KR101124983B1 - 수소충전소의 연료전지 차량용 수소 누출 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수소충전소의 연료전지 차량용 수소 누출 검사장치에 관한 것으로서, 차량이 수소 충전 위치에 파킹된 상태에서 수소 충전이 이루어지는 동안 상하 이동부 및 수평 이동부의 센싱판이 각각 차체 상측 및 하측에서 이동하면서 수소센서를 통해 차량으로부터 누출되는 수소를 감지하고, 제어부가 수소센서의 신호로부터 수소 누출 여부를 판단하여 수소가 차량으로부터 누출됨을 판단할 경우 디스플레이부를 통해 수소 누출상태를 표시하도록 구성됨으로써, 수소 충전시마다 차량의 수소 누출을 간편히 검사할 수 있게 하고, 수소 누출 검사를 짧은 시간 주기로 실시할 수 있도록 하여 수소 누출 위험을 사전에 예방할 수 있게 하며, 검사시간 단축 및 검사 신뢰성을 확보할 수 있는 장점이 제공되는 수소충전소의 연료전지 차량용 수소 누출 검사장치에 관한 것이다.

차량, 연료전지, 수소충전소, 수소센서, 제어부

Description

수소충전소의 연료전지 차량용 수소 누출 검사장치{Hydrogen leakage inspection system in hydrogen filling station for fuel cell vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 수소 누출 검사장치를 도시한 정면도,

도 2는 본 발명에 따른 수소 누출 검사장치에서 신호 입출력상태를 나타낸 블럭도,

도 3은 본 발명에서 상하 이동부의 센싱판을 도시한 저면사시도,

도 4a와 도 4b는 본 발명에서 수평 이동부의 작동상태를 도시한 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 수소충전소 2 : 지면

3 : 연료전지 차량 4 : 차륜

100 : 수소 누출 검사장치 110 : 상하 이동부

111 : 센싱판 112 : 수소센서

113 : 구동 액튜에이터 114 : 지지로드

115 : 실린더 장치 116 : 실린더

117 : 피스톤 120 : 수평 이동부

121 : 센싱판 122 : 수소센서

123 : 구동 액튜에이터 124 : 바퀴

125 : 실린더 장치 127: 피스톤

130 : 검사대 131 : 조작부

132 : 제어부 133 : 디스플레이부

본 발명은 수소충전소의 연료전지 차량용 수소 누출 검사장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량이 수소 충전 위치에 파킹된 상태에서 수소 충전이 이루어지는 동안 상하 이동부 및 수평 이동부의 센싱판이 각각 차체 상측 및 하측에서 이동하면서 수소센서를 통해 차량으로부터 누출되는 수소를 감지하고, 제어부가 수소센서의 신호로부터 수소 누출 여부를 판단하여 수소가 차량으로부터 누출됨을 판단할 경우 디스플레이부를 통해 수소 누출상태를 표시하도록 구성된 수소충전소의 연료전지 차량용 수소 누출 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 연료전지는 연료가 가지고 있는 화학에너지를 연소에 의해 열로 바꾸지 않고 전지 내에서 전기화학적으로 직접 전기에너지로 바꾸는 장치이며, 최근 관심있게 연구되는 무공해 발전장치이다.

이러한 연료전지에서는 전기를 생산하는 단위전지가 적층되어 있는 연료전지 셀 어셈블리 및 그 주변부품으로 구성된 연료전지스택이 애노드로 연료기체인 수소 를 공급받고 캐소드로 산화제인 산소를 공급받아 전기를 생산하게 된다.

한편, 연료전지가 장착된 차량에서는 연료로 사용되는 수소를 수소탱크에 미리 충전시킨 뒤 수소탱크의 수소를 관련 배관을 통해 연료전지로 공급하여 전기를 생산하고 있다.

이와 같이 연료전지 차량이 수소를 연료로 사용하고 있는 만큼 내연기관의 자동차와 마찬가지로 수소 충전을 위한 수소충전소가 필수적이다.

하지만, 상기한 연료전지 차량에서 수소탱크와 관련 배관을 통하여 수소가 누출될 수 있으며, 시동 이후에도 연료전지 외부로 수소가 누출될 수 있다.

수소 연료는 내연기관의 연료와 달리 무색, 무취로 사람이 누출을 쉽게 감지할 수 없고, 특히 밀폐된 공간에서의 누출은 자연 발화 및 폭발로 이어지기 때문에, 안전한 연료전지 차량의 운행을 위해서는 수소 누출의 사전 감지가 필수적이다.

이러한 수소 누출을 감지하기 위해서 현재 연료전지를 비롯한 차량에는 수소센서가 탑재되어 있으며, 이를 통해 연료전지 차량의 시동 후 차량 일부 부위에서 누출되는 수소를 감지하고 있다.

그러나, 상기와 같이 차량에 설치된 수소센서에 의해서는 수소탱크로부터 배관을 통해 연료전지까지의 전체적인 위치에서 모든 수소 누출을 감지하지는 못한다.

이에, 차량의 수소센서를 이용한 수소 누출 감지와는 별도로 수소 충전 후 별도의 포터블 센서를 이용하여 수소탱크와 배관을 따라 연료전지까지 수소 누출을 검사하고 있다.

하지만, 이러한 포터블 센서의 이용 경우에 있어서도 차량 전체에 대하여 검사 결과의 신뢰성을 확보하기는 어려우며, 특정 검사 장소와 많은 시간이 요구되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 불편함을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 차량이 수소 충전 위치에 파킹된 상태에서 수소 충전이 이루어지는 동안 상하 이동부 및 수평 이동부의 센싱판이 각각 차체 상측 및 하측에서 이동하면서 수소센서를 통해 차량으로부터 누출되는 수소를 감지하고, 제어부가 수소센서의 신호로부터 수소 누출 여부를 판단하여 수소가 차량으로부터 누출됨을 판단할 경우 디스플레이부를 통해 수소 누출상태를 표시하도록 구성됨으로써, 수소 충전시마다 차량의 수소 누출을 간편히 검사할 수 있게 하고, 수소 누출 검사를 짧은 시간 주기로 실시할 수 있도록 하여 수소 누출 위험을 사전에 예방할 수 있게 하며, 검사시간 단축 및 검사 신뢰성을 확보할 수 있는 장점이 제공되는 수소충전소의 연료전지 차량용 수소 누출 검사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 수소충전소의 연료전지 차량용 수소 누출 검사장치는,

차량 파킹 위치 상측에 설치되어 상하 위치 이동이 가능하면서 차량으로부터 상방 누출되는 수소를 감지하기 위한 복수개의 수소센서가 설치된 상하 이동부와;

차량 하측에서 수평 위치 이동이 가능하면서 차량 하측으로 누출되는 수소를 감지하기 위한 복수개의 수소센서가 설치된 수평 이동부와;

상기 상하 이동부와 수평 이동부의 조작 및 장치의 전체적인 조작을 위한 조작부와;

상기 각 수소센서의 신호를 입력받아 수소 누출 여부를 판단하여 그 결과를 표시하기 위한 제어신호를 출력하고, 상기 조작부로부터 조작에 따른 신호를 입력받아 상기 상하 이동부 및 수평 이동부의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와;

상기 제어부의 제어신호에 의해 수소 누출 여부를 표시하도록 구동되는 디스플레이부;

를 포함하는 것에 그 특징이 있는 것이다.

여기서, 상기 상하 이동부는 차량 전체를 위에서 덮을 수 있는 크기로 구비되어 하측으로 복수개의 수소센서가 설치되고 차량 상측에서 상하 이동하는 센싱판과, 상기 제어부의 제어신호에 의해 구동되면서 상기 센싱판을 승, 하강시키기 위한 구동 엑튜에이터로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에서, 상기 구동 엑튜에이터는 검사장치의 상부 지지체에 고정되어 피스톤 선단이 상기 센싱판에 연결된 유압 또는 공압 실린더 장치인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수평 이동부는 상측으로 복수개의 수소센서가 설치되고 차량 밑으로 수평 이동하는 센싱판과, 상기 제어부의 제어신호에 의해 구동되면서 상기 센싱판을 수평 이동시키기 위한 구동 엑튜에이터로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에서, 상기 구동 엑튜에이터는 검사장치의 하부 지지체에 고정되어 피스톤 선단이 상기 센싱판에 연결된 유압 또는 공압 실린더 장치인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 수소충전소의 연료전지 차량용 수소 누출 검사장치에 관한 것으로서, 연료전지 차량을 대상으로 수소 충전이 이루어지는 동안 간단한 조작에 의해 차량 전체적인 수소 누출을 검사할 수 있는 검사장치에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 수소 누출 검사장치의 바람직한 실시예를 다음의 도면을 참조하여 상술하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 수소 누출 검사장치를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수소 누출 검사장치에서 신호 입출력상태를 나타낸 블럭도이다.

또한, 첨부한 도 3은 본 발명에서 상하 이동부의 센싱판을 도시한 저면사시도이고, 도 4a와 도 4b는 본 발명에서 수평 이동부의 작동상태를 도시한 평면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 수소 누출 검사장치(100)는 각각 복 수개의 수소센서(112,122)가 설치된 상하 이동부(110)와 수평 이동부(120)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상하 이동부(110)는 연료전지 차량(3)이 수소 충전 위치에 파킹된 상태에서 시동 전과 시동 정지 후 수소 충전 동안에 차량으로부터 상방 누출되는 수소를 감지하도록 구비되는 것으로, 하측으로 복수개의 수소센서(112)가 설치된 센싱판(111)과, 이 센싱판(111)을 상하 이동시키기 위한 구동 액튜에이터(113)로 구성되며, 이때 구동 액튜에이터(113)는 후술하는 제어부(132)로부터 출력된 제어신호에 의해 구동이 제어되도록 구비된다.

상기 상하 이동부(110)는 센싱판(111)이 차량 상측에서 구동 액튜에이터(113)에 의해 상하로 이동하도록 구성되어 있으며, 센싱판(111)이 하강 또는 상승하면서 각 설치위치의 수소센서(112)가 차량으로부터 누출되는 수소를 감지하도록 되어 있다.

상기 센싱판(111)은 차량(3) 위에서 승, 하강 이동하는 사각의 판상 구조로 구비되며, 대략 차량(3)의 전체적인 수소 누설을 감지할 수 있도록 차량 전체를 위에서 덮을 수 있는 크기로 구비된다.

상하 이동부(110)의 수소센서(112)는 차량 전체에 대한 누출 수소를 감지할 수 있도록 센싱판(111)의 복수 위치에 설치되며, 도 4a에 도시한 바와 같이 센싱판(111) 하면의 각 해당 위치에 소정 높이로 설치된 지지로드(114)의 선단에 장착되어, 센싱판(111)이 하강함과 동시에 차량(3)과 가까와지거나 센싱판(111)이 상승함과 동시에 차량(3)으로부터 멀어지도록 되어 있다.

상기 센싱판(111)을 승, 하강시키기 위한 구동 액튜에이터(113)는 유압 또는 공압에 의해 작동하는 실린더 장치(115)로 실시 가능하며, 실린더 장치(115)의 피스톤(117) 선단이 센싱판(111)의 중앙 상부에 연결되어 피스톤(117)의 전후진에 의해 센싱판이 승, 하강하도록 되어 있다.

상기 실린더 장치(115)는 제어부(132)의 제어신호에 따라 실린더(116)에서 피스톤(117)의 전후진 동작이 이루어지도록 구비된 것으로, 실린더(116)의 상단이 검사장치(100)의 상부 지지체(101)에 고정되어, 피스톤(117)이 차량쪽, 즉 하방으로 전진하거나 상방으로 후진하도록 구성된다.

한편, 상기 수평 이동부(120)는 연료전지 차량(3)이 수소 충전 위치에 파킹된 상태에서 시동 전과 시동 정지 후 수소 충전 동안에 차량 하측에서 누출되는 수소를 감지하도록 구비되는 것으로, 이 또한 복수개의 수소센서(122)가 설치된 센싱판(121)과, 이 센싱판(121)을 수평 이동시키기 위한 구동 액튜에이터(123)로 구성되며, 이때 구동 액튜에이터(123)는 제어부(132)로부터 출력된 제어신호에 의해 구동이 제어되도록 구비된다.

상기 수평 이동부(120)의 센싱판(121)은 차량(3) 하측에서 구동 액튜에이터(123)에 의해 좌우로 수평 이동하도록 구성되어 있으며, 센싱판(121)이 수평 이동하여 차량 밑을 이동하면서 각 설치위치의 수소센서(122)가 차량(3) 하측(차체 저면)으로부터 누출되는 수소를 감지하도록 되어 있다.

상기 수평 이동부(120)의 센싱판(121)은 지면(2) 위에서 또는 별도 형성된 피트(pit;도시하지 않음) 내에서 구동 액튜에이터(123)의 구동에 의해 차체 밑으로 수평 전진하거나 차체 밑에서 밖으로 수평 후진하도록 되어 있다.

상기 센싱판(121)은 차량 밑에서 차륜(4)의 간섭을 받지 않으면서 좌우 수평 이동할 수 있도록 전, 후 차륜(4)과 간섭이 일어나는 부위가 절개된 'E' 자형 판상 구조로 구비될 수 있으며, 차량(3)의 전체적인 수소 누설을 감지할 수 있도록 차량 하측을 측방으로 이동하면서 전체적으로 스캐닝할 수 있는 크기로 구비된다.

도면부호 124는 센싱판(121)의 안정적인 이동을 위하여 복수개로 설치된 바퀴를 나타내며, 이 바퀴(124)들은 센싱판(121)의 전후진시에 지면(2) 위나 피트 저면을 구르면서 이동하도록 되어 있는 바, 센싱판(121)이 회전하는 바퀴(124)에 의해 지지되면서 안정적으로 이동할 수 있게 된다.

수평 이동부(120)의 수소센서(122)는 차량(3) 전체에 대한 누출 수소를 감지할 수 있도록 센싱판(121)의 복수 위치에 설치되며, 센싱판(121)과 함께 차량 하측에서 수평으로 측방 이동하면서 누출되는 수소를 감지하도록 되어 있다.

상기 센싱판(121)을 수평 전후진시키기 위한 구동 액튜에이터(123)는 상하 이동부(110)에서와 마찬가지로 유압 또는 공압에 의해 작동하는 실린더 장치(125)로 실시 가능하며, 실린더 장치(125)의 피스톤(127) 선단이 센싱판(121)의 중앙 측부 또는 상부에 연결되어 피스톤(127)의 전후진에 의해 센싱판이 이동하도록 되어 있다.

상기 실린더 장치(125)는 제어부(132)의 제어신호에 따라 실린더(126)에서 피스톤(127)의 전후진 동작이 이루어지도록 구비된 것으로, 실린더(126)가 지면(2) 또는 검사장치(100)의 하부 지지체(102)에 고정된 상태에서 피스톤(127)이 전후진 하도록 구성된다.

상기 상하 이동부(110)와 수평 이동부(120)의 수소센서(112,122)들은 케이블을 통해 제어부(132)로 연결되어 출력신호가 제어부(132)에 입력될 수 있게 되어 있다.

또한, 각 센싱판(111,121)에서 수소센서(112,122)들의 위치나 수는 도시한 바의 실시예로 한정되지는 않으며, 차량(3) 전체를 대상으로 수소 누출을 감지할 수 있도록 위치나 수가 적절히 설계된다.

상기 제어부(132)는 검사대(130)에 설치되어 수소센서(112,122)의 출력신호로부터 수소 검출을 판단하게 되는데, 누출 여부의 판단 결과를 검사대(130)의 디스플레이부(133)를 통해 표시하게 된다.

또한, 검사대(130)에는 디스플레이부(133), 상하 이동부(110) 및 수평 이동부(120)의 조작을 위한 조작부(131)가 마련되며, 검사자가 조작부(131)를 조작하게 되면 제어부(132)는 조작부(131) 조작에 따른 신호를 입력받아 디스플레이부(133) 및 각 구동 액튜에이터(113,123)를 제어하기 위한 제어신호를 출력하게 된다.

이하, 본 발명의 장치에 의해 수소 누출 검사가 이루어지는 과정을 설명하면 다음과 같다.

일단, 연료전지 차량(3)이 수소 충전을 위하여 충전 위치에 파킹되고 나면, 검사자는 본 발명의 검사장치(100)를 이용하여 시동 전과 시동 정지 후 수소 충전 동안에 동일한 방법으로 검사를 반복 수행하게 된다.

검사시에는 검사자가 조작부(131)를 조작하여 상하 이동부(110) 및 수평 이 동부(120)를 구동시키는 바, 제어부(132)가 출력하는 제어신호에 의해 각 구동 액튜에이터(113,123)가 구동되어 상하 이동부(110)의 센싱판(111)은 하강하고, 수평 이동부(120)의 센싱판(121)은 차체 밑으로 수평 전진하면서, 그 수소센서(112,122)들이 수소 누출을 감지하게 된다.

제어부(132)는 수소센서(112,122)들의 출력신호를 통해 수소 누출 여부를 판단하게 되는데, 판단 결과를 디스플레이부(133)가 표시할 수 있도록 디스플레이부(133)로 신호를 출력하게 된다.

검사자는 디스플레이부(133)의 결과를 통하여 수소 누출 여부를 알 수 있게 된다.

이와 같이 이루어진 본 발명의 수소 누출 검사장치에 따르면, 수소충전소에서 연료전지 차량의 수소 연료 주입은 필수적인 사항이므로, 수소충전소의 수소 충전시마다 차량의 수소 누출을 간편히 검사할 수 있게 된다.

따라서, 운전자가 별도의 시간과 장소를 할애하지 않고도 수소 충전과 동시에 누출 검사를 실시할 수 있고, 수소 누출 검사를 짧은 시간 주기로 실시할 수 있게 되며, 결국 수소 누출 위험으로부터 보다 안전해지는 장점이 있게 된다.

그리고, 간단한 조작에 의해 자동으로 작동하는 검사장치의 이용으로 검사시간 단축 및 검사 신뢰성을 확보할 수 있는 장점도 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수소충전소의 연료전지 차량용 수소 누출 검사장치에 의하면, 차량이 수소 충전 위치에 파킹된 상태에서 수소 충전이 이루어지는 동안 상하 이동부 및 수평 이동부의 센싱판이 각각 차체 상측 및 하측에서 이동하면서 수소센서를 통해 차량으로부터 누출되는 수소를 감지하고, 제어부가 수소센서의 신호로부터 수소 누출 여부를 판단하여 수소가 차량으로부터 누출됨을 판단할 경우 디스플레이부를 통해 수소 누출상태를 표시하도록 구성됨으로써, 다음과 같은 효과가 있다.

1)수소충전소에서 연료전지 차량의 수소 연료 주입은 필수적인 사항이므로, 수소 충전시마다 차량의 수소 누출을 간편히 검사할 수 있게 된다.

2)운전자가 별도의 시간과 장소를 할애하지 않고도 수소 충전과 동시에 누출 검사를 실시할 수 있고, 수소 누출 검사를 짧은 시간 주기로 실시할 수 있게 되며, 결국 수소 누출 위험으로부터 보다 안전해지는 장점이 있게 된다.

3)간단한 조작에 의해 자동으로 작동하는 검사장치의 이용으로 검사시간 단축 및 검사 신뢰성을 확보할 수 있는 장점이 있게 된다.

Claims (5)

1. 차량 파킹 위치 상측에 설치되어 상하 위치 이동이 가능하면서 차량으로부터 상방 누출되는 수소를 감지하기 위한 복수개의 수소센서가 설치된 상하 이동부와;

   차량 하측에서 수평 위치 이동이 가능하면서 차량 하측으로 누출되는 수소를 감지하기 위한 복수개의 수소센서가 설치된 수평 이동부와;

   상기 상하 이동부와 수평 이동부의 조작 및 장치의 전체적인 조작을 위한 조작부와;

   상기 각 수소센서의 신호를 입력받아 수소 누출 여부를 판단하여 그 결과를 표시하기 위한 제어신호를 출력하고, 상기 조작부로부터 조작에 따른 신호를 입력받아 상기 상하 이동부 및 수평 이동부의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부와;

   상기 제어부의 제어신호에 의해 수소 누출 여부를 표시하도록 구동되는 디스플레이부;

   를 포함하는 수소충전소의 연료전지 차량용 수소 누출 검사장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 상하 이동부는 차량 전체를 위에서 덮을 수 있는 크기로 구비되어 하측으로 복수개의 수소센서가 설치되고 차량 상측에서 상하 이동하는 센싱판과, 상기 제어부의 제어신호에 의해 구동되면서 상기 센싱판을 승, 하강시키기 위한 구동 엑튜에이터로 구성된 것을 특징으로 하는 수소충전소의 연료전지용 수소 누출 검사장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 구동 엑튜에이터는 검사장치의 상부 지지체에 고정되어 피스톤 선단이 상기 센싱판에 연결된 유압 또는 공압 실린더 장치인 것을 특징으로 하는 수소충전소의 연료전지용 수소 누출 검사장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 수평 이동부는 상측으로 복수개의 수소센서가 설치되고 차량 밑으로 수평 이동하는 센싱판과, 상기 제어부의 제어신호에 의해 구동되면서 상기 센싱판을 수평 이동시키기 위한 구동 엑튜에이터로 구성된 것을 특징으로 하는 수소충전소의 연료전지용 수소 누출 검사장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 구동 엑튜에이터는 검사장치의 하부 지지체에 고정되어 피스톤 선단이 상기 센싱판에 연결된 유압 또는 공압 실린더 장치인 것을 특징으로 하는 수소충전소의 연료전지용 수소 누출 검사장치.

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