KR20210091702A

KR20210091702A - 수소 축압기

Info

Publication number: KR20210091702A
Application number: KR1020217013231A
Authority: KR
Inventors: 요루 와다; 타카후미 호소야; 히로노부 아라시마
Original assignee: 니혼 세이꼬쇼 엠앤이 가부시키가이샤
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2021-07-22
Anticipated expiration: 2039-09-12
Also published as: US12007071B2; EP3862619C0; CN113195962B; KR102730364B1; WO2020071088A1; CN113195962A; EP3862619A1; EP3862619B1; JP2020056457A; EP3862619A4; US20210348724A1; JP7100553B2

Abstract

실린더의 수소 유기 균열을 억제할 수 있는 수소 축압기를 제공한다. 일 실시형태에 따른 수소 축압기에서는, 뚜껑(20)이 나사 고정되는 실린더(10)의 암나사 부(10a)와 수지제 실링부재(30) 사이에, 실린더(10)의 내주면과 뚜껑(20)의 외주면이 이격된 틈새부(G)가 형성되어 있고, 실린더(10)에는 틈새부(G) 내의 가스를 릴리프 배관(51)으로 배출하는 제1의 관통홀(41)에 더하여 산소를 포함한 가스를 틈새부(G)에 도입하는 제2의 관통홀(42)이 형성되어 있다.

Description

수소 축압기

본 발명은 수소 축압기(hydrogen pressure vessel)에 관한 것으로, 예를 들면 실린더의 개구단(開口端)에 뚜껑을 나사 고정하는 수소 축압기에 관한 것이다.

예를 들면 수소 스테이션 등에 사용되는 고압 수소 축압기에서는, 특허문헌 1이나 비특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 실린더(cylindrical body)의 개구단에 뚜껑을 나사 고정하는 구조가 채용되어 있다. 이러한 수소 축압기에서는, 실린더의 내부에 충전된 수소 가스는, 실린더의 내주면과 뚜껑의 외주면과의 사이에 형성된 수지제 실링부재(예를 들면 O링)에 의해 실링되어 있다. 따라서, 실린더의 개구단에 형성된 암나사에 수소가 도달하기 어려우며 응력이 집중하는 나사뿌리(底)을 기점으로 한 수소 유기 균열(hydrogen induced cracking)이 발생하기 어렵다.

그런데, 비특허문헌 2에는, 수소 가스 중에 낮은 농도의 산소가 포함되면, 수소 유기 균열의 균열 진전 속도가 저하되는 것이 개시되어 있다. 또한, 비특허 문헌 3에는, 수소 유기 균열의 균열면에 산소가 흡착하여, 재료 중으로 수소가 침입하는 것을 억제하는 것이 개시되어 있다. 이와 같이, 산소가 수소 유기 균열을 억제하는 것으로 알려져 있다.

일본 특허공개공보 제2015-158243호

초고압 가스 설비에 관한 기준 KHKS0220(2010), 2010년 3월 31일, 고압가스보안협회, p.26 Fukuyama, S., 외 2명, 「Fracture toughness and fatigue crack growth of AISI 4340 steel in high pressure hydrogen at room temperature」, Pressure Vessel Technology, Vol.2, 1989년, p.1181-1188 Nelson H. G., 「Testing for hydrogen environment embrittlement: primary and secondary influences」, ASTM Special Technical Publication, vol.543, 1974년, p.152-169

발명자들은, 고압 수소 가스가 충전된 수소 축압기에서는, 미량이지만 수소가 수지제 밀봉부재를 투과하는 것을 알아냈다. 따라서, 실린더의 개구단에 형성된 암나사에 수소가 도달하여 응력이 집중하는 나사뿌리를 기점으로서 실린더에 수소 유기 균열이 발생할 우려가 있었다.

그 밖의 과제와 신규 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에서 명백해질 것이다.

일 실시형태에 따른 수소 축압기에서는, 뚜껑이 나사 고정되는 실린더의 암나사부와 수지제 실링부재와의 사이에, 실린더의 내주면과 뚜껑의 외주면이 이격된 틈새부가 형성되어 있으며, 실린더에는 틈새부 내의 가스를 릴리프 배관으로 배출하는 제1의 관통홀에 더하여 산소를 포함한 가스를 틈새부에 도입하는 제2의 관통홀이 형성되어 있다.

상기 일 실시형태에 따르면, 실린더의 수소 유기 균열을 억제할 수 있는 수소 축압기를 제공할 수 있다.

도 1은, 제1의 실시 형태에 따른 수소 축압기의 단면도이고,
도 2는, 도 1에서의 영역II의 확대도이고,
도 3은, 비교 예에 따른 수소 축압기의 단면도이고,
도 4는, 제2의 실시 형태에 따른 수소 축압기의 단면도이고,
도 5는, 제3의 실시 형태에 따른 수소 축압기의 단면도이고,
도 6은, 제4의 실시 형태에 따른 수소 축압기의 단면도이다.

이하, 구체적인 실시의 형태에 관해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 다만, 다음의 실시의 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 설명을 명확히 하기 위해 다음의 기재 및 도면은 적절하게 단순화되어 있다.

(제1의 실시 형태)

<수소 축압기의 구성>

이하에, 도 1, 도 2를 참조해서, 제1의 실시 형태에 따른 수소 축압기의 구성에 관해서 설명한다. 도 1은, 제1의 실시의 형태에 따른 수소 축압기의 단면도이다. 도 2는, 도 1에서의 영역II의 확대도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 제1의 실시 형태에 따른 수소 축압기는, 실린더(10), 뚜껑(20), 수지제 실링부재(30)를 구비하고 있다. 본 실시 형태에 따른 수소 축압기는, 예를 들면 수소 스테이션용의 고압 수소 축압기이다. 수소 축압기의 설계 압력은, 예를 들면 80~120MPa정도이다.

또한, 각 도면에 나타낸 우측계 xyz 3차원 직교 좌표는, 도면들 사이에서 상호 대응하고 있지만, 구성 요소의 위치 관계를 설명하기 위한 편의적인 것이다. 통상, xy평면이 수평면을 구성하여 z축 정방향이 연직 상향이 된다. 도시한 예에서는, 수소 축압기의 길이 방향이 x축 방향에 평행이다. 이와 같이, 수소 축압기는, 통상, 수평(horizontally)으로 놓인다.

먼저, 도 1을 참조해서 수소 축압기의 전체 구성에 대해서 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 내부에 수소가 충전되는 실린더(10)의 양측 개구단에 각각 뚜껑(20)이 개폐 가능하게 나사 고정되어 있다. 실린더(10)의 내주면과, 2개의 뚜껑(20)의 내측 단면에 의해 둘러싸인 공간에 고압 수소 가스가 충전된다. 실린더(10)의 내주면과 뚜껑(20)의 외주면 사이에 마련된 원환상(圓環狀)의 수지제 실링부재(30)에 의해 실린더(10)의 내부가 실링되어 있다.

이때, 고압 수소 가스에서 응력을 받는 실린더(10)의 내주면 및 뚜껑(20)의 내측 단면은 내압부(耐壓部)로 불린다.

또한, 뚜껑(20)은 상세하게는 후술하는 바와 같이, 뚜껑 본체(21)와 너트 (22)를 구비하고 있다.

또한, 도 1의 예는, 실린더(10)의 양쪽의 단부가 개구된 구성이지만, 실린더 (10)의 한쪽의 단부만이 개구된 구성이어도 좋다. 또한, 실린더(10)의 외주면은, 예를 들면 탄소 섬유 강화 플라스틱층(미도시) 등에 의해 보강되어 있어도 좋다.

실린더(10) 및 뚜껑(20)(뚜껑 본체(21) 및 너트(22))은, 예를 들면, 각각 망간 강, 크롬 몰리브덴 강, 니켈 크롬 몰리브덴 강 등의 강재(鋼材)로 이루어진다. 실린더(10), 뚜껑 본체(21), 및 너트(22)는, 동종 강재로 구성되어 있어도 좋고, 이종 강재로 구성되어도 좋다.

실린더(10)는, 예를 들면, 단조 가공이나 압출 가공 등에 의해 제조된 심리스관(seamless pipe)이다. 실린더(10)의 치수는, 예를 들면, 내용적이 50~1000L정도, 전체 길이가 1800~5000mm정도, 내경D(도 2 참조)가 200~400mm정도, 두께 t(도 2 참조)가 20~80mm정도이다. 수소 유기 균열의 기점이 되는 표면 상처를 줄이기 위해 실린더(10)의 내주면을 경면 가공해도 좋다. 예를 들면, 깊이 0.5mm이상, 길이 1.6mm이상의 표면 상처를 없애는 것이 바람직하다.

이어서, 도 2를 참조해서, 실린더(10)의 개구단에 대해서 자세히 설명한다. 여기서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 실린더(10)의 양측 개구단의 구성은 동일하므로 도 2에서는, 실린더(10)의 x축 정방향측의 개구단의 구성에 관해서 상세하게 설명한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 실린더(10)의 개구단에서는, 내경이 확경(擴徑)되어 있으며 내주면에 나사산이 형성되어 있다. 즉 실린더(10)의 개구단에는, 암나사부(10a)가 형성되어 있다. 실린더(10)의 개구단에는, 뚜껑(20)의 너트(22)가 나사 결합되어 있다.

뚜껑 본체(21) 및 너트(22)를 갖춘 뚜껑(20)은, 고압 가스 보안협회 기술 기준 KHKS0220(비특허문헌1)에 규정된「나사 구조」에 준거한 구조를 가지고 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 뚜껑 본체(21)는, 실린더(10)와 공통의 중심축 C를 갖는 단차가 구비된 원기둥 형상 부재이다. 뚜껑 본체(21)는, 플랜지부(21a)를 구비하고 있다. 이때, 뚜껑 본체(21)에 있어서, 플랜지부(21a)보다도 x축 음방향(negative direction) 측에 위치하는 지름이 큰 부위를 태경부(太徑部), 플랜지부(21a)보다도 x축 양방향(positive direction) 측에 위치하는 지름이 가는 부위를 세경부(細徑部)라고 부른다.

플랜지부(21a)의 지름은, 실린더(10)의 본체부(개구단 이외의 부위)의 내경보다도 크고 실린더(10)의 개구단의 내경보다도 작아져 있다. 따라서, 뚜껑 본체 (21)를 실린더(10)의 개구단에서 실린더(10)의 내부로 삽입할 수 있다. 플랜지부(21a)는, 실린더(10)의 본체부와 확경(擴俓)된 개구단과의 단차(10b)에 맞닿아 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 뚜껑 본체(21)의 태경부는, 실린더(10)의 본체부의 내경과 지름이 대략 동등하고, 실린더(10)의 본체부에 삽입되어 있다. 한편, 뚜껑 본체(21)의 세경부는 너트(22)의 내경과 축경이 대략 동등하고, 너트(22)의 관통홀에 끼워넣어져 있다. 이때, 뚜껑 본체(21)의 세경부와 너트(22)는, 상대적으로 회전 가능하다. 또한, 도 2의 예에서는, 뚜껑 본체(21)의 세경부의 길이가, 너트(22)의 높이(x축 방향의 길이)와 대략 동등하게 되어 있다.

너트(22)는, 실린더(10)와 공통의 중심축 C을 갖는 수나사 너트이다. 즉, 너트(22)의 외주면에 나사산이 형성되어 있다. 너트(22)의 관통홀에 뚜껑 본체(21)의 세경부를 삽입시키면서 실린더(10)의 개구단에 너트(22)를 나사 체결함으로써 실린더(10)에 뚜껑(20)이 고정된다. 상세하게는, 너트(22)를 나사 체결하면, 너트(22)가 x축 음방향으로 전진한다. 너트(22)가 플랜지부(21a)를 실린더(10)의 단차(10b)에 밀어붙이면, 너트(22)는 그 이상 전진하지 않게 되고, 실린더(10)에 뚜껑 본체(21) 및 너트(22)가 고정된다. 이와 같이, 플랜지부(21a)는, 너트(22)를 나사 체결할 때의 스토퍼로서 기능한다.

수지제 실링부재(30)는, 예를 들면 O링이며, 실린더(10)와 공통의 중심축 C를 갖는 원환상의 수지 부재이다. 수지제 실링부재(30)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 실린더(10)의 내주면과 뚜껑(20)의 외주면과의 사이에 설치되어 있다. 보다 상세하게는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 뚜껑 본체(21)의 태경부의 외주면에 형성된 환상홈(21b)에, 수지제 실링부재(30)가 끼워 넣어져 있다. 즉, 실린더(10)의 본체부의 내주면과 뚜껑 본체(21)의 태경부의 외주면과의 사이에 설치된 수지제 실링부재(30)에 의해 실린더(10)의 내부가 실링되어 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 수지제 실링부재(30)와 실린더(10)의 암나사부 재(10a) 사이에는, 실린더(10)의 내주면과 뚜껑(20)의 외주면이 이격된 틈새부(G)가 형성되어 있다. 구체적으로는, 뚜껑 본체(21)의 플랜지부(21a)의 외주에, 띠모양이며 원환상의 틈새부(G)가 형성되어 있다.

이때, 본 실시 형태에 따른 수소 축압기에서는, 실린더(10)에, 틈새부(G) 내의 가스를 릴리프 배관(51)에 배출하는 관통홀(제1의 관통홀)(41)에 더하여 산소를 포함하는 가스를 틈새부(G)에 도입하는 관통홀(제2의 관통홀)(42)이 형성되어 있다. 산소를 포함한 가스는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 공기이다. 릴리프 배관(51)은, 실린더(10)의 내부에서 틈새부(G)로 누출된 수소 가스를, 대기 중으로 안전하게 방출하기 위한 배관이다. 예를 들면, 수지제 실링부재(30)에 문제점이 발생했을 경우 등의 비상시에도 릴리프 배관(51)을 통해서 수소 가스가 방출된다.

상술한 바와 같이, 발명자들은, 고압 수소 가스가 충전된 수소 축압기에서는, 미량이지만 수소가 수지제 실링부재(30)를 투과하는 것을 알아냈다. 그러한 경우, 틈새부(G)를 통해서 실린더(10)의 암나사부(10a)에 수소가 도달하고 응력이 집중하는 나사뿌리를 기점으로서 실린더에 수소 유기 균열이 발생할 우려가 있다.

이러한 문제에 대해, 본 실시 형태에 따른 수소 축압기에서는, 실린더(10)에, 릴리프 배관(51)에 접속된 관통홀(41)에 추가하여, 관통홀(42)이 형성되어 있다. 관통홀(41)이 릴리프 배관(51)에 접속되어 있기 때문에, 예를 들면 자연 대류에 의해 관통홀(42)에서 틈새부(G)로 산소를 포함한 가스 즉 공기를 집어 넣을 수 있다. 이때 틈새부(G)는 실린더(10)의 암나사부(10a)에 연통되어 있기 때문에, 수소 유기 균열을 효과적으로 억제하는 산소가, 암나사부(10a)의 나사뿌리에 도달한다. 그 결과, 나사뿌리를 기점으로 한 실린더(10)의 수소 유기 균열을 억제할 수 있다.

관통홀(41,42)의 형성 위치는, 수지제 실링부재(30)와 실린더(10)의 암나사 부(10a) 사이라면 특별히 한정되지 않는다. 이때, 관통홀(41,42)이, 내압부에 가까울수록 즉 수지제 실링부재(30)에 가까울수록 실린더(10)에 충전되는 고압 수소 가스로부터 받는 응력의 영향이 커진다. 특히, 실린더(10)의 내주면에서의 관통홀(41,42)의 모서리부(corner part)에 발생하는 응력이 높아진다. 따라서, 관통홀(41,42)의 형성 위치는, 도 2에 있어서, 수지제 실링부재(30)에서 x축 양방향으로 멀어지는 쪽이 바람직하다.

구체적으로는, 고압 수소 가스에 의한 응력의 영향이 미치는 범위는, 도 2에 나타낸 실린더(10)의 평균 반경 r[mm], 두께 t[mm]를 이용해서, 내압부에서 x축 양방향으로 2.5×(r×t)^1/2[mm]정도로 생각된다. 이때, 실린더(10)의 평균 반경 r은, 실린더(10)의 내측 반경과 바깥 반경의 평균값이다. 따라서, 평균 반경 r[mm]은, 내경 D[mm] 및 두께 t[mm]를 이용하여, r=(D+t)/2로 나타낼 수 있다.

한편, 관통홀(41,42)이 암나사부(10a)에 너무 가까우면, 암나사부(10a)에 발생하는 응력이 커진다.

따라서, 관통홀(41,42)은, 예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이 틈새부(G)와 대향하는 실린더(10)의 길이방향(x축 방향)의 중앙부에 형성한다.

릴리프 배관(51)에 접속된 관통홀(41)은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 연직 방향 아래쪽에 배치된다. 이러한 구성에 의해, 결로 등으로 틈새부(G)에 모인 수분을, 가스와 함께 배출할 수 있다. 한편, 산소를 도입하기 위한 관통홀(42)은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 뚜껑(20)을 통해서 관통홀(41)과 대향 배치된다. 이러한 구성에 의해, 관통홀(42)에서 도입된 산소가 관통홀(41)을 향해서 흘러 산소가 틈새부(G) 전체에 고루 퍼지기 쉬워진다.

관통홀(41,42)의 지름이 클수록 응력 집중부에서의 응력이 높아져 금속 피로에 의한 균열이 발생되기 쉬워진다. 한편, 관통홀(41,42)의 지름이 너무 작으면, 수소 가스의 방출이나 산소의 도입이 진행되기 어려워지면서 실린더(10)의 내주면에서의 모서리부의 R가공이 곤란해진다. 따라서, 관통홀(41,42)의 직경은, 예를 들면 실린더(10)의 평균 반경 r[mm]의 2~5% 정도로 한다. 일례로서, 관통홀(41,42)의 직경은 2~12mm정도이다.

또한, 실린더(10)의 내주면에서의 관통홀(41,42)의 모서리부가 예리하면, 금속 피로에 의한 균열이 발생되기 쉬워져서, 예를 들어 R가공을 시행해도 좋다.

관통홀(41,42)은 각각 복수 설치해도 좋다.

<비교 예에 따른 수소 축압기의 구성>

여기서, 도 3을 참조해서, 비교 예에 따른 수소 축압기의 구성에 관해서 설명한다. 도 3은, 비교 예에 따른 수소 축압기의 단면도이다. 도 3은, 도 2에 대응하는 도면이다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 비교 예에 따른 수소 축압기에서는, 실린더(10)에 틈새부(G) 내의 가스를 릴리프 배관(51)에 배출하는 관통홀(41)만 형성되어 있고, 도 2에 나타낸 산소를 포함한 가스를 틈새부(G)에 도입하는 관통홀(42)이 형성되어 있지 않다.

따라서, 수소 유기 균열을 효과적으로 억제하는 산소를 틈새부(G)에 도입할 수 없다. 그 결과, 응력이 집중하는 나사뿌리를 기점으로 한 수소 유기 균열이 실린더(10)에 발생되어 있다. 특히, 틈새부(G)에 가까운 나사뿌리일수록 균열이 발생되기 쉽다.

또한, 이러한 수소 축압기에서의 수소 유기 균열은, 고압 수소 가스의 충전 및 방출의 반복에 따른 피로 파괴이다.

상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 수소 축압기에서는, 실린더(10)에 산소를 포함한 가스를 틈새부(G)에 도입하는 관통홀(42)이 형성되어 있다. 따라서 수소 유기 균열을 효과적으로 억제하는 산소를 관통홀(42)에서 틈새부(G)로 도입 할 수 있다. 틈새부(G)에 도입된 산소는, 암나사부(10a)의 나사뿌리에 도달하므로 나사뿌리를 기점으로 한 실린더(10)의 수소 유기 균열을 억제할 수 있다.

(제2의 실시 형태)

이어서, 도 4를 참조해서 제2의 실시 형태에 따른 수소 축압기의 구성에 대해서 설명한다. 도 4는, 제2의 실시 형태에 따른 수소 축압기의 단면도이다. 도 4는, 제1의 실시 형태에 따른 도 2에 대응하는 도면이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 제2의 실시 형태에 따른 수소 축압기에서는, 산소를 포함하는 가스를 틈새부(G)에 도입하는 관통홀(42)이 도입 배관(52)을 통해서 체크 밸브(CV)에 접속되어 있다. 그외의 구성은, 도 2에 나타낸 제1 실시 형태에 따른 수소 축압기와 마찬가지이다.

제2의 실시 형태에 따른 수소 축압기에서는, 제1의 실시 형태에 따른 수소 축압기와 마찬가지로, 수소 유기 균열을 효과적으로 억제하는 산소를 관통홀(42)에서 틈새부(G)로 도입할 수 있다. 그 결과, 나사뿌리를 기점으로 한 실린더(10)의 수소 유기 균열을 억제할 수 있다.

그리고 또한, 제2의 실시 형태에 따른 수소 축압기에서는, 관통홀(42)이 체크 밸브(CV)에 접속되어 있어서 틈새부(G) 내의 가스가 관통홀(42)에서 배출되는 일이 없다. 따라서, 예를 들면, 수지제 실링부재(30)에 문제가 발생했을 경우 등의 비상시에 관통홀(42)로부터 수소 가스는 방출되지 않고, 관통홀(41)을 통해서 릴리프 배관(51)으로부터 대기중으로 안전하게 방출된다.

이에 대해, 제1의 실시 형태에 따른 수소 축압기에서는, 그와 같은 경우, 관통홀(42)을 통해서 수소 가스가 방출될 수 있다. 다만, 제1의 실시 형태에 따른 수소 축압기에 있어서, 관통홀(42)을 통해서 수소 가스가 방출되었다 하더라도 소량이기 때문에 안전상에 특별히 문제는 없다.

(제3의 실시 형태)

이어서, 도 5를 참조해서, 제3의 실시형태에 따른 수소 축압기의 구성에 관해서 설명한다. 도 5는, 제3의 실시 형태에 따른 수소 축압기의 단면도이다. 도 5는, 제1의 실시 형태에 따른 도 2에 대응하는 도면이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 제3의 실시 형태에 따른 수소 축압기에서는, 산소를 포함한 가스를 틈새부(G)에 도입하는 관통홀(42)이 도입 배관(52)을 통해서 펌프(P)에 접속되어 있다. 그 이외의 구성은, 도 2에 나타낸 제1의 실시 형태에 따른 수소 축압기와 동일히다.

또한, 제2의 실시 형태에 따른 수소 축압기와 마찬가지로, 관통홀(42)과 펌프(P) 사이의 도입 배관(52)에 체크 밸브(CV)를 설치해도 된다.

제3의 실시 형태에 따른 수소 축압기는, 펌프(P)를 구비하고 있어서, 수소 유기 균열을 효과적으로 억제하는 산소를 강제적으로 관통홀(42)에서 틈새부(G)로 도입할 수 있다. 그 결과, 제1의 실시 형태에 따른 수소 축압기에 비해 나사뿌리를 기점으로 한 실린더(10)의 수소 유기 균열을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

(제4의 실시 형태)

이어서, 도 6을 참조해서 제4의 실시 형태에 따른 수소 축압기의 구성에 대해서 설명한다. 도 6은, 제4의 실시 형태에 따른 수소 축압기의 단면도이다. 도 6은, 제1의 실시 형태에 따른 도 2에 대응하는 도면이다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 제4의 실시 형태에 따른 수소 축압기에서는, 릴리프 배관(51)에 릴리프 밸브(RV)가 설치되어 있다. 릴리프 밸브(RV)는, 틈새부(G)의 압력이 대기압의 경우에는 닫혀 있고, 틈새부(G)의 압력이 대기압에서 소정의 압력까지 상승했을 경우에 열린다. 그 이외의 구성은, 도 5에 나타낸 제3의 실시 형태에 따른 수소 축압기와 동일하다.

또한, 제2의 실시 형태에 따른 수소 축압기와 마찬가지로, 관통홀(42)과 펌프(P)사이의 도입 배관(52)에 체크 밸브(CV)를 설치해도 좋다.

제4의 실시 형태에 따른 수소 축압기는, 제3의 실시 형태에 따른 수소 축압기와 마찬가지로, 펌프(P)를 구비하고 있다. 따라서, 수소 유기 균열을 효과적으로 억제하는 산소를 강제적으로 관통홀(42)에서 틈새부(G)로 도입할 수 있다.

그리고 또한, 제4의 실시 형태에 따른 수소 축압기는, 릴리프 배관(51)에 릴리프 밸브(RV)를 구비하고 있다. 따라서, 틈새부(G) 내의 압력을 높임으로써 수지제 실링부재(30)에 있어서의 수소의 투과를 억제하면서 틈새부(G) 내의 산소 분압을 높일 수 있다. 그 결과, 제3의 실시 형태에 따른 수소 축압기에 비해 나사뿌리를 기점으로 한 실린더(10)의 수소 유기 균열을 한층 더 효과적으로 억제할 수 있다.

이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시형태를 근거로 해서 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

본 출원은, 2018년 10월 2일에 출원된 일본 특허 출원 제2018-187193호를 기초로 하는 우선권을 주장하고 그 개시의 전부를 여기에 포함한다.

10; 실린더
10a; 암나사부
10b; 단차
20; 뚜껑
21; 뚜껑 본체
21a; 플랜지부
21b; 환상홈
22; 너트
30; 수지제 실링부재
41,42; 관통홀
51; 릴리프 배관
52; 도입 배관
CV; 체크 밸브
G; 틈새부
P; 펌프
RV; 릴리프 밸브

Claims

내부에 수소가 충전되는 실린더와,
상기 실린더의 개구단(開口端)에 형성된 암나사부에 나사 고정된 뚜껑과,
상기 실린더의 내주면과 상기 뚜껑의 외주면과의 사이에 설치된 원환상(圓環狀)의 수지제 실링 부재를, 구비하고,
상기 실린더의 상기 암나사부와 상기 수지제 실링부재 사이에, 상기 실린더의 내주면과 상기 뚜껑의 외주면이 이격된 틈새부가 형성되어 있으며,
상기 실린더에는,
상기 틈새부 내의 가스를 릴리프 배관으로 배출하는 제1의 관통홀에 더하여, 산소를 포함하는 가스를 상기 틈새부에 도입하는 제2의 관통홀이 형성되어 있는, 수소 축압기.
제1항에 있어서,
상기 제2 관통홀에 접속된 체크 밸브를 더 구비하는 수소 축압기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2의 관통홀에 접속된 펌프를 더 구비하는 수소 축압기.
제3항에 있어서,
상기 릴리프 배관에 설치된 릴리프 밸브를 더 구비하는 수소 축압기.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2의 관통홀은, 상기 틈새부와 대향하는 상기 실린더의 길이방향의 중앙부에 설치되어 있는 수소 축압기.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실린더의 내주면에서의 상기 제2의 관통홀의 모서리부는, R가공되어 있는 수소 축압기.