KR102817765B1

KR102817765B1 - 압력 용기

Info

Publication number: KR102817765B1
Application number: KR1020220176500A
Authority: KR
Inventors: 박재우; 박상언; 손성만
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2022-12-16
Filing date: 2022-12-16
Publication date: 2025-06-12
Anticipated expiration: 2042-12-16
Also published as: KR20240095576A

Abstract

용기의 안전성능이 개선되도록, 본 발명은 일측으로 갈수록 원주방향을 따라 반경 외측으로 확장되되, 중앙부에 관통홀이 관통 형성되고 상기 관통홀과 구분된 토출유로가 길이방향으로 일체로 형성된 보스부; 일단부가 상기 보스부의 확장된 일측 외곽을 감싸며 인서트 사출되어 밀폐 결합되고, 내부에 유체가 수용되도록 상기 관통홀 및 상기 토출유로와 연통되는 수용공간이 형성되는 고밀도 폴리머 소재의 라이너부; 상기 보스부 및 상기 라이너부의 외면을 감싸는 형태로 밀착 커버되는 복합재료 소재의 복합커버부; 및 상기 토출유로에 구비되되, 상기 수용공간에 압축 충진된 상기 유체가 기설정된 기준 이상으로 팽창 가능한 조건에서 배출되도록 상기 토출유로를 선택적으로 개방하는 안전장치를 포함하는 압력 용기를 제공한다.

Description

압력 용기{pressure vessel}

본 발명은 압력 용기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용기의 안전성능이 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, 상기 가스는 용기 내 저장 밀도가 낮기 때문에 고압으로 저장될 필요가 있으며, 이러한 고압 환경에서 이용하기 위한 압력 용기가 필수적이다.

예컨대, 연료전지자동차 또는 압축천연가스자동차를 포함하는 대체연료가스차량은 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, 상기 자동차의 경우 가스 저장시스템 탑재 공간이 한정되어 있어 저장탱크의 크기를 늘리는 것은 한계가 있으므로 보다 고압의 가스를 안전하게 저장하는 것이 탱크기술의 핵심이다.

한편, 연료가스 저장탱크 중 복합재 탱크의 경우, 압축가스로 인한 내압을 감당하기 위해 비강도 및 비강성이 높은 섬유강화 복합재료로 외피를 보강하며, 내부에는 상기 가스의 기밀성을 유지하는 라이너(Liner)가 삽입된다. 이때, 상기 연료가스 저장탱크는 상기 라이너의 재질에 따라 타입 3 및 타입 4로 구분되며, 상기 타입 3은 알루미늄과 같은 금속재질의 라이너가 삽입된 탱크이고 상기 타입 4는 고밀도 폴리머 라이너가 삽입된 탱크이다.

여기서, 상기 타입 3의 경우, 상기 탱크의 안정성은 상대적으로 높으나 고가이고 내피로특성이 저하되는 단점이 있는 방면, 상기 타입 4의 경우 상기 타입 3에 비해 저렴하고 내피로특성은 우수하나 수소의 누출(leakage) 및 내투과성능이 떨어지는 등 안전성의 문제가 있다.

한편, 상기 압력 용기는 내부에 고압의 가스가 저장되기 때문에 외부 환경의 변화에 따라 위험이 발생할 수 있다. 즉, 외부의 충격 또는 화염, 사용자의 부주의로 인하여 상기 압력 용기의 내부에 상기 가스의 설계압력 이상으로 충진된 경우와 같이 상기 압력 용기의 내부 압력이 상승함에 따라 파열, 폭발 등의 치명적인 안전사고가 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 종래에는 상기 압력 용기의 내부 압력이 급격하게 상승하는 것을 방지하기 위한 안전장치가 구비되었는데, 별도의 안전밸브 또는 부속장치가 상기 압력 용기에 결합되는 구조로 개시되었다. 즉, 종래의 압력 용기는 그 자체로는 내부의 압력을 배출하기 어려워 안전성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 별도의 안전밸브 또는 부속장치를 결합하지 않더라도 상기 압력 용기 자체에 내부 압력을 조절하는 구조가 일체로 구비되도록 하는 연구가 시급한 실정이다.

한국 등록특허 제10-2408678호

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 안전성능이 개선되는 압력 용기를 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 일측으로 갈수록 원주방향을 따라 반경 외측으로 확장되되, 중앙부에 관통홀이 관통 형성되고 상기 관통홀과 구분된 토출유로가 길이방향으로 일체로 형성된 보스부; 일단부가 상기 보스부의 확장된 일측 외곽을 감싸며 인서트 사출되어 밀폐 결합되고, 내부에 유체가 수용되도록 상기 관통홀 및 상기 토출유로와 연통되는 수용공간이 형성되는 고밀도 폴리머 소재의 라이너부; 상기 보스부 및 상기 라이너부의 외면을 감싸는 형태로 밀착 커버되는 복합재료 소재의 복합커버부; 및 상기 토출유로에 구비되되, 상기 수용공간에 압축 충진된 상기 유체가 기설정된 기준 이상으로 팽창 가능한 조건에서 배출되도록 상기 토출유로를 선택적으로 개방하는 안전장치를 포함하되, 상기 토출유로는 상기 수용공간 내부와 상기 보스부의 외부를 연통시키도록 상기 관통홀의 내주 및 상기 보스부의 외면 사이에 기설정된 두께로 형성된 몸체부를 길이방향으로 일체로 관통하여 적어도 하나 이상 형성되며, 상기 안전장치는 상기 라이너부의 내부 온도가 기설정된 온도 이상인 경우 상기 토출유로를 개방하는 온도감응형 안전장치와, 상기 라이너부의 내부 압력이 기설정된 압력 이상인 경우 상기 토출유로를 개방하는 압력감응형 안전장치 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 압력 용기를 제공한다.

여기서, 상기 온도감응형 안전장치는 상기 토출유로의 일측에 구비되어 선택적으로 폐쇄하는 밀폐부와, 상기 밀폐부의 타측에 구비되어 상기 밀폐부를 상기 토출유로의 일측으로 구속하되, 상기 라이너부의 내부 온도가 상기 기설정된 온도 이상으로 상승시 파열되는 기설정된 부피를 갖는 중공형 비드 형태의 구속부를 포함함이 바람직하다.

삭제

또는, 상기 온도감응형 안전장치는 상기 토출유로를 폐쇄하는 디스크형으로 구비되되, 상기 라이너부의 내부 온도가 상기 기설정된 온도 이상으로 상승시 용융되어 상기 토출유로를 개방하도록 녹는점이 상기 기설정된 온도 이하인 용융합금으로 구비됨이 바람직하다.

이때, 상기 압력감응형 안전장치는 상기 토출유로를 가로질러 폐쇄하는 디스크부와; 상기 라이너부의 내부 압력이 상기 기설정된 압력 이상인 경우 상기 디스크부가 파열되도록 상기 디스크부를 가압하는 가압부를 포함함이 바람직하다.

삭제

한편, 본 발명은 일측으로 갈수록 원주방향을 따라 반경 외측방향으로 확장되되, 중앙부에 관통홀이 형성되고 상기 관통홀과 구분된 한쌍의 토출유로가 길이방향으로 일체로 형성된 보스부; 일단부가 상기 보스부의 확장된 일측 외곽을 감싸며 인서트 사출되어 밀폐 결합되고, 내부에 유체가 수용되도록 상기 관통홀 및 상기 토출유로와 연통되는 수용공간이 형성되는 고밀도 폴리머 소재의 라이너부; 상기 보스부 및 상기 라이너부의 외면을 감싸는 형태로 밀착 커버되는 복합재료 소재의 복합커버부; 및 한쌍의 상기 토출유로에 각각 구비되되 상기 라이너부의 내부에 충진된 유체가 기설정된 온도 이상 또는 기설정된 압력 이상인 조건에서 배출되도록 각 상기 토출유로를 선택적으로 개방하는 안전장치를 포함하는 압력 용기를 제공한다.

여기서, 상기 안전장치는 상기 토출유로 중 어느 하나에 구비되는 온도감응형 안전장치와, 상기 토출유로 중 다른 하나에 구비되는 압력감응형 안전장치를 포함함이 바람직하다.

이때, 상기 안전장치는 상기 라이너부의 내부 온도 및 내부 압력 중 적어도 하나가 기설정된 기준 이상인 경우 상기 토출유로 중 적어도 하나가 개방되도록 작동됨이 바람직하다.

상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 상기 압력 용기의 내부 압력이 기설정된 압력 이상이 될 수 있는 과압 또는 고온 조건 중 어느 하나라도 만족하는 경우 작동됨으로써 상기 압력 용기의 안전성이 현저히 향상될 수 있다.

둘째, 상기 안전장치는 상기 압력 용기에 일체로 구비됨에 따라 별도의 압력제어수단 없이도 자체적으로 과압 문제가 해소되므로 안전성이 현저히 향상될 수 있다.

셋째, 상기 안전장치는 별도의 제어신호 또는 제어연산부를 통해 구동되는 것이 아니라 상기 라이너부의 내부 압력 또는 내부 온도를 통해 파열, 변형 및 이동되는 단순한 구조로 구비되므로 상기 압력 용기의 생산 단가가 절감되므로 생산성 및 시장경제성이 현저히 향상될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기의 단면예시도.
도 2는 도 1의 A부분에 대한 확대단면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기에 적용되는 온도감응형 안전장치의 단면예시도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기에 적용되는 압력감응형 안전장치의 단면예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압력 용기를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기의 단면예시도이고, 도 2는 도 1의 A부분에 대한 확대단면도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기(100)는 보스부(60), 라이너부(10), 복합커버부(80) 및 안전장치(50)를 포함한다.

여기서, 상기 압력 용기(100)는 내부에 산소, 천연가스, 질소, 수소 등의 각종 유체를 보관하기 위해 사용하는 용기로, 반복적으로 상기 유체가 선택적으로 유입 및 배출되도록 구비될 수 있다. 이때, 상기 유체는 700bar의 고압으로 상기 압력 용기(100)의 내부에 저장될 수 있다. 이하에서 상기 유체는 기체 및 가스와 실질적으로 동일한 의미인 것으로 설명한다.

상기 보스부(60)는 보스연장부(62) 및 보스플랜지부(63)를 포함함이 바람직하다. 상기 보스연장부(62)는 원통형으로 구비되며 중앙부에 길이방향을 따라 관통홀(61)이 관통 형성된다. 그리고, 상기 보스플랜지부(63)는 상기 보스연장부(62)의 일측에 원주방향을 따라 반경 외측방향으로 일체로 확장 형성된다.

상기 관통홀(61)은 상기 보스연장부(62)에서 상기 보스플랜지부(63)까지 연속적으로 관통 형성됨이 바람직하다. 상기 관통홀(61)에는 상기 압력 용기(100)의 내부로 상기 유체의 유입 또는 배출을 위한 외부장치(미도시)가 나사 체결되도록 내주면을 따라 나사산이 형성됨이 바람직하다.

이때, 상기 보스부(60)에는 상기 관통홀(61)과 구분된 토출유로(64,65)가 상기 보스부(60)의 길이방향으로 일체로 형성됨이 바람직하다. 상기 토출유로(64,65)는 상기 관통홀(61)보다 작은 내경으로 형성됨이 바람직하다. 상기 토출유로(64,65)에는 후술되는 상기 안전장치(50)가 구비됨이 바람직하다. 상기 토출유로(64,65)는 적어도 두개 이상 쌍으로 형성될 수 있다.

상기 보스부(60)는 스틸 또는 알루미늄 등을 가공하여 제조될 수 있으며, 재질이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 라이너부(10)는 상부 테두리가 상기 보스부(60)의 일측 외곽, 즉 상기 보스플랜지부(63)를 감싸며 인서트 사출되어 밀폐 결합되고, 내부에 상기 유체가 수용되는 수용공간(11)이 형성됨이 바람직하다. 상기 수용공간(11)은 상기 보스부(60)의 관통홀(61) 및 상기 토출유로(64,65)와 연통됨이 바람직하다.

상기 라이너부(10)는 블로우 성형(blow molding)으로 일체로 제조될 수 있으며, 경우에 따라 상기 라이너부(10)의 길이방향 중앙부를 가로질러 분할 제조된 후 상호 간의 테두리가 레이저 용접되어 결합될 수도 있다.

상기 라이너부(10)는 일측에 상기 보스부(60)가 인서트 사출되어 결합되며 타측에 보스테일부(70)가 인서트 사출되어 밀폐 결합될 수 있다. 상기 보스테일부(70)는 상기 보스부(60)와 동일한 재질로 구비될 수 있으며, 상기 압력 용기(100)의 타측을 밀폐하도록 구비될 수 있다. 물론, 경우에 따라 상기 압력 용기(100)의 타측은 상기 보스테일부(70)가 생략되고 상기 라이너부(10)가 상기 압력 용기(100)의 하부를 일체로 밀폐하도록 형성될 수도 있다.

상기 라이너부(10)는 상기 보스부(60) 및 상기 보스테일부(70)와 이종 재질인 합성수지 재질로 구비됨이 바람직하며, 예컨대 폴리아미드(polyamide) 등과 같은 고밀도 폴리머 소재로 구비될 수 있다.

상기 복합커버부(80)는 상기 보스부(60) 및 상기 라이너부(10)의 외면을 감싸는 형태로 밀착 커버되는 부분이다. 상기 복합커버부(80)는 카본섬유, 유리섬유 또는 합성 폴리아미드 섬유 등을 에폭시수지 등에 함침시킨 보강섬유가 상기 라이너부(10), 상기 보스부(60) 및 상기 보스테일부(70)의 외면을 포함하는 전체적인 외면에 기설정된 두께로 필라멘트 권취되거나 적층되어 구비될 수 있다.

이처럼 상기 복합커버부(80)를 통해 상기 라이너부(10)의 외면 및 상기 라이너부(10)와 상기 보스부(60), 상기 보스테일부(70)가 밀폐 결합된 부분의 외면까지 전체적으로 일체로 감싸여 결합된다. 이를 통해, 상기 수용공간(11)에 충진되는 상기 유체의 압력에 대한 상기 라이너부(10)의 내압성 및 내구성이 현저히 향상될 수 있다.

상기 안전장치(50)는 상기 토출유로(64,65)에 구비되되, 상기 수용공간(11)에 압축 충진된 상기 유체가 기설정된 기준 이상으로 팽창 가능한 조건에서 배출되도록 상기 토출유로(64,65)를 선택적으로 개방하도록 구비된다. 이때, 상기 유체가 기설정된 기준 이상으로 팽창 가능한 조건은 화재 또는 비정상적인 온도 상승으로 인한 상기 압력 용기(100)의 가열 또는 상기 압력 용기(100)의 설계 압력범위를 벗어난 비정상적인 충전 등이 이에 해당될 수 있다.

여기서, 상기 토출유로(64,65)는 상기 관통홀(61)의 내주(61a) 및 상기 보스부(60)의 외면(62a) 사이에 기설정된 두께로 형성된 몸체부의 원주방향을 따라 적어도 하나 이상 관통 형성됨이 바람직하며, 더욱이 상기 토출유로(64,65)는 한쌍으로 상호 이격되어 형성될 수 있다. 그리고, 상기 안전장치(50)는 각 상기 토출유로(64,65)에 구비됨이 바람직하다.

즉, 본 발명에 따른 압력 용기(100)는 온도 상승 또는 정상 범위를 벗어난 고압 상태에서 내부의 압력을 배출 가능한 안전장치(50)가 상기 압력 용기(100)에 일체로 구비됨에 따라 상기 압력 용기(100)의 파열, 폭발 등과 같은 심각한 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 압력 용기(100)는 상기 유체가 기설정된 기준 이상으로 팽창 가능한 조건에서 상기 토출유로(64,65)가 개방되는 단순한 구조로 형성되므로 상기 압력 용기(100)에 상기 유체의 압력을 감지하는 센서 및 제어부와 같은 복잡한 구성이 요구되지 않아 생산성이 현저히 향상될 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기에 적용되는 온도감응형 안전장치의 단면예시도이다.

도 2 내지 도 3b를 참조하면, 상기 안전장치(50)는 온도감응형 안전장치(30,30A)를 포함함이 바람직하다.

상기 온도감응형 안전장치(30,30A)는 상기 토출유로(64,64A)에 구비되되 상기 라이너부(10)의 내부 온도가 기설정된 온도 이상인 경우 상기 토출유로(64,64A)를 개방하는 장치이다. 이때, 상기 온도감응형 안전장치(30,30A)는 상기 라이너부(10)의 내부 온도를 감지하는 별도의 온도감지센서가 없이도 단순히 상기 기설정된 온도 이상에서 작동 또는 변형됨에 따라 상기 토출유로(64,64A)가 개방되는 형태로 구비됨이 바람직하다.

도 3a를 참조하면, 상기 온도감응형 안전장치(30)는 밀폐부(31)와, 구속부(32)를 포함하는 구조로 구비될 수 있다.

상세히, 상기 밀폐부(31)는 상기 토출유로(64)의 일측에 구비되며 상기 토출유로(64)를 선택적으로 폐쇄하도록 구비된다. 여기서, 상기 토출유로(64)는 상기 수용공간(11)측에 대응하는 일측이 상기 보스부(60)측에 대응하는 타측보다 협소한 내경으로 단차지게 형성될 수 있으며, 상기 밀폐부(31)는 일측이 상기 토출유로(64)의 협소한 일측에 삽입되며 타측이 상기 단차진 테두리에 걸림 구속될 수 있다. 상기 밀폐부(31)의 타측이 상기 토출유로(64)의 단차진 테두리에 밀착되도록 구속되면 상기 토출유로(64)가 폐쇄된다. 상기 밀폐부(31)에는 상기 밀폐부(31)가 상기 토출유로(64)의 타측으로 이동시 상기 토출유로(64)와 연통되는 연통홈(31a)이 형성될 수 있다.

상기 구속부(32)는 상기 밀폐부(31)의 타측에 구비되어 상기 밀폐부(31)를 상기 토출유로(64)의 일측으로 구속한다. 상기 구속부(32)는 상기 라이너부(10)의 내부 온도가 상기 기설정된 온도 이상으로 상승시 내부에 충진된 가스 또는 유체가 팽창됨에 따라 파열되는 중공형 비드형태로 구비됨이 바람직하다. 또한, 상기 구속부(32)는 상기 밀폐부(31)를 상기 토출유로(64)의 타측으로 가압한 상태에서 그 자체의 용적을 통해 상기 밀폐부(31)의 유동을 구속할 수 있는 기설정된 부피로 형성될 수 있다.

상기 구속부(32)가 파열되면서 그 부피가 축소되면, 상기 라이너부(10)의 내부 압력에 의해 상기 밀폐부(31)가 상기 토출유로(64)의 타측으로 가압된다. 이때, 상기 밀폐부(31)가 상기 토출유로(64)의 타측으로 이동되면서 개방되는 상기 연통부(31a)를 통해 상기 토출유로(64)가 개방될 수 있다.

더욱이, 도면에는 나타나지 않았지만 상기 밀폐부(31)를 상기 토출유로(64)의 타측으로 가압하는 탄성수단(미도시)이 더 구비될 수 있다. 상기 탄성수단(미도시)은 상기 밀폐부(31)의 일측에 구비되며 상기 구속부(32)의 파열시 상기 밀폐부(31)를 상기 토출유로(64)의 타측으로 가압하는 스프링부재로 구비될 수 있다.

즉, 상기 구속부(32)가 파열되면서 그 부피가 축소될 수 있으며, 이때 상기 탄성수단(미도시)이 상기 구속부(32)가 파열되어 축소되면서 형성된 공간만큼 상기 밀폐부(31)를 상기 토출유로(64)의 타측으로 가압함에 따라 상기 토출유로(64)가 개방될 수 있다.

또는, 도 3b를 참조하면, 상기 온도감응형 안전장치(30A)는 상기 토출유로(64A)를 폐쇄하는 디스크형으로 구비되되, 녹는점이 상기 기설정된 온도 이하인 용융합금(33)으로 구비됨이 바람직하다. 따라서, 상기 라이너부(10)의 내부 온도가 상기 기설정된 온도 이상으로 상승시 상기 온도감응형 안전장치(30A)가 용융됨에 따라 상기 토출유로(64A)가 개방될 수 있다.

이처럼 본 발명은 상기 라이너부(10)의 상승된 내부 온도에 즉각적으로 파열 또는 용융되는 안전장치(30,30A)를 통해 상기 압력 용기(100,100A)가 비정상적인 온도 범위에서 파열 또는 폭발하는 것을 방지할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 압력 용기에 적용되는 압력감응형 안전장치의 단면예시도이다.

도 2와 도 4b에서 보는 바와 같이, 상기 안전장치(50)는 압력감응형 안전장치(40,40B)를 포함함이 바람직하다.

상기 압력감응형 안전장치(40,40B)는 상기 토출유로(65,65B)에 구비되되 상기 라이너부(10)의 내부 압력이 기설정된 압력 이상인 경우 상기 토출유로(65,65B)를 개방하는 장치이다. 이때, 상기 압력감응형 안전장치(40,40B)는 상기 라이너부(10)의 내부 압력을 감지하는 별도의 압력감지센서가 없이도 단순히 상기 기설정된 압력 이상에서 작동 또는 변형됨에 따라 상기 토출유로(65,65B)가 개방되는 형태로 구비됨이 바람직하다.

상세히, 도 4a를 참조하면, 상기 압력감응형 안전장치(40)는 디스크부(41)와, 가압부(42)를 포함함이 바람직하다.

상기 디스크부(41)는 상기 토출유로(65)를 가로질러 폐쇄하는 판형으로 구비됨이 바람직하다. 그리고, 상기 가압부(42)는 상기 디스크부(41)의 일측에 구비되며 타단측(42a)으로 갈수록 협소화되는 형태로 구비될 수 있다.

이때, 상기 라이너부(10)의 내부 압력이 상기 기설정된 압력 이상인 경우 상기 가압부(42)가 상기 토출유로(65)의 타측 즉 상기 토출유로(65)의 외측 개구측으로 가압되며, 이때 상기 디스크부(41)는 상기 가압부(42)의 협소한 타단측(42a)에 가압 또는 타격된다. 상기 디스크부(41)가 상기 가압부(42)에 가압 또는 타격되면 파열 또는 변형됨에 따라 상기 토출유로(65)가 개방되며 이를 통해 상기 토출유로(65)를 통하여 상기 유체가 토출될 수 있다.

또는, 도 4b를 참조하면, 상기 압력감응형 안전장치(40B)는 차폐부(41B) 및 탄발지지부(42B)를 포함할 수 있다.

상기 차폐부(41B)는 상기 토출유로(65B)를 가로질러 폐쇄하는 판형으로 구비될 수 있다. 상기 차폐부(41B)에는 상기 차폐부(41B)가 상기 토출유로(65B)의 타측으로 가압시 상기 토출유로(65B)와 연통되는 연통부(41c)가 형성될 수 있다.

그리고, 상기 탄발지지부(42B)는 상기 차폐부(41B)의 타측에 구비되되 상기 라이너부(10)의 내부 압력이 기설정된 압력 범위에서 상기 차폐부(41B)를 상기 토출유로(65B)의 일측으로 가압하는 스프링 형태로 구비될 수 있다.

이때, 상기 탄발지지부(42B)의 탄발지지력은 상기 기설정된 압력 범위보다 크면서도 상기 기설정된 압력 범위 이상의 가압력보다 작은 힘일 수 있다. 즉, 상기 라이너부(10)의 내부 압력이 상기 기설정된 압력 이상인 경우 상기 탄발지지부(42B)가 압축되면서 상기 차폐부(41B)가 상기 토출유로(65B)의 타측으로 이동될 수 있으며, 상기 토출유로(65B)가 개방되어 상기 유체가 토출될 수 있다.

이러한 형태의 안전장치(40B)는 상기 토출유로(65B)를 통해 일정 이상의 유체가 토출되어 상기 라이너부(10)의 내부 압력이 상기 기설정된 압력 범위로 정상화될 수 있다. 그리고, 상기 유체가 토출되어 상기 라이너부(10)의 내부 압력이 상기 기설정된 압력 범위로 정상화되면 상기 탄발지지부(42B)의 탄발복원력을 통해 상기 차폐부(41B)가 상기 토출유로(65B)의 일측으로 가압될 수 있다. 이를 통해, 상기 토출유로(65B)가 다시 폐쇄될 수 있다.

이처럼, 본 발명은 상기 라이너부(10)의 상승된 내부 압력에 즉각적으로 파열 또는 변형되거나 이동되는 상기 압력감응형 안전장치(40,40B)를 통해 상기 압력 용기(100,100B)가 비정상적인 압력 범위에서 파열 또는 폭발하는 것을 방지할 수 있다.

이때, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 토출유로(64,65)는 상기 보스부(60)에 한쌍으로 구비되되, 상기 토출유로(64,65) 중 어느 하나에 상기 온도감응형 안전장치(30)가 구비되고 다른 하나의 상기 토출유로(64,65)에 상기 압력감응형 안전장치(40)가 구비됨이 바람직하다. 즉, 상기 보스부(60)에는 상기 온도감응형 안전장치(30)와 상기 압력감응형 안전장치(40)가 동시에 구비되되 상호 이격된 위치에 구비됨이 바람직하다.

따라서, 상기 압력 용기(100)는 상기 라이너부(10)의 내부 온도 및 내부 압력 중 적어도 하나가 기설정된 기준 이상인 경우 상기 토출유로(64,65)중 적어도 하나가 개방되도록 작동될 수 있다.

즉, 상기 라이너부(10)의 내부 온도가 상기 기설정된 온도 이상인 경우 상기 온도감응형 안전장치(30)를 통해 상기 라이너부(10)의 내부에 충진된 상기 유체가 토출되면서 상기 압력 용기(100)의 내부 압력이 안정화될 수 있다. 또는, 상기 라이너부(10)의 내부 압력이 상기 기설정된 압력 이상인 경우에는 상기 압력감응형 안전장치(40)를 통해 상기 라이너부(10)의 내부에 충진된 상기 유체가 토출되면서 상기 압력 용기(100)의 내부 압력이 상기 안정화될 수 있다.

이처럼 본 발명은 상기 압력 용기(100)의 내부 압력이 기설정된 압력 이상이 될 수 있는 과압 또는 고온 조건 중 어느 하나라도 만족하는 경우 작동됨으로써 상기 압력 용기(100)의 안전성이 현저히 향상될 수 있다.

이때, 상기 안전장치(50)는 상기 압력 용기(100)에 일체로 구비됨에 따라 별도의 압력제어수단 없이도 자체적으로 과압 문제가 해소되므로 안전성이 현저히 향상될 수 있다. 여기서, 상기 안전장치(50)는 각각이 독립된 부재로 구비되되 상기 보스부(60)에 형성되는 결합부에 실링 결합됨에 따라 실질적으로 상기 보스부(60)에 일체로 구비될 수 있다.

또한, 상기 안전장치(50)는 별도의 제어신호 또는 제어연산부를 통해 구동되는 것이 아니라 상기 라이너부(10)의 내부 압력 또는 내부 온도를 통해 파열, 변형 및 이동되는 단순한 구조로 구비될 수 있다. 이를 통해, 상기 압력 용기(100)의 생산 단가가 절감되므로 생산성 및 시장경제성이 현저히 향상될 수 있다.

이때, 이상인 경우 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: 라이너부 50: 안전장치
60: 보스부 61: 관통홀
64,65: 토출유로 70: 보스테일부
80: 복합커버부 100,100A,100B: 압력 용기

Claims

일측으로 갈수록 원주방향을 따라 반경 외측으로 확장되되, 중앙부에 관통홀이 관통 형성되고 상기 관통홀과 구분된 토출유로가 길이방향으로 일체로 형성된 보스부;
일단부가 상기 보스부의 확장된 일측 외곽을 감싸며 인서트 사출되어 밀폐 결합되고, 내부에 유체가 수용되도록 상기 관통홀 및 상기 토출유로와 연통되는 수용공간이 형성되는 고밀도 폴리머 소재의 라이너부;
상기 보스부 및 상기 라이너부의 외면을 감싸는 형태로 밀착 커버되는 복합재료 소재의 복합커버부; 및
상기 토출유로에 구비되되, 상기 수용공간에 압축 충진된 상기 유체가 기설정된 기준 이상으로 팽창 가능한 조건에서 배출되도록 상기 토출유로를 선택적으로 개방하는 안전장치를 포함하되,
상기 토출유로는 상기 수용공간 내부와 상기 보스부의 외부를 연통시키도록 상기 관통홀의 내주 및 상기 보스부의 외면 사이에 기설정된 두께로 형성된 몸체부를 길이방향으로 일체로 관통하여 적어도 하나 이상 형성되며,
상기 안전장치는 상기 라이너부의 내부 온도가 기설정된 온도 이상인 경우 상기 토출유로를 개방하는 온도감응형 안전장치와, 상기 라이너부의 내부 압력이 기설정된 압력 이상인 경우 상기 토출유로를 개방하는 압력감응형 안전장치 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 압력 용기.
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제 1 항에 있어서,
상기 온도감응형 안전장치는
상기 토출유로의 일측에 구비되어 선택적으로 폐쇄하는 밀폐부와,
상기 밀폐부의 타측에 구비되어 상기 밀폐부를 상기 토출유로의 일측으로 구속하되, 상기 라이너부의 내부 온도가 상기 기설정된 온도 이상으로 상승시 파열되는 기설정된 부피를 갖는 중공형 비드 형태의 구속부를 포함함을 특징으로 하는 압력 용기.
제 1 항에 있어서,
상기 온도감응형 안전장치는
상기 토출유로를 폐쇄하는 디스크형으로 구비되되, 상기 라이너부의 내부 온도가 상기 기설정된 온도 이상으로 상승시 용융되어 상기 토출유로를 개방하도록 녹는점이 상기 기설정된 온도 이하인 용융합금으로 구비됨을 특징으로 하는 압력 용기.
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제 1 항에 있어서,
상기 압력감응형 안전장치는
상기 토출유로를 가로질러 폐쇄하는 디스크부와;
상기 라이너부의 내부 압력이 상기 기설정된 압력 이상인 경우 상기 디스크부가 파열되도록 상기 디스크부를 가압하는 가압부를 포함함을 특징으로 하는 압력 용기.
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