KR102777112B1 - 투과도가 감소된 중합체 라이너 기반의 가스 실린더, 이를 구비한 차량 및 차량을 구동하는 시스템 - Google Patents

투과도가 감소된 중합체 라이너 기반의 가스 실린더, 이를 구비한 차량 및 차량을 구동하는 시스템 Download PDF

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더스틴 조셉 존
채드 앨빈 씨더버그
데이비드 닐 모건
존 데이비드 매킨슨
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어질러티 퓨엘 시스템즈 엘엘씨
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Abstract

가압 가스를 수용하기 위한 가스 실린더 조립체가 개시된다. 가스 실린더 조립체는 중합체 라이너 및 저-투과도 장벽 층을 갖는다. 중합체 라이너는 제1 단부 부분, 제2 단부 부분, 및 중앙 본체를 포함한다. 중앙 본체는, 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된, 외부 표면 및 내부 표면을 포함한다. 가스 실린더 조립체는 중앙 본체 위에 권취된 보강 구조물을 포함한다. 가스 실린더 조립체는 보강 구조물과 중앙 본체 사이에 개재된 금속 호일을 더 포함한다. 금속 호일은 중합체 라이너의 내용물의 투과를 감소시키도록 구성된다.

Description

투과도가 감소된 중합체 라이너 기반의 가스 실린더, 이를 구비한 차량 및 차량을 구동하는 시스템
우선권 출원의 참조로서의 포함
본원과 함께 제출된 출원 정보서(Application Data Sheet)에서 식별된 외국 또는 국내 우선권 주장에 대한 임의 및 모든 출원이 미국 37 C.F.R. §1.57 하에서 본원에 참조로서 포함된다.
본 개시 내용은 가스 실린더 조립체를 통한 가스의 투과를 감소시키도록 구성된 장벽 층을 갖는 가스 실린더 조립체에 관한 것이다.
압축 천연 가스(CNG)용 연료 탱크가 4가지 상이한 유형으로 분류될 수 있다. 제1 유형(유형 1)의 CNG 탱크는 전체-금속 탱크이다. 알루미늄 또는 다른 금속으로 제조된 전체-금속 탱크는 저렴하나, 무겁고 부식된다. 제2 유형(유형 2)의 CNG 탱크는, 금속 라이너 및 복합체 또는 금속 후프(hoop)의 보강 랩핑(reinforcement wrapping)을 포함하는 탱크이다. 유형 2 탱크는 유형 1 탱크보다 가벼우나 여전히 부식된다. 제3 유형(유형 3)의 CNG 탱크는, 복합체 또는 섬유 수지에 의해서 완전히 랩핑된 금속 라이너를 포함하는 탱크이다. 유형 3 탱크는 부식되지 않으나, 고가이다. 제4 유형(유형 4)의 CNG 탱크는, 섬유 랩핑을 갖는 중합체 라이너를 포함하는 탱크이다. 유형 4 탱크는 부식되지 않고 유형 3 탱크보다 저 비용이고, 저장될 수 있는 CNG의 부피와 관련하여 가장 가볍다. 따라서, 유형 4 탱크는 대형 차량을 위한 연료 탱크에 보다 적합하다. 유형 4 탱크는 금속 라이너를 갖는 탱크보다 더 높은 연료 가스의 투과도가 문제이다.
본 발명의 양태는, 중합체 라이너 및 저-투과도 층 또는 장벽 층을 갖는 가스 실린더를 제공한다. 본 발명의 다른 양태는, 중합체 라이너 위에 배치된 저-투과도 층 또는 장벽 층을 갖는 가스 실린더 조립체를 생산하는 방법을 제공한다.
일 실시형태에서, 가압 가스(기체 연료)를 수용하기 위한 가스 실린더가 제공된다. 가스 실린더는, 제1 단부 부분, 제2 단부 부분, 및 중앙 본체를 포함하는 내부 압력 외장을 포함한다. 중앙 본체는 내부 압력 외장의 제1 단부 부분과 커플링된 제1 단부, 및 내부 압력 외장의 제2 단부 부분과 커플링된 제2 단부를 갖는다. 중앙 본체는, 제1 단부와 제2 단부 사이에 배치된, 외부 표면 및 내부 표면을 포함한다. 제1 단부 부분, 제2 단부 부분, 및 중앙 본체는 연료를 저장하기 위한 폐쇄된 공동을 형성한다. 중앙 본체의 내부 표면은 내부 압력 외장의 최내측 표면의 적어도 일부를 형성한다. 내부 표면과 외부 표면 사이의 중앙 본체는 균질한 재료의 연속적인 확장체이다. 가스 실린더는 중앙 본체 위에 배치된, 예를 들어 권취된 보강 구조물을 포함한다. 가스 실린더는 보강 구조물과 중앙 본체 사이에 개재된 금속 호일을 더 포함한다. 금속 호일은 내부 압력 용기의 내용물의 투과를 감소시키도록 구성된다.
일부 실시형태에서, 금속 호일은 두께가 0.001 인치 초과인 알루미늄 호일이다. 일부 실시형태에서, 금속 호일은 두께가 0.0005 인치 내지 0.05 인치 범위인 알루미늄 호일이다. 이러한 두께 범위의 금속 호일은 투과에 대한 장벽을 제공하고, 어려움 없이 도포될 수 있다. 일부 실시형태는 중앙 본체 위에 층, 예를 들어 금속 호일을 드레이핑(draping) 할 수 있도록 구성된다. 금속 호일은 드레이프 가능 층일 수 있다. 금속 호일은 중앙 본체에 걸쳐 그리고 그 바로 위에서 드레이프될 수 있다. 금속 호일은 드레이프된 호일과 중앙 본체 사이에 배치된 층 또는 구조물 상으로 드레이프될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 드레이프 가능 층은, 그러한 층이 도포되는 표면에 용이하게 일치될 수 있는 시트 층이다. 또한, 이러한 범위 내의 금속 호일은, 그러한 금속 호일이 통합되는 가스 실린더의 중량을 크게 증가시키지 않는다.
일부 실시형태에서, 가스 실린더는 금속 호일과 중앙 본체 사이에 개재된 접착 층을 더 포함한다.
일부 실시형태에서, 금속 호일은 중합체 층을 포함하는 금속 호일 구조물의 일부를 포함한다. 금속 호일 구조물의 중합체 층은, 그러한 중합체 층이 금속 호일과 중앙 본체 사이에 개재되도록, 금속 호일의 측면 상에 배치된다. 다른 실시형태에서, 금속 호일 구조물의 중합체 층은, 금속 호일이 중합체 층과 중앙 본체 사이에 개재되도록, 금속 호일의 측면 상에 배치된다. 금속 호일은 2개의 중합체 층들 사이에 배치될 수 있다. 중합체 층은 코팅 프로세스에 의해서 금속 호일에 도포될 수 있다. 금속 호일은 표면 처리될 수 있다. 이들은, 내구성을 개선할 수 있는, 전기 절연을 제공할 수 있는, 또는 금속 호일을 부식으로부터 보호할 수 있는 프로세스의 예이다.
일부 실시형태에서, 중앙 본체가 원통형 본체를 포함한다. 제1 단부 부분은 원통형 본체의 일 단부와 커플링된 반구형 부재를 포함할 수 있다. 금속 호일은 원통형 본체 위에 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 금속 호일은 원통형 본체 위에 배치되고, 반구형 부재로부터 이격된 원주방향 단부를 갖는다. 일부 경우에, 금속 호일은, 내부 압력 외장의 반구형 부재 사이에 길이방향으로 배치된, 예를 들어 그로부터 이격된 하나 이상의 길이방향 단부를 갖는 투과 장벽 층의 일부이다. 일부 경우에, 금속 호일은, 중앙 본체의 제1 단부와 제2 단부 사이에만 배치되는 투과 장벽 층의 일부이다.
일부 실시형태에서, 금속 호일은 라미네이트 구조물로 배치되고 중앙 본체 주위에 권취된다. 일부 실시형태에서, 금속 호일은 중앙 본체를 중심으로 원주방향으로 권취된다.
본 개시 내용의 다른 양태에서, 압력 용기 조립체가 내부 중합체 라이너를 갖는다. 내부 중합체 라이너는 중앙 부분 및 중앙 부분의 각각의 단부 상의 돔 단부 부분을 갖는다. 중앙 부분은 내부 표면, 외부 표면, 및 내부 표면과 외부 표면 사이에 배치된 벽을 갖는다. 압력 용기 조립체는 중앙 부분 위에 그리고, 일부 경우에, 중앙 부분의 적어도 하나의 단부 상의 돔 단부 부분 상에 배치된 투과 장벽 층을 더 포함한다. 일부 경우에, 압력 용기 조립체는, 중앙 부분 위에 배치되고 중앙 부분의 하나 이상의 단부 상의 돔 단부 부분 위에는 배치되지 않는 투과 장벽 층을 포함한다. 압력 용기 조립체는 투과 장벽 위에 배치된 가요성 리본 재료를 포함하는 보강 층을 더 포함한다.
일부 실시형태에서, 투과 장벽 층은, 중앙 부분의 외부 표면 위에 그리고 돔 단부 부분의 각각의 외부 표면 상에 배치된 금속 층을 포함한다.
일부 실시형태에서, 투과 장벽 층은, 중앙 부분의 외부 표면 위에 배치되는 중첩 길이방향 연부를 갖는, 금속 시트, 예를 들어 필름을 포함한다. 금속 호일은 일부 실시형태에서 돔 단부 부분의 각각의 외부 표면 상에 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 투과 장벽 층은, 중앙 부분의 외부 표면 위에 배치된 EVOH를 포함하는 중합체 층을 포함한다. EVOH를 포함하는 층은 일부 실시형태에서 돔 단부 부분의 각각의 외부 표면 상에 배치될 수 있다.
일부 실시형태에서, 투과 장벽 층은 중앙 부분 위에 배치된 제1 구성부, 및 돔 단부 부분의 하나 또는 각각의 외부 표면 위에 배치된 제2 구성부를 포함한다. 제2 구성부는 제1 구성부와 상이할 수 있다.
일부 실시형태에서, 투과 장벽 층은 내부 중합체 라이너의 중앙 부분 위에 배치된 세장형 스트립을 포함한다. 스트립은 투과 장벽 층의 길이방향 축과 정렬된 길이방향 축을 갖는다. 스트립은 투과 장벽 층 주위에 원주방향으로 배치된 길이방향 축을 가질 수 있다. 스트립은 금속 층, 그리고 선택적으로 금속 층의 하나 이상의 측면 상의 하나 이상의 중합체 층을 포함할 수 있다. 접착제가, 스트립이 라이너 또는 내부 압력 외장에 도포되기 전에 또는 후에 스트립의 하나 이상의 측면 상에 제공될 수 있다.
일부 실시형태에서, 투과 장벽 층은, 중합체 라이너 또는 내부 압력 외장의 외측부 표면과 접촉되는 복수의 세장형 스트립을 포함한다.
다른 실시형태에서, 가스 실린더를 생산하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 (1) 내부 원주방향 표면 및 외부 원주방향 표면을 포함하는 중합체 실린더를 제공하는 단계로서, 내부 원주방향 표면은 가스 실린더의 최내측 표면의 적어도 일부를 제공하는, 단계, (2) 외부 원주방향 표면 위에 투과 장벽을 형성하는 단계로서, 투과 장벽은, 예를 들어 0.0002 인치를 초과하는, 투과를 제한하기에 충분한 두께를 가지는, 단계, (3) 제1 개구부를 가지는 제1 돔-형상 부재 및 제2 개구부를 가지는 제2 돔-형상 부재를 제공하는 단계, (4) 제1 돔-형상 부재를 중합체 실린더의 제1 단부에 고정하고 제2 돔-형상 부재를 중합체 실린더의 제2 단부에 고정하여, 투과 장벽 층에 의해서 형성된 외부 표면을 갖는 중앙 부분을 가지는 저-투과 용기를 획득하는 단계, 및 (5) 투과 장벽 층 위에 보강 부재의 하나 이상의 스트립을 권취하여 가스 실린더의 외부 쉘(outer shell)을 형성하는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, 투과 장벽 층을 형성하는 단계는 하나 이상의 호일을 외부 원주방향 표면 위에 랩핑하는 단계를 포함한다. 금속 호일을 0.0005 인치 내지 0.05 인치 범위의 두께를 갖는다. 금속 호일은 외부 원주방향 표면 위에 원주방향으로 랩핑될 수 있다.
일부 실시형태에서, 투과 장벽 층을 형성하는 단계는 증착 프로세스에 의해서 금속 층을 침착시키는 단계를 포함한다. 특정 실시형태에서, 투과 장벽 층을 형성하는 단계는 중합체 실린더의 외부 표면 위에 금속-코팅된 필름의 스트립을 길이방향으로 도포하는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, 투과 장벽 층은 제1 투과 장벽 층이고, 가스 실린더를 생산하는 방법은 제2 투과 장벽 층을 제1 돔 부분 및/또는 제2 돔 부분 상에 배치하는 단계를 더 포함한다. 제2 투과 장벽 층은 제1 투과 장벽 층과 상이한 구성을 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 가스 실린더 조립체는, 내부 표면 및 외부 표면을 포함하는 내부 중합체 라이너, 라이너의 내부 표면 또는 외부 표면 위에 배치된 금속 호일 구조물을 포함한다. 가스 실린더 조립체는, 내부 중합체 라이너 및 금속 호일 구조물 위에 배치 또는 감겨진 가요성 리본 재료를 포함하는 보강 층을 더 포함한다. 일부 실시형태에서, 가요성 리본 재료를 포함하는 보강 층은 금속 호일 구조물 상에 직접적으로 배치될 수 있다. 특정 실시형태에서, 내부 중합체 라이너는 라이너의 내부 표면과 외부 표면 사이에 배치된 단일 재료의 단일 층을 포함한다.
단지 예시적인 목적을 위해 첨부되는 개략적인 도면과 함께 읽을 때, 본 발명의 특징이 이하의 상세한 설명으로부터 이해될 수 있을 것이다. 도면은 이하의 도면을 포함한다:
도 1은 측면-장착 연료 시스템에 통합된 일 실시형태에 따른 가스 실린더 조립체를 가지는 차량을 도시한다.
도 2는 일 실시예에 따른 가스 실린더 조립체의 측면도이다.
도 3은 단면 3-3에서 취한 도 2의 가스 실린더 조립체의 횡단면도이다.
도 4는 도 2의 탱크 가스 실린더 조립체의 중앙 부분의 구조를 도시하는 도 3의 상세부 4-4의 확대도이다.
도 5는 도 2의 탱크 가스 실린더 조립체의 단부 부분의 구조를 도시하는 도 3의 상세부 5-5의 확대도이다.
도 6은 일 실시형태에 따른 가스 실린더 조립체의 내부 압력 외장을 도시한다.
도 7은 단면 7-7에서 취한 도 6의 내부 압력 외장의 횡단면도이다.
도 8은 도 6의 내부 압력 외장 위에 배치된 장벽 층을 포함하는 조립체의 횡단면도이다.
도 9는 도 8의 조립체의 상세부 9를 도시하는 확대도이다.
도 10은 도 6의 내부 압력 외장 주위에 원주방향으로 권취되거나 랩핑된 스트립 또는 스트립들의 형태의 장벽 층 재료를 가지는 가스 실린더 조립체의 실시형태를 도시하고, 또한 스트립의 길이방향 축이 전반적으로 내부 압력 외장의 길이방향에 대해서 횡방향으로 배치되도록 스트립 또는 스트립들을 랩핑 또는 권취하는 프로세스를 도시한다.
도 11은 가스 실린더의 중앙 부분의, 도 4와 유사한, 부분 확대 횡단면도이고, 일 실시형태에 따른 투과 장벽 구조물의 층을 또한 도시한다.
도 12는, 일 실시형태에 따라 스트립의 길이방향 축이 내부 압력 외장의 길이방향으로 정렬된, 장벽 층 재료의 스트립을 도 6의 내부 압력 외장 위에 부착하는 프로세스를 도시한다.
도 13은, 예를 들어 도 12와 관련하여 도시된 프로세스를 반복하는 것에 의해서, 다수의 장벽 층 재료의 스트립으로 형성된 투과 장벽을 가지는 가스 실린더 조립체를 도시한다.
도 14는 도 6의 내부 압력 외장의 중앙 부분위에 랩핑된 시트, 예를 들어 장벽 재료의 필름을 가지는 가스 실린더 조립체의 일 실시형태를 도시한다.
도 15는 도 14에 도시된 라인 15-15을 따라서 취한 횡단면도이다.
도 16은 도 15의 상세부 16의 확대도이다.
도 17은 일 실시형태에 따른 도 6의 내부 압력 외장의 중앙 부분 및 하나 이상의 단부 부분 위에서 동일한 구성의 장벽 층을 갖는 가스 실린더 조립체를 도시한다.
도 18은 일 실시형태에 따른 도 6의 내부 압력 외장의 중앙 부분, 및 단부 부분들 중 하나 또는 둘 모두의 위에서 상이한 장벽 층의 구성을 갖는 가스 실린더 조립체를 도시한다.
본 설명은 여러 실시형태의 특정 상세 내용을 기술하고 있지만, 그러한 설명은 단지 예시적인 것에 불과하고 어떠한 방식으로도 제한적인 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 당업자에 의해서 이루어질 수 있는 그러한 실시형태 및 그에 대한 수정의 다양한 적용은 본원에서 설명된 전반적인 개념에 또한 포함된다. 본원에서 설명된 각각의 그리고 모든 특징, 및 그러한 특징의 둘 이상의 각각의 그리고 모든 조합은, 그러한 조합 내의 특징들이 서로 모순되지 않는다면, 본 발명의 범위 내에 포함된다.
본원은 신규한 가스 실린더 조립체 및 가스 실린더 조립체를 생산하는 방법을 개시한다. 본원에서 사용된 바와 같이, "실린더"라는 용어는 가스를 저장하기 위해서 이용될 수 있는 저장 탱크, 압력 용기, 및 다른 컨테이너를 포함하고, 정확한 실린더와 같은 특정 형상으로 및/또는 횡단면이 일정하거나 변동 없는 원형 형상을 가지는 것으로 반드시 제한되는 것은 아니다. 도 1은, 실시형태에 따른 차량(10)에 설치된 가스 실린더 조립체(100)를 포함하는 연료 시스템(90)을 도시한다. 가스 실린더 조립체(100)는 차량(10)의 엔진 또는 임의의 다른 동력 생성 시스템과 유체 연통되고 그에 연료를 공급한다. 여러 실시형태에서, 차량(10)은 승용차, 웨건, 밴, 버스, 다인승 차량, 트럭, 트랙터 트레일러 트럭, 쓰레기 트럭과 같은 대형 차량, 또는 임의의 다른 차량일 수 있다. 여러 실시형태에서, 가스 실린더 조립체(100)는 선박, 항공기, 및 이동 가능한 또는 정지적인 연료 충전소에서의 사용을 위해서 구성된다. 도시된 연료 시스템(90)은, 하나의 가스 실린더(연료 탱크)가 하우징 내에 배치되는, 측면-장착형 시스템이다. 본원에서 개시된 가스 실린더 조립체(100)는, 차량의 캡 뒤에, 지붕 상에 배치되도록 구성될 수 있고/있거나 차량의 테일게이트에 장착될 수 있는 하나 초과의 가스 실린더 조립체를 갖는 연료 시스템에서 이용될 수 있다.
가스 실린더 조립체의 구조
도 2 및 도 3은, 가스 실린더 조립체(100)가 중앙 부분(200) 및 2개의 단부 부분(210, 220)을 포함한다는 것을 도시한다. 중앙 부분(200)은 원통형 관형 형상일 수 있다. 다른 실시형태에서, 중앙 부분은 실런더 이외의 형상이다. 일부 실시형태에서, 2개의 단부 부분(210, 220)의 각각은 도 2에 도시된 바와 같은 돔 구조물(232, 233)을 포함한다. 특정 실시형태에서, 2개의 단부 부분은 서로 대칭적이다. 돔 구조물(232, 233)은 적어도 그 단부 부분에서 일반적으로 반구형일 수 있다. 특정 실시형태에서, 2개의 단부 부분(210, 220)이 상이한 형상들을 가지며, 그에 따라 가스 실린더 조립체(100)는 비대칭적인 형상이 된다.
일부 실시형태에서, 가스 실린더 조립체(100)는, 가스 실린더 조립체(100)의 내부 부피의 유입구 및/또는 배출구를 제공하는 적어도 하나의 목부(neck)(142, 143)(예를 들어, 보스의 길이방향 돌출부)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 가스 실린더 조립체(100)는 단부 부분(210, 220)의 모두에 형성된 목부(142, 143)를 포함한다. 특정 실시형태에서, 목부는 2개의 단부 부분(210, 220) 중 단지 하나에만 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 목부(142, 143)는, 종종 가스 실린더 조립체(100)의 내부 라이너 조립체 또는 단순히 라이너로 지칭되는, 내부 압력 외장(120)의 제1 단부 부분(124)을 통해서 형성된, 보스로 종종 지칭되는, 금속 구조물의 일부일 수 있다. 내부 압력 외장(120)은 도 6 및 도 7과 관련하여 이하에서 설명된다.
목부(142, 143)가 금속 구조물로 제조될 수 있지만, 목부(142, 143)는 하나 이상의 다른 재료로 제조될 수 있다. 특정 실시형태에서, 목부(142, 143)는 내부 압력 외장(120)을 위해서 사용되지 않은 하나 이상의 재료를 이용하여 형성된다. 특정 실시형태에서, 목부(142)는 내부 압력 외장(120)와 동일한 재료로 제조된다.
도 3 및 도 4는, 가스 실린더 조립체(100)가, 구분된 기능들을 위해서 제공된 다수의 층을 포함할 수 있다는 것을 도시한다. 앞서 주목한 바와 같이 그리고 이하에서 더 완전히 설명되는 바와 같이, 자체적으로 조립체일 수 있는 내부 압력 외장(120)이, 연료를 수용하기 위한 내부 공간(300)(폐쇄된 공동)을 일차적으로 형성할 수 있다. 보강 구조물(110)(예를 들어, 외부 쉘)이 내부 압력 외장(120) 위에 배치되어 부가적인 강도를 가스 실린더 조립체(100)에 제공한다. 보강 구조물(110)에 의해서 제공된 강도는 (도 4에서 화살표로 표시된 바와 같이) 탱크 조립체가 가압될 때 가스 실린더 조립체(100)를 지지한다. 도 4는, 탱크 가스 실린더 조립체(100)의 중앙 부분(200)이 추가적인 층상형 구조물을 가질 수 있다는 것을 보여 준다.
도 4에 도시된 영역 내에서, 내부 압력 외장(120)의 중앙 본체(126)는 층상형 구조물의 최내측 층이다. 중앙 본체(126)의 내부 표면(129)은 가스 실린더 조립체(100)의 내부 공간(300)의 적어도 일부를 형성한다.
일부 실시형태에서, 내부 압력 외장(120)의 중앙 본체(126) 및 돔 단부 부분(돔 구조물)(162, 163)은 하나 이상의 중합체 재료를 이용하여 구성된다. 하나 이상의 중합체 재료는 특정 실시형태에서 나일론, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 프로필렌 디엔 삼원공중합체(EDPM), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 및 폴리케톤(POK)으로부터 선택될 수 있다. 내부 압력 외장(내부 라이너)(120)을 구축하기 위한 프로세스가 도 6 및 도 7과 관련하여 이하에서 설명될 것이다.
일부 실시형태에서, 도 4에 도시된 영역에서, 내부 압력 외장(120)의 중앙 본체(126)는 0.01, 0.02, 0.03, 0.05, 0.08, 0.09, 0.1, 0.12, 0.13, 0.15, 0.18, 0.19, 0.2, 0.21, 0.23, 0.25, 0.28, 0.29, 0.30 인치의 두께를 갖는다. 일부 실시형태에서, 중앙 본체(126)는 선행 문장에 나열된 숫자로부터 선택된 임의의 2개의 숫자에 의해서 형성된 범위 내의 두께를 가지며, 그에 따라 중앙 본체(126)는 추가적인 프로세싱을 위해서(예를 들어, 본체(126) 위의 탄소 섬유 재료의 권취에서 인가되는 압축 하중을 지지하는데 있어서) 충분히 견고하다. 다른 실시형태에서, 중앙 본체(126)는 0.30 인치 초과의 두께를 갖는다. 다른 실시형태에서, 중앙 본체(126)는 0.01 인치 미만의 두께를 갖는다. 일부 실시형태에서, 중앙 본체(126)는, 나일론으로 제조될 때, 약 0.10 인치 이상의 두께를 갖는다. 일부 실시형태에서, 중앙 본체(126)는, HDPE로 제조될 때, 약 0.18 인치 이상의 두께를 갖는다.
내부 압력 외장(120)의 중앙 본체(126) 위에, 투과 장벽 층(134)이 배치되어, 내부 공간(300)으로부터 가스 실린더 조립체(100)의 중앙 부분(200)을 통한 연료 침투를 감소시킨다. 실시형태에서, 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 중앙 부분(200) 이외의 가스 실린더 조립체(100)의 일부가 동일한 또는 유사한 층상형 구조물을 가질 수 있다. 예를 들어, 단부 부분(210, 220)이, 적어도 부분적으로, 유사한 층상형 구조물을 가질 수 있다.
도 3 및 도 4는, 일부 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)이 내부 압력 외장(120)과 보강 구조물(110) 사이에 개재된 것을 도시한다. 투과 장벽 층(134)은 내부 압력 외장(120)의 중앙 본체(126)(예를 들어, 그 외부 표면(127)에 바로 인접하여 그와 접촉될 수 있다. 다른 실시형태에서, 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 하나 이상의 부가적인 층이 투과 장벽 층(134)과 중앙 본체(126) 사이에 개재될 수 있다. 특정 실시형태에서, 투과 장벽 층은 중앙 본체(126)의 내부 표면(129)에 또는 그 위에 배치될 수 있다.
특정 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)은 외부 보강 구조물(110)에 바로 인접하여 그에 접촉된다. 투과 장벽 층(134)은 중앙 본체(126)의 외부 표면(127) 및 외부 보강 구조물(110)의 내부 표면 모두에 바로 인접하여 그들과 접촉될 수 있다. 다른 실시형태에서, 하나 이상의 부가적인 층이 투과 장벽 층(134)과 외부 보강 구조물(110) 사이에 개재될 수 있다.
일부 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)은 하나 이상의 저-투과도 장벽 재료를 포함한다. 하나 이상의 저투과 장벽 재료는, 특정 실시형태에서, 금속(예를 들어, 알루미늄, 텅스텐, 스테인리스 강), 금속 합금, 금속 화합물(예를 들어, 산화알루미늄, 티타늄), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC), 에틸렌 비닐 알코올(EVOH), 폴리아미드 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 선택될 수 있다. 특정 실시형태에서, 호일은, 가스에 대해서 불투과성인 금속의 균질한 연속적인 층을 제공하도록 구성될 수 있는 임의의 금속일 수 있다. 더 바람직한 재료는 또한 중량이 가볍고 비용이 저렴할 것이다. 알루미늄 호일이 하나의 바람직한 예이다. 내부 압력 외장(120) 위에 투과 장벽 층(134)을 배치하기 위한 프로세스가 도 8 내지 도 18과 관련하여 이하에서 설명될 것이다.
일부 실시형태에서, 도 4에 도시된 영역에서, 투과 장벽 층(134)은 0.0001, 0.0002, 0.0003, 0.0004, 0.0005, 0.0006, 0.0007, 0.0008, 0.0009, 0.001, 0.002, 0.003, 0.005, 0.009, 0.01, 0.02, 0.05, 0.09, 0.1 인치의 두께를 갖는다. 일부 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)은 선행 문장에 나열된 숫자로부터 선택된 임의의 2개의 숫자에 의해서 형성된 범위 내의 두께를 갖는다. 다른 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)은 0.1 인치 초과의 두께를 갖는다. 다른 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)은 0.0001 인치 미만의 두께를 갖는다.
일부 실시형태에서, 도 4에 도시된 영역에서, 투과 장벽 층(134)은, 두께가 0.0001, 0.0002, 0.0003, 0.0004, 0.0005, 0.0006, 0.0007, 0.0008, 0.0009, 0.001, 0.002, 0.003, 0.005, 0.009, 0.01, 0.02, 0.05, 0.09, 0.1 인치인 금속 호일 층을 포함한다. 일부 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)은 선행 문장에 나열된 숫자로부터 선택된 임의의 2개의 숫자에 의해서 형성된 범위 내의 두께를 갖는다. 다른 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)은 0.1 인치 초과의 두께를 갖는다. 다른 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)은 0.0001 인치 미만의 두께를 갖는다. 투과 장벽 층(134)은 내측에 배치된 구조물 위를 드레이핑 할 수 있게 구성될 수 있다. 투과 장벽 층은, 드레이프 가능 금속 호일일 수 있다. 투과 장벽 층(134)은 중앙 본체(126) 위에 그리고 직접적으로 중앙 본체(126) 상에 드레이프될 수 있다. 금속 호일로서 구성되는 경우에, 금속 표면이 중앙 본체(126) 상에 직접적으로 위치되도록 또는 덮인 호일과 중앙 본체 사이에 배치된 구조물 상에 직접적으로 위치되도록, 장벽 층(134)이 드레이프될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 드레이프 가능 층은, 그러한 층이 도포되는 표면에 용이하게 일치될 수 있는 시트 층이다.
일부 실시형태에서, 금속 호일 층은, 0.001 인치보다 얇을 때, 그 제조 또는 핸들링 프로세스 중에, 작은 핀홀에 취약할 수 있다. 금속 호일 층의 핀홀은 연료 가스의 투과도를 높일 수 있다. 따라서, 일부 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)을 제공하는데 있어서, 금속 호일의 핀홀을 막기 위해서 부가적인 코팅이 도포될 수 있다.
일부 실시형태에서, 도 4에 도시된 영역에서, 보강 구조물(110)은 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.2, 1.5 또는 2.0 인치의 두께를 갖는다. 일부 실시형태에서, 보강 구조물(110)은 선행 문장에 나열된 숫자로부터 선택된 임의의 2개의 숫자에 의해서 형성된 범위 내의 두께를 갖는다. 다른 실시형태에서, 보강 구조물(110)은 2.0 인치 초과의 두께를 갖는다. 다른 실시형태에서, 보강 구조물(110)은 0.5 인치 미만의 두께를 갖는다.
일부 실시형태에서, 도 4에 도시된 영역에서, 투과 장벽 층(134)은, 중앙 본체(126)의 두께보다 실질적으로 더 얇은 두께를 갖는다. 투과 장벽 층(134)이 금속 호일을 포함하고 중앙 본체(126)의 밀도보다 높은 밀도를 가질 때, 가스 실린더 조립체의 총 중량을 줄이기 위해서, 더 얇은 투과 장벽을 가지는 것이 유리할 수 있다. 일부 실시형태에서, 투과 장벽(134)은 중앙 본체(126) 두께의 0.1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28 또는 30%의 두께를 갖는다. 일부 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)은, 중앙 본체(126)의 두께의 백분율로 표현된, 선행 문장에 나열된 숫자로부터 선택된 임의의 2개의 숫자에 의해서 형성된 범위 내의 두께를 갖는다. 다른 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)은 중앙 본체(126)의 두께의 30% 초과의 두께를 갖는다. 다른 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)은 중앙 본체(126)의 두께의 0.1% 미만의 두께를 갖는다.
일부 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)이 가스 실린더 조립체(100)의 총 중량을 상당히 증가시키지 않기 때문에, 가스 실린더 조립체(100)는, 유형 4 CNG 탱크와 유사한 단위 수용 부피 당 중량(0.3 내지 0.45 kg/L)을 유지하면서, 유형 4 CNG 탱크보다 양호한(낮은) 투과도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 가스 실린더 조립체(100)는 0.1, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4 또는 0.45 kg/L의 단위 수용 부피 당 중량을 갖는다. 일부 실시형태에서, 가스 실린더 조립체(100)는 선행 문장에 나열된 숫자로부터 선택된 임의의 2개의 숫자에 의해서 형성된 단위 수용 부피 당 중량을 갖는다. 일부 실시형태에서, 가스 실린더 조립체(100)는 0.1 kg/L 미만의 단위 수용 부피 당 중량을 갖는다. 일부 실시형태에서, 가스 실린더 조립체(100)는 0.45 kg/L 초과의 단위 수용 부피 당 중량을 갖는다.
일부 실시형태에서, 보강 구조물(110)은 복합 재료를 이용하여 구성된다. 특정 실시형태에서, 보강 구조물(110)은 섬유-보강 복합 재료(예를 들어, 탄소-섬유 보강 중합체 수지)의 층을 포함한다. 특정 실시형태에서, 전술한 복합 재료 이외의 재료를 이용하여 보강 구조물(110)을 형성할 수 있다.
도 5는, 탱크 가스 실린더 조립체(100)의 단부 부분(210)이 층상형 구조물을 가질 수 있다는 것을 보여 준다. 내부 압력 외장(120)의 제1 단부 부분(124)이 가스 실린더 조립체의 단부 부분(210) 내에 제공된다. 내부 압력 외장(120)의 제1 단부 부분(124)은 제1 돔 단부 부분(돔 구조물)(162) 및 목 부분(142)을 포함하는 제1 보스(144)의 조립체를 포함한다. 조합된 제1 돔 단부 부분(162) 및 제1 보스(144)는 단부 부분(210)의 최내측 부분을 제공하고, 가스 실린더 조립체(100)의 내부 공간(300)의 적어도 일부를 형성한다.
도 2 내지 도 5는, 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)은 보스(144)까지(그러나 포함하지는 않는다) 제1 단부 부분(210) 내의 제1 돔 단부 부분(162)의 전체 위에 배치된다. 일부 실시형태에서, 투과 장벽(134)은 내부 라이너(124)와 보스(144) 사이의 경계 위에서 연장되고, 또한 보스(144) 위에서 연장될 수 있다. 특정 실시형태에서, 투과 장벽(134)은 내부 라이너(124)와 보스(144) 사이의 경계(150) 위에서 연장되지 않는다. 다른 실시형태에서, 투과 장벽(134)은 경계(150) 위에서 연장되어 보스(144)의 적어도 일부를 덮는다.
가스 실린더 조립체의 생산 방법
일부 실시형태에서, 가스 실린더 조립체(100)를 생산하는 방법은: (1) 도 6의 내부 압력 외장(120)을 형성하는 단계, (2) 내부 압력 외장(120)의 적어도 일부 위에 또는 그 내측 표면의 적어도 일부 상에 투과 장벽 층(134)을 형성하여 도 8의 중간 조립체(130)를 형성하는 단계, 및 (3) 그 후에 보강 구조물(110)을 투과 장벽 층(134) 위에 형성하는 단계를 포함한다.
일부 실시형태에서, 내부 압력 외장(120)의 중앙 본체(126)는, 원통형 관을 형성하는 것에 의해서, 예를 들어 중합체 시트를 원통형 관형 본체로 롤링하는 것에 의해서 생산될 수 있다. 다른 실시형태에서 중앙 본체(126)는 사출 몰딩 및 압출을 포함하는 다른 프로세스를 이용하여 생산될 수 있다.
일부 실시형태에서, 내부 압력 외장(120)의 제1 단부 부분(124)은 (a) 사출 몰딩 프로세스를 이용하여 중합체 재료로 제1 돔 형상 부재(162)를 형성하는 단계, (b) 제1 돔 형상 부재를 통해서 중앙 홀을 형성하여 제1 돔 단부 부분(162)을 형성하는 단계, 및 (c) 보스(144)를 중앙 홀을 통해서 제1 돔 단부 부분(162)에 커플링시키는 단계에 의해서 제조된다. 제2 돔 형상 부재(163) 및 제2 단부 부분(125)은 동일하거나 유사한 층상화된 프로세스를 이용하여 제조된다.
특정 실시형태에서, 제1 돔 형상 부재를 형성하는 단계 및 중앙 홀을 형성하는 단계가 하나의 사출 몰딩 프로세스에서 동시에 이루어질 수 있다. 일부 실시형태에서, 사출 몰딩 이외의 프로세스를 이용하여 제1 돔 형상 부재(162)를 구축할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 돔 형상 부재(162)는 관통하는 중앙 개구부를 갖는 반구형 부재이다.
중앙 본체(126) 및 단부 부분(124, 125)이 생산된 후에, 내부 압력 외장(120)을 형성하기 위해서, 중앙 본체(126)의 제1 단부(181)가 제1 단부 부분(124)과 커플링되고 중앙 본체(126)의 제2 단부(183)가 제2 단부 부분(125)과 커플링된다. 특정 실시형태에서, 용접 프로세스를 이용하여 중앙 본체(126) 및 단부 부분(124, 125)을 커플링시킬 수 있고, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 중앙 본체(126)와 2개의 단부 부분(124, 125) 사이의 경계를 따라 용접 라인(128)을 남길 수 있다. 일부 실시형태에서, 중앙 본체(126) 및 단부 부분(124, 125)은 접착 재료를 이용하여 서로 고정된다.
일부 실시형태에서, 내부 압력 외장(120)이 제조된 후에, 투과 장벽 층(134)이 내부 압력 외장(120) 위에 형성되어 중간 조립체(130)를 획득한다. 도 8 및 도 9의 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)은 중앙 본체(126) 및 단부 부분(124, 125)의 적어도 일부를 덮는다. 예를 들어, 투과 장벽 층(134)은 중앙 본체(126)의 전체를 덮고, 또한 보스(144)까지 및/또는 보스(144)를 포함하여 돔 단부 부분(162)를 덮는다.
일부 실시형태에서, 투과 장벽 층(134)은, 장벽 재료의 하나 이상의 스트립을 내부 압력 외장(120)의 외부 표면 상에 도포하는 것에 의해서 제공된다. 다른 실시형태에서, 장벽 재료는 내부 압력 외장(120)의 외부 표면 위에 도색되거나 분무된다(금속화(metallizing) 프로세스). 일부 실시형태에서, 장벽 재료가 증착 프로세스를 이용하여 침착된다. 특정 실시형태에서, 내부 압력 외장(120) 위에 금속 호일을 랩핑하는 것이 금속화 프로세스 보다 바람직하다. 어떠한 특정 이론으로 제한되지 않고, 금속 호일 내의 금속의 연속적인 확장이 금속화 프로세스에 의해서 형성된 두께 또는 부피의 코팅보다 양호한(낮은) 투과도를 제공할 수 있는 것으로 생각된다. 특정 실시형태에서, 전술한 것 이외의 프로세스를 이용하여 투과 장벽 층을 형성할 수 있다. 투과 장벽 층을 형성하기 위한 다양한 프로세스를 이하에서 더 구체적으로 설명할 것이다.
도 10은, 일 실시형태에서, 장벽 재료(134-1)의 하나 이상의 스트립(예를 들어, 테이프 리본)이 내부 압력 외장(120) 위에 그리고 내부 압력 외장(120)의 원주방향을 따라 권취되어 중간 조립체(130-1)의 투과 장벽 층을 형성한다. 스트립은 외장(120)의 길이방향에 대해서 전반적으로 횡방향으로 도포될 수 있다. 일부 실시형태에서, 장벽 재료 스트립(들)(134-1)의 2개의 이웃하는 권취부들이 서로 중첩되며, 그에 따라 투과 장벽 층(134-1)의 일부가 다른 부분보다 두껍다. 실시형태에서, 장벽 재료 스트립(들)(134-1)의 권취부는 중간 조립체(130-1)의 길이방향을 따라서 용접 라인(128)을 덮고, 예를 들어 그 위에서 연장되고, 그에 따라 장벽 재료 스트립(134-1)은 용접 라인(128) 위에 배치된다. 장벽 재료 스트립(들)(134-1)은 또한 내부 압력 외장(120)의 돔 단부 부분(162) 위에서 연장될 수 있다. 특정 실시형태에서, 장벽 재료 스트립(들)(134-1)의 권취부가 용접 라인들(128) 사이에서 유지되고, 그에 따라 돔 단부 부분(162)은 장벽 재료 스트립(들)(134-1)에 의해서 덮이지 않는다.
도 11은, 일부 실시형태에서, 외장(120)과 구조물(110) 사이에 개재된 투과 장벽 층(134-2)이 다-층 부재 또는 부재들을 포함한다. 일부 실시형태에서, 투과 장벽 층(134-2)은 금속 호일(182), 제1 중합체 층(181), 및 제2 중합체 층(183)을 포함한다. 투과 장벽 층(134-2)은 또한 일부 변형예에서 접착제 층(184)을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 투과 장벽 층(134-2)은 제1 중합체 층(181) 및 제2 중합체 층(183)의 적어도 하나를 가지지 않는다. 일부 실시형태에서, 투과 장벽 층(134-2)은 접착제 층(184)을 가지지 않는다. 특정 실시형태에서, 투과 장벽 층(134-2)은 금속 호일(182)을 가지지 않고, 중합체 층(181, 183)의 적어도 하나를 포함한다. 특정 실시형태에서, 부가적인 층이 없는 금속 호일(182)이 내부 압력 외장(120)의 외부 표면(126) 위에 직접적으로 랩핑되어 투과 장벽을 형성할 수 있다. 보강 구조물(110)은 투과 장벽 층(134-2) 상에 직접적으로, 예를 들어 중합체 층 또는 접착제 층 중 하나 상에 직접적으로, 또는 금속 호일 층 상에 직접적으로 도포될 수 있다. 보강 구조물(110)은 투과 장벽 층(134-2)의 변형부의 금속 호일(182) 상에 직접적으로, 예를 들어 제1 중합체 층(181)이 존재하지 않는 변형부 상에 직접적으로 도포될 수 있다. 일부 변형예에서, 금속 호일(182)과 보강 구조물(110) 사이의 직접적인 접촉이 제공된다. 일부 변형예에서, 금속 호일(182)과 내부 압력 외장(120) 사이의 직접적인 접촉이 제공된다. 일부 변형예에서, 내부 압력 외장(120)과 금속 호일(182) 사이의 및/또는 보강 구조물(110)과 금속 호일(182) 사이의 직접적인 접촉이 제공된다. 일부 실시형태에서, 제1 중합체 층(181)은 에틸렌 비닐 알코올(EVOH)을 포함하는 중합체 층이다. 일부 실시형태에서, 제2 중합체 층(183)은 에틸렌 비닐 알코올(EVOH)을 포함하는 중합체 층이다. 특정 실시형태에서, 투과 장벽 층은 금속 호일 층을 포함하지 않으나, 저-투과도 에틸렌 비닐 알코올(EVOH)의 층을 포함한다.
도 12 및 도 13은, 장벽 재료(134-3)의 하나 이상의 스트립(예를 들어, 테이프 리본)이 내부 압력 외장(120) 위에서 내부 압력 외장(120)의 길이방향을 따라 배치되어 투과 장벽 층(134-4)을 형성하고 그에 의해서 중간 조립체(130-2)를 형성한다. 일부 실시형태에서, 투과 장벽 층(134-4) 내에서, 도 13에 도시된 바와 같이, 장벽 재료(134-3)의 스트립이 다른 장벽 재료의 스트립과 적어도 부분적으로 중첩된다. 일부 실시형태에서, 2개의 이웃하는 스트립들의 중첩으로 인해서, 투과 장벽 층(134-4)은 다른 부분보다 두꺼운 부분을 갖는다.
도 14 내지 도 16의 실시형태에서, 하나 이상의 금속 필름이 중앙 본체(126) 위에 랩핑되어 투과 장벽 층(134-5)을 형성하고 그에 의해서 중간 조립체(130-3)를 형성한다. 일부 실시형태에서, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 투과 장벽 층(134-5)은 용접 라인들(128) 사이에서 중앙 본체(126)를 덮으나, 돔 단부 부분(162, 163)은 덮지 않고, 그에 따라 투과 장벽 층(134-5)은, 돔 단부 부분(162, 163)으로부터 이격된, 예를 들어 돔 단부 부분(162, 163)이 중앙 본체(126)에 커플링되는 용접 라인들(128) 사이에서 길이방향으로 배치된 원주방향 단부를 갖는다. 일부 실시형태에서, 투과 장벽 층(134-5)은 중간 조립체(130-3)의 길이방향을 따라서 용접 라인(128) 위에서 연장되어, 중앙 본체(126)의 길이방향 단부(181, 183)를 덮고 돔 단부 부분(162, 163)의 적어도 일부를 덮는다.
도 17은, 투과 장벽 층(134-6)이 중앙 본체(126) 위에 그리고 또한 돔 단부 부분(162, 163) 위에 형성되어 중간 조립체(130-4)를 형성한다. 일부 실시형태에서, 투과 장벽(134-6)이 단일 프로세스에 의해서 또는 동일 프로세스의 반복(예를 들어, 도 12의 프로세스의 반복 - 도 12에 도시된 바와 같이 스트립들을 부착하는 것)에 의해서, 투과 장벽 층(134-6)은 내부 압력 외장(120)의 중앙 부분(126) 및 돔 단부 부분(162, 163) 위에서 동일한 구성을 유지한다.
도 18의 실시형태에서, 투과 장벽 층(136)이 내부 압력 외장(120) 위에 배치되어 중간 조립체(130-5)를 형성한다. 투과 장벽 층(136)은 내부 압력 외장(120)의 중앙 본체(126) 위에 배치된, 예를 들어 덮는 제1 부분(134-7)을 포함하고, 내부 압력 외장(120)의 돔 단부 부분(162, 163) 위에 배치된 또는 덮는 제2 부분(134-8)을 더 포함한다.
일부 실시형태에서, 제1 부분(134-7)은 제1 프로세스를 이용하여 형성되고, 제2 부분(134-8)은 제1 프로세스와 상이한 제2 프로세스를 이용하여 형성되어, 투과 장벽 층(136)을 돔 단부 부분(162)의 곡선형 표면 위에 배치한다. 일부 실시형태에서, 제1 부분(134-7) 및 제2 부분(134-8)은 동일하거나 유사한 프로세스에 의해서 형성될 수 있으나, 하나가 더 두꺼울 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(134-7)이 제2 부분(134-8)보다 두꺼울 수 있다. 또는, 제2 부분(134-8)이 제1 부분(134-7)보다 두꺼울 수 있다.
일부 실시형태에서, 제1 부분(134-7) 및 제2 부분(134-8)은 상이한 구성들(예를 들어, 기계적 구조, 화학적 조성)을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, (도 12 및 도 13에 도시된 프로세스를 이용하여) 장벽 재료 스트립이 내부 압력 외장(120)의 중앙 본체(126) 및 돔 단부 부분(162, 163) 위에 부착되어 제2 부분(134-8)을 형성할 때, 그리고 그 후에 (도 10에 도시된 프로세스를 이용하여) 부가적인 장벽 재료 스트립이 중앙 본체(126) 위에 랩핑되어 제1 부분(134-7)을 형성할 때, 투과 장벽 층(136)은 중앙 본체(126) 위에서 돔 단부 부분(162)보다 두껍다.
투과 장벽 층을 내부 압력 외장(120) 위에 형성한 후에 중간 조립체(130, 130-1, 130-2, 130-3, 130-4, 또는 130-5)가 제조된 후에, 보강 구조물(110)이 투과 장벽 층 위에 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 탄소 복합체의 하나 이상의 스트립(또는 시트)이 중간 조립체 위에 권취되어 보강 구조물(110)을 형성한다. 일부 실시형태에서, 탄소 섬유 보강재를 투과 장벽 층 위에 배치한 후에 중합체 수지를 탄소 섬유 보강재 상에 도색 또는 분무하여 보강 구조물(110)을 형성한다. 특정 실시형태에서, 투과 장벽 층 위에 배치된 복합 재료(또는 수지)를 경화시키는 프로세스를 수행하여 보강 구조물(110)을 완성한다.
본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 이러한 실시형태는 단지 예로서 제공된 것이고, 본 개시 내용의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 사실상, 본원에서 설명된 신규 방법 및 시스템은 다양한 다른 형태로 구현될 수 있다. 또한, 개시 내용의 사상으로부터 벗어나지 않고도, 본원에서 설명된 시스템 및 방법에서의 다양한 생략, 치환, 및 변경이 이루어질 수 있다. 첨부된 청구항 및 그 균등물은, 그러한 형태 또는 수정을 본 개시 내용의 범위 및 사상 내에 포함할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항을 참조하여서만 규정된다.
특정 양태, 실시형태, 또는 예와 함께 설명된 특징, 재료, 특성 또는 그룹이, 달리 양립될 수 없지 않는 한, 이러한 명세서의 이러한 섹션 또는 다른 곳에서 설명된 임의의 다른 양태, 실시형태 또는 예에 적용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. (임의의 수반되는 청구범위, 요약서 및 도면을 포함하는) 본 명세서에서 개시된 모든 특징, 및 그렇게 개시된 모든 방법 또는 프로세스의 모든 단계는, 그러한 특징 및/또는 단계의 적어도 일부가 상호 배타적인 조합을 제외하고, 임의 조합으로 조합될 수 있다. 보호는 임의의 전술한 실시예의 상세 내용으로 제한되지 않는다. 보호는 (임의의 수반되는 청구범위, 요약서 및 도면을 포함하는) 본 명세서에서 개시된 특징의 임의의 신규한 특징, 또는 임의의 신규한 조합, 또는 그렇게 개시된 임의 방법 또는 프로세스의 단계의 임의의 신규한 단계, 또는 임의의 신규한 조합까지 확장된다.
또한, 별개의 구현예들의 맥락으로 본 개시 내용에서 설명된 특정의 특징들이 또한 단일 구현예에서 조합되어 구현될 수 있다. 역으로, 단일 구현예의 문맥으로 설명된 여러 가지 특징이 또한 복수의 구현예에서 별개로 또는 임의의 적합한 하위 조합으로 실시될 수 있다. 또한, 특징들이 특정 조합으로 작용하는 것으로 앞서서 설명되어 있을 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징이, 일부 경우에, 그러한 조합으로부터 삭제될 수 있고, 그러한 조합은 하위 조합으로서 또는 하위 조합의 변경으로서 청구될 수 있다.
또한, 비록 동작이 특별한 순서로 도면에 도시되거나 명세서에 설명되었을 수 있지만, 그러한 동작은, 원하는 결과를 달성하기 위해서, 도시된 특별한 순서 또는 순차적인 순서로 수행될 것 또는 모든 동작이 수행될 것을 요구하지 않는다. 도시되거나 설명되지 않은 다른 동작이 예시적인 방법 및 프로세스에 통합될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 부가적인 동작이 설명된 임의의 동작들 전에, 후에, 동시에, 또는 그 사이에 수행될 수 있다. 또한, 동작들이 다른 구현예에서 재배열되거나 재-순서화될 수 있다. 당업자는, 일부 실시형태에서, 도시된 및/또는 개시된 프로세스에서 취해진 실제 단계가 도면에 도시된 단계와 상이할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 실시형태에 따라, 전술한 단계 중 특정 단계가 제거될 수 있고, 다른 단계가 부가될 수 있다. 또한, 앞서 개시된 특정 실시형태의 특징 및 속성이 다른 방식으로 조합되어 부가적인 실시형태를 형성할 수 있고, 그러한 부가적인 실시형태의 모두는 본 개시 내용의 범위에 포함된다. 또한, 전술한 구현예의 여러 시스템 구성요소들의 분리가, 모든 구현예에서 그러한 분리를 필요로 하는 것으로 이해되지 않아야 하고, 설명된 구성요소 및 시스템이 일반적으로 단일 제품 내에 함께 통합될 수 있거나 복수의 제품으로 패키지화될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
이러한 개시 내용의 목적을 위해서, 특정 양태, 장점, 및 신규한 특징이 본원에서 설명된다. 그러한 장점의 모두가 반드시 임의의 특정 실시형태에 의해서 달성될 수 있는 것은 아니다. 그에 따라, 예를 들어, 당업자는, 개시 내용이, 본원에서 교시되거나 제시되었을 수 있는 바와 같은 다른 장점을 반드시 달성할 필요가 없이, 본원에서 교시된 바와 같은 하나의 장점 또는 장점의 그룹을 달성하는 방식으로 구현 또는 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
달리 구체적으로 설명되지 않는 한, 또한 사용된 문맥 내에서 달리 이해되지 않는 한, 특히, "할 수 있는" ("can," "could," "might," 또는 "may)과 같은 조건부 언어는 일반적으로, 특정의 특징, 요소, 및/또는 단계를, 다른 실시형태는 포함하지 않지만, 특정 실시형태는 포함한다는 것을 전달하기 위한 것이다. 그에 따라, 그러한 조건부 언어는 일반적으로, 특징, 요소 및/또는 단계가 어떠한 방식으로든 하나 이상의 실시형태에서 요구된다는 것 또는 하나 이상의 실시형태가, 사용자 입력 또는 프롬프팅이 있거나 없이, 이러한 특징, 요소 및/또는 단계가 임의의 특별한 실시형태에 포함되거나 그러한 임의의 특별한 실시형태에서 실시되는지의 여부를 결정을 위한 로직을 반드시 포함한다는 것을 암시하기 위한 것이 아니다.
"X, Y 및 Z 중 적어도 하나"의 문구와 같은 접속사 언어는, 달리 구체적으로 기술하지 않는 한, 항목, 용어 등이 X, Y 또는 Z일 수 있다는 것을 전달하기 위해서 일반적으로 사용되는 것으로 문맥에 따라 이해된다. 따라서, 그러한 접속사 언어는 일반적으로, 특정 실시형태가 X 중 적어도 하나, Y 중 적어도 하나, 그리고 Z 중 적어도 하나의 존재를 요구한다는 것을 암시하기 위한 것은 아니다.
본원에서 사용된 바와 같은 "대략적으로", "약", "전반적으로", 및 "실질적으로"와 같은, 본원에서 사용된 정도에 관한 언어는, 희망 기능을 여전히 수행하거나 희망 결과를 달성하는 기술된 값, 양, 또는 특성에 근접한 값, 양, 또는 특성을 나타낸다. 예를 들어, "대략적으로", "약", "전반적으로", 및 "실질적으로"라는 용어는, 기술된 양의 10% 미만 이내의(within less than 10% of), 5% 미만으로 이내의, 1% 미만 이내의, 0.1% 미만 이내의, 및 0.01% 미만 이내의 양을 지칭할 수 있다. 다른 예로서, 특정 실시형태에서, "전반적으로 평행한" 및 "실질적으로 평행한"은, 15도, 10도, 5도, 3도, 1도, 또는 0.1도 이하만큼 정확한 평행으로부터 벗어나는 값, 양, 또는 특성을 지칭한다.
본 개시 내용의 범위는 본 명세서의 이러한 섹션 또는 다른 곳의 바람직한 실시형태의 특정 개시 내용에 의해서 제한되도록 의도되지 않으며, 본 명세서의 이러한 섹션 또는 다른 곳에서 제시된 바와 같은 또는 앞으로 제시되는 바와 같은 청구항에 의해서 규정될 수 있다. 청구범위의 언어는 청구범위에서 사용되는 언어에 기초하여 광범위하게 해석되어야 하고, 본 명세서에서 설명된 예로 제한되지 않으며, 또는, 본원의 실행 중에 그러한 예는 비배타적인 것으로 해석되어야 한다.

Claims (39)

  1. 내부 압력 외장으로서:
    제1 단부 부분;
    제2 단부 부분; 및
    상기 제1 단부 부분과 커플링된 제1 단부 및 상기 제2 단부 부분과 커플링된 제2 단부를 갖는 중앙 본체로서, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 배치된 외부 표면 및 내부 표면을 더 가지는, 중앙 본체를 포함하고;
    상기 제1 단부 부분, 제2 단부 부분, 및 중앙 본체는 가압 가스를 저장하기 위한 폐쇄된 공동을 형성하고, 상기 중앙 본체의 내부 표면은 상기 내부 압력 외장의 최내측 표면의 적어도 일부를 형성하고;
    상기 내부 표면과 외부 표면 사이의 상기 중앙 본체는 균질한 재료의 연속적인 확장체인, 내부 압력 외장;
    상기 중앙 본체 위에 배치된 보강 구조물; 및
    상기 보강 구조물과 상기 중앙 본체의 상기 외부 표면 사이에 개재된 투과 장벽 층으로서, 상기 투과 장벽 층은 상기 내부 압력 외장의 내용물의 투과를 감소시키도록 구성되고, 금속 호일과 중합체 층을 포함하고, 상기 중합체 층이 상기 금속 호일과 상기 중앙 본체 사이에 개재되도록 상기 중합체 층이 상기 금속 호일의 일측에 배치되는 투과 장벽 층;
    을 포함하고,
    상기 투과 장벽 층은 라미네이트 구조물로 배치되고 상기 중앙 본체 주위에 권취되는, 가스 실린더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 호일은 두께가 0.0005 인치 내지 0.05 인치 범위인 알루미늄 호일인, 가스 실린더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중합체 층과 상기 중앙 본체 사이에 개재된 접착제 층을 더 포함하는, 가스 실린더.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 본체는 원통형 본체를 포함하고, 상기 제1 단부 부분은 상기 원통형 본체의 일 단부와 커플링된 반구형 부재를 포함하고, 상기 투과 장벽 층은 상기 원통형 본체 위에 배치되는, 가스 실린더.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중앙 본체는 원통형 본체를 포함하고, 상기 제1 단부 부분은 상기 원통형 본체의 일 단부와 커플링된 반구형 부재를 포함하고, 상기 투과 장벽 층은 상기 반구형 부재로부터 이격된 원주방향 단부를 가지는, 가스 실린더.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 투과 장벽 층은 상기 중앙 본체를 중심으로 원주방향으로 권취되는, 가스 실린더.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 투과 장벽 층은 하나 이상의 세장형 스트립을 포함하는, 가스 실린더.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 세장형 스트립은 이웃하는 스트립에 중첩되는, 가스 실린더.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 보강 구조물은 상기 금속 호일에 직접 배치되는, 가스 실린더.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 투과 장벽 층은,
    상기 금속 호일과 상기 보강 구조물 사이에 개재되도록 상기 금속 호일의 일측에 배치되는 제2 중합체 층을 더 포함하는, 가스 실린더.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 보강 구조물은 상기 제2 중합체 층에 직접 배치되는, 가스 실린더.
  13. 연료에 의해 구동되도록 구성된 엔진 또는 동력 생성 시스템;
    상기 엔진 또는 동력 생성 시스템에 연결되어 상기 엔진 또는 동력 생성 시스템으로부터 생성된 동력을 차량을 구동하는 복수의 휠로 전달하도록 구성된 하나 이상의 차축;
    상기 차량의 캡 뒤, 상기 차량의 지붕 위, 상기 차량의 테일게이트 또는 상기 차량의 일측에 배치되는 하우징; 및
    상기 하우징 내에 배치되고, 상기 엔진 또는 동력 생성 시스템에 의해 사용되는 상기 연료를 저장하도록 구성된 실린더;를 포함하고,
    상기 실린더는,
    제1 단부 부분, 제2 단부 부분 및 가압 가스를 수용하는 폐쇄된 공동을 형성하는 중앙 본체;
    상기 중앙 본체 위에 배치된 보강 구조물; 및
    상기 보강 구조물과 상기 중앙 본체 사이에 개재된 금속 호일로서, 상기 금속 호일은 내부 압력 외장의 내용물의 투과를 감소시키도록 구성되고, 중합체 층을 포함하는 금속 호일 구조물의 부분을 포함하고, 상기 금속 호일 구조물의 상기 중합체 층은 상기 중합체 층이 상기 금속 호일과 상기 중앙 본체 사이에 개재되도록 상기 금속 호일의 측면 상에 배치되는 금속 호일;을 포함하고,
    상기 금속 호일 구조물은 라미네이트 구조물을 구비하고 상기 중앙 본체 주위에 권취되는, 차량.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 차량은 트레일러를 견인하는 트랙터인, 차량.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 연료는 압축 천연 가스인, 차량
  16. 제13항에 있어서,
    상기 중앙 본체는 상기 제1 단부 부분과 커플링된 제1 단부 및 상기 제2 단부 부분과 커플링된 제2 단부를 갖고,
    상기 중앙 본체는 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 배치된 외부 표면 및 내부 표면을 가지며,
    상기 외부 표면과 상기 내부 표면 사이의 상기 중앙 본체는 균질한 재료의 연속적인 확장체인, 차량.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 금속 호일은 두께가 0.0005 인치 내지 0.05 인치 범위인 알루미늄 호일인, 차량.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 금속 호일 구조물은 상기 금속 호일과 상기 중앙 본체 사이에 개재된 접착제 층을 더 포함하는, 차량.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 중앙 본체는 원통형 본체이고, 상기 제1 단부 부분은 상기 원통형 본체의 일 단부와 커플링된 반구형 부재를 포함하고, 상기 금속 호일은 상기 원통형 본체 위에 배치되는, 차량.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 중앙 본체는 원통형 본체이고, 상기 제1 단부 부분은 상기 원통형 본체의 일 단부와 커플링된 반구형 부재를 포함하고, 상기 금속 호일은 상기 반구형 부재로부터 이격된 원주방향 단부를 가지는, 차량.
  21. 삭제
  22. 제13항에 있어서,
    상기 금속 호일 구조물은 상기 중앙 본체를 중심으로 원주방향으로 권취되는, 차량.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 금속 호일 구조물은 하나 이상의 세장형 스트립을 포함하는, 차량.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 세장형 스트립은 이웃하는 스트립에 중첩되는, 차량.
  25. 제13항에 있어서,
    상기 보강 구조물은 상기 금속 호일에 직접 배치되는, 차량.
  26. 제13항에 있어서,
    상기 금속 호일 구조물은 상기 금속 호일과 상기 보강 구조물 사이에 개재되도록 상기 금속 호일의 일측에 배치되는 제2 중합체 층을 더 포함하는, 차량.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 보강 구조물은 상기 제2 중합체 층에 직접 배치되는, 차량.
  28. 차량을 구동하는 시스템으로서,
    연료에 의해 구동되도록 구성된 엔진 또는 동력 생성 시스템;
    상기 엔진 또는 동력 생성 시스템에 연결되어 상기 엔진 또는 동력 생성 시스템으로부터 생성된 동력을 차량을 구동하는 복수의 휠로 전달하도록 구성된 하나 이상의 차축; 및
    상기 엔진 또는 동력 생성 시스템에 의해 사용되는 상기 연료를 저장하도록 구성된 실린더를 수용하도록 구성된 하우징;
    을 포함하고,
    상기 실린더는, 제1 단부 부분, 제2 단부 부분, 가압 가스를 수용하는 폐쇄된 공동을 형성하는 중앙 본체, 상기 중앙 본체 위에 배치된 보강 구조물, 및 상기 보강 구조물과 상기 중앙 본체 사이에 개재된 금속 호일을 포함하고,
    상기 금속 호일은 내부 압력 외장의 내용물의 투과를 감소시키도록 구성되고, 중합체 층을 포함하는 금속 호일 구조물의 부분을 포함하고, 상기 금속 호일 구조물의 상기 중합체 층은 상기 중합체 층이 상기 금속 호일과 상기 중앙 본체 사이에 개재되도록 상기 금속 호일의 측면 상에 배치되고,
    상기 금속 호일 구조물은 라미네이트 구조물을 구비하고 상기 중앙 본체 주위에 권취되는, 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 금속 호일은 두께가 0.0005 인치 내지 0.05 인치 범위인 알루미늄 호일인, 시스템.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 금속 호일 구조물은 상기 금속 호일과 상기 중앙 본체 사이에 개재된 접착제 층을 더 포함하는, 시스템.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 중앙 본체는 원통형 본체이고, 상기 제1 단부 부분은 상기 원통형 본체의 일 단부와 커플링된 반구형 부재를 포함하고, 상기 금속 호일은 상기 원통형 본체 위에 배치되는, 시스템.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 중앙 본체는 원통형 본체이고, 상기 제1 단부 부분은 상기 원통형 본체의 일 단부와 커플링된 반구형 부재를 포함하고, 상기 금속 호일은 상기 반구형 부재로부터 이격된 원주방향 단부를 가지는, 시스템.
  33. 삭제
  34. 제28항에 있어서,
    상기 금속 호일 구조물은 상기 중앙 본체를 중심으로 원주방향으로 권취되는, 시스템.
  35. 제28항에 있어서,
    상기 금속 호일 구조물은 하나 이상의 세장형 스트립을 포함하는, 시스템.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 세장형 스트립은 이웃하는 스트립에 중첩되는, 시스템.
  37. 제28항에 있어서,
    상기 보강 구조물은 상기 금속 호일에 직접 배치되는, 시스템.
  38. 제28항에 있어서,
    상기 금속 호일 구조물은 상기 금속 호일과 상기 보강 구조물 사이에 개재되도록 상기 금속 호일의 일측에 배치되는 제2 중합체 층을 더 포함하는, 시스템.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 보강 구조물은 상기 제2 중합체 층에 직접 배치되는, 시스템.
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