KR20140066302A

KR20140066302A - 압력 용기

Info

Publication number: KR20140066302A
Application number: KR1020120133355A
Authority: KR
Inventors: 전상진; 최봉원; 허석봉; 김성철
Original assignee: 일진복합소재 주식회사
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2014-06-02
Also published as: KR101437231B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기는 중공을 구비하는 네크부 및 상기 네크부로부터 외측으로 연장되는 플랜지부를 구비하는 노즐보스; 상기 노즐보스와 결합되어 내부에 유체 충진 공간을 제공토록 하는 라이너; 및 상기 라이너에 의해 포위되어 상기 노즐보스와 상기 라이너간의 분리 현상을 방지하는 분리방지부;를 포함할 수 있다.

Description

압력 용기{Pressure vessel}

본 발명은 압력 용기에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 노즐보스와 라이너의 분리 현상을 방지하여 비정상적인 유체의 누출을 방지하도록 하는 압력 용기에 관한 것이다.

압력 용기는 산소, 천연가스, 질소, 수소 등의 각종 유체를 보관하기 위해 사용되는 용기로, 종래에는 금속성 재료로 노즐보스 및 라이너를 제조되고 상기 노즐보스 및 라이너의 외부에 카본 섬유나 유리 섬유로 감거나 적층해서 제조하였다.

그러나, 종래의 금속성 라이너로 제조되는 압력 용기는 금속의 특성상 중량이 무거우며 부식에 매우 약한 동시에 제조원가도 높다는 문제가 발생되었다.

이를 해결하기 위해 합성수지를 사용한 플라스틱 라이너를 제조하게 되었으며, 이로 인해 플라스틱이라는 특성상 금속재에 비해 중량을 가볍게 하고 내부식성을 향상시킬 수 있었다.

그러나, 플라스틱 라이너를 사용하여 압력 용기를 제조하는 경우라도 노즐보스는 상기 라이너와 다른 금속재 또는 비금속재를 사용해야 했으며, 이로 인해 금속재 라이너를 사용할 때 발생되지 않았던 금속성 또는 비금속성 노즐보스와 플라스틱 라이너 간의 접합력 저하라는 새로운 문제가 발생되었다.

즉, 기존의 금속성 라이너를 사용하는 경우에는 라이너와 노즐보스를 견고하게 접합시켜 주는데 큰 무리가 없었으나, 플라스틱 라이너를 사용하는 경우에는 제조공정 및 재질의 특성으로 인해 플라스틱과 금속 및 비금속 간의 완벽한 접합 상태를 구현하는데 문제가 발생된 것이다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 종래에는 플라스틱 라이너와 금속성 노즐보스를 결착하기 위한 플라스틱 조임쇠를 이용하였으나, 이는 플라스틱 라이너 내부에 조임쇠를 설치하기 어렵다는 또 다른 문제를 야기시켰다.

다른 방법으로, 노즐보스에 홈을 만들어 노즐보스를 플라스틱 라이너에 삽입성형하는 방법으로 사용하기도 하였으나, 이 또한 완벽한 접합 상태를 구현하기에는 다소 무리가 있었다.

따라서, 금속성 또는 비금속성의 노즐보스와 플라스틱 라이너 간의 접합력을 향상시켜 내부에 충진된 유체의 비이상적인 유출을 방지하도록 하는 연구가 시급한 실정이다.

본 발명의 목적은 유체의 충진과 배출의 반복에 있어서, 구성요소 간의 열팽창계수의 차이로 인하여 발생될 수 있는 노즐보스와 라이너 간의 분리 현상을 방지하여 비이상적인 유체 유출을 방지하도록 하는 압력 용기를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 분리방지부는 상기 노즐보스와 상기 라이너의 경계에 의해 제공되는 공간에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 분리방지부는 상기 라이너보다 경도 또는 강도가 큰 재질로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 분리방지부는 원주 방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 플랜지부는 상기 라이너가 배치되어 상기 라이너를 상기 플랜지부에 고정시키도록 반경 방향 내측으로 함입되어 형성되는 고정부를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 고정부는 원주 방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 고정부는 반경 방향 내측을 향하여 상기 라이너가 결합되는 결합공간을 증가토록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 고정부는 반경 방향 내측을 향하여 축 방향으로의 폭이 증가할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 고정부는 축 방향으로의 폭 또는 상기 라이너가 결합하는 결합공간에 대한 상대적인 크기에 따라 구분되는 제1 고정부 및 상기 제1 고정부보다 크게 형성되는 제2 고정부를 구비하며, 상기 제2 고정부는 상기 제1 고정부의 반경 방향 내측에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 고정부의 축 방향으로의 단면은 상기 라이너와 상기 플랜지부의 결합력을 증대시키도록 십자가 형상일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 분리방지부는 상기 고정부 내에 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 라이너는 상기 노즐보스와 인서트 사출에 의해 결합되며, 상기 플랜지부는 상기 고정부와 연통되는 적어도 하나의 유입홀을 구비하여 상기 라이너의 제조를 위한 합성수지가 상기 고정부로 유입되는 경우 상기 고정부에 존재하는 에어를 배출되도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 라이너는 고정부와 대응되도록 형성되는 고정대응부를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 네크부는 상기 라이너의 축 방향 하측으로 돌출되는 돌출부를 구비하며, 상기 노즐보스와 상기 라이너의 경계를 통한 상기 유체의 유출을 방지하기 위해 상기 돌출부에 삽입되는 실링부; 및 상기 실링부를 가압하여 고정시키는 가압부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 실링부는 상기 노즐보스와 상기 라이너의 경계에 대한 상기 유체의 직접적인 접촉을 차단시키도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 실링부는 상기 라이너와 상기 노즐보스 간의 밀착력을 향상시키도록 상기 라이너와 접촉되는 밀착제공부를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 밀착제공부는 상기 라이너를 향해 돌출 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 밀착제공부는 상기 실링부의 저면으로부터 함입되어 소정의 가압공간을 형성한 채 돌출 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 밀착제공부의 상측 외측면은 반경 방향 외측을 향하여 하향 경사지게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 가압부는 상기 실링부에 상기 유체의 압력이 전달되도록 상기 가압공간과 연통되는 적어도 하나의 가압홀을 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 라이너는 상기 플랜지부의 저면의 소정 영역을 커버하는 커버부를 구비하고, 상기 플랜지부는 상기 커버부의 내측단을 커버하여 상기 커버부 사이에 소정의 삽입공간을 형성토록 하는 삽입공간형성부를 구비하며, 상기 밀착제공부는 상기 삽입공간에 밀착될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 실링부의 저면은 상기 가압부와의 밀착력을 향상시키도록 상기 가압부를 향해 돌출 형성되는 돌기부를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 돌기부는 원주 방향을 따라 연속적으로 적어도 하나 이상의 열로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 가압부의 반경 방향으로의 폭은 상기 실링부와 대응되거나 크게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 가압부를 상기 실링부를 향해 가압하여 상기 실링부의 고정력을 향상시키는 가압향상부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기의 상기 가압향상부는 상기 돌출부와 나사체결 방식에 의해 체결될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기는 상기 라이너의 외부를 포위하여 내압성을 향상시키는 복합재;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 압력 용기에 의하면, 반복적인 사용 시 구성요소 간, 즉, 노즐보스와 라이너 간의 열팽창계수의 차이로 인하여 발생될 수 있는 경계의 분리 현상을 방지하여 비이상적인 유체 유출을 방지할 수 있다.

또한, 노즐보스와 라이너 간의 경계와 유체와의 접촉을 방지하는 동시에 유체의 비이상적인 유출 경로를 미연에 차단할 수 있다.

또한, 내부 압력이 저압인 경우에도 노즐보스와 라이너의 밀착력을 강화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기를 도시한 개략 부분 절개 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기를 도시한 개략 부분 단면도.
도 3은 도 2의 A에 대한 개략 확대도.
도 4는 도 3의 B에 대한 개략 확대도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기를 도시한 개략 분해 사시도(복합재 생략).
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기에 제공되는 노즐보스와 라이너의 결합 공정을 도시한 개략 단면도.
도 9는 도 3의 B에 대한 변형예를 도시한 개략 단면도.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기를 도시한 개략 부분 절개 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기를 도시한 개략 부분 단면도이고, 도 3은 도 2의 A에 대한 개략 확대도이다.

또한, 도 4는 도 3의 B에 대한 개략 확대도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기를 도시한 개략 분해 사시도(복합재 생략)이다.

우선, 방향에 대한 용어를 정의하면, 반경 방향 외측 또는 내측 방향은 도 2에서 볼 때, 네크부(110)의 중심(C)으로부터 외주면을 향하는 방향(X) 또는 그 반대 방향을 의미할 수 있으며, 축 방향 상측 또는 하측 방향은 네크부(110)의 하면으로부터 상면을 향하는 방향(Y) 또는 그 반대 방향을 의미할 수 있다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기(10)는 내부에 산소, 천연가스, 질소, 수소 등의 각종 유체를 보관하기 위해 사용되는 용기로, 반복적인 상기 유체의 충전 및 배출이 구현되도록 하는 일종의 구조물일 수 있다.

여기서, 상기 압력 용기(10)는 상기 유체의 충전 및 배출의 통로가 되는 노즐보스(100), 상기 노즐보스(100)와 결합되어 내부에 상기 유체의 충전 공간을 제공토록 하는 라이너(200) 및 상기 노즐보스(100)와 상기 라이너(200)간의 분리 현상을 방지하기 위한 분리방지부(300)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 압력 용기(10)는 상기 노즐보스(100)와 상기 라이너(200)가 결합되고 난 후 내압성을 향상시키기 위해 상기 노즐보스(100)와 상기 라이너(200)의 외측을 복합재(400)에 의해 소정두께로 감을 수도 있으며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.

상기 노즐보스(100)는 내부가 비어있는, 즉, 중공을 구비하는 네크부(110) 및 상기 네크부(110)의 대략 하부 말단으로부터 외측으로 연장되는 플랜지부(120)를 구비할 수 있다.

상기 네크부(110)의 상부 내주면에는 나사산이 형성되어 상기 압력 용기(10)로의 유체의 충전 및 상기 압력 용기(10)의 외부로의 유체의 배출 시 외부 장치와의 나사 결합을 구현토록 하여 비이상적인 유체의 유출을 방지할 수 있다.

한편, 상기 플랜지부(120)는 상기 네크부(110)의 대략 하부 말단으로부터 반경 방향 외측으로 연장된 상기 노즐보스(100)의 일 구성부분일 수 있으며, 라이너(200)와 결합됨으로써 상기 라이너(200)와 경계를 구현할 수 있다.

여기서, 상기 노즐보스(100)인 상기 네크부(110) 및 상기 플랜지부(120)는 금속성의 스틸 또는, 비금속성의 알루미늄 또는 플라스틱을 가공하여 제조할 수 있으며, 제조가 완료되면 상기 노즐보스(110)를 상부금형(22)과 하부금형(24)으로 구성되는 사출금형(20)의 내부공간(S3)에 삽입한 후 합성수지(P)를 상기 사출금형(20) 내로 유입시킴으로써 상기 노즐보스(100)와 결합되는 라이너(200)를 형성할 수 있다(도 6 내지 도 8 참조).

즉, 상기 라이너(200)는 상기 노즐보스(100)와 인서트 사출에 의해 제조할 수 있으며, 플라스틱류로 제조될 수 있다.

구체적인 제조 방법에 대해서는 도 6 내지 도 8을 참조로 후술하기로 한다.

상기 라이너(200)는 소정의 내부공간을 구비하는 일종의 플라스틱 통으로, 양측 말단은 반구형을 이루게 되며, 중앙부분은 파이프 형상을 이룰 수 있다.

다만, 상기 라이너(200)는 일체형으로 제작하는 대신 반구형의 부분과 중앙의 원통형 부분을 각각 별도로 제조한 후 열융착 등의 공정에 의해 서로 결합시킬 수 있다.

이는 후술할 실링부(500), 가압부(600) 및 가압향상부(700)가 상기 라이너(200)의 내부에 위치하게 되므로, 조립을 용이하게 하기 위함이다.

한편, 본 발명에 따른 압력 용기(10)는 상기 노즐보스(100)와 라이너(200) 간의 분리 현상을 방지하기 위해 상기 라이너(200)에 포위되는 분리방지부(300)를 포함할 수 있으며, 상기 분리방지부(300)는 상기 노즐보스(100)와 상기 라이너(200)의 경계에 의해 제공되는 공간에 배치될 수 있다.

구체적으로, 노즐보스(100)의 플랜지부(120)는 라이너(200)가 배치되어 상기 라이너(200)를 상기 플랜지부(120)에 고정시키도록 반경 방향 내측으로 함입되어 형성되는 고정부(130)를 구비할 수 있으며, 상기 고정부(130)는 라이너(200)가 상기 플랜지부(120)에 결합되기 위한 일종의 결합공간을 의미할 수 있다.

결국, 상기 고정부(130)는 상기 노즐보스(100)와 상기 라이너(200)의 경계에 의해 제공되는 공간일 수 있으며, 상기 분리방지부(300)는 상기 고정부(130) 내에 배치된 후 합성수지(P, 도 7 참조) 등에 의한 인서트 사출에 의해 라이너(200)에 의해 포위될 수 있는 것이다.

여기서, 고정부(130)는 원주 방향을 따라 연속적으로 형성될 수 있으며, 반경 방향 내측을 향하여 상기 라이너(200)가 결합되는 결합공간을 증가토록 할 수 있다.

다시 말하면, 상기 고정부(130)는 반경 방향 내측을 향하여 축 방향으로의 폭이 증가하는 형상일 수 있으며, 축 방향으로의 폭 또는 상기 라이너(200)가 결합하는 결합공간에 대한 상대적인 크기에 따라 구분되는 제1 고정부(132) 및 상기 제1 고정부(132)보다 크게 형성되는 제2 고정부(134)를 구비할 수 있다.

상기 제2 고정부(134)는 상기 제1 고정부(132)의 반경 방향 내측에 형성될 수 있으며, 상기 고정부(130)의 축 방향으로의 단면은 상기 라이너(200)와 상기 플랜지부(120)의 결합력을 증대시키도록 십자가 형상일 수 있다.

결국, 라이너(200)는 인서트 사출에 의해 상기 고정부(130)의 형상과 대응되는 고정대응부(210)를 구비할 수 있으며, 상기 고정부(130)와 상기 고정대응부(210)에 의해 상기 라이너(200)와 노즐보스(100)는 안정적으로 결합될 수 있다.

여기서, 일반적인 압력 용기는 유체를 가압 충전하는 경우 내부 온도가 약 80℃까지 상승하게 되고, 급속으로 배출하는 경우에는 약 -40℃까지 하강하게 되므로, 충전과 배출의 반복 시 금속성 또는 비금속성의 노즐보스와 플라스틱 재질로 형성되는 라이너는 열팽창 계수의 차이로 인하여 경계에서 분리되거나 라이너가 접히게 되는 현상이 발생될 여지가 있다.

다시 말하면, 압력 용기의 내부가 고압일 경우 라이너와 노즐보스의 경계는 밀착되어 기밀을 유지할 수 있으나, 저압일 경우 기밀을 유지할 만큼 강하게 밀착되지 않아 비이상적인 유체의 유출이 발생될 가능성이 존재하는 것이다.

그러나, 본 발명에 따른 압력 용기(10)는 앞서 설명한 고정부(130) 및 고정대응부(210)로 인하여 노즐보스(100)와 라이너(200)의 분리 가능성을 최소화할 수 있다.

즉, 압력 용기(10)의 내부가 가압되어 팽창되거나 배출되어 수축되는 경우 상기 고정부(130)의 형상이 반경 방향 내측을 향하여 라이너(200)가 결합되는 결합공간이 증가토록 형성되거나 축 방향으로의 폭이 증가하는 구조로 인하여 라이너(200)가 노즐보스(100)로부터의 분리를 최소화할 수 있는 것이다.

한편, 상기 고정부(130)의 축 방향으로의 단면은 앞서 언급한 십자가 형상에 한정되는 것은 아니며, 상기 라이너(200)가 노즐보스(100)로부터의 분리를 최소화할 수 있는 구조라면 원형, 타원형 또는 각종 다각형의 형상으로 형성될 수도 있다.

여기서, 본 발명에 따른 압력 용기(10)의 경우 고정부(130) 내에 배치되는 분리방지부(300)로 인해 열팽창 계수의 차이로 인한 노즐보스(100)와 라이너(200) 간의 분리 현상은 더욱더 저감시킬 수 있다.

다시 말하면, 상기 분리방지부(300)는 라이너(200)보다 경도 또는 강도가 큰 재질로, 원주 방향을 따라 연속적으로 형성되어, 노즐보스(100)와 라이너(200)의 결착력을 더욱 증진시킬 수 있는 것이다.

즉, 충전과 배출의 반복 시 라이너(200)의 팽창과 수축은 노즐보스(100)보다 클 수 밖에 없으며, 이 경우 상기 라이너(200)의 고정대응부(210)는 고정부(130) 내에서 외측 방향으로 밀리게 되나, 이러한 밀림 현상을 상기 라이너(200) 보다 경도 또는 강도가 큰 분리방지부(300)가 내측 방향으로 상기 라이너(200)의 고정대응부(210)를 잡아당김으로써 상기 라이너(200)와 노즐보스(100)의 분리 현상을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

다만, 상기 분리방지부(300)는 원주 방향으로 따라 연속적으로 형성되는 것에 한정되지 않으며, 플랜지부(120)의 고정부(130)로의 안정적인 삽입을 위해 적어도 2 이상으로 분리된 후 각각을 체결하여 일체화시켜도 무방함을 밝혀둔다(도 6참조).

한편, 노즐보스(100)의 네크부(110)는 축 방향 하측으로 돌출되는 돌출부(140)를 구비할 수 있으며, 상기 돌출부(140)의 하측 외주면에는 후술할 가압향상부(700)와의 나사체결을 위해 나사산이 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 돌출부(140)에는 축 방향 하측으로 향해 순차적으로, 실링부(500), 가압부(600) 및 가압향상부(700)가 삽입되어 고정될 수 있으며, 최종적으로 상기 가압향상부(700)와 상기 돌출부(140)의 나사체결에 의해 상기 구성요소들은 상기 돌출부(140)에 안정적으로 삽입 고정될 수 있다.

여기서, 상기 실링부(500)는 노즐보스(100)와 라이너(200) 간의 경계를 통한 유체의 비이상적인 유출을 방지하기 위한 구성요소로, 상기 노즐보스(100)와 상기 라이너(200)의 경계에 대한 상기 유체의 직접적인 접촉을 차단시킬 수 있다.

다시 말하면, 상기 실링부(500)는 실리콘 재질로 형성되어 압력 용기(10)가 팽창된 이후 수축할 경우라도 압력 용기(10)의 내부 압력에 의해 라이너(200)를 노즐보스(100)의 플랜지부(120)에 밀착시킴으로써 상기 라이너(200)와 상기 노즐보스(100)의 분리 현상을 미연에 방지하도록 할 수 있다.

한편, 상기 실링부(500)의 돌출부(140)에의 고정력은 상기 실링부(500)를 축 방향 상측으로 가압하는 가압부(600)에 의해 구현될 수 있으며, 미도시하였으나 상기 가압부(600)를 돌출부(140)에 나사체결함으로써 상기 가압부(600) 만으로 상기 실링부(500)를 고정시킬 수 있다.

여기서, 상기 실링부(500)는 상기 라이너(200)와 노즐보스(100) 간의 밀착력을 향상시키도록 상기 라이너(200)와 접촉되는 밀착제공부(510)를 구비할 수 있으며, 상기 밀착제공부(510)는 상기 라이너(200)를 향해 돌출되어 형성될 수 있다.

다시 말하면, 상기 밀착제공부(510)는 상기 실링부(500)의 저면으로부터 함입되어 소정의 가압공간(S1)을 형성한 채 축 방향 상측으로 돌출 형성될 수 있으며, 노즐보스(100)의 플랜지부(120)와 라이너(200)에 의해 제공되는 삽입공간(S2)에 밀착될 수 있다.

즉, 라이너(200)는 플랜지부(120)의 저면의 소정 영역을 커버하는 커버부(220)를 구비할 수 있으며, 상기 플랜지부(120)는 상기 커버부(220)의 내측단을 커버하여 상기 커버부(220) 사이에 소정의 삽입공간(S2)을 형성토록 하는 삽입공간형성부(150)을 제공토록 할 수 있으며, 이러한 상기 삽입공간형성부(150) 및 상기 커버부(220)에 의해 제공되는 삽입공간(S2)에 상기 밀착제공부(510)가 삽입되어 밀착될 수 있는 것이다.

여기서, 상기 밀착제공부(510)의 상측 외측면은 반경 방향 외측을 향하여 하향 경사지게 형성될 수 있으며, 이는 압력 용기(10) 내의 압력이 밀착제공부(510)를 가압하여 상기 밀착제공부(510)가 상기 삽입공간(S2)에 효과적으로 밀착시킴으로써 유체의 비이상적인 유출을 보다 효과적으로 방지할 수 있는 것이다.

결국, 상기 실링부(500)가 라이너(200)와 노즐보스(100)의 경계를 통한 유체의 유출 차단, 다시 말해 유체 유출의 경로를 차단시킴으로써 압력 용기(10)의 내부가 저압일 경우라도 내부 압력이 상기 실링부(500)의 가압공간(S1)을 계속적으로 가압하여 밀착제공부(510)를 삽입공간(S2)에 밀착시킴으로써 비이상적인 유체의 유출이 방지되는 것이다.

한편, 상기 실링부(500)로의 내부 압력에 의한 지속적인 가압력, 즉, 상기 실링부(500)에 유체의 압력 전달은 가압부(600)에도 불구하고 상기 가압부(600)에 형성된 적어도 하나의 가압홀(610)에 의해 구현될 수 있으며, 상기 가압홀(610)은 가압공간(S1)과 연통되어 형성될 수 있다.

여기서, 상기 가압부(600)의 반경 방향으로의 폭은 상기 실링부(500)와 대응되거나 크게 형성되어 상기 실링부(500)의 저면을 덮을 수 있으나, 밀착제공부(510)에 의해 제공되는 가압공간(S1)과 연통되는 적어도 하나의 가압홀(610)에 의해 압력 용기(10) 내의 압력은 정상적으로 상기 밀착제공부(510)에 전달될 수 있다.

한편, 상기 실링부(500)의 저면은 상기 가압부(600)와의 밀착력을 향상시키도록 상기 가압부(600)를 향해 돌출 형성되는 돌기부(520)를 구비할 수 있으며, 상기 돌기부(520)는 원주 방향을 따라 연속적으로 적어도 하나 이상의 열로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 돌기부(520)는 상기 가압부(600)에 의한 가압력에 의해 탄성 변형되어 압축될 수 있다.

따라서, 상기 돌기부(520)로 인하여 상기 실링부(500)와 상기 가압부(600)의 밀착력은 더욱더 향상될 수 있으며, 결국, 라이너(200)와 노즐보스(100)의 경계를 통한 비이상적인 유체의 유출을 방지할 수 있는 것이다.

다만, 상기 돌기부(520)는 원주 방향을 따라 연속적으로 적어도 하나 이상의 열로 형성되는 것에 한정되는 것은 아니며, 복수개의 엠보 등으로 형성되거나 거칠기 등의 표면 조도의 변경을 통해 구현되어도 무방함을 밝혀둔다.

한편, 상기 실링부(500)를 가압하는 가압부(600)는 가압향상부(700)에 의해 가압력이 더욱 향상될 수 있으며, 상기 가압향상부(700)는 상기 가압부(600)를 상기 실링부(500)를 향해 가압하여 상기 실링부(500)의 고정력을 향상시킬 수 있다.

상기 가압향상부(700)는 상기 돌출부(140)와 나사체결 방식에 의해 체결될 수 있음은 앞서 살펴본 바와 같다.

한편, 본 발명에 따른 압력 용기(10)는 라이너(200)의 외부를 포위하여 내압성을 향상시키는 복합재(400)를 더 포함할 수 있으며, 상기 복합재(400)는 카본섬유, 유리섬유 또는 합성 폴리아미드 섬유 등의 보강섬유를 에폭시 수지 등의 수지에 함침시키고, 이 수지를 필라멘트 권취하거나 적층하여 라이너(200)의 외측에 소정두께로 형성할 수 있다.

이때, 상기 복합재(400)는 노즐보스(100)의 네크부(110)의 외측면으로부터 권취되거나 적층될 수 있다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기에 제공되는 노즐보스와 라이너의 결합 공정을 도시한 개략 단면도이다.

우선, 도 6을 참조하면, 네크부(110) 및 플랜지부(120)를 포함하는 노즐보스(100)를 금속성의 스틸 또는, 비금속성의 알루미늄 또는 플라스틱을 가공하여 제조한다.

제조가 완료된 노즐보스(100)는 반경 방향 내측으로 함입되고 원주 방향으로 연속적으로 형성되는 고정부(130)를 구비할 수 있으며, 상기 고정부(130)에는 라이너(200)보다 경도 또는 강도가 큰 분리방지부(300)가 삽입된다.

한편, 상기 분리방지부(300)는 상기 고정부(130)에 원활한 삽입을 구현하기 위해 적어도 2 이상으로 분리되어 형성될 수 있으며, 각각을 상기 고정부(130)에 삽입한 후 양측 단부를 서로 체결함으로써 일체화된 환형의 분리방지부(300)를 구현할 수 있다.

도 7을 참조하면, 분리방지부(300)가 고정부(130)에 삽입된 노즐보스(100)를 인서트 사출을 위한 상부금형(22)과 하부금형(24)으로 구성되는 사출금형(20)의 내부공간(S3)에 삽입한 후 합성수지(P)를 상기 사출금형(20) 내로 유입시킴으로써 상기 노즐보스(100)와 결합되는 라이너(200)를 형성할 수 있다.

여기서, 상기 합성수지(P)는 다양한 종류의 플라스틱 수지일 수 있으며, 구체적으로 CNG가스에 대한 투과성이 낮은 폴리에틸렌 등의 수지일 수 있다.

한편, 상기 합성수지(P)를 상기 내부공간(S3)에 유입시키는 경우 상기 합성수지(P)는 상기 고정부(130)로 유입될 수 있으며, 상기 노즐보스(100)의 플랜지부(120)는 상기 고정부(130)와 연통되는 적어도 하나의 유입홀(122)을 구비할 수 있다.

여기서, 상기 유입홀(122)은 상기 합성수지(P)가 상기 고정부(130)로 유입되는 경우 상기 내부공간(S3), 즉, 상기 고정부(130)에 존재하는 에어를 배출시킬 수 있는 일종의 에어유동통로일 수 있으며, 이로 인해 상기 고정부(130)에 상기 합성수지(P)가 밀착되도록 하여 견고한 결합력을 구현할 수 있다.

결국, 상기 합성수지(P)는 외부로부터 상부금형(22)을 통과한 후 상기 내부공간(S3)에 존재하는 에어가 배출되면서 상기 고정부(130)로 유입되므로, 보다 견고하게 라이너(200)를 상기 플랜지부(120)에 결합시킬 수 있는 것이다.

다만, 외부로부터 합성수지(P)의 유입은 상부금형(22)을 통해 유입되는 것에 한정되는 것은 아니며, 하부금형(24)을 통해 유입되어도 무방함을 밝혀둔다.

도 8을 참조하면, 사출금형(20)에 합성수지(P)의 유입이 완료되면 상부금형(22)과 하부금형(24)을 서로 분리하여 노즐보스(100)와 라이너(200)가 일체화 공정은 완료되게 된다.

다만, 최종 결과물인 압력 용기(10)는 반구형의 일체화된 노즐보스(100)와 라이너(200) 2개와 파이프 형상의 라이너를 열융착한 후 상기 라이너(200) 표면에 복합재(400)를 감거나 적층하는 공정을 거쳐 완성되게 된다.

도 9는 도 3의 B에 대한 변형예를 도시한 개략 단면도이다.

도 9를 참조하면, 플랜지부(120')의 고정부(130') 및 라이너(200')의 고정대응부(210')를 제외하고는 앞서 설명한 실시예와 구성 및 효과가 동일하므로, 상기 고정부(130') 및 상기 고정대응부(210') 이외의 설명은 생략하기로 한다.

상기 고정부(130')는 반경 방향 내측을 향하여 축 방향으로의 폭이 증가하는 형상일 수 있으며, 축 방향으로의 폭 또는 상기 라이너(200')가 결합하는 결합공간에 대한 상대적인 크기에 따라 구분되는 제1 고정부(132') 및 상기 제1 고정부(132')보다 크게 형성되는 제2 고정부(134')를 구비할 수 있다.

상기 제2 고정부(134')는 상기 제1 고정부(132')의 반경 방향 내측에 형성될 수 있으며, 축 방향으로의 단면이 다각형인 사각형 형상일 수 있다.

결국, 라이너(200')는 인서트 사출에 의해 상기 고정부(130')의 형상과 대응되는 고정대응부(210')를 구비하게 되며, 상기 고정부(130')와 상기 고정대응부(210')에 의해 상기 라이너(200')와 노즐보스(100')는 안정적으로 결합될 수 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

10: 압력 용기
100: 노즐보스
110: 네크부
120: 플랜지부
130: 고정부
140: 돌출부
200: 라이너
210: 고정대응부
300: 분리방지부
400: 복합재

Claims

중공을 구비하는 네크부 및 상기 네크부로부터 외측으로 연장되는 플랜지부를 구비하는 노즐보스;
상기 노즐보스와 결합되어 내부에 유체 충진 공간을 제공토록 하는 라이너; 및
상기 라이너에 의해 포위되어 상기 노즐보스와 상기 라이너간의 분리 현상을방지하는 분리방지부;를 포함하는 압력 용기.
제1항에 있어서,
상기 분리방지부는 상기 노즐보스와 상기 라이너의 경계에 의해 제공되는 공간에 배치되는 압력 용기.
제1항에 있어서,
상기 분리방지부는 상기 라이너보다 경도 또는 강도가 큰 재질로 형성되는 압력 용기.
제1항에 있어서,
상기 분리방지부는 원주 방향을 따라 연속적으로 형성되는 압력 용기.
제1항에 있어서,
상기 플랜지부는 상기 라이너가 배치되어 상기 라이너를 상기 플랜지부에 고정시키도록 반경 방향 내측으로 함입되어 형성되는 고정부를 구비하는 압력 용기.
제5항에 있어서,
상기 고정부는 원주 방향을 따라 연속적으로 형성되는 압력 용기.
제5항에 있어서,
상기 고정부는 반경 방향 내측을 향하여 상기 라이너가 결합되는 결합공간을 증가토록 하는 압력 용기.
제5항에 있어서,
상기 고정부는 반경 방향 내측을 향하여 축 방향으로의 폭이 증가하는 압력 용기.
제5항에 있어서,
상기 고정부는 축 방향으로의 폭 또는 상기 라이너가 결합하는 결합공간에 대한 상대적인 크기에 따라 구분되는 제1 고정부 및 상기 제1 고정부보다 크게 형성되는 제2 고정부를 구비하며,
상기 제2 고정부는 상기 제1 고정부의 반경 방향 내측에 형성되는 압력 용기.
제5항에 있어서,
상기 고정부의 축 방향으로의 단면은 상기 라이너와 상기 플랜지부의 결합력을 증대시키도록 십자가 형상인 압력 용기.
제5항에 있어서,
상기 분리방지부는 상기 고정부 내에 배치되는 압력 용기.
제5항에 있어서,
상기 라이너는 상기 노즐보스와 인서트 사출에 의해 결합되며,
상기 플랜지부는 상기 고정부와 연통되는 적어도 하나의 유입홀을 구비하여 상기 라이너의 제조를 위한 합성수지가 상기 고정부로 유입되는 경우 상기 고정부에 존재하는 에어를 배출되도록 하는 압력 용기.
제5항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 라이너는 고정부와 대응되도록 형성되는 고정대응부를 구비하는 압력 용기.
제1항에 있어서,
상기 네크부는 상기 라이너의 축 방향 하측으로 돌출되는 돌출부를 구비하며,
상기 노즐보스와 상기 라이너의 경계를 통한 상기 유체의 유출을 방지하기 위해 상기 돌출부에 삽입되는 실링부; 및
상기 실링부를 가압하여 고정시키는 가압부;를 더 포함하는 압력 용기.
제14항에 있어서,
상기 실링부는 상기 노즐보스와 상기 라이너의 경계에 대한 상기 유체의 직접적인 접촉을 차단시키도록 하는 압력 용기.
제14항에 있어서,
상기 실링부는 상기 라이너와 상기 노즐보스 간의 밀착력을 향상시키도록 상기 라이너와 접촉되는 밀착제공부를 구비하는 압력 용기.
제16항에 있어서,
상기 밀착제공부는 상기 라이너를 향해 돌출 형성되는 압력 용기.
제17항에 있어서,
상기 밀착제공부는 상기 실링부의 저면으로부터 함입되어 소정의 가압공간을 형성한 채 돌출 형성되는 압력 용기.
제18항에 있어서,
상기 밀착제공부의 상측 외측면은 반경 방향 외측을 향하여 하향 경사지게 형성되는 압력 용기.
제18항에 있어서,
상기 가압부는 상기 실링부에 상기 유체의 압력이 전달되도록 상기 가압공간과 연통되는 적어도 하나의 가압홀을 구비하는 압력 용기.
제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 라이너는 상기 플랜지부의 저면의 소정 영역을 커버하는 커버부를 구비하고, 상기 플랜지부는 상기 커버부의 내측단을 커버하여 상기 커버부 사이에 소정의 삽입공간을 형성토록 하는 삽입공간형성부를 구비하며,
상기 밀착제공부는 상기 삽입공간에 밀착되는 압력 용기.
제14항에 있어서,
상기 실링부의 저면은 상기 가압부와의 밀착력을 향상시키도록 상기 가압부를 향해 돌출 형성되는 돌기부를 구비하는 압력용기.
제22항에 있어서,
상기 돌기부는 원주 방향을 따라 연속적으로 적어도 하나 이상의 열로 형성되는 압력 용기.
제14항에 있어서,
상기 가압부의 반경 방향으로의 폭은 상기 실링부와 대응되거나 크게 형성되는 압력 용기.
제14항에 있어서,
상기 가압부를 상기 실링부를 향해 가압하여 상기 실링부의 고정력을 향상시키는 가압향상부;를 더 포함하는 압력 용기.
제25항에 있어서,
상기 가압향상부는 상기 돌출부와 나사체결 방식에 의해 체결되는 압력 용기.
제1항에 있어서,
상기 라이너의 외부를 포위하여 내압성을 향상시키는 복합재;를 더 포함하는 압력 용기.