KR20130007698A

KR20130007698A - 원통형 허니콤 고압용기

Info

Publication number: KR20130007698A
Application number: KR1020110067190A
Authority: KR
Inventors: 김봉이; 김청균
Original assignee: 김봉이
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2013-01-21

Abstract

본 발명은 원통형의 내경부에 다수개의 방사형 지지판을 일체형으로 성형한 내부용기와 동심원을 갖도록 형성된 외부용기 사이에 각형이나 환형으로 형성된 축방향의 다수개 채널을 일체형의 이중용기 형상으로 압출성형한 허니콤 원형몸통의 양 끝단에 나사를 형성하여 한 쌍의 반구형캡과 체결하고, 또한 외부용기의 외경부와 접촉하는 반구형캡의 최외경측 끝단을 용접함으로써 강도 및 밀봉 안전성을 크게 향상시킨 허니콤 고압용기이다.
상기 반구형캡의 중심부에는 개폐밸브를 체결하여 가스의 유출입을 보장하고, 외곽측 가장자리의 전면에는 유입파이프와 유출파이프를 각각 체결하여 외부에서 유입된 저온공기나 냉매체가 허니콤 원형몸통에 형성된 각형채널 또는 환형채널을 통과하면서 열교환 작용을 하여 내부용기내의 압축가스 온도와 압력을 효과적으로 떨어뜨림으로써 고압·고속충전에 의해 충전시간을 단축하고, 고압용기의 강도 및 밀봉 안전성을 이중으로 확보한 원통형 허니콤 고압용기에 관한 것이다.

Description

원통형 허니콤 고압용기{Cylindrical honeycomb high-pressure vessel}

본 발명은 원통형 허니콤 고압용기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원통형의 내경부에 다수개의 방사형 지지판을 일체형으로 성형한 내부용기와 동심원을 갖도록 형성된 외부용기 사이에 각형이나 환형으로 형성된 축방향의 다수개 채널을 일체형의 이중용기 형상으로 압출성형한 허니콤 원형몸통의 양 끝단에 나사를 형성하여 한 쌍의 반구형캡과 체결하고, 또한 외부용기의 외경부와 접촉하는 반구형캡의 최외경측 끝단을 용접함으로써 강도 및 밀봉 안전성을 크게 향상시킨 허니콤 고압용기이다.

상기 반구형캡의 중심부에는 개폐밸브를 체결하여 가스의 유출입을 보장하고, 외곽측 가장자리의 전면에는 유입파이프와 유출파이프를 각각 체결하여 외부에서 유입된 저온공기나 냉매체가 허니콤 원형몸통에 형성된 각형채널 또는 환형채널을 통과하면서 열교환 작용을 하여 내부용기내의 압축가스 온도와 압력을 효과적으로 떨어뜨림으로써 고압·고속충전에 의해 충전시간을 단축하고, 고압용기의 강도 및 밀봉 안전성을 이중으로 확보한 원통형 허니콤 고압용기에 관한 것이다.

종래의 원통형 고압용기는 몸통, 상판동체, 하판동체를 용접으로 제작하거나, 또는 딥 드로잉으로 성형한 몸통에 상판동체를 용접하여 원통형상으로 제작된 고압용기로 원통용기의 두께에 의해 강도안전성을 확보하는 구조이다.

강재고압용기는 단일소재로 성형한 판재 구조물을 용접으로 접합하기 때문에 제작은 용이하지만 용접만으로 강도안전성을 보장하기 때문에 용접이 완벽하지 못하거나 집중응력이 작용할 경우는 강도안전성이 크게 떨어져 위험해지고, 용접부에 대한 열처리가 완벽하지 못할 경우는 강도 및 밀봉 안전성을 보장할 수 없다. 또한, 고압용기의 강도안전성을 높이기 위해 두꺼운 강재를 사용하면 중량증가로 인한 원가상승과 연비저하, 운반성, 용접성과 열처리 효과 등이 떨어지는 문제, 특히 충전시간 단축을 위해 고압·고속충전을 하면 용기내의 온도와 압력이 상승하여 안전성이 크게 위협받는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 그 목적은 원통형 고압용기에 작용하는 압력에 충분히 견딜 수 있는 강도 및 밀봉 안전성을 확보하고, 저장용량을 크게 증가하면서 고속충전이 가능하며, 경량의 원통형 허니콤 고압용기를 제공하는데 있다.

또한, 강재두께를 증가시켜 강도안전성을 확보하기보다 원통형 허니콤 고압용기의 내경측에는 방사형의 지지판을 형성하고, 원통형의 내부용기와 외부용기 사이에는 축방향으로 허니콤 형상의 각형채널 또는 환형채널을 일체형의 이중용기 형상으로 압출성형하고, 허니콤 원형몸통의 양 끝단에는 나사를 형성하여 반구형캡과 체결하고 동시에 최외곽측을 용접으로 접합하여 강도와 기밀을 확보하고, 반구형캡의 외곽측 가장자리 전면에는 유입파이프와 유출파이프를 각각 체결하여 외부의 저온공기나 에어컨의 냉매체가 허니콤 원형몸통에 형성된 각형채널 또는 환형채널을 통과하는 과정에 열교환 작용에 의해 압축가스의 온도와 압력을 떨어뜨려 허니콤 고압용기의 충전시간 단축, 강도 및 밀봉 안전성을 충분히 확보하기 위한 고압용기이다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 압축가스를 저장하는 원통용기의 내경부에는 다수개의 지지판을 방사형으로 성형한 내부용기와 동심원으로 형성된 외부용기 사이에는 축방향으로 각형채널이나 환형채널을 일체형으로 압출성형하고, 허니콤 원형몸통의 양단에 형성된 나사에 한 쌍의 반구형캡으로 체결하고, 동시에 외부용기와 반구형캡의 최외곽측 끝단을 용접하여 원통형 허니콤 고압용기의 강도안전성과 밀봉안전성을 이중으로 향상시킨 것을 특징으로 한다.

또한, 허니콤 원통용기의 양단을 밀봉한 반구형캡의 중심부에는 개폐밸브를 설치하고, 외곽측의 가장자리 전면에는 유입파이프와 유출파이프를 각각 체결하여 외부에서 유입된 저온공기나 냉매체가 허니콤 원형몸통에 축방향으로 길게 형성된 각형채널이나 환형채널을 통과하면서 열교환 작용에 의해 내부용기에 저장된 압축가스의 온도와 압력을 떨어뜨림으로써 압축가스 저장용량은 높이고, 충전시간을 단축하면서 강도안전성과 밀봉안전성, 내구안전성을 확보한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 원통용기의 내경부에 다수개의 방사형 지지판을 일체형으로 성형한 내부용기와 동심원의 외부용기 사이에 각형이나 환형으로 형성된 다수개의 축방향 채널을 일체형의 이중용기 형상으로 압출성형한 허니콤 원통용기의 양단 나사부에 반구형캡으로 체결하고, 동시에 최외곽측의 끝단을 용접으로 접합함으로써 체결강도 안전성과 밀봉성, 내구성을 크게 향상시킨 효과를 기대할 수 있다.

또한, 반구형캡의 중심부에는 개폐밸브를 체결하여 압축가스의 유출입을 보장하고, 반구형캡의 외곽측 가장자리 전면에는 유입파이프와 유출파이프를 각각 체결하여 외부에서 유입되는 저온공기나 냉매체를 허니콤 원형몸통의 축방향 채널을 통과시킴으로 작용하는 열교환에 의해 내부용기에 저장된 고압가스의 온도와 압력을 떨어뜨려 고압·고속충전에 의한 충전시간의 단축, 허니콤 고압용기의 강도안전성과 밀봉안전성을 획기적으로 향상시키는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 내부용기와 외부용기, 축방향의 채널 및 지지판을 하나의 몸체로 압출성형한 허니콤 원형몸통의 저장용량과 강도안전성을 높였음에도 중량은 상대적으로 줄어드는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래의 원통형 고압용기에 대한 단면도.
도 2는 본 발명의 원통형 허니콤 고압용기를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 노즐형 허니콤 고압용기의 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 노즐형 허니콤 고압용기의 단면도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예를 나타낸 반실린더형 허니콤 고압용기의 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 것과 같이, 기존의 원통형 고압용기는 강재, 알루미늄, 스테인리스, 복합소재 등을 사용하여 성형한 실린더 형상의 몸통(10) 양쪽 끝단에 상판동체(11)와 하판동체(12)를 용접으로 용합이음매(13)가 드러나게 접합하거나, 또는 상기 몸통(10)과 하판동체(12)를 딥 드로잉으로 성형한 일체형의 몸통(10)에 상판동체(11)만을 용접으로 접합하고, 상기 상판동체(11)의 중심부에 개구부(14)를 형성하여 밸브(15)를 나사로 체결한 구조이다.

도 2는 본 발명에 의해 원통형 허니콤 고압용기를 나타낸 단면도로, 이에 도시된 바와 같이 본 발명은 외부용기(20)와 내부용기(21) 사이에 축방향을 따라서 다수개의 각형채널(22) 또는 환형채널(23)로 하나의 몸체가 되도록 길게 압출성형하고, 상기 내부용기(21)에 축방향을 따라서 다수개의 방사형 지지판(24,24')을 일체형으로 성형하여 허니콤 원형몸통(25)을 형성하고, 상기 허니콤 원형몸통(25)의 양쪽 끝단에서 외부용기(20)의 외경측면에는 수나사(26), 내부용기(21)의 내경측면에는 암나사(27)를 각각 형성하여 반구형캡(28,28')의 나사부에 체결한 이중압력 용기형상의 원통형 허니콤 고압용기이다.

상기 반구형캡(28,28')의 최외곽측 가장자리에 돌출된 내경측에 형성된 암나사(27)에는 외부용기(20)의 수나사(26), 반구형캡(28,28')의 외경측에 형성된 수나사(26)에는 내부용기(21)의 암나사(27)를 각각 체결하고, 상기 외부용기(20)의 외경측면과 접촉하는 반구형캡(28,28')의 최외곽측 끝단을 용접하여 원형의 용접이음매(13,13')를 형성함으로써 체결안전성과 강도안전성, 밀봉성을 이중으로 확보하고,

또한, 상기 반구형캡(28)의 중심부에 돌출되게 형성된 암나사(27)에는 안전밸브(29)가 내장된 개폐밸브(30)를 체결하여 압축가스의 유입과 유출을 보장하고,

또한, 상기 반구형캡(28,28')의 외곽측 가장자리 전면에 형성된 암나사(27)에는 유입파이프(31)와 유출파이프(32)를 각각 체결함으로써 외부에서 유입된 저온공기나 에어컨의 냉매체가 허니콤 원형몸통(25)에 형성된 각형채널(22) 또는 환형채널(23)을 통과하는 과정에 열교환 작용에 의해 내부용기(21)에 저장된 압축가스의 온도와 압력을 떨어뜨려 충전시간을 단축하고, 강도안전성과 밀봉안전성을 이중으로 확보한 구조이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 노즐형 허니콤 고압용기의 단면도이다. 여기서 특징은 각형채널(22), 환형채널(23), 지지판(24,24'), 허니콤 원형몸통(25), 반구형캡(28,28'), 개폐밸브(30), 유입파이프(31), 유출파이프(32)로 구성된 부분은 도 2와 같고, 상기 허니콤 원형몸통(25)의 양쪽 끝단을 구성하는 외부용기(20)와 내부용기(21)의 연장선에 단면적이 줄어든 노즐형상의 돔(33,33')을 일체형으로 성형하고, 상기 돔(33,33')의 외경측면과 내경측면에 각각 형성된 수나사(26)와 암나사(27)에 소형의 반구형캡(28,28') 나사로 체결하고, 상기 돔(33,33')의 외경측면에 접촉하는 반구형캡(28,28')의 최외곽측 끝단을 용접하여 용접이음매(13,13')를 형성함으로써 고압용기 돔부의 밀봉성과 체결강도 안전성을 이중으로 확보하고,

또한, 상기 반구형캡(28)의 중심부에 부착된 개폐밸브(30)에 의해 사용유체의 유입과 유출이 이루어지고, 외곽측의 가장자리 전면에 부착된 유입파이프(31)와 유출파이프(32)에 의해 허니콤 원형몸통(25)을 냉각시켜 압력을 낮출 수 있도록 외부의 저온공기나 냉매체가 외부용기(20)와 내부용기(21) 사이에 축방향으로 길게 형성된 각형채널(22) 또는 환형채널(23)을 통과하도록 구성된 원통형상의 노즐형 허니콤 고압용기이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 노즐형 허니콤 고압용기의 단면도이다. 여기서 특징은 외부용기(20), 내부용기(21), 각형채널(22), 환형채널(23), 반구형캡(28), 개폐밸브(30)로 구성된 부분은 도 2와 같고, 상기 허니콤 원형몸통(25)의 한쪽은 구조적으로 밀폐되고, 다른 쪽은 외부용기(20)와 내부용기(21)의 연장선에 단면적이 줄어든 노즐형상의 돔(33)을 형성하고, 상기 돔(33)의 외경측면과 내경측면에 각각 형성된 수나사(26)와 암나사(27)에 소형의 반구형캡(28)을 체결하고, 상기 돔(33)의 외경측면에 접촉하는 반구형캡(28)의 최외곽측 끝단을 용접하여 고압용기의 밀봉성과 체결강도 안전성을 이중으로 확보하고,

또한, 상기 반구형캡(28)의 중심부에 부착된 개폐밸브(30)에 의해 사용유체의 유입과 유출이 이루어지고, 상기 허니콤 원형몸통(25)의 상단부와 반구형캡(28)의 내부공간 사이에 한 쌍의 분리단(34,34')을 형성하여 환형홈(35,35')을 유입과 유출의 두 개 구역으로 분할함으로써 반구형캡(28)의 가장자리 한쪽에 부착된 유입파이프(31)를 통해 외부의 저온공기나 냉매체가 유입되어 허니콤 원형몸통(25)의 각형채널(22) 또는 환형채널(23)을 쭉 통과하여 다른 쪽 유출파이프(32)로 유출하는 원통형상의 노즐형 허니콤 고압용기이다.

도 5는 본 발명에 의해 반실린더형 허니콤 고압용기를 나타낸 단면도로, 이에 도시된 바와 같이 본 발명은 박스형상의 외부용기(20)와 내부용기(21) 사이에 다수개의 각형채널(22) 또는 환형채널(23)을 축방향으로 길게 일체형이 되도록 압출성형하고, 상기 내부용기(21)의 축방향을 따라서 다수개의 수직형 지지판(24,24')을 일체형으로 압출성형하여 허니콤 박스형몸통(36)을 형성하고, 상기 허니콤 박스형몸통(36)에서 내부용기(21)의 끝단을 반실린더형캡(37,37')의 내부용기(21) 끝단과 용접한 후에 상기 외부용기(20)의 끝단을 절곡하여 반실린더형캡(37,37')의 외경부에 압착시킨 상태에서 용접하고, 상기 허니콤 박스형몸통(36)에서 외부용기(20)의 끝단을 절곡한 부분에 암나사(27)를 형성하여 유입파이프(31)와 유출파이프(32)를 각각 체결하고,

또한, 상기 반실린더형캡(37)의 중심부에 부착된 개폐밸브(30)에 의해 사용유체의 유출입을 보장함으로써 외부에서 유입된 저온공기나 에어컨의 냉매체가 허니콤 박스형몸통(36)에 형성된 각형채널(22) 또는 환형채널(23)을 통과하는 과정에 압축가스의 온도와 압력을 떨어뜨려 반실린더형 허니콤 고압용기의 강도안전성과 작동안전성을 이중으로 확보한 구조이다.

본 발명에 있어서, 내부용기와 외부용기 사이를 연결하는 각형이나 환형과 같은 채널구조의 형상과 개수, 내부용기 및 외부용기에서 돔부의 형상 기울기, 지지판의 형상과 개수, 반구형캡을 체결하는 나사방식이나 용접방식, 유입파이프와 유출파이프의 설치위치와 개수는 허니콤 고압용기의 설계방식에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명은 기재된 특허청구 범위의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능하다.

10 : 몸통 11 : 상판동체
12 : 하판동체 13,13' : 용접이음매
14 : 개구부 15 : 밸브
20 : 외부용기 21 : 내부용기
22 : 각형채널 23 : 환형채널
24,24' : 지지판 25 : 허니콤 원형몸통
26 : 수나사 27 : 암나사
28,28' : 반구형캡 29 : 안전밸브
30 : 개폐밸브 31 : 유입파이프
32 : 유출파이프 33,33' : 돔
34,34' : 분리단 35,35' : 환형홈
36 : 허니콤 박스형몸통 37,37' : 반실린더형

Claims

외부용기(20)와 내부용기(21) 사이에 형성된 다수개의 각형채널(22) 또는 환형채널(23)과, 내부용기(21)에 다수개의 방사형 지지판(24,24')을 축방향으로 일체형이 되게 허니콤 원형몸통(25)을 성형하고,
또한, 상기 외부용기(20)의 외경측면에 형성된 수나사(26)에는 반구형캡(28,28')의 최외곽측 내경측에 형성된 암나사(27), 상기 내부용기(21)의 내경측면에 형성된 암나사(27)에는 반구형캡(28,28')의 외곽측 내경측에 형성된 수나사(26)를 각각 체결하고, 동시에 상기 외부용기(20)의 외경측면에 반구형캡(28,28')의 최외곽측 끝단을 용접하여 원통형 허니콤 고압용기를 형성하고,
또한, 상기 반구형캡(28)의 중심부에 돌출되게 형성된 암나사(27)에 개폐밸브(30)를 체결하고, 외곽측의 가장자리 전면에 형성된 암나사(27)에 유입파이프(31)와 유출파이프(32)를 각각 체결한 것을 특징으로 한 원통형 허니콤 고압용기.
제1항에 있어서,
상기 허니콤 원형몸통(25)의 양쪽 끝단을 구성하는 외부용기(20)와 내부용기(21)의 끝단을 노즐형상으로 줄여서 형성된 돔(33,33')의 외경측면과 내경측면에 수나사(26)와 암나사(27)를 각각 형성하고, 이들 나사에 소형의 반구형캡(28,28')에 형성된 암나사(27)와 수나사(26)에 의해 각각 체결되고, 또한, 상기 돔(33,33')의 외경측면에 접촉하는 반구형캡(28,28')의 최외곽측 끝단을 용접한 것을 특징으로 한 노즐형 허니콤 고압용기.
제1항에 있어서,
상기 허니콤 원형몸통(25)의 한쪽은 밀폐하고, 다른 쪽은 외부용기(20)와 내부용기(21)의 끝단을 노즐형상으로 줄여 일체형으로 형성된 돔(33)의 외경측면과 내경측면에 수나사(26)와 암나사(27)를 각각 형성하고, 이들 나사에 소형의 반구형캡(28)에 형성된 암나사(27)와 수나사(26)에 의해 각각 체결되고, 돔(33)의 외경측면에 접촉하는 반구형캡(28)의 최외곽측 끝단을 용접하고,
또한, 상기 허니콤 원형몸통(25)의 상단부와 반구형캡(28)의 내부공간 사이에는 한 쌍의 분리단(34,34')을 형성하여 환형홈(35,35')을 두 개의 구역으로 분할함으로써 반구형캡(28)의 가장자리 한쪽에 부착된 유입파이프(31)를 통해 유입된 냉매체가 허니콤 원형몸통(25)의 각형채널(22) 또는 환형채널(23)을 통과한 후 다른 쪽 유출파이프(32)를 통해 유출하는 구조의 노즐형 허니콤 고압용기.
외부용기(20)와 내부용기(21) 사이에 다수개의 각형채널(22) 또는 환형채널(23)과, 내부용기(21)에 수직형의 지지판(24,24')을 축방향으로 성형한 허니콤 박스형몸통(36)을 일체형으로 성형하고,
또한, 상기 허니콤 박스형몸통(36)의 내부용기(21) 끝단을 반실린더형캡(37,37')의 끝단과 용접한 후에 외부용기(20)의 끝단을 절곡하여 반실린더형캡(37,37')의 외경부와 용접하고, 상기 외부용기(20)의 끝단 절곡부분에 형성된 암나사(27)에 유입파이프(31)와 유출파이프(32)를 각각 체결한 것을 특징으로 한 반실린더형 허니콤 고압용기.