KR102664687B1 - Anti-freezing apparatus for hydrogen filling nozzle - Google Patents

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Abstract

수소 충전 노즐 결빙방지 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치는, 수소가 충전될 수소 전지 측에 설치된 가스 주입부에 충전 건이 결합된 상태에서 상기 충전 건의 노즐을 통하여 가스 주입부로 수소를 충전하는 수소 충전 장치에서 상기 충전 건의 수소 충전 노즐의 결빙을 방지하기 위한 장치로서, 상기 가스 주입부의 결합 부위에 상기 충전 건의 노즐이 결합된 상태에서 결합 부위가 외부와 차단되도록 밀폐시키는 밀폐용 케이스; 상기 밀폐용 케이스의 단부에 설치되고 상기 밀폐용 케이스 내부가 밀폐될 수 있도록 상대물에 밀착되는 실링부; 및 상기 밀폐용 케이스 내부로 연결되고 밀폐용 케이스 내부가 진공 분위기를 형성할 수 있도록 작동되는 진공 펌프;를 포함할 수 있다.A hydrogen charging nozzle anti-icing device is disclosed. The hydrogen charging nozzle anti-icing device according to the present invention is a hydrogen charging device that charges hydrogen to the gas injection section through the nozzle of the charging gun while the charging gun is coupled to the gas injection section installed on the side of the hydrogen battery to be charged. A device for preventing freezing of a hydrogen charging nozzle of a gun, comprising: a sealing case that seals the coupling portion from the outside while the nozzle of the charging gun is coupled to the gas injection portion; a sealing portion installed at an end of the sealing case and in close contact with an object so that the inside of the sealing case can be sealed; and a vacuum pump connected to the inside of the sealing case and operated to create a vacuum atmosphere inside the sealing case.

Description

수소 충전 노즐 결빙방지 장치 {Anti-freezing apparatus for hydrogen filling nozzle}Anti-freezing apparatus for hydrogen filling nozzle}

본 발명은 수소 충전 시 발생될 수 있는 노즐의 결빙을 방지할 수 있는 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 노즐 주위 환경을 진공 분위기로 변화시킴으로써 수분이 결빙되는 것을 방지하게 되는 수소 충전 노즐 결빙방지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device that can prevent freezing of a nozzle that may occur during hydrogen charging. More specifically, a hydrogen charging nozzle freezing prevention device that prevents moisture from freezing by changing the environment around the nozzle to a vacuum atmosphere. It's about.

일반적으로, 내연기관에서 수소차, 전기차로 넘어가면서 충전 및 서비스 분야에서의 인프라(충전 인프라)를 제대로 갖추는 일에 대한 중요성이 더 부각되고 있다. 특히 수소 충전을 위해서는 영하 40℃에 이르는 저온에서 충전되는 수소연료의 특성상 겨울철 및 장마철과 같이 습기가 많은 날은 리셉터클(receptacle(차량 충전구))과 노즐의 결빙 현상이 빈번하게 생기게 되며 이를 녹이기 위해 10 - 20분가량 시간이 소요되며 이는 상업적으로도 문제가 된다. In general, as we move from internal combustion engines to hydrogen vehicles and electric vehicles, the importance of having proper infrastructure (charging infrastructure) in the field of charging and services is becoming more prominent. In particular, for hydrogen charging, due to the nature of hydrogen fuel being charged at a low temperature of -40℃, freezing occurs frequently on the receptacle (vehicle charging port) and nozzle on humid days such as winter and the rainy season. To melt this, It takes about 10 to 20 minutes, which is also a commercial problem.

수소 충전 시 노즐 결빙과 관련하여 일본 논문(‘Freeze of Nozzle/Receptacle during hydrogen Fueling' (저자 Hiraki, W 외, 일본자동차 연구소)의 내용에 의하면 리셉터클(receptacle과 노즐(nozzle) 사이에 1ml(1,000ul) 이상의 수분이 존재하면 수소 충전 후 결빙 현상에 의해서 핸들을 빼내는 것이 불가능하다고 실험을 한 사례가 있었다. 노즐 결빙 현상은 수소차가 상용화되고 있는 지금 이 순간도 해결해야 할 숙제이다.Regarding nozzle freezing during hydrogen charging, according to the Japanese paper ('Freeze of Nozzle/Receptacle during hydrogen Fueling' (author Hiraki, W et al., Japan Automobile Research Institute), 1ml (1,000ul) is stored between the receptacle and the nozzle. There was a case where an experiment showed that if moisture above ) was present, it would be impossible to remove the handle due to freezing after hydrogen charging. The phenomenon of nozzle freezing is a problem that must be solved even now that hydrogen cars are being commercialized.

수소 충전을 위해 현재 채택 중인 해결빙식은 두 가지이다. 하나는 질소 퍼지(purge)를 통해서 수소 충전구 주변의 습기를 최대한 제거하여 결빙을 제거하는 방식과 에어 히터를 이용하는 방식이다. 특히 에어 히터는 80 - 90℃의 뜨거운 공기를 에어 컴프레서로 노즐 안쪽에 불어 넣는 방식이다. There are two solutions currently being used for hydrogen charging. One is to remove ice by removing as much moisture around the hydrogen charging port through a nitrogen purge, and the other is to use an air heater. In particular, the air heater blows hot air of 80 - 90℃ into the nozzle using an air compressor.

그러나, 질소 퍼지 방식은 충전이 끝난 후 노즐 안으로 질소를 불어 넣는 방식인데 질소 구매 비용이 높기 때문에 상업성에 문제가 있다. 그리고 이는 수소 충전 비용의 원가 인상을 초래하며 그 비용은 결국 수소 차량 운전자의 몫이 된다. 더불어, 에어 히터를 사용하는 방식은 5 - 10마력 정도의 에어 컴프레서에 대한 전기료가 나올 수가 있어서 비용적인 측면에서는 문제가 없을 수 있다. 하지만 80 - 90℃의 뜨거운 공기가 충전 노즐 주변으로 흐르기 때문에 수소 충전 중 수소 가스가 조금이라도 새어 나오는 순간 뜨거운 열에 노출되어 폭발할 수 있는 잠재적 위험성이 있다. 결국 위 두 가지 방법에 대한 기술적, 경제적 그리고 안전적인 측면에서 문제점이 있었다.However, the nitrogen purge method blows nitrogen into the nozzle after charging is completed, but there are problems with commercial viability due to the high cost of purchasing nitrogen. And this causes an increase in the cost of hydrogen charging, and the cost ultimately falls on the driver of the hydrogen vehicle. In addition, the method of using an air heater can result in electricity costs for an air compressor of about 5 to 10 horsepower, so there may be no problem in terms of cost. However, since hot air of 80 - 90℃ flows around the charging nozzle, there is a potential risk of explosion due to exposure to hot heat the moment any hydrogen gas leaks during hydrogen charging. Ultimately, there were problems with the above two methods in technical, economic, and safety aspects.

등록특허 10-2202439Registered Patent 10-2202439

본 발명에 따르면 충전 시 수소가 공급되는 노즐 주위에 진공 분위를 순간적으로 형성하도록 작동됨으로써 수분을 제거하여 결빙을 원천적으로 차단할 수 있는 수소 충전 노즐 결빙방지 장치를 제공하고자 한다. According to the present invention, an object of the present invention is to provide a hydrogen charging nozzle anti-icing device that can fundamentally prevent freezing by removing moisture by operating to instantly form a vacuum atmosphere around the nozzle to which hydrogen is supplied during charging.

본 발명의 일측면에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치는, 수소가 충전될 수소 전지 측에 설치된 가스 주입부에 충전 건이 결합된 상태에서 상기 충전 건의 노즐을 통하여 가스 주입부로 수소를 충전하는 수소 충전 장치에서 상기 충전 건의 수소 충전 노즐의 결빙을 방지하기 위한 장치로서, 상기 가스 주입부의 결합 부위에 상기 충전 건의 노즐이 결합된 상태에서 결합 부위가 외부와 차단되도록 밀폐시키는 밀폐용 케이스; 상기 밀폐용 케이스의 단부에 설치되고 상기 밀폐용 케이스 내부가 밀폐될 수 있도록 상대물에 밀착되는 실링부; 및 상기 밀폐용 케이스 내부로 연결되고 밀폐용 케이스 내부가 진공 분위기를 형성할 수 있도록 작동되는 진공 펌프;를 포함할 수 있다.The hydrogen charging nozzle anti-icing device according to one aspect of the present invention is a hydrogen charging device that charges hydrogen to the gas injection section through the nozzle of the charging gun while a charging gun is coupled to the gas injection section installed on the side of the hydrogen battery to be charged. A device for preventing freezing of the hydrogen charging nozzle of the charging gun, comprising: a sealing case that seals the coupling portion to be blocked from the outside while the nozzle of the charging gun is coupled to the coupling portion of the gas injection unit; a sealing portion installed at an end of the sealing case and in close contact with an object so that the inside of the sealing case can be sealed; and a vacuum pump connected to the inside of the sealing case and operated to create a vacuum atmosphere inside the sealing case.

이때, 상기 밀폐용 케이스의 일단은 상기 가스 주입부에 밀착되고 상기 밀폐용 케이스의 타단은 상기 충전 건에 고정 또는 밀착될 수 있다.At this time, one end of the sealing case may be in close contact with the gas injection part, and the other end of the sealing case may be fixed to or in close contact with the charging gun.

이때, 상기 밀폐용 케이스에는 밀폐용 케이스 내측으로부터 상기 충전 건의 일부에 연결되어 상기 가스 주입부와 충전 건의 연결 부위 주위에 진공 분위기 공간이 형성될 수 있도록 밀폐용 케이스를 지지하는 지지부가 구비될 수 있다.At this time, the sealing case is connected to a part of the charging gun from the inside of the sealing case so that a vacuum atmosphere space is formed around the connection area between the gas injection part and the charging gun. A support portion may be provided to support the sealing case. .

이때, 상기 밀폐용 케이스에는 상기 진공 펌프와 연결하기 위한 연통 홀이 형성되어 상기 밀폐용 케이스 내부의 공기가 진공 펌프에 의해 강제 배출됨으로써 진공 분위기를 형성할 수 있다.At this time, a communication hole for connection to the vacuum pump is formed in the sealing case, and the air inside the sealing case is forcibly discharged by the vacuum pump, thereby forming a vacuum atmosphere.

이때, 상기 밀폐용 케이스의 연통 홀에는 진공 라인이 연결되고 상기 진공 라인은 상기 충전 건의 수소 라인에 밀착되도록 연결될 수 있다.At this time, a vacuum line may be connected to the communication hole of the sealing case, and the vacuum line may be connected in close contact with the hydrogen line of the charging gun.

이때, 상기 실링부가 상기 가스 주입부에 밀착되어 결합된 상태에서 잠그는 보조 잠금부를 포함할 수 있다.At this time, the sealing part may include an auxiliary locking part that locks while being closely coupled to the gas injection part.

상기의 구성에 따라, 본 발명에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치는 수소 충전 시 충전 노즐 주위에 진공 분위기를 형성하여 수분을 제거하기 때문에 수분에 의해 발생될 수 있는 결빙 현상을 방지할 수 있게 된다.According to the above configuration, the hydrogen charging nozzle anti-icing device according to the present invention removes moisture by forming a vacuum atmosphere around the charging nozzle when charging hydrogen, thereby preventing freezing that may be caused by moisture.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소차에 수소 충전 장치로 충전이 이루어지는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치가 설치된 충전 건의 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치의 일부 구성요소인 밀폐용 케이스의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치의 일부 구성요소인 밀폐용 케이스의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치의 충전 시의 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치의 충전 시의 부분 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치의 충전 시의 부분 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치의 충전 시의 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치의 충전 시의 정면도이다.
Figure 1 is a perspective view of a hydrogen car being charged using a hydrogen charging device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a partial cross-sectional view of a charging gun equipped with a hydrogen charging nozzle anti-icing device according to the first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view of a sealing case, which is a component of the hydrogen charging nozzle anti-icing device according to the first embodiment of the present invention.
Figure 4 is a front view of a sealing case, which is a component of the hydrogen charging nozzle anti-icing device according to the first embodiment of the present invention.
Figure 5 is a partial cross-sectional view during charging of the hydrogen charging nozzle anti-icing device according to the first embodiment of the present invention.
Figure 6 is a partial cross-sectional view during charging of the hydrogen charging nozzle anti-icing device according to the second embodiment of the present invention.
Figure 7 is a partial cross-sectional view during charging of the hydrogen charging nozzle anti-icing device according to the third embodiment of the present invention.
Figure 8 is a partial cross-sectional view during charging of the hydrogen charging nozzle anti-icing device according to the fourth embodiment of the present invention.
Figure 9 is a front view of the hydrogen charging nozzle anti-icing device according to the fourth embodiment of the present invention during charging.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.The words and terms used in this specification and claims are not to be construed as limited in their usual or dictionary meanings, but according to the principle that the inventor can define terms and concepts in order to explain his or her invention in the best way. It must be interpreted with meaning and concepts consistent with technical ideas.

그러므로 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 해당하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로 해당 구성은 본 발명의 출원시점에서 이를 대체할 다양한 균등물과 변형예가 있을 수 있다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configuration shown in the drawings correspond to a preferred embodiment of the present invention, and do not represent the entire technical idea of the present invention, so the configuration may be replaced by various alternatives at the time of filing of the present invention. There may be equivalents and variations.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 설명하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to describe the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to describe the presence of one or more other features. It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 다른 구성 요소와 바로 접하여 "전방", "후방", "상부" 또는 "하부"에 배치되는 것뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 구성 요소가 배치되는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결"되어 있다는 것은 특별한 사정이 없는 한 서로 직접 연결되는 것뿐만 아니라 간접적으로 서로 연결되는 경우도 포함한다.A component being “in front,” “rear,” “above,” or “below” another component means that it is in direct contact with the other component, unless there are special circumstances. This includes not only those placed at the “bottom” but also cases where another component is placed in the middle. In addition, the fact that a component is "connected" to another component includes not only being directly connected to each other, but also indirectly connected to each other, unless there are special circumstances.

본 발명에 적용되는 수소가스 충전 방식의 기술적 배경은 다음과 같다.The technical background of the hydrogen gas charging method applied to the present invention is as follows.

수분 상태에서 1기압(대기압), 0℃(273.15K, 32°F)가 되면 액체에서 고체로 상변화가 생기고 이를 얼음이라고 한다. 수소가스를 충전하는 동안 결빙이 생기는 것은 노즐 주변의 결빙 현상으로 인해 수증기, 액체, 고체 순서로 상변화가 될 수 있는 산소와 수소가 존재하기 때문이다.When moisture reaches 1 atmosphere (atmospheric pressure) and 0°C (273.15K, 32°F), a phase change occurs from liquid to solid, which is called ice. The reason freezing occurs while charging hydrogen gas is because oxygen and hydrogen exist, which can change phase into water vapor, liquid, and solid due to the freezing phenomenon around the nozzle.

대기 중에는 많든 적든 수증기가 존재한다. 이 수증기는 차가운 환경에 노출 되면 열을 뺏기게 되고 수증기는 물로 상변화가 되는 때문에 영하 40도의 수소가스가 차량 내부로 충전되면서 지나가는 노즐 주변(특히 리셉터클(receptacle)과 노즐(nozzle) 사이)은 결빙 현상이 발생된다.There is more or less water vapor in the atmosphere. This water vapor loses heat when exposed to a cold environment, and the water vapor changes phase into water, so as hydrogen gas at -40 degrees Celsius is charged inside the vehicle, the area around the passing nozzle (especially between the receptacle and the nozzle) freezes. phenomenon occurs.

이상기체 상태방정식 PV=nRT (P:압력, V, 챔버내부 공간, n= 기체 몰수, R:기체 상수, T:온도)에 의하면 정해진 공간 내에서 온도를 일정하게 유지 시킨다는 조건 하에 n(공기 중 기체 mole 수) 값과 P(압력)값은 서로 비례하게 된다. 따라서 진공 펌프를 사용하여 P(압력) 값을 낮추게 되면 공기 중 n(공기 중의 기체 분자)값도 마찬가지로 감소한다. 즉 진공펌프로 수소 충전 내부의 압력을 일정 값 미만으로 낮추게 되면 챔버 내부는 수소 및 산소 분자의 양이 상당히 많이 줄어들기 때문에 온도 변화에 의해 수분이 만들어질 수 있는 환경이 조성될 수 없게 된다. 이러한 이유로, 수소 충전을 하는 동안에 노즐 주변을 진공 상태로 유지될 수 있는 공간만 만들 수 있다면 내부는 영하 40℃에서의 수소 충전을 하는 동안에도 수분이 생길 수 있는 환경을 갖추지 못하기 때문에 결빙 현상을 막을 수 있다.According to the ideal gas equation of state PV=nRT (P: pressure, V, space inside the chamber, n=moles of gas, R:gas constant, T:temperature), under the condition of keeping the temperature constant within a given space, n (in the air) The number of gas moles) value and P (pressure) value are proportional to each other. Therefore, when the P (pressure) value is lowered using a vacuum pump, the n (gas molecule in the air) value in the air also decreases. In other words, if the pressure inside the hydrogen filling is lowered below a certain value with a vacuum pump, the amount of hydrogen and oxygen molecules inside the chamber is significantly reduced, so an environment in which moisture can be created due to temperature changes cannot be created. For this reason, if it is possible to create a space around the nozzle that can be maintained in a vacuum during hydrogen charging, the inside will not have an environment where moisture can form even during hydrogen charging at -40°C, so freezing phenomenon can occur. It can be prevented.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치를 설명한다. Hereinafter, a hydrogen charging nozzle anti-icing device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

먼저, 본 발명에 따른 수소 충전 노즐 결빙장지 장치의 실시예들은, 수소가 충전될 수소 전지 측에 설치된 가스 주입부에 충전 건이 결합된 상태에서 상기 충전 건의 노즐을 통하여 가스 주입부로 수소를 충전하는 수소 충전 장치에서 상기 충전 건의 수소 충전 노즐의 결빙을 방지하기 위한 장치이다.First, embodiments of the hydrogen charging nozzle freezing prevention device according to the present invention include charging hydrogen to the gas injection unit through the nozzle of the charging gun in a state where the charging gun is coupled to the gas injection unit installed on the side of the hydrogen battery to be charged. This is a device for preventing freezing of the hydrogen charging nozzle of the charging gun in the charging device.

본 발명에 제1 실시예에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치는, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 밀폐용 케이스(30), 실링부(33, 34), 그리고 진공 펌프(미도시)를 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 5, the hydrogen charging nozzle anti-icing device according to the first embodiment of the present invention includes a sealing case 30, sealing parts 33 and 34, and a vacuum pump (not shown). may include.

상기 밀폐용 케이스(30)는, 도 1 내지 도 5를 참고하면, 원통형 몸체(31)로 이루어지고, 상기 가스 주입부(40)의 결합 부위에 상기 충전 건(10)의 노즐(21)이 결합된 상태에서 결합 부위가 외부와 차단되도록 밀폐시킬 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 5, the sealing case 30 is made of a cylindrical body 31, and the nozzle 21 of the charging gun 10 is provided at the coupling portion of the gas injection part 40. In the combined state, the binding site can be sealed to block it from the outside.

이때, 상기 밀폐용 케이스(30)의 일단은 상기 가스 주입부(40)의 인접한 부위에 밀착되고 상기 밀폐용 케이스(30)의 타단은 상기 충전 건(10)에 고정 또는 밀착될 수 있다. 여기서는, 도 2를 참고하면, 양단에 모두 오링(33, 34)이 설치되어 있는 구조이고 조립식 형태로 이루어져 있다. 따라서 상기 밀폐용 케이스(30)는 충전 건(10)에 분해 및 조립이 가능한 형태가 될 것이다. 물론 그 형태의 충전 건(10)의 외부 형태와 모양에 따라 바뀔 수 있게 된다.At this time, one end of the sealing case 30 may be in close contact with an area adjacent to the gas injection unit 40, and the other end of the sealing case 30 may be fixed to or in close contact with the charging gun 10. Here, referring to FIG. 2, the structure has O-rings 33 and 34 installed at both ends and is in a prefabricated form. Therefore, the sealing case 30 will be in a form that can be disassembled and assembled into the charging gun 10. Of course, the form can be changed depending on the external shape and shape of the charging gun 10.

이때, 상기 밀폐용 케이스(30)에는 그 내측으로부터 상기 충전 건(10)의 일부에 연결되어 상기 가스 주입부(40)와 충전 건(10)의 연결 부위 주위에 진공 분위기 공간이 형성될 수 있도록 밀폐용 케이스(30)를 지지하는 지지부(32)가 구비될 수 있다. 상기 지지부(32)는 여기서는 상기 충전 건(10)의 노즐부(20) 외면에 밀착 또는 조립되도록 구성될 수 있다. 이러한 지지부(32)에 의해 밀폐용 케이스(30)의 내부에 진공 분위기가 형성될 때, 밀폐용 케이스(30)의 외면 형태를 유지하게 되어 일정한 공간을 진공 분위기로 유지할 수 있게 된다.At this time, the sealing case 30 is connected to a part of the charging gun 10 from the inside so that a vacuum atmosphere space is formed around the connection area between the gas injection part 40 and the charging gun 10. A support portion 32 supporting the sealing case 30 may be provided. Here, the support portion 32 may be configured to be in close contact with or assembled to the outer surface of the nozzle portion 20 of the charging gun 10. When a vacuum atmosphere is formed inside the sealing case 30 by the support portion 32, the external shape of the sealing case 30 is maintained, making it possible to maintain a certain space in a vacuum atmosphere.

이때, 상기 밀폐용 케이스(30)에는 상기 진공 펌프와 연결하기 위한 연통 홀(31a)이 형성되어 상기 밀폐용 케이스(30) 내부의 공기가 진공 펌프에 의해 강제 배출됨으로써 진공 분위기를 형성할 수 있다.At this time, a communication hole 31a is formed in the sealing case 30 for connection to the vacuum pump, and the air inside the sealing case 30 is forcibly discharged by the vacuum pump, thereby forming a vacuum atmosphere. .

이때, 상기 밀폐용 케이스(30)의 연통 홀(31a)에는 진공 라인(35)이 연결되고 상기 진공 라인(35)은 상기 충전 건(10)의 수소 라인(10b)에 밀착되도록 연결될 수 있다. 이렇게 함으로써 장비의 번잡함을 피할 수 있고 충전 작업에 방해되지 않도록 할 수 있다.At this time, a vacuum line 35 is connected to the communication hole 31a of the sealing case 30, and the vacuum line 35 may be connected in close contact with the hydrogen line 10b of the charging gun 10. This will avoid cluttering the equipment and preventing it from interfering with the charging process.

상기 실링부(33, 34)는, 도 1 내지 도 5를 참고하면, 상기 밀폐용 케이스(30)의 단부에 설치되고 상기 밀폐용 케이스(30) 내부가 밀폐될 수 있도록 상대물에 밀착될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 5, the sealing portions 33 and 34 are installed at the ends of the sealing case 30 and can be in close contact with an object so that the inside of the sealing case 30 can be sealed. there is.

이때, 상기 실링부(33, 34)는 도 5를 참고하면, 가스 주입부(40)의 일측 외면에 밀착되는 부분인 단부에 오링(33) 형태로 구비되고, 반대 단부에 충전 건(10)과 밀착되는 부분에도 오링(34) 형태로 구비될 수 있다.At this time, referring to FIG. 5, the sealing parts 33 and 34 are provided in the form of an O-ring 33 at an end that is in close contact with one outer surface of the gas injection part 40, and a charging gun 10 is located at the opposite end. The part that is in close contact with may also be provided in the form of an O-ring (34).

상기 진공 펌프는, 상기 밀폐용 케이스(30) 내부로 연결되고 밀폐용 케이스(30) 내부가 진공 분위기를 형성할 수 있도록 작동될 수 있다.The vacuum pump may be connected to the inside of the sealing case 30 and may be operated to create a vacuum atmosphere inside the sealing case 30.

이때, 상기 진공 펌프는 진공 라인(35)을 통하여 밀폐용 케이스(30)의 연통 홀(31a)을 관통하여 밀폐용 케이스(30) 내부와 연통된다. 따라서 진공 펌프의 작동에 따라 밀폐용 케이스(30) 내부의 압력이 조절되어 진공으로 이를 수 있게 된다.At this time, the vacuum pump penetrates the communication hole 31a of the sealing case 30 through the vacuum line 35 and communicates with the inside of the sealing case 30. Therefore, the pressure inside the sealing case 30 is adjusted according to the operation of the vacuum pump to achieve a vacuum.

도 1을 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수소 충전 장치에서 충전 건(10)을 가스 주입부(40)에 수소 충전 건(10)이 연결되어 수소를 충전하고 있는 상태이다. 충전 건(10)과 가스 주입부(40)의 연결 부위의 외측에는 밀폐용 케이스(30)가 가스 주입부(40)에 밀착되어 있고, 내부는 진공 펌프에 의해 진공 상태에 이른 상태이다. 이러한 상태에서 수소 충전 건(10)으로부터 가스 주입부(40)로 수소가 공급되어 충전이 시작되면 밀폐용 케이스(30) 내부에 수분이 거의 없는 상태이기 때문에 급격히 온도가 떨어짐에도 응결될 수분이 없어 결빙이 이루어지지 않게 된다. 물론 충전 후 충전 건(10)과 가스 주입부(40)의 분리도 원활하게 이루어질 수 있게 된다.Referring to FIG. 1, in the hydrogen charging device according to the first embodiment of the present invention, the hydrogen charging gun 10 is connected to the gas injection unit 40 and hydrogen is being charged. Outside the connection portion between the charging gun 10 and the gas injection unit 40, the sealing case 30 is in close contact with the gas injection unit 40, and the inside is in a vacuum state by a vacuum pump. In this state, when hydrogen is supplied from the hydrogen charging gun 10 to the gas injection part 40 and charging begins, there is almost no moisture inside the sealed case 30, so there is no moisture to condense even if the temperature drops rapidly. Freezing does not occur. Of course, after charging, the charging gun 10 and the gas injection unit 40 can be smoothly separated.

도 2를 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 충전 건(10)에 밀폐용 케이스(30)가 조립된 상태가 도시되어 있다. 충전 건(10)의 전단부(10a)의 전방에는 직경이 축소된 형태의 노즐부(20)가 돌출되어 있고, 전단부(10a)에 밀폐용 케이스(30)의 일단이 오링(34)에 의해 밀폐될 수 있도록 결합되어 있다. 물론 전방은 가스 주입부(40)와 결합되기 전이기 때문에 개방되어 있는 상태이다. 그리고 노즐부(20)에는 밀폐용 케이스(30)의 지지부(32)가 밀착되어 밀폐용 케이스(30)의 형태 유지를 위하여 지지할 수 있도록 되어 있다. 또한 연통 홀(31a)에는 진공 라인(35)이 연결되고 진공 라인(35)의 다른 단부는 진공 펌프와 연결되어 있다. 전술한 바와 같이 진공 라인(35)은 선 정리를 위하여 수소 라인(10b)과 함께 연장되도록 설치할 수 있을 것이다.Referring to FIG. 2, the sealing case 30 is shown assembled to the charging gun 10 according to the first embodiment of the present invention. A nozzle portion 20 having a reduced diameter protrudes in front of the front end 10a of the charging gun 10, and one end of the sealing case 30 is attached to the O-ring 34 at the front end 10a. It is joined so that it can be sealed. Of course, the front is open because it is before being combined with the gas injection part 40. In addition, the support portion 32 of the sealing case 30 is in close contact with the nozzle portion 20 to support the sealing case 30 in order to maintain its shape. Additionally, a vacuum line 35 is connected to the communication hole 31a, and the other end of the vacuum line 35 is connected to a vacuum pump. As described above, the vacuum line 35 may be installed to extend together with the hydrogen line 10b for line organization.

도 3과 4를 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치의 일부 구성요소인 밀폐용 케이스(30)가 도시되어 있다. 밀폐용 케이스(30) 전후방의 단부들은 개방되어 있고, 충전 건(10)과 가스 주입부(40)에 각각 밀착되는 부분에는 오링(33, 34)이 마련되어 있다. 중간 부분에는 지지부(32)가 형성되어 있고, 지지부(32)는 링 형태 또는 방사형 형태로 형성할 수 있고, 적어도 서로 마주 보는 쪽에서 지지할 수 있도록 형성되는 것이 밀폐용 케이스(30) 외면을 지지하는데 유리할 것이다. 밀폐용 케이스(30)에는 진공 라인(35)을 내부에 연통시키기 위한 연통 홀(31a)이 형성되어 있다.Referring to Figures 3 and 4, a sealing case 30, which is a component of the hydrogen charging nozzle anti-icing device according to the first embodiment of the present invention, is shown. The front and rear ends of the sealing case 30 are open, and O-rings 33 and 34 are provided at portions in close contact with the charging gun 10 and the gas injection portion 40, respectively. A support portion 32 is formed in the middle portion, and the support portion 32 can be formed in a ring shape or a radial shape, and is formed to support the outer surface of the sealing case 30 at least on the sides facing each other. It will be advantageous. The sealing case 30 is formed with a communication hole 31a for communicating the vacuum line 35 therein.

도 5를 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치에서 충전 건(10)으로 가스 주입부(40)에 충전이 이루어지는 상태가 도시되어 있다. 가스 주입부(40) 전방의 리셉터클(41)에는 충전 건(10)의 노즐(21)이 삽입 및 결합되어 있는 상태로서 수소 충전이 가능한 상태이다. 이때 충전 건(10)의 노즐(21) 주변의 결합 부품들(22, 23)은 리셉터클(41)의 외면에 결합되어 결합된 상태를 유지하도록 해준다. 물론 이러한 구조는 충전 건(10)과 리셉터클(41)의 규격과 종류에 따라 달라질 수 있을 것이다. 이러한 상태에서 밀폐용 케이스(30)의 전방 측 단부는 가스 주입부(40)에 오링(33)을 통하여 실링되도록 밀착되고, 후방측 단부는 충전 건(10)에 실링되도록 밀착된 상태이다. 이때 충전 건(10)의 트리거를 잡아당겨 작동시키면 수소 탱크의 수소가 노즐(21), 리셉터클(41)을 통과하여 가스 주입부(40)로 주입이 이루어질 것이다. 수소 충전 전, 진공 펌프가 작동하여 진공 라인(35)을 통해 진공 분위기가 형성되는 진공 공간(V)을 리셉터클(41)과 충전 건(10)의 노즐부(20) 사이에 형성할 것이다. 그 다음에 수소 충전이 이루어지면, 진공 공간(V)에는 결빙될 수분이 거의 존재하지 않기 때문에 충전 후, 연결 부위에 결빙을 형성될 수 없게 된다.Referring to FIG. 5, a state in which the gas injection unit 40 is charged with the charging gun 10 in the hydrogen charging nozzle anti-icing device according to the first embodiment of the present invention is shown. The nozzle 21 of the charging gun 10 is inserted and coupled to the receptacle 41 in front of the gas injection unit 40, and hydrogen charging is possible. At this time, the coupling parts 22 and 23 around the nozzle 21 of the charging gun 10 are coupled to the outer surface of the receptacle 41 to maintain the coupled state. Of course, this structure may vary depending on the specifications and types of the charging gun 10 and the receptacle 41. In this state, the front end of the sealing case 30 is in close contact with the gas injection part 40 to be sealed through the O-ring 33, and the rear end is in close contact with the charging gun 10 to be sealed. At this time, when the trigger of the charging gun 10 is pulled and operated, the hydrogen in the hydrogen tank will pass through the nozzle 21 and the receptacle 41 and be injected into the gas injection unit 40. Before hydrogen charging, the vacuum pump operates to form a vacuum space (V) in which a vacuum atmosphere is formed between the receptacle 41 and the nozzle portion 20 of the charging gun 10 through the vacuum line 35. When hydrogen charging is then performed, there is almost no moisture to freeze in the vacuum space (V), so after charging, ice cannot form at the connection portion.

이때, 충전 건(10)의 트리거를 잡아 당기면 바로 수소가 주입되는 것이 아니라 일정 시간 먼저 진공 펌프가 작동한 다음 수소가 주입될 수 있도록 할 수도 있다. 이렇게 함으로써 작업 수를 감소시켜 작업을 간편하게 할 수도 있을 것이다.At this time, when the trigger of the charging gun 10 is pulled, hydrogen may not be injected immediately, but the vacuum pump may be operated for a certain period of time and then hydrogen may be injected. By doing this, the number of tasks can be reduced and the work can be made simpler.

도 6을 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치가 도시되어 있다. 제1 실시예와 다른 점은 밀폐용 케이스(30)의 후방 측이 충전 건(10)에 일체로 형성 또는 조립된 형태이다. 이렇게 함으로써 후방의 오링은 필요 없게 되어 생략할 수 있다. 또한 진공 라인(35)은 연통 홀(31a)로부터 충전 건(10)의 수소 라인(10b)을 따라 후방으로 연장된 상태이다.Referring to Figure 6, a hydrogen charging nozzle anti-icing device according to a second embodiment of the present invention is shown. What is different from the first embodiment is that the rear side of the sealing case 30 is integrally formed or assembled with the charging gun 10. By doing this, the rear O-ring becomes unnecessary and can be omitted. Additionally, the vacuum line 35 extends rearward from the communication hole 31a along the hydrogen line 10b of the charging gun 10.

도 7을 참고하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치가 도시되어 있다. 제2 실시예와 거의 동일한 구성으로 이루어지되, 다른 점은 밀폐용 케이스(30)의 전방 측 단부에 설치된 오링(33)이 억지끼움식으로 가스 주입부(140)에 조립될 수 있도록 가스 주입부(140)에 홈부(140a)가 형성되고, 그 홈부(140a)에 오링(33)이 억지 끼움식으로 설치된 것이다. 이렇게 구성함으로써 사용자가 밀착을 위하여 오링(33)에 힘을 가하고 있지 않아도 되어 충전이 좀 더 수월하게 진행할 수 있다.Referring to Figure 7, a hydrogen charging nozzle anti-icing device according to a third embodiment of the present invention is shown. It has almost the same configuration as the second embodiment, but the difference is that the O-ring 33 installed at the front end of the sealing case 30 is provided at the gas injection portion so that it can be assembled to the gas injection portion 140 in an interference fit type. A groove 140a is formed in 140, and an O-ring 33 is installed in the groove 140a in an interference fit manner. With this configuration, the user does not have to apply force to the O-ring 33 for close contact, so charging can proceed more easily.

도 8 및 도 9를 참고하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 수소 충전 노즐 결빙방지 장치가 도시되어 있다. 제2 실시예와 동일한 구성과 형태를 가지고 있고, 다른 점은 전방 측 오링(233)이 가스 주입부(40)에 밀착되어 결합된 상태에서 잠그는 보조 잠금부를 포함하는 것이다.Referring to Figures 8 and 9, a hydrogen charging nozzle anti-icing device according to a fourth embodiment of the present invention is shown. It has the same configuration and shape as the second embodiment, and the difference is that it includes an auxiliary locking part that locks while the front O-ring 233 is in close contact with the gas injection part 40.

이때, 상기 보조 잠금부는, 밀폐용 케이스(30) 외면에 일정각도마다 돌출된 돌출부(231a)와, 상기 밀폐용 케이스(30)의 오링(233)이 가스 주입부(40)에 밀착된 상태에서 일정각도 회전시키면 걸리게 되는 걸림부(241)를 포함할 수 있다.At this time, the auxiliary locking unit has a protrusion 231a protruding at a certain angle on the outer surface of the sealing case 30, and the O-ring 233 of the sealing case 30 is in close contact with the gas injection part 40. It may include a locking portion 241 that is caught when rotated at a certain angle.

이때, 도 9를 참고하면, 상기 돌출부(231a)와 걸림부(241)는 120도 각도마다 형성되어 각각 3개씩 형성될 수 있다.At this time, referring to FIG. 9, the protruding portion 231a and the engaging portion 241 may be formed at an angle of 120 degrees, so that three protrusions each may be formed.

이때, 사용자는 돌출부(231a)가 걸림부(241) 사이에 위치하도록 한 상태에서 오링(233)이 가스 주입부(40)에 밀착되도록 하고 그 상태에서 일정각도 회전시키면 도 8 및 도 9와 같은 상태로 될 것이다. 물론 오링(233)에 힘을 가하여 밀착된 상태에서 회전시켜 조립될 수 있도록 함으로써 오링(233)이 밀착된 상태를 더욱 견고하게 유지할 수 있다. 이러한 상태에서 사용자는 충전 건만 조작하여 충전을 진행할 수 있다.At this time, the user places the protrusion 231a between the locking portions 241, places the O-ring 233 in close contact with the gas injection portion 40, and rotates the O-ring 233 at a certain angle in that state to create a device as shown in FIGS. 8 and 9. will be in a state Of course, by applying force to the O-ring 233 and rotating it in a close contact state so that it can be assembled, the close contact state of the O-ring 233 can be maintained more firmly. In this state, the user can proceed with charging by operating only the charging gun.

본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented in this specification, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add or change components within the scope of the same spirit. , deletion, addition, etc., other embodiments can be easily proposed, but this will also be said to fall within the scope of the present invention.

10 : 충전 건
10a : 전단부 20 : 노즐부
21 : 노즐 22, 23 : 결합부재
30 : 밀폐용 케이스 31, 231 : 몸체
231a : 돌출부 32 : 지지부
33, 34 : 오링 40, 140 : 가스 주입부
41 : 리셉터클 241 : 걸림부
10: Charging gun
10a: front end 20: nozzle part
21: nozzle 22, 23: coupling member
30: sealed case 31, 231: body
231a: protrusion 32: support
33, 34: O-ring 40, 140: Gas injection part
41: receptacle 241: catching portion

Claims (6)

수소가 충전될 수소 전지 측에 설치된 가스 주입부에 충전 건이 결합된 상태에서 상기 충전 건의 노즐을 통하여 가스 주입부로 수소를 충전하는 수소 충전 장치에서 상기 충전 건의 수소 충전 노즐의 결빙을 방지하기 위한 장치로서,
상기 가스 주입부의 결합 부위에 상기 충전 건의 노즐이 결합된 상태에서 결합 부위가 외부와 차단되도록 밀폐시키는 밀폐용 케이스;
상기 밀폐용 케이스의 단부에 설치되고 상기 밀폐용 케이스 내부가 밀폐될 수 있도록 상대물에 밀착되는 실링부;
상기 밀폐용 케이스 외부에서 내부로 관통하여 연결되고 상기 밀폐용 케이스 내부의 공기를 모두 흡입하여 진공 분위기를 형성할 수 있도록 작동되는 진공 펌프;를 포함하고,
상기 밀폐용 케이스에는 상기 진공 펌프와 연결하기 위한 연통 홀이 형성되고, 상기 밀폐용 케이스의 연통 홀에는 진공 라인이 연결되어 상기 밀폐용 케이스 내부의 공기가 진공 펌프에 의해 강제 배출됨으로써 진공 분위기를 형성하는, 수소 충전 노즐 결빙방지 장치.
A device for preventing freezing of the hydrogen charging nozzle of the charging gun in a hydrogen charging device that charges hydrogen to the gas injecting unit through the nozzle of the charging gun while the charging gun is coupled to the gas injecting unit installed on the side of the hydrogen battery to be charged with hydrogen. ,
A sealing case that seals the coupling portion to be blocked from the outside while the nozzle of the charging gun is coupled to the gas injection portion coupling portion;
a sealing portion installed at an end of the sealing case and in close contact with an object so that the inside of the sealing case can be sealed;
It includes a vacuum pump that penetrates from the outside of the sealing case to the inside and operates to suction all of the air inside the sealing case to form a vacuum atmosphere,
A communication hole is formed in the sealing case for connection to the vacuum pump, and a vacuum line is connected to the communication hole of the sealing case so that the air inside the sealing case is forcibly discharged by the vacuum pump to form a vacuum atmosphere. A hydrogen charging nozzle anti-icing device.
제 1항에 있어서,
상기 밀폐용 케이스의 일단은 상기 가스 주입부에 밀착되고 상기 밀폐용 케이스의 타단은 상기 충전 건에 고정 또는 밀착된, 수소 충전 노즐 결빙방지 장치.
According to clause 1,
One end of the sealing case is in close contact with the gas injection unit, and the other end of the sealing case is fixed or in close contact with the charging gun.
제 1항에 있어서,
상기 밀폐용 케이스에는 밀폐용 케이스 내측으로부터 상기 충전 건의 일부에 연결되어 상기 가스 주입부와 충전 건의 연결 부위 주위에 진공 분위기 공간이 형성될 수 있도록 밀폐용 케이스를 지지하는 지지부가 구비된, 수소 충전 노즐 결빙방지 장치.
According to clause 1,
The hydrogen charging nozzle is provided in the sealing case with a support part that is connected to a part of the charging gun from inside the sealing case and supports the sealing case so that a vacuum atmosphere space is formed around the connection area between the gas injection part and the charging gun. Anti-icing device.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 밀폐용 케이스의 연통 홀에는 진공 라인이 연결되고 상기 진공 라인은 상기 충전 건의 수소 라인에 밀착되도록 연결된, 수소 충전 노즐 결빙방지 장치.
According to clause 1,
A hydrogen charging nozzle anti-icing device wherein a vacuum line is connected to the communication hole of the sealing case, and the vacuum line is connected in close contact with the hydrogen line of the charging gun.
제 1항에 있어서,
상기 실링부가 상기 가스 주입부에 밀착되어 결합된 상태에서 잠그는 보조 잠금부를 포함하는, 수소 충전 노즐 결빙방지 장치.
According to clause 1,
A hydrogen charging nozzle anti-icing device including an auxiliary locking portion that locks the sealing portion in a state in which the sealing portion is closely coupled to the gas injection portion.
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