KR102209977B1 - 질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치 - Google Patents

질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수소가스 충전노즐의 충전구 외주연에 창작되어 외부에서 공급되는 질소를 충전구의 외주연에 유동시켜 대기 중의 수분이 충전구에 달라붙지 못하게 함으로써, 수소가스 충전시 충전노즐에 결빙 현상이 발생하는 것을 방지하고, 그로 인해 차량에 충전노즐의 탈부착이 수월하여 충전시간이 저감되기에 효율성 및 안정성이 높아지는 특징이 있다.

Description

질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치{Ice protection device of hydrogen dispenser nozzle usign nitogen}
본 발명은 질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수소가스 충전노즐의 충전구 외주연에 창작되어 외부에서 공급되는 질소를 충전구의 외주연에 유동시켜 대기 중의 수분이 충전구에 달라붙지 못하게 함으로써, 수소가스 충전시 충전노즐에 결빙 현상이 발생하는 것을 방지하고, 그로 인해 차량에 충전노즐의 탈부착이 수월하여 충전시간이 저감되기에 효율성 및 안정성이 높아지는 질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치에 관한 것이다.
일반적으로 고압 상태의 수소 가스를 피충전 탱크(자동차 등의 차량에 탑재한 연료탱크)에 공급해 충전하도록 한 수소 가스 충전 장치는 알려져 있다.
이런 종류의 종래 기술에 의한 수소 가스 충전 장치는 예냉기 등의 냉각 장치를 이용하여 수소 가스를 냉각시키고 영하의 온도(예를 들면-40℃등 )로 냉각된 수소 가스를 피충전 탱크에 충전 노즐(커플링)을 이용하여 충전하는 구성으로 하고 있다.
즉, 수소 충전시 자동차 수소탱크(피충전 탱크)의 온도가 올라가는 수소의 특성을 고려하여 SAE J2601에서는 충전온도를 -33 ~ -40℃까지 낮춰 충전하도록 명시하고 있다.
그러나 금속 재료로 이루어진 충전 노즐이나 피충전 탱크의 충전구의 표면에는 영하로 냉각된 수소 가스의 흐름에 의해 결로가 발생하는 일이 있다. 이 결로에 의해 발생한 물방울이 충전 노즐과 충전구의 결합부에 잔류한 경우, 이대로의 상태에서 다음 이루어진 충전 작업을 했을 때 양자의 결합부 내에서 결빙이 발생해, 충전 노즐을 충전구에서 분리할 수 없게 되는 현상이 발생한다.
즉, 수소 충전시 대기 중의 수분이 노즐 및 충전 레버에 응결되어 얼어 붙는 결빙 현상이 발생하여 충전 노즐이 분리되지 않아 녹이는 시간이 10분에서 최대 30분이 걸리고 있어 수소 차량 구매자들의 불만이 높아 사회적 문제가 되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1907886호
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,
수소가스 충전노즐의 충전구 외주연에 창작되어 외부에서 공급되는 질소를 충전구의 외주연에 유동시켜 대기 중의 수분이 충전구에 달라붙지 못하게 함으로써, 수소가스 충전시 충전노즐에 결빙 현상이 발생하는 것을 방지하고, 그로 인해 차량에 충전노즐의 탈부착이 수월하여 충전시간이 저감되기에 효율성 및 안정성이 높아지는 질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 수소가스 충전노즐의 충전구 외주연을 감싸도록 내부에 연결구가 형성되고, 상기 충전구의 외주연과 연결구 사이에 질소가 유동되어 수소가스 충전노즐에 발생할 결빙을 방지하는 노즐 커버부와;
상기 노즐 커버부의 외부면에 형성되어 외부의 질소발생장치와 연결되고, 상기 질소발생장치의 질소를 노즐 커버부의 연결구에 공급되는 것을 개폐하는 원터치 피팅부와;
상기 노즐 커버부의 전면에 힌지부에 의해 결합되어 연결구를 개폐하는 커버 캡부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 노즐 커버부는, 상기 수소가스 충전노즐의 충전구 외주연 상측을 감싸도록 형성되고, 상기 원터치 피팅부가 관통 연결되도록 관통홀이 형성되는 상부 커버와;
상기 상부 커버의 하측에 연결되되, 상기 수소가스 충전노즐의 충전구 외주연 하측을 감싸도록 형성되는 하부 커버;를 포함하여 구성되고,
상기 상부 커버와 하부 커버가 상호 연결되면 중앙부에 연결구가 형성되는 것을 특징으로 하는 질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 연결구의 내주연에는 충전구의 외주연과 연결구 사이에 질소가 유동되도록 유동홈이 형성되고, 상기 유동홈은 격자형태로 형성되어 충전구의 외주연 전체에 고루 질소가 전달되는 것을 특징으로 하는 질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 하부 커버의 내측에는 유동홈과 연동되어 질소를 외부로 유동시키는 유동홀이 형성되고, 상기 유동홀은 연결구의 내주연에 형성된 유동홈에서부터 하부 커버의 후면까지 연동되어 유동홈을 통해 유동되는 질소를 하부 커버의 후면으로 배출시켜 수소가스 충전노즐의 일측에 발생할 결빙을 방지하는 것을 특징으로 하는 질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 커버 캡부는 상부 커버의 전면 상측부에 힌지부에 의해 연결되어 상부 커버의 상부면까지 회동되고, 상기 하부 커버의 전면과 접촉되는 커버 캡부에는 마그네트가 내설되며, 상기 마그네트가 내설된 커버 캡부와 접촉되는 하부 커버의 전면 측에는 마그네트가 자성에 의해 부착되도록 지그가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치에 관한 것이다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치는 수소가스 충전노즐의 충전구 외주연에 창작되어 외부에서 공급되는 질소를 충전구의 외주연에 유동시켜 대기 중의 수분이 충전구에 달라붙지 못하게 함으로써, 수소가스 충전시 충전노즐에 결빙 현상이 발생하는 것을 방지하고, 그로 인해 차량에 충전노즐의 탈부착이 수월하여 충전시간이 저감되기에 효율성 및 안정성이 높아지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치를 나타낸 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치를 나타낸 정면도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치를 나타낸 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치를 나타낸 단면도이고,
도 5는 도 4의 확대 단면도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 커버부를 나타낸 사시도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 커버부를 나타낸 단면도이다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
따라서, 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 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치를 나타낸 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치를 나타낸 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치를 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4의 확대 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 커버부를 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 커버부를 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 질소를 이용한 수소가스 충전노즐(1)의 결빙 방지장치는 노즐 커버부(10)와, 원터치 피팅부(20)와, 커버 캡부(30)로 구성된다.
상기 노즐 커버부(10)는 도 1 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 수소가스 충전노즐(1)의 충전구(2) 외주연을 감싸도록 내부에 연결구(13)가 형성되는데, 상기 연결구(13)는 상부 커버(11)와 하부 커버(12)가 하나로 연결됐을 때, 형성되고, 상기 노즐 커버부(10)의 연결구(13)와 충전구(2)의 외주연 사이에 질소를 유동시켜 수소가스 충전노즐(1)의 충전구(2) 외주연에 결빙이 발생하는 것을 방지한다. 이때, 상기 노즐 커버부(10)는 원통형 형태로 형성되어 내부 중앙부에 연결구(13)가 형성되고, 상기 연결구(13)는 노즐 커버부(10)의 양끝단면을 관통하여 형성된다.
상기 연결구(13)의 내주연에는 도 5 내지 도 7에서처럼, 충전구(2)의 외주연과 연결구(13) 사이에 질소가 유동되도록 유동홈(14)이 형성되고, 상기 유동홈(14)은 격자형태로 형성되어 충전구(2)의 외주연 전체에 고루 질소가 전달된다. 여기서, 상기 연결구(13)의 내주연 중 노즐 커버부(10)의 후면 측 내주연에는 노즐 커버부(10)가 충전구(2)의 외주연에 결착시, 전면을 통해 이탈되지 않도록 걸림턱부(19)가 수직으로 돌출 형성된다.
상기 노즐 커버부(10)는 상부 커버(11)와 하부 커버(12)로 구성되는데, 도 6에서처럼, 상기 상부 커버(11)는 반호 형태로 형성되어 수소가스 충전노즐(1)의 충전구(2) 외주연 상측을 감싸도록 형성되고, 상기 상부 커버(11)의 외부면에는 원터치 피팅부(20)가 관통 연결되도록 관통홀(15)이 형성된다.
여기서, 상기 상부 커버(11)의 외부면에는 하부 커버(12)와 연결시 고정시킬 볼트 등의 고정부재가 관통되어 하부 커버(12)의 일측에 결합되도록 결합홀(16)이 형성되고, 상기 결합홀(16)은 상부 커버(11)의 길이방향으로 다수개가 한 줄로 상호 이격되어 형성된다.
또한, 상기 하부 커버(12)는 반호 형태로 형성되어 상부 커버(11)의 하측에 연결됨으로써, 노즐 커버부(10)가 원통형으로 형성되는 동시에 연결구(13)가 형성되고, 상기 하부 커버(12)는 수소가스 충전노즐(1)의 충전구(2) 외주연 하측을 감싸도록 형성된다.
그리고, 상기 하부 커버(12)의 내측 즉, 하부 커버(12)의 벽체 안쪽에는 유동홈(14)과 연결 통과되어 질소를 외부로 유동시키는 유동홀(17)이 형성되고, 상기 유동홀(17)은 연결구(13)의 내주연에 형성된 유동홈(14)에서부터 하부 커버(12)의 후면까지 연결 통과되어 유동홈(14)을 통해 유동되는 질소를 하부 커버(12)의 후면으로 배출시켜 수소가스 충전노즐(1)의 일측에 발생할 결빙을 방지한다. 이때, 상기 유동홀(17)은 하부 커버(12)의 후면에 연결 통과 형성됨으로써, 유동홀(17)을 통해 배출되는 질소가 수소가스 충전노즐(1)의 손잡이부(3) 측에 전달되어 일반적으로 손잡이부(3)까지 발생하는 결빙을 방지한다.
상기 원터치 피팅부(20)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 노즐 커버부(10) 중 상부 커버(11)의 관통홀(15)에 결합되어 외부의 질소발생장치(미도시)와 연결되고, 상기 원터치 피팅부(20)는 질소발생장치의 질소를 노즐 커버부(10)의 연결구(13)에 공급되는 것을 개폐한다.
여기서, 상기 원터치 피팅부(20)는 수평측이 질소발생장치의 연결부재와 연결되고, 수직측이 상부 커버(11)의 관통홀(15)에 연결되어 질소발생장치의 질소가 원터치 피팅부(20) 내의 이송홀(미도시)을 통해 이송되어 노즐 커버부(10)의 연결구(13)에 공급된다.
그리고, 상기 원터치 피팅부(20)의 일측에는 내부의 이송홀을 원터치에 의해 개폐하는 밸브부(21)가 더 형성되고, 상기 밸브부(21)는 원터치에 이송홀 내를 개방/차단함으로써, 수소가스 충전노즐(1)이 차량의 주입구에 결합되기 전에는 이송홀를 차단한 상태에서 상호 결합하고, 상기 수소가스 충전노즐(1)이 차량의 주입구에 결합 후에는 밸브부(21)를 조작하여 이송홀을 개방하여 질소발생장치의 질소를 노즐 커버부(10)의 연결구(13)에 공급한다.
상기 커버 캡부(30)는 도 1 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 노즐 커버부(10)의 형태에 맞춰 원판형으로 형성되고, 상기 노즐 커버부(10)의 전면에 힌지부(40)에 의해 결합되어 연결구(13) 전면을 개폐하는 것으로, 즉, 상기 커버 캡부(30)는 상부 커버(11)와 하부 커버(12)의 전면측을 개폐하도록 접촉된다.
여기서, 상기 커버 캡부(30)는 상부 커버(11)의 전면 상측부에 힌지부(40)에 의해 연결되어 상부 커버(11)의 상부면까지 회동된다. 즉, 상기 커버 캡부(30)는 힌지부(40)에 의해 270도까지 회동됨으로써, 수소가스 충전노즐(1)이 차량의 주입구에 결합시 간섭되지 않는다.
그리고, 상기 하부 커버(12)의 전면과 접촉되는 커버 캡부(30)에는 마그네트(31)가 내설되는데, 즉, 상기 커버 캡부(30)의 하측부에 마그네트(31)가 내설되며, 상기 마그네트(31)가 내설된 커버 캡부(30)와 접촉되는 하부 커버(12)의 전면 측에는 마그네트가 자성에 의해 부착되도록 지그(18)가 더 설치된다. 이때, 상기 지그(18)는 볼트 등의 연결부재에 의해 하부 커버(12)에 설치되며, 상기 지그(18)는 마그네트(31)의 자성에 의해 부착되는 금속 재질로 형성된다.
이처럼, 상기 마그네트(31)가 커버 캡부(30)에 내설됨으로써, 수소차량과 수소가스 충전노즐(1)의 적외선 통신을 방해하지 않는다. 즉, 상기 커버 캡부(30)는 수소가스 충전하기 전에 개방되어 상부 커버(11)의 상측부에 위치하기에 수소가스 충전시, 수소차량과 충전소가 적외선 통신을 통해 충전 진행상황을 실시간으로 전달받는데, 이때, 적외선 통신을 마그네트(31)가 방해할 수 있지만 본 발명에서는 상부 커버(11)의 상측부로 개방되는 커버 캡부(30)에 내설되기에 적외선 통신을 방해하지 않아 안전하다.
1 : 수소가스 충전노즐 2 : 충전구
3 : 손잡이부
10 : 노즐 커버부 11 : 상부 커버
12 : 하부 커버 13 : 연결구
14 : 유동홈 15 : 관통홀
16 : 결합홀 17 : 유동홀
18 : 지그 19 : 걸림턱부
20 : 원터치 피팅부 21 : 밸브부
30 : 커버 캡부 31 : 마그네트
40 : 힌지부

Claims (5)

  1. 수소가스 충전노즐(1)의 충전구(2) 외주연을 감싸도록 내부에 연결구(13)가 형성되고, 상기 충전구(2)의 외주연과 연결구(13) 사이에 질소가 유동되어 수소가스 충전노즐(1)에 발생하는 결빙을 방지하는 노즐 커버부(10)와;
    상기 노즐 커버부(10)의 외부면에 형성되어 외부의 질소발생장치와 연결되고, 상기 질소발생장치의 질소를 노즐 커버부(10)의 연결구(13)에 공급되는 것을 개폐하는 원터치 피팅부(20)와;
    상기 노즐 커버부(10)의 전면에 형성된 힌지부(40)에 의해 결합되어 연결구(13)를 개폐하는 커버 캡부(30);를 포함하여 구성되고,
    상기 노즐 커버부(10)는, 상기 수소가스 충전노즐(1)의 충전구(2) 외주연 상측을 감싸도록 형성되고, 상기 원터치 피팅부(20)가 관통 연결되도록 관통홀(15)이 형성되는 상부 커버(11)와;
    상기 상부 커버(11)의 하측에 연결되되, 상기 수소가스 충전노즐(1)의 충전구(2) 외주연 하측을 감싸도록 형성되는 하부 커버(12);를 포함하여 구성되고,
    상기 상부 커버(11)와 하부 커버(12)가 상호 연결되면 중앙부에 연결구(13)가 형성되고, 상기 연결구(13)의 내주연에는 충전구(2)의 외주연과 연결구(13) 사이에 질소가 유동되도록 유동홈(14)이 형성되고, 상기 유동홈(14)은 격자형태로 형성되어 충전구(2)의 외주연 전체에 고루 질소가 전달되는 것을 특징으로 하는 질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 커버(12)의 내측에는 유동홈(14)과 연통되어 질소를 외부로 유동시키는 유동홀(17)이 형성되고, 상기 유동홀(17)은 연결구(13)의 내주연에 형성된 유동홈(14)에서부터 하부 커버(12)의 후면까지 연동되어 유동홈(14)을 통해 유동되는 질소를 하부 커버(12)의 후면으로 배출시켜 수소가스 충전노즐(1)의 손잡이부(3)에 발생하는 결빙을 방지하는 것을 특징으로 하는 질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 커버 캡부(30)는 상부 커버(11)의 전면 상측부에 힌지부(40)에 의해 연결되어 상부 커버(11)의 상부면까지 회동되고, 상기 하부 커버(12)의 전면과 접촉되는 커버 캡부(30)에는 마그네트(31)가 내설되며, 상기 마그네트(31)가 내설된 커버 캡부(30)와 접촉되는 하부 커버(12)의 전면 측에는 마그네트(31)가 자성에 의해 부착되도록 지그(18)가 더 설치되고,
    상기 마그네트(31)가 커버 캡부(30)에 내설됨으로써, 수소차량과 수소가스 충전노즐(1)의 적외선 통신을 방해하지 않는 것을 특징으로 하는 질소를 이용한 수소가스 충전노즐의 결빙 방지장치.
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