KR100563280B1 - 고압용기의 지지구조 및 지지방법 - Google Patents

고압용기의 지지구조 및 지지방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고압용기(1)의 네크부(47, 49) 중 일측을 지지하는 제1 지지부재(5), 고압용기(1)의 네크부(47, 49) 중 타측을 지지하며, 고압용기(1)를 길이방향으로 탄성적으로 가압하는 제2 지지부재(7), 및 제1 및 제2 지지부재(5, 7)가 고정되는 프레임(3)을 구비하는 길이방향 양단에 네크부(47, 49)를 구비한 고압용기(1)의 지지구조에 관한 것이다.

Description

고압용기의 지지구조 및 지지방법{SUPPORT STRUCTURE OF HIGH PRESSURE CONTAINER}
본 발명은 용기의 지지구조 특히, 길이방향의 양단에 네크부(neck portion)를 구비한 고압용기의 지지구조에 관한 것이다.
일본국 특개 2001-113962호 공보에는 자동차의 플로어 패널에 형성한 오목부에, 실린더의 본체가 밴딩(banding)에 의해 고정되는 연료 실린더를 수용하는 지지구조가 개시되어 있다.
실린더의 연료량의 변화에 따라, 내압이 실린더의 팽창 또는 수축을 변화시킨다. 특히, 본체의 외경은 밴딩을 느슨하게 변화시켜, 그 결과 실린더의 부착 실패를 야기한다.
본 발명의 목적은 고압용기의 부착용 지지구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예는 고압용기의 네크부 중 일측을 지지하는 제1 지지 부재, 및 고압용기의 네크부 중 타측을 지지하며, 고압 용기를 길이방향으로 탄성적으로 가압하는 제2 지지 부재 및 제1 지지 부재와 제2 지지 부재가 고정되는 프레임을 구비하는 길이방향의 양단에 네크부를 구비한 고압용기의 지지구조이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압용기의 지지구조를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 지지구조를 구비한 차체후부의 내부를 도시하는 측면도이다.
도 3은 도 1의 지지구조를 구비한 차체후부의 내부를 도시하는 평면도이다.
도 4는 도 1의 지지구조에 있어서의 고압용기를 생략한 사시도이다.
도 5는 차체후부로부터 본 도 1의 지지구조의 지지부재에 고정된 고압용기의 네크부를 도시하는 일부 단면을 포함하는 설명도이다.
도 6은 도 1의 지지구조에 있어서의 고압용기의 배관 연결부의 확대 측면도이다.
도 7은 고압용기의 네크부를 지지하는 지지부재의 다른 실시형태를 도시하는 사시도이다.
본 발명의 실시예를 도면을 참조로 하기에 설명하며, 동일 부재는 동일 참조부호로 지시한다. 도 1 내지 도 3에서 화살표 Fr은 차체전방측을 지시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 고압용기(1)가 서로 병렬 배치되고, 사각형상의 프레임(3)상에 설치된 한 쌍의 지지부재(5, 7)에 의해 지지되어 있으며, 이후 도 2에 도시하는 바와 같이, 자동차의 차체(9)의 리어 시트(11) 후방의 트렁크 룸(20)에 격납된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(3)은 볼트 및 너트(15)에 의해 트렁크 룸(20)의 플로어 패널(13) 상에 고정된다. 지지 부재(5, 7)는 각각 볼트 및 너트(17, 19)에 의해 프레임(3) 상에 고정된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 지지부재(5)는 프레임(3)에 볼트 및 너트(17)에 의해 고정되는 베이스부로서의 플랜지(21)와, 플랜지(21)의 차폭방향(X 방향)외부측면에서 상방으로 직립하는 지지판(23)과, 지지판(23)의 차체 전후방향 측면에서, 제2 지지부재(7)측을 향하여 연장하는 립(25, 27, rib)과, 지지판(23)의 차체 길이방향의 중앙부에서 제2 지지부재(7)측을 향하여 연장하는 중앙 립(29)을 포함한다. 플랜지(21), 지지판(23) 및 립(25, 27, 29)은 강체(rigid body)를 구성하도록 예컨대, 주조에 의해 일체로 성형된다.
고압 용기(1)의 길이방향에 수직한 지지판(23)상에, 상방으로 개방하는 U자형상의 수용부(31, 33)에는 그 사이에 삽입되는 중앙 립(29)이 형성된다. 수용부(31, 33)의 저부 림(31a, 33a, bottom rim)이 고압 용기(1)의 후술하는 제1 네크부(47)의 형상과 일치하도록 원호 형상으로 각각 형성된다. 네크부를 안내하는 측부 림(31b, 33b)이 저부 림(31a, 33a)으로부터 연속되어 형성된다. 대향하는 측부 림(31b, 33b) 사이의 공간은 저부 림(31a, 33a)의 입구보다 측부 림(31b, 33b)의 상부 입구가 더 넓도록 각각 상방으로 확장한다(또는 저부 림(31a, 33a)으로부터 거리의 증가에 의해 더 커진다.). 상부 림(31c, 33c)은 측부 림(31b, 33b)의 상단으로부터 연속되어 형성된다. 대향하는 상부 림(31c, 33c) 사이의 공간이 상방으로 더 확장한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제2 지지부재(7)는 프레임(3)에 볼트 및 너트(19)에 의해 고정되는 베이스부로서의 플랜지(35)와, 플랜지(35)의 차폭방향 외부측에 서 상방으로 직립하는 지지판(37)을 포함한다. 플랜지(35)와 지지판(37)은 탄성체를 구성하도록 예컨대, 프레스 성형에 의해 일체로 성형된다
지지판(37)에는 차체 길이방향의 그 중앙부상에, 상단으로부터 플랜지(35) 근처까지 슬릿(39)이 설치되어 있다.
고압 용기(1)의 길이방향에 수직한 지지판(37)상에, 상방으로 개방하는 U자 형상 수용부(41, 43)에는 그 사이에 설치되는 슬릿(39)이 형성된다. 수용부(41, 43)의 저부 림(41a, 43a)은 고압 용기(1)의 후술하는 제2 네크부(49)의 형상과 일치하도록 원호 형상으로 형성된다. 네크부를 안내하는 측부 림(41b, 43b)은 저부 림(41a, 43a)으로부터 연속되어 형성된다. 대향하는 측부 림(41b, 43b) 사이의 공간은 저부 림(41a, 43a)의 입구보다 측부 림(41b, 43b)의 상부 입구가 더 넓도록 각각 상방으로 확장한다(또는 저부 림(41a, 43a)으로부터 거리의 증가에 의해 더 커진다.). 상부 림(41c, 43c)은 측부 림(41b, 43b)의 상단으로부터 연속되어 형성된다. 대향하는 상부 림(41c, 43c) 사이의 공간이 상방으로 더 확장한다.
2개의 고압 용기(1) 각각은 길이방향으로 본체부(45)의 양단 근처에 설치된 제1 및 제2 원통형 네크부(47, 49)를 갖는다. 제1 및 제2 네크부(47, 49)의 단부상에 각각 숫나사(51, 53)가 형성된다. 본체부(45)는 제1 네크부(47)가 지지부재(5)의 수용부(31, 33)에 각각 삽입되고, 제2 네크부(49)가 지지부재(7)의 수용부(41, 43)에 각각 삽입되는 방법으로 지지부재(5, 7) 사이에 수용된다. 전술한 상태로, 도 5에 도시된 바와 같이, 너트(55, 57)가 숫나사(51, 53)에 각각 체결되며, 이에 의해 한 쌍의 지지부재(5, 7)에 고압용기(1)가 고정된다. 탄성체의 지지부재(7)는 (본체부(45)를 향하거나 제1 지지부재(5)를 향하는) 네크부(49)의 베이스측을 향해 항시 가압한다.
고압용기(1)는 제1 네크부(47)의 숫나사(51)(도 3 참조)의 단부상에 배관 연결부(59)를 포함한다. 이 실시예에서, 고압용기(1)는 차체(9)에 장착된 연료 전지(도시되지 않음)에 공급되는 수소를 저장하도록 설계되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 연료전지에 수소를 공급하는 수소 공급배관(61), 외부로부터 고압용기(1)에 수소를 충전하는 수소 충전배관(63), 및 예컨대 고압용기(1)의 과도한 내압과 같은 비상시에 대기로 내부 수소를 방출하는 방출배관(65)이 배관 연결부(59)에 연결된다. 도 5에서, 이들 배관(61, 63, 65)은 간략화를 위해 도시하지 않는다.
다음으로, 고압용기의 전술한 지지구조의 작동에 대해 설명한다.
고압용기(1)의 양단상에 제1 및 제2 네크부(47, 49)가 각각 지지부재(5, 7)에 의해 지지된다. 따라서, 고압용기(1)의 내압변화에 따른 본체부(45)의 외경의 변화는 지지부재(5, 7)를 고정하는데 영향을 미치지 않으며, 이에 의해 고압용기가 안정적으로 부착된다.
내압변화에 따른 고압용기(1)의 길이방향 치수의 변화 또는 제품 사이의 길이방향 치수의 편차는 탄성체로 구성된 지지부재(7)에 의해 흡수되며, (본체부(45)를 향하거나 제1 지지부재를 향하는) 베이스측을 향해 항시 가압되도록 제2 네크부(49)를 지지한다. 따라서, 고압용기(1)가 안정적으로 고정된다. 이는 전술한 길이방향 치수의 변화나 제품 편차를 흡수하기 위해서, 고무 등의 전용의 탄성부재가 필요하지 않고, 이 때문에 비용저감을 달성할 수 있음과 동시에, 지지부재(7)의 경시열화의 가능성이 없게 되어 신뢰성도 향상한다.
지지부재가 판재로 구성되기 때문에, 지지부재(7)는 고압용기(1)의 길이방향에 수직한 방향에 대하여는 고강성을 가지며, 고압용기(1)의 과중한 부하를 확실히 유지하면서 길이방향 치수의 변화를 유연하게 취급할 수 있다. 2개의 고압용기(1)에 대해 수용부(41 및 43, 77 및 79) 사이의 슬릿(39)이 설치된 지지부재(7)는 제품의 편차 및 각각의 고압용기(1)의 길이방향 치수의 변화에 대하여 개별적으로 취급될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 네크부(47, 49)를 각각 삽입하는 지지부재(5, 7)의 수용부(31 및 33, 41 및 43)는 저부 림(31a 및 33a, 41a 및 43a)의 입구보다 더 넓은 측부 림(31b 및 33b, 41b 및 43b)의 상부 입구를 갖도록 형성된다. 따라서, 다양한 치수의 네크부를 갖는 고압용기(1)가 지지부재(5, 7)에 고정될 수 있다. 고압용기(1)는 프레임(3)이 차체(9)의 플로어 패널(13)에 고정된 후에 차체의 후부로부터 적재될 수 있다. 이러한 적재는 트렁크 룸(20)과 같은 좁은 공간에서 특히 유용하다.
고압용기(1)의 배관 연결부(59)를 갖는 제1 네크부(47)가 강체로 만들어진 지지부재(5)에 의해 지지되기 때문에, 배관 연결부(59)는 고압용기(1)의 길이방향 치수의 변화가 발생할지라도 변위되지 않으며, 이에 의해 다양한 배관 연결부(수소 공급배관(61), 수소 충전배관(63), 방출배관(65))가 부착된다.
도 7은 고압용기(1)의 제2 네크부(49)를 지지하는 지지부재(70)의 다른 실시예를 도시하는 사시도이다. 전술한 지지부재(7)의 경우에서와 같이, 이 지지부재(70)는 볼트 및 너트(19)에 의해 프레임(3)에 고정되는 베이스부로서의 플랜지(71), 플랜지(71)의 차폭방향 외측에서 상방으로 직립하는 지지판(73)을 포함한다. 플랜지(71) 및 지지판(73)은 탄성체를 구성하도록 예컨대, 프레스 성형에 의해 일체로 형성된다.
지지판(73)에는 차량의 길이방향 중앙부상에 상단에서 플랜지(71)까지 슬릿(75)이 설치된다.
고압 용기(1)의 길이방향에 수직한 지지판(73)상에, 상방으로 개방하는 U자형상의 수용부(77, 79) 사이에 설치되는 슬릿(75)이 형성된다. 수용부(77, 79)의 저부 림(77a, 79a)이 고압 용기(1)의 후술하는 제2 네크부(49)의 형상과 일치하도록 원호 형상으로 형성된다. 네크부를 안내하는 측부 림(77b, 79b)이 저부 림(77a, 79a)으로부터 연속되어 형성된다. 대향하는 측부 림(77b, 79b) 사이의 공간은 저부 림(77a, 79a)의 입구보다 측부 림(77b, 79b)의 상부 입구가 더 넓도록 각각 상방으로 연장한다(또는 저부 림(77a, 79a)으로부터 거리의 증가에 의해 더 커진다.). 상부 림(77c, 79c)은 측부 림(77b, 79b)의 상단으로부터 연속되어 형성된다. 대향하는 상부 림(77c, 79c) 사이의 공간은 상방으로 더 확장한다.
이 실시예에서, 플랜지(71)와 수용부(77, 79) 사이의 지지판(73)에, 차폭방향 외측(고압용기(1)의 본체부(45)와 반대측)을 향하여 돌출하는 만곡부(73a)가 전체 길이에 걸쳐 형성되어 있다. 이러한 만곡부(73a)를 설치하는 것으로, 지지판(70)은, 고압용기(1)의 길이방향의 변화 또는 제품의 편차에 의해 판 두께를 감소시키지 않고 고압용기(1)의 길이방향에 수직한 방향으로의 고강성을 유지할 수 있다.
본 발명은 2001년 10월 30일자로 출원된 일본국 특원 2001-332721호에 포함된 요지에 관한 것이며, 그 전체가 하기에 참조로 내재되어 있다.
본 발명은 그 정신 또는 필수 특징을 벋어나지 않는 다른 방법으로 실행되거나 구현될 수 있다. 예컨대, 프레임(3)상에 지지부재(5, 7 및 70)의 고정은 볼트 및 너트와 같은 패스너에 의하지 않고, 용접에 의해 실행하여도 좋다. 또한, 고압용기(1)는 수소 이외의 다른 고압연료를 충전할 수도 있다.
여기에 기술된 바람직한 실시예는 예시를 위한 것이지 제한하는 것은 아니며, 청구항에 의해 지시되는 본 발명의 범위 및 청구항의 의미 내에 있는 모든 변형이 여기에 받아들여지도록 의도된 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명의 고압용기의 지지구조에 따르면, 고압용기의 양단의 네크부가 지지부재에 의해 지지되기 때문에, 고압용기의 외경변화는 지지부재의 고정에 영향을 미치지 않는다. 내압의 변화 또는 그 제품들 사이의 편차에 따른 고압용기의 길이방향 치수의 변화는 고압용기의 네크부를 지지하는 지지부재의 탄성 변형에 의해 흡수된다. 고무와 같은 흡수재로서 어떠한 탄성부재에 대한 비용, 지지구조의 지지부재의 경시열화의 가능성이 제거되어 신뢰성이 향상된다. 그러므로, 본 발명의 지지구조는 고압용기의 지지구조로서 유용하다.

Claims (12)

  1. 길이방향의 양단에 네크부를 구비한 고압용기의 지지구조에 있어서,
    고압용기의 네크부 중 일측을 지지하는 제1 지지부재,
    고압용기의 네크부 중 타측을 지지하며, 고압용기를 길이방향으로 탄성적으로 가압하고, 고압용기의 길이방향에 수직한 판재를 가지며 제1 지지부재보다 고압용기의 길이방향으로 작은 강성을 가진 제2 지지부재, 및
    제1 및 제2 지지부재가 고정되는 프레임을 구비한 것을 특징으로 하는 고압용기의 지지구조.
  2. 제1항에 있어서,
    제1 지지부재는 배관이 연결되는 측에서 고압용기의 네크부를 지지하는 것을 특징으로 하는 고압용기의 지지구조.
  3. 제1항에 있어서,
    제2 지지부재는 판재로 구성되는 것을 특징으로 하는 고압용기의 지지구조.
  4. 제1항에 있어서,
    제2 지지부재는 제1 지지부재를 향해 고압용기를 항시 가압하는 것을 특징으로 하는 고압용기의 지지구조.
  5. 제3항에 있어서,
    제2 지지부재는 병렬 배치된 복수 개의 고압용기를 지지하며, 고압용기의 수용부 사이에 슬릿을 갖는 것을 특징으로 하는 고압용기의 지지구조.
  6. 제1항에 있어서,
    제1 및 제2 지지부재는 고압용기의 네크부가 고압용기의 길이방향과 직교하는 방향으로부터 삽입되는 U자 형상 수용부를 포함하며, 상기 수용부의 저부 림(31a, 33a; 41a, 43a)보다 측부 림(31b, 33b; 41b, 43b)이 더 넓은 것을 특징으로 하는 고압용기의 지지구조.
  7. 제3항에 있어서,
    제2 지지부재는 프레임에 고정되는 베이스부, 고압용기의 네크부를 수용하는 수용부, 및 베이스부와 수용부 사이의 만곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압용기의 지지구조.
  8. 길이방향의 양단에 네크부를 구비한 고압용기의 지지방법에 있어서,
    프레임에 고정된 강체에 의해 프레임상에 고압용기의 네크부 중 일측을 지지하며,
    프레임에 고정된 탄성체에 의해 프레임상에 고압용기의 네크부 중 타측을 지지하고, 상기 탄성체는 강체보다 고압용기의 길이방향으로 작은 강성을 가지며 고압용기의 길이방향에 수직한 판재를 가지고 고압용기를 길이방향으로 가압하는 것을 특징으로 하는 고압용기의 지지방법.
  9. 제8항에 있어서,
    배관이 강체에 의해 지지되는 네크부에 연결되는 것을 특징으로 하는 고압용기의 지지방법.
  10. 제8항에 있어서,
    탄성체는 판재로 구성되며, 강체에 의해 지지되는 네크부를 향해 고압용기를 항시 가압하는 것을 특징으로 하는 고압용기의 지지방법.
  11. 제10항에 있어서,
    탄성체는 프레임에 고정된 베이스부, 고압용기의 네크부를 수용하는 수용부, 및 베이스부와 수용부 사이의 만곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압용기의 지지방법.
  12. 병렬 배치되며 길이방향의 양단부상에 각각 네크부가 설치된 복수 개의 고압용기를 지지하는 방법에 있어서,
    강체에 의해 각각의 고압용기의 네크부 중 일측을 지지하며,
    탄성체에 의해 고압용기의 네크부 중 타측을 지지하며, 탄성체는 고압용기의 네크부를 수용하는 수용부 및 수용부 사이에 슬릿을 포함하며, 탄성체는 강체보다 고압용기의 길이방향으로 작은 강성을 가지며 고압용기의 길이방향에 수직한 판재를 가지며 강체에 의해 지지되는 네크부를 향해 고압용기를 항시 가압하는 것을 특징으로 하는 고압용기의 지지방법.
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