밸브하우징의 수평부에 형성된 유로의 후단(後端) 부분에서 삽입되어 체결되는 안전밸브;
를 포함하여 구성되고, 상기 안전밸브는,
기둥 형상의 스템부와, 원통 형상의 외주면에 길이방향을 따라 가스유통로가 형성되어 있는 원통부와, 원통부 내주면 중앙부분과 스템부 후단부분을 일체로 연결하는 연결부를 구비하여 구성된 샤프트;
선단부는 개방되고 후단부는 폐쇄된 원통 형상이고, 선단부에는 반경방향으로 가스를 배출시키는 가스유로가 형성되어 있고, 후단부는 폐쇄된 중앙부에 가스가 유통되게 되는 관통공이 형성된 SMA 스프링커버;
상기 샤프트의 스템부의 외측에 끼워져서, 선단(先端)이 밸브하우징 수평부의 제1직경부 후단부에 형성된 가스유통부에 지지되어 위치하게 되는 일반스프링;
상기 샤프트의 스템부의 외측에 끼워져서, 일단(一端)이 SMA 스프링커버의 후단부에 형성된 관통공 주위에 위치하는 지지턱에 지지되어 위치하게 되는 SMA 스프링;
을 포함하여 구성되어, 가스용기 내의 온도에 따라 SMA 스프링의 길이가 변하면서 샤프트를 움직여 일반스프링의 길이를 변하게 하여 밸브하우징의 수평부에 형성된 제1직경부의 가스유로를 개방하거나 폐쇄하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치.
제1항에 있어서,
상기 SMA 스프링커버의 원통 형상인 스프링수용부 외주면에는 원주방향을 따라 걸림턱이 형성되어 있고, 밸브하우징의 수평부 내주면에 원주방향을 따라 지지홈이 형성되어 있어서, 서로 대응하는 형상으로 형성된 걸림턱과 지지홈이 서로 체결되어 안전밸브가 밸브하우징에 체결 고정되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치.
제1항에 있어서,
상기 SMA 스프링커버의 원통 형상인 스프링수용부 외주면에는 원주방향을 따라 걸림턱이 형성되어 있어서, SMA 스프링커버를 밸브하우징의 수평부 내주면에 강제 끼움 방식으로 안전밸브가 밸브하우징에 체결 고정되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치.
제1항에 있어서,
상기 밸브하우징 수평부는 제1 및 제2직경부를 구비하고, 제1직경부 후단부에는 가스유통로가 형성된 가스유통부가 형성되어 있으며,
제2직경부의 내경은 샤프트의 원통부 외주면이 원활하게 슬라이딩 될 수 있는 크기로 형성되고, 제1직경부의 후단에 형성된 가스유통부의 내경은 가스유통부 내주면에 샤프트의 스템부 선단부분이 원활하게 슬라이딩 될 수 있는 크기로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치.
제1항에 있어서,
상기 밸브하우징 수평부의 제1직경부 후단부는 경사지도록 형성되고, 가스유통부는 반경방향으로 가스를 배출시키도록 구성되어, 가스용기 내의 온도가 정상일 때는 가스유통부를 통해 스템쪽으로 가스를 배출시키고,
가스용기 내의 온도가 설정된 온도보다 높아지면 SMA 스프링의 길이가 늘어나게 되어 샤프트가 움직여 일반스프링이 압축되면서, 스템부 선단이 제1직경부의 후단부 경사진 부분에 닿아서 밸브하우징 수평부의 제1직경부에 길이방향을 따라 형성된 가스유로를 폐쇄하여 스템으로 배출되는 가스를 차단하게 되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
밸브하우징의 수평부 외주면 및 유로의 형상이 조립된 안전밸브의 외형과 대응하도록 단(段)이 지도록 형성되어,
가장 직경이 작고 밸브하우징의 수평부 선단부에 위치하게 되는 제1직경부와, 샤프트의 스템부가 위치하게 되는 제2직경부 및 샤프트의 원통부가 위치하게 되는 제3직경부를 구비하도록 구성된 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치.
제6항에 있어서,
상기 밸브하우징 수평부의 제1직경부 후단부는 경사지도록 형성되고, 제2직경부의 선단부분에는 내주면을 따라 가스를 배출시키도록 구성된 가스유통부가 구비되어, 가스용기 내의 온도가 정상일 때는 가스유통부를 통해 스템쪽으로 가스를 배출시키고,
가스용기 내의 온도가 설정된 온도보다 높아지면, SMA 스프링의 길이가 늘어나게 되어 샤프트가 움직여 일반스프링이 압축되면서, 스템부 선단이 제1직경부 후단부의 경사진 부분에 닿아서 밸브하우징 수평부의 제1직경부에 길이방향을 따라 형성된 가스유로를 폐쇄하여 스템으로 배출되는 가스를 차단하게 되는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치.
제6항에 있어서,
상기 밸브하우징 수평부의 제2직경부 내경은 샤프트의 스템부의 외주면 외경보다 크게 형성되어 있고, 상기 밸브하우징 수평부의 제3직경부 내경은 샤프트의 원통부 외주면이 원활하게 슬라이딩 될 수 있는 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 휴대용 가스용기의 유로차단식 안전장치.