KR20240058953A - 고압 가스 용기 - Google Patents

고압 가스 용기 Download PDF

Info

Publication number
KR20240058953A
KR20240058953A KR1020247013237A KR20247013237A KR20240058953A KR 20240058953 A KR20240058953 A KR 20240058953A KR 1020247013237 A KR1020247013237 A KR 1020247013237A KR 20247013237 A KR20247013237 A KR 20247013237A KR 20240058953 A KR20240058953 A KR 20240058953A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resin
resin material
gas
liner
pressure gas
Prior art date
Application number
KR1020247013237A
Other languages
English (en)
Inventor
무츠야 야마모토
후토시 쇼하라
마사토시 나카무라
유지 가와시마
Original Assignee
스페이스 워커, 인크.
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 스페이스 워커, 인크. filed Critical 스페이스 워커, 인크.
Publication of KR20240058953A publication Critical patent/KR20240058953A/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS 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
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/16—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge constructed of plastics materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only
    • B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
    • B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/32—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core on a rotating mould, former or core
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J12/00—Pressure vessels in general
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS 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
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/02—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge involving reinforcing arrangements
    • F17C1/04—Protecting sheathings
    • F17C1/06—Protecting sheathings built-up from wound-on bands or filamentary material, e.g. wires
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS 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
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0104—Shape cylindrical
    • F17C2201/0109—Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS 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
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/056—Small (<1 m3)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS 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
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0604—Liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS 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
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS 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
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0305—Bosses, e.g. boss collars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS 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
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

고압 가스 용기는, 내부에 가스를 충진하는 중공부가 형성된 수지제 라이너와, 상기 수지제 라이너에 설치되어 내부에 가스를 충진시키기 위한 보스와, 상기 수지제 라이너를 덮는 보강층과, 상기 보스에 설치되어 상기 수지제 라이너와 접촉하여 상기 수지제 라이너와의 사이를 밀봉하는 씰링을 구비하고, 상기 수지제 라이너는, 상기 중공부를 향하는 부분이 제1 수지 재료로 형성되며, 상기 씰링이 접촉하는 부위가, 상기 제1 수지 재료보다도 압축 변형되기 어려운 제2 수지 재료로 형성되어 있다.

Description

고압 가스 용기
본 개시는 고압 가스 용기에 관한 것이다.
고압 가스 용기로서, 보강층의 안쪽에 수지제 라이너를 구비한 구조인 것이 알려져 있다(예를 들면, 일본국 특개 2013-002492호 공보 참조).
수지제 라이너에는, 가스 충진용 보스가 설치되어 있다.
고압 가스 용기에 대해서 특히 고압의 가스가 충진되면, 용기 내의 가스가, 보스와 수지의 계면을 통과하여 용기 밖으로 새어 나오는 경우가 있다.
또한, 일례로서 100 MPa 등의 매우 높은 압력이 라이너의 수지 재료에 작용하면, 이 수지 재료의 부피가 감소하는 경우가 있다. 수지 재료로서는 일례로서 폴리에틸렌이 사용되고 있다.
고압 가스 용기로서, 보스와 수지 재료의 사이에 가스 누출 방지용 씰링(seal ring)을 설치하는 경우가 있다. 씰링과 수지제의 라이너를 구비한 고압 가스 용기에 있어서, 가스의 충진에 의한 내압의 상승 및 가스의 사용에 의한 내압의 저하가 반복되면, 씰링이 접촉하는 부분의 수지 재료에 영구 변형이 생겨서, 수지 재료의 형상이 원래대로 돌아가지 않게 되는 경우가 있다.
수지 재료의 형상이 원래대로 돌아가지 않게 되면, 씰링과 수지 재료 사이의 밀봉 성능이 저하되어 씰링과 수지 사이를 가스가 통과해 버리는 경우가 있다.
보스는, 수지 재료와 일체로 성형되어 서로 밀착하고는 있지만, 접착되어 있는 것은 아니다. 이 때문에, 씰링과 수지 재료 사이의 틈새를 가스가 통과해 버리면, 고압의 가스가 보스와 수지 재료의 사이를 통과해서 용기 밖으로 새어 나오는 경우가 있다. 또한, 보강층은 가스 차단성을 고려하고 있지 않기 때문에, 씰링과 수지 재료 사이의 틈새를 통과한 가스가 보강층을 투과하여 용기 밖으로 새어 나오는 경우도 있다.
본 개시는, 내압의 상승과 하강이 반복되었을 때의 가스 누출을 억제할 수 있는 고압 가스 용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 양태의 고압 가스 용기는, 내부에 가스를 충진하는 중공부가 형성된 수지제 라이너와, 상기 수지제 라이너에 설치되어 내부에 가스를 충진시키기 위한 보스와, 상기 수지제 라이너를 덮는 보강층과, 상기 보스에 설치되어 상기 수지제 라이너와 접촉하여 상기 수지제 라이너와의 사이를 밀봉하는 씰링을 구비하고, 상기 수지제 라이너는, 상기 중공부를 향하는 부분이 제1 수지 재료로 형성되며, 상기 씰링이 접촉하는 부위가, 상기 제1 수지 재료보다도 압축 변형되기 어려운 제2 수지 재료로 형성되어 있다.
본 개시의 일 양태인 고압 가스 용기에 의하면, 내압의 상승과 하강이 반복되었을 때의 가스 누출을 억제할 수 있다.
도 1은, 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 고압 가스 용기를 나타내는 일부를 단면으로 한 측면도이다.
도 2는, 보스 부근을 나타내는 단면도이다.
도 3은, 보스 부근의 일부를 나타내는 확대단면도이다.
도 4는, 비교예와 관련된 고압 가스 용기의 보스 부근을 나타내는 단면도이다.
[실시형태]
도 1~도 3을 이용해서, 본 개시의 일 실시형태와 관련되는 고압 가스 용기(10)에 대해서 설명한다.
도 1에 나타내듯이, 본 실시형태의 고압 가스 용기(10)는, 원통 형상의 몸체부(12A)와, 몸체부(12A)의 축방향 양측으로 연속하는 돔 형상의 거울부(12B)를 가지는 중공 구조의 수지제 라이너(12)를 구비하고 있다. 수지제 라이너(12)는, 가스 차단성을 가지는 수지 재료로 형성되어 있다.
수지제 라이너(12)는, 중공부를 향하는 부분이 제1 수지 재료(13)로 형성되어 있다. 또한, 수지제 라이너(12)는, 일부분이 제2 수지 재료(15)로 형성되어 있다(자세한 내용는 후술한다).
거울부(12B)의 축심부에는, 용기 바깥쪽을 향해서 돌출하는 꼭지쇠(14)가 설치되어 있다. 또한, 꼭지쇠는 보스라고도 불린다. 도 1 및 도 2에 나타내듯이, 본 실시형태의 꼭지쇠(14)는, 제1 꼭지쇠 부재(16) 및 제2 꼭지쇠 부재(18)로 구성되어 있다.
제1 꼭지쇠 부재(16)는, 수지제 라이너(12)를 성형할 때에, 인서트 성형되어 있다. 또한, 제2 꼭지쇠 부재(18)는, 수지제 라이너(12)를 성형한 후에 부착되어 있다.
또한, 본 실시형태의 꼭지쇠(14)(제1 꼭지쇠 부재(16) 및 제2 꼭지쇠 부재(18))는, 스테인리스 스틸 등의 금속 재료를 이용해서 형성되어 있지만, 세라믹 등의 비금속 재료로 형성해도 좋다.
수지제 라이너(12)는, 일례로서, 수지를 함침시킨 탄소 섬유 등의 강화 섬유를 감아서 형성된 강화 섬유 보강층(20)으로 덮여 있다.
도 2에 나타내듯이, 제1 꼭지쇠 부재(16)는, 원반 형상의 플랜지부(18A)와, 플랜지부(18A)의 축심부에 일체적으로 형성된 원통부(18B)를 구비하고 있다.
플랜지부(18A)는, 제1 수지 재료(13) 안에 매설되어 있다.
한편, 원통부(18B)는, 대부분이 거울부(12B)로부터 용기 바깥쪽으로 돌출되어 있고, 또한 강화 섬유 보강층(20)을 관통하고 있다.
원통부(18B)의 중심부에는, 용기 바깥쪽으로부터 용기 안쪽을 향해서, 큰지름 구멍부(22A), 암나사(22B), 작은지름 구멍부(22C), 중간지름 구멍부(22D)가 형성되어 있다.
제2 꼭지쇠 부재(18)는, 용기 바깥쪽으로부터 용기 안쪽을 향하여, 큰지름부(16A), 중간지름부(16B), 수나사(16C), 작은지름부(16D)가 형성되어 있다.
제2 꼭지쇠 부재(18)의 큰지름 구멍부(22A)에는, 제1 꼭지쇠 부재(16)의 중간지름부(16B)가 덜컹거리지 않도록 삽입되고, 제2 꼭지쇠 부재(18)의 암나사(22B)에는, 제1 꼭지쇠 부재(16)의 수나사(16C)가 비틀어져서 박혀 있다. 또한, 제2 꼭지쇠 부재(18)의 작은지름 구멍부(22C)에는, 제2 꼭지쇠 부재(18)의 작은지름부(16D)가 덜컹거리지 않도록 삽입되어 있다.
도 3에 나타내듯이, 제1 꼭지쇠 부재(16)의 중간지름 구멍부(22D)와 제2 꼭지쇠 부재(18)의 작은지름부(16D) 사이에는, 수지제 라이너(12)로부터 원통 형상으로 늘어난 원통부(24)가 진입하고 있다.
원통부(24)의 선단측에는, 수지제 라이너(12)를 구성하는 제1 수지 재료(13)보다도 단단한 수지인 제2 수지 재료(15)로 이루어지는 원통 형상의 경질부(24A)가 일체적으로 형성되어 있다. 또한, 원통부(24)는 수지제 라이너(12)에 제1 꼭지쇠 부재(16)를 인서트 성형할 때에 형성되어 있다.
경질부(24A)를 형성하는 제2 수지 재료(15)는, 같은 압력이 작용했을 때, 수지제 라이너(12)를 구성하는 제1 수지 재료(13)보다도 압축 변형량이 작은 것이 사용된다. 일례로서, 경질부(24A)는 수지제 라이너(12)를 구성하는 제1 수지 재료(13)보다도 단단한 수지 재료를 사용할 수 있다.
수지제 라이너(12)를 구성하는 제1 수지 재료(13)로서, 가스 차단성을 가지는, 예를 들면, 폴리에틸렌(일례로서 HDPE(High Density Polyethylene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene))을 사용할 수 있다. 또한, 가스 차단성을 가지고 있으면, 폴리에틸렌 이외의 합성 수지를 수지제 라이너(12)에 이용해도 좋다.
본 실시형태에서는, 수지제 라이너(12)를 구성하는 제1 수지 재료(13)로서 LLDPE가 이용되고 있고, 내부 공간을 향하는 부분이 LLDPE 단층(單層)으로 형성되어 있다.
본 실시형태에서는, LLDPE의 일례로서, 주식회사 프라임 폴리머 제조 SP4030(S)가 사용되고 있다. 참고로, SP4030(S)의 밀도는 937 kg/m3이다.
한편, 경질부(24A)를 형성하는 제2 수지 재료(15)로서, 본 실시형태에서는, 일례로서 폴리아미드 수지(일례로서, 나일론 6, 나일론 66 등)가 이용되고 있다. 또한, 경질부(24A)를 형성하는 제2 수지 재료(15)로서는, 폴리아미드 수지 이외의 다른 합성 수지(일례로서, 폴리프로필렌 수지, 폴리카보네이트 수지 등)를 이용할 수도 있다. 또한, 경질부(24A)를 형성하는 제2 수지 재료(15)로서는, 수지제 라이너(12)를 구성하는 제1 수지 재료(13)와 마찬가지로, 가스 차단성을 가지는 것이 선택되어 사용된다.
경질부(24A)는, 일례로서, 수지제 라이너(12)를 인서트 성형할 때에 제1 꼭지쇠 부재(16)를 동시에 성형하고, 경질부(24A)를 구성하는 제2 수지 재료(15)와 제1 수지 재료(13)를 서로 융합시켜서 일체화 시킬 수 있다. 이 때문에, 경질부(24A)를 구성하는 제2 수지 재료(15)와 제1 수지 재료(13)의 접합 부분(계면)으로부터 가스가 새어 나오는 것이 억제되고 있다.
제2 꼭지쇠 부재(18)의 작은지름부(16D)에는, 암나사 측에 환형 홈(26)이 형성되어 있다. 이 환형 홈(26)은, 일정 지름 부분과, 일정 지름 부분의 수나사(16C) 측에 지름이 점차 작아지는 테이퍼 부분을 가지고 있다. 환형 홈(26)의 일정 지름 부분에는 O링 등의 씰링(28)이 끼워 넣어져 있다. 환형 홈(26)의 테이퍼 부분에는 용기 바깥쪽을 향해서 지름이 축소되는 백업 링(30)이 끼워 넣어져 있다.
또한, 씰링(28)이 원통부(24)의 경질부(24A)의 내주면에 접촉하고, 백업 링(30)이 제2 꼭지쇠(14)의 작은지름 구멍부(22C)에 접촉하도록, 환형 홈(26)의 위치 및 경질부(24A)의 위치가 결정되어 있다.
도 2 및 도 3에 나타내듯이, 제2 꼭지쇠 부재(18)의 축심부에는, 가스를 출입시키기 위한 가스 통로(32)가 형성되어 있고, 가스 통로(32)의 용기 바깥쪽 단부에는, 배관(도시 생략), 호스 등에 설치된 꼭지쇠(도시 생략)가 나사 결합하는 암나사(34)가 형성되어 있다.
(작용, 효과)
그 다음, 본 실시형태의 고압 가스 용기(10)의 작용을, 도 4에 나타내는 비교예와 대비해서 설명한다.
또한, 비교예와 관련된 고압 가스 용기에 있어서, 본 실시형태와 동일 구성에는 동일 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다.
도 4에 나타내듯이, 비교예와 관련된 고압 가스 용기에서는, 원통부(24)의 모든 부분이 제1 수지 재료(LLDPE)(13)로 형성되어 있고, 씰링(28)이 제1 수지 재료(13)에 접촉하고 있다.
본 실시형태의 고압 가스 용기(10), 및 비교예와 관련된 고압 가스 용기에서는, 일례로서, 한쪽의 꼭지쇠(14)를 가스 충진용으로 이용하고, 다른 쪽의 꼭지쇠(14)를 가스 방출용으로 이용할 수 있다.
고압 가스 용기(10)에 가스(일례로서, 수소 가스, 헬륨 가스 등)를 충진해서 사용한 경우, 용기 내의 가스는 제2 꼭지쇠 부재(18)의 작은지름부(16D)와 원통부(24) 사이의 틈새를 통해서 환형 홈(26)에 도달하지만, 환형 홈(26)에는 씰링(28)이 설치되어 있으므로, 가스는 환형 홈(26)을 넘어서 용기 바깥쪽으로 새는 것이 억제된다.
도 4에 나타내는 비교예와 관련된 고압 가스 용기에서는, 가스의 충진에 의한 내압의 상승, 및 가스의 사용에 의한 내압의 저하가 반복되면, 씰링(28)이 접촉하는 원통부(24)의 제1 수지 재료(13)에 영구 변형이 생겨서, 원통부(24)의 형상이 원래대로 돌아가지 않게 되는 경우가 있다.
원통부(24)의 형상이 원래대로 돌아가지 않게 되면, 씰링(28)과 원통부(24) 사이의 밀봉 성능이 저하되어 씰링(28)과 원통부(24) 사이를 가스가 통과하고, 통과한 가스가 원통부(24)와 제1 꼭지쇠 부재(16) 사이를 통과하여 용기 밖으로 새어 나오거나(화살표 A 참조), 또는 제1 꼭지쇠 부재(16)와 제2 꼭지쇠 부재(18) 사이를 통과하여 용기 밖으로 새어 나온다(화살표 B 참조).
한편, 본 실시형태의 고압 가스 용기(10)에서는, 씰링(28)이 접촉하는 부분이 수지제 라이너(12)를 구성하는 제1 수지 재료(13)보다도 압축되기 어려운 폴리아미드 합성 수지로 이루어지는 경질부(24A)로 되어 있다.
폴리아미드 합성 수지로 이루어지는 경질부(24A)는, 고압이 작용했을 때에 잘 변형되지 않기 때문에, 가스의 충진에 의한 내압의 상승, 및 가스의 사용에 의한 내압의 저하가 반복되었을 때의 영구 변형량을 적게 할 수 있다. 이에 따라, 씰링(28)에 의한 밀봉 성능의 저하를 억제할 수 있다.
따라서, 본 실시형태의 구조를 가지는 고압 가스 용기(10)는, 일례로서 100 MPa를 넘는 높은 압력의 가스를 충진하는 것 같은 용도로 바람직하게 이용할 수가 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서, '고압 가스'란, 일본에서의 고압 가스 보안법으로 규정되는 압력 이외의 압력을 가지는 가스여도 좋다. 본 실시형태의 고압 가스 용기(10)에서는, 일례로서 105 MPa의 압력을 가지는 가스를 충진할 수 있다.
[시험예 1]
실시형태의 구조를 가진 용적 30 L의 고압 가스 용기에 대해서, 고압 가스 보안 협회의 압축 수소 축압기용 복합 압력 용기에 관한 기준(KHKS　0225(2019))에 기재된 누출 시험을 실시한 결과, 누출량은 기술 기준의 1/10 이하였다.
또한, 시험을 실시한 고압 가스 용기의 사양은 이하와 같다.
용적：30 L
수지제 라이너의 외경：300 mm
수지제 라이너의 두께：10 mm
[시험예 2]
도 1~3에 나타내는 본 실시형태의 구조인 고압 가스 용기(씰링이 접촉하는 부위를 나일론으로 형성하여 경질부(24A)로 하였다)와, 도 4에 나타내는 비교예와 관련되는 고압 가스 용기(경질부(24A) 없이 씰링이 폴리에틸렌에 접촉)를 준비하였다. 그리고, 압축 수소 축압기용 복합 압력 용기에 관한 기준인 '피로 강도 등의 확인 시험'에 준한 사이클 수명 시험을 본 실시형태의 구조인 고압 가스 용기와, 비교예와 관련된 고압 가스 용기에 대해서 각각 실시하였다.
시험예 2에서 이용한 고압 가스 용기의 사양은 시험예 1과 같다.
본 시험예 2는, 고압 가스 보안 협회의 '피로 강도 등의 확인 시험'과는 다르게, 꼭지쇠 부분으로부터 누출이 생길 때까지 사이클 시험을 계속하여, 누출이 생길 때까지의 사이클 수를 비교하였다.
시험 결과, 실시형태의 구조인 고압 가스 용기는, 수지제 라이너에서의 씰링이 접촉하는 부위를 나일론으로 하고 있다. 그렇기 때문에, 실시형태의 구조인 고압 가스 용기는, 씰링이 폴리에틸렌에 접촉하는 비교예와 관련되는 고압 가스 용기와 비교하여, 누출이 생길 때까지의 사이클 수가 큰 폭으로 늘어나고, 사이클 수명이 늘어나고 있는 것을 확인할 수 있었다.
[그 외의 실시형태]
이상, 본 개시의 일 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 개시는, 상기에 한정되는 것이 아니고, 상기 이외에도, 그 취지를 일탈하지 않는 범위내에서 다양하게 변형하여 실시 가능한 것은 물론이다.
또한, 이상의 설명에 관해서 추가로 이하의 부기를 개시한다.
(부기 1)
부기 1의 고압 가스 용기는, 내부에 가스를 충진하는 중공부가 형성된 수지제 라이너와, 상기 수지제 라이너에 설치되어 내부에 가스를 충진시키기 위한 보스와, 상기 수지제 라이너를 덮는 보강층과, 상기 보스에 설치되어 상기 수지제 라이너와 접촉하여 상기 수지제 라이너와의 사이를 밀봉하는 씰링을 구비하고, 상기 수지제 라이너는, 상기 중공부를 향하는 부분이 제1 수지 재료로 형성되며, 상기 씰링이 접촉하는 부위가, 상기 제1 수지 재료보다도 압축 변형되기 어려운 제2 수지 재료로 형성되어 있다.
부기 1의 고압 가스 용기에서는, 보스로부터 수지제 라이너의 내부에 가스를 충진할 수 있다.
씰링은, 수지제 라이너와 접촉하여 수지제 라이너와 보스 사이를 밀봉하고, 충진한 가스의 누출을 억제하는 기능을 가지고 있다.
가스의 충진에 의해 내압이 상승하면 제1 수지 재료가 압축되고, 가스의 사용에 의한 내압이 저하하면 제1 수지 재료가 원래의 형상으로 돌아오려고 하지만, 내압의 상승과 내압의 저하가 반복되면, 제1 수지 재료에 영구 변형을 일으키는 경우가 있다.
제1 수지 재료는, 가스가 충진되는 중공부를 향하여 설치되어 있기 때문에, 영구 변형을 일으킨 경우라도 재료 자체의 가스 차단성이 저하되는 것은 아니므로, 중공부를 향한 부분으로부터의 가스 누출은 충분히 억제된다.
수지제 라이너와 접촉해서 수지제 라이너와의 사이를 밀봉하는 씰링은, 제1 수지 재료보다도 압축 변형되기 어려운 제2 수지 재료로 형성되어 있으므로, 가스의 압력이 작용했을 때의 제2 수지 재료는, 제1 수지 재료보다도 변형은 적다. 따라서, 내압의 상승과 내압의 저하가 반복되었다고 해도, 제2 수지 재료는, 제1 수지 재료와 비교하여 영구 변형되기 어렵고, 또한 영구 변형량도 억제되어, 씰링과의 사이의 밀봉 성능의 저하를 억제할 수 있고, 밀봉 성능의 저하에 의한 가스 누출을 억제할 수 있다.
(부기 2)
부기 2의 고압 가스 용기는, 부기 1의 고압 가스 용기에 있어서, 상기 제1 수지 재료는 LLDPE이고, 상기 제2 수지 재료는 폴리아미드 수지이다.
폴리아미드 수지는 LLDPE보다 단단하기 때문에, 압력이 작용했을 때의 압축 변형량이 LLDPE보다 적게 된다.
또한, 2021년 10월 7일에 출원된 일본 특허 출원 2021-165766호의 개시는, 그 전체가 참조에 의해서 본 명세서에 포함된다.
본 명세서에 기재된 모든 문헌, 특허 출원 및 기술 규격은, 각각의 문헌, 특허 출원 및 기술 규격이 참조에 의해서 포함되는 것이 구체적이고, 또한 각각에 기록된 경우와 동일한 정도로, 본 명세서 중에 참조에 의해 포함된다.

Claims (2)

  1. 내부에 가스를 충진하는 중공부가 형성된 수지제 라이너와,
    상기 수지제 라이너에 설치되어 내부에 가스를 충진시키기 위한 보스와,
    상기 수지제 라이너를 덮는 보강층과,
    상기 보스에 설치되어 상기 수지제 라이너와 접촉하여 상기 수지제 라이너와의 사이를 밀봉하는 씰링(seal ring)을 구비하고,
    상기 수지제 라이너는, 상기 중공부를 향하는 부분이 제1 수지 재료로 형성되며, 상기 씰링이 접촉하는 부위가, 상기 제1 수지 재료보다도 압축 변형되기 어려운 제2 수지 재료로 형성되어 있는,
    고압 가스 용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수지 재료는 LLDPE이고,
    상기 제2 수지 재료는 폴리아미드 수지인,
    고압 가스 용기.
KR1020247013237A 2021-10-07 2022-03-31 고압 가스 용기 KR20240058953A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021165766A JP2023056411A (ja) 2021-10-07 2021-10-07 高圧ガス容器
JPJP-P-2021-165766 2021-10-07
PCT/JP2022/016920 WO2023058262A1 (ja) 2021-10-07 2022-03-31 高圧ガス容器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240058953A true KR20240058953A (ko) 2024-05-03

Family

ID=85804051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020247013237A KR20240058953A (ko) 2021-10-07 2022-03-31 고압 가스 용기

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2023056411A (ko)
KR (1) KR20240058953A (ko)
WO (1) WO2023058262A1 (ko)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10332085A (ja) * 1997-05-28 1998-12-15 Mitsubishi Chem Corp 耐圧容器
CH695222A5 (de) * 2001-04-25 2006-01-31 Eva Maria Moser Gasdichter Behälter.
EP2632815B1 (en) * 2010-10-27 2016-09-07 Advanced Technology Materials, Inc. Liner-based assembly for removing impurities
JP5849447B2 (ja) * 2011-06-14 2016-01-27 日産自動車株式会社 圧力容器及び圧力容器の製造方法
JP2013002492A (ja) 2011-06-14 2013-01-07 Nissan Motor Co Ltd 圧力容器
JP2016114130A (ja) * 2014-12-12 2016-06-23 株式会社Fts 圧力容器
JP2021165766A (ja) 2018-07-03 2021-10-14 ソニーグループ株式会社 情報処理装置、情報処理方法、プログラム、及び、移動体

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023058262A1 (ja) 2023-04-13
JP2023056411A (ja) 2023-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7556171B2 (en) Tank
CN101382235B (zh) 高压容器的密封结构
KR101806643B1 (ko) 다중 실링 구조를 갖는 노즐 및 이를 포함하는 압력 용기
JP4392804B2 (ja) 圧力容器
US7971852B2 (en) Seal structure of high-pressure tank
JP7371707B2 (ja) 高圧容器
KR102356674B1 (ko) 압력 용기용 보스
KR20120086294A (ko) 압력 용기의 용기 넥 구성
JP2016183687A (ja) 高圧容器
US11209085B2 (en) Blind boss fitting with redundant seal
CN110173620B (zh) 高压罐
KR20240058953A (ko) 고압 가스 용기
JP7190041B2 (ja) 高圧タンクのシーリング装置およびこれを含む高圧タンク
CN110185918B (zh) 高压复合容器
US20240175554A1 (en) End boss sealing
JP6069413B2 (ja) 複合容器の口金構造、および複合容器
CN118159767A (zh) 高压气体容器
KR102547794B1 (ko) 고압용기
CN217584040U (zh) 一种纤维缠绕塑料内胆高压储氢瓶结构
JP2023012349A (ja) 高圧タンクユニット
CN116066720A (zh) 高压容器
KR20240069389A (ko) 압력용기
JP2024033311A (ja) タンク
CN115930101A (zh) 一种高压复合材料氢气瓶接口增强密封结构
JP2024070795A (ja) 圧力容器