KR20230142037A - 온도 감응식 압력용기용 안전밸브 - Google Patents

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홍진용
이익희
김동영
박신규
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남양넥스모 주식회사
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Abstract

본 발명은 온도 감응식 압력용기용 안전밸브에 관한 것으로서, 특히, 일단부에 형성된 가스입구에서부터 타단부까지 연장되는 내부유로가 형성되고, 상기 내부유로와 연통하는 가스출구가 형성되며, 길이방향으로 길게 설치 공간이 형성된 바디, 상기 설치 공간에 길이방향으로 이동 가능하게 배치되어, 상기 가스입구 및 상기 가스출구 사이를 개폐하는 피스톤 밸브, 상기 설치 공간에 상기 피스톤 밸브의 길이방향으로 일렬로 배열되어, 상기 피스톤 밸브를 닫힌 상태로 지지하는 복수개의 스틸볼 및 상기 설치 공간에 배치되어 상기 복수개의 스틸볼을 상기 피스톤 밸브의 길이방향으로 일렬로 배열되도록 지지하고, 소정의 온도에서 용융되어 상기 일렬로 배열된 상기 복수개의 스틸볼을 무너지게 하여 상기 피스톤 밸브를 열린 위치로 이동되게 하는 가용금속을 포함함으로써, 차량의 화재 또는 이상 발생 시 온도 감응속도를 증진시켜 작동 불량률을 최소화할 수 있는 이점을 제공한다.

Description

온도 감응식 압력용기용 안전밸브{TEMPERATURE SENSING REACTION TYPE SAFTY VALVE FOR PRESSURE CONTAINER}
본 발명은 온도 감응식 압력용기용 안전밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 소정의 온도에서 용융되는 가용금속을 구비한 온도 감응식 압력용기용 안전밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 수소 연료전지 차량은 스택에서 산소와 수소의 화학반응을 이용하여 생성된 전기에너지를 동력원으로 사용한다. 상기 수소 연료전지 차량은 연로와 공기를 외부에서 공급하여 전지의 용량에 관계없이 계속 발전할 수 있어, 효율이 높고 오염물질이 거의 배출되지 않는 이점이 있어서, 최근 상기 수소 연료전지 차량의 기술 개발이 활발해지고 있다.
상기 수소 연료전지 차량은 고압의 수소가스가 충전되는 수소탱크(압력용기)를 하나 이상 장착하고 있다. 상기 수소탱크(=연료탱크 또는 압력용기)와 같은 가스가 저장되는 연료탱크는 내부의 가스 압력이 고압이므로, 차량 화재 시 또는 차량 이상 발생으로 인해 연료탱크(압력용기)의 온도가 상승하면 내부의 가스 압력에 의해 폭발할 위험이 있다.
상기 연료탱크의 폭발을 방지하기 위한 기술로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2021-0076757호(2021.06.24.)(이하, '종래 기술'이라 함)에는 '온도 감응식 압력안전장치'가 개시되어 있고, 도 1은 종래 기술의 안전장치에 따른 작동 개요도이다.
상기 종래 기술은, 바디의 내부에 차단부를 지지하는 지지부가 구비되는데, 상기 지지부는 기준온도 초과일 때 용융되도록 구성된다.
따라서, 상기 종래 기술은, 상기 지지부가 고체상태일 경우에는 상기 차단부가 상기 지지부에 의해 지지되어 상기 바디의 고압가스 배출유로를 차단상태에 놓이도록 하고, 상기 지지부가 용융상태일 경우에는 상기 차단부가 상기 지지부에 의해 지지되지 못하게 되어 상기 바디의 고압가스 배출유로를 개방하게 되므로, 상기 연료탱크(T)의 폭발을 방지할 수 있게 된다.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 가스탱크(압력용기) 내의 연료탱크(T)의 일측에 종래 기술에 따른 바디(100)를 장착하고, 차량의 화재 등에 의해 주변 온도가 상승할 때 바디(100) 내부의 지지부(미도시)가 용융되어 연료탱크(T)의 내부 압력(P)에 따른 바디(100) 내의 피스톤 밸브(미도시)가 고압가스 배출유로를 개방함으로써 고압가스 배출유로를 통해 폭발 전 연료탱크(T)의 내부압력을 낮출 수 있다.
그런데, 상기 종래 기술은, 상기 지지부의 두께가 비교적 두껍게 형성되어 있기 때문에, 상기 지지부가 용융되는데 시간이 길게 소용되므로 차량의 화재 또는 이상 발생으로 인한 연료탱크(T, 압력용기)의 온도 상승 시 가스배출의 반응속도가 느린 문제점이 있다.
또한, 상기 지지부가 정상적으로 용융이 시작된 이후라도 가스배출 시 팽창에 따른 순간적인 주변부 온도 저하에 의하여 상기 지지부의 용융이 중단되는 한편, 경화된 상기 지지부의 용융체가 외부로 배출되지 않게 됨에 따라 작동 불량이 발생할 수 있는 문제점도 지적된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2021-0076757호(2021.06.24.)
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 화재 또는 이상 발생으로 인한 가스탱크의 온도 상승 시 가스배출의 반응속도가 빠른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
아울러, 본 발명은 고압가스 배출유로를 개방하기 위하여 용융된 가용금속의 경화 전 외부로의 배출이 용이하도록 고안된 온도 감응식 압력용기용 안전밸브를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브의 일 실시예는, 일단부에 형성된 가스입구에서부터 타단부까지 연장되는 내부유로가 형성되고, 상기 내부유로와 연통하는 가스출구가 형성되며 길이방향으로 길게 설치 공간이 형성된 바디, 상기 내부유로에 길이방향으로 이동 가능하게 배치되어, 상기 가스입구 및 상기 가스출구 사이를 개폐하는 피스톤 밸브, 상기 내부유로에 상기 피스톤 밸브의 길이방향으로 일렬로 배열되어, 상기 피스톤 밸브를 닫힌 상태로 지지하는 복수개의 스틸볼 및 상기 내부유로에 배치되어 상기 복수개의 스틸볼을 상기 피스톤 밸브의 길이방향으로 일렬로 배열되도록 지지하고, 소정의 온도에서 용융되어 상기 일렬로 배열된 상기 복수개의 스틸볼을 무너지게 하여 상기 피스톤 밸브를 열린 위치로 이동되게 하는 가용금속을 포함한다.
여기서, 상기 바디의 타단부를 통해 상기 설치 공간 측으로 삽입되어 상기 가용금속 및 상기 복수개의 스틸볼을 지지하는 커버부재를 더 포함하고, 상기 커버부재에는, 상기 가용금속이 용융될 시 배출되는 용융액 배출구가 형성될 수 있다.
또한, 상기 가용금속의 중심에는 상기 복수개의 스틸볼이 삽입 배치되는 센터홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 설치 공간에 배치되어 상기 피스톤 밸브가 상기 복수개의 스틸볼에 의해 지지되지 않을 시 상기 피스톤 밸브를 열린 위치로 이동시키도록 탄성 지지하는 탄성부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 내부유로는, 상기 가스입구에서부터 상기 바디의 타단부를 향해 소정길이 연장되는 제1 내부유로 및 상기 제1 내부유로에서부터 상기 바디의 타단부까지 연장되고, 상기 제1 내부유로보다 직경이 크게 형성되며, 상기 가스출구와 연통되는 제2 내부유로를 포함하고, 상기 피스톤 밸브는, 상기 제2 내부유로를 포함하는 상기 설치 공간 내에 배치되는 스템부 및 상기 스템부의 일단에 상기 스템부보다 직경이 작게 형성되어, 상기 피스톤 밸브의 닫힌 상태일 때 상기 제1 내부유로로 삽입되어 상기 제1 내부유로를 차단하고, 상기 피스톤 밸브의 열린 상태일 때 상기 제1 내부유로에서 빠져나와 상기 제1 내부유로를 개방하는 팁부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 피스톤 밸브는, 상기 스템부의 타단부에 상기 스템부보다 직경이 크게 형성되어 상기 설치 공간의 내주면에 외주면이 밀착되는 피스톤부를 더 포함하고, 상기 탄성부재는, 상기 피스톤부를 제외한 외주를 둘러싸되, 상기 제1 내부유로 및 상기 제2 내부유로 사이의 단차에 일단이 접촉되고, 상기 피스톤부에 타단이 접촉되는 코일 스프링으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 가스출구는, 상기 용융액 배출구와 연통되지 않는 상기 바디의 외주면 및 타단부 중 어느 하나로 통하게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브의 실시예들에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.
첫째, 바디 내에서 주변 온도 상승에 따라 용융된 가용금속을 가스의 팽창에 따른 온도 저하에 의한 경화 전 신속하게 외부로 배출하므로 작동 불량률을 최소화시킬 수 있는 효과를 가진다.
둘째, 가용금속의 용융 여부에 따라 복수개의 스틸볼의 직렬 배치가 변경되고, 복수개의 스틸볼의 직렬 배치 여부에 따라 고압가스 배출 여부가 결정되도록 구비됨으로써 주변 온도에 능동적으로 대처하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 종래 기술의 안전장치에 따른 작동 개요도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브의 압력 용기에 대한 설치 단면도이며,
도 3은 도 2의 구성 중 밸브 바디를 나타낸 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브의 작용 효과를 나타낸 단면도이며,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브의 압력 용기에 대한 설치 단면도이고,
도 6은 도 5의 구성 중 밸브 바디를 나타낸 단면도이며,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브의 작용 효과를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브의 압력 용기에 대한 설치 단면도이고, 도 3은 도 2의 구성 중 밸브 바디를 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브의 작용 효과를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브(100)는, 도 2 내지 도 4에 참조된 바와 같이, 밸브의 전체적인 외관을 형성하는 바디(110)와, 바디(110)의 내부에서 이동 가능하게 배치된 피스톤 밸브(120)와, 바디(110)의 내부에 구비되고 피스톤 밸브(120)가 이동되지 않도록 지지하는 복수개의 스틸볼(130)과, 복수개의 스틸볼(130)을 바디(120)의 내부에 일렬(직렬)로 배열되도록 지지하고, 소정의 온도에서 용융되는 가용금속(140)을 포함한다.
여기서, 바디(110)는, 도 2 및 도 3에 참조된 바와 같이, 연료탱크(T)의 일측에 홀 형태로 구비된 장착부(도면부호 미표기)에 일부가 삽입되어 장착될 수 있다.
보다 상세하게는, 바디(110)는, 연료탱크(T)의 장착부에 삽입되는 삽입부(110A)와, 삽입부로부터 길이방향으로 연장된 노출부(110B)를 포함할 수 있다.
삽입부(110A)의 외주면에는, 연료탱크(T)의 장착부 내부에 가공된 암나사산(미도시)에 스크류 체결되는 수나사산(110A-s)이 형성되고, 노출부(110B)의 길이방향 외측단부는 미도시의 볼트 체결 공구를 이용하여 연료탱크(T)의 장착부에 대한 볼트 결합이 가능한 육각 형상의 볼트 체결부(110C)가 형성될 수 있다. 조립자는, 볼트 체결 공구를 이용하여 바디(110)의 구성 중 삽입부(110A)를 연료탱크(T)의 장착부에 삽입한 상태에서 볼트 체결부(110C)를 회전시킴으로써 연료탱크(T)에 대한 볼트 조립을 완료할 수 있다.
여기서, 삽입부(110A)의 선단부 외주면에는 실링 개재홈(111h)이 형성될 수 있고, 실링 개재홈(111h)에는 밀폐 실링(111)이 개재되어 연료탱크(T)의 장착부 내주면과 바디(110)의 외주면 사이로 고압 가스가 새는 것을 방지할 수 있다.
한편, 바디(110A)에는, 일단부에 가스입구(103)가 형성되고 타단부의 가스출구(104)까지 연장되는 내부유로(100S)가 형성될 수 있다.
내부유로(100S)는, 일단의 가스입구(103)부터 타단부의 가스출구(104)까지 연속적으로 연장되는 형태로 연통 형성되나, 후술하는 피스톤 밸브(120)에 의해 단속되는 지점을 기준으로 제1 내부유로(101) 및 제2 내부유로(102)로 구분할 수 있다.
즉, 내부유로(100S)는, 도 2 및 도 3에 참조된 바와 같이, 가스입구(103)에서부터 바디(110)의 타단부(여기서는, 가스출구(104)가 형성된 부분을 의미함)을 향해 연장되는 제1 내부유로(101)와, 제1 내부유로(101)에서부터 바디(110)의 타단에 형성된 가스출구(104)까지 연장되고, 제1 내부유로(101)보다 직경이 크게 형성되며 가스출구(104)와 연통되는 제2 내부유로(102)를 포함할 수 있다.
여기서, 가스 입구(103)는, 도 2 내지 도 3에 참조된 바와 같이, 연료탱크(T)의 내부 압력(P)이 직접적으로 작용되고 고압 가스가 유입되는 입구로서, 바디(110)의 삽입부(110A) 중 선단부에 형성될 수 있다.
또한, 가스출구(104)는, 도 2 내지 도 4에 참조된 바와 같이, 제1 내부유로(101) 및 제2 내부유로(102)를 통해 고압 가스를 배출하기 위한 최종 출구로서, 바디(110)의 삽입부(110A)에 해당하는 외주면 측으로 통하게 형성될 수 있다.
한편, 연료탱크(T)에는 고압가스 배출유로(11)가 제2 내부유로(102)와 연통되게 형성되고, 바람직하게는, 바디(110)의 삽입부(110A) 중 외주면 측으로 통하게 형성된 제2 내부유로(102)와 연통될 수 있다.
고압가스 배출유로(11)는, 후술하는 피스톤 밸브(120)의 팁부(121)에 의해 제1 내부유로(101)와 제2 내부유로(102) 사이가 개방될 경우, 연료탱크(T)의 고압가스가 배출되는 통로 기능을 수행할 수 있다.
아울러, 바디(110)의 내부에는, 피스톤 밸브(120)와 가용금속(130) 및 후술하는 커버부재(160)가 설치되는 설치 공간(113)이 형성될 수 있다. 여기서, 설치 공간(113)은, 바디(110)의 길이방향을 따라 길게 형성될 수 있고, 제1 내부유로(101) 및 제2 내부유로(102)와도 연통되게 형성될 수 있다.
한편, 피스톤 밸브(120)는, 도 2 및 도 4에 참조된 바와 같이, 제1 내부유로(101)를 포함하는 설치 공간(113) 상에 바디(110)의 길이방향으로 이동 가능하게 배치되어, 가스입구(103) 및 가스출구(104) 사이를 개폐(단속)하는 역할을 수행할 수 있다.
보다 상세하게는, 피스톤 밸브(120)는, 제2 내부유로(102) 측에 배치되는 스템부(도면부호 미표기)와, 스템부의 일단에 스템부보다 직경이 작게 형성되어 닫힌 상태일 때 제1 내부유로(101)로 삽입되어 제1 내부유로(101)와 제2 내부유로(102) 사이를 차단하고, 열린 상태일 때 제1 내부유로(101)에서 빠져나와 제1 내부유로(101)와 제2 내부유로(102) 사이를 개방하는 팁부(121)를 포함할 수 있다.
제1 내부유로(101)가 바디(110)의 일단부 측 내부 공간에 소정의 내경을 가진 홀 형태로 형성된 경우, 피스톤 밸브(120)의 팁부(121)는 제1 내부유로(101)의 내경에 대응되는 직경을 가진 원주 형상으로 형성될 수 있다. 팁부(121)의 외주면에는 이너 개스킷링(122)이 개재되어 제1 내부유로(101)의 내주면과 팁부(121)의 외주면 사이로의 고압가스 누출을 방지함과 동시에, 연료탱크(T) 내부의 압력(P)이 그대로 팁부(121)에 전달되도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 피스톤 밸브(120)는, 도 2 및 도 4에 참조된 바와 같이, 스템부의 타단에 스템부보다 직경이 크게 형성되어 제2 내부유로(102)를 포함하는 설치 공간(113)의 내부면에 외주면이 밀착되는 피스톤부(123)를 더 포함할 수 있다.
피스톤부(123)의 외주면에는, 아우터 개스킷링(124)이 개재되어 설치 공간(113)의 내주면과 피스톤부(123)의 외주면 사이로의 고압가스 누출을 방지함과 동시에 후술하는 커버부재(160)와의 사이에 구비된 가용금속(140)의 용융액이 제2 내부유로(102)와 연통되는 설치 공간(113) 측으로 침입되는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브(100)는, 도 2 및 도 4에 참조된 바와 같이, 내부유로(100S)에 배치되되, 피스톤 밸브(120)를 내부유로(100S)를 포함하는 설치 공간(113) 상에서 바디(110)의 길이방향으로 탄성 지지하는 탄성부재(160)를 더 포함할 수 있다.
탄성부재(150)는, 내부유로(100S)를 포함하는 바디(110)의 설치 공간(113) 상에 배치되되, 피스톤 밸브(120)의 구성 중 스템부의 외주면을 감싸도록 구비되고, 후술하는 가용금속(120)이 용융되어 복수개의 스틸볼(130)에 의해 피스톤 밸브(120)가 지지되지 않을 시 피스톤 밸브(120)를 열린 위치(즉, 제1 내부유로(101)와 제2 내부유로(102)를 연통시키는 위치)로 이동시키도록 탄성 지지하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 탄성부재(150)는, 피스톤 밸브(120)의 구성 중 피스톤부(123)를 제외한 스템부의 외주를 둘러싸되, 제1 내부유로(101) 및 제2 내부유로(102) 사이의 단차(110s)에 일단이 접촉되고, 피스톤부(123)에 타단이 접촉되는 코일 스프링으로 구비될 수 있다.
결과적으로, 피스톤 밸브(120)는, 복수개의 스틸볼(130)의 직렬 배열이 무너질 때, 연료탱크(T) 내부의 압력(P)과 코일 스프링으로 구비된 탄성부재(150)의 탄성력의 합에 의하여 바디(110)의 설치 공간(113) 상에서 바디(110)의 길이방향 타단부 측으로 이동될 수 있다.
한편, 바디(110)의 설치 공간(113) 중 피스톤 밸브(120)의 타단부 측에는 가용금속(140)이 배치될 수 있다. 가용금속(140)은, 소정의 온도에서 용융될 수 있는 금속재료로서, 가령 차량의 화재 또는 이상 발생으로 바디부(110)의 주변부 온도가 크게 상승하여 상기 소정의 온도에 도달할 경우 용융되는 금속재료로 채택될 수 있다. 다만, 가용금속(140)은, 바디(110)의 설치 공간(113) 중 피스톤 밸브(120)와 후술하는 커버부재(160) 사이에서 용융되어 형상이 변형되어야 하는 점에서, 바디(110) 및 피스톤 밸브(120)의 녹는점보다는 낮고, 가용금속(140)에 의해 정렬되는 복수개의 스틸볼(130)의 녹는점보다 낮은 금속재료로 채택됨이 바람직하다.
가용금속(140)은, 대략 설치 공간(113)의 내경과 대응되는 직경을 가진 원주 형태로 구비되고, 가용금속(140)의 중심 부분에는, 복수개의 스틸볼(130)이 피스톤 밸브의 길이방향으로 일렬로 배열되는 센터홀(141)이 형성될 수 있다. 센터홀(141)의 내경은, 적어도 복수개의 스틸볼(130) 각각의 직경과 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브(100)는, 도 2 내지 도 4에 참조된 바와 같이, 구체로 형성된 복수개의 스틸볼(130)이 가용금속(140)의 중심 부위에 형성된 센터홀(141)에 삽입되되, 피스톤 밸브(120)의 길이방향으로 일렬(직렬)로 배열될 수 있다.
복수개의 스틸볼(130)은, 가용금속(140)의 센터홀(141)에 일렬로 3개가 나란히 배열될 수 있다. 이와 같이, 가용금속(140)의 센터홀(141)에 직렬 배치된 복수개의 스틸볼(130)은 차량의 화재 또는 이상 현상에 의하여 바디(110) 주변의 온도가 상승함에 따라 가용금속(140)이 용융될 때 직렬 배치가 무너지면서 피스톤 밸브(120)가 이동되도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브(100)는, 도 2 및 도 4에 참조된 바와 같이, 바디(110)의 타단부를 통해 설치 공간(113) 측으로 삽입되어 가용금속(140) 및 복수개의 스틸볼(130)을 지지하는 커버부재(160)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 커버부재(160)에는, 도 4에 참조된 바와 같이, 가용금속(140)이 용융될 시 배출되는 용융액 배출구(165)가 형성될 수 있다.
보다 상세하게는, 가용금속(140)은 내부의 센터 홀(141)에 복수개의 스틸볼(130)이 직렬 배치된 상태에서, 내측단은 피스톤 밸브(120)의 구성 중 피스톤부(123)의 외측단면에 의하여 지지되고, 외측단은 커버부재(160)의 내측단면에 의하여 지지될 수 있다.
이와 같은 피스톤 밸브(120)와 커버부재(160) 사이에 배치된 가용금속(140)은, 도 2에 참조된 바와 같이, 용융이 되지 않은 고체 상태에서는 복수개의 스틸볼(130)의 직렬 배치가 유지됨에 따라 피스톤 밸브(120)가 설치 공간(113) 내에서 이동되는 것을 방지하나, 도 4에 참조된 바와 같이, 가용금속(140)이 주변의 온도가 소정의 온도로 상승함에 따라 용융될 시 액체 상태로서 센터 홀(141)이 제거되면서 복수개의 스틸볼(130)의 직렬 배치가 무너짐에 따라 피스톤 밸브(120)가 설치 공간(113) 내에서 바디(110)의 길이방향 타단 측으로 이동되어 제1 내부유로(101) 및 제2 내부유로(102)를 연통시켜 연료탱크(T) 내의 고압가스를 고압가스 배출유로(11)를 통해 외부로 신속하게 배출함으로써 연료탱크(T)의 내부 압력(P)이 상승하여 폭발하는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 바디(110)의 설치 공간(113) 내에서 용융된 가용금속(140)은, 커버부재(160)의 용융액 배출구(165)를 통해 고압 가스가 팽창하면서 배출될 때 작용하는 주변의 온도 저하에 의하여 경화되기 전에 외부로 배출시킴으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브(100)의 작동 불량률을 최소화시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브의 압력 용기에 대한 설치 단면도이고, 도 6은 도 5의 구성 중 밸브 바디를 나타낸 단면도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브의 작용 효과를 나타낸 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브(100a)는, 도 5 내지 도 7에 참조된 바와 같이, 내부유로(100S) 중 제2 내부유로(102)가 일 실시예(100)와는 상이하게 형성된 차이점을 가진다.
보다 상세하게는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브(100a)에서, 내부유로(100S)는, 가스입구(103)에서부터 바디(110)의 길이방향 타단을 향해 소정길이 연장되는 제1 내부유로(101)와, 제1 내부유로(101)에서부터 바디(110)의 타단까지 연장되고, 제1 내부유로(101)보다 직경이 크게 형성되며, 바디(110)의 타단에 형성된 가스출구(104)와 연통되는 제2 내부유로(102)를 포함할 수 있다.
여기서, 상술한 일 실시예(100)의 경우, 가스출구(104)가 바디(110)의 외주면으로 통하게 형성되어 연료탱크(T) 내에 형성된 고압가스 배출유로(11)와 연통되는 위치에 형성되나, 다른 실시예(100a)의 경우, 가스출구(104)가 연료탱크(T)의 장착부와는 무관한 바디(110)의 구성 중 노출부(110B) 측(바람직하게는, 볼트 체결부(110C))의 외측단인 바디(110)의 타단에 통하게 형성되어 연료탱크(T)의 고압 가스가 직접 외기로 배출되도록 구성된 차이점을 가진다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브(100a)는, 상술한 제2 내부유로(102) 및 가스출구(104)의 형성 위치에 관한 차이점을 제외하고는, 그 외의 피스톤 밸브(120), 복수개의 스틸볼(130), 가용금속(140) 및 커버부재(160)의 각 구성의 배치는 상술한 일 실시예(100)와 동일하므로 중복되는 구성의 범위 내에서의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브(100,100a)에 따르면, 도 4 및 도 7에 참조된 바와 같이, 차량의 화재 또는 이상 현상으로 인하여 바디(110)의 주변 온도가 크게 상승할 경우, 연료탱크(T) 내의 내부압력(P)의 상승에 따른 폭발 전에, 바디(110) 내의 가용금속(140)이 용융되어 복수개의 스틸볼(130)의 직렬 배치를 무너뜨리고, 이에 따라 피스톤 밸브(120)를 제1 내부유로(101) 및 제2 내부유로가 차단된 닫힌 상태에서 제1 내부유로(101) 및 제2 내부유로가 연통되는 열린 상태로 이동시킴으로써 연료탱크(T) 내의 고압가스를 시기 적절하게 배출할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 따른 온도 감응식 압력용기용 안전밸브(100,100a)를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의해 정해진다고 할 것이다.
T: 연료탱크 11: 고압가스 배출유로
100,100a: 안전밸브 101: 제1 내부유로
102: 제2 내부유로 103: 가스입구
104: 가스출구 110: 바디
110A: 삽입부 110A-s: 수나사산
110B: 노출부 110C: 볼트 체결부
110s: 단차 111h: 실링 개재홈
113: 설치 공간 120: 피스톤 밸브
121: 팁부 122: 이너 개스킷링
123: 피스톤부 124: 아우터 개스킷링
130: 복수개의 스틸볼 140: 가용금속
141: 센터 홀 150: 탄성부재
160: 커버부재 165: 용융액 배출구

Claims (7)

  1. 일단부에 형성된 가스입구에서부터 타단부까지 연장되는 내부유로가 형성되고, 상기 내부유로와 연통하는 가스출구가 형성되며, 길이방향으로 길게 설치 공간이 형성된 바디;
    상기 설치 공간에 길이방향으로 이동 가능하게 배치되어, 상기 가스입구 및 상기 가스출구 사이를 개폐하는 피스톤 밸브;
    상기 설치 공간에 상기 피스톤 밸브의 길이방향으로 일렬로 배열되어, 상기 피스톤 밸브를 닫힌 상태로 지지하는 복수개의 스틸볼; 및
    상기 설치 공간에 배치되어 상기 복수개의 스틸볼을 상기 피스톤 밸브의 길이방향으로 일렬로 배열되도록 지지하고, 소정의 온도에서 용융되어 상기 일렬로 배열된 상기 복수개의 스틸볼을 무너지게 하여 상기 피스톤 밸브를 열린 위치로 이동되게 하는 가용금속; 을 포함하는, 온도 감응식 압력용기용 안전밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 바디의 타단부를 통해 상기 설치 공간 측으로 삽입되어 상기 가용금속 및 상기 복수개의 스틸볼을 지지하는 커버부재; 를 더 포함하고,
    상기 커버부재에는, 상기 가용금속이 용융될 시 배출되는 용융액 배출구가 형성된, 온도 감응식 압력용기용 안전밸브.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가용금속의 중심에는 상기 복수개의 스틸볼이 삽입 배치되는 센터홀이 형성된, 온도 감응식 압력용기용 안전밸브.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 설치 공간에 배치되어 상기 피스톤 밸브가 상기 복수개의 스틸볼에 의해 지지되지 않을 시 상기 피스톤 밸브를 열린 위치로 이동시키도록 탄성 지지하는 탄성부재; 를 더 포함하는, 온도 감응식 압력용기용 안전밸브.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 내부유로는,
    상기 가스입구에서부터 상기 바디의 타단부를 향해 소정길이 연장되는 제1 내부유로; 및
    상기 제1 내부유로에서부터 상기 바디의 타단부까지 연장되고, 상기 제1 내부유로보다 직경이 크게 형성되며, 상기 가스출구와 연통되는 제2 내부유로; 를 포함하고,
    상기 피스톤 밸브는,
    상기 제2 내부유로를 포함하는 상기 설치 공간 내에 배치되는 스템부; 및
    상기 스템부의 일단에 상기 스템부보다 직경이 작게 형성되어, 상기 피스톤 밸브의 닫힌 상태일 때 상기 제1 내부유로로 삽입되어 상기 제1 내부유로를 차단하고, 상기 피스톤 밸브의 열린 상태일 때 상기 제1 내부유로에서 빠져나와 상기 제1 내부유로를 개방하는 팁부; 를 포함하는, 온도 감응식 압력용기용 안전밸브.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 피스톤 밸브는,
    상기 스템부의 타단에 상기 스템부보다 직경이 크게 형성되어 상기 설치 공간의 내주면에 외주면이 밀착되는 피스톤부; 를 더 포함하고,
    상기 탄성부재는, 상기 피스톤부를 제외한 외주를 둘러싸되, 상기 제1 내부유로 및 상기 제2 내부유로 사이의 단차에 일단이 접촉되고, 상기 피스톤부에 타단이 접촉되는 코일 스프링으로 구비된, 온도 감응식 압력용기용 안전밸브.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 가스출구는, 상기 용융액 배출구와 연통되지 않는 상기 바디의 외주면 및 타단 중 어느 하나로 통하게 형성된, 온도 감응식 압력용기용 안전밸브.
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