KR102618887B1 - 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치 및 이를 포함하는 수소저장용기 - Google Patents

내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치 및 이를 포함하는 수소저장용기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수소를 저장하는 수소저장용기를 밀폐하는 클로저장치에 관한 것으로서, 내수소취성과 기계적 강도 기준을 만족하면서, 투과된 수소를 안전하게 용기 외부로 배출시킬 수 있는 수소저장용기의 클로저장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치는 수소가 저장되는 저장실린더를 밀폐하는 수소저장용기의 클로저장치로서, 상기 저장실린더의 개방된 부분을 밀폐하며 상기 저장실린더에 충전되는 수소압력을 지탱하는 캡부재, 상기 캡부재에 설치되어 상기 저장실린더에 충전된 수소가스와 직접 접촉하며 상기 저장실린더의 내압으로 인해 상기 캡부재로 수소가 침투하는 것을 차단하는 취성차단부재, 및 상기 취성차단부재와 상기 캡부재의 사이에 상기 저장실린더의 내부 압력보다 낮은 외압이 작용하도록 상기 캡부재를 관통하여 외부와 연통되며 상기 취성차단부재를 투과한 수소가 방출되는 투과수소배출공을 포함한다.

Description

내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치 및 이를 포함하는 수소저장용기{Closer device for hydrogen vessel with improved hydrogen embrittlement resistance and hydrogen vessel including the same}
본 발명은 수소를 저장하는 수소저장용기를 밀폐하는 클로저장치에 관한 것으로서, 내수소취성과 기계적 강도 기준을 만족하면서, 투과된 수소를 안전하게 용기 외부로 배출시킬 수 있는 수소저장용기의 클로저장치에 관한 것이다.
일반적으로 수소를 저장하기 위해 수소용기를 사용하며, 수소용기는 많은 량의 수소를 저장할 수 있도록 고압으로 압축하여 저장한다.
수소용기는 수소의 특성상 수소취성이 발생하고, 고압으로 저장되기 때문에 내구성이 높아야 하는 데, 수소용기의 일례로는 한국등록특허공보 제10-2330581호(2021.12.1.공고)된 "고압가스용기"로 개시된 바가 있다.
상기한 종래의 고압가스용기는 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 볼록한 곡면을 갖는 요크, 및 상기 용기뚜껑이 상기 용기본체의 충전된 가스의 압력에 의해 분리되는 것을 방지하도록 상기 용기본체의 길이방향 둘레에 상기 요크를 경유하여 권취되는 뚜껑보강와이어를 포함하여 구성되었다.
이러한 종래의 고압가스용기는 용기본체에 용기보강와이어를 권취하고, 요크에 뚜껑와이어를 권취하여 내구성을 향상시킬 수 있었으며, 용기뚜껑을 내수소취성을 갖는 재료로 형성하여 수소취성을 방지할 수 있었다.
하지만, 종래의 고압가스용기는 용기뚜껑을 전체적으로 내수소취성을 갖는 재료로 형성하기 때문에 제작비용이 높을 뿐만 아니라, 용기뚜껑의 두께가 두꺼워 수소가 투과하지 못하고 체류하여 수소취성이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 캡부재에 취성차단부재를 설치하고 캡부재와 취성차단부재의 사이로 투과수소배출공을 통해 외압을 제공함으로써, 취성차단부재에서 수소취성의 발생을 방지하고, 수소가 취성차단부재를 투과하는 경우, 캡부재와 취성차단부재의 사이를 통해 투과수소배출공으로 배출하여 캡부재에 수소취성이 발생하는 것을 방지할 수 있는 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치 및 이를 포함하는 수소저장용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 캡부재에 수소취성을 차단하는 취성차단부재가 설치되어 다양한 재료를 선택하여 캡부재를 제작함으로써, 제작비용을 감소시키고 캡부재의 내구성을 향상시킬 수 있는 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치 및 이를 포함하는 수소저장용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치는 수소가 저장되는 저장실린더를 밀폐하는 수소저장용기의 클로저장치로서, 상기 저장실린더의 개방된 부분을 밀폐하며 상기 저장실린더에 충전되는 수소압력을 지탱하는 캡부재, 상기 캡부재에 설치되어 상기 저장실린더에 충전된 수소가스와 직접 접촉하며 상기 저장실린더의 내압으로 인해 상기 캡부재로 수소가 침투하는 것을 차단하는 취성차단부재, 및 상기 취성차단부재와 상기 캡부재의 사이에 상기 저장실린더의 내부 압력보다 낮은 외압이 작용하도록 상기 캡부재를 관통하여 외부와 연통되며 상기 취성차단부재를 투과한 수소가 방출되는 투과수소배출공을 포함한다.
상기 캡부재와 상기 취성차단부재의 사이에 형성되어 상기 투과수소배출공을 통해 외압이 작용하는 외압작용홈을 포함할 수 있다.
상기 외압작용홈은 상기 캡부재 또는 상기 취성차단부재에 요철형태로 형성될 수 있다.
상기 취성차단부재는 내수소취성을 갖는 재료로 형성되거나, 내수소취성을 갖는 재료로 코팅되며, 상기 캡부재는 내수소취성을 갖지 않는 재료로 형성될 수 있다.
상기 취성차단부재는 상기 캡부재의 두께의 1/3 이하의 두께를 가질 수 있다.
상기 취성차단부재는 상기 취성차단부재의 테두리에 설치되어 저장실린더와 상기 취성차단부재의 사이로 수소의 유출을 방지하는 차단부재씰을 포함할 수 있다.
상기 캡부재는 상기 캡부재와 상기 저장실린더의 사이를 기밀하여 상기 수소의 유출을 방지하는 캡부재씰를 포함할 수 있다.
상기 저장실린더의 내부로 수소를 충전하도록 상기 캡부재와 상기 취성차단부재를 관통하여 설치되는 충전노즐을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치를 포함하는 수소저장용기 상기한 실시예에 따른 클로저장치, 및 상기 저장실린더의 외면에 권취되어 상기 저장실린더의 강도를 보강하는 실린더와이어를 포함한다.
상기 저장실린더는 양측이 개방된 형태이며, 상기 클로저장치는 상기 저장실린더의 개방된 양측에 각각 설치될 수 있다.
상기 저장실린더의 양측에 위치하는 상기 캡부재의 외측에 각각 설치되어 상기 저장실린더에서 상기 캡부재의 이탈을 방지하는 요크, 및 상기 저장실린더를 사이에 두고 상기 저장실린더의 양측에 위치하는 요크의 둘레를 경유하도록 권취하여 상기 저장실린더에 축방향으로 가해지는 압력을 보강하는 요크와이어를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 캡부재에 취성차단부재를 설치하고 캡부재와 취성차단부재의 사이로 투과수소배출공을 통해 외압을 제공함으로써, 취성차단부재에 침투된 수소가 취성차단부재를 투과하도록 유도함과 동시에 취성차단부재를 투과한 수소가 투과수소배출공을 통해 외부로 배출되기 때문에 캡부재에 수소취성이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 캡부재에 취성차단부재가 설치되어 수소취성을 방지함으로써, 다양한 재료를 선택하여 캡부재를 제조할 수 있어 제작비용을 감소시키고, 캡부재의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치를 포함하는 수소저장용기를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치를 포함하는 수소저장용기를 도시한 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치를 도시한 사시도로서, 캡부재와 취성차단부재를 분리한 상태이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치의 측단면도이다.
도 5는 도 4의 "A"부를 확대한 도면으로서, 투과된 수소의 배출상태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치의 측단면도로서, 변형예의 캡부재를 도시한 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기(500)의 클로저장치(100)는 캡부재(110), 및 취성차단부재(120)를 포함할 수 있다.
캡부재(110)는 수소를 저장하는 저장실린더(200)의 개방된 부분을 덮어 저장실린더(200)를 밀폐할 수 있으며, 캡부재(110)는 저장실린더(200)의 축방향으로 작용하는 수소압력을 지탱할 수 있다.
여기서, 저장실린더(200)는 원통 형상으로 어느 한 단이 개방되거나, 양단이 개방된 형태일 수 있으며, 도면에서는 저장실린더(200)의 양단이 개방되고, 개방된 양단에 클로저장치(100)를 각각 설치한 형태로 도시되었다.
캡부재(110)는 저장실린더(200)에 개방된 부분을 덮어 밀폐할 수 있으며, 캡부재(110)의 일측에는 저장실린더(200)의 내경과 대응되는 외경을 가져 저장실린더(200)의 단부 내측으로 삽입되는 삽입부(111)를 가질 수 있다.
캡부재(110)에서 저장실린더(200)로 삽입되는 삽입부(111)의 둘레에는 저장실린더(200)와 캡부재(110)의 사이로 저장실린더(200)에 충전된 수소가 외부로 누출되는 것을 방지하는 캡부재씰(115)이 설치될 수 있다.
캡부재씰(115)은 링의 형태로 삽입부(111)의 둘레에 씰홈을 형성하고, 씰홈에 삽입되는 형태로 설치될 수 있으며, 캡부재씰(115)은 고압을 견디기 위해 금속으로 형성될 수도 있으며, 캡부재씰(115)은 수소취성을 방지하기 위해 내수소취성을 갖는 재료로 형성될 수 있다.
여기서, 내수소취성을 갖는 재료는 예를 들어, 알루미늄, 티타늄, 탄소, 스테인리스강, 오스테나이트, 마르텐사이트 또는 이들의 계열을 갖는 금속 또는 이들 중 어느 하나를 포함하는 합금일 수 있다.
캡부재씰(115)은 저장실린더(200)에 충전되는 수소의 고압을 견디도록 공지된 다양한 형태의 고압씰로 구현될 수도 있다.
캡부재(110)에는 캡부재(110)와 취성차단부재(120)의 사이로 외부의 압력(대기압)이 작용하도록 외부와 연통되며, 취성차단부재(120)를 투과한 수소를 외부로 방출시키기 위한 투과수소배출공(113)이 형성될 수 있다.
투과수소배출공(113)은 삽입부(111)의 둘레에서 관통되어 캡부재(110)의 외측으로 수소를 방출하도록 관통하여 형성될 수 있다.
투과수소배출공(113)에는 투과수소배출공(113)의 개도를 조절하기 위한 압력공밸브가 설치될 수 있으며, 투과수소배출공(113)을 통해 방출되는 수소량은 미미하기 때문에 외부로 버려지거나, 촉매담체필터가 설치되어 촉매담체필터에 의해 걸러져 외부로 방출되는 것을 차단하거나, 별도의 저장용기를 연결하여 저장용기에 저장할 수도 있다.
투과수소배출공(113)에서 삽입부(111)의 둘레에 관통된 위치는 캡부재씰(115)가 설치된 위치보다 저장실린더(200)의 내측에 위치하여 취성차단부재(120)를 투과한 수소가 캡부재씰(115)에 의해 기밀되기 전에 투과수소배출공(113)을 통해 캡부재(110)의 외부로 방출될 수 있다.
캡부재(110)는 하기에 설명할 취성차단부재(120)에 의해 수소취성에 대해 보호되기 때문에 내수소취성을 갖지 않는 재료로 형성될 수 있다.
여기서, 캡부재(110)를 내수소취성을 갖지 않는 재료를 사용함으로써, 제작비용을 대폭 감소시킬 수 있다.
캡부재(110)에서 취성차단부재(120)가 결합되는 면에는 외압작용홈(117)이 형성될 수 있으며, 캡부재(110)와 취성차단부재(120)의 사이에 수소의 방출을 유도하도록 외압이 작용할 수 있다.
여기서, 외압작용홈(117)은 캡부재(110)와 취성차단부재(120)의 경계면에 위치하기 때문에 외부의 대기압이 투과수소배출공(113)을 통해 캡부재(110)와 취성차단부재(120)의 경계면의 틈을 통해 외압작용홈(117)까지 작용할 수 있다.
외압작용홈(117)의 내면에는 외압작용홈(117)으로 유입된 수소가 캡부재(110)의 내부로 침투하는 것을 방지하기 위한 내수소취성을 갖는 재료로 코팅되거나, 외압작용홈(117)과 대응되는 형상을 가져 외압작용홈(117)에 끼워지며, 내수소취성을 갖는 재료로 형성되는 취성방지커버(미도시)가 설치될 수도 있다.
그리고, 캡부재(110)에는 취성차단부재(120)를 결합하기 위해 볼트와 같은 체결부재(130)를 관통하여 체결하는 체결공(119)이 관통형성되며, 체결공(119)에 외압작용홈(117)이 연결되어 체결공(119)을 통해 외부 대기압이 외압작용홈(117)에 작용할 수 있다.
외압작용홈(117)은 취성차단부재(120)와 마주하는 캡부재(110)의 면 또는 캡부재(110)와 마주하는 취성차단부재(120)의 면 또는 둘 모두의 면에 캡부재(110)의 둘레 또는 취성차단부재(120)의 서로 마주하는 면의 둘레 연결되는 유로의 형태로 형성되거나, 임의의 위치에 임의의 형태의 홈을 형성하는 형태로도 캡부재(110)에 형성할 수 있다.
물론 외압작용홈(117)은 성차단부재(120)와 마주하는 캡부재(110)의 면 또는 캡부재(110)와 마주하는 취성차단부재(120)의 면 또는 둘 모두의 면에 불규칙 또는 규칙적인 요철의 형태로 형성될 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 변형예의 캡부재(110)는 저장실린더(200)의 축방향으로 작용하는 압력이 균압을 받을 수 있도록 삽입부(111)에서 저장실린더(200)의 내부와 마주하는 면이 저장실린더(200)의 외측을 향해 오목한 곡면을 가지도록 형성될 수 있다.
이때, 하기에 설명할 취성차단부재(120)도 캡부재(110)의 오목한 곡면과 대응되는 곡면을 가지도록 형성되어 저장실린더(200)의 축방향으로 작용하는 압력이 취성차단부재(120)에 균일하게 작용하도록 구성될 수 있다.
취성차단부재(120)는 캡부재(110)에 결합되어 캡부재(110)에 수소취성이 발생하는 것을 차단할 수 있다.
취성차단부재(120)는 캡부재(110)에서 저장실린더(200)의 내부로 삽입되어 저장실린더(200)에 저장된 수소와 접촉하는 삽입부(111)의 면에 설치될 수 있다.
취성차단부재(120)는 캡부재(110) 측과 저장실린더(200)의 내부를 구획하여 저장실린더(200)의 압력이 캡부재(110) 측으로 전달하는 것을 방지하는 방압기능을 수행할 수도 있다.
여기서, 캡부재(110)와 취성차단부재(120)의 사이에는 투과수소배출공(113)을 통해 대기압이 작용하고, 저장실린더(200)의 내부에는 상대적으로 고압인 수소압력이 작용하기 때문에 취성차단부재(120)가 캡부재(110) 측에 수소압력이 전달되는 것을 차단하는 기능을 수행할 수 있다.
취성차단부재(120)는 저장실린더(200)의 내경과 대응되는 내경을 가질 수 있으며, 취성차단부재(120)는 캡부재(110)에 볼트와 같은 체결부재(130)에 의해 결합될 수 있다.
취성차단부재(120)는 내수소취성을 갖는 재료로 형성되거나, 수소와 접촉하는 면이 내수소취성을 갖는 재료에 의해 코팅될 수도 있다.
취성차단부재(120)는 캡부재(110)의 두께(T1)에 대해 1/3의 이하의 두께(T2)를 가질 수 있다.
여기서, 취성차단부재(120)가 캡부재(110)의 두께(T1)에 1/3을 초과하는 경우, 취성차단부재(120)에 수소가 투과하지 못하고 체류하면서 수소취성이 발생할 우려가 높고, 저장실린더(200)의 내부 공간을 차지하는 부피가 커서 충전되는 수소량이 감소된다.
그러나, 취성차단부재(120)를 캡부재(110)의 두께(T1)에 대해 1/3이하의 두께(T2)로 형성하면 고압의 압력에 의해 취성차단부재(120)로 유입되는 수소가 취성차단부재(120)의 내부에 체류하지 않고 투과할 수 있을 뿐만 아니라, 취성차단부재(120)가 차지하는 실린더의 내부 공간을 차지하는 부피를 감소시켜 상대적으로 많은 량의 수소를 저장할 수 있다.
취성차단부재(120)는 차단부재씰(121)을 포함할 수 있다.
차단부재씰(121)은 취성차단부재(120)의 둘레에 설치되어 취성차단부재(120)와 저장실린더(200)의 사이로 저장실린더(200)에 저장된 수소가 유출되는 것을 방지할 수 있다.
차단부재씰(121)은 링형태로 형성될 수 있으며, 내수소취성을 갖는 재료로 형성되거나, 내수소취성을 갖는 재료에 의해 코팅될 수 있으며, 차단부재씰(121)은 고압의 수소압력을 견디도록 공지된 다양한 형태의 고압씰로 구현될 수 있다.
차단부재씰(121)은 취성차단부재(120)에서 수소와 마주하는 면의 둘레에 설치되어 수소의 유출을 방지할 수 있다.
취성차단부재(120)는 캡부재(110)에 겹쳐 설치됨으로써, 캡부재(110)에 수소의 침투를 방지함으로써, 캡부재(110)에 수소취성이 발생하는 것을 방지함과 동시에 캡부재(110)를 저장실린더(200)에서 축방향으로 작용하는 내압을 견딜 수 있는 두께(T1)만 형성함으로써, 캡부재(110)의 크기의 두께(T1)를 최소화하여 제작비용을 감소시킬 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기(500)의 클로저장치(100)는 충전노즐(140)을 포함할 수 있다.
이 충전노즐(140)은 저장실린더(200)의 내부로 수소를 충전할 수 있다.
충전노즐(140)은 캡부재(110)와 취성차단부재(120)를 함께 관통하여 캡부재(110)의 외부에서 저장실린더(200)의 내부로 수소를 공급하여 충전할 수 있다.
충전노즐(140)은 저장실린더(200)의 내부로 수소를 충전할 수 있을 뿐만 아니라, 충전노즐(140)을 통해 저장실린더(200)의 저장된 수소를 외부로 배출할 수도 있다.
여기서, 충전노즐(140)이 저장실린더(200)의 내부로 수소를 충전하는 기능만 수행할 때에는 충전노즐(140)과는 별도로 캡부재(110)와 취성차단부재(120)를 관통하여 충전된 수소를 외부로 배출하는 배출노즐이 설치될 수도 있다.
충전노즐(140)은 저장실린더(200)의 양단에 클로저장치(100)가 설치될 경우, 어느 한 측단에 위치한 클로저장치(100)에만 설치되거나, 양측에 위치한 클로저장치(100)에 모두 설치될 수도 있으며, 어느 한 측단에 위치한 클로저장치(100)에는 충전노즐(140)이 설치되고, 다른 한 측단에 위치한 클로저장치(100)에는 배출노즐이 설치될 수도 있다.
이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기(500)의 클로저장치(100)는 저장실린더(200)의 개방된 양면에 각각 설치되어 저장실린더(200)의 개방된 부분을 밀폐한다.
클로저장치(100)는 저장실린더(200)의 단부를 밀폐하는 캡부재(110)에 취성차단부재(120)가 결합된 상태로 저장실린더(200)의 내부에 취성차단부재(120)가 위치하도록 저장실린더(200)에 설치될 수 있다.
캡부재(110)와 취성차단부재(120)는 체결부재(130)에 의해 서로 채결되어 캡부재(110)와 취성차단부재(120)에 외압이 작용하도록 틈을 가질 수 있으며, 캡부재(110)에는 취성차단부재(120)와 캡부재(110)의 틈을 통해 외압이 작용하는 외압작용홈(117)이 취성차단부재(120)와 마주하는 면에 형성된다.
캡부재(110)에는 삽입부(111)의 둘레를 통해 외압이 작용함과 동시에 취성차단부재(120)를 투과한 수소가 외부로 배출될 수 있도록 투과수소배출공(113)이 외부와 연통되도록 관통형성된다.
그리고, 캡부재(110)의 삽입부(111)에는 저장실린더(200)와 캡부재(110)의 사이로 수소의 유출을 방지하기 위한 캡부재씰(115)이 설치된다.
취성차단부재(120)의 둘레에도 저장실린더(200)와 취성차단부재(120)의 사이로 수소의 유출을 방지하기 위한 차단부재씰(121)이 설치된다.
한편, 클로저장치(100)에는 저장실린더(200)의 내부로 수소를 충전하기 위한 충전노즐(140)이 캡부재(110)와 취성차단부재(120)를 관통하여 설치된다.
이렇게 구성된 본 발명의 실시예에 따른 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기(500)의 클로저장치(100)는 저장실린더(200)의 내부에 고압으로 저장된 수소는 취성차단부재(120)에 접하고, 취성차단부재(120)와 캡부재(110)의 둘레는 차단부재씰(121)과 캡부재씰(115)이 설치되어 저장실린더(200)의 수소가 외부로 유출되는 것을 차단한다.
그리고, 취성차단부재(120)를 중심으로 저장실린더(200)의 내측에는 저장된 수소의 압력이 작용하며, 캡부재(110) 측에는 투과수소배출공(113)을 통해 캡부재(110)와 취성차단부재(120)의 틈을 통해 외압작용홈(117)으로 대기압이 작용한다.
이렇게 저장실린더(200)를 밀폐한 클로저장치(100)는 취성차단부재(120)의 내부로 수소가 침투하면, 취성차단부재(120)의 저장실린더(200)의 내압과 캡부재(110)의 외압의 차이로 인해 취성차단부재(120)로 침투된 수소가 캡부재(110) 측으로 투과하도록 유도된다.
이때, 취성차단부재(120)는 캡부재(110)의 두께(T1)보다 상대적으로 얇은 두께(T2)를 갖기 때문에 취성차단부재(120)에 수소가 침투할 경우, 수소가 체류하지 않고 투과할 수 있다.
그리고, 압력차에 의해 취성차단부재(120)를 투과한 수소는 대기압이 작용하는 외압작용홈(117) 및 캡부재(110)와 취성차단부재(120)의 틈 사이로 이동하여 삽입부(111)의 둘레에 형성된 투과수소배출공(113)을 통해 외부로 배출됨으로써, 캡부재(110)에 수소가 침투하여 수소취성이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기(500)의 클로저장치(100)는 캡부재(110)에 취성차단부재(120)를 설치하여 캡부재(110)에 수소가 침투하여 캡부재(110)에 수소취성이 발생하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 캡부재(110)에 대기압이 작용하는 투과수소배출구(113)를 통해 취성차단부재(120)를 투과한 수소를 외부로 방출함으로써, 투과한 수소가 캡부재(110)로 침투하여 수소취성이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 취성차단부재(120)에 의해 수소취성을 방지하기 때문에 캡부재(110)를 내수소취성을 갖는 재료를 사용할 필요가 없기 때문에 캡부재(110)를 다양한 재료를 선택하여 제조할 수 있으며, 제작비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 캡부재(110)를 저장실린더(200)의 축방향의 압력을 견딜 수 있는 최소화된 두께(T1)로 제작할 수 있기 때문에 캡부재(110)의 부피를 최소화할 수 있으며, 제작비용을 절감시키고, 기계적 강도를 용이하게 충족할 수 있는 재료를 선택하여 캡부재(110)를 제작함으로써, 내구성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기(500)의 클로저장치(100)를 포함하는 수소저장용기(500)를 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수소저장용기(500)의 클로저장치(100)를 포함하는 수소저장용기(500)는 클로저장치(100)를 포함할 수 있다.
클로저장치(100)는 상기한 실시예에 따른 수소저장용기(500)의 클로저장치(100)이므로 클로저장치(100)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 수소저장용기(500)의 클로저장치(100)를 포함하는 수소저장용기(500)는 저장실린더(200), 요크(300), 실린더와이어(210), 요크와이어(310)를 포함할 수 있다.
저장실린더(200)는 수소를 저장할 수 있다.
저장실린더(200)는 내부가 빈 원통형상으로 형성될 수 있으며, 저장실린더(200)의 양단은 개방될 수 있다.
저장실린더(200)의 양단에는 클로저장치(100)에 의해 밀폐될 수 있다.
실린더와이어(210)는 저장실린더(200)의 반경방향으로 작용하는 압력을 보강할 수 있으며, 실린더와이어(210)는 저장실린더(200)의 외면에 저장실린더(200)의 둘레를 따라 권취될 수 있다.
실린더와이어(210)는 금속의 와이어 형태로 형성될 수 있으며, 실린더와이어(210)는 띠의 형태로 형성되어 저장실린더(200)의 외면에 복수 개의 층을 이루도록 권취될 수 있다.
요크(300)는 저장실린더(200)에서 클로저장치(100)가 저장실린더(200)의 축방향의 압력에 의해 이탈되는 것을 방지하도록 클로저장치(100)를 구성하는 캡부재(110)의 외면에 설치될 수 있다.
요크(300)는 반원의 형태일 수 있으며, 요크(300)는 평편한 단부가 클로저장치(100)의 캡부재(110)와 마주하도록 캡부재(110)에 설치될 수 있다.
요크(300)는 양측에 위치하는 클로저장치(100)의 캡부재(110)에 각각 설치될 수 있으며, 요크(300)는 요크와이어(310)에 의해 권취될 수 있다.
요크와이어(310)는 저장실린더(200)의 축방향으로 가해지는 압력을 보강할 수 있다.
요크와이어(310)는 금속의 와이어 형태로 형성될 수 있으며, 요크와이어(310)는 띠의 형태로 형성될 수 있다.
요크와이어(310)는 저장실린더(200)를 중심으로 양측에 위치하는 요크(300)와 저장실린더(200)의 둘레를 함께 경유하는 형태로 권취될 수 있으며, 요크와이어(310)는 복수 개의 층을 이루도록 권취될 수 있다.
한편, 저장실린더(200)의 양측에 위치하는 요크(300)는 컬럼(330)에 의해 지지될 수도 있다.
이렇게 구성된 본 발명의 실시예에 따른 수소저장용기(500)의 클로저장치(100)를 포함하는 수소저장용기(500)는 저장실린더(200)의 외면에 반경방향으로 작용하는 압력을 보강하기 위해 실린더와이어(210)가 권취되고, 저장실린더(200)의 양단에 클로저장치(100)의 취성차단부재(120)가 저장실린더(200)의 내측에 위치하여 저장된 수소와 접촉하도록 캡부재(110)가 설치된다.
그리고, 저장실린더(200)에 클로저장치(100)를 설치하여 저장실린더(200)를 밀폐한 상태에서 요크(300)의 평편한 면이 캡부재(110)에 안착되도록 저장실린더(200)의 양측에 위치하는 캡부재(110)에 요크(300)를 각각 설치한다.
그리고, 저장실린더(200)의 양측의 요크(300)과 저장실린더(200)의 둘레를 경유하도록 요크와이어(310)가 권취되어 저장실린더(200)의 축방향으로 가해지는 압력을 보강한다.
이렇게 구성되 본 발명의 실시예에 따른 수소저장용기(500)의 클로저장치(100)를 포함하는 수소저장용기(500)는 본 발명의 실시예에 따른 수소저장용기(500)의 클로저장치(100)의 효과에 더 부가하여 저장실린더(200)의 둘레에 실린더와이어(210)가 권취되어 저장실린더(200)의 반경방향의 압력을 보강함으로써, 내구성을 향상시킬 뿐만 아니라, 저장실린더(200)의 폭발을 방지할 수 있으며, 요크와이어(310)에 의해 저장실린더(200)의 축방향의 압력을 보강하여 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 저장실린더(200)의 양측에 클로저장치(100)가 설치되어 캡부재(110)에 수소취성이 발생하는 것을 방지할 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: 클로저장치 110: 캡부재
111: 삽입부 113: 투과수소배출공
115: 캡부재씰 117: 외압작용홈
119: 체결공 120: 취성차단부재
121: 차단부재씰 130: 체결부재
140: 충전노즐 200: 저장실린더
210: 실린더와이어 300: 요크
310: 요크와이어 330: 컬럼
500: 수소저장용기

Claims (11)

  1. 수소가 저장되는 저장실린더를 밀폐하는 수소저장용기의 클로저장치로서,
    상기 저장실린더의 개방된 부분을 밀폐하며 상기 저장실린더에 충전되는 수소압력을 지탱하는 캡부재,
    상기 캡부재에 설치되어 상기 저장실린더에 충전된 수소가스와 직접 접촉하며 상기 저장실린더의 내압으로 인해 상기 캡부재로 수소가 침투하는 것을 차단하는 취성차단부재,
    상기 취성차단부재와 상기 캡부재의 사이에 상기 저장실린더의 내부 압력보다 낮은 외압이 작용하도록 상기 캡부재를 관통하여 외부와 연통되며 상기 취성차단부재를 투과한 수소가 방출되는 투과수소배출공, 및
    상기 캡부재와 상기 취성차단부재의 사이에 형성되어 상기 투과수소배출공을 통해 상기 저장실린더에 충전되는 수소의 압력보다 낮은 대기압인 외압이 작용하는 외압작용홈을 포함하여,
    상기 취성차단부재를 투과한 수소가 상기 저장실린더의 내압보다 낮은 외압이 작용하는 외압작용홈을 통해 상기 투과수소배출공으로 배출되어 상기 캡부재에 수소취성의 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외압작용홈은
    상기 캡부재 또는 상기 취성차단부재에 요철형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 취성차단부재는
    내수소취성을 갖는 재료로 형성되거나, 내수소취성을 갖는 재료로 코팅되며,
    상기 캡부재는
    내수소취성을 갖지 않는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 취성차단부재는
    상기 캡부재의 두께의 1/3 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 취성차단부재는
    상기 취성차단부재의 테두리에 설치되어 저장실린더와 상기 취성차단부재의 사이로 수소의 유출을 방지하는 차단부재씰을 포함하는 것을 특징으로 하는 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 캡부재는
    상기 캡부재와 상기 저장실린더의 사이를 기밀하여 상기 수소의 유출을 방지하는 캡부재씰를 포함하는 것을 특징으로 하는 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 저장실린더의 내부로 수소를 충전하도록 상기 캡부재와 상기 취성차단부재를 관통하여 설치되는 충전노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치.
  9. 제1항에 기재된 클로저장치, 및
    상기 저장실린더의 외면에 권취되어 상기 저장실린더의 강도를 보강하는 실린더와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치를 포함하는 수소저장용기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 저장실린더는 양측이 개방된 형태이며,
    상기 클로저장치는 상기 저장실린더의 개방된 양측에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치를 포함하는 수소저장용기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 저장실린더의 양측에 위치하는 상기 캡부재의 외측에 각각 설치되어 상기 저장실린더에서 상기 캡부재의 이탈을 방지하는 요크, 및
    상기 저장실린더를 사이에 두고 상기 저장실린더의 양측에 위치하는 요크의 둘레를 경유하도록 권취하여 상기 저장실린더에 축방향으로 가해지는 압력을 보강하는 요크와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 내수소취성을 향상시킨 수소저장용기의 클로저장치를 포함하는 수소저장용기.
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