KR20210076757A

KR20210076757A - 온도 감응식 압력안전장치

Info

Publication number: KR20210076757A
Application number: KR1020190168266A
Authority: KR
Inventors: 함정현
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2021-06-24
Also published as: US11236838B2; CN112984185B; CN112984185A; US20210180708A1

Abstract

본 발명은 온도 감응식 압력안전장치에 관한 것으로서, 고압가스가 유입되게 마련되는 입구유로, 상기 입구유로에서 소정의 제1 방향으로 연장되는 내부유로, 및 상기 내부유로의 양단 중 상기 제1 방향 측의 말단인 기준말단과 상기 입구유로의 사이에서 상기 내부유로를 외부와 연통하는 고압가스 배출유로를 구비하는 바디, 상기 바디의 상기 내부유로 내에 배치되되, 상기 내부유로와 상기 고압가스 배출유로 사이를 차단하여 상기 고압가스의 배출을 허용하지 않는 차단상태와, 상기 내부유로와 상기 고압가스 배출유로 사이를 차단하지 않아 상기 고압가스의 배출을 허용하는 연통상태 중 어느 하나에 선택적으로 놓이도록 마련되는 차단부, 및 상기 차단부와 상기 기준말단의 사이에 구비되되, 기준온도 이하에선 고체상태를 유지하고, 상기 기준온도 초과에선 용융되어 상기 내부유로에서 배출되게 마련되는 지지부를 포함하고, 상기 차단부는, 상기 지지부가 고체상태일 경우에는 상기 지지부에 의해 지지되어 상기 차단상태에 놓이도록, 그리고 상기 지지부가 융융상태일 경우에는 상기 지지부의 적어도 일부가 상기 내부유로에서 배출된 이후에 상기 연통상태에 놓이도록 마련된다.

Description

온도 감응식 압력안전장치 {TEMPERATURE PRESSURE RELIEF DEVICE}

본 발명은 온도 감응식 압력안전장치에 관한 것이다.

현재 대부분의 연료전지차량은 가스 저장을 위해 압력용기에 고압의 가스를 압축하여 저장하는 방식을 채택하고 있으며, 최대사용압력(MAWP, Maximum Allowable Working Pressure)을 875bar까지 충전하는 것을 일반적으로 적용하고 있다. 이로 인해 고압가스에 대한 안전 요구사항도 증가하고 있으며, 특히 화재 등 이상 상태로 가스탱크 내부에 저장된 고압가스가 가열되어 압력이 증가함에 따라 탱크가 파손될 우려가 있다.

이를 대비하기 위해 탱크 내부가 일정 온도에 도달했을 때 고압의 가스를 안전하게 배출해주는 온도 감응식 압력안전장치가 필요하며, 특히 차량용으로써 외부 충격 및 진동 등 내구 안정성이 보다 높은 온도 감응식 압력안전장치의 개발이 요구되고 있다. 이러한 온도 감응식 압력안전장치는 내부에 합금을 배치하여 기준온도 이하에선 합금이 고체상태를 유지하여 고압가스를 차단하고, 기준온도 초과에선 합금이 용융되어 고압가스의 배출을 허용하는 방식으로 제작된다.

종래에는 화재 등 이상 상황에서 용융합금식의 온도 감응식 압력안전장치의 작동 시, 배출되는 가스의 팽창에 의해 주변이 냉각되어 용융된 합금이 재응고 될 우려가 있으며, 재응고된 합금에 의해 유로가 좁아지거나 밀폐될 시 안전 사고가 발생할 수 있는 문제가 있었다.

본 발명의 과제는, 합금 재응고에 의한 유량 감소 및 유로 폐쇄의 우려를 감소시킬 수 있으며 고압 가스를 사용하는 자동차 및 연료 저장 시스템의 고압 배출 안전성을 향상시킬 수 있는 압력안전장치를 제공하는 것이다.

일 예에서 온도 감응식 압력안전장치는, 고압가스가 유입되게 마련되는 입구유로, 상기 입구유로에서 소정의 제1 방향으로 연장되는 내부유로, 및 상기 내부유로의 양단 중 상기 제1 방향 측의 말단인 기준말단과 상기 입구유로의 사이에서 상기 내부유로를 외부와 연통하는 고압가스 배출유로를 구비하는 바디, 상기 바디의 상기 내부유로 내에 배치되되, 상기 내부유로와 상기 고압가스 배출유로 사이를 차단하여 상기 고압가스의 배출을 허용하지 않는 차단상태와, 상기 내부유로와 상기 고압가스 배출유로 사이를 차단하지 않아 상기 고압가스의 배출을 허용하는 연통상태 중 어느 하나에 선택적으로 놓이도록 마련되는 차단부, 및 상기 차단부와 상기 기준말단의 사이에 구비되되, 기준온도 이하에선 고체상태를 유지하고, 상기 기준온도 초과에선 용융되어 상기 내부유로에서 배출되게 마련되는 지지부를 포함하고, 상기 차단부는, 상기 지지부가 고체상태일 경우에는 상기 지지부에 의해 지지되어 상기 차단상태에 놓이도록, 그리고 상기 지지부가 융융상태일 경우에는 상기 지지부의 적어도 일부가 상기 내부유로에서 배출된 이후에 상기 연통상태에 놓이도록 마련된다.

다른 예에서 상기 차단부는, 상기 내부유로와 상기 고압가스 배출유로를 연결하는 지점 중 상기 입구유로에 가장 근접하게 위치하는 상기 내부유로 상의 지점을 연결지점이라 하고 상기 내부유로와 상기 고압가스 배출유로 사이를 상기 차단부를 통해 차단하는 지점 중 상기 입구유로에 가장 근접하게 위치하는 상기 차단부 상의 지점을 차단지점이라 할 때, 상기 지지부가 고체상태일 경우에는, 상기 차단지점이 상기 연결지점보다 상기 입구유로에 근접하게 위치되어 상기 차단상태에 놓이도록, 상기 지지부에 의해 지지되고, 또한 상기 지지부가 용융상태일 경우에는, 상기 차단지점이 상기 연결지점보다 상기 입구유로에서 멀어지게 위치되어 상기 연통상태에 놓이도록, 상기 입구유로를 통해 유입되는 상기 고압가스에 의해 상기 제1 방향으로 제1 기준거리 이상 이동되게 마련되고, 상기 차단상태는, 상기 차단부가 상기 제1 방향으로 상기 제1 기준거리 이상 이동하기 전엔 계속 유지될 수 있다.

또 다른 예에서 상기 차단부는, 상기 고압가스의 배출을 허용하지 않는 제1 위치와, 상기 고압가스의 배출을 허용하는 제2 위치의 사이에서 이동 가능하게 상기 내부유로 내에 마련되는 제1 스템 및 상기 제1 스템과 상기 지지부의 사이에 배치되어 상기 지지부의 용융 시에 상기 제1 방향으로 이동 가능하게 상기 내부유로 내에 마련되는 제2 스템을 포함하고, 상기 제1 스템은, 고체상태의 상기 지지부에 의해 상기 제2 스템의 이동이 저지되는 중엔 상기 제2 스템에 의해 지지되어 상기 제1 위치에 위치되고, 상기 지지부가 용융되어 상기 제2 스템이 상기 제1 방향으로 제2 기준거리 이상 이동한 후엔 상기 제1 방향을 따라 상기 제2 위치로 이동하게 마련되고, 상기 차단부는, 상기 제1 스템이 상기 제1 위치에 위치하면 상기 차단상태에 놓이게 되고, 상기 제1 스템이 상기 제2 위치에 위치하면 상기 연통상태에 놓이게 될 수 있다.

또 다른 예에서 상기 제1 스템은, 상기 입구유로와 연통되는 입구와, 상기 제2 스템 측으로 개구되는 출구와, 내부에 형성되어 상기 입구와 상기 출구를 연결하는 연결유로를 갖고, 상기 제2 스템은, 상기 지지부의 용융 시에 상기 연결유로를 통해 유입되어 상기 제2 스템 측으로 배출되는 상기 고압가스에 의해 상기 제1 방향으로 이동하게 마련될 수 있다.

또 다른 예에서 상기 입구의 면적은 상기 출구의 면적보다 클 수 있다.

또 다른 예에서 상기 제1 스템은, 상기 제2 스템의 이동에 의해 상기 제2 스템과의 사이에 형성되는 공간으로, 상기 고압가스가 상기 연결유로를 통해 공급됨에 따라 상기 공간에 형성되는 압력에 의해, 상기 제2 위치로 이동하는 것이 저지되게 마련될 수 있다.

또 다른 예에서 상기 바디는, 상기 제2 스템이 상기 제1 방향으로 상기 제2 기준거리 이상 이동하기 전엔 폐쇄되게, 그리고 상기 제2 스템이 상기 제1 방향으로 상기 제2 기준거리 이상 이동하면 상기 공간과 상기 바디의 외부를 연통하게 마련되는 배기유로를 더 가질 수 있다.

또 다른 예에서 상기 차단부는, 상기 내부유로에 대응되게 형성되는 스템과, 상기 내부유로의 내주면에 접하도록 상기 스템의 외주면에 결합되는 패킹을 포함하고, 상기 스템은, 표면에서 내측으로 함몰되게 형성되어 상기 패킹이 삽입되는 링형의 삽입홈을 가질 수 있다.

또 다른 예에서 상기 바디는, 용융상태의 상기 지지부를 상기 내부유로로부터 배출하기 위해, 상기 내부유로와 상기 바디의 외부를 연통하는 지지부 배출유로를 더 가질 수 있다.

또 다른 예에서 상기 바디는, 상기 지지부와 상기 기준말단 사이에 위치하며, 상기 차단부를 매개로 상기 고압가스에 의해 상기 지지부에 가해지는 압력으로 인한 상기 지지부의 압출을 방지하는 지지대를 더 포함할 수 있다.

또 다른 예에서 상기 지지대는, 용융상태의 상기 지지부가 통과할 수 있도록 메쉬 구조로 마련될 수 있다.

또 다른 예에서 상기 바디는, 내부 공간을 갖고 상기 제1 방향 측의 말단에서 개구되게 마련되는 하우징과, 상기 하우징의 개구를 통해 상기 내부 공간으로 삽입되게 마련되어 상기 개구를 커버하는 플러그를 포함하고, 상기 하우징은 상기 입구유로를 포함하고, 상기 플러그는 상기 고압가스 배출유로를 포함하고, 상기 입구유로의 직경은, 상기 차단부가 상기 입구유로로 진행하는 것이 저지되게 상기 차단부의 외경보다 작을 수 있다.

본 발명에 의하면, 용융된 지지부의 배출유로와 고압가스의 배출유로가 분리되어 있고, 용융된 지지부의 배출과 고압가스의 배출이 시차를 두고 일어나므로, 지지부의 재응고에 의한 유량 감소 및 유로 폐쇄 우려를 감소시킬 수 있고, 고압 가스를 사용하는 자동차 및 연료 저장 시스템의 고압 배출 안전성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 압력안전장치를 도시하고 있는 부분절개 사시도이다.
도 2는 도 1의 압력안전장치의 단면도이다.
도 3은 도 1의 압력안전장치의 바디의 단면도이다.
도 4는 도 1의 압력안전장치의 연통상태를 도시하고 있는 부분절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 압력안전장치를 도시하고 있는 부분절개 사시도이다.
도 6은 도 5의 압력안전장치의 차단상태와 연통상태의 중간과정을 도시하고 있는 부분절개 사시도이다.
도 7은 도 5의 압력안전장치의 연통상태를 도시하고 있는 부분절개 사시도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해서 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해선 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되면 그 상세한 설명은 생략한다.

실시예 1

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 압력안전장치를 도시하고 있는 부분절개 사시도이고, 도 2는 도 1의 압력안전장치의 단면도이다. 본 발명의 실시예 1에 따른 압력안전장치는 온도 감응식 압력안전장치에 관한 것으로서, 도 1과 도 2에 도시되어 있듯이 바디(100), 차단부(150) 및 지지부(160)를 포함한다.

바디(100)는 입구유로(110), 내부유로(120, 도 2 참조) 및 고압가스 배출유로(140)를 구비하는 압력안전장치의 바디이다. 입구유로(110)는 압력안전장치가 고압가스를 저장하기 위한 압력용기(미도시)에 설치되었을 때 고압가스가 유입되게 마련될 수 있다. 내부유로(120, 도 2 참조)는 입구유로(110)에서 소정의 제1 방향(D, 도 2를 기준으로 우측방향)으로 연장되게 형성되는 유로일 수 있다. 고압가스 배출유로(140)는 내부유로(120)의 양단 중 제1 방향(D) 측의 말단인 기준말단(130)과 입구유로(110)의 사이에서 내부유로(120)를 외부와 연통하게 형성되는 유로일 수 있다. 도 2에 도시되어 있듯이 입구유로(110)와 내부유로(120)는 동축상에 있을 수도 있다. 배출되는 고압가스의 유량을 조절하기 위해 고압가스 배출유로의 개수를 변경할 수도 있다.

차단부(150)는 바디(100)의 내부유로(120) 내에 배치되되, 차단상태(도 1의 상태 참조)와 연통상태(도 4의 상태 참조) 중 어느 하나에 선택적으로 놓이도록 마련되는 구성요소이다. 차단상태는 도 1과 도 2에 도시되어 있듯이 내부유로(120)와 고압가스 배출유로(140) 사이를 차단하여 고압가스의 배출을 허용하지 않는 상태이고, 연통상태는 도 4에 도시되어 있듯이 내부유로(120)와 고압가스 배출유로(140) 사이를 차단하지 않아 고압가스의 배출을 허용하는 상태이다. 도 4는 도 1의 압력안전장치의 연통상태를 도시하고 있는 부분절개 사시도이다.

차단부(150)는 후술할 지지부(160)가 고체상태일 경우에는 도 1과 도 2에 도시되어 있듯이 지지부(160)에 의해 지지되어 차단상태에 놓이도록 마련될 수 있다. 그리고 차단부(150)는 지지부(160)가 융융상태일 경우에는 도 4에 도시되어 있듯이 지지부(160)의 적어도 일부가 내부유로(120)에서 배출된 이후에 연통상태에 놓이도록 마련될 수 있다. 예를 들어, 화재 등으로 인해서 온도가 상승되어 지지부(160)가 용융되는 경우, 입구유로(110)를 통해 고압가스가 유입됨에 따라 차단부(150)에 전해지는 압력이 지지부(160)에 전달될 수 있다. 이로 인해 내부유로(120)에서 용융상태의 지지부(160)가 배출될 수 있다. 지지부(160)의 배출량에 대응되게 차단부(150)가 이동할 수 있고, 이 이동에 의해 도 1의 차단상태는 도 4의 연통상태로 전환될 수 있다.

지지부(160)는 도 1과 도 2에 도시되어 있듯이 차단부(150)와 기준말단(130)의 사이에 구비되되, 기준온도 이하에선 고체상태를 유지하고, 기준온도 초과에선 용융되어 내부유로(120)에서 배출되게 마련될 수 있다. 지지부(160)는 압력용기의 파손이 우려되는 소정 온도에서 용융되는 합금으로 형성될 수 있다. 다만 지지부(160)의 재료가 합금에 한정되는 것은 아니다.

이하에선 차단부(150)가 차단상태와 연통상태 중 어느 하나에 놓이도록 마련되는 것에 대해 상술한다. 이하에서 연결지점(121, 도 2 참조)은 내부유로(120) 상의 지점으로서, 내부유로(120)와 고압가스 배출유로(140)를 연결하는 지점 중 입구유로(110)에 가장 근접하게 위치하는 지점을 말한다. 차단지점(122, 도 2 참조)은 차단부(150) 상의 지점으로서, 내부유로(120)와 고압가스 배출유로(140) 사이를 차단하는 지점 중 입구유로(110)에 가장 근접하게 위치하는 지점을 말한다. 본 실시예의 경우 내부유로(120)와 고압가스 배출유로(140) 사이를 차단부(150)의 패킹(152)이 차단할 수 있으므로, 차단지점(122)은 차단부(150)의 패킹(152)이 위치하는 지점일 수 있다.

도 1과 도 2에 도시되어 있듯이, 차단지점(122)이 연결지점(121)보다 입구유로(110)에 가깝도록 차단부(150)가 내부유로(120) 내에 위치하면 내부유로(120)와 고압가스 배출유로(140) 사이가 차단되어 고압가스의 배출이 허용되지 않을 수 있다. 즉, 차단부(150)가 차단상태에 놓일 수 있다. 고체상태의 지지부(160)는 차단부(150)를 지지하게 마련되어 차단상태가 유지되게 한다.

도 4에 도시되어 있듯이 차단지점(122)이 연결지점(121)보다 입구유로(110)에서 이격되도록 차단부(150)가 내부유로(120) 내에 위치하면 내부유로(120)와 고압가스 배출유로(140) 사이가 차단되지 않아 고압가스의 배출이 허용될 수 있다. 즉, 차단부(150)가 연통상태에 놓일 수 있다. 지지부(160)가 용융되면, 입구유로(110)를 통해 유입되는 고압가스에 의해 차단부(150)가 제1 방향(D)으로 이동할 수 있고, 융융상태의 지지부(160)가 내부유로(120)에서 배출될 수 있다. 도 1의 차단부(150)가 제1 기준거리(L1, 도 2 참조) 이상 이동하면, 차단지점(122)이 연결지점(121)보다 입구유로(110)에서 멀어지게 되어 내부유로(120)와 고압가스 배출유로(140)가 연통될 수 있다.

차단상태는 도 1의 차단부(150)가 제1 방향(D)으로 제1 기준거리(L1) 이상 이동하기 전엔 계속 유지될 수 있다. 이와 같은 경우에는 내부유로(120)와 고압가스 배출유로(140) 사이의 차단이 패킹(152)에 의해 계속 유지될 것이기 때문이다. 예를 들어, 용융상태의 지지부(160)가 내부유로(120)에서 배출되기 시작하면 도 1의 차단부(150)도 제1 방향(D)으로 이동하기 시작하고, 지지부(160)의 적어도 일부가 내부유로(120)에서 배출되어, 차단부(150)도 제1 기준거리(L1) 이상 이동하면, 그때부터 고압가스가 배출될 수 있다. 이와 같이 본 실시예의 온도 감응식 압력안전장치는 지지부(160)의 배출과 고압가스의 배출 사이에 시차를 만들 수 있다.

위와 같은 작동이 가능하도록, 즉 차단부(150)가 제1 기준거리(L1) 이상 이동할 수 있도록, 차단부(150)의 제1 방향(D) 측의 말단과 기준말단(130) 사이의 거리, 즉 고체상태의 지지부(160)가 제1 방향(D)으로 충전되어 있는 거리는 제1 기준거리(L1)보다 길 수 있다.

위와 같이 본 실시예의 압력안전장치에선 지지부(160)의 배출과, 고압가스의 배출이 시차를 두고 발생하기 때문에 고압가스로 인해 지지부(160)가 재응고될 우려를 감소시킬 수 있다. 따라서 본 실시예의 압력안전장치는 재응고된 지지부에 의해 고압가스 배출유로가 좁아지거나 밀폐될 우려를 감소시킬 수 있다.

이하에선 본 실시예의 압력안전장치의 작동에 대해 상술한다.

화재 등의 상황으로 인해 외부의 온도가 상승하여 지지부(160)의 온도가 기준온도를 초과하면 지지부(160)가 용융을 시작한다. 용융된 지지부(160)가 배출되면, 입구유로(110)를 통해 유입되는 고압가스에 의해 차단부(150)는 제1 방향(D)으로 이동하게 된다. 그러나 차단부(150)가 제1 방향(D)으로 이동하더라도 차단부(150)의 차단지점(122)이 연결지점(121)을 넘어가기 전에는 내부유로(120)와 고압가스 배출유로(140)가 연통되지 않아 고압가스가 배출되지 못한다. 차단부(150)의 계속된 이동으로 차단지점(122)이 연결지점(121)을 넘어가면, 내부유로(120)와 고압가스 배출유로(140)가 연통되게 되어 고압가스가 배출될 수 있다.

한편, 차단부(150)는 내부유로(120)에 대응되게 형성되는 스템(151)과, 내부유로(120)의 내주면에 접하도록 스템(151)의 외주면에 결합되는 패킹(152)을 포함할 수 있다. 스템(151)은 표면에서 내측으로 함몰되게 형성되어 패킹(152)이 삽입되는 링형의 삽입홈(153)을 가질 수 있다. 패킹(152)은 오링일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

바디(100)는 내부유로(120)와 바디(100)의 외부를 연통하는 지지부 배출유로(161)를 더 가질 수 있다. 지지부 배출유로(161)는 용융상태의 지지부(160)를 내부유로(120)로부터 바디(100)의 외부로 배출할 수 있다. 지지부 배출유로는 바디의 내부에 마련되는 별도의 저장공간에 연통될 수도 있다. 이와 같이 구성되면 용융상태의 지지부는 외부 배출 없이 저장공간에 저장될 수 있을 것이다. 지지부 배출유로(161)는 고체상태의 지지부(160)가 내부유로(120)를 벗어나지 않게 형성될 수 있다. 예를 들어, 지지부 배출유로(161)의 직경이 내부유로(120)의 직경보다 작을 수 있다.

바디(100)는 지지부(160)와 기준말단(130) 사이에 위치하는 지지대(162)를 더 포함할 수 있다. 지지대(162)는 차단부(150)를 매개로 고압가스에 의해 지지부(160)에 가해지는 압력으로 인한 지지부(160)의 압출을 방지할 수 있다.

지지대(162)는 용융상태의 지지부(160)가 통과할 수 있도록 메쉬(mesh) 구조로 마련될 수 있다. 예를 들어, 용융된 지지부(160)는 메쉬 구조의 지지대(162)를 통과하여 지지부 배출유로(161)로 배출될 수 있다. 지지부(160)는 메쉬 구조를 통해 압력을 분산하는 효과와 용융상태의 지지부(160)를 배출하는 효과를 모두 가질 수 있다.

바디(100)는 하우징(101)과 플러그(104)를 포함할 수 있다. 하우징(101)은 내부 공간(103)을 갖고 제1 방향(D) 측의 말단에서 개구되게 마련될 수 있다. 플러그(104)는 하우징(101)의 개구(102)를 통해 내부 공간(103)으로 삽입되게 마련되어 개구(102)를 커버할 수 있다.

하우징(101)은 입구유로(110)를 포함할 수 있으며, 탱크 및 밸브에 체결될 수 있도록 체결부를 가질 수 있다. 플러그(104)는 고압가스 배출유로(140)를 포함할 수 있으며, 플러그(104)는 조립의 편의를 위해 내부에 차단부(150)와 지지부(160)를 결합한 후 하우징(101)에 결합될 수 있도록 제작될 수 있다. 입구유로(110)의 직경은 차단부(150)가 입구유로(110)로 진행하는 것이 저지되게 차단부(150)의 외경보다 작을 수 있다.

도 3은, 도 1의 압력안전장치의 바디의 단면도이다. 도 3에 도시되어 있듯이, 내부유로(120)는 하우징 내부유로(123), 플러그 내부유로(125), 연통 내부유로(124)를 포함할 수 있다. 하우징 내부유로(123)는 하우징(101) 내에 포함될 수 있다. 플러그 내부유로(125)는 플러그(104)내에 포함될 수 있다. 연통 내부유로(124)는 하우징 내부유로(123)와 플러그 내부유로(125) 사이에 위치하며 고압가스 배출유로(140)와 연통될 수 있다. 연통상태에서 고압가스는 입구유로(110)에서 출발하여, 하우징 내부유로(123), 연통 내부유로(124), 고압가스 배출유로(140)를 순차적으로 지나 외부로 배출 될 수 있다.(F1, 도 4 참조)

실시예 2

도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 압력안전장치를 도시하고 있는 부분절개 사시도이다. 이하에선 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예 2에 따른 압력안전장치를 설명한다. 실시예 2에 따른 압력안전장치는 차단부에 있어 실시예 1에 따른 압력안전장치와 차이가 있다. 실시예 1에 따른 압력안전장치와 동일하거나 상당한 구성에 대해서는 동일하거나 상당한 도면부호를 부여하고, 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시예의 차단부(200)는, 제1 스템(210)과 제2 스템(220)을 포함할 수 있다. 제1 스템(210)은 고압가스의 배출을 허용하지 않는 제1 위치(도 5에서 제1 스템의 위치 참조)와, 고압가스의 배출을 허용하는 제2 위치(도 7에서 제1 스템의 위치 참조)의 사이에서 이동 가능하게 내부유로(120) 내에 마련될 수 있다. 제2 스템(220)은 제1 스템(210)과 지지부(160)의 사이에 배치되어 지지부(160)의 용융 시에 제1 방향(D)으로 이동 가능하게 내부유로(120) 내에 마련될 수 있다.

예를 들어, 도 5에 도시되어 있듯이 제1 스템(210)은, 고체상태의 지지부(160)에 의해 제2 스템(220)의 이동이 저지되는 중엔 제2 스템(220)에 의해 지지되어 제1 위치에 위치될 수 있다. 그리고 도 5 및 도 6에 도시되어 있듯이 제1 스템(210)은, 지지부(160)가 용융되어 제2 스템(220)이 제1 방향(D)으로 제2 기준거리(L2) 이상 이동한 후엔 제1 방향(D)을 따라 제2 위치로 이동할 수 있다. 차단부(200)는 제1 스템(210)이 제1 위치에 위치하면 차단상태에 놓이게 되고, 제1 스템(210)이 제2 위치에 위치하면 연통상태에 놓이게 된다. 참고로 도 6은 도 5의 압력안전장치의 차단상태와 연통상태의 중간과정을 도시하고 있는 부분절개 사시도이고, 도 7은 도 5의 압력안전장치의 연통상태를 도시하고 있는 부분절개 사시도이다.

제1 스템(210)은, 도 5에 도시되어 있듯이 입구유로(110)와 연통되는 입구(211)와, 제2 스템(220) 측으로 개구(102)되는 출구(213)와, 내부에 형성되어 입구(211)와 출구(213)를 연결하는 연결유로(212)를 가질 수 있다. 제2 스템(220)은 지지부(160)의 용융 시에 연결유로(212)를 통해 유입되어 제2 스템(220) 측으로 배출되는 고압가스에 의해 제1 방향(D)으로 이동하게 마련될 수 있다.

입구(211)의 면적은 출구(213)의 면적보다 클 수 있다. 예를 들어, 입구(211)의 면적과 출구(213)의 면적의 크기 차이가 100 배 이상일 수 있다. 이 경우 입구(211)의 면적과 출구(213)의 면적의 크기 차이에 의해 제1 스템(210)의 연결유로(212)를 통과한 고압가스는 입구(211)에서보다 출구(213)에서 더 고압으로 배출되어 제2 스템(220)을 밀 수 있게 된다.

제1 스템(210)은, 도 6에 도시되어 있듯이 제2 스템(220)의 이동에 의해 제2 스템(220)과의 사이에 형성되는 공간(230)으로, 고압가스가 연결유로(212)를 통해 공급됨에 따라 공간(230)에 형성되는 압력에 의해, 제2 위치로 이동하는 것이 저지되게 마련될 수 있다. 예를 들어, 제1 스템(210)과 제2 스템(220) 사이의 공간(230)에 고압가스가 채워지는 경우, 공간(230)에 형성되는 압력과, 입구유로(110)를 통해 유입되는 고압가스의 압력 사이의 평형에 의해, 제1 스템(210)은 정지 상태로 있을 수 있고, 제2 스템(220)은 용융된 지지부(160)를 내부유로(120)에서 배출시키며 이동할 수 있다.

바디(100)는 배기유로(240)를 더 가질 수 있다. 배기유로(240)는 도 6에 도시되어 있듯이 제2 스템(220)이 제1 방향(D)으로 제2 기준거리(L2) 이상 이동하기 전엔 폐쇄되고, 제2 스템(220)이 제1 방향(D)으로 제2 기준거리(L2) 이상 이동하면 공간(230)과 바디(100)의 외부를 연통하게 하는 위치에 마련될 수 있다. 공간(230)에 채워지는 고압가스는 후술할 제3 패킹(255)에 의해 지지부 배출유로(161)나 배기유로(240)로 배출되지 않을 수 있다. 그런데 제2 스템(220)의 이동으로 제3 패킹(255)이 배기유로(240)를 지나가면 공간(230)의 고압가스가 배기유로(240)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 지지부(160)가 고체상태여서 제2 스템(220)이 이동하지 않을 때의 제3 패킹(255)의 위치와, 배기유로(240)의 위치 사이의 거리가 제2 기준거리(L2)일 수 있다. 배기유로(240)를 통해 고압가스가 배출되기 시작하면 압력의 평형이 깨져 제1 스템(210)도 제1 방향(D)으로 이동할 수 있게 된다. 배기유로(240)의 직경은 제1 스템(210)의 출구(213)의 직경보다 클 수 있다. 이와 같으면 공간(230)으로 유입되는 고압가스보다 공간(230)에서 배출되는 고압가스가 더 많을 수 있어 공간(230)에서의 압력상실이 더 원활하게 발생할 수 있다.

차단부(200)는 도 5 등에 도시되어 있듯이 제1 내지 제3 패킹(251, 253, 255)과, 이들을 각각 수용하기 위한 제1 내지 제3 삽입홈(252, 254, 256)을 포함할 수 있다. 이들 패킹들(251, 253, 255)은 모두 고압가스의 배출을 막기 위해 구비된다. 예를 들어, 제2 스템(253)은 공간(230) 내의 고압가스가 다시 입구유로(110) 측으로 역류하지 않게 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 바디
101: 하우징
102: 개구
103: 내부 공간
104: 플러그
110: 입구유로
120: 내부유로
121: 연결지점
122: 차단지점
123: 하우징 내부유로
124: 연통 내부유로
125: 플러그 내부유로
130: 기준말단
140: 고압가스 배출유로
150: 차단부
151: 스템
152: 패킹
153: 삽입홈
160: 지지부
161: 지지부 배출유로
162: 지지대
200: 차단부
210: 제1 스템
211: 입구
212: 연결유로
213: 출구
220: 제2 스템
230: 공간
240: 배기유로
251: 제1 패킹
252: 제1 삽입홈
253: 제2 패킹
254: 제2 삽입홈
255: 제3 패킹
256: 제3 삽입홈
L1: 제1 기준거리
L2: 제2 기준거리
D: 제1 방향(D)

Claims

고압가스가 유입되게 마련되는 입구유로, 상기 입구유로에서 소정의 제1 방향으로 연장되는 내부유로, 및 상기 내부유로의 양단 중 상기 제1 방향 측의 말단인 기준말단과 상기 입구유로의 사이에서 상기 내부유로를 외부와 연통하는 고압가스 배출유로를 구비하는 바디;
상기 바디의 상기 내부유로 내에 배치되되, 상기 내부유로와 상기 고압가스 배출유로 사이를 차단하여 상기 고압가스의 배출을 허용하지 않는 차단상태와, 상기 내부유로와 상기 고압가스 배출유로 사이를 차단하지 않아 상기 고압가스의 배출을 허용하는 연통상태 중 어느 하나에 선택적으로 놓이도록 마련되는 차단부; 및
상기 차단부와 상기 기준말단의 사이에 구비되되, 기준온도 이하에선 고체상태를 유지하고, 상기 기준온도 초과에선 용융되어 상기 내부유로에서 배출되게 마련되는 지지부를 포함하고,
상기 차단부는, 상기 지지부가 고체상태일 경우에는 상기 지지부에 의해 지지되어 상기 차단상태에 놓이도록, 그리고 상기 지지부가 융융상태일 경우에는 상기 지지부의 적어도 일부가 상기 내부유로에서 배출된 이후에 상기 연통상태에 놓이도록 마련되는, 온도 감응식 압력안전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 내부유로와 상기 고압가스 배출유로를 연결하는 지점 중 상기 입구유로에 가장 근접하게 위치하는 상기 내부유로 상의 지점을 연결지점이라 하고 상기 내부유로와 상기 고압가스 배출유로 사이를 상기 차단부를 통해 차단하는 지점 중 상기 입구유로에 가장 근접하게 위치하는 상기 차단부 상의 지점을 차단지점이라 할 때,
상기 차단부는,
상기 지지부가 고체상태일 경우에는, 상기 차단지점이 상기 연결지점보다 상기 입구유로에 근접하게 위치되어 상기 차단상태에 놓이도록, 상기 지지부에 의해 지지되고, 또한
상기 지지부가 용융상태일 경우에는, 상기 차단지점이 상기 연결지점보다 상기 입구유로에서 멀어지게 위치되어 상기 연통상태에 놓이도록, 상기 입구유로를 통해 유입되는 상기 고압가스에 의해 상기 제1 방향으로 제1 기준거리 이상 이동되게 마련되고,
상기 차단상태는, 상기 차단부가 상기 제1 방향으로 상기 제1 기준거리 이상 이동하기 전엔 계속 유지되는, 온도 감응식 압력안전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 차단부는,
상기 고압가스의 배출을 허용하지 않는 제1 위치와, 상기 고압가스의 배출을 허용하는 제2 위치의 사이에서 이동 가능하게 상기 내부유로 내에 마련되는 제1 스템; 및
상기 제1 스템과 상기 지지부의 사이에 배치되어 상기 지지부의 용융 시에 상기 제1 방향으로 이동 가능하게 상기 내부유로 내에 마련되는 제2 스템을 포함하고,
상기 제1 스템은, 고체상태의 상기 지지부에 의해 상기 제2 스템의 이동이 저지되는 중엔 상기 제2 스템에 의해 지지되어 상기 제1 위치에 위치되고, 상기 지지부가 용융되어 상기 제2 스템이 상기 제1 방향으로 제2 기준거리 이상 이동한 후엔 상기 제1 방향을 따라 상기 제2 위치로 이동하게 마련되고,
상기 차단부는, 상기 제1 스템이 상기 제1 위치에 위치하면 상기 차단상태에 놓이게 되고, 상기 제1 스템이 상기 제2 위치에 위치하면 상기 연통상태에 놓이게 되는, 온도 감응식 압력안전장치.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 스템은, 상기 입구유로와 연통되는 입구와, 상기 제2 스템 측으로 개구되는 출구와, 내부에 형성되어 상기 입구와 상기 출구를 연결하는 연결유로를 갖고,
상기 제2 스템은, 상기 지지부의 용융 시에 상기 연결유로를 통해 유입되어 상기 제2 스템 측으로 배출되는 상기 고압가스에 의해 상기 제1 방향으로 이동하게 마련되는, 온도 감응식 압력안전장치.
청구항 4에 있어서,
상기 입구의 면적은 상기 출구의 면적보다 큰, 온도 감응식 압력안전장치.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 스템은, 상기 제2 스템의 이동에 의해 상기 제2 스템과의 사이에 형성되는 공간으로, 상기 고압가스가 상기 연결유로를 통해 공급됨에 따라 상기 공간에 형성되는 압력에 의해, 상기 제2 위치로 이동하는 것이 저지되게 마련되는, 온도 감응식 압력안전장치.
청구항 6에 있어서,
상기 바디는, 상기 제2 스템이 상기 제1 방향으로 상기 제2 기준거리 이상 이동하기 전엔 폐쇄되게, 그리고 상기 제2 스템이 상기 제1 방향으로 상기 제2 기준거리 이상 이동하면 상기 공간과 상기 바디의 외부를 연통하게 마련되는 배기유로를 더 갖는, 온도 감응식 압력안전장치.
청구항 1에 대해서,
상기 차단부는, 상기 내부유로에 대응되게 형성되는 스템과, 상기 내부유로의 내주면에 접하도록 상기 스템의 외주면에 결합되는 패킹을 포함하고,
상기 스템은, 표면에서 내측으로 함몰되게 형성되어 상기 패킹이 삽입되는 링형의 삽입홈을 갖는, 온도 감응식 압력안전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 바디는, 용융상태의 상기 지지부를 상기 내부유로로부터 배출하기 위해, 상기 내부유로와 상기 바디의 외부를 연통하는 지지부 배출유로를 더 갖는, 온도 감응식 압력안전장치.
청구항 9에 있어서,
상기 바디는, 상기 지지부와 상기 기준말단 사이에 위치하며, 상기 차단부를 매개로 상기 고압가스에 의해 상기 지지부에 가해지는 압력으로 인한 상기 지지부의 압출을 방지하는 지지대를 더 포함하는, 온도 감응식 압력안전장치.
청구항 10에 있어서,
상기 지지대는, 용융상태의 상기 지지부가 통과할 수 있도록 메쉬 구조로 마련되는, 온도 감응식 압력안전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 바디는, 내부 공간을 갖고 상기 제1 방향 측의 말단에서 개구되게 마련되는 하우징과, 상기 하우징의 개구를 통해 상기 내부 공간으로 삽입되게 마련되어 상기 개구를 커버하는 플러그를 포함하고,
상기 하우징은 상기 입구유로를 포함하고,
상기 플러그는 상기 고압가스 배출유로를 포함하고,
상기 입구유로의 직경은, 상기 차단부가 상기 입구유로로 진행하는 것이 저지되게 상기 차단부의 외경보다 작은, 온도 감응식 압력안전장치.