KR20230021802A - 고압 수소저장용기용 보스 및 그 제조방법 - Google Patents

고압 수소저장용기용 보스 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230021802A
KR20230021802A KR1020210103586A KR20210103586A KR20230021802A KR 20230021802 A KR20230021802 A KR 20230021802A KR 1020210103586 A KR1020210103586 A KR 1020210103586A KR 20210103586 A KR20210103586 A KR 20210103586A KR 20230021802 A KR20230021802 A KR 20230021802A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
boss
base member
boss base
protrusion
storage container
Prior art date
Application number
KR1020210103586A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102536814B1 (ko
Inventor
박운영
김영기
Original Assignee
울산과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산과학기술원 filed Critical 울산과학기술원
Priority to KR1020210103586A priority Critical patent/KR102536814B1/ko
Publication of KR20230021802A publication Critical patent/KR20230021802A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102536814B1 publication Critical patent/KR102536814B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/002Details of vessels or of the filling or discharging of vessels for vessels under pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01Shape
    • F17C2201/0104Shape cylindrical
    • F17C2201/0109Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05Size
    • F17C2201/056Small (<1 m3)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0305Bosses, e.g. boss collars
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/21Shaping processes
    • F17C2209/2109Moulding
    • F17C2209/2118Moulding by injection
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01Pure fluids
    • F17C2221/012Hydrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/03Dealing with losses
    • F17C2260/035Dealing with losses of fluid
    • F17C2260/036Avoiding leaks
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

본 발명은, 상하측으로 관통된 중공을 가지는 관 형태로 이루어지며, 하측에는 반경방향으로 연장되는 돌출부가 마련된 보스 베이스부재를 준비하는 단계, 보스 베이스부재의 돌출부 표면에 보스 베이스부재의 중심축에 대해 동심원형으로 복수의 홈을 형성하는 단계, 보스 베이스부재의 돌출부 표면을 피막 처리하는 단계, 보스 베이스부재의 돌출부 표면에 사출성형으로 합성수지 라이너를 접합하는 단계를 포함하는 고압 수소저장용기용 보스 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

고압 수소저장용기용 보스 및 그 제조방법{Boss for high pressure hydrogen gas storage tank and its manufacturing method}
본 발명은 고압의 수소가스를 보관하는 저장용기에 접합되는 고압 수소저장용기용 보스 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고압의 수소가스를 보관하기 위해서 사용되는 일반 금속재 수소저장용기는 700bar 이상으로 충전할 경우 가스와 직접 맞닿은 내부면에 부식이 발생되어 연료전지자동차의 저장용기로 장기간 사용이 어렵다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 합성수지(플라스틱)를 사용하여 저장용기의 내부에 장착되는 라이너를 별도로 제작하고, 외부는 유리 혹은 탄소섬유를 필라멘트 와인딩과 같은 방법으로 보강해서 고압에 대응한다. 이러한 복합재 고압용기에서 특히 플라스틱 라이너를 사용함으로써, 반복적인 가스의 충전/배출에 의한 압력 및 온도의 극심한 변화에 대처할 수 있게 된다.
그러나, 플라스틱 라이너와 접합되는 보스는, 가스 압력측정기, 압력조절장치, 리셉터클(Receptacle: 가스 주입기) 등의 기기와 직접 체결되어야 하므로 금속 소재로 제조된다. 금속 소재의 보스와 플라스틱 라이너의 접합시 각각의 고유한 물리적, 화학적 재질 특성상 시간이 경과함에 따라 분리현상이 발생한다. 그리고, 고압가스 저장량에 따라 플라스틱 라이너의 크기가 결정되며, 대개 그 외형과 부피로 인해 플라스틱 라이너와 보스의 직접 접합이 실제적으로는 어렵게 된다.
따라서, 보스의 외면에 플라스틱 라이너와 동일한 재료를 사용해서 먼저 인서트 사출 성형방법으로 임의두께의 플라스틱 막을 형성하고, 그 후 보스의 하부면과 별도로 제작한 플라스틱 라이너의 상부면을 열융착방법으로 최종 접합시켜 플라스틱 라이너를 완성한다.
그런데, 종래의 보스는, 장기간 사용시 고온 및 고압의 저장용기 환경에서 보스와 플라스틱 막 사이의 계면이 분리되면서 저장용기 내 기체나 유체의 누출이 발생되는 문제점이 있다.
이러한, 고압용기용 보스에 대한 관련기술은, 대한민국 등록특허공보 제10-0469636호(2005.02.02)에 제시된다.
본 발명은, 장시간 반복되는 고온 및 고압 환경에서도 플라스틱 막과의 결합력을 안정적으로 유지하면서 기체나 유체의 누출을 방지할 수 있게 하는 고압 수소저장용기용 보스 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 상하측으로 관통된 중공을 가지는 관 형태로 이루어지며, 하측에는 반경방향으로 연장되는 돌출부가 마련된 보스 베이스부재를 준비하는 단계, 상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면에 보스 베이스부재의 중심축에 대해 동심원형으로 복수의 홈을 형성하는 단계, 상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면을 피막 처리하는 단계, 상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면에 사출성형으로 합성수지 라이너를 접합하는 단계를 포함하는 고압 수소저장용기용 보스의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 상하측으로 관통된 중공을 가지는 관 형태로 이루어지며, 하측에는 반경방향으로 연장되는 돌출부가 마련된 보스 베이스부재를 준비하는 단계는, 상기 보스 베이스부재의 홈이 형성되는 돌출부 부분의 두께는 미리 설정된 설계값보다 홈 깊이의 30 ~ 50%정도 더 두껍도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면에 복수의 홈을 형성하는 단계는, 상기 홈의 중심축은 보스 베이스부재의 중심축과 15 ~ 30도의 경사진 각을 이루도록 형성되고, 서로 이웃하는 한 쌍의 홈은 경사각 방향이 서로 반대가 되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면 양측에는 보스 베이스부재의 중심축에 대해 동심원형으로 벽부가 형성되게 하는 단계를 더 포함하며, 상기 벽부의 높이는 홈 깊이의 50 ~ 100%로 형성될 수 있다.
또한, 상기 홈을 중심으로 돌출부 표면 양측에 벽부가 마련되게 한 후에는, 상기 홈을 중심으로 서로 이웃하는 한 쌍의 벽부가 상호 인접하게 배치되도록 벽부를 가압하면서 휨 성형되게 할 수 있다.
또한, 상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면을 피막 처리하는 단계는, 상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면을 산화피막 처리하는 단계, 산화피막 처리된 상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면을 TTN(6-mercapto-1,3,5-triazine-2,4-dithiol) 계열 화합물로 피막처리하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 보스 베이스부재는 알루미늄합금 재질이며, 상기 합성수지 라이너는 PA(Polyamide) 또는 PPS(Polyphenylene sulfide) 재질일 수 있다.
본 발명에 따른 고압 수소저장용기용 보스 및 그 제조방법은, 보스 베이스부재의 돌출부 표면에 홈을 형성한 후, 돌출부의 표면에 대한 피막 처리를 수행한다. 이후, 돌출부 표면에 합성수지 라이너를 접합시 홈과 돌출부 표면의 피막 처리된 부분을 통해 합성수지 라이너와의 접합 면적 증대 및 물리적인 결합력이 증대되는 바, 고압가스 저장용기 내부에 설치된 상태에서 비주기적인 압력 및 온도 변화에도 합성수지 라이너의 분리를 방지하여 고압가스 저장용기 내 기체나 유체의 누출을 방지할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 수소저장용기용 보스의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 S100단계 및 S110단계를 통해 가공된 보스 베이스부재 평면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 S110 단계에 의해 가공된 보스 베이스부재의 홈의 형상을 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 S120 단계를 통해 보스 베이스부재의 산화피막 형상을 SEM (Scanning Electron Microscope)으로 표면 촬영한 이미지이다.
도 5는 도 1에 나타낸 S120 단계를 통해 보스 베이스부재의 양극산화 처리 후 SEM 단면 촬영에 의한 피막의 두께를 측정한 이미지이다.
도 6은 도 1에 나타낸 S120 단계를 통해 보스 베이스부재의 표면을 HAADF-STEM (High-Angle Annular Dark-Field/Scanning Transmission Electron Microscope) 단면 촬영에 의해 산화피막 및 TTN 피막 두께를 측정한 이미지이다.
도 7은 도 1에 나타낸 S130 단계를 통해 보스 베이스부재에 합성수지 라이너가 접합된 상태도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 수소저장용기용 보스의 제조방법을 통해 제조된 보스의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 수소저장용기용 보스의 제조방법을 통해 제조된 보스의 고압 수소저장용기 설치상태도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 수소저장용기용 보스의 제조방법을 나타낸 순서도이다. 도 1을 참조하여, 일 실시예에 따른 고압 수소저장용기용 보스의 제조방법은, 보스 베이스부재(100)을 준비하는 단계(S100), 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 복수의 홈(140)을 형성하는 단계(S110), 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면을 피막 처리하는 단계(S120), 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 합성수지 라이너(160)를 접합하는 단계(S130)를 포함한다.
먼저, 보스 베이스부재(100)를 준비하는 단계(S100)를 살펴보면, 도 2와 같이 원기둥형의 알루미늄 합금소재를 상온에서 단조성형을 하여, 상하측으로 관통된 중공(104)을 가지는 관 형태의 머리부(101)와, 머리부(101)의 하단 외주면에 반경방향으로 연장되게 돌출부(102)가 마련되도록 하면서 전체적으로 보스 형태를 가지게 한다. 여기서, 보스 베이스부재(100)는 6061계열의 알루미늄합금을 사용하며, 보다 상세하게는 6061-T6를 사용할 수 있다.
이때, 성형시 상기 보스 베이스부재(100)에 발생된 내부응력은 일반적으로 적용되는 열처리과정을 통해 제거될 수 있다. 그리고, 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 두께, 보다 상세하게는 이후 홈(140)이 형성되는 돌출부(102)의 두께를 홈(140)이 형성되지 않는 돌출부(102) 부분의 두께보다 두껍게 형성한다. 즉, 보스 베이스부재(100)의 홈(140)이 형성되는 돌출부(102) 부분 두께는 도 3의 (a),(b)와 같이 최초 미리 설정된 돌출부(102)의 바닥면(103)에 대한 설계값보다 이후 형성될 홈(140) 깊이의 30 ~ 50%정도 두껍도록 형성시켜, 홈(140)을 형성시 벽부(142)가 안정적으로 형성되게 한다.
이같이, 상기 보스 베이스부재(100)를 준비한 후에는, 도 2와 같이 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면, 보다 상세하게는 돌출부(102)의 바닥면(103)에 복수의 홈(140)을 형성한다(S110). 이러한, 홈(140)은 보스 베이스부재(100)의 돌출부(120) 바닥면(103)에 형성시, 보스 베이스부재(100)의 중심축에 대해 동심원형으로 상호 이격되게 복수개가 형성된다. 여기서, 홈(140)은 다축 CNC (Computer Numerical Control)와 같은 자동화 기계를 사용해서 형성시킬 수 있다.
그리고, 도 3의 (c)와 같이 상기 홈(140)은 보스 베이스부재(100)에 마련된 돌출부(102)의 바닥면(103)에 형성시, 홈(140)의 중심축이 보스 베이스부재(100)의 중심축과 15 ~ 30도의 경사진 각을 이루도록 형성될 수 있다. 더불어, 서로 이웃하는 한 쌍의 홈(140)은 경사각 방향이 서로 반대가 되도록 형성되어, 이후 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 합성수지 라이너(160)를 접합시, 홈(140)으로 삽입된 합성수지 라이너(160)의 걸림 결합이 이루어지게 하면서 돌출부(102) 표면과 합성수지 라이너(160)의 접합 강도를 증대되게 한다.
또한, 도 3의 (a)와 같이, 상기 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 복수의 홈(140)을 형성하는 단계에서, 홈(140)을 기준으로 돌출부(102) 표면 양측에는 보스 베이스부재(100)의 중심축에 대해 동심원형으로 벽부(142)를 추가적으로 형성시킬 수 있다. 여기서, 벽부(142)는 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 합성수지 라이너(160)를 접합시, 돌출부(102) 표면과 합성수지 라이너(160)의 접합 면적을 증대시키면서 돌출부(102) 표면과 합성수지 라이너(160)의 접합 강도를 증대되게 한다. 여기서, 벽부(142)의 높이(142a)는 홈(140) 깊이의 50 ~ 100%로 형성될 수 있다. 이때, 벽부(142)의 높이(142a)가 홈(140) 깊이의 50%미만으로 형성될 경우에는, 이후 벽부(142)를 가압하여 휨 성형시, 휨 성형이 안정적으로 이루어지기 어려움과 더불어 합성수지 라이너(160)의 접합 면적을 안정적으로 제공하는데 한계가 있게 된다. 반대로, 벽부(142)의 높이(142a)가 홈(140) 깊이 100%를 초과하게 형성될 경우에는, 벽부(142)를 가압하여 휨 성형시 벽부(142)의 파손이 발생될 수 있다. 이때, 벽부(142)는 홈(140)의 양측에 추가적으로 홈(140a)을 기계가공하여 형성되게 할 수 있다.
이같이, 상기 홈(140)을 기준으로 돌출부(102) 표면 양측에 벽부(142)가 마련되게 한 후에는, 도 3의 (b)와 같이 상기 홈(140)을 중심으로 서로 이웃하는 한 쌍의 벽부(142)가 상호 인접하게 배치되도록 벽부(142)를 가압하면서 휨 성형(144)되게 할 수 있다. 여기서, 서로 이웃하는 한 쌍의 벽부(142)가 상호 인접하게 배치될 경우, 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 합성수지 라이너(160)를 접합시, 홈(140)으로 삽입된 합성수지 라이너(160)의 벽부(142) 걸림 결합이 이루어지게 하면서 돌출부(102) 표면과 합성수지 라이너(160)의 접합 강도를 증대되게 한다.
앞서 설명한 도 3 (a), (b)에서 벽부(142)를 형성한 후, 벽부(142)의 휨 성형은 프레스 혹은 롤러로 가압해서 벽부(142)의 높이를 가압상태로 낮아지게 하면서 서로 이웃하는 한 쌍의 벽부(142)가 상호 인접하게 배치되게 할 수 있으며, 다른 방법으로는 서로 이웃하는 한 쌍의 벽부(142)가 상호 인접하게 배치된 형상을 가지도록 CNC 같은 자동화 기계를 사용해서 홈(140,140a)이 형성되게 할 수도 있음은 물론이다. 여기서, 도면부호 103은 최초 설정된 설계값 두께에 따른 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 바닥면을 나타낸다.
이렇게, 상기 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 홈(140,140a)을 형성한 후에는, 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면을 피막 처리한다. 이러한, 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 대한 피막 처리는 이후 합성수지 라이너(160)와의 접합 면적을 증대시켜 합성수지 라이너(160)와 돌출부(102) 표면 사이의 접합 강도를 증대되게 한다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 대한 피막 처리는, 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면을 양극 산화피막(150,150a,150b,150c,150d) 처리하는 단계, 양극 산화피막(150,150a,150b,150c,150d) 처리된 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면을 TTN(6-mercapto-1,3,5-triazine-2,4-dithiol) 계열 화합물로 피막처리(152)하는 단계를 포함한다. 여기서, 도 4는 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면을 양극산화 처리한 후 생성된 산화피막(150,150a,150b,150c,150d)의 형상을 SEM (Scanning Electron Microscope)으로 표면 촬영한 이미지이며, 도 5는 보스 베이스부재(100)의 표면을 양극산화 처리 후 SEM 단면 촬영에 의한 피막의 두께를 측정한 이미지이고, 도 6은 알루미늄합금의 일반적인 양극산화피막 처리된 보스 베이스부재(100)의 표면에 TTN (6-mercapto-1,3,5-triazine-2,4-dithiol) 피막을 추가적으로 처리한 후의 HAADF-STEM (High-Angle Annular Dark-Field/Scanning Transmission Electron Microscope) 단면 촬영에 의한 산화피막 및 TTN 피막 두께를 측정한 이미지이다.
이때, 상기 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면을 양극 산화피막(150,150a,150b,150c,150d) 처리한 후, 양극 산화피막(150,150a,150b,150c,150d) 처리된 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면을 TTN(6-mercapto-1,3,5-triazine-2,4-dithiol) 계열 화합물로 피막처리(152)하는 방법은 TT(1,3,5-triazine-2,4,6-trithiol) 혹은 DB(6-dibutylamino-1,3,5-triazine-2,4-dithiol)를 일정온도에서 혼합한 아질산 수용액에 알루미늄과 SUS 전극을 이용해 전해중합 시키는 방법을 사용할 수 있다.
이같이, 상기 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 대한 피막 처리가 완료된 후에는, 도 7과 같이 사출성형으로 합성수지 라이너(160)를 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 접합되게 한다(S130). 이때, 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 합성수지 라이너(160) 접합시키는 방법은, 합성수지 성형장비 내에서 용융된 합성수지가 고압의 사출을 통해 표면피막 처리된 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 일정 두께의 막으로 형성되게 한다. 이때, 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 대한 피막의 성능저하를 최소화하기 위해 표면 피막처리 후 빠른 시간 내에 사출성형이 권장되는데, 최대 120시간을 경과하지 않는 것이 바람직하다. 그리고, 합성수지 라이너(160)는 PA(Polyamide) 혹은 PPS(Polyphenylene sulfide) 재질을 사용할 수 있으며, 보다 상세하게는 PA6 나일론을 선택 사용할 수 있다.
이러한, 일 실시예의 고압 수소저장용기용 보스의 제조방법을 통해 제조된 보스는, 도 8과 같이 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 홈(140) 형성 및 피막 처리된 상태에서 합성수지 라이너(160)가 접합된다. 그리고, 도 9와 같이 고압가스 저장용기(10)에 설치한 상태에서 고압가스 저장용기(10)에 접합되는 별도의 플라스틱 라이너와 결합이 이루어지게 된다.
이와 같이, 일 실시예의 고압 수소저장용기용 보스 및 그 제조방법은, 보스 베이스부재(100)의 돌출부(102) 표면에 홈(140)을 형성한 후, 돌출부(102)의 표면에 대한 피막 처리를 수행한다. 이후, 돌출부(102) 표면에 합성수지 라이너(160)를 접합시, 홈(140)과 돌출부(102) 표면의 피막 처리된 부분을 통해 합성수지 라이너(160)와의 접합 면적 증대 및 물리적인 결합력을 증대되는 바, 고압가스 저장용기(10) 내부에 설치된 상태에서 비주기적인 압력 및 온도 변화에도 합성수지 라이너(160)의 분리를 방지하여 고압가스 저장용기(10) 내 기체나 유체의 누출을 방지할 수 있게 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 보스 베이스부재 101: 머리부
102: 돌출부 103: 바닥면
104: 중공 140,140a: 홈
142: 벽부 142a: 벽부 높이
150,150a,150b,150c,150d: 산화피막 152: TTN피막
160: 합성수지 라이너

Claims (8)

  1. 상하측으로 관통된 중공을 가지는 관 형태로 이루어지며, 하측에는 반경방향으로 연장되는 돌출부가 마련된 보스 베이스부재를 준비하는 단계;
    상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면에 보스 베이스부재의 중심축에 대해 동심원형으로 복수의 홈을 형성하는 단계;
    상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면을 피막 처리하는 단계;
    상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면에 사출성형으로 합성수지 라이너를 접합하는 단계;를 포함하는 고압 수소저장용기용 보스의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상하측으로 관통된 중공을 가지는 관 형태로 이루어지며, 하측에는 반경방향으로 연장되는 돌출부가 마련된 보스 베이스부재를 준비하는 단계는,
    상기 보스 베이스부재의 홈이 형성되는 돌출부 부분의 두께는 미리 설정된 설계값보다 홈 깊이의 30 ~ 50%정도 더 두껍도록 형성된 고압 수소저장용기용 보스의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면에 복수의 홈을 형성하는 단계는,
    상기 홈의 중심축은 보스 베이스부재의 중심축과 15 ~ 30도의 경사진 각을 이루도록 형성되고,
    서로 이웃하는 한 쌍의 홈은 경사각 방향이 서로 반대가 되도록 형성된 고압 수소저장용기용 보스의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면에 복수의 홈을 형성하는 단계에서,
    상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면 양측에는 보스 베이스부재의 중심축에 대해 동심원형으로 벽부가 형성되게 하는 단계를 더 포함하며, 상기 벽부의 높이는 홈 깊이의 50 ~ 100%로 형성되게 하는 고압 수소저장용기용 보스의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 홈을 중심으로 돌출부 표면 양측에 벽부가 형성되게 한 후에는,
    상기 홈을 중심으로 서로 이웃하는 한 쌍의 벽부가 상호 인접하게 배치되도록 벽부를 가압하면서 휨 성형되게 하는 고압 수소저장용기용 보스의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면을 피막 처리하는 단계는,
    상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면을 산화피막 처리하는 단계,
    산화피막 처리된 상기 보스 베이스부재의 돌출부 표면을 TTN(6-mercapto-1,3,5-triazine-2,4-dithiol) 계열 화합물로 피막처리하는 단계를 포함하는 고압 수소저장용기용 보스의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 보스 베이스부재는 알루미늄합금 재질이며,
    상기 합성수지 라이너는 PA(Polyamide) 또는 PPS(Polyphenylene sulfide) 재질인 고압 수소저장용기용 보스의 제조방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 고압 수소저장용기용 보스.
KR1020210103586A 2021-08-06 2021-08-06 고압 수소저장용기용 보스 및 그 제조방법 KR102536814B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210103586A KR102536814B1 (ko) 2021-08-06 2021-08-06 고압 수소저장용기용 보스 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210103586A KR102536814B1 (ko) 2021-08-06 2021-08-06 고압 수소저장용기용 보스 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230021802A true KR20230021802A (ko) 2023-02-14
KR102536814B1 KR102536814B1 (ko) 2023-05-26

Family

ID=85220497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210103586A KR102536814B1 (ko) 2021-08-06 2021-08-06 고압 수소저장용기용 보스 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102536814B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017089674A (ja) * 2015-11-04 2017-05-25 トヨタ自動車株式会社 ガスタンク部材及びガスタンク部材の製造方法
JP2017145959A (ja) * 2015-08-06 2017-08-24 トヨタ自動車株式会社 高圧タンク、高圧タンクの製造方法、シール性の検査方法
KR20180071548A (ko) * 2016-12-20 2018-06-28 현대자동차주식회사 보스부가 강화된 구조를 가지는 고압용기
JP2021017028A (ja) * 2019-07-23 2021-02-15 新東工業株式会社 複合部材の製造方法及び複合部材

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017145959A (ja) * 2015-08-06 2017-08-24 トヨタ自動車株式会社 高圧タンク、高圧タンクの製造方法、シール性の検査方法
JP2017089674A (ja) * 2015-11-04 2017-05-25 トヨタ自動車株式会社 ガスタンク部材及びガスタンク部材の製造方法
KR20180071548A (ko) * 2016-12-20 2018-06-28 현대자동차주식회사 보스부가 강화된 구조를 가지는 고압용기
JP2021017028A (ja) * 2019-07-23 2021-02-15 新東工業株式会社 複合部材の製造方法及び複合部材

Also Published As

Publication number Publication date
KR102536814B1 (ko) 2023-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8087537B2 (en) Pressure container
EP2573447B1 (en) Engagement structure, and method for manufacturing a pressure vessel incorporated with such a structure
US10544901B2 (en) Pressure vessel vented boss with sintered metal plug
CN107345623B (zh) 加压气体容器及其制造方法
CN104048157B (zh) 用于制造用于燃料存储系统的带有衬垫和内袋的燃料存储罐的方法和设备
US20220099251A1 (en) Manufacturing method of high-pressure tank
CN113400540B (zh) 高压罐的制造方法以及高压罐
JP2018135918A (ja) 水素タンク素体とその製造方法、および水素タンクとその製造方法
KR102536814B1 (ko) 고압 수소저장용기용 보스 및 그 제조방법
US11879593B2 (en) Hybrid tanks
US11566752B2 (en) High-pressure tank and method for manufacturing high-pressure tank
JP2006316834A (ja) 圧力容器用ライナの製造方法
US20220009150A1 (en) Method for manufacturing high pressure tank
JP6617034B2 (ja) 圧力容器
US20220275908A1 (en) Method for producing a pressure container and pressure container
KR20230040241A (ko) 고압 저장 용기 및 그 제조 방법
CN210241163U (zh) 高压罐
KR101888368B1 (ko) 폴리에틸렌 라이너에 복합재료를 와인딩한 가스용기의 체결구조와 그 제조방법
CN113915517A (zh) 高压罐
JP2014185711A (ja) 高圧ガスタンク
JP2020122514A (ja) 高圧タンクの製造方法
US20230332743A1 (en) Tank and manufacturing method for tank
JP2017129155A (ja) 圧力容器
KR20230095660A (ko) 소직경 장축 압력용기
JP6678460B2 (ja) 圧力容器

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant