KR102481612B1

KR102481612B1 - 자이로스코프 원리를 이용한 초저온 물질 저장탱크

Info

Publication number: KR102481612B1
Application number: KR1020210085824A
Authority: KR
Inventors: 김명성; 김용진; 이태현; 노승국; 이성철; 손연홍
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2022-12-29

Abstract

자이로스코프 원리를 이용한 초저온 물질 저장탱크는 저장챔버, 제1 자켓부, 제2 자켓부 및 외부챔버를 포함한다. 상기 저장챔버는 내부에 초저온 물질이 저장된다. 상기 제1 자켓부는 상기 저장챔버와의 사이에 제1 공간을 형성하며 상기 저장챔버를 커버한다. 상기 제2 자켓부는 상기 제1 자켓부와의 사이에 제2 공간을 형성하며 상기 제1 자켓부를 커버한다. 상기 외부챔버는 상기 제2 자켓부와의 사이에 제3 공간을 형성하며 상기 제2 자켓부를 커버한다. 이 경우, 상기 제1 내지 제3 공간들은 진공상태이며, 상기 저장챔버와 상기 제1 자켓부, 상기 제1 자켓부와 상기 제2 자켓부, 및 상기 제2 자켓부와 상기 외부챔버는, 각각 서로 다른 축으로 상대적으로 자유롭게 회전하도록 연결된다.

Description

자이로스코프 원리를 이용한 초저온 물질 저장탱크{CRYOGENIC SUBSTANCE STORAGE TANK USING GYROSCOPE PRINCIPLE}

본 발명은 초저온 물질 저장탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초저온 물질이 저장되며, 이동이나 운반 과정에서 외부의 충격이나 관성과 무관하게 내부에 저장된 액체의 유동이 최소화되며, 이를 통해 액체의 자연기화를 억제할 수 있는 자이로스코프 원리를 이용한 초저온 물질 저장탱크에 관한 것이다.

최근 수소차량의 등장으로, 액화 수소 등이 저장된 초저온 물질 저장탱크의 이동이나 운반의 필요성이 증가하고 있는 상황이다.

도 1a는 종래 일반적인 구형 형상의 액체 저장탱크(1)에 초저온 물질(2)이 저장된 상태를 간략하게 모식화한 도면이다. 이 경우, 도 1a의 상기 액체 저장탱크(1)가 도 1b에 도시된 바와 같이 정지 상태로부터 화살표 방향으로 운반이 시작되는 경우, 상기 저장탱크(1)의 내부에 저장되는 초저온 물질(2)은 화살표 방향으로 유동된다. 나아가, 이러한 초저온 물질(2)의 유동은 상기 저장탱크(1)의 이동이나 운반 과정에서 매우 다양하게 발생할 수 있다.

이와 같이, 상기 초저온 물질(2)이 상기 저장탱크(1)의 내부에서 유동되는 경우, 액체의 마찰이나 충격에 의해 가열되며 자연기화가 발생하게 되고 이에 따라 상기 초저온 물질(2)의 온도가 상승하는 문제가 발생한다.

따라서, 이러한 상기 초저온 물질(2)의 온도 상승을 제어하기 위해, 상기 저장탱크(1)에 대한 별도의 냉각 시스템이 별도로 구비되어야 하며, 이는 대한민국 공개특허 제10-2020-0041950호 등을 통해 관련 기술이 개시되고 있다.

이와 달리, 상기 별도의 냉각 시스템의 구비를 생략하기 위해서는, 상기 저장탱크(1)의 내부에 저장되는 초저온 물질(2)의 상대적인 유동 발생을 억제하기 위한 상기 저장탱크(1)의 구조가 설계되어야 하는데, 이 경우, 저장탱크의 구조 설계가 매우 복잡하며 이에 따라 제작비용이나 제작시간이 증가하고, 유지 관리비가 상승하는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2020-0041950호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 상대적으로 간단한 구조 설계를 통해 내부에 저장되는 초저온 물질이 이동이나 운반 과정에서 외부의 충격이나 관성과 무관하게 유동이 최소화되거나 억제된 상태를 유지할 수 있으며, 이를 통해 액체의 자연기화를 억제하는 것은 물론 별도의 냉각 시스템을 생략할 수 있는 자이로스코프 원리를 이용한 초저온 물질 저장탱크를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 초저온 물질 저장탱크는 저장챔버, 제1 자켓부, 제2 자켓부 및 외부챔버를 포함한다. 상기 저장챔버는 내부에 초저온 물질이 저장된다. 상기 제1 자켓부는 상기 저장챔버와의 사이에 제1 공간을 형성하며 상기 저장챔버를 커버한다. 상기 제2 자켓부는 상기 제1 자켓부와의 사이에 제2 공간을 형성하며 상기 제1 자켓부를 커버한다. 상기 외부챔버는 상기 제2 자켓부와의 사이에 제3 공간을 형성하며 상기 제2 자켓부를 커버한다. 이 경우, 상기 제1 내지 제3 공간들은 진공상태이며, 상기 저장챔버와 상기 제1 자켓부, 상기 제1 자켓부와 상기 제2 자켓부, 및 상기 제2 자켓부와 상기 외부챔버는, 각각 서로 다른 축으로 상대적으로 자유롭게 회전하도록 연결된다.

일 실시예에서, 상기 저장챔버, 상기 제1 자켓부, 상기 제2 자켓부 및 상기 외부챔버는 구형 형상일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 저장챔버와 상기 제1 자켓부의 사이에서 제1 방향을 따른 양측에 각각 연결되는 제1 피봇부, 상기 제1 자켓부와 상기 제2 자켓부의 사이에서 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따른 양측에 각각 연결되는 제2 피봇부, 및 상기 제2 자켓부와 상기 외부챔버의 사이에서 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 모두 수직인 제3 방향을 따른 양측에 각각 연결되는 제3 피봇부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 내지 제3 피봇부들 각각은, 볼 베어링(ball bearing)을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 피봇부에서, 상기 저장챔버로부터 연장되는 연결부는 상기 볼 베어링의 내측 프레임을 형성하고, 상기 제1 자켓부로부터 연장되는 연결부는 상기 볼 베어링의 외측 프레임을 형성하고, 상기 제2 피봇부에서, 상기 제1 자켓부로부터 연장되는 연결부는 상기 볼 베어링의 내측 프레임을 형성하고, 상기 제2 자켓부로부터 연장되는 연결부는 상기 볼 베어링의 외측 프레임을 형성하고, 상기 제3 피봇부에서, 상기 제2 자켓부로부터 연장되는 연결부는 상기 볼 베어링의 내측 프레임을 형성하고, 상기 외부챔버로부터 연장되는 연결부는 상기 볼 베어링의 외측 프레임을 형성할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 피봇부의 제1 일측 피봇과 상기 제2 피봇부의 제2 타측 피봇 사이를 연결하는 제1 배관, 상기 제1 피봇부의 제1 타측 피봇과 상기 제2 피봇부의 제2 일측 피봇 사이를 연결하는 제2 배관, 상기 제2 타측 피봇과 상기 제3 피봇부의 제3 타측 피봇 사이를 연결하는 제3 배관, 및 상기 제2 일측 피봇과 상기 제3 피봇부의 제3 일측 피봇 사이를 연결하는 제4 배관을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 내지 제4 배관들 각각으로는, 상기 초저온 물질이 유동될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 배관은, 상기 제1 자켓부를 임의의 평면으로 절단한 경우 형성되는 원형 형상의 1/4 원호를 따라 형성되고, 상기 제2 배관은, 상기 제1 자켓부의 상기 원형 형상에서 상기 제1 배관이 형성되는 원호와 마주하는 1/4 원호를 따라 형성되고, 상기 제3 배관은, 상기 제1 배관의 연장 방향과 수직인 방향으로 상기 제2 자켓부의 외주면을 따라 형성되고, 상기 제4 배관은, 상기 제2 배관의 연장 방향과 수직이며, 상기 제3 배관과 마주하도록 상기 제2 자켓부의 외주면을 따라 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 배관은 상기 제1 일측 피봇을 관통하여 상기 저장챔버의 내측으로 연장되는 제1 유입부를 포함하고, 상기 제2 배관은 상기 제2 일측 피봇을 관통하여 상기 저장챔버의 내측으로 연장되는 제2 유입부를 포함하고, 상기 제3 배관은 상기 제3 타측 피봇을 관통하여 외부로 연장되는 제3 유출부를 포함하고, 상기 제4 배관은 상기 제3 일측 피봇을 관통하여 외부로 연장되는 제4 유출부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 유입부, 상기 제2 유입부, 상기 제3 유출부 및 상기 제4 유출부에는 상기 초저온 물질의 유동을 개방 또는 폐쇄하는 밸브부가 구비될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 저장챔버에 저장된 초저온 물질을 외부로 배출하는 동작, 또는 상기 저장챔버로 초저온 물질을 주입하는 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부의 동작에 의해, 상기 저장챔버에 저장된 초저온 물질은, 정수압 원리를 통해 자연스럽게 상기 제1 타측 피봇, 상기 제2 배관, 상기 제2 일측 피봇, 상기 제4 배관 및 상기 제3 일측 피봇을 통해 외부로 배출될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부의 동작에 의해, 상기 제3 타측 피봇, 상기 제3 배관, 상기 제2 타측 피봇, 상기 제1 배관 및 상기 제1 일측 피봇을 통해 기체가 제공됨에 따라, 상기 저장챔버에 저장된 초저온 물질은 외부로 배출될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 초저온 물질이 저장되는 저장챔버 외에, 상기 저장챔버를 커버하는 제1 자켓부, 제2 자켓부 및 외부챔버가 추가로 구비되며, 상기 저장챔버와 상기 제1 자켓부, 상기 제1 자켓부와 상기 제2 자켓부, 및 상기 제2 자켓부와 상기 외부챔버는, 각각 서로 다른 축으로 상대적으로 자유롭게 회전하도록 연결됨으로써, 다양한 방향으로의 관성이나 외력이 상기 저장탱크에 인가되더라도, 가장 내측에 위치하는 상기 저장챔버는 어느 방향으로도 회전하지 않고 최초의 자세를 유지할 수 있다.

즉, 자이로스코프의 원리가 구현되어, 상기 저장챔버는 회전되지 않으며, 이에 따라 상기 저장챔버의 내부에 저장되는 초저온 물질의 자연기화가 억제되며, 온도 상승이 발생하지 않아 별도의 냉각 시스템의 구비가 불필요하다.

이 경우, 상기 저장챔버, 제1 자켓부, 제2 자켓부 및 외부챔버의 사이에는 볼 베어링으로 구현되는 피봇부들이 서로 다른 축을 따른 양측에 연결되며, 이를 통해 상기 상대적인 회전이 가능하게 되어 최종적으로 가장 내측의 저장챔버는 고정된 상태를 유지할 수 있다.

즉, 내측의 구조체는 상기 볼 베어링의 내측 프레임을 형성하고, 외측의 구조체는 상기 볼 베어링의 외측 프레임을 형성함으로써, 서로 인접한 한 쌍의 구조체의 상대적인 회전을 구현할 수 있다.

나아가, 상기 저장챔버에 저장되는 초저온 물질을 외부로 공급하기 위한 배관을 상기 볼 베어링의 내측 프레임을 관통하도록 형성함으로써, 서로 인접한 한 쌍의 구조체가 상대적으로 회전하더라도 배관의 위치는 고정될 수 있으며, 따라서 외력이나 관성의 제공과 무관하게 안정적인 초저온 물질의 외부 공급이 가능하다.

특히, 상기 배관은, 해당 구조체, 즉 제1 자켓부 또는 제2 자켓부의 외주면을 따라 상기 제1 자켓부 또는 상기 제2 자켓부와 하나의 구조체로 형성되므로 제작이 용이한 것은 물론, 상기 배관을 따른 초저온 물질의 유동시 누설의 발생을 최소화할 수 있다.

나아가, 이러한 구형 구조체의 내부에 저장되는 상기 초저온 물질의 경우, 소위, 정수압 원리를 이용하여 자연스럽게 초저온 물질의 외부 공급이 수행될 수 있으며, 필요에 따라, 초저온 물질이 공급되는 배관 구성과 대칭인 반대측 배관 구성을 통해 기체를 주입함으로써 추가적인 초저온 물질의 외부 공급을 수행할 수 있어, 초저온 물질의 유출은 물론 유입도 용이하게 수행될 수 있다.

도 1a는 종래 일반적인 구형 형상의 액체 저장탱크에 초저온 물질이 저장된 상태를 간략하게 모식화한 도면이며, 도 1b는 도 1a의 저장탱크의 관성에 의핸 초저온 물질의 유동 상태를 간략하게 모식화한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 초저온 물질 저장탱크를 간략하게 모식화한 도면이다.
도 3a는 도 2의 초저온 물질 저장탱크에서, 저장챔버와 제1 자켓부 사이의 회전상태를 모식화한 도면이고, 도 3b는 제1 자켓부와 제2 자켓부 사이의 회전상태를 모식화한 도면이며, 도 3c는 제2 자켓부와 외부챔버 사이의 회전상태를 모식화한 도면이다.
도 4a는 도 2의 초저온 물질 저장탱크에서, 저장챔버의 양 측에 연결되는 제1 피봇부를 모식화한 도면이고, 도 4b는 도 4a의 저장챔버의 외부에 결합되는 제1 자켓부 및 이에 연결되는 제1 배관 및 제2 배관을 모식화한 도면이다.
도 5는 도 2의 초저온 물질 저장탱크에서, 제2 자켓부에 연결되는 제1 배관 및 제2 피봇부를 3차원으로 모식화한 도면이다.
도 6은 도 2의 초저온 물질 저장탱크에서, 저장챔버, 제1 자켓부, 제2 자켓부 및 외부챔버를 따라 연결되는 제1 내지 제4 배관들의 연결 상태를 3차원으로 모식화한 도면이다.
도 7은 도 2의 초저온 물질 저장탱크에서, 저장챔버와 제1 자켓부 사이에 연결되는 제1 피봇부 및 제1 배관의 단면을 모식화한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 초저온 물질 저장탱크를 간략하게 모식화한 도면이다. 도 3a는 도 2의 초저온 물질 저장탱크에서, 저장챔버와 제1 자켓부 사이의 회전상태를 모식화한 도면이고, 도 3b는 제1 자켓부와 제2 자켓부 사이의 회전상태를 모식화한 도면이며, 도 3c는 제2 자켓부와 외부챔버 사이의 회전상태를 모식화한 도면이다.

우선, 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 초저온 물질 저장탱크(10)는 저장챔버(100), 제1 자켓부(200), 제2 자켓부(300), 외부챔버(400), 제1 피봇부(500), 제2 피봇부(600), 제3 피봇부(700), 제1 배관(530), 제2 배관(540), 제3 배관(630), 제4 배관(640) 및 제어부(800)를 포함한다.

본 실시예에서, 상기 저장챔버(100), 상기 제1 자켓부(200), 상기 제2 자켓부(300) 및 상기 외부챔버(400)는 모두 구형 형상을 가지는 것으로, 도 2에서는 설명의 편의를 위해 단면인 원형 형상으로 도시하였다.

특히, 도 2의 경우, 제1 피봇부(500)는 제2 방향(Y)을 따라 양측에 형성되고, 제3 피봇부(700)는 상기 제2 방향(Y)에 수직인 제1 방향(X)을 따라 양측에 형성되는 것으로 도시되었다. 다만, 제2 피봇부(600)의 경우, 도 2에서는 마치 하나의 평면상에 상기 제1 및 제3 피봇부들(500, 700)과 같이 형성되는 것을 도시되었으나, 이는 설명의 편의를 위한 모식화된 도면으로 도시된 것에 불과하며, 실질적으로 상기 제2 피봇부(600)는, 상기 제1 및 제2 방향들(X, Y)에 모두 수직인 제3 방향(Z)을 따라 양측에 형성되는 것이다.

즉, 상기 제1 피봇부(500)가 형성되는 평면(XY 평면), 상기 제2 피봇부(600)가 형성되는 평면(YZ 평면), 및 상기 제3 피봇부(700)가 형성되는 평면(ZX 평면)은 모두 수직으로 형성된다.

도 2 및 도 3a를 참조하면, 상기 저장챔버(100)는 이미 설명한 바와 같이 구형 형상을 가지는 것으로, 내부의 저장공간(101)에는 초저온 물질(110)이 저장된다.

이 경우, 상기 초저온 물질(110)은 예를 들어, 액화수소와 같은 액화가스일 수 있다.

상기 저장공간(101) 상에는 상기 초저온 물질(110)이 모두 채워질 수도 있으나, 도시된 바와 같이, 상부의 일부 공간은 진공상태를 형성하는 진공부(120)로 유지될 수 있다.

상기 제1 자켓부(200)는 상기 저장챔버(100)의 외부를 커버하는 것으로, 상기 저장챔버(100)의 직경보다 큰 직경을 가지는 구형 형상일 수 있다.

이에 따라, 상기 제1 자켓부(200)와 상기 저장챔버(100)의 사이에는 제1 공간(201)이 형성되는데, 상기 제1 공간(201)은 진공 상태를 유지하게 된다. 그리하여, 상기 저장공간(101)에 채워지는 상기 초저온 물질(110)에 대한 단열이 수행되어 온도 변화를 최소화한다.

상기 저장챔버(100)와 상기 제1 자켓부(200)는 상기 제1 피봇부(500)를 통해 서로 연결된다.

상기 제1 피봇부(500)는 제1 일측 피봇(510) 및 제1 타측 피봇(520)을 포함하며, 상기 제1 일측 피봇(510) 및 상기 제1 타측 피봇(520)은 상기 제1 자켓부(200)와 상기 저장챔버(100)를, 상기 제2 방향(Y)을 따른 양 측에서 서로 연결한다.

즉, 상기 제1 일측 피봇(510)은, 상기 제2 방향(Y)을 따른 일측(도면상에서는 상측)에서 상기 저장챔버(100)와 상기 제1 자켓부(200)를 서로 연결하고, 상기 제1 타측 피봇(520)은, 상기 제2 방향(Y)을 따른 타측(도면상에서는 하측)에서 상기 저장챔버(100)와 상기 제1 자켓부(200)를 서로 연결한다.

이 경우, 상기 제1 일측 피봇(510) 및 상기 제1 타측 피봇(520)은 예를 들어, 볼 베어링(ball bearing)일 수 있다.

그리하여, 상기 저장챔버(100)와 상기 제1 자켓부(200)는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 일측 피봇(510) 및 상기 제1 타측 피봇(520)을 기준으로, 상대적으로 회전이 가능하게 된다. 즉, 상기 제2 방향(Y)을 회전 중심축으로, 상기 저장챔버(100)와 상기 제1 자켓부(200)는 상대적으로 회전한다.

볼 베어링인 상기 제1 일측 피봇(510) 및 상기 제1 타측 피봇(520)을 통한 상기 저장챔버(100)와 상기 제1 자켓부(200)의 연결관계에 대하여는 후술되는 도면을 통해 상세히 설명한다.

이상과 같이, 상기 저장챔버(100)와 상기 제1 자켓부(200)는 상기 제2 방향(Y)을 회전 중심축으로 상대적으로 회전이 가능하도록 연결된다.

상기 제2 자켓부(300)는 상기 제1 자켓부(200)의 외부를 커버하는 것으로, 상기 제1 자켓부(200)의 직경보다 큰 직경을 가지는 구형 형상일 수 있다.

이에 따라, 상기 제2 자켓부(300)와 상기 제1 자켓부(200)의 사이에는 제2 공간(301)이 형성되는데, 상기 제2 공간(301) 역시 상기 제1 공간(201)과 같은 진공 상태를 유지하여, 상기 저장공간(101)에 채워지는 상기 초저온 물질(110)에 대한 단열을 보다 강화한다.

상기 제1 자켓부(200)와 상기 제2 자켓부(300)는 상기 제2 피봇부(600)를 통해 서로 연결된다.

상기 제2 피봇부(600)는 제2 일측 피봇(610) 및 제2 타측 피봇(620)을 포함하며, 상기 제2 일측 피봇(610) 및 상기 제2 타측 피봇(620)은 상기 제1 자켓부(200)와 상기 제2 자켓부(300)를, 상기 제3 방향(Z)을 따른 양 측에서 서로 연결한다.

즉, 상기 제2 일측 피봇(610)은, 상기 제3 방향(Z)을 따른 일측(도면상에서는 대각선 방향의 상측)에서 상기 제1 자켓부(200)와 상기 제2 자켓부(300)를 서로 연결하고, 상기 제2 타측 피봇(620)은, 상기 제3 방향(Z)을 따른 타측(도면상에서는 대각선 방향의 하측)에서 상기 제1 자켓부(200)와 상기 제2 자켓부(300)를 서로 연결한다.

이 경우, 상기 제2 일측 피봇(610) 및 상기 제2 타측 피봇(620)은 예를 들어, 볼 베어링(ball bearing)일 수 있다.

그리하여, 상기 제1 자켓부(200)와 상기 제2 자켓부(300)는, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제2 일측 피봇(610) 및 상기 제2 타측 피봇(620)을 기준으로, 상대적으로 회전이 가능하게 된다. 즉, 상기 제3 방향(Z)을 회전 중심축으로, 상기 제1 자켓부(200)와 상기 제2 자켓부(300)는 상대적으로 회전한다.

상기 제2 일측 피봇(610) 및 상기 제2 타측 피봇(620)을 통한 상기 제1 자켓부(200)와 상기 제2 자켓부(300)의 연결관계에 대하여는 후술되는 도면을 통해 상세히 설명한다.

이상과 같이, 상기 제1 자켓부(200)와 상기 제2 자켓부(300)는 상기 제3 방향(Z)을 회전 중심축으로 상대적으로 회전이 가능하도록 연결된다.

나아가, 상기 외부챔버(400)는 상기 제2 자켓부(300)의 외부를 커버하는 것으로, 상기 제2 자켓부(300)의 직경보다 큰 직경을 가지는 구형 형상일 수 있다.

이에 따라, 상기 외부챔버(400)와 상기 제2 자켓부(300)의 사이에는 제3 공간(401)이 형성되는데, 상기 제3 공간(401) 역시 상기 제2 공간(301)과 같은 진공 상태를 유지하여, 상기 저장공간(101)에 채워지는 상기 초저온 물질(110)에 대한 단열을 보다 강화한다.

상기 외부챔버(400)와 상기 제2 자켓부(300)는 상기 제3 피봇부(700)를 통해 서로 연결된다.

상기 제3 피봇부(700)는 제3 일측 피봇(710) 및 제3 타측 피봇(720)을 포함하며, 상기 제3 일측 피봇(710) 및 상기 제3 타측 피봇(720)은 상기 외부챔버(400)와 상기 제2 자켓부(300)를, 상기 제1 방향(X)을 따른 양 측에서 서로 연결한다.

즉, 상기 제3 일측 피봇(710)은, 상기 제1 방향(X)을 따른 일측(도면상에서는 측면 방향의 우측)에서 상기 외부챔버(400)와 상기 제2 자켓부(300)를 서로 연결하고, 상기 제3 타측 피봇(720)은, 상기 제1 방향(X)을 따른 타측(도면상에서는 측면 방향의 좌측)에서 상기 외부챔버(400)와 상기 제2 자켓부(300)를 서로 연결한다.

이 경우, 상기 제3 일측 피봇(710) 및 상기 제3 타측 피봇(720)은 예를 들어, 볼 베어링(ball bearing)일 수 있다.

그리하여, 상기 외부챔버(400)와 상기 제2 자켓부(300)는, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 제3 일측 피봇(710) 및 상기 제3 타측 피봇(720)을 기준으로, 상대적으로 회전이 가능하게 된다. 즉, 상기 제1 방향(X)을 회전 중심축으로, 상기 외부챔버(400)와 상기 제2 자켓부(300)는 상대적으로 회전한다.

상기 제3 일측 피봇(710) 및 상기 제3 타측 피봇(720)을 통한 상기 외부챔버(300)와 상기 제2 자켓부(300)의 연결관계에 대하여는 후술되는 도면을 통해 상세히 설명한다.

이상과 같이, 상기 외부챔버(300)와 상기 제2 자켓부(300)는 상기 제1 방향(X)을 회전 중심축으로 상대적으로 회전이 가능하도록 연결된다.

결국, 본 실시예에서의 상기 초저온 물질 탱크(10)에서는, 서로 다른 4개의 챔버들, 즉, 저장챔버(100), 제1 자켓부(200), 제2 자켓부(300) 및 외부챔버(400)가 순차적으로 직경이 증가하면서 중첩되도록 배치되며, 각각의 챔버들은 상대적으로 회전이 가능하도록 연결된다.

그리하여, 상기 4개의 챔버들은 상대적으로 3개의 방향을 중심으로 회전이 가능하도록 구성되는 것으로, 소위, 자이로스코프(gyroscope)의 회전 구조를 모사하며, 이를 통해, 가장 내측에 위치하는 상기 저장챔버(100)는 그 자세가 일정하게 유지된다.

즉, 외부로부터 관성이나, 다양한 충격이 상기 초저온 물질 탱크(10)로 제공된다 하더라도, 상기 4개의 챔버들의 상대적인 회전 운동을 통해 가장 내측에 위치하는 상기 저장챔버(100)는 그 자세가 일정하게 유지된다. 이와 같이 상기 저장챔버(100)의 자세가 일정하게 유지된다면, 결국 상기 저장챔버(100)의 내부에 저장되는 상기 초저온 물질(110)은 유동이 발생하지 않게 되며 따라서 종래기술에서의 내부 유동에 따른 자연기화를 억제할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에 의한 상기 초저온 물질 탱크(10)에는 상기 초저온 물질(110)을 주입하거나 유출하여야 하는 것으로, 이러한 상기 초저온 물질(110)의 주입 및 유출을 위한 배관 구조가 구비되어야 하며, 이러한 배관 구조에 대하여는 도 4a 내지 도 6을 추가로 참조하여 설명한다.

도 4a는 도 2의 초저온 물질 저장탱크에서, 저장챔버의 양 측에 연결되는 제1 피봇부를 모식화한 도면이고, 도 4b는 도 4a의 저장챔버의 외부에 결합되는 제1 자켓부 및 이에 연결되는 제1 배관 및 제2 배관을 모식화한 도면이다. 도 5는 도 2의 초저온 물질 저장탱크에서, 제2 자켓부에 연결되는 제1 배관 및 제2 피봇부를 3차원으로 모식화한 도면이다. 도 6은 도 2의 초저온 물질 저장탱크에서, 저장챔버, 제1 자켓부, 제2 자켓부 및 외부챔버를 따라 연결되는 제1 내지 제4 배관들의 연결 상태를 3차원으로 모식화한 도면이다.

우선, 도 2, 도 4a, 도 4b 및 도 5를 참조하면, 상기 제1 배관(530)은 상기 제1 일측 피봇(510)과 상기 제2 타측 피봇(620) 사이를 연결하고, 상기 제2 배관(540)은 상기 제1 타측 피봇(520)과 상기 제2 일측 피봇(610) 사이를 연결한다.

즉, 상기 제1 배관(530)의 일 측 끝단은 상기 제1 일측 피봇(510)과 연결되며, 상기 제1 배관(530)의 타 측 끝단은 상기 제2 타측 피봇(620)과 연결된다.

한편, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 제1 배관(530)의 일 측 끝단은 상기 제1 일측 피봇(510)과 연결되면서, 상기 제1 배관(530)의 일 측 끝단은 상기 제1 일측 피봇(510)의 내부를 관통하여 상기 저장챔버(100)의 내측까지 연장되어 제1 인입부(531)를 형성할 수 있다.

상기 제1 인입부(531)는 결국, 도 2에서 상기 진공부(120)를 향하여 위치하게 된다.

또한, 상기 제1 배관(530)의 일 측 끝단은 상기 제1 일측 피봇(510)의 상부측을 통해 연결되고, 상기 제1 배관(530)의 타 측 끝단은 상기 제2 타측 피봇(620)의 하부측을 통해 연결된다.

이는, 상기 제1 일측 피봇(510)은 상기 저장챔버(100)와 상기 제1 자켓부(200)의 사이를 연결하는 것으로, 상기 제1 일측 피봇(510)의 상부측이 상기 제1 자켓부(200)에 연결되고, 상기 제2 타측 피봇(620)은 상기 제1 자켓부(200)와 상기 제2 자켓부(300) 사이를 연결하는 것으로, 상기 제2 타측 피봇(620)의 하부측이 상기 제1 자켓부(200)에 연결되기 때문이다.

결국, 도 4b 및 도 5를 통해 확인되는 바와 같이, 상기 제1 배관(530)은 상기 제1 자켓부(200)의 외주면(210)을 따라 연장된다.

이 때, 상기 제1 자켓부(200)의 상기 외주면(210)은, 결국 원호를 형성한다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 일측 피봇(510)이 상기 제1 자켓부(200)의 상기 제2 방향(Y)을 따른 일 측 끝단에 위치한다고 가정하면 상기 제2 타측 피봇(620)은 상기 제1 자켓부(200)의 상기 제3 방향(Z)을 따른 일 측 끝단에 위치한다. 따라서, 상기 제1 배관(530)은 상기 제1 자켓부(200)의 상기 제2 방향(Y)을 따른 일 측 끝단으로부터 상기 제1 자켓부(200)의 상기 제3 방향(Z)을 따른 일 측 끝단까지 상기 제1 자켓부(200)의 원호를 따라 이동하도록 형성된다.

즉, 상기 제1 자켓부(200)를 YZ 평면을 따라 절단하면, 원 형상을 형성하며, 상기 제1 배관(530)은 상기 원 형상에서 90도의 각도만큼의 원호를 따라 연장되는 형태로 형성된다.

한편, 상기 제2 배관(540)은 상기 제1 배관(530)에 대하여, 상기 제1 자켓부(200)의 중심점을 기준으로 대칭으로 형성된다.

구체적으로, 상기 제2 배관(540)의 일 측 끝단은 상기 제1 타측 피봇(520)과 연결되며, 상기 제2 배관(540)의 타 측 끝단은 상기 제2 일측 피봇(610)과 연결된다.

한편, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 제2 배관(540)의 일 측 끝단은 상기 제1 타측 피봇(520)과 연결되면서, 상기 제2 배관(540)의 일 측 끝단은 상기 제1 타측 피봇(520)의 내부를 관통하여 상기 저장챔버(100)의 내측까지 연장되어 제2 인입부(541)를 형성할 수 있다.

상기 제2 인입부(541)는 결국, 도 2에서 상기 초저온 물질(110)을 향하여 위치하게 된다.

또한, 상기 제2 배관(540)의 일 측 끝단은 상기 제1 타측 피봇(520)의 상부측을 통해 연결되고, 상기 제2 배관(540)의 타 측 끝단은 상기 제2 일측 피봇(610)의 하부측을 통해 연결된다.

이는, 상기 제1 타측 피봇(520)은 상기 저장챔버(100)와 상기 제1 자켓부(200)의 사이를 연결하는 것으로, 상기 제1 타측 피봇(520)의 상부측이 상기 제1 자켓부(200)에 연결되고, 상기 제2 일측 피봇(610)은 상기 제1 자켓부(200)와 상기 제2 자켓부(300) 사이를 연결하는 것으로, 상기 제2 일측 피봇(610)의 하부측이 상기 제1 자켓부(200)에 연결되기 때문이다.

이 때, 상기 제1 자켓부(200)의 상기 외주면(210)이 원호를 형성하고, 상기 제1 배관(530)의 이동경로에 대하여 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제2 배관(540)도 상기 제1 자켓부(200)의 외주면(210)을 따라 원호 형상으로 연장되는 것은 동일하다.

다만, 상기 제2 배관(540)의 경우, 상기 제1 배관(530)과 상기 제1 자켓부(200)의 중심에 대하여 대칭으로 형성되는 것으로, 상기 제2 배관(540)은 상기 제1 자켓부(200)의 상기 제2 방향(Y)을 따른 타 측 끝단으로부터 상기 제1 자켓부(200)의 상기 제3 방향(Z)을 따른 타 측 끝단까지 상기 제1 자켓부(200)의 원호를 따라 이동하도록 형성된다.

이 경우, 상기 제1 자켓부(200)를 YZ 평면을 따라 절단한 원 형상에서, 상기 제2 배관(540)이 상기 원 형상에서 90도의 각도만큼의 원호를 따라 연장되는 형태로 형성되는 것은 상기 제1 배관(530)에서와 같다.

한편, 도 4a, 도 4b 및 도 5에서는 상기 제3 배관(630) 및 상기 제4 배관(640)의 연결관계에 대하여는 도시를 생략하였으나, 전체적인 배관들의 연결 관계만 도시한 도 6을 도 2와 같이 참조하여 상기 제3 및 제4 배관들(630, 640)에 대하여 설명하면 하기와 같다.

즉, 도 2 및 도 6을 참조하면, 상기 제3 배관(630)은 상기 제2 타측 피봇(620)과 상기 제2 타측 피봇(720) 사이를 연결하고, 상기 제4 배관(640)은 상기 제2 일측 피봇(610)과 상기 제3 일측 피봇(710) 사이를 연결한다.

즉, 상기 제3 배관(630)의 일 측 끝단은 상기 제2 타측 피봇(620)과 연결되며, 상기 제3 배관(630)의 타 측 끝단은 상기 제3 타측 피봇(720)과 연결된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제3 배관(630)의 타 측 끝단은 상기 제3 타측 피봇(720)과 연결되면서, 상기 제3 배관(630)의 타 측 끝단은 상기 제3 타측 피봇(720)의 내부를 관통하여 외부로 노출되며, 제3 유출부(632)를 형성하게 된다.

나아가, 도시하지는 않았으나, 상기 제3 유출부(632)는 외부의 별도의 유닛과 연결되어, 외부로 상기 초저온 물질을 유출하거나 또는 상기 저장공간(101)을 향해 소정의 가스를 제공하게 된다.

또한, 상기 제3 배관(630)의 일 측 끝단은 상기 제2 타측 피봇(620)과 연결되되, 결국 상기 제2 타측 피봇(620)을 관통하며 상기 제1 배관(530)의 타측 끝단과 서로 연결된다. 그리하여, 상기 제1 배관(530)은 연속적으로 상기 제3 배관(630)과 연결된다.

한편, 상기 제3 배관(630)의 일 측 끝단은 상기 제2 타측 피봇(620)의 상부측을 통해 연결되고, 상기 제3 배관(630)의 타 측 끝단은 상기 제3 타측 피봇(720)의 하부측을 통해 연결된다.

이는, 상기 제2 타측 피봇(620)은 상기 제1 자켓부(200)와 상기 제2 자켓부(300)의 사이를 연결하는 것으로, 상기 제2 타측 피봇(620)의 상부측이 상기 제2 자켓부(300)에 연결되고, 상기 제3 타측 피봇(720)은 상기 제2 자켓부(300)와 상기 외부챔버(400) 사이를 연결하는 것으로, 상기 제3 타측 피봇(720)의 하부측이 상기 제2 자켓부(300)에 연결되기 때문이다.

결국, 상기 제1 배관(530)이 상기 제1 자켓부(200)의 외주면을 따라 연장되는 것과 유사하게, 상기 제3 배관(630)은 상기 제2 자켓부(300)의 외주면을 따라 연장된다.

이 때, 상기 제2 자켓부(300)의 상기 외주면 역시 상기 제1 자켓부(200)의 외주면(210)과 동일하게 원호를 형성한다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2 타측 피봇(620)이 상기 제2 자켓부(300)의 상기 제3 방향(Z)을 따른 일 측 끝단에 위치한다고 가정하면 상기 제3 타측 피봇(720)은 상기 제2 자켓부(300)의 상기 제1 방향(X)을 따른 타 측 끝단에 위치한다. 따라서, 상기 제2 배관(630)은 상기 제2 자켓부(300)의 상기 제3 방향(Z)을 따른 일 측 끝단으로부터 상기 제2 자켓부(300)의 상기 제1 방향(X)을 따른 타 측 끝단까지 상기 제2 자켓부(300)의 원호를 따라 이동하도록 형성된다.

즉, 상기 제2 자켓부(300)를 ZX 평면을 따라 절단하면, 원 형상을 형성하며, 상기 제3 배관(630)은 상기 원 형상에서 90도의 각도만큼의 원호를 따라 연장되는 형태로 형성된다.

한편, 상기 제4 배관(640)은 상기 제3 배관(630)에 대하여, 상기 제2 자켓부(300)의 중심점을 기준으로 대칭으로 형성된다.

즉, 상기 제4 배관(640)의 일 측 끝단은 상기 제2 일측 피봇(610)과 연결되며, 상기 제4 배관(640)의 타 측 끝단은 상기 제3 일측 피봇(710)과 연결된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제4 배관(640)의 타 측 끝단은 상기 제3 일측 피봇(710)과 연결되면서, 상기 제4 배관(640)의 타 측 끝단은 상기 제3 일측 피봇(710)의 내부를 관통하여 외부로 노출되며, 제4 유출부(642)를 형성하게 된다.

나아가, 도시하지는 않았으나, 상기 제4 유출부(642) 역시, 외부의 별도의 유닛과 연결되어, 외부로 상기 초저온 물질을 유출하거나 또는 상기 저장공간(101)을 향해 소정의 가스를 제공하게 된다.

또한, 상기 제4 배관(640)의 일 측 끝단은 상기 제2 일측 피봇(610)과 연결되되, 결국 상기 제2 일측 피봇(610)을 관통하며 상기 제2 배관(540)의 타측 끝단과 서로 연결된다. 그리하여, 상기 제2 배관(540)은 연속적으로 상기 제4 배관(640)과 연결된다.

한편, 상기 제4 배관(640)의 일 측 끝단은 상기 제2 일측 피봇(610)의 상부측을 통해 연결되고, 상기 제4 배관(640)의 타 측 끝단은 상기 제3 일측 피봇(710)의 하부측을 통해 연결된다.

이는, 상기 제2 일측 피봇(610)은 상기 제1 자켓부(200)와 상기 제2 자켓부(300)의 사이를 연결하는 것으로, 상기 제2 일측 피봇(610)의 상부측이 상기 제2 자켓부(300)에 연결되고, 상기 제3 일측 피봇(710)은 상기 제2 자켓부(300)와 상기 외부챔버(400) 사이를 연결하는 것으로, 상기 제3 일측 피봇(710)의 하부측이 상기 제2 자켓부(300)에 연결되기 때문이다.

결국, 상기 제2 배관(540)이 상기 제1 자켓부(200)의 외주면을 따라 연장되는 것과 유사하게, 상기 제4 배관(640)은 상기 제2 자켓부(300)의 외주면을 따라 연장된다.

이 때, 상기 제2 자켓부(300)의 상기 외주면이 원호를 형성하고, 상기 제3 배관(630)의 이동경로에 대하여 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제4 배관(640)도 상기 제2 자켓부(300)의 외주면을 따라 원호 형상으로 연장되는 것은 동일하다.

다만, 상기 제4 배관(640)의 경우, 상기 제3 배관(630)과 상기 제2 자켓부(300)의 중심에 대하여 대칭으로 형성되는 것으로, 상기 제 배관(640)은 상기 제2 자켓부(300)의 상기 제3 방향(Z)을 따른 타 측 끝단으로부터 상기 제2 자켓부(300)의 상기 제1 방향(X)을 따른 일 측 끝단까지 상기 제2 자켓부(300)의 원호를 따라 이동하도록 형성된다.

이 경우, 상기 제2 자켓부(300)를 ZX 평면을 따라 절단한 원 형상에서, 상기 제4 배관(640)이 상기 원 형상에서 90도의 각도만큼의 원호를 따라 연장되는 형태로 형성되는 것은 상기 제3 배관(630)에서와 같다.

이상과 같은 배관 형성을 통해, 상기 저장공간(101) 내부로의 초저온 물질의 공급 또는 상기 저장공간(101) 외부로의 초저온 물질의 유출을 수행할 수 있다.

이러한 상기 초저온 물질의 공급과 유출은 상기 제어부(800)의 제어 동작을 통해 수행될 수 있다.

구체적으로, 상기 제어부(800)는 상기 저장공간(101)에 저장되는 상기 초저온 물질(110)을 외부로 유출하기 위해 상기 초저온 물질 저장탱크(10)의 동작을 제어할 수 있다.

예를 들어, 도 2를 참조하면, 상기 제1 타측 피봇(520)의 내부를 따라 연장되는 제2 배관(540)에 구비되는 후술되는 밸브부(535, 도 7 참조), 상기 제2 일측 피봇(610)의 내부를 따라 연장되는 배관에 구비되는 밸브부, 및 상기 제3 일측 피봇(710)의 내부를 따라 연장되는 배관에 구비되는 밸브부를 모두 개방한다.

그리하여, 상기 저장공간(101)의 내부에 저장되는 상기 초저온 물질(110)은 하부에 위치하는 제1 타측 피봇(520)이 개방됨에 따라 상기 제2 인입부(541)를 통해 소위, 정수압 원리가 적용되어 자연스럽게, 상기 제2 배관(540) 및 상기 제4 배관(640)을 따라 유동되어, 최종적으로 상기 제4 유출부(642)를 통해 외부로 유출된다.

다만, 상기 정수압 원리를 통해서는 상기 저장공간(101)의 절반까지의 초저온 물질을 유출할 수 있으며, 추가적인 상기 초저온 물질의 유출을 위해서는, 별도의 제어 동작이 필요하다.

예를 들어, 도시하지는 않았으나, 상기 초저온 물질 저장탱크(10)의 외부에 압력형성유닛을 구비하고, 상기 압력형성유닛을 통해 상기 초저온 물질을 가열하여 기체상태로 형성한 후, 상기 저장공간(101)의 내부로 주입함으로써, 상기 저장공간(101)에 저장되는 초저온 물질을 추가로 외부로 유출시킬 수 있다.

즉, 상기 제1 일측 피봇(510)의 내부를 따라 연장되는 제1 배관(530)에 구비되는 후술되는 밸브부(535, 도 7 참조), 상기 제2 타측 피봇(620)의 내부를 따라 연장되는 배관에 구비되는 밸브부, 및 상기 제3 타측 피봇(720)의 내부를 따라 연장되는 배관에 구비되는 밸브부를 모두 개방한다.

그리하여, 상기 제3 유출부(632)를 통해 상기 가열된 초저온 물질을 상기 제3 배관(630)을 통해 주입하면, 상기 가열된 기체상태의 초저온 물질은 상기 제3 배관(630) 및 상기 제1 배관(530)을 통해 상기 제1 인입부(531)를 통해 상기 저장공간(101)의 상부로 주입된다.

이렇게 주입된 상기 기체상태의 초저온 물질에 의해 상기 저장공간(101)의 내부의 압력이 상승하게 되면, 자연스럽게 상기 저장공간(101)의 하부에 위치하는 상기 초저온 물질(110)은 상기 제2 배관(540) 및 상기 제4 배관(640)을 통해 외부로 유출된다.

상기 제어부(800)는 이러한 상기 초저온 물질의 유출 과정에서, 상기 밸브부들의 제어, 및 기체 주입 등의 동작을 제어하게 된다.

또한, 상기 저장공간(101)의 내부로 초저온 물질을 채우는 경우는, 상기 제2 인입부(541)를 통하여 액체 상태의 초저온 물질을 상기 저장공간(101)으로 제공하면서, 상기 제1 인입부(531)를 통하여 상기 저장공간(101)의 내부에 존재하는 가스를 외부로 제거하는 과정을 통해 수행될 수 있다.

이하에서는, 각각의 챔버들을 연결하는 피봇부들, 및 각 피봇부를 통해 연결되는 배관의 세부 구조에 대하여 설명한다.

도 7은 도 2의 초저온 물질 저장탱크에서, 저장챔버와 제1 자켓부 사이에 연결되는 제1 피봇부 및 제1 배관의 단면을 모식화한 도면이다.

도 7에서는, 저장챔버(100)와 제1 자켓부(200)의 일 측을 연결하는 제1 일측 피봇(510), 및 상기 제1 일측 피봇(510)을 관통하며 연장되는 제1 배관(530)의 연결 구조에 대하여만 설명하지만, 이러한 연결구조는, 상기 제1 타측 피봇(520) 및 이를 관통하는 제2 배관(540)의 연결 구조에도 동일하게 적용된다.

나아가, 제1 자켓부(200)와 제2 자켓부(300) 사이를 연결하는 제2 일측 피봇(610) 및 제2 타측 피봇(620)은 물론, 제2 자켓부(300)와 외부챔버(400) 사이를 연결하는 제3 일측 피봇(710) 및 제3 타측 피봇(720)에도 동일하게 적용되며, 이에 중복되는 설명은 생략한다.

도 7을 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 일측 피봇(510)은 볼 베어링일 수 있으며, 알려진 바와 같이, 볼 베어링은 내측 실린더형 프레임, 외측 실린더 형 프레임 및 그 사이에 개재되는 볼들을 포함하여, 상기 내측 프레임과 상기 외측 프레임이 상대적으로 회전하는 구조를 가진다.

이에, 본 실시예에서는, 구형 형상을 가지는 상기 저장챔버(100)의 일 측 끝단이 외부 방향(즉, 상기 제1 자켓부(200)를 향하는 방향)으로 추가로 연장되어 연결부(105)를 형성하는데, 상기 연결부(105)는 상기 볼 베어링(510)의 내측 프레임을 형성하게 된다. 즉, 상기 제1 일측 피봇(510)의 내측 프레임은 상기 연결부(105)에 해당된다.

또한, 구형 형상을 가지는 상기 제1 자켓부(200)는 일 측 끝단이 내부 방향(즉, 상기 저장챔버(100)를 향하는 방향)으로 추가로 연장되어 연결부(205)를 형성하는데, 상기 연결부(205)는 상기 볼 베어링(510)의 외측 프레임을 형성하게 된다. 즉, 상기 제1 일측 피봇(510)의 외측 프레임은 상기 연결부(205)에 해당된다.

그리하여, 상기 제1 일측 피봇(510)이 포함하는 볼에 의해, 상기 저장챔버(100)와 상기 제1 자켓부(200)는 상대적으로 회전이 가능하게 된다.

한편, 상기 제1 배관(530)은 상기 제1 일측 피봇(510)의 내부를 관통하며 연장되는데, 도시된 바와 같이, 상기 제1 자켓부(200)의 외주면(210)을 따라 연장된 상기 제1 배관(530)은 상기 저장챔버(100)의 연결부(105)의 내부를 따라 추가로 연장되며, 앞서 설명한 상기 제1 유입부(531)를 형성하게 된다.

이 경우, 상기 제1 유입부(531) 상에는 상기 밸브부(535)가 구비되며, 상기 밸브부(535)의 온/오프(ON/OFF) 동작은 앞서 설명한 바와 같이 상기 제어부(800)를 통해 제어된다.

이상과 같이, 상기 저장챔버(100)와 상기 제1 자켓부(200)의 일 측을 연결하는 상기 제1 일측 피봇(510), 및 상기 제1 일측 피봇(510)을 관통하며 연장되는 상기 제1 배관(530)의 세부 연결 구조에 대하여 설명하였으며, 이를 통해 상기 저장챔버(100)와 상기 제1 자켓부(200)의 상대적인 회전이 가능하면서도 상기 제1 배관(530)을 통한 초저온 물질 또는 가스 등의 유출입이 원활하게 수행될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 초저온 물질이 저장되는 저장챔버 외에, 상기 저장챔버를 커버하는 제1 자켓부, 제2 자켓부 및 외부챔버가 추가로 구비되며, 상기 저장챔버와 상기 제1 자켓부, 상기 제1 자켓부와 상기 제2 자켓부, 및 상기 제2 자켓부와 상기 외부챔버는, 각각 서로 다른 축으로 상대적으로 자유롭게 회전하도록 연결됨으로써, 다양한 방향으로의 관성이나 외력이 상기 저장탱크에 인가되더라도, 가장 내측에 위치하는 상기 저장챔버는 어느 방향으로도 회전하지 않고 최초의 자세를 유지할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 초저온 물질 저장탱크 100 : 저장챔버
200 : 제1 자켓부 300 : 제2 자켓부
400 : 외부챔버 500 : 제1 피봇부
510 : 제1 일측피봇 520 : 제1 타측피봇
530 : 제1 배관 535 : 밸브부
540 : 제2 배관 600 : 제2 피봇부
610 : 제2 일측피봇 620 : 제2 타측피봇
630 : 제3 배관 640 : 제4 배관
700 : 제3 피봇부 710 : 제3 일측피봇
720 : 제3 타측피봇 800 : 제어부

Claims

내부에 초저온 물질이 저장되는 저장챔버;
상기 저장챔버와의 사이에 제1 공간을 형성하며 상기 저장챔버를 커버하는 제1 자켓부;
상기 제1 자켓부와의 사이에 제2 공간을 형성하며 상기 제1 자켓부를 커버하는 제2 자켓부; 및
상기 제2 자켓부와의 사이에 제3 공간을 형성하며 상기 제2 자켓부를 커버하는 외부챔버를 포함하며,
상기 제1 내지 제3 공간들은 진공상태이며,
상기 저장챔버와 상기 제1 자켓부, 상기 제1 자켓부와 상기 제2 자켓부, 및 상기 제2 자켓부와 상기 외부챔버는, 각각 서로 다른 축으로 상대적으로 자유롭게 회전하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 초저온 물질 저장탱크.
제1항에 있어서,
상기 저장챔버, 상기 제1 자켓부, 상기 제2 자켓부 및 상기 외부챔버는 구형 형상인 것을 특징으로 하는 초저온 물질 저장탱크.
제2항에 있어서,
상기 저장챔버와 상기 제1 자켓부의 사이에서 제1 방향을 따른 양측에 각각 연결되는 제1 피봇부;
상기 제1 자켓부와 상기 제2 자켓부의 사이에서 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따른 양측에 각각 연결되는 제2 피봇부; 및
상기 제2 자켓부와 상기 외부챔버의 사이에서 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향에 모두 수직인 제3 방향을 따른 양측에 각각 연결되는 제3 피봇부를 더 포함하는 초저온 물질 저장탱크.
제3항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 피봇부들 각각은, 볼 베어링(ball bearing)을 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온 물질 저장탱크.
제4항에 있어서,
상기 제1 피봇부에서, 상기 저장챔버로부터 연장되는 연결부는 상기 볼 베어링의 내측 프레임을 형성하고, 상기 제1 자켓부로부터 연장되는 연결부는 상기 볼 베어링의 외측 프레임을 형성하고,
상기 제2 피봇부에서, 상기 제1 자켓부로부터 연장되는 연결부는 상기 볼 베어링의 내측 프레임을 형성하고, 상기 제2 자켓부로부터 연장되는 연결부는 상기 볼 베어링의 외측 프레임을 형성하고,
상기 제3 피봇부에서, 상기 제2 자켓부로부터 연장되는 연결부는 상기 볼 베어링의 내측 프레임을 형성하고, 상기 외부챔버로부터 연장되는 연결부는 상기 볼 베어링의 외측 프레임을 형성하는 것을 특징으로 하는 초저온 물질 저장탱크.
제3항에 있어서,
상기 제1 피봇부의 제1 일측 피봇과 상기 제2 피봇부의 제2 타측 피봇 사이를 연결하는 제1 배관;
상기 제1 피봇부의 제1 타측 피봇과 상기 제2 피봇부의 제2 일측 피봇 사이를 연결하는 제2 배관;
상기 제2 타측 피봇과 상기 제3 피봇부의 제3 타측 피봇 사이를 연결하는 제3 배관; 및
상기 제2 일측 피봇과 상기 제3 피봇부의 제3 일측 피봇 사이를 연결하는 제4 배관을 더 포함하는 초저온 물질 저장탱크.
제6항에 있어서,
상기 제1 내지 제4 배관들 각각으로는, 상기 초저온 물질이 유동되는 것을 특징으로 하는 초저온 물질 저장탱크.
제6항에 있어서,
상기 제1 배관은, 상기 제1 자켓부를 임의의 평면으로 절단한 경우 형성되는 원형 형상의 1/4 원호를 따라 형성되고,
상기 제2 배관은, 상기 제1 자켓부의 상기 원형 형상에서 상기 제1 배관이 형성되는 원호와 마주하는 1/4 원호를 따라 형성되고,
상기 제3 배관은, 상기 제1 배관의 연장 방향과 수직인 방향으로 상기 제2 자켓부의 외주면을 따라 형성되고,
상기 제4 배관은, 상기 제2 배관의 연장 방향과 수직이며, 상기 제3 배관과 마주하도록 상기 제2 자켓부의 외주면을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 초저온 물질 저장탱크.
제6항에 있어서,
상기 제1 배관은 상기 제1 일측 피봇을 관통하여 상기 저장챔버의 내측으로 연장되는 제1 유입부를 포함하고,
상기 제2 배관은 상기 제2 일측 피봇을 관통하여 상기 저장챔버의 내측으로 연장되는 제2 유입부를 포함하고,
상기 제3 배관은 상기 제3 타측 피봇을 관통하여 외부로 연장되는 제3 유출부를 포함하고,
상기 제4 배관은 상기 제3 일측 피봇을 관통하여 외부로 연장되는 제4 유출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온 물질 저장탱크.
제9항에 있어서,
상기 제1 유입부, 상기 제2 유입부, 상기 제3 유출부 및 상기 제4 유출부에는 상기 초저온 물질의 유동을 개방 또는 폐쇄하는 밸브부가 구비되는 것을 특징으로 하는 초저온 물질 저장탱크.
제6항에 있어서,
상기 저장챔버에 저장된 초저온 물질을 외부로 배출하는 동작, 또는 상기 저장챔버로 초저온 물질을 주입하는 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 초저온 물질 저장탱크.
제11항에 있어서, 상기 제어부의 동작에 의해,
상기 저장챔버에 저장된 초저온 물질은, 정수압 원리를 통해 자연스럽게 상기 제1 타측 피봇, 상기 제2 배관, 상기 제2 일측 피봇, 상기 제4 배관 및 상기 제3 일측 피봇을 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 초저온 물질 저장탱크.
제11항에 있어서, 상기 제어부의 동작에 의해,
상기 제3 타측 피봇, 상기 제3 배관, 상기 제2 타측 피봇, 상기 제1 배관 및 상기 제1 일측 피봇을 통해 기체가 제공됨에 따라, 상기 저장챔버에 저장된 초저온 물질은 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 초저온 물질 저장탱크.