KR102233305B1 - 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치 및 이를 이용하는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험방법 - Google Patents
고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치 및 이를 이용하는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 고압 수소 용기용 라이너의 일부분으로 이루어지는 시편이 안착되는 안착홈부를 구비하는 베이스블록; 상기 베이스블록에 대향되고, 상기 베이스블록 측으로 전진 또는 후진 가능하게 설치되며, 상기 안착홈부에 삽입되는 안착돌출부를 구비하는 가압블록; 상기 베이스블록에 구비되고, 상기 안착홈부에 안착되는 시편에 설정치의 압력으로 수소가스를 공급하는 가압공급부; 상기 가압블록에 구비되고, 상기 가압공급부로부터 압송되어 시편을 통과하는 수소가스를 포집하여 배출시키는 통과포집부; 및 시편을 통과하지 못하고 시편의 일측으로 유실되는 수소가스를 포집하여 상기 통과포집부와 다른 유로로 수소가스를 배출시키는 유실포집부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치 및 이를 이용하는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고압 수소 용기에 사용되는 라이너의 시편에 고압의 수소가스를 공급하고, 시편을 통과한 수소가스의 투과량을 정밀하게 측정할 수 있으며, 시편을 통과하지 못하고 유실되는 수소가스를 별도로 포집하여 시편을 통과한 수소가스와 합류되는 오작동을 방지할 수 있는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치 및 이를 이용하는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험방법에 관한 것이다.
최근에 깨끗한 에너지원으로서, 또한, 에너지의 다양화의 관점에서, 세계적으로 수소가 크게 주목받고 있고, 특히, 수소 가스를 연료원으로 하는 연료 전지 자동차에 대한 기대는 커서, 연료 전지 자동차의 개발에 관련된 연구가 세계적으로 널리 진행되어 있고, 일부에서는, 이미 실용화되어 있다.
연료 전지차는 가솔린 대신에 수소 가스를 탱크에 실어 주행한다. 따라서, 연료 전지 자동차를 보급시키기 위해서는, 가솔린 스탠드(gasoline stand)를 대신하여 연료 보급을 행하는 수소 스테이션(hydrogen stations)의 정비가 불가결하다. 수소 스테이션에서는, 고압 수소용 용기인 수소용 축압기를 이용하여 수소가 저장되어 있고, 축압기로부터, 연료 전지차에 탑재된 수소 탱크로 수소가 충전된다.
연료 전지차의 항속 거리(cruising distance)를 가솔린차 정도로 하기 위해서는, 연료 전지차에 탑재되는 수소탱크의 충전 최고 압력을 70㎫로 할 필요가 있기 때문에 차량 탑재용 수소 탱크에는, 이러한 고압 수소 환경하에서, 수소를 안전하게 저장, 공급할 수 있는 것이 요구된다.
차량 탑재용 수소 탱크의 충전 최고 압력을 70㎫로 하기 위해서는, 수소 스테이션에서 사용되는 수소용 축압기의 충전 최고 압력을 82㎫까지 높일 필요가 있다. 따라서, 수소 스테이션의 수소용 축압기는, 82㎫이라는 초고압 수소 가스 환경에 노출되게 된다.
이러한 고압 수소 환경하에서 이용되는 재료의 후보로서는, 저합금강, 스테인리스강, 알루미늄 합금, 플라스틱 등을 들 수 있으나, 강재를 수소 환경하에서 사용한 경우, 강도가 저하되고(수소 취화(embrittlement)), 특히 저합금강에서는 드로잉(drawability)이 저하된다는 문제가 있다.
재료의 수소 취화는, 환경으로부터 침입한 수소가, 재료 내부를 확산하여 응력 집중부나 입계(grain boundary) 등에 집적함으로써 발생하기 때문에 재료에 있어서의 수소의 투과 거동을 파악하는 것은 매우 중요한 과제이고, 다양한 연구가 이루어지고 있다.
예를 들면, 쿠시다 타카히로 저술 : "재료와 환경"에는, 용액 중에서 발생시킨 수소가 재료를 투과하는 거동을 조사하는 전기 화학적 수소 투과법이 기재되어 있다.
또한, 일본공개특허공보 소54-104551호 및 일본공고특허공보 평03-047706호에는, 수소 가스 중에 있어서의 재료의 수소 투과 거동을 측정하는 것이 기재되어 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 기상식 수소 투과 시험장치가 개발되었으며, 종래기술에 따른 수소 투과 시험장치는, 시험편의 한쪽의 면에 고압 수소를 공급하는 고압 수소 공급 수단과, 시험편의 다른 한쪽의 면으로부터 방출되는 수소를 분석하는 분석 장치와, 고압 수소 공급 수단과 시험편의 한쪽의 면을 접속하는 1차측 배관과, 시험편의 다른 한쪽의 면과 분석 장치를 접속하는 2차측 배관과, 2차측 배관 내의 압력을 측정하는 2차측 압력계와, 1차측 배관에 설치되고, 닫힘 상태에 있어서 당해 1차측 배관을 폐쇄하는 1차측 차단 밸브와, 1차측 배관의 1차측 차단 밸브보다 하류에 설치되고, 열림 상태에 있어서 당해 1차측 배관의 내부와 외부를 연통시키는 1차측 방출 밸브와, 2차측 배관에 설치되고, 열림 상태에 있어서 당해 2차측 배관의 내부와 외부를 연통시키는 2차측 방출 밸브와, 2차측 배관에 설치된 수동 방출 수단과, 2차측 배관의 2차측 방출 밸브 및 수동 방출 수단보다 하류에 설치되고, 닫힘 상태에 있어서 당해 2차측 배관을 폐쇄하는 2차측 차단 밸브와, 2차측 압력계로 측정된 압력이 소정의 값 이상이 되었을 때에 1차측 차단 밸브와 2차측 차단 밸브를 닫힘 상태로 하고, 1차측 방출 밸브와 2차측 방출 밸브를 열림 상태로 하는 제어 수단을 포함한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1936264호(2019년 01월 08일 공고, 발명의 명칭 : 기상식 수소 투과 시험 장치 및 기상식 수고 투과 시험 장치의 보호 방법)에 개시되어 있다.
종래기술에 따른 수소 투과 시험 장치는, 시편을 통과하지 못하고 일측으로 유실되는 수소가스가 시편을 통과한 수소가스와 합류되는 오작동을 방지할 수 있는 별도의 기술구성이 구비되지 않기 때문에 정확한 투과성을 측정하기 어려운 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 고압 수소 용기에 사용되는 라이너의 시편에 고압의 수소가스를 공급하고, 시편을 통과한 수소가스의 투과량을 정밀하게 측정할 수 있으며, 시편을 통과하지 못하고 유실되는 수소가스를 별도로 포집하여 시편을 통과한 수소가스와 합류되는 오작동을 방지할 수 있는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치 및 이를 이용하는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 고압 수소 용기용 라이너의 일부분으로 이루어지는 시편이 안착되는 안착홈부를 구비하는 베이스블록; 상기 베이스블록에 대향되고, 상기 베이스블록 측으로 전진 또는 후진 가능하게 설치되며, 상기 안착홈부에 삽입되는 안착돌출부를 구비하는 가압블록; 상기 베이스블록에 구비되고, 상기 안착홈부에 안착되는 시편에 설정치의 압력으로 수소가스를 공급하는 가압공급부; 상기 가압블록에 구비되고, 상기 가압공급부로부터 압송되어 시편을 통과하는 수소가스를 포집하여 배출시키는 통과포집부; 및 시편을 통과하지 못하고 시편의 일측으로 유실되는 수소가스를 포집하여 상기 통과포집부와 다른 유로로 수소가스를 배출시키는 유실포집부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 가압공급부는, 가압펌프에 의해 압송되는 수소가스가 상기 안착홈부까지 공급되도록 상기 베이스블록에 형성되는 가압유로; 및 상기 가압유로를 통해 공급되는 수소가스가 시편의 일면 전체에 고르게 접촉되면서 가압되도록 상기 가압유로로부터 확관되어 상기 안착홈부에 구비되는 가압챔버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 통과포집부는, 시편을 통과하여 상기 가압블록 측으로 이동되는 수소가스가 포집되도록 시편의 타면 전체에 대향되게 구비되는 통과챔버; 및 상기 통과챔버에 의해 포집되는 수소가스를 상기 가압블록 외측으로 안내하는 통과유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 유실포집부는, 상기 안착홈부와 상기 안착돌출부 사이의 간격으로 유실되는 수소가스를 포집할 수 있도록 상기 베이스블록과 상기 가압블록 사이의 간격에 배치되는 포집챔버; 상기 포집챔버로부터 굴곡되어 상기 안착홈부 측으로 연장되는 굴곡챔버; 및 상기 포집챔버로부터 연장되고 상기 가압블록 외측으로 연장되어 시편을 통과하지 못하고 유실되는 수소가스를 분리 배출시키는 포집유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 통과측정부는, 상기 통과포집부를 따라 배출되는 수소가스가 공급되는 측정챔버; 상기 측정챔버에 공급되는 수소가스의 공급여부 및 공급량을 조절하도록 상기 통과포집부와 상기 측정챔버 사이에 설치되는 온오프밸브; 상기 측정챔버에 충진되고, 상기 온오프밸브의 작동에 의해 상기 측정챔버에 수소가스가 공급되면 수소가스의 공급량만큼 상기 측정챔버로부터 배출되는 작동유체; 상기 측정챔버로부터 배출되는 상기 작동유체의 무게를 측정하도록 설치되는 측정부; 및 상기 측정챔버로부터 연장되어 작동유체를 상기 측정부에 공급하는 작동유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, (a) 안착홈부를 구비하는 베이스블록에 고압 수소 용기용 라이너의 시편을 안착시키고, 안착돌출부를 구비하는 가압블록을 상기 베이스블록 측으로 전진시켜 시편을 밀폐공간에 수납하는 단계; (b) 상기 베이스블록에 설치되는 가압공급부를 통해 시편의 일면에 수소가스를 설정범위의 압력으로 압송시키는 단계; (c) 상기 가압블록에 설치되는 통과포집부를 통해 시편을 통과하는 수소가스를 포집하여 상기 가압블록 외측으로 배출시키는 단계; 및 (d) 상기 통과포집부를 따라 배출되는 수소가스를 통과측정부에 공급하여 시편을 통과하는 수소가스의 통과량을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 (b)단계에서 시편을 통과하지 못하고 시편의 일측으로 유실되는 수소가스를 유실포집부의 작동에 의해 포집하여 상기 통과포집부에서 포집되는 수소가수와 분리 배출시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치 및 이를 이용하는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험방법은, 시편을 통과하지 못하고 유실되는 수소가스를 별도로 포집하여 배출함으로써, 시편을 통과한 수소가스와 시편을 통과하지 못한 수소가스가 합류되는 것을 방지할 수 있어 시편의 정확한 투과성을 특정할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치 및 이를 이용하는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험방법은, 시편을 통과한 수소가스가 이동되면서 발생되는 가압력에 따라 작동유체를 배출시키고, 배출되는 작동유체의 무게를 측정하여 시편을 통과한 수소가스의 투과량을 정확하게 측정하는 통과측정부가 구비되므로 시편을 통과한 수소가스의 투과량을 정확하게 측정할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치가 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치의 가압공급부, 통과포집부 및 유실포집부가 도시된 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치의 실링충전부가 도시된 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치의 실링충전부가 도시된 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치의 가압공급부, 통과포집부 및 유실포집부가 도시된 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치의 실링충전부가 도시된 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치의 실링충전부가 도시된 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치 및 이를 이용하는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험방법의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치가 도시된 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치의 가압공급부, 통과포집부 및 유실포집부가 도시된 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치는, 고압 수소 용기용 라이너의 일부분으로 이루어지는 시편이 안착되는 안착홈부(12)를 구비하는 베이스블록(10)과, 베이스블록(10)에 대향되고, 베이스블록(10) 측으로 전진 또는 후진 가능하게 설치되며, 안착홈부(12)에 삽입되는 안착돌출부(32)를 구비하는 가압블록(30)과, 베이스블록(10)에 구비되고, 안착홈부(12)에 안착되는 시편에 설정치의 압력으로 수소가스를 공급하는 가압공급부(36)와, 가압블록(30)에 구비되고, 가압공급부(36)로부터 압송되어 시편을 통과하는 수소가스를 포집하여 배출시키는 통과포집부(50)와, 시편을 통과하지 못하고 시편의 일측으로 유실되는 수소가스를 포집하여 통과포집부(50)와 다른 유로로 수소가스를 배출시키는 유실포집부(70)를 포함한다.
따라서 베이스블록(10) 중앙부에 형성되는 안착홈부(12)에 시편을 안착시킨 후에 가압블록(30)을 하강시키면 가압블록(30)로부터 돌출되는 안착돌출부(32)가 안착홈부(12)에 삽입되면서 시편을 가압하게 되고, 베이스블록(10)에 형성되는 차단턱부(14)에 안착돌출부(32)의 테두리가 안착되므로 시편을 통과하지 못하고 시편 측 방향으로 유실되는 수소 가스가 베이스블록(10)과 가압블록(30) 사이의 간격으로 유실되는 것을 방지하게 된다.
또한, 베이스블록(10)과 가압블록(30) 사이의 간격을 차단하도록 베이스블록(10)에는 제1실링부재(16)가 설치되고, 가압블록(30)에는 제2실링부재(34)가 설치된다.
본 실시예의 가압공급부(36)는, 가압펌프에 의해 압송되는 수소가스가 안착홈부(12)까지 공급되도록 상기 베이스블록(10)에 형성되는 가압유로(37)와, 가압유로(37)를 통해 공급되는 수소가스가 시편의 일면 전체에 고르게 접촉되면서 가압되도록 가압유로(37)로부터 확관되어 안착홈부(12)에 구비되는 가압챔버(38)를 포함한다.
가압유로(37)는 베이스블록(10)의 저면으로부터 중앙부를 지나 안착홈부(12) 바닥면 까지 연장되고, 안착홈부(12) 바닥면에 형성되는 가압챔버(38)와 연결되므로 가압유로(37)를 따라 압송되는 수소 가스는 가압챔버(38)에 충진된 후에 시편의 저면 전체에 고르게 가압되면서 투과시험을 진행하게 된다.
또한, 본 실시예의 통과포집부(50)는, 시편을 통과하여 가압블록(30) 측으로 이동되는 수소가스가 포집되도록 시편의 타면 전체에 대향되게 구비되는 통과챔버(54)와, 통과챔버(54)에 의해 포집되는 수소가스를 가압블록(30) 외측으로 안내하는 통과유로(52)를 포함한다.
따라서 시편을 통과하여 시편 상면으로부터 배출되는 수소가스는 통과챔버(54)에 의해 포집되고, 통과챔버(54)로부터 가압블록(30)의 중앙부를 관통하여 가압블록(30)의 상면으로 연장되는 통과유로(52)를 통해 통과측정부(80) 측으로 이동된다.
본 실시예는, 시편을 통과하지 못하고 시편 측으로 유실되는 수소 가스를 포집하여 외부로 배출하는 유실포집구가 구비되므로 시편을 통과하지 못하고 유실되는 수소가스가 시편을 통과한 수소가스와 혼합되는 오작동을 방지하게 된다.
본 실시예의 유실포집부(70)는, 안착홈부(12)와 안착돌출부(32) 사이의 간격으로 유실되는 수소가스를 포집할 수 있도록 베이스블록(10)과 가압블록(30) 사이의 간격에 배치되는 포집챔버(74)와, 포집챔버(74)로부터 굴곡되어 안착홈부(12) 측으로 연장되는 굴곡챔버(76)와, 포집챔버(74)로부터 연장되고 가압블록(30) 외측으로 연장되어 시편을 통과하지 못하고 유실되는 수소가스를 분리 배출시키는 포집유로(72)를 포함한다.
본 실시예의 포집챔버(74)는 시편의 테두리를 감쌀 수 있는 형상으로 이루어지고, 본 실시예의 시편은 사각형으로 이루어지고, 포집챔버(74)는 사각형의 시편 테두리에 대향되게 배치될 수 있도록 'ㅁ'모양으로 형성되어 시편의 테두리 측으로 유실되는 수소가스를 포집챔버(74)에 의해 포집할 수 있게 된다.
포집챔버(74)의 내측 테두리는 하측 방향으로 굴곡되어 굴곡챔버(76)를 이루게 되고, 굴곡챔버(76)는 시편의 단부에 대향되게 배치되고, 굴곡챔버(76)의 내벽을 따라 수소가스를 포집하는 흡입구(92)가 형성되어 시편를 통과하지 못하고 시편의 측 방향으로 유실되는 수소가스를 흡입구(92)를 통해 굴곡챔버(76) 및 포집챔버(74) 내부로 포집할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 흡입구(92)를 통해 굴곡챔버(76) 및 포집챔버(74)에 유입되는 수소가스는 포집유로(72)를 따라 가압블록(30) 외측으로 배출되므로 시편을 통과하여 가압유로(37)를 따라 통과측정부(80) 측으로 이동되는 수소가스와 혼합되는 오작동을 방지할 수 있게 되어 시편을 통과한 수소가스만을 통과측정부(80)에 제공하면서 시편의 정확한 투과율을 측정할 수 있게 된다.
본 실시예의 통과측정부(80)는, 통과포집부(50)를 따라 배출되는 수소가스가 공급되는 측정챔버(84)와, 측정챔버(84)에 공급되는 수소가스의 공급여부 및 공급량을 조절하도록 통과포집부(50)와 상기 측정챔버(84) 사이에 설치되는 온오프밸브(82)와, 측정챔버(84)에 충진되고, 온오프밸브(82)의 작동에 의해 측정챔버(84)에 수소가스가 공급되면 수소가스의 공급량만큼 측정챔버(84)로부터 배출되는 작동유체(86)와, 측정챔버(84)로부터 배출되는 작동유체(86)의 무게를 측정하도록 설치되는 측정부(88)와, 측정챔버(84)로부터 연장되어 작동유체(86)를 측정부(88)에 공급하는 작동유로(87)를 포함한다.
포집유로(72)에는 온오프밸브(82)가 설치되어 단위 시간 동안 설정시간 동안 온오프밸브(82)가 개방되면서 시편을 통과한 수소가스를 측정챔버(84)에 공급하고, 측정챔벙 충진되었던 작동유체(86)는 측정챔버(84)에 유입되는 수소가스의 양 만큼 작동유로(87)를 따라 배출되어 측정부(88)에 공급되므로 저울과 같이 작동유체(86)의 무게를 측정하는 측정부(88)의 작동에 의해 작동유체(86)의 양을 판단하여 시편을 통과한 수소가스의 양을 정확하게 판단할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치를 이용하는 시험방법을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치를 이용하는 시험방법은, 안착홈부(12)를 구비하는 베이스블록(10)에 고압 수소 용기용 라이너의 시편을 안착시키고, 안착돌출부(32)를 구비하는 가압블록(30)을 상기 베이스블록(10) 측으로 전진시켜 시편을 밀폐공간에 수납하는 단계와, 베이스블록(10)에 설치되는 가압공급부(36)를 통해 시편의 일면에 수소가스를 설정범위의 압력으로 압송시키는 단계와, 가압블록(30)에 설치되는 통과포집부(50)를 통해 시편을 통과하는 수소가스를 포집하여 가압블록(30) 외측으로 배출시키는 단계와, 통과포집부(50)를 따라 배출되는 수소가스를 통과측정부(80)에 공급하여 시편을 통과하는 수소가스의 통과량을 측정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 실시예의 압송시키는 단계에서 시편을 통과하지 못하고 시편의 일측으로 유실되는 수소가스를 유실포집부(70)의 작동에 의해 포집하여 통과포집부(50)에서 포집되는 수소가수와 분리 배출시킨다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치의 실링충전부가 도시된 사시도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치의 실링충전부가 도시된 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치는, 시편을 통과하지 못하고 시편 측 방향으로 유실되는 수소가스가 흡입구(92)를 통해 굴곡챔버(76) 내부로 유입되지 않고, 굴곡챔버(76)와 시편 사이의 간격으로 유실되는 것을 2중으로 방지하는 실링충전부(90)를 더 구비하므로 흡입구(92)를 통해 굴곡챔버(76) 내부로 유입되지 않고, 굴곡챔버(76)와 시편 사이의 간격으로 수소가스가 유실되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 실시예의 실링충전부(90)는, 흡입구(92) 일측에 간격을 유지하도록 배치되고, 굴곡챔버(76)로부터 시편 측으로 돌출되는 튜브부재(94)와, 굴곡챔버(76) 및 포집챔버(74)로부터 포집유로(72)를 따라 수소가스를 흡입하도록 제공되는 진공압을 튜브부재(94)에 공급하여 튜브부재(94)를 시편 측으로 돌출시키는 충전제어부(96)를 포함한다.
따라서 본 실시예는, 유실포집부(70)를 구동시킴과 동시에 유실포집부(70)의 작동에 의해 제공되는 진공압에 의해 실링충전부(90)가 구동되어 튜브부재(94)의 돌출부가 시편에 밀착되게 돌출되면서 굴곡챔버(76)와 시편 사이의 간격에 2중의 실링효과를 제공하게 된다.
본 실시예의 충전제어부(96)는, 포집유로(72)로부터 분기되어 튜브부재(94)에 연결되는 분기관(97)과, 포집유로(72)에 설치되어 진공압의 제공 또는 차단하는 제1밸브(98)와, 포집유로(72)를 따라 제공되는 진공압 또는 가압력을 튜브부재(94)에 제공 또는 차단하는 제2밸브(99)를 포함한다.
따라서 포집작동이 개시되는 초기에 제1밸브(98)이 개방되고, 제2밸브(99)가 폐쇄되면 포집챔버(74)에 포집된 수소가스를 포집유로(72) 측으로 배출시키고, 일정 시간이 경과된 후에 제1밸브(98)이 폐쇄되고, 제2밸브(99)가 개방된 상태에서 포집유로(72)에 역방향 가압력을 제공하면 포집유로(72)를 역류하여 제공되는 가압력이 분기관(97)을 따라 튜브부재(94)에 제공되어 튜브부재(94)가 팽창되면서 굴곡챔버(76)의 외측 방향으로 돌출되어 시편의 측면에 밀착되면서 굴곡챔버(76)와 시편 사이의 간격을 차단하게 된다.
본 실시예의 튜브부재(94)는 흡입구(92) 상부에 굴곡챔버(76) 내벽을 따라 시편을 감싸는 모양으로 설치되고, 굴곡챔버(76)의 외벽에 형성되는 돌출홈부를 통해 튜브부재(94)의 돌출부가 시편 측으로 돌출 가능하게 설치된다.
상기한 바와 같이 튜브부재(94)가 시편 측으로 출돌되면 제2밸브(99)가 폐쇄되고, 제1밸브(98)이 개방된 후에 포집유로(72)를 따라 정방향으로 진공압이 제공되므로 시편을 통과하지 못하고 측 방향으로 유실되는 수소가스는 흡입구(92)를 통해 전달되는 진공압에 의해 가압블록(30) 외측으로 배출된다.
이때, 포집유로(72)를 따라 이동되는 수소가스는 제2밸브(99)가 폐쇄된 상태이므로 분기관(97) 측으로 우회되지 않고 모두 포집유로(72)를 따라 가압블록(30)로 배출되어 시편을 통과하여 통과유로(52)를 따라 측정챔버(84)에 공급되는 수소가스와 혼합되는 오작동을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
이로써, 고압 수소 용기에 사용되는 라이너의 시편에 고압의 수소가스를 공급하고, 시편을 통과한 수소가스의 투과량을 정밀하게 측정할 수 있으며, 시편을 통과하지 못하고 유실되는 수소가스를 별도로 포집하여 시편을 통과한 수소가스와 합류되는 오작동을 방지할 수 있는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치 및 이를 이용하는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험방법을 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치 및 이를 이용하는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험방법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치 및 이를 이용하는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험방법이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 시험장치 및 이를 이용하는 시험방법이 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 베이스블록 12 : 안착홈부
14 : 차단턱부 16 : 제1실링부재
30 : 가압블록 32 : 안착돌출부
34 : 제2실링부재 36 : 가압공급부
37 : 가압유로 38 : 가압챔버
50 : 통과포집부 52 : 통과유로
54 : 통과챔버 70 : 유실포집부
72 : 포집유로 74 : 포집챔버
76 : 굴곡챔버 80 : 통과측정부
82 : 온오프밸브 84 : 측정챔버
86 : 작동유체 87 : 작동유로
88 : 측정부
14 : 차단턱부 16 : 제1실링부재
30 : 가압블록 32 : 안착돌출부
34 : 제2실링부재 36 : 가압공급부
37 : 가압유로 38 : 가압챔버
50 : 통과포집부 52 : 통과유로
54 : 통과챔버 70 : 유실포집부
72 : 포집유로 74 : 포집챔버
76 : 굴곡챔버 80 : 통과측정부
82 : 온오프밸브 84 : 측정챔버
86 : 작동유체 87 : 작동유로
88 : 측정부
Claims (5)
- 고압 수소 용기용 라이너의 일부분으로 이루어지는 시편이 안착되는 안착홈부를 구비하는 베이스블록;
상기 베이스블록에 대향되고, 상기 베이스블록 측으로 전진 또는 후진 가능하게 설치되며, 상기 안착홈부에 삽입되는 안착돌출부를 구비하는 가압블록;
상기 베이스블록에 구비되고, 상기 안착홈부에 안착되는 시편에 설정치의 압력으로 수소가스를 공급하는 가압공급부;
상기 가압블록에 구비되고, 상기 가압공급부로부터 압송되어 시편을 통과하는 수소가스를 포집하여 배출시키는 통과포집부; 및
시편을 통과하지 못하고 시편의 일측으로 유실되는 수소가스를 포집하여 상기 통과포집부와 다른 유로로 수소가스를 배출시키는 유실포집부를 포함하고,
상기 유실포집부는,
상기 안착홈부와 상기 안착돌출부 사이의 간격으로 유실되는 수소가스를 포집할 수 있도록 상기 베이스블록과 상기 가압블록 사이의 간격에 배치되는 포집챔버;
상기 포집챔버로부터 굴곡되어 상기 안착홈부 측으로 연장되는 굴곡챔버; 및
상기 포집챔버로부터 연장되고 상기 가압블록 외측으로 연장되어 시편을 통과하지 못하고 유실되는 수소가스를 분리 배출시키는 포집유로를 포함하고,
시편을 통과하지 못하고 시편 측 방향으로 유실되는 수소가스가 흡입구(92)를 통해 상기 굴곡챔버(76) 내부로 유입되지 않고, 상기 굴곡챔버(76)와 시편 사이의 간격으로 유실되는 것을 2중으로 방지하는 실링충전부(90)를 더 구비하고,
상기 실링충전부(90)는,
상기 흡입구(92) 일측에 간격을 유지하도록 배치되고, 상기 굴곡챔버(76)로부터 시편 측으로 돌출되는 튜브부재(94); 및
상기 굴곡챔버(76) 및 상기 포집챔버(74)로부터 상기 포집유로(72)를 따라 수소가스를 흡입하도록 제공되는 진공압을 상기 튜브부재(94)에 공급하여 상기 튜브부재(94)를 시편 측으로 돌출시키는 충전제어부(96)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치.
- 제1항에 있어서, 상기 가압공급부는,
가압펌프에 의해 압송되는 수소가스가 상기 안착홈부까지 공급되도록 상기 베이스블록에 형성되는 가압유로; 및
상기 가압유로를 통해 공급되는 수소가스가 시편의 일면 전체에 고르게 접촉되면서 가압되도록 상기 가압유로로부터 확관되어 상기 안착홈부에 구비되는 가압챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치.
- 제1항에 있어서, 상기 통과포집부는,
시편을 통과하여 상기 가압블록 측으로 이동되는 수소가스가 포집되도록 시편의 타면 전체에 대향되게 구비되는 통과챔버; 및
상기 통과챔버에 의해 포집되는 수소가스를 상기 가압블록 외측으로 안내하는 통과유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
시편을 통과하여 시편으로부터 배출되는 수소가스는 상기 통과포집부를 지나 통과측정부로 이동되고,
상기 통과측정부는,
상기 통과포집부를 따라 배출되는 수소가스가 공급되는 측정챔버;
상기 측정챔버에 공급되는 수소가스의 공급여부 및 공급량을 조절하도록 상기 통과포집부와 상기 측정챔버 사이에 설치되는 온오프밸브;
상기 측정챔버에 충진되고, 상기 온오프밸브의 작동에 의해 상기 측정챔버에 수소가스가 공급되면 수소가스의 공급량만큼 상기 측정챔버로부터 배출되는 작동유체;
상기 측정챔버로부터 배출되는 상기 작동유체의 무게를 측정하도록 설치되는 측정부; 및
상기 측정챔버로부터 연장되어 작동유체를 상기 측정부에 공급하는 작동유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 수소 용기용 라이너 투과성 시험장치.
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