KR101034534B1 - 내충격성이 우수한 압력용기 - Google Patents

내충격성이 우수한 압력용기 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 액화석유가스(LPG) 또는 천연가스(CNG) 등의 가스를 저장하여 사용하는 압력용기에 관한 것이다.
본 발명의 압력용기는, 가스 등이 저장되는 압력용기 본체와 이 압력용기 본체를 수용하여 보호하기 위한 보호용기로 구성되는 압력용기로서, 상기 압력용기 본체는 알루미늄을 소재로 하여 원통 모양으로 제작되고, 상기 보호용기는, FRP를 소재로 하여 상기 보호용기의 상부와 상기 보호용기의 중간부 및 상기 보호용기의 하부로 이루어는 것으로서, 상기 보호용기의 상부는 상기 압력용기 본체의 밸브보다 높이가 높고 또한 2개 이상의 개구부가 형성되는 원통 모양의 수직벽 또는 경사벽으로 이루어지고, 상기 보호용기의 중간부는 상기 압력용기 본체가 착탈 가능하도록 원통 모양으로 이루어지고, 상기 보호용기의 하부는 상기 압력용기 본체의 바닥면이 지면과 접촉되지 않도록 원통 모양의 지지부로 이루어지고, 상기 보호용기는 높이방향(수직방향)을 기준으로 하여 2개 또는 2개 이상의 부분으로 나누어서 각각 제작되고, 상기 보호용기의 각 부분이 상기 압력용기 본체를 좌우방향으로 둘러싸서 밀착되도록 한 상태에서 상기 보호용기의 각 부분을 결합시켜서 완성된다.

Description

내충격성이 우수한 압력용기{PRESSURE VESSEL HAVING AN EXCELLENT IMPACT RESISTANCE}
본 발명은, 액화석유가스(LPG) 또는 천연가스(CNG) 등의 가스를 저장하여 사용하는 압력용기(壓力容器)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 알루미늄(aluminium)으로 용접을 하지 않고(Seamless) 제작되어 내충격성(耐衝擊性) 및 내기밀성(耐氣密性)이 우수한 압력용기 본체(壓力容器本體)와 이 압력용기 본체를 수용 및 보호하기 위하여 FRP(fiber glass reinforced plastic)로 제작되는 보호용기(保護容器)를 구비하는 압력용기에 관한 것이다.
압력용기는, 액화석유가스(LPG), 천연가스(CNG) 등의 연료용 및 공기호흡기 등의 의료용 등에 사용되고 있다. 이러한 압력용기는, 종래에는 대부분 철(鐵)로 만들어진 것이 사용되었다. 이와 같이 철로 만들어진 LPG용 압력용기(100)는, 도8에 나타나 있는 바와 같이 외부 충격이 압력용기 본체(102)에 전달되는 것을 차단시키는 스커트(skirt)(103)와 운반 시 에 충격이나 낙하에 의하여 밸브(valve)가 손상되는 것을 방지하는 프로텍터(protector)(101)를 압력용기 본체(102)에 용접하여 완성되었다.
최근에는, 무거운 철을 대신하여 가벼운 FRP를 사용하여 압력용기 본체를 제작하기 시작하였다. 이에 대하여 설명하면, 보강섬유(補强纖維)를 플라스틱(plastic)으로 만든 라이너(liner)에 감아서 FRP 압력용기 본체를 제조하고, 별도로 성형된 플라스틱으로 만든 프로텍터나 스커트를 FRP 압력용기 본체에 감아서 융착(融着)시킴으로써 FRP 압력용기를 제작하거나 또는 프로텍터나 스커트를 FRP 압력용기 본체의 강화섬유 위에 수지로 접착시켜서 FRP 압력용기 본체를 제작하였다.
또한 최근에는, FRP로 제조된 압력용기 본체에 FRP로 제조된 보호용기를 결합시킨 형태의 압력용기도 개발되어 있다.
그러나 이러한 방법으로 FRP 압력용기 본체를 제작하면, FRP 압력용기가 외부로부터 큰 충격을 받았을 때에, 프로텍터나 스커트가 FRP 압력용기 본체의 라이너와 일체로 성형 또는 접착되어 있기 때문에 프로텍터나 스커트가 받는 손상 또는 균열이 FRP 압력용기 본체에 전달되어 라이너를 손상시키는 문제가 있다. 그 결과 FRP 압력용기 본체의 내압(耐壓) 성능이 저하되는 문제가 있다. 또한 FRP 압력용기 본체의 내부에 있는 라이너의 손상 정도를 외부에서 판정하기가 곤란하다. 그리고 FRP 압력용기는 장기간에 걸쳐서 사용되고 또한 실외에 설치된다. 따라서 온도가 변화함에 따라 FRP 압력용기의 보강섬유와 프로텍터 또는 스커트 사이의 접착부에 큰 열응력(熱應力)이 반복적으로 작용하게 된다. 이러한 이유로 인하여 상기 접착부가 손상 또는 균열되어 프로텍터나 스커트의 강도가 저하된다는 문제가 발생하게 된다. 그 결과 프로텍터나 스커트의 내충격성이 저하될 뿐만 아니라 프로텍터와 FRP 압력용기 본체의 접착부가 분리될 수도 있다는 위험이 발생하게 된다.
본 발명은, 종래의 기술에 관한 압력용기에 내재되어 있는 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 알루미늄을 소재로 하여 용접을 하지 않고(Seamless) 일체(一體)로 제작되는 압력용기 본체와 FRP를 소재로 하여 프로텍터, 몸통 및 스커트가 일체로 제작되는 보호용기를 구비함으로 써 내충격성 및 내기밀성이 우수한 압력용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 극복하여 소기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 압력용기는,
가스(gas) 등이 저장되는 압력용기 본체(壓力容器本體)와 이 압력용기 본체를 수용하여 보호하기 위한 보호용기(保護容器)로 구성되는 압력용기(壓力容器)로서,
상기 압력용기 본체는 알루미늄(aluminium)을 소재로 하여 원통(圓筒) 모양으로 제작되고,
상기 보호용기는, FRP(fiber glass reinforced plastic)를 소재로 하여 상기 보호용기의 상부와 상기 보호용기의 중간부 및 상기 보호용기의 하부로 이루어는 것으로서, 상기 보호용기의 상부는 상기 압력용기 본체의 밸브(valve)보다 높이가 높고 또한 2개 이상의 개구부(開口部)가 형성되는 원통 모양의 수직벽(垂直壁) 또는 경사벽(傾斜壁)으로 이루어지고, 상기 보호용기의 중간부는 상기 압력용기 본체가 착탈(着脫) 가능하도록 원통 모양으로 이루어지고, 상기 보호용기의 하부는 상기 압력용기 본체의 바닥면이 지면(地面)과 접촉되지 않도록 원통 모양의 지지부(支持部)로 이루어지고, 상기 보호용기는 높이방향(수직방향)을 기준으로 하여 2개 또는 2개 이상 의 부분으로 나누어서 각각 제작되고,
상기 보호용기의 각 부분이 상기 압력용기 본체를 좌우방향으로 둘러싸서 밀착되도록 한 상태에서 상기 보호용기의 각 부분을 결합시키는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 보호용기의 결합부를 해체하면, 압력용기 본체가 전부 노출되기 때문에 압력용기 본체가 손상 또는 균열이 되었는지를 간단하게 검사할 수 있다. 또한 본 발명의 압력용기는, 스커트, 몸통, 프로텍터로 구분하여 제작하는 것이 아니라, 본체를 일체로 성형하여 제작하고 또한 프로텍터와 스커트와 몸통이 일체화된 보호용기를 따로 제작하여 본체를 수납하는 구조이기 때문에 온도 변화 등에 따라 압력용기의 프로텍터 또는 스커트 사이의 결합부가 분리될 염려가 없다. 그리고 압력용기 본체는 알루미늄으로 제작되었기 때문에, 내부식성이 우수하고 또한 100% 재활용이 가능할 뿐만 아니라, 내충격성이 우수하고, 무게가 가볍고, 산화가 잘 일어나지 않고, 연성(延性)이 우수하여 가공하기 용이하다.
또한 본 발명은, 상기 압력용기 본체는 이음매가 없도록 일체(一體)로 제작되는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 압력용기 본체는 용접을 하지 않고 일체로 성형하여 제작되었기 때문에, 가스누설 방지 등의 안전성이 높을 뿐만 아니라 생산성이 향상되어 생산 코스트를 절감할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 보호용기의 외측면에 하나 또는 복수의 개구부(開口部)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 이와 같이 개구부를 형성한 이유는, 방열(放熱)에 의하여 압력용기 본체 내의 가스의 기화율(氣化率)을 높이는 것과 보호용기의 경량화(輕量化)를 도모하기 위함이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 관한 압력용기에 의하면,
첫째, 압력용기 본체는 부식이 안 될 뿐만 아니라 100% 재활용이 가능하다. 즉 본 발명의 압력용기 본체는, 알루미늄과 같은 친환경소재를 사용하여 제작되기 때문에 알루미늄의 고유 특성으로 인하여 부식이 되지 않으며 또한 압력용기 본체를 폐기하는 경우에도 알루미늄은 재활용될 수 있다. 즉 철을 사용하여 압력용기 본체나 보조용기를 제작하는 경우에는, 철에 부식방지처리를 하더라도 장기간에 걸쳐서 실외에서 사용되기 때문에 온도 변화에 따른 부식은 피하기 힘들다. 그리고 FRP를 사용하여 압력용기 본체와 보조용기를 제작하는 경우에는 부식 등의 문제는 피할 수 있다고 하더라도, 온도 변화에 따라 FRP 압력용기의 보강섬유와 프로텍터 또는 스커트 사이의 결합부가 분리될 수도 있을 뿐만 아니라, 폐기 시에 있어서 FRP는 재활용이 불가능하고 또한 심각한 환경오염을 발생시킬 수 있기 때문에, 이것을 방지하기 위하여 상당한 폐기비용이 발생하게 된다.
둘째, 압력용기 본체만의 검사가 가능하고 또한 보호용기만의 교환도 가능하다. 즉 본 발명의 압력용기에 큰 충격이 가해진 경우에, 보호용기의 결합부를 해체하여 압력용기 본체만을 검사할 수 있다. 즉 보호용기의 결합부를 해체하면, 압력용기 본체도 전부 노출이 되기 때문에 압력용기 본체로 충격이 전달되어 압력용기 본체가 손상 또는 균열이 되었는지를 간단하게 검사할 수 있다. 그러므로 검사 결과에 따라 압력용기 본체 및/또는 보호용기를 간단하게 교환할 수 있다.
셋째, 내충격성, 내구성(耐久性), 내기밀성 및 무게의 측면에 있어서 우수하다. 본 발명의 압력용기는 압력용기 본체를 알루미늄으로 용접을 하지 않고 제작하고, 보조용기는 FRP로 제작하기 때문에, 알루미늄과 FRP의 고유 특성으로 인하여 내충격성, 내구성 및 내기밀성이 우수할 뿐만 아니라 무게도 가볍다. 따라서 본 발명의 압력용기는, 내충격성이 우수하므로 외부의 큰 충격에도 잘 견딜 수 있고 또 내구성이 우수하므로 수명도 반영구적일 뿐만 아니라, 용접을 하지 않기 때문에 기밀성에 있어서도 뛰어나고 안전하다. 또한 철제 용기나 FRP 용기에 비하여 기화율(氣化率)이 높아 액화석유가스(LPG)와 같은 가스용기로서는 최적의 조건을 가지고 있으며, 무게가 가볍기 때문에 압력용기를 용이하게 이동시킬 수 있다.
넷째, 프로텍터 또는 스커트가 분리될 염려가 없다. 본 발명의 압력용기는, 스커트, 몸통, 프로텍터로 구분하여 제작하는 것이 아니라, 본체를 일체로 성형하여 제작하고 또한 프로텍터와 스커트와 몸통이 일체화된 보호용기를 따로 제작하여 본체를 수납하는 구조이기 때문에 온도 변화 등에 따라 압력용기의 프로텍터 또는 스커트 사이의 결합부가 분리될 염려가 없다.
다음에, 본 발명에 관한 내충격성(耐衝擊性)이 우수한 압력용기(壓力容器)(10)에 대하여, 적합한　실시예를 들어서 첨부된 도면을 참조하면서 설명한다.
본 발명에 관한 압력용기(10)는, 내충격성이 우수하고 액화석유가스(LPG) 또는 천연가스(CNG) 등을 사용하기 위하여 가스를 저장하는 압력용기 본체(壓力容器本體)(11)와, 이 압력용기 본체(11)를 수용하여 보호하기 위한 보호용기(保護容器)(12)로 구성된다.
먼저, 압력용기본체(11)의 제작방법에 대하여 설명한다. 도1은 압력용기 본체(11)에 그 보호용기(12)가 결합되어 있는 압력용기(10)를 나타내는 도면으로서, 압력용기(10)를 높이방향(수직방향)으로 절단한 단면도이다. 그리고 도2는 압력용기 본체(11)의 제작방법을 나타내기 위한 도면으로서, 도2(a)는 압력용기 본체(11)에 이음매가 없도록 일체(一體)로 성형한 경우를 나타내는 단면도이고, 도2(b)는 압력용기 본체(11)를 압력용기 본체(11)의 대략 중간 높이 부분에서 폭방향(수평방향)으로 2부분으로 나누어서 각각 성형하고 이들을 접합시키는 경우를 나타내는 단면도이고, 도2(c)는 압력용기 본체(11)를 압력용기 본체(11)의 상부측에서 폭방향(수평방향)으로 2부분으로 나누어서 각각 성형하고 이들을 접합시키는 경우를 나타내는 단면도이고, 도2(d)는 압력용기 본체(11)를 압력용기 본체(11)의 하부측에서 2부분으로 나누어서 각각 성형하고 이들을 접합시키는 경우를 나타내는 단면도이고, 도2(e)는 압력용기 본체(11)를 압력용기 본체(11)의 대략 상부, 중간부, 하부의 3부분으로 나누어서 각각 성형하고 이들을 접합시키는 경우를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 압력용기 본체(11)의 제작방법에는 다양한 방법이 있다. 즉 압력용기 본체(11)를 이음매가 없도록 일체로 성형하여 제작하는 경우와 2부분 또는 그 이상의 부분으로 나누어서 각각 제작한 후에 이들을 접합시켜서 제작하는 방법이 있다.
먼저 도2(a)에 나타나 있는 바와 같이 압력용기 본체(11)를 이음매가 없도록 일체로 성형하는 경우에 대하여 설명한다. 즉 압력용기 본체(11)는, 알루미늄(aluminium)을 소재로 하여 블로우 몰딩(blow molding), 드로잉 가공(drawing 加工), 스피닝 가공(spinning 加工) 등을 통하여 도2(a)에 나타나 있는 바와 같은 모양으로 성형된 후에, 강도(强度)를 상승시키기 위하여 열처리 가공을 함으로써 완성된다.
이어서 압력용기 본체(11)를 2부분으로 나누어서 각각 성형한 후에 이들을 접합시켜서 압력용기 본체(11)를 제작하는 경우에 대하여 설명한다. 도2(b)에 나타나 있는 바와 같이 압력용기 본체(11)를 압력용기 본체(11)의 대략 중간 높이 부분에서 폭방향(수평방향)으로 2부분으로 나누어서 상부 용기본체(11a)와 하부 용기본체(11b)를 각각 성형한 후에, 상부 용기본체(11a)와 하부 용기본체(11b)를 용접 등과 같은 방법을 이용하여 접합시키고, 강도를 상승시키기 위하여 열처리 가공을 함으로써 압력용기 본체(11)가 완성된다. 또한 도2(c)에 나타나 있는 바와 같이 압력용기 본체(11)의 상측부분에서 폭방향(수평방향)으로 2부분으로 나누어서 상부 용기본체(11c)와 하부 용기본체(11d)를 각각 성형한 후에, 상부 용기본체(11c)와 하부 용기본체(11d)를 용접 등과 같은 방법을 이용하여 접합시키고, 열처리 가공을 함으로써 압력용기 본체(11)가 완성된다. 그리고 또한 도2(d)에 나타나 있는 바와 같이 압력용기 본체(11)의 하측부분에서 폭방향(수평방향)으로 2부분으로 나누어서 상부 용기본체(11e)와 하부 용기본체(11f)를 각각 성형한 후에, 상부 용기본체(11e)와 하부 용기본체(11f)를 용접 등과 같은 방법으로 접합시키고, 열처리 가공을 함으로써 압력용기(11)가 완성된다.
계속하여 압력용기 본체(11)를 3부분으로 나누어서 성형한 후에 이들을 접합시켜서 압력용기 본체(11)를 제작하는 경우에 대하여 설명한다. 도2(e)에 나타나 있는 바와 같이 압력용기 본체(11)를 직선부분인 중간 용기본체(11h)와 직선과 곡선부분인 상측 용기본체(11g) 및 하측 용기본체(11i)의 3부분으로 나누어서 각각 성형한 후에, 상측 용기본체(11g)와 중간 용기본체(11h)와 하측 용기본체(11i)를 각각 용접 등과 같은 방법으로 접합시키고, 열처리 가공을 함으로써 압력용기 본체(11)가 완성된다.
다음에 압력용기 본체(11)를 수용하여 보호하기 위한 보호용기(12)의 제작방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 보호용기(12)의 제작방법은 다양하다. 즉 도3∼도5에 나타나 있는 바와 같이 보호용기(12)를 보호용기(12)의 높이방향(수직방향)으로 대칭이 되도록 2부분으로 나누어서 각각 제작한 후에, 이들이 압력용기 본체(11)를 둘러싸서 밀착되도록 한 상태에서 이들을 결합시키는 방법과, 도6에 나타나 있는 바와 같이 보호용기(12)를 폭방향(수평방향)으로 2개의 부분으로 나누어서 각각 제작한 후에, 이들이 압력용기 본체(11)를 둘러싸서 밀착되도록 한 상태에서 이들을 결합시키는 방법과, 도7에 나타나 있는 바와 같이 보호용기(12)를 폭방향(수평방향)으로 3개의 부분으로 나누어서 각각 제작한 후에, 이들이 압력용기 본체(11)를 둘러싸서 밀착되도록 한 상태에서 이들을 결합시키는 방법 등이 있다.
계속하여 보호용기(12)를 높이방향(수직방향)으로 2개의 부분으로 나누어서 제작하는 방법에 대하여 도3∼도5를 참고하면서 설명한다.
도3∼도5는 보호용기(12)를 높이방향(수직방향)으로 대칭이 되도록 2개의 부분으로 나누어서 각각 제작한 후에, 이들이 압력용기 본체(11)를 둘러싸서 밀착되도록 한 상태에서 이들을 결합시킨 것을 나타내는 도면이다. 즉 도3은 우측 보호용기(12a)와 좌측 보호용기(12b)가 압력용기 본체(11)를 사이에 두고 이들이 결합된 상태를 나타내는 것으로서, 도3(a)은 우측 보호용기(12a)의 결합면(32, 33)과 좌측 보호용기(12b)의 결합면(30, 31)이 직선으로 제작된 경우를 나타내는 도면이고, 도3(b)은 도3(a)에서의 이들의 결 합상태를 설명하기 위한 분해도이다. 도4는 우측 보호용기(12c)의 결합면(36, 37)과 좌측 보호용기(12d)의 결합면(34, 35)이, 도3에서의 결합면과는 다르게 대략 사각형 모양으로 서로 맞물리도록 제작되는 경우를 나타내는 도면이다. 도5는 우측 보호용기(12e)의 결합면(40, 41)과 좌측 보호용기(12d)의 결합면(38, 39)이, 도3에서의 결합면과는 다르게 결합면의 외측방향으로 돌출되도록 제작되는 경우를 나타내는 도면이다.
도3에 나타나 있는 바와 같이 보호용기(12)는, 보호용기(12)의 높이방향(수직방향)으로 대칭이 되도록 2개의 보호용기(12a, 12b)로 나누어서 각각 제작된다. 즉 보호용기(12)는 우측 보호용기(12a)와 좌측 보호용기(12b)로 구성된다. 또한 이들 우측 보호용기(12a)와 좌측 보호용기(12b)에서의 각각의 결합면(30, 31, 32, 33)은 직선으로 이루어져 있다. 또한 이들 우측 보호용기(12a)와 좌측 보호용기(12b)를 결합시키기 위하여, 결합면(30, 31, 32, 33)의 상부 및 하부에 각각 볼트/너트용 구멍을 형성하여 볼트/너트(60, 61, 62, 63)로 체결할 수 있도록 한다. 그리고 이들 우측 보호용기(12a)와 좌측 보호용기(12b)를, 압력용기 본체(11)를 사이에 두고 압력용기 본체(11)에 밀착되도록 좌우방향에서 둘러싼다. 그 후에 좌측 보호용기(12b)의 결합면(30)과 우측 보호용기(12a)의 결합면(32) 및 좌측 보호용기(12b)의 결합면(31)과 우측 보호용기(12a)의 결합면(33)이 각각 마주보도록 맞추고, 결합면의 상부 및 하부에 각각 형성된 볼트/너트용 구멍에 볼트/너트(60, 61, 62, 63)를 체결하여 결합시키면 압력용기(10)가 완성된다. 여기에서 도3(a) 에서는 결합면(30, 32)의 반대편에 결합면(31, 33)이 위치하고 또한 도3(b)에서는 결합면(31)과 결합면(33)이 도면에서 보이지 않기 때문에 괄호 안에 31, 33으로 표시하였고, 이와 마찬가지로 볼트/너트(62)와 볼트/너트(63)가 도면에서 보이지 않기 때문에 괄호 안에 62, 63으로 표시하였다.
또한 도4에 나타나 있는 바와 같이 우측 보호용기(12c)의 결합면(36, 37)과 좌측 보호용기(12d)의 결합면(34, 35)이 대략 사각형 모양으로 서로 맞물리도록 제작되는 경우에도, 도3의 방법과 동일한 방법으로 함으로써 압력용기(10)가 완성된다.
또한 도5에 나타나 있는 바와 같이 우측 보호용기(12e)의 결합면(40, 41)과 좌측 보호용기(12d)의 결합면(38, 39)이 결합면(38, 39, 40, 41)의 외측방향으로 각각 돌출되도록 각각 제작되는 경우에는, 우측 보호용기(12e)와 좌측 보호용기(12f)를 결합시키기 위하여, 결합면(38, 39, 40, 41)의 각각에 3개의 볼트/너트용 구멍을 형성하여 볼트/너트(68, 69, 70, 71, 72, 73)로 체결할 수 있도록 한다. 그리고 도3의 방법과 동일한 방법으로 하여, 즉 결합면(38, 40)과 결합면(39, 41)의 각각에 형성된 볼트/너트용 구멍에 볼트/너트(68, 69, 70, 71, 72, 73)를 체결하여 결합시킴으로써 압력용기(10)를 완성한다.
여기에서 도5(a)에서는 결합면(38, 40)의 반대편에 결합면(39, 41)이 위치하고 또한 도5(b)에서는 결합면(39)과 결합면(41)이 도면에서 보이지 않기 때문에 괄호 안에 39, 41로 표시하였고, 이와 마찬가지로 볼트/너 트(71), 볼트/너트(72) 및 볼트/너트(73)가 도면에서 보이지 않기 때문에 괄호 안에 71, 72, 73으로 표시하였다. 또한 본 실시예에서는 결합면(38, 39, 40, 41)의 각각에 3개의 볼트/너트용 구멍을 형성하여 볼트/너트로 체결하여 결합시켰지만, 이 3개의 개수에 한정되는 것은 아니다.
도3∼도5에 있어서의 각각의 실시예에서는, 각각의 결합면들을 서로 결합시키는 방법으로서, 볼트/너트를 사용하여 체결하는 방법을 사용하였지만, 용접, 융착 등과 같은 방법을 사용하여 결합시켜도 좋고, 조립 또는 볼트/너트를 사용하여 체결하는 방법과 용접, 융착 등과 같은 방법을 병용하여 사용하더라도 좋다.
계속하여 보호용기(12)를 폭방향(수평방향)으로 2개의 부분으로 나누어서 제작하는 방법에 대하여 도6을 참고하면서 설명한다.
도6은 보호용기(12)를 폭방향(수평방향)으로 2개의 부분으로 나누어서 각각 제작한 후에, 이들이 압력용기 본체(11)를 둘러싸서 밀착되도록 한 상태에서 이들을 결합시킨 것을 나타내는 도면이다. 즉 도6(a)은 상측 보호용기(12g)와 하측 보호용기(12h)가 압력용기 본체(11)를 사이에 두고 이들이 결합된 상태를 나타내는 도면이고, 도6(b)은 결합상태를 설명하기 위한 분해도이다.
도6에 나타나 있는 바와 같이 보호용기(12)는, 보호용기(12)의 폭방향(수평방향)으로 2개의 보호용기(12g, 12h)로 나누어서 각각 제작된다. 즉 보호용기(12)는 상측 보호용기(12g)와 하측 보호용기(12h)로 구성된다. 또한 상측 보호용기(12g)의 결합부(42)는 상측 보호용기(12g)의 지름 크기와 동일하게 제작하고, 하측 보호용기(12h)의 결합부(43)는 상측 보호용기(12g)의 결합부(42)의 내주면(內周面)에 결합부(43)의 외주면(外周面)이 삽입되어 결합될 수 있도록 제작한다. 그리고 이들 상측 보호용기(12g)와 하측 보호용기(12h)를, 압력용기 본체(11)를 사이에 두고 압력용기 본체(11)에 밀착되도록 상하방향에서 둘러싼다. 그 후에 상측 보호용기(12g)의 결합부(42)와 하측 보호용기(12h)의 결합부(43)가 각각 마주보도록 맞추어서 결합시키면, 압력용기(10)가 완성된다.
여기에서 상측 보호용기(12g)와 하측 보호용기(12h)의 결합방법은, 결합부(42)와 결합부(43)를 결합시키거나, 용접 또는 융착 등과 같은 방법으로 결합시키는 방법을 이용한다. 예를 들면 상기한 바와 같은 결합방법에 추가하여, 결합부(42)의 내주면에 수나사 형태의 나사선(螺絲線)을 형성하고, 결합부(43)의 외주면에 암나사 형태의 나사선을 형성한 후에, 결합부(42) 내주면의 나사선과 결합부(43) 외주면의 나사선이 볼트/너트의 결합방식 등과 같은 방법으로 결합되어도 좋다. 또한 결합부(42)의 내주면과 결합부(43)의 외주면에 오목홈 또는 볼록홈을 각각 형성하고, 이들이 서로 맞물리도록 하여 결합시키더라도 좋다. 또한 본 실시예에서는 각각의 결합면들을 서로 결합시키는 방법으로서, 나사선 또는 홈 등을 이용하여 결합시키는 방법을 사용하였지만, 용접, 융착 등과 같은 방법을 사용하여 결합시켜도 좋고, 이들의 방법을 병용하여 사용하여도 좋다.
또한 본 실시예에서는, 도6에 나타나 있는 바와 같이 보호용기(12)의 수직방향을 기준으로 하여 대략 중간위치에서 보호용기(12)를 폭방향(수평방향)으로 2개의 부분으로 나누어서 제작하는 방법에 대하여 설명하였으나, 보호용기(12)의 수직방향을 기준으로 하여 대략 중간위치가 아닌 상측위치 또는 하측위치에서 보호용기(12)를 폭방향(수평방향)으로 2개의 부분으로 나누어서 제작하여도 좋다.
계속하여 보호용기(12)를 폭방향(수평방향)으로 3개의 부분으로 나누어서 제작하는 방법에 대하여 도7을 참고하면서 설명한다.
도7은 보호용기(12)를 폭방향(수평방향)으로 3개의 부분으로 나누어서 각각 제작한 후에, 이들이 압력용기 본체(11)를 둘러싸서 밀착되도록 한 상태에서 이들을 결합시킨 것을 나타내는 도면이다. 즉 도7(a)은 3개의 보호용기(12k, 12l, 12m)가 압력용기 본체(11)를 사이에 두고 이들이 결합된 상태를 나타내는 도면이고, 도7(b)은 결합상태를 설명하기 위한 분해도이다.
도7에 나타나 있는 바와 같이 보호용기(12)는, 보호용기(12)의 폭방향(수평방향)으로 3개의 보호용기(12k, 12l, 12m)로 나누어서 각각 제작된다. 그리고 상부 보호용기(12k)의 결합부(44)는 상부 보호용기(12k)의 지름 크기와 동일하게 제작하고, 중간부 보호용기(12l)의 상측에 위치하는 결합부(45)는 상부 보호용기(12k)의 결합부(44) 내주면에 중간부 보호용기(12l)의 결합부(45) 외주면이 삽입되어 결합될 수 있도록 제작한다. 또한 중간부 보호 용기(12l)의 하측에 위치하는 결합부(46)는 중간부 보호용기(12l)의 지름 크기와 동일하게 제작하고, 하부 보호용기(12m)의 상측에 위치하는 결합부(47)는 중간부 보호용기(12l)의 결합부(46) 내주면에 하부 보호용기(12m)의 결합부(47) 외주면이 삽입되어 결합될 수 있도록 제작한다. 또한 이들 상부 보호용기(12k)와 중간부 보호용기(12l) 및 하부 보호용기(12m)를, 압력용기 본체(11)를 사이에 두고 압력용기 본체(11)에 밀착되도록 상하방향에서 둘러싼다. 그 후에 중간부 보호용기(12l)의 결합부(46)와 하부 보호용기(12m)의 결합부(47)가 마주보도록 맞추어서 결합시키고, 중간부 보호용기(12l)의 결합부(45)와 상부 보호용기(12k)의 결합부(44)가 마주보도록 맞추어서 결합시키면, 압력용기(10)가 완성된다.
여기에서 상부 보호용기(12k)와 중간부 보호용기(12l) 및 하부 보호용기(12m)의 결합방법은, 결합부(46)와 결합부(47) 및 결합부(44)와 결합부(45)를 결합시키거나, 용접 또는 융착 등과 같은 방법으로 결합시키는 방법을 이용한다. 예를 들면 상기한 바와 같은 결합방법에 추가하여, 결합부(45)의 내주면에 수나사 형태의 나사선을 형성하고, 결합부(44)의 외주면에 암나사 형태의 나사선을 형성한 후에, 결합부(45) 내주면의 나사선과 결합부(44) 외주면의 나사선이 볼트/너트의 결합방식 등과 같은 방식으로 결합시키고, 상기한 바와 동일한 방법으로 결합부(47)의 내주면에 수나사 형태의 나사선을 형성하고, 결합부(46)의 외주면에 암나사 형태의 나사선을 형성한 후에, 결합부(47) 내주면의 나사선과 결합부(46) 외주면의 나사선이 볼트/너트의 결합방식 등과 같은 방법으로 결합되도록 하여도 좋다. 또한 결합부(45)의 내주면과 결합부(44)의 외주면 및 결합부(46)의 내주면과 결합부(47)의 외주면이 서로 맞물려서 결합될 수 있도록 오목홈과 볼록홈 등을 형성하여 결합시켜도 좋다.
또한 본 발명에 있어서의 각각의 실시예에서는, 보호용기(12)에는 복수의 개구부(開口部)(20, 21, 22)를 형성하였다. 이와 같이 복수의 개구부(20, 21, 22)를 형성한 이유는, 방열(放熱)에 의하여 압력용기 본체(11) 내의 가스의 기화율(氣化率)을 높이는 것과 보호용기(12)의 경량화(輕量化)를 도모하기 위함이지만, 개구부의 크기 또는 개수를 변경하거나 개구부를 형성하지 않더라도 좋다.
또한 본 발명의 실시예에서는, 압력용기 본체(11)는 알루미늄으로 제작하였고, 보호용기(12)는 FRP(fiber glass reinforced plastic)로 제작하였다. 이렇게 압력용기 본체(11)를 알루미늄으로 제작한 이유는, 알루미늄은 내충격성이 우수하고, 열전도율이 좋아 내용가스의 기화율이 높을 뿐만 아니라 무게가 가볍고, 산화가 잘 일어나지 않으며 또한 연성(延性)이 우수하여 가공하기 용이하기 때문이다. 또한 용기본체는 용접을 하지 않고 일체로 성형하여 제작하였기 때문에 가스누설 방지 등의 안전성이 높을 뿐만 아니라 생산성이 향상되어 생산 코스트를 절감시킬 수 있다. 또 보호용기(12)를 FRP로 제작한 이유는, 철(鐵)보다 강하고 알루미늄보다 가벼울 뿐만 아니라 외부 충격에 강하고, 장력 강도가 매우 크며 또한 생산 코스 트가 저렴하기 때문이다. 이와 같이 압력용기 본체(11)와 보호용기(12)는, 본 실시예에서는 알루미늄과 FRP를 각각 사용하여 제작하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기한 바와 같은 특성을 구비하는 물질이라면 이들 이외의 다른 물질을 사용하여 제작하는 것도 가능하다.
또한 본 실시예에서는 압력용기 본체(11)와 보호용기(12) 사이에 수지재(樹脂材)(발포제)를 충전(充塡)시켜서 내충격성을 향상시켜도 좋다.
도1은 압력용기를 압력용기 본체의 높이방향(수직방향)으로 절단한 단면도이다.
도2는 압력용기 본체를 나타내는 것으로서, (a)는 압력용기 본체를 일체로 성형한 경우의 단면도이고, (b)는 압력용기 본체를 중간 부분에서 2부분, (c)는 압력용기 본체를 상부측에서 2부분, (d)는 압력용기 본체를 하부측에서 2부분, (e)는 압력용기 본체를 3부분으로 나누어서 각각 성형한 경우의 단면도이다.
도3은 압력용기의 보호용기를 높이방향(수직방향)으로 2개 부분으로 나누어 각각 제작하는 것을 나타내는 것으로서, (a)는 보호용기의 결합면이 직선인 경우를 나타내고, (b)는 압력용기 본체와 보호용기의 결합상태를 설명하기 위한 분해도이다.
도4는 압력용기의 보호용기를 높이방향(수직방향)으로 2개 부분으로 나누어 각각 제작하는 것을 나타내는 것으로서, (a)는 보호용기의 결합면이 대략 사각형 모양으로 서로 맞물리는 경우를 나타내고, (b)는 압력용기 본체와 보호용기의 결합상태를 설명하기 위한 분해도이다.
도5는 압력용기의 보호용기를 높이방향(수직방향)으로 2개 부분으로 나누어 각각 제작하는 것을 나타내는 것으로서, (a)는 보호용기의 결합면이 결합면 외측방향으로 돌출된 경우이고, (b)는 압력용기 본체와 보호용기의 결합상태를 설명하기 위한 분해도이다.
도6은 압력용기의 보호용기를 폭방향(수평방향)으로 2개 부분으로 나누어 각각 제작하는 것을 나타내는 것으로서, (a)는 보호용기의 결합면이 결합된 상태를 나타내고, (b)는 압력용기 본체와 보호용기의 결합상태를 설명하기 위한 분해도이다.
도7은 압력용기의 보호용기를 나타내는 것으로서, (a)는 보호용기를 폭방향(수평방향)으로 3개 부분으로 나누어 제작한 후에 이들이 결합된 상태를 나타내고, (b)는 압력용기 본체와 보호용기의 결합상태를 설명하기 위한 분해도이다.
도8은 종래의 압력용기를 나타내는 도면으로서, 종래의 압력용기에 프로텍터와 스커트를 용접한 상태를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 압력용기
11 : 압력용기 본체
12 : 보호용기

Claims (10)

  1. 가스(gas) 등이 저장되는 압력용기 본체(壓力容器本體)와 이 압력용기 본체를 수용하여 보호하기 위한 보호용기(保護容器)로 구성되는 압력용기(壓力容器)로서,
    상기 압력용기 본체는 알루미늄(aluminium)을 소재로 하여 원통(圓筒) 모양으로 제작되고,
    상기 보호용기는, FRP(fiber glass reinforced plastic)를 소재로 하여 상기 보호용기의 상부와 상기 보호용기의 중간부 및 상기 보호용기의 하부로 이루어는 것으로서, 상기 보호용기의 상부는 상기 압력용기 본체의 밸브(valve)보다 높이가 높고 또한 2개 이상의 개구부(開口部)가 형성되는 원통 모양의 수직벽(垂直壁) 또는 경사벽(傾斜壁)으로 이루어지고, 상기 보호용기의 중간부는 상기 압력용기 본체가 착탈(着脫) 가능하도록 원통 모양으로 이루어지고, 상기 보호용기의 하부는 상기 압력용기 본체의 바닥면이 지면(地面)과 접촉되지 않도록 원통 모양의 지지부(支持部)로 이루어지고, 상기 보호용기는 높이방향(수직방향)을 기준으로 하여 2개 또는 2개 이상의 부분으로 나누어서 각각 제작되고,
    상기 보호용기의 각 부분이 상기 압력용기 본체를 좌우방향으로 둘러싸서 밀착되도록 한 상태에서 상기 보호용기의 각 부분을 결합시키는 것을 특징으로 하는 내충격성(耐衝擊性)이 우수한 압력용기(壓力容器).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력용기 본체는, 이음매가 없도록 일체(一體)로 제작되는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 압력용기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압력용기 본체는, 상기 압력용기 본체의 폭방향(수평방향)을 기준으로 하여 2개 또는 2개 이상의 부분으로 나누어서 각각 제작된 후에 이들을 결합시키는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 압력용기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보호용기의 외측면(外側面)에 하나 또는 복수의 개구부(開口部)를 형성하는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 압력용기.
  5. 가스 등이 저장되는 압력용기 본체와 이 압력용기 본체를 수용하여 보호하기 위한 보호용기로 구성되는 압력용기로서,
    상기 압력용기 본체는 알루미늄을 소재로 하여 원통 모양으로 제작되고,
    상기 보호용기는, FRP를 소재로 하여 원통 모양으로 제작되고 또한 상기 보호용기의 폭방향(수평방향)을 기준으로 하여 복수의 부분으로 나누어서 각각 제작되고,
    상기 보호용기의 각 부분이 상기 압력용기 본체를 상하방향으로 둘러싸서 밀착되도록 한 상태에서 상기 보호용기의 각 부분을 결합시키는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 압력용기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 압력용기 본체는, 이음매가 없도록 일체로 제작되는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 압력용기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 압력용기 본체는, 상기 압력용기 본체의 폭방향(수평방향)을 기준으로 하여 2개 또는 2개 이상의 부분으로 나누어서 각각 제작된 후에 이들을 결합시키는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 압력용기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 보호용기는,
    상기 보호용기의 폭방향(수평방향)을 기준으로 하여 상측 보호용기(上側 保護容器)와 하측 보호용기(下側 保護容器)로 나누어서 각각 제작되는 것으로서,
    상기 상측 보호용기와 상기 하측 보호용기의 외주면(外周面) 지름의 크기는 동일하고,
    상기 상측 보호용기의 하측 끝부분에 형성되는 상측 보호용기 결합부의 내주면에, 상기 하측 보호용기의 상측 끝부분에 형성되는 하측 보호용기 상측 결합부의 외주면이 결합되는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 압력용기.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 보호용기는,
    상기 보호용기의 폭방향(수평방향)을 기준으로 하여 상부 보호용기(上部 保護容器)와 중간부 보호용기(中間部 保護容器)와 하부 보호용기(下部 保護容器)로 나누어서 각각 제작되는 것으로서,
    상기 상부 보호용기, 상기 중간부 보호용기 및 상기 하부 보호용기의 외주면 지름의 크기는 동일하고,
    상기 상부 보호용기의 하측 끝부분에 형성되는 상부 보호용기 결합부의 내주면에, 상기 중간부 보호용기의 상측 끝부분에 형성되는 중간부 보호용기 상측 결합부의 외주면이 결합되고,
    상기 중간부 보호용기의 하측 끝부분에 형성되는 중간부 보호용기 결합부의 내주면에, 상기 하부 보호용기의 상측 끝부분에 형성되는 하부 보호용기 상측 결합부의 외주면이 결합되는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 압력용기.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 보호용기의 외측면에 하나 또는 복수의 개구부를 형성하는 것을 특징으로 하는 내충격성이 우수한 압력용기.
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