KR101946208B1 - 초저온 용기의 내부 지지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초저온 용기 내부의 하측에서 내벽과 외벽 사이를 지지하는 지지구조로서, 지지기능을 수행하는 지지대의 재질을 FRP 재질로 적용함에 따라 열전도율을 낮춰, 상기 내벽에 수용된 초저온 냉매가 외벽을 통해 열전도되는 것을 최소화할 수 있는, 초저온 용기의 내부 지지구조에 관한 것이다.

Description

초저온 용기의 내부 지지구조{SOPPORT STRUCTURE OF ULTRALOW TEMPERATURE CONTAINER}

본 발명은 초저온 용기 내부의 하측에서 내벽과 외벽 사이를 지지하는 지지구조로서, 지지기능을 수행하는 지지대의 재질을 FRP 재질로 적용함에 따라 열전도율을 낮춰, 상기 내벽에 수용된 초저온 냉매가 외벽을 통해 열전도되는 것을 최소화할 수 있는, 초저온 용기의 내부 지지구조에 관한 것이다.

일반적으로, 천연가스, 질소, 산소, 이산화탄소, 수소, 아르곤, 헬륨, 네온과 같이 낮은 비등점을 가지는 기체들은 -150℃ 이하에서 액체상태로 변환하게 된다.

이러한, 초저온 액체를 저장하는 초저온 용기는 저장된 유체를 액체상태로 유지시키기 위해 낮은 온도를 유지해야 하는바, 통상적으로 비어있는 상태나 채워져 있는 상태 모두에서 진공상태를 유지할 수 있는 이중 벽으로 구성하여 외부의 열 침입을 효율적으로 방지하게 된다.

그러나, 진공상태의 이중 벽 구조를 가지는 초저온 용기에 초저온 액체를 저장하더라도 완벽하게 절연이 불가능하다.

이에 따라, 초저온 용기는 구조적으로 내벽과 외벽이 이격되어 사이에 이격공간을 갖도록 구성되고, 이러한 내벽과 외벽의 안정적인 고정을 위하여 내측 하부에 상기 내벽과 외벽을 연결하는 지지대가 구성되고 있다.

그러나 종래의 초저온 용기는 상기 지지대에 의해서도, 내벽 내부의 냉기(또는 냉매)가 열전도를 통해 외벽 외측으로 열전달됨에 따라 내부 온도 유지에 문제점이 있었다.

이에 따라, 본 출원인은, 상술된 문제점을 해결하기 위한 방안으로 지지대의 구조와 재질을 개선한 기술을 착안하기에 이르렀다.

한편, 용기에 관련하여, 공개실용신안공보 제20-2010-0003689호에는 용기가 기재되어 있다.

상기 기술은, 액화천연가스를 초저온으로 저장 및 보관하는데 이용되는 용기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유체가 저장되는 내조(10), 내조(10)를 보호하는 외조(20) 및 내조(10)와 외조(20) 사이에 구비되어 내조(10)를 지지하는 지지수단(130)(230)을 포함하여 이루어진 용기에 있어서, 상기 지지수단(130)(230)은 내조(10)의 일측에 고정된 내조고정편(131)(231); 내조고정편(131)(231)으로부터 소정간격 이격된 채로 외조(20)의 일측에 고정된 외조고정편(132)(232); 및 내조고정편(131)(231)과 외조고정편(132)(232)을 연결하는 열전도율이 낮은 연결부재(133)(233);로 이루어진 것을 기술의 구성으로 하는바, 외부열이 지지수단을 통하여 내조로 전달되는 것을 보다 효과적으로 차단하면서 내조가 보다 단단히 지지되도록 할 수 있으며, 외부로부터 인가되는 진동에 의해 지지수단 및 내조가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

다른 기술로서, 등록실용신안공보 제20-0459593호에는 라인결합부에 어댑터가 적용된 천연가스 저장용 초저온 용기가 기재되어 있다.

상기 기술은, 차량용 천연가스 저장을 위한 초저온 용기에 포함된 라인결합부의 어댑터에 관한 것으로, 차량에 탑재되는 초저온 용기의 유체공급라인 및 배출라인을 결합하여 관리하는 라인결합부의 상기 유체공급라인 및 배출라인이 충격에 의한 파손시 그 교체를 용이하게 하고, 당해 라인결합부 자체를 교체할 필요없이 어댑터만을 교체하여 간단하게 수리할 수 있도록 함으로써 파손에 따른 간편한 교체 및 경제성을 도모할 수 있도록 하는 것을 기재하고 있다.

이를 위해, 상기 기술은 내부에 초저온 유체를 저장하는 주저장조와; 상기 주저장조의 내벽 상부측에 인접되게 설치되는 보조저장조와; 상기 주저장조에 초저온 유체를 공급하는 유체공급라인과; 상기 주저장조에 저장된 초저온 유체 및 기화된 기체를 외부로 배출시키는 배출라인과; 상기 유체공급라인 및 상기 배출라인이 취합되는 라인결합부를 포함하고, 상기 라인결합부는 상기 유체공급라인과 배출라인을 취합하여 상기 주저장조의 외부에서 내부로 관통 연결하는 결합체와; 상기 결합체 일단부에 밀폐 결합되어 상기 유체공급라인 및 배출라인 손상시 쉽게 교체될 수 있도록 하는 어댑터를 포함한다.

또 다른 기술로서, 공개특허공보 제10-2008-0012413호에는 초저온 용기의 충격 환화구조가 기재되어 있다.

상기 기술은, 원통형의 구조로 형성되는 내조와 상기 내조와 일정 간격을 유지하는 상태로 내조의 외부에 설치되는 외조로 구성되고, 상기 내조와 외조 사이에는 내조에 저장된 고압 유체가 초저온 상태를 유지할 수 있도록 진공처리된 초저온 용기에 있어서, 상기 내조의 내부에는 저장된 고압 유체가 용기의 흔들림이나, 외부 충격에 의해 이동되어 내조의 벽면에 부딪치게 됨으로써 발생 되는 충격을 완화 시킬 수 있도록 소정의 차단판이 설치되는 초저온 용기의 충격 완화구조를 기재하고 있다.

그러나 상술된 기술들은, 용기에 있어서, 본 출원인이 제안하는 기술과 달성하고자 하는 목적이 상이하다. 이에 따라, 채용된 구조 역시 상이할 수밖에 없다.

다만, 등록실용신안공보 제20-0432779호에는 초저온 용기의 지지구조가 기재되어 있다.

상기 기술은, 원통형으로 형성되는 내조와, 상기 내조와 일정 간격을 유지하는 구조로 내조의 외부에 설치되는 외조와, 상기 내조가 외조로부터 일정 간격을 유지하며 지지 가능하도록 상기 내조와 외조 사이에 설치되는 지지수단을 포함하여 구성되는 초저온 용기에 있어서, 상기 지지수단은 내조의 외부면에 설치되는 제 1자석과, 상기 제 1자석과 대응되는 위치의 외조 내부면에 설치되는 제 2자석으로 구성되어지되, 상기 제 1자석과 제 2자석은 마주보는 면이 서로 동일한 극성이 노출되도록 구성됨으로써, 내조와 외조가 아무런 접촉부위 없이 일정 간격을 유지하며 안정적으로 지지될 수 있기 때문에 용기 내의 액체가스를 더욱 안정하게 저장할 수 있게 되는 초저온 용기의 지지구조를 기재하고 있다.

상술된 기술은, 용기의 지지구조에 대해 기재하고 있으므로, 목적상의 일부가 유사하지만, 세부적으로는 열전달에 대한 문제점을 지적하지 않고 있으므로, 차이가 있다.

공개실용신안공보 제20-2010-0003689호(2010.04.07.) 등록실용신안공보 제20-0459593호(2012.04.04. 공고) 공개특허공보 제10-2008-0012413호(2008.02.12.) 등록실용신안공보 제20-0432779호(2006.12.06. 공고)

본 발명의 목적은, 초저온 용기 내부의 하측에서 내벽과 외벽 사이를 지지하는 지지구조로서, 지지기능을 수행하는 지지대의 재질을 FRP 재질로 적용함에 따라 열전도율을 낮춰, 상기 내벽에 수용된 초저온 냉매가 외벽을 통해 열전도되는 것을 최소화할 수 있는, 초저온 용기의 내부 지지구조를 제공하는데 있다.

일반적으로, 초저온 용기는 구조적으로 내벽과 외벽이 이격되어 사이에 이격공간을 갖도록 구성되고, 이러한 내벽과 외벽의 안정적인 고정을 위하여 내측 하부에 상기 내벽과 외벽을 연결하는 지지대가 구성된다.

그러나 종래의 초저온 용기는 상기 지지대가 구성됨에 따라, 지지대를 통해 내벽 내부의 냉기(또는 냉매)가 열전도를 통해 외벽 외측으로 열전달됨에 따라 내부 온도 유지에 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상술된 문제점을 해결하기 위한 방안으로 지지대의 구조와 재질을 개선하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에 따른 초저온 용기의 내부 지지구조는, 초저온 용기에 있어서, 이의 주저장조는, 극저온 액체 및 기체가 접하여 보관되는 내벽과, 상기 내벽과 이격되어 외측을 둘러싸고 외부에 접하는 외벽을 포함하되, 상기 내벽과 외벽은 FRP재질로 이루어진 지지대로 지지되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 내벽의 하부 외측면에는 하부방향으로 연장된 제1 고정부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외벽의 상부 내측면에는 상부방향으로 연장된 제2 고정부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 고정부 및 제2 고정부 사이에 지지대가 삽입되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 따른 초저온 용기의 내부 지지구조에 의하면,

종래의 초저온 용기는 상기 지지대가 구성됨에 따라, 지지대를 통해 내벽 내부의 냉기(또는 냉매)가 열전도를 통해 외벽 외측으로 열전달됨에 따라 내부 온도 유지에 문제점을 극복하기 위하여,

초저온 용기는 구조적으로 내벽과 외벽이 이격되어 사이에, 안정적인 지지를 위하여 구성된 지지대의 재질을 FRP재질로 구성함에 따라, 열전도율을 낮춰, 상기 내벽에 수용된 초저온 냉매가 외벽을 통해 열전도되는 것을 최소화할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 초저온 용기의 내부 지지구조를 설명하기 위한 초저온 용기를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 초저온 용기의 내부 지지구조를 나타낸 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 사항은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

본 발명은 초저온 용기 내부의 하측에서 내벽과 외벽 사이를 지지하는 지지구조로서, 지지기능을 수행하는 지지대의 재질을 FRP 재질로 적용함에 따라 열전도율을 낮춰, 상기 내벽에 수용된 초저온 냉매가 외벽을 통해 열전도되는 것을 최소화할 수 있는, 초저온 용기의 내부 지지구조에 관한 것이다.

일반적으로, 초저온 용기는 구조적으로 내벽과 외벽이 이격되어 사이에 이격공간을 갖도록 구성되고, 이러한 내벽과 외벽의 안정적인 고정을 위하여 내측 하부에 상기 내벽과 외벽을 연결하는 지지대가 구성된다.

그러나 종래의 초저온 용기는 상기 지지대가 구성됨에 따라, 지지대를 통해 내벽 내부의 냉기(또는 냉매)가 열전도를 통해 외벽 외측으로 열전달됨에 따라 내부 온도 유지에 문제점이 있었다.

본 발명을 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 지지대의 구조와 재질을 개선하는데 있다.

초저온 용기를 첨부된 도면의 도 1 및 도 2를 통해 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 초저온 용기의 내부 지지구조를 설명하기 위한 초저온 용기를 나타낸 것이다.

첨부된 도면에 따른 초저온 용기는, 내벽(10)과 외벽(20)으로 용기가 구성되고, 이의 상측으로는 냉매 충진과 기체 및 액체의 배출을 위한 헤드 슬리브가 구성된다.

또한, 헤드 슬리브는 어댑터로 연결되어, 파이프 모듈 등의 구조를 통해 충진 및 배출되도록 구성되어 있는데, 이는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 자명한 것이고, 또한, 등록실용신안공보 제20-0459593호의 초저온 용기 등의 기술에 공지되어 있는바, 구체적인 설명을 생략하도록 한다.

이하에서는 본 발명의 핵심적 기술적 사항이 되는 지지대(30)를 첨부된 도면의 도 3을 통해 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 초저온 용기의 내부 지지구조를 나타낸 것이다.

첨부된 도면의 도 3은 도 2의 하부 원형체크 영역을 확대하여 나타낸 도면으로서, 내벽(10)과 외벽(20)의 이격공간에는 내벽(10)으로부터 하부방향으로 돌출된 제1 고정부(11)와, 외벽(20)으로부터 상부방향으로 돌출된 제2 고정부(21)를 포함하도록 구성된다.

이때, 제1 고정부(11)와 제2 고정부(21)는 첨부된 도면과 같이 2개의 돌기가 돌출된 형태일 수도 있으나, 어느 일면씩 개방된 박스 형태로 구성되어 지지대(30)를 고정하도록 구성될 수도 있다.

지지대(30)는, 제1 고정부(11)와 제2 고정부(21)에 삽입되어 고정되는 것으로서, 제2 고정부(21)에 고정되는 지지대(30)의 일측은 외벽(10)에 모든 면이 맞닿아 고정되도록 하고, 제1 고정부(11)에 고정되는 지지대(30)의 일측은 제1 고정부(11)에는 맞닿되 내벽(20)에는 지지대(30)가 맞닿지 않도록 구성되어야 한다.

이러한 지지대(30)는, FRP의 재질로 이루어질 수 있다.

이러한 FRP는 유리 및 카본 섬유로 강화된 플라스틱계 복합재료로, 경량ㆍ내식성ㆍ성형성(成型性) 등이 뛰어난 고성능ㆍ고기능성 재료이다. 또한, 열 전달률이 철의 1/180이기 때문에 보온, 보냉성이 매우 우수한 것으로 알려져 있다.

한편, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 본 발명에 따른 상기 지지대(30)는 다음과 같이 구성될 수도 있다.

제2 고정부(21)의 지지대(30)가 맞닿는 내측방향으로는 마주하는 1개의 돌기가 돌출될 수 있다. 이때 돌기는 '

'의 형상을 갖으며, 뾰족한 영역이 마주하도록 구성될 수 있다.

이러한 돌기의 상측면에는 지지대(30)의 하측영역이 지지되도록 한다.

또한, 지지대(30) 내부는, 2단의 다단으로 구성된 홈이 형성될 수 있다. 그리고 외벽(20)의 내측면 중 지지대(30)의 하측영역이 닿는 영역의 중심에, 커버와 커버에 삽입된 봉으로 구성된 실린더가 구성될 수 있으며, 커버에 삽입된 봉의 단부에는 상기 외벽(20)의 내측면 중 지지대(30)의 하측영역이 닿는 영역과 스프링을 통해 연결되도록 구성될 수 있다.

또한, 실린더의 봉의 다른 단부는 지지대(30)에 형성된 홈의 내부 최상면에 닿도록 구성될 수 있다.

이러한 구조에 의해, 충격 완화의 효과를 갖을 수 있고, 뿐만 아니라 FRP 재질의 지지대(30)를 통해 전달되는 최소한의 냉기마저도, 외벽(20)으로 전달되지 않고, 지지대(30)에 형성된 홈을 통해 배출되면서, 내벽(10)과 외벽(20) 사이의 이격공간에 머무르게 할 수 있다.

한편, 제1 고정부(11)의 지지대(30)가 닿지 않아서 빈 영역이 된 영역에 대응되는 일측으로, 폭 방향으로 관통된 홀을 형성함에 따라, 전달된 최소한의 냉기가 지지대(30)와 내벽(10)의 외측 사이의 빈 공간에 머무르게 하여, 내벽(10) 내의 냉기가 지지대(30)로 전달되는 것을 방지하는 효과를 기대할 수도 있다.

상기에서 도면을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도면의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

1 : 초저온 용기
10 : 내벽
11 : 제1 고정부
20 : 외벽
21 : 제2 고정부
30 : 지지대

Claims (4)

1. 내부에 초저온 유체를 저장하는 주저장조와; 상기 주저장조에 초저온 유체를 공급하는 유체공급라인과; 상기 주저장조에 저장된 초저온 유체 및 기화된 기체를 외부로 배출시키는 배출라인과; 상기 유체공급라인 및 상기 배출라인이 취합되는 라인결합부를 포함하는 초저온 용기에 있어서,
   상기 주저장조는,
   극저온 액체 및 기체가 접하여 보관되는 내벽과,
   상기 내벽과 이격되어 외측을 둘러싸고 외부에 접하는 외벽을 포함하되,
   - 상기 내벽과 외벽은 FRP재질로 이루어진 지지대로 지지되고,
   - 상기 내벽의 하부 외측면에는 하부방향으로 연장된 제1 고정부가 형성되며,
   - 상기 외벽의 상부 내측면에는 상부방향으로 연장된 제2 고정부가 형성되고,
   - 상기 제1 고정부 및 제2 고정부 사이에 상기 지지대가 삽입되며,
   - 상기 제2 고정부의 지지대가 맞닿는 내측방향으로는 마주하는 1개의 돌기가 돌출되되, 상기 돌기는 '

   

   '의 형상을 갖으며, 뾰족한 영역이 마주하도록 구성되고, 상기 돌기의 상측면에는 지지대의 하측영역이 지지되도록 하며,
   상기 지지대 내부는, 2단의 다단으로 구성된 홈이 형성되고, 상기 외벽의 내측면 중 지지대의 하측영역이 닿는 영역의 중심에, 커버와 커버에 삽입된 봉이 구성될 수 있으며, 커버에 삽입된 봉의 단부에는 상기 외벽의 내측면 중 지지대의 하측영역이 닿는 영역과 스프링을 통해 연결되도록 구성되되, 상기 봉의 다른 단부는 지지대에 형성된 홈의 내부 최상면에 닿도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 초저온 용기의 내부 지지구조.
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