KR101033731B1 - 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템 및 잔여가스 회수방법 - Google Patents

잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템 및 잔여가스 회수방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 튜브트레일러에 남아있는 잔여가스의 양을 최소화시키기 위한 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템 및 잔여가스 회수방법에 관한 것으로 특히, 튜브트레일러(110)에 남아있는 잔여가스를 자연차압에 의해 피딩탱크(130)로 회수되도록 한 후 회수된 잔여가스를 유압으로 압축하여 재사용함으로써, 튜브트레일러(110)에 남아있는 잔여가스의 양을 최소화 시킴에 따라 충전효율의 극대화 및 유통비용의 절감을 기대할 수 있는 효과가 있다.
이를 위해 본 발명은 CNG가 충전된 튜브트레일러(110), 차량에 CNG를 충전시키기 위한 충전건(121)이 구비된 충전기(120) 및 튜브트레일러(110)와 충전기(120)를 연결하는 가스공급관(160)을 포함하여 이루어진 가스충전시스템에 있어서, 가스공급관(160)에서 분기된 피딩탱크 연결부(163)에 연결되어 튜브트레일러(110)의 잔여가스가 회수되는 피딩탱크(130); 잔여가스 압축용 오일이 저장된 오일탱크(140); 오일탱크(140)와 피딩탱크(130)사이에 연결되며, 오일탱크(140)에 저장된 오일을 피딩탱크(130)에 주입하기 위한 압력을 제공하는 펌프(141)가 구비된 오일주입관(170); 피딩탱크(130)에 주입한 오일을 오일탱크(140)로 회수하기 위해 피딩탱크(130)와 오일탱크(140) 사이에 연결된 오일회수관(180); 피딩탱크(130)와 피딩탱크 연결부(163) 사이 또는 피딩탱크 연결부(163) 상에 구비되어 피딩탱크(130)에 충전된 잔여가스의 압력을 측정하기 위한 압력센서(133); 피딩탱크(130) 또는 오일탱크(140)의 일측에 구비되어 피딩탱크(130)에 주입된 오일의 양을 측정하기 위한 오일위치감지센서(131); 가스공급관(160), 오일주입관(170) 및 오일회수관(180)에 설치된 밸브(v161)(v162)(v163)(v171)(v181); 및 압력센서(133) 및 오일위치감지센서(131)로부터 입력되는 신호에 따라 밸브(v161)(v162)(v163)(v171)(v181) 및 펌프(141)를 제어하는 컨트롤러(150);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하며, 가스공급관(160)의 튜브트레일러측 밸브(v161)와 피딩탱크측 밸브(v163)를 개방시켜 튜브트레일러(110)의 잔여가스를 피딩탱크(130)로 회수하는 잔여가스 회수 단계; 튜브트레일러(110)내의 압력과 피딩탱크(130) 내의 압력이 동압으로 되어 잔여가스 회수가 완료된 경우 가스공급관(160)의 튜브트레일러측 밸브(v161)와 피딩탱크측 밸브(v163)를 폐쇄시킨 후 회수된 잔여가스가 미리정해진 수치로 압축될 때 까지 오일주입관(170)의 밸브(v171)를 개방시키고 펌프(141)를 구동키는 잔여가스 압축 단계; 충전기(120)에 차량이 연결되는 경우 가스공급관(160)의 피딩탱크측 밸브(v163)와 충전기측 밸브(v162)를 개방시켜 차량에 충전하는 충전 단계; 및 피딩탱크(130)에 회수된 잔여가스가 소진되거나 피딩탱크(130) 내의 오일이 규정수치까지 올라온 경우 가스공급관(160)의 피딩탱크측 밸브(v163)와 충전기측 밸브(v162)를 폐쇄시킨 후 오일회수관의 밸브(v181)를 개방시켜 피딩탱크(130) 내의 오일을 오일탱크(140)로 회수하는 오일 회수 단계;를 포함하여 이루어진다.
CNG 잔여가스, 회수, 피딩탱크, 오일, 고압가스충전

Description

잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템 및 잔여가스 회수방법{CNG refueling system and method with remaining gas feeding apparatus}
본 발명은 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템 및 잔여가스 회수방법에 관한 것으로, 특히 튜브트레일러에 저장된 CNG를 차량에 충전한 후 튜브트레일러에 낮은 압력으로 남아있는 잔여가스를 최대한 활용하여 튜브트레일러에 최소량의 가스가 남도록 하는 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템 및 잔여가스 회수방법에 관한 것이다.
최근에 들어 산업화가 급속히 진행되면서 국민소득의 증가와 각종 편의생활 및 생활수준의 향상이라는 긍정적인 측면과 더불어, 화석연료의 소비가 기하급수적으로 증가되면서 이에 따른 환경오염이 심각한 사회적 문제로 대두되고 있는 바, 특히 현대문명의 꽃이라 할 수 있는 자동차가 그 배기가스로 인하여 대기오염의 주범이 되고 있으며, 이에 따라 세계 각국에서는 자동차 배기가스로 인한 대기오염을 감소시키고자 많은 노력을 기울이고 있다.
상기와 같이 자동차 배기가스로 인하여 야기되는 대기오염을 방지하기 위한 방편으로서, 석유 대신에 환경오염에 거의 영향이 없는 청정연료의 하나인 천연가 스(NG: Natural gas)를 연료로 사용하는 천연가스 차량의 보급이 확산되고 있는 추세이며, 이와 같은 천연가스를 연료로 하는 트럭이나 버스의 경우 일반적인 디젤 차량보다 일산화탄소의 배출량을 약 25% 정도, 질소산화물의 배출량을 약 50% 정도 감소시킬 수 있다는 사실이 연구에 의하여 공지되었다.
이러한 세계적인 추세에 발맞추어 우리나라에서도 주로 한국가스공사와 같은 공기업을 비롯하여, 각종 산.학.연(産.學.聯) 연구기관들이 매우 활발하게 천연가스자동차(Natural gas vehicles, NGV)에 대한 연구를 추진해오고 있으며, 환경부에서는 천연가스 버스나 승용차의 시범운영을 추진하여 수도권 및 주요 대도시의 버스를 천연가스 버스로 교체시켜왔으며, 현재도 계속 진행되고 있다.
그러나, 정부의 지속적인 노력에도 불구하고 천연가스 차량의 실질적인 보급이 더욱 확산되지 못하고 있는데 가장 큰 원인중의 하나는 천연가스의 충전소(Fueling station) 부족과 계획된 충전소의 설치지연에 기인하는 것일 뿐만 아니라, 고정식 충전소의 경우 배관라인의 구축과 충전소의 건설에 많은 시간과 비용이 소요되고, 도심지의 경우 고압가스의 배관라인 구축시 위험하다는 일반인들의 인식으로 각종 민원이 제기되고 있는 실정이기 때문이다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여, 기동성이 뛰어난 소형 자동차의 적재함에 일정량의 가스가 충전 가능한 저장탱크가 설치되고, 상기 저장탱크에는 가스의 주입수단 및 저장된 가스를 차량의 연료탱크 등에 주유할 수 있도록 하는 주유수단이 각각 설치되며, 이들 주입수단과 주유수단에는 각종 안전기구가 구비되도록 함으로서, 가스충전용 차량이 현장까지 이동하여 현장에서 가스를 즉시 충전할 수 있도록 한 이동식 가스충전 자동차가 대한민국 등록실용신안공보 제 20-0265435호(등록일자: 2002년 02월 07일)에 기재되어 알려져 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 이동식 가스충전 자동차는 자연적인 차압(差押: 압력차)방식으로 요구하는 충전작업을 수행토록 하였기 때문에, 가스운반차량에 설치된 압축천연가스의 저장탱크와 충전이 필요한 차량에 설치된 연료탱크 사이의 압력이 동일한 수준이 되면, 압축천연가스의 저장탱크로부터 차량의 연료탱크로 천연가스를 더 이상 충전시킬 수 없는 상황이 발생하는 문제점이 있었다.
예를 들어, 모기지(CNG Mother station)에서 1000L(리터)의 압축천연가스를 저장탱크에 저장한 다음, 가스운반차량을 이동시켜 충전이 필요한 차량 등에 자연적인 차압방식으로 연료를 충전하게 되면, 저장탱크에는 약 40~50% 정도의 압축천연가스가 남게 되는 바, 압축천연가스의 충전효율이 50% ~60%가 되어 경제성이 저하될 뿐만 아니라, 압축천연가스의 일부가 저장탱크의 내부에 장기간 잔류하여 연료의 품질을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 본 출원인이 압축천연가스차량 충전용 이동식 튜브트레일러(대한민국 등록실용신안공보 제 20-0290054호, 등록일자: 2002년 09월 10일)를 제안하였는바, 본 출원인이 제안한 이동식 튜브트레일러는 종래의 경우와 같이 자연적인 차압방식을 적용하되, 압축천연가스의 저장튜브를 고압과 중압 및 저압튜브로 각각 구분시킨 다음, 가스의 충전시 저압, 중압, 고압의 순서대로 단계별 충전이 이루어지도록 하여 충전효율을 향상시켰다.
그러나, 상기와 같이 선출원된 이동식 튜브트레일러 또한 압축천연가스의 충 전효율이 대부분 65 ~ 75% 정도가 되어, 결국 25 ~ 35% 정도의 압축천연가스는 트레일러의 튜브에 저장된 상태로 모기지로 회수되기 때문에, 압축천연가스의 충전효율 및 경제성을 보다 더 극대화시키는 측면에서 보완해야할 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 튜브트레일러에 남아있는 잔여가스를 최소화 시킬 수 있도록 한 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템 및 잔여가스 회수방법를 제공하는데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템 및 잔여가스 회수방법은 CNG가 충전된 튜브트레일러(110), 차량에 CNG를 충전시키기 위한 충전건(121)이 구비된 충전기(120) 및 튜브트레일러(110)와 충전기(120)를 연결하는 가스공급관(160)을 포함하여 이루어진 가스충전시스템에 있어서, 가스공급관(160)에서 분기된 피딩탱크 연결부(163)에 연결되어 튜브트레일러(110)의 잔여가스가 회수되는 피딩탱크(130); 잔여가스 압축용 오일이 저장된 오일탱크(140); 오일탱크(140)와 피딩탱크(130)사이에 연결되며, 오일탱크(140)에 저장된 오일을 피딩탱크(130)에 주입하기 위한 압력을 제공하는 펌프(141)가 구비된 오일주입관(170); 피딩탱크(130)에 주입한 오일을 오일탱크(140)로 회수하기 위해 피딩탱크(130)와 오일탱크(140) 사이에 연결된 오일회수관(180); 피딩탱크(130)와 피딩탱크 연결부(163) 사이 또는 피딩탱크 연결부(163) 상에 구비되어 피딩탱크(130)에 충전된 잔여가스의 압력을 측정하기 위한 압력센서(133); 피딩탱크(130) 또는 오일탱크(140)의 일측에 구비되어 피딩탱크(130)에 주입된 오일의 양을 측정하기 위한 오일위치감지센서(131); 가스공급관(160), 오일주입관(170) 및 오일회수 관(180)에 설치된 밸브(v161)(v162)(v163)(v171)(v181); 및 압력센서(133) 및 오일위치감지센서(131)로부터 입력되는 신호에 따라 밸브(v161)(v162)(v163)(v171)(v181) 및 펌프(141)를 제어하는 컨트롤러(150);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하며, 가스공급관(160)의 튜브트레일러측 밸브(v161)와 피딩탱크측 밸브(v163)를 개방시켜 튜브트레일러(110)의 잔여가스를 피딩탱크(130)로 회수하는 잔여가스 회수 단계; 튜브트레일러(110)내의 압력과 피딩탱크(130) 내의 압력이 동압으로 되어 잔여가스 회수가 완료된 경우 가스공급관(160)의 튜브트레일러측 밸브(v161)와 피딩탱크측 밸브(v163)를 폐쇄시킨 후 회수된 잔여가스가 미리정해진 수치로 압축될 때 까지 오일주입관(170)의 밸브(v171)를 개방시키고 펌프(141)를 구동키는 잔여가스 압축 단계; 충전기(120)에 차량이 연결되는 경우 가스공급관(160)의 피딩탱크측 밸브(v163)와 충전기측 밸브(v162)를 개방시켜 차량에 충전하는 충전 단계; 및 피딩탱크(130)에 회수된 잔여가스가 소진되거나 피딩탱크(130) 내의 오일이 규정수치까지 올라온 경우 가스공급관(160)의 피딩탱크측 밸브(v163)와 충전기측 밸브(v162)를 폐쇄시킨 후 오일회수관의 밸브(v181)를 개방시켜 피딩탱크(130) 내의 오일을 오일탱크(140)로 회수하는 오일 회수 단계;를 포함하여 이루어진다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템 및 잔여가스 회수방법에 따르면, 튜브트레일러에 남아있는 잔여가스의 양을 최소화 시킴에 따라 충전효율의 극대화 및 유통비용의 절감을 기대할 수 있는 효과가 있다.
이하에는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템 및 잔여가스 회수방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 일 실시예의 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템은 튜브트레일러(110), 충전기(120), 피딩탱크(130), 오일탱크(140), 컨트롤러(150), 가스공급관(160), 오일주입관(170), 오일회수관(180), 압력센서(133), 오일위치감지센서(131), 펌프(141) 및 다수개의 밸브(v161)(v162)(v163)(v171)(v181)로 이루어진다.
먼저, 튜브트레일러(110)는 CNG가 충전되는 다수개의 고압가스용기(111)가 매니폴더(112)에 의해 서로 연결된 채 스키드(skid)에 설치된 CNG 이동수단인바, 종래 튜브트레일러(110)가 이용된다.
전술한 구성에서 매니폴더(112)에는 저장된 CNG를 배출시키기 위한 매니폴더 밸브(113)와 매니폴더 컨트롤러(미도시) 및 외부 가스공급관(160)과 연결되는 배출콕(114)이 구비되어 있다.
다음 충전기(120)는 차량에 CNG를 충전시키기 위한 충전건(121)이 구비된 충전수단인바, 가스공급관(160)을 통하여 튜브트레일러(110)와 연결되어 튜브트레일러(110)에 저장된 CNG를 가스공급관(160)을 통하여 전달받아 충전건(121)을 통하여 충전이 필요한 차량에 공급한다.
이때 가스공급관(160)은 튜브트레일러(110)의 매니폴더 배출콕(114)에 연결되는 튜브트레일러 연결부(161), 충전기(120)에 연결되는 충전기 연결부(162) 및 피딩탱크(130)와 연결되는 피딩탱크 연결부(163)를 포함하여 이루어진 Multi-WAY 관으로서, 본 실시예에서는 양단이 튜브트레일러 연결부(161) 및 충전기 연결부(162)로 이루어지고 중간에 피딩탱크 연결부(163)가 분기된 3-WAY 관이 이용된다.
다음 피딩탱크(feeding tank)(130)는 가스공급관(160)에서 분기된 피딩탱크 연결부(163)에 연결되어 튜브트레일러(110)의 잔여가스가 회수되는 용기인바, 도면과 같이 상하부가 개구되어 있으며, 일반적으로 1300L 정도의 대형고압용기가 이용된다.
이때 피딩탱크(130)는 세운 상태로 상단에는 피딩탱크 연결부(163)가 연결되고 하단에는 오일주입관(170) 및 오일회수관(180)이 연결되는데, 이는 CNG가 오일보다 가벼운 기체라는 점과 회수된 잔여가스를 재사용할때 배출되는 잔여가스를 최대한 활용할 수 있는 효율적인 구조라는 점을 고려하여 채택한 실시예에 불과한바, 피딩탱크(130)를 눕힌 상태로도 실시하거나 오일주입관(170) 및 오일회수관(180)을 피딩탱크(130)의 상단에 구비시키는 방법도 가능하기에 본 발명의 범위를 본 실시예의 형태로 한정하지는 않는다.
다음, 오일탱크(140)는 피딩탱크(130)에 저장된 잔여가스를 압축시키기 위한 잔여가스 압축용 오일이 저장된 용기인데, 이때 사용되는 잔여가스 압축용 오일은 당 업계에서는 이미 알려진 CNG와 섞이지 않는 오일을 이용한다.
다음 오일주입관(170)과 오일회수관(180)은 전술한 잔여가스 압축용 오일을 피딩탱크(130)와 오일탱크(140) 사이에서 이동시키기 위해 오일탱크(140)와 피딩탱크(130)사이에 연결된 관인바, 본 실시예에서는 오일을 이동시킬 수 있는 압력을 제공하는 수단인 펌프(141)를 오일주입관(170)에 구비시켰다.
그러나 본 발명에 따른 일 실시예의 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템은 오일의 이동을 보다 원활히 하기 위해 펌프, 부스터 컴프레셔 또는 바이패스 구조를 추가시킬 수도 있는바, 먼저, 펌프를 추가시키는 방법은 오일회수관(180)에 오일회수에 필요한 압력을 제공하는 펌프를 더 구비시켜 오일의 회수를 보다 원활히 하는 방법이며, 부스터 컴프레셔를 추가시키는 방법은 피딩탱크(130)와 충전기(120) 사이에 부스터 컴프레셔를 구비시키고 부스터 컴프레셔의 양단을 충전기 연결부(162)와 피딩탱크 연결부(163)에 연결시킴으로써 오일 회수시 충전기 연결부(162) 측에 존재하는 CNG를 순간적으로 피딩탱크(130)로 유입시켜 피딩탱크(130)에 주입된 오일을 오일탱크(140)로 회수하는데 필요한 압력을 제공하는 방법이다.
특히 바이패스구조를 이용한 방법은 펌프나 부스터 컴프레셔와 같은 별도의 기기가 필요 없는 장점이 있는바, 오일회수관(180)에 펌프(141)와 연결된 바이패스관을 구비시키고 오일주입관(170) 및 바이패스관에 컨트롤러(150)에의해 제어되는 바이패스 밸브만 더 구비시키면 된다.
이때 바이패스관은 오일회수관(180)의 오일의 흐름이 오일주입관(170)과는 반대가 되도록 엑스자 형태로 구성되어야 한다.
즉, 밸브(v171)를 개방시키고 바이패스 밸브를 폐쇄시키면 펌프(141)의 압력이 오일주입에 이용되며, 밸브(v171)를 폐쇄시키고 바이패스 밸브를 개방시키면 펌프(141)의 압력이 오일회수에 이용되게 되므로 밸브 및 바이패스 밸브의 개폐에 따라 펌프(141)의 압력을 오일주입 또는 오일회수에 공용으로 이용할 수 있게 되는 것이다.
다음, 압력센서(133)는 피딩탱크(130)에 충전된 잔여가스의 압력을 측정하기 위해 피딩탱크(130)와 피딩탱크 연결부(163) 사이 또는 피딩탱크 연결부(163) 상에 구비되는데, 피딩탱크(130)로 회수된 잔여가스를 오일탱크(140)에 저장된 오일로 압축할 때 필요로하는 수준, 예를들어 차량 충전에 필요한 압력인 207bar에서 압축을 멈추려면 피딩탱크(130)에 회수된 잔여가스가 207bar가 되는 시점에서 펌프(141)의 구동을 멈추고 밸브(v171)를 폐쇄시켜야 하는바 컨트롤러(150)가 이 시점을 감지하기 위해 필요한 부품이다.
다음 오일위치감지센서(131)는 피딩탱크(130)에 주입된 오일의 양을 측정하기 위해 피딩탱크(130) 또는 오일탱크(140)의 일측에 구비되는데, 피딩탱크(130)에서 압축된 잔여가스를 차량에 충전하게 되면 피딩탱크(130) 내의 잔여가스는 차량에 충전되는 양만큼 줄어들면서 압력도 줄어들게되어 피딩탱크(130) 내의 오일의 수위가 점점 높아지게 되는바, 오일이 피딩탱크(130)에서 가스공급관(160)으로 배출되기 전에 규정높이까지 다다르면 충전을 중지하고 오일을 회수해야 하기에 오일의 높이를 확인하기 위해 필요한 부품이다.
다음 밸브(v161)(v162)(v163)(v171)(v181)는 전술한 가스공급관(160), 오일 주입관(170) 및 오일회수관(180)에 다수개가 설치되는바, 컨트롤러(150)로부터 전달되는 신호에 따라 개방 또는 폐쇄되며, 잔여가스의 이동 및 오일의 이동을 제어하기 위해 구비된다.
밸브(v161)(v162)(v163)(v171)(v181)의 제어는 수동으로 할 수도 있으나 자동으로 제어하는 것이 바람직한바, 본 실시예에서는 컨트롤러(150)에 의해 자동으로 제어되는 구조를 채택하였으며, 이때 사용되는 컨트롤러(150)는 제어프로그램이 설치된 컴퓨터 또는 PLC 등이 이용될 수있다.
따라서 컨트롤러(150)는 압력센서(133) 및 오일위치감지센서(131)로부터 입력되는 신호에 따라 미리 프로그래밍 된 대로 밸브(v161)(v162)(v163)(v171)(v181) 및 펌프(141)를 제어한다.
이하 본 발명에 따른 일 실시예의 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템의 잔여가스 회수방법에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템의 잔여가스 회수방법의 흐름도이다.
도 2에 도시된바와 같이 일 실시예의 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템의 잔여가스 회수방법은 잔여가스 회수 단계, 잔여가스 압축 단계, 충전 단계, 및 오일 회수 단계로 이루어지는바, 컨트롤러(150)에 의해 수행된다.
먼저 잔여가스 회수 단계에서는 가스공급관(160)의 튜브트레일러측 밸브(v161)와 피딩탱크측 밸브(v163)를 개방시켜 자연차압으로 튜브트레일러(110)의 잔여가스를 피딩탱크(130)로 회수한다.
이때 잔여가스의 회수는 튜브트레일러(110)의 압력과 피딩탱크(130)의 압력이 동압이 될 때 까지 이루어지는바, 컨트롤러(150)가 압력센서(133)로부터 신호를 입력받아 확인 한 결과 압력이 더이상 변화가 없다고 확인되면 동압이 된 것으로 판단하고 개방된 2개 밸브(v161)(v163)를 폐쇄시킨다.
다음 잔여가스 압축 단계에서는 회수된 잔여가스가 미리정해진 수치로 압축될 때 까지 오일주입관(170)의 밸브(v171)를 개방시키고 펌프(141)를 구동킨다.
즉 오일탱크(140)내의 오일은 펌프(141)의 압력에 의해 잔여가스가 차량에 충전 가능한 압력이 될 때까지 피딩탱크(130) 내로 유입되는데, 이때 압력센서(133)로부터 전달되는 신호를 확인하여 잔여가스가 미리 정해진 압력으로 압축된 것이 확인되면 펌프(141)의 구동을 중지시키고 개방된 밸브(v171)를 폐쇄시킨다.
다음 충전 단계에서는 충전기(120)의 충전건(121)이 차량의 충전구에 결합된 경우 수행되는바, 가스공급관(160)의 피딩탱크측 밸브(v163)와 충전기측 밸브(v162)를 개방시켜 차량에 충전을 수행한다.
다음 오일 회수 단계는 충전 단계에서 피딩탱크(130)에 회수된 잔여가스가 소진되거나 피딩탱크(130) 내의 오일이 규정수치까지 올라온 경우 압력센서(133) 또는 오일위치감지센서(131)로부터 입력되는 신호에 의해 이를 확인하여 가스공급관(160)의 피딩탱크측 밸브(v161)와 충전기측 밸브(v162)를 폐쇄시킨 후 오일회수관(180)의 밸브(v181)를 개방시켜 피딩탱크(130) 내의 오일을 오일탱크(140)로 회수한다.
보다 구체적으로 예를 들면, CNG가 200bar로 충전된 튜브트레일러(110)로 충 전을 수행하던 중 잔여가스가 60bar 남았다고 가정했을 때, 100bar가 남은 차량이 충전을 하기 위해 충전기(120)에 연결된 경우 튜브트레일러(110)의 잔여가스 압력인 60bar로는 100bar가 남은 차량에 충전을 수행하지 못한다.
이때 본 발명에 따른 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템을 이용하게되면 남은 60bar의 잔여가스도 사용이 가능한바, 먼저 튜브트레일러(110)에 남은 잔여가스 60bar를 자연차압으로 피딩탱크(130)에 옮겨 30bar의 잔여가스를 회수시킨다.
물론 이때 튜브트레일러(110)에는 피딩탱크(130)와 동압인 30bar의 잔여가스가 남게된다.
이후 피딩탱크(130)에 회수된 잔여가스 30bar를 오일탱크(140)에 있는 오일로 200bar까지 압축시켜 100bar가 남은 차량에 충전가능하도록 한다.
따라서 본 발명과 같이 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템을 이용하면, 튜브트레일러(110)에 충전된 CNG를 직접 차량에 충전하고 남은 잔여가스도 재사용이 가능한바, 튜브트레일러(110)에 남아있는 잔여가스의 양을 최소화 시킴에 따라 충전효율의 극대화 및 유통비용의 절감 효과를 기대할 수 있다.
한편, 상술한 실시예는 본 발명에 따른 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템 중 가장 간단한 시스템을 일 실시예로 설명한 것인바, 보다 바람직한 구성에 대해 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예의 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다른 실시예의 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템은 도 1의 일 실시예에 따른 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템과 비교 했을 때 피딩탱크(130)가 3개로 이루어지며, 각 피딩탱크(230)(230')(230")에는 컨트롤러(250)에 의해 제어되는 개별 밸브(v263)(v263')(v263")가 구비된 것이 가장 큰 차이인바, 개별 밸브(v263)(v263')(v263")의 개폐에 따라 튜브트레일러(110)의 잔여가스가 3개의 피딩탱크(230)(230')(230")에 순차적으로 충전되는 것을 특징으로 한다.
즉, 튜브트레일러(110)에 잔여가스가 60bar 남아있다면, 제일먼저 제1개별 밸브(v263)를 개방시켜 제1피딩탱크(230)에 30bar를 회수시키고, 이어 제1개별 밸브(v263)를 폐쇄시킴과 동시에 제2개별 밸브(v263')를 개방시켜 제2피딩탱크(230')에 15bar를 회수시킨 후, 마지막으로 제2개별 밸브(v263')를 폐쇄시킴과 동시에 제3개별 밸브(v263")를 개방시켜 제3피딩탱크(230")에 7,5bar를 회수시킨다.
따라서 일 실시예에 따른 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템의 경우에는 튜브트레일러(110)에 잔여가스가 7.5bar가 남을 때 까지 사용하려면 도 2에 도시된 방법을 3회 반복해야 하는 번거로움이 있는 반면에 다른 실시예에 따른 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템은 컨트롤러(250)가 개별 밸브(v263)(v263')(v263")를 순차적으로 조작함으로써 1회에 수행이 가능한 장점이 있다.
또한 오일주입관(270)과 오일회수관(280) 사이에 자동압력조절밸브(295)를 구비시키고 오일회수관에 감압장치(293)를 더 구비시키면 오일 회수시 급격한 압력 변화에 따른 오일회수관(280) 및 오일탱크(140)의 파손을 방지할 수 있으며, 오일주입관(270) 및 오일회수관(280)의 오일탱크(140)측에 필터(296)(297)를 더 구비시키면 오일 슬러지 등이 오일탱크(140) 또는 피딩탱크(230)(230')(230")로 유입되는 것을 미연에 방지할 수 있어 시스템의 수명을 연장시킬 수 있다.
특히 본 도면에는 표시되지 않았지만 필요에 따라 가스공급관(260), 오일주입관(270) 또는 오일회수관(280) 등에 역류방지 밸브를 추가시킬 수도 있을 것이다.
한편, 도면의 미설명 부호 v291은 입구 및 출구가 2개 씩 구비된 자동 선택 밸브로서 입구와 출구가 1개 씩 구비된 일반 밸브의 2개 설치한 효과가 있는 밸브이며, v264는 배기밸브로서 충전기(120)로 충전을 수행한 후 피딩탱크측 밸브(v263)(v263')(v263")와 충전기측 밸브(v262)(v262')를 닫고자 할 때 가스공급관(260)내 잔류가스 압력으로 인해 피딩탱크측 밸브(v263)(v263')(v263")와 충전기측 밸브(v262)(v262')가 닫히지 않을경우 가스공급관(260)의 잔압가스를 강제로 배출시키기 위한 밸브이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있기에 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템의 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템의 충전방법의 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예의 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템의 개념도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 튜브트레일러 111: 고압가스용기
112: 매니폴더 113: 매니폴더 밸브
114: 배출콕 120: 충전기
121: 충전건 130: 피딩탱크
131: 오일위치감지센서 133: 압력센서
140: 오일탱크 141: 펌프
150: 컨트롤러 160, 260: 가스공급관
161: 튜브트레일러측 연결부 162: 충전기측 연결부
163: 피딩탱크측 연결부 170: 오일주입관
180: 오일회수관 230: 제1피딩탱크
230': 제2피딩탱크 230": 제3피딩탱크
293: 감압장치 295: 자동압력조절밸브
296, 297: 필터

Claims (9)

  1. CNG가 충전된 튜브트레일러(110), 차량에 CNG를 충전시키기 위한 충전건(121)이 구비된 충전기(120) 및 튜브트레일러(110)와 충전기(120)를 연결하는 가스공급관(160)을 포함하여 이루어진 가스충전시스템에 있어서,
    가스공급관(160)에서 분기된 피딩탱크 연결부(163)에 연결되어 튜브트레일러(110)의 잔여가스가 회수되는 피딩탱크(130);
    잔여가스 압축용 오일이 저장된 오일탱크(140);
    오일탱크(140)와 피딩탱크(130)사이에 연결되며, 오일탱크(140)에 저장된 오일을 피딩탱크(130)에 주입하기 위한 압력을 제공하는 펌프(141)가 구비된 오일주입관(170);
    피딩탱크(130)에 주입한 오일을 오일탱크(140)로 회수하기 위해 피딩탱크(130)와 오일탱크(140) 사이에 연결된 오일회수관(180);
    피딩탱크(130)와 피딩탱크 연결부(163) 사이 또는 피딩탱크 연결부(163) 상에 구비되어 피딩탱크(130)에 충전된 잔여가스의 압력을 측정하기 위한 압력센서(133);
    피딩탱크(130) 또는 오일탱크(140)의 일측에 구비되어 피딩탱크(130)에 주입된 오일의 양을 측정하기 위한 오일위치감지센서(131);
    가스공급관(160), 오일주입관(170) 및 오일회수관(180)에 설치된 밸브(v161)(v162)(v163)(v171)(v181); 및
    압력센서(133) 및 오일위치감지센서(131)로부터 입력되는 신호에 따라 밸브(v161)(v162)(v163)(v171)(v181) 및 펌프(141)를 제어하는 컨트롤러(150);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 피딩탱크(130)는 3개로 이루어지며, 각 피딩탱크(230)(230')(230")에는 컨트롤러(250)에 의해 제어되는 개별 밸브(v263)(v263')(v263")가 구비되어 개별 밸브(v263)(v263')(v263")의 개폐에 따라 튜브트레일러(110)의 잔여가스가 3개의 피딩탱크(230)(230')(230")에 순차적으로 충전되는 것을 특징으로 하는 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 오일회수관(180)에는 오일회수에 필요한 압력을 제공하는 펌프가 더 구비된 것을 특징으로 하는 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 피딩탱크(130)와 충전기(120) 사이에는 가스공급관(160)에 존재하는 가스를 이용하여 피딩탱크(130)에 주입된 오일을 오일탱크(140)로 회수하는데 필요한 압력을 제공하는 부스터 컴프레셔가 연결된 것을 특징으로 하는 잔여가스 회수 장 치가 구비된 가스충전시스템.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 오일회수관(180)에는 상기 펌프(141)와 연결된 바이패스관이 구비되며, 오일주입관(170) 및 바이패스관에는 컨트롤러(150)에의해 제어되는 바이패스 밸브가 더 구비되어 밸브 및 바이패스 밸브의 개폐에 따라 펌프(141)의 압력이 오일주입 또는 오일회수에 이용되는 것을 특징으로 하는 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 오일주입관(270)과 오일회수관(280) 사이에는 자동압력조절밸브(295)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 오일회수관(280)에는 감압장치(293)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 오일주입관(270) 및 오일회수관(280)의 오일탱크(140)측에는 필터(296)(297)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스 충전시스템.
  9. CNG가 충전된 튜브트레일러(110); 차량에 CNG를 충전시키기 위한 충전기(120); 튜브트레일러(110)와 충전기(120)를 연결하는 가스공급관(160); 튜브트레일러(110)의 잔여가스가 회수되는 피딩탱크(130); 잔여가스 압축용 오일이 저장된 오일탱크(140); 오일탱크(140)와 피딩탱크(130)사이에 연결되며, 펌프(141)가 구비된 오일주입관(170); 피딩탱크(130)와 오일탱크(140) 사이에 연결된 오일회수관(180); 피딩탱크(130)에 충전된 잔여가스의 압력을 측정하기 위한 압력센서(133); 피딩탱크(130)에 주입된 오일의 양을 측정하기 위한 오일위치감지센서(131); 가스공급관(160), 오일주입관(170) 및 오일회수관(180)에 설치된 밸브(v161)(v162)(v163)(v171)(v181); 및 압력센서(133) 및 오일위치감지센서(131)로부터 입력되는 신호에 따라 밸브(v161)(v162)(v163)(v171)(v181) 및 펌프(141)를 제어하는 컨트롤러(150);를 포함하여 이루어진 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템의 컨트롤러(150)에 의해 수행되며,
    가스공급관(160)의 튜브트레일러측 밸브(v161)와 피딩탱크측 밸브(v163)를 개방시켜 튜브트레일러(110)의 잔여가스를 피딩탱크(130)로 회수하는 잔여가스 회수 단계;
    튜브트레일러(110)내의 압력과 피딩탱크(130) 내의 압력이 동압으로 되어 잔여가스 회수가 완료된 경우 가스공급관(160)의 튜브트레일러측 밸브(v161)와 피딩탱크측 밸브(v163)를 폐쇄시킨 후 회수된 잔여가스가 미리정해진 수치로 압축될 때 까지 오일주입관(170)의 밸브(v171)를 개방시키고 펌프(141)를 구동키는 잔여가스 압축 단계;
    충전기(120)에 차량이 연결되는 경우 가스공급관(160)의 피딩탱크측 밸브(v163)와 충전기측 밸브(v162)를 개방시켜 차량에 충전하는 충전 단계; 및
    피딩탱크(130)에 회수된 잔여가스가 소진되거나 피딩탱크(130) 내의 오일이 규정수치까지 올라온 경우 가스공급관(160)의 피딩탱크측 밸브(v163)와 충전기측 밸브(v162)를 폐쇄시킨 후 오일회수관의 밸브(v181)를 개방시켜 피딩탱크(130) 내의 오일을 오일탱크(140)로 회수하는 오일 회수 단계;를 포함하여 이루어진 잔여가스 회수 장치가 구비된 가스충전시스템의 잔여가스 회수방법.
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