KR100823974B1

KR100823974B1 - 수소저장용기

Info

Publication number: KR100823974B1
Application number: KR1020060094613A
Authority: KR
Inventors: 오재기; 김병관
Original assignee: (주)오선텍
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-04-22
Also published as: KR20080029083A

Abstract

본 발명은 수소저장용기에 관한 것으로써, 분말형태로 마련되어 수소가 흡착 및 탈착이 가능한 수소저장합금과; 상기 수소저장합금을 수용하는 본체와; 상기 본체에 설치되어 상기 수소의 상기 본체 외부로의 배출 여부를 단속하는 밸브와; 상기 본체에 수용되는 방열부와, 상기 방열부로부터 돌출된 적어도 하나의 방열돌기와, 상기 방열부로부터 연장되고 상기 본체의 내면과 접촉되어 상기 본체 내부의 열을 상기 본체의 외부로 방열하는 접촉부를 가지는 방열유닛과; 상기 밸브에 설치되어 상기 수소저장합금이 상기 밸브를 통해 상기 본체의 외부로 누출되는 것을 차단하는 필터를 포함한다. 이에 따라, 수소저장용기 내부의 열을 외부로 방출하기 위한 방열돌기를 가지는 방열유닛을 내부에 포함하여 수소저장용기의 내부에서 발생하는 열을 효율적으로 방열하는 수소저장용기를 제공한다.

Description

수소저장용기{HYDROGEN STORAGE VESSEL}

도 1은 본 발명에 따른 수소저장용기의 사시도이고,

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이고,

도 3은 본 발명에 따른 수소저장용기의 방열유닛의 사시도이다.

<도면의 주요부호에 대한 설명>

1 : 수소저장용기 10 : 본체

20 : 수소저장합금 30 : 밸브

31 : 밸브본체 32 : 마개

33 : 탄성체 34 : 배출구

40 : 방열유닛 41 : 방열부

42 : 방열돌기 43 : 접촉부

44 : 제1 관통부 45 : 제2 관통부

46 : 중공부 50 : 필터

51 : 제1 필터 52 : 제2 필터

53 : 연결부 54 : 오링

본 발명은 수소저장용기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 수소저장용기 내부의 열을 외부로 방출하기 위한 방열돌기를 가지는 방열유닛을 내부에 포함하여 수소저장용기의 내부에서 발생하는 열을 효율적으로 방열하는 수소저장용기이다.

수소는 지구의 원소 중 가장 풍부한 에너지 자원으로써, 고갈되어 가는 석유등의 화석연료를 대신하는 차세대 에너지원으로 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구의 결과물로써 수소를 저장한 후 에너지원 등으로 사용하는 수소저장용기가 개발되어 사용되고 있다.

이러한 수소저장용기에는 수소저장합금이 수용되는데, 이 수소저장합금은 그 종류에 따라 차이가 있으나 수소를 흡착할 때에는 대략 700도 이상의 열을 발생하고 수소를 방출할 때에는 대략 영하 100도까지 냉각시킬 수 있다. 이에 따라, 수소를 저장 및 배출할 시 발생하는 온도차를 이용하여 수소를 저장하는 목적 이외에도 냉장고, 냉난방설비에도 이용되고 있다.

여기서, 수소저장용기에 수소저장합금을 충적하여 수소를 저장한 후, 저장된 수소를 사용하기 위해 수소저장용기 외부로 배출하게되면, 배출되는 수소와 함께 수소저장합금도 배출될 가능성이 있다. 따라서, 수소저장용기 내부에 수소는 통과하되 수소저장합금을 필터링하여 수소저장합금이 수소저장용기 외부로 매출되는 것을 방지하는 필터를 삽입하였다.

그러나, 수소저장용기에 수소를 저장하면 고온의 열을 발생하므로 고온의 열에 의해 필터가 파손되는 등의 문제점이 발생하였다.

상기한 문제점을 해소하기 위해, 본 발명은 수소저장용기 내부의 열을 외부로 방출하기 위한 방열돌기를 가지는 방열유닛을 내부에 포함하여 수소저장용기의 내부에서 발생하는 열을 효율적으로 방열하는 수소저장용기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적은 본 발명에 따른 수소저장용기에 있어서, 분말형태로 마련되어 수소가 흡착 및 탈착이 가능한 수소저장합금과; 상기 수소저장합금을 수용하는 본체와; 상기 본체에 설치되어 상기 수소의 상기 본체 외부로의 배출 여부를 단속하는 밸브와; 상기 본체에 수용되는 방열부와, 상기 방열부로부터 돌출된 적어도 하나의 방열돌기와, 상기 방열부로부터 연장되고 상기 본체의 내면과 접촉되어 상기 본체 내부의 열을 상기 본체의 외부로 방열하는 접촉부를 가지는 방열유닛과; 상기 밸브에 설치되어 상기 수소저장합금이 상기 밸브를 통해 상기 본체의 외부로 누출되는 것을 차단하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장용기에 의해 달성된다.

여기서, 상기 방열유닛의 상기 방열부는 판 형상을 가지고, 상기 방열돌기는 상기 방열부의 면방향으로 돌출되되, 내부에 상기 방열부의 면방향으로 관통된 제1 관통부를 포함하고, 상기 방열부는 상기 방열부의 면방향으로 관통되어 상기 제1 관통부와 연통되는 제2 관통부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 방열유닛의 상기 방열부는 상기 본체 내부에 가로방향으로 배치되고, 상기 방열유닛의 상기 접촉부는 상기 방열부로부터 상향 및 하향 중 한 방향 이상 절곡되어 상기 본체의 내면에 접촉되며, 상기 접촉부의 단부는 인접한 상기 방열유닛에 접촉되어 상호 인접한 상기 방열유닛을 상호 이격시킬 수 있다.

여기서, 상기 방열유닛은 상기 방열부에 위치하고 상기 밸브 방향으로 관통된 중공부를 가지며, 상기 필터는 각 상기 방열유닛의 상기 중공부를 관통하며, 일측이 상기 밸브와 연통되도록 상기 밸브에 연결되는 제1 필터와; 상기 제1 필터의 내부 중 상기 제1 필터의 일측과 상기 밸브 사이에 삽입되는 제2 필터를 포함할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수소저장용기를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 수소저장용기(1)는 수소저장합금(20), 본체(10), 밸브(30), 방열유닛(40) 및 필터(50)를 포함한다.

수소저장합금(20)은 수소와 반응하면 수소를 흡착하여 금속수소화물을 생성하고, 금속수소화물을 가열하거나 금속수소화물이 주변과 압력의 차가 발생하는 경우 흡착되었던 수소가 탈착되는 금속화합물으로써, 금속의 종류에 따라 수소를 흡착 또는 탈착하는 양이 변동된다. 수소저장합금(20)은 Ti계, Mm-Ni계, Zr-Cr-Fe계 등 조성되는 금속 종류에 따라 여러 종류가 마련될 수 있으나, 본 발명에서의 수소저장합금(20)은 Ti-Zr계로 Ti,Zr,Vf,Cr,Mn을 포함하는 수소저장합금(20)으로 마련되는 것을 일 예로 하였다. 또한, 수소저장합금(20)은 수소 흡착 시 수소와 접촉면적을 증가시켜 흡착효율을 높이기 위해 분말형태로 마련된다.

본체(10)는 필터(50), 방열유닛(40)을 내부에 수용하며, 수소가 배출되는 경로인 밸브(30)가 설치된다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 본체(10)의 내부에는 필터(50), 방열유닛(40) 및 밸브(30)의 일부가 수용되며, 이를 제외한 본체(10)의 내부 공간에는 분말형태의 수소저장합금(20)이 충적된다. 그리고 본체(10)는 금속재질로 마련되어 방열유닛(40)에 의해 본체(10) 내부의 열이 전도되어 본체(10)의 외부로 방열이 원활하게 이루어지도록 한다. 본 발명에서의 본체(10)는 그 단면이 대략 원 형상을 가지는 용기인 것을 일 예로 하였으나, 그 단면이 대략 사각형 등의 다각형 형상을 가지는 용기 등으로 마련될 수 있음은 물론이다.

밸브(30)는 본체(10)에 설치되어 수소가 본체(10) 외부로 배출되는 여부를 단속한다. 여기서, 도 2에 도시된 바와 같이 밸브(30)는 수소가 배출되는 경로인 배출구(34)를 가지는 밸브본체(31)와 밸브본체(31)의 배출구(34)를 개폐하기 위한 마개(32) 및 마개(32)가 배출구를 닫도록 마개(32)를 가압하는 탄성체(33)를 포함한다.

따라서, 스트로(straw) 등을 배출구(34)에 삽입하여 스트로의 단부가 마개(32)를 가압하면 마개(32)가 배출구(34)를 개방하여 본체(10) 내부의 수소저장합금(20)에 흡착된 수소가 본체(10) 내부와 외부의 압력차에 의해 수소저장합금(20)으로부터 탈착하여 스트로를 통해 본체(10) 외부로 배출된다.

한편, 본 발명에 따른 밸브(30)는 상기한 구성을 가지는 것을 일 예로 하였으나 키커플링등 여러 종류의 밸브가 적용될 수 있음은 물론이다.

방열유닛(40)은 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 금속재질로 마련되어 본 체(10) 내부의 열을 외부로 방열한다. 본 발명에서의 방열유닛(40)은 다수 개가 마련되며, 본체(10) 크기에 따라 본체(10) 내부에 수용되는 방열유닛(40)의 수는 변동이 가능하다. 그리고, 도 2의 A부분을 확대한 도면을 참조하면 방열유닛(40)은 본체(10)에 수용되는 방열부(41), 방열부(41)로부터 돌출된 적어도 하나의 방열돌기(42) 및 방열부(41)로부터 연장되고 본체(10) 내면과 접촉되어 본체(10) 내부의 열을 본체 외부로 방열하는 접촉부(43)를 포함한다.

여기서, 방열부(41)는 수소저장합금(20)와 접촉되어 수소저장합금(20)에 수소가 흡착될 시 발생하는 열을 본체(10) 내부에서 접촉부(43)로 전달한다.

그리고, 접촉부(43)는 방열부(41) 및 방열돌기(42)로부터 전도되는 열을 본체(10) 내면으로 전달하며, 이에 본체(10)는 내면으로 전달된 열을 본체(10) 외부로 방열한다. 본 발명에서의 방열부(41)는 판 형상으로 마련되어 본체(10) 내부의 가로방향으로 배치되며, 접촉부(43)는 판 형상의 방열부(41)의 가장자리 부분이 본체(10) 내면의 형상에 대응하도록 절곡된다. 따라서, 접촉부(43)는 층층이 쌓인 다수의 방열유닛(40) 중 상호 인접한 방열유닛(40)이 상호 이격되게 하는 기능도 수행한다.

여기서, 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 방열유닛(40)의 접촉부(43)가 방열부(41)의 가장자리 부분에서 상향 절곡된 형태를 취하는 것을 일 예로 하였으나, 하향 절곡의 형태를 취하는 것도 가능하며, 상향과 하향으로 모두 절곡된 형태를 취하는 것도 가능하다.

그리고, 방열돌기(42)는 방열부(41)의 면방향으로 소정 간격 돌출되어 방열 유닛(40)이 수소저장합금(20)과 접촉되는 면적을 증가시켜 방열효율을 높히는 기능을 가진다.

여기서, 본 발명에서의 방열돌기(42)는 내부에 방열부(41)의 면방향으로 관통된 제1 관통부(44)를 포함하고, 방열부(41)는 방열부(41) 중 방열돌기(42)가 형성된 부분에 방열부(41)의 면방향으로 관통되어 제1 관통부(44)와 연통되는 제2 관통부(45)를 포함한다. 이에 따라, 각 방열유닛(40)에 인접한 상하 공간이 상호 연통되어 수소저장용기(1) 생산 시 수소저장합금(20)의 충적이 용이하게 되고, 제1 관통부(44) 및 제2 관통부(45)를 통해서도 수소가 이동 가능한 경로를 제공하여 수소의 흐름이 원활하게 된다.

본 발명에서는 방열돌기(42)의 내부에 제1 관통부(44)가 형성되고, 방열부(41)에 제2 관통부(45)가 형성되어 방열유닛(40)을 생산할 시 생산성을 증가시키는 것을 일 예로 하였으나, 제2 관통부(45)가 방열부(41) 중 방열돌기(42)가 형성된 부분 이외에 형성되고 방열돌기(42)는 제1 관통부(44)를 미포함할 수 있음을 물론이다.

그리고, 본 발명에서의 방열돌기(42)는 방열부(41)의 면방향 중 상향 돌출된 것을 일 예로 하였으나, 방열부(41)의 면방향 중 하향 돌출될 수 있고, 상향 및 하향 모두 돌출된 형태를 가질 수 있음은 물론이다.

또한, 방열유닛(40)은 도 3에 도시된 바와 같이 후술할 제1 필터(51)가 관통하게 방열부(41)에 위치하고 밸브(30) 방향으로 관통된 중공부(46)를 포함한다.

필터(50)는 본체(10) 내부에 수용되고 밸브(30)에 설치되어 수소저장합금 (20)이 밸브(30)를 통해 본체(10)의 외부로 누출되는 것을 차단한다. 본 발명에서의 필터(50)는 제1 필터(51)와 제2 필터(52)를 포함한다. 여기서, 제1 필터(51)는 방열유닛(40)의 중공부(46)를 관통하여 일측이 밸브(30)의 배출구(34)와 연통되도록 밸브(30)에 연결되며, 타측은 폐쇄된다. 도 2에 도시된 바와 같이 제1 필터(51)는 메쉬(Mesh) 형태의 필터를 말아 일측이 밸브(30)와 연통되도록 밸브에 연결되며, 타측은 묶는 등의 형식으로 폐쇄된다. 그리고, 제2 필터(52)는제1 필터(51)의 내부 중 제1 필터(51)의 일측과 밸브(30) 사이에 삽입된다. 여기서, 제2 필터(52)는 그 단면이 '┏┓' 형상의 소결필터로 구비될 수 있다.

따라서, 수소저장합금(20)은 제1 필터(51)를 통해 1차적으로 필터링되고, 장시간 사용 등으로 미세한 틈이 생긴 제1 필터(51)를 수소저장합금(20)이 통과할 경우 제2 필터(52)를 통해 2차적으로 필터링되어 본체(10)의 외부로 누출되는 것이 차단된다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 필터(50)는 제1 필터(51)가 밸브(30)에 연결되기 위한 연결부(53) 및 제1 필터(51)와 제2 필터(52) 사이에 틈이 발생하는 것을 방지하고 연결부(53)로부터 제1 필터(51)가 이탈되는 것을 방지하도록 제1 필터(51)의 일측을 조이기 위한 오링(54)을 포함한다. 여기서, 연결부(53)는 밸브(30)의 밸브본체(31) 하부와 나사결합되는 방식을 적용하여 생산이 용이하게 할 수 있다.

비록 본 발명의 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않 으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

상기한 구성에 의해 본 발명은 수소저장용기 내부의 열을 외부로 방출하기 위한 방열돌기를 가지는 방열유닛을 내부에 포함하여 수소저장용기의 내부에서 발생하는 열을 효율적으로 방열하는 수소저장용기를 제공하는 효과가 있다.

이에, 본 발명에 따른 수소저장용기는 내부에 설치되는 필터가 열에 의해 파손되는 것을 방지하고, 수소를 저장하는 목적 의외에도 방열유닛을 통해 외부로 방출되는 열을 이용하는 열교환기 등의 용도로도 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims

수소저장용기에 있어서,

분말형태로 마련되어 수소가 흡착 및 탈착이 가능한 수소저장합금과;

상기 수소저장합금을 수용하는 본체와;

상기 본체에 설치되어 상기 수소의 상기 본체 외부로의 배출 여부를 단속하는 밸브와;

판 형상을 가지고 상기 본체에 수용되며 면방향으로 관통되는 제2 관통부를 포함하는 방열부와, 상기 방열부의 면 방향으로부터 돌출되되 내부에 상기 방열부의 면방향으로 관통되어 상기 제2 관통부와 연통되는 제1 관통부를 포함하는 적어도 하나의 방열돌기와, 상기 방열부로부터 연장되고 상기 본체의 내면과 접촉되어 상기 본체 내부의 열을 상기 본체의 외부로 방열하는 접촉부를 가지는 방열유닛과;

상기 밸브에 설치되어 상기 수소저장합금이 상기 밸브를 통해 상기 본체의 외부로 누출되는 것을 차단하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장용기.
삭제
제1항에 있어서,

상기 방열유닛의 상기 방열부는 상기 본체 내부에 가로방향으로 배치되고,

상기 방열유닛의 상기 접촉부는 상기 방열부로부터 상향 및 하향 중 한 방향 이상 절곡되어 상기 본체의 내면에 접촉되며,

상기 접촉부의 단부는 인접한 상기 방열유닛에 접촉되어 상호 인접한 상기 방열유닛을 상호 이격시키는 것을 특징으로 하는 수소저장용기.
제3항에 있어서,

상기 방열유닛은 상기 방열부에 위치하고 상기 밸브 방향으로 관통된 중공부를 가지며,

상기 필터는

상기 각 방열유닛의 상기 중공부를 관통하며, 일측이 상기 밸브와 연통되도록 상기 밸브에 연결되는 제1 필터와;

상기 제1 필터의 내부 중 상기 제1 필터의 일측과 상기 밸브 사이에 삽입되는 제2 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장용기.