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KR102682250B1 - 표면처리를 통한 내산화성/내수소취화성을 가지는 고압 유체저장용기 - Google Patents

표면처리를 통한 내산화성/내수소취화성을 가지는 고압 유체저장용기 Download PDF

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KR102682250B1
KR102682250B1 KR1020230196156A KR20230196156A KR102682250B1 KR 102682250 B1 KR102682250 B1 KR 102682250B1 KR 1020230196156 A KR1020230196156 A KR 1020230196156A KR 20230196156 A KR20230196156 A KR 20230196156A KR 102682250 B1 KR102682250 B1 KR 102682250B1
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KR
South Korea
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plug
pressure fluid
coupling portion
end plug
storage container
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Active
Application number
KR1020230196156A
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English (en)
Inventor
위호선
허석봉
정현준
윤성현
Original Assignee
덕산에테르씨티 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.)
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Publication date
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Priority to US18/633,682 priority patent/US20250216029A1/en
Priority to CN202410440601.8A priority patent/CN120231961A/zh
Priority to EP24170227.3A priority patent/EP4579118A1/en
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Abstract

본 발명에 따른 표면처리를 통한 내산화성/내수소취화성을 가지는 고압 유체저장용기는, 내부에 고압 유체가 저장되는 저장공간이 형성되며, 양단부 중 적어도 어느 일측에 플러그결합부가 형성된 용기 바디 및 상기 플러그결합부에 결합되며, 내측에 유체가 유동되는 유체통과홀이 형성된 엔드플러그를 포함하며, 적어도 상기 플러그결합부 및 상기 엔드플러그가 서로 접촉되는 영역에는, 산화 및 수소 취화를 방지하기 위해 표면 처리된 내취화처리층이 형성된다.

Description

표면처리를 통한 내산화성/내수소취화성을 가지는 고압 유체저장용기{High-pressure Fluid Storage Container with Oxidation Resistance/Hydrogen Embrittlement Resistance through Surface Treatment}
본 발명은 고압 유체저장용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 표면처리됨에 따라 내산화성/내수소취화성을 가지는 고압 유체저장용기에 관한 것이다.
종래에 주 에너지원으로 활용되던 화석연료는 시간이 갈수록 고갈에 대한 문제가 우려되고 있으며, 또한 환경 오염 이슈로 인해 인류의 관심은 다른 대체 에너지원으로 점차 옮겨가고 있는 추세이다.
이와 같은 대체 에너지원 중에서는 수소연료가 주목받고 있으며, 수소는 매우 풍부할 뿐만 아니라 환경오염에 대한 우려도 없어 그 잠재력이 매우 높다.
특히 수소연료를 사용하는 자동차는 기존 내연기관을 사용하는 자동차를 대체할 수 있는 대안으로서 연구되고 있으며, 현재 그 성과가 나타나고 있는 중이다.
이에 자동차 및 충전소 등에 구비되어 고압으로 충진된 수소 가스를 안전하게 보관할 수 있도록 하는 저장용기에 대한 다양한 연구도 활발하게 이루어지고 있다.
수소 저장용기는 일반적으로 내부에 중공이 형성된 파이프를 준비하고, 이를 스피닝 공정을 통해 회전시키며 가압하여 전체적인 형태를 성형하는 방식이 널리 적용되고 있다.
하지만, 이와 같은 수소 저장용기는 고압 수소가스의 환경에 지속적으로 노출되어 있기 때문에, 그 소재인 강재의 내부에 수소가 침입하여 물성을 감소시키는 수소 취화 현상이 발생하게 되는 문제가 있다.
이는 수소 저장용기의 기밀성을 크게 떨어뜨릴 뿐만 아니라, 수명을 단축시키는 원인으로 작용하게 된다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
한국공개특허 제10-2015-0137895호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 내산화성/내수소취화성을 가지도록 표면처리되어 기밀성이 향상되고, 장기 사용이 가능한 고압 유체저장용기를 제공하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표면처리를 통한 내산화성/내수소취화성을 가지는 고압 유체저장용기는, 내부에 고압 유체가 저장되는 저장공간이 형성되며, 양단부 중 적어도 어느 일측에 플러그결합부가 형성된 용기 바디 및 상기 플러그결합부에 결합되며, 내측에 유체가 유동되는 유체통과홀이 형성된 엔드플러그를 포함하며, 적어도 상기 플러그결합부 및 상기 엔드플러그가 서로 접촉되는 영역에는, 산화 및 수소 취화를 방지하기 위해 표면 처리된 내취화처리층이 형성된다.
이때 상기 내취화처리층은 상기 플러그결합부 및 상기 엔드플러그 양측 모두에 형성될 수 있다.
그리고 상기 용기 바디 및 상기 엔드플러그는 크롬(Cr)을 포함하는 강재로 형성될 수 있다.
또한 상기 내취화처리층은, 상기 플러그결합부 및 상기 엔드플러그를 챔버 내에 장입하는 (a)단계, 상기 챔버 내에 공기를 주입하고, 상기 플러그결합부 및 상기 엔드플러그를 대기 환경 하에서 1차 가열하는 (b)단계, 상기 챔버 내의 공기를 배출시키는 (c)단계 및 상기 챔버 내에 수소를 주입하고, 상기 플러그결합부 및 상기 엔드플러그를 수소 분위기 하에서 2차 가열하는 (d)단계의 과정에 의해 형성될 수 있다.
이때 상기 (b)단계는, 대기 환경 하에서 상기 플러그결합부 및 상기 엔드플러그를 600℃ 내지 900℃의 온도로 가열할 수 있다.
더불어 상기 (d)단계는, 수소 분위기 하에서 수증기 분압을 10-8∼10-1MPa로 제어하며 1000℃ 내지 1200℃의 온도로 가열할 수 있다.
한편 본 발명은 상기 용기 바디의 단부면과, 상기 용기 바디의 단부면에 접촉되는 상기 엔드플러그의 대향면 사이에 형성되는 링 형태의 실링 홈에 설치되어 상기 저장공간 내부를 밀폐하는 기밀형성유닛을 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 기밀형성유닛은, 탄성 재질로 형성되어 상기 실링 홈에 피팅 가능하게 형성되며, 내부에 일측이 개구된 삽입공간이 형성된 실링재킷 및 금속 재질로 형성되어 상기 삽입공간 내에 삽입되며, 상기 삽입공간의 개구부를 중심으로 양측에 탄성에 의한 가압력을 제공함에 따라 상기 실링재킷을 상기 용기 바디의 단부면 및 상기 엔드플러그의 대향면에 밀착시키는 가압스프링을 포함할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 표면처리를 통한 내산화성/내수소취화성을 가지는 고압 유체저장용기는, 적어도 용기 바디의 플러그결합부 및 엔드플러그가 서로 접촉되는 영역에 표면 처리된 내취화처리층이 형성됨에 따라, 소재가 산화되거나 수소 분자가 소재에 침투하는 현상을 방지하여 기밀성을 향상시킬 수 있다는 장점을 가진다.
또한 본 발명에 따른 고압 유체저장용기는 소재가 산화되거나 수소가 취화되는 것을 방지할 수 있으므로, 장기적인 사용이 가능하다는 장점을 가진다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 표면처리를 통한 내산화성/내수소취화성을 가지는 고압 유체저장용기의 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 표면처리를 통한 내산화성/내수소취화성을 가지는 고압 유체저장용기 일단부의 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 표면처리를 통한 내산화성/내수소취화성을 가지는 고압 유체저장용기의 내취화처리층을 형성하는 전체 과정을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 고압 유체저장용기에 있어서, 용기 바디와 엔드플러그 사이에 기밀형성유닛이 구비된 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 고압 유체저장용기에 적용되는 기밀형성유닛의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 고압 유체저장용기에 있어서, 실링재킷의 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 고압 유체저장용기에 있어서, 실링재킷의 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 고압 유체저장용기에 있어서, 실링 홈 내측과 실링재킷의 모습을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 고압 유체저장용기에 있어서, 실링 홈 내측의 모습을 나타낸 도면이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소(또는 영역, 층, 부분 등)가 다른 구성요소 "상에 있다", "연결된다", 또는 "결합된다"고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 배치/연결/결합될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 배치될 수도 있다는 것을 의미한다.
동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 지칭한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께, 비율, 및 치수는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
"및/또는"은 연관된 구성들이 정의할 수 있는 하나 이상의 조합을 모두 포함한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, "아래에", "하측에", "위에", "상측에" 등의 용어는 도면에 도시된 구성들의 연관관계를 설명하기 위해 사용된다. 상기 용어들은 상대적인 개념으로, 도면에 표시된 방향을 기준으로 설명된다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 용어 (기술 용어 및 과학 용어 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에서 정의된 용어와 같은 용어는 관련 기술의 맥락에서 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하고, 이상적인 또는 지나치게 형식적인 의미로 해석되지 않는 한, 명시적으로 여기에서 정의된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 표면처리를 통한 내산화성/내수소취화성을 가지는 고압 유체저장용기(10)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 고압 유체저장용기(10)는 용기 바디(20) 및 엔드플러그(30)를 포함한다.
용기 바디(20)는 내부에 고압 유체가 저장되는 저장공간이 형성되며, 적용되는 장소 및 용도에 따라 다양한 길이 및 형상을 가질 수 있다.
그리고 본 실시예에서 저장공간 내에 충진되는 고압 유체는 수소인 것으로 하였으나, 본 발명에 따른 고압 유체저장용기(10)에 적용 가능한 고압 유체는 수소로만 제한되는 것은 아니다.
엔드플러그(30)는 용기 바디(20)의 양단부 중 적어도 어느 일측에 결합될 수 있다.
즉 엔드플러그(30)는 용기 바디(20)의 형태에 따라 용기 바디(20)의 어느 일단부에만 구비될 수도 있으며, 또는 용기 바디(20)의 양단부 모두에 구비될 수도 있다.
이를 위해, 용기 바디(20)의 양단부 중 어느 일측에는 엔드플러그(30)와의 결합을 위한 플러그결합부(20a)가 형성될 수 있다.
그리고 엔드플러그(30)의 내측에는 유체가 유동되는 유체통과홀(31)이 형성될 수 있으며, 유체통과홀(31)은 고압 유체저장용기(10) 외부의 충진설비 또는 가스인출설비에 도킹된 상태에서 가스의 유동경로를 형성한다.
한편 본 실시예에서 용기 바디(20) 및 상기 엔드플러그(30)는 크롬(Cr)을 포함하는 강재로 형성될 수 있으나, 용기 바디(20) 및 상기 엔드플러그(30)의 소재가 이에 제한되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 표면처리를 통한 내산화성/내수소취화성을 가지는 고압 유체저장용기(10) 일단부의 단면을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 고압 유체저장용기(10)는 적어도 플러그결합부(20a) 및 엔드플러그(30)가 서로 접촉되는 영역에, 산화 및 수소 취화를 방지하기 위해 표면 처리된 내취화처리층(C)이 형성될 수 있다.
이와 같은 내취화처리층(C)은 용기 바디(20) 및 엔드플러그(30)를 구성하는 소재가 산화되거나, 수소 분자가 소재 내에 침투하는 현상을 방지하는 역할을 수행한다.
이에 따라, 내취화처리층(C)은 본 실시예의 고압 유체저장용기(10)의 기밀성을 향상시킬 수 있으며, 장기적인 사용이 가능하도록 한다.
그리고 내취화처리층(C)은 용기 바디(20)의 플러그결합부(20a) 또는 엔드플러그(30) 중 어느 일측에만 형성될 수도 있으며, 용기 바디(20)의 플러그결합부(20a) 엔드플러그(30) 모두에 형성될 수도 있다.
본 실시예의 경우, 내취화처리층(C)은 플러그결합부(20a) 및 엔드플러그(30) 양측 모두에 형성된 것으로 예시하였다.
한편 이와 같은 내취화처리층(C)을 형성하는 방법은 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 표면처리를 통한 내산화성/내수소취화성을 가지는 고압 유체저장용기(10)의 내취화처리층(C)을 형성하는 전체 과정을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 내취화처리층(C)을 형성하는 과정은 (a)단계 내지 (d)단계를 포함할 수 있다.
(a)단계는, 용기 바디(20)의 플러그결합부(20a) 및 엔드플러그(30)를 챔버 내에 장입하는 과정이다.
이때 용기 바디(20) 전체를 표면처리할 경우에는 용기 바디(20) 전체를 챔버 내에 장입할 수 있으나, 용기 바디(20)에서 플러그결합부(20a)만을 표면처리할 경우에는 챔버 내에 플러그결합부(20a)만이 노출되도록 하고, 후술할 과정에서 공급되는 처리가스가 용기 바디(20)의 다른 부분으로 확산되는 것을 방지하기 위한 사전 처리를 수행할 수 있다.
(b)단계는, 챔버 내에 공기를 주입하고, 플러그결합부(20a) 및 엔드플러그(30)를 대기 환경 하에서 1차 가열하는 과정이다.
본 실시예에서 (b)단계는, 대기 환경 하에서 플러그결합부(20a) 및 엔드플러그(30)를 600℃ 내지 900℃의 온도로 가열하여 산화막을 형성하는 방식으로 수행될 수 있다.
이와 같이 하는 이유는, 600℃ 미만에서 가열이 이루어질 경우 플러그결합부(20a) 및 엔드플러그(30) 표면에 형성되는 산화막이 충분한 두께를 가지지 못하기 때문이다.
또한 900℃ 초과에서 가열이 이루어질 경우, 본 과정에서 산화막이 과도하게 생성되고, 이에 따라 후술할 (d)단계에서 내취화막이 생성되기가 어렵기 때문이다.
다음으로 (c)단계는 챔버 내의 공기를 배출시키는 과정이다.
이는 후술할 (d)단계를 위한 것으로, 챔버 내부에 수용된 공기를 오완전히 외부로 배기시키게 된다.
(d)단계는, 챔버 내에 수소를 주입하고, 플러그결합부(20a) 및 엔드플러그(30)를 수소 분위기 하에서 2차 가열하는 과정이다.
본 실시예에서 (d)단계는, 수소 분위기 하에서 수증기 분압을 10-8∼10-1MPa로 제어하며 플러그결합부(20a) 및 엔드플러그(30)를 1000℃ 내지 1200℃의 온도로 가열하여 내취화막을 형성하는 방식으로 수행될 수 있다.
이와 같이 하는 이유는, 1000℃ 미만에서 가열이 이루어질 경우 플러그결합부(20a) 및 엔드플러그(30) 표면에 형성되는 내취화막이 충분한 두께를 가지지 못하기 때문이다.
또한 1200℃ 초과에서 가열이 이루어질 경우, 본 과정에서 내취화막이 두꺼워짐에 따라 내취화처리층(C) 전체의 부착성이 저하될 수 있기 때문이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 고압 유체저장용기(10)는, 적어도 용기 바디(20)의 플러그결합부(20a) 및 엔드플러그(30)가 서로 접촉되는 영역에 표면 처리된 내취화처리층(C)이 형성됨에 따라, 소재가 산화되거나 수소 분자가 소재에 침투하는 현상을 방지하여 기밀성을 향상시킬 수 있으며, 장기적인 사용이 가능하다는 장점을 가진다.
한편 본 실시예의 고압 유체저장용기(10)는, 용기 바디(20)의 단부면과, 용기 바디(20)의 단부면에 접촉되는 엔드플러그(30)의 대향면 사이에 형성되는 링 형태의 실링 홈에 설치되어 저장공간 내부를 밀폐하는 기밀형성유닛을 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 고압 유체저장용기에 있어서, 용기 바디(20)와 엔드플러그(30) 사이에 기밀형성유닛(100)이 구비된 모습을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 용기 바디(20)와 엔드플러그(30) 사이에는 저장공간을 밀폐하기 위한 기밀형성유닛(100)이 구비된다.
이와 같은 기밀형성유닛(100)은 용기 바디(20)의 단부면과, 용기 바디(20)의 단부면에 접촉되는 엔드플러그(30)의 대향면 사이에 형성되는 링 형태의 실링 홈(32)에 설치되어, 저장공간 내부를 밀폐하는 역할을 수행한다.
그리고 기밀형성유닛(100)은, 세부적으로 실링재킷(110) 및 가압스프링(120)을 포함할 수 있다. 이와 같은 각 세부 구성의 자세한 내용에 대해서는 후술하도록 한다.
또한 본 실시예에서 실링 홈(32)은 엔드플러그(30) 측으로 함몰된 형태를 가지는 것으로 하였으나, 이는 하나의 예시로서 실링 홈(32)은 용기 바디(20) 측으로 함몰된 형태이거나, 또는 엔드플러그(30) 및 용기 바디(20) 양측으로 함몰된 형태일 수도 있음은 물론이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 고압 유체저장용기(10)에 적용되는 기밀형성유닛(100)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 실링재킷(110)은 탄성 재질로 형성되어 실링 홈(32)에 피팅 가능하게 형성되며, 내부에 일측이 개구된 삽입공간(111)이 형성된 형태를 가진다.
이때 실링재킷(110)은, 삽입공간(111)의 개구부가 고압 유체의 누설경로 상에서 저장공간 방향을 향하도록 실링 홈(32) 내에 배치될 수 있다.
또한 본 실시예에서 실링재킷(110)은 한 쌍의 밀착실링부(113) 및 연결부(112)를 포함할 수 있다.
밀착실링부(113)는 용기 바디(20)의 단부면 또는 엔드플러그(30)의 대향면에 각각 접촉되도록 한 쌍이 마련된다.
그리고 연결부(112)는 이와 같은 한 쌍의 밀착실링부(113)의 일측을 서로 연결하며, 한 쌍의 밀착실링부(113)와 함께 삽입공간(111)을 형성하게 된다.
즉 실링재킷(110)은 내부에 삽입공간(111)이 형성되고, 삽입공간(111)은 일부 영역에 개구부가 형성된 형태를 가진다.
보다 구체적으로 본 실시예에서 연결부(112)의 외면에는 외측으로 만곡된 형태로 돌출된 립(Lip, 113a)이 형성될 수 있다.
이와 같은 립(113)은 용기 바디(20)의 단부면 또는 엔드플러그(30)의 대향면에 접촉된 상태로 탄성 변형되어 기밀성을 높일 수 있다.
또한 본 실시예에서 연결부(112)에는 반대 측의 다른 연결부(112) 측으로 연장되어 삽입공간(111)의 개구부 일부를 차폐하는 이탈방지돌기(113b)가 형성될 수 있다.
이와 같은 이탈방지돌기(113b)는 삽입공간(111) 내에 삽입되는 가압스프링(120)이 개구부를 통해 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
가압스프링(120)은 금속 재질로 형성되어 삽입공간(111) 내에 삽입되며, 삽입공간(111)의 개구부를 중심으로 양측에 탄성에 의한 가압력을 제공한다. 이에 따라 가압스프링(120)은 실링재킷(110)을 용기 바디(20)의 단부면 및 엔드플러그(30)의 대향면에 밀착시키는 역할을 수행할 수 있다.
그리고 본 실시예에서 가압스프링(120)은 탄성제공부(121) 및 한 쌍의 가압부(122)를 포함하는 형태를 가진다.
이 중에서 탄성제공부(121)는 만곡 형성되어 탄성력을 발생시키는 역할을 수행한다.
그리고 가압부(122)는 이와 같은 탄성제공부(121)의 양측으로부터 소정 길이만큼 각각 연장되며, 삽입공간(111)에 삽입된 상태에서 한 쌍의 밀착실링부(113)를 각각 용기 바디(20)의 단부면 또는 엔드플러그(30)의 대향면에 밀착시키는 역할을 수행한다.
즉 본 실시예에서 가압스프링(120)은 소정 지점이 만곡되어 탄성력을 발생시키며, 단면이 개곡선 형태로 형성된다는 특징을 가진다.
이에 따라 본 발명은 오링 등과 같은 종래의 실링 수단보다 우수한 밀폐력을 제공할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명하도록 한다. 이때 이하 설명될 각 실시예에 있어서, 전술한 제1실시예와 동일하게 구비되는 구성요소에 대한 중복되는 설명은 생략하도록 한다. 또한 이후의 실시예에서 도면 상에 나타나지 않는 구성은 제1실시예와 동일한 도면부호를 할당하도록 한다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 고압 유체저장용기(10)에 있어서, 실링재킷(110)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 본 발명의 제2실시예에서, 실링재킷(110)은 연결부(112) 및 밀착실링부(113)를 포함하여 전술한 제1실시예와 전체적으로 거의 유사한 형상을 가지도록 형성된다.
다만, 본 실시예의 실링재킷(110)은 연결부(112)의 일측에 형성되는 갭 밀폐부(114)를 더 포함한다는 특징을 가진다.
갭 밀폐부(114)는 용기 바디(20)와 엔드플러그(30)의 연결 지점에 형성되는 갭(G, 도 8 참조)에 채워질 수 있도록 연결부(112)의 일측에 부피가 확장된 형태로 형성되어, 갭(G)을 통해 고압 유체가 누설되는 현상을 방지할 수 있다.
본 실시예에서 갭 밀폐부(114)는 그 단면이 원호 형상을 가지는 것으로 예시되었으나, 갭 밀폐부(114)의 형상은 제한없이 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 고압 유체저장용기(10)에 있어서, 실링재킷(110)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 본 발명의 제3실시예 역시 실링재킷(110)은 연결부(112) 및 밀착실링부(113)를 포함하여 전술한 제1실시예와 전체적으로 거의 유사한 형상을 가지도록 형성된다.
다만, 본 실시예의 실링재킷(110)은 삽입공간(111)의 내측으로부터 연결부(112) 측으로 함몰되는 보조함몰홈(115)를 더 포함한다는 특징을 가진다.
이와 같은 보조함몰홈(115)은 한 쌍의 밀착실링부(113)가 가압스프링(120)에 의해 외측으로 탄성 변형될 경우, 보다 용이하게 벌어질 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
그리고 본 실시예에서 보조함몰홈(115)의 내면은 전체적으로 곡면 형태로 형성되어 쉽게 파단되지 않도록 하였으나, 보조함몰홈(115)의 형상 역시 다양하게 변형될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 고압 유체저장용기(10)에 있어서, 실링 홈(32) 내측과 실링재킷(110)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 본 발명의 제4실시예 역시 실링재킷(110)은 연결부(112) 및 밀착실링부(113)를 포함하여 전술한 실시예들과 전체적으로 거의 유사한 형상을 가지도록 형성된다.
다만 본 실시예에서 용기 바디(20)에는 실링 홈(32)의 내부 공간을 향하여 소정 길이만큼 돌출된 유체차단돌기(21)가 형성된다.
또한 본 실시예에서 실링재킷(110)은, 실링재킷(110)이 실링 홈(32) 내에 삽입된 상태를 기준으로 유체차단돌기(21)에 대응되는 형상으로 함몰되어 유체차단돌기(21)가 삽입될 수 있는 돌기삽입홈(116)이 형성된 형태를 가진다.
이에 따라 본 실시예는 실링재킷(110)이 실링 홈(32) 내에 삽입된 상태에서 유체차단돌기(21)가 실링재킷(110)의 돌기삽입홈(116)내로 삽입되므로, 고압 유체저장용기(10)의 수용공간 내측에서 용기 바디(20)와 엔드플러그(30) 사이의 갭(G)으로 고압 유체가 유동되는 것을 물리적으로 차단할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 고압 유체저장용기(10)에 있어서, 실링 홈(32) 내측의 모습을 나타낸 도면이다.
도 9에 도시된 본 발명의 제5실시예에서, 용기 바디(20)의 단부면과 엔드플러그(30)의 대향면 각각에는, 실링 홈(32)의 내부 공간을 향하여 돌출된 복수 개의 밀착돌기(22, 33)가 순차적으로 배치된다는 특징을 가진다.
이와 같은 밀착돌기(22, 33)는 실링재킷(110)이 실링 홈(32) 내에 삽입된 상태에서 밀착실링부(113)의 외측면을 강하게 가압하게 되며, 따라서 밀폐 효과를 극대화할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 고압 유체저장용기
20: 용기 바디
20a: 플러그결합부
21: 유체차단돌기
22, 33: 밀착돌기
30: 엔드플러그
31: 유체통과홀
32: 실링 홈
100: 기밀형성유닛
110: 실링재킷
111: 수용공간
112: 연결부
113: 밀착실링부
113a: 립
113b: 이탈방지돌기
114: 갭 밀폐부
115: 보조함몰홈
116: 돌기삽입홈
120: 가압스프링
121: 탄성제공부
122: 가압부
C: 내취화처리층

Claims (8)

  1. 내부에 고압 유체가 저장되는 저장공간이 형성되며, 양단부 중 적어도 어느 일측에 플러그결합부가 형성된 용기 바디;
    상기 플러그결합부에 결합되며, 내측에 유체가 유동되는 유체통과홀이 형성된 엔드플러그; 및
    상기 용기 바디의 단부면과, 상기 용기 바디의 단부면에 접촉되는 상기 엔드플러그의 대향면 사이에 형성되는 링 형태의 실링 홈에 설치되어 상기 저장공간 내부를 밀폐하는 기밀형성유닛;
    을 포함하고,
    상기 기밀형성유닛은,
    탄성 재질로 형성되어 상기 실링 홈에 피팅 가능하게 형성되며, 내부에 일측이 개구된 삽입공간이 형성된 실링재킷; 및
    금속 재질로 형성되어 상기 삽입공간 내에 삽입되며, 상기 삽입공간의 개구부를 중심으로 양측에 탄성에 의한 가압력을 제공함에 따라 상기 실링재킷을 상기 용기 바디의 단부면 및 상기 엔드플러그의 대향면에 밀착시키는 가압스프링;
    을 포함하고,
    상기 실링재킷은,
    상기 삽입공간의 개구부 일부를 차폐하여 상기 가압스프링이 개구부를 통해 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지돌기;
    를 포함하며,
    적어도 상기 플러그결합부 및 상기 엔드플러그가 서로 접촉되는 영역에는, 산화 및 수소 취화를 방지하기 위해 표면 처리된 내취화처리층이 형성된,
    고압 유체저장용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내취화처리층은 상기 플러그결합부 및 상기 엔드플러그 양측 모두에 형성된,
    고압 유체저장용기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 용기 바디 및 상기 엔드플러그는 크롬(Cr)을 포함하는 강재로 형성된,
    고압 유체저장용기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내취화처리층은,
    상기 플러그결합부 및 상기 엔드플러그를 챔버 내에 장입하는 (a)단계;
    상기 챔버 내에 공기를 주입하고, 상기 플러그결합부 및 상기 엔드플러그를 대기 환경 하에서 1차 가열하는 (b)단계;
    상기 챔버 내의 공기를 배출시키는 (c)단계; 및
    상기 챔버 내에 수소를 주입하고, 상기 플러그결합부 및 상기 엔드플러그를 수소 분위기 하에서 2차 가열하는 (d)단계;
    의 과정에 의해 형성되는,
    고압 유체저장용기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 (b)단계는,
    대기 환경 하에서 상기 플러그결합부 및 상기 엔드플러그를 600℃ 내지 900℃의 온도로 가열하는,
    고압 유체저장용기.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 (d)단계는,
    수소 분위기 하에서 수증기 분압을 10-8∼10-1MPa로 제어하며 1000℃ 내지 1200℃의 온도로 가열하는,
    고압 유체저장용기.
  7. 삭제
  8. 삭제
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