KR20220060142A - Heat exchanger for hydrogen charging station - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a heat exchange apparatus for a hydrogen charging station, capable of cooling hydrogen in a hydrogen storage tank of a hydrogen charging station to supply the hydrogen to a hydrogen fuel tank of a vehicle. The heat exchange apparatus for a hydrogen charging station includes: a heat exchanger having a hydrogen flow path in which hydrogen flows, and a refrigerant flow path in which a refrigerant is circulated; and a hydrogen pipe installed to be connected with the hydrogen flow path such that the hydrogen flowing from the hydrogen storage tank to the hydrogen fuel tank can exchange heat with the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the heat exchanger. The hydrogen pipe includes: a hydrogen guide inner-pipe guiding the hydrogen to flow from the hydrogen storage tank to the hydrogen fuel tank; a hydrogen leak prevention outer-pipe inserted onto the outer part of the hydrogen guide inner-pipe to be installed; and a hydrogen supply control valve connected to the hydrogen guide inner-pipe to be installed, and enabling the hydrogen guide inner-pipe to be opened and closed. The heat exchange apparatus also includes a hydrogen safety control part installed to be connected with the hydrogen leak prevention outer-pipe and the hydrogen supply control valve, and sensing whether the hydrogen exists in the hydrogen leak prevention outer-pipe, and then, controlling an opening/closing operation of the hydrogen supply control valve.

Description

수소충전소용 열교환장치{Heat exchanger for hydrogen charging station}Heat exchanger for hydrogen charging station

본 발명은, 수소충전소에서 수소 연료 차량으로 공급시 수소를 냉각시키는 수소충전소용 열교환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat exchange device for a hydrogen refueling station that cools hydrogen when supplied from a hydrogen refueling station to a hydrogen fuel vehicle.

일반적으로, 수소 연료 차량은 차량에 수소를 저장하는 수소 연료탱크가 설치되고, 수소 연료탱크에 충전된 수소를 연료전지 등에 공급하여 구동력을 발생시킨다.In general, a hydrogen fuel vehicle is provided with a hydrogen fuel tank for storing hydrogen in the vehicle, and supplies hydrogen charged in the hydrogen fuel tank to a fuel cell or the like to generate driving force.

이러한, 수소 연료 차량에 대한 수소 충전은, 수소 탱크를 탑재한 트레일러로 100bar의 고압 수소를 운송하고, 수소 충전소 내 압축기로 수소를400 bar로 압축하여 임시 저장한 후, 임시 저장된 수소를 700bar 또는 그 이상의 압력으로 더 압축하여 수소 연료 차량에 주입한다.In such a hydrogen fueling vehicle, high-pressure hydrogen of 100 bar is transported by a trailer equipped with a hydrogen tank, the hydrogen is compressed to 400 bar with a compressor in the hydrogen charging station, and temporarily stored, and then temporarily stored hydrogen is stored at 700 bar or higher. It is further compressed to a higher pressure and injected into a hydrogen fuel vehicle.

이때, 수소 충전소의 수소 저장탱크에 저장된 고압 압축 수소를 수소 연료 차량에 탑재된 수소 연료탱크에 충전할 때, 수소가 발열함으로써, 수소 기체의 온도가 상승하게 된다. 따라서, 수소 연료탱크로 수소를 충전할 때에는, 수소 탱크 내 단열압축에 의한 발열과 수소 연료탱크보다 압력이 높은 수소 충전소의 수소 저장탱크로부터 공급된 수소가 수소 연료탱크 내에서 팽창함에 의한 발열이 동시에 일어나므로, 수소 충전소의 수소 저장탱크로부터 수소 연료 차량의 수소 연료탱크로 수소를 충전지 수소를 냉각시켜 공급할 수 있도록 압축기와 디스펜서 사이에 열교환기를 설치한다.At this time, when the high-pressure compressed hydrogen stored in the hydrogen storage tank of the hydrogen charging station is charged into the hydrogen fuel tank mounted on the hydrogen fuel vehicle, the hydrogen generates heat, thereby increasing the temperature of the hydrogen gas. Therefore, when charging hydrogen into a hydrogen fuel tank, heat generated by adiabatic compression in the hydrogen tank and heat generated by the expansion of hydrogen supplied from a hydrogen storage tank of a hydrogen filling station with a higher pressure than that of the hydrogen fuel tank are generated simultaneously in the hydrogen fuel tank. Therefore, a heat exchanger is installed between the compressor and the dispenser so that hydrogen can be supplied by cooling the rechargeable hydrogen from the hydrogen storage tank of the hydrogen charging station to the hydrogen fuel tank of the hydrogen fuel vehicle.

이같은, 수소충전소용 열교환기는, 수소가 이동하는 수소 배관을 통과되게 배치한 상태에서 냉매를 냉매유로로 순환되게 하면서 수소 연료탱크에 충전되는 수소를 냉각상태로 공급되게 한다.Such a heat exchanger for a hydrogen charging station allows the hydrogen charged in the hydrogen fuel tank to be supplied in a cooled state while allowing the refrigerant to be circulated to the refrigerant passage in a state in which the hydrogen is disposed to pass through the hydrogen pipe in which the hydrogen moves.

그러나, 종래의 열교환기에 연결되는 수소 배관은 열교환기를 통과할 경우, 수소의 열교환에 따른 내부 압력 및 표면 온도의 변화를 통해 크랙과 같은 미세 손상이 발생할 위험이 있고, 이렇게 수소 배관의 미세 손상이 발생될 경우 수소의 누설로 인한 폭발 등의 사고 위험성이 있는 문제점이 있다. 이같이, 종래의 수소충전소용 열교환기의 경우에는, 수소 배관의 크랙이 발생하더라도 누설여부를 확인하기 어려움과 더불어 수소 공급을 선제적으로 차단하는데 한계가 있다.However, when the hydrogen pipe connected to the conventional heat exchanger passes through the heat exchanger, there is a risk of micro-damage such as cracks occurring through changes in internal pressure and surface temperature according to the heat exchange of hydrogen, and thus micro-damage of the hydrogen pipe occurs. If so, there is a problem that there is a risk of accidents such as explosion due to leakage of hydrogen. As such, in the case of the conventional heat exchanger for a hydrogen refueling station, even if a crack occurs in the hydrogen pipe, it is difficult to check whether there is a leak, and there is a limit in preemptively blocking the hydrogen supply.

이러한, 수소충전소용 열교환기에 관한 관련기술은, 대한민국 공개특허 제10-2019-0135696호(2019.12.09)에 제시된다.The related technology for such a heat exchanger for a hydrogen charging station is presented in Korean Patent Laid-Open No. 10-2019-0135696 (2019.12.09).

본 발명은, 수소 충전소의 열교환기에 연결되는 수소 배관의 수소 누설여부를 확인함과 더불어 수소 배관의 누설시에도 폭발 등의 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있게 하는 수소충전소용 열교환장치를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a heat exchange device for a hydrogen refueling station that can prevent accidents such as explosion even when the hydrogen pipe leaks, as well as checking whether a hydrogen pipe connected to a heat exchanger of the hydrogen filling station leaks. There is this.

본 발명은, 수소충전소의 수소 저장탱크 내 수소를 차량의 수소 연료탱크로 냉각시켜 공급되게 하는 수소충전소용 열교환장치에 있어서, 상기 수소가 유동되는 수소 유로와, 냉매가 순환 유동되는 냉매유로가 형성된 열교환기, 상기 수소 저장탱크에서 수소 연료탱크로 이동하는 수소가 열교환기의 냉매유로를 유동하는 냉매와 열교환이 이루어지도록 수소 유로에 연결 설치하는 수소 배관을 포함하며, 상기 수소 배관은 상기 수소 저장탱크에서 수소 연료탱크로 수소를 유동되게 가이드하는 수소 가이드 내관과, 수소 가이드 내관의 외측에 삽입 설치하는 수소 누설방지 외관 및, 수소 가이드 내관에 연결 설치하며 수소 가이드 내관을 개폐되게 하는 수소 공급제어 밸브를 포함하고, 상기 수소 누설방지 외관과 수소 공급제어 밸브에 연결되게 설치하며, 수소 누설방지 외관 내 수소 유무를 감지한 후, 수소 공급제어 밸브의 개폐동작을 제어하는 수소 안전 제어부를 구비하는 수소충전소용 열교환장치를 제공한다.The present invention relates to a heat exchange device for a hydrogen charging station that cools and supplies hydrogen in a hydrogen storage tank of a hydrogen charging station to a hydrogen fuel tank of a vehicle, in which a hydrogen flow path through which the hydrogen flows and a refrigerant flow path through which a refrigerant circulates are formed. a heat exchanger and a hydrogen pipe connected to the hydrogen flow path so that hydrogen moving from the hydrogen storage tank to the hydrogen fuel tank exchanges heat with a refrigerant flowing in the refrigerant flow path of the heat exchanger, wherein the hydrogen pipe is the hydrogen storage tank A hydrogen guide inner tube for guiding hydrogen to flow from the to the hydrogen fuel tank, a hydrogen leakage prevention exterior inserted and installed on the outside of the hydrogen guide inner tube, and a hydrogen supply control valve that connects and installs the hydrogen guide inner tube to open and close the hydrogen guide inner tube Including, installed to be connected to the hydrogen leakage prevention exterior and the hydrogen supply control valve, and after detecting the presence of hydrogen in the hydrogen leakage prevention exterior, for a hydrogen charging station having a hydrogen safety control unit to control the opening and closing operation of the hydrogen supply control valve A heat exchanger is provided.

또한, 상기 수소 안전 제어부는, 수소 누설방지 외관 내 수소가 있다고 감지된 경우, 수소 공급제어 밸브가 수소 가이드 내관을 통한 수소의 유동을 차단되게 밀폐상태를 유지되게 하고, 수소 누설방지 외관 내 수소를 감지하지 못할 경우, 수소 공급제어 밸브가 수소 가이드 내관을 통한 수소의 유동이 이루어지도록 개방상태를 유지되게 할 수 있다.In addition, the hydrogen safety control unit, when it is sensed that there is hydrogen in the hydrogen leakage preventing exterior, the hydrogen supply control valve maintains a sealed state to block the flow of hydrogen through the hydrogen guide inner tube, and hydrogen in the hydrogen leakage preventing exterior If not detected, the hydrogen supply control valve may be maintained in an open state so that hydrogen flows through the inner tube of the hydrogen guide.

또한, 상기 수소 안전 제어부는, 상기 수소 누설방지 외관의 내측에 배치되도록 수소 누설방지 외관에 연결 설치하며, 수소 누설방지 외관 내 수소 여부를 감지하는 수소감지센서, 상기 수소감지센서 및 수소 공급제어 밸브와 연결되게 설치되어, 수소감지센서에서 수소를 감지할 경우, 수소 공급제어 밸브가 수소 가이드 내관을 밀폐되게 수소 공급제어 밸브의 작동을 제어하는 밸브 제어기를 포함할 수 있다.In addition, the hydrogen safety control unit is connected to the hydrogen leakage preventing exterior so as to be disposed inside the hydrogen leakage preventing exterior, and a hydrogen detection sensor, the hydrogen detection sensor, and a hydrogen supply control valve for detecting whether or not there is hydrogen in the hydrogen leakage prevention exterior It is installed in connection with, when the hydrogen detection sensor detects hydrogen, the hydrogen supply control valve may include a valve controller for controlling the operation of the hydrogen supply control valve to seal the hydrogen guide inner tube.

또한, 상기 수소감지센서는, 온도센서와 압력센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the hydrogen detection sensor may include at least one of a temperature sensor and a pressure sensor.

본 발명에 따른 수소충전소용 열교환장치는, 열교환기에 연결된 상태로 수소의 유동을 가이드하는 수소 배관이 수소 가이드 내관과 수소 누설방지 외관의 이중관 구조를 가짐과 더불어 수소 가이드 내관을 개폐하는 수소 공급제어 밸브를 포함하며, 수소 안전 제어부는 수소 누설방지 외관 내 수소가 감지될 경우 수소 공급제어 밸브를 통해 수소 가이드 내관이 폐쇄되게 하면서 수소 가이드 내관을 통한 수소의 유동을 차단되게 하는 바, 수소 가이드 내관의 손상에 따른 수소 누설방지 외관 내측으로의 수소 누설이 발생하더라도 폭발 등의 사고가 발생하는 것을 안정적으로 차단할 수 있게 한다.In the heat exchanger for a hydrogen charging station according to the present invention, the hydrogen pipe for guiding the flow of hydrogen while connected to the heat exchanger has a double pipe structure of a hydrogen guide inner tube and a hydrogen leakage preventing exterior, and a hydrogen supply control valve for opening and closing the hydrogen guide inner tube Including, the hydrogen safety control unit blocks the flow of hydrogen through the hydrogen guide inner tube while closing the hydrogen guide inner tube through the hydrogen supply control valve when hydrogen is detected in the hydrogen leakage prevention exterior, damage to the hydrogen guide inner tube Even if hydrogen leakage occurs inside the exterior exterior, it is possible to reliably prevent accidents such as explosions.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소충전소용 열교환장치의 개략 구성단면도이다.1 is a schematic structural cross-sectional view of a heat exchanger for a hydrogen filling station according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소충전소용 열교환장치의 개략 구성단면도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예의 수소충전소용 열교환장치(100)는, 열교환기(110), 수소 배관(120)을 구비한 상태로 수소충전소의 수소 저장탱크(10) 내 수소를 냉각시킨 후, 디스펜서(도면미도시)를 통해 차량의 수소 연료탱크(20)로 공급되게 한다.1 is a schematic structural cross-sectional view of a heat exchanger for a hydrogen filling station according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1 , the heat exchanger 100 for a hydrogen refueling station according to an embodiment is provided with a heat exchanger 110 and a hydrogen pipe 120 after cooling the hydrogen in the hydrogen storage tank 10 of the hydrogen refueling station. , to be supplied to the vehicle's hydrogen fuel tank 20 through a dispenser (not shown).

상기 열교환기(110)는 수소 저장탱크(10)에서 배출된 수소를 냉각되게 하는 부분이다. 이러한, 열교환기(110)는 수소 저장탱크(10)로부터 배출된 후, 수소 배관(120)을 통해 유입되는 수소가 유동되는 수소 유로(111)와, 수소와의 열교환을 통해 냉각되게 하는 냉매가 유동되는 냉매 유로(112)가 형성된다. 여기서, 열교환기(110)는 인쇄회로기판형 열교환기를 사용할 수 있다. 이때, 열교환기(110)에는 냉매를 순환 공급되게 하는 냉매 라인(도면미도시)과, 냉매 라인에 연결되어 냉매를 압축하는 압축기(도면미도시) 및 냉매를 응축하는 응축기(도면미도시)를 구비할 수 있다.The heat exchanger 110 is a part that cools the hydrogen discharged from the hydrogen storage tank 10 . After being discharged from the hydrogen storage tank 10, the heat exchanger 110 has a hydrogen flow path 111 through which hydrogen introduced through the hydrogen pipe 120 flows, and a refrigerant that is cooled through heat exchange with hydrogen. A refrigerant flow path 112 to flow is formed. Here, the heat exchanger 110 may use a printed circuit board type heat exchanger. At this time, the heat exchanger 110 includes a refrigerant line (not shown) for circulating and supplying the refrigerant, a compressor (not shown) connected to the refrigerant line to compress the refrigerant, and a condenser (not shown) for condensing the refrigerant. can be provided

상기 수소 배관(120)은 수소 저장탱크(10)에서 배출된 수소가 열교환기(110)를 통과한 후, 차량의 수소 연료탱크(20)로 유동되게 가이드하는 배관이다. 즉, 수소 배관(120)은 수소 저장탱크(10)에서 수소 연료탱크(20)로 이동하는 수소가 열교환기(110)의 냉매 유로(112)를 유동하는 냉매와 열교환이 이루어지도록 수소 유로(111)에 연결되게 설치한다. 이러한, 수소 배관(120)은 수소 가이드 내관(121), 수소 누설방지 외관(122), 수소 공급제어 밸브(123)를 포함한다.The hydrogen pipe 120 is a pipe that guides the hydrogen discharged from the hydrogen storage tank 10 to flow into the hydrogen fuel tank 20 of the vehicle after passing through the heat exchanger 110 . That is, the hydrogen pipe 120 is connected to the hydrogen passage 111 so that the hydrogen moving from the hydrogen storage tank 10 to the hydrogen fuel tank 20 exchanges heat with the refrigerant flowing in the refrigerant passage 112 of the heat exchanger 110 . ) to be installed. The hydrogen pipe 120 includes a hydrogen guide inner tube 121 , a hydrogen leakage preventing outer tube 122 , and a hydrogen supply control valve 123 .

상기 수소 가이드 내관(121)은 수소 저장탱크(10)에서 수소 연료탱크(20)로 수소를 유동되게 가이드하는 관 부재이다. 즉, 수소 가이드 내관(121)은 열교환기(110)의 수소 유로(111) 입구와 출구에 각각 연결되게 설치하고, 수소 가이드 내관(121)의 단부는 각각 수소 저장탱크(10)와 디스펜서에 연결되게 배치한다.The hydrogen guide inner tube 121 is a tube member for guiding hydrogen to flow from the hydrogen storage tank 10 to the hydrogen fuel tank 20 . That is, the hydrogen guide inner tube 121 is installed to be connected to the inlet and the outlet of the hydrogen flow path 111 of the heat exchanger 110, respectively, and the ends of the hydrogen guide inner tube 121 are connected to the hydrogen storage tank 10 and the dispenser, respectively. place it so

상기 수소 누설방지 외관(122)은 수소 가이드 내관(121)의 외측에 삽입 설치하는 관 부재이다. 이때, 수소 누설방지 외관(122)의 내경이 수소 가이드 내관(121)의 외경보다 크게 형성되게 하여, 수소 누설방지 외관(122)은 수소 가이드 내관(121)의 외측에 삽입 설치시, 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121)의 외주면 사이에 공간이 마련될 수 있게 한다. 여기서, 수소 누설방지 외관(122)의 길이방향 양단 가장자리 부분은 밀폐상태로 수소 가이드 내관(121)의 외측에 결합한다.The hydrogen leakage preventing outer tube 122 is a tube member inserted and installed on the outside of the hydrogen guide inner tube 121 . At this time, the inner diameter of the hydrogen leakage preventing outer tube 122 is formed to be larger than the outer diameter of the hydrogen guide inner tube 121, so that the hydrogen leakage preventing outer tube 122 is inserted into the outer side of the hydrogen guide inner tube 121 to prevent hydrogen leakage A space may be provided between the inner peripheral surface of the outer tube 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121 . Here, both ends of the longitudinal direction of the hydrogen leakage preventing exterior 122 are coupled to the outside of the hydrogen guide inner tube 121 in a sealed state.

상기 수소 공급제어 밸브(123)는 수소 가이드 내관(121)을 통해 수소의 유동 가능여부를 제어하는 밸브이다. 즉, 수소 공급제어 밸브(123)는 수소 가이드 내관(121)의 일측에 연결되게 설치하여, 수소 가이드 내관(121)의 일측 부분에 대한 개폐가 이루어지게 한다. 따라서, 수소 공급제어 밸브(123)의 개방 동작시 수소 가이드 내관(121)을 통한 수소의 유동이 가능하게 되고, 수소 공급제어 밸브(123)의 폐쇄 동작시 수소 가이드 내관(121)을 통한 수소의 유동이 불가능한 상태가 되게 한다. 이러한, 수소 공급제어 밸브(123)는 이후 설명될 수소 안전 제어부(130)와 연결되어, 수소 안전 제어부(130)를 통해 개폐동작이 이루어지게 된다.The hydrogen supply control valve 123 is a valve that controls whether hydrogen can flow through the hydrogen guide inner tube 121 . That is, the hydrogen supply control valve 123 is installed to be connected to one side of the inner hydrogen guide tube 121 to open and close one side of the inner hydrogen guide tube 121 . Accordingly, when the hydrogen supply control valve 123 is opened, the flow of hydrogen through the inner hydrogen guide tube 121 is possible, and when the hydrogen supply control valve 123 is closed, the hydrogen flow through the inner tube 121 of the hydrogen guide is possible. make it impossible to move. The hydrogen supply control valve 123 is connected to a hydrogen safety control unit 130 to be described later, and an opening/closing operation is performed through the hydrogen safety control unit 130 .

상기 수소 안전 제어부(130)는 수소 누설방지 외관(122) 내측의 수소 유무를 감지한 후, 수소 공급제어 밸브(123)의 개폐동작을 제어하는 부분이다. 즉, 수소 안전 제어부(130)는 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간에 수소 유무 감지에 따라 수소 공급제어 밸브(123)를 통한 수소 가이드 내관(121)의 개폐동작을 제어되게 한다. 따라서, 수소 안전 제어부(130)는 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간에 수소가 감지될 경우 수소 가이드 내관(121)을 폐쇄상태로 수소도의 유동을 차단하도록 수소 공급제어 밸브(123)의 동작이 이루어지게 하고, 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간에 수소가 감지되지 않을 경우 수소 가이드 내관(121)을 개방상태로 수소의 유동을 이루어지도록 수소 공급제어 밸브(123)의 동작이 이루어지게 한다. 이러한, 수소 안전 제어부(130)는 수소감지센서(131), 밸브 제어기(132)를 포함한다.The hydrogen safety control unit 130 is a part for controlling the opening and closing operation of the hydrogen supply control valve 123 after detecting the presence or absence of hydrogen inside the hydrogen leakage preventing exterior 122 . That is, the hydrogen safety control unit 130 controls the hydrogen guide inner tube 121 through the hydrogen supply control valve 123 according to the detection of the presence or absence of hydrogen in the space between the inner peripheral surface of the hydrogen leakage preventing exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121 . The opening and closing operation is controlled. Therefore, the hydrogen safety control unit 130 closes the hydrogen guide inner tube 121 and blocks the flow of hydrogen when hydrogen is detected in the space between the inner peripheral surface of the hydrogen leakage preventing exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121 . The operation of the hydrogen supply control valve 123 is made so that the hydrogen guide inner tube 121 is opened when hydrogen is not detected in the space between the inner circumferential surface of the hydrogen leakage preventing outer tube 122 and the hydrogen guide inner tube 121 outer circumferential surface. The operation of the hydrogen supply control valve 123 is made to achieve the flow of hydrogen. The hydrogen safety control unit 130 includes a hydrogen detection sensor 131 and a valve controller 132 .

상기 수소감지센서(131)는 수소 누설방지 외관(122) 내측의 수소 여부를 감지하는 센서이다. 즉, 수소감지센서(131)는 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간에 수소의 유무를 감지한 후, 수소의 감지유무 신호를 밸브 제어기(132)로 전달되게 한다. 이러한, 수소감지센서(131)는 수소 누설방지 외관(122)의 내측, 보다 상세하게는 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간에 배치되도록 수소 누설방지 외관(122)에 연결되게 설치한다. 그리고, 수소감지센서(131)는 밸브 제어기(132)와도 전선과 같은 유선수단 또는 블루투스나 적외선 또는 와이파이와 같은 무선수단을 통해 연결될 수 있다. 여기서, 수소감지센서(131)는 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간의 압력변화를 감지하는 압력센서나, 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간의 온도변화를 감지하는 온도센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이같이, 수소감지센서(131)는 수소 가이드 내관(121)을 통해 유동하는 수소가 수소 가이드 내관(121)의 손상 발생에 의해 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간으로 누설되면서 유입될 경우, 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간의 압력변화나 온도변화를 감지한 후, 밸브 제어기(132)로 감지신호를 전달되게 한다. 또한, 수소감지센서(131)에는 수소의 감지시 소리나 발광과 같은 알림신호를 출력되게 하는 알림수단(도면미도시)을 연결 구비할 수도 있다.The hydrogen detection sensor 131 is a sensor for detecting whether hydrogen is present inside the hydrogen leakage preventing exterior 122 . That is, the hydrogen detection sensor 131 detects the presence or absence of hydrogen in the space between the inner peripheral surface of the hydrogen leakage preventing exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121 , and then transmits a hydrogen detection presence signal to the valve controller 132 . make it The hydrogen detection sensor 131 is disposed in the space between the inner peripheral surface of the hydrogen leakage prevention exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121 inside the hydrogen leakage preventing exterior 122, and the hydrogen leakage preventing exterior ( 122) to be installed. In addition, the hydrogen detection sensor 131 may be connected to the valve controller 132 through a wired means such as a wire or a wireless means such as Bluetooth, infrared or Wi-Fi. Here, the hydrogen detection sensor 131 is a pressure sensor for detecting a pressure change in the space between the inner peripheral surface of the hydrogen leakage preventing exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121, or the inner peripheral surface of the hydrogen leakage preventing exterior 122 and the hydrogen guide The inner tube 121 may include at least one of a temperature sensor for detecting a temperature change in the space between the outer peripheral surface. As such, the hydrogen detection sensor 131 is formed between the inner peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121 and the inner peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121 when the hydrogen flowing through the hydrogen guide inner tube 121 is damaged due to damage to the hydrogen guide inner tube 121 . When it leaks into space, after detecting a pressure change or temperature change in the space between the inner peripheral surface of the hydrogen leakage preventing exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121, a detection signal is transmitted to the valve controller 132 . In addition, the hydrogen detection sensor 131 may be provided with a notification means (not shown) for outputting a notification signal such as sound or light emission upon detection of hydrogen.

상기 밸브 제어기(132)는 수소감지센서(131)에서 수소를 감지할 경우, 수소 공급제어 밸브(123)가 수소 가이드 내관(121)을 밀폐되게 수소 공급제어 밸브(123)의 작동을 제어하는 수단이다. 즉, 밸브 제어기(132)는 수소 가이드 내관(121)을 통해 유동하는 수소가 수소 가이드 내관(121)의 손상 발생에 의해 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간으로 누설되면서 유입되어 이를 수소감지센서(131)에서 감지하여 신호를 전달할 경우, 수소 공급제어 밸브(123)가 수소 가이드 내관(121)을 통해 수소의 유동을 차단하도록 수소 공급제어 밸브(123)의 작동을 제어한다. 이러한, 밸브 제어기(132)는 수소감지센서(131) 및 수소 공급제어 밸브(123)와 전선과 같은 유선수단 또는 블루투스나 적외선 또는 와이파이와 같은 무선수단을 통해 연결될 수 있다.The valve controller 132 is a means for controlling the operation of the hydrogen supply control valve 123 so that when the hydrogen detection sensor 131 detects hydrogen, the hydrogen supply control valve 123 closes the hydrogen guide inner tube 121 am. That is, the valve controller 132 controls the space between the inner circumferential surface of the hydrogen guide inner tube 121 and the inner circumferential surface of the hydrogen guide inner tube 121 to prevent hydrogen leakage due to damage to the hydrogen guide inner tube 121 in the valve controller 132 . When the hydrogen supply control valve 123 blocks the flow of hydrogen through the hydrogen guide inner tube 121 when the hydrogen detection sensor 131 detects it and transmits a signal, the hydrogen supply control valve 123 control the operation. The valve controller 132 may be connected to the hydrogen detection sensor 131 and the hydrogen supply control valve 123 through wired means such as wires or wireless means such as Bluetooth, infrared rays, or Wi-Fi.

또한, 일 실시예에 따른 수소충전소용 열교환장치(100)에는, 수소 안전 제어부(130)에서 수소 누설방지 외관(122) 내 수소를 감지할 경우, 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간으로 불활성기체를 공급하는 안전기체공급수단(140)을 연결 구비할 수 있다. 이러한, 안전기체공급수단(140)은 수소 누설방지 외관(122)에 연결되게 설치하며, 불활성기체 저장탱크(141)와, 불활성기체 공급펌프(142)를 포함한다. 여기서, 불활성기체 저장탱크(141)는 불활성기체를 저장하는 탱크로서, 기체공급라인(141a)을 통해 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간과 연결되게 설치한다. 그리고, 불활성기체 공급펌프(142)는 불활성기체 저장탱크(141)의 출구 부분에 연결 설치되어, 수소 안전 제어부(130)의 수소감지센서(131)에서 수소를 감지할 경우, 불활성기체 저장탱크(141)에 저장된 불활성기체를 수소 누설방지 외관(122)의 내주면과 수소 가이드 내관(121) 외주면 사이 공간으로 공급되게 하면서 폭발 가능성을 원천적으로 차단할 수 있게 한다.In addition, in the heat exchanger 100 for a hydrogen charging station according to an embodiment, when the hydrogen safety control unit 130 detects hydrogen in the hydrogen leakage preventing exterior 122, the inner peripheral surface of the hydrogen leakage preventing exterior 122 and the hydrogen guide A safety gas supply means 140 for supplying an inert gas to the space between the outer peripheral surfaces of the inner tube 121 may be connected and provided. The safety gas supply means 140 is installed to be connected to the hydrogen leakage preventing exterior 122 , and includes an inert gas storage tank 141 and an inert gas supply pump 142 . Here, the inert gas storage tank 141 is a tank for storing the inert gas, and is installed to be connected to the space between the inner peripheral surface of the hydrogen leakage prevention exterior 122 and the outer peripheral surface of the hydrogen guide inner tube 121 through the gas supply line 141a. . And, the inert gas supply pump 142 is connected to the outlet portion of the inert gas storage tank 141, and when the hydrogen detection sensor 131 of the hydrogen safety control unit 130 detects hydrogen, the inert gas storage tank ( 141) is supplied to the space between the inner circumferential surface of the hydrogen leakage preventing outer tube 122 and the hydrogen guide inner tube 121 outer circumferential surface, and the possibility of explosion can be fundamentally blocked.

이와 같이, 일 실시예에 따른 수소충전소용 열교환장치(100)는, 열교환기(110)에 연결된 상태로 수소의 유동을 가이드하는 수소 배관(120)이 수소 가이드 내관(121)과 수소 누설방지 외관(122)의 이중관 구조를 가짐과 더불어 수소 가이드 내관(121)을 개폐하는 수소 공급제어 밸브(123)를 포함하고, 수소 안전 제어부(130)는 수소 누설방지 외관(122) 내 수소가 감지될 경우 수소 공급제어 밸브(123)를 통해 수소 가이드 내관(121)이 폐쇄되게 하면서 수소 가이드 내관(121)을 통한 수소의 유동을 차단되게 하는 바, 수소 가이드 내관(121)의 손상에 따른 수소 누설방지 외관(122) 내측으로의 수소 누설이 발생하더라도 폭발 등의 사고가 발생하는 것을 안정적으로 차단할 수 있게 한다.As such, in the heat exchanger 100 for a hydrogen charging station according to an embodiment, the hydrogen pipe 120 for guiding the flow of hydrogen in a state connected to the heat exchanger 110 includes the hydrogen guide inner tube 121 and the hydrogen leakage preventing exterior In addition to having a double pipe structure of 122, a hydrogen supply control valve 123 for opening and closing the hydrogen guide inner tube 121 is included, and the hydrogen safety control unit 130 is configured to prevent hydrogen leakage when hydrogen in the outer exterior 122 is detected. The hydrogen guide inner tube 121 is closed through the hydrogen supply control valve 123 and the flow of hydrogen through the hydrogen guide inner tube 121 is blocked, preventing hydrogen leakage due to damage to the hydrogen guide inner tube 121 (122) It is possible to reliably block the occurrence of accidents such as explosions even if hydrogen leakage occurs inside.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is merely exemplary, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

100: 열교환장치 110: 열교환기
111: 수소 유로 112: 냉매 유로
120: 수소 배관 121: 수소 가이드 내관
122: 수소 누설방지 외관 123: 수소 공급제어 밸브
130: 수소 안전 제어부 131: 수소감지센서
132: 밸브 제어기 140: 안전기체공급수단
141: 불활성기체 저장탱크 142: 불활성기체 공급펌프100: heat exchanger 110: heat exchanger
111: hydrogen flow path 112: refrigerant flow path
120: hydrogen pipe 121: hydrogen guide inner pipe
122: hydrogen leakage prevention appearance 123: hydrogen supply control valve
130: hydrogen safety control unit 131: hydrogen detection sensor
132: valve controller 140: safety gas supply means
141: inert gas storage tank 142: inert gas supply pump

Claims (4)

수소충전소의 수소 저장탱크 내 수소를 차량의 수소 연료탱크로 냉각시켜 공급되게 하는 수소충전소용 열교환장치에 있어서,
상기 수소가 유동되는 수소 유로와, 냉매가 순환 유동되는 냉매유로가 형성된 열교환기와;
상기 수소 저장탱크에서 수소 연료탱크로 이동하는 수소가 열교환기의 냉매유로를 유동하는 냉매와 열교환이 이루어지도록 수소 유로에 연결 설치하는 수소 배관;을 포함하며,
상기 수소 배관은 상기 수소 저장탱크에서 수소 연료탱크로 수소를 유동되게 가이드하는 수소 가이드 내관과, 수소 가이드 내관의 외측에 삽입 설치하는 수소 누설방지 외관 및, 수소 가이드 내관에 연결 설치하며 수소 가이드 내관을 개폐되게 하는 수소 공급제어 밸브를 포함하고,
상기 수소 누설방지 외관과 수소 공급제어 밸브에 연결되게 설치하며, 수소 누설방지 외관 내 수소 유무를 감지한 후, 수소 공급제어 밸브의 개폐동작을 제어하는 수소 안전 제어부를 구비하는 수소충전소용 열교환장치.In the heat exchange device for a hydrogen charging station, the hydrogen in the hydrogen storage tank of the hydrogen charging station is cooled and supplied to the hydrogen fuel tank of the vehicle,
a heat exchanger having a hydrogen passage through which the hydrogen flows and a refrigerant passage through which a refrigerant circulates;
and a hydrogen pipe connected and installed in the hydrogen passage so that the hydrogen moving from the hydrogen storage tank to the hydrogen fuel tank exchanges heat with the refrigerant flowing in the refrigerant passage of the heat exchanger.
The hydrogen pipe includes a hydrogen guide inner tube for guiding hydrogen to flow from the hydrogen storage tank to the hydrogen fuel tank, a hydrogen leakage prevention outer tube inserted and installed on the outside of the hydrogen guide inner tube, and a hydrogen guide inner tube connected to the hydrogen guide inner tube Includes a hydrogen supply control valve to open and close,
A heat exchanger for a hydrogen charging station having a hydrogen safety control unit installed to be connected to the hydrogen leakage prevention exterior and the hydrogen supply control valve, and after detecting the presence or absence of hydrogen in the hydrogen leakage prevention exterior, to control the opening and closing operation of the hydrogen supply control valve. 청구항 1에 있어서,
상기 수소 안전 제어부는, 수소 누설방지 외관 내 수소가 있다고 감지된 경우, 수소 공급제어 밸브가 수소 가이드 내관을 통한 수소의 유동을 차단되게 밀폐상태를 유지되게 하고, 수소 누설방지 외관 내 수소를 감지하지 못할 경우, 수소 공급제어 밸브가 수소 가이드 내관을 통한 수소의 유동이 이루어지도록 개방상태를 유지되게 하는 수소충전소용 열교환장치.The method according to claim 1,
The hydrogen safety control unit, when it is detected that there is hydrogen in the hydrogen leakage preventing exterior, the hydrogen supply control valve maintains a sealed state to block the flow of hydrogen through the hydrogen guide inner tube, and does not detect hydrogen in the hydrogen leakage preventing exterior If not, the hydrogen supply control valve maintains an open state so that the flow of hydrogen through the inner tube of the hydrogen guide is made. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 수소 안전 제어부는,
상기 수소 누설방지 외관의 내측에 배치되도록 수소 누설방지 외관에 연결 설치하며, 수소 누설방지 외관 내 수소 여부를 감지하는 수소감지센서와,
상기 수소감지센서 및 수소 공급제어 밸브와 연결되게 설치되어, 수소감지센서에서 수소를 감지할 경우, 수소 공급제어 밸브가 수소 가이드 내관을 밀폐되게 수소 공급제어 밸브의 작동을 제어하는 밸브 제어기를 포함하는 수소충전소용 열교환장치.The method according to claim 1 or 2,
The hydrogen safety control unit,
A hydrogen detection sensor connected to the hydrogen leakage preventing exterior so as to be disposed on the inside of the hydrogen leakage preventing exterior and detecting the presence of hydrogen in the hydrogen leakage preventing exterior;
It is installed to be connected to the hydrogen detection sensor and the hydrogen supply control valve, and when the hydrogen detection sensor detects hydrogen, the hydrogen supply control valve includes a valve controller that controls the operation of the hydrogen supply control valve so that the inner tube of the hydrogen guide is sealed. Heat exchanger for hydrogen refueling station. 청구항 3에 있어서,
상기 수소감지센서는, 온도센서와 압력센서 중 적어도 하나를 포함하는 수소충전소용 열교환장치.

4. The method according to claim 3,
The hydrogen detection sensor is a heat exchange device for a hydrogen filling station including at least one of a temperature sensor and a pressure sensor.
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