KR101653013B1 - 유체 저장 용기를 위한 과충전 방지 - Google Patents

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KR101653013B1
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제레미 피. 노박
매튜 엘 어드만
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이턴 코포레이션
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Abstract

과충전 방지 디바이스(40, 240)는 유체 저장 탱크(10, 110)의 범람을 방지하기 위해 제공된다. 과충전 방지 디바이스는 탱크 몸체(12, 112)의 충전 개구(24, 124) 내에 꼭 맞고 이에 부착되도록 설계된다. 충전 노들(28)에 수용되고 밀봉되도록 적응되는 밀봉부(54, 154, 156)는 필러 컵의 상부 영역(44) 및 하부 영역(146) 사이에 배치된다. 제 1 개구(70) 및 제 2 개구(71)와 함께 증기 경로를 규정하는 브리더 피스(64)는 필러 컵과 통합된다. 브리더 피스의 필러 개구(70)는 하부 컵 영역(46, 246)에 유체 연통하도록 연결되고, 반면에 제 2 개구(71)는 저장 탱크의 만수위 레벨(Hf)에 위치되거나 아래에 위치되는 제 1 개구 위에 위치된다.

Description

유체 저장 용기를 위한 과충전 방지{OVERFILL PREVENTION CONTROL FOR FLUID STORAGE CONTAINER}
본 발명은 일반적으로 유체 저장 용기들에 관한 것으로서, 특히 연료 탱크에서 범람하여 유출되는 것을 방지하기 위한 디바이스들에 관한 것이다.
다양한 저장 탱크들 및 용기들이 다양한 유형들의 유체들을 수용하고 운반하는데 이용된다. 예를 들어, 현대의 자동차와 같은 대부분의 모터 차량은 휘발유 또는 경유와 같이 연소 가능한 석유-기반 연료를 안전하게 저장하기 위한 내부 연료 탱크를 구비하도록 제조된다. "가스 캔(gas can)들" 또는 "가스 캐디(gas caddy)들"로 더 흔하게 알려져 있는 개인용 연료 용기들은 또한 수동으로 더 작은 양의 연료를 운반하는데 이용 가능하다.
연료 탱크들은 통상적으로 공중 주요소들에서 재충전된다. 대부분은 용기의 내용물들을 대체하기 위해 충전 펌프 노즐을 수용하도록 설계된다. 법규에 따르기 위해, 거의 모든 충전 펌프 노즐들은 용기 내의 연료가 미리 결정된 지점 또는 레벨에 도달할 때 노즐로부터의 연료의 흐름을 차단하기 위한 자동 차단 메커니즘(shutoff mechanism)을 포함한다. 전형적으로, 충전-제한 센서들은 연료 탱크가 가득 찰 때 트리거(trigger)되고, 연료는 필러 넥(filler neck)을 "백업(back up)"하기 시작하여 연료-제한 센서에 도달하거나 스프레이(spray)한다. 심지어 자동 차단 메커니즘에 있어서, 연료 펌프 조작자들은 용기를 "완전히" 채우기 위해서 연료 탱크를 의도하지 않게 넘치게(overfill) 할 수 있다.
자동차들에 이용되는 용기들과 같은 많은 유체 저장 용기들은 스파우트(spout) 또는 투입구(inlet)를 포함하고, 스파우트 또는 투입구는 연신된(elongaged) 필터 파이프에 의해 탱크 몸체에 유체가 연통되도록 결합된다. 예들 들어 오토바이, 보트, 개인용 배, 상업적인 법규 장비, 전 지형(all terrain) 레저 차량들, 가스 캔들 등에서 이용되는 작은 가스 탱크 구성물은 필 넥(fill neck)을 포함하지 않을 수 있다. 그럼에도 불구하고, 작은 가스 탱크들은 가득 찰 때 액체 레벨이 탱크의 개구 주위에 있도록 흔히 설계된다. 결과적으로, 작은 가스 탱크들은 용기가 완전히 차기 전에 충전 펌프 노즐 상의 충전-제한 센서를 너무 일찍 트리거할 수 있는데, 왜냐하면 충전-제한 센서가, 탱크 내에 삽입되면, 의도된 연료 레벨의 서너 인치 아래에 있을 수 있기 때문이다. 이 특징을 상쇄하기 위해, 많은 조작자들은 노즐을 개구 내에 완전히 삽입하지 않는데, 이는 흔히 범람 유출을 발생시킨다.
저장 탱크를 넘치게 채우는 것은 결과적으로 탱크, 차량, 또는 충전 장비의 손상, 땅 및 지하수의 오염, 또는 다른 심각한 결과들을 발생시킬 것이다. 탱크 내용물들의 범람 유출에 대한 염려들은 탱크 내용물들이 가연성이거나, 유해하거나, 환경적으로 해로울 때 특히 첨예해진다. 일부 동시대의 그와 같은 연료 유출의 추정치들은 미국 단독으로 매년 6백만 갤런(gallon)들을 초과한다. 그 결과에 따른 연료 손실들은 소비되는 연료 자원들 및 환경 오염들의 측면에서 경제적으로 그리고 생태학적으로 유해하다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 유체 저장 탱크의 범람(예를 들어 의도하지 않은 과충전 유출들)을 방지하기 위한 과충전 방지 디바이스가 제공된다. 저장 탱크는 한쪽 종단에 충전-제한 센서를 갖는 충전 노즐을 통해 충전되도록 설계된다. 유체 저장 탱크는 충전 개구를 구비한 탱크 몸체를 가지며, 충전 개구는 탱크 몸체를 통과하여 형성된다. 탱크 몸체는 미리 결정된 연료 레벨을 구비하도록 설계된다. 과충전 방지 디바이스는 탱크 몸체의 충전 개구 내에 꼭 맞도록 구성되는 필러 컵 부재를 포함한다. 필러 컵 부재는 마주하고 있는 상부 및 하부 컵 영역들을 갖는다. 노즐에 수용되고 밀봉되도록 적응되는 밀봉 부재는 상부 및 하부 컵 영역들 사이에 위치된다. 브리더 피스(breather piece)는 필러 컵 부재와 통합된다(예를 들어 내부에 형성되거나 부착된다). 브리더 피스는 제1 및 제 2 개구들과 함께 증기 경로를 규정하고, 여기서 제 1 개구는 밀봉 부재 아래에서 필러 컵 부재의 하부 컵 부재와 연결되고, 제 2 개구는 일반적으로 미리 결정된 연료 레벨에 위치된다. 본 발명은 유체 용기가 의도된 연료 높이로 충전될 수 있지만 반면에 과충전 유출들을 방지하는 것을 보장한다.
본 특정 실시예의 하나의 양태에 따르면, 브리더 피스의 제 1 개구는 탱크 몸체에 대해 수직 방향에서 제 2 개구보다 더 아래에 있다.
본 실시예의 다른 양태에서, 하부 컵 영역의 직경은 상부 컵 영역의 직경보다 더 작다.
다른 양태에 따르면, 상부 컵 영역은 자신을 통과하는 통풍 윈도를 규정한다. 통풍 윈도는 탱크 몸체의 재충전 동안 탱크 몸체로부터 증기를 배출하도록 구성된다. 대안으로, 탱크 몸체의 재충전 동안 탱크 몸체로부터 증기를 배출하도록 구성되는 보조 증기 덤프 라인(dump line)이 탱크 몸체에 통합될 수 있다. 이 특징은 증기를 이용자로부터 멀어지도록 재지향하고, 탄소 캐니스터(canister)와 같은, 증기 저장 시스템의 구현을 가능하게 한다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 필러 컵 부재는 노즐에 대한 기계적 하드 스톱(hard stop)을 발생시키도록 설계된다. 즉, 노즐은 내부에 수용되고 필러 컵 부재와 메이팅(mating)될 때 탱크 몸체 내의 미리 선택된 높이에 지향된다.
또 다른 양태에 따르면, 상부 컵 영역은 과충전 방지 디바이스를 탱크 몸체에 해제 가능하게 부착하도록 적응되는 탱크 실장 플랜지(tank mounting flange)를 포함한다. 대안으로, 상부 컵 영역은 과충전 방지 디바이스를 영구적으로 부착하도록 구성되는 어댑터(adpater)를 포함한다.
본 실시예의 다른 양태의 일부로서, 브리더 피스는 필러 컵 부재의 하부 컵 영역을 통하여 형성되는 브리드 홀(bleed hole)에 유체 연통하도록 연결되는 브리더 튜브(breather tube)이다.
다른 양태의 일부로서, 충전 방지 디바이스는 제 1 밀봉 부재 및 브리더 피스 이 둘 모두의 아래로 동작하도록 지향되는 제 2 밀봉 부재를 포함하여 충전-제한 센서 아래에 있는 노즐(예를 들어 흡입기)에 수용되고 밀봉된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유체 저장 용기의 범람 유출을 방지하기 위한 과충전 방지 디바이스가 제공된다. 과충전 방지 디바이스는 배출구 종단 부근에 충전-제한 센서를 구비한 충전 노즐을 수용하도록 구성되는 필러 컵 부재를 포함한다. 필러 컵 부재는 마주하고 있는 상부 및 하부 컵 영역들을 갖는다. 상부 컵 영역은 탱크 몸체의 충전 개구 내에 꼭 맞게 되고 상기 탱크 몸체 밀봉하여 통합되도록 적응되고, 반면에 하부 컵 영역은 전체가 탱크 몸체 내부에 배치된다. 노즐에 수용되고 밀봉되도록 적응되는 밀봉 부재는 상부 및 하부 컵 영역들 중간의 필러 컵 부재에 동작하도록 부착된다. 브리더 피스는 필러 컵 부재와 통합된다. 브리더 피스는 제 1 및 제 2 개구들과 증기 경로를 규정하고, 여기서 제 2 개구는 탱크 몸체의 미리 결정된 만수위 레벨 바로 아래에 위치된다. 한편, 제 1 개구는 제 2 개구보다 탱크 몸체에 대해 수직 방향으로 더 아래에 있는 하부 컵 영역에 유체 연통하도록 연결된다.
본 실시예의 하나의 양태에 따르면, 하부 컵 영역 및 밀봉 부재는 노즐이 밀봉부에 수용되고 상기 밀봉부과 메이팅되며 유체가 노즐로부터 방출되고 있을 때 충전-제한 센서 주위에 에어 포켓(air pocket)을 생성하도록 협력한다.
다른 양태에서, 상부 컵 영역은 실질적으로 실린더형이고 제 1 직경을 갖는다. 하부 컵 영역은 실질적으로 실린더형이지만, 상부 컵 영역의 제 1 직경보다 더 작은 제 2 직경을 갖는다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유체 저장 용기가 제공된다. 유체 저장 용기는 마주하고 있는 대체적인 실린더형의 상부 및 하부 컵 영역들을 갖는 필러 컵을 포함한다. 상부 컵 영역은 탱크 몸체에 부착되고, 충전 노즐을 수용하도록 구성된다. 하부 컵 영역은 탱크 몸체 내부에 배치된다. 환형 밀봉부는 상부 및 하부 컵 영역들 가운데의 필러 컵에 동작하도록 부착되고, 노즐에 수용되고 밀봉되도록 적응된다. 브리더 피스는 필러 컵 부재와 통합된다. 부리더 피스는 제 1 및 제 2 개구들과 증기 경로를 규정한다. 제1 증기 경로 개구는 탱크 몸체의 미리 결정된 만수위 레벨 아래에 위치된다. 제 1 증기 경로 개구는 수직 방향으로 탱크 몸체에 대해 제 2 개구보다 아래에 있는 하부 컵 영역에 유체 연통하도록 연결된다.
이 특정한 실시예의 하나의 양태의 일부로서, 저장 용기는 필러 컵 부재를 탱크 몸체와 유체 연통하도록 연결하는 필러 넥의 부재를 특징으로 한다.
다른 양태에 따르면, 밀봉 부재 및 브리더 피스는 탱크 몸체 내부로 동작하도록 지향된다.
다른 양태에 따르면, 상부 컵 영역은 자신을 통과하는 통풍 윈도를 규정한다. 통풍 윈도는 탱크 몸체의 내부 증기 공간을 외부 대기에 직접적으로 유체 연동하도록 연결함으로써 탱크 몸체의 재충전 동안 탱크 몸체로부터 혼입된 증기(entrained vapor)를 배출한다.
본 발명의 상기 특징들 및 장점들, 및 다른 특징들 및 장점들은, 본 발명을 수행하기 위한 바람직한 실시예들 및 가장 양호한 모드들에 대한 다음의 설명이 첨부 도면들 및 첨부된 청구항들과 관련하여 취해질 때 상기 설명으로부터 즉시 분명해질 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의해 유체가 저장 탱크를 넘치게 채우는 것이 방지되고 탱크, 차량, 또는 충전 장비의 손상, 땅 및 지하수의 오염, 또는 다른 심각한 결과들이 발생하는 것이 예방되므로 소비되는 연료 자원들 및 환경 오염들의 측면에서 경제적으로 그리고 생태학적으로 유용하다.
도 1은 연료 저장 탱크에 부착된 본 발명의 하나의 실시예에 따른 과충전 방지 디바이스를 도시하기 위해 부분적으로 절단된 대표적인 유체 저장 탱크의 측면도;
도 2는 도 1의 과충전 방지 디바이스 및 이에 통합되어 있는 보조 증기 덤프 라인을 도시하기 위해 부분적으로 절단된 다른 대표적인 유체 저장 탱크의 사시도;
도 3은 도 1의 과충전 방지 디바이스의 확대된 부분 절단 사시도;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 과충전 방지 디바이스의 확대된 부분 절단 사시도.
동일한 참조 번호들이 여러 도면들을 통해 동일한 구성요소들을 병기하는 도면들을 참조하면, 도 1은 일반적으로 10으로 식별되는, 예시적인 유체 저장 용기(또한 본원에서 "저장 탱크"로 칭해진다)의 부분 절단된, 측면도이고, 본 발명은 상기 유체 저장 용기에 통합될 수 있고 실행될 수 있다. 본원에 도시된 유체 용기들은 단지 본 발명이 이용할 수 있는 대표적인 응용예들임이 용이하게 이해되어야 한다. 이와 같으므로, 본 발명은 도면들에 도시된 용기 수성들로 결코 제한되지 않는다. 게다가, 본원에서 제공되는 도면들은 축적대로인 것은 아니고 순전히 설명의 목적을 위해 제공된다. 이와 같으므로, 도면들에 도시된 특정한 그리고 상대적인 치수들은 제한적인 것으로 고려되어서는 안 된다.
우선 도 1을 참조하면, 운반 가능하거나 휴대 가능한 "가스 캔"으로 도시된 유체 저장 용기(10)는 연료를 채우고 운반하기 위한 내부 또는 안쪽의 저장 체적(20)을 규정하는 베이스 벽(base wall), 복수의 측벽들(16)(도 1에서는 이 중 3개가 도시된다), 및 상벽(18)을 포함하는 용기 몸체(또한 본원에서 "탱크 몸체" 또는 "몸체"로 칭해진다)를 포함한다. 상벽(18)은 자신과 통합하여 형성되는 공동 핸들(hollow handle)(22)을 갖는다. 충전 개구(24)는 최전방 측벽(16) 및 상벽(18) 사이에서 신장되는 전방의 각진(angled) 표면(26)을 통과하여 형성된다. 탱크 몸체(12)는 미리 결정된 만수위 레벨- 예를 들어 최대로 허용 가능한 유체 체적 부근 또는 상기 체적과 동일한 미리 선택된 유체 높이(Hf)를 가지도록 설계된다.
이후에 광범위한 세부사항으로 설명될 저장 용기(10)는 유체-분배 충전 노들(28)을 수용하도록 적응되고, 이는 종래의 주유소의 연료 펌프(도면들에서는 도시되지 않음)의 일부일 수 있다. 충전 노들(28)은 도 1에서 30으로 개략적으로 도시되며, 충전-제한 센서를 가지며 노즐(28)의 말단부에는 흡입기 홀(32)(도 3 및 도 4에서 가장 양호하게 도시되어 있다)이 있다. 동작 시에, 이용자(도시되지 않음)는 충전 개구(24)를 통해 충전 노즐(28)을 용기(10) 내에 삽입하고, 펌프 핸들(340을 맞물리게 하여 용기(10)를 충전하기 시작한다. 충전 프로세스는 펌프 노즐(28) 내에 있는 충전-제한 센서(30)에 의해 자동으로 조절된다. 충전 제한 센서(30)는 용기(10)로부터 넘치는 것과 같이 연료가 충분히 모일 수 있기 전에 노즐(28)로부터의 연료 흐름을 자동으로 차단하도록 동작한다.
본 발명에 따르면, 유체 용기(10)는 범람 또는 의도되지 않은 과충전 유출들을 방지하기 위해서, 일반적으로 참조 번호(40)로 지정되는 과충전 방지 디바이스(overfill prevention device: OPD)를 포함한다. 도 1 및 도 3 이 둘 모두를 참조하면, OPD(40)는 용기 충전 개구(24) 내에 꼭 맞도록 적응되는 필러 컵 부재(42)를 포함한다. 구체적으로, 필러 컵 부재(42)는 각각 대향하고 있는 상부 및 하부 컵 영역들(44 및 46)로 구성된다. 상부 컵 영역(44)은 탱크 몸체(12)의 충전 개구(24) 내에 꼭 맞도록 형성되고 치수가 정해지거나 탱크 몸체(12)의 충전 개구(24)를 필수적으로 형성하고, 밀봉하여 이에 통합된다. 예를 들어, 상부 컵 영역(44)은 이의 하부 종단으로부터 신장되는 원추대 부(45)을 갖는 실질적으로 실린더형인 부분(43)을 포함한다. 도 3의 실시예에서, 상부 컵 영역(44)은 캡(cap)(도시되지 않음)과 스레드(thread) 가능하게 메이팅하도록 의도된 복수의 나선형 스레드들(50) 바로 아내에 실린더형 부분(43)으로부터 외부로 대체적으로 직각으로 신장되는 탱크 실장 플랜지 또는 어댑터(48)를 포함한다. 탱크 실장 플랜지/어댑터(48)는 과충전 방지 디바이스(40)를 탱크 몸체(12)에 해제 가능하게 부착하도록 설계될 수 있다. 제한적이지 않은 예를 들어, 탱크 실장 플랜지/어댑터(48)는 탱크 몸체(12)의 각진 표면(26)으로부터 외부로 돌출하는 탱크 스파우트(도시되지 않음)와 눌러서 끼워 맞춰지거나 스레드 가능하게 맞물리도록 적응될 수 있다. 대안으로, 탱크 실장 플랜지/어댑터(48)는 OPD(40)를 탱크 몸체(12)에 영구적으로 부착(예를 들어, 아크 용접, 음파 용접 등을 통해)하도록 구성될 수 있다. 일단 상부 컵 영역(44)이 용기(10)에 적절하게 부착되면, 하부 컵 영역(46)은 도 1에 도시되는 바와 같이, 전체가 탱크 몸체(12) 내에 배치된다. 이상적으로, 유체 저장 용기(10)는 필러 컵 부재(42)를 탱크 몸체(12)에 유체 연통하도록 연결하도록 설계되는 필러 넥 또는 유사한 유체 도관이 없는 것을 특징으로 한다.
노즐(28)이 완전하게 삽입되지 않으면, 필러 컵 부재(42)는 노들(28)에 대한 기계적 하드 스톱을 생성하도록 설계된다(비록 노들(28)이 OPD(40)가 기능을 하기 위해 완전하게 삽입될 필요가 없을지라도). 상부 컵 영역(44)의 실린더형 부분(43)는 제 1 직경(D1)을 갖는다. 하부 컵 영역(46)은 또한 실질적으로 실린더형이고, 상부 컵 영역(44)의 제 1 직경(D1)보다 더 작은 제 2 직경(D2)을 갖는다. 이와 같으므로, 노즐(28)이 상부 컵 영역(44)을 통과할 때, 즉 실린더형 부분(43)으로부터 원추대 부(45)를 통하여 하부 컵 영역(45) 내로 지나갈 때, 노즐(28)의 일부는 도 3에 도시되는 바와 같이, 실리더형 부분(43)의 상부 주변 모서리에 접촉하게 되어 상기 상부 주변 모서리를 가압하여, 노즐(28)을 탱크 몸체(12) 내에 미리 선택된 높이로 지향시킬 것이다. 대안으로, 노들 정지부(52)(도 3)는 하부 컵 영역(46) 상의 미리 결정된 위치에서 이의 내부 직경(ID) 표면으로부터 내부로 돌출하여 형성되되어, 노즐(28)의 부가적인 병진(translation)을 억제하는 기계적 중단부를 생성한다. 본 발명의 필러 컵 구성은 또한 노즐(28)을 제자리에 유지하여, 이용자가 충전 동안 노즐(28)을 해제하는 것을 가능하게 할 것이다.
상부 필러 영역 컵(44)은 노들(28)에 수용되고 밀봉되도록 적응되는 환형의, 탄성 중합체 밀봉 부재(54)로부터 분리된다. 도 3의 실시예에서, 필러 컵 부재(42)는 밀봉 부재(54)의 비드 림(bead rim) 부분(60)을 네스팅(nesting)하는 환상면의 밀봉 시트(seat)(58)를 규정한다. 플랩(flap)(62)은 비드 림 부분(60)을 밀봉 시트(58) 내부에 유지하도록 동작한다. 비드 림 부분(60)으로부터 내부로 방사형으로 신장되는 립(lip)(56)은 삽입된 충전 노즐(28) 주위에 강하게 고정되어 OPD(40) 및 노즐(28)의 하부 부분을 밀봉하고 반면에 또한 용기(10)의 재충전 동안 "스핏백(spitback)"을 감소시킨다.
유체가 충전 노즐(28)로부터 고속으로 펌핑될 때, 노즐(28) 및 노즐 경계면의 첨단 부근의 하부 컵 영역(46) 사이에 "동적 액체 밀봉"이 발생된다. 이 동적 상태에서, 동적 액체 밀봉 및 탄성 중합체 밀봉 부재(54) 사이의 공간에서는 압력 강하가 발생할 것이다. 브리더 피스(64)는 이 공간을 용기(10)의 증가 돔(dome)에 접속하는 통풍 경로를 제공하고, 이는 이 에어 포켓 내로 흐름을 가능하게 하여, 액체 레벨이 하부 컵 영역(46)의 배출 종단을 넘어서 상승할 때 에어 포켓이 붕괴하는 것을 방지한다. 이 방식으로 에어 포켓을 생성함으로써, OPD(40)는 흡입기(32) 및 노즐(28)을 차단하라고 시그널링하는 흡입기의 능력을 제어할 수 있고, 이는 결과적으로 차단 높이(예를 들어 만수위 레벨 유체 높이(Hf))가 흡입기 홀(32) 위에 있을 수 있도록 하기 위해 흡입기 홀(32)을 액체로부터 보호한다.
도 1 및 도 3을 계속 참조하면, 일반적으로 64로 지정되는 브리더 피스는 필러 컵 부재(40)와 통합된다. 도 3의 실시예에서, 브리더 피스(64)는 필러 컵 부재(42)의 하부 컵 영역(46)을 통하여 형성되는 브리드 홀(68)에 유체 연통하도록 연결되는 연장된 브리더 튜브(66)를 포함한다. 대안으로, 브리더 피스(64)는 필러 컵 부재(42) 내에 통합하여 형성되고 본 발명의 의도된 범위를 벙서아지 않고 다른 다양한 구성들을 취할 수 있다. 브리더 피스(64)는 제 1 및 제 2 개구들(70 및 71)과 함께 각각 증기 경로를 규정한다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 제 2 개구(71)는 탱크 몸체(12)의 미리 결정된 만수위 레벨(Hf)에 또는 바라 아래에 위치된다. 그러나 제 2 개구(71)의 방향 및 위치는 제 2 개구가 만수위 레벨 높이(Hf)의 대체적인 부근 내에 있는 한 수정되지 않을 있음이 이해되어야 한다. 한편, 제 1 개구(70)는 용기(10)에 대해 수직 방향으로 제 2 개구(71)보다 더 아래에 있는 하부 컵 영역(46)을 유체 연통하게 결합된다. 따라서, 브리더 피스(64)는 전체가 탱크 몸체(12) 내부에 동작하도록 지향된다.
브리더 피스(64)는 충전 노즐(28) 주위의 에어 포켓을 제어된 방식으로 붕괴하도록 제공된다. 예를 들어, 유체가 충전 노즐(28)로부터 내부 체적(20)으로 방축될 대, 보급 공기를 결과에 따른 증기 공간(72)(즉, 유체가 채워지지 않은 내부 체적(20)의 나머지 부분)으로부터 브리더 튜브(66)를 통해 하부 컵 영역(46)으로 끌어당기는 차동 압력이 생성됨으로써, 진공이 에어 포켓을 형성하거나 붕괴시키는 것을 방지한다. 그러나, 액체 레벨이 의도된 만수위 레벨 유체 높이(Hf)에 도달하면, 브리더 튜브(66)의 상부에서, 노즐(28) 주위의 에어 포켓이 붕괴되어 튜브(66)의 제 2 개구(71) 및 하부 컵 영역(46)의 상부 배출 종단 흡입기 홀(32)을 통해 흡입기 홀(32) 상으로 액체를 흡입함으로써 충전-제한 센서(30)를 트리거할 것이다. 본 발명은 흡입기 홀(32)이 너무 일찍 노즐 차단을 트리거하지 않으면서 의도된 만수위 높이(Hf)보다 수직 방향으로 더 아래에 위치되도록 함으로써, 용기(10)가 의도된 만수위 높이(Hf)까지 충전하면서도 과충전 유출들을 방지할 수 있음을 보장한다. 본 신규 발명은 재충전 상태를 가까이서 모니터링하거나 노즐 위치를 조정할 필요없이 유체 저장 용기를 의도된 충전 한계까지 채우는 더 쉬운 방법을 제공한다.
통풍 윈도(74)는 도 3에 가장 양호하게 도시되는 바와 같이, 상부 컵 영역(44)을 통하여 규정된다. 통풍 윈도(74)는 유체 저장 용기(10)의 재충전 동안 탱크 몸체(12)로부터 혼입된 증기를 배출하도록 설계된다. 달리 말해서, 통풍 윈도(74)는 탱크 몸체(12)의 내부 증기 공간(72)을 외부 대기로 직접 유체 연동하도록 연결된다. 유체가 내부 체적(20)으로 펌핑될 때, 용기(10) 내부에 잡혀 있는 공기는 통풍 윈도(74)를 통해 상향하여 외부로 강제로 배출된다.
도면들 중 도 2는 통풍 윈도(74)에 대한 대체물을 제공한다. 도 2는 오토바이 가스 탱크로 도시된, 다른 대표적인 유체 저장 용기(110)의 사시도이다. 용기(110)는 연료를 채우고 운반하기 위한 내부 저장 체적(120)을 규정하는 용기 몸체(112)를 포함한다. 도 1 및 도 2를 참조하여 상술한 과충전 방지 디바이스(40)는 용기 몸체(112)에 형성되고 용기 몸체(112)에 용접된 충전 개구(124) 내로 동작하도록 지향된다. 연장된 파이프로 도시되는 보조 증기 덤프 라인(174)은 탱크 몸체(112)의 베이스 벽(114) 내의 캐비티를 통해 신장되어, 내부 증기 공간(172)을 외부 대기로 유체 연통하도록 연결한다. 통풍 윈도(74)와 유사하게, 증기 덤프 라인(174)은 탱크 몸체(112)의 재출전 동안 탱크 몸체(112)로부터 증기를 배출하는데 이용될 수 있으므로, 증기가 동작자와 멀리 떨어지도록 유지한다. 특히, 증기 덤프 라인(174)는 증발 방출들을 저장할 수 있는 온보드 연료공급 증기 복구(On-Board Refueling Vapor Recovery: ORVR) 시스템 또는 다른 시스템과 짝을 이룰 수 있고, 도 2에서 개략적으로 176으로 도시된다.
마지막으로 동일한 참조 번호들이 도 1 내지 3과 유사한 구성 부분들을 나타내는데 이용되는 도 4를 참조하면, 과충전 방지 디바이스(OPD)(240)는 본 발명의 다른 실시예에 다라 도시된다. 도 4의 실시예에서, OPD(240)는 하부 컵 영역(246)의 내부 직경 표면에 양으로 부착되는(접착되거나 고정되는) 제 1 및 제 2 환형 밀봉 부재들(154)을 각각 포함한다. 제 1 및 제 2 밀봉 부재(154, 156) 이 둘 모두는 도 2의 밀봉 부재(54)와 유사하게, 노즐(28)에 수용되고 밀봉되도록 적응된다. 그러나, 제 2 밀봉 부재(156)는 필러 컵 부재(242)에 대한 브리더 피스(64)의 제 1 개구(70) 및 제 1 밀봉 부재(154) 이 둘 모두 아래에서 동작 가능하도록 지향되어 흡입기 홀(32) 아래에서 노들(28)에 수용되고 밀봉된다. 이 설계는 노즐(28)의 첨단을 흡입기 홀(32)로부터 분리한다. 이와 같으므로, 충전 노즐(28)의 제어되는 차단은 액체 레벨이 브리더 튜브(66)의 상부에서, 의도된 만수위 레벨 유체 높이(Hf)에 도달할 때까지 증기 경로를 밀봉 차단함으로써 구동된다. 이 지점에서, 액체는 튜브(66)의 제 2 개구(71)를 통해 하부 컵 영역(46)으로 그리고 흡입기 홀(320 상부로 흡입됨으로써 충전-제한 센서(30)를 트리거한다.
본 발명을 수행하기 위한 가장 양호한 모드들이 자세하게 설명되었을지라도, 본 발명과 관련되는 당업계의 당업자들은 첨부된 청구항들의 범위 내에 있는 본 발명을 실시하기 위한 다양한 대안 설계들 및 실시예들을 인식할 것이다.
10, 110 : 유체 저장 탱크 40, 240 : 과충전 방지 디바이스
12, 112 : 탱크 몸체 64 : 브리더 피스

Claims (20)

  1. 한 종단에 충전-제한 센서(30)를 갖는 노즐(28)을 통해 충전 가능한 유체 저장 탱크(10, 110)의 범람을 방지하기 위한 과충전 방지 디바이스(40, 240)로서, 상기 유체 저장 탱크는 통과하여 형성되는 충전 개구(24, 124)를 구비한 탱크 몸체(12, 112)를 갖고, 상기 탱크 몸체는 미리 결정된 만수위 레벨(Hf)을 가진 내부 저장 체적(20, 120)을 갖는, 과충전 방지 디바이스에 있어서:
    상기 탱크 몸체의 충전 개구 내에 끼워 맞추도록 구성되고, 마주하고 있는 상부 및 하부 컵 영역들(44, 46, 246)을 갖는 필러 컵 부재(filler cup member)(42, 242);
    상기 상부 및 하부 컵 영역들 중간에서 상기 노즐에 수용되고 밀봉되도록 적응되는 제 1 밀봉 부재(54, 154); 및
    상기 필러 컵 부재와 통합되고 제 1 개구(70) 및 제 2 개구(71)와 함께 증기 경로를 규정하는 브리더 피스(breather piece)(64)를 포함하고, 상기 제 2 개구(71)는 상기 미리 결정된 만수위 레벨과 같은 위치 및 상기 미리 결정된 만수위 레벨 아래의 위치 중 하나에 배치되고, 상기 제 1 개구(70)는 상기 탱크 몸체에 대해 상기 제 2 개구보다 수직으로 낮게 상기 하부 컵 영역(46,246)에 유체 연통하도록 연결되고, 상기 제 2 개구는 상기 내부 저장 체적(20, 120)으로부터 유체를 직접 수용하도록 상기 내부 저장 체적(20, 120)에 유체 연통하도록 연결되는 과충전 방지 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부 컵 영역 및 상기 제 1 밀봉 부재는 유체가 상기 노즐로부터 방출되고 있을 때 상기 충전-제한 센서 주위에 에어 포켓을 생성하도록 협력하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 컵 영역(44)은 제 1 직경(D1)을 갖고, 상기 하부 컵 영역은 상기 제 1 직경보다 더 작은 제 2 직경(D2)을 갖는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 컵 영역은 자신을 통과하는 적어도 하나의 통풍 윈도(74)를 규정하고, 상기 통풍 윈도는 상기 탱크 몸체의 재충전 동안 증기를 배출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탱크 몸체에 통합되고 상기 탱크 몸체의 재충전 동안 상기 탱크 몸체로부터의 증기를 배출하도록 구성되는 보조 증기 덤프 라인(174)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 필러 컵 부재는 기계적 하드 스톱(hard stop)(52)을 생성하도록 구성되고 이로 인해 상기 노즐은 내부에 수용되고 상기 필러 컵 부재와 일치될 때 상기 탱크 몸체 내에 미리 선택된 높이로 지향되는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 컵 영역은 상기 과충전 방지 디바이스를 상기 탱크 몸체에 해제 가능하게 부착되도록 구성되는 탱크 실장 플랜지(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 컵 영역은 상기 과충전 방지 디바이스를 상기 탱크 몸체에 영구적으로 부착하도록 구성되는 어댑터(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 브리더 피스는 상기 하부 컵 영역을 통하여 형성되는 브리드 홀(bleed hole)(68)에 유체 연통하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 밀봉 부재 및 상기 브리더 피스 사이에서 동작하도록 지향되어 상기 충전 제한 센서 아래에 있는 노즐에 수용되고 밀봉되는 제 2 밀봉 부재(156)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 디바이스.
  11. 한 종단의 배출구 부근에 충전-제한 센서(30)를 갖는 노즐(28)을 통해 충전 가능한 유체 저장 용기(10, 110)의 범람을 방지하기 위한 과충전 방지 디바이스(40, 240)로서, 상기 유체 저장 용기는 통과하여 형성되는 충전 개구(24, 124)를 구비한 용기 몸체(12, 112)를 갖고, 상기 용기 몸체는 미리 결정된 만수위 레벨(Hf)을 가진 내부 저장 체적(20, 120)을 갖는, 과충전 방지 디바이스에 있어서:
    상기 노즐을 수용하도록 구성되고, 마주하고 있는 상부 및 하부 컵 영역들(44, 46, 246)을 가지는 필러 컵 부재(42, 242)로서, 상기 상부 컵 영역(44)은 상기 용기 몸체의 충전 개구 내에 꼭 맞고 상기 용기 몸체에 밀봉하여 통합되도록 적응되고, 상기 하부 컵 영역(46, 246)은 상기 용기 몸체 내에 배치되는, 필러 컵 부재(42, 242);
    상기 상부 및 하부 컵 영역들 중간에서 상기 필러 컵 부재에 동작하도록 부착되고 상기 노즐에 수용되고 밀봉되도록 적응되는 밀봉 부재(54, 154, 156); 및
    상기 필러 컵 부재와 통합되고 제 1 개구(70) 및 제 2 개구(71)와 함께 증기 경로를 규정하는 브리더 피스(64)를 포함하고, 상기 제 2 개구(71)는 미리 결정된 연료 레벨 아래에 위치되고, 상기 내부 저장 체적(20, 120)으로부터 유체를 직접 수용하도록 상기 내부 저장 체적(20, 120)에 유체 연통하도록 연결되며, 상기 제 1 개구(70)는 상기 용기 몸체에 대해 수직 방향으로 상기 제 2 개구보다 더 아래에 위치된 하부 컵 영역에 유체 연통하도록 연결되는 과충전 방지 디바이스.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 상부 컵 영역 및 상기 밀봉 부재는 상기 노즐이 수용되어 상기 밀봉 부재와 일치되고 유체가 상기 노즐로부터 방출되고 있을 때 상기 충전-제한 센서 주위에 에어 포켓을 생성하도록 협력하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 디바이스.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 상부 컵 영역(44)은 실질적으로 실린더형이고 제 1 직경(D1)을 갖고, 상기 하부 컵 영역은 실질적으로 실린더형이고 상기 제 1 직경보다 더 작은 제 2 직경(D2)을 갖는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 디바이스.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 상부 컵 영역은, 자신으로부터 외부로 직각으로 신장되고 상기 과충전 방지 디바이스를 상기 용기 몸체에 동작하도록 부착하도록 구성되는 실장 플랜지(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 과충전 방지 디바이스.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 브리더 피스는 상기 하부 컵 영역을 통하여 형성되는 브리드 홀(68)과 유체 연통되도록 연결되는 제 1 개구를 구비하는 브리더 튜브(66)인 것을 특징으로 하는 과충전 방지 디바이스.
  16. 한 종단에 충전-제한 센서(30)를 갖는 충전 노즐(28)을 통해 충전 가능한 유체 저장 탱크(10, 110)에 있어서:
    미리 결정된 만수위 레벨(Hf)을 가진 내부 저장 체적(20, 120)을 갖는 탱크 몸체(12, 112);
    마주하고 있는 실리더형인 상부 및 하부 컵 영역들(42, 46, 246)을 갖는 필러 컵(42, 242)으로서, 상부 컵 영역(44)은 상기 탱크 몸체에 부착되고 상기 충전 노즐을 수용하도록 구성되고, 상기 하부 컵 영역(46, 246)은 상기 탱크 몸체 내에 배치되는, 필러 컵;
    상기 상부 및 하부 컵 영역들 중간에서 상기 필러 컵에 동작하도록 부착되고 상기 노즐에 수용되고 밀봉되도록 적응되는 환형 밀봉부(54, 154, 156); 및
    상기 필러 컵과 통합되고, 제 1 개구(70) 및 제 2 개구(71)와 함께 증기 경로를 규정하는 브리더 피스(64)를 포함하고, 상기 제 2 개구(71)는 상기 미리 결정된 만수위 레벨 바로 아래에 위치되고, 상기 내부 저장 체적(20, 120)으로부터 유체를 직접 수용하도록 상기 내부 저장 체적(20, 120)에 유체 연통하도록 연결되며, 상기 제 1 개구(70)는 상기 탱크 몸체에 대해 수직 방향으로 상기 제 2 개구보다 더 아래에 있는 하부 컵 영역에 유체 연통하도록 연결되는 유체 저장 탱크.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 필러 컵을 상기 탱크 몸체에 유체 연통하게 연결하는 필러 넥이 없는 것을 특징으로 하는 유체 저장 탱크.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 환형 밀봉부 및 브리더 피스는 상기 탱크 몸체 내부에서 동작하도록 지향되는 것을 특징으로 하는 유체 저장 탱크.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 상부 컵 영역은 자신을 통과하는 통풍 윈도(74)를 규정하고, 상기 통풍 윈도는 상기 탱크 몸체의 내부 증기 공간(72)을 외부 대기로 직접 유체 연통하도록 연결함으로써 상기 탱크 몸체의 재충전 동안 상기 탱크 몸체로부터 혼입된 증기를 배출하는 것을 특징으로 하는 유체 저장 탱크.
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