KR20230008469A - A compression type fuel tank and a manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention provides a compression type fuel tank, comprising: an internal tank in which liquefied gas is stored; a reinforcing frame that surrounds and is coupled to the outer surface of the internal tank to supplement the rigidity of the internal tank; a heat insulating member formed of a plurality of heat insulating layers and provided to surround the internal tank to which a reinforcing frame is coupled to block heat transfer with the outside; and an outer case that surrounds and protects the heat insulating member, thereby capable of safely and easily storing cryogenic liquid hydrogen.

Description

압축형 연료탱크 및 그 제작방법{A COMPRESSION TYPE FUEL TANK AND A MANUFACTURING METHOD THEREOF}Compression type fuel tank and its manufacturing method {A COMPRESSION TYPE FUEL TANK AND A MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 압축형 연료탱크 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화수소 또는 액화천연가스 등의 극저온의 액화가스를 효율적으로 저장할 수 있는 압축형 연료탱크 및 그 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a compression type fuel tank and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a compression type fuel tank capable of efficiently storing cryogenic liquefied gas such as liquefied hydrogen or liquefied natural gas and a method for manufacturing the same.

최근 화석연료의 사용으로 인한 환경오염의 심각성이 증대되고 있고, 특히 자동차의 배기가스로 인한 대기오염의 문제가 점점 심각해지고 있다.Recently, the severity of environmental pollution due to the use of fossil fuels is increasing, and in particular, the problem of air pollution caused by exhaust gas from vehicles is becoming increasingly serious.

이러한 점을 들어서 천연가스를 이용한 자동차, 전기자동차, 수소연료를 이용한 자동차의 개발 및 보급이 점차 늘어나고 있다.For this reason, the development and supply of vehicles using natural gas, electric vehicles, and hydrogen fuel are gradually increasing.

그 중에서 수소연료는 지구상에서 탄소와 질소 다음으로 가장 풍부한 원소일 뿐만 아니라, 연소시에 극히 미량의 질소산화물만을 생성시키고, 다른 공해물질은 전혀 배출하지 않는 깨끗한 에너지원이며, 지구상에 존재하는 거의 무한한 양의 물을 원료로 하여 만들어낼 수 있고, 사용 후에는 다시 물로 재순환되기 때문에 고갈의 우려 또한 거의 없는 최적의 에너지원이다.Among them, hydrogen fuel is not only the most abundant element on earth after carbon and nitrogen, but also a clean energy source that generates only a very small amount of nitrogen oxide during combustion and does not emit any other pollutants, It is an optimal energy source with little concern for depletion because it can be produced using a large amount of water as a raw material and is recycled back to water after use.

일반적으로 수소 자동차는 고압의 수소탱크로부터 공급되는 수소와 공기 중의 산소를 연료전지 스택 내에서 전기 화학 반응시켜 생성된 전기에너지를 이용하여 자동차를 구동하게 된다.In general, a hydrogen vehicle drives a vehicle using electric energy generated by an electrochemical reaction between hydrogen supplied from a high-pressure hydrogen tank and oxygen in the air in a fuel cell stack.

여기서, 수소 자동차에 적용되는 통상의 수소 연료탱크는 많은 양의 수소를 저장할 수 있도록 350bar 내지 900bar의 고압으로 압축된 수소를 저장하고 있으며, 이를 위해 고가의 복합소재를 이용하여 제작되고 있다.Here, a typical hydrogen fuel tank applied to a hydrogen vehicle stores hydrogen compressed at a high pressure of 350 bar to 900 bar to store a large amount of hydrogen, and is manufactured using expensive composite materials for this purpose.

차량에 적용되는 수소 연료탱크는 승차공간 확보와 충분한 주행거리를 위해 작은 사이즈로 고용량을 수소를 안전하게 저장하는 것이 매우 중요하다.It is very important for hydrogen fuel tanks applied to vehicles to safely store high-capacity hydrogen in a small size to secure riding space and sufficient mileage.

그런데, 종래의 수소 연료탱크의 경우, 고압의 압축수소를 저장하고 있기 때문에, 내부 압력의 증가 또는 외부로부터 가해지는 충격에 의해 크랙이 발생할 수 있으며, 이로 인한 수소 누출시 폭발로 이어질 수 있어 차량 내 안정성을 위협하는 문제점이 있었다.However, in the case of a conventional hydrogen fuel tank, since it stores high-pressure compressed hydrogen, cracks may occur due to an increase in internal pressure or an impact applied from the outside, which may lead to an explosion when hydrogen leaks. There was a problem that threatened stability.

공개특허 제2012-0051850호(공개일: 2012.05.23) "수소탱크"Patent Publication No. 2012-0051850 (published date: 2012.05.23) "Hydrogen tank"

본 발명에서는 압축형 연료탱크 및 그 제작방법, 구체적으로는 수소 저장량을 증대시키는 동시에 연료탱크의 크기를 줄일 수 있도록, 극저온의 액화수소를 안전하고 용이하게 저장할 수 있는 압축형 연료탱크 및 그 제작방법을 제공하고자 한다.In the present invention, a compression type fuel tank and a method for manufacturing the same, specifically, a compression type fuel tank capable of safely and easily storing cryogenic liquefied hydrogen to increase hydrogen storage capacity and at the same time reducing the size of the fuel tank, and a method for manufacturing the same want to provide

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 액화가스가 저장되는 내부탱크, 내부탱크의 강성을 보완하도록 내부탱크의 외측면을 둘러싸며 결합되는 보강프레임, 복수의 단열층으로 형성되고, 보강프레임이 결합된 내부탱크를 감싸도록 구비되어 외부와의 열전달을 차단하는 단열부재 및 단열부재를 감싸며 보호하는 외부케이스를 포함하는 압축형 연료탱크를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is formed of an inner tank in which liquefied gas is stored, a reinforcing frame surrounding and coupled to the outer surface of the inner tank to supplement the rigidity of the inner tank, and a plurality of insulation layers, the reinforcing frame Provided is a compression type fuel tank including a heat insulating member provided to surround the combined inner tank to block heat transfer with the outside and an outer case that surrounds and protects the heat insulating member.

또한, 내부탱크는, 액화가스가 저장되는 복수의 모듈형 탱크가 상호 연통하도록 연결되어 형성되는 압축형 연료탱크를 제공한다.In addition, the inner tank provides a compression type fuel tank formed by connecting a plurality of modular tanks in which liquefied gas is stored in communication with each other.

또한, 복수의 모듈형 탱크는, 상호 일부만 접합되어 상호 연결됨으로써 온도 변화에 따라 복수의 모듈형 탱크가 상호 신장되거나 수축되도록 형성되는 압축형 연료탱크를 제공한다.In addition, the plurality of modular tanks provide a compression type fuel tank formed such that the plurality of modular tanks are mutually expanded or contracted according to a temperature change by being connected to each other by partially bonding the plurality of modular tanks to each other.

또한, 내부탱크는, 스테인레스강, 인바강, 니켈강, 고망간강 및 알루미늄 중 하나의 재질로 이루어지는 압축형 연료탱크를 제공한다.In addition, the inner tank provides a compression type fuel tank made of one of stainless steel, invar steel, nickel steel, high manganese steel, and aluminum.

또한, 단열부재는, 스프레이 방식으로 내부탱크 및 보강프레임에 분사되어 발포 성형되는 고분자 폼으로 이루어지는 제1 단열층, 필름형 단열재로 형성되어 제1 단열층을 감싸는 제2 단열층 및 블록형 단열재로 형성되어 제2 단열층을 감싸며 결합되는 제3 단열층을 포함하는 압축형 연료탱크를 제공한다.In addition, the heat insulating member is formed of a first heat insulating layer made of a polymer foam that is sprayed on the inner tank and the reinforcing frame in a spray method and foamed, a second heat insulating layer formed of a film-type heat insulating material and surrounding the first heat insulating layer, and a block-type heat insulating material. 2 provides a compression type fuel tank including a third heat insulating layer coupled to the surrounding heat insulating layer.

또한, 제1 단열층은 스프레이 방식의 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)으로 형성되고, 제2 단열층은 에어로젤(aerogel)로 형성되며, 제3 단열층은 블록 형태로 가공된 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)으로 형성되는 압축형 연료탱크를 제공한다.In addition, the first heat insulating layer is formed of spray-type polyurethane foam, the second heat insulating layer is formed of airgel, and the third heat insulating layer is formed of polyurethane foam processed into a block shape. A compression type fuel tank is provided.

또한, 내부탱크와 보강프레임 사이에는 보강프레임에 의한 내부탱크의 마찰 손상을 방지하기 위한 인서트 패드가 개재되는 압축형 연료탱크를 제공한다.In addition, a compression type fuel tank is provided with an insert pad interposed between the inner tank and the reinforcing frame to prevent frictional damage to the inner tank caused by the reinforcing frame.

한편, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 측면에서는, 액화가스가 저장되는 압축형 연료탱크의 제작방법에 있어서, 액화가스가 저장되는 내부탱크를 제작하는 단계, 내부탱크의 외측면을 둘러싸도록 보강프레임을 결합하는 단계, 보강프레임이 결합된 내부탱크에 단열부재를 감싸도록 설치하는 단계 및 단열부재를 감싸며 보호하는 외부케이스를 설치하는 단계를 포함하는 압축형 연료탱크의 제작방법을 제공한다.On the other hand, in another aspect of the present invention for solving the above problems, in the method of manufacturing a compression type fuel tank for storing liquefied gas, manufacturing an inner tank for storing liquefied gas, A method for manufacturing a compression type fuel tank comprising the steps of assembling a reinforcing frame to surround a side surface, installing an insulating member in an inner tank to which the reinforcing frame is coupled, and installing an outer case that surrounds and protects the insulating member. provides

본 발명의 실시예에 따른 압축형 연료탱크는, 액화수소를 저장하는 금속 재질의 내부탱크에 강성 보완을 위한 보강프레임을 결합하고, 내부탱크를 감싸는 다중의 단열부재와 외부케이스를 포함하여 구성됨으로써, 극저온의 액화수소를 안전하고 용이하게 저장할 수 있다.A compression type fuel tank according to an embodiment of the present invention is configured by combining a reinforcing frame for supplementing rigidity with an inner tank made of metal for storing liquefied hydrogen, and including multiple insulation members and an outer case surrounding the inner tank. , it is possible to safely and easily store cryogenic liquefied hydrogen.

또한, 복수의 모듈형 탱크를 상호 연통하도록 연결하여 내부탱크를 형성함으로써, 액화수소의 저장 용량에 맞추어 모듈형 탱크의 개수를 늘리거나 줄여 내부탱크를 제작할 수 있고, 복수의 모듈형 탱크가 상호 중앙 일부만 용접되어 일방향으로 연결되기 때문에, 온도 변화에 따라 복수의 모듈형 탱크가 용이하게 상호 신장되거나 수축될 수 있어, 탱크에 가해지는 열적 변형에 따른 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.In addition, by forming an inner tank by connecting a plurality of modular tanks in communication with each other, it is possible to manufacture the inner tank by increasing or reducing the number of modular tanks according to the storage capacity of liquefied hydrogen, and the plurality of modular tanks are mutually centered. Since only parts are welded and connected in one direction, the plurality of modular tanks can easily expand or contract with each other according to temperature changes, effectively preventing damage due to thermal deformation applied to the tanks.

또한, 내부탱크를 감싸는 단열부재로서 폴리우레탄 폼 및 에어로젤을 이용하여 다중의 단열층을 형성함으로써, 단열 성능을 극대화하여 내부탱크에 저장된 액화수소의 기화를 효과적으로 억제할 수 있다.In addition, by forming multiple insulation layers using polyurethane foam and airgel as insulation members surrounding the inner tank, it is possible to effectively suppress evaporation of liquefied hydrogen stored in the inner tank by maximizing the insulation performance.

또한, 극저온의 액화수소를 저장할 수 있도록 구성됨으로써, 수소를 고압으로 압축하여 저장하는 기존의 수소 연료탱크에 비해, 상대적으로 낮은 압력을 유지할 수 있고, 높은 밀도로 수소를 저장할 수 있어 수소 저장량을 증대시킬 수 있으며, 연료탱크의 부피와 무게를 크게 줄일 수 있어, 차량에 설치하기 용이한 장점이 있다.In addition, by being configured to store cryogenic liquefied hydrogen, it is possible to maintain a relatively low pressure and store hydrogen at a high density compared to conventional hydrogen fuel tanks that store hydrogen by compressing it to high pressure, thereby increasing hydrogen storage capacity. It is possible to greatly reduce the volume and weight of the fuel tank, and there is an advantage in that it is easy to install in the vehicle.

또한, 외부 충격이나 내부 압력으로 인해 내부탱크가 터지는 사고가 발생하더라도 다중의 단열부재가 완충 작용을 수행하게 되어, 내부탱크로부터 방출되는 충격파를 최소화함으로써 차량 내 안전을 도모할 수 있다.In addition, even if an accident in which the inner tank bursts due to an external shock or internal pressure occurs, multiple heat insulating members perform a buffering action, thereby minimizing shock waves emitted from the inner tank, thereby promoting safety in the vehicle.

추가로 외부 충격에 대해서도 단열층이 충격을 흡수하기 때문에 내부탱크로 전달되는 충격이 완화되어 기존의 탱크들에 비해 교통사고 등의 외부 충격으로부터 추가적인 안전을 도모할 수 있다.In addition, since the insulation layer absorbs the shock from the external shock, the shock transmitted to the inner tank is alleviated, so it is possible to promote additional safety from external shocks such as traffic accidents compared to existing tanks.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축형 연료탱크의 구조를 단면도로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부탱크를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부탱크에 결합된 보강프레임을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축형 연료탱크의 제작방법을 순서도로 도시한 것이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부탱크 및 보강프레임의 제작과정을 도시한 것이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a compression type fuel tank according to an embodiment of the present invention.
2 shows an inner tank according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows a reinforcing frame coupled to the inner tank according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a compression type fuel tank according to an embodiment of the present invention.
5 to 7 show a manufacturing process of an inner tank and a reinforcing frame according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.The detailed description set forth below in conjunction with the accompanying drawings is intended to describe exemplary embodiments of the present invention and is not intended to represent the only embodiments in which the present invention may be practiced.

도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다.In order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description may be omitted, and the same reference numerals may be used for the same or similar components throughout the specification.

본 발명의 실시예에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 표현은 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다.In embodiments of the present invention, expressions such as “or” and “at least one” may represent one of the words listed together, or a combination of two or more.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축형 연료탱크(100)의 구조를 단면도로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부탱크(110)를 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부탱크(110)에 결합된 보강프레임(120)을 도시한 것이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a compression type fuel tank 100 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 shows an inner tank 110 according to an embodiment of the present invention, and FIG. shows the reinforcing frame 120 coupled to the inner tank 110 according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 압축형 연료탱크(100)는 액화수소 또는 액화천연가스 등의 극저온의 액화가스를 저장할 수 있고, 이하의 실시예에서는 대표적으로 수소 차량에 적용되는 수소연료 저장용 연료탱크에 대해 설명한다.The compression type fuel tank 100 according to the present invention can store cryogenic liquefied gas such as liquefied hydrogen or liquefied natural gas. In the following embodiments, a fuel tank for storing hydrogen fuel typically applied to a hydrogen vehicle will be described. do.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축형 연료탱크(100)는, 내부탱크(110), 보강프레임(120), 단열부재(130) 및 외부케이스(140)를 포함할 수 있다.1 to 3, a compression type fuel tank 100 according to an embodiment of the present invention includes an inner tank 110, a reinforcing frame 120, a heat insulating member 130, and an outer case 140. can include

내부탱크(110)는 액화수소가 저장되는 복수의 모듈형 탱크(111)가 상호 연통하도록 연결된 형태로 형성될 수 있다.The inner tank 110 may be formed in a form in which a plurality of modular tanks 111 in which liquefied hydrogen is stored are connected to communicate with each other.

여기서, 각각의 모듈형 탱크(111)는 극저온의 액화수소를 저장할 수 있는 금속 재질로 형성될 수 있는데, 예를 들어, 스테인레스강, 인바강, 니켈강, 고망간강 또는 알루미늄 등의 금속 재질로 형성될 수 있으며, 강도가 높은 소재일수록 얇은 판으로 금형기술을 이용하여 모듈형 탱크(111)를 제작할 수 있다.Here, each modular tank 111 may be formed of a metal material capable of storing cryogenic liquefied hydrogen. For example, it may be formed of a metal material such as stainless steel, invar steel, nickel steel, high manganese steel, or aluminum. The modular tank 111 can be manufactured using mold technology with a thin plate as the material has higher strength.

또한, 모듈형 탱크(111)는 코너 부분이 라운드진 형태로 형성될 수 있고, 내부에 액화수소가 저장되는 저장공간이 형성되며, 다른 모듈형 탱크(111)와 연결되는 측면에는 중앙에 연통홀(112)이 형성될 수 있다.In addition, the modular tank 111 may be formed in a rounded corner, and a storage space for storing liquefied hydrogen is formed therein, and a communication hole is formed in the center on a side surface connected to another modular tank 111. (112) may be formed.

또한, 모듈형 탱크(111)는 용접을 통해 다른 모듈형 탱크(111)와 상호 접합되어 연결될 수 있는데, 모듈형 탱크(111)의 연통홀(112)에 다른 모듈형 탱크(111)의 연통홀(112)을 마주보게 밀착시키고, 마주보게 밀착된 연통홀 주변부(113)를 용접함으로써, 모듈형 탱크(111) 간의 마주보는 측면 중앙을 상호 접합시켜 연결할 수 있으며, 이러한 방식으로 복수의 모듈형 탱크(111)를 연결하여 내부탱크(110)를 형성할 수 있다.In addition, the modular tank 111 may be interconnected and connected to other modular tanks 111 through welding. The communication hole 112 of the modular tank 111 is connected to the communication hole of the other modular tank 111. 112 is brought into close contact with each other, and by welding the through-hole periphery 113 that is brought into close contact with each other, the center of the facing side surfaces of the modular tanks 111 can be joined and connected to each other, and in this way, a plurality of modular tanks can be connected. The inner tank 110 may be formed by connecting the (111).

이와 같이 형성된 내부탱크(110)는 복수의 모듈형 탱크(111) 내에 저장된 액화수소가 연통홀(112)을 통해 모듈형 탱크(111) 간을 유동할 수 있다.In the inner tank 110 formed as described above, liquefied hydrogen stored in the plurality of modular tanks 111 may flow between the modular tanks 111 through the communication hole 112 .

또한, 복수의 모듈형 탱크(111)가 연통홀 주변부(113)만 부분적으로 용접되어 상호 연결되어 있기 때문에, 온도 변화에 따라 복수의 모듈형 탱크(111)가 용이하게 상호 신장되거나 수축될 수 있어, 탱크에 가해지는 열적 변형에 따른 파손을 방지할 수 있다.In addition, since the plurality of modular tanks 111 are connected to each other by partially welding only the peripheral portion 113 of the communication hole, the plurality of modular tanks 111 can easily expand or contract with each other according to temperature changes. , damage caused by thermal deformation applied to the tank can be prevented.

즉, 내부탱크(110)에 극저온의 액화수소를 유입 또는 배출시킬 때, 온도 변화에 의하여 복수의 모듈형 탱크(111) 사이가 상호 벌어지거나 오므려질 수 있다.That is, when the cryogenic liquefied hydrogen is introduced or discharged from the inner tank 110, the plurality of modular tanks 111 may be opened or closed due to temperature changes.

또한, 본 실시예에서는 5개의 모듈형 탱크(111)를 상호 연통하도록 일방향으로 연결하여 내부탱크(110)를 형성한 예를 보여주고 있으나, 저장되는 액화수소의 저장 용량에 맞추어 모듈형 탱크(111)의 개수를 늘리거나 줄여 내부탱크(110)를 형성할 수 있다.In addition, although this embodiment shows an example in which the inner tank 110 is formed by connecting five modular tanks 111 in one direction so as to communicate with each other, the modular tank 111 according to the storage capacity of liquefied hydrogen to be stored ) It is possible to form the inner tank 110 by increasing or decreasing the number of.

예를 들어, 90 내지 100리터의 액화수소를 저장하는 경우 5개의 모듈형 탱크(111)로 이루어진 내부탱크(110)를 적용할 수 있다.For example, when storing 90 to 100 liters of liquefied hydrogen, an inner tank 110 composed of five modular tanks 111 may be applied.

보강프레임(120)은 내부탱크(110)의 강성을 보완하도록 내부탱크(110)의 외측면을 둘러싸며 결합될 수 있다.The reinforcing frame 120 may be coupled while surrounding the outer surface of the inner tank 110 to supplement the rigidity of the inner tank 110 .

더불어, 내부탱크(110)에서 보강프레임(120)이 결합되는 부분에는 내부탱크(110)의 마찰 손상을 방지하기 위한 인서트 패드(미도시)가 개재될 수 있다.In addition, an insert pad (not shown) for preventing frictional damage to the inner tank 110 may be interposed at a portion of the inner tank 110 to which the reinforcing frame 120 is coupled.

즉, 보강프레임(120)과 내부탱크(110)의 접촉에 따른 내부탱크(110)의 마찰손상을 보호하기 위하여, 접촉면 정도 크기로 내부탱크(110)의 평면부와 밀착이 될 수 있는 인서트 패드(미도시)가 개재될 수 있다.That is, in order to protect the frictional damage of the inner tank 110 due to the contact between the reinforcing frame 120 and the inner tank 110, an insert pad that can be in close contact with the flat surface of the inner tank 110 with a size about the contact surface. (not shown) may be interposed.

이때, 인서트 패드(미도시)는 내부탱크(110)의 두께 정도로 얇게 형성되고, 내부탱크(110)보다 무르면서 단열성을 가지며 가벼운 소재일수록 좋다.At this time, the insert pad (not shown) is formed to be as thin as the thickness of the inner tank 110, and the material that is softer than the inner tank 110, has insulation properties, and is lighter is preferable.

또한, 보강프레임(120)은 금속 재질의 내부탱크(110)가 압력에 의해 변형되는 것을 억제하는 역할을 할 수 있다.In addition, the reinforcing frame 120 may serve to suppress deformation of the inner tank 110 made of metal by pressure.

구체적으로, 보강프레임(120)은 상호 교차되게 접합되어 내부탱크(110)를 종방향 및 횡방향으로 둘러싸는 복수의 세로프레임(121)과 가로프레임(122)을 포함할 수 있다.Specifically, the reinforcing frame 120 may include a plurality of vertical frames 121 and horizontal frames 122 that are joined to cross each other and surround the inner tank 110 in the longitudinal and transverse directions.

여기서, 세로프레임(121)은 모듈형 탱크(111) 각각을 종방향으로 둘러싸며 결합되고, 가로프레임(122)은 상호 연결된 복수의 모듈형 탱크(111), 즉 내부탱크(110)를 횡방향으로 둘러싸며 결합될 수 있다.Here, the vertical frame 121 surrounds and is coupled to each of the modular tanks 111 in the longitudinal direction, and the horizontal frame 122 connects a plurality of interconnected modular tanks 111, that is, the inner tank 110, in the transverse direction can be surrounded and combined.

단열부재(130)는 복수의 단열층으로 형성되고, 보강프레임(120)이 결합된 내부탱크(110)를 감싸도록 구비되어 외부와의 열전달을 차단할 수 있다.The heat insulating member 130 is formed of a plurality of heat insulating layers and is provided to surround the inner tank 110 to which the reinforcing frame 120 is coupled to block heat transfer with the outside.

구체적으로, 단열부재(130)는 스프레이 방식으로 내부탱크(110) 및 보강프레임(120)에 분사되어 단열재를 형성하는 제1 단열층(131)과, 필름형 단열재로 형성되어 제1 단열층(131)을 감싸는 제2 단열층(132)과, 블록형 단열재로 형성되어 제2 단열층(132)을 감싸며 결합되는 제3 단열층(133)을 포함할 수 있다.Specifically, the heat insulating member 130 is sprayed on the inner tank 110 and the reinforcing frame 120 in a spray method to form a heat insulating material, and a first heat insulating layer 131 formed of a film-type heat insulating material to form a heat insulating material. It may include a second heat insulating layer 132 surrounding the and a third heat insulating layer 133 formed of a block-type heat insulating material and wrapped around the second heat insulating layer 132 and coupled.

여기서, 제1 단열층(131)은 스프레이 방식으로 폴리우레탄 폼(polyurethane foam) 등의 고분자 폼을 내부탱크(110) 및 보강프레임(120)에 분사하여 발포 성형함으로써, 보강프레임(120)이 결합된 내부탱크(110)를 긴밀하게 감싸는 단열재를 형성할 수 있다.Here, the first heat insulating layer 131 is foam-molded by spraying a polymer foam such as polyurethane foam to the inner tank 110 and the reinforcing frame 120 in a spray method, so that the reinforcing frame 120 is combined. A heat insulating material closely covering the inner tank 110 may be formed.

또한, 제2 단열층(132)은 단열, 충격완충 및 방음 효과 등이 뛰어난 에어로젤(aerogel)로 형성될 수 있고, 필름 형태로 제1 단열층(131)을 감싸도록 형성될 수 있다.In addition, the second heat insulation layer 132 may be formed of airgel having excellent heat insulation, shock-absorbing and soundproofing effects, and may be formed to surround the first heat insulation layer 131 in the form of a film.

또한, 제3 단열층(133)은 블록 형태로 가공된 고분자 폼으로서, 단열 및 완충 성능을 갖는 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)을 이용할 수 있고, 제2 단열층(132)의 외측면을 감싸는 형태로 상호 결합됨으로써, 제2 단열층(132)의 외측을 마감하는 벽체로 형성될 수 있다.In addition, the third heat insulating layer 133 is a polymer foam processed into a block shape, and may use a polyurethane foam having heat insulating and buffering properties, and mutually surrounds the outer surface of the second heat insulating layer 132. By being combined, it may be formed as a wall that closes the outside of the second heat insulating layer 132 .

이때, 제3 단열층(133)은 외부 또는 내부 충격에 대해 효과적인 완충 성능을 갖도록 제1 단열층(131)에 비해 두꺼운 형태로 형성될 수 있다.At this time, the third heat insulating layer 133 may be formed in a thicker form than the first heat insulating layer 131 so as to have an effective buffering performance against external or internal impact.

외부케이스(140)는 알루미늄 등의 금속 재질로 형성될 수 있고, 단열부재(130)를 감싸며 보호할 수 있다.The outer case 140 may be formed of a metal material such as aluminum, and may surround and protect the heat insulating member 130 .

이와 같은 본 실시예에 따른 압축형 연료탱크(100)는, 스테인레스강 등의 금속재로 내부탱크(110)를 제작하고, 내부탱크(110)를 둘러싸도록 보강프레임(120)을 결합하여 압력에 의한 하중을 견딜 수 있도록 내부탱크(110)의 강성을 보완할 수 있으며, 내부탱크(110)를 감싸는 단열부재(130)로서 폴리우레탄 폼 및 에어로젤을 이용하여 다중의 단열층(131,132,133)을 형성함으로써, 단열 성능을 극대화하여 내부탱크(110)에 저장된 액화수소의 기화를 효과적으로 억제할 수 있다.In the compression type fuel tank 100 according to the present embodiment, the inner tank 110 is made of a metal material such as stainless steel, and a reinforcing frame 120 is coupled to surround the inner tank 110 so that the pressure is reduced. The rigidity of the inner tank 110 can be supplemented to withstand the load, and multiple heat insulating layers 131, 132, and 133 are formed using polyurethane foam and airgel as the heat insulating member 130 surrounding the inner tank 110, thereby providing heat insulation. By maximizing performance, vaporization of liquefied hydrogen stored in the inner tank 110 can be effectively suppressed.

또한, 복수의 모듈형 탱크(111)를 상호 연통하도록 연결하여 내부탱크(110)를 형성함으로써, 액화수소의 저장 용량에 맞추어 모듈형 탱크(111)의 개수를 늘리거나 줄여 내부탱크(110)의 대용량 또는 소용량으로 제작할 수 있다.In addition, by connecting a plurality of modular tanks 111 in communication with each other to form the inner tank 110, the number of modular tanks 111 is increased or decreased according to the storage capacity of liquefied hydrogen, so that the inner tank 110 It can be manufactured in large or small quantities.

더불어, 복수의 모듈형 탱크(111)가 상호 중앙부만 부분적으로 용접되어 일방향으로 연결되어 있기 때문에, 온도 변화에 따라 복수의 모듈형 탱크(111)가 용이하게 상호 신장되거나 수축될 수 있어, 탱크에 가해지는 열적 변형에 따른 파손을 방지할 수 있다.In addition, since the plurality of modular tanks 111 are connected in one direction by partially welding only the center portions of each other, the plurality of modular tanks 111 can easily expand or contract with each other according to temperature changes, so that the tank Damage due to applied thermal deformation can be prevented.

특히, 본 실시예의 압축형 연료탱크(100)의 경우, 극저온의 액화수소를 저장할 수 있도록 구성됨으로써, 수소를 고압으로 압축하여 저장하는 기존의 수소 연료탱크에 비해, 상대적으로 낮은 압력을 유지할 수 있고, 높은 밀도로 수소를 저장할 수 있어 수소 저장량을 증대시킬 수 있다.In particular, in the case of the compression type fuel tank 100 of the present embodiment, it is configured to store cryogenic liquefied hydrogen, so that it can maintain a relatively low pressure compared to conventional hydrogen fuel tanks that store hydrogen by compressing it at high pressure. , it is possible to store hydrogen at a high density, which can increase the amount of hydrogen storage.

또한, 높은 밀도로 수소를 저장할 수 있기 때문에, 동일한 용량을 갖는 기존의 수소 연료탱크와 비교하여 부피와 무게를 크게 줄일 수 있어, 차량에 설치하기 용이한 장점이 있다.In addition, since hydrogen can be stored at a high density, the volume and weight can be greatly reduced compared to a conventional hydrogen fuel tank having the same capacity, so it is easy to install in a vehicle.

또한, 외부케이스(140) 및 다중의 단열층(131,132,133)을 통해 내부탱크(110)를 용이하게 보호할 수 있고, 외부 충격이나 내부 압력으로 인해 내부탱크(110)가 터지는 사고가 발생하더라도 다중의 단열층(131,132,133)이 완충 작용을 수행하게 되어, 내부탱크(110)로부터 방출되는 충격파를 최소화함으로써 차량 내 안전을 도모할 수 있다.In addition, the inner tank 110 can be easily protected through the outer case 140 and the multiple heat insulating layers 131 , 132 , and 133 , and even if an accident in which the inner tank 110 bursts due to an external shock or internal pressure occurs, the multiple heat insulating layers ( 131 , 132 , 133 ) perform a buffering action, and by minimizing shock waves emitted from the inner tank 110 , safety in the vehicle can be promoted.

더욱이, 외부 충격에 대해서도 다중의 단열층(131,132,133)이 충격을 흡수하기 때문에 내부탱크(110)로 전달되는 충격이 완화되어 기존의 탱크들에 비해 교통사고 등의 외부 충격으로부터 추가적인 안전을 도모할 수 있다.Moreover, since the multiple insulation layers 131, 132, and 133 absorb shocks against external shocks, the shocks transmitted to the inner tank 110 are alleviated, so that additional safety from external shocks such as traffic accidents can be achieved compared to existing tanks. .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축형 연료탱크(100)의 제작방법을 순서도로 도시한 것이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부탱크(110) 및 보강프레임(120)의 제작과정을 도시한 것이다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a compression type fuel tank 100 according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 5 to 7 show an inner tank 110 and a reinforcing frame according to an embodiment of the present invention. It shows the manufacturing process of (120).

도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 압축형 연료탱크(100)를 제작하는 과정에 있어서는, 먼저 일측면에 연통홀(112)이 형성되고 타측이 개방된 형태의 반분할된 용기(11)를 복수개 제작할 수 있다(S110).4 to 7, in the process of manufacturing the compression type fuel tank 100 according to this embodiment, first, a communication hole 112 is formed on one side and the other side is open. A plurality of (11) can be produced (S110).

여기서, 반분할된 용기(11)는 스테인레스강 등의 금속 재질로 형성될 수 있다.Here, the half-divided container 11 may be formed of a metal material such as stainless steel.

다음, 개방부가 양측에 배치되도록 한 쌍의 반분할된 용기(11)를 용접하여 접합용기(10)를 형성할 수 있다(S120).Next, the joint container 10 may be formed by welding the pair of half-divided containers 11 so that the openings are disposed on both sides (S120).

이때에는, 반분할된 용기(11)의 연통홀(112)과 다른 반분할된 용기(11)의 연통홀(112)을 마주보게 밀착시키고, 상호 밀착된 연통홀 주변부(113)를 부분적으로 용접하여, 한 쌍의 반분할된 용기(11)를 상호 접합시킴으로써, 중앙에 연통홀(112)이 배치되고 양측에 개방부가 형성된 접합용기(10)를 형성할 수 있다.At this time, the communication hole 112 of the half-divided container 11 and the communication hole 112 of the other half-divided container 11 are brought into close contact with each other, and the peripheral parts 113 of the communication hole in close contact with each other are partially welded. Thus, by bonding the pair of half-divided containers 11 to each other, it is possible to form a joint container 10 having a communication hole 112 disposed in the center and openings formed on both sides.

이어서, 복수의 접합용기(10)를 일방향으로 용접하여, 양측에 개방부가 형성되고 중앙부에 적어도 하나의 모듈형 탱크(111)가 형성된 내부탱크(110a)를 형성할 수 있다(S130).Subsequently, the plurality of joint containers 10 may be welded in one direction to form an inner tank 110a having open portions formed on both sides and at least one modular tank 111 formed in the central portion (S130).

이 과정에서는, 접합용기(10)의 일측 개방부 가장자리를 다른 접합용기(10)의 타측 개방부 가장자리와 밀착시킨 후 용접하여 모듈형 탱크(111)를 형성할 수 있고, 동일한 방법으로 복수의 접합용기(10)를 일방향으로 연달아 용접하여, 양측에 개방부가 형성되고 중앙부에 복수의 모듈형 탱크(111)가 형성된 내부탱크(110a)를 형성할 수 있다In this process, the modular tank 111 can be formed by bringing the edge of one side opening of the joint container 10 into close contact with the edge of the other side opening of the other joint container 10 and then welding it, and a plurality of joints can be made in the same way. It is possible to form an inner tank 110a having open portions formed on both sides and a plurality of modular tanks 111 formed in the central portion by continuously welding the containers 10 in one direction.

다음, 일측이 개방된 형태의 반분할된 용기(12)를 제작하고, 해당 반분할된 용기(12)를 내부탱크(110a)의 양측 개방부에 각각 용접하여 마감함으로써, 복수의 모듈형 탱크(111)를 갖는 내부탱크(110)를 완성할 수 있다(S140).Next, a plurality of modular tanks ( 111) can be completed (S140).

다음, 내부탱크(110)의 외측면을 둘러싸도록 보강프레임(120)을 결합시킬 수 있다(S150).Next, the reinforcing frame 120 may be coupled to surround the outer surface of the inner tank 110 (S150).

이때에는, 내부탱크(110)의 사이즈에 대응하여 보강프레임(120)을 제작한 후, 제작된 보강프레임(120)을 내부탱크(110)에 결합시킬 수 있다.In this case, after manufacturing the reinforcing frame 120 corresponding to the size of the inner tank 110 , the manufactured reinforcing frame 120 may be coupled to the inner tank 110 .

또한, 내부탱크(110)에서 보강프레임(120)이 결합되는 부분에는 내부탱크(110)의 마찰 손상을 방지하기 위한 인서트 패드(미도시)가 개재될 수 있다.In addition, an insert pad (not shown) for preventing frictional damage to the inner tank 110 may be interposed at a portion of the inner tank 110 to which the reinforcing frame 120 is coupled.

한편, 보강프레임(120)이 결합된 내부탱크(110)의 제작이 완료되면, 해당 보강프레임(120)이 결합된 내부탱크(110)에 단열부재(130)를 설치할 수 있다.Meanwhile, when manufacturing of the inner tank 110 to which the reinforcing frame 120 is coupled is completed, the insulation member 130 may be installed in the inner tank 110 to which the corresponding reinforcing frame 120 is coupled.

도 1 및 도 4를 참조하면, 단열부재(130)의 설치 과정에서는, 보강프레임(120)이 결합된 내부탱크(110)에 스프레이 방식의 고분자 폼을 분사하여 발포 성형함으로써 제1 단열층(131)을 형성할 수 있다(S160).1 and 4, in the process of installing the heat insulating member 130, the first heat insulating layer 131 is formed by foaming and molding by spraying a spray-type polymer foam to the inner tank 110 to which the reinforcing frame 120 is coupled. It can form (S160).

이때, 제1 단열층(131)에 적용되는 고분자 폼으로는 스프레이 방식의 폴리우레탄 폼을 이용할 수 있다.At this time, a spray-type polyurethane foam may be used as the polymer foam applied to the first heat insulating layer 131 .

이어서, 제1 단열층(131)에 필름 형태의 단열재를 감싸도록 설치하여 제2 단열층(132)을 형성할 수 있고(S170), 제2 단열층(132)의 외측면을 감싸는 블록 형태의 고분자 폼을 설치하여 제3 단열층(133)을 형성할 수 있다(S180).Subsequently, a second heat insulating layer 132 may be formed by installing a film-type heat insulating material on the first heat insulating layer 131 to surround it (S170), and a block-shaped polymer foam surrounding the outer surface of the second heat insulating layer 132 is formed. It can be installed to form a third heat insulating layer 133 (S180).

여기서, 제2 단열층(132)에 적용되는 단열재는 에어로젤을 이용할 수 있고, 제3 단열층(133)은 블록 형태로 가공된 폴리우레탄 폼을 이용할 수 있다.Here, airgel may be used as the heat insulating material applied to the second heat insulating layer 132, and polyurethane foam processed into a block shape may be used for the third heat insulating layer 133.

또한, 제1 내지 제3 단열층(131,132,133)으로 이루어진 단열부재(130)를 보호할 수 있도록, 단열부재(130)를 감싸는 알루미늄 재질의 외부케이스(140)를 설치할 수 있다(S190).In addition, to protect the heat insulating member 130 composed of the first to third heat insulating layers 131 , 132 , and 133 , an outer case 140 made of aluminum surrounding the heat insulating member 130 may be installed ( S190 ).

이와 같이 제작되는 본 실시예의 압축형 연료탱크(100)는, 수소를 고압으로 압축하여 저장함으로써 고압에 견디도록 고가의 복합소재를 이용하는 기존의 수소 연료탱크에 비해, 상대적으로 저가의 소재를 이용하여 간단하게 제작할 수 있고 극저온의 액화수소를 용이하게 저장할 수 있어, 수소 저장용량을 증대시키고 연료탱크의 제작 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.The compression type fuel tank 100 of this embodiment manufactured in this way compresses and stores hydrogen at high pressure, so that it can withstand high pressure, compared to conventional hydrogen fuel tanks using expensive composite materials, using relatively inexpensive materials. It can be manufactured simply and can easily store cryogenic liquefied hydrogen, which has the advantage of increasing the hydrogen storage capacity and reducing the manufacturing cost of the fuel tank.

한편, 상술한 실시예에서는 차량에 적용되는 압축형 연료탱크(100)에 대해 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 액화가스를 이용하는 선박 등의 다양한 이동수단에 적용될 수 있음은 자명하다.Meanwhile, in the above-described embodiment, the compression type fuel tank 100 applied to a vehicle has been described, but the present invention is not necessarily limited thereto, and it is obvious that it can be applied to various means of transportation such as ships using liquefied gas. .

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 압축형 연료탱크(100)는, 액화수소를 저장하는 금속 재질의 내부탱크(110)에 강성 보완을 위한 보강프레임(120)을 결합하고, 내부탱크(110)를 감싸는 다중의 단열부재(130)와 외부케이스(140)를 포함하여 구성됨으로써, 극저온의 액화수소를 안전하고 용이하게 저장할 수 있다.As described above, the compression type fuel tank 100 according to the embodiment of the present invention combines the reinforcing frame 120 for rigidity supplementation with the inner tank 110 made of metal for storing liquefied hydrogen, and By being configured to include a plurality of insulating members 130 and the outer case 140 surrounding the tank 110, it is possible to safely and easily store cryogenic liquefied hydrogen.

또한, 복수의 모듈형 탱크(111)를 상호 연통하도록 연결하여 내부탱크(110)를 형성함으로써, 액화수소의 저장 용량에 맞추어 모듈형 탱크(111)의 개수를 늘리거나 줄여 내부탱크(110)를 제작할 수 있고, 복수의 모듈형 탱크(111)가 상호 중앙 일부만 용접되어 일방향으로 연결되기 때문에, 온도 변화에 따라 복수의 모듈형 탱크(111)가 용이하게 상호 신장되거나 수축될 수 있어, 탱크에 가해지는 열적 변형에 따른 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.In addition, by connecting a plurality of modular tanks 111 in communication with each other to form the inner tank 110, the number of modular tanks 111 is increased or decreased according to the storage capacity of liquefied hydrogen. can be manufactured, and since the plurality of modular tanks 111 are connected in one direction by welding only a central portion of each other, the plurality of modular tanks 111 can easily expand or contract with each other according to temperature changes, so that Breakage due to thermal deformation can be effectively prevented.

또한, 내부탱크(110)를 감싸는 단열부재(130)로서 폴리우레탄 폼 및 에어로젤을 이용하여 다중의 단열층을 형성함으로써, 단열 성능을 극대화하여 내부탱크(110)에 저장된 액화수소의 기화를 효과적으로 억제할 수 있다.In addition, by forming multiple heat insulating layers using polyurethane foam and airgel as the heat insulating member 130 surrounding the inner tank 110, the heat insulating performance can be maximized to effectively suppress the evaporation of liquefied hydrogen stored in the inner tank 110. can

또한, 극저온의 액화수소를 저장할 수 있도록 구성됨으로써, 수소를 고압으로 압축하여 저장하는 기존의 수소 연료탱크에 비해, 상대적으로 낮은 압력을 유지할 수 있고, 높은 밀도로 수소를 저장할 수 있어 수소 저장량을 증대시킬 수 있으며, 연료탱크의 부피와 무게를 크게 줄일 수 있어, 차량에 설치하기 용이한 장점이 있다.In addition, by being configured to store cryogenic liquefied hydrogen, it is possible to maintain a relatively low pressure and store hydrogen at a high density compared to conventional hydrogen fuel tanks that store hydrogen by compressing it to high pressure, thereby increasing hydrogen storage capacity. It is possible to greatly reduce the volume and weight of the fuel tank, and there is an advantage in that it is easy to install in the vehicle.

또한, 외부 충격이나 내부 압력으로 인해 내부탱크(110)가 터지는 사고가 발생하더라도 다중의 단열부재(130)가 완충 작용을 수행하게 되어, 내부탱크(110)로부터 방출되는 충격파를 최소화함으로써 차량 내 안전을 도모할 수 있다.In addition, even if an accident in which the inner tank 110 bursts due to an external shock or internal pressure occurs, the multiple heat insulating members 130 perform a buffering action, thereby minimizing the shock wave emitted from the inner tank 110 to ensure safety in the vehicle. can promote

추가로 외부 충격에 대해서도 단열층이 충격을 흡수하기 때문에 내부탱크(110)로 전달되는 충격이 완화되어 기존의 탱크들에 비해 교통사고 등의 외부 충격으로부터 추가적인 안전을 도모할 수 있다.In addition, since the insulation layer absorbs the shock from external shock, the shock transmitted to the inner tank 110 is alleviated, so that additional safety from external shock such as a traffic accident can be achieved compared to existing tanks.

본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.Embodiments of the present invention disclosed in this specification and drawings are only presented as specific examples to easily explain the technical content of the present invention and help understanding of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention.

따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the scope of the present invention should be construed as including all changes or modifications derived based on the technical idea of the present invention in addition to the embodiments disclosed herein.

100 : 압축형 연료탱크 110 : 내부탱크
111 : 모듈형 탱크 112 : 연통홀
120 : 보강프레임 130 : 단열부재
131 : 제1 단열층 132 : 제2 단열층
133 : 제3 단열층 140 : 외부케이스100: compression type fuel tank 110: inner tank
111: modular tank 112: communication hole
120: reinforcement frame 130: insulation member
131: first insulating layer 132: second insulating layer
133: third insulation layer 140: outer case

Claims (11)

액화가스가 저장되는 내부탱크;
상기 내부탱크의 강성을 보완하도록 상기 내부탱크의 외측면을 둘러싸며 결합되는 보강프레임;
복수의 단열층으로 형성되고, 상기 보강프레임이 결합된 내부탱크를 감싸도록 구비되어 외부와의 열전달을 차단하는 단열부재; 및
상기 단열부재를 감싸며 보호하는 외부케이스를 포함하는 압축형 연료탱크.
An inner tank in which liquefied gas is stored;
a reinforcing frame surrounding and coupled to an outer surface of the inner tank to supplement rigidity of the inner tank;
a heat insulating member formed of a plurality of heat insulating layers and provided to surround the inner tank to which the reinforcing frame is coupled to block heat transfer with the outside; and
A compression type fuel tank comprising an outer case enclosing and protecting the heat insulating member.
 제 1항에 있어서,
상기 내부탱크는,
액화가스가 저장되는 복수의 모듈형 탱크가 상호 연통하도록 연결되어 형성되는 압축형 연료탱크.
According to claim 1,
The inner tank,
A compression type fuel tank formed by connecting a plurality of modular tanks in which liquefied gas is stored in communication with each other.
 제 2항에 있어서,
상기 복수의 모듈형 탱크는,
상호 일부만 접합되어 상호 연결됨으로써 온도 변화에 따라 상기 복수의 모듈형 탱크가 상호 신장되거나 수축되도록 형성되는 압축형 연료탱크.
According to claim 2,
The plurality of modular tanks,
A compression type fuel tank in which the plurality of modular tanks are formed such that the plurality of modular tanks are mutually expanded or contracted according to a temperature change by being partially joined to each other and connected to each other.
 제 1항에 있어서,
상기 내부탱크는,
스테인레스강, 인바강, 니켈강, 고망간강 및 알루미늄 중 하나의 재질로 이루어지는 압축형 연료탱크.
According to claim 1,
The inner tank,
A compression type fuel tank made of one of stainless steel, invar steel, nickel steel, high manganese steel and aluminum.
 제 1항에 있어서,
상기 단열부재는,
스프레이 방식으로 상기 내부탱크 및 보강프레임에 분사되어 발포 성형되는 고분자 폼으로 이루어지는 제1 단열층;
필름형 단열재로 형성되어 제1 단열층을 감싸는 제2 단열층; 및
블록형 단열재로 형성되어 제2 단열층을 감싸며 결합되는 제3 단열층을 포함하는 압축형 연료탱크.
According to claim 1,
The insulation member is
A first insulating layer made of a polymer foam that is sprayed on the inner tank and the reinforcing frame in a spray method and is molded;
A second insulating layer formed of a film-type insulating material and surrounding the first insulating layer; and
A compression type fuel tank including a third insulating layer formed of a block-type insulating material and coupled to the second insulating layer while surrounding it.
 제 5항에 있어서,
상기 제1 단열층은 스프레이 방식의 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)으로 형성되고, 상기 제2 단열층은 에어로젤(aerogel)로 형성되며, 상기 제3 단열층은 블록 형태로 가공된 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)으로 형성되는 압축형 연료탱크.
According to claim 5,
The first heat insulating layer is formed of spray-type polyurethane foam, the second heat insulating layer is formed of airgel, and the third heat insulating layer is made of polyurethane foam processed into a block shape. Formed compression type fuel tank.
 제 1항에 있어서,
상기 내부탱크와 상기 보강프레임 사이에는 상기 보강프레임에 의한 상기 내부탱크의 마찰 손상을 방지하기 위한 인서트 패드가 개재되는 압축형 연료탱크.
According to claim 1,
An insert pad is interposed between the inner tank and the reinforcing frame to prevent frictional damage to the inner tank caused by the reinforcing frame.
 액화가스가 저장되는 압축형 연료탱크의 제작방법에 있어서,
액화가스가 저장되는 내부탱크를 제작하는 단계;
상기 내부탱크의 외측면을 둘러싸도록 보강프레임을 결합하는 단계;
상기 보강프레임이 결합된 내부탱크에 단열부재를 감싸도록 설치하는 단계; 및
상기 단열부재를 감싸며 보호하는 외부케이스를 설치하는 단계를 포함하는 압축형 연료탱크의 제작방법.
In the manufacturing method of a compression type fuel tank in which liquefied gas is stored,
Manufacturing an internal tank in which liquefied gas is stored;
coupling a reinforcing frame to surround an outer surface of the inner tank;
Installing a heat insulating member so as to surround the inner tank to which the reinforcing frame is coupled; and
A method of manufacturing a compression type fuel tank comprising the step of installing an outer case that surrounds and protects the heat insulating member.
 제 8항에 있어서,
상기 내부탱크의 외측면을 둘러싸도록 보강프레임을 결합하는 단계는,
상기 내부탱크에서 상기 보강프레임이 결합되는 부분에 상기 내부탱크의 마찰 손상을 방지하기 위한 인서트 패드를 개재하여 설치하는 단계를 포함하는 압축형 연료탱크의 제작방법.
According to claim 8,
The step of combining the reinforcing frame to surround the outer surface of the inner tank,
and installing an insert pad for preventing frictional damage to the inner tank at a portion of the inner tank to which the reinforcing frame is coupled.
 제 8항에 있어서,
상기 내부탱크를 제작하는 단계는,
일측면에 연통홀이 형성되고 타측에는 개방부가 형성된 형태의 반분할된 용기를 제작하는 단계;
개방부가 양측에 배치되도록 한 쌍의 반분할된 용기의 연통홀측 일측면을 상호 접합하여 접합용기를 형성하는 단계;
복수의 접합용기를 일방향으로 접합하여, 양측에 개방부가 형성되고 중앙부에 적어도 하나의 모듈형 탱크가 형성된 내부탱크를 형성하는 단계; 및
일측이 개방된 형태의 반분할된 용기를 제작하고, 상기 반분할된 용기를 상기 내부탱크의 양측 개방부에 각각 접합하여 마감함으로써, 복수의 모듈형 탱크를 갖는 내부탱크를 형성하는 단계를 포함하는 압축형 연료탱크의 제작방법.
According to claim 8,
The step of manufacturing the inner tank,
Manufacturing a half-divided container in which a communication hole is formed on one side and an opening is formed on the other side;
forming a joint container by mutually joining one side of the pair of half-divided containers to the communication hole side so that the opening is disposed on both sides;
Forming an inner tank having open portions formed on both sides and at least one modular tank formed in a central portion by joining a plurality of joint containers in one direction; and
Forming an inner tank having a plurality of modular tanks by manufacturing a half-divided container with one side open, and bonding and closing the half-divided container to both openings of the inner tank, respectively Manufacturing method of compression type fuel tank.
 제 8항에 있어서,
상기 보강프레임이 결합된 내부탱크에 단열부재를 감싸도록 설치하는 단계는,
상기 보강프레임이 결합된 내부탱크에 스프레이 방식의 폴리우레탄 폼을 분사하여 발포 성형함으로써 제1 단열층을 형성하는 단계;
상기 제1 단열층에 필름 형태의 에어로젤을 감싸도록 설치하여 제2 단열층을 형성하는 단계; 및
상기 제2 단열층의 외측면을 감싸는 블록 형태의 폴리우레탄 폼을 설치하여 제3 단열층을 형성하는 단계를 포함하는 압축형 연료탱크의 제작방법.According to claim 8,
The step of installing the insulating member to surround the inner tank to which the reinforcing frame is coupled,
Forming a first heat insulating layer by foam molding by spraying polyurethane foam in a spray method to the inner tank to which the reinforcing frame is coupled;
forming a second heat insulating layer by installing an airgel in the form of a film so as to surround the first heat insulating layer; and
and forming a third heat insulating layer by installing block-shaped polyurethane foam surrounding an outer surface of the second heat insulating layer.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012503747A (en) * 2008-09-23 2012-02-09 エアロヴァイロンメント インコーポレイテッド Cryogenic liquid tank
KR20120051850A (en) 2010-11-15 2012-05-23 현대자동차주식회사 Hydrogen tank
KR101496485B1 (en) * 2010-10-01 2015-02-26 현대중공업 주식회사 Liquified Gas Carriage and/or Storage Tank
KR101633867B1 (en) * 2015-05-19 2016-06-27 강림중공업 주식회사 Twin-Bilobe Tank
US20170254481A1 (en) * 2016-03-04 2017-09-07 Ilc Dover Ip, Inc. Collapsible cryogenic storage vessel
KR20190093054A (en) * 2018-01-31 2019-08-08 부산대학교 산학협력단 Box-shaped cryogenic liquefied gas storage container containing vacuum-polymer multi-insulating layers
KR102090266B1 (en) * 2018-09-07 2020-03-17 이상복 Cryogenic insulation sturcture and installation method thereof

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012503747A (en) * 2008-09-23 2012-02-09 エアロヴァイロンメント インコーポレイテッド Cryogenic liquid tank
KR101496485B1 (en) * 2010-10-01 2015-02-26 현대중공업 주식회사 Liquified Gas Carriage and/or Storage Tank
KR20120051850A (en) 2010-11-15 2012-05-23 현대자동차주식회사 Hydrogen tank
KR101633867B1 (en) * 2015-05-19 2016-06-27 강림중공업 주식회사 Twin-Bilobe Tank
US20170254481A1 (en) * 2016-03-04 2017-09-07 Ilc Dover Ip, Inc. Collapsible cryogenic storage vessel
KR20190093054A (en) * 2018-01-31 2019-08-08 부산대학교 산학협력단 Box-shaped cryogenic liquefied gas storage container containing vacuum-polymer multi-insulating layers
KR102090266B1 (en) * 2018-09-07 2020-03-17 이상복 Cryogenic insulation sturcture and installation method thereof

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