KR102540127B1 - 액체씰을 적용한 수소 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수소를 고압으로 압축하기 위한 수소 압축기에 관한 것으로, 비압축성 액체를 이용하여 수소 가스 누설을 방지하는 씰링을 수행하는, 액체씰을 적용한 수소 압축기를 제공한다.

Description

액체씰을 적용한 수소 압축기{HYDROGEN COMPRESSOR HAVING LIQUID SEAL}
본 발명은 수소를 고압으로 압축하기 위한 수소 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비압축성 액체를 수용하는 액체씰 공간을 형성하여, 수소 가스 누설을 방지할 수 있도록 한, 액체씰을 적용한 수소 압축기에 관한 것이다.
연료전지를 사용하는 자동차 및 모빌리티에 탑재되는 연료전지 시스템은 전기에너지를 발생시키는 연료전지 스택, 연료전지 스택에 연료(수소)를 공급하는 연료공급시스템, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기 중의 산소를 공급하는 공기 공급시스템, 연료전지 스택의 운전온도를 제어하는 열 및 물 관리 시스템을 포함하여 구성된다.
연료공급시스템 즉, 수소 공급시스템은 수소 충전을 위한 수소탱크와, 수소탱크의 입구측에 장착되어 수소탱크 내의 고압 수소를 감압하여 연료전시 스택 측으로 공급하는 레귤레이터 등을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 연료전지 차량의 수소탱크에는 연료전지 스택에 수소 연료를 공급하기 위하여 소정의 고압(약 700bar 또는 그 이상)으로 수소가 압축 저장되어야 한다.
이를 위해 수소 충전소에는 수소탱크에 충전되는 고압의 수소를 만들기 위한 수소 압축기가 구비된다. 수소 압축기를 통하여 수소를 고압으로 압축한 후 고압 수소 저장탱크에 저장하였다가 충전기를 통하여 자동차 및 각종 모빌리티의 수소탱크에 충전한다.
수소 압축기는 수소충전소의 핵심장비로서 고압에 따른 안정성이 요구되며 위험요소인 고압파열과 수소누설이 방지되어야 한다.
일반적으로 수소 압축기는 다이어프램 방식과 피스톤 방식을 사용한다. 다이어프램 방식은 유압의 힘으로 원형 금속판에 해당하는 다이어프램을 움직여 수소 기체를 압축한다. 피스톤 방식은 실린더 속을 왕복 운동하는 유압피스톤의 압력으로 수소 기체를 압축한다.
한편, 피스톤의 상단에 아이오닉 액체를 주입하여 수소를 압축하는 아이오닉 압축기도 공지되어 있다. 아이오닉 액체(Ionic liquid)는 상온에서 고체인 염과 산화물을 가열, 용해해서 액체 상태로 만든 유기물질을 지칭한다. 이러한 아오이닉 액체는 고압에도 부피변화가 없는 비압축성 물질로서, 다양한 물질이 개발되어 사용되고 있다.
본 발명은 수소 압축기 내부에 액체씰 공간을 형성하고 상기 액체씰 공간 내에 비압축성 액체를 충진하여 씰링을 달성할 수 있는 액체씰을 형성함으로써, 수소 가스의 누설을 방지할 수 있는, 액체씰을 적용한 수소 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 실린더 바디; 상기 실린더 바디의 중앙부에 형성되고 압축피스톤이 왕복 이동가능하게 배치되며, 상기 압축피스톤의 일측에 형성되는 제1 수소 압축공간과, 상기 압축피스톤의 타측에 형성되는 제2 수소 압축공간을 갖는 수소 압축실; 상기 수소 압축실의 일측에 형성되고, 상기 압축피스톤과 제1 피스톤로드를 통해 연결된 제1 구동피스톤이 왕복 이동가능하게 배치되며, 상기 제1 구동피스톤의 일측에 상기 수소 압축실에 마주보게 형성되는 제1 액체씰 공간과, 상기 제1 구동피스톤의 타측에 상기 제1 액체씰 공간의 반대편에 형성되는 제1 유압유 공간을 갖는 제1 가압실; 상기 수소 압축실을 사이에 두고 상기 제1 가압실의 반대편에 형성되며, 상기 압축피스톤과 제2 피스톤로드를 통해 연결된 제2 구동피스톤이 왕복 이동가능하게 배치되고, 상기 제2 구동피스톤의 일측에 상기 수소 압축실에 마주보게 형성되는 제2 액체씰 공간과, 상기 제2 구동피스톤의 타측에 상기 제2 액체씰 공간의 반대편에 형성되는 제2 유압유 공간을 갖는 제2 가압실; 상기 제1 수소 압축공간에 연결된 제1 저압 수소유입구와 제1 고압 수소유출구; 상기 제2 수소 압축공간에 연결된 제2 저압 수소유입구와 제2 고압 수소유출구; 상기 제1 및 제2 액체씰 공간에 연결되는 제1 및 제2 액체포트; 상기 제1 및 제2 유압공 공간에 연결되는 유압유 포트를 포함하며, 상기 유압유 포트를 통해 유압유가 공급되면서 제1 구동피스톤 또는 제2 구동피스톤이 구동하여 제2 수소 압축공간 또는 제1 수소 압축공간 내의 수소를 압축할 때 제1 및 제2 액체씰 공간 내에 수용되는 비압축성 액체가 씰링을 형성하는 액체씰을 적용한 수소 압축기를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 압축피스톤에는 상기 수소압축실의 내경과 접촉하여 상기 제1 수소 압축공간과 상기 제2 수소 압축공간 사이의 수소 이동을 방지하는 수소 압축씰이 장착된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 수소 압축실과 상기 제1 가압실 및 상기 제2 가압실 사이에는 각각 제1 및 제2 피스톤 로드가 관통하는 보어가 형성된 제1 격벽 및 제2 격벽이 형성되고, 상기 제1 및 제2 격벽의 보어 각각에는 수소 로드씰 및 액체로드 씰이 장착된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제1 및 제2 구동피스톤에는 각각 유체압축씰이 장착된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제1 액체씰 공간 및 상기 제2 액체씰 공간에 수용되는 상기 비압축성 액체는 상기 제1 및 제2 구동피스톤의 이동에 따라 상기 제1 및 제2 액체포트를 따라 유출입된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제1 액체포트 및 상기 제2 액체포트는 씰링 액체 라인으로 연결되어, 상기 비압축성 액체는 상기 제1 및 제2 구동피스톤에 대응하여 상기 제1 액체씰 공간 및 상기 제2 액체씰 공간 사이에서 이동한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 씰링 액체 라인에는 액체씰 팽창챔버가 연결된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 액체씰 팽창챔버에는 수소누설체크 압력계가 연결된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 비압축성 액체는 아이오닉 액체가 사용된다.
본 발명은, 아이오닉 액체와 같은 비압축성 액체를 액체씰 공간에 도입하여 액체씰을 형성함으로써 수소가스의 누설을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 액체씰은 수소가 압축되는 수소 압축실과 유압유가 충진되는 가압실 사이에 배치되어 씰링을 달성함으로, 유압 및 수소 가스의 상호 누설에 따른 수소 오염을 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 물리적 씰의 수명을 연장할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 수소 압축기의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 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 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 아니된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 아니하는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 수소 압축기의 단면도이다.
본 발명에 따른 수소 압축기(10)는 실린더 바디(100)와, 상기 실린더 바디(100) 내에서 형성된 수소 압축실(110)과 제1 및 제2 가압실(150, 170), 상기 수소 압축실(110) 내에서 양방향으로 왕복 이동하면서 수소를 압축하는 압축피스톤(210)과, 제1 및 제2 가압실(150, 170)의 내부에서 양방향으로 왕복 이동하면서 압축피스톤(210)을 구동하는 제1 및 제2 구동피스톤(250, 270)과, 압축피스톤(210)과 제1 구동피스톤(250)을 연결하는 제1 피스톤 로드(252), 압축피스톤(210)과 제2 구동피스톤(270)을 연결하는 제2 피스톤 로드(272)를 포함한다.
실린더 바디(100) 내부에는, 중앙부에 수소 압축실(110)이 형성되고, 수소 압축실(110)의 일측으로 제1 가압실(150)이, 그리고 수소 압축실(110)의 타측으로 제2 가압실(170)이 형성된다. 실린더 바디(100)는, 수소 압축실(110)과 제1 가압실(150) 및 제2 가압실(170)이 동일한 중심 축선을 따라 배치되는 동축형 구조를 갖는다.
수소 압축실(110)의 내부는 압축피스톤(210)의 양측으로 정의되는 제1 수소 압축공간 (120)및 제2 수소 압축공간(130)으로 구분된다. 압축피스톤(210)의 이동에 따라 제1 수소 압축공간(120) 또는 제2 수소 압축공간(130)에서 수소가 압축된다. 제1 수소 압축공간(120)과 제1 수소 압축공간(130)은 압축피스톤(210)의 움직임에 따라 크기가 가변하면서 수소를 압축한다.
수소 압축실(110)의 일측에는, 제1 수소 압축공간(120) 내로 저압 수소가 유입되는 제1 저압 수소유입구(122)와 제1 수소 압축공간(120)에서 압축된 고압 수소가 유출되는 제1 고압 수소유출구(124)가 형성된다. 또한, 수소 압축실(110)의 타측에는 제2 수소 압축공간(130) 내로 저압 수소가 유입되는 제2 저압 수소유입구(132)와 제2 수소 압축공간에서 압축된 고압 수소가 유출되는 제2 고압 수소유출구(134)가 형성된다. 제1 또는 제2 저압 수소유입구(122, 132)를 통해 도입된 저압 수소 가스가 제1 및 제2 수소 압축공간(120, 130)에서 압축피스톤(210)의 이동에 따라 압축된 후 제1 또는 제2 고압 수소유출구(124, 134)를 통해 배출된다.
제1 수소 압축공간(120)에서 도입된 수소가 압축될 때, 제2 저압 수소유입구(132)를 통해 저압의 수소가 제2 수소 압축공간(130)으로 유입된다. 제1 수소 압축공간(120)에서 압축된 수소가 배출된 후, 압축피스톤(210)이 반대방향으로 이동하면서 제2 수소 압축공간(130) 내의 수소를 압축할 때, 제1 저압 수소유입구(122)를 통해 제1 수소 압축공간(120) 내로 수소가 유입된다.
제1 및 제2 저압 수소유입구(122, 132)에 저압의 수소 가스가 제공되는 저압 수소 라인(142)이 연결되고, 제1 및 제2 고압 수소유출구(124, 134)에는 고압의 수소 가스가 배출되는 고압 수소 라인(144)이 연결된다.
제1 및 제2 저압 수소유입구(122, 132)의 전측 및 제1 및 제2 고압 수소유출구(124, 134)의 후측에는 수소 가스의 유동 방향을 일 방향으로 제어하는 체크밸브들(125, 135)을 포함하여 수소 가스의 인입 및 배출을 제어하는 밸브들이 설치될 수 있다. 본 명세서에서 수소의 유동과 관련하여 전측 및 후측 이라는 용어가 사용되며, 수소가 흘러들어오는 측이 전측이며, 수소가 흘러나가는 측이 후측으로 지칭된다.
압축피스톤(210)은 유압에 의해 수소 압축실(110) 내에서 양측으로 이동하면서, 압축피스톤(210)의 일측으로 정의되는 제1 수소 압축공간(120)과 압축피스톤(210)의 타측으로 정의되는 제2 수소 압축공간(130)에서 수소를 압축한다.
압축피스톤(210)에는 제1 수소 압축공간(120)과 제2 수소 압축공간(130) 간의 수소 이동을 방지하기 위해 수소 압축씰(310)이 장착된다. 수소 압축씰(310)은 압축피스톤(210)의 외경과 수소 압축실(110)의 내경 사이를 씰링한다.
수소 압축실(110)의 일측, 도면에서 좌측으로, 제1 가압실(150)이 형성된다. 제1 가압실(150)에는 유압유에 의해 이동하면서 압축피스톤(210)을 이동시키는 제1 구동피스톤(250)이 배치된다. 제1 구동피스톤(250)은 유압에 의해 수소 압축실(110)의 제2 수소 압축공간(130)의 내의 수소를 압축하는 압축력을 제공한다. 제1 구동피스톤(250)은 압축피스톤(210)과 제1 피스톤 로드(252)로 연결된다.
제1 가압실(150)은 제1 구동피스톤(250)을 경계로, 수소 압축실(110) 측에 위치하는 제1 액체씰 공간(152)과, 제1 구동피스톤(250)을 사이에 두고 제1 액체씰 공간(152)의 반대편에 형성된 제1 유압유 공간(156)으로 구분된다.
제1 가압실(150)의 제1 유압유 공간(156)의 단부측에는 유압유를 공급 또는 배출시키기 위한 유압유 포트(157)가 형성된다. 유압유 포트(157)는 유압유 라인에 연결된다.
제1 가압실(150)의 제1 액체씰 공간(152)의 단부측에는 비압축성 액체를 공급 또는 배출시키기 위한 제1 액체포트(153)가 형성된다.
제1 구동피스톤(250)에는 제1 가압실(150)의 내경에 접촉하여 제1 유압유 공간(156)과 제1 액체씰 공간(152) 사이의 유체 이동을 씰링하는 유체압축 씰(350)이 장착된다.
수소 압축실(110)과 제1 가압실(150) 사이에 위치한 제1 격벽(112)에는 제1 피스톤 로드(252)가 관통하는 보어가 형성되고, 보어에는 수소 로드씰(126)과 액체로드 씰(128)이 장착된다. 압축피스톤(210)과 제1 구동피스톤(250)은 제1 피스톤로드(252)로 연결된다.
제1 격벽(122)의 보어에서, 수소 로드씰(126)은 수소 압축실(110) 측으로 장착되고, 액체로드 씰(128)은 제1 가압실(150) 측으로 장착된다. 수소 로드씰(126) 및 액체로드 씰(128)은 제1 피스톤로드(252)의 외주면과 제1 격벽(112)에 형성된 보어의 내주면 사이를 씰링하여 유체의 이동을 방지한다.
수소 압축실(110)의 타측으로, 도면에서 우측으로, 제2 가압실(170)이 형성된다. 제2 가압실(170)에는 유압유에 의해 이동하면서 압축피스톤(210)을 이동시켜 수소압축실(110) 내의 제1 수소 압축공간(120)내의 수소를 압축하는 압축력을 제공하는 제2 구동피스톤(270)이 배치된다. 제2 구동피스톤(270)은 압축피스톤(210)과 제2 피스톤 로드(272)로 연결된다.
제2 가압실(170)은 제2 구동피스톤(270)을 경계로, 수소 압축실(110)의 제2 수소 압축공간(130)에 인접하는 제2 액체씰 공간(172)과, 제2 구동피스톤(270)을 사이에 두고 제2 액체씰 공간(172)의 반대편에 위치한 제2 유압유 공간(176)으로 구분된다.
제2 가압실(170)의 제2 유압유 공간(176)의 단부측에는 유압유를 공급 또는 배출시키기 위한 유압유 포트(177)가 형성된다. 유압유 포트(177)는 유압유 라인에 연결된다.
제2 가압실(170)의 제2 액체씰 공간(172)의 단부측에는 비압축성 액체를 공급 또는 배출시키기 위한 제2 액체포트(173)가 형성된다.
제2 구동피스톤(270)에는 제2 가압실(170)의 내경에 접촉하여 제2 유압유 공간(176)과 제2 액체씰 공간(172) 사이의 유체 이동을 씰링하는 유체압축 씰(370)이 장착된다.
수소 압축실(110)과 제2 가압실(170) 사이의 제2 격벽(114)에는 제2 피스톤 로드(272)가 관통하는 보어가 형성된다. 압축피스톤(210)과 제2 구동피스톤(270)은 제2 피스톤로드(272)로 연결된다.
제2 격벽(114)에 형성된 보어에는 수소 로드씰(136)과 액체 로드씰(138)이 장착된다. 수소 로드씰(136)은 수소 압축실(110)의 제2 수소 압축공간(130) 측으로 제2 격벽(114)의 보어의 내주면에 장착되고, 액체 로드씰(138)은 제2 가압실(170)의 제2 액체씰 공간(172) 측으로 장착된다. 수소 로드씰(136) 및 액체로드 씰(138)은 제2 피스톤로드(272)의 외주면과 제2 격벽(114)의 보어의 내주면 사이를 씰링하여 유체의 이동을 방지한다.
제1 액체씰 공간(152)과 제2 액체씰 공간(172)에는 비압축성 액체가 충진되며 서로 연결된다. 비압축성 액체로는 아이오닉 액체가 충진된다. 그러나 다른 예로서, 액상 그리스 등의 다른 비압축성 액체가 충진될 수 있다.
제1 액체포트(153)와 제2 액체포트(173)는 씰링 액체 라인(146)을 통해 아이오닉 액체가 이동가능하게 연결된다. 제1 유압부 공간(156) 내에 유압유가 도입되면서 압력이 작용하면 제1 구동피스톤(250)이 제1 액체씰 공간(152) 측으로 이동하고, 제1 액체씰 공간(152) 내의 아이오닉 액체는 씰링 액체 라인(146)을 통해 제2 액체씰 공간(172)으로 이동한다.
제1 액체씰 공간(152)과 제2 액체씰 공간(172) 사이에 이동하는 아이오닉 액체는, 수소 압축실(110)의 제1 수소 압축공간(120) 및 제2 수소 압축공간(130) 내의 수소 압력에 따라 이동하면서, 제1 수소 압축공간(120) 및 제2 수소 압축공간(130) 내의 수소가 수소 압축실(110)의 외측으로 누설되는 것을 방지한다. 또한, 제1 유압유 공간(156) 및 제2 유압유 공간(177)에서 유압유가 누설되는 것을 방지하는 것으로 기대된다. 본 발명에 의하면, 제1 및 제2 액체실 공간(152, 174)은, 제1 및 제2 수소 압축공간(120, 130)과 제1 및 제2 유압유 공간(156, 176)을 분리함으로 상호 누설 및 수소 가스의 오염 가능성이 해소될 수 있다.
제1 액체씰 공간(152) 및 제2 액체씰 공간(172) 내의 아이오닉 액체와 같은 비압축성 액체는 수소 및 유압유가 누설되는 것을 방지하는 씰링을 형성하므로, 비압축성 액체가 충진된 제1 액체씰 공간(152) 및 제2 액체씰 공간(172)은 액체씰로 지칭할 수 있다. 즉, 본 발명은 액체씰을 통해 유압 및 수소 가스의 상호 누설에 따른 수소 오염을 방지한다.
씰링 액체 라인(146)이 분기되어 액체씰 팽창챔버(148)가 연결된다. 액체씰 팽창챔버(148)는 계절 변화 등에 따른 아이오닉 액체와 같은 비압축성 액체의 부피변화를 흡수하여 제1 액체씰 공간(152) 제2 액체씰 공간(172) 내에 이상 압력이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 비압축성 액체는 부피 변화가 거의 없는 액체이기는 하나 액체씰 팽창챔버(148)를 통해 미세한 압력 변화에 의한 오작동 가능성을 해소한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 도 1 에 도시된 바와 같이, 수소누설체크 압력계(149)가 액체씰 팽창챔버(148)에 연결된다.
또한, 액체씰 팽창챔버(148)에는 안전밸브(147)가 연결된다.
제1 수소 압축공간(120) 및 제2 수소 압축공간(130)에서 수소 가스의 누설이 발생하는 경우, 수소 가스는 제1 액체씰 공간(152) 제2 액체씰 공간(172) 내에 도입되므로, 제1 액체씰 공간(152) 제2 액체씰 공간(172)에 추가의 압력이 작용하고, 씰링 액체 라인(146)이 연결된 액체씰 팽창챔버(148)에 연결된 수소누설체크 압력계(149)에서 설정된 압력 이상의 압력이 측정된다. 이를 통해 제1 및 제2 액체씰 공간(152, 172)으로 수소 가스가 누설된 것을 확인할 수 있다. 한편, 안전밸브(147)가 구비되므로 수소누설체크 압력계(149)에서 측정된 압력이 설정 값을 초과하면 안전밸브(147)가 동작하여 압력을 낮추도록 설계된다. 이를 통해 안전사고 위험을 방지한다.
수소 가스의 누설은 액체로드 씰(128, 138) 또는 수소로드 씰(126, 136)의 손상이 일어날 때 발생하므로, 액체로드 씰(128, 138) 또는 수소로드 씰(126, 136)의 교체시기를 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 수소 압축기(10)는 물리적 씰의 수명을 연장하는 기능을 한다. 수소압축 씰(310)의 구조상 용량이 클수록 원호접촉면이 길어지고 마찰열에 의한 씰 수명이 줄어들고 소량의 누설에도 위험방지 조치를 해야 한다. 그러나 본 발명에 의하면, 수소압축 씰(310)이 구비된 압축피스톤(210)을 중앙에 두고 양측에서 동일한 수소를 압축하므로 수소압축 씰(310)에 걸리는 압력이 적기 때문에 씰을 보호할 수 있고 소량의 누설이 있다 하더라도 성능상의 작은 차이는 있으나 외부로 누설되는 것을 방지하므로 수소 누설에 의한 안전을 확보할 수 있다.
또한, 수소 로드씰(136)과 액체 로드씰(138)의 배치된 구동피스톤(250, 270)의 양단으로 액체가 충진되므로, 습식 씰링 환경을 형성하여 유체압축 씰(350, 370)의 수명 연장을 기재할 수 있다. 또한, 액체로드 씰(128, 138) 또는 수소로드 씰(126, 136)의 경우에도 일측이 대기압 상태를 유지하는 것이 아니라, 아이오닉 액체에 의해 양측으로 압력이 걸리는 구조를 형성하므로, 수명 연장을 기대할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
10 : 수소 압축기
110: 실린더 바디
110: 수소 압축실
120: 제1 수소 압축공간
122: 제1 저압 수소유입구
124: 제1 고압 수소유출구
130: 제2 수소 압축공간
132: 제2 저압 수소유입구
134: 제2 고압 수소유출구
142: 저압 수소 라인
144; 고압 수소 라인
150; 제1 가압실
152: 제1 액체씰 공간
153: 제1 액체 포트
154: 제2 유압유 공간
170: 제2 가압실
172: 제2 액체씰 공간
173: 제2 액체포트
174: 제2 유압유 공간
157, 177: 유압포트
210: 압축피스톤
250: 제1 구동피스톤
252: 제1 피스톤로드
270: 제2 구동피스톤
272: 제2 피스톤로드
126, 136: 수소 로드씰
128, 138: 액체 로드씰
310: 수소 압축씰
350, 370: 유체압축 씰
148: 액체씰 팽창챔버
149: 수소누설체크 압력계
146: 씰링 액체라인
147: 안전밸브

Claims (6)

  1. 실린더 바디;
    상기 실린더 바디의 중앙부에 형성되고 압축피스톤이 왕복 이동가능하게 배치되고, 상기 압축피스톤의 일측에 형성되는 제1 수소 압축공간과, 상기 압축피스톤의 타측에 형성되는 제2 수소 압축공간을 갖는 수소 압축실;
    상기 수소 압축실의 일측에 형성되며, 상기 압축피스톤과 제1 피스톤로드를 통해 연결된 제1 구동피스톤이 왕복 이동가능하게 배치되고, 상기 제1 구동피스톤의 일측에 상기 수소 압축실에 마주보게 형성되는 제1 액체씰 공간과, 상기 제1 구동피스톤의 타측에 상기 제1 액체씰 공간의 반대편에 형성되는 제1 유압유 공간을 갖는 제1 가압실;
    상기 수소 압축실을 사이에 두고 상기 제1 가압실의 반대편에 형성되며, 상기 압축피스톤과 제2 피스톤로드를 통해 연결된 제2 구동피스톤이 왕복 이동가능하게 배치되고, 상기 제2 구동피스톤의 일측에 상기 수소 압축실에 마주보게 형성되는 제2 액체씰 공간과, 상기 제2 구동피스톤의 타측에 상기 제2 액체씰 공간의 반대편에 형성되는 제2 유압유 공간을 갖는 제2 가압실;
    상기 제1 수소 압축공간에 연결된 제1 저압 수소유입구와 제1 고압 수소유출구;
    상기 제2 수소 압축공간에 연결된 제2 저압 수소유입구와 제2 고압 수소유출구;
    상기 제1 및 제2 액체씰 공간에 연결되는 제1 및 제2 액체포트; 및
    상기 제1 및 제2 유압공 공간에 연결되는 유압유 포트를 포함하며,
    상기 유압유 포트를 통해 유압유가 공급되면서 제1 구동피스톤 또는 제2 구동피스톤이 구동하여 제2 수소 압축공간 또는 제1 수소 압축공간 내의 수소를 압축할 때 제1 및 제2 액체씰 공간 내에 수용되는 비압축성 액체가 씰링을 형성하는 것을 특징으로 하는 액체씰을 적용한 수소 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액체씰 공간 및 상기 제2 액체씰 공간에 수용되는 상기 비압축성 액체는 상기 제1 및 제2 구동피스톤의 이동에 따라 상기 제1 및 제2 액체포트를 따라 유출입되는 것을 특징으로 액체씰을 적용한 수소 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 액체포트 및 상기 제2 액체포트는 씰링 액체 라인으로 연결되어, 상기 비압축성 액체는 상기 제1 및 제2 구동피스톤에 대응하여 상기 제1 액체씰 공간 및 상기 제2 액체씰 공간 사이에서 이동하는 것을 특징으로 하는 액체씰을 적용한 수소 압축기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 씰링 액체 라인에는 액체씰 팽창챔버가 연결되는 특징으로 하는 액체씰을 적용한 수소 압축기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 액체씰 팽창챔버에는 수소누설체크 압력계가 연결된 것을 특징으로 하는 액체씰을 적용한 수소 압축기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비압축성 액체는 아이오닉 액체인 것을 특징으로 하는 액체씰을 적용한 수소 압축기.
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