(57)【要約】Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に延び、格子状に形成される複数個のビームと、Ｘ軸ビーム、Ｙ軸ビーム、及びＺ軸ビームが接する複数個の交差部と、を含み、各ビームの断面が直角のＸ字状であるＸビーム構造物は、一つのビームが連続して形成されるメイン軸と前記メイン軸にサブ軸が結合・溶接されて前記交差部を形成することを特徴とする。  また、本発明のＸビーム構造物を有する圧力タンクは、内部に高圧の流体が収容され、角形（prismatic shape）に製造されるタンク本体を含み、前記Ｘビーム構造物は、前記タンク本体の内部に位置し、前記タンク本体の一側壁から対向する他側壁に至り、規則的に直交配列されることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に延び、格子状に形成される複数個のビームと、
Ｘ軸ビーム、Ｙ軸ビーム、及びＺ軸ビームが接する複数個の交差部１３０と、を含み、
各ビームの断面が直角のＸ字状であり、前記交差部１３０は、一つのビームが連続して形成されるメイン軸１１０と前記メイン軸１１０にサブ軸１２０が結合・溶接されることを特徴とする、Ｘビーム構造物。
【請求項２】
前記Ｘ軸ビームは、同一平面上に位置し、隣接するＸ軸ビームと同じ距離だけ離隔して位置し、前記Ｙ軸ビームは、同一平面上に位置し、隣接するＹ軸ビームと同じ距離だけ離隔して位置し、前記Ｚ軸ビームは、同一平面上に位置し、隣接するＺ軸ビームと同じ距離だけ離隔して位置することを特徴とする、請求項１に記載のＸビーム構造物。
【請求項３】
前記サブ軸１２０は、端部に「＜」状に突出部１２１が形成され、前記突出部１２１の中央部に前記メイン軸１１０が挿入される挿入部１２２が形成されることを特徴とする、請求項１に記載のＸビーム構造物。
【請求項４】
前記交差部１３０は、前記挿入部１２２が前記メイン軸１１０に接触する部分と、前記突出部１２１が隣接した突出部１２１に接触する部分が、内側方向から外側方向に向かって断面積が小さくなることを特徴とする、請求項３に記載のＸビーム構造物。
【請求項５】
前記交差部１３０は、先端部面にブラケット１４１、１４２が溶接されることを特徴とする、請求項１に記載のＸビーム構造物。
【請求項６】
内部に高圧の流体が収容され、角形（prismatic shape）に製造されるタンク本体２００を含み、
前記Ｘビーム構造物１００は、前記タンク本体２００の内部に位置し、前記タンク本体２００の一側壁から対向する他側壁に至り、規則的に直交配列されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のＸビーム構造物を有する圧力タンク。
【請求項７】
前記タンク本体２００のタンク壁２１０の前記Ｘビーム構造物１００が接するところに、前記Ｘビーム構造物１００の断面と同じ形状にビーム構造物ホール２１１が穿孔され、前記ビーム構造物ホール２１１に前記ビーム構造物１００が挿入されて外側に突出することを特徴とする、請求項５に記載のＸビーム構造物を有する圧力タンク。
【請求項８】
前記タンク壁２１０の外周面に格子状の補強部材２２０が形成され、前記ビーム構造物ホール２１１に前記ビーム構造物１００が挿入され、前記第１補強部材２２０に溶接されることを特徴とする、請求項５に記載のＸビーム構造物を有する圧力タンク。
【請求項９】
前記タンク壁２１０に接触する部分から前記タンク壁２１０に隣接した交差部１３０までの距離と、交差部１３０間の距離とが、互いに相違することを特徴とする、請求項５に記載のＸビーム構造物を有する圧力タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力タンクに関し、より詳細には、角形の圧力タンクの内部にＸビームの格子構造とそれに関する補強部材を備えて高圧ガスによる圧力に耐えることができ、角形に製造されて空間効率と材料消費率を高めることができるビーム格子構造を有する圧力タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧の流体を収容するために様々な形状の圧力タンクが開発されており、現在も活発に研究が行われて多くの特許が出願されている。
【０００３】
図１は従来の圧力タンクを図示化したものであり、図１の（ａ）は球形の圧力タンクであり、図１の（ｂ）は円筒形の圧力タンクであり、図１の（ｃ）はロブ形の圧力タンクであり、図１の（ｄ）はセルラー形の圧力タンクである。
【０００４】
タンクの効率は、容積効率と材料消費率をもって判断することができる。
【０００５】
【数１】
2015535329.tif 000003
【０００６】
前記［数１］は、容積効率を求めるための数学式である。ここで、前記εは、容積効率を示し、前記Ｖtankは、タンクの容積を示し、前記Ｖprismは、理想的な直方体形のタンクが有する容積を示す。
【０００７】
前記εの値が高いほどタンクが占める容積が大きくなり、より効率的になる。
【０００８】
【数２】
2015535329.tif 000004
【０００９】
前記［数２］は、材料消費率を求めるための数学式である。ここで、前記ηは、材料消費率を示し、前記Ｖmaterialは、タンクの製造に消費する材料が占める物質の容積を示し、前記Ｖstoredは、タンクに充填された流体の量を示す。
【００１０】
前記ηの値が低いほど同じ容積のタンクを構成する物質の量が少ないため、タンクがより効率的である。
【００１１】
【表１】
2015535329.tif 000005
【００１２】
前記表１は従来のタンクの容積効率と材料消費率を示す表である。
【００１３】
前記表１から分かるように、容積効率は、セルラー形タンクが最も効率的であり、材料消費率は、円筒形タンク、ロブ形タンク、及びセルラー形タンクが類似の値を有する。
【００１４】
しかし、前記ロブ形タンクは、円形のタンクを交差して製造するため、製造が困難であり、交差点に応力が集中して破損する可能性があり、外壁を二重壁に形成することに問題点があった。
【００１５】
前記セルラー形タンクは、容積効率が他の形態のタンクとほとんど同様であり、大容量のタンクを製造するに際しプレートの厚さを増加させる必要がなくて効率的であるが、製造の際に形態が複雑で困難があり、折り曲げ部に応力が集中して破損の虞があった。
【００１６】
また、前記セルラー形タンクの外壁を二重壁に形成する際に、設計上の困難があるという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】韓国公開特許２００３‐００５０３１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、前記のような問題点を解消するためのものである。より詳細には、角形の圧力タンクを提供しようとするものであり、いかなる次元にサイズを延長することができ、流体の高い圧力及び温度変化に耐えることができる圧力タンクを提供することを目的とする。
【００１９】
また、高い容積効率を有する圧力タンクを提供し、圧力タンク内部の流体が漏れることを防止することができる圧力タンクを提供することを目的とする。
【００２０】
また、流体によるスロッシング現象を減少させることができ、タンク壁に加えられる力を分散することができる圧力タンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明のＸビーム構造物は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に延び、格子状に形成される複数個のビームと、Ｘ軸ビーム、Ｙ軸ビーム、及びＺ軸ビームが接する複数個の交差部１３０と、を含み、各ビームの断面が直角のＸ字状であり、前記交差部１３０は、一つのビームが連続して形成されるメイン軸１１０と前記メイン軸１１０にサブ軸１２０が結合・溶接されることを特徴とする。
【００２２】
また、前記Ｘ軸ビームは、同一平面上に位置し、隣接するＸ軸ビームと同じ距離だけ離隔して位置し、前記Ｙ軸ビームは、同一平面上に位置し、隣接するＹ軸ビームと同じ距離だけ離隔して位置し、前記Ｚ軸ビームは、同一平面上に位置し、隣接するＺ軸ビームと同じ距離だけ離隔して位置することを特徴とする。
【００２３】
また、前記サブ軸１２０は、端部に「＜」状に突出部１２１が形成され、前記突出部１２１の中央部に前記メイン軸１１０が挿入される挿入部１２２が形成されることを特徴とする。
【００２４】
また、前記交差部１３０は、前記挿入部１２２が前記メイン軸１１０に接触する部分と、前記突出部１２１が隣接した突出部１２１に接触する部分が、内側方向から外側方向に向かって断面積が小さくなることを特徴とする。
【００２５】
また、前記交差部１３０は、先端部面にブラケット１４１、１４２が溶接されることを特徴とする。
【００２６】
本発明のＸビーム構造物を有する圧力タンクは、内部に高圧の流体が収容され、角形（prismatic shape）に製造されるタンク本体２００を含み、前記Ｘビーム構造物１００は、前記タンク本体２００の内部に位置し、前記タンク本体２００の一側壁から対向する他側壁に至り、規則的に直交配列されることを特徴とする。
【００２７】
また、前記タンク本体２００のタンク壁２１０の前記Ｘビーム構造物１００が接するところに、前記Ｘビーム構造物１００の断面と同じ形状にビーム構造物ホール２１１が穿孔され、前記ビーム構造物ホール２１１に前記ビーム構造物１００が挿入されて外側に突出することを特徴とする。
【００２８】
また、前記タンク壁２１０の外周面に格子状の補強部材２２０が形成され、前記ビーム構造物ホール２１１に前記ビーム構造物１００が挿入され、前記第１補強部材２２０に溶接されることを特徴とする。
【００２９】
また、前記タンク壁２１０に接触する部分から前記タンク壁２１０に隣接した交差部１３０までの距離と、交差部１３０間の距離とが、互いに相違することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のＸビーム構造物及びこれを有する圧力タンクは、角形の圧力タンクを提供するためのものである。すなわち、外形が角形に形成されて、圧力タンクのいかなる次元にサイズを延長することができ、流体の高い圧力及び温度変化に耐えることができる。
【００３１】
また、高い容積効率を有するタンク、すなわち圧力タンクが角形に製造されて、周辺空間を効率的に使用することができる。
【００３２】
また、圧力タンクの内部に格子状のＸビーム構造物を設置し、この構造物を格子状に配置して、流体によるスロッシング現象を減少させることができ、タンク壁に加えられる力を分散させることができる。
【００３３】
また、Ｘビーム構造物は、断面が十字状に製造されて曲げ強さに優れることから、Ｘビーム構造物が簡単に破損することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】従来の圧力タンクの概略図である。
【図２】本発明の一実施例によるＸビーム構造物の格子配置図である。
【図３】本発明の一実施例による交差部の斜視図である。
【図４】本発明の一実施例による交差部の分解図である。
【図５】本発明の一実施例による交差部の溶接された状態を示す部分斜視図である。
【図６】本発明の一実施例によるＸビーム構造物の製造方法を示す斜視図である。
【図７】本発明の他の一実施例によるＸビーム構造物の基本部分斜視図である。
【図８】本発明の他の一実施例によるＸビーム構造物と接する補強ブラケットの部分断面図である。
【図９】本発明の一実施例による船舶に設置される圧力タンクの断面図である。
【図１０】本発明の一実施例によるＸビーム構造物とタンク壁の結合方法を示す部分斜視図である。
【図１１】本発明の一実施例によるＸビーム構造物とタンク壁の結合方法を示す部分後斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の技術的思想について添付の図面を参照してより具体的に説明する。
【００３６】
しかし、添付の図面は、本発明の技術的思想をより具体的に説明するために示す一例に過ぎず、本発明の技術的思想は添付の図面の形態に限定されるものではない。
【００３７】
図２と図３を参照して、本発明の一実施例によるＸビーム構造物１００の全体的な形態と構成について説明する。
【００３８】
Ｘビーム構造物１００は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に延び、格子状に形成される複数個のビームと、Ｘ軸ビーム、Ｙ軸ビーム、及びＺ軸ビームが接する複数個の交差部１３０と、を含み、各ビームの断面が直角のＸ字形である。
【００３９】
上述の直角のＸ字形は、十字状に製造され、二つの平面が接してなす角が９０゜のものを意味し、以下でＸ字形と記述されるものはすべてこのような形状を意味する。また、Ｘ軸とＹ軸が直交し、Ｚ軸はＸ軸とＹ軸に直交する。
【００４０】
Ｘ軸ビームは、同一平面上に位置する隣接したＸ軸ビームと同じ距離だけ離隔して位置し、Ｙ軸ビームは、同一平面上に位置する隣接したＹ軸ビームと同じ距離だけ離隔して位置し、Ｚ軸ビームは、同一平面上に位置する隣接したＺ軸ビームと同じ距離だけ離隔して位置する。
【００４１】
より詳細には、Ｘ軸ビームは、Ｘ‐Ｙ平面またはＸ‐Ｚ平面上に位置する隣接したＸ軸ビームとそれぞれ同じ距離だけ離隔して位置し、Ｙ軸ビームは、Ｘ‐Ｙ平面またはＹ‐Ｚ平面上に位置する隣接したＹ軸ビームとそれぞれ同じ距離だけ離隔して位置し、Ｚ軸ビームは、Ｘ‐Ｚ平面またはＹ‐Ｚ平面上に位置する隣接したＺ軸ビームとそれぞれ同じ距離だけ離隔して位置する。
【００４２】
図４と図５を参照して、本発明の交差部１３０について詳細に説明する。
【００４３】
前記Ｘビーム構造物１００は、断面がＸ字形に製造されることから、ビームが接する交差部１３０で、ビームとビームを結合することに問題点があった。かかる問題点を解消するために、本発明では、交差部１３０で連続して形成されるメイン軸１１０にサブ軸１２０の端部が結合して溶接される。
【００４４】
より詳細には、前記サブ軸１２０は、軸方向の端部に「＜」状の突出部１２１が形成され、前記突出部１２１の中央部に前記メイン軸１１０が挿入される挿入部１２２が形成される。
【００４５】
すなわち、前記交差部１３０は、前記メイン軸１１０に４個のサブ軸１２０が挿入されて形成される場合、前記サブ軸１２０の挿入部１２２が前記メイン軸１１０に挿入されて、前記挿入部１２２を前記メイン軸１１０に溶接し、前記突出部１２１が隣接した突出部１２１と溶接により固定される。
【００４６】
この際、前記突出部１２１と前記挿入部１２２は、内側方向から外側方向に向かって断面積が小さくなり、溶接可能な溝が形成されて溶接を容易に行うことができる。
【００４７】
前記Ｘビーム構造物１００は、交差部１３０から隣接する交差部１３０までの距離をＡとした場合、前記メイン軸１１０の長さは２Ａまたは３Ａになることができ、前記サブ軸１２０はＡ、２Ａ、３Ａのいずれか一つの長さに製造されることができる。
【００４８】
また、前記メイン軸１１０と前記サブ軸１２０は、最外側に位置する軸以外は、両側に突出部１２１が形成されており、最外側に位置する軸は一側にのみ突出部１２１が形成されている。
【００４９】
前記メイン軸１１０は、Ｘビーム構造物１００において、Ｘ軸ビーム、Ｙ軸ビーム、Ｚ軸ビームのいずれか一つのビームになることができる。
【００５０】
すなわち、前記メイン軸１１０がＸ軸ビームである場合、Ｙ軸ビームとＺ軸ビームは、Ｘ軸ビームに端部が結合・溶接されるサブ軸１２０となり、前記メイン軸１１０がＹ軸ビームである場合、Ｘ軸ビームとＺ軸ビームは、Ｙ軸ビームに端部が結合・溶接されるサブ軸１２０となり、前記メイン軸１１０がＺ軸ビームである場合、Ｘ軸ビームとＹ軸ビームは、Ｚ軸ビームに端部が結合・溶接されるサブ軸１２０となる。
【００５１】
図６を参照して、本発明のＸビーム構造物１００の製造方法について説明する。
【００５２】
また、前記Ｘビーム構造物１００を製造するに際し、一平面の構造物を製造して、サブ軸１２０を交差部１３０に溶接して製造し、乾燥させた後、積層して製造することができる。
【００５３】
したがって、前記Ｘビーム構造物１００を一度に製造することなく、単位構造物を製造し、乾燥させた後、積層して製造することで、単位構造物を様々なところで製造して製造時間を短縮することができる。
【００５４】
図７及び図８を参照して、ブラケット１４１をさらに含むＸビーム構造物１００について説明する。
【００５５】
交差部１３０は、溶接されて結合される部分であるため、他の部分に比べて強さに劣る。したがって、前記交差部１３０を補強できる前記交差部１３０にブラケット１４１を溶接して、前記交差部１３０の強さを高めることができる。
【００５６】
交差部１３０は、Ｘ軸ビームのＸ軸と平行する先端部面とＹ軸ビームのＹ軸と平行する先端部面とが直交する部分、Ｙ軸ビームのＹ軸と平行する先端部面とＺ軸ビームのＺ軸と平行する先端部面とが直交する部分、及びＸ軸ビームのＸ軸と平行する先端部面とＺ軸ビームのＺ軸と平行する先端部面とが直交する部分にブラケット１４１が形成される。
【００５７】
図８の（ｂ）に示されたように、ブラケット１４１が補強のためにその長さが延長される場合、ブラケット１４２のように中央にホールが形成されている長方形の板状に製造されて、各軸の先端部に溶接されることもできる（図８の（ｂ）参照）。
【００５８】
図７〜図１１を参照して、本発明の一実施例によるＸビーム構造物１００を備えた圧力タンクについて詳細に説明する。
【００５９】
前記圧力タンクは、角形に製造され、前記Ｘビーム構造物１００が内部に位置して、それぞれのタンク壁２１０の面に接触することを特徴とする。
【００６０】
上述の角形とは、六面体に限定されるものではなく、角を有している様々な形状の圧力タンクを含む。
【００６１】
前記Ｘビーム構造物１００は、前記タンク本体２００の内部に位置し、前記タンク本体２００の一側壁から対向する他側壁に至り、規則的に直交配列される。
【００６２】
前記タンク本体２００のタンク壁２１０は、前記Ｘビーム構造物１００が接するところに、前記Ｘビーム構造物１００の断面と同じ形状にビーム構造物ホール２１１が穿孔される。また、前記ビーム構造物１００に前記ビーム構造物１００が挿入されて前記ビーム構造物の一部が外側に突出する。
【００６３】
また、前記タンク壁２１０の強さを高めるために、前記タンク壁２１０の外周面に格子状の補強部材２２０が位置する。
【００６４】
この際、前記Ｘビーム構造物１００の外側に突出した部分が前記補強部材２２０に溶接されて固定される。
【００６５】
前記タンク壁２１０に接触する部分から前記タンク壁２１０に隣接した交差部１３０までの距離と、交差部１３０間の距離とが、互いに相違することを特徴とする。
【００６６】
したがって、本発明のＸビーム構造物１００及びこれを有する圧力タンクは、角形の圧力タンクを提供するためのものである。すなわち、外形が角形に形成されて、圧力タンクのいかなる次元にサイズを延長することができ、流体の高い圧力及び温度変化に耐えることができる。
【００６７】
また、高い容積効率を有するタンク、すなわち圧力タンクが角形に製造されて、周辺空間を効率的に使用することができる。
【００６８】
また、圧力タンクの内部に格子状のＸビーム構造物１００を設置し、流体によるスロッシング現象を減少させることができ、タンク壁２１０に加えられる力を分散させることができる。
【００６９】
また、Ｘビーム構造物１００は、断面が十字状に製造されて曲げ強さに優れることから、Ｘビーム構造物１００が簡単に破損することを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００７０】
１００  Ｘビーム構造物
１１０  メイン軸
１２０  サブ軸
１２１  突出部
１２２  挿入部
１３０  交差部
１４１、１４２  ブラケット
２００  圧力タンク
２１０  タンク壁
２１１  ビーム構造物ホール
２２０  補強部材
【図１（ａ）】
2015535329.tif 000006
【図１（ｂ）】
2015535329.tif 000007
【図１（ｃ）】
2015535329.tif 000008
【図１（ｄ）】
2015535329.tif 000009
【図２】
2015535329.tif 000010
【図３】
2015535329.tif 000011
【図４】
2015535329.tif 000012
【図５】
2015535329.tif 000013
【図６】
2015535329.tif 000014
【図７】
2015535329.tif 000015
【図８】
2015535329.tif 000016
【図９】
2015535329.tif 000017
【図１０】
2015535329.tif 000018
【図１１】
2015535329.tif 000019
【国際調査報告】
2015535329.tif 000020
2015535329.tif 000021