KR102204697B1 - 고압 용기 - Google Patents

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Abstract

개시된 본 발명에 따른 고압 용기는, 라이너의 돔부를 감싸도록 플렌지부가 라이너의 외측면을 따라 라이너의 외측면과 동일한 곡률로 연장 형성됨으로써, 사선방향의 외부 충격이 가해지는 경우, 플렌지부를 통해 외부 충격 에너지를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 라이너와 복합재 사이에 충진물이 구비됨으로써, 외부 충격에 의해 형상이 변형됨과 동시에 갈라지며 틈새가 발생될 경우, 충진물이 틈새를 메움처리 하여 외부로 유체가 누출되는 것을 방지 할 수 있을뿐만 아니라, 라이너와 복합재 사이에 충격흡수부재가 구비됨으로써, 외부 충격이 가해지는 경우, 충격흡수부재를 통해 외부 충격 에너지를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

고압 용기{High pressure tank}
본 발명은 고압 용기에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 외부 충격 에너지를 감소시키고, 외부 충격에 의해 형상이 변형됨과 동시에 갈라지며 틈새가 발생하는 경우, 충진물이 틈새를 메움처리 함으로써 내부 유체가 외부로 누출되지 않도록 하는 고압 용기에 관한 것이다.
일반적으로, 고압 용기는 산소, 천연가스, 질소, 수소 등의 각종 유체를 보관하기 위해 사용되는 용기로써, 금속성 재료로 노즐보스 및 라이너를 제조하고 노즐보스 및 라이너의 외부에 카본 섬유나 유리 섬유를 감거나 적층하여 제조하게 된다.
그러나, 종래 금속 재질로 라이너가 제조되는 고압 용기는 금속의 특성상 중량이 무거우며 부식에 매우 취약한 동시에 제조원가가 높아지는 문제가 발생하게 된다.
이에 따라 최근에는 중량을 가볍게 하고 내부식성을 향상시킬 수 있는 플라스틱 재질의 라이너와 금속 재질의 노즐보스가 서로 결합되는 구조로 고압 용기를 제조하게 된다.
이와 같이 플라스틱 재질의 라이너와 금속 재질의 노즐보스가 서로 결합되는 구조의 고압 용기는 외부로부터 충격이 가해지면, 플라스틱 재질의 라이너가 외부 충격에 의해 형상이 변형됨과 동시에 금속 재질에 비해 쉽게 갈라지며 틈새가 발생하게 된다.
특히, 플라스틱 재질의 라이너 측방향 돔부는 사선방향 충격의 경우 동일 크기의 충격량이라도 단일 면적당 가해지는 충격이 타 부분에 비하여 크기 때문에 보다 쉽게 갈라지며 틈새가 발생하게 된다.
대한민국 등록특허공보 제10-1731960호(2017.05.04 공고)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로써, 라이너의 돔부를 감싸도록 플렌지부가 라이너의 외측면을 따라 라이너의 외측면과 동일한 곡률로 연장 형성됨으로써, 사선방향의 외부 충격이 가해지는 경우, 플렌지부를 통해 외부 충격 에너지를 감소시킬 수 있는 고압 용기를 제공하는데 그 목적이 있다.
라이너와 복합재 사이에 충진물이 구비됨으로써, 외부 충격에 의해 형상이 변형됨과 동시에 갈라지며 틈새가 발생될 경우, 충진물이 틈새를 메움처리 하여 외부로 유체가 누출되는 것을 방지 할 수 있는 고압 용기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 라이너와 복합재 사이에 충격흡수부재가 구비됨으로써, 외부 충격이 가해지는 경우, 충격흡수부재를 통해 외부 충격 에너지를 감소시킬 수 있는 고압 용기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고압 용기는, 내측에 유체 충진공간이 제공되는 라이너; 상기 라이너의 외측에 권취 또는 적층되는 복합재; 밸브가 결합되는 네크부 및 상기 네크부의 단부에 형성되며, 상기 라이너와 상기 복합재 사이에 결합되어 기밀구조를 형성하는 플렌지부를 포함하는 노즐보스;를 포함하되, 상기 플렌지부는, 상기 라이너의 돔부를 감싸도록 상기 라이너의 외측면을 따라 상기 라이너의 외측면과 동일한 곡률로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 고압 용기를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 라이너와 상기 플렌지부 사이 또는 상기 복합재와 상기 플렌지부 사이에 구비되며, 외부 충격에 의해 상기 라이너 또는 상기 복합재에 틈새가 발생하는 경우, 상기 틈새를 메움처리 하는 충진물;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고압 용기에 의하면, 라이너의 돔부를 감싸도록 플렌지부가 라이너의 외측면을 따라 라이너의 외측면과 동일한 곡률로 연장 형성됨으로써, 사선방향의 외부 충격이 가해지는 경우, 플렌지부를 통해 외부 충격 에너지를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 라이너와 복합재 사이에 충진물이 구비됨으로써, 외부 충격에 의해 형상이 변형됨과 동시에 갈라지며 틈새가 발생될 경우, 충진물이 틈새를 메움처리 하여 외부로 유체가 누출되는 것을 방지 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 라이너와 복합재 사이에 충격흡수부재가 구비됨으로써, 외부 충격이 가해지는 경우, 충격흡수부재를 통해 외부 충격 에너지를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고압 용기의 측단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고압 용기의 일부를 나타낸 측단면도,
도 3과 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압 용기의 일부를 나타낸 측단면도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고압 용기의 일부를 나타낸 측단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 고압 용기에 대하여 상세히 설명한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고압 용기의 측단면도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고압 용기의 일부를 나타낸 측단면도, 도 3과 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압 용기의 일부를 나타낸 측단면도, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고압 용기의 일부를 나타낸 측단면도이다.
이들 도면들에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 고압 용기(100)는 유체를 충전 및 배출시키기 위한 통로가 되는 노즐보스(110), 노즐보스(110)와 결합되며, 내측에 유체 충진공간(102)이 제공되는 라이너(120); 라이너(120)의 외측에 권취 또는 적층되는 복합재(130); 라이너(120)와 복합재(130) 사이에 구비되며, 외부 충격에 의해 라이너(120) 또는 복합재(130)에 틈새가 발생하는 경우, 틈새를 메움처리 하는 충진물(150);을 포함한다.
고압 용기(100)는 내부에 산소, 천연가스, 질소, 수소 등의 각종 유체를 보관하기 위해 사용되는 것으로, 유체를 반복적으로 충전 및 배출 가능하도록 제공된다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 노즐보스(110)는 금속 재질로 형성되며, 내부가 비어있는, 즉, 중공을 구비하는 네크부(112) 및 네크부(112)의 단부로부터 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 플렌지부(114)를 포함한다.
네크부(112)는 상부 내주면에 나사산이 형성되며, 금속 재질의 밸브가 나사체결 방식으로 결합된다.
본 발명의 고압 용기(100)는 밸브를 통해 유체 충진공간(102)에 유체를 충전하거나, 유체 충진공간(102)의 유체를 배출하게 된다.
플렌지부(114)는 네크부(112)의 단부로부터 반경 방향 외측으로 연장 형성되는 것으로, 네크부(112)와 일체로 형성된다.
이때, 노즐보스(110)의 플렌지부(114)는 후술할 라이너(120)와 복합재(130) 사이에 결합되어 기밀구조를 형성하게 된다.
본 발명에서 플렌지부(114)는 라이너(120)와 복합재(130) 사이에 결합되되, 라이너(120)의 돔부를 감싸도록 라이너(120)의 외측면을 따라 라이너(120)의 외측면과 동일한 곡률로 연장 형성된다.
이에 따라, 본 발명의 고압 용기(100)는 사선방향의 외부 충격이 가해지는 경우, 플렌지부(114)를 통해 외부 충격 에너지를 감소시킬 수 있게 된다.
여기서, 노즐보스(110)는 이외에도 기밀성을 향상시키고 내부 유체의 누출을 방지하기 위한 구성부들을 더 구비할 수도 있다.
라이너(120)는 유체 충진공간(102)을 구비하는 일종의 통으로, 양측 말단은 반구 형상으로 형성되며, 중앙부분은 중공의 파이프 형상으로 형성된다.
라이너(120)의 양측 단부는 앞서 설명한 바와 같이 한쌍의 노즐 보스의 플렌지부(114)와 각각 연결되어 기밀구조를 형성하게 된다.
이때, 라이너(120)는 노즐 보스가 인접한 둘레에 곡률반경이 최소화되는 돔부(d)가 양측에 각각 형성되고, 돔부 사이에 돔부를 연결하는 원통 형상의 통부(c)가 형성된다.
돔부(d)는 대략 반구 형상으로 형성되며, 플렌지부(114)를 통해 사선방향의 충격에 대한 취약성을 보강하게 된다.
이와 더불어 고압 용기(100)는 노즐보스(110)와 라이너(120)가 결합되고 난 후 내압성을 향상시키기 위해 노즐보스(110)와 라이너(120)의 외측에 복합재(130)를 형성하게 된다.
복합재(130)는 카본섬유, 유리섬유 또는 합성 폴리아미드 섬유 등의 보강섬유를 에폭시 수지 등의 수지에 함침시키고, 이 수지를 필라멘트 권취하거나 적층하여 노즐보스(110)와 라이너(120)의 외측에 소정 두께로 형성하게 된다.
이때, 복합재(130)는 노즐보스(110)의 네크부(112) 외측면으로부터 권취되거나 적층될 수 있다.
충진물(150)은 라이너(120)와 복합재(130) 사이에 구비되며, 외부 충격에 의해 라이너(120) 또는 복합재(130)에 틈새가 발생하는 경우, 틈새를 메움처리 하게 된다.
이와 같은 충진물(150)은 코킹재, 실링재, 실리콘을 포함하는 실런트, 실리콘 중 어느 하나로 이루어지며, 외부 충격에 의해 라이너(120) 또는 복합재(130)에 틈새가 발생하는 경우, 틈새를 메움처리 하게 된다.
이와 같이 라이너(120)와 복합재(130) 사이에 충진물(150)이 구비됨으로써, 외부 충격에 의해 형상이 변형됨과 동시에 갈라지며 틈새가 발생될 경우, 충진물(150)이 틈새를 메움처리 하여 외부로 유체가 누출되는 것을 방지 할 수 있게 된다.
여기서, 충진물(150)은 도 2에 도시된 바와 같이, 돔부의 곡률반경이 최소화되는 최소 곡률반경부에 인접하도록 일정 간격을 두고 이격되게 하나 이상 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 고압 용기(100)는 사선방향의 충격에 대하여 취약성을 갖는 돔부(d)에 틈새가 발생될 경우, 가장 인접한 충진물(150)이 틈새를 메움처리 하여 외부로 유체가 누출되는 것을 신속하게 방지 할 수 있게 된다.
계속해서 본 발명의 고압 용기(100)는 라이너(120)와 복합재(130) 사이에 구비되며, 외부 충격이 가해지는 경우, 외부 충격 에너지를 흡수하는 충격흡수부(140);를 더 포함한다.
충격흡수부(140)는 도 3에 도시된 바와 같이, 스티로폼 등과 같은 탄성을 갖는 발포 합성수지로 형성되어 라이너(120)와 복합재(130) 사이에 구비되며, 외부 충격이 가해지는 경우, 외부 충격 에너지를 흡수하게 된다.
즉, 본 발명의 고압 용기(100)는 라이너(120)와 복합재(130) 사이에 충격흡수부(140)가 구비됨으로써, 외부 충격이 가해지는 경우, 충격흡수부(140)를 통해 외부 충격 에너지를 감소시킬 수 있게 된다.
이때, 충격흡수부(140)는 라이너(120)와 충진물(150) 사이 또는 복합재(130)와 충진물(150) 사이에 구비될 수 있으며, 복수의 층으로 권취되거나 적층되는 복합재(130)의 층간 구조 사이 또는 복합재(130)의 외측에 구비될 수도 있다.
여기서, 본 발명의 고압 용기(100)는 라이너(120)와 복합재(130) 사이에 충진물(150)이 적층되거나 충격흡수부(140)가 적층되어 형상의 변형이 허용될 수 있도록 공간부(136)가 형성될 수도 있다.
또한, 충격흡수부(140)는 도 4에 도시된 바와 같이, 앞서 설명한 돔부(d)에 대응하는 위치에 충진물(150)과 함께 구비될 수도 있다.
보다 상세하게 본 발명의 고압 용기(100)는 돔부에 라이너(120)와 노즐보스(110)의 플렌지부(114) 및 복합재(130)가 순차적으로 적측되고, 라이너(120)와 노즐보스(110)의 플렌지부(114) 사이 또는 복합재(130)와 노즐보스(110)의 플렌지부(114) 사이에 충격흡수부(140)가 구비되어 노즐보스(110)의 플렌지부(114)와 충격흡수부(140)를 통해 사선방향의 충격에 대하여 라이너(120) 측으로 전달되는 충격 에너지를 감소시킬 수 있게 된다.
이와 더불어, 본 발명의 고압 용기(100)는 돔부에 라이너(120)와 노즐보스(110)의 플렌지부(114) 및 복합재(130)가 순차적으로 적측되고, 라이너(120)와 노즐보스(110)의 플렌지부(114) 사이 또는 복합재(130)와 노즐보스(110)의 플렌지부(114) 사이에 충진물(150)이 구비되어 사선방향의 충격에 의해 형상이 변형됨과 동시에 갈라지며 틈새가 발생될 경우, 충진물(150)이 틈새를 메움처리 하여 외부로 유체가 누출되는 것을 방지 할 수 있게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 고압 용기
102 : 유체 충진공간
110 : 노즐보스
112 : 네크부
114 : 플렌지부
120 : 라이너
130 : 복합재
140 : 충격흡수부재
150 : 충진물

Claims (2)

  1. 내측에 유체 충진공간이 제공되는 라이너;
    상기 라이너의 외측에 권취 또는 적층되는 복합재; 및
    밸브가 결합되는 네크부 및 상기 네크부의 단부에 형성되며, 상기 라이너와 상기 복합재 사이에 결합되어 기밀구조를 형성하는 플렌지부를 포함하는 노즐보스; 및
    코킹(calking)재로서, 상기 복합재와 상기 플렌지부 사이에 구비되며, 외부 충격에 의해 상기 라이너에 틈새가 발생하는 경우 상기 라이너에 발생한 틈새를 메움 처리하거나, 또는 외부 충격에 의해 상기 복합재에 틈새가 발생하는 경우 상기 복합재에 발생한 틈새를 메움 처리하여, 상기 유체 충진공간에 충진된 유체가 누출되는 것을 방지하는 충진물;을 포함하고,
    상기 플렌지부는,
    상기 라이너의 돔부를 감싸도록, 상기 네크부의 단부로부터 상기 돔부의 외측면을 따라 상기 돔부와 동일한 곡률로 연장 형성되되, 상기 돔부의 끝단까지 연장 형성되어, 상기 돔부에 가해지는 외부 충격 에너지를 감소시키도록 구비되는 것을 특징으로 하는 고압 용기.
  2. 삭제
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