WO2017200207A1 - 투과가스 배출구조를 구비한 압력용기 - Google Patents

투과가스 배출구조를 구비한 압력용기 Download PDF

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WO2017200207A1
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pressure vessel
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gas
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유계형
허석봉
김종열
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일진복합소재 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a pressure vessel having a permeate gas discharge structure, and more particularly to a pressure vessel having a structure for external discharge of the gas passing through the liner.
  • a pressure vessel is a vessel used to store various fluids such as oxygen, natural gas, nitrogen, and hydrogen, and conventionally manufactures a nozzle boss and a liner made of a metallic material, and wraps carbon fibers or glass fibers on the outside of the nozzle boss and the liner. Or laminated.
  • a pressure vessel made of a conventional metallic liner has a problem in that the weight of the metal is heavy, very weak to corrosion and at the same time high in manufacturing cost.
  • Type 4 high pressure vessels are made of carbon fiber composites wound on the plastic liner in the longitudinal and circumferential directions. Compressed gas such as natural gas or hydrogen gas is stored at high pressure in the high pressure container thus manufactured.
  • the plastic liner is made of thermoplastic or thermosetting resin, wherein the molecular structure of the liner material is larger than the molecular size of the gas stored in the plastic liner, so that gas may leak out between the molecular structures. This is called permeation and the gas flowing out through this process is called permeation gas. This permeation is distinguished from gas leaks caused by defects such as cracks in the material or between components forming the connection or assembly.
  • the Type 4 high pressure vessel undergoes gas permeation through the plastic liner wall during use. If permeated gas is trapped in the composite wall and is not properly discharged, the pressure rises between the composite layer and the liner, causing the liner to buckle due to the pressure difference between the composite layer and the liner when evacuating the gas inside the tank. Can be. In addition, there is a problem that the permeated gas is suddenly discharged around the nozzle or the surface of the tank and may be mistaken for a leak and may be recognized as a product defect.
  • the present invention provides a pressure vessel having a gas discharge structure that can quickly discharge such permeate gas to prevent liner buckling, and solve the problem that the permeate gas is mistaken for leakage when using a high pressure vessel.
  • the present invention also provides a pressure vessel to which the plastic liner pretreatment method is applied to form a permeate gas discharge path to facilitate the discharge of permeate gas.
  • Pressure vessel is a nozzle boss for the gas flow in and out; A liner coupled to the flange portion of the nozzle boss and provided with a fluid filling space therein; A discharge path forming unit forming a gas discharge path in a central axis direction along an outer surface of the liner from the nozzle boss side; And a composite material provided outside the liner and the discharge path forming part.
  • the discharge path forming unit may be formed in the direction of the central axis along the outer surface of the liner from the nozzle boss side, and a plurality of flesh members are arranged radially with respect to the central axis; And a ring member provided in a ring shape around an outer circumference of the nozzle boss and having an upper end of the flesh member fixed thereto.
  • the flesh member may be formed and arranged in the shape of an umbrella.
  • flesh members may be provided in a state spaced apart from each other.
  • the flesh member may be formed to reach at least a portion of the side of the liner.
  • At least a portion of the outer surface of the liner may be formed with any one of a release agent treatment and a plasma treatment.
  • the pretreatment region may be formed as a plurality of band-shaped regions having a length in a central axis direction along the outer surface of the liner, and the plurality of pretreatment regions may be formed to be spaced apart from each other.
  • the pretreatment region may be formed in a lattice shape.
  • the liner and the composite material may be formed at least a separation region is separated.
  • At least a part of the separation region may be formed at a position corresponding to the pretreatment region.
  • At least a part of the separation region may be formed to correspond to a region other than the pretreatment region.
  • the present invention can quickly discharge the permeate gas to prevent liner buckling, and solve the problem that the permeate gas is mistaken for leakage when using a high pressure vessel.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a pressure vessel according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state of the discharge path forming unit according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the appearance and arrangement of the flesh member according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view illustrating a state of the discharge path forming unit of FIG. 2.
  • 5 to 8 are views showing a manufacturing process of the pressure vessel according to an embodiment of the present invention.
  • 9 and 10 are cross-sectional views illustrating a state in which the nozzle boss and the upper curved portion are cut out, respectively.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a pressure vessel according to an embodiment of the present invention.
  • Pressure vessel 10 is a container used for storing various fluids, such as oxygen, natural gas, nitrogen, hydrogen, etc., is provided to enable the repeated filling and discharge of the fluid.
  • the pressure vessel 10 is coupled to the nozzle boss 100, the nozzle boss 100, which serves as a passage for filling and discharging the fluid as shown in FIG. 1, and a liner 200 providing a filling space therein. ), The composite material (400, 400a) and the shock absorbing member 300 provided on the outside of the liner 200.
  • the nozzle boss 100 includes a neck portion 110 and a flange portion 120.
  • the neck portion 110 is formed to be hollow, that is, hollow.
  • the flange portion 120 extends radially outward from an approximately lower end of the neck portion 110.
  • the nozzle boss 100 is a component that functions as a passage for storing the gas inside the pressure vessel or for discharging the stored gas to the outside.
  • the neck portion 110 is a component for connecting to the external device
  • the flange portion 120 is a component for forming a closed space in combination with the liner forming a space for storing the gas. It will be described in detail later.
  • a thread is formed on the upper inner circumferential surface of the neck portion 110.
  • the flange portion 120 extends radially outward from the lower end of the neck portion 110.
  • the flange portion 120 may be formed integrally with the neck portion 110 as one component of the nozzle boss 100 described above or may be formed by mechanical coupling.
  • the flange portion 120 is combined with the liner 200 to be described later to form an airtight structure.
  • the nozzle boss 100 that is, the neck part 110 and the flange part 120 may be manufactured by processing steel, aluminum, plastic, and the like.
  • the nozzle boss 100 may further include components for improving airtightness and preventing leakage of internal gas or flowing out under a specific purpose, but the detailed description of the other components of the nozzle boss 100 will be omitted below. .
  • Liner 200 is a kind of cylinder having a predetermined internal space, both ends of the line is a hemispherical shape, the central portion may form a hollow pipe shape. As described above, the upper end of the liner 200 is connected to the flange 120 of the nozzle boss 100 to form an airtight structure.
  • the composite material 400 may be formed on the outside of the nozzle boss 100 and the liner 200 to improve pressure resistance.
  • the composite material 400 may be impregnated with a reinforcing fiber such as carbon fiber, glass fiber or synthetic polyamide fiber in a resin such as an epoxy resin, and may be formed to a predetermined thickness on the outside of the liner 200 by winding or laminating the resin. have.
  • the composite material 400 may be wound or laminated from an outer surface of the neck portion 110 of the nozzle boss 100.
  • the pressure vessel 10 includes a discharge path forming portion 300 between the liner 200 and the composite 400.
  • the discharge path forming part # 00 is provided along the outside of the flange part 120 and the liner 200 from the outer circumferential surface of the neck part 110.
  • the discharge path forming unit 300 functions to form a path for discharging the gas transmitted through the liner 200 to the outside between the liner 200 and the composite material 400.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a state of the discharge path forming unit according to an embodiment
  • Figure 3 is a perspective view showing the appearance and arrangement of the flesh member according to an embodiment
  • Figure 4 is a state of the discharge path forming unit of FIG. It is a top view which shows.
  • the discharge path forming unit 300 is a component that forms a gas discharge path along the outer surface of the liner from the nozzle boss side in the direction of the central axis.
  • the discharge path forming unit 300 includes a ring member 310 and the flesh member 320.
  • the flesh member 320 is formed in a shape corresponding to the shape of the outer surface of the liner from the nozzle boss on the longitudinal section of the pressure vessel as shown in FIG.
  • the flesh member 320 is formed in a flesh shape and a plurality of such flesh members 320 are arranged radially. It is preferable that the flesh members 320 are provided to be spaced apart from each other, and the space G spaced between the flesh members 320 is used as a path through which gas is discharged.
  • the ring member 310 is formed in a ring shape, and the upper end 321 of the flesh member 320 is fixed.
  • the upper end of the flesh member 320 is fixed to the inner circumferential surface of the ring member 310.
  • the lower portion 323 of the flesh member 320 is formed to be in close contact with a predetermined curved surface as described above. That is, the ring member 310 and the flesh member 320 is formed and arranged in the shape of the umbrella flesh as shown in FIG.
  • FIGS. 5 to 8 are views showing a manufacturing process of the pressure vessel according to an embodiment of the present invention.
  • the liner 200 is coupled to the flange portion 120 of the nozzle boss 100 to form a predetermined space portion therein.
  • the pressure vessel 10 will be described by dividing the liner side P1, the shoulder portion P2, the side portion P3, and the bottom surface side curved portion P4 based on the longitudinal direction.
  • At least a portion of the outer surface of the liner 200 may be pretreated with any one of a release agent treatment and a plasma treatment before winding using the composite material.
  • the pretreatment area RA to which the pretreatment is performed is preferably formed in the side portion P3, but the pretreatment area RA may be formed in the shoulder portion P2 and / or the bottom surface side curved portion P4.
  • the pretreatment area RA may be formed as a plurality of band-shaped areas having a length in the central axis direction along the outer surface of the liner 200. At this time, it is preferable to form each strip
  • the pretreatment may be plasma treatment or release agent treatment.
  • the liner formed of a material that does not adhere well to the composite material such as PE
  • the liner formed of a material that adheres well to the composite material such as PA
  • PA is treated with a release agent at regular intervals on the surface so that the composite material impregnated with epoxy does not adhere well.
  • the composite By performing such pretreatment on some areas of the liner 200, the composite is wound up in the future to complete the pressure vessel, and then wound or reddened on the outside of the liner 200 and the liner 200 in a region other than the pretreatment area or the pretreatment area.
  • the resulting composites separate.
  • a separation region in which the liner 200 and the composite material are separated serves as a constant passage.
  • This separation region together with the discharge path forming member 300 (see FIGS. 1 to 4) described above provides a path for easily discharging the permeated gas accumulated between the liner 200 and the composite to the outside.
  • the separation region may be formed in a lattice shape.
  • the separation region may be formed in such a manner that the pretreatment region RA shown in FIG. 5 is interconnected to form a lattice shape, but due to the minute cracking of the natural adhesive part in the process of forming the liner 200 and the composite material. It may be formed.
  • the discharge path forming parts 310 and 320 are covered from the top of the liner 200.
  • the flesh member 320 and the pretreatment area (RA) is preferably formed so that at least a portion overlaps.
  • the pretreatment area between the liner 200 and the composite material 400 is described.
  • separation occurs in a region other than the pretreatment region to form a gas discharge path.
  • the gas discharge path formed by the discharge path forming unit 300 and the discharge path formed between the liner and the composite material by the pretreatment area RA communicate with each other. Can be.
  • the gas permeated from the liner 200 is easily provided to the outside through the path thus made.
  • an insert such as a net is used for gas discharge, but the pressure vessel according to the present invention provides a discharge path without such an insert.
  • 9 and 10 will be described in detail the gas discharge path of the pressure vessel according to an embodiment of the present invention.
  • 9 and 10 are cross-sectional views illustrating a state in which the nozzle boss and the upper curved portion are cut out, respectively.
  • an upper end portion 321 of the flesh member is interposed between the neck portion 110 and the ring member 310.
  • the upper end portions 321 of the flesh member are formed to be spaced apart as described above to form a predetermined space (G). This space serves as a passage for gas discharge.

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Abstract

본 발명은 투과가스 배출구조를 구비한 압력용기에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명에 따른 압력용기는 가스가 유출입되는 노즐보스; 상기 노즐보스의 플랜지부와 결합하고, 내측에 유체 충진공간이 제공되는 라이너; 상기 노즐보스 측으로부터 상기 라이너의 외면을 따라 중심축 방향으로 가스 배출 경로를 형성하는 배출경로형성부; 및 상기 라이너 및 상기 배출경로형성부의 외측에 구비되는 복합재;를 포함하고, 상기 배출경로 형성부는, 상기 노즐보스 측으로부터 상기 라이너의 외면을 따라 중심축 방향으로 형성되고, 중심축을 기준으로 방사상으로 복수개가 배열되는 살부재; 및 상기 노즐보스의 외측 둘레에 링형상으로 구비되고, 상기 살부재의 상단부가 고정되는 링부재;를 포함한다. 본 발명은 투과가스를 신속히 배출 시켜 라이너 좌굴을 방지하고, 고압용기 사용시 투과가스가 누출로 오인되는 문제를 해결할 수 있다.

Description

투과가스 배출구조를 구비한 압력용기
본 발명은 투과가스 배출구조를 구비한 압력용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 라이너를 투과하는 가스의 외부 배출을 위한 구조를 구비한 압력용기에 관한 것이다.
압력 용기는 산소, 천연가스, 질소, 수소 등의 각종 유체를 보관하기 위해 사용되는 용기로서, 종래에는 금속성 재료로 노즐보스 및 라이너를 제조하고 노즐보스 및 라이너의 외부에 카본 섬유나 유리 섬유를 감거나 적층하여 제조하였다. 그러나, 종래의 금속성 라이너로 제조되는 압력 용기는 금속의 특성상 중량이 무거우며 부식에 매우 약한 동시에 제조원가도 높다는 문제가 발생되었다.
이를 해결하기 위해 합성수지를 사용한 플라스틱 라이너를 제조하게 되었으며, 플라스틱이라는 특성상 금속재에 비해 중량을 가볍게 하고 내부식성을 향상시킬 수 있었다.
특히 타입4(Type4) 고압용기는 플라스틱 라이너위에 탄소섬유 복합소재를 길이방향 및 원주방향으로 감아 만든다. 이렇게 제작된 고압용기에 천연가스나 수소가스와 같은 기체를 고압으로 압축하여 저장한다.
다만, 플라스틱 라이너는 열가소성 또는 열경화성 수지로 만들어 지는데 이 때 라이너 재료의 분자구조가 해당 플라스틱 라이너 내에 저장된 기체의 분자 크기보다 커서 분자구조 사이로 가스가 새어나올 수 있다. 이를 투과(permeation)라 하고 이러한 과정을 통하여 유출되는 가스를 투과가스라 한다. 이러한 투과는 연결부위나 조립부위를 형성하는 구성부들 사이 또는 소재의 크랙과 같은 결함에 의해 가스가 새어나오는 누출(leak)과 구별된다.
이와 같이 타입4 고압용기는 사용중에 플라스틱 라이너 벽을 통하여 가스의 투과가 발생한다. 투과된 가스가 복합재료 벽에 갖혀서 적절히 배출되지 않으면 복합재료층과 라이너 사이에 압력이 올라가서 탱크 내부의 가스를 배기시킬 때 복합재료 층과 라이너 사이의 압력차에 의해 라이너가 좌굴되는 문제가 발생할 수 있다. 또한 투과된 가스가 노즐 주변 또는 탱크 표면으로 갑작스럽게 배출되면서 누출로 오인되어 제품의 하자로 인식될 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 투과가스를 신속히 배출 시켜 라이너 좌굴을 방지하고, 고압용기 사용시 투과가스가 누출로 오인되는 문제를 해결할 수 있는 가스배출구조를 구비하는 압력용기를 제공한다.
또한 본 발병은 투과가스의 배출을 용이하게 할 수 있도록 투과가스 배출경로를 형성하는 플라스틱 라이너 전처리 방법이 적용된 압력용기를 제공한다.
본 발명에 따른 압력용기는 가스가 유출입되는 노즐보스; 상기 노즐보스의 플랜지부와 결합하고, 내측에 유체 충진공간이 제공되는 라이너; 상기 노즐보스 측으로부터 상기 라이너의 외면을 따라 중심축 방향으로 가스 배출 경로를 형성하는 배출경로형성부; 및 상기 라이너 및 상기 배출경로형성부의 외측에 구비되는 복합재;를 포함하고,
상기 배출경로 형성부는, 상기 노즐보스 측으로부터 상기 라이너의 외면을 따라 중심축 방향으로 형성되고, 중심축을 기준으로 방사상으로 복수개가 배열되는 살부재; 및 상기 노즐보스의 외측 둘레에 링형상으로 구비되고, 상기 살부재의 상단부가 고정되는 링부재;를 포함한다.
또한 상기 살부재는 우산살 형상으로 형성 및 배열될 수 있다.
또한 상기 살부재 각각은 상호 이격된 상태로 구비될 수 있다.
또한 상기 살부재는 상기 라이너의 측면의 적어도 일부에 이르도록 형성될 수 있다.
또한 상기 라이너의 외표면 중 적어도 일부 영역은 이형제 처리 및 플라즈마 처리 중 어느 하나의 전처리영역이 형성될 수 있다.
또한 상기 전처리 영역은 상기 라이너의 외면을 따라 중심축 방향으로 길이를 갖는 복수의 띠형상의 영역으로 형성되고, 상기 복수의 전처리 영역은 상호 이격되도록 형성될 수 있다.
또한 상기 전처리 영역은 격자형으로 형성될 수 있다.
또한 상기 라이너 및 상기 복합재는 적어도 일부가 분리되는 분리영역이 형성될 수 있다.
또한 상기 이형제 처리의 경우 상기 분리영역의 적어도 일부는 상기 전처리 영역과 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
또한 상기 플라즈마 처리의 경우 상기 상기 분리영역의 적어도 일부는 상기 전처리 영역을 제외한 영역에 대응하여 형성될 수 있다.
본 발명은 투과가스를 신속히 배출 시켜 라이너 좌굴을 방지하고, 고압용기 사용시 투과가스가 누출로 오인되는 문제를 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력용기를 나타내는 분해사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 배출경로형성부의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 살부재의 모습 및 배열된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2의 배출경로형성부의 모습을 나타내는 평면도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력용기의 제조과정을 나타내는 도면들이다.
도 9 및 도 10은 각각 노즐보스 및 상부 곡면부를 잘라본 모습을 나타내는 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.
도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 압력용기를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력용기를 나타내는 분해사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압력 용기(10)는 내부에 산소, 천연가스, 질소, 수소 등의 각종 유체를 보관하기 위해 사용되는 용기로, 반복적인 상기 유체의 충전 및 배출이 가능하도록 제공된다. 여기서, 압력 용기(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 유체의 충전 및 배출의 통로가 되는 노즐보스(100), 노즐보스(100)와 결합되어 내부에 유체의 충전 공간을 제공하는 라이너(200), 라이너(200)의 외측에 구비되는 복합재(400, 400a) 및 충격흡수 부재(300)를 포함한다.
도 1을 참조하여 설명하면, 노즐보스(100)는 네크부(110)와 플랜지부(120)를 포함한다. 네크부(110)는 내부가 비어있는, 즉, 중공 형상으로 형성된다. 플랜지부(120)는 네크부(110)의 대략 하부 말단으로부터 반경 방향의 외측으로 연장된다.
노즐보스(100)는 압력용기 내측에 가스를 저장하거나 저장된 가스를 외부로 배출시키기 위한 통로로서 기능하는 구성부이다. 이 때 네크부(110)는 외부 장치와의 연결하기 위한 구성부이며, 플랜지부(120)는 가스를 저장하기 위한 공간을 형성하는 라이너와 결합하여 밀폐 공간을 형성하기 위한 구성부이다. 이후 상세히 설명한다.
네크부(110)의 상부 내주면에는 나사산이 형성된다. 네크부(110)의 내주면에 형성된 나사산을 이용하여 압력 용기(10)로 유체를 충전하거나, 압력 용기(10)로부터 외부로 유체를 배출하는 경우 외부 장치와 나사 결합을 함으로써 유체의 임의로 유출 되는 것을 방지할 수 있다.
플랜지부(120)는 네크부(110)의 하부 말단으로부터 반경 방향 외측으로 연장된다. 플랜지부(120)는 상술한 노즐보스(100)의 일 구성부분으로서 네크부(110)와 일체형으로 형성되거나 기계적 결합에 의하여 형성될 수 있다. 플랜지부(120)는 후술할 라이너(200)와 결합됨으로써 기밀구조를 형성한다. 노즐보스(100), 즉 네크부(110)와 플랜지부(120)는 스틸, 알루미늄 및 플라스틱 등을 가공하여 제조할 수 있다.
노즐보스(100)는 이외에도 기밀성을 향상시키고 내부 가스의 누출을 방지하거나 특정 목적하에 유출시키기 위한 구성부들을 더 구비할 수 있으나, 이하에서는 기타 노즐보스(100)의 상세 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 라이너(200)는 소정의 내부공간을 구비하는 일종의 통으로, 양측 말단은 반구형을 이루게 되며, 중앙부분은 중공의 파이프 형상을 이룰 수 있다. 라이너(200)의 상단부는 앞서 설명한 바와 같이 노즐 보스(100)의 플랜지부(120)에 연결되어 기밀구조를 형성한다.
노즐보스(100)와 라이너(200)가 결합되고 난 후 내압성을 향상시키기 위해 노즐보스(100)와 라이너(200)의 외측에 복합재(400)를 형성할 수 있다. 복합재(400)는 카본섬유, 유리섬유 또는 합성 폴리아미드 섬유 등의 보강섬유를 에폭시 수지 등의 수지에 함침시키고, 이 수지를 필라멘트 권취하거나 적층하여 라이너(200)의 외측에 소정두께로 형성할 수 있다. 이때, 복합재(400)는 노즐보스(100)의 네크부(110)의 외측면으로부터 권취되거나 적층될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력용기(10)는 라이너(200)와 복합재(400)의 사이에 배출경로 형성부(300)를 구비한다. 배출경로 형성부(#00)는 네크부(110)의 외주면으로부터 플랜지부(120) 및 라이너(200)의 외측을 따라 구비된다. 배출경로 형성부(300)는 라이너(200)와 복합재(400) 사이에서 라이너(200)를 통하여 투과된 가스를 외측으로 배출하기 위한 경로를 형성하는 기능을 한다.
도 2 내지 도 4를 참조하여 일 실시예에 따른 배출경로 형성부를 구체적으로 설명한다. 도 2는 일 실시예에 따른 배출경로형성부의 모습을 나타내는 사시도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 살부재의 모습 및 배열된 모습을 나타내는 사시도이며, 도 4는 도 2의 배출경로형성부의 모습을 나타내는 평면도이다.
앞서 설명한 바와 같이 배출경로형성부(300)는 노즐보스 측으로부터 라이너의 외면을 따라 중심축 방향으로 가스 배출 경로를 형성하는 구성부이다.
배출경로 형성부(300)는 링부재(310)와 살부재(320)를 포함한다. 살부재(320)는 도 3에 도시된 바와 같이 압력용기의 종단면 상에서 노즐보스로부터 라이너의 외면의 형상에 부합된 형상으로 형성된다. 살부재(320)는 살 형상으로 형성되며 이러한 살부재(320)는 방사상으로 복수개가 배열된다. 살부재(320)는 각각 이격된 상태로 구비되는 것이 바람직하며, 각 살부재(320) 간의 이격된 공간(G)은 가스가 배출되는 경로로서 이용된다.
링부재(310)는 링형상으로 형성되며, 상술한 살부재(320)의 상단부(321)가 고정된다. 살부재(320)의 상단부는 링부재(310)의 내주면에 고정된다. 살부재(320)의 하부(323)는 앞서 설명한 바와 같이 일정한 곡면에 밀착되도록 형성된다. 즉, 링부재(310) 및 살부재(320)는 도 4에 도시된 바와 같이 우산살의 형상으로 형성 및 배열된다.
도 5 내지 도 8을 참조하여 일 실시예에 따른 압력용기의 제조과정을 설명한다. 도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력용기의 제조과정을 나타내는 도면들이다.
라이너(200)는 앞서 설명한 바와 같이 노즐보스(100)의 플랜지부(120)와 결합하여 내측에 일정한 공간부를 형성한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 압력용기(10)를 길이방향을 기준으로 라이너측(P1), 어깨부(P2), 측면부(P3) 및 저면측 곡면부(P4)로 구분하여 설명한다.
먼저 라이너(200)의 외표면 중 적어도 일부 영역은 복합재를 이용하여 권취하기 이전에 이형제 처리 및 플라즈마 처리 중 어느 하나의 전처리를 할 수 있다.
전처리가 수행되는 전처리 영역(RA)는 측면부(P3)에 형성되는 것이 바람직하나, 전처리 영역(RA)은 어깨부(P2) 및/또는 저면측 곡면부(P4)에 형성되는 것도 가능하다.
전처리 영역(RA)은 라이너(200)의 외면을 따라 중심축 방향으로 길이를 갖는 복수의 띠형상의 영역으로 형성될 수 있다. 이 때 각 띠형상의 영역은 상호 이격되도록 형성하는 것이 바람직하다.
전처리로는 플라즈마 처리 또는 이형제 처리가 가능하다. 예를 들어 PE와 같이 복합소재와 잘 붙지 않는 소재로 형성된 라이너는 표면에 일정한 간격으로 플라즈마 처리를 하여 에폭시에 함침된 복합소재가 잘 붙을 수 있게 한다. 반면, PA와 같이 복합소재와 잘 붙는 소재로 형성된 라이너는 표면에 일정한 간격으로 이형제 처리를 하여 에폭시에 함침된 복합소재가 잘 붙지 않게 한다.
라이너(200)의 일부 영역에 이와 같은 전처리를 수행함으로써 복합재가 향후 권취되어 압력용기가 완성된 이후, 전처리 영역 또는 전처리 영역을 제외한 영역에서 라이너(200)와 라이너(200)의 외측에 권취 또는 적측된 복합재가 분리되는 현상이 발생한다. 이와 같이 전처리 영역에서는 라이너(200)와 복합재가 분리된 분리영역이 형성됨으로써 일정한 통로로서 기능한다. 이와 같은 분리영역은 앞서 설명한 배출경로 형성부재(300; 도 1 내지 도 4 참조)와 함께 라이너(200)와 복합재 사이에 누적되는 투과 가스를 외부로 용이하게 배출할 수 있는 경로를 제공한다.
또한 분리 영역은 격자 형상으로 형성될 수 있다.　분리 영역은 도 5에 도시된 전처리 영역(RA)을 상호 연결하여 격자형으로 형성하는 방식으로 형성하는 것도 가능하나, 라이너(200) 및 복합재의 형성과정에서 자연적인 접착부분의 미세한 균열 등으로 인하여 형성될 수도 있다.
다음으로 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 라이너(200)의 상부로부터 배출경로형성부(310, 320)를 씌운다. 이 때 살부재(320)와 전처리 영역(RA)은 적어도 일부가 겹치도록 형성하는 것이 바람직하다.
도 8에 도시된 바와 같이 복합재(400)가 라이너(200) 및 배출경로 형성부(300)의 외측으로 권취 또는 적측되면, 앞서 설명한 바와 같이 라이너(200)와 복합재(400)의 사이의 전처리 영역 또는 전처리 영역을 제외한 영역에서 분리가 일어나 가스의 배출경로가 형성된다.
살부재(320)와 전처리 영역(RA)이 적어도 일부 겹치도록 형성함으로써 배출경로형성부(300)가 형성하는 가스 배출경로와 전처리 영역(RA)에 의하여 라이너와 복합재 간에 형성되는 배출경로가 서로 소통될 수 있다.
즉, 이렇게 만들어진 경로를 통해 라이너(200)에서 투과된 가스가 외부로 용이하게 배출될 수 있는 경로를 제공한다. 기존에는 가스배출을 위해 망 등의 삽입물을 사용하였으나 본 발명에 따른 압력용기는 이와 같은 삽입물 없이도 배출경로를 제공한다.
도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 압력용기의 가스 배출경로를 구체적으로 설명한다. 도 9 및 도 10은 각각 노즐보스 및 상부 곡면부를 잘라본 모습을 나타내는 단면도이다.
도 9를 참조하여 설명하면, 네크부(110)와 링부재(310) 사이에는 살부재의 상단부(321)가 개재된다. 살부재의 상단부(321)들은 앞서 설명한 바와 같이 각각 이격되도록 형성됨으로써 일정한 공간(G)을 형성한다. 이러한 공간은 가스 배출을 위한 통로로서 제공된다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양하게 구현될 수 있다.

Claims (10)

  1. 가스가 유출입되는 노즐보스;
    상기 노즐보스의 플랜지부와 결합하고, 내측에 유체 충진공간이 제공되는 라이너;
    상기 노즐보스 측으로부터 상기 라이너의 외면을 따라 중심축 방향으로 가스 배출 경로를 형성하는 배출경로형성부; 및
    상기 라이너 및 상기 배출경로형성부의 외측에 구비되는 복합재;를 포함하고,
    상기 배출경로 형성부는,
    상기 노즐보스 측으로부터 상기 라이너의 외면을 따라 중심축 방향으로 형성되고, 중심축을 기준으로 방사상으로 복수개가 배열되는 살부재; 및
    상기 노즐보스의 외측 둘레에 링형상으로 구비되고, 상기 살부재의 상단부가 고정되는 링부재;를 포함하는 압력용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 살부재는 우산살 형상으로 형성 및 배열되는 압력용기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 살부재 각각은 상호 이격된 상태로 구비되는 압력용기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 살부재는 상기 라이너의 측면의 적어도 일부에 이르도록 형성되는 압력용기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 라이너의 외표면 중 적어도 일부 영역은 이형제 처리 및 플라즈마 처리 중 어느 하나의 전처리영역이 형성되는 압력용기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전처리 영역은 상기 라이너의 외면을 따라 중심축 방향으로 길이를 갖는 복수의 띠형상의 영역으로 형성되고, 상기 복수의 전처리 영역은 상호 이격되도록 형성되는 압력용기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전처리 영역은 격자형으로 형성되는 압력용기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 라이너 및 상기 복합재는 적어도 일부가 분리되는 분리영역이 형성되는 압력용기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이형제 처리의 경우 상기 분리영역의 적어도 일부는 상기 전처리 영역과 대응하는 위치에 형성되는 압력용기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리의 경우 상기 상기 분리영역의 적어도 일부는 상기 전처리 영역을 제외한 영역에 대응하여 형성되는 압력용기.
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