KR102488184B1 - 아이싱 방지 수소 충전 시스템 - Google Patents

아이싱 방지 수소 충전 시스템 Download PDF

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(주)제아이엔지
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Abstract

본 발명은 공기를 압축하여 출력하는 공기 압축기, 공기 압축기로부터의 압축 공기를 가열하여 출력하는 열교환기 및 열교환기로부터의 가열된 압축 공기와 냉각 충전 수소를 구비된 충전건을 통해 출력하는 충전기를 포함하고, 가열된 압축 공기는 냉각 충전 수소의 수소 연료전지자동차로의 충전 동안에 충전건의 커플러와 수소 연료전지자동차의 커플러 사이에 형성되는 내부 공간으로 출력되는 수소 충전 시스템에 관한 것이다.

Description

아이싱 방지 수소 충전 시스템{HYDROGEN CHARGING SYSTEM PREVENTING ICING}
본 발명은 아이싱 방지 수소 충전 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 수소 충전시에 수소 차량에서 발생하는 아이싱 현상을 방지하거나 완화할 수 있는 아이싱 방지 수소 충전 시스템에 관한 것이다.
가솔린, 경유 등의 화석 연료의 고갈, 환경오염 등에 따라 화석 연료를 대체하기 위한 동력원을 이용한 자동차가 널리 연구되고 보급되고 있다. 대표적으로 전기 자동차와 수소 연료전지자동차가 대체 동력원을 이용하는 차량으로서 전기 자동차 및 수소 연료전지자동차 관련 많은 연구 및 개발이 진행되고 있다.
특히, 수소 연료전지자동차는 수소를 동력원으로 이용하는 차량으로서 이산화탄소 등의 배출이 없고 수소 소비 후 순수한 물만을 배출하여 자연친화적인 차량으로 알려져 있다. 수소 연료전지자동차의 동력원인 수소를 충전하기 위해 도로 주변 등 필요한 위치에 수소충전소가 설치된다.
수소충전소는 고압의 수소 뱅크 스토리지를 다수 구비하고 디스펜서(dispenser, 또는 충전기, 이하 '충전기'로 통칭함)의 충전건을 통해 수소 연료전지자동차의 수소저장 탱크(TYPE 4)에 수소를 충전한다. 수소 연료전지자동차의 안전과 고속 충전을 위해 수소 충전소의 충전기는 일정한 저온으로 냉각된 수소를 수소 연료전지자동차로 공급한다.
국제 기준에 의하면 충전 프로토콜에 따라 -40도에서 -33도 범위 내의 냉각된 수소를 충전기를 통해 수소 연료전지자동차에 충전하도록 규정하고 있다. -40도에서 -33도 범위 내의 냉각된 수소가 수소 연료전지자동차에 공급됨에 따라 수소 연료전지자동차의 충전 단자에 결합된 충전건에 수분 발생이나 수분의 급속 응고에 따른 아이싱 현상이 발생한다.
아이싱 현상에 따라 충전건의 노즐을 충전 단자로부터 분리가 어려워지고 강제 분리시 다양한 파손 현상이 발생한다. 아이싱 현상을 해소하기 위해, 핫팩, 온수 사용 등의 방법이 사용되고 있지만 이는 근복적인 해결책이 되지 못한다.
수소 충전에 있어 발생하는 아이싱 현상을 해소할 수 있는 수소 충전 시스템이 필요하다.
본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 수소 연료전지자동차의 충전시 가열된 압축 공기를 이용하여 아이싱 발생을 방지할 수 있는 수소 충전 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 일정한 온도가 유지되는 압축 공기의 공급 제어를 통해 충전건의 노즐에서 수소 충전시 발생하는 아이싱을 방지할 수 있는 수소 충전 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 수소 충전 시스템은 공기를 압축하여 출력하는 공기 압축기, 공기 압축기로부터의 압축 공기를 가열하여 출력하는 열교환기 및 열교환기로부터의 가열된 압축 공기와 냉각 충전 수소를 구비된 충전건을 통해 출력하는 충전기를 포함하고, 가열된 압축 공기는 냉각 충전 수소의 수소 연료전지자동차로의 충전 동안에 충전건의 커플러와 수소 연료전지자동차의 커플러 사이에 형성되는 내부 공간으로 출력된다.
상기한 수소 충전 시스템에 있어서, 충전건은 가열된 압축 공기를 충전건의 커플러를 통해 출력하거나 차단하는 조작 밸브를 포함하고, 조작 밸브는 충전기의 콘트롤러에 의해 충전건의 커플러와 수소 연료전지자동차의 커플러 사이의 결합의 인식에 따라 온되고 이후 결합 해제에 따라 오프되거나 사용자에 의한 조작으로 온 또는 오프된다.
상기한 수소 충전 시스템에 있어서, 열교환기는 열전달 액체를 수용하는 케이스, 열전달 액체를 가열하는 히터 및 열전달 액체와의 접촉에 따라 공기 압축기로부터의 압축 공기를 충전기로 가열된 압축 공기로 출력하는 히팅 파이프를 포함한다.
상기한 수소 충전 시스템에 있어서, 열교환기는 열전달 액체의 온도를 센싱하는 온도 센서, 온도 센서로부터 센싱되는 온도 데이터에 따라 열전달 액체를 설정된 온도 범위 내로 유지하도록 히터를 제어하는 콘트롤러를 더 포함한다.
상기한 수소 충전 시스템에 있어서, 열교환기는 케이스 상측에 형성되는 압력배출 밸브, 케이스의 측면에 형성되는 드레인 밸브, 케이스의 측면에 형성되고 열전달 액체의 수용량을 표시하는 인디케이터를 더 포함하고, 열전달 액체는 물 또는 오일이다.
상기와 같은 본 발명에 따른 수소 충전 시스템은 수소 연료전지자동차의 충전시 가열된 압축 공기를 이용하여 아이싱 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 수소 충전 시스템은 일정한 온도가 유지되는 압축 공기의 공급 제어를 통해 충전건의 노즐에서 수소 충전시 발생하는 아이싱을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 수소 충전 시스템의 예시적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 수소 충전 시스템에 포함되는 열교환기의 예시적인 구성을 도시한 도면이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술 되어 있는 상세한 설명을 통하여 더욱 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 수소 충전 시스템의 예시적인 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 따르면 수소 충전 시스템은 냉각된 충전용 수소를 공급하기 위한 기존 수소 공급 시스템(100)과 수소 충전 과정에서 발생하는 아이싱 현상을 방지하기 위해 본 발명에 따라 구성되는 공기 압축기(300), 열교환기(200) 및 충전기(400)를 포함하여 구성된다. 수소 충전 시스템은 그 외 다른 구성요소, 장치, 기기 등을 더 포함할 수 있다.
기존의 수소 공급 시스템(100)은 수소공급원, 압축기, 수소 뱅크 스토리지, 칠러 등을 포함하여 압축기에 의해 압축되고 칠러 등에 의해 냉각된 압축 수소(예를 들어, 900 바(bar)의 -40도의 수소)를 제어 패널의 제어에 따라 파이프를 통해 출력한다. 기존에 알려져 있는 수소 공급 시스템(100)에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.
공기 압축기(300)(Air Compressor)는 모터, 펌프 등을 포함하여 (외부의) 공기를 압축하고 압축된 공기를 출력한다. 공기 압축기(300)는 설정된 압력 레벨로 공기를 압축하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 공기 압축기(300)는 5바(bar)에서 7바 사이의 압력 레벨을 가지는 공기로 압축하여 출력한다.
열교환기(200)는 파이프(예를 들어, 금속, 플라스틱 파이프)를 통해 공기 압축기(300)에 연결되어 공기 압축기(300)로부터의 압축 공기를 가열하여 외부로 출력한다. 열교환기(200)는 일정한 온도로 가열된 내부 열전달 액체(271)와 압축 공기의 내부 히팅 파이프(211)의 접촉(열교환)을 통해 압축 공기를 가열하고 가열된 압축 공기를 외부로 출력할 수 있다.
열교환기(200)의 구체적인 구성에 대해서는 도 2에서 좀 더 상세히 살펴보도록 한다.
충전기(400)는 열교환기(200)로부터 가열된 압축 공기와 수소 공급 시스템(100)으로부터의 냉각 충전 수소를 구비된 충전건(410)을 통해 수소 연료전지자동차로 출력한다. 충전기(400)는 소위 디스펜서(dispenser)를 나타내거나 디스펜서를 포함할 수 있다.
충전기(400)는 충전기(400)를 제어하기 위한 콘트롤러(450)와 각종 상태, 정보 등을 출력하기 위한 디스플레이(430)를 포함하여 수소 연료전지자동차로의 충전 상태, 과금 등의 정보를 출력하고 그에 따른 제어를 수행한다.
충전기(400)에 포함되는 충전건(410)은 수소 연료전지자동차의 커플러(coupler)에 결합하는 충전건(410)의 커플러의 끝단에 수소공급 단자(411)와 압축공기공급 단자(413)를 포함하고 그 외 통신단자 등을 더 포함할 수 있다. 충전건(410)의 커플러(충전기(400))는 수소 연료전지자동차의 커플러에 결합하고 결합된 상태에서 수소공급 단자(411)를 통해 냉각 충전 수소를 수소 연료전지자동차의 수소 탱크에 충전할 수 있다.
충전건(410)의 커플러의 수소공급 단자(411)는 수소 연료전지자동차의 커플러의 수소유입 단자에 결합하여 냉각 충전 수소를 공급하고 충전건(410)의 커플러의 압축공기공급 단자(413)는 열교환기(200)를 통해 가열된 압축 공기를 출력한다.
충전건(410)의 커플러의 압축공기공급 단자(413)는 수소 연료전지자동차의 커플러의 임의 단자에 결합하지 않고 충전건(410)의 커플러와 수소 연료전지자동차의 커플러의 결합으로 형성되는 내부 공간(도 1의 ⓐ 참조)에 압축공기공급 단자(413)를 통해 가열된 압축 공기가 출력된다. 가열된 압축 공기는 냉각 충전 수소의 수소 연료전지자동차로의 충전 동안에 충전건(410)의 외부 호스 내의 수소 호스와 별도로 설치된 호스를 통해 출력될 수 있다.
충전건(410)은 가열된 압축 공기를 커플러를 통해 출력하거나 차단하는 조작 밸브(415)를 더 포함한다. 조작 밸브(415)는 커플러의 압축공기공급 단자(413)와 가열된 압축 공기를 출력하는 파이프(예를 들어, 금속이나 연성(고무재질) 파이프) 사이에 설치되고 특정 제어에 따라 가열된 압축 공기를 커플러의 압축공기공급 단자(413)로 출력하거나 차단하도록 구성된다.
예를 들어, 콘트롤러(450)는 충전건(410)의 커플러와 수소 연료전지자동차의 커플러 사이의 결합을 인식(예를 들어, 양 커플러 사이의 결합에 따라 발생하도록 구성된 전기 신호의 인식)하고 결합의 인식에 따라 조작 밸브(415)를 온시켜(조작 밸브(415)를 온하기 위한 전기신호를 통해) 커플러의 결합 동안에 일정한 압력의 가열된 압축 공기를 출력한다. 콘트롤러(450)는 결합 해제의 인식(예를 들어, 양 커플러 사이의 결합에 따라 발생하도록 구성된 전기 신호와 반대되는 신호의 인식)에 따라 조작 밸브(415)를 오프시켜(조작 밸브(415)를 온하기 위한 전기신호와 반대되는 전기 신호를 통해) 커플러의 분리에 따라 가열된 압축 공기의 출력을 중단한다.
또는, 수소를 충전하는 사용자(예를 들어, 운전자)가 충전건(410)에 구비된 조작 밸브(415)의 조작 레버에 대한 조작으로 조작 밸브(415)를 수동으로 온시키거나 오프시킬 수 있다.
이와 같은 구성을 통해, 충전기(400)는 저온으로 냉각된 수소의 수소 연료전지자동차로의 충전시에 커플러를 통해 형성되는 내부 공간에 상온 이상의 일정한 온도의 일정한 압력 이상의 공기를 출력하여 저온으로 냉각된 수소와 수분 등에 의한 접촉으로 발생하는 아이싱 현상을 실시간으로 줄이거나 제거할 수 있도록 한다.
도 2는 수소 충전 시스템에 포함되는 열교환기(200)의 예시적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2에 따르면, 열교환기(200)는 일정한 온도로 가열된 열전달 액체(271)를 통해 유입되는 압축 공기를 가열하여 출력하도록 구성된다. 열교환기(200)는 케이스(201), 열전달 액체(271), 유입구(205), 배출구(209), 히팅 파이프(211), 압력배출 밸브(215), 드레인 밸브(219), 액체 공급구(221), 인디케이터(231), 히터(251), 온도 센서(255) 및 콘트롤러(259)를 포함하여 구성된다. 설계 변형에 따라, 열교환기(200)는 도 2의 일부 구성요소를 생략하여 구성되거나 도시되지 않은 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다.
도 2를 통해, 유입되는 압축 공기를 가열하여 출력하는 열교환기(200)를 살펴보면, 케이스(201)는 열교환기(200)의 외형을 형성하고 내부 공간에 열전달 액체(271) 및 히팅 파이프(211)와 나아가 히터(251)를 수용한다. 케이스(201)는 직육면체, 원통형 등의 형상을 가지고 외부와 분리시켜 열전달 액체(271) 및 히팅 파이프(211)를 내부에 수용한다.
열전달 액체(271)는 유입되는 압축 공기에 열을 전달하는 매체이다. 열전달 액체(271)는 히터(251)에 의해 가열될 수 있고 가열된 열전달 액체(271)는 히팅 파이프(211)와의 접촉에 따라 가열에 의해 발생한 열 에너지를 히팅 파이프(211) 내의 압축 공기로 전달할 수 있다. 열전달 액체(271)는 예를 들어 물이거나 오일(부동액 오일)일 수 있다. 열전달 액체(271)는 케이스(201) 내에서 일정한 높이로 채워지고 히팅 파이프(211)의 전부 또는 일부(의 표면)와 접촉한다.
유입구(205)는 공기 압축기(300)의 파이프에 연결되어 압축 공기를 케이스(201) 내부로 유입시키고 배출구(209)는 히팅 파이프(211)에 의해 가열된 압축 공기를 외부(의 충전기(400))로 배출한다.
열전도성을 가지는 금속 재질 등으로 구성되는 히팅 파이프(211)는 지그 형상 등 열전달 액체(271)와의 접촉면적을 넓게 가지도록 구성된다. 히팅 파이프(211)는 유입구(205)를 통해 입력되어 내부 흐르는 압축 공기를 가열하여 배출구(209)를 통해 외부로 출력한다. 히팅 파이프(211)는 열전달 액체(271)와의 접촉에 따라 공기 압축기(300)로부터의 압축 공기를 가열하여 가열된 압축 공기를 충전기(400)로 출력한다.
압력배출 밸브(215)는 케이스(201) 내부의 압력에 따라 케이스(201) 내부의 공기를 외부로 배출한다. 압력배출 밸브(215)는 설정된 특정 레벨 이상의 압력을 인식하는 경우에 개방되어 케이스(201) 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있다. 압력배출 밸브(215)는 케이스(201) 상측( 상단 표면)에 형성되어 케이스(201) 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있다.
드레인 밸브(219)(drain valve)는 열전달 액체(271)를 외부로 배출할 수 있는 밸브이다. 드레인 밸브(219)는 케이스(201)의 바디 측면(의 하측)에 형성되고 오픈됨에 따라 케이스(201) 내부의 열전달 액체(271)를 외부로 배출한다. 액체 공급구(221)는 열전달 액체(271)를 공급하기 홀이다. 액체 공급구(221)를 통해 사용자는 케이스(201) 내부에 열전달 액체(271)를 일정한 높이로 채울수 있다.
인디케이터(231)는 케이스(201) 내부의 열전달 액체(271)의 수용량(내장량)을 표시한다. 케이스(201) 측면에 상하 긴 방향으로 형성되는 인디케이터(231)는 열전달 액체(271)의 수용량을 사용자가 확인할 수 있도록 한다. 인디케이터(231)는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상하 방향으로 길고 투명한 재질로 케이스(201) 측면의 일부를 형성하여 케이스(201) 내부를 볼 수 있도록 인디케이터(231)가 구성될 수 있다. 또는, 열전달 액체(271)의 무게나 높이를 센싱하는 센서를 이용하여 대응하는 무게나 높이를 인식할 수 있도록 인디케이터(231)가 구성될 수도 있다.
히터(251)는 케이스(201) 내부의 열전달 액체(271)를 가열한다. 히터(251)는 열전달 액체(271)를 가열하기 위한 히팅 코일(heating coil) 등을 포함하여 외부 공급되는 전원을 이용하여 히팅 코일을 구동하고 히팅 코일과 열전달 액체(271)의 접촉에 따라 열전달 액체(271)를 가열할 수 있다.
그 외, 열교환기(200)는 케이스(201) 내부에 회전 믹서(291)(도면 미도시)를 더 포함할 수 있다. 회전 믹서(291)는 케이스(201) 내부의 바닥면에 설치되어 상측 방향으로 구비된 팬(fan)(3개 또는 4개의 팬)을 일정한 방향(한방향)으로 회전시켜 열전달 액체(271)를 상하 방향으로 유동시킬 수 있다. 회전 믹서(291)는 회전믹서 제어신호에 따라 회전축을 회전시키는 모터와, 모터의 회전축에 연결되어 회전하는 회전팬을 포함하여 구성될 수 있다.
회전 믹서(291)에 의한 상하 방향으로의 열전달 액체(271)의 유동에 따라, 직접 가열된 히터(251) 근처의 열전달 액체(271)는 미 가열된(히터(251)와 거리가 먼) 열전달 액체(271)와 믹싱(섞여)되고 그에 따라 케이스(201) 내부의 열전달 액체(271) 전체가 균일하게 가열될 수 있다.
온도 센서(255)는 케이스(201) 내부의 열전달 액체(271)의 온도를 센싱한다. 열교환기(200)는 하나 또는 복수의 온도 센서(255)를 포함할 수 있다. 복수의 온도 센서(255)를 열교환기(200)가 포함하는 경우 각각의 온도 센서(255)는 케이스(201) 내부의 서로 다른 위치(예를 들어, 도 2의 예와 같이 좌측 측면과 우측 측면 등)에 설치된다. 온도 센서(255)는 측정된 온도에 대응하는 온도 신호(전기 신호)를 출력할 수 있다.
콘트롤러(259)는 열교환기(200)를 제어한다. 콘트롤러(259)는 프로그램의 명령어를 수행하는 실행 유닛을 하나 이상 포함하여 내부 비휘발성 메모리의 프로그램에 따라 열교환기(200)를 제어한다. 콘트롤러(259)는 예를 들어, 마이컴, CPU, MPU, 중앙처리장치 등을 나타내거나 포함한다. 또는, 콘트롤러(259)는 알고리즘의 로직을 구현하기 위한 회로나 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함하여 열교환기(200)를 제어할 수도 있다.
콘트롤러(259)는 온도 센서(255)와 히터(251)에 연결되어 온도 센서(255)로부터 센싱되는 온도 신호의 온도 데이터에 따라 케이스(201) 내부의 열전달 액체(271)를 설정된 온도 범위 내로 유지하도록 히터(251)를 제어(예를 들어, 온/오프나 가열 세기의 제어)한다.
콘트롤러(259)는 사용자로부터의 설정 입력(예를 들어, 콘트롤러(259)에 연결된 입력 버튼)에 따라 온도 범위를 설정(예를 들어, 50~60도 사이 등)하고 설정된 온도 범위 내에 열전달 액체(271)가 가열되도록 히터(251)의 온/오프와 세기를 제어한다.
예를 들어, 온도 센서(255)로부터 센싱되는 온도 데이터의 대응하는 온도가 설정된 온도 범위 이하인 경우 콘트롤러(259)는 히터(251)를 온시키거나 가열 세기를 높이기 위한 제어신호(예를 들어, 전류나 전압에 의한 전기제어신호)를 히터(251)로 출력한다. 또는 온도 센서(255)로부터 센싱되는 온도 데이터의 온도가 설정된 온도 범위 이상인 경우 콘트롤러(259)는 히터(251)를 오프시키거나 가열 세기를 낮추기 위한 제어신호를 히터(251)로 출력한다.
열교환기(200)가 설치되는 환경에 따라 설정되는 온도 범위는 다를 수 있다. 열교환기(200)와 충전기(400) 사이의 거리 및/또는 외부 온도(예를 들어, 여름, 겨울, 봄 ) 등에 따라 열교환기(200)의 설정 온도 범위는 달리 설정 가능하다.
또는(나아가), 콘트롤러(259)는 복수의 온도 센서(255)로부터 센싱되는 복수의 온도 신호의 온도 데이터를 이용하여 설정된 온도 범위 내에 열전달 액체(271)가 가열되도록 히터(251)의 온/오프와 세기를 제어하고 회전 믹서(291)를 제어한다.
콘트롤러(259)는 복수의 온도 센서(255) 중 특정 하나의 온도 센서(255)의 온도 데이터 또는 복수의 온도 센서(255)의 평균 온도 데이터의 온도가 설정된 온도 범위 이하인 경우 콘트롤러(259)는 히터(251)를 온시키거나 가열 세기를 높이기 위한 제어신호(예를 들어, 전류나 전압에 의한 전기제어신호)를 히터(251)로 출력한다. 또는, 콘트롤러(259)는 복수의 온도 센서(255) 중 특정 하나의 온도 센서(255)의 온도 데이터 또는 복수의 온도 센서(255)의 평균 온도 데이터의 온도가 설정된 온도 범위 이상인 경우 콘트롤러(259)는 히터(251)를 오프시키거나 가열 세기를 낮추기 위한 제어신호를 히터(251)로 출력한다.
나아가, 콘트롤러(259)는 복수의 온도 센서(255)의 복수의 온도 데이터들 사이의 온도 차이에 따라 회전믹서 제어신호(예를 들어, 전류나 전압에 의한 전기제어신호)를 생성하여 회전 믹서(291)로 출력한다. 콘트롤러(259)는 복수의 온도 센서(255)의 복수의 온도 데이터들 사이의 편차(표준편차)에 따라 편차에 비례하는 회전속도의 회전믹서 제어신호를 생성하여 회전 믹서(291)로 출력한다.
예를 들어, 콘트롤러(259)는 복수의 온도 센서(255)의 복수의 온도 데이터들 사이의 편차가 하한 임계치 이하인 경우 회전 믹서(291)를 오프하기 위한 회전믹서 제어신호를 생성하여 회전 믹서(291)로 출력한다.
콘트롤러(259)는 편차가 상한 임계치(하한 임계치보다 더 큰) 이상인 경우 회전 믹서(291)를 (최대) 구동하기 위한 회전믹서 제어신호를 생성하여 회전 믹서(291)로 출력한다. 콘트롤러(259)는 편차가 하한 임계치와 상한 임계치 사이인 경우 편차의 크기에 비례하는(편차가 작으면 낮은 회전속도로 구동하고 편차가 크면 높은 회전속도로 구동하는) 회전믹서 제어신호를 생성하여 회전 믹서(291)로 출력한다.
이러한 구성을 통해, 열교환기(200)는 케이스(201) 내부의 공간에서 열전달 액체(271)를 균일하게 가열하고 그에 따라 열전달 액체(271)에 넓은 표면적으로 접촉하는 히팅 파이프(211)를 통해 유입되는 압축 공기를 효율적이고 균일하게 가열하고 출력할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100 : 수소 공급 시스템
200 : 열교환기
201 : 케이스
205 : 유입구
209 : 배출구
211 : 히팅 파이프
215 : 압력배출 밸브
219 : 드레인 밸브
221 : 액체 공급구
231 : 인디케이터
251 : 히터
255 : 온도 센서
259 : 콘트롤러
271 : 열전달 액체
291 : 회전 믹서
300 : 공기 압축기
400 : 충전기
410 : 충전건
411 : 수소공급 단자
413 : 압축공기공급 단자
415 : 조작 밸브
430 : 디스플레이
450 : 콘트롤러

Claims (5)

  1. 공기를 압축하여 출력하는 공기 압축기;
    상기 공기 압축기로부터의 압축 공기를 가열하여 출력하는 열교환기; 및
    상기 열교환기로부터의 가열된 압축 공기와 냉각 충전 수소를 구비된 충전건을 통해 출력하는 충전기;를 포함하고,
    상기 가열된 압축 공기는 상기 냉각 충전 수소의 수소 연료전지자동차로의 충전 동안에 상기 충전건의 커플러와 상기 수소 연료전지자동차의 커플러 사이에 형성되는 내부 공간으로 출력되며,
    상기 열교환기는 열전달 액체를 수용하는 케이스, 상기 열전달 액체를 가열하는 히터 및 상기 열전달 액체와의 접촉에 따라 상기 공기 압축기로부터의 압축 공기를 상기 충전기로 상기 가열된 압축 공기로 출력하는 히팅 파이프, 상기 케이스 내부의 서로 다른 위치에 설치되어 온도를 센싱하는 복수의 온도 센서, 상기 케이스 내부의 바닥면에 설치되고 구비된 팬을 회전시켜 상기 열전달 액체를 유동시키는 회전 믹서 및 상기 복수의 온도 센서로부터 센싱되는 온도 데이터들에 따라 상기 열전달 액체를 설정된 온도 범위 내로 유지하도록 상기 히터를 제어하는 콘트롤러를 포함하고,
    상기 콘트롤러는 상기 복수의 온도 센서로부터 센싱되는 온도 데이터들 사이의 온도 차이에 따라 상기 회전 믹서를 제어하기 위한 회전믹서 제어신호를 생성하여 상기 회전 믹서로 출력하는,
    수소 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전건은 상기 가열된 압축 공기를 상기 충전건의 커플러를 통해 출력하거나 차단하는 조작 밸브를 포함하고,
    상기 조작 밸브는 상기 충전기의 콘트롤러에 의해 상기 충전건의 커플러와 상기 수소 연료전지자동차의 커플러 사이의 결합의 인식에 따라 온되고 이후 결합 해제에 따라 오프되거나 사용자에 의한 조작으로 온 또는 오프되는,
    수소 충전 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 콘트롤러는 상기 복수의 온도 센서로부터 센싱되는 온도 데이터들 사이의 온도 편차에 따라 상기 편차에 비례하는 회전속도의 상기 회전믹서 제어신호를 생성하여 상기 회전 믹서로 출력하는,
    수소 충전 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기는 상기 케이스 상측에 형성되는 압력배출 밸브, 상기 케이스의 측면에 형성되는 드레인 밸브, 상기 케이스의 측면에 형성되고 상기 열전달 액체의 수용량을 표시하는 인디케이터를 더 포함하고,
    상기 열전달 액체는 물 또는 오일인,
    수소 충전 시스템.
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