KR102522310B1 - 수소 충전소용 고압 호스 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수소 충전소용 고압 호스 장치에 관한 것으로, 충전노즐부로 수소를 공급하는 수소이동부와, 수소이동부와 이격되어 배치되는 외피부와, 수소이동부로부터 수소가 누출되는 것을 방지하는 누출방지부 및 누출방지부로부터 수소가 누출되는 것을 감지하는 누출감지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수소 충전소용 고압 호스 장치{HOSE APPARATUS FOR HYDROGEN STATION}
본 발명은 수소 충전소용 고압 호스 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수소 연료전지 차량에 수소를 공급하는 수소 충전소용 고압 호스 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 최근 환경 문제에 대응하기 위한 저공해 차량으로서, 수소 가스(Hydrogen gas) 등의 가스 연료를 이용한 수소 연료 전지 자동차가 주목받고 있으며, 이러한 수소 연료 전지 자동차의 보급을 촉진하기 위해 차량에 탑재되어 있는 연료 탱크에 안정적이고 효율적으로 수소를 충전하기 위한 수소 충전소가 요구된다. 이에 수반하여, 수소 충전소에 설치된 디스펜서(dispenser)로부터 연료 전지 자동차에 수소 가스를 공급하는 고압 호스 장치에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다.
이러한 수소 충전소용 고압 호스 장치의 내부에는 충전 시 수소가 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있도록 내투과성을 갖는 누출방지층이 형성된다. 그러나 종래의 호스 장치는 반복적인 사용에 따른 피로누적 또는 외부 충격으로 인해 누출방지층이 파열되는 경우 누출방지층으로부터 누출되는 수소를 감지하기 어려운 문제점이 있다.
한편, 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0139136호(2017.12.18 공개, 발명의 명칭: 수소 충전용 호스)에 개시되어 있다.
본 발명은 수소의 누출을 실시간으로 감지할 수 있는 수소 충전소용 고압 호스 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치는: 충전노즐부로 수소를 공급하는 수소이동부; 상기 수소이동부와 이격되어 배치되는 외피부; 상기 수소이동부로부터 수소가 누출되는 것을 방지하는 누출방지부; 및 상기 누출방지부로부터 수소가 누출되는 것을 감지하는 누출감지부;를 포함한다.
또한, 상기 누출방지부는 상기 수소이동부와 상기 외피부 사이에 구비되고, 상기 누출감지부는 상기 누출방지부와 상기 외피부 사이에 구비된다.
또한, 상기 누출감지부는, 상기 충전노즐부로 감지가스를 공급하는 공급부; 상기 충전노즐부로 공급된 상기 감지가스를 회수하는 회수부; 및 상기 회수부로 회수되는 상기 감지가스에 섞인 수소를 검출하는 검출부;를 포함한다.
또한, 상기 공급부와 상기 회수부는 상기 수소이동부의 둘레 방향을 따라 상호 교번적으로 배치된다.
또한, 상기 누출방지부로부터 누출된 수소는 상기 감지가스의 유동에 연동되어 상기 회수부를 따라 이동된다.
또한, 상기 공급부는 상기 충전노즐부로 상기 감지가스를 가열된 상태로 공급하고, 상기 회수부는 상기 충전노즐부와의 열교환에 의해 냉각된 상기 감지가스를 회수한다.
또한, 상기 누출감지부는, 상기 누출방지부로부터 누출된 수소와 접촉됨에 따라 저항값이 가변되는 제1감지부재; 및 상기 제1감지부재와 전기적으로 연결되어 상기 제1감지부재의 저항값의 변화를 측정하는 제1측정부;를 포함한다.
또한, 상기 제1감지부재는 백금 재질을 포함하는 박막의 형태로 구비된다.
또한, 상기 누출감지부는, 상기 누출방지부로부터 누출된 수소와 반응하여 내부로 입사된 빛의 파장이 가변되는 제2감지부재; 및 상기 제2감지부재로 입사된 빛의 파장 변화를 측정하는 제2측정부;를 포함한다.
또한, 상기 누출방지부와 상기 외피부 사이에 구비되고, 상기 누출방지부의 내압 성능을 강화시키는 내압성능강화부;를 더 포함한다.
본 발명에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치는 누출감지부에 의해 누출방지부로부터 누출되는 수소를 신속하게 감지할 수 있어 누출된 수소로 인한 폭발 및 장비 손상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치는 공급부와 회수부가 질소 등으로 예시되는 감지가스를 호스 내부에서 순환시킴에 따라 누출방지부로부터 누출된 수소를 안정적으로 검출부로 유입시킬 수 있어 효율적인 감지가 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치는 공급부에 의해 감지가스를 가열된 상태로 충전노즐부로 공급하여 충전노즐부의 빙결을 해소할 수 있음에 따라 기존 질소 퍼징라인 등의 설치를 위한 비용과 공정을 단순화시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치는 누출된 수소에 의해 저항이 가변되는 제1감지부재 또는 빛의 파장이 가변되는 제2감지부재에 의해 수소 누출을 보다 다각적이고 정확하게 감지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치의 설치 상태를 개략적으로 나타내는 설치상태도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 누출감지부의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 누출감지부의 구성을 개략적으로 나타내는 정단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 누출감지부의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 누출감지부의 구성을 개략적으로 나타내는 정단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 누출감지부의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 누출감지부의 구성을 개략적으로 나타내는 정단면도이다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치의 실시예를 설명하도록 한다.
이 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.
또한, 본 명세서에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 접속)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(또는 구비)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 "포함(또는 구비)"할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다. 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 특정 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 그 부호들은 다른 도면을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 특정 도면에 참조 부호가 표시되지 않은 부분이 있더라도, 그 부분은 다른 도면들을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 본 출원의 도면들에 포함된 세부 구성요소들의 개수, 형상, 크기 및 크기의 상대적인 차이 등은 이해의 편의를 위해 설정된 것으로서, 실시예들을 제한하지 않으며 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치의 설치 상태를 개략적으로 나타내는 설치상태도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)는 수소이동부(100), 외피부(200), 누출방지부(300), 누출감지부(400), 내압성능강화부(500)를 포함한다.
수소이동부(100)는 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)의 내부에 수소의 유동 경로를 마련한다. 수소이동부(100)는 일단이 충전노즐부(2)와 연통되고, 타단이 디스펜서(3)와 연통된다. 수소이동부(100)는 디스펜서로부터 전달되는 수소를 충전노즐부(2)로 공급한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수소이동부(100)는 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)의 최내층에 배치되는 빈 공간인 것으로 예시될 수 있다. 수소이동부(100)는 원형의 단면을 갖도록 형성되고, 중심축이 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)의 중심축과 일치되도록 배치된다. 수소이동부(100)의 직경의 크기는 수소이동부(100)를 이동하는 수소 기체의 유량 등에 따라 다양한 값으로 설계변경이 가능하다.
충전노즐부(2)는 수소이동부(100)를 이동하는 수소를 수소 연료전지 차량으로 주입한다. 충전노즐부(2)는 일측이 수소이동부(100)와 연통되고, 타측이 수소 연료전지 차량에 구비되는 리셉터클(Receptacle)에 착탈 가능하게 결합된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 충전노즐부(2)는 대략 건(Gun)의 형상을 갖도록 형성된다. 충전노즐부(2)의 내부는 비어있도록 형성되어 내부에 수소이동부(100)가 설치될 ㅅ수 있는 공간을 마련한다. 충전노즐부(2)는 후방 단부가 개구되도록 형성되어 후방 단부를 통해 수소이동부(100)가 충전노즐부(2)의 내부로 삽입된다. 충전노즐부(2)의 전방 단부는 수소이동부(100)로부터 공급받은 수소를 분사할 수 있도록 구비되어 수소 연료전지 차량에 구비되는 리셉터클(Receptacle)에 끼움 결합, 걸림 결합된다.
외피부(200)는 수소이동부(100)와 이격되어 배치되어 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)의 외관을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 외피부(200)는 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)의 최외곽층에 배치된다. 외피부(200)는 내후성을 확보함과 동시에 유연성을 확보할 수 있도록 고무, 폴리우레탄, 폴리에스테르 등의 열가소성 수지의 재질을 포함할 수 있다. 외피부(200)는 중공형의 관의 형상으로 형성되고, 수소이동부(100)와 동심원을 이루도록 배치된다. 외피부(200)는 수소이동부(100) 보다 큰 직경을 갖도록 구비되어 수소이동부(100)의 반경 방향으로 이격되어 배치된다. 외피부(200)와 수소이동부(100) 사이에는 후술하는 누출방지부(300), 내압성능강화부(400), 누출감지부(500)가 설치된다. 외피부(200)의 직경의 크기는 누출방지부(300), 내압성능강화부(400), 누출감지부(500)의 크기 등에 따라 다양한 값으로 설계변경이 가능하다.
누출방지부(300)는 수소이동부(100)와 외피부(200) 사이에 구비되고, 수소이동부(100)로부터 수소가 누출되는 것을 방지한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 누출방지부(300)는 중공형의 관의 형상으로 형성되어 수소이동부(100)를 감싸도록 배치된다. 이에 따라 누출방지부(300)는 수소이동부(100) 통해 이동되는 수소와 직접적으로 맞닿는 층을 형성한다. 누출방지부(300)는 중심축이 수소이동부(100)의 중심축과 일치됨에 따라 수소이동부(100)와 동심원을 이루도록 배치된다. 누출방지부(300)는 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)에 가요성을 부여함과 동시에 수소이동부(100)를 유동하는 수소가 외부로 누출되는 것을 차단할 수 있도록 내용출성 또는 내투과성의 재질 재질을 포함할 수 있다. 이러한 누출방지부(300)의 재료로는 나일론(나일론 6, 나일론 66, 나일론 11) 등의 폴리아미드 계열의 재료 또는 폴리아세탈, 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 등이 사용될 수 있다. 누출방지부(300)의 두께, 직경은 내구성을 확보하면서 수소의 유량을 충분히 확보할 수 있는 두께, 직경의 범위 내에서 다양하게 설계 변경이 가능하다.
내압성능강화부(400)는 누출방지부(300)와 외피부(200) 사이에 구비되어 누출방지부(300)의 내압 성능을 강화시킨다. 보다 구체적으로, 내압성능강화부(400)는 수소이동부(100)를 유동하는 수소의 압력을 직접적으로 전달받는 누출방지부(300)의 강성을 보강한다. 이에 따라 내압성능강화부(400)는 누출방지부(300)가 수소이동부(100)를 통해 이동하는 수소의 압력 또는 기타 외력에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 내압성능강화부(400)는 중공형의 관의 형상으로 형성되어 누출방지부(300)를 감싸도록 배치된다. 내압성능강화부(400)는 중심축이 수소이동부(100)의 중심축과 일치됨에 따라 수소이동부(100)와 동심원을 이루도록 배치된다. 내압성능강화부(400)는 금속 와이어 또는 고강도 섬유를 소정 각도 및 밀도로 편조한 형태로 구비될 수 있다. 이 경우, 금속 와이어로는 강선, 스테인리스 강선, 피아노선(piano wire) 등이 이용될 수 있고, 고강도 섬유는 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸 섬유(PBO 섬유), 아라미드 섬유(aramid fiber), 탄소 섬유 등이 이용될 수 있다. 내압성능강화부(400) 복수개의 층으로 형성될 수 있고, 이 경우 복수개의 내압성능강화부(400)는 수소이동부(100)의 반경 방향으로 적층되는 형태로 배치된다.
누출감지부(500)는 누출방지부(300)로부터 수소가 누출되는 것을 감지한다. 보다 구체적으로, 누출감지부(500)는 수소 충전소용 고압 호스 장치(1) 내부에서 누출방지부(300)의 파열 등으로 인해 발생한 틈새로 누출되는 수소를 직접 감지할 수 있도록 구비된다. 이에 따라 누출감지부(500)는 수소가 미세한 양으로 누출방지부(300)로부터 누출되더라도 이를 신속하게 감지할 수 있다. 누출감지부(500)는 누출방지부(300)와 외피부(200) 사이에 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 누출감지부(500)는 내압성능강화부(400)가 금속 와이어 또는 고강도 섬유를 소정 각도 및 밀도로 편조한 형태로 구비되어 누출방지부(300)로부터 누출된 수소의 투과를 방지할 수 없음에 따라 내압성능강화부(400)와 외피부(200) 사이에 구비될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 누출감지부의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 누출감지부의 구성을 개략적으로 나타내는 정단면도이다.
도 4, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 누출감지부(500)는 공급부(510), 회수부(520), 검출부(530)를 포함한다.
공급부(510)는 충전노즐부(2)로 감지가스를 공급한다. 여기서 감지가스는 질소 가스인 것으로 예시될 수 있다. 공급부(510)는 충전노즐부(2)로 감지가스를 가열된 상태로 공급하여 충전노즐부(2)와 리셉터클 사이에 발생된 빙결을 제거한다. 이에 따라 공급부(510)는 누출방지부(300)로부터 누출된 수소에 유동력을 부여하는 기능과, 기존 질소 퍼징(Purging)라인에 의해 수행되던 충전노즐부(2)의 빙결 해소 기능을 동시에 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 공급부(510)는 일단이 감지가스를 저장하는 저장용기(미도시)에 연결되고, 타측이 충전노즐부(2)의 전방 단부에 구비된 순환 유로에 연결되는 중공형의 관의 형태로 형성될 수 있다. 공급부(510)는 수소이동부(100)를 통한 수소의 이동 방향과 나란한 방향으로 연장된다. 공급부(510)는 둘레 양측이 각각 외피부(200)의 내측면과, 누출방지부(300)의 외측면에 접하여 지지된다. 공급부(510)는 복수개로 구비될 수 있으며, 이 경우 복수개의 공급부(510)는 누출방지부(300)의 원주 방향을 따라 이격되도록 배치된다.
회수부(520)는 공급부(510)로부터 충전노즐부(2)로 공급된 감지가스를 회수한다. 즉, 회수부(520)는 충전노즐부(2)를 순환하며 열교환 작용에 의해 충전노즐부(2)의 빙결 상태를 해소한 감지가스를 냉각된 상태로 회수한다. 회수부(520)는 회수된 감지가스를 공급부(510)와 연결된 저장용기로 배출한다. 이에 따라 회수부(520)는 충전노즐부(2)로 공급된 감지가스를 대기중으로 방출하지 않고 다시 공급부(510)로 공급되도록 유도할 수 있다. 회수부(520)는 회수되는 감지가스의 유동력에 의해 누출방지부(300)로부터 누출된 수소를 후술하는 검출부(530)로 전달한다. 이에 따라 회수부(520)는 누출방지부(300)로부터 누출된 수소가 검출부(530)로 전달되지 않고 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)의 내부에 머무르거나 대기중으로 방출되는 것을 방지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 회수부(520)는 누출방지부(300)와 외피부(200)의 사이에 형성된 공간 중 공급부(510)가 설치된 공간을 제외한 빈 공간인 것으로 예시될 수 있다. 회수부(520)는 복수개로 구비될 수 있으며, 이 경우 복수개의 회수부(520)는 수소이동부(100)의 둘레 방향을 따라 공급부(510)와 상호 교번적으로 배치된다.
검출부(530)는 회수부(520)로 회수되는 감지가스에 섞인 수소를 검출한다. 검출부(530)는 회수부(520) 내부에 직접 설치될 수 있고, 회수부(520)에 연결된 감지가스의 저장용기 또는 디스펜서에 설치되는 것도 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 검출부(530)는 회수부(520)로 회수되는 감지가스에 섞인 수소의 농도를 측정하는 가스 센서의 형태로 형성될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)의 작동 과정을 상세하게 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 수소이동부(100)는 디스펜서로부터 전달되는 수소를 충전노즐부(2)로 공급한다.
수소이동부(100)를 이동하는 수소는 누출방지부(300)에 의해 수소이동부(100)의 외부로 누출되는 것이 방지된다.
공급부(510)는 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)와 별도로 마련된 저장용기로부터 감지가스를 전달받고, 감지가스를 가열된 상태로 충전노즐부(2)로 공급한다.
충전노즐부(2)로 공급된 감지가스는 충전노즐부(2)에 형성된 순환 유로를 순환한다.
감지가스는 충전노즐부(2)의 내부를 순환하며 내부의 열을 충전노즐부(2)로 전달한다. 이와 같은 감지가스와 충전노즐(2) 사이의 열교환 작용을 통해 충전노즐부(2)와 리셉터클의 연결 부위에 형성된 결빙이 해소될 수 있다.
충전노즐부(2)로 열을 전달한 감지가스는 냉각된 상태로 회수부(520)로 유입되고, 회수된 감지가스는 저장용기로 배출된다. 저장용기로 배출된 감지가스는 가열장치에 의해 다시 가열된 상태로 공급부(510)로 전달된다.
한편, 노후화 또는 외력에 의해 누출방지부(300)에 균열 등이 발생하는 경우, 수소는 누출방지부(300)의 틈새를 통해 수소이동부(100)의 외부로 누출된다.
누출방지부(300)로부터 누출된 수소는 내압성능강화부(400)를 투과해 회수부(520)로 유입된다.
회수부(520)로 유입된 수소는 감지가스의 유동력에 의해 감지가스와 함께 회수부(520)를 따라 이동된다.
수소는 감지가스와 섞인 상태로 검출부(530)로 유입되고, 검출부(530)는 유입된 수소의 농도를 측정한다. 측정된 정보는 디스플레이 또는 경보 장치 등에 의해 사용자에게 제공된다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)의 구성을 설명하도록 한다. 이 과정에서 설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)와 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)는 누출감지부(600)를 포함한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 누출감지부의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 누출감지부의 구성을 개략적으로 나타내는 정단면도이다.
도 6, 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 누출감지부(600)는 제1감지부재(610), 제1측정부(620)를 포함한다.
제1감지부재(610)는 누출방지부(300)로부터 누출된 수소와 접촉됨에 따라 저항값이 가변된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1감지부재(610)는 외피부(200)의 내주면과 내압성능강화부(400)의 외주면에 부착되는 박막의 형태로 형성될 수 있다. 제1감지부재(610)는 표면에 수소가 흡착됨에 따라 저항 또는 전기전도도가 가변되는 백금 재질을 포함한다.
제1측정부(620)는 제1감지부재(610)와 전기적으로 연결되어 제1감지부재(610)의 저항값의 변화를 측정한다. 제1측정부(620)는 외피부(200)와 내압성능강화부(400) 사이에 직접 설치될 수 있으며, 외피부(200)의 외부에 별도로 설치되어 도선 등을 통해 제1감지부재(610)와 연결되는 것도 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1측정부(620)는 제1감지부재(610)와 전기적으로 연결되어 제1감지부재(610)에 전류를 인가하는 전원부와, 전원부의 전류 또는 전압 변화를 측정하는 전류 또는 전압센서를 포함할 수 있다.
이상에서는 제1감지부재(610)와 제1측정부(620)는 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)에 단독으로 설치될 수 있는 것을 예로 들어 설명하겠으나, 제1감지부재(610)와 제1측정부(620)는 상술한 공급부(510), 회수부(520) 및 검출부(530)와 함께 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)에 설치되는 것도 가능하다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)의 구성을 설명하도록 한다. 이 과정에서 설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)와 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수소 충전소용 고압 호스 장치(1)는 누출감지부(700)를 포함한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 누출감지부의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이고, 도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 누출감지부의 구성을 개략적으로 나타내는 정단면도이다.
도 8, 도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 누출감지부(700)는 제2감지부재(710), 제2측정부(720)를 포함한다.
제2감지부재(710)는 내부로 빛을 입사할 수 있도록 구비되고, 누출방지부(300)로부터 누출된 수소와 반응하여 내부로 입사된 빛의 파장이 가변된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2감지부재(710)는 코어를 중심으로 유전물질로 이루어진 하부 클래드와 상부 클래드가 배치되고, 코어와 클래드 사이의 굴절률 차에 의해 광신호가 전파되는 광섬유의 형태로 형성될 수 있다. 제2감지부재(710)의 외측부에는 팔라듐(Pd)이 박막 형태로 코팅 형성된다. 이에 따라 누출방지부(300)로부터 누출된 수소가 제2감지부재(710)에 코팅된 팔라듐의 표면에 접근하면 두 개의 수소 원자로 나누어져 팔라듐 내부로 확산하게 되고 팔라듐의 부피를 확장시킨다. 그 결과 팔라듐 내부의 자유전자 농도가 감소하여 팔라듐의 유전율이 증가된다. 이러한 수소 누출에 따른 팔라듐의 유전률 변화는 광학적 관점에서 빛의 파장변화를 유도할 수 있다.
제2측정부(720)는 제2감지부재(710)로 입사된 빛의 파장 변화를 측정한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2측정부(720)는 제2감지부재(710)로 입사된 빛과 반사되어 되돌아오는 빛의 파장의 변화를 감지한 후 그 차이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 광센서의 형태로 형성될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시되는 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.
1 : 수소 충전소용 고압 호스 장치 2 : 충전노즐부
100 : 수소이동부 200 : 외피부
300 : 누출방지부 400 : 내압성능강화부
500, 600, 700 : 누출감지부 510 : 공급부
520 : 회수부 610 : 제1감지부재
620 : 제1측정부 710 : 제2감지부재
720 : 제2측정부

Claims (10)

  1. 충전노즐부로 수소를 공급하는 수소이동부;
    상기 수소이동부와 이격되어 배치되는 외피부;
    상기 수소이동부로부터 수소가 누출되는 것을 방지하는 누출방지부; 및
    상기 누출방지부로부터 수소가 누출되는 것을 감지하는 누출감지부;를 포함하고,
    상기 누출감지부는,
    상기 충전노즐부로 감지가스를 공급하는 공급부;
    상기 충전노즐부로 공급된 상기 감지가스를 회수하는 회수부; 및
    상기 회수부로 회수되는 상기 감지가스에 섞인 수소를 검출하는 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 충전소용 고압 호스 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 누출방지부는 상기 수소이동부와 상기 외피부 사이에 구비되고, 상기 누출감지부는 상기 누출방지부와 상기 외피부 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 수소 충전소용 고압 호스 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공급부와 상기 회수부는 상기 수소이동부의 둘레 방향을 따라 상호 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 수소 충전소용 고압 호스 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 누출방지부로부터 누출된 수소는 상기 감지가스의 유동에 연동되어 상기 회수부를 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 수소 충전소용 고압 호스 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 공급부는 상기 충전노즐부로 상기 감지가스를 가열된 상태로 공급하고,
    상기 회수부는 상기 충전노즐부와의 열교환에 의해 냉각된 상기 감지가스를 회수하는 것을 특징으로 하는 수소 충전소용 고압 호스 장치.
  7. 충전노즐부로 수소를 공급하는 수소이동부;
    상기 수소이동부와 이격되어 배치되는 외피부;
    상기 수소이동부로부터 수소가 누출되는 것을 방지하는 누출방지부; 및
    상기 누출방지부로부터 수소가 누출되는 것을 감지하는 누출감지부;를 포함하고,
    상기 누출감지부는,
    상기 누출방지부로부터 누출된 수소와 접촉됨에 따라 저항값이 가변되는 제1감지부재; 및
    상기 제1감지부재와 전기적으로 연결되어 상기 제1감지부재의 저항값의 변화를 측정하는 제1측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 충전소용 고압 호스 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1감지부재는 백금 재질을 포함하는 박막의 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 수소 충전소용 고압 호스 장치.
  9. 충전노즐부로 수소를 공급하는 수소이동부;
    상기 수소이동부와 이격되어 배치되는 외피부;
    상기 수소이동부로부터 수소가 누출되는 것을 방지하는 누출방지부; 및
    상기 누출방지부로부터 수소가 누출되는 것을 감지하는 누출감지부;를 포함하고,
    상기 누출감지부는,
    상기 누출방지부로부터 누출된 수소와 반응하여 내부로 입사된 빛의 파장이 가변되는 제2감지부재; 및
    상기 제2감지부재로 입사된 빛의 파장 변화를 측정하는 제2측정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 충전소용 고압 호스 장치.
  10. 제 1항, 제 2항, 제 4항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 누출방지부와 상기 외피부 사이에 구비되고, 상기 누출방지부의 내압 성능을 강화시키는 내압성능강화부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 충전소용 고압 호스 장치.
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