KR20110123429A - 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 관통되게 체결공이 형성되고 상기 체결공의 내주연에 나사산이 형성된 관구조의 헤드와 상기 헤드의 하부 외주연에 원판상으로 형성된 날개부로 이루어지며, 상기 날개부의 선단 상부에 상부경사면이 형성된 노즐보스로서, 상기 헤드의 저면에는 내측에 설치홈이 형성되도록 환형태의 간격유지돌부가 형성되되, 상기 간격유지돌부의 내주연에는 나사부가 형성되고, 상기 설치홈에는 조임유닛이 더 체결되어, 내압에 따른 날개부와 라이너의 접합부가 벌어져 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하게 효과가 있다.

Description

고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스 {Double nozzle-boss for the plastic liner of high pressure vessel}
본 발명은 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 날개부를 갖는 헤드의 하부에 조임유닛을 설치하여 내부의 압력이 날개부로 전달되는 것을 차단함으로써, 내압에 따른 날개부와 라이너의 접합부가 벌어져 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하는 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스에 관한 것이다.
천연가스 자동차의 연료 저장 용기나 연료전지 자동차의 수소탱크와 같은 고압용기는 경량화를 위해 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 고분자 수지를 이용하여 라이너를 만들고 그 위에 에폭시 수지와 같은 경화성 고분자 수지에 적신 카본섬유나 유리섬유를 감아(winding) 제작된다. 이때 플라스틱 라이너의 끝단에는 레귤레이터(regulator)나 밸브 등을 연결하기 위한 금속성 노즐보스가 삽입되게 된다.
종래에는 금속성 재료로 라이너를 만들고 경화성 고분자 수지에 적신 카본섬유나 유리섬유로 감아서 제작하였으나, 최근에는 경량화와 가스의 충전시간 단축을 위해 고밀도 폴리에틸렌을 사용하여 플라스틱 라이너를 사출이나 로터리몰딩에 의해 제작하고 그 위에 에폭시수지나 폴리에스터 수지에 적신 카본섬유나 유리섬유로 감아서 제작하고 있다. 금속성 라이너를 사용한 복합재료 용기는 무게가 무겁고 부식에 매우 약하며, 제조원가가 비싸다. 반면에 플라스틱 라이너를 사용한 복합재료 용기는 가볍고 내부식성을 지니며 반복적인 충전 피로에 강하고, 가스 충전 시간이 짧다. 이러한 이유로 현재 플라스틱 라이너를 사용한 다양한 복합재료 용기의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 하지만 플라스틱 라이너를 사용할 경우 플라스틱 라이너와 금속성 노즐보스 사이의 접착성이 문제가 되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 대한민국 공개 특허공보 제2003-0041002호(공개일 2003. 5. 23)에서는 금속성 노즐보스의 표면에 미세 요철을 형성시키고 프라즈마 처리를 한 후 열경화성 접착제를 도포하고 가온(加溫)한 금속성 노즐보스를 인서트로하는 인서트 사출 성형을 하여 노즐보스를 라이너에 강하게 결착시키는 방법을 사용하고 있다.
또한 금속성 라이너를 사용할 경우에는 라이너와 노즐이 일체형으로 되어있기 때문에 라이너에서의 가스 누출이 문제가 되지 않지만 플라스틱 라이너를 사용할 경우 금속성 노즐보스와의 접합부의 분리현상(delamination)으로 가스 누출이 발생할 수 있다. 이는 플라스틱 라이너의 낮은 표면에너지 또는 장기간 반복 사용시 플라스틱 재료의 탄성력이 떨어져 발생하는 것으로 기존의 기술들은 접합부에서의 가스 누출을 막기 위해 접합부에 화학적으로 표면처리나 접착제를 처리하고, 물리적으로 플라스틱과 강하게 결합되는 형상을 사용했다.
대한민국 등록 특허공보 제10-024716호(등록일 99. 12. 9)에서는 플라스틱 라이너와 금속성 노즐보스를 결착시키기 위해 플라스틱 조임쇠를 이용하여 노즐과 라이너를 밀착시키는 방법을 사용하고 있다. 상기 기술은 플라스틱 라이너 내부의 노즐 안쪽에 조임쇠를 설치하여야 하는데 설치가 쉽지 않고, 조임쇠와 플라스틱 라이너 사이의 가스 누출에 취약한 구조를 가지고 있다.
하지만 이러한 방법으로도 장기간 사용시 금속성 노즐보스와 플라스틱 라이너의 접합부 사이의 계면이 미세하게 분리되면서 그 계면으로 가스 누출이 발생하게 된다. 따라서 장기간 사용하여도 가스누출을 방지할 수 있는 노즐보스의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명인 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스는 날개부를 갖는 헤드의 하부에 조임유닛을 설치하여 내부의 압력이 날개부로 전달되는 것을 차단함으로써, 내압에 따른 날개부와 라이너의 접합부가 벌어져 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하게 된다.
또한, 간격유지돌부에 실링홈을 형성하고 실림홈에 차폐링을 배치시켜, 내부의 가스가 외부로 유출되는 것을 재차 방지하게 된다.
본 발명은 관통되게 체결공이 형성되고 상기 체결공의 내주연에 나사산이 형성된 관구조의 헤드와 상기 헤드의 하부 외주연에 원판상으로 형성된 날개부로 이루어지며, 상기 날개부의 선단 상부에 상부경사면이 형성된 노즐보스로서, 상기 헤드의 저면에는 내측에 설치홈이 형성되도록 환형태의 간격유지돌부가 형성되되, 상기 간격유지돌부의 내주연에는 나사부가 형성되고, 상기 설치홈에는 조임유닛이 더 체결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조임유닛은 원판상으로 형성되고, 상기 날개부보다 직경이 넓게 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조임유닛은 선단 상부에 경사면이 형성되고, 상면에 충진홈이 형성되며 상기 충진홈에는 상기 설치홈에 체결되도록 체결돌부가 형성되되, 상기 체결돌부에는 상기 체결공과 연통되도록 관통공이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 날개부의 상면에는 상부고정홈이 형성되고, 저면에는 한쌍의 하부고정홈이 형성되며, 상기 충진홈의 저면에는 한쌍의 지지홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 간격유지돌부의 내주연에는 실링홈이 더 형성되고, 실링홈에는 차폐링이 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스는 날개부를 갖는 헤드의 하부에 조임유닛을 설치하여 내부의 압력이 날개부로 전달되는 것을 차단함으로써, 내압에 따른 날개부와 라이너의 접합부가 벌어져 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하게 효과가 있다.
또한, 간격유지돌부에 실링홈을 형성하고 실림홈에 차폐링을 배치시켜, 내부의 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 고압용기 라이너용 노즐보스가 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스를 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스가 절취된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스가 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스를 나타낸 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스를 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스가 절취된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스가 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명인 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스(10)(이하 이중노즐보스)는 헤드(20)와 날개부(30)와 조임유닛(40)으로 이루어진다.
상기 헤드(20)는 관형태의 금속재로 이루어지며 상,하로 관통되게 체결공(21)이 형성되고 상기 체결공(21)의 내주연에 나사산(22)이 형성된다.
상기 날개부(30)는 상기 헤드(20)의 하부 외주연에 원판상으로 형성된다. 이러한 상기 날개부(30)는 선단 상부에 상부경사면(31)이 형성되고, 상기 날개부(30)의 상면에는 환형태의 상부고정홈(32)이 형성되고, 저면에는 환형태로 한쌍의 하부고정홈(33)이 형성된다. 이러한 날개부(30)는 상기 헤드(20)와 일체로 형성시키게 되며, 다르게는 헤드(20)에 용접하여 고정시키는 것도 가능하다.
이때, 상기 헤드(20)의 저면에는 내측에 설치홈(231)이 형성되도록 환형태의 간격유지돌부(23)가 형성되고, 상기 간격유지돌부(23)의 내주연에는 나사부(232)가 형성되며 상기 설치홈(231)에는 조임유닛(40)이 나사체결된다.
상기 조임유닛(40)은 금속재로 이루어지며 원판상으로 형성되되 상기 날개부보다 직경이 넓게 형성된다. 또한 조임유닛(40)은 선단 상부에 경사면(41)이 형성되고, 상면에 충진홈(42)이 형성되며 상기 충진홈(42)에는 상기 설치홈(231)에 체결되도록 체결돌부(43)가 형성되되, 상기 체결돌부(43)에는 상기 체결공(21)과 연통되도록 관통공(431)이 형성된다.
즉, 상기 조임유닛(40)을 헤드(20)에 체결함으로써, 라이너(100) 내부의 압력에 의해 날개부(30)와 라이너(100) 사이의 접촉부가 벌어져 가스가 외부로 유출되는 것을 방지하고, 조임유닛(40)의 직경을 상기 날개부(30)의 직경보다 넓게 형성함으로써, 날개부(30)로 전달되는 내부 압력을 분산시키게 된다.
이때, 상기 간격유지돌부(23)가 상기 헤드(20)의 저면에 돌출되게 형성되어 도 3에 도시된 바와 같이 상기 날개(30)와 상기 충진홈(42) 사이에 일정공간이 형성됨으로써, 인서트 사출시 점성을 갖는 액상의 플라스틱 라이너가 충진된 후 경화되어 고정된다.
또한, 상기 충진홈(42)의 저면에는 한쌍의 지지홈(421)이 형성되어 인서트 사출시 플라스틱 라이너가 충진되고 경화 후 고정된다.
여기서, 상기 상부고정홈(31), 하부고정홈(32) 및 지지홈(42)은 가열된 액상의 라이너(100)가 충진된 후 경화되어, 내압에 따른 이중노즐보스(10)와 라이너(100)가 접촉되는 접촉부가 분리되는 것을 방지하게 된다.
이때, 상기 간격유지돌부(23)의 내주연에는 실링홈(233)이 더 형성되고, 실링홈(233)에는 합성수지재로 이루어지며 탄성을 갖는 차폐링(50)이 더 설치되어, 플라스틱 라이너(100) 내부의 가스가 외부로 유출되는 것을 재차 방지하도록 밀폐시키게 된다.
상기와 같이 구성된 이중노즐보스(10)는 날개부(30)와 조임유닛(40) 사이공간에 인서트 사출시 가열된 액상의 라이너가 충진됨과 아울러 날개부(30)의 상부경사면(31)을 덮으면서 경화되어, 조임유닛(40)이 내부의 압력을 차단하거나 분산시켜 내압에 의한 날개부(30)와 라이너(100)의 접합부가 벌어져 가스가 유출되는 것을 방지하게 된다.
이때, 조임유닛(40)의 직경을 날개부(30)보다 넓게 형성되어 압력의 분산효율을 높이고 압력이 날개부로 전달되는 것을 차단하게 된다.
10 : 이중 노즐보스 20 : 헤드
30 : 날개부 40 : 조임유닛
50 : 차폐링 21 : 체결공
22 : 나사산 23 : 간격유지돌부
231 : 설치홈 232 : 나사부
233 : 실링홈 31 : 상부경사면
32 : 상부고정홈 33 : 하부고정홈
41 : 경사면 42 : 충진홈
421 : 지지홈 43 : 체결돌부
431 : 관통공

Claims (5)

  1. 관통되게 체결공이 형성되고 상기 체결공의 내주연에 나사산이 형성된 관구조의 헤드와 상기 헤드의 하부 외주연에 원판상으로 형성된 날개부로 이루어지며, 상기 날개부의 선단 상부에 상부경사면이 형성된 노즐보스로서,
    상기 헤드의 저면에는 내측에 설치홈이 형성되도록 환형태의 간격유지돌부가 형성되되,
    상기 간격유지돌부의 내주연에는 나사부가 형성되고,
    상기 설치홈에는 조임유닛이 더 체결되는 것을 특징으로 하는 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조임유닛은 원판상으로 형성되고, 상기 날개부보다 직경이 넓게 형성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 라이너용 이중노즐보스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조임유닛은 선단 상부에 경사면이 형성되고, 상면에 충진홈이 형성되며 상기 충진홈에는 상기 설치홈에 체결되도록 체결돌부가 형성되되, 상기 체결돌부에는 상기 체결공과 연통되도록 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 날개부의 상면에는 상부고정홈이 형성되고, 저면에는 한쌍의 하부고정홈이 형성되며, 상기 충진홈의 저면에는 한쌍의 지지홈이 형성된 것을 특징으로 하는 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 간격유지돌부의 내주연에는 실링홈이 더 형성되고, 실링홈에는 차폐링이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 고압용기의 플라스틱 라이너용 이중노즐보스.
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