KR101487757B1 - 고압용기 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 천연가스 자동차의 연료탱크나 연료전지 자동차의 수소탱크와 같이 고압의 가스를 안전하게 저장할 수 있는 고압용기 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 고압용기는, 내부에 저장공간을 갖는 메인 라이너와 메인 라이너의 일단에 결합되고 중앙에 결합구멍이 형성된 제 1 결합 보스부가 구비된 반구형의 제 1 서브 라이너를 갖는 합성수지 라이너와, 합성수지 라이너의 외면을 감싸는 보강층과, 제 1 결합 보스부의 결합구멍에 삽입 결합되고 중앙에 유체의 유동을 위한 유로가 형성된 금속성의 노즐 보스와, 제 1 결합 보스부의 제 1 서브 라이너의 내측으로 돌출된 제 1 내측 돌출부 외면에 끼움 결합되어 제 1 내측 돌출부를 이에 삽입된 노즐 보스의 외면에 압착시키는 제 1 내부 압축링을 포함한다.

Description

고압용기 및 그 제조방법{High pressure vessel and method for manufacturing the same}
본 발명은 고압용기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천연가스 자동차의 연료탱크나 연료전지 자동차의 수소탱크와 같이 고압의 가스를 안전하게 저장할 수 있는 고압용기 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 천연가스 자동차의 연료탱크나 연료전지 자동차의 수소탱크와 같은 고압용기는 경량화를 위해 라이너(liner)를 합성수지으로 제작하고, 그 위에 카본섬유나 유리섬유를 에폭시수지와 같은 고분자수지에 적신 후 감아서 제작한다. 고압용기의 라이너로 사용되는 합성수지로는 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스텔 수지 등이 있다.
이러한 합성수지 라이너는 금속성 라이너에 비해 무게가 가볍고 내부식성이 크며, 반복적인 충전피로에 매우 강하다. 또한 금속성 라이너에 비해 충전시간을 단축할 수 있는 장점을 지니고 있다.
이러한 장점에도 불구하고 합성수지 라이너를 사용하는 경우 금속성 라이너를 사용할 때 발생하지 않는 문제가 있다. 즉 고압용기의 제조 시 라이너의 끝단에 레귤레이터나 밸브 등을 연결하기 위한 금속성 노즐 보스를 결합하게 되는데, 합성수지 라이너를 사용하는 경우 금속성 노즐 보스와 합성수지 라이너의 연결부위가 견고하지 못하여 장시간 사용 시 고압가스가 새는 문제가 발생할 수 있다. 특히 사출성형이나 로터리몰딩(rotary molding)에 의해 라이너를 제작하는 경우 금속성 노즐을 삽입하여 성형하는데 이 경우 접착제의 사용이 어렵게 된다.
합성수지 라이너와 금속성 노즐 보스 사이의 연결 구조를 개선하여 고압가스의 누출을 막을 수 있는 고압용기는 다양한 구조의 것이 제안된 바 있는데, 대한민국 등록특허공보 제1161229호(2012. 06. 25 등록)나 대한민국 공개특허공보 제2012-0036132호(2012. 04. 17 공개) 등에 그 예가 개시되어 있다.
현재, 상술한 고압용기 이외에 합성수지 라이너와 금속성 노즐 보스 사이의 결합 구조를 개선하여 고압가스의 누출 위험을 줄이고, 생산성을 높이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 합성수지 라이너와 금속성 노즐 보스 사이의 결합 구조가 개선되어 고압가스의 누출 위험이 작고 생산성이 향상될 수 있는 고압용기 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고압용기는, 내부에 저장공간을 갖는 메인 라이너와 상기 메인 라이너의 일단에 결합되고 중앙에 결합구멍이 형성된 제 1 결합 보스부가 구비된 반구형의 제 1 서브 라이너를 갖는 합성수지 라이너와, 상기 합성수지 라이너의 외면을 감싸는 보강층과, 상기 제 1 결합 보스부의 결합구멍에 삽입 결합되고 중앙에 유체의 유동을 위한 유로가 형성된 금속성의 노즐 보스와, 상기 제 1 결합 보스부의 상기 제 1 서브 라이너의 내측으로 돌출된 제 1 내측 돌출부 외면에 끼움 결합되어 상기 제 1 내측 돌출부를 이에 삽입된 상기 노즐 보스의 외면에 압착시키는 제 1 내부 압축링을 포함한다.
상기 노즐 보스의 외면에는 상기 제 1 결합 보스부와의 결합력을 높이기 위한 돌출부가 외측으로 돌출 구비될 수 있다.
상기 노즐 보스의 돌출부에는 삽입홈이 마련되고, 상기 삽입홈에는 실링부재가 상기 노즐 보스와 상기 제 1 결합 보스부 사이에 개재되도록 삽입될 수 있다.
상기 노즐 보스는 인서트 사출을 통해 상기 제 1 결합 보스부에 결합되고, 상기 노즐 보스의 외면에는 날개부가 돌출 구비되되, 상기 날개부에는 상기 제 1 결합 보스부를 구성하는 합성수지가 유입되도록 관통구멍이 마련될 수 있다.
본 발명에 의한 고압용기는 상기 제 1 결합 보스부의 상기 제 1 서브 라이너의 외측으로 돌출된 제 1 외측 돌출부 외면에 끼움 결합되어 상기 제 1 외측 돌출부를 이에 삽입된 상기 노즐 보스의 외면에 압착시키는 제 1 외부 압축링을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 고압용기는, 중앙에 결합구멍이 형성된 제 2 결합 보스부를 구비하고 상기 메인 라이너의 타단에 결합되어 상기 메인 라이너 및 상기 제 1 서브 라이너와 함께 상기 합성수지 라이너를 구성하는 제 2 서브 라이너와, 상기 제 2 결합 보스부의 결합구멍에 삽입 결합되고 중앙에 고정홈이 형성된 금속성의 고정 보스와, 상기 제 2 결합 보스부의 상기 제 2 서브 라이너의 내측으로 돌출된 제 2 내측 돌출부 외면에 끼움 결합되어 상기 제 2 내측 돌출부를 이에 삽입된 상기 고정 보스의 외면에 압착시키는 제 2 내부 압축링을 더 포함할 수 있다.
상기 고정 보스의 외면에는 상기 제 2 결합 보스부와의 결합력을 높이기 위한 돌출부가 외측으로 돌출 구비되고, 상기 고정 보스의 돌출부에 형성된 삽입홈에는 실링부재가 상기 고정 보스와 상기 제 2 결합 보스부 사이에 개재되도록 삽입될 수 있다.
본 발명에 의한 고압용기는 상기 제 2 결합 보스부의 상기 제 2 서브 라이너의 외측으로 돌출된 제 2 외측 돌출부 외면에 끼움 결합되어 상기 제 2 외측 돌출부를 이에 삽입된 상기 고정 보스의 외면에 압착시키는 제 2 외부 압축링을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고압용기의 제조방법은, (a) 중앙에 유체의 유동을 위한 유로가 형성된 금속성의 노즐 보스를 준비하는 단계와, (b) 중앙에 결합구멍이 형성된 제 1 결합 보스부가 구비된 반구형의 제 1 서브 라이너를 상기 노즐 보스가 상기 결합구멍에 삽입 결합되도록 상기 노즐 보스와 함께 인서트 사출하여 형성하는 단계와, (c) 상기 제 1 결합 보스부의 상기 제 1 서브 라이너의 내측으로 돌출된 제 1 내측 돌출부 외면에 제 1 내부 압축링을 끼움 결합하여 상기 제 1 내측 돌출부를 이에 삽입된 상기 노즐 보스의 외면에 압착시키는 단계와, (d) 상기 노즐 보스가 결합된 상기 제 1 서브 라이너를 내부에 저장공간을 갖는 메인 라이너의 일단에 결합하여 합성수지 라이너를 형성하는 단계와, (e) 상기 합성수지 라이너의 외면에 보강층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 (a) 단계에서는 상기 노즐 보스의 외면에 상기 제 1 결합 보스부와의 결합력을 높이기 위한 돌출부를 형성할 수 있다.
상기 (b) 단계에서 상기 돌출부의 외면에 실링부재를 결합한 상태에서 상기 노즐 보스와 상기 제 1 서브 라이너를 인서트 사출할 수 있다.
상기 (c) 단계에서 상기 제 1 결합 보스부의 상기 제 1 서브 라이너의 외측으로 돌출된 제 1 외측 돌출부 외면에 제 1 외부 압축링을 끼움 결합하여 상기 제 1 외측 돌출부를 이에 삽입된 상기 노즐 보스의 외면에 압착시킬 수 있다.
상기 (d) 단계 이전에, (ⅰ) 금속성의 고정 보스를 준비하는 단계와, (ⅱ) 중앙에 결합구멍이 형성된 제 2 결합 보스부가 구비된 반구형의 제 2 서브 라이너를 상기 고정 보스가 상기 고정 보스의 결합구멍에 삽입 결합되도록 상기 고정 보스와 함께 인서트 사출하여 형성하는 단계와, (ⅲ) 상기 제 2 결합 보스부의 상기 제 2 서브 라이너의 내측으로 돌출된 제 2 내측 돌출부 외면에 제 2 내부 압축링을 끼움 결합하여 상기 제 2 내측 돌출부를 이에 삽입된 상기 고정 보스의 외면에 압착시키는 단계를 더 포함하고, 상기 (d) 단계에서 상기 고정 보스가 결합된 상기 제 2 서브 라이너를 상기 메인 라이너의 타단에 결합하여 상기 합성수지 라이너를 형성할 수 있다.
본 발명에 의한 고압용기는 합성수지 라이너를 구성하는 합성수지재의 제 1 서브 라이너와 금속성의 노즐 보스가 인서트 사출된 후, 제 1 서브 라이너에 제 1 내부 압축링 및 제 1 외부 압축링이 결합됨으로써 제 1 서브 라이너와 노즐 보스 사이의 결합력이 향상되고, 제 1 서브 라이너의 강도가 향상된다. 또한 합성수지 라이너를 구성하는 합성수지재의 제 2 서브 라이너와 금속성의 고정 보스가 인서트 사출된 후, 제 2 서브 라이너에 제 2 내부 압축링 및 제 2 외부 압축링이 결합됨으로써 제 2 서브 라이너와 고정 보스 사이의 결합력이 향상되고, 제 2 서브 라이너의 강도가 향상된다. 따라서, 고압가스의 누출 위험이 작고, 내구성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 고압용기를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 고압용기의 노즐 보스 및 그 주위의 구성 요소를 발췌하여 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 고압용기의 제조 과정 중 일부 과정을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 고압용기의 고정 보스 및 그 주위의 구성 요소를 발췌하여 나타낸 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 고압용기 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. 또한 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 고압용기를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 고압용기의 노즐 보스 및 그 주위의 구성 요소를 발췌하여 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 고압용기의 제조 과정 중 일부 과정을 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 고압용기의 고정 보스 및 그 주위의 구성 요소를 발췌하여 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 고압용기(10)는 천연가스 자동차의 연료탱크나 연료전지 자동차의 수소탱크와 같이 고압의 가스를 저장하기 위한 것으로, 내부에 저장공간이 형성된 합성수지 라이너(20)와, 합성수지 라이너(20)의 외면을 감싸는 보강층(35)과, 합성수지 라이너(20)의 일단에 구비되는 노즐 보스(40)와, 합성수지 라이너(20)의 타단에 구비되는 고정 보스(60)를 포함한다. 여기에서, 합성수지 라이너(20)는 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스텔 수지 등으로 이루어질 수 있고, 보강층(35)은 카본섬유나 유리섬유를 에폭시수지와 같은 고분자수지에 적신 후 합성수지 라이너(20)의 외면에 감아서 형성할 수 있다.
합성수지 라이너(20)는 내부에 저장공간이 형성된 원통형의 메인 라이너(21)와, 메인 라이너(21)의 일단에 결합되어 메인 라이너(21)의 일단을 덮는 제 1 서브 라이너(22)와, 메인 라이너(21)의 타단에 결합되어 메인 라이너(21)의 타단을 덮는 제 2 서브 라이너(28)를 포함한다. 메인 라이너(21)와 제 1 서브 라이너(22) 및 제 2 서브 라이너(28)는 상술한 것과 같은 합성수지로 각각 제조된 후 융착 등의 방법으로 결합된다.
도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 제 1 서브 라이너(22)의 중앙에는 결합구멍(24)이 형성된 제 1 결합 보스부(23)가 구비되고, 제 1 결합 보스부(23)의 결합구멍(24)에는 레귤레이터나 밸브 등의 장치를 결합하기 위한 금속성의 노즐 보스(40)가 삽입 결합된다. 노즐 보스(40)는 중앙에 유체의 유동을 위한 유로(42)가 형성된 노즐 바디(41)와, 노즐 바디(41)의 외면에 돌출 구비된 복수의 돌출부(43)와, 노즐 바디(41)의 중간에 외측으로 돌출 구비되는 날개부(44)를 포함한다. 노즐 바디(41)의 유로(42) 안쪽에는 레귤레이터나 밸브 등의 나사 결합을 위한 나사부가 구비될 수 있다.
이러한 노즐 보스(40)는 인서트 사출을 통해 합성수지재의 제 1 서브 라이너(22)와 일체를 이룬다. 노즐 바디(41)의 외측으로 돌출 구비된 복수의 돌출부(43)와 날개부(44)는 노즐 보스(40)가 제 1 서브 라이너(22)와 인서트 사출될 때 제 1 서브 라이너(22)와의 결합력을 높여 준다. 돌출부(43)와 날개부(44)는 노즐 바디(41)의 외면 둘레를 감싸는 링형상 또는 톱니 형상 등 다양한 형태로 구비될 수 있다. 또한 날개부(44)에는 관통구멍(45)이 마련되는데, 관통구멍(45)은 인서트 사출 시 제 1 결합 보스부(23)를 구성하는 합성수지가 그 안쪽으로 유입됨으로써 노즐 보스(40)와 제 1 서브 라이너(22)의 결합력을 높여주는 역할을 한다.
돌출부(43)에는 실링부재(47)의 결합을 위한 삽입홈(46)이 구비된다. 실링부재(47)는 그 내측 일부가 삽입홈(46)에 삽입됨으로써 돌출부(43)에 안정적으로 결합될 수 있다. 실링부재(47)는 돌출부(43)에 결합된 상태로 제 1 서브 라이너(22)와 인서트 사출된다. 실링부재(47)로는 인서트 사출 시 고온의 합성수지 용융물과 접하여 녹거나 변형되지 않도록 합성수지보다 용융점이 높은 다양한 소재의 것이 이용될 수 있다. 복수의 돌출부(43)에 결합되어 제 1 서브 라이너(22)와 노즐 보스(40) 사이에 개재되는 복수의 실링부재(47)는 제 1 서브 라이너(22)와 노즐 보스(40) 사이의 밀폐력을 향상시켜준다.
도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 제 1 서브 라이너(22)가 노즐 보스(40)와 함께 인서트 사출된 후, 제 1 서브 라이너(22)의 제 1 결합 보스부(23)에는 제 1 내부 압축링(50)과 제 1 외부 압축링(55)이 결합되어 제 1 서브 라이너(22)와 노즐 보스(40)의 결합력을 높여준다. 제 1 내부 압축링(50)은 제 1 결합 보스부(23)의 제 1 서브 라이너(22)의 내측으로 돌출된 제 1 내측 돌출부(25) 외면에 끼움 결합되어 제 1 내측 돌출부(25)를 이에 삽입된 노즐 보스(40)의 외면에 압착시킨다. 그리고 제 1 외부 압축링(55)은 제 1 결합 보스부(23)의 제 1 서브 라이너(22)의 외측으로 돌출된 제 1 외측 돌출부(26) 외면에 끼움 결합되어 제 1 외측 돌출부(26)를 이에 삽입된 노즐 보스(40)의 외면에 압착시킨다. 제 1 내부 압축링(50)의 일단 안쪽 부분에는 제 1 결합 보스부(23)에 원활하게 끼움 결합될 수 있도록 곡면형의 면취부가 구비되고, 제 1 외부 압축링(55)의 일단 안쪽 부분에도 제 1 결합 보스부(23)에 원활하게 끼움 결합될 수 있도록 곡면형의 면취부가 구비된다.
이러한 제 1 내부 압축링(50) 및 제 1 외부 압축링(55)의 작용으로 제 1 서브 라이너(22)의 제 1 결합 보스부(23)가 노즐 보스(40) 쪽으로 조여져 제 1 서브 라이너(22)와 노즐 보스(40) 사이 결합력이 향상된다. 제 1 내부 압축링(50)과 제 1 외부 압축링(55)은 제 1 서브 라이너(22)의 제 1 결합 보스부(23)를 압착시킬 수 있도록 금속 등 제 1 결합 보스부(23)보다 고강도의 소재로 이루어질 수 있다. 제 1 내부 압축링(50) 및 제 1 외부 압축링(55)은 제 1 서브 라이너(22)와 노즐 보스(40) 사이 결합력을 향상시킴과 동시에, 제 1 결합 보스부(23)의 외면을 감쌈으로써 제 1 서브 라이너(22)의 강도를 보강해주는 보강재의 역할도 하게 된다.
한편, 노즐 보스(40)와 제 1 내부 압축링(50) 및 제 1 외부 압축링(55)이 결합된 제 1 서브 라이너(22)는 메인 라이너(21)의 일단에 결합된다. 제 1 서브 라이너(22)와 메인 라이너(21)의 결합은 융착 등 합성수지 구성물을 결합하는 다양한 공지 기술이 이용될 수 있다.
도 1 및 도 4에 도시된 것과 같이, 메인 라이너(21)의 타단에 결합되는 제 2 서브 라이너(28)의 중앙에는 결합구멍(30)이 형성된 제 2 결합 보스부(29)가 구비되고, 제 2 결합 보스부(29)의 결합구멍(30)에는 금속성의 고정 보스(60)가 삽입 결합된다. 고정 보스(60)는 중앙에 고정홈(62)이 형성된 노즐 바디(61)와, 노즐 바디(61)의 외면에 돌출 구비된 복수의 돌출부(63)와, 노즐 바디(61)의 중간에 외측으로 돌출 구비되는 날개부(64)를 포함한다. 이러한 고정 보스(60)는 고압용기(10)를 고정하기 위한 고정장치 등의 결합을 위한 것으로, 노즐 바디(61)의 고정홈(62) 안쪽에는 고정장치와의 나사 결합을 위한 나사부가 구비될 수 있다.
이러한 고정 보스(60)는 제 2 서브 라이너(28)와 인서트 사출을 통해 일체형으로 제조된다. 노즐 바디(61)의 외측으로 돌출 구비된 복수의 돌출부(63)와 날개부(64)는 고정 보스(60)가 제 2 서브 라이너(28)와 인서트 사출될 때 제 2 서브 라이너(28)와의 결합력을 높여 준다. 돌출부(63)와 날개부(64)는 노즐 바디(61)의 외면 둘레를 감싸는 링형상 또는 톱니 형상 등 다양한 형태로 구비될 수 있다. 또한 날개부(64)에는 관통구멍(65)이 마련되는데, 관통구멍(65)은 인서트 사출 시 제 2 결합 보스부(29)를 구성하는 합성수지가 그 안쪽으로 유입됨으로써 고정 보스(60)와 제 2 서브 라이너(28)의 결합력을 높여주는 역할을 한다.
돌출부(63)에는 실링부재(67)의 결합을 위한 삽입홈(66)이 구비된다. 실링부재(67)는 그 내측 일부가 삽입홈(66)에 삽입됨으로써 돌출부(63)에 안정적으로 결합될 수 있다. 실링부재(67)는 돌출부(63)에 결합된 상태로 제 2 서브 라이너(28)와 인서트 사출된다. 실링부재(67)로는 인서트 사출 시 고온의 합성수지 용융물과 접하여 녹거나 변형되지 않도록 합성수지보다 용융점이 높은 다양한 소재의 것이 이용될 수 있다. 복수의 돌출부(63)에 결합되어 제 2 서브 라이너(28)와 고정 보스(60) 사이에 개재되는 복수의 실링부재(67)는 제 2 서브 라이너(28)와 고정 보스(60) 사이의 밀폐력을 향상시켜준다.
노즐 보스(40)와 제 1 서브 라이너(22)의 결합 과정과 마찬가지로, 제 2 서브 라이너(28)가 고정 보스(60)와 함께 인서트 사출된 후, 제 2 서브 라이너(28)의 제 2 결합 보스부(29)에는 제 2 내부 압축링(70)과 제 2 외부 압축링(75)이 결합되어 제 2 서브 라이너(28)와 고정 보스(60)의 결합력을 높여준다. 제 2 내부 압축링(70)은 제 2 결합 보스부(29)의 제 2 서브 라이너(28)의 내측으로 돌출된 제 2 내측 돌출부(31) 외면에 끼움 결합되어 제 2 내측 돌출부(31)를 이에 삽입된 고정 보스(60)의 외면에 압착시킨다. 그리고 제 2 외부 압축링(75)은 제 2 결합 보스부(29)의 제 2 서브 라이너(28)의 외측으로 돌출된 제 2 외측 돌출부(32) 외면에 끼움 결합되어 제 2 외측 돌출부(32)를 이에 삽입된 고정 보스(60)의 외면에 압착시킨다. 제 2 내부 압축링(70)의 일단 안쪽 부분에는 제 2 결합 보스부(29)에 원활하게 끼움 결합될 수 있도록 곡면형의 면취부가 구비되고, 제 2 외부 압축링(75)의 일단 안쪽 부분에도 제 2 결합 보스부(29)에 원활하게 끼움 결합될 수 있도록 곡면형의 면취부가 구비된다.
이러한 제 2 내부 압축링(70) 및 제 2 외부 압축링(75)의 작용으로 제 2 서브 라이너(28)의 제 2 결합 보스부(29)가 고정 보스(60) 쪽으로 조여져 제 2 서브 라이너(28)와 고정 보스(60) 사이 결합력이 향상된다. 제 2 내부 압축링(70)과 제 2 외부 압축링(75)은 제 2 서브 라이너(28)의 제 2 결합 보스부(29)를 압착시킬 수 있도록 금속 등 제 2 결합 보스부(29)보다 고강도의 소재로 이루어질 수 있다. 제 2 내부 압축링(70) 및 제 2 외부 압축링(75)은 제 2 서브 라이너(28)와 고정 보스(60) 사이 결합력을 향상시킴과 동시에, 제 2 결합 보스부(29)의 외면을 감쌈으로써 제 2 서브 라이너(28)의 강도를 보강해주는 보강재의 역할도 하게 된다.
한편, 고정 보스(60)와 제 2 내부 압축링(70) 및 제 2 외부 압축링(75)이 결합된 제 2 서브 라이너(28)는 메인 라이너(21)의 타단에 결합된다. 제 2 서브 라이너(28)와 메인 라이너(21)의 결합은 융착 등 합성수지 구성물을 결합하는 다양한 공지 기술이 이용될 수 있다.
메인 라이너(21)의 일단 및 타단에 제 1 서브 라이너(22) 및 제 2 서브 라이너(28)가 결합됨으로써, 양쪽 단부에 노즐 보스(40) 및 고정 보스(60)가 구비된 합성수지 라이너(20)가 완성된다. 그리고 이렇게 합성수지 라이너(20)가 완성되면 합성수지 라이너(20)의 외면에 카본섬유나 유리섬유를 에폭시수지와 같은 고분자수지에 적신 후 합성수지 라이너(20)의 외면에 감아 보강층(35)을 형성함으로써 고압용기(10)를 완성할 수 있다. 보강층(35)의 제 1 서브 라이너(22)가 위치한 부분과 제 2 서브 라이너(28)가 위치한 부분에는 보조 보강층(80)이 구비될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의한 고압용기(10)는 합성수지재의 제 1 서브 라이너(22)와 금속성의 노즐 보스(40)가 인서트 사출된 후, 제 1 서브 라이너(22)에 제 1 내부 압축링(50) 및 제 1 외부 압축링(55)이 결합됨으로써 제 1 서브 라이너(22)와 노즐 보스(40) 사이의 결합력이 향상되고, 제 1 서브 라이너(22)의 강도가 향상된다. 또한 합성수지재의 제 2 서브 라이너(28)와 금속성의 고정 보스(60)가 인서트 사출된 후, 제 2 서브 라이너(28)에 제 2 내부 압축링(70) 및 제 2 외부 압축링(75)이 결합됨으로써 제 2 서브 라이너(28)와 고정 보스(60) 사이의 결합력이 향상되고, 제 2 서브 라이너(28)의 강도가 향상된다. 따라서, 고압가스의 누출 위험이 작고, 내구성이 우수하다.
본 발명에 있어서, 제 1 서브 라이너(22)의 제 1 결합 보스부(23)에는 제 1 내부 압축링(50) 또는 제 1 외부 압축링(55) 하나만 결합되어 제 1 결합 보스부(23)와 노즐 보스(40) 사이의 결합력을 높일 수 있다. 그리고 제 2 서브 라이너(28)의 제 2 결합 보스부(29)에는 제 2 내부 압축링(70) 또는 제 2 외부 압축링(75) 하나만 결합되어 제 2 결합 보스부(29)와 고정 보스(60) 사이의 결합력을 높일 수 있다. 또한 고정 보스(60)나 제 2 서브 라이너(28)는 생략될 수 있다. 즉 합성수지 라이너(20)가 일단은 개방되고 타단은 밀폐된 메인 라이너와, 메인 라이너의 일단에 결합되어 메인 라이너의 일단을 덮으며 중앙에 노즐 보스(40)가 결합된 제 1 서브 라이너(22)로 이루어질 수도 있다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 및 변경하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 개량 및 변경은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
10 : 고압용기 20 : 합성수지 라이너
21 : 메인 라이너 22, 28 : 제 1, 2 서브 라이너
23, 29 : 제 1, 2 결합 보스부 25, 31 : 제 1, 2 내측 돌출부
26, 32 : 제 1, 2 외측 돌출부 35 : 보강층
40 : 노즐 보스 41, 61 : 노즐 바디
42 : 유로 43, 63 : 돌출부
44, 64 : 날개부 47, 67 : 실링부재
50, 70 : 제 1, 2 내부 압축링 55, 75 : 제 1, 2 외부 압축링
60 : 고정 보스

Claims (13)

  1. 내부에 저장공간을 갖는 메인 라이너와, 상기 메인 라이너의 일단에 결합되고 중앙에 결합구멍이 형성된 제 1 결합 보스부가 구비된 반구형의 제 1 서브 라이너를 갖는 합성수지 라이너;
    상기 합성수지 라이너의 외면을 감싸는 보강층;
    상기 제 1 결합 보스부의 결합구멍에 삽입 결합되고, 중앙에 유체의 유동을 위한 유로가 형성된 금속성의 노즐 보스;
    상기 제 1 결합 보스부의 상기 제 1 서브 라이너의 내측으로 돌출된 제 1 내측 돌출부 외면에 끼움 결합되어 상기 제 1 내측 돌출부를 이에 삽입된 상기 노즐 보스의 외면에 압착시키는 제 1 내부 압축링; 및
    상기 제 1 서브 라이너 측의 상기 보강층을 감싸도록 마련되는 보조 보강층을 포함하되,
    상기 노즐 보스의 외면에는 상기 제 1 결합 보스부와의 결합력을 높이기 위한 복수의 돌출부가 그 길이 방향을 따라 서로 이격되게 외측으로 돌출 구비되며,
    상기 노즐 보스의 복수의 돌출부에는 각각 삽입홈이 마련되고, 상기 복수의 삽입홈에는 각각 실링부재가 상기 노즐 보스와 상기 제 1 결합 보스부 사이에 개재되도록 삽입되되, 상기 복수의 실링부재는 상기 복수의 삽입홈 내에 각각 일부가 삽입되며,
    상기 제 1 결합 보스부의 상기 제 1 서브 라이너의 외측으로 돌출된 제 1 외측 돌출부 외면에 끼움 결합되어 상기 제 1 외측 돌출부를 이에 삽입된 상기 노즐 보스의 외면에 압착시키는 제 1 외부 압축링이 마련되며, 상기 제 1 외부 압축링의 일단에는 상기 제 1 결합 보스부와 대응하도록 곡면형의 면취부가 마련되는 것을 특징으로 하는 고압용기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐 보스는 인서트 사출을 통해 상기 제 1 결합 보스부에 결합되고, 상기 노즐 보스의 외면에는 날개부가 돌출 구비되되, 상기 날개부에는 상기 제 1 결합 보스부를 구성하는 합성수지가 유입되도록 관통구멍이 마련되는 것을 특징으로 하는 고압용기.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    중앙에 결합구멍이 형성된 제 2 결합 보스부를 구비하고, 상기 메인 라이너의 타단에 결합되어 상기 메인 라이너 및 상기 제 1 서브 라이너와 함께 상기 합성수지 라이너를 구성하는 제 2 서브 라이너;
    상기 제 2 결합 보스부의 결합구멍에 삽입 결합되고, 중앙에 고정홈이 형성된 금속성의 고정 보스; 및
    상기 제 2 결합 보스부의 상기 제 2 서브 라이너의 내측으로 돌출된 제 2 내측 돌출부 외면에 끼움 결합되어 상기 제 2 내측 돌출부를 이에 삽입된 상기 고정 보스의 외면에 압착시키는 제 2 내부 압축링을 포함하며,
    상기 보조 보강층은, 상기 제 2 서브 라이너 측의 상기 보강층을 감싸도록 추가적으로 마련되는 것을 특징으로 하는 고압용기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고정 보스의 외면에는 상기 제 2 결합 보스부와의 결합력을 높이기 위한 돌출부가 외측으로 돌출 구비되고, 상기 고정 보스의 돌출부에 형성된 삽입홈에는 실링부재가 상기 고정 보스와 상기 제 2 결합 보스부 사이에 개재되도록 삽입되는 것을 특징으로 하는 고압용기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 결합 보스부의 상기 제 2 서브 라이너의 외측으로 돌출된 제 2 외측 돌출부 외면에 끼움 결합되어 상기 제 2 외측 돌출부를 이에 삽입된 상기 고정 보스의 외면에 압착시키는 제 2 외부 압축링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고압용기.
  9. (a) 중앙에 유체의 유동을 위한 유로가 형성된 금속성의 노즐 보스를 준비하는 단계;
    (b) 중앙에 결합구멍이 형성된 제 1 결합 보스부가 구비된 반구형의 제 1 서브 라이너를 상기 노즐 보스가 상기 결합구멍에 삽입 결합되도록 상기 노즐 보스와 함께 인서트 사출하여 형성하는 단계;
    (c) 상기 제 1 결합 보스부의 상기 제 1 서브 라이너의 내측으로 돌출된 제 1 내측 돌출부 외면에 제 1 내부 압축링을 끼움 결합하여 상기 제 1 내측 돌출부를 이에 삽입된 상기 노즐 보스의 외면에 압착시키는 단계;
    (d) 상기 노즐 보스가 결합된 상기 제 1 서브 라이너를 내부에 저장공간을 갖는 메인 라이너의 일단에 결합하여 합성수지 라이너를 형성하는 단계;
    (e) 상기 합성수지 라이너의 외면에 보강층을 형성하는 단계; 및
    (f) 상기 제 1 서브 라이너 측의 상기 보강층을 감싸도록 보조 보강층을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 (a) 단계에서 상기 노즐 보스의 외면에는 상기 제 1 결합 보스부와의 결합력을 높이기 위한 복수의 돌출부가 그 길이 방향을 따라 서로 이격되게 외측으로 돌출 구비되며,
    상기 노즐 보스의 복수의 돌출부에는 각각 삽입홈이 마련되고, 상기 복수의 삽입홈에는 각각 실링부재가 상기 노즐 보스와 상기 제 1 결합 보스부 사이에 개재되도록 삽입되되, 상기 복수의 실링부재는 상기 복수의 삽입홈 내에 각각 일부가 삽입되며,
    상기 제 1 결합 보스부의 상기 제 1 서브 라이너의 외측으로 돌출된 제 1 외측 돌출부 외면에 끼움 결합되어 상기 제 1 외측 돌출부를 이에 삽입된 상기 노즐 보스의 외면에 압착시키는 제 1 외부 압축링이 마련되며, 상기 제 1 외부 압축링의 일단에는 상기 제 1 결합 보스부와 대응하도록 곡면형의 면취부가 마련되는 것을 특징으로 하는 고압용기의 제조방법.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 돌출부의 외면에 실링부재를 결합한 상태에서 상기 노즐 보스와 상기 제 1 서브 라이너를 인서트 사출하는 것을 특징으로 하는 고압용기의 제조방법.
  12. 삭제
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이전에,
    (ⅰ) 금속성의 고정 보스를 준비하는 단계;
    (ⅱ) 중앙에 결합구멍이 형성된 제 2 결합 보스부가 구비된 반구형의 제 2 서브 라이너를 상기 고정 보스가 상기 고정 보스의 결합구멍에 삽입 결합되도록 상기 고정 보스와 함께 인서트 사출하여 형성하는 단계; 및
    (ⅲ) 상기 제 2 결합 보스부의 상기 제 2 서브 라이너의 내측으로 돌출된 제 2 내측 돌출부 외면에 제 2 내부 압축링을 끼움 결합하여 상기 제 2 내측 돌출부를 이에 삽입된 상기 고정 보스의 외면에 압착시키는 단계;를 더 수행하고,
    상기 (d) 단계에서 상기 고정 보스가 결합된 상기 제 2 서브 라이너를 상기 메인 라이너의 타단에 결합하여 상기 합성수지 라이너를 형성하는 것을 특징으로 하는 고압용기의 제조방법.
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