KR102483297B1 - 다단 복합형 수소압축 시스템 - Google Patents

다단 복합형 수소압축 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102483297B1
KR102483297B1 KR1020210029387A KR20210029387A KR102483297B1 KR 102483297 B1 KR102483297 B1 KR 102483297B1 KR 1020210029387 A KR1020210029387 A KR 1020210029387A KR 20210029387 A KR20210029387 A KR 20210029387A KR 102483297 B1 KR102483297 B1 KR 102483297B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
compressor
storage tank
pressure storage
driven piston
Prior art date
Application number
KR1020210029387A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102483297B9 (ko
KR20220125489A (ko
Inventor
이용훈
배윤기
김숙희
박기태
이상배
김정술
이진희
Original Assignee
(주)지티씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)지티씨 filed Critical (주)지티씨
Priority to KR1020210029387A priority Critical patent/KR102483297B1/ko
Publication of KR20220125489A publication Critical patent/KR20220125489A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102483297B1 publication Critical patent/KR102483297B1/ko
Publication of KR102483297B9 publication Critical patent/KR102483297B9/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/06—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/06—Combinations of two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B45/00—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids
    • F04B45/04—Pumps or pumping installations having flexible working members and specially adapted for elastic fluids having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/02—Stopping, starting, unloading or idling control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F17C13/025—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment having the pressure as the parameter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0157—Compressors
    • F17C2227/0164—Compressors with specified compressor type, e.g. piston or impulsive type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01—Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128—Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • F17C2227/0171—Arrangement
    • F17C2227/0185—Arrangement comprising several pumps or compressors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 수소트레일러를 통해 수소스테이션으로 공급되는 수소를 증압하여 저장할 수 있도록 하는 수소압축 시스템으로서, 베드; 상기 베드의 일측에 설치되되, 출력축에 풀리가 연결되며 상기 풀리의 외측으로 제1커플링이 결합되도록 구성되는 구동모터; 상기 풀리와 벨트로 연결되어 동작되되, 상기 베드 위에서 제1축 방향으로 위치조정이 가능하도록 하는 제1슬라이드모듈을 갖는 다이아프램 압축기; 상기 베드 위에 상기 구동모터와 인접하여 배치되는 유압구동기(HPU); 상기 유압구동기에 의해 동작되는 유압구동 피스톤 압축기; 상기 유압구동기로 선택적인 동력전달이 가능하도록 상기 제1커플링에 대응하는 제2커플링을 갖추고 있는 동력전달부; 상기 다이아프램 압축기, 유압구동 피스톤 압축기와 배관으로 연결되는 중압저장탱크; 상기 유압구동 피스톤 압축기와 배관으로 연결되는 고압저장탱크;를 포함하여 상기 다이아프램 압축기와 상기 유압구동 피스톤 압축기의 동시 사용 또는 선택적 사용이 가능하도록 하는 다단 복합형 수소압축 시스템이다.

Description

다단 복합형 수소압축 시스템{Multi-stage complex hydrogen compression system}
본 발명은 수소스테이션으로 운송되는 수소가스를 효과적으로 압축 저장될 수 있도록 하기 위한 다단 복합형 수소압축 시스템에 관한 기술이다.
수소가스 압축 장치는 정유 및 화학 공정에서 발생된 수소를 가스 배관을 통하여 가스 공급 업체에 수송되어 가스 공급 업체에서 수소 수송용 카트리지 차량에 압축 저장하기 위한 목적 또는 수소가스 제조시설로부터 공급받은 수소를 고압으로 압축하여 자동차나 연료전지 등에 공급하는 역할을 한다.
이러한 수소가스 압축 장치는 지구 환경 변화에 대한 화석연료 매장량 감소와 소비량 증가로 인한 에너지 가격 상승과, 에너지 수급의 위기성에 따른 대체 에너지 개발의 필요성 및 국내 에너지 수요의 많은 부분을 차지하는 수송용 에너지로 인한 환경오염 지수의 증가를 막기 위하여 개발되는 대체 에너지인 수소가스의 효율 증가를 위한 장치이다.
특히, 근래 수소가 미래의 친환경적인 연료로 급부상됨에 따라 수소 경제 활성화 및 조기 정착을 위해서는 효율적인 수소가스의 운반 및 보관을 위해 고성능의 압축장치가 필수적이라 할 것이다.
본 발명과 관련한 종래기술로 대한민국 등록특허 10-2000269호의 "수소가스 압축 장치"가 알려져 있으며, 도 1은 종래기술의 압축장치의 개념도를 나타낸 것이다.
종래기술의 일 예에 따른 수소가스 압축 장치는 자동차의 엔진과 같이 크랭크축과 상기 크랭크축이 회전 시 행정실내에서 왕복 구동하는 피스톤(11)으로 이루어지는 구동부와, 상기 피스톤(11)과의 사이에 위치된 오일(oil)의 압력이 상승함에 따라 수소가스를 압축하는 다이아프램(12)으로 이루어지는 압축부로 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 피스톤(11)이 최고점까지 상승했을 때에는 다이아프램(12)과 피스톤(11) 사이에 있는 오일(oil)의 압력이 상승하게 되면 유입된 저압 수소가스의 압축이 이루어지고, 피스톤(11)이 최저점까지 하강했을 때에는 반대의 현상이 일어나게 되다
이러한 종래의 수소가스 압축 장치는 구동부가 크랭크축으로 이루어짐에 따라 수소가스 압축 장치 전체의 크기가 대형화되고, 크랭크축을 지속적으로 회전시키기 위해서는 상대적으로 큰 용량의 전동기를 필요로 하게 되므로 원가 상승의 요인이 되고, 전력 소비량도 늘어나게 되는 등의 문제점이 있었다.
한편, 기존의 수소가스 압축 시스템의 경우 압축기의 구동을 위한 구동모터가 고장나는 경우 시스템 전체가 정지되면 구동모터의 수리 내지 교체로 인해 장시간 수소스테이션의 기능이 마비되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 10-2000269호
따라서 본 발명에서는 수소스테이션을 보다 안정적으로 운영할 수 있도록 하고자 수소트레일러로부터 공급되는 수소가스를 압축저장하되, 하나의 구동모터에 다이아프램 압축기와 유압구동 피스톤 압축기가 연결되게 하여 양자의 동시구동 또는 선택적 구동이 가능하게 하여 보다 효율적으로 수소가스 압축이 가능한 시스템을 제공하고자 한다.
제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 다단 복합형 수소압축 시스템은, 수소트레일러를 통해 수소스테이션으로 공급되는 수소를 증압하여 저장할 수 있도록 하는 수소압축 시스템으로서, 베드; 상기 베드의 일측에 설치되되, 출력축에 풀리가 연결되며 상기 풀리의 외측으로 제1커플링이 결합되도록 구성되는 구동모터; 상기 풀리와 벨트로 연결되어 동작되되, 상기 베드 위에서 제1축 방향으로 위치조정이 가능하도록 하는 제1슬라이드모듈을 갖는 다이아프램 압축기; 상기 베드 위에 상기 구동모터와 인접하여 배치되는 유압구동기(HPU); 상기 유압구동기에 의해 동작되는 유압구동 피스톤 압축기; 상기 유압구동기로 선택적인 동력전달이 가능하도록 상기 제1커플링에 대응하는 제2커플링을 갖추고 있는 동력전달부; 상기 다이아프램 압축기, 유압구동 피스톤 압축기와 배관으로 연결되는 중압저장탱크; 상기 유압구동 피스톤 압축기와 배관으로 연결되는 고압저장탱크;를 포함하여 상기 다이아프램 압축기와 상기 유압구동 피스톤 압축기의 동시 사용 또는 선택적 사용이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 동력전달부는, 제2슬라이드모듈을 따라 위치 이동이 이루어지면서 상기 제1커플링과 제2커플링의 연결 또는 분리가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 제1슬라이드모듈과 제2슬라이드모듈은, 하나 이상의 슬라이드레일; 상기 슬라이드레일에 끼워져 움직일 수 있는 레일가이드; 상기 다이아프램 압축기 또는 상기 동력전달부를 원하는 위치에 고정시킬 수 있도록 하는 고정수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 다단 복합형 수소압축 시스템은, 두 가지 정상모드로 운전되되, 제1정상모드는 상기 수소트레일러의 수소가스가 상기 다이아프램 압축기로 공급되어 1차압축된 후 상기 중압저장탱크로 저장되고, 상기 중압저장탱크에 저장된 수소가스는 상기 유압구동 피스톤 압축기로 공급되어 2차압축된 후 상기 고압저장탱크에 저장되는 경로를 갖고, 제2정상모드는 상기 수소트레일러의 수소가스가 상기 다이아프램 압축기로 공급되어 1차압축된 후 상기 유압구동 피스톤 압축기로 공급되어 2차압축이 이루어진 다음 고압저장탱크로 저장되는 경로를 갖는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 다단 복합형 수소압축 시스템은, 두 가지 고장모드로 운전되되, 제1고장모드는 상기 다이아프램 압축기의 고장으로 인해 시스템이 정지되면, 상기 제1슬라이드모듈을 조정하여 상기 다이아프램 압축기로 연결된 벨트를 제거시키도록 한 후, 상기 시스템을 구동하도록 하여 상기 수소트레일러의 수소가스가 상기 유압구동 피스톤 압축기로 공급되게하여 1차압축 후 상기 중압저장탱크로 저장되게 하고, 상기 중압저장탱크에 저장된 수소가스를 상기 유압구동 피스톤 압축기로 재 공급하여 2차압축 후 상기 고압저장탱크로 저장되게 하는 경로를 갖고, 제2고장모드는 상기 유압구동 피스톤 압축기의 고장으로 인해 시스템이 정지되며, 상기 제2슬라이드모듈을 조정하여 상기 유압구동기로 동력전달이 차단되게 한 후, 상기 시스템을 구동하도록하여 상기 수소트레일러의 수소가스가 상기 다이아프램 압축기로 공급되게 하여 1차압축 후 상기 중압저장탱크에 저장되게 하는 경로를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 다단 복합형 수소압축 시스템에 의하면 하나의 구동모터를 활용하여 두 가지 정상모드 운전과 두 가지 고장모드 운전이 가능하여 수소스테이션을 저비용으로 보다 안정적이고도 효율적인 운영이 가능하도록 하는 기반을 제공할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 종래기술의 압축장치의 개념도.
도 2는 본 발명에 의한 다단 복합형 수소압축 시스템의 구성도.
도 3은구동모터, 다이아프램 압축기, 동력전달부의 연결 관계도.
도 4는 제1슬라이드모듈의 예시도.
도 5는 제2슬라이드모듈의 예시도.
도 6은 본 발명의 다단 복합형 수소압축 시스템이 정상모드로 동작될 시의 작동경로도.
도 7은 본 발명의 다단 복합형 수소압축 시스템이 고장모드로 동작될 시의 작동경로도.
이하, 본 발명에 의한 다단 복합형 수소압축 시스템에 대해 보다 상세한 설명을 하도록 하며, 첨부되는 도면을 참조하는 것으로 한다. 단, 제시되는 도면 및 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 기술적 사상에 따른 하나의 실시 가능한 예를 설명하는 것인 바, 본 발명의 기술적 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 의한 다단 복합형 수소압축 시스템의 구성도이며, 도 3은구동모터, 다이아프램 압축기, 동력전달부의 연결 관계도이며, 도 4는 제1슬라이드모듈의 예시도이며, 도 5는 제2슬라이드모듈의 예시도이며, 도 6은 본 발명의 다단 복합형 수소압축 시스템이 정상모드로 동작될 시의 작동경로도이며, 도 7은 본 발명의 다단 복합형 수소압축 시스템이 고장모드로 동작될 시의 작동경로도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다단 복합형 수소압축 시스템은 수소트레일러를 통해 운송되는 수소가스를 수소스테이션에 압축저장할 수 있도록 하는 기술이다.
보다 구체적인 본원의 다단 복합형 수소압축 시스템은 주요한 구성요소로 베드(100), 구동모터(200), 다이아프램 압축기(300), 유압구동 피스톤 압축기(400), 동력전달부(500), 중압저장탱크(600), 고압저장탱크(700)를 포함하여 이루어진다.
소정의 베드(100)가 마련되며, 베드(100)의 일측 상면에 구동모터(200)가 고정 설치되는데, 구동모터(200)의 출력축(210)에 풀리(220)가 연결되며, 풀리(220)의 외측으로 제1커플링(C1)이 결합되도록 한다.
다이아프램 압축기(300)는 구동모터(200)의 출력축(210)에 연결된 풀리(220)와 벨트(V)로 연결되어 동작되는 것이며, 다이아프램 압축기(300) 자체의 동작은 일반적인 것인 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 특히, 본 발명에서의 다이아프램 압축기(300)는 베드(100) 위에서 제1축 방향으로 위치조정이 가능하도록 제1슬라이드모듈(230)을 갖추도록 한다.
제1슬라이드모듈(230)은 슬라이드레일(231), 레일가이드(232), 고정수단(233)을 포함하게 되며, 슬라이드레일(231)은 베드(100) 위에 제1축 방향으로 고정 설치된다. 본 실시예의 경우 슬라이드레일(231)로 LM 가이드를 활용하도록 하며, 안정적인 지지를 위해 이격거리를 두고 한 쌍의 슬라이드레일(231)이 설치되게 한다.
슬라이드레일(231)에는 레일가이드(232)가 끼워지게 되고, 레일가이드(232)가 슬라이드레일(231)을 따라 직선 운동될 수 있도록 한다. 레일가이드(232) 위에 다이아프램 압축기(300)가 올려져 결합되게 함으로써 필요에 따라 다이아프램 압축기(300)의 위치를 변경시킬 수 있도록 할 수 있다.
한편, 다이아프램 압축기(300)의 위치를 고정시키기 위한 고정수단(233)이 마련되도록 하는데, 본 실시예에서는 레일가이드(232)의 외측으로 돌출 연결되는 연결용 암(233a)이 형성되게 하고, 연결용 암(233a)에 상하로 관통되는 핀홀(233b)이 형성되도록 한다. 핀홀(233b)에 고정핀(233c)을 꽂아 베드(100) 상면에 형성되는 핀홈(233d)에 고정핀(233c)의 하단이 꽂히게 함으로써 다이아프램 압축기(300)를 원하는 위치에 고정시킬 수 있도록 한다. 바람직하게 베드(100)에는 소정 간격을 이루면서 연속적인 핀홈(233d)이 형성되게 하여 가장 적합한 위치의 핀홈(233d)에 고정핀(233c)을 꽂아 다이아프램 압축기(300)를 고정시킬 수 있도록 한다.
다이아프램 압축기(300)는 풀리(220)와 벨트(V)를 이용하여 구동모터(200)로부터 동력을 전달받게 되는데, 효율적인 동력전달을 위해서는 벨트(V)의 장력이 적절하게 조정되어야 한다. 이에 보다 미세하게 벨트 장력 조절이 가능하도록 하고자 베드(100)에 형성되는 핀홈(233d)이 지그재그 형태로 2열을 이루면서 형성되게 하고, 연결용 암(233a)에 위치를 달리하는 두 개의 핀홀(233b)이 형성되게 함으로써 보다 미세하게 다이아프램 압축기(300)의 위치를 조정할 수 있도록 한다.
베드(100) 위에 구동모터(200)와 인접하여 유압구동기(HPU)(450)가 마련되며, 유압구동기(450)는 유압펌프의 동작을 통해 작동유체를 후술될 유압구동 피스톤 압축기(400)로 공급하게 된다.
유압구동 피스톤 압축기(400)는 유압구동기(450)로부터 유압을 공급받아 수소가스를 압축할 수 있는 요소이며, 유압구동기(450)로 선택적인 동력전달이 가능하도록 하기 위해 제1커플링(C1)에 대응하는 제2커플링(C2)을 갖추고 있는 동력전달부(500)가 구비된다. 구동모터(200)의 동력은 동력전달부(500)를 거쳐서 유압구동기(450)로 제공되며, 제1커플링(C1)과 제2커플링(C2)이 연결되면 유압구동기(450)로 구동모터(200)의 동력이 전달되어 유압구동기(450)가 작동되고, 제1커플링(C1)과 제2커플링(C2)의 연결이 해제되면 유압구동기(450)로 구동모터(200)의 동력이 전달되지 않게 된다.
즉, 본 발명에서는 하나의 구동모터(200)에 다이아프램 압축기(300)와 유압구동 피스톤 압축기(400)가 연결될 수 있도록 하여 동시에 양자가 동작될 수 있게 할 수 있으며, 경우에 따라 양자 중 어느 하나만이 동작되게 할 수 있다.
다시 말해서 본 발명의 다단 복합형 수소압축 시스템이 정상모드로 운전될 때에는 구동모터(200)의 출력이 다이아프램 압축기(300)와 유압구동 피스톤 압축기(400)로 동시에 공급되나, 고장모드로 운전될 때에는 구동모터(200)의 출력이 다이아프램 압축기(300)로만 동력이 공급되거나 유압구동 피스톤 압축기(400)로만 동력이 공급된다.
동력전달부(500)의 제2커플링(C2)은 상황에 따라 제1커플링(C1)과 연결되거나 분리되어야 하는데, 이를 위해 동력전달부(500)에 제2슬라이드모듈(510)이 구비되어 위치 이동이 이루어지도록 한다.
제2슬라이드모듈(510)도 슬라이드레일(511), 레일가이드(512), 고정수단(513)으로 이루어질 수 있으며, 베드(100) 위에 설치되는 구동모터(200)는 설치판(240) 위에 장착되며, 설치판(240) 위에 제2축 방향으로 한 쌍의 슬라이드레일(511)이 설치되게 한다. 슬라이드레일(511)에 레일가이드(512)가 끼워져 움직일 수 있는 상태가 되게 하고, 복수의 레일가이드(512) 위에 동력전달부(500)가 얹혀져 결합되게 하여 슬라이드레일(511)을 따라 동력전달부(500)가 직선 이동 가능하도록 한다.
그리고 동력전달부(500)를 원하는 위치에 고정시킬 수 있도록 하기 위한 고정수단(513)이 마련되고, 고정수단(513)은 레일가이드(512)의 외측으로 돌출되는 연결용 암(513a)과, 연결용 암(513a)에 형성되는 핀홀(513b), 핀홀(513b)에 끼워지는 고정핀(513c) 및 설치판(240) 위에 함몰되게 형성되는 복수의 핀홈(513d)으로 이루어질 수 있다.
소정 간격으로 연속적으로 복수의 핀홈(513d)을 단열 또는 2열 이상으로 형성시켜서 동력전달부(500)를 이동시킨 후 적당한 위치에서 고정핀(513c)을 핀홈(513d)에 꽂아 고정시킬 수 있도록 한다.
그리고 본 발명의 다단 복합형 수소압축 시스템에는 중압저장탱크(600)와 고압저장탱크(700)가 구비되도록 하며, 여기서 중압과 고압은 상대적인 개념이며 바람직하게 중압저장탱크(600)에 1차 압축가스를 저장되게 한 후 2차 압축후 고압저장탱크(700)에 저장될 수 있도록 한다.
대략 중압저장탱크(600)에서는 450bar 정도의 수소가스를 저장될 수 있도록 하고, 고압저장탱크(700)에서는 875bar 정도의 수소가스가 저장될 수 있도록 한다.
기본적으로 중압저장탱크(600)는 다이아프램 압축기(300)와 배관으로 연결되어 다이아프램 압축기(300)에 의해 1차 압축된 수소가스가 저장될 수 있도록 하며, 또한 중압저장탱크(600)는 유압구동 피스톤 압축기(700)와도 배관으로 연결되어 다이아프램 압축기(300)가 고장인 경우 유압구동 피스톤 압축기(700)에 의해 1차 압축된 수소가스가 중압저장탱크(600)에 저장될 수 있도록 한다.
고압저장탱크(700)는 유압구동 피스톤 압축기(400)와 배관으로 연결되어 고압으로 압축된 수소가스가 저장될 수 있도록 한다.
이처럼 본 발명에 의한 다단 복합형 수소압축 시스템은 다이아프램 압축기(300)와 유압구동 피스톤 압축기(400)가 하나의 구동모터(200)에 연결되어 동시에 구동되면서 효과적으로 수소가스를 고압으로 압축할 수 있도록 하며, 상황에 따라 다이아프램 압축기(300) 또는 유압구동 피스톤 압축기(400) 중 어느 하나만을 선택적 사용할 수 있도록 함으로써 수소스테이션을 보다 안정적이면서도 효율적으로 운용할 수 있도록 한다.
이어서 본 발명에 의한 다단 복합형 수소압축 시스템의 보다 구체적인 사용예에 대해 설명하도록 하며, 두 가지 정상모드와 2 가지 고장모드 운전에 대해 기술하도록 한다.
먼저, 정상모드에 대해 설명하도록 하며 제1정상모드(N1)에서는 다이아프램 압축기(300)와 유압구동 피스톤 압축기(400)가 동시에 작동하게 되는데, 수소트레일러(10)의 수소가스가 다이아프램 압축기(300)로 공급되어 1차 압축되어 중압저장탱크(600)로 저장되며, 중압저장탱크(600)에 저장된 수소가스는 유압구동 피스톤 압축기(400)로 공급되어 2차압축된 후 고압저장탱크(700)로 저장되는 경로를 갖는다.
제2정상모드(N2)에서는 수소트레일러(10)의 수소가스가 다이아프램 압축기(300)로 공급되어 1차압축된 후 바로 유압구동 피스톤 압축기(400)로 공급되어 2차압축이 이루어지고 2차 압축된 수소가스는 바로 고압저장탱크(700)로 저장되는 경로를 갖게 된다. 즉, 제2정상모드(N2)에서는 압축된 수소가스는 중압저장탱크(600)를 거치지 않고 곧바로 고압저장탱크(700)에 저장될 수 있도록 한다.
두 가지 정상모드는 필요에 따라 선택적으로 운전모드를 결정하여 운영할 수 있는 것이다.
이어서 고장모드에 대해 설명하도록 하며, 제1고장모드(E1)는 다이아프램 압축기(300)가 고장으로 인해 시스템이 정지되는 경우에 해당된다. 다이아프램 압축기의 고장으로 인해 시스템이 정지되는 상황이 되면 제1슬라이드모듈(230)을 조정하여 다이아프램 압축기(300)에 연결된 벨트(V)를 제거하도록 한 후, 시스템을 구동하도록 하는데 구동모터(200)가 동작되면 유압구동기만 작동하여 유압구동 피스톤 압축기(400)가 동작하게 되고 수소트레일러(10)의 수소가스는 유압구동 피스톤 압축기(400)로 공급되어 1차압축되어 중압저장탱크(600)로 저장된다. 중압저장탱크(600)에 저장된 수소가스는 다시 유압구동 피스톤 압축기(400)로 재 공급되어 2차압축 후 고압저장탱크(700)로 저장되도록 한다.
다음으로 제2고장모드(E2)의 경우에는 유압구동 피스톤 압축기(400)의 고장으로 인해 시스템이 정지되는 상황으로서, 제2슬라이드모듈(510)을 조정하여 유압구동기로 동력전달이 차단되게 한 후에 시스템을 다시 재구동시키도록 한다. 시스템이 재구동되면 다이아프램 압축기(300)만이 운전되는 상태가 되며, 수소트레일러(10)의 수소가스는 다이아프램 압축기(300)로 공급되어 1차압축 후 중압저장탱크(600)에 저장되도록 운용한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 다단 복합형 수소압축 시스템은 하나의 구동모터에 다이아프램 압축기와 유압구동 피스톤 압축기를 연결하여 동시에 압축기 2대를 운전하여 단계적으로 수소가스를 고압으로 압축할 수 있고, 양자 중 어느 하나가 고장이 나거나 유지보수를 위한 수리 내지 교체가 필요한 경우에는 어느 하나만이라도 가동할 수 있도록 함으로써 수소스테이션의 운영에 안정성과 효율성을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명은 수소스테이션을 구축하는 기본적인 설비로 활용될 수 있는 유용한 기술이다.
100 : 베드
200 : 구동모터 210 : 출력축
220 : 풀리 230 : 제1슬라이드모듈
231 : 슬라이드레일 232 : 레일가이드
233 : 고정수단 233a : 연결용 암
233b : 핀홀 233c : 고정핀
233d : 핀홈 240 : 설치판
300 : 다이아프램 압축기
400 : 유압구동 피스톤 압축기 450 : 유압구동기
500 : 동력전달부 510 : 제2슬라이드모듈
511 : 슬라이드레일 512 : 레일가이드
513 : 고정수단 513a : 연결용 암
513b : 핀홀 513c : 고정핀
513d : 핀홈 600 : 중압저장탱크
700 : 고압저장탱크 10 : 수소트레일러
C1 : 제커플링 C2 : 제2커플링
V : 벨트
N1 : 제1정상모드 N2 : 제2정상모드
E1 : 제1고장모드 E2 : 제2고장모드

Claims (5)

  1. 수소트레일러를 통해 수소스테이션으로 공급되는 수소를 증압하여 저장할 수 있도록 하는 수소압축 시스템으로서,
    베드;
    상기 베드의 일측에 설치되되, 출력축에 풀리가 연결되며 상기 풀리의 외측으로 제1커플링이 결합되도록 구성되는 구동모터;
    상기 풀리와 벨트로 연결되어 동작되되, 상기 베드 위에서 제1축 방향으로 위치조정이 가능하도록 하는 제1슬라이드모듈을 갖는 다이아프램 압축기;
    상기 베드 위에 상기 구동모터와 인접하여 배치되는 유압구동기(HPU);
    상기 유압구동기에 의해 동작되는 유압구동 피스톤 압축기;
    상기 유압구동기로 선택적인 동력전달이 가능하도록 상기 제1커플링에 대응하는 제2커플링을 갖추고 있는 동력전달부;
    상기 다이아프램 압축기, 유압구동 피스톤 압축기와 배관으로 연결되는 중압저장탱크;
    상기 유압구동 피스톤 압축기와 배관으로 연결되는 고압저장탱크;를 포함하여 상기 다이아프램 압축기와 상기 유압구동 피스톤 압축기의 동시 사용 또는 선택적 사용이 가능하도록 하는 다단 복합형 수소압축 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동력전달부는,
    제2슬라이드모듈을 따라 위치 이동이 이루어지면서 상기 제1커플링과 제2커플링의 연결 또는 분리가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 다단 복합형 수소압축 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1슬라이드모듈과 제2슬라이드모듈은,
    하나 이상의 슬라이드레일;
    상기 슬라이드레일에 끼워져 움직일 수 있는 레일가이드;
    상기 다이아프램 압축기 또는 상기 동력전달부를 원하는 위치에 고정시킬 수 있도록 하는 고정수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 복합형 수소압축 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 다단 복합형 수소압축 시스템은,
    두 가지 정상모드로 운전되되,
    제1정상모드는 상기 수소트레일러의 수소가스가 상기 다이아프램 압축기로 공급되어 1차압축된 후 상기 중압저장탱크로 저장되고, 상기 중압저장탱크에 저장된 수소가스는 상기 유압구동 피스톤 압축기로 공급되어 2차압축된 후 상기 고압저장탱크에 저장되는 경로를 갖고,
    제2정상모드는 상기 수소트레일러의 수소가스가 상기 다이아프램 압축기로 공급되어 1차압축된 후 상기 유압구동 피스톤 압축기로 공급되어 2차압축이 이루어진 다음 고압저장탱크로 저장되는 경로를 갖는 것을 특징으로 하는 다단 복합형 수소압축 시스템.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 다단 복합형 수소압축 시스템은,
    두 가지 고장모드로 운전되되,
    제1고장모드는 상기 다이아프램 압축기의 고장으로 인해 시스템이 정지되면, 상기 제1슬라이드모듈을 조정하여 상기 다이아프램 압축기로 연결된 벨트를 제거시키도록 한 후, 상기 시스템을 구동하도록 하여 상기 수소트레일러의 수소가스가 상기 유압구동 피스톤 압축기로 공급되게하여 1차압축 후 상기 중압저장탱크로 저장되게 하고, 상기 중압저장탱크에 저장된 수소가스를 상기 유압구동 피스톤 압축기로 재 공급하여 2차압축 후 상기 고압저장탱크로 저장되게 하는 경로를 갖고,
    제2고장모드는 상기 유압구동 피스톤 압축기의 고장으로 인해 시스템이 정지되며, 상기 제2슬라이드모듈을 조정하여 상기 유압구동기로 동력전달이 차단되게 한 후, 상기 시스템을 구동하도록하여 상기 수소트레일러의 수소가스가 상기 다이아프램 압축기로 공급되게 하여 1차압축 후 상기 중압저장탱크에 저장되게 하는 경로를 갖는 것을 특징으로 하는 다단 복합형 수소압축 시스템.
KR1020210029387A 2021-03-05 2021-03-05 다단 복합형 수소압축 시스템 KR102483297B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210029387A KR102483297B1 (ko) 2021-03-05 2021-03-05 다단 복합형 수소압축 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210029387A KR102483297B1 (ko) 2021-03-05 2021-03-05 다단 복합형 수소압축 시스템

Publications (3)

Publication Number Publication Date
KR20220125489A KR20220125489A (ko) 2022-09-14
KR102483297B1 true KR102483297B1 (ko) 2023-01-02
KR102483297B9 KR102483297B9 (ko) 2023-04-12

Family

ID=83279170

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210029387A KR102483297B1 (ko) 2021-03-05 2021-03-05 다단 복합형 수소압축 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102483297B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102526159B1 (ko) * 2022-11-16 2023-04-28 하베코리아 주식회사 대용량, 저소음 타입의 수소충전소용 초고압 피스톤압축기 유압 제어 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003172497A (ja) 2001-12-05 2003-06-20 Koatsu Gas Kogyo Co Ltd 自動車用天然ガス充填設備
US20060118575A1 (en) 2004-09-23 2006-06-08 Boyd Robert W Intelligent compressor strategy to support hydrogen fueling
WO2015130723A1 (en) 2014-02-25 2015-09-03 General Electric Company Modular compressed natural gas system for use at wellsite
WO2016069579A1 (en) 2014-10-28 2016-05-06 CNG Services, LLC Compressed gas delivery system
JP2016084902A (ja) 2014-10-28 2016-05-19 Ｊｘエネルギー株式会社 水素ステーションの運転方法及び水素ステーション

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000000269A (ko) 1999-10-08 2000-01-15 김홍겸 통합 원격 유량 및 수위 감시 제어 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003172497A (ja) 2001-12-05 2003-06-20 Koatsu Gas Kogyo Co Ltd 自動車用天然ガス充填設備
US20060118575A1 (en) 2004-09-23 2006-06-08 Boyd Robert W Intelligent compressor strategy to support hydrogen fueling
WO2015130723A1 (en) 2014-02-25 2015-09-03 General Electric Company Modular compressed natural gas system for use at wellsite
WO2016069579A1 (en) 2014-10-28 2016-05-06 CNG Services, LLC Compressed gas delivery system
JP2016084902A (ja) 2014-10-28 2016-05-19 Ｊｘエネルギー株式会社 水素ステーションの運転方法及び水素ステーション

Also Published As

Publication number Publication date
KR102483297B9 (ko) 2023-04-12
KR20220125489A (ko) 2022-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102483297B1 (ko) 다단 복합형 수소압축 시스템
CN101755112B (zh) 可变压缩比发动机的液压供给
CN105247190A (zh) 浮体式液化气制造设备
CN103930673B (zh) 斜板式活塞泵
CN101907106A (zh) 主动型电动蓄能器
CN101498324A (zh) 用于超高压工具的液压增压器
US8905001B2 (en) Fuel-pumping system, method for operating a fuel-pumping system and fuel-injection system comprising a fuel-pumping system
US20220213776A1 (en) Integrated pump and manifold assembly
US20170059031A1 (en) Supply System, in Particular for Gear Mechanisms and Generators
CN101495750B (zh) 可变排量的高压泵
US9388801B2 (en) Natural gas compressor with scissor drive assembly
KR102438556B1 (ko) 고효율 가스 압축기
KR20180129906A (ko) 연료 교환 시스템 및 연료 시스템을 위한 연료 공급 시스템
US20050188720A1 (en) System and method for operating a vapor-ejector heat pump
CN102400916A (zh) 旋转式压缩机
KR102271977B1 (ko) 마그네트 방식의 가스압축기
CN103403477B (zh) 致冷回路中的补油
KR102000269B1 (ko) 수소가스 압축 장치
CN2777242Y (zh) 天然气汽车常规加气站通用复合式压缩机
CN101506026B (zh) 汽车中的包含压缩机和负载的系统
JP7409909B2 (ja) 水素ステーションとその運転方法
CN201372975Y (zh) 用于超高压工具的液压增压器及使用该增压器的超高压系统
CN103688047B (zh) 用于运行内燃机的高压喷射系统的方法和高压喷射系统
JPS5916106B2 (ja) コンクリ−トポンプ閉油量の自動調整装置
US6662885B2 (en) Method and apparatus for providing a stream of pressurized substantially inert gas

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]