KR101457237B1 - 통기 밸브 - Google Patents

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KR101457237B1
KR101457237B1 KR1020097012823A KR20097012823A KR101457237B1 KR 101457237 B1 KR101457237 B1 KR 101457237B1 KR 1020097012823 A KR1020097012823 A KR 1020097012823A KR 20097012823 A KR20097012823 A KR 20097012823A KR 101457237 B1 KR101457237 B1 KR 101457237B1
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다니엘 엘 피퍼
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이턴 코포레이션
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Abstract

통기 밸브(10)는 통기 창(22)을 구비하는 외부 슬리브(20)와, 외부 슬리브(22) 내에 배치되며, 통기 슬롯(26)을 구비하는 하우징(24)과, 통기 슬롯(26)의 전방에 배치되는 배플(30)을 포함한다. 본 발명의 실시예는 외부 슬리브(20) 내에 배치되는 부유체(34), 외부 슬리브(20) 내에 배치되는 플래퍼(36), 단부 캡(40) 및/또는 통기용 오리피스(32)를 구비할 수도 있다. 일 실시예에서, 통기 창(22) 및 통기 슬롯(26)은 서로 대향될 수도 있으며, 예컨대 약 180°만큼 이격되어 배치될 수 있다.

Description

통기 밸브{VENT VALVE}
본 발명은 개략적으로 롤오버 통기 밸브(a rollover vent valve)에 관한 것으로서, 동적인 상태에 있는 동안 액체 유출(liquid carry-over)을 방지할 수 있는 롤오버 통기 밸브를 포함한다.
차량 연료 탱크에는 통상적으로 연료 레벨 반응성 통기 밸브가 사용된다. 통기 밸브는, 연료가 특정 레벨 이하인 경우에는 개방된 상태를 유지하고 연료가 밸브에 도달하는 경우에는 폐쇄되도록, 연료 탱크 내에 배치될 수도 있다. 이들 밸브 중 2가지의 일반적인 응용예에는 비정상적인 연료 레벨 또는 일반적이지 않은 차량 각도에 반응하여 탱크로부터 증기 출구를 폐쇄하는 "롤오버" 밸브와, 연료를 보급하는 동안 연료 탱크가 "풀(full)" 레벨에 도달하는 경우에 폐쇄되도록 배치되어 있는 연료 차단 또는 "충전 제어" 밸브가 있다.
차량 전복시에 연료 탱크 내의 증기 통기 라인으로부터의 연료 유출을 방지하기 위해, 차량 연료 탱크는 일반적으로 차량이 정상적인 직립 위치로부터 임계치를 넘어서 경사지게 되는 경우에 증기 통기구를 폐쇄하는 밸브를 구비하고 있다. 이러한 롤오버/통기 밸브는 통상적으로 부유체(float)를 사용하는데, 정상 작동 동안 또는 전복시에 액체 연료가 증기 통기구로부터 출렁이는 것을 방지하기 위해 연 료의 액위가 사전 설정된 수치를 넘어 상승하면 이 부유체가 밸브를 폐쇄한다. 일반적으로, 최대 연료 레벨까지 연료의 모든 레벨에서 증기의 통기(venting)를 제공하기 위해 밸브는 가장 깊은 연료 레벨의 가장 높은 부분 또는 위치에 배치될 수도 있다.
롤오버 통기 밸브는 연료 증기를 차량 연료 탱크로부터 대기로, 또는 카본 캐니스터(carbon canister)와 같은 증기 회수 시스템으로 통기할 수도 있다. 이러한 밸브는 전형적으로 탱크 내의 연료가 밸브의 레벨 이하에 있는 경우에 연료 탱크의 내부를 카본 캐니스터로 통기하고, 연료가 전복 상황에서 출렁이는 경우에는 부유체에 의해 폐쇄된다. 액체 연료 레벨의 급등에 반응한 밸브의 폐쇄는 액체 연료가 카본 캐니스터로 범람하는 것을 방지한다. 롤오버 통기 밸브 대신에 충전 제어 통기 밸브를 사용하는 경우, 밸브의 폐쇄는 연료 레벨의 급등 대신에 연료 레벨의 충전에 반응하게 되고, 연료 탱크 및 필러 파이프(filler pipe) 내에 압력수두(pressure head)를 야기하여 연료 충전 노즐 내에 장착된 자동 차단 장치를 작동시킨다.
롤오버 통기 밸브는 일반적으로 액체로부터 증기를 구별하기 위해 사용된다. 이 밸브는 증기가 존재하는 상황에서 증기의 유동을 허용하고 액체가 존재하는 상황에서는 액체의 유동을 막을 수도 있으며, 다양한 상황 하에서 그와 같이 할 수도 있다. 종래의 롤오버 통기 밸브는 정적 상태에서 다양한 정도의 유효성으로 이러한 기능을 수행할 수도 있다. 정적 상태에서, 종래의 롤오버 통기 밸브는 부력이 존재하는 상황에서 폐쇄되도록 가압되는 부유체 및 스프링 매커니즘을 사용할 수도 있다. 이 부유체는 그 무게가 스프링력보다 크도록 설계되어, 액체가 존재하지 않는 경우에는 개방 위치로 이동할 수도 있다.
동적 상태에서 액체 유출을 방지할 수 있는 통기 밸브에 대한 필요가 여전히 존재한다.
본 발명은 통기 창(vent window)을 구비하는 외부 슬리브(outer sleeve)와, 외부 슬리브 내에 배치되며 통기 슬롯(예컨대, 내부 통기 슬롯)을 구비하는 하우징과, 통기 슬롯의 전방에 배치되는 배플(baffle)을 포함하는 통기 밸브에 관한 것이다. 본 발명의 실시예는 외부 슬리브 내에 배치되는 부유체, 외부 슬리브 내에 배치되는 플래퍼(flapper), 단부 캡(end cap) 및/또는 통기용 오리피스(venting orifice)를 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 통기 창 및 통기 슬롯은 서로 대향할 수도 있고, 예컨대 대략 180°만큼 이격되어 배치될 수 있다.
본 발명의 다양한 특징들은 비한정적인 예시로써 본 발명의 실시예 및 특징을 설명하는 하기의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브를 사용한 차량 연료 시스템의 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 측면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 저면 사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브에 사용될 수도 있는, 플래퍼, 부유체 및 부유체 스프링을 구비하는 일반적인 내부 밸브 매커니즘을 도시하는 밸브의 단면도,
도 6은 단부 캡 형상을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브의 저면 사시도.
이제, 첨부 도면을 참조하여 예시로써 본 발명의 실시예를 설명할 것이다.
첨부 도면에 도시되어 있는 예로서, 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명할 것이다. 본 발명은 실시예와 관련하여 기술될 것이지만, 본 발명이 이들 실시예에 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 오히려, 본 발명은 첨부된 특허청구범위 내에 구체화되거나, 특허청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 사상과 범위 내에 포함될 수도 있는 선택예, 변형예 및 균등예를 포함할 의도이다.
차량 연료 시스템에 대한 개략도인 도 1을 참조하면, 롤오버 통기 밸브(10)는 일반적으로 차량 연료 시스템의 연료 탱크(12) 내에 장착될 수도 있다. 차량 연료 시스템은 딥 튜브(dip tube)(11), 재순환 라인(13), 충전 컵(15) 및 연료 보급 노즐(17)을 포함할 수도 있다. 차량 연료 시스템은 연료를 연료 탱크(12) 내로 유도하는 필러 파이프(14)와, 증기 캐니스터(16)를 포함할 수도 있는데, 연료 증기가 연료 탱크(12)로부터 밸브(10)를 통해 통기 라인(18)을 거쳐서 이 증기 캐니스터(16)로 통기된다. 연료 탱크(12) 내의 연료 레벨이 밸브(10) 이하인 경우, 밸브(10)는 개방되어 큰 부피의 연료 증기가 캐니스터(16)로 통기되게 할 수도 있다. 연료의 출렁임 또는 급등으로 인해 연료가 밸브(10)에 도달하는 경우, 또는 전복 상황이 발생하는 경우, 밸브(10)는 그에 반응하여 폐쇄됨으로써, 증기 캐니스터(16)로의 유동을 차단하고 캐니스터(16)의 포화를 방지한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브(10)는 중공형 외부 슬리브(20)를 포함할 수도 있는데, 중공형 외부 슬리브(20)의 형상은 원하는 경우 원통형 또는 대체로 원통형일 수 있다. 외부 슬리브(20)는 예컨대 내연료성 플라스틱(a fuel-resistant plastic)으로 몰딩될 수도 있고, 원하는 경우 연료 탱크(12)의 벽 내에 장착될 수도 있다.
일 실시예에서, 외부 슬리브(20)는 통기 창(22)을 포함할 수도 있다. 통기 창(22)은, 하기에 보다 상세하게 기술되는 바와 같이, 밸브-개방 상태에서 증기의 통기를 허용하고, 액체 연료를 외부 슬리브(20)의 내부로 유입하게 하여 부유체를 폐쇄 위치까지 상승시키도록 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 통기 창(22)의 형상은 대체로 정사각형 또는 직사각형일 수 있으나, 다른 실시예에서는 원형 또는 대체로 원형일 수도 있다. 통기 창(22)의 크기는 적어도 외부 슬리브(20)와 비교하면 대체로 작을 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대 통기 창(22)은 폭이 대략 6㎜, 높이가 대략 6㎜일 수도 있다. 다른 실시예에서, 통기 창(22)은 폭이 대략 6㎜, 높이가 대략 8㎜일 수도 있으나, 단지 예시일 뿐 이에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서, 통기 창(22)은 대체로 원형이며, 약 6㎜의 직경을 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 통기 창(22)은 약 25㎜2 내지 50㎜2의 면적을 가질 수도 있다. 통 기 창(22)은 다른 실시예에서는 그보다 좁거나 또는 그보다 넓은 면적을 가질 수도 있다. 통기 창(22)은 밸브(10)의 상부 부분(예컨대, 상단을 향해 상단측 반부) 내에 배치될 수도 있다. 이제 도 3을 참조하면, 유출을 개선하기 위한 통기 창(22)의 위치 및 비교적 작은 크기가 도시되어 있다.
다시 도 2를 참조하면, 밸브(10)는 하우징(24)을 더 구비할 수도 있다. 하우징(24)의 형상은 원통형이거나 대체로 원통형일 수도 있다. 하우징(24)은 통기 슬롯(26)(예컨대, 내부 통기 슬롯)을 포함할 수도 있다. 통기 슬롯(26)은 밸브(10)의 상부 부분(예컨대, 상단을 향해 상단측 반부)에 배치될 수도 있다. 통기 슬롯(26)으로 유입되는 증기 및 액체는 하기에 기술되는 바와 같이 통기용 오리피스(32)까지 상승하기 전에 먼저 밸브(10)의 아래로 하강한다.
일 실시예에서, 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 외부 슬리브(20)의 통기 창(22) 및 하우징(24)의 통기 슬롯(26)은 개략적으로 서로 대향하고 있을 수도 있다(즉, 서로 약 180°만큼 이격되어 배치될 수도 있다). 따라서, 통기 창(22) 및 통기 슬롯(26)의 위치는 액체와 증기의 분리를 보조하도록 구성될 수 있다. 도 4를 참조하면, 통기 창(22) 및 통기 슬롯(26)의 위치가 본 발명의 일 실시예에 따라 도시되어 있다. 도 4는 또한 외부 슬리브(20)에 구비될 수도 있는 외부 슬리브 배수구(28)를 도시한다.
다시 도 2를 참조하면, 밸브(10)는 내부 배플(30)을 더 포함할 수도 있다. 내부 배플(30)은 내부 통기 슬롯(26)의 전방에 배치되어 유출을 감소시킬 수도 있다(즉, 하기에 기술되는 바와 같이 액체가 통기용 오리피스(32)에 도달하는 것을 막을 수 있다). 예시적인 실시예에서, 내부 배플(30)은 명확하게 통기 슬롯(26)의 전방에 배치될 수도 있다(예를 들면, 배플(30)이 하우징의 축방향 내측으로 연장될 수도 있고, 통기 슬롯(26)의 반경방향 연장 범위와 동일한 연장 범위에 걸쳐서 통기 슬롯(26)으로부터 반경방향으로 연장될 수도 있다). 또한, 밸브(10)는 통기용 오리피스(32)를 구비할 수도 있다. 일 실시예에서, 통기용 오리피스(32)는 하기에 더 기술되는 바와 같이 밸브(10) 내에서 상승하는 부유체의 플래퍼에 의해 밀봉될 수도 있다.
일 실시예에서, 밸브(10)의 외부 슬리브(20)는 내부 밸브 매커니즘을 수납할 수도 있다. 내부 밸브 매커니즘은 예컨대 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이 연료 반응성 부유체(a fuel responsive float)(34)를 포함할 수도 있다. 부유체(34)는 밸브(10)의 부유체 챔버 내에 배치되어 연료 탱크(12) 내의 연료의 레벨에 반응하여 상승 및 하강할 수도 있다. 부유체가 차지하는 부피는 최대화되는 반면에 부유체의 중량은 최소화될 수도 있다. 부유체(34)는 부유체 챔버 내에서 자유롭게 활주할 수 있는 형상 및 크기로 형성될 수도 있다. 따라서, 일 실시예에서 부유체의 부피는 밸브의 용기가 허용하는 정도의 크기일 수도 있다. 부유체가 차지하는 부피는 포집된 공기 방울이 포함되는 경우에 약 6.8㎝3 또는 약 8.9㎝3일 수도 있다. 부유체의 부피는 다른 실시예에서 그보다 적거나 또는 그보다 클 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 부유체의 부피는 6.0㎝3보다 클 수도 있다. 그러나, 부유체의 부피는 밸브(10)의 기능을 포함하기 위해서는 그렇게 크지 않을 수도 있다. 또한, 부유체의 중량은 가능한 한 0에 가깝도록 최소화될 수도 있다. 예컨대, 부유체의 중량은 약 9.3g일 수도 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예에서 부유체의 중량은 그보다 작거나 또는 그보다 클 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 부유 체의 중량은 10.0g 미만일 수도 있다. 일 실시예에서, 동적 상태 하에서, 통기 밸브는 액체가 존재하는 상황에서 관련 부유체로 하여금 액체가 통기용 오리피스에 도달할 수 있는 것보다 빠르게 폐쇄되게 하고, 액체로 하여금 재개방 전에 통기용 오리피스 근방에서 제거되게 할 수도 있는데, 이는 잔류 액체가 공기 스팀 내로 혼입되거나 밸브로부터 유출되지 못하게 하는 역할을 할 수 있다.
일 실시예에서, 지렛대형 플래퍼(a leveraged flapper)(36)[즉, 부유체(34)로부터 오프셋된 디스크 또는 핸들]가 구비되어 부유체의 중량이 최소화되도록 할 수도 있는데, 이는 부력이 존재하는 상황에서 부유체(34)가 보다 신속하게 반응하여 밸브(10)를 폐쇄시킬 수 있게 한다. 플래퍼(36)는 부유체(34)의 상부 부분 또는 단부에 배치될 수도 있다. 플래퍼(36)는 부유체(34)가 밸브(10) 내에서 상승하는 경우에 통기용 오리피스(32)를 밀봉할 수도 있으며, 부유체(34)에 의해 작동되어 탱크(12)로부터 캐니스터(16)로의 선택적인 연료 증기의 통기를 위해 통기용 오리피스(32)를 개방 및 폐쇄할 수도 있다.
내부 밸브 매커니즘은 부유체 스프링(38)을 더 포함할 수도 있다. 부유체 스프링(38)은 부유체(34)를 이동시키도록 제공될 수도 있으며, 따라서 부유체(34)는 일정 범위의 스프링 기반 운동(spring-based motion)을 할 수도 있다.
부유체 행정[즉, 완전히 개방된 위치로부터 완전히 폐쇄된 위치까지 부유체(34)가 이동한 거리]이 길면, 재개방 유동 중 부유체(34)가 통기용 오리피스(32)로부터 더 멀리 이격될 수도 있다. 이러한 보다 긴 부유체 행정으로 인해서, 부유체(34) 상단의 잔류 액체가 유동 스트림에 유입되는 것이 방지될 수도 있다. 일 실시예에서, 부유체 행정은 약 3㎜보다 길 수도 있다. 다른 실시예에서, 부유체 행정은 약 6㎜일 수도 있다.
도 6을 참조하면, 밸브(10)는 단부 캡(40)을 더 포함할 수도 있다. 단부 캡(40)은 노즐 또는 배수구로서 기능 또는 작용하도록 구성될 수도 있다. 일 실시예에서, 단부 캡(40)은 콘형 단부 캡 또는 원통형 퍼넬 단부 캡을 포함할 수도 있다. 단부 캡(40)은 액체의 파동을 스트림으로 집중시켜서 부유체(34)를 가격하여 폐쇄되게 할 수도 있다. 단부 캡(40)에 의한 액체의 집중은 부유체(34)의 반응 시간을 향상시킬 수도 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에 대한 상술한 설명은 예시 및 설명을 위해 개시되었다. 이들 실시예는 본 발명에 대해 광범위하게 설명한다거나 또는 개시되어 있는 바로 그 형태에 본 발명을 한정할 의도는 아니며, 상술한 교시의 관점에서 다양한 변형예 및 변화예가 있을 수 있다. 이들 실시예는 본 발명의 원리 및 실제적인 응용예를 설명함으로써 당업자로 하여금 예기되는 특정 용도에 적합한 다양한 변형예와 함께 본 발명 및 다양한 실시예를 활용할 수 있게 하기 위해 선택되어 기술되었다. 본 발명의 범위는 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 한정될 의도이다.

Claims (19)

  1. 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 통기 밸브(10)에 있어서,
    상기 통기 밸브(10)의 제 1 단부에 위치된 오리피스(32)와,
    상기 통기 밸브(10)의 제 1 반부 내에 배치되는 통기 창(22)을 구비하는 외부 슬리브(20)로서, 상기 통기 밸브(10)의 제 1 반부는 상기 통기 밸브(10)의 제 1 단부 근방에 위치되는, 상기 외부 슬리브(20)와,
    상기 외부 슬리브(20) 내에 배치되는 하우징(24)으로서, 상기 하우징(24)은 상기 통기 밸브(10)의 제 1 반부 내에 배치되는 통기 슬롯(26)을 구비하는, 상기 하우징(24)과,
    상기 통기 슬롯(26)의 전방에 배치되는 배플(30)로서, 상기 배플(30)은 상기 오리피스(32)와 상기 하우징(24) 사이에서 상기 통기 밸브(10)의 제 1 단부로부터 상기 통기 밸브(10)의 제 2 단부를 향하여 연장되는, 상기 배플(30)과,
    상기 외부 슬리브(20) 내에 배치되고, 상승 및 하강할 수 있는 부유체(float)(34)와,
    상기 외부 슬리브(20) 내에 배치되며, 상기 부유체(34)가 상승하는 때에 상기 오리피스(32)를 폐쇄하도록 구성된 플래퍼(36)를 포함하며,
    상기 통기 창(22)은 상기 통기 슬롯보다 상기 통기 밸브(10)의 제 2 단부에 더 가까운
    통기 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배플(30)은 오직 상기 통기 슬롯(26)의 전방에만 배치되어 있는
    통기 밸브.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 통기 창(22) 및 상기 통기 슬롯(26)은 180° 이격되어 배치되는
    통기 밸브.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 통기 창(22)의 형상은 정사각형 또는 직사각형 또는 원형인
    통기 밸브.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 플래퍼(36)는 디스크인
    통기 밸브.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 플래퍼(36)는 지렛대형인
    통기 밸브.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 부유체(34)를 이동시키기 위한 스프링(38)을 더 포함하는
    통기 밸브.
  17. 제 1 항에 있어서,
    단부 캡(40)을 더 포함하는
    통기 밸브.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 단부 캡(40)은 콘 형상 또는 원통형 퍼넬(cylindrical funnel) 형상 중 하나인
    통기 밸브.
  19. 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 통기 밸브(10)에 있어서,
    상기 통기 밸브(10)의 제 1 반부 내에 배치된 통기 창(22)을 구비하는 외부 슬리브(20)로서, 상기 통기 밸브(10)의 제 1 반부는 상기 통기 밸브(10)의 제 1 단부 근방에 위치되는, 상기 외부 슬리브(20)와,
    상기 외부 슬리브(20) 내에 배치되는 하우징(24)으로서, 상기 하우징(24)은 상기 통기 밸브(10)의 제 1 반부 내에 배치된 통기 슬롯(26)을 구비하며, 상기 통기 창(22)과 상기 통기 슬롯(26)은 180° 이격되어 배치되고, 상기 통기 창(22)은 상기 통기 슬롯(26)보다 상기 통기 밸브(10)의 제 2 단부에 더 가까운, 상기 하우징(24)과,
    상기 통기 슬롯(26)의 전방에 배치되는 배플(30)로서, 상기 배플(30)은 상기 통기 밸브(10)의 제 1 단부로부터 상기 통기 밸브(10)의 제 2 단부를 향하여 연장되고, 상기 배플(30)은 상기 통기 슬롯(26) 전체의 전방에 배치되고 상기 통기 창(22) 전체의 전방에는 배치되는 않는, 상기 배플(30)과,
    상기 외부 슬리브(20) 내에 배치되며, 3㎜보다 긴 부유체 행정을 갖는 부유체(34)와,
    상기 부유체(34)를 이동시키기 위한 스프링(38)과,
    통기용 오리피스(32)와,
    상기 부유체(34)에 연결되며, 상기 부유체(34)가 상승하는 때에 상기 통기용 오리피스(32)를 폐쇄하도록 구성된 지렛대형 플래퍼(36)와,
    콘 형상 또는 원통형 퍼넬 형상 중 하나인 단부 캡(40)을 포함하는
    통기 밸브.
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