KR102153024B1 - Pressure vessel for cng and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 CNG 압력용기 및 그 제작방법에 관한 것으로, 고압기체연료(CNG; COMPRESSED NATURAL GAS)가 수용되는 라이너와, 라이너 외부에 도포된 섬유보강층과, 라이너의 길이방향 중심축과 수직을 이루고, 라이너와 섬유보강층 사이에 개재된 다수개의 보강링을 포함하며, 보강링을 통해 압력용기의 변형이 억제되므로, 고압기체연료 충전 및 방전에 따른 압력용기의 팽창과 수축이 최소화되는 효과가 있는 CNG 압력용기 및 그 제작방법을 제공한다.The present invention relates to a CNG pressure vessel and a manufacturing method thereof, comprising a liner in which a high-pressure gas fuel (CNG; COMPRESSED NATURAL GAS) is accommodated, a fiber reinforcement layer applied outside the liner, and a longitudinal central axis of the liner, CNG pressure that has the effect of minimizing the expansion and contraction of the pressure container due to charging and discharging of high-pressure gas fuel because it includes a plurality of reinforcing rings interposed between the liner and the fiber reinforcement layer. Provides a container and its manufacturing method.

Description

CNG 압력용기 및 그 제작방법{PRESSURE VESSEL FOR CNG AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}CNG pressure vessel and its manufacturing method {PRESSURE VESSEL FOR CNG AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 CNG 압력용기 및 그 제작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압력용기를 이루는 라이너와 섬유보강층 사이에 금속 보강링을 개재함으로써, 압력용기가 경량화되고 높은 안정성을 갖도록 하는 CNG 압력용기 및 그 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a CNG pressure vessel and a method of manufacturing the same, and more particularly, by interposing a metal reinforcing ring between the liner and the fiber reinforcing layer constituting the pressure vessel, thereby reducing the weight of the pressure vessel and having a high stability. It is about the manufacturing method.

오늘날 자동차의 매연공해가 날로 심각해지면서 저공해 자동차연료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 기존의 가솔린이나 경유를 대체하여 고압기체연료(CNG; COMPRESSED NATURAL GAS)를 연료로 하는 고압기체연료 차량이 개발되고 있다.Today, as the exhaust pollution of automobiles becomes more serious, research on low-emission automobile fuels is being actively conducted. Accordingly, high-pressure gas fuel vehicles are being developed that use CNG (COMPRESSED NATURAL GAS) as fuel by replacing existing gasoline or diesel.

고압기체연료는 천연가스, 석탄가스, 오일가스, 유정가스 등의 가스를 200기압 이상으로 압축한 것으로, 경유 차량과 비교했을 때 미세먼지 배출이 전혀 없고 소음 발생도 절반 수준이다. 특히, 가솔린 차량과 대비하여 이산화탄소 배출량이 20 퍼센트 내지 30 퍼센트 낮다.High-pressure gas fuel is a compressed gas such as natural gas, coal gas, oil gas, oil well gas, etc. to more than 200 atmospheres. Compared to diesel vehicles, it does not emit fine dust at all and generates half the noise. In particular, compared to gasoline vehicles, carbon dioxide emissions are 20 to 30 percent lower.

고압기체연료를 연료로 엔진이 가동되면, 오존을 만드는 물질인 질소산화물은 경유 차량의 37퍼센트 수준으로 배출되며, 일산화탄소와 탄화수소는 경유 차량의 41퍼센트, 16퍼센트 수준으로 배출된다. 또한, 연비는 LPG 차량의 2배 수준이다.When the engine is powered by high-pressure gas fuel, nitrogen oxide, a substance that produces ozone, is emitted at the level of 37 percent of diesel vehicles, and carbon monoxide and hydrocarbons are discharged at 41 percent and 16 percent of diesel vehicles. In addition, the fuel economy is twice that of LPG vehicles.

한편, 고압기체연료 차량의 기본 구조는 종래 경유 차량의 구조와 동일하여 실차에 적용하기가 용이하다. 고압기체연료가 종래 차량에 적용되기 위해서는, 고압기체연료를 저장하는 압력용기와, 사용압력으로 고압기체연료를 감압하는 감압밸브와, 압력용기 감압밸브를 연결하며, 사용압력으로 감압된 기체연료를 엔진으로 유도하는 연료배관이 추가적으로 구비되어야 한다.Meanwhile, the basic structure of a high-pressure gas fuel vehicle is the same as that of a conventional diesel vehicle, so it is easy to apply it to a real vehicle. In order for high-pressure gas fuel to be applied to a conventional vehicle, a pressure vessel for storing high-pressure gas fuel, a pressure reducing valve for depressurizing the high-pressure gas fuel at a working pressure, and a pressure vessel pressure reducing valve are connected, and the gas fuel reduced by the working pressure is connected. Fuel piping leading to the engine must be additionally provided.

특히, 압력용기는 차량 주행에 따라 고압기체연료의 충전과 방전이 빈번히 이루어지므로, 내압 변화에 따라 발생되는 압력용기의 형상변화 즉, 팽창과 수축이 최소화될 수 있도록 제작됨으로써, 내구성 저하를 최소화해야만 한다.In particular, since the pressure vessel is frequently charged and discharged with high-pressure gaseous fuel as the vehicle is driven, the shape change of the pressure vessel, that is, expansion and contraction, which occurs due to the change in internal pressure, is manufactured to minimize the decrease in durability. do.

종래 압력용기는 일반적으로, 금속재질의 압력용기와 고분자 라이너 압력용기가 사용되었다. 금속재질의 압력용기는 압력용기 전체가 금속재질로 구성되어 있기 때문에 가격은 비교적 낮으나 중량이 큰 단점이 있다. Conventional pressure vessels generally include a pressure vessel made of a metal material and a pressure vessel with a polymer liner. The pressure vessel made of metal is relatively low in price but has a large weight because the entire pressure vessel is made of metal.

고분자 라이너 압력용기는 금속재질의 압력용기에 비하여 감량되지만, 필요 강도를 만족하기 위해서는 라이너 용기 표층에 고분자복합재 보강층을 두껍게 피복해야하며, 이로 인해서 단위부피당 고압가스 저장 효율이 떨어진다. The polymer liner pressure vessel is reduced in weight compared to the metal pressure vessel, but in order to satisfy the required strength, a polymer composite reinforcing layer must be thickly coated on the surface layer of the liner vessel, thereby reducing the high-pressure gas storage efficiency per unit volume.

또한, 고분자 복합재의 높은 가격으로 인해 압력용기 자체의 가격이 비싸며, 고분자 라이너 제작시 부위별로 품질 편차가 발생될 가능성이 있고, 품질 편차에 의해서 라이너가 파손될 여지가 있다.
In addition, due to the high price of the polymer composite material, the price of the pressure vessel itself is expensive, there is a possibility that a quality deviation may occur for each part when the polymer liner is manufactured, and the liner may be damaged due to the quality deviation.

대한민국 등록특허공보 제10-0658116호(2006.12.14.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-0658116 (2006.12.14.)

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은, 압력용기가 경량화되고 높은 안전성을 갖도록 하는 CNG 압력용기 및 그 제작방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention in consideration of the above points is to provide a CNG pressure container and a method of manufacturing the same, which makes the pressure container lighter and has high safety.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예의 CNG 압력용기는, 고압기체연료(CNG; COMPRESSED NATURAL GAS)가 수용되는 라이너와, 라이너 외부에 도포된 섬유보강층과, 라이너의 길이방향 중심축과 수직을 이루고, 라이너와 섬유보강층 사이에 개재된 다수개의 보강링을 포함한다.The CNG pressure vessel of one embodiment of the present invention for achieving the above object includes a liner in which a high-pressure gas fuel (CNG; COMPRESSED NATURAL GAS) is accommodated, a fiber reinforcement layer applied outside the liner, and a longitudinal central axis of the liner It is perpendicular to and includes a plurality of reinforcing rings interposed between the liner and the fiber reinforcement layer.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예의 CNG 압력용기 제작방법은, 평행하게 나열된 다수개의 수평보강링의 길이방향 중심축과 수직하게 다수개의 보강링이 수평보강링 내측에 배열되는 보강링 배열단계와, 수평보강링과 보강링 내측에 라이너가 형성되는 라이너형성단계와, 수평보강링, 보강링과 라이너 외측에 섬유보강층이 형성되는 섬유보강층형성단계를 포함한다.The method of manufacturing a CNG pressure vessel according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a reinforcement in which a plurality of reinforcing rings are arranged inside the horizontal reinforcing ring perpendicular to the longitudinal central axis of a plurality of horizontal reinforcing rings arranged in parallel. It includes a ring arrangement step, a liner forming step in which a liner is formed inside the horizontal reinforcing ring and the reinforcing ring, and a fiber reinforcement layer forming step in which a fiber reinforcing layer is formed outside the horizontal reinforcing ring, the reinforcing ring and the liner.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예의 CNG 저장 압력용기 제작방법은, 길이방향을 따라 수평보강링이 장착되는 수평장착부가 형성되고, 폭방향을 따라 보강링이 장착되는 장착부가 형성된 라이너를 제작하는 라이너형성단계와, 수평장착부에 수평보강링을 장착하고, 장착부에 보강링을 장착하는 보강링체결단계와, 수평보강링, 보강링과 라이너 외측에 섬유보강층이 형성되는 섬유보강층형성단계를 포함한다.In the method of manufacturing a CNG storage pressure container according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a horizontal mounting portion is formed in which a horizontal reinforcing ring is mounted along a longitudinal direction, and a mounting portion is formed in which a reinforcing ring is mounted along the width direction. The step of forming a liner to manufacture a liner, a step of fastening a reinforcing ring in which a horizontal reinforcing ring is attached to the horizontal mounting part, and a reinforcing ring is attached to the mounting part, and a fiber reinforcement layer in which a fiber reinforcing layer is formed outside the horizontal reinforcing ring, the reinforcing ring and the liner Includes steps.

상기와 같은 본 발명의 CNG 압력용기 및 그 제작방법에 따르면, 압력용기가 경량화됨과 동시에 높은 안전성을 갖게 되는 효과가 있다.According to the CNG pressure vessel and its manufacturing method of the present invention as described above, there is an effect that the pressure vessel is lightweight and has high safety.

또한, 종래 금속재질 압력용기에 비하여 무게가 50퍼센트 감소되며, 종래 고분자 라이너 압력용기에 비하여 제작비용이 30퍼센트 감소되는 효과가 있다.In addition, the weight is reduced by 50% compared to the conventional pressure vessel made of metal, and the manufacturing cost is reduced by 30% compared to the conventional pressure vessel of a polymer liner.

또한, 보강링을 통해 압력용기의 변형이 억제되므로, 고압기체연료 충전 및 방전에 따른 압력용기의 팽창과 수축이 최소화되는 효과가 있다.In addition, since the deformation of the pressure vessel is suppressed through the reinforcing ring, expansion and contraction of the pressure vessel due to charging and discharging of the high-pressure gas fuel are minimized.

또한, 보강링을 통해서 압력용기의 강성이 증대되므로, 종래 고분자 라이너 압력용기와 대비하여 라이너와 섬유보강재의 두께가 더 얇아지더라도 동일한 내구성을 유지할 수 있다.In addition, since the rigidity of the pressure vessel is increased through the reinforcing ring, the same durability can be maintained even if the thickness of the liner and the fiber reinforcement are thinner compared to the conventional polymer liner pressure vessel.

또한, 라이너와 섬유보강재의 두께가 종래에 비하여 얇아지므로, 중량이 감소되며, 중량이 감소되어 차량 연비가 향상되는 효과가 있다.In addition, since the thickness of the liner and the fiber reinforcement is thinner compared to the prior art, the weight is reduced and the weight is reduced, thereby improving vehicle fuel economy.

또한, 라이너와 섬유보강재가 종래 고분자 라이너의 두께와 동일한 두께를 갖도록 제작되면, 종래 압력용기에 비하여 내구성 및 내파괴성이 대폭 증가되는 효과가 있다. In addition, when the liner and the fiber reinforcement are manufactured to have the same thickness as that of the conventional polymer liner, durability and fracture resistance are significantly increased compared to the conventional pressure vessel.

또한, 종래 금속재질 압력용기 및 고분자 라이너 압력용기에 비하여 경량화되므로, 압력용기 중량 대비 연료 충전비율이 향상되는 효과가 있다.In addition, since it is lighter than that of the conventional metal pressure vessel and the polymer liner pressure vessel, there is an effect of improving the fuel filling ratio to the weight of the pressure vessel.

도 1은 본 발명의 일실시예의 CNG 압력용기의 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예의 CNG 압력용기 제작방법의 절차도,
도 3은 도 2의 CNG 압력용기 제작방법에 따라 제작되는 CNG 압력용기의 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예의 CNG 저장 압력용기 제작방법의 절차도,
도 5는 도 4의 CNG 저장 압력용기 제작방법에 따라 제작되는 CNG 압력용기의 단면도,
도 6은 종래 고분자 라이너 압력용기와 본 발명의 일실시예의 CNG 압력용기의 팽창 상태도이다.1 is a cross-sectional view of a CNG pressure vessel of an embodiment of the present invention,
2 is a flow chart of a method for manufacturing a CNG pressure vessel according to an embodiment of the present invention,
3 is a cross-sectional view of a CNG pressure vessel manufactured according to the CNG pressure vessel manufacturing method of FIG. 2;
Figure 4 is a flow chart of a method for manufacturing a CNG storage pressure container according to an embodiment of the present invention,
5 is a cross-sectional view of a CNG pressure vessel manufactured according to the method of manufacturing the CNG storage pressure vessel of FIG. 4;
6 is an expanded state diagram of a conventional polymer liner pressure vessel and a CNG pressure vessel according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows.

도 1은 본 발명의 일실시예의 CNG 압력용기의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 CNG 압력용기는, 원통 형상으로 형성되고, 고압기체연료(CNG; COMPRESSED NATURAL GAS)가 수용되는 라이너(100)와, 라이너(100) 외부에 도포된 섬유보강층(200)과, 라이너(100)의 길이방향 중심축과 수직을 이루고, 라이너(100)와 섬유보강층(200) 사이에 개재된 다수개의 보강링(300)을 포함한다. 또한, 라이너(100)의 폭방향 중심축과 수직을 이루고, 라이너(100)와 섬유보강층(200) 사이에 개재된 다수개의 수평보강링(400)을 더 포함한다.1 is a cross-sectional view of a CNG pressure vessel according to an embodiment of the present invention. As shown in Figure 1, the CNG pressure vessel of the present invention is formed in a cylindrical shape, a liner 100 in which a high-pressure gas fuel (CNG; COMPRESSED NATURAL GAS) is accommodated, and a fiber applied to the outside of the liner 100 A reinforcing layer 200 and a plurality of reinforcing rings 300 formed perpendicular to the longitudinal central axis of the liner 100 and interposed between the liner 100 and the fiber reinforcing layer 200 are included. In addition, a plurality of horizontal reinforcing rings 400 formed perpendicular to the central axis in the width direction of the liner 100 and interposed between the liner 100 and the fiber reinforcing layer 200 are further included.

라이너(100)는, 고분자물질 중 어느 하나로 형성된다. 본 발명의 일실시예에서, 고분자 물질은, 고밀도폴리에틸렌(HDPE; HIGH DENSITY POLYETHYLENE) 또는 폴리아미드(PA; POLYAMIDE) 중 고밀도폴리에틸렌이 선택되어 라이너(100)를 형성하게 된다.The liner 100 is formed of any one of polymer materials. In one embodiment of the present invention, the high-density polyethylene is selected from among high-density polyethylene (HDPE) or polyamide (PA) as the polymer material to form the liner 100.

섬유보강층(200)은, 유리섬유(CFRP; GLASS FIBER REINFORCED POLYMER) 또는 탄소섬유(CFRP; CARBON FIBER REINFORCED POLYMER)로 형성된다. 본 발명의 일실시예에서, 섬유보강층(200)은 유리섬유로 형성된다.The fiber reinforcing layer 200 is formed of glass fiber (CFRP; GLASS FIBER REINFORCED POLYMER) or carbon fiber (CFRP; CARBON FIBER REINFORCED POLYMER). In one embodiment of the present invention, the fiber reinforcement layer 200 is formed of glass fibers.

보강링(300)과 수평보강링(400)은, 철(STEEL) 또는 알루미늄(ALUMINIUM)으로 제작된다. 보강링(300)은, 압력용기의 폭방향 너비와 동일한 지름을 갖는 원형 링으로 제작된다. 수평보강링(400)은 압력용기의 길이방향 너비와 동일한 폭을 갖고, 압력용기의 폭방향 너비와 동일한 높이를 갖는 타원으로 제작된다.The reinforcing ring 300 and the horizontal reinforcing ring 400 are made of iron (STEEL) or aluminum (ALUMINIUM). The reinforcing ring 300 is made of a circular ring having the same diameter as the width in the width direction of the pressure vessel. The horizontal reinforcing ring 400 is made of an ellipse having the same width as the width in the length direction of the pressure container and the same height as the width in the width direction of the pressure container.

2점 지지 상태에서의 일정한 응력에 대한 변형(DISPLACEMENT)은 아래 수학식 1과 같다.The deformation (DISPLACEMENT) for a constant stress in the two-point support state is as shown in Equation 1 below.

Figure 112014084420311-pat00001
Figure 112014084420311-pat00001

이때, δ는 변형이고, W는 하중, L은 거리, E는 탄성계수, I는 관성모멘트 이다. 지지점의 간격이 1/2로 줄면, 동일 변형을 주기 위한 하중은 16배 증가 되어야함을 알 수 있다.Here, δ is the deformation, W is the load, L is the distance, E is the modulus of elasticity, and I is the moment of inertia. It can be seen that if the spacing of the supporting points is reduced by 1/2, the load to give the same deformation must be increased by 16 times.

따라서, 위와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예는 보강링(300) 간의 간격 즉, 지지점의 간격이 보강링(300)이 존재하지 않았던 종래에 비하여 확연히 감소되므로, 압력용기를 변형시킬 수 있는 내부 압력 즉, 하중은 큰 폭으로 상승 된다. Therefore, in an embodiment of the present invention configured as above, since the spacing between the reinforcing rings 300, that is, the spacing of the support points, is significantly reduced compared to the prior art in which the reinforcing rings 300 did not exist, the pressure vessel can be deformed. The pressure, i.e. the load, rises significantly.

다시 말해서, 보강링(300)을 통해 라이너(100)의 변형은 억제되며, 보강링(300)이 압력용기에 구비됨으로써, 압력용기를 변형 시키거나 압력용기의 폭발을 야기하는 내부압력이 크게 증가 된다. 이로 인하여, 본 발명의 일실시예는 종래 압력용기에 비하여 경량화가 가능하고, 내구성 및 내파괴성이 증가 된다(도 6 참조). In other words, deformation of the liner 100 is suppressed through the reinforcing ring 300, and the internal pressure that causes the pressure vessel to deform or explodes is greatly increased by the reinforcing ring 300 provided in the pressure vessel. do. Due to this, in the embodiment of the present invention, compared to the conventional pressure vessel, it is possible to reduce weight and increase durability and fracture resistance (see FIG. 6).

또한, 보강링(300)이 구비됨으로써, 본 발명의 일실시예와 다르게, 라이너(100)가 원통형상으로 제작되지 않더라도 목표로 하는 강성, 내구성 및 내파괴성을 갖는 압력용기를 제작할 수 있게 된다. In addition, since the reinforcing ring 300 is provided, it is possible to manufacture a pressure vessel having target stiffness, durability, and fracture resistance, even if the liner 100 is not manufactured in a cylindrical shape, unlike an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예의 CNG 압력용기 제작방법의 절차도이고, 도 3은 도 2의 CNG 압력용기 제작방법에 따라 제작되는 CNG 압력용기의 단면도이다.2 is a flowchart of a method of manufacturing a CNG pressure vessel according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a CNG pressure vessel manufactured according to the method of manufacturing a CNG pressure vessel of FIG.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 CNG 압력용기 제작방법은, 평행하게 나열된 다수개의 수평보강링(400)의 길이방향 중심축과 수직하게 다수개의 보강링(300)이 수평보강링(400) 내측에 배열되는 보강링 배열단계(S110)와, 수평보강링(400)과 보강링(300) 내측에 라이너(100)가 형성되는 라이너형성단계(S120)와, 수평보강링(400), 보강링(300)과 라이너(100) 외측에 섬유보강층(200)이 형성되는 섬유보강층형성단계(S130)를 포함한다.As shown in Figures 2 to 3, the method of manufacturing a CNG pressure vessel of the present invention, a plurality of reinforcing rings 300 horizontally reinforced perpendicular to the longitudinal central axis of a plurality of horizontal reinforcing rings 400 arranged in parallel The reinforcing ring arrangement step (S110) arranged inside the ring 400, the liner forming step (S120) in which the liner 100 is formed inside the horizontal reinforcing ring 400 and the reinforcing ring 300 (S120), and the horizontal reinforcing ring ( 400), and a fiber reinforcement layer forming step (S130) in which a fiber reinforcement layer 200 is formed outside the reinforcing ring 300 and the liner 100.

보강링 배열단계(S110)에서, 수평보강링(400)과 보강링(300)은 블로우 몰딩(BLOW MOLDING)용 금형 내부에 장착된다. 수평보강링(400)과 보강링(300)은 금형 내측면에 탈부착 가능하게 부착된다.In the reinforcing ring arrangement step (S110), the horizontal reinforcing ring 400 and the reinforcing ring 300 are mounted inside a mold for blow molding. The horizontal reinforcing ring 400 and the reinforcing ring 300 are detachably attached to the inner side of the mold.

라이너형성단계(S120)에서, 라이너(100)는 블로우 몰딩(BLOW MOLDING)에 의해 외형이 형성된다. 금형 내부에 블로우 몰딩 성형전 라이너(100)가 삽입되고, 라이너(100) 내부를 가압하여 라이너(100)가 팽창됨으로써, 금형 내부의 형상과 동일하게 라이너(100)의 외형이 성형 된다.In the liner forming step S120, the outer shape of the liner 100 is formed by blow molding. The liner 100 is inserted into the mold before blow molding, and the liner 100 is expanded by pressing the inside of the liner 100, thereby forming the outer shape of the liner 100 in the same shape as the inside of the mold.

섬유보강층형성단계(S130)에서, 섬유보강층(200)은, 필라멘트 와인딩법(FILAMENT WINDING METHOD) 또는 연속섬유 브레이딩(BRADING) 공정을 통해 수평보강링(400), 보강링(300) 및 라이너(100) 외측에 유리섬유 또는 탄소섬유가 감겨져 형성된다.In the fiber reinforcing layer forming step (S130), the fiber reinforcing layer 200 is a horizontal reinforcing ring 400, a reinforcing ring 300, and a liner through a filament winding method or continuous fiber braiding process. 100) It is formed by winding glass fiber or carbon fiber on the outside.

도 4는 본 발명의 일실시예의 CNG 저장 압력용기 제작방법의 절차도이고, 도 5는 도 4의 CNG 저장 압력용기 제작방법에 따라 제작되는 CNG 압력용기의 단면도이다.4 is a flowchart of a method of manufacturing a CNG storage pressure container according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a CNG pressure container manufactured according to the method of manufacturing the CNG storage pressure container of FIG. 4.

도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 CNG 저장 압력용기 제작방법은, 원통형상이고, 길이방향을 따라 수평보강링(400)이 장착되는 수평장착부(120)가 형성되고, 폭방향을 따라 보강링(300)이 장착되는 장착부(110)가 형성된 라이너(100)를 제작하는 라이너형성단계(S210)와, 수평장착부(120)에 수평보강링(400)을 장착하고, 장착부(110)에 보강링(300)을 장착하는 보강링체결단계(S220)와, 수평보강링(400), 보강링(300)과 라이너(100) 외측에 섬유보강층(200)이 형성되는 섬유보강층형성단계(S230)를 포함한다.4 to 5, the CNG storage pressure container manufacturing method of the present invention has a cylindrical shape, a horizontal mounting portion 120 to which a horizontal reinforcing ring 400 is mounted is formed along the length direction, and the width direction is Accordingly, the liner forming step (S210) of manufacturing the liner 100 on which the mounting portion 110 on which the reinforcing ring 300 is mounted is formed (S210), and the horizontal reinforcing ring 400 is mounted on the horizontal mounting portion 120, and the mounting portion 110 Reinforcing ring fastening step (S220) of mounting the reinforcing ring 300 to the horizontal reinforcing ring 400, the reinforcing ring 300 and the fiber reinforcing layer forming step in which the fiber reinforcing layer 200 is formed outside the liner 100 ( S230).

라이너형성단계(S210)에서, 라이너(100)는 블로우 몰딩(BLOW MOLDING)에 의해 수평장착부(120)와 장착부(110)가 성형 된다. 수평장착부(120)와 장착부(110)의 형상과 동일한 형상으로 음각된 성형판금이 내측에 구비된 금형 내부에 외형이 성형되기 전의 라이너(100)가 삽입된다. In the liner forming step (S210), the liner 100 is formed with a horizontal mounting portion 120 and a mounting portion 110 by blow molding. The liner 100 before the outer shape is molded is inserted into a mold having a molded sheet metal engraved in the same shape as the horizontal mounting portion 120 and the mounting portion 110.

금형에 삽입된 라이너(100)의 내부가 가압됨으로써 팽창하여 라이너(100)의 외형이 금형 내부와 동일하게 성형 된다. 이때, 성형판금과 동일한 형상을 갖는 수평장착부(120)와 장착부(110)가 라이너(100) 외형에 형성된다. 보강링체결단계(S220)에서, 라이너(100)는 수평보강링(400)과 보강링(300)에 억지 끼워지고, 각각 수평장착부(120)와 장착부(110)에 장착된다. When the inside of the liner 100 inserted into the mold is pressed, it expands and the outer shape of the liner 100 is molded to be the same as the inside of the mold. At this time, a horizontal mounting portion 120 and a mounting portion 110 having the same shape as the molded sheet metal are formed on the outer shape of the liner 100. In the reinforcing ring fastening step (S220), the liner 100 is forcibly fitted to the horizontal reinforcing ring 400 and the reinforcing ring 300, and is mounted on the horizontal mounting portion 120 and the mounting portion 110, respectively.

섬유보강층형성단계(S230)에서, 섬유보강층(200)은, 필라멘트 와인딩법(FILAMENT WINDING METHOD) 또는 연속섬유 브레이딩(BRADING) 공정을 통해 수평보강링(400), 보강링(300) 및 라이너(100) 외측에 유리섬유 또는 탄소섬유가 감겨져 형성된다.
In the fiber reinforcing layer forming step (S230), the fiber reinforcing layer 200 is a horizontal reinforcing ring 400, a reinforcing ring 300, and a liner through a filament winding method or continuous fiber braiding process. 100) It is formed by winding glass fiber or carbon fiber on the outside.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
As described above, although the present invention has been described by limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It goes without saying that various modifications and variations are possible within the scope of the claims to be described.

100: 라이너 110: 장착부
120: 수평장착부 200: 섬유보강층
300: 보강링 400: 수평보강링
S110: 보강링 배열단계 S120: 라이너형성단계
S130: 섬유보강층형성단계
S210: 라이너형성단계 S220: 보강링체결단계
S230: 섬유보강층형성단계100: liner 110: mounting portion
120: horizontal mounting portion 200: fiber reinforcement layer
300: reinforcing ring 400: horizontal reinforcing ring
S110: reinforcing ring arrangement step S120: liner forming step
S130: fiber reinforcement layer forming step
S210: liner forming step S220: reinforcing ring fastening step
S230: fiber reinforcement layer forming step

Claims (13)

고압기체연료(CNG; COMPRESSED NATURAL GAS)가 수용되는 라이너;
상기 라이너 외부에 도포된 섬유보강층;
상기 라이너의 폭방향 너비와 동일한 지름을 갖는 원형 링 형태로 형성되되, 상기 라이너의 길이방향 중심축과 수직을 이루고, 상기 라이너의 외면을 감싸도록 상기 라이너와 상기 섬유보강층 사이에 개재된 다수개의 보강링; 및
상기 라이너의 길이방향 너비와 동일한 폭을 갖고 상기 라이너의 폭방향 너비와 동일한 높이를 갖는 타원 링 형태로 형성되되, 상기 라이너의 폭방향 중심축과 수직을 이루고, 상기 다수개의 보강링의 외면을 감싸도록 상기 라이너와 상기 섬유보강층 사이에 개재된 다수개의 수평보강링;
을 포함하는 CNG 압력용기.Liners in which high-pressure gas fuel (CNG; COMPRESSED NATURAL GAS) is accommodated;
A fiber reinforcement layer applied to the outside of the liner;
A plurality of reinforcement formed in the shape of a circular ring having the same diameter as the width in the width direction of the liner, perpendicular to the longitudinal central axis of the liner, and interposed between the liner and the fiber reinforcing layer to surround the outer surface of the liner ring; And
Formed in the form of an elliptical ring having the same width as the lengthwise width of the liner and the same height as the widthwise width of the liner, forming a vertical axis of the liner in the widthwise direction, and surrounding the outer surfaces of the plurality of reinforcing rings A plurality of horizontal reinforcing rings interposed between the liner and the fiber reinforcing layer so that
CNG pressure vessel comprising a. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 보강링과 상기 수평보강링은,
철(STEEL) 또는 알루미늄(ALUMINIUM)인 CNG 압력용기.The method of claim 1,
The reinforcing ring and the horizontal reinforcing ring,
CNG pressure vessels made of steel or aluminum. 제1항에 있어서,
상기 라이너는,
고분자물질로 형성되고,
상기 고분자 물질은,
고밀도폴리에틸렌(HDPE; HIGH DENSITY POLYETHYLENE) 또는 폴리아미드(PA; POLYAMIDE)인 CNG 압력용기.The method of claim 1,
The liner,
Is formed of a polymer material,
The polymer material,
High density polyethylene (HDPE; HIGH DENSITY POLYETHYLENE) or polyamide (PA; POLYAMIDE) CNG pressure vessel. 제1항에 있어서,
상기 섬유보강층은,
유리섬유(CFRP; GLASS FIBER REINFORCED POLYMER) 또는 탄소섬유(CFRP; CARBON FIBER REINFORCED POLYMER)인 CNG 압력용기.The method of claim 1,
The fiber reinforcement layer,
Glass fiber (CFRP; GLASS FIBER REINFORCED POLYMER) or carbon fiber (CFRP; CARBON FIBER REINFORCED POLYMER) CNG pressure vessel. 평행하게 나열된 다수개의 수평보강링의 길이방향 중심축과 수직하게 다수개의 보강링이 상기 수평보강링 내측에 배열되는 보강링 배열단계;
상기 수평보강링과 상기 보강링 내측에 라이너가 형성되는 라이너형성단계; 및
상기 수평보강링, 상기 보강링과 상기 라이너 외측에 섬유보강층이 형성되는 섬유보강층형성단계;를 포함하되,
상기 보강링은, 라이너의 폭방향 너비와 동일한 지름을 갖는 원형 링 형태로 형성되되, 상기 라이너의 길이방향 중심축과 수직을 이루고, 상기 라이너의 외면을 감싸도록 상기 라이너와 상기 섬유보강층 사이에 개재되고,
상기 수평보강링은, 상기 라이너의 길이방향 너비와 동일한 폭을 갖고 상기 라이너의 폭방향 너비와 동일한 높이를 갖는 타원 링 형태로 형성되되, 상기 라이너의 폭방향 중심축과 수직을 이루고, 상기 다수개의 보강링의 외면을 감싸도록 상기 라이너와 상기 섬유보강층 사이에 개재되는 CNG 압력용기 제작방법.A reinforcing ring arranging step in which a plurality of reinforcing rings are arranged inside the horizontal reinforcing ring perpendicular to the longitudinal central axis of the plurality of horizontal reinforcing rings arranged in parallel;
A liner forming step in which a liner is formed inside the horizontal reinforcing ring and the reinforcing ring; And
Including; the horizontal reinforcing ring, a fiber reinforcing layer forming step in which a fiber reinforcing layer is formed outside the reinforcing ring and the liner,
The reinforcing ring is formed in the shape of a circular ring having the same diameter as the width in the width direction of the liner, and is perpendicular to the longitudinal central axis of the liner, and is interposed between the liner and the fiber reinforcing layer to surround the outer surface of the liner. Become,
The horizontal reinforcing ring is formed in the form of an elliptical ring having the same width as the lengthwise width of the liner and the same height as the widthwise width of the liner, and is perpendicular to the widthwise central axis of the liner, and the plurality of A method of manufacturing a CNG pressure vessel interposed between the liner and the fiber reinforcing layer to surround the outer surface of the reinforcing ring. 제6항에 있어서,
상기 보강링 배열단계에서,
상기 수평보강링과 상기 보강링은 블로우 몰딩(BLOW MOLDING)용 금형 내부에 장착되는 CNG 압력용기 제작방법.The method of claim 6,
In the step of arranging the reinforcing ring,
The horizontal reinforcing ring and the reinforcing ring are CNG pressure vessel manufacturing method that is mounted inside a mold for blow molding. 제6항에 있어서,
상기 라이너형성단계에서,
상기 라이너는 블로우 몰딩(BLOW MOLDING)에 의해 형성되는 CNG 압력용기 제작방법.The method of claim 6,
In the liner forming step,
The liner is a method of manufacturing a CNG pressure vessel formed by blow molding. 제6항에 있어서,
상기 섬유보강층형성단계에서,
상기 섬유보강층은, 필라멘트 와인딩법(FILAMENT WINDING METHOD) 또는 연속섬유 브레이딩(BRADING) 공정을 통해 상기 수평보강링, 상기 보강링 및 상기 라이너 외측에 유리섬유 또는 탄소섬유가 감겨져 형성되는 CNG 압력용기 제작방법.The method of claim 6,
In the fiber reinforcing layer forming step,
The fiber reinforcing layer is formed by winding glass fibers or carbon fibers outside the horizontal reinforcing ring, the reinforcing ring and the liner through a filament winding method or continuous fiber brading process. Way. 길이방향을 따라 수평보강링이 장착되는 수평장착부가 형성되고, 폭방향을 따라 보강링이 장착되는 장착부가 형성된 라이너를 제작하는 라이너형성단계;
상기 수평장착부에 상기 수평보강링을 장착하고, 상기 장착부에 상기 보강링을 장착하는 보강링체결단계; 및
상기 수평보강링, 상기 보강링과 상기 라이너 외측에 섬유보강층이 형성되는 섬유보강층형성단계;를 포함하되,
상기 보강링은, 라이너의 폭방향 너비와 동일한 지름을 갖는 원형 링 형태로 형성되되, 상기 라이너의 길이방향 중심축과 수직을 이루고, 상기 라이너의 외면을 감싸도록 상기 라이너와 상기 섬유보강층 사이에 개재되고,
상기 수평보강링은, 상기 라이너의 길이방향 너비와 동일한 폭을 갖고 상기 라이너의 폭방향 너비와 동일한 높이를 갖는 타원 링 형태로 형성되되, 상기 라이너의 폭방향 중심축과 수직을 이루고, 상기 다수개의 보강링의 외면을 감싸도록 상기 라이너와 상기 섬유보강층 사이에 개재되는 CNG 저장 압력용기 제작방법.A liner forming step of manufacturing a liner having a horizontal mounting portion on which a horizontal reinforcing ring is mounted along a length direction and a mounting portion on which a reinforcing ring is mounted along a width direction;
A reinforcing ring fastening step of mounting the horizontal reinforcing ring to the horizontal mounting portion and mounting the reinforcing ring to the mounting portion; And
Including; the horizontal reinforcing ring, a fiber reinforcing layer forming step in which a fiber reinforcing layer is formed outside the reinforcing ring and the liner,
The reinforcing ring is formed in the shape of a circular ring having the same diameter as the width in the width direction of the liner, and is perpendicular to the longitudinal central axis of the liner, and is interposed between the liner and the fiber reinforcing layer to surround the outer surface of the liner. Become,
The horizontal reinforcing ring is formed in the form of an elliptical ring having the same width as the lengthwise width of the liner and the same height as the widthwise width of the liner, and is perpendicular to the widthwise central axis of the liner, and the plurality of A method of manufacturing a CNG storage pressure vessel interposed between the liner and the fiber reinforcement layer to surround the outer surface of the reinforcing ring. 제10항에 있어서,
상기 라이너형성단계에서,
상기 라이너는 블로우 몰딩(BLOW MOLDING)에 의해 형성되는 CNG 저장 압력용기 제작방법.The method of claim 10,
In the liner forming step,
The liner is a method of manufacturing a CNG storage pressure vessel formed by blow molding. 제10항에 있어서,
상기 보강링체결단계에서,
상기 라이너는 상기 수평보강링과 상기 보강링에 억지 끼워지고, 상기 수평보강링과 상기 보강링은 각각 상기 수평장착부와 상기 장착부에 장착되는 CNG 저장 압력용기 제작방법.The method of claim 10,
In the reinforcing ring fastening step,
The liner is forcibly fitted to the horizontal reinforcing ring and the reinforcing ring, and the horizontal reinforcing ring and the reinforcing ring are mounted on the horizontal mounting portion and the mounting portion, respectively. 제10항에 있어서,
상기 섬유보강층형성단계에서,
상기 섬유보강층은, 필라멘트 와인딩법(FILAMENT WINDING METHOD) 또는 연속섬유 브레이딩(BRADING) 공정을 통해 상기 수평보강링, 상기 보강링 및 상기 라이너 외측에 유리섬유 또는 탄소섬유가 감겨져 형성되는 CNG 저장 압력용기 제작방법.The method of claim 10,
In the fiber reinforcing layer forming step,
The fiber reinforcement layer is a CNG storage pressure vessel formed by winding glass fibers or carbon fibers outside the horizontal reinforcing ring, the reinforcing ring and the liner through a filament winding method or continuous fiber braiding process. How to make.
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