KR20110077641A - Cryogenic lng high-speed charging module - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A cryogenic liquefied natural gas high-speed charging module is provided to charge quickly and safely and to control the pressure or flow of fluids inside a fuel tank of a movable vehicle effectively. CONSTITUTION: A cryogenic liquefied natural gas high-speed charging module comprises a manifold having a flow passage and many openings to connect pipes, a charging pipe(121) connected to the manifold and attached with a charging check valve(123) and a charging connector(122), a fuel injection pipe(131) connected to the manifold and provided with an injection connector(132) to supply cryogenic liquefied natural gas filled in a fuel tank to an engine of a vehicle, a gas exhaust pipe(141) connected to the manifold and provided with a gas exhaust port(142) and a gas cutoff valve(143), a first relief pipe(151) connected to the manifold and attached with a first relief valve(152), a second relief(161), connected directly to the outer circumference of a tank neck of the fuel tank and attached with a second relief valve(162), and a cryogenic economizer(153) connected to the manifold and opened in two directions when the pressure of an inlet(153a) or an outlet(153b) is above the preset pressure and keeping the pressure of a fuel supply line regularly.

Description

극저온 액화천연가스 고속충전모듈{cryogenic LNG high-speed charging module} Cryogenic LNG high-speed charging module

본 발명은 극저온 액체연료인 액화천연가스(LNG)를 연료로 사용하는 내연기관을 가지는 이동용 차량에 부착되는 고속충전모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 극저온 액화천연가스의 연료탱크 단부에 부착하여 극저온 액화천연가스 저장탱크로부터 극저온 액화천연가스를 안정적으로 공급받고, 연료탱크 내부의 압력 및 유체흐름을 안전하고 효율적으로 조절할 수 있도록 개발된 극저온 액화천연가스 고속충전모듈에 관한 것이다. The present invention relates to a high-speed charging module attached to a mobile vehicle having an internal combustion engine that uses liquefied natural gas (LNG), which is a cryogenic liquid fuel, and more specifically, is attached to the fuel tank end of the cryogenic liquefied natural gas to cryogenic temperature. The present invention relates to a cryogenic liquefied natural gas high-speed charging module developed to stably receive cryogenic liquefied natural gas from a liquefied natural gas storage tank, and to safely and efficiently control the pressure and fluid flow inside the fuel tank.

액화천연가스(LNG, liquified natural gas)란 대량 수송과 저장의 목적으로 천연가스를 영하 162℃로 냉각시켜 가스의 부피를 1/600로 압축시킨 무색 투명한 가스를 말한다. 천연가스는 전세계적으로 광범위하게 매장되어 장기적, 안정적 공급이 가능하고 석유의 대체 에너지로서 중요한 역할을 하고 있다. 또한, 천연가스는 액화과정에서 분진, 황, 질소 등이 제거되어 연소시 공해물질을 거의 발생하지 않는 무공해 청정 연료로 알려져 있다. 아울러 천연가스는 연탄, 석유, 등 타 연료에 비해 열효율이 높고 냉.난방은 물론 자동차, 유리, 전자, 석유 및 금속처리 산 업 등에 다양하게 이용되고 있다. Liquified natural gas (LNG) is a colorless transparent gas that compresses the gas volume to 1/600 by cooling natural gas to minus 162 ℃ for the purpose of mass transportation and storage. Natural gas is widely stored around the world, providing a long-term, stable supply and playing an important role as an alternative to oil. In addition, natural gas is known as a pollution-free clean fuel that removes dust, sulfur, nitrogen, etc. during the liquefaction process, and hardly generates pollutants during combustion. In addition, natural gas has higher thermal efficiency than other fuels such as briquettes, petroleum, and other fuels, and is widely used in the automotive, glass, electronic, petroleum, and metal processing industries.

최근에는 환경에 대한 관심이 높아지면서 버스, 화물트럭이나 트레일러 등의 대형 차량의 연료로서 LNG가 채택되는 비율이 증가하고 있으며, 그에 따라 LNG 주유시설의 확충과 장비의 개발이 요청되고 있는 실정이다. Recently, as interest in the environment is increasing, the rate of LNG is being increased as fuel for large vehicles such as buses, cargo trucks and trailers, and thus, the expansion of LNG fueling facilities and the development of equipment are required.

따라서, LNG와 같은 극저온 액체에 대한 저온 특성이 우수하고 연료탱크 내의 충전 및 배기가 신속하게 수행되며, 연료탱크 내부의 압력이나 유체의 흐름을 보다 안전하고 효율적으로 조절하기 위한 LNG 연료탱크 고속 충전용 배관모듈의 개발 및 보급이 시급하다고 할 것이다. Therefore, it is excellent in low temperature characteristics for cryogenic liquids such as LNG, and filling and exhausting in the fuel tank is performed quickly, and for fast filling of LNG fuel tank for more safely and efficiently controlling the pressure or fluid flow in the fuel tank. It is urgent to develop and distribute piping modules.

본 발명은 전술한 극저온 액화천연가스 고속충전모듈의 개발 필요성에 따라 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 충전이 신속하고 안전하게 이루어질 수 있고, 이동용 차량의 연료탱크 내부의 유체 압력이나 흐름을 효율적으로 조절할 수 있도록 개발된 극저온 액체의 고속충전모듈을 제공하는 것이다.The present invention is made according to the necessity of the above-described cryogenic liquefied natural gas high-speed charging module, the object of the present invention can be quickly and safely filling, it is possible to efficiently control the fluid pressure or flow inside the fuel tank of the mobile vehicle It is to provide a high-speed charging module of cryogenic liquid developed so that.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 극저온 액화천연가스를 연료탱크에 공급하기 위한 것으로서, 중심부에 위치하며 외면에는 다수개의 관들이 결합할 수 있도록 다수개의 개구부가 형성되고 내부에는 상기 개구부와 소통하도록 유로가 형성되는 것으로서, 연료탱크(10)의 탱크넥(11)에 결합되는 매니폴드(110);충전관(121)의 일단이 상기 매니폴드(110)에 연결되고 개방된 타단에는 충전구(122)가 마련되며, 매니폴드 측의 상기 충전관로 상에는 충전 체크밸브(123)가 마련되는 충전부; 연료 주입관(131)의 일단이 상기 매니폴드(110)에 연결되고 개방된 타단에는 주입 커넥터(132)가 마련되며, 연료 주입관로 상에는 상기 매니폴드(110) 측에서부터 순서대로 연료 차단밸브(133) 및 과잉유량 차단밸브(134)가 마련되는 연료 주입부; 가스 배출관(141)의 일단이 상기 매니폴드(110)에 연결되고 개방된 타단에는 가스 배출구(142)가 마련되며, 가스 배출관로 상에는 가스 차단밸브(143)가 마련되는 가스 배출부; 1차 릴리프관(151)의 일단이 상기 매니폴드(110) 에 연결되고 개방된 타단에는 1차 릴리프밸브(152)가 마련되는 1차 릴리프부; 입구측(153a)이 상기 매니폴드(110)에 연결되고, 출구측(153b)에는 상기 1차 릴리프관(151)에 연결되는 우회관(154)이 결합하는 것으로서 입구측 또는 출구측의 유체 압력이 설정압력 이상일때 양방향으로 유로가 개방되는 극저온 이코노마이져(153); 및 2차 릴리프관(161)의 일단이 상기 탱크넥(11)의 측면에 연결되고 개방된 타단에는 2차 릴리프밸브(162)가 마련되는 2차 릴리프부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 극저온 액화천연가스 고속충전모듈을 제공한다.  In order to achieve the above object, in the present invention, to supply the cryogenic liquefied natural gas to the fuel tank, located in the center and a plurality of openings are formed on the outer surface to be coupled to the plurality of pipes and communicate with the opening inside As the flow path is formed, the manifold 110 is coupled to the tank neck 11 of the fuel tank 10; one end of the filling tube 121 is connected to the manifold 110 and the other end is opened in the filling port A charging unit having a filling check valve 123 provided on the filling pipe path on the manifold side; One end of the fuel injection pipe 131 is connected to the manifold 110, and the other end of the fuel injection pipe 131 is provided with an injection connector 132. The fuel shutoff valve 133 is sequentially arranged on the fuel injection pipe path from the manifold 110 side. Fuel injection portion provided with an excess flow shutoff valve 134; One end of the gas discharge pipe 141 is connected to the manifold 110 and the other end is provided with a gas discharge port 142 is provided, the gas discharge portion provided with a gas shutoff valve 143 on the gas discharge pipe path; A primary relief part having one end of the primary relief pipe 151 connected to the manifold 110 and the other end of the primary relief pipe 151 provided with a primary relief valve 152; The inlet side 153a is connected to the manifold 110, and the bypass side 153b is connected to the bypass tube 154 connected to the primary relief tube 151, so that the fluid pressure at the inlet side or the outlet side is coupled. A cryogenic economizer 153 in which a flow path is opened in both directions when the pressure is equal to or higher than the set pressure; And a secondary relief part having one end of the secondary relief pipe 161 connected to the side surface of the tank neck 11 and the other end opened to the secondary relief valve 162. Provides a gas fast charging module.

여기서, 상기 연료주입관(131)의 상기 일단은 상기 극저온 이코노마이져(153)의 입구측(153a)과 상기 매니폴드(110)를 연결하는 관로 상에 결합하는 것이 바람직하다. Here, the one end of the fuel injection pipe 131 is preferably coupled to the inlet side 153a of the cryogenic economizer 153 and the pipe connecting the manifold 110.

이때, 상기 각 관과 각 밸브를 연결하는 피팅류와 각 밸브들은 스테인레스 재질로 형성되고, 상기 각 밸브와 피팅류 사이의 연결 부위에는 동 재질의 링 형상의 가스켓이 게재되며, 상기 각 밸브와 피팅류의 연결부위에 형성되는 나사는 유니파이 가는 나사(UNF)인 것이 바람직하다. In this case, the fittings connecting the respective pipes and the valves and the valves are made of stainless material, and a ring-shaped gasket made of the same material is placed on the connection portion between the valves and the fittings, and the valves and the fittings are provided. It is preferable that the screw formed at the connection part of the same type is a UNIFI thin screw (UNF).

상기 과잉유량 차단밸브(134), 1차 및 2차 릴리프밸브(152,162)는 솔레노이드 밸브로 할 수 있다. The excess flow shutoff valve 134 and the primary and secondary relief valves 152 and 162 may be solenoid valves.

본 발명의 극저온 액화천연가스 고속충전모듈은 그 구성이 간단하여 제작비가 저렴하고 유지보수가 간편할 뿐 아니라 극저온 액화천연가스를 안전하고 신속하 게 충전할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 연료탱크 내부의 기화 가스의 압력이나 유체 흐름을 제어하기 용이한 구조를 가지고 있으므로 가스 압력이나 연료 흐름의 이상으로 인한 불의의 사고를 미연에 방지할 수 있는 장점이 있으며, 아울러 동종 제품에 대한 수입대체의 효과도 있다. The cryogenic liquefied natural gas high-speed charging module of the present invention has the advantage that the configuration is simple, low production cost, easy maintenance, and can safely and quickly charge the cryogenic liquefied natural gas. In addition, since it has a structure that can easily control the pressure or fluid flow of the vaporized gas in the fuel tank, there is an advantage that can prevent unforeseen accidents caused by abnormal gas pressure or fuel flow, and also for the same product There is also the effect of import substitution.

또한, 본 발명에서는 각종의 관들과 밸브들을 연결하는 피팅류와 밸브 자체를 스텐인레스 금속 재질로 형성하여 저온 특성을 개선하였으며, 피팅류와 밸브류 사이의 연결 부위에 동 소재로 된 링 형상의 가스켓을 삽입하고, 각 밸브와 피팅류에 형성되는 나사를 유니파이 가는 나사로 함으로써 진동이나 극저온 상황에서 나사의 풀림을 방지하고, 저온 액체의 누설을 보다 효과적으로 차단하여 안전에 만전을 기할 수 있도록 하였다. In addition, in the present invention, the fittings and valves connecting the various pipes and valves are formed of stainless steel to improve low temperature characteristics, and a ring-shaped gasket made of the same material is provided at the connection portion between the fittings and the valves. By inserting the screw formed in each valve and fittings as a unified thin screw, it is possible to prevent loosening of the screw in vibration or cryogenic conditions, and to prevent leakage of low temperature liquid more effectively to ensure safety.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작동원리를 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the configuration and operation of the present invention.

도 1은 액화천연가스 연료탱크의 개략적인 종단면도이다. 도시한 바와 같이 극저온의 액화천연가스(LNG)용 연료탱크(10)의 내부 하부에는 다수의 노즐(13a)이 형성된 하부배관(13)이 연장하여 형성되며, 상부에는 다수의 노즐(12a)이 형성된 상부배관(12)이 형성된다. 상기 연료탱크(10)의 전방에는 탱크넥(tank neck,11)이 돌출하여 형성되어 외부로부터 액화천연가스를 공급받게 된다. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a liquefied natural gas fuel tank. As shown, a lower pipe 13 having a plurality of nozzles 13a formed therein is extended to an inner lower portion of the cryogenic LNG LNG tank 10, and a plurality of nozzles 12a are formed thereon. The upper pipe 12 is formed. A tank neck 11 is formed to protrude from the front of the fuel tank 10 to receive liquefied natural gas from the outside.

도 2은 본 발명의 극저온 액화천연가스 고속충전모듈의 사시도이고, 도 3은 도 1의 정면도이며, 도 4는 도 1의 평면도이다. Figure 2 is a perspective view of the cryogenic liquefied natural gas high-speed charging module of the present invention, Figure 3 is a front view of Figure 1, Figure 4 is a plan view of FIG.

본 발명의 극저온 액화천연가스 고속충전모듈(100)은 버스, 트럭, 탱크로리나 탱크 트레일러 등 액화천연가스를 연료로 사용하는 이송용 차량체의 연료탱크에 장착되는 것으로서, 크게는 매니폴드(110)와 상기 매니폴드(110)에 연결되는 충전관(121), 연료 주입관(131), 가스 배출관(141), 1차 릴리프관(151), 2차 릴리프관(161) 및 극저온 이코노마이져(cryogenic economizer,153)를 포함하여 구성된다. Cryogenic liquefied natural gas high-speed charging module 100 of the present invention is mounted on the fuel tank of the transport vehicle body using liquefied natural gas as a fuel, such as bus, truck, tank lorry or tank trailer, largely the manifold 110 And a charging tube 121, a fuel injection tube 131, a gas discharge tube 141, a primary relief tube 151, a secondary relief tube 161, and a cryogenic economizer connected to the manifold 110 ( It is composed including cryogenic economizer, 153).

상기 매니폴드(110)는 내부에 형성되는 유체 유로를 가지며, 외측면부에 다수의 관 연결용 개구부가 마련되는 극저온 유체의 통로로서 사각형, 원통형 또는 육면체 등의 형상으로 이루어진다. 상기 매니폴드(110)의 외측면부에 형성되는 다수의 개구부는 내부에 형성되는 유체의 유로와 소통하도록 형성된다. The manifold 110 has a fluid flow path formed therein, and is formed in a rectangular, cylindrical or hexahedral shape as a passage of cryogenic fluid in which a plurality of pipe connection openings are provided at an outer surface thereof. A plurality of openings formed in the outer surface portion of the manifold 110 is formed to communicate with the flow path of the fluid formed therein.

상기 충전관(121)의 일측 단부는 상기 매니폴드(110)에 연결되는데, 상기 매니폴드(110)와 연결되는 충전관로 상에는 충전체크밸브(123)가 장착되고, 개방된 타측 단부에는 충전구(122, charging connector)가 장착된다. 상기 충전구(122)에는 LNG 저장용 베이스 스테이션 등의 저장탱크에 연결되는 공급라인의 일측 단부가 결합하게 된다. 상기 충전구(122)는 일종의 커플링으로서 플랜지 형태로 제작될 수 있으나, 특허출원번호 제10-2003-7015676호 "극저온 유체 커플링"등에서 개시한 것과 같은 암수 커플링을 사용하여 장착하도록 하는 것이 바람직할 것이다. One end of the filling tube 121 is connected to the manifold 110, and the filling check valve 123 is mounted on the filling pipe path connected to the manifold 110, and the filling opening is provided at the other open end. 122, charging connector) is installed. One end of the supply line is connected to the filling port 122 connected to a storage tank such as an LNG storage base station. The filling port 122 may be manufactured in the form of a flange as a kind of coupling, but is to be mounted using a male and female coupling such as that disclosed in Patent Application No. 10-2003-7015676 "Cryogenic Fluid Coupling". Would be preferred.

도면에서 미설명부호 123a는 어댑터(adaptor)를, 124는 수넥터(male connector)를, 125는 너트를, 126은 엘보 시트를, 127a,127b는 유니온 엘보(union elbow)를, 128은 128은 튜브 커넥터를 나타내는 피팅류들이다. In the drawings, reference numeral 123a denotes an adapter, 124 denotes a male connector, 125 denotes a nut, 126 denotes an elbow seat, 127a and 127b denotes an union elbow, and 128 denotes 128. Fittings representing the tube connector.

상기 연료 주입관(131)은 연료탱크(10) 내부에 충전된 극저온 액화천연가스를 차량의 엔진에 공급하기 위한 것으로서, 일측 단부는 상기 매니폴드(110)에 연결되고 타측 단부에 형성되는 주입 커넥터(injection connector, 132)는 엔진의 연료 입구측에 마련되는 기화기(미도시)에 연결된다. 상기 매니폴드(110) 측의 상기 연료 주입관(131) 상에는 연료 차단밸브(133)가 장착되고, 상기 연료 차단밸브(133)와 상기 주입 커넥터(132) 사이에는 과잉유량 차단밸브(excess flow valve, 134)가 장착된다. 상기 연료 차단밸브(133)는 글로브밸브의 일종이며, 상기 과잉유량 차단밸브(134)는 엔진쪽으로 연료가 과도하게 흐르는 것을 방지하기 위한일방향 밸브로서 솔레노이드 밸브와 같은 것을 채용하여 자동으로 개폐작용을 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. The fuel injection pipe 131 is for supplying the cryogenic liquefied natural gas filled in the fuel tank 10 to the engine of the vehicle, one end of which is connected to the manifold 110 and an injection connector formed at the other end The injection connector 132 is connected to a carburetor (not shown) provided at the fuel inlet side of the engine. A fuel shutoff valve 133 is mounted on the fuel injection pipe 131 on the manifold 110 side, and an excess flow shutoff valve is disposed between the fuel shutoff valve 133 and the injection connector 132. 134 is mounted. The fuel shutoff valve 133 is a kind of globe valve, and the excess flow shutoff valve 134 is a one-way valve for preventing excessive flow of fuel to the engine and adopts a solenoid valve to automatically open and close the valve. It is desirable to be able to.

상기 연료 주입관(131)의 일단은 매니폴드(110)에 직접 연결되는 것이 아니라 도시한 바와 같이 후술할 극저온 이코노마이져(153)의 입구측(153a)과 매니폴드(110)를 연결하는 관로 상에서 분기하도록 결합한다. One end of the fuel injection pipe 131 is not directly connected to the manifold 110, but a pipe line connecting the inlet side 153a and the manifold 110 of the cryogenic economizer 153 which will be described later as shown. Combine to branch off.

상기 가스 배출관(141)의 일단은 상기 매니폴드(110)의 일 측방에 연결되고, 개방된 타단에는 가스배출구(142)가 마련된다. 상기 가스 배출관(141)의 관로 상에는 글로브밸브의 일종인 가스 차단밸브(143)가 장착된다. 도면에서 미설명부호 144는 엘보를 나타낸다. One end of the gas discharge pipe 141 is connected to one side of the manifold 110, the gas discharge port 142 is provided at the other end opened. On the pipeline of the gas discharge pipe 141, a gas shutoff valve 143, which is a kind of globe valve, is mounted. In the drawings, reference numeral 144 denotes an elbow.

상기 매니폴드(110)의 타 측방에는 양 방향 밸브의 일종인 극저온 이코노마이져(153)가 연결된다. 즉, 상기 극저온 이코노마이져(153)의 입구측(153a)은 상기 메니폴드(110)에 배관 연결되고, 출구측(153b)에는 후술할 1차 릴리프관(151)에 연결되는 우회관(154)이 결합한다. 상기 극저온 이코노마이져(153)는 압력조절기의 역할을 하는 것으로서 입구측(153a) 또는 출구측(153b)의 압력이 설정압력(9kg/cm2)이상일때, 양방향으로 유로가 개방되며, 설정압력 이하일때 유로가 폐쇄되도록 작동한다. The other side of the manifold 110 is connected to the cryogenic economizer 153 which is a kind of two-way valve. That is, the inlet side 153a of the cryogenic economizer 153 is connected to the manifold 110 and the outlet side 153b is connected to the primary relief tube 151 which will be described later. This combines. The cryogenic economizer 153 serves as a pressure regulator, when the pressure at the inlet side 153a or the outlet side 153b is greater than the set pressure (9kg / cm 2 ), the flow path is opened in both directions, and the set pressure It operates to close the flow path when below.

본 발명에는 1차 릴리프관(151) 및 2차 릴리프관(161)이 구비되는데, 상기 1차 릴리프관(151)의 일단은 상기 매니폴드(110)에 연결되고, 개방된 타단에는 1차 릴리프밸브(relief valve, 152)가 장착된다. 상기 1차 릴리프관(151)의 관로상에는 극저온 이코노마이져(153)의 출구측(153b)에 연결되는 우회관(154)이 결합한다. The present invention is provided with a primary relief pipe 151 and a secondary relief pipe 161, one end of the primary relief pipe 151 is connected to the manifold 110, the other end is open the primary relief A relief valve 152 is mounted. The bypass pipe 154 connected to the outlet side 153b of the cryogenic economizer 153 is coupled on the pipeline of the primary relief pipe 151.

상기 2차 릴리프관(161)의 일단은 상기 매니폴드(110)에 연결되지 않고 상기 연료탱크(10)의 탱크넥(11)의 외주면에 직접 연결되며, 개방된 타단에는 2차 릴리프밸브(relief vlave, 162)가 장착된다. One end of the secondary relief pipe 161 is not directly connected to the manifold 110 and is directly connected to the outer circumferential surface of the tank neck 11 of the fuel tank 10, and the other end of the secondary relief valve relief is opened. vlave 162 is mounted.

도면에서 미설명 부호 155는 압력계를, 156a는 커넥터를, 156b는 너트를 157은 어뎁터(adaptor)를, 158은 유니온 크로스(union cross)를, 159는 티이(Tee)를, 163a는 유니온 티이(union tee)를, 163b는 암커넥터(female connector)를 나타낸다. In the drawing, reference numeral 155 denotes a pressure gauge, 156a denotes a connector, 156b denotes a nut, 157 denotes an adapter, 158 denotes a union cross, 159 denotes a tee, and 163a denotes a union tee ( union tee, and 163b represents a female connector.

상기 충전 체크밸브(123)는 입구측에서 출구측으로 한쪽 방향으로만 유체의 흐름을 단속하는 일방향 밸브로서 저장시설로부터 연료탱크로 극저온 액체를 충전하는 경우 이동용 차량 등의 연료탱크로부터 충전 극저온 액체가 역류하는 것을 방 지하는 역할을 한다. The filling check valve 123 is a one-way valve that regulates the flow of fluid only in one direction from the inlet side to the outlet side. When the cryogenic liquid is filled from the storage facility into the fuel tank, the cryogenic liquid is flowed back from the fuel tank such as a mobile vehicle. It prevents you from doing.

상기 연료 차단밸브(133)는 연료 주입관(131) 내의 연료 유동을 수동 조작으로 단속하기 위한 것이다. The fuel shutoff valve 133 is to control the fuel flow in the fuel injection pipe 131 by manual operation.

과잉유량 차단밸브(134)는 기화기로 일정 수준 이상의 연료가 공급되지 않도록 하기 위한 것인데, 입구측에서 출구측으로 한쪽 방향으로만 유체가 흐르도록 유로를 개폐하는 일방향 밸브의 일종이다. 액화천연가스 연료가 기화기를 거쳐서 엔진으로 공급되는데, 기화기 앞에 설치되는 과잉유량 차단밸브(134)는 연료가 엔진쪽으로 과도하게 흐를때 센서가 이를 감지하여 과잉유량 차단밸브(134)를 작동시켜 더 이상의 연료공급을 차단하게 되는 것이다. 이렇게 하면 엔진쪽으로 연료가 과도하게 공급되는 것을 방지함으로써 엔진을 보호할 수 있게 된다. 상기 과잉유량 차단밸브(134)로는 솔레노이드 밸브를 적용할 수 있다. The excess flow shutoff valve 134 is to prevent the fuel from being supplied to the vaporizer more than a predetermined level, and is a kind of one-way valve that opens and closes the flow path so that fluid flows only in one direction from the inlet side to the outlet side. LNG fuel is supplied to the engine via a carburetor, the excess flow shutoff valve 134 is installed in front of the carburetor, the sensor detects when the fuel flows excessively toward the engine to operate the excess flow shutoff valve 134 to further It will shut off the fuel supply. This protects the engine by preventing excessive fuel supply to the engine. Solenoid valve may be applied to the excess flow shutoff valve 134.

상기 극저온 이코노마이져(153)는 연료 공급라인의 압력을 일정하게 유지시켜 주기 위한 것으로서, 입구측(153a) 또는 출구측(153b)의 압력이 설정압력 이상일때 양방향으로 개방되며, 설정압력 이하일때 닫힌다. The cryogenic economizer 153 is to maintain a constant pressure in the fuel supply line, and opens in both directions when the pressure at the inlet side 153a or the outlet side 153b is greater than or equal to the set pressure, and is less than or equal to the set pressure. Closed.

상기 1차 릴리프관(151) 및 2차 릴리프관(161)은 충전 과정 동안 이동용 차량의 연료탱크(10) 내부의 압력이 최대 작동압력을 넘지 않도록 하기 위한 것으로서 연료탱크 내부의 압력이 급격히 상승하여 이상압력에 도달하는 경우 1차 릴리프관(151)의 1차 릴리프밸브(152)를 통하여 감압하게 된다. 상기 2차 릴리프관(161)은 1차 릴리프밸브(152) 등의 이상 작동으로 인하여 연료탱크(10) 및 충전 모듈의 배관 등의 압력이 급격히 최대 작동 압력 등에 다다르는 경우 폭발 등을 방지하기 위한 것으로서 이러한 경우 2차 릴리프밸브(162)가 작동하여 감압하게 된다. 예들 들어, 연료탱크 내의 가스 압력이 230 psi 보다 높아지면 1차 릴리프밸브(152)가 작동하고, 350 psi 이상이 되면 2차 릴리프밸브(162)가 작동하도록 할 수 있다. 상기 1차 및 2차 릴리프밸브(152,162)는 솔레노이드 밸브를 적용하는 것이 바람직하다. The primary relief pipe 151 and the secondary relief pipe 161 are for preventing the pressure inside the fuel tank 10 of the mobile vehicle from exceeding the maximum operating pressure during the charging process, so that the pressure inside the fuel tank rapidly increases. When the abnormal pressure is reached, the pressure is reduced through the primary relief valve 152 of the primary relief pipe 151. The secondary relief pipe 161 is to prevent the explosion when the pressure of the pipe of the fuel tank 10 and the charging module suddenly reaches the maximum operating pressure due to abnormal operation of the primary relief valve 152 and the like. In this case, the secondary relief valve 162 operates to reduce the pressure. For example, when the gas pressure in the fuel tank is higher than 230 psi, the primary relief valve 152 may be operated, and when the gas pressure is 350 psi or more, the secondary relief valve 162 may be operated. Preferably, the primary and secondary relief valves 152 and 162 apply a solenoid valve.

상기 가스 배출관(141)은 연료탱크(10) 내의 극저온 액화천연가스의 기화 등으로 인하여 연료탱크 내부의 압력이 급격히 상승하는 경우 연료탱크 상층부의 기화된 가스를 배출하기 위한 것이다. 상기 가스 차단밸브(143)는 수동 조작으로 배출가스를 단속하기 위한 것이고, 가스 배출구(142)는 압력계(155)의 이상 압력 감지시에 자동으로 가스를 배출할 수 있도록 솔레노이드 밸브를 채택할 수 있다. 상기 가스 배출구(142)는 배출된 가스를 회수할 수 있도록 액화천연가스 저장탱크(미도시) 등에 연결된다. The gas discharge pipe 141 is for discharging the vaporized gas in the upper portion of the fuel tank when the pressure in the fuel tank is rapidly increased due to the vaporization of cryogenic liquefied natural gas in the fuel tank 10. The gas shutoff valve 143 is to control the exhaust gas by a manual operation, and the gas outlet 142 may adopt a solenoid valve to automatically discharge the gas upon detecting an abnormal pressure of the pressure gauge 155. . The gas outlet 142 is connected to a liquefied natural gas storage tank (not shown) to recover the discharged gas.

여기서, 상기 충전관(121), 연료주입관(131)등의 접속관의 일단에 체결되는 피팅류와 충전 체크밸브(123), 연료차단밸브(133), 가스차단밸브(143), 과잉유량 차단밸브(134)등의 밸브류의 소재는 스테인레스로 구성하는 것이 바람직하다. 이처럼 피팅류와 밸브류를 스텐인레스로 제작하는 경우 극저온 환경하에서의 물리적 특성이 우수할 뿐 아니라 부식에도 강하다는 장점을 가지게 된다. 또한, 극저온 액체의 유동시 기밀을 보다 치밀하게 유지하기 위하여 각 피팅류와 밸브류의 연결 나사는 유니파이 가는 나사(unified fine, UNF) 나사를 사용하는 것이 바람직하다 할 것이다. 그리고 각 밸브와 피팅의 연결 부위에는 극저온 액체의 누설을 방지하기 위한 씰링링이나 가스켓을 설치하게 되는데 본 발명에서는 상기 씰링링이나 가스켓을 동(구리,copper)으로 제작하여 극저온 환경하에서도 우수한 기밀성을 유지할 수 있도록 하였다. Here, the fittings and the filling check valve 123, the fuel cutoff valve 133, the gas cutoff valve 143, the excess flow which are fastened to one end of the connection pipe such as the filling pipe 121, fuel injection pipe 131, etc. The valve material such as the shutoff valve 134 is preferably made of stainless steel. As such, when the fittings and the valves are manufactured in stainless steel, the physical properties in the cryogenic environment are excellent as well as the corrosion resistance. In addition, in order to maintain tighter air tightness during the flow of cryogenic liquid, it will be preferable to use unified fine (UNF) screws for each fitting screw and valve connecting screw. In addition, a sealing ring or a gasket is installed at the connection portion of each valve and the fitting to prevent the leakage of the cryogenic liquid. In the present invention, the sealing ring or the gasket is made of copper (copper) to provide excellent airtightness even in a cryogenic environment. It could be maintained.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 극저온 액화천연가스 고속충전모듈(100)의 작동원리를 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation principle of the cryogenic liquefied natural gas high-speed charging module 100 of the present invention having such a configuration as follows.

차량엔진 정지 상태에서 정상적으로 연료를 연료탱크(10)에 충전하는 과정은 LNG 충전구(122)-> 충전관(121)-> 충전체크밸브(123)-> 매니폴드(110)-> 상부배관(12)-> 연료탱크(10)의 순서로 액화천연가스가 유동한다. 연료탱크(10) 내부의 액화천연가스의 기화 등으로 연료탱크(10) 내부의 기체 압력이 급격히 상승하는 경우에는 연료탱크 상층부의 기화된 가스가 연료탱크(10)-> 매니폴드(110)-> 개방된 가스차단밸브(143)-> 가스 배출관(141)-> 가스 배출구(142)-> 충전소의 액화천연가스 저장탱크의 순서로 유동한다. The process of filling the fuel tank 10 with fuel normally in the state of stopping the vehicle engine is performed by LNG filling port 122-> filling pipe 121-> filling check valve 123-> manifold 110-> upper piping Liquefied natural gas flows in the order of (12)-> fuel tank (10). When the gas pressure in the fuel tank 10 rises rapidly due to vaporization of the liquefied natural gas in the fuel tank 10, the vaporized gas in the upper portion of the fuel tank 10 is fuel tank 10-> manifold 110-. > Open gas shutoff valve 143-> gas discharge pipe 141-> gas outlet 142-> liquefied natural gas storage tank of the filling station in order.

차량엔진이 가동중인 경우에는 연료탱크(10) 내부의 압력에 따라 연료의 유동경로가 달라진다. 우선 연료탱크 내부의 압력이 극저온 이코노마이져(153)의 설정압력(예를들면, 9kg/cm2) 이하이면, 극저온 이코노마이져(153)의 밸브 유로가 닫히고, 연료는 연료탱크(10)-> 매니폴드(110)-> 개방된 연료차단밸브(133)-> 과잉유량 차단밸브(134)-> 기화기-> 엔진의 순서로 유동한다. When the vehicle engine is in operation, the flow path of the fuel varies according to the pressure inside the fuel tank 10. First, when the pressure inside the fuel tank is lower than or equal to the set pressure (for example, 9 kg / cm 2 ) of the cryogenic economizer 153, the valve flow path of the cryogenic economizer 153 is closed, and the fuel is supplied to the fuel tank 10. -> Manifold 110-> open fuel shutoff valve 133-> excess flow shutoff valve 134->carburetor-> flow in the order of the engine.

이와 달리, 연료탱크 내부의 압력이 극저온 이코노마이져(153)의 설정압력 이상이면, 극저온 이코노마이져(153)가 양 방향으로 개방되어 연료가 흐를 수 있게 된다. 따라서, 연료의 유동 순서는 연료탱크의 상부배관(12)-> 개방된 극저온 이코노마이져(153)-> 연료탱크의 하부배관(13)-> 매니폴드(110)-> 개방된 연료차단밸브(133)-> 과잉유량 차단밸브(134)-> 기화기-> 엔진의 순서로 유동한다. 이와 같이 하는 이유는, 연료탱크(10) 내부의 압력이 이상 압력인 경우 연료탱크 내부의 기체 연료를 극저온 이코노마이져(153) 및 우회관(154)을 거쳐 다시 연료탱크 내부의 액체 연료에 잠긴 하부배관(13)으로 공급하여 재액화시킴으로써 연료탱크 내부 압력을 떨어뜨리기 위한 것이다. On the contrary, if the pressure inside the fuel tank is greater than or equal to the set pressure of the cryogenic economizer 153, the cryogenic economizer 153 is opened in both directions to allow fuel to flow. Therefore, the flow order of the fuel flows from the upper pipe 12 of the fuel tank to the open cryogenic economizer 153 to the lower pipe 13 of the fuel tank to the manifold 110 of the fuel tank. (133)-> excess flow shutoff valve 134-> carburetor-> flow in the order of the engine. The reason for this is that when the pressure in the fuel tank 10 is abnormal, the gaseous fuel in the fuel tank is immersed in the liquid fuel inside the fuel tank again through the cryogenic economizer 153 and the bypass pipe 154. It is to lower the pressure inside the fuel tank by supplying to the lower pipe 13 to liquefy.

도 1은 액화천연가스 연료탱크의 개략적인 종단면도. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a liquefied natural gas fuel tank;

도 2는 본 발명의 극저온 액화천연가스 고속충전모듈의 사시도. Figure 2 is a perspective view of a cryogenic liquefied natural gas high speed charging module of the present invention.

도 3은 도 1의 정면도. 3 is a front view of FIG. 1;

도 4는 도 1의 평면도. 4 is a plan view of FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100: 극저온 액체 고속충전모듈 110: 매니폴드100: cryogenic liquid high-speed charging module 110: manifold

121: 충전관 122: 충전구121: filling tube 122: filling hole

123: 충전 체크밸브 131: 연료 주입관123: filling check valve 131: fuel injection pipe

132: 주입 커넥터 133: 연료 차단밸브132: injection connector 133: fuel shutoff valve

134: 과잉유량 차단밸브 141: 가스 배출관134: excess flow shutoff valve 141: gas discharge pipe

142: 가스 배출구 143: 가스 차단밸브142: gas outlet 143: gas shutoff valve

151: 1차 릴리프관 152: 1차 릴리프밸브151: primary relief pipe 152: primary relief valve

153: 극저온 이코노마이져 154: 우회관153: cryogenic economizer 154: bypass

161: 2차 릴리프관 162: 2차 릴리프밸브 161: secondary relief pipe 162: secondary relief valve

Claims (4)

극저온 액화천연가스를 연료탱크에 공급하기 위한 것으로서, To supply cryogenic liquefied natural gas to the fuel tank, 중심부에 위치하며 외면에는 다수개의 관들이 결합할 수 있도록 다수개의 개구부가 형성되고 내부에는 상기 개구부와 소통하도록 유로가 형성되는 것으로서, 연료탱크(10)의 탱크넥(11)에 결합되는 매니폴드(110);Located in the center and the outer surface is formed with a plurality of openings for coupling a plurality of pipes and the flow path is formed to communicate with the opening inside, the manifold coupled to the tank neck 11 of the fuel tank 10 ( 110); 충전관(121)의 일단이 상기 매니폴드(110)에 연결되고 개방된 타단에는 충전구(122)가 마련되며, 매니폴드 측의 상기 충전관로 상에는 충전 체크밸브(123)가 마련되는 충전부;One end of the filling pipe 121 is connected to the manifold 110 and the other end of the filling opening 122 is provided, the charging section is provided with a filling check valve 123 on the filling pipe path on the manifold side; 연료 주입관(131)의 일단이 상기 매니폴드(110)에 연결되고 개방된 타단에는 주입 커넥터(132)가 마련되며, 연료 주입관로 상에는 상기 매니폴드(110) 측에서부터 순서대로 연료 차단밸브(133) 및 과잉유량 차단밸브(134)가 마련되는 연료 주입부;One end of the fuel injection pipe 131 is connected to the manifold 110, and the other end of the fuel injection pipe 131 is provided with an injection connector 132. The fuel shutoff valve 133 is sequentially arranged on the fuel injection pipe path from the manifold 110 side. Fuel injection portion provided with an excess flow shutoff valve 134; 가스 배출관(141)의 일단이 상기 매니폴드(110)에 연결되고 개방된 타단에는 가스 배출구(142)가 마련되며, 가스 배출관로 상에는 가스 차단밸브(143)가 마련되는 가스 배출부;One end of the gas discharge pipe 141 is connected to the manifold 110 and the other end is provided with a gas discharge port 142 is provided, the gas discharge portion provided with a gas shutoff valve 143 on the gas discharge pipe path; 1차 릴리프관(151)의 일단이 상기 매니폴드(110)에 연결되고 개방된 타단에는 1차 릴리프밸브(152)가 마련되는 1차 릴리프부;A first relief part having one end of the primary relief pipe 151 connected to the manifold 110 and the other end of the primary relief pipe 151 provided with a primary relief valve 152; 입구측(153a)이 상기 매니폴드(110)에 연결되고, 출구측(153b)에는 상기 1차 릴리프관(151)에 연결되는 우회관(154)이 결합하는 것으로서 입구측 또는 출구측의 유체 압력이 설정압력 이상일때 양방향으로 유로가 개방되는 극저온 이코노마이져(153); 및 The inlet side 153a is connected to the manifold 110, and the bypass side 153b is connected to the bypass tube 154 connected to the primary relief tube 151, so that the fluid pressure at the inlet side or the outlet side is coupled. A cryogenic economizer 153 in which a flow path is opened in both directions when the pressure is equal to or higher than the set pressure; And 2차 릴리프관(161)의 일단이 상기 탱크넥(11)의 측면에 연결되고 개방된 타단에는 2차 릴리프밸브(162)가 마련되는 2차 릴리프부One end of the secondary relief pipe 161 is connected to the side of the tank neck 11 and the other end is opened secondary relief valve 162 is provided with a secondary relief valve 162 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 극저온 액화천연가스 고속충전모듈. Cryogenic liquefied natural gas high-speed charging module, characterized in that comprises a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 연료주입관(131)의 상기 일단은 상기 극저온 이코노마이져(153)의 입구측(153a)과 상기 매니폴드(110)를 연결하는 관로 상에 결합하는 것을 특징으로 하는 극저온 액화천연가스 고속충전모듈. The one end of the fuel injection pipe 131, the cryogenic liquefied natural gas high-speed charging, characterized in that coupled to the inlet side 153a of the cryogenic economizer 153 and a duct connecting the manifold 110 module. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 각 관과 각 밸브를 연결하는 피팅류와 각 밸브들은 스테인레스 재질로 형성되고, 상기 각 밸브와 피팅류 사이의 연결 부위에는 동 재질의 링 형상의 가스켓이 게재되며, 상기 각 밸브와 피팅류의 연결부위에 형성되는 나사는 유니파이 가는 나사(UNF)인 것을 특징으로 하는 극저온 액화천연가스 고속충전모듈. The fittings and the valves connecting the pipes and the valves are made of stainless material, and a ring-shaped gasket made of the same material is placed on the connection portion between the valves and the fittings, and the valves and the fittings are Screw formed in the connection portion is a cryogenic LNG natural fast charging module, characterized in that the screw (UNF). 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 과잉유량 차단밸브(134), 1차 및 2차 릴리프밸브(152,162)는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 극저온 액화천연가스 고속충전모듈. The excess flow shutoff valve 134, the primary and secondary relief valves (152, 162) is a cryogenic liquefied natural gas high-speed charging module, characterized in that the solenoid valve.
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