KR101987948B1 - 케이스용 단위 구조물 및 이를 포함하는 케이스 - Google Patents

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허재성
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Abstract

본 발명은 별도의 냉각 장치 없이도 고압 또는 고온의 분위기에서 케이스의 변형을 최소화할 수 있도록 한 케이스용 단위 구조물을 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 케이스용 단위 구조물은, 복수 개가 연결되어 하나의 케이스를 이루는 케이스용 단위 구조물로, 상기 케이스의 외면을 이루기 위한 단위 외면; 상기 케이스의 내면을 이루기 위한 단위 내면; 상기 단위 외면을 상기 단위 내면에 간격을 두고 지지하며 상기 단위 내면과 상기 단위 외면 사이의 압력 차 또는 온도 차에 의해 발생되는 변형의 힘을 받는 공간 형성부; 및 상기 공간 형성부를 인접한 다른 단위 구조물에 지지하여 상기 공간 형성부의 변형을 억제시키는 변형 억제부;를 포함한다.

Description

케이스용 단위 구조물 및 이를 포함하는 케이스{Unit structure for case and case including the same}
본 발명은 고압 또는 고온의 분위기에서 사용 가능한 케이스에 관한 것이다.
일반적으로, 케이스는 그 내부에 놓인 유체나 부품 등을 감싸는 것으로 기기의 외장을 이루는 구성요소이다. 이러한 케이스는 일반 기기의 케이스나 고압 또는 고온의 분위기가 연출되는 기기의 케이스로 사용될 수 있다.
여기서, 고압 또는 고온의 분위기가 연출되는 기기로는, 가스터빈 엔진, 유체 기계(예를 들어, 펌프나 압축기 등), 압력 용기 장치 등이 있다.
예를 들어, 가스터빈 엔진은, 통상적으로, 공기를 압축하는 압축기, 압축된 공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기, 고온/고압의 가스를 이용하여 일을 하는 터빈을 포함한다. 압축기, 연소기, 그리고 터빈 모두는 고압 또는 고온의 분위기가 연출되는 기기에 해당되며 이의 외장을 이루는 케이스를 포함한다. 예를 들어, 도 1의 (a)는 압축기의 케이스를 나타낸 것이고, 도 1의 (b)는 연소기의 케이스를 나타낸 것이며, 그리고 도 1의 (c)는 터빈의 케이스를 나타낸 것이다. 특히, 압축기나 터빈은 고정체인 케이스 내에서 회전체인 베인(vane)이나 블레이드(blade) 등이 회전되는 기술구성을 가진다.
하지만, 고압 또는 고온의 분위기가 연출되는 기기에 사용되는 기존의 케이스는, 단순한 압력 용기의 구조로 되어 있어서, 고압 및 고온의 분위기에서 여전히 변형이 발생되는 문제가 있다. 예를 들어, 케이스에 변형이 발생될 경우, 회전체와의 간극 관리가 어려울 수 있어, 즉 회전체와의 간격이 운전 조건에 따라 변화하게 되어, 가스터빈 엔진 등의 효율이 감소되는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 압력 케이스에 별도의 냉각 장치를 설치하여 냉각하기도 하나, 구성이 번잡해지는 문제가 있고, 소형 기기에는 설치가 어려운 문제가 있다.
본 발명의 기술적 과제는, 별도의 냉각 장치 없이도 고압 또는 고온의 분위기에서 케이스의 변형을 최소화할 수 있도록 한 케이스용 단위 구조물 및 이를 포함하는 케이스를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스용 단위 구조물은, 복수 개가 연결되어 하나의 케이스를 이루는 케이스용 단위 구조물로, 상기 케이스의 외면을 이루기 위한 단위 외면; 상기 케이스의 내면을 이루기 위한 단위 내면; 상기 단위 외면을 상기 단위 내면에 간격을 두고 지지하며 상기 단위 내면과 상기 단위 외면 사이의 압력 차 또는 온도 차에 의해 발생되는 변형의 힘을 받는 공간 형성부; 및 상기 공간 형성부를 인접한 다른 단위 구조물에 지지하여 상기 공간 형성부의 변형을 억제시키는 변형 억제부;를 포함한다.
상기 공간 형성부는, 상기 압력 차 또는 상기 온도 차에 의한 상기 변형의 힘에 의해 그 중심부의 간격이 좁아지거나 벌어지는 구조를 가질 수 있고, 상기 변형 억제부는, 상기 공간 형성부의 상기 중심부를 지지할 수 있다.
상기 공간 형성부는, 상기 단위 외면 중 상기 단위 내면을 향하는 면에 각각 구비되고, 사각 형태로 배치되며, 그리고 상기 단위 내면을 향할수록 각각의 말단이 서로 모이는 방향을 갖도록 상기 단위 외면에 대해 예각을 이루는 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔; 및 상기 단위 내면 중 상기 단위 외면을 향하는 면에 각각 구비되고, 상기 사각 형태에 대응되도록 배치되고, 상기 단위 외면을 향할수록 각각의 말단이 서로 모이는 방향을 갖도록 상기 단위 내면에 대해 예각을 이루며, 그리고 각각의 말단이 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔의 각 말단과 연결되는 제1, 제2, 제3 및 제4 내면측 빔;을 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔은, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 내면측 빔과 상기 공간 형성부의 상기 중심부를 기준으로 대칭된 구조를 가질 수 있다.
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔과, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 내면측 빔 각각은, 그 가운데로 갈수록 점차 굵게 되는 배흘림 구조를 가질 수 있다.
상기 단위 외면과 상기 단위 내면 각각은 사각 형상을 가질 수 있고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔은 상기 단위 외면의 네 개의 꼭지점에 각각 고정될 수 있고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 내면측 빔은 상긴 단위 내면의 네 개의 꼭지점에 각각 고정될 수 있다.
상기 변형 억제부는, 상기 제1 외면측 빔과 상기 제1 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 제1 방향으로 돌출되는 제1 원주 변형 억제 빔; 상기 제2 외면측 빔과 상기 제2 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 돌출되는 제2 원주 변형 억제 빔; 상기 제3 외면측 빔과 상기 제3 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 상기 제1 방향의 반대 방향으로 돌출되는 제3 원주 변형 억제 빔; 상기 제4 외면측 빔과 상기 제4 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 상기 제3 원주 변형 억제 빔과 나란하게 돌출되는 제4 원주 변형 억제 빔; 상기 제2 외면측 빔과 상기 제2 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 제2 방향으로 돌출되는 제1 길이 변형 억제 빔; 상기 제3 외면측 빔과 상기 제3 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 상기 제2 방향과 나란한 방향으로 돌출되는 제2 길이 변형 억제 빔; 상기 제4 외면측 빔과 상기 제4 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 상기 제2 방향의 반대 방향으로 돌출되는 제3 길이 변형 억제 빔; 및 상기 제1 외면측 빔과 상기 제1 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 상기 제3 길이 변형 억제 빔과 나란하게 돌출되는 제4 길이 변형 억제 빔;을 포함할 수 있다.
상기 케이스가 중공된 원통 형상을 가질 경우, 상기 제1 방향은 상기 케이스의 접선 방향일 수 있고, 상기 제2 방향은 상기 케이스의 길이 방향일 수 있다.
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 원주 변형 억제 빔과, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 길이 변형 억제 빔 각각은, 그 가운데로 갈수록 점차 굵게 되는 배흘림 구조를 가질 수 있다.
상기 단위 외면에는 하나 이상의 통기공이 형성될 수 있다.
상기 단위 외면과 상기 단위 내면 각각은 곡면을 이룰 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스용 단위 구조물은, 3D 프린터에 의해 형성될 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스용 단위 구조물은, 스테인리스스틸로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스는, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스용 단위 구조물이 연속적으로 연결되어 이루어질 수 있다.
상기 케이스는 중공된 원통 형상을 가질 수 있고, 상기 케이스용 단위 구조물은, 상기 케이스의 원주 방향 및 길이 방향으로 연속해서 연결될 수 있다
상술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스는, 가스터빈 엔진, 유체 기계, 그리고 압력 용기에 중 어느 하나의 케이스일 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스는, 3D 프린터에 의해 일체로 형성될 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 케이스용 단위 구조물 및 이를 포함하는 케이스는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 본 발명의 케이스용 단위 구조물이 복수개 연결되어 케이스를 이룰 경우, 고압 또는 고온의 분위기에서 별도의 냉각 장치 없이도 각각의 공간 형성부 및 각각의 변형 억제부를 통해 케이스의 변형을 최소화할 수 있다. 나아가, 케이스의 변형을 줄이기 위해 냉각 장치가 설치되지 않아도 되므로, 기기의 구성을 단순화할 수 있고 부피를 줄일 수 있어 대형기기뿐만 아니라 소형기기의 케이스로 사용할 수 있다.
도 1은 기존의 압축기의 케이스(a), 연소기의 케이스(b), 그리고 터빈의 케이스(c)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스용 단위 구조물을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 케이스용 단위 구조물이 케이스의 원주 방향으로 연속해서 연결된 상태(a)와 케이스의 길이 방향으로 연속해서 연결된 상태(b)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 케이스용 단위 구조물에 압력 차에 의한 변형의 힘이 가해진 상태(a)와 온도 차에 의한 변형의 힘이 가해진 상태(b)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 케이스용 단위 구조물이 원주 방향과 길이 방향으로 각각 복수개 배치되어 케이스의 일부를 이룬 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2의 케이스용 단위 구조물의 변형례를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스용 단위 구조물을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 케이스용 단위 구조물이 케이스의 원주 방향으로 연속해서 연결된 상태(a)와 케이스의 길이 방향으로 연속해서 연결된 상태(b)를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 2의 케이스용 단위 구조물에 압력 차에 의한 변형의 힘이 가해진 상태(a)와 온도 차에 의한 변형의 힘이 가해진 상태(b)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 케이스용 단위 구조물이 원주 방향과 길이 방향으로 각각 복수개 배치되어 케이스의 일부를 이룬 상태를 케이스의 외면을 향해 바라 본 도면이고, 도 6은 도 2의 케이스용 단위 구조물의 변형례를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 케이스용 단위 구조물(100)은, 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 복수 개가 연결되어 하나의 케이스(200)를 이루는 케이스용 단위 구조물로, 단위 외면(110)과, 단위 내면(120)과, 공간 형성부(130)와, 그리고 변형 억제부(140)를 포함할 수 있다. 이하, 도 2 내지 도 6을 계속 참조하여, 각 구성요소에 대해 상세히 설명한다.
단위 외면(110)은, 도 2, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 다른 케이스용 단위 구조물(도 3의 100 참조)의 단위 외면(도 3의 110 참조)과 함께 케이스(200)의 외면을 이루는 구성요소이다. 특히, 케이스(200)의 주변의 공기를 이용하여 케이스(200)의 내부를 냉각시킬 수 있도록, 도 2에 도시된 바와 같이, 단위 외면(110)에는 하나 이상의 통기공(111)이 형성될 수 있다.
나아가, 단위 외면(110)은, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 원통형 형상의 케이스(200)의 곡률 반경에 맞게 곡면을 이룰 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 단위 외면(110)은 사각 형상을 가질 수 있다.
단위 내면(120)은, 도 2, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 다른 케이스용 단위 구조물(도 3의 100 참조)의 단위 내면(도 3의 120 참조)과 함께 케이스(200)의 내면을 이루는 구성요소이다.
나아가, 단위 내면(120)은, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 원통형 형상의 케이스(200)의 곡률 반경에 맞게 곡면을 이룰 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 단위 내면(120)은 단위 외면(110)과 같이 사각 형상을 가질 수 있다.
공간 형성부(130)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 단위 내면(120)과 단위 외면(110) 사이에 공간을 형성시킬 뿐만 아니라 단위 내면(120)과 단위 외면(110) 사이의 압력 차 또는 온도 차에 의해 발생되는 변형의 힘을 받는 구성요소이다. 이러한 공간 형성부(130)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 단위 외면(110)을 단위 내면(120)에 간격을 두고 지지할 수 있다.
특히, 공간 형성부(130)는, 압력 차 또는 온도 차에 의한 변형의 힘에 의해 그 중심부(130a)의 간격이 좁아지거나 벌어지는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3의 (a) 및 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 케이스(200)의 내부 압력(Pin)이 외부 압력(Pout)보다 클 경우, 이에 의해 발생되는 변형의 힘을 공간 형성부(130)가 받으면서 공간 형성부(130)의 중심부(130a)의 간격이 좁아질 수 있다(도 4의 (a)의 점선 참조). 또한, 도 3의 (a) 및 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 케이스(200)의 내부 온도(Tin)가 외부 온도(Tout)보다 클 경우, 이에 의해 발생되는 변형의 힘을 공간 형성부(130)가 받으면서 공간 형성부(130)의 중심부(130a)의 간격이 벌어질 수 있다(도 4의 (b)의 점선 참조).
변형 억제부(140)는, 공간 형성부(130)의 변형을 억제시키는 구성요소이다. 이러한 변형 억제부(140)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 공간 형성부(130)를 인접한 다른 단위 구조물(도 3의 100 참조)의 공간 형성부(도 3의 130 참조)에 지지할 수 있다.
따라서, 도 3의 (a) 및 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 케이스(200)의 내부 압력(Pin)이 외부 압력(Pout)보다 클 경우, 이에 의해 발생되는 변형의 힘을 공간 형성부(130)가 받으면서 공간 형성부(130)의 중심부(130a)의 간격이 좁아지려고 하지만 변형 억제부(140)가 그 반대 방향으로 공간 형성부(130)의 중심부(130a)를 당기면서 그 변형을 최소화시킬 수 있다(도 4의 (a)의 실선 참조). 또한, 도 3의 (a) 및 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 케이스(200)의 내부 온도(Tin)가 외부 온도(Tout)보다 클 경우, 이에 의해 발생되는 변형의 힘을 공간 형성부(130)가 받으면서 공간 형성부(130)의 중심부(130a)의 간격이 벌어지려고 하지만 변형 억제부(140)가 그 반대 방향으로 공간 형성부(130)의 중심부(130a)를 밀면서 그 변형을 최소화시킬 수 있다(도 4의 (b)의 실선 참조).
또한, 변형 억제부(140)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 공간 형성부(130)의 중심부(130a)를 지지할 수 있다.
이와 더불어, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스용 단위 구조물(100)은 3D 프린터에 의해 형성될 수 있다. 특히, 작업자에 의한 조립 공정을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 구조의 견고함을 위하여, 단위 외면(110), 단위 내면(120), 공간 형성부(130), 그리고 변형 억제부(140)는 3D 프린터에 의해 일체로 프린팅(printing)될 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스용 단위 구조물(100)은 스테인리스스틸 등으로 이루어질 수 있다. 특히, 3D 프린터에 의해 공급되는 프린팅 물질을 스테인리스스틸 등으로 하여 단위 외면(110), 단위 내면(120), 공간 형성부(130), 그리고 변형 억제부(140)가 프린팅될 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4, 도 6을 계속 참조하여, 공간 형성부(130)에 대해 보다 상세히 설명한다.
공간 형성부(130)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔(131)(132)(133)(134), 그리고 제1, 제2, 제3 및 제4 내면측 빔(135)(136)(137)(138)을 포함할 수 있다.
제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔(131)(132)(133)(134)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 단위 외면(110) 중 단위 내면(120)을 향하는 면에 각각 고정될 수 있고, 사각 형태로 배치될 수 있으며, 그리고 단위 내면(120)을 향할수록 그 각각의 말단이 서로 모이는 방향을 갖도록 단위 외면(110)에 대해 예각을 이룰 수 있다.
제1, 제2, 제3 및 제4 내면측 빔(135)(136)(137)(138)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 단위 내면(120) 중 단위 외면(110)을 향하는 면에 각각 고정될 수 있고, 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔(131)(132)(133)(134)과 같이 사각 형태로 배치될 수 있고, 단위 외면(110)을 향할수록 그 각각의 말단이 서로 모이는 방향을 갖도록 단위 내면(120)에 대해 예각을 이룰 수 있으며, 그리고 그 각각의 말단이 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔(131)(132)(133)(134)의 각 말단과 고정된 형태로 연결될 수 있다.
나아가, 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔(131)(132)(133)(134)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1, 제2, 제3 및 제4 내면측 빔(135)(136)(137)(138)과 공간 형성부(130)의 중심부(130a)를 기준으로 대칭된 구조를 가질 수 있다.
또한, 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔(131)(132)(133)(134), 그리고 제1, 제2, 제3 및 제4 내면측 빔(135)(136)(137)(138) 각각은, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 가운데로 갈수록 점차 굵게 되는 배흘림 구조를 가질 수 있다. 따라서, 각 빔에 그 길이 방향으로 압축 하중이 가해지더라도 빔이 휘어지는 것을 막을 수 있어 구조 안정성을 높일 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 단위 외면(110)과 단위 내면(120) 각각이 사각 형상을 가질 경우, 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔(131)(132)(133)(134)은 단위 외면(110)의 네 개의 꼭지점에 각각 고정될 수 있고, 제1, 제2, 제3 및 제4 내면측 빔(135)(136)(137)(138)은 단위 내면(120)의 네 개의 꼭지점에 각각 고정될 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 4, 도 6을 계속 참조하여, 변형 억제부(140)에 대해 보다 상세히 설명한다.
변형 억제부(140)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 원통 형상의 케이스(200)의 원주 방향으로의 변형을 억제시키기 위한 제1, 제2, 제3 및 제4 원주 변형 억제 빔(141)(142)(143)(144)과, 그리고 원통 형상의 케이스(200)의 길이 방향으로의 변형을 억제시키기 위한 제1, 제2, 제3 및 제4 길이 변형 억제 빔(145)(146)(147)(148)을 포함할 수 있다.
제1 원주 변형 억제 빔(141)은 제1 외면측 빔(131)과 제1 내면측 빔(135)의 경계 지점에 구비되며 제1 방향으로 돌출될 수 있고, 제2 원주 변형 억제 빔(142)은 제2 외면측 빔(132)과 제2 내면측 빔(136)의 경계 지점에 구비되며 제1 방향과 나란한 방향으로 돌출될 수 있다. 제3 원주 변형 억제 빔(143)은 제3 외면측 빔(133)과 제3 내면측 빔(137)의 경계 지점에 구비되며 제1 방향의 반대 방향으로 돌출될 수 있고, 제4 원주 변형 억제 빔(144)은 제4 외면측 빔(134)과 제4 내면측 빔(138)의 경계 지점에 구비되며 제3 원주 변형 억제 빔(143)과 나란하게 돌출될 수 있다. 여기서, 케이스(200)가 중공된 원통 형상을 가질 경우, 위에 언급한 제1 방향은 케이스(200)의 접선 방향일 수 있다.
제1 길이 변형 억제 빔(145)은 제2 외면측 빔(132)과 제2 내면측 빔(136)의 경계 지점에 구비되며 제2 방향으로 돌출될 수 있고, 제2 길이 변형 억제 빔(146)은 제3 외면측 빔(133)과 제3 내면측 빔(137)의 경계 지점에 구비되며 제2 방향과 나란한 방향으로 돌출될 수 있다. 제3 길이 변형 억제 빔(147)은 제4 외면측 빔(134)과 제4 내면측 빔(138)의 경계 지점에 구비되며 제2 방향의 반대 방향으로 돌출될 수 있고, 제4 길이 변형 억제 빔(148)은 제1 외면측 빔(131)과 제1 내면측 빔(135)의 경계 지점에 구비되며 제3 길이 변형 억제 빔(147)과 나란하게 돌출될 수 있다. 여기서, 케이스(200)가 중공된 원통 형상을 가질 경우, 위에 언급한 제2 방향은 케이스(200)의 길이 방향일 수 있다.
나아가, 제1, 제2, 제3 및 제4 원주 변형 억제 빔(141)(142)(143)(144), 그리고 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 길이 변형 억제 빔(145)(146)(147)(148) 각각은, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 가운데로 갈수록 점차 굵게 되는 배흘림 구조를 가질 수 있다. 따라서, 각 빔에 그 길이 방향으로 압축 하중이 가해지더라도 빔이 휘어지는 것을 막을 수 있어 구조 안정성을 높일 수 있다.
이하, 도 3 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스(200)에 대해 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스(200)는, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 케이스용 단위 구조물(100)이 연속적으로 연결되어 이루어질 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 중공된 원통 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 케이스용 단위 구조물(100)은, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 케이스(200)의 원주 방향 및 길이 방향으로 연속해서 연결될 수 있다.
나아가, 상술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스(200)는, 가스터빈 엔진, 유체 기계, 그리고 압력 용기에 중 어느 하나의 케이스로 사용될 수 있다. 참고로, 가스터빈 엔진의 경우, 도 1의 (a)에 도시된 압축기의 케이스, 도 1의 (b)에 도시된 연소기의 케이스, 그리고 도 1의 (c)에 도시된 터빈의 케이스로 상술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스(200)가 사용될 수 있다.
또한, 상술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스(200)는, 3D 프린터에 의해 일체로 형성될 수 있다. 따라서, 케이스(200)의 내면과 외면 사이에 복수의 공간 형성부(130)와 복수의 변형 억제부(140)를 용이하게 형성시킬 수 있고, 일체 구조를 통해 케이스의 구조를 보다 견고하게 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 케이스용 단위 구조물 110: 단위 외면
111: 통기공 120: 단위 내면
130: 공간 형성부 131: 제1 외측면 빔
132: 제2 외측면 빔 133: 제3 외측면 빔
134: 제4 외측면 빔 135: 제1 내측면 빔
136: 제2 내측면 빔 137: 제3 내측면 빔
138: 제4 내측면 빔 140: 변형 억제부
141: 제1 원주 변형 억제 빔 142: 제2 원주 변형 억제 빔
143: 제3 원주 변형 억제 빔 144: 제4 원주 변형 억제 빔
145: 제1 길이 변형 억제 빔 146: 제2 길이 변형 억제 빔
147: 제3 길이 변형 억제 빔 148: 제4 길이 변형 억제 빔
200: 케이스

Claims (16)

  1. 복수 개가 연결되어 하나의 케이스를 이루는 케이스용 단위 구조물로,
    상기 케이스의 외면을 이루기 위한 단위 외면;
    상기 케이스의 내면을 이루기 위한 단위 내면;
    상기 단위 외면을 상기 단위 내면에 간격을 두고 지지하며 상기 단위 내면과 상기 단위 외면 사이의 압력 차 또는 온도 차에 의해 발생되는 변형의 힘을 받는 공간 형성부; 및
    상기 공간 형성부를 인접한 다른 단위 구조물에 지지하여 상기 공간 형성부의 변형을 억제시키는 변형 억제부;
    를 포함하는
    케이스용 단위 구조물.
  2. 제1항에서,
    상기 공간 형성부는,
    상기 압력 차 또는 상기 온도 차에 의한 상기 변형의 힘에 의해 그 중심부의 간격이 좁아지거나 벌어지는 구조를 가지고,
    상기 변형 억제부는,
    상기 공간 형성부의 상기 중심부를 지지하는
    케이스용 단위 구조물.
  3. 제1항에서,
    상기 공간 형성부는,
    상기 단위 외면 중 상기 단위 내면을 향하는 면에 각각 구비되고, 사각 형태로 배치되며, 그리고 상기 단위 내면을 향할수록 각각의 말단이 서로 모이는 방향을 갖도록 상기 단위 외면에 대해 예각을 이루는 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔; 및
    상기 단위 내면 중 상기 단위 외면을 향하는 면에 각각 구비되고, 상기 사각 형태에 대응되도록 배치되고, 상기 단위 외면을 향할수록 각각의 말단이 서로 모이는 방향을 갖도록 상기 단위 내면에 대해 예각을 이루며, 그리고 각각의 말단이 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔의 각 말단과 연결되는 제1, 제2, 제3 및 제4 내면측 빔;
    을 포함하는
    케이스용 단위 구조물.
  4. 제3항에서,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔은,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 내면측 빔과 상기 공간 형성부의 중심부를 기준으로 대칭된 구조를 가지는
    케이스용 단위 구조물.
  5. 제3항에서,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔과, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 내면측 빔 각각은,
    그 가운데로 갈수록 점차 굵게 되는 배흘림 구조를 가지는
    케이스용 단위 구조물.
  6. 제3항에서,
    상기 단위 외면과 상기 단위 내면 각각은,
    사각 형상을 가지고,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 외면측 빔은,
    상기 단위 외면의 네 개의 꼭지점에 각각 고정되고,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 내면측 빔은,
    상긴 단위 내면의 네 개의 꼭지점에 각각 고정되는
    케이스용 단위 구조물.
  7. 제3항에서,
    상기 변형 억제부는,
    상기 제1 외면측 빔과 상기 제1 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 제1 방향으로 돌출되는 제1 원주 변형 억제 빔;
    상기 제2 외면측 빔과 상기 제2 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 상기 제1 방향과 나란한 방향으로 돌출되는 제2 원주 변형 억제 빔;
    상기 제3 외면측 빔과 상기 제3 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 상기 제1 방향의 반대 방향으로 돌출되는 제3 원주 변형 억제 빔;
    상기 제4 외면측 빔과 상기 제4 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 상기 제3 원주 변형 억제 빔과 나란하게 돌출되는 제4 원주 변형 억제 빔;
    상기 제2 외면측 빔과 상기 제2 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 제2 방향으로 돌출되는 제1 길이 변형 억제 빔;
    상기 제3 외면측 빔과 상기 제3 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 상기 제2 방향과 나란한 방향으로 돌출되는 제2 길이 변형 억제 빔;
    상기 제4 외면측 빔과 상기 제4 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 상기 제2 방향의 반대 방향으로 돌출되는 제3 길이 변형 억제 빔; 및
    상기 제1 외면측 빔과 상기 제1 내면측 빔의 경계 지점에 구비되며 상기 제3 길이 변형 억제 빔과 나란하게 돌출되는 제4 길이 변형 억제 빔;
    을 포함하는
    케이스용 단위 구조물.
  8. 제7항에서,
    상기 케이스가 중공된 원통 형상을 가질 경우,
    상기 제1 방향은,
    상기 케이스의 접선 방향이고,
    상기 제2 방향은
    상기 케이스의 길이 방향인
    케이스용 단위 구조물.
  9. 제7항에서,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 원주 변형 억제 빔과, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 길이 변형 억제 빔 각각은,
    그 가운데로 갈수록 점차 굵게 되는 배흘림 구조를 가지는
    케이스용 단위 구조물.
  10. 제1항에서,
    상기 단위 외면에는 하나 이상의 통기공이 형성되는
    케이스용 단위 구조물.
  11. 제1항에서,
    상기 단위 외면과 상기 단위 내면 각각은,
    곡면을 이루는
    케이스용 단위 구조물.
  12. 제1항에서,
    상기 케이스용 단위 구조물은,
    3D 프린터에 의해 형성되는
    케이스용 단위 구조물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 케이스용 단위 구조물이 연속적으로 연결되어 이루어진
    케이스.
  14. 제13항에서,
    상기 케이스는 중공된 원통 형상을 가지고,
    상기 케이스용 단위 구조물은,
    상기 케이스의 원주 방향 및 길이 방향으로 연속해서 연결되는
    케이스.
  15. 제13항에서,
    상기 케이스는,
    가스터빈 엔진, 유체 기계, 그리고 압력 용기에 중 어느 하나의 케이스인
    케이스.
  16. 제13항에서,
    상기 케이스는,
    3D 프린터에 의해 일체로 형성되는
    케이스.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07293798A (ja) * 1994-04-19 1995-11-10 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 集合円筒容器
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KR20130024216A (ko) * 2011-08-31 2013-03-08 김봉이 복합재 허니콤 초고압용기

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