KR20210142135A - 유체 연료를 저장하고 공급하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20210142135A
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KR
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reservoir
housing
circuit
pressure
fuel
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Application number
KR1020217032775A
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English (en)
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엠마누엘 사도운
패트릭 브래바이스
패트릭 상란
Original Assignee
레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레뜌드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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Abstract

유체 연료를 저장 및 공급하기 위한 장치(1)로서, 가스 상, 특히 수소와 평형을 이루는 액화된 연료 가스의 저장용기(2, 3), 저장용기(2, 3)를 충진하기 위한 회로(4), 유체를 저장용기로부터 탭핑하기 위한 적어도 하나의 회로(6, 7), 및 저장용기(2, 3) 내의 압력을 조절하기 위한 적어도 하나의 회로(8, 9)를 포함하고, 충진 회로(4), 탭핑 회로(6, 7), 및 압력 조절 회로(8, 9)는 저장용기(2, 3)로부터 분리된 하우징(10) 내에 배열된 밸브의 세트(13, 14, 15, 18, 21, 34)를 포함하고, 하우징(10)은 탈착 가능 기계적 커플링 시스템(11)을 통해서 저장용기(2, 3)에 제거 가능하게 연결되고, 탭핑 회로(6, 7), 압력 조절 회로(8, 9), 및 충진 회로(4)는, 저장용기(2, 3)와 하우징(10) 사이의 접합부에 위치되고 저장용기에 대한 하우징(10)의 탈착 중에 저장용기(2, 3) 내에 그리고 하우징(10) 내에 위치되는 회로(4, 6, 7, 8, 9)의 부분들 사이의 분리를 허용하도록 구성된, 탈착 가능 유체 연결부(12)의 세트를 포함한다.

Description

유체 연료를 저장하고 공급하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 유체 연료를 저장 및 공급하기 위한 장치, 및 연료를 공급하기 위한 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 유체 연료를 저장 및 공급하기 위한 장치에 관한 것으로서, 그러한 장치는 가스 상, 특히 수소와 평형을 이루는 액화된 연료 가스의 저장용기, 저장용기를 충진하기 위한 회로, 유체를 저장용기로부터 탭핑(tapping)하기 위한 적어도 하나의 회로, 저장용기 내의 압력을 조절하기 위한 적어도 하나의 회로를 포함하고, 충진 회로, 탭핑 회로, 및 압력 조절 회로는 저장용기로부터 분리된 하우징 내에 배열된 밸브의 세트를 포함한다.
운반체의 구동력, 및/또는 전기 장비에 동력을 공급하기 위한 전기 에너지를 생성하기 위해서 연료 전지를 이용하는 운반체의 일부 적용예에서, 운반체는 액화 수소 저장용기를 갖는다. 온-보드 액체 수소 저장용기 및 그와 연관된 유체 회로의 존재는, 그의 탭핑을 허용하고, 다수의 충진 동작을 허용하고, 너무 오랫동안 운반체를 움직이지 못하게 하는 일 없이 유지보수를 허용하는, 안전 수단을 필요로 한다.
본 발명의 목적은, 가능한 한, 이러한 제약의 전부 또는 일부를 해결할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
이를 위해서, 본 발명에 따른 장치는, 또한 전술한 서두에서 제공된 전반적인 정의에 따라, 기본적으로, 하우징이 탈착 가능 기계적 커플링 시스템을 통해서 저장용기에 제거 가능하게 연결되고, 탭핑 회로, 압력 조절 회로, 및 충진 회로는, 저장용기와 하우징 사이의 접합부에 위치되고 저장용기에 대한 하우징의 탈착 중에 저장용기 내에 그리고 하우징 내에 위치되는 회로의 부분들 사이의 분리를 허용하도록 구성된, 탈착 가능 유체 연결부의 세트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시형태가 이하의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다:
- 저장용기에 연결된 위치에서, 하우징은 중성 대기, 즉 헬륨과 같은 불활성 가스를 주로 포함하는 대기로 충진된 폐쇄 체적부를 형성하고;
- 저장용기에 연결된 위치에서, 하우징은, 예를 들어 10-9 mbar 내지 10-1 mbar 범위의 압력의 밀봉된, 폐쇄 진공 체적부를 형성하고;
- 하우징 내에 배열된 밸브의 세트는 전부 또는 전무(all-or-nothing) 유형의 밸브를 포함하거나 그러한 밸브로 구성되며;
- 하우징 내에 배열된 밸브의 세트는 전기 제어 유형의 밸브를 포함하거나 그러한 밸브로 구성되며;
- 저장용기의 충진 회로는 하우징의 벽에서 노출되는 상류 단부 및 저장용기의 벽에서, 특히 저장용기의 하부 단부에서 노출되는 하류 단부를 구비하는 액체 충진 파이프를 포함하고, 상기 액체 충진 파이프는 하우징 내에 위치된 적어도 하나의 밸브를 포함하고;
- 저장용기로부터 유체를 탭핑하기 위한 회로는, 저장용기의 벽에서, 특히 저장용기의 하류 단부에서 노출되는 제1 상류 단부, 및 하우징의 벽에서 노출되는 하류 단부를 구비하는 탭핑 파이프를 포함하고, 상기 탭핑 파이프는, 직렬로 배열된, 적어도 하나의 밸브 및 가열 열 교환기를 포함하며;
- 저장용기로부터 유체를 탭핑하기 위한 회로는 저장용기의 상부 단부에서 저장용기의 벽에서 노출되는 제2 상류 단부를 포함하고, 상기 제2 상류 단부는 적어도 하나의 밸브 및 가열 열 교환기를 통해서 하류 단부에 연결되고;
- 저장용기 내의 압력을 조절하기 위한 회로는, 저장용기의 벽에서, 특히 저장용기의 하부 단부에서 노출되는 상류 단부, 및 저장용기의 벽의 분리된 지점에서, 특히 저장용기의 상부 단부에서 노출되는 하류 단부를 포함하는 가압 파이프를 포함하고, 상기 가압 파이프는, 직렬로 배열된, 적어도 하나의 밸브 및 가열 열 교환기를 포함하며;
- 저장용기 내의 압력을 조절하기 위한 회로는, 저장용기 내에 저장된 연료와 열 교환하기 위해서 저장용기 내에 수용된 가열 교환기를 포함하고, 교환기에는, 파이프를 통해서, 고온 유체, 특히 저장용기로부터 탭핑되고 탭핑된 후에 가열된 연료가 공급되고;
- 장치는: 저장용기 내의 압력을 측정하기 위한 센서, 하우징 내의 유체의 압력을 측정하기 위한 센서 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 적어도 하나의 센서는 하우징 내에 위치되고;
- 장치는 밸브의 세트에 연결된 전자 데이터 저장 및 프로세싱 구성요소를 포함하고, 전자 데이터 저장 및 프로세싱 구성요소는 밸브의 개방 또는 폐쇄를 제어하도록 구성되고;
- 저장용기 내의 압력은 저장용기 내에 위치된 가열기를 통해서 증가되고;
- 가열기는, 저장용기로부터 탭핑되고 가열된 그리고 저장용기 내의 연료와 열 교환하도록 설정된 연료가 공급되는 열 교환기이고;
- 장치는, 가압 가스, 특히 헬륨을 포함하는 밀봉된 컨테이너를 포함하는 신속 배액 시스템, 컨테이너를 개방하기 위한 구성요소, 및 컨테이너를 저장용기의 저장 체적부에 연결하는 방출 파이프에 더하여 저장용기의 외부로 유체를 방출하기 위한 적어도 하나의 밸브 또는 플랩(flap)을 구비하는 방출 파이프를 포함한다.
본 발명은 또한 전술한 또는 후술되는 특징 중 임의의 하나에 따른 장치를 포함하는 운반체에 관한 것이다.
본 발명은 또한 전술한 또는 후술되는 특징 중 임의의 하나에 따른 저장 및 공급 장치로부터 연료를 소비체(consumer)에 제공하기 위한 방법에 관한 것으로서, 저장용기 내의 압력이 제1의 결정된 문턱값보다 높을 때, 연료는 저장용기의 가스 상으로부터 가스 형태로 탭핑되고, 저장용기 내의 압력이 제2의 결정된 문턱값보다 낮을 때, 연료는 저장용기의 가스 상으로부터 액체 형태로 탭핑된다.
다른 가능한 구분되는 특징에 따라:
- 저장용기 내의 압력은, 저장용기의 액체 상으로부터 액체 형태로 연료를 인출하는 것, 이러한 인출된 액체 연료를 가열하고, 이어서 이를 저장용기 내로 재도입하는 것에 의해서 증가되고;
- 저장용기 내의 압력은 저장용기 내에 위치된 가열기를 통해서 증가되고;
- 가열기는, 저장용기로부터 탭핑되고 가열된 그리고 저장용기 내의 연료와 열 교환하도록 설정된 연료가 공급되는 열 교환기이다.
본 발명은 또한 청구항의 범위 내의 전술한 또는 후술되는 특징의 임의의 조합을 포함하는 임의의 대안적인 장치 또는 방법에 관한 것일 수 있다.
추가적인 구별되는 특징 및 장점은, 도면을 참조하여 제공되는 이하의 설명을 통하여 명확해질 것이다.
도 1은 연료를 저장 및 공급하기 위한 장치의 구조 및 동작의 제1 예를 설명하는, 개략적이고 부분적인 측면 단면도를 도시한다.
도 2는 연료를 저장 및 공급하기 위한 장치의 구조 및 동작의 제2 예를 설명하는, 개략적이고 부분적인 측면 단면도를 도시한다.
도 3은 연결 위치에서 장비 하우징과 함께 운반체에 통합된 연료를 저장 및 공급하기 위한 장치의 단순화된 도면을 도시한다.
도 4는 분리 위치에서 장비 하우징과 함께 운반체에 통합된 연료를 저장 및 공급하기 위한 장치의 단순화된 도면을 도시한다.
도 1에 도시된 유체 연료를 저장 및 공급하기 위한 장치(1)는 가스 상과 평형을 이루는 액화 연료 가스의 저장용기(2, 3)를 포함하고, 액화 연료는 특히 수소(H2)일 수 있다.
바람직하게, 저장용기는 이중 외장 극저온 유형의 저장용기이고, 즉 극저온 유체를 포함하는 내부 외장 또는 저장용기(2) 및 외부 외장 또는 저장용기(2)를 포함한다. 내부 외장(2) 및 외부 외장(3)은 이격되고, (압력이 10-9 mbar 내지 10-1 범위이고 단열 재료(예를 들어, "MLI" 다층 절연재)를 포함하는 단열 공간, 특히 진공 공간을 함께 형성한다.
전형적으로, 벽(2, 3)-사이의 진공은 10-3 mbar 내지 10-5 mbar의 범위일 수 있으나, 예를 들어, 비-진공 절연 포옴(foam), 10-9 mbar까지의 초고진공과 같은, 다른 절연재 및 압력 범위가 고려될 수 있다.
장치(1)는 저장용기(2, 3)를 충진하기 위한 회로(4), 저장용기(2)로부터 유체를 탭핑하기 위한 회로(6, 7), 및 저장용기(2) 내의 압력을 조절하기 위한 회로(8, 9)를 포함한다.
충진 회로(4), 탭핑 회로(6, 7), 및 압력 조절 회로(8, 9)는, 저장용기(2, 3)로부터 분리된 하우징(10) 내에 배열된 밸브의 세트(13, 14, 15, 18, 21, 34)를 포함하고, 즉 밸브의 세트는 저장용기의 외부 벽(3)으로부터 분리된 하우징(10) 내에 위치된다.
이러한 하우징(10)은 탈착 가능 기계적 커플링 시스템(11)을 통해서 저장용기(2, 3)에 기계적으로 그리고 유체적으로 제거 가능하게 연결된다(도 1 및 도 2 참조).
다시 말해서, 탭핑 회로(6, 7), 압력 조절 회로(8, 9) 및 충진 회로(4)는, 예를 들어, 저장용기(2, 3)와 하우징(10) 사이의 접합부에 위치되고 하우징(10)을 저장용기(2, 3)에 대해서 탈착하는 동안 저장용기(2, 3) 및 하우징(10) 내에 각각 위치된 회로(4, 6, 7, 8, 9)의 부분들 사이의 분리를 허용하도록 구성된, 탈착 가능 유체 연결부(12)의 세트를 포함한다.
하우징(10)은 장치의 장비의 전부 또는 일부, 특히: 유동 제어 구성요소(밸브), 유체 가열 구성요소(교환기 또는 기타), 기구(센서), 안전 플랩을 포함할 수 있다.
이는 하우징(10)의 물리적 분리를 허용하고, 이는 그에 따라 장비를 위한 제거 가능하고 교체 가능한 격실 또는 케이싱을 형성한다. 이는, 유지보수를 위해서 하우징(10)이 제거될 수 있게 하고, 이러한 시간 동안, 운반체가 이동하지 못하는 것을 방지하기 위해서, 하우징이 운반체(29) 상의 다른 하우징(10)에 의해서 대체될 수 있게 한다. 이는 특히, 저장용기(2, 3)를 미리 배액할 필요가 없이, 하우징(10)이 제거될 수 있게 한다.
바람직하게, 하우징(10)은 폐쇄 체적부를 형성하고, 그러한 폐쇄 체적부는 저장용기의 내부 체적부의, 그리고 특히 연결되는 저장용기(2, 3)의 체적부와 유체적으로 독립적이다.
다시 말해서, 저장용기(2, 3)에 연결된 위치에서, 하우징(10)의 내부 체적부는 저장용기의 내부 체적부(특히 벽-사이의 공간)에 연결되지 않고, 가스 대기들은 독립적이고 (조성 및/또는 압력 및/또는 온도와 관련하여) 상이할 수 있다.
물론, 변형예로서, 하우징(10)이 저장용기에 연결될 때, 하우징(10)의 내부 체적부는, (균일한 가스 체적부를 형성하는) 연결되는 저장용기의 내부 체적부에 연결될 수 있다.
유리하게, 적어도 저장용기(2, 3)에 연결된 위치에서, 하우징(10)은 중성 대기, 즉 헬륨과 같은 불활성 가스를 주로 포함하는 대기로 충진된 폐쇄 체적부를 형성한다. 더 일반적으로, 대기는, 저장용기 내에 저장된 액체의 온도의, 가스 혼합물을 포함할 수 있거나 그러한 가스 혼합물로 구성될 수 있다.
변형예 또는 조합예로서, 저장용기(2, 3)에 연결된 위치에서, 하우징(10)은, 예를 들어 10-1 mbar 내지 10-9 mbar 범위의 압력의 밀봉된, 폐쇄 진공 체적부를 형성한다. 이러한 진공은, 예를 들어, 공기로 구성된 대기로부터 얻어질 수 있다.
따라서, 회로의 주요 장비는 한정된 하우징 내에 수용되고, 임의의 고장 또는 발생 가능한 누출은 저장용기의 위험을 초래하지 않는다. 이러한 누출물은 특히 안전 플랩(30)을 통해서 수집될 수 있고, 안전 플랩은 과다 압력을 외부로, 특히 수집 파이프(31)를 향해서 방출한다.
장비를 분리된 하우징(10) 내에 배열하는 것은, 장비의 각각의 물품을 위한 임의의 보호(이중 벽)가 필요 없게 할 수 있다. 장비는 외부 공격으로부터 보호된다. 또한, 이러한 아키텍처는 이러한 장비에서 작업하는 작업자를 가장 차가운 부분(저장용기 등)으로부터 멀리 떨어뜨린다.
바람직하게, 하우징(10) 내에 배열된 밸브(13, 14, 15, 18, 21, 34)의 전부 또는 일부는 전부 또는 전무 유형의 밸브이다. 물론, 하나 이상의 밸브가 유동 및/또는 압력 조절 밸브(특히 점진적인 개방)일 수 있다.
이는 단순하고 신뢰 가능한 구조를 제공한다.
게다가, 또한 바람직하게, 하우징(10) 내에 배열된 밸브(13, 14, 15, 18, 21, 34)의 전부 또는 일부가 전기 제어 유형의 밸브이다. 또한, 이러한 밸브는 제어되고, 신호를 특히 전자 데이터 저장 및 프로세싱 구성요소(26)에 (무선 및/또는 유선 연결로)(도 1 및 도 2 참조) 전송하여 밸브의 개방 또는 폐쇄 상태를 나타낸다. 이러한 전자 데이터 저장 및 프로세싱 구성요소(26)는 마이크로프로세서, 컴퓨터 또는 임의의 균등한 장치를 포함할 수 있고, 특히 밸브의 개방 또는 폐쇄를 제어하도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 장치의 전기/전자 구성요소가 하우징(10)의 외부에 배열된다.
도시된 바와 같이, 저장용기(2)를 충진하기 위한 회로는 하우징(10)의 벽에서 노출되는 상류 단부(가요성 호스의 단부에 위치되는 피스톨 또는 노즐과 같은, 충진 구성요소와 결합되도록 의도된 충진 연결부(40))를 구비하는 액체 충진 파이프(4)를 포함할 수 있다. 충진 파이프(4)는 저장용기의 내부 벽(2)의 하부 단부에서 노출되는 하류 단부를 포함한다. 이러한 액체 충진 파이프(4)는 하우징(10) 내에 위치된 적어도 하나의 밸브(34)를 포함한다.
저장용기로부터 유체를 탭핑하기 위한 회로(6, 7)는, 저장용기의 내부 벽(2)의 하부 단부에서 노출되는 제1 상류 단부(16) 및 하우징(10)의 벽에서 노출되는 하류 단부(예를 들어, 연료 전지와 같은, 사용부(27)에 유체 연료를 전달하는 파이프에 예를 들어 연결되도록 의도된 탭핑 연결부(46))를 구비하는 탭핑 파이프(6)를 포함할 수 있다. 탭핑 파이프(6)는, 직렬로 배열된, 적어도 하나의 밸브(13, 14, 15) 및 유체를 가열하기 위한 열 교환기(12)(증발기)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 탭핑 파이프(6)는 특히, 직렬로 배열된, 제1 밸브(13), 가열 열 교환기(12), 이어서 직렬의 2개의 다른 밸브(14, 15)를 포함할 수 있다. 이는, 연료 가스를 하류에 제공하기 위해서 증발되는 액체가 탭핑될 수 있게 한다.
유체를 저장용기로부터 탭핑하기 위한 회로(6, 7)는 바람직하게 저장용기(2, 3)의 상부 단부에서 노출되는 제2 상류 단부(17)를 포함한다. 이러한 제2 상류 단부(17)는 (예를 들어, 밸브(18)를 통해서) 가열 열 교환기(12) 상류의 탭핑 회로의 하류 단부에 연결될 수 있다.
저장용기(2, 3) 내의 압력을 조절하기 위한 회로는, 그의 일부에, 저장용기의 내부 벽(2)의 하부 단부에서 노출되는 상류 단부(19), 및 저장용기(2)의 벽의 별도의 지점에서, 특히 저장용기(2)의 상부 단부에서 노출되는 하류 단부(20)를 포함하는 가압 파이프(8)를 포함할 수 있다. 이러한 가압 파이프는, 직렬로 배열된, 적어도 하나의 밸브(21) 및 가열 열 교환기(22)를 포함할 수 있다. 이는, 저장용기 내의 압력을 높이기 위해서, 액체 연료가 인출, 가열(증발), 및 저장용기 내로 재도입될 수 있게 한다. 이러한 가압 교환기(22)는 탭핑 회로의 교환기(12)와 별도의 교환기일 수 있다. 변형예로서, 이러한 2개의 교환기(12, 22)가 함께 커플링될 수 있거나 공유될 수 있다.
장치(1)는 하나 이상의 센서(들) 그리고 특히: 저장용기 내의 압력을 측정하기 위한 (예를 들어, 내부 벽(2)의 내측에 연결되는 파이프(17) 내의 압력을 측정하기 위한) 센서(23), 하우징(10) 내의 유체의 압력을 측정하기 위한 센서(25), 압력을 측정하는 센서(24) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 센서의 전부 또는 일부가 하우징(10) 내에 배열될 수 있고, 압력이 측정되는 저장용기(2, 3)의 체적부에 연결된다. 이러한 센서들로부터의 신호가 전자 데이터 프로세싱 및 저장 구성요소(26)에 전송될 수 있다. 이러한 구성요소(26)는, 후술되는 바와 같이, 특히 이러한 신호에 따라 밸브(26)를 제어할 수 있다.
따라서, 전자 데이터 프로세싱 및 저장 구성요소(26)는 연료를 탭핑하고 사용체 구성요소(27)에 공급하도록, 및/또는 특히 연료가 탭핑되지 않을 때 또는 저장용기가 만충되었을 때, 저장용기 내의 압력을 제어(조절)하도록 구성(프로그래밍)될 수 있다.
예를 들어, 전자 저장 구성요소(26)는, 저장용기(2, 3) 내에서 만연하는 압력에 따라서, 저장용기(2)의 액체 부분(하부) 또는 가스 부분(상부) 내의 연료를 탭핑하도록 구성될 수 있다.
따라서, 저장용기(2) 내의 측정된 압력(24)이, 예를 들어 (저장용기의 유형 및 적용예에 따라) 3 내지 5 bar 범위의, 제1의 결정된 문턱값보다 높을 때, 밸브를 제어하여 (탭핑 회로의 제2 상류 단부(17)를 통해서, 밸브(18) 개방, 밸브(13) 폐쇄) 저장용기의 가스 상으로부터 가스 형태의 연료를 탭핑한다. 이는 저장용기(2) 내의 가스의 증발("비등")이 감소될 수 있게 한다.
그러나, 저장용기(2, 3) 내의 압력이 (제1의 전술한 문턱값과 동일할 수 있는) 제2의 결정된 문턱값보다 낮을 때, 연료는 저장용기의 가스 상으로부터 액체 형태로 탭핑된다(밸브(13) 개방, 밸브(18) 폐쇄).
필요한 경우에, 전자 저장 구성요소(26)는 저장용기를 또한 가압하도록 구성될 수 있다.
이러한 압력 증가는, 액체 연료를 회수하는 것(밸브(21) 개방), 이를 교환기(22)에서 가열하는 것, 그리고 이러한 가열된 유체를 (단부(20)를 통해서) 저장용기(2) 내로 재도입하는 것에 의해서 구현될 수 있다. 이러한 압력 증가는 연료 소비와 독립적이다. 이러한 프로세스는 유리하게 신속하고 탄력적이다.
대안적으로 또는 조합되어, 압력이 저장용기 내의 전기 가열을 통해서 증가될 수 있다. 이러한 전기 가열기는, 저장용기(2, 3)로부터 기원하는 수소(특히 증발 가스)가 공급되는 연료 전지를 통해서 선택적으로 재충전될 수 있는 배터리에 의해서 전력을 공급받을 수 있다.
도 2의 변형예에서 도시된 바와 같이, 압력은 또한, 우회로(32)를 통해서 증발 교환기(12)의 배출구에서 탭핑 회로로부터 연료를 인출하는 것에 의해서 증가될 수 있다. 이어서, 이러한 가열된 유체는, 저장용기(2)의 내용물에 열량을 부가하기 위해서, 저장용기(2) 내에 위치된(예를 들어, 액체 상 내에 침잠된) 교환기(28)에서 순환된다. 이어서, 이러한 유체는 교환기(12) 하류의 탭핑 회로의 유체와 혼합될 수 있다. 이러한 압력 증가는, 탭핑 회로를 통해서 유체를 탭핑할 때, 이용될 수 있다.
특히 도 2에 도시된 바와 같이, 장치는, 가스 상의 충진을 가능하게 하기 위해서, 상류 단부(하우징(10)에서 노출되는 연결부) 및 저장용기(2)의 상부 부분에서 노출되는 단부를 연결하는 파이프를 포함할 수 있다.
장치는 임의의 운반체: 모터 운반체, 보트, 항공기 내에 통합될 수 있다.
장치는 이하의 특징(전술한 특징과 독립적인 또는 그에 부가적인 대안적인 특징)을 포함할 수 있다. 오작동의 경우에 안전을 보장하기 위해서, 장치는 저장용기의 내용물을 신속하게 배액하기 위한 시스템을 포함할 수 있다. 도 3 및 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이, 이러한 신속 배액 시스템은, 예를 들어, 저장용기의 내용물이 가압 가스 유체와 함께 예를 들어 분출 라인으로 배액될 수 있게 하는, 개방 구성요소(36)(전단 디스크 또는 전기 및/또는 파이로테크닉 작동기(pyrotechnic actuator))에 연결된 가압 가스(불활성 가스, 예를 들어 헬륨)를 포함하는 밀봉된 컨테이너(33)를 포함할 수 있다. 이러한 가압 가스 컨테이너(33)는, 장치(1)에 수용되거나 또는 장치(1)를 포함하는 운반체에 수용될 수 있고, 방출 파이프(35)를 통해서 저장용기(2)의 내부 체적부에 연결될 수 있다. 별도의 방출 파이프(37)가 제공되어(적어도 하나의 밸브 또는 플랩(38)과 피팅되어) 내용물을 외부로 방출할 수 있다(상부 또는 하부 부분에서 저장용기의 내측부에 연결되고 방출 또는 회수 구역 내에서 노출되는 파이프).
이러한 방출 파이프는, 적절한 경우에, 액체 탭핑 파이프에 연결될 수 있다.
컨테이너(33) 또는 저장부가 대안적으로 수소를 포함할 수 있고, 이는, 배액이 아닌 다른 것을 위해서 필요한 경우에, 부가적인 연료 저장부를 형성할 수 있다.
저장용기의 외부 벽(3)의 전부 또는 일부가, 저장용기를 수용하는 운반체의 구조물의 일부를 형성할 수 있다. 예를 들어, 외부 벽(3)은, 운반체의 기계적 강도를 보장하기 위해서, 운반체의 벽에 및/또는 단일-단편 부분에 연결된다.
저장용기(2) 내의 증발 가스("비등" 가스)가, 예를 들어 탭핑 연결부(46)에 연결된 적절한 파이프를 통해서, 예를 들어, 충전소의 외부 버퍼 저장용기 내에서 회수될 수 있다.
예를 들어, 이러한 회수된 가스는 운반체의 적어도 하나의 연료 전지를 통해서 또는 별도의 개체를 통해서 배터리를 충전하기 위해서 이용될 수 있다. 회수된 가스가 또한 연소될 수 있다(촉매 버너 또는 불꽃).
전기 소모 없이(또는 감소된 전기 소모로) 저장용기를 가압하기 위해서, 몇 분 내에 필요 에너지를 부가하여 저장용기(2, 3) 내의 압력 및 온도를 증가시킬 수 있는 것이 유용할 수 있다. 이는, 저장 장치(1)를 포함하는 운반체에 연결된 충진 로리 또는 스테이션에 의해서 공급될 수 있다. 이러한 가압은 또한 장치(1) 또는 상기 장치를 운반하는 운반체에 통합된 밀봉된 가압 가스 저장부에 의해서 구현될 수 있다. 이러한 저장부는 하나 이상의 밸브(들)를 구비하는 방출 파이프를 통해서 저장용기(2, 3)에 연결될 수 있다.
유리하게, 저장용기(2, 3)는 운반체로부터 제거될 수 있고, 즉 교체될 수 있다(빈 저장용기(2, 3)가 완충 저장용기(2, 3)로 교체된다). 이는 동작을 지원하고, 특히 빈 저장용기 내로 연료를 전달하는 것에 의해서 충진하는 것과 관련된 제약을 줄인다. 이는, 저장용기(2, 3)와 그에 연결된 회로 사이의 신속 연결/분리 인터페이스를 통해서 얻어질 수 있다.
따라서, 단순하고 저렴한 구조이지만, 본 장치는 종래 기술에 비해서 복잡성, 부피, 질량 및 유지보수 제약이 감소될 수 있게 한다.

Claims (17)

  1. 유체 연료를 저장 및 공급하기 위한 장치(1)를 포함하는 운반체로서, 가스 상, 특히 수소와 평형을 이루는 액화된 연료 가스의 저장용기(2, 3), 상기 저장용기(2, 3)를 충진하기 위한 회로(4), 유체를 상기 저장용기로부터 탭핑하기 위한 적어도 하나의 회로(6, 7), 상기 저장용기(2, 3) 내의 압력을 조절하기 위한 적어도 하나의 회로(8, 9)를 포함하고, 상기 충진 회로(4), 상기 탭핑 회로(6, 7), 및 상기 압력 조절 회로(8, 9)는 상기 저장용기(2, 3)로부터 분리된 하우징(10) 내에 배열된 밸브의 세트(13, 14, 15, 18, 21, 34)를 포함하고, 상기 하우징(10)은 탈착 가능 기계적 커플링 시스템(11)을 통해서 상기 저장용기(2, 3)에 제거 가능하게 연결되고, 상기 탭핑 회로(6, 7), 상기 압력 조절 회로(8, 9), 및 상기 충진 회로(4)는, 상기 저장용기(2, 3)와 상기 하우징(10) 사이의 접합부에 위치되고 상기 저장용기(2, 3)에 대한 상기 하우징(10)의 탈착 중에 상기 저장용기(2, 3) 내에 그리고 상기 하우징(10) 내에 위치되는 회로(4, 6, 7, 8, 9)의 부분들 사이의 분리를 허용하도록 구성된, 탈착 가능 유체 연결부(12)의 세트를 포함하는, 운반체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저장용기(2, 3)에 연결된 위치에서, 상기 하우징(10)은 중성 대기, 즉 헬륨과 같은 불활성 가스를 주로 포함하는 대기로 충진된 폐쇄 체적부를 형성하는 것을 특징으로 하는 운반체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 저장용기(2, 3)에 연결된 위치에서, 상기 하우징(10)은, 예를 들어 10-9 mbar 내지 10-1 mbar 범위의 압력의 밀봉된, 폐쇄 진공 체적부를 형성하는 것을 특징으로 하는 운반체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(10) 내에 배열된 상기 밸브(13, 14, 15, 18, 21, 34)의 세트가 전부 또는 전무 유형의 밸브를 포함하거나 전부 또는 전무 유형의 밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 운반체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징(10) 내에 배열된 상기 밸브(13, 14, 15, 18, 21, 34)의 세트가 전기 제어 유형의 밸브를 포함하거나 전기 제어 유형의 밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 운반체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저장용기(2, 3)의 충진 회로는 상기 하우징(10)의 벽에서 노출되는 상류 단부 및 상기 저장용기(2)의 벽에서, 특히 상기 저장용기(2, 3)의 하부 단부에서 노출되는 하류 단부를 구비하는 액체 충진 파이프(4)를 포함하고, 상기 액체 충진 파이프(4)는 상기 하우징(10) 내에 위치된 적어도 하나의 밸브(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 운반체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저장용기로부터 유체를 탭핑하기 위한 회로(6, 7)는, 상기 저장용기(2)의 벽에서, 특히 상기 저장용기(2, 3)의 하부 단부에서 노출되는 제1 상류 단부(16), 및 상기 하우징(10)의 벽에서 노출되는 하류 단부를 구비하는 탭핑 파이프(6)를 포함하고, 상기 탭핑 파이프는, 직렬로 배열된, 적어도 하나의 밸브(13, 14, 15) 및 가열 열 교환기(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 운반체.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 저장용기로부터 유체를 탭핑하기 위한 회로(6, 7)는 상기 저장용기(2, 3)의 상부 단부에서 상기 저장용기(2)의 벽에서 노출되는 제2 상류 단부(17)를 포함하고, 상기 제2 상류 단부(17)는 적어도 하나의 밸브(18) 및 상기 가열 열 교환기(12)를 통해서 하류 단부에 연결되는 것을 특징으로 하는 운반체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저장용기(2, 3) 내의 압력을 조절하기 위한 회로는, 상기 저장용기(2)의 벽에서, 특히 상기 저장용기(2, 3)의 하부 단부에서 노출되는 상류 단부(19), 및 상기 저장용기(2)의 벽의 별도의 지점에서, 특히 상기 저장용기(2, 3)의 상부 단부에서 노출되는 하류 단부(20)를 포함하는 가압 파이프(8)를 포함하고, 상기 가압 파이프는, 직렬로 배열된, 적어도 하나의 밸브(21) 및 가열 열 교환기(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 운반체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저장용기(2, 3) 내의 압력을 조절하기 위한 회로는, 상기 저장용기(2, 3) 내에 저장된 연료와 열 교환하기 위해서 상기 저장용기(2, 3) 내에 수용된 가열 교환기(28)를 포함하고, 상기 교환기(28)에는, 파이프(9)를 통해서, 고온 유체, 특히 상기 저장용기로부터 탭핑되고 탭핑 후에 가열된 연료가 공급되는 것을 특징으로 하는 운반체.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저장용기(2, 3) 내의 압력을 측정하기 위한 센서(23), 상기 하우징(10) 내의 유체의 압력을 측정하기 위한 센서(25) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 적어도 하나의 센서는 상기 하우징(10) 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 운반체.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브의 세트(13, 14, 15, 18, 21, 34)에 연결된 전자 데이터 저장 및 프로세싱 구성요소(26)를 포함하고, 상기 전자 데이터 저장 및 프로세싱 구성요소(26)는 상기 밸브의 개방 또는 폐쇄를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 운반체.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    가압 가스, 특히 헬륨을 포함하는 밀봉된 컨테이너(33)를 포함하는 신속 배액 시스템, 상기 컨테이너(33)를 개방하기 위한 구성요소(36), 및 상기 컨테이너(33)를 상기 저장용기(2, 3)의 저장 체적부에 연결하는 방출 파이프(35)에 더하여 상기 저장용기(2, 3)의 외부로 유체를 방출하기 위한 적어도 하나의 밸브 또는 플랩을 구비하는 방출 파이프(37)를 포함하는 것을 특징으로 하는 운반체.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 운반체의 저장 및 공급 장치(1)로부터 연료를 소비체(27)에 제공하기 위한 방법으로서, 상기 저장용기(2, 3) 내의 압력이 제1의 결정된 문턱값보다 높을 때, 상기 연료는 상기 저장용기(2, 3)의 가스 상으로부터 가스 형태로 탭핑되고, 상기 저장용기(2, 3) 내의 압력이 제2의 결정된 문턱값보다 낮을 때, 상기 연료는 상기 저장용기(2, 3)의 가스 상으로부터 액체 형태로 탭핑되는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 저장용기(2, 3) 내의 압력은, 상기 저장용기(2)의 액체 상으로부터 액체 형태로 연료를 인출하는 것, 이러한 인출된 액체 연료를 가열하고, 이어서 이를 상기 저장용기(2, 3) 내로 재도입하는 것에 의해서 증가되는, 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 저장용기(2, 3) 내의 압력은 상기 저장용기(2, 3) 내에 위치된 가열기(28)를 통해서 증가되는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 가열기(28)는, 상기 저장용기로부터 탭핑되고 가열된 그리고 상기 저장용기(2, 3) 내의 연료와 열 교환하도록 설정된 연료가 공급되는 열 교환기인, 방법.
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