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KR20240134294A - 극저온 용기 배열 - Google Patents

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KR20240134294A
KR20240134294A KR1020247019257A KR20247019257A KR20240134294A KR 20240134294 A KR20240134294 A KR 20240134294A KR 1020247019257 A KR1020247019257 A KR 1020247019257A KR 20247019257 A KR20247019257 A KR 20247019257A KR 20240134294 A KR20240134294 A KR 20240134294A
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KR
South Korea
Prior art keywords
cryogenic
liner
wall
liner member
vessel
Prior art date
Application number
KR1020247019257A
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English (en)
Inventor
크리스토퍼 패트릭 보일
리처드 휴 레이놀즈
Original Assignee
패브럼 아이피 홀딩스 리미티드
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Publication date
Application filed by 패브럼 아이피 홀딩스 리미티드 filed Critical 패브럼 아이피 홀딩스 리미티드
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Abstract

극저온 액체의 저장을 위한 극저온 용기 배열(100)로서, 상기 배열은 용기 배열의 내벽(24)으로부터 내측으로 간격을 두고 이격되는 라이너 부재(30)를 포함하고, 내벽(24)은 내벽(24)의 내측으로 용기 배열의 저장 체적(28)을 정의하고, 라이너 부재(30)는 상기 저장 체적(28) 내에 위치되고 극저온 액체(30A)를 수용 및 저장하도록 구성되며, 라이너 부재(30)의 열 용량은 내벽(24)의 열 용량보다 실질적으로 작은, 극저온 용기 배열.

Description

극저온 용기 배열
본 발명은 극저온 액체의 저장을 위한 극저온 용기 배열뿐만 아니라 극저온 용기에 사용하기 위한 극저온 용기 라이너에 관한 것이다.
이 출원은 2021년 12월 9일에 출원된 뉴질랜드 특허 출원 번호 783316호의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 본원에 참조로 통합되어 있다.
극저온 액체 또는 극저온제(cryogen)는 본 기술분야에서 매우 낮은 온도에서 액체 상태로 사용되는 액화 기체이다. 이들은 종종 일반 극저온 저장, 극저온 연료 탱크, 초전도 응용 분야 및 기타 응용 분야, 종종 냉각용으로 널리 사용되는 극저온 액체 저장 시스템에 저장된다.
이러한 극저온 액체 저장 시스템은 일반적으로 단열 재료로 둘러싸인 극저온 액체를 위한 내부 저장 체적을 포함할 것이다. 일부 경우에, 이 단열 재료는 다층 단열 재료를 포함하는 진공 공간일 수 있고, 종종 그 자체가 외부 진공 쉘에 의해 둘러싸인다.
이러한 극저온 액체 저장 시스템 또는 극저온 용기가 따뜻한(실온) 상태에서 충전될 때마다, 내부 저장 체적은 먼저 상기 실온으로부터 극저온제의 온도로 냉각되어야 한다. 따라서, 용기는 갑작스럽고 큰 온도 변화(열 충격)를 견딜 수 있는 재료로 만들어지고/만들어지거나 이를 견딜 수 있도록 설계되어야 하거나, 매우 느리게 채워져야 한다.
첫 번째 경우에, 급격한 온도 변화에 따른 재료의 갑작스러운 수축 또는 팽창은 종종 상기 재료의 강도를 초과하는 응력의 발생을 초래하기 때문에, 열 충격은 기존의 재료 및 용기 설계에 다양한 문제를 야기할 수 있다. 이로 인해 뒤틀림이나 좌굴이 발생할 수 있으며, 복합재의 경우 층간 전단이 발생하여 용기에 골절이나 균열이 전파될 수 있다. 이는 또한 극저온 액체의 높은 초기 증발 속도를 초래할 수 있다. 후자의 경우, 극저온 액체를 느리게 충전하면 당연히 다운-타임(down-time)이 초래되고 극저온 용기와 관련된 운송 및 충전 활동이 느려진다. 두 경우 모두 복잡하고 고비용 재료 용기의 설계/제조 및/또는 다운-타임으로 인한 비용이 발생한다.
따라서, 열 충격과 관련된 문제를 감소시키고, 완전히 차갑지 않은 상태에서 용기를 처음 충전할 때 극저온제의 초기 증발 속도를 감소시키고, (후속 충전에서 열 충격을 완화시키기 위해) 상기 극저온제가 배출된 후에 내부 저장 체적의 온도 상승 속도를 감소시키는 배열을 제공하는 극저온 용기의 기술이 필요하다.
본 명세서에서, 특허 명세서 및 다른 문헌을 포함하여 외부 정보 출처를 참조하는 경우, 이는 일반적으로 본 발명의 특징을 논의하기 위한 맥락을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 그러한 외부 문서 또는 그러한 정보 출처에 대한 언급은, 어떠한 관할권에서도 그러한 문서 또는 그러한 정보 출처가 종래 기술이거나 본 기술분야의 일반적인 상식의 일부를 정의한다는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
따라서, 본 발명의 적어도 바람직한 실시 양태의 목적은 종래의 극저온 용기 설계와 관련된 상기 언급된 문제 중 일부를 적어도 개선하고/개선하거나 적어도 대중에게 유용한 대안을 제공하는, 극저온 용기에 사용하기 위한 극저온 용기 배열 및/또는 극저온 용기 라이너를 제공하는 것이다.
본 발명의 첫 번째 측면에 따르면, 극저온 액체의 저장을 위한 극저온 용기 배열이 제공되며, 상기 배열은: 용기 배열의 외부 주연부를 정의하는, 외벽; 상기 용기 배열의 단열 체적을 사이에 정의하도록 상기 외벽으로부터 내측으로 이격된 내벽으로서, 상기 내벽은 상기 내벽의 내부에 상기 용기 배열의 저장 체적을 정의하는, 내벽; 및 상기 내벽으로부터 내측으로 간격을 두고 이격되고 상기 저장 체적 내에 위치되며, 극저온 액체를 수용 및 저장하도록 구성된 라이너 부재로서, 상기 라이너 부재의 열 용량이 내벽의 열 용량보다 실질적으로 작은, 라이너 부재를 포함한다.
일부 실시 양태에서, 라이너 부재의 열 용량은 라이너 부재와 접촉하거나, 라이너 부재에 의해 수용 또는 저장될 때 극저온 증기가 극저온 액체에 의해 방출되는 속도를 실질적으로 감소시키거나 억제하도록 구성된다.
일부 실시 양태에서, 라이너 부재의 열 용량은 라이너 부재로부터 극저온 액체가 이탈할 때에 라이너 부재의 온도가 상승하는 속도를 실질적으로 감소시키거나 억제하도록 구성된다.
일부 실시 양태에서, 라이너 부재는 내벽의 두께의 약 1/3 내지 약 1/10 범위의 두께로 구성된다.
일부 실시 양태에서, 내벽은 약 5mm 내지 약 10mm의 두께를 갖는다.
일부 실시 양태에서, 라이너 부재는 약 0.5mm 내지 약 2mm의 두께를 갖는다.
일부 실시 양태에서, 라이너 부재는 금속, 금속 합금, 강, 강 합금, 알루미늄, 복합재, 유리 섬유 복합재, 유리 섬유 라미네이트, 유리 중합체, 섬유 강화 플라스틱 및/또는 G-10 유리 섬유 라미네이트 중에서 선택된 적어도 하나의 재료를 포함한다.
일부 실시 양태에서, 라이너 부재는 G-10 유리 섬유 라미네이트를 포함한다.
일부 실시 양태에서, 라이너 부재는 약 0.25W/m-K 내지 약 240W/m-K 범위의 열 전도율을 갖는다.
일부 실시 양태에서, 라이너 부재는 약 0.288W/m-K의 열 전도율을 갖는다.
일부 실시 양태에서, 라이너 부재는 극저온 액체와 단열 체적 및/또는 내벽의 접촉을 실질적으로 감소시키거나 억제하는 방식으로 극저온 액체를 수용 및 저장하도록 구성된다.
일부 실시 양태에서, 라이너 부재는 내벽으로부터 이격되고, 상기 라이너 부재를 상기 내벽에 작동 가능하게 연결되는 지지 부재(들)에 의해 상기 저장 체적 내에 위치된다.
일부 실시 양태에서, 라이너 부재는 라이너 부재의 두께의 약 3배 내지 약 20배 범위의 거리로 내벽으로부터 이격되도록 구성된다.
일부 실시 양태에서, 저장 체적은 라이너 부재와 접촉하거나, 라이너 부재에 의해 수용 또는 저장될 때 극저온 액체에 의해 방출된 적어도 일부 극저온 증기를 포집하도록 구성된다.
일부 실시 양태에서, 라이너 부재 및/또는 내벽은 저장 체적이 라이너 부재에 의해 수용 또는 저장되는 극저온 액체와 극저온 액체가 라이너 부재에 접촉하거나 라이너 부재에 의해 수용 또는 저장될 때 극저온 액체에 의해 방출되는 극저온 증기 사이의 압력 평형을 실질적으로 유지하도록 구성된다.
일부 실시 양태에서, 상기 압력 평형은 극저온 액체가 라이너 부재와 접촉하거나, 라이너 부재에 의해 수용 또는 저장될 때 극저온 액체에 의해 방출되는 상기 극저온 증기 중 적어도 일부를 단열 체적으로부터 방출함으로써 실질적으로 유지된다.
일부 실시 양태에서, 상기 압력 평형은 내벽 및/또는 라이너 부재에 배열된 릴리프 부재(들)에 의해 상기 극저온 증기 중 적어도 일부를 라이너 부재 및/또는 저장 체적으로부터 방출함으로써 실질적으로 유지된다.
일부 실시 양태에서, 상기 릴리프 부재(들)는 개구부(들), 밸브(들) 및/또는 포트(들)를 포함한다.
일부 실시 양태에서, 저장 체적은 라이너 부재에 의해 수용 또는 저장되는 극저온 액체와 실질적으로 동일한 압력으로 유지되는 기체를 수용 또는 저장하도록 구성된다.
일부 실시 양태에서, 상기 기체는 수소 기체를 포함한다.
일부 실시 양태에서, 단열 체적은 진공 및 다층 단열 재료, 미소 구체, 폴리에스테르 필름(들), 실크 그물망(들) 및/또는 나일론 그물망(들)을 포함하는 하나 이상의 단열 재료를 포함하거나 포함하도록 구성된다.
일부 실시 양태에서, 단열 체적은 적어도 약 0.5W/m2 내지 약 20W/m2 범위의 표면 열 방출을 갖도록 구성된다.
본 발명의 두 번째 측면에서, 첫 번째 측면 및/또는 전술된 실시 양태 중 임의의 것의 극저온 용기 배열을 포함하는 극저온 용기가 제공된다.
본 발명의 세 번째 측면에서, 극저온 용기에 사용하기 위한 극저온 용기 라이너가 제공되며, 상기 라이너는 극저온 용기의 단열 체적 내에 위치되도록 구성되고, 상기 극저온 용기의 주연부는 용기 벽에 의해 정의되며, 상기 라이너는 극저온 액체를 수용 및 저장하도록 구성되고, 사용 시에 상기 극저온 액체와 상기 단열 체적 및/또는 용기 벽의 접촉을 실질적으로 감소시키거나 억제하는 방식으로 상기 용기 벽으로부터 내측으로 간격을 두고 이격되도록 구성되며, 상기 라이너는 사용 시에 상기 라이너와 접촉하거나, 또는 상기 라이너에 의해 수용 또는 저장될 때 극저온 증기가 극저온 액체에 의해 방출되는 속도를 실질적으로 감소시키거나 억제하는 열 용량을 갖는다.
일부 실시 양태에서, 라이너는 극저온 액체가 라이너에서 이탈할 때 라이너의 온도가 상승하는 속도를 실질적으로 감소시키거나 억제하는 열 용량으로 구성된다.
일부 실시 양태에서, 라이너는 약 0.5mm 내지 약 2mm의 두께를 갖는다.
일부 실시 양태에서, 극저온 용기 라이너는 상기 용기 벽으로부터 상기 라이너를 지지하기 위한 지지 부재(들)를 추가로 포함한다.
일부 실시 양태에서, 지지 부재(들)는 라이너가 라이너의 두께의 약 3배 내지 약 20배 범위의 거리로 용기 벽으로부터 이격되도록 구성되도록 구성된다.
일부 실시 양태에서, 라이너는 금속, 금속 합금, 강, 강 합금, 알루미늄, 복합재, 유리 섬유 복합재, 유리 섬유 라미네이트, 유리 중합체, 섬유 강화 플라스틱 및/또는 G-10 유리 섬유 라미네이트 중에서 선택된 적어도 하나의 재료를 포함한다.
일부 실시 양태에서, 라이너는 G-10 유리 섬유 라미네이트를 포함한다.
일부 실시 양태에서, 라이너는 약 0.25W/m-K 내지 약 240W/m-K 범위의 열 전도도를 갖는다.
일부 실시 양태에서, 라이너는 약 0.288W/m-K의 열 전도율을 갖는다.
본 발명의 네 번째 측면에서, 세 번째 측면 및/또는 전술된 실시 양태 중 임의의 것의 극저온 용기 라이너를 포함하는 극저온 용기가 제공된다.
본 발명의 다섯 번째 측면에서, 극저온 액체의 저장을 위한 극저온 용기가 제공되며, 상기 용기는: 그 주연부가 용기 벽에 의해 정의되는 단열 체적; 및 세 번째 측면 및/또는 전술된 실시 양태 중 임의의 실시 양태의 극저온 용기 라이너를 포함하고, 상기 극저온 용기 라이너는 단열 체적 내에 위치되고, 상기 용기 벽으로부터 내측으로 간격을 두고 이격된다.
일부 실시 양태에서, 라이너는 그 열 용량이 용기 벽의 열 용량보다 실질적으로 작도록 구성된다.
일부 실시 양태에서, 라이너는 용기 벽의 두께의 적어도 약 1/3 내지 약 1/10 범위의 두께로 구성된다.
첫 번째 측면에 관한 상기 하나 이상의 진술은 또한 세 번째, 네 번째 및/또는 다섯 번째 측면에 적용될 수 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 '포함하는(comprising)'은 '적어도 부분적으로 구성되는(consisting at least in part of)'을 의미한다. '포함하는(comprising)'이라는 용어를 포함하는 청구항 및 본 명세서에서의 진술을 해석할 때, 각각의 진술에서 이 용어에 의해 서술된 특징 이외의 다른 특징이 또한 존재할 수 있다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)', '포함되다(comprised)'와 같은 용어는 유사한 방식으로 해석되어야 한다.
본원에서 개시되는 숫자들의 범위(예컨대, 1 내지 10)의 언급은 상기 범위 이내의 모든 유리수(예컨대, 1, 1.1, 2, 3, 3.9, 4, 5, 6, 6.5, 7, 8, 9 및 10) 및 상기 범위 이내의 유리수의 임의의 범위(예컨대, 2 내지 8, 1.5 내지 5.5 및 3.1 내지 4.7)의 언급도 포함하는 것으로, 그리고 그에 따라 본원에서 명확히 개시되는 모든 범위의 모든 하위 범위도 본원에서 명시적으로 개시되는 것으로 의도된다. 상기 범위는 구체적으로 의도되는 것의 예시일 뿐이며, 그리고 열거된 최솟값과 최댓값 간의 수치 값들의 모든 가능한 조합은 유사한 방식으로 본 출원에서 명확히 언급되는 것으로 고려되어야 한다.
본 발명은 또한, 개별적으로 또는 집합적으로, 본 출원의 명세서에서 언급되거나 지시된 부분, 요소 및 특징, 및 임의의 둘 이상의 상기 부분, 요소 또는 특징의 임의의 또는 모든 조합으로 구성된다고 광의적으로 말할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게는, 첨부된 청구범위에 정의된 것과 같은 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서, 본 발명의 구성 및 다양한 실시 양태 및 응용의 많은 변경이 제안될 것이다. 본원에서의 개시 및 설명은 오직 예시적인 것일 뿐이며, 어떠한 의미로도 제한하는 것으로 의도되지는 않는다. 본 발명과 관련된 기술 분야에서 공지된 등가물을 갖는 특정 정수가 본 명세서에 언급되는 경우, 이러한 공지된 등가물은 개별적으로 제시된 것처럼 본 명세서에 포함되는 것으로 간주된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 명사 다음의 용어 '들(s)'은 그 명사의 복수 및/또는 단수 형태를 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 '및/또는(and/or)'은 '및(and)' 또는 '또는(or)'을 의미하거나, 문맥상 둘 다 허용되는 경우를 의미한다.
본 발명은 전술한 바와 같이 구성되며, 이하에서는 그 예시일 뿐인 구성도 상정한다.
이제, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 예시적으로만 설명할 것이며, 그 도면을 참조하여 설명할 것이다:
도 1은 종래 기술의 극저온 용기를 도시하고;
도 2는 본 개시의 실시 양태의 극저온 용기를 도시하고;
도 3은 본 개시의 실시 양태의 대안적인 극저온 용기를 도시한다.
종래 기술의 극저온 용기의 예가 도 1에 나와 있다. 여기서, 종래 기술의 용기는 일반적으로 도면 부호 10으로 표시되고, 일반적으로 용기 벽(14) 및 그 외부의 외부 쉘(16)로 둘러싸인 극저온 액체(12A)를 위한 내부 저장 체적(12)으로 구성될 수 있으며, 이들 사이에서 당업계에 공지된 임의의 적합한 단열 배열(18)이 발견될 수 있다.
그 안의 극저온 액체(12A)가 용기 벽(14)에 의해 직접 포함되기 때문에, 이 용기 벽(14)은 극저온 액체(12A)의 극한 온도와 관련된 효과를 견뎌야 하는 부담이 있으며, 상기 효과는 열 충격, 극저온 액체(12A)의 과도한 초기 증발 및 상기 효과를 완화하기 위한 상기 액체(12A)의 충전/분배 중 발생하는 다운-타임을 포함한다. 따라서, 용기 벽(14)(및 종종 외부 쉘(16))은 압력 유지 및 온도 단열의 역할을 수행하면서, 온도의 갑작스럽고 큰 변화를 수용하도록 하는 재료로 제조되고/제조되거나 수용하도록 달리 설계되어야 한다. 이로 인해 용기 설계가 복잡해지고 비용이 많이 든다.
이제 도 2를 참조하여 극저온 액체의 저장을 위한 극저온 용기 배열의 실시 양태가 설명될 것이다. 극저온 용기 배열은 일반적으로 숫자 100으로 표시된다. 여기서, 극저온 용기 배열(100)의 이러한 예시적인 실시 양태는, 예를 들어, 극저온 연료 응용(예를 들어, 차량 등)에 사용되는 극저온 수소 또는 메탄의 저장 및 분배에 적합한 극저온 연료 탱크의 형태를 취한다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 극저온 용기 배열(100)은 일반적으로 용기 배열(100)의 외부 주연부(22)를 정의하는 외벽(20)을 포함할 수 있다.
통상의 기술자는 이 외벽(20) 외부에 주어진 용기 배열에 추가의 층, 벽, 특징 또는 요소를 배열할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 이에 의해 정의된 외부 주연부(22)는 일반적으로 본원에 설명된 극저온 용기 배열(100)의 특징에서 최외측 범위를 지칭하는 것과 함께 이하에서 더 상세히 설명되는 온도 변화의 감소/완화, 열 충격 등뿐만 아니라 온도 단열의 주요 기능을 제공할 수 있다.
따라서, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 '배열(arrangement)'은 상기 기능을 제공하기 위한 극저온 용기의 예시적인 구성을 지칭하는 것으로 이해되어야 하며, 극저온 용기의 특정 응용을 위해 요구될 수 있는 추가적인 변형, 특징 또는 요소를 배제하지 않는다. 동일한 추론은 상기 외벽(20)/외부 주연부(22)의 내측에 배치되는 후술되는 것들에 더하여 극저온 용기 배열(100)의 특징에도 적용될 수 있다.
극저온 용기 배열(100)은 또한 일반적으로 극저온 용기 배열(100)의 단열 체적(26)을 사이에 한정하도록 상기 외벽(20)으로부터 내측으로 이격된 내벽(24)을 포함할 수 있다. 이러한 단열 체적(26)은 아래에서 더 상세히 설명될 것이지만, 일반적으로 극저온 용기 배열(100) 외부의 환경 및 관련 온도로부터 극저온 용기의 내용물을 단열시키는 역할을 한다.
내벽(24)은 내벽(24)의 내부에 용기 배열(100)의 저장 체적(28)을 정의한다. 이러한 저장 체적(28)은 아래에서 더 상세히 설명될 것이지만, 일반적으로 극저온 액체 및 관련 증기를 수용하는 역할을 하고, 또한 극저온 액체를 일단 수용한 극저온 용기에 부여된 관련 온도, 압력 및 기타 특성을 부분적으로 제약, 제어 및/또는 정의하는 역할을 한다.
극저온 용기 배열(100)은 내벽(24)으로부터 내측으로 간격을 두고 이격되고 상기 저장 체적(28) 내에 위치된 라이너 부재(30)를 추가로 포함한다. 이 라이너 부재(30)는 주로 극저온 액체를 수용하고 저장하도록 구성되며, 그렇게 하는 용기 배열(100)의 배타적인 특징으로서 의도될 수 있다. 이러한 방식으로, 라이너 부재(30)는, 충전 동안, 저장/운송 동안, 또는 용기(100)에서 액체를 폐기하는 동안, 극저온 액체가 저장 체적(28) 및/또는 내벽(24)과 접촉하는 것을 실질적으로 감소시키거나 억제한다. 도 2는 라이너 부재(30) 내에 포함된 극저온 액체(30A)의 예시적인 체적을 도시한다.
라이너 부재(30)의 열 용량은 내벽(24)의 열 용량보다 실질적으로 작다.
열 용량은 일반적으로 매체의 온도를 변화시키는 데 필요한 열 또는 온도 입력으로서 정의될 수 있다. 다시 말해서, 이는 외부 온도 입력이 주어진 매체의 내부 온도에 미치는 영향의 정도, 또는 매체가 온도 입력을 얼마나 쉽게 수용하는지를 더 일반적으로 반영한다.
이 경우, 라이너 부재(30)는 그 열 용량이 극저온 용기 배열(100)의 내벽(24)의 열 용량보다 상당히 낮도록 구성될 수 있다.
열 용량은 매체의 광범위한 특성이기 때문에(즉, 외부 질량, 크기, 체적 등뿐만 아니라 내부 재료 특성 모두에 의존하기 때문에), 라이너 부재(30)는 다수의 방식으로 내벽(24)에 대해 낮은 열 용량을 갖도록 구성될 수 있다.
일 구성에서, 라이너 부재(30)는 내벽(24)의 두께의 약 1/3 내지 약 1/10 범위의 두께로 구성된다. 예를 들어, 약 500리터 내지 약 1000리터의 극저온 액체 저장 체적 용량을 갖는 주어진 극저온 용기 배열(100)에 대해, 내벽(24)은 약 5mm 내지 약 10mm의 두께를 가질 수 있고, 라이너 부재는 약 0.5mm 내지 약 2mm의 두께를 가질 수 있다. 1000리터를 초과하는 더 큰 용기 부피에서, 라이너 부재(30)는, 예를 들어 약 0.5mm 내지 약 5mm의 임의의 두께를 가질 수 있지만, 약 6mm 미만일 수 있다.
통상의 기술자는 상기 라이너 부재(30), 내벽(24) 및 외벽(20)을 정의하도록 선택된 재료(들)뿐만 아니라 저장 압력, 액체 밀도, 설계 가속도에 따라, 내벽(24)의 두께에 대한 라이너 부재(30)의 두께를 조절할 수 있다. 통상의 기술자는 라이너 부재(30)가 내벽(24)보다 실질적으로 얇은 상태일 경우, 광범위한 상대 두께가 가능할 수 있다는 것을 추가로 이해할 것이다.
라이너 부재(30)의 열 용량을 최소화하는 것은 다음과 같은 이점을 제공하기 때문에 유리하다:
● 열 충격 감소 또는 완화: 낮은 열 용량을 가짐으로써, 라이너 부재(30)는 온도 입력을 더 쉽게 수용할 것이다. 낮은 두께(내벽(24)의 것보다 실질적으로 더 낮음)를 가짐으로써, 라이너 부재(30)의 열 구배(thermal gradient)(라이너 부재의 한쪽 면/단부에 대한 반대쪽 면/단부의 온도 차이, 즉 두께에 따른 온도 차이)가 상당히 감소된다. 온도 구배가 최소화되기 때문에, 라이너 부재(30)는 그 두께에 걸쳐 균일하게 열 수축할 것이고, 따라서 하나의 부분 또는 그 일부에서 다른 부분에 비해 인장 응력의 차이를 덜 경험할 것이며, 그 차이는 급속한 불균일 왜곡, 좌굴 및 그에 따른 관련된 구조적 파괴 또는 약화를 초래할 수 있다. 이는 라이너 부재(30)로 복합재가 선택될 때 특히 유리하며, 이러한 복합재는 층간 전단 및 이와 관련된 골절 또는 균열의 전파에 특히 취약하다. 또한, 내벽(24)에 비해 상대적으로 얇은 라이너 부재(30)는 종종 더 무겁고 강한 내벽(24)에 큰 하중을 가하지 않고 열 수축할 수 있다.
● 초기 증발 감소 또는 완화: 라이너 부재(30)가 내벽(24)에 비해 실질적으로 더 낮은 열 용량을 갖기 때문에, 더 적은 극저온 액체가 라이너 부재(30)와의 접촉 시에 그의 액화된 상태로부터 증발되거나 기화될 것이다. 극저온 증기의 초기 증발을 제한하는 것으로부터 추가의 이점이 발생할 수 있는데, 이는 상기 증발 극저온 증기를 포집 및 다시 액화시키는 것이 더 용이할 것이며, 이는 극저온 용기 배열(100)이 대형 저장 용기 또는 차량 연료 탱크로서 사용되는 응용에서 유용할 수 있다.
● 비운 후 온도 상승 속도 감소 또는 완화: 일단 극저온 용기 배열(100)에 극저온 액체가 비워지면, 실온으로 다시 온도가 점진적으로 상승한다. 따라서, 라이너 부재(30)는 일반적으로 저온에서 더 오래 유지될 것이다. 따라서, 극저온 용기 배열(100)의 후속 재충전 시에, 라이너 부재(30)와 극저온 액체의 새로운 공급 사이의 온도 차이는 최소화되거나 적어도 용기의 초기 충전 동안보다 낮아질 수 있어, 열 충격 및 초기 증발 현상을 더욱 완화할 수 있다.
따라서, 라이너 부재(30)의 열 용량은 극저온 액체(30A)가 라이너 부재(30)와 접촉하거나 라이너 부재에 의한 수용 또는 저장될 때 극저온 증기가 방출되는 속도를 실질적으로 감소시키거나 억제하도록 구성될 수 있다. 또한, 라이너 부재(30)의 열 용량은 극저온 액체(30A)의 출발 시에 라이너 부재(30)의 온도가 상승하는 속도를 실질적으로 감소시키거나 억제하도록 구성될 수 있다.
라이너 부재(30)가 존재하지 않고 용기 벽(14)의 벽 두께가 약 5mm 내지 10mm인 도 1의 종래의 용기(10)와 비교하여, 상기 예시적인 실시 양태는 극저온 용기 배열(100)에서 그에 대해 전체 열 질량 또는 열 용량의 80% 감소를 달성할 수 있다. 이러한 전체 열 질량의 80% 감소는 극저온 액체(30A)의 초기 증발의 80% 감소에 정비례할 수 있다.
위와 같이 비운 후 열 충격 및 온도 상승이 감소하면 도 1과 같이 느리게 충전하는 종래의 용기 배열과 관련된 다운-타임 없이 보다 일관된 충전 절차가 가능하다. 라이너 부재(30)가 존재하지 않는 도 1과 같은 종래의 용기와 비교하여, 본원의 극저온 용기 배열(100)은 거의 즉각적인 충전 및 비움을 제공할 수 있는 반면, 종래의 용기는 용기 크기, 용도, 및 체적/용량에 따라 충전을 위해 약 30분 내지 약 60분 또는 그보다 많은 시간이 소요될 수 있다.
또한, 통상의 기술자는 또한 라이너 부재(30)가 (추가적으로, 또는 내벽(24)보다 얇은 것에 대한 대안으로서) 본질적으로 더 낮은 열 용량 특성을 갖는(즉, 더 낮은 비열 용량, 집중적인 열 용량의 등가물을 갖는) 상기 내벽/외벽(20, 24)의 재료와 상이한 재료로 구성될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
그러나, 일반적으로, 선택된 재료와 무관하게, 일부 구성에서는, 내벽(24)에 대한 라이너 부재(30)의 더 낮은 두께는 상대적으로 열 용량을 감소시키는 주요한 수단으로 유지될 수 있다.
이러한 방식으로, 극저온 용기 배열(100)(구체적으로 그의 내벽/외벽(20, 24))은 제조 및 설계의 용이성을 위해 라이너 부재(30)가 유사하게 구성된 금속 또는 금속 합금(강, 강 합금, 스테인리스 강, 알루미늄 등)과 같은 공통 재료로부터 설계 및 제조될 수 있지만, 상기 비교적 낮은 열 용량을 달성하기 위해 단순히 내벽(24)보다 상당히 더 얇게 제조될 수도 있다.
다른 실시 양태에서, 라이너 부재(30)는 복합재, 유리섬유 복합재, 유리섬유 라미네이트, 유리 중합체, 섬유 강화 플라스틱 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 라이너 부재(30)는 일부 구성에서 약 0.288W/m-K의 열 전도율을 갖는 G-10 유리섬유 라미네이트를 포함할 수 있다.
일부 실시 양태에서, 라이너 부재(30)는 약 0.25W/m-K 내지 약 240W/m-K 범위의 열 전도도를 가질 수 있다.
열 전도도는 열을 전도하는 재료의 능력의 척도로 이해될 수 있다. 일반적으로, 열 전도도가 높을수록 열 전달이 더 빠르고 더 많이 이루어진다. 매체의 외부 특성(질량, 체적, 두께 등)에 의존할 수 있는 열 용량과 달리, 열 전도도는 재료 의존적이다. 따라서, 통상의 기술자는 라이너 부재(30)가 (예를 들어, 라이너 부재(30)를 실질적으로 얇게 함으로써) 낮은 열 용량으로 구성될 수 있으면서, 또한 (재료를 적절하게 선택함으로써) 높은 열 전도율을 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다.
종래의 금속 또는 금속 합금은 더 높은 열 전도도를 가질 수 있지만(즉, 강은 약 45W/m-K, 알루미늄은 약 240W/m-K의 훨씬 높은 열 전도도를 가짐), G-10 유리 섬유 라미네이트와 같은 복합재의 사용은, G-10 유리 섬유 라미네이트가 온도 범위에 걸쳐 고강도-대-중량비(라이너 부재(30)의 낮은 두께 및 그에 따른 질량/체적을 감안할 때 유리함)와 같은 유리한 물리적 특성뿐만 아니라 고강도 및 일관된 치수 안정성을 나타낸다는 점에서, 라이너 부재(30)에 특히 적용 가능한 이점을 제공한다.
따라서, 종래의 금속 또는 금속 합금의 사용이 몇몇 실시 양태에서 라이너 부재(30)에 적합할 수 있지만(특히, 내벽 및 외벽(20, 24)에 동일하거나 유사한 재료가 사용되는 경우), 라이너 부재(30)를 위한 재료로서 특히 (G-10 유리 섬유 라미네이트와 같은) 복합재의 선택은 종래의 금속 또는 금속 합금에 비해 적어도 상기 이점을 제공한다는 것이 이해될 것이다. 그러나, 복합재가 특히 층간 전단 및 관련 파단 또는 균열의 전파에 취약하기 때문에, 라이너 부재(30)를 낮은 두께(즉, 내벽(24)의 두께보다 실질적으로 더 낮은 두께)를 갖도록 구성하는 것은 전술한 바와 같이 라이너 부재(30)의 열 구배를 감소시키는 데에 있어 동시적 또는 조화로운 이점을 제공하며, 그에 따른 층간 전단 및 관련 파단 또는 균열의 전파 가능성을 감소시킬 수 있다.
어느 경우든, 통상의 기술자는 내벽(24)의 열 용량보다 실질적으로 낮은 열 용량을 달성하기 위해 다수의 방식으로 라이너 부재(30)를 구성할 수 있다.
이러한 방식으로, 극저온 용기 배열(100)은 다음과 같은 내부 라이너 부재(30)를 제공하여 전술한 이점을 제공할 수 있다:
● 극저온 액체를 용기의 다른 벽 또는 요소로부터 격리시키기 위해 용기의 다른 벽으로부터 간격을 두고,
● 내벽(24)에 대해 낮은 열 용량으로 추가로 구성됨으로써:
● 라이너 부재가 존재하지 않고 극저온 액체가 용기 벽(14, 16) 자체 내에/자체에 대해 저장되는 종래의 용기 배열(예를 들어, 도 1)의 용기 벽에 부여되는 열 충격 및 기타 바람직하지 않은 효과를 감소시키고, 그에 따라서 상기 벽(14, 16)은 단열 등의 다른 기능을 수행하도록 구성되면서도 상기 바람직하지 않은 효과를 스스로 부담해야 한다.
따라서, 전술된 바와 같은 라이너 부재(30)의 제공은 라이너 부재(30)만이 극저온 액체와 직접 접촉하고 그에 따른 관련 효과를 처리하는 고유의 부담을 가지므로, 내부/외벽(20, 24)이 압력 유지 및 온도 단열만을 고려하도록 설계될 수 있게 하므로, 극저온 용기에 부여되는 재료 요구의 복잡성을 크게 감소시킬 수 있다.
일부 실시 양태에서, 라이너 부재(30)는 라이너 부재(30)의 두께의 약 3배 내지 약 20배 범위의 거리로 내벽(24)으로부터 이격되도록 구성된다. 다시 말해서, (약 500리터 내지 약 1000리터의 액체 저장 용량을 갖는 용기; 5mm 내지 10mm 두께의 내벽(24); 및 0.5mm 내지 2mm 두께의 라이너 부재(30)의) 상기 예시적인 구성에 대해, 라이너 부재(30)는 내벽(24)으로부터 약 3mm 내지 약 20mm 이격될 수 있다.
라이너 부재(30)는 내벽(24)으로부터 이격될 수 있고, 상기 내벽(24)에 상기 라이너 부재(30)를 작동 가능하게 연결하는 지지 부재(들)(32)에 의해 상기 저장 체적(28) 내에 위치될 수 있다. 이들은 도 2에 도시되어 있으며, 예를 들어 금속 또는 복합 행거/플랜지, 인장 서스펜션 부재(케이블 등) 등과 같은 극저온 용기 설계 분야에 공지된 임의의 수의 지지 또는 서스펜션 부재를 포함할 수 있다. 일부 구성에서, 라이너 부재(30) 및 내벽(24)을 위해 선택된 재료(들)가 허용하는 경우, 지지 부재(들)(32)는 라이너 부재(30) 및 내벽(24) 둘 모두에 접착되거나 용접되어, 두 부재를 작동 가능하게 연결할 수 있다.
지지 부재(들)(32)는 또한 라이너 부재(30)로부터 내벽(24)으로 전달되는 열 전달의 양을 최소화하기 위해 재료가 선택되거나 물리적 구성(두께, 크기 등)이 구성될 수 있다. 지지 부재(들)(32)는 극저온 용기 배열(100)의 운송 동안 중력 및 관성 하중을 수용할 수 있도록 라이너 부재(30)를 충분히 지지하는 한, 필요에 따라 내벽(24)으로부터 라이너 부재(30)를 적절하게 이격시키기 위해 임의의 수로 제공될 수 있다. 라이너 부재(30)의 선택된 두께는 지지 부재(들)(32)의 개수 및 구성에 의해 영향을 받을 수 있다.
도 2의 극저온 용기 배열(100) 실시 양태의 연료 탱크 적용과 같은 일부 실시 양태에서, 라이너 부재(30)는 극저온 액체(30A)가 외부 운동으로 인해 느려질 때 내벽(24)/저장 체적(28)으로부터 상기 액체를 계속 격리/수용하도록 완전히 폐쇄된 배열일 수 있다.
일부 실시 양태에서, 내벽 및 외벽(20, 24)은 어느 정도의 가요성을 나타내는 것이 유리할 수 있고, 이상적으로는 구조적으로 단지 반-강성인 것이 바람직할 수 있다. 마찬가지로, 라이너 부재(30)는 낮은 두께로 구성될 수 있거나, 가요성/비강성일 수 있거나, 적어도 일부 가요성 표면을 가질 수 있는 것이 유리할 수 있다. 그러나, 라이너 부재(30), 내벽 및 외벽(20, 24)은 극저온 용기 배열(100)의 원하는 적용에 따라 일부 실시 양태에서 모두 강성일 수 있다.
도 2는 또한 극저온 용기 배열(100)의 다양한 포트를 도시하며, 그중 일부는 극저온 용기 배열의 분야에서 일반적일 수 있다. 예를 들어, 외벽(20)의 외부로부터 라이너 부재(30)로 연장되는 충전 포트(40)가 제공되어 라이너 부재(30)에 극저온 액체를 쉽게 충전할 수 있다. 또한, 용기 배열(100)로부터 극저온 액체(30A)의 외부 분배를 용이하게 하기 위해, 라이너 부재(30)의 바닥 근처의 위치로부터 외벽(20)의 외부로 연장되는 배출 포트(42)가 제공된다. 임의의 수의 충전 또는 배출 포트들이 제공될 수 있고, 도시된 실질적으로 균일한 수직으로 배향된 포트 배열들은 단지 예시적이다.
또한, 극저온 증기가 저장 체적(28) 밖으로 분배되는 것을 용이하게 하기 위해, 저장 체적(28)의 외부 영역으로부터 외벽(20) 외부의 위치로 연장되는 증기 포트(44)가 도시되어 있다. (극저온 연료 탱크의 것과 같은) 일부 응용에서, 극저온 기체 증기가 분배되는 것이 유리할 수 있으며, 이 경우 상기 증기 포트(44)는 이를 용이하게 한다. 그러나, 이 경우, 증기 포트(44)는 단순히 격리 체적(28) 내의 극저온 증기(따라서 내부 압력)의 양을 감소시킬 뿐만 아니라 그 목적을 위해 증기 분배를 용이하게 할 수 있다.
저장 체적(28)은 라이너 부재(30)와의 접촉, 또는 라이너 부재에 의한 수용 또는 저장 시에 극저온 액체(30A)에 의해 방출된 적어도 일부 극저온 증기를 포집하도록 구성될 수 있다. 라이너 부재(30)는 초기 증발을 감소시키기 위해 낮은 열 용량을 갖지만, 일부 극저온 증기는 액체가 용기 배열(100) 내로 들어갈 때, 또는 일반적으로 라이너 부재(30) 내에 저장되는 동안 액체에 의해 여전히 방출될 것으로 이해된다. 일부 경우에, 이는 특정 극저온 용기 응용에서 유리하거나 그러할 것으로 예상된다.
또한, 라이너 부재(30) 및/또는 내벽(24)은, 라이너 부재(30)에 의해 수용 또는 저장되는 극저온 액체(30A)와, 라이너 부재(30)와의 접촉, 또는 라이너 부재에 의한 수용 또는 저장 시에 극저온 액체에 의해 방출된 극저온 증기 사이의 저장 체적(28)이 실질적으로 압력 평형을 유지하도록 구성될 수 있다.
이러한 압력 평형은 라이너 부재(30)와의 접촉, 또는 라이너 부재에 의한 수용 또는 저장 시에 극저온 액체(30A)에 의해 방출된 상기 극저온 증기 중 적어도 일부를 저장 체적(28)으로부터 방출함으로써 실질적으로 유지될 수 있다. 이는 전술한 증기 포트(44)를 통해 이루어질 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 압력 평형은 내벽(24) 및/또는 라이너 부재(30)에 배열된 릴리프 부재(들)를 통해 라이너 부재(30) 및/또는 저장 체적(28)으로부터 나오는 상기 극저온 증기 중 적어도 일부의 저장 체적(28)으로부터 방출함으로써 실질적으로 유지될 수 있다. 전술한 증기 포트(44)는 이러한 릴리프 부재 중 하나를 구성할 수 있다.
또한, 극저온 액체(30A)의 체적 위의 위치에서 라이너 부재(30) 내로부터 저장 체적(28) 내의 위치로 연장되는 것으로 도시된 라이너 부재 포트(46)도 이들 릴리프 부재 중 하나를 구성할 수 있다. 이 경우, 라이너 부재 포트(46)는 라이너 부재(30) 내의 내부 압력을 저장 체적(28)으로 완화시키도록 작용하여, 라이너 부재(30) 내부와 그 주변 영역(라이너 부재(30) 외부의 저장 체적(28)) 사이의 압력 평형을 유지하는 것을 도울 수 있다. 라이너 부재 포트(46)는 또한 극저온 증기를 저장 체적(28)으로 다시 지향시켜 내벽(24)의 증기 냉각 속도를 증가시키는 것을 돕도록 구성될 수 있다.
증기 포트(44) 또는 라이너 부재 포트(46) 이외에, 상기 압력 평형을 유지할 수 있도록 라이너 부재(30)(그로부터 밖으로 연장되어 저장 체적(28) 내부로 연장됨) 또는 내벽(24)(그로부터 밖으로 용기 배열(100)의 외부로 연장됨)에 다른 릴리프 부재(들)가 제공될 수 있다. 상기 릴리프 부재(들)는 통상의 기술자에 의해 예상될 수 있는 바와 같이 수동 개구부(들) 또는 작동 가능한 밸브(들) 및/또는 포트(들)를 포함할 수 있다.
라이너 부재(30)가 적어도 일부 가요성 표면을 갖는 실시 양태에서, 극저온 액체(30A)의 디캔팅을 돕기 위해 라이너 부재(30) 외부의 압력이 증가될 수 있다.
일부 실시 양태에서, 저장 체적(28)은 라이너 부재(30)에 의해 수용 또는 저장되는 극저온 액체(30A)와 실질적으로 동일한 압력으로 유지되는 기체(예컨대, 극저온 액체(30A)가 극저온 수소를 포함하는 경우 수소 기체)를 수용 또는 저장하도록 구성될 수 있다(그리고 전술한 바와 같이 극저온 액체(30A)와 동일한 분자 유형을 가질 수 있다). 이는 라이너 부재(30)가 압력 하중을 수용할 필요 없이 작동할 수 있게 한다.
또한, 극저온 액체(30A)를 수용한 후, 라이너 부재(30)에 의한 점진적이고 더 긴 열 과도 현상 또는 구배의 경험(전술한 바와 같은 낮은 열 용량 덕분에)은 극저온 액체가 연료로서 사용되는 응용(즉, 용기 배열(100)이 차량용 연료 전지로서 사용되는 응용)에서 극저온 액체의 정상 상태 결합을 허용한다. 그동안, 증기 포트(44)는 저장 체적(28)의 바람직한 또는 요구되는 최대 내부 압력(즉, 압력 평형)을 유지하기 위해 극저온 증기를 일정한 충분한 속도로 분배하는 데 이용될 수 있다.
이제 단열 체적(26)에 대해 살펴보면, 단열 체적(26)은 일반적으로 당업계에 공지된 임의의 적절한 단열 메커니즘을 포함하거나 사용할 수 있고, 일반적으로 극저온 용기 배열(100) 외부의 환경으로부터 내부의 극저온 액체(30A)로의 전체 열 전달을 결정할 것이다. 단열 체적(26)은 또한 외부 환경으로부터 극저온 액체(30A)로의 열 전달이 대체로 종래의 대류 및/또는 전도에 의해 지배되는 정상-상태 조건(즉, 저장 체적(28) 내의 압력 및 온도가 평형에 도달하면)에서 요구되는 단열 수준을 제공하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 단열 체적(26)은 단열을 위해 내벽 및 외벽(20, 24) 사이에 진공 공간을 갖거나 포함하도록 구성될 수 있다. 또한, 진공 공간을 포함하는 단열 체적(26)은 하나 이상의 단열 재료를 갖거나 포함하도록 구성될 수 있다.
단열 체적(26)을 위한 예시적인 단열 배열은 극저온 용기의 분야에 공지된 복수의 미소 구체의 단열 배열, 극저온 용기의 분야에 공지된 두꺼운 발포체 배열 및/또는 극저온 용기의 분야에 공지된 다층 진공 재킷 단열 배열일 수 있으며, 여기서 복수의 단열 재료(들)(예컨대, 폴리에스테르 필름(들), 실크 그물망(들) 및/또는 나일론 그물망(들))의 층은 상기 내벽 및 외벽(20, 24) 사이의 진공 환형부 또는 재킷 공간 내에 조밀하게 매립된다.
단열 체적(26)은 적어도 약 0.5W/m2 내지 약 20W/m2 범위의 표면 열 방출을 갖도록 구성될 수 있다. 그러나, 통상의 기술자는 극저온 용기 배열(100)의 구성에 따라 다른 범위의 표면 열 방출을 예상할 수 있다.
적절한 단열은 극저온 증기가 연료 전지를 위한 냉각제로 작용하기 위한 극저온 증기 열 용량이 사용되기 위해 원하는 응용(연료 전지 배열)에서 (예를 들어, 증기 포트(44)를 통해) 분배될 수 있게 할 것이다.
도 3은 전술한 극저온 용기 배열의 예시적인 실시 양태를 보여주지만, 초전도 코일을 포함하고 냉각하는 데 사용되는 극저온 듀어(dewar)와 같은 극저온 플라스크 응용에서 사용된다.
본 실시 양태에서, 전술한 극저온 용기 배열(100)의 동일한 특징을 다수 포함하는 극저온 용기 배열(200)이 도시되어 있으며, 여기서 유사한 부분은 외벽(220), 외부 주연부(222), 내벽(224), 라이너 부재(230), 단열 체적(226), 저장 체적(228), 지지 부재(들)(232) 및 충전 포트(242)와 같이 200이 추가된 동일한 도면 부호로 표시된다.
이 극저온 용기 배열(200)의 특정 적용과 관련하여 주목할 만한 차이점이 도시되어 있는데, 액체 배출 포트(242)는 전술한 극저온 용기 배열(100)의 증기 포트(44)의 목적에도 사용될 수 있다(이 적용에서, 극저온 증기는 구체적으로 사용되지 않지만, 전술한 바와 같이 저장 체적(228) 내에서 압력 평형을 달성하기 위해 배출될 수 있기 때문이다).
일부 구성에서, 극저온 액체(230A)가 극저온 용기 배열(200)로부터 비워져야 하는 경우, 액체 배출 포트(242)는 극저온 액체(230A) 내로, 그리고 선택적으로 실질적으로 라이너 부재(230)의 저부로 연장될 수 있다.
초전도 코일을 포함하고 냉각하기 위해 사용되는 이러한 극저온 듀어에 대해 요구되는 바와 같은 단열 덮개(234)가 또한 제공된다(따라서 극저온 액체(230A)의 체적 내에 침지/배열된 코일 또는 다른 컴포넌트들이 액세스될 수 있다).
다른 주목할 만한 차이점은 라이너 부재(230)가 상부에서 개방-단부, 즉, 도 2의 극저온 용기 배열(100)의 라이너 부재(30)와 같은 완전히 폐쇄된 저장부가 아니라는 것이다. 본 실시 양태에서 라이너 부재(230)는 이와 같이 배열되는데, 그 이유는 플라스크가 극저온 용기 배열(100)과 같은 연료 저장 탱크와 같은 이동 또는 반복 운송을 겪지 않을 것이기 때문이다.
따라서, 본 실시 양태에서는 라이너 부재(230) 상에 배열된 릴리프 부재(들), 구멍(들), 포트(들), 밸브(들) 등을 필요로 하지 않고 더 용이하게 유지될 수 있는데, 그 이유는 그 내부 압력이 저장 체적(228)의 내부 압력과 본질적으로 공유되기 때문이다(따라서, 도 2의 라이너 부재 포트(46)가 없음).
그러나, 그럼에도 불구하고, 도 2의 극저온 용기 배열(100)과 관련하여 설명된 주요 기능 및 특징은, 라이너 부재(230)가 극저온 액체(230A)를 수용 및 저장하도록 구성되고, 라이너 부재(230)의 열 용량이 (전술한 대로 라이너 부재(230) 두께, 재료 선택 등의 적절한 선택에 의해) 내벽(224)보다 실질적으로 적은 본 실시 양태에도 동일하게 적용된다.
따라서, 여기서 라이너 부재(230)는 또한 극저온 증기가 라이너 부재(230)와 접촉하거나, 그에 의해 수용 또는 저장될 때 극저온 액체(230A)에 의해 방출되는 속도를 실질적으로 감소 또는 억제하도록; 그리고/또는 그로부터 극저온 액체(230A)가 이탈할 때 라이너 부재(230)의 온도 상승 속도를 실질적으로 감소 또는 억제하도록 구성된 열 용량을 가질 수 있다.
도 2의 극저온 용기 배열(100)과 관련하여 라이너 부재(230), 저장 체적(228), 단열 체적(226)에 대한 전술한 고려 사항들은 또한 모두 본 실시 양태에 동일하게 적용될 수 있다.
따라서, 도 3의 본 실시 양태의 극저온 용기 배열(200)은 본 명세서에 설명된 극저온 용기 배열의 교시를 전체적으로 극저온 용기의 상이한 응용에 적용할 수 있는 방법의 추가적인 예를 예시한다.
또한, 통상의 기술자는 라이너 부재(30, 230) 자체의 특정 교시가 도 1의 종래 기술의 용기의 것과 같은 기존의 용기 배열에 어떻게 적용(즉, 개장)될 수 있는지를 이해할 수 있을 것이며, 여기서 극저온 용기(10)에서 사용하기 위한 극저온 용기 라이너(30, 230)를 제공할 수 있고, 라이너(30, 230)는 그 외부 주연부가 용기 벽(14)에 의해 정의되는 극저온 용기(10)의 단열 체적(12) 내에 위치되도록 구성되고, 라이너(30, 230)는 극저온 액체를 수용 및 저장하도록 구성되고, 사용 시에 단열 체적(12) 및/또는 용기 벽(14)과의 극저온 액체의 접촉을 실질적으로 감소 또는 억제하는 방식으로 상기 용기 벽(14)으로부터 내측으로 간격을 두고 이격되어 있도록 구성되며, 라이너(30, 230)는 사용 시에 라이너(30, 230)와의 접촉, 또는 수용 또는 저장에 의해 극저온 증기가 극저온 액체에 의해 방출되는 속도를 실질적으로 감소 또는 억제하는 열 용량을 갖는다.
또한, 라이너(30, 230)는, 사용 시에, 라이너(30, 230)로부터 극저온 액체의 이탈 시에 라이너(30, 230)의 온도가 상승하는 속도를 실질적으로 감소시키거나 억제하는 열 용량으로 구성될 수 있고; 적어도 약 0.5mm 내지 약 2mm, 또는 약 1mm 내지 약 5mm의 두께를 가질 수 있지만 6mm 미만일 수 있고; 라이너(30, 230)가 라이너(30, 230)의 두께의 약 3 내지 약 20배 범위의 거리로 용기 벽(14)으로부터 이격되도록 구성될 수 있는 지지 부재(들)에 의해 상기 용기 벽(14)으로부터 지지될 수 있고; 라이너(30, 230)는 그의 열 용량이 용기 벽(14)의 두께보다 실질적으로 작도록 구성될 수 있고; 라이너(30, 230)는 용기 벽(14)의 두께의 적어도 약 1/3 내지 약 1/10 범위의 두께로 구성될 수 있고/있거나, 라이너(30, 230)는 금속, 금속 합금, 강, 강 합금, 알루미늄, 복합재, 유리 섬유 복합재, 유리 섬유 라미네이트, 유리 중합체, 섬유-강화 플라스틱 및/또는 G-10 유리 섬유 라미네이트로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 포함할 수 있고; 그리고/또는 상기 적어도 하나의 재료는 약 0.25W/m-K 내지 약 240W/m-K, 또는 약 0.288W/m-K의 열 전도도를 가질 수 있다.
본 발명의 실시 양태는 단지 예로서 설명되었으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 그에 대한 수정들이 이루어질 수 있다.

Claims (36)

  1. 극저온 액체의 저장을 위한 극저온 용기 배열로서:
    상기 용기 배열의 외부 주연부를 한정하는, 외벽;
    상기 외벽 사이에 상기 용기 배열의 단열 체적을 한정하도록 상기 외벽으로부터 내측으로 이격된 내벽으로서, 상기 내벽의 내부에 상기 용기 배열의 단열 체적을 정의하는, 내벽; 및
    상기 내벽으로부터 내측으로 간격을 두고 이격되고 상기 저장 체적 내에 위치되고, 극저온 액체를 수용 및 저장하도록 구성된 라이너 부재로서, 상기 라이너 부재의 열 용량은 상기 내벽의 열 용량보다 실질적으로 작은, 라이너 부재를 포함하는, 극저온 용기 배열.
  2. 제1항에 있어서, 상기 라이너 부재의 열 용량은 상기 라이너 부재와 접촉하거나, 상기 라이너 부재에 의해 수용 또는 저장될 때 상기 극저온 액체에 의해 극저온 증기가 방출되는 속도를 실질적으로 감소시키거나 억제하도록 구성되는, 극저온 용기 배열.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 라이너 부재의 열 용량은 상기 극저온 액체가 이탈할 때에 상기 라이너 부재의 온도가 상승하는 속도를 실질적으로 감소시키거나 억제하도록 구성되는, 극저온 용기 배열.
  4. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라이너 부재는 상기 내벽의 두께의 약 1/3 내지 약 1/10 범위의 두께로 구성되는, 극저온 용기 배열.
  5. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내벽은 약 5mm 내지 약 10mm의 두께를 갖는, 극저온 용기 배열.
  6. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라이너 부재는 약 0.5mm 내지 약 2mm의 두께를 갖는, 극저온 용기 배열.
  7. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라이너 부재는 금속, 금속 합금, 강, 강 합금, 알루미늄, 복합재, 유리 섬유 복합재, 유리 섬유 라미네이트, 유리 중합체, 섬유 강화 플라스틱 및/또는 G-10 유리 섬유 라미네이트 중에서 선택된 적어도 하나의 재료를 포함하는, 극저온 용기 배열.
  8. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라이너 부재는 G-10 유리 섬유 라미네이트를 포함하는, 극저온 용기 배열.
  9. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라이너 부재는 약 0.25W/m-K 내지 약 240W/m-K 범위의 열 전도율을 갖는, 극저온 용기 배열.
  10. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라이너 부재는 약 0.288W/m-K의 열 전도율을 갖는, 극저온 용기 배열.
  11. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라이너 부재는 상기 극저온 액체와 상기 저장 체적 및/또는 내벽의 접촉을 실질적으로 감소시키거나 억제하는 방식으로 상기 극저온 액체를 수용 및 저장하도록 구성되는, 극저온 용기 배열.
  12. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라이너 부재는 상기 내벽으로부터 이격되고, 상기 라이너 부재를 상기 내벽에 작동 가능하게 연결하는 지지 부재(들)에 의해 상기 저장 체적 내에 위치되는, 극저온 용기 배열.
  13. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라이너 부재는 상기 라이너 부재의 두께의 약 3배 내지 약 20배 범위의 거리로 상기 내벽으로부터 이격되도록 구성되는 극저온 용기 배열.
  14. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단열 체적은 상기 라이너 부재와 접촉하거나, 상기 라이너 부재에 의해 수용 또는 저장될 때 상기 극저온 액체에 의해 방출되는 적어도 일부 극저온 증기를 포집하도록 구성되는, 극저온 용기 배열.
  15. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라이너 부재 및/또는 내벽은 상기 라이너 부재에 의해 수용 또는 저장되는 극저온 액체와 상기 라이너 부재와의 접촉, 또는 상기 라이너 부재에 의한 수용 또는 저장 시 상기 극저온 액체에 의해 방출된 극저온 증기 사이의 압력 평형을 상기 저장 체적이 실질적으로 유지하도록 구성되는, 극저온 용기 배열.
  16. 제15항에 있어서, 상기 압력 평형은 상기 라이너 부재와 접촉하거나, 상기 라이너 부재에 의해 수용 또는 저장될 때 상기 극저온 액체에 의해 방출되는 상기 극저온 증기 중 적어도 일부를 상기 단열 체적으로부터 방출함으로써 실질적으로 유지되는, 극저온 용기 배열.
  17. 제16항에 있어서, 상기 압력 평형은 상기 내벽 및/또는 라이너 부재에 배열된 릴리프 부재(들)에 의해 상기 라이너 부재 및/또는 단열 체적으로부터 유출되는 상기 극저온 증기 중 적어도 일부를 상기 단열 체적으로부터 방출함으로써 실질적으로 유지되는, 극저온 용기 배열.
  18. 제17항에 있어서, 상기 릴리프 부재(들)는 개구부(들), 밸브(들) 및/또는 포트(들)를 포함하는, 극저온 용기 배열.
  19. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저장 체적은 상기 라이너 부재에 의해 수용 또는 저장되는 상기 극저온 액체와 실질적으로 동일한 압력으로 유지되는 기체를 수용 또는 저장하도록 구성되는, 극저온 용기 배열.
  20. 제18항에 있어서, 상기 기체는 수소 기체를 포함하는, 극저온 용기 배열.
  21. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단열 체적은 진공 및 다층 단열 재료, 미소 구체, 폴리에스테르 필름(들), 실크 그물망(들) 및/또는 나일론 그물망(들)을 포함하는 하나 이상의 단열 재료를 포함하거나 포함하도록 구성되는, 극저온 용기 배열.
  22. 선행하는 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단열 체적은 적어도 약 0.5W/m2 내지 약 20W/m2 범위의 표면 열 방출을 갖도록 구성되는, 극저온 용기 배열.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항의 극저온 용기 배열을 포함하는, 극저온 용기.
  24. 극저온 용기에 사용하기 위한 극저온 용기 라이너로서, 주연부가 용기 벽에 의해 정의되는 극저온 용기의 저장 체적 내에 위치되도록 구성되고,
    상기 라이너는 극저온 액체를 수용 및 저장하도록 구성되고, 사용 시에 극저온 액체와 단열 체적 및/또는 용기 벽의 접촉을 실질적으로 감소시키거나 억제하는 방식으로 상기 용기 벽으로부터 내측으로 간격을 두고 이격되도록 구성되고,
    상기 라이너는 사용 시 라이너와 접촉하거나 라이너에 의해 수용 또는 저장될 때 극저온 액체에 의해 극저온 증기가 방출되는 속도를 실질적으로 감소시키거나 억제하는 열 용량을 갖는, 극저온 용기 라이너.
  25. 제24항에 있어서, 상기 라이너는 상기 극저온 액체가 라이너에서 이탈할 때 상기 라이너의 온도가 상승하는 속도를 실질적으로 감소시키거나 억제하는 열 용량으로 구성되는, 극저온 용기 라이너.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 약 0.5mm 내지 약 2mm의 두께를 갖는, 극저온 용기 라이너.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기 벽으로부터 상기 라이너를 지지하기 위한 지지 부재(들)를 추가로 포함하는, 극저온 용기 라이너.
  28. 제27항에 있어서, 상기 지지 부재(들)는 상기 라이너가 상기 라이너의 두께의 약 3배 내지 약 20배 범위의 거리로 상기 용기 벽으로부터 이격되도록 구성되도록 구성되는, 극저온 용기 라이너.
  29. 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라이너는 금속, 금속 합금, 강, 강 합금, 알루미늄, 복합재, 유리 섬유 복합재, 유리 섬유 라미네이트, 유리 중합체, 섬유 강화 플라스틱 및/또는 G-10 유리 섬유 라미네이트 중에서 선택되는 적어도 하나의 재료를 포함하는, 극저온 용기 라이너.
  30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라이너는 G-10 유리 섬유 라미네이트를 포함하는, 극저온 용기 라이너.
  31. 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 약 0.25W/m-K 내지 약 240W/m-K 범위의 열 전도도를 갖는, 극저온 용기 라이너.
  32. 제24항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 약 0.288W/m-K의 열 전도율을 갖는, 극저온 용기 라이너.
  33. 제24항 내지 제32항 중 어느 한 항의 극저온 용기 라이너를 포함하는, 극저온 용기.
  34. 극저온 액체의 저장을 위한 극저온 용기로서:
    용기 벽에 의해 주연부가 정의되는 저장 체적; 및
    상기 저장 체적 내에 위치되고, 상기 용기 벽으로부터 내측으로 간격을 두고 이격된 제24항 내지 제32항 중 어느 한 항의 극저온 용기 라이너를 포함하는, 극저온 용기.
  35. 제34항에 있어서, 상기 라이너는 열 용량이 상기 용기 벽의 열 용량보다 실질적으로 작도록 구성되는, 극저온 용기.
  36. 제34항 또는 제35항에 있어서, 상기 라이너는 용기 벽 두께의 적어도 약 1/3 내지 약 1/10 범위의 두께로 구성되는, 극저온 용기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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BE604052A (ko) * 1960-05-21
GB8328236D0 (en) * 1983-10-21 1983-11-23 British Petroleum Co Plc Cryogenic cell
US5005362A (en) * 1990-03-20 1991-04-09 The Boc Group, Inc. Cryogenic storage container
KR20120138756A (ko) * 2010-01-28 2012-12-26 오사까 가스 가부시키가이샤 저온 탱크

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