KR102432162B1 - 수소용기용 과열방지장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수소용기용 과열방지장치에 관한 것으로, 수소용기를 감싸고, 수소용기와 대응되도록 크기가 조절되며, 열전도가 가능한 커버부와, 커버부를 감싸고, 커버부에서 전도된 열을 대기중에 방출하는 방열부를 포함하여 수소용기의 과열을 방지할 수 있다.

Description

수소용기용 과열방지장치{OVERHEATING PREVENTION DEVICE FOR HYDROGEN CONTAINER}
본 발명은 수소용기용 과열방지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 충전 또는 사고 발생시 용기 과열에 의한 안전 사고를 방지할 수 있는 수소용기용 과열방지장치에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지는 수소 등의 활성을 갖는 물질 등을 전기화학 반응으로 산화시켜 그 과정에서 방출되는 화학에너지를 전기로 변환시키는 것으로, 주로 천연가스에서 쉽게 생산해 낼 수 있는 수소와 공중의 산소가 사용된다.
연료전지는 기존의 발전방식과 비교할 때 발전 효율이 높을 뿐만 아니라 발전에 따른 공해 물질의 배출이 전혀 없어서 미래의 발전 기술로 평가받고 있으며 에너지 절약과 환경 공해 문제 그리고 최근에 부각되고 있는 지구 온난화 문제 등을 해결하기 위한 자동차의 동력원으로 적용되고 있다.
한편, 종래에는 차량용 수소탱크에 수소를 충진하는 과정에서 수소탱크가 과열되는 경우 탱크 폭발을 야기하는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1048118호(2011.07.04. 등록, 발명의 명칭 : 연료전지 하이브리드 차량의 리젠 과부하 제어장치 및 방법)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 충전 또는 사고 발생시 용기 과열에 의한 안전 사고를 방지할 수 있는 수소용기용 과열방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 수소용기용 과열방지장치는: 수소용기를 감싸고, 상기 수소용기와 대응되도록 크기가 조절되며, 열전도가 가능한 커버부; 및 상기 커버부를 감싸고, 상기 커버부에서 전도된 열을 대기중에 방출하는 방열부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 커버부는 탄성재질을 포함하여 이루어지거나 주름진 형상을 하는 것을 특징으로 한다.
상기 방열부는 상기 커버부에 부착되는 방열필름부; 및 상기 방열필름부에 형성되고, 대기와 접촉되어 열을 방출하는 방열핀부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수소용기용 과열방지장치는: 상기 수소용기에서 배출되는 가스를 상기 방열부로 안내하는 유도부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 유도부는 상기 수소용기에서 배출되는 가스를 안내하는 유도라인부; 및 상기 커버부와 상기 방열부 사이에 배치되고, 상기 유도라인부와 연결되는 가스를 분산시키는 유도분산부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수소용기용 과열방지장치는: 상기 커버부와 상기 방열부 중 어느 하나 이상이 상기 수소용기에 결합된 상태를 유지시키는 결합부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 결합부는 상기 수소용기에 연통되는 결합파이프부; 상기 결합파이프부를 개폐하는 결합밸브부; 상기 커버부에 형성되고, 상기 결합파이프부에 결합되는 결합커버부; 및 상기 방열부에 형성되고, 상기 결합파이프부에 결합되는 결합방열부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수소용기용 과열방지장치는 커버부가 수소용기를 감싸면서 열을 전도하고, 방열부가 커버부를 감싸면서 열을 방출하여 수소용기의 과열을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소용기용 과열방지장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도부를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 결합부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 결합부를 구체적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수소용기용 과열방지장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소용기용 과열방지장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소용기용 과열방지장치(1)는 커버부(10)와 방열부(20)를 포함한다.
커버부(10)는 수소용기(90)를 감싸고, 수소용기(90)와 대응되도록 크기가 조절되며, 열전도가 가능하다. 일예로, 수소용기(90)는 압력에 의해 팽창되거나 수축될 수 있으며, 커버부(10)는 수소용기(90)가 팽창되거나 수축되더라도 지속적으로 수소용기(90)와 접촉되도록 크기가 조절될 수 있다. 커버부(10)는 수소용기(90)의 일부 또는 전체를 감싸도록 형성될 수 있다. 한편, 커버부(10)에는 열전도가 가능한 물질이나 부품이 추가되어 가열된 수소용기(90)의 열을 전도할 수 있다.
방열부(20)는 커버부(10)를 감싸고, 커버부(10)에서 전도된 열을 대기중에 방출한다. 일예로, 방열부(20)는 커버부(10)의 외측 일부 또는 전체에 부착되고, 커버부(10)의 열을 공기중에 방출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 커버부(10)는 탄성재질을 포함하여 이루어지고, 주름진 형상을 한다. 일예로, 커버부(10)는 수소용기(90)를 둘러싸는 형상을 하되, 탄성재질을 포함하여 이루어질 수 있다. 이로 인해 수소용기(90)가 압력에 의해 팽창되거나 수축되면, 수소용기(90)를 감싸는 커버부(10)도 팽창되거나 수축될 수 있다. 이러한 커버부(10)는 탄성물질에 전도성 물질이 분말 상태로 혼합되어 성형될 수 있다. 그 외, 탄성물질로 이루어진 커버부(10)에 복수개의 열전도체가 관통하여 열을 전도할 수 있다. 한편, 커버부(10)는 주름진 형상을 하여 수축이나 팽창이 원활하게 이루어질 수 있다. 그 외, 커버부(10)는 복수개의 층으로 겹쳐진 형상을 하여 크기가 조절될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방열부(20)는 방열필름부(21)와 방열핀부(22)를 포함한다.
방열필름부(21)는 커버부(10)에 부착된다. 일예로, 방열필름부(21)는 열전도성 재질을 포함하여 이루어지되, 커버부(10)와 대응되도록 팽창되거나 수축될 수 있으며, 커버부(10)에 면접촉되어 열을 전도할 수 있다. 방열필름부(21)는 접착재질에 의해 커버부(10)에 부착될 수 있으며, 별도의 결합수단에 의해 커버부(10)에 밀착될 수 있다.
방열핀부(22)는 방열필름부(21)에 형성되고, 대기와 접촉되어 열을 방출한다. 일예로, 방열핀부(22)는 방열필름부(21)의 외측에 부착되고, 핀 형상을 하여 대기와 접촉되면서 열을 방출할 수 있다. 방열핀부(22)는 복수개가 등간격을 갖도록 배치되되, 수소용기(90)의 특정부위에 대한 냉각 효율을 높이기 위해 일부분에 촘촘하게 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도부를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도부를 구체적으로 나타내는 도면이다. 도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소용기용 과열방지장치(1)는 유도부(30)를 더 포함할 수 있다. 이러한 유도부(30)는 수소용기(90)에서 배출되는 가스를 방열부(20)로 안내한다.
보다 구체적으로 유도부(30)는 유도라인부(31)와 유도분산부(32)를 포함한다.
유도라인부(31)는 수소용기(90)에서 배출되는 가스를 안내한다. 일예로, 수소용기(90)는 수소를 저장하는 용기저장부(91)와, 용기저장부(91)에 연결되어 수소를 배출하기 위한 용기배출관부(92)와, 용기배출관부(92)를 개폐하는 용기배출밸브부(93)를 포함할 수 있다. 그리고, 용기저장부(91) 가열시 또는 사고 발생시와 같이 위급한 상황이 발생되는 경우 용기저장부(91)에 저장된 수소를 배출하기 위해 용기배출밸브부(93)는 용기배출관부(92)를 개방할 수 있다. 그리고, 하나 이상의 유도라인부(31)는 용기배출관부(92)와 연결되어 용기배출관부(91)로 집중되는 수소를 분산 배출할 수 있다. 그 외, 유도라인부(31)는 용기저장부(91)에 직접 연결될 수 있다.
한편, 유도라인부(31)는 라인연결부(311)와, 라인개폐부(312)와, 라인감지부(313)를 포함할 수 있다. 라인연결부(311)는 용기배출관부(91) 또는 용기저장부(91)에 일단부가 연결되고 유도분산부(32)에 타단부가 연결될 수 있다. 그리고, 라인감지부(313)에 의해 라인개폐부(312)가 라인연결부(311)를 개폐할 수 있다. 이때, 라인감지부(313)는 용기배출관부(92)에 구비되어 가스 배출 여부를 감지하거나, 용기저장부(91)에 구비되어 위험 여부를 감지할 수 있다. 그 외, 라인감지부(313)는 차체에 구비되는 다수의 위험감지센서들과 연계될 수 있다.
유도분산부(32)는 커버부(10)와 방열부(20) 사이에 배치되고, 유도라인부(31)와 연결되는 가스를 분산시킨다. 일예로, 유도분산부(32)는 다공성 재질을 포함하여 이루어져 수소를 분산시킬 수 있다. 이로 인해 유도분산부(32)를 통해 가열된 수소가 분산되면서 방열부(20)를 통해 열이 방출되어 화재 위험을 방지할 수 있다. 이러한 유도분산부(32)는 커버부(10)로 대체 가능하다.
한편, 유도분산부(32)에 수소가 유입된 경우, 방열핀부(22)는 방열필름부(21)를 관통하여 유도분산부(32)와 연통될 수 있다. 그리고, 방열핀부(22)는 파이프 형상을 하여 유도분산부(32)로 유입된 수소를 외부로 배출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 결합부를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 결합부를 구체적으로 나타내는 도면이다. 도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소용기용 과열방지장치(1)는 결합부(40)를 더 포함할 수 있다. 이러한 결합부(40)는 커버부(10)와 방열부(20) 중 어느 하나 이상이 수소용기(90)에 결합된 상태를 유지시킬 수 있다. 일예로, 결합부(40)는 커버부(10)와 방열부(20)의 양단부에 각각 결합되고, 커버부(10)가 수소용기(90)를 감싸도록 배치될 때 결합부(40)가 서로 걸림 고정될 수 있다. 그 외, 결합부(40)는 수소용기(90)에 구비되고 커버부(10)와 방열부(20)가 결합부(40)에 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 결합부(40)는 결합파이프부(41)와, 결합밸브부(42)와, 결합커버부(43)와, 결합방열부(44)를 포함한다.
결합파이프부(41)는 수소용기(90)에 연통된다. 일예로, 하나 이상의 결합파이프부(41)는 수소저장부(91)와 연통되어 수소저장부(91)의 외부로 돌출될 수 있다.
결합밸브부(42)는 결합파이프부(41)를 개폐한다. 일예로, 결합밸브부(42)는 용기저장부(91) 위험 상태를 감지하는 결합감지부(45)의 감지신호를 수신하여 결합파이프부(41)를 개폐할 수 있다.
결합커버부(43)는 커버부(10)에 형성되고, 결합파이프부(41)에 결합된다. 일예로, 결합커버부(43)는 커버부(10)의 양단부에 각각 형성되고, 결합파이프부(41)에 고정될 수 있다. 이로 인해 커버부(10)는 수소용기(90)를 감싼 상태를 유지할 수 있다.
결합방열부(44)는 방열부(20)에 형성되고, 결합파이프부(41)에 결합된다. 일예로, 결합방열부(44)는 방열부(20)의 양단부에 각각 형성되고, 결합파이프부(41)에 고정될 수 있다. 이로 인해 방열부(20)는 수소용기(90)를 감싼 상태를 유지할 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소용기용 과열방지장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
열전도성 재질을 포함하는 커버부(10)가 수소용기(90)를 감싸도록 배치되고, 방열부(20)가 커버부(10)를 감싸도록 배치되면, 수소용기(90)가 과열되는 구간에서 커버부(10)를 통해 열이 방열부(20)로 전달된 후 외기로 방출될 수 있다.
한편, 수소가 저장되는 용기저장부(91)에는 용기배출관부(92)가 형성되고, 용기배출밸브부(93)는 용기배출관부(92)를 개폐한다. 이러한 용기배출밸브부(93)는 수소용기(90)의 위험 상황시 용기배출관부(92)를 개방하여 용기저장부(91)에 저장된 수소를 배출한다.
이때, 유도부(30)가 용기배출관부(92) 또는 용기저장부(91)에 연통되어 수소를 분산시키면, 분산된 수소가 방열부(20)에 의해 냉각될 수 있으며, 방열핀부(22)가 파이프 형상을 하면 분산된 수소를 골고루 외부로 배출할 수 있다.
그 외, 결합부(40)는 커버부(10) 또는 방열부(20)를 수소용기(90)에 고정시키는데, 하나 이상의 결합파이프부(41)가 용기저장부(91)에 연통되고 결합밸브부(42)에 의해 개폐되면 용기배출관부(92)를 삭제하더라도 위기 상황에서 수소용기(90)에 저장된 수소를 외부로 안전하게 배출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수소용기용 과열방지장치(1)는 커버부(10)가 수소용기(90)를 감싸면서 열을 전도하고, 방열부(20)가 커버부(10)를 감싸면서 열을 방출하여 수소용기(90)의 과열을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 커버부 20 : 방열부
21 : 방열필름부 22 : 방열핀부
30 : 유도부 31 : 유도라인부
32 : 유도분산부 40 : 결합부
41 : 결합파이프부 42 : 결합밸브부
43 : 결합커버부 44 : 결합방열부
45 : 결합감지부 90 : 수소용기
91 : 용기저장부 92 : 용기배출관부
93 : 용기배출밸브부

Claims (7)

  1. 수소용기를 감싸고, 상기 수소용기와 대응되도록 크기가 조절되며, 열전도가 가능한 커버부;
    상기 커버부를 감싸고, 상기 커버부에서 전도된 열을 대기중에 방출하는 방열부; 및
    상기 수소용기에서 배출되는 가스를 상기 방열부로 안내하는 유도부;를 포함하고,
    상기 유도부는
    상기 수소용기에서 배출되는 가스를 안내하는 유도라인부; 및
    상기 커버부와 상기 방열부 사이에 배치되고, 상기 유도라인부와 연결되는 가스를 분산시키는 유도분산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소용기용 과열방지장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 커버부는
    탄성재질을 포함하여 이루어지거나 주름진 형상을 하는 것을 특징으로 하는 수소용기용 과열방지장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 방열부는
    상기 커버부에 부착되는 방열필름부; 및
    상기 방열필름부에 형성되고, 대기와 접촉되어 열을 방출하는 방열핀부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소용기용 과열방지장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 커버부와 상기 방열부 중 어느 하나 이상이 상기 수소용기에 결합된 상태를 유지시키는 결합부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소용기용 과열방지장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 결합부는
    상기 수소용기에 연통되는 결합파이프부;
    상기 결합파이프부를 개폐하는 결합밸브부;
    상기 커버부에 형성되고, 상기 결합파이프부에 결합되는 결합커버부; 및
    상기 방열부에 형성되고, 상기 결합파이프부에 결합되는 결합방열부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소용기용 과열방지장치.
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