KR20200001108U - 고압 수소저장탱크 - Google Patents

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Abstract

본 고안은, 내부에는 제1배출공(11)이 형성되는 주입부(12) 및 내부에는 제1배출공(11)과 연통되는 제2배출공(16)이 형성되어 주입부(12)의 하측 부위에 구비되는 결합부(15)로 이루어지되, 결합부(15)의 제2배출공(16) 상측 부위에는 안치단(17)이 마련되고, 안치단(17) 하측으로 일정 간격 이격된 지점에는 환형의 요홈(18)이 형성되며, 안치단(17)과 요홈(18) 사이의 제2배출공(16) 내면에는 제1나사산(19)이 형성되는 금속재질의 보스(10); 결합부(15)의 외측면 및 하면 각각과 일체형으로 결합되되, 결합부(15)의 요홈(18) 부위에서 제2배출공(16) 하단 부위까지 일정 두께를 가지며 성형되는 합성수지 재질의 라이너(20); 내부에는 다각 관통공(34)이 형성되고, 외면에는 제2나사간(31)이 형성되며, 상단에는 단차진 환형의 밀착단(36)이 마련되어, 보스(10)의 제1나사산(19) 및 라이너(20)의 요홈(18) 부위에서 제2배출공(16) 하단 부위까지 일정 두께를 가지며 성형된 합성수지에 순차적으로 강제 치합되어 끼움 결합되는 금속재질의 렌치캡(30); 렌치캡(30)의 밀착단(36)과 보스(10)의 안치단(17) 사이에 개재되는 오링(40);을 포함하는 고압 수소저장탱를 제공한다.

Description

고압 수소저장탱크{High pressure hydrogen tank}
본 고안은 고압 수소저장탱크에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 보스의 배출공 하측 부위에 라이너를 일체형으로 성형하고, 보스의 배출공과 라이너 각 부위를 별도의 렌치캡을 강제로 끼워 결합하는 방식을 제안함으로써, 보스와 라이너 사이의 결합부위를 통해 가스가 누출되는 현상을 최대한 방지할 수 있는 고압 수소저장탱크에 관한 것이다.
수소를 연소시켜 동력을 얻거나 연료전지를 이용하여 동력을 얻는 자동차에는 도 4에 개시된 것과 같은 수소저장탱크가 장착된다. 종래 이러한 수소저장탱크는 고압에 견디기 위해 금속재질로 제작하였으나, 수소저장탱크를 금속재질로 제작하게 되면 중량이 무거울 뿐 아니라 부식에 매우 약하며 매우 높은 제조원가가 투입되는 단점이 있었다.
이로 인해, 근자에는 가벼우면서도 내부식성이 뛰어나고 반복적으로 수소 충전이 이루어지더라도 피로에 의해 강도가 저하되지 않도록, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 같은 합성수지를 이용하여 라이너를 제작하는 방식을 주로 사용하고 있다.
한편, 라이너를 합성수지 재질로 구성한다 할지라도 레귤레이터나 밸브와 연결되는 부위인 보스(boss)는 금속재질로 이루어져야 하는데, 장시간 수소저장탱크를 사용하다 보면 합성수지 재질의 라이너와 금속재질의 보스 결합 부위에는 미세한 틈이 생성되고, 이러한 틈을 통해 수소저장탱크에 저장된 가스가 누출되는 문제가 발생한다.
관련업계에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 보스의 하측 부위에 복잡한 구조의 날개부를 형성하여 이를 라이너와 일체형으로 사출하거나, 또는 보스와 라이너 사이에 별도의 지지체를 매개하여 사출하는 등의 여러 가지 방안을 제시하고 있다. 하지만, 현재 제안되고 있는 방안들은 수소저장탱크의 제작을 더욱 까다롭게 하고 있다는 점에서 이에 대한 개선책이 시급하다.
대한민국 등록특허 제1416459호 대한민국 등록실용신안 제0372069호 대한민국 등록실용신안 제0469636호
본 고안은 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 제작이 간단한 방식으로 보스와 라이너 사이의 결합부위를 통해 가스가 누출되는 현상을 최대한 방지할 수 있는 수소저장탱크를 제안함에 있다.
본 고안은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 내부에는 제1배출공(11)이 형성되는 주입부(12) 및 내부에는 제1배출공(11)과 연통되는 제2배출공(16)이 형성되어 주입부(12)의 하측 부위에 구비되는 결합부(15)로 이루어지되, 결합부(15)의 제2배출공(16) 상측 부위에는 안치단(17)이 마련되고, 안치단(17) 하측으로 일정 간격 이격된 지점에는 환형의 요홈(18)이 형성되며, 안치단(17)과 요홈(18) 사이의 제2배출공(16) 내면에는 제1나사산(19)이 형성되는 금속재질의 보스(10); 결합부(15)의 외측면 및 하면 각각과 일체형으로 결합되되, 결합부(15)의 요홈(18) 부위에서 제2배출공(16) 하단 부위까지 일정 두께를 가지며 성형되는 합성수지 재질의 라이너(20); 내부에는 다각 관통공(34)이 형성되고, 외면에는 제2나사간(31)이 형성되며, 상단에는 단차진 환형의 밀착단(36)이 마련되어, 보스(10)의 제1나사산(19) 및 라이너(20)의 요홈(18) 부위에서 제2배출공(16) 하단 부위까지 일정 두께를 가지며 성형된 합성수지에 순차적으로 강제 치합되어 끼움 결합되는 금속재질의 렌치캡(30); 렌치캡(30)의 밀착단(36)과 보스(10)의 안치단(17) 사이에 개재되는 오링(40);을 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
본 고안은 금속 재질의 보스를 합성수지 재질의 라이너와 결합함에 있어, 보스의 배출공 하측 부위 내면에 일정 두께의 라이너를 성형한 다음 외력을 가하여 렌치캡을 보스의 배출공 및 성형된 라이너 부위를 강제 끼움 방식으로 동시에 결합하는 방법을 제안함으로써, 보다 간단한 구조로 이루어지면서도 렌치캡의 가압력에 의해 보스와 라이너 사이의 결합부위를 통해 가스가 누출되는 현상을 최대한 방지할 수 있도록 해준다.
도 1은 본 고안에 따른 수소저장탱크의 개략적인 단면구성도.
도 2a 및 도 2b 각각은 본 고안에 따른 수소저장탱크에 있어 렌치캡의 개략적인 단면 및 평면구성도.
도 3은 본 고안에 따른 수소저장탱크의 개략적인 사용 상태도.
도 4는 종래 수조저장탱크의 개략적인 일 구성도.
본 고안에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 고안의 실시예를 상술함에 있어 본 고안의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 고안에 따른 수소저장탱크의 개략적인 단면구성도로서, 본 고안은 도면에 개시된 것과 같이, 보스(10), 라이너(20), 렌치캡(30), 오링(40)을 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이하 이들 각 구성을 구체적으로 살펴본다.
보스(10)는 본 고안에 따른 수소저장탱크에 있어 라이너(20)와 일체화되어 외부로 노출되는 부분으로, 주입부(12) 및 결합부(15)로 이루어진다. 주입부(12)는 도 3과 같이 주입밸브(3)의 단부가 삽입되는 부분으로, 그 내부에는 제1배출공(11)이 형성된다.
결합부(15)는 주입부(12)와 일체구조로 이루어지며, 주입부(12)의 하측 부위에 구비된다. 결합부(15)는 라이너(20)와 결합되는 부분으로, 결합부(15)에는 제2배출공(16), 안치단(17), 요홈(18), 제1나사산(19)이 형성된다.
제2배출공(16)은 결합부(15) 내부에 형성되며, 주입부(12)의 제1배출공(11)과 연통된다. 제1, 2배출공(11, 16) 각각은 서로 다른 직경을 가질 수 있다. 안치단(17)은 제2배출공(16)의 상측 부위에 마련된다. 안치단(17)은 도면과 같이 제2배출공(16)의 내면에서 환형으로 형성될 수 있다.
요홈(18)은 안치단(17) 하측으로 일정 간격 이격된 지점에 형성되며, 도면과 같이 내측으로 일정 깊이로 파인 환형으로 형성될 수 있다. 제1나사산(19)은 안치단(17)과 요홈(18) 사이의 제2배출공(16) 내면을 따라 형성된다. 보스(10)는 알루미늄과 같은 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
라이너(20)는 보스(10)의 결합부(15) 외측면 및 하면 각각과 일체형으로 결합되어 본 고안에 따른 수소저장탱크의 몸체를 이룬다. 라이너(20)는 도면과 같이 결합부(15)의 요홈(18) 부위에서 제2배출공(16) 하단 부위까지 일정 두께를 가지며 보스(10)와 결합되는 것이 바람직하다. 이럴 경우, 보스(10)의 제2배출공(16) 하측 부위는 라이너(20)와 더욱 긴밀하게 결합된다.
본 고안에 따른 라이너(20)는 나일론으로 이루어질 수 있으며, 금속 재질로 이루어지는 보스와 합성수지 재질로 이루어지는 라이너 상호 간의 성형은 관련업계에 널리 알려져 있는바 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
렌치캡(30)은 보스(10)의 제2배출공(16) 부위 및 제2배출공(16) 하측 부위에 일정 두께로 성형되어 있는 라이너(20)의 상측 부위를 동시에 가압하는 수단으로, 도 2a 및 도 2b 각각과 같이 제2나사산(31), 관통공(34), 밀착단(36)이 형성된다.
제2나사산(31)은 삽입부(22)의 외면을 따라 형성된다. 관통공(34)은 렌치캡(30)의 내부에 형성되며, 그 단면은 오각이나 육각 등과 같이 다각 형상으로 이루어질 수 있다. 밀착단(36)은 삽입부(22)의 상단 부위에 단차져 형성된다. 밀착단(36)의 외경은 삽입부(22)의 외경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
렌치캡(30)은 보스(10)의 제2배출공(16) 하측 부위 내면에 라이너(20)의 상측 부위가 일정 두께로 성형되면, 보스(10)의 제1배출공(11)을 통해 삽입부(22)를 하방으로 위치한 상태에서 별도의 렌치 등을 이용하여 강제 삽입하는 방식으로 이루어질 수 있다.
렌치 등을 통해 렌치캡(30)에 일방향의 외력이 가해지면, 렌치캡(30)의 제2나사산(31)은 보스(10)의 제1나사산(19)과 자연스럽게 치합되어 결합되고, 이후 제2나사산(31)은 보스(10)의 요홈(18) 및 제2배출공(16) 하측 부위에 일정 두께로 성형되어 있는 라이너(20)의 성형 부위와 강제 치합된다.
즉, 렌치캡(30)의 제2나사산(31)은 가해지는 외력에 의해 합성수지 재질인 라이너(20)의 성형 부위에 나사산을 형성하면서, 라이너(20)에 끼움 결합되는 것이다. 이에 따라, 렌치캡(30)의 제2나사산(31) 중 상측 부위는 보스(10)의 제1나사산(17)과 치합되고, 제2나사산(31) 중 하측 부위는 라이너(20)와 강제 치합된다.
렌치캡(30)은 내부식성이 강한 스레인스스틸 등과 같은 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
오링(40)은 도면과 같이 렌치캡(30)의 밀착단(36)과 보스(10)의 안치단(17) 사이에 개재된다. 보스(10)와 렌치캡(30) 각각이 금속 재질로 이루어지기 때문에, 보스(10)와 렌치캡(30) 사이에 오링(40)이 매개되면, 보스(10)와 렌치캡(30) 사이는 더욱 긴밀한 기밀 상태를 유지할 수 있다. 오링은 실리콘 재질로 이루어질 수 있다.
도 3은 본 고안에 따른 수조가스저장탱크의 개략적인 사용 상태도로서, 라이너(20)와 일체를 이루는 보스(10)의 주입부(12)에 주유밸브(3)가 삽입된 경우를 보여준다.
본 고안의 경우 보스(10)의 주입부(12)에 장시간 주유밸브(3) 등의 삽입 및 분리가 빈번하게 이루어지더라도, 렌치캡(30)이 보스(10)의 결합부(15) 및 보스(10)의 결합부(15)와 일체형으로 성형되어 있는 라이너(20)의 상측 부위를 동시에 가압하면서 결합되어 있기 때문에, 보스(10)외 라이너(20) 사이의 결합 부위를 통한 가스 누설이 쉽게 일어나지 않게 된다.
상기에서는 본 고안의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 고안은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
10 : 보스 20 : 라이너
30 : 렌치캡 40 : 오링

Claims (1)

  1. 내부에는 제1배출공(11)이 형성되는 주입부(12) 및 내부에는 제1배출공(11)과 연통되는 제2배출공(16)이 형성되어 주입부(12)의 하측 부위에 구비되는 결합부(15)로 이루어지되, 결합부(15)의 제2배출공(16) 상측 부위에는 안치단(17)이 마련되고, 안치단(17) 하측으로 일정 간격 이격된 지점에는 환형의 요홈(18)이 형성되며, 안치단(17)과 요홈(18) 사이의 제2배출공(16) 내면에는 제1나사산(19)이 형성되는 금속재질의 보스(10);
    결합부(15)의 외측면 및 하면 각각과 일체형으로 결합되되, 결합부(15)의 요홈(18) 부위에서 제2배출공(16) 하단 부위까지 일정 두께를 가지며 성형되는 합성수지 재질의 라이너(20);
    내부에는 다각 관통공(34)이 형성되고, 외면에는 제2나사간(31)이 형성되며, 상단에는 단차진 환형의 밀착단(36)이 마련되어, 보스(10)의 제1나사산(19) 및 라이너(20)의 요홈(18) 부위에서 제2배출공(16) 하단 부위까지 일정 두께를 가지며 성형된 합성수지에 순차적으로 강제 치합되어 끼움 결합되는 금속재질의 렌치캡(30);
    렌치캡(30)의 밀착단(36)과 보스(10)의 안치단(17) 사이에 개재되는 오링(40);을
    포함하는 고압 수소저장탱크.
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