KR101185175B1 - 마이크로실린더 배열에서 압축된 기체를 저장하고 유리하는장치 및 상기 마이크로실린더 배열들을 충전하는 시스템 - Google Patents

마이크로실린더 배열에서 압축된 기체를 저장하고 유리하는장치 및 상기 마이크로실린더 배열들을 충전하는 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101185175B1
KR101185175B1 KR1020080058474A KR20080058474A KR101185175B1 KR 101185175 B1 KR101185175 B1 KR 101185175B1 KR 1020080058474 A KR1020080058474 A KR 1020080058474A KR 20080058474 A KR20080058474 A KR 20080058474A KR 101185175 B1 KR101185175 B1 KR 101185175B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
alloy
microcylinders
chamber
cartridge
Prior art date
Application number
KR1020080058474A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090048294A (ko
Inventor
니콜라이 제바고
에밀 데니소프
Original Assignee
스턴 모쉬
씨. 엔. 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스턴 모쉬, 씨. 엔. 리미티드 filed Critical 스턴 모쉬
Publication of KR20090048294A publication Critical patent/KR20090048294A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101185175B1 publication Critical patent/KR101185175B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/04—Arrangement or mounting of valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/14—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge constructed of aluminium; constructed of non-magnetic steel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/16—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge constructed of plastics materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F17C13/025—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment having the pressure as the parameter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F17C13/026—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment having the temperature as the parameter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/06—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C7/00—Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0104—Shape cylindrical
    • F17C2201/0109—Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0128—Shape spherical or elliptical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0147—Shape complex
    • F17C2201/0157—Polygonal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/03—Orientation
    • F17C2201/032—Orientation with substantially vertical main axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/056—Small (<1 m3)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/058—Size portable (<30 l)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/01—Reinforcing or suspension means
    • F17C2203/014—Suspension means
    • F17C2203/015—Bars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612—Wall structures
    • F17C2203/0614—Single wall
    • F17C2203/0617—Single wall with one layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612—Wall structures
    • F17C2203/0626—Multiple walls
    • F17C2203/0629—Two walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0636—Metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/066—Plastics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
    • F17C2203/0673—Polymers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/068—Special properties of materials for vessel walls
    • F17C2203/0697—Special properties of materials for vessel walls comprising nanoparticles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0103—Exterior arrangements
    • F17C2205/0115—Dismountable protective hulls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0123—Mounting arrangements characterised by number of vessels
    • F17C2205/013—Two or more vessels
    • F17C2205/0134—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels
    • F17C2205/0142—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels bundled in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0123—Mounting arrangements characterised by number of vessels
    • F17C2205/013—Two or more vessels
    • F17C2205/0149—Vessel mounted inside another one
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0153—Details of mounting arrangements
    • F17C2205/0157—Details of mounting arrangements for transport
    • F17C2205/0165—Details of mounting arrangements for transport with handgrip
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0311—Closure means
    • F17C2205/0317—Closure means fusing or melting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F17C2205/0326—Valves electrically actuated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0323—Valves
    • F17C2205/0332—Safety valves or pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/011—Oxygen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03—Mixtures
    • F17C2221/032—Hydrocarbons
    • F17C2221/033—Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/035—High pressure (>10 bar)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/01—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2225/0107—Single phase
    • F17C2225/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2225/00—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel
    • F17C2225/03—Handled fluid after transfer, i.e. state of fluid after transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2225/036—Very high pressure, i.e. above 80 bars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/04—Methods for emptying or filling
    • F17C2227/046—Methods for emptying or filling by even emptying or filling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/03—Control means
    • F17C2250/036—Control means using alarms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/043—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/0439—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0404—Parameters indicated or measured
    • F17C2250/0443—Flow or movement of content
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/04—Indicating or measuring of parameters as input values
    • F17C2250/0486—Indicating or measuring characterised by the location
    • F17C2250/0491—Parameters measured at or inside the vessel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/06—Controlling or regulating of parameters as output values
    • F17C2250/0605—Parameters
    • F17C2250/0626—Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/06—Controlling or regulating of parameters as output values
    • F17C2250/0605—Parameters
    • F17C2250/0631—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2250/00—Accessories; Control means; Indicating, measuring or monitoring of parameters
    • F17C2250/06—Controlling or regulating of parameters as output values
    • F17C2250/0605—Parameters
    • F17C2250/0636—Flow or movement of content
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01—Improving mechanical properties or manufacturing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168—Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165—Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0184—Fuel cells
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0186—Applications for fluid transport or storage in the air or in space
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/05—Applications for industrial use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/07—Applications for household use
    • F17C2270/0736—Capsules, e.g. CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

압축된 수소 또는 다른 기체들을 저장 및 유리하는(liberating) 장치가 제공된다. 상기 장치는 압축된 기체 저장을 위한 캐비티들을 형성하는 중공의(hollow) 마이크로실린더들의 배열을 구비하는 카트리지를 포함하는 챔버를 형성하는 하우징을 포함한다. 상기 마이크로실린더 각각은 쉽게 녹는 합금으로 만들어진 플러그로 밀봉된 적어도 하나의 단부를 갖는다. 상기 장치는 상기 카트리지에서 상기 챔버 용량으로 상기 기체를 제어가능하게 유리하도록(liberating) 구성된 기체 유리 도구; 및 상기 기체 유리(liberating) 도구 및 제어가능한 배출 밸브에 연결되며 그것의 작동을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 또한 구비한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 개방된 단부들을 갖는 중공의 마이크로실린더들을 갖는 카트리지를 충전하는 시스템 및 방법을 제공한다. 상기 충전은 압력솥의 챔버로 상기 카트리지를 배치시키며, 상기 챔버에서 상기 기체를 압축시키고, 그로 인해 상기 마이크로실린더들의 캐비티들로 상기 개방 단부들을 통해 상기 기체를 침투시킨다. 그 후, 상기 오픈 단부들은 녹기 쉬운 합금으로 만들어진 플러그들로 밀봉된다.

Description

마이크로실린더 배열에서 압축된 기체를 저장하고 유리하는 장치 및 상기 마이크로실린더 배열들을 충전하는 시스템{Apparatus for storage and liberation of compressed gas in microcylindrical arrays and system for filling the microcylindrical arrays}
본 발명은 연료 저장(fuel storage)에 관한 것이며, 특히, 기체들의 축적(accumulation), 저장 및 유리(liberation)에 관한 것이다.
수소는 에너지 밀도가 매우 높은 원소이며 청정 연료(cleanburning fuel)로 잘 알려져 있다. 수소는 연소를 통해, 또는 연료 셀(fuel cell)을 매개로 한 산화/환원 반응(oxidation/reduction reactions)에 의해 산소와 결합되어, 열이나 전기 동력을 생성한다. 이러한 반응의 주된 생성물은 물(water)인데, 이는 공해가 없으며(non-polluting), 수소와 산소를 재생성하기 위해 재활용될 수 있다.
현재, 수소 에너지학(hydrogen energetics)은 원자력 산업(nuclear industry), 자동차 운송(motor transport), 자동차 산업(auto industry), 화학 산업(chemical industry), 항공 우주 산업(aerospace industry) 등의 분야에 초점을 맞추고 있다. 특히, 수송 분야는 세계의 석유 생성의 대략 절반을 차지하는 소비 자이다. 또한, 전세계의 대형 대도시 지역(metropolitan aggloneration)에서, 도로 교통(road traffic)은 오염물질과 소음을 방출하는 가장 중요하고 가장 빨리 증가하는 배출원 중에 하나이다. 차량 연료로서의 수소는 오염 배출물의 감소나 제거 및 생성되는 소음 수준(noise level)을 극적으로 감소시킬 수 있는 기회를 제공한다.
수소 에너지학(hydrogen energetics)이 봉착한 장애물들 중 하나는 안전하게 저장하는 것(safe storage)과 연소 셀(combustion cell)에 수소 연료를 전달하는 것이다. 일반적으로, 물리적인 저장(액체 또는 압축 수소)과 화학적인 저장(금속 수산화물들에서의 수소 흡수, 및 카본 나노 파이버(carbon nano-fibers)에서의 수소 흡수)을 포함하는 몇 가지 접근법이 개발되었다.
압축 수소는 중공의 유리(glass) 미세 구체(microspherical) 및/또는 마이크로실린더(microsylinder)(다중 모세관(multi-capillary)) 배열들과 같은, 미세 캡슐들(microcapsules)에 안전하게 저장될 수 있다고 알려져 있다. 만약 가열된다면, 수소에 대한 상기 유리 투과성(glass permeability)이 증가할 것이다. 수소는 벽 온도(wall temperature)에 크게 의존하는 비율로 얇은 유리(glass) 벽을 통해 미세 구체들 및/ 마이크로실린더들의 중공의 중심(core)으로 확산될 수 있다. 이것은 높은 온도 및 높은 압력 환경에서 미세 구체들 및/또는 마이크로실린더들을 배치함으로써 상기 미세 캡슐들을 기체로 채우는 능력을 제공한다. 일단 냉각되면, 확산률(diffusion)이 실내 온도에서 급격히 낮아지게 되므로, 상기 미세 캡슐들은 내부에서 상기 수소를 고정한다(lock). 온도의 계속된 증가는 상기 확산률을 증가시킬 것이다. 그러므로, 상기 미세 구체들에 잡힌 수소는 상기 온도를 계속적으로 증가시킴으로써 방출된다.
예를 들면, 미국 등록특허공보 제4,328,768호는 수소 기체로 채워진 중공의 미세 구체들이 400atm의 압력으로 연료 저장 챔버(chamber) 내에 저장되는 연료 저장 및 공급 시스템을 기술한다. 미세 구체들은 연료 저장 챔버로부터 확산에 의해 수소 기체가 자유롭게 되는 가열 공급 챔버를 통과하도록 안내되고, 엔진으로 공급되며, 그 이후 실질적으로 비워진 미세 구체는 제2 저장 챔버로 공급된다. 실질적으로 비워진 미세 구체들은 펌프와 같은 기계적 수단에 의해 재충전을 위해 미세 구체들이 제거될 수 있는 저장 챔버로 제거된다.
채박(Chabak)의 국제 공개 제WO2006/0463481A1호는 수소 축적(accumulation) 및 저장 재료와 그것을 형성하는 방법을 기술한다. 상기 재료는 서로 묶여 강체 구조(rigid structure)를 형성하는 복수 개의 다양한 크기 및 부분적으로 수소 투과 가능한 미세 구체들을 구비하며 상기 미세 구체들의 지름은 상기 구조의 중심에서 상기 구조의 에지(edge)쪽으로 감소한다. 상기 강체 구조의 외부 표면은 밀봉층에 의해 둘러싸이며, 그로 인하여 구체 내부의 공간을 폐쇄시킨다(close).
빅(Vik)의 국제 공개 제WO2005/028945A2호는 수소와 같은 매우 가압된 기체를 저장하는 저장 장치를 기술한다. 상기 장치는 외부 용기(vessel)와 분리하여 밀봉된 복수 개의 내부 용기들을 구비한다. 상기 내부 용기들과 상기 외부 용기들 각각의 내부와 연결되는 수단이 제공된다. 상기 내부 및 외부 용기들은 적절한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 내부 용기들은 실질적으로 구형이다. 또한, 상기 내부 용기들은 서로 곧으며 평행한 튜브(tubes) 형태이다.
네덴코(Gnedenko) 등의 국제 공개 제WO2007/072470A1호는 압축된 수소 기체의 저장 장치를 기술한다. 상기 장치는 상기 압축 수소 기체를 포함하는 복수 개의 원통형 공간(cylindrical void)을 포함한다. 상기 장치는 또한 카트리지(cartridge)에 의해 상기 카트리지로부터 점유되지 않는 상기 챔버의 체적(volume)으로 수소 기체를 제어가능하게 유리하도록(liberating) 수소 유리 기구(hydrogen liberating tool)를 포함한다.
제WO2007/072470호에 기술된 일 실시예에 따르면, 상기 카트리지는 밀봉된 단부들(ends)을 갖는 중공의 마이크로실린더들이 치밀하게 채워진 어셈블리 구조(assembly structure)를 포함한다. 이 경우, 상기 마이크로실린더들 내에 저장된 수소를 상기 마이크로실린더들이 점유하지 않은 실린더 사이의 공간과 상기 경우의 다른 체적으로 유리시키기(liberating) 위해, 상기 수소 유리 기구는, 상기 마이크로실린더들을 따라 실린더 사이의 빈 공간의 상기 카트리지 내에서 짜여진(woven) 와이어(wire)와 같은, 전기 가열 부품을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기 기구는 전기 구동부(electric drive)의 샤프트(shaft)에 장착되며 상기 유기 기구에 인접한 상기 마이크로실린더를 점차 파괴하도록 구성된 기계적인 개방기(opener)를 포함할 수 있다.
제WO2007/072470호에 기술된 또 다른 실시예에 따르면, 상기 카트리지는 복수 개의 실린더 캐비티들(cavities)을 갖는 일체형 블럭(monolithic block)을 포함한다. 상기 수소 유리 도구에 인접한 상기 캐비티들의 단부들은 수소 확산기 플레 이트(diffuser plate)로 덮여 진다. 이 경우, 상기 수소 유리 기구는 상기 수소 확산기 플레이트를 통해 광 향상된(photo-enhanced) 수소 확산을 제공하기 위한 제어가능한 방사원(radiation source)을 포함한다.
확산에 의해 압축된 수소의 유리(liberation)와 관련된 문제들 중 하나는 상기 마이크로캡슐들로부터의 온도 유도 수소 방출의 비율이 상대적으로 낮다는 것과 관련된다. 특히, 실질적으로 유용한 비율로 마이크로캡슐에서 기체를 방출하기 위해서는, 상기 유리(glass)를 통한 투과도를 위한 활성 에너지(activation energy)는 57kJ/mol을 초과하여야 한다. 또한, 상기 마이크로캡슐들의 단면 치수(dimension)는 대략 80마이크론(micron)보다 더 작은 것이 바람직하다. 예를 들면, 산업용 붕규산유리(industrical borosilicate glasses)는 요구되는 수소 유리율(hydrogen liberation rate)을 얻기 위해 600℃이상으로 가열되어야 한다. 통상의 조건 하에서 마이크로캡슐들과 비교할 때, 상기 유리(glass)의 인장 강도(tensile strength)가 감소하는 동안, 상기 가열의 결과로써, 상기 마이크로캡슐들 내부의 압력은 증가한다. 이들 요소들은 상기 마이크로캡슐들의 파손을 야기할 수 있다.
반면에, 상기 마이크로캡슐들로부터의 압축된 수소의 유리가 기계적인 개방기로 수행된 때, 상기 마이크로캡슐들은 작동 중에 파괴된다. 이 경우, 상기 카트리지는 확장가능하며(expandable), 재충전 가능성 없이 교체가 가능하여야 한다.
따라서, 보다 효과적인 수소 도입(load)과 유리(liberation)를 제공하기 위해 수소의 축적과 저장을 위한 기술을 보다 향상시키기 위한 기술이 여전히 필요하며, 이것은 안전성을 증가시키며 비용을 절감시킨다.
일반적인 측면에 따르면, 본 발명은 종래 기술의 단점을 부분적으로 제거하며 수소 기체를 함유하는 하나 또는 그 이상의 새로운 카트리지, 수소 유리 기구, 및 상기 장치의 작동을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 포함하는 압축된 수소 기체 저장 및 유리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 장치는 압축된 기체, 예를 들면, 수소 저장을 위한 캐비티들을 형성하는 중공의 마이크로실린더들의 배열을 구비하는 카트리지를 포함하는 챔버를 형성하는 하우징(housing)을 구비한다. 상기 하우징은 상기 하우징을 개방하고 밀봉하는 분리가능한 커버를 포함한다. 상기 마이크로실린더 각각은 플러그(plug)로 밀봉된 적어도 하나의 단부를 갖는다. 상기 마이크로실린더들은 상기 플러그로 밀봉된 적어도 하나의 단부에 인접한 테이퍼 부분(tapering portion)을 갖는다. 상기 플러그는 상기 마이크로실린더 재료의 녹는점보다 더 낮은 녹는점을 갖는 녹기 쉬운 합금으로 만들어진다. 본 발명의 목적을 위해 "작동 온도(working temperature)"는 상기 마이크로실린더 재료의 기계적인 특성들이 상당히 변화하지 않는 온도 이하를 의미한다. 상기 장치는 배출 파이프(outlet pipe)를 통해 상기 하우징에 연결되는 제어가능한 배출 밸브를 더 구비한다.
본 발명의 장치는 특정 기체에 의해 한정되지 않으며 수소 이외, 예를 들면 메탄(methan), 산소 등과 같은 기체들의 저장 및 유리(liberation)에 이용될 수 있다. 바람직하게는, 다양한 기체들의 혼합이 이용될 수 있다.
상기 장치는 카트리지로부터 상기 카트리지에 의해 점유되지않는 상기 챔버 용량으로 상기 기체를 제어가능하게 유리하도록(liberating) 구성된 기체 유리 기구(gas liberating tool)를 더 포함한다. 상기 장치는 또한 상기 기체 유리 기구 및 작동을 제어하는 제어가능한 배출 밸브에 연결되는 제어 시스템에 연결된다. 상기 제어 시스템은 상기 배출 밸브 및 기체 유리 기구의 작동을 제어하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기체 유리 기구는 열적 개방기( thermal opener) 및 전기 구동부를 포함한다. 열적 개방기는 상기 하우징에 배치되며 샤프트 상에 장착된다. 상기 전기 구동부는 상기 열적 개방기에 움직임을 제공하기 위해 상기 샤프트에 기계적으로 연결된다. 예를 들면, 상기 열적 개방기는 상기 제어 시스템에 연결된 제어가능한 동력원(power source)에 연결된 가열 스트립(heating strip)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어 시스템은 압력 센서, 온도 센서, 유량 측정계(flow meter), 및 제어기(controller)를 포함한다. 상기 압력 센서는 상기 챔버에 배치되며 상기 챔버에서 상기 기체 압력을 나타내는 압력 센서 신호를 생성하도록 구성된다. 상기 온도 센서는 상기 열적 개방기에 인접하여 배치된다. 상기 온도 센서는 상기 열적 개방기의 온도를 측정하고 상기 온도를 나타내는 온도 센서 신호를 생성하도록 구성된다. 상기 유량 측정계는 상기 배출 파이프에서 상기 기체의 흐름을 나타내는 기체 흐름 센서 신호를 생성하도록 구성된다.
상기 제어기는 상기 열적 개방기, 상기 전기 구동부, 상기 압력 센서 및 상 기 유량 측정계로부터 선택된 적어도 하나의 장치에 연결된다. 상기 제어기는 상기 압력 측정 신호, 상기 온도 센서 신호, 및 상기 기체 흐름 센서 신호로부터 선택된 적어도 하나의 신호에 반응한다. 작동 중에, 상기 제어기는 상기 열적 개방기, 상기 전기 구동부, 및 상기 배출 밸브로부터 선택된 적어도 하나의 장치의 작동을 제어하는 제어 신호들을 발생시킬 수 있다.
상기 장치는 상기 챔버에서의 압력이 위험한 수준에 도달한 때 자동적으로 개방될 수 있는 적어도 하나의 안전 밸브를 더 포함한다.
본 발명에 따른 장치는 항구성(durable) 및 신뢰성(reliable)이 있는 구성이다. 또한, 본 발명에 따른 장치는 저 제조 비용을 갖는다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 개방 단부들을 가는 중공의 마이크로실린더들의 배열을 갖는 카트리지를 충전하고 수소 또는 다른 기체들을 저장하는 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 압력솥(autoclave), 밀봉 유닛 및 제어 유닛을 구비한다.
상기 압력솥은 제어가능한 흡입 밸브를 구비하며 흡입 다기관(manifold)을 통해 상기 카트리지를 충전하는데 이용되는 기체의 소스에 연결되는 하우징을 갖는다. 상기 하우징은 상기 카트리지를 유지하도록 구성된 챔버를 형성하며 상기 중공의 마이크로실린더들은 상기 개방 단부들이 아래로 향하면서 수직으로 배열된다. 상기 밀봉 유닛은 상기 개방 단부들을 밀봉하도록 구성된다. 상기 제어 유닛은 상기 밀봉 유닛 및 상기 제어가능한 흡입 밸브에 연결되며, 작동을 제어하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 밀봉 유닛은 도가니(crucible), 전기 가열 요소(electrically heating element), 제어가능한 압축 유닛 및 전기 구동부(electric drive)를 구비한다. 상기 도가니는 상기 마이크로실린더들의 개방 단구들(open ends) 아래에서 상기 하우징에 장착되며, 상기 마이크로실린더들을 밀봉하는 플러그들을 형성하는데 필요한 합금을 보유하도록 구성된다. 상기 전기 가열 요소는 상기 도가니에 연결되며, 상기 도가니에 배치되는 상기 합금을 가열하고 녹이도록 구성된다. 상기 제어가능한 압력 유닛은 기체의 소스(source) 및 챔버에 연결되며, 상기 흡입 다기관을 통해 상기 챔버에 상기 기체를 제공하도록 구성된다. 상기 전기 구동부는 상기 도가니에 기계적으로 연결되며, 상기 개방 단부들에 접촉하여 상기 합금을 용융 상태로 이르게 하는 상기 도가니를 움직이도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어 유닛은 압력 센서 및 제어기를 구비한다. 상기 압력 센서는 상기 챔버에 배치되며 상기 챔버에서의 상기 압력을 나타내는 기체 압력 센서 신호를 생성하도록 작동한다. 상기 제어기는 상기 압력 센서, 상기 제어가능한 압축 유닛, 및 상기 흡입 밸브에 연결된다. 상기 제어기는 상기 기체 압력 센서 신호에 반응하며, 상기 제어가능한 압축 유닛과 작동을 제어하는 상기 흡입 밸브로부터 선택된 적어도 하나의 장치에 제어 신호들을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어 유닛은 상기 도가니 내에 배치되며, 상기 합금의 온도를 나타내는 합금 온도 센서 신호를 생성하도록 작동하는 온도 센서를 더 구비한다. 상기 온도 센서는 상기 제어기에 연결되며, 상기 제어기는 상기 온도 센서 신호에 반응하며 작동을 제어하는 상기 전기 가열 부분에 제어 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제어 유닛은 상기 도가니에 연결되며, 상기 도가니에서 상기 합금의 레벨(level)을 나타내는 합금 레벨 센서 신호를 생성하도록 작동하는 합금 레벨 미터(alloy level meter)를 더 구비한다. 상기 합금 레벨 미터는 상기 제어기에 연결되며, 상기 제어기는, 상기 합금이 소정의 레벨값보다 더 작은 경우, 상기 합금 레벨 센서 신호에 반응하며, 상기 전기 구동부에 제어 신호와 경고 신호를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어 유닛은 , 상기 마이크로실린더들에 인접하여 배치되며 상기 단부들 부근에 상기 마이크로실린더들에서의 상기 합금 컬럼(column)의 길이를 나타내는 합금 컬럼 센서 신호를 생성하도록 작동하는 합금 컬럼 미터(column meter)를 더 구비한다. 상기 합금 컬럼 미터는 상기 제어기에 연결되며, 상기 제어기는 상기 합금 컬럼 센서 신호에 반응하며, 상기 제어가능한 압축 유닛, 상기 흡입 밸브 및 작동을 제어하는 상기 전기 구동부로부터 선택된 적어도 하나의 장치로 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 개방 단부들을 갖는 중공의 마이크로실린더들을 갖는 카트리지를 충전하고 기체를 저장하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 상기 카트리지를 제공하는 단계; 상기 카트리지를 충전하는데 이용되는 기체 소스에 연결되는 하우징을 갖는 압력솥의 챔버에 상기 카트리지를 배치시키는 단 계; 상기 챔버에서 상기 기체를 압축하고, 상기 중공의 마이크로실린더들의 캐비티들로 상기 개방 단부들을 통해 상기 기체를 침투시키는 단계; 상기 마이크로실린더 재료의 녹는점보다 더 낮은 녹는점을 갖는 녹기 쉬운 합금으로 만들어진 플러그들을 갖는 상기 개방 단부들을 밀봉하는 단계;를 구비한다. 상기 챔버에 상기 카트리지를 배치하는 단계는 상기 카트리지를 수직으로 배치하여 상기 개방 단부들이 아래를 향하도록 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 개방 단부들을 밀봉하는 단계는, 상기 마이크로실린더들의 개방 단부들 아래에서 상기 하우징에 실장되는 도가니에서 상기 녹기 쉬운 합금을 녹이는 단계; 전기 구동부에 의해 상기 개방 단부들에 접촉하면서 상기 합금을 용융된 상태로 가져오는 단계; 상기 개방 단부들로 상기 용융된 합금을 밀어 넣기 위해 상기 챔버에 초과 압력을 제공하고, 그로 인해 상기 단부들 가까이에 있는 상기 마이크로실린더들에서 합금 컬럼들을 형성하는 단계; 상기 용융된 합금으로부터 상기 마이크로실린더들을 분리하는 단계; 상기 합금 컬럼들을 응고시키고, 그로 인해 상기 플러그들을 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명은 보다 효과적으로 수소를 축적하고 저장하며, 이것의 안전성을 증가시키고 비용을 절감시킨다.
본 발명의 중요한 특징이, 다소 넓게, 약술되었으므로, 이에 대한 이하의 상세한 설명은 보다 잘 이해될 것이며, 기술에 대한 본 기여는 보다 더 인정될 것이다. 본 발명의 추가적인 설명 및 장점들은 상세한 설명에서 제시될 것이다.
본 발명에 따른 수소 가스 저장을 위한 장치의 원리와 작동은, 도면들과 수반하는 설명으로부터 더 잘 이해될 수 있다. 이들 도면들은 예시적인 목적으로만 제공되는 것이지 한정을 위한 것이 아님을 이해하여야 한다. 본 발명의 장치의 다양한 예들을 도시하는 도면들은 명료성을 위해 축척으로 그리지 않았고, 비례가 되게 그리지 않았다. 이들 도면들에서의 블록들 또한 기능적인 개체들로서만 의도된 것으로, 어떠한 물리적인 연결들 및/또는 물리적인 관계들을 나타내기 보다는 개체들의 사이의 기능적인 관계들을 나타내기 위함이다. 동일한 도면 부호들과 알파벳 문자들은 수소 저장 장치 내에서 공통된 이들 구성 요소들과 본 발명의 상세한 설명들을 통해 도면들에 나타나는 저장 장치의 구성 요소들을 식별하기 위해 사용될 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른, 기체 저장 및 유리(liberation) 장치(10)의 도식적인 단면도를 나타낸다. 기체 저장 및 유리 장치(10)는 개방하고 밀봉할 수 있는 분리가능한 커버(detachable cover)(12)를 갖는 하우징(11)을 구비한다. 밀봉된 하우징(11)은 고정부들(fasteners)(미도시)에 의해 챔버(13)에 장착되는 카트리지(모듈)(14)를 포함하는 챔버(13)를 형성한다. 상기 카트리지(14)는 상기 챔버(13)에 삽입될 수 있으며 상기 분리가능한 커버(12)에 의해 밀봉되는 개구(opening)(미도시)를 통해 제거될 수 있다. 하우징(11)의 형태는, 예를 들면, 관(tubular)일 수 있다. 그러나, 하우징(11)의 소정의 형태로 이용될 수 있다. 하우징(11)은 하우징(11) 내부의 기체 압력에 의해 야기되는 벽에 서의 변형(strain)을 견디는데 적절한 벽의 두께를 갖는 적합한 금속, 플라스틱 또는 화합물로 이루어질 수 있다.
장치(10)는 또한 기체 유리 기구(gas liberating tool)(15), 및 기체 유리 기구(15)와 결합하고 그것의 제어 작용을 위해 구성되는 제어 시스템(16)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 카트리지(14)는 케이스(141)와 상기 케이스(141)에 배치되는 미세 용기들(micro-containers)의 배열 구조(142)를 포함한다. 상기 미세 용기들의 배열 구조(142)는 압축된 기체를 가둘 수 있는 캐비티들을 형성하는 복수 개의 중공의 마이크로실린더들(모세관들)을 포함한다. 상기 배열 구조(142)에서 마이크로실린더들(143)은 단면상 소정의 형태를 가질 수 있으며 상기 케이스(141)에 매우 치밀하게 채워질 수 있다. 상기 단면의 형태의 실시예들은, 원형, 타원형, 다각형, 육각형 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 단면도 형태가 육각형인 경우 상기 마이크로실린더들(143)은 가장 치밀하게 채워질 수 있다.
바람직하게는, 상기 배열 구조(142)의 상기 마이크로실린더들(143)은 단단한 구조를 형성하기 위해 서로 묶여 진다. 예를 들면, 상기 마이크로실린더들(143)을 고정부(미도시)로 묶을 수 있으며, 예를 들면 고정 밴드(fastening band)로 묶을 수 있다. 또한, 상기 마이크로실린더들(143)이 유리(glass), 아라미드(aramid) 또는 금속으로 만들어진 경우, 그것들을, 예를 들면 용접, 납땜 및/또는 소결(sintering)로 묶을 수 있다. 또한, 접착 재료, 예를 들면 에폭시 접착제(epoxy adhesives) 또한 상기 마이크로실린더들(143)을 서로 묶는데 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마이크로실린더들(143)의 단부들(145)(상기 유리 기구(15)의 말단)은 벽 두께와 동등한 두께를 갖는 반구(semi-spheres)에 의해 상기 단부들에서 영구히 밀봉된다. 상기 마이크로실린더들(143)(상기 유기 기구(15)의 다른 단부들(146)은 가까운 쪽)은 개방되거나 플러그들(147)에 의해 밀봉될 수 있다. 특히, 상기 캐비티들 내부로 상기 기체가 자유롭게 침투하도록, 상기 단부들(146)은 상기 카트리지가 압축 기체로 채워지지 않는 경우 개방된다. 압축된 수소 기체로 상기 마이크로실린더들(143)을 채운 후에, 상기 단부들(146)은 상기 플러그들(147)로 밀봉되며, 이는 도 2를 참조하여 이하에서 상세하게 설명될 것이다. 상기 단부들(147)에서, 상기 마이크로실린더들(143)은, 상기 마이크로실린더들(143)의 캐비티들에 저장된 크게 압축된 기체에 의해 상기 단부들(146)에서부터 상기 플러그들(147)을 밖으로 밀어내는 것을 방지하기 위해, 원뿔 형상을 한 끝이 가늘어지는 테이퍼 부분(tapering portions)(148)을 갖는다.
상기 마이크로실린더들(143)은 높은 인장 강도(σ)와 낮은 질량 밀도(ρ)를 갖는 재료로 들어진다. 예를 들면, 상기 장치(10)에 저장된 상기 기체가 수소인 경우, σ/ρ≥1700MPa?㎤/g을 만족하는 재료들이 상기 마이크로실린더들(143)에 적합하다. 상기 마이크로실린더들(143)에 적합한 재료들의 예로는 MgAlSi glass, S-2 GlassTM, 세인트 고베인 베트로텍스 텍스틸(Saint-Gobain Vertrotex Textiles)의 R-glass, 니토 보세키(Nitto Boseki Co., Ltd.(Nittobo))의 T-glass, 용융 쿼 츠(fused quartz), 폴리머(예를 들면, 케블라(KevlarTM), 트와론(TwaronTM), 등등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일반적으로, 상기 마이크로실린더들(143)은 소정의 길이를 가질 수 있다. 결국, 상기 마이크로실린더들(143)의 외측 지름(d)은 대략 1마이크로미터 내지 대략 100 마이크로미터 범위일 수 있다. 상기 마이크로실린더들(143)의 벽 두께(h)의 크기는 h/d의 비율로 형성되며, 식 h/d=p/(2σ)에서 얻어지며, 여기서 p는 상기 마이크로실린더들(143)에 저장된 수소의 압력이며 σ는 상기 마이크로실린더 재료의 인장 강도이다. 예를 들면, 상기 장치(10)에 저장된 기체가 수소일 때, 상기 벽 두께와 외측 지름의 비율은 0.01 내지 0.2 범위일 수 있으며, p 및 σ에 따른다.
상기 배열 구조(142)의 안쪽 레이어들(layers)(즉, 크게)에 배치된 상기 마이크로실린더들과 주변의 마이크로실린더들의 외측 지름(d)과 벽 두께(h)는 다를 수 있다. 특히, 상기 마이크로실린더들(143)의 외측 지름은 어셈블리 구조의 중심에서 상기 구조의 에지(edge) 쪽으로 감소될 수 있다. 상기 구조의 내부에는 더 큰 마이크로실린더들을 배치하고 에지 쪽으로 더 작은 마이크로실린더들을 배치함으로써, 수소 축적(accumulation)과 저장 구조는 상기 마이크로실린더들의 하부의 지름 때문에 벽 장력(wall tension)이 주변으로 감소하도록 만들어진다. 따라서, 상기 마이크로실린더들의 벽 두께(h)는 상기 어셈블리 구조의 중심에서 상기 구조의 에지들 쪽으로 증가할 수 있다.
상술한 실시예에 따르면, 상기 마이크로실린더들(143)의 배열(142)은 케이 스(141)에 의해 봉해진다. 상기 케이스 벽의 내부 표면은 상기 어셈블리(142)의 주변 마이크로실린더들에 묶여 진다. 상기 케이스(141)는 소정의 형태일 수 있으며 하우징(11)에 삽입하고 하우징(11)에서 제거하는 상기 카트리지의 조작에 있어서 충분히 강성(rigidity)을 갖는다. 강제적인 것은 아니지만, 상기 케이스(141)는 상기 하우징(11)의 내부 표면의 형태를 그대로 나타내는 것이 바람직하다(replicate). 일반적으로, 상기 케이스(141)는 적절한 금속, 플라스틱 또는 합성 재료로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 케이스(141)와 상기 마이크로실린더들(143)은 동일한 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 상기 케이스 벽의 두께는 상기 마이크로실린더 벽들의 두께보다 10-100배 더 클 수 있다. 필요하다면, 상기 케이스(141)는 상기 카트리지(14)를 삽입, 제거 및/또는 운반하는데 용이하도록 운반 손잡이(carry handle)(149)를 구비할 수 있다.
중공의 마이크로실린더들과 마이크로실린더 배열 구조들의 제조 방법은 알려져 있다. 특히, 유리(glass) 및/또는 플라스틱으로 만들어진 다양한 마이크로실린더(모세관) 배열은 엑스 레이 광학(x-ray optics) 및 포토닉스(photonics)에서 널리 이용된다. 일반적으로, 상기 마이크로실린더 배열의 제조 과정은 3개의 주된 단계들로 나눠진다: (i) 상대적으로 큰 지름을 갖는 모세관들을 잡아당기는 단계(drawing), (ii) 더 작은 지름을 갖는 한 묶음의 모세관들로 그것들을 다시 잡아당기는 단계(re-drawing), 및 (iii) 상기 배열로 모세관들을 소결하는 단계. 현존하는 기술은 1 마이크론 또는 그보다 더 작은 모세관 지름과, 5%보다 더 작은 벽 두께-지름(wall thickness-to-diameter) 비율을 갖는 거대한 배열을 생성할 수 있 다. 예를 들면, 본 발명의 목적에 적합한 모세관 배열들은 패러다임 광학 회사(Paradigm Optics, Inc.)(9600 NE 126th Ave, Suite 2540 Vancouver, WA 98682 USA): 조인트 스탁 컴퍼니(Joint Stock Company)(Prospect Stroitely 1-B, Saratov, Russia, 410044) "기술 장비 유리 구조(Technology Equipment Glass Structures (TEGS))" 등에서 얻을 수 있다.
상기 기체 유리 기구(15)는 수소 또는 다른 기체는 상기 카트리지(14)에 의해 점유되지 않는 챔버(13)의 부피에서 매우 높은 압력으로 저장되며 상기 기체는 보통의 압력으로 저장되는 상기 카트리지(14)로부터 제어가능한 유리 수소 기체(liberating hydrogen gas)로 구성된다. 예를 들면, 상기 카트리지(14) 내에 저장된 수소의 압력은 1000atm(예를 들면, 1000atm 내지 3000atm 범위)보다 더 높으며, 반면에 상기 챔버(13)의 비 점유 부피 내의 수소 압력은 5atm 내지 20atm 범위일 수 있다. 예를 들면, 상기 압력은 연료 전지의 작동에 요구된다.
상기 챔버(13)의 비 점유 부피 내의 기체의 압력을 측정하기 위해, 제어 시스템(16)은 기체 압력 센서 신호를 생성하는데 작동하는 압력 센서(161)를 포함한다. 상기 압력 센서(161)는 상기 하우징(11)의 외측에 배치될 수 있는 제어 시스템(16)의 제어기(162)와 결합한다. 상기 제어기(162)는, 특히, 상기 기체 압력 센서 신호에 반응하며 상기 카트리지(14)로부터 압축된 기체의 제어가능한 유리(controllable liberation)를 위해 상기 기체 유리 기구(15)로 제어 신호를 발생시킬 수 있으며, 이에 대하여는 이하에서 상술한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기체 유리 기구(15)는 상기 하우징(11)에 배치되며 샤프트(shaft)(152) 상에 장착되는 열적 개방기(thermal opener)(열적 나이프(thermal knife))(151)를 포함한다. 상기 샤프트(152)는 열적 개방기(151)를 작동시키는 전기 구동부(153)에 기계적으로 연결된다. 상기 열적 개방기(151)는 상기 하우징(11)의 외측에 배열된 제어가능한 동력원(power source)(155)과 연결되며 상기 제어 시스템(16)의 제어기(162)와 연결되는 가열 스트립(heating strip)(154)을 포함한다.
상기 기체 유리 기구(15)는 상기 제어 시스템(16)과 연결되고, 상기 가열 스트립(154) 부근에 배치되는 온도 센서(156)를 이용할 수 있다. 상기 온도 센서(156)는 상기 가열 스트립(154)의 온도를 측정하고, 상기 온도를 나타내는 온도 센서 신호를 생성하도록 구성된다. 상기 온도 센서(156)는 상기 온도 센서 신호에 반응하며 상기 제어가능한 동력원(155)을 제어할 수 있는 제어 시스템(16)의 제어기(162)와 결합된다. 상기 제어는 상기 플러그들(147)을 녹이는데 요구되는 온도를 얻기 위해 상기 가열 스트립(154)에 요구되는 전기력을 제공하고 상기 대응하는 마이크로실린더들(143)을 개방함으로써 얻어진다. 상기 카트리지 구성요소들을 과열시키거나 손상시키는 것을 피하기 위해 주의해야 한다.
상기 플러그들(147)은 유리(glass)에 충분한 접착력을 갖는 쉽게 용융되는 합금으로 만들어지는 것이 바람직하다. 특히, 상기 합금의 녹는점은 상기 마이크로실린더 재료의 작동 온도보다 더 낮아야 한다. 붕규산염(borosilicate) 유리(glass) 마이크로실린더들에 사용되는 상기 플러그들에 적합한 합금의 예는 Bi52Pb32Sn, Bi58Sn 및 In52Sn을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전기 구동부(153)는 상기 샤프트(152)의 회전 및/또는 전방 운동을 제공하도록 구성된다. 바람직하게는, 상기 샤프트(152)의 방향은 상기 마이크로실린더들(또는 마이크로실린더 캐비티들)의 방향과 일치하지만, 상기 가열 스트립(154)의 방향은 상기 샤프트(152)의 방향과 수직이다. 상기 전기 구동부(153)는 상기 제어 시스템(16)의 제어기(162)와 연결된다. 또한, 상기 제어기(162)는, 특히, 상기 압력 센서(161)에 의해 발생되는 기체 압력 센서 신호에 반응하며, 상기 열적 개방기(151)의 회전 각속도 및/또는 전방향 움직임(forward motion)의 속도 제어를 위해 상기 전기 구동부(153)로 구동 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 상기 밀봉된 마이크로실린더들(143)로부터의 기체 유리(gas liberation)는, 예를 들면, 점진적인 방법(gradual manner), 특히, 상기 가열된 스트립(154)으로 상기 합금의 녹는점 이상으로 상기 마이크로실린더들(143)의 밀봉된 단부들(146)을 하나씩 가열시킴으로써, 상기 플러그들(147)을 용융시키고 상기 마이크로실린더들(143)을 개방시킴으로써 이루어진다.
상기 챔버(13)의 압력이 상기 요구되는 수준보다 더 낮을 때 상기 열적 개방기(151)의 회전 속도 및/또는 전방향 움직임이 증가되고, 반대로, 상기 챔버(13)의 압력이 상기 요구되는 수준보다 더 높을 때 상기 속도는 감소하는 방식으로 상기 전기 구동부(153)는 제어될 수 있다. 예를 들면, 회전 방식에서, 상기 전기 구동부(153)는 상기 단부들(146) 전부가 파괴되는 동안에, 상기 샤프트(152)는 전체 1 회전(one total revolution)을 유지한다.
상기 장치(10)는 상기 하우징(11)에 연결되는 배출 파이프(17)를 포함한다. 상기 제어 시스템(16)은 또한 상기 배출 파이프(17)에 배열되며 상기 챔버(13)로부터 상기 기체의 제어가능한 배출(discharge)을 위한 상기 제어기(162)에 연결되는 배출 밸브(164)와 유량계(flow meter)(163)를 포함한다. 작동 중에, 상기 배출 파이프(17) 내에 상기 기체의 흐름은 기체 흐름 센서 신호를 생성하도록 작동하는 상기 유량계(163)에 의해 측정된다. 상기 유량계(163)는 상기 기체 흐름 센서 신호에 반응하며 상기 배출 밸브의 작동을 제어하는 밸브 제어 신호를 발생시킬 수 있는 제어기(162)에 연결된다. 상기 장치가 수소 저장에 이용될 때, 그것에 의해 배출된 수소는 사용자에 의해 의도된 반응에서 연료로써 또는 원재료로써 이용될 수 있다. 상기 챔버(13)에서의 기체 압력이 위험한 수준에 도달할 때, 상기 장치(10)는 또한 자동적으로 열릴 수 있는 하나 또는 몇 개의 안전 밸브들(18)을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 카트리지(14)를 기체로 채우는 방법이 있다. 상기 마이크로실린더들(143)의 캐비티들에 수소를 채우는 것은 상기 개방된 단부들(46)을 통해 상기 기체를 침투시키고 다음으로 상기 플러그들(147)로 상기 마이크로실린더들(143)의 개방된 단부들(46)을 밀봉함으로써 일어날 수 있다.
도 2를 참조하면, 기체로 상기 카트리지(14)를 채우기 위한 시스템(20)의 도식적인 단면도가 본 발명의 일 실시예에 따라 도시되어 있다. 상술한 바와 같이 도 1을 참조하면, 상기 카트리지(14)는 상기 개방된 단부들(46)을 갖는 중공의 마 이크로실린더들(143)의 배열을 포함한다. 상기 시스템(20)은 흡입 다기관(manifold)을 통해 상기 카트리지(14)를 채우는데 이용되는 기체의 소스(22)와 연결되는 하우징(211)을 갖는 압력솥(autoclave)(21)을 포함한다. 상기 흡입 다기관(23)은 제어가능한 흡입 밸브(24)를 구비한다. 상기 소스(22)는 예를 들면, 상기 카트리지(14)를 채우는데 사용되는 순수한 수소 또는 다른 기체들을 포함하는 용기(vessel)(미도시)일 수 있다.
상기 기체 소스(22)는 상기 카트리지(14)를 채우는데 이용되는 순수한 수소 기체를 함유하는 용기(22)를 포함할 수 있다. 상기 하우징(211)은 매우 높은 압력을 견딜 수 있는 재료로 만들어진다. 특히, 상기 하우징(211)은 기체를 채운 후 상기 카트리지(도 1의 14)의 상기 마이크로실린더들(143)에서 유지되는 수소 기체의 압력을 초과하는 압력 밸브들을 유지시킬 수 있다. 상기 하우징(211)에 적합한 재료의 예는 카본을 포함하는 화합물, 석영 및/또는 아라미드 필라멘트(aramid filaments)을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 하우징(211)은 기체로 채워지기 위해 삽입되는 상기 카트리지(14)를 지지하기 위해 구성되는 챔버(212)를 형성한다. 바람직하게는, 상기 카트리지(14)는 상기 하우징(211) 내에 배열되며 상기 마이크로실린더들(143)이 수직으로 배열되어 개방된 단부들(146)이 상기 하우징(211)의 상부에서 바닥부로 향한다. 카트리지(14)의 삽입 후, 상기 하우징(211)은, 예를 들면, 상기 카트리지가 삽입된 상기 하우징 단부들의 하나에서 개구부를 덮는 커버(213)에 의해 밀봉된다.
상기 시스템은 상기 마이크로실린더들(143)의 개방된 단부들(146)을 밀봉하 도록 구성된 밀봉 유닛(25)을 더 포함한다. 상기 시스템은 또한 상기 밀봉 유닛(25)에 연결되며 제어가능한 흡입 밸브(24)에 연결되고, 작동을 제어하도록 구성된 제어 유닛(26)을 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 밀봉 유닛(25)은 상기 마이크로실린더들(143)의 개방된 단부들(146) 아래 상기 하우징(211)에 장착된 도가니(251)를 구비한다. 상기 밀봉 유닛(25)은 상기 도가니(251)에 연결된 전기 가열 부분(252)을 더 구비한다. 상기 밀봉 유닛(25)은 또한 상기 압력솥(21)의 외측에 배치되며 상기 챔버(212)와 상기 흡입 다기관(23)을 통해 상기 기체 소스(22)에 연결되는 제어가능한 압력 유닛(253)을 구비한다. 상기 밀봉 유닛(25)는 또한 상기 도가니(251)에 기계적으로 연결되는 전기 구동부(254)를 더 구비한다. 상기 전기 가열 부분(252), 및 상기 전기 구동부(254)는 상기 하우징(211)의 외측에 배치되는 동력원(미도시)에 의해 동력이 공급될 수 있다.
상기 도가니(251)는 용융에 필요한 합금을 담고 상기 마이크로실린더들(143)을 밀봉하기 위해 플러그들(147)을 형성하도록 구성된다. 상기 전기 가열 부분(252)은 상기 도가니(251)에 배치된 합금을 가열하고 녹이도록 구성된다. 상기 제어가능한 압력 유닛(253)은 상기 흡입 다기관(23)을 통해 상기 챔버(212)에 상기 기체를 공급하도록 구성된다. 상기 제어가능한 압력 유닛(253)은 상기 카트리지(14)의 형태에 의해 결정되는 소정의 알고리즘에 따라, 상기 챔버(212)에 공급되는 상기 기체의 압력의 계속적인(매끄러운) 또는 단속적인(단계적인) 변화를 구성한다. 상기 전기 구동부(254)는 상기 개방 단부들(146)에 접촉하면서 상기 합금을 용융 상태로 만들기 위해 상기 도가니(251)를 위 및/또는 아래로 움직이도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어 유닛(26)은 상기 챔버(212)에 배열되며 상기 챔버(212)의 기체 압력을 나타내는 기체 압력 센서 신호를 생성하도록 작동할 수 있는 압력 센서(261)를 포함한다. 상기 제어 유닛(26)은 또한 상기 하우징(211)의 외부에 배치되며 제어기(262)를 포함한다. 상기 제어기(262)는 상기 압력 센서(261), 상기 제어가능한 압력 유닛(253) 및 상기 흡입 밸브(24)에 연결된다. 상기 제어기(262)는, 특히, 상기 기체 압력 센서 신호에 반응하며, 상기 제어가능한 압력 유닛(253) 및/또는 기체 공급을 제어하는 상기 흡입 밸브(24)에 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
상기 제어 유닛(26)은 상기 도가니(251) 내에 배치되는 온도 센서(263)를 더 구비한다. 상기 온도 센서(263)는 상기 합금의 온도를 나타내는 합금 온도 센서 신호를 생성하도록 작동할 수 있다. 상기 온도 센서(263)는 상기 온도 센서 신호에 반응하며 그것의 가열 작동을 제어하기 위해 전기적 가열 부분(152)에 제어 신호를 발생시킬 수 있는 제어기(262)에 연결된다.
상기 제어 유닛(26)은 상기 도가니(251)에 연결된 합금 레벨 미터(alloy level meter)(264)를 더 구비한다. 상기 합금 레벨 미터(264)는 상기 도가니(251)의 합금 레벨을 나타내는 합금 레벨 센서 신호를 생성하도록 작동할 수 있다. 상기 레벨 미터(264)는, 예를 들면, 플로트 레벨 아암(float level arm)(미도시)에 장착되는 플로트(미도시)와 상기 플로트 레벨 아암에 연결되는 표시기 (indicator)(미도시)를 포함한다. 상기 표시기는 상기 도가니(251)의 플로트 위치를 나타내도록 작동할 수 있다.
상기 합금 레벨 미터(264)의 표시기는 상기 합금 레벨 센서 신호에 반응하며 상기 도가니(251)의 움직임을 제어하는 전기 구동부(264)에 제어 신호를 발생시킬 수 있는 제어기(262)에 연결될 수 있다. 또한, 상기 도가니(251)에 합금을 첨가하는 것이 필요한 경우, 상기 제어기(262)는 소정의 레벨 밸브보다 더 적은 합금 레벨을 나타내는, 사용자(operator)(미도시)에 경고 신호를 발생시킬 수 있다.
상기 제어 유닛(26)은 상기 마이크로실린더들(143) 부근에 배치되며 합금 컬럼(column) 미터(265)를 더 구비한다. 상기 합금 컬럼 미터(265)는 상기 단부(146) 가까이 있는 마이크로실린더들(143)의 상기 합금 컬럼의 길이를 나타내는 합금 컬럼 센서 신호를 생성하도록 작동할 수 있다.
상기 합금 컬럼 미터(265)는 상기 단부들(146) 가까이 있는 마이크로실린더들(143)의 소정의 길이에서 상기 합금의 존재를 표시하는 데 적합한 알려진 장치이다. 상기 장치는, 예를 들면, 빛을 투과시키는 합금으로 막힌 마이크로실린더들(143)의 광학적 특성 변화를 측정하는 광검출기(미도시)와 광원(미도시)을 포함한다. 또 다른 예에 따르면, 상기 마이크로실린더들(143)에서의 상기 합금의 존재는 상기 마이크로실린더들(143)의 자기적 특성(magnetic properties)의 변화에 의해 나타날 수 있다. 따라서, 상기 합금 컬럼 미터(265)는 상기 마이크로실린더들(143)의 자기 특성을 측정하도록 구성된 대응되는 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 본 발명은 상기 합금 컬럼 미터(265) 및 상기 제어 유닛(26)의 다른 센 싱(sensing) 장치의 특정 실행에 한정되지 않는다.
상기 합금 컬럼 미터(265)는 상기 합금 컬럼 센서 신호에 반응하며 상기 제어가능한 압축 유닛(253)에 제어 신호를 발생시킬 수 있는 제어기(262), 흡입 벨브(24) 및/또는 그것의 작동을 제어하는 전기 구동부(254)에 연결될 수 있다. 특히, 상기 마이크로실린더들(143)에서의 상기 합금 컬럼의 길이는 개방 단부들(146)로 용융된 합금을 밀어낼 수 있는 초과 압력을 제공함으로써 변화될 수 있다.
작동 중에, 수소로 채워진 상기 카트리지(14)는 상기 커버(213)로 밀봉된 압력솥(21)의 챔버(212)에 배치된다. 상기 카트리지(14)가 상기 챔버(212)에 배치되는 경우, 상기 마이크로실린더들(143)은 상기 개방 단부들(146)이 아래쪽으로 향하도록 수직하게 배열되는 것이 바람직하다.
이 경우, 기체는 상기 챔버(212)에서 압축되며, 그것에 의해 중공의 마이크로실린더들(143)의 캐비티들로 상기 개방 단부들(146)을 통해 상기 기체 투과를 제공한다. 압축은 상기 수소 소스(22)에서 상기 챔버(212)에 기체를 제공하는 압축 유닛(253)에 의해 수행된다. 압축 시간 간격 동안에 상기 압축 유닛(253)을 작동하는 중에, 상기 챔버(212)에서의 압력은 증가한다. 비어 있는 상기 마이크로실린더들(143)의 케비티들은 상기 단부들(146)로부터 상기 기체를 받으며 상기 마이크로실린더들(143)에서의 압력 또한 증가한다. 상기 압력솥에서의 기체 압력이 소정의 압력값에 도달할 때까지, 상기 압력솥은 상기 체제하에서 유지된다. 예를 들면, 소고가 이용될 때, 상기 압력솥에서의 압력은 대략 2000atm에 도달할 수 있다. 상기 채우는 과정 동안의 가압률은 제어될 수 있으며 그래서 상기 마이크로실린더 들(143)의 외부와 내부의 압력 사이의 압력차는 상기 마이크로실린더들(143)이 붕괴되는 강압 한계(stress limit)를 초과하지 않는다.
상기 챔버(212)에서 소정의 압력값에 도달한 후, 상기 마이크로실린더들(143)의 상기 개방 단부들(146)은 상기 마이크로실린더들 재료의 작동 온도보다 더 낮은 용융점을 갖는 녹기 쉬운 합금으로 반들어진 플러그들(147)로 밀봉된다. 상기 개방 단부들(146)의 밀봉은 녹기 쉬운 합금을 제공하는 것과 상기 마이크로실린더들(143)의 개방 단부들(146) 아래 상기 하우징(211)에 장착되는 상기 도가니(251)에서 상기 합금을 녹이는 것을 포함한다. 이때, 상기 전기 구동부(254)는 상기 개방 단부들(146)와 연결되는 용융된 합금을 가져오기 위해 상기 도가니(251)을 움직이도록 작동될 수 있다. 그 후, 상기 챔버(212)에서의 압력은 용융된 합금을 밀어 상기 개방 단부들(146)로 침투시키는 상기 챔버에서 초과 압력을 제공하기 위하여 소정의 길이로 제어가능하게 증가한다. 결과적으로, 상기 마이크로실린더들(143)에서의 합금 컬럼들은 상기 단부들(146) 가까이에 형성될 수 있다. 합금 컬럼들(특히, 침투 깊이(penetration depth)의 소정의 길이가 도달된 때, 상기 용융된 합금에서 상기 마이크로실린더들(143)을 분리하기 위해, 상기 전기 구동부(254)는 상기 도가니(251)를 위로 움직이도록 작동될 수 있다. 이때, 마이크로실린더들 내부로 침투되는 상기 합금의 온도는 상기 "고체" 플러그들(147)을 형성하는 상기 합금 컬럼들을 연화시키는 연화점(softening point) 아래로 감소될 수 있다 .
상기 채워진 카트리지(14)는 상기 압력솥(21)에서 제거될 수 있으며, 예를 들면, 도 1을 참조하여 상술한 바와 같이, 소비자(consumer)에 의해 이용될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 바람직한 실시예들에 의해 설명되었을 때, 상기 개시에 기초한 개념을 본 발명의 몇몇 목적을 실하기 위한 다른 구조 시스템들 및 과정들의 설계의 기초로서 이용할 수 있다.
본 발명이 압축된 수소 기체의 저장 및 유리(liberation)의 목적을 위해 설명될 때, 본 발명의 출원은 수소 에너지학(hydrogen energetics)에 한정되지 않는다. 종래의 기술에서, 수소를 채우고 유리하는 것(liberating)은 저장 마이크로캡슐들의 벽을 통해 상기 기체를 확산시키는 것에 기초하였다. 수소 및 헬륨과 이외의 기체들의 확산률은 보통 온도에서 무시할 정도로 낮기 때문에, 상기 종래 기술은 상기 기체들의 저장 및 유리(liberation)를 위해 이용될 수 없다. 상기 종래 기술의 제한은 본 발명에 적용되지 않는데, 이는 상기 벽을 통한 확산은 본 확산의 장치에 이용되지 않기 때문이다.
따라서, 본 발명은 수소 이외의 기체들, 예를 들면, 메탄, 산소, 등의 저장 및 유리(liberation)에 이용될 수 있다.
여기서 이용되는 표현 및 용어는 설명을 위한 것이며 이에 제한되지 않는다.
그러므로, 본 발명의 범위는 여기서 제시된 예시적인 실시예들에 의해 제한되지 않는다. 다른 변형예들은 첨부된 청구항들에서 형성된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있을 수 있다. 특징들, 기능들 및/또는 특성들의 다른 조합들 및 서브 조합은 본 출원 또는 관련된 출원의 새로운 청구항들 또는 본 청구항들의 보정을 통해 청구될 수 있다. 상기 보정된 또는 새로운 청구항들은, 그것들이 다른 조합들 또는 동일한 조합들로 이어진다 할지라도, 최초 청구항들의 범위에서 다르거나, 더 넓거나, 더 좁거나, 동일하다 할지라도, 본 명세서의 주제 내에 포함되는 것으로 간주된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 기체 저장 및 유리 장치의 도식적인 단면도이며,
도 2는 본 발명의 카트리지에 기체를 채우는 시스템의 도식적인 단면도이다.

Claims (19)

  1. 압축된 기체 저장을 위한 캐비티들(cavities)을 형성하는 중공의(hollow) 마이크로실린더들(microcylinders)의 배열을 구비하는 카트리지(cartridge)를 포함하는 챔버(chamber)를 형성하는 하우징(housing);
    상기 카트리지로부터 상기 카트리지에 의해 점유되지않는 상기 챔버의 용량(a volume of the chamber)으로 상기 기체를 제어가능하게 유리하는(liberating) 기체 유리 기구(gas liberating tool);
    배출 파이프(outlet pipe)를 통해 상기 하우징에 연결되는 제어가능한 배출 밸브(discharge valve);
    상기 기체 유리 기구 및 작동을 제어하는 제어가능한 배출 밸브에 연결되는 제어 시스템;을 구비하며,
    상기 마이크로실린더 각각은 플러그(plug)로 밀봉된 단부를 가지며,
    상기 마이크로실린더들은 상기 플러그로 밀봉된 적어도 하나의 단부에 인접한 테이퍼 부분(tapering portion)을 구비하는 압축 기체 저장 및 유리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 하우징을 개방하고 밀봉하는 분리가능한 커버를 포함하는 압축 기체 저장 및 유리 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기체 유리 기구는,
    상기 하우징에 배치되며 샤프트 상에 장착된 열적 개방기(thrermal opener);
    상기 열적 개방기에 움직임을 제공하기 위한 상기 샤프트에 기계적으로 연결되는 전기 구동부(electric drive);를 포함하는 압축 기체 저장 및 유리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열적 개방기는 상기 제어 시스템에 연결된 제어가능한 동력원(power source)에 연결된 가열 스트립(heating strip)을 포함하는 압축 기체 저장 및 유리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플러그는 상기 마이크로실린더 재료의 녹는점보다 더 낮은 녹는점을 갖는 녹기 쉬운 합금으로 만들어진 압축 기체 저장 및 유리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 녹기 쉬운 합금은 Sn16Pb32Bi52, SnBi58 및SnIn52로부터 선택된 적어도 하나의 합금인 압축 기체 저장 및 유리 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제어 시스템은,
    상기 챔버에 배치되며 상기 챔버에서 상기 기체 압력을 나타내는 압력 센서 신호를 생성하는 압력 센서;
    상기 열적 개방기에 인접하여 배치된 온도 센서;
    상기 배출 파이프에서 상기 기체의 흐름(flow)을 나타내는 기체 흐름 센서 신호를 생성하는 유량계(flow meter); 및
    상기 열적 개방기, 상기 전기 구동부, 상기 압력 센서 및 상기 유량 측정계로부터 선택된 적어도 하나의 장치에 연결되며 상기 압력 측정 신호, 상기 온도 센서 신호, 및 상기 기체 흐름 센서 신호로부터 선택된 적어도 하나의 신호에 반응하는 제어기;를 구비하며,
    상기 온도 센서는 상기 열적 개방기의 온도를 측정하고 상기 온도를 나타내는 온도 센서 신호를 생성하며,
    상기 제어기는 상기 열적 개방기, 상기 전기 구동부, 및 상기 배출 밸브로부터 선택된 적어도 하나의 장치의 작동을 제어하는 제어 신호들을 생성시킬 수 있는 압축 기체 저장 및 유리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 챔버에서의 압력이 위험한 수준에 도달한 때 자동적으로 개방될 수 있는 적어도 하나의 안전 밸브를 더 포함하는 압축 기체 저장 및 유리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기체는 수소, 메탄, 산소 및 이들의 혼합물로부터 선택된 압축 기체 저장 및 유리 장치.
  11. 개방 단부들을 가지는 중공의 마이크로실린더들의 배열을 갖는 카트리지를 충전하고 기체를 저장하는 시스템에 있어서,
    상기 시스템은,
    제어가능한 흡입 밸브를 구비하며 흡입 다기관(manifold)을 통해 상기 카트리지를 충전하는데 이용되는 기체의 소스에 연결되는 하우징을 갖는 압력솥(autoclave);
    상기 개방 단부들을 밀봉하는 밀봉 유닛; 및
    상기 밀봉 유닛 및 상기 제어가능한 흡입 밸브에 연결되며, 작동을 제어하는 제어 유닛;을 구비하며,
    상기 하우징은 상기 카트리지를 유지하는 챔버를 형성하며 상기 중공의 마이크로실린더들은 상기 개방 단부들이 아래로 향하면서 수직으로 배열된 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 밀봉 유닛은,
    상기 마이크로실린더들의 개방 단구들 아래에서 상기 하우징에 장착되며, 상기 마이크로실린더들을 밀봉하는 플러그들을 형성하는데 필요한 합금을 보유하는 도가니;
    상기 도가니에 연결되며, 상기 도가니에 배치되는 상기 합금을 가열하고 녹이는 전기 가열 부분;
    기체의 소스 및 챔버에 연결되며, 상기 흡입 다기관을 통해 상기 챔버에 상기 기체를 제공하는 제어가능한 압축 유닛;
    상기 도가니에 기계적으로 연결되며, 상기 개방 단부들에 접촉하여 상기 합금을 용융 상태로 이르게 하는 상기 도가니를 움직이는 전기 구동부;를 구비하는 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어 유닛은,
    상기 챔버에 배치되며 상기 챔버에서의 상기 압력을 나타내는 기체 압력 센서 신호를 생성하도록 작동하는 압력 센서;
    상기 압력 센서, 상기 제어가능한 압축 유닛, 및 상기 흡입 밸브에 연결된 제어기;를 구비하며,
    상기 제어기는 상기 기체 압력 센서 신호에 반응하며, 상기 제어가능한 압축 유닛과 작동을 제어하는 상기 흡입 밸브로부터 선택된 적어도 하나의 장치에 제어 신호들을 발생시킬 수 있는 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 도가니 내에 배치되며, 상기 합금의 온도를 나타내는 합금 온도 센서 신호를 생성하도록 작동하는 온도 센서를 더 구비하며,
    상기 온도 센서는 상기 제어기에 연결되며,
    상기 제어기는 상기 온도 센서 신호에 반응하며 작동을 제어하는 상기 전기 가열 부분에 제어 신호를 생성할 수 있는 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 도가니에 연결되며, 상기 도가니에서 상기 합금의 레벨(level)을 나타내는 합금 레벨 센서 신호를 생성하도록 작동하는 합금 레벨 미터를 더 구비하며,
    상기 합금 레벨 미터는 상기 제어기에 연결되며,
    상기 제어기는, 상기 합금이 소정의 레벨값보다 더 작은 경우, 상기 합금 레벨 센서 신호에 반응하며, 상기 전기 구동부에 제어 신호와 경고 신호를 발생시킬 수 있는 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 마이크로실린더들에 인접하여 배치되며 상기 단부들 부근에 상기 마이크로실린더들에서의 상기 합금 컬럼(column)의 길이를 나타내는 합금 컬럼 센서 신호를 생성하도록 작동하는 합금 컬럼 미터(column meter)를 더 구비하며,
    상기 합금 컬럼 미터는 상기 제어기에 연결되며,
    상기 제어기는 상기 합금 컬럼 센서 신호에 반응하며, 상기 제어가능한 압축 유닛, 상기 흡입 밸브 및 작동을 제어하는 상기 전기 구동부로부터 선택된 적어도 하나의 장치로 제어 신호를 발생시킬 수 있는 시스템.
  17. 개방 단부들을 갖는 중공의 마이크로실린더들을 갖는 카트리지를 충전하고 기체를 저장하는 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 카트리지를 제공하는 단계;
    상기 카트리지를 충전하는데 이용되는 기체 소스에 연결되는 하우징을 갖는 압력솥의 챔버에 상기 카트리지를 배치시키는 단계;
    상기 챔버에서 상기 기체를 압축하고, 상기 중공의 마이크로실린더들의 캐비티들로 상기 개방 단부들을 통해 상기 기체를 침투시키는 단계;
    상기 마이크로실린더 재료의 녹는점보다 더 낮은 녹는점을 갖는 녹기 쉬운 합금으로 만들어진 플러그들을 갖는 상기 개방 단부들을 밀봉하는 단계;를 구비하 는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 챔버에 상기 카트리지를 배치하는 단계는 상기 카트리지를 수직으로 배치하여 상기 개방 단부들이 아래를 향하도록 하는 단계를 구비하는 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 개방 단부들을 밀봉하는 단계는,
    상기 마이크로실린더들의 개방 단부들 아래에서 상기 하우징에 장착되는 도가니에서 상기 녹기 쉬운 합금을 녹이는 단계;
    전기 구동부에 의해 상기 개방 단부들에 접촉하면서 상기 합금을 용융된 상태로 가져오는 단계;
    상기 개방 단부들로 상기 용융된 합금을 밀어 넣기 위해 상기 챔버에 초과 압력을 제공하고, 그로 인해 상기 단부들 가까이에 있는 상기 마이크로실린더들에서 합금 컬럼들을 형성하는 단계;
    상기 용융된 합금으로부터 상기 마이크로실린더들을 분리하는 단계;
    상기 합금 컬럼들을 응고시키고, 그로 인해 상기 플러그들을 형성하는 단계;를 포함하는 방법.
KR1020080058474A 2007-11-08 2008-06-20 마이크로실린더 배열에서 압축된 기체를 저장하고 유리하는장치 및 상기 마이크로실린더 배열들을 충전하는 시스템 KR101185175B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US98642007P 2007-11-08 2007-11-08
US60/986,420 2007-11-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090048294A KR20090048294A (ko) 2009-05-13
KR101185175B1 true KR101185175B1 (ko) 2012-09-24

Family

ID=40527892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080058474A KR101185175B1 (ko) 2007-11-08 2008-06-20 마이크로실린더 배열에서 압축된 기체를 저장하고 유리하는장치 및 상기 마이크로실린더 배열들을 충전하는 시스템

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7870878B2 (ko)
EP (1) EP2062850A3 (ko)
JP (1) JP2009115310A (ko)
KR (1) KR101185175B1 (ko)
RU (1) RU2399829C2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200022458A (ko) * 2017-07-28 2020-03-03 에이치2-에너지 리미티드 라이어빌리티 컴퍼니 연료 가스 저장 시스템

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007144868A1 (en) * 2006-06-12 2007-12-21 C. En. Limited Apparatus and cartridge for storage of compressed hydrogen gas
KR101120574B1 (ko) * 2008-12-22 2012-03-09 한국전자통신연구원 가스 저장 구조체 및 이를 포함하는 가스 저장 장치
WO2011080746A1 (en) * 2010-01-04 2011-07-07 C. En. Limited Apparatus for storage of compressed hydrogen gas in micro-cylindrical arrays
DE102011114728A1 (de) * 2011-10-01 2013-04-04 Daimler Ag Vorrichtung zur Speicherung eines gasförmigen Brennstoffs
DE102011087023A1 (de) 2011-11-24 2013-05-29 Helmholtz-Zentrum Berlin Für Materialien Und Energie Gmbh Verfahren und anordnung zur hochdruckspeicherung von wasserstoffgas
US9052063B2 (en) 2012-01-20 2015-06-09 L'Air Liquide Société Anonyme Pour L'Étude Device for storage of compressed gas, method of making the same, and method of using the same
WO2013132791A1 (ja) 2012-03-06 2013-09-12 パナソニック株式会社 圧電体膜、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドを用いて画像を形成する方法、角速度センサ、角速度センサを用いて角速度を測定する方法、圧電発電素子ならびに圧電発電素子を用いた発電方法
KR20150075084A (ko) * 2012-09-19 2015-07-02 씨. 이엔 리미티드 수소 가스 고압 저장 시스템
RU2562493C2 (ru) * 2013-10-30 2015-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") Способ хранения атомарного водорода
GB2559712B (en) * 2015-11-24 2022-03-02 Ge Aviat Systems Ltd Solid state delivery system
FI126967B (en) 2016-03-03 2017-08-31 Skangas AS Pneumatic emergency stop system
AU2019397742B2 (en) * 2018-12-11 2023-03-09 Clean Planet Inc. Heat utilization system, and heat generating device
KR20210045802A (ko) * 2019-10-17 2021-04-27 현대자동차주식회사 연속 충전 및 용량별 평가가 가능한 범용 수소 충전 평가 시스템
CN112299367A (zh) * 2020-11-06 2021-02-02 山东大学 一种超低速旋转低应变高填充率储氢合金反应装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4328768A (en) 1980-07-24 1982-05-11 General Motors Corporation Hydrogen fuel storage and delivery system
WO2005028945A2 (en) 2003-09-19 2005-03-31 Prototech As Storage of pressurised fluids
WO2007072470A1 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 C. En. Limited Apparatus and cartridge for storage of compressed hydrogen gas and system for filling the cartridge

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US872795A (en) 1906-10-23 1907-12-03 American Thermos Bottle Co Double-walled vessel with a space for a vacuum between the walls.
AT278499B (de) * 1967-04-14 1970-02-10 Orszagos Koolaj Gazipari Patrone zum Aufspeichern von unter Druck stehendem Gas und Verfahren zur Herstellung dieser Patrone
US4303731A (en) * 1979-08-24 1981-12-01 Torobin Leonard B Compressed gaseous materials in a contained volume
US6231642B1 (en) * 1999-04-09 2001-05-15 Praxair Technology, Inc. Glass membrane for controlled diffusion of gases
JP2004108570A (ja) 2002-07-22 2004-04-08 Toyota Motor Corp 水素貯蔵容器
JP4119304B2 (ja) 2003-05-20 2008-07-16 トヨタ自動車株式会社 ガス貯蔵装置
RU2267694C1 (ru) 2005-02-03 2006-01-10 Александр Федорович Чабак Емкость для хранения водорода
JP4467014B2 (ja) 2004-10-27 2010-05-26 シー．イーエヌ．リミテッド 水素ガス貯蔵タンクおよび貯蔵材
RU2283453C2 (ru) 2004-10-27 2006-09-10 Александр Федорович Чабак Емкость для хранения водорода и способ аккумулирования водорода
RU2285859C1 (ru) 2005-03-29 2006-10-20 Александр Федорович Чабак Емкость для хранения и аккумулирования водорода
RU2283454C1 (ru) * 2005-07-08 2006-09-10 Александр Федорович Чабак Емкость для хранения водорода (варианты)
RU2304727C1 (ru) 2006-04-20 2007-08-20 Александр Федорович Чабак Двигательная установка на кислородно-водородном топливе
RU2327078C2 (ru) 2006-06-07 2008-06-20 Александр Федорович Чабак Емкость для хранения водорода
WO2007144868A1 (en) * 2006-06-12 2007-12-21 C. En. Limited Apparatus and cartridge for storage of compressed hydrogen gas
RU2339870C1 (ru) 2007-03-14 2008-11-27 Александр Федорович Чабак Емкость для хранения газов
RU2345273C1 (ru) 2007-06-01 2009-01-27 Александр Федорович Чабак Емкость для хранения водорода

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4328768A (en) 1980-07-24 1982-05-11 General Motors Corporation Hydrogen fuel storage and delivery system
WO2005028945A2 (en) 2003-09-19 2005-03-31 Prototech As Storage of pressurised fluids
WO2007072470A1 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 C. En. Limited Apparatus and cartridge for storage of compressed hydrogen gas and system for filling the cartridge

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200022458A (ko) * 2017-07-28 2020-03-03 에이치2-에너지 리미티드 라이어빌리티 컴퍼니 연료 가스 저장 시스템
KR102303890B1 (ko) 2017-07-28 2021-09-17 에이치2-에너지 리미티드 라이어빌리티 컴퍼니 연료 가스 저장 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008126801A (ru) 2010-01-10
JP2009115310A (ja) 2009-05-28
US20090120811A1 (en) 2009-05-14
EP2062850A3 (en) 2009-10-14
KR20090048294A (ko) 2009-05-13
EP2062850A2 (en) 2009-05-27
RU2399829C2 (ru) 2010-09-20
US7870878B2 (en) 2011-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101185175B1 (ko) 마이크로실린더 배열에서 압축된 기체를 저장하고 유리하는장치 및 상기 마이크로실린더 배열들을 충전하는 시스템
WO2007072470A1 (en) Apparatus and cartridge for storage of compressed hydrogen gas and system for filling the cartridge
RU2440290C2 (ru) Устройство и картридж для хранения сжатого газообразного водорода
US7501008B2 (en) Hydrogen storage systems and fuel cell systems with hydrogen storage capacity
US9052063B2 (en) Device for storage of compressed gas, method of making the same, and method of using the same
CN101603626B (zh) 卸压装置的致动
US7648567B2 (en) Tank and material for storage of hydrogen gas
US20070159345A1 (en) Safety warning and shutdown device and method for hydrogen storage containers
US10928005B2 (en) Multicapillary system for storing fuel gases
CA1093984A (en) Hydride container
CN111336399A (zh) 一种输送能源气体的系统
KR20150075084A (ko) 수소 가스 고압 저장 시스템
EP1944539A1 (en) Hydrogen storage container
WO2011080746A1 (en) Apparatus for storage of compressed hydrogen gas in micro-cylindrical arrays
EP1114274B1 (en) Apparatus for controllably breaking hollow spheres
CA2748017C (en) Gas storage system
CN217482505U (zh) 一种用于储存高压氢气的装置及系统
JP6044788B2 (ja) 反応装置
WO2006108976A2 (fr) Procede de controle du remplissage de bouteilles de gaz
JP4876957B2 (ja) 液体燃料の充填装置及び液体燃料の充填方法
RU123106U1 (ru) Капиллярная емкость с системой охлаждения сжатого водорода
RU81286U1 (ru) Емкость для хранения газов
JP4791024B2 (ja) 燃料生成システム及び燃料電池システム
JPS5954601A (ja) 金属水素化物反応器
CZ372191A3 (cs) Zariadenie na bezpečné skladovanie tekutin

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150922

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160920

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170913

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190304

Year of fee payment: 7