KR102487016B1 - 용적 가변베셀을 갖는 수소용기 또는 수소압축기 - Google Patents

용적 가변베셀을 갖는 수소용기 또는 수소압축기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수소를 충전하는 용기 또는 수소를 압축하는 압축기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀을 갖는 수소용기 또는 수소압축기는 수소가 충전되어 팽창하거나, 수축되면서 충전된 수소를 압축하거나 배출하는 가변베셀, 상기 가변베셀이 수용되며 양단이 개방된 형태의 압력베셀, 상기 압력베셀의 반경방향을 따라 감겨 상기 압력베셀의 강성을 보강하는 베셀와이어, 상기 압력베셀의 개방된 양단을 밀폐하는 베셀캡, 상기 압력베셀에서 상기 베셀캡의 이탈을 방지하도록 상기 압력베셀에 상기 베셀캡을 결합한 베셀조립체의 둘레를 감싸는 지지하는 베셀프레임, 및 상기 베셀프레임의 둘레를 따라 감겨 상기 베셀프레임의 강성을 보강하는 프레임와이어를 포함한다. 따라서, 고압 또는 초고압의 수소를 안전하게 보관 및 압축할 수 있다.

Description

용적 가변베셀을 갖는 수소용기 또는 수소압축기{Hydrogen vessel or hydrogen compressor with variable volume vessel}
본 발명은 수소를 충전하는 용기 또는 수소를 압축하는 압축기에 관한 것이다.
근래에는 화석연료의 고갈과 환경오염으로 인해 대체에너지의 개발이 활발히 이뤄지고 있으며, 대체에너지로는 자연으로부터 손쉽게 얻을 수 있는 전기에너지가 각광 받고 있다.
전기에너지는 풍력, 태양열 등 자연에서 생산할 수 있으나, 그 한계로 인해 최근에는 환경에 무해하며, 쉽게 얻을 수 있는 수소를 이용한 수소연료전지의 기술의 개발이 활발히 이뤄지고 있다.
수소연료전지는 수소를 충전하면 수소와 산소의 화학반응으로 전기를 생산하는 데, 수소는 작은 불씨로도 쉽게 폭발이 이뤄지기 때문에 보관이 쉽지 않다.
종래의 수소를 저장하는 용기는 한국등록특허 제10-2330581호(2021.12.1.공고)의 "고압가스용기"로 개시된 바가 있다.
상기한 고압가스용기는 원통형상의 양측 또는 양측 중 어느 한 측이 개방된 형태의 용기본체, 상기 용기본체의 반경방향 둘레에 권취하여 상기 용기본체의 강성을 보강하는 용기보강와이어, 상기 용기본체의 개방된 측단에 결합되어 상기 용기본체를 밀폐하며 충전되는 가스에 대해 내부식성을 갖는 재료로 형성되는 용기뚜껑, 상기 용기뚜껑보다 저렴한 내부식성을 갖지 않는 재료로 형성되고 상기 용기뚜껑에 안착에 안착되며 상기 용기뚜껑의 외측으로 반원을 포함하는 볼록한 곡면을 갖는 요크, 및 상기 용기뚜껑이 상기 용기본체의 충전된 가스의 압력에 의해 분리되는 것을 방지하도록 상기 용기본체의 길이방향 듈레에 상기 요크를 경유하여 권취되는 뚜껑보강와이어를 포함하여 구성되었다.
이러한 종래의 고압가스용기는 용기본체에 용기보강와이어가 권취되고, 요크에도 뚜껑보강와이어가 권취되어 용기본체가 폭발하는 것을 방지할 수 있었다.
하지만, 종래의 고압가스용기는 충전되는 수소의 용량이 작아질수록 내부 압력이 낮아지면서, 수소를 배출하는 압력이 낮아져 균일한 압력으로 수소를 공급할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 고압가스용기는 수소를 저장할 뿐, 수소를 압축하여 공급할 수 없어 미 사용시에는 활용도가 하락되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 압력베셀의 내부에 용적이 가변되는 가변베셀이 설치되어 충전된 수소를 모두 배출할 때까지 정압으로 배출할 수 있을 뿐만 아니라, 가변베셀을 압력매체에 의해 가압하여 수소를 압축하는 압축기의 기능을 수행할 수 있는 용적 가변베셀을 갖는 수소용기 또는 수소압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 베셀프레임에서 베셀조립체를 탈착부에 의해 탈착 가능하도록 결합하여 베셀조립체의 검사 또는 교체를 용이하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 교체비용을 절감시킬 수 있는 용적 가변베셀을 갖는 수소용기 또는 수소압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 탈착부에 가압측정센서가 설치되어 가압돌출부재의 과도한 가압에 의해 베셀조립체 또는 베셀프레임이 손상되는 것을 방지할 수 있는 용적 가변베셀을 갖는 수소용기 또는 수소압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 베셀프레임에 받침대를 설치하여 복수 개를 적층하여 설치함으로써, 설치공간을 최소화할 수 있는 용적 가변베셀을 갖는 수소용기 또는 수소압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀을 갖는 수소용기 또는 수소압축기는 수소가 충전되어 팽창하거나, 수축되면서 충전된 수소를 압축하거나 배출하는 가변베셀, 상기 가변베셀이 수용되며 양단이 개방된 형태의 압력베셀, 상기 압력베셀의 반경방향을 따라 감겨 상기 압력베셀의 강성을 보강하는 베셀와이어, 상기 압력베셀의 개방된 양단을 밀폐하는 베셀캡, 상기 압력베셀에서 상기 베셀캡의 이탈을 방지하도록 상기 압력베셀에 상기 베셀캡을 결합한 베셀조립체의 둘레를 감싸는 지지하는 베셀프레임, 및 상기 베셀프레임의 둘레를 따라 감겨 상기 베셀프레임의 강성을 보강하는 프레임와이어를 포함한다.
상기 압력베셀의 양단에 위치하는 베셀캡 중 어느 하나는 상기 가변베셀이 수축할 때, 충전된 수소가 압축되도록 상기 가변베셀의 내부로 삽입되는 압축코어부를 포함할 수 있다.
상기 베셀프레임은 상기 각 베셀캡의 외측에 위치하여 상기 베셀캡을 지지하며, 외측으로 반원을 포함하는 볼록한 곡면을 갖는 요크프레임부, 및 상기 압력베셀이 사이에 위치하도록 상기 요크프레임부의 양측단에 위치하여 상기 요크프레임부 끼리를 지지하는 측면프레임부를 포함할 수 있다.
상기 가변베셀은 복수 개의 링형 플레이트를 적층하고 벨로우즈 형태로 접합할 수 있다.
상기 베셀프레임에서 상기 베셀조립체를 분리하거나, 고정하도록 상기 베셀프레임과 상기 베셀조립체를 탈착 가능하게 결합하는 탈착부를 포함할 수 있다.
상기 탈착부는 상기 베셀조립체 또는 상기 베셀프레임 중 어느 하나에서 돌출하여 상대방을 가압하는 가압돌출부재, 및 다른 하나에 형성되어 상기 가압돌출부재가 삽입되어 지지되는 삽입홈부를 포함할 수 있다.
상기 탈착부는 상기 가압돌출부재 또는 상기 삽입홈부에 설치되어 상기 가압돌출부재가 상기 삽입홈부에 가압하는 압력을 측정하는 가압측정센서를 포함할 수 있다.
상기 가변베셀에 가압하여 충전된 수소를 압축하거나 배출하도록 상기 가변베셀과 상기 압력베셀의 사이로 공급되는 압력매체를 포함할 수 있다.
상기 베셀프레임은 상기 베셀조립체를 고정한 상태에서 복수 개를 적층하도록 바닥에서 지지하는 받침대를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 압력베셀의 내부에 가변베셀이 설치되어 충전되는 수소의 압력에 따라 가변베셀의 용적이 확장 또는 축소됨에 따라 균일한 압력으로 수소를 충방전하거나, 수소를 압축하여 배출하거나, 수소를 압축하며 충전할 수 있을 뿐만 아니라, 특히 가변베셀에서 수소를 배출하는 수소제어밸브에 의해 수소제어밸브를 닫은 상태에서 압력매체에 의해 가변베셀을 가압함으로써, 압축기로서 사용이 가능하고, 수소제어밸브를 개방한 상태에서는 수소용기로서 수소를 모두 방출할 때까지 정압으로 배출할 수 있는 이점이 있다.
또한, 탈착부를 통해 베셀프레임에서 베셀조립체를 탈착 가능하게 결합하여 베셀조립체의 검사 또는 교체를 용이하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 베셀조립체의 손상에 따른 교체비용을 절감시킬 수 있다.
또한, 탈착부에 가압측정센서가 설치되어 과도한 압력에 의해 가압돌출부재가 가압하여 베셀조립체 또는 베셀프레임의 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 베셀프레임에 받침대가 설치되어 수소용기 또는 수소압축기를 복수 개를 적층하여 설치하여 설치공간을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀을 갖는 수소용기 또는 수소압축기를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀을 갖는 수소용기 또는 수소압축기를 분해한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀을 갖는 수소용기 또는 수소압축기를 도시한 측단면도로서, 가변베셀이 축소한 상태를 나타낸다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀을 갖는 수소용기 또는 수소압축기를 도시한 평단면도로서, 가변베셀이 확장한 상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀을 갖는 수소용기 또는 수소압축기를 구성하는 탈착부가 구성된 부분을 확대한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀(120)을 갖는 수소용기 또는 수소압축기(100)는 가변베셀(120)을 포함할 수 있다.
가변베셀(120)은 내부에 수소가 주입될 수 있으며, 수소의 충전량에 따라 팽창과 수축하여 내부의 용적이 가변될 수 있다.
가변베셀(120)은 일단이 개방되고 타단은 밀폐된 벨로우즈의 형태로 팽창과 수축할 수 있으며, 가변베셀(120)은 복수 개의 링형 플레이트(121)를 적층한 상태에서 서로 인접한 링형 플레이트(121)의 내주와 외주를 교대하며 접합하여 벨로우즈 형태를 이룰 수 있다.
이때, 복수 개의 링형 플레이트(121)는 내수소취성을 갖는 재료 코팅되거나, 수소취성을 방지하는 처리되거나, 내수소취성을 갖는 재료로 형성되어 내부에 충전되는 수소의 취성에 의한 손상을 방지할 수 있다.
여기서, 내수소취성을 갖는 재료는 알루미늄, 티타늄, 탄소, 스테인리스강, 오스테나이트, 마르텐사이트 또는 이들의 계열을 갖는 금속 등이거나, 비금속일 수도 있다.
한편, 복수 개의 링형 플레이트(121)는 박판의 형태로 형성되어 가변베셀(120)이 수축과 팽창할 때, 내주와 외주의 사이가 탄성변형될 수 있으며, 복수 개의 링형 플레이트(121)의 사이에는 용이하게 탄성변형될 수 있도록 내주와 외주의 사이에 물결형태의 주름진 형상을 가질 수도 있다.
가변베셀(120)은 팽창과 수축하기 때문에 가변베셀(120)이 수축하면 내부의 수소가 압축되거나, 배출되고, 가변베셀(120)이 팽창하면 가변베셀(120)의 내부로 수소가 흡입된다.
이때, 가변베셀(120)의 수축과 팽창은 하기에 설명할 압력매체에 의해 작동할 수 있으며, 가변베셀(120)은 충전되는 수소부피에 대응하여 확장과 축소가 되기 때문에 균압으로 수소를 충전 및 배출할 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀(120)을 갖는 수소용기 또는 수소압축기(100)는 압력베셀(130)을 포함할 수 있다.
압력베셀(130)은 내부가 빈 용기 형상으로 형성될 수 있으며, 압력베셀(130)은 양측이 개방된 원통형상으로 형성될 수 있다.
압력베셀(130)은 내수소취성을 갖는 재료로 형성되거나, 압력베셀(130)의 내부에는 내수소취성을 갖는 재료로 코팅되거나, 압력베셀(130)의 내주에 밀착되어 내수소취성을 갖는 내취성용기가 겹쳐져 설치될 수 있다.
압력베셀(130)은 고압 또는 초고압을 견디도록 미리 설정된 두께를 가질 수 있다. 압력베셀(130)의 개방된 양단에는 하기에 설명할 베셀와이어(131)의 이탈을 방지하는 베셀플렌지부가 압력베셀(130)의 둘레를 따라 형성될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀(120)을 갖는 수소용기 또는 수소압축기(100)는 베셀와이어(131)를 포함할 수 있다.
베셀와이어(131)는 압력베셀(130)의 둘레를 감싸 압력베셀(130)의 강성을 보강할 수 있다.
베셀와이어(131)는 압력베셀(130)의 둘레를 따라 압력베셀(130)의 일측에서 타측으로 감겨 압력베셀(130)의 견디는 압력을 보강할 수 있으며, 베셀와이어(131)는 압력베셀(130)의 둘레를 따라 나선의 형태로 압력베셀(130)의 일측에서 타측으로 감긴 후 다시 타측에서 일측으로 나선의 형태로 수회 반복하여 복수의 층을 이루도록 압력베셀(130)에 감길 수 있다.
이때, 베셀와이어(131)는 압력베셀(130)의 양측에 위치하는 베셀플렌지부의 사이에 감기는 것은 물론이다.
베셀와이어(131)는 강성이 강한 예컨대, 피아노선과 같은 금속의 와이어로 구현될 수 있다.
여기서, 압력베셀(130)에 베셀와이어(131)를 권취하면, 압력베셀(130)에 고압 또는 초고압이 작용하더라도 압력베셀(130)에 충전된 수소가 유출될 뿐, 폭발하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 압력베셀(130)에는 베셀와이어(131)에 의해 감긴 상태에서 베셀와이어(131)가 외부로 노출되는 것을 방지하기 위해 압력베셀(130)의 둘레를 덮어 가리는 베셀커버(133)가 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀(120)을 갖는 수소용기 또는 수소압축기(100)는 베셀캡(140)을 포함할 수 있다.
이 베셀캡(140)은 압력베셀(130)의 개방된 양단에 각각 설치되어 압력베셀(130)의 개방된 양단을 밀폐할 수 있다.
베셀캡(140)과 압력베셀(130)의 사이에는 기밀을 수행하는 기밀씰이 설치될 수 있으며, 기밀씰은 고압 또는 초고압을 견딜 수 있는 내압에 의해 밀착력이 증가되는 구조를 갖는 공지된 다양한 형태의 고압씰이 적용될 수 있다.
압력베셀(130)의 양측에 위치하는 베셀캡(140) 중 어느 하나에는 가변베셀(120)이 수축함에 따라 가변베셀(120)의 내부에 충전된 수소를 압축하여 배출하기 위한 압축코어부(141)가 형성될 수 있다.
압축코어부(141)는 가변베셀(120)의 개방된 부분으로 삽입되어 끼워져 가변베셀(120)의 내부공간의 일부를 차지하여 가변베셀(120)이 수축됨에 따라 내부에 충전된 수소를 가압하여 배출하거나, 압축시킬 수 있다.
물론, 가변베셀(120)의 개방된 둘레는 압축코어부(141)가 삽입된 상태에서 베셀캡(140)에 결합되어
압축코어부(141)가 형성된 베셀캡(140)에는 가변베셀(120)의 내부로 수소를 충전하거나 배출하기 위한 수소충방전구(151a)가 형성될 수 있으며, 수소충방전구(151a)는 수소가 충전되는 충전구와 충전된 수소가 배출되는 방전구로 각각 구성되거나, 실시예에서와 같이, 하나의 수소충방전구(151a)를 통해 수소가 충전 또는 방출될 수도 있다.
한편, 압력베셀(130)의 양측에 위치하는 베셀캡(140) 중 압축코어부(141)가 형성되지 않은 베셀캡(140)에는 하기에 설명할 압력매체를 가변베셀(120)과 압력베셀(130)의 사이로 공급 및 가변베셀(120)과 압력베셀(130)의 사이에서 배출하기 위한 매체충방전구(151b)가 형성될 수 있다.
매체충방전구(151b)도 수소충방전구(151a)와 마찬가지로 압력매체가 충전되는 충전구와 충전된 압력매체가 배출되는 방전구로 각각 구성되거나, 실시예에서와 같이, 하나의 매체충방전구(151b)를 통해 압력매체가 가변베셀(120)과 압력베셀(130)의 사이로 공급되거나, 가변베셀(120)과 압력베셀(130)의 사이에서 방출될 수 있다.
실시예에서는 매체충방전구(151b)를 베셀캡(140)에 형성된 것으로 설명하였지만, 매체충방전구(151b)는 압력용기에 형성될 수도 있음은 물론이다.
베셀캡(140)의 둘레에는 캡플랜지부가 형성되어 압력베셀(130)에 결합 시 캡플렌지부가 압력베셀(130)의 양단에 걸쳐지는 형태로 설치될 수 있다.
베셀캡(140)은 압력베셀(130)에서 탈착 가능하도록 결합될 수 있으며, 베셀캡(140)은 압력베셀(130)에서 캡고정지그(111)에 의해 가압되어 고정되고, 캡고정지그(111)를 제거하면 압력베셀(130)에서 분리도리 수 있다.
캡고정지그(111)는 블럭의 형태로 형성되어 압력베셀(130)의 둘레에 볼트에 의해 체결되는 형태로 고정될 수 있으며, 캡고정지그(111)의 끝단은 압력베셀(130)의 둘레에 일부 걸쳐져 압력베셀(130)에서 베셀캡(140)을 고정할 수 있다.
캡고정지그(111)는 베셀캡(140)의 둘레에 방사상으로 복수 개가 설치될 수 있으며, 캡고정지그(111)는 하기에 설명할 베셀프레임(150)에 지지되지 않은 베셀캡(140)의 부분에 위치하여 압력베셀(130)에서 베셀캡(140)을 고정하는 동시에 베셀프레임(150)에 지지되지 않는 부분에서 베셀캡(140)을 지지하는 지지력을 제공할 수 있다.
이하에서, 베셀조립체(110)는 베셀와이어(131)에 감긴 압력베셀(130)의 내부에 가변베셀(120)이 위치하고 압력베셀(130)의 개방된 양측에 베셀캡(140)에 의해 밀폐되며 캡고정지그(111)에 의해 베셀캡(140)이 고정되어 조립된 상태를 의미한다.
본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀(120)을 갖는 수소용기 또는 수소압축기(100)는 베셀프레임(150)을 포함할 수 있다.
베셀프레임(150)은 베셀조립체(110)의 둘레를 감싸 베셀캡(140)을 견고히 지지함으로써, 압력베셀(130)에서 베셀캡(140)이 내압에 의해 분리되는 것을 방지할 수 있다.
베셀프레임(150)은 중앙이 관통된 사각의 프레임의 형태로 형성될 수 있으며, 베셀프레임(150)의 관통된 중앙에는 베셀조립체(110)가 삽입되어 양측에 베셀캡(140)이 억압되는 형태로 압력베셀(130)에서 베셀캡(140)을 견고히 지지할 수 있다.
베셀프레임(150)은 요크프레임부(151) 및 측면프레임부(153)를 포함할 수 있다.
요크프레임부(151)는 압력베셀(130)의 양측에 위치하는 베셀캡(140)에 각각 위치하여 압력베셀(130)에 베셀캡(140)을 가압하여 베셀캡(140)을 지지할 수 있다.
요크프레임부(151)는 베셀캡(140)의 외측으로 볼록한 곡면을 가지도록 형성될 수 있으며, 외측으로 볼록한 곡면은 반원을 포함할 수 있다.
측면프레임부(153)는 압력베셀(130)의 사이에 두고 압력베셀(130)의 양측에 위치하여 베셀캡(140)을 지지하는 양측의 요크프레임부(151)끼리 지지할 수 있다.
요크프레임부(151)는 중앙에 하기에 설명할 가압돌출부재(161)를 수용하는 수용공간(151c)이 형성될 수 있으며, 요크프레임부(151)에는 수용공간(151c)을 밀폐하기 위한 요크커버(151d)가 설치될 수 있다.
측면프레임부(153)는 압력베셀(130)과 대응되는 길이로 형성되어 베셀프레임(150)의 중앙에 베셀조립체(110)를 삽입한 상태에서 요크프레임부(151)가 압력베셀(130)을 밀폐하는 베셀캡(140)을 지지함으로써, 압력베셀(130)에서 베셀캡(140)이 분리되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 베셀프레임(150)의 둘레에는 하기에 설명할 프레임와이어(155)가 감기는 와이어감김홈이 형성될 수 있다.
한편, 압력베셀(130)의 양측에 위치하는 요크프레임부(151) 중에서 압축코어부(141)가 형성된 베셀캡(140)이 위치하는 요크프레임부(151)에는 베셀캡(140)에 형성된 수소충방전구(151a)와 연통되어 베셀조립체(110)로 수소를 충전 또는 베셀조립체(110)에서 수소를 방출하는 수소유출입구(143)가 형성될 수 있다.
수소유출입구(143)도 베셀조립체(110)로 수소를 공급하는 공급구와 수소를 배출하는 배출구가 별도로 형성되거나, 하나의 수소유출입구(143)를 통해 수소의 공급과 배출이 이뤄질 수도 있다.
이때, 수소유출입구(143)는 요크프레임부(151)에서 프레임와이어(155)가 권취되는 둘레가 아닌 양면 중 어느 한 측면 또는 양 측면에 형성될 수 있다.
그리고, 수소유출입구(143) 또는 수소충방전구(151a)에는 수소의 유출입을 제어하는 수소제어밸브가 설치될 수 있으며, 수소제어밸브는 수소유출입구(143) 또는 수소충방전구(151a)를 폐쇄한 상태에서 가변베셀(120)을 압축하면 저장된 수소를 압축하고, 수소유출입구(143) 또는 수소충방전구(151a)를 개방한 상태에서 가변베셀(120)을 압축하면 저장된 수소를 배출할 수 있다.
여기서, 수소제어밸브에 의해 수소배출을 차단한 상태에서 압력매체에 의해 가변베셀(120)을 압축할 경우, 수소를 압축하는 수소압축기로 사용이 가능하고, 수소제어밸브에 의해 수소배출을 개방한 상태에서는 수소를 보관하기 위한 수소용기로서 사용이 가능하다.
한편, 압축코어부(141)가 형성되지 않은 베셀캡(140)이 위치하는 요크프레임부(151)에는 베셀캡(140)에 형성된 매체충방전구(151b)와 연통되어 베셀조립체(110)로 압력매체를 충전 또는 베셀조립체(110)에서 압력매체를 방출하는 매체유출입구(145)가 형성될 수 있다.
매체유출입구(145)도 베셀조립체(110)로 압력매체를 공급하는 공급구와 베셀조립체(110)에서 압력매체를 배출하는 배출구가 별도로 형성되거나, 하나의 매체유출입구(145)를 통해 압력매체의 공급과 배출이 이뤄질 수도 있다.
매체유출입구(145)도 요크프레임부(151)에서 프레임와이어(155)가 권취되는 둘레가 아닌 양면 중 어느 한 측면 또는 양측면에 형성될 수 있다.
한편, 베셀프레임(150)은 베셀조립체(110)에서 분리되어 구성되기 대문에 베셀조립체(110)는 수소취성에 내구성이 강한 재료구성하고, 베셀프레임(150)은 수소취성과는 무관한 일반적인 금속을 사용함으로써, 제작비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀(120)을 갖는 수소용기 또는 수소압축기(100)는 프레임와이어(155)를 포함할 수 있다.
프레임와이어(155)는 베셀프레임(150)의 강성을 보강할 수 있으며, 프레임와이어(155)는 양측의 요크프레임부(151) 중 어느 하나의 요크프레임부(151)를 시작으로 어느 한측에 위치하는 측면프레임부(153)를 거쳐 다른 하나의 요크프레임부(151)와 다른 한측에 위치하는 측면프레임부(153)를 차례로 거쳐 어느 하나의 요크프레임부(151)를 거치는 형태로 베셀프레임(150)부의 둘레에 수 회 층을 이루도록 감길 수 있다.
프레임와이어(155)는 강성이 강한 예컨대, 피아노선과 같은 금속의 와이어로 구현될 수 있다.
베셀프레임(150)에 프레임와이어(155)가 감긴 상태에서 베셀프레임(150)의 둘레에는 프레임와이어(155)가 외부로 노출되는 것을 방지하기 위해 프레임와이어(155)를 덮어 가리는 프레임커버(157)가 베셀프레임(150)의 둘레를 따라 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀(120)을 갖는 수소용기 또는 수소압축기(100)는 압력매체를 포함할 수 있다.
이 압력매체는 가변베셀(120)과 압력베셀(130)의 사이에 주입되어 가변베셀(120)의 수소충전으로 인해 압력베셀(130) 내의 압력차를 감소시켜 가변베셀(120)의 파손을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 팽창된 가변베셀(120)을 강제적을 압축시킬 수도 있다.
압력매체는 물 또는 오일과 같은 유체 또는 불활성 가스와 같은 기체 또는 수소와 압축비가 유사한 가스 또는 수소일 수도 있다.
압력매체는 베셀조립체(110)의 매체충방전구(151b) 또는 요크프레임부(151)에 형성된 매체유출입구(145)를 통해 베셀조립체(110)의 내부로 가변베셀(120)에 충전된 수소의 압력보다 높은 압력으로 공급하여 가변베셀(120)을 강제적으로 가압함으로써, 가변베셀(120)에 충전된 수소를 압축하거나, 강제적으로 배출시킬 수 있다.
또한, 압력매체는 압력매체의 온도에 따라 충전되는 수소의 온도를 낮춰 충전되는 수소의 량을 증가시킬 수도 있다.
이렇게 압력매체에 의해 가변베셀(120)을 가압하여 수소를 배출하면, 가변베셀(120)에 충전된 수소를 모두 배출할 때까지 압력의 변화 없이 정압으로 균일하게 배출할 수 있다.
그리고, 가변베셀(120)에 수소가 충전될 경우, 베셀조립체(110)에 충전된 압력매체는 가변베셀(120)이 팽창하면서 매체유출입구(145) 또는 매체충방전구(151b)를 통해 베셀조립체(110)에서 배출될 수 있다.
물론, 베셀조립체(110)의 매체충방전구(151b) 또는 요크프레임부(151)에 형성된 매체유출입구(145)에는 압력매체의 압력을 증압시켜 공급하거나, 배출되는 압력매체를 저장하도록 압력매체의 공급을 제어하는 매체공급장치(170)가 연결될 수 있다.
매체공급장치(170)는 압력매체의 온도를 낮추는 냉각기(171)를 더 구비되어 냉각기(171)에서 압력매체의 온도를 낮춰 베셀조립체(110)로 공급함으로써, 베셀조립체(110)에 충전된 수소가 온도에 의해 팽창하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 매체충방전구(151b) 또는 매체유출입구(145)에는 압력매체의 배출을 제어하는 매체제어밸브가 설치되어 매체제어밸브의 개도에 따라 압력매체의 배출압을 조절하는 형태로 가변베셀(120)로 충전되는 수소의 압력을 조절할 수도 있다.
예를 들어 매체제어밸브의 개도를 작게 개방할 때에는 압력매체의 배출에 상대적으로 저항성을 갖기 때문에 가변베셀(120)에 충전되는 수소의 압력을 증가시킬 수 있다.
그리고 매체유출입구(145)가 매체유입구와 매체배출구로 구분하여 구성되는 경우, 매체제어밸브는 매체유입구에 설치되어 압력매체의 유입을 제어하는 매체유입밸브와 압력매체의 배출을 제어하는 매체배출밸브로 분리되어 구성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀(120)을 갖는 수소용기 또는 수소압축기(100)는 탈착부(160)를 포함할 수 있다.
이 탈착부(160)는 베셀프레임(150)에 베셀조립체(110)의 탈착이 가능하도록 베셀프레임(150)에서 베셀조립체(110)를 고정하거나, 고정을 해제할 수 있다.
탈착부(160)는 베셀프레임(150)과 베셀조립체(110) 중 어느 하나에는 출몰하는 가압돌출부재(161)가 설치되고, 다른 하나에는 삽입홈부(163)가 형성되어 가압돌출부재(161)가 삽입홈부(163)에 끼워지는 형태로 고정하고, 가압돌출부재(161)가 삽입홈부(163)에서 이탈되면 분리되도록 구성될 수 있다.
가압돌출부재(161)는 베셀프레임(150)에서 양측에 위치하는 각 요크프레임부(151)에서 서로 마주보는 방향으로 돌출되거나, 요크프레임부(151)로 삽입되도록 설치될 수 있다.
가압돌출부재(161)는 가압돌출부재(161)가 출몰하는 방향으로 수직으로 나사봉(165)이 관통되어 가압돌출부재(161)가 나사체결되며, 나사봉(165)에는 핸들이 설치되어 핸들을 회전시키면, 나사봉(165)이 회전하면서, 나사봉(165)에 나사체결된 가압돌출부재(161)가 나사봉(165)을 따라 이동하여 요크프레임부(151)에서 돌출되거나 삽입되도록 구성될 수도 있다.
가압돌출부재(161)는 베셀조립체(110)를 중심으로 양측에 위치하여 한 쌍의 가압돌출부재(161)가 베셀조립체(110)의 베셀캡(140)을 가압하여 고정하는 형태로 베셀조립체(110)를 탈착 가능하게 결합하면서, 베셀캡(140)을 압력베셀(130)에 밀착되도록 가압할 수도 있다.
물론, 한 쌍의 가압돌출부재(161)는 각각의 나사봉(165)이 설치되어 나사봉(165)의 회전에 따라 출몰하도록 구성되거나, 하나의 나사봉(165)에 의해 양측에 위치한 가압돌출부재(161)가 함께 이동하도록 구성될 수 있다.
실시예에서는 가압돌출부재(161)가 나사체결에 의해 출몰하도록 구성하였지만, 쐐기의 경사면에 의해 출몰하거나, 회전하는 캠에 의해 출몰하거나, 실린더에 의해 출몰하는 등 다양한 공지된 기계적인 작동에 의해 출몰하도록 구성될 수 있다.
삽입홈부(163)는 가압돌출부재(161)와 마주하는 베셀캡(140)의 외면에 형성될 수 있으며, 삽입홈부(163)는 가압돌출부재(161)와 마주하는 부분이 개방되어 요크프레임부(151)로부터 돌출되는 가압돌출부재(161)가 삽입홈부(163)의 개방된 부분으로 삽입되거나, 반대방향으로 가압돌출부재(161)가 이동하여 이탈될 수 있다.
그리고, 요크프레임부(151)의 사이 거리보다 베셀조립체(110)의 길이가 수 mm 단위 이상으로 작게 형성되어 가압돌출부재(161)가 삽입홈부(163)에서 이탈되면, 요크프레임부(151)에서 베셀조립체(110)가 용이하게 분리될 수 있다.
탈착부(160)는 가압측정센서(167)를 포함할 수 있다.
가압측정센서(167)는 가압돌출부재(161)가 베셀캡(140)을 가압하는 가압력을 측정하여 가압돌출부재(161)가 과도하게 베셀캡(140)을 가압하여 베셀캡(140)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
가압측정센서(167)는 가압돌출부재(161) 또는 삽입홈부(163) 중 어느 하나에 설치될 수 있으며, 가압센서는 가압돌출부재(161)가 삽입홈부(163)에 삽입되어 베셀캡(140)을 가압하는 가압력을 측정할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀(120)을 갖는 수소용기 또는 수소압축기(100)는 받침대를 포함할 수 있다.
이 받침대는 수소용기 또는 수소압축기(100)를 바닥에 설치하거나, 적층하여 설치할 수 있도록 베셀프레임(150)을 바닥에서 이격시켜 지지할 수 있다.
받침대는 베셀프레임(150)에 복수 개가 설치될 수 있으며, 받침대는 수소용기 또는 수소압축기(100)를 세워서 고정하거나, 실시예에서와 같이 수소용기 또는 수소압축기(100)를 가로방향으로 눕힌 상태로 고정할 수 있다.
이하, 각 구성 간의 작용과 효과를 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀(120)을 갖는 수소용기 또는 수소압축기(100)는 링형 플레이트(121)를 복수 개로 접합하여 벨로우즈 형태로 가변베셀(120)이 형성되며, 가변베셀(120)의 일단은 밀폐되고 타단은 개방되어 형성된다.
가변베셀(120)은 압력베셀(130)의 내부에 삽입되며, 압력베셀(130)의 개방된 양단은 베셀캡(140)에 의해 밀폐되고, 압력베셀(130)의 둘레에는 압력베셀(130)의 둘레에 베셀와이어(131)를 감아 압력베셀(130)의 내압강도를 보강한다.
그리고, 압력베셀(130)에서 베셀캡(140)은 용이하게 분리되지 않도록 고정지그에 의해 고정되어 지지되며, 고정지그는 베셀프레임(150)에서 요크프레임부(151)에 지지되지 않는 부분에 위치할 수 있다.
압력베셀(130)의 양단을 밀폐하는 베셀캡(140) 중 가변베셀(120)의 개방된 부분에 위치하는 베셀캡(140)에는 압력코어부가 형성되며, 압력코어부는 가변베셀(120)의 내부로 삽입되어 위치하며, 가변베셀(120)의 개방된 둘레는 압력코어부가 형성된 베셀캡(140)에 결합되어 수소가 충전되는 베셀조립체(110)를 구성한다.
한편, 베셀조립체(110)는 베셀프레임(150)에 의해 고정되어 베셀캡(140)의 이탈을 방지하며, 베셀프레임(150)은 베셀캡(140)의 외측으로 볼록한 곡면을 갖는 요크프레임부(151)에 의해 지지된다.
베셀조립체(110)의 양측에 위치하는 요크프레임부(151)는 측면프레임부(153)에 의해 지지되어 마치 사각의 베셀프레임(150)의 내부에 베셀조립체(110)가 삽입된 것과 같이 베셀조립체(110)가 베셀프레임(150)에 지지된다.
베셀조립체(110)와 베셀프레임(150)은 탈착부(160)에 의해 탈착 가능하게 결합된다.
여기서, 베셀프레임(150)에서 베셀조립체(110)를 탈착 가능하게 구성할 경우, 베셀프레임(150) 또는 베셀조립체(110)가 파손되거나, 베셀조립체(110)의 내부 크랙에 따른 검사를 수행할 때, 베셀조립체(110)를 베셀프레임(150)에서 분리하여 용이하게 검사 또는 교체를 수행함으로써, 수리비용을 절감시킬 수 있다.
탈착부(160)는 베셀프레임(150)에서 요크프레임부(151)와 각 요크프레임부(151)와 마주하는 베셀캡(140) 중 어느 하나에서 가압돌출부재(161)가 출몰하며, 다른 하나에는 가압돌출부재(161)가 삽입되는 삽입홈부(163)가 형성되어 베셀프레임(150)에 베셀조립체(110)를 고정할 때에는 가압돌출부재(161)가 돌출되어 삽입홈부(163)에 삽입되어 고정되고, 베셀프레임(150)에서 베셀조립체(110)의 고정을 해제할 때에는 삽입홈부(163)에서 가압돌출부재(161)가 이탈되면서, 분리될 수 있다.
이때, 가압돌출부재(161)는 요크프레임부(151) 또는 베셀캡(140)에서 회전하는 나사봉(165)에 나사체결되어 나사봉(165)의 회전에 따라 가압돌출부재(161)가 삽입홈부(163)가 위치하는 방향으로 돌출되거나, 삽입홈부(163)에서 이탈되도록 구성될 수 있다.
그리고 가압돌출부재(161) 또는 삽입홈부(163)에는 가압측정센서(167)가 설치되어 가압돌출부재(161)가 삽입홈부(163)에 삽입되는 가압력을 측정하는 형태로 가압돌출부재(161)가 돌출되면서 베셀캡(140) 또는 요크프레임부(151)를 과도하게 가압하면서 손상되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 베셀조립체(110)의 압력베셀(130)과 가변베셀(120)의 사이에는 압력매체가 주입되며, 압력매체는 매체공급장치(170)에 의해 강제적으로 베셀조립체(110)로 공급되어 가변베셀(120)을 압력매체에 의해 가압하는 형태로 압축함으로써, 가변베셀(120)에 충전된 수소를 배출하거나, 압축하여 배출할 수도 있다.
이때, 수소유출입구(143) 또는 수소충방전구(151a)에는 수소의 배출을 개폐하는 수소제어밸브가 설치되어 수소제어밸브가 수소유출입구(143) 또는 수소충방전구(151a)를 밀폐한 상태에서 압력매체에 의해 가변베셀(120)을 압축하면 수소가 압축되고, 수소제어밸브를 개방한 상태에서 압력매체에 의해 가변베셀(120)이 압축되면 저장된 수소를 배출할 수 있다.
수소유출입구(143)가 수소유입구와 수소배출구로 분리되어 구성되는 경우, 수소제어밸브는 수소의 유입을 제어하는 수소유입밸브와 수소의 배출을 제어하는 수소배출밸브로 분리되어 구성될 수 있다.
또한, 매체공급장치(170)에는 냉각기(171)가 설치되어 압력매체를 냉각하여 베셀조립체(110)로 공급하는 형태로 가변베셀(120)에 충전되는 수소의 온도를 낮춰 온도에 따라 수소의 부피가 팽창하는 것을 방지할 수 있다.
이렇게 구성된 본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀(120)을 갖는 수소용기 또는 수소압축기(100)는 압력매체가 베셀조립체(110)로 공급되면, 가변베셀(120)이 수축하면서 가변베셀(120)의 내부의 수소가 압축되거나 배출되고, 압력매체가 베셀조립체(110)에서 배출되면 가변베셀(120)이 팽창하면서 가변베셀(120)의 내부로 수소가 흡입된다.
구체적으로 설명하면, 베셀조립체(110)에서 압력매체를 배출하면, 가변베셀(120)이 팽창하면서 수소유출입구(143)에서 흡입력이 발생하여 수소유출입구(143)와 연결된 수소충방전구(151a)를 통해 가변베셀(120)의 내부로 충전되면서 가변베셀(120)로 수소가 충전된다.
이때, 가변베셀(120)에 충전되는 수소의 압력은 베셀조립체(110)로 공급된 압력매체의 배출량을 매체제어밸브에 의해 제어하는 형태로 가변베셀(120)로 충방전되는 수소의 압력을 조절할 수 있다.
그리고 압력매체는 외부의 온도에 따라 압력매체의 온도를 냉각시켜 수소의 부피가 팽창되는 것을 방지하여 가변베셀(120)에 충전되는 수소의 량을 증대시킬 수 있다.
한편, 가변베셀(120)에 충전된 수소를 배출하거나 압축할 때에는 매체공급장치에서 베셀조립체(110)로 압력매체를 공급한다.
베셀조립체(110)로 압력매체를 공급하면, 가변베셀(120)을 압력매체가 가압하면서, 압력매체에 충전된 수소가 수소충방전구(151a)와 수소유출입구(143)를 통해 외부로 베셀조립체(110)의 외부로 배출한다.
이때, 수소충방전구(151a) 또는 수소유출입구(143)에 설치된 수소제어밸브의 개도에 따라 수소를 압축하여 배출하거나, 압축되지 않은 수소를 그대로 배출할 수 있다.
물론, 수소제어밸브의 개도에 따라 수소를 압축 또는 압축되지 않은 수소를 그대로 배출할 수도 있지만, 압력매체에 의해 가변베셀(120)이 압축되는 속도 즉, 압력매체를 베셀조립체(110)에 공급하는 속도에 따라서도 조절할 수도 있다.
여기서, 수소제어밸브 중 수소를 외부로 배출을 제어하는 수소배출밸브를 닫은 상태에서 가변베셀(120)을 압력매체에 의해 가압하면, 수소압축기로 사용될 수 있으며, 수소배출밸브를 개방한 상태로 사용하면 수소용기로서 사용할 수 있다.
이렇게 압력매체에 의해 가변베셀(120)을 가압하여 수소를 배출하면, 수소의 남은 량에 비례하여 차지하는 용적을 균일하게 할 수 있기 때문에 충전된 수소의 마지막까지 정압으로 배출할 수 있다.
한편, 베셀조립체(110)에 크랙이 발생하거나, 정기적인 점검 또는 베셀프레임(150)의 파손이 발생하여 교체를 위해 분리할 때에는 가압돌출부재(161)를 삽입홈부(163)에서 이탈시켜 베셀프레임(150)에서 베셀조립체(110)를 분리한 후 베셀조립체(110)를 교체 또는 검사를 수행할 수 있다.
분리된 베셀조립체(110)는 베셀프레임(150)에 삽입한 후 삽입홈부(163)에 가압돌출부재(161)가 삽입되어 끼워져 고정되도록 가압돌출부재(161)를 베셀프레임(150) 또는 베셀조립체(110)에서 돌출시킨다.
이때, 가압돌출부재(161)가 과도한 힘으로 삽입홈부(163)에 가압되어 파손되는 것을 방지하기 가압측정센서(167)를 통해 가압력을 측정하여 가압돌출부재(161)가 삽입홈부(163)에 삽입되어 가압하는 가압력을 측정한다.
그리고, 베셀프레임(150)에는 받침대가 설치되어 베셀조립체(110)를 세로방향으로 세워 고정하거나, 가로방향으로 눕혀 고정할 수 있으며, 수소용기 또는 수소압축기(100)를 복수 개를 적층하여 설치할 수도 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 용적 가변베셀(120)을 갖는 수소용기 또는 수소압축기(100)는 압력베셀(130)의 내부에 가변베셀(120)이 설치되어 충전되는 수소용량에 따라 용적이 가변되기 때문에 균일한 압력으로 수소를 충방전할 수 있을 뿐만 아니라, 압력매체에 의해 가변베셀(120)이 가압되어 수소를 배출하기 때문에 충전된 수소의 마지막까지 균압으로 수소를 방출할 수 있다.
또한, 베셀조립체(110)가 베셀프레임(150)에 지지되어 베셀조립체(110)를 견고하게 지지하며 압력용기에는 베셀와이어(131)가 권취되고 베셀프레임(150)에는 프레임와이어(155)가 권취되어 고압 및 초고압으로 수소를 저장할 수 있을 뿐만 아니라, 수소의 압력에 의해 베셀조립체(110)의 폭발을 방지할 수 있다.
또한, 베셀프레임(150)에서 베셀조립체(110)가 탈착부(160)에 의해 탈착 가능하게 결합되어 베셀조립체(110)를 용이하게 교체 및 점검을 수행할 수 있다.
또한, 탈착부(160)에 가압측정센서(167)가 구비되어 가압돌출부재(161)가 삽입홈부(163)에 과도한 힘으로 가압됨에 따라 베셀조립체(110) 또는 베셀프레임(150)이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 베셀프레임(150)에 받침대가 설치되어 복수 개를 적층하여 설치함으로써, 설치공간을 최소화할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
100: 용적 가변베셀을 갖는 수소용기 또는 수소압축기
110: 베셀조럽체 111: 캡고정지그
120: 가변베셀 121: 링형 플레이트
130: 압력베셀 131: 베셀와이어
133: 베셀커버 140: 베셀캡
141: 압축코어부 143: 수소유출입구
145: 매체유출입구 150: 베셀프레임
151: 요크프레임부 151a: 수소충방전구
151b: 매체충방전구 151c: 수용공간
151d: 요크커버 153: 측면프레임부
155: 프레임와이어 157: 프레임커버
160: 탈착부 161: 가압돌출부재
163: 삽입홈부 165: 나사봉
167: 가압측정센서 170: 매체공급장치
171: 냉각기

Claims (16)

  1. 수소가 충전되어 팽창하거나, 수축되면서 충전된 수소를 압축하거나 배출하는 가변베셀,
    상기 가변베셀이 수용되며 양단이 개방된 형태의 압력베셀,
    상기 압력베셀의 반경방향을 따라 감겨 상기 압력베셀의 강성을 보강하는 베셀와이어,
    상기 압력베셀의 개방된 양단을 밀폐하는 베셀캡,
    상기 압력베셀에서 상기 베셀캡의 이탈을 방지하도록 상기 압력베셀에 상기 베셀캡을 결합한 베셀조립체의 둘레를 감싸는 지지하는 베셀프레임, 및
    상기 베셀프레임의 둘레를 따라 감겨 상기 베셀프레임의 강성을 보강하는 프레임와이어를 포함하고,
    상기 베셀프레임은 상기 각 베셀캡의 외측에 위치하여 상기 베셀캡을 지지하며, 외측으로 반원을 포함하는 볼록한 곡면을 갖는 요크프레임부, 및 상기 압력베셀이 사이에 위치하도록 상기 요크프레임부의 양측단에 위치하여 상기 요크프레임부 끼리를 지지하는 측면프레임부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적 가변베셀을 갖는 수소용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력베셀의 양단에 위치하는 베셀캡 중 어느 하나는
    상기 가변베셀이 수축할 때, 충전된 수소가 압축되도록 상기 가변베셀의 내부로 삽입되는 압축코어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적 가변베셀을 갖는 수소용기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가변베셀은
    복수 개의 링형 플레이트를 적층하고 벨로우즈 형태로 접합하여 구성한 것을 특징으로 하는 용적 가변베셀을 갖는 수소용기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베셀프레임에서 상기 베셀조립체를 분리하거나, 고정하도록 상기 베셀프레임과 상기 베셀조립체를 탈착 가능하게 결합하는 탈착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적 가변베셀을 갖는 수소용기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탈착부는
    상기 베셀조립체 또는 상기 베셀프레임 중 어느 하나에서 돌출하여 상대방을 가압하는 가압돌출부재, 및
    다른 하나에 형성되어 상기 가압돌출부재가 삽입되어 지지되는 삽입홈부를 포함하는 것을 특징으로 용적 가변베셀을 갖는 수소용기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탈착부는
    상기 가압돌출부재 또는 상기 삽입홈부에 설치되어 상기 가압돌출부재가 상기 삽입홈부에 가압하는 압력을 측정하는 가압측정센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적 가변베셀을 갖는 수소용기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가변베셀에 가압하여 충전된 수소를 압축하거나 배출하도록 상기 가변베셀과 상기 압력베셀의 사이로 공급되는 압력매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적 가변베셀을 갖는 수소용기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 베셀프레임은
    상기 베셀조립체를 고정한 상태에서 복수 개를 적층하도록 바닥에서 지지하는 받침대를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적 가변베셀을 갖는 수소용기.
  9. 수소가 충전되어 팽창하거나, 수축되면서 충전된 수소를 압축하거나 배출하는 가변베셀,
    상기 가변베셀이 수용되며 양단이 개방된 형태의 압력베셀,
    상기 압력베셀의 반경방향을 따라 감겨 상기 압력베셀의 강성을 보강하는 베셀와이어,
    상기 압력베셀의 개방된 양단을 밀폐하는 베셀캡,
    상기 압력베셀에서 상기 베셀캡의 이탈을 방지하도록 상기 압력베셀에 상기 베셀캡을 결합한 베셀조립체의 둘레를 감싸는 지지하는 베셀프레임, 및
    상기 베셀프레임의 둘레를 따라 감겨 상기 베셀프레임의 강성을 보강하는 프레임와이어를 포함하고,
    상기 베셀프레임은 상기 각 베셀캡의 외측에 위치하여 상기 베셀캡을 지지하며, 외측으로 반원을 포함하는 볼록한 곡면을 갖는 요크프레임부, 및 상기 압력베셀이 사이에 위치하도록 상기 요크프레임부의 양측단에 위치하여 상기 요크프레임부 끼리를 지지하는 측면프레임부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적 가변베셀을 갖는 수소압축기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 압력베셀의 양단에 위치하는 베셀캡 중 어느 하나는
    상기 가변베셀이 수축할 때, 충전된 수소가 압축되도록 상기 가변베셀의 내부로 삽입되는 압축코어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적 가변베셀을 갖는 수소압축기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 가변베셀은
    복수 개의 링형 플레이트를 적층하고 벨로우즈 형태로 접합하여 구성한 것을 특징으로 하는 용적 가변베셀을 갖는 수소압축기.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 베셀프레임에서 상기 베셀조립체를 분리하거나, 고정하도록 상기 베셀프레임과 상기 베셀조립체를 탈착 가능하게 결합하는 탈착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적 가변베셀을 갖는 수소압축기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 탈착부는
    상기 베셀조립체 또는 상기 베셀프레임 중 어느 하나에서 돌출하여 상대방을 가압하는 가압돌출부재, 및
    다른 하나에 형성되어 상기 가압돌출부재가 삽입되어 지지되는 삽입홈부를 포함하는 것을 특징으로 용적 가변베셀을 갖는 수소압축기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 탈착부는
    상기 가압돌출부재 또는 상기 삽입홈부에 설치되어 상기 가압돌출부재가 상기 삽입홈부에 가압하는 압력을 측정하는 가압측정센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적 가변베셀을 갖는 수소압축기.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 가변베셀에 가압하여 충전된 수소를 압축하거나 배출하도록 상기 가변베셀과 상기 압력베셀의 사이로 공급되는 압력매체를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적 가변베셀을 갖는 수소압축기.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 베셀프레임은
    상기 베셀조립체를 고정한 상태에서 복수 개를 적층하도록 바닥에서 지지하는 받침대를 포함하는 것을 특징으로 하는 용적 가변베셀을 갖는 수소압축기.
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