KR20230040243A - 고압 저장 용기 및 그 제조 방법 - Google Patents

고압 저장 용기 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230040243A
KR20230040243A KR1020210190941A KR20210190941A KR20230040243A KR 20230040243 A KR20230040243 A KR 20230040243A KR 1020210190941 A KR1020210190941 A KR 1020210190941A KR 20210190941 A KR20210190941 A KR 20210190941A KR 20230040243 A KR20230040243 A KR 20230040243A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
boss
insert ring
injection pipe
groove
liner
Prior art date
Application number
KR1020210190941A
Other languages
English (en)
Inventor
임미소
백병운
Original Assignee
코오롱인더스트리 주식회사
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 코오롱인더스트리 주식회사 filed Critical 코오롱인더스트리 주식회사
Publication of KR20230040243A publication Critical patent/KR20230040243A/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
    • 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
    • F17C1/00Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/005Storage of gas or gaseous mixture at high pressure and at high density condition, e.g. in the single state phase
    • 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
    • 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
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0604Liners
    • 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
    • F17C2209/2127Moulding by blowing
    • 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
    • F17C2209/22Assembling processes
    • F17C2209/228Assembling processes by screws, bolts or rivets
    • 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

Abstract

고압 저장 용기 및 그 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 고압 저장 용기는, 고압 유체의 저장을 위한 저장 공간이 내부에 형성된 저장 몸체와, 상기 저장 공간을 외부와 연통시키며 상기 저장 몸체의 일측에서 외측으로 연장된 주입관을 포함하는 라이너; 외주부가 상기 주입관의 내주면을 둘러싸며 상기 주입관과 결합되는 관형의 인서트 링; 및 길이 방향을 따라 관통된 관형의 보스 몸체와, 상기 보스 몸체가 상기 저장 공간을 외부와 연통시키며 상기 주입관 및 상기 인서트 링에 결합될 수 있도록 상기 보스 몸체의 길이 방향 일측 단부에서 타측으로 함입되어 형성되고 상기 주입관 및 상기 인서트 링이 체결되는 체결홈을 구비하는 보스;를 포함할 수 있다.

Description

고압 저장 용기 및 그 제조 방법{HIGH PRESSURE STORAGE TANK AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 고압 저장 용기 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수소 등의 유체를 운송 또는 보관하기 위한 고압 저장 용기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
고압 저장 용기는 일반적으로 내부에 수소, 천연 가스, 산소 등의 가압 유체를 저장하기 위해 사용된다. 고압 저장 용기(고압 탱크)는 사용 재료 등에 따라 크게 4가지 타입으로 분류될 수 있다. 이 가운데, 수지 재질의 라이너에 토우 프리프레그와 같은 복합 소재를 와인딩하여 만들어지는 타입-4의 고압 저장 용기는 가벼우면서도 성능이 우수하여 수소 자동차의 연료 탱크로 채택되고 있다.
고압 저장 용기에서 주입구를 형성하는 보스는 유체의 주입 시 외부의 밸브와 결합된다. 일반적으로 밸브는 금속 재질로 이루어지므로, 보스와 외부의 밸브 사이의 견고한 결합을 위해 보스 역시 대부분 금속 재질로 이루어진다. 그런데 타입-4의 고압 저장 용기의 경우 수지 재질의 라이너가 적용되므로, 금속 재질의 보스와 이종 재질(수지 재질)의 라이너 사이의 접합력 확보가 중요한 과제이다. 이종 재질 사이의 접합면은 박리에 대한 저항성이 약하며, 이에 따라 고압 저장 용기의 기밀성 및 내구성 등이 저하될 수 있기 때문이다. 특히, 고압 저장 용기가 수소차의 수소 연료의 저장을 위해 사용될 경우 고압(350bar 이상) 수소의 충전 및 방전이 반복되므로 라이너와 보스 사이의 박리가 발생할 가능성이 높다.
한편, 종래 타입-4의 고압 저장 용기는 일반적으로 사출 성형을 통해 제조된다. 이때, 저장 공간을 형성하는 라이너는 2개의 바디(body)로 나누어 사출된 후 서로 열융착된다. 이로 인하여 2개의 라이너 바디를 사출하는 과정에서 생산 속도가 저하되고, 2개 바디 사이의 열융착 면적이 넓어 융착 강도 편차가 발생하는 것이 문제로 지적되고 있다.
공개특허 제10-2021-0037456호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 보스가 정확한 위치에 안정적으로 체결될 수 있는 고압 저장 용기 및 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이종 소재인 라이너와 보스가 간접적으로 결합되는 구조를 통해 우수한 결합력 및 기밀성을 가지는 고압 저장 용기 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 라이너를 2개로 분리하여 성형하지 않고 한번에 일체로 성형할 수 있어 제조 효율과 성능이 우수한 고압 저장 용기 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 위에 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 고압 유체의 저장을 위한 저장 공간이 내부에 형성된 저장 몸체와, 상기 저장 공간을 외부와 연통시키며 상기 저장 몸체의 일측에서 외측으로 연장된 주입관을 포함하는 라이너; 외주부가 상기 주입관의 내주면을 둘러싸며 상기 주입관과 결합되는 관형의 인서트 링; 및 길이 방향을 따라 관통된 관형의 보스 몸체와, 상기 보스 몸체가 상기 저장 공간을 외부와 연통시키며 상기 주입관 및 상기 인서트 링에 결합될 수 있도록 상기 보스 몸체의 길이 방향 일측 단부에서 타측으로 함입되어 형성되고 상기 주입관 및 상기 인서트 링이 체결되는 체결홈을 구비하는 보스;를 포함하는 고압 저장 용기가 제공된다.
이때, 상기 인서트 링의 외주부 중 상기 주입관의 내주면과 접하는 부분에는 반경 방향 내측으로 삽입홈이 함입 형성되고, 상기 주입관의 내주면에는 반경 방향 내측으로 돌출되어 상기 삽입홈을 채우며 상기 삽입홈에 정착되는 삽입부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 삽입홈은 반경 방향 내측으로 갈수록 확장되는 부분을 구비할 수 있다.
또한, 상기 인서트 링의 내주면에는 인서트 링 나사산이 형성되고, 상기 체결홈의 내면 중 상기 인서트 링의 내주면과 맞닿는 면에는 제 1 보스 나사산이 형성될 수 있다.
또한, 상기 주입관의 외주면에는 상기 체결홈의 내면에 접하도록 반경 방향 외측으로 돌출부가 돌출 형성될 수 있다.
또한, 상기 돌출부는 반경 방향 외측으로 갈수록 상기 저장 몸체를 향해 경사진 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 체결홈의 내면 중 상기 주입관의 외주면과 맞닿는 면에는 둘레 방향을 따라 씰링부재 삽입홈이 함입 형성되고, 상기 씰링부재 삽입홈에는 씰링부재가 안착되어 상기 체결홈의 내면과 상기 주입관의 외주면 사이를 씰링할 수 있다.
또한, 상기 체결홈의 내면 중 상기 인서트 링의 외측 단부와 상기 주입관의 외측 단부의 경계와 접하는 부분에는 둘레 방향을 따라 씰링부재 삽입홈이 함입 형성되고, 상기 씰링부재 삽입홈에는 씰링부재가 안착되어 상기 인서트 링 및 상기 주입관의 외측 단부와 상기 체결홈의 내면 사이를 씰링할 수 있다.
또한, 상기 저장 몸체는 상기 주입관의 둘레에 링형으로 형성된 안착부를 구비하고, 상기 보스 몸체의 길이 방향 일측 단부 중 상기 체결홈의 반경 방향 외측 부분은 상기 안착부에 안착될 수 있다.
또한, 상기 안착부와 접하는 상기 보스 몸체의 단부면에는 원형으로 접착제 도포홈이 함입 형성되고, 상기 접착제 도포홈에는 상기 보스와 상기 안착부 사이에 접합력을 제공하는 접착제가 도포될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 고압 저장 용기를 제조하는 방법으로서, 블로우 몰딩 방식으로 라이너와 인서트 링을 일체로 성형하는 단계; 및 일체로 성형된 라이너와 인서트 링에 보스를 체결하는 단계;를 포함하는 고압 저장 용기 제조 방법이 제공된다.
상기의 구성에 따라, 본 발명에 따른 고압 저장 용기 및 그 제조 방법은 인서트 링이 라이너와 일체로 성형됨으로써 라이너의 치수 변화로 인한 편차를 방지하여 주며, 이에 따라 보스가 정확한 위치에 조립될 수 있게 해준다.
본 발명에 따른 고압 저장 용기 및 그 제조 방법은 이종 소재인 라이너와 보스가 인서트 링을 통해 체결되는 구조를 통해 우수한 결합력 및 기밀성을 제공한다.
본 발명에 따른 고압 저장 용기 및 그 제조 방법은 블로우 몰딩 공법을 통해 라이너를 일체로 성형한 뒤 보스와 조립시킬 수 있게 해주며, 이를 통해 생산성이 향상될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 저장 용기의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 저장 용기의 라이너와 보스의 분리 상태를 단면으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 저장 용기의 라이너와 보스의 결합 상태를 단면으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고압 저장 용기의 구성을 단면으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 저장 용기 제조 방법의 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 해당하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로 해당 구성은 본 발명의 출원시점에서 이를 대체할 다양한 균등물과 변형예가 있을 수 있다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결"되어 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 서로 직접 연결되는 것뿐만 아니라 간접적으로 서로 연결되는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 저장 용기의 단면도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 저장 용기의 라이너와 보스의 분리 상태를 단면으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 저장 용기의 라이너와 보스의 결합 상태를 단면으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고압 저장 용기(100)는 내부에 수소 등의 유체를 고압 상태로 저장하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 저장 용기(100)는 수지 재질의 라이너에 복합 소재를 와인딩하여 만들어지는 타입-4의 고압 탱크에 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 저장 용기(100)는 라이너(110), 인서트 링(120) 및 보스(130)를 포함한다.
라이너(110)는 고압 유체가 저장되는 저장 공간(S)을 제공한다. 라이너(110)는 수지 재질로 이루어질 수 있다. 더욱 상세하게, 라이너(110)는 폴리머 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 라이너(110)는 고밀도 플라스틱 소재(HDPE)로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 라이너(110)는 저장 몸체(111) 및 주입관(112)을 포함한다. 이때, 저장 몸체(111)와 주입관(112)은 일체로 성형될 수 있다. 예를 들어, 저장 몸체(111)와 주입관(112)은 블로우 몰딩 방식으로 성형될 수 있다.
저장 몸체(111)는 고압 유체의 저장을 위한 저장 공간(S)을 내부에 구비한다. 이때, 고압 유체는 수소가 될 수 있다. 저장 몸체(111)는 원통형으로 형성될 수 있다. 저장 몸체(111)는 주입관(112)과의 연결부를 제외하고는 밀폐된 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 저장 몸체(111)는 주입관(112)의 둘레에 링형으로 형성된 안착부(111a)를 구비한다. 안착부(111a)는 보스(130)의 길이 방향 일단의 단부면과 접할 수 있다.
저장 몸체(111)의 안착부(111a)에는 회전 방지 돌기(111b)가 하나 이상 돌출 형성될 수 있다. 회전 방지 돌기(111b)는 후술되는 보스(130)의 회전 방지홈(135)에 삽입되어 보스(130)가 라이너(110)에 대해 회전하는 것을 방지하여 준다. 이에 따라 보스(130)와 라이너(110)의 체결 후 라이너(110)의 외주면에 내압 성능을 위한 쉘(미도시)을 와인딩할 때 보스(130)가 라이너(110)에 대해 회전하는 것이 방지될 수 있다.
주입관(112)은 저장 공간(S)을 외부와 연통시키며 저장 몸체(111)의 일측에서 외측으로 연장되어 구비된다. 더욱 상세하게, 주입관(112)은 원통 형상을 가질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 주입관(112)은 저장 몸체(111)와 일체로 형성될 수 있으며, 주입관(112)을 통해 저장 몸체(111)의 저장 공간(S)이 외부와 연통될 수 있다.
주입관(112)의 내주면에는 후술되는 인서트 링(120)의 삽입홈(121)을 채우며 반경 방향 내측으로 돌출되는 삽입부(113)가 형성된다. 삽입부(113)는 인서트 링(120)의 삽입홈(121)을 채우며 정착되어 주입관(112)과 인서트 링(120) 사이의 체결력을 증가시켜 준다.
또한, 주입관(112)의 외주면에는 후술되는 보스(130)의 체결홈(132)의 내면에 접하도록 반경 방향 외측으로 돌출부(114)가 돌출 형성될 수 있다. 돌출부(114)는 주입관(112)의 외주면에 둘레 방향을 따라 링형상으로 돌출될 수 있다. 또한, 돌출부(114)는 주입관(112)의 외주면에 소정 간격으로 또는 불규칙하게 돌출 형성될 수도 있다.
돌출부(114)는 보스(130)가 라이너(110)에 체결된 후에 체결홈(132)과 접하여 마찰력을 발생시킴으로써 보스(130)의 분리에 대한 저항성을 제공한다. 저장 몸체(111)에서 멀어지는 방향으로 가해지는 힘이 보스(130)의 분리를 유발하므로, 이에 대해 효과적인 저항력을 제공하기 위하여 돌출부(114)는 반경 방향 외측으로 갈수록 저장 몸체(111)를 향해 경사진 형상을 가질 수 있다.
인서트 링(120)은 관형으로 이루어지고, 외주부가 주입관(112)의 내주면을 둘러싸며 주입관(112)과 결합된다. 인서트 링(120)은 금속 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 인서트 링(120)은 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
인서트 링(120)은 라이너(110)와 일체로 성형될 수 있다. 더욱 상세하게, 라이너(110)를 블로우 몰딩 방식으로 일체로 성형할 때, 외부 금형과 내부 블로우 핀(blow pin) 사이에 인서트 링(120)을 삽입함으로써 라이너(110)와 인서트 링(120)을 일체로 성형할 수 있다.
인서트 링(120)은 수지 재질의 라이너(110)가 금속 재질의 보스(130)와 직접 체결되지 않고, 인서트 링(120)을 매개로 간접적으로 체결되는 구조를 제공한다. 즉, 금속 재질의 보스(130)는 금속 재질의 인서트 링(120)에 체결됨으로써 인서트 링(120)과 일체화된 수지 재질의 라이너(110)와 체결될 수 있다. 이에 따라 이종 소재 간 체결력 확보의 어려움이 해결될 수 있다.
또한, 수지 재질의 라이너(110)는 성형 후 치수가 변화될 수 있어, 인서트 링(120)이 없이 라이너(110)와 보스(130)가 직접 조립되는 경우 라이너(110)의 치수 변화로 인해 기밀 성능의 편차가 발생할 수 있다. 그러나 본 발명에 의할 경우 금속 재질의 인서트 링(120)과 수지 재질의 라이너(110)가 일체로 성형되고 보스(130)가 인서트 링(120)을 통해 라이너(110)에 체결될 수 있으므로 이러한 문제가 해결될 수 있다.
또한, 인서트 링(120)은 라이너(110)의 주입관(112)에 밀착되어 라이너(110)와 일체화된다. 이에 따라 별도의 융착 공정이 없이도 기밀성의 확보가 가능해진다.
본 발명의 일 실시예에서, 인서트 링(120)의 외주부 중 주입관(112)의 내주면과 접하는 부분에는 반경 방향 내측으로 삽입홈(121)이 함입 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 주입관(112)의 내주면에는 삽입홈(121)을 채우며 반경 방향 내측으로 돌출되는 삽입부(113)가 형성된다. 전술한 바와 같이 인서트 링(120)은 라이너(110)와 함께 성형될 수 있는데, 성형 과정에서 라이너(110)를 형성하는 수지 재질이 삽입홈(121)의 내부로 진입하여 삽입부(113)가 되어 정착됨으로써 인서트 링(120)과 주입관(112) 사이의 체결력이 증가될 수 있다.
이때, 삽입홈(121)은 반경 방향 내측으로 갈수록 확장되는 부분을 구비할 수 있다. 예를 들면, 고압 저장 용기(100)의 길이 방향 단면 상에서 삽입홈(121)은 도브 테일 형상, 삼각 형상, 원 형상 등을 가질 수 있다. 이러한 형상을 통해 삽입홈(121) 내부에 채워져 경화된 삽입부(113)의 이탈이 방지되고 삽입부(113)의 정착력이 증가될 수 있다.
삽입홈(121)은 길이 방향을 따라 복수 개 형성될 수 있다. 이에 상응하여 삽입부(113)도 복수 개 형성될 수 있다. 삽입홈(121)은 길이 방향을 따라 복수 개 형성될 수 있다. 이에 상응하여 삽입부(113)도 복수 개 형성될 수 있다. 또한, 삽입홈(121)은 인서트 링(120)의 외주면에 둘레 방향을 따라 연속적으로 형성될 수도 있고, 인서트 링(120)의 외주면을 따라 이격되어 형성될 수도 있다.
인서트 링(120)의 내주면에는 인서트 링 나사산(122)이 형성될 수 있다. 인서트 링 나사산(122)은 보스(130)와의 나사 결합을 위한 부분이다. 더욱 상세하게, 인서트 링 나사산(122)은 보스(130)의 체결홈(132)의 내주면에 형성된 제 1 보스 나사산(133)과 치합될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서, 인서트 링(120)은 저장 공간(S)의 내부로 연장된 형태를 가지고 있다. 이때, 인서트 링(120) 중 저장 공간(S)의 내부에 배치된 부분은 반경 방향 외측으로 돌출되어 주입관(112)의 내측 단부면을 지지하는 단턱(120a)을 형성할 수 있다. 이와 같이 인서트 링(120)의 외주부가 주입관(112)의 내주면 및 내측 단부면을 둘러싸는 형태를 가질 경우 인서트 링(120)과 라이너(110) 사이의 체결력 및 기밀성이 더욱 증가될 수 있다.
보스(130)는 저장 공간(S)의 내부로 고압 유체를 주입하는 밸브(미도시)가 결합되는 부분이다. 본 발명의 일 실시예에서, 보스(130)는 보스 몸체(131) 및 체결홈(132)을 포함한다.
보스 몸체(131)는 길이 방향을 따라 관통된 관형의 부재이다. 보스 몸체(131)의 길이 방향 일측 단부는 저장 몸체(111)의 안착부(111a)에 안착될 수 있다. 이와 관련하여, 보스 몸체(131)는 길이 방향 일측 단부에 반경 방향 외측으로 돌출된 플랜지부(131a)를 가질 수 있다. 플랜지부(131a)는 안착부(111a)와 보스 몸체(131) 사이의 접촉 면적을 증가시키며 체결 안정성을 증가시켜 준다.
체결홈(132)은 보스 몸체(131)가 저장 공간(S)을 외부와 연통시키며 주입관(112) 및 인서트 링(120)에 결합될 수 있도록 보스 몸체(131)의 길이 방향 일측 단부에서 타측으로 함입되어 형성된다. 체결홈(132)에 주입관(112) 및 인서트 링(120)이 삽입되어 보스(130)와 주입관(112) 및 인서트 링(120) 사이의 체결이 이루어진다.
보스(130)의 체결홈(132)의 내주면에는 제 1 보스 나사산(133)이 형성된다. 전술한 바와 같이, 제 1 보스 나사산(133)은 인서트 링(120)의 내주면에 형성된 인서트 링 나사산(122)과 치합된다. 제 1 보스 나사산(133)과 인서트 링 나사산(122) 사이의 치합을 통해 보스(130)와 인서트 링(120) 사이의 체결이 확고하게 이루어질 수 있으며, 이를 통해 보스(130)는 인서트 링(120)과 일체로 성형된 라이너(110)에도 체결된다.
보스 몸체(131)의 길이 방향 일단의 단부면 중 안착부(111a)와 접하는 부분에는 접착제 도포홈(134)이 함입 형성될 수 있다. 접착제 도포홈(134)은 원형으로 형성될 수 있다. 접착제 도포홈(134)에는 보스(130)와 안착부(111a) 사이에 접합력을 제공하는 접착제(140)가 도포될 수 있다.
이때, 접착제(140)는 구조용 접착제가 될 수 있다. 더욱 상세하게, 접착제(140)는 에폭시계 접착제, 아크릴계 접착제, 우레탄계 접착제 및 시아노아크릴계 접착제 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
보스(130)는 보스 몸체(131)의 길이 방향 일단부에 회전 방지 돌기(111b)가 삽입되는 회전 방지홈(135)을 구비할 수 있다. 즉, 보스 몸체(131)의 길이 방향 일단부에는 회전 방지 돌기(111b)와 대응되는 위치에 회전 방지 돌기(111b)에 상응하는 형상을 가진 회전 방지홈(135)이 함입 형성될 수 있다. 회전 방지홈(135) 및 회전 방지 돌기(111b)의 기능에 대해서는 앞서 설명한 바와 같다.
보스(130)의 체결홈(132)의 내면 중 주입관(112)의 외주면과 맞닿는 면에는 둘레 방향을 따라 씰링부재 삽입홈(136)이 함입 형성될 수 있다. 씰링부재 삽입홈(136)에는 씰링부재(150)가 안착되어 체결홈(132)의 내면과 주입관(112)의 외주면 사이를 씰링할 수 있다. 이때, 씰링부재(150)는 오링(O-ring)이 될 수 있다.
한편, 보스(130)는 보스 몸체(131)의 내주면에 제 2 보스 나사산(137)을 구비할 수 있다. 제 2 보스 나사산(137)은 저장 공간(S)의 내부로 고압 유체를 주입하는 밸브의 체결을 위해 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고압 저장 용기의 구성을 단면으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고압 저장 용기(200)는 라이너(210), 인서트 링(220) 및 보스(230)를 포함한다. 라이너(210)의 저장 몸체(211), 안착부(211a), 회전 방지 돌기(211b), 주입관(212), 삽입부(213) 및 돌출부(214)는 앞서 본 발명의 일 실시예에와 관련하여 설명한 바와 같다. 또한, 인서트 링(220), 인서트 링(220)의 단턱부(220a), 삽입홈(221), 인서트 링 나사산(222)도 앞서 본 발명의 일 실시예에와 관련하여 설명한 바와 같다. 또한, 보스(230)의 보스 몸체(231), 보스 몸체(231)의 플랜지부(231a), 체결홈(232), 제 1 보스 나사산(233), 접착제 도포홈(234), 접착제(240), 회전 방지홈(235) 및 제 2 보스 나사산(237) 역시 본 발명의 일 실시예와 같다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고압 저장 용기(200)는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 저장 용기(100)와 비교하여 씰링부재 삽입홈(236)의 위치가 상이하다. 본 발명의 다른 일 실시예에서, 씰링부재 삽입홈(236)은 체결홈(232)의 내면 중 인서트 링(220)의 외측 단부와 주입관(212)의 외측 단부의 경계와 접하는 부분에 둘레 방향을 따라 함입 형성되어 있다. 씰링부재 삽입홈(236)에는 씰링부재(250)가 안착되어 인서트 링(220) 및 주입관(212)의 외측 단부와 체결홈(322)의 내면 사이를 씰링할 수 있다. 이때, 씰링부재(250)는 오링(O-ring)이 될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 의할 경우 씰링부재(250)가 주입관(212)의 외주면과 체결홈(232)의 내면 사이, 인서트 링(220)의 외주부와 주입관(212)의 내주면 사이, 인서트 링(220)의 내주면과 체결홈(232)의 내면 사이를 통해 유체가 누설되는 것을 모두 방지할 수 있어 씰링 효과가 극대화될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 저장 용기 제조 방법의 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고압 저장 용기 제조 방법은 앞서 살펴본 바와 같은 본 발명의 일 실시예들에 따른 고압 저장 용기를 제조하기 위한 것이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 저장 용기 제조 방법은 블로우 몰딩 방식으로 라이너와 인서트 링을 일체로 성형하는 단계(S10) 및 일체로 성형된 라이너와 인서트 링에 보스를 체결하는 단계(S20)를 포함할 수 있다.
라이너와 인서트 링을 일체로 성형하는 단계(S10)에서, 인서트 링(120, 220)은 라이너(110, 210)와 블로우 몰딩 방식을 통해 일체로 성형될 수 있다. 더욱 상세하게, 라이너(110, 210)를 블로우 몰딩 방식으로 성형할 때, 외부 금형과 내부 블로우 핀(blow pin) 사이에 인서트 링(120, 220)을 삽입함으로써 라이너(110, 210)와 인서트 링(120, 220)을 일체로 성형할 수 있다.
종래에는 이종 재질인 라이너와 보스 사이의 결합력 확보를 위해 보스와 라이너를 인서트 사출할 필요가 있었다. 이에 따라 저장 공간을 형성하는 라이너를 2개의 바디(body)로 나누어 사출 성형하고, 사출 성형된 2개의 바디를 열융착시켜 그 내부에 저장 공간이 형성되도록 하는 방식이 널이 쓰여왔다. 그러나 이러한 방식에 의할 경우 2개의 바디를 사출하여야 하므로 생산 속도가 저하되고, 2개의 바디 사이에 대면적으로 열융착 부위가 생겨 열융착 강도에 편차가 발생하는 문제가 생긴다.
본 발명은 금속 재질의 인서트 링(120, 220)을 라이너(110, 210)와 일체로 성형하고, 보스(130, 230)가 인서트 링(120, 220)을 통해 라이너(110, 210)에 안정적으로 체결될 수 있게 해준다. 이에 따라 블로우 몰딩 방식을 통해 라이너(110, 210)를 하나의 바디로 사출할 수 있게 되며, 이를 통해 수소 기밀성과 품질 안정성을 높일 수 있다. 또한, 2개의 라이너 바디를 열융착시키는 공정이 없어짐에 따라 생산성도 향상된다.
일체로 성형된 라이너와 인서트 링에 보스를 체결하는 단계(S20)에서, 보스(130, 230)는 인서트 링(120, 220)을 매개로 라이너(110, 210)와 체결될 수 있다. 보스(130, 230)와 인서트 링(120, 220) 및 라이너(110, 210) 사이의 조립 체결 구조는 앞서 설명한 바와 같으므로 자세한 설명은 생략한다. 본 단계(S20)에서 보스(130, 230)는 인서트 링(120, 220)을 매개로 라이너(110, 210)와 안정적으로 체결될 수 있다.
일체로 성형된 라이너와 인서트 링에 보스를 체결하는 단계(S20) 후에는 라이너(110, 210)의 외주면에 내압 성능을 제공하는 쉘을 결합시키는 단계가 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예들에 의해 제한되지 아니한다. 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100, 200: 고압 저장 용기
110, 210: 라이너
120, 220: 인서트 링
130. 230: 보스

Claims (11)

  1. 고압 유체의 저장을 위한 저장 공간이 내부에 형성된 저장 몸체와, 상기 저장 공간을 외부와 연통시키며 상기 저장 몸체의 일측에서 외측으로 연장된 주입관을 포함하는 라이너;
    외주부가 상기 주입관의 내주면을 둘러싸며 상기 주입관과 결합되는 관형의 인서트 링; 및
    길이 방향을 따라 관통된 관형의 보스 몸체와, 상기 보스 몸체가 상기 저장 공간을 외부와 연통시키며 상기 주입관 및 상기 인서트 링에 결합될 수 있도록 상기 보스 몸체의 길이 방향 일측 단부에서 타측으로 함입되어 형성되고 상기 주입관 및 상기 인서트 링이 체결되는 체결홈을 구비하는 보스;를 포함하는 고압 저장 용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인서트 링의 외주부 중 상기 주입관의 내주면과 접하는 부분에는 반경 방향 내측으로 삽입홈이 함입 형성되고,
    상기 주입관의 내주면에는 반경 방향 내측으로 돌출되어 상기 삽입홈을 채우며 상기 삽입홈에 정착되는 삽입부가 형성되는 고압 저장 용기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 삽입홈은 반경 방향 내측으로 갈수록 확장되는 부분을 구비하는 고압 저장 용기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 인서트 링의 내주면에는 인서트 링 나사산이 형성되고, 상기 체결홈의 내면 중 상기 인서트 링의 내주면과 맞닿는 면에는 제 1 보스 나사산이 형성되는 고압 저장 용기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 주입관의 외주면에는 상기 체결홈의 내면에 접하도록 반경 방향 외측으로 돌출부가 돌출 형성되는 고압 저장 용기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 돌출부는 반경 방향 외측으로 갈수록 상기 저장 몸체를 향해 경사진 형상을 가지는 고압 저장 용기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결홈의 내면 중 상기 주입관의 외주면과 맞닿는 면에는 둘레 방향을 따라 씰링부재 삽입홈이 함입 형성되고,
    상기 씰링부재 삽입홈에는 씰링부재가 안착되어 상기 체결홈의 내면과 상기 주입관의 외주면 사이를 씰링하는 고압 저장 용기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결홈의 내면 중 상기 인서트 링의 외측 단부와 상기 주입관의 외측 단부의 경계와 접하는 부분에는 둘레 방향을 따라 씰링부재 삽입홈이 함입 형성되고,
    상기 씰링부재 삽입홈에는 씰링부재가 안착되어 상기 인서트 링 및 상기 주입관의 외측 단부와 상기 체결홈의 내면 사이를 씰링하는 고압 저장 용기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 몸체는 상기 주입관의 둘레에 링형으로 형성된 안착부를 구비하고,
    상기 보스 몸체의 길이 방향 일측 단부 중 상기 체결홈의 반경 방향 외측 부분은 상기 안착부에 안착되는 고압 저장 용기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 안착부와 접하는 상기 보스 몸체의 단부면에는 원형으로 접착제 도포홈이 함입 형성되고,
    상기 접착제 도포홈에는 상기 보스와 상기 안착부 사이에 접합력을 제공하는 접착제가 도포되는 고압 저장 용기.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 고압 저장 용기를 제조하는 방법으로서,
    블로우 몰딩 방식으로 라이너와 인서트 링을 일체로 성형하는 단계; 및
    일체로 성형된 라이너와 인서트 링에 보스를 체결하는 단계;를 포함하는 고압 저장 용기 제조 방법.
KR1020210190941A 2021-09-15 2021-12-29 고압 저장 용기 및 그 제조 방법 KR20230040243A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210123003 2021-09-15
KR20210123003 2021-09-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230040243A true KR20230040243A (ko) 2023-03-22

Family

ID=86005928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210190941A KR20230040243A (ko) 2021-09-15 2021-12-29 고압 저장 용기 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230040243A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210037456A (ko) 2019-09-27 2021-04-06 코오롱인더스트리 주식회사 수소 탱크 라이너용 사출 성형품

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210037456A (ko) 2019-09-27 2021-04-06 코오롱인더스트리 주식회사 수소 탱크 라이너용 사출 성형품

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5179458B2 (ja) 圧力容器のシール構造
RU2528773C2 (ru) Конструкция горловины напорного резервуара
US7556171B2 (en) Tank
CN106838602B (zh) 一种金属瓶口结构和lpg气瓶
JP5979446B2 (ja) 圧力容器
WO2013008719A1 (ja) 圧力容器
CN105209801A (zh) 压力容器
JP2013228082A (ja) 圧力容器
US11668436B2 (en) Pressure vessel boss and pressure vessel having same
CN112833324B (zh) 压力容器
KR20230040243A (ko) 고압 저장 용기 및 그 제조 방법
KR20230040242A (ko) 고압 저장 용기 및 그 제조 방법
KR20230040241A (ko) 고압 저장 용기 및 그 제조 방법
KR102645860B1 (ko) 고압 저장 용기 및 그 제조 방법
KR102645850B1 (ko) 고압 저장 용기 및 그 제조 방법
KR20230040259A (ko) 고압 저장 용기 및 그 제조 방법
JP3218918U (ja) ガス容器用の口金、及び口金付きのガス容器
US11339923B1 (en) Pressure vessel
JP6617034B2 (ja) 圧力容器
KR20240020753A (ko) 고압 저장 용기 및 그 제조 방법
US11480296B2 (en) Pressure vessel with boss attached liner
US20240084967A1 (en) Pressure vessel
JP2017129155A (ja) 圧力容器
KR102476329B1 (ko) 압력 용기
JP6678460B2 (ja) 圧力容器

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal