KR102511202B1 - 액화수소를 이용한 수소 충전시스템 - Google Patents

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Abstract

본원 발명은 액화수소 탱크에 저장된 액화상태의 수소를 사용처에 공급하는 액화수소를 이용한 수소 충전시스템에 관한 것이다, 이를 위하여 본원 발명은 액화수소 탱크에 저장된 액화상태의 수소를 기화기를 통하여 일정 온도로 기화시켜 기체상태로 사용처에 공급하는 액화수소를 이용한 수소 충전시스템에 있어서, 상기 기화기와 사용처 사이 기체수소 라인상에 구비되는 혼합기와, 상기 기화기 전단에서 분기되어 상기 혼합기와 연결되는 것으로, 상기 혼합기 상부에서 액화수소가 분사되도록 연결되는 액화수소 분기라인과, 상기 기화기 후단에서 분기되어 상기 혼합기와 연결되는 것으로, 열교환기 및 저장용기가 순차적으로 설치되는 기체수소 분기라인, 및 상기 기화기 및 열교환기의 열원을 공급하기 위한 열매체 사이클을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액화수소를 이용한 수소 충전시스템{Hydrogen charging device using Liquefied hydrogen}
본 발명은, 액화수소 탱크에 저장된 액화상태의 수소를 사용처에 공급하는 액화수소를 이용한 수소 충전시스템에 관한 것이다.
수소는, 알려진 바와 같이 물을 전기분해 하기만 하더라도 얻을 수 있는 자원으로 공해물질을 배출하지 않아 매우 친환경적이며, 또한, 경쟁 에너지 자원과 비교하여 보더라도 단위 무게당 에너지 효율이 가장 높게 나타나는 등 많은 이점과 함께 최근 기술 발달에 힘입어 그 사용이 점차 확대되고 있다.
이러한 수소는 생산처에서 생산 원료로부터 만들어져 충전소, 건물, 발전소나 차량 등 사용처에 사용되도록 하기 위하여 기체 또는 액체 상태로 수송되고 있다.
이와 같은 관점에서, 수소경제 활성화를 위해 수소 저장 및 운송 기술 확보가 화두로 등장한 가운데, 현재 상용급으로 활용 가능한 수소 저장·운송방식은 '고압 기체수소'와 '액화수소'뿐이다.
고압 기체수소는 200바(bar) 이상 고압으로 수소를 저장하는 반면에 액화수소는 기체상태 수소를 영하 253도 극저온 상태로 냉각하는 방식으로, 고압 기체수소와 달리 대기압에서 저장이 가능하고, 부피도 800분의 1 수준으로 축소되기 때문에 대용량 저장이 가능하게 되는 등 액화수소 방식의 경제성이 월등한 것으로 알려져 있다.
즉, 최근 한 연구보고서에 따르면, 액화수소는 기존 고압기체 튜브트레일러 운송과 비교할 때 70% 이상 운송비 절감이 가능한 것으로 나타났으며, 25톤급 액화수소 탱크로리를 이용하면 고압가스 튜브트레일러보다 한 번에 운송할 수 있는 양이 약 10배 증가할 것으로 보고된 바 있다.
이와 같은 관점에서 최근, 국내 대기업과 기관들은 액화수소 플랜트를 구축하기 위해 속도를 내고 있으며, 수소경제를 조기에 구축하기 위해 액화수소 확산을 통한 경제성 확보가 시급한 것으로 판단된다.
그러나, 액화수소 이용관점에서 액화수소 확산이 매우 중요하나, 아직 액화수소 탱크로부터 바로 사용처로 기체수소를 공급하거나, 기체수소를 일시적으로 저장한 다음 필요시 이를 사용처로 공급하도록 하는 충전시스템의 개발이 미비하며, 이와 같은 관점에서 볼 때 수소연료의 공급과 관련된 제반 기술의 개발이 매우 절실하다 하겠다.
대한민국 등록특허 제10-2207454호 (등록일자 2021년 01월 20일) 일본 등록특허 제6845918호 (등록일자 2021년 03월 02일)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 액화수소로부터 기화기를 거쳐 기체수소를 사용처에 바로 공급이 가능하도록 하거나, 나아가 액화수소를 기화기를 거쳐 기체수소로 일시적으로 저장한 다음, 필요에 따라 액화수소와 적절하게 혼합하여 사용처에 공급이 가능하도록 하는 액화수소를 이용한 수소 충전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 함께, 기화기 및 열교환기에 공급되는 열원은 열매체 사이클을 통하여 공급되도록 하여 아이싱을 방지가능하면서 저장용기에 기체수소를 보관하여 빠른 충전이 가능하도록 하는 액화수소를 이용한 수소 충전시스템을 제공하는데도 그 목적이 있다.
나아가, 온도 및 압력센서 및 이와 연동하는 제어밸브를 통하여 액화수소 및 기체수소를 필요에 따라 공급량을 신속하게 증감가능하도록 하여 사용처의 요구 온도 및 압력을 맞추도록 하는 액화수소를 이용한 수소 충전시스템을 제공하는데도 그 목적이 있다.
이와 함께 본 발명의 기타 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 이는 본 발명의 청구범위에 기재된 사항 및 그 실시예의 개시 내용뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내의 수단 및 조합에 의해 더욱 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 액화수소를 이용한 수소 충전시스템은, 액화수소 탱크에 저장된 액화상태의 수소를 기화기를 통하여 일정 온도로 기화시켜 기체상태로 사용처에 공급하는 액화수소를 이용한 수소 충전시스템에 있어서, 상기 기화기와 사용처 사이 기체수소 라인상에 구비되는 혼합기와, 상기 기화기 전단에서 분기되어 상기 혼합기와 연결되는 것으로, 상기 혼합기 상부에서 액화수소가 분사되도록 연결되는 액화수소 분기라인과, 상기 기화기 후단에서 분기되어 상기 혼합기와 연결되는 것으로, 열교환기 및 저장용기가 순차적으로 설치되는 기체수소 분기라인, 및 상기 기화기 및 열교환기의 열원을 공급하기 위한 열매체 사이클을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 열매체 사이클은, 열매체 저장탱크, 펌프 및 히터가 순차적으로 설치되고, 상기 히터로부터 상기 기화기로 열매체를 공급한 다음, 상기 열매체 저장탱크로 연결되는 제1 열매체 공급라인과, 상기 히터와 기화기 사이에서 분기되어 상기 열교환기로 열매체를 공급한 다음, 상기 열매체 저장탱크로 연결되는 제2 열매체 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이를 위하여, 상기 혼합기 및 사용처 사이에는 온도 및 압력센서가 각각 구비되고, 상기 액화수소 탱크와 혼합기 사이 및 상기 저장용기와 혼합기 사이에는 제1 제어밸브 및 제2 제어밸브가 각각 구비되어, 상기 온도센서 및 압력센서로부터 신호에 의해 상기 제1 제어밸브 및 제2 제어밸브가 각각 제어되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 기화기와 혼합기 사이에는 제3 제어밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 열매체는, 프로판(C3H8), 프로필렌(C3H6) 중 어느 하나 인 것을 특징으로 한다.
상술된 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 액화수소를 기체수소로 사용처에 100% 공급이 가능하도록 하거나, 나아가 액화수소를 기화기를 거쳐 기체수소로 일시적으로 저장한 다음, 필요에 따라 액화수소와 적절하게 혼합하도록 하여 사용처에 공급이 가능하게 된다.
즉, 액화수소를 저장용기를 거치지 않고 기화시켜 바로 충전이 가능하도록 사용처로 공급되거나, 저장용기에 기체수소를 일시적으로 보관하고, 온도 및 압력센서 및 이와 연동하는 제어밸브를 통하여 액화수소 및 기체수소를 필요에 따라 공급량을 신속하게 증감가능하도록 하여 사용처의 요구 온도 및 압력을 맞추어 공급할 수가 있어 필요시 빠른 충전이 가능한 이점이 있게 된다.
또한, 기화기를 인쇄기판형 타입으로 형성하도록 하여 컴팩트한 구성이 가능하며, 아울러 공급되는 열원은 별도 열매체 사이클을 통하여 공급되도록 하여 아이싱 방지가 가능한 효과가 있다.
무엇보다도, 필요시 사용처로 바로 기체수소를 공급하여 충전되도록 하거나, 액화수소를 공급받아 기체수소로 소량으로 저장하였다가 사용처로 제공하는 것도 가능하게 되는 등 공급측면에서 매우 큰 효과가 기대된다.
이와 함께 본 발명의 다른 효과는 이상에서 설명한 실시예 및 본 발명의 청구범위에 기재된 사항뿐만 아니라, 이들로부터 용이하게 추고할 수 있는 범위 내에서 발생할 수 있는 효과 및 산업 발전에 기여하는 잠정적 장점의 가능성들에 의해 보다 넓은 범위로 포섭될 것임을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 액화수소를 이용한 수소 충전시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 액화수소를 이용한 수소 충전시스템에서 바람직한 제1 실시예를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 액화수소를 이용한 수소 충전시스템에서 바람직한 제2 실시예를 나타낸 개략적인 구성도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다. 설명에 앞서 본 발명의 이점 및 특징 및 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 액화수소를 이용한 수소 충전시스템의 개략적인 구성도이다.
먼저, 본원 발명은 크게, 액화수소 탱크(10), 기화기(20) 및 사용처(90)로 구성되고, 여기에 혼합기(30), 액화수소 분기라인(200), 기체수소 분기라인(300) 및 열매체 사이클(400)을 포함하여 구성된다.
상기 액화수소 탱크(10)에는 약 -253℃, 0.6Mpa의 액화수소가 저장되어 있으며, 상기 기화기(vaporizer, 20)에 의해 액화수소가 기화되어 사용처(dispenser, 90)로 공급되게 되는데, 통상 사용처(90)에서 사용요구 조건은 약 -40℃, 약 70Mpa 정도이다.
여기서, 본원 발명에 따르면, 상기 기화기(20)는 인쇄기판형 열교환기(PCHE)로 형성하도록 하여 보다 컴팩트한 구성이 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 혼합기(mixer, 30)는 기화기(20)와 사용처(90) 사이 기체수소 라인(100) 상에 구비되며, 여기서 기체수소와 액체수소가 적정하게 혼합된다.
상기 액화수소 분기라인(200)은 액화수소 탱크(10)에서 기화기(20)를 연결하는 액화수소 라인에서 분기, 보다 구체적으로 상기 기화기(20) 전단에서 분기되어 혼합기(30)와 연결되는 것으로, 상기 혼합기(30) 상부에서 액화수소가 분사되도록 연결된다.
다음으로, 상기 기체수소 분기라인(300)은 상기 기화기(20) 후단에서 분기되어 혼합기(30)와 연결되는 것으로, 여기에는 열교환기(40) 및 저장용기(50)가 순차적으로 설치된다.
여기서, 상기 저장용기(50)는 열교환기(40)를 통과한 기체수소를 일시적으로 저장하기 위한 공간으로, 본원 발명에 따르면, 상기 저장용기(50)는 캐스케이드 저장용기(cascade storage)일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 캐스케이드 저장용기는 개별 저장용기가 복수 개 구비된 것으로, 저장용량 설계를 사용처(90)에 맞추어 자유롭게 할 수 있는 이점이 있다. 즉, 사용처(90)에 필요한 기체수소의 량이 개별 저장용기 하나만 필요한 경우라면 여기에 맞게끔 시스템을 작동되도록 하고, 이 보다 많이 필요한 경우에 점차 늘이는 방식으로 하여 시스템 작동에 따른 비용이 절감되도록 할 수가 있게 된다.
본원 발명에는 상기 기화기(20) 및 열교환기(40)의 열원을 공급하기 위한 열매체 사이클(400)을 더 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 열매체 사이클(400)은, 열매체 저장탱크(60), 펌프(70) 및 히터(80)가 순차적으로 설치되고, 상기 히터(80)로부터 기화기(20)로 열매체를 공급한 다음, 상기 열매체 저장탱크(60)로 연결되는 제1 열매체 공급라인(420)과, 상기 히터(80)와 기화기(20) 사이에서 분기되어 열교환기(40)로 열매체를 공급한 다음, 상기 열매체 저장탱크(60)로 연결되는 제2 열매체 공급라인(440)을 포함한다.
상기 열매체는, 기화기(20) 및 열교환기(40)로 열원을 공급하기 위한 것이라면 어떠한 것이라도 무방하나, 본원 발명에서는 빙점이 매우 낮아 극저온 액화수소와의 열교환으로 인하여 발생되기 쉬운 동결문제를 근본적으로 회피할 수 있는 프로판(C3H8), 프로필렌(C3H6) 중 어느 하나이면 바람직하다.
이와 같은 열매체 사이클(400)에 의하여, 상기 열매체 저장탱크(60)에 저장된 열매체를 펌프(70)를 통하여 가압한 다음, 히터(80)에 의해 약 40℃로 가열시키고, 가열된 일부 열매체는 제1 열매체 공급라인(420)을 통하여 기화기(20)로 공급되며, 나머지 일부 열매체는 제2 열매체 공급라인(440)을 거쳐 열교환기(40)로 공급된다.
한편, 본원 발명은 상기 혼합기(30) 및 사용처(90) 사이에는 온도센서(12) 및 압력센서(14)가 각각 구비되고, 또한 상기 액화수소 탱크(10)와 혼합기(30) 사이 및 상기 저장용기(50)와 혼합기(30) 사이에는 제1 제어밸브(22) 및 제2 제어밸브(24)가 각각 구비된다.
그 결과, 상기 온도센서(12) 및 압력센서(14)로부터 신호에 의해 상기 제1 제어밸브(22) 및 제2 제어밸브(24)가 각각 제어되게 된다.
즉, 온도센서(12)로부터 측정된 온도 값이 설정 온도값과 비교하여 높거나 낮을 경우, 상기 액화수소 분기라인(200) 상의 제1 제어밸브(22)를 통과하는 액화수소 량을 적절히 조절하도록 하여 사용처(90)에서 필요로 하는 요구 온도로 맞추게 된다.
또한, 압력센서(14)로부터 측정된 압력 값이 설정 압력과 비교하여 높거나 낮을 경우, 상기 기체수소 분기라인(300) 상의 제2 제어밸브(24)를 통과하는 기체수소 량을 적절히 조절하도록 하여 사용처(90)에서 필요로 하는 요구 압력으로 맞추게 된다.
따라서, 혼합기(30)를 통과하는 기체수소 라인(100) 상에 구비된 온도센서(12) 및 압력센서(14)에 의해 혼합기(30)로 유입되는 액화수소 및 기체수소 량을 적절하게 제어가 가능하게 된다.
한편, 본 발명에 따르면, 상기 기화기(20)와 혼합기(30) 사이에는 제3 제어밸브(34)가 더 구비되고, 상기 열교환기(40)와 저장용기(50) 사이에는 온도센서(16)가 더 구비된다.
그리고, 상기 히터(80)와 열교환기(40) 사이 제2 열매체 공급라인(440) 상에 제4 제어밸브(26)와 더 구비되고, 상기 온도센서(16)로부터 신호에 의해 상기 제4 제어밸브(26)가 제어되게 된다.
즉, 상기 온도센서(16)로부터 온도값을 입력받아 상기 제2 열매체 공급라인(440) 상의 제4 제어밸브(26)를 제어하여 열교환기(40)로 유입되는 열매체 량을 조절하게 된다.
이상과 같이 구성된 본원 발명을 구체적인 실시예에 대해서 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.
(제1 실시예)
도 2는 본 발명의 액화수소를 이용한 수소 충전시스템에서 바람직한 제1 실시예를 나타낸 개략적인 구성도이다.
상기 제1 실시예는 액화수소 탱크(10)에서 기화기(20)를 거쳐 기체 수소를 사용처(90)로 100% 직접 공급되는 것으로, 이때, 액화수소 분기라인(200) 상의 제1 제어밸브(22) 및 기체수소 분기라인(300) 상의 제2 제어밸브(24)는 각각 닫힌 상태로, 그리고 기체수소 라인(100) 상의 제3 제어밸브(34)은 열린 상태이다.
그 결과, 액화수소 탱크(10)로부터 액화수소는 기화기(20)를 거쳐 기체수소 라인(100)을 따라 바로 사용처(90)로 공급되게 되며, 사용처(90)가 예를 들어 차량인 경우에 기체수소가 차량에 충전되게 된다.
보다 자세히 설명하면, 상기 액화수소 탱크(10)에는 -253℃, 0.6Mpa의 액화수소가 저장되어 있으며, 상기 액화수소는 펌프(15)를 거치면서 약 -220℃, 100Mpa의 액화수소로 가압된 후, 열매체 사이클로부터 열원을 공급받은 기화기(20)로 공급되게 된다. 여기서, 상기 펌프(15)는 왕복동 또는 플런저(plunger) 방식일 수 있다.
상기 기화기(20)로 공급된 액화수소는, 상기 기화기(20)를 거치면서 약 -55℃ 정도의 온도를 가지게 되고, 기화기(20)와 혼합기(30) 사이 제3 제어밸브(34)에 의해 약 70Mpa 정도로 감압이 되면서 온도가 약 -40℃로 상승하게 된다.
그 결과, 약 -40℃, 약 70Mpa 정도의 기체수소로 사용처(90)에 바로 공급되게 되며, 이때 상기 기체수소는 사용처(90)에 바로 공급되거나, 또는 혼합기(30)를 통과하여 공급될 수도 있음은 물론이다.
한편, 본원 발명에 따르면, 상기 기화기(20)는 인쇄기판형 열교환기(PCHE)로 구성되어 저온고압 유체의 열교환에 매우 유리하나, 약 -220℃, 100Mpa의 액화수소가 지속적으로 공급됨에 따른 아이싱(icing) 현상이 큰 문제로 대두될 수 있다.
이를 위하여 본원 발명의 경우, 프로판(C3H8), 프로필렌(C3H6) 중 어느 하나인 열매체를 사용한 별도 열매체 사이클(400)을 통하여 상기 기화기(20)로 열원을 공급하도록 함으로써 이와 같은 아이싱 문제를 해결하도록 하고 있다.
이상과 같은 본원 발명의 상기 제1 실시예는, 액화수소 탱크(10)에서 기화기(20)를 거쳐 기체수소를 사용처(90)로 100% 직접 공급되는 것으로 이해되어야 한다.
(제2 실시예)
도 3은 본 발명의 액화수소를 이용한 수소 충전시스템에서 바람직한 제2 실시예를 나타낸 개략적인 구성도이다.
상기 제2 실시예는 액화수소 탱크(10)에서 기화기(20) 및 열교환기(40)를 거쳐 기체수소를 저장용기(50)에다 일시적으로 저장시킨 다음, 혼합기에서 액화수소와 혼합하여 사용처(90)로 공급되는 것으로, 이때 액화수소 분기라인(200) 상의 제1 제어밸브(22) 및 기체수소 분기라인(300) 상의 제2 제어밸브(24)는 각각 열린 상태로, 그리고 기체수소 라인(100) 상의 제3 제어밸브(34)은 닫힌 상태이다.
그 결과, 액화수소 탱크(10)로부터 액화수소는 저장용기(50)에 기체수소로 일시적으로 저장된 다음, 필요에 따라 액화수소와 혼합되여 사용처(90)로 공급되게 된다.
보다 자세히 설명하면, 상기 액화수소 탱크(10)에는 -253℃, 0.6Mpa의 액화수소가 저장되어 있으며, 상기 액화수소는 펌프(15)를 거치면서 약 -220℃, 100Mpa의 액화수소로 가압된 후, 일부는 기화기(20) 전단에서 분기되는 액화수소 분기라인(200)을 통하여 혼합기(30)로 공급된다.
나머지 일부는 열매체 사이클로부터 열원을 공급받은 기화기(20)로 공급되고, 상기 기화기(20)로 공급된 액화수소는, 상기 기화기(20)를 거치면서 약 -55℃ 정도의 온도로 상기 기화기(20) 후단에서 분기되는 기체수소 분기라인(300)으로 공급되게 된다.
상기 기체수소 분기라인(300)은 열매체 사이클로부터 열원을 공급받은 열교환기(40) 및 저장용기(50)가 순차적으로 설치되어 있고, 최종 혼합기(30)와 연결된다.
상기 기체수소 분기라인(300) 상에 설치된 열교환기(40)를 통과하면서 기체수소는 약 0℃로 되어 상기 저장용기(50)에 일시적으로 저장되었다가 혼합기(30)로 공급되는데, 이때 기체수소의 온도는 대략 20℃ 정도로 사용처의 요구 조건인 -40℃ 보다 월등히 높은 온도이다.
따라서, 기체수소의 온도를 낮추기 위하여 앞서 언급한 바와 같이 상기 액화수소 분기라인(200)을 통하여 약 -220℃, 100Mpa의 액화수소의 일부가 공급되어 상기 혼합기(30) 상부에서 하부로 분사되며, 그 결과 기체수소의 온도가 즉시 낮아지게 된다.
이를 위하여 상기 혼합기(30)와 연결되는 상기 액화수소 분기라인(200)의 단부는 노즐 형태를 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 혼합기(30)와 사용처(90) 사이 기체수소 라인(100) 상에는 온도센서(12) 및 압력센서(14)가 각각 구비되어 있고, 상기 온도센서(12) 및 압력센서(14)로부터 신호에 의해 상기 제1 제어밸브(22) 및 제2 제어밸브(24)가 각각 제어되게 된다.
즉, 상기 온도센서(12)로부터 측정된 온도 값을 설정 온도값과 비교하여 액화수소 분기라인(200) 상의 제1 제어밸브(22)를 통과하는 액화수소 량을 적절히 조절하도록 하여 사용처(90)에서 필요로 하는 요구 온도로 맞추게 되고, 또한, 상기 압력센서(14)로부터 측정된 압력 값이 설정 압력과 비교하여 기체수소 분기라인(300) 상의 제2 제어밸브(24)를 통과하는 기체수소 량을 적절히 조절하도록 하여 사용처(90)에서 필요로 하는 요구 압력으로 맞추게 된다.
따라서, 사용처(90)로 공급되는 기체수소의 온도는 혼합기(30)로 공급되는 액화수소 량으로, 그리고 사용처(90)로 공급되는 기체수소의 압력은 혼합기(30)로 공급되는 기체수소 량으로 필요에 따라 공급량을 신속하게 증감가능하도록 하여 사용처(90)의 요구 온도 및 압력을 맞출 수가 있게 된다.
이상과 같은 본원 발명의 상기 제2 실시예는, 액화수소 탱크(10)에서 기화기(20) 및 열교환기(40)를 거쳐 기체수소를 저장용기(50)에다 일시적으로 저장하도록 한 다음, 필요시 즉시 사용처로 공급되는 것으로 이해되어야 한다.
아울러, 본원 발명에서 상기 저장용기(50)는 바람직하게는, 캐스케이드 저장용기로써, 이는 개별 저장용기가 복수 개 구비된 것으로 저장용량 설계를 사용처에 맞추어 자유롭게 할 수 있는 이점이 있음은 앞서 언급한 바와 같다.
이상과 같이 이루어진 본원 발명은, 액화수소로부터 기체수소로 사용처로 바로 공급되도록 하거나, 저장용기에다 일시적으로 저장하도록 한 다음, 필요시 사용가능하도록 하는 액화수소를 이용한 수소 충전시스템을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있으며, 본원 발명의 기본적인 기술적인 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.
10: 액화수소 탱크
20; 기화기
30: 혼합기
40: 열교환기
50: 저장용기
60: 열매체 저장탱크
70: 펌프
80: 히터
90: 사용처
100: 기체수소 라인
200: 액화수소 라인
300: 기체수소 분기라인
400: 열매체 사이클
420: 제1 열매체 공급라인
440: 제2 열매체 공급라인

Claims (5)

  1. 액화수소 탱크에 저장된 액화상태의 수소를 기화기를 통하여 일정 온도로 기화시켜 기체상태로 사용처에 공급하는 액화수소를 이용한 수소 충전시스템에 있어서,
    상기 기화기와 사용처 사이 기체수소 라인상에 구비되는 혼합기와,
    상기 기화기 전단에서 분기되어 상기 혼합기와 연결되는 것으로, 상기 혼합기 상부에서 액화수소가 분사되도록 연결되는 액화수소 분기라인과,
    상기 기화기 후단에서 분기되어 상기 혼합기와 연결되는 것으로, 열교환기 및 저장용기가 순차적으로 설치되는 기체수소 분기라인, 및
    상기 기화기 및 열교환기의 열원을 공급하기 위한 열매체 사이클을 포함하고,
    상기 액화수소 분기라인의 단부는 노즐 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 액화수소를 이용한 수소 충전시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열매체 사이클은,
    열매체 저장탱크, 펌프 및 히터가 순차적으로 설치되고, 상기 히터로부터 상기 기화기로 열매체를 공급한 다음, 상기 열매체 저장탱크로 연결되는 제1 열매체 공급라인과,
    상기 히터와 기화기 사이에서 분기되어 상기 열교환기로 열매체를 공급한 다음, 상기 열매체 저장탱크로 연결되는 제2 열매체 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화수소를 이용한 수소 충전시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혼합기 및 사용처 사이에는 온도 및 압력센서가 각각 구비되고,
    상기 액화수소 탱크와 혼합기 사이 및 상기 저장용기와 혼합기 사이에는 제1 제어밸브 및 제2 제어밸브가 각각 구비되어,
    상기 온도센서 및 압력센서로부터 신호에 의해 상기 제1 제어밸브 및 제2 제어밸브가 각각 제어되는 것을 특징으로 하는 액화수소를 이용한 수소 충전시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기화기와 혼합기 사이에는 제3 제어밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 액화수소를 이용한 수소 충전시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열매체는, 프로판(C3H8), 프로필렌(C3H6) 중 어느 하나 인 것을 특징으로 액화수소를 이용한 수소 충전시스템.

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