KR102310951B1 - 가스공급시스템 및 이를 사용한 가스충전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스공급시스템 및 이를 사용한 가스충전장치이다. 본 발명의 가스공급시스템은 가스공급원(18)에서 나온 가스를 압축하는 가스압축기(20)와 압축된 가스를 냉각하는 프리쿨러(30)를 포함한다. 상기 가스압축기(20)의 동작중에 발생하는 열을 제거하고 상기 프리쿨러(30)에서 수소를 냉각하기 위해 상대적으로 저온 저온의 액체상태의 작동유체를 열교환사이클(40)에서 상기 가스압축기(20)와 프리쿨러(30)로 제공한다. 여기서 상기 열교환사이클(40)은 방폭구역에 설치된 가스압축기(20)로 작동유체를 방열라인(22)을 통해 전달하므로 비방폭구역에 설치될 수 있다. 상기 가스압축기(20)를 통과한 작동유체와 프리쿨러(30)를 통과한 작동유체는 상기 열교환사이클(40)의 중간열교환기(28)에서 서로 열교환하여 액체상태의 작동유체가 없도록 한다.

Description

가스공급시스템 및 이를 사용한 가스충전장치{Gas supply system and gas filling device using the same}
본 발명은 가스공급시스템 및 이를 사용한 가스충전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스를 원하는 온도와 압력으로 만들어서 가스탱크를 가진 장치에 제공하는 가스공급시스템 및 이를 사용한 가스충전장치에 관한 것이다.
예를 들면 자동차에서 가스를 연료로 사용할 수 있다. 예를 들면, 천연가스를 내연기관에 공급하여 동력을 발생시키는 천연가스자동차가 있는데, 일반적으로 소정의 압력으로 압축된 압축천연가스(Compressed Natural Gas)를 사용한다.
그리고, 수소가스를 사용하는 연료전지자동차가 있다. 최근에 연료전지자동차에 대한 상용화가 진행되면서, 연료전지자동차에 설치된 가스탱크에 수소를 충전할 수 있도록 하는 가스충전장치가 많이 설치되고 있다. 수소를 충전하기 위한 가스충전장치는 수소를 저온고압으로 만들어 가스탱크로 공급하는데, 이를 위해서 가스충전장치에 가스를 압축하기 위한 압축기와 가스를 냉각하기 위한 프리쿨러가 필요하다.
여기서 상기 압축기는 안전을 위해 방폭구역 내에 설치되어야 하는데, 상기 압축기에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해서는 냉각을 위한 매체를 사용하는 냉각기를 사용하여야 한다. 따라서, 방폭구역 내에서 사용되는 압축기의 냉각을 위한 냉각기가 방폭구역 내에 설치되어야 하므로, 냉각기와 관련된 부품들의 사양을 모두 방폭구역에 맞춰야 하는 문제점이 있다.
그리고, 수소를 압축하는 압축기의 냉각을 위해 사용하는 작동유체와 수소를 냉각하는 프리쿨러에서 사용하는 작동유체를 동일한 것을 사용하지 못하므로, 별도의 작동유체를 사용하고 있고 수소를 압축하는 압축기의 냉각을 위한 냉각기와 프리쿨러를 위한 냉동사이클을 별도로 구성하여야 하는 문제점이 있다.
또한, 프리쿨러를 위한 냉동사이클은 작동유체를 워낙 낮은 온도로 만들어야 하기 때문에 압축기의 용량이 커야 하고 압축효율이 떨어지는 문제점이 있다.
일본특허공보 제 6276160 호 일본특허공개 제 2011-132876 호 일본특허공개 제 2013-57384 호
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가스공급시스템 및 가스충전장치의 구성을 간소화하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 하나의 열교환사이클을 사용하여 공급되는 가스의 온도와 압력을 원하는 값으로 설정할 수 있도록 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 방폭구역에 설치되어 가스공급원에서 공급된 가스를 소정의 압력으로 압축하는 가스압축기와, 비방폭구역에 설치되고 상기 가스압축기에서 압축된 가스를 소정의 온도로 냉각하는 프리쿨러와, 비방폭구역에 설치되고 상기 가스압축기와 프리쿨러에서의 열방출을 위해 상대적으로 저온 저압의 액체상태의 작동유체를 상기 가스압축기와 프리쿨러로 제공하는 열교환사이클을 포함할 수 있고, 상기 열교환사이클은 제1압축기와 제2압축기 사이에 중간냉각기가 설치될 수 있어 2단으로 작동유체를 압축하고 상기 중간냉각기를 사이에 두고 제1팽창밸브와 제2팽창밸브를 두어 2단으로 팽창할 수 있으며, 상기 열교환사이클에서는 제2팽창밸브를 통과하여 나온 작동유체를 입구밸브를 통해 상기 가스압축기의 냉각을 위한 방열라인과 가스의 냉각을 위한 프리쿨러라인으로 전달할 수 있고, 이들 방열라인과 프리쿨러라인을 통과하여 나온 작동유체 사이에서 열교환을 수행하여 제1압축기로 기체상태의 작동유체가 전달되도록 하는 중간열교환기가 더 구비될 수 있다.
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상기 입구밸브에는 방열라인이 연결되어 상기 가스압축기로 작동유체를 전달하고, 상기 입구밸브에는 또한 프리쿨러라인이 연결되어 상기 프리쿨러로 작동유체를 전달한다.
상기 방열라인에는 방열라인펌프가 설치되고, 상기 프리쿨러라인에는 프리쿨러라인펌프가 설치되어 방열라인과 프리쿨러라인에서의 작동유체의 유동이 더 원활하게 되도록 한다.
상기 열교환사이클에서는 상기 중간열교환기를 통과하여 온 작동유체를 제1압축기에서 압축하여 상대적으로 고온고압의 기체상태의 작동유체를 상기 중간냉각기로 보내고, 다시 상기 중간냉각기에서 기체상태의 작동유체를 제2압축기로 보내 압축한 후에 방열기로 전달하며, 방열기에서 열을 방출한 작동유체는 제1팽창밸브를 통과하여 상대적으로 저온 저압의 액체상태의 작동유체로 되어 상기 중간냉각기로 전달되며, 중간냉각기에서 액체상태의 작동유체가 제2팽창밸브로 전달되어 팽창된 후에 상기 입구밸브로 전달된다.
상기 방열기와 제1팽창밸브 사이에는 제1팽창밸브로 액체상태의 냉매만을 공급하는 수액기가 더 구비된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명의 가스충전장치는 위에 기재된 가스공급시스템과, 상기 가스공급시스템에서 소정의 온도와 압력으로 만들어진 수소를 공급받아 제공하는 충전기와, 상기 충전기에 연결된 충전호스의 선단에 구비되고 자동차의 가스탱크로 수소를 충전하는 충전건을 포함한다.
본 발명에 의한 가스공급시스템 및 이를 사용한 가스충전장치에서는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에서는 하나의 열교환사이클을 사용하여 가스의 냉각을 위한 프리쿨러와 가스의 압축을 위한 압축기에서의 필요를 채우고 있다. 따라서, 가스의 압축을 위한 압축기의 열방출을 위해 별도의 열교환사이클을 사용하지 않아도 되므로 전체적으로 가스공급시스템의 구성이 단순해지는 효과가 있다.
특히, 가스의 압축을 위한 압축기는 방폭구역 내에 설치되어야 하는데, 가스의 압축을 위한 압축기의 냉각을 위한 구성을 프리쿨러를 위한 열교환사이클과 공용으로 사용하므로, 이들 구성은 비방폭구역 내에 있게 되어 방폭구역을 최소화할 수 있고, 이들 구성은 또한 방폭구역용 부품이 아닌 비방폭구역용 부품을 사용할 수 있게 되어 제조원가를 크게 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에서는 수소의 냉각과 가스압축기의 냉각을 위한 열교환사이클을 2단압축사이클을 사용하고 있다. 이와 같이 2단압축사이클을 사용함에 의해 열교환사이클의 작동유체를 압축하는 압축기의 용량을 상대적으로 작은 것 2개를 사용하면 되어 상대적으로 원가를 절감할 수 있고, 진동과 소음 발생을 최소화할 수 있게 되는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에서는 중간열교환기를 사용하여 가스압축기에서 열을 받아온 작동유체의 열을 사용하여 프리쿨러를 지나온 작동유체를 기체화하므로, 제1압축기로 기체상태의 작동유체만이 유입되어 제1압축기에서의 압축효율이 좋아져 냉각성능을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 가스공급시스템 및 이를 사용한 가스충전장치의 구성을 보인 구성도.
도 2는 본 발명에서 사용되는 구성들이 방폭구역과 비방폭구역에 위치되는 것을 분류하여 도시한 개략도.
도 3은 본 발명 실시례의 일부 구성을 보인 구성도.
도 4는 본 발명 실시례에서 작동유체들이 유동되는 것과 가스공급시스템이 동작되는 것을 보인 동작상태도.
이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도면들에 도시된 바를 참고하여, 본 발명에 의한 가스공급시스템 및 이를 사용한 가스충전장치에 대해 설명한다. 본 발명은 예를 들면 연료전지자동차(10)의 가스탱크(12)에 수소를 충전하는 가스공급시스템 및 이를 사용하여 가스탱크(12)에 수소를 충전하는 가스충전장치이다.
수소충전스테이션에는 충전기(14)가 있고, 이 충전기(14)에서 연장된 충전호스(17)에 연결된 충전건(16)을 사용하여 자동차(10)의 가스탱크(12)에 수소를 충전하게 된다. 상기 충전기(14)를 통해 제공되는 수소는 가스공급원(18)에 저장되어 있는 것으로, 가스공급라인(19)을 통해 충전기(14)로 전달된다.
이 과정에서 상기 가스공급원(18)에서 공급되는 가스는 가스압축기(20)를 거치면서 소정 압력(750bar에서 900bar 정도)과 온도(대략 30도에서 40도 정도)로 만들어지고, 다시 프리쿨러(30)를 통과하면서 온도가 낮춰져서(마이너스 33에서 마이너스 40도정도) 충전기(14)로 전달된다.
상기 가스압축기(20)에서는 수소를 설정된 압력으로 압축하게 되는데, 이 과정에서 많은 열이 발생하게 된다. 이 열을 외부로 방출하기 위해 방열라인(22)을 통해 아래에서 설명될 열교환사이클(40)의 작동유체를 공급받아 사용한다. 상기 방열라인(22)에는 방열라인펌프(24)가 설치될 수 있다. 상기 방열라인펌프(24)는 방열라인(22) 내부를 유동하는 작동유체를 가압하는 역할을 한다. 열교환사이클(40) 내에서의 작동유체 유동이 원할한 경우에는 방열라인펌프(24)를 반드시 사용해야 하는 것은 아니다.
상기 방열라인(22)으로는 입구밸브(26)를 통해 작동유체가 유입된다. 상기 입구밸브(26)는 열교환사이클(40)의 사이클라인(40')에서 방열라인(22)과 아래에서 설명될 프리쿨러라인(32)으로 작동유체를 분배하여 전달한다. 상기 입구밸브(26)는 본 실시례에서는 삼방향밸브가 사용된다.
상기 방열라인(22) 상에는 중간열교환기(28)가 있다. 상기 중간열교환기(28)는 아래에서 설명될 프리쿨러라인(32) 상에도 동시에 위치한다. 즉, 상기 방열라인(22)을 통해 전달되는 작동유체와 프리쿨러라인(32)을 통해 전달되는 작동유체가 중간열교환기(28)내에서 서로 열교환을 한다. 이는 프리쿨러라인(32)을 통해 공급되는 작동유체가 상대적으로 낮은 온도여서 일부 작동유체가 덜 증발된 상태일 수 있기 때문이다. 즉, 상기 방열라인(22)을 유동하는 작동유체의 열로 프리쿨러라인(32)을 유동하는 작동유체를 증발시켜 기체화하는 것이 상기 중간열교환기(28)의 기능이다.
한편, 상기 가스압축기(20)는 수소를 취급하므로 안전을 위해 방폭구역 내에 설치되는 것이 필요하다. 즉, 상기 가스압축기(20)와 관련된 부품들은 방폭구역에 설치될 수 있는 사양을 가지는 것들이 사용되어야 하고, 상기 가스압축기(20) 자체도 방폭구역 내에 위치되어야 한다. 하지만, 본 발명에서 상기 가스압축기(20)를 냉각하기 위한 방열라인(22)과 이 방열라인(22)을 따라 유동되는 작동유체가 열교환하는 중간열교환기(28)를 포함하는 열교환사이클(40)은 비방폭구역 내에 설치된다. 즉, 상기 방열라인(22)을 통해 작동유체만을 가스압축기(20)로 전달하여 냉각작용을 하고 냉각유체에서 열을 외부로 보내는 것은 비방폭구역 내에 설치된 열교환사이클(40)을 확용한다.
상기 가스공급라인(19)에서 상기 가스압축기(20)를 지난 위치에는 프리쿨러(30)가 설치된다. 상기 프리쿨러(30)는 가스압축기(20)에서 압축된 수소의 온도를 낮춰주는 것이다. 상기 프리쿨러(30)에는 열교환사이클(40)의 작동유체가 프리쿨러라인(32)을 따라 유동된다. 상기 프리쿨러라인(32)에서 작동유체가 원활하게 유동하기 위해서 프리쿨러라인펌프(34)가 사용될 수 있다. 방열라인(22)에서와 같이 프리쿨러라인펌프(34)가 반드시 사용되어야 하는 것은 아니지만, 프리쿨러라인(32)에서의 원활한 작동유체 유동을 위해서는 프리쿨러라인펌프(34)가 사용되는 것이 좋다.
상기 프리쿨러라인(32)으로 작동유체가 유동되는 것은 상기 입구밸브(26)에서 시작된다. 상기 입구밸브(26)로 제2팽창밸브(52)를 통과한 작동유체가 유동되고, 상기 입구밸브(26)에서 분지되어 프리쿨러라인(32)으로 작동유체가 유동된다. 상기 프리쿨러(30)를 통과하면서 수소를 냉각한 작동유체는 상기 출구밸브(27)를 통과해서 제1압축기(43)로 들어간다.
한편, 비방폭구역에 설치되는 열교환사이클(40)의 구성을 살펴본다. 상기 열교환사이클(40)은 상기 가스압축기(20)에서 발생한 열의 방출과 프리쿨러(30)에서 사용되는 작동유체를 통한 열방출을 수행하는 것이다. 상기 열교환사이클(40)은 2단압축을 수행하는 것이다. 먼저, 작동유체가 열을 전달받는 것은 상기 가스압축기(20)와 프리쿨러(30)에서 이루어진다. 즉 가스압축기(20)에서 발생한 열을 작동유체가 가스압축기(20)를 통과하면서 받게 되고, 프리쿨러(30)에서 작동유체가 수소의 열을 전달받는 것이 이루어진다.
상기 중간열교환기(28)의 출구에 위치한 출구밸브(27)와 연결되어서 제1압축기(43)가 사이클라인(40') 상에 설치된다. 상기 제1압축기(43)에서는 기체상태의 작동유체가 1차로 압축된다. 상기 제1압축기(43)에서 작동유체가 압축되면, 작동유체는 상대적으로 고온 고압의 기체로 된다.
상기 제1압축기(43)와 사이클라인(40')으로 연결되어 중간냉각기(45)가 있다. 상기 중간냉각기(45)에는 제1압축기(43)를 통과한 기체 상태의 작동유체와 아래에서 설명될 제1팽창밸브(50)를 통과하면서 상대적으로 저온 저압의 액체로 된 작동유체가 함께 모이게 된다.
상기 중간냉각기(45)에 연결되어 제2압축기(47)가 있다. 상기 제2압축기(47)로는 중간냉각기(45)에 있던 기체상태의 작동유체가 전달된다. 상기 중간냉각기(45)에서 제1팽창밸브(50)를 통과해 전달된 저온저압의 액체상태 작동유체의 영향으로 상기 제1압축기(43)를 통과해서 나온 기체상태의 작동유체의 온도는 조금 낮아진다. 즉, 중온 고압의 기체가 상기 제2압축기(47)로 유동된다. 제2압축기(47)에서 중온 고압의 기체를 다시 한 번 압축하게 된다.
상기 제2압축기(47)의 출구측과 연결되게 열방출기(48)가 있다. 상기 열방출기(48)는 작동유체의 열을 외부로 배출하는 부분이다. 즉, 상기 제2압축기(47)에서 압축되어 고온 고압으로 된 작동유체가 열방출기(48)에서 열교환되어 외부로 열을 배출하게 된다.
상기 열방출기(48)와 연결되어 수액기(49)가 있을 수 있다. 상기 수액기(49)는 작동유체중에 있는 기체를 제외하고 액체상태의 작동유체만을 이후의 경로로 전달되도록 한다.
제1팽창밸브(50)가 열방출기(48)의 출구측에 연결된다. 제1팽창밸브(50)는 작동유체를 팽창시켜서 저온 저압의 액체상태로 만든다. 상기 제1팽창밸브(50)에는 상기 중간냉각기(45)가 연결되어 있어 제1팽창밸브(50)에서 팽창된 작동유체는 중간냉각기(45)로 들어간다. 이때, 제1팽창밸브(50)에서 팽창되어 액체상태로 된 작동유체는 대부분이 아래의 제2팽창밸브(52)로 전달된다.
상기 중간냉각기(45)에 연결되어 제2팽창밸브(52)가 있다. 상기 제2팽창밸브(52)는 다시 한번 작동유체를 팽창시켜서 저온 저압의 액체상태의 작동유체를 만든다. 상기 제2팽창밸브(52)는 상기 입구밸브(26)를 통해 방열라인(22) 측과 프리쿨러라인(32)측에 연결된다. 즉, 상기 제2팽창밸브(52)를 통과한 작동유체는 가스압축기(20) 측과 프리쿨러(30) 측으로 나눠서 유동된다.
이하 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 가스공급시스템 및 이를 사용한 가스충전장치가 사용되는 것을 설명한다.
도 4에는 본 발명이 동작되는 것이 도시되어 있다. 즉, 가스공급원(18)에 저장되어 있는 수소를 자동차(10)의 가스탱크(12)로 원하는 압력과 원하는 온도로 만들어서 공급하는 것이다. 여기서 수소의 압력은 가스압축기(20)에 의해 원하는 값으로 설정되고, 수소의 온도는 프리쿨러(30)에서 원하는 값으로 설정된다.
수소를 압축하기 위해 가스압축기(20)가 동작하면, 가스압축기(20)에서는 열이 발생한다. 이 열을 제거하지 않으면, 가스압축기(20)의 동작이 원활하지 않게 되고, 심한 경우 가스압축기(20)가 손상된다. 이를 방지하기 위해 방열라인(22)을 통해 가스압축기(20)로 낮은 온도의 작동유체가 유동하게 하여 가스압축기(20)에서 나온 열을 전달받는다. 가스압축기(20)에서 열을 전달받은 작동유체는 중간열교환기(28)로 가서 상기 프리쿨러(30)를 통과하여 온 작동유체와 열교환한다. 상기 방열라인(22)에서의 냉각유체의 유동을 보다 원활하게 하기 위해 상기 방열라인펌프(24)가 사용될 수 있다.
이와 같이 하여 상기 가스압축기(20)내에서 압축이 된 수소는 상기 가스공급라인(19)을 따라 유동되어 상기 프리쿨러(30)로 들어간다. 상기 프리쿨러(30)로 들어간 수소는 프리쿨러라인(32)을 따라 유동되어온 열교환사이클(40)의 작동유체와 열교환하여 소정의 온도로 된다.
여기서 상기 프리쿨러(30)에서 수소와 작동유체 사이의 열교환이 이루어지는 것을 설명한다. 상기 프리쿨러(30)로는 상기 열교환사이클(40)의 작동유체가 전달된다. 즉, 상기 제2팽창밸브(52)에서 팽창된 작동유체는 상기 출구밸브(27)를 통해서 전달되어 상기 프리쿨러라인(32)으로 들어간다. 상기 프리쿨러라인(32)에서 작동유체의 유동은 상기 프리쿨러라인펌프(34)를 사용하여 보다 원활하게 할 수 있다. 상기 프리쿨러라인펌프(34)가 작동유체를 펌핑하여 프리쿨러라인(32) 내를 원활하게 유동하도록 한다. 작동유체가 프리쿨러라인(32)을 따라 유동되어 프리쿨러(30)로 들어가서 수소로부터 열을 빼앗아 상대적으로 높은 온도로 되어 상기 중간열교환기(28)로 유동된다.
상기 프리쿨러(30)에서 수소는 상대적으로 낮은 온도로 냉각되므로, 상기 프리쿨러(30)에서의 작동유체의 온도 역시 상대적으로 저온일 수 밖에 없다. 따라서 프리쿨러(30)를 지나온 작동유체는 완전히 기체화되지 못하고, 액체상태가 일부 존재할 수 있다. 상기 중간열교환기(28)에서는 이 액체상태의 작동유체를 증발시켜 기체화하게 된다. 상기 가스압축기(20)에서는 상대적으로 많은 열이 발생하므로 작동유체가 상대적으로 높은 온도를 유지한다. 따라서, 상기 중간열교환기(28)에서는 방열라인(22)을 통해 들어온 작동유체에서 프리쿨러라인(32)을 통해 들어온 작동유체로 열이 전달되어 프리쿨러라인(32)을 통해 들어온 상대적으로 낮은 온도의 작동유체가 모두 기체화되도록 한다.
상기 중간열교환기(28)를 통과한 작동유체는 상기 출구밸브(27)를 통해 제1압축기(43)로 전달된다. 상기 제1압축기(43)로 전달된 기체상태의 작동유체는 압축되어 상대적으로 고온 고압의 기체로 된다.
상기 제1압축기(43)에서 압축된 작동유체는 고온 고압의 기체상태로 상기 중간냉각기(45)로 전달되고, 상기 중간냉각기(45)에서 상대적으로 온도가 낮아진다. 이는 상기 제1팽창밸브(50)에서 팽창되어 나온 상대적으로 저온 저압의 액체 상태의 작동유체의 영향 때문이다. 이와 같이 중간냉각기(45)에서 나온 상대적으로 중온 고압의 기체상태인 작동유체는 다시 제2압축기(47)로 들어간다. 상기 제2압축기(47)에서 압축된 작동유체는 더 압력이 높아진 상태로 열방출기(48)로 전달되어 외부로 열을 방출한다.
상기 열방출기(48)를 통과한 작동유체는 상대적으로 저온 고압의 액체상태로 된다. 상기 열방출기(48)에서 나온 작동유체는 수액기(49)로 들어가서, 액체상태의 작동유체만이 제1팽창밸브(50)로 전달된다. 제1팽창밸브(50)에서 작동유체가 팽창되어 상대적으로 저온 저압의 액체로 되어, 상기 중간냉각기(45)로 들어간다. 상기 중간냉각기(45)에서 일부 열을 상기 제1압축기(43)에서 나온 기체상태의 작동유체에 전달하고, 액체상태의 작동유체는 상기 제2팽창밸브(52)로 간다.
상기 제2팽창밸브(52)에서 또 한 번 작동유체가 팽창되면서 상대적으로 저온 저압의 액체상태의 작동유체로 되어 상기 입구밸브(26)를 통해 상기 방열라인(22)과 프리쿨러라인(32)으로 들어가서, 위에서 설명된 과정을 반복하게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 자동차 12: 가스탱크
14: 충전기 16: 충전건
17: 충전호스 18: 가스공급원
19: 가스공급라인 20: 가스압축기
22: 방열라인 24: 방열라인펌프
26: 입구밸브 27: 출구밸브
28: 중간열교환기 30: 프리쿨러
32: 프리쿨러라인 34: 프리쿨러라인펌프
40: 열교환사이클 40': 사이클라인
43: 제1압축기 45: 중간냉각기
47: 제2압축기 48: 방열기
49: 수액기 50: 제1팽창밸브
52: 제2팽창밸브

Claims (8)

  1. 방폭구역에 설치되어 가스공급원에서 공급된 가스를 소정의 압력으로 압축하는 가스압축기와,
    비방폭구역에 설치되고 상기 가스압축기에서 압축된 가스를 소정의 온도로 냉각하는 프리쿨러와,
    비방폭구역에 설치되고 상기 가스압축기와 프리쿨러에서의 열방출을 위해 상대적으로 저온 저압의 액체상태의 작동유체를 상기 가스압축기와 프리쿨러로 제공하는 열교환사이클을 포함하고,
    상기 열교환사이클은 제1압축기와 제2압축기 사이에 중간냉각기가 설치되어 2단으로 작동유체를 압축하고 상기 중간냉각기를 사이에 두고 제1팽창밸브와 제2팽창밸브를 두어 2단으로 팽창하며,
    상기 열교환사이클에서는 제2팽창밸브를 통과하여 나온 작동유체를 입구밸브를 통해 상기 가스압축기의 냉각을 위한 방열라인과 가스의 냉각을 위한 프리쿨러라인으로 전달하고, 이들 방열라인과 프리쿨러라인을 통과하여 나온 작동유체 사이에서 열교환을 수행하여 제1압축기로 기체상태의 작동유체가 전달되도록 하는 중간열교환기가 더 구비되는 가스공급시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 입구밸브에는 방열라인이 연결되어 상기 가스압축기로 작동유체를 전달하고, 상기 입구밸브에는 또한 프리쿨러라인이 연결되어 상기 프리쿨러로 작동유체를 전달하는 가스공급시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 방열라인에는 방열라인펌프가 설치되고, 상기 프리쿨러라인에는 프리쿨러라인펌프가 설치되어 방열라인과 프리쿨러라인에서의 작동유체의 유동이 더 원활하게 되도록 하는 가스공급시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 열교환사이클에서는 상기 중간열교환기를 통과하여 온 작동유체를 제1압축기에서 압축하여 상대적으로 고온고압의 기체상태의 작동유체를 상기 중간냉각기로 보내고, 다시 상기 중간냉각기에서 기체상태의 작동유체를 제2압축기로 보내 압축한 후에 방열기로 전달하며, 방열기에서 열을 방출한 작동유체는 제1팽창밸브를 통과하여 상대적으로 저온 저압의 액체상태의 작동유체로 되어 상기 중간냉각기로 전달되며, 중간냉각기에서 액체상태의 작동유체가 제2팽창밸브로 전달되어 팽창된 후에 상기 입구밸브로 전달되는 가스공급시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 방열기와 제1팽창밸브 사이에는 제1팽창밸브로 액체상태의 냉매만을 공급하는 수액기가 더 구비되는 가스공급시스템.
  8. 제 1 항, 제 4 항, 제 5 항, 제 6 항, 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 가스공급시스템과,
    상기 가스공급시스템에서 소정의 온도와 압력으로 만들어진 수소를 공급받아 제공하는 충전기와,
    상기 충전기에 연결된 충전호스의 선단에 구비되고 자동차의 가스탱크로 수소를 충전하는 충전건을 포함하는 가스충전장치.
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