KR102666006B1 - 고압 수소 배관용 안전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고압 수소 배관을 연결하는 부분에서 수소의 누설을 신속히 조치할 수 있는 고압 수소 배관용 안전장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 고압 수소 배관용 안전장치는 연결커넥터에 의해 연결된 제1 수소배관과 제2 수소배관의 연결된 부분을 덮어 수소의 외부유출을 차단하는 안전케이스, 및 상기 안전케이스에 설치되어 상기 연결커넥터에 연결된 부분에서 발생한 수소를 통해 발전하여 유무선통신으로 수소유출을 외부에 알리는 유출알림부를 포함하고, 상기 유출알림부는 상기 연결커넥터에서 유출되는 수소에 의해 발전하는 수소연료전지, 및 상기 수소연료전지에서 발전된 전기에 의해 작동하여 유선 또는 무선통신으로 수소유출신호를 외부로 발생하는 통신모듈을 포함한다. 따라서, 유출되는 수소를 처리하여 수소유출에 따른 폭발사고를 방지할 수 있다.

Description

고압 수소 배관용 안전장치{Safety device for high-pressure hydrogen piping}
본 발명은 고압 수소 배관을 연결하는 부분에서 수소의 누설을 신속히 조치할 수 있는 고압 수소 배관용 안전장치에 관한 것이다.
일반적으로 화석연료를 대체하기 위한 대표적인 청정에너지로는 수소를 들 수 있다.
수소는 우주에서 가장 풍부하며, 가장 가벼운 원소일 뿐만 아니라, 사용 후에는 다시 물로 환원시켜 환경오염을 방지할 수 있다.
그러나, 수소는 인화점이 낮기 때문에 쉽게 폭발하여 수소의 취급이 어렵고, 수소가 유출될 경우, 폭발사고를 야기할 수 있기 때문에 수소를 취급할 때에는 안전장치를 필요로 한다.
이와 관련된 종래기술은 한국공개특허공보 제10-2023-0039833호(2023.3.22.공개)에 "수소누설 감지센서가 장착된 수소배관용 피팅블록"이 개시된 바가 있다.
상기한 종래의 수소배관용 피팅블록은 전면 또는 후면 또는 좌측면 또는 우측면에 배관 접속구멍 또는 밸브체 설치구멍이 형성되고, 상부면에 각 배관 접속구멍 또는 밸브체 설치구멍과 연결되는 누설수소 포집구멍이 형성된 블록본체; 밸브본체의 상부면에 하단면이 밀착 설치되고, 하단면에 블록본체의 각 누설수소 포집구멍과 연결되는 포집공간부가 마련되고, 포집공간부에 감지공간부가 마련되는 포집커버; 포집커버의 감지공간부의 일측에 설치되는 감지센서;를 포함하여 구성되었다.
이러한 구성의 종래의 수소배관용 피팅블록은 피팅블록에서 수소가 누설되는 경우 수소 누설을 즉시 감지하여 필요한 조치를 취할 수 있게 되므로 수소 누설로 인한 각종 안전사고를 방지할 수 있게 되고, 수소 충전 인프라의 안전성을 크게 향상시킬 수 있었다.
하지만, 종래의 수소배관용 피팅블록은 수소의 누설을 감지하여 외부에 알릴 수 있을 뿐, 별다른 조치를 취할 수 없을 뿐만 아니라, 피팅블록에 배관이 연결된 부부에서 누설이 발생할 경우에는 이를 감지하지 못해 수소누설로 인한 폭발사고의 발생이 우려되며, 수소를 감지하기 위한 감지센서를 설치해야 하기 때문에 제작비용이 증대되고, 감지센서를 구동하기 위해 별도의 전원을 필요로 하기 때문에 시공비용이 증대되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수소의 유출을 외부에 알리기 위한 유출알림부가 유출되는 수소에 의해 발전하는 수소연료전지를 통해 외부에 알림으로써, 수소를 감지하기 위한 감지센서가 필요 없어 제작비용을 감소시킬 수 있으며, 별도의 전원을 연결할 필요가 없어 설치비용을 감소시키고, 유지관리비용을 절감할 수 있는 고압 수소 배관용 안전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 연결커넥터를 안전케이스의 내부에 수용하도록 설치하여 수소배관이 연결된 부분에서 수소의 유출을 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 수소유출로 인한 폭발사고의 발생을 방지할 수 있는 고압 수소 배관용 안전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 안전케이스의 내압이 증가하면, 수소저장처리부에서 유출된 수소를 수소저장합금에 저장하여 수소의 유출을 바로 차단하지 않고 수용처에서 수소공급차단에 따른 조치를 취할 수 있는 시간을 확보할 수 있는 고압 수소 배관용 안전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 안전케이스의 내압이 증대되면, 압력팽창부재가 팽창하면서, 차단밸브의 밸브스템을 회전시키는 스템회전부를 구동하도록 수소차단처리부를 구성하여 수소의 공급을 차단함으로써, 수소유출로 인한 폭발사고의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 수소차단처리부가 안전케이스의 압력에 따라 기계적으로 작동하여 수소공급을 차단하기 때문에 전자기기의 오류에 따른 작동오류를 해소할 수 있는 고압 수소 배관용 안전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고압 수소 배관용 안전장치는 연결커넥터에 의해 연결된 제1 수소배관과 제2 수소배관의 연결된 부분을 덮어 수소의 외부유출을 차단하는 안전케이스, 및 상기 안전케이스에 설치되어 상기 연결커넥터에 연결된 부분에서 발생한 수소를 통해 발전하여 유무선통신으로 수소유출을 외부에 알리는 유출알림부를 포함하고, 상기 유출알림부는 상기 연결커넥터에서 유출되는 수소에 의해 발전하는 수소연료전지, 및 상기 수소연료전지에서 발전된 전기에 의해 작동하여 유선 또는 무선통신으로 수소유출신호를 외부로 발생하는 통신모듈을 포함한다.
상기 안전케이스의 내부에 설치되어 유출되는 수소를 흡수하여 처리하는 수소저장처리부를 포함하고, 상기 수소저장처리부는 상기 안전케이스의 내부공간을 일부 구획하는 구획공간부, 상기 안전케이스의 내압에 따라 상기 구획공간부를 개방하는 내압개폐부, 및 상기 구획공간부의 내부에 수용되어 상기 내압개폐부에 의해 개방된 상기 구획공간부로 유입되는 수소를 흡수하여 처리하는 수소저장합금을 포함할 수 있다.
상기 연결커넥터에서 수소를 공급하는 상기 제1 수소배관 또는 상기 제2 수소배관에서의 수소공급을 차단하는 차단밸브를 포함하고, 상기 안전케이스의 내부압력에 따라 상기 차단밸브를 작동시켜 수소의 공급을 차단하는 수소차단처리부를 포함할 수 있다.
상기 수소차단처리부는 상기 안전케이스에 연결되어 상기 안전케이스의 내압에 따라 길이가 신축되는 형태로 팽창하거나 수축하는 압력팽창부재, 상기 차단밸브를 회전하여 개폐하는 밸브스템에 연결되어 상기 밸브스템을 수소의 공급을 차단하는 방향으로 회전시키는 스템회전부, 및 상기 안전케이스의 내부에서 수소유출에 따라 상기 압력팽창부재가 팽창하여 길이가 신장됨에 따라 상기 스템회전부를 회전시키도록 상기 압력팽창부재와 상기 스템회전부를 연결하는 연동부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수소배관을 연결하는 연결커넥터가 안전케이스의 내부에 수용되어 연결커넥터의 연결된 부분에서의 수소유출을 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 수소의 유출을 외부로 알리는 유출알림부를 유출되는 수소에 발전하는 수소연료전지로 작동하도록 함으로써, 감지센서의 설치가 필요없어 제작비용을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 수소의 유출 시 자동으로 발전하여 작동하여 수소유출신호를 발신하기 때문에 별도의 조작에 따른 번거로움을 해소할 수 있다.
또한, 수소유출로 인해 안전케이스에 내압이 증가하면, 수소저장처리부에서 구획공간부를 개방하여 유출되는 수소를 수소저장합금에 저장함으로써, 수소저장합금에 유출수소가 완충될 때까지의 수소공급의 차단을 지연시켜 사용처에서 수소공급의 차단에 대처하기 위한 시간을 확보할 수 있다.
또한, 안전케이스의 내압이 증가하면, 압력팽창부재가 팽창하면서, 스템회전부를 구동하여 차단밸브를 작동하기 때문에 내압에 따라 수소유출을 차단할 수 있을 뿐만 아니라, 전자적인 제어에 따라 작동하는 것이 아니라, 내압에 따른 기계적인 작동에 의해 차단밸브를 작동하기 때문에, 전자적인 작동오류에 따른 수소유출의 발생을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고압 수소 배관용 안전장치를 도시한 측단면도로서, 유출알림부의 작동상태를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고압 수소 배관용 안전장치를 도시한 측단면도로서, 수소저장처리부의 작동상태를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고압 수소 배관용 안전장치를 도시한 측단면도로서, 수소차단처리부의 작동상태를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 고압 수소 배관용 안전장치(100)는 수소를 이송하는 제1 수소배관(210)과 제2 수소배관(220)을 연결커넥터(230)에 의해 연결하여 제1 수소배관(210)과 연결커넥터(230), 및 제2 수소배관(220)을 순차적으로 지나면서 수소를 이송하는 것으로 설명한다.
연결커넥터(230)는 제1 수소배관(210)과 제2 수소배관(220)의 서로 마주하는 끝단이 나사체결되는 형태로 결합될 수 있으며, 연결커넥터(230)에서 제1 수소배관(210)과 제2 수소배관(220)이 연결되는 부분에는 수소의 유출을 방지하기 위한 피팅이 설치될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고압 수소 배관용 안전장치(100)는 제1 수소배관(210)과 제2 수소배관(220)이 연결된 부분을 내부가 빈 형태의 안전케이스(110)가 기밀하도록 덮어 제1 수소배관(210)과 제2 수소배관(220)의 사이 즉 연결커넥터(230)로 연결된 부분에서 수소가 유출될 경우, 유출되는 수소가 외부로 방출되는 것을 차단할 수 있다.
그리고, 제1 수소배관(210)과 연결커넥터(230)가 연결되는 부분에는 제1 수소배관(210)을 통해 공급되는 수소가 연결커넥터(230) 및 제2 수소배관(220)으로 이동하는 것을 차단하기 위해 제1 수소배관(210)을 개폐하는 차단밸브(240)가 설치될 수 있다.
차단밸브(240)는 밸브스템(241)을 회전시켜 제1 수소배관(210)을 개폐할 수 있는 공지된 다양한 형태의 밸브로 구현될 수 있다.
안전케이스(110)는 연결커넥터(230)를 중심으로 상하로 양분되거나, 좌우로 양분되는 형태로 결합될 수 있으며, 양분된 안전케이스(110)는 연결커넥터(230)를 중심으로 합착되는 형태로 결합될 수 있다.
안전케이스(110)는 열용융성 합성수지 또는 금속으로 형성되어 안전케이스(110)의 둘레를 열융착 또는 용접하는 형태로 결합될 수 있으며, 안전케이스(110)의 둘레에는 안전케이스(110)의 내부에 위치한 연결커넥터(230)에서 유출되는 수소를 하기에 설명할 유출알림부(120)로 유입되는 알림작동공(111)이 상부에 관통형성될 수 있다.
그리고, 안전케이스(110)의 알림작동공(111)이 관통형성되는 부분에 대해 반대방향의 상면에는 하기에 설명할 수소차단처리부(140)로 유출되는 수소가 유입되는 차단처리공(113)이 관통형성될 수 있다.
안전케이스(110)의 하부에는 유출된 수소를 흡착처리하기 위한 수소저장처리부(120)가 위치할 수 있으며, 수소저장처리부(120)는 안전케이스(110)의 하부에 안전케이스(110)의 내부공간과는 별도로 격벽에 의해 구획된 구획공간부(115)가 형성될 수 있다.
구획공간부(115)에는 안전케이스(110)의 내부에 유출된 수소가 구획공간부(115)의 내부로 유입되는 저장처리공(117)이 관통형성될 수 있으며, 저장처리공(117)은 안전케이스(110)의 상부에 위치하는 차단처리공(113)과 대응되는 위치의 하부에 관통형성될 수 있다.
유출알림부(120)는 안전케이스(110)의 내부에 수소가 유출되는 경우, 수소의 유출을 외부로 알릴 수 있다.
유출알림부(120)는 유출되는 수소에 의해 발전하는 수소연료전지(121)와 통신모듈(123)을 포함할 수 있다.
수소연료전지(121)는 안전케이스(110)의 알림작동공(111)을 통해 유출되는 수소가 유입되면서, 발전할 수 있으며, 발전하는 전기에 의해 통신모듈(123)이 작동하면서 수소의 유출을 외부로 알릴 수 있다.
여기서, 유출알림부(120)는 별도의 전원을 연결할 필요 없이 누출되는 수소에 의해 작동하기 때문에 전원의 연결에 따른 번거로움을 해소할 수 있다.
통신모듈(123)은 수소연료전지(121)로부터 발전된 전기에 의해 작동하여 수소유출신호를 유선 또는 무선통신을 통해 외부로 수소유출신호를 발신할 수 있다.
통신모듈(123)을 통해 발신되는 수소유출신호는 관리자단말기가 수신하여 관리자로 하여금 수소유출이 발생하였음을 알려 조치를 취할 수 있다.
유출알림부(120)는 수소연료전지(121)로부터 발전할 량만큼 수소가 유출되면 자동으로 작동하기 때문에 수소유출이 시작된 초기에 통신모듈(123)을 통해 외부로 알릴 수 있다.
또한, 유출알림부(120)는 수소연료전지(121)로부터 발생한 전기에 의해 알림램프를 점등하여 외부에 수소유출을 알리거나, 스피커에서 특정소리를 출력하는 형태로 소리에 의해 외부에 수소유출을 알릴 수도 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 수소저장처리부(130)는 안전케이스(110)의 내부로 수소가 유출되면 수소를 흡수하여 처리할 수 있다,
수소저장처리부(130)는 안전케이스(110)의 내부에 구획된 구획공간부(115)에 수소저장합금(131)이 수용되어 유출된 수소를 수소저장합금(131)에 저장하는 형태로 수소의 유출을 차단할 수 있다.
수소저장처리부(130)는 내압개폐부(133)에 의해 작동할 수 있으며, 내압개폐부(133)는 안전케이스(110)의 내부에 압력이 증가되면 구획공간부(115)에 형성된 저장처리공(117)을 개방하여 저장처리공(117)을 통해 구획공간부(115)로 수소가 유입되면서, 수소저장합금(131)에 수소를 저장하여 수소유출을 방지할 수 있다.
여기서, 수소저장합금(131)은 타이타늄-철합금, 란타넘-니켈합금, 마그네슘-니켈합금 등 공지된 다양한 형태의 합금으로 구현될 수 있다.
내압개폐부(133)는 하기에 설명할 수소차단처리부(140)의 압력팽창부재(141)가 내압의 증가로 인해 길이방향으로 팽창할 때, 저장처리공(117)에서 이격되어 저장처리공(117)을 개방하고, 압력팽창부재(141)가 수축되면 저장처리공(117)의 상부를 덮어 구획공간부(115)를 기밀하여 수소저장합금(131)을 보호할 수 있다.
수소저장처리부(130)는 안전케이스(110)의 내부 압력이 증가하여 압력팽창부재(141)가 팽창하면 작동하는 것이기 때문에 유출알림부(120)의 작동 후에 2차적으로 작동하여 유출된 수소를 수소저장합금(131)에 저장하는 형태로 수소를 처리할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 수소차단처리부(140)는 안전케이스(110)의 내부 압력이 증가하면 차단밸브(240)를 작동하여 제1 수소배관(210)을 통해 공급되는 수소를 차단할 수 있다.
수소차단처리부(140)는 압력팽창부재(141), 스템회전부(143), 및 연동부재(149)를 포함할 수 있다.
압력팽창부재(141)는 안전케이스(110)의 차단처리공(113)에 설치되어 수소유출로 인해 안전케이스(110)의 내압이 증가될 경우, 차단처리공(113)에 작용하는 압력에 따라 길이가 신장되고, 안전케이스(110)의 내압이 하락되면 길이가 축소될 수 있다.
압력팽창부재(141)는 금속의 링을 적층한 상태에서 내주와 외주를 교번하여 접합하는 형태로 금속으로 제작된 벨로우즈의 형태일 수 있다.
압력팽창부재(141)는 길이방향의 일단이 막히고, 타단은 개방되어 개방된 부분이 차단처리공(113)에 위치하고, 막힌 일단 부분은 안전케이스(110)의 외측에 위치하여 차단처리공(113)에 작용하는 내압에 따라 안전케이스(110)의 외측으로 돌출되면서 길이가 신장될 수 있다.
압력팽창부재(141)는 안전케이스(110)에서 팽창수용부(118)에 수용되어 팽창수용부(118)에서 길이방향으로 신축할 수 있으며, 팽창수용부(118)는 압력팽창부재(141)의 둘레와 대응되는 둘레를 가지도록 형성되어 팽창수용부(118)에서 압력팽창부재(141)의 길이가 신장될 때, 압력팽창부재(141)가 기울어지지 않고 수직방향으로 곧 바르게 신장할 수 있다.
팽창수용부(118)에는 압력팽창부재(141)의 신축된 상태를 확인하여 안전케이스(110)의 내부 압력상태를 확인할 수 있도록 내부에 수용된 압력팽창부재(141)를 투과하여 볼 수 있는 투시창(119)이 형성될 수 있으며, 투시창(119)은 유리와 같은 투명체에 의해 밀폐될 수 있다.
물론 팽창수용부(118)에는 대기압이 작용하여 안전케이스(110)의 내외에 압력차로 인해 팽창수용부(118)의 내부에서 압력팽창부재(141)가 용이하게 팽창할 수 있다.
스템회전부(143)는 차단밸브(240)의 개방과 차단을 위해 작동하는 밸브스템(241)을 회전시킬 수 있으며, 스템회전부(143)는 안전케이스(110)의 내압에 따라 길이가 신장되는 압력팽창부재(141)에 의해 밸브스템(241)을 회전시킬 수 있다.
예를 들어 스템회전부(143)는 압력팽창부재(141)의 신축하는 길이방향과 대응되도록 압력팽창부재(141)를 따라 이동하는 랙바(144)를 설치하고, 랙바(144)에 맞물리는 피니언(145)을 제1 베벨기어(146)를 동일축에 연결하며, 제1 베벨기어(146)에는 밸브스템(241)과 연결되는 제2 베벨기어(147)를 맞물리도록 설치한다.
이러한 스템회전부(143)는 압력팽창부재(141)의 신축에 따라 랙바(144)가 상하 이동하면, 제1 피니언(145)이 회전하면서 제1 베벨기어(146)도 함께 회전하고, 제1 베벨기어(146)는 밸브스템(241)에 맞물리는 제2 베벨기어(147)를 회전시키는 형태로 압력팽창부재(141)가 내압에 의해 신장할 때, 차단밸브(240)의 밸브스템(241)을 제1 수소배관(210)을 차단하는 방향으로 회전시켜 수소의 유출을 차단할 수 있다.
여기서, 스템회전부(143)는 압력팽창부재(141)의 최대 신장되는 길이에 대응하여 밸브스템(241)을 완전히 차단하는 방향으로 회전하도록 제1 피니언(145), 제1 베벨기어(146) 및 제2 베벨기어(147)의 기어비를 조절하여 설치됨은 물론이고, 압력팽창부재(141)의 팽창력을 조절하여 밸브스템(241)을 회전시킬 수 있도록 각 기어들의 사이에 복수 개의 감속기어가 더 설치될 수도 있다.
연동부재(149)는 압력팽창부재(141)와 스템회전부(143)가 서로 연동하도록 연결할 수 있다.
연동부재(149)는 막대 또는 와이어로 구성되어 연동부재(149)의 일단은 압력팽창부재(141)의 밀폐된 일단에 연결되고, 연동부재(149)의 타단은 랙바(144)의 상단 부분에 연결되어 압력팽창부재(141)의 팽창 시에 연동부재(149)를 통해 압력팽창부재(141)가 팽창하는 길이방향을 따라 랙바(144)가 함께 상승하여 피니언(145)을 회전시킬 수 있다.
한편, 랙바(144)의 하부에는 수소저장처리부(130)의 내압개폐부(133)가 밸브시트의 형태로 설치되어 압력팽창부재(141)가 수축된 상태에서는 내압개폐부(133)가 구획공간부(115)의 저장처리공(117)을 폐쇄하고, 평창압력부재가 팽창하여 랙바(144)가 상부로 이동하면, 내압개폐부(133)가 상부로 이격되어 저장처리공(117)을 개방할 수 있다.
이렇게 구성된 본 발명의 실시예에 따른 고압 수소 배관용 안전장치(100)는 안전케이스(110)의 내부에 위치한 연결커넥터(230)의 제1 수소배관(210)과 제2 수소배관(220)의 연결된 부분에서 수소가 유출되면, 가장 먼저 안전케이스(110)의 알림작동공(111)을 통해 수소연료전지(121)로 공급되어 유출알림부(120)가 작동한다.
유출알림부(120)는 수소연료전지(121)에 수소가 공급되면서 전기를 발생하고, 발생하는 전기에 의해 통신모듈(123)이 작동하며, 통신모듈(123)은 유선 또는 무선통신을 통해 수소유출신호를 외부로 발신하는 형태로 작동한다(도 1참조).
발신한 수소유출신호는 관리자단말기로 전송되어 관리자에서 수소유출이 발생하였음을 알려 조치하도록 한다.
이때, 유출알림부(120)는 통신모듈(123)을 통해 관리자단말기로 수소유출을 알릴 뿐만 아니라, 알림램프를 점등하거나, 스피커를 통해 소리를 출력하는 형태로도 수소유출이 발생하였음을 외부에 알릴 수도 있다.
한편, 유출알림부(120)가 작동한 후에 계속적인 수소유출로 인해 안전케이스(110)의 내압이 증가되면, 수소저장처리부(130)에서 수소를 처리하도록 수소저장처리부(130)가 작동한다.
수소저장처리부(130)는 안전케이스(110)의 내부에 수소유출로 인해 압력이 증대되면, 압력팽창부재(141)의 길이가 신장되고, 스템회전부(143)를 구성하는 랙바(144)가 연동부재(149)에 의해 상승하면서, 랙바(144)의 하단에 결합된 내압개폐부(133)가 구획공간부(115)에 형성된 저장처리공(117)을 개방한다(도 2 참조).
저장처리공(117)이 개방되면, 안전케이스(110)의 내부에 유출된 수소가 구획공간부(115)의 내부에 설치된 수소저장합금(131)으로 유입되어 흡착되는 형태로 저장되고, 수소저장합금(131)에 수소가 완충될 때까지는 안전케이스(110)의 내부압력이 증대되지 않고 유출된 수소를 처리한다.
한편, 수소저장합금(131)에 유출된 수소가 완충되면, 다시 안전케이스(110)의 내압이 증대되면서, 수소차단처리부(140)가 작동하여 유출수소를 처리한다.
수소차단처리부(140)는 안전케이스(110)의 내압이 증대되면, 압력팽창부재(141)가 길이가 신장되도록 팽창하면서, 스템회전부(143)가 차단밸브(240)의 밸브스템(241)을 회전시킨다(도 3 참조).
스템회전부(143)는 압력팽창부재(141)의 팽창에 따라 연동부재(149)가 랙바(144)를 상향 이동시키고, 랙바(144)가 상향이동하면, 피니언(145)이 회전하면서, 피니언(145)과 함께 결합된 제1 베벨기어(146)가 회전한다.
제1 베벨기어(146)가 회전하면, 제1 베벨기어(146)의 동력이 직교된 방향의 밸브스템(241)으로 전달되도록 제1 베벨기어(146)와 맞물린 제2 베벨기어(147)가 회전하여 밸브스템(241)을 회전시킴으로써, 차단밸브(240)를 통해 제1 수소배관(210)에서의 수소공급을 차단함으로써, 더 이상 수소유출을 차단한다.
한편, 관리자는 투시창(119)을 통해 압력팽창부재(141)의 상태를 파악하여 안전케이스(110)의 유출수소압력을 확인한 후에 안전케이스(110)를 개방하여 안전케이스(110)의 수소압력에 의해 안전케이스(110)를 개방하면서 발생하는 안전사고의 발생을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 고압 수소 배관용 안전장치(100)는 수소의 유출 시에 유출알림부(120)를 통해 수소의 유출을 외부에 알릴 수 있어 수소배관에서의 수소유출을 신속하게 처리할 수 있다.
또한, 유출알림부(120)가 수소에 의해 발전하는 수소연료전지(121)를 이용함으로써, 별도의 전기적인 공급이 필요하지 않을 뿐만 아니라, 수소의 유출에 따라 자동으로 작동하여 설치비용을 감소시키고, 조작의 번거로움을 해소할 수 있다.
또한, 유출알림부(120)의 작동 후에 수소저장처리부(130)가 작동하여 유출된 수소를 수소저장합금(131)에 저장함으로써, 조치하기 이전까지 수소배관을 통해 계속적으로 수소를 공급하면서, 수소공급의 차단에 걸리는 시간을 지연시킬 수 있으며, 유출된 수소를 안정적으로 처리할 수 있다.
또한, 수소저장처리부(130)에서 처리하지 못할 정도의 수소가 유출되면 수소차단처리부(140)의 압력팽창부재(141)가 팽창하면서, 스템회전부(143)를 작동시켜 차단밸브(240)를 통해 수소의 공급을 차단함으로써, 수소의 유출을 방지할 수 있다.
또한, 수소차단처리부(140)는 전자적으로 작동하는 것이 아니라 수소압력에 따라 압력팽창부재(141)가 팽창하는 팽창력에 의해 차단밸브(240)를 기계적으로 작동하기 때문에 전자기기에 수소가 침투하면서 발생하는 작동오류를 최소화할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
100: 고압 수소 배관용 안전장치 110: 안전케이스
111: 알림작동공 113: 차단처리공
115: 구획공간부 117: 저장처리공
118: 팽창수용부 119: 투시창
120: 유출알림부 121: 수소연료전지
123: 통신모듈 130: 수소저장처리부
131: 수소저장합금 133: 내압개폐부
140: 수소차단처리부 141: 압력팽창부재
143: 스템회전부 144: 랙바
145: 피니언 146: 제1 베벨기어
147: 제2 베벨기어 149: 연동부재
210: 제1 수소배관 220: 제2 수소배관
230: 연결커넥터 240: 차단밸브
241: 밸브스템

Claims (4)

  1. 연결커넥터에 의해 연결된 제1 수소배관과 제2 수소배관의 연결된 부분을 덮어 수소의 외부유출을 차단하는 안전케이스, 및
    상기 안전케이스에 설치되어 상기 연결커넥터에 연결된 부분에서 발생한 수소를 통해 발전하여 유무선통신으로 수소유출을 외부에 알리는 유출알림부를 포함하고,
    상기 유출알림부는
    상기 연결커넥터에서 유출되는 수소에 의해 발전하는 수소연료전지, 및
    상기 수소연료전지에서 발전된 전기에 의해 작동하여 유선 또는 무선통신으로 수소유출신호를 외부로 발생하는 통신모듈을 포함하고,
    상기 연결커넥터에서 수소를 공급하는 상기 제1 수소배관 또는 상기 제2 수소배관에서의 수소공급을 차단하는 차단밸브를 포함하며,
    상기 안전케이스의 내부압력에 따라 상기 차단밸브를 작동시켜 수소의 공급을 차단하는 수소차단처리부를 포함하고,
    상기 수소차단처리부는 상기 안전케이스에 연결되어 상기 안전케이스의 내압에 따라 길이가 신축되는 형태로 팽창하거나 수축하는 압력팽창부재, 상기 차단밸브를 회전하여 개폐하는 밸브스템에 연결되어 상기 밸브스템을 수소의 공급을 차단하는 방향으로 회전시키는 스템회전부, 및 상기 안전케이스의 내부에서 수소유출에 따라 상기 압력팽창부재가 팽창하여 길이가 신장됨에 따라 상기 스템회전부를 회전시키도록 상기 압력팽창부재와 상기 스템회전부를 연결하는 연동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 수소 배관용 안전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안전케이스의 내부에 설치되어 유출되는 수소를 흡수하여 처리하는 수소저장처리부를 포함하고,
    상기 수소저장처리부는
    상기 안전케이스의 내부공간을 일부 구획하는 구획공간부,
    상기 안전케이스의 내압에 따라 상기 구획공간부를 개방하는 내압개폐부, 및
    상기 구획공간부의 내부에 수용되어 상기 내압개폐부에 의해 개방된 상기 구획공간부로 유입되는 수소를 흡수하여 처리하는 수소저장합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 수소 배관용 안전장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060102229A (ko) * 2005-03-23 2006-09-27 박실상 가스밸브 자동폐쇄장치
KR20090036015A (ko) * 2007-10-08 2009-04-13 엘지전자 주식회사 연료전지를 이용한 수소센서
KR101963530B1 (ko) * 2018-05-21 2019-03-28 임중혁 파이프 수용용 하우징 조립체를 위한 연결 케이스
KR20230046559A (ko) * 2021-09-30 2023-04-06 주식회사 쏠락 수소 누출 감지장치
KR20230093833A (ko) * 2021-12-20 2023-06-27 현대자동차주식회사 수소 충전 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060102229A (ko) * 2005-03-23 2006-09-27 박실상 가스밸브 자동폐쇄장치
KR20090036015A (ko) * 2007-10-08 2009-04-13 엘지전자 주식회사 연료전지를 이용한 수소센서
KR101963530B1 (ko) * 2018-05-21 2019-03-28 임중혁 파이프 수용용 하우징 조립체를 위한 연결 케이스
KR20230046559A (ko) * 2021-09-30 2023-04-06 주식회사 쏠락 수소 누출 감지장치
KR20230093833A (ko) * 2021-12-20 2023-06-27 현대자동차주식회사 수소 충전 장치

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