KR101327613B1 - 자동차 캐니스터의 블리드 에미션 저감 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 캐니스터의 블리드 에미션 저감 구조에 관한 것으로,

캐니스터에서 연료가스의 농도차이에 의한 확산 현상으로 발생하는 블리드 에미션(Bleed Emission)을 저감하기 위해서 에어 갭과 격판을 설치하는 경우 통기저항의 증가로 주유시 연료가 역류하는 스피트백(Spit Back) 현상이 발생할 수 있게 되는 바,

캐니스터의 대기 배출측에 마련되는 에어 갭의 내부 중앙에 일단이 에어 갭 입구와 접속되고 타단이 에어 갭 출구와 접속되는 스프링형 원통구조물을 설치하는 것과, 상기 스프링형 원통구조물의 선단에 스프링으로 탄성 지지되어 에어 갭 입구를 개폐하는 체크밸브를 설치한 것 등을 특징으로 하는 본 발명에 있어서는 연료탱크의 압력이 낮은 경우에 체크밸브를 통해 에어 갭 입구가 밀폐되므로 캐니스터 내부의 증발가스가 배출유로의 전체 길이가 긴 스프링형 원통구조물을 통해 배출되어 블리드 에미션(Bleed Emission)을 효율적으로 저감할 수 있게 되며, 주유시 연료탱크의 압력이 증가하게 되면 체크밸브가 에어 갭 입구를 개방하여 에어 갭과 스프링형 원통구조물의 양 방향 모두로 증발가스를 배출함으로써 통기저항을 저감하고 연료의 역류를 방지할 수 있게 된다.

따라서 본 발명에 의하면 통로의 단면적을 줄이고 길이를 증가시킨 스프링형 원통구조물을 통해 블리드 에미션(bleed emission)을 효율적으로 저감할 수 있게 되어 증발가스 배출 규제를 만족시킬 수 있게 되면서도 주유과정에서 통기저항의 증가로 연료가 역류하는 스피트백(Spit back) 현상을 방지할 수 있게 될 뿐 아니라 캐니스터의 활성탄 용량 및 캐니시터 외형을 축소할 수 있게 되어 원가 절감에도 크게 기여할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

캐니스터, 블리드 에미션(Bleed Emission), 에어 갭, 스프링형 원통구조물, 체크밸브

Description

자동차 캐니스터의 블리드 에미션 저감 구조 {a bleed emission reducing structure for a vehicle's canister}

본 발명은 자동차 캐니스터의 블리드 에미션 저감 구조에 관한 것으로, 더 자세하게는 블리드 에미션(bleed emission)을 저감하면서도 주유시 통기저항의 증가로 연료가 역류하는 스피트백(Spit back) 현상이 없도록 한 것에 관한 것이다.

최근 환경오염의 심화로 인하여 세계 각국에서는 자동차의 배기가스(Tailpipe Emission) 규제뿐만 아니라 증발가스(Evaporative Emission) 규제까지 강화하고 있는 추세이다.

증발가스(Evaporative Emission) 규제는 차량 연료탱크에서 자연 증발에 의해서 발생하는 탄화수소를 대기 중으로 방출하지 않도록 하는 규제와 차량 일상 주행 및 주, 정차시 대기 중으로 자연 방출되는 주행 손실을 최소한으로 제한하는 규제로 구성되어 있으며 북미 강화 증발가스 규제인 LEV-Ⅱ가 이에 해당된다.

본 발명은 상기 증발가스(Evaporative Emission)를 가장 효과적으로 저감할 수 있도록 하는 부품인 캐니스터에 관계하는 것이다.

상기 캐니스터는 내부에 충진되어 있는 활성탄이 탄화수소를 흡수해서 그 농도가 높아질 경우 캐니스터 내부의 농도 차이에 의한 증발가스의 확산 현상을 피할 수 없으며, 이 때 캐니스터의 용량이 작을 경우 외부로 방출되는 블리드 에미션(Bleed Emission)이 증가하는 단점이 있다.

캐니스터의 블리드 에미션(Bleed Emission)을 저감하기 위해서는 활성탄량을 증가시켜 포집할 수 있는 탄화수소 가스의 양을 늘리는 방법이 있으나 이 경우 비용 증가 및 캐니스터 크기가 증가하여 장착성이 떨어지기 때문에 사용되지 않고 있으며, 현재 고려되고 있는 방법으로는 증발가스가 통과하는 통로의 단면적과 길이를 증대시켜서 블리드 에미션을 저감하는 방법으로 격벽을 설치하거나 원통형 관로를 삽입하는 방안이지만 이러한 방안들은 통기 저항이 증가하여 연료 주유시 연료가 역류하는 스피트백(Spit Back) 현상이 발생하는 단점이 있다.

즉, 캐니스터에서 연료가스의 농도차이에 의한 확산 현상으로 발생하는 블리드 에미션(Bleed Emission)을 저감하기 위해서 에어 갭과 격판을 설치하는 경우 통기저항의 증가로 주유시 연료가 역류하는 스피트백(Spit Back) 현상이 발생할 수 있다.

도 1에는 종래의 한 차량용 캐니스터의 일부 절제 사시도가 도시되어 있다.

도 1에 도시한 종래의 캐니스터(공개특허공보 제2007-64487호)는 내부에 활성탄이 채워져 있으며, 블리드 에미션(bleed emission)을 줄이기 위해 설치된 에어 갭(air gap)을 구비한 캐니스터에 있어서, 상기 에어 갭(20) 내부에 길이를 증대하 기 위한 격판(21)(22)을 설치한 것이다.

상기 종래 구조에 의하면 HC 블리드 에미션량을 약 1.0에서 0.6으로 40% 가량 줄일 수 있으며, 길이는 동일효과를 내면서 170mm에서 70mm로 약 40% 축소 가능할 뿐 아니라 원가 및 중량을 절감할 수 있고, 크기 축소로 차량 개발이 용이하게 되는 등의 효과를 기대할 수 있다.

그러나 상기 종래 구조와 같이 격판(21)(22)을 설치하여 에어 갭(20) 내부의 길이를 증대시킬 경우 내부 통기 저항 증가로 주유시 연료가 역류하는 스피트백(Spit Back) 현상이 발생할 수 있게 되며, 연료가 역류할 경우 북미 법규 규제 중에서 연료 주유시 발생하는 증발가스를 규제하는 법규를 만족시킬 수 없게 된다.

도 2에는 종래의 다른 차량용 캐니스터의 요부 종단면도가 도시되어 있다.

도 2에 도시한 종래의 캐니스터(미국특허 제7,051,717호)는 대기 배출측에 작은 원형관(31)을 설치하여 증발가스 통로 길이를 증대시킨 것이지만 이처럼 작은 원형관(31)을 설치하여 증발가스 통로 길이를 증대시킬 경우 내부 통기 저항이 크게 증가하게 되어 주유시 연료가 역류하는 스피트백(Spit Back) 현상이 발생할 수 있게 되므로 통기 저항에 의해서 원형관 삽입에 제한을 받게 되며, 그에 따라 일정 수준 이상으로 블리드 에미션(Bleed Emission)을 개선할 수 없게 되는 문제가 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 구조의 제결함을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 주유시 통기저항의 증가로 연료가 역류하는 스피트백(Spit back) 현상 없이 블리드 에미션(bleed emission)을 저감할 수 있도록 하는 자동차용 캐니스터의 블리드 에미션 저감 구조를 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 캐니스터 에어갭(air gap)을 2 방향 경로(2 way-path)로 구성하여 주유시 통기저항의 증가로 연료가 역류하는 스피트백(Spit back) 현상을 방지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 자동차 캐니스터의 블리드 에미션 저감구조는 캐니스터의 대기 배출측에 마련되는 에어 갭의 내부 중앙에 일단이 에어 갭 입구와 접속되고 타단이 에어 갭 출구와 접속되는 스프링형 원통구조물을 설치한 것이며, 아울러 상기 스프링형 원통구조물의 선단에 스프링으로 탄성 지지되어 에어 갭 입구를 개폐하는 체크밸브를 설치한 것이다.

본 발명에 있어서는 연료탱크의 압력이 낮은 경우에 체크밸브를 통해 에어 갭 입구가 밀폐되므로 캐니스터 내부의 증발가스가 배출유로의 전체 길이가 긴 스프링형 원통구조물을 통해 배출되어 블리드 에미션(Bleed Emission)을 효율적으로 저감할 수 있게 되며, 주유시 연료탱크의 압력이 증가하게 되면 체크밸브가 에어 갭 입구를 개방하여 에어 갭과 스프링형 원통구조물의 양 방향 모두로 증발가스를 배출함으로써 통기저항을 저감하고 연료의 역류를 방지할 수 있게 된다.

본 발명에 의하면 통로의 단면적을 줄이고 길이를 증가시킨 스프링형 원통구조물을 통해 블리드 에미션(bleed emission)을 효율적으로 저감할 수 있게 되어 증발가스 배출 규제를 만족시킬 수 있게 되면서도 주유과정에서 통기저항의 증가로 연료가 역류하는 스피트백(Spit back) 현상을 방지할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면 캐니스터의 활성탄 용량 및 캐니시터 외형을 축소할 수 있게 되어 원가 절감에도 크게 기여할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

이하 본 발명의 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 3에는 본 발명의 한 실시예의 캐니스터의 정면도가 도시되어 있고, 도 4a에는 동 실시예의 정상 상태의 요부 정면도가 도시되어 있으며, 도 4b에는 동 실시예의 통기저항이 클 때의 요부 정면도가 도시되어 있다.

도 3 및 도 4a, 도 4b와 같이 본 발명의 자동차 캐니스터의 블리드 에미션 저감구조는 캐니스터(10)의 대기 배출측에 마련되는 에어 갭(11)의 내부 중앙에 일단이 에어 갭 입구(12)와 접속되고 타단이 에어 갭 출구(13)와 접속되는 스프링형 원통구조물(14)을 설치하여서 되는 것이며, 아울러 상기 스프링형 원통구조물(14) 의 선단에 스프링(15)으로 탄성 지지되어 에어 갭 입구(12)를 개폐하는 체크밸브(16)를 설치하여서 되는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 있어서는 연료탱크의 압력이 낮은 경우에 체크밸브(16)를 통해 에어 갭 입구(12)가 밀폐되므로 캐니스터(10) 내부의 증발가스가 배출유로의 전체 길이가 긴 스프링형 원통구조물(14)을 통해 배출되어 블리드 에미션(Bleed Emission)을 효율적으로 저감할 수 있게 되며, 주유시 연료탱크의 압력이 증가하게 되면 체크밸브(16)가 에어 갭 입구(12)를 개방하여 에어 갭(11)과 스프링형 원통구조물(14)의 양 방향 모두로 증발가스를 배출함으로써 통기저항을 저감하고 연료의 역류를 방지할 수 있게 된다.

즉, 본 발명에 있어서 평상시에는 스프링(15)으로 탄성 지지되는 체크밸브(16)가 에어 갭 입구(12)를 밀폐하게 되며, 그에 따라 증발가스가 배출유로의 전체 길이가 긴 스프링형 원통구조물(14) 방향으로만 진행하게 되어 블리드 에미션(Bleed Emission)을 효율적으로 저감할 수 있게 된다.

한편 본 발명에 있어서 주유시 연료 유입으로 연료탱크내 압력 상승할 경우에는 체크밸브(16)가 에어 갭(11) 쪽으로 밀리게 되어 에어 갭 입구(12)가 개방되며, 그에 따라 증발가스가 에어 갭(11) 방향 및 스프링형 원통구조물(14) 방향 모두로 진행하게 되므로 통기저항을 감소시킬 수 있게 된다.

따라서 본 발명에 있어서는 주유시에 연료탱크내의 압력이 상승하게 되더라도 통기저항이 크게 증가하지 않게 되므로 주유시 연료가 역류하는 스피트백(Spit Back) 현상을 방지할 수 있게 된다.

참고적으로 캐니스터 HC 가스 확산(Diffusion)량은 "단위면적당 단위시간당 확산되는 기체 분자량은 밀도의 구배에 비례한다."로 정의되는 피크의 법칙(Fick's Law)에 의해 결정되므로 본 발명과 같이 통로의 단면적을 줄이고 길이를 증가시킨 스프링형 원통구조물(14)을 사용하게 되면 블리드 에미션을 현저하게 저감할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도 1은 종래의 한 차량용 캐니스터의 일부 절제 사시도

도 2는 종래의 다른 차량용 캐니스터의 요부 종단면도

도 3은 본 발명의 한 실시예의 캐니스터의 정면도

도 4a는 동 실시예의 정상 상태의 요부 정면도

도 4b는 동 실시예의 통기저항이 클 때의 요부 정면도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >

10 : 캐니스터 11 : 에어 갭

12 : 에어 갭 입구 13 : 에어 갭 출구

14 : 스프링형 원통구조물 15 : 스프링

16 : 체크밸브

Claims (2)

1. 캐니스터의 대기 배출측에 마련되는 에어 갭의 내부 중앙에 일단이 에어 갭 입구와 접속되고 타단이 에어 갭 출구와 접속되는 스프링형 원통구조물을 설치한 것을 특징으로 하는 자동차 캐니스터의 블리드 에미션 저감구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 스프링형 원통구조물의 선단에 스프링으로 탄성 지지되어 에어 갭 입구를 개폐하는 체크밸브를 설치한 것을 특징으로 하는 자동차 캐니스터의 블리드 에미션 저감구조.

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