KR102188244B1 - 수소 압축 장비의 누유 검출 시스템 - Google Patents

수소 압축 장비의 누유 검출 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수소 충전을 위한 수소 압축 장비의 구성 중 인텐시파이어의 씰링부에서의 누유 현상을 용이하게 검출할 수 있도록 한 수소 압축 장비의 누유 검출 시스템에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 제1 및 제2인텐시파이어의 실린더 바디의 피스톤 왕복공간으로부터 제1가압공간 또는 제2가압공간으로 유압유가 새거나, 제1가압공간 또는 제2가압공간으로부터 피스톤 왕복공간으로 수소 가압용 액체가 새는 등의 누유 현상으로 인한 누유량을 검출하여, 누유량이 기준치 이상이면 씰링부재의 수명이 종료되어 교환이 필요한 것으로 판단할 수 있도록 함으로써, 씰링부재의 마모 내지 씰링부재로부터 미세 조각들이 탈락되기 전에 씰링부재를 교체할 수 있도록 한 수소 압축 장비의 누유 검출 시스템을 제공하고자 한 것이다.

Description

수소 압축 장비의 누유 검출 시스템{LEAKAGE DETECTING SYSTEM FOR HYDROGEN COMPRESSION EQUIPMENT}
본 발명은 수소 압축 장비의 누유 검출 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수소 충전을 위한 수소 압축 장비의 구성 중 인텐시파이어의 씰링부에서의 누유 현상을 용이하게 검출할 수 있도록 한 수소 압축 장비의 누유 검출 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지 차량에 탑재되는 연료전지 시스템은 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급시스템, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기중의 산소를 공급하는 공기공급 시스템, 연료전지 스택의 운전온도를 제어하는 열 및 물관리 시스템 등을 포함하여 구성되어 있다.
상기 연료공급시스템, 즉 수소 공급시스템은 수소충전을 위한 수소탱크와, 이 수소탱크의 입구측에 장착되어 충전압을 일정하게 조절하는 레귤레이터 등을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 연료전지 차량의 수소탱크에는 연료전지 스택에 수소 연료를 공급하기 위하여 소정의 고압(약, 700bar)으로 수소가 압축 저장되어야 한다.
이를 위해, 수소 충전소에는 수소탱크에 수소를 고압으로 압축하여 충전하기 위한 수소압축장비가 포함되어 있다.
첨부한 도 1은 수소압축장비를 도시한 회로 구성도로서, 도면부호 10은 수소충전소의 수소저장탱크를 지시하고, 도면부호 20은 연료전지 차량에 탑재되는 수소탱크를 지시한다.
상기 수소충전소의 수소저장탱크(10)에 저장된 수소를 소정의 고압(약, 700bar)으로 압축하여 연료전지 차량의 수소탱크(20)에 충전시켜야 한다.
이를 위해, 상기 수소충전소에는 수소저장탱크(10)에 저장된 수소를 압축시키기 위한 수소압축장비(100)가 설치된다.
상기 수소압축장비(100)는 충전소의 수소저장탱크(10)로부터 배출되는 수소를 고압으로 가압하기 위한 소정량의 수소 가압용 액체(예, Ionic 오일)가 저장된 제1 내지 제4 직립압축관(131,132,133,134)과, 상기 제1 및 제2직립압축관(131,132) 내의 수소 가압용 액체를 1차로 가압하기 위한 제1인텐시파이어(110)와, 상기 제3 및 제4직립압축관(133,134) 내의 수소 가압용 액체를 2차로 가압하기 위한 제2인텐시파이어(120)를 포함하여 구성된다.
상기 제1 및 제2인텐시파이어(110,120)는 중앙부에 피스톤 왕복공간(143)이 형성되고, 양측단부에 수소 가압용 가압액체가 충진되는 제1 및 제2가압공간(141,142)이 형성된 실린더 바디(140)와; 상기 실린더 바디(140)의 피스톤 왕복공간(141)에 왕복 가능하게 내설되는 피스톤(150)과; 상기 피스톤(150)의 일측면에 일체로 형성되어 제1가압공간(141)을 향하여 연장 배열되는 제1피스톤 로드(151)와; 상기 피스톤(150)의 타측면에 일체로 형성되어 제2가압공간(142)을 향하여 연장 배열되는 제2피스톤 로드(152); 를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 실린더 바디(140)의 피스톤 왕복공간(143) 중 피스톤(150)의 양쪽 공간에는 피스톤의 왕복 운동을 위한 유압유를 공급 또는 배출시키기 위한 유압유 순환라인(160)이 연결된다.
또한, 상기 실린더 바디(140)의 제1가압공간(141)은 상기 제1직립압축관(131) 또는 제3직립압축관(133)과 연통 가능하게 연결되어 수소 가압용 액체로 충진되고, 상기 실린더 바디(140)의 제2가압공간(142)은 상기 제2직립압축관(132) 또는 제4직립압축관(134)과 연통 가능하게 연결되어 수소 가압용 액체로 충진되는 상태가 된다.
특히, 상기 제1피스톤 로드(151)의 외경와 실린더 바디(140)의 내경 사이에는 수밀 유지를 위한 제1씰링부재(170)가 장착되고, 상기 제2피스톤 로드(152)의 외경와 실린더 바디(140)의 내경 사이에도 수밀 유지를 위한 제2씰링부재(180)가 장착된다.
이때, 상기 제1씰링부재(170)는 상기 실린더 바디(140)의 피스톤 왕복공간(143)에 공급되는 유압유가 제1가압공간(141)으로 새는 것을 밀봉하고, 상기 실린더 바디(140)의 제1가압공간(141)에 충진되는 수소 가압용 액체가 피스톤 왕복공간(143)으로 새는 것을 밀봉하여 차단하는 역할을 한다.
또한, 상기 제2씰링부재(180)는 상기 실린더 바디(140)의 피스톤 왕복공간(143)에 공급되는 유압유가 제2가압공간(142)으로 새는 것을 밀봉하고, 상기 실린더 바디(140)의 제2가압공간(142)에 충진되는 수소 가압용 액체가 피스톤 왕복공간(143)으로 새는 것을 밀봉하여 차단하는 역할을 한다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 수소압축장비의 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 수소충전소의 수소저장탱크(10)로부터의 저압(예, 5~200bar) 상태의 수소가 상기 제1 및 제2직립압축관(131,132) 내의 상부 공간으로 공급된다.
이어서, 상기 제1인텐시파이어(110)에 의한 수소 1차 가압이 이루어진다.
이를 위해, 상기 제1인텐시파이어(110)의 실린더 바디(140)의 피스톤 왕복공간(143) 중 피스톤(150)의 양쪽 공간으로 유압유가 교번으로 공급됨으로써, 피스톤(150)을 비롯하여 피스톤(150)의 양쪽에 형성된 제1 및 제2 피스톤 로드(151,152)이 좌우로 왕복 운동을 하게 된다.
따라서, 상기 제1인텐시파이어(110)의 제1피스톤 로드(151)의 왕복 운동에 의하여 제1가압공간(141)에 충진된 수소 가압용 액체가 제1직립압축관(131)으로 가압되며 흐르는 동시에 수소저장탱크(10)로부터 상기 제1직립압축관(131) 내의 상부 공간으로 공급된 수소를 1차 압축시키게 되고, 또한 상기 제2피스톤 로드(152)의 왕복 운동에 의하여 제2가압공간(142)에 충진된 수소 가압용 액체가 제2직립압축관(132)으로 가압되며 흐르는 동시에 수소저장탱크(10)로부터 상기 제2직립압축관(132) 내의 상부 공간으로 공급된 수소를 1차 압축시키게 된다.
이렇게 상기 제1직립압축관(131) 및 제2직립압축관(132) 내에서 1차로 압축된 수소는 2차 압축을 위하여 제3직립압축관(133)과 제4직립압축관(134)으로 흐르게 된다.
이어서, 상기 제2인텐시파이어(120)에 의한 수소 2차 가압이 이루어진다.
이를 위해, 상기 제2인텐시파이어(110)의 실린더 바디(140)의 피스톤 왕복공간(143) 중 피스톤(150)의 양쪽 공간으로 유압유가 교번으로 공급됨으로써, 피스톤(150)을 비롯하여 피스톤(150)의 양쪽에 형성된 제1 및 제2 피스톤 로드(151,152)이 좌우로 왕복 운동을 하게 된다.
따라서, 상기 제2인텐시파이어(120)의 제1피스톤 로드(151)의 왕복 운동에 의하여 제1가압공간(141)에 충진된 수소 가압용 액체가 제3직립압축관(133)으로 가압되며 흐르는 동시에 제3직립압축관(133) 내의 상부 공간으로 공급된 수소를 2차 압축시키게 되고, 또한 상기 제2피스톤 로드(152)의 왕복 운동에 의하여 제2가압공간(142)에 충진된 수소 가압용 액체가 제4직립압축관(134)으로 가압되며 흐르는 동시에 수소저장탱크(10)로부터 상기 제4직립압축관(134) 내의 상부 공간으로 공급된 수소를 2차 압축시키게 된다.
이렇게 상기 제3직립압축관(133) 및 제4직립압축관(134) 내에서 2차로 압축된 수소는 고압(예, 700bar) 상태가 되어 연료전지 차량의 수소탱크(20)에 충전된다.
그러나, 상기한 수소압축장비는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 상기 피스톤(150)을 비롯한 제1 및 제2피스톤 로드(151,152)의 반복적인 왕복 운동에 의하여 상기 제1씰링부재(170) 및 제1씰링부재(180)가 마모되어, 피스톤 왕복공간(143)으로부터 제1가압공간(141) 또는 제2가압공간(142)으로 유압유가 새거나, 제1가압공간(141) 또는 제2가압공간(142)으로부터 피스톤 왕복공간(143)으로 수소 가압용 액체가 새는 등의 누유 현상이 발생하는 문제점이 있다.
둘째, 상기 피스톤(150)을 비롯한 제1 및 제2피스톤 로드(151,152)의 반복적인 왕복 운동에 의하여 상기 제1씰링부재(170) 및 제1씰링부재(180)가 마모될 뿐만 아니라 제1씰링부재(170) 및 제1씰링부재(180)로부터 미세 조각들이 탈락되어 수소 가압용 액체에 섞이게 되고, 특히 수소 가압용 액체가 수소를 가압할 때 제1씰링부재(170) 및 제1씰링부재(180)로부터 미세 조각들이 고순도의 수소로 전이되는 문제점이 있다.
셋째, 제1씰링부재(170) 및 제1씰링부재(180)로부터 미세 조각들이 고순도의 수소로 전이되면, 연료전지 차량의 수소탱크에 충진되는 수소 내에 미세 조각들이 포함되어, 수소가 순환하는 부품(연료전지 차량에 탑재된 연료전지 스택, 수소 공급계 등)에 악영향을 미치게 되어 고장을 유발하게 되는 문제점이 있다.
넷째, 제1씰링부재(170) 및 제2씰링부재(180) 등의 마모로 인한 누유 현상의 발생 여부를 판단하는 방법이 전무하여 누유 현상이 지속될 수 밖에 없고, 결국 제1씰링부재(170) 및 제1씰링부재(180)에서 탈락된 미세 조각들이 계속해서 압축 대상의 수소에 함유되어 수소탱크에 충전되는 현상이 반복될 수 밖에 없는 문제점이 있다.
등록번호 제10-1668672호(2016.10.18)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 제1 및 제2인텐시파이어의 실린더 바디의 피스톤 왕복공간으로부터 제1가압공간 또는 제2가압공간으로 유압유가 새거나, 제1가압공간 또는 제2가압공간으로부터 피스톤 왕복공간으로 수소 가압용 액체가 새는 등의 누유 현상으로 인한 누유량을 검출하여, 누유량이 기준치 이상이면 씰링부재의 수명이 종료되어 교환이 필요한 것으로 판단할 수 있도록 함으로써, 씰링부재의 마모 내지 씰링부재로부터 미세 조각들이 탈락되기 전에 씰링부재를 교체할 수 있도록 한 수소 압축 장비의 누유 검출 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 수소를 고압으로 가압하기 위한 소정량의 수소 가압용 액체가 저장된 제1 내지 제4 직립압축관; 상기 제1 및 제2직립압축관 내의 수소 가압용 액체를 1차로 가압하기 위한 제1인텐시파이어; 상기 제3 및 제4직립압축관 내의 수소 가압용 액체를 2차로 가압하기 위한 제2인텐시파이어; 를 포함하고,
상기 제1 및 제2인텐시파이어는: 중앙부에 유압유가 충진되는 피스톤 왕복공간이 형성되고, 양측단부에는 각각 제1직립압축관 또는 제3직립압축관과 연통 가능하게 연결되며 수소 가압용 가압액체가 충진되는 제1가압공간과, 제2직립압축관 또는 제4직립압축관과 연통 가능하게 연결되며 수소 가압용 가압액체가 충진되는 제2가압공간이 형성된 실린더 바디와; 상기 실린더 바디의 피스톤 왕복공간에 왕복 가능하게 내설되는 피스톤과; 상기 피스톤의 일측면에 일체로 형성되어 제1가압공간을 향하여 연장 배열되는 제1피스톤 로드와; 상기 피스톤의 타측면에 일체로 형성되어 제2가압공간을 향하여 연장 배열되는 제2피스톤 로드와; 상기 제1피스톤 로드의 외경와 실린더 바디의 내경 사이에는 수밀 유지를 위한 제1씰링부재와; 상기 제2피스톤 로드의 외경와 실린더 바디의 내경 사이에도 수밀 유지를 위한 제2씰링부재; 를 포함하여 구성되되,
상기 제1씰링부재로부터 실린더 바디의 외경부로 제1 및 제2누유검출경로가 형성됨과 함께 상기 제2씰링부재로부터 실린더 바디의 외경부로 제3 및 제4누유검출경로가 형성되고, 상기 제1 및 제2누유검출경로를 비롯하여 제3 및 제4누유검출경로의 출구 위치에는 누유량을 검출하여 제어기에 전송하는 누유량 검출센서가 장착되어, 상기 제어기에서 상기 누유량 검출센서에서 검출되는 누유량이 기준치 이상이면 상기 제1씰링부재 및 제2씰링부재가 교체가 요구되는 마모 상태로 판정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 수소 압축 장비의 누유 검출 시스템을 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1씰링부재 및 제2씰링부재는 그 교체의 용이성을 위하여, 실린더 바디의 내경과 제1피스톤 로드 또는 제2피스톤 로드의 외경 사이에 삽입되는 원통형 부시와; 원통형 부시의 외경에 장착되어 실린더 바디의 내경면에 밀착되는 복수의 오링과; 원통형 부시의 내경에 장착되어 제1피스톤 로드 또는 제2피스톤 로드의 외경면에 밀착되는 복수의 피스톤 씰 및 슬라이드 링; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 누유량 검출센서의 누유량이 배출되는 출구는 바이패스 라인을 매개로 저장탱크에 연결되어, 상기 누유량 검출센서를 통과한 누유량이 바이패스 라인을 통해 저장탱크로 저장되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 제1 및 제2인텐시파이어의 씰링부재로부터 실린더 바디의 외경부로 연장되는 누유검출경로에 누유량 검출센서를 장착함으로써, 피스톤을 비롯한 제1 및 제2피스톤 로드의 반복적인 왕복 운동에 의하여 제1씰링부재 및 제1씰링부재가 마모되어 피스톤 왕복공간으로부터 제1가압공간 또는 제2가압공간으로 유압유가 새거나, 제1가압공간 또는 제2가압공간으로부터 피스톤 왕복공간으로 수소 가압용 액체가 새는 등의 누유 현상을 용이하게 검출할 수 있다.
둘째, 제어기에서 누유량 검출센서에서 검출되는 누유량이 기준치 이상이면 제1씰링부재 및 제2씰링부재가 교체가 요구되는 마모 상태로 판정하도록 함으로써, 제1 및 제2씰링부재의 교체 시점을 정확하게 파악하여 새로운 씰링부재로의 교체를 유도할 수 있다.
셋째, 제1 및 제2씰링부재의 교체 시점을 정확하게 파악하여 새로운 씰링부재로의 교체를 유도할 수 있으므로, 기존에 각 씰링부재로부터 마모로 인한 미세 조각들이 탈락되어 고순도의 수소로 전이되는 현상을 방지할 수 있고, 결국 연료전지 차량의 수소탱크에 충진되는 수소를 고순도 상태로 유지시켜 충전시킬 수 있다.
도 1은 수소압축장비를 도시한 회로 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 수소 압축 장비의 누유 검출 시스템이 적용되는 제1인텐시파이어를 부분 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 수소 압축 장비의 누유 검출 시스템이 적용된 제2인텐시파이어를 도시한 부분 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1을 참조로 전술한 바와 같이, 상기 수소압축장비(100)는 충전소의 수소저장탱크(10)로부터 배출되는 수소를 고압으로 가압하기 위한 소정량의 수소 가압용 액체(예, Ionic 오일)가 저장된 제1 내지 제4 직립압축관(131,132,133,134)과, 상기 제1 및 제2직립압축관(131,132) 내의 수소 가압용 액체를 1차로 가압하기 위한 제1인텐시파이어(110)와, 상기 제3 및 제4직립압축관(133,134) 내의 수소 가압용 액체를 2차로 가압하기 위한 제2인텐시파이어(120)를 포함하여 구성된다.
도 2에 도시된 제1인텐시파이어(110)와, 도 3에 도시된 제2인텐시파이어(120)는 실린더 바디의 크기만 다를 뿐 그 구성은 동일하게 구성된다.
이에, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1 및 제2인텐시파이어(110,120)는 서로 동일한 구성으로서, 중앙부에 피스톤 왕복공간(143)이 형성되고, 양측단부에 수소 가압용 가압액체가 충진되는 제1 및 제2가압공간(141,142)이 형성된 실린더 바디(140)와; 상기 실린더 바디(140)의 피스톤 왕복공간(141)에 왕복 가능하게 내설되는 피스톤(150)과; 상기 피스톤(150)의 일측면에 일체로 형성되어 제1가압공간(141)을 향하여 연장 배열되는 제1피스톤 로드(151)와; 상기 피스톤(150)의 타측면에 일체로 형성되어 제2가압공간(142)을 향하여 연장 배열되는 제2피스톤 로드(152); 를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 실린더 바디(140)의 피스톤 왕복공간(143) 중 피스톤(150)의 양쪽 공간에는 피스톤의 왕복 운동을 위한 유압유를 공급 또는 배출시키기 위한 유압유 순환라인(160)이 연결된다.
또한, 상기 실린더 바디(140)의 제1가압공간(141)은 상기 제1직립압축관(131) 또는 제3직립압축관(133)과 연통 가능하게 연결되어 수소 가압용 액체로 충진되고, 상기 실린더 바디(140)의 제2가압공간(142)은 상기 제2직립압축관(132) 또는 제4직립압축관(134)과 연통 가능하게 연결되어 수소 가압용 액체로 충진되는 상태가 된다.
특히, 상기 제1피스톤 로드(151)의 외경와 실린더 바디(140)의 내경 사이에는 수밀 유지를 위한 제1씰링부재(170)가 장착되고, 상기 제2피스톤 로드(152)의 외경와 실린더 바디(140)의 내경 사이에도 수밀 유지를 위한 제2씰링부재(180)가 장착된다.
본 발명에 따르면, 상기 제1씰링부재(170) 및 제2씰링부재(180)는 교체의 용이성을 위하여 상기 실린더 바디(140)의 내경과 제1피스톤 로드(151) 또는 제2피스톤 로드(152)의 외경 사이에 삽입되는 원통형 부시(190)와, 원통형 부시(190)의 외경에 장착되어 실린더 바디(140)의 내경면에 밀착되는 복수의 오링(191)과, 원통형 부시(190)의 내경에 장착되어 제1피스톤 로드(151) 또는 제2피스톤 로드(152)의 외경면에 밀착되는 복수의 피스톤 씰(192) 및 슬라이드 링(193)로 구성된다.
이에, 상기 제1씰링부재(170) 및 제2씰링부재(180)를 교체할 때, 상기 원통형 부시(190)에 오링(191), 피스톤 씰(192), 슬라이드 링(193) 등이 체결된 상태이므로, 원통형 부시(190) 만을 탈거시켜 새로운 것으로 손쉽게 교체할 수 있다.
특히, 상기 제1인텐시파이어(110)와 제2인텐시파이어(120)에 있어서, 상기 제1씰링부재(170)로부터 실린더 바디(140)의 외경부로 제1 및 제2누유검출경로(201,202)가 연장 형성되고, 또한 상기 제2씰링부재(180)로부터 실린더 바디(140)의 외경부로 제3 및 제4누유검출경로(203,204)가 연장 형성된다.
또한, 상기 제1 및 제2누유검출경로(201,202)를 비롯하여 제3 및 제4누유검출경로(203,204)의 출구 위치에는 누유량을 검출하여 제어기(300)에 전송하는 누유량 검출센서(200)가 장착된다.
이때, 상기 피스톤(150)을 비롯한 제1 및 제2피스톤 로드(151,152)의 반복적인 왕복 운동에 의하여 상기 제1씰링부재(170) 및 제1씰링부재(180)가 마모되어, 피스톤 왕복공간(143)으로부터 제1가압공간(141) 또는 제2가압공간(142)으로 유압유가 새거나, 제1가압공간(141) 또는 제2가압공간(142)으로부터 피스톤 왕복공간(143)으로 수소 가압용 액체가 새는 등의 누유 현상이 발생할 수 있다.
이에, 상기 제1 및 제2누유검출경로(201,202)를 비롯하여 제3 및 제4누유검출경로(203,204)의 출구 위치에 장착된 누유량 검출센서(200)에서 누유량을 감지하고, 그 감지 신호를 제어기(300)에 전송하게 된다.
연이어, 상기 제어기(300)에서 상기 누유량 검출센서(200)에서 검출되는 누유량이 기준치 이상이면 상기 제1씰링부재(170) 및 제2씰링부재(180)가 교체가 요구되는 마모 상태로 판정하고, 그 판정결과(교체 권고)를 작업자가 볼 수 있도록 디스플레이(302)에 표시하게 된다.
따라서, 작업자가 제1 및 제2인텐시파이어(110,120)로부터 제1 및 제2씰링부재(170,180)를 탈거하여 새로운 것으로 교체하되, 상기와 같이 오링(191), 피스톤 씰(192), 슬라이드 링(193) 등이 체결된 원통형 부시(190) 만을 탈거시켜 새로운 것으로 손쉽게 교체할 수 있다.
한편, 상기 누유량 검출센서(200)의 누유량이 배출되는 출구는 바이패스 라인(205)을 매개로 저장탱크(206)에 연결되어, 상기 누유량 검출센서(200)를 통과한 누유량이 바이패스 라인(205)을 통해 저장탱크(206)로 복귀 저장될 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 상기 제1 및 제2인텐시파이어에 포함된 제1 및 제2씰링부재의 교체 시점을 정확하게 파악하여 새로운 씰링부재로의 교체를 유도할 수 있고, 그에 따라 기존에 각 씰링부재로부터 마모로 인한 미세 조각들이 탈락되어 고순도의 수소로 전이되는 현상을 방지할 수 있으며, 결국 연료전지 차량의 수소탱크에 충진되는 수소를 고순도 상태로 유지시켜 충전시킬 수 있다.
한편, 누유량 검출센서(200)의 외부면에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 오염방지도포층이 도포될 수 있다.
상기 오염 방지 도포용 조성물은 메르캅토벤조씨아졸 및 아미도알킬 베타인이 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 메르캅토벤조씨아졸과 아미도알킬 베타인의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다.
상기 메르캅토벤조씨아졸과 아미도알킬 베타인은 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 누유량 검출센서(200)의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.
상기 메르캅토벤조씨아졸 및 아미도알킬 베타인은 전제 조성물 수용액중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 누유량 검출센서(200)의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.
한편, 본 오염 방지 도포용 조성물을 누유량 검출센서(200) 상에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 누유량 검출센서(200) 상의 최종 도포막 두께는 550 ~ 2000Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1100 ~ 1900Å이다. 상기 도포막의 두께가 550 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2000 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 메르캅토벤조씨아졸 0.1 몰 및 아미도알킬 베타인 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
또한, 피스톤(150)의 둘레에는 피스톤링(미도시)이 결합되는 바, 피스톤링은 고무 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 피스톤링의 원료 함량비는 고무 60중량%, 카아본블랙 33~36중량%, 산화방지제 2~5중량%, 촉진제인 유황 1~3중량%를 혼합한다.
카아본블랙은 내마모성을 증대시키는 것이므로 이를 첨가하되, 함유량이 33중량% 미만이면, 탄성과 내마모성이 줄어들며, 36중량%가 초과 되면 주 성분인 고무의 함량이 상대적으로 적게 되어 탄성력이 떨어질 우려가 있으므로, 33~36중량%를 혼합한다.
산화방지제는 3C (N-PHENYL-N'-ISOPROPYL- P-PHENYLENEDIAMINE) 또는 RD(POLYMERIZED 2,2,4-TRIMETHYL-1,2- DIHYDROQUINOLINE)을 선택하여 2~5중량%를 첨가하는 것으로, 2중량% 미만이면, 제품이 산화가 되기 쉽고, 너무 많이 첨가하여 5중량%를 초과하면, 주 성분인 고무의 함량이 상대적으로 적게 되어 탄성력이 떨어질 우려가 있으므로, 또한 산화방지제의 가격이 비싸기 때문에 2~5중량%가 적정하다.
촉진제인 유황은 1~3중량%를 혼합한다. 1 중량% 미만은 성형시 가열공정에서 가황작용 효과가 미미하므로, 1 중량% 이상을 첨가한다. 3중량%를 초과하면, 주 성분인 고무의 함량이 상대적으로 적게 되어 탄성력이 떨어질 우려가 있으므로, 1 ~ 3중량%가 적정하다.
따라서 본 발명은 여러 방향에 탄성을 갖는 합성고무로 보강되므로 피스톤링의 탄성, 인성 및 강성이 증대되므로 내구성이 향상되며, 이에 따라 피스톤링의 수명이 증대된다.
10 : 수소저장탱크 20 : 수소탱크
100 : 수소압축장비 110 : 제1인텐시파이어
120 : 제2인텐시파이어 131 : 제1직립압축관
132 : 제2직립압축관 133 : 제3직립압축관
134 : 제4직립압축관 140 : 실린더 바디
141 : 제1가압공간 142 : 제2가압공간
143 : 피스톤 왕복공간 150 : 피스톤
151 : 제1피스톤 로드 152 : 제2피스톤 로드
160 : 유압유 순환라인 170 : 제1씰링부재
180 : 제2씰링부재 190 : 원통형 부시
191 : 오링 192 : 피스톤 씰
193 : 슬라이드 링 200 : 누유량 검출센서
201 : 제1누유검출경로 202 : 제2누유검출경로
203 : 제3누유검출경로 204 : 제4누유검출경로
205 : 바이패스 라인 206 : 저장탱크
300 : 제어기 302 : 디스플레이

Claims (3)

  1. 수소를 고압으로 가압하기 위한 소정량의 수소 가압용 액체가 저장된 제1 내지 제4 직립압축관(131,132,133,134); 상기 제1 및 제2직립압축관(131,132) 내의 수소 가압용 액체를 1차로 가압하기 위한 제1인텐시파이어(110); 상기 제3 및 제4직립압축관(133,134) 내의 수소 가압용 액체를 2차로 가압하기 위한 제2인텐시파이어(120); 를 포함하고,
    상기 제1 및 제2인텐시파이어(110,120)는:
    중앙부에 유압유가 충진되는 피스톤 왕복공간(143)이 형성되고, 양측단부에는 각각 제1직립압축관(131) 또는 제3직립압축관(133)과 연통 가능하게 연결되며 수소 가압용 가압액체가 충진되는 제1가압공간(141)과, 제2직립압축관(132) 또는 제4직립압축관(134)과 연통 가능하게 연결되며 수소 가압용 가압액체가 충진되는 제2가압공간(142)이 형성된 실린더 바디(140)와;
    상기 실린더 바디(140)의 피스톤 왕복공간(141)에 왕복 가능하게 내설되는 피스톤(150)과;
    상기 피스톤(150)의 일측면에 일체로 형성되어 제1가압공간(141)을 향하여 연장 배열되는 제1피스톤 로드(151)와;
    상기 피스톤(150)의 타측면에 일체로 형성되어 제2가압공간(142)을 향하여 연장 배열되는 제2피스톤 로드(152)와;
    상기 제1피스톤 로드(151)의 외경와 실린더 바디(140)의 내경 사이에는 수밀 유지를 위한 제1씰링부재(170)와;
    상기 제2피스톤 로드(152)의 외경와 실린더 바디(140)의 내경 사이에도 수밀 유지를 위한 제2씰링부재(180);
    를 포함하여 구성되되,
    상기 제1씰링부재(170)로부터 실린더 바디(140)의 외경부로 제1 및 제2누유검출경로(201,202)가 연장 형성됨과 함께 상기 제2씰링부재(180)로부터 실린더 바디(140)의 외경부로 제3 및 제4누유검출경로(203,204)가 연장 형성되고,
    상기 제1 및 제2누유검출경로(201,202)를 비롯하여 제3 및 제4누유검출경로(203,204)의 출구 위치에는 누유량을 검출하여 제어기(300)에 전송하는 누유량 검출센서(200)가 장착되어,
    상기 제어기(300)에서 상기 누유량 검출센서(200)에서 검출되는 누유량이 기준치 이상이면 상기 제1씰링부재(170) 및 제2씰링부재(180)가 교체가 요구되는 마모 상태로 판정할 수 있도록 하며;
    누유량 검출센서(200)의 외부면에는 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 오염방지도포층이 도포되되, 상기 오염 방지 도포용 조성물은 메르캅토벤조씨아졸 및 아미도알킬 베타인이 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고;
    피스톤(150)의 둘레에는 고무재의 피스톤링이 결합되며, 상기 피스톤링의 원료 함량비는 고무 60중량%, 카아본블랙 33~36중량%, 산화방지제 2~5중량%, 촉진제인 유황 1~3중량%를 혼합하여서 이루어지는 것을 특징으로 하는 수소 압축 장비의 누유 검출 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1씰링부재(170) 및 제2씰링부재(180)는:
    실린더 바디(140)의 내경과 제1피스톤 로드(151) 또는 제2피스톤 로드(152)의 외경 사이에 삽입되는 원통형 부시(190)와;
    원통형 부시(190)의 외경에 장착되어 실린더 바디(140)의 내경면에 밀착되는 복수의 오링(191)과;
    원통형 부시(190)의 내경에 장착되어 제1피스톤 로드(151) 또는 제2피스톤 로드(152)의 외경면에 밀착되는 복수의 피스톤 씰(192) 및 슬라이드 링(193);
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 수소 압축 장비의 누유 검출 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 누유량 검출센서(200)에서 검출된 누유 유압유가 배출되는 출구는 바이패스 라인(205)을 매개로 저장탱크(206)에 연결되어, 상기 누유량 검출센서(200)를 통과한 누유된 유압유가 바이패스 라인(205)을 통해 저장탱크(206)로 저장되도록 한 것을 특징으로 하는 수소 압축 장비의 누유 검출 시스템.
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