KR20190102968A - Hermetically sealed housing - Google Patents

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KR20190102968A
KR20190102968A KR1020180116925A KR20180116925A KR20190102968A KR 20190102968 A KR20190102968 A KR 20190102968A KR 1020180116925 A KR1020180116925 A KR 1020180116925A KR 20180116925 A KR20180116925 A KR 20180116925A KR 20190102968 A KR20190102968 A KR 20190102968A
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KR
South Korea
Prior art keywords
housing
type
present
surface portion
stress
Prior art date
Application number
KR1020180116925A
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Korean (ko)
Inventor
강범수
윤준석
Original Assignee
부산대학교 산학협력단
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G3/00Other motors, e.g. gravity or inertia motors
    • F03G3/08Other motors, e.g. gravity or inertia motors using flywheels
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

The present invention relates to a hermetically sealed housing and, more specifically, to a hermetically sealed housing to improve efficiency by realizing the shape of a boundary surface suitable for a hermetically sealed structure where internal pressure is lower than external pressure based on a boundary surface dividing the exterior and the interior. The present invention realizes an optimal housing shape in accordance with internal and external pressure differences to minimize friction by a fluid (air) rapidly lost by a speed increase of a rotary body (rotor, bearing, etc.) to be structurally sturdy by a lower stress level and a more uniform stress distribution than a conventional hermetically sealed housing. The thickness of a boundary surface can be manufactured to be thinner than a conventional technique. A low-strength material can be used. Spatial disadvantages of a conventional convex housing can be resolved. More spare space can be secured by spatial advantages which are better than a conventional flat housing.

Description

밀폐형 하우징{Hermetically sealed housing}Hermetically sealed housing

본 발명은 밀폐형 하우징에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부 및 외부를 구분하는 경계면을 기준으로 내부의 압력이 외부의 압력보다 낮은 밀폐형 구조에 적합한 경계면의 형상을 구현하여 효율을 높일 수 있기 위한 밀폐형 하우징에 관한 것이다.The present invention relates to a hermetic housing, and more particularly to a hermetic housing for improving efficiency by implementing a shape of an interface suitable for a hermetic structure having an internal pressure lower than an external pressure based on an interface separating the inside and the outside. It is about.

전력의 공급과 수요를 정확히 예측하는 것은 어렵기 때문에 효율적인 에너지 관리를 위하여 에너지 저장 장치가 필요하다.Because it is difficult to accurately predict the supply and demand of power, energy storage is needed for efficient energy management.

전력의 공급은 화력 발전, 원자력 발전과 같이 열을 발생시켜 발전하는 방식의 경우는 일정한 적정 출력을 유지하는 것이 가장 경제적이다. 반면에, 수력 발전, 풍력 발전, 태양광 발전과 같이 자연력을 이용하여 발전하는 방식의 경우는 계절과 같은 자연환경에 의해 출력이 좌우되는 반면, 전력의 수요는 낮과 밤, 계절의 변화 등 자연환경의 변화, 대규모 공장의 가동, 송전사고 등 다양한 요소에 의해 변한다.In the case of power generation by generating heat such as thermal power generation and nuclear power generation, it is most economic to maintain a constant output. On the other hand, in the case of power generation using natural power, such as hydroelectric power, wind power, and solar power, the output depends on the natural environment such as the season, while the demand for power is natural such as day, night, and season changes. It is changed by various factors such as changes in the environment, operation of large-scale factories and transmission accidents.

소비와 공급이 동시에 일어나는 전력에너지의 특성상, 전력 설비를 최대수요량에 맞추기 위해서는 많은 비용이 들고, 출력을 수요에 따라 가감하기 위해서는 제어에 필요한 설비와 인력이 필요하다.Due to the nature of power energy, which consumes and supplies at the same time, it is expensive to adjust power equipment to the maximum demand, and equipment and manpower necessary for control are needed to adjust the output according to demand.

상기와 같은 출력 변동 과정에서 발전설비 수명이 단축되고, 수요량과 공급량의 미소한 불일치가 전력의 질적 저하를 가져오는 등 많은 문제가 야기된다.In the output fluctuation process, the lifespan of the power generation equipment is shortened, and a small mismatch between the quantity of supply and the quantity of supply causes a lot of problems.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 여러 방식의 전력 저장기술이 개발되었다.In order to solve this problem, various types of power storage technologies have been developed.

종래의 에너지 저장기술로 현재 사용 중이거나 개발 중인 기술로는 양수발전기술, 압축공기 저장 에너지 저장기술, 전지 에너지 저장기술, 초전도 자기 에너지 저장기술, 플라이휠 에너지 저장기술 등이 있다.Conventional energy storage technologies currently in use or under development include pumping power generation technology, compressed air storage energy storage technology, battery energy storage technology, superconducting magnetic energy storage technology, flywheel energy storage technology and the like.

이와 같은 기술을 구현하기 위한 장치 중 플라이휠 에너지 저장 장치(Flywheel Energy Storage System)는 잉여의 전력을 이용하여 모터를 회전시킨 후 이때 부착된 회전체의 관성에너지를 저장하고, 필요 시 다시 전기에너지로 전환하여 사용하는 장치이다.Flywheel Energy Storage System (Flywheel Energy Storage System) of the device for implementing such a technology uses the surplus power to rotate the motor at this time to store the inertial energy of the attached rotating body, if necessary converts back to electrical energy Device to use.

이러한 플라이휠 에너지 저장 장치의 장점으로는 기존의 기계적 에너지 저장 장치와 화학적 에너지 저장 장치에 비해 에너지 저장 효율이 우수하고, 순간적인 충전과 방전이 가능하며 에너지 수명이 길고 저온에서 성능 저하가 없다는 점이다.Advantages of such a flywheel energy storage device include better energy storage efficiency, instant charging and discharging, longer energy life, and no degradation at low temperatures compared to conventional mechanical and chemical energy storage devices.

이러한 장치의 특징 때문에 현재 전기자동차의 보조동력원, 무정전 전원공급장치, 펄스 파워발생기, 인공위성 등 민간부문에서 군수부문까지 다양한 분야에서 사용되고 있다.Due to the characteristics of these devices, electric vehicles are currently used in various fields from the private sector to the military sector such as auxiliary power sources, uninterruptible power supplies, pulse power generators, and satellites.

플라이휠 에너지 저장 장치(Flywheel Energy Storage System)는 회전시 발생하는 관성에너지를 저장하는 플라이휠 회전체(로터), 이 플라이휠 회전체(로터)의 구동을 위한 모터, 전력발생을 위한 발전기, 전원의 입출력을 제어하는 컨트롤러, 주변 부속장치로서 자기베어링 부분과 하우징(hosuing) 부분으로 되어 있다.Flywheel Energy Storage System (Flywheel Energy Storage System) is a flywheel rotor (rotor) that stores the inertial energy generated during rotation, the motor for driving the flywheel rotor (rotor), the generator for generating power, the input and output of power As a controller to control and peripheral accessories, it consists of a magnetic bearing part and a housing part.

즉, 에너지를 저장하기 위한 수단으로 최근 관심이 고조되고 있는 장치의 하나로 플라이휠 에너지 저장 장치(Flywheel Energy Storage System)가 있다.That is, a flywheel energy storage system (Flywheel Energy Storage System) is one of the devices that are recently attracting attention as a means for storing energy.

이러한 플라이휠 에너지 저장 장치는 입력되는 전기에너지를 플라이휠의 회전운동 에너지로 변환하여 저장하고 필요할 때 다시 전기에너지로 출력하는 장치로서 고효율의 무공해 기계 에너지 저장 장치의 하나이다.The flywheel energy storage device is a device that converts electrical energy input into rotational kinetic energy of a flywheel, stores it, and outputs it back to electrical energy when needed, which is one of high efficiency, pollution-free mechanical energy storage devices.

이러한 플라이휠 에너지 저장 장치는 고속의 회전에너지를 저장하기 위한 플라이휠과, 에너지를 저장할 때에는 플라이휠을 구동시키고, 전기의 공급이 필요하여 플라이휠이 회전할 때에는 플라이휠의 회전에 따른 자력 변화로부터 전기를 발생시키는 전동발전기로 구성된다.The flywheel energy storage device is a flywheel for storing high-speed rotational energy, and a flywheel for storing energy, and electric power for generating electricity from the change of magnetic force due to the rotation of the flywheel when the flywheel is rotated because electric power is required. It consists of a generator.

또한, 이렇게 구성된 플라이휠 에너지 저장 장치는 발전된 전기를 고속, 고효율로 변환하기 위한 수단으로 전력변환기를 구비하고 있으며, 관성력에 따른 저항 마찰을 최대한 줄이기 위해 소정의 진공 공간인 하우징(housing) 또는 진공챔버의 내부에 설치되어 있다.In addition, the flywheel energy storage device configured as described above includes a power converter as a means for converting the generated electricity into high speed and high efficiency. The flywheel energy storage device includes a housing or a vacuum chamber of a predetermined vacuum space to minimize resistance friction due to inertial force. It is installed inside.

한편, 일반적으로 플라이휠(Flywheel)은 축 위에 장착되어 그 축과 함께 회전하도록 되어 있는 비교적 무거운 질량체(heavy mass)로 이루어져 있다.Flywheels, on the other hand, generally consist of a relatively heavy mass mounted on the shaft and adapted to rotate with the shaft.

에너지 저장에 플라이휠을 사용함으로써, 상기 플라이휠의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 것도 알려져 있다.It is also known to convert the kinetic energy of the flywheel into electrical energy by using the flywheel for energy storage.

플라이휠의 운동에너지는 회전관성과 각속도의 제곱에 정비례한다. 차량의 에너지저장에 사용되는 플라이휠은 질량, 관성, 및 회전속도의 최적의 균형을 이루고 있어야 한다.The kinetic energy of the flywheel is directly proportional to the square of the rotational inertia and angular velocity. Flywheels used for vehicle energy storage must have an optimal balance of mass, inertia, and rotational speed.

통상적으로, 고속 플라이휠은 드래그(drag)에 의해 발생 되는 에너지손실을 감소시키고, 주위공기와의 마찰에 의한 결과로서 플라이휠의 온도가 상승하는 것을 방지하기 위해, 진공이 적용된 하우징(housing) 내부에 내장되어 있다.Typically, high speed flywheels are incorporated inside a vacuumed housing to reduce energy losses caused by drag and to prevent the flywheel from rising as a result of friction with ambient air. It is.

이와 같이, 플라이휠은 하우징(housing) 안에서 회전체(rotor)가 회전함으로써 에너지를 저장하는 방식이기 때문에, 회전 중 에너지 손실을 최소화하는 것이 매우 중요하다.As such, since the flywheel is a method of storing energy by rotating the rotor in a housing, it is very important to minimize energy loss during rotation.

따라서, 회전체(로터, 베어링 등) 속도 증가에 따라 급격하게 손실되는 유체(공기)에 의한 마찰을 최소화하기 위해서 하우징(또는 챔버) 내부를 진공 상태로 어떻게 유지할 것인지 요구와, 내부 및 외부의 압력차에 따른 최적의 하우징 형상이 필연적으로 요구된다.Therefore, there is a demand for how to maintain the inside of the housing (or chamber) in a vacuum state in order to minimize the friction caused by the fluid (air) that is rapidly lost as the speed of the rotor (rotor, bearing, etc.) increases, and the internal and external pressure An optimal housing shape for the car is inevitably required.

한국 특허등록번호 제10-0960785호, 발명의 명칭 '대용량 중공형 플라이휠 전력저장장치' (등록일자 2010.05.24.)Korean Patent Registration No. 10-0960785, titled 'Large capacity hollow flywheel power storage device' (Registration date 2010.05.24.)

본 발명은 상기한 필요성을 충족시키기 위하여 창출된 것으로, 내부 및 외부를 구분하는 경계면을 기준으로 내부의 압력이 외부의 압력보다 낮은 밀폐형 구조에 적합한 경계면의 형상을 구현하여 효율을 높일 수 있는 밀폐형 하우징을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to meet the above-mentioned needs, and based on a boundary that separates the inside from the outside, the sealed housing which can improve the efficiency by implementing the shape of the boundary surface suitable for the closed structure in which the internal pressure is lower than the external pressure. The purpose is to provide.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)은 내부가 밀폐되는 장치로,In order to solve the above problems, the hermetic housing (housing) according to an embodiment of the present invention is a device that is sealed inside,

소정 두께의 상면부,An upper surface of a predetermined thickness,

상기 상면부에 대향하여 소정 거리 이격된 소정 두께의 하면부, 및A lower surface portion having a predetermined thickness spaced apart from the upper surface portion by a predetermined distance, and

상기 상면부의 둘레와 상기 하면부의 둘레가 만나 면을 이루는 소정 두께의 측면부를 포함하여 이루어지되,Wherein the circumference of the upper surface portion and the circumference of the lower surface portion is made to include a side portion of a predetermined thickness forming a surface,

상기 내부는 상기 상면부, 하면부 및 측면부에 둘러싸여 형성되는 공간이며,The interior is a space formed surrounding the upper surface portion, lower surface portion and the side portion,

상기 내부 공간의 압력이 하우징 외부의 압력보다 낮은 경우, 상기 상면부 및 하면부 각각이 상기 하우징 외부를 향하여 볼록(convex)하게 형성된 경우보다 응력을 낮추고 응력분포를 균일하도록 하기 위하여 상기 상면부 및 하면부 각각을 소정 곡률로 상기 내부 공간 안으로 오목(concave)하게 형성한 것을 특징으로 한다.When the pressure of the inner space is lower than the pressure outside the housing, the upper and lower surfaces are lowered to lower the stress and to uniform the stress distribution than when the upper and lower surfaces are convex toward the exterior of the housing. Each of the parts is formed to be concave into the inner space at a predetermined curvature.

본 발명에서 제안하는 밀폐형 하우징은 종래의 밀폐형 하우징보다 응력 수준이 낮고 응력 분포가 고르게 되어 있어 구조적으로 견고한 이점이 있다.The hermetic housing proposed by the present invention has a lower structural stress level and a uniform stress distribution than the conventional hermetic housing.

또한, 경계면의 두께를 종래보다 얇게 제작할 수 있고 종래보다 낮은 강도의 재질을 사용할 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the thickness of the interface can be made thinner than conventional and that a material having a lower strength than the conventional one can be used.

또한, 본 발명에서 제안하는 밀폐형 하우징(housing)은 종래의 볼록한 하우징보다 종래의 평평한 하우징과 같은 크기 및 형태의 공간 안에 설치가 가능한 이점이 있다.In addition, the hermetic housing (housing) proposed in the present invention has the advantage that can be installed in the same size and shape of the space than the conventional flat housing than the conventional convex housing.

또한, 종래의 볼록한 하우징의 공간적 불리함을 해소할 뿐만 아니라 종래 평평한 하우징의 공간적 장점보다 더욱 우수하여 여유 공간을 확보할 수 있는 이점이 있다.In addition, not only to solve the spatial disadvantage of the conventional convex housing, but also superior to the spatial advantages of the conventional flat housing has the advantage of ensuring the free space.

도 1은 일반적인 플라이휠 에너지 저장 장치(Flywheel Energy Storage System)를 도시한 개념도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명이 제안하는 하우징(housing)을 설명하기 위한 예시적인 도면들이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들을 도시한 예시적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 유한요소법(FEM)을 적용한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 두께 7.5mm 경우의 실험결과 데이터 도면이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 두께 10.0mm 경우의 실험결과 데이터 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 두께 12.5mm 경우의 실험결과 데이터 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 두께 15.0mm 경우의 실험결과 데이터 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 유한요소법(FEM)을 적용한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 두께 10.0mm 경우의 실험결과 데이터 도면이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 유한요소법(FEM)을 적용한 도면이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 두께 10.0mm 경우의 실험결과 데이터 도면이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상에 대한 두께 10.0mm 경우의 실험결과 데이터 일부 확대 도면이다.
도 16 및 도 17은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상과 비교하기 위한 형상들에 대한 두께 10.0mm 경우의 실험결과 데이터 일부 확대 도면이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a typical flywheel energy storage system.
2 to 4 are exemplary views for explaining the housing (housing) proposed by the present invention.
FIG. 5 is an exemplary view illustrating shapes and comparative shapes of a hermetic housing according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a finite element method (FEM) applied to shapes and comparative shapes of a hermetic housing according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a test result data diagram of a case of thickness of 7.5 mm for shapes of comparative housings and comparative shapes according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an experimental data diagram of a thickness of 10.0 mm with respect to shapes and comparative shapes of a sealed housing according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an experimental data diagram of a thickness of 12.5 mm with respect to shapes and comparative shapes of a hermetic housing according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an experimental data diagram of a thickness of 15.0 mm with respect to shapes and comparative shapes of a hermetic housing according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a finite element method (FEM) applied to shapes and comparative shapes of a hermetic housing according to a second embodiment of the present invention.
12 is a test result data diagram of a case of thickness 10.0mm for the shape of the sealed housing (housing) according to the second embodiment of the present invention and the comparative shapes.
FIG. 13 is a diagram illustrating a finite element method (FEM) applied to shapes and comparative shapes of a hermetic housing according to a third exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an experimental data diagram of a thickness of 10.0 mm with respect to shapes and comparative shapes of a hermetic housing according to a third exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 15 is an enlarged view of a part of the experimental data in the case of a thickness of 10.0 mm with respect to the shape of a hermetic housing according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 16 and FIG. 17 are enlarged views of experimental data of a case of thickness of 10.0 mm for shapes for comparing with shapes of a closed housing according to a third embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural forms as well, unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the term "comprising" embodies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element, and / or component, and other specific characteristics, region, integer, step, operation, element, component, and / or group. It does not exclude the presence or addition of.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Commonly defined terms used are additionally interpreted to have a meaning consistent with the related technical literature and the presently disclosed contents, and are not interpreted in an ideal or very formal sense unless defined.

도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시 예는 본 발명의 이상적인 실시 예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시 예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않는다. 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 걸치거나/거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다.The embodiments of the present invention described with reference to the drawings specifically illustrate an ideal embodiment of the present invention. As a result, various modifications of the drawings are expected. Thus, embodiments are not limited to the specific forms of the illustrated areas. Areas shown or described as flat may have characteristics that are generally rough and / or non-linear.

또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것도 아니다.Also, portions shown to have sharp angles may be rounded. Accordingly, the regions shown in the figures are only approximate in nature, and their forms are not intended to depict the exact form of the regions, nor are they intended to narrow the scope of the invention.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시 예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.It is noted that the figures are schematic and not drawn to scale. The relative dimensions and ratios of the parts in the figures have been exaggerated or reduced in size for clarity and convenience in the figures and any dimensions are merely exemplary and not limiting. And the same structure, element, or part that appears in more than one figure is the same reference numeral used in different embodiments to indicate corresponding or similar features.

본 발명은 내부 및 외부를 구분하는 경계면을 기준으로 내부의 압력이 외부의 압력보다 낮은 밀폐형 구조에 적합한 경계면의 형상을 구현하여 효율을 높일 수 있기 위한 밀폐형 하우징에 관한 것으로, 마찰 등으로 인한 에너지 손실을 최소화하고 제작의 편의성 및 효율성을 도모할 수 있는 최적의 하우징(housing) 형상을 제공한다.The present invention relates to a hermetic housing for realizing a shape of an interface suitable for a hermetic structure having an internal pressure lower than an external pressure based on an interface separating the inside and the outside, thereby improving efficiency, and energy loss due to friction and the like. It provides an optimal housing shape that minimizes the cost and facilitates manufacturing convenience and efficiency.

여기서, 하우징(housing)이란 부품[또는 부재(部材)]을 수용하는 상자형 부분이나 기구(機構)를 포용하는 프레임 등 기계 장치를 둘러싸고 있는 상자 모양의 부분을 말한다.Here, a housing means the box-shaped part which surrounds a mechanical apparatus, such as the box-shaped part which accommodates a component (or member), and the frame which embraces a mechanism.

도 1은 일반적인 플라이휠 에너지 저장 장치(Flywheel Energy Storage System)를 도시한 개념도이고, 도 2 내지 도 4는 본 발명이 제안하는 하우징(housing)을 설명하기 위한 예시적인 도면들이며, 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들을 도시한 예시적인 도면이다.FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a general flywheel energy storage system, and FIGS. 2 to 4 are exemplary views for explaining a housing proposed by the present invention, and FIG. Exemplary drawings showing shapes and comparative shapes of a hermetic housing according to the first embodiment.

또한, 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 유한요소법(FEM)을 적용한 도면이고, 도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 두께 7.5mm 경우의 실험결과 데이터 도면이며, 도 8은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 두께 10.0mm 경우의 실험결과 데이터 도면이고, 도 9는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 두께 12.5mm 경우의 실험결과 데이터 도면이며, 도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 두께 15.0mm 경우의 실험결과 데이터 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a finite element method (FEM) applied to shapes and comparative shapes of a hermetic housing according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a hermetic type according to a first embodiment of the present invention. Fig. 8 shows experimental data of the thickness of the housing and the comparative shapes of the housing, and FIG. 8 is a thickness of 10.0 for the shapes and the comparative shapes of the sealed housing according to the first embodiment of the present invention. FIG. 9 is an experimental data diagram of the case of mm, and FIG. 9 is an experimental data diagram of the thickness of 12.5 mm with respect to the shape and comparative shapes of the hermetic housing according to the first embodiment of the present invention. FIG. Fig. 1 shows experimental data of a case of thickness 15.0 mm for the shape of the sealed housing according to the first embodiment of the present invention and the comparative shapes.

또한, 도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 유한요소법(FEM)을 적용한 도면이고, 도 12는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 두께 10.0mm 경우의 실험결과 데이터 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating a finite element method (FEM) applied to shapes and comparative shapes of a sealed housing according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a sealed type according to a second embodiment of the present invention. Fig. 1 shows experimental data of the case of thickness 10.0 mm for the shape of the housing and the comparative shapes.

또한, 도 13은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 유한요소법(FEM)을 적용한 도면이고, 도 14는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들에 대한 두께 10.0mm 경우의 실험결과 데이터 도면이며, 도 15는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상에 대한 두께 10.0mm 경우의 실험결과 데이터 일부 확대 도면이고, 도 16 및 도 17은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상과 비교하기 위한 형상들에 대한 두께 10.0mm 경우의 실험결과 데이터 일부 확대 도면이다.FIG. 13 is a diagram illustrating a finite element method (FEM) applied to shapes and comparative shapes of a hermetic housing according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a hermetic type according to a third embodiment of the present invention. Experimental data of the case of thickness 10.0mm for the shape of the housing (housing) and comparative shapes, Figure 15 is an experiment of the case of thickness 10.0mm for the shape of the sealed housing (housing) according to a third embodiment of the present invention 16 and 17 are enlarged views of the result data, and FIGS. 16 and 17 are enlarged views of the test result data when the thicknesses of the shapes for comparing the shapes of the sealed housing according to the third embodiment of the present invention are 10.0 mm.

1. 도입(Introduction)Introduction

전 세계적으로 계속 증가하는 에너지 요구와 유독 가스를 내뿜는 증가하는 차량의 숫자는 우리 사회의 기후 변화와 점증하는 환경적 인식의 문제들과 대척점에 서 있다.The ever-increasing demand for energy and the increasing number of vehicles that emit toxic fumes are in stark contrast to the challenges of climate change and growing environmental awareness in our society.

그 결과 에너지 저장, 재생 에너지, 효과적인 운전 기술 분야에서의 향상된 기술에 대한 요구가 계속 커지고 있다. 이러한 발전은 이 분야에서 새로운 기술과 혁신적인 생산 공정을 개발하는 데 중요한 촉진제이다.As a result, there is an increasing demand for improved technologies in the areas of energy storage, renewable energy and effective driving technologies. This development is an important catalyst for developing new technologies and innovative production processes in this area.

또한, 적용할 수 있는 응용 분야가 다양하기 때문에 새로운 기술들은 많은 도전에 직면하게 된다. 에너지가 저장되어야 하는 시간과 그에 따른 충전 및 방전 수에 따라 다른 기술들이 고려되어야 한다.In addition, new technologies face many challenges because of the variety of applications that can be applied. Other techniques must be considered depending on the time the energy is to be stored and the number of charges and discharges.

에너지의 저장을 위하여 플라이휠 에너지 저장 장치(Flywheel Energy Storage System)라는 또 다른 혁신적인 기술이 현재 각광을 받고 있다. 고정형 시스템과 이동형 시스템은 각기 다른 응용 분야에 사용된다.Another revolutionary technology, called the flywheel energy storage system, is now in the spotlight for energy storage. Fixed and mobile systems are used for different applications.

예를 들어, 고정형 플라이휠 시스템은 데이터 저장 센터 및 병원에서 무정전 전원 장치(UPS)로 사용된다. 태양열 및 풍력의 사용 증가로 인해 점점 더 중요해지는 그리드 밸런싱 작업 역시 플라이휠 시스템의 지원을 받을 수 있다.For example, fixed flywheel systems are used as uninterruptible power supplies (UPSs) in data storage centers and hospitals. Grid balancing tasks, which are increasingly important due to increased use of solar and wind power, can also be supported by flywheel systems.

많은 부하 주기에 직면할 때도 수명이 길 뿐만 아니라 필요 시 즉시 저장된 에너지를 제공할 수 있기 때문에 이와 같은 기술은 이와 같은 응용 분야에서 이상적인 선택이다.This technology is an ideal choice for such applications because of its long lifespan in the face of many load cycles and the ability to provide stored energy immediately when needed.

다만, 회전하는 대량 저장 장치를 통한 에너지 절약의 기본 원칙은 쉽게 이해될 수 있지만, 효과적이고 안전한 시스템을 설계하는 것은 상당히 어렵다.While the basic principles of energy savings with rotating mass storage devices can be easily understood, it is quite difficult to design an effective and safe system.

에너지 저장 장치로서의 플라이휠의 효율성을 보장하기 위하여 마찰을 통한 지속적인 손실은 최소로 줄여야 한다.In order to ensure the efficiency of the flywheel as an energy storage device, continuous losses through friction must be reduced to a minimum.

이렇게 하기 위하여 플라이휠의 하우징(housing)은 낮은 압력 또는 진공 상태를 유지하여야 한다.To do this, the housing of the flywheel must be maintained at low pressure or vacuum.

결과적으로 하우징(housing)을 진공에 가깝게 유지하므로 열 발생과 에너지 손실이 모두 대폭 감소할 수 있다.As a result, the housing is kept close to vacuum, so both heat generation and energy loss can be significantly reduced.

따라서, 마찰과 같은 에너지 손실을 최소화하기 위하여 플라이휠의 하우징(housing)과 같이 내부가 외부보다 압력이 낮거나 진공을 유지할 수 있는 적합한 하우징(housing) 구조를 제안할 필요가 있다.Therefore, there is a need to propose a suitable housing structure in which the interior is lower in pressure than the outside or can maintain a vacuum, such as the housing of the flywheel, in order to minimize energy losses such as friction.

2. 플라이휠 에너지 저장장치(Flywheel energy storage system)2. Flywheel energy storage system

플라이휠 에너지 저장장치(Flywheel energy storage system)를 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.More specifically, the flywheel energy storage system (Flywheel energy storage system) as follows.

플라이휠 에너지 저장장치(Flywheel energy storage system)는 공급받은 전기에너지를 모터(motor)를 이용하여 회전체(rotor)를 빠르게 회전시켜 전기에너지를 회전에너지 형태로 바꾸어 저장하는 장치이다.Flywheel energy storage system (Flywheel energy storage system) is a device for converting the electrical energy into a rotational energy form by rotating the rotor (rotator) using a motor (motor) to quickly rotate the supplied electrical energy.

또한, 일반적으로 회전축을 구비한 회전체(또는 로터)는 스틸(steel)과 같은 금속재를 저속에서 이용하거나 복합재(composite)를 활용하여 회전체를 구성한다.In addition, a rotating body (or a rotor) having a rotating shaft generally uses a metal material such as steel at a low speed or uses a composite to form the rotating body.

또한, 플라이휠 에너지 저장장치(Flywheel energy storage system)는 도 1과 같이 일반적으로 플라이휠 관리시스템(FMS, flywheel management system), 주파수 및 전압을 변환하기 위한 전력변환장치(PCS, power conditioning system), 에너지관리시스템(PMS, power management system) 등을 포함하여 구성된다.In addition, a flywheel energy storage system (Flywheel energy storage system) is generally shown in Figure 1 flywheel management system (FMS), power conversion system (PCS, power conditioning system) for converting frequency and voltage, energy management And a power management system (PMS).

그럼, 본 발명을 본격적으로 설명하기 전에 밀폐용 하우징 형태를 설명하면 다음과 같다.Then, before describing the present invention in earnest, the sealing housing form will be described.

일반적으로 회전체를 가지고 있는 기계장치는 윗면과 그와 마주보고 있는 아랫면의 형태를 원으로 하여 구성하는 도 2에 도시된 바와 같은 실린더(cylinder) 또는 디스크(disk) 형태가 대부분이다.In general, a mechanical device having a rotating body is most often a cylinder or disk type as shown in FIG. 2, which is formed by a circle having an upper surface and a lower surface facing it.

마찬가지로 플라이휠 에너지 저장장치(Flywheel energy storage system)의 밀폐용 하우징의 형태도 도 2와 같이 실린더 또는 납작한 실린더(disk type) 형태로 이루어져 있다.Similarly, the sealing housing of the flywheel energy storage system (Flywheel energy storage system) is also formed in the form of a cylinder or a flat cylinder (disk type) as shown in FIG.

또한, 플라이휠 에너지 저장장치(Flywheel energy storage system)는 하우징 안에서 회전체(rotor)가 회전함으로써 에너지를 저장하는 방식이기 때문에 회전 중 에너지 손실을 최소화하는 것이 핵심적인 기술이다.In addition, since flywheel energy storage systems store energy by rotating a rotor in a housing, minimizing energy loss during rotation is a core technology.

또한, 에너지 손실은 주로 회전체(로터)를 지탱하고 회전을 유지하기 위한 베어링과 같은 지지부재(기계 또는 전자기 베어링 등을 포함)에 의한 마찰 손실과 에너지 전송 간 발생(전기적 손실 또는 열에너지로 변환되는 손실)하는 손실 등이 있다.In addition, energy loss mainly occurs between frictional losses and energy transfer (including electrical or thermal energy) by supporting members (including mechanical or electromagnetic bearings) such as bearings to support and maintain rotation of the rotor (rotor). Loss).

또한, 진공펌프 및 립씰(Lip seal)를 활용하여 하우징(housing) 내부를 진공 상태로 유지함으로써 회전체(로터, 베어링 등) 속도 증가에 따라 급격하게 손실되는 유체(공기)에 의한 마찰을 최소화한다.In addition, by utilizing a vacuum pump and a lip seal, the inside of the housing is kept in a vacuum state, thereby minimizing friction caused by fluid (air) that is rapidly lost as the speed of the rotor (rotor, bearing, etc.) increases. .

도 3에 도시된 바와 같이, 플라이휠 에너지 저장장치에 대한 종래의 밀폐용 하우징(housing) 형태는 다음과 같다.As shown in FIG. 3, a conventional housing type for a flywheel energy storage device is as follows.

일반적으로 실린더 형태의 밀폐용 하우징의 단면은 도 3의 A type과 같으며, 도 3의 B type 형태로도 제작을 하고 있다.In general, the cross-section of the sealing housing in the form of a cylinder is the same as the A type of FIG. 3, and is also manufactured in the B type of FIG.

또한, 하우징은 내부가 진공상태이거나 외부보다 낮은 압력 때문에 외부 공기압에 의하여 힘을 받게 되며 이를 버티기 위한 하우징의 재질 및 구조물(skin structure)의 두께 등을 결정하게 된다.In addition, the housing is subjected to external air pressure due to a vacuum inside or a pressure lower than the outside, and determines the thickness of the material and skin structure of the housing to sustain it.

종래에는 도 3에 도시된 바와 같이 A type 또는 B type과 같이 상면부 및 하면부이 볼록(convex)한 형태로 압력용기를 제작하고 있으며, 이는 압력용기가 내부 및 외부 간의 압력차가 클 때 주로 사용한다.Conventionally, as shown in FIG. 3, the pressure vessel is manufactured in the form of convex upper and lower portions, such as A type or B type, which is mainly used when the pressure vessel has a large pressure difference between the inside and the outside. .

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 A type 및 B type인 두 가지 형태에 대해 외부 표면에 공기압을 가하는 구조해석을 해보았고, B type의 경우 A type보다 응력의 크기가 훨씬 작으며, 이는 공기와 접촉하는 면적이 A type보다 넓기 때문인 것으로 파악된다.In addition, as shown in FIG. 3, the structural analysis of applying air pressure to the outer surface of the two types, A type and B type, was performed. In the case of B type, the magnitude of the stress is much smaller than that of the A type. This is because the contact area is larger than the A type.

따라서, 종래의 밀폐형 하우징은 상면부 및 하면부이 일반적인 평판(flat) 형태인 A type보다 외측으로 볼록한 형태인 B type이 매우 유리하다.Accordingly, in the conventional hermetic housing, the B type having a convex shape toward the outside of the A type, in which the upper and lower surfaces thereof are generally flat, is very advantageous.

3. 본 발명이 제안하는 밀폐형 하우징3. Hermetic housing proposed by the present invention

한편, 본 발명자는 밀폐형 하우징의 상면부 및 하면부이 일반적인 평판(flat) 형태인 A type보다 유리한 외측으로 볼록한 형태인 B type의 기술에서 한층 더 발전된 기술을 개발하고자 다음과 같이 여러 해 동안 연구노력했다.On the other hand, the present inventors have tried for many years as follows to develop a more advanced technology in the type B technology, the upper and lower parts of the hermetic housing is advantageously outwardly convex than the A flat type general flat type. .

도 4에 도시된 바와 같이 B type뿐만 아니라 C type 형태에 대한 구조해석을 해 본 결과, 외부압력이 내부보다 높을 때는 C type 형태의 하우징이 응력이 낮고 응력분포(stess distribution)가 고르게 나타났다.As shown in FIG. 4, as a result of structural analysis of the C type as well as the B type, when the external pressure was higher than the inside, the C type housing showed a low stress and a uniform stress distribution.

여기서, 도 4에서 A type은 상면부 및 하면부가 일반적인 평평한 평판(flat) 형태이고, B type은 상면부 및 하면부가 외측으로 볼록(convex)한 형태이며, C type은 상면부 및 하면부가 내측으로 오목(concave)한 형태이다.Here, in FIG. 4, A type is a flat flat surface having a top portion and a bottom portion, and B type has a shape in which the top portion and the bottom portion are convex outward, and C type is the top portion and the bottom portion inward. It is concave.

이에 본 발명에서는 내부가 외부보다 압력이 낮은 경우, 오목한(Concave) 형태의 하우징(housing)의 사용을 제안한다.Accordingly, the present invention proposes the use of a concave housing when the inside has a lower pressure than the outside.

본 발명에서 유한요소법(FEM, Finite Element Method)을 이용한 구조해석은 다음과 같다.In the present invention, the structural analysis using the finite element method (FEM) is as follows.

본 해석에서는 일반적인 구조물의 재질로서 사용하고 있는 스테인리스 스틸(stainless steel)을 사용하였으며, 탄성계수(Elastic modulus 또는 Young’s modulus)는 193 GPa, 밀도는 8,000kg/m3로 하였다.In this analysis, stainless steel used as the material of the general structure was used. The elastic modulus (Elastic modulus or Young's modulus) was 193 GPa and the density was 8,000 kg / m 3 .

참고로, 본 발명에서 밀폐형 하우징은 내부 및 외부로 구분되고 상기 내부에 소정 공간이 형성되며 상기 내부 및 외부의 경계면을 이룬다.For reference, in the present invention, the hermetic housing is divided into an inside and an outside, and a predetermined space is formed therein, and forms an interface between the inside and the outside.

3-1. 제1 실시 예3-1. First embodiment

본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징 및 비교 대상인 밀폐형 하우징은 실린더(cylinder) 형상으로, 도 5에 도시된 바와 같이 A type은 상면부 및 하면부가 일반적인 평평한 원판 형태이고, B type은 상면부 및 하면부가 외측으로 볼록(convex)한 형태이며, C type은 상면부 및 하면부가 내측으로 오목(concave)한 형태이다.As shown in FIG. 5, the sealed housing according to the first embodiment of the present invention and the sealed housing to be compared have a cylindrical shape. As shown in FIG. 5, the A type has a flat plate shape, and the B type is a top surface. And the lower surface portion is convex outward, and the C type has a shape in which the upper surface portion and the lower surface portion are concave inwardly.

또한, 본 발명에서 제안하는 밀폐형 하우징 및 비교 대상인 밀폐형 하우징은 내부 압력(Pi)이 진공(0)이고 외부 압력(Po)이 대기압(1atm= 1013hPa)의 조건으로 실험되었다.Also, the hermetic housing and the comparison target hermetic housing proposed by the present invention were tested under the conditions of internal pressure (P i) is a vacuum (0) and external pressure (P o), the atmospheric pressure (1atm = 1013hPa).

다만, 본 발명에서 제안하는 밀폐형 하우징은 내부 압력(Pi)이 외부 압력(Po)보다 낮은 조건이면 충분하고 내부 압력(Pi)이 대기압보다 낮은 조건으로 0Pa 이상에서 1013hPa 미만 범위를 만족시킨다.However, the hermetic housing that suggested by the present invention satisfies the 1013hPa less than the range of more than 0Pa at a low condition is sufficient and the internal pressure (P i) low condition than the atmospheric pressure than the internal pressure (P i) is the external pressure (P o) .

진공 영역에 대해서 더욱 구체적으로 설명하면, 일반적으로 진공영역에 따른 진공펌프의 종류와 적용 공정은 다음의 [표 1]과 같이 구분될 수 있다.In more detail with respect to the vacuum region, in general, the type and application process of the vacuum pump according to the vacuum region can be divided as shown in Table 1 below.

참고로, 본 발명은 내부 압력이 외부 대기압보다 낮은 1013hPa 미만으로 저진공(Rough Vacuum) 영역을 포함한 극고진공(Extremely High Vacuum)까지 진공 영역 전체에 보다 효율적으로 적용될 수 있고, 에너지 저장용 플라이휠(Flywheel)은 일반적으로 중진공 영역(1Torr이하)에서 구동된다.For reference, the present invention can be more efficiently applied to the entire vacuum region up to Extremely High Vacuum including the Rough Vacuum region with an internal pressure of less than 1013 hPa lower than the external atmospheric pressure, and a flywheel for energy storage. ) Is generally driven in the medium vacuum region (1 Torr or less).

진공영역Vacuum area 범위range 적용되는 공정Applied Process 진공펌프 기종Vacuum pump model 저진공
(Rough Vacuum)
Low vacuum
(Rough Vacuum)
대기압 ~ 1 Torr
(1013hPa ~ 133 Pa)
Atmospheric pressure ~ 1 Torr
(1013hPa ~ 133 Pa)
진공흡착이송, 인쇄기 자동급지, 진공농폭반응기, 분말충진, 진공성형, 진공포장Vacuum adsorption transfer, automatic feeding of printer, vacuum enrichment reactor, powder filling, vacuum forming, vacuum packaging 건식 로터리 베인 펌프, 급유식 로터리 베인펌프, 수봉식 펌프, 스팀 이젝터, 냉매 가스주입용Dry rotary vane pump, lubricated rotary vane pump, water seal pump, steam ejector, refrigerant gas injection
중진공
(Fine Vacuum)
Medium vacuum
(Fine Vacuum)
1 Torr ~ 10-3 Torr
(133Pa ~ 0.13Pa)
1 Torr to 10 -3 Torr
(133 Pa ~ 0.13 Pa)
진공건조, 탈기장치, 진공함침, 진공증류, 진공소결Vacuum drying, degasser, vacuum impregnation, vacuum distillation, vacuum sintering 다단식 로터리 베인펌프, 다신식 스팀 이젝트, 루츠펌프, 피스톤 펌프, 확산펌프Multi-stage rotary vane pump, multi-steam steam eject, roots pump, piston pump, diffusion pump
고진공
(High Vacuum)
High vacuum
(High Vacuum)
10-3 Torr ~ 10-7 Torr
(0.13Pa ~ 1.3×10-5 Pa)
10 -3 Torr to 10 -7 Torr
(0.13 Pa ~ 1.3 × 10 -5 Pa)
진공코팅, 진공동결 건조, 진공합금, 신소재합금Vacuum coating, vacuum freeze drying, vacuum alloy, new material alloy 확산펌프, 터보분자펌프, 흡착펌프, 저온냉각펌프, 승하펌프Diffusion Pump, Turbo Molecular Pump, Adsorption Pump, Low Temperature Cooling Pump, Lift Pump
초고진공
(Ultrahigh Vacuum)
Ultra high vacuum
Ultrahigh Vacuum
10-7 Torr ~10-10 Torr
(1.3×10-5 Pa ~ 1.3×10-8 Pa)
10 -7 Torr ~ 10 -10 Torr
(1.3 × 10 -5 Pa ~ 1.3 × 10 -8 Pa)
전자현미경, 플라즈마발생기, 표면연구, 재료분석Electron microscope, plasma generator, surface study, material analysis 터보분자펌프, 저온 냉각펌프, 크라이오 펌프, 케터 펌프Turbomolecular pump, cryogenic pump, cryo pump, keter pump
극고진공
(Extremely High Vacuum)
Ultra high vacuum
(Extremely High Vacuum)
10-10 Torr 이하
(1.3×10-8 Pa 이하)
10 -10 Torr or less
(1.3 × 10 -8 Pa or less)
원자핵연구, 입자가속, 우주실험, 물리연구Nuclear Research, Particle Acceleration, Space Experiments, Physics Research 터보분자펌프, 저온 냉각펌프, 이온펌프Turbomolecular Pump, Low Temperature Cooling Pump, Ion Pump

또한, C type의 이점을 객관적으로 비교하기 위하여, B type과 C type은 압력이 가해지는 외부 표면적의 크기 및 곡률 반경이 같은 상태로 해석을 수행하였다.In addition, in order to objectively compare the advantages of C type, B type and C type were analyzed with the same size and radius of curvature of the outer surface area under pressure.

한편, C type(concave) 하우징은 B type과 같은 외부로 볼록한 부분이 없기 때문에 A type과 같은 크기의 공간에 설치가 가능한 상당한 이점이 있다.On the other hand, the C type (concave) housing has a significant advantage that can be installed in the same size as the A type because there is no externally convex portion such as B type.

또한, C type(concave)은 다른 형태(A 및 B type)와 달리 응력 크기가 상대적으로 낮기 때문에 구조적으로 더 강건하며, 이로 인하여 하우징(housing) 벽면의 두께를 보다 얇게 제작할 수 있도록 하며, 보다 낮은 강도의 재질을 사용할 수 있는 이점이 있다.In addition, the C type (concave) is structurally more robust because of the relatively low stress level, unlike other types (A and B type), thereby making the thickness of the housing wall thinner, There is an advantage that the material of strength can be used.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징의 구조에 대한 유한요소법(FEM, Finite Element Method)을 이용한 분석은 다음과 같다.Analysis using the finite element method (FEM) of the structure of the hermetic housing according to the first embodiment of the present invention is as follows.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징 및 비교 대상인 종래의 밀폐형 하우징은 속이 빈 실린더(cylinder) 형상으로, 도 6은 상면부와 측면부가 만나는 모서리 부근을 확대하여 본 발명이 제안하는 오목(concave)한 형태, 종래의 일반(normal)적인 평평한 형태 및 볼록(convex)한 형태를 보여주고 있다.The hermetic housing according to the first embodiment of the present invention and the conventional hermetic housing to be compared have a hollow cylinder shape, and FIG. 6 is a concave proposed by the present invention by enlarging the vicinity of the corner where the upper surface portion and the side portion meet. ), The conventional normal flat shape and the convex shape are shown.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들은 경계면의 두께가 7.5mm 경우로, 도 7과 같은 실험결과 응력분포 데이터를 얻었다.Shapes and comparative shapes of the hermetic housing (housing) according to the first embodiment of the present invention is the case that the thickness of the interface surface of 7.5mm, the stress distribution data obtained as shown in FIG.

도 7에 도시된 바와 같이, 일반적인 형태(normal shape)의 A type은 최고 응력(σmax)이 273.8MPa이고 측면부와 만나는 상면부 또는 하면부의 테두리 부근에 응력이 심하게 집중되는 것을 알 수 있으며, 외측으로 볼록(convex)한 형태의 B type은 최고 응력(σmax)이 외측 중앙에 189.0MPa이고 상면부 또는 하면부의 외측 중앙으로 응력이 높아지는 것을 알 수 있으며, 내측으로 오목(concave)한 형태의 C type은 최고 응력(σmax)이 내측 중앙에 101.6MPa으로 A type의 최고 응력보다 작아 약 1/3 정도이고 B type의 최고 응력보다 작아 약 1/2 정도이다.As shown in FIG. 7, the A type of the normal shape has a maximum stress (σ max ) of 273.8 MPa, and it can be seen that the stress is severely concentrated in the vicinity of the edge of the upper or lower surface portion which meets the side portion. The convex type B has a maximum stress (σ max ) of 189.0 MPa at the outer center and a higher stress at the outer center of the upper or lower surface, and concave inward. The type has the highest stress (σ max ) at the inner center of 101.6MPa, which is about one third smaller than the highest stress of the A type, and about 1/2 smaller than the highest stress of the B type.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들은 경계면의 두께가 10.0mm 경우로, 도 8과 같은 실험결과 응력분포 데이터를 얻었다.Shapes and comparative shapes of the hermetic housing (housing) according to the first embodiment of the present invention is 10.0mm thickness of the interface, the stress distribution data obtained as shown in FIG.

도 8에 도시된 바와 같이, 일반적인 형태(normal shape)의 A type은 최고 응력(σmax)이 183.6MPa이고 측면부와 만나는 상면부 또는 하면부의 테두리 부근에 응력이 심하게 집중되는 것을 알 수 있으며, 외측으로 볼록(convex)한 형태의 B type은 최고 응력(σmax)이 외측 중앙에 95.2MPa이고 상면부 또는 하면부의 외측 중앙으로 응력이 높아지는 것을 알 수 있으며, 내측으로 오목(concave)한 형태의 C type은 최고 응력(σmax)이 내측 중앙에 73.7MPa으로 A type의 최고 응력보다 작아 약 1/3 정도이고 B type의 최고 응력보다 작아 약 2/3 정도이다.As shown in FIG. 8, the normal type A type has a maximum stress (σ max ) of 183.6 MPa, and it can be seen that the stress is severely concentrated in the vicinity of the edge of the upper or lower surface portion that meets the side portion. The convex type B has a maximum stress (σ max ) of 95.2 MPa at the outer center and a higher stress at the outer center of the upper or lower surface, and concave inward. The type has the highest stress (σ max ) at 73.7 MPa in the inner center, which is about one third smaller than the highest stress of the A type, and about 2/3 smaller than the highest stress of the B type.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들은 경계면의 두께가 12.5mm 경우로, 도 9와 같은 실험결과 응력분포 데이터를 얻었다.Shapes and comparative shapes of the hermetic housing (housing) according to the first embodiment of the present invention is 12.5mm thickness of the interface, the stress distribution data obtained as shown in FIG.

도 9에 도시된 바와 같이, 일반적인 형태(normal shape)의 A type은 최고 응력(σmax)이 130.3MPa이고 측면부와 만나는 상면부 또는 하면부의 테두리 부근에 응력이 심하게 집중되는 것을 알 수 있으며, 외측으로 볼록(convex)한 형태의 B type은 최고 응력(σmax)이 64.4MPa이고 상면부 또는 하면부의 외측 중앙으로 응력이 높아지는 것을 알 수 있으며, 내측으로 오목(concave)한 형태의 C type은 최고 응력(σmax)이 57.9MPa으로 A type의 최고 응력보다 작아 약 1/2 정도이고 B type의 최고 응력보다 작아 약 4/5 정도이다.As shown in FIG. 9, in the A type of a normal shape, it can be seen that the maximum stress (σ max ) is 130.3 MPa and the stress is severely concentrated in the vicinity of the edge of the upper or lower surface portion that meets the side portion. It can be seen that the convex type B has the highest stress (σ max ) of 64.4 MPa and the stress increases to the outer center of the upper surface or the lower surface, and the C type of the concave shape is the highest. The stress (σ max ) is 57.9 MPa, which is about 1/2 smaller than the highest stress of A type and about 4/5 smaller than the highest stress of B type.

본 발명의 제1 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들은 경계면의 두께가 15.0mm 경우로, 도 10과 같은 실험결과 응력분포 데이터를 얻었다.Shapes and comparative shapes of the hermetic housing (housing) according to the first embodiment of the present invention, when the thickness of the interface is 15.0mm, the stress distribution data obtained as shown in FIG.

도 10에 도시된 바와 같이, 일반적인 형태(normal shape)의 A type은 최고 응력(σmax)이 86.7MPa이고 측면부와 만나는 상면부 또는 하면부의 테두리 부근에 응력이 심하게 집중되는 것을 알 수 있으며, 외측으로 볼록(convex)한 형태의 B type은 최고 응력(σmax)이 48.6MPa이고 상면부 또는 하면부의 외측 중앙으로 응력이 높아지는 것을 알 수 있으며, 내측으로 오목(concave)한 형태의 C type은 최고 응력(σmax)이 47.1MPa으로 A type의 최고 응력보다 작아 약 1/2 정도이고 B type의 최고 응력보다 1.5MPa이 작다.As shown in FIG. 10, in the A type of the normal shape, the highest stress σ max is 86.7 MPa, and the stress is intensely concentrated near the edge of the upper or lower surface portion that meets the side portion. It can be seen that the convex type B has the highest stress (σ max ) of 48.6 MPa and the stress increases to the outer center of the upper surface or the lower surface, and the C type of the concave shape is the highest. The stress (σ max ) is 47.1 MPa, which is about 1/2 less than the maximum stress of A type, and 1.5 MPa is less than the maximum stress of B type.

따라서, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 C type의 밀폐형 하우징(housing)은 A type 또는 B type의 밀폐형 하우징보다 응력 크기가 낮고 응력 분포가 고르게 되어 있어 구조적으로 보다 견실하다.Accordingly, the C type hermetic housing according to the first embodiment of the present invention has a lower stress magnitude and an even stress distribution than the A type or B type hermetic housing, which is structurally more robust.

이로 인하여 경계면(상면부, 하면부 및 측면부)의 두께를 A type 또는 B type보다 얇게 제작할 수 있고 A type 또는 B type보다 낮은 강도의 재질을 사용할 수 있다.Because of this, the thickness of the interface (upper surface, lower surface and side surface) can be made thinner than A type or B type, and a material of lower strength than A type or B type can be used.

또한, 경계면의 두께가 얇을수록 오목(concave)한 형상의 영향을 많이 받아 유리하다.In addition, the thinner the thickness of the interface is advantageous to the influence of the concave shape.

또한, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 C type의 밀폐형 하우징(housing)은 원판면 테두리 부근에 응력이 높으므로 상기 테두리 부근만 국부적으로 두께를 보완할 수 있다.In addition, since the C type hermetic housing according to the first embodiment of the present invention has a high stress near the edge of the disc surface, only the edge may be locally supplemented.

또한, 면과 면이 만나는 부근에 두께를 보강하기 쉬운 구조이기 때문에 제작하기 매우 유리하다.In addition, since the structure is easy to reinforce the thickness in the vicinity of the face meets, it is very advantageous to manufacture.

또한, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 C type의 밀폐형 하우징(housing)은 종래의 B type과 같은 외부로 볼록한 부분이 없기 때문에 A type과 같은 크기와 형태의 공간 안에 충분히 설치가 가능하다.In addition, since the C type hermetic housing according to the first embodiment of the present invention has no externally convex portion like the conventional B type, the C type hermetic housing can be sufficiently installed in a space of the same size and shape as the A type.

따라서, 종래 B type의 공간적 불리함을 해소할 뿐만 아니라 종래 A type의 공간적 장점보다 더욱 우수하여 여유 공간을 확보할 수도 있다.Therefore, not only to solve the spatial disadvantage of the conventional B type, but also superior to the spatial advantages of the conventional A type, it is possible to secure the free space.

3-2. 제2 실시 예3-2. Second embodiment

본 발명의 제2 실시 예에 따른 밀폐형 하우징 및 비교 대상인 밀폐형 하우징은 속이 빈 실린더 형상으로, 도 11에 도시된 바와 같이 A type은 상면부 및 하면부가 일반적인 평평한 원판 형태이고, B-1 type은 상면부 및 하면부가 외측으로 볼록(convex)한 형태이며, C-1 type은 상면부 및 하면부가 내측으로 오목(concave)한 형태이다.The hermetic housing according to the second embodiment of the present invention and the hermetically sealed housing to be compared have a hollow cylinder shape, and as shown in FIG. 11, A type is a flat disc shape in which a top surface and a bottom surface are generally flat, and B-1 type is a top surface. The upper and lower surfaces are convex to the outside, and the C-1 type has the upper and lower surfaces concave to the inside.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이 A type은 측면부가 일반적인 수직한 중공의 원기둥 형태이고, B-1 type은 측면부가 외측면으로 볼록(convex)한 타이어(tire) 형태이며, C-1 type은 측면부가 내측으로 오목(concave)한 호리병 형태이다.In addition, as shown in FIG. 11, the A type is a vertical hollow cylindrical shape having a side portion in general, and the B-1 type is a tire shape in which the side portion is convexed to the outer surface. It is shaped like a vial with concave sides.

또한, 본 발명에서 제안하는 밀폐형 하우징 및 비교 대상인 밀폐형 하우징은 내부 압력(Pi)이 진공(0)이고 외부 압력(Po)이 대기압(1atm= 1013hPa)의 조건으로 실험되었다.Also, the hermetic housing and the comparison target hermetic housing proposed by the present invention were tested under the conditions of internal pressure (P i) is a vacuum (0) and external pressure (P o), the atmospheric pressure (1atm = 1013hPa).

다만, 본 발명에서 제안하는 밀폐형 하우징은 내부 압력(Pi)이 외부 압력(Po)보다 낮은 조건이면 충분하고 내부 압력(Pi)이 대기압보다 낮은 조건으로 0hPa 이상에서 1013hPa 미만 범위를 만족시킨다.However, the hermetic housing that suggested by the present invention satisfies the 1013hPa less than the range above 0hPa a low condition is sufficient and the internal pressure (P i) low condition than the atmospheric pressure than the internal pressure (P i) is the external pressure (P o) .

또한, C-1 type의 이점을 객관적으로 비교하기 위하여, B-1 type과 C-1 type은 압력이 가해지는 외부 표면적의 크기 및 곡률 반경이 같은 상태로 해석을 수행하였다.In addition, to objectively compare the advantages of the C-1 type, the B-1 type and the C-1 type were analyzed with the same size and radius of curvature of the outer surface area under pressure.

한편, C-1 type(concave) 하우징은 B-1 type과 같은 외부로 볼록한 부분이 없기 때문에 A type과 같은 크기 또는, 보다 작은 형태의 공간에 설치가 가능한 상당한 이점이 있다.On the other hand, the C-1 type (concave) housing has a significant advantage that can be installed in a space of the same size or smaller form as the A type because there is no externally convex portion, such as B-1 type.

또한, C-1 type(concave)은 다른 형태(A 및 B-1 type)와 달리 응력 수준이 낮기 때문에 구조적으로 더 강건하며, 이로 인하여 하우징(housing) 측면부의 두께를 보다 얇게 제작할 수 있도록 하며, 보다 낮은 강도의 재질을 사용할 수 있는 이점이 있다.In addition, the C-1 type (concave) is structurally stronger because of the low stress level, unlike other forms (A and B-1 type), thereby making the thickness of the housing side portion thinner, There is an advantage that a lower strength material can be used.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 밀폐형 하우징의 구조에 대한 유한요소법(FEM, Finite Element Method)을 이용한 분석은 다음과 같다.Analysis using the finite element method (FEM) of the structure of the hermetic housing according to the second embodiment of the present invention is as follows.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 밀폐형 하우징 및 비교 대상인 종래의 밀폐형 하우징은 도 2와 같은 실린더(cylinder) 또는 디스크(disk) 형상으로, 도 12는 본 발명이 제안하는 경계면 전체가 오목(concave)한 형태, 종래의 일반(normal)적인 평평한 형태 및 상·하면부의 볼록(convex)한 형태에 측면부의 볼록(convex)한 상태를 추가하여 보여주고 있다.The hermetic housing according to the second embodiment of the present invention and the conventional hermetic housing to be compared are in the shape of a cylinder or a disk as shown in FIG. 2, and FIG. 12 is a concave whole of the interface proposed by the present invention. The convex state of the side part is shown in addition to the convex form of one form, the conventional normal flat form and the upper and lower surfaces.

본 발명의 제2 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들은 경계면의 두께가 10.0mm 경우로, 도 12와 같은 실험결과 응력분포 데이터를 얻었다.Shapes and comparative shapes of the hermetic housing (housing) according to the second embodiment of the present invention is 10.0mm thickness of the interface, the stress distribution data obtained as shown in FIG.

도 12에 도시된 바와 같이, 일반적인 형태(normal shape)의 A type은 최고 응력(σmax)이 183.6MPa이고 측면부와 만나는 상면부 또는 하면부의 테두리 부근에 응력이 심하게 집중되는 것을 알 수 있으며, 외측으로 볼록(convex)한 형태의 B-1 type은 최고 응력(σmax)이 95.0MPa이고 상면부 또는 하면부의 외측 중앙으로 응력이 높아지는 것을 알 수 있으며, 내측으로 오목(concave)한 형태의 C-1 type은 최고 응력(σmax)이 73.6MPa으로 A type의 최고 응력보다 작아 약 2/5 정도이고 B type의 최고 응력보다 작아 약 2/3 정도이다.As shown in FIG. 12, in the A type of a normal shape, it can be seen that the maximum stress (σ max ) is 183.6 MPa, and the stress is severely concentrated in the vicinity of the edge of the upper surface or the lower surface that meets the side portion. The convex B-1 type has a maximum stress (σ max ) of 95.0 MPa and the stress increases to the outer center of the upper or lower surface part, and the C- concave shape is concave inward. Type 1 has a maximum stress (σ max ) of 73.6 MPa, which is about 2/5 less than the maximum stress of Type A, and about 2/3 less than the maximum stress of Type B.

따라서, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 C-1 type의 밀폐형 하우징(housing)은 A type 또는 B-1 type의 밀폐형 하우징보다 응력 수준이 낮고 응력 분포가 고르게 되어 있어 구조적으로 보다 견실하다.Accordingly, the C-1 type hermetic housing according to the second embodiment of the present invention has a lower stress level and an even stress distribution than the A type or B-1 type hermetic housing, and thus is more structurally robust.

이로 인하여 경계면(상면부, 하면부 및 측면부)의 두께를 A type 또는 B-1 type보다 얇게 제작할 수 있으며 A type 또는 B-1 type보다 낮은 강도의 재질을 사용할 수 있다.Because of this, the thickness of the interface (upper surface, lower surface and side portion) can be made thinner than A type or B-1 type, and materials of lower strength than A type or B-1 type can be used.

또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 C-1 type의 밀폐형 하우징(housing)은 상면부 또는 하면부의 테두리 부근에 응력이 높으므로 상기 테두리 부근만 국부적으로 두께를 보완할 수 있다.In addition, the C-1 type sealed housing according to the second embodiment of the present invention has a high stress in the vicinity of the edge of the upper surface or the lower surface, so that only the vicinity of the edge may locally compensate for the thickness.

또한, 면과 면이 만나는 부근에 두께를 보강하기 쉬운 구조이기 때문에 제작하기 매우 유리하다.In addition, since the structure is easy to reinforce the thickness in the vicinity of the face meets, it is very advantageous to manufacture.

또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 C-1 type의 밀폐형 하우징(housing)은 종래의 B-1 type과 같은 외부로 볼록한 부분이 없기 때문에 A type과 같은 크기와 형태의 공간 안에 충분히 설치가 가능하다.In addition, since the C-1 type hermetic housing according to the second embodiment of the present invention does not have an externally convex portion like the conventional B-1 type, the C-1 type hermetic housing is sufficiently installed in a space of the same size and shape as the A type. It is possible.

따라서, 종래 B-1 type의 공간적 불리함을 해소할 뿐만 아니라 종래 A type의 공간적 장점보다 더욱 우수하여 여유 공간을 확보할 수도 있다.Therefore, not only to solve the spatial disadvantage of the conventional B-1 type, but also superior to the spatial advantages of the conventional A type can also secure a free space.

3-3. 제3 실시 예3-3. Third embodiment

본 발명의 제3 실시 예에 따른 밀폐형 하우징 및 비교 대상인 밀폐형 하우징은 속이 빈 육면체 형상으로, 도 13에 도시된 바와 같이 A' type은 상하 및 사방이 사각형인 육면체의 일반적인 평평한 평판(flat) 형태이고, B' type은 상하 및 사방이 사각형인 육면체의 외측으로 볼록(convex)한 형태이며, C' type은 상하 및 사방이 사각형인 육면체의 내측으로 오목(concave)한 형태이다.The sealed housing according to the third embodiment of the present invention and the sealed housing to be compared have a hollow hexahedron shape, and as shown in FIG. 13, A 'type is a general flat flat form of a hexahedron having a square top and bottom sides. , B 'type is a convex form (convex) to the outside of the cube, the top and bottom and the rectangle is square, C' type is concave (concave) inside the cube.

또한, 본 발명에서 제안하는 밀폐형 하우징 및 비교 대상인 밀폐형 하우징은 내부 압력(Pi)이 진공(0)이고 외부 압력(Po)이 대기압(1atm= 1013hPa)의 조건으로 실험되었다.Also, the hermetic housing and the comparison target hermetic housing proposed by the present invention were tested under the conditions of internal pressure (P i) is a vacuum (0) and external pressure (P o), the atmospheric pressure (1atm = 1013hPa).

다만, 본 발명에서 제안하는 밀폐형 하우징은 내부 압력(Pi)이 외부 압력(Po)보다 낮은 조건이면 충분하고 내부 압력(Pi)이 대기압보다 낮은 조건으로 0hPa 이상에서 1013hPa 미만 범위를 만족시킨다.However, the hermetic housing that suggested by the present invention satisfies the 1013hPa less than the range above 0hPa a low condition is sufficient and the internal pressure (P i) low condition than the atmospheric pressure than the internal pressure (P i) is the external pressure (P o) .

또한, C' type의 이점을 객관적으로 비교하기 위하여, A' type, B' type 및 C' type은 경계면의 두께가 10mm이고 한 변의 길이가 1,340mm로 동일한 상태로 해석을 수행하였다.In addition, in order to objectively compare the advantages of the C 'type, the analysis of the A' type, B 'type and C' type with the thickness of the interface 10mm and the length of one side was 1340mm the same.

한편, C' type(concave) 하우징은 B' type과 같은 외부로 볼록한 부분이 없기 때문에 A' type과 같은 크기 또는, 보다 작은 형태의 공간에 설치가 가능한 상당한 이점이 있다.On the other hand, the C 'type (concave) housing has a significant advantage that can be installed in a space of the same size or smaller form as the A' type because there is no externally convex portion, such as B 'type.

또한, C' type(concave)은 다른 형태(A' 및 B' type)와 달리 응력 수준이 낮기 때문에 구조적으로 더 강건하며, 이로 인하여 하우징(housing)의 두께를 보다 얇게 제작할 수 있도록 하며, 보다 낮은 강도의 재질을 사용할 수 있는 이점이 있다.In addition, the C 'type (concave) is structurally more robust because of the lower stress level, unlike other types (A' and B 'type), thereby making the thickness of the housing (housing) thinner, There is an advantage that the material of strength can be used.

본 발명의 제3 실시 예에 따른 밀폐형 하우징의 구조에 대한 유한요소법(FEM, Finite Element Method)을 이용한 분석은 다음과 같다.Analysis using the finite element method (FEM) of the structure of the hermetic housing according to the third embodiment of the present invention is as follows.

본 발명의 제3 실시 예에 따른 밀폐형 하우징 및 비교 대상인 종래의 밀폐형 하우징은 육면체 형상으로, 도 13은 본 발명이 제안하는 육면의 경계면 전체가 오목(concave)한 형태, 종래의 일반(normal)적인 육면이 평평한 형태 및 육면 전체가 볼록(convex)한 형태를 보여주고 있다.The hermetic housing according to the third embodiment of the present invention and the conventional hermetic housing to be compared have a hexahedral shape, and FIG. 13 is a shape in which the entire interface of the hexagonal surface proposed by the present invention is concave. It has a flat surface and convex shape of the whole surface.

본 발명의 제3 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)의 형상 및 비교 형상들은 경계면의 두께가 10.0mm 경우로, 도 14와 같은 실험결과 응력분포 데이터를 얻었다.Shapes and comparative shapes of the hermetic housing (housing) according to the third embodiment of the present invention, when the thickness of the interface is 10.0mm, the stress distribution data was obtained as shown in FIG.

도 14에 도시된 바와 같이, 일반적인 형태(normal shape)의 A' type은 최고 응력(σmax)이 445.7MPa이고 면과 면이 만나는 테두리 부근에 응력이 심하게 집중되는 것을 알 수 있으며, 외측으로 볼록(convex)한 형태의 B' type은 최고 응력(σmax)이 389.3MPa이고 면과 면이 만나는 테두리 내측에 응력이 집중되는 것을 알 수 있으며, 내측으로 오목(concave)한 형태의 C' type은 최고 응력(σmax)이 271.6MPa이고 면과 면이 만나는 테두리의 꺽이는 부분 속으로 응력이 높아지는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 14, the A 'type of the normal shape has a maximum stress (σ max ) of 445.7 MPa and it can be seen that the stress is severely concentrated near the edge where the face meets the face, and convex to the outside. The convex type B 'type has the highest stress (σ max ) of 389.3 MPa and the stress is concentrated inside the edge where the face meets the surface. The C' type of concave shape is It can be seen that the maximum stress (σ max ) is 271.6MPa and the stress increases in the bending portion of the edge where the face meets.

도 15 내지 도 17은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 밀폐형 하우징 및 비교 대상인 종래의 밀폐형 하우징을 비교하기 위한 도면들로, 도 15는 면과 면이 만나는 모서리 부근을 확대한 단면으로 본 발명이 제안하는 육면체의 오목(concave)한 형태(C' type), 도 16은 육면체의 볼록(convex)한 형태(B' type), 도 17은 육면체의 일반(normal)적인 평평한 형태(A' type)를 보여주고 있다.15 to 17 are views for comparing a hermetic housing according to a third embodiment of the present invention and a conventional hermetic housing to be compared, and FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view of an edge near a face where the face meets the present invention. The concave shape of the proposed cube (C 'type), Figure 16 is a convex shape (B' type) of the cube, Figure 17 is a normal flat shape (A 'type) of the cube Is showing.

따라서, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 C' type의 밀폐형 하우징(housing)은 A' type 또는 B' type의 밀폐형 하우징보다 응력 수준이 낮고 응력 분포가 고르게 되어 있어 구조적으로 보다 견실하다.Accordingly, the C 'type hermetic housing according to the third embodiment of the present invention has a lower stress level and an even distribution of stress than the A' type or B 'type hermetic housing, which is structurally more robust.

이로 인하여 경계면(상면부, 하면부 및 측면부)의 두께를 A' type 또는 B' type보다 얇게 제작할 수 있으며 A' type 또는 B' type보다 낮은 강도의 재질을 사용할 수 있다.Because of this, the thickness of the interface (upper surface, lower surface and side) can be made thinner than A 'type or B' type, and materials of lower strength than A 'type or B' type can be used.

또한, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 C' type의 밀폐형 하우징(housing)은 상면부, 하면부 및 측면부 각각의 테두리 부근에 응력이 높으므로 상기 테두리 부근만 국부적으로 두께를 보완할 수 있을 뿐만 아니라 면과 면이 만나는 보강하기 쉬운 구조의 테두리 부근이기 때문에 제작하기 매우 유리하다.In addition, the C 'type closed housing (housing) according to the third embodiment of the present invention has a high stress in the vicinity of the edge of each of the upper surface portion, the lower surface portion and the side portion, so that only the vicinity of the edge can locally compensate for the thickness. However, it is very advantageous to manufacture because it is near the edge of the easy-to-reinforced structure where the face meets.

또한, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 C' type의 밀폐형 하우징(housing)은 종래의 B' type과 같은 외부로 볼록한 부분이 없기 때문에 A' type과 같은 크기 및 형태의 공간 안에 충분히 설치가 가능하며 종래 B' type의 공간적 불리함을 해소할 뿐만 아니라 종래 A' type의 공간적 장점보다 더욱 우수하여 여유 공간을 확보할 수 있다.In addition, the C 'type sealed housing (housing) according to the third embodiment of the present invention can be sufficiently installed in a space of the same size and shape as the A' type since there is no externally convex portion like the conventional B 'type. It not only solves the spatial disadvantages of the conventional B 'type, but also is superior to the spatial advantages of the conventional A' type, thereby ensuring the free space.

이와 같이, 본 발명이 제안하는 밀폐형 하우징(housing)은 실린더(cylinder) 형상 또는 육면체를 포함한 다면체, 더 나아가 골프공과 같은 구에 가까운 형상에도 확장 적용되어 내부 및 외부로 구분되고 상기 내부에 소정 공간이 형성되며 상기 내부 및 외부의 경계면을 이루되 상기 내부의 압력이 상기 외부의 압력보다 낮게 형성되고 상기 경계면이 내측으로 오목(concave)하게 들어가게 소정 곡률이 형성된다.As such, the enclosed housing proposed by the present invention is extended to be applied to a shape of a cylinder or a polyhedron including a hexahedron, and even a shape close to a sphere, such as a golf ball, which is divided into an interior and an exterior, and a predetermined space is provided in the interior. And a predetermined curvature is formed to form the inner and outer boundaries, the pressure inside the lower than the external pressure, and the interface enters concave inward.

4. 결론4. Conclusion

본 발명의 일실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)은 밀폐된 내부 공간을 갖는 하우징으로,An enclosed housing according to an embodiment of the present invention is a housing having a sealed inner space.

소정 두께의 상면부,An upper surface of a predetermined thickness,

상기 상면부에 대향하여 소정 거리 이격된 소정 두께의 하면부, 및A lower surface portion having a predetermined thickness spaced apart from the upper surface portion by a predetermined distance, and

상기 상면부의 둘레와 상기 하면부의 둘레가 만나 면을 이루는 소정 두께의 측면부를 포함하여 이루어지되,Wherein the circumference of the upper surface portion and the circumference of the lower surface portion is made to include a side portion of a predetermined thickness forming a surface,

상기 내부 공간은 상기 상면부, 하면부 및 측면부에 둘러싸여 형성되는 공간이며,The inner space is a space formed around the upper surface portion, the lower surface portion and the side portion,

상기 내부 공간의 압력이 상기 하우징 외부의 압력보다 낮은 경우, 상기 상면부 및 하면부 각각이 상기 하우징 외부를 향하여 볼록(convex)하게 형성된 경우보다 응력을 낮추고 응력분포를 균일하도록 하기 위하여 상기 상면부 및 하면부 각각을 소정 곡률로 상기 내부 공간 안으로 오목(concave)하게 형성한다.When the pressure of the inner space is lower than the pressure outside the housing, the upper and lower parts to lower the stress and to uniform the stress distribution than the case where each of the upper and lower surfaces are convex toward the exterior of the housing. Each lower surface portion is formed to be concave into the inner space at a predetermined curvature.

여기서, 상기 상면부와 하면부는 그 크기가 같고, 측면부는 상기 상면부 및 하면부와 수직하다.Here, the upper surface portion and the lower surface portion is the same size, the side portion is perpendicular to the upper surface portion and the lower surface portion.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)은 상기 상면부 및 하면부 각각이 원판형이고 측면부가 실린더(cylinder) 형상이다.In addition, the sealed housing according to another embodiment of the present invention (housing) of the upper and lower portions of each of the disk-shaped and the side portion is a cylinder (cylinder) shape.

또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)은 상면부 및 하면부 각각이 사각판형이고, 측면부가 상기 상면부의 모서리와 상기 하면부의 모서리를 연결하는 판형이다.In addition, the hermetic housing according to another embodiment of the present invention (housing) is a top plate and a lower portion of each of the rectangular plate shape, the side portion is a plate shape connecting the edge of the upper surface portion and the edge of the lower surface portion.

또한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 밀폐형 하우징(housing)은 상면부 및 하면부 각각이 다각형상의 판형이고, 측면부가 상기 상면부의 모서리와 상기 하면부의 모서리를 연결하는 판형이다.In addition, the hermetic housing according to another embodiment of the present invention (housing) is a plate-shaped each of the upper surface and the lower surface is a polygonal plate shape, the side portion connecting the edge of the upper surface portion and the edge of the lower surface portion.

또한, 본 발명에서 제안하는 밀폐형 하우징(housing)은 측면부가 소정 공간 안으로 오목(concave)하게 들어가 소정 곡률이 형성된다.In addition, in the hermetic housing proposed by the present invention, the side portion is concave into the predetermined space to form a predetermined curvature.

또한, 본 발명에서 제안하는 밀폐형 하우징(housing)은 내부 공간에 모터의 구동에 의해 회전하는 회전축을 갖는 회전체(rotor)가 제공되고, 상기 회전축이 상기 상면부 및 하면부의 중심을 관통하며, 상기 회전체가 상기 모터의 구동에 의해 발생된 회전력을 저장한다.In addition, the hermetic housing (housing) proposed in the present invention is provided with a rotor having a rotating shaft that rotates by the drive of the motor in the inner space, the rotating shaft passes through the center of the upper and lower surfaces, The rotating body stores the rotation force generated by the driving of the motor.

여기서 회전체는 도 1에 도시된 바와 같이 플라이휠 에너지 저장 장치(Flywheel Energy Storage System)의 로터(rotor)에 해당되고 지지부재는 기계 또는 전자기 베어링 등을 포함한다.Here, the rotating body corresponds to a rotor of a flywheel energy storage system as shown in FIG. 1, and the supporting member includes a mechanical or electromagnetic bearing.

따라서, 본 발명에서 제안하는 밀폐형 하우징은 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.Therefore, the sealed housing proposed in the present invention can expect the following effects.

본 발명의 밀폐형 하우징(C, C-1, C' type)은 종래의 밀폐형 하우징(A, A', B, B-1, 또는 B' type)보다 응력 크기가 낮고 응력 분포가 고르게 되어 있어 구조적으로 견고한 이점이 있다.The hermetic housing (C, C-1, C 'type) of the present invention is lower than the conventional hermetic housing (A, A', B, B-1, or B 'type) has a lower stress magnitude and even distribution of stresses There is a solid advantage.

참고로 A, A' type은 A type 류라 부르고, B, B-1, 또는 B' type은 B type 류라 부르며, C, C-1 또는 C' type는 C type 류라 부른다.For reference, A, A 'type is called A type, B, B-1, or B' type is called B type, and C, C-1 or C 'type is called C type.

또한, 경계면의 두께를 종래보다 얇게 제작할 수 있고 종래보다 낮은 강도의 재질을 사용할 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the thickness of the interface can be made thinner than conventional and that a material having a lower strength than the conventional one can be used.

또한, 본 발명의 밀폐형 하우징(housing)이 테두리 부근에 응력이 높으므로 상기 테두리 부근만 국부적으로 두께를 보완할 수 있을 뿐만 아니라 종래보다 보강하기 쉽고 제작하기 매우 유리한 이점이 있다.In addition, since the hermetic housing of the present invention has a high stress in the vicinity of the rim, not only can the thickness be locally supplemented in the vicinity of the rim, but also has the advantage of being easy to reinforce and easy to manufacture.

또한, 본 발명의 밀폐형 하우징(housing)은 종래의 볼록한 하우징(B type 류)보다 종래의 평평한 하우징(A type 류)과 같은 크기와 형태의 공간 안에 충분히 설치가 가능하다.In addition, the hermetic housing of the present invention can be sufficiently installed in a space of the same size and shape as a conventional flat housing (A type) than a conventional convex housing (B type).

또한, 종래의 볼록한 하우징(B type류)의 공간적 불리함을 해소할 뿐만 아니라 종래 평평한 하우징(A type 류)의 공간적 장점보다 더욱 우수하여 여유 공간을 확보할 수 있는 이점이 있다.In addition, not only to solve the spatial disadvantage of the conventional convex housing (B type), but also superior to the spatial advantages of the conventional flat housing (A type), there is an advantage that can secure a free space.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications, changes, and substitutions without departing from the essential characteristics of the present invention. will be.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. .

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (5)

밀폐된 내부 공간을 갖는 하우징에 있어서,
소정 두께의 상면부,
상기 상면부에 대향하여 소정 거리 이격된 소정 두께의 하면부, 및
상기 상면부의 둘레와 상기 하면부의 둘레가 만나 면을 이루는 소정 두께의 측면부를 포함하여 이루어지되,
상기 내부 공간은 상기 상면부, 하면부 및 측면부에 둘러싸여 형성되는 공간이며,
상기 내부 공간의 압력이 상기 하우징 외부의 압력보다 낮은 경우, 상기 상면부 및 하면부 각각이 상기 하우징 외부를 향하여 볼록(convex)하게 형성된 경우보다 응력을 낮추고 응력분포를 균일하도록 하기 위하여 상기 상면부 및 하면부 각각을 소정 곡률로 상기 내부 공간 안으로 오목(concave)하게 형성한 것을 특징으로 하는 밀폐형 하우징.
In a housing having a closed inner space,
An upper surface of a predetermined thickness,
A lower surface portion having a predetermined thickness spaced apart from the upper surface portion by a predetermined distance, and
Wherein the circumference of the upper surface portion and the circumference of the lower surface portion is made to include a side portion of a predetermined thickness forming a surface,
The inner space is a space formed around the upper surface portion, the lower surface portion and the side portion,
When the pressure of the inner space is lower than the pressure outside the housing, the upper and lower parts to lower the stress and to uniform the stress distribution than the case where each of the upper and lower surfaces are convex toward the exterior of the housing. A closed housing characterized in that each of the lower surface portion is formed to be concave (concave) into the inner space at a predetermined curvature.
제 1 항에 있어서,
상기 상면부 및 하면부 각각은 원판형이고,
상기 측면부는 실린더 형상인 것을 특징으로 하는 밀폐형 하우징.
The method of claim 1,
Each of the upper and lower surfaces is disc-shaped,
The side surface portion is sealed housing, characterized in that the cylinder.
제 1 항에 있어서,
상기 상면부 및 하면부 각각은 사각판형이고,
상기 측면부는 상기 상면부의 모서리와 상기 하면부의 모서리를 연결하는 판형 형상인 것을 특징으로 하는 밀폐형 하우징.
The method of claim 1,
Each of the upper and lower surface portions is a rectangular plate shape,
The side surface portion is a sealed housing, characterized in that the plate-shaped connecting the edge of the upper surface portion and the edge of the lower surface portion.
제 1 항에 있어서,
상기 상면부 및 하면부 각각은 다각형상의 판형이고,
상기 측면부가 상기 상면부의 모서리와 상기 하면부의 모서리를 연결하는 판형 형상인 것을 특징으로 하는 밀폐형 하우징.
The method of claim 1,
Each of the upper and lower surfaces has a polygonal plate shape,
The sealed housing, characterized in that the side portion is a plate-shaped connecting the edge of the upper surface portion and the edge of the lower surface portion.
제 1 항에 있어서,
상기 내부 공간에는 모터의 구동에 의해 회전하는 회전축을 갖는 회전체(rotor)가 제공되고 상기 회전축은 상기 상면부 및 하면부의 중심을 관통하며 상기 회전체가 상기 모터의 구동에 의해 발생된 회전력을 저장하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 하우징.
The method of claim 1,
The inner space is provided with a rotor having a rotating shaft that rotates by driving of the motor, the rotating shaft passes through the center of the upper and lower surfaces and the rotating body stores the rotational force generated by the driving of the motor Sealed housing, characterized in that.
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