KR102598547B1 - Pressure vessel and method for manufacturing the same - Google Patents

Pressure vessel and method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR102598547B1
KR102598547B1 KR1020180152502A KR20180152502A KR102598547B1 KR 102598547 B1 KR102598547 B1 KR 102598547B1 KR 1020180152502 A KR1020180152502 A KR 1020180152502A KR 20180152502 A KR20180152502 A KR 20180152502A KR 102598547 B1 KR102598547 B1 KR 102598547B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pressure vessel
layer
support layer
support
boss portion
Prior art date
Application number
KR1020180152502A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20200065745A (en
Inventor
이동선
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020180152502A priority Critical patent/KR102598547B1/en
Publication of KR20200065745A publication Critical patent/KR20200065745A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102598547B1 publication Critical patent/KR102598547B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/02Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge involving reinforcing arrangements
    • F17C1/04Protecting sheathings
    • F17C1/06Protecting sheathings built-up from wound-on bands or filamentary material, e.g. wires
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01Shape
    • F17C2201/0104Shape cylindrical
    • F17C2201/0109Shape cylindrical with exteriorly curved end-piece
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658Synthetics
    • F17C2203/0663Synthetics in form of fibers or filaments
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2209/00Vessel construction, in particular methods of manufacturing
    • F17C2209/21Shaping processes
    • F17C2209/2154Winding
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01Pure fluids
    • F17C2221/012Hydrogen
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2260/00Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/01Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/018Adapting dimensions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/01Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

본 발명은 압력 용기 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 종래 탄소 섬유 와인딩 시 지지체로 기능하던 고체 라이너를 제거함으로써, 압력 용기의 내용적을 늘리고, 그 중량 효율을 향상 시키는 압력 용기의 제작 방법 및 그에 따라 제작된 압력 용기에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure vessel and a method of manufacturing the same. A method of manufacturing a pressure vessel that increases the internal volume of the pressure vessel and improves its weight efficiency by removing the solid liner that conventionally served as a support during carbon fiber winding, and a manufacturing method accordingly. It is about a pressure vessel.

Description

압력 용기 및 압력 용기의 제조 방법 {Pressure vessel and method for manufacturing the same}Pressure vessel and method for manufacturing the pressure vessel {Pressure vessel and method for manufacturing the same}

본 발명은 압력 용기 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고압의 가스를 저장하는 고압 용기 및 이 고압 용기를 제작하는 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure vessel and a manufacturing method thereof, and more specifically, to a high-pressure vessel storing high-pressure gas and a manufacturing method for manufacturing the high-pressure vessel.

수소, 질소, 천연가스 등 다양한 종류의 가스를 저장하고, 필요에 따라 저장된 가스를 배출하기 위하여 가스의 저장 용기가 필요하다. 특히, 가스는 용기 내 저장 밀도가 낮기 때문에 고압으로 저장될 필요가 있으며, 이러한 고압 환경에서 이용하기 압력 용기가 필수적이다. Gas storage containers are needed to store various types of gas, such as hydrogen, nitrogen, and natural gas, and to discharge the stored gas as needed. In particular, gas needs to be stored at high pressure because the storage density in the container is low, and pressure containers are essential for use in such high-pressure environments.

예를 들어, 대체연료가스 차량(연료전지자동차 또는 압축천연가스 자동차)은 연료 가스의 저장방식에 따라 저장시스템의 구조가 달라지며, 현재에는 저장시스템의 단가, 무게 및 단순함을 고려하여 압축가스 형태의 저장방식이 각광받고 있다. 그러나 기체 상태의 연료는 에너지 저장밀도가 낮아 더 많은 운행거리를 확보하려면 저장량을 늘리거나, 저장압력을 높여야 한다. 자동차의 경우, 가스 저장시스템 탑재 공간이 한정되어 있어 저장탱크의 크기를 늘리는 것은 한계가 있으므로 보다 고압의 가스를 안전하게 저장하는 것이 탱크기술의 핵심이다.For example, alternative fuel gas vehicles (fuel cell vehicles or compressed natural gas vehicles) have different storage system structures depending on the storage method of the fuel gas, and currently, considering the unit cost, weight, and simplicity of the storage system, the storage system is used in the form of compressed gas. The storage method is attracting attention. However, gaseous fuel has a low energy storage density, so to secure more driving distance, the storage amount must be increased or the storage pressure must be increased. In the case of automobiles, the space for mounting a gas storage system is limited, so increasing the size of the storage tank is limited, so safely storing higher pressure gas is the key to tank technology.

연료가스 저장탱크 중 복합재 탱크의 경우, 압축가스로 인한 내압을 감당하기 위해 비강도 및 비강성이 높은 섬유강화 복합재료로 외피를 보강하며, 내부에는 가스의 기밀성을 유지하는 라이너(Liner)가 삽입된다. 연료가스저장 탱크는 라이너의 재질에 따라 형태가 나뉘며, 알루미늄과 같은 금속재질의 라이너가 삽입된 탱크를 타입 3(Type 3), 고밀도 폴리머 라이너가 삽입된 탱크를 타입 4(Type 4)라 구분한다. 타입 3의 경우, 안정성은 상대적으로 높으나, 고가이고, 내피로 특성이 떨어지는 단점이 있는 반면, 타입 4 탱크는 타입 3에 비해 저렴하고 내피로 특성은 우수하나, 수소의 누출(leakage) 및 내투과 성능이 떨어지는 등 안전성의 문제가 있다. 현재는 알루미늄 보스와 플라스틱 라이너의 조합으로 이루어진 지지체 위에 탄소섬유 복합재를 와인딩하는 타입 4가 가장 발전된 형태의 수소탱크이다In the case of composite tanks among fuel gas storage tanks, the outer shell is reinforced with fiber-reinforced composite materials with high specific strength and specific rigidity to handle the internal pressure caused by compressed gas, and a liner is inserted inside to maintain gas tightness. do. Fuel gas storage tanks are divided into types depending on the material of the liner. Tanks with metal liners such as aluminum are classified as Type 3, and tanks with high-density polymer liners are classified as Type 4. . In the case of Type 3, the stability is relatively high, but it is expensive and has poor fatigue resistance, while the Type 4 tank is cheaper than Type 3 and has excellent fatigue resistance, but has hydrogen leakage and permeation resistance. There are safety issues such as poor performance. Currently, Type 4, which winds a carbon fiber composite material on a support made of a combination of an aluminum boss and a plastic liner, is the most advanced type of hydrogen tank.

타입 4와 같은 압력 용기는 고가의 탄소섬유로 제작되며, 용기 내압을 견디기 위하여, 플라스틱 라이너 상에 플라스틱 탄소섬유 복합재가 와인딩되면서 적층되는 방식으로 제작된다. Pressure containers such as Type 4 are made of expensive carbon fiber, and in order to withstand the pressure inside the container, they are manufactured by winding and stacking plastic carbon fiber composites on a plastic liner.

한편, 수소탱크의 효율은 탱크 중량 대비 수소 저장량에 따라 결정된다. 따라서, 수소 탱크 효율 및 차량 연비를 향상시키기 위해, 탱크 중량을 줄이면서 내용적을 증가 시키는 것이 필요하다.Meanwhile, the efficiency of a hydrogen tank is determined by the amount of hydrogen stored relative to the weight of the tank. Therefore, in order to improve hydrogen tank efficiency and vehicle fuel efficiency, it is necessary to increase the internal volume while reducing the tank weight.

문헌 1: 미국 공개 특허 제2002-0088806호Document 1: US Patent Publication No. 2002-0088806 문헌 2: 일본 공개특허 제2004-176898호Document 2: Japanese Patent Publication No. 2004-176898

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 고체로 제작되며 탄소 섬유 와인딩 시 지지체로 기능하던 라이너를 제거함으로써, 압력 용기의 내용적을 늘리고, 그 중량 효율을 향상 시키는 압력 용기의 제작 방법 및 그에 따라 제작된 압력 용기를 제공하는 것에 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems. In the present invention, a pressure vessel is made of solid and increases the internal volume of the pressure vessel and improves its weight efficiency by removing the liner that functioned as a support during carbon fiber winding. The purpose is to provide a manufacturing method and a pressure vessel manufactured accordingly.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 입구 유로가 형성된 보스부 내측면의 체결홈에 고정핀을 끼워 지지층을 고정한 임시 지지체를 준비하는 단계; 상기 보스부 입구 유로를 통해 가스를 주입하여 상기 임시 지지체를 팽창시키고 상기 보스부 입구 유로를 차단하여 팽창된 임시 지지체를 제공하는 단계; 상기 임시 지지체의 바깥으로 외부층을 형성하는 단계; 및 상기 지지층을 제거하는 단계;를 포함하는 압력 용기의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, a preferred embodiment of the present invention includes the steps of preparing a temporary support in which the support layer is fixed by inserting a fixing pin into a fastening groove on the inner surface of the boss portion where the inlet flow path is formed; Injecting gas through the boss part inlet flow path to expand the temporary support and blocking the boss part inlet flow path to provide an expanded temporary support; forming an outer layer outside the temporary support; and removing the support layer. It provides a method of manufacturing a pressure vessel including.

또한, 상기 임시 지지체는 상기 지지층의 외부에 위치하며, 상기 고정핀에 의해, 상기 지지층과 함께 상기 보스부의 체결홈에 고정되는 기밀 유지막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법을 제공한다.In addition, the temporary support is located outside the support layer and further includes an airtight maintaining film that is fixed to the fastening groove of the boss portion together with the support layer by the fixing pin. .

또한, 상기 외부층을 형성하는 단계는, 상기 임시 지지체 외부에 복합재를 와인딩하여 복합재층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법을 제공한다.In addition, the step of forming the outer layer provides a method of manufacturing a pressure vessel, characterized in that it is a step of forming a composite layer by winding a composite material on the outside of the temporary support.

또한, 상기 지지층을 제거하는 단계에서는, 상기 상기 보스부 입구 유로를 개방하고, 상기 보스부 입구 유로를 통해 상기 지지층을 빼내어 상기 지지층을 제거하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법을 제공한다.In addition, in the step of removing the support layer, a method of manufacturing a pressure vessel is provided, characterized in that the support layer is removed by opening the boss portion inlet passage and pulling out the support layer through the boss portion inlet passage.

또한, 상기 지지층을 제거하는 단계에서는, 상기 고정핀에 금속 와이어로 연결된 분리용 고리를 당겨 지지층을 제거하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법을 제공한다.In addition, in the step of removing the support layer, a method of manufacturing a pressure vessel is provided, wherein the support layer is removed by pulling a separation ring connected to the fixing pin with a metal wire.

또한, 상기 외부층을 형성하는 단계는, 상기 임시 지지체 외부에 열경화성 수지에 합침된 복합재 섬유를 와인딩하여 복합재층을 형성하는 단계이며, 상기 지지층 제거 단계는 상기 복합재층이 경화되어 상기 기밀 유지막과 일체가 된 이후 실시되는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법을 제공한다.In addition, the step of forming the outer layer is a step of forming a composite layer by winding composite fibers impregnated with a thermosetting resin around the outside of the temporary support, and the step of removing the support layer is a step of forming the composite layer by curing the composite layer and forming the airtightness-retaining film and the A method of manufacturing a pressure vessel is provided, which is performed after integration.

또한, 상기 임시 지지체를 준비하는 단계에서는, 상기 체결홈 주변에 상기 기밀 유지막을 위치시킨 다음, 상기 체결홈 내에 가이드 부재를 삽입한 후, 상기 고정핀으로 상기 지지층 및 상기 기밀 유지막을 고정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법을 제공한다. In addition, in the step of preparing the temporary support, the process of positioning the airtightness-maintaining film around the fastening groove, inserting a guide member into the fastening groove, and then fixing the support layer and the airtightness-maintaining film with the fixing pin. A method for manufacturing a pressure vessel comprising:

또한, 상기 임시 지지체를 준비하는 단계에서는, 상기 보스부의 내측면 형상과 일치하는 형상을 갖는 숄더 브라켓이 장착된 고정핀을 상기 체결홈에 끼워 상기 지지층을 고정하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법을 제공한다.In addition, in the step of preparing the temporary support, a fixing pin equipped with a shoulder bracket having a shape matching the shape of the inner surface of the boss is inserted into the fastening groove to fix the support layer. provides.

또한, 상기 지지층은 미리 설정된 외형을 갖도록 팽창하거나, 내부 가스를 배출하여 쪼그라들 수 있는 변형 가능한 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법을 제공한다.In addition, a method of manufacturing a pressure vessel is provided, wherein the support layer is made of a deformable material that can expand to have a preset external shape or shrink by expelling internal gas.

또한, 상기와 같은 압력 용기의 제조 방법에 의해 제작된 압력 용기로서, 입구 유로가 형성된 보스부; 상기 보스부와 일체로 형성된 외부층;을 포함하며, 상기 보스부의 내측면에는 지지층이 고정된 고정핀을 포함하는 임시 지지체가 체결될 수 있도록 체결홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 용기를 제공한다.In addition, a pressure vessel manufactured by the pressure vessel manufacturing method described above, comprising: a boss portion in which an inlet flow path is formed; and an outer layer formed integrally with the boss portion, wherein a fastening groove is formed on the inner surface of the boss portion so that a temporary support including a fixing pin to which the support layer is fixed can be fastened. .

또한, 상기 지지층은 상기 고정핀이 상기 체결홈으로부터 이탈됨에 따라 상기 보스부 입구 유로를 통해 제거될 수 있는 것임을 특징으로 하는 압력 용기를 제공한다.In addition, the support layer provides a pressure vessel, wherein the support layer can be removed through the boss portion inlet passage as the fixing pin is separated from the fastening groove.

또한, 상기 외부층은 복합재를 와인딩하여 형성한 복합재층인 것을 특징으로 하는 압력 용기를 제공한다.In addition, a pressure vessel is provided, wherein the outer layer is a composite layer formed by winding a composite material.

또한, 상기 복합재층 내부에 위치하며, 상기 복합재층과 일체로 형성되는 기밀 유지막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기를 제공한다.In addition, a pressure vessel is provided, which is located inside the composite layer and further includes an airtight maintaining film formed integrally with the composite layer.

한편, 본 발명에 따르면, 압력 용기를 제작하기 위한 공정에 이용되는 임시 지지체로서, 입구 유로가 형성된 보스부 내측면의 체결홈에 끼워질 수 있도록 구성되는 고정핀; 상기 고정핀에 일체로 고정되는 지지층; 및 상기 지지층의 외부에 위치하며, 상기 고정핀에 의해, 상기 지지층과 함께 상기 보스부의 체결홈에 고정되는 기밀 유지막;을 포함하고, 상기 지지층은 내부로 공기를 주입함에 따라 미리 설정된 외형을 갖도록 팽창하거나, 내부 가스를 배출하여 쪼그라들 수 있는 변형 가능한 소재로 이루어지며, 그 외부로 압력 용기의 외부층이 형성된 이후에 상기 지지층이 보스부의 입구 유로로 제거되는 임시 지지체를 제공한다.Meanwhile, according to the present invention, a temporary support used in a process for manufacturing a pressure vessel includes a fixing pin configured to be inserted into a fastening groove on the inner surface of the boss portion where the inlet flow path is formed; a support layer integrally fixed to the fixing pin; and an airtight maintaining film located on the outside of the support layer and fixed to the fastening groove of the boss portion together with the support layer by the fixing pin, wherein the support layer has a preset external shape as air is injected into the inside. It is made of a deformable material that can expand or contract by expelling internal gas, and provides a temporary support on which the support layer is removed through the inlet passage of the boss portion after the outer layer of the pressure vessel is formed.

본 발명에 따르면, 압력 용기의 금속 보스부의 스커트(날개) 부분을 축소할 수 있으며, 플라스틱 라이너가 없는 압력 용기를 제작할 수 있으므로, 압력 용기의 수소 저장 내용적이 증가되고, 압력 용기의 중량이 감소되는 효과가 있다.According to the present invention, the skirt (wing) portion of the metal boss portion of the pressure vessel can be reduced and a pressure vessel without a plastic liner can be manufactured, so the hydrogen storage capacity of the pressure vessel is increased and the weight of the pressure vessel is reduced. It works.

또한, 본 발명에 따르면, 압력 용기의 내용적 증가 및 중량 감소를 통해, 수소 중량 효율을 향상시킬 수 있으며, 1충전 시 차량 주행거리 및 차량 연비를 개선할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, hydrogen weight efficiency can be improved by increasing the internal volume and reducing the weight of the pressure vessel, and has the effect of improving vehicle mileage and vehicle fuel efficiency per charge.

또한, 플라스틱 라이너를 제거함으로써, 종래 플라스틱 라이너를 포함하는 타입 4 용기의 고질적 문제점인 플라스틱 라이너의 버클링을 방지 할 수 있는 효과가 있다.Additionally, by removing the plastic liner, there is an effect of preventing buckling of the plastic liner, which is a chronic problem of type 4 containers including conventional plastic liners.

도 1은 일반적인 압력 용기의 단면을 도시한 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 압력 용기의 제조 방법에 사용되는 섬유 복합재의 지지 구조를 도시한 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 압력 용기의 제조 방법에 따라 제작된 압력 용기로써, 용기 내부의 지지층이 제거되기 전을 도시한 것이고,
도 4는 도 3의 압력 용기의 금속 보스부 주변을 확대 도시한 것이고,
도 5는 본 발명에 따른 압력 용기의 제조 방법에 따라 제작된 압력 용기로써, 용기 내부의 지지층이 제거된 이후의 압력 용기를 도시한 것이고,
도 6은 도 5의 압력 용기의 금속 보스부 주변을 확대 도시한 것이고,
도 7은 금속 보스부에 체결되는 고정핀에 임시 지지층 가이드가 형성된 예를 도시한 것이고,
도 8은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 압력 용기의 제조 방법을 도시한 것이다.
Figure 1 shows a cross section of a typical pressure vessel,
Figure 2 shows the support structure of the fiber composite material used in the method of manufacturing a pressure vessel according to the present invention,
Figure 3 shows a pressure vessel manufactured according to the pressure vessel manufacturing method according to the present invention, before the support layer inside the vessel is removed;
Figure 4 is an enlarged view of the area around the metal boss portion of the pressure vessel of Figure 3;
Figure 5 is a pressure vessel manufactured according to the method of manufacturing a pressure vessel according to the present invention, showing the pressure vessel after the support layer inside the vessel has been removed;
Figure 6 is an enlarged view of the area around the metal boss portion of the pressure vessel of Figure 5;
Figure 7 shows an example in which a temporary support layer guide is formed on a fixing pin fastened to a metal boss part,
Figure 8 shows a method of manufacturing a pressure vessel according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명은 고압의 가스를 저장하는 압력 용기 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 용기 내에 저장된 고압 가스가 누출되지 않도록 기밀성을 확보하는 압력 용기 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 용기의 취약부 중 하나인 보스부 주변을 섬유 복합재에 의해 강화시킬 수 있는 압력 용기의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure vessel that stores high-pressure gas and a method of manufacturing the same, and to a pressure vessel that ensures airtightness so that the high-pressure gas stored in the vessel does not leak and a method of manufacturing the same. In particular, the present invention relates to a method of manufacturing a pressure vessel in which the area around the boss, which is one of the weak parts of the vessel, can be strengthened with a fiber composite material.

압력 용기와 관련, 압력 용기의 소재로 복합재가 사용되며, 복합재가 와인딩 방식에 의해 적층되어 제작되는 압력 용기가 그 대상이 될 수 있다. 다만, 본 발명의 바람직한 구현예로 설명되는 압력 용기는 앞서 설명한 용기의 타입들로 제한되는 것은 아니며, 단지 복합재를 적층함에 있어서, 적층되는 복합재를 지지할 수 있는 고유한 지지 구조가 적용되는 것이면 족하다.Regarding pressure vessels, composite materials are used as the material for pressure vessels, and pressure vessels manufactured by stacking composite materials by a winding method may be the target. However, the pressure vessel described as a preferred embodiment of the present invention is not limited to the types of vessels described above, and it is sufficient that a unique support structure capable of supporting the laminated composite material is applied when laminating the composite material. .

따라서, 본 명세서에서 와인딩 방식에 의해 복합재가 적층된 구조 이외에 다른 형태에 의해 복합재가 적층되는 구조 또한 적용 가능하다. 또한, 본 발명에서는 지지층(220) 외부에 복합재 층이 적층되는 것을 기술하고 있으나, 지지층(220)에 의해 지지되는 것이라면 복합재 층 이외에 다른 소재의 층이 적용될 수도 있다.Therefore, in this specification, in addition to the structure in which composite materials are laminated by a winding method, structures in which composite materials are laminated in other forms are also applicable. In addition, the present invention describes a composite layer being laminated on the outside of the support layer 220, but if it is supported by the support layer 220, a layer of a material other than the composite layer may be applied.

따라서, 본 발명은 바람직한 구현예로 제시된 도면 및 실시예만으로 한정되는 것은 아니며, 위에서 언급된 것과 같은 다양한 변형예를 포섭하는 것으로 해석되어야 한다.Accordingly, the present invention is not limited to only the drawings and examples presented as preferred embodiments, and should be construed to encompass various modifications such as those mentioned above.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 압력 용기의 제조 방법 및 이에 따라 제작된 압력용기에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, a method for manufacturing a pressure vessel according to a preferred embodiment of the present invention and a pressure vessel manufactured thereby will be described in detail.

압력용기는 중심축(C)을 기준으로 대칭인 구조로, 돔 형상의 구조와 실린더 형상의 구조가 일체로 형성된 구조를 갖는다. 구체적으로, 도 1에서와 같이, 압력용기는 중심축 상의 보스부(10)로부터 돔형상을 이루는 돔부, 그리고 압력 용기 중간 영역에 위치하는 실린더부 및 돔부와 실린더부 사이에 위치하는 변환부로 이루어진다.The pressure vessel has a symmetrical structure with respect to the central axis (C) and has a structure in which a dome-shaped structure and a cylinder-shaped structure are formed as one piece. Specifically, as shown in Figure 1, the pressure vessel is composed of a dome part forming a dome shape from the boss part 10 on the central axis, a cylinder part located in the middle area of the pressure vessel, and a conversion part located between the dome part and the cylinder part.

특히, 돔부와 실린더부의 경우, 섬유 복합재가 와인딩에 의하여 적층 구성된다. 즉, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지를 함침한 섬유를 라이너(20)의 외주에 반복하여 둘러 감아 섬유 복합재층(30)을 라이너(20)에 형성하고, 이후 수지를 열경화시킴으로써, 라이너(20)가 섬유 복합재에 의하여 보강된 압력 용기를 제작하게 된다. 섬유 복합재의 와인딩 방식은 이미 공지된 기술이므로, 본 명세서에서는 이러한 와인딩 방식에 대한 설명은 생략한다.In particular, in the case of the dome portion and the cylinder portion, fiber composite materials are laminated by winding. That is, fibers impregnated with a thermosetting resin such as an epoxy resin are repeatedly wrapped around the outer circumference of the liner 20 to form a fiber composite layer 30 on the liner 20, and the resin is then heat-cured to form the liner 20. A pressure vessel reinforced with a temporary fiber composite material is manufactured. Since the winding method of fiber composites is already a known technology, description of this winding method is omitted in this specification.

한편, 본 발명의 바람직한 구현예에서는, 도 1의 압력 용기와는 달리, 보스부(110)에 결합되는 플라스틱 라이너가 제거된 압력 용기를 제공하는 것에 특징이 있다. 이를 위해, 본 발명에서는 압력 용기의 보스부(110)에 착탈 가능한 임시 지지층(220)을 고정하고, 외부에 섬유 복합재 층이 형성된 이후에는 상기 임시 지지층(220)을 제거하도록 구성한다.Meanwhile, a preferred embodiment of the present invention is characterized in that, unlike the pressure vessel of FIG. 1, a pressure vessel is provided in which the plastic liner coupled to the boss portion 110 is removed. For this purpose, in the present invention, a removable temporary support layer 220 is fixed to the boss portion 110 of the pressure vessel, and the temporary support layer 220 is removed after the fiber composite layer is formed on the outside.

이와 관련, 도 2에서는 이와 같이 제거 가능한 섬유 복합재층에 대한 지지 구조를 도시하고 있다. 또한, 도 3에서는 지지층(220)이 제거되기 전 압력 용기를 도시하고 있으며, 도 5에서는 지지층(220)이 제거된 이후의 압력 용기를 도시하고 있다.In this regard, Figure 2 shows a support structure for this removable fiber composite layer. Additionally, FIG. 3 shows the pressure vessel before the support layer 220 is removed, and FIG. 5 shows the pressure vessel after the support layer 220 is removed.

도 2를 참조하면, 본 구현예에 따른 압력 용기의 제조 방법에서는 보스부(110) 내측면에 체결홈을 형성하고, 이 체결홈에 지지층(220)과 일체로 형성된 고정핀(210)을 삽입하여 복합재층 지지 구조를 형성하는 것에 특징이 있다.Referring to FIG. 2, in the method of manufacturing a pressure vessel according to this embodiment, a fastening groove is formed on the inner surface of the boss portion 110, and a fixing pin 210 formed integrally with the support layer 220 is inserted into this fastening groove. It is characterized by forming a composite layer support structure.

이러한 지지층(220)은 복합재를 감기 위한 지지체로 기능하는 것이며, 압력 용기의 복합재층 제작이 완료된 이후에는 제거될 수 있도록 구성되어야 한다. 따라서, 상기 지지층(220)은 그 외형이 고정된 것이 아니라 내부로 공기를 주입하거나 내부 공기를 빼내거나 함에 따라 그 외형이 변경될 수 있도록 구성되어야 한다. This support layer 220 functions as a support for winding the composite material, and must be configured so that it can be removed after the composite layer manufacturing of the pressure vessel is completed. Therefore, the support layer 220 should not have a fixed outer shape, but should be configured so that its outer shape can be changed as air is injected into or taken out.

이 때, 상기 지지층(220)은 내부로 공기가 주입된 경우에는 미리 설정된 압력 용기의 형상에 상응하는 외형을 가지며, 내부의 공기가 제거된 경우에는 쪼그라들어 보스부(110)의 입구 유로를 통해 외부로 꺼내어 질 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 지지층(220)은 비닐, 천과 같이 변형이 가능한 소재로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 지지층(220)은 가스의 유동을 대체로 차단할 수 있도록 구성됨으로써 보스부(110) 입구 유로를 막을 경우, 지지층(220)의 외형을 그대로 유지할 수 있도록 구성되어야 한다. 따라서, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 통기성이 없도록 표면 처리된 천이 이용될 수 있다.At this time, when air is injected into the support layer 220, it has an external shape corresponding to the shape of a preset pressure vessel, and when the air inside is removed, it shrinks and flows through the inlet flow path of the boss portion 110. It is desirable to be configured so that it can be taken out to the outside. Therefore, the support layer 220 may be made of a deformable material such as vinyl or cloth. In addition, the support layer 220 must be configured to substantially block the flow of gas, so that when the inlet flow path of the boss portion 110 is blocked, the external shape of the support layer 220 can be maintained as is. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, a fabric whose surface is treated to make it non-breathable can be used.

따라서, 상기 지지층(220)은 내부로 공기를 주입함에 따라 미리 설정된 외형을 갖도록 팽창하거나, 내부 가스를 배출하여 쪼그라들 수 있는 변형 가능한 소재로 이루어지며, 그 외부로 압력 용기의 외부층(120)이 형성된 이후에는 보스부(110)의 입구 유로로 제거될 수 있다.Accordingly, the support layer 220 is made of a deformable material that can expand to have a preset external shape as air is injected into the inside or shrink by expelling the internal gas, and the outer layer 120 of the pressure vessel is formed on the outside. After it is formed, it can be removed through the inlet flow path of the boss portion 110.

한편, 임시 지지체 내부로 가스를 주입하여 팽창시킨 다음, 보스부(110)의 입구 유로에 마개를 설치하여 가스 배출을 차단하게 된다. 따라서, 내부 가스 배출이 차단되 임시 지지체는 도 3에서와 같이, 일정한 외형을 형성하게 되는 바, 복합재가 와인딩되기 충분한 강도를 가지게 된다.Meanwhile, gas is injected into the temporary support to expand it, and then a stopper is installed on the inlet flow path of the boss part 110 to block gas discharge. Accordingly, internal gas emissions are blocked and the temporary support forms a certain external shape, as shown in FIG. 3, and has sufficient strength for the composite material to be wound.

또한, 도 4는 도 3의 압력 용기의 금속 보스부(110) 주변을 확대 도시한 것이다.Additionally, FIG. 4 is an enlarged view of the area around the metal boss portion 110 of the pressure vessel of FIG. 3.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정핀(210)은 보스부(110)의 내측 체결홈에 억지끼움을 삽입될 수 있는 형태로 제공될 수 있다. 또한, 상기 고정핀(210)은 체결홈 내에 삽입되는 핀부와 체결홈 외부에 위치하는 헤드부를 포함하는 형태일 수 있으며, 바람직하게는 상기 헤드부에는 와이어(240)를 통해 분리 고리가 연결되도록 구성할 수 있다.As shown in FIG. 4, the fixing pin 210 may be provided in a form that can be press-fitted into the inner fastening groove of the boss portion 110. In addition, the fixing pin 210 may be configured to include a pin portion inserted into the fastening groove and a head portion located outside the fastening groove. Preferably, a separation ring is connected to the head portion through a wire 240. can do.

따라서, 분리 고리를 보스부(110) 입구 유로를 통해 당김으로써 고정핀(210)을 효과적으로 제거할 수 있다. 이와 관련, 분리 고리 및/또는 와이어(240)를 당기기 위한 기구가 이용될 수도 있으며, 작업자가 직접 손으로 와이어(240)를 찾아 당기는 방법이 적용될 수도 있다.Therefore, the fixing pin 210 can be effectively removed by pulling the separation ring through the inlet passage of the boss portion 110. In this regard, a separation ring and/or a mechanism for pulling the wire 240 may be used, or a method in which the worker directly finds and pulls the wire 240 by hand may be applied.

또한, 상기 보스부(110)의 체결홈은 고정핀(210)의 제거가 용이하도록 보스부(110) 내측면, 더욱 바람직하게는 입구 유로로부터 꺽여져 연장되는 내측면 상에 형성될 수 있다. 또한, 고정핀(210)의 제거가 보다 용이하도록, 상기 체결홈은 입구 유로에 비하여 일정한 각도로 기울어져 형성될 수도 있다.In addition, the fastening groove of the boss part 110 may be formed on the inner surface of the boss part 110, more preferably on the inner surface bent and extending from the inlet passage, to facilitate removal of the fixing pin 210. Additionally, to make it easier to remove the fixing pin 210, the fastening groove may be formed to be inclined at a certain angle compared to the inlet passage.

도 4에서와 같이, 상기 지지층(220)은 상기 고정핀(210)의 헤드부 저면에 일체로 고정될 수 있다. 이와 같이 헤드부 저면에 지지층(220)이 일체로 고정되는 경우, 고정핀(210)을 당기는 것을 토해 간단하게 지지층(220)을 보스부(110)로부터 제거할 수 있게 된다. 이를 위해, 상기 지지층(220)은 상기 고정핀(210)의 헤드부 저면에 접착될 수 있다.As shown in Figure 4, the support layer 220 may be integrally fixed to the bottom of the head of the fixing pin 210. In this way, when the support layer 220 is integrally fixed to the bottom of the head portion, the support layer 220 can be easily removed from the boss portion 110 by pulling the fixing pin 210. To this end, the support layer 220 may be adhered to the bottom of the head of the fixing pin 210.

또한, 상기 임시 지지체는 상기 지지층(220)의 외부에 위치하며, 상기 고정핀(210)에 의해, 상기 지지층(220)과 함께 상기 보스부(110)의 체결홈에 고정되는 기밀 유지막(230)을 더 포함하도록 구성할 수 있다. 이러한 기밀 유지막(230)은 기존 플라스틱 라이너의 기능 중 수소가 외부로 배출되는 것을 방지하는 기능을 한다. In addition, the temporary support is located outside the support layer 220, and the airtightness maintaining film 230 is fixed to the fastening groove of the boss portion 110 together with the support layer 220 by the fixing pin 210. ) can be configured to further include. This airtight retention film 230 functions to prevent hydrogen from being discharged to the outside, which is a function of existing plastic liners.

즉, 복합재층 단일로 외부층(120)을 구성하는 경우, 복합재층을 통해 미량의 수소 가스가 주기적으로 누출될 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 문제를 개선하기 위해, 고분자 박막을 포함하여 이루어지는 기밀 유지막(230)을 임시 지지체에 적용하도록 구성한다. That is, when the outer layer 120 is formed with a single composite layer, a problem may occur in which a trace amount of hydrogen gas may periodically leak through the composite layer. In the present invention, in order to improve this problem, the airtightness maintaining film 230 including a polymer thin film is configured to be applied to the temporary support.

일반적으로, 압력용기의 외부층(120)은 열경화성 수지에 합침된 복합재 섬유를 와인딩하여 형성하는 바, 와인딩된 복합재층이 경화될 경우, 상기 기밀 유지막(230)은 복합재층과 일체가 된다. 따라서, 기밀 유지막(230)을 포함하여 구성한 임시 지지체에 있어서, 보스부(110) 체결홈으로부터 고정핀(210)을 제거하면, 도 5에서와 같이, 기밀 유지막(230)은 복합재층에 그대로 붙어 있게 되는 반면, 지지층(220)만이 떨어지게 된다. 참고로, 도면부호 130은 복합재 와인딩 시 와인딩되는 복합재를 단계적으로 고정하기 위한 고정 장치이고, 상기 고정 장치는 보스부(110) 입구 나사 구조에 체결되는 너트 구조를 가질 수 있다.In general, the outer layer 120 of the pressure vessel is formed by winding composite fibers impregnated with a thermosetting resin. When the wound composite layer is cured, the airtight film 230 becomes integrated with the composite layer. Therefore, in the temporary support including the airtightness maintaining film 230, when the fixing pin 210 is removed from the fastening groove of the boss portion 110, as shown in FIG. 5, the airtightness maintaining film 230 is attached to the composite layer. While it remains attached, only the support layer 220 falls off. For reference, reference numeral 130 is a fixing device for fixing the wound composite material step by step when winding the composite material, and the fixing device may have a nut structure fastened to the inlet screw structure of the boss portion 110.

아울러, 이러한 기밀 유지막(230)을 적용함에 있어서, 기밀 유지막(230)을 1차적으로 고정하는 한편, 기밀 유지막(230)이 체결홈 내에 충분히 안착될 수 있도록 가이드 부재(250)가 이용될 수 있다. 이러한 가이드 부재(250)는 체결홈 내에 정확하게 끼워질 수 있는 중공 구조로, 바람직하게는 원통형 중공 구조일 수 있다.In addition, when applying this airtightness-retaining film 230, a guide member 250 is used to primarily fix the airtightness-retaining film 230, while allowing the airtightness-retaining film 230 to be sufficiently seated in the fastening groove. It can be. This guide member 250 has a hollow structure that can be accurately fitted into the fastening groove, and may preferably have a cylindrical hollow structure.

따라서, 상기 임시 지지체를 제작함에 있어서, 상기 체결홈 주변에 상기 기밀 유지막(230)을 위치시킨 다음, 상기 체결홈 내에 가이드 부재(250)를 삽입한 후, 상기 고정핀(210)으로 상기 지지층(220) 및 상기 기밀 유지막(230)을 고정하는 과정을 거칠 수 있다.Therefore, in manufacturing the temporary support, the airtightness-retaining film 230 is positioned around the fastening groove, and then the guide member 250 is inserted into the fastening groove, and then the support layer is secured with the fixing pin 210. A process of fixing (220) and the airtightness maintaining film 230 may be performed.

또한, 이러한 가이드 부재(250) 내부에는 도 4에서와 같이 고정핀(210)이 삽입되며, 고정핀(210)이 제거되더라도 도 6에서와 같이 가이드 부재(250)는 체결홈 내에 잔존하도록 구성할 수 있다. 이는 체결홈과 가이드 부재(250) 사이의 억지 끼움량이 고정핀(210)과 가이드 부재(250) 사이의 억지 끼움량 보다 더 커지도록 구성함으로써 구현할 수 있다.In addition, a fixing pin 210 is inserted into the guide member 250 as shown in FIG. 4, and even if the fixing pin 210 is removed, the guide member 250 can be configured to remain in the fastening groove as shown in FIG. 6. You can. This can be implemented by configuring the interference fit between the fastening groove and the guide member 250 to be larger than the interference fit between the fixing pin 210 and the guide member 250.

이와 관련, 도 6은 고정핀(210) 및 지지층(220)의 제거 이후를 도시한 것으로, 가이드 부재(250) 및 기밀 유지막(230) 만이 보스부(110) 내측에 잔존하고 있다.In relation to this, Figure 6 shows after the fixing pin 210 and the support layer 220 are removed, and only the guide member 250 and the airtight maintaining film 230 remain inside the boss portion 110.

또한, 본 발명의 또 다른 구현예로써, 도 7에서와 같이, 숄더 브라켓(260)이 고정핀(210)에 장착된 상태에서 보스부(110)의 체결홈에 상기 고정핀(210)을 삽입함으로써, 지지층(220) 또는 지지층(220)과 기밀 유지막(230)을 일체로 고정할 수도 있다. 이 경우, 숄더 브라켓(260)은 금속 보스부(110)의 내측 형상에 정확하게 일치하도록 디자인되기 때문에, 숄더 브라켓(260)과 보스부(110) 사이에 지지층(220)이 위치할 경우, 지지층(220)의 형상이 보스부(110)의 형상에 완전히 일치하게 되므로, 외부층(120)이 보스부(110) 형상에 정확하게 계합하도록 구현할 수 있다.In addition, as another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, the fixing pin 210 is inserted into the fastening groove of the boss portion 110 while the shoulder bracket 260 is mounted on the fixing pin 210. By doing so, the support layer 220 or the support layer 220 and the airtightness maintaining film 230 may be fixed integrally. In this case, since the shoulder bracket 260 is designed to exactly match the inner shape of the metal boss portion 110, when the support layer 220 is located between the shoulder bracket 260 and the boss portion 110, the support layer ( Since the shape of 220 completely matches the shape of the boss portion 110, the outer layer 120 can be implemented to accurately engage the shape of the boss portion 110.

이와 관련, 지지층(220)은 고정핀(210)에 일체로 형성되어야만 고정핀(210)과 함께 제거될 수 있으므로, 고정핀(210)의 헤드부 저면에는 금속 소재의 숄더 브라켓(260)이 일체로 형성되고, 그 일면에 지지층(220)이 접착되도록 구성하는 것이 바람직하다.In this regard, since the support layer 220 can be removed together with the fixing pin 210 only if it is formed integrally with the fixing pin 210, the shoulder bracket 260 made of metal is integrated with the bottom of the head of the fixing pin 210. It is preferably formed so that the support layer 220 is adhered to one surface.

이와 같은 구성을 갖는 임시 지지체를 이용하여, 압력 용기를 제조하는 구체적인 방법은 도 8에 도시되어 있다.A specific method of manufacturing a pressure vessel using a temporary support having such a configuration is shown in FIG. 8.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 입구 유로가 형성된 보스부 내측면의 체결홈에 고정핀을 끼워 지지층을 고정한 임시 지지체를 준비하는 단계가 실시된다. (도 8(a))As shown in FIG. 8, according to a preferred embodiment of the present invention, a step of preparing a temporary support in which the support layer is fixed by inserting a fixing pin into a fastening groove on the inner surface of the boss portion where the inlet flow path is formed is performed. (Figure 8(a))

이후, 상기 보스부 입구 유로를 통해 가스를 주입하여 상기 임시 지지체를 팽창시키고, 상기 보스부 입구 유로를 차단하여 팽창된 임시 지지체를 제공하게 된다. (도 8(b)) Thereafter, gas is injected through the boss portion inlet passage to expand the temporary support, and the boss portion inlet passage is blocked to provide an expanded temporary support. (Figure 8(b))

팽창된 임시 지지체의 바깥에는 복합재가 와인딩됨에 따라 외부층이 형성된다. (도 8(c)) 이후, 복합재 고정장치를 장착하고(도 8(d)), 복합재 와인딩을 반복하여(도 8(e)), 와인딩이 완료된 압력 용기를 제작한다. (도 8(f))An outer layer is formed on the outside of the expanded temporary support as the composite material is wound. (FIG. 8(c)) Afterwards, the composite fixing device is installed (FIG. 8(d)) and the composite winding is repeated (FIG. 8(e)) to produce a pressure vessel with the winding completed. (Figure 8(f))

본 상태에서는 여전히 내부에 임시 지지체가 위치하고 있는 상태이므로, 도 8(g)에서와 같이, 와이어를 당겨 고정핀을 분리한 다음, 보스부 입구 유로를 통해 임시 지지체를 제거하고, 압력 용기 제작을 완료한다.In this state, since the temporary support is still located inside, as shown in Figure 8(g), pull the wire to separate the fixing pin, then remove the temporary support through the boss inlet passage, and complete the production of the pressure vessel. do.

이상과 같은 압력 용기의 제조 방법을 통해, 압력 용기를 제작할 경우, 압력 용기 내부의 라이너를 제거할 수 있으므로, 압력 용기의 내용적을 크게 하면서도 압력 용기 중량을 저감시킬 수 있다. 또한, 고분자 소재의 기밀 유지막을 적용할 경우, 압력 용기 제작 시 탄소 섬유와 함께 함침되는 수지에 의해 복합재층에 기밀 유지막이 일체로 부착되는 바, 압력 용기의 물리적인 수축 팽창이 발생하더라도 버클링 현상이 발생하지 않게 된다.When manufacturing a pressure vessel using the above pressure vessel manufacturing method, the liner inside the pressure vessel can be removed, thereby increasing the internal volume of the pressure vessel and reducing the weight of the pressure vessel. In addition, when applying a gas-tight sealing film made of a polymer material, the air-tight sealing film is integrally attached to the composite layer by the resin impregnated with carbon fiber during the production of the pressure vessel, so even if physical contraction and expansion of the pressure vessel occurs, the buckling phenomenon occurs. This will not occur.

본 발명은 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 요소들에 대한 수정 및 변경의 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 필수적인 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 특별한 상황들이나 재료에 대하여 많은 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명으로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위 내에서 모든 실시 예들을 포함할 것이다.Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, those skilled in the art will understand that modifications and changes can be made to elements of the present invention without departing from the scope of the present invention. Additionally, many changes may be made to special circumstances or materials without departing from the essential scope of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the detailed description of the preferred embodiments of the present invention, but will include all embodiments within the scope of the appended claims.

110: 보스부 120: 외부층(복합재층)
210: 고정핀 220: 지지층
230: 기밀 유지막 240: 와이어
241: 분리용 고리 250: 가이드 부재
260: 숄더 브라켓
110: Boss part 120: External layer (composite layer)
210: fixing pin 220: support layer
230: hermetic membrane 240: wire
241: Separation ring 250: Guide member
260: Shoulder bracket

Claims (15)

입구 유로가 형성된 보스부 내측면의 체결홈에 고정핀을 끼워 지지층을 고정한 임시 지지체를 준비하는 단계;
상기 보스부 입구 유로를 통해 가스를 주입하여 상기 임시 지지체를 팽창시키고 상기 보스부 입구 유로를 차단하여 팽창된 임시 지지체를 제공하는 단계;
상기 임시 지지체의 바깥으로 외부층을 형성하는 단계; 및
상기 지지층을 제거하는 단계;를 포함하고,
상기 임시 지지체는 상기 지지층의 외부에 위치하며, 상기 고정핀에 의해, 상기 지지층과 함께 상기 보스부의 체결홈에 고정되는 기밀 유지막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법.
Preparing a temporary support that secures the support layer by inserting a fixing pin into a fastening groove on the inner surface of the boss portion where the inlet flow path is formed;
Injecting gas through the boss part inlet flow path to expand the temporary support and blocking the boss part inlet flow path to provide an expanded temporary support;
forming an outer layer outside the temporary support; and
Comprising: removing the support layer,
The temporary support is located outside the support layer and further includes an airtight maintaining film that is fixed to the fastening groove of the boss portion together with the support layer by the fixing pin.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 외부층을 형성하는 단계는, 상기 임시 지지체 외부에 복합재를 와인딩하여 복합재층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법.
In claim 1,
The step of forming the outer layer is a step of forming a composite layer by winding a composite material on the outside of the temporary support.
청구항 1에 있어서,
상기 지지층을 제거하는 단계에서는, 상기 상기 보스부 입구 유로를 개방하고, 상기 보스부 입구 유로를 통해 상기 지지층을 빼내어 상기 지지층을 제거하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법.
In claim 1,
In the step of removing the support layer, the boss portion inlet passage is opened, and the support layer is removed through the boss portion inlet passage.
청구항 1에 있어서,
상기 지지층을 제거하는 단계에서는, 상기 고정핀에 금속 와이어로 연결된 분리용 고리를 당겨 지지층을 제거하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법.
In claim 1,
In the step of removing the support layer, a method of manufacturing a pressure vessel, characterized in that the support layer is removed by pulling a separation ring connected to the fixing pin with a metal wire.
청구항 1에 있어서,
상기 외부층을 형성하는 단계는, 상기 임시 지지체 외부에 열경화성 수지에 합침된 복합재 섬유를 와인딩하여 복합재층을 형성하는 단계이며,
상기 지지층 제거 단계는 상기 복합재층이 경화되어 상기 기밀 유지막과 일체가 된 이후 실시되는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법.
In claim 1,
The step of forming the outer layer is a step of forming a composite layer by winding composite fibers impregnated with a thermosetting resin around the outside of the temporary support,
A method of manufacturing a pressure vessel, characterized in that the step of removing the support layer is performed after the composite layer is cured and integrated with the airtightness maintaining film.
청구항 1에 있어서,
상기 임시 지지체를 준비하는 단계에서는, 상기 체결홈 주변에 상기 기밀 유지막을 위치시킨 다음, 상기 체결홈 내에 가이드 부재를 삽입한 후, 상기 고정핀으로 상기 지지층 및 상기 기밀 유지막을 고정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법.
In claim 1,
In the step of preparing the temporary support, positioning the airtightness-retaining film around the fastening groove, inserting a guide member into the fastening groove, and fixing the support layer and the airtightness-retaining film with the fixing pin. A method of manufacturing a pressure vessel, characterized in that.
청구항 1에 있어서,
상기 임시 지지체를 준비하는 단계에서는, 상기 보스부의 내측면 형상과 일치하는 형상을 갖는 숄더 브라켓이 장착된 고정핀을 상기 체결홈에 끼워 상기 지지층을 고정하는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법.
In claim 1,
In the step of preparing the temporary support, a fixing pin equipped with a shoulder bracket having a shape matching the shape of the inner surface of the boss is inserted into the fastening groove to fix the support layer.
청구항 1에 있어서,
상기 지지층은 미리 설정된 외형을 갖도록 팽창하거나, 내부 가스를 배출하여 쪼그라들 수 있는 변형 가능한 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력 용기의 제조 방법.
In claim 1,
A method of manufacturing a pressure vessel, characterized in that the support layer is made of a deformable material that can expand to have a preset external shape or shrink by expelling internal gas.
청구항 1, 및 청구항 3 내지 9 중 어느 하나의 항에 따른 압력 용기의 제조 방법에 의해 제작된 압력 용기.
A pressure vessel manufactured by the method for manufacturing a pressure vessel according to any one of claims 1 and 3 to 9.
입구 유로가 형성된 보스부;
상기 보스부와 일체로 형성된 외부층;을 포함하며,
상기 보스부의 내측면에는 지지층이 고정된 고정핀을 포함하는 임시 지지체가 체결될 수 있도록 체결홈이 형성되고,
상기 외부층은 복합재를 와인딩하여 형성한 복합재층이며,
상기 복합재층 내부에 위치하며, 상기 복합재층과 일체로 형성되는 기밀 유지막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 용기.
A boss portion with an inlet flow path formed;
It includes an outer layer formed integrally with the boss portion,
A fastening groove is formed on the inner surface of the boss portion so that a temporary support including a fixing pin to which the support layer is fixed can be fastened,
The outer layer is a composite layer formed by winding a composite material,
A pressure vessel located inside the composite layer and further comprising an airtight maintaining film formed integrally with the composite layer.
청구항 11에 있어서,
상기 지지층은 상기 고정핀이 상기 체결홈으로부터 이탈됨에 따라 상기 보스부 입구 유로를 통해 제거될 수 있는 것임을 특징으로 하는 압력 용기.
In claim 11,
A pressure vessel, characterized in that the support layer can be removed through the boss portion inlet passage as the fixing pin is separated from the fastening groove.
삭제delete 삭제delete 입구 유로가 형성된 보스부 내측면의 체결홈에 끼워질 수 있도록 구성되는 고정핀; 상기 고정핀에 일체로 고정되는 지지층; 및 상기 지지층의 외부에 위치하며, 상기 고정핀에 의해, 상기 지지층과 함께 상기 보스부의 체결홈에 고정되는 기밀 유지막;을 포함하고,
상기 지지층은 내부로 공기를 주입함에 따라 미리 설정된 외형을 갖도록 팽창하거나, 내부 가스를 배출하여 쪼그라들 수 있는 변형 가능한 소재로 이루어지며,
그 외부로 압력 용기의 외부층이 형성된 이후에 상기 지지층이 보스부의 입구 유로를 통해 제거되는 임시 지지체.
A fixing pin configured to be inserted into a fastening groove on the inner surface of the boss portion where the inlet flow path is formed; a support layer integrally fixed to the fixing pin; and an airtightness-retaining film located outside the support layer and fixed to the fastening groove of the boss portion together with the support layer by the fixing pin,
The support layer is made of a deformable material that can expand to have a preset external shape as air is injected into the interior, or shrink by expelling internal gas,
A temporary support in which the support layer is removed through the inlet passage of the boss portion after the outer layer of the pressure vessel is formed.
KR1020180152502A 2018-11-30 2018-11-30 Pressure vessel and method for manufacturing the same KR102598547B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180152502A KR102598547B1 (en) 2018-11-30 2018-11-30 Pressure vessel and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180152502A KR102598547B1 (en) 2018-11-30 2018-11-30 Pressure vessel and method for manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200065745A KR20200065745A (en) 2020-06-09
KR102598547B1 true KR102598547B1 (en) 2023-11-03

Family

ID=71082132

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180152502A KR102598547B1 (en) 2018-11-30 2018-11-30 Pressure vessel and method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102598547B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210148645A (en) 2020-06-01 2021-12-08 엘지전자 주식회사 Laundry treatment apparatus and control method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006132746A (en) 2004-11-09 2006-05-25 Toyota Industries Corp Pressure vessel and hydrogen storage tank, and method for manufacturing pressure vessel
JP2010019315A (en) 2008-07-09 2010-01-28 Toyota Motor Corp Gas tank and method for manufacturing gas tank
JP2010270781A (en) * 2009-05-19 2010-12-02 Toyota Motor Corp High pressure gas tank
JP4617411B2 (en) * 2003-02-03 2011-01-26 国立大学法人九州大学 High pressure tank manufacturing method and high pressure tank manufacturing apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020088806A (en) 2001-05-21 2002-11-29 주식회사 엘지이아이 Online Air Conditioner Controlling System and Method for the Same
KR20140115311A (en) * 2011-12-05 2014-09-30 블루 웨이브 컴퍼니 에스.에이. Optimised vessel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4617411B2 (en) * 2003-02-03 2011-01-26 国立大学法人九州大学 High pressure tank manufacturing method and high pressure tank manufacturing apparatus
JP2006132746A (en) 2004-11-09 2006-05-25 Toyota Industries Corp Pressure vessel and hydrogen storage tank, and method for manufacturing pressure vessel
JP2010019315A (en) 2008-07-09 2010-01-28 Toyota Motor Corp Gas tank and method for manufacturing gas tank
JP2010270781A (en) * 2009-05-19 2010-12-02 Toyota Motor Corp High pressure gas tank

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200065745A (en) 2020-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102484769B1 (en) Pole cap with pressure port element for pressure vessels
US9683698B2 (en) High pressure tank
WO2011154994A1 (en) High pressure tank, and high pressure tank manufacturing method
US20170268725A1 (en) Vented Fitting for Pressure Vessel Boss
KR102598547B1 (en) Pressure vessel and method for manufacturing the same
KR102322371B1 (en) Pressure vessel including reinforced cylinder part
US11649926B2 (en) Pressure vessel
KR102347694B1 (en) Method for manufacturing a pressure vessel
US11529780B2 (en) Manufacturing method for high-pressure tank
JP4393155B2 (en) Pressure vessel
JP2005113971A (en) Liner for pressure resistant container
EP4063711A1 (en) Knob cap for high pressure tank
US20220299162A1 (en) High-pressure tank and method for manufacturing high-pressure tank
US20240175554A1 (en) End boss sealing
JP6726408B2 (en) High pressure tank manufacturing method and high pressure tank
KR20220070119A (en) Pressure vessel and manufacturing method thereof
CN108790797A (en) Plastic inner container winds the liner of composite cylinder entirely
US11480296B2 (en) Pressure vessel with boss attached liner
KR102476329B1 (en) pressure vessel
KR102476321B1 (en) pressure vessel
KR20210060920A (en) Knob cap for high pressure tank
KR20230095660A (en) Small Diameter Long Length High Pressure Vessel
RU2141073C1 (en) High pressure vessel
US20240084967A1 (en) Pressure vessel
JP7433589B2 (en) Tank gathering device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant