KR102476321B1 - 압력 용기 - Google Patents

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Abstract

실링성능이 개선되도록, 본 발명은 원반형으로 구비되어 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장되되, 응력이 외측방향으로 균등하게 분산되도록 하면이 라운드진 외면 윤곽으로 형성되는 보스테일부; 용기형으로 구비되어 내부에 유체가 수용되도록 수용공간이 형성되되, 하부에 상기 보스테일부의 상면을 따라 연장되며 일체로 인서트 사출되어 상기 보스테일부에 밀폐 결합되는 라이너연장부가 형성되는 라이너부; 및 상기 라이너부의 외면을 감싸도록 구비되되, 하단부가 상기 보스테일부의 라운드진 외면 윤곽을 따라 상기 보스테일부를 감싸며 밀폐 결합되는 복합커버부를 포함하는 압력 용기를 제공한다.

Description

압력 용기{pressure vessel}
본 발명은 압력 용기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실링성능이 개선되는 압력 용기에 관한 것이다.
일반적으로 수소, 질소, 천연가스 등 다양한 종류의 가스를 저장하고, 필요에 따라 저장된 가스를 배출하기 위하여 가스의 저장 용기가 필요하다. 특히, 가스는 용기 내 저장 밀도가 낮기 때문에 고압으로 저장될 필요가 있으며, 이러한 고압 환경에서 이용하기 압력 용기가 필수적이다.
예컨대, 연료전지자동차 또는 압축천연가스자동차를 포함하는 대체연료가스 차량은 연료 가스의 저장방식에 따라 저장시스템의 구조가 달라지며, 현재에는 저장시스템의 단가, 무게 및 단순함을 고려하여 압축가스 형태의 저장방식이 각광받고 있다. 하지만, 기체 상태의 연료는 에너지 저장밀도가 낮아 더 많은 운행거리를 확보하려면 저장량을 늘리거나, 저장압력을 높여야 한다. 특히, 자동차의 경우 가스 저장시스템 탑재 공간이 한정되어 있어 저장탱크의 크기를 늘리는 것은 한계가 있으므로 보다 고압의 가스를 안전하게 저장하는 것이 탱크기술의 핵심이다.
그리고, 연료가스 저장탱크 중 복합재 탱크의 경우, 압축가스로 인한 내압을 감당하기 위해 비강도 및 비강성이 높은 섬유강화 복합재료로 외피를 보강하며, 내부에는 가스의 기밀성을 유지하는 라이너(Liner)가 삽입된다. 이때, 연료가스 저장 탱크는 라이너의 재질에 따라 형태가 나뉘며, 알루미늄과 같은 금속재질의 라이너가 삽입된 탱크를 타입 3으로, 고밀도 폴리머 라이너가 삽입된 탱크를 타입 4로 구분한다.
상세히, 타입 3의 경우, 안정성은 상대적으로 높으나, 고가이고, 내피로특성이 떨어지는 단점이 있는 반면, 타입 4 탱크는 타입 3에 비해 저렴하고 내피로특성은 우수하나, 수소의 누출(leakage) 및 내투과성능이 떨어지는 등 안전성의 문제가 있다. 특히, 외부 밸브 장착을 위해 적용되는 금속노즐과 몸통의 플라스틱 재료가 이종(異種)인 관계로 보스연장부위의 기밀 건전성이 중요하다.
즉, 플라스틱 라이너를 사용하여 압력 용기를 제조하는 경우라도 노즐보스는 라이너와 다른 금속재 또는 비금속재를 사용해야 했으며, 이로 인해 금속재 라이너를 사용할 때 발생되지 않았던 금속성 또는 비금속성 노즐보스와 플라스틱 라이너 간의 접합력이 저하되는 문제점이 있었다.
여기서, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 종래에는 플라스틱 라이너와 금속성 노즐보스를 결착하기 위한 플라스틱 조임쇠를 이용하였으나, 이는 플라스틱 라이너 내부에 조임쇠를 설치하기 어렵다는 또 다른 문제를 야기시켰다.
다른 방법으로, 노즐보스에 홈을 만들어 노즐보스를 플라스틱 라이너에 삽입성형하는 방법으로 사용하기도 하였으나, 이 또한 완벽한 접합 상태를 구현하기에는 다소 무리가 있었다.
따라서, 금속성 또는 비금속성의 노즐보스와 플라스틱 라이너 간의 접합력을 향상시켜 내부에 충진된 유체의 비이상적인 유출을 방지하도록 하는 연구가 시급한 실정이다.
한국 등록특허 제10-1806643호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 실링성능이 개선되는 압력 용기를 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 원반형으로 구비되어 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장되되, 응력이 외측방향으로 균등하게 분산되도록 하면이 라운드진 외면 윤곽으로 형성되는 보스테일부; 용기형으로 구비되어 내부에 유체가 수용되도록 수용공간이 형성되되, 하부에 상기 보스테일부의 상면을 따라 연장되며 일체로 인서트 사출되어 상기 보스테일부에 밀폐 결합되는 라이너연장부가 형성되는 라이너부; 및 상기 라이너부의 외면을 감싸도록 구비되되, 하단부가 상기 보스테일부의 라운드진 외면 윤곽을 따라 상기 보스테일부를 감싸며 밀폐 결합되는 복합커버부를 포함하며, 상기 라이너부에는 상기 보스테일부의 라운드진 하면을 감싸며 인서트 사출되는 응력분산부가 일체로 형성되되, 상기 응력분산부는 상기 라이너연장부의 반경방향 외측으로부터 원주방향을 따라 하측으로 분기되어 반경방향 내측으로 하향 경사지게 연장되며, 상기 라이너연장부 및 상기 응력분산부는 상기 보스테일부의 상면 및 하면 전체를 감싸며 밀폐 결합되고, 상기 라이너부에는 상기 응력분산부의 하부로부터 하측을 향하여 일체로 연장 돌설되는 라이너돌설부가 형성되며, 상기 복합커버부는 하단부가 상기 응력분산부의 하면과 상기 라이너돌설부의 외측면을 감싸며 밀폐 결합되고, 상기 라이너돌설부의 하면에는 하부홈이 상향 함몰 형성되며, 상기 보스테일부에는 상기 하부홈과 구획 이격되되 상기 하부홈의 테두리를 감싸며 상기 보스테일부의 하면으로부터 원주방향을 따라 일체로 하향 연장되는 보스연장보강부가 형성되되, 상기 보스연장보강부는 상기 라이너돌설부의 내부에 형성됨을 특징으로 하는 압력 용기를 제공한다.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 고압 유체에 의해 압력 용기 하부에서 발생하는 하중이 보스테일부의 라운드진 외면 윤곽을 따라 연속적으로 균등하게 분산됨에 따라 장기간 사용시에도 보스테일부를 감싸며 밀폐 결합된 복합커버부의 하단부에 가해지는 응력집중이 최소화되어 제품의 내구성이 현저히 개선될 수 있다.
둘째, 복합커버부의 하단부가 응력분산부의 하부로부터 하측을 향하여 일체로 연장 돌설된 합성수지 재질의 라이너돌설부의 외측면을 감싸며 밀폐 결합되므로 라이너부의 반복 수축 이완시에도 박리가 방지되며 수용공간 내부 유체의 유출을 원천적으로 차단하는 안전구조로 기밀성이 현저히 개선될 수 있다.
셋째, 응력분산부가 라이너연장부의 외측으로부터 원주방향을 따라 하측으로 분기되어 내측으로 하향 경사지게 연장되며, 라이너연장부 및 응력분산부가 보스테일부의 상면 및 하면 전체를 동시에 감싸며 밀폐 결합되므로 라이너부의 반복 수축 이완시에도 보스테일부와의 박리가 방지되어 실링성능이 개선될 수 있다.
넷째, 보스테일부의 하면으로부터 보스연장보강부가 원주방향을 따라 일체로 하향 연장되어 복합커버부와 상호 대향되는 방향으로 응력이 작용됨에 따라 합성수지 재질의 라이너돌설부 내부를 보강지지하므로 라이너부의 수축 변형을 최소화하여 복합커버부의 밀착력이 안정적으로 유지되어 내구성이 현저히 개선될 수 있다.
다섯째, 보스테일부의 상면을 따라 연장된 라이너연장부와 보스테일부의 라운드진 하면을 감싸는 응력분산부가 보스테일부 전체를 감싸며 밀폐 결합되므로 추가적인 실링수단 없이도 보스테일부와 라이너부 간의 박리가 방지되어 실링성능이 현저히 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기를 나타낸 부분단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기를 다른 각도에서 바라본 부분단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기의 제1변형예를 나타낸 부분단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기의 제2변형예를 나타낸 부분단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압력 용기를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기를 나타낸 부분단면도이다.
도 1 내지 도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기(600)는 보스테일부(510), 라이너부(520) 및 복합커버부(540)를 포함한다.
여기서, 상기 압력 용기(600)는 내부에 산소, 천연가스, 질소, 수소 등의 각종 유체를 보관하기 위해 사용되는 용기로, 반복적으로 상기 유체가 선택적으로 유입 및 배출되도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 유체는 700bar의 고압으로 상기 압력 용기(600) 내부에 저장될 수 있다.
한편, 상기 보스테일부(510)는 원반형으로 구비되어 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장되되, 압력이 외측방향으로 균등하게 분산되도록 하면이 라운드진 외면 윤곽으로 형성됨이 바람직하다.
상세히, 상기 보스테일부(510)의 하면은 반경방향 외측으로부터 반경방향 중심으로 갈수록 하측으로 볼록한 형태로 연속적으로 라운드진 외면 윤곽으로 형성됨이 바람직하다.
이때, 상기 복합커버부(540)의 하단부가 상기 보스테일부(510)의 라운드진 외면 윤곽을 따라 상기 보스테일부(510)를 감싸며 밀폐 결합되는데, 상기 압력 용기(600)의 하부에서 발생하는 하중이 상기 보스테일부(510)의 라운드진 외면 윤곽을 따라 연속적으로 균등하게 분산될 수 있다. 이를 통해, 장기간 사용시에도 상기 복합커버부(540)의 하단부에 가해지는 응력집중이 최소화되어 내구성이 현저히 개선될 수 있다.
즉, 고압 유체에 의해 상기 압력 용기(600)의 하부에서 발생하는 하중이 상기 보스테일부(510)의 라운드진 외면 윤곽을 따라 연속적으로 균등하게 분산됨에 따라 장기간 사용시에도 상기 보스테일부(510)를 감싸며 밀폐 결합된 상기 복합커버부(540)의 하단부에 가해지는 응력집중이 최소화되어 제품의 내구성이 현저히 개선될 수 있다.
그리고, 상기 보스테일부(510)의 상면은 평탄면으로 형성될 수 있으나, 반경방향 외측으로부터 반경방향 중심으로 갈수록 하측으로 오목한 형태로 연속적으로 라운드진 외면 윤곽으로 형성될 수도 있으며, 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 상기 보스테일부(510)는 금속성의 스틸 또는, 비금속성의 알루미늄 등을 가공하여 제조될 수 있으며, 재질이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 보스테일부(510)에는 후술되는 하부홈(522a)과 구획 이격되되 상기 하부홈(522a)의 테두리를 감싸며 상기 보스테일부(510)의 하면으로부터 원주방향을 따라 일체로 하향 연장되는 보스연장보강부(513)가 형성됨이 바람직하다.
한편, 상기 라이너부(520)는 용기형으로 구비되어 내부에 유체가 수용되도록 수용공간이 형성됨이 바람직하다. 여기서, 상기 라이너부(520)의 상부는, 중앙부에 상기 수용공간에 연통되도록 상하방향을 따라 관통홀(12)이 관통 형성된 보스부(10)의 하면을 따라 인서트 사출되어 밀폐 결합됨이 바람직하다. 이때, 상기 보스부(10)는 상기 보스테일부(510)와 동종재질로서 구비될 수 있다. 또한, 상기 복합커버부(540)의 상단부는 상기 보스부(10)의 외측면을 감싸며 밀폐 결합될 수 있다.
그리고, 상기 라이너부(520)는 하부에 상기 보스테일부(510)의 상면을 따라 연장되며 일체로 인서트 사출되어 상기 보스테일부(510)의 상면에 밀폐 결합되는 라이너연장부(521a)가 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 라이너연장부(521a)는 상기 보스테일부(510)의 상면 전체를 밀폐 커버하며 결합됨이 바람직하다.
여기서, 상기 라이너부(520)는 상기 보스테일부(510)와 이종(異種) 재질인 합성수지 재질로 구비될 수 있다. 이때, 가장 바람직하게는 상기 라이너부(520)가 폴리아미드를 포함하는 합성수지 재질로서 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 라이너부(520)의 제조방법을 설명하면, 상기 보스테일부(510)가 하부금형(미도시)과 상부금형(미도시) 사이에 삽입되고, 상기 하부금형(미도시)과 상기 상부금형(미도시) 사이에 상기 보스테일부(510)와 연통되는 이격공간(미도시)이 형성될 수 있다. 그리고, 합성수지가 상기 이격공간(미도시)으로 주입되어 경화됨에 따라 상기 라이너부(520)가 인서트 사출되어 제조될 수 있다. 또한, 상기 라이너부(520)는 상부 및 하부가 개별 제조되어 상호간 레이저 용접을 통해 상호 결합될 수 있다.
그리고, 상기 라이너부(520)에는 상기 보스테일부(510)의 라운드진 외면 윤곽으로 형성된 하면을 감싸며 인서트 사출되는 응력분산부(521b)가 일체로 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 응력분산부(521b)는 상기 라이너연장부(521a)의 반경방향 외측으로부터 원주방향을 따라 하측으로 분기되어 반경방향 내측으로 하향 경사지게 연장됨이 바람직하다.
또한, 상기 라이너연장부(521a) 및 상기 응력분산부(521b)를 포함하는 상기 라이너부(520)의 하부(521)는 상기 보스테일부(510)의 상면 및 하면 전체를 감싸며 밀폐 결합됨이 바람직하다. 이때, 상기 복합커버부(540)는 하단부가 상기 응력분산부(521b)의 하면과 밀폐 결합됨이 바람직하다.
따라서, 상기 보스테일부(510)의 상면을 따라 연장된 상기 라이너연장부(521a)와 상기 보스테일부(510)의 라운드진 하면을 감싸는 상기 응력분산부(521b)가 상기 보스테일부(510) 전체를 감싸며 밀폐 결합되므로 추가적인 실링수단 없이도 보스테일부(510)와 라이너부(520) 간의 박리가 방지되어 실링성능이 현저히 개선될 수 있다.
또한, 상기 응력분산부(521b)가 상기 라이너연장부(521a)의 반경방향 외측으로부터 원주방향을 따라 하측으로 분기되어 반경방향 내측으로 하향 경사지게 연장되며, 상기 라이너연장부(521a) 및 응력분산부(521b)가 상기 보스테일부(510)의 상면 및 하면 전체를 동시에 감싸며 밀폐 결합된다. 이를 통해, 상기 라이너부(520)의 반복 수축 이완시에도 상기 보스테일부(510)와의 박리가 방지되어 실링성능이 개선될 수 있다.
한편, 상기 라이너부(520)에는 상기 응력분산부(521b)의 하부로부터 하측을 향하여 일체로 연장 돌설되는 라이너돌설부(522)가 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 라이너돌설부(522)는 인서트 사출되어 형성될 수 있다.
여기서, 상기 라이너돌설부(522)는 원통형으로 구비되어 하면 중앙부로부터 하부홈(522a)이 상향 함몰 형성될 수 있다. 이때, 상기 라이너돌설부(522)는 상기 응력분산부(521b)와 상호 일체로 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 하부홈(522a)의 내주에는 탭핑나사산이 원주방향을 따라 형성될 수 있다. 물론, 경우에 따라 상기 하부홈(522a)의 내주에 탭핑나사산을 대체하는 헬리코일이 적용될 수도 있다.
이때, 상기 라이너돌설부(522)의 외측면은 하단으로부터 상부의 상기 응력분산부(521b)와의 경계영역으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 함몰되며 라운드진 형태로 오목하게 형성될 수 있다. 물론, 상기 라이너돌설부(522)의 외측면은 하단으로부터 원주방향을 따라 상하방향으로 평탄하게 연장되되, 상부의 상기 응력분산부(521b)와의 경계영역측 외면은 라운드진 형태로 오목하게 형성될 수도 있다.
한편, 상기 복합커버부(540)는 상기 라이너부(520)의 외면을 감싸도록 구비되되, 하단부가 상기 보스테일부(510)의 라운드진 외면 윤곽을 따라 상기 보스테일부(510)를 감싸며 밀폐 결합됨이 바람직하다. 이때, 상기 복합커버부(540)의 하단부는 상기 라이너부(520)를 사이에 두고 상기 보스테일부(510)와 구획 이격될 수 있다.
여기서, 상기 복합커버부(540)는 하단부가 상기 응력분산부(521b)의 하면과 상기 라이너돌설부(522)의 외측면을 감싸며 밀폐 결합됨이 바람직하다. 이를 통해, 상기 복합커버부(540)의 하단부가 상기 응력분산부(521b)의 하부로부터 하측을 향하여 일체로 연장 돌설된 합성수지 재질의 상기 라이너돌설부(522)의 외측면을 감싸며 밀폐 결합되므로 상기 라이너부(520)의 반복 수축 이완시에도 박리가 방지되며 수용공간 내부 유체의 유출을 원천적으로 차단하는 안전구조로 기밀성이 현저히 개선될 수 있다.
또한, 합성수지 재질의 상기 라이너돌설부(522)의 외측면에 상기 복합커버부(540)가 밀폐 결합되는 구조로 상기 보스테일부(510)의 성형 및 가공 비용을 절감할 수 있어 경제성이 개선될 수 있다.
그리고, 상기 복합커버부(540)는 하단부로부터 상향 연장되는 상하방향 중앙측 내면이 상기 라이너부(520)를 감싸도록 구비됨이 바람직하다. 이러한 상기 복합커버부(440)는 카본섬유, 유리섬유 또는 합성 폴리아미드 섬유를 포함하는 보강섬유를 에폭시수지를 포함하는 수지에 함침시켜, 상기 보스테일부(410) 및 상기 라이너부(420)의 외측에 기설정된 두께로 필라멘트 권취되거나 적층될 수 있다. 이를 통해, 상기 복합커버부(440)가 상기 보스테일부(410) 및 상기 라이너부(420)의 외측에 권취되거나 적층됨에 따라 상기 라이너부(420) 내부의 수용공간의 내압성이 향상될 수 있다.
한편, 상기 보스테일부(510)에는 상기 하부홈(522a)과 구획 이격되되 상기 하부홈(522a)의 테두리를 감싸며 상기 보스테일부(510)의 하면으로부터 원주방향을 따라 일체로 하향 연장되는 보스연장보강부(513)가 형성됨이 바람직하다.
이때, 상기 보스연장보강부(513)는 원주방향을 따라 상기 하부홈(522a)의 상측 테두리를 감싸도록 라운드진 상기 보스테일부(510)의 하면으로부터 하향 연장될 수 있다. 또한, 상기 보스연장보강부(513)는 상기 라이너돌설부(522)의 내부에 원주방향을 따라 링 형태로 형성됨이 바람직하다.
따라서, 상기 보스테일부(510)의 하면으로부터 상기 보스연장보강부(513)가 원주방향을 따라 일체로 하향 연장되어 상기 복합커버부(540)와 상호 대향되는 방향으로 응력이 작용됨에 따라 합성수지 재질의 상기 라이너돌설부(522) 내부를 보강지지하므로 상기 라이너부(520)의 수축 변형을 최소화하여 상기 복합커버부(540)의 밀착력이 안정적으로 유지되어 내구성이 현저히 개선될 수 있다.
물론, 경우에 따라 상기 라이너돌설부(522)가 형성되지 않고 복합커버부가 보스테일부 및 라이너부를 감싸며 하부 전체를 밀폐 커버하도록 형성될 수도 있다. 이를 통해, 제조비용을 절감할 수 있으며, 압력 용기의 길이가 축소되어 차량 등에 배치시 공간활용성이 개선될 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기를 다른 각도에서 바라본 부분단면도이다.
도 3에서 보는 바와 같이, 상기 보스테일부(도 2의 510)의 상면에는 회전방지홈(512a)이 하향 함몰 형성될 수 있다. 그리고, 상기 라이너연장부(도 2의 521a)에는 상기 회전방지홈(512a)에 인서트 사출되어 밀착 형합되는 라이너고정부(523)가 일체로 형성될 수 있다. 즉, 상기 라이너고정부(523)는 상기 라이너연장부(도 2의 521a)로부터 일체로 인서트 사출되며 연장 돌설될 수 있다.
물론, 경우에 따라 상기 라이너부(520)가 인서트 사출되지 않고 상기 라이너고정부(523)가 상기 회전방지홈(512a)에 고정된 후 와인딩될 수도 있다. 이하에서는 상기 라이너부(520)가 인서트 사출되는 경우를 예로써 도시 및 설명한다.
상세히, 상기 회전방지홈(512a)은 상기 보스테일부(도 2의 510)의 상면에 반경방향 중심으로부터 반경방향 외측으로 이격된 위치에 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 복수개소 함몰 형성될 수 있다. 여기서, 상기 회전방지홈(512a)은 원형 단면 형상으로 하향 함몰 형성될 수 있다. 그리고, 상기 라이너고정부(523)는 각 상기 회전방지홈(512a)에 개별 인서트 사출되어 밀착 형합될 수 있다.
이에 따라, 상기 보스테일부(도 2의 510)의 상면에 하향 함몰 형성된 상기 회전방지홈(512a)에 상기 보스테일부(도 2의 510)의 상면을 따라 형성된 상기 라이너연장부(도 2의 521a)로부터 일체로 형성된 라이너고정부(523)가 인서트 사출되어 밀착 형합되므로 상기 보스테일부(410)의 원주방향 회전이 차단되어 실링성능이 현저히 개선될 수 있다.
또는, 도면에 도시되지 않았으나, 상기 보스테일부의 상면에는 복수개의 회전방지홈이 원주방향을 따라 장공 형상으로 연장 형성되며 하향 함몰 형성될 수도 있다. 예컨대, 상기 회전방지홈이 원주방향을 따라 3개소 형성될 수 있다. 그리고, 상기 라이너고정부는 각 상기 회전방지홈에 개별 인서트 사출되어 밀착 형합될 수 있다.
또한, 경우에 따라 상기 보스테일부의 상면에는 회전방지홈이 원주방향을 따라 반경방향 중심으로부터 반경방향 외측을 향하여 방사상으로 복수개소 연장 형성될 수도 있다. 여기서, 각 상기 회전방지홈은 상기 보스테일부의 반경방향 중심으로부터 반경방향 외측으로 갈수록 라운드진 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 라이너부의 라이너고정부는 상기 회전방지홈에 인서트 사출되어 밀착 형합될 수 있다.
또는, 경우에 따라 상기 보스테일부의 상면에는 회전방지홈이 상기 보스테일부의 반경방향 중심에 하향 함몰 형성될 수도 있다. 이때, 상기 회전방지홈은 원형 단면 형상으로 하향 함몰 형성될 수 있다. 그리고, 라이너부의 라이너고정부는 상기 회전방지홈에 인서트 사출되어 밀착 형합될 수 있다.
또한, 경우에 따라 상기 보스테일부의 상면에는 회전방지홈이 상기 보스테일부의 반경방향 중심을 기준으로 정렬되되 기설정된 반경방향 두께를 갖는 링형 단면 형상으로 하향 함몰 형성될 수도 있다. 그리고, 라이너부의 라이너고정부는 상기 회전방지홈에 인서트 사출되어 밀착 형합될 수 있다.
이때, 상기 회전방지홈이 적어도 둘 이상의 모서리를 갖는 다각형 단면으로 형성될 수도 있다. 상세히, 상기 회전방지홈은 상기 보스테일부의 반경방향 중심을 기준으로 정렬되되 기설정된 반경방향 두께를 갖는 링형 단면 형상으로 하향 함몰 형성될 수 있다. 또한, 상기 회전방지홈의 각 모서리 사이를 연결하는 영역은 라운드진 형상으로 연장될 수 있다. 그리고, 라이너부의 라이너고정부는 상기 회전방지홈에 인서트 사출되어 밀착 형합될 수 있다.
더욱이, 도면에 도시되지 않았으나, 경우에 따라 상기 회전방지홈은 상기 보스테일부의 상면에 하향 함몰되되, 외측면이 하측으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장되는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 상기 회전방지홈의 단면 형상이 역사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 라이너고정부가 상기 회전방지홈에 대응되는 형상으로 인서트 사출되어 상기 회전방지홈에 형합됨에 따라 상하 유격 발생 및 변형이 최소화됨과 동시에 보스테일부의 회전이 차단되어 실링성능이 현저히 개선될 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기의 제1변형예를 나타낸 부분단면도이다. 본 변형예에서 보스테일부(1510), 라이너부(1520A) 및 복합커버부(1540)의 형태를 제외한 나머지 구성 및 효과는 상술한 일실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 압력 용기(1600A)는 보스테일부(1510), 라이너부(1520A) 및 복합커버부(1540)를 포함한다.
한편, 상기 보스테일부(1510)는 원반형으로 구비되어 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장되되, 압력이 외측방향으로 균등하게 분산되도록 하면이 라운드진 외면 윤곽으로 형성됨이 바람직하다. 상세히, 상기 보스테일부(1510)의 하면은 반경방향 외측으로부터 반경방향 중심으로 갈수록 하측으로 볼록한 형태로 연속적으로 라운드진 외면 윤곽으로 형성됨이 바람직하다.
이때, 상기 복합커버부(1540)의 하단부가 상기 보스테일부(1510)의 라운드진 외면 윤곽을 따라 상기 보스테일부(1510)를 감싸며 밀폐 결합되는데, 상기 압력 용기(1600)의 하부에서 발생하는 하중이 상기 보스테일부(1510)의 라운드진 외면 윤곽을 따라 연속적으로 균등하게 분산될 수 있다. 이를 통해, 장기간 사용시에도 상기 복합커버부(1540)의 하단부에 가해지는 응력집중이 최소화되어 내구성이 현저히 개선될 수 있다.
그리고, 상기 보스테일부(1510)의 상면은 평탄면으로 형성될 수 있으나, 반경방향 외측으로부터 반경방향 중심으로 갈수록 하측으로 오목한 형태로 연속적으로 라운드진 외면 윤곽으로 형성될 수도 있으며, 형상이 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 상기 보스테일부(1510)는 금속성의 스틸 또는, 비금속성의 알루미늄 등을 가공하여 제조될 수 있으며, 재질이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 라이너부(1520A)는 용기형으로 구비되어 내부에 유체가 수용되도록 수용공간이 형성됨이 바람직하다. 그리고, 상기 라이너부(1520A)는 하부에 상기 보스테일부(1510)의 상면을 따라 연장되며 일체로 인서트 사출되어 상기 보스테일부(1510)의 상면에 밀폐 결합되는 라이너연장부(1521a)가 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 라이너연장부(1521a)는 상기 보스테일부(1510)의 상면 전체를 밀폐 커버하며 결합됨이 바람직하다. 여기서, 상기 라이너부(1520)는 상기 보스테일부(1510)와 이종(異種) 재질인 합성수지 재질로 구비될 수 있다. 이때, 가장 바람직하게는 상기 라이너부(1520)가 폴리아미드를 포함하는 합성수지 재질로서 구비될 수 있다.
이에 따라, 고압 유체에 의해 상기 압력 용기(1600)의 하부에서 발생하는 하중이 상기 보스테일부(1510)의 라운드진 외면 윤곽을 따라 연속적으로 균등하게 분산됨에 따라 장기간 사용시에도 상기 보스테일부(1510)를 감싸며 밀폐 결합된 상기 복합커버부(1540)의 하단부에 가해지는 응력집중이 최소화되어 제품의 내구성이 현저히 개선될 수 있다. 또한, 상기 압력용기(1600)의 상하방향 길이가 종래에 비해 단축됨에 따라 차량 등에 적용시 공간활용성이 개선될 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기의 제2변형예를 나타낸 부분단면도이다. 본 변형예에서 라이너부(1520B)를 제외한 나머지 구성 및 효과는 상술한 제1변형예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략하며, 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면 번호로 도시한다.
도 5에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 압력 용기(1600B)는 보스테일부(1510), 라이너부(1520B) 및 복합커버부(1540)를 포함한다.
그리고, 상기 라이너부(1520B)에는 상기 보스테일부(1510)의 라운드진 외면 윤곽으로 형성된 하면을 감싸며 인서트 사출되는 응력분산부(1521b)가 일체로 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 응력분산부(1521b)는 라이너연장부(1521a)의 반경방향 외측으로부터 원주방향을 따라 하측으로 분기되어 반경방향 내측으로 하향 경사지게 연장됨이 바람직하다.
또한, 상기 라이너연장부(1521a) 및 상기 응력분산부(1521b)를 포함하는 상기 라이너부(1520B)의 하부는 상기 보스테일부(510)의 상면 및 하면 전체를 감싸며 밀폐 결합됨이 바람직하다. 이때, 상기 복합커버부(1540)는 하단부가 상기 응력분산부(1521b)의 하면과 밀폐 결합됨이 바람직하다.
따라서, 상기 보스테일부(1510)의 상면을 따라 연장된 상기 라이너연장부(1521a)와 상기 보스테일부(1510)의 라운드진 하면을 감싸는 상기 응력분산부(1521b)가 상기 보스테일부(1510) 전체를 감싸며 밀폐 결합되므로 추가적인 실링수단 없이도 보스테일부(1510)와 라이너부(1520B) 간의 박리가 방지되어 실링성능이 현저히 개선될 수 있다.
또한, 상기 응력분산부(1521b)가 상기 라이너연장부(1521a)의 반경방향 외측으로부터 원주방향을 따라 하측으로 분기되어 반경방향 내측으로 하향 경사지게 연장되며, 상기 라이너연장부(1521a) 및 응력분산부(1521b)가 상기 보스테일부(1510)의 상면 및 하면 전체를 동시에 감싸며 밀폐 결합된다. 이를 통해, 상기 라이너부(1520B)의 반복 수축 이완시에도 상기 보스테일부(1510)와의 박리가 방지되어 실링성능이 개선될 수 있다.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 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 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
510,1510: 보스테일부 513: 보스연장보강부
520,1520A,1520B: 라이너부 521a,1521a: 라이너연장부
521b,1521b: 응력분산부 522: 라이너돌설부
540,1540: 복합커버부 600,1600A,1600B: 압력용기

Claims (12)

  1. 원반형으로 구비되어 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장되되, 응력이 외측방향으로 균등하게 분산되도록 하면이 라운드진 외면 윤곽으로 형성되는 보스테일부;
    용기형으로 구비되어 내부에 유체가 수용되도록 수용공간이 형성되되, 하부에 상기 보스테일부의 상면을 따라 연장되며 일체로 인서트 사출되어 상기 보스테일부에 밀폐 결합되는 라이너연장부가 형성되는 라이너부; 및
    상기 라이너부의 외면을 감싸도록 구비되되, 하단부가 상기 보스테일부의 라운드진 외면 윤곽을 따라 상기 보스테일부를 감싸며 밀폐 결합되는 복합커버부를 포함하며,
    상기 라이너부에는 상기 보스테일부의 라운드진 하면을 감싸며 인서트 사출되는 응력분산부가 일체로 형성되되, 상기 응력분산부는 상기 라이너연장부의 반경방향 외측으로부터 원주방향을 따라 하측으로 분기되어 반경방향 내측으로 하향 경사지게 연장되며, 상기 라이너연장부 및 상기 응력분산부는 상기 보스테일부의 상면 및 하면 전체를 감싸며 밀폐 결합되고,
    상기 라이너부에는 상기 응력분산부의 하부로부터 하측을 향하여 일체로 연장 돌설되는 라이너돌설부가 형성되며, 상기 복합커버부는 하단부가 상기 응력분산부의 하면과 상기 라이너돌설부의 외측면을 감싸며 밀폐 결합되고,
    상기 라이너돌설부의 하면에는 하부홈이 상향 함몰 형성되며, 상기 보스테일부에는 상기 하부홈과 구획 이격되되 상기 하부홈의 테두리를 감싸며 상기 보스테일부의 하면으로부터 원주방향을 따라 일체로 하향 연장되는 보스연장보강부가 형성되되, 상기 보스연장보강부는 상기 라이너돌설부의 내부에 형성됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 라이너부는 폴리아미드를 포함하는 합성수지 재질로서 구비되고,
    상기 하부홈의 내주에는 탭핑나사산이 원주방향을 따라 형성됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 보스테일부의 하면은 반경방향 외측으로부터 중심으로 갈수록 하측으로 볼록한 형태로 연속적으로 라운드진 외면 윤곽으로 형성됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 보스테일부의 상면에는 회전방지홈이 하향 함몰 형성되고,
    상기 라이너연장부에는 상기 회전방지홈에 인서트 사출되어 밀착 형합되는 라이너고정부가 형성됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 회전방지홈은 상기 보스테일부의 상면에 적어도 둘 이상의 모서리를 갖는 다각형 단면으로 형성됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 회전방지홈은 상기 보스테일부의 상면에 반경방향 중심을 기준으로 원주방향을 따라 기설정된 간격을 두고 복수개소 함몰 형성되며,
    상기 라이너고정부는 각 상기 회전방지홈에 개별 인서트 사출되어 밀착 형합됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  10. 제 7 항에 있어서,
    각 상기 회전방지홈은 상기 보스테일부의 상면에 원주방향을 따라 장공 형상으로 연장 형성됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 회전방지홈은 상기 보스테일부의 상면에 원주방향을 따라 반경방향 중심으로부터 반경방향 외측을 향하여 방사상으로 복수개소 연장 형성됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합커버부는 카본섬유, 유리섬유 및 합성 폴리아미드 섬유를 포함하는 보강섬유를 에폭시수지를 포함하는 수지에 함침시켜 상기 보스테일부 및 상기 라이너부의 외측에 기설정된 두께로 필라멘트 권취 및 적층됨을 특징으로 하는 압력 용기.
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