KR20200006224A - 고압가스 저장용 압력용기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고압가스 저장용 압력용기에 관한 것으로, 소정 직경의 관체로 되며, 양단부에 수나사부(102)가 형성된 라이너(10); 외면에 결합부(201)가 형성되고, 중심부에는 관통공(202)이 형성되어, 내면이 상기 라이너(10)의 단부에 밀착되게 라이너(10)의 양단부에 대칭으로 설치되는 인서트(20); 상기 라이너(10)의 단부와 인서트(20)의 내면 간에 설치되어 기밀을 유지하는 제1씰링부재(30); 상기 수나사부(102)에 나사 결합되는 암나사부(401)를 형성하고, 상기 결합부(201)가 삽입되는 결합공(402)을 구비하여 상기 수나사부(102)에 나사 결합되면서 상기 인서트(20)를 라이너(10)의 단부에 가압 밀착시키는 체결부재(40); 상기 라이너(10)의 외주면 전체를 감싸도록 보강와이어(50)가 권취되되, 양단부가 상기 체결부재(40)에 부착되어 고정되는 보강와이어(50); 를 포함하여 구성함으로써, 중공부(101)의 용적 축소를 방지하고, 별도로 형성된 나사링(104)을 라이너(10)에 용접하여 나사부를 형성함으로써, 나사부의 가공성과 정밀성이 향상되게 하며, 체결부재(40)에 의해 라이너(10)의 강도가 보강됨과 동시에 보강와이어(50)의 단부를 체결부재(40)에 용접하여 고정함으로써, 라이너(10)의 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

고압가스 저장용 압력용기{High Pressure vessel for storage of gas}
본 발명은 고압가스 저장용 압력용기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 체결부재를 라이너의 외부에 나사 결합하여 중공부의 용적 축소를 방지하고, 별도로 형성된 나사링을 라이너에 용접하여 나사부를 형성함으로써, 나사부의 가공성과 정밀성이 향상되게 하며, 체결부재에 의해 라이너의 강도가 보강되게 하고, 라이너에 권취되는 보강와이어의 단부를 체결부재에 용접하여 고정함으로써, 라이너의 열화를 방지할 수 있게 한 고압가스 저장용 압력용기에 관한 것이다.
산업화가 급속히 진행되면서 화석연료의 소비가 기하급수적으로 증가함에 따라 환경오염이 심각한 사회적 문제로 대두되고 있는바, 세계 각국에서는 환경오염의 주범으로 꼽히는 자동차 배기가스를 줄이기 위하여 많은 노력을 기울이고 있다.
그리하여 기존의 자동차 연료인 휘발유나 경유를 대체하기 위한 청정 연료로서 수소 연료가 개발되었다.
수소 연료는 지구상에서 탄소와 질소 다음으로 가장 풍부한 원소일 뿐만 아니라, 연소시에 극히 미량의 질소산화물만을 생성시키고 다른 공해물질은 전혀 배출하지 않는 깨끗한 에너지원이며, 지구상에 존재하는 거의 무한한 양의 물을 원료로 하여 만들어 낼 수 있고, 사용 후에는 다시 물로 재순환되기 때문에 고갈의 우려 또한 거의 없는 최적의 에너지원이다.
따라서 수소 연료는 현재 직면하고 있는 자원 고갈, 환경오염 등 여러 문제를 해결할 수 있는 차세대 연료로서 주목받고 있으며, 자동차 연료 및 산업체나 일반 가정에서 수소를 활용하기 위한 각종 연구가 활발히 진행되고 있다.
한편, 수소를 에너지 자원으로 상용화하기 위해서는 수소충전소의 구축이 우선되어야 하는데, 이를 위해서는 수소를 고압으로 압축하는 압축기와 더불어, 고압의 수소를 효율적으로 저장할 수 있는 수소 저장용 압력용기의 개발이 요구된다.
수소 저장을 위한 용기는 수소기체를 고압으로 압축해 저장하는 용기로 내부 가스는 충·방전 시 -40℃와 85℃를 오가는 환경에 노출되며 30년의 목표수명에 따라 최소 10,000회의 반복 내구성을 확보해야 하는 부품이다.
고압가스를 저장하기 위한 압력용기는 사용 재료와 복합재료 강화 방법에 따라 Type-1, Type-2, Type-3, Type-4 등 총 4가지 방식으로 구분되며 수송용 튜브트레일러와 수소충전소용, 수소전기차 탑재용 등으로 이용되고 있다.
Type-3, 4 방식은 탄소소재를 사용함으로써 좀 더 가볍다는 특성이 있어 연비와 직결되는 무게로 인해 차량용에 적합하지만, 제작비용이 높은 단점을 지니고 있다.
이에 따라 중량에 따른 문제가 없고 대용량 저장이 필요한 지상에서는 주로 Type-1, 2 방식으로 저장문제를 해결하고 있으며 Type-2 방식은 금속재로 된 라이너에 유리섬유 또는 카본섬유를 수지에 함침시킨 보강재를 와인딩한 것으로서 저장 압력을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 금속재로 된 Type-1 방식에 비해 무게가 가벼워, 지상 설치용 대용량 압력용기로 선호되고 있다.
한편, 상기와 같이 고압가스 저장용 압력용기는 내부에 고압가스를 충진하거나, 압력 측정, 잔여 가스 용량의 측정을 위한 게이지와 같은 각종 부속장치의 설치 등을 위해서 압력용기의 라이너 내주면에 암나사부를 형성하고, 수나사부가 형성된 캡을 상기 암나사부에 나사 결합하게 하되, 나사결합부의 가스누출을 방지하기 위해 기밀패킹을 개재하게 된다.
그런데 종래의 대용량 압력용기는 라이너의 단부에 형성된 암나사부에 나사 결합되는 캡이 가스가 충진되는 라이너의 중공부 내에 투입된 상태로 나사 결합이 이루어짐으로써, 캡이 중공부 공간을 상당 부분 차지하여 가스 저장을 위한 중공부 용적이 감소하는 단점이 있다.
또한, 캡의 나사 결합에 의한 라이너 양단부의 밀폐력을 높이기 위하여 캡을 과도하게 조이는 경우에, 오히려 캡의 조임 압력에 의해 라이너의 양단부 내경이 확장되면서 라이너의 암나사와 캡의 수나사부 간에 유격이 발생함으로써 가스 누출 가능성이 증가하는 단점이 있다.
또한, 대용량 압력용기의 경우에 길이가 수 미터에 이르며, 용량이 큰 경우에는 10ｍ를 넘기도 하는 등 길이가 매우 길어, 일단부 내주면에 암나사부를 형성하기 위해서는 길이가 긴 압력용기의 핸들링이 곤란하여 암나사부의 정밀 가공이 어려운 단점도 있다. 또한, Type-2 방식의 압력용기는 강도 보강을 위하여 라이너 외부에 금속재로 된 보강와이어를 권취하기도 하는데, 이렇게 권취된 보강와이어의 양단부를 고정하기 위해서는 보강와이어를 압력용기의 라이너에 용접하여 고정해야 함으로써, 용접 중 압력용기에 가해지는 고온의 가열로 인해 압력용기에 열화에 따른 손상이 발생하여 가스 유출 위험을 높이는 단점도 있다.
등록특허공보 제10-0804789호
본 발명의 고압가스 저장용 압력용기는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로서, 라이너 외주면에 수나사부를 형성하여 체결부재를 나사 결합함으로써 가스가 충진되는 중공부의 용적 축소를 최소화하는 것을 목적으로 한다.
또한, 라이너와 별도로 형성된 나사링을 라이너에 용접하여 일체로 형성함으로써, 나사부의 가공성과 정밀성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 라이너에 나사 결합되는 체결부재에 의해 라이너의 강도가 보강되게 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 라이너 외주면에 권취되는 보강와이어의 단부를 체결부재에 용접하여 고정함으로써, 라이너의 열화를 방지하는 것을 목적으로 한다.
또한, 라이너 외주면에 권취된 보강와이어가 라이너의 양단부에 나사 결합된 체결부재에 의해 지지되게 하여 보강와이어의 권취 상태가 안정적으로 유지되게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 고압가스 저장용 압력용기는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로서, 누출감지수단을 구비하여 가스누출 시 이를 신속하고 간편하게 감지할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기는,
소정 직경의 관체로 이루어져, 양단부에 수나사부(102)가 형성된 라이너(10);
외면에 결합부(201)가 형성되고, 중심부에는 관통공(202)이 형성되어, 내면이 상기 라이너(10)의 단부에 밀착되게 라이너(10)의 양단부에 대칭으로 설치되는 인서트(20);
상기 라이너(10)의 단부와 인서트(20)의 내면 간에 설치되어 기밀을 유지하는 제1씰링부재(30);
상기 수나사부(102)에 나사 결합되는 암나사부(401)를 형성하고, 상기 결합부(201)가 삽입되는 결합공(402)을 구비하여 상기 수나사부(102)에 나사 결합되면서 상기 인서트(20)를 라이너(10)의 단부에 가압 밀착시키는 체결부재(40);
상기 라이너(10)의 외주면 전체를 감싸도록 권취되되, 양단부가 상기 체결부재(40)에 부착되어 고정되는 보강와이어(50); 를 포함한다.
상기 수나사부(102)는, 상기 라이너(10)와 독립적으로 형성된 나사링(104)의 외주면에 형성되되, 나사링(104)을 라이너(10)의 단부에 용접하여 일체로 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 체결부재(40)는, 상기 암나사부(401)에서 외측으로 소정 길이만큼 돌출 형성되어, 상기 라이너(10)의 외주면을 감싸는 환상의 커버링부(403)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 한다.
상기 체결부재(40)는, 내측 단부에 상기 보강와이어(50)의 단부가 삽입되어 용접되는 삽입홈(404)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 라이너(10)의 단부와 인서트(20)의 내면 간에는 상기 제1씰링부재(30)보다 더 큰 직경을 가지는 제2씰링부재(31)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 인서트(20)는, 내면에서 외면으로 관통되는 누출유도공(205)이 형성되되, 누출유도공(205)의 내측 입구는 상기 제1씰링부재(30)와 제2씰링부재(31) 사이에 위치하며, 누출유도공(205)의 외측 출구에는 가스누출감지수단(60)이 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 가스누출감지수단(60)은, 상기 누출유도공(205)을 통해 누출되는 가스와 반응하여 색상이 바뀌는 변색표시부(601); 를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 가스누출감지수단(60)은, 상기 누출유도공(205)을 통해 누출되는 가스의 압력을 감지하는 압력감지부(602); 를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 가스누출감지수단(60)은,
상기 누출유도공(205)을 통해 누출되는 가스를 감지하는 가스감지부(603);
상기 가스감지부(603)의 누출 감지에 따른 알림신호를 송신하는 무선송신부(604);
상기 무선송신부(604)에서 송신된 신호를 수신하는 무선수신부(605);
상기 무선수신부(605)에서 수신된 신호에 따라 시청각적 수단으로 출력되는 알림부(606); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고압가스 저장용 압력용기는 라이너 외주면에 수나사부를 형성하여 체결부재를 나사 결합함으로써 가스가 충진되는 중공부의 용적 축소를 최소화하는 효과가 있다.
또한, 라이너와 별도로 형성된 나사링을 라이너에 용접하여 일체로 형성함으로써, 나사부의 가공성과 정밀성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 라이너에 나사 결합되는 체결부재가 라이너의 양단부 외주면을 감싸는 형태가 됨으로써, 라이너의 강도가 보강되는 효과가 있다.
또한, 라이너 외주면에 권취되는 보강와이어의 단부를 체결부재에 용접하여 고정함으로써, 라이너의 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 라이너 외주면에 권취된 보강와이어가 라이너의 양단부에 나사 결합된 체결부재에 의해 지지되게 하여 보강와이어의 권취상태가 안정적으로 유지됨으로써, 보강와이어에 의한 라이너의 증대된 강도가 안정적으로 유지되는 효과가 있다.
또한, 누출감지수단을 구비함으로써, 가스누출 시 이를 신속하고 간편하게 감지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 실시 예에 따른 사시도.
도 2는 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 실시 예에 따른 일단부 단면도.
도 3은 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 나사부의 또 다른 실시 예를 나타낸 일단부 단면도.
도 4는 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 제1씰링부재의 또 다른 설치 상태를 나타낸 일단부 단면도.
도 5는 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 체결부재의 또 다른 실시 예를 나타낸 일단부 단면도.
도 6은 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 제2씰링부재와 누출유도공 및 가스누출감지수단을 나타낸 일단부 단면도.
도 7은 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 제2씰링부재와 누출유도공의 또 다른 실시 예를 나타낸 일단부 단면도.
도 8은 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 가스누출감지수단의 또 다른 실시 예를 나타낸 일단부 단면도.
이하, 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기를 상세히 설명함에 있어서, 본 발명에 따른 실시 예를 기준으로 설명한 것으로서, 본 발명의 기술을 본 문서에 기재된 실시 예에 기재된 실시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
아울러, 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
도 1은 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 실시 예에 따른 사시도이고, 도 2는 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 실시 예에 따른 일단부 단면도이며, 도 3은 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 나사부의 또 다른 실시 예를 나타낸 일단부 단면도이고, 도 4는 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 제1씰링부재(30)의 또 다른 설치 상태를 나타낸 일단부 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
본 발명의 고압가스 저장용 압력용기는 라이너(10), 인서트(20), 제1씰링부재(30), 체결부재(40), 보강와이어(50)를 포함한다.
상기 라이너(10)는 소정 직경의 금속 관체로 되어 내부에 고압가스가 충진되는 중공부(101)가 형성되되, 길이 방향을 따라 동일한 두께와 동일한 직경으로 형성하는 것이 바람직하다.
라이너(10)의 양단부 외주면에는 수나사부(102)가 형성되어 상기 체결부재(40)가 나사 결합된다.
상기 라이너(10)의 수나사부(102)는, 상기 라이너(10)와 독립적으로 형성된 나사링(104)의 외주면에 형성되되, 그 나사링(104)을 라이너(10)의 단부에 용접하여 일체로 형성할 수 있다.
따라서, 길이가 수 미터에 이르는 라이너(10)의 양단부 외주면에 직접 수나사를 가공하지 않고, 길이가 짧은 별도의 나사링(104) 외주면에 수나사부(102)를 형성한 후 이를 라이너(10)의 양단부에 억지끼움한 후 용접하여 일체로 형성하기 때문에 수나사부(102)의 가공성과 정밀성을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 인서트(20)는 라이너(10)의 양단부에 밀착되게 대칭으로 설치되되, 결합부(201), 관통공(202)을 포함한다.
인서트(20)는 상기 체결부재(40)에 의해 상기 라이너(10)의 양단부에 밀착 고정됨으로써, 라이너(10)의 중공부(101)가 인서트(20)에 의해 밀폐된다.
상기 결합부(201)는 상기 인서트(20)의 외면 중앙에서 외향으로 돌출 형성되어 상기 체결부재(40)와 결합된다.
상기 관통공(202)은 인서트(20)의 중심부에 형성되되, 인서트(20)의 내면에서 상기 결합부(201)의 외면까지 관통되게 형성된다. 이때, 상기 관통공(202)의 외측 출구에는 상기 라이너(10)의 중공부(101)에 고압가스를 충진하기 위한 배관설비(P)의 연결이 가능하도록 나사산을 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제1씰링부재(30)는 상기 라이너(10)의 단부와 인서트(20)의 내면 간에 설치되어 상기 중공부(101)의 기밀을 유지한다.
제1씰링부재(30)의 안정적인 설치를 위하여 도 2와 같이 상기 라이너(10)의 단부의 내주면 모서리에는 오목한 제1설치홈(103)을 형성하여 상기 제1설치홈(103) 내부에 상기 제1씰링부재(30)를 삽입 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 제1씰링부재(30)는 도 4와 같이 인서트(20)의 내면에 오목한 제2설치홈(203)을 형성하여, 상기 제2설치홈(203) 내부에 삽입 설치하는 것도 가능하다.
상기와 같이 설치되는 제1씰링부재(30)는 상기 라이너(10)의 단부와, 상기 인서트(20)의 내면 간에 개재되게 환상으로 설치되어 탄성 접촉에 의해 기밀성이 유지됨으로써, 라이너(10)의 외면과 인서트(20) 내면 사이에서 가스누출이 발생하는 것을 방지한다.
상기 제1씰링부재(30)는 탄성 변형이 가능한 고무, 합성고무재로 된 오링을 사용하는 것이 바람직할 것이나, 이에 한정하는 것은 아니며 금속재로 된 오링을 사용할 수 있다.
상기 체결부재(40)는 암나사부(401), 결합공(402)을 구비한다.
상기 암나사부(401)는 상기 라이너(10)의 수나사부(102)에 나사 결합된다.
상기 결합공(402)에는 상기 인서트(20)의 결합부(201)가 삽입된다.
따라서, 상기 암나사부(401)가 라이너(10)의 수나사부(102)에 나사 결합됨에 따라 상기 인서트(20)의 결합부(201)가 체결부재(40)의 결합공(402)에 삽입됨으로써, 라이너(10)에 나사 결합되는 체결부재(40)와 인서트(20)의 중심이 라이너(10)의 중심과 일치하면서 상기 인서트(20)의 내면이 라이너(10)의 단부에 가압 밀착된다.
또한, 체결부재(40)를 조임에 따라 인서트(20)가 라이너(10) 방향으로 가압 밀착되면서 라이너(10)의 단부와 인서트(20)의 내면 간 거리가 더 가까워짐에 따라 라이너(10)와 인서트(20) 사이에 개재된 제1씰링부재(30)가 더욱 긴밀하게 밀착되어 기밀성이 향상된다.
또한, 체결부재(40)가 라이너(10)의 단부를 외부에서 감싸는 형태로 나사 결합이 이루어짐으로써, 체결부재(40)의 체결 과정에서 라이너(10)의 단부가 외향으로 벌어지거나, 라이너(10)와 체결부재(40) 간에 유격이 발생하면서 가스가 누출되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기와 같이 체결부재(40)는 인서트(20)와 독립적으로 제작되어 라이너(10)에 나사 결합됨으로써 체결 편의성을 높일 수 있게 된다.
상기 체결부재(40)는 상기 암나사부(401)에서 외측으로 소정 길이만큼 돌출 형성되어, 상기 라이너(10)의 외주면을 감싸는 환상의 커버링부(403)를 더 구비할 수 있다.
따라서, 상기 체결부재(40)의 암나사부(401)가 수나사부(102)에 나사 결합되었을 때, 상기 커버링부(403)는 라이너(10)의 수나사부(102) 내측 외주면과 접하면서 수나사부(102)가 외부로 노출되지 않도록 커버링함으로써, 수나사부(102)에 보강와이어(50)가 권취되면서 보강와이어(50)가 불균일하게 적층되는 것을 방지한다.
한편, 상기 암나사부(401)의 길이는 상기 수나사부(102)의 길이보다 더 길게 형성함으로써, 체결부재(40)가 라이너(10)에 나사 결합되었을 때, 수나사부(102)가 외부로 노출되지 않도록 함으로써, 수나사부(102)에 보강와이어(50)가 권취되면서 보강와이어(50)가 불균일하게 적층되는 것을 방지한다.
또한, 수나사부(102)의 가공이 이루어짐에 따라 두께가 얇아지면서 강도가 저하되는 라이너(10)의 수나사부(102) 전체에 체결부재(40)의 암나사부(401)가 나사 결합됨으로써, 체결부재(40)가 라이너(10)의 수나사부(102)의 강도를 보강하게 된다.
체결부재(40)의 단면 형상은 원형 또는 다각형일 수 있다.
체결부재(40) 단면이 다각형으로 형성되는 경우에는 바닥에 배치되더라도 의도하지 않은 구름이동을 방지할 수 있다.
상기 체결부재(40)는 나사 방식으로 상기 라이너(10)와 결합되는 구조를 채택함으로써, 유지 보수를 위한 충분한 개구 공간을 확보함과 동시에 장탈착 또한 용이하여 유지 보수의 편의성이 향상될 뿐만 아니라, 일반적인 공작기계를 이용한 가공 및 제작이 용이하여 제작 편의성 또한 향상된다.
상기 보강와이어(50)는 상기 라이너(10)의 외주면 전체를 감싸도록 권취되되, 보강와이어(50)의 양단부는 상기 체결부재(40)에 부착되어 고정됨으로써, 라이너(10)의 강도를 보강한다.
즉, 보강와이어(50)는 상기 라이너(10)의 중공부(101)에 충진되는 고압가스에 의해 라이너(10)에 가해지는 후프 스트레스(Hoop stress)를 지지하기 위해 라이너(10)의 외주면 전체를 감싸도록 권취된다.
상기 보강와이어(50)의 재질은 금속 소재로 형성하는 것이 바람직할 것이나, 이에 한정하는 것은 아니며, 카본섬유, 유리섬유 등으로 제작된 것을 사용할 수도 있음은 물론이다.
또한, 보강와이어(50)의 직경은 한정하지 않으나, 보강와이어(50)의 직경이 굵으면 라이너(10)에 권취된 보강와이어(50) 사이의 공극이 커져 내압을 충분히 지지할 수 없을 뿐만 아니라, 권취시에 상대적으로 큰 동력이 소요된다.
따라서 보강와이어(50)는 직경이 작은 것을 사용하는 것이 보강와이어(50) 사이의 공극을 감시소키는 측면과 권취 동력 측면에서 유리하다.
보강와이어(50)의 직경은 0.005mm ~ 2.5mm 범위로 제작하는 것이 바람직하다.
한편, 보강와이어(50)는 상기 라이너(10)의 양단부에 나사 결합되는 체결부재(40) 사이에서 라이너(10)의 외주면에 권취되며, 보강와이어(50)의 양단부는 상기 체결부재(40)에 고정됨으로써, 체결부재(40)가 라이너(10)의 외주면에 권취되는 보강와이어(50)의 권취 구조가 유지되도록 보강와이어(50)의 측면을 지지한다.
따라서 상기 체결부재(40)의 중심으로부터 체결부재(40)의 외주면까지의 거리는 라이너(10)의 중심으로부터 라이너(10)에 권취되어 적층되는 최외곽 보강와이어(50)의 외측 표면까지의 거리보다 두껍게 형성하여, 보강와이어(50)가 지면과 접촉하거나 외부 물체와의 충돌로 인해 손상되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 라이너(10)에 권취된 보강와이어(50)의 풀림을 방지하기 위하여 보강와이어(50)의 양단부를 체결부재(40)에 부착 고정하되, 보강와이어(50)의 소재에 따라 납땜하거나, 용접하여 고정할 수 있다.
종래에는 보강와이어(50)를 라이너(10)에 용접하게 되면, 용접봉과 라이너(10)가 고온에 노출되면서 용접봉과 라이너(10)가 동시에 녹으면서 용접이 이뤄진다. 이때 라이너(10)의 용접 부위는 열적 손상을 받게 되어 강도상 취약해진다.
따라서 보강와이어(50)의 양단부를 상기 체결부재(40)에 부착 고정함으로써, 라이너(10)에 직접 가해지는 열적 손상을 최소화할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 체결부재의 또 다른 실시 예를 나타낸 일단부 단면도이다.
도 5를 참조하여 설명한다.
상기 체결부재(40)의 내측 단부에는 상기 보강와이어(50)의 단부가 삽입되어 용접되는 삽입홈(404)을 더 구비할 수 있다.
이때, 상기 삽입홈(404)은 일직선형으로 형성하거나, 지그재그로 형성하거나 직각형으로 형성할 수 있다.
따라서 상기 삽입홈(404)에 보강와이어(50)의 단부를 삽입한 상태로 납땜 또는 용접하여 보강와이어(50)를 고정함으로써 보강와이어(50)의 고정이 더욱 견고하게 된다.
도 6은 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 제2씰링부재와 누출유도공 및 가스누출감지수단을 나타낸 일단부 단면도이고, 도 7은 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 제2씰링부재와 누출유도공의 또 다른 실시 예를 나타낸 일단부 단면도이며, 도 8은 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기의 가스누출감지수단의 또 다른 실시 예를 나타낸 일단부 단면도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
상기 라이너(10)의 단부와 인서트(20)의 내면 간에는 상기 제1씰링부재(30)보다 더 큰 직경을 가지는 제2씰링부재(31)를 더 구비할 수 있다.
즉, 상기 라이너(10)의 단부에는 환상으로 된 제3설치홈(105)을 형성하여 상기 제3설치홈(105) 내부에 상기 제2씰링부재(31)를 삽입 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 제2씰링부재(31)는 인서트(20)의 내면에 환상으로 된 제4설치홈(204)을 형성하여 그 내부에 삽입 설치하는 것도 가능하다.
상기 제2씰링부재(31)는 라이너(10)의 단부와 인서트(20)의 내면 간에 개재되되, 상기 제1씰링부재(30)보다 더 큰 직경으로 인해, 제1씰링부재(30)의 바깥쪽에 설치됨으로써, 제1씰링부재(30)에서 누출된 가스의 기밀을 유지한다.
제2씰링부재(31)는 상기 제1씰링부재(30)와 마찬가지로 탄성 변형이 가능한 고무, 합성고무재로 된 오링을 사용하는 것이 바람직할 것이나, 이에 한정하는 것은 아니며 금속재로 된 오링을 사용할 수 도 있음은 물론이다.
상기 인서트(20)에는 누출유도공(205)을 더 구비할 수 있다.
상기 누출유도공(205)은 상기 내면에서 외면으로 관통되게 형성되되, 누출유도공(205)의 내측 입구는 상기 제1씰링부재(30)와 제2씰링부재(31) 사이에 위치하며, 누출유도공(205)의 외측 출구에는 가스누출감지수단(60)이 설치된다.
상기 누출유도공(205)의 외측 출구에는 상기 가스누출감지수단(60)의 설치가 용이하도록 나사산을 형성하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 제1씰링부재(30)에서 가스가 누출되면, 누출된 가스는 제2씰링부재(31)에 의해 라이너(10)의 단부와 인서트(20) 내면 사이에서 누출되지 않고, 상기 누출유도공(205)을 통해 배출된다.
이때, 누출유도공(205)의 외측 단부에 설치된 가스누출감지수단(60)에 의해 가스누출이 즉시 감지됨으로써, 가스누출에 따른 신속한 대처가 가능케 된다.
아울러, 상기 제1씰링부재(30)의 어느 지점에서 가스가 누출되더라도 누출된 가스는 제2씰링부재(31)에 의해 누출유도공(205)으로 배출이 유도되기 때문에 보다 정확한 누출 감지가 이루어질 수 있게 된다.
상기 가스누출감지수단(60)은 도 6과 같이 상기 제1씰링부재(30)에서 누출되는 가스와 반응하여 색상이 바뀌는 변색표시부(601)를 구비할 수 있다.
상기 변색표시부(601)는 누출 가스와의 반응을 통해 변색됨에 따라 변색 여부의 확인을 통해 가스누출 여부를 신속하고 간편하게 확인할 수 있다.
특히, 고압으로 충전되는 수소와 같이 누출 시 폭발 위함이 있는 위험한 가스의 경우에, 관리자가 가스누출 여부의 확인을 위한 별도 기기의 조작 없이도 변색표시부(601)의 육안 확인을 통해 가스누출 여부를 확인할 수 있기 때문에 가스누출 시, 환기, 가연성 화기의 접근 제한 등 신속한 안전조치를 취할 수 있는 이점이 있다.
한편, 상기 변색표시부(601)는 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기에 충전되는 가스의 종류에 따라 화학적 변색이 일어나는 다양한 물질을 선택적으로 구성함으로써, 다양한 종류의 가스누출에 대하여 대응할 수 있다.
또한, 상기 가스누출감지수단(60)은, 도 7과 같이 상기 제1씰링부재(30)에서 누출되는 가스의 압력을 감지하는 압력감지부(602)를 구비할 수 있다.
상기 압력감지부(602)는 압력 변화를 감지하는 압력센서를 사용하는 것이 바람직할 것이나, 이에 한정하는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.
압력감지부(602)로서 압력센서를 사용하는 경우에, 미세한 가스누출에 따른 압력 변화의 감지를 통해 가스누출 여부를 신속하고 간편하게 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 압력센서의 경우 가격이 매우 저렴하기 때문에 누출 가스 감지에 따른 경제성이 탁월한 이점이 있다.
상기 가스누출감지수단(60)은, 도 8과 같이 가스감지부(603), 무선송신부(604), 무선수신부(605), 알림부(606)를 포함할 수 있다.
상기 가스감지부(603)는 상기 누출유도공(205)을 통해 누출되는 가스를 감지한다.
이때, 누출되는 가스를 감지하는 방법은 한정하지 않으나 가스의 종류에 따라 가스에 반응하여 색상이 변색되는 변색표시수단을 사용하거나, 가스의 누출 시 변화하는 압력을 감지하는 압력감지수단을 이용할 수 있다.
상기 무선송신부(604)는, 상기 가스감지부(603)의 누출 감지에 따른 알림신호를 송신한다. 이때, 상기 알림신호에는 고압가스 저장용 압력용기의 구분을 위한 식별코드를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 무선송신부(604)는 통상의 근거리무선통신수단을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 무선송신부(604)의 작동을 위하여 교체 가능한 배터리를 구비함은 당연하다.
상기 무선수신부(605)는 본 발명의 고압가스 저장용 압력용기와 소정 거리로 이격되게 설치되어, 상기 무선송신부(604)에 송신되는 무선 신호를 수신할 수 있도록 상기 무선통신부와 동일한 통신규격을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 알림부(606)는 상기 무선수신부(605)에서 수신된 신호에 따라 부저, 경광등과 같은 시청각적 수단으로 출력됨으로써 관리자로 하여금 가스누출 여부를 즉시 인지할 수 있게 할 수 있다.
1: 고압가스 저장용 압력용기 10: 라이너
101: 중공부 102: 수나사부
103: 제1설치홈 104: 나사링
105: 제3설치홈 20: 인서트
201: 결합부 202: 관통공
203: 제2설치홈 204: 제4설치홈
205: 누출유도공 30: 제1씰링부재
31: 제2씰링부재 40: 체결부재
401: 암나사부 402: 결합공
403: 커버링부 404: 삽입홈
50: 보강와이어 60: 가스누출감지수단
601: 변색표시부 602: 압력감지부
603: 가스감지부 604: 무선송신부
605: 무선수신부 606: 알림부

Claims (9)

  1. 소정 직경의 관체로 이루어져, 양단부에 수나사부(102)가 형성된 라이너(10);
    외면에 결합부(201)가 형성되고, 중심부에는 관통공(202)이 형성되어, 내면이 상기 라이너(10)의 단부에 밀착되게 라이너(10)의 양단부에 대칭으로 설치되는 인서트(20);
    상기 라이너(10)의 단부와 인서트(20)의 내면 간에 설치되어 기밀을 유지하는 제1씰링부재(30);
    상기 수나사부(102)에 나사 결합되는 암나사부(401)를 형성하고, 상기 결합부(201)가 삽입되는 결합공(402)을 구비하여 상기 수나사부(102)에 나사 결합되면서 상기 인서트(20)를 라이너(10)의 단부에 가압 밀착시키는 체결부재(40);
    상기 라이너(10)의 외주면 전체를 감싸도록 권취되되, 양단부가 상기 체결부재(40)에 부착되어 고정되는 보강와이어(50); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압가스 저장용 압력용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수나사부(102)는,
    상기 라이너(10)와 독립적으로 형성된 나사링(104)의 외주면에 형성되되, 나사링(104)을 라이너(10)의 단부에 용접하여 일체로 형성하는 것을 특징으로 하는 고압가스 저장용 압력용기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 체결부재(40)는,
    상기 암나사부(401)에서 외측으로 소정 길이만큼 돌출 형성되어, 상기 라이너(10)의 외주면을 감싸는 환상의 커버링부(403)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고압가스 저장용 압력용기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 체결부재(40)는, 내측 단부에 상기 보강와이어(50)의 단부가 삽입되어 용접되는 삽입홈(404)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고압가스 저장용 압력용기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 라이너(10)의 단부와 인서트(20)의 내면 간에는 상기 제1씰링부재(30)보다 더 큰 직경을 가지는 제2씰링부재(31)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고압가스 저장용 압력용기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인서트(20)는,
    내면에서 외면으로 관통되는 누출유도공(205)이 형성되되,
    누출유도공(205)의 내측 입구는 상기 제1씰링부재(30)와 제2씰링부재(31) 사이에 위치하며,
    누출유도공(205)의 외측 출구에는 가스누출감지수단(60)이 설치되는 것을 특징으로 하는 고압가스 저장용 압력용기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가스누출감지수단(60)은,
    상기 누출유도공(205)을 통해 누출되는 가스와 반응하여 색상이 바뀌는 변색표시부(601); 를 구비하는 것을 특징으로 하는 고압가스 저장용 압력용기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 가스누출감지수단(60)은,
    상기 누출유도공(205)을 통해 누출되는 가스의 압력을 감지하는 압력감지부(602); 를 구비하는 것을 특징으로 하는 고압가스 저장용 압력용기.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 가스누출감지수단(60)은,
    상기 누출유도공(205)을 통해 누출되는 가스를 감지하는 가스감지부(603);
    상기 가스감지부(603)의 누출 감지에 따른 알림신호를 송신하는 무선송신부(604);
    상기 무선송신부(604)에서 송신된 신호를 수신하는 무선수신부(605);
    상기 무선수신부(605)에서 수신된 신호에 따라 시청각적 수단으로 출력되는 알림부(606); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압가스 저장용 압력용기.
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