KR20220146013A - 자기력을 이용하여 지지되는 극저온 저장탱크 - Google Patents

Abstract

자기력을 이용하여 지지되는 극저온 저장탱크는 저장챔버, 외부챔버 및 자석유닛을 포함한다. 상기 저장챔버는 내부에 극저온 물질이 저장된다. 상기 외부챔버는 상기 저장챔버와의 사이에 내부공간을 형성하며, 상기 저장챔버의 외부를 커버한다. 상기 자석유닛은 상기 저장챔버의 하부와 상기 외부챔버의 하면부 사이 또는 상기 저장챔버의 측부와 상기 외부챔버의 측면부 사이에 구비되어, 자기력을 인가하여 상기 저장챔버와 상기 외부챔버 사이의 간격을 유지하며 상기 저장챔버의 위치를 고정시킨다.

Description

자기력을 이용하여 지지되는 극저온 저장탱크{STORAGE TANK SUPPORTED BY MAGNETIC FORCE}

본 발명은 극저온 저장탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 저장되는 액체 수소와 같은 극저온 상태의 물질에 의한 중량을 효과적으로 지지하면서도 외부와의 열전달을 최소화화여 극저온 상태를 효과적으로 유지할 수 있는 자기력을 이용하여 지지되는 극저온 저장탱크에 관한 것이다.

최근 액체수소와 같은 극저온 상태의 물질을 효과적으로 저장 또는 보관하기 위한 극저온 저장탱크가, 극저온 상태의 물질에 대한 수요가 증가함에 따라, 다양하게 개발되고 있다.

이러한 극저온 저장탱크의 경우, 극저온 상태의 물질을 효과적으로 보관하기 위해, 외부와의 단열이 가장 중요한데, 종래의 경우 일반적으로 내부 탱크와 외부 탱크 사이의 공간을 진공으로 형성하여 단열 효과를 극대화시키는 기술이 적용되어 왔다.

다만, 대한민국 등록특허 제10-1041782호 등을 통해 확인되는 바와 같이, 내부 탱크의 자중 및 상기 내부 탱크에 저장되는 극저온 상태의 물질의 중량을 효과적으로 지지하는 것이 필요하며, 이러한 지지를 위한 구조체는 높은 강성을 필요로 하여 금속 재료로 구성되는 것이 일반적이다.

그런데, 이러한 금속 재료가 적용된 구조체에 의해, 전도 등의 열전달이 발생하게 되며, 이에 따라 외부의 열이 극저온 물질이 저장되는 내부 탱크로까지 전달되는 문제가 발생하였고, 이러한 외부의 열전달로 인해 극저온 상태의 액체 물질이 기체로 기화되어 내부 탱크의 압력이 상승되는 등의 문제가 야기되었다.

대한민국 등록특허 제10-1041782호

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 내부에 저장되는 액체 수소와 같은 극저온 상태의 물질에 의한 중량 및 저장탱크의 중량을 효과적으로 지지하면서도 외부와의 열전달을 최소화화여 극저온 상태를 효과적으로 유지할 수 있는 자기력을 이용하여 지지되는 극저온 저장탱크를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 의한 극저온 저장탱크는 저장챔버, 외부챔버 및 자석유닛을 포함한다. 상기 저장챔버는 내부에 극저온 물질이 저장된다. 상기 외부챔버는 상기 저장챔버와의 사이에 내부공간을 형성하며, 상기 저장챔버의 외부를 커버한다. 상기 자석유닛은 상기 저장챔버의 하부와 상기 외부챔버의 하면부 사이 또는 상기 저장챔버의 측부와 상기 외부챔버의 측면부 사이에 구비되어, 자기력을 인가하여 상기 저장챔버와 상기 외부챔버 사이의 간격을 유지하며 상기 저장챔버의 위치를 고정시킨다.

일 실시예에서, 상기 자석유닛은, 상기 저장챔버의 하부의 중앙, 및 이에 마주하는 상기 외부챔버의 하면부에 구비되는 제1 자석유닛, 및 상기 저장챔버의 하부의 가장자리, 및 이에 마주하는 상기 외부챔버의 하면부에 구비되는 제2 자석유닛을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 자석유닛은 원형 형상을 가지도록 배열되고, 상기 제2 자석유닛은 상기 제1 자석유닛보다 큰 반경의 원형 형상을 가지도록 배열될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 자석유닛은, 상기 저장챔버의 하부에 부착되며 N극과 S극이 교번적으로 배열되는 제1 내부자석, 및 상기 외부챔버의 하면부에 부착되며 상기 제1 내부자석과 척력이 작용하도록 S극과 N극이 교번적으로 배열되는 제1 외부자석을 포함하고, 상기 제2 자석유닛은, 상기 저장챔버의 하부에 부착되며 N극과 S극이 교번적으로 배열되는 제2 내부자석, 및 상기 외부챔버의 하면부에 부착되며 상기 제2 내부자석과 척력이 작용하도록 S극과 N극이 교번적으로 배열되는 제2 외부자석을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 외부챔버는, 상기 외부챔버의 하면부로부터 상기 내부공간을 향하여 상기 외부챔버의 측면부와 평행하게 소정 높이 연장되는 내부 프레임을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 자석유닛은, 상기 저장챔버의 측부, 및 이에 마주하는 상기 내부 프레임에 구비되는 제3 자석유닛을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제3 자석유닛은, 상기 저장챔버의 측부를 따라 원주방향으로 부착되며 N극과 S극이 교번적으로 배열되는 제3 내부자석, 및 상기 내부 프레임에 부착되며 상기 제3 내부자석과 척력이 작용하도록 S극과 N극이 교번적으로 배열되는 제3 외부자석을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 자석유닛은, 상기 저장챔버의 측부, 및 이에 마주하는 상기 외부챔버의 측면부에 구비되는 측부 자석유닛을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 측부 자석유닛은, 상기 저장챔버의 측부를 따라 원주방향으로 부착되며 N극과 S극이 교번적으로 배열되는 측부 내부자석, 및 상기 외부챔버의 측면부에 부착되며 상기 측부 내부자석과 척력이 작용하도록 S극과 N극이 교번적으로 배열되는 측부 외부자석을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 자석유닛은 영구자석 또는 전자석일 수 있다.

일 실시예에서, 상기 외부챔버의 상면부를 관통하여 상기 저장챔버의 내부와 연결되어, 상기 저장챔버의 내부로 상기 극저온 물질을 주입하는 가스 주입부를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 가스 주입부는, 상기 극저온 물질이 주입되는 주입라인이 형성되는 주입유닛, 상기 외부챔버의 상면부를 관통하는 상기 주입유닛의 측면에 결합되는 고정부, 및 상기 주입유닛의 상부에 탈착가능하도록 결합되는 캡부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 가스 주입부는, 상기 주입유닛의 접촉부와 상기 저장챔버의 상부를 밀폐하는 제1 오링, 상기 고정부와 상기 주입유닛의 측면을 밀폐하는 제2 오링, 상기 고정부의 하면과 상기 상면부를 밀폐하는 제3 오링, 및 상기 캡부와 상기 주입유닛 사이를 밀폐하는 제4 오링을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 외부챔버의 상면부와 탈착가능하도록 결합되며, 내부에 단열 공간을 형성하여 상기 가스 주입부를 상기 단열 공간에 위치시키는 커버부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 극저온 물질이 저장되는 저장챔버와 상기 저장챔버의 외부를 고정하는 외부챔버의 사이에 금속 등의 지지구조체가 연결되지 않고, 자기력에 의해 저장챔버가 고정되므로, 종래 지지구조체 등을 통해 외부로부터 열이 전달되는 문제를 해결할 수 있다.

즉, 상기 저장챔버는 상기 외부챔버와 열전달 매개체를 통한 연결이 차단되므로, 단열 상태를 보다 잘 유지할 수 있으며, 이에 따라 저장챔버에 저장된 극저온 물질의 액체상태가 보다 효과적으로 유지될 수 있다.

특히, 자석유닛을 통해 저장챔버와 외부챔버의 간격이 유지되며, 저장챔버의 위치가 고정되는데, 저장챔버와 이에 저장된 극저온 물질의 중량을 지지하기 위해, 저장챔버의 하부에는 서로 다른 위치에 복수의 자석유닛들이 위치하여 보다 높은 자기력으로 중량에 대한 지지를 수행할 수 있다. 이 경우, 저장챔버가 실린더 형상임을 고려하여, 제1 및 제2 자석유닛들은 서로 다른 반경의 원형 형상으로 배열되며, 저장챔버의 중앙 및 가장자리에 각각 위치하여, 효과적인 중량의 지지를 수행할 수 있다.

한편, 상기 저장챔버에 대하여 측방향으로의 위치를 고정하기 위해, 제3 자석유닛이 추가로 구비되되, 저장챔버와 외부챔버의 측부 사이의 간격이 지나치게 이격되어 자기력이 감소하는 것을 고려하여, 저장챔버의 측부에 인접하도록 내부 프레임을 추가로 구비하고, 상기 내부 프레임 상에 자석유닛을 배치하여, 충분한 자기력을 유지하여 측방향으로의 위치 고정도 효과적으로 수행할 수 있다.

이와 달리, 상기 저장챔버의 측방향으로의 위치를 고정하는 경우, 상기 제1 및 제2 자석유닛들이 하부에 위치하여 상측의 고정력이 상대적으로 저하되는 것을 고려하여, 상기 저장챔버의 측부 및 외부챔버의 측면부에 측부 자석유닛을 더 구비하여, 이러한 측방향으로의 위치 고정력을 더욱 향상시킬 수 있다.

나아가, 상기 저장챔버의 내부로 극저온 물질을 주입하는 가스 주입부를 상기 외부챔버와 상기 저장챔버 사이의 진공 공간을 관통하도록 연결시키고, 특히, 가스 주입부가 외부챔버 및 저장챔버와 연결되는 모든 위치에서 오링을 통해 밀착력을 향상시킴으로써, 상기 단열 상태의 효과적인 유지를 도모할 수 있다.

또한, 상기 가스 주입부의 외부를 커버하는 커버부를 더 구비하여, 상기 가스 주입부를 통한 극저온 물질의 주입 후, 상기 가스 주입부도 단열 공간의 내부에 위치하도록 하여, 외부와의 단열 상태를 보다 견고하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 극저온 저장탱크를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I´ 선을 따른 단면사시도이다.
도 3은 도 2의 저장챔버의 하부를 확대하여 도시한 부분 사시도이다.
도 4는 도 2의 자석유닛을 확대하여 도시한 단면사시도이다.
도 5는 도 2의 가스 주입부를 절단한 단면사시도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 극저온 저장탱크의 저장챔버를 도시한 사시도들이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 극저온 저장탱크의 상부를 도시한 단면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 극저온 저장탱크를 도시한 사시도이다.

우선, 도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 극저온 저장탱크(10)는 외부챔버(100)를 포함하며, 상기 외부챔버(100)는 상기 극저온 저장탱크(10)의 최 외부를 형성한다.

구체적으로, 상기 외부챔버(100)는 측면부(110), 상면부(120) 및 하면부(130)를 포함하고, 상기 측면부(110)는 일 방향으로 연장되는 형상이고, 상기 상면부(120) 및 상기 하면부(130)는 서로 마주하며 각각은 원형 플레이트 형상을 가진다. 그리하여, 상기 외부챔버(100)는 전체적으로 실린더 형상을 가진다.

이 경우, 상기 외부챔버(100)는 내부 프레임(140, 도 2)을 더 포함하는데, 이에 대하여는 도 2를 참조하여 후술한다.

상기 하면부(130) 상에는 도시된 바와 같이, 복수의 포트들(131, 132, 133, 134)이 형성된다.

예를 들어, 제1 포트(131)는 진공 게이지 장착 포트로서, 상기 외부챔버(100)의 내부의 진공 상태를 측정하거나 상기 진공 상태를 유지하기 위한 포트일 수 있다.

또한, 제2 포트(132)는 펌핑액체 토출 포트로서, 상기 외부챔버(100)의 내부 또는 후술되는 저장챔버(200)의 내부로 유출된 액체를 외부로 토출하기 위한 포트일 수 있으며, 제3 포트(133)는 온도센서 설치 포트로서, 상기 외부챔버(100)의 내부 또는 상기 저장챔버(200)의 내부의 온도를 측정하기 위한 포트일 수 있다.

나아가, 제4 포트(134)는 질소 배기 포트로서, 상기 외부챔버(100)의 내부 또는 상기 저장챔버(200)의 내부에 위치하는 질소를 배출하기 위한 포트일 수 있다.

상기 포트들의 위치나, 개수 등은 예시된 것 외에 다양하게 구비될 수 있으며, 필요한 기능에 따라 추가될 수 있음은 자명하다.

도 2는 도 1의 I-I´ 선을 따른 단면사시도이다. 도 3은 도 2의 저장챔버의 하부를 확대하여 도시한 부분 사시도이다. 도 4는 도 2의 자석유닛을 확대하여 도시한 단면사시도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 극저온 저장탱크(10)는 상기 저장챔버(200), 자석유닛(300) 및 가스주입부(400)를 더 포함한다.

상기 저장챔버(200)는 상기 외부챔버(100)의 내부에 위치하는 것으로, 측부(210), 상부(220) 및 하부(230)를 포함하여, 전체적으로 실린더 형상을 가진다.

즉, 상기 측부(210)는 상기 측면부(110)와 마주하도록 장 방향으로 연장되고, 상기 상부(220)는 상기 상면부(120)와 마주하며 원형 플레이트 형상으로 형성되고, 상기 하부(230)는 상기 하면부(130)와 마주하며 원형 플레이트 형상으로 형성된다.

이 경우, 도 2에서는 상기 측부(210)와 상기 측면부(110) 사이의 간격이, 상기 상부(220)와 상기 상면부(120) 사이의 간격이나 상기 하부(230)와 상기 하면부(130) 사이의 간격보다 크게 형성되는 것을 도시하였으나, 이에 한정되지는 않으며, 다양하게 설계될 수 있다.

다만, 외부로부터 상기 저장챔버(200)로의 열전달을 최소화하기 위해, 상기 저장챔버(200)와 상기 외부챔버(100)의 사이는 소정의 간격이 유지되는 것이 필요하며, 상기 저장챔버(200)와 상기 외부챔버(100) 사이의 공간인 상기 내부공간(111)은 진공 상태로 유지되어야 한다.

상기 상부(220)에는 상기 가스주입부(400)가 연결되며, 상기 가스주입부(400)는 상기 상부(220)로부터 상기 상면부(120)를 관통하여 외부로 연결된다. 이 경우, 상기 가스주입부(400)는 도 5를 참조하여 후술한다.

상기 저장챔버(200)는 내부에 저장공간(211)을 형성하는 것으로, 상기 저장공간(211)에는 상기 가스주입부(400)를 통해 주입되는 극저온 물질이 저장된다.

상기 극저온 물질은, 예를 들어, 극저온 상태의 수소 액체일 수 있으며, 상기 극저온 물질이 상기 저장공간(211) 상에서 극저온 상태를 유지하며 보관 또는 저장되기 위해서는, 상기 저장공간(211)을 외부와 효과적으로 단열하는 것이 필요하다.

한편, 상기 내부공간(111) 상에는 상기 내부 프레임(140)이 형성되는데, 상기 내부 프레임(140)은 상기 하면부(130)의, 하면부 내면(135)으로부터 소정 높이 연장된다.

상기 내부 프레임(140)은 상기 측면부(110)와 평행하게 연장되는 것으로, 전체적으로는 실린더 형상의 측면 프레임만 포함하도록 형성된다.

상기 내부 프레임(140)은 상기 측면부(110)와 상기 측부(210) 사이에서 적절한 위치, 예를 들어, 상기 측면부(110)와 상기 측부(210) 사이 간격의 절반의 위치에 형성될 수도 있으며, 상기 내부 프레임(140)이 형성되는 위치는 가변될 수 있다.

상기 내부 프레임(140)은 상기 측부(210)와 함께 후술되는 제3 자석유닛(330)이 구비되는 것으로, 상기 제3 자석유닛(330)이 상기 내부 프레임(140)이 아닌 상기 측면부(110)와 상기 측부(210)에 구비된다면, 상기 측면부(110)와 상기 측부(210) 사이의 간격이 증가함에 따라 자기력의 크기가 감소하게 되어, 상기 저장챔버(200)에 대한 자기력에 의한 지지력 또는 고정력이 감소할 수 있다.

따라서, 상기 저장챔버(200)에 대한 지지력 또는 고정력을 충분히 유지할 수 있을 정도의 자기력을 형성하기 위해, 상기 측부(210)에 보다 근접하도록 상기 내부 프레임(140)을 형성하고, 상기 내부 프레임(140) 상에 상기 제3 자석유닛(330)을 구비한다.

나아가, 상기 내부 프레임(140)의 높이도 다양하게 설계될 수 있는데, 상기 내부 프레임(140)의 높이에 따라 후술되는 상기 제3 자석유닛(330)이 설치되는 높이가 변화하게 된다.

따라서, 전체적으로 측면방향으로의 상기 저장챔버(200)의 위치를 효과적으로 고정할 수 있는 위치에 상기 제3 자석유닛(330)이 형성되도록 상기 내부 프레임(140)의 높이를 설계하는 것이 필요하다.

다만, 상기 내부 프레임(140)은 금속 등의 재료로 형성될 수 있으므로, 상기 내부 프레임(140)이 진공으로 단열을 유지하는 상기 내부공간(111)으로 상대적으로 높은 높이로 형성된다면, 상기 내부 프레임(140)을 통해 외부의 열이 전달될 수 있으므로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 측면부(110)의 높이의 대략 1/5 이하의 높이로 형성될 수 있다.

상기 자석유닛(300)은 제1 내지 제3 자석유닛들(310, 320, 330)을 포함한다.

상기 제1 자석유닛(310)은 제1 외부 자석(311) 및 제1 내부 자석(312)을 포함한다.

상기 제1 외부자석(311)은 상기 하면부(130)의 하면부 내면(135) 상에, 상기 하면부(130)의 중심부에, 전체적으로 원형 형상으로 배열된다. 이 경우, 상기 제1 내부자석(312)은 상기 제1 외부자석(311)과 서로 마주하도록 배열되며, 따라서 상기 하부(230)의 하부외면(231) 상에, 상기 하부(230)의 중심부에 전체적으로 원형 형상으로 배열된다.

즉, 상기 제1 외부자석(311) 및 상기 제1 내부자석(312)은 모두, 상기 하면부(130)와 상기 하부(230) 사이의 내부공간(111) 상에 구비되며, 서로 동일한 반경을 가지는 원형 형상으로, 서로 마주하도록 배열된다.

이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 내부자석(312)은 N극과 S극이 서로 교번적으로 배열되며, 이에 따라 복수의 N극과 복수의 S극을 포함하며 원형 형상으로 배열된다.

한편, 도시하지는 않았으나, 상기 제1 외부자석(311)도 N극과 S극이 서로 교번적으로 배열되며, 복수의 N극과 복수의 S극을 포함하는 원형 형상으로 배열된다. 다만, 상기 제1 내부자석(312)의 N극이 위치하는 위치와 마주하는 위치에서는 상기 제1 외부자석(311)의 S극이 위치하고, 상기 제1 내부자석(312)의 S극과는 상기 제1 외부자석(311)의 N극이 서로 마주하도록 위치한다.

그리하여, 상기 제1 내부자석(312)과 상기 제1 외부자석(311) 사이에서는 척력이 발생하게 되며, 이러한 척력에 의해 상기 하면부(130)와 상기 하부(230)는 서로 밀착되지 않고 간격을 유지하며 상대적으로 고정된 상태를 유지할 수 있다.

또한, 상기 제2 자석유닛(320)은 제2 외부 자석(321) 및 제2 내부 자석(322)을 포함한다.

상기 제2 외부자석(321)은 상기 하면부(130)의 하면부 내면(135) 상에, 상기 제1 외부자석(311)의 외측에 전체적으로 원형 형상으로 배열된다. 이 경우, 상기 제2 내부자석(322)은 상기 제2 외부자석(321)과 서로 마주하도록 배열되며, 따라서 상기 하부(230)의 하부외면(231) 상에, 상기 제1 내부자석(312)의 외측에 전체적으로 원형 형상으로 배열된다.

즉, 상기 제2 외부자석(321) 및 상기 제2 내부자석(322)도 모두, 상기 하면부(130)와 상기 하부(230) 사이의 내부공간(111) 상에 구비되며, 서로 동일한 반경을 가지는 원형 형상으로, 서로 마주하도록 배열된다.

다만, 상기 제1 내부 및 제1 외부자석들(311, 312)의 원형 형상의 반경보다는, 상기 제2 내부 및 제2 외부자석들(321, 322)의 원형 형상의 반경이 크게 형성된다.

그리하여, 전체적으로, 상기 하면부(130)와 상기 하부(230) 사이에서 보다 큰 자기력이 전체적으로 균일하게 작용할 수 있게 되며, 이를 통해 상기 저장챔버(200)의 자중 및 상기 저장챔버(200)의 내부에 저장되는 극저온 물질의 무게를 효과적으로 지지할 수 있게 된다.

이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2 내부자석(322)은 N극과 S극이 서로 교번적으로 배열되며, 도시하지는 않았으나, 상기 제2 외부자석(321)도 N극과 S극이 서로 교번적으로 배열되는 것은 앞서 설명한 바와 같다.

나아가, 상기 제2 내부자석(322)의 N극과 S극이 상기 제2 외부자석(321)의 S극과 N극과 서로 마주하도록 위치하는 것도 앞서 설명한 바와 같다.

그리하여, 상기 제2 내부자석(322)과 상기 제2 외부자석(321) 사이에서도 척력이 발생하게 되며, 이러한 척력에 의해 상기 하면부(130)와 상기 하부(230)는 서로 밀착되지 않고 간격을 유지하며 상대적으로 고정된 상태를 유지할 수 있다.

나아가, 상기 제3 자석유닛(330)은 제3 외부 자석(331) 및 제3 내부 자석(332)을 포함한다.

상기 제3 외부자석(331)은 상기 내부프레임(140)의 내면 상에, 상기 내부프레임(140)의 내면을 따라 원주방향으로 배열되며, 상기 제3 내부자석(332)은 상기 제3 외부자석(331)과 서로 마주하도록 배열되며, 따라서 상기 측부(210)의 외면 상에, 상기 측부(210)의 외면을 따라 원주방향으로 배열된다.

즉, 상기 제3 외부자석(331) 및 상기 제3 내부자석(332)은 모두, 전체적으로 원형 형상으로 배열된다.

그리하여, 전체적으로, 상기 내부 프레임(140)과 상기 측부(210) 사이에서도 자기력이 작용하여, 상기 측부(210)와 상기 내부 프레임(140)은 소정의 간격으로 이격된 상태를 유지하게 된다. 특히, 이러한 상기 제3 자석유닛(330)은 상기 저장챔버(200)의 측부(210)를 원주방향으로 둘러싸도록 배치되므로, 상기 자기력은 상기 측부(210)를 둘러싸도록 균일하게 형성된다.

이를 통해, 상기 저장챔버(200)는 측부 방향으로 상기 내부 프레임(140)과의 사이에서 균일한 거리로 이격되도록 유지되며, 결과적으로, 상기 저장챔버(200)의 측부 방향으로의 위치가 고정될 수 있다.

이 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제3 내부자석(332)은 N극과 S극이 서로 교번적으로 배열되며, 상기 제3 외부자석(331)도 N극과 S극이 서로 교번적으로 배열되는 것은 앞서 설명한 바와 같다.

나아가, 상기 제3 내부자석(332)의 N극과 S극이 상기 제3 외부자석(331)의 S극과 N극과 서로 마주하도록 위치하는 것도 앞서 설명한 바와 같다.

그리하여, 상기 제3 내부자석(332)과 상기 제3 외부자석(331) 사이에서도 척력이 발생하게 되며, 이러한 척력에 의해 상기 내부 프레임(140)과 상기 측부(210)는 서로 밀착되지 않고 간격을 유지하며 상대적으로 고정된 상태를 유지할 수 있다.

특히, 본 실시예에서와 같이, 상기 제1 내지 제3 자석유닛들(310, 320, 330)이 각각 상기 저장챔버(200) 및 상기 외부챔버(100) 상에 구비되어, 상기 저장챔버(200)를 고정 또는 지지하는 자기력을 제공하지만, 상기 저장챔버(200) 상에 고정되는 제1 내지 제3 내부자석들(312, 322, 332)과 상기 외부챔버(100) 상에 고정되는 제1 내지 제3 외부자석들(311, 321, 331)은 서로 밀착하지 않고 척력에 의해 소정거리 이격된 상태를 유지한다.

따라서, 금속 재료의 자석들이 서로 접촉하지 않은 상태인 것으로, 상기 외부챔버(100)를 통해 외부로부터 전달되는 열은 상기 자석들 사이의 이격에 의해 상기 저장챔버(200)로 직접 전달되는 것이 효과적으로 차단될 수 있다. 따라서, 상기 저장챔버(200)의 단열 효과를 보다 향상시킬 수 있다.

도 5는 도 2의 가스 주입부를 절단한 단면사시도이다.

즉, 도 5를 참조하면, 상기 가스주입부(400)는 주입유닛(410), 고정부(420) 및 캡부(430)를 포함한다.

상기 주입유닛(410)은 일 끝단은 상기 저장챔버(200)의 상부(220)와 연결되며, 타 끝단은 상기 외부챔버(100)의 상면부(120)를 관통하여 외부로 돌출된다.

구체적으로, 상기 주입유닛(410)은 연장부(411), 접촉부(412) 및 결합면(415)을 포함한다. 이 경우, 상기 접촉부(412)는 상기 연장부(411)의 일 끝단에 형성되어 상기 상부(220)의 외측과 접촉되고, 상기 결합면(415)은 상기 연장부(411)의 타 끝단에 형성되어 후술되는 상기 캡부(430)와 결합된다.

상기 연장부(411)는 상하방향으로 연장되며, 내부에 가스가 주입되는 주입라인(413)이 형성되며, 상기 주입라인(413)은 상기 상부(220)를 관통하여 형성되는 주입홀(221)과 연장된다. 그리하여, 상기 주입라인(413)을 통해 상기 저장공간(211)으로 필요한 기체 또는 극저온 물질을 주입할 수 있다.

이 때, 상기 접촉부(412)를 통한 누설을 방지하기 위해, 제1 오링(414)이 상기 접촉부(412)와 상기 상부(220) 사이의 접촉면 상에 형성되며, 이를 통해 상기 저장공간(211)의 밀폐성을 향상시킨다.

상기 연장부(411)는 상기 상면부(120)를 관통하여 연장되는데, 상기 연장부(411)와 상기 상면부(120) 사이의 고정력을 향상시키기 위해 중앙이 개구된 원형 플레이트 형상의 상기 고정부(420)가 결합될 수 있다.

즉, 상기 고정부(420)는 상기 상면부(120) 상에 위치하여, 상기 상면부(120)를 관통하는 상기 연장부(411)와 상기 상면부(120)를 고정시킨다.

이 경우, 상기 고정부(420)의 내측면과 상기 연장부(411)의 외면 사이에서의 누설을 방지하기 위해, 제2 오링(421)이 개재될 수 있다. 마찬가지로, 상기 고정부(420)의 저면과 상기 상면부(120)의 상면 사이에서의 누설을 방지하기 위해, 제3 오링(422)이 개재될 수 있다.

즉, 상기 상면부(120)와 상기 상부(220) 사이는 단열 상태의 내부공간(111)이 형성되는데, 상기 내부공간(111)의 단열 상태를 효과적으로 유지하고, 외부로부터의 공기의 유입을 방지하기 위해, 상기 제2 및 제3 오링들(421, 422)이 형성될 수 있다.

상기 캡부(430)는 상기 상면부(120)를 통과하여 외부로 노출되는 상기 결합면(415)에 결합되는 캡(cap)으로서, 상부캡부(431) 및 결합캡부(432)를 포함한다.

상기 상부캡부(431)는 상기 주입라인(413)을 밀폐 또는 커버하는 것으로 상기 결합면(415)의 상부를 밀폐하고, 상기 결합캡부(432)는 상기 상부캡부(431)로부터 하부방향으로 연장되어 내부에 형성되는 결합면(433)을 통해 상기 주입유닛(410)의 결합면(415)과 결합한다.

즉, 상기 결합캡부(432)의 결합면(433)은 상기 주입유닛(410)의 결합면(415)과 결합되는 것으로, 상기 결합면들(433, 415)에는 나사산이 형성되어, 상기 결합캡부(432)와 상기 주입유닛(410)은 스크류 결합으로 결합될 수 있다.

즉, 상기 캡부(430)는, 상기 주입유닛(410)을 통해 필요한 가스나 극저온 물질을 상기 저장공간(211)으로 주입한 후, 상기 주입유닛(410)을 밀폐시키는 것으로, 상기 스크류 결합을 통해 상기 주입유닛(410)의 상부, 즉 타 끝단을 밀폐시키게 된다.

이 경우, 상기 밀폐성의 향상을 위해, 상기 상부캡부(431)의 하면과 상기 주입유닛(410)의 결합면(415)의 상면 사이에는 제4 오링(434)이 개재되어 위치할 수 있다. 그리하여, 상기 제4 오링(434)을 통해, 상기 주입라인(413) 및 이에 개방되는 상기 저장공간(211)에 대한 밀폐성을 보다 향상시킬 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 의한 극저온 저장탱크의 저장챔버를 도시한 사시도들이다.

본 실시예에 의한 극저온 저장탱크에서는, 측부 자석유닛(350)이 형성되는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 상기 극저온 저장탱크(10)와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.

즉, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 실시예에 의한 극저온 저장탱크에서는, 상기 자석유닛(300)이 측부 자석유닛(350)을 포함한다.

이 경우, 도면을 통해서는, 상기 자석유닛(300)이 제3 자석유닛(330)을 포함하지 않고 상기 측부 자석유닛(350)을 포함하는 것을 도시하였으나, 이에 제한되지는 않으며, 상기 자석유닛(300)이 상기 제3 자석유닛(330)에 추가하여 상기 측부 자석유닛(350)을 더 포함할 수도 있다.

다만, 상기 제3 자석유닛(330)에 대하여는 앞서 설명하였으므로, 중복되는 설명은 생략하고, 이하에서는 상기 측부 자석유닛(350)에 대하여만 설명한다.

한편, 도면을 통해서는, 상기 측부 자석유닛(350) 중, 상기 저장챔버(201)에 구비되는 측부 내부자석(352)만을 도시하였으나, 상기 측부 내부자석(352)과 마주하도록 위치하며 상기 외부챔버(100)의 측면부(110) 상에 측부 외부자석이 구비되어야 함은 설명하지 않아도 자명하다.

상기 측부 내부자석(352)은 상기 저장챔버(201)의 측부(210)의 외면 상에 배치되는 것으로, 상기 측부(210)의 외면을 따라 원주방향으로 배열된다. 그리하여, 전체적으로 상기 측부 내부자석(352)은 원형 형상으로 배열된다.

또한, 도시하지는 않았으나, 상기 측부 외부자석은 상기 측면부(110)의 내면 상에 배치되는 것으로, 상기 측면부(110)의 내면을 따라 상기 측부 내부자석과 서로 마주하며 원주방향으로 배열된다. 그리하여, 상기 측부 외부자석 역시 원형 형상으로 배열된다.

한편, 상기 측부 내부자석(352)은 상대적으로 상기 상부(220)에 인접하도록 배치되는 것으로, 이와 같이 상기 측부 내부자석(352)이 상부 측에 배치됨에 따라, 상대적으로 상기 저장챔버(201) 및 상기 외부챔버(100)의 상부의 위치를 보다 견고하게 고정 또는 지지할 수 있다.

즉, 상기 제1 및 제2 자석유닛들(310, 320)의 경우, 상기 하부(230) 및 상기 하면부(130) 상에만 구비되는 것으로, 상대적으로 자중이나 중량의 지지에는 효과적인 상기 저장챔버(201)의 상부의 위치를 고정 또는 지지하기에는 자기력이 부족할 수 있다.

따라서, 본 실시예에서와 같이, 상기 측부 내부자석(352)이 측부 외부자석과 함께, 상대적으로 상부측에 배치됨으로써, 상기 저장챔버(201) 및 상기 외부챔버(100)의 상부의 위치를 보다 견고하게 고정 또는 지지할 수 있다.

이 경우, 상기 측부 내부자석(352)은 N극과 S극이 서로 교번적으로 배열되며, 이에 마주하는 상기 측부 외부자석도 N극과 S극이 서로 교번적으로 배열되는 것은 앞서 설명한 바와 같다.

나아가, 상기 측부 내부자석(352)의 N극과 S극이 상기 측부 외부자석의 S극과 N극과 서로 마주하도록 위치하는 것도 앞서 설명한 바와 같다.

그리하여, 상기 측부 내부자석(352)과 상기 측부 외부자석 사이에서도 척력이 발생하게 되며, 이러한 척력에 의해 상기 측면부(110)와 상기 측부(210)는 서로 밀착되지 않고 간격을 유지하며 상대적으로 고정된 상태를 유지할 수 있다.

나아가, 상기 측부 자석유닛 역시 서로 접촉하지 않은 상태로 간격을 유지할 수 있으므로, 외부로부터의 열전달을 최소화하여, 상기 저장챔버(201)의 단열 상태를 보다 효과적으로 유지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 극저온 저장탱크의 상부를 도시한 단면도이다.

본 실시예에 의한 극저온 저장탱크(11)에서는, 커버부(500)가 추가로 형성되는 것을 제외하고는 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 상기 극저온 저장탱크(10)와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 극저온 저장탱크(11)에서는, 상기 커버부(500)가 추가로 구비된다.

즉, 상기 커버부(500)는 상기 상면부(120)의 외측에 결합되며, 내부에 상기 가스주입부(400)를 위치시키는 것으로, 커버상면(510), 커버측면(520) 및 커버결합면(530)을 포함한다.

상기 커버부(500)의 경우, 상기 가스주입부(400)를 통한 가스 주입 또는 극저온 물질의 주입 공정에서는 외부로 제거되며, 상기 주입 공정이 종료되면 상기 상면부(120)의 외측에 결합된다.

즉, 상기 커버결합면(530)이 상기 상면부(120)의 외면 상에 결합되며, 상기 커버측면(520)과 상기 커버상면(510)은 상기 상면부(120)와 함께 내부에 소정의 단열공간(501)을 형성한다.

그리하여, 상기 주입 공정이 종료된 후, 상기 커버부(500)가 상기 가스주입부(400)를 상기 단열공간(501) 상에 위치시키고, 상기 단열공간(501)을 진공 상태 등과 같이 외부와의 단열이 가능한 상태로 형성하게 된다.

그리하여, 상기 가스 주입부(400)를 외부와 추가로 단열시키게 되며, 이를 통해, 특히, 불가피하게 상기 저장공간(211)과 외부가 연결되는 요소인 상기 가스 주입부(400)를 통해 외부의 열이 상기 저장공간(211)으로 전달되는 것을 최소화하여, 상기 저장공간(211)의 극저온 상태를 보다 효과적으로 유지할 수 있게 된다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 극저온 물질이 저장되는 저장챔버와 상기 저장챔버의 외부를 고정하는 외부챔버의 사이에 금속 등의 지지구조체가 연결되지 않고, 자기력에 의해 저장챔버가 고정되므로, 종래 지지구조체 등을 통해 외부로부터 열이 전달되는 문제를 해결할 수 있다.

즉, 상기 저장챔버는 상기 외부챔버와 열전달 매개체를 통한 연결이 차단되므로, 단열 상태를 보다 잘 유지할 수 있으며, 이에 따라 저장챔버에 저장된 극저온 물질의 액체상태가 보다 효과적으로 유지될 수 있다.

특히, 자석유닛을 통해 저장챔버와 외부챔버의 간격이 유지되며, 저장챔버의 위치가 고정되는데, 저장챔버와 이에 저장된 극저온 물질의 중량을 지지하기 위해, 저장챔버의 하부에는 서로 다른 위치에 복수의 자석유닛들이 위치하여 보다 높은 자기력으로 중량에 대한 지지를 수행할 수 있다. 이 경우, 저장챔버가 실린더 형상임을 고려하여, 제1 및 제2 자석유닛들은 서로 다른 반경의 원형 형상으로 배열되며, 저장챔버의 중앙 및 가장자리에 각각 위치하여, 효과적인 중량의 지지를 수행할 수 있다.

한편, 상기 저장챔버에 대하여 측방향으로의 위치를 고정하기 위해, 제3 자석유닛이 추가로 구비되되, 저장챔버와 외부챔버의 측부 사이의 간격이 지나치게 이격되어 자기력이 감소하는 것을 고려하여, 저장챔버의 측부에 인접하도록 내부 프레임을 추가로 구비하고, 상기 내부 프레임 상에 자석유닛을 배치하여, 충분한 자기력을 유지하여 측방향으로의 위치 고정도 효과적으로 수행할 수 있다.

이와 달리, 상기 저장챔버의 측방향으로의 위치를 고정하는 경우, 상기 제1 및 제2 자석유닛들이 하부에 위치하여 상측의 고정력이 상대적으로 저하되는 것을 고려하여, 상기 저장챔버의 측부 및 외부챔버의 측면부에 측부 자석유닛을 더 구비하여, 이러한 측방향으로의 위치 고정력을 더욱 향상시킬 수 있다.

나아가, 상기 저장챔버의 내부로 극저온 물질을 주입하는 가스 주입부를 상기 외부챔버와 상기 저장챔버 사이의 진공 공간을 관통하도록 연결시키고, 특히, 가스 주입부가 외부챔버 및 저장챔버와 연결되는 모든 위치에서 오링을 통해 밀착력을 향상시킴으로써, 상기 단열 상태의 효과적인 유지를 도모할 수 있다.

또한, 상기 가스 주입부의 외부를 커버하는 커버부를 더 구비하여, 상기 가스 주입부를 통한 극저온 물질의 주입 후, 상기 가스 주입부도 단열 공간의 내부에 위치하도록 하여, 외부와의 단열 상태를 보다 견고하게 유지할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10, 11 : 극저온 저장탱크 100 : 외부챔버
140 : 내부프레임 200 : 저장챔버
230 : 하부 300 : 자석유닛
310: 제1 자석유닛 320 : 제2 자석유닛
330 : 제3 자석유닛 350 : 측부 자석유닛
400 : 가스 주입부 410 : 주입유닛
420 : 고정부 430 : 캡부
414, 421, 422, 434 : 오링 500 : 커버부
501 : 단열공간

Claims (14)

1. 내부에 극저온 물질이 저장되는 저장챔버;
   상기 저장챔버와의 사이에 내부공간을 형성하며, 상기 저장챔버의 외부를 커버하는 외부챔버; 및
   상기 저장챔버의 하부와 상기 외부챔버의 하면부 사이 또는 상기 저장챔버의 측부와 상기 외부챔버의 측면부 사이에 구비되어, 자기력을 인가하여 상기 저장챔버와 상기 외부챔버 사이의 간격을 유지하며 상기 저장챔버의 위치를 고정시키는 자석유닛을 포함하는 극저온 저장탱크.
2. 제1항에 있어서, 상기 자석유닛은,
   상기 저장챔버의 하부의 중앙, 및 이에 마주하는 상기 외부챔버의 하면부에 구비되는 제1 자석유닛; 및
   상기 저장챔버의 하부의 가장자리, 및 이에 마주하는 상기 외부챔버의 하면부에 구비되는 제2 자석유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 저장탱크.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 자석유닛은 원형 형상을 가지도록 배열되고,
   상기 제2 자석유닛은 상기 제1 자석유닛보다 큰 반경의 원형 형상을 가지도록 배열되는 것을 특징으로 하는 극저온 저장탱크.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 자석유닛은, 상기 저장챔버의 하부에 부착되며 N극과 S극이 교번적으로 배열되는 제1 내부자석, 및 상기 외부챔버의 하면부에 부착되며 상기 제1 내부자석과 척력이 작용하도록 S극과 N극이 교번적으로 배열되는 제1 외부자석을 포함하고,
   상기 제2 자석유닛은, 상기 저장챔버의 하부에 부착되며 N극과 S극이 교번적으로 배열되는 제2 내부자석, 및 상기 외부챔버의 하면부에 부착되며 상기 제2 내부자석과 척력이 작용하도록 S극과 N극이 교번적으로 배열되는 제2 외부자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 저장탱크.
5. 제1항에 있어서, 상기 외부챔버는,
   상기 외부챔버의 하면부로부터 상기 내부공간을 향하여 상기 외부챔버의 측면부와 평행하게 소정 높이 연장되는 내부 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 저장탱크.
6. 제5항에 있어서, 상기 자석유닛은,
   상기 저장챔버의 측부, 및 이에 마주하는 상기 내부 프레임에 구비되는 제3 자석유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 저장탱크.
7. 제6항에 있어서, 상기 제3 자석유닛은,
   상기 저장챔버의 측부를 따라 원주방향으로 부착되며 N극과 S극이 교번적으로 배열되는 제3 내부자석, 및 상기 내부 프레임에 부착되며 상기 제3 내부자석과 척력이 작용하도록 S극과 N극이 교번적으로 배열되는 제3 외부자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 저장탱크.
8. 제1항에 있어서, 상기 자석유닛은,
   상기 저장챔버의 측부, 및 이에 마주하는 상기 외부챔버의 측면부에 구비되는 측부 자석유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 저장탱크.
9. 제8항에 있어서, 상기 측부 자석유닛은,
   상기 저장챔버의 측부를 따라 원주방향으로 부착되며 N극과 S극이 교번적으로 배열되는 측부 내부자석, 및 상기 외부챔버의 측면부에 부착되며 상기 측부 내부자석과 척력이 작용하도록 S극과 N극이 교번적으로 배열되는 측부 외부자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 저장탱크.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석유닛은 영구자석 또는 전자석인 것을 특징으로 하는 극저온 저장탱크.
11. 제1항에 있어서,
    상기 외부챔버의 상면부를 관통하여 상기 저장챔버의 내부와 연결되어, 상기 저장챔버의 내부로 상기 극저온 물질을 주입하는 가스 주입부를 더 포함하는 극저온 저장탱크.
12. 제11항에 있어서, 상기 가스 주입부는,
    상기 극저온 물질이 주입되는 주입라인이 형성되는 주입유닛;
    상기 외부챔버의 상면부를 관통하는 상기 주입유닛의 측면에 결합되는 고정부; 및
    상기 주입유닛의 상부에 탈착가능하도록 결합되는 캡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 저장탱크.
13. 제12항에 있어서, 상기 가스 주입부는,
    상기 주입유닛의 접촉부와 상기 저장챔버의 상부를 밀폐하는 제1 오링;
    상기 고정부와 상기 주입유닛의 측면을 밀폐하는 제2 오링;
    상기 고정부의 하면과 상기 상면부를 밀폐하는 제3 오링; 및
    상기 캡부와 상기 주입유닛 사이를 밀폐하는 제4 오링을 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 저장탱크.
14. 제11항에 있어서,
    상기 외부챔버의 상면부와 탈착가능하도록 결합되며, 내부에 단열 공간을 형성하여 상기 가스 주입부를 상기 단열 공간에 위치시키는 커버부를 더 포함하는 극저온 저장탱크.

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