KR20220073054A - 수소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템 및 그 제공방법 - Google Patents

수소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템 및 그 제공방법 Download PDF

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Abstract

수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템 및 그 제공방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템은, 수소 냉각을 위한 브라인이 저장되는 브라인 탱크, 상기 브라인 탱크로부터 디스펜서를 통해 수소충전포트 측과 연결되어, 냉각된 브라인이 상기 브라인 탱크로부터 상기 디스펜서로 순환하며 상기 수소충전포트를 통해 출력되는 수소를 냉각시킬 수 있도록 형성되는 제1순환라인, 상기 제1순환라인에 구비되며, 상기 브라인 탱크로부터 상기 디스펜서로의 브라인 순환을 제어할 수 있는 브라인 펌프, 및 미리 정해진 기준에 의해 상기 브라인 펌프의 동작을 제어하여, 상기 제1순환라인에서 상기 브라인의 순환 여부를 제어할 수 있는 제어부를 포함한다.

Description

수소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템 및 그 제공방법{Hydrogen charging station system to prevent condensation in the hydrogen charging port and providing method thereof}
본 발명은 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템 및 그 제공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수소 차량 등에 수소를 충전하는 수소충전소에서, 수소의 냉각을 위해 충전 과정 내내 브라인(액상 냉각 열매체, 예컨대 부동액 등)이 냉각된 상태로 순환하면서 충전 중 수소충전포트에 결로현상이 발생하여, 충전 완료 후 수소충전포트의 분리가 어려워지는 문제점을 해결하기 위한 기술적 사상에 관한 것이다.
화석 연료 사용에 따른 에너지 문제들에 대한 심각성이 대두되면서, 대체 연료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
그 중 수소를 연료로 하는 기술적 사상이 친환경적이면서 높은 효율을 가져 대체 연료로 각광받고 있으며, 휘발유나 경유 등이 아닌 수소를 연료로 하는 차량 등이 급속히 보급되고 있다.
이러한 수소는 액화된 상태에서 보급되고 저장되고 있는데, 액화된 상태의 수소는 극저온 상태로 저장되고 열이 전달되는 경우 급격히 기화하여, 충전 과정에서 수소의 기화에 따른 손실이 우려될 수 있다.
이에 따라 일반적인 수소충전소에서는 수소를 냉각시키기 위한 냉각 시스템이 운용되고 있다. 이러한 종래의 수소충전소에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.
도 1은 종래의 수소충전소의 냉각 시스템을 개략적으로 나타내며, 도 2는 종래의 수소충전소에서 수소충전포트에 발생한 결로현상을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 종래의 수소충전소에서는 단순히 칠러 등과 같은 냉각기를 항시 작동하여 냉각된 브라인(액상 냉각 열매체, 예컨대 부동액 등)을 순환시키면서 디스펜서의 냉각 상태를 유지하여 수소를 냉각시키고 있다. 그런데 이러한 냉각을 수소충전과정 내내 유지함으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 수소충전포트에 결로현상이 발생하게 되고, 이에 따라 충전 완료 후에도 수소충전포트가 차량으로부터 쉽게 분리되지 않아 큰 불편함을 초래하는 문제가 있었다.
따라서 소정의 기준에 따라 상기 브라인의 순환 여부, 또는 순환 경로를 제어함으로써 수소충전포트에 결로현상이 발생하는 것을 방지하거나 억제할 수 있도록 하는 기술적 사상이 요구된다.
특허문헌 1. 한국공개특허(공개번호 10-2020-0104440, "수소충전소용 수분제거장치")
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 미리 정해진 기준 예컨대, 수소충전포트측(수소가 출력되는 수소 출구)에서 측정되는 온도 또는 수소충전시간에 따라 상기 브라인의 순환 여부, 또는 순환 경로를 제어할 수 있는 기술적 사상을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템은, 수소 냉각을 위한 브라인이 저장되는 브라인 탱크, 상기 브라인 탱크로부터 디스펜서를 통해 수소충전포트 측과 연결되어, 냉각된 브라인이 상기 브라인 탱크로부터 상기 디스펜서로 순환하며 상기 수소충전포트를 통해 출력되는 수소를 냉각시킬 수 있도록 형성되는 제1순환라인, 상기 제1순환라인에 구비되며, 상기 브라인 탱크로부터 상기 디스펜서로의 브라인 순환을 제어할 수 있는 브라인 펌프, 및 미리 정해진 기준에 의해 상기 브라인 펌프의 동작을 제어하여, 상기 제1순환라인에서 상기 브라인의 순환 여부를 제어할 수 있는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 수소충전포트측 온도를 측정하고, 측정결과 미리 정해진 기준온도 이하인 경우, 상기 브라인 펌프의 동작을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 수소충전시간이 정해진 기준시간에 도달하는 경우, 상기 브라인 펌프의 동작을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 기준시간은, 상기 수소충전시간이 총 충전 예상시간 대비 80%에 도달하는 시간인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템은, 수소 냉각을 위한 브라인이 저장되는 브라인 탱크, 상기 브라인 탱크로부터 디스펜서를 통해 수소충전포트 측과 연결되어, 냉각된 브라인이 상기 브라인 탱크로부터 상기 디스펜서로 순환하며 상기 수소충전포트를 통해 출력되는 수소를 냉각시킬 수 있도록 형성되는 제1순환라인, 상기 제1순환라인에서 상기 브라인 탱크 앞단에 형성되어, 상기 브라인이 상기 브라인 탱크를 거치지 않고 상기 제1순환라인을 순환할 수 있도록 연결되는 연결라인, 상기 연결라인의 개폐를 결정하는 밸브, 및 미리 정해진 기준에 의해 상기 밸브의 동작을 제어하여, 상기 제1순환라인에서 상기 브라인의 순환 경로를 결정할 수 있는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템은, 상기 연결라인이 개방되는 경우, 상기 브라인이 브라인 탱크를 거치지 않고 상기 연결라인을 통해 상기 디스펜서로 순환될 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 밸브는, 상기 제1순환라인에서 상기 브라인 탱크측, 상기 디스펜서측 및 상기 연결라인과 각각 연결되는 3way 밸브이며, 상기 3way 밸브의 동작 여부에 따라 상기 브라인이 상기 브라인 탱크를 거쳐 순환되거나, 또는 상기 브라인이 상기 브라인 탱크를 거치지 않고 상기 연결라인을 따라 순환될 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 밸브는, 상기 연결라인 상에서 상기 연결라인을 개폐할 수 있는 개폐 밸브이며, 상기 개폐 밸브가 개방되는 경우, 상기 브라인이 상기 브라인 탱크를 거치지 않고 상기 연결라인을 따라 순환될 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템은, 상기 브라인 탱크로부터 수냉식 증발기를 통해 적어도 하나의 냉각기 측과 연결되는 제2순환라인을 더 포함하며, 상기 제2순환라인은, 상기 적어도 하나의 냉각기에 의해 냉각된 상기 수냉식 증발기를 통해 냉각되는 브라인이 상기 브라인 탱크로 순환하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 제공방법은, 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 제1순환라인-상기 제1순환라인은 브라인 탱크로부터 디스펜서를 통해 수소충전포트 측과 연결되어, 냉각된 브라인이 상기 브라인 탱크로부터 상기 디스펜서로 순환하며 상기 수소충전포트를 통해 출력되는 수소를 냉각시킬 수 있도록 형성-에서 상기 수소충전포트측을 감지하는 단계, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 감지결과 미리 정해진 기준을 충족하는지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 판단결과에 기초하여 상기 제1순환라인에서 브라인의 순환 여부를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 감지결과 미리 정해진 기준을 충족하는지 여부를 판단하는 단계는, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 상기 수소충전포트측 온도를 측정하는 단계, 또는 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 상기 수소충전포트를 통한 수소충전시간을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 판단결과에 기초하여 상기 제1순환라인에서 브라인의 순환 여부를 제어하는 단계는, 상기 수소충전포트측 온도 측정결과 미리 정해진 기준온도 이하인 경우, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 상기 제1순환라인에서 브라인의 순환을 정지하도록 제어하는 단계, 또는 상기 수소충전시간이 정해진 기준시간에 도달하는 경우, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 상기 제1순환라인에서 브라인의 순환을 정지하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 판단결과에 기초하여 상기 제1순환라인에서 브라인의 순환 여부를 제어하는 단계는, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 상기 제1순환라인에 구비되는 브라인 펌프-상기 브라인 펌프는 상기 브라인 탱크로부터 상기 디스펜서로의 브라인 순환을 제어-의 동작을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 제공방법은, 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 제1순환라인-상기 제1순환라인은 브라인 탱크로부터 디스펜서를 통해 수소충전포트 측과 연결되어, 냉각된 브라인이 상기 브라인 탱크로부터 상기 디스펜서로 순환하며 상기 수소충전포트를 통해 출력되는 수소를 냉각시킬 수 있도록 형성-에서 상기 수소충전포트측을 감지하는 단계, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 감지결과 미리 정해진 기준을 충족하는지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 판단결과에 기초하여 상기 제1순환라인에서 브라인의 순환 경로를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 판단결과에 기초하여 상기 제1순환라인에서 브라인의 순환 경로를 결정하는 단계는, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이, 상기 브라인이 상기 브라인 탱크를 거치지 않고 연결라인-상기 연결라인은 상기 제1순환라인에서 상기 브라인 탱크 앞단에 형성되어, 상기 브라인이 상기 브라인 탱크를 거치지 않고 상기 제1순환라인을 순환할 수 있도록 연결됨-을 따라 상기 디스펜서로 순환될 수 있도록 상기 브라인의 순환 경로를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
데이터 처리장치에 설치되며 상술한 방법을 수행하기 위해 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 미리 정해진 기준 예컨대, 수소충전포트측(수소가 출력되는 수소 출구)에서 측정되는 온도 또는 수소충전시간에 따라 상기 브라인의 순환 여부, 또는 순환 경로를 제어함으로써, 수소충전포트에 결로현상이 발생하는 것을 방지하거나 억제할 수 있어 충전이 완료된 후 수소충전포트의 분리가 원활하기 가능한 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 수소충전소의 냉각 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 종래의 수소충전소에서 수소충전포트에 발생한 결로현상을 나타낸다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 수소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 제공방법의 개략적인 흐름을 나타낸다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에 있어서, "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.
또한, 본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '전송'하는 경우에는 상기 구성요소는 상기 다른 구성요소로 직접 상기 데이터를 전송할 수도 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 상기 데이터를 상기 다른 구성요소로 전송할 수도 있는 것을 의미한다. 반대로 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '직접 전송'하는 경우에는 상기 구성요소에서 다른 구성요소를 통하지 않고 상기 다른 구성요소로 상기 데이터가 전송되는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 중심으로 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.
이하 본 명세서에서 수소충전소에서 수소충전을 위해 수소를 냉각시키는 방식은 냉각된 브라인(액상 냉각 열매체, 예컨대 부동액 등)을 순환시키면서 디스펜서(120)를 냉각하고, 이에 따라 냉각된 디스펜서(120)가 수소와 열교환되며 수소가 수소충전포트(130)를 통해 차량 등에 충전되는 간접 냉각 방식일 수 있다.
전술한 바와 같이 종래에는 단순히 칠러 등과 같은 냉각기(150)를 항시 작동하여 디스펜서(120)를 냉각시키고 이를 충전과정 내내 유지함으로써, 수소충전포트(130)에 결로현상이 발생하게 되고, 이에 따라 충전 완료 후에도 수소충전포트(130)가 차량으로부터 쉽게 분리되지 않아 큰 불편함을 초래하는 문제가 있었다.
하지만 본 발명의 기술적 사상에 의하면, 상기 제어부(140)가 소정의 기준에 따라 상기 브라인의 순환 여부를 제어할 수 있도록 함으로써 수소충전포트(130)의 결로현상을 방지하거나 최소화하여 종래의 불편함을 해소할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 따른 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템(100, 이하, 결로방지 시스템이라 함)은 수소충전소에서 수소 냉각을 위한 브라인이 저장되는 브라인 탱크(110), 상기 브라인 탱크(110)로부터 디스펜서(120)를 통해 수소충전포트(130)측과 연결되어, 냉각된 브라인이 상기 브라인 탱크(110)로부터 상기 디스펜서(120)로 순환하며 상기 수소충전포트(130)를 통해 출력되는 수소를 냉각시킬 수 있도록 형성되는 제1순환라인(10), 상기 제1순환라인(10)에 구비되어, 상기 브라인 탱크(110)로부터 상기 디스펜서(120)로 브라인을 순환시키는 브라인 펌프(11), 및/또는 미리 정해진 기준에 의해 상기 브라인 펌프(11)의 동작을 제어하여 상기 제1순환라인(10)에서 상기 브라인의 순환 여부를 제어할 수 있는 제어부(140)를 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 제1순환라인(10)을 중심으로 설명하지만, 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템(100)에는 상기 브라인 탱크(110)에 저장되는 브라인의 냉각을 위한 제2순환라인(20)이 구비되어 있을 수 있다. 상기 제1순환라인(10)과 상기 제2순환라인(20)은 상기 브라인 탱크(110)를 중심으로 구분될 수 있다.
상기 제2순환라인(20)은 상기 브라인 탱크(110)로부터 수냉식 증발기(160)를 거쳐 냉각기(150)측으로 연결되는 라인을 의미할 수 있으며, 상기 제2순환라인(20)에서 상기 냉각기(150)를 통해 상기 수냉식 증발기(160)가 냉각되고, 냉각된 수냉식증발기(160)에 의해 상기 제2순환라인(20)을 순환하는 브라인이 냉각되어 상기 브라인 탱크(110)에 저장될 수 있다. 그리고, 이처럼 상기 제2순환라인(20)에서 냉각되어 저장된 브라인이 상기 제1순환라인(10)을 순환하면서 상기 디스펜서(120)를 냉각시키고, 이를 통해 수소가 냉각될 수 있다.
상기 제2순환라인(20)에는 상기 제2순환라인(20)을 따라 브라인을 순환시키기 위한 제2브라인 펌프(21)가 구비되어 있을 수 있으며, 상기 제어부(140)는 필요에 따라 상기 브라인 펌프(11)는 물론 상기 제2브라인 펌프(21)의 동작을 함께 제어할 수도 있다.
본 실시 예에서, 상기 제어부(140)가 상기 브라인 펌프(11)를 제어하는 방식은 다양하게 구현될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제어부(140)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 수소충전포트(130)측(즉, 수소가 출력되는 수소 출구측)의 온도를 측정하고, 측정된 온도에 따라 상기 브라인 펌프(11)의 동작을 제어할 수 있다.
이러한 경우, 상기 제어부(140)는 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 포함하고 있을 수 있다. 그리고 측정된 온도가 미리 정해진 기준 온도 이하인 경우, 상기 브라인 펌프(11)의 동작을 정지하도록 제어하여, 브라인의 순환을 멈춤으로써 상기 수소충전포트(130)가 더 이상 냉각되는 것을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이 브라인은 상기 냉각기(150)를 통해 대략 -50℃로 냉각된 수냉식증발기(160)를 통해 냉각되어, 상기 브라인 탱크(110) 내에서 대략 -45℃의 온도로 저장될 수 있다. 그리고 이처럼 냉각된 브라인이 제1순환라인(10)을 따라 순환하면서 상기 디스펜서(120)를 대략 -40℃가 되도록 냉각하고 있다. 이때 상기 제어부(140)에 의해 상기 브라인 펌프(11)의 동작이 정지되면서 브라인의 순환이 멈추게 되면 상기 디스펜서(120)의 냉각이 유지되지 않고 온도가 차츰 올라가게 되며, 이에 따라 상기 수소충전포트(130)에 결로현상 발생을 억제할 수 있다.
구현 예에 따라, 상기 제어부(140)는 측정되는 온도가 기준 온도에 도달하여 상기 브라인 펌프(11)의 동작을 멈추도록 제어한 후, 소정의 시간이 지나거나 또는 측정되는 온도가 일정 온도 이상이 되는 경우, 상기 브라인 펌프(11)가 다시 동작하도록 제어할 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 상기 제어부(140)는 도 4에 도시된 바와 같이 수소의 충전이 시작되고 소정의 기준 시간이 지나게 되면 상기 브라인 펌프(11)의 동작을 정지하도록 제어할 수도 있다.
상기 수소충전포트(130)에 결로현상이 발생하여 곤란한 경우는 전술한 바와 같이 수소충전이 모두 완료된 후 결로현상으로 인해 상기 수소충전포트(130)가 용이하게 분리되지 않는다는 것이다.
따라서 상기 제어부(140)는 수소의 충전이 시작되고, 충전이 완료되기 전 소정의 시간동안 상기 디스펜서(120)의 냉각을 멈추고 온도를 높여, 수소충전 완료 시점에서 상기 수소충전포트(130)에 결로현상이 발생하지 않도록 할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부(140)는 수소충전이 시작되고, 수소충전시간이 총 충전 예상시간 대비 약 80%에 도달하는 경우 상기 브라인 펌프(11)의 동작을 정지하도록 제어할 수 있다. 만약 수소충전 시작부터 완료까지 총 5분 정도의 시간이 예상되는 경우, 상기 제어부(140)는 수소충전이 시작되고 약 4분 정도가 지나는 시점에서 상기 브라인 펌프(11)의 동작을 멈추도록 제어할 수 있다.
결국 본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 제어부(140)가 수소충전포트(130)측의 온도 또는 수소충전시간에 따라 상기 디스펜서(120) 냉각을 위한 상기 제1순환라인(10)에서의 브라인 순환 여부를 제어함으로써 상기 수소충전포트(130)의 결로현상을 방지 또는 억제할 수 있다.
한편 본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 상기 제어부(140)가 상기 브라인 펌프(11)의 동작을 제어하여 브라인의 순환 자체를 멈추는 방식 외에도, 상기 브라인의 순환 경로를 다르게 함으로써 상기 수소충전포트(130)의 결로현상 발생을 방지할 수도 있다. 이러한 예가 도 5 내지 도 6에 도시된다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 결로방지 시스템(100)은 수소충전소에서 수소 냉각을 위한 브라인이 저장되는 브라인 탱크(110), 상기 브라인 탱크(110)로부터 디스펜서(120)를 통해 수소충전포트(130)측과 연결되어, 냉각된 브라인이 상기 브라인 탱크(110)로부터 상기 디스펜서(120)로 순환하며 상기 수소충전포트(130)를 통해 출력되는 수소를 냉각시킬 수 있도록 형성되는 제1순환라인(10), 상기 제1순환라인(10)에서 상기 브라인 탱크(110)의 앞단에 형성되어, 상기 브라인이 상기 브라인 탱크(110)를 통하지 않고 순환될 수 있도록 형성되는 연결라인(L), 및 상기 연결라인(L)의 개폐를 결정하는 밸브, 및/또는 미리 정해진 기준에 의해 상기 밸브의 동작을 제어하여, 상기 제1순환라인(10)에서 상기 브라인의 순환 경로를 결정하는 제어부(140)를 포함할 수 있다.
전술한 도 3 및 도 4의 실시 예에서는 상기 수소충전포트(130)의 결로현상을 방지하기 위해 상기 제1순환라인(10)에서 브라인의 순환 자체를 정지하는 방식이라면, 도 5 및 도 6에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에서는 상기 제2순환라인(20)에서 지속적으로 냉각되는 브라인이 저장되는 브라인 탱크(110)를 통하지 않도록 하여, 상기 제1순환라인(10)에서 더 이상 냉각되지 않는 브라인이 순환되도록 하는 방식일 수 있다.
이러한 경우, 상기 제어부(140)는 도 3에서 설명한 바와 같이 상기 수소충전포트(130)측의 온도를 측정하고, 측정된 온도가 미리 정해진 기준온도에 도달하는 경우 상기 밸브의 동작을 제어할 수 있다.
구현 예에 따라서는, 상기 제어부(140)가 도 4에서 설명한 바와 같이 충전시간 경과에 따라 상기 밸브의 동작을 제어할 수도 있다.
어떠한 경우든, 상기 제어부(140)는 상기 밸브의 동작을 제어하여 브라인의 순환 경로를 바꿀 수 있으며, 이에 따라 상기 제1순환라인(10)에 상기 브라인 탱크(110) 내의 냉각된 브라인이 순환되던가, 또는 상기 브라인 탱크(110)를 거치지 않아 더 이상 냉각되지 않는 브라인이 순환될 수 있다.
결국 본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 상기 제어부(140)가 상기 밸브의 동작을 제어함으로써, 상기 밸브의 종류에 따라 상기 밸브를 통해 브라인이 순환되는 경로가 바뀌거나, 상기 브라인이 순환될 경로가 개폐될 수 있다.
이를 위해 상기 연결라인(L)이 도면에 도시된 바와 같이 상기 브라인 탱크(110)의 앞단에 형성될 수 있으며, 상기 연결라인(L)이 개방되는 경우 상기 제1순환라인(10)에서의 브라인은 브라인 탱크(110)를 통하지 않고 상기 디스펜서(120)로 순환될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 상기 밸브가 3way 밸브(12)로 구현되는 경우, 상기 3way 밸브(12)는 상기 제1순환라인(10)에서 상기 브라인 탱크(110)측 라인, 상기 디스펜서(120)측 라인, 및 상기 연결라인(L)과 각각 연결되어 있을 수 있다.
그리고 상기 제어부(140)에 의해 상기 3way 밸브(12)가 동작하면서 브라인의 순환이 상기 브라인 탱크(110)를 통해 순환될 것인지, 또는 상기 브라인 탱크(110)를 통하지 않고 상기 연결라인(L)을 따라 순환될 것인지 여부가 결정될 수 있다.
이처럼 상기 밸브가 3way 밸브(12)로 구현되는 경우에는, 상기 3way 밸브(12)의 동작에 따라 상기 브라인 탱크(110)측 라인 또는 연결라인(L) 중 어느 하나가 개방되면 나머지 하나가 완전 폐쇄될 수 있다. 이는 브라인 탱크(110)에 있는 냉각된 브라인이 상기 제1순환라인(10)에 섞여 순환될 여지를 원천적으로 차단할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
또는, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 밸브가 개폐 밸브(13)로 구현될 수도 있다.
이러한 경우, 상기 개폐 밸브(13)는 도면에 도시된 바와 같이 상기 연결라인(L) 상에 구비되어 상기 연결라인(L)을 개폐할 수 있도록 구현될 수 있다.
즉, 상기 연결라인(L)이 전술한 바와 같이 상기 브라인 탱크(110)의 앞 단에 형성되어 있으므로, 상기 디스펜서(120)를 지난 브라인이 상기 브라인 탱크(110)에 도달하기 전에 상기 연결라인(L)을 지나게 되어 상기 브라인 탱크(110)를 통하지 않는 바이패스 순환이 가능할 수 있다.
어떠한 경우든, 상기 연결라인(L)이 개방되어 브라인이 상기 브라인 탱크(110)를 거치지 않고 상기 제1순환라인(10)을 순환하게 되면 상기 수소충전포트(130)에 결로현상이 발생할 정도로 냉각을 방지할 수 있게 될 수 있다. 이는 상기 제1순환라인(10)에서 브라인의 순환 자체를 정지하는 도 3 및 도 4와 달리, 상기 제1순환라인(10)에서 브라인이 계속 순환하면서도 필요 이상의 냉각이 되지 않도록 하여 결과적으로 수소충전포트(130)의 결로현상을 방지할 수 있는 동일한 효과를 가질 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 수소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 제공방법의 개략적인 흐름을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 결로방지 시스템(100)은 제1순환라인(10)에서 상기 수소충전포트(130)측을 감지(s100)할 수 있다. 이때, 상기 결로방지 시스템(100)은 상기 수소충전포트(130)측의 온도(즉, 수소 출구의 온도)를 감지할 수도 있고, 또는 숭기 수소충전포트(130)를 통해 수소가 충전되는 수소충전시간을 감지할 수도 있다.
그리고 상기 결로방지 시스템(100)은 상기 s100단계에서의 감지 결과가 미리 정해진 기준을 충족하는지 여부를 판단(s110)할 수 있다. 예를 들어, 상기 결로방지 시스템(100)은 상기 수소충전포트(130)측에서 측정된 온도가 미리 정해진 기준온도에 도달하는지, 또는 수소충전시간이 총 예상시간 대비 특정 비율(예컨대, 80%)에 도달하는지 여부를 판단할 수 있다.
이러한 판단결과 미리 정해진 기준이 충족되는 경우(예컨대, 측정된 온도가 기준온도 이하인 경우, 또는 수소충전시간이 총 예상시간 대비 80%에 도달하는 경우), 상기 제1순환라인(10)에 구비된 브라인 펌프(11)를 제어(s120)하거나, 또는 상기 제1순환라인(10)에 구비된 밸브를 제어(s130)할 수 있다. 그 결과, 상기 결로방지 시스템(100)은 상기 제1순환라인(10)에서 냉각된 브라인의 순환 자체를 정지하거나, 또는 상기 제1순환라인(10)에서 브라인의 순환 경로를 달리 하여 브라인이 브라인 탱크(110)를 거치지 않도록 하여 디스펜서(120)의 냉각을 멈출 수 있다.
어떠한 경우든 냉각된 브라인의 순환이 제1순환라인(10)에서 멈추게 되어, 제1순환라인(10)에서 디스펜서(120)가 더 이상 냉각되지 않고 온도가 상승하게 되면서 상기 수소충전포트(130)의 결로현상 발생을 방지하거나 억제할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 제공방법은 컴퓨터가 읽을 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 따른 제어 프로그램 및 대상 프로그램도 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 저장될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
기록 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magnetro-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로써 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (16)

  1. 수소 냉각을 위한 브라인이 저장되는 브라인 탱크;
    상기 브라인 탱크로부터 디스펜서를 통해 수소충전포트 측과 연결되어, 냉각된 브라인이 상기 브라인 탱크로부터 상기 디스펜서로 순환하며 상기 수소충전포트를 통해 출력되는 수소를 냉각시킬 수 있도록 형성되는 제1순환라인;
    상기 제1순환라인에 구비되며, 상기 브라인 탱크로부터 상기 디스펜서로의 브라인 순환을 제어할 수 있는 브라인 펌프; 및
    미리 정해진 기준에 의해 상기 브라인 펌프의 동작을 제어하여, 상기 제1순환라인에서 상기 브라인의 순환 여부를 제어할 수 있는 제어부를 포함하는 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 수소충전포트측 온도를 측정하고,
    측정결과 미리 정해진 기준온도 이하인 경우, 상기 브라인 펌프의 동작을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    수소충전시간이 정해진 기준시간에 도달하는 경우, 상기 브라인 펌프의 동작을 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기준시간은,
    상기 수소충전시간이 총 충전 예상시간 대비 80%에 도달하는 시간인 것을 특징으로 하는 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템.
  5. 수소 냉각을 위한 브라인이 저장되는 브라인 탱크;
    상기 브라인 탱크로부터 디스펜서를 통해 수소충전포트 측과 연결되어, 냉각된 브라인이 상기 브라인 탱크로부터 상기 디스펜서로 순환하며 상기 수소충전포트를 통해 출력되는 수소를 냉각시킬 수 있도록 형성되는 제1순환라인;
    상기 제1순환라인에서 상기 브라인 탱크 앞단에 형성되어, 상기 브라인이 상기 브라인 탱크를 거치지 않고 상기 제1순환라인을 순환할 수 있도록 연결되는 연결라인;
    상기 연결라인의 개폐를 결정하는 밸브; 및
    미리 정해진 기준에 의해 상기 밸브의 동작을 제어하여, 상기 제1순환라인에서 상기 브라인의 순환 경로를 결정할 수 있는 제어부를 포함하는 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템은,
    상기 연결라인이 개방되는 경우, 상기 브라인이 브라인 탱크를 거치지 않고 상기 연결라인을 통해 상기 디스펜서로 순환될 수 있는 것을 특징으로 하는 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 밸브는,
    상기 제1순환라인에서 상기 브라인 탱크측, 상기 디스펜서측 및 상기 연결라인과 각각 연결되는 3way 밸브이며,
    상기 3way 밸브의 동작 여부에 따라 상기 브라인이 상기 브라인 탱크를 거쳐 순환되거나, 또는 상기 브라인이 상기 브라인 탱크를 거치지 않고 상기 연결라인을 따라 순환될 수 있는 것을 특징으로 하는 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 상기 밸브는,
    상기 연결라인 상에서 상기 연결라인을 개폐할 수 있는 개폐 밸브이며,
    상기 개폐 밸브가 개방되는 경우, 상기 브라인이 상기 브라인 탱크를 거치지 않고 상기 연결라인을 따라 순환될 수 있는 것을 특징으로 하는 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템.
  9. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템은,
    상기 브라인 탱크로부터 수냉식 증발기를 통해 적어도 하나의 냉각기 측과 연결되는 제2순환라인을 더 포함하며,
    상기 제2순환라인은,
    상기 적어도 하나의 냉각기에 의해 냉각된 상기 수냉식 증발기를 통해 냉각되는 브라인이 상기 브라인 탱크로 순환하는 것을 특징으로 하는 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템.
  10. 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 제1순환라인-상기 제1순환라인은 브라인 탱크로부터 디스펜서를 통해 수소충전포트 측과 연결되어, 냉각된 브라인이 상기 브라인 탱크로부터 상기 디스펜서로 순환하며 상기 수소충전포트를 통해 출력되는 수소를 냉각시킬 수 있도록 형성-에서 상기 수소충전포트측을 감지하는 단계;
    상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 감지결과 미리 정해진 기준을 충족하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 판단결과에 기초하여 상기 제1순환라인에서 브라인의 순환 여부를 제어하는 단계를 포함하는 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 제공방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 감지결과 미리 정해진 기준을 충족하는지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 상기 수소충전포트측 온도를 측정하는 단계; 또는
    상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 상기 수소충전포트를 통한 수소충전시간을 측정하는 단계를 포함하는 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 제공방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 판단결과에 기초하여 상기 제1순환라인에서 브라인의 순환 여부를 제어하는 단계는,
    상기 수소충전포트측 온도 측정결과 미리 정해진 기준온도 이하인 경우, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 상기 제1순환라인에서 브라인의 순환을 정지하도록 제어하는 단계; 또는
    상기 수소충전시간이 정해진 기준시간에 도달하는 경우, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 상기 제1순환라인에서 브라인의 순환을 정지하도록 제어하는 단계를 포함하는 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 제공방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 판단결과에 기초하여 상기 제1순환라인에서 브라인의 순환 여부를 제어하는 단계는,
    상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 상기 제1순환라인에 구비되는 브라인 펌프-상기 브라인 펌프는 상기 브라인 탱크로부터 상기 디스펜서로의 브라인 순환을 제어-의 동작을 제어하는 단계를 포함하는 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 제공방법.
  14. 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 제1순환라인-상기 제1순환라인은 브라인 탱크로부터 디스펜서를 통해 수소충전포트 측과 연결되어, 냉각된 브라인이 상기 브라인 탱크로부터 상기 디스펜서로 순환하며 상기 수소충전포트를 통해 출력되는 수소를 냉각시킬 수 있도록 형성-에서 상기 수소충전포트측을 감지하는 단계;
    상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 감지결과 미리 정해진 기준을 충족하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 판단결과에 기초하여 상기 제1순환라인에서 브라인의 순환 경로를 결정하는 단계를 포함하는 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 제공방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이 판단결과에 기초하여 상기 제1순환라인에서 브라인의 순환 경로를 결정하는 단계는,
    상기 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 시스템이, 상기 브라인이 상기 브라인 탱크를 거치지 않고 연결라인-상기 연결라인은 상기 제1순환라인에서 상기 브라인 탱크 앞단에 형성되어, 상기 브라인이 상기 브라인 탱크를 거치지 않고 상기 제1순환라인을 순환할 수 있도록 연결됨-을 따라 상기 디스펜서로 순환될 수 있도록 상기 브라인의 순환 경로를 결정하는 단계를 포함하는 수소 소충전포트의 결로방지를 위한 수소충전소 제공방법.
  16. 데이터 처리장치에 설치되며 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 제공방법을 수행하기 위해 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.

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