KR20180007532A - Hydrogen refueling system using the liquid hydrogen and hydrogen dispensing methods - Google Patents

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Abstract

A system for charging hydrogen fuel using liquid hydrogen and a method for supplying hydrogen fuel thereby are disclosed. According to an embodiment of the present invention, a system for charging hydrogen fuel is configured to pressurize cryogenic liquid hydrogen from a liquid hydrogen tank by using a high-pressure pump so as to send the pressurized liquid hydrogen as being supercritical to a heat exchanging portion, and after being converted to a condition of gas in the heat exchanger, to store the resultant gas in a high-pressure hydrogen tank portion, and to charge an external object to be charged with high-pressure hydrogen stored in the high-pressure hydrogen tank portion with no additional power by using a pressure difference with the external object to be charged.

Description

액체 수소를 이용한 수소연료 충전 시스템 및 수소연료 충전 시스템에 의한 수소연료 공급 방법{Hydrogen refueling system using the liquid hydrogen and hydrogen dispensing methods}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a hydrogen fuel filling system using liquid hydrogen and a method for supplying hydrogen fuel using the hydrogen fuel filling system.

본 발명은 액체 수소를 이용한 수소연료 충전 시스템 및 수소연료 공급 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수소 연료전지를 탑재하는 차량, 드론, 잠수함 등과 같이 수소를 에너지원으로 사용하는 운반수단의 기관 및 장비에 고압의 수소 가스를 충전하는 시스템 및 공급 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hydrogen fuel filling system and a hydrogen fuel supplying method using liquid hydrogen, and more particularly to a hydrogen fuel filling system and a hydrogen fuel supplying method using liquid hydrogen, To a system and a method for supplying high-pressure hydrogen gas.

수소는 화석 연료에 비해 10배 이상 가벼운 연료로, 우주 항공 산업 분야에서 로켓, 무인기(UAV)와 같은 운반체의 연료로서 각광받아 왔으며, 청정 신에너지 기술로서 수소 연료 전지 차량이 본격적으로 상용화됨에 따라 수소를 고압으로 충전시키기 위한 수소 충전소가 필수적인 인프라 설비로 부상하고 있다. Hydrogen is 10 times lighter than fossil fuels, and has been widely recognized as a fuel for vehicles such as rocket and unmanned aerial vehicles (UAV) in the aerospace industry. As hydrogen fuel cell vehicles are commercialized as clean new energy technologies, hydrogen A hydrogen filling station is emerging as an indispensable infrastructure facility.

수소 충전에 있어 종래에는, 수소 탱크를 탑재한 트레일러로 100기압의 고압 수소를 운송하여 수소 충전소 내 압축기를 사용하여 400기압으로 가압하여 임시 저장하고, 수소연료전지 차량에 700기압으로 주입하기 위하여 임시 저장된 수소를 압축기로 다시 가압하는 방법을 사용하고 있다.In hydrogen charging, conventionally, a high-pressure hydrogen of 100 atm is transported to a trailer equipped with a hydrogen tank, temporarily stored at 400 atm using a compressor in a hydrogen filling station, and temporarily stored in a hydrogen fuel cell vehicle at a pressure of 700 atm. And the stored hydrogen is pressurized again by the compressor.

그러나 수소 저장부에 400기압으로 수소를 저장하기 위해, 수소저장부를 대략 4톤의 무게를 가진 내부 용량이 1000리터인 실린더 형태로 특별 제작하여 사용하고 있으며, 다량의 고압 수소를 저장하여야 하기 때문에 안전시설의 강화 및 제작 비용이 상당히 높다. However, in order to store hydrogen at 400 atmospheres in the hydrogen storage part, the hydrogen storage part is specially manufactured in the form of a cylinder having an internal capacity of 1000 liters, which weighs about 4 tons, and it is necessary to store a large amount of high- The cost of strengthening and manufacturing facilities is considerably high.

또한 700기압까지 승압시켜 수소를 차량으로 주입할 경우 원활한 주입을 위하여 수소를 -40℃로 냉각하여야 하는데, 이를 위해서는 별도의 냉각장치를 갖춰야 할 뿐 아니라, 냉각장치는 가동에 별도의 전기(약 40KW정도)를 소모하기 때문에 유지비용이 증가되는 문제가 있다. In addition, when hydrogen is injected into the vehicle by boosting the pressure to 700 atm, the hydrogen should be cooled to -40 ° C for smooth injection. In addition to having a separate cooling device, the cooling device requires additional electricity And thus the maintenance cost is increased.

대한민국 등록특허 제10-1272589호(등록일 2013. 06. 03)Korean Registered Patent No. 10-1272589 (registered on March 31, 2013) 대한민국 등록특허 제10-1192885호(등록일 2012. 10. 12)Korean Registered Patent No. 10-1192885 (registered on October 12, 2012) 대한민국 공개특허 제2016-0030129호(공개일 2016. 03. 16)Korean Patent Publication No. 2016-0030129 (published on June 03, 2016)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 액체수소의 기화열을 초고압 가스의 냉각열로 사용하여 별도의 냉각장치 사용을 배제할 수 있으며, 이에 따라 설비의 간소화와 에너지 및 유지비의 획기적인 절감을 도모할 수 있는 액체 수소를 이용한 수소연료 충전 시스템 및 수소연료 공급 방법을 제공하고자 하는 것이다.It is an object of the present invention to eliminate the use of a separate cooling device by using the heat of vaporization of liquid hydrogen as the cooling heat of ultra-high pressure gas, thereby simplifying the facilities and drastically reducing energy and maintenance costs And a method for supplying hydrogen fuel using the liquid hydrogen.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 단순한 시스템 구성으로 공간 소요가 크지 않아 트레일러와 같은 수송 차량에 탑재 가능한 이동형으로도 제작 가능하며, 따라서 장소에 구애 받지 않고 수소 차량과 같은 충전 대상체에 수소 충전이 가능한 수소연료 충전 시스템 및 수소연료 공급 방법을 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a hydrogen storage device capable of being mounted on a transportation vehicle such as a trailer because the space requirement is not so large due to a simple system configuration, And a method for supplying hydrogen fuel.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 복수의 고압수소탱크를 사용하여 수소탱크 안의 수소를 압력차에 의하여 순차적으로 차량에 주입하는 방식으로 충전이 이루어짐으로써, 원활한 충전을 위해 고압의 수소 가스를 재차 승압시키는 과정이나 설비를 생략할 수 있는 수소연료 충전 시스템 및 수소연료 공급 방법을 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a high pressure hydrogen tank which is filled with hydrogen by injecting hydrogen in a hydrogen tank into a vehicle sequentially by a pressure difference, And to provide a hydrogen fuel filling system and a hydrogen fuel supplying method which can omit the process of boosting or recharging equipment.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,According to an aspect of the present invention,

액체수소탱크부로부터의 극저온 액체 수소를 고압펌프로 가압하여 초임계 상태로 열교환부에 보내고, 열교환부에서 기체 상태로 변환한 뒤 고압수소탱크부에 저장하며, 외부 충전 대상체와의 압력차를 이용하여 고압수소탱크부에 저장된 고압의 수소를 상기 외부 충전 대상체에 별도의 동력 없이 충전시킬 수 있도록 구성한 액체 수소를 이용한 수소연료 충전 시스템을 제공한다.The liquid hydrogen from the liquid hydrogen tank is pressurized by the high pressure pump and sent to the heat exchanger in the supercritical state and converted into the gaseous state in the heat exchanger and stored in the high pressure hydrogen tank, And the high-pressure hydrogen stored in the high-pressure hydrogen tank can be charged to the external charging object without any power.

좀 더 구체적으로, 본 발명의 일 측면에 따른 수소연료 충전 시스템은, More particularly, the hydrogen fuel filling system according to one aspect of the present invention comprises:

상압 이상의 상태로 유지되는 밀폐된 저장공간을 구비하며, 저장공간에 극저온 액체 상태로 수소를 저장하는 대용량 액체수소탱크부;A large-capacity liquid hydrogen tank portion having a closed storage space maintained at a normal pressure or higher and storing hydrogen in a cryogenic liquid state in a storage space;

상기 액체수소탱크부에서 공급되는 액체 상태 수소를 밀폐된 내부 저장공간에 고압 기체 상태로 저장하는 고압수소탱크부;A high-pressure hydrogen tank for storing liquid hydrogen supplied from the liquid hydrogen tank in a sealed state in a high-pressure gaseous state;

상기 액체수소탱크부로부터의 극저온 액체 수소에 압력을 가해 극저온 초임계 상태로 상기 고압수소탱크부 측에 공급하는 고압펌프;A high-pressure pump for applying pressure to the cryogenic liquid hydrogen from the liquid hydrogen tank to supply the cryogenic super-critical state to the high-pressure hydrogen tank;

극저온 초임계 액체 상태의 수소가 기체 상태로 고압수소탱크부에 공급되도록 상기 고압펌프와 고압수소탱크부 사이에 설치되는 열교환부; 및A heat exchanger installed between the high-pressure pump and the high-pressure hydrogen tank so that hydrogen in a cryogenic supercritical liquid state is supplied to the high-pressure hydrogen tank in a gaseous state; And

상기 고압수소탱크부에 저장된 고압의 수소를 압력차를 이용해 외부 충전 대상체에 주입시키는 고압수소주입부;A high-pressure hydrogen injector for injecting high-pressure hydrogen stored in the high-pressure hydrogen tank into the external filling object by using a pressure difference;

를 포함하는 구성일 수 있다.. ≪ / RTI >

이때 상기 열교환부는, 상기 고압수소탱크부로부터의 고압의 수소 가스를 이용하여 상기 극저온 초임계 액체 상태의 수소를 기체 상태로 변환시키고, 반대로 상기 극저온 초임계 액체 상태 수소의 기화열이 상기 고압수소탱크로부터의 고압 수소 가스 냉각에 필요한 냉각열로 사용되도록 고압펌프와 고압수소탱크부 사이에 설치되는 가스 냉각기와, 상기 가스 냉각기를 통해서도 기화되지 않은 일부 액체 상태 수소의 완전 기화를 위해 상기 가스 냉각기와 고압수소탱크부 사이에 설치되는 가스 기화기로 구성될 수 있다.At this time, the heat exchanger converts the hydrogen in the cryogenic supercritical liquid state to the gaseous state using the high-pressure hydrogen gas from the high-pressure hydrogen tank portion, and conversely, the heat of vaporization of the cryogenic supercritical liquid- Pressure hydrogen tank for use as cooling heat for cooling the high-pressure hydrogen gas of the high-pressure hydrogen gas, and a gas cooler installed between the high-pressure pump and the high-pressure hydrogen tank for fully vaporizing the partially- And a gas vaporizer installed between the tank portions.

또한, 상기 가스 냉각기는, 임의 간격으로 평행한 두 개의 열교환관 및 상기 두 개의 열교환관을 상호 연결하는 복수의 열전도성 각재를 포함하는 열전도 방식의 구성일 수 있으며, 두 열교환관 사이의 열전달 양과 출구 온도를 자유롭게 조절이 가능하도록 상기 열교환관에 열전도성 각재가 착탈 가능하게 구비될 수 있다.Further, the gas cooler may be a thermal conduction type structure including two heat exchange tubes parallel to each other at arbitrary intervals and a plurality of thermally conductive grooves connecting the two heat exchange tubes, and the heat transfer amount between the two heat exchange tubes, A thermally conductive sheet material may be detachably installed in the heat exchange tube so that the temperature can be freely adjusted.

또한, 상기 열전도성 각재는, 상하 대칭형 구조의 상부 각재와 하부 각재로 구성되며, 상기 상부 각재와 하부 각재의 서로 마주하는 면에는 열교환관 외면부 일부가 접하도록 반원형의 접속부가 각각 형성되고, 열교환관이 사이에 위치하면서 마주하는 면이 서로 접하도록 상부 부재와 하부 부재가 밀착된 상태로 한 쌍 이상의 체결부재로 고정될 수 있다.In addition, the thermally conductive sandwich panel is constituted by an upper slab and a lower slab having a vertically symmetrical structure, and semicircular connecting portions are formed on the mutually facing surfaces of the upper slab and the lower slab so that a part of the outer surface of the heat- The upper and lower members can be fixed with one or more coupling members in a state in which the upper member and the lower member are in close contact with each other while the tubes are in contact with each other.

또한 상기 고압수소탱크부는, 고압 기체 상태의 수소가 다수로 독립된 저장공간에 동일한 압력으로 나뉘어 저장되도록 용량이 동일한 복수의 고압수소탱크들로 이루어진 구성일 수 있다.In addition, the high-pressure hydrogen tank may be composed of a plurality of high-pressure hydrogen tanks having the same capacity so that the high-pressure gaseous hydrogen is divided into a plurality of independent storage spaces at the same pressure.

또한, 수소 충전 시 복수의 고압수소탱크 중 충전에 사용되는 고압수소탱크와 외부 충전 대상체의 압력이 평형을 이루면, 다른 고압수소탱크와 외부 충전 대상체 사이의 압력차에 의하여 수소의 연속적인 주입이 이루어지도록, 상기 고압수소탱크들이 제어부의 통제를 받아 순차적으로 열리고 닫히도록 시스템이 구성될 수 있다. Further, when the pressure of the high-pressure hydrogen tank used for charging among the plurality of high-pressure hydrogen tanks is balanced with the pressure of the external charging object during hydrogen charging, continuous injection of hydrogen is performed by the pressure difference between the other high- The system can be configured such that the high pressure hydrogen tanks are sequentially opened and closed under the control of the control unit.

또한, 다른 고압수소탱크가 외부 충전 대상체를 충전하는 동안 직전에 개방된 고압수소탱크는 상기 제어부의 통제로 고압 기체 상태의 수소를 고압펌프를 통해 공급받아 정상압력을 회복하도록 시스템이 구성될 수 있다.Also, the system may be configured such that the high-pressure hydrogen tank opened immediately before another high-pressure hydrogen tank charges the external charging object is supplied with high-pressure gaseous hydrogen through the high-pressure pump under the control of the control unit to recover normal pressure .

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,According to another aspect of the present invention as a solution to the problem,

액체수소탱크부에서 공급되는 극저온 액체 수소를 가압하여 극저온 초임계 액체 상태로 변환시키고;Pressurizing the cryogenic liquid hydrogen fed from the liquid hydrogen tank to convert it to a cryogenic supercritical liquid state;

가압에 의한 극저온 초임계 액체 상태의 수소를 열교환부에서 기화시켜 고압 기체 상태로 고압수소탱크부에 저장하며;Cryogenic super-critical liquid hydrogen by pressurization is vaporized in a heat exchange unit and stored in a high-pressure hydrogen tank in a high-pressure gas state;

고압수소탱크부에 저장된 고압의 수소를 외부 충전 대상체에 상호 간의 압력차에 의해 별도의 동력 없이 고압으로 공급하는 제 1 항 또는 제 2 항의 수소연료 충전 시스템에 의한 수소연료 공급 방법을 제공한다.A method for supplying hydrogen fuel by the hydrogen fuel filling system according to claim 1 or 2, wherein the high-pressure hydrogen stored in the high-pressure hydrogen tank is supplied to the external filling object by a pressure difference between them without any additional power.

이때 상기 열교환부를 통한 기화과정에서는, 고압수소탱크에서 방출되는 고압의 수소 가스를 이용하여 상기 극저온 초임계 액체 상태의 수소를 고압 기체 상태로 변환시키고, 반대로 극저온 초임계 액체 상태 수소의 기화열로 고압수소탱크에서 방출되는 상기 고압의 수소 가스를 냉각시키도록 함이 바람직하다. At this time, in the vaporization process through the heat exchanger, the hydrogen in the cryogenic supercritical liquid state is converted into the high-pressure gas state using the high-pressure hydrogen gas emitted from the high-pressure hydrogen tank. On the contrary, It is preferable to cool the high-pressure hydrogen gas discharged from the tank.

또한, 상기 고압수소탱크부에 고압 기체 상태의 수소를 저장함에 있어서는 복수의 고압수소탱크에 동일한 압력으로 나누어 저장하며, 고압수소탱크부에 저장된 수소를 외부 충전 대상체에 공급함에 있어서는 복수의 고압수소탱크 중 하나 이상의 고압수소탱크를 개방하여 외부 충전 대상체에 수소를 공급하며, 개방된 고압수소탱크와 외부 충전 대상체 사이의 압력이 평형을 이뤄 더 이상의 수소 주입이 이루어지지 않으면, 외부 충전 대상체보다 높은 압력의 다른 하나 이상의 고압수소탱크를 개방하여 상호 압력차에 의해 수소가 외부 충전 대상체에 공급되도록 하는 것이 바람직하다.In order to store hydrogen in a high-pressure gaseous hydrogen tank, the high-pressure gaseous hydrogen tank is divided into a plurality of high-pressure hydrogen tanks at the same pressure. When hydrogen stored in the high-pressure hydrogen tank is supplied to the external- Pressure hydrogen tank is opened to supply hydrogen to the external charging object, and when the pressure between the opened high-pressure hydrogen tank and the external charging object is balanced and no more hydrogen is injected, It is preferable to open at least one other high-pressure hydrogen tank so that hydrogen is supplied to the external filling object by the mutual pressure difference.

또한, 상기 하나 이상의 다른 고압수소탱크가 외부 충전 대상체를 충전하는 동안 직전에 개방된 고압수소탱크에 고압 기체 상태의 수소를 충전하여 정상압력으로 회복시킴으로써, 충전에 사용된 고압수소탱크를 다시 충전 가능한 상태로 회복시킴에 있어 시간을 효율적으로 활용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.In addition, by charging the high-pressure hydrogen tank opened just before while the one or more other high-pressure hydrogen tanks charge the external charging object, the high-pressure gaseous hydrogen is recovered to the normal pressure so that the high- It is desirable to make efficient use of the time for restoration to the state.

본 발명의 실시 예에 의하면, 극저온 액체수소가 기화할 때 흡수하는 열(기화열)을 고압 가스 상태의 수소 냉각에 사용함으로써, 압축기를 포함하는 별도의 냉각장치 없이도 고압의 수소를 냉각시켜 직접 외부 충전 대상체에 원활하게 주입시킬 수 있으며, 이로 인해 설비의 간소화와 에너지 및 유지비의 획기적인 절감을 도모할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, by using the heat (vaporizing heat) absorbed when the cryogenic liquid hydrogen vaporizes in the high-pressure gaseous hydrogen cooling, the high-pressure hydrogen is cooled without any separate cooling device including the compressor, It can be injected smoothly into the object, thereby simplifying the facility and greatly reducing the energy and maintenance cost.

또한, 전체적인 시스템 구성이 단순한고 간단하여 공간 소요가 크지 않아 트레일러와 같은 수송 차량에 탑재 가능한 이동형으로도 구현이 가능하며, 이에 따라 장소에 구애됨이 없이 원하는 장소에서 수소 충전이 가능하며, 액체 수소를 기반으로 하기 때문에 기존의 고압수소 수송방식보다 운송에 필요한 에너지 및 수송비를 절약할 수 있다. In addition, since the overall system configuration is simple and simple, it can be implemented as a portable type that can be mounted on a transportation vehicle such as a trailer because the space is not so large. Thus, hydrogen can be charged at a desired place without any place, It is possible to save energy and transportation costs required for transportation rather than the existing high-pressure hydrogen transportation system.

또한, 고압 기체 상태의 수소를 다수로 독립된 고압수소탱크에 동일한 압력으로 나누어 저장하고, 각각 고압수소탱크에 저장된 고압의 수소 가스를 압력차를 이용하여 순차적으로 차량에 주입하는 방식으로 충전이 이루어짐으로써, 원활한 충전을 위해 고압의 수소 가스를 재차 압축하여 승압시키는 과정이나 설비를 생략할 수 있는 장점이 있다.In addition, since the high-pressure gaseous hydrogen is divided into a plurality of independent high-pressure hydrogen tanks by the same pressure, and the high-pressure hydrogen gas stored in the high-pressure hydrogen tank is sequentially injected into the vehicle by using the pressure difference, , There is an advantage in that the process and equipment for depressurizing the high-pressure hydrogen gas again for smooth charging can be omitted.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액체 수소를 이용한 수소연료 충전 시스템의 전체적인 구성을 개략 도시한 시스템 구성도.
도 2는 열교환부를 구성하는 가스 냉각기의 바람직한 실시 예를 도시한 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 열전도성 각재의 사시도.
도 4는 도 3의 열전도성 각재를 A-A선 방향에서 바라본 단면도.
도 5는 수소연료 충전 시스템에 의해 외부 충전 대상체에 수소연료가 공급(충전)되는 과정을 도시한 순서도.
도 6은 수소연료 공급(충전) 과정에서의 고압수소탱크부의 개방 및 충전 순서를 개략 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a system configuration diagram schematically showing the overall configuration of a hydrogen fuel filling system using liquid hydrogen according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a perspective view showing a preferred embodiment of a gas cooler constituting a heat exchanger;
Fig. 3 is a perspective view of the thermally conductive sheet material shown in Fig. 2; Fig.
Fig. 4 is a cross-sectional view of the thermally conductive sheet material of Fig. 3 taken along line AA; Fig.
5 is a flowchart showing a process in which hydrogen fuel is supplied (charged) to an external charging object by a hydrogen fuel charging system.
6 is a view schematically showing the opening and filling sequence of the high-pressure hydrogen tank portion in the hydrogen fuel supply (charging) process;

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. It is to be understood that the terms "comprises", "having", and the like in the specification are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Also, the terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, the terms " part, "" unit," " module, "and the like, which are described in the specification, refer to a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software .

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same constituent elements, and a duplicate description thereof will be omitted. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액체 수소를 이용한 수소연료 충전 시스템의 전체적인 구성을 개략 도시한 시스템 구성도이다.1 is a system configuration diagram schematically showing the overall configuration of a hydrogen fuel filling system using liquid hydrogen according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 수소연료 충전 시스템은, 액체수소탱크부(10)로부터의 극저온 액체 수소(LH2)를 고압펌프(20)로 가압하여 초임계 상태로 열교환부(30)에 보내고, 열교환부(30)에서 기체 상태로 변환한 뒤 고압수소탱크부(40)에 저장하며, 외부 충전 대상체와의 압력차를 이용하여 고압수소탱크부(40)에 저장된 고압의 수소를 외부 충전 대상체에 별도의 동력 없이 충전시킬 수 있도록 한 것을 요지로 한다.The hydrogen fuel filling system according to the embodiment of the present invention pressurizes the cryogenic liquid hydrogen (LH 2 ) from the liquid hydrogen tank 10 with the high-pressure pump 20 and sends it to the heat exchanger 30 in a supercritical state, The high-pressure hydrogen stored in the high-pressure hydrogen tank unit 40 is supplied to the external charging object by using the pressure difference with the external charging object, And that the battery can be charged without any additional power.

본 발명의 구성을 도 1을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.The configuration of the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

도 1을 참조하면, 상기 수소연료 충전 시스템은 크게, 대용량 액체수소탱크부(10), 고압펌프(20), 열교환부(30) 및 고압수소탱크부(40), 그리고 고압수소주입부(50)로 구성된다. 1, the hydrogen fuel filling system includes a large-capacity liquid hydrogen tank 10, a high-pressure pump 20, a heat exchanger 30, a high-pressure hydrogen tank 40, and a high-pressure hydrogen injector 50 ).

액체수소탱크부(10)에 극저온 액체 상태로 수소가 저장되고, 그 저장된 극저온 액체 수소(LH2)는 고압펌프(20)에 의해 고압으로 가압되어 초임계 상태로 열교환부(30)에 보내지고 기체 상태로 변환한 뒤 고압수소탱크부(40)에 저장된다.Hydrogen is stored in the liquid hydrogen tank unit 10 in a cryogenic liquid state and the stored cryogenic liquid hydrogen LH 2 is pressurized by the high pressure pump 20 to a high pressure and sent to the heat exchanging unit 30 in a supercritical state And is stored in the high-pressure hydrogen tank unit 40. [

액체수소탱크부(10)는 내부에 상압 이상의 상태로 유지되는 밀폐된 저장공간을 구비하며, 저장공간에 극저온 액체 상태로 수소를 저장한다. 액체수소탱크부(10)의 액체 수소 저장용량은 시스템의 규모나 설치 환경에 따라 달라질 수 있다. 때문에 특정 크기나 용량에 한정되는 것은 아니다.The liquid hydrogen tank unit 10 has an enclosed storage space that is maintained at a state of atmospheric pressure or higher, and stores hydrogen in a cryogenic liquid state in the storage space. The liquid hydrogen storage capacity of the liquid hydrogen tank unit 10 may vary depending on the scale of the system and the installation environment. Therefore, it is not limited to a specific size or capacity.

바람직하게는, 트레일러 탑재형인 경우 트레일러에 가능한 크기와 저장 용량(대략 1000liter 에서 2000liter)으로 제공될 수 있으며, 지상 고정형인 경우에 있어 그 저장용량은 특별하게 한정되지 않는다. Preferably, the trailer can be provided in a trailer with a possible size and storage capacity (approximately 1000 liters to 2000 liters) in the case of a trailer mounted type, and the storage capacity is not particularly limited in the case of a ground mounted type.

액체수소탱크부(10)는 내부의 극저온 액체 상태 수소의 증발을 최소화할 수 있는 구조일 수 있다. 바람직하게는, 내통과 외통으로 이루어진 이중 용기(vessel) 형태로, 스테인레스 스틸(stainless steel)로 이루어질 수 있으며, 내통과 외통 사이의 갭(gap) 층에 단열재를 충진시켜 단열하고 진공을 유지하도록 하여 수소 증발율을 최소화시킨 구성일 수 있다. The liquid hydrogen tank portion 10 may be a structure capable of minimizing the evaporation of the internal cryogenic liquid hydrogen. Preferably, it may be made of stainless steel in the form of a double vessel made of a through-hole outer tube, and a gap layer between the inner and outer tubes may be filled with a heat insulating material to maintain a vacuum The hydrogen evaporation rate may be minimized.

고압수소탱크부(40)에는 초고압 기체 상태의 수소(H2)가 저장된다. 구체적으로는, 상기 액체수소탱크부(10)에서 공급되고 고압펌프(20)로 압축되며 열교환부(30)를 통해 열교환 과정을 거친 수소를 초고압 기체 상태로 밀폐된 내부 저장공간에 저장한다. 이러한 고압수소탱크부(40) 역시 내통과 외통 사이를 단열재로 단열한 이중 용기(vessel) 형태 혹은 수소 차량에 탑재되는 경량 고압탱크로 구성될 수 있다.The high-pressure hydrogen tank unit 40 stores hydrogen (H 2 ) in an ultra-high pressure gaseous state. Specifically, the hydrogen supplied from the liquid hydrogen tank 10, compressed by the high-pressure pump 20, and subjected to the heat exchange process through the heat exchange unit 30 is stored in an enclosed internal storage space in an ultra-high pressure gas state. The high-pressure hydrogen tank unit 40 may also be constructed in the form of a vessel in which the space between the inner and outer tubes is insulated by a heat insulating material, or a light-weight high-pressure tank mounted on a hydrogen vehicle.

고압수소탱크부(40)는 고압 기체 상태의 수소가 다수로 독립된 저장공간에 동일한 압력으로 나뉘어 저장되도록 용량이 동일한 복수의 고압수소탱크들로 구성될 수 있다. 고압수소탱크부(40)는 바람직하게, 독립된 밀폐형 저장공간을 갖는 6개의 고압수소탱크로 이루어질 수 있다. 물론 6개로 한정되는 것은 아니다. 시스템 규모나 설치환경에 따라 얼마든지 유동적일 수 있다.The high-pressure hydrogen tank unit 40 may be composed of a plurality of high-pressure hydrogen tanks having the same capacity so that the high-pressure gaseous hydrogen is divided into a plurality of independent storage spaces at the same pressure. The high-pressure hydrogen tank portion 40 may preferably be composed of six high-pressure hydrogen tanks having independent sealed storage spaces. Of course, the number is not limited to six. It can be flexible depending on the size of the system and installation environment.

복수의 고압수소탱크는 제어부(100)의 통제를 받아 순차적으로 열리고 닫히면서 고압수소주입부(50)를 통해 외부 충전 대상체(200, 도 6 참조)에 수소를 주입한다. 수소 충전을 위해 개방된 하나 이상의 고압수소탱크로부터 외부 충전 대상체에 수소가 주입되어 상호 간 압력 평형을 이루면, 다음 차례로 지정된 다른 하나 이상의 초고압의 고압수소탱크가 순차 개방됨으로써 수소 주입이 연속적으로 이루어질 수 있다.The plurality of high-pressure hydrogen tanks are sequentially opened and closed under the control of the control unit 100 and inject hydrogen into the external charging object 200 (see FIG. 6) through the high-pressure hydrogen injecting unit 50. When hydrogen is injected into at least one of the at least one high-pressure hydrogen tank opened for charging the hydrogen to balance the pressure therebetween, the at least one other high-pressure high-pressure hydrogen tank is sequentially opened to sequentially perform hydrogen injection .

예를 들어, 충전과 함께 1, 2번 탱크가 먼저 개방되어 외부 충전 대상체에 수소를 충전하고 압력 평형을 이뤄 더 이상 수소가 주입되지 않으면, 3, 4번 탱크가 연이어 개방되어 다시 외부 충전 대상체와 압력 평형을 이룰 때까지 수소를 충전하게 되고, 같은 방식으로 5, 6번 탱크가 개방되어 수소를 주입함으로써 수소 주입이 연속적으로 이루어질 수 있는 것이다(후술하는 도 6 참조). For example, if the first and second tanks are opened first and the hydrogen is charged into the external charging object and the pressure balance is established and no further hydrogen is injected, the tanks 3 and 4 are opened continuously, Hydrogen is charged until pressure equilibrium is established, and hydrogen is injected by opening the tanks 5 and 6 in the same manner to continuously perform the hydrogen injection (see FIG. 6 to be described later).

물론, 다음 순번으로 개방되는 고압수소탱크에는 충전 중인 외부 충전 대상체보다 높은 압력으로 수소를 저장하고 있으며, 이 때문에 고압수소탱크부(40)와 충전 대상체 간 압력차가 지속적으로 발생하게 되고, 이에 따라 강제 주입을 위한 펌프와 같은 별도의 기계적인 요소 없이도 연속적인 수소 주입이 행해질 수 있는 것이다. Of course, the high-pressure hydrogen tank which is opened in the next sequential order stores hydrogen at a pressure higher than that of the external charging object being charged. Therefore, a pressure difference between the high-pressure hydrogen tank unit 40 and the charging object is constantly generated, Continuous hydrogen injection can be done without a separate mechanical element such as a pump for injection.

한편, 고압수소탱크, 예를 들어 전술한 3, 4번 탱크가 외부 충전 대상체를 충전하는 동안에는 직전에 개방된 고압수소탱크, 예를 들어 전술한 1, 2번 탱크는 상기 제어부(100)의 통제로 고압 기체 상태의 수소를 고압펌프(20)를 통해 공급받아 정상압력을 회복하고 이를 통해 신속하게 다음 충전을 위한 충전 대기 상태가 되도록 시스템이 구성될 수 있다. On the other hand, while the high-pressure hydrogen tank, for example, the tanks 3 and 4 charge the external filling object, the immediately-opened high-pressure hydrogen tank, for example, the tanks 1 and 2 described above, The high-pressure gaseous hydrogen is supplied to the high pressure pump 20 through the high-pressure pump 20 to recover the normal pressure, and the system can be configured to rapidly return to the charging standby state for the next charging.

즉 하나 이상의 다른 고압수소탱크가 외부 충전 대상체를 충전하는 동안 그 사이 직전에 개방된 고압수소탱크에 고압 기체 상태의 수소를 충전하여 정상압력으로 회복시킴으로써, 충전에 사용된 고압수소탱크를 다시 충전 가능한 상태로 재충전함에 있어 시간을 효율적으로 활용하여 신속하게 다음 충전을 위한 대기 상태가 되도록 시스템이 구성될 수 있다. In other words, by charging the high-pressure gaseous hydrogen into the high-pressure hydrogen tank opened immediately before the one or more other high-pressure hydrogen tanks charge the external charging object to restore the normal pressure to the high-pressure gaseous hydrogen tank, The system can be configured to quickly take the time to recharge to the standby state for the next charging.

이와 같은 수소 충전의 보다 구체적인 과정에 대해서는 이후 도 6을 인용하여 설명하는 항목에서 구체적으로 살펴보기로 하고, 이하에서는 도 1에 도시된 열교환부에 대해 설명하기로 한다.A detailed process of the hydrogen charging will be described in detail with reference to FIG. 6, and the heat exchanger shown in FIG. 1 will be described below.

열교환부(30)는 상기 고압펌프(20)와 고압수소탱크부(40) 사이에 설치된다. 이에 따라 액체수소탱크부(10)에서 배출된 극저온 액체 상태 수소는 상기 고압펌프(20)에 의해 가압되어 극저온 초임계 상태로 상기 고압수소탱크부(40) 측으로 공급되되, 중간에 상기 열교환부(30)를 거치면서 기화됨으로써 고압 기체 상태로 상기 고압수소탱크부(40)에 공급되고 저장될 수 있다.The heat exchanging part (30) is installed between the high pressure pump (20) and the high pressure hydrogen tank part (40). Accordingly, the cryogenic liquid hydrogen discharged from the liquid hydrogen tank unit 10 is pressurized by the high-pressure pump 20 to be supplied to the high-pressure hydrogen tank unit 40 in a cryogenic supercritical state, 30, and is supplied to and stored in the high-pressure hydrogen tank unit 40 in a high-pressure gas state.

열교환부(30)는 가스 냉각기(32)를 포함한다. 또한 가스 냉각기(32)를 통해서도 기화되지 않은 일부 액체 상태 수소의 완전 기화를 위해 상기 가스 냉각기(32)와 고압수소탱크부(40) 사이에 설치되는 가스 기화기(34)를 더 포함할 수 있다. 가스 기화기(34)는 공지의 방열판을 가진 열교환기일 수 있으며, 가스 냉각기(32)는 후술하는 특수한 형태로 구성될 수 있다.The heat exchange section (30) includes a gas cooler (32). And may further include a gas vaporizer 34 installed between the gas cooler 32 and the high-pressure hydrogen tank 40 for complete vaporization of some liquid-state hydrogen that has not been vaporized through the gas cooler 32. The gas vaporizer 34 may be a heat exchanger having a known heat sink, and the gas cooler 32 may be configured in a specific form as described below.

가스 냉각기(32)는 도면의 예시와 같이, 고압펌프(20)와 고압수소탱크부(40)를 연결하는 액체 수소 공급라인(L1)과 상기 고압수소탱크부(40)와 고압수소주입부(50)를 연결하는 기체 수소 주입라인(L2)이 서로 교차하는 지점에 설치될 수 있다. 구체적으로는, 두 라인(L1, L2)이 교차하는 지점에 각각의 라인을 따라 이동되는 액체 수소와 기체 수소가 서로 열교환을 이루도록 구성될 수 있다.The gas cooler 32 includes a liquid hydrogen supply line L1 for connecting the high pressure pump 20 and the high pressure hydrogen tank portion 40 and a high pressure hydrogen tank portion 40 and a high pressure hydrogen injection portion 50 at the intersection of the gaseous hydrogen injection lines L2. Specifically, the liquid hydrogen and the gaseous hydrogen that are moved along the respective lines at the intersection of the two lines L1 and L2 may be configured to exchange heat with each other.

이와 같은 구성에 의하면, 고압수소탱크부(40)로부터의 고압의 수소 가스를 이용하여 상기 극저온 초임계 액체 상태의 수소를 기체 상태로 변환시켜 고압수소탱크부(40)에 공급할 수 있다. 반대로 극저온 초임계 액체 상태 수소가 기화할 때 흡수하는 열(기화열)을 고압 수소 가스 냉각에 필요한 냉각열로 사용할 수 있어 별도의 냉각장치 사용을 배제할 수 있다.According to such a configuration, hydrogen in the cryogenic super critical liquid state can be converted into a gaseous state using the high-pressure hydrogen gas from the high-pressure hydrogen tank unit 40 and supplied to the high-pressure hydrogen tank unit 40. Conversely, cryogenic supercritical liquid state heat (heat of vaporization) absorbed when hydrogen is vaporized can be used as cooling heat required for high-pressure hydrogen gas cooling, so that the use of a separate cooling device can be eliminated.

가스 냉각기(32)는 고압(300기압 이상)의 수소와 고압(300기압) 액체 수소 사이의 열교환을 구현해야 한다. 그러나 종래 알려진 일반적인 쉘-앤드-튜브(Shell and tube heat exchanger) 방식이나 이중관 형태의 열교환기 구조로는 고압 수소 사이에 안정적으로 열교환이 이루어질 수 있는 설계 요구 조건을 만족시키기가 매우 어렵다.The gas cooler 32 must implement heat exchange between high pressure (300 atmospheres or higher) hydrogen and high pressure (300 atmospheres) liquid hydrogen. However, it is very difficult to satisfy the design requirement that the heat exchange can be stably performed between the high-pressure hydrogen by the conventional shell-and-tube heat exchanger system or the dual tube type heat exchanger structure.

특히 쉘-앤드-튜브 방식(Shell and tube heat exchanger)으로 가스 냉각기(32)를 설계 제작하는 경우에는, 초저온 초고압 가스의 누설 및 열팽창까지 고려해야 하기 때문에 설계가 매우 어려우며, 또한 초임계 유체의 유동을 고려한 물성까지 예측하여 설계에 반영해야 하는데 설계에 필요한 유체의 물성을 예측하기 매우 어렵다.In particular, when the gas cooler 32 is designed and manufactured by using a shell and tube heat exchanger, it is very difficult to design because of consideration of leakage and thermal expansion of ultra-low temperature ultra-high pressure gas. Also, It is very difficult to predict the physical properties of the fluid required for the design.

도 2는 열교환부를 구성하는 가스 냉각기의 바람직한 실시 예를 도시한 사시도이다.2 is a perspective view showing a preferred embodiment of the gas cooler constituting the heat exchanger.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 적용된 가스 냉각기(32)는, 소정의 거리를 두고 평행하게 인접 배치되는 두 개의 열교환관(320, 322)과, 두 열교환관(320, 322) 사이를 상호 연결하는 복수의 열전도성 각재(326)를 포함하는 열전도 방식의 열교환기 구조로서, 단순하면서도 구조적으로 안정되고 또한 열교환이 효율적으로 이루어질 수 있는 구성일 수 있다. 2, the gas cooler 32 applied to the embodiment of the present invention includes two heat exchange tubes 320 and 322 disposed adjacent to each other in parallel at a predetermined distance, and two heat exchange tubes 320 and 322 And a plurality of thermally conductive gypsum members 326 interconnecting the plurality of thermally conductive gypsum members 326. The structure may be simple, structurally stable, and heat-exchanged efficiently.

두 개의 열교환관(320, 322) 중 하나(320)의 입구(E1)를 통해 고압펌프(20)로부터 강제 송출된 극저온 초임계 액체 상태의 수소가 도입되고 고압의 기체 상태 수소로 변환되어 출구(X1)를 통해 빠져나가 고압수소탱크부(40)에 공급되며, 다른 하나(322)의 입구(E2)를 통해서는 고압수소탱크에 저장된 수소가 도입되고 열교환에 의해 소정의 온도(약 -40℃)까지 냉각된 후 출구(X2)를 통해 배출되어 고압수소주입부(50)로 공급될 수 있다. Cryogenic supercritical liquid hydrogen from the high-pressure pump 20 is introduced through the inlet E1 of one of the two heat exchange tubes 320 and 322 and is converted into high-pressure gaseous hydrogen, Pressure hydrogen tank unit 40 and the hydrogen stored in the high-pressure hydrogen tank is introduced through the inlet E2 of the other one 322. The hydrogen stored in the high-pressure hydrogen tank is introduced at a predetermined temperature And then discharged through the outlet X2 to be supplied to the high-pressure hydrogen injecting unit 50. [0050]

열교환관(320, 322)은 내압성과 열전도성이 우수한 금속재질의 튜브를 관형 커플러로 단순히 직선 또는 곡선상으로 연결시킨 구성일 수 있다. 그리고 열전도성 각재(326)는 열전도성이 우수한 금속, 예컨대 구리 또는 알루미늄 재질로 된 각형 단면의 전도체로서, 부착 개수를 조절하여 두 관 사이의 열전달 양과 출구 온도를 조절할 수 있도록 열교환관(320, 322)에 착탈 가능한 구조로 이루어질 수 있다.The heat exchange tubes 320 and 322 may be constructed by connecting a metal tube having excellent pressure resistance and thermal conductivity to a tubular coupler in a straight line or a curved line. The heat conduction pipe 326 is a rectangular conductor having a metal having a high thermal conductivity, for example, copper or aluminum. The number of the heat conduction pipes 326 may be adjusted to control the heat transfer amount between the two pipes and the outlet temperature. As shown in FIG.

도 3은 도 2에 도시된 열전도성 각재의 사시도이며, 도 4는 도 3의 열전도성 각재를 A-A선 방향에서 바라본 단면도이다.FIG. 3 is a perspective view of the thermally conductive sheet material shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the thermally conductive sheet material of FIG. 3 taken along line A-A.

도 3 내지 도 4를 참조하면, 열전도성 각재(326)는 상하 대칭인 상부와 하부 각재(326a, 326b)로 구성되며, 열교환관(320, 322)이 그 사이에 위치하도록 상하로 밀착된 상태로 결합될 수 있다. 상부와 하부 각재(326a, 326b)의 서로 마주하는 면에는 열교환관(320, 322) 외면부 일부가 접하는 반원형의 접속부(327)가 형성될 수 있으며, 복수 쌍의 볼트-너트와 같은 체결부재(328)를 통해 열교환관(320, 322)에 단단하게 고정될 수 있다.3 to 4, the thermally conductive sheet material 326 is composed of upper and lower slabs 326a and 326b that are vertically symmetrical, and the heat exchange tubes 320 and 322 are in a state in which the heat exchange tubes 320 and 322 are in close contact with each other Lt; / RTI > A semicircular connection portion 327 having a portion of the outer surface of the heat exchange tubes 320 and 322 in contact with each other may be formed on the facing surfaces of the upper and lower plate members 326a and 326b and a plurality of pairs of bolt- 328 to the heat exchange tubes 320, 322.

각재(326)는 휘어지지 않을 정도의 두께를 가지면서 적절한 열전달 면적을 제공할 수 있도록, 그 길이(L)는 열교환관(320, 322)의 유효 열전달 길이의 1/10 내지 1/5 사이로 결정될 수 있으며, 높이(H)는 열교환관(320, 322) 직경의 1.5 ~ 2배 크기가 바람직하다. 그리고 열교환관(320, 322) 사이의 거리(D)는 50 ~ 100mm 사이가 적당하며, 하나의 각재(326)는 3개 이상의 체결부재(328)로 단단히 결합될 수 있다. The length L is determined to be between 1/10 and 1/5 of the effective heat transfer length of the heat exchange tubes 320 and 322 so that the slab 326 is not warped and can provide an adequate heat transfer area And the height H is preferably 1.5 to 2 times the diameter of the heat exchange tubes 320 and 322. The distance D between the heat exchange tubes 320 and 322 is suitably between 50 and 100 mm and the one groove 326 may be tightly coupled with three or more fastening members 328.

한편, 고압수소주입부(50, 도 1 참조)는 외부 충전 대상체의 주입구에 긴밀하고 견고하게 접속 가능한 착탈형 충전 커넥터(도시 생략), 충전되는 수소 가스의 유량을 체크하여 외부에 인식 가능하게 표출하는 유량계 및 디스플레이장치, 그리고 수소의 충전을 단속하는 내장형 전자제어식 단속장치, 예컨대 전자제어밸브 등을 포함하는 구성일 수 있으나 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. A high-pressure hydrogen injector 50 (see FIG. 1) is provided with a removable charging connector (not shown) capable of tightly and firmly connecting to the inlet of the external charging object, A flow meter and a display device, and a built-in electronically controlled interrupter for interrupting charging of hydrogen, for example, an electronic control valve, but the present invention is not limited thereto.

이하 상기한 수소연료 충전 시스템에 의해 수행되는 외부 충전 대상체에 수소연료가 공급(충전)되는 과정을 상기 수소연료 충전 시스템의 작동과 연계하여 살펴보기로 한다. Hereinafter, the process of supplying (charging) the hydrogen fuel to the external charging object performed by the hydrogen fuel charging system will be described in connection with the operation of the hydrogen fuel charging system.

도 5는 수소연료 충전 시스템에 의해 외부 충전 대상체에 수소연료가 공급(충전)되는 과정을 도시한 순서도이며, 도 6은 수소연료 공급(충전) 과정에서의 고압수소탱크부의 개방 및 충전 순서를 개략 도시한 도면이다. 이하 수소연료 공급(충전) 과정을 설명함에 있어서는 도 6의 예시와 같이 고압수소탱크부가 6개의 탱크로 구성된 경우를 예를 들어 살펴보기로 하되, 편의상 도 6의 좌측 탱크부터 순서대로 1번, 2번, …, 6번 탱크로 지칭하여 설명하기로 한다.5 is a flowchart showing a process of supplying (charging) hydrogen fuel to an external charging object by the hydrogen fuel filling system, and FIG. 6 is a flowchart showing a process of opening and filling the high- Fig. In the following description of the hydrogen fuel supply (charging) process, it is assumed that the high-pressure hydrogen tank is composed of six tanks as in the example of FIG. 6. For convenience, Number, ... , And the sixth tank, respectively.

앞서 첨부된 도 1및 도 5와 도 6을 참조하면, 액체수소탱크부(10)에 저장된 극저온 액체 상태 수소는 고압펌프(20)에 의한 가압으로 극저온 초임계 액체 상태로 변환되고 열교환부(30)에 보내진다(S100). 열교환부(30)를 통과하면서 고압수소탱크부(40)에서 방출되는 고압 기체 상태의 수소에 의해 기화가 일어나 고압 기체 상태로 변환되고 고압수소탱크부(40)에 저장된다(S200).1, 5 and 6, cryogenic liquid hydrogen stored in the liquid hydrogen tank unit 10 is converted into a cryogenic supercritical liquid state by pressurization by the high-pressure pump 20, and the heat exchange unit 30 (S100). The hydrogen is vaporized by the high-pressure gaseous hydrogen discharged from the high-pressure hydrogen tank unit 40 while passing through the heat exchange unit 30, converted into a high-pressure gaseous state, and stored in the high-pressure hydrogen tank unit 40 (S200).

열교환부(30)를 통한 기화과정에서, 고압수소탱크부(40)에서 방출되는 고압의 수소 가스에 의해 상기 극저온 초임계 액체 상태의 수소가 고압 기체 상태로 변환되며, 액체 상태 수소가 기화하면서 발생되는 기화열은 고압수소탱크부(40)에서 방출되는 상기 고압 기체 상태의 수소를 냉각시키는 냉각열로 사용된다. 이에 따라 고압의 수소 가스는 충분히 냉각된(약 -40℃) 상태로 고압수소주입부(50)에 전달된다. During the vaporization process through the heat exchange unit 30, hydrogen in the cryogenic supercritical liquid state is converted into a high-pressure gas state by the high-pressure hydrogen gas emitted from the high-pressure hydrogen tank unit 40, Is used as a cooling column for cooling the high-pressure gaseous hydrogen discharged from the high-pressure hydrogen tank portion (40). Accordingly, the high-pressure hydrogen gas is transferred to the high-pressure hydrogen injection unit 50 in a sufficiently cooled state (about -40 DEG C).

열교환부(30)를 거치면서 고압 기체 상태로 변환된 고압의 수소 가스는 고압수소탱크부(40)를 구성하는 6개의 고압수소탱크에 동일한 압력으로 균등하게 저장된다. 그리고 외부 충전 대상체에 수소 공급(충전)이 시작되면, 상기 고압수소탱크부(40)의 압력과 외부 충전 대상체(200) 사이의 상호 간의 압력차에 의해 외부 충전 대상체(200)에 공급된다(S300). The high-pressure hydrogen gas converted into the high-pressure gaseous state through the heat exchanger 30 is equally stored in the six high-pressure hydrogen tanks constituting the high-pressure hydrogen tank 40 at the same pressure. When hydrogen supply (charging) is started to the external charging object, the external charging object 200 is supplied with the pressure difference between the pressure of the high-pressure hydrogen tank 40 and the external charging object 200 (S300 ).

6개의 고압수소탱크에 균등하게 저장된 고압 수소 가스는 고압수소탱크의 순차적 개방으로 별도의 동력장치(펌프) 없이도 외부 충전 대상체(200)에 원활하게 공급될 수 있다. 즉 6개의 고압수소탱크는 제어부(100)의 통제에 따라 지정된 순서로 순차적으로 열리고 닫히면서 발생되는 외부 충전 대상체(200)와의 압력차를 이용하여 수소를 연속적으로 주입하는 것이다. Pressure hydrogen gas evenly stored in the six high-pressure hydrogen tanks can be smoothly supplied to the external charging object 200 without a separate power device (pump) by sequential opening of the high-pressure hydrogen tank. That is, the six high-pressure hydrogen tanks are sequentially opened and closed in the order specified in accordance with the control of the controller 100, and the hydrogen is continuously injected using the pressure difference with the external charging object 200 generated.

고압수소탱크의 순차적 개방에 의한 수소 가스 공급(충전)에 대해서는 도 6을 참조하기로 한다.The hydrogen gas supply (charging) by sequential opening of the high-pressure hydrogen tank will be described with reference to FIG.

수소 가스 공급(충전) 전 6개의 고압수소탱크에는 800bar의 균등한 압력으로 수소 가스가 충전되어 있으며, 외부 충전 대상체(200), 예컨대, 수소연료 차량의 수소탱크 내부는 수소 가스 공급이 진행되기 전 100bar의 압력으로 유지되고, 6개의 고압수소탱크 두 개씩 짝(1-2, 3-4, 5-6)을 지어 동시에 열리고 닫히는 경우를 예를 들어 살펴보기로 한다.Hydrogen gas is charged to six high-pressure hydrogen tanks before hydrogen gas supply (charging), and hydrogen gas is charged at an equivalent pressure of 800 bar. In the hydrogen filling tank 200 of the external charging object 200, for example, Let's look at a case where the pressure is maintained at 100 bar and two pairs of six high pressure hydrogen tanks (1-2, 3-4, 5-6) are opened and closed at the same time.

도 6의 (a)와 같이, 수소 공급(충전)과 함께 제어부(100)의 통제로 1, 2번 탱크가 먼저 개방된다. 1, 2번 탱크의 압력이 외부 충전 대상체(200)에 비해 700bar 크다. 따라서 상호 간의 압력 차에 해당하는 양 만큼 별도의 동력장치(펌프) 없이도 외부 충전 대상체(200)에 수소가 공급되며, 서로의 압력이 평형(450bar)을 이루면 더 이상 수소가 주입되지 않는다.As shown in FIG. 6 (a), the first and second tanks are opened first under the control of the controller 100 together with hydrogen supply (charging). The pressure of the tanks 1 and 2 is 700 bar larger than that of the external charging object 200. Therefore, hydrogen is supplied to the external charging object 200 without a separate power device by an amount corresponding to the pressure difference between them, and when the pressure of the external charging object 200 is equal to 450 bar, hydrogen is not injected any more.

1, 2번 탱크와 외부 충전 대상체(200)가 압력 평형(450bar)에 도달하면, 1, 2번 탱크의 공급 측은 제어부(100) 통제로 닫힘 전환되고, 6의 (b)와 같이 3, 4번 탱크의 공급 측이 연이어 개방된다. 이에 따라 3, 4번 탱크와 외부 충전 대상체(200)가 서로 압력 평형(625bar)에 도달할 때까지 3, 4번 탱크 내 수소 가스가 외부 충전 대상체(200)에 공급된다.When the tanks 1 and 2 and the external filling object 200 reach the pressure balance (450 bar), the supply sides of the tanks 1 and 2 are closed by the control of the control unit 100, The supply side of the first tank is opened continuously. Accordingly, the hydrogen gas in the tanks 3 and 4 is supplied to the external filling object 200 until the tanks 3 and 4 and the external filling object 200 reach a pressure balance of 625 bar.

같은 방식으로, 3, 4번 탱크와 외부 충전 대상체(200) 간 압력 평형에 도달하면, 3, 4번 탱크의 공급 측은 제어부(100) 통제로 닫힘 전환되고, 6의 (c)와 같이 5, 6번 탱크의 공급 측이 연이어 개방되어 압력차에 의해 상기 외부 충전 대상체(200)에 수소가 공급되는 것이며, 이러한 방식으로 펌프와 같은 별도의 동력장치 없이도 연속적인 수소 공급이 행해질 수 있는 것이다. In the same manner, when the pressure balance between the tanks 3 and 4 and the external filling object 200 is reached, the supply sides of the tanks 3 and 4 are closed closed by the control of the controller 100, The supply side of the No. 6 tank is opened continuously so that hydrogen is supplied to the external filling object 200 by a pressure difference. In this way, continuous hydrogen supply can be performed without a separate power device such as a pump.

한편, 도 6의 (b)와 같이, 3, 4번 탱크가 수소를 공급(충전)하는 동안, 직전에 개방된 고압수소탱크, 즉 1, 2번 탱크는 상기 제어부(100)의 통제로 고압 기체 상태의 수소를 고압펌프(20)를 통해 공급받아 정상압력을 회복함으로써 신속하게 다음 충전을 위한 충전 대기 상태가 되며, 마찬가지로 5, 6번 탱크가 수소를 공급하는 동안 3, 4번 탱크는 정상압력을 회복하게 된다. 6 (b), while the third and fourth tanks are supplying (charging) hydrogen, the immediately-opened high-pressure hydrogen tanks, that is, the tanks 1 and 2, are controlled by the control unit 100, The hydrogen in the gaseous state is supplied through the high-pressure pump 20, and the normal pressure is restored. As a result, the charging state for the next charging is rapidly established. Similarly, the tanks 3 and 4 are normal The pressure is restored.

즉 하나 이상의 다른 고압수소탱크가 외부 충전 대상체(200)를 충전하는 동안 그 사이 직전에 개방된 고압수소탱크에 고압 기체 상태의 수소를 충전하여 정상압력으로 회복시킴으로써, 충전에 사용된 고압수소탱크를 다시 충전 가능한 상태로 재충전함에 있어 시간을 효율적으로 활용하여 신속하게 다음 충전을 위한 대기 상태가 되는 것이다.In other words, by filling the high-pressure hydrogen tank opened immediately before the one or more other high-pressure hydrogen tanks fill the external charging object 200 with hydrogen of a high-pressure gaseous state and recovering the high-pressure gaseous hydrogen to the normal pressure, The rechargeable battery can be recharged in a rechargeable state, so that the battery is ready for the next recharge.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 의하면, 극저온 액체수소가 기화할 때 흡수하는 열(기화열)을 고압 가스 상태의 수소 냉각에 사용함으로써, 압축기를 포함하는 별도의 냉각장치 없이도 고압의 수소를 냉각시켜 직접 외부 충전 대상체에 원활하게 주입시킬 수 있으며, 이로 인해 설비의 간소화와 에너지 및 유지비의 획기적인 절감을 도모할 수 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, by using the heat (vaporizing heat) absorbed when the cryogenic liquid hydrogen is vaporized for cooling the hydrogen in the high pressure gas state, the high pressure hydrogen is cooled without any separate cooling device including the compressor It is possible to smoothly inject directly into the external charging object, thereby simplifying the facility and significantly reducing energy and maintenance costs.

또한, 전체적인 시스템 구성이 단순한고 간단하여 공간 소요가 크지 않아 트레일러와 같은 수송 차량에 탑재 가능한 이동형으로도 구현이 가능하며, 이에 따라 장소에 구애됨이 없이 원하는 장소에서 수소 충전이 가능하며, 액체 수소를 기반으로 하기 때문에 기존의 고압수소 수송방식보다 운송에 필요한 에너지 및 수송비를 절약할 수 있다. In addition, since the overall system configuration is simple and simple, it can be implemented as a portable type that can be mounted on a transportation vehicle such as a trailer because the space is not so large. Thus, hydrogen can be charged at a desired place without any place, It is possible to save energy and transportation costs required for transportation rather than the existing high-pressure hydrogen transportation system.

또한, 고압 기체 상태의 수소를 다수로 독립된 고압수소탱크에 동일한 압력으로 나뉘어 저장하고, 각각 고압수소탱크에 저장된 고압의 수소 가스를 압력차를 이용하여 순차적으로 차량에 주입하는 방식으로 충전이 이루어짐으로써, 원활한 충전을 위해 고압의 수소 가스를 재차 압축하여 승압시키는 과정이나 설비를 생략할 수 있는 장점이 있다.In addition, by charging the high-pressure gaseous hydrogen in a plurality of separate high-pressure hydrogen tanks by the same pressure and injecting the high-pressure hydrogen gas stored in the high-pressure hydrogen tank into the vehicle sequentially by using the pressure difference , There is an advantage in that the process and equipment for depressurizing the high-pressure hydrogen gas again for smooth charging can be omitted.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, only specific embodiments thereof have been described. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .

10 : 액체수소탱크부
20 : 고압펌프
30 : 열교환부
32 : 가스 냉각기
34 : 가스 기화기
40 : 고압수소탱크부
50 : 고압수소주입부
100 : 제어부
200 : 외부 충전 대상체
320, 322 : 열교환관
326 : 열전도성 각재
327 : 체결부재10: Liquid hydrogen tank part
20: High pressure pump
30: Heat exchanger
32: Gas cooler
34: Gas vaporizer
40: High-pressure hydrogen tank part
50: High-pressure hydrogen injection part
100:
200: external charge object
320, 322: Heat exchange tube
326: thermally conductive sheet material
327: fastening member

Claims (12)

액체수소탱크부로부터의 극저온 액체 수소를 고압펌프로 가압하여 초임계 상태로 열교환부에 보내고, 열교환부에서 기체 상태로 변환한 뒤 고압수소탱크부에 저장하며, 외부 충전 대상체와의 압력차를 이용하여 고압수소탱크부에 저장된 고압의 수소를 상기 외부 충전 대상체에 별도의 동력 없이 충전시킬 수 있도록 구성한 액체 수소를 이용한 수소연료 충전 시스템.
The liquid hydrogen from the liquid hydrogen tank is pressurized by the high pressure pump and sent to the heat exchanger in the supercritical state and converted into the gaseous state in the heat exchanger and stored in the high pressure hydrogen tank, So that the high-pressure hydrogen stored in the high-pressure hydrogen tank can be charged to the external charging object without any additional power.
상압 이상의 상태로 유지되는 밀폐된 저장공간을 구비하며, 저장공간에 극저온 액체 상태로 수소를 저장하는 대용량 액체수소탱크부;
상기 액체수소탱크부에서 공급되는 액체 상태 수소를 밀폐된 내부 저장공간에 고압 기체 상태로 저장하는 고압수소탱크부;
상기 액체수소탱크부로부터의 극저온 액체 수소에 압력을 가해 극저온 초임계 상태로 상기 고압수소탱크부 측에 공급하는 고압펌프;
극저온 초임계 액체 상태의 수소가 기체 상태로 고압수소탱크부에 공급되도록 상기 고압펌프와 고압수소탱크부 사이에 설치되는 열교환부; 및
상기 고압수소탱크부에 저장된 고압의 수소를 압력차를 이용해 외부 충전 대상체에 주입시키는 고압수소주입부;
를 포함하는 액체 수소를 이용한 수소연료 충전 시스템.
A large-capacity liquid hydrogen tank portion having a closed storage space maintained at a normal pressure or higher and storing hydrogen in a cryogenic liquid state in a storage space;
A high-pressure hydrogen tank for storing liquid hydrogen supplied from the liquid hydrogen tank in a sealed state in a high-pressure gaseous state;
A high-pressure pump for applying pressure to the cryogenic liquid hydrogen from the liquid hydrogen tank to supply the cryogenic super-critical state to the high-pressure hydrogen tank;
A heat exchanger installed between the high-pressure pump and the high-pressure hydrogen tank so that hydrogen in a cryogenic supercritical liquid state is supplied to the high-pressure hydrogen tank in a gaseous state; And
A high-pressure hydrogen injector for injecting high-pressure hydrogen stored in the high-pressure hydrogen tank into the external filling object by using a pressure difference;
≪ / RTI > wherein the hydrogen fuel is a hydrogen fuel.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열교환부는,
상기 고압수소탱크부로부터의 고압의 수소 가스를 이용하여 상기 극저온 초임계 액체 상태의 수소를 기체 상태로 변환시키고, 반대로 상기 극저온 초임계 액체 상태 수소의 기화열이 상기 고압수소탱크로부터의 고압 수소 가스 냉각에 필요한 냉각열로 사용되도록 고압펌프와 고압수소탱크부 사이에 설치되는 가스 냉각기와;
상기 가스 냉각기를 통해서도 기화되지 않은 일부 액체 상태 수소의 완전 기화를 위해 상기 가스 냉각기와 고압수소탱크부 사이에 설치되는 가스 기화기;로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 수소를 이용한 수소연료 충전 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
The heat-
Pressure hydrogen gas from the high-pressure hydrogen tank to convert the hydrogen in the cryogenic supercritical liquid state to a gaseous state, and conversely, the cryogenic supercritical liquid- A gas cooler installed between the high-pressure pump and the high-pressure hydrogen tank for use as the cooling heat required for the high-pressure hydrogen tank;
And a gas vaporizer installed between the gas cooler and the high-pressure hydrogen tank for complete vaporization of some liquid-state hydrogen that has not been vaporized through the gas cooler.
제 3 항에 있어서,
상기 가스 냉각기는,
임의 간격으로 평행한 두 개의 열교환관; 및
상기 두 개의 열교환관을 상호 연결하는 복수의 열전도성 각재;를 포함하는 열전도 방식으로 구성되며,
두 열교환관 사이의 열전달 양과 출구 온도를 자유롭게 조절이 가능하도록 상기 열교환관에 열전도성 각재가 착탈 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 액체 수소를 이용한 수소연료 충전 시스템.
The method of claim 3,
The gas cooler includes:
Two heat exchange tubes parallel at arbitrary intervals; And
And a plurality of thermally conductive gypsum members interconnecting the two heat exchange tubes,
And a thermally conductive sandwich material is detachably installed in the heat exchange pipe so that the amount of heat transfer between the two heat exchange tubes and the outlet temperature can be freely adjusted.
제 4 항에 있어서,
상기 열전도성 각재는,
상하 대칭형 구조의 상부 각재와 하부 각재로 구성되며,
상기 상부 각재와 하부 각재의 서로 마주하는 면에는 열교환관 외면부 일부가 접하도록 반원형의 접속부가 각각 형성되고,
상기 열교환관이 사이에 위치하면서 마주하는 면이 서로 접하도록 상부 부재와 하부 부재가 밀착된 상태로 한 쌍 이상의 체결부재로 고정되는 것을 특징으로 하는 액체 수소를 이용한 수소연료 충전 시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein the thermally conductive web material
The top and bottom symmetrically structured upper and lower slabs,
A semicircular connection portion is formed on each of the surfaces of the upper and lower sheet members facing each other so that a part of the outer surface of the heat exchange tube is in contact with each other,
Wherein the upper and lower members are fixed to each other by a pair of or more fastening members so that the facing surfaces of the heat exchange tubes are in contact with each other.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 고압수소탱크부는,
고압 기체 상태의 수소가 다수로 독립된 저장공간에 동일한 압력으로 나뉘어 저장되도록 용량이 동일한 복수의 고압수소탱크들로 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 수소를 이용한 수소연료 충전 시스템.
3. The method according to claim 1 or 2,
Pressure hydrogen tank portion,
Pressure hydrogen tanks having the same capacity so that the high-pressure gaseous hydrogen is divided and stored in a plurality of independent storage spaces at the same pressure.
제 6 항에 있어서,
수소 충전 시 복수의 고압수소탱크 중 충전에 사용되는 고압수소탱크와 외부 충전 대상체의 압력이 평형을 이루면, 다른 고압수소탱크와 외부 충전 대상체 사이의 압력차에 의하여 수소의 연속적인 주입이 이루어지도록, 상기 고압수소탱크들이 제어부의 통제를 받아 순차적으로 열리고 닫히는 것을 특징으로 하는 액체 수소를 이용한 수소연료 충전 시스템.
The method according to claim 6,
Pressure hydrogen tank and the external charging object are equilibrated when the pressure of the high-pressure hydrogen tank used for charging among the plurality of high-pressure hydrogen tanks equilibrates with the pressure of the external charging object at the time of hydrogen charging, so that hydrogen is continuously injected by the pressure difference between the other high- And the high-pressure hydrogen tanks are sequentially opened and closed under the control of the control unit.
제 7 항에 있어서,
다른 고압수소탱크가 외부 충전 대상체를 충전하는 동안 직전에 개방된 고압수소탱크는 상기 제어부의 통제로 고압 기체 상태의 수소를 고압펌프를 통해 공급받아 정상압력을 회복하도록 시스템이 구성됨을 특징으로 하는 액체 수소를 이용한 수소연료 충전 시스템.
8. The method of claim 7,
Wherein the high-pressure hydrogen tank opened immediately before the other high-pressure hydrogen tank charges the external charging object is supplied with high-pressure gaseous hydrogen through the high-pressure pump under the control of the control unit to recover the normal pressure. Hydrogen fuel filling system using hydrogen.
액체수소탱크부에서 공급되는 극저온 액체 수소를 가압하여 극저온 초임계 액체 상태로 변환시키고;
가압에 의한 극저온 초임계 액체 상태의 수소를 열교환부에서 기화시켜 고압 기체 상태로 고압수소탱크부에 저장하며;
고압수소탱크부에 저장된 고압의 수소 가스를 외부 충전 대상체에 상호 간의 압력차에 의해 별도의 동력 없이 고압으로 공급하는 제 1 항 또는 제 2 항의 수소연료 충전 시스템에 의한 수소연료 공급 방법.
Pressurizing the cryogenic liquid hydrogen fed from the liquid hydrogen tank to convert it to a cryogenic supercritical liquid state;
Cryogenic super-critical liquid hydrogen by pressurization is vaporized in a heat exchange unit and stored in a high-pressure hydrogen tank in a high-pressure gas state;
A method for supplying hydrogen fuel according to claim 1 or 2, wherein the high-pressure hydrogen gas stored in the high-pressure hydrogen tank is supplied to the external charging object at a high pressure by a pressure difference therebetween without any additional power.
제 9 항에 있어서,
상기 열교환부를 통한 기화과정에서는,
고압수소탱크에서 방출되는 고압의 수소 가스를 이용하여 상기 극저온 초임계 액체 상태의 수소를 고압 기체 상태로 변환시키고, 반대로 극저온 초임계 액체 상태 수소의 기화열로 고압수소탱크에서 방출되는 상기 고압의 수소 가스를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 수소연료 충전 시스템에 의한 수소연료 공급 방법.
10. The method of claim 9,
In the vaporization process through the heat exchanger,
Pressure hydrogen gas discharged from the high-pressure hydrogen tank is converted into the high-pressure gas state by using the high-pressure hydrogen gas discharged from the high-pressure hydrogen tank. On the other hand, the high-pressure hydrogen gas Wherein the hydrogen fuel is supplied to the hydrogen fuel supply system.
제 9 항에 있어서,
상기 고압수소탱크부에 고압 기체 상태의 수소를 저장함에 있어서는 복수의 고압수소탱크에 동일한 압력으로 나누어 저장하며,
고압수소탱크부에 저장된 수소를 외부 충전 대상체에 공급함에 있어서는 복수의 고압수소탱크 중 하나 이상의 고압수소탱크를 개방하여 외부 충전 대상체에 수소를 공급하며,
개방된 고압수소탱크와 외부 충전 대상체 사이의 압력이 평형을 이뤄 더 이상의 수소 주입이 이루어지지 않으면, 외부 충전 대상체보다 높은 압력의 다른 하나 이상의 고압수소탱크를 개방하여 상호 압력차에 의해 수소가 외부 충전 대상체에 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 수소연료 충전 시스템에 의한 수소연료 공급 방법.
10. The method of claim 9,
In order to store high-pressure gaseous hydrogen in the high-pressure hydrogen tank, the high-pressure gaseous hydrogen tank is divided into a plurality of high-
In supplying hydrogen stored in the high-pressure hydrogen tank to the external filling object, at least one high-pressure hydrogen tank among the plurality of high-pressure hydrogen tanks is opened to supply hydrogen to the external charging object,
If at least one of the at least one high-pressure hydrogen tank is opened at a pressure higher than that of the external filling object, And the hydrogen fuel is supplied to the object.
제 11 항에 있어서,
상기 하나 이상의 다른 고압수소탱크가 외부 충전 대상체를 충전하는 동안 직전에 개방된 고압수소탱크에 고압 기체 상태의 수소를 충전시켜 정상압력으로 회복시키는 것을 특징으로 하는 수소연료 충전 시스템에 의한 수소연료 공급 방법. 12. The method of claim 11,
Wherein the at least one other high-pressure hydrogen tank is charged with high-pressure gaseous hydrogen to the immediately-opened high-pressure hydrogen tank while charging the external filling object to recover the normal pressure. .
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