KR102608445B1 - Heat exchanger for hydrogen charging station - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 수소충전소의 수소 저장탱크 내 수소를 차량의 수소 연료탱크로 냉각시켜 공급되게 하는 수소충전소용 열교환장치에 있어서, 수소가 유동되는 수소 유로와, 냉매가 순환 유동되는 냉매유로가 형성된 열교환기, 수소 저장탱크에서 수소 연료탱크로 이동하는 수소가 열교환기의 냉매유로를 유동하는 냉매와 열교환이 이루어지도록 수소 유로에 연결 설치하는 수소 배관을 포함하며, 수소 배관은 상기 수소 저장탱크에서 수소 연료탱크로 수소를 유동되게 가이드하는 수소 가이드 내관과, 수소 가이드 내관의 외측에 삽입 설치하는 수소 누설방지 외관, 수소 가이드 내관에 연결 설치하며 수소 가이드 내관을 개폐되게 하는 수소 공급제어 밸브를 포함하고, 수소 누설방지 외관과 수소 공급제어 밸브에 연결되게 설치하며, 수소 누설방지 외관 내 수소 유무를 감지한 후, 수소 공급제어 밸브의 개폐동작을 제어하는 수소 안전 제어부를 구비하는 수소충전소용 열교환장치를 제공한다.The present invention relates to a heat exchange device for a hydrogen charging station that cools the hydrogen in the hydrogen storage tank of the hydrogen charging station and supplies it to the hydrogen fuel tank of the vehicle, in which a hydrogen flow path through which hydrogen flows and a refrigerant flow path through which the refrigerant circulates are formed. It includes a hydrogen pipe connected to the hydrogen flow path so that hydrogen moving from the hydrogen storage tank to the hydrogen fuel tank exchanges heat with the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the heat exchanger, and the hydrogen pipe connects the hydrogen fuel tank to the hydrogen storage tank. It includes a hydrogen guide inner tube that guides the flow of hydrogen into the tank, a hydrogen leakage prevention exterior that is inserted and installed on the outside of the hydrogen guide inner tube, a hydrogen supply control valve that is connected to the hydrogen guide inner tube and opens and closes the hydrogen guide inner tube, and a hydrogen supply control valve. It provides a heat exchanger for a hydrogen charging station that is installed connected to a leak-proof exterior and a hydrogen supply control valve, and includes a hydrogen safety control unit that detects the presence or absence of hydrogen in the hydrogen leak-proof exterior and then controls the opening and closing operation of the hydrogen supply control valve. .

Description

수소충전소용 열교환장치{Heat exchanger for hydrogen charging station}Heat exchanger for hydrogen charging station}

본 발명은, 수소충전소에서 수소 연료 차량으로 공급시 수소를 냉각시키는 수소충전소용 열교환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchange device for a hydrogen charging station that cools hydrogen when supplying it from a hydrogen charging station to a hydrogen fuel vehicle.

일반적으로, 수소 연료 차량은 차량에 수소를 저장하는 수소 연료탱크가 설치되고, 수소 연료탱크에 충전된 수소를 연료전지 등에 공급하여 구동력을 발생시킨다.Generally, hydrogen fuel vehicles have a hydrogen fuel tank installed in the vehicle to store hydrogen, and the hydrogen charged in the hydrogen fuel tank is supplied to a fuel cell, etc. to generate driving force.

이러한, 수소 연료 차량에 대한 수소 충전은, 수소 탱크를 탑재한 트레일러로 100bar의 고압 수소를 운송하고, 수소 충전소 내 압축기로 수소를400 bar로 압축하여 임시 저장한 후, 임시 저장된 수소를 700bar 또는 그 이상의 압력으로 더 압축하여 수소 연료 차량에 주입한다.For hydrogen charging of hydrogen fuel vehicles, high-pressure hydrogen of 100 bar is transported on a trailer equipped with a hydrogen tank, the hydrogen is compressed to 400 bar with a compressor in the hydrogen charging station, and the temporarily stored hydrogen is stored at 700 bar or higher. It is further compressed to the above pressure and injected into hydrogen fuel vehicles.

이때, 수소 충전소의 수소 저장탱크에 저장된 고압 압축 수소를 수소 연료 차량에 탑재된 수소 연료탱크에 충전할 때, 수소가 발열함으로써, 수소 기체의 온도가 상승하게 된다. 따라서, 수소 연료탱크로 수소를 충전할 때에는, 수소 탱크 내 단열압축에 의한 발열과 수소 연료탱크보다 압력이 높은 수소 충전소의 수소 저장탱크로부터 공급된 수소가 수소 연료탱크 내에서 팽창함에 의한 발열이 동시에 일어나므로, 수소 충전소의 수소 저장탱크로부터 수소 연료 차량의 수소 연료탱크로 수소를 충전지 수소를 냉각시켜 공급할 수 있도록 압축기와 디스펜서 사이에 열교환기를 설치한다.At this time, when high-pressure compressed hydrogen stored in a hydrogen storage tank of a hydrogen charging station is charged into a hydrogen fuel tank mounted on a hydrogen fuel vehicle, the hydrogen generates heat, causing the temperature of the hydrogen gas to rise. Therefore, when charging hydrogen into a hydrogen fuel tank, heat is generated due to adiabatic compression within the hydrogen tank and heat is generated due to expansion of the hydrogen supplied from the hydrogen storage tank of the hydrogen charging station, which has a higher pressure than the hydrogen fuel tank, within the hydrogen fuel tank. Therefore, a heat exchanger is installed between the compressor and the dispenser to cool and supply hydrogen from the hydrogen storage tank of the hydrogen charging station to the hydrogen fuel tank of the hydrogen fuel vehicle.

이같은, 수소충전소용 열교환기는, 수소가 이동하는 수소 배관을 통과되게 배치한 상태에서 냉매를 냉매유로로 순환되게 하면서 수소 연료탱크에 충전되는 수소를 냉각상태로 공급되게 한다.Such a heat exchanger for a hydrogen charging station circulates the refrigerant through the refrigerant flow path while allowing the hydrogen to pass through the moving hydrogen pipe, and supplies the hydrogen charged to the hydrogen fuel tank in a cooled state.

그러나, 종래의 열교환기에 연결되는 수소 배관은 열교환기를 통과할 경우, 수소의 열교환에 따른 내부 압력 및 표면 온도의 변화를 통해 크랙과 같은 미세 손상이 발생할 위험이 있고, 이렇게 수소 배관의 미세 손상이 발생될 경우 수소의 누설로 인한 폭발 등의 사고 위험성이 있는 문제점이 있다. 이같이, 종래의 수소충전소용 열교환기의 경우에는, 수소 배관의 크랙이 발생하더라도 누설여부를 확인하기 어려움과 더불어 수소 공급을 선제적으로 차단하는데 한계가 있다.However, when hydrogen piping connected to a conventional heat exchanger passes through the heat exchanger, there is a risk of micro-damage such as cracks occurring due to changes in internal pressure and surface temperature due to heat exchange of hydrogen, which causes micro-damage to the hydrogen piping. If this happens, there is a risk of accidents such as explosion due to hydrogen leakage. As such, in the case of a conventional heat exchanger for a hydrogen charging station, it is difficult to check for leakage even if a crack occurs in the hydrogen pipe, and there is a limitation in preemptively blocking the hydrogen supply.

이러한, 수소충전소용 열교환기에 관한 관련기술은, 대한민국 공개특허 제10-2019-0135696호(2019.12.09)에 제시된다.Such related technology regarding heat exchangers for hydrogen charging stations is presented in Republic of Korea Patent Publication No. 10-2019-0135696 (December 9, 2019).

본 발명은, 수소 충전소의 열교환기에 연결되는 수소 배관의 수소 누설여부를 확인함과 더불어 수소 배관의 누설시에도 폭발 등의 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있게 하는 수소충전소용 열교환장치를 제공하는데 목적이 있다.The purpose of the present invention is to provide a heat exchange device for a hydrogen charging station that can check whether there is hydrogen leakage from the hydrogen pipe connected to the heat exchanger of the hydrogen charging station and prevent accidents such as explosions from occurring even when the hydrogen pipe leaks. There is.

본 발명은, 수소충전소의 수소 저장탱크 내 수소를 차량의 수소 연료탱크로 냉각시켜 공급되게 하는 수소충전소용 열교환장치에 있어서, 상기 수소가 유동되는 수소 유로와, 냉매가 순환 유동되는 냉매유로가 형성된 열교환기, 상기 수소 저장탱크에서 수소 연료탱크로 이동하는 수소가 열교환기의 냉매유로를 유동하는 냉매와 열교환이 이루어지도록 수소 유로에 연결 설치하는 수소 배관을 포함하며, 상기 수소 배관은 상기 수소 저장탱크에서 수소 연료탱크로 수소를 유동되게 가이드하는 수소 가이드 내관과, 수소 가이드 내관의 외측에 삽입 설치하는 수소 누설방지 외관 및, 수소 가이드 내관에 연결 설치하며 수소 가이드 내관을 개폐되게 하는 수소 공급제어 밸브를 포함하고, 상기 수소 누설방지 외관과 수소 공급제어 밸브에 연결되게 설치하며, 수소 누설방지 외관 내 수소 유무를 감지한 후, 수소 공급제어 밸브의 개폐동작을 제어하는 수소 안전 제어부를 구비하는 수소충전소용 열교환장치를 제공한다.The present invention relates to a heat exchanger for a hydrogen charging station that cools and supplies hydrogen in a hydrogen storage tank of a hydrogen charging station to a hydrogen fuel tank of a vehicle, wherein a hydrogen passage through which the hydrogen flows and a refrigerant passage through which the refrigerant circulates are formed. It includes a heat exchanger and a hydrogen pipe connected to the hydrogen flow path so that hydrogen moving from the hydrogen storage tank to the hydrogen fuel tank exchanges heat with the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the heat exchanger, and the hydrogen pipe is connected to the hydrogen storage tank. A hydrogen guide inner tube that guides hydrogen to flow from the hydrogen fuel tank, a hydrogen leakage prevention exterior that is inserted and installed on the outside of the hydrogen guide inner tube, and a hydrogen supply control valve that is connected to the hydrogen guide inner tube and opens and closes the hydrogen guide inner tube. For a hydrogen charging station, including a hydrogen safety control unit installed to be connected to the hydrogen leakage prevention exterior and the hydrogen supply control valve, and detecting the presence or absence of hydrogen in the hydrogen leakage prevention exterior and then controlling the opening and closing operation of the hydrogen supply control valve. A heat exchange device is provided.

또한, 상기 수소 안전 제어부는, 수소 누설방지 외관 내 수소가 있다고 감지된 경우, 수소 공급제어 밸브가 수소 가이드 내관을 통한 수소의 유동을 차단되게 밀폐상태를 유지되게 하고, 수소 누설방지 외관 내 수소를 감지하지 못할 경우, 수소 공급제어 밸브가 수소 가이드 내관을 통한 수소의 유동이 이루어지도록 개방상태를 유지되게 할 수 있다.In addition, the hydrogen safety control unit maintains a sealed state so that the hydrogen supply control valve blocks the flow of hydrogen through the hydrogen guide inner tube when it detects that there is hydrogen in the hydrogen leakage prevention exterior, and keeps the hydrogen inside the hydrogen leakage prevention exterior. If it is not detected, the hydrogen supply control valve can be kept open to allow hydrogen to flow through the hydrogen guide inner tube.

또한, 상기 수소 안전 제어부는, 상기 수소 누설방지 외관의 내측에 배치되도록 수소 누설방지 외관에 연결 설치하며, 수소 누설방지 외관 내 수소 여부를 감지하는 수소감지센서, 상기 수소감지센서 및 수소 공급제어 밸브와 연결되게 설치되어, 수소감지센서에서 수소를 감지할 경우, 수소 공급제어 밸브가 수소 가이드 내관을 밀폐되게 수소 공급제어 밸브의 작동을 제어하는 밸브 제어기를 포함할 수 있다.In addition, the hydrogen safety control unit is connected to the hydrogen leak-proof exterior so as to be disposed on the inside of the hydrogen leak-proof exterior, and includes a hydrogen detection sensor that detects the presence of hydrogen in the hydrogen leak-proof exterior, the hydrogen detection sensor, and a hydrogen supply control valve. It may be installed in connection with a valve controller that controls the operation of the hydrogen supply control valve so that the hydrogen supply control valve seals the inner tube of the hydrogen guide when hydrogen is detected by the hydrogen detection sensor.

또한, 상기 수소감지센서는, 온도센서와 압력센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Additionally, the hydrogen detection sensor may include at least one of a temperature sensor and a pressure sensor.

본 발명에 따른 수소충전소용 열교환장치는, 열교환기에 연결된 상태로 수소의 유동을 가이드하는 수소 배관이 수소 가이드 내관과 수소 누설방지 외관의 이중관 구조를 가짐과 더불어 수소 가이드 내관을 개폐하는 수소 공급제어 밸브를 포함하며, 수소 안전 제어부는 수소 누설방지 외관 내 수소가 감지될 경우 수소 공급제어 밸브를 통해 수소 가이드 내관이 폐쇄되게 하면서 수소 가이드 내관을 통한 수소의 유동을 차단되게 하는 바, 수소 가이드 내관의 손상에 따른 수소 누설방지 외관 내측으로의 수소 누설이 발생하더라도 폭발 등의 사고가 발생하는 것을 안정적으로 차단할 수 있게 한다.In the heat exchanger for a hydrogen charging station according to the present invention, the hydrogen pipe that guides the flow of hydrogen while connected to the heat exchanger has a double pipe structure with a hydrogen guide inner pipe and a hydrogen leakage-prevention exterior, and a hydrogen supply control valve that opens and closes the hydrogen guide inner pipe. It includes a hydrogen safety control unit that closes the hydrogen guide inner tube through a hydrogen supply control valve when hydrogen is detected within the hydrogen leakage prevention exterior and blocks the flow of hydrogen through the hydrogen guide inner tube, causing damage to the hydrogen guide inner tube. Even if hydrogen leaks inside the exterior, accidents such as explosions can be reliably prevented.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소충전소용 열교환장치의 개략 구성단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a heat exchanger for a hydrogen charging station according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소충전소용 열교환장치의 개략 구성단면도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예의 수소충전소용 열교환장치(100)는, 열교환기(110), 수소 배관(120)을 구비한 상태로 수소충전소의 수소 저장탱크(10) 내 수소를 냉각시킨 후, 디스펜서(도면미도시)를 통해 차량의 수소 연료탱크(20)로 공급되게 한다.1 is a schematic cross-sectional view of a heat exchanger for a hydrogen charging station according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the heat exchange device 100 for a hydrogen charging station in one embodiment is provided with a heat exchanger 110 and a hydrogen pipe 120 and cools the hydrogen in the hydrogen storage tank 10 of the hydrogen charging station. , is supplied to the vehicle's hydrogen fuel tank 20 through a dispenser (not shown).

상기 열교환기(110)는 수소 저장탱크(10)에서 배출된 수소를 냉각되게 하는 부분이다. 이러한, 열교환기(110)는 수소 저장탱크(10)로부터 배출된 후, 수소 배관(120)을 통해 유입되는 수소가 유동되는 수소 유로(111)와, 수소와의 열교환을 통해 냉각되게 하는 냉매가 유동되는 냉매 유로(112)가 형성된다. 여기서, 열교환기(110)는 인쇄회로기판형 열교환기를 사용할 수 있다. 이때, 열교환기(110)에는 냉매를 순환 공급되게 하는 냉매 라인(도면미도시)과, 냉매 라인에 연결되어 냉매를 압축하는 압축기(도면미도시) 및 냉매를 응축하는 응축기(도면미도시)를 구비할 수 있다.The heat exchanger 110 is a part that cools the hydrogen discharged from the hydrogen storage tank 10. This heat exchanger 110 has a hydrogen flow path 111 through which hydrogen flowing in through the hydrogen pipe 120 flows after being discharged from the hydrogen storage tank 10, and a refrigerant that cools the hydrogen through heat exchange with the hydrogen. A flowing refrigerant flow path 112 is formed. Here, the heat exchanger 110 may be a printed circuit board type heat exchanger. At this time, the heat exchanger 110 includes a refrigerant line (not shown) that circulates the refrigerant, a compressor (not shown) connected to the refrigerant line to compress the refrigerant, and a condenser (not shown) that condenses the refrigerant. It can be provided.

상기 수소 배관(120)은 수소 저장탱크(10)에서 배출된 수소가 열교환기(110)를 통과한 후, 차량의 수소 연료탱크(20)로 유동되게 가이드하는 배관이다. 즉, 수소 배관(120)은 수소 저장탱크(10)에서 수소 연료탱크(20)로 이동하는 수소가 열교환기(110)의 냉매 유로(112)를 유동하는 냉매와 열교환이 이루어지도록 수소 유로(111)에 연결되게 설치한다. 이러한, 수소 배관(120)은 수소 가이드 내관(121), 수소 누설방지 외관(122), 수소 공급제어 밸브(123)를 포함한다.The hydrogen pipe 120 is a pipe that guides the hydrogen discharged from the hydrogen storage tank 10 to flow into the hydrogen fuel tank 20 of the vehicle after passing the heat exchanger 110. That is, the hydrogen pipe 120 is connected to the hydrogen flow path 111 so that hydrogen moving from the hydrogen storage tank 10 to the hydrogen fuel tank 20 exchanges heat with the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 112 of the heat exchanger 110. ) to be installed. This hydrogen pipe 120 includes a hydrogen guide inner pipe 121, a hydrogen leakage prevention exterior 122, and a hydrogen supply control valve 123.

상기 수소 가이드 내관(121)은 수소 저장탱크(10)에서 수소 연료탱크(20)로 수소를 유동되게 가이드하는 관 부재이다. 즉, 수소 가이드 내관(121)은 열교환기(110)의 수소 유로(111) 입구와 출구에 각각 연결되게 설치하고, 수소 가이드 내관(121)의 단부는 각각 수소 저장탱크(10)와 디스펜서에 연결되게 배치한다.The hydrogen guide inner pipe 121 is a pipe member that guides hydrogen to flow from the hydrogen storage tank 10 to the hydrogen fuel tank 20. That is, the hydrogen guide inner pipe 121 is installed to be connected to the inlet and outlet of the hydrogen flow path 111 of the heat exchanger 110, and the ends of the hydrogen guide inner pipe 121 are connected to the hydrogen storage tank 10 and the dispenser, respectively. Arrange it properly.

상기 수소 누설방지 외관(122)은 수소 가이드 내관(121)의 외측에 삽입 설치하는 관 부재이다. 이때, 수소 누설방지 외관(122)의 내경이 수소 가이드 내관(121)의 외경보다 크게 형성되게 하여, 수소 누설방지 외관(122)은 수소 가이드 내관(121)의 외측에 삽입 설치시, 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121)의 외주면 사이에 공간이 마련될 수 있게 한다. 여기서, 수소 누설방지 외관(122)의 길이방향 양단 가장자리 부분은 밀폐상태로 수소 가이드 내관(121)의 외측에 결합한다.The hydrogen leak-prevention exterior 122 is a pipe member inserted and installed on the outside of the hydrogen guide inner pipe 121. At this time, the inner diameter of the hydrogen leakage prevention exterior 122 is formed to be larger than the outer diameter of the hydrogen guide inner tube 121, so that the hydrogen leakage prevention exterior 122 prevents hydrogen leakage when inserted and installed on the outside of the hydrogen guide inner tube 121. A space can be provided between the inner peripheral surface of the exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121. Here, both longitudinal edge portions of the hydrogen leak-prevention exterior 122 are coupled to the outside of the hydrogen guide inner tube 121 in a sealed state.

상기 수소 공급제어 밸브(123)는 수소 가이드 내관(121)을 통해 수소의 유동 가능여부를 제어하는 밸브이다. 즉, 수소 공급제어 밸브(123)는 수소 가이드 내관(121)의 일측에 연결되게 설치하여, 수소 가이드 내관(121)의 일측 부분에 대한 개폐가 이루어지게 한다. 따라서, 수소 공급제어 밸브(123)의 개방 동작시 수소 가이드 내관(121)을 통한 수소의 유동이 가능하게 되고, 수소 공급제어 밸브(123)의 폐쇄 동작시 수소 가이드 내관(121)을 통한 수소의 유동이 불가능한 상태가 되게 한다. 이러한, 수소 공급제어 밸브(123)는 이후 설명될 수소 안전 제어부(130)와 연결되어, 수소 안전 제어부(130)를 통해 개폐동작이 이루어지게 된다.The hydrogen supply control valve 123 is a valve that controls whether hydrogen can flow through the hydrogen guide inner tube 121. That is, the hydrogen supply control valve 123 is installed to be connected to one side of the hydrogen guide inner pipe 121, so that one side of the hydrogen guide inner pipe 121 is opened and closed. Therefore, when the hydrogen supply control valve 123 is opened, hydrogen flows through the hydrogen guide inner tube 121, and when the hydrogen supply control valve 123 is closed, hydrogen flows through the hydrogen guide inner tube 121. It makes movement impossible. This hydrogen supply control valve 123 is connected to the hydrogen safety control unit 130, which will be described later, and opening and closing operations are performed through the hydrogen safety control unit 130.

상기 수소 안전 제어부(130)는 수소 누설방지 외관(122) 내측의 수소 유무를 감지한 후, 수소 공급제어 밸브(123)의 개폐동작을 제어하는 부분이다. 즉, 수소 안전 제어부(130)는 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간에 수소 유무 감지에 따라 수소 공급제어 밸브(123)를 통한 수소 가이드 내관(121)의 개폐동작을 제어되게 한다. 따라서, 수소 안전 제어부(130)는 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간에 수소가 감지될 경우 수소 가이드 내관(121)을 폐쇄상태로 수소도의 유동을 차단하도록 수소 공급제어 밸브(123)의 동작이 이루어지게 하고, 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간에 수소가 감지되지 않을 경우 수소 가이드 내관(121)을 개방상태로 수소의 유동을 이루어지도록 수소 공급제어 밸브(123)의 동작이 이루어지게 한다. 이러한, 수소 안전 제어부(130)는 수소감지센서(131), 밸브 제어기(132)를 포함한다.The hydrogen safety control unit 130 is a part that detects the presence or absence of hydrogen inside the hydrogen leakage prevention exterior 122 and then controls the opening and closing operation of the hydrogen supply control valve 123. That is, the hydrogen safety control unit 130 detects the presence or absence of hydrogen in the space between the inner peripheral surface of the hydrogen leakage prevention exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner pipe 121, and the hydrogen guide inner pipe 121 through the hydrogen supply control valve 123. Control the opening and closing operation. Therefore, when hydrogen is detected in the space between the inner circumferential surface of the hydrogen leak-prevention exterior 122 and the outer circumferential surface of the hydrogen guide inner tube 121, the hydrogen safety control unit 130 blocks the flow of hydrogen by closing the hydrogen guide inner tube 121. The hydrogen supply control valve 123 is operated so as to operate, and if hydrogen is not detected in the space between the inner circumferential surface of the hydrogen leakage prevention exterior 122 and the outer circumferential surface of the hydrogen guide inner tube 121, the hydrogen guide inner tube 121 is opened. The hydrogen supply control valve 123 is operated to allow hydrogen to flow. This hydrogen safety control unit 130 includes a hydrogen detection sensor 131 and a valve controller 132.

상기 수소감지센서(131)는 수소 누설방지 외관(122) 내측의 수소 여부를 감지하는 센서이다. 즉, 수소감지센서(131)는 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간에 수소의 유무를 감지한 후, 수소의 감지유무 신호를 밸브 제어기(132)로 전달되게 한다. 이러한, 수소감지센서(131)는 수소 누설방지 외관(122)의 내측, 보다 상세하게는 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간에 배치되도록 수소 누설방지 외관(122)에 연결되게 설치한다. 그리고, 수소감지센서(131)는 밸브 제어기(132)와도 전선과 같은 유선수단 또는 블루투스나 적외선 또는 와이파이와 같은 무선수단을 통해 연결될 수 있다. 여기서, 수소감지센서(131)는 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간의 압력변화를 감지하는 압력센서나, 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간의 온도변화를 감지하는 온도센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이같이, 수소감지센서(131)는 수소 가이드 내관(121)을 통해 유동하는 수소가 수소 가이드 내관(121)의 손상 발생에 의해 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간으로 누설되면서 유입될 경우, 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간의 압력변화나 온도변화를 감지한 후, 밸브 제어기(132)로 감지신호를 전달되게 한다. 또한, 수소감지센서(131)에는 수소의 감지시 소리나 발광과 같은 알림신호를 출력되게 하는 알림수단(도면미도시)을 연결 구비할 수도 있다.The hydrogen detection sensor 131 is a sensor that detects the presence of hydrogen inside the hydrogen leakage prevention exterior 122. That is, the hydrogen detection sensor 131 detects the presence or absence of hydrogen in the space between the inner peripheral surface of the hydrogen leakage prevention exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121, and then transmits a hydrogen detection signal to the valve controller 132. Let it happen. This hydrogen detection sensor 131 is disposed on the inside of the hydrogen leakage prevention exterior 122, more specifically in the space between the inner peripheral surface of the hydrogen leakage prevention exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121. 122). In addition, the hydrogen detection sensor 131 may be connected to the valve controller 132 through a wired means such as a wire or a wireless means such as Bluetooth, infrared, or Wi-Fi. Here, the hydrogen detection sensor 131 is a pressure sensor that detects the pressure change in the space between the inner peripheral surface of the hydrogen leak-prevention exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121, or the inner peripheral surface of the hydrogen leak-prevention exterior 122 and the hydrogen guide. It may include at least one of a temperature sensor that detects a temperature change in the space between the outer peripheral surface of the inner tube 121. In this way, the hydrogen detection sensor 131 detects the hydrogen flowing through the hydrogen guide inner tube 121 between the inner peripheral surface of the hydrogen leakage prevention exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121 due to damage to the hydrogen guide inner tube 121. In case of leakage and inflow into the space, the pressure or temperature change in the space between the inner peripheral surface of the hydrogen leak prevention exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121 is detected, and then a detection signal is transmitted to the valve controller 132. . In addition, the hydrogen detection sensor 131 may be connected to a notification means (not shown) that outputs a notification signal such as sound or light when hydrogen is detected.

상기 밸브 제어기(132)는 수소감지센서(131)에서 수소를 감지할 경우, 수소 공급제어 밸브(123)가 수소 가이드 내관(121)을 밀폐되게 수소 공급제어 밸브(123)의 작동을 제어하는 수단이다. 즉, 밸브 제어기(132)는 수소 가이드 내관(121)을 통해 유동하는 수소가 수소 가이드 내관(121)의 손상 발생에 의해 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간으로 누설되면서 유입되어 이를 수소감지센서(131)에서 감지하여 신호를 전달할 경우, 수소 공급제어 밸브(123)가 수소 가이드 내관(121)을 통해 수소의 유동을 차단하도록 수소 공급제어 밸브(123)의 작동을 제어한다. 이러한, 밸브 제어기(132)는 수소감지센서(131) 및 수소 공급제어 밸브(123)와 전선과 같은 유선수단 또는 블루투스나 적외선 또는 와이파이와 같은 무선수단을 통해 연결될 수 있다.The valve controller 132 is a means for controlling the operation of the hydrogen supply control valve 123 so that the hydrogen supply control valve 123 seals the hydrogen guide inner tube 121 when hydrogen is detected by the hydrogen detection sensor 131. am. That is, the valve controller 132 is operated by the hydrogen flowing through the hydrogen guide inner tube 121 in the space between the inner peripheral surface of the hydrogen leakage prevention exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121 due to damage to the hydrogen guide inner tube 121. When it leaks and flows in and the hydrogen detection sensor 131 detects it and transmits a signal, the hydrogen supply control valve 123 controls the hydrogen supply control valve 123 to block the flow of hydrogen through the hydrogen guide inner tube 121. Controls operation. The valve controller 132 may be connected to the hydrogen detection sensor 131 and the hydrogen supply control valve 123 through a wired means such as a wire or a wireless means such as Bluetooth, infrared, or Wi-Fi.

또한, 일 실시예에 따른 수소충전소용 열교환장치(100)에는, 수소 안전 제어부(130)에서 수소 누설방지 외관(122) 내 수소를 감지할 경우, 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간으로 불활성기체를 공급하는 안전기체공급수단(140)을 연결 구비할 수 있다. 이러한, 안전기체공급수단(140)은 수소 누설방지 외관(122)에 연결되게 설치하며, 불활성기체 저장탱크(141)와, 불활성기체 공급펌프(142)를 포함한다. 여기서, 불활성기체 저장탱크(141)는 불활성기체를 저장하는 탱크로서, 기체공급라인(141a)을 통해 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간과 연결되게 설치한다. 그리고, 불활성기체 공급펌프(142)는 불활성기체 저장탱크(141)의 출구 부분에 연결 설치되어, 수소 안전 제어부(130)의 수소감지센서(131)에서 수소를 감지할 경우, 불활성기체 저장탱크(141)에 저장된 불활성기체를 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간으로 공급되게 하면서 폭발 가능성을 원천적으로 차단할 수 있게 한다.In addition, in the heat exchange device 100 for a hydrogen charging station according to an embodiment, when the hydrogen safety control unit 130 detects hydrogen in the hydrogen leakage prevention exterior 122, the inner peripheral surface of the hydrogen leakage prevention exterior 122 and the hydrogen guide A safety gas supply means 140 that supplies inert gas to the space between the outer peripheral surface of the inner pipe 121 may be connected. This safety gas supply means 140 is installed connected to the hydrogen leakage prevention exterior 122 and includes an inert gas storage tank 141 and an inert gas supply pump 142. Here, the inert gas storage tank 141 is a tank that stores an inert gas, and is installed to be connected to the space between the inner peripheral surface of the hydrogen leakage prevention exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner pipe 121 through the gas supply line 141a. . In addition, the inert gas supply pump 142 is connected to the outlet portion of the inert gas storage tank 141, and when hydrogen is detected by the hydrogen detection sensor 131 of the hydrogen safety control unit 130, the inert gas storage tank ( 141) is supplied to the space between the inner circumferential surface of the hydrogen leak-prevention exterior 122 and the outer circumferential surface of the hydrogen guide inner tube 121, thereby fundamentally preventing the possibility of explosion.

이와 같이, 일 실시예에 따른 수소충전소용 열교환장치(100)는, 열교환기(110)에 연결된 상태로 수소의 유동을 가이드하는 수소 배관(120)이 수소 가이드 내관(121)과 수소 누설방지 외관(122)의 이중관 구조를 가짐과 더불어 수소 가이드 내관(121)을 개폐하는 수소 공급제어 밸브(123)를 포함하고, 수소 안전 제어부(130)는 수소 누설방지 외관(122) 내 수소가 감지될 경우 수소 공급제어 밸브(123)를 통해 수소 가이드 내관(121)이 폐쇄되게 하면서 수소 가이드 내관(121)을 통한 수소의 유동을 차단되게 하는 바, 수소 가이드 내관(121)의 손상에 따른 수소 누설방지 외관(122) 내측으로의 수소 누설이 발생하더라도 폭발 등의 사고가 발생하는 것을 안정적으로 차단할 수 있게 한다.As such, the heat exchange device 100 for a hydrogen charging station according to an embodiment includes a hydrogen pipe 120 that guides the flow of hydrogen while connected to the heat exchanger 110, a hydrogen guide inner pipe 121, and a hydrogen leakage prevention exterior. In addition to having a double pipe structure of (122), it includes a hydrogen supply control valve (123) that opens and closes the hydrogen guide inner pipe (121), and the hydrogen safety control unit (130) is configured to prevent hydrogen leakage when hydrogen is detected in the exterior (122). The hydrogen guide inner tube 121 is closed through the hydrogen supply control valve 123 and the flow of hydrogen through the hydrogen guide inner tube 121 is blocked, thereby preventing hydrogen leakage due to damage to the hydrogen guide inner tube 121. (122) Even if hydrogen leaks to the inside, accidents such as explosions can be reliably prevented.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached claims.

100: 열교환장치 110: 열교환기
111: 수소 유로 112: 냉매 유로
120: 수소 배관 121: 수소 가이드 내관
122: 수소 누설방지 외관 123: 수소 공급제어 밸브
130: 수소 안전 제어부 131: 수소감지센서
132: 밸브 제어기 140: 안전기체공급수단
141: 불활성기체 저장탱크 142: 불활성기체 공급펌프100: heat exchange device 110: heat exchanger
111: Hydrogen flow path 112: Refrigerant flow path
120: Hydrogen piping 121: Hydrogen guide inner pipe
122: Hydrogen leakage prevention exterior 123: Hydrogen supply control valve
130: Hydrogen safety control unit 131: Hydrogen detection sensor
132: valve controller 140: safety gas supply means
141: Inert gas storage tank 142: Inert gas supply pump

Claims (4)

수소충전소의 수소 저장탱크 내 수소를 차량의 수소 연료탱크로 냉각시켜 공급되게 하는 수소충전소용 열교환장치에 있어서,
상기 수소가 유동되는 수소 유로와, 냉매가 순환 유동되는 냉매유로가 형성된 열교환기와;
상기 수소 저장탱크에서 수소 연료탱크로 이동하는 수소가 열교환기의 냉매유로를 유동하는 냉매와 열교환이 이루어지도록 수소 유로에 연결 설치하는 수소 배관;을 포함하며,
상기 수소 배관은
상기 수소 저장탱크에서 수소 연료탱크로 수소를 유동되게 가이드하도록 수소 유로의 입구와 수소저장탱크 사이 및 수소 유로의 출구와 디스펜서 사이를 연결하는 수소 가이드 내관과, 상기 수소 가이드 내관의 외측에 삽입 설치되는 수소 누설방지 외관 및, 수소 가이드 내관에 연결되며 수소 가이드 내관을 개폐되게 하는 수소 공급제어 밸브를 포함하고,
상기 수소 누설방지 외관의 길이방향 양단은 밀폐상태로 수소 가이드 내관의 외측에 결합되면서 상기 수소 누설방지 외관의 내주면과 수소 가이드 내관의 외주면 사이에 공간이 마련되며,
상기 수소 누설방지 외관과 수소 공급제어 밸브에 연결되며, 수소 누설방지 외관 내 온도 변화, 압력 변화 중 적어도 하나의 변화를 통해 수소 유무를 감지한 후, 수소 공급제어 밸브의 개폐동작을 제어하는 수소 안전 제어부가 구비되고,
상기 수소 안전 제어부와 연결되어, 상기 수소 누설방지 외관 내 수소를 감지할 경우, 수소 누설방지 외관의 내주면과 수소 가이드 내관 외주면 사이 공간으로 불활성기체를 공급하는 안전기체공급수단을 포함하는 수소충전소용 열교환장치.In the heat exchange device for a hydrogen charging station, which cools the hydrogen in the hydrogen storage tank of the hydrogen charging station and supplies it to the hydrogen fuel tank of the vehicle,
a heat exchanger having a hydrogen passage through which the hydrogen flows and a refrigerant passage through which the refrigerant circulates;
It includes a hydrogen pipe connected to the hydrogen flow path so that the hydrogen moving from the hydrogen storage tank to the hydrogen fuel tank exchanges heat with the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the heat exchanger,
The hydrogen pipe is
A hydrogen guide inner tube connecting between the inlet of the hydrogen flow path and the hydrogen storage tank and between the outlet of the hydrogen flow path and the dispenser to guide hydrogen to flow from the hydrogen storage tank to the hydrogen fuel tank, and a hydrogen guide inner tube inserted and installed on the outside of the hydrogen guide inner tube It includes a hydrogen leak-proof exterior and a hydrogen supply control valve that is connected to the hydrogen guide inner tube and opens and closes the hydrogen guide inner tube,
Both longitudinal ends of the hydrogen leak-prevention exterior are sealed and coupled to the outside of the hydrogen guide inner tube, and a space is provided between the inner peripheral surface of the hydrogen leak-prevention exterior and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube,
It is connected to the hydrogen leak prevention exterior and the hydrogen supply control valve, and detects the presence or absence of hydrogen through at least one of the temperature change and pressure change within the hydrogen leak prevention exterior, and then controls the opening and closing operation of the hydrogen supply control valve. A control unit is provided,
A heat exchanger for a hydrogen charging station that is connected to the hydrogen safety control unit and includes a safety gas supply means for supplying an inert gas to the space between the inner peripheral surface of the hydrogen leak-prevention exterior and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube when detecting hydrogen in the hydrogen leak-prevention exterior. Device. 청구항 1에 있어서,
상기 수소 안전 제어부는, 수소 누설방지 외관 내 수소가 있다고 감지된 경우, 수소 공급제어 밸브가 수소 가이드 내관을 통한 수소의 유동을 차단되게 밀폐상태를 유지되게 하고, 수소 누설방지 외관 내 수소를 감지하지 못할 경우, 수소 공급제어 밸브가 수소 가이드 내관을 통한 수소의 유동이 이루어지도록 개방상태를 유지되게 하는 수소충전소용 열교환장치.In claim 1,
The hydrogen safety control unit maintains a sealed state so that the hydrogen supply control valve blocks the flow of hydrogen through the hydrogen guide inner tube when detecting the presence of hydrogen in the hydrogen leakage prevention exterior, and does not detect hydrogen in the hydrogen leakage prevention exterior. If this is not possible, a heat exchange device for a hydrogen charging station that keeps the hydrogen supply control valve open to allow the flow of hydrogen through the hydrogen guide inner tube. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 수소 안전 제어부는,
상기 수소 누설방지 외관의 내측에 배치되도록 수소 누설방지 외관에 연결 설치하며, 상기 수소 누설방지 외관 내 온도 변화, 압력 변화 중 적어도 하나의 변화를 통해 수소 유무를 감지하는 수소감지센서와,
상기 수소감지센서 및 수소 공급제어 밸브와 연결되게 설치되어, 수소감지센서에서 수소를 감지할 경우, 수소 공급제어 밸브가 수소 가이드 내관을 밀폐되게 수소 공급제어 밸브의 작동을 제어하는 밸브 제어기를 포함하는 수소충전소용 열교환장치.In claim 1 or claim 2,
The hydrogen safety control unit,
A hydrogen detection sensor installed inside the hydrogen leak-proof exterior and connected to the hydrogen leak-proof exterior, and detecting the presence or absence of hydrogen through at least one of a change in temperature and a change in pressure within the hydrogen leak-proof exterior;
A valve controller installed in connection with the hydrogen detection sensor and the hydrogen supply control valve to control the operation of the hydrogen supply control valve so that the hydrogen supply control valve seals the inner tube of the hydrogen guide when the hydrogen detection sensor detects hydrogen. Heat exchanger for hydrogen charging stations. 청구항 3에 있어서,
상기 수소감지센서는, 온도센서와 압력센서를 포함하는 수소충전소용 열교환장치.

In claim 3,
The hydrogen detection sensor is a heat exchange device for a hydrogen charging station including a temperature sensor and a pressure sensor.
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