KR100284155B1 - 자동차 액화 천연가스 연료의 과도 누출 방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LPG 연료의 공급라인이 파손되더라도 과도한 연료가 외부로 누출되는 것을 방지하도록 한 자동차 LPG 연료의 과도 누출방지구조에 관한 것으로, 액상의 LPG와 그로부터 기화된 기상의 LPG가 저장되는 탱크와, 그 탱크에 저장된 액상과 기상의 LPG를 엔진의 냉각수온에 따라 각각 공급하기 위해 제공되는 각각의 공급라인과, 각각의 공급라인들에 설치되어 액상과 기상 연료의 공급압력이 급강하되는 유사시에 연료의 흐름을 긴급 차단시키는 차단밸브와, 액상과 기상의 LPG 연료 공급라인들을 기화기로 연결된 공급라인에 선택적으로 연통시켜 액/기상의 LPG 연료를 공급하는 절환밸브로 구성된다.

기상측 절환밸브는 그 플런저실의 일측으로 액상측 절환밸브의 출구와 연통되는 연결 통로가 연결되고, 플런저의 양측으로 플런저실의 챔버 내부와 연통되는 홀이 형성된다. 이에 의하면, 연료 공급라인이 파손될 경우 액상의 LPG 연료 흐름이 기상측 절환밸브의 플런저실의 내부에 플런저를 하측으로 가압시키는 가압력으로 작용되므로, 공급라인의 압력이 강하되더라도 플런저가 닫히게 되어 과도한 LPG 누출이 방지된다.

Description

자동차 엘.피.지 연료의 과도 누출 방지구조 {LPG excessive leakage preventing structure of car}

본 발명은 자동차 액화 석유가스(이하, LPG라 지칭함) 연료의 과도 누출 방지구조에 관한 것이다.

특히, 자동차 트렁크 측에 장착되는 LPG 탱크로부터 액체상태의 LPG 공급라인과 기체상태의 LPG 공급라인을 겸비하여 자동차 기화기에 LPG 연료를 공급하도록 된 자동차의 LPG 연료 공급장치에서 기체상태의 LPG 공급라인이 파손된 경우 액체상태의 LPG가 기체상태의 LPG 공급라인으로 흐르지 않도록 하여 LPG가 라인의 파손된 부분을 통해 과도하게 누출되지 않도록 차단할 수 있도록 한 자동차 LPG 연료의 과도 누출 방지구조에 관한 것이다.

일반적으로 가솔린 자동차의 경우 액상의 가솔린을 기화기에서 무화시켜 엔진 실린더로 공급하여 연소시킴으로써 구동력을 얻고 있으나, 이와 같이 액상 가솔린의 균일한 무화에 따른 기술적인 어려움을 해소하고, 최근에는 매장량이 석유보다 많고 정제에 따른 생산비용이 저렴하여 가솔린보다 값이 상당히 저렴하여 운전자의 연료비 부담을 경감시킬 수 있는 액화천연가스(LPG)를 연료로 사용하는 자동차가 증가되고 있다. 승용차의 경우에는 트렁크에 액상의 LPG 탱크를 장착하여 그로부터 파이프를 통해 기화기로 LPG를 공급하도록 하고 있다.

도 1에는 종래의 LPG 연료 자동차의 LPG 공급구조를 개략적으로 도시하고 있으며, 도면의 간략화를 위하여 탱크로부터 기화기까지의 LPG 공급라인 구조만을 도시하였다.

도면에 도시된 바와 같이 탱크(1)에 충전된 LPG는 액화된 액상과 그로부터 기화된 기상으로 저장되어 있으므로 액상의 LPG 공급라인(2)과 기상의 LPG 공급라인(3)이 구비되어 있으며, 각각의 공급라인(2,3)들에는 LPG의 흐름을 긴급 차단하도록 차단밸브(4,5)가 제공되어 있고, 그 공급라인들은 기화기(6)에 연결된 단일의 공급라인(7)에 연결되고 그 각각의 단부측에는 공급라인(7)에 선택적으로 연통시키도록 하는 절환밸브(8,9)가 제공되어 있다.

차단밸브(4,5)와 절환밸브(8,9)는 통상의 솔레노이드밸브이며, 그 각각의 구조는 동일하므로 예로써 기상 LPG 공급라인(3)에 제공된 절환밸브(9)에 대하여 설명하기로 한다.

절환밸브(9)는 LPG 공급라인에 연통된 인입구(10)와 그에 연통된 내부의 중공부로부터 상단으로 형성된 통로(12) 및 기화기에 연결된 공급라인(7)에 연통되어 상단까지 배출구(11)가 형성된 바디(13)와,그 상단에 이동가능한 플런저(14)를 구비한 솔레노이드(15)가 장착되어 있다.

그 솔레노이드에는 플런저(14)에 인접하여 코일(16)이 매설되어 있고 플런저의 상면측에는 스프링(17)이 장착되어 플런저를 닫히는 방향으로, 즉 하강시키는 방향으로 탄성력을 작용시키며, 코일(16)에 전류가 흐르면 플런저의 상면측에 제공되어 플런저를 닫히는 방향으로 작용하는 스프링(17)에 대항하는 방향으로 발생되는 전자기력에 의해 플런저(14)가 승강되어 통로(12)와 배출구(11)가 연통되며 전류가 차단되면 전자기력이 제거되므로 스프링(17)에 의해 원위치로 복귀되어 통로(12)와 배출구(11)가 차단됨으로써 기화기로의 공급라인(7)으로 LPG를 선택적으로 공급할 수 있도록 되어 있다.

또한, 바디(13)의 중공부에는 LPG에 포함된 이물질이 실린더로 인입되는 것을 방지하도록 필터(18)가 구비되어 있다.

그 솔레노이드(15)에는 플런저(14)의 상부 측방으로 통로(12)와 연통된 구멍(19)이 형성되어 있다.

또한, 플런저(14)의 상부와 스토퍼(20) 사이에는 챔버(21)가 형성되어 출구측과 연통되어 솔레노이드(15)가 작동하지 않을 때는 스프링(17)과 함께 기체상태의 LPG의 압력이 플런저(14)를 하강시키는 방향으로 작용하여 통로(12)와 출구측을 폐쇄시키며, 솔레노이드가(15) 작동하면 플런저(14)가 상승하게 되어 통로(12)와 출구측이 연통되어 기체상태의 LPG가 기화기로 공급될 수 있다.

이러한 구조의 자동차 LPG 연료 공급장치에 있어서, 자동차의 운행중에 예를들어 도면에 도시된 공급라인(3)에 파손이 생겨 기상의 LPG가 누출되는 경우 도면에 도시되지 않았지만 예를들어 압력센서에 의해 라인에서의 급격한 압력강하를 감지하여 통상적인 제어방법에 의해 차단밸브를 모두 닫도록 하지만, 공급라인(2) 내부에 있는 액상의 LPG의 압력이 1.5㎏/㎠ 이상인 경우에는 플런저(14)를 상향이동시켜 통로(12)와 배출구(11)가 연통되어 상대적으로 고압의 LPG가 공급라인(3)으로 역류하여 파손된 부분을 통해 과도하게 누출될 수 있으므로 폭발사고의 위험이 있다. 이에 대하여 스프링(17)의 작용압력을 더욱 크게 하면 LPG의 압력에 의해 플런저(14)가 개방되는 문제는 해결할 수 있으나, 이 경우 밸브가 매우 크게 제작되어야 하므로 비용증가를 초래할 뿐만 아니라 협소한 장착공간으로 인하여 밸브의 크기가 제한을 받기 때문에 이와같이 플런저에 작용하는 스프링의 압력 증가에 의한 문제해결에 어려움이 있다.

위에서는 기상의 LPG 공급라인의 파손의 경우를 예로 하여 설명하였으나, 액상의 LPG 공급라인이 파손되는 경우에도 마찬가지로 액상의 LPG 공급라인내의 압력이 저하되고 상대적으로 기상의 LPG 압력이 크게 되어 전술한 바와같이 절환밸브(9)의 플런저가 개방되어 기상의 LPG가 역류되어 누출될 수 있어서 역시 마찬가지로 LPG의 과도한 누출이 야기되어 폭발사고의 위험이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 종래의 선행기술로는 동출원인이 선출원한 출원번호 대한민국 특허 출원번호 제 98-54021호 '자동차 액화 천연가스 연료의 과도 누출방지구조에 나타내고 도 2에 도시된 바와 같이, 탱크(50)에는 액상의 LPG와 그로부터 기화된 기상의 LPG가 저장되며, 액상과 기상의 LPG연료를 선택적으로 기화기(50)로 공급하기 위하여 탱크(51)와 기화기(50) 사이에 액상의 LPG 공급라인(52)과 기상의 LPG 공급라인(53)이 제공된다.

각각의 공급라인(52,53)들에는 유사시에 LPG의 흐름을 긴급 차단하도록 차단밸브(54,55)가 제공되어 있고, 또한 액상과 기상의 LPG 공급라인들을 기화기에 연결된 단일의 공급라인(56)에 선택적으로 연통시켜 액상 또는 기상의 LPG를 공급하도록 절환밸브(57,58)가 각각 제공된다.

그 절환밸브(57,58)들 각각은 인입구(59)와 출구(60)가 형성되고, 출구는 바디(61) 내부에서 필터(62)를 통해 통로(63)에 연통되는 한편, 통로(63)와 인입구(59)는 그 상단이 이동가능한 플런저(64)에 의해 밀폐되어 그 작동에 따라 선택적으로 연통된다.

액상의 LPG 연료 공급절환용 절환밸브(57)는 그 출구(60)측이 통로(63)와 연통되고 액상의 LPG 공급라인(52)을 통해 공급되는 LPG의 압력이 통로(63)와 구멍(68)을 통해 플런저(64)에 하방으로 작용하며 출구측은 기화기로 연결된 공급라인(56)에 연결되게 구성된 반면, 기상의 LPG 연료 공급 절환용 절환밸브(58)는 인입구가 기상의 LPG 공급라인(53)에 연결되고 통로(63)는 기화기측에 연결되는 출구측에 연통되어 절환밸브(57)를 통하여 기화기측으로 공급되는 액상 LPG의 압력은 결국 통로(63)와 구멍(68)을 통해 플런저(64)의 상측에 작용하게 구성된다.

상술한 바와 같이 LPG 연료의 입/출구의 설치구조를 변경함으로써, 연료의 공급라인의 파손시 발생되는 역류를 차단시킬 수 있는 유용한 기능을 갖고 있으나, 기존의 LPG 연료장치의 설계구조를 변경해야 하므로, 기상측 절환밸브로 공급되는 연료의 인입구와 출구의 구조를 역방향으로 제조하여야 하는 별도의 제조공정이 추가되어 생산라인이 복잡해짐과 아울러 이에 따른 제조원가가 상승되는 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 제반문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 기존의 LPG 연료 공급장치의 구조를 크게 변경시키지 않은 단순한 유로변경으로 LPG 공급라인의 파손시 LPG의 과도한 누출을 방지하고 LPG의 흐름을 역류하지 않도록 간편하게 제어하여 주행중 LPG 연료 공급라인의 파손시에도 안전하도록 개선된 자동차 LPG 연료의 과도 누출방지구조를 제공하는 데 있다.

도 1은 일반적인 LPG 자동차의 기화기측으로의 LPG 공급 구조를 개략적으로 보여주는 LPG 공급라인 구성도.

도 2는 종래의 LPG 연료 누출 방지구조를 채용한 LPG 공급라인의 일 예를 보인 구성도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차 액화 천연가스 연료의 과도 누출방지구조를 나타낸 LPG 공급라인 구성도.

도 4는 도 3의 요부를 일부 절개한 단면도.

도 5a 내지 도 5c는 도 3의 기상/액상의 LPG 연료의 흐름을 각각 나타낸 단면도들이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 탱크 210,220 : 액상과 기상의 연료 공급라인

230 : 기화기측 연료 공급라인

240 : 연결 통로 310, 320 : 차단밸브

330, 340 : 절환밸브 410 : 필터실

420 : 플런저실 440 : 플런저

442 : 홀

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 액화된 액상의 충전된 LPG와 그로부터 기화된 기상의 LPG를 저장하는 탱크와, 상기 탱크에 연결되어 기화기로 LPG를 공급하도록 된 액상의 LPG 공급라인 및 기상의 LPG 공급라인과, 상기 각각의 공급라인들에 제공되어 유사시에 LPG의 흐름을 긴급 차단시키는 차단밸브와, 상기 액상과 기상의 LPG 공급라인들을 기화기에 연결된 연료 공급라인에 선택적으로 연통시켜 LPG 연료를 공급하도록 각각의 플런저실과 필터실을 갖는 절환밸브와, 상기 공급라인들의 파손시 LPG 연료의 역류를 차단시키는 역류방지수단을 구비한 자동차 LPG 연료의 과도 누출방지구조에 있어서,

상기 역류방지수단이 상기 액상측 절환밸브의 출구와 기상측 절환밸브의 출구가 연통되도록 상기 액상측의 연료 출구와 기상측의 플런저실이 상호 연결되는 연결통로가 설치되고, 상기 기상측 절환밸브의 플런저실의 솔레노이드와 플런저사이의 내부공간에 연료의 출입이 가능한 홀이 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따라, 액상의 LPG 공급라인에 제공된 절환밸브도 기상의 LPG 공급라인에 제공된 절환밸브와 같이 구성될 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시예를 도시한 첨부도면을 참고하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 자동차 LPG 연료의 과도 누출방지구조를 나타낸 것으로, 액상의 LPG와 그로부터 기화된 기상의 LPG가 저장되는 탱크(100)와, 그 탱크(100)에 저장된 액상과 기상의 LPG를 각각 공급하기 위해 제공되는 각각의 공급라인(210,220)과, 각각의 공급라인(210,220)들에 설치되어 액상과 기상 연료의 공급압력이 급강하되는 유사시에 연료의 흐름을 긴급 차단시키는 차단밸브(310,320)와, 액상과 기상의 LPG 연료 공급라인(210,220)들을 기화기(500)로 연결된 공급라인(230)에 선택적으로 연통시켜 액/기상의 LPG 연료를 공급하는 절환밸브(330,340)로 대별된다.

그 차단밸브(310,320)와 절환밸브(330,340)들은 각각 외측으로 연료가 출입되는 출구(472,474)와 입구(476,478)가 각각 설치되고, 내부에는 전원이 인가됨에 따라 온 작동되는 솔레노이드(430), 스프링(460)에 의해서 일방향으로 탄성지지되는 플런저(440), 및 플런저(440)의 하측에 설치되어 연료를 필터링하기 위한 필터(450)등이 구비된다.

절환밸브(330,340)의 일측에 LPG 연료가 내부로 공급되도록 연료 입구(476,478)가 설치되고, 타측에는 기화기(500)측으로 연료가 공급되도록 연료 출구(472,474)가 설치되며, 내부에는 상측에 솔레노이드(430)와 상.하 이동가능한 플런저(440)를 가지는 플런저실(420)이 구비되고 그 하측에 필터(450)를 가지는 필터실(410)이 구비된다.

기상측의 절환밸브(330)는 플런저(440)의 양측에 홀(442)이 형성되며 액상측 절환밸브(340)의 연료 출구(474)측과 연통되도록 연결 통로(240)가 연결된다.

즉, 액상측 절환밸브(340)의 연료출구(474)가 기상측 절환밸브(330)의 홀(442)에 연통되도록 연결 통로(240)와 연결되고, 그 홀(442)은 기상측 연료 출구(472)와 연통되어 기화기(500)측의 연료 공급라인(230)과 연결된다.홀은 액상측 LPG연료 및 기상측 연료가 공급되어 기화기(500)측으로 공급되도록 플런저(440)와 솔레노이드(430) 사이에 형성된 내부공간으로서, 연료의 통로기능을 수행하게 된다.

미 설명부호 '455'는 솔레노이드(430)의 자기력에 의해서 상승되는 플런저(440)의 승강을 제한하기 위한 스토퍼(455)를 나타낸 것이고, '420a'는 플런저실(420)의 빈 공간인 챔버(420a)를 표시한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 작용을 설명하기로 한다.

기상의 LPG 연료 흐름은 도 5b에 도시된 바와 같이, 탱크(100)로부터 기화된 기상의 LPG 연료가 공급라인(210)을 통해 차단밸브(310,320)와 절환밸브(330,340)를 통과해서 기화기(500)측으로 공급된다.

이때, 절환밸브(330,340)의 솔레노이드(430)는 온 동작되어 하측 방향으로 탄성 바이어스되던 플런저(440)를 상측으로 끌어 당기게 된다.

플런저(440)가 상측으로 당겨 올려짐에 따라, 플런저(440)의 하단부에 의해서 폐쇄되었던 필터실(410)과 플런저실(420)이 개방되어 기상의 LPG 연료가 플런저실(420)을 통해 기화기(500)의 연료 공급라인(230)측으로 공급된다.

또, 액상의 LPG 연료 흐름은 도 5a에 도시된 바와 같이, 탱크(100)로부터 액상의 LPG 연료가 공급라인(220)을 따라 이송되어 액상측의 차단밸브(320)와 절환밸브(340)를 통해 기화기(500)측으로 공급된다.

이때, 액상측 절환밸브(340)는 기상측의 솔레노이드(430)와 동일한 작용으로 플런저(440)를 상측으로 당겨서 플런저실(420)과 필터실(410)을 개방시키게 된다.

이어서, 액상의 LPG 연료는 개방된 연료 출구(474)를 거쳐 연결 통로(240)의 내부로 유입되고, 이 연결 통로(240)를 통해서 기상측 절환밸브(330)의 챔버(420a) 내부로 유입된다.

즉, 액상의 LPG 연료는 기상측 절환밸브(330)의 홀(442)을 통해 플런저실(420)의 챔버(420a) 내부로 유입되고, 이어서 기상측 절환밸브(330)의 연료 출구(472)측으로 공급된다.

이때, 플런저실(420)로 유입된 액상의 LPG 연료는 기상측 절환밸브(330)의 플런저실(420) 내부를 통과하여 기상측 절환밸브(330)의 연료 출구(472)를 통해 기화기(500)의 연료 공급라인(230)측으로 유입된다.

한편, 유사시 기상측 LPG 연료 공급라인(210)이 파손될 경우는 도 5c에 도시된 바와 같이, 도 5b에 도시된 액상의 LPG연료의 흐름구조에 의해서 기상측 절환밸브(330)의 플런저(440)가 하측방향의 가압력이 작용하게 된다.

기상측의 연료 공급라인(210)이 파손되어 내부 압력이 저하되더라도, 액상의 LPG 연료는 기상측 절환밸브(330)의 상측 플런저실(420) 내부로 유입되어 플런저(440)를 하측 방향으로 가압시키게 된다.

따라서, 기상측 절환밸브(330)의 플런저(440)가 그 필터실(410)과 플런저실(420)을 폐쇄시키게 되어 액상의 LPG연료의 역류를 방지함으로써, 과도한 누출을 차단시킬 수 있게 된다.

이로써, 탱크(100)로부터 기상의 LPG 연료 공급라인(210)이 파손되어 LPG가 누출되는 경우에 공급라인(210,220)내의 가스는 누출되지만, 기상측 절환밸브(330)에서 플런저(440)의 상면에는 액상측 절환밸브(340)를 통한 상대적으로 높은 압력의 LPG 압력이 홀(442)을 통해 챔버(420a) 내부로 작용하여 플런저(440)는 닫힌 상태로 유지되므로 과도한 가스 누출이 방지되어 폭발사고의 위험이 간편하게 제거된다.

이상과 같이 설명한 본 발명은 LPG 연료의 공급라인이 파손되더라도 과도한 연료가 외부로 누출되는 것을 방지하는 누출 방지구조를 단순구조로 변경시킨 것으로, 이에 따르면 본 발명은 LPG 연료의 역류를 방지하여 연료의 누출을 최소화시키는 과도 누출방지구조를 종래 LPG연료장치를 변경하지 않고도 단순유로변경으로 가능하도록 함으로써, 기존 생산시설을 공용화하여 원가 절감등의 효과를 얻게 된다.

Claims (2)

1. 액화된 액상의 충전된 LPG와 그로부터 기화된 기상의 LPG를 저장하는 탱크와,

   상기 탱크에 연결되어 기화기로 LPG를 공급하도록 된 액상의 LPG 공급라인 및 기상의 LPG 공급라인과,

   상기 각각의 공급라인들에 제공되어 유사시에 LPG의 흐름을 긴급 차단시키는 차단밸브와,

   상기 액상과 기상의 LPG 공급라인들을 기화기에 연결된 연료 공급라인에 선택적으로 연통시켜 LPG 연료를 공급하도록 각각의 플런저실과 필터실을 갖는 절환밸브와,

   상기 공급라인들의 파손시 LPG 연료의 역류를 차단시키는 역류방지수단을 구비한 자동차 LPG 연료의 과도 누출방지구조에 있어서,

   상기 역류방지수단이 상기 액상측 절환밸브의 출구와 기상측 절환밸브의 출구가 연통되도록 상기 액상측 절환밸브의 연료 출구와 기상측 절환밸브의 플런저실이 상호 연결되는 연결 통로가 설치되고, 상기 기상측 절환밸브의 플런저실의 솔레노이드와 플런저사이의 내부공간에 연료의 출입이 가능한 홀이 각각 형성된 것을 특징으로 하는, 자동차 LPG 연료의 과도 누출방지구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 액상 LPG 연료가 기상측 연료 공급라인의 파손시 상기 홀을 통해 플런저실의 상면으로 공급되어서,

   상기 액상 연료의 압력이 기상 절환밸브의 플런저의 하측으로 작용하도록 된 것을 특징으로 하는, 자동차 LPG 연료의 과도 누출방지구조.