KR20150137898A

KR20150137898A - 열교환 효율이 향상된 수소저장탱크

Info

Publication number: KR20150137898A
Application number: KR1020140066535A
Authority: KR
Inventors: 정낙신; 변윤철; 오준; 우일국
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2015-12-09

Abstract

열교환 효율이 향상된 수소저장용기 및 수소저장탱크에 관하여 개시한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 단열재와의 사이 공간으로 열교환 유체가 유동하며, 내부 공간으로 수소저장합금을 저장하는 수소저장용기로서, 상기 열교환 유체가 유동하는 상기 수소저장용기의 표면을 통해 열전달 핀을 구비하는 수소저장용기를 제공할 수 있다.

Description

열교환 효율이 향상된 수소저장용기 및 수소저장탱크{HYDROGEN STORAGE VESSEL AND HYDROGEN STORAGE TANK IMPROVED HEAT EXCHANGE EFFICIENCY}

본 발명은 열교환 효율이 향상된 수소저장용기 및 수소저장탱크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수소저장용기의 열교환 효율을 향상시켜 수소 충전/방출 성능을 높일 수 있는 열교환 효율이 향상된 수소저장용기 및 수소저장탱크에 관한 것이다.

종래의 수소저장용기는 수소를 저장하고 방출하기 위해 유리섬유 강화플라스틱과 같은 단열재 내에 수소저장용기를 넣고, 외부 유체를 강제 순환시키는 방식으로 열교환을 실시하고 있다.

도 1은 종래의 수소저장용기를 간략히 도시한 도면이다.

도 1의 (a)는 측 단면도이고, (b)는 종 단면도이다. 도 1의 (a) 및 (b)를 참조하면, 도시된 원통형의 수소 탱크(1)는 수소저장합금(3)을 담고 있는 수소저장용기(2)와 열교환을 위한 단열재(5)로 구성되어 있다.

특히, 수소의 충전/방출 성능을 확보하기 위하여, 수소저장용기(2)의 내부에 필터튜브(7)가 구비되며, 수소저장용기(2)와 단열재(5) 사이의 간격(4)을 통해 열교환 유체(6)가 순환되도록 구성되어 있다.

한편, 상기 수소저장용기(2)와 단열재(5) 사이에는 이격재(8)가 개재되어 이들 사이를 지지하는 구조로 제공되었다.

그런데, 이러한 종래의 방식에 따를 경우, 열교환 효율이 낮아 수소저장용기의 수소 충전/방출 성능이 낮아지게 되며, 그 결과 필요 이상으로 큰 수소저장용기를 사용하게 되거나 유체를 순환시키는 펌프의 용량을 크게 하여 전력을 낭비하게 되는 문제가 따랐다.

수소저장합금 보관용 실린더 구조 및 수소저장합금 보관용 실린더 제작 방법(대한민국 공개특허공보 제10-2013-0051137호)

본 발명은 수소저장용기의 열교환 효율을 향상시켜 수소 충전/방출 성능을 높일 수 있는 열교환 효율이 향상된 수소저장용기 및 수소저장탱크를 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 단열재와의 사이 공간으로 열교환 유체가 유동하며, 내부 공간으로 수소저장합금을 저장하는 수소저장용기로서, 상기 열교환 유체가 유동하는 상기 수소저장용기의 표면을 통해 열전달 핀을 구비하는 수소저장용기를 제공할 수 있다.

상기 열전달 핀은, 상기 열교환 유체의 유동방향에 나란하게 배치될 수 있다.

상기 열전달 핀은, 상기 열교환 유체의 유동방향에 경사지게 배치될 수 있다.

상기 수소저장용기는 잠수함 또는 수중함에 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 단열재; 상기 단열재의 내측으로 간격을 두고 형성되며, 상기 단열재와의 사이 공간으로 열교환 유체가 유동하며, 내부 공간으로 수소저장합금을 저장하는 수소저장용기; 및 상기 열교환 유체가 유동하는 상기 수소저장용기의 표면을 통해 구비되는 열전달 핀;을 포함하는 수소저장탱크를 제공할 수 있다.

한편, 상기 단열재와 수소저장용기 사이에는, 설정된 간격을 두고 다수 개가 배치되어 상기 단열재와 수소저장용기 사이를 지지하는 이격재가 더 구비될 수 있다.

그리고 상기 수소저장용기의 내부에는 필터튜브가 더 구비될 수 있다.

상기 수소저장탱크는 잠수함 또는 수중함에 구비될 수 있다.

본 발명인 수소저장용기 및 그 제조방법에 의하면, 수소저장용기의 열교환 효율을 향상시켜 수소 충전/방출 성능을 높일 수 있다.

이를 위해, 수소저장용기의 외벽에 유동과 나란하거나 또는 경사진 방향으로 다수의 열전달 핀을 설치할 수 있으며, 그 결과 강제 대류 열전달 효율을 개선할 수 있다.

도 1은 종래의 수소저장용기를 간략히 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소저장용기 및 수소저장탱크 구조를 간략히 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 열전달 핀의 다른 설치 예를 보여주는 도면.
도 4는 잠수함을 개략적으로 도시한 도면.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 열교환 효율이 향상된 수소저장용기 및 수소저장탱크에 관하여 자세히 살펴보기로 한다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소저장용기 및 수소저장탱크 구조를 간략히 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 열전달 핀의 다른 설치 예를 보여주는 도면이다.

도 2의 (a)는 수소저장탱크의 측 단면도이고, (b)는 종 단면도이다.

도 2의 (a) 및 (b)를 참조하면, 도시된 수소저장탱크(100)는 수소저장용기(102)와, 상기 수소저장용기(102) 및 이의 외측에 배치되는 단열재(105)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 상기 수소저장용기(102)의 표면을 통해 적어도 하나 이상의 열전달 핀(110)이 구비될 수 있다.

상기 수소저장용기(102)는 내부 공간으로 수소저장합금을 저장하는 용기부재를 의미한다.

상기 단열재(105)는 상기 수소저장용기(102)의 외측으로 소정의 간격(104)을 두고 둘러 감싸는 단열부재에 해당한다.

상기 수소저장용기(102)와 단열재(105) 사이의 간격(104)을 통해 열교환 유체(106)가 유동하는 유로가 형성될 수 있다.

상기 열전달 핀(110)는 특정 형상에 제한될 필요는 없으며, 상기 열교환 유체(106)와 접촉하는 수소저장용기(102)의 표면적을 넓힐 수 있는 형상이라면 어떠한 형상이라도 이용 가능하다.

상기 열전달 핀(110)은 하나 이상일 수 있는데, 보다 바람직하게는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 다수 개가 간격을 두고 이격하여 배치되는 형태로 제공되는 것이 좋다.

예컨대, 상기 열전달 핀(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 수소저장용기(102)의 표면을 통해 상기 열교환 유체의 유동방향과 나란하게 배치될 수 있다.

이와 같이, 상기 열전달 핀(110)에 의해 열교환 유체와의 접촉 면적이 확장되게 되면, 상기 수소저장용기(102)의 열교환 효율이 향상될 수 있으며, 이는 즉 수소의 충전 및 방출 성능을 향상시키는 효과를 가져올 수 있다.

또 하나의 예로서, 상기 열전달 핀은 도 3의 형태로 제공될 수 있다.

도 3을 참조하면, 도시된 열전달 핀(110')은 열교환 유체의 유동방향에 경사를 두고 비스듬히 배치된 형상을 보여준다.

그리고 별도로 도시하진 않았으나, 상기 수소저장용기(102)의 표면을 통해 구비되어 열교환 유체와의 접촉 면적을 확장시킬 수 있다면 특정 형태에 제한될 필요가 없이 상기 열전달 핀의 형상 및 구조를 조금씩 변경하여도 무방하다.

한편, 상기와 같은 구조를 갖는 수소저장용기(102)를 포함하는 수소저장탱크(100)에는 이격재(108)가 더 구비될 수 있다.

상기 이격재(108)는 상기 수소저장용기(102)와 이의 외측을 둘러 감싸 배치되는 단열재(105) 사를 지지하는 부재이다.

또한, 상기 수소저장탱크(100)에는 필터튜브(107)가 더 구비될 수 있다.

상기 필터튜브(107)는 수소의 충전 및 방출을 담당하며, 상기 수소저장용기(102)의 내부 중심을 관통하여 배치될 수 있다.

한편, 도 4는 잠수함을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 전술한 수소저장용기 또는 수소저장탱크는 잠수함(1000)(또는 수중함)에 구비되어 연료전지(H)에 적용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명인 열교환 효율이 향상된 수소저장용기 및 수소저장탱크에 의하면, 수소저장용기의 열교환 효율을 향상시켜 수소 충전/방출 성능을 높일 수 있다.

그 결과 수소 충전/방출 성능을 향상시키기 위해 필요 이상의 대형 수소저장용기를 사용하지 않을 수 있어 비용을 절감할 수 있으며, 유체 펌프의 용량 역시 적절한 용량을 사용할 수 있어 전력 낭비를 줄일 수 있는 효과를 가져온다.

지금까지 본 발명인 열교환 효율이 향상된 수소저장용기 및 수소저장탱크에 관하여 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였다.

전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하면, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 수소저장탱크
102: 수소저장용기
103: 수소저장합금
105: 단열재
106: 열교환 유체
107: 필터튜브
108: 이격재
110(110'): 열전달 핀

Claims

단열재와의 사이 공간으로 열교환 유체가 유동하며, 내부 공간으로 수소저장합금을 저장하는 수소저장용기로서,
상기 열교환 유체가 유동하는 상기 수소저장용기의 표면을 통해 열전달 핀을 구비하는 수소저장용기.
제1항에 있어서,
상기 열전달 핀은,
상기 열교환 유체의 유동방향에 나란하게 배치되는 수소저장용기.
제1항에 있어서,
상기 열전달 핀은,
상기 열교환 유체의 유동방향에 경사지게 배치되는 수소저장용기.
제1항 내지 제3항 중 어느 항에 있어서,
상기 수소저장용기는 잠수함 또는 수중함에 구비되는 것을 특징으로 하는 수소저장용기.
단열재;
상기 단열재의 내측으로 간격을 두고 형성되며, 상기 단열재와의 사이 공간으로 열교환 유체가 유동하며, 내부 공간으로 수소저장합금을 저장하는 수소저장용기; 및
상기 열교환 유체가 유동하는 상기 수소저장용기의 표면을 통해 구비되는 열전달 핀;을 포함하는 수소저장탱크.
제5항에 있어서,
상기 열전달 핀은,
상기 열교환 유체의 유동방향에 나란하게 배치되는 수소저장탱크.
제5항에 있어서,
상기 열전달 핀은,
상기 열교환 유체의 유동방향에 경사지게 배치되는 수소저장탱크.
제5항에 있어서,
상기 단열재와 수소저장용기 사이에는,
설정된 간격을 두고 다수 개가 배치되어 상기 단열재와 수소저장용기 사이를 지지하는 이격재가 더 구비되는 수소저장탱크.
제5항에 있어서,
상기 수소저장용기의 내부에는 필터튜브가 더 구비되는 수소저장탱크.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수소저장탱크는 잠수함 또는 수중함에 구비되는 것을 특징으로 하는 수소저장탱크.