KR20060037284A

KR20060037284A - 극저온 유체 탱크 및 자동차에서의 사용

Info

Publication number: KR20060037284A
Application number: KR1020057025362A
Authority: KR
Inventors: 플로렁 자냉; 로헝 알리디에르; 에릭 포르
Original assignee: 레르 리뀌드, 소시에떼 아노님 아 디렉또와르 에 꽁세예 드 쉬르베양스 뿌르 레뛰드 에 렉스쁠로아따시옹 데 프로세데 죠르쥬 끌로드
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2006-05-03
Also published as: US20070102433A1; WO2005005878A8; CN1816715A; US8047395B2; EP1644659B1; FR2857082A1; WO2005005878A1; ATE469322T1; EP1644659A1; FR2857082B1; JP2007516384A; CA2531000A1; DE602004027378D1

Abstract

내부(1) 및 외부(2) 커버링의 대향하는 주면(4a, 4b; 5a, 5b)들은 강성 동축 연결 요소(9, 10)에 의해 각각 서로 직접 연결되어 있으며, 가요성 연결 요소(15)는 외부 커버링의 주면(5a)을 내부 커버링(1)의 대향면(4b)에 연결하며, 그 반대도 마찬가지이다. 본 발명은 자동자의 동력원으로 사용되는 극저온 연료의 저장에 사용될 수 있다.

극저온 유체 탱크, 극저온 연료, 자동차용 탱크, 극저온 유체, 연료 저장

Description

극저온 유체 탱크 및 자동차에서의 사용 {CRYOGENIC FLUID TANK AND USE IN A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 극저온 유체 탱크에 관한 것이며, 특히, 케이싱들 사이에 위치된 진공 절연 공간과 함께 외부 케이싱에 배열된 내부 케이싱을 포함하며, 케이싱들은 납작한, 예를 들어, 전체적으로 평행 배관인 형상(parallelepipedal, general configuration)을 갖는 유형의 액체 냉동제 탱크에 관한 것이다.

불안정성 때문에, 차량-탑재 탱크, 특히, 자동차의 탱크는 가압 유체의 저장에 통상적으로 사용되는 구형 형상 또는 원통형 형상과 동일하게 이로운 기계적 안정성 특성을 갖지 않는 평평한 형상을 갖도록 요구된다. 또한, 차량-탑재 탱크는 큰 횡방향 가속도와, 케이싱의 기계적 안정성에 관한 문제 뿐만 아니라 2개의 케이싱들 사이의 열 교환이라는 문제에 의해 보다 복잡하게 되는 상호간 조립에 관한 문제들을 발생시키는 인자를 반드시 견딜 수 있어야 한다.

본 발명의 특정한 목적은 2중 케이싱을 가지며 매우 작은 무게로도 높은 기계적 강도를 갖는 액체 극저온 유체 탱크 구조를 제공하는 것이다.

이것이 가능하도록, 본 발명의 일 특징에 따르면, 탱크는, 내부 케이싱의 2개 주면을 연결하며, 외부 케이싱의 2개 주면을 연결하는 적어도 하나의 강성 연결 요소와 외부 케이싱의 주면을 내부 케이싱의 주면에 각각 연결하는 적어도 2개의 가요성 연결 요소가 내부에서 연장되어 있는 적어도 하나의 중공 관형 구조를 갖는다.

본 발명의 다른 특징에 따르면,

- 각각의 가요성 연결 요소는 하나의 케이싱의 주면을 다른 케이싱의 대향 주면에 연결하며,

- 가요성 연결 요소는 앤드 스위블 피팅(end swivel fitting)들 사이에서 인장 상태로 장착되며,

- 탱크는 강성 연결 요소 둘레에 각도상으로 분포된 복수의 가요성 연결 요소를 포함한다.

또한, 본 발명은 자동차의 동력원으로 사용되는 액체 냉동제의 저장용 탱크 등의 사용 방법에 관한 것이다.

본 발명의 다른 특징 및 이점들이 첨부된 도면을 참조하여 제한을 의미하는 것은 아니나 설명을 위해 제공된 실시예에 대한 이하 설명으로부터 예측될 것이다.

도1은 평행 배관의 일반적 형상을 갖는 본 발명에 따르는 탱크의 부분 수직 단면의 개략도,

도2는 내부 케이싱의 절반을 도시한 사시도,

도3은 외부 케이싱의 절반을 도시한 사시도,

도4는 외부 케이싱에서 내부 케이싱을 지지하기 위한 도1에 도시된 장치의 사시도이다.

도1은 케이싱(1, 2)들 사이에 진공 절연 공간(3)이 형성되며, 일반적으로 도면 부호 2로 나타낸 외부 케이싱에 배열되며, 일반적으로 도면 부호 1로 나타낸 내부 저장 케이싱의 부분의 개략도(벽의 두께는 축적되지 않음)이다.

도시된 실시예에서, 케이싱(1, 2)들은 도2와 도3에서 분명하게 알 수 있듯이 평행 배관의 일반적 형상을 갖는데, 여기서 내부 케이싱(1)의 경우에 있어서의 주면(4a, 4b)들과 외부 케이싱(2)에 있어서의 주면(5a, 5b)들은 각각 서로 대향하게 위치된다.

주면들은 서로 대향하는 적어도 한 쌍의 동축 오리피스를 가지며, 도시된 예에서 통상적으로는 내부 케이싱(1)의 벽에 있어서 도면 부호 '6'으로 그리고 외부 케이싱의 벽에 있어서는 도면 부호 '7'로 나타낸 2 쌍이다.

내부 케이싱(1)의 오리피스(6)는 통상적으로 플라즈마 용접에 의해 주면들 안에 장착되며, 내부 관형 구조(9)의 환형 앤드 링(8)은 내부 케이싱(1)의 주면(4a, 4b)들 사이의 견고한 연결을 제공하는데, 이 견고한 연결을 통해 중심관(10)이 연장되며, 이 중심관(10)은 양 측면에서 중간 진공 공간(3) 안으로 이어지며 용접에 의해 원통형 컵(12)의 서로 대향하는 평면의 견부(11)에 그 단부가 고정되며, 이 원통형 컵(12)은 통상적으로 외부 케이싱(2)의 주면(5a, 5b)들의 서로 대향하는 오리피스(7)에 통상적으로 플라즈마 용접에 의해 장착된다.

도4로부터 보다 명확하게 알 수 있듯이, 링(8) 및 컵(7)의 기부는 타이(15)의 통로를 허용하고 인장력으로 이들 타이(15)를 고정 및 체결하기 위한 하우징 스위블 피팅(16)용으로 외부적으로 기능하는 각각의 오리피스(13, 14)를 갖는다.

본 발명에 따르면, 그리고 도1과 도4에서 명확하게 알 수 있듯이, 각 케이싱이 내부 및 외부 외피의 주면에 작용되는 응력을 지탱할 수 있음을 강성 연결관(9, 10)이 보장하며, 타이(15)들은 [컵(12)을 통해] 외부 케이싱의 주면[예를 들어 주면(5a)]에 연결된 하나의 단부와 [링(8)을 통해] 외부 케이싱(1)의 대향 주면[이 예에서는 주면(4b)]에 연결된 다른 단부를 각각 갖는다. 따라서, 내부 케이싱은 외부 케이싱에 완전히 현수되며, 케이싱들 간의 어떠한 수직 변위도 금지되며, 케이싱들 간의 어떠한 측방향 변위도 도시된 예에서처럼 지지 장치를 배가(doubling)시킴으로써 유사하게 금지된다.

도2와 도3에 도시된 바와 같이, 케이싱(1, 2)들은 강성을 증가시키도록 리브 형성되며, 내부 케이싱(1)은 보스(18)에 의해 보강되며 케이싱(2)이 침지되는 일 없이 탱크에서 수행되어야 할 작업을 비우는 것을 가능케 하는 일련의 수직 평행 격벽(17)을 내부적으로 가지며, 이 격벽은 케이싱(1) 길이의 대부분 위를 종방향으로 연장하여 관형 구조(9)용 공간을 형성한다.

이해되겠듯이, 방금 설명된 배열에서, 케이싱(1, 2)이 접철되는 경향은 강성 스페이서(9, 10)에 의한 압축으로 각각 방지(counteract)되며, 내부 케이싱(1)이 벽들간 압력차에 의해 팽창하는 경향은 케이싱(1)의 "부동(floating)" 성질을 유지하면서도 타이(15)에 의해 동일하게 분배되는 인장력으로 각각 방지된다.

자동차의 액화 천연 가스 또는 수소와 같은 액체 극저온 연료의 저장 적용에 대해, 케이싱(1, 2)은 주면(4, 5)들에 평행한 메르디언면(meridian plane)을 통해 조립된 2개의 단조된 절반-쉘의 형태인 4 ㎜ 이하의, 통상 3 ㎜ 이하의 두께를 갖는 스테인레스 강으로 유익하게 제조된다. 연결관(9, 10), 링(8) 및 컵(7)은 마찬가지로 스테인레스 강으로 유익하게 구성되며, 타이(15)는 비금속 스트랜드, 통상 직경이 5 ㎜ 이하인 에폭시 유리 섬유의 스트랜드로 유익하게 구성된다. 이 실시예에서, 면(5a, 4b)들 사이에 인장된(tensioned) 3개의 타이(15)와 면(5b, 4a)들 사이에 인장된 3개의 타이가 관(10) 둘레에 교번식의 각도상 배열로 제공된다.

본 발명이 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 이에 한정되는 것은 아니며 당업자에게 있어서 이하 특허청구범위의 범위 내로서 명백할 만한 수정 및 변형도 가능하다. 특히, 탱크는 현장에서의 설치의 요구 조건에 따라 다른 납작한 형상으로, 예를 들어, 적어도 부분적으로는 선대칭이고 선택적으로는 장원형(oblong) 또는 꽃잎(petal) 모양으로 단편화된(segmented) 디스크 형상일 수 있다.

Claims

외부 케이싱(2) 내에 배열되는 내부 케이싱(1)을 포함하며, 내부 케이싱(1)과 외부 케이싱(2) 사이에 진공 절연 공간(3)이 개재되며, 상기 케이싱들은 전체적으로 납작한 형상을 갖는 극저온 유체 탱크에 있어서,

내부 케이싱(1)의 2개 주면(4a, 4b)을 연결하며, 외부 케이싱(2)의 2개 주면(5a, 5b)을 연결하는 적어도 하나의 강성 연결 요소(10)와 외부 케이싱의 주면과 내부 케이싱의 주면을 각각 연결하는 적어도 2개의 가요성 연결 요소(15)가 내부에 연장되어 있는 적어도 하나의 관형 구조(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 유체 탱크.
제1항에 있어서, 각각의 가요성 연결 요소(15)는 한 케이싱의 주면을 다른 케이싱의 대향하는 주면에 연결하는 것을 특징으로 하는 극저온 유체 탱크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 가요성 연결 요소(15)는 앤드 스위블 피팅(16)들 사이에서 인장 상태로 장착되는 것을 특징으로 하는 극저온 유체 탱크.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 관형 구조(9)는 내부 케이싱(1)의 주면(4a, 4b)에 고정된 2개의 앤드 링(8)과 일체형으로 된 것을 특징으로 하는 극저온 유체 탱크.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 강성 연결 요소(10)는 외부 케이싱(2)의 주면(5a, 5b)에 고정된 2개의 원통형 컵(12)들 사이에 장착되는 것을 특징으로 하는 극저온 유체 탱크.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 강성 연결 요소(10) 둘레에 각도상으로 분포된 복수의 가요성 연결 요소(15)를 갖는 것을 특징으로 하는 극저온 유체 탱크.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 가요성 연결 요소(15)는 비금속 섬유의 스트랜드로 구성되는 것을 특징으로 하는 극저온 유체 탱크.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 케이싱(1, 2)은 금속성인 것을 특징으로 하는 극저온 유체 탱크.
제8항에 있어서, 케이싱(1, 2)은 두께가 4 ㎜ 미만인 시트 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 극저온 유체 탱크.
자동차에서 극저온 유체를 저장하기 위해 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따르는 극저온 유체 탱크의 사용.