KR20200115843A - 감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 고압 용기용 밸브는 원료가스가 충전된 고압용기의 입구에 장착되고 원료가스가 통과하는 유로가 형성되는 밸브 바디와, 상기 밸브 바디에 장착되고 수동으로 유로를 개폐하는 매뉴얼 밸브와, 상기 밸브 바디에 측면에 장착되고 고압용기로 고압의 원료가스를 충전하는 원료가스 충전부와, 상기 밸브 바디의 상면에 장착되고 가스 사용부와 연결되어 고압용기에 저장된 원료가스를 가스 사용부의 사용 압력으로 감압하는 감압부로 구성되어, 고압용기에 장착되는 밸브에 원료가스를 충전하는 기능과, 유로를 개폐하는 기능 및 감압 기능이 일체로 구비되어 별도의 감압밸브가 불필요하여 구성을 단순화할 수 있다.

Description

감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브{VALVE FOR HIGH PRESSURE TANK HAVING PRESSURE REDUCING FUNCTION}
본 발명은 고압용기에 저장된 고압가스를 사용압으로 감압함과 아울러 고압용기에 고압가스의 충전 및 토출하는 고압가스의 흐름을 제어하는 감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브에 관한 것이다.
현재, 수소 연료전지 시스템의 경우 원료가스가 저장된 고압용기에 밸브가 설치되어 고압용기로 원료가스를 충전할 때 원료가스의 흐름을 제어하고, 고압용기에 저장된 원료가스를 가스 사용부로 공급할 때 원료 가스의 흐름을 제어한다.
이러한 밸브는 전기적인 신호에 따라 정밀하게 원료가스의 흐름을 정밀하게 제어할 수 있고, 수소용기에 저장된 원료가스의 압력을 일정하게 유지해야되며, 수소 연료전지 자동차의 전복이나 화재 발생시 고압용기의 폭발을 방지할 수 있어야 된다.
종래의 유체 제어 시스템용 밸브는 미국 등록특허 US 7,309,113 B2(2007 12. 18)에 개시된 바와 같이, 고압 실린더에 장착되고 제1압력을 갖는 제1 지역과 제2압력을 갖는 제2지역 사이에 연결되는 메인 유동 통로가 형성되는 밸브바디와, 메인 유동 통로에 연결된 입구측에 설치되는 필터와, 메인 유동 통로와 연통된 부분에 설치되어 메인 유동 통로를 수동으로 개폐하는 매뉴얼 밸브와, 메인 유동 통로와 연통되는 배압 통로에 설치되어 전기적인 신호에 따라 배압 통로를 개폐하는 솔레노이드 밸브와, 메인 유동 통로에 설치되어 과압이 발생되면 메인 유동 통로를 막고 정상압이 되면 메인 유동 통로를 개방하는 셔틀 밸브를 포함한다.
이와 같은 종래의 유체 제어 시스템용 밸브는 충전할 때 고압의 원료가스가 입구를 통해 메인 유동 통로로 유입되고 솔레노이드 밸브가 열리는 방향으로 작동되면 솔레노이드 밸브를 통과하여 고압 실린더로 유입된다. 그리고, 고압 실린더에저장된 원료가스가 가스 사용부로 공급될 때에는 고압 실린더에 저장된 원료가스가 배압 통로를 통과하고 솔레노이드 밸브를 거쳐 입구를 통해 가스 사용부로 공급된다.
이러한 유체 제어 시스템은 고압 실린더로 고압의 원료가스를 충전하고 고압 실린더에 저장된 원료가스를 가스 사용부로 공급하는 기능을 수행한다.
가스 사용부에서 사용되는 원료가스의 압력은 고압 실린더에 저장된 원료가스의 압력에 비해 낮기 때문에 별도의 레귤레이터가 구비되어 고압의 원료가스를 저압으로 감암한 후 가스 사용부로 공급한다.
이와 같이, 종래의 유체 제어 시스템은 고압의 원료가스를 저압으로 감압하기 위한 별도의 레귤레이터가 필요하므로 비용이 증가하는 문제가 있다.
미국 등록특허 US 7,309,113 B2(2007 12. 18)
따라서, 본 발명의 목적은 고압용기에 고압 원료가스의 충전 및 토출을 제어하는 기능과, 고압 원료가스를 사용압으로 감압하는 기능을 구비하여 구조를 단순화할 수 있는 감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 감압부에서 가스 사용부로 공급되는 원료가스의 감압된 압력을 일정하기 유지할 수 있어 감압 성능을 향상시킬 수 있는 감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 감압부를 복수로 구비하여 고압용기에 저장된 고압의 원료가스를 순차적으로 감압할 수 있어 감압 성능을 향상시킬 수 있고 감압에 따른 충격을 최소화할 수 있는 감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 고압용기용 밸브는 원료가스가 충전된 고압용기의 입구에 장착되고 원료가스가 통과하는 유로가 형성되는 밸브 바디와, 상기 밸브 바디에 장착되고 수동으로 유로를 개폐하는 매뉴얼 밸브와, 상기 밸브 바디에 측면에 장착되고 고압용기로 고압의 원료가스를 충전하는 원료가스 충전부와, 상기 밸브 바디의 상면에 장착되고 가스 사용부와 연결되어 고압용기에 저장된 원료가스를 가스 사용부의 사용 압력으로 감압하는 감압부를 포함한다.
상기 밸브 바디에는 차량 사고 등으로 화재 발생시 용기의 폭발을 방지하기 위해 고압용기 내의 압력이 상승하면 원료가스를 외부로 방출하는 압력해제장치와, 유로를 통과하는 원료가스의 압력을 측정하는 압력 센서부와, 전기신호에 의해 자동으로 유로를 개폐하는 솔레노이드 밸브와, 차량 사고나 전복시 차량의 배관이 끊어질 경우 고압용기 내부의 원료가스가 비정상적으로 과다하게 유출되는 것을 방지하는 과류차단밸브 중 적어도 하나가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 감압부는 상기 밸브 바디의 상면에서 형성되어 감압실을 형성하는 바디부와, 상기 바디부의 내면에 밀봉 가능하게 직선 이동 가능하게 배치되어 감압실의 면적을 조절하는 피스톤 부재와, 상기 바디부의 상측 내면에 슬라이드 이동 가능하게 배치되는 스프링 지지부재와, 상기 스프링 지지부재와 피스톤 부재 사이에 배치되어 감압실 내부의 압력을 일정압으로 유지하도록 피스톤 부재에 탄성력을 제공하는 제1스프링과, 상기 피스톤 부재와 밸브 바디 사이에 형성되어 피스톤 부재의 직선 이동에 따라 유로가 개폐되는 개폐유닛을 포함한다.
상기 탄성력 조절부는 상기 바디부의 상측 외면에 나사 결합되어 일방향으로 회전시키면 하강되고, 타방향으로 회전시키면 상승되는 조절부재와, 상기 조절부재의 상면에서 내측방향으로 절곡되어 스프링 지지부재의 상면에 접촉되어 스프링 지지부재를 이동시키는 돌기부를 포함한다.
상기 피스톤 부재는 원료가스가 통과하는 통로가 수직방향 관통되게 형성되고 가스 사용부와 연결되는 파이프부와, 상기 파이프부의 하부에 일체로 형성되고 하우징의 내면에 슬라이드 이동 가능하게 배치되며 그 내면에 통로와 감압실 사이를 연통하는 연결통로가 형성되는 피스톤부를 포함하고, 상기 파이프부의 외면에 스프링 지지부재의 내면이 슬라이드 이동 가능하게 지지되는 것을 특징으로 한다.
상기 개폐유닛은 상기 밸브 바디의 상면 중앙에 형성되고 유로와 연통되는 공간부가 형성되는 원통부와, 상기 원통부의 외면에 장착되고 상면에 원료가스가 통과하는 배출통로가 형성되는 캡 부재와, 상기 원통부의 내면에 직선 이동 가능하게 배치되고 배출통로를 개폐하는 개폐부와, 상기 개폐부에 일체로 연결되고 피스톤부와 연결되어 피스톤부의 직선 이동에 따라 개폐부를 직선 이동시키는 연결 로드부를 포함한다.
상기 개폐부에는 배출통로의 개방면적을 조절하여 감압실 내부의 압력을 제어할 수 있는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 밸브 바디의 상면에 장착되고 유로와 연결되어 고압용기에 저장된 원료가스를 1차 감압하는 1차 감압부; 및 상기 1차 감압부의 상측에 배치되고 가스 사용부와 연결되어 1차 감압부를 통과하면서 1차 감압된 원료가스를 2차 감압하고 원료가스의 압력을 일정하게 유지하여 가스 사용부로 공급하는 2차 감압부를 포함하고, 상기 1차 감압부는 밸브 바디의 상면에 연결되고 공간부를 형성하는 하우징부과, 상기 하우징부의 내면에 직선 이동 가능하게 배치되는 피스톤부와, 상기 피스톤부와 연결되어 피스톤부의 직선 이동에 따라 유로를 개폐하는 개폐부와, 상기 하우징의 상측에 형성되고 제2감압부의 공간부와 연통되는 1차 감압실과, 상기 공간부 내부에 배치되고 피스톤부에 탄성력을 제공하여 1차 감압실 내부 압력을 유지하는 스프링을 포함한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 고압용기용 밸브는 고압용기에 고압 원료가스의 충전 및 토출을 제어하는 기능과, 고압 원료가스를 사용압으로 감압하는 기능을 구비하여 구조를 단순화할 수 있다.
또한, 감압부에서 가스 사용부로 공급되는 원료가스의 감압된 압력을 일정하기 유지할 수 있어 감압 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 감압부를 복수로 구비하여 고압용기에 저장된 고압의 원료가스를 순차적으로 감압할 수 있어 감압 성능을 향상시킬 수 있고 감압에 따른 충격을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 고압용기용 밸브의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 고압용기용 밸브의 감압부의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 고압용기용 밸브의 감압부의 작동 상태도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 고압용기용 밸브의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 고압용기용 밸브의 감압부의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 고압용기용 밸브의 감압부의 작동 상태도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 고압용기용 밸브의 단면도이다.
일 실시예에 따른 유체 제어 시스템은 원료가스가 저장되는 고압용기(200)와, 고압용기(200)의 입구에 장착되어 원료가스를 제어하는 고압용기용 밸브(100)와, 고압용기용 밸브(100)에 연결되어 원료가스를 고압용기(200)에 충전하는 원료가스 충전부(16)와, 고압용기용 밸브(100)에 연결되어 고압용기(200)에 저장된 원료가스를 사용하는 가스 사용부를 포함한다.
이와 같은 본 실시예에 따른 유체 제어 시스템은 수소 연료전지 차량에 설치되어 수소 원료의 흐름을 제어하는 데 주로 사용되고, 수소 연료전지 차량 이외에, 고압의 원료가스를 충전 및 공급하고 가스 사용부에는 고압용기(100)에 저장된 원료가스의 압력에 비해 감압된 원료가스가 공급되는 어떠한 시스템에도 적용이 가능하다.
제1실시예에 따른 고압용기용 밸브(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 원료가스가 충전된 고압용기(200)의 입구에 장착되고 원료가스가 통과하는 유로(12)가 형성되는 밸브 바디(10)와, 밸브 바디(10)의 측면에 장착되고 수동으로 유로를 개폐하는 매뉴얼 밸브(Manual Valve)(14)와, 밸브 바디(10)에 측면에 장착되고 고압용기(200)로 고압의 원료가스를 충전하는 원료가스 충전부(16)와, 밸브 바디(10)의 상면에 장착되고 가스 사용부와 연결되어 원료가스를 가스 사용부에서 사용되는 원료가스의 압력으로 감압하는 감압부(18)를 포함한다.
밸브 바디(10)에는 압력해제장치(20)가 설치되어 차량 사고 등으로 화재 발생시 용기의 폭발을 방지하기 위해 고압용기(200) 내의 압력이 상승하면 원료가스를 외부로 방출해준다.
밸브 바디(10)의 측면에는 유로(12)를 통과하는 원료가스의 압력을 측정하는 압력 센서부(22)가 설치되고, 밸브 바디(10)의 유로(12)에는 유로(12)를 통과하는 원료가스를 필터링하는 필터(24)가 장착된다.
그리고 밸브 바디(10)에는 전기신호에 의해 자동으로 유로(12)를 개폐하는 솔레노이드 밸브와, 그리고, 유로(12)에는 차량 사고나 전복시 차량의 배관이 끊어질 경우 고압용기(200) 내부의 원료가스가 비정상적으로 과다하게 유출되는 것을 방지하는 과류차단밸브 등 다양한 밸브가 추가로 설치될 수 있다.
밸브 바디(10)에는 수직방향으로 형성되어 원료가스가 통과하는 유로(12)와, 유로(12)와 연통되고 밸브 바디(10)의 측방향으로 형성되어 압력 센서부(22)가 연결되는 제1서브 유로(30)와, 유로(12)와 연통되고 밸브 바디(10)의 측방향으로 형성되어 원료가스 충전부(16)가 연결되는 제2서브 유로(32)와, 유로(12)와 연통되고 압력해제장치(20)가 연결되는 제3서브 유로(34)가 형성될 수 있다.
매뉴얼 밸브(14)는 밸브 바디(10)의 측면에 장착되어 유로를 직접 개폐한다.
감압부(18)는 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 바디(10)의 상면에서 상측방향으로 원통 형태로 연장되어 감압실(40)을 형성하는 바디부(42)와, 바디부(42)의 내면에 밀봉 가능하게 직선 이동 가능하게 배치되어 감압실(40)의 면적을 조절하는 피스톤 부재(44)와, 바디부(42)의 상측 내면에 슬라이드 이동 가능하게 배치되는 스프링 지지부재(46)와, 스프링 지지부재(46)와 피스톤 부재(44) 사이에 배치되어 감압실(40) 내부의 압력을 일정압으로 유지하도록 피스톤 부재(44)에 탄성력을 제공하는 제1스프링(48)과, 피스톤 부재(44)와 밸브 바디(10) 사이에 형성되어 피스톤 부재(44)의 상하 이동에 따라 유로가 개폐되는 개폐유닛(50)을 포함한다.
바디부(42)는 밸브 바디(10)의 상면에 일체로 형성되거나 별도로 형성되어 나사 결합되고, 그 상측 외면에는 탄성력 조절부(60)가 장착되어 제1스프링(48)의 탄성력을 조절하여 감압실(40) 내부의 압력을 조절한다.
탄성력 조절부(60)는 바디부(42)의 상측 외면에 나사 결합되어 일방향으로 회전시키면 하강되고, 타방향으로 회전시키면 상승되는 조절부재(62)와, 조절부재(62)의 상면에서 내측방향으로 절곡되어 스프링 지지부재(46)의 상면에 접촉되어 스프링 지지부재(46)를 이동시키는 돌기부(64)를 포함한다.
이와 같은 탄성력 조절부(60)는 조절부재(62)를 일방향으로 회전시키면 조절부재(62)가 바디부(42)의 외면에서 하강하게 되고, 이에 따라 스프링 지지부재(46)가 하강하면 제1스프링(48)의 탄성력이 커지고, 감압실(40) 내부의 설정 압력이 높아지게 된다. 그리고 조절부재(62)를 타방향으로 회전시키면 조절부재(62)가 바디부(42)의 외면에서 상측방향으로 이동되고, 이에 따라 스프링 지지부재(46)가 상승하면서 제1스프링(48)의 탄성력이 작아지면 감압실(40) 내부의 설정 압력이 낮아지게 된다.
이와 같이, 제1스프링(48)의 탄성력을 조절하여 감압실(40) 내부의 설정 압력을 조절한다.
피스톤 부재(44)는 원료가스가 통과하는 통로(66)가 수직방향 관통되게 형성되고 가스 사용부와 연결되는 파이프부(68)와, 파이프부(68)의 하부에 일체로 형성되고 하우징(42)의 내면에 슬라이드 이동 가능하게 배치되며 그 내면에 통로(66)와 감압실(40) 사이를 연통하는 연결통로(72)가 형성되는 피스톤부(70)를 포함한다.
피스톤부(70)의 외면에는 시일링(74)이 장착되어 피스톤부(70)와 하우징(42) 사이를 밀폐한다. 그리고 파이프부(68)의 외면에는 스프링 지지부재(46)의 내면이 슬라이드 이동 가능하게 배치되어 스프링 지지부재(46)의 상하 이동을 지지한다.
개폐유닛(50)은 밸브 바디(10)의 상면 중앙에 돌출되게 형성되고 유로(12)와 연통되는 공간부(76)가 형성되며 상측이 개방된 원통부(78)와, 원통부(78)의 외면에 장착되고 상면에 원료가스가 통과하는 배출통로(80)가 형성되는 캡 부재(82)와, 원통부(78)의 내면에 직선 이동 가능하게 배치되고 배출통로(80)를 개폐하는 개폐부(84)와, 개폐부(84)에 일체로 연결되고 피스톤부(70)와 연결되어 피스톤부(70)의 직선 이동에 따라 개폐부(84)를 직선 이동시키는 연결 로드부(86)를 포함한다.
캡 부재(82)는 배출통로(80)와 감압실(40)을 연결하는 연결통로(88)가 측방향으로 형성되고, 그 상면에는 연결 로드부(86)가 직선 이동되도록 가이드하는 가이드부(90)가 형성된다. 그리고 캡 부재(82)의 내면에는 캡 부재(82)와 다른 재질의 시트부재(92)가 장착되어 개폐부(84)가 밀착되도록 한다.
개폐부(84)는 공간부(76) 내부에 직선 이동 가능하게 배치되고, 공간부(76) 내부에는 제2스프링(94)이 설치되어 개폐부(84)가 배출통로(80)에 밀착되도록 탄성력을 제공하고, 개폐부(84)의 상면은 원뿔 형태의 경사면(96)이 형성되어 배출통로(80)의 개방면적을 조절한다. 그리고 개폐부(84)의 상면에 연결 로드부(88)가 일체로 형성되고, 연결 로드부(88)는 배출통로(80)를 통과하여 피스톤부(70)에 연결된다. 개폐부(84)는 상면에 경사면(96)이 형성되어 배출통로(80)의 개방면적을 조절하는데, 개폐부(84)가 상승되면 배출통로(80)의 개방면적이 점차적으로 작아지고 최대로 상승되면 배출통로(80)를 밀폐한다. 그리고, 반대로 개폐부(84)가 하강되면 배출통로(80)의 개방면적이 점차적으로 커지고 최대로 하강되면 배출통로(80)를 완전히 개방한다.
이와 같이, 개폐부(84)는 경사면(96)이 형성되어 배출통로(80)의 개방면적을 조절함으로써, 감압실(40) 내부의 압력을 일정하게 유지할 수 있도록 한다.
피스톤부(70)의 내면에는 연결 로드부(88)의 상단이 연결되는 연결부(98)가 형성된다. 그리고 제2스프링(94)은 개폐부(84)가 배출통로(80)에 밀착되도록 탄성력을 제공하는 역할을 수행하는 것으로, 제1스프링(48)에 비해 탄성력이 현저히 작게 형성된다.
이와 같이, 구성되는 본 발명의 제1실시예에 따른 고압용기용 밸브의 작용을 다음에서 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 고압용기용 밸브의 감압부(18)의 작동 상태도이다.
고압용기용 밸브가 장착되는 제품의 가스 사용압에 따라 탄성력 조절부(60)를 작동시켜 감압실(40) 내부 압력을 조절한다. 즉, 조절부재(62)를 회전시키면 조절부재(62)가 직선 이동되고, 제1스프링(48)이 지지되는 스프링 지지부재(46)가 직선 이동되면서 제1스프링(48)의 탄성력을 조절하고, 이에 따라 감압실(40) 내부 압력이 조절된다.
이러한 상태에서, 고압용기(200)에 저장된 원료는 유로(12)를 통과하여 원통부(76) 내부로 유입된다. 제1스프링(48)의 탄성력에 의해 감압실(40) 내부에 일정 압력을 유지하고, 감압실(40) 내부의 압력이 설정압보다 낮으면 제1스프링(48)의 탄성력에 의해 피스톤부(70)가 하강되고 피스톤부(70)와 연결 로드부(86)에 의해 연결되는 개폐부(84)가 하강하면서 배출통로(80)를 개방한다.
그러면 유로(12)를 통과한 원료가스가 배출통로(80)를 통과하여 화살표 A와 같이, 감압실(40) 내부로 공급된다. 감압실 내부로 공급된 원료가스는 화살표 B와 같이, 파이프부(68)의 통로(66)를 통해 가스 사용부로 감압된 원료가스가 공급된다.
그리고 원료가스의 공급으로 인하여 감압실(40) 내부의 압력이 높아지면 피스톤부(70)가 제1스프링(48)의 탄성력을 극복하고 상승하게 되고, 이에 따라 개폐부(84)가 상승하면서 시트부재(92)에 밀착되어 배출통로(80)를 밀폐한다.
이과 같은 과정을 반복하면서 일정한 압력으로 감압된 원료가스가 가스 사용부로 공급된다. 이때, 개폐부(84)는 경사면(96)이 형성되어 배출통로(80)의 개방면적을 조절할 수 있어 감압실(40) 내부의 압력을 정밀하게 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 고압용기용 밸브의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 감압부의 단면도이다.
제2실시예에 따른 고압용기용 밸브의 감압부는 밸브 바디(10)의 상면에 장착되고 유로(12)와 연결되어 고압용기(200)에 저장된 원료가스를 1차 감압하는 1차 감압부(110)와, 1차 감압부(110)의 상측에 배치되어 가스 사용부와 연결되어 1차 감압부(110)를 통과하면서 1차 감압된 원료가스를 2차 감압하고 원료가스의 압력을 일정하게 유지하여 가스 사용부로 공급하는 2차 감압부(140)를 포함한다.
1차 감압부(110)는 밸브 바디(10)의 상면에 나사 결합되고 내측에 공간부(142)를 형성하는 하우징부(112)와, 하우징부(112)의 내면에 직선 이동 가능하게 배치되는 피스톤부(128)와, 피스톤부(128)와 연결되어 피스톤부(128)의 직선 이동에 따라 유로를 개폐하는 밀봉부(160)와, 하우징부(112)의 상측에 형성되고 2차 감압부(140)와 연통되는 1차 감압실(124)과, 공간부(142) 내부에 배치되고 피스톤부(128)에 탄성력을 제공하여 1차 감압실(124) 내부 압력을 유지하는 스프링(116)을 포함한다.
하우징부(112)는 그 내면에 암나사부가 형성되어 밸브 바디(10)의 상면에 나사 결합되고, 그 상측에는 2차 감압부(140)를 형성하는 바디부(42)가 일체로 연장될 수 있고, 바디부(42)가 하우징부(112)의 상부에 나사 결합 등의 방법에 의해 장착될 수 있다.
밸브 바디(10)의 상면에는 개폐부(160)가 직선 이동 가능하게 배치되는 원통부(120)가 형성되고, 밸브 바디(10)의 유로(12)가 형성되는 부분에는 상측방향으로 돌출되어 밀봉부(160)의 시트부재(118)가 밀착되는 밀착 돌기부(130)가 형성된다.
피스톤부(128)는 바디부(112)에 형성되는 공간부(142)의 내면에 밀착되어 직선 이동되고, 그 길이방향으로 원료가스가 통과하는 통로(126)가 형성되며, 그 외면에는 제1시일링(122)이 장착되어 밀봉 작용을 한다.
밀봉부(160)는 피스톤부(128)의 외경에 비해 작게 형성되고 원통부(120)의 내면에 직선 이동 가능하게 배치되고 그 하면에는 밀착 돌기부(130)에 밀착되는 시트부재(118)가 장착된다. 그리고 밀봉부(160)의 외면에는 제2시링일(162)이 장착된다.
스프링(116)은 공간부(142)의 바닥면과 피스톤부(128)의 하면에 배치되어 피스톤부(128)에 상측방향으로 탄성력을 제공한다.
2차 감압부(140)는 하우징부의 상측에 형성되어 2차 감압실(40)을 형성하는 바디부(42)와, 바디부(42)의 내면에 밀봉 가능하게 직선 이동 가능하게 배치되어 감압실(40)의 면적을 조절하는 피스톤 부재(44)와, 바디부(42)의 상측 내면에 슬라이드 이동 가능하게 배치되는 스프링 지지부재(46)와, 스프링 지지부재(46)와 피스톤 부재(44) 사이에 배치되어 감압실(40) 내부의 압력을 일정압으로 유지하도록 피스톤 부재(44)에 탄성력을 제공하는 제1스프링(48)과, 피스톤 부재(44)와 밸브 바디(10) 사이에 형성되어 피스톤 부재(44)의 상하 이동에 따라 유로가 개폐되는 개폐부(50)를 포함한다.
이와 같은 2차 감압부(140)는 위의 제1실시예에서 설명한 감압부(18)의 구성과 동일하고 그 작용이 동일하며, 1차 감압실을 통과하면서 2차 감압된 원료가스를 2차 감압하는 역할을 한다.
이와 같이, 구성되는 본 발명의 제2실시예에 따른 고압용기용 밸브의 감압부의 작용을 다음에서 설명한다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 고압용기용 밸브의 감압부의 작동 상태도이다.
스프링(116)의 탄성력에 의해 1차 감압실(124) 내부의 압력을 일정하게 유지한다. 유로(12)를 통과한 원료가스는 화살표 C와 같이, 피스톤부(128)에 형성되는 통로(126)를 통과하여 1차 감압실(124)로 유입된다. 1차 감압실(124)로 유입된 원료가스의 압력이 설정압 이상으로 상승하면 피스톤부(128)를 가압한다. 그러면 피스톤부(128)는 스프링(116)의 탄성력을 극복하고 하강하게 되고 밀봉부(160)가 하강하면서 유로(12)를 밀폐한다.
그리고, 1차 감압실(124)에 충진된 원료가스가 2차 감압부(140)로 공급되면서 1차 감압실(124) 내부의 압력이 낮아지면 스프링(116)의 탄성력에 의해 피스톤부(128)가 상승되고 밀봉부(160)가 상승되면서 유로(12)를 개방한다.
이와 같은 과정을 반복하면서 원료가스를 1차 감압하여 2차 감압부로 공급한다. 2차 감압부로 공급된 원료가스는 위의 제1실시예에서 설명한 감압부의 작용과 동일하게 하여 2차 감압이 이루어진 후 원료가스 공급부로 공급된다.
이와 같은 1차 감압실은 가스 사용부의 사용압력이 더 낮을 경우 복수로 구성될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
10: 밸브 바디 12: 유로
18: 감압실 40: 감압실
42: 바디부 44: 피스톤 부재
48: 제1스프링 50: 개폐유닛
60: 탄성력 조절부

Claims (10)

  1. 원료가스가 충전된 고압용기의 입구에 장착되고 원료가스가 통과하는 유로가 형성되는 밸브 바디;
    상기 밸브 바디에 장착되고 수동으로 유로를 개폐하는 매뉴얼 밸브;
    상기 밸브 바디에 측면에 장착되고 고압용기로 고압의 원료가스를 충전하는 원료가스 충전부; 및
    상기 밸브 바디의 상면에 장착되고 가스 사용부와 연결되어 고압용기에 저장된 원료가스를 가스 사용부의 사용 압력으로 감압하는 감압부를 포함하는 감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 바디에는 차량 사고 등으로 화재 발생시 용기의 폭발을 방지하기 위해 고압용기 내의 압력이 상승하면 원료가스를 외부로 방출하는 압력해제장치;
    유로를 통과하는 원료가스의 압력을 측정하는 압력 센서부;
    전기신호에 의해 자동으로 유로를 개폐하는 솔레노이드 밸브; 및
    차량 사고나 전복시 차량의 배관이 끊어질 경우 고압용기 내부의 원료가스가 비정상적으로 과다하게 유출되는 것을 방지하는 과류차단밸브 중 적어도 하나가 설치되는 감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감압부는 상기 밸브 바디의 상면에서 형성되어 감압실을 형성하는 바디부;
    상기 바디부의 내면에 밀봉 가능하게 직선 이동 가능하게 배치되어 감압실의 면적을 조절하는 피스톤 부재;
    상기 바디부의 상측 내면에 슬라이드 이동 가능하게 배치되는 스프링 지지부재;
    상기 스프링 지지부재와 피스톤 부재 사이에 배치되어 감압실 내부의 압력을 일정압으로 유지하도록 피스톤 부재에 탄성력을 제공하는 제1스프링; 및
    상기 피스톤 부재와 밸브 바디 사이에 형성되어 피스톤 부재의 직선 이동에 따라 유로가 개폐되는 개폐유닛을 포함하는 감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 탄성력 조절부는 상기 바디부의 상측 외면에 나사 결합되어 일방향으로 회전시키면 하강되고, 타방향으로 회전시키면 상승되는 조절부재와,
    상기 조절부재의 상면에서 내측방향으로 절곡되어 스프링 지지부재의 상면에 접촉되어 스프링 지지부재를 이동시키는 돌기부를 포함하는 감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 피스톤 부재는 원료가스가 통과하는 통로가 수직방향 관통되게 형성되고 가스 사용부와 연결되는 파이프부; 및
    상기 파이프부의 하부에 일체로 형성되고 하우징의 내면에 슬라이드 이동 가능하게 배치되며 그 내면에 통로와 감압실 사이를 연통하는 연결통로가 형성되는 피스톤부를 포함하고,
    상기 파이프부의 외면에 스프링 지지부재의 내면이 슬라이드 이동 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 개폐유닛은 상기 밸브 바디의 상면 중앙에 형성되고 유로와 연통되는 공간부가 형성되는 원통부;
    상기 원통부의 외면에 장착되고 상면에 원료가스가 통과하는 배출통로가 형성되는 캡 부재;
    상기 원통부의 내면에 직선 이동 가능하게 배치되고 배출통로를 개폐하는 개폐부; 및
    상기 개폐부에 일체로 연결되고 피스톤부와 연결되어 피스톤부의 직선 이동에 따라 개폐부를 직선 이동시키는 연결 로드부를 포함하는 감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 개폐부에는 배출통로의 개방면적을 조절하여 감압실 내부의 압력을 제어할 수 있는 경사면이 형성되는 감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 바디의 상면에 장착되고 유로와 연결되어 고압용기에 저장된 원료가스를 1차 감압하는 1차 감압부; 및 상기 1차 감압부의 상측에 배치되고 가스 사용부와 연결되어 1차 감압부를 통과하면서 1차 감압된 원료가스를 2차 감압하고 원료가스의 압력을 일정하게 유지하여 가스 사용부로 공급하는 2차 감압부를 포함하고,
    상기 1차 감압부는 밸브 바디의 상면에 연결되고 공간부를 형성하는 하우징부;
    상기 하우징부의 내면에 직선 이동 가능하게 배치되는 피스톤부;
    상기 피스톤부와 연결되어 피스톤부의 직선 이동에 따라 유로를 개폐하는 개폐부; 및
    상기 하우징의 상측에 형성되고 제2감압부의 공간부와 연통되는 1차 감압실;
    상기 공간부 내부에 배치되고 피스톤부에 탄성력을 제공하여 1차 감압실 내부 압력을 유지하는 스프링을 포함하는 감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 2차 감압부는 상기 하우징의 상면에 연결되어 감압실을 형성하는 바디부;
    상기 바디부의 내면에 밀봉 가능하게 직선 이동 가능하게 배치되어 2차 감압실의 면적을 조절하는 피스톤 부재;
    상기 바디부의 상측 내면에 슬라이드 이동 가능하게 배치되는 스프링 지지부재;
    상기 스프링 지지부재와 피스톤 부재 사이에 배치되어 감압실 내부의 압력을 일정압으로 유지하도록 피스톤 부재에 탄성력을 제공하는 제1스프링; 및
    상기 피스톤 부재와 밸브 바디 사이에 형성되어 피스톤 부재의 직선 이동에 따라 유로가 개폐되는 개폐부를 포함하는 감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 피스톤부는 하우징부에 형성되는 공간부(142)의 내면에 밀착되어 직선 이동되고, 그 길이방향으로 원료가스가 통과하는 통로가 형성되며,
    상기 밀봉부는 피스톤부의 외경에 비해 작게 형성되고 상기 밸브 바디의 상면에 형성되는 원통부의 내면에 직선 이동 가능하게 배치되고 그 하면에는 시트부재가 장착되며,
    상기 피스톤부와 밀봉부는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 감압 기능을 구비한 고압용기용 밸브.
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