KR20140065545A

KR20140065545A - 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20140065545A
Application number: KR1020120129750A
Authority: KR
Inventors: 이강웅
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2012-11-15
Publication date: 2014-05-30

Abstract

액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치가 개시된다. 개시된 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치는 ⅰ)LNG 연료를 저장하는 LNG 탱크와, ⅱ)LNG 탱크와 차량의 엔진을 연결하는 연료 공급 라인에 설치되며, 액체 LNG를 기화시키는 기화유닛과, ⅲ)LNG 탱크와 차량의 배기계를 연결하며 액체 LNG를 LNG 탱크와 배기계로 순환시키는 순환라인을 포함할 수 있다.

Description

액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치 및 그 방법 {DEVICE AND METHOD FOR SUPPLYING FUEL OF LNG SYSTEM}

본 발명의 실시예는 액화천연가스를 사용하는 차량의 액화천연가스 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료 탱크 내에서 액화천연가스의 웨더링 현상 발생 시 기체 액화천연가스를 엔진으로 공급할 수 있는 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액화천연가스(Liquified natural gas)(이하에서는 편의 상 "LNG" 라고 한다)는 천연가스를 운송의 편의성 및 수요변동에 따른 보관성을 증대시킬 목적으로 액화시킨 것으로서, 액화 공전 전에 탈황, 탈습되기 때문에 유해물질이 적고 고 칼로리 라는 점 등에서 장점이 많다.

이러한 LNG는 천연가스를 약 600배 정도 압축시킨 상태로 운송 및 보관되며, 무색 무취인 특성을 갖는다. 그리고, LNG를 연료로 하는 차량은 연료비가 상대적으로 저렴하고 공해 물질이 배출이 적어 버스와 같은 대형 차량을 중심으로 보급되고 있다.

하지만, 차량 연료로 사용되는 LNG 는 -120℃ 내지 -162℃ 상태로 저장되므로, 시간이 경과함에 따라 탱크의 내부온도와 외부온도 차이로 인하여 탱크 내의 LNG 온도가 상승하는 문제가 있었다.

탱크 내의 LNG 온도가 상승하면, 진공도가 떨어지고 동시에 일부 성분이 기화하여 탱크 압력이 최대 안전 압력까지 상승하고, LNG의 성분비에도 변화가 발생하는 것이다.

즉, LNG의 성분 중 메탄은 다른 성분보다 끓는점이 낮기 때문에 상기와 같은 문제가 누적되면 탱크 내 잔류 LNG에는 메탄 성분이 감소하게 되고, 이에 따라 연료의 옥탄가 및 발열량 변화에 따라 엔진 내에서 불완전한 폭발을 일으키는 원인이 된다.

이와 같이 시간이 지남에 따라 LNG 탱크 내의 메탄성분이 감소하고 고 비점의 연료성분이 농축되는 현상을 LNG 웨더링(weathering)이라고 하며, 이러한 현상은 엔진의 정밀한 연료공급의 장애 요인으로 작용한다.

한편, 도 1에서와 같이 종래에는 웨더링 현상에 상관없이 LNG 연료가 LNG 탱크(1)에 채워지고 그 탱크 내부의 기체 압력이 설정압력 이상일 경우는 기체 LNG를 엔진으로 공급한다.

그러다가 LNG 탱크(1) 내부의 기체 압력이 설정압력 이하로 떨어지면, 액체 LNG를 엔진으로 공급한다. 즉, LNG 탱크는 내부 조건에 따라 기체 및 액체 연료를 선택적으로 공급할 수 있도록 구성된다. 하지만 정해진 웨더링 조건 하에서 액체 LNG를 엔진으로 공급하는 경우에는 엔진 페일(fail)이 발생할 수 있다.

따라서, 웨더링 조건 하에서는 액체 LNG를 대신하여 기화된 메탄가스(기체 LNG)를 계속적으로 공급할 필요가 있으나, 기화된 메탄의 양은 한정되어 있으므로 LNG 탱크의 단열 조건을 방해하여 액체 LNG를 기화시킴으로 계속적으로 기체 LNG를 사용할 필요가 있다.

본 발명의 실시예들은 정상 조건에서 LNG 탱크 내부의 기체 LNG를 사용하다가 기체 LNG의 압력이 설정 압력 이하로 떨어지면 액체 LNG를 기화시켜 사용할 수 있도록 한 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 웨더링 조건에서 LNG 탱크 내부의 기체 LNG를 사용하다가 기체 LNG의 압력이 설정 압력 이하로 떨어지면 액체 LNG를 배기계 측의 열로 증발시키고 그 증발된 기체 LNG를 LNG 탱크로 공급하여 탱크의 내부 압력을 증대시킴으로써 기체 LNG를 사용할 수 있도록 한 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치 및 그 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치는, ⅰ)LNG 연료를 저장하는 LNG 탱크와, ⅱ)상기 LNG 탱크와 차량의 엔진을 연결하는 연료 공급 라인에 설치되며, 액체 LNG를 기화시키는 기화유닛과, ⅲ)상기 LNG 탱크와 차량의 배기계를 연결하며 액체 LNG를 상기 LNG 탱크와 배기계로 순환시키는 순환라인을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치에 있어서, 상기 순환라인은 상기 LNG 탱크 내부의 액체 LNG를 배기계로 공급하는 제1 라인과, 상기 제1 라인과 연결되며 배기계에서 증발된 기체 LNG를 LNG 탱크로 공급하는 제2 라인을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치에 있어서, 상기 연료 공급 라인과 상기 제1 라인은 3-웨이 밸브를 통해 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치에 있어서, 상기 3-웨이 밸브는 제어기를 통한 전기적인 신호에 의해 상기 연료 공급 라인과 상기 제1 라인을 선택적으로 개폐할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치는, 정상 조건에서 상기 LNG 탱크 내부의 액체 LNG를 상기 3-웨이 밸브를 통해 상기 기화유닛으로 공급하며, 상기 기화유닛을 통해 기화된 기체 LNG를 엔진으로 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치는, 웨더링 조건에서, 상기 LNG 탱크 내부의 액체 LNG를 상기 3-웨이 밸브와 순환라인을 통해 배기계로 순환시키며 증발된 기체 LNG를 LNG 탱크로 공급하고, 상기 LNG 탱크 내부의 기체 LNG를 상기 연료 공급 라인을 통해 엔진으로 공급할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 시스템의 연료 공급 방법은, 상술한 바와 같은 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치를 이용하여 LNG 탱크의 LNG 연료를 차량의 엔진으로 공급하기 위한 것으로서, 정상 조건에서, LNG 탱크 내부의 압력이 설정 압력 이하로 떨어지면, 3-웨이 밸브를 개방하여 LNG 탱크 내부의 액체 LNG를 기화유닛으로 공급하고, 상기 기화유닛을 통해 액체 LNG를 기화시켜 엔진으로 기체 LNG를 공급하며, 웨더링 조건에서, LNG 탱크 내부의 기체 LNG를 엔진으로 공급하며, LNG 탱크 내부의 압력이 하한치로 설정된 압력 이하로 떨어지면, 3-웨이 밸브를 개방하여 LNG 탱크 내부의 액체 LNG를 배기계로 순환시키고, 그 배기계에서 증발된 기체 LNG를 LNG 탱크로 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 액화천연가스 시스템의 연료 공급 방법은, 상기 LNG 탱크의 내부 압력이 상한치로 설정된 압력에 도달되면 상기 3-웨이 밸브를 폐쇄하여 상기 LNG 탱크 내부의 기체 LNG를 엔진으로 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 액화천연가스 시스템의 연료 공급 방법에 있어서, 상기 정상 조건에서의 LNG 탱크의 설정 압력은 100psi를 만족할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 액화천연가스 시스템의 연료 공급 방법에 있어서, 상기 웨더링 조건에서 상기 LNG 탱크의 하한치 설정 압력은 150psi를 만족하고, 상기 LNG 탱크의 상한치 설정 압력은 190psi를 만족할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 액화천연가스 시스템의 연료 공급 방법은, 상기 웨더링 조건에서 LNG 탱크의 액체 LNG를 순환라인의 제1 라인을 통해 배기계로 공급하고, 상기 배기계에서 증발된 기체 LNG를 순환라인의 제2 라인을 통해 LNG 탱크로 공급할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 정상 조건에서 LNG 탱크 내부의 기체 LNG를 사용하다가 기체 LNG의 압력이 설정 압력 이하로 떨어지면 기화유닛을 통해 액체 LNG를 기화시켜 기체 LNG로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 웨더링(weathering) 조건에서 LNG 탱크 내부의 기체 LNG를 사용하다가 기체 LNG의 압력이 설정 압력 이하로 떨어지면, LNG 탱크의 액체 LNG를 순환라인을 통해 배기계 측으로 순환시켜 증발시키고 그 증발된 기체 LNG를 LNG 탱크로 공급하여 탱크의 내부 압력을 증대시킴으로써 기체 LNG를 사용할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 정상 조건 및 웨더링 조건에서 액체 LNG를 사용함에 따른 엔진 페일 등을 방지할 수 있으며, LNG 탱크에 저장된 LNG 연료를 더욱 효율적으로 사용할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 종래 기술의 방식에 따라 LNG 연료를 차량의 엔진으로 공급하는 계통도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 시스템의 연료 공급 방법을 설명하기 위한 플로우-챠트이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치(100)는 액화천연가스(Liquified natural gas)(이하에서는 편의 상 "LNG" 라고 한다)를 사용하여 엔진(3)을 구동시키는 LNG 차량에 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치(100)는 천연가스를 고압으로 압축 저장한 상태에서 기체 LNG를 차량의 엔진(3)으로 공급하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치(100)는 기본적으로 LNG 연료를 저장하는 LNG 탱크(10)와 그 LNG 탱크(10)에 저장된 LNG 연료를 엔진(3)으로 공급하는 연료 공급 라인(11)을 포함하고 있다.

여기서, 상기 연료 공급 라인(11)에는 LNG 연료를 필터링 하는 필터(12)와, 밸브(13) 및 레귤레이터(14) 등이 설치되는데, 이러한 구성들은 당 업계에서 널리 알려진 LNG 연료 공급 수단에 채용되는 것이므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치(100)는 정상 조건에서 LNG 탱크(10) 내부의 기체 LNG를 사용하다가 기체 LNG의 압력이 설정 압력 이하로 떨어지면 액체 LNG를 기화시켜 사용할 수 있는 구조로 이루어진다.

또한, 본 발명의 실시예는 LNG 탱크(10)의 웨더링(weathering) 조건에서 LNG 탱크(10) 내부의 기체 LNG를 사용하다가 기체 LNG의 압력이 설정 압력 이하로 떨어지면 액체 LNG를 배기계 측의 열로 증발시키고 그 증발된 기체 LNG를 LNG 탱크(10)로 공급하여 탱크의 내부 압력을 증대시킴으로써 기체 LNG를 사용할 수 있는 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치(100)를 제공한다.

상기에서 LNG 탱크(10)의 웨더링 조건이라 함은 탱크의 온도 상승에 의한 연료 증발로 LNG의 메탄 성분이 선택적으로 손실되는 것으로, 잔류 LNG 연료의 조성비를 변화시키며 옥탄가를 저하시키고 발열량을 증가시키는 요인으로 작용될 수 있다.

그리고, 상기에서 정상 조건이라 함은 이와 같은 웨더링 현상이 발생하지 않는 LNG 탱크(10)의 정상 상태를 의한다.

상기와 같은 웨더링 조건의 감지 기술은 액체 LNG의 유량, 배출되는 기체 LNG의 유량, LNG 탱크(10)의 내부에서 기화된 메탄량 등에 대한 데이터에 기인하여 웨더링 조건을 감지할 수 있는데, 이러한 웨더링 조건의 감지 기술은 당 업계에 널리 알려진 기술이므로 이하에서 더욱 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치(100)는 LNG 탱크(10)와 연료 공급 라인(11)을 기본적으로 구비하면서 기화유닛(30)과 순환라인(50)을 포함한다.

기화유닛(30)은 LNG 탱크(10)와 엔진(3)을 연결하는 연료 공급 라인(11)에 설치되며, LNG 탱크(10)로부터 제공되는 액체 LNG를 엔진(3)에서 데워진 냉각수를 이용하여 기화시키고 그 기화된 기체 LNG를 연료 공급 라인(11)을 통해 엔진(3)으로 공급하는 기능을 하게 된다.

본 발명의 실시예에서는 위에서 언급한 바 있는 정상 조건에서, LNG 탱크(10)의 내부 압력이 일정 압력(100psi) 이하 즉, 기체 가스가 액체로 변환되는 압력 이하로 떨어지면, LNG 탱크(10) 내부의 액체 LNG를 기화유닛(30)으로 공급하여 그 액체 LNG를 기화시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 순환라인(50)은 LNG 탱크(10)와 차량의 배기계(5)를 연결하며 LNG 탱크(10) 내부의 액체 LNG를 배기계(5)로 순환시키는 기능을 하게 된다.

여기서, 배기계(5)는 엔진(3)에서 발생하는 배기 가스를 배출시키는 것으로, 그 배기 가스의 열에 의해 배기계 룸의 온도가 100℃ 이상을 유지한다.

이러한 순환라인(50)은 LNG 탱크(10)와 배기계(5)를 연결하며 LNG 탱크(10) 내부의 액체 LNG를 배기계(5)로 공급하는 제1 라인(51)과, 제1 라인(51)과 연결되며 배기계(5)에서 증발된 기체 LNG를 LNG 탱크(10)로 공급하는 제2 라인(52)으로 이루어진다.

본 발명의 실시예에서는 언급한 바 있는 LNG 탱크(10)의 웨더링 조건에서, LNG 탱크(10) 내부의 압력이 하한치로 설정된 압력(150psi) 이하로 떨어지면, LNG 탱크(10) 내부의 액체 LNG를 순환라인(50)의 제1 라인(51)을 통해 배기계(5)로 공급하고, 배기계(5)에서 증발된 기체 LNG를 순환라인(50)의 제2 라인(52)을 통해 LNG 탱크(10)로 공급하여 그 LNG 탱크(10)의 내부 압력이 증대되면 LNG 탱크(10) 내부의 기체 LNG를 엔진(3)으로 공급할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서 연료 공급 라인(11)과 순환라인(50)의 제1 라인(51)은 3-웨이 밸브(3-way valve)(70)를 통해 연결될 수 있다.

상기 3-웨이 밸브(70)는 제어기(90)를 통한 전기적인 신호에 의해 연료 공급 라인(11)과 제1 라인(51)을 선택적으로 개폐시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 정상 조건에서, LNG 탱크(10) 내부의 액체 LNG를 3-웨이 밸브(70)를 통해 기화유닛(30)으로 공급하며, 그 기화유닛(30)을 통해 기화된 기체 LNG를 엔진(3)으로 공급할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에서는 LNG 탱크(10)의 웨더링 조건에서, LNG 탱크(10) 내부의 액체 LNG를 3-웨이 밸브(70)와 순환라인(50)을 통해 배기계(5)로 순환시키며 증발된 기체 LNG를 LNG 탱크(10)로 공급하고, 그 LNG 탱크(10)의 기체 LNG를 연료 공급 라인(11)을 통해 엔진(3)으로 공급할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치(100)를 이용한 연료 공급 방법을 앞서 개시한 도면 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 시스템의 연료 공급 방법을 설명하기 위한 플로우-챠트이다.

우선, 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 시스템의 연료 공급 방법을 설명하기에 앞서 이하에서는 LNG 탱크(10)의 정상 조건인 상태와, 웨더링 조건인 상태로 구분하여 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에서는 LNG 탱크(10)의 정상 조건 상태에서(S11 단계), LNG 탱크(10) 내부의 압력이 설정 압력(100psi) 이상이면(S12 단계), LNG 탱크(10) 내부의 기체 LNG를 연료 공급 라인(11)을 통해 엔진(3)으로 공급하여 차량을 주행한다(S13 단계).

그리고 나서, LNG 탱크(10) 내부의 압력이 설정 압력(100psi) 이하로 떨어지면(S12 단계), 본 발명의 실시예에서는 제어기(90)를 통해 3-웨이 밸브(70)를 개방하여 LNG 탱크(10) 내부의 액체 LNG를 기화유닛(30)으로 공급한다.

이에, 본 발명의 실시예에서는 LNG 탱크(10) 내부의 액체 LNG를 기화유닛(30)을 통해 기화시키고(S14 단계, 그 기화된 기체 LNG를 연료 공급 라인(11)을 통해 엔진(3)으로 공급하여 차량을 주행한다.

여기서, 순환라인(50)의 제1 라인(51)은 제어기(90)에 의해 3-웨이 밸브(70)를 폐쇄함으로 LNG 탱크(10) 내부의 액체 LNG는 배기계(5) 측으로 순환하지 않는 상태에 있다.

한편, 도 2 및 도 4를 참조하면, LNG 탱크(10)의 웨더링 조건에서(S21 단계), 초기에는 LNG 탱크(10) 내부의 기체 LNG를 연료 공급 라인(11)을 통해 엔진(3)으로 공급하여 차량을 주행한다(S22 단계).

이러는 도중에 LNG 탱크(10) 내부의 압력이 하한치로 설정된 압력(150psi) 이상이면(S23 단계), 계속하여 기체 LNG를 연료 공급 라인(11)을 통해 엔진(3)으로 공급하여 차량을 주행한다(S24 단계).

그러나, LNG 탱크(10) 내부의 압력이 하한치로 설정된 압력(150psi) 이하로 떨어지면(S23 단계), 본 발명의 실시예에서는 제어기(90)를 통해 3-웨이 밸브(70)를 개방하고(S25 단계), LNG 탱크(10) 내부의 액체 LNG를 순환라인(50)을 통해 배기계(5)로 순환시킨다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 LNG 탱크(10) 내부의 액체 LNG를 순환라인(50)의 제1 라인(51)을 통해 배기계(5)로 공급하고, 배기계(5)에서 증발된 기체 LNG를 순환라인(50)의 제2 라인(52)을 통해 LNG 탱크(10)로 공급한다.

이렇게 기체 LNG를 LNG 탱크(10)로 공급하여 그 LNG 탱크(10)의 내부 압력이 상한치로 설정된 압력(190psi) 이상이 되면(S26 단계), 제어기(90)를 통해 3-웨이 밸브(70)를 폐쇄하고(S27 단계), 그 LNG 탱크(10) 내부의 기체 LNG를 연료 공급 라인(11)을 통해 엔진(3)으로 공급하여 차량을 주행한다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치(100) 및 그 연료 공급 방법에 의하면, 정상 조건에서 LNG 탱크(10) 내부의 기체 LNG를 사용하다가 기체 LNG의 압력이 설정 압력 이하로 떨어지면 기화유닛(30)을 통해 액체 LNG를 기화시켜 기체 LNG로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 웨더링(weathering) 조건에서 LNG 탱크(10) 내부의 기체 LNG를 사용하다가 기체 LNG의 압력이 설정 압력 이하로 떨어지면, LNG 탱크(10)의 액체 LNG를 순환라인(50)을 통해 배기계(5) 측으로 순환시켜 증발시키고 그 증발된 기체 LNG를 LNG 탱크(10)로 공급하여 탱크의 내부 압력을 증대시킴으로써 기체 LNG를 사용할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 정상 조건 및 웨더링 조건에서 액체 LNG를 사용함에 따른 엔진 페일 등을 방지할 수 있으며, LNG 탱크(10)에 저장된 LNG 연료를 더욱 효율적으로 사용할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1, 10... LNG 탱크
3... 엔진
5... 배기계
11... 연료 공급 라인
30... 기화유닛
50... 순환라인
51... 제1 라인
52... 제2 라인
70... 3-웨이 밸브(3-way valve)
90... 제어기

Claims

LNG 연료를 저장하는 LNG 탱크;
상기 LNG 탱크와 차량의 엔진을 연결하는 연료 공급 라인에 설치되며, 액체 LNG를 기화시키는 기화유닛; 및
상기 LNG 탱크와 차량의 배기계를 연결하며 액체 LNG를 상기 LNG 탱크와 배기계로 순환시키는 순환라인
을 포함하는 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치.
제1 항에 있어서,
상기 순환라인은,
상기 LNG 탱크 내부의 액체 LNG를 배기계로 공급하는 제1 라인과, 상기 제1 라인과 연결되며 배기계에서 증발된 기체 LNG를 LNG 탱크로 공급하는 제2 라인을 포함하는 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치.
제2 항에 있어서,
상기 연료 공급 라인과 상기 제1 라인은 3-웨이 밸브를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치.
제3 항에 있어서,
상기 3-웨이 밸브는 제어기를 통한 전기적인 신호에 의해 상기 연료 공급 라인과 상기 제1 라인을 선택적으로 개폐하는 것을 특징으로 하는 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치.
제3 항에 있어서,
정상 조건에서, 상기 LNG 탱크 내부의 액체 LNG를 상기 3-웨이 밸브를 통해 상기 기화유닛으로 공급하며, 상기 기화유닛을 통해 기화된 기체 LNG를 엔진으로 공급하는 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치.
제3 항에 있어서,
웨더링 조건에서, 상기 LNG 탱크 내부의 액체 LNG를 상기 3-웨이 밸브와 순환라인을 통해 배기계로 순환시키며 증발된 기체 LNG를 LNG 탱크로 공급하고, 상기 LNG 탱크의 기체 LNG를 상기 연료 공급 라인을 통해 엔진으로 공급하는 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치.
청구항 1항의 액화천연가스 시스템의 연료 공급 장치를 이용하여 LNG 탱크의 LNG 연료를 차량의 엔진으로 공급하는 액화천연가스 시스템의 연료 공급 방법으로서,
정상 조건에서, LNG 탱크 내부의 압력이 설정 압력 이하로 떨어지면, 3-웨이 밸브를 개방하여 LNG 탱크 내부의 액체 LNG를 기화유닛으로 공급하고, 상기 기화유닛을 통해 액체 LNG를 기화시켜 엔진으로 기체 LNG를 공급하며,
웨더링 조건에서, LNG 탱크 내부의 기체 LNG를 엔진으로 공급하며, LNG 탱크 내부의 압력이 하한치로 설정된 압력 이하로 떨어지면, 3-웨이 밸브를 개방하여 LNG 탱크 내부의 액체 LNG를 배기계로 순환시키고, 그 배기계에서 증발된 기체 LNG를 LNG 탱크로 공급하는 액화천연가스 시스템의 연료 공급 방법.
제7 항에 있어서,
상기 LNG 탱크의 내부 압력이 상한치로 설정된 압력에 도달되면 상기 3-웨이 밸브를 폐쇄하여 상기 LNG 탱크 내부의 기체 LNG를 엔진으로 공급하는 액화천연가스 시스템의 연료 공급 방법.
제7 항에 있어서,
상기 정상 조건에서의 LNG 탱크의 설정 압력은 100psi를 만족하는 액화천연가스 시스템의 연료 공급 방법.
제7 항에 있어서,
상기 웨더링 조건에서,
상기 LNG 탱크의 하한치 설정 압력은 150psi를 만족하고, 상기 LNG 탱크의 상한치 설정 압력은 190psi를 만족하는 액화천연가스 시스템의 연료 공급 방법.
제7 항에 있어서,
상기 웨더링 조건에서 LNG 탱크의 액체 LNG를 순환라인의 제1 라인을 통해 배기계로 공급하고, 상기 배기계에서 증발된 기체 LNG를 순환라인의 제2 라인을 통해 LNG 탱크로 공급하는 액화천연가스 시스템의 연료 공급 방법.