KR20230073427A - 압력 용기 - Google Patents

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박병학
박상언
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주식회사 성우하이텍
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Abstract

실링성능이 개선되도록, 본 발명은 상부가 관통홀이 상하방향으로 연장된 보스부의 외곽에 인서트 사출되어 결합되되, 내부에 유체가 수용되는 제1수용공간이 형성되도록 상부로부터 원통형으로 하향 연장되며 하부 중앙이 개구되고, 하단 테두리에 레이저 조사방향으로부터 경사지게 연장되는 제1용융결합면이 원주방향을 따라 상하방향으로 경사지게 연장 형성된 제1형합부가 형성되는 상부라이너부; 및 상기 상부라이너부의 하단 테두리에 상단 테두리가 결합되되, 상단 테두리에 상기 제1용융결합면에 면접촉되는 제2용융결합면이 원주방향을 따라 상하방향으로 경사지게 연장 형성된 제2형합부가 형성되고, 내부에 제1수용공간에 연통되는 제2수용공간이 형성되는 하부라이너부를 포함하는 압력 용기를 제공한다.

Description

압력 용기{pressure vessel}
본 발명은 압력 용기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실링성능이 개선되는 압력 용기에 관한 것이다.
일반적으로 수소, 질소, 천연가스 등 다양한 종류의 가스를 저장하고, 필요에 따라 저장된 가스를 배출하기 위하여 가스의 저장 용기가 필요하다. 특히, 가스는 용기 내 저장 밀도가 낮기 때문에 고압으로 저장될 필요가 있으며, 이러한 고압 환경에서 이용하기 압력 용기가 필수적이다.
예컨대, 연료전지자동차 또는 압축천연가스자동차를 포함하는 대체연료가스 차량은 연료 가스의 저장방식에 따라 저장시스템의 구조가 달라지며, 현재에는 저장시스템의 단가, 무게 및 단순함을 고려하여 압축가스 형태의 저장방식이 각광받고 있다. 하지만, 기체 상태의 연료는 에너지 저장밀도가 낮아 더 많은 운행거리를 확보하려면 저장량을 늘리거나, 저장압력을 높여야 한다. 특히, 자동차의 경우 가스 저장시스템 탑재 공간이 한정되어 있어 저장탱크의 크기를 늘리는 것은 한계가 있으므로 보다 고압의 가스를 안전하게 저장하는 것이 탱크기술의 핵심이다.
그리고, 연료가스 저장탱크 중 복합재 탱크의 경우, 압축가스로 인한 내압을 감당하기 위해 비강도 및 비강성이 높은 섬유강화 복합재료로 외피를 보강하며, 내부에는 가스의 기밀성을 유지하는 라이너(Liner)가 삽입된다. 이때, 연료가스 저장 탱크는 라이너의 재질에 따라 형태가 나뉘며, 알루미늄과 같은 금속재질의 라이너가 삽입된 탱크를 타입 3으로, 고밀도 폴리머 라이너가 삽입된 탱크를 타입 4로 구분한다.
상세히, 타입 3의 경우, 안정성은 상대적으로 높으나, 고가이고, 내피로특성이 떨어지는 단점이 있는 반면, 타입 4 탱크는 타입 3에 비해 저렴하고 내피로특성은 우수하나, 수소의 누출(leakage) 및 내투과성능이 떨어지는 등 안전성의 문제가 있다. 특히, 외부 밸브 장착을 위해 적용되는 금속노즐과 몸통의 플라스틱 재료가 이종(異種)인 관계로 보스연장부위의 기밀 건전성이 중요하다.
한편, 도 1은 종래의 압력 용기의 체결과정을 나타낸 예시도이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 고밀도 폴리머 재질로 제조되는 압력 용기의 라이너(1,2)는 압력 용기의 상부를 구성하는 상부측 라이너(1)와, 하부를 구성하는 하부측 라이너(2)가 개별 제조되어 각 단부(1a,1b)가 상호간 융착 결합된다.
그러나, 종래의 라이너는 융착 결합을 위해 상부측 라이너(1) 및 하부측 라이너(2)를 가압하는 과정중에 상대적으로 면 매칭이 잘되는 부위가 형성되는 반면, 반대로 들뜸이 발생하는 구간이 형성됨으로 인해 접합할 수 있는 영역에 한계가 생기고 결합력이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 상부측 라이너(1) 및 하부측 라이너(2)의 각 단부(1a,1b)가 반경방향을 따라 상호 중첩되는 구조로, 각각의 단부(1a,1b)의 두께가 얇아지면 수소 투과를 차단하는 라이너의 기능이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 라이너간의 접합력을 향상시키면서 수소 투과율을 보상할 수 있는 단면 구조가 요구되는 실정이다.
한국 등록특허 제10-1806643호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 실링성능이 개선되는 압력 용기를 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상부가 관통홀이 상하방향으로 연장된 보스부의 외곽에 인서트 사출되어 결합되되, 내부에 유체가 수용되는 제1수용공간이 형성되도록 상부로부터 원통형으로 하향 연장되며 하부 중앙이 개구되고, 하단 테두리에 레이저 조사방향으로부터 경사지게 연장되는 제1용융결합면이 원주방향을 따라 상하방향으로 경사지게 연장 형성된 제1형합부가 형성되는 상부라이너부; 및 상기 상부라이너부의 하단 테두리에 상단 테두리가 결합되되, 상단 테두리에 상기 제1용융결합면에 면접촉되는 제2용융결합면이 원주방향을 따라 상하방향으로 경사지게 연장 형성된 제2형합부가 형성되고, 내부에 제1수용공간에 연통되는 제2수용공간이 형성되는 하부라이너부를 포함하는 압력 용기를 제공한다.
한편, 본 발명은 상부가 관통홀이 상하방향으로 연장된 보스부의 외곽에 인서트 사출되어 결합되되, 내부에 유체가 수용되는 제1수용공간이 형성되도록 상부로부터 원통형으로 하향 연장되며 하부 중앙이 개구되고, 하단 테두리에 레이저 조사방향으로부터 경사지게 연장되는 제1용융결합면이 원주방향을 따라 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 하향 경사지게 연장되되, 상기 제1용융결합면의 경사진 반경방향 외측단으로부터 반경방향 외측으로 갈수록 상향 경사지게 절곡진 형태로 연장되는 제1걸림형합면이 형성된 제1형합부가 형성되는 상부라이너부; 및 상기 상부라이너부의 하단 테두리에 상단 테두리가 결합되되, 상단 테두리에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로부터 레이저가 투과되어 도달되도록 상기 제1형합부보다 낮은 명도를 갖는 색상으로 구비된 제2용융결합면이 상기 제1용융결합면으로부터 반경방향 내측에 배치되며 원주방향을 따라 상기 제1용융결합면에 면접촉되되 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 상기 제1용융결합면과 동일한 경사각도로 하향 경사지게 연장되고, 상기 제2용융결합면의 경사진 반경방향 외측단으로부터 상기 제1걸림형합면에 면접촉되며 반경방향 외측으로 갈수록 상향 경사지게 절곡진 형태로 연장되는 제2걸림형합면이 형성된 제2형합부가 형성되고, 내부에 제1수용공간에 연통되는 제2수용공간이 형성되는 하부라이너부를 포함하는 압력 용기를 제공한다.
또한, 본 발명은 상부가 관통홀이 상하방향으로 연장된 보스부의 외곽에 인서트 사출되어 결합되되, 내부에 유체가 수용되는 제1수용공간이 형성되도록 상부로부터 원통형으로 하향 연장되며 하부 중앙이 개구되고, 하단 테두리에 레이저 조사방향으로부터 경사지게 연장되는 제1용융결합면이 원주방향을 따라 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 하향 경사지게 연장되되, 상기 제1용융결합면의 경사진 반경방향 내측단으로부터 반경방향 내측으로 갈수록 하향 경사지게 절곡진 형태로 연장되는 제1걸림형합면이 형성된 제1형합부가 형성되는 상부라이너부; 및 상기 상부라이너부의 하단 테두리에 상단 테두리가 결합되되, 상단 테두리에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로부터 레이저가 투과되어 도달되도록 상기 제1형합부보다 낮은 명도를 갖는 색상으로 구비된 제2용융결합면이 상기 제1용융결합면으로부터 반경방향 내측에 배치되며 원주방향을 따라 상기 제1용융결합면에 면접촉되되 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 상기 제1용융결합면과 동일한 경사각도로 하향 경사지게 연장되고, 상기 제2용융결합면의 경사진 반경방향 내측단으로부터 상기 제1걸림형합면에 면접촉되며 반경방향 내측으로 갈수록 하향 경사지게 절곡진 형태로 연장되는 제2걸림형합면이 형성된 제2형합부가 형성되고, 내부에 제1수용공간에 연통되는 제2수용공간이 형성되는 하부라이너부를 포함하는 압력 용기를 제공한다.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 상호 동일재질로 구비되되 흑색으로 구비된 제2형합부보다 높은 명도를 갖는 백색 또는 투명색의 색상으로 구비된 제1형합부와 제2형합부가 중첩되어 제1용융결합면에 면접촉된 제2용융결합면에 투과된 레이저가 흡수되어 가열되면 용접 결합이 정밀 수행되므로 작업편의성이 현저히 개선될 수 있다.
둘째, 상부라이너부의 하단 테두리에 원주방향을 따라 상하방향으로 경사지게 연장 형성된 제1용융결합면과 제1용융결합면으로부터 절곡진 형태로 형성된 제1걸림형합면에 하부라이너부의 제2용융결합면 및 제2걸림형합면이 면접촉되어 휘어짐없이 형합 밀착된 상태에서 레이저 용접되므로 실링성능이 현저히 개선될 수 있다.
셋째, 제1형합부에는 제1용융결합면으로부터 제1걸림형합면이 절곡진 형태로 경사지게 형성되고, 제2형합부에는 제2용융결합면으로부터 제2걸림형합면이 제1걸림형합면에 대향되어 맞물림 면접촉되며 절곡진 형태로 경사지게 형성되므로 제조오차에 의해 제1형합부 및 제2형합부 간의 길이/두께가 상이하게 준비되더라도 상호간의 면접촉되는 영역은 휘어짐없이 완전 밀착됨에 따라 실링성능이 현저히 개선될 수 있다.
넷째, 제1형합부 및 제2형합부의 각 외면으로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 상부보조돌기 및 하부보조돌기가 돌설 연장되어 제1용융결합면 및 제2용융결합면, 그리고 제1걸림형합면 및 제2걸림형합면 간의 접촉면적이 증대되므로 기밀성능이 더욱 개선될 수 있다.
도 1은 종래의 압력 용기의 체결과정을 나타낸 예시도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기에서 상부라이너부 및 하부라이너부 간의 경계영역을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 압력 용기에서 상부라이너부 및 하부라이너부 간의 경계영역을 나타낸 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압력 용기를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기에서 상부라이너부 및 하부라이너부 간의 경계영역을 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기(800)는 상부라이너부(810) 및 하부라이너부(820)를 포함한다.
여기서, 상기 압력 용기(800)는 내부에 산소, 천연가스, 질소, 수소 등의 각종 유체를 보관하기 위해 사용되는 용기로, 반복적으로 상기 유체가 선택적으로 유입 및 배출되도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 유체는 700bar의 고압으로 상기 압력 용기(800) 내부에 저장될 수 있다.
한편, 상기 보스부(10)는 원통형으로 구비되어 중앙부에 상하방향을 따라 관통홀(12)이 관통 형성되는 보스연장부를 포함함이 바람직하다. 또한, 상기 보스부(10)는 상기 보스연장부의 하부에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 일체로 확장되며 반경방향 내측에 상기 관통홀(12)이 상하방향으로 연장되는 보스플랜지부를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 보스연장부 및 상기 보스플랜지부는 상호 일체로 형성되며, 상기 보스연장부는 상기 보스부(10)의 상측에 형성되고 상기 보스플랜지부는 상기 보스부(10)의 하측에 형성됨으로 이해함이 바람직하다. 이때, 상기 보스연장부의 외측면은 상단으로부터 하부의 상기 보스플랜지부와의 경계영역으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 함몰되며 라운드진 형태로 오목하게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 보스플랜지부의 상면은 상부의 상기 보스연장부와의 경계영역으로부터 하단으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확장되는 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 보스연장부 및 상기 보스플랜지부를 포함하는 상기 보스부(10)는 스틸 또는 알루미늄 등을 가공하여 제조될 수 있으며, 재질이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 관통홀(12)은 상기 보스연장부 및 상기 보스플랜지부의 내부에 상하방향을 따라 관통 형성될 수 있으며, 상단이 외측으로 개구되며 하단이 상기 상부라이너부(810) 내부의 제1수용공간(810a)에 연통됨이 바람직하다.
더욱이, 상기 관통홀(12)에는 상기 압력 용기(800)로의 유체의 유입 및 상기 압력 용기(800)의 외부로의 유체의 배출시 외부장치(미도시)와 나사 체결되어 유체 유출이 방지되도록 상측 내주면에 나사산이 형성될 수 있다.
한편, 상기 상부라이너부(810)는 하부가 개구된 용기형으로 구비되어 내부에 유체가 수용되도록 상기 관통홀(12)에 연통되는 상기 제1수용공간(810a)이 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 상부라이너부(810)는 상부가 상기 보스플랜지부의 하면을 따라 인서트 사출되어 밀폐 결합됨이 바람직하다.
그리고, 상기 하부라이너부(820)는 상부가 개구된 용기형으로 구비되어 내부에 유체가 수용되도록 상기 제1수용공간(810a)에 연통되는 제2수용공간(820a)이 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 하부라이너부(820)는 하부가 보스테일부(210)의 상면을 따라 인서트 사출되어 밀폐 결합됨이 바람직하다. 이때, 상기 보스테일부(210)는 상기 보스부(10)와 동일재질로서 구비될 수 있으며, 상기 압력 용기(800)의 하부를 밀폐하도록 구비될 수 있다. 물론, 상기 보스테일부(210)는 상기 보스부(10)와 실질적으로 동일한 재질로서 구비될 수 있으나, 각 재질 간의 미세한 첨가물 차이가 있을 수 있으며 이는 본 발명의 권리범위에 포함됨으로 이해함이 바람직하다.
여기서, 상기 상부라이너부(810) 및 상기 하부라이너부(820)는 상기 보스부(10) 및 상기 보스테일부(210)와 이종(異種) 재질인 합성수지 재질로 구비될 수 있다. 이때, 상기 상부라이너부(810)의 제조과정을 예로써 설명한다. 여기서, 상기 하부라이너부(820)의 제조과정은 상기 상부라이너부(810)의 제조과정과 실질적으로 동일함으로 이해함이 바람직하다. 예컨대, 상기 보스부(10)가 상부금형(미도시)과 하부금형(미도시) 사이에 삽입되고, 상기 상부금형(미도시)과 상기 하부금형(미도시) 사이에 상기 보스부(10)와 연통되는 이격공간(미도시)이 형성될 수 있다. 이어서, 합성수지가 상기 이격공간(미도시)으로 주입되어 경화됨에 따라 상기 상부라이너부(810)가 인서트 사출되어 제조될 수 있다.
그리고, 상기 상부라이너부(810) 및 상기 하부라이너부(820)는 개별 제조되어 상호간 레이저 용접을 통해 상호 결합될 수 있다. 이때, 상기 상부라이너부(810)의 하단 테두리와 상기 하부라이너부(820)의 상단 테두리가 상호 끼움 결합되어 중첩된 상태에서 반경방향 외측으로부터 조사되는 레이저에 의해 상호간 용융 결합될 수 있다.
상세히, 상기 상부라이너부(810)의 상부는 상기 관통홀(12)이 상하방향으로 연장된 상기 보스부(10)의 외곽에 인서트 사출되어 결합됨이 바람직하다. 그리고, 상기 상부라이너부(810)는 내부에 유체가 수용되는 상기 제1수용공간(810a)이 형성되도록 상기 보스부(10)에 결합된 상부로부터 원통형으로 하향 연장되며 하부 중앙이 개구됨이 바람직하다. 이때, 상기 상부라이너부(810)의 반경방향 내측에는 상기 제1수용공간(810a)이 형성된다.
또한, 상기 상부라이너부(810)에는 하단 테두리에 레이저 조사방향(k3)으로부터 경사지게 연장되는 제1용융결합면(811a)이 원주방향을 따라 상하방향으로 경사지게 연장 형성된 제1형합부(811)가 형성됨이 바람직하다.
이때, 도 5에서 k3로 표시된 상기 레이저 조사방향(k3)이라 함은 상기 상부라이너부(810)의 하단 및 상기 하부라이너부(820)의 상단 간의 경계영역측 외면에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로부터 수직으로 레이저가 조사되는 방향을 의미한다.
물론, 경우에 따라 상기 제1용융결합면(811a) 및 제2용융결합면(821a)에 수직인 방향으로 레이저 조사방향(k4)이 설정될 수도 있으나, 본 발명의 일실시예에서는 상기 레이저 조사방향(k3)이 상기 상부라이너부(810)의 하단 및 상기 하부라이너부(820)의 상단으로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 수직인 경우를 예로써 도시 및 설명한다.
한편, 상기 하부라이너부(820)는 상기 상부라이너부(810)의 하부에 배치되어 상기 상부라이너부(810)의 하단 테두리에 상단 테두리가 결합되되, 상단 테두리에 레이저 조사방향(k3)으로부터 경사지게 연장되며 상기 제1용융결합면(811a)에 면접촉되는 제2용융결합면(821a)이 원주방향을 따라 상하방향으로 경사지게 연장 형성된 제2형합부(821)가 형성됨이 바람직하다.
이때, 상기 제1형합부(811) 및 상기 제2형합부(821)는 상호간 대칭되는 형상으로 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1용융결합면(811a) 및 상기 제2용융결합면(821a)은 원주방향을 따라 상호간 평행하게 정렬 배치될 수 있다.
또한, 상기 하부라이너부(820)의 내부에는 제1수용공간(810a)에 연통되는 상기 제2수용공간(820a)이 형성됨이 바람직하다. 더불어, 상기 하부라이너부(820)의 하부는 상기 보스테일부(210)의 외곽에 인서트 사출되어 결합됨이 바람직하다.
그리고, 상기 상부라이너부(810) 및 상기 하부라이너부(820), 그리고 상기 제1형합부(811) 및 상기 제2형합부(821)는 상호간 동일재질로서 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 상부라이너부(810) 및 상기 하부라이너부(820)는 폴리아미드(polyamide)를 포함하는 합성수지 재질로서 구비됨이 가장 바람직하다. 또한, 상기 상부라이너부(810) 및 상기 하부라이너부(820)는 상호간 실질적으로 동일한 재질로서 구비될 수 있다. 물론, 상기 상부라이너부(810) 및 상기 하부라이너부(820)는 각 재질 간의 미세한 첨가물 차이가 있을 수 있으며 이는 본 발명의 권리범위에 포함됨으로 이해함이 바람직하다.
한편, 상기 제1용융결합면(811a)에 면접촉된 상기 제2용융결합면(821a)에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로부터 레이저가 투과되어 도달되도록 상기 제1형합부(811)는 상기 제2형합부(821)보다 높은 명도를 갖는 색상으로 구비될 수 있다. 이때, 본 발명에서 상기 제1형합부(811)와, 상기 제1형합부(811)를 제외한 상기 상부라이너부(810)의 나머지 영역이 동일한 재질 및 명도를 갖는 색상으로 구비됨으로 이해함이 바람직하다. 더불어, 본 발명에서 상기 제2형합부(821)와, 상기 제2형합부(821)를 제외한 상기 하부라이너부(820)의 나머지 영역이 동일한 재질 및 명도를 갖는 색상으로 구비됨으로 이해함이 바람직하다.
상세히, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기에서, 상기 제1용융결합면(811a)은 상기 제2용융결합면(821a)으로부터 반경방향 외측에 배치되되, 상기 제1형합부(811)는 상기 제2형합부(821)보다 높은 명도를 갖는 색상으로 구비될 수 있다. 이때, 바람직하게는 상기 제1형합부(811)는 백색으로 구비되며, 상기 제2형합부(821)는 흑색으로 구비될 수 있다. 또는, 상기 제1형합부(811)는 투명색으로 구비되며, 상기 제2형합부(821)는 흑색으로 구비될 수도 있다.
여기서, 상기 상부라이너부(810) 전체가 상기 하부라이너(820)보다 높은 명도를 갖는 색상으로 구비됨이 가장 바람직하다. 물론, 경우에 따라 상기 제1형합부(811)만이 부분적으로 상기 제2형합부(821)보다 높은 명도를 갖는 색상으로 구비될 수도 있다.
예컨대, 상기 제1형합부(811)는 레이저가 투과되도록 색상이 백색으로 구비될 수 있으며, 상기 제2형합부(821)는 레이저가 조사되면 외면이 열을 흡수하여 가열 용융되도록 색상이 흑색으로 구비될 수 있다. 또는, 상기 제1형합부(811)는 색상이 투명색으로 구비되되 상기 제2형합부(821)는 색상이 흑색으로 구비될 수도 있다.
또한, 상기 제1용융결합면(811a)은 상기 제2용융결합면(821a)으로부터 반경방향 외측에 배치되며 원주방향을 따라 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 하향 경사지게 연장됨이 바람직하다.
이와 동시에, 상기 제2용융결합면(821a)은 상기 제1용융결합면(811a)에 대향되어 원주방향을 따라 면접촉되며 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 상기 제1용융결합면(811a)과 동일한 경사각도로 하향 경사지게 연장됨이 바람직하다.
이를 통해, 상기 제1용융결합면(811a)에 면접촉된 상기 제2용융결합면(821a)에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로부터 레이저가 투과되어 도달되면 상호간의 용접 결합이 정밀하게 수행되므로 작업편의성이 현저히 개선될 수 있다.
한편, 상기 제1형합부(811)에는 상기 제1용융결합면(811a)으로부터 제1걸림형합면(811b)이 절곡진 형태로 경사지게 형성되고, 상기 제2형합부(821)에는 상기 제2용융결합면(821a)으로부터 제2걸림형합면(821b)이 상기 제1걸림형합면(811b)에 대향되어 면접촉되며 절곡진 형태로 경사지게 형성됨이 바람직하다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기(800)에서, 상기 제1형합부(811)에는 상기 제1용융결합면(811a)의 경사진 반경방향 외측단으로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 갈수록 상향 경사지게 절곡진 형태로 연장되는 제1걸림형합면(811b)이 형성됨이 바람직하다.
더불어, 상기 제2형합부(821)에는 상기 제2용융결합면(821a)의 경사진 반경방향 외측단으로부터 상기 제1걸림형합면(811b)에 면접촉되며 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 갈수록 상향 경사지게 절곡진 형태로 연장되는 제2걸림형합면(821b)이 형성됨이 바람직하다. 이때, 도 3에서 좌측이 압력 용기(800)의 상측방향이며, 우측이 압력용기(800)의 하측방향인 것으로 이해함이 바람직하다.
여기서, 상기 제1용융결합면(811a) 및 상기 제2용융결합면(821a)의 연장길이(d1)는 상기 제1걸림형합면(811b) 및 상기 제2걸림형합면(821b)의 연장길이(d2)를 초과하도록 설정됨이 바람직하다.
이에 따라, 원주방향을 따라 반경방향 외측으로부터 상기 제1용융결합면(811a) 및 상기 제2용융결합면(821a)에 레이저 조사방향(k3)으로 레이저가 투과되어 도달될 수 있다.
이때, 상기 제1용융결합면(811a) 및 상기 제2용융결합면(821a)의 연장길이(d1)는 상기 제1걸림형합면(811b) 및 상기 제2걸림형합면(821b)의 연장길이(d2)를 초과하도록 설정됨에 따라 상기 제2걸림형합면(821b)이 형성된 상기 제2형합부(821)의 상단 외측 테두리에 의해 차폐되는 상기 제1용융결합면(811a) 및 상기 제2용융결합면(821a) 간의 용융결합영역이 최소화될 수 있다.
한편, 상기 제1형합부(811)는 외면으로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 일체로 돌설 연장되는 상부보조돌기(812)를 포함하고, 상기 제2형합부(821)는 외면으로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 일체로 돌설되며 상단이 상기 상부보조돌기(812)의 하단에 면접촉 형합되는 하부보조돌기(822)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 상부보조돌기(812)의 상부측 외면에는 원주방향을 따라 하단으로 갈수록 반경방향 외측으로 경사지게 확장되는 상부경사면이 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부보조돌기(822)의 하부측 외면에는 원주방향을 따라 상단으로 갈수록 반경방향 외측으로 경사지게 확장되는 하부경사면이 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에서, 상기 상부보조돌기(812)의 하단에는 상기 제1걸림형합면(811b)이 형성됨이 바람직하며, 상기 하부보조돌기(822)의 상단에는 상기 제2걸림형합면(821b)이 형성됨이 바람직하다. 더불어, 상기 상부보조돌기(812) 및 상기 하부보조돌기(822)의 외면은 상호 연속적인 외면 윤곽으로 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 제1형합부(811) 및 상기 제2형합부(821)의 내면은 상호 연속적인 외면 윤곽으로 형성됨이 바람직하다.
한편, 도 4는 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 압력 용기에서 상부라이너부 및 하부라이너부 간의 경계영역을 나타낸 단면도이다. 본 변형예에서 제1걸림형합면(1811b) 및 제2걸림형합면(1821b)의 형성 위치를 제외한 나머지 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 압력 용기(1800)는 상부라이너부(1810) 및 하부라이너부(1820)를 포함한다.
여기서, 상기 상부라이너부(1810)에는 하단 테두리에 레이저 조사방향(k3)으로부터 경사지게 연장되는 제1용융결합면(1811a)이 원주방향을 따라 상하방향으로 경사지게 연장 형성된 제1형합부(1811)가 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 하부라이너부(1820)는 상기 상부라이너부(1810)의 하부에 배치되어 상기 상부라이너부(1810)의 하단 테두리에 상단 테두리가 결합되되, 상단 테두리에 레이저 조사방향(k3)으로부터 경사지게 연장되며 상기 제1용융결합면(1811a)에 면접촉되는 제2용융결합면(1821a)이 원주방향을 따라 상하방향으로 경사지게 연장 형성된 제2형합부(1821)가 형성됨이 바람직하다.
이때, 상기 제1형합부(1811) 및 상기 제2형합부(1821)는 상호간 대칭되는 형상으로 구비될 수 있다. 또한, 상기 제1용융결합면(1811a) 및 상기 제2용융결합면(1821a)은 원주방향을 따라 상호간 평행하게 정렬 배치될 수 있다.
한편, 상기 제1용융결합면(1811a)에 면접촉된 상기 제2용융결합면(1821a)에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로부터 레이저가 투과되어 도달되도록 상기 제1형합부(1811)는 상기 제2형합부(1821)보다 높은 명도를 갖는 색상으로 구비될 수 있다. 이때, 본 발명에서 상기 제1형합부(1811)와, 상기 제1형합부(1811)를 제외한 상기 상부라이너부(1810)의 나머지 영역이 동일한 재질 및 명도를 갖는 색상으로 구비됨으로 이해함이 바람직하다. 더불어, 본 발명에서 상기 제2형합부(1821)와, 상기 제2형합부(1821)를 제외한 상기 하부라이너부(1820)의 나머지 영역이 동일한 재질 및 명도를 갖는 색상으로 구비됨으로 이해함이 바람직하다.
상세히, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기에서, 상기 제1용융결합면(1811a)은 상기 제2용융결합면(1821a)으로부터 반경방향 외측에 배치되되, 상기 제1형합부(1811)는 상기 제2형합부(1821)보다 높은 명도를 갖는 색상으로 구비될 수 있다. 이때, 바람직하게는 상기 제1형합부(1811)는 백색으로 구비되며, 상기 제2형합부(1821)는 흑색으로 구비될 수 있다. 또는, 상기 제1형합부(1811)는 투명색으로 구비되며, 상기 제2형합부(1821)는 흑색으로 구비될 수도 있다.
여기서, 상기 상부라이너부(1810) 전체가 상기 하부라이너(1820)보다 높은 명도를 갖는 색상으로 구비됨이 가장 바람직하다. 물론, 경우에 따라 상기 제1형합부(1811)만이 부분적으로 상기 제2형합부(1821)보다 높은 명도를 갖는 색상으로 구비될 수도 있다.
예컨대, 상기 제1형합부(1811)는 레이저가 투과되도록 색상이 백색으로 구비될 수 있으며, 상기 제2형합부(1821)는 레이저가 조사되면 외면이 열을 흡수하여 가열 용융되도록 색상이 흑색으로 구비될 수 있다. 또는, 상기 제1형합부(1811)는 색상이 투명색으로 구비되되 상기 제2형합부(1821)는 색상이 흑색으로 구비될 수도 있다.
또한, 상기 제1용융결합면(1811a)은 상기 제2용융결합면(1821a)으로부터 반경방향 외측에 배치되며 원주방향을 따라 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 하향 경사지게 연장됨이 바람직하다.
이와 동시에, 상기 제2용융결합면(1821a)은 상기 제1용융결합면(1811a)에 대향되어 원주방향을 따라 면접촉되며 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 상기 제1용융결합면(1811a)과 동일한 경사각도로 하향 경사지게 연장됨이 바람직하다.
이를 통해, 상기 제1용융결합면(1811a)에 면접촉된 상기 제2용융결합면(1821a)에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로부터 레이저가 투과되어 도달되면 상호간의 용접 결합이 정밀하게 수행되므로 작업편의성이 현저히 개선될 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예의 변형예에 따른 압력 용기(1800)에서, 상기 제1형합부(1811)에는 상기 제1용융결합면(1811a)의 경사진 반경방향 내측단으로부터 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 갈수록 하향 경사지게 절곡진 형태로 연장되는 제1걸림형합면(1811b)이 형성됨이 바람직하다.
더불어, 상기 제2형합부(1821)에는 상기 제2용융결합면(1821a)의 경사진 반경방향 내측단으로부터 상기 제1걸림형합면(1811b)에 면접촉되며 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 갈수록 하향 경사지게 절곡진 형태로 연장되는 제2걸림형합면(1821b)이 형성됨이 바람직하다. 이때, 도 4에서 좌측이 압력 용기(1800)의 상측방향이며, 우측이 압력용기(1800)의 하측방향인 것으로 이해함이 바람직하다.
여기서, 상기 제1용융결합면(1811a) 및 상기 제2용융결합면(1821a)의 연장길이는 상기 제1걸림형합면(1811b) 및 상기 제2걸림형합면(1821b)의 연장길이를 초과하도록 설정될 수 있다.
이에 따라, 원주방향을 따라 반경방향 외측으로부터 상기 제1용융결합면(1811a) 및 상기 제2용융결합면(1821a)에 레이저 조사방향(k3)으로 레이저가 투과되어 도달될 수 있다.
한편, 상기 제1형합부(1811)는 외면으로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 일체로 돌설 연장되는 상부보조돌기(1812)를 포함하고, 상기 제2형합부(1821)는 외면으로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 일체로 돌설되며 상단이 상기 상부보조돌기(1812)의 하단에 면접촉 형합되는 하부보조돌기(1822)를 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 상부보조돌기(1812)의 상부측 외면에는 원주방향을 따라 하단으로 갈수록 반경방향 외측으로 경사지게 확장되는 상부경사면이 형성될 수 있다. 또한, 상기 하부보조돌기(1822)의 하부측 외면에는 원주방향을 따라 상단으로 갈수록 반경방향 외측으로 경사지게 확장되는 하부경사면이 형성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에서, 상기 상부보조돌기(1812)의 하단에는 상기 제1용융결합면(1811a)이 형성됨이 바람직하며, 상기 하부보조돌기(1822)의 상단에는 상기 제2용융결합면(1821a)이 형성됨이 바람직하다. 더불어, 상기 상부보조돌기(1812) 및 상기 하부보조돌기(1822)의 외면은 상호 연속적인 외면 윤곽으로 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 제1형합부(1811) 및 상기 제2형합부(1821)의 내면은 상호 연속적인 외면 윤곽으로 형성됨이 바람직하다.
이처럼, 본 발명은 상호 동일재질로 구비되되 흑색으로 구비된 제2형합부(821,1821)보다 높은 명도를 갖는 백색 또는 투명색의 색상으로 구비된 제1형합부(811,1811)와 제2형합부(821,1821)가 반경방향을 따라 중첩되어 제1용융결합면(811a,1811a)에 면접촉된 제2용융결합면(821a,1821a)에 투과된 레이저가 흡수되어 가열되면 용접 결합이 정밀 수행되므로 작업편의성이 현저히 개선될 수 있다.
또한, 상부라이너부(810,1810)의 하단 테두리에 원주방향을 따라 상하방향으로 경사지게 연장 형성된 제1용융결합면(811a,1811a)과 제1용융결합면(811a,1811a)으로부터 절곡진 형태로 형성된 제1걸림형합면(811b,1811b)에 하부라이너부(820,1820)의 제2용융결합면(821a,1821a) 및 제2걸림형합면(821b,1821b)이 면접촉되어 휘어짐없이 형합 밀착된 상태에서 레이저 용접되므로 작업편의성이 현저히 개선되며 실링성능이 현저히 개선될 수 있다.
여기서, 제1형합부(811,1811)에는 제1용융결합면(811a,1811a)으로부터 제1걸림형합면(811b,1811b)이 절곡진 형태로 경사지게 형성되고, 제2형합부(821,1821)에는 제2용융결합면(821a,1821a)으로부터 제2걸림형합면(821b,1821b)이 제1걸림형합면(811b,1811b)에 대향되어 맞물림 면접촉되며 절곡진 형태로 경사지게 형성되므로 제조오차에 의해 제1형합부(811,1811) 및 제2형합부(811a,1811a) 간의 길이 또는 두께가 상이하게 준비되더라도 상호간의 면접촉되는 영역은 휘어짐없이 완전 밀착됨에 따라 실링성능이 현저히 개선될 수 있다. 더불어, 압력 용기(800,1800) 내부에 저장된 유체의 팽창에 의한 압력에 의해 반력이 발생하여 상호 대향되는 방향으로 가압 밀착됨에 따라 밀폐력이 현저히 증가되며 유체의 누설이 최소화될 수 있다.
그리고, 제1형합부(811,1811) 및 제2형합부(821,1821)의 각 외면으로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 상부보조돌기(812,1812) 및 하부보조돌기(822,1822)가 돌설 연장되어 제1용융결합면(811a,1811a) 및 제2용융결합면(821a,1821a), 그리고 제1걸림형합면(811b,1811b) 및 제2걸림형합면(821b,1821b) 간의 접촉면적이 증대되므로 기밀성능이 더욱 개선될 수 있다.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
10: 보스부 12: 관통홀
210: 보스테일부 810,1810: 상부라이너부
810a: 제1수용공간 811,1811: 제1형합부
811a,1811a: 제1용융결합면 811b,1811b: 제1걸림형합면
812,1812: 상부보조돌기 820,1820: 하부라이너부
820a: 제2수용공간 821,1821: 제2형합부
821a,1821a: 제2용융결합면 821b,1821b: 제2걸림형합면
822,1822: 하부보조돌기 800,1800: 압력 용기

Claims (14)

  1. 상부가 관통홀이 상하방향으로 연장된 보스부의 외곽에 인서트 사출되어 결합되되, 내부에 유체가 수용되는 제1수용공간이 형성되도록 상부로부터 원통형으로 하향 연장되며 하부 중앙이 개구되고, 하단 테두리에 레이저 조사방향으로부터 경사지게 연장되는 제1용융결합면이 원주방향을 따라 상하방향으로 경사지게 연장 형성된 제1형합부가 형성되는 상부라이너부; 및
    상기 상부라이너부의 하단 테두리에 상단 테두리가 결합되되, 상단 테두리에 상기 제1용융결합면에 면접촉되는 제2용융결합면이 원주방향을 따라 상하방향으로 경사지게 연장 형성된 제2형합부가 형성되고, 내부에 제1수용공간에 연통되는 제2수용공간이 형성되는 하부라이너부를 포함하는 압력 용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1용융결합면에 면접촉된 상기 제2용융결합면에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로부터 레이저가 투과되어 도달되도록 상기 제1형합부는 상기 제2형합부보다 높은 명도를 갖는 색상으로 구비됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1형합부는 백색으로 구비되며, 상기 제2형합부는 흑색으로 구비됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1형합부는 투명색으로 구비되며, 상기 제2형합부는 흑색으로 구비됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1용융결합면은 상기 제2용융결합면으로부터 반경방향 외측에 배치되며 원주방향을 따라 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 하향 경사지게 연장되고,
    상기 제2용융결합면은 상기 제1용융결합면에 대향되어 원주방향을 따라 면접촉되며 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 상기 제1용융결합면과 동일한 경사각도로 하향 경사지게 연장됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1형합부에는 상기 제1용융결합면으로부터 제1걸림형합면이 절곡진 형태로 경사지게 형성되고,
    상기 제2형합부에는 상기 제2용융결합면으로부터 제2걸림형합면이 상기 제1걸림형합면에 대향되어 면접촉되며 절곡진 형태로 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1걸림형합면은 상기 제1용융결합면의 경사진 반경방향 내측단으로부터 반경방향 내측으로 갈수록 하향 경사지게 절곡진 형태로 연장 형성되고,
    상기 제2걸림형합면은 상기 제2용융결합면의 경사진 반경방향 내측단으로부터 상기 제1걸림형합면에 면접촉되며 반경방향 내측으로 갈수록 하향 경사지게 절곡진 형태로 연장 형성됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1용융결합면 및 상기 제2용융결합면의 연장길이는 상기 제1걸림형합면 및 상기 제2걸림형합면의 연장길이를 초과하도록 설정됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1걸림형합면은 상기 제1용융결합면의 경사진 반경방향 외측단으로부터 반경방향 외측으로 갈수록 상향 경사지게 절곡진 형태로 연장 형성되고,
    상기 제2걸림형합면은 상기 제2용융결합면의 경사진 반경방향 외측단으로부터 상기 제1걸림형합면에 면접촉되며 반경방향 외측으로 갈수록 상향 경사지게 절곡진 형태로 연장 형성됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1용융결합면 및 상기 제2용융결합면의 연장길이는 원주방향을 따라 반경방향 외측으로부터 상기 제1용융결합면 및 상기 제2용융결합면에 레이저가 투과되어 도달되도록 상기 제1걸림형합면 및 상기 제2걸림형합면의 연장길이를 초과하도록 설정됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1형합부는 외면으로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 일체로 돌설 연장되는 상부보조돌기를 포함하고,
    상기 제2형합부는 외면으로부터 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 일체로 돌설되며 상단이 상기 상부보조돌기의 하단에 면접촉 형합되는 하부보조돌기를 포함함을 특징으로 하는 압력 용기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1형합부 및 상기 제2형합부는 상호간 동일재질로서 구비되되, 폴리아미드를 포함하는 합성수지 재질로서 구비됨을 특징으로 하는 압력 용기.
  13. 상부가 관통홀이 상하방향으로 연장된 보스부의 외곽에 인서트 사출되어 결합되되, 내부에 유체가 수용되는 제1수용공간이 형성되도록 상부로부터 원통형으로 하향 연장되며 하부 중앙이 개구되고, 하단 테두리에 레이저 조사방향으로부터 경사지게 연장되는 제1용융결합면이 원주방향을 따라 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 하향 경사지게 연장되되, 상기 제1용융결합면의 경사진 반경방향 외측단으로부터 반경방향 외측으로 갈수록 상향 경사지게 절곡진 형태로 연장되는 제1걸림형합면이 형성된 제1형합부가 형성되는 상부라이너부; 및
    상기 상부라이너부의 하단 테두리에 상단 테두리가 결합되되, 상단 테두리에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로부터 레이저가 투과되어 도달되도록 상기 제1형합부보다 낮은 명도를 갖는 색상으로 구비된 제2용융결합면이 상기 제1용융결합면으로부터 반경방향 내측에 배치되며 원주방향을 따라 상기 제1용융결합면에 면접촉되되 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 상기 제1용융결합면과 동일한 경사각도로 하향 경사지게 연장되고, 상기 제2용융결합면의 경사진 반경방향 외측단으로부터 상기 제1걸림형합면에 면접촉되며 반경방향 외측으로 갈수록 상향 경사지게 절곡진 형태로 연장되는 제2걸림형합면이 형성된 제2형합부가 형성되고, 내부에 제1수용공간에 연통되는 제2수용공간이 형성되는 하부라이너부를 포함하는 압력 용기.
  14. 상부가 관통홀이 상하방향으로 연장된 보스부의 외곽에 인서트 사출되어 결합되되, 내부에 유체가 수용되는 제1수용공간이 형성되도록 상부로부터 원통형으로 하향 연장되며 하부 중앙이 개구되고, 하단 테두리에 레이저 조사방향으로부터 경사지게 연장되는 제1용융결합면이 원주방향을 따라 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 하향 경사지게 연장되되, 상기 제1용융결합면의 경사진 반경방향 내측단으로부터 반경방향 내측으로 갈수록 하향 경사지게 절곡진 형태로 연장되는 제1걸림형합면이 형성된 제1형합부가 형성되는 상부라이너부; 및
    상기 상부라이너부의 하단 테두리에 상단 테두리가 결합되되, 상단 테두리에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로부터 레이저가 투과되어 도달되도록 상기 제1형합부보다 낮은 명도를 갖는 색상으로 구비된 제2용융결합면이 상기 제1용융결합면으로부터 반경방향 내측에 배치되며 원주방향을 따라 상기 제1용융결합면에 면접촉되되 반경방향 내측에서 외측으로 갈수록 상기 제1용융결합면과 동일한 경사각도로 하향 경사지게 연장되고, 상기 제2용융결합면의 경사진 반경방향 내측단으로부터 상기 제1걸림형합면에 면접촉되며 반경방향 내측으로 갈수록 하향 경사지게 절곡진 형태로 연장되는 제2걸림형합면이 형성된 제2형합부가 형성되고, 내부에 제1수용공간에 연통되는 제2수용공간이 형성되는 하부라이너부를 포함하는 압력 용기.
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