KR102134769B1 - 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡에 관한 것으로서, 고압가스용기(1)의 보스부(10)의 내부에 삽입되는 삽입부(201); 상기 보스부(10)의 암나사부(101)에 나사 결합되는 수나사부(202); 상기 수나사부(202)의 상부로 돌출 형성된 육각머리부(203); 상기 삽입부(201)의 저면과 상기 육각머리부(203)의 상면 간을 관통하게 형성된 관통공(204); 고압가스용기(1) 내부의 공기가 상기 관통공(204)으로 배출되게 유도하는 공기배출유도부(205); 상기 보스부(10)와 삽입부(201) 간의 기밀을 유지하는 씰링부재(206a, 206b);를 포함한다.
본 발명에 따르면, 고압가스용기의 인증시험을 위한 물 주입 시, 고압가스용기의 자세 조정 없이도 공기가 용이하게 배출되어 물을 신속하게 주입할 수 있고, 물의 주입 과정에서 고압가스용기 내부의 공기가 고압가스용기 내부에 잔존하지 않고, 신속하게 모두 배출됨으로써, 인증시험 시 잔존 공기에 의한 폭발 위험을 방지하여 인증시험을 안전하게 신속하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡{Cap for high pressure gas container with easy air discharge}
본 발명은 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압가스용기 내부의 공기 배출을 유도하는 공기배출유도부를 구비하여 고압가스용기 내부에 물을 주입할 때, 잔존 공기가 신속하고 완전하게 배출되게 한 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡에 관한 것이다.
산업화가 급속히 진행되면서 화석연료의 소비가 기하급수적으로 증가함에 따라 환경오염이 심각한 사회적 문제로 대두되고 있는 바, 세계 각국에서는 환경오염의 주범으로 꼽히는 자동차 배기가스를 줄이기 위하여 많은 노력을 기울이고 있다.
그리하여 기존의 자동차 연료인 휘발유나 경유를 대체하기 위한 청정 연료로서 수소 연료가 개발되었다.
수소 연료는 지구상에서 탄소와 질소 다음으로 가장 풍부한 원소일 뿐만 아니라, 연소 시에 극히 미량의 질소산화물만을 생성시키고 다른 공해물질은 전혀 배출하지 않는 깨끗한 에너지원이며, 지구상에 존재하는 거의 무한한 양의 물을 원료로 하여 만들어 낼 수 있고, 사용 후에는 다시 물로 재순환되기 때문에 고갈의 우려 또한 거의 없는 최적의 에너지원이다.
따라서 수소 연료는 현재 직면하고 있는 자원 고갈, 환경오염 등 여러 문제를 해결할 수 있는 차세대 연료로서 주목받고 있으며, 자동차 연료 및 산업체나 일반 가정에서 수소를 활용하기 위한 각종 연구가 활발히 진행되고 있다.
한편, 수소 연료를 상업적으로 이용하는데 있어서, 가장 중요한 과제는 수소의 저장방법으로서, 액화수소를 고압가스용기에 저장하는 방법과, 금속수소화물을 이용한 수소 저장 방법 등이 있다.
고압가스용기에 충전되는 수소는 순도가 매우 높아서 약간의 발화만 있어도 점화되어 폭발로 이어지기 때문에, 고압가스용기의 안전한 사용을 위해서는 고압가스용기의 제조 과정에서 구조적 안전성 여부의 확인이 필수적이다.
고압가스용기의 구조적 안전성 여부를 확인하기 위해서는 통상적으로 내압시험, 상온반복가압시험, 파열시험 등 각종 인증시험이 이루어진다.
상기 각종 인증시험을 수행할 때에는 고압가스용기 내부에 물을 주입하여 시험하게 되는데, 이때 고압가스용기 내부에 물 외의 공기가 잔존하게 되면 시험 과정에서 폭발의 위험이 있다.
따라서 고압가스용기의 인증시험 시에는 고압가스용기 내부에 물을 주입하면서 고압가스용기 내부에 공기가 남지 않도록 완전히 배출시켜야 한다.
그러나 종래기술의 고압가스용기용 캡은 도 2와 같이 저면이 평탄하기 때문에 고압가스용기 내부에 물을 가득 주입한 후에도 캡(2) 하부에 공기(4)가 쉽게 잔존하는 문제점이 있었다.
그리하여 종래에는 고압가스용기의 인증시험 시 물이 가득 주입된 고압가스용기 내부에 공기가 잔존하지 않도록 검사자가 물이 채워진 고압가스용기를 이리저리 흔들면서 내부의 잔존 공기가 캡 중심의 관통공(3)을 통해 배출되게 하는 과정에서 무거운 고압가스용기가 넘어지면서 손상되거나, 고압가스용기 하단에 검사자의 발이 끼면서 부상을 입는 등의 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같이 고압가스용기의 인증시험 시 잔존 공기를 배출하기 위한 자세 조정에 따른 시간 지연으로 인해 고압가스용기의 인증시험에 오랜 시간이 소요되는 단점도 있다.
또한, 고압가스용기 내측 표면을 항복점 이상으로 확장 가공하여 압축응력을 잔류시켜 고압가스용기의 내압성능 및 피로수명을 증가시키는 자긴가공 시 물에 의한 내측면의 일정한 가공이 이루어져야 하지만 공기가 고압가스용기 내부에 잔존하게 되면 자긴가공의 효과가 내측면에 일정히 전달되지 못하여 내압성능 및 피로수명의 증가를 기대하기 어려운 단점도 있다.
따라서 고압가스용기 내부의 물을 주입할 때, 내부의 잔존 공기를 신속하고 완전하게 배출시키는 기술 개발이 절실한 설정이다.
등록특허공보 제10-1200354호
본 발명의 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로서, 고압가스용기에 물 주입 시 고압가스용기를 흔들지 않고도 고압가스용기 내부의 잔존 공기가 신속하게 배출되게 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 고압가스용기에 물 주입 시 내부의 공기가 완전하게 배출되게 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같이 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡은, 고압가스용기의 상부를 이루는 보스부의 하부에서의 내경이 보스부에서의 내경보다 더 작게 형성된 고압가스용기의 보스부에 체결되는 고압가스용기용 캡으로서,
고압가스용기(1)의 보스부(10)의 내부에 삽입되는 삽입부(201);
상기 삽입부(201) 상부에 형성되어 상기 보스부(10)의 암나사부(101)에 나사 결합되는 수나사부(202);
상기 수나사부(202)의 상부로 돌출 형성된 육각머리부(203);
상기 삽입부(201)의 저면과 상기 육각머리부(203)의 상면 간을 관통하게 형성된 관통공(204);
고압가스용기(1) 내부의 공기가 상기 관통공(204)으로 배출되게 유도하는 공기배출유도부(205);
상기 보스부(10)와 삽입부(201) 간의 기밀을 유지하는 씰링부재(206a, 206b);를 포함한다.
상기 관통공(204)의 상측 입구에는 연결부(204a);를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 공기배출유도부(205)는, 상기 삽입부(201)의 저면 가장자리에서 삽입부(201)의 중앙에 형성된 상기 관통공(204)까지 상방으로 오목하게 형성되되, 상협하광 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 공기배출유도부(205)는, 상기 삽입부(201)의 저면을 기준으로 하여 10 내지 40도의 단면 각도로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 공기배출유도부(205)는, 테프론 계열의 불소수지로 형성된 저마찰코팅층(205a);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 씰링부재는,
상기 보스부(10)의 내부에 형성되는 걸림턱(102)과, 삽입부(201)의 저면 간에 설치되는 제1씰링부재(206a);
상기 삽입부(201)의 외주면에 형성된 환상홈(201a)에 설치되는 제2씰링부재(206b);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡은 상협하광 형태의 공기배출유도부를 구비함으로써, 고압가스용기의 인증시험을 위한 물 주입 시, 고압가스용기의 자세 조정 없이도 공기가 용이하게 배출되어 물을 신속하게 주입할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고압가스용기의 인증시험을 위한 물의 주입 과정에서 고압가스용기 내부의 공기가 고압가스용기 내부에 잔존하지 않고 완전히 배출됨으로써, 인증시험 시 잔존 공기에 의한 폭발 위험을 방지하여 인증시험을 안전하고 신속하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자긴가공 시에도 고압가스용기 내부의 공기 배출이 원활하게 이루어짐으로써, 자긴가공의 효율과 효과를 극대화하여 용기의 내압 성능과 피로 수명이 증대되는 효과가 있다.
도 2는 통상의 고압가스용기의 보스부에 결합되는 종래기술의 캡 구조를 나타낸 정면 단면도.
도 3은 본 발명의 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡의 실시 예에 따른 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡의 실시 예에 따른 설치 상태 단면도.
도 5는 본 발명의 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡의 또 다른 실시 예에 따른 설치 상태 단면도.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
또한, 본 문서에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, '제1 부분'과 '제2 부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
또한, 본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
도 3은 본 발명의 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡의 실시 예에 따른 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡의 실시 예에 따른 설치 상태 단면도이며, 도 5는 본 발명의 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡의 또 다른 실시 예에 따른 설치 상태 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
본 발명의 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡을 설명하기에 앞서 고압가수용기의 보스부(10) 구조에 대해 먼저 설명한다.
상기 보스부(10)는, 고압가스용기(1)의 상단부에 형성된다.
상기 보스부(10)는 암나사부(101), 걸림턱(102)을 포함할 수 있다.
상기 암나사부(101)는 상기 보스부(10)의 입구에서 하방으로 소정 깊이만큼 형성된다.
상기 걸림턱(102)은 상기 암나사부(101)의 하단부에 형성된다.
본 발명의 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡(20)은, 삽입부(201), 수나사부(202), 육각머리부(203), 관통공(204), 공기배출유도부(205), 씰링부재(206a, 206b)를 포함한다.
상기 삽입부(201)는 상기 보스부(10)의 내경부에 대응하는 형상으로 되어 상기 보스부(10)의 내부에 삽입된다.
상기 수나사부(202)는 상기 삽입부(201) 상부에서 상방으로 돌출 형성된다.
상기 육각머리부(203)는 상기 수나사부(202)의 상부에서 돌출 형성됨으로써, 렌치 등의 공구를 이용하여 마감캡(20)을 풀거나 조일 때, 회전 토크의 전달이 용이하게 되어 마감캡(20)의 풀고 조임이 용이하게 된다.
상기 관통공(204)은 상기 삽입부(201)의 저면과 상기 육각머리부(203)의 상면 간을 관통하도록 마감캡(20)의 중심축선을 따라 세로 방향으로 형성된다.
상기 관통공(204)의 상측 입구에는 연결부(204a)를 더 구비할 수 있다.
상기 연결부(204a)에는 인증시험 또는 자긴가공 시 물의 주입을 위한 급수라인이나, 밸브나 게이지 등 다양한 부속기기(B)의 착탈이 가능하다.
상기 공기배출유도부(205)는 상기 삽입부(201)의 하부에 형성되어 고압가스용기(1) 내부의 공기가 상기 관통공(204)으로 배출되게 유도한다.
상기 공기배출유도부(205)는, 상기 삽입부(201)의 저면에서 상방으로 오목하게 형성되되, 상협하광 형태로 형성할 수 있다.
따라서, 고압가스용기(1) 내부로 물을 가득 주입할 때, 고압가스용기(1) 내부의 공기가 하부에서 상부로 갈수록 내경이 좁아지는 공기배출유도부(205)의 내경이 좁아진 상부 중앙으로 쉽게 모이게 된다.
이때, 상기 공기배출유도부(205)의 상부 중앙에는 상기 관통공(204)의 하측 개구부가 위치함으로써 고압가스용기(1) 내부의 공기가 상기 관통공(204)를 통해 외부로 신속하게 배출된다.
또한, 상기 공기배출유도부(205)는, 상기 삽입부(201)의 저면을 기준으로 하여 10 내지 40도의 단면 각도로 형성하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 고압가스용기(1)의 인증시험을 위해 고압가스용기(1) 내부로 물을 주입하는 과정에서 고압가스용기(1)의 안착 자세가 소정 각도로 기울어지거나, 공기 배출을 위해 검사자가 고압가스용기(1)를 흔드는 등 자세를 조정할 때, 고압가스용기(1)의 각도는 최대 10도 이내로 기울어질 수 있다.
따라서, 상기와 같이 고압가스용기(1)가 10도 이내로 기울어지는 경우에, 상기와 같이 삽입부(201)의 저면을 기준으로 하여 10 내지 40도로 형성된 공기배출유도부(205)의 단면 각도로 인해 공기배출유도부(205)의 단면 각도가 상방으로 기울어진 상태가 유지되므로 고압가스용기(1) 내부로 물을 주입하는 과정에서 고압가스용기(1) 내부의 공기가 상기 관통공(204)로 유도되어 외부로 신속하게 배출된다.
또한, 상기 공기배출유도부(205)는, 표면에 테프론 계열의 불소수지로 형성된 저마찰코팅층(205a)을 더 포함할 수 있다.
즉, 공기배출유도부(205)가 상협하광 형태로 되더라도, 물이 가득 채워진 고압가스용기(1) 내부에 잔존하는 공기는 기포 형태로 되어 공기배출유도부(205)의 표면에도 부착될 수 있다.
상기와 같이 공기배출유도부(205)의 표면에 기포가 부착되는 것은 공기배출유도부(205) 표면의 건조마찰에 의한 마찰력에 의한 것으로서, 마찰력이 높을수록 기포의 형성이 용이할 뿐만 아니라, 기포의 크기도 크게 형성되는 반면, 마찰력이 낮을수록 기포가 잘 형성되지 않을 뿐만 아니라, 기포의 크기도 작게 형성된다.
따라서, 상기 테프론 계열의 불소수지를 이용하여 공기배출유도부(205)의 표면에 소정 두께로 저마찰코팅층(205a)을 형성하는 경우에, 저마찰코팅층(205a)에 의해 공기배출유도부(205)의 표면 마찰력이 현저히 저하됨으로써, 공기배출유도부(205)의 표면에 기포가 부착되는 것이 방지됨에 따라 공기의 배출이 더욱 원활하게 된다.
상기 씰링부재는 상기 보스부(10)와 캡(20) 간의 기밀을 유지하기 위하여 제1씰링부재(206a), 제2씰링부재(206b)를 포함한다.
상기 제1씰링부재(206a)는 상기 걸림턱(102) 상면과, 상기 캡(20) 저면 간에 개재되게 환상 설치되어 탄성 접촉에 의해 기밀성이 유지됨으로써, 상기 걸림턱(102) 상면과 캡(20) 저면 사이에서 충전물의 누출이 방지된다.
상기 제1씰링부재(206a)는 탄성 변형이 가능한 고무, 합성고무재로 된 0링을 사용하는 것이 바람직할 것이나, 이에 한정하는 것이 아님을 미리 밝혀둔다.
아울러, 상기 제1씰링부재(206a)에 의한 물 및 가스 누출 방지는 반영구적인 것은 아니며, 탄성 변형이 가능한 소재적 특성 상 소재의 노후화에 따라 물 및 충전 가스의 누출이 발생할 수 있음은 주지된 바이다.
상기 제2씰링부재(206b)는 상기 삽입부(201)의 외주면에 형성된 환상홈(201a) 내부에 환상 설치되어, 상기 환상홈(201a)의 수직 내면과 상기 보스부(10)의 내면 간에 개재됨으로써, 탄성 접촉에 의해 기밀성이 유지되어 제1씰링부재(206a)에서 누출된 충전물이 상기 삽입부(201)의 외주면과 상기 보스부(10)의 내주면 사이로 누출되는 것을 방지한다.
이때, 상기 환상홈(201a)은 내향 오목하게 형성됨으로써, 환상홈(201a) 내에 환상 설치된 제2씰링부재(206b)의 탈락이 방지된다.
제2씰링부재(206b)는 상기 제1씰링부재(206a)와 마찬가지로 탄성 변형이 가능한 고무, 합성고무재로 된 0링을 사용하는 것이 바람직하며, 탄성 변형이 가능한 소재적 특성 상 소재의 노후화에 따라 물 및 충전 가스의 누출이 발생할 수 있음은 물론이다.
이상은 본 발명에 따른 실시 예를 기준으로 설명한 것으로서, 본 발명은 위에서 설명한 실시 예에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하며, 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
1: 고압가스용기 10: 보스부
101: 걸림턱 102: 암나사부
20: 캡 201: 삽입부
201a: 환상홈 202: 수나사부
203: 육각머리부 204: 관통공
204a: 연결부 205: 공기배출유도부
205a: 저마찰코팅층 206a: 제1씰링부재
206b: 제2씰링부재 A: 각도
B: 부속기기

Claims (6)

  1. 고압가스용기의 상부를 이루는 보스부의 하부에서의 내경이 보스부에서의 내경보다 더 작게 형성된 고압가스용기의 보스부에 체결되는 고압가스용기용 캡에 있어서,
    고압가스용기(1)의 보스부(10)의 내부에 삽입되는 삽입부(201);
    상기 삽입부(201) 상부에 형성되어 상기 보스부(10)의 암나사부(101)에 나사 결합되는 수나사부(202);
    상기 수나사부(202)의 상부로 돌출 형성된 육각머리부(203);
    상기 삽입부(201)의 저면과 상기 육각머리부(203)의 상면 간을 관통하게 형성된 관통공(204);
    상기 삽입부(201)의 하부에 형성되어 고압가스용기(1) 내부의 공기가 상기 관통공(204)으로 배출되게 유도하는 공기배출유도부(205);를 포함하며,
    상기 공기배출유도부(205)는,
    상기 삽입부(201)의 저면 가장자리에서 삽입부(201)의 중앙에 형성된 상기 관통공(204)까지 상방으로 오목하게 형성되되, 상협하광 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관통공(204)의 상측 입구에는 연결부(204a);를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공기배출유도부(205)는,
    상기 삽입부(201)의 저면을 기준으로 하여 10 내지 40도의 단면 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공기배출유도부(205)는,
    테프론 계열의 불소수지로 형성된 저마찰코팅층(205a);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 배출이 용이한 고압가스용기용 캡.
  6. 삭제
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