KR100927349B1

KR100927349B1 - Ｌｎｇ 연료용기의 과충전방지방법

Info

Publication number: KR100927349B1
Application number: KR1020080132424A
Authority: KR
Inventors: 김봉규; 김용철; 채정민; 김철만; 홍성호
Original assignee: 한국가스공사연구개발원
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2028-12-23

Abstract

LNG 연료용기의 과충전방지방법에 관한 것이다. 구체적으로는, 본체(110) 내에 레벨게이지 센서(130)를 비스듬하게 설치하고, 상기 레벨게이지 센서(130)의 내부에는 LNG 레벨에 따라 승하강하는 플로우트(134)를 설치하며, 상기 레벨게이지 센서(130)의 상단부에는 상기 플로우트(134)가 접촉함에 따라 신호를 발생하는 단자(136)을 설치하여, 상기 레벨게이지 센서(130) 및 단자(136)의 신호에 따라 솔레노이드 밸브를 온-오프하여 LNG 연료용기의 과충전을 방지하는 방법으로서, 전원 및 회로 이상여부를 자가 진단하여 연료 충전을 계속할 것인지를 판단하는 제1단계(S1)와, 일정시간동안 상기 레벨게이지 센서(130)에 의해 감지되는 레벨변화의 유무에 따라 연료 충전을 계속할 것인지를 판단하는 제2단계(S2)와, 상기 제2단계 후에 상기 레벨게이지 센서(130)의 상한 레벨 신호에 따라 충전을 계속할 것인지를 판단하여 연료의 과충전을 방지하는 제3단계(S3)와, 상기 제3단계 후에 상기 플로우트(134)가 상기 단자(136)에 접촉함에 따라 충전을 계속할 것인지를 판단하여 연료의 과충전을 방지하는 제4단계(S4)를 포함한다. 이러한 방법에 의하면, 감량공간을 형성하기 위한 별도의 탱크를 설치하지 않고도 연료의 과충전을 방지하므로써, 연료용기의 중량을 줄이고 비용을 절감하며, 연료의 과충전을 확실하게 방지하는 효과가 있다.

Description

ＬＮＧ 연료용기의 과충전방지방법{method for preventing overcharge of LNG fuel storage tank}

본 발명은 LNG 연료용기의 과충전방지방법에 관한 것이다.

대기 환경 개선을 위해 시작된 CNG(Compressed Natural Gas : 압축천연가스) 차량 보급이 성공적이라는 평가를 받고 있으나, CNG 차량은 연료 특성상 기체상태의 가스를 압축하여 용기에 충전하기 때문에 충전효율이 좋지 못하여 1회 충전시 대략 350km 정도 밖에 운전하지 못한다. 따라서, 장거리를 운행하는 고속버스나 대형 화물트럭 등에는 적용하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해 최근에는 기존 CNG 차량과 동일한 천연가스 연료이지만, 1회 충전시 대략 900km 정도를 운행할 수 있는 LNG(Liquefied Natural Gas : 액화천연가스)차량이 개발되었다. 즉, LNG 차량은 연료를 CNG 차량처럼 기체상태로 충전하는 것이 아니라, 액체상태로 충전하기 때문에 CNG 차량보다 연료 저장능력이 3배가량 더 크기 때문이다. 따라서, 장거리를 운행하는 고속버스와 대형 화물트럭 등에 적용이 가능하게 된다.

이러한 LNG 차량에 장착되는 종래 LNG 연료용기로서, 도1에 도시한 바와 같 이 한국특허등록 제10-0679459호에는, 내벽(11)과 외벽(12) 사이에 진공공간이 형성된 주저장조(10)와, 주저장조(10)의 내부에 설치되어 상기 주저장조(10)에 저장된 LNG 중 온도상승으로 기화된 기체가 저장될 수 있는 공간을 제공하며 연료충전시 90% 이상 충전되지 못하도록 감량공간(Ullage tank)의 역활을 하는 보조저장조(20)와, 상기 주저장조(10)에 LNG를 공급하도록 주저장조(10)의 내부로 관통설치되는 유체공급라인(30)과, 상기 유체공급라인(30)에 연결된 상태로 상기 보조저장조(20)의 하부에 연통되어 상기 유체공급라인(30)에 LNG가 공급이송시 상기 보조저장조(20) 내부의 유체 및 기체를 상기 유체공급라인(30)으로 흡입하여 혼합이송되게 하는 벤츄리 연결관(40)과, 기화된 기체를 외부로 배출시키는 기체배출관(51)과 LNG를 외부로 배출시키는 유체배출관(52)을 포함하는 배출라인(50)과, LNG의 레벨을 파악하도록 주저장조(10)의 내부에 설치된 레벨게이지 센서(60)와, 상기 유체공급라인(30) 및 배출라인(50)이 상기 주저장조(1)의 내측부를 관통하는 부분을 일체로 둘러싼 상태로 외부에서 상기 주저장조(10)의 내부로 열이 전달되는 것을 차단하는 라인결합부(70)를 구비하는 일예가 개시되어 있다.

이러한 종래 LNG 연료용기는 연료충전시 90% 정도 이상 충전되지 못하도록 감량공간(Ullage tank)을 형성하여야 하므로 별도의 탱크를 제작 및 장착하여야 하고 그에 따라 연료용기의 무게가 증가되어 차량 연비에 악영향을 준다는 문제점이 있었다.

그리고, 종래 레벨게이지 센서로 연료의 과충전을 제어하는 경우에는, 레벨게이지가 상하방향으로 지면과 수직하게 세워져 레벨게이지 센서의 전부분을 사용하는 것이 아니라 0~90%만 감지하여 계기판에 나타내므로 정확도가 떨어질 수 있으며, 또한 연료가 전혀 없는 경우를 0%로 표시하므로 연료가 미량 남아 있어도 운전자로 하여금 엔진정지의 불안감을 주게 된다는 문제점이 있었다.

그리고, 레벨게이지를 통해 솔레노이드 밸브를 사용하여 과충전방지를 제어할 경우 전기적인 신호를 잘못 취득하거나 잘못 해석하여 작동오류가 발생한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 감량공간을 형성하기 위한 별도의 탱크를 설치하지 않고도 연료의 과충전을 방지하며 연료의 과충전방지의 확실성을 높이는 LNG 연료용기의 과충전방지방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 LNG 연료용기의 과충전방지방법 은, 본체내에 레벨게이지 센서를 비스듬하게 설치하고, 상기 레벨게이지 센서의 내부에는 LNG 레벨에 따라 승하강하는 플로우트를 설치하며, 상기 레벨게이지 센서의 상단부에는 상기 플로우트가 접촉함에 따라 신호를 발생하는 단자를 설치하여, 상기 레벨게이지 센서 및 단자의 신호에 따라 솔레노이드 밸브를 온-오프하여 LNG 연료용기의 과충전을 방지하는 방법으로서, 전원 및 회로 이상여부를 자가 진단하여 연료 충전을 시작할 것인지를 판단하는 제1단계(S1)와, 일정시간동안 상기 레벨게이지 센서에 의해 감지되는 레벨변화의 유무에 따라 연료 충전을 계속할 것인지를 판단하는 제2단계(S2)와, 상기 제2단계 후에 상기 레벨게이지 센서의 상한(만충전) 레벨 신호에 따라 충전을 계속할 것인지를 판단하여 연료의 과충전을 방지하는 제3단계(S3)와, 상기 제3단계 후에 상기 플로우트가 상기 단자에 접촉함에 따라 충전을 계속할 것인지를 판단하여 연료의 과충전을 방지하는 제4단계(S4)를 포함한다.

상기 레벨게이지 센서는 그 양단이 상기 본체 내에서 LNG의 하한 레벨(L1)과 상한(만충전) 레벨(L2)사이에 위치하도록 비스듬하게 설치하고, 상기 본체 내용적의 하한 레벨(L1)과 상한(만충전) 레벨(L2)이 각각 계기판(운전석의 계기판)에는 0%, 100%로 표시되게 한다.

본 발명에 의한 LNG 연료용기의 과충전방지방법에 의하면, 감량공간을 형성하기 위한 별도의 탱크를 설치하지 않고도 연료의 과충전을 방지하므로써, 연료용기의 중량을 줄이고 비용을 절감하며 과충전방지의 확실성을 높이는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 과충전방지방법이 적용된 LNG 연료용기를 나타내는 단면도이고, 도3은 도2의 A부의 내부를 보인 확대도이다. 도시한 바와 같이 LNG 연료용기(100)는 내벽(111)과 외벽(112) 사이에 진공공간(S)이 형성된 본체(110)의 내부에는 LNG의 레벨을 감지하는 한편 연료충전시 과충전을 방지하기 위한 레벨게이지 센서(130)가 설치되어 있다.

상기 본체(110)는 원통형 용기로 되어 있으며, 그 내벽(111)와 외벽(112) 사이에 있는 진공공간(S)은 열침투를 방지하여 저장되는 LNG가 저온상태로 효율적으로 유지되도록 하는 역활을 한다. 상기 진공공간(S)에는 열침투 방지효과가 커지도록 단열재를 충진할 수도 있다. 그리고, 상기 본체(110)에는 연료를 충전하고 배출하여 기화된 가스를 배출하는 도시하지 않은 다수의 배관이 포트어셈블리를 통해 연결되어 있다.

상기 레벨게이지 센서(130)는 연료가 충전되는 원통형의 본체(110)의 내부에 충전되는 연료의 레벨을 감지하도록 상기 본체(110)의 원형단면 상에서 비스듬하게 직경방향을 따라 설치되어 있다.

상기 레벨게이지 센서(130)는 그 양단이 상기 본체 내에서 LNG의 하한 레벨(L1)과 상한 레벨(L2)사이에 위치하도록 비스듬하게 설치된다. 본 실시예에서는 하한 레벨(L1)은 본체(110) 내부용적의 10%에 해당하는 레벨이고, 상한 레벨(L2)은 본체 내부용적의 90%에 해당하는 레벨이다.

이때, 본체 내용적의 10%, 90%가 각각 계기판(운전석의 계기판)에는 0%, 100%로 표시되게 하여, 계기판에 0%로 표시되어도 10%의 연료가 남아 있게 되어 충전소까지 충분히 운행이 가능하게 한다. 따라서, 계기판에 0%로 표시되어도 운전자로 하여금 엔진정지의 불안감을 없애준다.

상기 레벨게이지 센서(130)의 내부에는 본체에 저장된 LNG가 유입하여 본체의 LNG 레벨과 동일한 레벨을 유지하는 LNG의 레벨에 따라 상기 레벨게이지 센서(130)의 길이방향을 따라 이동하도록 플로우트(134)가 삽입되고, 상기 플로우트(134)가 접촉되면 감지신호를 발생하여 제어부에 전달하도록 상기 레벨게이지 센서(130)의 상단부에는 단자(136)가 결합된다.

상기 레벨게이지 센서(130)는 한국특허등록 제10-0679459호에 개시된 형태와 유사하며, 파이프 형태로 된 본체(131)의 양단에는 LNG의 유무를 감지하는 감지부(132)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 본체(131)에는 본체(110)내의 LNG가 유입하여 본체의 LNG 레벨과 동일한 레벨을 유지하도록 길이방향을 따라 다수의 관통구멍(도시안됨)이 형성되어 있다.

상기 플로우트(134)는 상기 본체(110)내에 삽입되며, 티타늄으로 제작되어 있다. 상기 단자(136)은 절연체(테프론)와 함께 상기 레벨게이지 센서 상단에 결합되어 있어 회로가 단락하지 않도록 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명이 적용되는 LNG 연료용기에서 연료충전시, 상기 레벨게이지 센서(130) 및 단자(136)의 신호에 따라 솔레노이드 밸브를 온-오프하여 LNG 연료용기의 과충전을 방지한다.

즉, 도4에 플로우차트로 표시한 바와 같이, 전원 및 회로 이상여부를 자가 진단하여 연료 충전을 시작할 것인지를 판단하는 제1단계(S1)와, 일정시간동안 상기 레벨게이지 센서(130)에 의해 감지되는 레벨변화의 유무에 따라 연료 충전을 계속할 것인지를 판단하는 제2단계(S2)와, 상기 제2단계 후에 상기 레벨게이지 센서(130)의 상한(만충전) 레벨 신호에 따라 충전을 계속할 것인지를 판단하여 연료의 과충전을 방지하는 제3단계(S3)와, 상기 제3단계 후에 상기 플로우트(132)가 상기 단자(136)에 접촉함에 따라 충전을 계속할 것인지를 판단하여 연료의 과충전을 방지하는 제4단계(S4)로 안전하게 과충전방지하는 확실성을 높인다.

이하에서는 도4의 플로우차트에 따라 과충전방지방법을 더욱 상세히 설명한다. 도시한 바와 같이, 스위치를 온(on)하면(S100), 신호변환기가 전원 및 회로 이상 여부를 자가진단하고(S110), 연료 충전을 계속할 것인지 판단하는 제1단계(S1 : S120)를 행한다. 상기 제1단계(S1)의 판단 결과, 이상이 있으면 연료충전을 중지하고(S200) 이상이 없으면 솔레노이드 밸브를 오픈하고(S130) 연료충전을 시작하며(S140) 레벨게이지 센서(130)가 레벨을 감지한다(S150).

상기 레벨게이지 센서(130)에 의해 일정시간 동안 레벨변화의 유무를 감지하여 연료충전을 계속할 것인지를 판단하는 제2단계(S2 : S160)를 행한다. 제2단계의 판단 결과 레벨변화가 없으면 솔레노이드 밸브를 닫아(S190) 연료 충전을 중지하고(S200), 레벨변화가 있으면 정상적으로 충전을 계속하여 레벨게이지 센서(130)에 의해 상한(만충전) 레벨(L2 : 본체 내용적의 90%; 계기상으로는 100%)의 감지 신호에 따라 충전을 계속할 것인지를 판단하여 연료의 과충전을 방지하는 제3단계(S3 : S170)을 행한다.

상기 제3단계의 판단 결과 상한(만충전) 레벨(L2)이 감지되면 솔레노이드 밸브를 닫아(S190) 연료충전을 중지하고(S200), 상한(만충전) 레벨(L2)이 감지되지 않았으면 충전을 계속하여 플로우트(132)가 단자(136)에 접촉하면 커패시턴스가 "0"가 되며, 이때 즉각적으로 솔레노이드 밸브를 차단시켜 연료의 과충전을 방지하는 제4단계(S4 : S180)을 행한다.

상기 제4단계의 판단 결과 플로우트의 접촉이 감지되면 솔레노이드 밸브를 닫아(S190) 연료충전을 중지하고(S200), 접촉이 감지되지 않았으면 충전을 계속하면서 제2단계(S2 : S160)로 리턴하여 이하 단계를 반복한다.

본 발명의 LNG 연료용기의 과충전방지방법에 의하면, 레벨게이지 센서(130)에 의한 오류가 발생할 경우 플로우트(134)가 단자(136)에 접촉하는 신호에 따라 솔레노이드 밸브를 닫아 연료충전을 중지하므로 안전하게 과충전을 방지할 수 있다.

상기 레벨게이지 센서(130)는 그 양단이 상기 본체 내에서 LNG의 하한 레벨(L1)과 상한 레벨(L2)사이에 위치하도록 비스듬하게 설치하고, 상기 본체 내용적의 하한 레벨(L1)과 상한 레벨(L2)이 각각 계기판(운전석의 계기판)에는 0%, 100%로 표시되게 한다. 이러한 방법에 의하면, 계기판에 0%로 표시되어도 하한 레벨(L1) 10%의 연료가 남아 있게 되어 충전소까지 충분히 운행이 가능하게 한다. 따라서, 계기판에 0%로 표시되어도 운전자로 하여금 엔진정지의 불안감을 없애준다.

도1은 종래 LNG 연료용기를 나타내는 구성도.

도2는 본 발명이 적용되는 LNG 연료용기를 나타내는 구성도,

도3은 도2의 A부의 내부를 보인 확대도,

도4는 본 발명에 의한 LNG 연료용기의 과충전방지방법을 나타내는 플로우 차트이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : LNG 연료용기 110 : 본체

111 : 내벽 112 : 외벽

130 : 레벨게이지 센서 134 : 플로우트

136 : 단자

Claims

레벨게이지 센서는 그 양단이 본체(110) 내에서 LNG의 하한 레벨(L1)과 상한(만충전) 레벨(L2)사이에 위치하도록 비스듬하게 설치하고,

상기 상한 레벨은 상기 본체(110) 내의 상부쪽에 감량공간이 확보되는 위치에 설치하고, 상기 하한 레벨은 일정 연료가 잔류되는 위치에 설치하며, 상기 레벨게이지 센서의 내부에는 LNG 레벨에 따라 승하강하는 플로우트를 설치하고, 상기 레벨게이지 센서의 상단부에는 상기 플로우트가 접촉함에 따라 신호를 발생하는 단자를 설치하여, 상기 레벨게이지 센서 및 단자의 신호에 따라 솔레노이드 밸브를 온-오프하여 LNG 연료용기의 과충전을 방지하는 방법으로서,

전원 및 회로 이상여부를 자가 진단하여 연료 충전을 시작할 것인지를 판단하는 제1단계(S1)와,

일정시간동안 상기 레벨게이지 센서에 의해 감지되는 레벨변화의 유무에 따라 연료 충전을 계속할 것인지를 판단하는 제2단계(S2)와,

상기 제2단계 후에 상기 레벨게이지 센서의 상한(만충전) 레벨 신호에 따라 충전을 계속할 것인지를 판단하여 연료의 과충전을 방지하는 제3단계(S3)와,

상기 제3단계 후에 상기 플로우트가 상기 단자에 접촉함에 따라 솔레노이드 밸브를 닫아 연료충전을 중지하는 제4단계(S4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료용기의 과충전방지방법.
청구항 1에 있어서,

상기 레벨게이지 센서는 하한 레벨(L1)과 상한(만충전) 레벨(L2)이 각각 계기판(운전석의 계기판)에는 연료량 0%, 100%로 표시되게 하는 것을 특징으로 하는 LNG 연료용기의 과충전방지방법.