KR101517552B1 - 압력용기 이력관리장치 및 그의 충진방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압력용기의 이력관리를 용이하게 하여 누수로 인한 폭발이나 화재를 방지할 수 있는 압력용기 이력관리장치 및 충진방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다
본 발명은 전술한 과제를 달성하기 위해 압력용기의 이력관리 장치로서, 압력용기 표면에 설치되어 변형율을 측정하기 위한 스트레인 게이지와, 상기 압력용기에 설치되어 충진되는 가스 압력을 측정하기 위한 압력계와, 상기 압력용기의 고유 정보의 입출력이 가능하게 형성되는 고유 식별부와, 상기 스트레인 게이지의 변형율과 상기 압력계로부터 입력된 압력에 의해 연산되는 응력에 의해 형성된 측정 응력-변형율 곡선을 상기 고유 식별부에 의해 입력된 압력용기 소재 고유의 기준 응력-변형율 곡선과 비교하여 차이값을 표시하는 제어처리부를 포함하는 이력관리부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리장치에서는 해당 압력용기의 고유 식별부를 통해 충진횟수를 미리 파악하여 각 소재에 대해 정해진 피로 파괴횟수를 초과하는 경우 경고신호를 발송하여 위험성을 사용자에게 통지한다.

Description

압력용기 이력관리장치 및 그의 충진방법{PRESSURE VESSEL HISTORY MANAGEMENT APPARATUS AND ITS USING METHOD}
본 발명은 압력용기 이력관리장치 및 이를 이용한 충진방법에 대한 것으로서, 압력용기의 상태 및 사용이력을 사용자에게 통지할 수 있는 압력용기 이력관리장치 및 충진방법에 대한 것이다.
압력용기는 내부에 고압의 연료를 저장하는 용기로서, LPG, CNG 등과 같은 고압의 연료를 저장하는데 사용된다.
압력용기는 충진소 및 이동식 운송장치에 부착된 모든 압력용기 등에 광범위하게 적용되고 있다.
압력용기는 통상적으로 고압을 견디기 위해 강재 등으로 제작되나 압력용기라도 충진 시에는 팽창되고, 사용 시에는 수축되며, 외부에서의 주기적인 진동과 충격에 의한 피로 균열이 발생하게 된다.
이와 같이 균열이 발생한 압력용기를 계속해서 사용하게 되면 누수 및 폭발의 문제가 발생하여 안전성이 크게 위협 받게 된다.
신규제작 검사와 주기적인 안전검사의 경우 공기 또는 물을 통하여 가압 상태에서 테스트를 하는 방법이 존재하기는 한다.
그러나, 상기 방법은 압력용기의 표면에 구멍이 관통되어 있어야만 누수 또는 누유를 통한 확인이 가능한 것인 바, 제품 표면에 있는 압력용기에 결함이나 균열이 존재하나 누수나 누유가 발생하지 않는 경우에는 확인이 곤란한 단점이 존재한다.
압력용기에 결함이나 균열이 발생한 경우 당장이 아니더라도 예측할 수 없는 향후 시점에 폭발이나 화재가 발생할 위험성이 존재하게 된다.
또한, 압력용기를 오래 사용한 경우 사용자가 압력용기에 대한 이력을 확인할 수 없어 교체주기나 보수 시기를 판단할 수 없게 되므로 사고의 위험성이 계속 존재하는 문제점이 발생한다.
한편, 압력용기는 폭발의 위험성으로 인해 두꺼운 금속재료를 성형하여 제작되어야 하는 데, 이 경우 압력용기의 무게가 증가되어 취급이 용이하지 않으며 차량 등의 연비를 저감시키는 문제를 발생시키게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 한국실용신안공고 1996-0005988호에는 금속소재의 실린더의 외부에 탄소섬유 필라멘트를 감아 피복시키는 구성이 개시되어 있다.
이와 같이 압력용기가 복합소재로 이루어진 경우에는 외부에 둘러싸인 탄소섬유층에 의해 압력용기의 기밀이나 이력관리가 더욱 곤란하게 되는 바, 전술한 문제점은 더욱 심각하게 된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 압력용기의 이력관리를 용이하게 하여 누수로 인한 폭발이나 화재를 사전에 방지할 수 있는 압력용기 이력관리장치 및 충진방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 압력용기의 이력관리 장치는 전술한 과제를 달성하기 위해, 압력용기 표면에 설치되어 변형율을 측정하기 위한 스트레인 게이지와, 상기 압력용기에 설치되어 충진되는 가스 압력을 측정하기 위한 압력계와, 상기 압력용기의 고유 정보가 저장되며 정보의 입력이 가능하게 형성되는 고유 식별부와, 상기 고유 식별부의 고유정보를 판독하는 동시에 상기 고유식별부로 정보를 입력할 수 있도록 형성되는 식별부 리더와, 상기 식별부 리더에 연결되는 제어처리부를 포함하는 이력관리부로 이루어지며, 상기 제어처리부는, 상기 식별부 리더를 통해 상기 고유식별부의 정보에서 압력용기 소재 고유의 응력-변형율 곡선을 읽어들이는 모듈; 상기 압력계를 통해 입력된 압력값을 연산한 응력과 상기 스트레인 게이지를 통해 입력된 변형율값을 통해 측정된 응력-변형율 곡선을 형성하는 모듈; 및 상기 소재 공유 응력-변형율 곡선과 상기 측정된 응력-변형율 곡선을 비교하여 차이값을 검출하는 모듈을 구비하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리 장치에서, 상기 고유 식별부에는 상기 압력용기 소재 고유의 피로반복회수가 저장되고, 상기 압력용기의 출구에는 밸브가 설치되고, 상기 밸브에는 밸브의 개폐를 감지하여 충진횟수를 감지하기 위한 모션 센서가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리 장치에서, 상기 이력관리부는 경고신호를 발송할 수 있는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리 장치에서, 상기 고유 식별부에 입력된 상기 압력용기 소재 고유의 피로충진회수가 상기 이력관리부의 제어처리부로 입력되고, 상기 제어처리부에서는 상기 측정된 압력용기의 충진회수와 상기 고유 피로충진회수의 크기를 비교판단하여, 상기 측정된 압력용기의 충진회수가 상기 고유 피로충진회수보다 큰 경우 상기 표시부를 통해 경고신호를 발송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리 장치에서, 상기 고유 식별부에 입력된 응력-변형율 곡선에서 상기 압력용기 소재 고유의 항복점 변형율이 상기 이력관리부의 제어처리부로 입력되고, 상기 제어처리부에서는 상기 측정된 압력용기의 변형율과 상기 압력용기 소재 고유의 항복점 변형율의 크기를 비교판단하여, 상기 측정된 압력용기에서의 변형율이 상기 압력용기 소재 고유의 항복점 변형율보다 큰 경우 상기 표시부를 통해 경고신호를 발송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리 장치에서, 상기 고유 식별부에 입력된 상기 압력용기 고유의 응력-변형율 곡선의 탄성구간에 대한 정보가 상기 이력관리부의 제어처리부로 입력되고, 상기 제어처리부에서는 상기 측정된 압력용기에서 측정된 응력-변형율 곡선의 탄성구간과 상기 압력용기 고유의 응력-변형율 곡선의 탄성구간의 크기를 비교판단하여, 상기 측정된 압력용기에서 응력-변형율 곡선의 탄성구간과 상기 압력용기 고유의 응력-변형율 곡선의 탄성구간과의 차이가 미리 정해진 허용치를 벗어나는 경우 상기 표시부를 통해 경고신호를 발송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리 장치에서, 상기 표시부를 통한 경고신호가 일정시간 이상 발송된 경우 상기 제어처리부에서는 상기 밸브를 강제로 폐쇄하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리 장치에서, 상기 압력용기는 금속소재의 실린더와, 상기 실린더의 둘레를 감싸는 탄소섬유 필라멘트로 이루어지는 복합재층으로 이루어지고, 상기 스트레인 게이지는 상기 실린더에 장착되며, 상기 고유식별부는 상기 복합재층에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리 장치에서, 상기 실린더에는 상기 스트레인 게이지를 덮는 커버가 설치되며, 상기 복합재층은 상기 커버를 덮도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
압력용기 이력관리장치 충진방법으로서, 압력용기에 설치된 고유 식별부로부터 압력용기의 고유 정보를 읽어 들이는 단계(s100): 압력용기의 충진압력을 측정하여 압력용기에 가해지는 응력을 연산하는 단계(s300); 충진압력에 의해 발생하는 압력용기의 변형율을 측정하는 단계(s400); 단계(s300)에서의 응력 및 단계(s400)에서의 변형율을 이용하여 측정된 응력-변형율 곡선을 압력용기의 고유의 응력-변형율 곡선과 비교하여 변형율 이상상태 여부를 판단하는 단계(s500); 상기 단계(s500)에서 변형율 이상상태가 발생하지 않는 것으로 판단되는 경우에는 가스 충진을 계속하는 단계(s610); 상기 단계(s500)에서 변형율 이상상태가 발생한 것으로 것으로 판단되는 경우에는 경고신호를 발송하는 단계(s810)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리장치 충진방법에서, 상기 단계(s500)에서 변형율 이상상태를 판단하는 방법은, 상기 측정된 응력-변형율 곡선의 탄성구간과 상기 압력용기의 고유의 응력-변형율 곡선의 탄성구간과의 차이가 미리 정해진 범위를 벗어나는 경우 변형율 이상상태로 판단하는 방법 및 상기 측정된 항복점 변형율이 상기 압력용기 고유의 항복점 변형율보다 큰 경우 변형율 이상상태로 판단하는 방법 중 어느 일방으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리장치 충진방법에서, 상기 단계(s100)와 단계(s300) 사이에 충진횟수와 상기 압력용기 고유의 피로파괴횟수를 비교하는 단계(s200)를 더 포함하고, 상기 단계(s200)에서 충진횟수가 상기 압력용기 고유의 피로파괴횟수보다 큰 경우 경고신호를 발송하는 단계(s210)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리장치 충진방법에서, 상기 충진횟수는 압력용기에 설치된 밸브의 개폐횟수를 측정하거나 스트레인 게이지의 작동횟수를 측정하여 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리장치 충진방법에서, 상기 단계(s610) 이전에 충진횟수를 압력용기 고유 식별부에 저장하는 단계(s600)를 더 포함하는 것을 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리장치 충진방법에서, 상기 단계(s810) 이전에 변형율 이상상태를 압력용기의 고유 식별부에 저장하는 단계(s800)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리장치 충진방법에서, 상기 단계(s810)에서 경고신호가 일정시간 이상 발송되는 지 여부를 판단하는 단계(s820)를 포함하고, 상기 단계(s820)에서 경고신호가 일정시간 이상 발송된 경우 이력관리부에서 밸브를 강제로 폐쇄하여 충진을 중지시키는 단계(s900)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 압력용기 이력관리장치에서는 해당 압력용기의 고유 식별부를 통해 충진횟수를 미리 파악하여 각 소재에 대해 정해진 피로 파괴횟수를 초과하는 경우 경고신호를 발송하여 위험성을 사용자에게 통지한다.
따라서, 사용자는 경고신호를 고려하여 피로파괴관점에서 이미 사용가능횟수가 초과된 압력용기에 해당하는 경우 이를 교체하거나 수선하게 하여 폭발사고나 화재 등을 미리 예방하는 효과를 가지게 된다.
게다가, 가스 충진 후에는 충진횟수를 압력용기의 고유 식별부에 저장함으로써 향후 충진 시 이를 활용하여 사고를 방지할 수 있게 하는 장점을 가진다.
또한, 본 발명의 압력용기 이력관리장치에서는 측정되는 압력용기의 응력-변형율 곡선에서 변형율이 해당 압력용기 소재의 기준 항복 변형율을 초과하는 경우또는 측정된 응력-변형율 곡선의 탄성구간이 압력용기 소재 고유의 응력-변형율 탄성구간에서 미리 정해진 허용범위를 넘는 경우 사용자에게 변형율 이상상태에 대한 경고신호를 발송하여 이를 통지하게 된다.
사용자는 이러한 경고신호를 참조하여 해당 압력용기를 계속 사용하거나 교체/수선할 것인 지 여부를 결정하게 되는 바, 역시 압력용기의 균열이나 손상으로 인한 사고를 미연에 방지하는 효과를 가지게 된다.
마찬가지로, 변형율 이상상태 경고신호에 대한 내용도 압력용기의 고유 식별부에 저장함으로써 향후 충진시 참고자료로 활용할 수 있게 하는 효과를 가진다.
또한, 경고신호가 일정기간 이상 계속되는 경우 사용자가 이를 간과한 것으로 판단하여 강제로 밸브를 폐쇄시킴으로써 사고의 발생을 근본적으로 차단하는 장점을 가진다.
한편, 본 발명의 이력관리장치는 압력용기가 내부에 금속소재 실린더가 형성되고 외부에 탄소섬유 필라멘트가 감기는 복합층으로 이루어진 경우에도 금속소재 실린더에 스트레인 게이지가 커버에 의해 장착가능하게 되는 바, 내부에 존재하는 금속소재 실린더의 균열 등의 흠결에 대해서도 용이하게 파악할 수 있는 장점을 가진다.
도 1 은 본 발명의 압력용기 이력관리장치 전체를 도시하는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 압력용기 이력관리장치에서 압력용기의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 압력용기 이력관리장치를 이용한 충진방법을 도시하는 흐름도이다.
도 4 는 금속소재에서 피로한도곡선을 도시하는 도면이다.
도 5 는 금속소재에서 응력-변형율 곡선을 도시하는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
도 1 은 본 발명의 압력용기 이력관리장치 전체를 도시하는 도면이다. 도 2 는 본 발명의 압력용기 이력관리장치에서 압력용기의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
본 발명의 압력용기 이력관리장치(1)는, 압력용기(100), 상기 압력용기(100)에 부착되는 스트레인 게이지(200), 상기 압력용기(100)의 압력을 측정하기 위한 압력계(300), 및 상기 압력용기(100)에 설치되는 밸브(400)로 이루어진다.
압력용기(100)는 도 1 에 도시된 바와 같이 내부가 빈 원통형상의 금속소재실린더(110)로 이루어진다. 또한, 압력용기(100)를 복합소재로 형성하는 경우도 있는 데 이 경우에는 도 2 에 도시된 바와 같이 실린더(110)의 외부에 유리섬유나 탄소섬유 필라멘트를 와인딩하여 복합재층(120)를 형성하는 것도 가능하게 된다.
한편, 압력용기(100)에는 고유식별부(130)를 형성할 수 있다. 고유식별부(130)는 RFID 태그, NFC(Near Field Communication) 태그 등과 같이 압력용기(100)의 고유한 정보, 예를 들어 제작일, 충진횟수, 압력용기 소재에 따른 피로파괴횟수, 항복점 변형율값을 포함하는 응력-변형율 곡선 정보 등이 입력되어 있으며 후술하는 바와 같이 충진회수 등과 같은 새로운 정보를 입력할 수 있는 구성을 가진다.
압력용기(100)가 복합층으로 형성되는 경우 고유 식별부(130)는 외곽층인 복합재층(120)에 설치하는 것이 정보 식별에 있어 유리하다.
한편, 압력용기(100)의 표면에는 스트레인 게이지(200)가 장착된다. 스트레인 게이지(200)는 일반적으로 사용되는 것으로 변형율을 측정하기 위해 사용되며 본 발명에서는 압력용기 표면의 변형율을 측정하는 데 사용된다.
압력용기(100)가 도 2 에 도시된 바와 같이 복합재료로 형성되는 경우에 복합재층(120)이 금속소재 실린더(110)에 감기게 되면 스트레인 게이지(200)가 가압되어 변형율의 측정에 오차가 발생하기 쉽게 된다.
따라서, 압력용기(100)가 복합재층으로 형성되는 경우에는 스트레인 게이치(200)의 상부에 커버(210)를 형성함으로써 복합재층(120)이 실린더(110)의 외주면에 감기는 경우에도 스트레인 게이지의 변형공간을 확보함으로써 정확한 변형율을 측정하는 것이 가능하게 된다.
또한, 압력용기(100)의 입구부에는 압력계(300)를 설치한다. 압력계(300)는 압력용기(100)에 충진되는 가스의 압력을 측정하는 작용을 한다.
또한, 압력용기(100)의 입구측에는 밸브(400)를 설치한다. 밸브(400)에는 충진 횟수 확인 모션 센서(410)가 설치되어 밸브(400)의 개폐를 감지하여 밸브(400)의 작동 횟수를 검지하는 작용을 한다.
이력관리부(600)는 마이콤으로 이루어지며 식별부 리더(610), 제어처리부(620)와 표시부(630)를 포함하도록 이루어진다.
식별부 리더(610)는 RFID 리더 또는 NFC 리더 등으로 구성되어 고유식별부(130)에 기록된 정보를 읽어들이는 작용 및 고유식별부(130)로 정보를 전달하여입력시키는 작용을 한다.
제어처리부(620)는 스트레인 게이지(200), 압력계(300), 밸브(400), 충진 횟수 확인 모션센서(410)와 연결되어 각 해당장치에서의 입력신호가 입력된다.
제어처리부(620)의 내부에는, 상기 식별부 리더를 통해 상기 고유식별부의 정보에서 압력용기 소재 고유의 응력-변형율 곡선을 판독하는 모듈과, 상기 압력계를 통해 입력된 압력값을 연산한 응력과 상기 스트레인 게이지를 통해 입력된 변형율값을 통해 측정된 응력-변형율 곡선을 형성하는 모듈과, 상기 소재 공유 응력-변형율 곡선과 상기 측정된 응력-변형율 곡선을 비교하여 차이값을 검출하는 모듈이 포함되어 있다.
또한, 식별부 리더(610)에 의해 압력용기(100)의 고유 식별부(130)를 인식하여 해당 압력용기에 대한 고유 정보가 제어처리부(620)로 입력된다.
한편, 표시부(630)에서는 압력용기 이력관리장치에서 검출된 정보나 경고신호를 사용자가 볼 수 있도록 디스플레이하는 작용을 한다.
도 3 은 본 발명의 압력용기 이력관리장치를 이용한 충진방법을 도시하는 흐름도이다.
다음으로 이와 같이 형성된 압력용기 이력관리장치를 이용한 이력관리방법에 대해 설명한다.
먼저, 식별부 리더(610)가 고유 식별부(130)를 인식하여 해당 압력용기(100)에 대한 정보를 이력관리부(600)의 제어처리부(610)로 입력시키는 단계(s100)를 수행한다.
단계(s100)에서 고유 식별부(130)에는 해당 압력용기(100)에 대응하는 소재 고유의 응력-변형율 곡선 및 피로파괴횟수, 압력용기 제작일, 충진횟수 등의 내용이 입력되어 있는 데, 이러한 정보가 이력관리부(200)의 제어처리부(620)로 입력되게 된다.
도 4 는 금속소재에서 피로한도곡선을 도시하는 도면이다.
다음으로, 금번 충진횟수(N)가 피로 반복횟수(Nf)를 초과하는 지 여부를 판단하는 단계(s200)를 수행하여 충진횟수(N)가 피로 반복횟수(Nf)를 넘는 경우에는 경고신호를 발송하는 단계(s210)를 수행한다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 충진횟수(N)가 피로 반복횟수(Nf)를 넘는 경우에는 항복점을 넘지 않는 작은 응력이 작용하는 경우에도 압력용기(100)의 파손이 발생할 수 있기 때문이다.
따라서, 사용자는 상기 경고신호를 참조하여 압력용기를 교체하거나 수선 후 사용하는 등의 사전조치를 취할 수 있게 되어 사고를 방지할 수 있으며, 특히 가스 충진 전에 압력용기의 상태를 확인할 수 있어 사고의 위험은 더욱 감소하게 된다.
도 5 는 금속소재에서 응력-변형율 곡선을 도시하는 도면이다.
충진횟수(N)가 피로 반복횟수(Nf)를 넘지 않는 경우에는 가스충진을 수행하면서 압력계(300)를 이용하여 충진되는 압력값을 측정하여 제어처리부(620)로 입력하는 단계(s300)를 수행한다.
단계(s300)에서 제어처리부(620)에서는 압력값을 이용하여 압력용기에 작용하는 응력(σ= F(압력에 의해 작용하는 힘)/A(압력용기 단면적))을 연산한다.
다음으로, 압력용기(100)에 가스가 충진되면서 발생하는 압력에 의한 변형율(ε= △/L)을 측정하는 단계(s400)를 수행한다.
여기서 ㅿ : 변형량 (= L1 - L)
L : 변형 전 원래길이
L1 : 변형 후 길이
제어처리부(620)에서는 이와 같이 연산되어 입력된 응력 및 변형율을 곡선으로 표시한 다음, 압력용기 소재의 고유한 기준 응력-변형율(σ-ε) 곡선과 대비하여 변형율 이상여부를 판단하는 단계(s500)를 수행한다.
변형율 이상여부 판단단계(s500)는 2가지 방법의 어느 일방이나 양방에 의해 수행될 수 있다.
하나의 방법은 도 5 에 도시된 바와 같이 측정된 응력-변형율 곡선의 탄성구간과 압력용기 소재 고유의 응력-변형율 곡선의 탄성구간과의 차이가 미리 정해진 범위, 예를 들어 ±10% 를 넘는 경우 변형율 이상으로 판단하는 방법이다.
이 방법을 선택한 이유는 소재는 기본적으로 응력이 작용하는 경우에 탄성구간에서 변형율이 선형적으로 비례하여 변동되어야 하며 응력이 제거된 후에도 선형적으로 다시 회복되어야 하는 것이 정상인데, 이러한 범위를 벗어나서 거동하는 경우 압력용기의 소재가 노후가 균열 등으로 기본적으로 제 기능을 발휘하지 못하는 것으로 판단할 수 있기 때문이다.
또한, 탄성구간에서는 응력-변형율 곡선은 직선으로 선형비례하므로 측정된 응력-변형율 곡선의 탄성구간과 기존 응력-변형율 탄성구간을 비교하기에 상대적으로 용이하기 때문이다.
또 다른 방법은 변형율 값이 주어진 응력에서 항복점 변형율(εy)을 넘는 지 여부를 확인하는 방법이다.
이 방법을 채택하는 이유는 도 5 에 도시된 바와 같이 변형율(ε)이 항복 변형율(εy)보다 높아지게 되는 경우 압력용기의 소재가 탄성구간을 벗어난 것을 의미하므로 언제든지 소성구간이나 파단점(F)으로 이동하게 되어 압력용기로서의 제 역할을 하지 못하게 될 가능성이 존재하기 때문이다.
상기 2가지 방법 중 어느 일방이나 양방에 있어서 변형율 이상여부가 발생되지 않은 경우 현재 충진횟수를 고유 식별부(130)에 저장하는 단계(s600)를 수행한다.
충진횟수는 가스 충진 시 밸브(400)의 노즐이 개방되는 개폐회수를 충진 횟수 정보를 확인 모션 센서(410)가 감지되어 제어처리부(620)로 송신하면, 제어처리부(620)에서 이를 식별부 리더(610)를 통해 고유 식별부(130)로 입력시키게 된다.
또는, 스트레인 게이지(200) 작동횟수도 충진회수로 사용될 수 있으며 상기와 동일한 방식으로 고유 식별부(130)로 입력하는 것도 가능하다.
충진횟수를 고유 식별부(130)에 저장하게 되면 향후 압력용기(100)의 충진 시 피로파괴횟수(Nf)와 비교하여 확인할 수 있다는 점에서 바람직하다.
충진횟수를 저장한 다음에는 충진을 계속 수행(s610)하여 충진이 완료되면 종료(s700)한다.
한편, 단계(s500)에서 변형율 이상상태로 판단된 경우에는 전술한 바와 같이 식별부 리더(610)를 이용하여 고유 식별부(130)에 저장하는 단계(s800)를 수행한다.
변형율 이상상태를 고유 식별부(130)에 저장해 두면 향후 동일한 압력용기에 대해 동일 사용자 또는 다른 사용자가 사용하는 경우 이에 대한 정보를 미리 확보하게 되므로 압력용기에 대한 균열이나 파손에 유의하게 되어 사고를 방지하는 작용을 하게 된다.
그런 다음, 이력관리부(600)의 경고 표시부(630)를 통해 경고등이 점멸하게 하는 시각적 방식이나 경고음을 발송하는 청각적 방식 등에 의해 경고신호를 발송하는 단계(s810)를 수행한다.
단계(s810)에서 경고신호를 발송한 다음 경고신호가 미리 정해진 일정시간을 경과한 지 여부를 판단하는 단계(s810)를 수행하게 된다.
일정시간 경과후에도 경고신호가 계속 발생하는 경우, 이력관리부(600)의 제어처리부(600)에서는 밸브(400)를 강제로 폐쇄시켜 충진을 중지시키는 단계(s900)를 수행하게 된다.
이러한 작용으로 인해 사용자가 경고신호에도 불구하고 부주의로 인해 충진작업을 계속하는 것을 강제적으로 막게 하여 사고방지에 도움이 되는 작용을 한다.
이와 같이 본 발명은 충진횟수를 파악하여 피로파괴횟수를 파악하거나 응력-변형율 곡선을 이용한 항복점 변형율 이탈여부, 또는 선형탄성구간 이탈여부를 파악함으로써 압력용기에 대한 이력관리가 용이하게 되어 균열 등으로 인한 사고를 사전에 방지하는 작용을 하게 된다.
한편, 압력용기가 이중으로 형성되는 경우에도 스트레인 게이지(200)의 외부에 커버(210)가 형성되는 바, 복합재층(120)이 스트레인 게이지(200)에 감기는 경우에도 커버(210)에 의해 스트레인 게이지의 변형공간이 확보되어 내부에 형성된 금속소재 실린더(110)의 이력관리가 확보되는 작용을 한다.
본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 기재하는 것인 바, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위를 벗어나지 않는 한도에서 변형이나 수정은 본 발명의 범위에 속하는것임을 물론이다.
100:압력용기 200:스트레인 게이지
300:압력계 400:밸브

Claims (16)

  1. 압력용기의 이력관리 장치로서,
    압력용기 표면에 설치되어 변형율을 측정하기 위한 스트레인 게이지와,
    상기 압력용기에 설치되어 충진되는 가스 압력을 측정하기 위한 압력계와,
    상기 압력용기의 고유 정보가 저장되며 정보의 입력이 가능하게 형성되는 고유 식별부와,
    상기 고유 식별부의 고유정보를 판독하는 동시에 상기 고유식별부로 정보를 입력할 수 있도록 형성되는 식별부 리더와,
    상기 식별부 리더에 연결되는 제어처리부를 포함하는 이력관리부로 이루어지며,
    상기 제어처리부는,
    상기 식별부 리더를 통해 상기 고유식별부의 정보에서 압력용기 소재 고유의 응력-변형율 곡선을 읽어들이는 모듈;
    상기 압력계를 통해 입력된 압력값을 연산한 응력과 상기 스트레인 게이지를 통해 입력된 변형율값을 통해 측정된 응력-변형율 곡선을 형성하는 모듈; 및
    상기 소재 고유 응력-변형율 곡선과 상기 측정된 응력-변형율 곡선을 비교하여 차이값을 검출하는 모듈을 구비하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리 장치.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 고유 식별부에는 상기 압력용기 소재 고유의 피로반복회수가 저장되고,
    상기 압력용기의 출구에는 밸브가 설치되고,
    상기 밸브에는 밸브의 개폐를 감지하여 충진횟수를 감지하기 위한 모션 센서가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리 장치.
  3. 청구항 2 에 있어서,
    상기 이력관리부는 경고신호를 발송할 수 있는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리장치.
  4. 청구항 3 에 있어서,
    상기 고유 식별부에 입력된 상기 압력용기 소재 고유의 피로충진회수가 상기 이력관리부의 제어처리부로 입력되고,
    상기 제어처리부에서는 상기 측정된 압력용기의 충진회수와 상기 고유 피로충진회수의 크기를 비교판단하여, 상기 측정된 압력용기의 충진회수가 상기 고유 피로충진회수보다 큰 경우 상기 표시부를 통해 경고신호를 발송하는 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리장치.
  5. 청구항 3 에 있어서,
    상기 고유 식별부에 입력된 응력-변형율 곡선에서 상기 압력용기 소재 고유의 항복점 변형율이 상기 이력관리부의 제어처리부로 입력되고,
    상기 제어처리부에서는 상기 측정된 압력용기의 변형율과 상기 압력용기 소재 고유의 항복점 변형율의 크기를 비교판단하여, 상기 측정된 압력용기에서의 변형율이 상기 압력용기 소재 고유의 항복점 변형율보다 큰 경우 상기 표시부를 통해 경고신호를 발송하는 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리장치.
  6. 청구항 3 에 있어서,
    상기 고유 식별부에 입력된 상기 압력용기 고유의 응력-변형율 곡선의 탄성구간에 대한 정보가 상기 이력관리부의 제어처리부로 입력되고,
    상기 제어처리부에서는 상기 압력용기에서 측정된 응력-변형율 곡선의 탄성구간과 상기 압력용기 고유의 응력-변형율 곡선의 탄성구간의 크기를 비교판단하여,
    상기 압력용기에서 측정된 응력-변형율 곡선의 탄성구간과 상기 압력용기 고유의 응력-변형율 곡선의 탄성구간의 차이가 미리 정해진 허용치를 벗어나는 경우 상기 표시부를 통해 경고신호를 발송하는 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리장치.
  7. 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시부를 통한 경고신호가 일정시간 이상 발송된 경우 상기 제어처리부에서는 상기 밸브를 강제로 폐쇄하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리장치.
  8. 청구항 1 에 있어서,
    상기 압력용기는 금속소재의 실린더와,
    상기 실린더의 둘레를 감싸는 탄소섬유 필라멘트로 이루어지는 복합재층으로 이루어지고,
    상기 스트레인 게이지는 상기 실린더에 장착되며,
    상기 고유식별부는 상기 복합재층에 형성되는 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리 장치.
  9. 청구항 8 에 있어서,
    상기 실린더에는 상기 스트레인 게이지를 덮는 커버가 설치되며,
    상기 복합재층은 상기 커버를 덮도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리 장치.
  10. 압력용기 이력관리장치 충진방법으로서,
    압력용기에 설치된 고유 식별부로부터 압력용기의 고유 정보를 읽어 들이는 단계(s100):
    압력용기의 충진압력을 측정하여 압력용기에 가해지는 응력을 연산하는 단계(s300):
    충진압력에 의해 발생하는 압력용기의 변형율을 측정하는 단계(s400);
    단계(s300)에서의 응력 및 단계(s400)에서의 변형율을 이용하여 측정된 응력-변형율 곡선을 압력용기의 고유의 응력-변형율 곡선과 비교하여 변형율 이상상태 여부를 판단하는 단계(s500);
    상기 단계(s500)에서 변형율 이상상태가 발생하지 않는 것으로 판단되는 경우에는 가스 충진을 계속하는 단계(s610);
    상기 단계(s500)에서 변형율 이상상태가 발생한 것으로 것으로 판단되는 경우에는 경고신호를 발송하는 단계(s810)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리장치 충진방법.
  11. 청구항 10 에 있어서,
    상기 단계(s500)에서 변형율 이상상태를 판단하는 방법은,
    상기 측정된 응력-변형율 곡선의 탄성구간과 상기 압력용기의 고유의 응력-변형율 곡선의 탄성구간과의 차이가 미리 정해진 범위를 벗어나는 경우 변형율 이상상태로 판단하는 방법 및
    상기 측정된 변형율이 상기 압력용기 고유의 항복점 변형율보다 큰 경우 변형율 이상상태로 판단하는 방법 중 어느 일방이나 양방으로 하는 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리장치 충진방법.
  12. 청구항 10 에 있어서,
    상기 단계(s100)와 단계(s300) 사이에 충진횟수와 상기 압력용기 고유의 피로파괴횟수를 비교하는 단계(s200)를 더 포함하고,
    상기 단계(s200)에서 충진횟수가 상기 압력용기 고유의 피로파괴횟수보다 큰 경우 경고신호를 발송하는 단계(s210)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리장치 충진방법.
  13. 청구항 12 에 있어서,
    상기 충진횟수는 압력용기에 설치된 밸브의 개폐횟수를 측정하거나 스트레인 게이지의 작동횟수를 측정하여 결정하는 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리장치 충진방법.
  14. 청구항 10 에 있어서,
    상기 단계(s610) 이전에 충진횟수를 압력용기 고유 식별부에 저장하는 단계(s600)를 더 포함하는 것을 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리장치 충진방법.
  15. 청구항 10 에 있어서,
    상기 단계(s810) 이전에 변형율 이상상태를 압력용기의 고유 식별부에 저장하는 단계(s800)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리장치 충진방법.
  16. 청구항 10 에 있어서,
    상기 단계(s810)에서 경고신호가 일정시간 이상 발송되는 지 여부를 판단하는 단계(s820)를 포함하고,
    상기 단계(s820)에서 경고신호가 일정시간 이상 발송된 경우 이력관리부에서 밸브를 강제로 폐쇄하여 충진을 중지시키는 단계(s900)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력용기 이력관리장치 충진방법.
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