KR20180071549A - High pressure tank - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an anti-buckling type high pressure tank and, more specifically, provides an anti-buckling type high pressure tank, which forms a reinforcing structure to increase strength and rigidity of a liner unit without disrupting the flow of gas fuel within the tank to prevent buckling occurrence caused by a shortage of strength and rigidity of the liner unit in a condition to which a load leading to buckling in a conventional liner unit is applied.

Description

버클링 방지형 고압 용기 {High pressure tank}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a high-

본 발명은 버클링 방지형 고압 용기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압 용기내 가스 연료의 유동흐름을 방해하지 않으면서 라이너부의 강도/강성을 증대하기 위한 고압 용기에 관한 것이다.
The present invention relates to a high-pressure container for preventing buckling, and more particularly, to a high-pressure container for increasing the strength / rigidity of a liner portion without disturbing the flow of gaseous fuel in a high-pressure container.

일반적으로 가스 연료(예를 들어, LPG 혹은 수소 등)를 사용하는 차량의 경우 고압의 가스 연료를 저장하는 고압 용기를 탑재한다.Generally, in the case of a vehicle using gas fuel (for example, LPG or hydrogen), a high-pressure vessel storing high-pressure gaseous fuel is mounted.

상기 고압 용기 중에는 가스의 투과를 차단하는 내층의 라이너부와 용기 내부 압력을 견디는 외층의 지지부로 구성된 타입이 있다.In the high-pressure vessel, there is a type constituted of a liner portion of an inner layer which blocks permeation of gas and a support portion of an outer layer which resists the pressure inside the vessel.

이러한 고압 용기의 경우 라이너부의 입구 측에 보스부가 결합되어 구비되는데, 그에 따라 상기 라이너부와 보스부의 결합 부위에 리크가 발생할 가능성이 큰 문제점이 있으며, 또한 가스 연료의 저장 시 팽창되어 있던 고압 용기가 가스 연료의 배출 시 원상태로 복귀하면서 라이너부에 압축 하중이 가해지게 되고 이에 따라 라이너부의 강도/강서 부족으로 인한 버클링(buckling)이 발생하는 문제점이 존재한다.
In the case of such a high-pressure vessel, there is a problem that a boss is coupled to the inlet side of the liner portion, thereby causing a possibility of leakage at a joint portion between the liner portion and the boss portion. Further, When the gaseous fuel is discharged, a compression load is applied to the liner portion while returning to the original state, thereby causing buckling due to the strength / strength shortage of the liner portion.

한국등록특허 제10-1437231호Korean Patent No. 10-1437231

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 용기내 가스 연료의 유동흐름을 방해하지 않으면서 라이너부의 강도/강성을 증대할 수 있는 보강 구조를 구성함으로써 기존 라이너부에 버클링을 유발하는 하중이 가해지는 조건에서 라이너부의 강도/강성 부족으로 인한 버클링 발생을 방지할 수 있는 버클링 방지형 고압 용기를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a reinforcing structure capable of increasing the strength / rigidity of the liner portion without interfering with the flow of gas fuel in the container, And it is an object of the present invention to provide a buckling prevention type high pressure vessel which can prevent buckling due to insufficient strength / rigidity of a liner portion under a load applied condition.

이에 본 발명에서는, 가스 연료를 저장하는 고압 용기로서, 내층의 라이너부와 외층의 지지부를 포함하고, 상기 라이너부는 복수의 홈부가 형성되어 있는 요철 표면부를 가지며, 상기 홈부에 보강재를 삽입하여 라이너부의 강도 및 강성을 증대하게 된 것을 특징으로 하는 버클링 방지형 고압 용기를 제공한다.In accordance with the present invention, there is provided a high-pressure vessel for storing gaseous fuel, comprising a liner portion of an inner layer and a support portion of an outer layer, wherein the liner portion has a concavo-convex surface portion in which a plurality of grooves are formed, Thereby increasing the strength and rigidity of the buckling prevention type high pressure vessel.

상기 요철 표면부는 지지부가 비접촉하고 있는 라이너부의 내측 표면에 형성되며, 이에 상기 보강재는 홈부에 삽입 시 요철 표면부와 단차가 발생하지 않도록 하고 또한 라이너부의 재료보다 고강도 및 고강성을 가지는 재료 중에 가스 연료에 대한 취성이 발생하지 않는 재료로 이루어진 것이 사용된다.The surface of the concavo-convex portion is formed on the inner surface of the liner portion which is not in contact with the support portion. The reinforcing material is prevented from generating a step with the concavo-convex surface portion when inserting into the groove portion, And a material which does not cause brittleness to the substrate.

또한, 상기 보강재는 상기 홈부를 기밀하게 닫을 수 있는 단면 구조 중에 동일 단면적을 기준으로 가장 큰 단면계수를 가지는 단면 구조의 보강재가 사용되며, 구체적으로 상기 보강재는 사각형이나 사각 링 모양의 단면 구조 대비 더 큰 단면계수를 가지는 I형 단면 구조를 가지는 것이 사용된다.
In addition, the reinforcing material may have a cross-sectional structure having the largest sectional modulus based on the same cross-sectional area among the cross-sectional structures capable of hermetically closing the groove portion. Specifically, the reinforcing material may have a rectangular cross- Having an I-shaped cross-sectional structure having a large section modulus is used.

본 발명에 따른 버클링 방지형 고압 용기는 라이너부의 강도/강성이 증대됨으로써 가스 연료의 저장 시 팽창되어 있던 고압 용기가 가스 연료의 배출 시 원상태로 복귀하면서 라이너부에 압축 하중이 가해지게 되더라도 라이너부의 강성 부족으로 인한 버클링 발생을 방지할 수 있게 된다.
The high-pressure container of the buckling prevention type according to the present invention increases the strength / rigidity of the liner portion so that even when the high-pressure container expanded during storage of the gaseous fuel is returned to its original state upon discharge of the gaseous fuel and a compressive load is applied to the liner portion, The occurrence of buckling due to the lack of rigidity can be prevented.

도 1은 종래의 고압 용기를 보여주는 단면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 용기를 보여주는 단면도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압 용기를 보여주는 단면도
도 4는 본 발명에 따른 보강재의 단면 구조에 따른 단면계수를 비교하여 나타낸 예시도
도 5는 본 발명에 따른 라이너부의 요철 표면부에 보강재를 삽입함에 따른 효과를 나타낸 도면1 is a cross-sectional view of a conventional high-
2 is a cross-sectional view illustrating a high-pressure vessel according to an embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional view showing a high-pressure vessel according to another embodiment of the present invention
FIG. 4 is a cross-sectional view of a stiffener according to an embodiment of the present invention. FIG.
5 is a view illustrating an effect of inserting a reinforcing material into a surface portion of a concavo-convex portion of a liner portion according to the present invention;

도 1에 나타낸 바와 같이, 자동차의 가스 연료를 저장하는 고압 용기 중에는 가스 연료의 투과를 차단하는 내층의 라이너부(11)와 용기 내부 압력을 견디는 외층의 지지부(12)로 구성된 타입이 있다.As shown in Fig. 1, in a high-pressure vessel storing gas fuel for automobiles, there is a type composed of an inner layer liner portion 11 for blocking permeation of gaseous fuel and an outer layer supporting portion 12 for enduring pressure inside the vessel.

이러한 고압 용기(10)의 경우 라이너부(11)의 입구 측에 개폐용 밸브 등의 결합을 위한 금속 재질의 보스부(13)가 결합되어 구비되며, 무게가 가볍고 수소 취성이 발생하지 않는 플라스틱 재질의 라이너부를 사용하여 고압, 고효율을 필요로 하는 곳에 많이 사용되고 있다.In the case of such a high-pressure vessel 10, a boss portion 13 made of metal for coupling an opening / closing valve or the like is coupled to the inlet side of the liner portion 11, and a plastic material which is light in weight and does not generate hydrogen embrittlement The liner portion is used in many places where high pressure and high efficiency are required.

상기 고압 용기(10)는 가스 연료의 저장 시 팽창되어 있다가 가스 연료의 배출 시 원상태로 복귀하게 되면서 라이너부(11)에 압축 하중이 가해지게 되는데, 이때 라이너부(11)의 강도 및 강성이 부족한 경우 그로 인한 버클링이 발생하게 된다.The high-pressure vessel 10 is expanded when the gaseous fuel is stored. When the gaseous fuel is discharged, the high-pressure vessel 10 returns to its original state upon discharge of the gaseous fuel, and a compressive load is applied to the liner unit 11. At this time, If it is not enough, the resulting buckling will occur.

이에 본 발명에서는 고압 용기의 내층을 형성하는 라이너부의 강도/강성을 증대하기 위한 하이브리드(hybrid)형 보강 구조를 구성하여 기존 라이너부에 버클링을 유발하는 하중이 가해지는 조건에서 라이너부의 강도/강성 부족으로 인한 버클링 발생을 방지할 수 있도록 한다.Therefore, in the present invention, a hybrid type reinforcing structure for enhancing the strength / rigidity of the liner portion forming the inner layer of the high-pressure vessel is formed, and the strength / stiffness of the liner portion under the condition that buckling is applied to the existing liner portion Thereby preventing occurrence of buckling due to lack thereof.

이때 상기 라이너부의 강성을 증대하기 위한 보강 구조는 고압 용기내 가스 연료의 유동흐름을 간섭하지 않는 조건을 만족하도록 구성된다.At this time, the reinforcement structure for increasing the rigidity of the liner portion is configured to satisfy a condition that does not interfere with the flow of the gaseous fuel in the high-pressure vessel.

첨부한 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 용기를 보여주는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고압 용기를 보여주는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 보강재의 단면 구조에 따른 단면계수를 비교하여 나타낸 예시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 라이너부의 요철 표면부에 보강재를 삽입함에 따른 효과를 나타낸 도면이다.3 is a cross-sectional view illustrating a high-pressure vessel according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure of a reinforcing member according to an exemplary embodiment of the present invention. And FIG. 5 is a view showing an effect of inserting a reinforcing material into the concavo-convex surface portion of the liner portion according to the present invention.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 고압 용기(100)는 가스 연료의 투과를 차단하는 내층의 라이너부(110)와 용기 내부 압력을 견디는 외층의 지지부(120) 및 상기 라이너부(110)의 입구 측에 접합되는 보스부(130)를 포함하여 구성된다.2 and 3, the high-pressure vessel 100 of the present invention includes a liner portion 110 of an inner layer which blocks permeation of gaseous fuel, a support portion 120 of an outer layer which resists the pressure inside the vessel, And a boss part 130 joined to an inlet side of the boss part 110.

상기 지지부(120)는 라이너부(110)의 외표면에 섬유복합재료를 감아서 적층하는 와인딩 방식으로 형성 가능하며, 원통형의 실린더부와 이 실린더부의 양측에 일체로 형성된 돔부로 이루어진다.The supporting part 120 can be formed in a winding manner by winding a fiber composite material on the outer surface of the liner part 110 and includes a cylindrical cylinder part and a dome part integrally formed on both sides of the cylindrical part.

상기 라이너부(110)는 플라스틱 재료를 사용하여 사출 성형 가능하며, 예를 들어 보스부(130)를 인서트한 사출금형을 이용하여 보스부(130)와 일체로 접합되게 형성 가능하다.The liner unit 110 can be injection molded using a plastic material and can be formed integrally with the boss unit 130 using an injection mold having a boss unit 130 inserted therein, for example.

이러한 라이너부(110)는 크게 2층의 단면 구조를 가지는 고압 용기(100)의 내층을 형성하는 것으로서, 라이너부(110)의 외측 표면에는 지지부(120)가 밀착하여 구비되고 라이너부(110)의 내측 표면은 가스 연료가 저장되는 고압 용기(100)의 내부공간을 둘러싸게 된다.The liner part 110 includes an inner layer of a high-pressure vessel 100 having a two-layered cross-sectional structure. The outer surface of the liner part 110 is provided in close contact with the support part 120, The inner surface of the high-pressure vessel 100 surrounds the inner space of the high-pressure vessel 100 where the gaseous fuel is stored.

상기 라이너부(110)는 그 내측 표면에 복수의 홈부(112)가 형성되어 있는 요철 표면부(111)를 가진다.The liner portion 110 has a concavo-convex surface portion 111 having a plurality of grooves 112 formed on an inner surface thereof.

다시 말해, 상기 요철 표면부(111)는 지지부(120)가 비접촉하고 있는 라이너부(110)의 내측 표면에 요철 구조로 마련되고, 요철 구조에 따른 복수의 홈부(112)가 고압 용기(100)의 축선방향으로 이격 배열된다.In other words, the concavo-convex surface portion 111 is provided on the inner surface of the liner portion 110 which is not in contact with the support portion 120 in a concave-convex structure, and a plurality of grooves 112 corresponding to the concavo- As shown in Fig.

그리고, 상기 각 홈부(112)에는 보강재(113)가 밀착 삽입되어 고정되고, 상기 보강재(113)는 라이너부(110)의 강도 및 강성을 증대시키는 역할을 하게 된다.A reinforcing member 113 is closely inserted into and fixed to each of the groove portions 112 and the reinforcing member 113 serves to increase strength and rigidity of the liner portion 110.

이때 보강재(113)는 요철 표면부(111)와 더불어 고압 용기(100)의 내부공간을 둘러싸게 되고, 요철 표면부(111)와 단차 없이 평평한 표면 구조를 이루어 고압 용기(100)의 내부공간을 둘러싸게 된다.At this time, the reinforcing material 113 surrounds the inner space of the high-pressure vessel 100 together with the uneven surface portion 111 and forms a flat surface structure with no step with the uneven surface portion 111, It is enclosed.

다시 말해, 상기 보강재(113)는 요철 구조를 가지는 라이너부(110)의 내측 표면 즉, 요철 표면부(111)로부터 돌출됨 없이 홈부(112)에 삽입되어 고정되고, 이에 요철 표면부(111)와 더불어 매끄럽고 평평한 라이너부(110)의 내측 표면을 이루게 되며, 이때 각 홈부(112)를 기밀하게 닫아주게 됨으로써 고압 용기(100)에 저장되는 가스 연료의 유동흐름을 방해하지 않게 된다.In other words, the reinforcing member 113 is inserted into and fixed to the inner surface of the liner portion 110 having the concave and convex structure, that is, the concave and convex surface portion 111 without protruding from the concave and convex surface portion 111, Thereby forming the inner surface of the smooth and flat liner portion 110 with the airtight closure of each of the grooves 112, thereby preventing the flow of gaseous fuel stored in the high-pressure vessel 100 from being disturbed.

또한, 상기 보강재(113)는 사각형이나 I형 등의 다양한 단면 구조를 가지는 것이 사용될 수 있으나, 동일 단면적을 기준으로 단면계수가 가장 큰 단면 구조를 가지는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 단면계수가 증가함에 따라 라이너부(110)의 강성 및 강도를 강화하는 보강재(113)의 성능이 증대되기 때문이다.The reinforcing member 113 may have various cross-sectional shapes such as a quadrangular shape and an I-shape. However, it is preferable that the reinforcing member 113 has a sectional structure having the largest sectional modulus based on the same cross-sectional area. This is because as the section modulus increases, the performance of the stiffener 113 enhancing the rigidity and strength of the liner portion 110 is increased.

알려진 바와 같이 굽힘 응력(σ)은 "σ=M/Z"이며, 따라서 단면계수(Z)가 증가하면 굽힘 변형에 대한 저항이 커지게 되고 결국 동일 압력 하중에 대한 굽힘 응력(σ)이 감소하므로 라이너부(110)의 강도/강성 및 내구성이 향상되는 효과가 있음을 알 수 있다. 참고로, 상기 M은 굽힘 모멘트이다.As is known, the bending stress (?) Is "? = M / Z", and therefore the resistance to the bending deformation increases as the section modulus (Z) increases. As a result, the bending stress The strength / rigidity and durability of the liner portion 110 are improved. For reference, M is a bending moment.

도 4를 참조하여 일례로서 설명하면, 사각형의 단면 구조를 가지는 보강재(도 4의 (a) 참조)의 단면계수가 1이라고 할 때, 중공형의 사각형 즉, 사각 링 모양의 단면 구조를 가지는 보강재(도 4의 (b) 참조)의 단면계수는 1.78이고, I형 단면 구조를 가지는 보강재(도 4의 (c) 참조)의 단면계수는 3.06임을 확인한바 있다.4, a reinforcement member having a rectangular cross-sectional structure (see Fig. 4 (a)) is assumed to have a section modulus of 1, and a reinforcement member having a rectangular cross- (See Fig. 4 (b)) is 1.78, and the section modulus of the stiffener having the I-shaped cross-sectional structure (see Fig. 4 (c)) is 3.06.

이와 같이 상기 보강재(113)는 그 단면 형상에 따라 단면계수가 달라지게 되며, 따라서 동일 단면적을 기준으로 단면계수가 가장 큰 단면 구조를 가지는 것을 사용하는 것이 바람직하며, 이는 요철 표면부(111)의 홈부(112)에 삽입가능한 조건을 만족하는 것을 전제로 한다.As described above, the reinforcement member 113 has a sectional modulus depending on its cross-sectional shape. Accordingly, it is preferable to use a member having the largest sectional modulus based on the same cross-sectional area, It is assumed that the condition for insertion into the groove 112 is satisfied.

즉, 상기 홈부(112)에 삽입된 보강재(113)는 요철 표면부(111)와 더불어 라이너부(110)의 내측 표면을 평평하고 기밀하게 닫아 마감할 수 있는 조건을 만족해야 한다. 이는 고압 용기(100)내에 충전되는 가스 연료의 정상적인 유동을 저해하지 않도록 하기 위함이다.That is, the stiffener 113 inserted into the groove 112 should satisfy the condition that the inner surface of the liner portion 110, in addition to the concavo-convex surface portion 111, can be closed in a flat and airtight manner. This is to prevent the normal flow of the gaseous fuel charged in the high-pressure vessel 100 from being hindered.

라이너부(110)의 내측 표면이 단차 없이 평평한 표면 구조를 만족하지 못하는 경우, 예를 들어 라이너부(110)의 내측 표면에 홈 등이 존재하는 경우 가스 연료의 유동 정체 및 와류가 발생하게 된다.When the inner surface of the liner portion 110 does not satisfy the flat surface structure without a step, for example, when grooves are present on the inner surface of the liner portion 110, flow congestion and vortex of the gaseous fuel occur.

따라서, 도 4에 도시되어 있는 보강재 중에는 I형 단면 구조를 가지는 보강재(113b)를 사용하는 것이 바람직하다. 물론, 상기 홈부(112)를 요철 표면부(111)와 단차 없이 기밀하게 닫을 수 있는 동시에 상기 I형 단면 구조의 보강재(113b)보다 더 큰 단면계수를 가지는 단면 구조의 보강재를 사용하는 것이 더 바람직하다.Therefore, it is preferable to use a stiffener 113b having an I-shaped cross-sectional structure as the stiffener shown in Fig. Of course, it is more preferable to use a stiffener having a sectional structure having a larger sectional modulus than the stiffener 113b of the I-shaped cross-sectional structure, while allowing the groove 112 to be airtightly closed without a step from the concavo- Do.

상기 I형 단면 구조의 보강재(113b)는 요철 표면부(111)의 홈부(112)에 삽입 시 홈부(112)를 기밀하게 닫아주어 요철 표면부(111)를 단차 없이 평평하게 마감할 수 있는 조건을 만족하는 동시에, 사각형이나 사각 링 모양의 단면 구조를 가지는 보강재 대비 보다 큰 단면계수를 가짐에 따라 더 큰 보강 성능을 가지게 된다.The stiffener 113b of the I-shaped cross-sectional structure is formed in such a condition that the groove portion 112 is hermetically closed when inserting into the groove portion 112 of the uneven surface portion 111 so that the uneven surface portion 111 can be flatly finished And has a larger sectional modulus than a stiffener having a square or rectangular ring-shaped cross-sectional structure, thereby having a larger reinforcing performance.

도 5에 나타낸 바와 같이, 라이너부(110)의 내측 표면이 단차 없이 평평한 표면 구조를 만족하지 못하지 경우, 다시 말해 요철 표면부(111)의 홈부(112)에 보강재(113)를 미삽입하는 경우, 고압 용기(100)내 가스 연료의 유동흐름이 발생할 때, 상기 홈부(112)에 가스 연료가 유입되면서 유동 정체(유동흐름성 저하) 및 와류가 발생하게 되고 그에 따라 고압 용기(100)의 차압 증가와 열교환성 불량으로 인한 국부적 온도 증가(온도 분포 불균일) 및 연료잔류량 측정 오류 등의 문제를 유발할 수 있다.5, when the inner surface of the liner portion 110 does not satisfy the flat surface structure without a step, that is, the stiffener 113 is not inserted into the groove portion 112 of the concavo-convex surface portion 111 When the flow of the gaseous fuel in the high-pressure vessel 100 occurs, the flow of the gaseous fuel into the groove 112 causes a flow stagnation (flow-flow deterioration) and vortex, It may cause problems such as an increase in differential pressure and local temperature increase due to heat exchange failure (temperature distribution non-uniformity) and measurement error of fuel residual amount.

라이너부(110)의 내측 표면에 요철 표면부(111)를 형성함에 따라 라이너부(110)의 단면계수를 증가시킬 수 있기 때문에, 라이너부(110)의 강성을 증대하기 위해 상기 요철 표면부(111)만 적용하고 보강재(113)를 미삽입할 수도 있겠으나(도 5의 (a) 참조), 동일 단면적 대비 큰 강성을 확보하기 위해서는 라이너부(110)의 두께가 두꺼워질 수 있으며, 또한 도 5를 참조하여 설명한 상기 문제를 유발할 수 있다.Since the section modulus of the liner portion 110 can be increased by forming the uneven surface portion 111 on the inner surface of the liner portion 110, it is possible to improve the rigidity of the liner portion 110, 111) and the reinforcing member 113 may not be inserted (refer to FIG. 5 (a)). However, in order to secure a large rigidity with respect to the same cross-sectional area, the thickness of the liner portion 110 may be thickened, 5, < / RTI >

따라서, 본 발명에서는 라이너부(110)의 두께 증가를 지양하고 고압 용기(100)내 가스 연료의 정상 유동을 원활하도록 하기 위해, 도 2 및 도 3과 같이 보강재(113a,113b)를 요철 표면부(111)의 홈부(112)에 기밀하게 삽입하는 것이 바람직하며, 특히 보강재(113)의 자체 강성을 증대하는 단면 구조를 적용함으로써 라이너부(110)의 전체 강성을 높이고 라이너부(110)의 두께를 상대적으로 좀더 얇게 할 수 있는 I형 단면 구조를 가지는 보강재(113b)를 상기 홈부(112)에 삽입하는 것이 더 바람직하다.Therefore, in order to smooth the steady flow of the gaseous fuel in the high-pressure vessel 100 without increasing the thickness of the liner portion 110, it is preferable that the stiffeners 113a, The entire rigidity of the liner portion 110 is increased by applying a sectional structure increasing the rigidity of the stiffener 113 and the thickness of the liner portion 110 It is more preferable to insert the reinforcing member 113b having the I-shaped cross-sectional structure into the groove portion 112 so that the reinforcing member 113b can be made relatively thin.

한편, 상기 보강재(113)는 고압 용기(100)내에 충전되는 가스 연료와 직접 접촉하게 되므로, 라이너부(110)의 재료(플라스틱)보다 고강도 및 고강성을 가지는 재료 중에 가스 연료에 대한 취성이 없는 재료로 형성된 것이 사용된다.Since the reinforcing member 113 is in direct contact with the gaseous fuel to be filled in the high-pressure vessel 100, the reinforcing member 113 is not brittle to the gaseous fuel in the material having higher strength and higher rigidity than the material A material formed of a material is used.

고압 용기(100)에 충전되는 수소 연료의 경우 화학 원소 중 가장 작은 원소로서 재료 내부에 침투하여 수소 취성을 일으키기 쉽다. 수소 취성이 일어나게 되면 재료의 인장/피로 등의 기계적 강도가 현저히 저하된다. 특히, 수소는 탄소강과 같이 강도와 강성이 큰 금속에 영향을 더 많이 미친다고 알려져 있다.In the case of the hydrogen fuel filled in the high-pressure vessel 100, it is the smallest element among the chemical elements, and penetrates into the material to easily cause hydrogen embrittlement. When hydrogen embrittlement occurs, the mechanical strength such as tensile / fatigue of the material remarkably lowers. Hydrogen, in particular, is known to be more susceptible to metals with high strength and stiffness, such as carbon steel.

이에 상기 보강재(113)는 라이너부(110)의 강성/강도 보강이 가능한 동시에 수소 등의 가스 연료에 대한 취성이 발생하지 않는 재료로 형성되며, 예를 들어 알루미늄 중에서도 수소 취성이 생기지 않는 것으로 알려진 AL6061 로 형성될 수 있다. 아울러, AL6061은 상기 보강재를 가공하기 용이한 이점이 있다.The reinforcing member 113 is formed of a material which can reinforce the rigidity / strength of the liner portion 110 and which does not generate brittleness against gaseous fuels such as hydrogen. For example, AL6061 As shown in FIG. In addition, AL6061 has an advantage that it is easy to process the reinforcing material.

앞서 설명한 바와 같은 보강재(113)를 이용하여 라이너부(110)의 강성/강도를 증가시킨 고압 용기(100)는 종래 고압 용기 대비 다음과 같은 이점을 가진다.The high-pressure vessel 100 having the stiffness / strength of the liner portion 110 increased by using the stiffener 113 as described above has the following advantages over the conventional high-pressure vessel.

1. 라이너부의 강성/강도 부족으로 인한 버클링 발생을 방지할 수 있고 라이너부의 피로내구 수명을 향상할 수 있다.1. It is possible to prevent occurrence of buckling due to the lack of rigidity / strength of the liner portion and to improve the fatigue endurance life of the liner portion.

2. 고압 용기내에 충전되는 가스 연료의 유동흐름을 방해하지 않으면서 라이너부의 강성/강도를 증가시킬 수 있다.2. It is possible to increase the rigidity / strength of the liner portion without interfering with the flow of the gas fuel filled in the high-pressure vessel.

3. 라이너부의 전체 강성/강도를 증가시키는 동시에 라이너부의 두께 축소를 도모할 수 있다.3. It is possible to increase the total rigidity / strength of the liner portion and to reduce the thickness of the liner portion.

4. 플라스틱 대비 고강도 및 고강성을 가지면서 수소 등의 가스 연료에 취성이 발생하지 않는 재료를 사용함으로써 취성 발생으로 인한 기계적 강도의 감소를 방지할 수 있다.4. It is possible to prevent reduction of mechanical strength due to brittleness by using a material which has high strength and high rigidity as compared with plastic and does not generate brittleness in gaseous fuel such as hydrogen.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Modifications are also included in the scope of the present invention.

100 : 고압 용기
110 : 라이너부
111 : 요철 표면부
112 : 홈부
113,113a,113b : 보강재
120 : 지지부
130 : 보스부100: high pressure vessel
110: liner part
111: surface irregularities
112: Groove
113, 113a, 113b:
120: Support
130: boss part

Claims (6)

가스 연료를 저장하는 고압 용기로서,
내층의 라이너부와 외층의 지지부를 포함하고, 상기 라이너부는 복수의 홈부가 형성되어 있는 요철 표면부를 가지며, 상기 홈부에 보강재를 삽입하여 라이너부의 강도 및 강성을 증대하게 된 것을 특징으로 하는 버클링 방지형 고압 용기.
A high-pressure vessel for storing gaseous fuel,
Wherein the liner portion has a concavo-convex surface portion on which a plurality of grooves are formed, and a reinforcement material is inserted into the groove portion to increase strength and rigidity of the liner portion. Type high pressure vessel.
청구항 1에 있어서,
상기 보강재는 상기 홈부를 기밀하게 닫을 수 있는 단면 구조 중에 동일 단면적을 기준으로 가장 큰 단면계수를 가지는 단면 구조의 보강재인 것을 특징으로 하는 버클링 방지형 고압 용기.
The method according to claim 1,
Wherein the reinforcing material is a reinforcing material having a sectional structure having a largest sectional modulus based on the same cross-sectional area of a cross-sectional structure capable of hermetically closing the groove portion.
청구항 2에 있어서,
상기 보강재는 I형 단면 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 버클링 방지형 고압 용기.
The method of claim 2,
Wherein the reinforcing material has an I-shaped cross-sectional structure.
청구항 1에 있어서,
상기 요철 표면부는 지지부가 비접촉하고 있는 라이너부의 내측 표면에 형성된 것을 특징으로 하는 버클링 방지형 고압 용기.
The method according to claim 1,
Wherein the concavo-convex surface portion is formed on an inner surface of the liner portion in which the support portion is not in contact.
청구항 4에 있어서,
보강재는 홈부에 삽입 시 상기 요철 표면부와 단차가 발생하지 않게 된 것을 특징으로 하는 버클링 방지형 고압 용기.
The method of claim 4,
And the stiffener is prevented from generating a step with the surface portion of the concavo-convex when it is inserted into the groove portion.
청구항 4에 있어서,
상기 보강재는 라이너부의 재료보다 고강도 및 고강성을 가지는 재료 중에 가스 연료에 대한 취성이 발생하지 않는 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 버클링 방지형 고압 용기.
The method of claim 4,
Wherein the reinforcing material is made of a material which has a higher strength and a higher rigidity than the material of the liner portion, and which is free from brittleness to the gaseous fuel.
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